[發明專利]可再充電電池以及可再充電電池裝置

有效

• 申請號: 201610891908.5
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN106953424B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: H·I·澤內
• 申請（專利權）人: 歐希亞有限公司
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H02J50/27;H02J50/90;H02J7/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 金旭鵬;肖冰濱

公開了一種可再充電電池以及可再充電電池裝置，該可再充電電池包括：被配置成從無線微波功率發射機接收功率傳輸信號以充電該電池的電路；無線微波功率發射機包括控制器和具有多個微波陣列收發信機的相控陣列天線用于傳送微波功率傳輸信號，該收發信機由控制器自適應相控以各自所選擇的相位傳送功率傳輸信號；每個微波陣列收發信機還可操作用于從微波功率接收機接收多徑校準信號并檢測由收發信機接收每一個多徑校準信號的相位；發射機被配置成向微波功率發射機傳送多徑校準信號；該電路還被配置成接收具有確定的相位的功率傳輸信號，該確定的相位大體上是所檢測的校準信號的相位的復共軛；微波功率發射機和可再充電電池不需要在彼此的視線內。

本申請是申請號為201180041117.9、申請日為2011年08月17日、名稱為“無線功率傳輸系統”的中國發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求2010年8月23日提交的美國臨時申請No.12/861,526的權益，該臨時申請是2007年6月14日提交的美國專利申請序列號為No.11/812,060的部分繼續申請，它們的內容在這里都通過引用而被視為完全合并到本申請中。

技術領域

本發明總體上涉及功率傳輸系統和電池充電器，尤其涉及通過微波傳輸向需要電力的設備供電的無線功率傳輸方法及系統。

背景技術

許多便攜式電子設備通過電池供電。常常使用可再充電電池來避免更換傳統干電池的成本以及節約寶貴的資源。然而，用傳統可再充電電池充電器對電池進行再充電需要接入交流(A.C.)電源插座，而交流電源插座有時不可用或不方便。因此，期望電池充電器通過電磁輻射獲取功率。

雖然太陽能電池充電器是已知的，但是太陽能電池昂貴，并且可能需要大的太陽能電池陣列為任意的大容量電池充電。另一種潛在的可以向位于遠離交流輸電干線的位置處的電池充電器供電的電磁能源是微波能，該微波能可以從太陽能供電的衛星獲得并通過微波波束傳送到地面，或者從來自蜂窩電話發射機等的周圍射頻能獲得。然而，存在著與通過微波傳輸來有效傳遞功率相關聯的許多問題，這排除了將專用陸地微波功率發射機用于該目的。

假設電磁(EM)信號的單源功率傳輸，則EM信號的幅度在距離r上以1/r²因子衰減。因此，在距EM發射機很遠處接收到的功率是所發射功率的一小部分。

為了增加接收信號的功率，我們不得不增加傳輸功率。假設所發射的信號在距EM發射機3厘米處可以有效接收，則在3米的有效距離上接收相同的信號功率將必須使所發射的功率增加10,000倍。這樣的功率傳輸是浪費的，因為絕大部分能量將被傳送而沒有被目的設備接收，它可能對活組織有害，它最可能干擾緊鄰的大部分電子設備，并且它可以以熱的形式被消耗掉。

利用定向天線具有若干挑戰，其中一些挑戰是：知道將它指向何處；對其進行跟蹤所需的機械設備將會很嘈雜并且不可靠；以及產生對傳輸視線內的設備的干擾。

定向功率傳輸通常需要知道設備的位置，以能夠將信號指向正確的方向來提高功率傳輸效率。然而，即使定位了設備，由于接收設備的路徑上或附近的物體的反射和干擾，也不能保證有效的傳輸。

因此，期望解決前述問題的無線功率傳輸系統。

發明內容

無線功率傳輸是一種經由微波能量向電子/電氣設備提供無線充電和/或主功率的系統。響應于從信標設備接收信標信號，功率發射機將微波能量聚集于一位置，該功率發射機具有一個或多個自適應相控微波陣列發射器。將被充電的設備中的整流天線(rectennas)接收并整流微波能量，并將該微波能量用于電池充電和/或用于主功率。

將被充電的設備經由側信道(side channel)向電源報告整流天線處的接收波束信號強度。這個信息由該系統用來調整微波陣列發射器的發射相位，直到將被充電的設備報告了最大微波能量。