對設備進行充電的方法和磁感應設備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及對設備進行充電的方法和磁感應設備。一種利用單元線圈的陣列進行無線充電和/或近場通信的方法和系統(tǒng)。該單元線圈陣列為各種耗電設備和/或各種類型設備提供各種形狀的磁場。該單元線圈的陣列可以包括任何類型的線圈(例如，提供集中電場和強磁場的偏心線圈)。該單元線圈的陣列可以由一個或多個電源供電。
【專利說明】
對設備進行充電的方法和磁感應設備
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2015年2月3日提交的、申請?zhí)枮?2/111,452的美國臨時申請W及于 2015年2月24日提交的、申請?zhí)枮?4/630,315的美國專利申請，其全部內(nèi)容通過引證結合于 此。
技術領域
[0003] 本發(fā)明設及一種無線充電和/或近場通信的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0004] 無線充電（也稱為"感應充電"），采用感應線圈來提供將電能從充電電源傳輸?shù)胶?電設備的電磁場。無線充電可用供各種耗電設備，例如，移動設備（例如，蜂窩電話、平板電 腦、移動計算設備等）、電動車輛、遠程設備、醫(yī)療設備等使用。無線充電器一般采用的是，在 充電電源內(nèi)的固定感應線圈W及在耗電設備內(nèi)的固定感應線圈。在傳統(tǒng)的無線充電器內(nèi)， 線圈通常是大型的并且不可配置的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種設備充電方法，包括:配置單元線圈的陣列；通 過所述單元線圈的所述陣列提供磁場。
[0006] 優(yōu)選地，所述單元線圈包括設置在第一方向的第一方向線圈W及設置在第二方向 的第二方向線圈，其中，所述第一方向不同于所述第二方向。
[0007] 優(yōu)選地，所述第一方向為垂直的，所述第二方向為水平的。
[000引優(yōu)選地，所述第一方向線圈設置在印制電路板基板上，所述第二方向線圈設置在 所述印制電路板基板上，其中，所述第一方向線圈包括穿過所述第二方向線圈設置的至少 一個導體，所述第二方向線圈包括穿過所述第一方向線圈設置的至少一個導體。
[0009] 優(yōu)選地，每個單元線圈包括W平面偏屯、形狀設置的印制電路板線圈，從而減少相 反電流造成的負面效應。
[0010] 優(yōu)選地，所述陣列被配置用于多裝置充電模式或單裝置充電模式。
[0011] 優(yōu)選地，所述陣列通過感測移動設備類型而被自動配置。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁感應設備，包括:單元線圈的陣列，被配置 用于單獨禪接至電源，并且其中，所述陣列能夠被配置為提供至少兩圈線路。
[0013] 優(yōu)選地，所述設備為充電設備。
[0014] 優(yōu)選地，所述單元線圈包括雙平面雙偏屯、線圈。
[0015] 優(yōu)選地，所述單元線圈包括平面矩形偏屯、線圈。
[0016] 優(yōu)選地，所述單元線圈包括矩形偏屯、線圈，其中，所述矩形偏屯、線圈的外部磁通線 至少部分W非平行方式設置。
[0017] 優(yōu)選地，所述單元線圈包括設置在第一方向的第一方向線圈W及設置在第二方向 的第二方向線圈，所述第一方向和所述第二方向位于不同的平面中，其中，所述第一方向線 圈設置在印制電路板基板上，所述第二方向線圈設置在所述印制電路板基板上，其中，所述 第一方向線圈W平面偏屯、圖案被配置，所述第二方向線圈W平面偏屯、圖案被配置。
[0018] 優(yōu)選地，所述單元線圈被配置為并聯(lián)禪接至電源。
[0019] 優(yōu)選地，所述單元線圈被設置為一對偏屯、線圈。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁感應設備，包括:單元電池的陣列，其中，每 個電池包括兩個偏屯、線圈。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述單元電池陣列提供=環(huán)磁通路徑。
[0022] 優(yōu)選地，所述=環(huán)磁通路徑中的每個磁通路徑均是矩形。
[0023] 優(yōu)選地，所述單元電池陣列提供磁通路徑，其中，所述磁通路徑被設置用于多種設 備類型中的一種。
[0024] 優(yōu)選地，感測設備類型并根據(jù)所述設備類型自動設置所述磁通路徑。
【附圖說明】
[0025] 通過參照結合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的各種目的、方面、特征W及優(yōu)點更加 顯而易見并且更好理解，其中，在整個描述中，采用參考標識標識相應的元件。在圖中，相同 的參考標識一般表示相同的、功能上相似的和/或結構上相似的元件。
[0026] 圖1是根據(jù)一些示例性實施方式的可配置的無線充電系統(tǒng)的透視圖；
[0027] 圖2是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的總體 框架圖；
[0028] 圖3是根據(jù)一些示例性實施方式的通過磁感應設備的一個或多個耗電設備的充電 流程的流程圖；
[0029] 圖4是根據(jù)一些示例性實施方式的無線充電系統(tǒng)的電路圖；
[0030] 圖5是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的單元 線圈的陣列的總體架構圖；
[0031] 圖6是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的單元 線圈的示意圖，通過頂視圖和透視圖示出所述單元線圈；
[0032] 圖7是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的單元 線圈的陣列生成的充電線路的頂視圖示意圖；
[0033] 圖8是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的單元 偏屯、線圈的陣列的頂視圖示意圖；
[0034] 圖9是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的一對 矩形單元偏屯、線圈的頂視圖示意圖；
[0035] 圖10是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的矩形 單元偏屯、線圈的陣列的頂視圖示意圖；
[0036] 圖11是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的矩形 單元偏屯、線圈的陣列生成的磁場的頂視圖示意圖；W及
[0037] 圖12是根據(jù)一些示例性實施方式的在圖1中示出的可配置的無線充電系統(tǒng)的雙層 偏屯、線圈的透視圖示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 在對本發(fā)明實施例的特征進行具體描述之前，應當注意的是，本申請并不應當限 于說明書或者附圖中陳述的具體細節(jié)或者方法邏輯。應當理解的是，W下術語僅僅用于描 述，并不應當對本發(fā)明造成限定。
[0039] 通常參照附圖，根據(jù)本發(fā)明的各個實施例示出了無線充電的系統(tǒng)和方法。在一些 實施方式中，上述系統(tǒng)和方法是可配置的或可重配置的、分布式和/或靈活的。在一個或多 個實施方式中，通過在無線充電系統(tǒng)中配置單元線圈的陣列，給設備無線充電。在一些實施 方式中，在與使用更大的傳統(tǒng)固定線圈相比較時，通過使用單元線圈，能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的功 率傳輸。
[0040] 在一些實施方式中，對設備進行充電方法配置了單元線圈的陣列，并且通過單元 線圈的陣列提供磁場。在一些實施方式中，磁感應設備包括單元電池的陣列。在一些實施方 式中，每個電池包括兩個偏屯、線圈。在一些實施方式中，磁感應設備包括單元線圈的陣列， 該陣列被配置用于單獨禪接至電源并且該陣列可配置，W用于提供至少兩圈充電線路。
[0041] 在一些實施方式中，單元線圈的陣列可W被配置為提供磁場，該磁場將來自充電 電源的能量傳輸給耗電設備。在一些實施方式中，該單元線圈的陣列被配置為提供多個磁 場，該多個磁場將來自一個或多個充電電源的能量傳輸給多個耗電設備。在一個或多個實 施方式中，單元線圈具有磁場產(chǎn)生結構。在一些實施方式中，單元線圈包括一對或多對正交 偏屯、線圈。在一些實施方式中，偏屯、線圈具有中屯、集中的結構，該結構能夠提供中屯、集中的 電場。在一些實施方式中，單元線圈的尺寸較小。在一些實施方式中，單元線圈設置在一個 或多個印制電路板的導電層上。
[0042] 在一些實施方式中，本公開的方法應用于磁感應設備內(nèi)。該磁感應設備可W包括 單元線圈的陣列，該陣列被配置用于單獨禪接至電源。該單元線圈的陣列還可W被配置用 于提供至少兩圈磁通線。該至少兩圈磁通線可W作為基本場來產(chǎn)生電磁感應。在一些實施 方式中，該磁感應設備包括單元電池的陣列，其中，每個單元電池還包括兩對偏屯、線圈。運 兩對偏屯、線圈設置在不同的方向。每個單元電池可W被配置為通過組合由運對偏屯、線圈產(chǎn) 生的兩個磁場，提供任何或者幾乎任何方向的磁場。
[0043] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的無線充電系統(tǒng)的示意圖。參照圖1，無線充電系統(tǒng)100包 括磁感應設備101、移動設備104和106、醫(yī)療設備108W及遠程設備110。在一些實施方式中， 無線充電系統(tǒng)100是可重構的或者可配置的、分布式的靈活充電系統(tǒng)。
[0044] 在一些實施方式中，磁感應設備101是充電平臺，該平臺可W提供一個或多個磁 場，該磁場將能量傳輸給位于上述一個或多個磁場內(nèi)的一個或多個移動設備104和106、醫(yī) 療設備108W及遠程設備110。在一些其他實施方式中，磁感應設備101可W用于近場通信。 例如，磁感應設備101可用作磁通量計量器、變壓器、發(fā)電機等。
[0045] 磁感應設備101包括單元電池或單元線圈102的陣列W及控制系統(tǒng)112。在一些實 施方式中，每個單元線圈102可W用于提供單元磁場。單元線圈102的陣列還可W用于組合 多個單元磁場，W形成一個磁場，作為基本場。在一些實施方式中，組合的基本場包括至少 兩圈充電線路。
[0046] 在一些實施方式中，單元線圈102的陣列設置在印制電路板上。在一些實施方式 中，每個單元線圈102包括一對線圈。在一對單元線圈102中的每個線圈設置在一個不同的 方向上(例如，水平和豎直方向）。在一些實施方式中，單元線圈102可W為任何類型的導電 材料，也可W為偏屯、形狀。在一些實施方式中，在該陣列中的多個單元線圈102可W與電源 并聯(lián)，W便單元線圈102的陣列組合平行的電源輸入，生成小形成因數(shù)中的大功率。在一些 實施方式中，在該陣列中的多個單元線圈與電源串聯(lián)。在另一些實施方式中，一些單元線圈 102與電源串聯(lián)，另外一些單元線圈與電源并聯(lián)。在采用并聯(lián)連接時，每個單元線圈也允許 由電源單獨控制?？刂葡到y(tǒng)112可W用于控制功率量，也可W用于控制移動設備104和106、 醫(yī)療設備108W及遠程設備110并聯(lián)或者串聯(lián)。
[0047] 在一些實施方式中，磁感應設備101的控制系統(tǒng)112包括感測電路或傳感器，W檢 測在移動設備104和106、醫(yī)療設備108W及遠程設備110中的二級線圈。在一些實施方式中， 控制系統(tǒng)112是一種硬件，或者是一種硬件和軟件的組合系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)112控制用于提 供磁感應設備101的磁場的連接、功率W及信號。在一些實施方式中，通過對控制系統(tǒng)112和 單元線圈陣列102的操作，該磁感應設備101可W靈活地用于移動設備104和106、醫(yī)療設備 108W及遠程設備110的各種類型、尺寸W及數(shù)量。在一些實施方式中，控制系統(tǒng)112的傳感 器可W是各種類型的傳感器，該傳感器可W檢測在移動設備104和106、醫(yī)療設備108W及遠 程設備110中的二級線圈或者移動設備104和106、醫(yī)療設備108W及遠程設備110的尺寸和 形狀，例如，電感式傳感器、光學傳感器、機械傳感器等。
[0048] 在一些實施方式中，根據(jù)控制系統(tǒng)112的控制，該單元線圈102的陣列可W用于單 設備充電模式，也可W用于多設備充電模式。在一些實施方式中，操作模式取決于檢測到的 移動設備104和106、醫(yī)療設備108W及遠程設備110的數(shù)量。在一些實施方式中，單元線圈 102的陣列用于在操作中打開所選擇的單元線圈102,并且關閉其他的單元線圈102, W節(jié)省 能量。在一些實施方式中，該單元線圈102的陣列可W由多種類型的單元線圈102構成。
[0049] 在一個或多個實施例中，控制系統(tǒng)112用于控制和配置單元線圈102的陣列。控制 系統(tǒng)112可W包括能夠控制磁感應設備101的操作的合適的邏輯、電路和/或代碼?？刂葡到y(tǒng) 112可操作，用于將控制信號提供給單元線圈102的陣列和磁感應設備101的各種其他部件。 控制系統(tǒng)112可操作，用于控制在磁感應設備101的各種部件之間的數(shù)據(jù)傳輸?？刂葡到y(tǒng)112 可W包括一個或多個控制器。
[0050] 附圖中，移動設備104和106、醫(yī)療設備108W及遠程設備110,作為無線充電系統(tǒng) 100中示例性的耗電設備。其中，該耗電設備具有作為二級線圈的感應線圈，用于接收從磁 感應設備101中傳輸?shù)墓β?。移動設備104和106可W是任何類型的移動計算設備，例如，蜂 窩電話、平板電腦、個人數(shù)字助理、GPS接收器、移動熱點、智能手表、活動追蹤器、計算機、筆 記本電腦、膝上型電腦、使用充電或近場通信的任何設備等。根據(jù)一些實施方式，移動設備 104和106可W有不同類型的二級線圈。例如，移動設備104可W有內(nèi)置線圈，并且移動設備 106可W有包括線圈的皮膚適配器。如圖1中所示，移動設備104和106、醫(yī)療設備108W及遠 程設備110可W在單元線圈102的陣列的任何區(qū)域充電，W便單元線圈102的陣列可W有效 地使用其區(qū)域和形狀。在一些實施方式中，耗電設備中的任何類型的導電線圈都可W被檢 測W及與單元線圈禪合。
[0051] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的無線充電系統(tǒng)的結構框圖。參照圖2,在一些實施方式 中，磁感應設備101包括單元線圈102的陣列、用戶接口 205 W及控制系統(tǒng)112，其中，該控制 系統(tǒng)112包括處理器202、多個傳感器204、線圈陣列配置模塊或電路206、線圈電流配置模塊 或電路212、存儲器210W及控制電路214。
[0052] 處理器202可W包括能夠處理數(shù)據(jù)和/或控制磁感應設備101的操作的合適的邏 輯、電路和/或代碼。處理器202可W是微處理器，該微處理器可操作，用于通過控制電路214 將控制信號提供給磁感應設備101的各種其他部件。處理器202可操作，用于控制在磁感應 設備101的各種部件之間的數(shù)據(jù)傳輸。處理器202可操作，用于執(zhí)行包括一個或多個指令的 程序。例如，該程序可W指導處理器202生成、解析、禪合、優(yōu)化、傳輸或者另外處理數(shù)據(jù)。例 如，該程序可W指導處理器202配置或者控制磁感應設備101的各種部件的操作。例如，指令 可W指導磁感應設備101響應于檢測耗電設備207(例如，在圖1中的一個或多個移動設備 104和106、醫(yī)療設備108W及遠程設備110)，執(zhí)行各種動作，例如，根據(jù)在已檢測設備內(nèi)的線 圈的類型，配置單元線圈102的陣列。處理器202可W是或者包括任何類型的通用或?qū)Ｓ锰?理器。
[0053] 在一些實施方式中，控制電路214包括用于提供連接（例如，開關）并且在處理器 202的控制下應用來自電源209的電功率的電路。在一些實施方式中，控制電路214包括用于 與線圈陣列配置電路206、線圈電流配置電路212W及單元線圈102的陣列接合的電路。
[0054] 在一些實施方式中，傳感器204用于檢測耗電設備207的各種參數(shù)，例如，線圈類 型、位置、功率電平等。在一些實施方式中，傳感器204包括機械傳感器，例如，壓力傳感器、 位置傳感器、金屬檢測器傳感器、溫度傳感器、運動傳感器等。在一些實施方式中，機械傳感 器用于檢測耗電設備207的位置。例如，在一些實施方式中，壓力傳感器用于檢測與磁感應 設備101接觸的耗電設備207并且將信號發(fā)送給處理器202和控制電路214。例如，在一些實 施方式中，運動傳感器用于檢測耗電設備207的運動，W便重新配置對應于變化了位置的單 元線圈。在一些實施方式中，傳感器204包括電子接近傳感器，W檢測金屬物體，例如，在耗 電設備207中的二級線圈。在一些實施方式中，可W檢測與磁感應設備101沒有任何接觸的 耗電設備207,運樣有利于給不可達設備(例如，在患者體內(nèi)植入的電子醫(yī)療設備)充電。在 一些實施方式中，傳感器204還可W包括電磁傳感器，W檢測在耗電設備207中的功率狀態(tài)。 在一些實施方式中，傳感器204可W是合適的邏輯和/或代碼，該合適的邏輯和/或代碼使整 合了單元線圈102的陣列的電路能夠檢測對應的參數(shù)。在一些實施方式中，傳感器204可W 是硬件，例如，各種機械傳感器。在一些實施方式中，傳感器204可W是合適的邏輯、電路、代 碼W及硬件的組合。在一些實施方式中，傳感器204包括用于無線檢測耗電設備207的感應 特征的電路。在一些實施方式中，感應特征可W用于確定耗電設備207的類型。
[0055] 用戶接口 205可W用于輸入用戶命令，例如，開始充電、選擇充電時間、設置充電電 平、設置自動關機等。用戶接口 205可W用于輸出磁感應設備101和耗電設備207的各種參 數(shù)，例如，充電容量、充電歷史、溫度、效率、功率電平、電流值等。用戶接口 205可W包括將各 種輸入和輸出方法和系統(tǒng)，例如，顯示器、觸摸屏、聲音控制接口、運動控制接口、按鈕、揚聲 器等。
[0056] 存儲器210是儲存設備，例如，永久性介質(zhì)。存儲器210可W包括合適的邏輯、電路 和/或代碼，該邏輯、電路和/或代碼可操作，用于儲存信息，例如，由處理器202執(zhí)行的指令、 由磁感應設備101的一個或多個部件生成的數(shù)據(jù)、通過磁感應設備101的一個或多個部件接 收的數(shù)據(jù)和/或用于控制磁感應設備101的操作的參數(shù)。存儲器210可W為線圈陣列配置電 路206和線圈電流配置電路212儲存指令。存儲器210可W包括任何類型的計算機或機器可 讀儲存介質(zhì)，例如，SRAM、DRAM、閃速存儲器和/或磁儲存器。例如，儲存在存儲器210內(nèi)的參 數(shù)可W包括從傳感器204中檢測的參數(shù)、配置歷史等。在一些實施方式中，存儲器210可W儲 存用戶的偏好，例如，醫(yī)療設備的開始充電計劃表。該計劃表可W是固定的或者非固定的計 劃表。
[0057] 在一些實施方式中，線圈陣列配置電路206包括合適的邏輯、軟件模塊、硬件、電路 和/或代碼，該邏輯、軟件模塊、硬件、電路和/或代碼可操作，用于配置單元線圈102的陣列。 線圈陣列配置電路206可W配置每個靈活的單元線圈102, W產(chǎn)生期望的單元磁場和單元電 場。線圈陣列配置電路206還可W配置單元線圈102的陣列，W組合單元磁場并且形成一個 磁場。在一些實施方式中，該組合的磁場有至少兩圈充電線路。通過由位于不同方向的至少 兩個線圈生成的至少兩個磁矢量的矢量總和，線圈陣列配置電路206可W配置磁場方向。在 一些實施方式中，線圈陣列配置電路206基于從傳感器204中檢測的數(shù)據(jù)，接收來自處理器 202和控制電路214的指令。在一些實施方式中，線圈陣列配置電路206基于功率傳輸效率的 優(yōu)化，配置操作的單元線圈102的路徑。在一些實施方式中，處理器202和線圈陣列配置電路 206通過傳感器204感測耗電設備207的感應特征，并且為了提高充電效率，對單元線圈102 的配置、提供給單元線圈102的功率和/或提供給單元線圈102的功率信號的頻率做出調(diào)整。 在一些實施方式中，感應特征提供反饋，用于增大功率傳輸。在一些實施方式中，直到感測 到感應特征到達峰值時，才做出調(diào)整。
[0058] 在一些實施方式中，線圈電流配置電路212包括合適的邏輯、軟件模塊、硬件、電路 和/或代碼，該邏輯、軟件模塊、硬件、電路和/或代碼可操作，用于配置單元線圈102的陣列。 線圈電流配置電路212可W將在該陣列中的每個單元線圈配置為活動或者不活動或者接收 特定幅度的電流。線圈電流配置電路212可W配置單元線圈102,并聯(lián)禪合至電源209。在一 些實施方式中，線圈電流配置電路212配置單元線圈102,串聯(lián)禪合至電源209。在一些實施 方式中，線圈電流配置電路212可W配置單元線圈，禪合至多個電源，其中，該多個電源彼此 不同。在一些實施方式中，線圈電流配置電路212使用控制電路214配置一些單元線圈102， 與一個或多個電源并聯(lián)，并且配置其他單元線圈102與一個或多個電源串聯(lián)。線圈電流配置 電路212可W通過用戶接口 205接收來自用戶的指令。例如，用戶可W選擇快速充電模式或 正常充電模式?？焖俪潆娔Ｊ胶驼３潆娔Ｊ娇蒞引導不同的電流配置。在一些實施方式 中，用戶接口205是可選的。
[0059] 耗電設備207可W包括具有接收器(例如，線圈接收器）的任何類型的電氣設備或 者可W適合于線圈接收器的設備，例如，移動設備104和106、醫(yī)療設備108、遠程設備110、電 動車輛等。耗電設備207可W由磁感應設備101通過不同的充電模式充電，例如，多設備充電 模式、單設備充電模式、快速充電模式、正常充電模式、完全充電模式等。不同的充電模式與 不同的線圈陣列配置和線圈電流配置相關聯(lián)(例如，在快速充電模式中比在正常充電模式 中具有更多的電流）。耗電設備207可W通過用戶接口 205與磁感應設備101通信。
[0060] 電源209可W包括多個單元電源。電源209可W是將AC功率輸入給磁感應設備101 的AC源。根據(jù)一些實施方式，電源209可W是DC源。功率轉換器可W將DC功率轉換成AC功率 信號，用于通過電池單元陣列充電。電源209可W包括多個轉換器，例如，AC-DC轉換器、AC-AC轉換器、DC-DC轉換器等。
[0061] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的通過磁感應設備給一個或多個耗電設備充電的流程的 流程圖。如圖3所示，在流程300的操作302中，磁感應設備101通過各種傳感器204檢測一個 或多個耗電設備207。例如，在耗電設備207足夠接近磁感應設備101時，在一些實施方式中， 電子接近傳感器檢測到耗電設備207。在一些實施方式中，電磁傳感器檢測到耗電設備207 的功率電平和線圈類型。在一些實施方式中，檢測耗電設備207的身份（例如，通過 BLUETOOTH'N妾口或者通過耗電設備207的感測特征）。在一些實施方式中，從存儲器 210中提取與檢測的耗電設備207相關聯(lián)的充電文件。該充電文件可W包括關于耗電設備 207的信息，例如，用戶偏愛的充電模式、充電電平、充電歷史、線圈類型、充電時間等。操作 302還可W包括通過用戶接口 205輸出關于耗電設備207的檢測的信息。
[0062] 在操作304中，用戶可W基于耗電設備207的檢測的信息，通過用戶接口 205輸入指 令。例如，用戶可W指導磁感應設備101在多設備充電模式中工作，在該多設備充電模式中， 移動設備被指示操作于快速充電模式中，醫(yī)療設備被指示在正常充電模式，W防止在醫(yī)療 設備中的二級線圈生成高熱量。根據(jù)一個或多個實施方式，處理器202接收來自用戶的指 令。在一些實施方式中，在沒有用戶輸入的情況下或者自動地執(zhí)行充電。在一些實施方式 中，操作304也是可選的。
[0063] 在一些實施方式中，在操作306中，處理器202基于用戶指令和/或基于對耗電設備 207相關的檢測信息，確定線圈陣列電流配置。例如，如果用戶指示醫(yī)療設備采用的正常充 電模式，那么對應于二級線圈的類型的單元線圈102可W配置為禪合至更低電源。在一些實 施方式中，在操作306中，確定線圈陣列電流配置包括確定哪個單元線圈102對應于檢測的 二級線圈并且通過連接單元線圈102和一個或多個電源，激活相應的單元線圈102。在一些 實施方式中，確定線圈陣列電流配置包括確定在由一個或多個線圈形成的每個電路內(nèi)的電 流電平。
[0064] 在一些實施方式中，在操作308中，激活的單元線圈102基于檢測的信息和/或用戶 指令生成磁場。在一些實施方式中，單元線圈102包括設置在不同方向的一對線圈。在一些 實施方式中，在單元線圈102內(nèi)的每個線圈用于生成磁矢量。因此，在一些實施方式中，單元 線圈102至少生成一對磁矢量。根據(jù)運對磁矢量的總和，可W生成單元磁矢量。在操作310 中，單元磁矢量表示提供的單元磁場。在一些實施方式中，每個單元線圈102包括僅僅一個 線圈或不止一對線圈。
[0065] 在一些實施方式中，所有單元線圈102的組合產(chǎn)生作為基本場的磁場。在一些實施 方式中，如果檢測到多個耗電設備207,那么單元線圈102可W形成多個基本線圈磁場，該多 個基本線圈磁場可W用于禪合在多個耗電設備內(nèi)的檢測到的多個二級線圈。在一些實施方 式中，由單元線圈102產(chǎn)生的基本場在磁禪合的二級線圈內(nèi)產(chǎn)生感應電壓。該感應電壓可W 用于給耗電設備207充電。
[0066] 在一些實施方式中，在操作312中，一個或多個傳感器204用于對充電中的耗電設 備207進行監(jiān)控。在一些實施方式中，操作312是可選的。例如，電磁傳感器可W用于監(jiān)控耗 電設備207內(nèi)的感應電壓（圖2)，W避免該耗電設備過熱，也可W用于監(jiān)控耗電設備207內(nèi)的 功率電平。在一些實施方式中，監(jiān)控并且向用戶顯示耗電設備207的功率電平。
[0067] 在功率電平達到期望電平時，在一些實施方式中，在操作314中，單元線圈102與電 源209斷開。在一些實施方式中，在功率電平達到期望電平時，單元線圈102依然連接至電源 209,并且為了持續(xù)給耗電設備207提供期望的功率電平，直接進入待機模式。在一些實施方 式中，基于監(jiān)控結果可W重新配置單元線圈。例如，當移動設備完全被充滿時，單元線圈可 W重新配置到一個新的電流電平，W進入待機模式。在一些實施方式中，磁感應設備101是 雙面充電設備（即，耗電設備207可W在單元線圈102的陣列的兩側充電），W使單元線圈102 可W對一個或多個耗電設備207進行充電。在一些實施方式中，當監(jiān)控到磁感應設備101 - 側的第一設備被完全充滿時，單元線圈102可W被重新配置為與其他一些單元線圈組合，W 形成一個新的基本場線圈，用于給在磁感應設備101另一側的第二耗電設備充電。在一些實 施方式中，無論新的耗電設備207在何時被檢測到，流程300都可W開始。
[0068]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的無線充電系統(tǒng)的示意圖。參照圖4,無線充電系統(tǒng)400在 線圈402、404、406、408與線圈409a-j之間通過電磁感應傳輸能量。在一些實施方式中，結合 線圈402、404、406、408的特征，從線圈409曰-^'中選擇單獨的線圈或者線圈集合用于操作。在 一些實施方式中，線圈402、404、406、408在相應耗電設備207內(nèi)或者適合于相應耗電設備 207的二級線圈。線圈409a-j是單元線圈102的陣列（圖1)內(nèi)的單元線圈或者單元線圈102集 合?？刂葡到y(tǒng)112可W用于控制和配置單元線圈409a-j。雖然上面和下面將該單元線圈 409a-j描述為傳統(tǒng)線圈，但是在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，耗電設備207可W包括與單 元線圈102的陣列102相似的線圈結構。在一些實施方式中，耗電設備207可W有與線圈102 的陣列相似的線圈陣列，該線圈陣列配置為作為二級線圈來操作。
[0069]根據(jù)一個實施方式，線圈409a-d與電源并聯(lián)。在一些實施方式中，線圈409a-d分別 連接至不同的電源411a-d，從而使線圈402和404形成靈活的場強。當僅僅選擇了一些必要 的線圈409a-j用于操作時，為線圈40 2和404選擇合適的線圈409a-d W及提供給線圈409a-d 的功率，才允許進行有效操作。在另一個實例中，線圈40化被選擇用于與線圈406進行操作。 線圈409e-g可W是斷電的，W節(jié)省功率。
[0070] 在一些實施方式中，線圈409a-j與一個或多個電源串聯(lián)。例如，在一些實施方式 中，線圈409i-j串聯(lián)禪合，與并聯(lián)相反。在一些實施方式中，選擇線圈409i-j，W與線圈408 匹配。在一些實施方式中，線圈409i-j配置為產(chǎn)生磁場，W在線圈408內(nèi)產(chǎn)生感應電壓。在一 些實施方式中，選擇場，W與線圈408的容量匹配。
[0071] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的單元線圈陣列的示意圖。參照圖5,單元線圈502的陣列 500與單元線圈102的陣列相似(圖1)。每個單元線圈502可W產(chǎn)生磁場并且包括設置在第一 方向的線圈504W及設置在第二方向的線圈506。第一方向和第二方向不同。在一些實施方 式中，通過給線圈504和506單獨供電，實際上可W產(chǎn)生任何方向的磁場。在線圈504(例如， 水平線圈）中的電流產(chǎn)生水平磁場/?。在線圈5〇6(例如，豎直線圈）中的電流^產(chǎn)生水平 磁場/Iv。組合兩個矢量/?和，可W生成磁場I。通過改變豎直和水平磁場的幅度，可W 控制磁場吉。
[0072] 在一些實施方式中，線圈504和506正交，例如，豎直線圈和水平線圈。在一些實施 方式中，單元線圈502設置在印制電路板上。在一些實施方式中，單元線圈502可W由各種導 電材料制成。在一些實施方式中，線圈504和506可W是單獨的線圈，也可W是構造在印制電 路板(PCB)和導電材料的組合上。在一些實施方式中，在該單元線圈陣列內(nèi)的一些單元線圈 502由不同的材料制成或者具有不同的幾何構造。
[0073] 可W選擇一個或多個單元線圈502, W形成組合的電場和組合的磁場。單元線圈 502的陣列500可W配置為激活和/或停用一個或多個單元線圈502。在一些實施方式中，單 元線圈502的陣列500可W配置為同時產(chǎn)生多個磁場。每個磁場可W用于產(chǎn)生感應電壓，用 于給耗電設備207充電。在一些實施方式中，單元線圈502的陣列500配置為與在耗電設備 207內(nèi)的任何類型的二級線圈禪合。在一些實施方式中，由于具有可配置性質(zhì)，單元線圈502 的陣列500可W在區(qū)域和形狀范圍內(nèi)有效地給設備充電。在一些實施方式中，單元線圈502 的陣列500設置在相同的平面（即，平面陣列）內(nèi)，如圖5中所示。在一些實施方式中，單元線 圈502的陣列500也可W設置在多個平面(即，3D陣列）內(nèi)。例如，單元線圈502的陣列500設置 在可穿戴式充電器內(nèi)。
[0074] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的單元線圈不同剖面的示意圖。根據(jù)一些實施方式，單元 線圈600可W是在陣列500中的單元線圈502(圖5)或者單元線圈102(圖1)。在一些實施方式 中，單元線圈600包括分別由電源單獨控制的線圈604和線圈606。單元線圈600可W配置為 印制電路板線圈，其中，來自線圈604的導體穿過線圈606,并且來自線圈606的導體穿過線 圈604。在一些實施方式中，在線圈604頂面上的導體與在線圈606頂面上的導體垂直。在一 些實施方式中，在線圈604底面上的導體與在線圈606底面上的導體垂直。
[0075] 在一些實施方式中，多個單元線圈600的組合可W生成大功率，也可W在小形成因 素生成小幾何磁場，運使非常高Q的電感和小幾何磁場可行。在一些實施方式中，線圈604和 606正交，例如，豎直線圈和水平線圈。在一些實施方式中，線圈604和606位于具有4個導電 層的電路板上(例如，線圈604設置在由導電通路連接的層1和3上，并且線圈606設置在由導 電通路連接的層2和4上）。
[0076] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的單元線圈陣列生成的磁場的示意圖。單元線圈702(與 單元線圈102、502W及600相似）的平面陣列700配置為提供矩形環(huán)，例如，環(huán)狀物704。每個 被選擇的單元線圈702連接至電源，并且基于期望的配置，產(chǎn)生磁場。在一些實施方式中，磁 場包括4個矩形線路圖案。在一些實施方式中，線路圖案配置為用于特定類型和數(shù)量的耗電 設備207。通過組合在每個環(huán)狀物中的單元磁場，產(chǎn)生四環(huán)矩形路徑。例如，通過激活豎直線 圈或水平線圈中的一個(例如，水平線圈）并且停用豎直線圈或水平線圈中的另一個，單元 線圈702a可W配置為產(chǎn)生對應于環(huán)狀物704的豎直部分的磁場。例如，通過激活豎直和水平 線圈，單元線圈70化可W配置為產(chǎn)生45°方向上的磁場。通過在單元線圈70化內(nèi)配置豎直線 圈和水平線圈，生成具有相同幅度的兩個磁場，可W產(chǎn)生45°方向上的磁場。例如，通過激活 豎直線圈或水平線圈中的一個（例如，豎直線圈）并且停用豎直線圈或水平線圈中的另一 個，單元線圈702c可W配置為產(chǎn)生對應于環(huán)狀物704的水平部分的磁場。在一些實施方式 中，提供了多個環(huán)狀物或者環(huán)狀物集合，其中，環(huán)狀物或者環(huán)狀物集合的尺寸適合于給特定 的單獨設備充電。
[0077] 圖8是根據(jù)一個示例性實施方式的單元偏屯、線圈陣列的示圖。陣列800包括單元偏 屯、線圈802(例如，與線圈102、502、600^及702相似）。在一些實施方式中，每個單元線圈802 均包括偏屯、線圈804和偏屯、線圈806。偏屯、線圈804和806中均包括部分808和部分810。在一 些實施方式中，偏屯、線圈804和806設置在不同的方向W及不同的平面上。在一些實施方式 中，線圈804和806正交（即，一對豎直的偏屯、線圈和一對水平的偏屯、線圈）。在一些實施方式 中，線圈804和806設置為在彼此不同的方向提供磁場矢量。在一些實施方式中，線圈804和 806是偏屯、偶極螺旋形線圈。
[007引根據(jù)一個或多個實施方式，偏屯、線圈804和806設置在印制電路板上。偏屯、線圈804 設置在一個印制電路板導電層上，并且另一個偏屯、線圈806設置在另一個印制電路板導電 層上。每個偏屯、線圈804和806可W單獨配置為產(chǎn)生磁場。
[0079] 在一些實施方式中，部分808和810對稱或者幾乎對稱，并且部分808和810均具有 偏屯、圖案。在一些實施方式中，部分808和810不對稱。在一些實施方式中，部分808和810由 一個或多個導體連接。在一些實施方式中，部分808設置在印制電路板基板上，并且部分810 也設置在相同的印制電路板基板上。在一些實施方式中，部分808和810在部分808和810之 間的區(qū)域由一個或多個導體連接，W形成偏屯、線圈804或806。在一些實施方式中，在部分 808和810中的共同部分接近于部分808和810之間的對稱線816。在一些實施方式中，示出對 稱線816,用于在部分808與部分810之間的線圈804。在一些實施方式中，部分808和810也具 有對稱電流圖案，運是因為部分808和810由至少一個導體連接并且具有相同的電流方向。 例如，在對稱線816-側的部分808具有順時針電流圖案，并且在對稱線816另一側的部分 810具有逆時針電流圖案。因此，部分808和810的中屯、部分具有一個電流方向。中間集中結 構允許更多電流穿過中屯、導體，W便減少由相反電流造成的負面影響。在一些實施方式中， 部分808和810的外部更少集中部分對場強的貢獻少于中間集中部分對場強的貢獻。與傳統(tǒng) 線圈相比，運種成對的偏屯、線圈設置可W提供更強的磁場。
[0080] 圖9是具有不同結構的兩對矩形偏屯、線圈的示意圖。參照圖9,矩形偏屯、線圈902包 括兩個矩形偏屯、部分906和908。偏屯、線圈902與線圈804或806(圖8)相似。部分906和908由 一個或多個導體連接并且對稱地設置，集中部分接近中屯、對稱線905。該中屯、集中結構可W 產(chǎn)生中屯、集中電流，還可W產(chǎn)生中屯、集中磁場。該中屯、集中結構也可W減少由在矩形線圈 內(nèi)的相反電流方向造成的負面影響。因此，與傳統(tǒng)線圈相比，在一些實施方式中，中屯、集中 磁場可W遠遠更強。在一些實施方式中，與傳統(tǒng)線圈相比，矩形偏屯、線圈也具有更小的尺 寸。
[0081] 在一個示例性的實施方式中，矩形偏屯、線圈904與線圈902相似，并且具有提供優(yōu) 點的結構。在一些實施方式中，矩形偏屯、線圈904的部分910和912的更多導電部分(例如，更 長線路)設置為接近對稱線905。在一些實施方式中，該結構可W集中穿過偏屯、線圈904的中 屯、導體的更多電流，還可W產(chǎn)生更強的磁場。在一些實施方式中，矩形偏屯、線圈902和904均 具有20mmX20mm的尺寸。在一些實施方式中，更小尺寸的線圈使用更高頻率來傳輸能量。因 此，在一些實施方式中，與傳統(tǒng)線圈相比，一對小偏屯、線圈902或904可W提供高效率的能量 傳輸。在一些實施方式中，線圈902和904可W設置在雙層電路板上。
[0082] 圖10是根據(jù)一個示例性實施方式的矩形單元偏屯、線圈陣列的示意圖。參照圖10， 矩形偏屯、單元線圈1002陣列1000可W配置為生成一個或多個磁場，并且運些磁場可W在一 個或多個耗電設備207中感應一個或多個電壓。矩形偏屯、單元線圈1002可W與線圈102、 502、600、702^及802相似。在一些實施方式中，矩形偏屯、單元線圈1002的陣列1000設置在 單個平面內(nèi)，如圖10中所示。在一些實施方式中，矩形偏屯、單元線圈1002的陣列1000設置在 多個平面內(nèi)。
[0083] 在一些實施方式中，每個矩形偏屯、單元線圈1002包括兩個矩形偏屯、線圈902。運兩 個矩形偏屯、線圈902設置在不同的方向。在一些實施方式中，一個矩形偏屯、線圈設置為在豎 直方向提供場，并且另一個矩形偏屯、線圈設置為在水平方向提供場。在一些實施方式中，矩 形偏屯、單元線圈1002設置在印制電路板上。一個矩形偏屯、線圈902設置在一個印制電路板 導電層上，并且另一個矩形偏屯、線圈902設置在另一個印制電路板導電層上。在一些實施方 式中，矩形偏屯、線圈1002設置在雙面印制電路板上。在一些實施方式中，單元矩形偏屯、單元 線圈1002包括兩個矩形偏屯、單元線圈904。
[0084] 圖11是矩形單元偏屯、線圈陣列生成的磁場的示意圖。參照圖11，在一些實施方式 中，矩形偏屯、單元線圈1102的陣列1100包括多個單元矩形偏屯、單元線圈（例如，一對線圈 904或者線圈902(圖9))。在單元矩形偏屯、單元線圈1102內(nèi)的每個偏屯、線圈可W配置為生成 磁場。所生成的磁場的幅度可W由電源控制。例如，大電源或者從電源中提供的大功率可W 生成強磁場。通過組合由偏屯、線圈生成的兩個磁場，可W形成單元磁場。通過改變運兩個磁 場的幅度，可W控制單元磁場的方向。每個單元矩形偏屯、單元線圈1102可W配置為形成磁 場。例如，單元1002a圍繞具有45°的軸產(chǎn)生磁場1004。例如，單元1002b圍繞在豎直方向（例 如，H矢量是水平的）的軸產(chǎn)生磁場1006。例如，單元1002c圍繞在水平方向（例如，H矢量是豎 直的）的軸產(chǎn)生磁場1010。單元線圈1100的陣列可W配置為連接相鄰的磁場(例如，由單元 線圈1002a和1002b生成的磁場）。連接的磁場可W形成一個或多個環(huán)狀物1012,如圖11中所 示。該一個或多個環(huán)狀物可W用作在耗電設備中感應電壓的基本場。如圖所示，磁場從陣列 的表面延伸，用于與耗電設備207禪合(圖2)。在一些實施方式中，磁場通過集中的方式從陣 列1100延伸，并且可W實現(xiàn)與U形螺管線圈相關聯(lián)的場形狀。
[0085] 圖12是雙層偏屯、線圈的示意圖。參照圖12,雙層偏屯、線圈1200可W在單元偏屯、線 圈802(例如，單元偏屯、線圈802可W包括在不同方向設置的雙層偏屯、線圈1200)內(nèi)用作單個 線圈。根據(jù)一些實施方式，雙層偏屯、線圈1200包括兩個偏屯、線圈1202和1204。在一些實施方 式中，偏屯、線圈1202設置在一個印制電路板導電層上，并且偏屯、線圈1204設置在另一個印 制電路板導電層上。偏屯、線圈1202和1204均具有對稱的設置并且均包括由一個或多個導體 連接的兩個部分。該結構允許電流嚴格集中接近對稱線1206,從而產(chǎn)生強磁場。偏屯、線圈可 W是任何形狀。在一些實施方式中，雙層偏屯、線圈1200具有小尺寸。在一些實施方式中，偏 屯、線圈組由兩個正交的雙層偏屯、線圈構成。在一些實施方式中，偏屯、線圈1200包括=層或 更多層偏屯、線圈。
[0086] 本發(fā)明結合附圖進行說明。運些附圖闡述了本發(fā)明實施例的系統(tǒng)和方法及步驟的 實現(xiàn)過程中的具體實施細節(jié)。然而，通過附圖對本發(fā)明進行說明，并不應理解為將本發(fā)明限 定于附圖中所限定的內(nèi)容。本發(fā)明集合方法、系統(tǒng)W及程序產(chǎn)品于任何機器可讀儲存介質(zhì) 上，用于實現(xiàn)其操作。本發(fā)明實施例可W使用電路，例如，處理電路(例如，現(xiàn)有計算機處理 器，或者集成有運個或那個功能的專用計算機處理器)來實現(xiàn)。本發(fā)明的權利要求中的特征 并不應當被理解為"功能方法"，除非在權利要求中明確使用"用于"來對特征進行描述。另 夕h無論是否在權利要求中詳細記載有本發(fā)明的特征，模塊或者方法步驟，該特征，模塊或 者方法步驟都并非旨在致力于公眾。
[0087] 應注意的是，在本發(fā)明的某些段落引用有一些參考術語，例如，與設備關聯(lián)的"第 一"和"第二"，該參考術語僅僅用于區(qū)別一個與另一個不同，或者用于區(qū)別一個與另一些不 同。運些術語并非旨在僅僅暫時或者根據(jù)順序與各個實體(例如，第一線圈和第二線圈）相 關，雖然在一些情況下，運些實體可W包括運種關系。運些術語也不限制可W在系統(tǒng)或環(huán)境 內(nèi)操作的可能實體(例如，線圈）的數(shù)量。
[0088] 應理解的是，上面描述的系統(tǒng)可W提供任何那些組件中的一個或多個，運些組件 可W位于集成電路上，在一些實施方式中，也可W位于多個電路、電路板或者離散組件上。 此外，可W調(diào)整上面描述的系統(tǒng)和方法，用于各種系統(tǒng)參數(shù)和設計標準，例如，線圈的形狀、 線圈層等。雖然在附圖中顯示的是，通過彼此直接禪合的某些部件，但是并非通過限制的方 式顯示直接禪合，而是示例性顯示?？商鎿Q的實施方式包括電路，該電路在示出的部件之間 具有間接禪合。
[0089] 應注意的是，雖然在本文中提供的流程圖顯示了方法步驟的特定順序，但是要理 解的是，運些步驟的順序可W與所描述的順序不同。而且，可W同時或者部分同時執(zhí)行兩個 或多個步驟。運種變化取決于所選擇的軟件和硬件系統(tǒng)，并且取決于設計者的選擇。要理解 的是，所有運種變化都在本發(fā)明的公開范圍內(nèi)。
[0090] 雖然所述方法和系統(tǒng)的W上書面描述可W使本領域技術人員能夠理解和使用成 最佳實施方式，但是本領域技術人員能夠理解和推導出上述【具體實施方式】、方法W及實例 的各種明顯變型、組合W及等同替換。因此，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)不應限定于上述描述的實 施方式、方法W及實例，而應該包括本發(fā)明所公開的范圍和精神內(nèi)的所有實施方式和方法。
【主權項】
1. 一種對設備進行充電方法，其特征在于，包括： 配置單元線圈的陣列；以及 通過所述單元線圈的所述陣列提供磁場。2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述單元線圈包括設置在第一方向的第一 方向線圈以及設置在第二方向的第二方向線圈，其中，所述第一方向不同于所述第二方向， 所述第一方向為垂直的，所述第二方向為水平的。3. 根據(jù)權利要求2述的方法，其特征在于，所述第一方向線圈設置在印制電路板基板 上，且所述第二方向線圈設置在所述印制電路板基板上，其中，所述第一方向線圈包括穿過 所述第二方向線圈設置的至少一個導體，并且所述第二方向線圈包括穿過所述第一方向線 圈設置的至少一個導體。4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于， 每個單元線圈包括以平面偏心形狀設置的印制電路板線圈，從而減少相反電流造成的 負面效應。5. -種磁感應設備，其特征在于，包括： 單元線圈的陣列，被配置用于單獨耦接至電源，并且其中，所述陣列能夠被配置為提供 至少兩圈線路。6. 根據(jù)權利要求5所述的設備，其特征在于，包括以下之一： 所述單元線圈包括雙平面雙偏心線圈； 所述單元線圈包括平面矩形偏心線圈； 所述單元線圈包括矩形偏心線圈，其中，所述矩形偏心線圈的外部磁通線至少部分以 非平行方式設置。7. 根據(jù)權利要求5所述的設備，其特征在于， 所述單元線圈包括設置在第一方向的第一方向線圈以及設置在第二方向的第二方向 線圈，所述第一方向和所述第二方向位于不同的平面中，其中，所述第一方向線圈設置在印 制電路板基板上，所述第二方向線圈設置在所述印制電路板基板上，其中，所述第一方向線 圈以平面偏心圖案被配置，所述第二方向線圈以平面偏心圖案被配置。8. -種磁感應設備，其特征在于，包括： 單元電池的陣列，其中，每個電池包括兩個偏心線圈。9. 根據(jù)權利要求8所述的設備，其特征在于，所述單元電池的陣列提供三環(huán)磁通路徑， 并且所述三環(huán)磁通路徑中的每個磁通路徑均是矩形。10. 根據(jù)權利要求8所述的設備，其特征在于，所述單元電池的陣列提供磁通路徑，其 中，所述磁通路徑被設置用于多種設備類型中的一種，并且感測設備類型并根據(jù)所述設備 類型自動設置所述磁通路徑。
【文檔編號】H02J50/10GK105846550SQ201610074736
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月2日
【發(fā)明人】尹承煥
【申請人】美國博通公司