[0116]首先，系统支持从电力传送器101到电力接收器105的消息的通信，并且特别允许电力传送器101传送数据到电力接收器105。
[0117]在图1的示例中，这通过电力传送器101对应于被传送的消息调制电力传输信号来实现。图1的系统的方案可特别涉及通过电力传送器101对用于传输电力到电力接收器设备的时变磁场(即电力传输信号)的幅值或频率的调制。因此，已通过能够调制电力信号以便将消息传达到电力接收器105的电力传送器101引入双向通信。电力传送器101特别引入电力信号相对于未调制电力信号的偏离，其中该偏离指示被传达的数据。该偏离可然后通过电力接收器105检测并且用于解调/解码数据消息。
[0118]电力传送器101可特别通过改变电力信号的幅值、频率或相位来调制电力传输信号，即其可一般使用AM、FM和/或PM调制。作为示例，电力传输信号可以被叠加有具有零的平均值和指示被传送的数据的型式的相对短的幅值变化序列。例如，得到的调制电力传输信号可以具有被给定为如下的幅值:
Pm(t)=m(t)+Pu(t)
其中m(t)是调制序列并且Pu(t)是未调制电力传输信号。将认识到，在其它实施例中，可使用具有例如一的平均信号水平的调制信号来应用乘法调制。
[0119]电力接收器105被布置为检测调制并且因此恢复传送的数据。例如，可通过整流器(一般是桥整流器)整流来自接收器线圈107的电力传输信号，并且得到的信号可以通过电容器来平滑，导致平滑的但是可变DC电压，其中变化对应于调制的幅值变化(以及可能的噪声)。变化可以与调制型式相比较并且识别最接近匹配。对应于该型式的数据然后被解码为由电力传送器101传送的数据。
[0120]系统因此实施以支持电力传送器101到电力接收器105的消息通信的前向通信链路的形式实施第一通信链路。在示例中，前向通信链路通过电力传输信号的调制来实施，即从电力传送器101到电力接收器105的前向链路消息的数据可通过将该数据调制到电力传输信号上来传达。因为数据由电力传输信号本身承载，在前向通信链路上的通信的范围固有地对应于电力传输信号的范围(电力传输范围)，并且一般固有地实质上与电力传输范围相同。
[0121]通信链路的范围可以被认为对应于通信范围被认为可靠时的期望范围。例如，其可对应于比特误差率低于例如0.01,0.001或0.0001时的范围。
[0122]因此，用于通信的电力传输信号的使用提供了在电力传输和前向通信链路之间的对应，使得做一种的能力(即传输电力或通信)隐含了也做另一种的能力。
[0123]特别地，这样的方案可确保可通过电力传输信号供电的电力接收器也将从电力传送器101接收前向通信链路消息。对应地，也可假定，足够靠近以接收前向通信链路消息的电力接收器也能够被电力传送器101供电。
[0124]因此，该特征允许在电力传输和前向通信操作之间的紧密相关。在大多数实施例和情形中，可假定，如果电力传输是可行的，则前向链路通信也是如此，并且反之亦然。类似地，前向通信链路的受限范围一般意味着可假定如果电力传输不可能则前向通信也不可能，并且反之亦然。
[0125]前向通信的有限范围确保了前向链路消息可被由电力传送器101支持的电力接收器接收，并且一般仅被由电力传送器101支持的电力接收器接收。因此，有限范围可用于减小前向链路消息被其他电力接收器接收，例如被由另一电力传送器供电的电力接收器接收的可能性。
[0126]将认识到，可使用任何适当调制，并且本领域技术人员将清楚一定范围的适当调制技术。在大多数实施例中，要求的数据通信能力非常低，并且可使用低复杂性调制函数。
[0127]图1的系统与常规Qi系统的另一区别在于，不是排他地使用负载调制用于从电力接收器105到电力传送器101的通信，而是系统使用单独第二通信链路(此后称为反向通信链路)，其不使用传送器线圈103或接收器线圈107。实际上，在图2的示例中，反向通信链路使用无线电通信而不是在松散耦合的线圈之间的信号。特别地，通信不由耦合作为松散变压器的任何线圈实施，而是相反使用天线。特别地，电力传送器101包括可接收从电力接收器105的传送天线111传送的无线电信号的接收天线109。
[0128]尽管主要意图作为反向通信，实施第二通信链路的通信功能也可用于附加的前向通信。例如，反向通信链路可以是蓝牙通信链路，并且蓝牙功能也可用于从电力传送器101传达附加数据到电力接收器105。当需要更高的数据速率用于其他应用(用户界面、软件更新、文件传输等)时，这可以是有用的。
[0129]反向通信链路因此提供从电力接收器105到电力传送器101的链路，其使用不依赖或使用传送线圈103、接收线圈107或实际上电力传输信号的通信方案。相反，在大多数实施例中，反向通信链路完全不依赖于电力传输信号，并且不被其的特性中的任何动态改变影响。反向通信链路因此与电力传输信号显著去耦，并且特别不被电力接收器105处的负载变化情形。相应地，反向通信链路可以相对于负载调制，提供改进的从电力接收器105到电力接收器105的通信，并且可特别在其中电力接收器105的负载是可变负载的情况下提供更可靠的通信。
[0130]实际上，为了防止从电力传输信号中的改变对通信的干扰，可使用物理上尽可能与电力通道去耦的通信链路。例如，具有远高于电力信号的频率的频率的RF信号与特别设计用于该高频率的天线一起将提供在电力信号和从电力接收器105到电力传送器101的反向通信链路之间的足够去耦。单独通信链路(以及特别是使用更高载体频率)的另外优点包括，通信信道可支持更高的数据速率并且可承载更多冗余信息，其可用于增大可靠性(例如通过使用误差校正编码)。
[0131]除了不使用电力传输信号、传送器线圈103或接收线圈107之外，第二 /反向通信链路还通过具有超过第一/反向通信链路的范围的范围与第一/前向通信链路不同。一般，反向通信链路的范围是前向通信链路的范围和电力传输的范围的至少两倍并且一般是五或十倍。特别地，在很多实施例中，电力传输和前向通信链路的范围可以小于30cm，并且通常小于20cm或甚至10cm。然而，第二通信链路的通信范围可以一般实质上更大，并且在大多数实施例中可以是至少50cm，或实际上可超过1米或更多。
[0132]范围的该区别一般是使用不同通信技术的结果。特别地，前向通信链路可以通过如之前描述的调制电力传输信号来实施。相应地，前向通信链路的范围被限制到与电力传输的范围同量和可比较。将认识到，即使电力传输和前向链路通信的范围不精确相同，范围将一般非常类似。实际上，在大多数实施例中，区别可以小于如50%。因此，范围可以被认为相互对应，如果它们差别不多于如电力传输范围的25%、50%或100%的话。
[0133]然而，为了避免与负载调制相关联的问题(例如通过改变电力接收器的负载引入的噪声)，反向通信可使用完全单独的通信系统，例如蓝牙。使用不同通信方案的结果是通信范围可以实质上不同。例如，蓝牙通信的范围可以是几米或甚至几十米。
[0134]独立于接收线圈107和传送线圈103的反向通信链路的使用也可具有一些缺点。特别是，通过负载调制的通信固有地确保传达的数据是在正确的电力接收器105和电力传送器101之间的非常高的概率，即电力传送器101可可靠地确保接收的数据可用于控制电力传输操作。然而，发明人认识到当使用独立于电力传输信号的单独反向通信链路时，存在从电力接收器105传送的数据可能不被输送电力到电力接收器105的电力传送器101接收或可能被不输送电力到电力接收器105的电力传送器101接收的风险。类似地，存在由电力传送器101接收的数据未源自于期望电力接收器105的风险。
[0135]对于可能发生的其中多个电力传送器被定位在有限区域中并且能够同时支持多个电力传输的情形，该问题可能特别显著。
[0136]对于包括多个传送线圈并且能够同时支持多个电力传输的电力传送器，该问题也可能特别显著。
[0137]例如，将单独RF通信链路用于反向通信链路不要求电力接收器105被正确定位用于将执行的通信。特别地，在使用单独反向通信链路的情况下成功的通信是可能的事实将一般不确保接收线圈107被定位为足够靠近传送线圈103。如果电力接收器经由这样的通信信道控制电力传送器，则系统可因此不确定接收线圈被定位为足够靠近初级线圈(并且因此在接收线圈和传送线圈之间的耦合可能非常低)。可能的是，电力接收器保持请求电力传送器加电，直到提供的功率足够高，使得电力接收器甚至在电流无效耦合的情况下接收充足的功率为止。然而，这可要求非常强的磁场被感应并且这可导致用户或金属对象的非期望和不合需要的暴露到由电力传送器生成的磁场。
[0138]电力传送器和电力接收器可包括附加功能用于验证和检验电力接收器的位置，但是这样的附加功能将一般增加复杂性和成本。
[0139]而且，特别是具有个体电力接收器的多个器械的同时使用可导致其中耦合到第一电力传送器的第一电力接收器干扰耦合到第二电力传送器的第二电力接收器的情形。第一电力接收器的控制信号可能被第二电力传送器拾取或反之亦然。这可例如导致第二电力传送器被控制以生成不适合第二电力接收器的高磁场。例如，如果第一电力接收器检测到电力信号的水平应当增大，则其可请求加电。然而，由于反向通信链路的扩展范围，该请求可能被第二电力传送器而不是第一电力传送器接收，并且将然后导致提供到第二电力接收器的电力信号被增大。第一电力接收器将仍然检测到电力信号的水平太低(因为其还未改变)并且将继续请求加电。因此，第二电力传送器将继续增大功率水平。该持续加电可导致损坏、过多热生成并且一般导致第二电力接收器和相关器械的不合需要的并且甚至可能不安全情况。
[0140]作为说明该问题的特别示例情形，用户可将壶放在厨房中的第一电力传送器顶上。第一电力传送器可检测到对象被放置在其电力传输接口上并且其可提供具有低功率的电力传输信号给壶以便启动其电子器件。壶经由RF反向通信链路发送信息给电力传送器以便发起并且控制电力传送器提供电力。在一定时间后，用户可能决定将平底锅放置在第一电力传送器上并且相应地他可移动壶到第一电力传送器附近的第二电力传送器。第二电力传送器检测到壶并且将在壶的控制下传输电力到壶。第一电力传送器可检测到平底锅，但是将仍然从壶接收控制数据。第一电力传送器将因此提供电力给平底锅，但是电力信号将由壶控制，导致平底锅的非期望加热。用户将一般不知道该情况并且可能例如触摸可能不适当地热的平底锅。
[0141]作为另一示例，相同情形可能被遇到，但是添加非耐热工作台面。壶可能被构造为使得其不加热其被定位于的表面，即使壶中的水已达到沸点。平底锅可能是适合感应烹饪的常规平底锅，但是仅旨在用于陶瓷玻璃板上。在该情况下，平底锅可能损坏非耐热工作台面，因为其不包含任何装置来在第一电力传送器仍然在壶的控制下同时平底锅位于第一电力传送器上的时候限制能量的耗散。
[0142]不仅对于其中多个电力传送器被定位在有限区域内并且对多个电力接收器的电力传输可同时发生的情况，而且在其中电力传送器可包括多个传送线圈的实施例中，该问题可能特别显著。例如，如在图2中图示的，电力传送器可包括功率控制器PCU，其控制多个传送元件TE，每个传送元件包括传送线圈。同时，单独通信单元CU可从单独RF反向通信链路接收数据。在这样的情形中，第一电力接收器可被定位在第一个传送元件/线圈TE上。例如，移动电话可被定位在传送线圈阵列上，并且对移动电话的电力传输可开始。移动电话可使用RF反向通信链路传送控制数据回到电力传送器，并且第一传送线圈TE的电力信号可被相应布置。用户可现在期望对第二移动电话充电。他可略微移动第一移动电话到一侧以便腾出地方用于新电话，这可导致第一移动电话现在被定位在不同传送线圈上，例如在邻近的传送线圈上。然而，这可能不被系统检测到并且实际上来自第一移动电话的反向通信链路将仍然工作。第一移动电话将请求加电以补偿低耦合，导致非常大的磁场可能由第一传送线圈生成。实际上，在很多情形中，第二移动电话可能被定位在第一传送线圈顶上，并且其将因此体验到高磁场，而不具有减小它的任何机会。因此，电力传输的控制可能实际上丢失，并且实际上在一些情形中，用于一个移动电话的电力传输可能被其他移动电话控制，并且反之亦然。
[0143]在图1的系统中，使用单独反向通信链路，其可完全与电力传输去耦并且独立于电力传输。因此，系统使用不对称通信，其中前向通信通过具有对应范围而紧密链接到电力传输，而反向通信可能完全不同并且特别具有可能实质上超过电力传输和前向通信的通信范围的通信范围。
[0144]相应地，系统包括可一般减小例如上文描述的那些问题的问题的风险并且可相应地提供更可靠和改进操作的功能。
[0145]特别地，系统被布置为建立在使用电力传输信号的从电力传送器101到电力接收器105的前向通信链路与从电力接收器105到电力传送器101的完全分离反向通信链路之间的关系或关联性。该关系用于确保电力传送器101实际上由期望的电力接收器105控制，即电力传输由接收该电力的电力接收器105控制。
[0146]系统使用其中使用前向通信链路从电力传送器101传送第一消息的方案。当接收该第一消息时，电力接收器105着手生成响应消息，其使用反向通信链路将响应消息传送回到电力传送器101。生成响应消息以包括第一消息的属性。当电力传送器101接收响应消息时，其着手确定接收的响应消息是否对应于其在从响应于第一消息的电力接收器105期望的消息。特别地，其可着手检验在响应消息中指示的属性是否实际上对应于第一消息的属性。
[0147]相应地，以该方式，电力传送器101可以以非常高的可能性确定接收的消息是否实际上来自接收了第一消息的电力接收器，即其是否来自期望电力接收器。因为前向通信链路的范围对应于电力传输的范围，第一消息将仅由被提供有电力或能够被提供有电力的电力接收器接收。因此，仅这样的电力接收器将能够生成直接包括第一消息的属性的指示的响应消息。相应地，如果接收的指示匹配期望指示，则系统可安全假定实际上通信是来自期望电力接收器并且不来自任何其它电力接收器，即可确保，消息是来自足够靠近以由电力传送器101供电的电力接收器，并且不来自例如由附近电力传送器供电但是巧合地也在电力传送器101的范围内的电力接收器。
[0148]该方案因此提供在前向通信链路和反向通信链路之间的反馈和紧密关联。特别地，该方案使用反映前向消息的属性的响应消息以提供通信是来自可实际接收前向通信的电力接收器的证明。相应地，该方案可用于在足够靠近以由电力传送器供电的电力接收器和在第二通信链路的范围内但是不足够靠近以被供电的电力接收器之间区分。因此，该方案可解决与使用具有实质上更高的范围的通信方案用于第二通信链路相关联的问题。实际上，该方案可确保反向通信链路的有效通信范围被减小到前向通信链路的有效通信范围，因为可检测并且忽略从过于远离以无法接收第一消息的电力接收器接收的消息。
[0149]此外，响应消息不仅仅是与第一消息相关的消息，或甚至仅仅是被传送作为第一消息的结果的消息，而是明确包括第一消息的属性的指示。因此，响应消息明确包括例如描述第一消息的属性的数据。其因此提供非常可靠和安全的手段用于系统，以有效检验接收的消息是否来自期望电力接收器。
[0150]作为低复杂性示例，电力传送器101可生成在使用电力传输信号的前向通信链路上从电力接收器101传送到电力接收器105的消息。例如，可以传达不包含任何数据的简单消息。因为低复杂性，可以将预定小幅值变化的短序列添加到在接收端处的电力传输信号。该变化的序列可以由电力接收器105检测，其作为响应立即在反向通信链路上发送消息到电力传送器101。
[0151]响应消息可例如包括接收的消息的频率或幅值型式的指示。电力传送器101可然后评估接收的响应消息以确定指示的频率或幅值变化是否实际上与传送器第一消息的匹配。如果是，则电力传送器101确定从中接收到响应消息的电力接收器实际上是足够靠近以接收第一消息并且因此足够靠近以被电力传输信号供电的那个。
[0152]响应消息的接收因此向电力传送器101指示，在反向通信链路上接收的数据实际上来自接收电力传输信号的电力接收器105。因此，如果电力接收器105被例如移动到不同传送线圈并且接收不同的电力传输信号，其将不检测到初始消息并且将不传送响应消息。相应地，可实现改进的可靠性。
[0153]尽管这样的低复杂性查询和确认方案可以在一些实施例中使用，但是可存在其中得到的安全性不太可能被认为足够的情形。因此，在很多实施例中，从电力传送器101到电力接收器105的前向消息可能包含可变数据，而来自电力接收器105的响应消息包括从该前向可变数据生成的可变响应数据。因此，第一消息的数据是由在响应消息中的数据反映的第一消息的属性，即响应消息的数据中的一些取决于第一消息的数据。
[0154]电力传送器101可相应地检测期望响应数据是否是从电力接收器105在反向通信链路上接收回的。如果是，其着手响应于在反向通信链路上的数据控制电力传输信号，并且否则其可减小功率水平，例如通过将其限制到安全水平或通过完全终止电力传输。
[0155]在很多实施例中，响应数据可仅仅与由电力接收器105从电力传送器101接收的数据相同。因此，电力接收器101可仅仅检测在反向通信链路上接收的数据是否实际上与其在前向通信链路上(即在电力传输信号上)传送的数据相同。因此，在很多实施例中，被报告回到电力传送器101的第一消息的属性是第一消息的数据中的一些或所有。指示可具体是数据本身，即响应消息可仅仅被生成为包括相同数据。在其他实施例中，数据可被处理或压缩。例如，在第一消息中接收的数据的散列或校验和可被生成和包括在响应消息中。数据可特别是电力传送器指示数据。
[0156]如将稍后进一步描述的，数据可特别包括用于电力传送器101或用于个体传送线圈103的识别数据，或可例如包括时间戳和/或消息身份。
[0157]图3更详细图示了图1的电力传送器101的元件，并且图4更详细图示了图1的电力接收器105的元件。
[0158]电力传送器101包括耦合到被布置为生成传送线圈103的驱动信号的驱动器301的传送线圈103，并且因此被布置为生成被转化为感应电力传输信号的驱动信号。驱动器301被布置为生成具有期望功率水平的AC信号，其被馈送到传送线圈103以生成电力传输信号。将认识到，如本领域技术人员将熟知的，驱动器301可包括适当功能用于生成驱动信号。例如，驱动器301可包括用于将DC电力供应信号转换为适当频率(一般大约50-200kHz )的AC信号用于电力传输的逆变器。还将认识到的是，驱动器301可包括用于操作电力传输系统的不同阶段的适当控制功能。在很多情况下，驱动器301将包含一个或多个电容器以便实现用于所选频率的具有电力线圈103的谐振电路。
[0159]驱动器301耦合到功率控制器303，其被布置为控制电力信号的功率。特别地，功率控制器303可生成被馈送到驱动器301并且指示驱动信号的功率水平的控制信号。驱动器301可然后按比例调节驱动信号以具有对应幅值。
[0160]电力传送器101还包括第一通信单元305，其被布置为在使用第一通信电感器的前向通信链路上向电力接收器105传达数据，第一通信电感器在图1的示例中是传送线圈103。
[0161]第一通信单元305耦合到驱动器301并且可具体调制电力传输信号以便将消息传达到电力接收器105。例如，电力传送器101可生成适当的调制信号，其可被添加到电力传输信号的幅值(在该情况下调制信号将一般相比于电力传输信号的幅值是小的)或可被乘以电力传输信号(在该情况下调制信号将一般对应于从单位增益的小变化)。
[0162]第一通信单元305可因此通过调制电力传输信号传送一个或多个消息到电力接收器105。例如，可通过使用预定幅值变化(其中不同的可能变化与不同数据相关联)来传达数据。
[0163]特别地，第一通信单元305可以传送前向消息到电力接收器105，而电力接收器105被期望通过传送响应消息回到电力传送器101来做出响应，以确认反向通信链路实际上是与参与电力传输的电力接收器105的链路。
[0164]为了在反向通信链路上从电力接收器105接收数据，电力传送器101还包括耦合到接收天线203的第二通信单元307。反向通信链路因此基于接收天线203的使用，而不是基于经由传送器线圈103接收任何信号。反向通信链路使用与用于前向通信链路的不同的通信方案。
[0165]