感應功率傳送裝置製造方法
2023-04-30 11:02:36 2
感應功率傳送裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及單個裝置(500)，其組合了用於為移動裝置再充電的感應功率發送器和與所述移動裝置進行近場數據通信(NFC)的功能。所述裝置包括至少以下元件：a)感應功率傳送模塊(500)，用於傳送功率給移動裝置(600)，包括：功率傳送線圈(110)；第一裝置(120)，用於在功率傳送模塊和移動裝置之間通信；和裝置(130)，用於監視移動裝置的充電；b)第二近場通信裝置，包括：數據傳送線圈(310)；第二裝置(320)，用於在數據傳送模塊和移動裝置之間通信；和裝置(330)，用於控制與移動裝置的信息交換，和c)基部(502)，用於接收移動裝置。
【專利說明】感應功率傳送裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及與近場通信模塊組合的功率傳送模塊。
【背景技術】
[0002]已知的實踐是使用功率傳送模塊，以便為諸如可攜式電話的移動裝置的電池供電或充電。
[0003]考慮到移動型號的多樣性，利用通過感應器件進行功率傳遞的無線充電裝置的使用具有的優勢是允許不用使用專用於每個移動型號的充電器的自由度。
[0004]這樣的無線感應功率發送器已知在建築內使用，諸如私人住房，和在機動車輛乘客艙中使用。
[0005]圖1示出了這樣的功率傳送模塊100的操作，功率傳送模塊100安裝在基部102中且與移動裝置200 (在該情況下，為可攜式電話)協作。功率傳送模塊100具有發送線圈110，移動裝置200具有接收線圈210。為了將功率傳送給移動裝置200，交流電流經過發送線圈110，以便產生磁場101。該磁場101穿過移動裝置的線圈210，且在所述線圈內產生電壓。由此產生的電壓則可用於為移動裝置供電或為移動裝置的電池充電。
[0006]為了節省能量，不能所有時間都發出磁場101，因為考慮到要發出的功率，對電流的需求非常高。為了這個原因，這樣的功率發送器被構造為，僅在兩個線圈110和210—個對著另一個布置時產生磁場。為此，功率傳送模塊和移動裝置每個分別具有通信裝置120和220，其允許兩個裝置彼此通信。這些通信裝置120和220每個包括發送裝置和接收裝置。在該情況下，作為例子，這些發送和接收裝置包括用於調製和去調製通信信號的頻率或幅度的電路，該通信信號意圖在由磁場101產生的載波上被傳送。基本原理涉及，僅當已經在功率傳送模塊的基部102上檢測到移動裝置的存在時發出磁場101。為了實現該檢測，功率傳送模塊的通信裝置120根據預定的固定周期發射查詢信號「ping」給用於移動裝置的基部102上保留的位置。在基部上不存在移動裝置時，功率發送器的接收器120不檢測回覆信號且不傳送功率。在該情況下，承載調製通信信號的載波101為低功率，即遠遠低於為諸如可攜式電話的移動裝置的電池供電或充電所需的功率。一旦移動裝置布置到基部102上，且兩個線圈120、220布置為彼此相對，由磁場101傳送的功率喚醒移動裝置的充電控制裝置230，其響應查詢信號「ping」的接收，發送用於移動裝置的存在信號給功率傳送模塊。作為例子，該存在信號可涉及識別符，其永久地存儲在移動裝置中且表示被檢測的移動裝置。一旦該存在信號被功率傳送模塊100檢測到，功率傳送模塊100通過功率傳送模塊的充電控制裝置130 (其基於被接收的識別符使磁場的功率相適應)產生磁場101，其適於被檢測的移動裝置。當功率傳送被執行時，功率傳送模塊和移動裝置彼此通信，以便驗證移動裝置確實仍存在於功率發送器的基部102上。由此，通信裝置120周期地發送查詢信號「ping」，且移動裝置通過發送回復消息(在該情況下作為例子是識別符)而響應為存在。一旦移動裝置被取走，回覆信號不再到達功率傳送模塊，磁場101的功率減小，從而其僅需用作用於調製通信信號的載波，特別是查詢信號「ping」。移動裝置可同樣發送表示其電池的充電結束的信號給功率發送器，且在移動裝置被取走的情況下，充電控制裝置130減小磁場101的功率，以便將其限制到其作為用於調製信號的載波的角色。
[0007]如可見的，這樣的功率傳送模塊完全自主且是自給自足的。不是必須進行外部動作來啟動功率傳送，且無論該功率傳送模塊所處的環境，通信對於用戶易察覺地發生；無論是布置在屋子裡還是機動車輛中，其操作保持相同。
[0008]此外，還已知的實踐是使用近場通信讀取器，用於與另外的裝置交換信息，該另外的裝置被不超過大約十釐米的距離分開。該類型的通信的例子通過術語NFC(近場通信)已知。該類型的近通信，限制到非常短的距離，例如在專用於運輸的應用中使用。由此，運輸卡或徽章裝備有NFC裝置，用戶在專用讀取器前方通過，以便能夠訪問平臺。裝備移動裝置(諸如徽章、訪問卡(access card)或行動電話)的這些裝置稱為「標籤」。它們由發送/接收天線和用於控制標籤的邏輯電路構成，該標籤可同樣為用於存儲意圖與標籤讀取器交換的信息的區域。
[0009]通信範圍被限制到非常短的距離具有的優點是，NFC徽章讀取器可僅識別主動布置在為該端提供的讀取區域前方的徽章。由此那裡不會存在徽章的不期望讀取，所述徽章例如被位於距徽章讀取器非常遠距離的另外的人攜帶。其是基於非常短距離的通信的安全
裝直。
[0010]這樣的近場通信裝置(以下稱為NFC)對於電話應用是已經已知的，其中，作為例子，NFC徽章布置在行動電話上，以便執行例如商業交易。
[0011]圖2示出這樣的NFC徽章讀取器300的操作，讀取器300具有基部302且與移動裝置400協作，該移動裝置裝備有由例如NFC標籤構成的NFC發送/接收模塊。
[0012]標籤讀取器300具有發送/接收線圈310，且移動裝置400具有發送/接收線圈410，例如布置在標籤形式的移動裝置內。標籤通常具有籤條的形狀，其具有天線和邏輯電路。作為變體，標籤可被用於移動裝置的控制電路替換，其模擬標籤的操作。在該情況下，以該方式模擬的標籤可與移動裝置(諸如可攜式電話)的其他功能協作。
[0013]為了將消息傳送給移動裝置400，電流流過標籤讀取器300的發送/接收線圈310，以便產生磁場301。該磁場301穿過移動裝置的標籤的線圈410，且在所述線圈410內產生電壓。該磁場需要足夠強大，以為標籤的電路供電。
[0014]標籤讀取器和移動裝置每個分別具有通信裝置320和420，其允許兩個裝置彼此通信。這些通信裝置320和420每個包括發送裝置和接收裝置。在該情況下例如，這些發送和接收裝置包括用於調製和去調製通信信號的頻率或幅度的電路，所述通信信號意圖在由磁場301產生的載波上被發送。
[0015]標籤讀取器300的通信裝置320根據預定的固定周期在位於基部301周圍的讀取區域中發射查詢信號「Ping」。一旦在用於建立NFC通信的最小距離處沒有移動裝置，標籤讀取器300的通信電路320的接收器檢測不到回覆信號。
[0016]一旦移動裝置布置在通信區域內，由磁場301傳送的功率喚醒用於移動裝置的標籤430的控制裝置，其響應查詢信號「ping」的接收，發送用於移動裝置的存在信號給標籤讀取器300。作為例子，該存在信號可涉及NVRAM(非易失隨機存儲器)中存儲的識別器，例如整合在移動裝置的NFC標籤的電子部件中。
[0017]與發生在移動裝置和讀取器之間的較大距離處的藍牙?通信不同，NFC通信發生在近距離處。為此，其可證明對於指示靠近標籤讀取器的區域中的標籤存在是有用的。
[0018]但是，儘管具有不同目的——第一是功率傳送、第二是次數據交換——這兩個裝置在操作中具有相當大的相似性。
[0019]特別是對於第一個，為了確保感應充電器的發送器模塊100和接收移動裝置200之間的良好效率水平的功率傳送，必須使發送器110和接收器210的線圈之間有良好的物理耦合。也即是說，實際上，兩個線圈之間的距離需要小於5mm。
[0020]這要求對用戶約束，其需要確保移動裝置200正確地定位在功率發送器100的基部102上。
[0021]等同地，對於第二個，為了確保近場通信裝置(NFC)和行動裝置之間的數據交換，再次必須確保NFC讀取器的線圈(或天線)310和移動裝置的線圈(或天線)410之間的良好水平的耦合。
[0022]這需要設備的移動部件被定位在感應充電裝置的基部102上(圖1)，或近場通信裝置的基部302上(圖2)，這對應於要執行的功能。
【發明內容】
[0023]本發明的目的是允許這兩個裝置與單個移動裝置同時使用，因為用戶需要改變移動裝置的位置。
[0024]這通過在相同設備件中組合所有裝置而實現，其允許功率傳送和近場數據通信的功能被提供。也就是說，如圖3所示，通過在同一個基部502下將以下元件併入到同一個設備件500中，其中，該基部意圖接收行動裝置件，以下元件是:
[0025]-功率傳送線圈(110)，
[0026]-第一通信裝置(120)，在功率傳送模塊和移動裝置之間，
[0027]-控制裝置(130)，用於移動裝置的充電，
[0028]-數據傳送線圈(310)，
[0029]-第二通信裝置(320)，在數據傳送模塊和移動裝置之間，
[0030]-控制裝置(330)，用於與移動裝置交換信息。
[0031]該特徵在汽車領域特別有益，其中，用戶的安全性使得必需在駕駛車輛時避免操縱移動裝備。
[0032]該特徵將還允許在車輛中獲得空間，且有助於改善車輛的容量，而不犧牲為用戶提供的功能。
[0033]最後，該特徵使得可以減小重量且因此有助於減小燃料消耗。
[0034]以相同的方式，在家中將有益處，用於避免行動裝置件在多個站點之間的進入和離開。此外，這將通過限制為感應充電器100和短程通信讀取器300 (NFC)設備件供電所需的電源插座的數量而允許布線需求的減小。
[0035]該組合的另一優勢是通過備用設備件數量的減小而減小備用消耗，單個設備件而不是兩個設備件需要永久電源(稱為備用電源)。儘管總體上最小化，但如果在長期考慮(諸如一年)，該備用消耗可能不再不可忽略，因為其是永久的。不少見的是，該備用消耗，考慮一年的平均值，超過設備件的有用消耗。
[0036]本發明的主題是一種設備件，具有至少[0037]a-感應功率傳送模塊，其意圖傳送所述功率給行動裝置件，所述模塊包括:
[0038]-功率傳送線圈，
[0039]-第一通信裝置，在功率傳送模塊和移動裝置之間，
[0040]-控制裝置，用於移動裝置的充電，
[0041]b_第二近場通信器件，包括:
[0042]-數據傳送線圈，
[0043]-第二通信裝置，在數據傳送模塊和移動裝置之間，
[0044]-控制裝置，用於與移動裝置交換信息，
[0045]C-基部，意圖接收移動裝置，
[0046]其中:
[0047]功率傳送線圈和數據線圈設置在所述基部中，以便同時允許與布置到所述基部上的所述行動裝置件的數據交換和功率的傳送。
[0048]功率傳送裝置可還具有一個或多個以下特徵，分別採用或結合採用:
[0049]用於移動裝置的充電的控制裝置和用於與移動裝置進行信息交換的控制裝置通過器件連結，該器件允許信息被交換，以便改善裝備的操作。
[0050]功率傳送線圈和數據傳送線圈一個設置在另一個頂部上，以便最小化基部與移動裝置的接觸面積。
[0051]功率傳送線圈和數據傳送線圈組合為單個線圈，其可具有中間槽，以便最小化基部與移動裝置的接觸面積和設備件的尺寸。
[0052]該設備件併入到機動車輛中的設備件中，其與該設備件至少共享基部。
[0053]該設備件併入到機動車輛中的設備件中，其與該設備件共享至少一個電子功能，諸如連接器、調整的電源或微處理器。
[0054]車輛中併入的設備件是用於乘客艙的控制面板。
[0055]車輛中併入的設備件是用於乘客艙的覆蓋元件。
[0056]可移除的設備件是可運輸的，且被設置用於僅需要通過外部源的供電的自主使用。
[0057]可移除的設備件被機動車輛中的點菸器供電。
[0058]可移除的設備件被機動車輛中的電源線供電。
[0059]可移除的設備件被建築的主電源供電。
[0060]-用於兩個系統-感應功率發送器和近場通信(NFC)徽章讀取器-的控制系統通過信息交換器件連結，該信息交換器件將允許這兩個系統的操作的協作被改善。
[0061]-被包括在設備件中的兩個系統-感應功率發送器和近場通信(NFC)徽章讀取器-的傳送線圈(或天線)可被疊加，以便減小其在移動裝置的接收基部上的尺寸，並因此允許更緊湊的移動裝置使用。
[0062]-被包括在設備件中的兩個系統-感應功率發送器和近場通信(NFC)徽章讀取器-的傳送線圈(或天線)可組合為單個線圈(或天線)，以便減小設備件的尺寸，和因此允許其重量和成本被減小。
[0063]-設備件可有利地用於機動車輛中，其中，其可與已經存在於車輛中的設備件組合，該已經存在的設備件諸如，作為例子，用於儀錶板的控制面板，或仍作為例子，用於乘客艙的覆蓋元件，例如手套箱、門或位於座位之間的中央控制臺。
[0064]-設備件將有利地能夠與機動車輛中的這些設備件共享機械功能，例如基部502，或電子功能，諸如連接器、電源調節電路或微控制器等。
[0065]-設備件將能夠以可移除版本提出，其可在機動車輛中運輸，或在家中，例如通過從機動車輛中的點菸器插座獲得其電源，或從機動車輛中的電力線獲得其電源，或從建築的主源獲得其電源等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0066]本發明的其他特徵和優勢將在參考附圖作為示例給出的無限制性的以下描述中而顯現，在附圖中:
[0067]圖1示意性地示出根據現有技術的感應功率發送器，
[0068]圖2示意性地示出根據現有技術的近場通信(NFC)徽章讀取器，
[0069]圖3示意性地示出根據本發明的設備件，其組合了感應功率發送器和近場通信(NFC)徽章讀取器，
[0070]圖3示意性地示出根據本發明的設備件，其組合了感應功率發送器和近場通信(NFC)徽章讀取器，
[0071]圖4示意性地示出根據本發明改進例的設備件，其組合了感應功率發送器和近場通信(NFC)徽章讀取器，其控制系統通過信息交換器件505連結，
[0072]圖5示意性地示出根據本發明的設備件的另一實施例，其組合了感應功率發送器和近場通信(NFC)徽章讀取器，其線圈(或天線)在設備件中一個設置在另一頂部，允許與移動裝置接觸的基部的表面面積的減小，
[0073]圖6示意性地示出根據本發明的設備件的另一實施例，其組合了感應功率發送器和近場通信(NFC)徽章讀取器，其線圈(或天線)已經在設備件中合併為單個線圈(或天線)，允許所述設備件的體積減小。
【具體實施方式】
[0074]各圖中的相同標記表示相同的技術特徵。
[0075]上述圖1顯示了感應功率發送器100，其具有第一通信器件，該第一通信器件允許它與外界通信，即與需要它傳送功率的移動裝置200通信。這些第一通信器件具有線圈110和調製器件120，所述線圈110提供用於被控制邏輯130調製的信號的載波，所述調製器件120能夠調製和去調製與移動裝置200交換的信號的。線圈110布置為靠近基部102，其允許移動裝置被接收，以便確保與移動裝置的線圈210的良好耦合水平，且限制磁場101的損失。要被傳送至移動裝置的功率在該例子中通過外部源經由連結件105提供。
[0076]上述圖2顯示了近場通信(NFC)徽章讀取器300，其具有第一通信器件，所述第一通信器件允許它與外界通信，即與它交換信息的移動裝置400通信。這些第一通信器件具有線圈310和調製器件320，所述線圈310提供用於被控制邏輯330調製的信號的載波，所述調製器件320能夠調製和去調製與移動裝置400交換的信號。線圈(或天線)310布置為靠近基部302，其允許移動裝置被接收，以便確保與移動裝置的線圈或天線410的良好耦合水平，且限制磁場301的損失。[0077]根據圖3顯示的第一示例實施例，設備件500在意圖接收行動裝置件600的基部502以下包括:意圖為所述設備600充電的功率傳送線圈110，在用於與所述移動裝置600數據通信的線圈(或天線)310旁邊。
[0078]由功率傳送線圈110產生的磁場101被通信模塊120控制，通信模塊120負責基於充電控制模塊130調製所述磁場101。在該實施例中，功率源是，作為例子，由設備件500之外通過功率連結件105(諸如建築物中的主電源供給線或機動車輛中的點菸線等)提供的。
[0079]由所述功率傳送線圈110產生的磁場101穿過基部502，且在與之相對的移動裝置600的線圈210中產生功率信號。該功率信號被使用，以便為移動裝置600的通信電路220供電和為控制電路230充電。如前所述，控制模塊230通過使用相同頻道(220、210、101、110、120)響應，以發送信息給功率發送器的控制模塊130，向其確認對功率的需要以為移動裝置600的電池供電。
[0080]等同地，由數據通信線圈310產生的磁場301被通信模塊320控制，通信模塊320負責基於通信控制模塊330調製所述磁場301。
[0081]由數據通信線圈(或天線)310產生的磁場301穿過基部502，且在移動裝置600的線圈410中產生通信信號，該線圈與之相對地定位。該數據通信信號用於為移動裝置600的通信電路420和通信控制電路430供電。如之前所述，控制模塊430通過使用相同頻道(420、410、301、310、320)響應，以發送信息給數據通信控制模塊330，向其確認基於通信協議的通信的需要，該通信協議例如由NFC類型標準定義，以便與移動裝置600交換信息。
[0082]對於該裝置的優化操作，重要的是，各線圈彼此相對地設置，也就是說，110面向210，310 面向 410。
[0083]根據圖4示出的第二示例性實施例，用於感應功率發送器(110、120、130)的控制模塊130和用於近場通信(NFC)徽章讀取器模塊(310、320、330)的控制模塊330通過信息交換器件505連結，該器件允許這兩個系統的操作的協作被改進。作為例子，該通信器件可以是通信總線(I2C、CAN、SPI等，除此之外還有別的)或直接線連結件。
[0084]根據圖5所示的第三示例性實施例，近場通信(NFC)徽章讀取器(310b、320、330)的線圈(或天線)310b已經放置在感應功率發送器(110b、120、130)的線圈IlOb上方，其允許移動裝置600b的接收基部502上的尺寸減小。
[0085]應指出，移動裝置的線圈將必須持久地布置，也就是說，如圖5所示，用於功率的接收線圈210b在近場傳送系統的通信息線圈410b上方。
[0086]作為例子顯示的該布置比通過將功率線圈(110b、210b)布置在通信線圈(310b、410b)之間的反向布置(但其仍是可考慮的)優選(執行地更好)。
[0087]該示例性實施例具有的優勢是，允許更緊湊的移動裝置的設置和使用，以及更緊湊的設備件500b的設置。
[0088]根據圖6所示的第四示例性實施例，近場通信(NFC)徽章讀取器(150、320c、330)的線圈(或天線)和感應功率發送器(150、120c、130)的線圈通過單個線圈或天線150設置，其提供所述兩個功能，其此外還允許在設備件500c中的裝置的體積的減小。
[0089]應指出，可以使用具有中間槽的單個線圈，以輔助對各頻率的適應，所述頻率涉及在兩個傳送系統中(高頻用於NFC，低頻用於功率傳送)。 [0090] 該示例性實施例具有的優點是允許設備件500c的重量和成本的下降。
【權利要求】
1.一種設備件(500)，具有至少: a-感應功率傳送模塊(500)，意圖傳送所述功率給行動裝置件出00)，所述模塊包括: -功率傳送線圈(110)， -第一通信裝置(120)，在功率傳送模塊和移動裝置之間， -控制裝置(130)，用於移動裝置的充電， b-第二近場通信器件，包括: -數據傳送線圈(310)， -第二通信裝置(320)，在數據傳送模塊和移動裝置之間， -控制裝置(330)，用於與移動裝置交換信息， C-基部(502)，意圖接收移動裝置， 其特徵在於， 功率傳送線圈110和數據線圈310設置在所述基部(502)中，以便同時允許與布置到所述基部上的所述行動裝置件(600)的數據交換和功率的傳送。
2.如權利要求1所述的設備件(500)，其特徵在於，用於移動裝置的充電的控制裝置(130)和用於與移動裝置 進行信息交換的控制裝置(330)通過器件(505)連結，該器件允許信息被交換，以便改善裝備的操作。
3.如權利要求1或2所述的設備件(500)，其特徵在於，功率傳送線圈(110)和數據傳送線圈(310) —個設置在另一個頂部上，以便最小化基部(502)與移動裝置^06b)的接觸面積。
4.如權利要求1或2所述的設備件(500)，其特徵在於，功率傳送線圈和數據傳送線圈組合為單個線圈(150)，所述單個線圈可具有中間槽，以便最小化基部(502)與移動裝置(600b)的接觸面積和設備件(500)的尺寸。
5.一種用於機動車輛的乘客艙的控制面板，其特徵在於，其併入了如權利要求1至4中的任一項所述的設備件，其與該設備件至少共享基部(502)。
6.如前一權利要求所述的控制面板，其特徵在於，其與設備件(500)共享至少一個電子功能件，諸如連接器、調整的電源或微處理器。
7.一種用於機動車輛的乘客艙的覆蓋元件，其特徵在於，其併入了如權利要求1至4中的任一項所述的設備件，其與該設備件至少共享基部(502)。
8.如前一權利要求所述的用於機動車輛的覆蓋元件，其特徵在於，其與設備件(500)共享至少一個電子功能件，諸如連接器、調整的電源或微處理器。
9.如權利要求1至4中的任一項所述的設備件，其特徵在於，其是可運輸的、可移除的，且被設置用於僅需要通過外部源的供電的自主使用。
10.如權利要求9所述的設備件，其特徵在於，其由機動車輛中的點菸器供電。
11.如權利要求9所述的設備件，其特徵在於，其由機動車輛中的電源線供電。
12.如權利要求9所述的設備件，其特徵在於，其由建築物的主電源供電。
【文檔編號】H02J7/02GK103931074SQ201280055436
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年9月11日 優先權日:2011年9月12日
【發明者】A.奧布裡, F.奧特蘭 申請人:法雷奧熱系統公司