專利名稱：用于探測(cè)無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)中的裝置的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功 率傳輸技術(shù)。
背景技術(shù)：
為了對(duì)諸如蜂窩電話、PDA、遙控器、筆記本計(jì)算機(jī)等電池供電裝置的電池進(jìn)行供電，或者對(duì)諸如燈或廚房電器的裝置直接供電，可以應(yīng)用使能實(shí)現(xiàn)無(wú)線功率傳遞的感應(yīng)功率系統(tǒng)。例如從W02008/050260知曉用于傳遞功率或者對(duì)移動(dòng)裝置充電的感應(yīng)功率系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)通常包括在下文中稱為發(fā)射器的功率發(fā)射裝置，其包括可以單獨(dú)地被激勵(lì)的多個(gè)發(fā)射線圈，由此生成交變磁場(chǎng)。感應(yīng)功率系統(tǒng)還包括功率接收裝置，該功率接收裝置包括需要功率的負(fù)載。為了接收功率，功率接收裝置設(shè)有接收線圈，由被激勵(lì)的發(fā)射器線圈提供的交變磁場(chǎng)在該接收線圈中感應(yīng)電流。這個(gè)電流可以驅(qū)動(dòng)接收裝置的負(fù)載，例如對(duì)電池充電或者將燈點(diǎn)亮。在下文中功率接收裝置是指包括接收線圈和負(fù)載的接收器。使能實(shí)現(xiàn)低的，優(yōu)選地(幾乎)零的待機(jī)功率是非常重要的。例如，當(dāng)無(wú)線功率發(fā)射器上沒(méi)有裝置時(shí)，功耗應(yīng)幾乎為零。美國(guó)專利申請(qǐng)US2008/0157909提供一種用于探測(cè)功率發(fā)射裝置的發(fā)射器線圈和功率接收裝置的接收線圈之間的耦合的系統(tǒng)。當(dāng)激勵(lì)發(fā)射器線圈時(shí)，電流傳感器監(jiān)測(cè)通過(guò)發(fā)射器線圈的電流以判定功率接收裝置的接收線圈是否耦合到發(fā)射器線圈。該系統(tǒng)要求定期地激勵(lì)發(fā)射器線圈并且導(dǎo)致功率發(fā)射裝置太多的能耗，特別是當(dāng)不存在功率接收裝置時(shí)。如果所述美國(guó)專利申請(qǐng)的系統(tǒng)用于包括多個(gè)發(fā)射器線圈的功率發(fā)射裝置中，每一個(gè)發(fā)射器線圈必須定期地被激勵(lì)，引起功率使用的進(jìn)一步增加。另外，發(fā)射器線圈的定期激勵(lì)在定期的時(shí)間引入電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致例如電磁干擾，或者例如當(dāng)銀行卡偶然放置在功率發(fā)射裝置上時(shí)，會(huì)擦除銀行卡的磁條上的信息。

發(fā)明內(nèi)容
提供在待機(jī)模式中具有低功耗的方法和發(fā)射器將是有利的。本發(fā)明的第一方面提供如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)射器探測(cè)接收器的方法。 本發(fā)明的第二方面提供如權(quán)利要求8所述的一種用于探測(cè)接收器的發(fā)射器。本發(fā)明的第三方面提供如權(quán)利要求12所述的一種利用發(fā)射器探測(cè)接收器的方法。本發(fā)明的第四方面提供如權(quán)利要求13所述的一種用于探測(cè)接收器的發(fā)射器。有利實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定。依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種利用發(fā)射器探測(cè)接收器的方法。該發(fā)射器旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到接收器。發(fā)射器包括作為第一電極的第一發(fā)射線圈并且包括第二電極。第一電極和第二電極形成電容器。該方法包括應(yīng)用電壓到任何一個(gè)該電極的步驟， 并且包括探測(cè)電容器的電容變化的步驟。本發(fā)明提出一種用于通過(guò)電容探測(cè)來(lái)探測(cè)接收器是否安置在發(fā)射器的表面上的方法和裝置，其是快速的且不干涉感應(yīng)功率傳遞。因此，對(duì)無(wú)線充電墊上的裝置的探測(cè)不受到在同一墊上已經(jīng)被充電的另一裝置干涉。再者，所提出的探測(cè)方法以很小(或者幾乎沒(méi)有)功耗起作用。該方法是基于這樣的事實(shí)，安置在發(fā)射器的表面上的裝置將改變位于發(fā)射器表面下方的兩個(gè)電極之間，或者在一個(gè)電極與接地之間，或者在一個(gè)電極和接收器之間的電容。 將這種裝置安置在發(fā)射器表面上改變存在于不同電極之間的電容器的電容。這是源于兩個(gè)電極之間的空間的介電常數(shù)的感應(yīng)變化，或者兩個(gè)電極之間的介電 距離的感應(yīng)變化，或者介電常數(shù)和介電距離的變化的組合。在本發(fā)明的上下文中，這種方法也稱為"電容探測(cè)方法"。與感應(yīng)探測(cè)相比，可以比較功率高效地執(zhí)行電容變化的探測(cè)。只要電容不改變并且當(dāng)DC電壓被使用時(shí)，沒(méi)有電流流自/流向電容器一只有當(dāng)電容變化時(shí)少量電流流自或流向電容器。另外如果AC電壓應(yīng)用到電容器且AC電壓可以恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置大小，則比較少量電流流過(guò)電容器。因而，通過(guò)電容器的電流可以比較小或者基本上等于零，并且因此該電容探測(cè)方法的功耗比較低。例如借助低功耗集成電路，可以功率高效地執(zhí)行探測(cè)。因而，探測(cè)接收器的方法是比較功率高效的。另外，電容探測(cè)不要求發(fā)射線圈的感應(yīng)工作，并且因而無(wú)電磁場(chǎng)生成并且無(wú)電磁干擾產(chǎn)生。此外，使用第一發(fā)射線圈作為一個(gè)所述電極減小了構(gòu)建使用電容探測(cè)來(lái)探測(cè)接收器的發(fā)射器所需要的部件的數(shù)目。不是引入附加的第一電極和第二電極，本發(fā)明的方法僅僅要求引入第二電極，并且因此發(fā)射器具有較不復(fù)雜的設(shè)計(jì)并且節(jié)約成本。在一實(shí)施例中，發(fā)射器還包括第二發(fā)射線圈，其充當(dāng)?shù)诙姌O。也就是說(shuō)，兩個(gè)相鄰發(fā)射線圈可以用作電容器的兩個(gè)電極。對(duì)接收線圈的存在和位置的探測(cè)可以借助測(cè)量由兩個(gè)發(fā)射線圈形成的電容器的電容變化來(lái)完成。第一發(fā)射線圈用作第一電容器電極，其連接到第一端子。相鄰發(fā)射線圈用作第二電容器電極，其連接到第二端子。附近的另一線圈例如作為第三電容器電極，其連接到第三端子。相對(duì)于發(fā)射器線圈位置的接收線圈位置確定第一和第二端子之間，或者例如第一和第三端子之間的電容。換言之，發(fā)射器可具有多于一個(gè)發(fā)射線圈。發(fā)射器的每對(duì)發(fā)射線圈可形成電容器。 通過(guò)使用第一發(fā)射線圈作為第一電極以及使用第二發(fā)射線圈作為第二電極，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)射器的部件的高效利用。無(wú)需在發(fā)射器的表面內(nèi)引入附加電極，這防止發(fā)射器的發(fā)射線圈和附加電極之間的可能的相互作用。如果接收器安置在第一發(fā)射線圈的頂部上，在第二發(fā)射線圈的頂部上，或者部分地在第一發(fā)射線圈上和/或部分地在第二發(fā)射線圈上，由兩個(gè)發(fā)射線圈形成的電容器的電容變化，該變化被探測(cè)電路系統(tǒng)探測(cè)到。因而，該探測(cè)揭示接收器安置在或靠近該第一發(fā)射線圈，和/或安置在或靠近該第二發(fā)射線圈。這個(gè)知識(shí)可以開(kāi)始由發(fā)射器進(jìn)行接收器確認(rèn)的另一過(guò)程，或者可以由第一發(fā)射線圈和/或第二發(fā)射線圈開(kāi)始功率傳遞到接收器。如果發(fā)射器具有多個(gè)發(fā)射線圈以及如果在每對(duì)相鄰發(fā)射線圈的電容被監(jiān)測(cè)以探測(cè)電容變化，則可以獲得接收器位置相對(duì)于發(fā)射線圈位置的相當(dāng)精確的估算。所探測(cè)的位置可以用于激活接收器確認(rèn)的另一過(guò)程，或者利用靠近或最靠近所探測(cè)的接收器位置的發(fā)射線圈，開(kāi)始功率傳遞到接收器。作為此實(shí)施例的示例，探測(cè)電路系統(tǒng)連接到第二線圈，并且電壓應(yīng)用到第一發(fā)射線圈，所述探測(cè)電路系統(tǒng)被用于監(jiān)測(cè)由第一線圈和第二線圈形成的電容器之間的電容變化。

在另一實(shí)施例中，電容的第二電極定位在第一發(fā)射線圈的中心。實(shí)施例提出通過(guò)使用電容探測(cè)來(lái)局部化接收器。該方法將幾乎不涉及任何功耗， 是快速的并且不干涉感應(yīng)功率傳遞。在作為第一電極的初級(jí)線圈和定位在初級(jí)線圈中心的第二電極之間實(shí)現(xiàn)探測(cè)電容器。接收器的探測(cè)因此直接對(duì)應(yīng)于功率發(fā)射器線圈的位置并且需要較不復(fù)雜的局部化算法。換言之，在第一發(fā)射線圈的中心提供電極允許更精確探測(cè)相對(duì)于第一發(fā)射線圈位置的接收器位置。特別地，發(fā)射器能夠更精確地區(qū)分其中接收器恰好定位于第一發(fā)射線圈頂部上的情形和其中接收器部分地覆蓋第一發(fā)射線圈的另一情形。如果接收器恰好定位于第一發(fā)射線圈頂部上，電容變化將大于接收器部分地定位于第一發(fā)射線圈頂部上的情形。另外，如果發(fā)射器包括多個(gè)發(fā)射線圈，每個(gè)發(fā)射線圈設(shè)有在發(fā)射線圈中心的電極， 每一個(gè)該發(fā)射線圈與其中心電極形成電容器。如果接收器安置在發(fā)射器的表面上，一個(gè)該電容器表現(xiàn)出其電容的最大變化。所述電容器為由發(fā)射線圈和最靠近接收器的其相應(yīng)中心電極形成的電容器。因而，判定哪個(gè)發(fā)射器線圈最靠近接收器是比較簡(jiǎn)單的。第二電極可具有若干種形狀，包括有可能具有狹縫以減小渦電流的圓形、橢圓形、 矩形金屬板，線圈，在一側(cè)彼此連接的一組細(xì)導(dǎo)體等等。第二電極可以恰好定位于第一發(fā)射線圈的中心，然而，為了在第一發(fā)射線圈和第二電極之間形成電容器，第二電極也可以偏離中心定位。僅僅要求將第二電極定位于第一發(fā)射線圈內(nèi)。作為此實(shí)施例的示例，探測(cè)電路系統(tǒng)連接到電容器的任何一個(gè)該電極，并且電壓應(yīng)用到第一發(fā)射線圈，探測(cè)電路系統(tǒng)探測(cè)由第一發(fā)射線圈和在第一發(fā)射線圈中心的第二電極形成的電容器之間的電容變化。一種用于探測(cè)接收器裝置的無(wú)線功率發(fā)射器，所述發(fā)射器包括作為電容器的第一電極的第一發(fā)射線圈以及定位在第一發(fā)射線圈中心的電容器的第二電極，該發(fā)射器還包括連接到電容器的任何一個(gè)該電極的探測(cè)電路系統(tǒng)，所述發(fā)射器包括
第一單元，其用于應(yīng)用電壓到第一發(fā)射線圈，
探測(cè)電路系統(tǒng)，其用于探測(cè)由第一和第二電極形成的電容器的電容變化。在一實(shí)施例中，第一發(fā)射線圈的繞組包括繞組的內(nèi)部分和繞組的外部分。繞組的內(nèi)部分為第一電極并且繞組的外部分為第二電極。例如在發(fā)射裝置的待機(jī)模式中，如果內(nèi)繞組和外繞組彼此斷開(kāi)，該布置變?yōu)殡娙莶贾?，其中?nèi)部分和外部分用作電極。如果具有電容屬性的裝置安置在該布置頂部上，這些電極之間的容量增大。通過(guò)使用所描述的方法其中之一測(cè)量電容，可以探測(cè)到裝置。如果裝置被探測(cè)到，內(nèi)繞組和外繞組可以被連接從而使該發(fā)射器線圈用作感應(yīng)功率發(fā)射器。不必在發(fā)射器的表面中提供附加電極。使用內(nèi)繞組和外繞組允許精確探測(cè)相對(duì)于第一發(fā)射線圈位置的接收器位置。在另一實(shí)施例中，所探測(cè)的電容變化表明接收器鄰近發(fā)射器。該方法還包括步驟 激活發(fā)射器，使得發(fā)射器開(kāi)始與接收器交流(communicate)或發(fā)射功率到接收器。
該實(shí)施例允許發(fā)射器進(jìn)入低功率休眠狀態(tài)，在探測(cè)到與無(wú)線功率接收器有關(guān)的事件時(shí)發(fā)射器從該休眠狀態(tài)被喚醒。這種事件可以是探測(cè)到電容變化。換言之，當(dāng)沒(méi)有接收器被探測(cè)到時(shí)，發(fā)射器處于待機(jī)模式，這意味著沒(méi)有發(fā)射線圈被激活從而發(fā)射功率或者與接收器交流。如果電容變化被探測(cè)到，最有可能的是接收器安置在發(fā)射器上。因而，發(fā)射器被喚醒，這意味著待機(jī)模式結(jié)束并且發(fā)射器進(jìn)入工作模式。在工作模式中，發(fā)射器可以以感應(yīng)方式提供功率到接收器，或者可以首先以附加交流過(guò)程啟動(dòng)以進(jìn)一步確認(rèn)接收器。在工作模式中，發(fā)射器的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射線圈被用于以感應(yīng)方式傳遞功率到接收器，或者以感應(yīng)方式與接收器交流。 在一實(shí)施例中，所應(yīng)用的電壓為AC電壓，或者DC電壓，或者電壓脈沖，或者階梯函數(shù)。如果應(yīng)用到電容器的一個(gè)電極的電壓為AC電壓，與電容器的電容成比例的電流流過(guò)該電容器。通過(guò)正確地調(diào)整AC電壓的值和頻率，電流可以比較小，使得少量功率耗散。 電流變化涉及接收器可能安置在發(fā)射器上。例如通過(guò)探測(cè)電流是否超過(guò)預(yù)定義值，和/或通過(guò)探測(cè)電流是否減小低于預(yù)定義值，探測(cè)電流變化是比較簡(jiǎn)單的并且可以功率高效地執(zhí)行。如果所應(yīng)用的電壓為電壓脈沖或階梯函數(shù)，電容器在時(shí)域中的響應(yīng)可以由探測(cè)電路系統(tǒng)分析。取決于電容器的電容，特定響應(yīng)可以被探測(cè)到。如果接收器安置在發(fā)射器上， 響應(yīng)不同于接收器不安置在無(wú)線功率裝置上的情形?？梢酝ㄟ^(guò)將電阻與電容器串聯(lián)耦合并且應(yīng)用電壓脈沖或階梯函數(shù)到該串聯(lián)布置， 完成響應(yīng)特性的測(cè)量。當(dāng)電壓從中性變化到預(yù)定義值時(shí)，電容兩端的電壓上升，并且取決于電壓的預(yù)定義值和電容器的電容，比上升(specific raise)可以被測(cè)量。當(dāng)裝置被安置時(shí)電容增大，并且因此如果裝置被安置，上升時(shí)間更長(zhǎng)。當(dāng)定義長(zhǎng)度的電壓脈沖應(yīng)用到該串聯(lián)布置時(shí)，在所應(yīng)用的電壓從預(yù)定義電壓下降到中性電壓時(shí)，電容器兩端的電壓逐漸減小。衰變時(shí)間為對(duì)電容器的電容的度量。在另一實(shí)施例中，發(fā)射器包括由各第一和第二電極對(duì)形成的多個(gè)電容。該方法還包括探測(cè)每一個(gè)所述多個(gè)電容器的電容變化的步驟，并且包括依據(jù)哪個(gè)所述多個(gè)電容器的電容變化被探測(cè)到而確定接收器的位置的步驟。通過(guò)提供多個(gè)電極，每個(gè)相鄰對(duì)的電極形成電容器。通過(guò)探測(cè)每一個(gè)這些電極對(duì)之間的電容變化，發(fā)射器能夠比較精確地探測(cè)接收器定位于發(fā)射器上哪個(gè)位置。具有最大電容變化的電容靠近接收器。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種用于探測(cè)接收器的發(fā)射器。發(fā)射器旨在以感應(yīng)方式發(fā)射到接收器。發(fā)射器包括作為第一電極的第一發(fā)射線圈和第二電極。第一電極和第二電極形成電容器。發(fā)射器還包括第一單元，其用于應(yīng)用電壓到任何一個(gè)該電極；以及探測(cè)電路系統(tǒng)，其連接到電容的任何一個(gè)該電極以用于探測(cè)電容器的電容變化。在一實(shí)施例中，該發(fā)射器還包括第二發(fā)射線圈，其為第二電極。在另一實(shí)施例中，第二電極定位在第一發(fā)射線圈的中心。在另一實(shí)施例中，電容變化的探測(cè)表明接收器鄰近發(fā)射器，以及發(fā)射器包括用于激活發(fā)射器的第二單元，使得發(fā)射器可以啟動(dòng)與接收器交流或者發(fā)射功率到接收器。發(fā)射器以及發(fā)射器實(shí)施例提供與根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法和根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法的相應(yīng)實(shí)施例相同的益處。發(fā)射器具有類似的實(shí)施例，所述實(shí)施例具有與方法的相應(yīng)實(shí)施例相似的效果。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了另一種利用發(fā)射器探測(cè)接收器的方法。發(fā)射器旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到接收器。該發(fā)射器包括作為電極的第一發(fā)射線圈。該方法包括下述步驟應(yīng)用電壓到電極，以及探測(cè)由第一電極和接地形成或者由第一電極和接收器形成的電容器的電容變化。第一電極與接地或者與接收器形成電容。如果接收器變得鄰近第一電極，電容變化并且電荷朝向第一電極或離開(kāi)第一電極流動(dòng)。通過(guò)探測(cè)流向或流自第一電極的電流，獲得了用于探測(cè)接收器的有效和高效的方案，該方案不是一種復(fù)雜設(shè)計(jì)并且因此節(jié)約成本。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，還提供了一種用于探測(cè)接收器的發(fā)射器。發(fā)射器旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到接收器。該發(fā)射器包括作為第一電極的第一發(fā)射線圈；第一單元，其用于應(yīng)用電壓到電極；以及探測(cè)電路系統(tǒng)，其連接到電極以用于探測(cè)由電極和接地或者電極和接收器形成的電容器的電容變化。在此文件的上下文中，應(yīng)注意措詞電容器的使用 并不指集總(lumped)電容器。另夕卜，發(fā)射器、功率發(fā)射器和無(wú)線功率發(fā)射器在本發(fā)明的上下文中是可互換的術(shù)語(yǔ)。發(fā)射器的特性在于發(fā)射器旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到接收器。接收器、接收器裝置和功率接收器裝置在本發(fā)明上下文中是可互換的術(shù)語(yǔ)。接收器的特性在于接收器旨在以感應(yīng)方式接收功率。另外，用于應(yīng)用電壓到任何一個(gè)該電極或者任何一個(gè)該發(fā)射線圈的第一單元可以是電壓源。本發(fā)明的這些和其它方面通過(guò)下述實(shí)施例而顯見(jiàn)，并且參考下述實(shí)施例將得以闡述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，兩個(gè)或更多個(gè)上述本發(fā)明的實(shí)施例、實(shí)施方式和/或方面可以按照任何被認(rèn)為是有用的方式組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于本說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)施與系統(tǒng)的所述調(diào)整和變化對(duì)應(yīng)的該系統(tǒng)和/或方法的調(diào)整和變化。


在圖中
圖1描述根據(jù)本發(fā)明的電容探測(cè)的原理，
圖2a描述根據(jù)本發(fā)明的電容探測(cè)的基本結(jié)構(gòu)，
圖2b描述用于電容探測(cè)的多個(gè)不同電路拓?fù)洌?br> 圖3描述根據(jù)本發(fā)明的自由位置發(fā)射器的示意性框圖表示系統(tǒng)，
圖4描述圖3中的系統(tǒng)的示意性表示電路，
圖5描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電路，
圖6描述圖5的等效電路，
圖7描述被多個(gè)線圈覆蓋的發(fā)射器表面，
圖8描述根據(jù)實(shí)施例的電容探測(cè)系統(tǒng)，
圖9描述根據(jù)實(shí)施例的電容探測(cè)系統(tǒng)，
圖10描述根據(jù)另一實(shí)施例的具有局部化的電容探測(cè)系統(tǒng)，圖11描述當(dāng)應(yīng)用DC電壓 時(shí)探測(cè)電路系統(tǒng)的第一示例， 圖12描述當(dāng)應(yīng)用DC電壓時(shí)探測(cè)電路系統(tǒng)的第二示例， 圖13描述當(dāng)應(yīng)用DC電壓時(shí)探測(cè)電路系統(tǒng)的第三示例， 圖14描述當(dāng)應(yīng)用AC電壓時(shí)探測(cè)電路系統(tǒng)的第四示例， 圖15描述在初級(jí)線圈的中心具有星形電極的示例， 圖16描述具有由Ll代表的單個(gè)線圈和探測(cè)電容器的發(fā)射器， 圖17描述探測(cè)單元測(cè)量電壓而不是電流的實(shí)施例， 圖18描述兩個(gè)線圈之間的電容測(cè)量電路的概述(outline)， 圖19描述線圈和中心的電極之間的電容測(cè)量電路的基本概述， 圖20a描述具有實(shí)施的電容的機(jī)械概述， 圖20b描述所描述的測(cè)量方法的等效電路， 圖20c描述該測(cè)量方法的所描述的第二實(shí)施例的等效電路，
圖21描述在寬的頻率范圍上介電常數(shù)譜的曲線圖。介電常數(shù)的實(shí)部和虛部被示出，并且描述了各種過(guò)程離子和偶極弛豫，以及在更高能量的原子和電子諧振， 圖22描述低待機(jī)功率架構(gòu)， 圖23示意性示出本發(fā)明的方法的流程圖。應(yīng)注意，在不同圖中用相同附圖標(biāo)記表示的項(xiàng)具有相同結(jié)構(gòu)特征和相同功能，或者為相同信號(hào)。在已經(jīng)解釋這一項(xiàng)的功能和/或結(jié)構(gòu)的情況下，無(wú)需在詳細(xì)描述中對(duì)其重復(fù)解釋。各圖純粹是圖解性的且未按比例繪制。特別是為了清楚，一些尺寸被強(qiáng)烈夸大。
具體實(shí)施例方式圖1描述根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)安置在發(fā)射器表面102上的裝置106的方法的原理。 發(fā)射器表面下方的電極108、110、112、114用于探測(cè)安置在發(fā)射器表面102上待充電的裝置 106。該方法是基于這樣的事實(shí)安置在發(fā)射器表面102上的裝置106將改變位于發(fā)射器頂表面102下的兩個(gè)電極108、110、112、114之間的電容。將這種裝置106安置在發(fā)射器表面102上改變存在于不同電極108、110、112、114之間電容的值。這起因于由電極108、110、 112、114形成的兩個(gè)電容器極板之間空間的一部分的介電常數(shù)的感應(yīng)變化，兩個(gè)電極的介電距離的感應(yīng)變化，或者其組合。電容變化在圖1中由被覆蓋和未被覆蓋的表面之間的電場(chǎng)線104模式差異來(lái)表示。對(duì)于平行板電容器，兩個(gè)電極之間的電容由下式給出 C=^(1)
α
其中ε為極板之間的介質(zhì)的介電常數(shù)，A為極板的面積以及d為極板之間的距離。因此，電容線性地依賴于極板之間的介質(zhì)的介電常數(shù)。對(duì)于同一平面內(nèi)的兩個(gè)極板，存在更復(fù)雜的關(guān)系。然而，仍存在對(duì)介電常數(shù)的依存性。對(duì)于在發(fā)射器表面102下的兩個(gè)電極108、 110、112、114之間形成的電容器，當(dāng)裝置106安置在發(fā)射器頂表面102上時(shí)，介電常數(shù)將改變(增大)。可以通過(guò)若干方式探測(cè)到得到的電容變化。圖2a描述根據(jù)一實(shí)施例的探測(cè)方法。采用電壓源216應(yīng)用電壓到一個(gè)電極204(代表一個(gè)電容器極板)，該電壓源可以是幅值大于或等于零的AC或DC電壓。連接到另一電極206 (代表第二電容器極板)的探測(cè)電路系統(tǒng)212用于監(jiān)測(cè)形成電容器202的兩個(gè)電極 204,206之間的電容。電容變化表示裝置214安置并且這個(gè)事件將借助探測(cè)信號(hào)208而發(fā)出信號(hào)。線210代表電容器202的電極204、206之間的電場(chǎng)線。當(dāng)在電容器202兩端應(yīng)用DC電壓時(shí)以及當(dāng)裝置214隨后安置于發(fā)射器上時(shí)，電荷重新分布導(dǎo)致小的電流，該電流可以作為檢測(cè)電阻兩端的電壓被探測(cè)到。存儲(chǔ)在電容器極板上的電荷的變化由下式給出
權(quán)利要求
1.一種利用發(fā)射器(800)探測(cè)接收器(106，214，2311，2521)的方法(2600)，其中該發(fā)射器(800)旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到該接收器(106，214，2311，2521)，該發(fā)射器(800) 包括作為第一電極(204，704，810，904，1504)的第一發(fā)射線圈(218，704，810，1504)和第二電極(206，702，812，906，1506)，第一電極(204，704，810，904，1504)和第二電極(206，702， 812,906,1506)形成電容器(202，802)，該方法(2600)包括下述步驟應(yīng)用(2602)電壓到任何一個(gè)該電極(204，206，702，704,810,812,904,906,1504， 1506)，探測(cè)(2604)該電容器(202，802)的電容變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(2600)，其中該發(fā)射器(800)還包括第二發(fā)射線圈(702， 812)，其中該第二發(fā)射線圈(702，812)為該第二電極(206，702，812，906，1506)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(2600)，其中該電容器(202，802)的第二電極(206，702， 812,906,1506)定位在該第一發(fā)射線圈(218，704，810，1504)的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(2600)，其中該第一發(fā)射線圈(218，704，810，1504)的繞組包括繞組的內(nèi)部分和繞組的外部分，其中該繞組的內(nèi)部分為該第一電極(204，704，810， 904，1504)并且該繞組的外部分為該第二電極(206，702，812，906，1506)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)的方法(2600)，其中該發(fā)射器(800)包括由多個(gè)該第一電極和該第二電極對(duì)形成的多個(gè)電容器，該方法(2600)還包括下述步驟探測(cè)每一個(gè)所述多個(gè)電容器的電容變化，依據(jù)哪個(gè)所述多個(gè)電容器的電容變化被探測(cè)到，確定該接收器(106，214，2311，2521) 的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)的方法(2600)，其中所探測(cè)的電容變化表明該接收器(106，214，2311，2521)鄰近該發(fā)射器(800)，以及其中該方法還包括下述步驟激活(2606)該發(fā)射器(800)，使得該發(fā)射器(800)開(kāi)始與該接收器(106，214，2311， 2521)交流或者發(fā)射功率到該接收器(106，214，2311，2521 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法(2600)，其中所探測(cè)的電容變化表明該接收器(106，214， 2311,2521)鄰近該發(fā)射器(800)，以及其中該方法還包括下述步驟激活(2606)該發(fā)射器(800)，使得該發(fā)射器(800)開(kāi)始與該接收器(106，214，2311， 2521)交流或者發(fā)射功率到該接收器(106，214，2311，2521)。
8.一種用于探測(cè)接收器(106，214，2311，2521)的發(fā)射器(800)，該發(fā)射器(800)旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到該接收器(106，214，2311，2521 )，該發(fā)射器(800)包括作為第一電極(204，704，810，904，1504)的第一發(fā)射線圈(218，704，810，1504)和第二電極(206，702，812，906，1506)，該第一電極(204，704，810，904，1504)和該第二電極(206， 702,812,906,1506)形成電容器(202，802)，第一單元(216)，其用于應(yīng)用電壓到任何一個(gè)該電極(204，206，702，704，810、812， 904,906,1504，1506)，探測(cè)電路系統(tǒng)(212)，其連接到該電容器(202，802)的任何一個(gè)該電極(204，206，702， 704，810、812，904、906，1504，1506)以用于探測(cè)該電容器(202，802)的電容變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)射器(800)，還包括第二發(fā)射線圈(702，812)，其中該第二發(fā)射線圈(702，812)為該第二電極(206，702，812，906，1506)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)射器(800)，其中該第二電極(206，702，812，906，1506)定位在該第一發(fā)射線圈(218，704，810，1504)的中心。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任意一項(xiàng)的發(fā)射器(800)，其中所探測(cè)的電容變化表明該接收器(106，214，2311，2521)鄰近該發(fā)射器(800)，并且該發(fā)射器(800)包括第二單元以用于激活該發(fā)射器，使得該發(fā)射器(800)開(kāi)始與該接收器(106，214，2311，2521)交流或者發(fā)射功率到該接收器(106，214，2311，2521 )。
12.一種利用發(fā)射器(800)探測(cè)接收器的方法(2600)，其中該發(fā)射器(800)旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到該接收器(106，214，2311，2521)，該發(fā)射器(800)包括第一發(fā)射線圈 (218，704，810，1504)作為電極(220)，該方法包括下述步驟應(yīng)用(2602)電壓到該電極(220)，探測(cè)(2604 )由該電極(220 )和接地(222 )形成的或者由該電極(220 )和該接收器形成的電容器的電容變化。
13.一種用于探測(cè)接收器(106，214，2311，2521)的發(fā)射器(800)，該發(fā)射器(800)旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到該接收器(106，214，2311，2521 )，該發(fā)射器(800)包括第一發(fā)射線圈，其作為第一電極(220)，第一單元(216)，其用于應(yīng)用電壓到該電極(220)，探測(cè)電路系統(tǒng)(212)，其連接到該電極(220)以用于探測(cè)由該電極(220)和接地(222) 形成的或者由該電極(220)和該接收器形成的電容器的電容變化。
全文摘要
提供了利用發(fā)射器探測(cè)接收器(214)的方法和用于探測(cè)接收器的發(fā)射器。發(fā)射器旨在以感應(yīng)方式發(fā)射功率到接收器(214)。發(fā)射器包括作為第一電極(204)的第一發(fā)射線圈和第二電極(206)。第一電極(204)和第二電極(206)形成電容器(202)。該方法包括下述步驟應(yīng)用電壓(216)到任何一個(gè)該電極(204，206)并且探測(cè)電容器(202)的電容變化。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102449874SQ201080023051
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者范瓦格寧根 A., M. D. 博爾 B., 勒夫 C., 瓦芬施密特 E., 伊塞博特 L., a. 特雷弗斯 M. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司