感應能量傳輸系統的制作方法
【專利摘要】本公開涉及感應能量傳輸系統。所述感應能量傳輸系統包括：發送器設備，所述發送器設備包括：僅在第一時間周期期間感應地傳輸能量的發送器線圈；以及接收器設備，所述接收器設備包括：僅在第一時間周期期間感應地接收能量的接收器線圈；以及僅在不同的第二時間周期期間感測觸摸的觸摸感測設備。本公開的一個實施例解決的一個問題是提供一種感應能量傳輸系統，以解決在感應能量傳輸期間觸摸感測設備可能不能檢測輸入表面上的觸摸的技術問題。根據本公開的一個實施例的一個用途是提供了其中感應能量傳輸被定期地關閉以允許當感應能量傳輸關閉時觸摸感測設備感測觸摸樣本的感應能量傳輸系統。
【專利說明】
感應能量傳輸系統
技術領域
[0001 ]本實用新型一般地涉及感應能量傳輸系統。
【背景技術】
[0002]許多電子設備包括需要外部電源不時地再充電的一個或多個可再充電電池。通常，這些設備可以利用類似的電源線或連接器(例如通用串行總線(“USB”)連接器)進行充電。但是，盡管具有共同的連接類型，但是設備往往需要具有不同功率輸出的單獨電源供電。這些多個電源供電的使用、儲存以及從一個地方運輸到另一個地方會很累贅。因此，設備便攜性的優點會很大地受到限制。
[0003]此外，在某些情況下使用充電電線可能不安全。例如，車輛的駕駛員在試圖將電子設備插入到車載充電器中時會變得分心。在另一個例子中，如果無人看管，那么充電電線會存在姅人的危險。
[0004]為了解決便攜式電子設備的這些和其它缺點，一些設備包括感應充電設備。用戶可以簡單地將電子設備放置在感應充電設備的充電表面上來將能量從充電設備傳輸到電子設備。充電設備通過充電設備中的發射器線圈和電子設備中的接收器線圈之間的感應耦合將能量傳輸到電子設備。不幸的是，感應充電會受功率損耗的負面影響，這降低了能量傳輸的效率。在能量傳輸過程中能量到熱量的轉換促進了功率損耗。
[0005]此外，當能量從充電設備感應地傳輸到電子設備時，電子設備中的其它設備或功能的性能會受到負面影響。作為一個例子，電子設備可以包括觸摸感測設備。在感應能量傳輸期間，觸摸感測設備可能不能檢測輸入表面上的觸摸，因為在感應能量傳輸期間傳輸到電子設備的噪聲量會淹沒用于確定或感測觸摸的信號。
【實用新型內容】
[0006]本公開的一個實施例的一個目的是提供一種感應能量傳輸系統，以解決在感應能量傳輸期間觸摸感測設備可能不能檢測輸入表面上的觸摸的技術問題。
[0007]根據本公開的一個方面，提供了一種用于感應能量傳輸系統的發送器設備，其特征在于，所述發送器設備包括:可操作地連接在電流感測電路和發送器線圈之間的直流-交流轉換器；以及可操作地連接到所述電流感測電路的處理設備，其中，所述處理設備配置成當從所述電流感測電路接收的電流測量值等于或超過閾值時，修改所述直流-交流轉換器的操作來減小輸入到所述直流-交流轉換器中的電流。
[0008]根據一個實施例，所述處理設備減小能量傳輸占空比以減小輸入到所述直流-交流轉換器中的電流。
[0009]根據一個實施例，所述處理設備減小輸入到所述直流-交流轉換器中的電壓電平以減小輸入到所述直流-交流轉換器中的電流。
[0010]根據一個實施例，所述處理設備修改所述直流-交流轉換器的操作頻率以減小輸入到所述直流-交流轉換器中的電流。
[0011]根據本公開的另一個方面，提供了一種感應能量傳輸系統，其特征在于，所述感應能量傳輸系統包括:發送器設備，所述發送器設備包括:僅在第一時間周期期間感應地傳輸能量的發送器線圈；以及接收器設備，所述接收器設備包括:僅在第一時間周期期間感應地接收能量的接收器線圈；以及僅在不同的第二時間周期期間感測觸摸的觸摸感測設備。
[0012]根據一個實施例，所述觸摸感測設備包括顯示器。
[0013]根據一個實施例，所述發送器設備包括第一網絡接口，所述第一網絡接口從所述接收器設備中的第二網絡接口接收通信信號，所述通信信號指示所述發送器設備在第二時間期間關閉。
[0014]根據一個實施例，所述接收器設備包括可穿戴通信設備。
[0015]在一方面，感應能量傳輸系統中的接收器設備可以包括觸摸感測設備。用于操作感應能量傳遞系統的方法可以包括:當發送器設備正在將能量感應地傳輸到接收器設備時，檢測觸摸感測設備的輸入表面是否被觸摸。如果輸入表面被觸摸，則發送器設備只能在第一時間周期期間感應地傳輸能量，并且觸摸感測設備可以只在不同的第二時間周期期間獲取觸摸樣本。本質上，感應能量傳輸被定期地關閉，以允許當感應能量傳輸關閉時觸摸感測設備感測觸摸樣本。
[0016]在一個示例實施例中，接收器設備可以在輸入表面被用戶的手指或物體(例如，導電觸筆)觸摸時向發送器設備發送信號。基于該信號，發送器設備在給定的時間周期關閉。當發送器設備被關閉時，觸摸感測設備獲取一個或多個觸摸樣本。在給定的時間周期結束時，發送器設備打開并將能量感應地傳輸到接收器設備。
[0017]在另一方面，用于操作包括發送器設備和接收器設備的感應能量傳輸系統的方法可以包括:發送器設備以第一占空比步長向接收器設備感應地傳輸一個或多個周期的能量，并且發送器設備以不同的第二占空比步長向接收器設備感應地傳輸一個或多個周期的能量。該方法產生給定的占空比調制模式，該模式在給定數量的周期上平均占空比。
[0018]在還有的另一方面，用于操作感應能量傳輸系統的方法可以包括:電流感測電路在從發送器設備到接收器設備的感應能量傳輸期間感測輸入到發送器設備中的直流-交流轉換器中的電流。處理設備可以確定感測到的電流是否超過閾值。如果感測到的電流超過閾值，則直流-交流轉換器的操作條件被修改，以減少被直流-交流轉換器汲取的電量。在一個實施例中，被直流-交流轉換器接收到的信號電平可以被減少給定的量。作為一個例子，能量傳輸的占空比被降低給定的量。作為另一個例子，輸入到交流-直流轉換器中的電壓電平被減少給定的量。在其它實施例中，直流-交流轉換器的操作頻率可以被改變給定的量。
[0019]在另一方面，用于操作包括發送器設備和接收器設備的感應能量傳輸系統的方法可以包括:發送器設備在第一時間周期期間發送ping，并且在第一時間周期之后的給定時間周期內，發送器設備檢測接收器設備正在發送信號。發送器設備然后可以延長給定的時間周期，并且發送器設備可以確定它是否從接收器設備接收到完整的信號。如果發送器設備接收到完整的信號，則發送器設備可以基于完整信號的接收將能量傳輸到接收器設備。在一個實施例中，信號可以實現為包括在通信協議中的前導報文。
[0020]根據本公開的一個實施例的一個技術效果是提供了其中感應能量傳輸被定期地關閉以允許當感應能量傳輸關閉時觸摸感測設備感測觸摸樣本的感應能量傳輸系統。
【附圖說明】
[0021]通過以下結合附圖的詳細描述，本公開內容將很容易理解，其中附圖中相同的標號指代相同的結構元件，并且其中:
[0022]圖1示出了在未配對配置中的感應能量傳輸系統的一個例子；
[0023]圖2示出了在配對配置中的感應能量傳輸系統100;
[0024]圖3示出了適于用作接收器設備或發送器設備的示例電子設備的簡化框圖；
[0025]圖4示出了感應能量傳輸系統的第一例子的簡化示意圖，其中該感應能量傳輸系統適于用作圖1和2中示出的感應能量傳輸系統；
[0026]圖5示出了操作在圖4中示出的感應能量傳輸系統400的第一方法的流程圖；
[0027]圖6示出了操作在圖4中示出的感應能量傳輸系統400的第二方法的流程圖；
[0028]圖7和8是示出可以由圖6中示出的方法產生的占空比調制模式的示例波形；
[0029]圖9示出了感應能量傳輸系統的第二例子的簡化示意圖，其中該感應能量傳輸系統適于用作圖1和2中示出的感應能量傳輸系統；
[0030]圖10示出了操作在圖9中示出的感應能量傳輸系統900的第一方法的流程圖；
[0031]圖11示出了操作在圖9中示出的感應能量傳輸系統900的第二方法的流程圖；
[0032]圖12示出了包括觸摸感測設備的感應能量傳輸系統的簡化示意圖；
[0033]圖13示出了確定用于在圖12中示出的感應能量傳輸系統1200的操作模式的方法的流程圖；以及
[0034]圖14示出了在圖13中的執行框1306的一個示例方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0035]對相關申請的交叉引用
[0036]本申請根據35 U.S.C.§119(e)要求于2014年9月2日提交的標題為“Operating anInductive Energy Transfer System”的美國臨時專利申請N0.62/044,967的權益，其全部內容通過引用被結合于此，就好像在本文被完全公開一樣。
[0037]現在將詳細地參考在附圖中示出的代表性實施例。應當理解，以下描述不是要把實施例限定到一種優選實施例。相反，是要覆蓋可以包括在如由所附權利要求定義的所述實施例的精神和范圍內的備選方案、修改和等價物。
[0038]本文描述的實施例提供了用于操作感應能量傳輸系統的各種技術。這些技術可以被單獨地或以各種合適的組合使用。如本文所使用的，術語“能量”、“一個信號”或“多個信號”意味著包括傳輸能量用于無線充電、傳輸能量作為通信和/或控制信號，或者用于無線充電和通信和/或控制信號的傳輸兩者。
[0039]圖1示出了在未配對配置中的感應能量傳輸系統的一個例子的透視圖。圖示的實施例繪出了配置為無線地向接收器設備104傳輸能量的發送器設備102。接收器設備104可以是包括一個或多個電感器的任何電子設備。示例電子設備包括但不限于，諸如可穿戴通信設備和智能電話之類的便攜式電子設備。
[0040]諸如在圖1中所繪出的可穿戴通信設備，可配置為向用戶和/或向相關聯的設備提供例如來自其它設備的無線電子通信和/或與健康有關的信息或數據。作為一個例子，與健康有關的信息可以包括但不限于，心率數據、血壓數據、溫度數據、氧氣水平數據、飲食/營養信息、醫療提醒、與健康有關的提示或信息、或其它與健康有關的數據。相關聯的設備可以是例如平板計算設備、智能電話、個人數字助理、計算機等等。
[0041]可穿戴通信設備可以包括帶條或帶子，以將可穿戴通信設備連接到用戶。例如，智能手表可以包括帶子或帶條以固定到用戶的手腕上。在另一個例子中，可穿戴通信設備可以包括帶條以圍繞用戶的胸部周圍連接，或者可替代地，可穿戴通信設備可適于與系索或項鏈一起使用。在還有的例子中，可穿戴通信設備可以固定到用戶身體的另一部分或在用戶身體的另一部分中。在這些以及其它實施例中，帶條、帶子、系索、或其它固定機構可以包括與附件無線或有線通信的一個或多個電子組件或傳感器。例如，固定到智能手表的帶子可以包括一個或多個傳感器、輔助電池、照相機或任何其它合適的電子組件。
[0042]在許多例子中，諸如圖1中所繪出的可穿戴通信設備，可以包括與存儲器耦合或通信的處理設備、一個或多個通信接口、諸如顯示器和揚聲器的輸出設備、諸如生物特征和成像傳感器的一個或多個傳感器以及諸如一個或多個按鈕、一個或多個轉盤、麥克風和/或觸摸感測設備的輸入設備。(一個或多個)通信接口可以提供通信設備和任何外部通信網絡、設備或平臺之間的電子通信，所述通信接口諸如是但不限于無線接口、藍牙接口、近場通信接口、紅外接口、USB接口、W1-Fi接口、TCP/IP接口、網絡通信接口或任何常規的通信接口。可穿戴通信設備除了通信之外還可以提供關于時間、健康、狀態或外部連接的設備或通信設備和/或在這樣的設備上執行的軟件的信息、消息、視頻、操作命令等等(并且可以從外部設備接收任何前述內容)。
[0043]雖然圖1和2中示出的可穿戴通信設備描繪了腕表或智能手表，但是任何電子設備可以適于從發送器設備感應地接收能量。例如，合適的電子設備可以是可感應地接收能量的任何便攜式或半便攜式電子設備(“接收器設備”)，并且合適的對接設備可以是可感應地發送能量的任何便攜式或半便攜式對接站或充電設備(“發送器設備”)。
[0044]發送器設備102和接收器設備104中的每個可以分別包括外殼106，108，以在其中封裝電子、機械和結構組件。在許多例子中，并且如所繪出的，接收器設備104可以具有比發送器設備102的側向橫截面大的側向橫截面，盡管不要求這種配置。在其它例子中，發送器設備102可以具有比接收器設備104的側向橫截面大的側向橫截面。在還有的例子中，橫截面可以是基本上相同的。并且在其它實施例中，發送器設備可以適于被插入到接收器設備中的充電端口中。
[0045]在示出的實施例中，發送器設備102可以通過電線或連接器110連接到電源。例如，發送器設備102可以從墻上插座，或者通過諸如USB連接器的連接器從另一個電子設備接收電力。附加地或可替代地，發送器設備102可以是用電池工作的。類似地，雖然示出的實施例示出了耦合到發送器設備102的外殼的連接器110，但是連接器110可以通過任何合適的方式來連接。例如，連接器110可以是可拆卸的并且可以包括大小調整為適合在發送器設備102的外殼106內開口的孔或容器內的連接器。
[0046]接收器設備104可以包括可與發送器設備102的第二接口表面114接口、對準或以其它方式接觸的第一接口表面112。以這種方式，接收器設備104和發送器設備102可以相對于彼此是可定位的。在某些實施例中，發送器設備102的第二接口表面114可以配置成與接收器設備104的互補形狀配對的特定形狀(見圖2)。說明性第二接口表面114可以包括遵循選定曲線的凹形形狀。接收器設備104的第一接口表面112可以包括遵循與第二接口表面114相同或基本上相似的曲線的凸形形狀。
[0047]在其它實施例中，第一和第二接口表面112，114可以具有任意給定的形狀和維度。例如，第一和第二接口表面112，114可以是基本上平的。附加地或可替代地，發送器和接收器設備102，104可以利用一種或多種對準機構相對于彼此進行定位。作為一個例子，一個或多個磁性設備可以被包括在發送器和/或接收器設備中并被用于對準發送器和接收器設備。在另一個例子中，可以使用在發送器和/或接收器設備中的一個或多個致動器來對準發送器和接收器設備。在還有的另一例子中，諸如發送器和接收器設備的外殼和/或接口表面中的突起和相應缺口的對準特征件，可以用來對準發送器和接收器設備。接口表面、一個或多個對準機構以及一個或多個對準特征的設計或配置可以被單獨地或以其各種組合使用。
[0048]發送器設備和接收器設備中的每個可以包括多個內部組件。圖3示出了適于用作接收器設備或發送器設備的示例電子設備的簡化框圖。電子設備300可以包括一個或多個處理設備302、存儲器304、一個或多個輸入/輸出設備306、電源308、一個或多個傳感器310、網絡/通信接口 312以及顯示器314，其中每個都將在下面依次進行討論。
[0049]一個或多個處理器302可以控制電子設備300的一些或全部操作。(一個或多個)處理設備302可以或者直接或者間接地與設備的基本上所有組件通信。例如，一個或多個系統總線316或其它通信機構可以提供在(一個或多個)處理設備302、存儲器304、(一個或多個)輸入/輸出設備306、電源308、一個或多個傳感器310、網絡/通信接口 312和顯示器314之間的通信。(一個或多個)處理設備302可以實現為能夠處理、接收或發送數據或指令的任何電子設備。例如，一個或多個處理設備302可以是微處理器、中央處理單元(CPU)、專用集成電路(ASIC)、數字信號處理器(DSP)或者多個這些設備的組合。如本文所描述的，術語“處理設備”意味著包括單個處理器或處理單元、多個處理器、多個處理單元或者其它適當配置的一個或多個計算元件。
[0050]存儲器304可以存儲可被電子設備300使用的電子數據。例如，存儲器可以存儲諸如音頻文件、文檔文件、定時和控制信號和圖像數據之類的電子數據或內容。存儲器304可以配置為任何類型的存儲器。僅通過例子的方式，存儲器304可以實現為隨機存取存儲器、只讀存儲器、閃存存儲器、可拆卸存儲器或任意組合的其它類型的存儲元件。
[0051]—個或多個I/O設備306可以向用戶或另一個電子設備發送數據和/或從其接收數據。(一個或多個)示例I/O設備306包括但不限于諸如觸摸屏或跟蹤板的觸摸感測輸入設備、一個或多個按鈕、麥克風和/或揚聲器。
[0052]電源308可以用能夠向電子設備300提供能量的任何設備來實現。例如，電源308可以是一個或多個電池或可再充電電池，或者是將電子設備連接到諸如墻上插座的另一個電源的連接電纜。
[0053]電子設備300還可以包括基本上放置在電子設備300上或電子設備300中任何地方的一個或多個傳感器310。一個或多個傳感器310可以配置為感測基本上任何類型的特性，諸如但不限于圖像、壓力、光、觸摸、溫度、熱量、移動、相對運動、生物特征數據等等。例如，(一個或多個)傳感器310可以是圖像傳感器、溫度傳感器、光或光學傳感器、加速計、陀螺儀、磁體、健康監控傳感器等等。
[0054]網絡通信接口312可以便于數據向其它電子設備或者從其它電子設備的傳輸。例如，網絡通信接口可以經由無線和/或有線網絡連接發送電子信號。例如，在一個實施例中，通信信號被發送到發送器設備和/或接收器設備，以允許發送器和接收器設備相互通信。無線和有線網絡連接的例子包括但不限于，蜂窩、W1-F1、藍牙、紅外(IR)、以太網和近場通信(NFC)0
[0055]顯示器314可以向用戶提供視覺輸出。顯示器314可以利用任何合適的技術來實現，包括但不限于，使用液晶顯示器(LCD)技術、發光二極管(LED)技術、有機發光顯示器(OLED)技術、有機電致發光(OEL)技術或另一類型顯示器技術的多觸摸感測觸摸屏。在一些實施例中，顯示器314可以用作允許用戶與電子設備300交互的輸入設備。例如，顯示器可以是多點觸摸的觸摸屏顯示器。
[0056]應當注意，圖3僅是示例性的。在其它例子中，電子設備可以包括比圖3中示出的組件少或多的組件。附加地或可替代地，電子設備可以被包括在系統中，并且圖3中示出的一個或多個組件與電子設備分離但與電子設備通信。例如，電子設備可以可操作地連接到單獨的顯示器或與單獨的顯示器通信。作為另一個例子，一個或多個應用或數據可以存儲在獨立于電子設備的存儲器中。作為另一個例子，與電子設備通信的處理設備可以控制電子設備中的各種功能和/或處理從電子設備接收到的數據。在一些實施例中，單獨的存儲器和/或處理設備可以在基于云的系統中或在相關聯的設備中。
[0057]圖4示出了感應能量傳輸系統的第一例子的簡化示意圖，其中該感應能量傳輸系統適于用作圖1和2中示出的感應能量傳輸系統。發送器設備402包括可操作地連接到直流-交流轉換器406的電源404。如前面所描述的，示例電源包括但不限于，通過連接器或電線(參見圖1中的110)連接到發送器設備402的墻上插座或另一個電子設備。附加地或可替代地，電源404可以是一個或多個電池。
[0058]任何適當類型的直流-交流轉換器可以用在發送器設備402中。例如，在一個實施例中直流-交流轉換器可以被構造為H橋。直流-交流轉換器406可操作地連接到發送器諧振電路系統408。發送器諧振電路系統408可操作地連接到發送器線圈410。
[0059]接收器設備412可以包括可操作地連接到接收器諧振電路系統416的接收器線圈414。接收器諧振電路系統416可操作地連接到交流-直流轉換器418。可以使用任何適當類型的交流-直流轉換器。例如，在一個實施例中交流-直流轉換器可以被構造為二極管電橋。
[0060]負載420可操作地連接到交流-直流轉換器418的輸出。在一個實施例中負載420是可再充電電池。其它實施例可以使用不同類型的負載。
[0061]發送器線圈410和接收器線圈414 一起構成變壓器422。變壓器422通過發送器線圈410和接收器線圈414之間的感應耦合傳輸電力或能量(能量傳輸用箭頭424表示)。本質上，能量通過以下方式從發送器線圈410傳輸到接收器線圈414:由流經發送器線圈410的AC信號創建變化的磁通量。變化的磁通量在接收器線圈414中感應出電流。包括在接收器線圈414中的AC信號被交流-直流轉換器418接收，其中交流-直流轉換器418將AC信號轉換為DC信號。在其中負載420是可再充電電池的實施例中，DC信號被用來給電池充電。附加地或可替代地，傳輸的能量可以用來發送通信信號到接收器設備或從接收器設備發送通信信號(通信信號用箭頭426表示)。
[0062]發送器設備402中的處理設備428可以可操作地連接到電源404和/或直流-交流轉換器406。雖然未在圖4中示出，但是處理設備428可以可操作地連接到發送器設備中的其它組件(例如，顯示器、傳感器、存儲器)。處理設備428可以控制或監控由電源404產生的電力。附加地或可替代地，處理設備428可以控制或監控直流-交流轉換器406的操作。作為一個例子，當直流-交流轉換器配置為H橋時，處理設備428可以控制H橋中開關的打開和開閉。
[0063]在接收器設備412中的處理設備430可以可操作地連接到交流-直流轉換器418和/或負載420。雖然未在圖4中示出，但是處理設備430可以可操作地連接到發送器設備中的其它組件(例如，傳感器、存儲器)。處理設備430可以控制或監控交流-直流轉換器418和/或負載420的操作。作為一個例子，當負載配置為可再充電電池時，處理設備430可以監控負載420上的充電水平。
[0064]通信電路系統432，434分別可以可操作地連接到發送器和接收器設備402，412中的處理設備428，430。通信電路系統432，434可以用來在發送器設備和接收器設備之間建立通信信道436。如前面所描述的，感應能量傳輸可用于發送器設備和接收器設備之間的通信。通信信道436是獨立于感應能量傳輸的其它通信機構。通信信道436用于將信息從發送器設備402傳送到接收器設備412，反之亦然。通信信道436可以實現為物理或有線鏈接，或者實現為無線鏈接。在一個實施例中，通信信道436配置為用于在發送器設備和接收器設備之間發送數字信號(例如，數字位流)或報文的任何合適的數字通信信道。
[0065]圖5示出了操作在圖4中示出的感應能量傳輸系統400的第一方法的流程圖。作為一個例子，當發送器設備處于諸如休眠狀態的低功率狀態時，圖5的方法可以被發送器設備用來檢測接收器設備存在或不存在。附加地或可替代地，發送器設備可以執行圖5的方法，以確定接收器設備是否準備好接收能量。
[0066]最初，如在方框500中所示出的，發送器設備可以向預期的接收器設備發送ping。“Ping”是由發送器設備中的發送器線圈產生的短脈沖能量。Ping消耗較少的功率，因為Ping在很短的時間周期被發送。如果接收器設備存在，則接收器設備可以在ping被發送到接收器設備之后的給定時間周期期間和/或給定時間周期內開始通過通信信道(例如，圖4中的信道436)發送數字信號或報文(方框502)。信號或報文可以是通信協議的一部分。因此，在一些實施例中，接收器設備開始發送作為通信協議的一部分的前導報文。之所以方框502以虛線示出，是因為在接收器設備不存在或沒有與發送器設備配對或者接收器設備不能接收或檢測形成ping的傳輸的能量的情況下，方框502沒有被執行。
[0067]接著，如在方框504中所示出的，發送器設備做出關于它是否檢測到報文的傳輸的判定。例如，如果接收器設備已開始發送前導報文，則發送器設備內的某些電路系統(例如，電容器)上的一個或多個信號會開始切換或改變值。發送器設備可以檢測到(一個或多個)變化的信號，并根據該(一個或多個)變化的信號確定接收器設備正在發送報文(例如，前導報文)。如果發送器設備沒有檢測到報文的傳輸，則處理傳到方框506，其中發送器設備進入低功率狀態(例如，休眠狀態)。如果發送器設備在方框504處檢測到報文的傳輸，則該方法在方框508處繼續，其中發送器設備延長發送ping的時間周期或延長接收來自接收器設備的響應的時間。發送器設備在這個延長的時間周期期間可以或可以不繼續傳輸能量。
[0068]發送器設備然后確定它是否從接收器設備接收到完整的報文(方框510)。如果發送器設備沒有接收到全部的報文，則處理傳到方框506，其中發送器設備進入低功率狀態。如果發送器設備從接收器設備接收到完整的報文，則該方法在方框512處繼續，其中發送器設備感應地將能量傳輸到接收器設備。作為一個非限制性的例子，發送器設備可以增加能量傳輸的占空比。
[0069]圖6示出了操作圖4中示出的感應能量傳輸系統400的第二方法的流程圖。術語“占空比”指在一個周期中信號是開啟或活動的時間的百分比或部分。換句話說，占空比是信號的“開啟時間”與信號的一個周期的比例。占空比可以是從零(信號始終是關閉)到100% (信號一直是開啟)的范圍。通常地，占空比在不連續的步長中是變化的。步長是計數器的分辨率的函數。例如，占空比步長可以將占空比從20%的第一步長增加到21%的第二步長。圖6的方法在多個周期上平均多個占空比。該方法執行占空比抖動(dithering)來將占空比改變為可以比步長小的值，使得平均的占空比可以在兩個步長之間。作為一個非限制性的例子，當占空比可以從20%步進到21%時，圖6的方法可以用來產生20.5%的占空比。
[0070]最初，如在方框600中所示出的，占空比調制模式可以基于期望的占空比、占空比步長和周期的數量來確定。例如，如前面所描述的，期望的占空比可以是20.5%，占空比步長可以是20%和21%，并且周期的數量可以是10。調制模式可以布置為在10個循環上以20%和21%的交替占空比感應地發送能量，以獲得20.5%的平均占空比。這種調制模式在圖7中示出。能量以20% (參見圖7中的700)和21% (參見圖7中的702)的交替占空比感應地傳輸10個周期(5個周期為20%和5個周期為21%)。20%和21%的占空比步長可以是交錯的，以產生期望的平均占空比。
[0071]返回到圖6中的方框602，能量以第一占空比步長被傳輸一個或多個周期。然后能量以第二占空比步長被傳輸一個或多個周期(方框604)。可以在方框606處做出關于周期的數量和/或占空比步長是否要被改變的決定。改變周期的數量和/或占空比步長調整能量傳輸的平均占空比。如果周期的數量和/或占空比步長將不改變，則方法返回到方框602處。如果周期的數量和/或占空比步長將被改變，則周期的數量和/或占空比步長在方框608處被改變。確定關于周期的數量和/或占空比步長是否要被改變可以在以下情況發生:在每次能量被感應地傳輸時、在感應能量傳輸的選擇事件處或在感應能量傳輸期間的選擇時間處。周期的數量和/或占空比步長可以基于發送器設備、接收器設備或感應能量傳輸系統的操作條件來改變。
[0072]圖8示出了描繪可由圖6中示出的方法制造的另一個占空比調制模式的示例波形。能量以第一占空比步長800感應地傳輸四個周期(時間間隔802)。能量然后以第二占空比步長804感應地傳輸一個周期(時間間隔806)。應當指出，其它實施例可以使用與圖7和8中示出的模式不同的調制模式。在一個非限制性的例子中，在第一時間間隔期間，能量可以以第一占空比步長感應地傳輸三個周期，并且在第二時間間隔期間，能量可以以第二占空比步長傳輸兩個周期。此外，其它實施例可以包括任意給定數量的周期、多于兩個的時間間隔和/或多于兩個的占空比步長。
[0073]圖9示出了感應能量傳輸系統的第二例子的簡化示意圖，其中該感應能量傳輸系統適于用作在圖1和2中示出的感應能量傳輸系統。除了發送器設備902中增加了電流感測電路904，感應能量傳輸系統900類似于在圖4中示出的系統400。電流感測電路904包括測量輸入到直流-交流轉換器406中的電流的電路系統。任何合適的電路系統可以用來實現電流感測電路904。作為一個例子，電流感測放大器和電阻器可以包括在電流感測電路904中。
[0074]如前面所描述的，用于發送器設備的電源404可以是用電線(參見圖1中的110)連接到發送器設備的墻上插座。附加地或可替代地，電源可以是通過諸如USB連接器的連接器連接到發送器設備的另一個電子設備。在一些情況下，可能期望限制發送器設備從諸如墻上插座或另一個電子設備的電源汲取的電量。例如，電流可以被限制為滿足一個或多個能量標準。
[0075]圖10示出了操作在圖9中示出的感應能量傳輸系統900的方法的流程圖。電流感測電路904可以測量輸入到直流-交流轉換器406中的電流(方框1000)。在一個實施例中，電流感測電路904可以定期地測量電流。作為一個例子，電流可以每毫秒被測量一次。
[0076]處理設備428可以適于接收電流測量值并且將電流測量值與最大值或閾值比較，以確定電流測量值是否等于或超過閾值(方框1002)。如果電流測量值不超過閾值，則該處理返回到方框1000。如果在方框1002處電流測量值超過閾值，則該方法在方框1004處繼續，其中只要電流測量值超過閾值，發送器設備就不響應增加占空比的請求或不對增加占空比的請求起作用。作為一個例子，處理設備428可適于接收增加占空比的請求。只要電流測量值超過閾值，處理設備428就不會使占空比增加。
[0077]如在方框1006中所示出的，占空比然后可以被減少給定的量。作為一個例子，處理設備可以修改直流-交流轉換器的操作(例如，改變打開和關閉開關的時機)以將占空比降低給定的量。給定的量可以是固定的，或者給定的量可以是可調節的或可編程的。在一個示例實施例中，每次電流被測量并且電流測量值超過閾值時，占空比就被遞減。其它實施例可以以不同的時間間隔減小占空比。
[0078]然后可以在方框1008處做出關于用于電流測量值的采樣時間是否要被改變的決定。如果是，則處理傳到方框1010，其中采樣時間被改變。如果在方框1010處采樣時間被改變，或者如果在方框1008處確定采樣時間將不變，則該方法在方框1012處繼續，其中做出關于占空比降低的量是否要被改變的決定。如果是，則處理傳到方框1014，其中降低的量被改變。如果降低的量在方框1014處被改變，或者如果在方框1012處確定降低的量將不變，則該方法返回到方框1000。
[0079]因此，在一些實施例中，采樣時間和/或占空比降低的量可以是可編程的，并且可以基于一個或多個因素定期地或在選擇的時間改變。所述因素可以包括但不限于，發送器設備的操作條件和/或電流測量值和閾值之間的差的大小。方框1008和1010是可選的，并且在其它實施例中可以被省略。附加地或可替代地，方框1012和1014是可選的，并且可以在其它實施例中被省略。
[0080]在圖10中示出的實施例通過降低施加到發送器線圈的信號的占空比來減小由直流-交流轉換器接收到的電流電平。輸入到直流-交流轉換器的電流電平可以在其它實施例中進行不同的調整(參見圖11)。電流感測電路904可以測量輸入到直流-交流轉換器406中的電流(方框1000)。可以做出關于電流測量值是否等于或超過閾值的判定(方框1002)。如前面所描述的，處理設備428可以配置為接收電流測量值并將電流測量值與最大值或閾值比較，以確定電流測量值是否等于或超過閾值。如果電流測量值不等于或超過閾值，則處理返回到方框1000 ο如果在方框1002處電流測量值超過閾值，則該方法在方框1100處繼續，其中輸入到直流-交流轉換器的電流電平被減少給定的量。例如，在一個實施例中，由直流-交流轉換器接收到的電壓電平被降低給定的量。可替代地，直流-交流轉換器的操作頻率可以被修改給定的量。作為一個例子，當直流-交流轉換器配置為H橋時，處理設備428可以修改H橋中開關的打開和關閉的時機。
[0081]此外，該方法可以包括類似于圖10中方框1008和1010和/或方框1012和1014的方框。圖11中的處理可以包括確定關于用于電流測量值的采樣時間是否應該改變(方框1008) ο如果是，則采樣時間可以被改變(參見方框1010) ο附加地或可替代地，圖11的方法可以包括確定關于電壓電平或操作頻率中的修改量是否應該改變(參見方框1012)。如果是，則修改的量可以被改變(參見方框1014)。
[0082]在一些情況下，當發送器設備正感應地將能量傳輸到接收器設備時，接收器設備中的其它設備或功能的性能會受到影響。作為一個例子，接收器設備可以包括在顯示器中、在諸如按鈕的輸入設備中和/或在外殼的一部分中的觸摸感測設備。如結合圖12所描述的，感應能量傳輸會對觸摸感測設備的性能有不利的影響。圖12示出了包括觸摸感測設備的感應能量傳輸系統的簡化示意圖。發送器設備1202包括與接收器設備1208中的接收器線圈1206感應地耦合的發送器線圈1204，以將能量從發送器設備傳輸到接收器設備。在某些頻率，在發送器設備正在將能量傳輸到接收器設備的同時，當用戶觸摸觸摸感測設備1210的輸入表面時，由發送器設備1202產生的噪聲會不利地影響接收器設備1208中的觸摸感測設備1210。噪聲可以淹沒由觸摸感測設備獲得的測量值并使得難以從噪聲中辨別出觸摸測量值。噪聲可以減小或有效地破壞觸摸感測設備的分辨率。
[0083]例如，在一些實施例中，觸摸感測設備是通過電容測量值的變化檢測觸摸的電容式觸摸感測設備。當用戶觸摸觸摸設備的輸入表面時(例如，用手指1214)，在手指和接地1218之間存在寄生電容(由電容器1216表示)。寄生電容(由電容器1220表示)也存在于交流-直流轉換器1222和接地1218之間。由發送器設備1202中的直流-交流轉換器1224(示為半橋)產生的共模噪聲可以通過寄生電容CP耦合到接收器設備1208。共模噪聲產生噪聲信號IN，其跨電容器1220產生變化的電壓。手指1214的觸摸是相對于接地1218的輸入，但是觸摸感測設備1210測量相對于設備地面的電容CSIG。有效地，跨電容器1220的變化電壓干擾電容式觸摸測量值并使得難以從噪音中辨別出觸摸測量值。
[0084]圖13示出了確定用于在圖12中示出的感應能量傳輸系統1200的操作模式的方法的流程圖。該方法可以減少或消除感應能量傳輸對觸摸感測設備1210的操作的影響。該方法在接收器設備與發送器設備配對(參見例如圖2)并且發送器設備正在將能量感應地傳輸到接收器設備時執行。初始地，當發送器設備正在感應地將能量傳送到接收器設備時，可以做出關于用戶是否觸摸觸摸感測設備的輸入表面的判定(方框1300)。用戶可以用他或她的手指或用諸如導電觸筆的物體觸摸輸入表面。如果用戶沒有觸摸觸摸感測設備的輸入表面，則處理傳到方框1302，其中能量被感應地從發送器設備傳輸到接收器設備。作為一個例子，發送器設備可以感應地將能量傳輸到接收器設備，以給接收器設備中的電池充電。
[0085]然后可以在方框1304處做出關于觸摸感測設備是否在觸摸感測設備的輸入表面上檢測到觸摸的判定。如果沒有，則該方法返回到方框1302。如果觸摸感測設備在觸摸感測設備的輸入表面上檢測到觸摸，或者在方框1300處確定用戶正在觸摸觸摸感測設備的輸入表面(例如，輸入表面是顯示器上的覆蓋玻璃并且用戶選擇在顯示器上顯示的圖標)，則處理在方框1306處繼續，其中能量只在第一時間周期期間被感應地傳輸到接收器設備并且觸摸感測設備只在不同的第二時間周期期間感測觸摸。本質上，感應能量傳輸被定期地關閉，以允許當感應能量傳輸被關閉時觸摸感測設備感測觸摸樣本。
[0086]圖14示出了在圖13中的執行方框1306的一個示例方法的流程圖。在方框1400處，接收器設備可以向發送器設備發送信號。接收器設備可以通過在接收器設備中改變設置或參數來發送信號，其中改變設置或參數修改感應能量傳輸，或者接收器設備可以經單獨的通信信道發送信號(參見圖4中的436)。信號指示發送器設備關閉給定的時間周期(方框1402)。作為一個例子，發送器設備中的處理設備能夠基于從接收器設備接收到的信號使發送器設備關閉。當發送器設備被關閉時，接收器設備可以在方框1404處暫停報文或信號在單獨的通信信道上的傳輸。附加地或可替代地，觸摸感測設備在方框1406處獲得一個或多個觸摸樣本。
[0087]然后可以在方框1408處做出關于其中發送器被關閉的給定時間周期是否已結束的判定。如果沒有，則處理在方框1408處等待。當其中發送器被關閉的給定時間周期結束時，該方法傳到方框1410，其中發送器設備打開并向接收器設備傳輸能量。一旦發送器設備開始向接收器設備傳輸能量，觸摸感測設備就不獲取觸摸樣本。如果接收器設備在方框1404處暫停報文傳輸，則接收器設備還可以在方框1410處啟用報文傳輸。
[0088]已經特別參考實施例的某些特征詳細地描述了各種實施例，但是應當理解，在本公開內容的精神和范圍內，可以實現變化和修改。例如，在圖5、6、1、13和14中示出的方法中的每個都可以在其它實施例中被不同地執行。方法可以包括附加的方框、省略方框和/或以不同的順序執行方框。作為一個例子，在圖6中示出的方法可以包括多于兩個的占空比步長。附加地或可替代地，方框606和608在一些實施例中可以被省略。
[0089]雖然本文已經描述了具體的實施例，但是應當指出，本申請不限于這些實施例。特別地，當兼容時，關于一個實施例描述的任何特征也可以在其它實施例中使用。同樣，當兼容時，不同實施例的特征可以進行交換。
【主權項】
1.一種感應能量傳輸系統，其特征在于，所述感應能量傳輸系統包括: 發送器設備，所述發送器設備包括: 僅在第一時間周期期間感應地傳輸能量的發送器線圈；以及 接收器設備，所述接收器設備包括: 僅在第一時間周期期間感應地接收能量的接收器線圈；以及 僅在不同的第二時間周期期間感測觸摸的觸摸感測設備。2.如權利要求1所述的感應能量傳輸系統，其特征在于，所述觸摸感測設備包括顯示器。3.如權利要求1所述的感應能量傳輸系統，其特征在于，所述發送器設備包括第一網絡接口，所述第一網絡接口從所述接收器設備中的第二網絡接口接收通信信號，所述通信信號指示所述發送器設備在第二時間期間關閉。4.如權利要求1所述的感應能量傳輸系統，其特征在于，所述接收器設備包括可穿戴通信設備。
【文檔編號】H02J50/12GK205540559SQ201520670740
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年9月1日
【發明人】S·G·赫巴斯特, S·D·莫瑞森, J·M·阿爾維斯, B·R·加爾巴斯, J·C·何旺, R·S·帕爾內爾, T·L·緹卡爾斯凱
【申請人】蘋果公司