[发明专利]聚焦微波场的微波无线充电器

说明书

公开了一种用于从电力发送器向电力接收器无线传输电力的装置和方法。本公开提供了用于电力接收器的位置的合理搜索过程，并且提供了使用微波多聚焦同时对多个接收器充电的功能。由电力发送器执行的无线电力发送方法包括确定电力发送器相对于至少一个电力接收器的位置的角度坐标；通过使用聚焦的微波场，基于所确定的角度坐标确定至少一个电力接收器和电力发送器之间的距离；基于所确定的角度坐标和距离确定至少一个电力接收器的位置；通过聚焦微波场到至少一个电力接收器的确定位置来无线传输电力。

技术领域

本公开涉及一种用于对便携式电子装置的电池进行无线充电的装置，更具体地，涉及一种用于确定接收无线电力的电力接收器的数量和位置并将无线电力发送到电力接收器的发送器。

背景技术

近来，便携式电子装置的数量不断增加。

电子装置通常通过有线连接从外部电源供电。然而，用户总是通过有线连接接收电力是不实际的。由于各种电子装置具有不同的电源要求，因此大多数电子装置都配备有自己的专用电源。因此，存在各种专用于各个电子装置的电源。

同时，许多便携式电子装置由电池供电。经常使用便携式电子装置常常使得电池容易耗尽。然而，电池的使用将避免在使用电子装置期间与电源有线连接的需求。但是，由于电池因装置的使用而失去电力，因此需要重新充电(或更换)。为了提供显着改善的用户体验，已经提出了一种通过微波向电子装置无线供电的电源。微波电力传输能够使无线电力传输到电子装置而无需任何有线连接。

无线电力传输的效率取决于电力接收器(RX)和发送器(TX)的尺寸以及RX与TX之间的距离。随着TX与RX之间距离的增加，发送的微波显著发散。微波的发散率由发送孔径尺寸、距离和工作波长之间的关系确定。为了近似估计可实现的效率，RX天线孔径表示为D_RX，D_TX表示针对接收器位置重新计算的等效TX孔径尺寸。以包括从TX天线发出的主电力通量的方式确定等效孔径D_TX。电力传输的效率η同RX天线孔径的平方与等效TX天线孔径的平方的比率成比例(η～D_RX²/D_TX²)。图1A和图1B示出了基于TX天线与RX天线之间的距离的电力传输效率的比较，TX天线较小。具体而言，图1A示出了TX天线与RX天线之间的短距离处的高效率，图1B示出了TX天线与RX天线之间的长距离处的低效率。更具体地，当TX天线较小时，随着TX天线与RX天线之间的距离变短，电力传输的效率η变高。然而，随着TX天线与RX天线之间距离的增加，由于强烈的场发散，电力传输的效率η下降地非常快。

另一方面，对于如图1C所示的较大的TX天线，场发散低于图1A和图1B所示的较小天线的发散。因此，对于较大的TX天线，随着TX天线和RX天线之间的距离增加，电力传输的效率η缓慢下降。即使TX天线和RX天线彼此紧靠，效率η也保持在适度水平(参见图1C)。电力传输效率η的评估基于发散电磁波的假设。如图1A至图1C所示，通过提供从TX至RX会聚的辐射波，可以充分地增加接收电力并因此提高效率η。这种效应被称为电磁波聚焦现象，并且可以用于微波无线充电系统。

为了实现从TX天线到RX天线的有效电力传输，可以向TX系统提供RX天线相对于TX天线的位置的信息。获得该信息的一种方法是通过TX系统详细说明提供初始RX搜索，从而提供窄的辐射电磁能量束。如果TX实现了用于附近RX的波束控制，则接收电力没有差异，因为对于不同的扫描角度(例如，图2A和2B)，接收器吸收相同的微波电力。TX选择最大接收电力的角度并扫描以找到RX的角位置，并且在扫描期间，RX发送关于接收电力的反馈信息。为了最有效的电力传输控制，TX系统可以基于来自RX的反馈信息确定RX的精确位置。然而，对于不同的扫描角度，RX的接收电力是相同的，因此并不能够确定RX的精确位置。

因此，目前，正在积极地开发无线电力传输领域，并且存在许多公开了问题的不同方面的解决方案。

发明内容

技术问题