无线功率传输的制作方法

本发明涉及无线功率传输，并且特别地但非排他地涉及诸如qi无线功率传输规范的系统的功率传输。

背景技术：

1、当今大多数电气产品需要专用的电气接触部以便从外部电源供电。然而，这往往是不现实的并且需要用户物理地插入连接器或者以其他方式建立物理电气接触。通常，功率要求也显著不同，并且当前大多数设备被提供有其自身的专用电源，导致典型的用户具有大量不同的电源，而每个电源专用于特定设备。尽管内部电池的使用可以避免在使用期间对有线连接到电源的需要，但是这仅仅提供了部分解决方法，因为电池将需要再充电(或更换)。电池的使用也可能显著增加设备的重量以及潜在的成本和尺寸。

2、为了提供显著改进的用户体验，已经提出了使用无线电源，其中，功率从功率发射器设备中的发射器线圈感应地传输到个体设备中的接收器线圈。

3、经由磁感应的功率传输是公知概念，主要应用在初级发射器感应器/线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器中。通过在两个设备之间分离初级发射器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合变压器的原理，在这些设备之间的无线功率传输变得可能。

4、这样的布置允许在不要求进行任何有线或物理电气连接的情况下对设备进行无线功率传输。实际上，其可以简单地允许设备被放置在发射器线圈的附近或顶部以便在外部进行再充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，设备能够被简单地放置在该水平表面上以便进行供电。

5、此外，这样的无线功率传输布置可以被有利地设计为使得功率发射器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。具体地，被称为qi规范的无线功率传输方法已经被定义并且目前正在进一步开发。该方法允许满足qi规范的功率发射器设备与也满足qi规范的功率接收器设备一起使用，而无需这些设备必须来自相同的制造商或者必须彼此专用。qi标准还包括用于允许操作适于特定功率接收器设备(例如，取决于特定功率消耗)的某项功能。

6、qi规范是由无线充电联盟开发的并且例如能够在其网站找到更多信息：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中，具体地，能够找到所定义的规范文档。

7、为了支持高效的无线功率传输，无线功率传输系统(诸如基于qi的系统)利用功率发射器与功率接收器之间的大量的通信。初始地，qi仅使用功率传输信号的负载调制支持从功率接收器到功率发射器的通信。因此，初始qi设备仅支持从功率接收器到功率发射器的单向通信。

8、然而，标准的开发已经引入双向通信并且许多功能由功率接收器与功率发射器之间的通信交换支持。在许多系统中，通过调制功率传输信号实现从功率发射器到功率接收器的通信。

9、在一些系统中，已经提出使用单独且专用的通信功能，例如基于蓝牙或nfc(近场通信)的通信。然而，尽管这样的方法可能往往在许多场景中提供有效的操作，但是它也与许多缺点相关联，包括需要专用且复杂的通信电路，并且潜在地降低了功率发射器确实与正被供应功率的功率接收器通信的确定性。而且，例如与基于qi的设备的向后兼容性对于基于单独通信的较新设备可能是有问题的。

10、然而，使用将功率传输到功率接收器的功率传输信号的负载调制进行通信也可能往往具有一些相关联的缺点。例如，负载调制可能往往引入一些电噪声，包括对设备的信号的噪声以及辐射的电磁噪声。负载调制可能增加对其他设备的电磁干扰，并且已经发现维持足够或最佳的电磁兼容性是具有挑战性的。

11、在实践中还已经发现，负载调制可能导致将不期望的寄生振荡引入到驱动信号和功率传输信号。另一个缺点是功率传输信号的负载调制可能导致声学噪声。这种噪声可能是通过由负载调制引起的电磁场的变化对机械元件的影响引起的，并且具体地，它可能导致机械元件移动和振动，从而导致生成潜在的声学噪声。

12、在一些情况下，例如在qi规范的初始版本中使用的负载调制通信可能不具有完美的可靠性，并且在一些情况下可能发生一些比特错误。例如，高水平的噪声可能导致比特错误和/或可能需要增加的调制深度，这可能导致由负载调制引起的增加的电噪声或声学噪声。

13、尽管可能期望以某些方式改变到不同的通信方法，但是维持向后兼容性或减少现有设计和方法所需的改变量是常常使这成为具有挑战性的前景的主要挑战。

14、持续发展的技术规范或标准的特定问题是，它可能产生系统，其中，同时部署了根据不同版本的标准的许多不同设备。通常要求这些不同的设备必须能够一起工作。例如，qi规范的开发已经使得许多部署的功率发射器和功率接收器符合规范的不同版本，并且要求所有这些彼此互相配合。特别具有挑战性的问题涉及其中要求/期望不同版本的设备可以有效且可靠地通信的通信。实际上，甚至要求支持完全双向通信的稍后设备可以与被开发为仅支持单向通信的传统设备有效地互相配合。此外，不仅要求设备可以彼此互相配合，而且期望更复杂的设备可以有效且可靠地调整操作，以优选地选择由互补设备支持的最佳操作和通信。因此，当在两个设备之间初始化功率传输时，该设备面临的挑战是基于设备的特定能力进行交互以建立最佳互相配合。这种调整是具有挑战性的，特别是在设备之一仅能够单向通信从而阻止利用协商协议和算法的情况下。

15、因此，改进的方法将是有利的，特别地，允许增加的灵活性、降低的成本、降低的复杂性、改进的功率传输操作、增加的可靠性、减少的通信错误、改进的向后兼容性、改进的电磁兼容性、降低的电和/或声学噪声、改进的通信、改进的向后兼容性、便利的和/或改进的对不同设备的不同能力和功能的自适应、和/或改进的性能的方法将是有利的。

技术实现思路

1、因此，本发明试图优选地单独地或以任何组合减轻、缓解或者消除上文所提到的缺点中的一个或多个。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种用于经由电磁功率传输信号从功率发射器无线地接收功率的功率接收器；所述功率接收器包括：输入电路，其包括被布置为从所述功率传输信号提取功率的接收器线圈；发射器，其被布置为通过对所述功率传输信号进行负载调制来向所述功率发射器发送一组数据码元(symbol)，由与第一组码片序列中的码片序列相对应的调制负载值的序列调制数据序列的每个数据码元，所述第一组码片序列中的码片序列被链接到不同的数据码元值，并且所述一组数据码元包括对所述功率传输信号的给定变化的请求；检测器，其被布置为监测所述功率传输信号以检测所述功率传输信号的所述给定变化；选择器，其被布置为：如果检测到所述给定变化，则选择第一通信模式作为所选择的通信模式；并且如果没有检测到所述给定变化，则选择第二通信模式作为所选择的通信模式，所述第一通信模式包括由与所述第一组码片序列中的码片序列相对应的调制负载值的序列调制每个数据码元，并且所述第二通信模式不包括由与所述第一组码片序列中的任何码片序列相对应的调制负载值的序列调制任何数据码元；并且其中，所述发射器被布置为在功率传输阶段期间使用所选择的通信模式向所述功率发射器发送数据码元。

3、本发明可以在许多实施例中允许改进的性能，并且特别地可以在许多实施例中允许功率接收器与功率发射器之间的改进的通信。在许多实施例中，它可以允许改进的功率传输。

4、所述方法可以允许改进的通信，并且在许多实施例中可以允许不同参数和操作特性之间的改进的权衡。所述方法可以例如允许高度可靠的通信，但允许使用减小的调制深度。所述方法可以减少电噪声和/或电磁干扰，并且允许改进的电磁兼容性。在许多情况下，所述方法可以减少或防止声学噪声。

5、在许多场景中，所述方法可以允许包括计算资源要求、数据检测准确度、比特误码率、数据速率等的不同参数之间的改进的权衡。

6、所述方法可以允许许多系统中的有利的向后兼容性，并且可以在许多实施例中允许便利地部署到现有系统中。所述方法可以允许改进的互相配合和调整到不同设备能力。所述方法可以例如允许与传统设备的改进的互相配合，从而促进增强特征的引入。

7、在许多场景中，所述方法可以允许改进的操作和调整，而不需要或依赖于从功率发射器到功率接收器的数据通信，或甚至不需要或依赖于从功率发射器到功率接收器的通信信道的存在。

8、所述方法可以例如允许相对容易地修改现有方法，诸如由qi规范使用的方法。具体地，所述方法可以允许系统(诸如包括根据qi规范的基线功率简档(bpp)操作的设备的qi规范系统)中的通信(其不包括任何功率发射器到功率接收器的通信)的增强。

9、码片序列可以是调制负载值的序列/模式。这些调制负载值中的每个在码片持续时间内可以是恒定的。针对不同数据码元的码片序列具有调制负载值的不同序列/模式。

10、在许多实施例中，码片序列的长度不低于15且不高于256个码片。

11、该组数据码元可以包括一个或多个数据码元。在一些实施例中，数据码元可以是比特。第一和/或第二通信模式的选择可以考虑其他参数。例如，在检测到给定变化的情况下，可以从多个可能的通信模式中选择第一通信模式。类似地，在未检测到给定变化的情况下，可以从不同的多种可能的通信模式中选择第二通信模式。来自可能的通信模式的选择可以响应于除了功率传输信号的变化之外的其他参数。

12、在许多实施例中，给定变化可以是预定变化。

13、根据本发明的任选特征，所述第二通信模式包括由与第二组码片序列中的码片序列相对应的调制负载值的序列调制每个数据码元。

14、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。

15、根据本发明的任选特征，所述第二组码片序列中的码片序列被链接到不同的数据码元值，所述第一组码片序列中的每个码片序列具有第一长度，并且所述第二组码片序列中的每个码片序列具有与所述第一长度不同的第二长度。

16、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。

17、所述方法可以允许合适的通信模式和调制方法的有效选择和调整。

18、第二长度可以比第一长度短，并且常常以2、4、8、16、32或64倍的因子而更短。

19、根据本发明的任选特征，所述给定变化是所述功率传输信号的功率水平和所述功率传输信号的频率中的至少一项的变化。

20、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作。

21、根据本发明的任选特征，所述一组数据码元包括针对所述功率传输信号的至少一个功率水平改变请求。

22、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。在许多实施方式中，它可以降低实施基于码片序列的通信所需的复杂性和/或改变。它通常还可以允许便利地和/或更准确地确定给定变化是否存在。

23、根据本发明的任选特征，所述一组数据码元包括至少一个功率控制回路误差消息。

24、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。在许多实施例中，它可以降低实施所述方法所需的复杂性和/或改变。它通常还可以允许便利地和/或更准确地确定给定变化是否存在。

25、根据本发明的任选特征，所述发射器被布置为使用所述第二通信模式来发送另外的一组数据码元，所述另外的一组数据码元请求所述功率传输信号的不同变化，所述不同变化是与所述给定变化不同的变化；并且所述检测器被布置为根据所述功率传输信号的变化是否与所述不同变化更接近匹配或所述功率传输信号的所述变化是否与所述不同变化和所述给定变化的组合更接近匹配来检测所述给定变化。

26、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。不同的变化可以具体地是与给定变化相反的变化。

27、根据本发明的任选特征，所述发射器被布置为在功率传输阶段期间发送所述一组数据码元。

28、在许多场景和实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。

29、根据本发明的任选特征，对所述功率传输信号的预期变化的请求是对功率传输的结束的请求；并且所述选择器被布置为：如果检测到所述功率传输阶段的结束，则选择所述第一通信模式以用于随后的功率传输阶段。

30、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。它常常可以提供在通常利用现有的操作和消息时高效和/或容易地检测变化。

31、根据本发明的任选特征，所述发射器被布置为响应于检测到来自所述功率发射器的检测功率传输信号而发送所述一组数据码元，并且所述预期变化是所述检测功率传输信号的变化。

32、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。检测功率传输信号可以具体地是ping信号。

33、根据本发明的任选特征，所述功率接收器还包括发射器，所述发射器使用第一通信模式并且以针对通信参数的第一值来发送一组测试数据码元，所述一组测试数据码元包括对所述功率传输信号的第二给定变化的请求，并且，所述选择器被布置为：如果所述功率传输信号的变化与所述第二给定变化匹配，则将所述通信参数设置为第一值；否则将所述通信参数设置为不同的值。

34、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。所述方法可以允许通信参数的高效调整，而不需要从功率发射器到功率接收器的通信。

35、在一些实施例中，通信参数是码片序列长度和负载调制深度中的至少一项。

36、在许多场景中，这可以提供改进的性能和/或操作和/或促进实施和/或部署。

37、根据本发明的另一方面，提供了一种用于经由电磁功率传输信号向功率接收器无线地提供功率的功率发射器；所述功率发射器包括：输出电路，其包括发射器线圈，所述发射器线圈被布置为响应于驱动信号被施加到所述输出电路而生成所述功率传输信号；驱动器，其被布置为生成所述驱动信号；负载检测器，其用于检测针对所述功率传输信号的负载变化；检测器，其用于响应于一组码片序列中的码片序列与所述功率传输信号的负载变化之间的相关性超过阈值而检测有效接收的数据码元，所述一组码片序列中的码片序列被链接到不同的数据码元值；适配器，其被布置为响应于检测到所述有效接收的数据码元而将变化应用于所述功率传输信号；选择器，其被布置为：响应于检测到所述有效接收的数据码元而选择第一通信模式作为所选择的通信模式，否则选择第二通信模式作为所选择的通信模式，所述第一通信模式包括响应于所述一组码片序列与所述功率传输信号的负载变化的相关性而接收每个数据码元，并且所述第二通信模式不包括响应于所述一组码片序列与所述功率传输信号的负载变化的相关性而接收每个数据码元；以及负载调制接收器，其被布置为根据所选择的通信模式来确定从所述功率接收器接收的负载调制数据码元。

38、根据本发明的另一方面，提供了一种用于经由电磁功率传输信号从功率发射器无线地接收功率的功率接收器的操作方法；所述方法包括：包括接收器线圈的输入电路从所述功率传输信号提取功率；通过对所述功率传输信号进行负载调制来向所述功率发射器发送一组数据码元，由与第一组码片序列中的码片序列相对应的调制负载值的序列调制数据序列的每个数据码元，所述第一组码片序列中的码片序列被链接到不同的数据码元值，并且所述一组数据码元包括对所述功率传输信号的给定变化的请求；监测所述功率传输信号以检测所述功率传输信号的所述给定变化；如果检测到所述给定变化，则选择第一通信模式作为所选择的通信模式，并且如果没有检测到所述给定变化，则选择第二通信模式作为所选择的通信模式，所述第一通信模式包括由与所述第一组码片序列中的码片序列相对应的调制负载值的序列调制每个数据码元，并且所述第二通信模式不包括由与所述第一组码片序列中的任何码片序列相对应的调制负载值的序列调制任何数据码元；并且在功率传输阶段期间使用所选择的通信模式向所述功率发射器发送数据码元。

39、根据本发明的另一方面，提供了一种用于经由电磁功率传输信号向功率接收器无线地提供功率的功率发射器的操作方法；所述方法包括：发射器线圈响应于驱动信号被施加到所述发射器线圈而生成所述功率传输信号；生成所述驱动信号；检测针对所述功率传输信号的负载变化；响应于一组码片序列中的码片序列与所述功率传输信号的负载变化之间的相关性超过阈值而检测有效接收的数据码元，所述一组码片序列中的码片序列被链接到不同的数据码元值；响应于检测到所述有效接收的数据码元而将变化应用于所述功率传输信号；响应于检测到所述有效接收的数据码元而选择第一通信模式作为所选择的通信模式，否则选择第二通信模式作为所选择的通信模式，所述第一通信模式包括响应于所述一组码片序列与所述功率传输信号的负载变化的相关性而接收每个数据码元，并且所述第二通信模式不包括响应于所述一组码片序列与所述功率传输信号的负载变化的相关性而接收每个数据码元；并且根据所选择的通信模式来确定从所述功率接收器(105)接收的负载调制数据码元。

40、应当理解，关于第一方面提供的说明在必要的修改后也适用于其他方面。

41、参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面、特征和优点将变得显而易见并将得到阐述。