[发明专利]可再充电电池以及可再充电电池装置

说明书

公开了一种可再充电电池以及可再充电电池装置，该可再充电电池包括：被配置成从无线微波功率发射机接收功率传输信号以充电该电池的电路；无线微波功率发射机包括控制器和具有多个微波阵列收发信机的相控阵列天线用于传送微波功率传输信号，该收发信机由控制器自适应相控以各自所选择的相位传送功率传输信号；每个微波阵列收发信机还可操作用于从微波功率接收机接收多径校准信号并检测由收发信机接收每一个多径校准信号的相位；发射机被配置成向微波功率发射机传送多径校准信号；该电路还被配置成接收具有确定的相位的功率传输信号，该确定的相位大体上是所检测的校准信号的相位的复共轭；微波功率发射机和可再充电电池不需要在彼此的视线内。

本申请是申请号为201180041117.9、申请日为2011年08月17日、名称为“无线功率传输系统”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年8月23日提交的美国临时申请No.12/861,526的权益，该临时申请是2007年6月14日提交的美国专利申请序列号为No.11/812,060的部分继续申请，它们的内容在这里都通过引用而被视为完全合并到本申请中。

技术领域

本发明总体上涉及功率传输系统和电池充电器，尤其涉及通过微波传输向需要电力的设备供电的无线功率传输方法及系统。

背景技术

许多便携式电子设备通过电池供电。常常使用可再充电电池来避免更换传统干电池的成本以及节约宝贵的资源。然而，用传统可再充电电池充电器对电池进行再充电需要接入交流(A.C.)电源插座，而交流电源插座有时不可用或不方便。因此，期望电池充电器通过电磁辐射获取功率。

虽然太阳能电池充电器是已知的，但是太阳能电池昂贵，并且可能需要大的太阳能电池阵列为任意的大容量电池充电。另一种潜在的可以向位于远离交流输电干线的位置处的电池充电器供电的电磁能源是微波能，该微波能可以从太阳能供电的卫星获得并通过微波波束传送到地面，或者从来自蜂窝电话发射机等的周围射频能获得。然而，存在着与通过微波传输来有效传递功率相关联的许多问题，这排除了将专用陆地微波功率发射机用于该目的。

假设电磁(EM)信号的单源功率传输，则EM信号的幅度在距离r上以1/r²因子衰减。因此，在距EM发射机很远处接收到的功率是所发射功率的一小部分。

为了增加接收信号的功率，我们不得不增加传输功率。假设所发射的信号在距EM发射机3厘米处可以有效接收，则在3米的有效距离上接收相同的信号功率将必须使所发射的功率增加10,000倍。这样的功率传输是浪费的，因为绝大部分能量将被传送而没有被目的设备接收，它可能对活组织有害，它最可能干扰紧邻的大部分电子设备，并且它可以以热的形式被消耗掉。

利用定向天线具有若干挑战，其中一些挑战是：知道将它指向何处；对其进行跟踪所需的机械设备将会很嘈杂并且不可靠；以及产生对传输视线内的设备的干扰。

定向功率传输通常需要知道设备的位置，以能够将信号指向正确的方向来提高功率传输效率。然而，即使定位了设备，由于接收设备的路径上或附近的物体的反射和干扰，也不能保证有效的传输。

因此，期望解决前述问题的无线功率传输系统。

发明内容

无线功率传输是一种经由微波能量向电子/电气设备提供无线充电和/或主功率的系统。响应于从信标设备接收信标信号，功率发射机将微波能量聚集于一位置，该功率发射机具有一个或多个自适应相控微波阵列发射器。将被充电的设备中的整流天线(rectennas)接收并整流微波能量，并将该微波能量用于电池充电和/或用于主功率。

将被充电的设备经由侧信道(side channel)向电源报告整流天线处的接收波束信号强度。这个信息由该系统用来调整微波阵列发射器的发射相位，直到将被充电的设备报告了最大微波能量。