物理分布式模块化自由定位无线充电装置的制作方法

物理分布式模块化自由定位无线充电装置
1.优先权要求
2.本技术要求于2021年2月4日在美国专利局提交的专利申请no.17/168,169、2020年2月6日在美国专利局提交的临时专利申请no.62/971,211以及2020年8月15日在美国专利局提交的临时专利申请no.63/066,223的优先权和权益，这些申请的全部内容通过引用并入本文，就像在下文中完整阐述并且用于所有适用目的。
技术领域
3.本发明总体上涉及用于对包括移动计算装置中的电池在内的电池进行无线充电的充电表面，并且更具体地，涉及提供包括模块化元件的分布式充电表面。


背景技术：

4.无线充电系统已经被部署成使得某些类型的装置能够在不使用物理充电连接的情况下对内部电池进行充电。可以利用无线充电的装置包括移动处理装置和移动通信装置。诸如由无线充电联盟定义的qi标准之类的标准使得由第一供应商制造的装置能够使用由第二供应商制造的充电器来进行无线充电。无线充电的标准是针对装置的相对简单的配置而优化的，并且倾向于提供基本的充电能力。
5.需要无线充电能力的改进以提供充电配置的灵活性并支持移动装置的不断增加的复杂性和不断变化的形状因子。
附图说明
6.图1例示了根据本文所公开的某些方面的可用于提供充电表面的充电单元的示例。
7.图2例示了可以根据本文所公开的某些方面适配(adapted)的、设在充电表面的区段的单个层上的充电单元的布置的示例。
8.图3例示了可以根据本文所公开的某些方面适配的、在将多个层覆盖在充电表面的区段内时的充电单元的布置的示例。
9.图4例示了根据本文所公开的某些方面配置的、由采用多个充电单元层的充电表面提供的功率传递区的布置。
10.图5例示了根据本文所公开的某些方面的可以设在充电器基台中的无线发送器。
11.图6例示了供在根据本文所公开的某些方面适配的无线充电装置中使用的支持矩阵多路复用切换的第一拓扑。
12.图7例示了根据本文所公开的某些方面适配的无线充电装置中的支持直接电流驱动的第二拓扑。
13.图8例示了根据本文公开的某些方面制造的pcb的示例。
14.图9例示了根据本文公开的某些方面提供的模块化充电表面的第一示例。
15.图10例示了根据本文公开的某些方面提供的模块化充电表面的第二示例。
16.图11例示了根据本文公开的某些方面提供的模块化充电表面的第三示例。
17.图12例示了可用于根据本文公开的某些方面提供的模块化充电表面中的pcb的某些配置。
18.图13例示了根据本文公开的某些方面提供的现场可扩展模块化充电表面的第一示例。
19.图14例示了根据本文公开的某些方面提供的现场可扩展模块化充电表面的第二示例。
20.图15例示了关于根据本文公开的某些方面配置的模块化充电装置的控制电路的配置示例。
21.图16例示了根据本文公开的某些方面的具有不同尺寸的充电单元的模块化或物理分布式充电表面的示例。
22.图17例示了包括根据本公开的某些方面提供的多个充电装置的充电系统的示例。
23.图18例示了根据本文公开的某些方面提供的模块化充电表面中的组合控制电路的第一示例。
24.图19例示了可以在根据本文公开的某些方面提供的模块化充电表面中提供的组合控制电路的第二示例。
25.图20例示了根据本公开的某些方面使用模块化充电装置在家具物品上提供一个或更多个充电表面。
26.图21是例示根据本文公开的某些方面的用于操作充电系统的方法的示例的流程图。
27.图22例示了采用可以根据本文公开的某些方面进行适配的处理电路的设备的一个示例。
具体实施方式
28.下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，而非旨在表示可以具体实践本文所述概念的仅有的配置。该详细描述包括用于提供对各种构思的透彻理解的目的的具体细节。然而，本领域技术人员应当明白，可以在不需要这些具体的细节的情况下来实践这些构思。在一些情况下，按框图形式示出了公知的结构和组件，以便避免模糊这种构思。
29.现在，将参照各种设备和方法来呈现无线充电系统的多个方面。将通过各种框、模块、组件、电路、步骤、处理、算法等(统称为“要素”)在下面的详细描述中描述并在附图中例示这些设备和方法。可以使用电子硬件、计算机软件或其任何组合来实现这些要素。将这些要素实现为硬件还是软件取决于特定的应用和施加在总体系统上的设计约束。
30.举例来说，要素、或者要素的任何部分、或者要素的任何组合都可以利用包括一个或更多个处理器的“处理系统”来实现。处理器的示例包括：微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑器件(pld)、状态机、选通逻辑、分立硬件电路以及被配置成执行贯穿本公开描述的各种功能的其他合适的硬件。处理系统中的一个或更多个处理器可以执行软件。无论是称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其他形式，软件都应当被广泛地解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、
子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、过程、功能等。软件可以存在于处理器可读存储介质上。作为示例，处理器可读存储介质(其在本文中也可以被称为计算机可读介质)可以包括：磁存储装置(例如，硬盘、软盘、磁带)、光学盘(例如，光盘(cd)、数字通用盘(dvd))、智能卡、闪存装置(例如，卡型、棒型或钥匙型驱动器)、近场通信(nfc)令牌、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、可擦除prom(eprom)、电可擦除rom(eeprom)、寄存器、可移除盘、载波、传输线路、以及用于存储或传输软件的任何其他合适的介质。计算机可读介质可以存在于处理系统中、处于处理系统外部、或者跨包括处理系统的多个实体进行分布。可以采用计算机程序产品来具体实施计算机可读介质。举例来说，计算机程序产品可以包括处于包装材料中的计算机可读介质。本领域技术人员应当认识到，如何最佳地实现贯穿本公开呈现的所描述的功能取决于特定的应用和施加于整个系统的总体设计约束。
31.概述
32.本公开的某些方面涉及与无线充电装置相关联的系统、设备以及方法，所述无线充电装置使用多个发送线圈来提供自由定位的充电表面，或者可以并发地为多个接收装置充电。一方面，无线充电装置中的控制器可以定位待充电装置，并且可以配置最佳地定位的一个或更多个发送线圈，以将功率输送到接收装置。充电单元可配备或配置有一个或更多个感应发送线圈，并且多个充电单元可布置或配置成提供充电表面。待充电装置的位置可以通过将该装置的位置与以充电表面上的已知位置为中心的物理特性的变化相关联的感测技术来检测。在一些示例中，位置感测可以使用电容、电阻、电感、触摸、压力、载荷、应变和/或其他适当类型的感测来实现。
33.本文公开的某些方面涉及改进的无线充电系统。公开了系统、设备和方法，这些系统、设备和方法可在由模块化表面元件构造的充电系统提供的一个或更多个表面上自由放置可充电装置。在一个示例中，由充电系统提供的单个表面是由多个模块化多线圈无线充电元件的配置形成的。在另一示例中，分布式充电表面可以由充电系统使用多个互连的多线圈无线充电元件来提供。
34.某些方面可以提高向接收装置进行无线功率传输的效率和能力。在一个示例中，无线充电装置具有电池充电电源；配置成矩阵的多个充电单元；第一多个开关，其中各个开关被配置成将矩阵中的一行线圈联接到电池充电电源的第一端子；以及第二多个开关，其中各个开关被配置成将矩阵中的一列线圈联接到电池充电电源的第二端子。所述多个充电单元中的各个充电单元可以包括围绕功率传递区的一个或更多个线圈。所述多个充电单元可以被布置成与充电表面相邻，而不使所述多个充电单元中的充电单元的功率传递区重叠。
35.本公开的某些方面涉及用于在模块化或分布式表面的元件中提供多个功率发送线圈的无线充电系统的系统、设备和方法。线圈可以堆叠并且可以用于对出现在无线充电系统上的目标装置进行充电，而无需匹配充电装置的充电表面内的特定几何形状或位置。各个线圈皆可以具有基本上多边形的形状。在一个示例中，各个线圈皆可以具有六边形形状。各个线圈皆可以使用导线、印刷电路板迹线和/或以螺旋设置的其他连接体来实现。各个线圈皆可以跨越由绝缘体或基板隔开的两个或更多个层，使得不同层中的线圈围绕公共轴线居中。
36.根据本文公开的某些方面，放置在由无线充电系统提供的充电表面上的装置可以接收通过与充电表面相关联的一个或更多个充电单元无线传输的功率。功率可以无线传递到位于充电表面上任何位置的接收装置。接收装置可以具有任意规定的尺寸和/或形状，并且可以与被使得能够进行充电的任何离散放置位置无关地放置。多个装置可以同时或并发地在单个充电表面上进行充电。所述设备可以跟踪一个或更多个装置跨该表面的运动。充电系统可以提供多个充电表面部分，这些部分在物理上彼此分开但是作为可以同时管理和控制多个装置的充电的单个模块化充电表面进行管理。充电系统可以使用印刷电路板技术、以低成本和/或利用紧凑设计来制造。
37.本公开的另一方面涉及与充电装置有关的系统、设备和方法，该充电装置具有在第一印刷电路板上以图案布置的第一多个发送线圈，所述第一多个发送线圈限定第一充电表面；在第二印刷电路板上以所述图案布置的第二多个发送线圈，所述第二多个发送线圈限定第二充电表面；紧固装置，其被配置成将第一印刷电路板紧固成与第二印刷电路板对齐，使得所述图案从第一充电表面延续到第二充电表面中；电互连件，其被配置成将充电电流从第一充电表面传导到第二充电表面中；以及处理器，其被配置成选择一个或更多个发送线圈来接收充电电流。所述一个或更多个发送线圈中的每一者皆设在第一多个发送线圈或第二多个发送线圈中。
38.充电单元
39.本公开的某些方面涉及适用于无线充电装置的系统、设备和方法，该无线充电装置提供具有多个发送线圈或可以并发地为多个接收装置充电的自由定位充电表面。在一方面，联接到自由定位充电表面的处理电路可以被配置成定位待充电装置，并且可以选择和配置最佳地定位的一个或更多个功率发送线圈，以将功率输送到接收装置。充电单元可以配置有一个或更多个感应发送线圈，并且可以布置或配置多个充电单元以提供充电表面。待充电装置的位置可以通过将该装置的位置与以充电表面上的已知位置为中心的物理特性的变化相关联的感测技术来检测。在一些示例中，位置感测可以使用电容、电阻、电感、触摸、压力、载荷、应变和/或其他适当类型的感测来实现。
40.根据本文公开的某些方面，可以使用与充电装置的表面相邻部署的充电单元来提供无线充电装置中的充电表面。在一个示例中，充电单元是按照蜂窝状封装构造部署的。可以使用一个或更多个线圈来实现充电单元，所述线圈皆可以沿着基本上正交于充电表面的轴线来引起磁场。在本公开中，充电单元可以指的是具有一个或更多个线圈的元件，其中，各个线圈被配置成产生电磁场，该电磁场与由充电单元中的其他线圈产生的场叠加，并且沿着或者接近公共轴线定向。在本说明书中，充电单元中的线圈可以称为充电线圈或发送线圈。
41.在一些示例中，充电单元包括沿着公共轴线堆叠的线圈。一个或更多个线圈可以重叠，使得它们贡献了基本上正交于充电表面的感应磁场。在一些示例中，充电单元包括多个线圈，这些线圈被布置在充电表面的规定部分内并且贡献了在充电表面的规定部分内的感应磁场，该磁场贡献了基本上正交于充电表面流动的磁通。在一些实现中，可以通过向被包括在动态限定的充电单元中的线圈提供激活电流来配置充电单元。例如，无线充电装置可以包括跨充电表面部署的多个线圈堆叠，并且该无线充电装置可以检测待充电装置的位置，并且可以选择某种线圈堆叠组合来提供与待充电装置相邻的充电单元。在一些情况下，
充电单元可以包括单个线圈，或者被表征为单个线圈。然而，应意识到，充电单元可以包括多个堆叠线圈和/或多个相邻线圈或线圈堆叠。
42.图1例示了可以被部署和/或配置成提供无线充电装置的充电表面的充电单元100的示例。在该示例中，充电单元100具有基本上六边形的形状，该形状包围了使用导体、导线或电路板迹线来构造的一个或更多个线圈102，这些线圈可以接收足以在功率传递区104中产生电磁场的电流。在各种实现中，一些线圈102可以具有基本上多边形的形状，包括图1例示的六边形充电单元100。其他实现方式可以包括或使用具有其他形状的线圈102。线圈102的形状可以至少部分地根据制造技术的能力或限制来确定，或者优化基板106(诸如印刷电路板基板)上的充电单元的布局。各个线圈102皆可以使用导线、印刷电路板迹线和/或采用螺旋配置的其他连接体来实现。各个充电单元100皆可以跨越由绝缘体或基板106隔开的两个或更多个层，使得不同层中的线圈102围绕公共轴线108居中。
43.图2例示了设在充电表面的区段或部分的单层上的充电单元202的布置200的示例，其可以根据本文公开的某些方面进行适配。充电单元202根据蜂窝状封装构造来布置。在该示例中，充电单元202无重叠地端对端地布置。可以在没有通孔或导线互连的情况下提供这种布置。其他布置是可能的，包括充电单元202的某个部分重叠的布置。例如，两个或更多个线圈的导线可以在某种程度上交错。
44.图3从两个视角300、310例示了当充电表面的区段或部分内覆盖多个层时的充电单元的布置的示例，其可以根据本文公开的某些方面进行适配。在充电表面内设有充电单元层302、304、306、308。各个充电单元层302、304、306、308内的充电单元根据蜂窝状封装构造来布置。在一个示例中，充电单元层302、304、306、308可以形成在具有四层或更多层的印刷电路板上。可以将充电单元100的布置选择为提供与所示区段相邻的指定充电区域的完全覆盖。
45.图4例示了根据本文公开的某些方面配置的、跨采用多个充电单元层的充电装置的充电表面400提供的功率传递区的布置。该充电装置可以由四个充电单元层402、404、406、408来构造。在图4中，由第一充电单元层402中的充电单元提供的各个功率传递区标记为“l1”，由第二充电单元层404中的充电单元提供的各个功率传递区标记为“l2”，由第三充电单元层406中的充电单元提供的各个功率传递区标记为“l3”，由第四充电单元层408中的充电单元提供的各个功率传递区标记为“l4”。
46.根据本文公开的某些方面，位置感测可以依赖于形成充电单元中的线圈的电导体的某种性质的变化。电导体的性质方面的可测量差异可以包括电容、电阻、电感和/或温度。在一些示例中，充电表面的加载(loading)可以影响位于加载点附近的线圈的可测量电阻。在一些实现中，可以提供传感器以使得能够通过检测触摸、压力、载荷和/或应变的变化来实现位置感测。本文公开的某些方面提供了可以使用低功率差分电容式感测技术来感测可以自由放置在充电表面上的装置的位置的设备和方法。
47.无线发送器
48.图5例示了可以设在无线充电装置的基台中的无线发送器500的示例。无线充电装置中的基台可以包括用于控制无线充电装置的操作的一个或更多个处理电路。控制器502可以接收由滤波器电路508进行滤波或以其他方式加以处理的反馈信号。控制器可以控制驱动器电路504向谐振电路506提供交流电的操作。在一些示例中，控制器502可以生成用于
控制由驱动器电路504输出的交流电的频率的数字频率参考信号。在一些情况下，可以使用可编程计数器等来生成数字频率参考信号。在一些示例中，驱动器电路504包括功率逆变器电路以及一个或更多个功率放大器，它们协作以从直流电源或输入生成交流电。在一些示例中，数字频率参考信号可以由驱动器电路504或由另一电路生成。谐振电路506包括电容器512和电感器514。电感器514可以代表或包括充电单元中的、响应于交流电而产生磁通量的一个或更多个发送线圈。谐振电路506在本文中也可以被称为储能电路、lc储能电路或lc储能，并且在谐振电路506的lc节点510处测得的电压516可以被称为储能电压。
49.被动ping技术可以使用在lc节点510处测量或观察到的电压和/或电流来识别是否存在接近根据本文公开的某些方面适配的装置的充电垫的接收线圈。一些常规的无线充电装置包括测量谐振电路506的lc节点510处的电压或测量谐振电路506中的电流的电路。可以监测这些电压和电流以用于功率调节的目的和/或支持装置之间的通信。根据本公开的某些方面，可以监测图5所示的无线发送器500中的lc节点510处的电压，以支持被动ping技术，该被动ping技术可以基于谐振电路506对通过该谐振电路506发送的短脉冲能量(ping)的响应来检测可充电装置或其他物体的存在。
50.被动ping发现技术可以用于提供快速、低功率的发现。可以通过利用包括少量能量的快速脉冲驱动包括谐振电路506的网络来产生被动ping。快速脉冲激励(excite)谐振电路506并使网络以其固有谐振频率振荡，直到注入的能量衰减并耗散。谐振电路506对快速脉冲的响应可以部分地由谐振lc电路的谐振频率确定。谐振电路506对被动ping的响应(具有初始电压＝v0)可以由在lc节点510处观察到的电压v
lc
表示，使得：
[0051][0052]
当控制器502或另一处理器正在使用数字ping来检测物体的存在时，可以监测谐振电路506。通过驱动谐振电路506一段时间来产生数字ping。谐振电路506是包括无线充电装置的发送线圈的调谐网络。接收装置可以通过根据调制信号的信令状态修改由其功率接收电路呈现的阻抗来调制在谐振电路506中观察到的电压或电流。控制器502或其他处理器然后等待指示接收装置在附近的数据调制响应。
[0053]
选择性激活线圈
[0054]
根据本文公开的某些方面，可以选择性地激活一个或更多个充电单元中的功率发送线圈，以提供用于对兼容装置进行充电的最佳电磁场。在一些情况下，可以为充电单元指派功率发送线圈，并且一些充电单元可以与其他充电单元重叠。可以在充电单元级别下选择最佳充电配置。在一些示例中，充电配置可以包括充电表面中的被确定为与待充电装置对齐或定位接近的充电单元。控制器可以基于充电配置来激活单个功率发送线圈或功率发送线圈组合，该充电配置又基于待充电装置的位置的检测。在一些实现中，无线充电装置可以具有驱动器电路，该驱动器电路可以在充电事件期间选择性地激活一个或更多个功率发送线圈或者一个或更多个预定义充电单元。
[0055]
图6例示了在根据本文公开的某些方面适配的无线充电装置中使用的支持矩阵多路复用切换的第一拓扑600。无线充电装置可以选择一个或更多个充电单元100来对接收装置充电。可以将未使用的充电单元100与电流断开。在图2和图3所示的蜂窝状封装构造中，可能使用数量相对较大的充电单元100，这需要对应数量的开关。根据本文公开的某些方
面，充电单元100可以在逻辑上按矩阵608布置，该矩阵608具有连接到两个或更多个开关的多个单元，使得特定的单元能够被供电。在所示的拓扑600中，提供了二维矩阵608，其中维度可以由x和y坐标表示。第一组开关606中的各个开关被配置成选择性地将一列单元中的各个单元的第一端子联接至电压或电流源602的第一端子，该电压或电流源602在无线充电期间提供电流以激活一个或更多个充电单元中的线圈。第二组开关604中的各个开关被配置成选择性地将一行单元中的各个单元的第二端子联接到电压或电流源602的第二端子。当充电单元的两个端子都联接到电压或电流源602时，该单元是活动的。
[0056]
矩阵608的使用可以显著减少为操作经调谐lc电路的网络所需的开关元件的数量。例如，n个单独连接的单元需要至少n个开关，而具有n个单元的二维矩阵608可以利用√n个开关来进行操作。矩阵608的使用可以产生显著的成本节省并降低电路和/或布局复杂性。在一个示例中，可以使用6个开关在3x3矩阵608中实现9单元实现方式，从而节省3个开关。在另一示例中，可以使用8个开关在4x4矩阵608中实现16单元实现方式，从而节省8个开关。
[0057]
在操作期间，闭合至少两个开关以将一个线圈或充电单元主动联接到电压或电流源602。可以一次闭合多个开关，以便于将多个线圈或充电单元连接到电压或电流源602。例如，可以闭合多个开关，以实现在将功率传递到接收装置时驱动多个发送线圈的操作模式。
[0058]
图7例示了根据本文公开的某些方面的第二拓扑700，其中各个单独的线圈或充电单元皆是由驱动器电路702直接驱动的。可以将驱动器电路702配置成，从线圈组704中选择一个或更多个线圈或充电单元100来对接收装置进行充电。应意识到，可以将本文所公开的关于充电单元100的概念应用于选择性激活单独的线圈或线圈堆叠。未处于使用中的充电单元100不接收电流。可以使用数量相对较大的充电单元100，并且可以采用开关矩阵来驱动单独的线圈或线圈组。在一个示例中，第一开关矩阵可以配置规定在充电事件期间要使用的充电单元或线圈组的连接，并且可以将第二开关矩阵用于激活充电单元和/或选定的线圈组。
[0059]
模块化无线充电表面
[0060]
根据本公开的某些方面，在无线充电系统中提供的充电表面可以使用模块化pcb系统来实现，其中各个模块化pcb承载一个或更多个充电线圈，所述一个或更多个充电线圈布置成与充电表面基本平行对齐。根据一个方面，充电系统可以包括被配置成提供较大表面积的多个模块化pcb，其上可以放置可充电装置以进行充电并且可以由单个控制系统控制、管理或驱动。在一个示例中，模块化pcb可以物理联接、接合或以并排或端对端配置设置以提供具有所需长度、宽度或表面积的组合充电表面。在另一示例中，两个或更多个模块化pcb可以在物理上分开，并且可以在房间或车辆的座舱内或在诸如桌子之类的家具的不同位置中提供多个充电表面。充电系统可以包括具有相同充电线圈配置的模块化pcb，包括相同的充电线圈尺寸和布局。在一些示例中，充电系统包括不同类型的模块化pcb，包括具有不同布局、不同尺寸充电线圈和/或不同pcb尺寸的模块化pcb。在一些示例中，模块化pcb可以包括不同尺寸的充电线圈。在一些示例中，模块化pcb可以包括不同形状的充电线圈。在一些示例中，一些模块化pcb可以由柔性pcb制成，而其他模块化pcb可以由非柔性材料制成。
[0061]
在一些示例中，模块化pcb可以制造在具有4层或更多层的印刷电路板上，并且充
电线圈可以包括在各个层的一个或更多个表面上的线圈部分。在常规系统中，在采用多于2层的印刷电路板设计中，使互连件穿过板的一些层而不是所有层可能是有利的。盲孔仅在pcb的一侧穿透表面，而埋孔连接内部层而不穿透pcb的任一表面。使用盲孔和埋孔可以允许将电路更高密度地封装到pcb上。然而，在pcb生产中使用盲孔和埋孔需要额外的工艺步骤，这会大大增加制造成本和时间。根据本文公开的某些方面，可以使用标准低成本pcb制造技术使用通孔/过孔来实现盲孔和埋孔，而不会增加与pcb制造和组装相关联的时间和/或成本。在某些情况下，通过使用粘合剂或其他机械手段将板结合在一起以形成单个更大的多层板，可以将多个标准技术的低成本pcb接合在一起以形成层压板。可以通过压入引脚或焊接板之间的总线连接来实现互连。
[0062]
图8例示了根据本文公开的某些方面的、提供充电表面的无线充电装置800的第一示例。无线充电装置800的侧视图在820处示出。在一些示例中，相同印刷电路板802、804的多个副本可以被层压以获得最终模块。在某些情况下，可以对一个或更多个印刷电路板802、804进行镜像，并作为镜像版本进行层叠，以与尚未镜像的一个或更多个印刷电路板802、804形成单个组件。在所示的无线充电装置800中，将具有相同设计的两个双层印刷电路板802、804胶合或以其他方式接合在一起。在其他示例中，可以层叠多于两个印刷电路板802、804以形成无线充电装置800。印刷电路板802、804可能具有不同的层、设计、厚度等。在一些示例中，可以在设在印刷电路板802、804之间的促进板上电感器操作的粘合剂层806内或与该粘合剂层806一起提供磁性或屏蔽材料，以使电路免受emi和/或用于其他目的。在使用常规的制造技术获得印刷电路板802、804的情况下，磁性或屏蔽材料无法轻易地插入形成无线充电装置800的各层的印刷电路板802、804之间。
[0063]
在一些示例中，可以使用两个或更多个印刷电路板802、804来提供充电表面。第一印刷电路板802具有顶层810和底层812。顶层810和底层812可以是金属和/或绝缘金属。充电表面包括具有顶层814和底层816的第二印刷电路板804。顶层814和底层816可以是金属和/或绝缘金属。充电表面包括粘合剂层806，该粘合剂层806按以下方式将第一印刷电路板802和第二印刷电路板804接合：第一印刷电路板802的底层812与第二印刷电路板804的顶层814相邻。充电表面还可以包括设在第一印刷电路板802的底层812与第二印刷电路板804的顶层814之间的一个或更多个互连件。在一个示例中，至少一个互连件不穿透第一印刷电路板802的顶层810。一个或更多个互连件可以不穿透第二印刷电路板804的底层816。粘合剂层806可以包括开口，至少一个互连件在第一印刷电路板802与第二印刷电路板804之间穿过该开口。
[0064]
根据本文公开的某些方面，模块化充电表面可以通过物理接合、联接或以其他方式物理互连多个pcb模块来组装。在一些示例中，模块化充电表面由具有相同形状和尺寸并且提供相同数量和配置的充电线圈的多个pcb组装而成。在一些示例中，模块化充电表面由多个pcb组装而成，这些pcb可以具有不同的形状或尺寸和/或提供不同数量或配置的充电线圈。
[0065]
图9例示了由根据本文公开的某些方面提供的无线充电系统操作的模块化充电表面的第一示例。模块化充电表面由两个互连的pcb 902、904来构造。如组装前视图900中所示，pcb 902、904具有共同的尺寸和形状，以及跨由各个pcb 902、904提供的充电表面设置的一组发送线圈。在该示例中，pcb 902、904被配置成在一个方向上覆盖，该方向在本文中
可以被称为东西方向。pcb 902、904可覆盖在一起以创建充电表面，该充电表面是pcb 902、904的定义发送线圈轮廓的区域914、916的宽度的整数n倍。所示的组装后视图920提供了n＝2并且东侧pcb 902覆盖西侧pcb 904的示例。当pcb 902、904覆盖在一起时，pcb 902、904的发送线圈(例如发送线圈922、924、926)以连续不间断的图案布置。
[0066]
在所示示例中，各个pcb 902、904具有下侧连接器区域906a、906b、910a、910b和上侧连接器区域908a、908b、912a、912b，它们被定位成当pcb 902、904覆盖在一起时重叠930a、930b。机械紧固件可以位于下侧连接器区域906a、906b、910a、910b和上侧连接器区域908a、908b、912a、912b中。机械紧固件可以包括结合点(bonding point)、螺钉或者可以将pcb 902、904在覆盖时紧固和/或保持在适当位置的其他装置。电连接器可以位于下侧连接器区域906a、906b、910a、910b和上侧连接器区域908a、908b、912a、912b中。电连接器可以在pcb 902、904之间传导数据通信链路和/或充电电流，使得控制器能够在对放置在充电表面上或附近的接收装置进行充电时配置和操作发送线圈组。
[0067]
图10例示了由根据本文公开的某些方面提供的无线充电系统操作的模块化充电表面的第二示例。模块化充电表面由两个互连的pcb 1002、1004来构造。如组装前视图1000中所示，pcb 1002、1004具有共同的尺寸和形状，以及跨由各个pcb 1002、1004提供的充电表面设置的一组发送线圈。在该示例中，pcb 1002、1004被配置成在任一方向上覆盖并且在所示配置中在南北方向上覆盖。pcb 1002、1004可覆盖在一起以创建充电表面，该充电表面是pcb 1002、1004的定义发送线圈轮廓的区域1014、1016的宽度的整数n倍。所示的组装后视图1020提供了n＝2并且北侧pcb 1002覆盖南侧pcb 1004的示例。当pcb 1002、1004覆盖在一起时，pcb 1002、1004的发送线圈以连续不间断的图案布置。
[0068]
在所示示例中，各个pcb 1002、1004具有下侧连接器区域1006a、1006b、1010a、1010b和上侧连接器区域1008a、1008b、1012a、1012b，它们被定位成当pcb 1002、1004覆盖在一起时重叠。机械紧固件可以位于下侧连接器区域1006a、1006b、1010a、1010b和上侧连接器区域1008a、1008b、1012a、1012b中。机械紧固件可以包括结合点(bonding point)、螺钉或者可以将pcb 1002、1004在覆盖时紧固和/或保持在适当位置的其他装置。电连接器可以位于下侧连接器区域1006a、1006b、1010a、1010b和上侧连接器区域1008a、1008b、1012a、1012b中。电连接器可以在pcb 1002、1004之间传导数据通信链路和/或充电电流，使得控制器能够在对放置在充电表面上或附近的接收装置进行充电时配置和操作发送线圈组。
[0069]
图11例示了由根据本文公开的某些方面提供的无线充电系统操作的模块化充电表面1100的第三示例。模块化充电表面1100由四个互连的pcb 1102、1104、1106、1108来构造。pcb 1102、1104、1106、1108具有共同的尺寸和形状，以及跨由各个pcb 1102、1104、1106、1108提供的充电表面设置的一组发送线圈。在该示例中，pcb 1102、1104、1106、1108被配置成在任一方向上覆盖在一起。pcb 1102、1104、1106、1108可覆盖在一起以创建充电表面，该充电表面是pcb 1102、1104、1106、1108的定义发送线圈轮廓的区域的宽度的整数m x n倍。在所示的模块化充电表面1100中，m＝2且n＝2。当pcb 1102、1104、1106、1108覆盖在一起时，pcb 1102、1104、1106、1108的发送线圈以连续不间断的图案布置。在一些示例中，pcb 1102、1104、1106、1108可以互连以形成形状为十字形、“t”形或具有不规则形状的模块化充电表面。
[0070]
图12例示了可以被配置成提供由根据本文公开的某些方面提供的无线充电系统
操作的模块化充电表面的pcb的配置的示例1200、1220。这些pcb可以对应于图10所示的pcb 1002、1004。在第一示例1200中，各个pcb 1202、1204、1206具有形成在pcb 1202、1204、1206的第一表面层上的金属层中的发送器线圈部分1208、1210、1212。在一些实现中，pcb 1202、1204、1206可以具有多于两层。在一些实现中，pcb 1202、1204、1206可以在两个表面层上都具有发送线圈。在所示示例1200中，处理电路1214、1216、1218设在第二表面层上。处理电路1214、1216、1218可以被配置为控制器，其接收充电电流和/或将充电电流引导至一个或更多个发送器线圈。处理电路1214、1216、1218可以设在第二表面层上的任何期望或合适的位置处。可以基于电磁通量流的位置或预期位置来限制用于发送器线圈部分1208、1210、1212的可用位置。
[0071]
在第一示例1200中，pcb 1202、1204、1206在组装期间重叠时具有共同取向。在一个示例中，当各个pcb 1202、1204、1206被定向为使得承载发送器线圈部分1208、1210、1212的第一表面层被设为最上层时，提供该共同取向。在另一示例中，当各个pcb 1202、1204、1206被定向为使得承载发送器线圈部分1228、1210、1212的第一表面层被设为最下层时，提供该共同取向。pcb 1202、1204、1206覆盖和紧固在一起，使得发送器线圈部分1208、1210、1212对齐。在一个示例中，发送器线圈部分1208、1210、1212如1240处所示对齐。
[0072]
在第二示例1220中，各个pcb 1222、1224、1226具有在pcb 1222、1224、1226的一个表面层上的金属层中形成的发送器线圈部分1228、1230、1232。在一些实现中，pcb 1222、1224、1226可能具有不止两层。在一些实现中，pcb 1222、1224、1226可以在两个表面层上都具有发送线圈。在所示示例1220中，处理电路1234、1236、1238设在第二表面层上。处理电路1234、1236、1238可以被配置为控制器，其接收充电电流和/或将充电电流引导至一个或更多个发送器线圈。处理电路1234、1236、1238可以设在第二表面层上的任何期望或合适的位置处。可以基于电磁通量流的位置或预期位置来限制用于发送器线圈部分1228、1230、1232的可用位置。在所示示例中，处理电路1234、1236、1238部署在第二表面层的边缘或拐角处。
[0073]
在第二示例1220中，pcb 1222、1224、1226的取向在组装期间重叠时交替。当一些pcb 1226被定向为使得承载发送器线圈部分1230的第一表面层被设为最上层并且其他pcb 1222、1224被定向为使得发送器线圈部分1228、1232所位于的第一表面层是最下层时，可以提供交替的取向。在一些情况下，发送线圈布置在一些pcb1226上的图案可以相对于发送线圈布置在其他pcb 1222、1224上的图案进行翻转或镜像，以便准许在具有交替取向的pcb 1222、1224、1226重叠时对齐。pcb 1222、1224、1226覆盖和紧固在一起，使得发送器线圈部分1228、1230、1232对齐。在一个示例中，发送器线圈部分1228、1230、1232如1240处所示对齐。
[0074]
第二示例1220中所示的配置可以提供大体上平面对齐的发送器线圈部分1228、1230、1232，这可以提供跨模块化充电表面的电磁通量的改善的一致性和/或均匀性。
[0075]
图13例示了根据本文公开的某些方面的、可作为多个无线充电装置或单个无线充电系统操作的现场可扩展模块化充电表面的第一示例。在初始配置1300中，两个模块化充电表面可以作为独立式单元操作。各个模块化充电表面具有可以对应于例如图10所示的pcb 1002、1004的pcb 1304、1314。各个pcb 1304、1314具有在pcb1304、1314的第一表面层上的金属层1306、1316中形成的发送器线圈部分。在一些实现中，pcb 1304、1314可以具有多于两层。在一些实现中，pcb 1304、1314可以在两个表面层上都具有发送线圈。用于发送
器线圈部分的可用位置可以被限制到电磁通量流的位置或预期位置。在该示例中，模块化充电表面设在具有一个或更多个可拆卸端盖1308、1318的壳体1302、1312内，如视图1320中大体示出的。
[0076]
在一些示例中，两个模块化充电表面可以电联接到或以通信方式联接到同一控制器，使得两个模块化充电表面能够作为分布式充电表面操作。在一些示例中，两个模块化充电表面电联接到或以通信方式联接到单独的控制器并作为两个不同的充电装置操作。
[0077]
如大体上在1330处所示，充电表面之一可以翻转以准许模块化表面互连，使得壳体1302、1312形成单个较大的壳体1332。处理电路和连接器未示出，但可以放置在pcb 1304、1314上位于使多个pcb 1304、1314能够连接在一起的位置。当互连时，pcb 1304、1314的取向在互连期间重叠时交替。当第一pcb 1304被定向为使得承载发送器线圈部分的表面层被设为最上层并且另一pcb 1314被定向为使得发送器线圈部分所位于的表面层是最下层时，提供交替的取向。在一些情况下，发送线圈布置在pcb 1304、1314上的图案被配置成准许在pcb 1304、1314重叠时对齐。在一个示例中，pcb 1304、1314覆盖并扣合在一起以获得机械刚性。
[0078]
图14例示了根据本文公开的某些方面的、可作为多个无线充电装置或单个无线充电系统操作的现场可扩展模块化充电表面的第二示例。在初始配置中，两个模块化充电装置1400、1410可以作为独立式单元操作。各个模块化充电装置1400、1410具有pcb 1402、1412，它们可以对应于例如图10中所示的pcb 1002、1004。各个pcb 1402、1412具有在pcb 1402、1412的第一表面层上的金属层1404、1414中实现的发送器线圈部分。在一些实现中，pcb 1402、1412可以具有多于两层。在一些实现中，pcb 1402、1412可以在两个表面层上都具有发送线圈。用于金属层1404、1414中的发送器线圈的可用位置可以被限制到电磁通量流的位置或预期位置。模块化充电表面可以设在壳体和/或保形涂层1422、1424内，该壳体和/或保形涂层可以被配置成或应用于使模块化充电装置1400、1410的外形尺寸最小化。模块化充电装置1400、1410可以在物理上互连，以获得单个模块化充电系统1420。
[0079]
模块化充电装置1400、1410可以具有连接器、磁体、闩锁和/或其他保持装置或机构1406、1408、1416、1418，其允许模块化充电装置1400、1410中的每一者与一个或更多个其他模块化充电装置1400、1410互连。在一些实现中，模块化充电装置1400、1410可以端对端和/或并排互连。在一些情况下，模块化充电装置1400、1410可以通过模块化充电装置1400、1410之一的端部并且通过模块化充电装置1400、1410中的另一者的侧面来互连。如大体上在1430处所示，模块化充电装置1400、1410可包括设在各个端部处的互连件、保持装置或机构1432、1442，以及位于侧边上的一个或更多个互连件、保持装置或机构1434、1436、1438、1440(在侧边长于端部的情况下)。互连件、保持装置或机构1432、1434、1436、1438、1440、1442可包括使得两个模块化充电装置1400、1410能够彼此接合并保持机械和电联接的连接器、连接件、磁体、闩锁。互连件、保持装置或机构1432、1434、1436、1438、1440、1442可以包括紧固装置和/或电互连件。
[0080]
图15例示了根据本文公开的某些方面的、模块化充电装置1500、1520、1540和对应的控制电路的配置的示例。在第一配置中，模块化充电装置1500包括两个pcb1502a、1502b，它们在物理上连接并提供可以接收、保持和对多个无线可充电装置进行充电的充电表面1510。模块化充电装置1500可以是分布式表面的一部分或者可以在物理上连接到更大模块
化充电系统内的其他pcb。各个pcb 1502a、1502b包括控制器1504a、1504b，控制器1504a、1504b可以包括多个集成电路(ic)器件或其他分立电子元件，并且控制器1504a、1504b可以在实体上高的处理电路中实现。在一个示例中，控制器1504a、1504b中的每一者可以被配置成控制多个pcb 1502a、1502b的充电和装置检测过程。在一些示例中，控制器1504a、1504b中的每一者可以响应由主控制器传送的命令并且可以被配置成控制其所附接的对应pcb 1502a、1502b的充电和装置检测过程。
[0081]
在第二配置中，模块化充电装置1520包括在物理上连接以提供充电表面1530的两个pcb 1522a、1522b，该充电表面可以接纳多个无线可充电装置并对它们进行充电。模块化充电装置1520可以是分布式表面的一部分，或者可以在物理上连接到更大模块化充电系统内的其他pcb。各个pcb 1522a、1522b包括控制电路1524a、1524b，该控制电路可以包括分立元件、集成电路，例如承载在低轮廓芯片(low profile chip)或芯片载体上的开关。控制电路1524a、1524b中的每一者可以响应由主控制器1526传送的命令并且可以被配置成控制其所附接的对应pcb 1522a或1522b的充电和装置检测过程。在该示例中，主控制器1526在物理上附接到提供充电表面1530的边缘的至少一部分的pcb 1522b。得到的装置可以具有对应于充电表面的薄的低轮廓部分以及容纳主控制器1526和/或其他控制电路的凸起部分。
[0082]
在第三配置中，模块化充电装置1540包括在物理上连接以提供充电表面1550的两个pcb 1542a、1542b，该充电表面可以接纳多个无线可充电装置并对它们进行充电。模块化充电装置1540可以是分布式表面的一部分，或者可以在物理上连接到更大模块化充电系统内的其他pcb。各个pcb 1542a、1542b包括控制电路1544a、1544b，该控制电路可以包括分立元件、集成电路，例如承载在低轮廓芯片或芯片载体上的开关。控制电路1544a、1544b中的每一者可以响应由主控制器1546传送的命令并且可以被配置成控制其所附接的对应pcb 1542a、1542b的充电和装置检测过程。在该示例中，主控制器1546通过互连件1548电联接到模块化充电装置1540，并且得到的模块化充电装置1540可以足够薄以呈现适合并入家具表面或车辆中的表面的低轮廓。互连件1548可以包括连接器1552，其使得能够根据需要将模块化充电装置1540断开连接以进行服务、修理或维护。
[0083]
本公开的某些方面适用于提供分布式充电表面的系统，该分布式充电表面可以使用两个或更多个模块化充电装置来实现以提供可以作为单个模块化充电表面操作的物理分布式充电表面部分。从电路的角度来看，分布式充电表面的元件可以按与使用多个模块化充电装置实现的单个充电表面的元件相同的方式电联接或互连。从数据通信的角度来看，分布式充电表面的元件可以按与使用多个模块化充电装置实现的单个充电表面的元件相同的方式在逻辑上联接或互连。基于互连件的长度和阻抗以及互连件的其他物理特性，互连件的物理和电气特性在分布式充电表面与使用多个模块化充电装置实现的单个充电表面之间可能不同。出于本说明书的目的，对于分布式充电表面和对于使用多个模块化充电装置实现的单个充电表面，可以认为通信和功率分布架构是相同的。
[0084]
在一个示例中，可以提供主(primary)控制器或主要(main)控制器以管理和控制包括多个模块化充电装置的无线充电系统中的充电和/或装置发现过程。在一些示例中，设在模块化充电装置之一中的控制器可以被配置成用作主要控制器。在一些示例中，主要控制器可以附接到充电表面的边缘或与模块化充电装置分开提供。在后者的示例中，分开的主要控制器可以使薄充电表面能够附接到或嵌入家具物品或车辆中的表面。
[0085]
模块化充电装置可以包括控制电路，该控制电路可以用于通过由模块化充电装置提供的相应充电表面来监测、配置和管理充电操作。在一些情况下，控制电路可以包括处理装置或开关，它们使第一模块化充电装置中的控制电路能够管理和控制第二模块化充电装置中的充电和/或装置发现，包括第二模块化充电装置与第一模块化充电装置间隔开或以其他方式在物理上分开的情况。控制电路可以通过接入电源或通过将充电电流引导至在互连充电装置中的多个pcb上提供的独立线圈分组来控制充电电流的流动。控制电路可以被配置成定义物理上独立的充电区，这些充电区可以作为单个系统进行管理和操作。在一个示例中，可以在桌面、架子、电器或其他合适的载体上提供独立的充电区。在另一示例中，独立充电区可以部署在受限空间内的多个位置，例如在汽车或其他车辆或交通工具的座舱内。
[0086]
模块化或物理分布式充电表面可以被配置成优化具有各种尺寸和形状或具有不同尺寸接收线圈的装置的并发无线充电。当可以同时对最大数量的装置进行充电而不损害与高功耗相关联的装置的充电速度时，可以优化装置的并发无线充电。在一个示例中，可以预期无线充电系统为平板计算机和多个较小的装置(例如智能手表或移动电话)充电。平板计算机的最佳充电可能需要使用大的发送线圈，而较小的发送线圈可以通过在充电表面的区域内提供更多数量的充电单元来促进物理上较小的装置或与低功耗相关联的装置的堆叠。
[0087]
在本公开的一个方面，混合的模块化或物理分布式充电表面可以被连接或联接以提供具有不同充电单元尺寸的不同充电区。在本公开的另一方面，某些模块化或物理分布式充电表面可以包括具有不同充电单元尺寸的不同充电区。在本公开的另一方面，独立式充电表面可以包括具有不同充电单元尺寸的不同充电区。
[0088]
图16例示了模块化或物理分布式充电表面1600的示例，其包括具有不同尺寸的充电单元的两个充电区1602、1604。第一充电区1602包括可以适用于高功率无线传输的较大充电单元。在一个示例中，第一充电区1602中的多线圈发送单元可以被配置成传输高达30w的功率。第二充电区1604包括可以适用于低功率无线传输的较小充电单元。在一个示例中，第二充电区1604中的发送单元可以配置成以5-10w无线传输功率。
[0089]
图17例示了根据本公开的某些方面提供的包括多个充电装置1702、1704、1706的充电系统1700的示例。在一个示例中，充电装置1702、1704、1706可以在物理上接合或互连以提供单个可扩展的模块化充电表面，例如图9至图11中所示的模块化充电表面。在一些示例中，充电装置1702、1704、1706中的一个或更多个充电装置可以远离至少一个其他充电装置1702、1704、1706定位以提供分布式充电表面。充电系统1700可以包括能够与充电装置1702、1704、1706通信的一个或更多个控制器。在一个示例中，主控制器可以通过数据通信链路将控制消息传送到副控制器。在一些示例中，主控制器可以提供用于控制充电装置1702、1704、1706处的充电或检测操作的控制信号。在一些示例中，主控制器可以控制充电装置1702、1704、1706中的功率流。在一些示例中，主控制器可以向充电装置1702、1704、1706上的一组或更多组充电线圈提供充电电流。
[0090]
各个充电装置1702、1704、1706可以包括包围一个或更多个功率传递区的一个或更多个充电单元。各个功率传递区基本上是平面的并且围绕基本上垂直于其相关联充电装置1702、1704、1706的充电表面的轴线居中。在一些示例中，充电装置1702、1704、1706中的
每一者可以作为包括控制器和功率管理电路的独立式无线充电器来操作。独立式无线充电器可以被配置成检测可充电装置、生成充电配置并向由充电配置识别的一个或更多个充电单元提供充电电流。
[0091]
在一些示例中，某些充电装置1704、1706作为具有有限能力的副装置来操作。在一个示例中，有限能力的充电装置1704、1706通过专用连接器接收充电电流，并且充电电流通过固定的电气路径或者通过可由主充电装置1704或其他集中式或分布式控制器控制的开关被引导至一个或更多个充电单元。在另一示例中，有限能力的充电装置1704、1706可以具有控制器，该控制器能够选择充电单元以接收充电电流并将充电电流提供给选定的充电单元。在后者的示例中，一些有限能力的充电装置1704、1706可以被配置成与系统中的一个或更多个其他充电装置1702、1704、1706交换消息，或与可充电装置交换消息。在一些情况下，有限能力的充电装置1704、1706可能能够进行对可充电装置的搜索，或者可以被配置成参与由主充电装置1704或其他集中式或分布式控制器控制的对可充电装置的搜索。
[0092]
充电系统1700是由互连的充电装置1702、1704、1706构造的。充电装置1702、1704、1706可以具有相同或不同的尺寸或形状。充电装置1702、1704、1706可以具有相同或不同数量或配置的功率发送线圈。在所示示例中，充电装置1702、1704、1706具有相似的尺寸、形状和发送线圈配置，尽管充电装置1702、1704、1706在其他实施方式中具有相同或不同的配置。充电装置1702、1704、1706可对应于图8至图14所示的充电装置，或者可提供图8至图14的充电装置中所示的充电表面的类似配置。
[0093]
在某些示例中，各个充电装置1702、1704、1706包括一个或更多个连接器1712a、1712b、1712c、1714a、1714b、1714c、1716a、1716b、1716c，这些连接器可以将充电装置1702、1704、1706联接到多站式(multi-drop)串行总线1710或者支持菊花链(daisy chain)连接1708、1718。在一个示例中，多站式串行总线1710被配置为使充电装置1702、1704、1706能够交换命令和控制消息的串行总线。在一个示例中，串行总线根据改进的集成电路间(i3c)协议、控制器局域网(can)总线协议、本地互连网络(lin)总线协议等来操作。在一些情况下，充电装置1702、1704、1706可以无线通信。在一些实现中，菊花链连接1708、1718用于在充电装置1702、1704、1706当中分配充电电流。菊花链连接1708、1718还可用于交换命令和控制消息。
[0094]
在一个示例中，充电装置1702、1704、1706中的一者或更多者可以用作主装置并且可以包括被配置成管理作为副装置操作的一个或更多个充电装置1702、1704、1706的操作的处理电路。在所示示例中，两个充电装置1704、1706作为副装置操作，并且可以包括被配置成通过多站式串行总线1710进行通信以便从主充电装置1702接收命令并向主充电装置1702报告反馈信息的处理电路。副充电装置1702、1704、1706可以包括或控制驱动器电路，当充电电流由电流源通过主充电装置1702的操作提供时，该驱动器电路提供通过菊花链连接1708、1718提供的充电电流的流动。
[0095]
副充电装置1704、1706可以与主充电装置1702协作以发现、列举和配置充电系统1700中提供的充电装置1702、1704、1706的组合。在一个示例中，副充电装置1704、1706参与串行总线仲裁处理，以向主充电装置1702标识它们自己和/或获得唯一地址。在另一示例中，副充电装置1704、1706可以预配置有至少一个副地址，主充电装置1702可以使用该副地址通过多站式串行总线1710寻址各个副充电装置1704、1706。主充电装置1702可以使用多
站式串行总线1710来配置副充电装置1704、1706，向副充电装置1704、1706询问容量、充电单元尺寸、数量和配置以及状态信息。主充电装置1702可以使用多站式串行总线1710来配置副充电装置1704、1706用于一个或更多个充电操作。
[0096]
在一些实现中，充电装置1702、1704、1706中的每一者可独立地连接到可用于提供和配置充电电流的电源。在一个示例中，充电装置1702、1704、1706可以包括逆变器或开关电源，其可配置成产生具有适合无线充电的频率的交流电(ac)。在一些实现中，充电装置1702、1704、1706中的每一者可以联接到由其他装置或系统(例如在汽车中)使用的多用途通信总线。在后者的实现中，主充电装置1702也可以是总线上的控制实体。
[0097]
图18例示了根据本文公开的某些方面提供的充电系统中的组合控制电路1800的第一示例。各个pcb 1810
1-1812n包括处理电路1812
1-1812n，该处理电路由主要控制器1802配置和控制以管理其相应pcb 1810
1-1812n的操作。在一个示例中，各个处理电路1812
1-1812n包括副电路1814
1-1814n，该副电路被配置成通过串行总线1806进行通信以便接收命令并向主要控制器1802报告反馈信息。副电路1814
1-1814n可以控制驱动器电路1816
1-1816n，该驱动器电路控制由电流源通过互连链路(interlink)1808提供的充电电流的流动。
[0098]
副电路1814
1-1814n可以与主要控制器1802协作以发现、列举和配置设在模块化充电表面中的pcb 1810
1-1812n的组合。在一个示例中，副电路1814
1-1814n参与仲裁处理，以向主要控制器1802标识它们自己和/或获得唯一地址。在另一示例中，副电路1814
1-1814n可以预配置有至少一个副地址，主要控制器1802可以使用该副地址来通过串行总线1806寻址各个副电路1814
1-1814n。主要控制器1802可以使用串行总线1806来配置副电路1814
1-1814n，向副电路1814
1-1814n询问能力和状态信息，并配置副电路1814
1-1814n用于一个或更多个充电操作。
[0099]
图19例示了可以在根据本文公开的某些方面提供的充电系统中提供的组合控制电路1900的第二示例。各个pcb 1910
1-1912n包括处理电路1912
1-1912n，该处理电路由主要控制器1902配置和控制以管理其相应pcb 1910
1-1912n的操作。在一个示例中，各个处理电路1912
1-1912n包括副电路1914
1-1914n，该副电路被配置成通过串行总线1906进行通信，以便接收命令并向主要控制器1902报告反馈信息。副电路1914
1-1914n可以控制驱动器电路1916
1-1916n，该驱动器电路控制由电流源通过互连链路1908提供的充电电流的流动。
[0100]
副电路1914
1-1914n可以与主要控制器1902协作以发现、列举和配置设在模块化充电表面中的pcb 1910
1-1912n的组合。在所示示例中，副电路1914
1-1914n以菊花链方式连接，由此主要控制器1902连接并配置第一副电路19141，该第一副电路然后通过串行总线1906将第二副电路19142联接到主要控制器1902。主要控制器1902配置第二副电路19142并且该处理继续直到最后的副电路1914n已经被配置。在另一示例中，副电路1914
1-1914n可以预配置有至少一个副地址，主要控制器1902可以使用该副地址通过串行总线1906对各个副电路1914
1-1914n进行寻址。
[0101]
图20例示了根据本公开的某些方面使用模块化充电装置在家具物品上提供一个或更多个充电表面。选择家具物品是为了清晰和易于说明。模块化充电装置可以设在其他物品中，包括扶手椅的扶手、汽车的扶手、房间的窗台、车辆的控制台、飞机的托盘桌和其他示例。第一桌台2000配备有大充电表面2002，其可以由被布置和配置成提供大充电表面
2002的多个充电模块组装而成。第二桌台2020配备有可具有不同的尺寸或形状的多个充电表面2022a至2022e。充电表面2022a至2022e中的每一者皆可以使用根据图8至图17所示的示例构造的一个或更多个充电模块来实现。在一些示例中，充电模块中的至少一个可以与其他充电模块在总体尺寸或形状或者所包括的充电线圈的数量、尺寸或配置方面有所不同。
[0102]
图21是例示用于操作充电系统的方法的一个示例的流程图2100。该方法可以由主要控制器或主控制器1504a、1504b、1526、1546、1802或1902中的处理器执行。在框2102，处理器可以识别第一多个发送线圈，所述第一多个发送线圈以图案布置在第一充电装置的表面上，由此限定第一充电表面。在框2104，处理器可以识别以所述图案布置在第二充电装置的表面上的第二多个发送线圈，所述第二多个发送线圈限定第二充电表面。在框2106，处理器可以通过通信总线在第一充电装置与第二充电装置之间建立通信。在块2108，处理器可以向第一充电表面和第二充电表面提供充电电流。在框2110，处理器可选择一个或更多个发送线圈来接收充电电流。一个或更多个发送线圈中的每一者可以设在第一多个发送线圈或第二多个发送线圈中。在一些示例中，第一充电装置和第二充电装置在物理上是分开的。
[0103]
在某些实现中，处理器被配置成将命令从第一充电装置发送到第二充电装置。该命令可以被配置成使控制器将充电电流引导到被选择用于接收充电电流的一个或更多个发送线圈。处理器可以在第一充电装置处从第二充电装置接收配置信息。处理器可以引起来自第二充电装置的接收状态。
[0104]
在一些示例中，处理器可以通过通信总线与设在第三充电装置中的控制器建立通信。处理器可以为接收装置配置充电配置，并且可以基于充电配置来识别被选择用于接收充电电流的一个或更多个发送线圈。在一些示例中，处理器可以将命令从第一充电装置发送到第二充电装置。该命令可以被配置成使第二充电装置将充电电流引导到被选择以接收充电电流的一个或更多个发送线圈。
[0105]
处理电路的示例
[0106]
图22是例示可以并入使得能够对电池进行无线充电的充电装置中或接收装置中的设备2200的硬件实现的示例的图。在一些示例中，设备2200可以执行本文所公开的一个或更多个功能。根据本公开的各个方面，可以使用处理电路2202来实现本文所公开的要素、或者要素的任何部分、或者要素的任何组合。处理电路2202可以包括由硬件和软件模块的某种组合控制的一个或更多个处理器2204。处理器2204的示例包括：微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、soc、asic、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑器件(pld)、状态机、定序器(sequencer)、选通逻辑、分立硬件电路以及被配置成执行贯穿本公开描述的各种功能的其他合适的硬件。所述一个或更多个处理器2204可以包括执行特定功能并且可以由软件模块2216之一进行配置、扩充或控制的专用处理器。所述一个或更多个处理器2204可以通过在初始化期间加载的软件模块2216的组合来进行配置，并且还可以通过在操作期间加载或卸载一个或更多个软件模块2216来进行配置。
[0107]
在所示示例中，可以利用大体由总线2210表示的总线架构来实现处理电路2202。根据处理电路2202的具体应用以及总体设计约束，总线2210可以包括任何数量的互连总线和桥接器。总线2210将包括一个或更多个处理器2204和存储装置2206在内的各种电路链接在一起。存储装置2206可以包括存储器装置和大容量存储装置，并且在本文中可以被称为
计算机可读介质和/或处理器可读介质。存储装置2206可以包括暂时性存储介质和/或非暂时性存储介质。
[0108]
总线2210还可以链接各种其他电路，诸如定时源、定时器、外围设备、电压调节器以及功率管理电路。总线接口2208可以提供总线2210与一个或更多个收发器2212之间的接口。在一个示例中，可以提供收发器2212以使得设备2200能够根据标准定义的协议与充电装置或接收装置进行通信。根据设备2200的性质，还可以提供用户接口2218(例如，小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆)，并且该用户接口可以直接或者通过总线接口2208以通信方式联接至总线2210。
[0109]
处理器2204可以负责管理总线2210并且可以负责一般处理，该一般处理可以包括执行存储在可包括存储装置2206的计算机可读介质中的软件。在这方面，可以将包括处理器2204的处理电路2202用于实现本文所公开的方法、功能以及技术中的任一者。可以将存储装置2206用于存储在执行软件时由处理器2204操纵的数据，并且可以将该软件配置成实现本文所公开的方法中的任一方法。
[0110]
处理电路2202中的一个或更多个处理器2204可以执行软件。无论是称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其他形式，软件都应当被广泛地解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、过程、函数、算法等。软件可以以计算机可读形式存在于存储装置2206中或者外部计算机可读介质中。外部计算机可读介质和/或存储装置2206可以包括非暂时性计算机可读介质。举例来说，非暂时性计算机可读介质包括：磁存储装置(例如，硬盘、软盘、磁带)、光学盘(例如，光盘(cd)或数字通用盘(dvd))、智能卡、闪存装置(例如，“闪存驱动器”、卡型、棒型或钥匙型驱动器)、ram、rom、可编程只读存储器(prom)、包括eeprom的可擦除prom(eprom)、寄存器、可移除盘以及用于存储可以由计算机访问和读取的软件和/或指令的任何其他合适的介质。作为示例，计算机可读介质和/或存储装置2206还可以包括：载波、传输线、以及用于传输可以由计算机访问和读取的软件和/或指令的任何其他合适的介质。计算机可读介质和/或存储装置2206可以存在于处理电路2202中、处理器2204中、在处理电路2202外部、或者跨包括处理电路2202的多个实体进行分布。可以采用计算机程序产品来具体实施计算机可读介质和/或存储装置2206。举例来说，计算机程序产品可以包括处于包装材料中的计算机可读介质。本领域技术人员应当认识到，如何最佳地实现贯穿本公开呈现的所描述的功能取决于特定的应用和施加于整个系统的总体设计约束。
[0111]
存储装置2206可以保持以可加载代码段、模块、应用、程序等保持和/或组织的软件，其在本文中可以被称为软件模块2216。软件模块2216中的各个软件模块皆可以包括指令和数据，这些指令和数据在被安装或加载到处理电路2202上并由所述一个或更多个处理器2204执行时，对控制所述一个或更多个处理器2204的操作的运行映像2214做出贡献。在执行时，某些指令可以使处理电路2202根据本文所描述的某些方法、算法以及处理来执行功能。
[0112]
这些软件模块2216中的一些软件模块可以在处理电路2202的初始化期间被加载，并且这些软件模块2216可以配置处理电路2202以使得能够执行本文所公开的各种功能。例如，一些软件模块2216可以配置处理器2204的内部器件和/或逻辑电路2222，并且可以管理对外部装置(诸如收发器2212、总线接口2208、用户接口2218、定时器、数学协处理器等)的
访问。软件模块2216可以包括控制程序和/或操作系统，该控制程序和/或操作系统与中断处理程序和装置驱动程序交互，并且控制对由处理电路2202提供的各种资源的访问。这些资源可以包括：存储器、处理时间、对收发器2212的访问、用户接口2218等。
[0113]
处理电路2202的一个或更多个处理器2204可以是多功能的，由此所述软件模块2216中的一些软件模块被加载并配置成执行不同的功能或同一功能的不同实例。所述一个或更多个处理器2204另外可以适于管理响应于例如来自用户接口2218、收发器2212以及装置驱动程序的输入而发起的后台任务。为了支持多功能的执行，可以将所述一个或更多个处理器2204配置成提供多任务处理环境，由此多个功能中的各个功能皆被实现为由所述一个或更多个处理器2204根据需要或希望而服务的一组任务。在一个示例中，多任务处理环境可以使用分时(timesharing)程序2220来实现，该分时程序在不同任务之间传递处理器2204的控制，由此在完成任何未完成(outstanding)操作时和/或响应于诸如中断之类的输入，各个任务皆将所述一个或更多个处理器2204的控制返回给分时程序2220。当任务具有对所述一个或更多个处理器2204的控制时，处理电路被有效地专门用于由与控制任务相关联的功能所提出的目的。分时程序2220可以包括：操作系统、基于轮循(round-robin)来传递控制的主循环、根据功能的优先化来分配对所述一个或更多个处理器2204的控制的功能、和/或通过向处理功能提供对所述一个或更多个处理器2204的控制来响应外部事件的中断驱动主循环。
[0114]
在一些示例中，设备2200被包括在无线充电系统中或作为无线充电系统来操作，该无线充电系统具有联接到充电电路的电池充电电源、多个充电单元以及一个或更多个处理器2204。所述多个充电单元可以被配置成提供一个或更多个充电表面，所述一个或更多个充电表面可以在物理上分开。至少一个线圈可以被配置成引导电磁场通过各个充电单元的电荷转移区域。在一个示例中，充电系统包括第一充电装置，所述第一充电装置上具有以图案布置的第一多个发送线圈，所述第一多个发送线圈限定第一充电表面；第二充电装置，所述第二充电装置上具有以所述图案布置的第二多个发送线圈，所述第二多个发送线圈限定第二充电表面；通信总线，所述通信总线联接到所述第一充电装置和所述第二充电装置；互连件，所述互连件被配置成将充电电流传导至所述第一充电装置和所述第二充电装置；以及处理器，所述处理器被配置成选择一个或更多个发送线圈来接收所述充电电流。所述一个或更多个发送线圈中的各个发送线圈设在所述第一多个发送线圈或所述第二多个发送线圈中。所述第一充电装置和所述第二充电装置可以在物理上分开。所述通信总线可以是串行总线。
[0115]
在某些示例中，处理器被包括在第一印刷电路板中。第二充电装置可以具有控制器，该控制器被配置成从所述通信总线接收命令；以及响应于所述命令，将所述充电电流引导至被所述处理器选择为接收所述充电电流的所述一个或更多个发送线圈。控制器还可以被配置成通过所述通信总线向所述第一充电装置报告配置信息。控制器还可以被配置成通过所述通信总线向所述第一充电装置发送状态。控制器还可以被配置成通过所述通信总线与设在第三充电装置中的对应控制器建立通信。处理器还被配置成配置针对接收装置的充电配置，以及基于所述充电配置来识别被选择为接收所述充电电流的所述一个或更多个发送线圈。
[0116]
在一些示例中，第一充电装置可以包括第三多个发送线圈。所述第三多个发送线
圈可以包括尺寸不同于所述第一多个发送线圈中的发送线圈的发送线圈。
[0117]
在一些示例中，存储装置2206保持指令和信息，其中所述指令被配置成使所述一个或更多个处理器2204：识别第一多个发送线圈，所述第一多个发送线圈在第一充电装置的表面上以图案布置从而限定第一充电表面；识别在第二充电装置的表面上以所述图案布置的第二多个发送线圈，所述第二多个发送线圈限定第二充电表面；通过通信总线建立所述第一充电装置与所述第二充电装置之间的通信；向所述第一充电表面和所述第二充电表面提供充电电流；以及选择一个或更多个发送线圈来接收所述充电电流。所述一个或更多个发送线圈中的各个发送线圈可以设在所述第一多个发送线圈或所述第二多个发送线圈中。所述第一充电装置和所述第二充电装置可以在物理上分开。
[0118]
在一些示例中，所述指令被配置成使所述一个或更多个处理器2204从所述第一充电装置向所述第二充电装置发送命令，所述命令被配置成使所述控制器将所述充电电流引导至被选择为接收所述充电电流的所述一个或更多个发送线圈。所述指令可以被配置成使所述一个或更多个处理器2204在所述第一充电装置处从所述第二充电装置接收配置信息。所述指令可以被配置成使所述一个或更多个处理器2204在所述第一充电装置处从所述第二充电装置接收状态。所述指令可以被配置成使所述一个或更多个处理器2204通过所述通信总线与设在第三充电装置中的控制器建立通信。
[0119]
所述指令可以被配置成使所述一个或更多个处理器2204配置针对接收装置的充电配置，以及基于所述充电配置来识别被选择为接收所述充电电流的所述一个或更多个发送线圈。
[0120]
提供先前的描述是为了使得本领域任何技术人员能够实践本文所描述的各个方面。对于本领域技术人员而言显然可以对这些方面进行各种修改，并且可以将本文所定义的一般原理应用于其他方面。因此，权利要求并非旨在限制成本文所示的各方面，而是要符合与文字权利要求一致的完整范围，其中，除非明确地这样规定，否则按单数形式对要素的引用并非意指“一个且只有一个”，而是意指“一个或更多个”。除非另外具体规定，否则用语“一些”是指一个或更多个。本领域普通技术人员所已知或以后会知道的、贯穿本公开描述的各个方面的要素的所有结构性和功能性等同物通过引用而明确地并入本文，并且被权利要求所涵盖。此外，本文所披露的任何内容均不旨在献给公众，不管在权利要求中是否明确记载了这种公开。权利要求要素不应根据35u.s.c.
§
112第六段的规定来解释，除非该要素使用短语“用于
…
的装置”来明确陈述，或者在方法权利要求的情况下，该要素使用短语“用于
…
的步骤”来陈述。