一種適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供一種適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，包括通用電力模塊以及與通用電力模塊連接的無線電力傳輸裝置，所述通用電力模塊與所述通用電力設(shè)備的電力輸送模塊連接，所述無線電力傳輸裝置發(fā)送或接收無線電力信號，所述通用電力模塊與所述無線電力模塊實(shí)現(xiàn)電通信。采用了本發(fā)明，使得采用導(dǎo)線輸電的電力設(shè)備可以不必經(jīng)過額外的改造即可使用無線電力傳輸功能，實(shí)現(xiàn)了尤其是家庭用電的無線傳輸，提高了家庭用電安全，避免了電插頭不通用帶來的麻煩。
【專利說明】-種適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力傳輸領(lǐng)域，尤其是涉及到適用于通用電力設(shè)備利用無線的方式進(jìn) 行電力輸送的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們生活水平的提高，家庭中的用電設(shè)施越來越多，如電視、電冰箱等等，這 些家電設(shè)備為人們帶來了便捷和高質(zhì)量的生活。傳統(tǒng)的家電供電方案是采用直接供電，即， 家用電器的插頭金屬片直接與家居布線的插頭節(jié)點(diǎn)（插座）進(jìn)行導(dǎo)線接觸，以從家居電力線 中獲取工家用電器工作的電能。
[0003] 這是非常方便的，因此，這也是目前基本上所有家庭都采用的一種家電供電方案。 但是，這也是危險(xiǎn)的。由于用電不慎，或者其他的一些因素，插頭節(jié)點(diǎn)外露在空氣中，有可 能會(huì)被空氣中的水分或者人為的方式產(chǎn)生漏電或者短路，這是有可能引發(fā)火災(zāi)的一個(gè)安全 隱患。還有一種情況，由于家中有兒童，那么這些插座會(huì)成為兒童觸電的一個(gè)非常嚴(yán)重的隱 患。另外，還有一種情況是，家用設(shè)備的插頭與插座之間并不匹配，這種不匹配可能是兩腳 和三腳之間的不匹配，也有可能是標(biāo)準(zhǔn)之間的不匹配，例如香港、歐洲的插頭與國內(nèi)的電插 座之間標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致不能互通電流。當(dāng)然，這個(gè)問題可以使用轉(zhuǎn)換插頭或者帶有轉(zhuǎn)換插 座的電插板來解決，但是，這無疑讓這個(gè)問題復(fù)雜化，不是一個(gè)優(yōu)選的解決方案。
[0004] 有鑒于上述問題，目前出現(xiàn)了一種新型的電力傳輸手段----無線電力傳輸，該技 術(shù)基于電與磁場之間的管理，包了利用電磁感應(yīng)和電磁諧振等方式來實(shí)現(xiàn)電力的無線傳 輸，其基本思路是基于電-磁-電的模式，以磁場作為的傳導(dǎo)媒介，替代了傳統(tǒng)的金屬媒介。 由于這種技術(shù)的好處是顯而易見的，因此已經(jīng)有部分商家開始著手開發(fā)類似的產(chǎn)品，例如 在就餐區(qū)添加無線充電區(qū)，讓顧客可以在就餐的時(shí)候?qū)κ謾C(jī)等電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無線充電，又 或者提出無線電力家電等概念。
[0005] 這無疑是很好的，但是，由于目前多數(shù)家庭的電力布線是固定的，傳統(tǒng)的采用了金 屬電線的方式布線和接洽電力設(shè)備的插座等，盡管為了實(shí)現(xiàn)無線電力傳輸，用戶可能需要 對插座等位置進(jìn)行改裝，但是這樣的工作量仍然是巨大的，不合算的。另外，即便對家居的 供電系統(tǒng)進(jìn)行改裝以適應(yīng)了無線電力的傳輸需求，家用電器也常常不能滿足無線電力傳輸 的要求，無論是更新家電又或者在市場上尋求合適的家電產(chǎn)品，這種工作并不是一種愉快 的體驗(yàn)。
[0006] 因此，需要一種能夠使用于現(xiàn)有的通用電力設(shè)備的無線電力傳輸配置裝置，實(shí)現(xiàn) 傳統(tǒng)導(dǎo)線電力傳輸?shù)綗o線電力傳輸?shù)倪^度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明實(shí)施例提出一種適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，為傳統(tǒng)使用導(dǎo) 線輸電的電力設(shè)備提供無線電力傳輸功能。
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，包括通用電力 模塊以及與通用電力模塊連接的無線電力傳輸裝置，所述通用電力模塊與所述通用電力設(shè) 備的電力輸送模塊連接，所述無線電力傳輸裝置發(fā)送或接收無線電力信號，所述通用電力 模塊與所述無線電力模塊實(shí)現(xiàn)電通信。
[0009] 更進(jìn)一步，所述通用電力模塊為與通用電力設(shè)備相匹配的插座。
[0010] 更進(jìn)一步，所述通用電力模塊為與通用電力設(shè)備相匹配的插頭。
[0011] 更進(jìn)一步，等所述通用電力設(shè)備為用電裝置時(shí)，所述無線電力傳輸裝置接收無線 電力信號。
[0012] 更進(jìn)一步，等所述通用電力設(shè)備為供電裝置時(shí)，所述無線電力傳輸裝置發(fā)送無線 電力信號。
[0013] 更進(jìn)一步，所述通用電力設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，所述無線電力傳輸裝置停止工作。
[0014] 更進(jìn)一步，無線電力傳輸裝置包括一個(gè)保護(hù)套，用于全部或部分包裹所述電力輸 送模塊。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例提供的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，使得采用導(dǎo)線輸 電的電力設(shè)備可以不必經(jīng)過額外的改造即可使用無線電力傳輸功能，實(shí)現(xiàn)了尤其是家庭用 電的無線傳輸，提高了家庭用電安全，避免了電插頭不通用帶來的麻煩。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1展示無線電力供電系統(tǒng)的簡化框圖； 圖2展示無線電力供電系統(tǒng)的簡化示意圖； 圖3說明用于本發(fā)明的例示性實(shí)施例中的回路天線的示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的例示性實(shí)施例的發(fā)射器的簡化框圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的例示性實(shí)施例的接收器的簡化框圖； 圖6展示用于在發(fā)射器與接收器之間進(jìn)行消息傳遞的發(fā)射電路的部分的簡化示意圖； 圖7a是本發(fā)明示例性實(shí)施例的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖7b是本發(fā)明示例性實(shí)施例的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，本發(fā)明實(shí)例在附圖中示出，盡管將結(jié)合這些實(shí)施例來描述本發(fā)明，應(yīng)該理解其并 非要將本發(fā)明限制為這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明意欲覆蓋可包括在所附權(quán)利要求所限定的 精神和范圍內(nèi)的替換、修改和等效形式。另外，在對本發(fā)明實(shí)施例的以下詳述中，提出了很 多具體細(xì)節(jié)以使本發(fā)明得到徹底理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，沒有這些具體 細(xì)節(jié)也可實(shí)施本發(fā)明。在其它實(shí)例中，為了不必要地模糊本發(fā)明的方面，未詳細(xì)描述公知的 方法、過程、部件和電路。 以下詳細(xì)描述的一些部分是按照過程、步驟、邏輯塊、處理及對可在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上執(zhí) 行的數(shù)據(jù)位的操作的其它符號表示來提出的。這些描述和表示是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員 所使用的、為了將其工作的實(shí)質(zhì)最有效地傳達(dá)給該領(lǐng)域其它技術(shù)人員的手段。這里，過程、 計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟、邏輯塊、進(jìn)程等通常設(shè)想為導(dǎo)致期望結(jié)果的步驟或指令的自洽序列。所 述步驟是需要對物理量的物理操縱的步驟。通常，盡管不必要，這些量采用能夠在計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中存儲(chǔ)、傳遞、組合、比較或另外操縱的電或磁信號的形式。已經(jīng)證明，主要是為了公共使 用的原因，將這些信號稱作位、值、元素、符號、字符、項(xiàng)目、數(shù)字等有時(shí)是方便的。 然而，應(yīng)牢記的是，所有這些和相似的術(shù)語應(yīng)與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)并且僅僅是適用 于這些量的方便標(biāo)記。除非特別指明，否則如以下描述中所顯而易見的，應(yīng)理解在整個(gè)本發(fā) 明中，討論所用的術(shù)語，如"關(guān)聯(lián)"或"識(shí)別"或"再現(xiàn)"或"需要"或"確定"或"重復(fù)"或"執(zhí) 行"或"檢測"或"引導(dǎo)"等，指的是電子系統(tǒng)或類似電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和過程，其將電子 設(shè)備的寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)的表示為物理（電子）量的數(shù)據(jù)操縱和變換成電子設(shè)備存儲(chǔ)器或 寄存器或者其它這樣的信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)的類似地表示為物理量的其它數(shù)據(jù)。
[0018] 詞語"無線電力"在本文中用以意指在不使用物理電磁導(dǎo)體的情況下從發(fā)射器發(fā) 射到接收器的與電場、磁場、電磁場或其它者相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。 圖1說明根據(jù)本發(fā)明的各種例示性實(shí)施例的無線發(fā)射或接收系統(tǒng)100。將輸入功率 102提供到發(fā)射器104以供產(chǎn)生用于提供能量轉(zhuǎn)移的輻射場106。接收器108耦合到輻射 場106,且產(chǎn)生輸出功率110以供耦合到輸出功率110的裝置（未圖示）存儲(chǔ)或消耗。發(fā)射 器104與接收器108兩者相隔距離112。在一個(gè)例示性實(shí)施例中，根據(jù)相互諧振關(guān)系來配置 發(fā)射器104和接收器108,且當(dāng)接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率極接近時(shí)， 發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗在接收器108位于輻射場106的"近場"中時(shí)是 最小的。
[0019] 發(fā)射器104進(jìn)一步包含用于提供用于能量發(fā)射的裝置的發(fā)射天線114,且接收器 108進(jìn)一步包含用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。根據(jù)應(yīng)用和待與其相關(guān)聯(lián) 的裝置而對發(fā)射天線和接收天線大小設(shè)計(jì)。如所敘述，通過將發(fā)射天線的近場中的大部分 能量耦合到接收天線而非以電磁波形式將大部分能量傳播到遠(yuǎn)場來發(fā)生有效能量轉(zhuǎn)移。當(dāng) 處于此近場中時(shí)，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成耦合模式。在天線114和118 周圍的可發(fā)生此近場耦合的區(qū)域在本文中被稱為耦合模式區(qū)。
[0020] 圖2展示無線電力轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包含振蕩器122、功率放大 器124,以及濾波器和匹配電路126。振蕩器經(jīng)配置以在所要頻率下產(chǎn)生信號，所述所要頻 率可響應(yīng)于調(diào)整信號123加以調(diào)整。可通過功率放大器124以響應(yīng)于控制信號125的放大 量來放大振蕩器信號。可包含濾波器和匹配電路126以濾出諧波或其它非想要頻率，且使 發(fā)射器104的阻抗匹配于發(fā)射天線114。
[0021] 接收器108可包含匹配電路132以及整流器和切換電路134,以產(chǎn)生DC功率輸出 以對電池136 (如圖2所示）進(jìn)行充電或?qū)︸詈系剿鼋邮掌鞯难b置（未圖示）進(jìn)行供電。 可包含匹配電路132以使接收器108的阻抗匹配于接收天線118。接收器108和發(fā)射器104 可在單獨(dú)通信信道119(例如，藍(lán)牙（Bluetooth)、紫蜂（zigbee)、蜂窩式，等等）上通信。
[0022] 如圖2所說明，例示性實(shí)施例中所使用的天線可經(jīng)配置為"回路"天線150,其在本 文中也可被稱為"磁性"天線?；芈诽炀€可經(jīng)配置以包含空心磁心或物理磁心（例如，鐵氧 體磁心）?？招拇判幕芈诽炀€可能更可容許將外來物理裝置放置于磁心附近。此外，空心磁 心回路天線允許將其它組件放置于磁心區(qū)域內(nèi)。另外，空心磁心回路可能更易于能夠?qū)⒔?收天線118 (圖2)放置于發(fā)射天線114 (圖2)的平面內(nèi)，在所述平面中，發(fā)射天線114 (圖 2)的耦合模式區(qū)的功率可能更大。
[0023] 如所敘述，發(fā)射器104與接收器108之間的有效能量轉(zhuǎn)移在發(fā)射器104與接收器 108之間的匹配諧振或近似匹配諧振期間發(fā)生。然而，即使當(dāng)發(fā)射器104與接收器108之間 的諧振不匹配時(shí)，仍可以較低效率轉(zhuǎn)移能量。通過將來自發(fā)射天線的近場的能量耦合到駐 留于建立了此近場的鄰域中的接收天線而非將能量從發(fā)射天線傳播到自由空間中來發(fā)生 能量轉(zhuǎn)移。
[0024] 回路天線或磁性天線的諧振頻率是基于電感和電容?；芈诽炀€中的電感一般僅僅 為通過回路天線建立的電感，而一般將電容添加到回路天線的電感以在所要諧振頻率下建 立諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性實(shí)例，可將電容器152和電容器154添加到天線以建立產(chǎn)生諧 振信號156的諧振電路。因此，對于較大直徑的回路天線，誘發(fā)諧振所需要的電容的大小隨 著回路天線的直徑或電感增加而減小。此外，隨著回路天線或磁性天線的直徑增加，近場的 有效能量轉(zhuǎn)移區(qū)域增加。當(dāng)然，其它諧振電路是可能的。作為另一非限制性實(shí)例，可將電容 器并行地放置于回路天線的兩個(gè)端子之間。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對于發(fā)射 天線，諧振信號156可為到回路天線150的輸入。
[0025] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的例示性實(shí)施例的發(fā)射器200的簡化框圖。發(fā)射器200包含發(fā) 射電路202和發(fā)射天線204。一般地，發(fā)射電路202通過提供振蕩信號將RF功率提供到發(fā) 射天線204,所述振蕩信號導(dǎo)致在發(fā)射天線204周圍產(chǎn)生近場能量。舉例來說，發(fā)射器200 可在13. 56MHz ISM帶下操作。
[0026] 例示性發(fā)射電路202包含：固定阻抗匹配電路206,其用于使發(fā)射電路202的阻抗 (例如，50歐姆）匹配到發(fā)射天線204;和低通濾波器（LPF) 208,其經(jīng)配置以將諧波發(fā)射減 少到防止耦合到接收器1〇8(圖1)的裝置的自干擾的電平。其它例示性實(shí)施例可包含不同 濾波器拓?fù)?，包含（但不限于）使特定頻率衰減同時(shí)使其它頻率通過的陷波濾波器，且可包 含自適應(yīng)阻抗匹配，其可基于可測量發(fā)射度量（例如，到天線的輸出功率或通過功率放大 器汲取的DC電流）而變化。發(fā)射電路202進(jìn)一步包含經(jīng)配置以驅(qū)動(dòng)如通過振蕩器212確 定的RF信號的功率放大器210。發(fā)射電路可包括離散裝置或電路，或者，可包括集成組合 件。從發(fā)射天線204所輸出的例示性RF功率可為約2. 5瓦特。
[0027] 發(fā)射電路202進(jìn)一步包含控制器214,控制器214用于在針對特定接收器的發(fā)射階 段（或工作周期）期間啟用振蕩器212、用于調(diào)整所述振蕩器的頻率，以及用于調(diào)整輸出功 率電平以實(shí)施用于經(jīng)由相鄰裝置所附接的接收器而與相鄰裝置交互的通信協(xié)議。
[0028] 發(fā)射電路202可進(jìn)一步包含負(fù)載感測電路216,負(fù)載感測電路216用于檢測主動(dòng)接 收器是否存在于由發(fā)射天線204產(chǎn)生的近場附近。舉例來說，負(fù)載感測電路216監(jiān)視流動(dòng) 到功率放大器210的電流，所述電流受主動(dòng)接收器是否存在于由發(fā)射天線204產(chǎn)生的近場 附近影響。通過控制器214監(jiān)視對功率放大器210上的加載的改變的檢測，以確定是否啟 用振蕩器212以發(fā)射能量來與主動(dòng)接收器通信。
[0029] 可將發(fā)射天線204實(shí)施為天線條帶，其厚度、寬度和金屬類型經(jīng)選擇以使電阻性 損耗保持較低。在常規(guī)實(shí)施中，發(fā)射天線204可一般經(jīng)配置以與較大結(jié)構(gòu)（例如，桌子、墊 子、燈具或其它不便攜帶的配置）相關(guān)聯(lián)。因此，發(fā)射天線204 -般將不需要"匝"，以便具 有實(shí)用尺寸。發(fā)射天線204的例示性實(shí)施可為"電學(xué)上小的"（即，波長的分率），且經(jīng)調(diào)諧 以通過使用電容器來界定諧振頻率而在較低的可用頻率下諧振。在發(fā)射天線204的直徑或 邊長（如果是方形回路）相對于接收天線可能較大（例如，0.50米）的例示性應(yīng)用中，發(fā)射 天線204將未必需要大量匝來獲得合理電容。
[0030] 發(fā)射器200可聚集和追蹤關(guān)于可與發(fā)射器200相關(guān)聯(lián)的接收器裝置的行蹤和狀態(tài) 的信息。因此，發(fā)射器電路202可包含連接到控制器214 (在本文中也被稱為處理器）的存 在檢測器280、封閉式檢測器290或其組合?？刂破?14可響應(yīng)于來自存在檢測器280和封 閉式檢測器290的存在信號而調(diào)整由放大器210遞送的電力的量。發(fā)射器可接收通過許多 電源（例如，C/DC轉(zhuǎn)換器（未圖示），其用以轉(zhuǎn)換存在于建筑物中的常規(guī)C電力；DC/DC轉(zhuǎn) 換器（未圖示），其用以將常規(guī)DC電源轉(zhuǎn)換成適于發(fā)射器200的電壓）的電力，或可接收直 接來自常規(guī)DC電源（未圖示）的電力。
[0031] 作為非限制性實(shí)例，存在檢測器280可為運(yùn)動(dòng)檢測器，其用以感測插入到發(fā)射器 的覆蓋區(qū)域中的待充電裝置的初始存在。在檢測之后，可開啟所述發(fā)射器，且可使用由所述 裝置接收的RF功率來以預(yù)定方式雙態(tài)觸發(fā)Rx裝置上的開關(guān)，此情形又導(dǎo)致所述發(fā)射器的 驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗的改變。
[0032] 作為另一非限制性實(shí)例，存在檢測器280可為能夠（例如）通過紅外線檢測、運(yùn)動(dòng) 檢測或其它合適方式來檢測人類的檢測器。在一些例示性實(shí)施例中，可能存在限制發(fā)射天 線可在特定頻率下發(fā)射的功率的量的法規(guī)。在一些狀況下，這些法規(guī)希望保護(hù)人類免受電 磁輻射。然而，可能存在發(fā)射天線放置于人類未占據(jù)或人類很少占據(jù)的區(qū)域（例如，車庫、 廠區(qū)、車間及其類似者）中的環(huán)境。如果這些環(huán)境無人類，那么可能可準(zhǔn)許將發(fā)射天線的功 率輸出增加到高于正常功率限制法規(guī)。換句話說，控制器214可響應(yīng)于人類存在而將發(fā)射 天線204的功率輸出調(diào)整到法規(guī)電平或較低電平，且當(dāng)人類與發(fā)射天線204的電磁場相距 的距離超出法規(guī)距離時(shí)，將發(fā)射天線204的功率輸出調(diào)整到高于法規(guī)電平的電平。
[0033] 作為非限制性實(shí)例，封閉式檢測器290 (在本文中也可被稱為封閉式隔間檢測器 或封閉式空間檢測器）可為例如讀出開關(guān)的裝置，其用于確定外罩何時(shí)處于閉合狀態(tài)或打 開狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射器是在處于封閉狀態(tài)的外罩中時(shí)，可增加發(fā)射器的功率電平。
[0034] 在例示性實(shí)施例中，可使用發(fā)射器200不會(huì)無限期地保持開啟的方法。在此狀況 下，發(fā)射器200可經(jīng)編程以在用戶確定的時(shí)間量之后切斷。此特征防止發(fā)射器200 (尤其是 功率放大器210)在其外圍的無線裝置被完全充電之后長時(shí)間運(yùn)作。此事件可歸因于用以 檢測從中繼器或接收線圈所發(fā)送的指示裝置被完全充電的信號的電路的故障。為了防止發(fā) 射器200在另一裝置放置于其外圍時(shí)自動(dòng)地關(guān)機(jī)，可僅在其外圍檢測到缺乏運(yùn)動(dòng)的設(shè)置時(shí) 段之后才啟動(dòng)發(fā)射器200的自動(dòng)切斷特征。用戶可能能夠確定不活動(dòng)時(shí)間間隔，且根據(jù)需 要來改變所述不活動(dòng)時(shí)間間隔。作為非限制性實(shí)例，所述時(shí)間間隔可長于在假定特定類型 的無線裝置最初被完全放電的情況下對所述裝置完全充電所需要的時(shí)間間隔。
[0035] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的例示性實(shí)施例的接收器300的簡化框圖。接收器300包含接 收電路302和接收天線304。接收器300進(jìn)一步耦合到裝置350以用于將接收功率提供到 裝置350。應(yīng)注意，接收器300被說明為在裝置350外部，但其可集成到裝置350中。一般， 以無線方式將能量傳播到接收天線304且接著經(jīng)由接收電路302而耦合到裝置350。
[0036] 接收天線304經(jīng)調(diào)諧以在與發(fā)射天線204 (圖4)的諧振頻率相同的頻率下或接近 相同的頻率下諧振。接收天線304可與發(fā)射天線204類似地經(jīng)尺寸設(shè)計(jì)，或可基于關(guān)聯(lián)裝 置350的尺寸而被不同地大小設(shè)計(jì)。舉例來說，裝置350可為直徑尺寸或長度尺寸小于發(fā) 射天線204的長度的直徑的便攜式電子裝置。在此實(shí)例中，接收天線304可實(shí)施為多匝天 線，以便減小調(diào)諧電容器（未圖示）的電容值且增加接收天線的阻抗。舉例來說，接收天線 304可放置于裝置350的實(shí)質(zhì)圓周周圍，以便最大化天線直徑且減小所述接收天線的回路 匝（即，繞組）的數(shù)目和繞組間電容。
[0037] 接收電路302提供與接收天線304的阻抗匹配。接收電路302包含電力轉(zhuǎn)換電路 306,其用于將所接收的RF能源轉(zhuǎn)換成充電電力以供裝置350使用。電力轉(zhuǎn)換電路306包 含RF至DC轉(zhuǎn)換器308,且也可包含DC至DC轉(zhuǎn)換器310。RF至DC轉(zhuǎn)換器308將在接收天 線304處所接收的RF能量信號整流成非交流電力，而DC至DC轉(zhuǎn)換器310將所整流的RF 能量信號轉(zhuǎn)換成可與裝置350相容的能量電位（例如，電壓）。預(yù)期各種RF至DC轉(zhuǎn)換器， 包含部分和完全整流器、調(diào)節(jié)器、橋接器、倍加器，以及線性和切換轉(zhuǎn)換器。
[0038] 接收電路302可進(jìn)一步包含切換電路312,其用于將接收天線304連接到電力轉(zhuǎn)換 電路306,或者，用于斷開電力轉(zhuǎn)換電路306。使接收天線304從電力轉(zhuǎn)換電路306斷開不 僅會(huì)暫時(shí)中止裝置350充電，而且也會(huì)改變發(fā)射器200 (圖2)所"看到"的"負(fù)載"。
[0039] 如上文所揭示，發(fā)射器200包含負(fù)載感測電路216,其檢測提供到發(fā)射器功率放大 器210的偏壓電流的波動(dòng)。因此，發(fā)射器200具有用于確定接收器何時(shí)存在于所述發(fā)射器 的近場中的機(jī)制。
[0040] 當(dāng)多個(gè)接收器300存在于發(fā)射器的近場中時(shí)，可能需要對一個(gè)或一個(gè)以上接收器 的加載和卸載進(jìn)行時(shí)分多路復(fù)用以使其它接收器能夠較有效地耦合到發(fā)射器。也可遮蔽接 收器，以便消除到其它附近接收器的耦合或減少附近發(fā)射器上的加載。接收器的此"卸載" 在本文中也被稱為"遮蔽"（cloking)。此外，如下文更充分地所解釋，通過接收器300控制 且通過發(fā)射器200檢測的卸載與加載之間的此切換提供從接收器300到發(fā)射器200的通信 機(jī)制。另外，協(xié)議可與所述切換相關(guān)聯(lián)，所述協(xié)議使能夠?qū)⑾慕邮掌?00發(fā)送到發(fā)射器 200。舉例來說，切換速度可為約100微秒。
[0041] 在例示性實(shí)施例中，發(fā)射器與接收器之間的通信指代裝置感測和充電控制機(jī)制， 而非常規(guī)雙向通信。換句話說，發(fā)射器使用所發(fā)射信號的開啟/切斷鍵控來調(diào)整近場中的 能量是否可用。接收器將這些能量改變解譯為來自發(fā)射器的消息。從接收器側(cè)，接收器使 用接收天線的調(diào)諧和解調(diào)諧來調(diào)整正從近場所接受的電力的量。發(fā)射器可檢測從近場所使 用的此電力差，且將這些改變解譯為來自接收器的消息。
[0042] 接收電路302可進(jìn)一步包含用以識(shí)別所接收的能量波動(dòng)的發(fā)信檢測器和信標(biāo)電 路314,所述能量波動(dòng)可對應(yīng)于從發(fā)射器到接收器的信息發(fā)信。此外，發(fā)信和信標(biāo)電路314 也可用以檢測減少的RF信號能量（S卩，信標(biāo)信號）的發(fā)射，且將減少的RF信號能量整流成 標(biāo)稱電力以用于喚醒接收電路302內(nèi)的未供電或電力耗盡的電路，以便配置接收電路302 以用于無線充電。
[0043] 接收電路302進(jìn)一步包含處理器316,其用于協(xié)調(diào)本文中所描述的接收器300的過 程，包含本文中所描述的切換電路312的控制。接收器300的遮蔽也可在其它事件發(fā)生后 隨即發(fā)生，所述其它事件包含檢測將充電電力提供到裝置350的外部有線充電源（例如，壁 式/USB電源）。除了控制接收器的遮蔽以外，處理器316也可監(jiān)視信標(biāo)電路314以確定信 標(biāo)狀態(tài)且提取從發(fā)射器所發(fā)送的消息。處理器316也可調(diào)整DC至DC轉(zhuǎn)換器310以獲得改 進(jìn)性能。
[0044] 圖6展示用于在發(fā)射器與接收器之間進(jìn)行消息傳遞的發(fā)射電路的部分的簡化示 意圖。在本發(fā)明的一些例示性實(shí)施例中，在發(fā)射器與接收器之間可啟用用于通信的裝置。在 圖6中，功率放大器210驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線204以產(chǎn)生輻射場。所述功率放大器是通過載波信 號220驅(qū)動(dòng)，載波信號220在發(fā)射天線204的所要頻率下振蕩。使用發(fā)射調(diào)制信號224來 控制功率放大器210的輸出。
[0045] 發(fā)射電路可通過對功率放大器210使用開啟/切斷鍵控過程來將信號發(fā)送到接收 器。換句話說，當(dāng)確證發(fā)射調(diào)制信號224時(shí)，功率放大器210將在發(fā)射天線204上驅(qū)動(dòng)出載 波信號220的頻率。當(dāng)否定發(fā)射調(diào)制信號224時(shí)，所述功率放大器將不在發(fā)射天線204上 驅(qū)動(dòng)出任何頻率。
[0046] 圖6的發(fā)射電路也包含負(fù)載感測電路216,其將電力供應(yīng)到功率放大器210且產(chǎn)生 接收信號235的輸出。在負(fù)載感測電路216中，電阻器Rs上的電壓降形成于到功率放大器 210的功率輸入信號226與電源供應(yīng)器228之間。功率放大器210所消耗的功率的任何改 變將引起將通過差動(dòng)放大器230放大的電壓降的改變。當(dāng)發(fā)射天線處于與接收器（圖6中 未圖示）中的接收天線的耦合模式中時(shí)，功率放大器210所汲取的電流量將改變。換句話 說，如果發(fā)射天線204不存在耦合模式諧振，那么驅(qū)動(dòng)輻射場所需要的功率將為第一量。如 果存在耦合模式諧振，那么功率放大器210所消耗的功率量將上升，因?yàn)榇蟛糠止β蜀詈?到接收天線中。因此，接收信號235可指示耦合到發(fā)射天線235的接收天線的存在，且也可 檢測從接收天線所發(fā)送的信號。另外，將可在發(fā)射器的功率放大器電流汲取中觀察到接收 器電流汲取的改變，且可使用此改變來檢測來自接收天線的信號。
[0047] 圖7a給出了本發(fā)明示例性實(shí)施例的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中，通用電力設(shè)備 為家庭供電線路，目前家用供電設(shè)備主要包括例如金屬導(dǎo)線，如銅線等電線以及漏電開關(guān)、 插座等設(shè)備，這種通用的電力設(shè)備是不具有電力無線傳輸功能的，如圖7a所示的通用電力 設(shè)備包括家用電源701以及電力輸送模塊702,為可為用電設(shè)備提供電源。通用電力設(shè)備一 般通過電力輸送模塊702與外部實(shí)現(xiàn)電力交互，如本實(shí)施例中，家用電源701通過插座來為 用電設(shè)備提供電力，因此，插座即為家用電源701的電力輸送模塊702。本實(shí)施例中的無線 電力傳輸裝置包括通用電力模塊703和無線電力傳輸裝置704,其中通用電力模塊703與電 力輸送模塊702連接，具體的，如電力輸送模塊702為電源插座，則通用電力模塊703為與 該插座相匹配的插頭，將該插頭插入到插座中，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線連接，從而完成電力的導(dǎo)通。
[0048] 更進(jìn)一步，通用電力模塊703中還可以包括一個(gè)保護(hù)套，具體的，可以是一個(gè)軟膠 塑料保護(hù)套，其作用在于，該保護(hù)套可以將無線電力傳輸裝置的通用電力模塊703與通用 電力設(shè)備的電力輸送模塊702包裹起來，從而保護(hù)兩者的連接不容易被外界所影響，例如 起到防水以及防小孩觸電的作用。
[0049] 無線電力傳輸裝置中的無線電力傳輸模塊704接收通用電力模塊703從通用電力 設(shè)備的電力輸送模塊702處獲得的電力，并將其轉(zhuǎn)化成無線信號705,對外進(jìn)行播發(fā)。
[0050] 無線信號705通過空氣媒介進(jìn)行傳播。
[0051] 本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中公開了接收無線信號705的無線電力傳輸裝置的一個(gè) 結(jié)構(gòu)，如圖7b所示，無線信號705在空氣中傳播，被無線電力傳輸裝置捕獲，所述無線電力 傳輸裝置包括無線電力傳輸模塊706和通用電力模塊707,其中，無線電力傳輸模塊706捕 獲空氣中傳播的無線信號705,并將其轉(zhuǎn)化為電信號，發(fā)送到通用電力模塊707中，該通用 電力模塊707是與通用電力設(shè)備的電力輸送模塊所匹配的，例如，在本實(shí)施例中，通用電力 設(shè)備為用電設(shè)備，例如家用電器709,則其電力輸送模塊708為家用電器709的電線插頭，與 之對應(yīng)，本實(shí)施例中的通用電力模塊707為與所述電線插頭對應(yīng)的插座。電線插頭插入到 插座中，實(shí)現(xiàn)電力的金屬導(dǎo)線通導(dǎo)，從而將通用電力模塊707中的電信號傳輸?shù)诫娏斔?模塊708中，繼而通過電力輸送模塊708為家用電器709供電。
[0052] 更進(jìn)一步的，通用電力模塊707中還可以包括一個(gè)保護(hù)套，具體的，可以是一個(gè)軟 膠塑料保護(hù)套，其作用在于，該保護(hù)套可以將無線電力傳輸裝置的通用電力模塊707與通 用電力設(shè)備的電力輸送模塊708包裹起來，從而保護(hù)兩者的連接不容易被外界所影響，例 如起到防水以及防小孩觸電的作用。
[0053] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，其特征在于，包括通用電力模塊以 及與通用電力模塊連接的無線電力傳輸裝置，所述通用電力模塊與所述通用電力設(shè)備的電 力輸送模塊連接，所述無線電力傳輸裝置發(fā)送或接收無線電力信號，所述通用電力模塊與 所述無線電力模塊實(shí)現(xiàn)電通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，其特征在于，所述 通用電力模塊為與通用電力設(shè)備相匹配的插座。
3. 如權(quán)利要求1所述的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，其特征在于，所述 通用電力模塊為與通用電力設(shè)備相匹配的插頭。
4. 如權(quán)利要求1所述的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，其特征在于，等所 述通用電力設(shè)備為用電裝置時(shí)，所述無線電力傳輸裝置接收無線電力信號。
5. 如權(quán)利要求1所述的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，其特征在于，等所 述通用電力設(shè)備為供電裝置時(shí)，所述無線電力傳輸裝置發(fā)送無線電力信號。
6. 如權(quán)利要求1所述的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，其特征在于，所述 通用電力設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，所述無線電力傳輸裝置停止工作。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的適用于通用電力設(shè)備的無線電力傳輸裝置，其特 征在于，無線電力傳輸裝置包括一個(gè)保護(hù)套，用于全部或部分包裹所述電力輸送模塊。
【文檔編號】H02J7/00GK104158300SQ201310176844
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:廣州杰賽科技股份有限公司