专利名称：用于机动车的通用无线充电系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种用于机动车的无线充电系统，并且更具体地涉及一种配置为自动适用于各种无线充电协议的通用无线充电系统。
背景技术：
乘客经常将诸如电话、相机及音乐播放器之类的便携式电子设备携带到车辆上。因此，乘客期望经由车辆电气系统为便携式电子设备充电。应该意识到，便携式电子设备可以通过直接有线连接器(例如，连接到辅助电源插座的电力电缆)或无线充电系统而连接到电气系统。无线充电系统典型地包括被配置为将电磁能从车辆电气系统传输到便携式电子设备内的次级感应线圈的初级感应线圈。遗憾的是，已经创建了多种无线充电协议来有助于将能量传输到便携式电子设备。因此，可能要求乘客来为携带到车辆内的每个电子设备提供不同的无线充电系统。
发明内容
本发明涉及一种无线充电系统，包括被配置为将电磁能传输到便携式电子设备的次级感应线圈的初级感应线圈。无线充电系统还包括电耦合至初级感应线圈并且被配置为调节初级感应线圈的输出信号的线圈驱动器。所述无线充电系统还包括被配置为从便携式电子设备接收输入信号的接收器，以及通信耦合至所述接收器和线圈驱动器的控制器。所述控制器被配置为基于输入信号建立无线充电协议并且基于所建立的无线充电协议和输入信号来自动调整输出信号。本发明还涉及一种无线充电系统，包括被配置为将电磁能传输到便携式电子设备的次级感应线圈的初级感应线圈。所述无线充电系统还包括电耦合至所述初级感应线圈并且被配置为调节所述初级感应线圈的输出信号的线圈驱动器。所述无线充电系统还包括电耦合至所述初级感应线圈并且被配置为从所述次级感应线圈接收反馈信号的反馈接收器。此外，所述无线充电系统包括通信耦合至所述反馈接收器和线圈驱动器的控制器。所述控制器被配置为接收协议识别信号，以基于所述协议识别信号来识别所述便携式电子设备的无线充电协议，并且基于所识别出的无线充电协议和反馈信号来自动调整输出信号。本发明还涉及一种无线充电系统，包括被配置为将电磁能传输到便携式电子设备的次级感应线圈的初级感应线圈。所述无线充电系统还包括电耦合至初级感应线圈并且被配置为调节所述初级感应线圈的输出信号的线圈驱动器。所述无线充电系统还包括电耦合至所述初级感应线圈并且被配置为从所述次级感应线圈接收反馈信号的反馈接收器。此夕卜，所述无线充电系统包括被配置为从所述便携式电子设备接收协议识别信号的协议识别接收器，以及通信耦合至反馈接收器、协议识别接收器和线圈驱动器的控制器。所述控制器被配置为通过将协议识别信号与候选协议识别信号的存储列表进行比较来识别所述便携式电子设备的无线充电协议、接收协议规范信号、并且基于所述无线充电协议和所述反馈信号自动调整所述输出信号，所述协议规范信号被配置为如果所述协议识别信号不对应于所述候选协议识别信号中的一个，则向所述控制器提供建立所述无线充电协议的足够信肩、O
图1是可以包括被配置为自动适用于各种无线充电协议的通用无线充电系统的示例性车辆的透视图。图2是图1中所示的示例性地板操控座16的透视图，所述地板操控座16具有被配置为存储便携式电子设备并对其无线充电的隔间。图3是被配置为将电磁能传输到便携式电子设备的示例性无线充电系统的示意图。图4是包括次级控制器的无线充电系统的替代实施例的示意图。图5是自动适用于各种无线充电协议的示例性方法的流程图。图6是基于反馈信号建立无线充电协议的示例性方法的流程图。图7是基于反馈信号建立无线充电协议的替代方法的流程图。图8是包括协议识别接收器和协议规范接收器的无线充电系统的替代实施例的流程图。图9是用于自动适用于各种无线充电协议的替代方法的流程图。图10是用于接收协议规范信号的示例性方法的流程图。
具体实施例方式图1是包括被配置为自动适用于各种无线充电协议的通用无线充电系统的示例性车辆10的透视图。如图所示，车辆10包括具有座椅14和地板操控座16的内部12。在某些实施例中，车辆10包括无线充电系统，其具有与地板操控座16内的存储隔间的内部电磁通信的初级感应线圈。在这种实施例中，初级感应线圈被配置为将电磁能传输到设置在存储隔间的内部中的便携式电子设备的次级感应线圈。无线充电系统还包括电耦合至初级感应线圈并且被配置为调节初级感应线圈的输出信号的线圈驱动器。此外，无线充电系统包括电耦合至初级感应线圈并且被配置为从次级感应线圈接收反馈信号的接收器。通信耦合至接收器和线圈驱动器的控制器被配置为基于反馈信号建立无线充电协议，并且基于所建立的无线充电协议和反馈信号自动调整输出信号。通过这种方式，可以采用单个无线充电系统来为具有各种无线充电协议的各类便携式电子设备充电。尽管下面参考地板操控座16的隔间描述了无线充电系统，但是应该理解，位于车辆内部12的其它区域内的其它隔间可以包括类似的无线充电系统。例如，在某些实施例中，无线充电系统可以被配置为向位于除了车辆内部12的区域之外的门板、中控面板、仪表面板、顶部控制台、车辆座椅或扶手的隔间或存储箱内的便携式电子设备提供电功率。在其它实施例中，无线充电系统可以被配置为向邻近于车辆内部12内的表面的便携式电子设备提供电功率。例如，在某些实施例中，无线充电系统可被配置为向设置在仪表面板、扶手或地板操控座16的设计表面上的便携式电子设备充电。而且，应该理解，下面描述的无线充电系统可以被配置为例如通过感应充电或远场磁谐振将电能传输给便携式电子设备。图2是如图1中所示的示例性地板操控座16的透视图,所述地板操控座16具有被配置为存储便携式电子设备并对其无线充电的隔间。如图所示，地板操控座16包括围绕一个或多个存储隔间的主体18。例如，地板操控座16可以包括位于所示的活动屏门20之下的存储隔间。应该理解的是，活动屏门20可以被配置为从所示的闭合位置变换到有助于进入定位于控制台16的前部的存储隔间的打开位置。类似地，扶手22可以旋转以便包围定位于控制台16的后部处的另一存储隔间24。在某些配置中，连接两个存储隔间以使得乘客可以经由活动屏门20或扶手22进入任一存储隔间。应该理解的是，替代实施例可以包括定位于整个地板操控座16的其它存储隔间。 在本实施例中，车辆乘客可以将诸如电话、相机或音乐播放器之类的便携式电子设备放置于扶手22下的存储隔间24。如下面所详细讨论的，与隔间24的内表面中的一个电磁通信的无线充电系统可以自动识别电子设备的存在并且开始经由无线信号将电能传输给该设备。例如，无线充电系统可以位于隔间24的下部内表面之下。在这种配置中，相邻于下表面放置的便携式电子设备将从无线充电系统接收电磁能。在本实施例中，无线充电系统可以被配置为建立可适用于为设置在该隔间内的特定便携式电子设备供电的无线充电协议。例如，无线充电系统可以从已知协议的列表中识别便携式电子设备的无线充电协议。替代地，无线充电系统可以改变输出信号，监测反馈信号内的最终变化，以及基于最终变化建立无线充电协议。通过这种方式，无线充电系统可以有效地将电力传输到具有各种无线充电协议的各类便携式电子设备。图3是被配置为将电磁能传输至便携式电子设备28的示例性无线充电系统26的示意图。如图所示，无线充电系统26包括初级感应线圈30、线圈驱动器32、接收器34以及控制器36。初级感应线圈30被配置为将电磁能传输至便携式电子设备28的次级感应线圈38。如前所述，初级感应线圈30可以与隔间24的内部电磁通信，从而使得无线充电系统26能够将电能提供给设置在隔间24内的便携式电子设备28。如下面所详细讨论的，便携式电子设备28包括电耦合至次级感应线圈38的控制器40以及电耦合至控制器40的电池42。在这种配置中，由次级感应线圈38接收的电磁能可以被传输至电池42，从而对便携式电子设备28进行充电。在本实施例中，线圈驱动器32被电耦合至初级感应线圈30和车辆电气系统。线圈驱动器32被配置为从车辆电气系统接收电力并且被配置为以所期望的信号驱动初级感应线圈30。应该理解的是，在无线充电系统26与便携式电子设备28之间建立感应谐振可以增强电磁能的传输效率。因此，线圈驱动器32可以被配置为将无线充电系统26的谐振频率改变到与便携式电子设备的频率相匹配。例如，在某些实施例中，线圈驱动器32被配置为改变通过车辆电气系统供应给初级感应线圈30的电功率的频率。此外，线圈驱动器32可以被配置为改变初级感应线圈30与线圈驱动器32之间所建立的电感/电容(LC)电路的电容。应该理解的是，LC电路的谐振频率可以通过改变电感或电容中的任一项来调节。在某些实施例中，初级感应线圈30的电感由于线圈30内的绕组的数量的缘故而被固定。因此，LC电路的谐振可以通过改变线圈驱动器32内的电容(即，经由可变电容器)来调节。此外，无线充电系统26的某些实施例包括具有可变电感的初级感应线圈30。例如,某些初级感应线圈30可以包括多个独立的导线绕组。在这种配置中，每个绕组可以包括不同的几何形状(例如，圆形、多边形、椭圆形等等)和/或不同匝数(即，绕组内导线的环的数量)。由于初级感应线圈30的电感至少部分地取决于绕组的几何形状和匝数，所以控制器36可以通过在独立的绕组之间进行切换来调节初级感应线圈30的电感。在其它实施例中，无线充电系统26的谐振频率可以通过调节线圈驱动器32的电容和初级感应线圈30的电感来改变。此外，线圈驱动器32可以调节供应给初级感应线圈30的电功率的幅值，从而改变输出信号44的幅值。应该理解的是，每个便携式电子设备28被配置为接收期望幅值范围内的电磁能。因此，输出信号44的幅值可以特定被调节成与期望的输入范围相匹配。此外，随着电池42内的电荷的增加，输出信号44的幅值可能降低，从而基本减小或消除了对电池42过度充电的可能性。在本实施例中，接收器34电耦合至初级感应线圈30并且被配置为从次级感应线圈38接收反馈信号46。反馈信号46可以表示期望的谐振频率、期望的电输入电平或期望的电磁频率等等。例如，如果输出信号44的电磁频率低于所期望的频率，则控制器40可以命令次级感应线圈38生成表示输出信号频率应该增大的反馈信号46。类似地，如果输出信号44的幅值大于所期望的，则控制器40可以命令次级感应线圈38生成表示输出信号幅值应该减小的反馈信号46。应该理解的是，反馈信号46的格式基于便携式电子设备28所使用的无线充电协议。接收器34通信耦合至控制器36并且被配置为将反馈信号46中继至控制器36。反过来，控制器36被配置为基于反馈信号46调整输出信号44。例如，如果初级线圈30接收到表示谐振频率小于所期望的反馈信号46，则控制器36可以命令线圈驱动器32增大谐振频率。类似地，如果初级线圈30接收到表示输出信号幅值大于所期望的反馈信号46，则控制器36可以命令线圈驱动器32减小输出信号44的幅值。对输出信号44的这种调节可以基本上增大从无线充电系统26到便携式电子设备28的电功率传输效率。应该理解的是，如果无线充电系统26和便携式电子设备28可以操作于相同的无线充电协议，则控制器36将能够适当地解释反馈信号46。遗憾的是，由于各种无线充电协议，具有单个固定无线充电协议的控制器36可能不能有效地与不同的便携式电子设备28进行通信。在本实施例中，控制器36被配置为通过分析反馈信号46自动建立能够与便携式电子设备28有效通信的无线充电协议。例如，无线充电系统26可以将反馈信号46与已知的反馈信号的数据库进行比较来识别便携式电子设备28的无线充电协议。一旦识别出的无线充电协议被建立，则控制器36可以基于反馈信号46自动调整输出信号44以便将电功率高效传输至便携式电子设备28。替代地，控制器36可以改变输出信号44，监测反馈信号46内的最终变化，并且基于最终变化建立无线充电协议。通过这种方式，无线充电协议可以基于先前不知道的(至少相对于控制器36来说)协议来建立。在其它实施例中，控制器36可以被配置为基于从便携式电子设备28输出的多个训练信号来建立无线充电协议。例如，控制器40可以被配置为命令次级感应线圈38输出一系列信号至初级感应线圈30。所述一系列信号可以被配置为“教导”控制器36如何建立与便携式电子设备28有效通信的无线充电协议。在一个实施例中，所述一系列信号可以包括表示过高输出信号幅值的第一信号、表示过低输出信号幅值的第二信号、表示过高谐振频率的第三信号、以及表示过低谐振频率的第四信号。如果无线充电系统26的控制器36被配置为将信号的顺序与所建立的内容相关联，则控制器36可以学习先前未知的无线充电协议。在这种配置中，单个无线充电系统26可以用于对具有多种无线充电协议的各类便携式电子设备28进行充电。如下面所详细讨论的，便携式电子设备可以包括被配置为向无线充电系统输出训练信号、协议识别信号和/或协议规范信号的其它发射器。在这种实施例中，无线充电系统可以包括接收信号的相应接收器，从而使得控制器能够识别和/或建立无线充电协议。图4是包括次级控制器的无线充电系统48的替代实施例的示意图。如图所示，无线充电系统48包括初级控制器50和通信耦合至接收器34和线圈驱动器32的次级控制器52。在本实施例中，初级控制器50被配置为通过分析反馈信号46而自动建立能够与便携式电子设备28通信的无线充电协议，类似于上面参考图3所描述的实施例。然而，如果反馈信号46表示预定的无线充电协议，则无线充电系统48的控制将被传输至次级控制器52。例如，次级控制器52可以被特别地配置为基于单个预定无线充电协议而调整输出信号44。因此，如果便携式电子设备28利用预定无线充电协议，则次级控制器52可以基于输出信号46和预定无线充电协议而调整输出信号44。然而，如果反馈信号46不表示预定协议，则初级控制器50可以基于反馈信号的分析而自动建立有效的协议。应该理解的是，由于次级控制器52被特别配置为基于预定协议而调整输出信号44，所以在次级控制器52操作系统48时，无线充电系统48与便携式电子设备28之间的电力传输效率可以更高。然而，如果检测到未知的(至少对于控制器50和52来说)反馈信号46，即使传输效率稍低，初级控制器50仍然能够使得无线充电系统能够将电力传输至便携式电子设备28。通过这种方式，单个无线充电系统48可以被用于对具有各种无线充电协议的各类便携式电子设备28进行充电。尽管在本实施例中采用了两个控制器50和52，但是应该理解的是，替代实施例可以包括能够执行初级控制器50和次级控制器52的功能的单个控制器。在其它实施例中，多个次级控制器52可以被用于基于多个预定无线充电协议来控制无线充电系统48。图5是自动适用于各种无线充电协议的示例性方法54的流程图。首先，如方框56所示，可以输出测试信号来确定便携式电子设备28是否位于无线充电系统26的范围之内。如前面所讨论的，便携式电子设备28的控制器40可以被配置为命令次级感应线圈38基于输出信号44生成反馈信号46。因此，如果接收到反馈信号46，则如方框58所表示的，便携式电子设备28处于无线充电系统26的范围之内。否则，可以输出其它测试信号直到检测到便携式电子设备28。接下来，如方框60所表示的，将反馈信号与已知反馈信号的数据库进行比较，每一个已知反馈信号与先前建立的无线充电系统相关联。如果反馈信号与存储在数据库中的信号相对应，可以选择与识别的信号相关联的无线充电协议，正如方框62所表不的。由于无线充电系统26被暴露于增加的各种无线充电协议，数据库将扩展为包括新的协议。应该理解的是，与减少建立新的无线充电协议相比，从先前建立的协议的数据库中选择无线充电协议可以实质上具有更少的计算密集性。如方框64所表示的，如果反馈信号不对应于存储在数据库中的信号，则可以执行基于反馈信号46建立无线充电协议的过程。一旦无线充电协议被选择或建立，则可以基于无线充电协议和反馈信号调整输出信号，正如方框66所表示的。图6是基于反馈信号46建立无线充电协议的示例性方法64的流程图。首先，如方框68所表示的，可以识别便携式电子设备28的无线充电协议。例如，在某些实施例中，控制器36包括已知协议的列表。在这种实施例中，控制器36将命令线圈驱动器32生成列表上的第一协议的格式的输出信号44。控制器36随后将分析由接收器34所检测的反馈信号46以便基于输出信号44和第一协议来确定反馈信号46是否与预期的反馈信号相对应。如果如此，则控制器36将选择第一协议以与便携式电子设备28进行通信。否则，控制器36将命令线圈驱动器32生成列表上的第二协议的格式的输出信号44，并分析反馈信号46以便基于输出信号44和第二协议来确定信号46是否与预期的反馈信号相对应。可以重复这种过程直到无线充电协议被识别出。如方框70所表示的，识别出的无线充电协议随后将在无线充电系统26内被建立。在某些实施例中，列表可以被扩展成包含其它无线充电协议。图7是基于反馈信号46建立无线充电协议的替代方法64的流程图。首先，如方框72所表示的，改变由初级感应线圈30生成的输出信号44。例如，控制器36可以命令线圈驱动器32调节输出信号44的频率、输出信号44的幅值和/或无线充电系统26的谐振频率。接下来，如方框74所表示的，监测反馈信号46中的最终变化。最后，如方框76所表示的，基于最终变化来建立无线充电协议。通过示例，控制器36可以增大输出信号44的幅值，并且监测反馈信号46中的最终变化。接下来，控制器36可以减小输出信号44的幅值，并且监测反馈信号46中的最终变化。通过将反馈信号46中的变化与输出信号44中的变化相关联，控制器36可以“学习”如何基于反馈信号46来控制输出信号幅值。控制器36随后可以重复用于输出频率和谐振频率的这种过程以建立用于特定便携式电子设备28的无线充电协议。图8是包括协议识别接收器和协议规范接收器的无线充电系统26的替代实施例的示意图。如下面所详细讨论的，所示出的无线充电系统26被配置为通过将协议规范信号(例如，由便携式电子设备输出)与候选协议识别信号的存储列表进行比较来识别便携式电子设备28的无线充电协议。如果找到了相匹配的，则无线充电系统将选择与协议识别信号相关联的无线充电协议。然而，如果协议识别信号不与候选协议识别信号中的一个候选协议识别信号相匹配，则无线充电系统26将接收被配置为向无线充电系统提供建立无线充电协议的足够信息的协议规范信号。例如，无线充电系统26可以从便携式电子设备28或远程网络接收协议规范信号。无线充电系统然后可以基于识别出的无线充电协议和反馈信号自动调整输出信号。在所示出的实施例中，便携式电子设备28包括通信耦合至控制器40并且被配置为输出协议识别信号80的协议规范发射器78。此外，无线充电系统26包括通信耦合至控制器36并且被配置为接收协议识别信号80的协议识别接收器82。协议识别信号80被配置为唯一地识别便携式电子设备28的无线充电协议。例如，协议识别信号80可以包括与特定无线充电协议相对应的数字代码。替代地，协议识别信号80可以包括唯一地识别便携式电子设备28 (例如，经由序列号)的数字代码。在这种配置中，控制器36可以被配置为将特定便携式电子设备与特定无线充电协议(例如，经由已知标识符的数据库)相关联。
在本实施例中，协议识别信号80可以经由各种无线通信协议来发射。例如，协议识别发射器78可以是被配置为向无线充电系统26内的相应蓝牙收发机(例如，协议识别接收器82)输出射频信号的蓝牙收发机。类似地，协议识别发射器78和协议识别接收器82可以经由W1- F1、近场通信(NFC)和/或其它标准的或专有的射频协议进行通信。在某些实施例中，协议识别发射器78可以是射频识别(RFID)标签(例如，有源的或无源的)，而协议识别接收器82可以是RFID收发机。在这种配置中，协议识别接收器82可以被配置为将询问信号发射至协议识别发射器78，以及被配置为接收表示协议识别信号80的调制响应。在其它实施例中，协议识别信号80可以经由发射器78与接收器82之间的光学(例如，红外)连接来发射。在某些实施例中，控制器36可以在协议识别接收器82接收协议识别信号80时检测便携式电子设备28的存在。例如，如果发射器78和接收器82被配置为经由射频信号进行通信，则控制器36可以在检测到射频信号时或在信号强度超过阈值大小时识别便携式电子设备28的存在。而且，如果协议识别发射器78是RFID标签，则控制器36可以在检测到RFID标签时，识别便携式电子设备28的存在。一旦控制器36确定存在便携式电子设备28，则无线充电系统26可以开始将电功率传输至便携式电子设备28。在所示出的实施例中，控制器36被配置为将协议识别信号80与候选协议识别信号(例如，位于控制器36的存储器中的数据库之内)的存储列表进行比较。如果协议识别信号与候选信号中的一个相对应，则控制器36将选择与协议识别信号80相关联的无线充电协议。控制器36随后可以命令通信耦合至控制器36的用户接口 84来指示(例如，经由听觉和/或视觉反馈)已经建立无线充电协议。控制器36随后可以命令线圈驱动器32初始化至便携式电子设备28的无线功率传输。然而，如果协议识别信号不与候选协议识别信号中的一个候选协议识别信号相匹配，则控制器36可以命令用户接口 84指示未建立无线充电协议。此外，控制器36可以命令协议识别接收器82向协议识别发射器78输出表示控制器36未识别出协议识别信号80的返回信号86。如果接收到这种返回信号，则控制器40可以命令通信耦合至控制器40的用户接口 88指示未建立无线充电协议。例如，用户接口 88可以包括图形显示器，且图形显示器可以被配置为显示指示无线充电系统26未识别出便携式电子设备28的无线充电协议的图标和/或文本信息。在某些实施例中，无线充电系统26的用户接口 84和/或便携式电子设备28的用户接口 88可以用于使协议识别信号80从协议识别发射器78发射至协议识别接收器82的初始化。例如，用户接口 88可以包括具有被配置为使协议识别信号的发射初始化的按钮的图形显示器。在这种配置中，用户可以将便携式电子设备28邻近于无线充电系统26放置且随后按下按钮。无线充电系统26随后可以从便携式电子设备28自动接收协议识别信号80。替代地，无线充电系统26的用户接口 84可以包括被配置为激活协议识别接收器82的按钮，从而有助于协议识别信号80的接收。在这种配置中，用户可以按下无线充电系统用户接口 84上的第一按钮并且随后按下便携式电子设备用户接口 88上的第二按钮，以初始化协议识别信号80的发射。在其它实施例中，按下用户接口 84上的按钮可以命令协议识别接收器82输出返回信号86至协议识别发射器78，其命令控制器40初始化协议识别信号80的发射。
在某些实施例中，无线充电系统26可以省略协议识别发射器78，和/或协议电子设备28可以省略协议识别发射前78。此外，协议识别发射器78可以不与协议识别接收器82兼容(例如，发射器和接收器可以工作于不同的频率和/或采用不同的无线通信协议)。在这种实施例中，用户接口 84可以被配置为有助于协议识别信号的手动输入。例如，识别号码可以与便携式电子设备28的无线充电协议相关联(例如，印刷在拥有者的手册上、印刷在设备的背面等等)。在这种实施例中，用户可以将识别号码输入用户接口 84，从而向控制器36提供协议识别信号。如先前所讨论的，如果协议识别信号80不与候选协议识别信号中的一个候选协议识别信号相匹配，则控制器36可以接收被配置为向控制器36提供建立无线充电协议的足够信息的协议规范信号。在所示出的实施例中，无线充电系统26包括通信耦合至控制器36并且被配置为从外部网络接收(例如，下载)协议规范信号的网络接口 90。在某些实施例中，网络接口 90通信耦合至被配置为接入互联网的无线通信设备(例如，手机网络适配器)。在这种实施例中，控制器36将命令网络接口 90从互联网下载与识别出的无线充电协议相对应的协议规范信号。在其它实施例中，控制器36可以命令便携式电子设备28接收协议规范信号。例如，在某些实施例中，便携式电子设备28包括通信耦合至控制器40并且被配置为从外部网络接收(例如，下载)协议规范信号的网络接口 92。在这种实施例中，控制器36可以命令协议识别接收器82输出命令控制器40接收协议规范信号的返回信号86至协议识别发射器78。如下面所详细讨论的，便携式电子设备28随后可以将协议规范信号发射至无线充电系统26，以有助于无线充电协议的建立。在所示出的实施例中，便携式电子设备28包括通信耦合至控制器40并且被配置为电子扫描表示协议规范信号的代码的代码扫描器94。例如，代码扫描器94可以是配置为从车辆10内的RFID标签接收代码的RFID收发机。替代地，代码扫描器94可以是配置为读取条形码或快速响应(QR)码(例如，位于车辆10内、位于拥有者的手册内等等)的光学扫描器。一旦扫描了代码，控制器40可以命令网络接口 92接收与代码相对应的协议规范信号。便携式电子设备28随后可以将协议规范信号发射至无线充电系统26，以有助于无线充电协议的建立。在所示出的实施例中，便携式电子设备28采用通信耦合至控制器40的协议规范发射器96，以将协议规范信号98发射至无线充电系统26。反过来，无线充电系统26包括协议规范接收器100，其通信耦合至控制器36并且被配置为接收协议规范信号98。如先前所讨论的，可以从便携式电子设备28的网络接口 92接收协议规范信号。替代地，协议规范信号可以存储在便携式电子设备28的控制器40的存储器内。一旦控制器36接收协议规范信号98，则控制器36可以建立便携式电子设备28的无线充电协议。类似于协议识别信号80，可以经由各种无线通信协议发射协议规范信号98。例如，协议规范发射器96可以是被配置为将射频信号输出至无线充电系统26内的相应蓝牙收发机(例如，协议规范接收器100)的蓝牙收发机。类似地，协议规范发射器96和协议规范接收器100可以经由W1- F1、近场通信(NFC)和/或其它标准的或专有的射频协议进行通信。在某些实施例中，协议规范发射器96可以是射频识别(RFID)标签(例如，有源的或无源的)，并且协议规范接收器100可以是RFID收发机。在这种配置中，协议规范接收器100可以被配置为将询问信号发射至协议规范发射器96，并且被配置为接收表示协议规范信号98的调制响应。在其它实施例中，可以经由发射器96与接收器100之间的光学(例如，红夕卜)连接发射协议规范信号98。在某些实施例中，控制器36被配置为命令协议规范接收器100向协议规范发射器96输出返回信号102，其表示协议规范信号98是否被成功地接收和/或无线充电系统26是否能够建立识别出的无线充电协议。例如，如果协议规范接收器100没有接收完整的协议规范信号98，则控制器36可以命令协议规范接收器100输出表示未接收到完整的信号的返回信号102。因此，控制器40可以命令协议规范发射器96重新发送协议规范信号98。此外，控制器40可以命令用户接口 88通知用户未接收到信号(例如，经由在显示器上显示错误信息、激活听觉警报、等等)。类似地，控制器36可以命令无线充电系统26的用户接口84通知用户未接收到信号。此外，如果控制器36确定无线充电系统26不能建立便携式电子设备的无线充电协议，则协议规范接收器100可以向协议规范发射器96输出表示可能没有建立识别出的无线充电协议的返回信号。此外，便携式电子设备28的用户接口 88和/或无线充电系统26的用户接口 84可以向用户提供表示可能没有建立识别出的无线充电协议的听觉和/或视觉反馈。然而，在某些实施例中，控制器36可以被配置为建立足够类似于识别出的无线充电协议的无线充电协议，从而使得能量能够传输至便携式电子设备28(例如，以降低的效率/性能)。例如，如果识别出的无线充电协议的谐振频率大于无线充电系统26的最大谐振频率，无线充电系统26能够以最大的谐振频率发射电功率，从而向便携式电子设备提供电功率(例如，以降低的效率/性能)。在这种实施例中，便携式电子设备用户接口 88和/或无线充电系统用户接口 84可以向用户警告无线充电协议中的变化，并且使得用户能够授权经由足够类似的无线充电协议将能量传输至便携式电子设备26。如前面讨论的，协议规范信号98包括用于控制器36建立识别出的无线充电协议的足够信息。例如，在某些实施例中，协议规范信号98可以包括诸如谐振频率、电感、电容及输出信号幅值之类的识别出的无线充电协议的物理参数。协议规范信号98还可以包括训练信号，其被配置为“教导”控制器36如何建立与便携式电子设备28进行有效通信的无线充电协议。在某些实施例中，训练信号可以包括命令控制器36如何响应于来自便携式电子设备28的反馈信号46的软件(例如，可执行代码)。因此，当控制器36基于协议规范信号建立无线充电协议时，无线充电系统26可以将电功率有效地传输至便携式电子设备28。此外，控制器36可以被配置为存储协议规范信号，从而使得在随后接收相关的协议规范信号时控制器36能够有效地建立无线充电协议。此外，尽管在所示出的实施例中，无线充电系统26采用单独的接收器34、82和100，并且便携式电子设备采用单独的发射器78和96，应该意识到，替代实施例可以利用集成的接收器和/或发射器。在这种实施例中，集成的发射器可以被配置为发射协议识别信号80和协议规范信号98，并且集成的接收器可以被配置未接收反馈信号46、协议识别信号80和协议规范信号98。图9是用于自动适用于各种无线充电协议的替代方法104的流程图。首先，如方框106所表示的，进行关于协议识别信号是否已被接收的确定。例如，在某些实施例中，控制器36可以命令协议识别接收器82发射询问信号直到协议识别发射器78返回协议识别信号80，从而表示便携式电设备28的存在。接下来，如方框108所表示的，将协议识别信号与已知的协议识别信号的数据库进行比较。如方框110所表示的，如果协议识别信号对应于存储在数据库中的信号，选择与协议识别信号相关的无线充电协议。应该意识到，与建立新的无线充电协议或从外部源接收新的无线充电协议相比，从先前建立的协议的数据库中选择无线充电协议实质上运算密集性更少。如方框112所表示的，如果协议识别信号不与存储在数据库中的信号相对应，可以执行接收被配置为向无线充电系统提供建立无线充电协议的足够信息的协议规范信号的过程。如方框114所表示的，一旦选择或建立无线充电协议，则可以基于无线充电协议和反馈信号来调整输出信号。图10是用于接收协议规范信号的示例性方法112的流程图。首先，如方框116所表示的，确定是否能够获得网络连接。例如，在某些实施例中，无线充电系统26可以包括被配置为经由无线通信设备(例如，手机网络适配器)接入互联网的网络接口 90。如方框118所表示的，如果获得无线连接，则下载协议规范信号。否则，如方框120所表示的，命令便携式电子设备将协议规范信号发送至无线充电系统。如方框122所表示的，如果协议规范信号存储在便携式电子设备内，则发射协议规范信号，从而使得无线充电系统能够接收协议规范信号，如方框124所表不的。否则，如方框125所表不的,下载协议规范信号(例如,从外部网络)，并且随后发射至无线充电系统。如方框128所表示的，一旦接收到协议规范信号，则协议规范信号存储在数据库中。因此，如果无线充电系统检测到具有相同的协议识别信号的下一个便携式电子设备，则无线充电系统可以基于存储在数据库中的协议规范信号来建立无线充电协议。尽管仅示出和描述了本发明的某些特征及实施例，但是本领域技术人员可以想到许多变型和变化(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状及比例，参数(例如，温度、压力等等)的值，安装布置，材料的使用，颜色，取向等等的变化)，而不实质上脱离权利要求中所记载的主题的新颖的教导和优点。根据替代实施例，可以改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。因此，应该理解的是，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本发明的真实精神内的所有这种变型或变化。此外，为了提供示例性实施例的简洁说明，可能没有描述实际实施方式的所有特征(即，与执行本发明的目前预期最佳模式无关的那些，或者与实现所要求保护的发明无关的那些)。应该意识到，在如在任何的过程或设计项目中一样的任何这种实际的实施方式的研究中，可以作出多个实施方式的具体决定。这种研究的努力可能是复杂且费时的，但是虽然如此，对于具有该公开内容的受益的普通技术人员，可为无需过度的试验的设计、制造和加工的常规任务。
权利要求
1.一种无线充电系统，包括: 初级感应线圈，被配置为将电磁能传输至便携式电子设备的次级感应线圈； 线圈驱动器，电耦合至所述初级感应线圈并且被配置为调节所述初级感应线圈的输出信号; 接收器，被配置为从所述便携式电子设备接收输入信号；以及 控制器，通信耦合至所述接收器和所述线圈驱动器，其中所述控制器被配置为基于所述输入信号建立无线充电协议，并且被配置为基于所建立的无线充电协议和所述输入信号来自动调整所述输出信号。
2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中所述输入信号包括来自所述次级感应线圈的反馈信号，并且所述接收器被配置为通过所述初级感应线圈来接收所述反馈信号。
3.根据权利要求2所述的无线充电系统，其中所述控制器被配置为通过基于所述反馈信号识别所述便携式电子设备的次级无线充电协议以及建立所识别出的次级无线充电协议来建立所述无线充电协议。
4.根据权利要求2所述的无线充电系统，其中所述控制器被配置为通过改变所述输出信号和监测所述反馈信号中的最终变化来建立所述无线充电协议。
5.根据权利要求2所述的无线充电系统，包括通信耦合 至所述接收器和所述线圈驱动器的次级控制器，其中所述次级控制器被配置为如果所述反馈信号表示预定无线充电协议，则基于所述反馈信号来自动调整所述输出信号。
6.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中所述控制器被配置为命令所述线圈驱动器输出测试信号并且基于由所述接收器所接收的返回信号来识别所述便携式电子设备的存在。
7.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中所述输入信号包括协议识别信号，并且所述控制器被配置为通过基于所述协议识别信号识别所述便携式电子设备的次级无线充电协议和建立所识别出的次级无线充电协议来建立所述无线充电协议。
8.根据权利要求7所述的无线充电系统，其中所述控制器被配置为接收协议规范信号，所述协议规范信号被配置为向所述控制器提供建立所识别出的次级无线充电协议的足够信息。
9.根据权利要求8所述的无线充电系统，其中所述输入信号包括所述协议规范信号。
10.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中所述控制器被配置为将所建立的无线充电协议与所述便携式电子设备相关联，在检测到所述便携式电子设备时自动选择所建立的无线充电协议，并且基于所选择的无线充电协议和所述输入信号来自动调整所述输出信号。
11.一种无线充电系统，包括: 初级感应线圈，被配置为将电磁能传输至便携式电子设备的次级感应线圈； 线圈驱动器，电耦合至所述初级感应线圈并且被配置为调节所述初级感应线圈的输出信号; 反馈接收器，电耦合至所述初级感应线圈并且被配置为从所述次级感应线圈接收反馈信号；以及 控制器，通信耦合至所述反馈接收器和所述线圈驱动器，其中所述控制器被配置为接收协议识别信号，基于所述协议识别信号识别所述便携式电子设备的无线充电协议，并且基于所识别出的无线充电协议和所述反馈信号自动调整所述输出信号。
12.根据权利要求11所述的无线充电系统，包括被配置为从所述便携式电子设备自动接收所述协议识别信号的协议识别接收器。
13.根据权利要求11所述的无线充电系统，其中所述控制器被配置为通过将所述协议识别信号与候选协议识别信号的存储列表进行比较来识别所述便携式电子设备的所述无线充电协议。
14.根据权利要求13所述的无线充电系统，其中所述控制器被配置为如果所述协议识别信号不对应于所述候选协议识别信号中的一个候选协议识别信号，则接收被配置为向所述控制器提供建立所识别出的无线充电协议的足够信息的协议规范信号。
15.根据权利要求14所述的无线充电系统，其中从所述便携式电子设备接收所述协议规范信号。
16.—种无线充电系统,包括: 初级感应线圈，被配置为将电磁能传输至便携式电子设备的次级感应线圈； 线圈驱动器，电耦合至所述初 级感应线圈并且被配置为调节所述初级感应线圈的输出信号; 反馈接收器，电耦合至所述初级感应线圈并且被配置为从所述次级感应线圈接收反馈信号; 协议识别接收器，被配置为从所述便携式电子设备接收协议识别信号；以及 控制器，通信耦合至所述反馈接收器、所述协议识别接收器以及所述线圈驱动器，其中所述控制器被配置为通过将所述协议识别信号与候选协议识别信号的存储列表进行比较来识别所述便携式电子设备的无线充电协议，如果所述协议识别信号不对应于候选协议识别信号中的一个候选协议识别信号时接收被配置为向所述控制器提供建立所述无线充电协议的足够信息的协议规范信号，并且基于所述无线充电协议和所述反馈信号来自动调整所述输出信号。
17.根据权利要求16所述的无线充电系统，其中所述控制器被配置为在候选协议识别信号的存储列表中存储所述协议识别信号以及相应协议规范信号。
18.根据权利要求16所述的无线充电系统，包括通信耦合至所述控制器的协议规范接收器，其中所述协议规范接收器被配置为从所述便携式电子设备接收所述协议规范信号。
19.根据权利要求16所述的无线充电系统，包括通信耦合至所述控制器的网络接口，其中所述网络接口被配置为从外部网络接收所述协议规范信号。
20.根据权利要求16所述的无线充电系统，包括通信耦合至所述控制器的用户接口，其中所述用户接口被配置为有助于所述协议识别信号的手动输入，初始化所述协议识别信号的接收，初始化所述协议规范信号的接收，向用户提供听觉或视觉反馈，或者其组合。
全文摘要
一种无线充电系统(26)包括初级感应线圈(30)，其被配置为将电磁能传输至便携式电子设备(28)的次级感应线圈(38)。所述无线充电系统(26)还包括线圈驱动器(32)，其被电耦合至所述初级线圈(30)并且被配置为调节初级感应线圈(30)的输出信号。所述无线充电系统(26)还包括被配置为从便携式电子设备(28)接收输入信号的接收器(82，100)以及与接收器(82，100)及线圈驱动器(32)通信耦合的控制器(36)。所述控制器(36)被配置为基于输入信号建立无线充电协议，并且基于所建立的无线充电协议和输入信号自动调整输出信号。
文档编号H02J7/00GK103155340SQ201180046782
公开日2013年6月12日 申请日期2011年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者M·L·扎因斯特拉, S·J·卡略托, G·J·布雷斯利, W·齐格勒, J·欧勒, B·阿尔赫拉, J·N·戈尔登, T·赖特 申请人:约翰逊控制技术公司