的接收可能花费相当多时间(由于从传送器到接收器的标识符在耦合线圈上被发送并且因此使用具有非常低数据速率的通信链路的事实)，电力接收器继续以功率控制消息的形式发送响应消息(其包含之前接收的标识符)。在前向消息中接收到新标识符之后，电力接收器更新标识符的内部副本用于包括在传送到电力传送器的响应/功率控制消息中。
[0300]例如如果功率的要求改变超过阈值或自从上一功率控制消息以来过去的时间超过给定水平(图中未示出)的话，电力接收器响应于其对改变电力信号的需要，确定响应/功率控制消息的时序。
[0301]电力传送器从电力接收器接收响应/功率控制消息。如果其未及时接收正确消息，(例如如果自从包含正确标识符的之前接收的消息以来的时间太长)，则电力传送器降低电力信号到本质安全水平。如果与电力接收器的关系过期，(例如如果自从电力传送器接收对新前向消息的正确请求以来过去的时间超过给定阈值)，则电力传送器将也降低功率水平到本质安全水平。否则，如果及时接收正确响应/功率控制消息并且如果关系被更新，则电力传送器进一步评估接收的消息。如果消息是对新前向消息的请求，电力传送器更新标识符，例如通过递增在标识符中包括的计数器并且开始发送其到电力接收器。如果消息是响应/功率控制消息，则电力传送器根据控制误差适配功率水平。在电力传送器已作出关于接收的消息的(多个)适当行动之后，其继续到下一消息的接收。
[0302]因为前向消息的传送可花费相当多时间(由于从传送器到接收器的标识符在耦合线圈上被发送并且因此使用具有非常低数据速率的通信链路的事实)，电力传送器继续接收和检验响应/功率控制消息，同时传输前向消息。在前向消息的传输完成之后，电力传送器更新标识符的内部副本用于验证从电力接收器接收的响应/功率控制消息。
[0303]在之前示例中，使用传送线圈103和接收线圈107并且特别通过应用调制到电力传输信号来建立前向通信链路。然而，在其它实施例中，可使用单独线圈实施前向通信链路。例如，可以针对每个传送线圈103实施单独传送通信线圈，和/或可针对每个接收线圈107实施单独接收通信线圈。然后使用该(这些)单独通信线圈执行从电力传送器101到电力接收器105的通信。例如可通过相关数据调制单独载体信号，并且可馈送得到的信号到传送通信线圈。接收通信线圈可然后解调对应的信号。
[0304]使用单独通信线圈的优点是通信所需要的(低功率)电子器件将具有与高功率电子器件的电流绝缘。另外优点是低功率电子器件可消耗比用于生成探测信号的高功率电子器件更少的功率，这使能用于检测器械的存在的低待机功率。
[0305]在该前向通信信号和电力传输信号之间的耦合可在很多实施例中被降低或实质上移除。例如，通信载体可使用实质上高于电力传输信号的频率的频率。
[0306]然而，尽管信号未直接相互干扰或相互依赖，通信线圈被布置为使得在电力传送器101和电力接收器105之间的成功前向通信是电力传输也在这两个实体之间的非常强的指示(以及通常的保证)的意义上，使用前向通信链路的通信紧密链接到电力传输。特别地，在大多数实施例中，布置使得由电力传送器101使用(多个)单独通信线圈传送的消息将仅由涉及电力传输的电力接收器接收，即由位于传送线圈103顶上的电力接收器105接收。
[0307]因此，尽管通信在一些实施例中使用未基于传送器线圈103或电力传输信号的前向通信链路信号，但是前向通信链路的通信范围仍然被限制到对应于电力传输信号的电力传输范围。在很多实施例中，如果例如前向通信链路的通信范围不多于电力传输范围的两倍的话，范围可以被认为相互对应。在其它实施例中，如果例如前向通信链路的通信范围不比电力传输范围长超过50%、20%或甚至10%的话，范围可以被认为相互对应。
[0308]前向通信链路的该短距可通过接收通信线圈邻近传送线圈103并且传送通信线圈邻近接收线圈107来实现。
[0309]特别地，在大多数实施例中，包括接收线圈107和接收通信线圈两者的最小矩形(盒)体积是仅包括接收线圈107本身的最小矩形(盒)体积的至多四倍。实际上，在很多实施例中，比率是至多两倍或更少。因此，接收通信线圈被定位为非常靠近接收线圈107，并且实际上在很多实施例中，线圈被定位为如此靠近使得体积相互重叠。例如，接收通信线圈可以被定位在接收线圈107内，或例如接收线圈107可被定位在接收通信线圈内。
[0310]类似地，在大多数实施例中，包括传送线圈103和传送通信线圈两者的最小矩形(盒)体积是仅包括传送线圈103本身的最小矩形(盒)体积的至多四倍。实际上，在很多实施例中，比率是至多两倍。因此，传送通信线圈被定位为非常靠近传送线圈103，并且实际上在很多实施例中，线圈被定位为如此靠近使得体积相互重叠。例如，传送通信线圈可以被定位在传送线圈103内，或例如传送线圈103可被定位在传送通信线圈内。
[0311]在很多实施例中，电力传输和通信线圈是平面线圈。在这样的实施例中，线圈可被定位为非常靠近在一起，例如通过布置一个线圈同心地在另一个内，或可形成线圈作为缠绕螺旋。
[0312]在大多数这样的实施例中，包括接收线圈107和接收通信线圈两者的最小矩形面积是仅包括接收线圈107本身的最小矩形面积的至多四倍。实际上，在很多实施例中，比率是至多两倍。
[0313]类似地，在大多数实施例中，包括传送线圈103和传送通信线圈两者的最小矩形面积是仅包括传送线圈103本身的最小矩形面积的至多四倍。实际上，在很多实施例中，比率是至多两倍。
[0314]在大多数实施例中，从传送线圈103的中心到传送通信线圈的外绕组的距离是不大于从传送线圈103的中心到传送通信线圈本身的外绕组的距离的两倍。在很多实施例中，距离是高至多50%。特别地，对于实质上圆形线圈，传送通信线圈的直径在这样的实施例中比传送线圈103的直径更大至多100%或50% (并且实际上其可具有更小的直径)。
[0315]类似地，在大多数实施例中，从接收线圈107的中心到接收通信线圈的外绕组的距离是不大于从接收线圈107的中心到接收线圈107本身的外绕组的距离的两倍。在很多实施例中，距离是高至多50%。特别地，对于实质上圆形线圈，接收通信线圈的直径在这样的实施例中比接收线圈107的直径更大至多100%或50%(并且实际上其可具有更小的直径)。
[0316]图11图示两个线圈1101、1103可被如何同心布置以实现期望结果的示例。在示例中，第一线圈1101可以是接收通信线圈并且第二线圈1103可以是接收线圈107或实际上，第一线圈1101可以是接收线圈107并且第二线圈1103可以是接收通信线圈。类似地，第一线圈1101可以是传送通信线圈并且第二线圈1103可以是传送线圈103或实际上，第一线圈1101可以是传送线圈103并且第二线圈1103可以是传送通信线圈。两个线圈的非常靠近的物理位置确保了由通信线圈提供的前向通信链路也确保接收线圈107在传送线圈103上的正确定位。
[0317]将认识到，上面描述为了清楚起见已经参考不同功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，将认识到，可以使用在不同功能电路、单元或处理器之间的功能的任何适当分布，而不减损本发明。例如，被图示为由分离处理器或控制器执行的功能可以由同一处理器或控制器执行。因此，对具体功能单元或电路的引用仅仅应被视为对用于提供描述的功能的适当装置的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。
[0318]本发明可以以包括硬件、软件、固件或这些的任意组合的任何适当形式实施。本发明可以可选地被至少部分实施为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以以任何适当方式物理地、功能地和逻辑地实施。实际上，功能可以被实施在单个单元中、在多个单元中或作为其它功能单元的部分。因此，本发明可以在单个单元中实施，或可以物理地和功能地分布在不同单元、电路和处理器之间。
[0319]尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是其非旨在受限于本文陈述的特别形式。相反，本发明的范围仅由所附权利要求限制。附加地，尽管特征可能看起来是结合特殊实施例描述的，但是本领域技术人员将辨识到，可以根据本发明组合描述的实施例的各个特征。在权利要求中，术语包括并不排除其它元件或步骤的存在。
[0320]此外，尽管被个别列出，但是多个手段、元件、电路或方法步骤可通过例如单个电路、单元或处理器实施。附加地，尽管可以在不同权利要求中包括各个特征，但是这些可以可能地有利组合，并且不同权利要求中的包括不隐含特征的组合不是可行和/或有利的。而且，特征在一个种类的权利要求中的包括不隐含限制于该种类，但是相反指示该特征同等适当地适用于其他权利要求种类。此外，权利要求中的特征的顺序不隐含特征必须被操作的任何特定顺序，并且特别地在方法权利要求中各个步骤的顺序不隐含该步骤必须以该顺序来执行。相反，步骤可以以任何适当顺序执行。附加地，单数引用不排除多个。因此对“一”、“一种”、“第一”、“第二”等的引用不排除多个。权利要求中的参考符号仅仅被提供为澄清示例，不应当被解释为以任何方式限制权利要求的范围。
【主权项】
1.一种无线电力传输系统，包括: 电力传送器(101)，其包括:用于经由电力传输信号传输电力到电力接收器(105)的传送电力传输线圈(103)，第一通信单元(305)，其用于使用为传送电力传输线圈(103)和邻近传送电力传输线圈(103)的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上向电力接收器(105)传达消息，第一通信单元(305)被布置为向电力接收器(103)传送第一消息，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围； 第二通信单元(307)，其被布置为在第二通信链路上从电力接收器(105)接收数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围，以及电力接收器(105)，其包括: 用于接收电力传输信号的接收电力传输线圈(107)， 用于从电力传输信号提供电力到负载的电力负载耦合器(401)， 第三通信单元(405)，其用于使用为接收电力传输线圈(107)和邻近接收电力传输线圈(107)的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器(101)的消息，第三通信单元(405)被布置为从电力传送器(103)接收第一消息， 用于响应于第一消息生成响应消息的响应生成器(407)，该响应包括第一消息的属性的第一属性指示， 第四通信单元(407)，其用于在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器(103); 电力传送器(103)还包括: 用于确定对第一消息的期望响应消息的响应处理器(309)，期望响应消息包括用于第一消息的属性的期望属性指示； 用于生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息的消息的确认指示的有效性检验器(311)，该确认指示指示属性指示是否匹配期望属性指示； 用于响应于确认指示来控制电力传输信号的功率水平的功率控制器(303)。2.如权利要求1所述的无线传输系统，其中第一通信单元(305)被布置为生成第一消息以包括第一数据，响应生成器(407)被布置为从第一数据生成响应数据并且在响应消息中包括响应数据；响应处理器(309)被布置为响应于第一数据确定期望响应数据；并且有效性校验器(311)被布置为响应于在第二通信链路上接收的消息是否包括匹配期望响应数据的数据的评估来生成确认指示。3.如权利要求2所述的无线传输系统，其中第一数据包括电力传送器(101)的身份和传送电力传输线圈(103)的身份中的至少一个的指示。4.如权利要求2或3所述的无线传输系统，其中第一数据包括第一消息的传送时间和消息身份中的至少一个的指示。5.如权利要求1、2或4所述的无线传输系统，其中有效性检验器(311)可被布置为确定在第二通信链路上从第一消息的传送到消息的接收的时间延迟，并且响应于时间延迟确定确认指示。6.如权利要求1所述的无线传输系统，其中电力传送器(101)被布置为重复传送第一消息，并且电力传送器(101)被布置为重复生成针对在第二通信链路上接收的消息的确认指示。7.如权利要求6所述的无线传输系统，其中电力传送器(101)被布置为将功率水平限制到不超过阈值，除非在从第一消息被传送开始的时间间隔内针对第一消息接收到期望响应消息。8.如权利要求6或7所述的无线传输系统，其中在接连第一消息之间的时间间隔不超过500晕秒。9.如权利要求1或6所述的无线传输系统，其中电力传送器(101)被布置为响应于来自由以下构成的组的事件传送第一消息: 时间间隔的到期； 电力接收器的移动的检测； 传送电力传输线圈的负载中的改变的检测； 传送通信线圈的负载中的改变的检测。10.如权利要求1或6所述的无线传输系统，其中电力接收器(105)被布置为传送消息请求到电力传送器(101);并且电力传送器(101)被布置为响应于接收消息请求以传送第一消息。11.如权利要求10所述的无线传输系统，其中电力接收器(105)被布置为响应于来自由以下构成的组的事件传送消息请求: 时间间隔的到期； 电力接收器(105)的移动的检测； 电力传输信号中的改变的检测； 由接收通信线圈接收的信号中的改变的检测。12.如权利要求1所述的无线传输系统，其中第一通信线圈是传送电力传输线圈(103);并且第一通信单元(305)被布置为将第一消息调制到电力传输信号上。13.如权利要求12所述的无线传输系统，其中电力传送器(101)被布置为将第一消息调制到探测电力传输信号上。14.如权利要求1所述的无线传输系统，其中功率控制器(303)被布置为将功率水平限制为不超过功率限度，除非确认指示指示了在第二通信链路上接收的消息匹配期望响应消息。15.如权利要求1所述的无线传输系统，其中第一通信线圈是通信传送线圈，并且从传送电力传输线圈(103)的中心到传送通信线圈的外绕组的距离不超过从传送电力传输线圈(103)的中心到传送电力传输线圈(103)的外绕组的距离的两倍。16.如权利要求1所述的无线传输系统，其中响应消息包括电力传输信号的接收功率水平的指示，并且功率控制器(303)被布置为如果接收功率水平的指示指示了接收功率水平低于阈值，则将电力传输信号的功率水平限制到低于功率限度。17.一种用于无线电力传输系统的电力传送器，包括: 用于经由电力传输信号传输电力到电力接收器(105)的传送电力传输线圈(103); 第一通信单元(305)，其用于使用为传送电力传输线圈(103)和邻近传送电力传输线圈(103)的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器(103)，第一通信单元(305)被布置为传送第一消息到电力接收器(105)，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围； 被布置为在第二通信链路上接收来自电力接收器(103)的数据的第二通信单元(307)，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围； 用于确定对第一消息的期望响应消息的响应处理器(309)，期望响应消息包括对第一消息的属性的期望属性指示； 用于生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息并且包括对应于期望属性指示的属性指示的消息的确认指示的有效性验证器(311);以及 用于响应于确认指示来控制电力传输信号的功率水平的功率控制器(303)。18.一种用于无线电力传输系统的电力接收器(105)，包括: 用于从电力传送器(101)接收电力传输信号的接收电力传输线圈(107); 用于从电力传输信号提供电力给负载的电力负载耦合器(401); 第一通信单元(405)，其用于使用为接收电力传输线圈(107)和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器(101)的消息，第三通信单元(405)被布置为从电力传送器(103)接收第一消息，并且第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围； 用于响应于第一消息生成响应消息的响应生成器(407)，该响应包括第一消息的属性的指示；以及 用于在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器(103)的第二通信单元(409)，第二通信链路具有超过第一通信链路的范围的范围。19.一种用于无线电力传输系统的操作方法，该方法包括: 电力传送器(101)执行以下步骤: 电力传输线圈(103)经由电力传输信号传输电力到电力接收器(105)， 使用为传送电力传输线圈(103)和邻近传送电力传输线圈(103)的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器(105)，该消息包括第一消息，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围； 在第二通信链路上接收来自电力接收器(105)的数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围；以及电力接收器(105)执行以下步骤: 接收电力传输线圈(107)接收电力传输信号， 从电力传输信号提供电力给负载， 使用为接收电力传输线圈(107)和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器(101)的消息，该消息包括第一消息， 生成对第一消息的响应消息，该响应包括第一消息的属性的第一属性指示， 在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器(103);以及 电力传送器(103)还执行以下步骤: 确定对第一消息的期望响应消息，期望响应消息包括对第一消息的属性的期望属性指示; 生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息的消息的确认指示，该确认指示指示了属性指示是否匹配期望属性指示；并且响应于确认指示控制电力传输信号的功率水平。20.一种用于无线电力传输系统的电力传送器(101)的操作方法，该方法包括: 电力传输线圈(103)经由电力传输信号传输电力到电力接收器(105)； 使用为传送电力传输线圈(103)和邻近传送电力传输线圈(103)的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器(105)，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围并且该消息包括第一消息； 在第二通信链路上接收来自电力接收器(105)的数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围； 确定对第一消息的期望响应消息，期望响应消息包括对第一消息的属性的期望属性指示; 生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息并且包括对应于期望属性指示的属性指示的消息的确认指示；并且 响应于确认指示来控制电力传输信号的功率水平。21.一种用于无线电力传输系统的电力接收器(105)的操作方法，该方法包括: 接收电力传输线圈(107)从电力传送器(101)接收电力传输信号； 从电力传输信号提供电力给负载； 使用为接收电力传输线圈(107)和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器(101)的消息，该消息包括来自电力传送器(103)的第一消息，并且第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围； 响应于第一消息生成响应消息，该响应包括第一消息的属性的指示；并且在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器(103)，第二通信链路具有超过第一通信链路的范围的范围。
【专利摘要】一种电力传送器（101）被布置为经由从传送线圈（103）传送到电力接收器（105）的无线感应电力传输信号，传输电力到电力接收器（105）。第一通信单元（305）在第一通信链路上向电力接收器（105）传达消息。第二通信单元（307）在具有较长范围的单独第二通信链路上从电力接收器（105）接收数据。电力接收器（105）包括接收第一消息的第三通信单元（405）。响应生成器（407）生成对该消息的响应消息，并且第四通信单元（407）在第二通信链路上传送响应消息到电力传送器（103）。电力传送器（103）确定对该消息的期望响应消息，并且功率控制器（303）根据是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息的消息来控制电力传输信号的功率水平。
【IPC分类】H02J5/00, H02J7/02
【公开号】CN105324905
【申请号】CN201480032144
【发明人】A.范瓦格宁根, K.J.鲁洛夫斯
【申请人】皇家飞利浦有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年5月23日
【公告号】EP3005522A1, US20160087691, WO2014195143A1