[发明专利]检测近场充电垫上的无线功率接收器和其他物体的系统和方法

说明书

一种在包括无线通信部件和多个功率传递区域的近场充电垫处执行的示例方法，每个功率传递区域分别包括至少一个功率传递元件和特征信号接收电路。该方法包括：通过包括在该多个功率传递区域中的第一功率传递区域中的相应的功率传递元件发送具有一组传输特性的第一值的测试功率传输信号。该方法还包括：与发送该功率传输信号中的每个功率传输信号相结合：使用该特征信号接收电路检测在该第一功率传递区域处的相应的反射的功率量。该方法进一步包括：基于该相应的反射的功率量，确定在该充电垫的与该第一功率传递区域相邻的表面上是否存在(i)授权的无线功率接收器和/或(ii)除无线功率接收器之外的物体。

技术领域

本文的实施例总体上涉及无线功率传输系统中使用的天线、软件和设备，并且更具体地涉及能够使用特征信号接收电路来检测无线功率接收器和其他类型的物体的近场充电垫。

背景技术

传统的充电垫利用电感生成用于为设备充电的磁场。这些传统充电垫的用户遇到了许多令人失望的问题，这些问题包括对包括磁条和/或RFID芯片的物体(例如，信用卡、安全徽章、护照、钥匙卡等)造成损坏。此外，许多这些传统垫通常需要将要充电的设备放置在充电垫上的特定位置，并且在不中断或终止设备充电的情况下，设备可能不能移动到垫上的不同位置。这导致许多用户失望的体验，因为他们可能无法将设备定位在垫上的开始为其设备充电的确切位置，并且可能进一步地最终损坏他们每天使用的重要物体。

发明内容

因此，需要解决以上所指出问题的无线充电系统(例如，射频(RF)充电垫)。为此，本文中描述了一种RF充电垫，其能够检测所述垫上是否存在授权的无线功率接收器、以及所述垫上是否存在(不是无线功率接收器的)任何其他物体。这样的系统及其使用方法有助于发现所述垫上是否存在物体，以便确定是继续递送无线功率还是放弃发射无线功率以避免潜在地损坏任何检测到的物体。所述垫还能够识别授权的无线功率接收器和/或忽略未被授权由RF充电垫充电或供电的一个或多个无线功率接收器，并且由此在确保授权的无线功率接收器始终接收功率的同时避免了整个系统的功率抽取(leeching)和其他消耗。

在一些实例中，RF充电垫发射测试功率传输信号，并且然后从RF充电垫上存在的一个或多个无线功率接收器或一个或多个物体(不是无线功率接收器)接收回反射的功率。可以收集并分析反射的功率以识别特征信号并由此确定是否存在授权的设备和/或是否还存在除无线功率接收器之外的物体(如下文更详细解释的)。在一些实施例中，即使授权的无线功率接收器没有剩余功率(例如，其电池已完全耗尽)，用于反射的功率的过程也工作，因为无线功率接收器能够利用测试功率传输信号中的能量来产生接收器侧的阻抗变化，这将导致在RF充电垫处(及其不同的功率传递区域内)检测到不同的反射的功率量，从而使接收器能够向RF充电垫传送数据。

如上所述，这样的系统和方法可以进一步管理RF充电垫与具有或不具有任何数据通信能力的一个或多个无线功率接收器之间的功率传递控制通信。在一些实例中，无线功率接收器可以包括电子设备、用于接收和转换无线功率传输信号的电路以及数据通信无线电设备，并且电子设备的电池可能没有剩余的电荷(或功率)，因此所述设备无法向所述垫发送数据通信信号。在这种场景下，需要不同的技术来检测无线功率接收器是否被授权接收无线功率。在其他实例中，无线功率接收器可以包括电子设备和用于接收和转换无线功率传输信号的电路，并且可能不包括任何数据通信无线电设备，并且因此需要一种能够确定这样的接收器是否被授权从所述垫接收无线功率的技术。本文讨论的各个实施例提供了解决这些问题的技术。

在以下描述中，参考包括各种天线区域的RF充电垫。出于此描述的目的，功率传递(或天线)区域包括RF充电垫的一个或多个功率传递元件(例如，诸如电容耦合器的天线)，并且可以通过控制集成电路(例如，图1A至图1B的RF功率发射器集成电路160)单独寻址到每个功率传递区域，以允许选择性地激活每个功率传递区域，以便确定哪个功率传递区域能够最高效地将无线功率传递至接收器。RF充电垫在本文中也可互换地称为近场充电垫，或者更简单地称为充电垫。