无线功率传输系统中的通信的制作方法

本发明涉及无线功率传输，并且特别地但非专有地，涉及更高功率水平处的无线功率传输。

背景技术：

1、当今大多数电气产品需要专用的电气接触部以便从外部电源供电。然而，这往往是不现实的并且需要用户物理地插入连接器或者以其他方式建立物理电气接触。通常，功率要求也显著不同，并且当前大多数设备被提供有其自身的专用电源，导致典型的用户具有大量不同的电源，而每个电源专用于特定设备。尽管内部电池的使用可以避免在使用期间对有线连接到电源的需要，但是这仅仅提供了部分解决方法，因为电池将需要再充电(或更换)。电池的使用也可能显著增加设备的重量以及潜在的成本和尺寸。

2、为了提供显著改进的用户体验，已经提出了使用无线电源，其中，功率从功率发射器设备中的发射器线圈感应地传输到个体设备中的接收器线圈。

3、经由磁感应的功率传输是公知概念，主要应用在初级发射器感应器/线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器中。通过在两个设备之间分离初级发射器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合变压器的原理，在这些设备之间的无线功率传输变得可能。

4、这样的布置允许在不要求进行任何有线或物理电气连接的情况下对设备进行无线功率传输。实际上，其可以简单地允许设备被放置在发射器线圈的附近或顶部以便在外部进行再充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，设备能够被简单地放置在该水平表面上以便进行供电。无线功率传输系统的示例可以在ep 3381106a1、us2013/058380和wo2013/035034中找到。

5、此外，这样的无线功率传输布置可以被有利地设计为使得功率发射器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。具体地，被称为qi规范的无线功率传输方法已经被定义并且目前正在进一步开发。该方法允许满足qi规范的功率发射器设备与也满足qi规范的功率接收器设备一起使用，而无需这些设备必须来自相同的制造商或者必须彼此专用。qi标准还包括用于允许操作适于特定功率接收器设备(例如，取决于特定功率消耗)的某项功能。

6、qi规范是由无线充电联盟开发的并且例如能够在其网站找到更多信息：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中，具体地，能够找到所定义的规范文档。

7、为了支持高效的无线功率传输，无线功率传输系统，诸如基于qi的系统，利用功率发射器与功率接收器之间的大量的通信。初始地，qi仅使用功率传输信号的负载调制支持从功率接收器到功率发射器的通信。然而，标准的开发已经引入双向通信并且许多功能由功率接收器与功率发射器之间的通信交换支持。在许多系统中，从功率发射器到功率接收器的通信通过调制功率传输信号完成。

8、在一些系统中，已经提出使用分离且专用的通信功能，诸如例如基于蓝牙或nfc(近场通信)的通信。然而，尽管这样的方法在许多场景中可能倾向于提供有效的操作，但其也与多个缺点相关联，包括要求专用且复杂的通信电路，以及潜在地功率发射器确实正在与正被供电的功率接收器通信的降低的确定性。而且，向后兼容性，例如与基于qi的设备的向后兼容性，对于基于单独通信的较新设备来说可能是有问题的。

9、然而，使用将功率传输到功率接收器的功率传输信号的负载调制进行通信也可能倾向于具有一些相关联的缺点。例如，负载调制可能倾向于引入一些电噪声，包括对设备的信号的噪声以及辐射的电磁噪声两者。负载调制可能增加对其他设备的电磁干扰，并且已经发现维持足够或最佳的电磁兼容性是具挑战性的。在实践中还已经发现，负载调制可能导致将不期望的寄生振荡引入到驱动信号和功率传输信号。另一缺点在于，功率传输信号的负载调制可能导致声学噪声。这样的噪声可能起因于由负载调制引起的电磁场的变化对机械元件的影响，并且具体地，其可能导致机械元件移动和振动，从而导致生成潜在的声学噪声。

10、尽管在一些方式中可能期望改变为不同的通信方法，但是维持向后兼容性或减小现有设计和方法所需的变化量是一个主要挑战，这常常使其失去吸引力。

11、因此，改进的方法将是有利的，特别是允许增加的灵活性、降低的成本、降低的复杂性、改进的功率传输操作、增加的可靠性、减少的通信错误、改进的向后兼容性、改进的电磁兼容性、降低的电气和/或声学噪声、改进的通信和/或改进的性能将是有利的。

技术实现思路

1、因此，本发明试图优选地单独地或以任何组合来缓解、减轻或消除上文所提到的缺点中的一个或多个。

2、根据本发明的方面，提供了一种用于经由感应功率传输信号向功率接收器无线地提供功率的功率发射器；所述功率发射器包括：输出电路，其包括发射器线圈，所述发射器线圈被布置为响应于被施加到所述输出电路的驱动信号而生成所述功率传输信号；驱动器，其被布置为生成所述驱动信号；第一通信器，其被布置为接收通过对所述功率传输信号的负载调制而从所述功率接收器发送的符号，每个符号由码片序列表示，所述码片序列是调制负载值的序列并且与所述功率传输信号同步；所述第一通信器包括：存储设备，其被布置为存储一组参考码片序列，每个参考码片序列与数据符号链接；相关器，其被布置为将从所述功率接收器接收的第一码片序列与所述一组参考码片序列相关；解调器，其被布置为将接收到的数据符号确定为被链接到参考码片序列的所述数据符号，针对所述参考码片序列，确定了与所述第一码片序列的最高相关性；并且其中，所述第一通信器被布置为将对所述输出电路的信号的采样与所述功率传输信号同步。

3、本发明可以在许多实施例中提供改进的性能，并且可以特别地在许多实施例中提供功率接收器与功率发射器之间的改进的通信。在许多实施例中，其可以提供改进的功率传输。

4、所述方法可以允许改进的通信，并且在许多实施例中允许不同参数与操作特性之间的改进的折衷。所述方法可以例如允许高度可靠的通信，但允许使用减小的调制深度。所述方法可以降低电噪声和/或电磁干扰，并且提供改进的电磁兼容性。在许多情况下，所述方法可以降低或防止声学噪声。此外，所述方法可以提供有利的向后兼容性，并且例如可以允许相对容易地修改现有方法，诸如由qi规范使用的那些方法。所述方法可以重用来自这样的现有方法的许多功能。所述方法可以允许低复杂性实施方式，但提供高度有效的性能。通信方法对于在功率传输系统中使用可能是特别有利的，因为带宽考虑在这样的系统中可能不太关键。

5、在一些实施例中，所述功率发射器可以被布置为使用用于所述负载调制的默认码片频率来发起与所述功率接收器的通信，并且响应于从所述功率接收器接收到的消息而改变所述码片频率。

6、码片序列可以是调制负载值的序列/模式。这些调制负载值中的每个在码片持续时间内可以是恒定的。针对不同数据符号的码片序列具有调制负载值的不同的序列/模式。

7、在许多实施例中，所述一组参考码片序列的码片序列的长度不低于10且不高于1024个码片。

8、根据本发明的任选特征，所述第一通信器包括被布置为对所述输出电路的信号进行采样的采样器，并且所述相关器被布置为：根据所述信号的样本来确定样本调制负载值，并且通过将样本调制负载值与所述一组参考码片序列中的所述参考码片序列相关来确定针对所述一组参考码片序列的相关值。

9、在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。其可以特别地在许多实施例中提供高效且低复杂性的操作。

10、根据本发明的任选特征，所述第一通信器被布置为将对所述输出电路的信号的采样与所述功率传输信号同步。

11、在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作，并且可以允许有效的实施方式。在许多实施例中，其可以允许接收到的调制负载值的改进和/或促进的确定。

12、在一些实施例中，所述第一通信器被布置为将所述输出电路的信号的采样与所述驱动信号同步。

13、根据本发明的任选特征，所述输出电路的信号的采样的采样率等于所述负载调制的码片频率。

14、在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作，并且可以特别地通常允许增加的数据速率，同时仍然允许可靠的通信和调制负载检测。

15、根据本发明的任选特征，所述功率传输信号的操作频率是对所述输出电路的信号的采样的采样率的整数倍。

16、在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作，并且可以允许高效的实施方式。所述整数倍可以常常不超过1、2、5、10或50。

17、根据本发明的任选特征，所述功率传输信号的操作频率是所述负载调制的码片频率的整数倍。

18、在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作，并且可以允许高效的实施方式。所述整数倍可以常常不超过1、2、5、10或50。

19、根据本发明的任选特征，所述功率发射器还包括第二通信器，所述第二通信器被布置为接收通过对所述功率传输信号的负载调制而从所述功率接收器发送的符号，其中，第一二值符号值由在符号时间内不发生调制负载转变进行表示，并且第二二值符号值由在所述符号时间内发生单个调制负载转变进行表示；并且其中，所述功率发射器被布置为：使用所述第二通信器来发起与所述功率接收器的通信，并且响应于从所述功率接收器接收到确认消息而切换到所述第一通信器，所述确认消息确认所述功率接收器通过负载调制来传递符号的能力，其中，每个符号由码片序列表示。

20、在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。其可以特别地在许多场景中提供改进的向后兼容性和/或促进引入基于码片序列的通信。

21、根据本发明的任选特征，所述功率发射器还包括第二通信器，所述第二通信器被布置为接收通过对所述功率传输信号的负载调制而从所述功率接收器发送的符号，其中，第一二值符号值由在符号时间内不发生调制负载转变进行表示，并且第二二值符号值由在所述符号时间内发生单个调制负载转变进行表示；并且其中，所述功率发射器被布置为使用所述第一通信器来发起与所述功率接收器的通信，并且在没有使用所述第一通信器从所述功率接收器接收到确认消息的情况下切换到使用所述第二通信器与所述功率接收器进行通信。

22、在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。其可以特别地在许多场景中提供改进的向后兼容性和/或促进引入基于码片序列的通信。

23、根据本发明的任选特征，所述功率发射器还包括二通信器，所述第二通信器被布置为接收通过对所述功率传输信号的负载调制而从所述功率接收器发送的符号，其中，第一二值符号值由在符号时间内不发生调制负载转变进行表示，并且第二二值符号值由在所述符号时间内发生单个调制负载转变进行表示；并且其中，所述功率发射器被布置为使用所述第一通信器和所述第二通信器两者来执行与所述功率接收器的并行通信。

24、在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。其可以特别地在许多场景中提供改进的向后兼容性和/或促进引入基于码片序列的通信。

25、根据本发明的任选特征，所述一组参考码片序列包括超过两个参考码片序列。

26、在许多实施例中，这可以提供特别有利的操作和/或性能。其可以特别地允许高阶符号被传递，从而潜在地实质上增加可以实现的比特率。

27、根据本发明的方面，提供了一种用于经由感应功率传输信号从功率发射器无线地接收功率的功率接收器；所述功率接收器包括：输入电路，其包括接收器线圈，所述接收器线圈被布置为从所述功率传输信号提取功率；以及通信器，其被布置为通过对所述功率传输信号的负载调制将符号发送到所述功率发射器，每个符号由码片序列表示，所述码片序列是调制负载值的序列；所述通信器包括：接收器，其被布置为接收要发送的第一数据符号；确定器，其被布置为确定为所述第一数据符号所分配的第一码片序列；负载调制器，其被布置为在所述功率传输信号上对所述第一码片序列进行负载调制；并且其中，所述通信器被布置为将对所述第一芯片序列的所述负载调制与所述功率传输信号同步。

28、在一些实施例中，所述功率接收器可以包括第二功率接收器通信器，所述第二功率接收器通信器被布置为通过对所述功率传输信号的负载调制向所述功率发射器发送符号，其中，第一二值符号值由在符号时间内不发生调制负载转变进行表示，并且第二二值符号值由在符号时间内发生单个调制负载转变进行表示。

29、在一些实施例中，所述功率接收器被布置为：使用所述第二功率接收器通信器发起与所述功率发射器的通信，并且响应于从所述功率发射器接收到确认消息而切换到所述第一功率接收器通信器，所述确认消息确认所述功率发射器通过负载调制传递符号的能力，其中，每个符号由码片序列表示。

30、在一些实施例中，所述功率接收器被布置为：传递使用所述第一功率接收器通信器发起与所述功率发射器的通信，并且在没有使用所述第一功率接收器通信器从所述功率发射器接收到确认消息的情况下切换到使用所述第二功率接收器通信器与所述功率发射器进行通信。

31、在一些实施例中，所述功率接收器被布置为使用所述第一功率接收器通信器和所述第二功率接收器通信器两者来执行与所述功率发射器的并行通信。

32、根据本发明的方面，提供了一种用于经由感应功率传输信号向功率接收器无线地提供功率的功率发射器的操作方法：所述功率发射器包括：输出电路，其包括发射器线圈，所述发射器线圈被布置为响应于被施加到所述输出电路的驱动信号而生成所述功率传输信号；以及第一通信器，其被布置为接收通过对所述功率传输信号的负载调制而从所述功率接收器发送的符号，每个符号由码片序列表示，所述码片序列是调制负载值的序列并且与所述功率传输信号同步；所述方法包括：生成所述驱动信号；存储一组参考码片序列，每个参考码片序列与数据符号链接；将从所述功率接收器接收的第一码片序列与所述一组参考码片序列相关；将接收到的数据符号确定为被链接到参考码片序列的所述数据符号，针对所述参考码片序列，确定了与所述第一码片序列的最高相关性；并且将对所述输出电路(203、103)的信号的采样与所述功率传输信号同步。

33、根据本发明的方面，提供了一种用于经由感应功率传输信号从功率发射器无线地接收功率的功率接收器的操作方法；所述功率接收器包括：输入电路，其包括接收器线圈，所述接收器线圈被布置为从所述功率传输信号提取功率；以及通信器，其被布置为通过对所述功率传输信号的负载调制将符号发送到所述功率发射器，每个符号由码片序列表示，所述码片序列是调制负载值的序列；所述方法包括：接收要发送的第一数据符号；确定为所述第一数据符号所分配的第一码片序列；在所述功率传输信号上对所述第一码片序列进行负载调制，并且将对所述第一芯片序列的所述负载调制与所述功率传输信号同步。

34、本发明的这些和其他方面、特征和优点将根据在下文中所描述的(一个或多个)实施例而显而易见并且参考在下文中所描述的(一个或多个)实施例得到阐述。