本發(fā)明涉及一種無線功率傳輸系統(tǒng)的操作，所述無線功率傳輸系統(tǒng)被布置為將功率從功率發(fā)射器無線地傳輸?shù)焦β式邮掌鳌?/p>

背景技術(shù)：

1、當(dāng)今的大多數(shù)電氣產(chǎn)品需要專用的電接觸以便從外部電源供電。然而，這傾向于是不現(xiàn)實的并且需要用戶物理地插入連接器或以其他方式建立物理電接觸。通常，功率要求也顯著不同，并且當(dāng)前大多數(shù)設(shè)備被提供有它們自己的專用電源，導(dǎo)致通常用戶具有大量不同的電源，每個電源專用于特定設(shè)備。盡管使用內(nèi)部電池可以避免在使用期間對有線連接到電源的需要，但這僅提供部分解決方案，因為電池將需要再充電(或更換)。電池的使用也可能顯著增加設(shè)備的重量和潛在的成本和尺寸。

2、為了提供顯著改善的用戶體驗，已經(jīng)提出使用無線電源，其中功率通過感應(yīng)方式從功率發(fā)射器設(shè)備中的發(fā)射器電感器傳輸?shù)絺€體設(shè)備中的接收器線圈。

3、通過磁感應(yīng)的功率傳輸是眾所周知的概念，主要應(yīng)用于在初級發(fā)射器線圈與次級接收器感應(yīng)器/線圈之間具有緊密耦合的變壓器中。通過在兩個設(shè)備之間分離初級發(fā)射器線圈和次級接收器線圈，基于松散耦合的變壓器的原理，這些之間的無線功率傳輸變得可能。

4、這樣的布置允許到設(shè)備的無線功率傳輸，而不需要進(jìn)行任何電線或物理電連接。實際上，其可以簡單地允許將設(shè)備放置在發(fā)射器線圈附近或之上，以便從外部再充電或供電。例如，功率發(fā)射器設(shè)備可以被布置有水平表面，在該水平表面上可以簡單地放置設(shè)備以便被供電。cn107834713b中公開了無線功率傳輸系統(tǒng)的示例。

5、此外，可以有利地設(shè)計這樣的無線功率傳輸設(shè)備，使得功率發(fā)射器設(shè)備可以與一系列功率接收器設(shè)備一起使用。特別地，已經(jīng)定義了稱為qi規(guī)范的無線功率傳輸方法，并且目前正在進(jìn)一步開發(fā)。該方法允許符合qi規(guī)范的功率發(fā)射器設(shè)備與也滿足qi規(guī)范的功率接收器設(shè)備一起使用，而不是必須來自同一制造商或必須對彼此專用。qi標(biāo)準(zhǔn)還包括用于允許操作適應(yīng)特定功率接收器設(shè)備的一些功能(例如，取決于特定的功率抽取)。

6、qi規(guī)范由無線充電聯(lián)盟開發(fā)，并且更多信息可以例如在其網(wǎng)站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中可以找到特別定義的規(guī)范文件。

7、無線功率聯(lián)盟在qi規(guī)范的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步制定ki規(guī)范(又稱無線廚房規(guī)范)，旨在為廚房電器提供安全、可靠、高效的無線功率傳輸。ki支持高達(dá)2.5kw的更高功率水平。

8、在許多系統(tǒng)中，例如具體而言，qi系統(tǒng)，從功率接收器到功率發(fā)射器的通信可以使用負(fù)載調(diào)制，其中，功率傳輸信號的負(fù)載根據(jù)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)而變化。然而，如果同時功率傳輸信號的功率傳輸負(fù)載發(fā)生變化，則這種負(fù)載調(diào)節(jié)可能難以檢測到。類似地，可以通過調(diào)制功率傳輸信號(例如，幅值或頻率調(diào)制)來實現(xiàn)從功率發(fā)射器到功率接收器的通信，但是由于例如負(fù)載變化導(dǎo)致的功率傳輸信號參數(shù)的變化可能會對這種調(diào)制造成干擾。

9、因此，在一些系統(tǒng)中，有人提出使用完全獨立的通信方法。具體而言，ki無線功率傳輸系統(tǒng)可以使用近場通信(nfc)標(biāo)準(zhǔn)來建立雙向通信鏈路。功率傳輸階段期間的通信以短時間間隔進(jìn)行，從而避免或減少功率傳輸與通信之間的干擾。功率接收器被布置為檢測nfc載波以在短時間間隔期間執(zhí)行通信。

10、ep3756266b1和us2011/0285213a1公開了使用單獨通信載波的無線功率傳輸系統(tǒng)的示例。

11、在功率傳輸操作期間，功率接收器從功率傳輸信號提取功率用于負(fù)載。在許多情況下，功率的提取還用于為功率接收器本身的功能供電，諸如處理單元、用戶接口等。然而，這種方法需要額外的功能，并且可能并非在所有情況下都是最佳的。

12、已經(jīng)提出可以從nfc載波中提取功率，以便為低功率消耗電子電路供電。然而，盡管這種方法在許多場景下可能有用，但是其在一些方面傾向于不是最優(yōu)的。例如，它傾向于提供次優(yōu)的初始化和持續(xù)的電源供應(yīng)，而這可能并非在所有情況下對于所供應(yīng)的電路都是理想的。例如，在一些場景中，所提供的功率可能會發(fā)生變化并且不像最初期望的那樣穩(wěn)定。在一些場景中，所提供的功率可能無法適應(yīng)，或者無法足夠快和/或準(zhǔn)確地適應(yīng)功率傳輸條件和/或正在提取的功率水平的變化。

13、因此，改進(jìn)針對無線功率傳輸系統(tǒng)的操作將是有利的，特別是，允許增加靈活性、降低成本、降低復(fù)雜性、改善通信、增加功能、改善二次電源供應(yīng)(例如具有改善電源適配和/或控制)和/或改善性能的方法將是有利的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明尋求單獨地或以任何組合來優(yōu)選地減弱、減輕或消除上述缺點中的一個或多個。

2、根據(jù)本明的方面，一種功率發(fā)射器用于經(jīng)由感應(yīng)功率傳輸信號來無線地向功率接收器提供功率，所述功率發(fā)射器包括：功率傳輸線圈，其被布置為生成功率傳輸信號；功率傳輸驅(qū)動器，其被布置為生成針對所述功率傳輸線圈的功率傳輸驅(qū)動信號，所述功率傳輸驅(qū)動器被布置為在功率傳輸階段期間生成所述功率傳輸驅(qū)動信號；通信線圈，其被布置為生成通信載波信號；通信驅(qū)動器，其被布置為針對所述通信線圈生成通信驅(qū)動信號以生成所述通信載波信號；通信單元，其被布置為使用所述通信載波信號的調(diào)制來與所述功率接收器進(jìn)行通信；其中，所述通信單元被布置為從所述功率接收器接收配置消息，所述配置消息包括響應(yīng)定時屬性指示，所述響應(yīng)定時屬性指示對針對由所述功率接收器從所述通信載波信號中提取的功率供應(yīng)信號的響應(yīng)定時屬性進(jìn)行指示，所述響應(yīng)定時屬性指示由于所述通信載波信號的變化而引起的所述功率供應(yīng)信號的變化速度；水平控制器，其被布置為控制所述通信載波信號的幅值；以及適配器，其被布置為調(diào)整用于通過所述水平控制器來控制所述通信載波信號的所述幅值的控制參數(shù)。

3、本發(fā)明可以在許多實施例中提高性能。它可以允許在許多系統(tǒng)和實施例中總體改進(jìn)功率傳輸操作。

4、該方法可以提供利用通信路徑的改進(jìn)的次級/輔助功率傳輸路徑，從而提供通信和輔助功率供應(yīng)之間的協(xié)同互操作性。

5、在許多實施例中，所述方法可以降低功率接收器的復(fù)雜性，并且在許多情況下可以消除功率接收器包括從功率傳輸信號提取功率用于內(nèi)部功率接收器電路的功能的需要。

6、通?？梢詫崿F(xiàn)輔助功率供應(yīng)的改進(jìn)控制和典型動態(tài)性能。該方法可以例如允許改進(jìn)輔助功率供應(yīng)以適應(yīng)功率供應(yīng)條件的變化和/或所提取功率的變化和/或優(yōu)選輔助功率供應(yīng)屬性的變化。在許多實施例和場景中，可以實現(xiàn)功率供應(yīng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的改進(jìn)。例如，可以實現(xiàn)對從通信載波信號中提取功率所生成的供應(yīng)電壓的更準(zhǔn)確和/或穩(wěn)定和/或自適應(yīng)的控制。

7、響應(yīng)定時屬性可以是指示響應(yīng)于通信載波信號的功率水平/幅值的變化的/由其引起的功率供應(yīng)信號的變化的定時的屬性。

8、該控制參數(shù)可以為動態(tài)控制參數(shù)，并且具體可以為動態(tài)響應(yīng)參數(shù)。所述控制參數(shù)可以控制所述通信載波信號的所述幅值的控制的響應(yīng)速度。

9、水平控制器可以通過控制通信驅(qū)動信號的幅值來控制通信載波信號的幅值。

10、術(shù)語“通信驅(qū)動信號的幅值”可以根據(jù)需要由術(shù)語通信載波信號強度代替。

11、響應(yīng)定時屬性指示可以指示由于通信載波信號幅值的變化而導(dǎo)致的功率供應(yīng)信號的上升時間屬性。

12、所述響應(yīng)定時屬性指示可以指示相對于標(biāo)稱和/或預(yù)定響應(yīng)定時屬性值的響應(yīng)定時屬性。除非接收到的響應(yīng)定時屬性指示對不同的響應(yīng)定時屬性值進(jìn)行指示，否則水平控制器可以使用標(biāo)稱和/或預(yù)定的響應(yīng)定時屬性值。

13、通信載波信號的調(diào)制可以是從功率接收器到功率發(fā)射器的載波的負(fù)載調(diào)制和/或從功率發(fā)射器到功率接收器的幅值調(diào)制。該通信可以是nfc通信。該配置消息可以是nfc通信的ndef消息。

14、水平控制器可以通過控制通信驅(qū)動器來調(diào)整/改變/變化/控制通信驅(qū)動信號的幅值來控制通信載波信號的幅值。

15、所述功率傳輸驅(qū)動器可以被布置為在所述功率傳輸階段期間生成所述功率傳輸驅(qū)動信號以采用重復(fù)時間幀，所述重復(fù)時間幀至少包括功率傳輸時間間隔和通信時間間隔，所述功率傳輸驅(qū)動器被布置為在所述功率傳輸時間間隔期間生成所述功率傳輸驅(qū)動信號并且在所述通信時間間隔期間不生成所述功率傳輸驅(qū)動信號。

16、功率傳輸驅(qū)動器可以被布置為生成所述功率傳輸驅(qū)動信號，并且因此生成所述功率傳輸信號，以在所述功率傳輸時間間隔期間具有非零幅值，并且在所述通信時間間隔期間具有零幅值。

17、在許多實施例中，通信時間間隔的持續(xù)時間不超過所述時間幀的持續(xù)時間的5％、10％或20％。在許多實施例中，(一個或多個)功率傳輸時間間隔的持續(xù)時間不小于重復(fù)時間幀的持續(xù)時間的70％、80％或90％。

18、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述通信單元被布置為從功率接收器接收功率水平消息；并且其中，所述水平控制器被布置為通過響應(yīng)于功率水平消息來調(diào)整通信載波信號的幅值而與功率接收器形成功率控制回路。

19、這可允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。

20、該方法可以允許特別有利的操作，并且通?？梢越?jīng)由通信載波信號來實現(xiàn)高效的功率傳輸。通?？梢蕴峁└倪M(jìn)的輔助功率供應(yīng)。功率水平消息可能是功率控制錯誤消息。

21、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，控制參數(shù)是針對功率控制回路的回路參數(shù)。

22、這可允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。

23、回路參數(shù)可以是影響功率控制回路的動態(tài)行為的回路參數(shù)，諸如響應(yīng)時間、上升時間、頻率響應(yīng)等。

24、回路參數(shù)可以是濾波器響應(yīng)、增益、積分常數(shù)、響應(yīng)時間常數(shù)等。

25、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，功率發(fā)射器還包括階段控制器，所述階段控制器被布置為在啟動功率傳輸時將功率發(fā)射器從連接階段切換到功率傳輸階段；并且其中，所述功率傳輸驅(qū)動器被布置為在功率傳輸階段中生成功率傳輸信號，但在連接階段不生成，并且通信驅(qū)動器被布置為生成在連接階段期間存在的通信載波信號；并且其中，所述水平控制器被布置為響應(yīng)于所述連接階段期間的功率水平消息來調(diào)整所述通信載波信號的所述幅值。

26、這可允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。特別是在許多情況下，它可以更準(zhǔn)確地檢測時間間隙，并且由此改進(jìn)同步操作，導(dǎo)致改進(jìn)的性能。

27、在一些實施例中，功率發(fā)射器包括階段控制器，所述階段控制器被布置為在啟動功率傳輸時將功率發(fā)射器從連接階段切換到功率傳輸階段；并且其中，所述功率傳輸驅(qū)動器被布置為在功率傳輸階段中生成功率傳輸信號，但在連接階段不生成，并且通信驅(qū)動器被布置為生成在連接階段期間存在的通信載波信號；并且其中，所述水平控制器被布置為在所述連接階段期間響應(yīng)于所述功率水平消息來調(diào)整所述通信載波信號的所述幅值，但不在所述功率傳輸階段期間響應(yīng)于所述功率水平消息來調(diào)整所述通信載波信號的所述幅值。

28、在一些實施例中，所述功率發(fā)射器包括階段控制器，所述階段控制器被布置為在啟動功率傳輸時將所述功率發(fā)射器從連接階段切換到所述功率傳輸階段；并且其中，所述功率傳輸驅(qū)動器被布置為在功率傳輸階段中生成功率傳輸信號，但在連接階段不生成，并且通信驅(qū)動器被布置為生成在連接階段期間存在的通信載波信號；并且所述水平控制器被布置為在所述連接階段期間形成功率控制回路，但不在所述功率傳輸階段期間形成控制回路。

29、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述水平控制器被布置為將通信載波信號的功率水平設(shè)置為功率傳輸階段的恒定值。

30、這可允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。

31、在一些實施例中，功率控制回路可以在連接階段處于活動狀態(tài)，但在功率傳輸階段期間不處于活動狀態(tài)。

32、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，響應(yīng)定時屬性指示對功率供應(yīng)信號的階躍響應(yīng)定時屬性進(jìn)行指示。

33、這可允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。

34、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述功率發(fā)射器還包括階段控制器，所述階段控制器被布置為在啟動功率傳輸時將所述功率發(fā)射器從連接階段切換到所述功率傳輸階段；并且所述功率傳輸驅(qū)動器被布置為當(dāng)在所述功率傳輸階段中時生成所述功率傳輸信號但是當(dāng)在所述連接階段不生成所述功率傳輸信號，并且所述通信驅(qū)動器被布置為生成在所述連接階段期間存在的所述通信載波信號；并且其中，所述通信單元被布置為在切換到所述功率傳輸階段之前接收配置消息。

35、這可允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。

36、在某些場景或?qū)嵤├校梢栽谒鲞B接階段期間接收所述配置消息。

37、在某些場景或?qū)嵤├?，可以在所述連接階段之前接收所述配置消息，諸如在配置階段期間。

38、在一些實施例中，水平控制器被布置為在功率傳輸階段期間不調(diào)整功率水平控制。

39、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述通信單元被布置為向功率接收器重復(fù)發(fā)送功率水平消息請求；并且其中，所述適配器被布置為通過響應(yīng)于響應(yīng)定時屬性指示而調(diào)整功率水平請求的傳輸?shù)念l率來調(diào)整功率水平控制操作。

40、這可允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。

41、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述通信單元被布置為向所述功率接收器發(fā)送配置請求消息，所述配置請求消息是請求所述功率接收器傳輸所述配置消息。

42、這可以允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。

43、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述配置消息指示一組預(yù)定響應(yīng)定時屬性指示中的一個預(yù)定響應(yīng)定時屬性指示。

44、這可以允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。該方法尤其可以降低復(fù)雜性并簡化實施，同時仍能允許改進(jìn)的性能。

45、根據(jù)本明的方面，提供了一種功率接收器，用于經(jīng)由電磁功率傳輸信號從功率發(fā)射器無線地接收功率，所述功率接收器包括：感應(yīng)功率提取元件，其被布置為在功率傳輸階段期間從功率傳輸信號提取功率；通信線圈，其用于接收所接收的通信載波信號；通信單元，其被布置為使用所述通信載波信號的調(diào)制來與所述功率發(fā)射器進(jìn)行通信；功率提取器，其被耦合到通信線圈并且被布置為從所述通信線圈提取功率供應(yīng)信號并且通過所述功率供應(yīng)信號來為所述功率接收器的電路供電；其中，所述通信單元還被布置為向所述功率發(fā)射器發(fā)送配置消息，所述配置消息包括響應(yīng)定時屬性指示，所述響應(yīng)定時屬性指示對所述功率供應(yīng)信號的響應(yīng)定時屬性進(jìn)行指示，所述響應(yīng)定時屬性對由于所述通信載波信號的變化而引起的所述功率供應(yīng)信號的變化的速度進(jìn)行指示。

46、這可以允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。在許多情況下，它可以提供較低復(fù)雜度和/或較低成本的功率接收器。在許多場景下，所述方法可以減少甚至避免電路從功率傳輸信號提取功率以實現(xiàn)內(nèi)部功率接收器功能的要求。

47、所述功率傳輸信號可以在功率傳輸階段期間采用重復(fù)時間幀，所述時間幀至少包括功率傳輸時間間隔和通信時間間隔，所述功率傳輸信號在所述功率傳輸時間間隔期間存在，并且在所述通信時間間隔期間不存在。

48、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述功率提取器被布置為檢測由所述電路從所述功率供應(yīng)信號中提取的功率的變化；并且所述通信單元被布置為響應(yīng)于檢測到從所述功率供應(yīng)信號中提取的功率的變化而發(fā)送配置消息。

49、根據(jù)本明的方面，提供了一種系統(tǒng)，其包括如上所述的功率發(fā)射器和功率接收器。

50、根據(jù)本發(fā)明的可選特征，提供了一種無線功率傳輸系統(tǒng)，其包括如上所述的功率發(fā)射器和功率接收器。

51、這可以允許改進(jìn)操作和/或便于許多實施例中的實施和/或操作。該改變可能是階躍式的改變。

52、根據(jù)本明的方面，提供了一種用于功率發(fā)射器經(jīng)由感應(yīng)功率傳輸信號來無線地向功率接收器提供功率的操作方法，所述方法包括：功率傳輸線圈生成功率傳輸信號；在功率傳輸階段期間為所述功率傳輸線圈生成功率傳輸驅(qū)動信號；通信線圈生成通信載波信號；生成針對所述通信線圈的通信驅(qū)動信號以生成通信載波信號；使用所述通信載波信號的調(diào)制與所述功率接收器進(jìn)行通信；從所述功率接收器接收配置消息，所述配置消息包括響應(yīng)定時屬性指示，所述響應(yīng)定時屬性指示對由所述功率接收器從所述通信載波信號中提取的功率供應(yīng)信號的響應(yīng)定時屬性進(jìn)行指示，所述響應(yīng)定時屬性指示由于所述通信載波信號的變化而引起的所述功率供應(yīng)信號的變化速度；控制所述通信載波信號的幅值；并且調(diào)整控制參數(shù)以控制所述通信載波信號的幅值。

53、根據(jù)本明的方面，提供了一種功率接收器的操作方法，所述功率接收器經(jīng)由電磁功率傳輸信號從功率發(fā)射器無線接收功率，所述功率接收器包括：感應(yīng)功率提取元件，其在功率傳輸階段的功率傳輸時間間隔期間從所述功率傳輸信號提取功率；通信線圈接收所接收的通信載波信號；使用所述通信載波信號的調(diào)制與功率發(fā)射器進(jìn)行通信；從所述通信線圈中提取功率供應(yīng)信號；通過所述功率供應(yīng)信號為功率接收器的電路供電；并且向所述功率發(fā)射器發(fā)送配置消息，所述配置消息包括響應(yīng)定時屬性指示，所述響應(yīng)定時屬性指示對所述功率供應(yīng)信號的響應(yīng)定時屬性進(jìn)行指示，所述響應(yīng)定時屬性對由于所述通信載波信號的變化而引起的所述功率供應(yīng)信號的變化的速度進(jìn)行指示。

54、參考下文描述的(一個或多個)實施例，本發(fā)明的這些和其他方面、特征和優(yōu)勢將變得顯而易見并將得以闡述。