无线功率传输系统中的功率传输单元(ptu)和功率接收单元(pru)以及ptu和pru的通信方法_4

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率传输中将AC功率提供到整流器的操作。图4a示出在馈电器320中流动的输入电流的方 向,W及在源谐振器中感应的感应电流的方向。此外,图4a示出馈电器的输入电流生成的 磁场的方向,W及源谐振器310的感应电流生成的磁场的方向。
[0113] 参考图4曰,馈电器320的第五导线381或第六导线382可用作输入端口 410。在 图4a中,第六导线382用作输入端口 410。输入端口 410接收RF信号作为输入。RF信号 可从功率放大器输出。基于目标的功率需求,功率放大器可增加或减少RF信号的幅度。输 入端口 410接收到的RF信号在图4a中表示为在馈电器中流动的输入电流。输入电流在馈 电器320中W顺时针方向沿着馈电器320的第二传输线流动。馈电器320的第五导线381 和第六导线382电连接到谐振器310。具体而言,第五导线381连接到谐振器310的第一 信号传导部分331,并且馈电器320的第六导线382连接到谐振器310的第二信号传导部 分332。因此,输入电流在谐振器310和馈电器320中流动。输入电流在谐振器310中W逆 时针方向流动。在谐振器310流动的输入电流生成磁场,而磁场在谐振器310中感应电流。 该感应电流在谐振器310中W顺时针方向流动。谐振器310中的感应电流将能量提供到谐 振器310的电容器311,并且也生成磁场。在此实例中,在馈电器320和谐振器310中流动 的输入电流由图4a中带箭头的实线表示,而在谐振器310中流动的感应电流由图4a中带 箭头的虚线表示。
[0114] 电流生成的磁场的方向基于右手定则而确定。如图4a所示,在馈电器320的内部, 在馈电器中流动的输入电流生成的磁场的方向421与在谐振器310中流动的感应电流生成 的磁场的方向423相同。因此,在馈电器320的内部,总磁场的强度增加。 阳11引相反,如图4a所示,在馈电器320与谐振器310之间的区域中,在馈电器320中流 动的输入电流生成的磁场的方向433与在源谐振器310中流动的感应电流生成的磁场的方 向431相反。因此,在馈电器320与谐振器310之间的区域中,总磁场的强度降低。
[0116] 通常,在具有回路结构的谐振器中,磁场强度在谐振器的中屯、降低,而在谐振器 310的外围附近增加。然而,参考图4曰,由于馈电器320电连接到谐振器310的电容器311 的两端,因此,谐振器310中的感应电流的方向与馈电器320中的输入电流的方向相同。由 于谐振器310中的感应电流与馈电器320中的输入电流在相同的方向上流动,因此,在馈电 器320中总磁场的强度增加,而在馈电器320的外部降低。因此,由于馈电器320的影响, 总磁场的强度在具有回路结构的谐振器310的中屯、增加,而在谐振器310的外部降低,从而 补偿了具有回路结构的谐振器310的一般特性,即,磁场强度在谐振器310的中屯、降低,而 在谐振器310的外围附近增加。因此,总磁场的强度可在谐振器310的内部保持一致。
[0117] 用于将功率从源谐振器传输到目标谐振器的无线功率传输效率与源谐振器中生 成的总磁场的强度成正比。换言之,当总磁场的强度在谐振器的中屯、增加时,无线功率传输 效率也提高。
[0118] 图4b示出馈电器和谐振器的等效电路的实例。
[0119]参考图4b,馈电器440和谐振器450可由图4b中的等效电路表示。馈电器440被 表示为具有电感Lf的电感器,并且谐振器450被表示为具有电感L(其通过互感M禪合到馈 电器440的电感Lf)的电感器、具有电容C的电容器W及具有电阻R的电阻器的串联连接。 在从馈电器440到谐振器450的方向上观察到的输入阻抗Zi。的实例可用W下等式1来表 /J、-O
阳121] 在等式1中,M表示馈电器440与谐振器450之间的互感,CO表示馈电器440与谐 振器450之间的谐振频率,且Z表示在从谐振器450到目标的方向上观察到的阻抗。如可 从等式1中看出,输入阻抗Zm与互感M的平方成正比。因此,可W通过调节馈电器440与 谐振器450之间的互感M,调节输入阻抗Zm。互感M取决于馈电器440与谐振器450之间 的区域面积。可W通过调节馈电器440的尺寸可W调节馈电器440与谐振器450之间的区 域面积,调节互感M和输入阻抗Zi。。 阳122] 由于可W通过调节馈电器440的尺寸调节输入阻抗Zi。,因此,可能无需使用单独 的匹配网络来与功率放大器的输出阻抗进行阻抗匹配。
[0123] 在无线功率接收设备中包含的谐振器450和馈电器440中,磁场分布可如图4a所 示。谐振器450可作为目标谐振器450操作。例如,目标谐振器450可通过磁禪合而从源 谐振器接收无线功率。接收到的无线功率在目标谐振器450中感应电流。目标谐振器450 中的感应电流生成磁场,从而在馈电器440中感应电流。如果目标谐振器450连接到馈电 器440,如图4a所示,那么目标谐振器450中的感应电流将与馈电器440中的感应电流在相 同的方向上流动。因此,由于上文结合图4a论述的原因,总磁场的强度将在馈电器440的 内部增加,而将在馈电器440与目标谐振器450之间的区域中降低。
[0124] 多源环境中的交叉连接 阳1巧]图5示出多源环境中的交叉连接的实例。 阳1%] 参考图5,多源环境包括多个功率传输单元(PTU),例如,PTU510和520。
[0127]PTU510的有效功率传输区域501和PTU520的有效功率传输区域503可被设置 成使得有效功率传输区域501和503如图5所示重叠,或者并不重叠。
[0128] 术语"有效功率传输区域"是指预定无线功率传输效率有保证的区域。例如,由于 功率接收单元(PRU) 511位于有效功率传输区域501内,因此,PRU511可从PTU510有效 接收无线功率。
[0129]PTU510和520可单独安装在单独的设备中,或者可安装成单个设备中的相应垫 片。
[0130] 在多源环境使用带外通信方案的实例中,PTU510的通信覆盖可被设置成比有效 功率传输区域501更广。因此,位于有效功率传输区域501与503之间的边界附近的装置 可从PTU510和520接收唤醒功率。唤醒功率用于激活PRU的通信功能和控制功能。 阳131] 在多源环境中,PTU510和520可需要至少基于无线功率传输效率可能还有其他 标准来检测PRU。PTU510和520可需要基于环境来阻断PRU的连接。
[0132] 此外,在多源环境中,PRU511和521可能需要连接到具有高无线功率传输效率的 PTU。 阳133] 如图5所示,PRU511和521位于有效功率传输区域501与503之间的边界附近。 阳134]PRU511和521从PTU510和520中的至少一个接收唤醒功率。PRU511和521 中的每个的通信功能和控制功能被唤醒功率激活。 阳135] PRU511和521从PTU510和520中的每个接收通知信息。PR呪11和521将通知 信息中的接收信号的接收信号强度指示符巧SSI)值进行比较,并且将捜索信号传输到具 有更高RSSI值的PTU。例如,通知信息可包括用来识别PTU510和520的网络ID。 阳136] 当PRU511和521中的每个的通信功能和控制功能被激活时,PRU511和521中 的每个均传输捜索信号。例如,PRU511传输的捜索信号可W是PRU511的广告信号,并且 可包括与PRU511有关的信息。例如,与PRU511有关的信息可包括与PRU511的充电状 态有关的信息、PRU511的阻抗变化信息W及与PRU511有关的任何其他信息。此外,PRU 521传输的捜索信号可W是PRU521的广告信号,并且可包括与PRU521有关的信息。 阳137] 由于PTU510的通信覆盖比有效功率传输区域501更广,因此,PTU510可从PRU511和521中的每个接收捜索信号。
[0138]PTU510将从PRU511和521接收到的捜索信号的RSSI值与预设值相比较,并且 基于比较结果来确定PRU511和521是否交叉连接。PTU520将从PRU511和521接收到 的捜索信号的RSSI值与预设值相比较,并且基于比较结果来确定PRU511和521是否交叉 连接。
[0139] 交叉连接是运样一种情况,即在该情况中从位于每个不同PTU的有效功率传输区 域中的PRU检测到捜索信号,并且PRU和不同PTU之间形成通信网络。
[0140] 在有效功率传输区域501和503并不彼此重叠并且PRU511和521分别位于有效 功率传输区域501和503中的实例中,在正常连接状态下,PRU511与PTU510形成通信网 络,并且PRU521与PTU520形成通信网络。 阳141]在图5中即PRU511和521位于有效功率传输区域501与503之间的重叠区域中 的实例中,PRU511可与PTU510和520形成通信网络,并且PRU521可与PTU510和520 形成通信网络。换言之,可出现交叉连接。 阳142]在捜索信号的RSSI值大于预设值的实例中,PTU确定传输捜索信号的PRU是正常 连接的。在预定PRU的捜索信号的RSSI值等于或小于预设值的另一实例中,PTU确定所述 预定PRU是交叉连接的。预设值可基于PTU510和520W及PRU511和521的实施和设置 进行确定。 阳143] PRU可使用捜索信号来加入PTU的通信和功率传输网络。例如,捜索信号可包括从 具有更高RSSI值的PTU接收到的网络ID。
[0144] 在图5中,PRU521可连接到PTU510。在此实例中,PTU510可确定PRU521是 否交叉连接,并且可阻断PRU521的连接。在另一实例中,PRU511可连接到PTU520。在 此实例中,PTU520可确定PRU511是否交叉连接,并且可阻断PRU511的连接。
[0145] 通过感测PRU的阻抗变化来防止交叉连接的方法 阳146] 图6示出PTU的通信方法的实例。 阳147] 参考图6,在610中,PTU从至少一个PRU中的每个接收连接请求信号。
[0148] 在620中,PTU将至少一个PRU的阻抗变化信息传输到至少一个PRU。在一个实例 中,PTU可通过传输二进制数"0111"来改变PRU的阻抗。在此实例中,PRU可接收"0111", 并且可将PRU的阻抗改变成由"0111"表示的阻抗。 阳149] 在630中,PTU感测接收到阻抗变化信息的至少一个PRU中的每个的阻抗变化。例 如,阻抗变化可包括电阻变化、电抗变化或者电阻和电抗的变化。 阳150] 在640中,PTU确定至少一个PRU是否已连接。PTU可顺序感测至少一个PRU中的 每个的阻抗变化。 阳151] 在感测到的阻抗变化匹配预定
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