电池供电设备的远程无线充电的制作方法
【专利摘要】公开了一种用于无线充电的系统，包括至少一个电力传输单元和多个远程无线充电单元，其中该电力传输单元配置为用于广播RF信号和RF信号携带的控制数据；以及其中在控制数据的控制下通过充电开关进行DC电压的供应，因此允许系统的操作者基于每个远程无线充电单元的唯一电子可读ID而将每个远程无线充电单元的输出电压唯一地开启和关闭。还公开了在系统中使用的远程无线充电单元，以及一种用于提供电池供电设备充电服务的方法。
【专利说明】电池供电设备的远程无线充电
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及无线充电系统领域，更具体地涉及移动电池供电电子设备的远程非接触式无线充电。
【背景技术】
[0002]随着全球市场中电池供电设备，特别是诸如旨在当其持有人移动中持续运行的智能电话和平板电脑的设备的数目的日益增长，对无线充电的兴趣也同步增长。在本文档的上下文中，术语“持续运行”意思是理想地不中断，还可以表示在移动期间与无法执行的任何设备保持过程相关联的中断。
[0003]在本说明书的现有技术中并不考虑接触式无线充电，因为其不允许移动设备的持有人在移动中自由地持续该设备的使用。对于一个系统，相关的需要在于将允许移动电子设备的使用者在没有移动性中断(通常与对其电池充电相关联)的情况下使用该设备。
[0004]US201224905寻求一种用于便携终端的用户友好的无线充电方法，并且提出一种用于使得用户能够以在那以前未知的便利度来对便携终端无线充电的方法。一些复杂与由US201224905所建议的系统相关联，其包括但不限于将被充电的设备中的特殊电路的需求以及用于充电系统和将被充电的设备之间的双向通信的需要。虽然由所述公开中所建议的系统和设备的一些需求可以节约运行成本并且为无线充电服务提供者提供某些特殊选项，但是它们阻止了不包括例如用于与充电系统通信的特殊电路的便携终端上系统服务的使用，并且还增加了提供系统所需的电子元件所包含的成本，所以增加了针对终端用户的无线充电服务的成本。此外，所述US201224905中并不清楚，依据终端用户在没有移动性中断(通常与对其电池的充电相关联)情况下使用设备的能力，将由所建议的无线充电系统提供的在那以前未知的便利度。理解到无线充电期间便携终端的移动性程度是由充电系统所传输RF能量的覆盖范围的函数，然而，直到可以理解的是除了已经由US201224905所建议的增加广播能量之外，没有其它方式增加充电范围(或效率)。
[0005]因此在本发明的目的内，提供一种用于无线充电的系统和方法，其将能够向便携终端提供远程无线充电服务，而不管它们是否能向无线充电系统返回信息，并且其将允许便携电子设备用户至少在室内的持续设备操作的便利性，而没有通常与为设备电池充电相关联的移动性中断。
【发明内容】
[0006]在第一广义方面中本发明涉及一种用于无线充电的系统，其包括至少一个电力传输单元和多个远程无线充电单元，其中电力传输单元配置为用于广播RF信号和所述RF信号携带的控制数据，其中每个无线充电单元包括(i)用于所述RF信号的接收器，(ii)与所述接收器相关联的分离器，用于取回所述RF信号携带的控制数据，(iii)在控制数据控制下可操作的充电开关，(iv)唯一电子可读ID或用于从将被充电的电池供电设备中取回唯一电子可读ID的装置，用于当控制数据参照所述唯一 ID而如此指示时分别开启或关闭开关，(iv)用于整流RF信号并将其转换为适于为电池供电设备充电的DC电压的电力转换器，(v)输出连接器或具有与电池供电设备的连接器匹配的输出连接器的电缆，用于提供DC给电池供电设备；以及其中在所述控制数据的控制下通过所述充电开关供应所述DC电压，因此允许系统的操作者基于每个远程无线充电单元的唯一电子可读ID而将每个远程无线充电单兀的输出电压唯一地开启和关闭。
[0007]在本发明的上下文中，术语“ID”涉及用作识别代码的数字代码。凭借该代码，系统与用户之间相关联以及与用户各自的无线充电单元之间相关联；以及凭借该代码，无线充电单元可以选择性地响应控制数据中所包含的指令(这取决于与无线充电单元相关联的ID是否包含在指令中)。根据本发明，“ID”可以是无线充电单元的整体部分(用户不可改变)，或者可以从通过电线与无线充电单元相连接的电池供电设备取回(并且所以其可以根据连接到单元的电池供电设备而由用户改变)。
[0008]优选地，预先将远程无线充电单元的RF信号接收器进行调谐以用于在RF信号的预定频率处产生谐振。在本发明的优选实施例中，远程充电单元中所包含的电力转换器包括与电压复合器共同工作的整流器，用于共同自激励无线充电单元的电子组件并且调节远程充电单兀的DC输出为由电池供电设备所需的充电电压。
[0009]根据本发明的优选实施例，充电开关连接在充电单兀的DC输出和充电电源的输出之间。优选地，充电开关与关于其唯一 ID的公共ID相关联。因此允许系统操作者或者通过广播公共ID而使得输出所有远程充电单元的充电电压，或者通过广播其唯一 ID而使得输出特定远程充电单元的充电电压。一个或多个ID代码之间的以及根据本发明的每个特定充电开关之间的关联可以是本地的，在该情况下提供充电开关作为(无线充电单元的)子单元，其包括(i)开关和(ii)配置为响应于控制数据中所包含的至少一个预定ID代码而开启或关闭开关的电路。一个或多个ID代码之间的以及充电开关之间的关联可以是远程的，在该情况下充电开关不包括ID代码，但是通过解码器子单元控制，该解码器子单元
(i)永久地存储固有ID代码或者(ii)配置为将ID代码从(ii) (a)存储其的无线充电单元的另一子单元中或者从(ii) (b)将被充电的电池供电设备(优选地通过经由连接器建立的无线连接，通过该连接器供应向电池供电单元的DC)取回，其中解码器子单元适于根据控制数据中所包含的预定ID代码之间的以及所述包含或取回的ID代码之间的匹配的识别而使得充电开关开启和关闭。
[0010]在本发明的上下文中，术语“解码器”涉及能够解码数字代码，在数字代码间比较，以及通过基于两个所比较的代码之间的相似性状态而确定至少一个标记的状态来响应的任何装置，其中两个代码中的一个是从RF信号中取回而另一个是与托管解码器的充电单元所关联的ID。因此标记的状态可以用于开启或关闭充电开关。
[0011]根据本发明的某些实施例，控制数据中ID的规定自身是以反转与相同ID相关联的充电单元所托管的相应充电开关的电流状态的指令。在这样的实施例中，根据控制数据中ID的当前表现是奇还是偶来开启还是关闭充电开关。
[0012]在本发明的优选实施例中，控制数据包括与控制数据中所出现ID相关联的特定指令。例如，每个ID可以与信息的附加比特共同传输，该信息组成与各自ID相关联的指令。
[0013]所以本发明允许无线充电服务的提供者，通过向多个充电服务用户的每个提供远程充电单元而简单地向电池供电设备的持有者提供远程无线充电服务，并且无论用户的电池供电设备是否包括嵌入式无线充电接收器。
[0014]服务提供者随后可以基于其用户的订购条款而开启或关闭每个远程充电单元。用于根据其唯一 ID而开关远程充电单元的信息从由远程充电服务提供者所操作的计算机应用程序而向电力传输单元通信，其向远程充电单元依次传输RF信号所携带的相应指令。
[0015]在本发明的各种实施例中，远程充电单元包括微处理器，其通过连接器而与将被充电的电池供电设备的电子元件通信，通过该连接器电池供电设备连接到充电单元来用于接收DC用于充电。用于开启和关闭远程充电单元的充电开关的信息可以包括与将被充电的电池供电设备相关联的识别代码，例如与蜂窝通信器相关联的电话号码。根据其所连接的电池供电设备是与特殊电话号码相关联的蜂窝通信器这一条件，远程充电单元因此可以通过RF信号所携带的信息接收指令而开启充电。
[0016]所以可以理解远程充电服务提供者可以确定启用充电服务的特定设备，而不需要这些设备以与控制充电系统的主计算机通信并且不需要专注资源以处理传入通信。
[0017]在本发明的一些实施例中，远程无线充电单元的充电开关通常关闭，并且仅仅在位于电力传输单元的覆盖区域中，并且根据接收由RF信号所携带的相应指令时才开启，所述指令涉及其唯一 ID，或者涉及与系统多个远程无线充电单元关联的公共ID。
[0018]本发明还涉及一种远程无线充电单元，包括(i)RF信号接收器，(ii)与接收器相关联的分离器，用于取回所述RF信号携带的控制数据，(iii)与唯一电子可读ID相关联的并且在控制数据控制下可操作的充电开关，(iv)用于整流RF信号并将其转换为适于为电池供电设备充电的DC电压的电力转换器，(v)输出连接器或具有与电池供电设备的连接器匹配的输出连接器的电缆，用于向电池供电设备供应DC;其中在所述控制数据的控制下通过所述充电开关供应所述DC。
[0019]在第二广义方面中本发明涉及一种用于电池供电设备的远程无线充电的系统，该系统包括以预定阵列布置的多个电力传输单元的网络，每个被配置为广播RF信号和所述RF信号所携带的控制数据，其中所有电力传输单元在相同预定RF广播并且基于组成网络的所有传输单元从中央控制单元(例如由远程充电服务提供所操作的计算机应用)所同时接收的数字指令来时时更改控制数据，因此用于远程无线充电服务的广域覆盖。覆盖面积因此潜在地不受限制并且取决于网络中电力传输单元的数目，而不需要增加每个单元的广播能量。据此，具有类似设计和输出电力的多个电力传输单元可以使用其之间的预定间隙以阵列方式布置，用于在一定覆盖范围上，例如展会、集市、咖啡店或者简单的私人住宅，独立于其尺寸而提供远程无线充电服务。基于(i)由每个用户所持有的远程无线充电单元中所包含的唯一 ID和(ii)(在电池供电设备的ID通过电池供电设备和无线充电单元之间的有线连接可取回的实施例中)基于与无线充电单元所连接的电池供电设备的唯一 ID中的一个，以及基于用户和充电服务提供者之间的服务合约，服务可以选择性地向所有用户共同提供或者仅仅向特定用户提供。尽管没有信息将从要被充电的电池供电设备向控制应用返回，但是根据上述一些实施例，服务提供者仍然可以限制服务的访问，其通过需要电池供电设备经由与所连接的远程充电单元直接有线通信来核实其身份(例如，电话号码、密码等)，作为用于开启充电开关的条件。所述有线通信可以通过相同连接器或电缆来建立，充电电流通过该电缆而从无线充电单元向电池供电设备供应。
[0020]在第三广义方面中，本发明涉及一种为电池供电设备提供充电服务的方法，该方法包括(i)通过保持至少一个电力传输单元而提供对于服务的覆盖范围，该电力传输单元配置为广播RF信号和所述RF信号携带的控制数据，(ii)向多个服务用户提供相应多个无线充电单元，所述无线充电单元被配置为接收RF信号，分离RF信号携带的控制数据，以及对控制数据进行选择性使用来开关从RF信号所接收的能量，(iii)基于无线充电单元中所包括的或者从根据服务提供者和用户之间达成的订购条款将与其连接的电池供电设备中取回的唯一 ID，而在每个用户和向他或她提供的无线充电单元之间进行关联，(iv)根据服务提供者和每个用户之间达成的相应订购条款，调节控制数据以便开启和关闭每个无线充电单元，从而每当无线充电单元位于覆盖范围内并且订购条款允许时，允许通过每个设备和相应无线充电单元之间的有线连接而从由RF信号所携带的能量中无线充电多个电池供电设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明将进一步通过如下附图进行描述，所述附图仅仅旨在便于本发明的理解并且决不旨在限定其保护范围:
[0022]图1图示了依照本发明的电力传输单元的框图。
[0023]图2图示了依照本发明的无线充电单元的框图。
[0024]图3图示了依照本发明的无线充电系统的电力传输单元的网络的框图。
[0025]图4图示了依照本发明的无线充电单元的另一实施例的框图。
【具体实施方式】
[0026]图1图示了依照本发明的电力传输单元⑴的框图。电力传输单元⑴通过常规家用AC电源(220V/110V，50-60Hz)激励，并且包括电力转换器(2)，该电力转换器用于提供用于电力传输单兀⑶的电子兀件的自供电的DC电压,该电力传输单兀(3)包括RF发生器和调制器，该RF发生器(例如，利用常规RF Rx/Tx模块)产生广播RF信号，而该调制器采用启用/禁用远程充电单元所需的信息来调制RF信号，其中每个远程充电单元根据其唯一 ID(其是固有的或者从其所连接的电池供电设备可取回)来启用/禁用。通过RF传输天线⑷而广播RF信号。
[0027]图2图示了依照本发明的远程无线充电单元(10)的框图，包括与RF接收器和分离器(11)连接的天线(12)，其用于接收RF信号，以及用于分离和取回RF信号所携带的信息，用于确定信息是否包括与当前远程无线充电单元的唯一 ID相关联的指令，以及用于启用/禁用与所述充电单元(10)连接的电池供电设备(30)(其自身并不构成本发明的一部分)的充电；以及用于将RF信号传输给电力转换器和充电器(13)的滤波器和波形变换器
(12)，通过其RF信号被整流、复合和通过各自电缆和/或连接器而向电池供电设备供应。
[0028]图3图示了依照本发明的包括多个无线充电系统的供电传输单元⑴的网络(5)的框图。该网络(5)通过计算机用户管理系统(6)管理，其把将被允许的充电ID(无线或者有线)向多个电力传输单兀(I)传输。电力传输单兀调制它们的RF以包括多个远程充电单元(例如，图2的(10)和图4的(10))的各自指令，其依照所述各自指令依次开启或关闭连接到每个远程充电单元的电池供电设备的充电电流。多个电力传输单元(I)以阵列方式连接，该阵列包括任意数量的单元(I)，该单元需要覆盖系统服务所应当覆盖的预定区域。相邻单元(I)之间的间隙是设计对象并且取决于每个电力传输单元(I)的电力和将要覆盖的区域的结构和地形。
[0029] 图4图示依照本发明的无线充电单元(20)的另一实施例的框图。充电单元(20)包括天线、RF接收器和分离器(21)，其用于接收RF信号，以及用于分离和取回RF信号所携带的信息，用于确定信息是否包括与当前远程无线充电单元的唯一 ID相关联的指令。在该实施例中基于与充电单元(20)连接的电池供电设备(40)的ID(42)来确定充电单元(20)的ID。电池供电设备可以是蜂窝通信器，并且通过其常规充电插座来向充电单元(20)进行其连接，该充电插座也可以用于通过有线通信而取回ID(42)。通过子单元(24)例如解码器可取回电池供电设备的ID，该子单元(24) (i)包括ID代码或者(ii)配置为从或者(ii) (a)无线充电单元的另一子单元(在充电单元(20)包括固有ID的实施例中)或者从(ii) (b)电池供电设备(40)(优选地通过经由连接器建立的有线连接，通过该连接器向电池供电设备供应DC)中取回ID代码，其中该子单元(24)适于根据控制数据中所包含的并且从接收器和分离器(21)接收到子单元(24)中的预定ID代码和所述所包含或所取回ID代码之间的匹配的识别来使得充电开关(25)的开启或关闭。在本实施例中，充电开关(25)电子地位于电力变换器和充电器(23)以及充电单元(20)的充电输出端口之间。然而，应当注意到在备选实施例中并且作为设计项目，充电开关可以位于从RF接收器和分离器(21)到将要充电的电池之间的能量路径上的任意便利点。例如，在图2所描述的实施例中，由于其构成了滤波器和波形转换器(12)的一部分，因此充电开关并未示出。图2的实施例中的ID，还是充电单元(10)固有的，并且存储在单元(11)或单元(12)中。
【权利要求】
1.一种用于无线充电的系统，包括至少一个电力传输单元和多个远程无线充电单元，其中所述电力传输单元配置为用于广播RF信号和所述RF信号携带的控制数据，其中每个所述无线充电单元包括(i)用于所述RF信号的接收器，(ii)与所述接收器相关联的分离器，用于取回由所述RF信号携带的所述控制数据，(iii)在所述控制数据的控制下可操作的充电开关，(iv)唯一电子可读ID或用于从将被充电的电池供电设备中取回唯一电子可读ID的装置，用于当所述控制数据参照所述唯一 ID而如此指示时分别开启或关闭所述开关，(V)用于整流所述RF信号并将其转换为适于为电池供电设备充电的DC电压的电力转换器，(vi)输出连接器或具有与电池供电设备的连接器匹配的输出连接器的电缆，用于向所述电池供电设备供应所述DC;以及其中在所述控制数据的控制下通过所述充电开关进行所述DC电压的所述供应，因此允许所述系统的操作者基于每个远程无线充电单元的唯一电子可读ID而将每个远程无线充电单元的所述输出电压唯一地开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的用于电池供电设备的无线充电的系统，其中多个所述电力传输单元以预定阵列布置，其中所有所述电力传输单元以所述相同预定RF广播并且基于由组成所述网络的所有所述传输单元从中央控制单元所同时接收的数字指令来时时修改所述控制数据，从而提供用于远程无线充电服务的广域覆盖。
3.根据权利要求1所述的用于电池供电设备的无线充电的系统，其中所述唯一电子可读ID包含在将被充电的电池供电设备中并且其中所述系统配置为通过所述电池供电设备和所述无线充电单元之间的有线连接而从所述电池供电设备中取回所述ID。
4.一种在根据权利要求1的系统中使用的远程无线充电单元，包括(i)RF信号接收器，(?)与所述接收器相关联的分离器，用于取回由所述RF信号携带的控制数据，(iii)在所述控制数据的控制下可操作的充电开关，(iv)唯一电子可读ID或用于从将被充电的电池供电设备中取回唯一电子可读ID的装置，用于当所述控制数据参照所述唯一 ID而如此指示时分别开启或关闭所述开关，(v)用于整流所述RF信号并将其转换为适于为电池供电设备充电的DC电压的电力转换器 ，(vi)输出连接器或具有与电池供电设备的连接器匹配的输出连接器的电缆，用于向所述电池供电设备供应所述DC;其中在所述控制数据的控制下通过所述充电开关进行所述DC电压的所述供应。
5.根据权利要求4所述的远程无线充电单元，其中所述唯一电子可读ID包含在将被充电的所述电池供电设备中并且其中所述无线充电单元配置为通过所述电池供电设备和所述无线充电单元之间的有线连接而从所述电池供电设备中取回所述ID。
6.一种为电池供电设备提供充电服务的方法，所述方法包括(i)通过保持至少一个电力传输单元而提供对于所述服务的覆盖范围，所述电力传输单元配置为广播RF信号和所述RF信号携带的控制数据，(ii)向多个服务用户提供相应多个无线充电单元，所述无线充电单元配置为接收所述RF信号，分离所述RF信号携带的所述控制数据，以及对所述控制数据进行选择性使用来开关从所述RF信号所接收的能量，(iii)基于无线充电单元中所包括的或者从根据所述服务提供者和所述用户之间达成的订购条款将与其连接的电池供电设备中可取回的唯一 ID，而在每个用户和向他或她提供的无线充电单元之间进行关联，(iv)根据所述服务提供者和每个所述用户之间达成的相应订购条款，调节所述控制数据以便开启和关闭每个所述无线充电单元，从而每当所述无线充电单元位于所述覆盖范围内并且所述订购条款允许时，允许通过每个电池供电设备和相应无线充电单元之间的有线连接而从由所述RF信号所携带的能 量中无线地对多个电池供电设备充电。
【文档编号】H02J17/00GK103545858SQ201310087324
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年7月11日
【发明者】施洛莫·巴鲁克 申请人:施洛莫·巴鲁克