和通信电路进行供电。
[0034]在选通期间，充电器功率与预期的空载功率相比较。当充电器被上电时，如果充电场中有负载设备，充电器会在选通期间立即检测负载设备对功率的影响，并进入负载注册阶段52。
[0035]负载注册阶段52由功率控制算法使用来管理供给到多台设备的功率。在注册阶段，负载设备发送注册消息到充电器，直到它们从充电器接收ID号。
[0036]在功率传输阶段54，充电器负责侦听来自注册和未注册负载的消息，并检测故障状态。该充电器通过逐步增加或逐步降低功率来响应来自注册设备的消息。在功率传输阶段，负载负责发送状态消息，以显示他们目前的状态和接收功率。
[0037]该充电器维持该场中所有有效负载设备的注册表(registry)。负载设备通过成功地完成注册阶段而进入注册表。如果负载设备未能在特定的一段时间内发送状态数据包(status packet)，则将其从注册表中移除。
[0038]该充电器还定期测量传递给其充电线圈(Charger coil)的功率。这个功率可以藉由感测充电器放大器的输入处的电流和电压来获得。这个功率与来自所有负载设备所报告的接收功率的总和进行比较。当充电功率相比所报告的接收功率的总和超出多于可选边界(selectable margin)时，异物检测(F0D)故障状态的结果发生。
[0039]该充电器保持最近几次状态的记录，并且如果极限周期(limit-cycling)行为发生则采取行动。例如，充电器可能会遇到一种情况，其中一个负载在一个周期内要求更多的功率，但由此带来的功率增加会导致另一个负载要求更少的功率。在此模式(pattern)重复几次之后，充电器会识别出极限周期已经发生并选择在一个合适的状态下工作。
[0040]如果充电器在功率转移阶段检测到故障，则退出到故障处理模式56。故障最常见的类型有望成为异物检测故障。额外的故障可以由充电器产生以响应于线圈过压或者过流状况或过温度事件。每种类型的故障具有可编程的超时周期。当故障发生时，充电器功率路径在相应的超时周期关闭。在此期间将错误状态指示给用户(例如，LED)。超时周期到期后，充电器进入待机状态，并试图重新初始化至充电场中多个设备的功率传输。
[0041]除了管理来自负载设备的功率要求，充电器负责区分有效负载与吸收无线功率的异物。达成此功能的方法包含了持续计算传递到充电场中所有设备的功率(由每个负载报告给充电器)，以及比较此总和功率与传递至充电器放大器的功率。如果这两个数字之间的差异超过了预设的极限时，充电器推断异物存在并关闭。
[0042]对于通信的随机存取方法，RWP充电器不提供任何消息同步、消息协调(messageco-ordinat1n)或者消息确认。负载设备在本地窗口(local window)内随机发送消息至RWP充电器。一个典型的窗口大小为0.25秒。没有明确的注册程序用于所述随机存取方法。使用这种方法存在与在充电板上其他负载设备产生消息冲突(message collis1n)的可能性。然而，由于每个设备的消息传输的随机位置，正被传送的用于每个负载设备的信息有很高概率在几个窗口期间(0.25s)内正被成功地接收。例如将目标窗口分隔成约为消息长度(15ms)的多个时隙(slot)，使得每个窗口提供16.667个时隙。在简单的情况下两个目标设备的时间窗口被对准(aligned)，冲突概率是?6.25%。再假设简单的情况下目标设备和源被时间对准，跨4个目标设备窗口期间(1秒)的两个设备的冲突概率是22.75%。
[0043]对于随机存取带内通信，功率传输行为只有三个阶段，如图6中所示。
[0044]随机存取模式的待机阶段58、功率传输阶段60、以及故障处理阶段62类似于无负载设备注册的同步方法。充电器响应来自充电板上存在的任何负载设备的消息。使用随机存取通信方法，负载仍然负责发送状态消息，以表明他们目前的状态和接收功率。
[0045]在随机存取模式中，目标设备与源设备之间的功率测量和报告窗口是独立的。通过使用从目标到源的随机存取通信，目标设备不可能与源协商一独特的设备标识。其结果是源设备不可能确定哪个消息属于哪个目标设备，或者在测量累积窗口(measurementaccumulat1n window)期间是否已从每个目标设备接收到相等数目的所报告的功率测量值(reported power measurement)。
[0046]图7示出一个范例，其中目标设备1在测量累积窗口 70中已经发送两个功率测量报告72以及其余的目标设备只发送一个功率测量报告74，76。如果源设备在这个测量窗口期间是利用所有的功率测量报告一一其中包括来自目标设备1的两个一一那么将计算出不正确的总接收功率。这可能会导致错误的故障状态发生，其中显示有异物而其实并没有异物存在。相同的行为也可能导致有异物未被发现。
[0047]这个问题可以通过将功率测量报告的内容从功率改变为能量(energy)来缓解。目标发送自从发送上一条消息后所接收到的能量，而不是发送接收到的功率。这示于图8。注意，图8中所示的At(s)不必具有相同的长度。
[0048]EnergyTarget = PowerTarget χ Δ t (1)
[0049]源维持由目标在测量累积窗口内接收到的所有能量的积累。需要注意的是，测量累积窗口并不需要具有与目标设备所使用的本地设备窗口(local device window) 80相同的长度。通常情况下，测量累积窗口会比本地设备窗口 80更长。本地设备窗口的典型值是250ms以及测量累积窗口的典型值是Is。
[0050]EnergyRX = ΣEnergyTarget, n, for all Targets, n (2)
[0051]于是源可以区分在测量累积窗口期间从所有目标所接收的能量，并比较其与由源传输的功率。
[0052]该系统适用于没有目标设备标识，并且也适用于多个目标设备。
[0053]应注意的是，低通滤波从源设备报告的接收能量是有利的。
[0054]图9A-9B和图10A-10B显示从目标设备报告的经过滤波及未经过滤的能量值所计算的能量功率。图11显示使用来自两个目标设备所报告的经低通滤波后的能量值的能量误差的TOF。带内通信是无线充电操作的重要组成部分，并仅用于功率管理，包括闭环功率控制、负载和异物检测。
[0055]充电板上的物体是有效负载的检测有助于以下方面:(1)优化传输到有效负载设备的功率总额，并仅传送需要的功率一一有效的能量传递；(2)在没有负载设备存在时，最小化功率消耗。RWP充电器的待机模式期间的低功耗特性，使其成为具有有效能源利用率的环保型设备；以及(3)安全一一其中异物被检测到以及发射功率被最小化(有效关闭)。
[0056]尽管本发明已经示出和描述了数个优选实施例，然而可以在其中对形式和细节作出各种改变、省略和补充，而不偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种无线充电系统，其特征在于，包括: 充电器部分，接收一个或多个便携式元件用于无线充电，所述充电器部分控制对所述一个或多个便携式元件充电所需要的功率量；以及 带内通信模块，使用随机存取模式从一个或多个便携式元件接收通信，所述充电器部分利用所述带内通信以确定需要多少功率，通过基于能量的报告，充电所述一个或多个便携式元件，避免传送标识信息。2.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述带内通信模块从所述一个或多个便携式元件的其中之一接收通信。3.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述随机存取模式包括多个处理阶段，用于功率管理。4.如权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，所述处理阶段包括待机阶段，进入一低功耗状态或当所述一个或多个便携式元件的其中之一被检测到时，上电所述充电器部分。5.如权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，所述处理阶段包括功率阶段，侦听来自一个或多个未注册的便携式元件的消息并检测故障状态。6.如权利要求5所述的无线充电系统，其特征在于，所述处理阶段包括故障处理阶段，处理从所述功率阶段接收到的所述故障状态。7.一种执行无线充电的方法，其特征在于，包括: 提供一个或多个便携式元件，用于经由充电器部分进行无线充电，所述充电部分控制对所述一个或多个便携式元件充电所需要的功率量；以及 通过带内通信模块使用随机存取模式从一个或多个便携式元件接收带内通信，所述充电器部分利用所述带内通信以确定需要多少功率，通过基于能量的报告，充电所述一个或多个便携式元件，避免传送标识信息。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述带内通信模块从所述一个或多个便携式元件的其中之一接收通信。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述随机存取模式包括多个处理阶段，用于功率管理。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理阶段包括待机阶段，进入一低功耗状态或当所述一个或多个便携式元件的其中之一被检测到时，上电所述充电器部分。11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理阶段包括功率阶段，侦听来自一个或多个未注册的便携式元件的消息并检测故障状态。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述处理阶段包括故障处理阶段，处理从所述功率阶段接收到的所述故障状态。
【专利摘要】本发明提供一种无线充电系统，其包括充电器部分，接收一个或多个便携式元件用于无线充电，所述充电器部分控制对所述一个或多个便携式元件充电所需要的功率量；以及带内通信模块，使用随机存取模式从一个或多个便携式元件接收带内通信，所述充电器部分利用所述带内通信以确定需要多少功率，通过基于能量的报告，充电所述一个或多个便携式元件，避免传送标识信息。
【IPC分类】H02J7/02, H02J50/20
【公开号】CN105379056
【申请号】CN201480005229
【发明人】提摩西·培林·费雪-杰费斯, 威廉·普拉柏, 派翠克·史丹利·里尔, 阿南德·萨慕斯
【申请人】联发科技（新加坡）私人有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】EP2984734A1, US20160028268, WO2014152105A1