用于运动中设备的无线充电的接收器和发射器的制作方法

背景技术：

移动设备可通过近场充电技术或远场充电技术来无线充电。近场充电技术涉及短距离上的功率传输，通常使用磁场或电场。近场充电已被合并到诸如充电垫的消费者产品中以给移动设备充电。远场充电技术(也被称为功率束射)涉及较长距离上的功率传输，使用电磁、声或其他形式的能量。

附图说明

图1是在运动中被无线充电的示例接收器设备的示意图。

图2是给运动中的接收器设备无线充电的示例功率束发射器设备的示意图。

图3是用于运动中设备的无线充电的系统的示意图。

图4是可安装到表面的示例功率束发射器设备的示意图。

图5是示例多模式接收器设备和多模式功率束发射器设备的示意图。

图6是用于为功率束接收器设备扫描区域的示例功率束发射器设备的示意图。

图7是用于生成并比较包括功率束接收器设备的区域的信号图的示例一组功率束发射器设备的示意图。

图8是示出用于协调功率束到接收器设备的发射的多个功率束发射器设备的示例系统的示意图。

图9是示出包括用于协调功率束到多个接收器设备的发射的功率束发射器设备的示例系统的示意图。

图10是示出用于协调功率束到多个接收器设备的发射的多个功率束发射器设备的示例系统的示意图。

图11是示出接收多个功率束的示例接收器设备的示意图。

图12是示出用于协调功率束到多个接收器设备的发射的多个功率束发射器设备的示例系统的示意图，其中单个接收器设备由多个功率束发射器设备充电。

具体实施方式

本说明书涉及功率传输，且特别是在一段距离上的功率传输以给设备无线充电。功率可在一段距离上被发射以经由可在接收设备处由合适的功率接收器利用的功率束(例如，红外光功率束、电磁功率束或声功率束或多个这样的功率束)给设备无线充电。

与需要包括信息且可能提供非常小或可忽略的功率量的通信信号相反，功率束不需要遵照任何通信协议或包含任何有用的信息。功率束可被生成为通常能够比通信信号提供更大的功率量且没有信息。

接收器设备可由功率束发射器设备从长距离无线充电。功率束发射器设备可向接收器设备瞄准并发射窄功率束。然而，接收器设备的充电可能受移动到功率束的范围之外的接收器设备的限制。因此，接收器设备的用户可能不能在区域周围自由移动而不干扰接收器设备的无线充电。

如果其运动被跟踪且如果功率束发射器设备能够用功率束跟随接收器设备，则接收器设备可在运动中时被持续充电。接收器设备可通过将功率束的部分反射回功率束发射器设备作为反射信号来促进功率束发射器设备跟踪它的运动。功率束发射器设备可在到达角计算、飞行时间计算中或针对信号图的生成来使用反射信号以跟踪接收器设备的运动。一组功率束发射器设备可基于接收器设备的运动来协调功率束到接收器设备的发射，从而协作来在多个接收器设备之间对功率分配进行优先级排序。因此，接收器设备可将不包含信息的功率束转换成向功率束发射器设备提供关于接收器设备的位置的信息的反射信号。该信息可用于协调功率到接收器设备的传输。

图1是此示例接收器设备100的示意图。接收器设备100包括用于接收功率束112以给电源120充电的功率接收器110。接收器设备100进一步包括用于反射功率束112的部分132作为反射信号134的调制反射器130。调制反射器130调制反射信号134。调制反射器130可通过相长和/或相消干涉来调制反射信号134。

调制反射器130还改变反射信号134的方向以为功率束发射器设备扫描区域，该功率束发射器设备用于基于反射信号134的调制来跟踪接收器设备100的运动。换言之，调制反射器130可以用反射信号134为反射信号134可在其处被接收到的功率束发射器设备扫描区域。功率束发射器设备进一步用于与其他功率发射器设备协作以在多个接收器设备之间对功率分配进行优先级排序。

可基于接收器设备的位置来对功率分配进行优先级排序。例如，功率束发射器设备可被指派来给从功率束发射器设备接收最大功率幅度的接收器设备充电。可基于接收器设备穿过包括多个功率束发射器设备的区域的运动来对功率分配进行优先级排序。例如，随着接收器设备从一个位置移动到下一个，接收器设备可由不同的功率束发射器设备充电。可基于多个接收器设备的功率水平来对功率分配进行优先级排序。例如，具有最低功率水平的接收器设备可被优先级排序为首先充电或由能够将最大功率发射到接收器设备的功率束发射器设备充电。进一步，可基于优先级排序方案的任何组合来对分配进行优先级排序。

进一步，优先级排序逻辑可以是可配置的。例如，优先级排序逻辑可被配置成使得具有低于20％的功率水平的接收器设备被视为“高”优先级，而在其他配置下，具有低于30％的功率水平的接收器设备被视为“高”优先级。

进一步，可经由机器学习来生成优先级排序逻辑以通过功率束发射器智能地协调接收器设备的充电。例如，接收器设备的充电的协调可经由被训练为使功率束发射器与接收器设备匹配的机器学习模型来确定。机器学习模型可基于预定义目标(例如，基于接收器设备在区域内的位置和运动来向区域中的接收器设备提供最大充电能力)来使功率束发射器与接收器设备匹配。

功率束发射器设备可使用各种技术来跟踪接收器设备100的运动。例如，调制反射器130可将反射信号134反射到功率束发射器设备用于在到达角计算中使用以跟踪接收器设备100的运动。调制反射器130也可将反射信号134反射到功率束发射器设备用于在飞行时间计算中使用以跟踪接收器设备100的运动。

接收器设备100可向功率束发射器设备发送接收器设备100的状态以确定接收器设备100相对于其他设备被充电的优先级。例如，接收器设备100可发送电源120的诸如电池水平的功率水平的指示。在此示例中，功率束发射器设备可与其他功率束发射器设备协作以基于接收器设备的功率水平和多个接收器设备中的其他接收器设备的其他功率水平来在多个接收器设备之间对功率分配进行优先级排序。较低电池水平可与较高充电优先级对应。接收器设备100可经由其中反射信号134的调制可指示状态的调制反射器130或经由将状态广播到功率束发射器设备的诸如天线的另一通信设备来将状态传输到功率束发射器。

反射信号134可具有用于向功率束发射器设备指示由接收器设备100从功率束接收的功率的幅度的幅度，并且功率束发射器设备可与其他功率束发射器设备协作以基于由接收器设备接收的功率的幅度和由多个接收器设备中的其他接收器设备接收的功率的其他幅度来在多个接收器设备之间对功率分配进行优先级排序。因此，功率束发射器设备可接收功率束正在以多大功率给接收器设备100充电的指示。功率束可以在接收器设备100接近功率束发射器设备和/或在其视线中时具有更大功率，且在接收器设备100离功率束发射器设备更远时和/或在视线受阻时具有更小功率。功率束发射器设备可使用幅度来确定其是否应该发射功率束来给接收器设备100充电、是否应该由于功率传输的低效率而关闭功率束、或是否应该将功率束重定向到可更高效地接收功率的另一设备。

调制反射器130可包括用于改变反射信号134的方向的微机电系统(mems)。mems可包括用于调制和反射反射信号134的微反射器和用于改变反射信号134的方向的微致动器。

图2是用于给运动中的接收器设备无线充电的示例功率束发射器设备200的示意图。功率束发射器设备200包括用于发射功率束212的功率发射器210和用于从功率束接收器设备接收发射信号222的接收器阵列220。功率束发射器设备200进一步包括处理器230，该处理器230连接到接收器阵列220以确定反射信号222的调制，基于反射信号222的调制来跟踪功率束接收器设备的运动，以及与其他功率束发射器设备协作以在多个接收器设备之间对功率分配进行优先级排序。因此，功率束发射器设备200包括非瞬态计算机可读存储介质240，该非瞬态计算机可读存储介质240包括运动跟踪指令242，用于使处理器230基于反射信号222的调制来跟踪功率束接收器设备的运动，且用于与其他功率束发射器设备协作以在多个接收器设备之间对功率分配进行优先级排序。功率分配的优先级排序可基于相对于图1中所述的功率束发射器设备所述的任何优先级排序方案或优先级排序方案的组合。

图3是用于运动中设备的无线充电的系统300的示意图。系统300包括多个功率束发射器设备350。功率束发射器设备350可与图2的功率束发射器设备200类似，且因此可包括功率发射器、接收器阵列、处理器、非瞬态计算机可读存储介质和运动跟踪指令。对于功率束发射器设备350的进一步描述，可参考图2的功率束发射器设备200的描述。

系统300进一步包括接收器设备302。接收器设备302可与图1的接收器设备100类似，且因此可包括功率接收器、电源和调制反射器。对于上述元件的进一步描述，可参考图1的接收器设备100的描述。接收器设备302包括用于将功率束312的部分作为反射信号314反射到多个功率束发射器设备中的接收功率束发射器设备350的调制反射器310。

多个功率束发射器设备350用于基于反射信号314的调制来跟踪接收器设备100的运动。进一步，多个功率束发射器设备350用于协调功率束到接收器设备100的发射并用于在多个接收器设备之间对接收器设备的充电进行优先级排序。功率分配的优先级排序可基于相对于图1中所述的功率束发射器设备所述的任何优先级排序方案或优先级排序方案的组合。因此，功率束发射器设备350包括发射协调指令352。功率束发射器设备350可经由网状网络或其他计算网络进行通信。

反射信号314可具有用于向接收功率束发射器设备350指示由接收器设备100从功率束312接收的功率的幅度的幅度。进一步，调制反射器310可以用反射信号314为反射信号314可在其处被接收到的功率束发射器设备350扫描区域。因此，多个功率束发射器设备350可进一步基于从功率束312接收的功率的幅度来协调功率束到接收器设备302的发射，且功率束发射器设备350可协调以基于哪个功率束发射器设备350能够将最大功率量发射到接收器设备302来确定哪个功率束发射器设备350最适合于将功率束发射到接收器设备100。当功率束发射器350确定其正将功率递送到最适合的接收器设备302时，功率束发射器350可继续将功率递送到接收器设备302。其他功率束发射器350可向接收器设备302发射功率束312以测试多少功率可被递送到接收器设备302，并接收指示被递送的功率量的反射信号314。功率束发射器设备350可确定基于接收器设备302的运动，接收器设备302可由不同的功率束发射器设备350更高效地供电，且因此可引起其中不同的功率束发射器设备350开始给接收器设备302供电的切换。

功率束发射器设备350可进一步基于维持区域中的功率密度低于阈值来协调功率束到接收器设备的发射。法律、安全或其他规章可能禁止将区域的功率密度升高到超过预定义的安全阈值。功率束发射器设备350可协调哪个功率束发射器设备350来给接收器设备302充电，同时在未超过此阈值的区域中维持功率密度。在区域中维持低功率密度可涉及切换哪个功率束发射器设备350给接收器设备302充电。

进一步，接收器设备302可包括多模式功率接收器，且不同的功率束发射器设备350可将不同类型的功率束发射到接收器设备302以用不同形式的能量给接收器设备302充电。功率束发射器设备350可从而通过发射不同类型的功率束来控制功率密度，使得没有单一类型的功率密度超过任何预定安全阈值。

图4是示例功率束发射器设备400的示意图。功率束发射器设备400可与图2的功率束发射器设备200类似，且因此可包括功率发射器、接收器阵列、处理器、非瞬态计算机可读存储介质和运动跟踪指令。对于上述元件的进一步描述，可参考图2的功率束发射器设备200的描述。然而，功率束发射器设备400可安装到表面。

功率束发射器设备400可包括壳体450，该壳体450容纳用于将功率束发射到接收器设备的功率发射器410。功率束发射器设备400可进一步包括安装连接器，壳体450可由安装连接器连接到安装在表面上的固定装置。例如，固定装置可包括具有螺纹插座456的天花板固定装置454，且安装连接器可包括与螺纹插座456配合的螺纹452。因此，功率束发射器设备400可被安装到天花板。在其他示例中，功率束发射器设备400可以安装到诸如墙壁的其他表面。

图5是示例多模式接收器设备500和多模式功率束发射器设备550的示意图。

多模式接收器设备500可与图1的接收器设备100类似，且因此可包括功率接收器、电源和调制反射器。对于上述元件的进一步描述，可参考图1的接收器设备100的描述。然而，多模式接收器设备500的功率接收器进一步包括用于接收不同类型的功率束562的多模式功率接收器502。例如，多模式功率接收器502可从射频信号、诸如红外光束的其他电磁(光)信号、声信号或其他功率束接收功率以给其电源充电。

多模式功率束发射器设备550可与图2的功率束发射器设备200类似，且因此可包括功率发射器、接收器阵列、处理器、非瞬态计算机可读存储介质和运动跟踪指令。对于上述元件的进一步描述，可参考图2的功率束发射器设备200的描述。然而，多模式功率束发射器设备550进一步包括多个不同的功率发射器560。例如，多模式功率束发射器设备550包括发射光功率束562a的光功率发射器560a、发射射频功率束562b的射频功率发射器560b和发射声功率束562c的声功率发射器560c。

图6是另一示例功率束发射器设备650的示意图。功率束发射器设备650可与图2的功率束发射器设备200类似，且因此可包括功率发射器、接收器阵列、处理器、非瞬态计算机可读存储介质和运动跟踪指令。对于上述元件的进一步描述，可参考图2的功率束发射器设备200的描述。然而，功率束发射器设备650进一步改变功率束662的方向以为功率束接收器设备600扫描区域。例如，功率束发射器设备650可包括功率发射器660，该功率发射器660包括用于改变功率束662的方向的微机电系统(mems)。mems可包括用于改变功率发射器660的取向以瞄准功率束662的微致动器。

功率束接收器设备600可与图1的接收器设备100类似，且因此可包括功率接收器、电源和调制反射器。对于上述元件的进一步描述，可参考图1的接收器设备100的描述。当功率束发射器设备650生成功率束662并改变功率束662的方向时，功率束662可撞击功率束接收器设备600的调制反射器。功率束接收器设备600可将功率束662的部分反射回功率束发射器设备650作为反射信号，且反射信号可包括由功率束接收器设备600从功率束662接收的功率的幅度的指示。因此，随着功率束发射器设备600扫描区域，功率束发射器设备600可从不同的功率束接收器设备600接收指示所接收的功率的幅度的若干指示，该幅度可基于不同功率束接收器设备600的不同位置而改变。在给定功率束接收器设备600的各自位置的情况下，这些指示可用于确定哪个功率束接收器设备600将从功率束发射器设备650接收最大功率量。

图7是示例一组功率束发射器设备750的示意图。功率束发射器设备750可与图2的功率束发射器设备200类似，且因此可包括功率发射器、接收器阵列、处理器、非瞬态计算机可读存储介质和运动跟踪指令。对于上述元件的进一步描述，可参考图2的功率束发射器设备200的描述。然而，功率束发射器设备750进一步生成包括功率束接收器设备700的区域的信号图752，并比较由其他功率束发射器设备750生成的信号图752以跟踪功率束接收器设备700的运动。信号图752的比较可用于到达角计算以跟踪接收器设备700的运动。

功率束发射器设备750可包括外差阵列754以从功率束接收器设备700接收反射信号以生成信号图752。外差阵列754可从不同的功率束接收器设备700接收被不同调制的反射信号。不同的功率束发射器设备750可比较不同的信号图752以跟踪功率束接收器设备700的运动。进一步，功率束发射器设备750可使用外差阵列754来同步功率束与功率束接收器设备700的对准。

图8是示出用于协调功率束860到接收器设备810的发射的多个功率束发射器设备850的示例系统800的示意图。系统800可与系统300类似，且因此可包括多个功率束发射器设备850以将功率束860发射到接收器设备810并从接收器设备810接收反射信号862以跟踪接收器设备810的运动，并且协调功率束860的发射。对于功率束发射器设备850和接收器设备810的进一步描述，可参考图3的系统300的描述。在系统800中，功率束发射器设备850-1、850-2、850-3、850-4、850-5、850-6被安装到房间的天花板并定位成向房间提供覆盖，使得穿过房间移动的接收器设备810可在房间中的任何位置处从功率束发射器设备850被充电。例如，随着接收器设备810穿过房间移动，接收器设备810由功率束发射器设备850-1、随后由功率束发射器设备850-2、随后由功率束发射器设备850-3、随后由功率束发射器设备850-5充电。随着接收器设备810移动，第一功率束发射器设备850可以执行与第二功率束发射器设备850的移交程序以处理向下一个可用功率束发射器850的充电过渡。例如，随着接收器设备810进一步远离功率束发射器设备850-1移动，到功率束发射器设备850-1的反射信号862可指示从功率束发射器设备850-1正递送到接收器设备810的功率正在下降，并且到功率束发射器设备850-2的反射信号862可指示可从功率束发射器设备850-2递送到接收器设备810的功率正在增加。在满足预定阈值之后，例如，可从功率束发射器设备850-2递送的功率大于可从功率束发射器设备850-1递送的功率，功率束发射器设备850-1可将充电职责移交到功率束发射器设备850-2。

图9是示出包括用于协调功率束960到多个接收器设备910的发射的功率束发射器设备950的示例系统900的示意图。对于功率束发射器设备950和接收器设备910的进一步描述，可参考图3的系统300的描述。功率束发射器设备950对接收器设备910的充电进行优先级排序，如在本文所讨论的。例如，功率束发射器设备950从接收器设备910-1、接收器设备910-2、接收器设备910-3接收反射信号962-1、反射信号962-2和反射信号962-3，并基于优先级排序将功率束960发射到接收器设备910-1。功率束发射器设备950可对到多个接收器设备910的功率分配进行优先级排序，如在本文所讨论的。

图10是示出将功率束1060发射到多个接收器设备1010的多个功率束发射器设备1050的示例系统1000的示意图。对于功率束发射器设备1050和接收器设备1010的进一步描述，可参考图3的系统300的描述。功率束发射器设备1050协作来对接收器设备1010的充电进行优先级排序，如在本文所讨论的。例如，接收器设备1010-1将反射信号1062-1反射到功率束发射器设备1050-1并将反射信号1062-2反射到功率束发射器设备1050-2，并且功率束发射器设备1050-1、功率束发射器设备1050-2协作来确定功率束发射器设备1050-2被指派给接收器设备1010-1充电，且因此功率束发射器设备1050-2将功率束1060-1发射到接收器设备1010-1。作为另一示例，随着接收器设备1010-2穿过区域移动，接收器设备1010-2由功率束发射器设备1050-3充电、随后由功率束发射器设备1050-4充电。

图11是示出接收多个功率束1160的示例接收器设备1110的示意图。接收器设备1110可与图1的接收器设备100类似，且因此对于接收器设备1110的进一步描述，可参考图1的接收器设备100的描述。接收器设备从功率束发射器设备接收多个功率束1160并将多个反射信号1162反射回功率束发射器设备。反射信号1162由功率束发射器设备接收，该功率束发射器设备协调功率束1160到接收器设备1110的发射。重叠的功率束1160可使区域中的功率密度超过阈值。因此，功率束发射器设备可基于维持区域中的功率密度低于阈值来协调功率束1160到接收器设备的发射，以遵守法律、安全或其他规章。例如，在图11的左手侧上，接收器设备1110接收功率束1160-1、功率束1160-2、功率束1160-3、功率束1160-4、功率束1160-5并反射反射信号1162-1、反射信号1162-2、反射信号1162-3、反射信号1162-4和反射信号1162-5。基于反射信号1162，可由功率束发射器设备确定由所有功率束1160-1、功率束1160-2、功率束1160-3、功率束1160-4和功率束1160-5同时递送的功率将可能使接收器设备1110周围的区域中的功率密度超过法律、安全或其他规定的阈值，且因此功率束发射器可协调以确定接收器设备1110应该仅由功率束1160-3和功率束1160-5充电(如在图12的右手侧上所示的)，以维持区域中的功率密度低于阈值。功率束1160-3和功率束1160-5在接收器设备1110处合并，且接收器设备1110周围的空气中的功率密度被维持在低于安全阈值。

图12是示出用于协调功率束1260到多个接收器设备1210的发射的多个功率束发射器设备1250的示例系统1200的示意图。对于功率束发射器设备1250和接收器设备1210的进一步描述，可参考图3的系统300的描述。功率束发射器设备1250协作来对接收器设备1210的充电进行优先级排序，如在本文所讨论的。进一步，单独的接收器设备1210可由多个功率束发射器设备1250充电。例如，接收器设备1210-1由功率束发射器设备1250-1、功率束发射器设备1250-2和功率束发射器设备1250-3经由功率束1260-1、功率束1260-2和功率束1260-3充电。作为另一例子，接收器设备1210-2由功率束发射器设备1250-4和功率束发射器设备1250-5在第一位置处经由功率束1260-4和功率束1260-5充电，并且稍后由功率束发射器设备1250-6和功率束发射器设备1250-7在第二位置处经由功率束1260-6和功率束1260-7充电。

因此，运动中的设备或一组运动中的设备可由功率束发射器设备或一组功率束发射器设备无线充电。设备可接收功率束，并将功率束的部分调制和反射到功率束发射器设备，使得功率束发射器设备可跟踪设备的运动。功率束发射器设备可在到达角计算、飞行时间计算中或针对信号图的生成来使用反射信号以跟踪接收器设备的运动。一组功率束发射器设备可基于接收器设备的运动来协调功率束到接收器设备的发射。功率束发射器设备可使用大量功率发射器来向运动中的设备提供多模式充电。

移动设备的用户从而可带着设备方便地穿过区域，同时该设备从一段距离被无线充电。进一步，可通过功率束发射器设备对不同类型的功率束的协调发射或通过协调功率束与其他功率发射器设备的发射来维持区域中的功率密度低于安全阈值。

权利要求的范围不应由上面的示例限制，而是应该作为整体被给予与说明书一致的最宽泛解释。