使用无线电力信号的双向通信的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于发射无线电力的设备及其方法，包括：电力传输控制部分，该电力传输控制部分用于生成包含用于至少一个电子设备的数据的分组；调制/解调部分，该调制/解调部分用于调制载波信号使得包括被生成的分组；以及电力转换部分，该电力转换部分用于基于被调制的载波信号，形成用于发射电力的无线电力信号，其中电力传输控制部分通过无线电力信号将分组发射到至少一个电子设备。而且，本描述涉及一种电子设备和用于通过电子设备接收电力的方法，包括：电力接收部分，该电力接收部分用于从用于发射无线电力的设备接收无线电力信号；调制/解调部分，该调制/解调部分用于解调被包括在无线电力信号中的分组；以及电力接收控制部分，该电力接收控制部分用于基于被解调的分组来获得数据。
【专利说明】使用无线电力信号的双向通信
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种无线电力传输，并且更加特别地，涉及一种使用在无线电力传输中用于电力传输的信号的通信。
【背景技术】
[0002]近年来，已经使用以无线方式无接触地将电能供应到电子设备的方法，替代以有线方式供应电能的传统的方法。可以通过接收到的无线电力直接地驱动以无线方式接收能量的电子设备，或者可以通过使用接收到的无线电力对电池进行充电，然后允许通过充电的电力驱动电子设备。
【发明内容】
[0003]技术问题
[0004]本发明公开一种无线电力发射器及其方法，该无线电力发射器用于生成和调制包含用于至少一个或者多个电子设备的数据的分组，并且基于此形成无线电力信号以在无线电力传输中将无线电力信号发射到一个或者多个电子设备。
[0005]此外，本公开公开一种电子设备及其方法，该电子设备用于从无线电力发射器接收无线电力信号，并且解调被包含在无线电力信号中的分组以在无线电力传输中基于此从无线电力发射器获取数据。
[0006]问题的解决方案
[0007]根据在本公开中公开的实施例的无线电力发射器可以包括电力传输控制器，该电力传输控制器被配置成生成包含用于一个或者多个电子设备的数据的分组；调制/解调单元，该调制/解调单元被配置成将载波信号调整成包含所生成的分组，电力传输控制器被配置成基于被调制的载波信号形成用于电力传输的无线电力信号，其中电力传输控制器通过无线电力信号将分组发射到一个或者多个电子设备。
[0008]根据实施例，电力转换单元可以接收通过一个或者多个电子设备调制的无线电力信号，并且调制/解调单元可以解调接收到的无线电力信号。
[0009]根据实施例，被生成的分组可以包括目的地地址，并且目的地地址可以指示一个或者多个电子设备当中的用于发射数据的电子设备。
[0010]根据实施例，目的地地址可以是用于接收数据的电子设备的标识符或者用于接收数据的一个或者多个电子设备属于的群组的标识符。
[0011]根据实施例，电力传输控制器可以根据是否在期满时间段内从与目的地地址相对应的电子设备接收到对于数据的响应分组，来确定关于电子设备的状态信息。
[0012]根据实施例，当在期满时间段内没有从与目的地地址相对应的电子设备接收到响应分组时，电力传输控制器可以将关于电子设备的状态信息确定为移除状态。
[0013]根据实施例，当在期满时间段内从与目的地地址相对应的电子设备接收到响应分组时，电力传输控制器可以将关于电子设备的状态信息确定为正常状态。[0014]根据实施例，电力传输控制器可以生成包含分别具有正常状态的状态信息的电子设备的目的地地址的分组，并且将生成的分组顺序地发射到分别与分组相对应的电子设备。
[0015]另一方面，根据在本公开中公开的实施例的电子设备可以包括电力接收器，该电力接收器被配置成从无线电力发射器接收无线电力信号；调制/解调单元，该调制/解调单元被配置成解调被包含在无线电力信号中的分组；以及电力接收控制器，该电力接收控制器被配置成基于解调的分组获取数据。
[0016]根据实施例，电力接收控制器可以将与获取的数据相对应的响应分组发射到无线电力发射器。
[0017]根据实施例，分组可以包括目的地地址。
[0018]根据实施例，电力接收控制器可以基于目的地地址确定是否响应，并且是否响应的确定可以确定是否目的地地址指示电子设备的标识符或者电子设备属于的群组的标识符。
[0019]根据实施例，当由于是否响应的确定要求响应时，电力接收控制器可以将响应分组发射到无线电力发射器。
[0020]根据实施例，调制/解调单元可以调制接收到的无线电力信号，并且响应分组可以被调制/解调单元调制为包含在接收到的用于传输的无线电力信号中。
[0021]另一方面，根据在本公开中公开的实施例的无线电力传输方法可以包括，形成用于电力传输的第一无线电力信号；和将第一无线电力信号发射到第一电子设备，其中基于被调制成包含为第一电子设备生成的数据分组的载波信号来形成第一无线电力信号，并且通过第一无线电力信号将分组发射到第一电子设备。
[0022]根据实施例，分组可以包括目的地地址，其中目的地地址是指示第一电子设备的信息。
[0023]根据实施例，目的地地址可以是第一电子设备的标识符或者第一电子设备属于的群组的标识符。
[0024]根据实施例，无线电力传输方法可以进一步包括，确定在期满时间段内是否已经从第一电子设备接收到对于数据的响应分组。
[0025]根据实施例，无线电力传输方法可以进一步包括，当在期满时间段内没有从第一电子设备接收到响应分组时，将关于第一电子设备的状态信息确定为移除状态。
[0026]根据实施例，无线电力传输方法可以进一步包括，当在期满时间段内从第一电子设备接收到响应分组时，将关于第一电子设备的状态信息确定为正常状态。
[0027]根据实施例，无线电力传输方法可以进一步包括调制从第一电子设备接收到的响应分组。
[0028]根据实施例，无线电力传输方法可以进一步包括，形成用于电力传输的第二无线电力信号；和将第二无线电力信号发射到第二电子设备，其中基于被调制成包含为第二电子设备生成的数据分组的载波信号来形成第二无线电力信号，并且通过第二无线电力信号将分组发射到第二电子设备。
[0029]另一方面，根据在本公开中公开的实施例的电力接收方法可以包括，从无线电力发射器接收无线电力信号；解调被包含在无线电力信号中的分组；以及基于解调的分组获取数据。
[0030]根据实施例，无线电力接收方法可以进一步包括将与获取的数据相对应的响应分组发射到无线电力发射器。
[0031]根据实施例，分组可以包括目的地地址。
[0032]根据实施例，无线电力接收方法可以进一步包括，基于目的地地址确定是否响应，其中是否响应的确定确定是否目的地地址指示电子设备的标识符或者电子设备属于的群组的标识符。
[0033]根据实施例，当由于是否响应的确定需要响应时，所述发射响应分组可以将响应分组发射到无线电力发射器。
[0034]根据实施例，所述发射响应分组可以调制接收到的无线电力信号，并且响应分组可以被调制为包含在接收到的用于传输的无线电力信号中。
[0035]根据实施例，在期满时间段内响应分组可以被发射到无线电力发射器。
[0036]本发明的有益效果
[0037]根据在本公开中公开的实施例，当无线电力发射器以无线的方式将电力供应给一个或者多个电子设备时，能够提供双向通信，其中使用发射电力的无线电力信号在无线电力发射器和一个或者多个电子设备之间发射和接收数据分组。
[0038]特别地，根据在本公开中公开的无线电力发射器和电子设备，能够使用双向通信识别一个或者多个电子设备当中的用于发射无线电力信号的具体电子设备。此外，根据在本公开中公开的无线电力发射器和电子设备，能够使用双向通信控制要被发射到一个或者多个电子设备当中的具体电子设备的无线电力信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1是在概念上图示根据本发明的实施例的无线电力发射器和电子设备的示例性视图；
[0040]图2A是图示在此公开的实施例中能够采用的无线电力发射器的配置的示例性的框图；
[0041]图2B是图示在此公开的实施例中能够采用的电子设备的配置的示例性的框图；
[0042]图3是图示根据感应耦合方法以无线的方式将电力从无线电力发射器传送到电子设备的概念的视图；
[0043]图4A是图示在此公开的实施例中能够采用的以电磁感应方法的无线电力发射器的配置的部分的示例性的框图；
[0044]图4B是图示以在此公开的实施例中能够采用的电磁感应方法的电子设备的配置的部分的示例性的框图；
[0045]图5是图示被配置成具有根据在此公开的实施例中能够采用的感应耦合方法接收电力的一个或者多个传输线圈的无线电力发射器的框图；
[0046]图6是图示根据谐振耦合方法以无线方式将电力从无线电力发射器传送到电子设备的概念的视图；
[0047]图7A是图示以在此公开的实施例中能够采用的谐振方法的无线电力发射器的配置的部分的示例性的框图；[0048]图7B是图示以在此公开的实施例中能够采用的谐振方法的电子设备的配置的部分的示例性的框图；
[0049]图8是图示被配置成具有根据在此公开的实施例能够采用的谐振耦合方法接收电力的一个或者多个传输线圈的无线电力发射器的框图；
[0050]图9是图示除了在图2A中图示的配置之外进一步包括附加的元件的无线电力发射器的框图；
[0051]图10是图示在以移动终端的形式实现根据在此公开的实施例的电子设备的情况下的配置的视图；
[0052]图11是图示根据在此公开的实施例的使用在无线电力发射器和电子设备之间的无线电力信号的双向通信概念的视图；
[0053]图12是图示根据在此公开的实施例的允许电子设备将分组发射到无线电力发射器的处理的概念视图；
[0054]图13A是图示允许无线电力发射器调制包含电力控制消息的分组的方法的视图；
[0055]图13B是图示允许无线电力发射器显示组成包含电力控制消息的分组的数据比特的方法的视图；
[0056]图13C是图示允许无线电力发射器显示组成包含电力控制消息的分组的字节的方法的视图；
[0057]图14A是图示根据在此公开的实施例在使用无线电力信号的双向通信中使用的命令分组的结构的视图；
[0058]图14B是图示根据在此公开的实施例在使用无线电力信号的双向通信中使用的命令分组的详细配置的视图；
[0059]图14C是图示根据在此公开的实施例对其添加在使用无线电力信号的双向通信中使用的前导和校验和的分组的结构的视图；
[0060]图15是图示根据在此公开的实施例的允许无线电力发射器将分组发射到电子设备的处理的概念视图；
[0061]图16是图示根据在此公开的实施例的允许无线电力发射器基于时间流将分组发射到电子设备的处理的概念视图；
[0062]图17是图示根据在此公开的实施例的在无线电力发射器和一个或者多个电子设备之间使用无线电力信号的双向通信概念的视图；
[0063]图18是图示根据在此公开的实施例的允许无线电力发射器基于时间流将分组发射到一个或者多个电子设备的处理的概念视图；
[0064]图19A是图示根据在此公开的实施例的允许无线电力发射器使用无线电力信号执行与一个或者多个电子设备的双向通信的处理的流程图；
[0065]图19B是图示根据在此公开的实施例的允许电子设备使用无线电力信号执行与无线电力发射器的双向通信的处理的流程图；以及
[0066]图20是图示根据在此公开的实施例的无线电力发射器和电子设备的操作阶段的视图。
【具体实施方式】[0067]在此公开的技术可以被应用于无线电力传送(无接触电力传送)。然而，在此公开的技术不限于此，并且除了使用以无线方式发射的电力的方法和设备以外，也可以应用于所有种类的电力传输系统和方法、技术的技术精神能够被应用到的无线充电电路和方法。
[0068]应注意的是，在此使用的技术术语仅用于描述特定实施例，而没有限制本发明。而且，除非另有特定地定义，在此使用的技术术语应被解释为本发明所属的本领域普通技术人员通常理解的意义，并且不应被解释为太宽或者太窄。此外，如果在此使用的技术术语是不能够正确地表达本发明的精神的错误术语，则它们应被本领域技术人员正确理解的技术术语替换。另外，在本发明中使用的普通术语应基于字典的定义、或者上下文来解释，并且不应被解释得太宽或者太窄。
[0069]顺便提及，除非另有清楚地使用，否则单数的表达包括复数意义。在本说明书中，术语“包含”和“包括”不应被解释为必须包括在此公开的所有的元件或者步骤，并且应被解释为不包括其一些元件或者步骤，或者应被解释为进一步包括另外的元件或者步骤。
[0070]另外，在下面的描述中公开的用于组成元件的后缀“模块”或者“单元”仅是用于本说明书的简单描述，并且后缀本身没有给出任何特定的意义或者功能。
[0071]此外，包括诸如第一、第二等等的序数的术语能够被用于描述各种元件，但是这些术语应不限制元件。使用术语仅为了区别元件与其它元件的目的。例如，在没有脱离本发明的权利的范围内的情况下，第一元件可以被命名为第二元件，并且类似地，第二元件可以被命名为第一元件。
[0072]在下文中，将会参考附图描述本发明的优选实施例，并且相同或者相似的元件被指定有相同的附图标记，不论附图中的标记如何，并且它们的多余的描述将会被省略。
[0073]此外，在描述本公开时，当对于本发明属于的公知技术的特定描述被判断为模糊本公开的要旨时，可以省略详细描述。而且，应注意的是，附图被图示仅为了容易解释本发明的精神，并且因此，它们不应被解释为附图限制本发明的精神。
[0074]无线电力发射器和电子设备的概念视图
[0075]图1是概念地图示根据本发明的实施例的无线电力发射器和电子设备示例性视图。
[0076]参考图1，无线电力发射器100可以是被配置成以无线的方式传送对于电子设备200所要求的电力的电力传送装置。
[0077]此外，无线电力发射器100可以是被配置成通过以无线的方式传送电力来对电子设备200的电池充电的无线充电装置。稍后将参考图9描述其中无线电力发射器100是无线充电装置的情况。
[0078]另外，可以利用在无接触状态下将电力传送到需要电力的电子设备200的各种形式的装置实现无线电力发射器100。
[0079]电子设备200是通过以无线的方式从无线电力发射器100接收电力的可操作的设备。此外，电子设备200可以使用接收到的无线电力对电池进行充电。
[0080]另一方面，如在此所描述的用于以无线的方式接收电力的电子设备应被广泛地解释为除了诸如键盘、鼠标、音频-视觉辅助设备等等的输入/输出设备之外，还包括便携式电话、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、平板电脑、多媒体设备等等。[0081]如稍后所描述的，电子设备200可以是移动通信终端，(例如，便携式电话、蜂窝电话、以及平板电脑或者多媒体设备)。在电子设备是移动终端的情况下，稍后将参考图10进行描述。
[0082]另一方面，无线电力发射器100可以使用一个或者多个无线电力传送方法在不与电子设备200相互接触的情况下以无线的方式传送电力。换言之，无线电力发射器100可以使用基于通过无线电力信号的电磁感应现象的感应耦合方法和基于通过处于特定频率的无线电力信号的电磁谐振现象的磁谐振耦合方法中的至少一种传送电力。
[0083]在感应耦合方法中的无线电力传送是使用初级线圈和次级线圈以无线方式传送电力的技术，并且指的是利用电磁感应现象，通过经由变化的磁场来将电流从一个线圈感应到另一个线圈的电力的传输。
[0084]在谐振耦合[Si]方法中的无线电力传送指的是利用谐振现象电子设备200通过从无线电力发射器100发射的无线电力信号产生谐振来将电力从无线电力发射器100传送到无线电力接收器200的技术。
[0085]在下文中，将会详细地描述根据在此公开的实施例的无线电力发射器100和电子设备200。在将附图标记指定给下面的各个附图中的组成元件时，相同的附图标记将会被用于相同的组成元件即使它们在不同的图中被示出。
[0086]图2是图示能够在此公开的实施例中采用的无线电力发射器100和电子设备200的配置的示例性框图。
[0087]无线电力发射器
[0088]参考图2A，无线电力发射器100可以包括电力传输单元110。电力传输单元110可以包括电力转换单元111和电力传输控制单元112。
[0089]电力转换单元111通过将从传输侧电力供应单元190供应的电力转换成无线电力信号将其传送到电子设备200。以具有振荡特性的磁场或者电磁场的形式生成被电力转换单元111传送的无线电力信号。为此，电力转换单元111可以被配置成包括用于产生无线电力信号的线圈。
[0090]电力转换单元111可以包括用于根据每个电力传送方法产生不同类型的无线电力信号的组成元件。
[0091]根据一些实施例，电力转换单元111可以包括初级线圈，用于形成变化的磁场以将电流感应到电子设备200的次级线圈。此外，电力转换单元111可以包括用于根据谐振耦合方法形成具有特定谐振频率的磁场以在电子设备200中产生谐振频率的线圈(或者天线)。
[0092]此外，根据一些实施例，电力转换单元111可以使用前述的感应耦合方法和谐振耦合方法中的至少一种来传送电力。
[0093]在被包括在电力转换单元111中的组成元件当中，稍后将参考图4和图5描述用于感应耦合方法的元件，并且将参考图7A和图8描述用于谐振耦合方法的元件。
[0094]另一方面，电力转换单元111可以进一步包括用于控制使用的频率、施加的电压、以及施加的电流等等的特性以形成无线电力信号的电路。电力转换单元111可以基于从电路调制的载波信号形成无线电力信号。
[0095]此外，根据一些实施例，电力转换单元111可以接收通过电子设备200调制的无线电力信号。
[0096]电力传输控制单元112控制被包括在电力传输单元110中的组成元件中的每一个。电力传输控制单元112可以被实现为集成到用于控制无线电力发射器100的另一个控制单元(未示出)中。
[0097]另一方面，无线电力信号能够被接近的区域可以被划分成两种类型。首先，活动区域表示将电力传送到电子设备200的无线电力信号经过的区域。接下来，半活动区域表示其中无线电力发射器100能够检测电子设备200的存在的兴趣区域。在此，电力传输控制单元112可以检测电子设备200是否被放置在活动区域或检测区域中或者从区域中移除。具体地，电力传输控制单元112可以使用从电力转换单元111或者在其中单独提供的传感器形成的无线电力信号来检测电子设备200是否被放置在活动区域或者检测区域中。例如，电力传输控制单元112可以通过监测用于形成无线电力信号的电力的特性是否被无线电力信号改变来检测电子设备200的存在，无线电力信号受到检测区域中存在的电子设备200的影响。然而，活动区域和检测区域可以根据诸如感应耦合方法、谐振耦合方法等等的无线电力传送方法而变化。
[0098]根据检测电子设备200的存在的结果，电力传输控制单元112可以执行识别电子设备200或者确定是否开始无线电力传送的处理。
[0099]此外，电力传输控制单元112可以确定用于形成无线电力信号的电力转换单元111的频率、电压、以及电流中的至少一个特性。可以通过无线电力发射器100侧的条件或者电子设备200侧的条件来执行特性的确定。根据一些实施例，基于设备识别信息，电力传输控制单元112可以决定特性。在另一个示例性实施例中，基于所要求的电子设备200的电力信息或者与所要求的电力相关的属性信息，电力传输控制单元112可以决定特性。电力传输控制单元112可以从电子设备200接收电力控制消息。基于接收到的电力控制消息，电力传输控制单元112可以确定电力转换单元111的频率、电压以及电流中的至少一个特性，并且基于电力控制消息电力传输控制单元112另外执行其它控制操作。
[0100]例如，根据电子设备200中的电力控制消息，电力传输控制单元112可以确定用于形成无线电力信号的频率、电压、以及电流中的至少一个特性，电力控制消息包括被整流的电力量信息、充电状态信息和识别信息中的至少一个。
[0101]此外，作为使用电力控制消息的另一个控制操作，基于电力控制消息无线电力发射器100可以执行与无线电力传送相关联的典型的控制操作。例如，无线电力发射器100可以通过电力控制消息接收要听觉或者视觉输出的与电子设备200相关联的信息，或者接收设备之间的认证所要求的信息。
[0102]根据一些实施例，电力传输控制单元112可以通过无线电力信号接收电力控制消息。在其它的示例性实施例中，电力传输控制单元112可以通过用于接收用户数据的方法接收电力控制消息。
[0103]为了接收前述的电力控制消息，无线电力发射器100可以进一步包括电连接到电力转换单元111的调制/解调单元113。
[0104]此外，调制/解调单元113可以调制已经被电子设备200调制的无线电力信号，并且使用该信号接收电力控制消息。稍后参考图12至图14将会描述用于允许电力转换单元111使用无线电力信号接收电力控制消息的方法。[0105]另外，电力传输控制单元112可以通过由包括在无线电力发射器100中的通信装置(未示出)接收包括电力控制消息的用户数据来获取电力控制消息。
[0106]另一方面，无线电力发射器100可以通过无线电力信号将分组发射到电子设备200。具体地，无线电力发射器100的电力传输控制器112可以对包括在电力传输单元110中的各个组成元件进行控制，以通过由电力转换单元111形成的无线电力信号为电子设备200发射消息。
[0107]可以通过调制无线电力信号实现无线电力发射器100的分组传输。电力传输控制器112可以调制进入电力转换单元111的信号，从而形成包含用于电子设备200的分组的无线电力信号。
[0108]具体地，电力传输控制器112可以控制调制/解调单元113调制进入电力转换单元111的载波信号，以包含用于电子设备200的分组。然后，已经接收到被调制的载波信号的电力转换单元111可以形成包含分组的无线电力信号。
[0109]电子设各
[0110]参考图2B，电子设备200可以包括电源单元290。电源单元290供应对于电子设备200的操作所要求的电力。电源单元290可以包括电力接收单元291和电力接收控制控制器292。
[0111]电力接收单元291以无线方式接收从无线电力发射器100传送的电力。
[0112]根据无线电力传送方法，电力接收单元291可以包括接收无线电力信号所需的组成元件。此外，电力接收单元291可以根据至少一种无线电力传送方法接收电力，并且在这样的情况下，电力接收单元291可以包括对于每个方法所需的组成元件。
[0113]首先，电力接收单元291可以包括用于接收以磁场或者具有振动特性的电磁场的形式传送的无线电力信号的线圈。
[0114]例如，作为根据感应耦合方法的组成元件，电力接收单元291可以包括通过变化的磁场对其感应电流的次级线圈。根据一些实施例，作为根据谐振耦合方法的组成元件，电力接收单元291可以包括在其中通过具有特定谐振频率的磁场产生谐振现象的谐振电路和线圈。
[0115]然而，在一些实施例中，当电力接收单元291根据至少一种无线电力传送方法接收电力时，电力接收单元291可以被实现为通过使用线圈接收电力，或者被实现为通过使用根据每种电力传送方法不同地形成的线圈接收电力。
[0116]在被包括在电力接收单元291中的组成元件中，稍后将会参考图4B描述用于感应耦合方法的组成元件，并且参考图7B描述用于谐振耦合方法的组成元件。
[0117]另一方面，电力接收单元291可以进一步包括整流器和稳压器，其将无线电力信号转换成直流。此外，电力接收单元291可以进一步包括用于保护防止通过接收到的电力信号产生过电压或者过电流的电路。
[0118]电力接收控制器292可以控制被包括在电源单元290中的每个组成元件。
[0119]具体地，电力接收控制器292可以将电力控制消息传送到无线电力发射器100。电力控制消息可以指示无线电力发射器100发起或者终止无线电力信号的传送。此外，电力控制消息可以指示无线电力发射器100控制无线电力信号的特性。
[0120]根据一些实施例，电力接收控制器292可以通过无线电力信号发射电力控制消息。在另一示例性实施例中，电力接收控制器292可以通过用于发射用户数据的方法发射电力控制消息。
[0121]为了发射前述的电力控制消息或者响应分组，电子设备200可以进一步包括调制/解调单元293，调制/解调单元293电连接到电力接收单元291。与无线电力发射器100的情况相类似，调制/解调单元293可以被用于通过无线电力信号发射电力控制消息。电力通信调制/解调单元293可以被用作用于控制流过无线电力发射器100的电力转换单元111的电流和/或电压的装置。在下文中，将会描述用于允许在无线电力发射器100 —侧处和在电子设备200 —侧处的电力通信调制/解调单元113或者293分别被用于通过无线电力信号发射和接收电力控制消息的方法。
[0122]通过电力接收单元291接收通过电力转换单元111形成的无线电力信号。这时，电力接收控制器292控制在电子设备200 —侧处的电力通信调制/解调单元293调制无线电力信号。例如，电力接收控制器292可以执行调制处理使得通过改变被连接到电力接收单元291的电力通信调制/解调单元293的电抗，来改变从无线电力信号接收到的电力的量。从无线电力信号接收到的电力的量的变化导致用于形成无线电力信号的电力转换单元111的电流和/或电压的改变。这时，在无线电力发射器100 —侧处的调制/解调单元113可以检测电流和/或电压的改变以执行调制处理。
[0123]换言之，电力接收控制器292可以生成包括意图要传送到无线电力发射器100的电力控制消息的分组，并且调制无线电力信号以允许分组被包括在其中，并且电力传输控制单元112可以基于执行电力通信调制/解调单元113的解调处理的结果来解码分组以获取被包括在分组中的电力控制消息。稍后参考图12至图14描述允许无线电力发射器100获取电力控制消息的详细方法。
[0124]另外，根据一些实施例，电力接收控制器292可以通过由包括在电子设备200中的通信装置(未示出)发射包括电力控制消息的用户数据，将电力控制消息发射到无线电力发射器100。
[0125]另一方面，电力接收控制器292可以从电力传输单元110接收通过无线电力信号传送的数据。如上所述，无线电力发射器100可以执行调制以形成包含期望被发射到电子设备200的无线电力信号。
[0126]具体地，电力接收控制器292可以基于被包含在从无线电力发射器100接收到的无线电力信号中的分组来获取数据。
[0127]另外，电源单元290可以进一步包括充电器298和电池299。
[0128]从电源单元290接收用于操作的电力的电子设备200可以通过从无线电力发射器100传送的电力来操作，或者可以在使用被传送的电力充电电池299之后由被充电到电池299的电力来操作。这时，电力接收控制器292可以控制充电器298使用被传送的电力执行充电。
[0129]在下文中，将会描述可应用于在此公开的实施例的无线电力发射器和电子设备。
[0130]首先，将会参考图3至图5描述允许无线电力发射器根据感应耦合方法将电力传送到电子设备的方法。
[0131]感应耦合方法
[0132]图3是图示根据感应耦合方法以无线方式将电力从无线电力发射器传送到电子设备的概念的视图。
[0133]当以感应耦合方法传送无线电力发射器100的电力时，如果改变在电力传输单元110内流过初级线圈的电流的强度，则通过电流将会改变经过初级线圈的磁场。被改变的磁场在电子设备200的次级线圈处产生感应的电动势。
[0134]根据前述的方法，无线电力发射器100的电力转换单元111可以包括在磁感应中作为初级线圈操作的发射(Tx)线圈1111a。此外，电子设备200的电力接收单元291可以包括在磁感应中作为次级线圈操作的接收(Rx)线圈2911a。
[0135]首先，以在无线电力发射器100—侧处的发射线圈Illla和在电子设备200 —侧处的接收线圈位于彼此相邻的方式布置无线电力发射器100和电子设备200。然后，如果电力传输控制单元112控制发射线圈Illla的电流被充电，则电力接收单元291使用被感应到接收线圈2911a的电动势控制电力被供应到电子设备200。
[0136]通过感应耦合方法的无线电力传送的效率可能受频率特性影响很小，但是受到在包括每个线圈的无线电力发射器100和电子设备200之间的距离和对准影响。
[0137]另一方面，为了以感应耦合方法执行无线电力传送，无线电力发射器100可以被配置成包括平坦表面形式的接口表面(未示出)。一个或者多个电子设备可以被放置在接口表面的上部，并且发射线圈Illla可以被安装在接口表面的下部。在这样的情况下，在被安装在接口表面的下部的发射线圈Illla和被放置在接口表面的上部的电子设备200的接收线圈2911a之间以小尺度形成垂直间距，并且因此在线圈之间的距离变成充分地小以通过感应耦合方法有效地实现无接触的电力传送。
[0138]此外，在接口表面的上部形成有指示电子设备200要被放置的位置的对准指示符(未示出)[s2]。对准指示符指示电子设备200的位置，在该位置被安装在接口表面的下部的发射线圈Illla和接收线圈2911a之间的对准能够被适当地实现。对准指示符可以可替选地是简单的标记，或者可以以用于引导电子设备200的位置的突出结构的形式形成。否则，对准指示符可以以诸如被安装在接口表面的下部的磁铁的磁体的形式形成，从而通过与被安装在电子设备200内的具有相反的极性的磁体的相互磁性来引导线圈被适当地布置。
[0139]另一方面，无线电力发射器100可以被形成为包括一个或者多个发射线圈。无线电力发射器100可以选择性地使用一个或者多个发射线圈当中的与电子设备200的接收线圈2911a适当地布置的线圈中的一些。稍后将会参考图5描述包括一个或者多个发射线圈的无线电力发射器100。
[0140]在下文中，将会详细地描述使用可应用于在此描述的实施例的感应耦合方法的无线电力发射器和电子设备的配置。
[0141]以感应耦合方法的无线电力发射器和电子设备
[0142]图4是图示以在此公开的实施例中能够采用的电磁感应方法的无线电力发射器100和电子设备200的一部分的示例性框图。将会参考4A描述被包括在无线电力发射器100中的电力传输单元110的配置，并且将会参考图4B描述被包括在电子设备200中的电源单元290的配置。
[0143]参考图4A，无线电力发射器100的电力转换单元111可以包括发射(Tx)线圈Illla和逆变器1112。
[0144]如上所述，发射线圈Illla可以根据电流的改变形成与无线电力信号相对应的磁场。发射线圈Illla可以被可替代地以平面螺旋型或者圆柱螺线管型实现。
[0145]逆变器1112将从电源单元190获得的DC输入转换成AC波形。通过逆变器1112转换的AC电流驱动包括发射线圈Illla和电容器(未示出)的谐振电路以在发射线圈Illla中形成磁场。
[0146]另外，电源转换单元111可以进一步包括定位单元1114。
[0147]定位单元1114可以移动或者旋转发射线圈Illla以增强使用感应耦合方法的无接触电力传送的效果。如上所述，这是因为在包括初级线圈和次级线圈的电子设备200与无线电力发射器100之间的距离和对准可能影响使用感应耦合方法的电力传送。特别地，当在无线电力发射器100的活动区域内不存在电子设备200时可以使用定位单元1114。
[0148]因此，定位单元1114可以包括驱动单元(未示出)，该驱动单元用于移动发射线圈Illla使得无线电力发射器100的发射线圈Illla和电子设备200的接收线圈2911a的中心到中心距离是处于预定的范围内，或者旋转发射线圈Illla使得发射线圈Illla和接收线圈2911a的中心相互重叠。
[0149]为此目的，无线电力发射器100可以进一步包括检测单元(未示出)，该检测单元由用于检测电子设备200的位置的传感器制成，并且基于从位置检测传感器接收到的电子设备200的位置信息电力传输控制单元112可以控制定位单元1114。
[0150]此外，为此，电力传输控制单元112可以通过电力通信调制/解调单元113接收关于到电子设备200的对准或者距离的控制信息，并且基于接收到的关于对准或者距离的控制信息控制定位单元1114。
[0151 ] 如果电力转换单元111被配置成包括多个发射线圈，则定位单元1114可以确定多个发射线圈中的哪一个要被用于电力传输。稍后将会参考图5描述包括多个发射线圈的无线电力发射器100的配置。
[0152]另一方面，电力转换单元111可以进一步包括电力感测单元1115。在无线电力发射器100—侧的电力感测单元1115监测流入发射线圈Illla的电流或者电压。提供电力感测单元1115检查无线电力发射器100是否正常地操作，并且因此电力感测单元1115可以检测从外部供应的电力的电压或者电流，并且检查所检测的电压或者电流是否超过阈值。虽然未示出，但是电力感测单元1115可以包括电阻器，该电阻器用于检测从外部供应的电力的电压或者电流；和比较器，该比较器用于将检测到的电力的电压值或者电流值与阈值进行比较以输出比较结果。基于电力感测单元1115的检查结果，电力传输控制单元112可以控制开关单元(未示出)以切断被供应到发射线圈Illla的电力。
[0153]参考图4B，电子设备200的电源单元290可以包括接收(Rx)线圈2911a和整流器电路2913。
[0154]通过被形成在发射线圈Illla中的磁场的改变，电流被感应到接收线圈2911a。接收线圈2911a的实现类型可以是与发射线圈Illla相类似的平面螺旋型或者圆柱螺线管型。
[0155]此外，串联和并联的电容器可以被配置成被连接到接收线圈2911a以增强无线电力接收的效果或者执行谐振检测。
[0156]接收线圈2911a可以是单个线圈或者多个线圈的形式。
[0157]整流器电路2913执行对电流的全波整流以将交流转换成直流。例如，整流器电路2913，可以被实现成由四个二极管组成的全桥整流器生成电路或者使用有源组件的电路。
[0158]另外，整流器电路2913可以进一步包括稳压器电路，该稳压器电路用于将被整流的电流转换成更加平坦的并且稳定的直流。此外，整流器电路2913的输出电力被供应到电源单元290的每个组成元件。此外，整流器电路2913可以进一步包括DC-DC转换器，该DC-DC转换器用于将输出DC电力转换成适当的电压以将其调节成对于每个组成元件(例如，诸如充电器298的电路)所要求的电力。
[0159]电力通信调制/解调单元293可以被连接到电力接收单元291，并且可以被配置有其中电阻相对于直流而变化的电阻元件，并且可以被配置有其中电抗相对于交流而变化的电容元件。电力接收控制器292可以改变电力通信调制/解调单元293的电阻或者电抗以调制电力接收单元291接收到的无线电力信号。
[0160]另一方面，电源单元290可以进一步包括电力感测单元2914。在电子设备200 —侧的电力感测单元2914监测通过整流器电路2913整流的电力的电压和/或电流,并且作为监测的结果，如果被整流的电力的电压和/或电流超过阈值，则电力接收控制器292将电力控制消息发射到无线电力发射器100以传送适当的电力。
[0161]被配置成包括一个或者多个发射线圈的无线电力发射器
[0162]图5是图示被配置成具有根据能够在此公开的实施例中采用的感应耦合方法接收电力的一个或者多个传输线圈的无线电力发射器的框图。
[0163]参考图5，根据在此公开的实施例的无线电力发射器100的电力转换单元111可以包括一个或者多个发射线圈Illla-1至lllla-n。一个或者多个发射线圈Illla-1至lllla-n可以是部分重叠的初级线圈的阵列。通过一个或者多个发射线圈中的一些可以确定活动区域。
[0164]一个或者多个发射线圈Illla-1至lllla-n可以被安装在接口表面的下部。此夕卜，电力转换单元111可以进一步包括多路复用器1113，多路复用器1113用于建立和释放一个或者多个发射线圈Illla-1至lllla-n中的一些的连接。
[0165]在检测到被放置在接口表面的上部的电子设备200的位置之后，电力传输控制单元112可以考虑检测到的电子设备200的位置来控制多路复用器1113，从而允许一个或者多个发射线圈Illla-1至lllla-n当中的能够与电子设备200的接收线圈2911a以感应耦合关系放置的线圈被相互连接。
[0166]为此目的，电力传输控制单元112可以获取电子设备200的位置信息。例如，电力传输控制单元112可以通过在无线电力发射器100中提供的位置检测单元(未示出)获取电子设备200在接口表面上的位置。对于另一示例，电力传输控制单元112可以替代地使用一个或者多个发射线圈111 Ia-1至111 la-n分别接收指示来自接口表面上的对象的无线电力信号的强度的电力控制消息或者指示对象的识别信息的电力控制消息，并且基于所接收到的结果确定其与一个或者多个发射线圈中的哪一个相邻[s3]，从而获取电子设备200的位置信息。
[0167]另一方面，作为接口表面的一部分的活动区域可以表示下述部分，当无线电力发射器100以无线的方式将电力传送到电子设备200时磁场能够以高效率经过该部分。这时，形成经过活动区域的磁场的单个发射线圈或者多个发射线圈中的一个或者组合可以被指定为初级线圈。因此，电力传输控制单元112可以基于检测到的电子设备200的位置确定活动区域，并且建立与活动区域相对应的初级线圈的连接以控制多路复用器1113，从而允许电子设备200的接收线圈2911a和属于初级线圈的线圈以感应耦合关系放置。
[0168]同时，在将一个或者多个电子设备200布置在包括一个或者多个发射线圈Illla-1至lllla-n的无线电力发射器100的接口表面上之后，电力传输控制单元112可以控制多路复用器1113以允许属于与每个电子设备的位置相对应的初级线圈的线圈以感应耦合关系放置。因此，无线电力发射器100可以使用不同的线圈生成无线电力信号，从而以无线的方式将其传送到一个或者多个电子设备。
[0169]而且，电力传输控制单元112可以设置要被供应到与电子设备相对应的线圈中的每一个的、具有不同特性的电力。在此，无线电力发射器100可以通过不同地设置用于每个电子设备的电力传送方案、效率、特性等等来传送电力。稍后将会参考图28描述用于一个或者多个电子设备的电力传输。
[0170]此外，电力转换单元111可以进一步包括阻抗匹配单元(未示出)，该阻抗匹配单元用于控制阻抗以形成具有与其相连的线圈的谐振电路。
[0171]当无线电力发射器100通过稍后将会描述的谐振耦合方法将无线电力传送到电子设备200时，通常可以执行使用在此公开的无线电力信号的双向通信，但是根据情形，也可以应用于通过感应耦合方法的无线电力传输。
[0172]在下文中，将会参考图6至图8描述用于允许无线电力发射器根据谐振耦合方法传送电力的方法。
[0173]谐振耦合方法
[0174]图6是图示根据谐振耦合方法以无线的方式将电力从无线电力发射器传送到电子设备的概念的视图。
[0175]首先，将会如下地简要地描述谐振。谐振指的是当周期地接收具有与振动系统的自然频率相同的频率的外力时振动的振幅显著增加的现象。谐振是在诸如机械振动、电振动等等的所有种类的振动中发生的现象。通常，当从外部将振动力施加到振动系统时，如果其自然频率与外部施加的力的频率相同，则振动变强，从而增加宽度。
[0176]利用相同的原理，当在预定的距离内相互分离的多个振动主体以相同的频率振动时，多个振动主体相互谐振，并且在这样的情况下，导致多个振动主体之间的电阻减少。在电气电路中，通过使用电感器和电容器能够组成谐振电路。
[0177]当无线电力发射器100根据感应耦合方法传送电力时，通过电力传输单元110中的交流电力形成具有特定振动频率的磁场。如果通过形成的磁场在电力设备200中发生谐振现象，则在电子设备200中通过谐振现象产生电力。
[0178]在下文中，将会描述谐振耦合方法的原理。
[0179]然而，如果多个振动主体以如前述的电磁方式相互谐振，则由于不受除了振动主体之外的相邻对象的影响，所以可以呈现极其高的电力传输效率。在以电磁方式相互谐振的多个振动主体之间可以产生能量隧道。这可以被称为能量耦合或者能量尾(energytail)。
[0180]在此公开的谐振耦合可以使用具有低频率的电磁波。当使用具有低频率的电磁波传送电力时，仅磁场可能影响位于电磁波的单个波长内的区域。当无线电力发射器100和电子设备200位于具有低频率的电磁波的单个波长内时可以产生磁谐振。[0181]在这样的情况下，通常，人体对电场敏感但是对磁场具有耐性。因此，当使用磁谐振传送电力时，由于被暴露在电磁波，人体可能严重地受到影响。而且，随着响应于谐振现象产生能量尾，电力传输的形式可以呈现非辐射性能。因此，在使用这样的电磁波传送电力之后，可以解决频繁发生的辐射问题。
[0182]谐振耦合方法可以是用于使用如前述的具有低频率的电磁波传送电力的方法。因此，原则上无线电力发射器100的发射线圈Illlb可以形成用于传送电力的磁场或者电磁波。然而，在下文中将会从磁谐振的观点，即，通过磁场的电力传输的观点，来描述谐振耦合方法。
[0183]可以通过下面等式I中的方程式确定谐振频率。
[0184][等式I]
【权利要求】
1.一种无线电力发射器，包括: 电力传输控制器，所述电力传输控制器被配置成生成包含用于一个或者多个电子设备的数据的分组； 调制/解调单元，所述调制/解调单元被配置成调制载波信号以包含所生成的分组； 电力转换单元，所述电力转换单元被配置成基于所调制的载波信号形成用于电力传输的无线电力信号， 其中，所述电力传输控制器通过所述无线电力信号将所述分组发射到所述一个或者多个电子设备。
2.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述电力转换单元接收通过所述一个或者多个电子设备调制的无线电力信号，并且 所述调制/解调单元解调所接收到的无线电力信号。
3.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所生成的分组包括目的地地址，并且所述目的地地址指示所述一个或者多个电子设备当中的用于发射所述数据的电子设备。
4.根据权利要求3所述的无线电力发射器，其中，所述目的地地址是用于接收所述数据的电子设备的标识符或者用于接收所述数据的一个或者多个电子设备属于的群组的标识符。
5.根据权利要求3所述的无线电力发射器，其中，所述电力传输控制器根据是否在期满时间段内从与所述目的地地址相对应的电子设备接收到对于所述数据的响应分组来确定关于所述电子设备的状态信息。
6.根据权利要求5所述的无线电力发射器，其中，当在所述期满时间段内没有从与所述目的地地址相对应的电子设备接收到所述响应分组时，所述电力传输控制器将关于所述电子设备的状态信息确定为移除状态。
7.根据权利要求5所述的无线电力发射器，其中，当在所述期满时间段内从与所述目的地地址相对应的电子设备接收到所述响应分组时，所述电力传输控制器将关于所述电子设备的状态信息确定为正常状态。
8.根据权利要求7所述的无线电力发射器，其中，所述电力传输控制器生成包含分别具有正常状态的状态信息的电子设备的目的地地址的分组，并且分别将所生成的分组顺序地发射到与所述分组相对应的电子设备。
9.一种电子设备,包括: 电力接收器，所述电力接收器被配置成从无线电力发射器接收无线电力信号； 调制/解调单元，所述调制/解调单元被配置成解调被包含在所述无线电力信号中的分组；以及 电力接收控制器，所述电力接收控制器被配置成基于所解调的分组来获取数据。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述电力接收控制器将与所获取的数据相对应的响应分组发射到所述无线电力发射器。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述分组包括目的地地址。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述电力接收控制器基于所述目的地地址确定是否响应，并 且是否响应的确定来确定所述目的地地址是否指示所述电子设备的标识符或者所述电子设备属于的群组的标识符。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，当作为是否响应的确定的结果而要求响应时，所述电力接收控制器将所述响应分组发射到所述无线电力发射器。
14.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述调制/解调单元调制所接收到的无线电力信号，并且 通过所述调制/解调单元将所述响应分组调制为包含在所接收到的用于传输的无线电力信号中。
15.根据权利要求10所述的电子设备，其中，在期满时间段内将所述响应分组发射到所述无线电力发射器。
16.一种无线电力传输方法，包括: 形成用于电力传输的第一无线电力信号；和 将所述第一无线电力信号发射到第一电子设备， 其中，基于被调制以包含为所述第一电子设备生成的数据分组的载波信号，形成所述第一无线电力信号，并且通过所述第一无线电力信号将所述分组发射到所述第一电子设备。
17.根据权利要求16所述的无线电力传输方法，其中，所述分组包括目的地地址，其中所述目的地地址是指示所 述第一电子设备的信息。
18.根据权利要求17所述的无线电力传输方法，其中，所述目的地地址是所述第一电子设备的标识符或者所述第一电子设备属于的群组的标识符。
19.根据权利要求17所述的无线电力传输方法，进一步包括: 确定在所述期满时间段内是否已经从所述第一电子设备接收到对于所述数据的响应分组。
20.根据权利要求19所述的无线电力传输方法，进一步包括: 当在所述期满时间段内没有从所述第一电子设备接收到所述响应分组时，将关于所述第一电子设备的状态信息确定为移除状态。
21.根据权利要求19所述的无线电力传输方法，进一步包括: 当在所述期满时间段内从所述第一电子设备接收到所述响应分组时，将关于所述第一电子设备的状态信息确定为正常状态。
22.根据权利要求21所述的无线电力传输方法，进一步包括: 调制从所述第一电子设备接收到的所述响应分组。
23.根据权利要求16所述的无线电力传输方法，进一步包括: 形成用于电力传输的第二无线电力信号；和 将所述第二无线电力信号发射到第二电子设备， 其中，基于被调制以包含为所述第二电子设备生成的数据分组的载波信号，形成所述第二无线电力信号，并且通过所述第二无线电力信号将所述分组发射到所述第二电子设备。
24.一种无线电力接收方法，包括: 从无线电力发射器接收无线电力信号； 解调被包含在所述无线电力信号中的分组；以及 基于所解调的分组获取数据。
25.根据权利要求24所述的无线电力接收方法，进一步包括: 将与所获取的数据相对应的响应分组发射到所述无线电力发射器。
26.根据权利要求25所述的无线电力接收方法，其中，所述分组包括目的地地址。
27.根据权利要求26所述的无线电力接收方法，进一步包括: 基于所述目的地地址确定是否响应， 其中，是否响应的确定来确定是否所述目的地地址指示所述电子设备的标识符或者所述电子设备属于的群组的标识符。
28.根据权利 要求27所述的无线电力接收方法，其中，当作为是否响应的确定的结果而要求响应时，所述发射响应分组将所述响应分组发射到所述无线电力发射器。
29.根据权利要求25所述的无线电力接收方法，其中，所述发射响应分组调制所接收到的无线电力信号，并且所述响应分组被调制以被包含在所接收到的用于传输的无线电力信号中。
30.根据权利要求25所述的无线电力接收方法，其中，在期满时间段内所述响应分组被发射到所述无线电力发射器。
【文档编号】H02J17/00GK103703732SQ201180072425
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2011年7月20日 优先权日:2011年7月20日
【发明者】李在成, 秋仁昌, 徐丁教 申请人:Lg电子株式会社