用于在磁谐振无线电力发送系统中的无线电力发送器的通信和电力控制的方法
【技术领域】
[0001] W下描述设及用于在磁谐振无线电力发送系统中的无线电力发送器的通信和电 力控制的方法。
【背景技术】
[0002] 无线电力指代通过磁禪合从无线电力发送器传输到无线电力接收器的能量。因 此，无线电力发送系统或无线电力充电系统包括配置为无线地发送电力的源装置W及配置 为无线地接收电力的目标装置。源装置可W被称为源或无线电力发送器，并且目标装置可 W被称为目标或无线电力接收器。
[0003] 源装置包括源谐振器，而目标装置包括目标谐振器。磁谐振禪合可W在源谐振器 和目标谐振器之间形成。
【发明内容】
[0004] 解决方案
[0005] 在一个大体的方面中，提供一种用于在磁谐振无线电力发送系统中无线电力发送 器的通信和电力控制的方法，该方法包括向无线电力接收器发送通知信息，W及基于该通 知信息检测无线电力接收器，该无线电力接收器接入无线电力发送器。该方法进一步包括 基于电力控制和/或电力发送效率来确定无线电力接收器是否要停止无线电力发送器的 接入，W及响应于无线电力接收器被确定为不正确地接入无线电力发送器而发送复位命令 到无线电力接收器。
[0006] 在另一大体的方面中，提供一种用于在磁谐振无线电力发送系统中无线电力接收 器的通信和电力控制的方法，该方法包括从无线电力发送器接收通知信息，W及基于该通 知信息发送捜索信号到无线电力发送器。该方法进一步包括基于该捜索信号接入无线电力 发送器，W及响应于复位命令从无线电力发送器接收到而复位无线电力接收器。
[0007] 在又一大体的方面中，提供一种包括配置为发送通知信息到无线电力接收器的通 信单元的磁谐振无线电力发送器。该发送器进一步包括控制器，该控制器配置为基于通知 信息检测无线电力接收器，该无线电力接收器接入无线电力发送器，W及基于电力控制和/ 或电力发送效率来确定无线电力接收器是否要停止无线电力发送器的接入。通信单元进一 步配置为响应于无线电力接收器被确定为不正确地接入无线电力发送器而发送复位命令 到无线电力接收器。
[000引在又一大体的方面中，提供一种包括配置为从无线电力发送器接收通知信息并基 于该通知信息而发送捜索信号到无线电力发送器的通信单元的磁谐振无线电力接收器。该 接收器进一步包括控制器，该控制器配置为基于捜索信号接入无线电力发送器W及响应于 复位命令从无线电力发送器接收到而复位无线电力接收器。
[0009] 其它特征和方面将从W下详细描述、附图和权利要求而显而易见。
【附图说明】
[0010] 图1是图示无线电力发送系统的示例的示图。
[0011] 图2a和化是图示在无线电力发送器的馈送器和谐振器中磁场分布的示例的示 图。
[0012] 图3a和图3b是图示无线电力发送器的馈送单元和谐振器的示例的示图。
[0013] 图4a是图示无线电力发送器的谐振器中磁场分布的示例的示图，该磁场由馈送 单元的馈送产生。
[0014] 图4b是图示无线电力发送器的馈送单元和谐振器的等效电路的示例的示图。
[0015] 图5是图示电动车充电系统的示例的示图。
[0016] 图6a到图化是图示其中安装无线电力接收器和无线电力发送器的应用的示例的 示图。
[0017] 图8是无线电力发送系统的另一示例的示图。
[001引图9是图不多源环境的不例的不图。
[0019] 图10是图示在无线电力发送器中控制电力的方法的示例的示图。
[0020] 图11图示在磁谐振无线电力发送系统中进行通信和控制电力的方法的示例的流 程图。
[0021] 图12是图示检测磁谐振无线电力发送系统中的装置的方法的示例的流程图。
[0022] 图13是图示在磁谐振无线电力发送系统中控制电力的方法的示例的流程图。
[0023] 图14是图示无线电力发送器的示例的示图。
[0024] 图15是图示无线电力接收器的示例的示图。
【具体实施方式】
[0025] 提供W下详细描述来协助读者获得该里描述的方法、设备和/或系统的全面理 解。然而，该里描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改和等效物对于本领域普通技 术人员将是显而易见的。此外，本领域普通技术人员公知的功能和构造的描述可能为了更 加清楚和简洁而被省略。
[0026] 贯穿附图和详细描述中，相同附图标记指代相同元件。附图可能不按比例，并且附 图中元件的相对尺寸、比例和描绘可能为了清楚、说明和方便而被夸大。
[0027] 该里描述的特征可不同形式具体实现，并且不被解释为受限于该里描述的示 例。更确切地说，已经提供该里描述的示例，W使得公开将是充分和完整的，并且将向本领 域普通技术人员传达本公开的完整范围。
[002引在源装置和目标装置之间进行通信的方案可W包括带内通信方案和带外通信方 案。在带内通信方案中，源装置和目标装置可W使用与用于电力发送的频率相同的频率来 彼此通信。在带外通信方案中，源装置和目标装置可W使用与用于电力发送的频率不同的 频率来彼此通信。
[0029]图1是图示无线电力发送系统的示例的示图。参考图1，无线电力发送系统包括源 装置110和目标装置120。源装置110是供应无线电力的装置，并且可W是供应电力的各种 装置中的任一种，诸如平板、终端、电视（TV)和供应电力的任何其它装置。目标装置120是 接收无线电力的装置，并且可W是消耗电力的各种装置中的任一种，诸如终端、TV、车辆、洗 衣机、无线电、照明系统W及消耗电力的任何其它装置。
[0030] 源装置110包括可变切换模式电源（SMP巧111、功率放大器112、匹配网络113、发 送订幻控制器114(例如，TX控制逻辑）、通信单元115、电力检测器116和源谐振器131。 目标装置120包括匹配网络121、整流器122、直流到直流值C/DC)转换器123、通信单元 124、接收（R幻控制器125 (例如，RX控制逻辑）、电力检测器127和目标谐振器133。
[0031] 可变SMPS111通过切换从电源输出的具有几十赫兹化Z)频率的交流（AC)电压 来生成DC电压。可变SMPS111可W输出具有预定电平的DC电压，或可W输出具有通过控 制器114可调整的电平的DC电压。
[0032] 电力检测器116检测可变SMPS111的输出电流和输出电压，并且向控制器114提 供关于所检测电流和所检测电压的信息。额外地，电力检测器116检测功率放大器112的 输入电流和输入电压。
[003引功率放大器112通过使用具有若干千赫兹（曲Z)到几十兆赫兹（MHz)的频率的切 换脉冲信号将从可变SMPS111输出的DC电压转换为AC电压，来生成电力。换言之，功率 放大器112使用基准谐振频率Few将供应到功率放大器的DC电压转换为AC电压，并且生成 用于通信的通信电力、或用于充电的充电电力（可W用在多种目标装置中）。通信电力例如 可W是可由目标装置用来进行通信的0.1到1毫瓦（mW)的低电力，而充电电力例如可W是 可由目标装置的装置负载消耗的ImW到200瓦（W)的高电力。在本说明书中，术语"充电" 可W指代向元件或单元供应电力，所述元件或单元利用电力对电池或其它可再充电装置进 行充电。另外，术语"充电"可W指代向消耗电力的元件或单元供应电力。例如，术语"充电 电力"可W指代目标装置在运行时消耗的电力、或用来对目标装置的电池进行充电的电力。 单元或元件例如可W包括电池、显示装置、声音输出电路、主处理器和各种类型的传感器。
[0034] 在本说明书中，术语"基准谐振频率"指代名义上被源装置110使用的谐振频率， 而术语"追踪频率"指代已基于预定方案调整的、被源装置110使用的谐振频率。
[0035] 控制器114可W检测通信电力的反射波或充电电力的反射波，并且可W基于所检 测的反射波来检测目标谐振器133和源谐振器131之间的失配。控制器114可W通过检测 反射波的包络或通过检测反射波的电力的量来检测失配。
[0036] 在控制器114的控制下，匹配网络113补偿源谐振器131和目标谐振器133之间的 阻抗失配，W使得源谐振器131和目标谐振器133最优地匹配。匹配网络113包括电容器 和电感器的组合，它们通过开关连接到控制器114,所述开关处于控制器114的控制之下。
[0037] 控制器114可W基于反射波的电压电平和源谐振器131或功率放大器112的输出 电压的电平来计算电压驻波比（VSWR)。当VSWR大于预定值时，控制器114检测到失配。在 本示例中，控制器114计算N个预定追踪频率中的每一个的电力发送效率，确定N个预定追 踪频率中具有最佳电力发送效率的追踪频率Fc。,,，并且将基准谐振频率Fc。,改变为该追踪 频率Feest。
[003引此外，控制器114可W控制功率放大器112所使用的切换脉冲信号的频率。通过 控制功率放大器112所使用的切换脉冲信号，控制器114可W生成要被发送到目标装置120 的调制信号。换言之，通信单元115可W经由带内通信发送各种消息给目标装置120。额外 地，控制器114可W检测反射波，并且可W通过反射波的包络来解调从目标装置120接收的 信号。
[0039] 控制器114可W使用各种方案来生成用于带内通信的调制信号。为了生成调制 信号，控制器114可W接通或关闭功率放大器112所使用的切换脉冲信号，或可W进行 delta-sigma调制。额外地，控制器114可W生成具有预定包络的脉宽调制（PWM)信号。
[0040] 通信单元115可W使用通信信道进行带外通信。通信单元115可W包括通信模 块，诸如紫蜂模块、藍牙模块或通信单元115可W用来进行带外通信的任何其它通信模块。 通信单元115可W经由带外通信向目标装置120发送数据140或从目标装置120接收数据 140。
[0041] 源谐振器131经由与目标谐振器133的磁禪合来传输诸如通信电力或充电电力之 类的电磁能量130到目标谐振器133。
[0042] 目标谐振器133经由与源谐振器131的磁禪合来接收诸如通信电力或充电电力之 类的电磁能量130。额外地，目标谐振器133经由带内通信从源装置110接收各种消息。
[0043] 匹配网络121使从源装置110观察的输入阻抗与从负载观察的输出阻抗匹配。匹 配网络121可W配置有电容器和电感器的组合。
[0044] 整流器122通过整流目标谐振器133所接收的AC电压来生成DC电压。
[0045] DC/DC转换器123基于负载的额定电压调整从整流器122输出的DC电压的电平。 例如，DC/DC转换器123可W将从整流器122输出的DC电压的电平调整为从3伏（V)到10V 的范围中的电平。
[0046] 电力检测器127检测DC/DC转换器123的输入端126的电压（例如，Vdd)W及DC/ DC转换器123的输出端的电流和电压。电力检测器127将输入端126的所检测电压和输出 端的所检测电流和所检测电压输出到控制器125。控制器125使用输入端126的所检测电 压来计算从源装置110接收的电力的发送效率。额外地，控制器125使用输出端的所检测 电流和所检测电压来计算传输到负载的电力的量。源装置110的控制器114基于负载所要 求的电力的量和传输到负载的电力的量来确定需要由源装置110发送的电力的量。当通信 单元124向源装置110传输输出端的电力的量（例如，所计算的传输到负载的电力的量） 时，源装置110的控制器114可W计算需要由源装置110发送的电力的量。
[0047] 通信单元124可W通过解调由检测在目标谐振器133和整流器122之间的信号或 通过检测整流器122的输出信号而获得的所接收信号来进行用于发送或接收数据的带内 通信。换言之，控制器125可W解调经由带内通信接收的消息。
[0048] 额外地，控制器125可W调整目标谐振器133的阻抗来调制要发送到源装置110 的信号。例如，控制器125可W增大目标谐振器的阻抗W使得反射波将被源装置110的控 制器114检测到。在本示例中，取决