用于发送电能和数据的方法和设备的制作方法

专利名称：用于发送电能和数据的方法和设备的制作方法
技术领域：
以下描述涉及用于将电能发送到电子装置以及用于发送和接收数据的设备和方法。
背景技术：
目前，无线通信(如移动电话)、便携式电子装置(如笔记本式计算机、数码相机、 数字媒体框、MP3播放器和个人数字助理(PDA))被广泛使用。这些便携式电子装置由电来提供动力。通常，通过一次性电池或可再充电电池给便携式电子装置供电。随着便携式电子装置的功能和能力已变得更加多样化并得到提高，驱动装置所必需的电能的量以及对具有更多电能的电池的需求已增加。诸如锂离子电池的电池技术的发展未能跟上对更多电能的电池的需求。例如，现有电池不能被使用所期望的时间，并且电池必须被重复充电。在使用线缆来对电池充电方面也有限制，如距离限制、使线缆具有适合于每个装置的适配器等。在现有的经无线电能传输的充电方法中，电能发送器经线缆连接到电源，并且电能发送器被固定在适当位置上。由于这种固定位置，因此，随着离发送器的距离增加，无线电能传输效率降低。另外，无线电能传输可能对于已小型化的便携式装置不是有效的。

发明内容
在总体一方面，提供一种用于使用电能传输设备发送电能的方法，所述方法包括 通过沿路径搜索位于区域中的将被充电的装置；当将被充电的装置被发现时，确定已发现的装置是否应被充电；当确定已发现的装置应被充电时，将电能发送到已发现的装置。搜索将被充电的装置的步骤可包括当所述电能传输设备在预设区域中行进的同时，发送具有预定强度的搜索信号；从将被充电的装置接收响应信号；确定响应信号的强度。搜索将被充电的装置的步骤可包括从定位装置接收关于将被充电的装置的位置信息；基于位置信息来控制电能传输设备靠近将被充电的装置。所述方法还可包括增加对装置的搜索计数；当增加的搜索计数小于预设计数， 并且剩余充电容量大于最小基本容量时，搜索将被充电的下一装置。所述方法还可包括当从接收电能的装置接收到充电终止信号时，停止将电能发送到所述装置；增加对装置的搜索计数；当增加的搜索计数小于预设计数，并且剩余充电容量大于最小基本容量时，搜索将被充电的下一装置。在另一方面，提供一种使用电能传输设备发送数据的方法，所述方法包括从第一装置接收数据发送请求信号和关于至少一个第二装置的标识(ID)信息的信号；将确认(ACK)信号发送到第一装置；从第一装置接收将被发送到第二装置的数据；在所述电能传输设备沿预设路径行进的同时，基于关于第二装置的ID信息，搜索并发现第二装置；将接收到的数据发送到已发现的第二装置。所述方法还可包括当完成将接收到的数据发送到第二装置时，终止第一装置和第二装置之间的数据发送和接收。在另一方面，提供一种使用移动装置接收电能的方法，所述方法包括从电能传输设备接收对将被充电的装置的搜索信号；当接收到的搜索信号满足预设条件时，确定是否请求充电；当充电被请求时，从电能传输设备接收电能；当充电完成时，将充电终止信号发送到电能传输设备。在另一方面，提供一种电能传输设备，所述设备包括装置搜索单元，被配置为在所述设备沿路径行进的同时，搜索位于区域中的将被充电的装置；充电确定单元，被配置为当装置被发现时，确定已发现的装置是否应被充电；电能传输单元，被配置为当已发现的装置被确定将被充电时，将电能发送到已发现的装置。所述装置搜索单元可包括搜索信号发送单元，被配置为当所述电能传输设备在预设区域行进的同时，发送具有预定强度的搜索信号；响应信号确定单元，被配置为确定响应于搜索信号而被接收的响应信号的强度。所述装置搜索单元可从定位装置接收装置的位置信息，并基于位置信息来控制电能传输设备靠近将被充电的装置。所述设备还可包括中继请求接收单元，被配置为从第一装置接收数据发送请求信号和关于至少一个第二装置的标识(ID)信息的信号；核准单元，被配置为响应于接收到的数据发送请求信号，将ACK信号发送到第一装置。所述设备还可包括中继处理单元，被配置为从第一装置接收将被发送到所述至少一个第二装置的数据，被配置为在所述电能传输设备沿预设路径行进的同时，基于关于第二装置的ID信息来搜索第二装置，并且被配置为将接收到的数据发送到已发现的第二
直ο所述中继处理单元可从第一装置接收将被发送到所述至少一个第二装置的数据， 并可将接收到的数据同时发送到已发现的第二装置。所述设备还可包括充电单元，被配置为被充有将被发送到装置的电能。在充电单元中所充的最大电能容量可大于每个装置的最大电能容量和在预设区域中为搜索而行进所消耗的最小电能容量的总和。所述充电单元可被充有从外部电源提供的电能。所述充电单元可包括基于与外部电源的充电距离而分类的长距离充电单元、短距离充电单元和接触充电单元中的至少一个，其中，所述长距离充电单元在几米内被充电，所述短距离充电单元在几毫米内被充电，所述接触充电单元通过直接连接到接触端被充电。所述充电单元可包括线缆充电单元和无线充电单元中的至少一个，所述线缆充电单元经线缆从外部电源被充电，所述无线充电单元通过使用谐振耦合或电磁感应的无线电能传输装置被充电。当剩余充电容量小于最小基本剩余容量时，所述充电单元可控制电能传输设备使用红外传感器自动移动到充电位置。
所述电能传输单元可包括基于与装置的传输距离而分类的长距离传输单元、短距离传输单元和接触传输单元中的至少一个，其中，所述长距离传输单元在几米内发送电能， 所述短距离传输单元在几毫米内发送电能，所述接触传输单元通过直接连接到接触端来发送电能。当从已发现的装置接收到至少一个谐振频率的响应信号时，为了搜索每个装置， 所述装置搜索单元可以以与所述至少一个谐振频率相同的谐振频率发送搜索信号。当从至少一个已发现的装置接收到充电请求时，所述电能传输单元可将电能同时发送到所述至少一个已发现的将被充电的装置。所述充电单元可从外部无线电能传输装置接收电能，在接收到的电能正被充上的同时，所述电能传输单元可将接收到的电能发送到已发现的装置。在另一方面，提供一种用于接收电能的设备，所述设备包括充电请求确定单元， 被配置为当从源接收的搜索信号满足预设条件时，确定是否请求充电；电能接收单元，被配置为当充电被请求时，从所述源接收电能；充电终止传输单元，被配置为当充电完成时，将充电终止信号发送到所述源。在另一方面，提供一种移动电能传输设备，所述移动电能传输设备包括装置搜索单元，被配置为发送搜索信号，并接收包括关于至少一个已发现装置的位置信息的响应信号；电机，被配置为给移动电能传输设备提供动力，以使移动电能传输设备基于位置信息沿朝着所述至少一个已发现装置的路径行进；电能传输单元，被配置为将电能发送到所述至少一个已发现装置。所述移动电能传输设备还可包括充电确定单元，被配置为基于接收到的响应信号来确定所述至少一个已发现装置是否需要被充电。所述电能传输单元可被配置为经接触接口或经无线接口将电能同时发送到所述至少一个已发现装置。所述电能传输单元可被配置为将电能同时发送到至少两个已发现的装置。从权利要求和下面的详细描述、附图中，其他特征和方面将变得清楚。


图1是示出使用移动装置的电能传输设备的示例的示图； 图2是示出在图1中示出的装置搜索单元的示例的示图； 图3是示出用于执行数据通信的电能传输设备的另一示例的示图； 图4是示出电能接收设备的示例的示图； 图5是示出充电单元的示例的示图； 图6是示出电能传输单元的示例的示图； 图7是示出用于执行电能发送和数据通信的系统的示例的示图； 图8是示出电能发送装置的充电容量的示例的示图； 图9是示出发送电能的方法的示例的流程图10是示出在图9中的搜索将被充电的装置的处理的示例的流程图； 图11是示出数据通信方法的示例的流程图； 图12是示出电能接收方法的示例的流程图。
在整个附图和详细描述中，除非另外描述，相同的附图标号应被理解为表示相同的部件、特征和结构。为了清楚、阐明和方便，这些部件的相对尺寸和描绘可被夸大。
具体实施例方式以下详细的描述被提供以用于帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。因此，将向本领域的普通技术人员建议在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修正及其等同物。另外，为了更加清楚和简明，已知功能和结构的描述可被省略。在此描述一种电能传输技术。该电能可被无线发送和/或在诸如焊盘的接触连接中经有线连接而被发送。例如，无线电能传输技术可被分类为3种类型使用电磁感应的方法；使用无线电波接收的方法；使用电谐振或磁谐振的方法。使用电磁感应的无线电能传输的示例包括两个不同的线圈变得彼此靠近的现象，在此现象中，允许交流电流在一个线圈中流动，以产生磁通量，并因此在另一线圈中产生电动势。例如，使用电磁感应的方法可具有大约60%至98%的电能利用效率。使用无线电波接收的无线电能传输的示例包括经天线接收无线电波能量，并通过整流器电路将交流的无线电波形式转换为直流电流来获得电能。在此描述的无线电能传输技术的3种示例之中，使用无线电波接收的方法能够在最长距离(例如，几米或更多)进行无线电能传输。使用谐振的无线电能传输的示例包括电谐振或磁谐振，并通过在相同频率谐振的装置发送能量。当使用磁谐振时，通过使用LC谐振器结构的磁谐振耦合来产生电能。在这个示例中，LC谐振器指的是被配置为电感器或电容器的谐振器。与使用无线电波接收的方法不同，使用磁谐振的方法使用非辐射能量发送，并且通过与接收器的谐振频率相应的发送器的谐振频率来发送电能。例如，所述使用磁谐振的方法的使用能够使电能传输效率可提高大约50%至60%，显著高于使用无线电波辐射的所述使用无线电波接收的方法。例如，发送器和接收器之间的距离可以是大约几米，并且所述方法与使用无线电波接收的方法相比可在短距离内使用。因此，所述方法与使用电磁感应的方法相比可在非常长的距离内发送电能，其中，使用电磁感应的方法可在几毫米内使用。此外，电能仅被发送到具有与发送器相同的谐振频率的装置，因此，其他邻近装置和/或人体很少被影响。在以下示例中，用于发送电能的发送器被称为源，用于接收电能的接收器被称为装置。也就是说，发送电能的移动装置是源，接收电能的电子装置是装置。例如，所述发送电能的移动装置可指用于发送和接收电能及数据的移动对象。所述发送电能的移动装置可包括机器人。所述电子装置或接收器可包括各种家用电器(例如数字媒体框、扬声器、真空吸尘器、吹风机和电动剃须刀)、笔记本式计算机、计算机和外围设备、便携式装置(诸如移动电话、数码相机、可携式摄像机、MP3播放器和PDA)、毫微微蜂窝(femtocell)基站以及各种传感器和照明设备等。另外，用于中继数据的移动装置也可被称为源，用于通过源发送和接收数据的组件被称为装置。图1示出电能传输设备的示例。参照图1，所述电能传输设备包括装置搜索单元110、充电确定单元120和电能传输单元130。所述电能传输设备可以是诸如移动装置、机器人、计算机等的终端或可被包括在上述终端中。如这里所述，电能传输设备可以是具有在朝着或远离需被充电的装置和/或不需要被充电的装置的方向行进的能力的移动装置。装置搜索单元110可通过沿路径搜索将被充电的装置。例如，装置搜索单元110 可通过沿路径来搜索位于区域中的装置。装置搜索单元110可发送搜索信号，并可接收响应于所述搜索信号的响应信号。例如，装置搜索单元110可在用于搜索和行进的预设区域中发送/接收信号，以搜索将被充电的装置。作为示例，搜索信号和响应信号可使用相同的谐振频率。此外，装置搜索单元110可基于关于位于区域中的每个装置的位置信息来搜索将被充电的装置。例如，电能传输设备可不执行随机搜索，而是使用关于将被充电的装置或将被充电的多个装置的位置信息而沿预定路线行进。通过沿预定路径，可减小功耗，并且与随机搜索相比可更加有效地执行搜索。作为另一示例，装置搜索单元110可从定位装置(未示出)接收关于装置的位置信息，并可控制电能传输设备移动到预设区域。例如，定位装置可执行位置识别，并可使用红外传感器、超声波信号、射频(RF)信号和Wi-Fi信号等来识别目标的位置。固定的定位装置可通过各种信号来识别每个装置的位置，并可在电能传输设备行进的预设区域内周期性地产生和更新位置信息。作为另一示例，移动定位装置可在预设区域中移动，以搜索将被充电的装置。例如，可使用利用谐振频率、红外传感器、超声波信号和RF信号等的传输处理和响应处理来执行搜索。定位装置可将标识(ID)信息分配给已发现的装置，可计算关于已发现装置的位置信息，并可存储ID信息和位置信息。作为另一示例，定位装置可识别和存储关于已发现装置的剩余充电容量的信息。定位装置可在预设装置中重新移动，可搜索将被充电的另一装置，并可存储一个或多个另外的已发现装置的ID信息和计算的位置信息。当在预设区域中没有发现装置时，定位装置可通过终止行进以收集位置信息来消耗电能。定位装置可被设置在电能传输设备中，或可以是单独的设备。定位装置可以已经知道关于将被发现的装置的位置信息。因此，装置搜索单元110可从定位装置接收关于将被充电的装置的位置信息，并可控制移动装置移动到将被充电的装置。例如，装置搜索单元 110可从定位装置识别关于将被充电的装置的位置信息，以降低电能的不必要的消耗以及控制电能传输设备经最佳路径靠近将被充电的装置。此外，装置搜索单元110可使用传感器(诸如光学传感器或接近传感器)来避免附近的障碍物。因此，装置搜索单元110可控制电能传输设备在避免电能传输设备和将被充电的装置之间的障碍物的同时而尽可能地靠近装置。充电确定单元120可确定已发现的装置是否需要充电。例如，充电确定单元120 可基于从装置接收的充电请求信号来确定是否应执行充电。此外，源可发送查询是否需要对装置进行充电的查询信号，并可基于对查询信号的响应信号来确定是否需要对装置进行充电。确定是否需要进行充电可提高电能传输效率。例如，当源发现装置时，不通过无条件地发送电能，而通过基于装置的状况来发送电能，可节约电能。所述装置的状况可包括例如，充电状态、电池容量和装置的操作模式等。在一些实施例中，可从设备中省略充电确定单元120。当已发现的装置被确定将被充电时，电能传输单元130可将电能发送到所述装置。例如，电能传输方法可包括以下方法中的至少一种方法使用电磁感应、无线电波和谐振的无线电能传输的方法；使用发送接触端的直接接触的方法。例如，基于发送电能的源的充电状态、发送距离和装置的类型等，电能传输单元130可采用上面两种方法的单个方法， 或可选择性地采用两种或多种方法。另外，当存在两个或多个需要被充电的装置，并且所述两个或多个装置位于可能进行电能传输的距离内时，电能传输单元130可将电能同时发送到所述两个或多个装置。还应被理解的是电能传输设备可包括用于驱动所述设备的电机(未示出)和用于操纵所述设备的操纵机构(未示出)。图2示出在图1中示出的装置搜索单元的示例。参照图2，装置搜索单元110包括搜索信号发送单元210和响应信号确定单元 220。搜索信号发送单元210可在沿预设路径行进的同时发送具有预定强度的搜索信号。预设路径指的是电能传输设备行进并执行搜索的预设路径或预设区域。例如，由于源是移动装置，因此，源在固定的位置时不发送搜索信号，而是可在沿预设路径行进的同时发送搜索信号。当搜索信号发送单元210使用通过谐振的无线电能传输时，具有预定强度的搜索信号可经由谐振频率被发送到附近。作为另一示例，可经由代替所述谐振频率的不同频带来发送搜索信号。作为另一示例，使用红外传感器、超声波信号和Wi-Fi信号等，搜索信号可被发送到将被充电的装置。一个或多个传感器可被附在搜索信号发送单元210和装置上，信号交换可通过将经由传感器检测的信号而被执行，从而可发现将被充电的装置。响应信号确定单元220可确定响应信号，该响应信号响应于发送的搜索信号而被接收。例如，响应信号确定单元220可确定响应信号指示装置需要被充电，并且响应信号响应于从搜索信号发送单元210发送的搜索信号。在通过谐振的无线电能传输中，搜索信号使用源的谐振频率，将被充电的装置可通过相同的谐振频率而引起谐振现象。例如，由于源是移动装置，所以源可在靠近将被充电的装置的状态下发送和接收信号。例如，靠近将被充电的装置时，响应信号的强度可以更大。响应信号确定单元220可确定用于对将被充电的装置进行充电的合适距离，并且例如当信号的强度是阈值P或更大时，可终止搜索。不管源是否发送搜索信号，将被充电的装置可将充电请求信号发送到源。例如，随着源移动靠近将被充电的装置，充电请求信号的强度可变为阈值P或更大，并且随后，可终止搜索将被充电的装置的步骤。图3示出用于执行数据通信的电能传输设备的另一示例。参照图3，除了在图1中示出的电能传输设备的组件外，所述电能传输设备还可包括中继处理单元310。所述中继处理单元310可从将被充电的装置接收数据中继请求，并可执行数据通信。例如，中继处理单元310可从第一装置接收将被发送到至少一个第二装置的数据，可基于关于在预设区域中行进的第二装置的ID信息来搜索第二装置，并可将从第一装置发送的数据发送到已发现的第二装置。例如，当在分布于电能传输设备搜索的预设区域的装置中存在用于将数据发送到至少一个装置的第一装置时，所述第一装置可使用电能传输设备。例如，第一装置可向电能传输设备请求数据中继，并可发送关于接收数据的至少一个第二装置的ID信息(例如，ID、位置等)。中继处理单元310可接收中继请求信号，并可基于电能传输设备的状况(例如，充电状态、电能传输和数据中继的优先级次序、根据行进距离的效率等)来确定是否核准该中继。当中继被确定时，中继处理单元310可从第一装置接收将发送的数据。接收的数据可被存储在数据存储单元中。中继处理单元310可包括中继请求接收单元，该中继请求接收单元用于从第一装置接收数据发送请求信号和关于所述至少一个第二装置的ID信息的信号。中继处理单元 310可包括核准单元，该核准单元用于响应于数据发送请求信号而将用于核准中继的确定的确认(ACK)信号发送到第一装置。例如，中继处理单元310可从第一装置接收用于数据发送的请求，并可通过发送用于指示请求信号的接收的ACK信号来接收将发送到第二装置的数据。发送的数据可被存储在数据存储单元中。当第一装置发送完数据时，中继处理单元310可搜索至少一个第二装置来发送数据。例如，可使用谐振频率、红外传感器和超声波传感器等执行搜索处理。搜索处理可基于从第一装置接收的第二装置的ID信息(例如，ID、位置等)。中继处理单元310可在第一装置发送完数据之前搜索第二装置。然而，由于数据发送的距离有限，因此，搜索的距离可能受发送效率(诸如发送的数据包)限制。中继处理单元310可从第一装置接收数据，并同时将接收的数据发送到第二装置。由于中继处理单元310接收数据并同时将接收的数据发送到第二装置，因此，可减少用于存储数据的存储装置的容量。中继处理单元310可将从第一装置接收的数据发送到已发现的至少一个第二装置。例如，当存在用于从第一装置接收数据的两个或多个第二装置时，数据可被发送到一个第二装置，随后可重复进行装置搜索，并且可发送数据。当用于接收数据的两个或多个装置同时位于能够接收数据的位置时，中继处理单元310可同时发送数据。中继处理单元310还可确定是否可在与第一装置或第二装置发送和接收数据的同时执行电能发送。例如，如果有来自第一装置或第二装置的充电请求，则中继处理单元 310可在充电的同时执行数据发送和接收。当没有充电请求时，中继处理单元310仅执行数据发送和接收。图4示出电能接收设备的示例。参照图4，电能接收设备包括充电请求确定单元410、电能接收单元420和充电终止传输单元430。充电请求确定单元410可确定当从源接收的搜索信号满足预设条件时，是否请求充电。例如，所述预设条件可与下述的示例相应从源接收的搜索信号的强度是预定阈值 P或更大。由于所述源是移动装置，因此，随着源移动靠近充电请求确定单元410，从源接收的搜索信号的强度可变得更大。充电请求确定单元410可基于装置的状况(例如，电池的状况、容量和装置使用进度)确定是否向源请求充电。例如，当搜索信号使用利用谐振的无线电能传输时，当源的谐振频率的程度是预定阈值P或更大时，充电请求确定单元410可确定是否经相同的谐振频率发送充电请求信号。当充电被请求时，电能接收单元420可从源接收电能。例如，当用于请求充电的信号(诸如ACK信号)被发送时，电能接收单元420可从源接收用于充电的电能。当利用从源接收的电能而完成充电时，充电终止传输单元430可将充电终止信号发送到源。例如，当充电完成时，充电终止传输单元430可将充电终止信号发送到源，以终止来自源的电能传输。图5示出充电单元的示例。参照图5，电能传输设备还可包括充电单元500，所述充电单元500被充上将被发送到装置的电能。例如，充电单元500可被提供来自用于电能传输的内部源或外部源的电能。可在内部从提供在移动装置中的自身发电机提供电能。从外部源提供电能可基于充电单元500和电源之间的距离来进行分类。为了从外部电源接收电能，充电单元500可包括长距离充电单元510、短距离充电单元520和接触充电单元530。例如，当充电单元500和外部电源之间的距离长(例如，几米或更大)时，长距离充电单元510可被充电。通过无线电能传输(例如，通过使用充电天线的无线电波或谐振)， 长距离充电单元510可被提供电能。在谐振中，当LC谐振器通过磁谐振被使用时，只有通过谐振频率的谐振而产生谐振现象的装置可被充电。因此，电能分配效率被提高。作为另一示例，当充电单元500和外部电源之间的距离短(例如，在几毫米内) 时，短距离充电单元520可被充电。短距离充电单元520可使用例如通过电磁感应的无线电能传输，因此，电能可在几毫米内通过充电侧从外部电源被提供。接触充电单元530可例如通过线缆电能传输中的插头被充电。因此，当充电单元 500位于能够经线缆从外部电源充电的距离内时，能够进行具有最高电能传输效率的经线缆的充电。长距离充电单元510和短距离充电单元520可使用代替线缆的无线信号被充电， 因此可被称为无线充电单元。接触充电单元530可使用线缆被充电，因此可被称为接触充电单元。充电单元500可包括长距离充电单元510、短距离充电单元520和接触充电单元 530中的任何一个，或可包括长距离充电单元510、短距离充电单元520和接触充电单元530 中的两个或多个，以便基于在充电单元500中存储的电能的容量、离外部电源的距离等而自适应地调整充电。例如，当剩余充电容量小于最小基本剩余容量时，包括充电单元500的电能传输设备可使用红外传感器来自动移动到充电位置。例如，通过在充电站安置相机和将红外传感器附在电能传输设备的外部，充电单元500可使用红外传感器来自动移动到充电位置。 例如，当存储在电能传输设备中的电能的容量小于最小基本剩余容量(所述最小基本剩余容量基于在搜索的区域中的装置而设置)时，电能传输设备可移动到充电位置。例如，所述最小基本剩余容量可以是下列项的总和在将被充电的装置中搜索在离当前位置最接近位置中的装置所消耗的基本电能容量、移动到充电位置所消耗的基本电能容量以及在最接近位置中的装置的最大充电电能容量等。图6示出电能传输单元的示例。参照图6，所述电能传输单元600包括长距离电能传输单元610、短距离电能传输单元620和接触电能传输单元630。例如，电能传输单元600可基于电能传输单元600和装置之间的电能传输距离而被分类为长距离电能发送器、短距离电能发送器和接触电能发送
ο例如，长距离电能传输单元610可在几米内发送电能，短距离电能传输单元620可在几毫米内发送电能，接触电能传输单元630可通过接触端直接连接到装置来发送电能。例如，长距离电能传输单元610可通过经由使用发送天线的无线电波或谐振的无线电能传输来发送电能。在谐振中，当LC谐振器通过磁谐振而被使用时，电能可仅被发送到通过谐振频率的谐振而产生谐振现象的装置。例如，短距离电能传输单元620可通过发送侧经由使用电磁感应的无线电能传输在几毫米内将电能发送到装置。例如，接触电能传输单元630 可使用接触端而被直接连接到装置以发送电能。电能传输单元600可包括长距离电能传输单元610、短距离电能传输单元620和接触电能传输单元630中的任何一个，或者可包括长距离电能传输单元610、短距离电能传输单元620和接触电能传输单元630中的两个或多个，以便基于发送距离、装置的发送方案等自适应地调整电能传输。例如，当分布在预设区域中的装置远离源有几米时，可使用谐振。 当源到装置可能是在几毫米内时，可选择电磁感应。图7示出用于执行电能传输和数据通信的系统的示例。参照图7，用于电能传输以及数据发送和接收的系统包括电源710、源720、源740、 源760、第一装置730和第二装置750。源720、源740和源760可以是发送和接收电能和/或发送和接收数据的移动装置。在这个示例中，源720被提供来自电源710的电能。例如，源720的充电单元可通过经由电磁感应、无线电波或谐振的无线电能传输以及通过线缆电能传输而被提供来自外部电源710的电能。源720可搜索将被充电的装置，并且当从已发现的装置接收到充电请求时， 可发送电能。例如，源720可通过搜索发现第一装置730，并且当从第一装置730接收到充电请求时，可发送电能。负责源720的电能传输的电能传输单元还可通过经由电磁感应、无线电波或谐振的无线电能传输以及通过线缆电能传输来提供电能。在这个示例中，第一装置730 可请求源720将数据中继给第二装置750。当源740接受数据中继请求时，第一装置730可将数据发送到源740，源740可搜索第二装置750，并可将上述发送的数据发送到第二装置 750。当将数据发送到第二装置750时，源740可从第二装置750接收充电请求。当充电被请求时，源760可连同数据的发送将电能一起发送到第二装置750。用于发送数据的频带可与用于发送和接收电能的频带相同或不同。例如，当由于装置位于彼此远离的固定位置等而发生数据发送和接收的限制时，用于使用移动装置进行数据发送和接收的系统可使用源740，以使数据发送和接收的范围扩大。即使当装置在预设区域中行进时，用于数据发送和接收的系统也可使用移动源740来发送和接收数据，从而提高数据发送和接收效率。源720、源740和源760可在将数据发送到第二装置750的同时(逐包)，从第一装置730接收数据。因此，实时数据中继是可能的。当数据发送和接收被限制时，移动源可被用于安全地扩大数据发送和接收的范围。另外，可减少与被第二装置750完全接收所有数据有关的时间以及用于存储接收的数据的存储单元中的容量。在上述描述中，源720、源740和源760可以是相同的移动装置，并且可在基于电能传输或数据发送和接收的功能上有区别。当剩余充电容量小于最小基本剩余容量时，源720、源740和源760可在与装置的电能传输或数据发送和接收期间自动移动到充电位置。例如，当源740从第一装置接收数据中继请求时，源740可基于数据中继所消耗的电能容量以及搜索第二装置750所消耗的CN 102244399 A
说明书
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电能容量来拒绝数据中继请求。最小基本剩余容量可基于用于搜索的源的路径以及用于将被发现的装置所需的最小电能容量来被预设。例如，自动移动到充电位置的方法可包括当充电将被执行时，移动到由定位装置预设的充电位置的方位；识别附在移动装置外部的红外传感器点；使用附在移动装置的红外传感器来检测附在充电位置的红外标记等。源720、源740和源760可使用无线电能传输来搜索装置，并且当使用谐振时，可使用至少一个谐振频率。例如，除使用单一谐振频率之外，每个装置可使用多个谐振频率来发送充电请求信号。在这个示例中，为了使用谐振现象，源720、源740和源760可被配置为使用与每个装置的谐振频率相同的谐振频率来发送搜索信号。源720、源740和源760可发送搜索信号，并可仅当从将被充电的装置接收到充电请求信号时进行移动以发送电能，而不搜索将被充电的装置。在一些示例中，源720、源740 和源760可发现将被充电的两个或多个装置，并可同时对已发现的两个或多个装置进行充 H1^ ο在这个示例中，在将电能发送到已发现装置的同时，源720、源740和源760可通过无线电能传输而被提供来自电源710的电能。也就是说，源720、源740和源760还可中继电能。当电能发送和接收被限制时，移动源可用于有效地扩大电能发送和接收的范围。另外，由于在发送电能的同时正被提供电能的这一处理，因此可减少源被完全充电的时间。图8示出使用移动装置的电能传输装置的充电容量的示例。参照图8，源810将电能发送到N个装置。例如，源810可具有用于充电的最小电能容量，所述用于充电的最小电能容量可以是每个装置的最大电能容量和用于在预设区域中为搜索而行进所消耗的最小电能容量的总和。例如，源810可被充有下列项的总和或更多的量P 在行进中源810消耗的最小电能容量α、第一装置820的最大电能容量
P1、第二装置830的最大电能容量P2........第N装置840的最大电能容量1\，也就是说，
P彡Pi+P2+P3+. . . +Pn+α。当不满足上述公式的情况发生时，源810可被自动地重新充电。图9示出使用移动装置发送电能的方法的示例。例如，在图9中示出的方法可通过图1中的电能传输设备来执行。参照图9，在910中，源初始化对于将被充电的装置的搜索计数。当源搜索将被充电的装置时，搜索可能不是无限制地被执行。因此，当存在将被充电的N个装置时，N可被设置为最大搜索计数。作为另一示例，可设置可选的最大搜索计数。因此，当源开始搜索将被充电的装置时，源初始化搜索计数。在920中，源搜索将被充电的装置。例如，源可在用于搜索的预设区域中发送搜索信号，并可从期望被充电的装置接收响应于搜索信号的响应信号。例如，搜索信号和响应信号可使用相同的谐振频率。搜索将被充电的装置的步骤可使用关于位于所述区域中的每个装置的位置信息。因此，电能传输设备不执行随机搜索，而是可使用关于装置的位置信息而沿预定路线行进来搜索，从而降低了功耗，并且有效地执行搜索。在930中，源确定是否对将被充电的装置进行充电。已发现的装置是否需要进行充电可基于从已发现的装置接收的充电请求信号。例如，源可发送询问是否需要对装置进行充电的查询信号，并可基于对查询信号的响应信号来确定是否需要进行充电。当源发现将被充电的装置时，不通过无条件地发送电能，而通过基于装置的状况来发送电能，从而确定是否需要进行充电的步骤可被用于提高电能传输效率。在940中，当装置请求充电时，源将电能发送到已发现的装置。例如，电能传输方法可包括使用电磁感应、无线电波和谐振等的无线电能传输。电能传输还可包括使用发送接触端的直接接触方法。例如，基于发送电能的源的充电状态、传输距离和装置的类型等， 电能传输方法可采用上述两种方法中的单一方法，或者可选择性地采用两种或多种方法。在950中，当从接收电能的装置接收到充电终止信号时，源停止发送电能。在960中，当已发现的装置不发送充电请求信号或者充电完成时，源增加搜索计数。当已发现的装置不请求充电时，源不需要发送电能，因此增加搜索计数，以确定是否继续下一搜索。当充电完成从而停止电能传输时，源可增加搜索计数，以确定是否继续下一搜索。在970中，当搜索计数小于预设计数，并且剩余充电容量大于最小基本容量时，源重新搜索将被充电的装置。否则，源终止电能传输处理。如这里的示例所述，由于搜索未被连续地执行，因此源基于搜索计数和源的剩余充电容量来不断地确定是否执行搜索。当增加的搜索计数大于预设计数或者剩余充电容量小于最小基本容量时，搜索被终止。当搜索被终止时，使用移动装置的电能传输处理也被终止。当预设计数为N(N是将被发现的装置的数量)时，搜索被重复N次。因此，电能不被下述操作浪费或消耗在源对所有装置完成充电之后不必要地搜索更多装置。源可在将电能发送到已发现的装置的同时靠近所述已发现的装置。也就是说，源可以是移动的，并可在朝着接收器的路径中(例如，在到接收器的直接路径中)行进。当电能传输使用谐振时，在几米内提高了传输效率，并且随着距离更近而进一步增加传输效率。 例如，在LC谐振结构中，当线圈之间的距离为ail时，传输效率可约为45%。当距离为Im 时，传输效率可约为90%。在电能传输开始之后，源可使用位置信息来避免邻近的障碍物， 所述位置信息可通过传感器和/或定位装置被接收，并且源在避免邻近障碍物的同时可移动到尽可能地靠近装置。图10示出图9中的搜索将被充电的装置的处理的示例。例如，在图10中示出的处理可通过在图1中的电能传输设备来执行。在1010中，源在预设区域行进时发送具有预定强度的搜索信号。由于源可以是发送电能的移动装置，因此源在固定位置时不发送搜索信号，而是可在预设区域行进的同时发送搜索信号。当源使用通过谐振的无线电能传输时，具有预定强度的搜索信号可经谐振频率被发送到附近。作为另一示例，可经代替谐振频率的不同的频带发送搜索信号。作为另一示例，使用红外传感器、超声波信号和Wi-Fi信号等，搜索信号可被发送到将被充电的
直ο在1020中，源可确定已从将被充电的装置接收到响应于搜索信号的响应信号。在通过谐振的无线电能传输中，搜索信号可使用源的谐振频率，将被充电的装置可通过相同的谐振频率而引起谐振现象。由于源是移动装置，因此源可移动以更靠近将被充电的装置。 随着源变得靠近将被充电的装置，响应信号的强度可变得更大，源可确定用于对将被充电的装置进行充电的合适距离，并且例如当信号的强度是预定的阈值P或更大时，可终止搜索。通过终止搜索，可节约电能。图11是示出使用移动装置的数据通信方法的示例。
在图11中，源可通过搜索将电能发送到将被充电的装置，还从该装置接收中继请求，并将数据发送到另一装置。在1110中，源从第一装置接收数据发送请求信号和关于至少一个第二装置的ID 信息的信号。第一装置可请求源将数据发送到第二装置。源从第一装置接收数据发送请求信号和关于至少一个第二装置的ID信息(例如，ID信息的信号)。在1120中，源将ACK信号发送到第一装置。接收数据发送请求的源可将ACK信号发送到第一装置，其中，所述ACK信号指示数据发送到第二装置是可能的。第一装置可从源接收ACK信号，并将数据发送到源。在1130中，源从第一装置接收将被发送到第二装置的数据。源从第一装置接收发送到第二装置的数据，并可将该数据存储在数据存储单元中。在1140中，源搜索第二装置。从第一装置接收数据的所述源搜索第二装置。在这个示例中，搜索方法可以与将被充电的装置的搜索方法相同，其中，所述将被充电的装置的搜索方法发送搜索信号，并接收对于搜索信号的响应信号以搜索将被充电的装置。例如，由于第二装置的ID信息被识别，因此通过ID的认证等可发现第二装置。例如，搜索信号和响应信号可使用相同的谐振频率。作为另一示例，将被充电的装置的搜索方法可使用位于区域中的每个装置的位置信息。当数据被完全接收时，源可搜索第二装置，或者在数据被接收的同时搜索第二装置。在1150中，源将已发送的数据发送到第二装置。源将数据发送到已发现的第二装置。例如，源可在搜索第二装置的同时从第一装置接收数据，并且当数据发送是可能时，可将数据发送到第二装置。当数据被完全发送到第二装置时，源可停止数据发送和接收。当另一装置(数据被发送到该装置)存在时，源可重新开始搜索。当在数据通信中，干涉相当大地影响附近装置时，源可将装置之间的数据通信连同无线电能传输一起来执行，以降低干涉的影响。装置之间的数据通信可指例如，将在数码相机中的图像信息发送到远程的数字媒体框；或者将在一个传感器中的信息发送到另一远程的传感器或者用于处理该信息的处理装置。图12示出电能接收方法的示例。例如，在图12中示出的方法可通过图4中的电能接收设备来执行。在1210中，装置从源接收对于将被充电的装置的搜索信号。例如，对于将被充电的装置的搜索信号可以是谐振频率(当使用谐振时)、使用除谐振频率之外的频率的通信协议和RF信号等。在1220中，当接收到的搜索信号满足预设条件时，装置确定是否请求充电。预设条件可表示从源接收的搜索信号的强度是预定阈值P或更大。例如，由于所述源是发送电能的移动装置，因此，随着源移动靠近装置，从源接收的搜索信号的强度可变得更大。装置可基于装置的状况(例如，电池的状况、容量和装置使用进度)确定是否向源请求充电。例如，当搜索信号使用利用谐振的无线电能传输时，当源的谐振频率的程度是预定阈值P或更大时，装置可确定是否经由相同的谐振频率发送充电请求信号。在1230中，当充电被请求时，装置可从源接收电能。当用于请求充电的信号(诸如ACK信号)被发送时，装置从源接收用于充电的电能。
在1240中，当充电完成时，装置将充电终止信号发送到源。当充电完成时，装置将充电终止信号发送到源，以终止来自源的电能传输。在此描述的是电能传输设备和方法的示例。所述设备可以是移动的，并可例如基于装置是否需要进行充电朝着或远离各种装置行进。因此，电能传输设备可包括驱动设备移动的电机或其他动力源。所述设备可还包括自动操纵机构，该自动操纵机构允许设备在期望方向上移动，而不撞上障碍物。例如，所述设备可包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为检测所述设备的位置和将被充电的一个或多个装置的位置。另外，所述一个或多个传感器可检测在所述设备和将被发现的一个或多个装置之间的路径上的各种障碍物。因此，使用结合电机和一个或多个传感器的操纵机构，设备可在朝着将被发现的一个或多个装置的路径的周围移动，而不撞上各种障碍物。上述的处理、功能、方法和/或软件可被记录、存储或固定在一个或多个计算机可读存储介质中，所述计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由计算机执行以使处理器执行所述程序指令。所述介质还可单独包括数据文件、数据结构等，或包括与程序指令结合的数据文件、数据结构等。所述介质和程序指令可以是专门设计和构造的，或者它们可以是计算机软件领域的技术人员所公知和可用的类型。计算机可读存储介质的示例包括磁介质(如硬盘、软盘和磁带)；光介质(如⑶ROM盘和DVD)；磁光介质(如光盘)；和专门配置以存储并执行程序指令的硬件装置(如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。程序指令的示例包括例如由编译器产生的机器代码和包含可由计算机使用翻译器执行的高级代码的文件。所述硬件装置可被配置为用作一个或多个软件模块以执行上述的操作和方法，反之亦然。另外，计算机可读存储介质可分布于通过网络连接的计算机系统上，并且非暂时性的计算机可读代码或程序指令可以以分布方式被存储并被执行。仅作为非详尽的说明，在此描述的终端装置可以指移动装置(如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、数码相机、便携式游戏机、MP3播放器、便携式/个人多媒体播放器(PMP)、 手持电子书、便携式膝上型个人计算机(PC)、全球定位系统(GPS)导航)，以及与公开于此的内容一致的能够进行无线通信或网络通信的装置(如台式PC、高清晰度电视机(HDTV)、 光盘播放器、机顶盒等)。计算系统或计算机可包括与总线、用户接口和存储器控制器电连接的微处理器。 所述计算系统或计算机还可包括闪存装置。闪存装置可通过存储器控制器存储N比特数据。N比特数据可被微处理器处理或将被微处理器处理，并且N可以是1或大于1的整数。当计算系统或计算机是移动设备时，可附加提供电池以向计算系统或计算机供应操作电压。对于本领域普通技术人员清楚的是，所述计算系统或计算机还可包括应用芯片集、相机图像处理器(CIS)、移动动态随机存取存储器(DRAM)等。存储器控制器和闪存装置可组成使用非易失性存储器存储数据的固态驱动器/盘(SSD)。以上已经描述了一些示例。然而，应该理解，可进行各种修改。例如，如果以不同的顺序执行所述的技术，和/或如果以不同的方式组合在所述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或用其它组件或其等同物来代替或补充在所述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可得到适当的结果。因此，其它实现方式仍在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种使用电能传输设备发送电能的方法，所述方法包括 通过沿路径搜索位于区域中的将被充电的装置；当将被充电的装置被发现时，确定已发现的装置是否应被充电；以及当确定已发现的装置应被充电时，将电能发送到已发现的装置。
2.如权利要求1所述的方法，其中，搜索将被充电的装置的步骤包括当所述电能传输设备在预设区域中行进的同时，发送具有预定强度的搜索信号； 从将被充电的装置接收响应信号；以及确定响应信号的强度。
3.如权利要求1所述的方法，其中，搜索将被充电的装置的步骤包括从定位装置接收关于将被充电的装置的位置信息，并基于位置信息来控制电能传输设备靠近将被充电的装置。
4.如权利要求1所述的方法，还包括 增加对装置的搜索计数；以及当增加的搜索计数小于预设计数，并且剩余充电容量大于最小基本容量时，搜索将被充电的下一装置。
5.如权利要求1所述的方法，还包括当从接收电能的装置接收到充电终止信号时，停止将电能发送到所述装置； 增加对装置的搜索计数；以及当增加的搜索计数小于预设计数，并且剩余充电容量大于最小基本容量时，搜索将被充电的下一装置。
6.一种使用电能传输设备发送数据的方法，所述方法包括从第一装置接收数据发送请求信号和关于至少一个第二装置的标识信息的信号； 将确认信号发送到第一装置； 从第一装置接收将被发送到第二装置的数据；在所述电能传输设备沿预设路径行进的同时，基于关于第二装置的标识信息，搜索并发现第二装置；以及将接收到的数据发送到已发现的第二装置。
7.如权利要求6所述的方法，还包括当完成将接收到的数据发送到第二装置时，终止第一装置和第二装置之间的数据发送和接收。
8.一种使用移动装置接收电能的方法，所述方法包括 从电能传输设备接收对将被充电的装置的搜索信号； 当接收到的搜索信号满足预设条件时，确定是否请求充电； 当充电被请求时，从电能传输设备接收电能；以及当充电完成时，将充电终止信号发送到电能传输设备。
9.一种电能传输设备，所述设备包括装置搜索单元，被配置为在所述设备沿路径行进的同时，搜索位于区域中的将被充电的装置；充电确定单元，被配置为当装置被发现时，确定已发现的装置是否应被充电；以及电能传输单元，被配置为当已发现的装置被确定将被充电时，将电能发送到已发现的直ο
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述装置搜索单元包括搜索信号发送单元，被配置为当所述电能传输设备在预设区域中行进的同时，发送具有预定强度的搜索信号；以及响应信号确定单元，被配置为确定响应于搜索信号而被接收的响应信号的强度。
11.如权利要求9所述的设备，其中，所述装置搜索单元从定位装置接收装置的位置信息，并基于位置信息来控制电能传输设备靠近将被充电的装置。
12.如权利要求9所述的设备，还包括中继请求接收单元，被配置为从第一装置接收数据发送请求信号和关于至少一个第二装置的标识信息的信号；以及核准单元，被配置为响应于接收到的数据发送请求信号，将确认信号发送到第一装置。
13.如权利要求12所述的设备，还包括中继处理单元，被配置为从第一装置接收将被发送到所述至少一个第二装置的数据，被配置为在所述电能传输设备沿预设路径行进的同时，基于关于第二装置的标识信息来搜索第二装置，并且被配置为将接收到的数据发送到已发现的第二装置。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述中继处理单元从第一装置接收将被发送到所述至少一个第二装置的数据，并将接收到的数据同时发送到已发现的第二装置。
15.如权利要求9所述的设备，还包括充电单元，被配置为被充有将被发送到装置的电能。
16.如权利要求15所述的设备，其中，在所述充电单元中所充的最大电能容量大于每个装置的最大电能容量和在预设区域中为搜索而行进所消耗的最小电能容量的总和。
17.如权利要求15所述的设备，其中，所述充电单元被充有从外部电源提供的电能。
18.如权利要求17所述的设备，其中，所述充电单元包括基于与外部电源的充电距离而分类的长距离充电单元、短距离充电单元和接触充电单元中的至少一个，其中，所述长距离充电单元在几米内被充电，所述短距离充电单元在几毫米内被充电， 所述接触充电单元通过直接连接到接触端被充电。
19.如权利要求17所述的设备，其中，所述充电单元包括线缆充电单元和无线充电单元中的至少一个，所述线缆充电单元经线缆从外部电源被充电，所述无线充电单元通过使用谐振耦合或电磁感应的无线电能传输装置被充电。
20.如权利要求17所述的设备，其中，当剩余充电容量小于最小基本剩余容量时，所述充电单元控制电能传输设备使用红外传感器自动移动到充电位置。
21.如权利要求9所述的设备，其中，所述电能传输单元包括基于与装置的传输距离而分类的长距离传输单元、短距离传输单元和接触传输单元中的至少一个，其中，所述长距离传输单元在几米内发送电能，所述短距离传输单元在几毫米内发送电能，所述接触传输单元通过直接连接到接触端来发送电能。
22.如权利要求9所述的设备，其中，当从已发现的装置接收到至少一个谐振频率的响应信号时，为了搜索每个装置，所述装置搜索单元以与所述至少一个谐振频率相同的谐振频率发送搜索信号。
23.如权利要求9所述的设备，其中，当从至少一个已发现的装置接收到充电请求时，所述电能传输单元将电能同时发送到所述至少一个已发现的将被充电的装置。
24.如权利要求15所述的设备，其中，所述充电单元从外部无线电能传输装置接收电能，在接收到的电能正被充上的同时，所述电能传输单元可将接收到的电能发送到已发现的装置。
25.一种用于接收电能的设备，所述设备包括充电请求确定单元，被配置为当从源接收的搜索信号满足预设条件时，确定是否请求充电；电能接收单元，被配置为当充电被请求时，从所述源接收电能；以及充电终止传输单元，被配置为当充电完成时，将充电终止信号发送到所述源。
26.—种移动电能传输设备，所述移动电能传输设备包括装置搜索单元，被配置为发送搜索信号，并接收包括关于至少一个已发现装置的位置信息的响应信号；电机，被配置为给移动电能传输设备提供动力，以使移动电能传输设备基于位置信息沿朝着所述至少一个已发现装置的路径行进；以及电能传输单元，被配置为将电能发送到所述至少一个已发现的装置。
27.如权利要求沈所述的设备，还包括充电确定单元，被配置为基于接收到的响应信号来确定所述至少一个已发现装置是否需要被充电。
28.如权利要求沈所述的设备，其中，所述电能传输单元被配置为经接触接口或经无线接口将电能同时发送到所述至少一个已发现的装置。
29.如权利要求沈所述的设备，其中，所述电能传输单元被配置为将电能同时发送到至少两个已发现的装置。
全文摘要
提供一种用于发送电能和数据的方法和设备。发送电能的方法包括搜索位于区域的将被充电的装置；确定已发现的装置是否需要充电；当已发现的装置被确定为需要充电时，将电能发送到已发现的装置。所述设备可以是移动的，并可基于一个或多个装置是否需要充电而朝着所述一个或多个装置行进或远离所述一个或多个装置。
文档编号H02J17/00GK102244399SQ20111008627
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年5月14日
发明者朴昌淳, 朴钟爱, 金基镐, 黄赞洙 申请人:三星电子株式会社