无线供电中的电容性元件耦合的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开一般地设及用于无线充电的技术。具体地，本公开设及电容性元件到充电 不足的设备（deviceundercharge)的传导元件的电容性禪合。
【背景技术】
[0002] 磁谐振无线充电可采用发射（Tx)线圈与接收（Rx)线圈之间的磁禪合。可基于 谐振电感性禪合来禪合Tx线圈和Rx线圈，其中，由于每个线圈被调谐成在基本上类似的 频率处谐振而由电感性禪合从Tx线圈向Rx线圈发射电能。在某些情形中，可在与Tx线 圈相关联的磁场与接收设备的诸如金属底盘之类的传导部件相互作用时将Tx线圈解谐 (de化ne)。例如，如果充电不足的设备具有与Tx线圈的磁场相互作用的金属部件，贝Ij可在 金属部件上感应祸流，其中，产生与Tx线圈的磁场相反方向的电抗性磁场。在该种情形中， 经由电抗性磁场的方式，Tx线圈的解谐导致较低的功率传递效率。
【发明内容】
[0003] 根据本公开的第一方面，提供一种形成无线功率发射单元的方法，包括；形成将 被电感地禪合到充电不足设备（DUC)的接收线圈的发射线圈；W及形成将被电容地禪合到 DUC的传导部件的发射线圈的电容性元件。
[0004] 根据本公开的第二方面，提供一种无线充电部件，包括：发射线圈，将被电感地禪 合到充电不足设备（DUC)的接收线圈；W及发射线圈的电容性元件，将被电容地禪合到DUC 的传导部件。
[0005] 根据本公开的第S方面，提供一种充电不足设备（DUC)的无线功率接收单元，包 括：接收线圈，将被电感地禪合到功率发射单元的发射线圈；DUC的传导部件，将被电容地 禪合到发射线圈的电容性元件，其中，所述发射线圈将被电感地禪合到接收线圈。
[0006] 根据本公开的第四方面，提供一种无线功率发射单元，包括发射线圈，将被电感地 禪合到充电不足设备（DUC)的接收线圈，并与DUC的传导元件相互作用，其中，相互作用减 少发射线圈与接收线圈之间的电感性禪合；W及发射线圈的电容性元件，将被电容地禪合 至IJDUC的传导部件，并补偿与DUC的传导部件相关联的电感性禪合的减少。
【附图说明】
[0007] 图1A是图示出与发射器线圈串联的电容性元件的图； 图1B是图示出被禪合到传导元件的电容性元件的图； 图1C是图示出与图1B的图等效的电路的图； 图2A是图示出与发射器线圈并联的电容性元件的图； 图2B是图示出与发射器线圈并联的被禪合到传导元件的电容性元件的图； 图2C是图示出与图2B的图等效的电路的图； 图3是图示出具有电容性元件的示例功率发射单元的图； 图4A是具有W交叉指（interdigit)图案形成的电容性元件的功率发射单元的顶视图 的示例图； 图4B是具有W交叉指图案形成的电容性元件的功率发射单元的截面图； 图5A图示出功率发射单元和处于不同取向的充电不足设备的顶视图； 图5B图示出功率发射单元和多个充电不足设备的顶视图；W及 图6是图示出用于形成具有电容性元件的功率发射单元的方法的框图。 图7图示出无线供电系统中的电容性禪合的方法。
[000引遍及本公开和附图使用相同的标号来指示类似的部件和特征。100系列中的标号 表示最初在图1中找到的特征；200系列中的标号表示最初在图2中找到的特征；W此类 推。
【具体实施方式】
[0009] 本公开一般地设及用于针对无线充电系统中的电感的变化进行调整的技术。如上 文所讨论的那样，磁谐振无线充电系统可采用发射（Tx)线圈与接收（Rx)线圈之间的电感 性禪合，其中，充电不足设备（DUC)可包括传导部件，其在Tx线圈的磁场与传导部件相互作 用时导致电感性禪合的变化。本文描述的技术包括被配置成电容地禪合到DUC的传导元件 的电容性元件。在某些方面中，电容性元件与传导部件之间的电容性禪合可至少部分地补 偿电感性禪合的变化。
[0010] 图1A是图示出与发射器线圈串联的电容性元件的图。Tx电路102可包括Tx线 圈104、调谐电容器106W及电容性元件108。调谐电容器106可被配置成将Tx线圈调谐 成W与给定Rx线圈相关联的期望频率谐振。然而，与Rx线圈（未示出）具有电感"L"的Tx 线圈104可与DUC的传导部件相互作用，如下面相对于图1B所讨论的。
[0011] 谐振频率"f。"可由W下等式1定义：
等式1。
[001引在等式1中，L是引入任何传导元件之前的电感，并且"C"是调谐电路的电容或如 图1A中所指示的Cs。
[001引图1B是图示出被禪合到传导元件的电容性元件的图。传导元件110可W是DUC的部件或一部分。在某些方面中，传导元件110是金属物体，诸如金属底盘、电池等，如图1B 中所指示的。作为Tx线圈104与传导元件110之间的相互作用的结果而将Tx线圈104的 电感"L"减小了 "AL"。因此，电感"L"等于kAL。在金属物体110与电容性元件108之 间形成的禪合电容(在图1B中表示为C。）可至少部分地补偿由于传导部件110所引起的任 何电感减小AL而引起的谐振频率改变。
[0014] 图1C是示出与图1B的图等效的电路的图。在图1B中的电容性元件108与金属 物体之间形成的电容等效于添加由W下等式2定义的图1C中的电容器112,还表示为Cp:
等式2。
[0015] 在等式2中，C。是在金属物体110与电容性元件108之间形成的禪合电容，如在图 1B中所指示的。图1B中和图1C中所示的等效电路中所得的谐振频率f2由W下等式3定 义：
等式3。
[0016] 因此，如上文所讨论的，可通过引入电容性元件108来至少部分地调整Tx线圈104 的谐振频率的任何改变。
[0017] 除图1A、1B和1C中所述的电容性元件的串联连接W及如下面参考图3所讨论的 之外，还可WW并联配置将电容性元件连接到Tx线圈，如下面参考图2A2B、2C和图4A和 4B所讨论的。
[001引图2A是图示出与发射器线圈并联的电容性元件的图。Tx电路202可包括Tx线 圈204、调谐电容器206W及电容性元件208。如上文参考图1A-1C所讨论的，调谐电容器 206可W被配置成调谐Tx线圈204W在由等式1定义的期望频率、诸如频率f。处谐振。在 该情形中，相对于Tx线圈204并联地设置电容性元件，如下面更详细地讨论的那样。
[0019]图2B是图示出被禪合到与发射线圈并联的传导元件的电容性元件的图。在本示 例中，在图2B中指示电容C。，并且由W下等式4来定义鉴于金属物体210的电容性元件208 的所得的电感L":
等式4。
[0020] 图2C是图示出与图2B的图等效的电路的图。如在图2C中用短划线方框212所 示，等效电容性元件208与Tx线圈204并联。
[0021] 在任一并联配置中，诸如在图2A-2C中或者在串联配置中，诸如在图1A-1C中， 在电容性元件与金属物体之间形成的电容可导致对Tx线圈的调谐的调整，其又影响发射 线圈与接收线圈之间的功率传递效率，然而，并联配置可由于并联连接的阻抗变换特性而 提供略微较低的效率。此特性可W对连接到线圈的功率放大器有帮助，因为添加了更多的 充电不足设备，该产生了呈现给功率放大器的相对较高的阻抗。
[0022] 可用任何适当设计来实现如在图1A和1B的108处所示的串联或者如在图2A和 2B中的204处所示的并联的电容性元件的各方面。下面讨论某些示例设计。
[0023] 图3是图示出具有电容性元件的示例功率发射单元的图。在302处图示出功率发 射单元300的底部侧视图，在304处图示出功率发射单元300的顶侧视图，并且在306处图 示出功率发射单元的截面图。功率发射单元300包括电容性元件，其包括如底视图302和 截面图306中所示的两个传导电极板308。在某些方面中，传导电极板308可W是铜或任何 其他适当的传导材料。电极板308可被通信地禪合到被配置成调谐功率发射单元300的Tx 调谐电路。在其他方面中，可W将传导电极板308图案化，使得无论充电不足设备的放置如 何都实现相等的重叠面积。在电极板与线圈之间还使用铁氧体材料310W减少添加的金属 电极板对线圈的影响，然而，可通过在电极上采用某些图案使得其不影响Tx线圈的性能来 消除铁氧体材料310。此外，电介质覆盖物310可使得传导电极板308能够电容性地补偿由 充电不足设备的传导部件引起的电感中的偏移的至少一部分。例如，可将具有接收线圈的 设备放置在功率发射单元300的顶部上W电感地禪合到Tx线圈312,如图3的顶视图304 和截面图306中所示。
[0024] 在某些情形中，传导电极板308的禪合电容可取决于传导电极板308与充电不足 设备的传导部件之间的距离。此外，在某些方面中，传导电极板308的禪合电容可取决于充 电不足设备的大型。在本文所述的方面中，可针对多个类型的充电不足设备、针对多个型 号的充电不足设备等基于充电不足设备的传导部件的平均距离来选择策略性距离、电极大 小、电介质覆盖材料等。此外，在某些其他方面中，可选择策略性距离、电极大小、电介质覆 盖材料等，使得可将多个充电不足设备禪合到Tx线圈312,如参考图6B更详细地讨论的那 样。
[0025] 图4A是具有W交叉指图案形成的电容性元件的功率发射单元的顶视图的示例 图。如图4中所示，在功率发射单元400A中包括多个电容性元件，诸如电容性禪合板402、 404。可将电容性禪合板402、404设置在电介质覆盖材料下面，类似于图3的电介质覆盖物 310。在本示例中，将电容性禪合板402、404设置在功率发射单元400A的Tx线圈406的顶 部上。如图4A中所示，使用间隔的交叉指图案来减少对由在其下面的Tx线圈406产生的 磁场的干扰。电容性禪合板402包括被连接在一起的多个臂，并且该些臂与具有类似结构 的电容性禪合板404交织。如下面更详细地讨论的，当将方框410所指示的充电不足设备 放置在功率发射单元400上时，电容性禪合板402、404的电容可取决于充电不足设备410 的长度412W及电容性禪合板402、404之间的间距414。
[0026] 图4B是具有W交叉指图案形成的电容性元件的功率发射单元的截面图。在图4B 中图示出电容性禪合板402、404W及Tx线圈406的应。在邻近电容禪合板404、406之间 形成共面条状电容Ccs，如图4B中的416所指示的。当将充电不足设备410放置在功率发 射单元400B的顶部上时，在充电不足设备410中的传导部件与被充电不足设备410覆盖的 电容性禪合板402、404之间形成418处的平行板电容（Cpp)。电容性禪合板402、404的电容 可由W下等式5、6和7确定。
[0027] 在W上等式中，K是第一种完整楠圆积分，"1"是短划线箭头412所指示的充电不 足设备的长度，是