本地计算环境中的无线功率使用_4

文档序号:8945250阅读:来源:国知局
离。有效距离d的范围可以是从几厘 米到几米。应当指出的是,除了共振器504的尺寸和形状以及包括在外围设备602中的共 振器604的尺寸和形状以外,有效距离d还可能受到很多因素的影响。无论如何,下面的讨 论的假设是,通过将距无线供电器500的当前距离总是保持为小于距离d_,外围设备602 保持在无线供电器500的最大距离D(即,D = d_)内。应当指出的是,最大距离D表示在 外围设备602处可以从供电器500无线接收到最小预定量的功率?_的、在供电器500周围 的区域。例如,功率?_可被设为20mW,其表示可被传送到外围设备602以使外围设备602 以完全可工作的方式来工作的最小功率量。当然,取决于板载电源(如果有的话)的当前 状态,功率?_可以变化,从而改变供电器500的有效范围D。
[0056]所得到的磁场508可以通过组合由无线供电器500内的共振器504生成的磁场分 量队和、来形成。在该实施例中,外围设备602可采用计算机鼠标602的形式。计算机鼠 标602可包括共振器604,每个共振器具有与包含在无线供电器500内的共振器506相关联 的形状因子。换句话说,共振器604也可以是"D"形的。这样,"D"形共振器604的相互作 用可以被优化以用于最有效的无线功率传输。除了提供有效的无线功率传送,所得到的磁 场508的圆极化特性还允许计算机鼠标602在支撑表面上或在自由空间中保持任意的空间 朝向而仍然维持无线供电器500与计算机鼠标602之间基本恒定的功率传送(如下所示)。
[0057] 相应地,图6B示出了外围设备602沿着线AA的横截面,示意了耦接到底座608的 外壳606。特别地,外壳606可以封装与底座608内的电池610和操作部件612电耦接的共 振器604。这样,电池610和操作部件612可以通过共振器604从无线供电器500接收相对 恒定的功率供应。应当指出的是,在一些实施例中,电池610不是必要的,因为可以从无线 供电器500无线接收功率,从而避免了对任何板载电源的需要。
[0058] 如图6C-6E所示,磁场508的对称性使得无论外围设备的朝向如何,功率都可以在 外围设备602处以可接受的水平被无线接收。例如,如图6C所示,鼠标602形式的外围设 备602可包括大小基本相等并且相互大致成直角的共振器604。这样,共振器604的几何特 性可基于圆极化磁场508的特性而调整。由于圆极化磁场508与共振器604之间的匹配对 称性,无论计算机鼠标602相对于供电器500 (尤其地,共振器504)的空间朝向如何,来自 供电器500的功率都可以在可接受的水平或其之上被接收。进一步如图6D所示,外围设备 602可以从图6C所示的朝向旋转大约90度,并且仍然相对于供电器500内的共振器506和 计算机鼠标602内的共振器604保持有利朝向。
[0059] 应当指出的是,由供电器500提供的磁场实际上可以为椭圆形(圆形是椭圆形的 特例),如图6E所示。相应地,外围设备602中的共振器604也可以为相对应的椭圆形,从 而优化从供电器500传送到外围设备602的功率量并且优化功率传送效率。应当指出的是, 通过更改由"D"形共振器506生成的至少两个"D"形磁场的朝向(例如,通过更改椭圆形 磁场的轴的朝向),圆极化磁场508可被"转向"。应当指出的是,在一个实施例中,目标设 备(在该示例中是计算机鼠标)可以只包括单朝向接收机,这虽然降低了可通过利用多个 共振器获得的功率传送率,但是当可用空间或大小是一个重要考虑方面时,这可能是合适 的解决方案。
[0060] 图7示意了 一个实施例,其中外围设备602具有位于无线供电器500的最大范围D 内的键盘700的形式。特别地,图7示意了键盘700的顶视图,键盘700具有作为键盘700 结构的一部分的无线功率接收机单元702。例如,键盘700可以由金属(诸如铝)形成。无 线功率接收机单元702可包括至少一个共振器704。在一个特定实施例中,共振器704可具 有与无线供电器500中的共振器504相匹配的"D"形共振器的形式。这样,无论键盘700相 对于无线供电器500的朝向如何,键盘700都可以通过圆极化磁场508无线接收功率。然 而应当指出的是,在一些实施例中,无线供电器500可以合并到另一个设备中,诸如计算系 统706中。在这种情况下,键盘700相对于计算系统706的实际空间朝向是非常有限的(不 像计算机鼠标那样)。因此,共振器704可被限制为单个"D"形共振器,其可被制作为键盘 700的一部分而对键盘700至少接收足以使键盘700完全工作的功率量的能力没有明显不 利影响。
[0061]在另一个实施例中,如图8A所示的地梳800可用于选择性阻塞一些磁通量而优先 允许其它磁通量通过。地梳800可以由磁活性材料形成并具有第一组指状物802的形式, 这些指状物相互间隔开以允许至少一些磁通量B通过间隙。然而,可应用至少第二组指状 物804,其与第一组指状物组802交叉以形成孔806。孔806被配置为只允许入射磁场B inc 中的选定部分和量作为磁场Bciut通过,而入射磁场B in。的剩余部分被阻塞,如图8B所示。 [0062]应当指出的是,通过改变共振器的几何特性,无线供电器的共振频率可调谐到任 何频率以及从任何频率解谐。在一个实施例中,通过改变至少一个共振器的形状,可动态完 成共振频率的调谐。在一个实施例中,至少一个共振器形状的改变可利用例如压电整形技 术来执行。在一个实施例中,寄生电容可用来调谐/解谐共振器。在一些情况下,为了补偿 寄生电容,无线功率发射机可改变中心共振频率。
[0063] 特别地,图9示意了依照描述的实施例,详细示出用于确定磁功率传送系统的共 振频率的过程900的流程图。过程900可开始于902,在一个频率处提供磁场。在描述的实 施例中,磁场的频率可至少部分基于磁功率传送系统的组成部分的特征尺寸。例如,功率共 振器以及任何的接收共振器的特征尺寸可被用于确定该磁场频率。除了特征尺寸,要传送 的功率量也可能影响该频率,因为更多的功率可能需要更高的频率。一旦在该频率处提供 了磁场,就在904获得对在接收机处无线接收到的功率量的指示。可利用通信信道(有时 候称为反向信道)以任何合适的通信方式,例如WiFi?、蓝牙等等,来获得该指示。一旦获 得了所接收的功率量的指示,就在906确定接收到的功率量是否表示最大功率。该确定可 基于被指定作为特定系统的最大功率的预定功率量,或者可基于与先前的对接收到的功率 的指示的比较。
[0064] 无论如何,如果确定了接收到的功率量不是最大的,则在908更新频率并使控制 返回到902。频率的更新可以以多种方式来实现。例如,可以通过改变共振器的几何特性来 更新频率。这样,无线供电器的共振频率可被调谐到任何频率或从任何频率解谐。在一个 实施例中,可以通过改变至少一个共振器的形状来动态实现共振频率的调谐。在一个实施 例中,至少一个共振器形状的改变可以利用例如压电整形技术来进行。在一些实施例中,寄 生电容可被用来调谐/解谐共振器。在一些情况下,为了补偿寄生电容,无线功率发射机可 改变中心共振频率。另一方面,如果确定所接收到的功率是最大的,则在910,该频率为共振 频率,并且过程900结束。
[0065]动态调谐还可用于在多个接收设备之间仲裁功率。例如,可以在相继地调谐一个 或多个模式后进行询问,以请求确认在特定频率接收功率的那些设备接收到了多少功率。 这样,与原始中心频率不相等的共振模式可被确定。从而,可以在所确定的共振频率之一处 传送最大功率。这样,最有效的功率传送可以出现在原始中心频率处,但是,最大的功率量 可以在其它共振模式频率之一上传送。可以通过采用例如反向信道使特定的接收设备无 效,来确定共振模式。这样,当无线功率发射机在某个共振模式上广播时,该无线功率发射 机可以查找阻抗的改变。这样,通过扫过特定的频带,若干个共振模式可被确定。在一些情 况下,多个共振器可以耦合在一起以形成链接的再共振器。
[0066]图10示出了依照描述的实施例的代表性的虚拟(virtual)充电区域1000。虚拟充 电区域1000提供区域R以对置于区域R内的适当配置的设备进行充电。NFMR供电器可位 于中心单元(诸如桌上型计算机)中。这样,该桌上型计算机可提供具有计算资源的NFMR 供电器。应当指出的是,近场磁共振(NFMR)供电器可包括依赖于近场磁耦合的高Q回路, 该近场磁耦合通过在功率源和宿的共振之间形成的共振信道来传送功率。NFMR供电器可以 是例如被包含在桌上型计算机、膝上型计算机、平板计算机等等之中的独立的单元。在其它 一些实施例中,NFMR供电器可以具有便携式单元的形式,诸如可以连接到合法设备(诸如 桌上型计算机)从而提供更新设备的能力的电子狗(dongle)。而在另外一些实施例中,用 于封装NFMR功率源的外壳或外壳的一部分可以用于延伸NFMR供电器的可用范围。
[0067] 这样,可以直接从NFMR供电器对适当配置的外围设备供电。这样,当调谐到合适 的频率时,外围设备可以从NFMR
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