具有电感成像的无线充电系统的制作方法

技术领域

本发明整体涉及无线系统，并且更具体地涉及在其中对设备无线地充电的系统。

背景技术：

在无线充电系统中，无线电力传输设备诸如具有充电表面的设备将功率无线地传输至便携式电子设备。该便携式电子设备接收无线传输的功率并使用该功率来对内部电池充电并向便携式电子设备中的部件供电。

调节无线充电系统中的无线功率的传播可能是挑战性的。例如，在具有可调节操作设置的无线充电系统中，可能难以确定用于将无线功率有效地传输到电子设备的设置。

技术实现要素：

无线功率传输设备具有与充电表面重叠的无线功率传输线圈阵列。充电表面被配置为接收无线功率接收设备。无线功率接收设备具有接收由无线功率传输设备所传输的无线功率信号的无线功率接收线圈。无线功率接收设备还可包含通信集成电路、显示电路或对射频干扰敏感的其他部件、在暴露于无线功率信号时可被加热的金属部件，或其他敏感部件。无线功率传输设备可选择无线功率传输线圈阵列中的给定一个无线功率传输线圈以将无线功率信号传输到无线功率接收设备，而不使无线功率接收设备中的敏感部件暴露于过量的无线功率信号。

无线功率传输设备使用耦合到线圈阵列的电感测量电路来测量无线功率传输线圈的线圈电感。通过分析线圈电感来确定无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向。无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向的信息和关于敏感部件在无线功率接收设备内的位置的信息可用于选择给定的无线功率传输线圈以将无线功率信号传输到无线功率接收设备而不使敏感部件暴露于过量的无线功率信号。

附图说明

图1为根据实施方案的例示性无线充电系统的示意图。

图2为根据一个实施方案的例示性无线充电系统的电路图。

图3是根据一个实施方案的对无线充电系统中所施加的脉冲信号的示例性脉冲响应的曲线图。

图4是根据一个实施方案的例示性无线功率传输电路和无线功率接收电路的示意图。

图5是根据一个实施方案的具有形成无线充电表面的线圈阵列的例示性无线功率传输设备的顶视图。

图6为示出根据一个实施方案的在无线功率传输设备中的第一无线功率发射线圈和第二无线功率发射线圈中产生的作为无线功率接收设备线圈位置的函数的示例性电感的曲线图。

图7是根据一个实施方案的操作无线功率传输系统所涉及的例示性操作的流程图。

具体实施方式

无线功率系统具有无线功率传输设备，该无线功率传输设备将功率以无线方式传输至无线功率接收设备。无线功率传输设备是一种诸如无线充电垫、无线充电盘、无线充电支架、无线充电台或其他无线功率传输设备之类的设备。无线功率传输设备具有用于将无线功率传输至无线功率接收设备中的一个或多个无线功率接收线圈的一个或多个线圈。该无线功率接收设备是一种诸如蜂窝电话、手表、媒体播放器、平板电脑、一对耳塞、遥控器、膝上型计算机、其他便携式电子设备或其他无线功率接收设备之类的设备。

在操作期间，无线功率传输设备向线圈阵列中的一个或多个无线功率传输线圈提供交流驱动信号。这使得线圈将交流电磁信号(有时也称为无线功率信号)传输至无线功率接收设备中的一个或多个对应线圈。无线功率接收设备中的整流器电路可将所接收的无线功率信号转换成直流(DC)电力，以用于为无线功率接收设备供电。

图1中示出了例示性无线功率系统(无线充电系统)。如图1所示，无线功率系统8包括无线功率传输设备12，以及一个或多个无线功率接收设备，诸如无线功率接收设备10。设备12可为独立设备诸如无线充电垫，可内置到家具中，或者可为其他无线充电设备。设备10为便携式电子设备，诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑或其他电子设备。在本文中，设备12为垫或形成无线充电表面的其他设备，并且其中设备10为在无线功率传输操作期间放置在无线充电表面上的便携式电子设备的例示性配置在本文中有时作为示例进行描述。

在系统8的操作期间，用户将一个或多个设备10放置在设备12的充电表面上。功率传输设备12耦合到交流电压源，诸如交流电源50(例如，提供线路功率或其他干线供电电源的壁装电源插座)，具有用于供电的电池诸如电池38，和/或耦合到另一个电源。功率转换器诸如交流到直流(AC-DC)功率转换器40可将功率从干线电源或其他交流(AC)电源转换为用于功率控制电路42和设备12中的其他电路的直流(DC)功率。在操作期间，控制电路42使用无线功率传输电路34和与电路34耦合的一个或多个线圈36，以将交流电磁信号48传输至设备10，从而将无线功率输送至设备10的无线功率接收电路46。

功率传输电路34具有在无线功率传输操作期间向一个或多个线圈36提供AC信号(驱动信号)的切换电路(反相器电路)。一次可使用一个或多个线圈36进行无线功率传输。例如，单个线圈36可向与该线圈重叠的单个接收设备供电，两个线圈36(例如，相邻线圈)可向与这两个线圈重叠的单个设备或向与这些线圈重叠的一对设备供电，三个或更多个线圈可被驱动以向单个重叠的接收设备或向多个重叠的接收设备供电。彼此不相邻的两个或更多个线圈或者三个或更多个线圈可被同时驱动以向位于线圈阵列中不同相应位置处的两个或更多个设备或者三个或更多个设备供电，等等。

向线圈36提供驱动信号的逆变器电路可包括通过复用器电路耦合到多个线圈36的一对晶体管或其他逆变器电路(例如，以允许这些晶体管在多个线圈之间共享)，可包括与每个线圈相关联的一对晶体管或其他逆变器电路，并且/或者可包括允许将交流驱动信号提供至一个或多个所选择的线圈36的其他逆变器电路布置。

在功率传输操作期间，基于由控制电路42提供的控制信号来接通和关断逆变器电路中的晶体管。在其中多个线圈具有多个相应逆变器电路的配置中，有效线圈(选择用于无线功率传输的线圈)中的晶体管可在不接通和关断无效线圈中的晶体管的情况下接通和关断。在其中使用多路复用电路将逆变器电路耦合到所选择的线圈的配置中，多路复用电路被适当地配置为将AC信号从逆变器电路路由至所选择的线圈。当AC信号通过已被选择用于提供无线功率的一个或多个线圈36时，产生由耦合到接收设备10中的无线功率接收电路46的对应线圈14接收的交流电磁场(无线功率信号48)。当交流电磁场被线圈14接收时，在线圈14中感生出对应的交流电流和电压。电路46中的整流器电路16将从线圈14所接收的AC信号(所接收的与无线功率信号相关联的交流电流和电压)转换为DC电压信号用以给设备10供电。DC电压用于为设备10中的部件供电，这些部件诸如显示器52、触摸传感器部件和其他传感器54(例如，加速度计、力传感器、温度传感器、光传感器、压力传感器、气体传感器、湿度传感器、磁传感器等)、用于与无线功率传输设备12和/或其他设备的控制电路42中对应的无线通信电路58进行无线通信的无线通信电路56、音频部件和其他部件(例如，输入输出设备22和/或控制电路20)，并且用于对设备10中的内部电池诸如电池18进行充电。

设备12和设备10包括控制电路42和控制电路20。控制电路42和20包括存储和处理电路，诸如微处理器、电源管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路。控制电路42和20被配置为执行用于在系统8中实现所需的控制和通信特征的指令。例如，控制电路42和/或20可用于确定功率传输水平；处理传感器数据；处理用户输入；处理诸如有关来自传输电路34的无线耦合效率的信息之类的其他信息；处理来自接收电路46的信息；使用感测电路测量线圈电感和其他参数；处理测量的电感值；使用来自电路34和/或46的信息诸如有关电路34中的输出电路的信息测量值和来自电路34和/或46的其他信息来确定何时启动和停止无线充电操作；调整充电参数诸如充电频率、多线圈阵列中的线圈设置(例如，哪些线圈是有效的以及用于有效线圈的权重)，和无线功率传输水平；以及执行其他控制功能。控制电路42和20可被配置为支持设备12和10之间的无线通信(例如，控制电路20可包括无线通信电路诸如电路56，并且控制电路42可包括无线通信电路诸如电路58)。控制电路42和/或20可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)和/或软件(例如，在系统8的硬件上运行的代码)执行这些操作。用于执行这些操作的软件代码存储在非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令、或代码。该非暂态计算机可读存储介质可包括非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱动器(例如，磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器或、其他可移动介质、其他计算机可读介质、或这些计算机可读介质或其他存储装置的组合。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可在控制电路42和/或20的处理电路上执行。该处理电路可包括具有处理电路的专用集成电路、一个或多个微处理器、或其他处理电路。

设备12和/或设备10可通过在系统8的操作期间建立的无线通信链路进行无线通信。设备10和12可例如在控制电路20和42中具有无线收发器电路(参见例如无线通信电路，诸如图1的电路56和58)，该无线收发器电路允许在设备10和12之间无线传输信号(例如，使用与线圈36和14分开的天线来发射和接收单向或双向无线信号，使用线圈36和14来发射和接收单向或双向无线信号等)。

图2中示出了用于无线功率传输(无线充电)系统8的例示性电路的电路图。如图2所示，无线功率传输电路34包括逆变器诸如逆变器70或产生交流驱动信号的其他驱动电路，该交流驱动信号诸如用于实现脉宽调制(PWM)功率调制方案的可变占空比方波或其他驱动信号、用于实现调幅(AM)功率调制方案的可变振幅方波或其他驱动信号，或用于实现相移功率调制方案的相移调制驱动信号(例如)。这些信号通过输出电路诸如包括线圈36和电容器72的输出电路71来驱动，以产生无线传输至设备10的无线功率信号。

线圈36与线圈14电磁耦合。图2的示例示出了单个线圈36和单个对应的线圈14。一般来讲，设备12可具有任何合适数量的线圈(1-100个，大于5个、大于10个、小于40个、小于30个、5-25个等)，并且设备10可具有任何合适数量的线圈。由控制电路42控制的切换电路(有时称为复用器电路)可位于每个线圈之前和/或之后(例如，在每个线圈36之前和/或之后和/或在设备12中的输出电路71的其他部件之前和/或之后，将输出电路71的逆变器耦合到阵列)，并且可用于将期望的成组的一个或多个线圈(例如，设备12中的线圈36和输出电路71)切入或切出使用。例如，如果确定设备10位于与设备12中的特定线圈36重叠的位置，则与设备10重叠的特定线圈36可在无线功率传输操作期间被激活，而其他线圈36(例如，在该示例中未与设备10重叠的线圈)被关断。

控制电路42和控制电路20包含用于支持设备12和10之间的无线数据传输的无线收发器电路(例如，图1的诸如无线通信电路56和58的电路)。在设备10中，控制电路20(例如，通信电路56)可使用路径91和线圈14向设备12传输数据。在设备12中，路径诸如路径74可用于将已使用线圈36从设备10接收的传入数据信号提供至控制电路42的通信电路58中的解调(接收器)电路。如果需要，路径74可用于利用线圈36向设备10传输由电路20中的电路56中的接收器电路使用线圈14和路径91接收的无线数据。如果需要，电路20中的电路56和电路42中的电路58具有与线圈36和14分开的天线的配置也可用于支持设备12和10之间的单向和/或双向无线通信。

在无线功率传输操作期间，使用来自控制电路42的AC控制信号来控制逆变器70中的晶体管(开关)。控制电路42使用控制路径76向逆变器70中的晶体管的栅极提供控制信号。可动态地调整这些控制信号的占空比和/或其他属性，以及从而由逆变器70施加于线圈36的驱动信号和由线圈36产生的相应无线功率信号的相应特性。使用切换电路，控制电路42选择要向哪一个或多个线圈提供驱动信号。利用占空比调整和/或其他调整(例如，驱动频率调整、振幅调整、相移调制方案调整等)，控制电路42可调整施加到每个线圈的驱动信号的强度。单个选择的线圈可用于以无线方式将功率从设备12传输至设备10，或者可使用多个线圈36来传输功率。一个或多个设备10可接收无线功率，并且这些设备中的每个设备可具有从一个或多个对应的无线功率传输线圈接收功率的一个或多个无线功率接收线圈。

无线功率接收设备10具有无线功率接收电路46。电路46包括整流器电路诸如整流器80(例如，由来自控制电路20的信号控制的同步整流器)，该整流器电路将接收到的来自线圈14的交流信号(例如，由线圈14接收到的无线功率信号)转换为直流(DC)功率信号用以为设备10中的电路诸如负载100供电。负载电路诸如负载100可包括电池18、电源电路诸如从整流器电路80接收电力并调控该电力流向电池18的电池充电集成电路或其他功率管理集成电路，和/或其他输入输出设备22。负载电路100可包含显示器、与显示器重叠的触摸传感器，与显示器分开的一个或多个触摸传感器、温度传感器、加速度计、压力传感器、力传感器、指南针和陀螺仪、基于光的接近传感器和/或其他接近传感器、磁传感器和/或其他传感器、按钮、键盘、音频部件诸如扬声器和麦克风、用于实现控制电路和通信电路(例如，无线通信电路)的集成电路，和/或其他部件。一个或多个电容器C2用于将设备10的输入电路90中的线圈14耦合到整流器电路80的输入端子。整流器电路80在耦合到负载100的输出端子处产生对应的输出功率。如果需要，负载100可包括用于监测从整流器80到负载100的功率流动的传感器电路(例如，电流和电压传感器)。

设备12中的每个无线功率传输线圈36的特性(例如，阻抗)可受到设备10中存在重叠线圈14和相关磁性材料(例如，铁氧体磁芯材料等)的影响(例如，增加)。例如，当设备10存在于充电表面上与一个或多个线圈36重叠的位置时，那些线圈的电感L可增大。设备10中的结构，例如金属外壳壁和其他金属结构、扬声器、振动器和设备10中包含磁性材料的其他部件，和/或设备10的其他电气和结构部件也可影响测得的线圈电感。因此，可通过对每个线圈36进行电感测量或其他信号测量并对这些测量值进行处理(例如，使用插值技术等)来确定一个或多个线圈14的一个或多个位置以及在一些构型中的其他器件结构(外壳结构、具有磁性材料的部件和其他部件)的位置。这就使得设备10在线圈36上的位置和取向得以确定。基于诸如设备10的位置和取向等信息以及关于设备10的敏感部分的位置的信息，可选择一个或多个线圈36用于传输无线功率信号，并且可适当地调整由这些线圈中的每个线圈所传输的无线功率信号的大小。例如，设备12可选择给定线圈以用于传输无线功率信号，该给定线圈与设备10中的无线接收线圈表现出令人满意的耦合，同时避免设备10的敏感部分过度暴露于无线功率信号。设备10的敏感部分的位置可由设备12来测量，或者可由设备12基于有关敏感部分在设备10内的位置的信息和诸如设备10在线圈36上的位置和取向等其他信息来确定。设备10的敏感部分可以是当暴露于所传输的无线功率信号时经受加热的金属结构，可与具有可能影响由设备12传输的无线功率信号的磁性材料的敏感部件相关联，和/或可以是设备10中的可能期望限制对无线功率信号暴露的其他电气和/或结构部件的位置(例如，因为敏感部件的电路可对来自所传输的无线功率信号的射频干扰敏感)。

在无线功率传输操作期间，由来自控制电路42的AC控制信号来驱动逆变器70中的晶体管。控制电路42使用测量电路102对线圈36进行测量(例如，为了监测设备12的充电表面是否存在诸如设备10等对象和/或不兼容的外部对象)。测量电路102可使用路径104耦合到输出电路71中的节点N。测量电路102包括振荡电路，该振荡电路施加交流电探测信号并同时测量节点N上的对应信号(例如，用于在探测信号频率保持在一个或多个固定频率和/或在第一频率和第二频率之间扫频时，测量线圈阻抗和/或线圈阻抗的变化)。如果需要，测量电路102可包括脉冲响应电路。对于脉冲响应测量，控制电路42使用逆变器70将方波脉冲或其他脉冲施加到每个线圈36，同时使用电路102中的脉冲响应测量电路对输出电路71进行测量(例如，测量线圈36的电感L、测量品质因数Q，在利用脉冲激励包括线圈36的谐振电路时，该品质因数与谐振信号衰减速率相关联)。

设备12中的每个线圈36(例如，由控制电路42使用无线发射器电路34中的多路复用电路所选择的图2的线圈36之类的线圈)具有电感L。输出电路71中的一个或多个电容器诸如电容器72表现出与输出电路71中的电感L串联耦合的电容C1。当由逆变器70提供交流驱动信号时，由线圈36和电容器72形成的输出电路将产生交流电磁场，该交流电磁场由设备10中的一个或多个线圈14接收。每个线圈36的电感L受到与外部物体的磁耦合的影响，因此对设备12中每个线圈36的电感L的测量可揭示有关设备12的充电表面上的一个或多个设备10的信息。

在脉冲响应测量期间，电路42使用脉冲响应测量电路102(有时称之为电感测量电路和/或Q因数测量电路)来执行电感L和品质因数Q的测量。利用电路102的阻抗测量和其他测量可响应于使用外物检测传感器(例如，使用线圈36和/或其他线圈的传感器，使用基于光的感测、基于电容的感测的或其他感测技术的传感器，等等)对设备12上外物的检测而启动。利用电路102的阻抗测量和其他测量也可响应于人工输入、基于无线接收的命令等而启动。在测量期间，控制电路42指示逆变器70向每个线圈36提供一个或多个激励脉冲(冲激脉冲)，使得包括该线圈36的输出电路71中的电感L和电容器72的电容C1形成谐振电路。脉冲可以是例如持续时间为1μs的方波脉冲。如果需要，可施加更长或更短的脉冲和/或其他形状的脉冲。谐振电路以接近线圈36的正常无线充电频率的频率(例如，约120kHz、50-300kHz、约240kHz、100-500kHz或其他合适的无线充电频率)谐振，或者可以其他频率谐振。

图3中示出了施加脉冲的脉冲响应(例如，电路71的节点N处的电压V(N))。图3的脉冲响应信号的频率与1/sqrt(LC1)成正比，因此L可由已知值C1和脉冲响应信号的测量频率获得。可由L和脉冲响应信号的测量衰减导出Q。如图3所示，如果信号V(N)衰减缓慢，则Q较高(例如，HQ)，并且如果信号V(N)衰减得更快，则Q较低(例如，SQ)。因此，利用电路102测量图3的脉冲响应信号V(N)的衰减包络和V(N)的频率将允许控制电路42确定Q和L。

图4示出了无线功率传输电路34如何包括切换电路110。来自逆变器电路70的信号在输入112处被施加到切换电路110。切换电路110形成无线功率传输电路34(有时称之为逆变器电路)的一部分。由控制电路42施加于控制输入116的控制信号指示切换电路110以将信号从输入112路由到设备12中的线圈36阵列中的所选择的一个线圈36。设备10的无线功率接收电路46包括一个或多个线圈14。在包括多个线圈14的设备10的配置中，线圈14耦合到切换电路120。控制电路20将控制信号施加于控制输入122，该控制信号指示开关电路120经由输出端子124将信号从所选择的一个线圈14路由到整流器80。

对于无线传输设备12的一个示例性配置，无线传输设备12是具有线圈36阵列的无线充电垫或其他无线功率传输设备，该线圈阵列在与线圈阵列重叠的无线充电表面上提供无线功率。这种类型的布置在图5中示出。如图5所示，设备12具有位于X-Y平面中的线圈36的阵列。图5的示例中存在15个线圈：C1...C15。如果需要，设备12可具有更多的线圈36或更少的线圈36，并且在一些实施方案中，线圈C1...C15包括重叠线圈。

设备12的线圈36由形成充电表面60的平面电介质结构诸如塑料构件或其它结构覆盖。设备36中的线圈36的阵列的侧向尺寸(X和Y尺寸)可以是1至1000cm、5至50cm、大于5cm、大于20cm、小于200cm、小于75cm，或其它合适的大小。线圈36可重叠或可被布置成非重叠构型。线圈36可放置成具有数行和数列的矩形阵列，和/或可使用六边形贴块图案、具有正方形贴块的图案或其它图案来平铺。

设备10的无线功率接收线圈可具有圆形形状(参见例如线圈14)、矩形形状(参见例如线圈14R)或其他合适的形状。当用户将设备10放置在充电表面60上时，线圈14(或设备10包含多个线圈的构型中的多个线圈14)将与一个或多个线圈36重叠。控制电路42使用阻抗测量电路诸如脉冲响应测量电路102和切换电路110来测量充电表面60下方的每个线圈36的L。如果给定线圈的测量值L与线圈36阵列中与表面60重叠的每个线圈36的预期的正常(标称)L值匹配(例如，在所测量的L值不受线圈14或设备10的其他部分的存在影响的情况下)，则控制电路42可断定设备10不在设备12中的线圈36阵列上。如果给定测量值L大于预期值，则控制电路42可断定设备10的外壳的一部分存在(例如，如果已测量到L的减小)或线圈14存在(例如，如果已测量到L的增大)。可由控制电路42来分析每个所测量线圈36的位置和L值，以帮助检测哪个类型的设备10存在(例如，阻抗变化图案，其有时可被称为阻抗图像或阻抗图案，可用于帮助识别不同类型的设备和/或特定设备)。也可由设备12来分析阻抗图案以确定设备10的位置(例如，线圈14的中心和/或设备10的中心)并且确定设备12的角取向A。使用关于设备10的位置和取向的信息以及关于对来自暴露于无线功率信号带来的干扰或热量敏感的部件(诸如敏感部件160)在设备10内所处的位置的信息和/或其他信息，设备12选择给定线圈用以将无线功率信号传输到设备10。

在图5的示例中，设备10的线圈14为重叠线圈C7和C8。图5的示例中的设备10(例如，设备10的外壳)具有矩形占有面积(从上方查看时的轮廓)并且通过纵向轴线130来表征。轴线130相对于图5中的水平轴线X成角度A对齐(例如，角度为0-360°)。了解线圈14的中心的位置和角度A的值(设备10相对于设备12的角取向)可用于调整充电系统参数(例如，用于进行传输线圈选择、用于调整最大传输功率和/或调整其他系统设置)。例如，在于设备10和设备12之间建立无线链路之后，设备10可向设备12通知可能对暴露于无线功率信号敏感的部件(诸如敏感部件160(例如，对由于无线功率信号而引起的射频干扰敏感的射频敏感部件或其他敏感部件))相对于线圈14和设备10轮廓的位置。

设备12还可使用线圈36的阻抗测量来检测敏感部件的位置(例如，通过测量金属部件所在位置，通过测量不与线圈14重叠的磁性材料在设备10中的所在位置等)。设备12中的控制电路42还可对线圈36使用阻抗测量以确定设备10的位置(例如，线圈14的位置和设备10在X-Y平面中的取向)。基于了解敏感部件160在设备10内的位置以及关于设备12的位置和取向的信息和/或其他合适信息，可确定敏感部件160相对于每个线圈36的位置。基于该信息和关于每个线圈36与线圈14重叠的量的信息(例如，从测量的电感值获得的耦合信息)，控制电路42可确定用于将无线功率传输到设备10的适当设置(例如，期望的传输线圈选择)。

例如，考虑图5的场景，其中功率接收线圈14与功率传输线圈C7和C8重叠。线圈14与线圈C7重叠多于线圈C8，因此线圈C7与线圈14具有比线圈C8更多的电磁耦合，因此在没有其他考虑因素的情况下，在向设备10传输无线功率信号方面，线圈C7优于线圈C8。在设备10中不存在敏感部件诸如敏感部件160的情况下，设备12可选择线圈C7用于将无线功率传输到设备10，以便最大化无线功率传输效率。然而，在图5的设备10中，敏感部件160存在并且邻近线圈C7并且相对远离线圈C8定位。敏感部件160部分地被线圈C7重叠并且因此位于不希望受到来自线圈C7的无线功率传输信号的干扰和/或加热的位置。尽管由于线圈C7比线圈C8更多地耦合到线圈14，线圈C7在向设备10传输无线功率方面通常将优于线圈C8，但由于设备12知晓敏感部件160的位置，因此可确定线圈C7和敏感部件160之间以及线圈C8和敏感部件160之间的重叠量和耦合量。由于线圈C7比线圈C8更多地耦合到敏感部件160，因此如果线圈C7和线圈C8与线圈14的耦合之间的差值不太大(例如，如果使用这些线圈中的任一个均可获得满意的无线功率传输性能)，则设备12可选择线圈C8用于将功率无线地传输至设备10，以便使部件160对来自线圈C7的无线功率信号的暴露最小化。

设备12可从设备10获得关于部件160的位置的信息(有时称为敏感部件位置信息)(例如，设备10可提供信息，诸如定义部件160相对于线圈14位置和/或设备10边缘或可由设备12的测量电路检测的其他参考结构诸如扬声器的位置的横向坐标)。设备12还可通过识别设备10并从设备12维护的数据库中检索所识别设备的适当的敏感部件信息来获得敏感部件位置信息(例如，关于部件160位于设备10内的位置的信息)。

设备12可基于从利用电感测量电路102进行的线圈电感测量获得的设备10的基于电感的图像或者基于来自设备10的无线传输信息来识别设备10。关于各种功率接收设备内的敏感部件位置的信息可针对用户拥有的每个设备10，针对向设备12注册的每个设备10，针对用户可用的每个已知设备或每个常用设备进行维护。

在一些配置中，敏感部件160可由一个或多个集成电路形成，诸如无线通信集成电路(例如，射频收发器、基带处理器或其他通信电路)、显示驱动器电路、触摸传感器电路或在设备12传输无线功率信号时对信号干扰敏感的其他电路。

图6为示出了测量的电感L如何作为线圈14在充电表面60上的位置的函数而变化的曲线图。在图6的示例中，线圈36中的第一线圈(例如，图5的线圈C7)位于位置(X，Y)＝(0，0)处，并且线圈36中的第二线圈(例如，图5的线圈C8)位于位置(X，Y)＝(X1,0)处。曲线150示出了当线圈14与第一线圈36对准时第一线圈的电感是最高的，并且随着线圈14与第一线圈的距离X增加而减小。曲线152示出了当线圈14与第二线圈对准时第二线圈的电感是最高的，并且随着线圈14与第二线圈的距离增加(X值减小)而减小。曲线150和152表示L和接收器线圈位置相对于发射器线圈位置之间的非线性关系。这些非线性关系可使用非线性方程(例如，非线性表达式，诸如曲线拟合第n阶多项式，其中n为2-7，大于3、大于2、小于5或其他合适的值)和/或数值查找表条目存储在设备12中。在非线性插值操作期间，控制电路42测量第一线圈和第二线圈的电感，并且使用这些电感测量值来确定线圈14的位置。在图6的示例中，第一线圈(C7)的测得电感为L1，并且第二线圈(C8)的测得电感为L2。控制电路42使用插值法(例如，基于表达式的非线性插值法或基于查找表的非线性插值法)来根据测得值L1和L2确定线圈位置XD(例如，图5的线圈14的中心14CP相对于第一线圈和第二线圈36的位置)。

在图6的示例中，设备10具有部分地与两个线圈36重叠的线圈14。如果需要，可使用插值技术来根据多于两个线圈电感测量值确定线圈14在充电表面60上的位置(X，Y)。例如，可通过测量受线圈14的存在影响的三个线圈36的电感的变化，四个线圈36的电感的变化，5-20个线圈36的电感的变化，多于10线圈、少于10个线圈、2-7个线圈的电感的变化等来确定线圈14的位置。

可分析电感测量值以确定设备10在充电表面60上的位置和取向。例如，可进行电感测量以确定设备10的外壳的位置和取向(角取向A)，线圈14的中心的位置和设备10中非对称定位的部件的位置，线圈的非旋转对称的轮廓和/或关于设备10在充电表面上的位置的其他信息。设备10可例如具有由易于降低与外壳重叠的传输线圈36的测得电感的金属或其他材料形成的外壳。在设备10的轮廓为矩形的情况下，表面60下方的线圈36阵列可经历对应的一组矩形电感减小。可通过使用控制电路42识别减小的L值或其他变化的L值的矩形图案(电感图像)来测量设备10的轮廓。通过测量矩形的一组减小的电感值的位置(例如，具有已知设备10的形状的减小的线圈电感的图案)，可确定设备10的位置(X、Y位置)和角取向(图5的角度A)并由此确定敏感部件160。关于设备10的位置和角取向的信息和关于部件160在设备10内的位置的信息和/或其他信息可用于确定部件160相对于每个线圈36的所在位置，可由控制电路42用于调整系统参数(例如，用于设置最大充电功率，用于选择给定线圈以用于传输无线功率而不对部件160产生不期望的干扰，等等)。

图7是使用充电系统8所涉及的例示性操作的流程图。在框200的操作期间，可表征系统8的设备12和设备10的电路。在框200的表征操作期间，可测量线圈36对电子设备10的存在的响应。具体地，在测量电路诸如电路102用于测量线圈36上的所得电感图案时，设备10(或代表性的测试结构)可放置在多个不同的位置，并且可在设备12的充电表面上取向成多个不同的角取向。例如，在测量线圈36的电感时，设备10可以1mm步长或者更大或更小的步长在设备12的表面上步进，并且可以1°角旋转或者更大或更小的角取向旋转。通过该方法，可获得在设备10存在时产生的线圈阵列上的电感图案。在设备10对下面的线圈36的电感表现出非对称影响的情况下，所获得的表征信息可揭示设备10是否处于正常的直式取向或者相对于该正常取向在充电表面60上180°旋转。

在表征操作期间，来自线圈36和来自设备10中的电路的测量可用于识别敏感部件诸如敏感部件160的位置，并且可用于确定敏感部件对无线功率传输敏感的操作条件。例如，可在从每个线圈36传输无线功率时执行温度测量和其他测量，以确定设备10的哪些部分对感应的温度上升敏感。还可测量无线通信设备、触摸传感器、显示器和其他敏感电子部件对来自所传输的无线功率信号的干扰的灵敏度。这样，可开发每个设备10的电感图案(电感图像)的数据库，并且可获得用于识别诸如部件160等敏感部件在每个设备内的所在位置的相应的敏感部件位置信息。可针对各种设备10获得系统8的表征信息，并且该信息可存储在控制电路42中以供设备12将来用于识别设备10。如果需要，可使用测试设备来表征设备12和10。可使用来自测试设备的测试测量值而不是使用利用设备12采集的数据并且/或者该数据可与利用设备12采集的数据结合使用。

在表征操作(例如，在正常操作期间)之后，设备12使用监测电路来监测设备10是否存在于充电表面60上(框202)。例如，设备12可使用与线圈36重叠的传感器和/或测量电路诸如耦合到线圈36的脉冲响应测量电路102以监测设备10(例如，通过对线圈36的阻抗变化进行一次或多次测量，通过利用脉冲响应测量电路102测量线圈36的电感变化，等等)。

响应于检测到设备10，控制电路42使用逆变器70向输出电路71和输出电路71中的相关联的无线功率传输线圈36施加脉冲(方波脉冲或其他脉冲)(框204)。针对无线充电表面60中的无线功率传输线圈阵列中的每个线圈36或针对线圈36的适当子集(例如，在框202的操作期间被识别为被设备10重叠的线圈的子集)执行该过程。切换电路110由控制电路42来调节，使得每个线圈36(或线圈36的适当子集)被提供有来自控制电路42的相应脉冲。当将每个脉冲施加到与相应线圈36相关联的输出电路时，控制电路42使用脉冲响应测量电路102来确定诸如线圈电感L、谐振频率、Q因数等参数。例如，控制电路42可根据由电路102响应于施加到输出电路71的脉冲在节点N处测量的信号的谐振频率来导出电感L。

在测量L(以及如果需要，与每个输出电路71和充电表面60中或充电表面60的适当子区域中的线圈36相关联的其他参数)之后，控制电路42对这些测量值进行分析。例如，控制电路42可在框206的操作期间使用非线性插值技术来识别线圈14的中心。控制电路42还可分析来自线圈36的电感测量值，以确定设备10的轮廓(外壳)的位置和取向。在一些情况下，这些操作可能足以使控制电路42确定设备10的位置和取向。如果需要，控制电路42可在框206的操作期间使用图案识别技术或其他比较技术来将来自线圈36的测得电感的图案与在表征操作(诸如框200的操作)期间获得的器件电感图案的数据库进行比较。框206的图案识别操作允许控制电路42确定设备10的位置和取向，并且可允许控制电路42识别设备10(例如，通过设备模型、设备类型等)。

在框208的操作期间，控制电路42确定充电表面60上的线圈36阵列中的哪些线圈36将用于向设备10传输无线功率。例如，控制电路42可识别由线圈14重叠的给定一个线圈36，并且可使用默认的无线功率传输设置将无线功率信号从该线圈36传输到线圈14。如果设备10具有可用的电池功率和/或如果设备10从设备12接收足够的无线功率，则设备10和设备12可随后建立无线通信链路。

在框210的操作期间，设备12识别用于将无线功率传输至设备10的给定线圈36，以对设备10中的电池充电和/或以其他方式对设备10供电，同时避免设备10中的敏感部件诸如敏感部件160过度暴露于无线功率信号。

通过一个例示性配置，设备12分析来自线圈36的电感测量值，以直接测量敏感部件160的位置。例如，设备12可确定设备10的周边内的特定区域存在来自线圈电感测量中的增加金属量。在框210的操作期间，设备12可从线圈阵列选择将足够的无线功率耦合到线圈14中而不使具有较高金属量的区域暴露于无线功率信号的无线功率传输线圈36。

通过另一例示性配置，设备12使用已与设备10建立的无线链路来从设备10获取信息，诸如设备标识符、敏感部件位置信息和/或关于设备10的特性的其他信息。设备12使用该信息(例如，关于敏感部件160在设备10内的位置的信息)来选择适当的线圈36以向线圈14提供无线功率，而不使敏感部件160暴露在过量的无线功率下。设备12还可通过在控制电路42中维护的设备信息的数据库中查找该信息(例如，来自框200的表征操作的信息和/或其他设备信息)来获取敏感部件位置信息和关于设备10的特性的其他信息。控制电路42可使用通过无线通信链路获得的来自设备10的设备标识符或其他识别信息从数据库中检索信息，或者通过从在框204期间获得的测得电感的图案中识别设备10并且使用关于设备10的身份的该信息从由控制电路42维护的设备信息的数据库中检索关于敏感部件60的位置的信息。

如结合图5的示例所述的，在选择使用哪一线圈36向设备12传输无线功率时，设备12可权衡竞争考虑因素，诸如希望增强设备12的传输线圈与设备10的无线接收线圈之间的无线耦合，以及希望避免使敏感部件160暴露于无线功率信号(例如，通过避免使用与部件16重叠的无线功率传输线圈)。例如，所得的线圈选择可有利于诸如图5的线圈C8之类的线圈，其与线圈14的重叠小于线圈C7，但有助于使敏感部件160在电池充电操作期间对由设备12所传输的无线功率信号的暴露最小化。

根据一个实施方案，提供了一种无线功率传输设备，该无线功率传输设备具有被配置为接收无线功率接收设备的充电表面，该无线功率接收设备具有敏感部件，该敏感部件对暴露于无线功率信号敏感并具有无线功率接收线圈，该无线功率接收线圈被配置为在敏感部件位于充电表面上的位置时接收来自无线功率传输设备的无线功率信号，该无线功率传输设备包括：无线功率传输线圈阵列；耦合到无线功率传输线圈阵列的逆变器电路，该逆变器电路被配置为向无线功率传输线圈阵列提供驱动信号以产生无线功率信号；耦合到所述无线功率传输线圈阵列的电感测量电路；和控制电路，该控制电路被配置为利用电感测量电路从无线功率传输线圈阵列采集线圈电感测量值，并且基于敏感部件的位置并且基于所述线圈电感测量值，从无线功率传输线圈阵列中选择至少给定的无线功率传输线圈，以将无线功率信号传输至无线功率接收线圈，而不使敏感部件暴露于过量的无线功率信号。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为通过分析线圈电感测量值来识别无线功率接收设备中对无线功率信号曝光敏感的区域，以确定敏感部件在充电表面上的位置。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为分析线圈阻抗测量值，以确定无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为使用无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向并且使用关于敏感部件在无线功率接收设备内的位置的信息来确定敏感部件在充电表面上的位置。

根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括存储装置，其中控制电路被配置为通过从存储装置中检索关于敏感部件在无线功率接收设备内的位置的信息来确定敏感部件在无线功率接收设备内的位置。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为基于识别无线功率接收设备的信息来检索关于敏感部件在无线功率接收设备内的位置的信息。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为通过分析线圈电感测量值来产生识别无线功率接收设备的信息。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为通过无线通信链路从无线功率接收设备获得识别无线功率接收设备的信息。

根据另一个实施方案，电感测量电路包括脉冲响应测量电路。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为使用脉冲响应测量电路来检测无线功率接收设备是否存在于充电表面上。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为响应于检测到无线功率接收设备存在于充电表面上而与无线功率接收设备建立无线通信链路，并且通过通信链路从无线功率接收设备获得识别敏感部件位于无线功率接收设备内的位置的信息。

根据一个实施方案，提供了一种无线功率接收设备，该无线功率接收设备具有敏感部件，该敏感部件包括在暴露于无线功率信号时对射频干扰敏感的电路并具有无线功率接收线圈，该无线功率接收线圈被配置为在敏感部件位于充电表面上的位置时接收来自无线功率传输设备的无线功率信号，该无线功率传输设备包括：无线功率传输线圈阵列；耦合到无线功率传输线圈阵列的逆变器电路，其中该逆变器电路被配置为向无线功率传输线圈阵列提供驱动信号以产生由无线功率接收设备接收的无线功率信号；耦合到无线功率传输线圈阵列的电感测量电路；和控制电路，该控制电路被配置为使用电感测量电路测量无线功率传输线圈的线圈电感；并且分析线圈电感以选择无线功率传输线圈来将无线功率信号传输到无线功率接收线圈，当无线功率接收线圈与无线功率传输线圈中的第一无线功率传输线圈重叠第一数量并且与无线功率传输线圈中的第二无线功率传输线圈重叠小于所述第一数量的第二数量时，并且当第一无线功率传输线圈比第二无线功率传输线圈更多地耦合到敏感部件时，第二线圈为选择线圈。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为至少部分地基于敏感部件在充电表面上的位置来选择用于传输无线功率信号的无线功率传输线圈。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为通过分析线圈电感来确定敏感部件在充电表面上的位置。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为至少部分地基于通过无线通信链路从无线功率接收设备无线接收的信息来确定敏感部件在充电表面上的位置。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为分析线圈阻抗以确定无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向，并且被配置为使用无线功率接收设备的位置和取向来选择无线功率传输线圈。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为使用无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向并且使用关于敏感部件在无线功率接收设备内的位置的信息来确定敏感部件在充电表面上的位置。

根据一个实施方案，提供了一种无线功率传输设备，该无线功率传输设备被配置为向无线功率接收设备提供无线功率信号，该无线功率接收设备包含对来自无线功率信号的干扰敏感的敏感部件，该无线功率传输设备包括：与充电表面重叠的无线功率传输线圈阵列；耦合到无线功率传输线圈阵列的逆变器电路，其中该逆变器电路被配置为向无线功率传输线圈阵列提供驱动信号以产生无线功率信号；被耦合到无线功率传输线圈阵列的脉冲响应测量电路；和控制电路，该控制电路被配置为使用脉冲响应测量电路来测量无线功率传输线圈的线圈电感，根据所测量的线圈电感来确定无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向，并且基于无线功率接收设备的位置和取向，识别无线功率传输线圈中的给定一个无线功率传输线圈用以在不干扰敏感部件的情况下传输无线功率信号。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为通过分析所测量的线圈电感来确定敏感部件与充电表面重叠的位置；并且至少部分地基于敏感部件与充电表面重叠的位置来识别无线功率传输线圈中的给定一个无线功率传输线圈以传输无线功率信号。

根据另一个实施方案，控制电路被配置为基于无线功率接收设备的位置和取向来确定敏感部件与充电表面重叠的位置；并且至少部分地基于敏感部件与充电表面重叠的位置来识别无线功率传输线圈中的给定一个无线功率传输线圈用以传输无线功率信号。

前述内容为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。