用于无线电力系统的主动及自适应场抵消的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及无线电力。更具体来说，本发明涉及可用于减少感测到的电场或磁场的不合需要的部分的方法及设备。
【背景技术】
[0002]越来越多的数目及种类的电子装置经由可再充电电池组供电。此类装置包含移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器，及其类似者。虽然电池组技术已得到改进，但电池组供电的电子装置越来越需要及消耗更大量的电力，因此常常需要再充电。可再充电装置常常经由有线连接通过物理地连接到电力供应器的电缆或其它类似连接器充电。电缆和类似连接器有时可能不方便或笨重，且具有其它缺点。能够在用于为可再充电电子装置充电或向电子装置提供电力的自由空间中传送电力的无线充电系统可克服有线充电解决方案的一些不足。由此，向电子装置有效地且安全地传送电力的无线电力传送系统及方法是合乎需要的。
【发明内容】
[0003]在所附权利要求书的范围内的系统、方法及装置的各种实施方案各自具有若干方面，其中的单个方面并不单独负责本文所述的合乎需要的属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文描述一些显要特征。
[0004]在附图和下文描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。其它特征、方面及优点将自所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。
[0005]本发明的一个方面提供一种用于减少用于在谐振频率处经由磁场无线地传送电力的系统中的无用发射的方法，所述方法包括经由传感器感测通过无线电力发射天线产生的场；产生表示所述感测到的场的一部分的信号；及至少部分地基于所述信号驱动发射体以产生减少所述感测到的场的所述部分的至少一部分的场。
[0006]本发明的另一方面提供一种用于减少用于在谐振频率处经由磁场无线地传送电力的系统中的无用发射的设备，所述设备包括传感器，其经配置以感测通过无线电力发射天线产生的场；控制器，其经配置以产生表示所述感测到的场的一部分的信号；及发射体，其经配置以至少部分地基于所述信号产生场，所述场减少所述感测到的场的所述部分的至少一部分。
[0007]本发明的另一方面提供一种用于减少用于在谐振频率处经由磁场无线地传送电力的系统中的无用发射的设备，所述设备包括用于感测通过无线电力发射天线产生的场的装置；用于产生表示所述感测到的场的一部分的信号的装置；及用于至少部分地基于所述信号发射场以减少所述感测到的场的所述部分的至少一部分的装置。
【附图说明】
[0008]图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传送系统的功能框图。
[0009]图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的示范性组件的功能框图。
[0010]图3是根据本发明的示范性实施例的包含发射或接收天线的图2的发射电路或接收电路的一部分的不意图。
[0011]图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的发射器的功能框图。
[0012]图5是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的接收器的功能框图。
[0013]图6描绘示范性屏蔽发射器布置。
[0014]图7描绘具有邻近接收器的示范性屏蔽发射器布置。
[0015]图8是具有主动抵消能力的无线电力发射器的功能框图。
[0016]图9是具有主动抵消能力的另一无线电力发射器的功能框图。
[0017]图10描绘感测到的H-场的频域曲线图。
[0018]图11描绘感测到的H-场的时域曲线图。
[0019]图12描绘用于发射与感测到的场的谐波分量相反的场的信号及两个场之间的相对相位校准。
[0020]图13描绘在无线电力系统的谐振频率处的理想H-场振荡。
[0021]图14是用于主动抵消的示范性方法的流程图。
[0022]图15描绘具有磁场传感器的示范性屏蔽发射器布置。
[0023]图16描绘具有多个电场传感器的示范性屏蔽发射器布置。
[0024]图17描绘具有多个电场传感器的另一示范性屏蔽发射器布置。
[0025]图式中说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清晰起见，可任意扩大或减小各种特征的尺寸。另外，图式中的一些图式可能并未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，可在整个说明书和图式中使用相同的参考标号指代相同的特征。
【具体实施方式】
[0026]磁感应可用于以无线方式有效地将电力从发射器传送到接收器。发射器及接收器包含经调谐以在特定频率处谐振的天线。发射器通过在谐振频率处的信号向发射天线供给能量，进而向接收天线供给能量使得能量可以在接收器处提取。在磁场从系统的谐振频率偏离的程度上，可降低系统的效率。此外，带外(即，不在天线的谐振频率处)发射可超出法规电平且导致降低的电磁兼容性及遵从性。为了提高效率且实现规则顺从，主动抵消技术可用于消除不需要的或不合需要的电场或磁场。这些技术涉及将传感器放入发射天线的近场中。基于感测到的场，可以驱动发射体以产生与通过发射天线产生的场的不合需要的或不需要的部分相消地干扰的场，从而导致减少带外发射且改进传送效率。这些技术可与其它被动技术结合使用，包含屏蔽及过滤。
[0027]下文结合附图阐述的详细描述既定作为对本发明的示范性实施例的描述，且并不希望表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意指“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述为了提供对本发明的示范性实施例的透彻理解而包含具体细节。在一些情况下，以框图形式展示一些装置。
[0028]无线地传送电力可指代传送与电场(E-场)、磁场(H-场)、电磁场(EM场)相关联的任何形式的能量，或以其它方式从发射器传送到接收器而不使用物理电导体(例如，电力可通过自由空间传送)。输出到无线场(例如，磁场)中的电力可由“接收天线”接收、俘获或耦合以实现电力传送。
[0029]图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传送系统100的功能框图。输入电力102可从电源(未展示)提供到发射器104以用于产生用于提供能量传送的场105。接收器108可耦合到场105且产生输出电力110以供耦合到输出电力110的装置(未展示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者分开距离112。在一个示范性实施例中，发射器104及接收器108根据相互谐振关系配置。当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率实质上相同或极为接近时，发射器104与接收器108之间的发射损失最小。因此，与可能需要大线圈的纯电感解决方案(需要线圈极接近(例如，几毫米))相比较，可在较大距离上提供无线电力传送。谐振电感耦合技术因此可允许改进的效率及在各种距离上且利用多种电感线圈配置进行的电力传送。
[0030]当接收器108位于由发射器104产生的能量场105中时，接收器108可以接收电力。场105对应于其中通过发射器104输出的能量可由接收器105俘获的区域。在一些情况下，场105可以对应于发射器104的“近场”，如下文将进一步描述。发射器104可包含用于输出能量发射的发射天线114。接收器108进一步包含用于接收或俘获来自能量发射的能量的接收天线118。近场可对应于其中存在由发射天线114中的最低限度地远离所述发射天线114辐射电力的电流及电荷而产生的强反应性场的区域。在一些情况下，近场可对应于在发射天线114的约一个波长(或其部分)内的区域。发射天线114及接收天线118根据应用及待与其相关联的装置而设定大小。如上所述，有效能量传送可通过将发射天线114的场105中的大部分能量耦合到接收天线118而非在电磁波中将大多数能量传播到远场而发生。当定位在场105内时，在发射天线114与接收天线118之间可形成“耦合模式”。发射天线114及接收天线118周围的其中可发生此耦合的区域在本文中被称作耦合模式区域。
[0031]图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统100中的示范性组件的功能框图。发射器204可包含发射电路206，其可包含振荡器222、驱动器电路224及滤波与匹配电路226。振荡器222可经配置以产生所要频率(例如，468.75千赫、6.78兆赫或13.56兆赫)下的信号，所述所要频率可响应于频率控制信号223来调整。可将振荡器信号提供到经配置以在(例如)发射