專利名稱：用于公共場所中的電力傳遞的系統(tǒng)、設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線充電，且更具體來說，涉及與公共場所無線充電系統(tǒng)有關(guān)的裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常，例如無線電子裝置的每一電池供電裝置需要自身的充電器和電源，所述電源通常為交流(AC)電源插座。在許多裝置需要充電時，所述有線配置變得難以使用。正開發(fā)使用發(fā)射器與耦合到待充電的電子裝置的接收器之間的空中或無線電力發(fā)射的方法。所述方法一般分成兩類。一類是基于發(fā)射天線與待充電的裝置上的接收天線之間的平面波輻射(還稱為遠(yuǎn)場輻射)的耦合。接收天線收集所輻射電力且將其整流以用于對電池充電。天線通常具有諧振長度以便改進(jìn)耦合效率。此方法的缺陷在于電力耦合隨著天線之間的距離(增加)而迅速減退，所以在合理距離(例如，小于1到2米)上的充電變得困難。另外，由于發(fā)射系統(tǒng)輻射平面波，所以如果未經(jīng)由濾波適當(dāng)?shù)乜刂茻o意的輻射，則無意識的輻射可干擾其它系統(tǒng)。無線能量發(fā)射技術(shù)的其它方法是基于嵌入于(例如)“充電”墊或表面中的發(fā)射天線與嵌入于待充電的主方電子裝置中的接收天線(加整流電路)之間的感應(yīng)耦合。此方法具有以下缺點發(fā)射天線與接收天線之間的間距必須非常接近(例如，在千分之幾米內(nèi))。 盡管此方法確實具有對同一區(qū)域中的多個裝置同時充電的能力，但此區(qū)域通常極小且需要用戶將裝置精確定位到特定區(qū)域。因此，需要提供一種適應(yīng)發(fā)射和接收天線的靈活放置和定向的無線充電布置。就無線電力發(fā)射而言，需要用于發(fā)射和中繼無線電力以用于方便和不引人注意地向公共場所中的接收器裝置進(jìn)行無線電力發(fā)射的系統(tǒng)和方法。還需要調(diào)整天線的操作特性以適應(yīng)于不同情況且優(yōu)化電力傳遞特性。


圖1展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化方框圖。圖2展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化示意圖。
圖3展示供用于本發(fā)明的示范性實施例中的環(huán)形天線的示意圖。圖4展示指示發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。圖5A和圖5B展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于發(fā)射和接收天線的環(huán)形天線的布局。圖6展示指示相對于圖5A和圖5B中所說明的正方形和圓形發(fā)射天線的各種周長大小的發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。圖7展示指示相對于圖5A和圖5B中所說明的正方形和圓形發(fā)射天線的各種表面積的發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。圖8展示接收天線相對于發(fā)射天線的各種放置點以說明共面和同軸放置中的耦合強(qiáng)度。圖9展示指示在發(fā)射天線與接收天線之間的各種距離處的同軸放置的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。圖10為根據(jù)本發(fā)明的一示范性實施例的發(fā)射器的簡化方框圖。圖11為根據(jù)本發(fā)明的一示范性實施例的接收器的簡化方框圖。圖12展示用于進(jìn)行發(fā)射器與接收器之間的消息接發(fā)的發(fā)射電路的一部分的簡化示意圖。圖13A到圖13C展示處于各種狀態(tài)中的接收電路的一部分的簡化示意圖以說明接收器與發(fā)射器之間的消息接發(fā)。圖14A到圖14C展示處于各種狀態(tài)中的替代性接收電路的一部分的簡化示意圖以說明接收器與發(fā)射器之間的消息接發(fā)。圖15A到圖15D為說明用于在發(fā)射器與接收器之間發(fā)射電力的信標(biāo)電力模式的簡化方框圖。圖16A說明大發(fā)射天線，其中較小中繼器天線經(jīng)安置成與所述發(fā)射天線共面且同軸ο圖16B說明發(fā)射天線，其中較大中繼器天線相對于所述發(fā)射天線同軸放置。圖17A說明大發(fā)射天線，其中三個不同較小中繼器天線經(jīng)安置成與所述發(fā)射天線共面且處于所述發(fā)射天線的周邊內(nèi)。圖17B說明大發(fā)射天線，其中較小中繼器天線相對于所述發(fā)射天線偏移同軸放置和偏移共面放置。圖18展示指示發(fā)射天線、中繼器天線與接收天線之間的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。圖19A展示指示在不具有中繼器天線的情況下發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。圖19B展示指示在具有中繼器天線的情況下發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。圖20為根據(jù)本發(fā)明的一個或一個以上示范性實施例的發(fā)射器的簡化方框圖。圖21為根據(jù)本發(fā)明的一示范性實施例的多發(fā)射天線無線充電設(shè)備的簡化方框圖。圖22為根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例的多發(fā)射天線無線充電設(shè)備的簡化方框圖。
圖23A到圖23C說明承載以多個方向定向的發(fā)射天線的結(jié)構(gòu)的一示范性實施例。圖24A和圖MB說明承載以多個方向定向的發(fā)射天線的柜的一示范性實施例。圖25說明包括發(fā)射天線、中繼器天線或其組合的購物機(jī)構(gòu)中的示范性架子。圖26A和圖26B說明包括發(fā)射天線、中繼器天線或其組合的示范性手推車。圖27說明在購物機(jī)構(gòu)中的示范性架子附近的圖26A和圖26B的手推車。圖28A和圖28B說明具有示范性電源和充電位置的圖26A和圖26B的手推車。圖29A和圖29B說明具有發(fā)射天線、中繼器天線或其組合的示范性娛樂地點。圖30A和圖30B說明包括發(fā)射天線、中繼器天線或其組合的架空索道的示范性載人工具。圖31說明包括發(fā)射天線、中繼器天線或其組合的示范性露營設(shè)施。圖32為說明可在本發(fā)明的一個或一個以上示范性實施例中執(zhí)行的動作的簡化流程圖。
具體實施例方式在本文中使用詞語“示范性”來指“充當(dāng)一實例、例子或說明”。本文中經(jīng)描述為 “示范性”的任何實施例沒有必要被解釋為比其它實施例優(yōu)選或有利。下文結(jié)合附圖所闡述的詳細(xì)描述意欲作為對本發(fā)明的示范性實施例的描述且無意表示可實踐本發(fā)明的僅有實施例。在整個此描述中所使用的術(shù)語“示范性”是指“充當(dāng)一實例、例子或說明”，且應(yīng)沒有必要被解釋為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。出于提供對本發(fā)明的示范性實施例的徹底理解的目的，詳細(xì)描述包括特定細(xì)節(jié)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，可在不具有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的示范性實施例。在一些例子中，以方框圖的形式展示眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置以便避免使本文中呈現(xiàn)的示范性實施例的新穎性模糊不清。在本文中使用詞語“無線電力”來指與電場、磁場、電磁場或在不使用物理電磁導(dǎo)體的情況下從發(fā)射器發(fā)射到接收器的其它物相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。圖1說明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的無線發(fā)射或充電系統(tǒng)100。將輸入電力102提供到發(fā)射器104以用于產(chǎn)生用于提供能量傳遞的輻射場106。接收器108耦合到輻射場106且產(chǎn)生輸出電力110以供耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)儲存或消耗。 發(fā)射器104與接收器108相隔距離112。在一個示范性實施例中，根據(jù)相互諧振關(guān)系配置發(fā)射器104與接收器108，且在接收器108位于輻射場106的“近場”中時，在接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率完全相同時，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗最小。發(fā)射器104進(jìn)一步包括用于提供用于能量發(fā)射的裝置的發(fā)射天線114，且接收器 108進(jìn)一步包括用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。根據(jù)應(yīng)用和與應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的裝置萊斯設(shè)計發(fā)射和接收天線的大小。如所陳述，通過將發(fā)射天線的近場中的能量的大部分耦合到接收天線(而非將電磁波中的大多數(shù)能量傳播到遠(yuǎn)場)而進(jìn)行高效的能量傳遞。當(dāng)在此近場中時，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成耦合模式。在天線114 與118周圍的可出現(xiàn)此近場耦合的區(qū)域在本文中被稱作耦合模式區(qū)。圖2展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包括振蕩器122、功率放大器124和濾波器和匹配電路126。振蕩器經(jīng)配置以在所要頻率下產(chǎn)生，其可響應(yīng)于調(diào)整信號123來調(diào)整?？捎晒β史糯笃?24使用響應(yīng)于控制信號125的放大量來放大振蕩器信號?？砂V波器和匹配電路126以濾除諧波或其它不想要的頻率且將發(fā)射器104的阻抗與發(fā)射天線114匹配。接收器可包括匹配電路132和整流器和切換電路以產(chǎn)生DC電力輸出以對如圖2 所示的電池136充電或向耦合到接收器的裝置(未圖示)供電。可包括匹配電路132以將接收器108的阻抗與接收天線118匹配。如圖3中所說明，用于示范性實施例中的天線可經(jīng)配置為“環(huán)形”天線150，其在本文中還可被稱作“磁性”天線。環(huán)形天線可經(jīng)配置以包括空氣芯(air core)或例如鐵氧體芯的物理芯?？諝庑经h(huán)形天線可更容許放置于芯附近的外來物理裝置。此外，空氣芯環(huán)形天線允許在芯區(qū)域內(nèi)放置其它組件。另外，空氣芯環(huán)形可更容易實現(xiàn)接收天線118 (圖2) 在發(fā)射天線114(圖2)的平面內(nèi)的放置，在所述平面中發(fā)射天線114(圖2)的耦合模式區(qū)可更強(qiáng)大。如所陳述，在發(fā)射器104與接收器108之間的匹配或幾乎匹配的諧振期間發(fā)生發(fā)射器104與接收器108之間的能量的高效傳遞。然而，甚至在發(fā)射器104與接收器108之間的諧振不匹配時，仍可以較低效率傳遞能量。通過將來自發(fā)射天線的近場的能量耦合到駐留于建立了此近場的鄰域中的接收天線(而非將來自發(fā)射天線的能量傳播到自由空間中) 而發(fā)生能量的傳遞。環(huán)形或磁性天線的諧振頻率是基于電感和電容。環(huán)形天線中的電感一般僅僅為由環(huán)形產(chǎn)生的電感，而一般將電容添加到環(huán)形天線的電感以產(chǎn)生在所要諧振頻率下的諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制實例，可將電容器152和電容器154添加到天線以產(chǎn)生產(chǎn)生諧振信號156 的諧振電路。因此，對于較大直徑的環(huán)形天線來說，隨著環(huán)形的直徑或電感增加，誘發(fā)諧振所需的電容的大小減小。此外，隨著環(huán)形或磁性天線的直徑增加，近場的高效能量傳遞區(qū)域增加。當(dāng)然，其它諧振電路是可能的。作為另一非限制實例，可將電容器并行放置于環(huán)形天線的兩個端子之間。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，對于發(fā)射天線來說，諧振信號156 可為到環(huán)形天線150的輸入。本發(fā)明的示范性實施例包括將處于彼此的近場中的兩個天線之間的電力耦合。如所陳述，近場為在天線周圍的區(qū)域，電磁場存在于近場中而不會傳播或輻射遠(yuǎn)離天線。其通常限于接近天線的物理體積的體積。在本發(fā)明的示范性實施例中，由于與電型天線(例如， 小偶極天線)的電近場相比，磁型天線的磁性近場振幅往往較高，所以將例如單匝和多匝環(huán)形天線的磁型天線用于發(fā)射(Tx)和接收(Rx)天線系統(tǒng)兩者。此允許所述對之間的潛在較高耦合。此外，還預(yù)期“電”天線(例如，偶極天線和單極天線)或磁性天線與電天線的組合。與早先提及的遠(yuǎn)場和感應(yīng)方法所允許的相比，可在足夠低的頻率下且用足夠大的天線大小來操作Tx天線以實現(xiàn)與顯著較大距離處的小Rx天線的良好耦合(例如， > -4dB)。如果Tx天線的大小被正確地設(shè)計，則當(dāng)主方裝置上的Rx天線被放置于經(jīng)驅(qū)動 Tx環(huán)形天線的耦合模式區(qū)內(nèi)(即，近場中)時，可實現(xiàn)高耦合水平(例如，-2到_4dB)。圖4展示指示發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強(qiáng) 度的模擬結(jié)果。曲線170和172 分別指示發(fā)射和接收天線的電力接受的測量。換句話說，在較大負(fù)數(shù)的情況下，存在極緊密的阻抗匹配，且大多數(shù)電力被 接受且因此由發(fā)射天線輻射。相反地，較小負(fù)數(shù)指示從天線反射回大量電力，因為在給定頻率下不存在緊密的阻抗匹配。在圖4中，發(fā)射天線和接收天線經(jīng)調(diào)諧成具有約13. 56MHz的諧振頻率。曲線170說明在各種頻率下從發(fā)射天線發(fā)射的電力量。因此，在對應(yīng)于約 13. 528MHz和13. 593MHz的點Ia和3a處，大量電力經(jīng)反射且未從發(fā)射天線發(fā)射出去。然而，在對應(yīng)于約13. 56MHz的點2a處，可看到大量電力被接受且從天線發(fā)射出去。類似地，曲線172說明在各種頻率下由接收天線接收的電力量。因此，在對應(yīng)于約 13. 528MHz和13. 593MHz的點Ib和3b處，大量電力經(jīng)反射且未經(jīng)由接收天線輸送并被輸送到接收器中。然而，在對應(yīng)于約13. 56MHz的點2b處，可看到大量電力由接收天線接受且被輸送到接收器中。曲線174指示在經(jīng)由發(fā)射天線從發(fā)射器發(fā)送、經(jīng)由接收天線接收且被輸送到接收器之后在接收器處所接收的電力量。因此，在對應(yīng)于約13. 528MHz和13. 593MHz的點Ic和 3c處，從發(fā)射器發(fā)送出去的大量電力在接收器處不可用，因為(1)發(fā)射天線抑制了從發(fā)射器發(fā)送到其的大量電力，和(2)隨著頻率移動遠(yuǎn)離諧振頻率，發(fā)射天線與接收天線之間的耦合較低效。然而，在對應(yīng)于約13. 56MHz的點2c處，可看到，從發(fā)射器發(fā)送的大量電力在接收器處可用，從而指示發(fā)射天線與接收天線之間的高度耦合。圖5A和圖5B展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于發(fā)射和接收天線的環(huán)形天線的布局?？梢员姸嗖煌绞绞褂镁哂袕V泛多種多樣大小的單環(huán)或多環(huán)來配置環(huán)形天線。另夕卜，環(huán)形可具有眾多不同形狀，例如(僅舉例來說)，圓形、橢圓形、正方形和矩形。圖5A說明大正方形環(huán)形發(fā)射天線114S和放置于與發(fā)射天線114S相同的平面中且在發(fā)射天線114S 的中心附近的小正方形環(huán)形接收天線118。圖5B說明大圓形環(huán)形發(fā)射天線114C和放置于與發(fā)射天線114C相同的平面中且在發(fā)射天線114C的中心附近的小正方形環(huán)形接收天線 118'。正方形環(huán)形發(fā)射天線114S具有邊長“a”，而圓形環(huán)形發(fā)射天線114C具有直徑“Φ”。 對于正方形環(huán)形來說，可展示存在直徑可被界定為= 的等效圓形環(huán)形。圖6展示指示發(fā)射天線與接收天線之間的與圖4Α和圖4Β中所說明的正方形和圓形發(fā)射天線的各種周長有關(guān)的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。因此，曲線180展示在圓形環(huán)形發(fā)射天線114C的各種周長大小下圓形環(huán)形發(fā)射天線114C與接收天線118之間的耦合強(qiáng)度。類似地，曲線182展示在正方形環(huán)形發(fā)射天線114S的各種等效周長大小下正方形環(huán)形發(fā)射天線114S與接收天線118'之間的耦合強(qiáng)度。圖7展示指示發(fā)射天線與接收天線之間的與圖5Α和圖5Β中所說明的正方形和圓形發(fā)射天線的各種表面積有關(guān)的耦合強(qiáng)度的模擬結(jié)果。因此，曲線190展示在圓形環(huán)形發(fā)射天線114C的各種表面積下圓形環(huán)形發(fā)射天線114C與接收天線118之間的耦合強(qiáng)度。類似地，曲線192展示在正方形環(huán)形發(fā)射天線114S的各種表面積下正方形環(huán)形發(fā)射天線114S 與接收天線118'之間的耦合強(qiáng)度。圖8展示接收天線相對于發(fā)射天線的各種放置點以說明共面放置和同軸放置中的耦合強(qiáng)度。如本文中所使用的“共面”是指發(fā)射天線與接收天線具有實質(zhì)上對準(zhǔn)的平面 (即，具有指向?qū)嵸|(zhì)上同一方向的表面法線)且在發(fā)射天線與接收天線的平面之間不具有距離(或較小的距離)。如本文中所使用的“同軸”是指發(fā)射天線與接收天線具有實質(zhì)上對準(zhǔn)的平面(即，具有指向?qū)嵸|(zhì)上同一方向的表面法線)且兩個平面之間的距離不可忽視，且此外，發(fā)射天線與接收天線的表面法線實質(zhì)上保持沿著同一向量或兩個法線成梯形。作為實例，點pl、p2、p3和p7均為接收天線相對于發(fā)射天線的共面放置點。作為另一實例，點P5和p6為接收天線相對于發(fā)射天線的同軸放置點。下表展示在圖8中所說明的各種放置點(Pl到P7)處的耦合強(qiáng)度(S21)和耦合效率(表達(dá)為從發(fā)射天線發(fā)射的到達(dá)接收天線的電力的百分比)。表 權(quán)利要求
1.一種無線電力傳遞系統(tǒng)，其包含無線電力發(fā)射裝置，所述無線電力發(fā)射裝置包含發(fā)射天線，所述無線電力發(fā)射裝置用于安置于公共放置的結(jié)構(gòu)中或其上且用于通過在耦合模式區(qū)內(nèi)在諧振頻率下產(chǎn)生近場輻射而將電力無線地傳遞到包括接收天線的接收器裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述公共放置的結(jié)構(gòu)包含架空索道的載人工具。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述公共放置的結(jié)構(gòu)包含購物架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述公共放置的結(jié)構(gòu)包含靠近露營墊的竿、公共會場的地面、公共會場的天花板、公共會場的墻壁或公共會場中的座椅支撐物中的一者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中中繼器天線包含連續(xù)環(huán)形發(fā)射天線，所述連續(xù)環(huán)形發(fā)射天線包括在多個方向上定向的多個面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力傳遞系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用戶相鄰裝置，其用于安置于所述耦合模式區(qū)內(nèi)且包括中繼器天線，所述中繼器天線包含環(huán)形天線和電容性元件，所述中繼器天線用于在所述中繼器天線安置于所述發(fā)射天線的所述耦合模式區(qū)中時，與由所述發(fā)射天線產(chǎn)生的所述近場輻射耦合；使用經(jīng)中繼的近場輻射在所述中繼器天線周圍形成增強(qiáng)的耦合模式區(qū)，所述經(jīng)中繼的近場輻射處于所述諧振頻率且強(qiáng)于所述發(fā)射天線在所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)內(nèi)的所述近場輻射；以及將電力從所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)無線地傳遞到包括接收天線的接收器裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述用戶相鄰裝置進(jìn)一步包含額外中繼器天線， 所述額外中繼器天線包含額外環(huán)形天線和額外電容性元件且安置于與所述中繼器天線不同的位置處，所述額外中繼器天線用于在所述額外中繼器天線安置于所述發(fā)射天線的所述耦合模式區(qū)中時，與由所述發(fā)射天線產(chǎn)生的所述近場輻射耦合；使用額外經(jīng)中繼的近場輻射在所述額外中繼器天線周圍形成額外增強(qiáng)的耦合模式區(qū)， 所述額外經(jīng)中繼的近場輻射處于所述諧振頻率且強(qiáng)于所述發(fā)射天線在所述額外增強(qiáng)的耦合模式區(qū)內(nèi)的所述近場輻射；以及將電力從所述額外增強(qiáng)的耦合模式區(qū)無線地傳遞到包括所述接收天線的所述接收器直ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中用戶相鄰裝置進(jìn)一步包含多路復(fù)用器，其用于多路復(fù)用對所述中繼器天線和所述額外中繼器天線中的每一者的諧振的激活；以及控制器，其可操作地耦合到所述多路復(fù)用器以控制對所述中繼器天線和所述額外中繼器天線的諧振的所述激活的時域定序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含能量儲存裝置，所述能量儲存裝置可操作地耦合到所述中繼器天線，以用于在所述中繼器天線被激活時儲存從所述發(fā)射天線傳遞的電力且在所述額外中繼器天線被激活時將電力提供到所述額外中繼器天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述額外中繼器天線定位于實質(zhì)上正交于所述中繼器天線的平面中，且與所述經(jīng)中繼的近場輻射耦合以形成所述額外經(jīng)中繼的近場輻射。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述額外中繼器天線定位成與所述中繼器天線實質(zhì)上共面。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述無線電力發(fā)射裝置用于安置于用于接受包括所述中繼器天線的所述用戶相鄰裝置的外罩中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述無線電力發(fā)射裝置進(jìn)一步包含封閉隔間檢測器，其用于檢測所述外罩的封閉狀態(tài)；放大器，其可操作地耦合到所述發(fā)射天線；以及控制器，其可操作地耦合到所述封閉隔間檢測器和所述放大器，所述控制器用于響應(yīng)于所述外罩的所述封閉狀態(tài)而調(diào)整所述放大器的電力輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述用戶相鄰裝置進(jìn)一步包含存在檢測器，其用于檢測所述耦合模式區(qū)內(nèi)的包括所述接收天線的所述接收器裝置的存在且產(chǎn)生存在信號；以及放大器，其可操作地耦合到所述發(fā)射天線；以及控制器，其可操作地耦合到所述存在檢測器和所述放大器，所述控制器用于響應(yīng)于所述存在信號而調(diào)整所述放大器的電力輸出。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述用戶相鄰裝置進(jìn)一步包含中繼器放大器，所述中繼器放大器可操作地耦合到所述中繼器天線且用于放大所述經(jīng)中繼的近場輻射以進(jìn)一步增強(qiáng)所述中繼器天線的所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述用戶相鄰裝置進(jìn)一步包含用于為所述用戶相鄰裝置供應(yīng)至少一些電力的發(fā)電機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)電機(jī)包含安置于所述用戶相鄰裝置上的太陽能電池。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)電機(jī)包含耦合到所述用戶相鄰裝置的至少一個輪子的至少一個旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。
19.一種方法，其包含在安置于公共放置的結(jié)構(gòu)中或其上的發(fā)射天線的諧振頻率下產(chǎn)生電磁場以在所述發(fā)射天線的近場內(nèi)產(chǎn)生耦合模式區(qū)；以及將電力從所述耦合模式區(qū)無線地傳遞到包括接收天線的接收器裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其進(jìn)一步包含將包括中繼器天線的用戶相鄰裝置安置于所述耦合模式區(qū)中；在所述中繼器天線安置于所述發(fā)射天線的所述耦合模式區(qū)中時，使用經(jīng)中繼的近場輻射在所述中繼器天線周圍形成增強(qiáng)的耦合模式區(qū)，其中所述經(jīng)中繼的近場輻射強(qiáng)于所述發(fā)射天線在所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)內(nèi)的所述近場輻射；以及將電力從所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)無線地傳遞到包括所述接收天線的所述接收器裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其進(jìn)一步包含通過使用可操作地耦合到所述中繼器天線的放大器放大所述經(jīng)中繼的近場輻射來擴(kuò)增所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其進(jìn)一步包含從安置于所述用戶相鄰裝置上且可操作地耦合到所述放大器的發(fā)電機(jī)為所述放大器供應(yīng)至少一些電力。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中將包括所述中繼器天線的所述用戶相鄰裝置安置在所述耦合模式區(qū)中包含將包括所述中繼器天線的手推車移動到所述耦合模式區(qū)中。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中將包括所述中繼器天線的所述用戶相鄰裝置安置在所述耦合模式區(qū)中包含將包括所述中繼器天線的架空索道的載人工具移動到所述耦合模式區(qū)內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其進(jìn)一步包含在安置于與所述中繼器天線不同的位置處的額外中繼器天線處于所述發(fā)射天線的所述耦合模式區(qū)內(nèi)時，使用所述額外中繼器天線用額外經(jīng)中繼的近場輻射形成額外增強(qiáng)的耦合模式區(qū)，其中所述額外經(jīng)中繼的近場輻射強(qiáng)于所述發(fā)射天線在所述額外增強(qiáng)的耦合模式區(qū)內(nèi)的所述近場輻射。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其進(jìn)一步包含檢測所述耦合模式區(qū)內(nèi)的所述接收器裝置的存在；在所述檢測所述存在指示所述耦合模式區(qū)中的任何接收器裝置的存在時，起始所述產(chǎn)生所述電磁場；以及在所述檢測所述存在指示所述耦合模式區(qū)中的任何接收器裝置的不存在時，停止所述產(chǎn)生所述電磁場。
27.一種無線電力傳遞系統(tǒng)，其包含用于在安置于公共放置的結(jié)構(gòu)中或其上的發(fā)射天線的諧振頻率下產(chǎn)生電磁場以在所述發(fā)射天線的近場內(nèi)產(chǎn)生耦合模式區(qū)的裝置；以及用于將電力從增強(qiáng)的耦合模式區(qū)無線地傳遞到包括接收天線的接收器裝置的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的無線電力傳遞系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于將包括中繼器天線的用戶相鄰裝置安置于所述耦合模式區(qū)中的裝置；用于在所述中繼器天線安置于所述發(fā)射天線的所述耦合模式區(qū)中時使用經(jīng)中繼的近場輻射在所述中繼器天線周圍形成增強(qiáng)的耦合模式區(qū)的裝置，其中所述經(jīng)中繼的近場輻射強(qiáng)于所述發(fā)射天線在所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)內(nèi)的所述近場輻射；以及用于將電力從所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)無線地傳遞到包括接收天線的接收器裝置的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于通過使用可操作地耦合到所述中繼器天線的放大器放大所述經(jīng)中繼的近場輻射來擴(kuò)增所述耦合模式區(qū)的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于從安置于所述用戶相鄰裝置上且可操作地耦合到所述放大器的太陽能裝置為所述放大器供應(yīng)至少一些電力的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于從耦合到所述用戶相鄰裝置的至少一個輪子的至少一個旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)裝置為所述放大器供應(yīng)至少一些電力的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中所述用于將包括所述中繼器天線的所述用戶相鄰裝置安置在所述耦合模式區(qū)中的裝置包含用于將包括所述中繼器天線的手推車移動到所述耦合模式區(qū)中的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中所述用于將包括所述中繼器天線的所述用戶相鄰裝置安置在所述耦合模式區(qū)中的裝置包含用于將包括所述中繼器天線的架空索道的載人工具移動到所述耦合模式區(qū)內(nèi)的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于在安置于與所述中繼器天線不同的位置處的額外中繼器天線處于所述發(fā)射天線的所述耦合模式區(qū)內(nèi)時，使用所述額外中繼器天線用額外經(jīng)中繼的近場輻射形成額外增強(qiáng)的耦合模式區(qū)的裝置，其中所述額外經(jīng)中繼的近場輻射強(qiáng)于所述發(fā)射天線在所述額外增強(qiáng)的耦合模式區(qū)內(nèi)的所述近場輻射。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于檢測所述耦合模式區(qū)內(nèi)的所述接收器裝置的存在的裝置；用于在所述檢測所述存在指示所述耦合模式區(qū)中的任何接收器裝置的存在時起始所述產(chǎn)生所述電磁場的裝置；以及用于在所述檢測所述存在指示所述耦合模式區(qū)中的任何接收器裝置的不存在時停止所述產(chǎn)生所述電磁場的裝置。
36.一種設(shè)備，其包含手推車且包括近場天線，所述近場天線包含環(huán)形天線和電容性元件，所述近場天線用于在耦合模式區(qū)內(nèi)在諧振頻率下產(chǎn)生近場輻射且在額外近場天線處于所述耦合模式區(qū)內(nèi)時將電力傳遞到所述額外近場天線。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中所述手推車進(jìn)一步包含發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)包含耦合到所述手推車的至少一個輪子的至少一個旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)以用于為所述近場天線供應(yīng)至少一些電力。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中所述近場天線經(jīng)配置為中繼器天線，以用于安置于來自安置于一結(jié)構(gòu)上的發(fā)射天線的所發(fā)射的近場輻射的所發(fā)射的耦合模式區(qū)中，所述中繼器天線用于通過在所述耦合模式區(qū)內(nèi)在所述諧振頻率下增強(qiáng)所述所發(fā)射的近場輻射而在所述中繼器天線周圍形成所述耦合模式區(qū)；以及將電力從所述耦合模式區(qū)無線地傳遞到包括所述額外近場天線的接收器裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中所述近場天線經(jīng)配置為發(fā)射天線，以用于將電力傳遞到可操作地耦合到接收器裝置的所述額外近場天線，所述額外近場天線用于在處于所述耦合模式區(qū)中時與所述發(fā)射天線耦合且將電力供應(yīng)到所述接收器裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中所述手推車進(jìn)一步包含可操作地耦合到所述近場天線且用于將電力提供到所述近場天線的電池。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中所述手推車進(jìn)一步包含發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)包含耦合到所述電池且用于對所述電池進(jìn)行再充電的至少一個旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中所述近場天線經(jīng)配置為接收天線，以用于在處于發(fā)射天線的耦合模式區(qū)中時從所述發(fā)射天線接收無線電力，且所述近場天線經(jīng)配置以對所述電池進(jìn)行充電。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中所述無線電力是在所述手推車的充電區(qū)域或外罩中的一者中接收。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中所述電池經(jīng)配置成從具有電力的有線連接進(jìn)行充電。
全文摘要
示范性實施例是針對于公共無線電力發(fā)射。一裝置安置于公共放置的結(jié)構(gòu)中或其上，且一用戶相鄰裝置包括具有環(huán)形天線和電容性元件的中繼器天線。公共無線電力發(fā)射裝置包括用以通過在耦合模式區(qū)內(nèi)在諧振頻率下產(chǎn)生近場輻射而無線地傳遞電力的發(fā)射天線；以及用于驅(qū)動所述發(fā)射天線的放大器。在處于所述耦合模式區(qū)中時，所述中繼器天線與由所述發(fā)射天線產(chǎn)生的所述近場輻射耦合，且使用經(jīng)中繼的近場輻射在所述中繼器天線周圍形成增強(qiáng)的耦合模式區(qū)，所述經(jīng)中繼的近場輻射強(qiáng)于所述發(fā)射天線在所述增強(qiáng)的耦合模式區(qū)內(nèi)的所述近場輻射?？蓪㈦娏乃鲈鰪?qiáng)的耦合模式區(qū)無線地傳遞到包括接收天線的接收器裝置。
文檔編號H02J17/00GK102318211SQ201080007408
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者盧克·N·博納奇, 拉曼·穆巴爾汗, 里納特·布爾多 申請人:高通股份有限公司