CN105939066A - 用于配置无线功率的方法、装置及*** - Google Patents

用于配置无线功率的方法、装置及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种装置、方法和***，用于配置安装在隔离物邻近的无线功率发射器的功率设置(power setting)。无线功率接收器可以检测从功率发射器穿过隔离物传输过来的功率(值)，以及，标识该功率发射器在无线功率接收器上产生可接受的无线接收功率电平的至少一个功率设置。该功率发射器可以存储被标识的功率设置并随后操作在该无线功率接收器所标识的该功率设置上，以穿过隔离物提供无线功率，进而给无线受电装置供电或充电。通过在安装位置上配置无线功率发射器，穿隔离物(through‑partition)的无线功率传输可以适应于不同厚度的隔离物。

Description

用于配置无线功率的方法、装置及***
技术领域
本发明涉及无线功率传输(wireless power delivery)，更特别地，涉及无线传输强度的校准(calibration)，以适应(accommodate)穿过一表面(surface)的无线功率传输，其中，无线功率发射器安装在该表面上。
背景技术
由于无线功率传输***(Wireless Power Transfer Systems,WPTS)传输功率的方式便捷，无需电线(wire)或连接器(connector)，因此越来越普及。在当前的工业发展下，可将无线功率传输***(WPTS)分为两主类：磁感应(magneticinduction,MI)***和磁共振(magnetic resonance,MR)***。这两种类型的***均包括发射单元(有时称作功率发射单元(power transmitting unit,PTU)和接收单元(有时称作功率接收单元(power receiving unit,PRU)。这样的***能用以无线地(wirelessly)给移动设备(如智能手机、便携式音乐播放器、平板电脑、笔记本电脑以及其它设备和应用等)供电(power)或充电(charge)。
感应式(inductive)无线功率传输***(WPTS)通常操作在所分配的几百KHz的频率范围内，利用频率变化作为功率流控制机制。磁共振(MR)无线功率传输***(WPTS)通常操作在单个的共振频率上，利用输入电压调节(regulation)来调节输出功率。在典型的应用中，磁共振WPTS操作在6.78MHz的频率上。
一些工业委员会(如无线电源联合(Wireless Power Consortium,WPC)、最新合并的电力联盟(Power Matters Alliance,PMA)与无线电源联盟(Alliance forWireless Power,A4WP)(合称A4WP/PMA)正致力于研究基于无线功率传输的消费产品的国际标准。该标准可以包括对经由设备的接收线圈和功率整流电路的整流电流大小(amount)、整流电压大小和/或在功率接收单元(PRU)上产生的功率大小的规范(specification)。该标准还可以包括对功率发射单元(PTU)的发射线圈与功率接收单元(PRU)的接收线圈之间的距离的规范。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于在无线功率发射器所安装的位置上配置该无线功率发射器的相关装置、方法及***，以穿过独立于该无线功率发射器的隔离物传输功率。该隔离物可位于该无线功率发射器和无线功率装置(如无线接收器、无线受电装置)之间，以及，在制造无线功率发射器时、之前或在安装期间，该隔离物的厚度和功率传输特性是未知的。本发明提供的无线功率发射器可适用于不同厚度的隔离物。
根据一些实施例，本发明提供了一种用于配置无线功率的方法(例如，用于配置无线功率发射器的传输功率)，以在该无线功率发射器的安装位置上穿过无线功率接收器和该无线功率发射器之间的隔离物无线地传输功率。该方法可以包括在无线功率接收器上检测表示该无线功率接收器的接收线圈上的多个无线接收功率电平的多个信号的行为。该多个无线接收功率电平可对应于该无线功率发射器穿过该隔离物传输的无线功率。配置无线功率发射器的方法还可以包括向该无线功率发射器标识该无线功率发射器的至少一个传输功率电平，该至少一个传输功率电平能在该接收线圈上提供可接受的无线接收功率电平。
在一些实施例中，本发明提供了一种用于配置无线功率发射器的无线功率接收器，以在无线功率发射器的安装位置上穿过无线功率接收器和无线功率发射器之间的隔离物无线地传输功率，该无线功率接收器可以包括至少一个接收线圈和信号发射器。无线功率接收器还可以包括电路，用于检测表示该至少一个接收线圈上的多个无线接收功率电平的多个信号，其中，该多个无线接收功率电平对应于该无线功率发射器穿过隔离物传输的无线功率；以及，经由该信号收发器提供数据至至少一个其它装置，该数据标识了该无线功率发射器的至少一个传输功率电平，该至少一个传输功率电平能在该至少一个接收线圈上提供可接受的无线接收功率电平。在一些实施例中，该无线功率接收器还可以包括存储装置和处理器，其中，该存储装置上存储有机器可读指令，当该机器可读指令被该处理器执行时，使得该无线功率接收器进行功率配置操作。
根据一些实施例，本发明提供了一种用于配置无线功率发射器的方法，以在无线功率发射器的安装位置上穿过该无线功率发射器附近的隔离物而无线地传输功率，该方法可以包括：该无线功率发射器施加多个无线功率电平，以穿过该隔离物传输功率至无线功率接收器的至少一个接收线圈；以及从该无线功率接收器接收至少一个传输功率电平的标识，该至少一个传输功率电平能在该至少一个接收线圈的位置上提供可接受的无线接收功率电平。
根据一些实施例，本发明提供了一种无线功率发射器，用于安装到独立于无线功率发射器的隔离物附近，且穿过该隔离物传输功率，该无线功率发射器可以包括至少一个功率传输线圈和信号收发器。该无线功率发射器还可以包括电路，用于施加多个无线功率电平，以穿过该隔离物传输功率至无线功率接收器的至少一个接收线圈；该信号收发器用于接收来自于该无线功率接收器的至少一个传输功率电平的标识，该至少一个传输功率电平能在该至少一个接收线圈的位置上提供可接受的无线接收功率电平；以及该无线功率发射器存储该至少一个传输功率电平。在一些实现中，无线功率发射器还可以包括存储装置和处理器，其中，该存储装置上存储有机器可读指令，当该机器可读指令被该处理器执行时，使得该无线功率发射器进行功率配置操作。
根据一些实施例，本发明提供了一种***，用于配置无线功率发射器，以在无线功率发射器的安装位置上穿过隔离物无线地传输功率，该***可以包括如上所述的无线功率发射器和无线功率接收器。例如，该***可以包括无线功率发射器，适于安装到隔离物附近，且在该无线功率发射器的安装位置上穿过隔离物传输功率；至少一个功率传输线圈；信号发射器；至少一个存储装置；以及处理器。其中，存储装置上存储有机器可读指令，当被处理器执行时，使得无线功率发射器施加多个无线功率电平，以穿过隔离物传输功率至无线功率接收器的至少一个接收线圈；从无线功率接收器接收至少一个传输功率电平的标识，该至少一个传输功率电平能在该至少一个接收线圈的位置上提供可接受的无线接收功率电平；以及，存储该至少一个传输功率电平。在一些实施例中，该***还可以包括机器可读指令，使得无线功率接收器检测无线功率发射器穿过隔离物传输至无线功率接收器的至少一个接收线圈的多个无线功率电平；以及，向该无线功率发射器标识该至少一个传输功率电平。
本领域技术人员在阅读附图所示优选实施例的下述详细描述之后，可以毫无疑义地理解本发明的这些目的及其它目的。
附图说明
图1根据一些实施例示出了一种桌子安装式(table-mounted)的无线功率发射器和被充电的无线功率装置；
图2根据一些实施例示出了无线功率发射器的元件；
图3根据一些实施例示出了接收线圈和安装在隔离物底面的无线功率发射器线圈的结构；
图4根据一些实施例示出了一种无线功率接收器，用于检测穿过隔离物传送过来的无线功率；
图5A根据一些实施例示出了无线功率接收器的元件；
图5B根据一些实施例示出了无线功率接收器的元件；
图6是根据一些实施例示出的一种用于配置无线功率发射器(用于穿过隔离物进行功率传递)的方法的行为的流程图。
具体实施方式
以下描述为本发明实施的较佳实施例。以下实施例仅用来例举阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。本发明中使用的术语“元件”、“***”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者穿过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。
无线功率发射器(wireless power transmitter)可安装在隔离物(partition)上或安装在隔离物的附近(near)，以提供无线功率传输(wireless power transfer)至位于隔离物另一边的无线功率接收器(wireless power receiver)。隔离物可为无线功率发射器和/或无线功率接收器的支撑表面(support surface)。举例来说，无线功率发射器可安装在隔离物(如台面(tabletop)、桌面(desktop)或工作台面(countertop))的底部(bottom side)上，以当具有无线功率接收器的移动装置放置在位于无线功率发射器(该无线功率发射器能够穿过该支撑表面无线地传输功率)上方的该支撑表面上时，允许该移动装置充电和/或受电。
无线功率发射器的此安装方式可用在餐馆或咖啡厅中，例如，无线功率发射器可安装在台面或工作台面的下侧(underside)，使得顾客在访问这样的机构时可给他们的移动装置充电或供电。其它实现可出现在工作场所或家庭环境中。举例来说，无线功率发射器可安装在书桌或工作台面的下侧，从而，该无线功率发射器不会干预上表面(top surface)的可用空间。在一些实现中，无线功率发射器可安装在家具(如桌子(table)、床头柜(nightstand)、橱柜(cabinet))的下侧或隐藏面(hidden side)。在各种各样的实施例中，无线功率发射器可被安装在多种多样的(a wide variety of)隔离物的下方或被安装在其附近，用以将无线功率传输至位于该隔离物另一边的无线功率接收器。这些隔离物可能具有各种不同的厚度，且可以由多种多样的不同材料形成。
现有技术中，传统的无线功率发射器和接收器被设计为：当无线功率发射器和接收器被分隔开预定距离时无线地传输功率，该预定距离可由无线电源标准规定(define)。若无线功率发射器和接收器被放置为靠得太近或分隔得太远，则由于无线功率接收器中的保护电路，无线功率传输会不是有效地或不被允许。由于在制造无线功率发射器时，隔离物(如桌子、工作台面等)的厚度和功率传输特性(power transmission characteristic)是未知的，例如，在不同的使用场景中，隔离物的厚度可能不同，因此，发射器和接收器之间所限定的该预定距离是将无线功率发射器安装到隔离物附近的一个障碍(obstacle)。举例来说，相对于无线功率发射器和接收器被设计的可操作的预定距离，实际中的分隔距离可能是不同的。由于在制造无线功率发射器时或者在制造设施(manufacturingfacility)上校准无线功率发射器时，分隔物(无线功率发射器用于安装到该分隔物上)的厚度是未知的，因此，现有技术中，对安装在制造设施上的无线功率发射器进行配置是不可行或不可能的。换言之，传统的无线功率发射器只能够被安装在特定隔离物上，该特定隔离物具有制造过程中所限定的厚度和功率传输特性。然而，在实际的使用场景中，隔离物的厚度和功率传输特性往往是各种各样的，因此，现有的无线功率发射器无法适用于不同的隔离物厚度和不同的材质。本发明提供的装置和方法可通过无线功率接收装置来配置无线功率发射器，使得无线功率发射器适用于不同厚度的隔离物。同样地，无线功率接收装置在充电或供电区域中能接收和利用可接受的无线接收功率电平。
术语“无线功率发射器”可以包括(但不限于)符合公认标准(recognizedstandard)的功率发射单元(PTU)，如Qi或委员会/团体(如A4WP,PMA和/或WPC)发布的其它标准。类似地，术语“无线功率接收器”可以包括(但不限于)符合公认标准的功率接收单元(PRU)。
此处描述的技术用于在安装上配置无线功率发射器，使得无线功率发射器能够以合适的电平(suitable level)无线地传输功率并穿过隔离物传输至无线功率接收器，其中，该无线功率发射器可安装在该隔离物上。同样，此处描述的无线功率接收器能够促进(facilitate)无线功率发射器的配置，以及，无线功率发射器适用于(adapted to)从无线功率接收器接收配置信号。此类技术和装置能够允许无线功率发射器在多种多样的分隔物(即具有不同厚度和/或不同传输特性的隔离物)上安装和使用，且能够促进无线功率发射器的普及(widespreadadoption)，而不受限于制造时所限定的特定隔离物。
本发明提供了一种用于配置无线功率的方法、无线功率发射器、无线功率接收器以及***，通过无线功率接收器(装置)来配置无线功率，使得无线功率发射器可透过不同厚度的隔离物进行功率传输，且可以确保接收器上的无线接收功率电平是可接受的。
图1示出了一种示例实现。根据一些实施例，一个或多个无线功率发射器130可被安装在隔离物(partition)110的下侧上。如图1所示，隔离物可以是桌子100的桌面，但本发明并不限于桌面。在一些情形中，隔离物可以包括垂直取向(vertically-oriented)的结构(如面板(panel)或墙壁)。隔离物可以具有厚度T，将无线功率装置150和功率发射器130分隔开，在该无线功率发射器的充电区域或功率传输区域中，无线功率装置150可位于隔离物110上。在安装之前，隔离物的厚度T和/或隔离物的功率传输特性会是未知的。
在操作中，功率发射器130可以产生振荡磁场(oscillating magnetic field)，该磁场穿过隔离物110向外扩散。此振荡磁场可以穿过隔离物无线地传输功率至被搁在该隔离物上的装置150。假设该磁场的振幅(amplitude)落入可接受的范围内，则装置150能够接收和利用来自该振荡磁场的功率。
在本发明中，在将无线功率发射器130安装到隔离物附近之前，该隔离物的厚度或传输特性会是未知的，从而，在制造无线功率发射器时应当是未知的。因此，为了用于各种不同的安装环境，在制造无线功率发射器时配置功率发射器是不可行的。在本发明中，无线功率接收器可适用于与无线功率发射器协作(cooperate)，以配置无线功率发射器操作在特定的安装上。本发明提供了一种用于配置无线功率的方法，无线功率接收器检测表示该无线功率接收器的接收线圈(如一个或多个)上的多个无线接收功率电平的多个信号，其中，该多个无线接收功率电平对应于无线功率发射器穿过隔离物传输的无线功率，该隔离物位于该无线功率发射器与该无线功率接收器之间；以及向该无线功率发射器标识该无线功率发射器的至少一个传输功率电平，该至少一个传输功率电平能在该接收线圈上提供可接受的无线接收功率电平。举例来说，无线功率接收器可参与到配置过程中，在该配置过程中，位于隔离物的相对侧上的无线功率发射器以多个不同的功率电平无线地传输功率至接收器。接收器可检测在其位置上的相应的无线功率电平，并向无线功率发射器标识该无线功率发射器所试验的功率电平是否在无线接收装置可操作的可接受电平上(例如，确定无线功率接收器在接收线圈上接收到的无线功率所产生的电压和/或电流是否符合无线功率标准)。上述装置和方法的进一步细节提供如下。
图2示出了无线功率发射器130的一些示例元件。在一些实施例中，无线功率发射器可以包括导电的(conductive)功率传输线圈(power transmitting coil)230，功率传输线圈230具有中心轴(central axis)235。功率传输线圈230可以包括一个或多个导电圈(turn)，以及可被连接到电源转换器(power converter)220。此处描述的线圈230或任意线圈可以具有任意的合适形状(如方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形等等)。线圈可由一个或多个绕线(wound wire)形成，或者，可被图案化为印刷电路板(printed circuit board,PCB)上的一个或多个导电的电流回路(current loop)。施加到导电线圈的振荡电流在线圈230附近产生振荡磁场，且能穿过不同厚度的隔离物扩散。无线功率发射器130的元件可被安装在外壳(enclosure)205中，其中，该外壳205包括孔207，用于将该无线功率发射器安装到隔离物110上。
电源转换器220可以对来自电源(power source)的功率进行转换，以产生施加到线圈230的振荡电流。在一些实施例中，该电源可以是外部源(如常规的供住宅或商业使用的交流线(line)电源，例如，60Hz,100-127伏特交流(VAC)，但本发明并不限于此)。线电源的其它示例可以包括60Hz,220–40VAC、50Hz,100–127VAC以及50Hz,220–40VAC。电源转换器可透过电源插座(power jack)210和/或延长线(extension cord)接收功率。举例来说，该电源插座210和/或延长线可以***到常规的住宅或商业用的交流电出口(outlet)或车辆用的直流电出口。在一些实现中，功率发射器可以包括电池(未示出)，该电池可以连接至该电源转换器，以提供不间断电源(uninterruptible power)。在一些实施例中，电源转换器220可以包括开关模式电源(switched-mode power supply)和滤波电路(filtering circuitry)，用于将来自电源的功率转换为施加到线圈230的振荡电流。振荡电流可以在符合无线功率传输(wireless power transfer)标准的固定频率上振荡，或者，在符合其它无线功率传输标准的频率范围内变化。举例来说，振荡电流可以在6.78MHz的频率附近振荡，但本发明并不限于此，具体实现中也可使用其它的频率。在一些实施例中，电源转换器可以包括一个或多个阻抗匹配网络(impedance matching network)，以促进(facilitate)电源转换器220与功率传输线圈230之间的功率传输。
根据一些实施例，无线功率发射器130还可以包括处理器240和信号收发器(signal transceiver)250。举例来说，该处理器可以包括微控制器(microcontroller)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signalprocessor,DSP)、场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)、模拟电路、逻辑电路、或其结合等。处理器240可以与至少一个存储装置245通信，该存储装置可存储能被处理器执行的机器可读指令(machine-readableinstruction)，以在安装期间使得无线功率发射器130执行功率配置操作，如执行与功率传输和功率配置有关的操作。存储装置245可以包括RAM、ROM、闪存(flash memory)、缓存内存(cached memory)或任何其它的合适存储器。处理器也可以与电源转换器220通信。举例来说，处理器可使用一个或多个电气连接(electrical connection)而连接至电源转换器，功率和数据可通过该电气连接传输。处理器240可通过电源转换器220和收发器250的协调操作、发送数据至电源转换器220和收发器250，以及操作来自于电源转换器220和收发器250的数据而对功率发射器130的控制进行管理。
在一些实施例中，收发器250可以包括射频(radio-frequency,RF)发射器，用于发送数据信号至外部装置和从外部装置接收数据信号。举例来说，收发器250可用于Wi-Fi或蓝牙通信，但收发器250并不仅限于这些通信协议。在一些实现中，收发器250可用于有线通信(如通过通用串行总线)。在一些实现中，该收发器可以包括单独的发射和接收芯片或电路。在一些实施例中，收发器250可以使用相同的磁耦合链路(magnetic coupling link)发送数据至无线功率接收器和从无线功率接收器接收数据，其中，该磁耦合链路用于无线功率传输。此通信过程可以包括(但不限于)“带内通信”(in-band communication)、“负载调制”(load modulation)或“反向散射调制”(backscatter modulation)。
如图3所示，当无线功率发射器130安装在隔离物110附近时，其功率传输线圈230可被设置为与无线接功率装置150的接收线圈330靠近，无线接收装置150可以为无线受电装置(wireless powered device)。接收线圈330和传输线圈230可被分隔距离D。距离D可以大于隔离物110的厚度T。在一些情形中，在安装功率发射器130时或安装之前，以及在制造该功率发射器时，厚度T、距离D和隔离物的功率传输特性均是未知的。此外，功率传输线圈230产生的振荡磁场的振幅可作为距离D的函数且在振幅上随距离D衰减。在一些情形中，振幅中的该衰减可以大于1/D2。因此，在接收线圈330上接收到的功率量很大程度上取决于距离D，其中，距离D由厚度T部分决定。
在许多情况下，具有接收线圈330的装置150可被配置为：若接收到的功率位于可接受的功率电平范围内，则操作或利用来自该接收线圈的功率。在一些实现中，接收线圈上所接收到的接收功率电平可基于接收线圈330和整流电路产生的整流电流和/或电压确定。换言之，若接收线圈上的振荡磁场的振幅或幅度(magnitude)或电平(level)位于可接受值的范围内，则装置150可以利用来自其接收线圈330的功率。
在一些实施例中，接收功率的可接受范围或磁场值的可接受范围可由无线功率传输标准建立。若接收功率或磁场大于规定标准或高于阈值，则位于装置150内的保护电路会阻塞(block)和/或禁用(disable)来自线圈330的电流，以防止被该装置的电路使用。类似地，若该接收功率或磁场小于规定标准或低于阈值，则保护电路也会阻塞和/或禁用来自线圈330的电流，以防止被该装置的电路使用。
根据一些实施例，在安装无线功率发射器130时，可以使用无线功率接收器400(在图4中示出)来检测(detect)无线功率发射器所传输的功率电平以及配置该无线功率发射器给该安装环境输出可接受的功率电平。无线功率接收器400可以包括便携式电子装置，用于放置在无线功率发射器130附近的隔离物110上。举例来说，无线功率接收器400可以位于装置150通常所位于的充电区域或功率传输区域中，以接收来自于功率发射器130的功率，该功率发射器可位于该隔离物的相对侧上。在一些实现中，无线功率接收器400可以体现为智能手机、平板电脑、笔记本电脑或类似的处理设备，该类似的处理设备包括至少一个接收线圈330和机器可读指令，该机器可读指令使得该设备执行配置无线功率发射器130，以穿过隔离物110发射功率的行为(act)。在一些实现中，无线功率接收器可以包括执行该行为(即配置无线功率发射器130透过隔离物110发射功率的行为)的电路。
在一些实施例中，无线功率接收器400可以包括至少一个接收线圈431、432，用于放置在与隔离物110极为接近(in close proximity)的位置中。无线功率接收器可以包括电子显示屏(electronic display)412、一个或多个照明(illuminated(如LED))指示器(indicator)415以及一个或多个用户界面按钮(user interfacebutton)404。用户界面按钮404可用于开启(on)和关闭(off)无线功率接收器。在一些实施例中，显示屏412可以包括触摸屏，以及用于提供关于该无线功率接收器的操作和检测到的来自于该无线功率发射器的功率电平的信息，也可用于提供用户操作的图形用户界面。在一些实施例中，无线功率接收器400可以不包括显示屏412，而是与中介设备(intermediary device)(如智能手机或笔记本电脑)通信，该中介设备可用于从该无线功率接收器接收数据和传输数据至该无线功率接收器，该数据可包括指令(command)。在一些实施例中，中介设备的用户界面可供用户操作和/或用于在发射器功率配置过程中显示信息。由于功率发射器会被隔离物110的视角挡住，因此，无线功率接收器可用于感测(sense)接收线圈330的中心轴与传输线圈230的中心轴235之间的错位(misalignment)。在一些实施例中，至少一个指示器415可提供关于无线功率接收器400的操作和/或在该无线功率发射器的功率传输线圈230上给该无线功率接收器的接收线圈的定中心(centering)的信息。
图5A根据一些实施例描述了无线功率接收器400的一些元件。无线功率接收器的元件可被容纳在外壳405内，且可包括电源转换器420、处理器440、至少一个存储装置450和信号收发器250。该收发器可以是与如图2所示的功率发射器有关的器件。在一些实施例中，无线功率接收器400可以包括电源插座410，用于从外部源接收电源。在一些实现中，无线功率接收器可以包括板上电源(on-board power source)，如电池422，可透过电源插座410接收到的功率给该电池422充电。在一些实现中，经由接收线圈330无线接收到的功率可给该电池422充电，以及，无线功率接收器可以不包括电池插座410。根据一些实施例，无线功率接收器可以包括两个或多个场定位线圈(field-locating coil)431、432，该场定位线圈可有助于确定来自于无线功率发射器的最高磁场强度的位置。在一些实施例中，无线功率接收器可以包括单个的接收线圈，该接收线圈可以是用于装置(如智能手机)的标准接收线圈。在一些实现中，根据所描述的实施例，无线功率接收器400可包括智能手机或其它的便携式装置，该智能手机或其它的便携式装置利用其无线接收线圈用于校准过程。在一些实施例中，无线功率接收器400可以是无线受电(功率)装置150中的至少一部分，或是独立于无线受电装置150的装置，具体地，本发明不做任何限制。举例来说，如本发明中所描述的，可采用具有应用(application)的智能手机来实现校准过程。
无线功率接收器的处理器440可以包括微控制器、微处理器、数字信号处理器(DSP)、场可编程门阵列(FPGA)、模拟电路、逻辑电路、或其结合。处理器440可以与至少一个存储装置450通信，该存储装置可以存储能被处理器执行的机器可读指令，以使得无线功率接收器进行功率配置操作，如执行有关于检测(detect)接收功率和无线功率发射器的校准的操作。存储装置450可以包括RAM、ROM、闪存、缓存内存或任何其它的合适存储器。该处理器还可以与电源转换器420通信。处理器440可通过协调电源转换器420和收发器250的操作、发送数据至电源转换器420和收发器250，以及处理来自电源转换器420和收发器250的数据的方式管理无线功率接收器440的控制。
在一些实施例中，电源转换器420可以将接收线圈330上接收到的无线接收功率转换为信号或无线功率接收器可用的形式。举例来说，接收线圈330可以产生交流电(alternating current)，该交流电具有该线圈内的振荡磁场的频率。电源转换器420可以包括半波或全波整流电路，和/或，开关模式电源转换器，以将该交流电转换为直流(DC)电流和/或直流电压。在一些实施例中，整流电路可以包括二极管桥(diode bridge)和至少一个电容。可以使用任何合适的整流电路。转换后的电流或电压的幅值(或大小)可以表示接收线圈330上的接收到的无线功率。该转换后的电流或电压的大小也可以表示该接收线圈上的振荡磁场的振幅。在一些实现中，该电源转换器可以不整流该交流电，而是确定线圈330产生的该交流电的振幅。举例来说，该电源转换器可以包括电流侦测器(current sensor)，用于检测该接收线圈中产生的交流电的振幅。该线圈产生的该交流电的该振幅可以表示该接收线圈330上接收到的无线功率(即接收线圈上的无线接收功率电平)和/或磁场振幅(或磁场电平)。
在一些实施例中，透过电源插座410和/或***至常规的交流电出口的延长线，该电源转换器420可以从外部源接收用于操作的功率。电源也可以是常规的供住宅或商业使用的交流线电源，例如(但不限于)，60Hz,120伏特交流(VAC)。在一些实现中，无线功率接收器可以包括电池422，电池422可通过电源插座410充电。根据一些实施例，电源转换器420可包括开关模式电源和滤波电路，用于将来自电源的功率转换为无线功率接收器可使用的功率形式。在一些实施例中，电源转换器420可包括一个或多个阻抗匹配网络，以提高电源转换器420和功率接收线圈330之间的功率耦合。
根据一些实现，处理器440可利用收发器250与外部装置通信，如无线功率发射器130。举例来说，在已安装的功率发射器的配置期间，无线功率接收器可传输信息至功率发射器。该信息可包括该功率发射器所试验的一个或多个功率设置的标识(identification)，其中，该一个或多个功率设置在无线功率接收器的接收线圈330上产生可接受的无线接收功率电平。在一些实施例中，该标识可包括布尔(Boolean)值(如标识所检测到的无线功率电平符合或不符合规定)，或者，可包括表示所检测到的无线功率电平的值。在一些情形中，处理器440可与其它的数据处理装置(如智能手机、网络计算机、个人计算机、平板电脑、笔记本电脑等等)通信，其中，该数据处理装置可在配置过程中处理来自于无线功率接收器的数据。举例来说，智能手机可接收来自于无线功率接收器的数据，并处理该数据，以确定该无线功率接收器所接收到的无线功率是否符合预定标准。然后，智能手机可向无线功率接收器400或无线功率发射器130表明(indicate)功率发射器所试验的功率设置是否在无线功率接收器的接收线圈330上产生可接受的无线接收功率电平。
在一些实施例中，无线功率接收器检测该无线功率发射器所传输的无线功率的梯度，即检测无线功率发射器所产生的振荡磁场的梯度；并指示移动该无线功率接收器的方向。在一些实施例中，无线功率接收器可以包括第一线圈431和形成不同的电流回路的第二线圈432。该第一线圈和第二线圈可被拉长(beelongated)(例如，在椭圆形或矩形形状中，沿一方向具有较窄的宽度，而沿正交方向具有较宽的宽度)。通过具有这样的细长(elongated)形状，线圈可对沿相对于正交方向的一个方向上的振荡磁场强度中的变化更敏感。举例来说，相对于沿Y方向，第一线圈431对沿X方向的磁场强度中的变化(change)或梯度(gradient)更敏感。类似地，相对于沿X方向，第二线圈432可以对沿Y方向的磁场强度中的变化或梯度更敏感。由于其各向异性的(anisotropic)形状，当用户尝试着在无线功率发射器的传输线圈230的上方对接收器的线圈330定中心时，该线圈对能够各自为该无线功率接收器的X方向移动和Y方向移动提供位置信息。该线圈对有助于该接收器对准到被挡住的功率发射器。
在一些实现中，除无线功率接收器的功率接收线圈330外，场定位线圈431、432可以是附加物。在其它实施例中，场定位线圈的一个或多个也可用作功率接收线圈。举例来说，校准值可用来说明场定位线圈所接收到的功率与装置150的标准接收线圈330所接收到的功率之间的差异。在一些实施例中，无线功率接收器可以不包括场定位线圈，而是包括圆形的、各向同性的线圈。该无线功率接收器可用于显示或指示用于表示该线圈内的振荡磁场强度的值。
图5B示出了一种无线功率接收器401的替换实施例。在图5A中所描述的无线功率接收器的元件使用相同的参考序号标识。在一些实施例中，无线功率接收器401可包括两对场定位线圈，这两对场定位线圈具有位于不同位置中的中心(center)。举例来说，第一对场定位线圈431-1、431-2可在Y方向间隔开。第二对场定位线圈432-1、432-2可在X方向间隔开。在一些实现中，一对接收线圈431-1、431-2可直接检测在该对线圈被隔开的方向中的振荡磁场中的梯度。举例来说，与位于较弱(lower)磁场的区域上的第二线圈431-2的情形相比，在第一线圈431-1的位置上的交变磁场的较强(stronger)值可以提供较高(higher)的整流电压。反之，若第一线圈431-1所在位置上的磁场弱于第二线圈431-2所在位置上的磁场，则第一线圈431-1上提供的整流电压/电流低于第二线圈431-2上提供的整流电压/电流。也就是说，线圈位于不同位置时，该线圈上的磁场强度不同，则产生的整流电压/电流不同。因此，根据各线圈上产生的整流电压或电流的大小可确定无线功率接收器的移动方向，使得无线功率接收器对准到无线功率发射器，寻找最高磁场的位置，以提供无线功率传输的效率。处理器440可确定梯度方向(例如，通过比较来自于各个线圈的整流电流或电压)以及向用户指示(通过显示屏412或指示器415)将无线功率接收器移向更高磁场的方向。因此，当在功率发射器上方给无线功率接收器定中心时，用户可在无线功率接收器的引导(guide)下进行。
在一些情形中，无线功率接收器400可不包括处理器，如微控制器、微处理器、数字信号处理器(DSP)或场可编程门阵列(FPGA)，以及，可不包括存储装置。反而，无线功率接收器可包括模拟和/或数字电路，其中，该电路用于从一个或多个线圈处检测信号，以及提供用于表示在该一个或多个线圈上所检测到的功率电平的模拟或数字的数据。该数据可被收发器250(或者发射器)广播至至少一个其它装置，该装置能够接收和处理该数据。该数据可包括表示所检测到的功率电平的数值或可包括布尔值(如，指示所检测到的功率电平是否高于或低于比较值)。不管所广播的数据中的信息类型是什么，该数据均可向其它装置标识在该一个或多个接收线圈上所检测到的功率电平是否是可接受的无线接收功率电平。这样的无线功率接收器可放置在测量位置，以及重复地广播其表示在一个或多个接收线圈上检测到的功率电平的数据。该无线功率接收器可通过有线链路或无线链路与至少一个其它装置通信。在一些实施例中，该电路用于检测表示该一个或多个接收线圈上的多个无线接收功率电平的多个信号，其中，该多个无线接收功率电平对应于该无线功率发射器穿过隔离物传输的无线功率。若检测到无线接收功率电平是可接受的，可经由信号收发器提供数据至至少一个其它装置，该数据标识了该无线功率发射器的至少一个传输功率电平，该至少一个传输功率电平能在该至少一个接收线圈上提供可接受的无线接收功率电平。例如，该电路可包括电源转换器。再例如，该电路还可包括比较器或判别器。
在一些实现中，无线功率发射器130可不包括处理器，如微控制器、微处理器、数字信号处理器(DSP)或场可编程门阵列(FPGA)。反而，无线功率发射器130的功能可由模拟和/或数字电路实现。举例来说，无线功率发射器可包括电路，该电路用以在启动时自动地初始化功率电平配置过程。在此配置过程期间，无线功率发射器130可逐步遍历(step through)一系列的功率电平，以及等待来自于该无线功率接收器的在该接收器上检测到的可接受功率电平的标识。在接收到该标识后，无线功率发射器可选择相应的传输功率电平，用于后续操作。
图6示出了一种用于配置无线功率发射器130的示例性方法600，以当无线功率发射器130安装在隔离物110附近时以按照(in compliance with)可接受的功率传输电平操作。一些实施例可以包括比附图中所描述的这些行为更多或更少的行为。这些行为中的一些可由无线功率接收器或功率发射器执行。这些行为中的一些可由其它装置(如智能手机、网络计算机、笔记本电脑等等)执行，该装置与无线功率接收器和/功率发射器之一者或之两者通信。一些行为可由用户执行。
根据一些实施例，方法600可以包括在无线功率发射器(PT)上施加功率(行为605)，其中，无线功率发射器安装在隔离物附近(如无线功率发射器和接收器分别位于隔离物的对立面上)。方法600还可以包括对位于该无线功率发射器所对应的充电区域中的无线功率(WP)接收器定中心(行为610)。该充电区域可以是围绕在该无线功率发射器的功率传输线圈230的中心轴235周围的区域。方法600还可以包括初始化(initiate)或启动无线功率接收器400和/或无线功率发射器130上的功率配置程序或过程(行为615)。该功率配置程序会使得该无线功率(WP)接收器与无线功率发射器(PT)130通信(行为620)。初始化功率配置程序的行为可以包括传输信号至功率发射器，以促使(prompt)功率发射器上的功率配置程序的初始化(initiation)或启动。该通信可以包括用以指示无线功率发射器施加不同的功率电平至其功率传输线圈230的指令或信号(行为630)。
功率配置方法600还可以包括在无线功率接收器上检测接收到的多个无线接收功率电平(行为640)，其中，该无线接收功率来自于该无线功率发射器。检测多个无线接收功率电平的行为可以包括检测该无线功率接收器所产生的多个信号(如整流电流电平或整流电压电平、交流电振幅或功率等)，该信号表示在该无线功率接收器的接收线圈上的振荡磁场的振幅或在该振荡磁场的接收线圈中所产生的电流的振幅。
根据一些实施例，无线功率接收器可以确定在该无线功率接收器的接收线圈的位置上是否检测到至少一个可接受的无线接收功率电平(行为650)。该确定行为可以包括将检测到的功率电平(如整流电流或整流电压、接收线圈中产生的交流电的振幅、接收线圈上的磁场强度等)与相应的预定值比较。该预定值可以是无线电源传输组织建立的标准，以及，可以存储在无线功率接收器上的存储器中(如查找表中)。
若确定出在该无线功率接收器上已检测到至少一个可接受的无线功率电平(行为650)，则方法600还可以包括向无线功率发射器标识无线功率接收器已检测到可接受的无线接收功率电平(行为660)。在一些实施例中，当无线功率接收器检测到其功率接收线圈上的无线接收功率电平位于预设的可接受范围中时，向无线功率发射器标识所对应的传输功率电平，以使无线功率发射器根据该标识可以获知该传输功率电平能在无线功率接收器的接收线圈上提供可接受的无线接收功率电平。进而，在后续操作中，无线功率发射器可以施加该传输功率电平，以在该传输功率电平所对应的功率配置下给无线功率接收器或无线受电装置充电或供电。方法600还可以包括该无线功率发射器存储至少一个传输功率电平(行为664)，其中，传输功率电平对应于无线功率接收器上检测到的可接受的无线接收功率电平。在一些实施例中，方法600还可以包括施加所存储的传输功率电平中的一个或多个(行为668)。存储传输功率电平的行为可以包括存储设置值或其它标识符，该设置值或标识符对应于该无线功率发射器的传输功率输出。施加传输功率电平的行为可以包括读取(retrieve)该设置值或标识符，以及产生相应的传输功率输出。
在一些情形中，标识的行为(行为660)可以包括：无线功率接收器向无线功率发射器直接标识它已检测到可接受的无线接收功率电平。举例来说，无线功率接收器可将指示到无线功率发射器的信息(如数字、文本和/或布尔值等)直接与无线功率发射器通信，或者，可由无线功率发射器对所通信的信息进行处理，以确定出无线功率接收器的接收线圈上已检测到可接受的无线接收功率电平。在一些实施例中，标识的行为(行为660)可包括向无线功率发射器间接地标识无线功率接收器已检测到可接受的无线接收功率电平。举例来说，表示在无线功率接收器上检测到的无线功率电平的信息可被传输至位于无线功率接收器和无线功率发射器之间的中介(如智能手机、服务器、平板电脑等)。该中介可处理或可不处理来自无线功率接收器的数据。该中介可传输该数据或处理后的数据的结果至无线功率发射器。由该中介提供的该数据可向无线功率发射器标识该无线功率接收器上已检测到可接受的无线接收功率电平。
在一些实施例中，不同的无线装置150在接收线圈330上可能需要或接收(accommodate)不同的无线传输功率量，即可能对接收线圈上的无线接收功率电平的可接受范围的要求不同。举例来说，笔记本电脑可比智能手机接收更多功率。电视可比笔记本电脑接收更多功率。在一些情形中，不同的装置可由设备标识符(device identifier)标识，该设备标识符用来标识该装置能够接收和利用的无线功率量。举例来说，功率传输开始前，可在握手期间将设备标识符从装置传输至无线功率发射器或无线功率接收器。在一些实现中，装置也可以将标识该装置能接收的功率电平的信息传输至无线功率发射器或无线功率接收器。设备标识符和相应的功率电平可由标准建立或商定。
在一些实施例中，无线功率接收器可针对不同的设备类型和/或装置所标识的多个功率设置，确定(行为650)所检测到的功率电平是否符合可接受的功率电平；以及，对于特定装置类型和/或已标识的功率设置，向无线功率发射器指示符合或满足可接受的功率电平的功率设置。举例来说，无线功率接收器既可以标识(行为660)可接受的功率设置，也可标识相关的设备标识符。然后，无线功率发射器可存储(行为664)与对应的设备标识符有关的一个或多个功率设置。根据一些实施例，无线功率发射器可随后检测其充电区域中的装置和装置类型，以及(行为668)施加对应于特定的设备标识符的已存储的功率设置。换言之，无线功率发射器可检测无线充电或供电区域中的装置的类型，并根据所检测到的装置类型提供相应的传输功率电平，以满足不同装置的使用需求。在一些实施例中，无线功率发射器还可连同设备标识符一起检测功率电平指示(power level indicator)，并对所标识的装置类型和所标识的功率电平施加可接受的功率电平。
在一些实施例中，无线功率接收器400可确定(行为650)出无线功率接收器上所检测到的功率电平均不符合可接受的功率电平。因此，无线功率接收器可指示(行为655)故障情况。在另一些实施例中，若无线功率发射器所传输的任何一个无线功率电平均不能够在无线功率接收器的接收线圈上提供可接受的无线接收功率电平，且无线功率发射器已试验完所有的无线功率电平，则无线功率接收器400指示故障情况。换言之，若无线功率接收器上的无线接收功率电平均不是可接受的无线接收功率电平，则无线功率接收器可指示故障情况。
在不脱离本发明的精神以及范围内，本发明可以其它特定格式呈现。所描述的实施例在所有方面仅用于说明的目的而并非用于限制本发明。本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。本领域技术人员皆在不脱离本发明之精神以及范围内做些许更动与润饰。

Claims (23)

1.一种用于配置无线功率的方法，其特征在于，该方法包括：
无线功率接收器检测表示该无线功率接收器的接收线圈上的多个无线接收功率电平的多个信号，其中，该多个无线接收功率电平对应于无线功率发射器穿过隔离物传输的无线功率，该隔离物位于该无线功率发射器与该无线功率接收器之间；以及
向该无线功率发射器标识该无线功率发射器的至少一个传输功率电平，该至少一个传输功率电平能在该接收线圈上提供可接受的无线接收功率电平。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该隔离物包括台面、桌面或工作台面，该无线功率发射器被安装在该隔离物的下侧上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
该无线功率接收器检测该无线功率发射器产生的振荡磁场的梯度；以及
指示移动该无线功率接收器的方向。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测该梯度的步骤包括：
整流该接收线圈中产生的交流电；以及
产生对应于被整流的交流电的整流电压。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
比较该整流电压和用于无线功率传输的电压标准；以及
确定该整流电压是否符合该无线功率传输的电压标准；其中，若该整流电压符合该用于无线功率传输的电压标准，则确定出该整流电压所对应的无线接收功率电平是可接受的。
6.如权利要求1所述的方法，其中，检测该多个信号的步骤包括：
检测该接收线圈中产生的交流电的振幅；
基于所检测到的该交流电的振幅，计算该接收线圈上的磁场强度；
比较该磁场强度与用于无线功率传输的磁场标准；以及
确定该磁场强度是否符合该用于无线功率传输的磁场标准；其中，若该磁场强度符合该用于无线功率传输的磁场标准，则确定出该磁场强度所对应的无线接收功率电平是可接受的。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若该无线功率接收器的该多个无线接收功率电平均不是可接受的，则指示故障情况。
8.一种无线功率接收器，用于配置无线功率，该无线功率接收器包括：
至少一个接收线圈，用于接收无线功率发射器穿过隔离物传输的无线功率；
信号发射器；以及
电路，用于检测表示该至少一个接收线圈上的多个无线接收功率电平的多个信号，其中，该多个无线接收功率电平对应于该无线功率发射器穿过隔离物传输的无线功率；以及，经由该信号收发器提供数据至至少一个其它装置，该数据标识了该无线功率发射器的至少一个传输功率电平，该至少一个传输功率电平能在该至少一个接收线圈上提供可接受的无线接收功率电平。
9.如权利要求8所述的无线功率接收器，其特征在于，该可接受的无线接收功率电平是预定的，且对应于无线功率传输标准。
10.如权利要求8所述的无线功率接收器，其特征在于，该无线功率接收器还包括：
存储装置；以及
处理器；
其中，该存储装置上存储有机器可读指令，当该机器可读指令被该处理器执行时，使得该无线功率接收器进行功率配置操作。
11.如权利要求10所述的无线功率接收器，其特征在于，该无线功率接收器还包括：
整流电路，用于整流该至少一个接收线圈中产生的交流电，并产生整流电压；其中，该机器可读指令还使得该无线功率接收器比较该整流电压与用于无线功率传输的电压标准，以及确定该整流电压是否符合该电压标准；
其中，若该整流电压符合该电压标准，则确定出该整流电压所对应的无线接收功率电平是可接受的。
12.如权利要求10所述的无线功率接收器，其特征在于，该无线功率接收器还包括：
电流侦测器，用于检测该至少一个接收线圈中产生的交流电的振幅；其中，该机器可读指令还使得该无线功率接收器确定该至少一个接收线圈的位置上的磁场强度；比较该磁场强度与用于无线功率传输的磁场标准；以及确定该磁场强度是否符合该用于无线功率传输的磁场标准；
其中，若该磁场强度符合该用于无线功率传输的磁场标准，则确定出该磁场强度所对应的无线接收功率电平是可接受的。
13.如权利要求10所述的无线功率接收器，其特征在于，该机器可读指令还使得该无线功率接收器检测该无线功率发射器产生的振荡磁场的梯度；以及指示移动该无线功率接收器的方向。
14.如权利要求8所述的无线功率接收器，其特征在于，该至少一个接收线圈包括一对细长的线圈。
15.如权利要求8所述的无线功率接收器，其特征在于，该至少一个接收线圈包括两对接收线圈，该两对接收线圈具有位于不同位置的中心点。
16.一种用于配置无线功率的方法，以在无线功率发射器的安装位置上穿过该无线功率发射器附近的隔离物无线地传输功率，其特征在于，该方法包括：
该无线功率发射器施加多个无线功率电平，以穿过该隔离物传输功率至无线功率接收器的至少一个接收线圈；以及
从该无线功率接收器接收至少一个传输功率电平的标识，该至少一个传输功率电平能在该至少一个接收线圈的位置上提供可接受的无线接收功率电平。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
该无线功率发射器存储该至少一个传输功率电平；以及
响应于检测被该无线功率发射器充电或供电的装置，从所存储的该至少一个传输功率电平中施加已存储的传输功率电平。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
该无线功率发射器存储与多个设备标识符有关的多个传输功率电平，该多个设备标识符对应于不同类型的无线受电装置；
该无线功率发射器检测到第一类型的无线受电装置时，施加所存储的与该第一类型的无线受电装置的设备标识符有关的传输功率电平。
19.一种无线功率发射器，安装在独立于该无线功率发射器的隔离物附近且穿过该隔离物传输功率，其特征在于，该无线功率发射器包括：
至少一个功率传输线圈；
信号收发器；以及
电路，用于施加多个无线功率电平，以穿过该隔离物传输功率至无线功率接收器的至少一个接收线圈；
该信号收发器用于接收来自于该无线功率接收器的至少一个传输功率电平的标识，该至少一个传输功率电平能在该至少一个接收线圈的位置上提供可接受的无线接收功率电平；以及该无线功率发射器存储该至少一个传输功率电平。
20.如权利要求19所述的无线功率发射器，其特征在于，该无线功率发射器还包括：
存储装置；以及
处理器；
其中，该存储装置上存储有机器可读指令，当该机器可读指令被该处理器执行时，使得该无线功率发射器进行功率配置操作。
21.如权利要求20所述的无线功率发射器，其特征在于，该机器可读指令还使得该无线功率发射器响应于检测被该无线功率发射器充电或供电的装置，从所存储的该至少一个传输功率电平中施加一个传输功率电平。
22.如权利要求20所述的无线功率发射器，其特征在于，该机器可读指令还使得该无线功率发射器存储与多个设备标识符有关的多个传输功率电平，该多个设备标识符对应于不同类型的无线受电装置；以及检测到第一类型的无线受电装置时，施加所存储的与该第一类型的无线受电装置的设备标识符有关的传输功率电平。
23.一种***，其特征在于，包括如权利要求19-22任一项所述的无线功率发射器和如权利要求10-15任一项所述的无线功率接收器。
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