СПОСОБЫ, УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧЕЙ ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ
METHODS, TRANSMITTING UNITS AND CONTROL SYSTEM FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам, устройствам передачи и системе управления передачей для передачи мощности через электромагнитное сцепление.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Многие системы требуют проводного монтажа и/или электрических контактов для осуществления подачи электрической мощности на устройства. При исключении этих проводов и контактов использование этих устройств становится более комфортным. Использование аккумуляторных батарей внутри устройств частично удовлетворяет этому требованию комфорта, но придает устройству дополнительный вес и требует регулярной подзарядки. Передача мощности с помощью магнитной индукции является широко известным способом, применяемым, главным образом, в трансформаторах, но в последнее время усовершенствованным посредством интегрирования обмоток в печатные платы (PCB) или другие плоские материалы, давая возможность беспроводной передачи мощности с поверхности на приемное устройство. Для этой цели, источник электропитания может быть оборудован передатчиком, который может вырабатывать переменное магнитное поле посредством переменного магнитного тока в одной или более обмотках, а мобильное устройство может быть оборудовано приемным устройством, в котором переменное электрическое напряжение индуцируется в одной или более обмотках этим магнитным полем.
Чтобы эффективно и безопасно поставлять беспроводную мощность из источника электропитания с многочисленными передающими элементами, необходимо обнаруживать и определять местоположение приемного устройства, когда оно находится возле поверхности источника электропитания, и приводить в действие только те передающие элементы, которые находятся в пределах зоны, которая покрыта обмоткой приемного устройства.
Для дополнительного повышения эффективности и безопасности, передающее и приемное устройство связываются друг с другом, чтобы обмениваться параметрами передачи мощности и контролировать передачу мощности.
Источник электропитания, который предоставляет многочисленным приемным устройствам возможность помещаться на своей поверхности раздела для приема мощности, мог бы не иметь достаточной мощности для обслуживания всех помещенных приемных устройств. Это, например, могло бы быть справедливым, если мощность извлекается из интерфейса USB (универсальной последовательной шины), который ограничен 2,5 Вт. Если достаточной мощности нет в распоряжении, напряжение источника электропитания могло бы стать слишком низким для приемного устройства, которому необходим определенный уровень напряжения для зарядки аккумуляторной батареи. Более того, время для зарядки аккумуляторной батареи могло бы стать (гораздо) более длительным, чем ожидаемое. В качестве еще одного примера, снижение мощности для осветительных применений могло бы привести к уменьшению светоотдачи. Как следствие, необходимо усовершенствовать передачу мощности с передающего устройства на многочисленные устройства с целью эффективно и безопасно обслуживать как можно больше приемных устройств.
Документ US2005/007067A1 раскрывает силовой интерфейс транспортного средства, который включает в себя адаптивный индуктивный источник питания. Адаптивный индуктивный источник питания имеет индуктор в пределах держателя удаленного устройства. Адаптивный индуктивный источник питания способен к выдаче мощности на удаленные устройства, помещенные в пределах держателя удаленного устройства. Может быть предусмотрен интерфейс связи, который может давать возможность связи между удаленным устройством и любой шиной данных в пределах транспортного средства.
Документ US2008/315826A1 раскрывает устройство, систему и способ для многочисленных мобильных устройств связи, которые могут заряжаться согласно своему относительному приоритету, и/или для многочисленных мобильных устройств связи, которые могут заряжаться минимальным уровнем. Устройства могут физически собираться в любом порядке, но, на основании своего относительного приоритета зарядки, устройство с наивысшим приоритетом может принимать заряд первым. Устройство со вторым наивысшим приоритетом может принимать заряд вторым. Его относительный приоритет может сообщаться между устройствами посредством беспроводной связи. В одном из вариантов осуществления, одно или более устройств могут принимать минимальный заряд для предоставления возможности работы, до того как устройства с наивысшими приоритетами будут полностью заряжены. В зонах, где минимально развиты инфраструктуры электростанций общего пользования, пользователи могут совместно использовать электрические установки для подзарядки множества мобильных устройств связи, так что устройства с наивысшим приоритетом из сгруппированных устройств полностью заряжаются первыми.
Документ US2007/0042729A1 раскрывает индуктивный источник питания, который включает в себя приемопередатчик для отправки информации между удаленным устройством и индуктивным источником питания. Удаленное устройство определяет фактическое напряжение и отправляет команду в индуктивный источник питания изменить рабочую частоту, если фактическое напряжение отлично от требуемого напряжения. Для того чтобы определять фактическое напряжение, удаленное устройство определяет пиковое напряжение, а затем, применяет поправочный коэффициент.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен способ передачи мощности через электромагнитное сцепление с передающего устройства на набор приемных устройств.
Способ содержит этапы:
- расчета передающим устройством первой суммы заданных уровней мощности, определенных каждым из упомянутого набора приемных устройств;
если максимальная мощность, которая может быть передана передающим устройством на упомянутый набор приемных устройств, является меньшей, чем упомянутая первая сумма,
- определения упомянутым передающим устройством поднабора приемных устройств из числа упомянутого набора приемных устройств, на которые передающее устройство передает мощность.
Настоящее изобретение также предлагает некоторые критерии касательно того, как определять очередность зарядки. Например, определять, какие приемные устройства могут принимать мощность согласно уровню приоритета каждого приемного устройства из упомянутого набора приемных устройств, который определяет приоритет для приема мощности с передающего устройства; или критерии, которые определяют, какие приемные устройства могут принимать мощность, согласно временной последовательности, в которой передающее устройство обнаруживает каждое приемное устройство из упомянутого набора приемных устройств; или критерии, которые определяют, какие приемные устройства могут принимать мощность согласно максимальному количеству приемных устройств, на которые передающее устройство может одновременно передавать мощность, либо комбинацию вышеупомянутых разных критериев.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, перед вышеупомянутым этапом определения способ дополнительно содержит этап идентификации, среди упомянутого набора приемных устройств, приемных устройств, определяющих более низкий заданный уровень мощности. Если есть, по меньшей мере, одно приемное устройство, которое также определяет более низкий заданный уровень мощности, упомянутое передающее устройство выполняет упомянутый этап расчета с использованием более низкого заданного уровня мощности вместо использования заданного уровня мощности, определенного упомянутым, по меньшей мере, одним приемным устройством; иначе, упомянутое передающее устройство выполняет упомянутый этап определения.
Посредством применения первого и второго способов по отдельности или вместе мощность может использоваться оптимальным образом.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, способ дополнительно содержит этап передачи мощности упомянутым передающим устройством на упомянутый поднабор приемных устройств.
На этом этапе, если фактический уровень мощности, требуемый первым заданным приемным устройством из числа упомянутого поднабора приемных устройств, ниже заданного уровня мощности, определенного упомянутым первым заданным приемным устройством, упомянутый этап передачи состоит в том, что передают мощность на упомянутое первое заданное приемное устройство согласно упомянутому фактическому уровню мощности.
Если фактический уровень мощности, требуемый вторым заданным приемным устройством из числа упомянутого поднабора приемных устройств, выше заданного уровня мощности, определенного упомянутым вторым заданным приемным устройством, упомянутый этап передачи состоит в том, что передают мощность на упомянутое второе заданное приемное устройство согласно заданному уровню мощности, определенному упомянутым вторым заданным приемным устройством.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, предложен способ дополнительного использования первой величины мощности. Если первая величина мощности, определенная в качестве упомянутой максимальной мощности, минус вторая сумма заданных уровней мощности, определенных каждым приемным устройством из упомянутого поднабора приемных устройств, положительна, и если есть, по меньшей мере, одно из упомянутых вторых заданных приемных устройств, упомянутый этап передачи состоит в том, что передают мощность на упомянутое, по меньшей мере, одно из упомянутых вторых заданных приемных устройств согласно заданному уровню мощности, определенному упомянутым, по меньшей мере, одним из упомянутых вторых заданных приемных устройств, и упомянутой первой величине мощности.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения, предложен способ дополнительного использования второй величины мощности. Когда вторая величина мощности, определенная в качестве заданного уровня мощности, определенного упомянутым первым заданным приемным устройством, минус упомянутый фактический уровень мощности, требуемый упомянутым первым заданным приемным устройством, положительна, этап передачи состоит в том, что передают мощность на упомянутое второе заданное приемное устройство согласно заданному уровню мощности, определенному упомянутым вторым заданным приемным устройством, и упомянутой второй величине мощности. Упомянутый способ дополнительно содержит этап периодического получения упомянутым передающим устройством фактического уровня мощности, требуемого упомянутым первым заданным приемным устройством, с тем чтобы обновлять значение упомянутой второй величины мощности согласно упомянутому полученному фактическому уровню мощности.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения, предложен способ определения заданного уровня мощности для приемного устройства согласно минимальному уровню мощности, который ниже, чем максимальный требуемый уровень мощности приемного устройства.
Посредством применения этого заданного уровня мощности передающее устройство может обслуживать большее количество приемных устройств, а также с приемлемым качеством.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения, предложена система управления передачей для управления передающим устройством, передающим мощность через электромагнитное сцепление на набор приемных устройств, при этом упомянутая система управления содержит первый блок для выполнения вышеупомянутого этапа расчета, второй блок для выполнения вышеупомянутого этапа определения и третий блок для выполнения этапа идентификации.
Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения, предложено передающее устройство для передачи мощности через электромагнитное сцепление с передающего устройства на набор приемных устройств, при этом упомянутое передающее устройство содержит вышеупомянутую систему управления передачей.
Согласно девятому аспекту настоящего изобретения, предложен способ передачи мощности через электромагнитное сцепление с передающего устройства на набор приемных устройств, причем упомянутый способ содержит этап отправки, по меньшей мере, одним приемным устройством из упомянутого набора приемных устройств информации о заданном уровне мощности, имеющем отношение к упомянутому, по меньшей мере, одному приемному устройству, при этом упомянутый заданный уровень мощности является минимальным подходящим для работы уровнем мощности упомянутого, по меньшей мере, одного приемного устройства. Посредством сообщения минимального подходящего для работы уровня мощности в качестве требуемого уровня мощности передающему устройству также предоставляется возможность обслуживать большее количество приемных устройств с приемлемым качеством.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеприведенные и другие цели и признаки настоящего изобретения станут очевиднее из последующего подробного описания различных аспектов изобретения, взятых совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 изображает систему беспроводной передачи и приема мощности;
Фиг.2A изображает блок-схему последовательности операций способа согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2B изображает блок-схему последовательности операций способа согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2C изображает блок-схему последовательности операций способа согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3A изображает структурную схему системы управления передачей согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3B изображает структурную схему передающего устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем, изобретение будет описано посредством использования одного передающего устройства, предназначенного для передачи мощности на три приемных устройства, но должно быть понятно, что изобретение могло бы работать подобным образом с большим/меньшим количеством приемных устройств.
Фиг.1 показывает систему 10 беспроводной передачи и приема мощности. Система 10 содержит передающее устройство T, которое способно к передаче мощности беспроводным образом на многочисленные приемные устройства через электромагнитное сцепление, и набор приемных устройств R1, R2 и R3, которые присоединены к передающему устройству T. Подразумевается, что приемные устройства R1, R2 и R3 должны электрически заряжаться передающим устройством T. Поскольку передающее устройство T передает мощность на R1, R2 и R3 беспроводным образом, соединение R1, R2 и R3 с T подразумевает, что R1, R2 и R3 расположены очень близко к T, с тем чтобы принимать мощность из электромагнитного поля, вырабатываемого T. Например, R1, R2 и R3 поставлены на поверхность передающего устройства T.
Фиг.2A показывает блок-схему последовательности операций способа согласно изобретению.
Приемные устройства R1, R2 и R3 присоединяются к передающему устройству T для приема мощности с передающего устройства T.
Поскольку есть три устройства, требующих мощности одновременно, для того чтобы узнать, может ли передающее устройство T обслуживать (то есть, передавать мощность на) все приемники, во-первых, передающее устройство T выполняет этап 210 расчета первой суммы заданных уровней мощности, определенных каждым из упомянутого набора приемных устройств R1, R2 и R3.
Во-вторых, если максимальная мощность, которая может передаваться передающим устройством T на набор приемных устройств R1, R2 и R3, является меньшей, чем рассчитанная первая сумма, передающее устройство T выполняет этап 220 по определению поднабора приемных устройств, на которые передающее устройство T передает мощность, среди набора приемных устройств R1, R2 и R3 на основании рассчитанной первой суммы заданных уровней мощности и согласно набору критериев.
Если R1, R2 и R3 присоединяются к передающему устройству T для потребления мощности, тогда как устройство T не передает мощность ни на какое приемное устройство, максимальная мощность, которая может передаваться устройством T на R1, R2 и R3, является максимальной мощностью передающего устройства T.
Если R2 и R3 присоединяются к передающему устройству T для потребления мощности в то время, когда устройство T передает мощность на R1, максимальная мощность, которая может передаваться устройством T на R2 и R3 (R2 и R3 являются ожидающими зарядки), является максимальной мощностью передающего устройства T минус мощность, используемая для приемного устройства R1.
Например, передающее устройство T отбирает мощность из интерфейса USB, который ограничен 2,5 Вт, означающими, что максимальная мощность, которая может быть передана передающим устройством T (указываемая ссылкой как Tmax), имеет значение 2,5 Вт;
Заданный уровень мощности, определенный R1 (указываемый ссылкой как GR1), имеет значение 1,5 Вт;
Заданный уровень мощности, определенный R2 (указываемый ссылкой как GR2), имеет значение 1,5 Вт;
Заданный уровень мощности, определенный R3 (указываемый ссылкой как GR3), имеет значение 1 Вт.
Первая сумма заданных уровней мощности, определенных R1, R2 и R3, имеет значение GR1+GR2+GR3=4 Вт.
Очевидно, максимальная мощность, которая может передаваться передающим устройством T, ниже, чем первая сумма заданных уровней мощности, означая, что передающее устройство T не может обслуживать R1, R2 и R3 одновременно. Поэтому передающее устройство T выполняет этап 220 по определению, какие приемные устройства могут обслуживаться из числа R1, R2 и R3. В последующем, подробно описано, каким образом этап 220 определения определяет поднабор приемных устройств.
Для выполнения этапа определения, передатчик может предварительно определять некоторые критерии (правила) касательно того, каким образом осуществлять определение.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, первый критерий (правило) может состоять в том, чтобы осуществлять определение согласно уровню приоритета каждого приемного устройства из упомянутого набора приемных устройств, причем упомянутый уровень приоритета определяет приоритет для приема мощности с передающего устройства.
В случае использования передающего устройства для зарядки приемных устройств, пользователь может считать зарядку некоторых приемных устройств более критичной, чем зарядку других. Например, пользователь может пожелать заряжать мобильный телефон как можно быстрее, но не очень беспокоиться о скорости зарядки контроллера игровой консоли.
Возможно, чтобы пользователь при зарядке мобильного телефона убирал все другие приемные устройства с передающего устройства. Однако, в таком случае, пользователь должен вспомнить о том, чтобы положить их обратно на передающее устройство, когда мобильный телефон полностью зарядится. Это не очень удобно для пользователя.
Поэтому настоящее изобретение предлагает этап 220 определения для определения последовательности зарядки среди набора приемных устройств согласно уровню приоритета приемных устройств, так что пользователю не нужно убирать приемное устройство с более низким уровнем приоритета и возвращать его после того, как приемное устройство с более высокоуровневым приоритетом завершит зарядку. Передающее устройство может определять, какое приемное устройство следует обслуживать первым согласно уровням приоритета, если передающее устройство не может обслуживать все приемные устройства одновременно, и может автоматически начинать обслуживать приемное устройство с более низким уровнем приоритета после того, как приемное устройство с более высокоуровневым приоритетом обслужено. Поэтому, удобство пользователя повышается.
Это может быть осуществлено посредством назначения «приоритета» каждому приемному устройству, причем приемные устройства с более высоким приоритетом имеют преимущественное значение над приемными устройствами с более низким приоритетом.
В вышеприведенном примере, если оба R1 и R3 имеют более высокий приоритет, чем R2, то определяется, что R1 и R3 должны заряжаться до R3.
Существуют два подхода для управления приоритетами приемных устройств.
В первом подходе приемное устройство управляет своим собственным приоритетом. Для этой цели, оно могло бы иметь (пользовательский) интерфейс, через который может быть установлен приоритет, или оно могло бы иметь встроенный приоритет (по умолчанию). В этом подходе приемное устройство должно сообщать свой приоритет на передающее устройство.
Во втором подходе передающее устройство управляет приоритетами приемных устройств. Для этой цели, оно должно иметь (пользовательский) интерфейс, через который может предоставляться список идентификаторов устройств и назначенных приоритетов. В этом случае, когда передающее устройство обнаруживает новое приемное устройство, оно должно отыскивать его приоритет на основании идентификатора, поставляемого приемным устройством.
Оба подхода могут комбинироваться. Пользовательский интерфейс передающего устройства может применяться для установления приоритета для обнаруженного приемного устройства, а затем для сообщения этого приоритета на приемное устройство, для того чтобы настроить его в приемном устройстве для более позднего использования.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, второй критерий (правило) должно определять поднабор приемных устройств согласно временной последовательности, в которой передающее устройство обнаруживает каждое приемное устройство из упомянутого набора приемных устройств. По примеру, согласно временной последовательности, те приемные устройства, которые обнаружены передающим устройством прежде всего (то есть должны быть первыми помещены на поверхность передающего устройства), будут запитаны первыми, то есть работает следующий критерий: «первым прибыл - первым обслужен».
В вышеупомянутом примере, если временной последовательностью обнаружения трех приемных устройств, от раннего к позднему, является R2, R3, R1, согласно критерию «первым прибыл - первым обслужен», R2 и R3 будут обслужены раньше R1.
Применение критерия «первым прибыл - первым обслужен» иногда может не быть оптимальным решением. Например, если в вышеупомянутом примере временной последовательностью обнаружения трех приемных устройств, от раннего к позднему, является R2, R1, R3, согласно критерию «первым прибыл - первым обслужен», в первом случае, будет обслужен только R2, поскольку R1 должен обслуживаться раньше, чем R3, но передающее устройство не имеет достаточно мощности для обслуживания R2 и R1 одновременно.
Чтобы оптимизировать критерии уровня приоритета и «первым прибыл - первым обслужен», настоящее изобретение предлагает третий критерий, который состоит в том, чтобы обслуживать как можно больше приемных устройств. Другими словами, третий критерий состоит в том, чтобы определять поднабор согласно максимальному количеству приемных устройств, на которые передающее устройство может передавать мощность одновременно. Этот критерий может быть осуществлен обслуживанием сначала приемных устройств с более низкими вторыми уровнями мощности.
Эти три критерия могут смешиваться. Как обсуждено в вышеупомянутом примере, если, согласно второму критерию, может обслуживаться только приемное устройство R2, передающее устройство должно резервировать (выполняя этап резервирования) 1,5 Вт для обслуживания R2 так, что оставшаяся мощность имеет значение 1 Вт. Эта оставшаяся мощность недостаточна для обслуживания R1, но она может обслуживать R3, который должен обслуживаться позже, чем R1, согласно второму критерию. Согласно смешанным второму и третьему критериям, передающее устройство может определять, что следует одновременно обслуживать R2 и R3. В этом примере, передающее устройство T сначала применяет второй критерий, а затем применяет третий критерий к оставшейся мощности.
В качестве еще одного примера, критерии могут быть комбинацией первого и второго критериев. Передающее устройство сначала может использовать первый критерий, а для приемных устройств с одинаковым приоритетом, передающее устройство может применять второй или третий критерий для определения, какое приемное устройство обслуживать.
При выполнении этапа 220 определения, определяется поднабор приемных устройств. Затем, передающее устройство конфигурируется согласно заданным уровням мощности, определенным каждым приемным устройством из упомянутого поднабора приемных устройств. Существуют два подхода для определения заданного уровня мощности.
Первый подход состоит в том, чтобы определять заданный уровень мощности приемного устройства согласно максимальному уровню мощности, требуемому таким приемным устройством, с тем чтобы обеспечивать, что приемное устройство может обслуживаться на максимальном уровне мощности во время процесса передачи. Другими словами, передающее устройство резервирует свою мощность под приемное устройство согласно максимальному уровню мощности, требуемому приемным устройством.
В отношении настоящего изобретения, резервирование мощности под некоторое приемное устройство означает, что при расчете максимальной мощности, которая может передаваться передающим устройством на другие приемные устройства, эта величина мощности не может учитываться в качестве имеющейся в распоряжении для обслуживания других приемных устройств вне зависимости от того, насколько большую мощность фактически потребляет такое некоторое приемное устройство. Другими словами, передающее устройство всегда будет имеющимся в распоряжении для передачи мощности на некоторое приемное устройство с заданным уровнем мощности.
В отношении настоящего изобретения, максимальный уровень мощности, требуемый приемным устройством, означает максимальную мощность, которую приемное устройство могло бы использовать (потреблять) во время процесса передачи; он также указывается ссылкой как «максимальная требуемая мощность».
Преимущество этого подхода состоит в том, что приемное устройство может заряжаться как можно быстрее, то есть продолжительность передачи может быть минимизирована. Недостаток состоит в том, что во время процесса передачи приемное устройство может не всегда потреблять максимальную требуемую мощность. Например, для зарядки аккумуляторной батареи требуется постоянное напряжение, а ток, индуцированный в обмотке приемного устройства, изменяется во времени, и поэтому мощность, потребляемая приемным устройством, изменяется в соответствии с изменением тока. Есть только очень короткий период, в течение которого приемному устройству нужна максимальная мощность.
Это, безусловно, не является очень эффективным для передающего устройства, которому необходимо обслуживать многочисленные приемные устройства, поскольку мощность резервируется под приемное устройство согласно его максимальному уровню мощности вне зависимости от того, насколько большую мощность приемное устройство потребляет фактически, и зарезервированная, но не потребляемая мощность не может использоваться другими приемными устройствами. Это тратит впустую способность передающего устройства одновременно обслуживать многочисленные приемные устройства.
Для того чтобы преодолеть вышеупомянутый недостаток и обслуживать как можно больше приемных устройств, а также чтобы гарантировать качество передачи, вместо использования максимального уровня мощности заданного устройства в качестве заданного уровня мощности, настоящее изобретение предлагает второй подход для определения заданного уровня мощности приемного устройства на основании минимального подходящего для работы уровня мощности, то есть заданный уровень мощности является минимальным уровнем мощности, на котором приемное устройство может успешно заряжаться, или является подходящим для работы (например, для источника света).
Заданный уровень мощности приемного устройства, таким образом, ниже, чем максимальный уровень мощности, требуемый приемным устройством согласно настоящему изобретению.
Заданный уровень мощности может определяться согласно типу приемного устройства и некоторым другим параметрам, таким как требование продолжительности передачи и т.д. Он мог бы быть максимальной мощностью, которую приемное устройство могло бы потреблять во время процесса передачи, он также мог бы быть номинальной мощностью приемного устройства, либо он мог бы быть значением между максимальным и минимальным уровнем мощности, который могло бы потреблять приемное устройство.
В качестве первого примера, максимальная мощность, которую могла бы потреблять аккумуляторная батарея во время процесса передачи, имеет значение 8 Вт, а минимальная мощность, которую могла бы потреблять аккумуляторная батарея во время процесса передачи, имеет значение 2 Вт. Чтобы оптимизировать использование мощности, заданным уровнем мощности, определенным аккумуляторной батареей, например, могли бы быть 6 Вт. Если она допускает более медленную скорость зарядки и при условии, что процесс зарядки может быть успешно завершен, заданный уровень мощности аккумуляторной батареи также может быть определен как 5 Вт или 4 Вт.
В качестве второго примера, источнику освещения необходима постоянная мощность для стабильного испускания света. Заданный уровень мощности источника освещения должен быть номинальной мощностью или, по меньшей мере, минимальным подходящим для работы уровнем мощности.
Информация о заданном уровне мощности, определенном приемным устройством согласно настоящему изобретению, может сообщаться с приемного устройства на передающее устройство с использованием любой известной технологии связи; она также может определяться передающим устройством согласно типу приемного устройства и другой информации с приемного устройства.
Поскольку заданный уровень мощности используется для конфигурирования передающего устройства, так что передающее устройство может резервировать мощность под уместное приемное устройство, как следствие, неважно насколько большую мощность фактически потребляет приемное устройство, передающее устройство должно гарантировать, что оно всегда может передавать эту величину мощности. Другими словами, передающее устройство должно сохранять способность предоставлять мощность на приемное устройство согласно заданному уровню мощности. Поскольку заданный уровень мощности запрашивается приемным устройством, термин «заданный уровень мощности» также указывается ссылкой как «запрошенный гарантированный уровень мощности».
Поскольку изобретение предлагает определять заданный уровень мощности приемного устройства согласно минимальному заряжаемому или подходящему для работы уровню мощности вместо использования максимального требуемого уровня мощности, на протяженности передачи, передающее устройство будет резервировать мощность не в соответствии с максимальным требуемым уровнем мощности, а на основании минимального для зарядки или подходящего для работы уровня мощности приемного устройства. Это изменение заставляет передающее устройство обладать способностью обслуживать многочисленные приемные устройства одновременно, а также сохранять приемлемое качество передачи касательно времени зарядки и мощности зарядки.
Хотя этот подход может увеличивать время зарядки помещенных в первую очередь приемных устройств(а), он уменьшает суммарное время ожидания.
Как показано на фиг.2B, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, если приемное устройство предоставляет возможность, по меньшей мере, двух минимальных подходящих для работы уровней мощности (означающих, что заданный уровень мощности имеет, по меньшей мере, два значения), передача мощности может быть дополнительно оптимизирована для одновременного обслуживания как можно большего количества приемных устройств.
Для того чтобы применять дополнительную оптимизацию, перед выполнением этапа 220 определения, упомянутый способ дополнительно содержит этап 230 идентификации, среди упомянутого набора приемных устройств, приемных устройств, которые определяют как заданный уровень мощности, так и более низкий заданный уровень мощности; если есть, по меньшей мере, одно приемное устройство, которое определяет как заданный уровень мощности, так и более низкий заданный уровень мощности, передающее устройство выполняет упомянутый этап расчета с использованием более низких заданных уровней мощности вместо использования заданных уровней мощности, определенных упомянутым, по меньшей мере, одним приемным устройством; иначе, передающее устройство выполняет этап 220 определения.
По-прежнему, с использованием вышеприведенного примера в качестве основы для пояснения этапа 230, в котором Tmax имеет значение 2,5 Вт, заданные уровни мощности приемных устройств R1, R2 и R3 определены, как изложено ниже:
GR1: 1,5 Вт, 1 Вт;
GR2: 1,5 Вт, 1 Вт;
GR3: 1 Вт.
Первая сумма заданных уровней мощности имеет значение 4 Вт, которое больше, чем Tmax. Передающее устройство T выполняет этап 230 для идентификации, какие устройства допускают более низкий заданный уровень мощности по сравнению с заданным уровнем мощности, который используется предыдущим этапом 210 расчета. Результат идентификации состоит в том, что R1 и R2 допускают более низкий заданный уровень мощности, при этом, GR1 допускает 1 Вт, GR2 допускает 1 Вт.
Передающее устройство, в таком случае, выполняет этап 210 расчета во второй раз, используя теперь допустимые более низкие заданные уровни мощности. Новая рассчитанная первая сумма заданных уровней мощности имеет значение:
GR1+GR2+GR3=1 Вт+1 Вт+1 Вт=3 Вт.
Tmax по-прежнему является меньшим, чем вновь рассчитанная первая сумма.
Передающее устройство затем выполняет этап 230 идентификации во второй раз. Нет устройств, которые допускают более низкий заданный уровень мощности, чем заданный уровень мощности, используемый на предыдущем этапе расчета; передающее устройство, в таком случае, переходит на этап 220 для определения поднабора приемных устройств для обслуживания.
Если параметры заданных уровней мощности трех приемных устройств являются следующими:
GR1: 1,5 Вт, 1 Вт;
GR2: 1,5 Вт, 1 Вт, 0,5 Вт;
GR3: 1 Вт,
то на втором этапе идентификации обнаруживается, что R2 должен допускать более низкий заданный уровень мощности (то есть 0,5 Вт), чем заданный уровень мощности, используемый на предыдущем этапе расчета (то есть 1 Вт).
Передающее устройство, в таком случае, выполняет этап 210 расчета в третий раз, используя теперь допустимый более низкий заданный уровень мощности (то есть 0,5 Вт). Новая рассчитанная первая сумма заданных уровней мощности имеет значение: GR1+GR2+GR3=1 Вт+1 Вт+0,5 Вт=2,5 Вт.
Tmax равна самой последней рассчитанной первой сумме, которая означает, что передающее устройство T способно к обслуживанию трех приемных устройств на их более низких заданных уровнях мощности.
Посредством выполнения этого этапа 230 идентификации передающее устройство может дополнительно управлять ситуацией, когда мощность недостаточна для обслуживания многочисленных приемных устройств, чтобы оптимально использовать мощность, которая может предоставляться передающим устройством.
Как показано на фиг.2C, после этапа 220 определения передающее устройство T может конфигурироваться согласно заданным уровням мощности, определенным каждым из упомянутого поднабора приемных устройств. А затем передающее устройство T выполняет этап 240 передачи для передачи мощности на определенный поднабор приемных устройств.
Когда фактический уровень мощности, требуемый (потребляемый) первым заданным приемным устройством из числа упомянутого поднабора приемных устройств, ниже заданного уровня мощности, определенного упомянутым первым заданным приемным устройством, упомянутый этап 240 передачи состоит в том, что передают мощность на упомянутое первое заданное приемное устройство согласно упомянутому фактическому уровню мощности. Как описано выше, во время процесса передачи мощности передающее устройство резервирует мощность согласно заданным уровням мощности, определенным каждым приемным устройством из упомянутого поднабора приемных устройств. Поэтому, до тех пор, пока фактический уровень мощности, требуемый каждым первым заданным приемным устройством, ниже, чем его заданный уровень мощности, фактические потребности могут обслуживаться.
Наоборот, когда фактический уровень мощности, требуемый вторым заданным приемным устройством из упомянутого поднабора приемных устройств, выше заданного уровня мощности, определенного упомянутым вторым заданным приемным устройством, упомянутый этап передачи состоит в том, что передают мощность на упомянутое второе заданное приемное устройство согласно заданному уровню мощности, определенному упомянутым вторым заданным приемным устройством. Другими словами, передающее устройство не может гарантировать потребляемую мощность выше заданного уровня мощности.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, при выполнении этапа 240 передачи, если первая величина мощности, определенная в качестве упомянутой максимальной мощности, минус вторая сумма заданных уровней мощности, определенных каждым приемным устройством из упомянутого поднабора приемных устройств, положительна, то первая величина мощности может использоваться для передачи на приемное устройство, у которого фактически необходимый уровень мощности выше его заданного уровня мощности.
В последующем, «первое заданное приемное устройство» указывает ссылкой на приемное устройство, у которого фактически необходимый уровень мощности ниже его заданного уровня мощности.
«Второе заданное приемное устройство» относится к приемному устройству, у которого фактически необходимый уровень мощности выше его заданного уровня мощности.
Далее, этап 240 передачи состоит в том, что передают мощность на, по меньшей мере, одно из упомянутых вторых заданных приемных устройств согласно заданному уровню мощности, определенному упомянутым, по меньшей мере, одним из упомянутых вторых заданных приемных устройств, и упомянутой первой величине мощности.
Согласно определению, первая величина мощности является избыточной мощностью, которая не зарезервирована под обслуживаемые приемные устройства. Поэтому первая величина мощности может считаться максимальной мощностью, которую передающее устройство может передавать на приемные устройства, которые ожидают подачи мощности. Но, когда нет ни одного приемного устройства, которое является ожидающим зарядки, или первая величина мощности не может удовлетворить требования приемного устройства, которое ожидает подачи мощности, первая величина мощности может использоваться для обслуживаемых приемных устройств.
В вышеприведенном примере, в котором Tmax имеет значение 2,5 Вт, заданные уровни мощности приемных устройств R1, R2 и R3 теперь являются следующими:
GR1: 0,5 Вт;
GR2: 1,5 Вт;
GR3: 2,5 Вт.
Если передающее устройство придерживается критерия уровня приоритета, последовательностью приоритетов R1, R2 и R3, от высшего к низшему, является R2>R1>R3. Согласно описанному выше этапу определения, передающее устройство может передавать мощность на R2 и R1. В этом случае, первая величина мощности имеет значение: Tmax-GR2-GR1=2,5 Вт-1,5 Вт-0,5 Вт=0,5 Вт.
R3 не может обслуживаться с помощью 0,5 Вт. Если, по меньшей мере, один из заданных уровней мощности R2 и R1 определен своим минимальным подходящим для работы уровнем мощности вместо своего максимального требуемого уровня мощности, может случиться, что фактически необходимый уровень мощности для R2 или R1 выше заданного уровня мощности, определенного R2 или R1. В этом случае, первая величина мощности может использоваться R2 и/или R1. Но эта избыточная мощность не может быть зарезервирована под R2 и R1.
Когда новое приемное устройство обнаруживается, передающее устройство будет проверять параметр вновь обнаруженного приемного устройства, чтобы определять, удовлетворяет ли первая величина мощности требованию нового приемного устройства.
Например, если вновь обнаруженное приемное устройство допускает заданный уровень мощности 0,5 Вт, то передающее устройство начнет передавать мощность на вновь обнаруженное приемное устройство.
Если заданный уровень мощности вновь обнаруженного приемного устройства выше 0,5 Вт, первая величина мощности не может обслуживать вновь обнаруженное приемное устройство, поэтому первая величина мощности по-прежнему может использоваться R2 и R1.
Если есть многочисленные заданные приемные устройства, первая величина мощности может использоваться для передачи на, по меньшей мере, одно из вторых заданных приемных устройств согласно предопределенным правилам.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, первая величина мощности передается на многочисленные вторые заданные приемные устройства согласно предопределенным правилам.
Первым предопределенным правилом, например, может быть: упомянутая первая величина мощности может передаваться равными частями на приемные устройства, которым необходима первая величина мощности.
Согласно первому правилу, в вышеприведенном примере, половина мощности 0,5 Вт может быть назначена и передаваться на оба R2 и R1, соответственно, то есть 0,25 Вт на R1, 0,25 Вт на R2.
Вторым предопределенным правилом может быть: первая величина мощности может передаваться пропорциональными частями на приемные устройства, которым необходима первая величина мощности.
Если второе правило применяется к вышеприведенному примеру, ј от 0,5 Вт может быть назначена на R1 и ѕ от 0,5 Вт могут быть назначены на R2.
Третьим предопределенным правилом может быть: упомянутая первая величина мощности может передаваться согласно уровням приоритета приемных устройств, которым необходима первая величина мощности.
Четвертым предопределенным правилом может быть: назначение упомянутой первой величины мощности согласно уровню приоритета каждого приемного устройства из упомянутого поднабора приемных устройств.
При применении третьего правила к вышеприведенному примеру сначала первая величина мощности используется для удовлетворения потребности R2, который имеет более высокий приоритет, чем R1. Например, если R2 необходимо на 0,4 Вт больше, чем заданный уровень мощности, определенный R2, то передающее устройство может выдавать заданный уровень мощности плюс 0,4 Вт на R2, то есть 1,9 Вт передаются передающим устройством на R2. Оставшиеся 0,1 Вт могут использоваться для дополнительных потребностей R1.
Должно быть понятно, что, хотя первая величина мощности может использоваться для удовлетворения потребности в передаче большей мощности, чем заданные уровни мощности обслуживаемых приемных устройств, первая величина мощности назначается и передается, только когда есть реальная потребность от обслуживаемых приемных устройств.
Также понятно, что передающее устройство управляет верхним пределом передачи согласно максимальной требуемой мощности обслуживаемых приемных устройств. Поэтому, кроме применения вышеприведенных правил при назначении первой величины мощности, также необходимо учитывать верхний предел мощности передачи.
Как обсуждено выше, когда передающее устройство передает мощность на поднабор приемных устройств, некоторые из обслуживаемых приемных устройств не потребляют максимальную требуемую мощность. К тому же, некоторые из обслуживаемых приемных устройств иногда потребляют меньшую мощность, чем их заданные уровни мощности.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, предложено решение для использования второй величины мощности. Вторая величина мощности определена в качестве заданного уровня мощности, определенного первым заданным приемным устройством, минус уровень мощности, который фактически требуется упомянутым первым заданным приемным устройством.
Вторая заданная величина мощности отлична от первой величины мощности. Первая величина мощности относится к мощности, которая не зарезервирована под обслуживаемые приемные устройства. Вторая величина мощности относится к мощности, которая зарезервирована под заданное обслуживаемое приемное устройство, но не потребляется этим заданным приемным устройством.
Если вторая величина мощности заданного приемного устройства положительна, вторая величина мощности этого заданного приемного устройства может передаваться на второе заданное приемное устройство, которому необходимо больше мощности, чем заданный уровень мощности, определенный вторым заданным приемным устройством.
Поскольку мощность, которая фактически требуется вторым заданным приемным устройством, может изменяться во времени, предлагается дать передающему устройству возможность периодически выполнять этап получения фактического уровня мощности, которая требуется упомянутым первым заданным приемным устройством, с тем чтобы обновлять значение упомянутой второй величины мощности согласно упомянутому полученному фактическому уровню мощности.
Например, когда мощность, которая фактически требуется вторым заданным приемным устройством, увеличивается, вторая величина мощности уменьшается соответствующим образом. Таким образом, часть или полная вторая величина мощности второго заданного приемного устройства может «возвращаться» второму заданному приемному устройству.
По-прежнему, с использованием вышеприведенной системы передачи в качестве примера, в которой Tmax имеет значение 2,5 Вт, заданные уровни мощности приемных устройств R1, R2 и R3 теперь являются следующими:
GR1: 1 Вт;
GR2: 1 Вт;
GR3: 0,5 Вт.
Согласно заданным уровням мощности, определенным посредством R1, R2 и R3, и максимальной мощности передающего устройства, все приемные устройства R1, R2 и R3 могут обслуживаться одновременно. В некоторый момент времени периода передачи мощности фактическая мощность, требуемая R1, имеет значение 0,8 Вт, значит, вторая величина мощности R1 имеет значение 0,2 Вт. Эта вторая величина мощности может передаваться на R2, если R2 требует большей мощности чем 1 Вт. Например, если R2 требует 1,3 Вт, передающее устройство может передавать 1,2 Вт на R2. В этом примере, R2 является «вторым заданным приемным устройством», а R1 является «первым заданным приемным устройством».
Если есть многочисленные вторые заданные приемные устройства, которым фактически необходимо больше мощности, чем их заданные уровни мощности, вторая величина мощности передается на упомянутые многочисленные вторые заданные приемные устройства согласно предопределенному правилу, определенному, как изложено ниже:
упомянутая вторая величина мощности может передаваться равными частями на приемные устройства, которым необходима вторая величина мощности поровну; или
упомянутая вторая величина мощности может передаваться пропорциональными частями на приемные устройства, которым необходима вторая величина мощности; или
упомянутая вторая величина мощности может передаваться согласно уровням приоритетов приемных устройств, которым необходима вторая величина мощности.
Эти правила подобны вышеупомянутым правилам для распределения первой избыточной мощности. Поэтому никаких дополнительных подробностей приведено не будет.
Как показано на фиг.3, предложена система 300 управления передачей для управления передающим устройством, передающим мощность на набор приемных устройств через электромагнитное сцепление.
Система 300 управления передачей содержит первый блок 301 для выполнения вышеупомянутого этапа 210 расчета; второй блок 302 для выполнения вышеупомянутого этапа 220 определения, когда максимальная мощность, которая может передаваться упомянутым передающим устройством на упомянутый набор приемных устройств, меньше, чем упомянутая первая сумма.
Система 300 управления передачей также содержит третий блок 303 для выполнения вышеупомянутого этапа 230 идентификации, так что, если есть, по меньшей мере, одно приемное устройство, определяющее более низкий заданный уровень мощности, упомянутый первый блок выполняет упомянутый этап расчета с использованием более низкого заданного уровня мощности вместо использования заданного уровня мощности, определенного упомянутым, по меньшей мере, одним приемным устройством; иначе, упомянутый второй блок выполняет упомянутый этап определения.
Каждый из первого блока 301, второго блока 302 и третьего блока 303 могут быть реализованы памятью с хранимыми командными данными. Эти три блока, к тому же, могут быть реализованы памятью, ассоциативно связанной с тремя специфичными наборами командных данных.
Эти блоки также могут быть реализованы одной или многочисленными печатными платами, либо одним или более процессорами. Система 300 управления передачей, таким образом, может быть PCB или микросхемой, либо другим типом аппаратных средств.
Существуют многочисленные способы реализации функций посредством элементов аппаратных средств или программного обеспечения, либо их комбинации. В этом отношении, чертежи являются только иллюстративными, каждый представляет только один возможный вариант осуществления изобретения.
Настоящее изобретение также предлагает передающее устройство 30 для передачи мощности на набор приемных устройств через электромагнитное сцепление. Передающее устройство 30 содержит систему 300 управления передачей, имеющую вышеупомянутые функции.
Передающее устройство 30 также содержит передающий элемент 310 для передачи мощности на упомянутый поднабор приемных устройств. Передающий элемент 310 управляется системой 300 управления передачей.
Если фактический уровень мощности, требуемый первым заданным приемным устройством из упомянутого поднабора приемных устройств, ниже заданного уровня мощности, определенного упомянутым первым заданным приемным устройством, передающий элемент 310 передает мощность на упомянутое первое заданное приемное устройство согласно упомянутому фактическому уровню мощности.
Если фактический уровень мощности, требуемый вторым заданным приемным устройством из упомянутого поднабора приемных устройств, выше заданного уровня мощности, определенного упомянутым вторым заданным приемным устройством, упомянутый передающий элемент 310 передает мощность на упомянутое второе заданное приемное устройство согласно заданному уровню мощности, определенному упомянутым вторым заданным приемным устройством.
Согласно описанию, приведенному выше, первая величина мощности определена в качестве максимальной мощности передающего устройства 30 минус вторая сумма заданных уровней мощности, определенных каждым приемным устройством из поднабора приемных устройств, которые обслуживаются в настоящее время. Если первая величина мощности положительна, и если есть, по меньшей мере, одно из вторых заданных приемных устройств, передающий элемент 310 управляется, чтобы передавать мощность на, по меньшей мере, одно из вторых заданных приемных устройств согласно заданному уровню мощности, определенному упомянутым, по меньшей мере, одним из упомянутых вторых заданных приемных устройств, и упомянутой первой величине мощности.
Согласно изобретению, передающий элемент 310, управляемый системой 300 управления передачей, передает мощность на второе заданное приемное устройство согласно заданному уровню мощности, определенному вторым заданным приемным устройством, и упомянутой второй величине мощности.
Передающий элемент 310, который способен к передаче мощности на многочисленные приемные устройства, может быть реализован согласно любой известной технологии. Например, передающий элемент 310 может быть реализован многочисленными витками передатчика для формирования магнитного поля, которое подходит многочисленным приемным устройствам, каждое из них имеет обмотку приемника. Он, к тому же, мог бы содержать в себе регулировочную аппаратуру, такую как преобразователь DC-AC (постоянного тока в переменный ток), генератор переменного тока (AC), и т.д.
Как описано выше, вторая величина мощности определена в качестве заданного уровня мощности, определенного упомянутым первым заданным приемным устройством, минус упомянутый уровень мощности, который фактически требуется упомянутым первым заданным приемным устройством.
Передающее устройство содержит элемент 320 связи для периодического получения уровня мощности, который фактически требуется первым заданным приемным устройством, с тем чтобы обновлять значение второй величины мощности согласно принятому фактическому уровню мощности.
Элемент 320 связи может быть реализован любой известной технологией, такой как NFC или RFID (радиочастотная идентификация), либо он также мог бы быть реализован обмоткой передатчика.
Примечания, сделанные выше, демонстрируют, что подробное описание со ссылкой на чертежи скорее иллюстрирует, чем ограничивает изобретение. Есть многочисленные альтернативные варианты, которые подпадают под объем прилагаемой формулы изобретения. Любой символ ссылки в формуле изобретения не должен истолковываться в качестве ограничивающего формулу изобретения. Слово «содержащий» не исключает присутствия иных элементов или этапов, чем перечисленные в пункте формулы изобретения. Использование единственного числа при описании элемента или этапа не исключает наличия множества таких элементов или этапов.