用於機動車的通用無線充電系統的製作方法

2023-12-06 13:59:36 1

專利名稱：用於機動車的通用無線充電系統的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及一種用於機動車的無線充電系統，並且更具體地涉及一種配置為自動適用於各種無線充電協議的通用無線充電系統。
背景技術：
乘客經常將諸如電話、相機及音樂播放器之類的可攜式電子設備攜帶到車輛上。因此，乘客期望經由車輛電氣系統為可攜式電子設備充電。應該意識到，可攜式電子設備可以通過直接有線連接器(例如，連接到輔助電源插座的電力電纜)或無線充電系統而連接到電氣系統。無線充電系統典型地包括被配置為將電磁能從車輛電氣系統傳輸到可攜式電子設備內的次級感應線圈的初級感應線圈。遺憾的是，已經創建了多種無線充電協議來有助於將能量傳輸到可攜式電子設備。因此，可能要求乘客來為攜帶到車輛內的每個電子設備提供不同的無線充電系統。

發明內容
本發明涉及一種無線充電系統，包括被配置為將電磁能傳輸到可攜式電子設備的次級感應線圈的初級感應線圈。無線充電系統還包括電耦合至初級感應線圈並且被配置為調節初級感應線圈的輸出信號的線圈驅動器。所述無線充電系統還包括被配置為從可攜式電子設備接收輸入信號的接收器，以及通信耦合至所述接收器和線圈驅動器的控制器。所述控制器被配置為基於輸入信號建立無線充電協議並且基於所建立的無線充電協議和輸入信號來自動調整輸出信號。本發明還涉及一種無線充電系統，包括被配置為將電磁能傳輸到可攜式電子設備的次級感應線圈的初級感應線圈。所述無線充電系統還包括電耦合至所述初級感應線圈並且被配置為調節所述初級感應線圈的輸出信號的線圈驅動器。所述無線充電系統還包括電耦合至所述初級感應線圈並且被配置為從所述次級感應線圈接收反饋信號的反饋接收器。此外，所述無線充電系統包括通信耦合至所述反饋接收器和線圈驅動器的控制器。所述控制器被配置為接收協議識別信號，以基於所述協議識別信號來識別所述可攜式電子設備的無線充電協議，並且基於所識別出的無線充電協議和反饋信號來自動調整輸出信號。本發明還涉及一種無線充電系統，包括被配置為將電磁能傳輸到可攜式電子設備的次級感應線圈的初級感應線圈。所述無線充電系統還包括電耦合至初級感應線圈並且被配置為調節所述初級感應線圈的輸出信號的線圈驅動器。所述無線充電系統還包括電耦合至所述初級感應線圈並且被配置為從所述次級感應線圈接收反饋信號的反饋接收器。此夕卜，所述無線充電系統包括被配置為從所述可攜式電子設備接收協議識別信號的協議識別接收器，以及通信耦合至反饋接收器、協議識別接收器和線圈驅動器的控制器。所述控制器被配置為通過將協議識別信號與候選協議識別信號的存儲列表進行比較來識別所述可攜式電子設備的無線充電協議、接收協議規範信號、並且基於所述無線充電協議和所述反饋信號自動調整所述輸出信號，所述協議規範信號被配置為如果所述協議識別信號不對應於所述候選協議識別信號中的一個，則向所述控制器提供建立所述無線充電協議的足夠信肩、O


圖1是可以包括被配置為自動適用於各種無線充電協議的通用無線充電系統的示例性車輛的透視圖。圖2是圖1中所示的示例性地板操控座16的透視圖，所述地板操控座16具有被配置為存儲可攜式電子設備並對其無線充電的隔間。圖3是被配置為將電磁能傳輸到可攜式電子設備的示例性無線充電系統的示意圖。圖4是包括次級控制器的無線充電系統的替代實施例的示意圖。圖5是自動適用於各種無線充電協議的示例性方法的流程圖。圖6是基於反饋信號建立無線充電協議的示例性方法的流程圖。圖7是基於反饋信號建立無線充電協議的替代方法的流程圖。圖8是包括協議識別接收器和協議規範接收器的無線充電系統的替代實施例的流程圖。圖9是用於自動適用於各種無線充電協議的替代方法的流程圖。圖10是用於接收協議規範信號的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式圖1是包括被配置為自動適用於各種無線充電協議的通用無線充電系統的示例性車輛10的透視圖。如圖所示，車輛10包括具有座椅14和地板操控座16的內部12。在某些實施例中，車輛10包括無線充電系統，其具有與地板操控座16內的存儲隔間的內部電磁通信的初級感應線圈。在這種實施例中，初級感應線圈被配置為將電磁能傳輸到設置在存儲隔間的內部中的可攜式電子設備的次級感應線圈。無線充電系統還包括電耦合至初級感應線圈並且被配置為調節初級感應線圈的輸出信號的線圈驅動器。此外，無線充電系統包括電耦合至初級感應線圈並且被配置為從次級感應線圈接收反饋信號的接收器。通信耦合至接收器和線圈驅動器的控制器被配置為基於反饋信號建立無線充電協議，並且基於所建立的無線充電協議和反饋信號自動調整輸出信號。通過這種方式，可以採用單個無線充電系統來為具有各種無線充電協議的各類可攜式電子設備充電。儘管下面參考地板操控座16的隔間描述了無線充電系統，但是應該理解，位於車輛內部12的其它區域內的其它隔間可以包括類似的無線充電系統。例如，在某些實施例中，無線充電系統可以被配置為向位於除了車輛內部12的區域之外的門板、中控面板、儀表面板、頂部控制臺、車輛座椅或扶手的隔間或存儲箱內的可攜式電子設備提供電功率。在其它實施例中，無線充電系統可以被配置為向鄰近於車輛內部12內的表面的可攜式電子設備提供電功率。例如，在某些實施例中，無線充電系統可被配置為向設置在儀表面板、扶手或地板操控座16的設計表面上的可攜式電子設備充電。而且，應該理解，下面描述的無線充電系統可以被配置為例如通過感應充電或遠場磁諧振將電能傳輸給可攜式電子設備。圖2是如圖1中所示的示例性地板操控座16的透視圖,所述地板操控座16具有被配置為存儲可攜式電子設備並對其無線充電的隔間。如圖所示，地板操控座16包括圍繞一個或多個存儲隔間的主體18。例如，地板操控座16可以包括位於所示的活動屏門20之下的存儲隔間。應該理解的是，活動屏門20可以被配置為從所示的閉合位置變換到有助於進入定位於控制臺16的前部的存儲隔間的打開位置。類似地，扶手22可以旋轉以便包圍定位於控制臺16的後部處的另一存儲隔間24。在某些配置中，連接兩個存儲隔間以使得乘客可以經由活動屏門20或扶手22進入任一存儲隔間。應該理解的是，替代實施例可以包括定位於整個地板操控座16的其它存儲隔間。 在本實施例中，車輛乘客可以將諸如電話、相機或音樂播放器之類的可攜式電子設備放置於扶手22下的存儲隔間24。如下面所詳細討論的，與隔間24的內表面中的一個電磁通信的無線充電系統可以自動識別電子設備的存在並且開始經由無線信號將電能傳輸給該設備。例如，無線充電系統可以位於隔間24的下部內表面之下。在這種配置中，相鄰於下表面放置的可攜式電子設備將從無線充電系統接收電磁能。在本實施例中，無線充電系統可以被配置為建立可適用於為設置在該隔間內的特定可攜式電子設備供電的無線充電協議。例如，無線充電系統可以從已知協議的列表中識別可攜式電子設備的無線充電協議。替代地，無線充電系統可以改變輸出信號，監測反饋信號內的最終變化，以及基於最終變化建立無線充電協議。通過這種方式，無線充電系統可以有效地將電力傳輸到具有各種無線充電協議的各類可攜式電子設備。圖3是被配置為將電磁能傳輸至可攜式電子設備28的示例性無線充電系統26的示意圖。如圖所示，無線充電系統26包括初級感應線圈30、線圈驅動器32、接收器34以及控制器36。初級感應線圈30被配置為將電磁能傳輸至可攜式電子設備28的次級感應線圈38。如前所述，初級感應線圈30可以與隔間24的內部電磁通信，從而使得無線充電系統26能夠將電能提供給設置在隔間24內的可攜式電子設備28。如下面所詳細討論的，可攜式電子設備28包括電耦合至次級感應線圈38的控制器40以及電耦合至控制器40的電池42。在這種配置中，由次級感應線圈38接收的電磁能可以被傳輸至電池42，從而對可攜式電子設備28進行充電。在本實施例中，線圈驅動器32被電耦合至初級感應線圈30和車輛電氣系統。線圈驅動器32被配置為從車輛電氣系統接收電力並且被配置為以所期望的信號驅動初級感應線圈30。應該理解的是，在無線充電系統26與可攜式電子設備28之間建立感應諧振可以增強電磁能的傳輸效率。因此，線圈驅動器32可以被配置為將無線充電系統26的諧振頻率改變到與可攜式電子設備的頻率相匹配。例如，在某些實施例中，線圈驅動器32被配置為改變通過車輛電氣系統供應給初級感應線圈30的電功率的頻率。此外，線圈驅動器32可以被配置為改變初級感應線圈30與線圈驅動器32之間所建立的電感/電容(LC)電路的電容。應該理解的是，LC電路的諧振頻率可以通過改變電感或電容中的任一項來調節。在某些實施例中，初級感應線圈30的電感由於線圈30內的繞組的數量的緣故而被固定。因此，LC電路的諧振可以通過改變線圈驅動器32內的電容(即，經由可變電容器)來調節。此外，無線充電系統26的某些實施例包括具有可變電感的初級感應線圈30。例如,某些初級感應線圈30可以包括多個獨立的導線繞組。在這種配置中，每個繞組可以包括不同的幾何形狀(例如，圓形、多邊形、橢圓形等等)和/或不同匝數(即，繞組內導線的環的數量)。由於初級感應線圈30的電感至少部分地取決於繞組的幾何形狀和匝數，所以控制器36可以通過在獨立的繞組之間進行切換來調節初級感應線圈30的電感。在其它實施例中，無線充電系統26的諧振頻率可以通過調節線圈驅動器32的電容和初級感應線圈30的電感來改變。此外，線圈驅動器32可以調節供應給初級感應線圈30的電功率的幅值，從而改變輸出信號44的幅值。應該理解的是，每個可攜式電子設備28被配置為接收期望幅值範圍內的電磁能。因此，輸出信號44的幅值可以特定被調節成與期望的輸入範圍相匹配。此外，隨著電池42內的電荷的增加，輸出信號44的幅值可能降低，從而基本減小或消除了對電池42過度充電的可能性。在本實施例中，接收器34電耦合至初級感應線圈30並且被配置為從次級感應線圈38接收反饋信號46。反饋信號46可以表示期望的諧振頻率、期望的電輸入電平或期望的電磁頻率等等。例如，如果輸出信號44的電磁頻率低於所期望的頻率，則控制器40可以命令次級感應線圈38生成表示輸出信號頻率應該增大的反饋信號46。類似地，如果輸出信號44的幅值大於所期望的，則控制器40可以命令次級感應線圈38生成表示輸出信號幅值應該減小的反饋信號46。應該理解的是，反饋信號46的格式基於可攜式電子設備28所使用的無線充電協議。接收器34通信耦合至控制器36並且被配置為將反饋信號46中繼至控制器36。反過來，控制器36被配置為基於反饋信號46調整輸出信號44。例如，如果初級線圈30接收到表示諧振頻率小於所期望的反饋信號46，則控制器36可以命令線圈驅動器32增大諧振頻率。類似地，如果初級線圈30接收到表示輸出信號幅值大於所期望的反饋信號46，則控制器36可以命令線圈驅動器32減小輸出信號44的幅值。對輸出信號44的這種調節可以基本上增大從無線充電系統26到可攜式電子設備28的電功率傳輸效率。應該理解的是，如果無線充電系統26和可攜式電子設備28可以操作於相同的無線充電協議，則控制器36將能夠適當地解釋反饋信號46。遺憾的是，由於各種無線充電協議，具有單個固定無線充電協議的控制器36可能不能有效地與不同的可攜式電子設備28進行通信。在本實施例中，控制器36被配置為通過分析反饋信號46自動建立能夠與可攜式電子設備28有效通信的無線充電協議。例如，無線充電系統26可以將反饋信號46與已知的反饋信號的資料庫進行比較來識別可攜式電子設備28的無線充電協議。一旦識別出的無線充電協議被建立，則控制器36可以基於反饋信號46自動調整輸出信號44以便將電功率高效傳輸至可攜式電子設備28。替代地，控制器36可以改變輸出信號44，監測反饋信號46內的最終變化，並且基於最終變化建立無線充電協議。通過這種方式，無線充電協議可以基於先前不知道的(至少相對於控制器36來說)協議來建立。在其它實施例中，控制器36可以被配置為基於從可攜式電子設備28輸出的多個訓練信號來建立無線充電協議。例如，控制器40可以被配置為命令次級感應線圈38輸出一系列信號至初級感應線圈30。所述一系列信號可以被配置為「教導」控制器36如何建立與可攜式電子設備28有效通信的無線充電協議。在一個實施例中，所述一系列信號可以包括表示過高輸出信號幅值的第一信號、表示過低輸出信號幅值的第二信號、表示過高諧振頻率的第三信號、以及表示過低諧振頻率的第四信號。如果無線充電系統26的控制器36被配置為將信號的順序與所建立的內容相關聯，則控制器36可以學習先前未知的無線充電協議。在這種配置中，單個無線充電系統26可以用於對具有多種無線充電協議的各類可攜式電子設備28進行充電。如下面所詳細討論的，可攜式電子設備可以包括被配置為向無線充電系統輸出訓練信號、協議識別信號和/或協議規範信號的其它發射器。在這種實施例中，無線充電系統可以包括接收信號的相應接收器，從而使得控制器能夠識別和/或建立無線充電協議。圖4是包括次級控制器的無線充電系統48的替代實施例的示意圖。如圖所示，無線充電系統48包括初級控制器50和通信耦合至接收器34和線圈驅動器32的次級控制器52。在本實施例中，初級控制器50被配置為通過分析反饋信號46而自動建立能夠與可攜式電子設備28通信的無線充電協議，類似於上面參考圖3所描述的實施例。然而，如果反饋信號46表示預定的無線充電協議，則無線充電系統48的控制將被傳輸至次級控制器52。例如，次級控制器52可以被特別地配置為基於單個預定無線充電協議而調整輸出信號44。因此，如果可攜式電子設備28利用預定無線充電協議，則次級控制器52可以基於輸出信號46和預定無線充電協議而調整輸出信號44。然而，如果反饋信號46不表示預定協議，則初級控制器50可以基於反饋信號的分析而自動建立有效的協議。應該理解的是，由於次級控制器52被特別配置為基於預定協議而調整輸出信號44，所以在次級控制器52作業系統48時，無線充電系統48與可攜式電子設備28之間的電力傳輸效率可以更高。然而，如果檢測到未知的(至少對於控制器50和52來說)反饋信號46，即使傳輸效率稍低，初級控制器50仍然能夠使得無線充電系統能夠將電力傳輸至可攜式電子設備28。通過這種方式，單個無線充電系統48可以被用於對具有各種無線充電協議的各類可攜式電子設備28進行充電。儘管在本實施例中採用了兩個控制器50和52，但是應該理解的是，替代實施例可以包括能夠執行初級控制器50和次級控制器52的功能的單個控制器。在其它實施例中，多個次級控制器52可以被用於基於多個預定無線充電協議來控制無線充電系統48。圖5是自動適用於各種無線充電協議的示例性方法54的流程圖。首先，如方框56所示，可以輸出測試信號來確定可攜式電子設備28是否位於無線充電系統26的範圍之內。如前面所討論的，可攜式電子設備28的控制器40可以被配置為命令次級感應線圈38基於輸出信號44生成反饋信號46。因此，如果接收到反饋信號46，則如方框58所表示的，可攜式電子設備28處於無線充電系統26的範圍之內。否則，可以輸出其它測試信號直到檢測到可攜式電子設備28。接下來，如方框60所表示的，將反饋信號與已知反饋信號的資料庫進行比較，每一個已知反饋信號與先前建立的無線充電系統相關聯。如果反饋信號與存儲在資料庫中的信號相對應，可以選擇與識別的信號相關聯的無線充電協議，正如方框62所表不的。由於無線充電系統26被暴露於增加的各種無線充電協議，資料庫將擴展為包括新的協議。應該理解的是，與減少建立新的無線充電協議相比，從先前建立的協議的資料庫中選擇無線充電協議可以實質上具有更少的計算密集性。如方框64所表示的，如果反饋信號不對應於存儲在資料庫中的信號，則可以執行基於反饋信號46建立無線充電協議的過程。一旦無線充電協議被選擇或建立，則可以基於無線充電協議和反饋信號調整輸出信號，正如方框66所表示的。圖6是基於反饋信號46建立無線充電協議的示例性方法64的流程圖。首先，如方框68所表示的，可以識別可攜式電子設備28的無線充電協議。例如，在某些實施例中，控制器36包括已知協議的列表。在這種實施例中，控制器36將命令線圈驅動器32生成列表上的第一協議的格式的輸出信號44。控制器36隨後將分析由接收器34所檢測的反饋信號46以便基於輸出信號44和第一協議來確定反饋信號46是否與預期的反饋信號相對應。如果如此，則控制器36將選擇第一協議以與可攜式電子設備28進行通信。否則，控制器36將命令線圈驅動器32生成列表上的第二協議的格式的輸出信號44，並分析反饋信號46以便基於輸出信號44和第二協議來確定信號46是否與預期的反饋信號相對應。可以重複這種過程直到無線充電協議被識別出。如方框70所表示的，識別出的無線充電協議隨後將在無線充電系統26內被建立。在某些實施例中，列表可以被擴展成包含其它無線充電協議。圖7是基於反饋信號46建立無線充電協議的替代方法64的流程圖。首先，如方框72所表示的，改變由初級感應線圈30生成的輸出信號44。例如，控制器36可以命令線圈驅動器32調節輸出信號44的頻率、輸出信號44的幅值和/或無線充電系統26的諧振頻率。接下來，如方框74所表示的，監測反饋信號46中的最終變化。最後，如方框76所表示的，基於最終變化來建立無線充電協議。通過示例，控制器36可以增大輸出信號44的幅值，並且監測反饋信號46中的最終變化。接下來，控制器36可以減小輸出信號44的幅值，並且監測反饋信號46中的最終變化。通過將反饋信號46中的變化與輸出信號44中的變化相關聯，控制器36可以「學習」如何基於反饋信號46來控制輸出信號幅值。控制器36隨後可以重複用於輸出頻率和諧振頻率的這種過程以建立用於特定可攜式電子設備28的無線充電協議。圖8是包括協議識別接收器和協議規範接收器的無線充電系統26的替代實施例的示意圖。如下面所詳細討論的，所示出的無線充電系統26被配置為通過將協議規範信號(例如，由可攜式電子設備輸出)與候選協議識別信號的存儲列表進行比較來識別可攜式電子設備28的無線充電協議。如果找到了相匹配的，則無線充電系統將選擇與協議識別信號相關聯的無線充電協議。然而，如果協議識別信號不與候選協議識別信號中的一個候選協議識別信號相匹配，則無線充電系統26將接收被配置為向無線充電系統提供建立無線充電協議的足夠信息的協議規範信號。例如，無線充電系統26可以從可攜式電子設備28或遠程網絡接收協議規範信號。無線充電系統然後可以基於識別出的無線充電協議和反饋信號自動調整輸出信號。在所示出的實施例中，可攜式電子設備28包括通信耦合至控制器40並且被配置為輸出協議識別信號80的協議規範發射器78。此外，無線充電系統26包括通信耦合至控制器36並且被配置為接收協議識別信號80的協議識別接收器82。協議識別信號80被配置為唯一地識別可攜式電子設備28的無線充電協議。例如，協議識別信號80可以包括與特定無線充電協議相對應的數字代碼。替代地，協議識別信號80可以包括唯一地識別可攜式電子設備28 (例如，經由序列號)的數字代碼。在這種配置中，控制器36可以被配置為將特定可攜式電子設備與特定無線充電協議(例如，經由已知標識符的資料庫)相關聯。
在本實施例中，協議識別信號80可以經由各種無線通信協議來發射。例如，協議識別發射器78可以是被配置為向無線充電系統26內的相應藍牙收發機(例如，協議識別接收器82)輸出射頻信號的藍牙收發機。類似地，協議識別發射器78和協議識別接收器82可以經由W1- F1、近場通信(NFC)和/或其它標準的或專有的射頻協議進行通信。在某些實施例中，協議識別發射器78可以是射頻識別(RFID)標籤(例如，有源的或無源的)，而協議識別接收器82可以是RFID收發機。在這種配置中，協議識別接收器82可以被配置為將詢問信號發射至協議識別發射器78，以及被配置為接收表示協議識別信號80的調製響應。在其它實施例中，協議識別信號80可以經由發射器78與接收器82之間的光學(例如，紅外)連接來發射。在某些實施例中，控制器36可以在協議識別接收器82接收協議識別信號80時檢測可攜式電子設備28的存在。例如，如果發射器78和接收器82被配置為經由射頻信號進行通信，則控制器36可以在檢測到射頻信號時或在信號強度超過閾值大小時識別可攜式電子設備28的存在。而且，如果協議識別發射器78是RFID標籤，則控制器36可以在檢測到RFID標籤時，識別可攜式電子設備28的存在。一旦控制器36確定存在可攜式電子設備28，則無線充電系統26可以開始將電功率傳輸至可攜式電子設備28。在所示出的實施例中，控制器36被配置為將協議識別信號80與候選協議識別信號(例如，位於控制器36的存儲器中的資料庫之內)的存儲列表進行比較。如果協議識別信號與候選信號中的一個相對應，則控制器36將選擇與協議識別信號80相關聯的無線充電協議。控制器36隨後可以命令通信耦合至控制器36的用戶接口 84來指示(例如，經由聽覺和/或視覺反饋)已經建立無線充電協議。控制器36隨後可以命令線圈驅動器32初始化至可攜式電子設備28的無線功率傳輸。然而，如果協議識別信號不與候選協議識別信號中的一個候選協議識別信號相匹配，則控制器36可以命令用戶接口 84指示未建立無線充電協議。此外，控制器36可以命令協議識別接收器82向協議識別發射器78輸出表示控制器36未識別出協議識別信號80的返回信號86。如果接收到這種返回信號，則控制器40可以命令通信耦合至控制器40的用戶接口 88指示未建立無線充電協議。例如，用戶接口 88可以包括圖形顯示器，且圖形顯示器可以被配置為顯示指示無線充電系統26未識別出可攜式電子設備28的無線充電協議的圖標和/或文本信息。在某些實施例中，無線充電系統26的用戶接口 84和/或可攜式電子設備28的用戶接口 88可以用於使協議識別信號80從協議識別發射器78發射至協議識別接收器82的初始化。例如，用戶接口 88可以包括具有被配置為使協議識別信號的發射初始化的按鈕的圖形顯示器。在這種配置中，用戶可以將可攜式電子設備28鄰近於無線充電系統26放置且隨後按下按鈕。無線充電系統26隨後可以從可攜式電子設備28自動接收協議識別信號80。替代地，無線充電系統26的用戶接口 84可以包括被配置為激活協議識別接收器82的按鈕，從而有助於協議識別信號80的接收。在這種配置中，用戶可以按下無線充電系統用戶接口 84上的第一按鈕並且隨後按下可攜式電子設備用戶接口 88上的第二按鈕，以初始化協議識別信號80的發射。在其它實施例中，按下用戶接口 84上的按鈕可以命令協議識別接收器82輸出返回信號86至協議識別發射器78，其命令控制器40初始化協議識別信號80的發射。
在某些實施例中，無線充電系統26可以省略協議識別發射器78，和/或協議電子設備28可以省略協議識別發射前78。此外，協議識別發射器78可以不與協議識別接收器82兼容(例如，發射器和接收器可以工作於不同的頻率和/或採用不同的無線通信協議)。在這種實施例中，用戶接口 84可以被配置為有助於協議識別信號的手動輸入。例如，識別號碼可以與可攜式電子設備28的無線充電協議相關聯(例如，印刷在擁有者的手冊上、印刷在設備的背面等等)。在這種實施例中，用戶可以將識別號碼輸入用戶接口 84，從而向控制器36提供協議識別信號。如先前所討論的，如果協議識別信號80不與候選協議識別信號中的一個候選協議識別信號相匹配，則控制器36可以接收被配置為向控制器36提供建立無線充電協議的足夠信息的協議規範信號。在所示出的實施例中，無線充電系統26包括通信耦合至控制器36並且被配置為從外部網絡接收(例如，下載)協議規範信號的網絡接口 90。在某些實施例中，網絡接口 90通信耦合至被配置為接入網際網路的無線通信設備(例如，手機網絡適配器)。在這種實施例中，控制器36將命令網絡接口 90從網際網路下載與識別出的無線充電協議相對應的協議規範信號。在其它實施例中，控制器36可以命令可攜式電子設備28接收協議規範信號。例如，在某些實施例中，可攜式電子設備28包括通信耦合至控制器40並且被配置為從外部網絡接收(例如，下載)協議規範信號的網絡接口 92。在這種實施例中，控制器36可以命令協議識別接收器82輸出命令控制器40接收協議規範信號的返回信號86至協議識別發射器78。如下面所詳細討論的，可攜式電子設備28隨後可以將協議規範信號發射至無線充電系統26，以有助於無線充電協議的建立。在所示出的實施例中，可攜式電子設備28包括通信耦合至控制器40並且被配置為電子掃描表示協議規範信號的代碼的代碼掃描器94。例如，代碼掃描器94可以是配置為從車輛10內的RFID標籤接收代碼的RFID收發機。替代地，代碼掃描器94可以是配置為讀取條形碼或快速響應(QR)碼(例如，位於車輛10內、位於擁有者的手冊內等等)的光學掃描器。一旦掃描了代碼，控制器40可以命令網絡接口 92接收與代碼相對應的協議規範信號。可攜式電子設備28隨後可以將協議規範信號發射至無線充電系統26，以有助於無線充電協議的建立。在所示出的實施例中，可攜式電子設備28採用通信耦合至控制器40的協議規範發射器96，以將協議規範信號98發射至無線充電系統26。反過來，無線充電系統26包括協議規範接收器100，其通信耦合至控制器36並且被配置為接收協議規範信號98。如先前所討論的，可以從可攜式電子設備28的網絡接口 92接收協議規範信號。替代地，協議規範信號可以存儲在可攜式電子設備28的控制器40的存儲器內。一旦控制器36接收協議規範信號98，則控制器36可以建立可攜式電子設備28的無線充電協議。類似於協議識別信號80，可以經由各種無線通信協議發射協議規範信號98。例如，協議規範發射器96可以是被配置為將射頻信號輸出至無線充電系統26內的相應藍牙收發機(例如，協議規範接收器100)的藍牙收發機。類似地，協議規範發射器96和協議規範接收器100可以經由W1- F1、近場通信(NFC)和/或其它標準的或專有的射頻協議進行通信。在某些實施例中，協議規範發射器96可以是射頻識別(RFID)標籤(例如，有源的或無源的)，並且協議規範接收器100可以是RFID收發機。在這種配置中，協議規範接收器100可以被配置為將詢問信號發射至協議規範發射器96，並且被配置為接收表示協議規範信號98的調製響應。在其它實施例中，可以經由發射器96與接收器100之間的光學(例如，紅夕卜)連接發射協議規範信號98。在某些實施例中，控制器36被配置為命令協議規範接收器100向協議規範發射器96輸出返回信號102，其表示協議規範信號98是否被成功地接收和/或無線充電系統26是否能夠建立識別出的無線充電協議。例如，如果協議規範接收器100沒有接收完整的協議規範信號98，則控制器36可以命令協議規範接收器100輸出表示未接收到完整的信號的返回信號102。因此，控制器40可以命令協議規範發射器96重新發送協議規範信號98。此外，控制器40可以命令用戶接口 88通知用戶未接收到信號(例如，經由在顯示器上顯示錯誤信息、激活聽覺警報、等等)。類似地，控制器36可以命令無線充電系統26的用戶接口84通知用戶未接收到信號。此外，如果控制器36確定無線充電系統26不能建立可攜式電子設備的無線充電協議，則協議規範接收器100可以向協議規範發射器96輸出表示可能沒有建立識別出的無線充電協議的返回信號。此外，可攜式電子設備28的用戶接口 88和/或無線充電系統26的用戶接口 84可以向用戶提供表示可能沒有建立識別出的無線充電協議的聽覺和/或視覺反饋。然而，在某些實施例中，控制器36可以被配置為建立足夠類似於識別出的無線充電協議的無線充電協議，從而使得能量能夠傳輸至可攜式電子設備28(例如，以降低的效率/性能)。例如，如果識別出的無線充電協議的諧振頻率大於無線充電系統26的最大諧振頻率，無線充電系統26能夠以最大的諧振頻率發射電功率，從而向可攜式電子設備提供電功率(例如，以降低的效率/性能)。在這種實施例中，可攜式電子設備用戶接口 88和/或無線充電系統用戶接口 84可以向用戶警告無線充電協議中的變化，並且使得用戶能夠授權經由足夠類似的無線充電協議將能量傳輸至可攜式電子設備26。如前面討論的，協議規範信號98包括用於控制器36建立識別出的無線充電協議的足夠信息。例如，在某些實施例中，協議規範信號98可以包括諸如諧振頻率、電感、電容及輸出信號幅值之類的識別出的無線充電協議的物理參數。協議規範信號98還可以包括訓練信號，其被配置為「教導」控制器36如何建立與可攜式電子設備28進行有效通信的無線充電協議。在某些實施例中，訓練信號可以包括命令控制器36如何響應於來自可攜式電子設備28的反饋信號46的軟體(例如，可執行代碼)。因此，當控制器36基於協議規範信號建立無線充電協議時，無線充電系統26可以將電功率有效地傳輸至可攜式電子設備28。此外，控制器36可以被配置為存儲協議規範信號，從而使得在隨後接收相關的協議規範信號時控制器36能夠有效地建立無線充電協議。此外，儘管在所示出的實施例中，無線充電系統26採用單獨的接收器34、82和100，並且可攜式電子設備採用單獨的發射器78和96，應該意識到，替代實施例可以利用集成的接收器和/或發射器。在這種實施例中，集成的發射器可以被配置為發射協議識別信號80和協議規範信號98，並且集成的接收器可以被配置未接收反饋信號46、協議識別信號80和協議規範信號98。圖9是用於自動適用於各種無線充電協議的替代方法104的流程圖。首先，如方框106所表示的，進行關於協議識別信號是否已被接收的確定。例如，在某些實施例中，控制器36可以命令協議識別接收器82發射詢問信號直到協議識別發射器78返回協議識別信號80，從而表示可攜式電設備28的存在。接下來，如方框108所表示的，將協議識別信號與已知的協議識別信號的資料庫進行比較。如方框110所表示的，如果協議識別信號對應於存儲在資料庫中的信號，選擇與協議識別信號相關的無線充電協議。應該意識到，與建立新的無線充電協議或從外部源接收新的無線充電協議相比，從先前建立的協議的資料庫中選擇無線充電協議實質上運算密集性更少。如方框112所表示的，如果協議識別信號不與存儲在資料庫中的信號相對應，可以執行接收被配置為向無線充電系統提供建立無線充電協議的足夠信息的協議規範信號的過程。如方框114所表示的，一旦選擇或建立無線充電協議，則可以基於無線充電協議和反饋信號來調整輸出信號。圖10是用於接收協議規範信號的示例性方法112的流程圖。首先，如方框116所表示的，確定是否能夠獲得網絡連接。例如，在某些實施例中，無線充電系統26可以包括被配置為經由無線通信設備(例如，手機網絡適配器)接入網際網路的網絡接口 90。如方框118所表示的，如果獲得無線連接，則下載協議規範信號。否則，如方框120所表示的，命令可攜式電子設備將協議規範信號發送至無線充電系統。如方框122所表示的，如果協議規範信號存儲在可攜式電子設備內，則發射協議規範信號，從而使得無線充電系統能夠接收協議規範信號，如方框124所表不的。否則，如方框125所表不的,下載協議規範信號(例如,從外部網絡)，並且隨後發射至無線充電系統。如方框128所表示的，一旦接收到協議規範信號，則協議規範信號存儲在資料庫中。因此，如果無線充電系統檢測到具有相同的協議識別信號的下一個可攜式電子設備，則無線充電系統可以基於存儲在資料庫中的協議規範信號來建立無線充電協議。儘管僅示出和描述了本發明的某些特徵及實施例，但是本領域技術人員可以想到許多變型和變化(例如，各種元件的大小、尺寸、結構、形狀及比例，參數(例如，溫度、壓力等等)的值，安裝布置，材料的使用，顏色，取向等等的變化)，而不實質上脫離權利要求中所記載的主題的新穎的教導和優點。根據替代實施例，可以改變或重新排序任何過程或方法步驟的次序或順序。因此，應該理解的是，所附的權利要求旨在覆蓋所有落入本發明的真實精神內的所有這種變型或變化。此外，為了提供示例性實施例的簡潔說明，可能沒有描述實際實施方式的所有特徵(即，與執行本發明的目前預期最佳模式無關的那些，或者與實現所要求保護的發明無關的那些)。應該意識到，在如在任何的過程或設計項目中一樣的任何這種實際的實施方式的研究中，可以作出多個實施方式的具體決定。這種研究的努力可能是複雜且費時的，但是雖然如此，對於具有該公開內容的受益的普通技術人員，可為無需過度的試驗的設計、製造和加工的常規任務。
權利要求
1.一種無線充電系統，包括: 初級感應線圈，被配置為將電磁能傳輸至可攜式電子設備的次級感應線圈； 線圈驅動器，電耦合至所述初級感應線圈並且被配置為調節所述初級感應線圈的輸出信號; 接收器，被配置為從所述可攜式電子設備接收輸入信號；以及 控制器，通信耦合至所述接收器和所述線圈驅動器，其中所述控制器被配置為基於所述輸入信號建立無線充電協議，並且被配置為基於所建立的無線充電協議和所述輸入信號來自動調整所述輸出信號。
2.根據權利要求1所述的無線充電系統，其中所述輸入信號包括來自所述次級感應線圈的反饋信號，並且所述接收器被配置為通過所述初級感應線圈來接收所述反饋信號。
3.根據權利要求2所述的無線充電系統，其中所述控制器被配置為通過基於所述反饋信號識別所述可攜式電子設備的次級無線充電協議以及建立所識別出的次級無線充電協議來建立所述無線充電協議。
4.根據權利要求2所述的無線充電系統，其中所述控制器被配置為通過改變所述輸出信號和監測所述反饋信號中的最終變化來建立所述無線充電協議。
5.根據權利要求2所述的無線充電系統，包括通信耦合 至所述接收器和所述線圈驅動器的次級控制器，其中所述次級控制器被配置為如果所述反饋信號表示預定無線充電協議，則基於所述反饋信號來自動調整所述輸出信號。
6.根據權利要求1所述的無線充電系統，其中所述控制器被配置為命令所述線圈驅動器輸出測試信號並且基於由所述接收器所接收的返回信號來識別所述可攜式電子設備的存在。
7.根據權利要求1所述的無線充電系統，其中所述輸入信號包括協議識別信號，並且所述控制器被配置為通過基於所述協議識別信號識別所述可攜式電子設備的次級無線充電協議和建立所識別出的次級無線充電協議來建立所述無線充電協議。
8.根據權利要求7所述的無線充電系統，其中所述控制器被配置為接收協議規範信號，所述協議規範信號被配置為向所述控制器提供建立所識別出的次級無線充電協議的足夠信息。
9.根據權利要求8所述的無線充電系統，其中所述輸入信號包括所述協議規範信號。
10.根據權利要求1所述的無線充電系統，其中所述控制器被配置為將所建立的無線充電協議與所述可攜式電子設備相關聯，在檢測到所述可攜式電子設備時自動選擇所建立的無線充電協議，並且基於所選擇的無線充電協議和所述輸入信號來自動調整所述輸出信號。
11.一種無線充電系統，包括: 初級感應線圈，被配置為將電磁能傳輸至可攜式電子設備的次級感應線圈； 線圈驅動器，電耦合至所述初級感應線圈並且被配置為調節所述初級感應線圈的輸出信號; 反饋接收器，電耦合至所述初級感應線圈並且被配置為從所述次級感應線圈接收反饋信號；以及 控制器，通信耦合至所述反饋接收器和所述線圈驅動器，其中所述控制器被配置為接收協議識別信號，基於所述協議識別信號識別所述可攜式電子設備的無線充電協議，並且基於所識別出的無線充電協議和所述反饋信號自動調整所述輸出信號。
12.根據權利要求11所述的無線充電系統，包括被配置為從所述可攜式電子設備自動接收所述協議識別信號的協議識別接收器。
13.根據權利要求11所述的無線充電系統，其中所述控制器被配置為通過將所述協議識別信號與候選協議識別信號的存儲列表進行比較來識別所述可攜式電子設備的所述無線充電協議。
14.根據權利要求13所述的無線充電系統，其中所述控制器被配置為如果所述協議識別信號不對應於所述候選協議識別信號中的一個候選協議識別信號，則接收被配置為向所述控制器提供建立所識別出的無線充電協議的足夠信息的協議規範信號。
15.根據權利要求14所述的無線充電系統，其中從所述可攜式電子設備接收所述協議規範信號。
16.—種無線充電系統,包括: 初級感應線圈，被配置為將電磁能傳輸至可攜式電子設備的次級感應線圈； 線圈驅動器，電耦合至所述初 級感應線圈並且被配置為調節所述初級感應線圈的輸出信號; 反饋接收器，電耦合至所述初級感應線圈並且被配置為從所述次級感應線圈接收反饋信號; 協議識別接收器，被配置為從所述可攜式電子設備接收協議識別信號；以及 控制器，通信耦合至所述反饋接收器、所述協議識別接收器以及所述線圈驅動器，其中所述控制器被配置為通過將所述協議識別信號與候選協議識別信號的存儲列表進行比較來識別所述可攜式電子設備的無線充電協議，如果所述協議識別信號不對應於候選協議識別信號中的一個候選協議識別信號時接收被配置為向所述控制器提供建立所述無線充電協議的足夠信息的協議規範信號，並且基於所述無線充電協議和所述反饋信號來自動調整所述輸出信號。
17.根據權利要求16所述的無線充電系統，其中所述控制器被配置為在候選協議識別信號的存儲列表中存儲所述協議識別信號以及相應協議規範信號。
18.根據權利要求16所述的無線充電系統，包括通信耦合至所述控制器的協議規範接收器，其中所述協議規範接收器被配置為從所述可攜式電子設備接收所述協議規範信號。
19.根據權利要求16所述的無線充電系統，包括通信耦合至所述控制器的網絡接口，其中所述網絡接口被配置為從外部網絡接收所述協議規範信號。
20.根據權利要求16所述的無線充電系統，包括通信耦合至所述控制器的用戶接口，其中所述用戶接口被配置為有助於所述協議識別信號的手動輸入，初始化所述協議識別信號的接收，初始化所述協議規範信號的接收，向用戶提供聽覺或視覺反饋，或者其組合。
全文摘要
一種無線充電系統(26)包括初級感應線圈(30)，其被配置為將電磁能傳輸至可攜式電子設備(28)的次級感應線圈(38)。所述無線充電系統(26)還包括線圈驅動器(32)，其被電耦合至所述初級線圈(30)並且被配置為調節初級感應線圈(30)的輸出信號。所述無線充電系統(26)還包括被配置為從可攜式電子設備(28)接收輸入信號的接收器(82，100)以及與接收器(82，100)及線圈驅動器(32)通信耦合的控制器(36)。所述控制器(36)被配置為基於輸入信號建立無線充電協議，並且基於所建立的無線充電協議和輸入信號自動調整輸出信號。
文檔編號H02J7/00GK103155340SQ201180046782
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月4日 優先權日2010年8月4日
發明者M·L·扎因斯特拉, S·J·卡略託, G·J·布雷斯利, W·齊格勒, J·歐勒, B·阿爾赫拉, J·N·戈爾登, T·賴特 申請人:詹森控制技術公司