无线供电中的电容性元件耦合的制作方法
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 每个禪合板420的宽度，"S"是W上图4中的短划线箭头414所指示 的邻近电容性禪合板402、404之间的间距，并且"d"是424处的括号所指示的电介质覆盖 物422厚度。可使用上述参数的组合来满足恒定谐振频率的条件，如等式8所指示的。
等 式8。
[002引在等式8中，L'、L"和L' "每个表示在预定义间隔距离"D"处将1、2和3个充电 不足设备放置在Tx线圈的顶部上时的解谐的Tx线圈电感。在一个示例中，宽度是2 毫米（mm)，电介质覆盖物的厚度"d"是1. 3mm，充电不足设备410的长度"1" 412的长度是 120mm，邻近电容性禪合板402、404之间的间距"s"414是35mm，并且充电不足设备之间的 间隔"D"是6mm。
[0029] 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。电容性禪 合板402、404在策略上间隔开W提供大的位置灵活性，使得无论充电不足设备410被放置 在什么取向/位置，在充电不足设备与两个禪合板402、404之间总是存在大约相同量的重 叠，如502、504、506中的每一个所指示的。
[0030] 图5B图示出功率发射单元和多个充电不足设备的顶视图。当将具有传导部件的 多个充电不足设备放置在功率发射单元上时，可将传导部件、诸如充电不足设备410内的 金属物体的解谐效果放大。在某些方面中，本文所述的技术可补偿如508、510、512所指示 的多个充电不足设备410中的附加传导部件。
[0031] 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。在方框 602处，方法600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。 在方框604处，方法600包括形成将被电容地禪合到DUC中的传导部件的发射线圈的电容 性元件。
[0032] 如上文所讨论的，电容性元件可并联配置、串联配置或其任何组合形成。在该 些配置中的任何一个中，Tx线圈与Rx线圈之间的电感性禪合可受到由于Tx线圈与DUC的 传导元件的相互作用而引起的Tx线圈的谐振频率的改变的影响。此外，谐振频率的改变可 影响Tx线圈与Rx线圈之间的功率传递效率。在某些情形中，将电容性元件形成为线圈下 面的电极板。在其他情形中，将电容性元件W交叉指图案形成为多个板。
[0033] 图7图示出无线供电系统中的电容性禪合的方法。如上文所讨论的，可将功率发 射单元电感地禪合到功率接收单元。然而，功率接收单元的传导部件可干扰电感性禪合。在 方框702处，可通过被禪合到电感部件的在602处形成的电容性元件之间的电容性禪合来 调整功率发射单元与功率接收单元之间的电感性禪合。在704处，诸如在调整702期间的 电感性禪合的改变补偿由于传导部件而引起的改变。在706处，改变电感性禪合可W相对 于谐振频率和效率的改变。形成的电容性元件与DUC的传导部件之间的电容性禪合导致对 Tx线圈的谐振频率的调整W及因此Tx线圈与Rx线圈之间的电感性禪合。
[0034] 示例 1 本文所述的技术一般地设及无线传输和创建电容性装置，诸如电容性元件W与充电不 足设备（DUC)的传导部件禪合。例如，DUC可具有各种传导部件，诸如DUC的框架中的金属， 其可摆脱DUC的发射线圈与接收线圈之间的预期的电感性禪合。
[0035] 示例 2 本文所述的技术可包括无线充电部件，其包括发射线圈和电容性装置，诸如将禪合到 充电不足设备（DUC)的传导部件的电容性元件。虽然发射线圈将被电感地禪合到DUC的接 收线圈，但电容性装置针对DUC的(一个或多个)传导部件的电感禪合破裂（disruption)进 行调整。
[0036] 示例 3 本文所述的技术可包括充电不足设备（DUC)的无线功率接收单元。该接收单元可包括 将被电感地禪合到功率发射单元的发射线圈的接收线圈。接收单元可包括传导部件，诸如 金属框架，或者将被电容地禪合到发射线圈的电容性元件的DUC的其他计算部件。传导部 件与电容性元件之间的电容性禪合可针对接收线圈和发射线圈之间的电感性禪合中的破 裂而进行调整，其否则可由于DUC的传导元件而发生。
[0037]示例4 本文所述的技术可包括无线功率发射单元，其包括发射线圈和电容性元件。接收单元 可包括将被电感地禪合到发射线圈的接收线圈。接收单元可包括传导部件，诸如金属框架 或将电容地禪合到电容性元件的DUC的其他计算部件。传导部件与电容性元件之间的电容 性禪合可针对接收线圈和发射线圈之间的电感性禪合中的破裂而进行调整，其否则可由于 DUC的传导元件而发生。
[003引并非本文所述和所示的所有部件、特征、结构、特性等都需要包括在特定示例或方 面中。如果本说明书叙述例如"可"、"可能"或"可包括部件、特征、结构或特性，则并不 要求包括该特定部件、特征、结构或特性。如果本说明书或权利要求提及"一"或"一个"元 素，则其并不意味着仅存在元素中的一个。如果本说明书或权利要求提及"附加"元素，贝U 其并不排除存在超过一个附加元素。
[0039] 应注意的是虽然已参考特定实施描述了某些方面，但根据某些方面可能有其他实 施。另外，图中所示和/或本文所述的电路元件或其他特征的布置和/或顺序不需要W所 示和所述的特定方式布置。根据某些方面可能有许多其他布置。
[0040] 在图中所示的每个系统中，在某些情况下的元素可每个具有相同的参考标号或不 同的参考标号W建议所表示的元素可W是不同和/或类似的。然而，元素可足够灵活而具 有不同的实施并与本文所示或所述的某些或所有系统一起工作。图中所示的各种元素可W 是相同或不同的。哪个被称为第一元素和哪个被称为第二元素是任意的。
[0041] 应理解的是上述示例中的特定细节可在一个或多个方面中的任何地方使用。例 如，还可相对于本文所述的方法或计算机可读介质的任一个来实现上述计算设备的所有可 选特征。此外，虽然在本文中可能已使用流程图和/或状态图来描述各方面，但技术不限于 那些图或本文中的相应描述。例如，流程不需要移动通过每个所示的框或状态或不需要W 本文所示和所述的完全相同的顺序来移动。
[0042] 本技术不限于本文中列出的特定细节。事实上，已受益于本公开的本领域的技术 人员将认识到在本技术的范围内可从前述描述和附图进行许多其他变化。因此，定义本技 术的范围的是包括其任何修改的W下权利要求书。
【主权项】
1. 一种形成无线功率发射单元的方法，包括： 形成将被电感地耦合到充电不足设备（DUC)的接收线圈的发射线圈；以及 形成将被电容地耦合到DUC的传导部件的发射线圈的电容性元件。2. 权利要求1的方法，其中，电容性元件与传导部件之间的电容性耦合导致对发射线 圈与接收线圈之间的电感性耦合的调整。3. 权利要求2的方法，其中，所述调整至少部分地补偿由于DUC的传导部件而发生的 电感性耦合的改变。4. 权利要求3的方法，其中，电感性耦合的改变与发射线圈与接收线圈之间的功率传 递的效率和发射线圈的谐振频率的改变有关。5. 权利要求1一4的任何组合的方法，其中电容性元件相对于发射线圈而串联地形 成。6. 权利要求1一4的任何组合的方法，其中电容性元件相对于发射线圈并联地形成。7. 权利要求1一6的任何组合的方法，其中电容性元件包括在发射线圈之下形成的电 极板。8. 权利要求1一6的任何组合的方法，其中电容性元件包括以交叉指图案在发射线圈 与用于发射线圈的电介质盖之间形成的多个电极板。9. 一种无线充电部件，包括： 发射线圈，将被电感地耦合到充电不足设备（DUC)的接收线圈；以及 发射线圈的电容性元件，将被电容地耦合到DUC的传导部件。10. 权利要求9的无线充电部件，其中，电容性元件与传导部件之间的电容性耦合导 致对发射线圈与接收线圈之间的电感性耦合的调整。11. 权利要求10的无线充电部件，其中，所述调整至少部分地补偿由于DUC的传导部 件而发生的电感性耦合的改变。12. 权利要求11的无线充电部件，其中，电感性耦合的改变与发射线圈的谐振频率和 发射线圈与接收线圈之间的功率传递的效率的改变有关。13. 权利要求9一12的任何组合的无线充电部件，其中电容性元件被串联地设置在发 射线圈中。14. 权利要求9一12的任何组合的无线充电部件，其中电容性元件被与发射线圈并联 地设置。15. 权利要求9一14的任何组合的无线充电部件，其中电容性元件包括在发射线圈下 面形成的电极板。16. 权利要求9一14的任何组合的无线充电部件，其中电容性元件包括以交叉指图案 在发射线圈与用于发射线圈的电介质盖之间形成的多个电极板。17. -种充电不足设备（DUC)的无线功率接收单元，包括： 接收线圈，将被电感地耦合到功率发射单元的发射线圈； DUC的传导部件，将被电容地耦合到发射线圈的电容性元件，其中，所述发射线圈将被 电感地耦合到接收线圈。18. 权利要求17的无线功率接收单元，其中，电容性元件与传导部件之间的电容性耦 合导致对发射线圈与接收线圈之间的电感性耦合的调整。19. 权利要求18的无线功率接收单元，其中，所述调整至少部分地补偿由于DUC的传 导部件而发生的电感性耦合的改变。20. -种无线功率发射单元，包括 发射线圈，将被电感地耦合到充电不足设备（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耦合；以及 发射线圈的电容性元件，将被电容地耦合到DUC的传导部件，并补偿与DUC的传导部件 相关联的电感性耦合的减少。21. 权利要求20的无线功率发射单元，其中，电感性耦合的改变与发射线圈的谐振频 率和发射线圈与接收线圈之间的功率传递的效率的改变有关。22. 权利要求20 - 21的任何组合的无线功率发射单元，其中电容性元件被与发射线 圈串联地设置；或者其中电容性元件被与发射线圈并联地设置。23. 权利要求20- 22的任何组合的无线功率发射单元，其中电容性元件包括在发射 线圈下面形成的电极板。24. 权利要求20- 22的任何组合的无线功率发射单元，其中电容性元件包括以交叉 指图案在发射线圈与用于发射线圈的电介质盖之间形成的多个电极板。
【专利摘要】无线供电中的电容性元件耦合。在本文中描述了无线供电系统中的电容性耦合的技术。该技术可包括形成将被电感地耦合到充电不足设备（DUC）的接收线圈的发射线圈。该技术可包括形成将被电容地耦合到DUC的传导部件的发射线圈的电容性元件。
【IPC分类】H01P5/08, H02J17/00
【公开号】CN104901430
【申请号】CN201510062699
【发明人】S.杨, J.科拉蒂科雷纳拉延, S.卡斯图里, J.罗森菲尔德, M.汉南
【申请人】英特尔公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月6日
【公告号】DE102015100781A1, US20150255988
【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 每个禪合板420的宽度，"S"是W上图4中的短划线箭头414所指示 的邻近电容性禪合板402、404之间的间距，并且"d"是424处的括号所指示的电介质覆盖 物422厚度。可使用上述参数的组合来满足恒定谐振频率的条件，如等式8所指示的。
等 式8。
[002引在等式8中，L'、L"和L' "每个表示在预定义间隔距离"D"处将1、2和3个充电 不足设备放置在Tx线圈的顶部上时的解谐的Tx线圈电感。在一个示例中，宽度是2 毫米（mm)，电介质覆盖物的厚度"d"是1. 3mm，充电不足设备410的长度"1" 412的长度是 120mm，邻近电容性禪合板402、404之间的间距"s"414是35mm，并且充电不足设备之间的 间隔"D"是6mm。
[0029] 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。电容性禪 合板402、404在策略上间隔开W提供大的位置灵活性，使得无论充电不足设备410被放置 在什么取向/位置，在充电不足设备与两个禪合板402、404之间总是存在大约相同量的重 叠，如502、504、506中的每一个所指示的。
[0030] 图5B图示出功率发射单元和多个充电不足设备的顶视图。当将具有传导部件的 多个充电不足设备放置在功率发射单元上时，可将传导部件、诸如充电不足设备410内的 金属物体的解谐效果放大。在某些方面中，本文所述的技术可补偿如508、510、512所指示 的多个充电不足设备410中的附加传导部件。
[0031] 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。在方框 602处，方法600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。 在方框604处，方法600包括形成将被电容地禪合到DUC中的传导部件的发射线圈的电容 性元件。
[0032] 如上文所讨论的，电容性元件可并联配置、串联配置或其任何组合形成。在该 些配置中的任何一个中，Tx线圈与Rx线圈之间的电感性禪合可受到由于Tx线圈与DUC的 传导元件的相互作用而引起的Tx线圈的谐振频率的改变的影响。此外，谐振频率的改变可 影响Tx线圈与Rx线圈之间的功率传递效率。在某些情形中，将电容性元件形成为线圈下 面的电极板。在其他情形中，将电容性元件W交叉指图案形成为多个板。
[0033] 图7图示出无线供电系统中的电容性禪合的方法。如上文所讨论的，可将功率发 射单元电感地禪合到功率接收单元。然而，功率接收单元的传导部件可干扰电感性禪合。在 方框702处，可通过被禪合到电感部件的在602处形成的电容性元件之间的电容性禪合来 调整功率发射单元与功率接收单元之间的电感性禪合。在704处，诸如在调整702期间的 电感性禪合的改变补偿由于传导部件而引起的改变。在706处，改变电感性禪合可W相对 于谐振频率和效率的改变。形成的电容性元件与DUC的传导部件之间的电容性禪合导致对 Tx线圈的谐振频率的调整W及因此Tx线圈与Rx线圈之间的电感性禪合。
[0034] 示例 1 本文所述的技术一般地设及无线传输和创建电容性装置，诸如电容性元件W与充电不 足设备（DUC)的传导部件禪合。例如，DUC可具有各种传导部件，诸如DUC的框架中的金属， 其可摆脱DUC的发射线圈与接收线圈之间的预期的电感性禪合。
[0035] 示例 2 本文所述的技术可包括无线充电部件，其包括发射线圈和电容性装置，诸如将禪合到 充电不足设备（DUC)的传导部件的电容性元件。虽然发射线圈将被电感地禪合到DUC的接 收线圈，但电容性装置针对DUC的(一个或多个)传导部件的电感禪合破裂（disruption)进 行调整。
[0036] 示例 3 本文所述的技术可包括充电不足设备（DUC)的无线功率接收单元。该接收单元可包括 将被电感地禪合到功率发射单元的发射线圈的接收线圈。接收单元可包括传导部件，诸如 金属框架，或者将被电容地禪合到发射线圈的电容性元件的DUC的其他计算部件。传导部 件与电容性元件之间的电容性禪合可针对接收线圈和发射线圈之间的电感性禪合中的破 裂而进行调整，其否则可由于DUC的传导元件而发生。
[0037]示例4 本文所述的技术可包括无线功率发射单元，其包括发射线圈和电容性元件。接收单元 可包括将被电感地禪合到发射线圈的接收线圈。接收单元可包括传导部件，诸如金属框架 或将电容地禪合到电容性元件的DUC的其他计算部件。传导部件与电容性元件之间的电容 性禪合可针对接收线圈和发射线圈之间的电感性禪合中的破裂而进行调整，其否则可由于 DUC的传导元件而发生。
[003引并非本文所述和所示的所有部件、特征、结构、特性等都需要包括在特定示例或方 面中。如果本说明书叙述例如"可"、"可能"或"可包括部件、特征、结构或特性，则并不 要求包括该特定部件、特征、结构或特性。如果本说明书或权利要求提及"一"或"一个"元 素，则其并不意味着仅存在元素中的一个。如果本说明书或权利要求提及"附加"元素，贝U 其并不排除存在超过一个附加元素。
[0039] 应注意的是虽然已参考特定实施描述了某些方面，但根据某些方面可能有其他实 施。另外，图中所示和/或本文所述的电路元件或其他特征的布置和/或顺序不需要W所 示和所述的特定方式布置。根据某些方面可能有许多其他布置。
[0040] 在图中所示的每个系统中，在某些情况下的元素可每个具有相同的参考标号或不 同的参考标号W建议所表示的元素可W是不同和/或类似的。然而，元素可足够灵活而具 有不同的实施并与本文所示或所述的某些或所有系统一起工作。图中所示的各种元素可W 是相同或不同的。哪个被称为第一元素和哪个被称为第二元素是任意的。
[0041] 应理解的是上述示例中的特定细节可在一个或多个方面中的任何地方使用。例 如，还可相对于本文所述的方法或计算机可读介质的任一个来实现上述计算设备的所有可 选特征。此外，虽然在本文中可能已使用流程图和/或状态图来描述各方面，但技术不限于 那些图或本文中的相应描述。例如，流程不需要移动通过每个所示的框或状态或不需要W 本文所示和所述的完全相同的顺序来移动。
[0042] 本技术不限于本文中列出的特定细节。事实上，已受益于本公开的本领域的技术 人员将认识到在本技术的范围内可从前述描述和附图进行许多其他变化。因此，定义本技 术的范围的是包括其任何修改的W下权利要求书。
【主权项】
1. 一种形成无线功率发射单元的方法，包括： 形成将被电感地耦合到充电不足设备（DUC)的接收线圈的发射线圈；以及 形成将被电容地耦合到DUC的传导部件的发射线圈的电容性元件。2. 权利要求1的方法，其中，电容性元件与传导部件之间的电容性耦合导致对发射线 圈与接收线圈之间的电感性耦合的调整。3. 权利要求2的方法，其中，所述调整至少部分地补偿由于DUC的传导部件而发生的 电感性耦合的改变。4. 权利要求3的方法，其中，电感性耦合的改变与发射线圈与接收线圈之间的功率传 递的效率和发射线圈的谐振频率的改变有关。5. 权利要求1一4的任何组合的方法，其中电容性元件相对于发射线圈而串联地形 成。6. 权利要求1一4的任何组合的方法，其中电容性元件相对于发射线圈并联地形成。7. 权利要求1一6的任何组合的方法，其中电容性元件包括在发射线圈之下形成的电 极板。8. 权利要求1一6的任何组合的方法，其中电容性元件包括以交叉指图案在发射线圈 与用于发射线圈的电介质盖之间形成的多个电极板。9. 一种无线充电部件，包括： 发射线圈，将被电感地耦合到充电不足设备（DUC)的接收线圈；以及 发射线圈的电容性元件，将被电容地耦合到DUC的传导部件。10. 权利要求9的无线充电部件，其中，电容性元件与传导部件之间的电容性耦合导 致对发射线圈与接收线圈之间的电感性耦合的调整。11. 权利要求10的无线充电部件，其中，所述调整至少部分地补偿由于DUC的传导部 件而发生的电感性耦合的改变。12. 权利要求11的无线充电部件，其中，电感性耦合的改变与发射线圈的谐振频率和 发射线圈与接收线圈之间的功率传递的效率的改变有关。13. 权利要求9一12的任何组合的无线充电部件，其中电容性元件被串联地设置在发 射线圈中。14. 权利要求9一12的任何组合的无线充电部件，其中电容性元件被与发射线圈并联 地设置。15. 权利要求9一14的任何组合的无线充电部件，其中电容性元件包括在发射线圈下 面形成的电极板。16. 权利要求9一14的任何组合的无线充电部件，其中电容性元件包括以交叉指图案 在发射线圈与用于发射线圈的电介质盖之间形成的多个电极板。17. -种充电不足设备（DUC)的无线功率接收单元，包括： 接收线圈，将被电感地耦合到功率发射单元的发射线圈； DUC的传导部件，将被电容地耦合到发射线圈的电容性元件，其中，所述发射线圈将被 电感地耦合到接收线圈。18. 权利要求17的无线功率接收单元，其中，电容性元件与传导部件之间的电容性耦 合导致对发射线圈与接收线圈之间的电感性耦合的调整。19. 权利要求18的无线功率接收单元，其中，所述调整至少部分地补偿由于DUC的传 导部件而发生的电感性耦合的改变。20. -种无线功率发射单元，包括 发射线圈，将被电感地耦合到充电不足设备（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耦合；以及 发射线圈的电容性元件，将被电容地耦合到DUC的传导部件，并补偿与DUC的传导部件 相关联的电感性耦合的减少。21. 权利要求20的无线功率发射单元，其中，电感性耦合的改变与发射线圈的谐振频 率和发射线圈与接收线圈之间的功率传递的效率的改变有关。22. 权利要求20 - 21的任何组合的无线功率发射单元，其中电容性元件被与发射线 圈串联地设置；或者其中电容性元件被与发射线圈并联地设置。23. 权利要求20- 22的任何组合的无线功率发射单元，其中电容性元件包括在发射 线圈下面形成的电极板。24. 权利要求20- 22的任何组合的无线功率发射单元，其中电容性元件包括以交叉 指图案在发射线圈与用于发射线圈的电介质盖之间形成的多个电极板。
【专利摘要】无线供电中的电容性元件耦合。在本文中描述了无线供电系统中的电容性耦合的技术。该技术可包括形成将被电感地耦合到充电不足设备（DUC）的接收线圈的发射线圈。该技术可包括形成将被电容地耦合到DUC的传导部件的发射线圈的电容性元件。
【IPC分类】H01P5/08, H02J17/00
【公开号】CN104901430
【申请号】CN201510062699
【发明人】S.杨, J.科拉蒂科雷纳拉延, S.卡斯图里, J.罗森菲尔德, M.汉南
【申请人】英特尔公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月6日
【公告号】DE102015100781A1, US20150255988
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