无线感应功率传输的制作方法

本发明涉及感应功率传输（inductive power transfer）并且尤其但不完全涉及根据Qi无线功率传输标准的感应功率传输系统。

背景技术：

使用中的便携式和移动设备的数量和品种在过去的十年已激增。例如，移动电话、平板计算机、媒体播放器等等的使用已变得无处不在。这样的设备一般利用内部电池来供电，并且典型的使用场景时常要求电池的再充电或者来自外部电源的针对该设备的直接连线供电。

大多数的目前系统要求布线和/或显式电接触，以便从外部电源进行供电。然而，这往往是不切实际的并且要求用户物理地插入连接器或以其他方式建立物理电接触。这对用户而言由于引入导线长度也往往是不方便的。典型地，功率要求也显著不同，并且当前大多数的设备提供有其自己的专用电源，从而导致典型的用户具有大量不同的电源，其中每一个电源专用于特定的设备。虽然内部电池的使用可以避免在使用期间对于有线连接至电源的需要，但是这仅仅提供部分的解决方案，因为这些电池将需要再充电（或昂贵的更换）。电池的使用也可能显著地增加重量以及潜在地增加这些设备的成本和尺寸。

为了提供显著改进的用户体验，已提议使用无线电源，其中从功率发射机设备中的发射机线圈感应地传输功率至个别设备的接收机线圈。

经由磁感应的功率传输是主要应用于在初级发射机线圈与次级接收机线圈之间具有紧耦合的变压器中的众所周知的概念。通过在两个设备之间分离初级发射机线圈和次级接收机线圈，基于松耦合的变压器的原理，在这些设备之间的无线功率传输成为可能。

这样的安排允许无线功率传输至设备而不要求制作任何的导线或物理电连接。实际上，这可以简单地允许设备邻近发射机线圈或在其顶部进行放置，以便外部进行再充电或供电。例如，功率发射机设备可以被安排具有水平表面，其中设备能够简单地被放置在该水平表面上以便被供电。

此外，这样的无线功率传送安排可以有利地进行设计，以致功率发射机设备能够与一系列的功率接收机设备一起使用。尤其，被称为Qi标准的无线功率传输标准已被定义并且当前正在进一步被开发。这个标准允许满足Qi标准的功率发射机设备与也满足Qi标准的功率接收机设备一起使用而这些设备不必源于相同的制造商或者不必专用于彼此。Qi标准进一步包括用于允许操作（例如，取决于特定的功率消耗）针对特定的功率接收机设备进行适配的一些功能。

Qi标准由Wireless Power Consortium（无线功率联盟）开发，并且更多的信息能够例如在其网站：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html上找到，其中尤其能够找到所定义的标准文件。

Qi无线功率标准描述：功率发射机必须能够提供所保证的功率给功率接收机。所需要的特定功率电平取决于功率接收机的设计。为了指定所保证的功率，定义一组测试功率接收机和负载条件，其描述针对每一个条件所保证的功率电平。

Qi标准定义兼容设备必须满足的各种各样的技术要求、参数和操作程序。

通信

Qi标准支持从功率接收机到功率发射机的通信，从而使得功率接收机能够提供可以允许功率发射机适应于特定功率接收机的信息。在当前标准中，已定义从功率接收机到功率发射机的单向通信链路，并且该方案基于功率接收机是控制元件的基本原理。为了准备和控制功率发射机与功率接收机之间的功率传输，功率接收机具体地传送信息至功率发射机。

单向通信通过功率接收机执行负载调制来实现，其中由功率接收机应用于次级接收机线圈的负载被改变来提供功率信号的调制。由此产生的电气特性的变化（例如，电流消耗的变化）能够被功率发射机检测和解码（解调）。

因而，在物理层上，从功率接收机到功率发射机的通信信道使用功率信号作为数据载体。功率接收机调制利用发射机线圈电流或电压的振幅和/或相位的变化来检测的负载。数据以字节和分组为单位进行格式化。

更多的信息能够在Qi无线功率规范（版本1.0）的第1部分的第6章中找到。

虽然Qi使用单向通信链路，但是已提议引入从功率发射机到功率接收机的通信。

系统控制

为了控制无线功率传输系统，Qi标准规定该系统在不同的操作时间上可以位于的许多阶段或模式。更多的细节能够在Qi无线功率规范（版本1.0）的第1部分的第5章中找到。

该系统可以位于以下阶段中：

选择阶段

这个阶段是在该系统没有被使用时、即在功率发射机与功率接收机之间没有耦合（即，没有功率接收机被定位于靠近功率发射机）时的典型阶段。

在选择阶段中，功率发射机可以位于关断模式中但是将监视其接口表面（interface surface），以便检测对象的可能存在。类似地，接收机将等待功率信号的存在。

平（ping）阶段：

如果发射机例如由于影响在其接口表面上的磁场的对象的存在而检测到对象的可能存在，该系统转至其中功率发射机（至少间歇地）提供功率信号的平（ping）阶段。这个功率信号被功率接收机检测到，而功率接收机着手发送初始分组至功率发射机。具体地，如果功率接收机出现在功率发射机的接口上，该功率接收机传送初始信号强度分组至功率发射机。信号强度分组提供功率发射机线圈与功率接收机线圈之间的耦合程度的指示。由功率发射机检测信号强度分组。

识别和配置阶段：

功率发射机和功率接收机随后转至识别和配置阶段，其中功率接收机至少传送识别符和所要求的功率。通过负载调制在多个数据分组中传送该信息。功率发射机在识别和配置阶段期间维持恒定的功率信号，以便允许负载调制被检测到。具体地，功率发射机为此目的提供具有恒定振幅、频率和相位的功率信号（除了由于负载调制而引起的变化之外）。

在实际的功率传输的准备中，功率接收机能够将接收的信号应用来给其电子器件加电，但是它保持其输出负载被断开。功率接收机传送分组至功率发射机。这些分组包括强制性的消息诸如识别和配置分组，或者可以包括一些定义的可选信息诸如扩展的识别分组或功率释抑（hold-off）分组。

功率发射机着手根据从功率接收机接收的信息来配置功率信号。

功率传输阶段：

该系统随后转至其中功率发射机提供所要求的功率信号并且功率接收机连接输出负载以便给它供应所接收的功率的功率传输阶段。

在这个阶段期间，功率接收机监视输出负载条件，并且具体地，它测量在某个操作点的实际值与期望值之间的控制误差。它利用例如每250毫秒的最低速率在控制误差消息中将这些控制误差传送至功率发射机。这给功率发射机提供功率接收机的继续存在的指示。另外，控制误差消息用于实施闭环功率控制，其中功率发射机适配功率信号来最小化所报告的误差。具体地，如果操作点的实际值等于期望值，那么功率接收机传送具有零值的控制误差，从而导致功率信号没有变化。如果功率接收机传送不同于零的控制误差，那么功率发射机将相应地调整功率信号。

在图1中举例说明在不同阶段之间的交互。

Qi最初为低功率设备定义无线功率传输，其中低功率设备被认为是具有小于5W的功率消耗的设备。落入这个标准的范畴之内的系统使用两个平面线圈之间的感应耦合来从功率发射机传送功率至功率接收机。两个线圈之间的距离典型地是5毫米。有可能将那个范围扩展到至少40毫米。

然而，正在进行增加可用功率的工作，并且尤其，该标准正被扩展至中等功率设备，而中等功率设备是具有超出5W的功率消耗的设备。

具体地，Wireless Power Consortium最近已建立工作组来开发针对无绳厨房电器的规范。新的规范将定义厨房电器与感应电源之间的接口。功率要求可以从100W范围（例如，简单的榨汁机）改变到1.5-2.4kW（典型地，用于加热电器诸如水壶）。

为了覆盖越来越多品种的设备和应用而进行的Qi标准的开发也导致利用现有Qi方案未必最佳支持的许多新的使用场景。

例如，在当前Qi标准中，当无线供电设备被放置在功率发射机的顶部时，由功率发射机（在经由识别和配置阶段的快速转换之后）（几乎）瞬时给功率接收机供电。这对于例如其中待充电的电池通常要求立即充电的充电功能而言是合适的。然而，在许多潜在的新应用中，例如，诸如对于厨房电器而言，不同的情形可能发生。

例如，在诸如厨房电器之类的设备被放置在功率发射机的顶部时，它不一定需要瞬时被供电。该电器未必打算立即使用，并且可能所期望的是：它在被使用之前对于长的时间周期保持在关断状态中。例如，被安排用于无线功率传输的搅拌器可以被放置在厨房台面的功率发射机区域上。然而，这可能仅仅是为了方便，而搅拌器未必要求在稍后某一时间之前操作。

所期望的是：在电器位于关断状态中时，没有无线功率信号由功率发射机提供。潜在强的无线功率信号的存在能够潜在地导致功率的浪费以及附近的非计划对象的潜在加热（在其他近端对象（诸如金属键）的传导部分中或者实际上在例如电器自身的金属部分中可以感应涡流）。这能够例如导致这些对象和元件的显著加热。

同时，所期望的是：在由于电器被接通而要求功率时，非常快速地提供功率并且优选地被用户感知为基本上瞬时提供功率。当前的Qi方案并不支持这样的功能。

并且，所支持的应用和设备的增加品种往往使得用于功率发射机检测和适应于特定的当前场景的功能和方案更困难且更关键。相应地，当前的操作环境和场景的改进检测将是有益的。

改进的功率传输系统相应地将有利的。尤其，允许改进的操作、改进的功率传输、增加的灵活性、便利的实施、便利的操作、便利的当前条件的检测和/或针对当前条件的适配、对于增加品种的使用场景的改进支持和/或改进性能的方案将是有利的。

技术实现要素：

相应地，本发明寻求单个地或以任何组合来优选地缓解、减轻或消除上述缺陷之中的一个或多个缺陷。

根据本发明的一方面，提供一种包括功率发射机的无线功率传输系统，其中功率发射机被安排成经由功率发射机所生成的无线感应功率传输信号提供功率传输至功率接收机，其中：功率接收机包括用于通过改变功率发射机的通信感应器（inductor）的负载来发送待机模式退出请求至功率发射机的第一模式控制器；以及功率发射机包括：用于与功率接收机进行通信的通信感应器；用于控制功率发射机以便操作在待机模式中的第二模式控制器，其中在待机模式中功率接收机的存在被检测但是没有功率传输信号被生成；用于检测通信感应器的阻抗变化的检测器；以及第二模式控制器被安排成启动从待机模式到功率传输模式的转换以响应检测器检测到阻抗变化。

本发明可以提供改进的无线功率传输系统的性能和/或操作。在许多实施例中，该方案可以提供对于增强范围的场景、功能和/或应用的改进支持。

例如，该方案可以提供对于诸如厨房电器之类的应用的支持，其中功率接收机可以被感应耦合到功率发射机而不要求（立即）功率传输。尤其，它通过引入待机阶段来提供支持，其中待机阶段不同于其中没有功率接收机存在的常规阶段。因而，待机阶段能够支持被定位在功率发射机上或邻近功率发射机但是未被供电的设备。此外，该方案考虑到功率接收机控制何时提供功率的低复杂度且典型可靠的方案。为了支持这样的待机阶段而针对功率发射机和功率接收机而言的复杂度增加在许多实施例中能够被维持为非常低。当功率接收机要求功率时，该方案可以进一步允许非常快的响应。

该方案在许多实施例中可以允许诸如厨房电器之类的无线供电设备被定位在功率发射机上而这并不导致功率损失或由于功率传输信号的存在而引起的金属部分中潜在的非期望的感应。

进一步，该方案可以允许在给设备加电时非常快的响应，并且实际上利用功率接收机来控制加电。实际上，至功率传输阶段的转换的操作和启动并非（仅仅）基于是否功率接收机存在的检测，而是该启动具体地响应于从功率接收机接收的显式请求。因而，功率接收机能够主动控制何时进入功率传输阶段。

该系统可以操作在待机模式中，其中功率接收机被定位，以致功率传输是可行的，但是没有功率传输被执行。在待机模式中，功率发射机已检测到功率接收机的存在，但是没有功率传输在发生，即，功率发射机没有在功率传输阶段（其中例如执行功率控制）。在待机模式中，功率发射机可以监视来自功率接收机的待机模式退出请求的传输。功率发射机当在待机模式中时可以在许多实施例中只监视待机模式退出请求。

在功率传输模式中，与待机阶段形成对比，功率发射机可以生成功率传输信号。当在功率传输模式中时，功率传输信号可以给功率接收机提供功率，即，功率接收机可以由功率发射机主动供电。在功率传输模式中（但是不是例如在待机模式中）可以支持功率控制反馈环路。

功率接收机被安排成改变功率发射机的通信感应器的负载。负载的变化引起通信感应器的（有效）阻抗的阻抗变化。功率接收机可以具体地提供感应耦合至通信感应器的负载，并且这个负载的变化可以引起通信感应器的阻抗变化。例如，功率接收机可以包括感应耦合至功率发射机的通信感应器的感应器。功率发射机的通信感应器的负载可以通过改变功率接收机的感应器的特征或者通过改变耦合至此的电负载来实现。电负载例如可以是耦合至感应器的电容，并且通过改变这个电容器，功率发射机的通信感应器的负载将改变。负载的变化导致功率发射机的通信感应器的阻抗变化。

功率接收机可以包括耦合至功率发射机的通信感应器的接收机电路，并且可以被安排成通过改变接收电路的电气特性来发送待机模式退出请求。

例如，功率接收机可以包含耦合至功率发射机的通信感应器的接收机通信感应器。功率接收机可以被安排成通过改变耦合至接收机通信感应器的阻抗来改变功率发射机的通信感应器的负载。例如，接收机通信感应器可以是谐振电路（类似于包括发射机通信感应器的谐振电路）的一部分，并且可以改变谐振电路的电容来改变接收通信感应器的负载并因而改变发射机通信感应器的负载。

可以间接或直接检测功率发射机的通信感应器的阻抗变化。具体地，阻抗变化可以例如通过检测电压、电流、相位和/或谐振频率的变化来检测。在许多实施例中，阻抗变化可以通过检测功率发射机的通信感应器的电压和/或电流的变化来检测。

在许多实施例中，功率发射机的通信感应器可以是谐振电路的一部分。通信感应器的阻抗变化可以通过检测谐振电路的特性的变化来检测。具体地，通信感应器的阻抗变化可以引起谐振电路的谐振频率改变，并且检测器可以通过检测谐振频率变化来检测阻抗变化。阻抗变化可以例如利用谐振电路和/或通信感应器的电压、电流电平和/或相位的变化来检测。

功率接收机因而被安排成通过主动改变功率接收机的电气特性并且具体地改变感应耦合至功率发射机的通信感应器的接收电路的电气特性来发送待机模式退出请求。功率接收机相应地主动控制何时启动功率传输，并且这并不仅仅作为功率接收机存在的必然结果而发生。此外，功率发射机进入专用的待机模式，其中它能够显式地监视待机模式退出请求，从而允许快速且可靠地启动功率传输，并且时常，以致功率设备的接通被感知为基本上瞬时的。

功率接收机可以包括用于在其中没有功率传输信号被接收的待机模式中操作功率接收机的模式控制器以及用于检测针对功率接收机的通电（power-on）条件的通电检测器。功率接收机的转换控制器可以被安排成通过改变功率发射机的通信感应器的负载以响应检测器检测到通电条件来发送待机模式退出请求至功率发射机。

从待机模式到功率传输模式的转换不必是直接转换而可以例如包括中间模式或阶段，例如，诸如识别和配置阶段。并且，转换可以是有条件的转换，且具体地，该系统可以被安排成在一些场景中潜在地终止至功率传输阶段的转换。例如，在转换期间可以执行一个或多个测试，而如果不满足这些测试，则可以终止转换。

在一些实施例中，通信感应器可以是通信线圈并且具体地可以是低功率通信线圈。在一些实施例中，通信感应器可以是用于生成功率传输信号的功率传输感应器。

发射机通信感应器209可以是专用的通信感应器或者可以是也用于其他目的、具体地诸如用于生成功率传输信号的感应器。发射机通信感应器也可以具体地是发射机功率传输感应器。

根据本发明的可选特征，功率接收机被安排成发送待机模式退出请求，以响应接收到通电用户输入。

本发明可以在许多场景中提供改进的用户体验并且可以例如允许用户控制无线供电设备的操作，同时允许设备被定位在功率发射机上。

通电用户输入可以具体地是接通开关的激活。功率接收机可以被安排成通过改变通信感应器的负载以响应接收到用户激活、诸如具体地从接通开关的激活接收到输入来发送待机模式退出请求。

根据本发明的可选特征，通信感应器与生成功率传输信号的发射机功率线圈相分离。

功率感应器可以具体地是用于通信的低功率线圈。例如，在功率传输阶段期间，功率发射机可以生成可以利用功率发射机来调制（例如调制振幅、频率和/或相位）或者可以利用功率接收机来负载调制的通信载波。

单独的通信感应器的使用允许针对功率传输的要求和属性与针对通信的要求和属性的有效分离。进一步，通信感应器也针对待机模式退出请求的检测和传输的使用提供更有效且可靠的系统。例如，所要求的负载变化与使用功率感应器时所要求的相比能够典型地被显著减少。

根据本发明的可选特征，功率接收机被安排成生成待机模式退出请求来包括控制数据，并且功率发射机包括用于检索控制数据的接收机，以及第二模式控制器被安排成基于控制数据来适配从待机模式到功率传输模式的转换。

这在许多场景中可以例如提供改进的功能和/或增强的用户体验。控制数据可以例如包括功率传输信号的初始功率电平的指示。

根据本发明的一方面，提供一种用于无线功率传输系统的功率发射机，其中无线功率传输系统包括功率接收机，功率接收机被安排成经由功率发射机所生成的无线感应功率传输信号从功率发射机接收功率并且通过改变通信感应器的负载来发送待机模式退出请求；功率发射机包括：用于与功率接收机通信的通信感应器；用于控制功率发射机以便操作在待机模式中的模式控制器，其中在待机模式中功率接收机的存在被检测但是没有功率传输信号被生成；用于检测通信感应器的阻抗变化的检测器；以及其中模式控制器被安排成启动从待机模式到功率传输模式的转换，以响应检测器检测到阻抗变化。

根据本发明的可选特征，通信感应器是具有谐振频率的谐振电路的一部分；以及检测器被安排成基于谐振频率的估计来检测阻抗变化，检测器进一步被安排成在待机阶段中确定谐振频率的估计。

阻抗变化可以被检测，以响应谐振电路的谐振频率的变化。谐振电路在其中没有功率接收机存在的关断（或选择）阶段期间可以具有第一谐振频率、在此时功率接收机存在但是没有待机模式退出请求被传送的待机阶段期间可以具有第二谐振频率并且在此时待机模式退出请求被发送的待机阶段期间可以具有第三谐振频率。这些谐振频率对于通信感应器的负载的变化将通过谐振频率的变化的检测来检测而言典型地将是足够不同的。

检测器可以具体地被安排成估计第二谐振频率，即待机阶段中的谐振频率。这个频率可以取决于许多参数，其包括具有功率接收机的设备的属性、设备的确切位置等等。检测器可以被安排成在待机阶段中动态地估计谐振频率并且相应地适配操作。

谐振电路可以具体地由许多电容器和许多感应器来形成，其中通信感应器是其中一个感应器。在一些场景中，谐振电路可以例如也包括一个或多个电阻元件。在一些实施例中，谐振电路可以由通信感应器和电容器来形成。在一些实施例中，谐振电路可以是并联谐振电路。在其他实施例中，谐振电路可以是串联谐振电路。

根据本发明的可选特征，通信感应器是谐振电路的一部分，并且检测器被安排成将激励信号应用于谐振电路以及从通信感应器电压和通信感应器电流之中的至少一个的测量中检测阻抗变化。

这在许多实施例中可以提供特别有利的操作。特别地，它可以典型地允许更准确的检测。该方案可以在许多实施例中允许功率接收机发送待机模式退出请求而不要求由功率发射机提供任何功率。实际上，在许多实施例中，能够实现负载的纯手动改变。

通信感应器电压和通信感应器电流的测量可以是振幅测量。通信感应器电压和通信感应器电流的测量可以是单个时刻上的测量或者例如可以是时间间隔中的平均值、平均RMS值等等。

激励信号可以包括一个或多个激励。每一个激励可以例如是电压或电流脉冲、冲激、转换或例如阶跃变化。激励将引起振荡出现在谐振电路中。

根据本发明的可选特征，激励信号包括具有时间偏移的重复激励，其中时间偏移导致针对两个连续激励的谐振电路的振荡之间的干扰。

这可以允许实质上更准确和/或便利的阻抗变化的检测。

每一个激励将在谐振电路中引起振荡。激励信号被生成为具有（在时间上）间隔开的激励，以致干扰将发生在连续激励的振荡之间。（至少）两个连续激励之间的持续时间小于振荡期满所花费的时间。在许多实施例中，激励将出现在不晚于由于先前激励所感应的振荡的振幅不小于所感应振荡的最大振幅的10%、20%或甚至50%时的时间。振幅可以具体地是通信线圈电压和电流之中的至少一个的振幅。

在许多实施例中，这些激励被定时，以致从（至少一些）连续激励中产生的振荡在重叠。

在许多实施例中，激励信号可以被生成为在激励之间具有不超过Q·T_res的时间偏移，其中Q是谐振电路的品质因数，而T_res是谐振电路的谐振的时间周期。

根据本发明的可选特征，检测器被安排成基于通信感应器电压和通信感应器电流之中的至少一个的振幅来适配重复激励的重复间隔。

这些激励的定时可以基于振幅来修改。该方案可以允许激励之间的定时被控制，以致不同激励的振荡之间的干扰交互来作为负载变化的函数提供增加的差异。

可以利用相对于激励的定时的时间偏移来确定振幅。

该方案可以允许待机模式退出请求的显著更准确的检测。

根据本发明的可选特征，检测器被安排成适配重复间隔，以最大化通信感应器电压和通信感应器电流之中的至少一个。

这可以允许待机模式退出请求的显著更准确的检测。

可以具体地在没有待机模式退出请求正被发送时执行最大化。

根据本发明的可选特征，功率发射机被安排成利用相对于最近的先前激励的时间的时间偏移来测量通信感应器电压和通信感应器电流之中的至少一个。

这可以允许待机模式退出请求的改进检测。

尤其，如果负载变化检测基于发生的激励以致不同激励的振荡不干扰，该方案允许测量针对负载变化提供显著增加的差异。

根据本发明的可选特征，时间偏移不小于谐振电路的谐振的10个时间周期且不大于60个时间周期。

这可以允许待机模式退出请求的改进检测。

根据本发明的可选特征，通信感应器是谐振电路的一部分，并且检测器被安排成将激励信号应用于谐振电路以及调整激励信号的激励的重复频率，以响应当在待机模式中时针对谐振电路的谐振频率的谐振频率估计。

这可以允许改进的性能，并且具体地可以在许多实施例中导致待机模式退出请求的改进检测。谐振频率估计可以例如基于应用于谐振电路的信号的频率扫描来生成。

根据本发明的一方面，提供一种用于无线功率传输系统的功率接收机，其中无线功率传输系统包括功率发射机，功率发射机被安排成经由功率发射机所生成的无线感应功率传输信号提供功率传输至功率接收机，功率接收机包括：模式控制器，用于在其中没有功率传输信号被接收的待机模式中操作功率接收机；通电检测器，用于针对功率接收机检测通电条件；以及转换控制器，其被安排成通过改变功率发射机的通信感应器的负载来发送待机模式退出请求至功率发射机，以响应通电检测器检测到通电条件。

根据本发明的一方面，提供一种用于无线功率传输系统的操作的方法，其中无线功率传输系统包括功率发射机，功率发射机被安排成经由功率发射机所生成的无线感应功率传输信号提供功率传输至功率接收机，该方法包括：功率发射机操作在其中功率接收机的存在被检测但是没有功率传输信号被生成的待机模式中；功率接收机通过改变功率发射机的通信感应器的负载来发送待机模式退出请求至功率发射机；功率发射机检测通信感应器的阻抗变化；以及功率发射机201启动从待机模式到功率传输模式的转换，以响应阻抗变化的检测。

根据本发明的一方面，提供一种用于无线功率传输系统的功率发射机的操作的方法，其中无线功率传输系统包括功率接收机，功率接收机被安排成经由功率发射机所生成的无线感应功率传输信号从功率发射机接收功率并且通过改变通信感应器的负载来发送待机模式退出请求；该方法包括：控制功率发射机，以便操作在其中功率接收机的存在被检测但是没有功率传输信号被生成的待机模式中；检测通信感应器的阻抗变化；以及启动从待机模式到功率传输模式的转换，以响应阻抗变化的检测。

根据本发明的一方面，提供一种用于无线功率传输系统的功率接收机的操作的方法，其中无线功率传输系统包括功率发射机，功率发射机被安排成经由功率发射机所生成的无线感应功率传输信号提供功率传输至功率接收机，该方法包括：在其中没有功率传输信号被接收的待机模式中操作功率接收机；针对功率接收机检测通电条件；以及通过改变功率发射机的通信感应器的负载来发送待机模式退出请求至功率发射机，以响应通电条件的检测。

本发明的这些和其他方面、特征和优点从下文描述的（多个）实施例中将是显而易见的并将参考这些实施例来阐述。

附图说明

本发明的实施例将仅仅通过示例、参考附图来描述，其中：

图1举例说明根据现有技术的功率传输系统的操作阶段的示例；

图2举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；

图3举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的操作阶段的示例；

图4举例说明根据本发明的一些实施例的功率发射机的元件的示例；

图5举例说明根据本发明的一些实施例的用于功率发射机的半桥逆变器的元件的示例；

图6举例说明根据本发明的一些实施例的用于功率发射机的全桥逆变器的元件的示例；

图7举例说明根据本发明的一些实施例的功率接收机的元件的示例；

图8举例说明具有不同谐振频率的谐振电路的响应的示例；

图9举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；

图10举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图11举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图12举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图13举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图14举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图15举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图16举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图17举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；

图18举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图19举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的信号的示例；

图20举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；

图21举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；

图22举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；以及

图23举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例。

具体实施方式

以下描述集中于可应用于利用诸如从Qi规范中已知的功率传输方案的无线功率传输系统的本发明的实施例。然而，将意识到：本发明并不限于这个应用而可以应用于许多其他的无线功率传输系统。

图2举例说明根据本发明的一些实施例的功率传输系统的示例。功率传输系统包括功率发射机201，其包括（或者被耦合至）发射机功率线圈/感应器203。该系统进一步包括功率接收机205，其包括（或者被耦合至）接收机功率线圈/感应器207。

该系统从功率发射机201提供无线感应功率传输至功率接收机205。具体地，功率发射机201生成由发射机功率线圈203作为磁通量传播的无线功率传输信号（为简洁起见，也被称为功率信号或感应功率信号）。功率传输信号可以典型地具有在20kHz左右到200kHz之间且时常靠近100kHz左右的频率。发射机功率线圈203和接收机功率线圈207被松耦合，并因而接收机功率线圈207从功率发射机201拾取功率信号（的至少一部分）。因而，经由从发射机线圈203到接收机线圈207的无线感应耦合从功率发射机201传输功率至功率接收机205。术语功率传输信号主要用于指的是在发射机线圈203与接收机线圈207之间的感应信号/磁场（磁通量信号），但是将意识到：它也可以等价被视为并被用作针对提供给发射机线圈203或由接收机线圈207拾取的电信号的引用。

在下面，将特别参考根据Qi标准的实施例（除了本文所描述的（或作为结果的）修改和增强之外）来描述功率发射机201和功率接收机205的操作。尤其，功率发射机201和功率接收机205可以基本上与Qi规范版本1.0或1.1相兼容（除了本文所描述的（或作为结果的）修改和增强之外）。

如前所述，为了控制功率传输，该系统可以经由不同的阶段、尤其选择阶段、平阶段、识别和配置阶段以及功率传输阶段来行进。更多的信息能够在Qi无线功率规范的第1部分的第5章中找到。

例如，当与功率接收机205建立通信时，功率发射机201可以初始地位于其中它只监视功率接收机的潜在存在的选择阶段中。功率发射机201可以将各种各样的方法用于此目的，例如，如在Qi无线功率规范中所述的。一个选项是执行所谓的模拟平（analog ping）。

2013年6月、版本1.1.2、“Qi system description, wireless power transfer, volume I: low power, part 1: interface definition”的附录B-1描述基于由于在功率发射机的顶部上影响磁场的对象的存在而引起的功率发射机的输出功率电路的串联谐振电路（其包括功率感应器）的谐振频率的移位的模拟平方法。在这个方法中，功率发射机将信号应用于其功率感应器。这导致功率感应器电流。所测量的值取决于是否对象被放置在功率发射机的顶部。

当谐振频率没有作为对象存在的结果而改变时，所测量的值在最大值上。对象能够是功率接收机或外来对象。因而，如果测量的电流低于一定阈值，那么功率发射机能够推断出：对象存在。功率发射机在固定间隔上(at regular intervals)应用脉冲。这个间隔远远大于脉冲的持续时间（具体地，在附录B-1中，描述500毫秒的间隔以及至多70微秒的脉冲持续时间）。应该至多在该脉冲之后几微秒（即，在19.5微秒之后）测量功率感应器电流。

如果检测到这样的潜在存在，那么功率发射机201进入其中临时生成功率信号的平阶段。第一功率接收机205能够应用所接收的信号来给其电子器件加电。在接收到功率信号之后，功率接收机205将初始分组传送到功率发射机201。具体地，发送指示功率发射机201与第一功率接收机205之间的耦合程度的信号强度分组。更多的信息能够在Qi无线功率规范的第1部分的第6.3.1章中找到。这个操作也被称为数字平（digital ping）。因而，在平阶段中，功率发射机执行数字平并倾听响应。如果功率发射机检测到功率接收机，那么功率发射机可以扩展数字平。这引导该系统转至识别和配置阶段。

在这个阶段中，功率接收机205保持输出负载被断开并且使用负载调制来传送至功率发射机201。功率发射机提供具有恒定的振幅、频率和相位的功率信号用于此目的（除了由于负载调制引起的变化之外）。这些消息由功率发射机201用于按照功率接收机205所请求的来配置它本身。因而，在识别和配置阶段中，功率发射机识别功率接收机并从功率接收机接收配置信息。

在识别和配置阶段之后，该系统继续移至其中实际的功率传输发生的功率传输阶段。具体地，在传送了其功率要求之后，功率接收机205连接输出负载并给它供应所接收的功率。功率接收机205监视输出负载并测量在某操作点的实际值与期望值之间的控制误差。它以例如每250毫秒的最低速率将这样的控制误差传送至功率发射机201，以便向功率发射机201指示这些误差以及对于功率信号的变化或者无变化的期望。

因而，在功率传输阶段中，功率发射机给接收机提供功率，从而调整它发送的功率以响应它从功率接收机接收的控制数据。

为了准备和控制在无线功率传输系统中的功率发射机201与功率接收机205、207之间的功率传输，功率接收机205传送信息至功率发射机201。在Qi规范版本1.0和1.1中已标准化这样的通信。

在物理层上，从功率接收机205到功率发射机201的通信信道在Qi规范版本1.0和1.1中使用无线感应功率信号作为载体来实施。功率接收机205通过调制接收机功率线圈207来发送数据消息。这导致在功率发射机侧上的功率信号的相应变动。负载调制可以通过发射机功率感应器电流的振幅和/或相位的变化或者可供选择地或附加地通过发射机功率感应器203的电压的变化来检测。基于这个原理，功率接收机205能够调制功率发射机201随后能够解调的数据。这个数据以字节和分组为单位进行格式化。更多的信息能够在也被称为Qi无线功率规范的经由http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-l.html可获得的“System description, Wireless power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.0 July 2010, published by the Wireless power Consortium”、尤其第六章: Communications Interface（通信接口）中（或在该规范的后续版本中）找到。

图2的系统相对于常规Qi版本1.0或1.1系统而言包括一些差异。

首先，通信并不（完全）使用功率传输信号来执行。相反，在图2的系统中，在功率接收机205与功率发射机201之间形成单独的通信链路。在许多实施例中，单独的通信链路可以被安排成支持双向通信，即支持前向（从功率发射机到功率接收机）和反向（功率接收机到功率发射机）方向上的通信二者。

在该示例中，单独的通信链路利用功率发射机201和功率接收机205上的附加通信感应器来支持。因而，功率发射机201包括发射机通信感应器209，并且功率接收机205包括接收机通信感应器211。发射机通信感应器209和接收机通信感应器211被松耦合。在功率传输阶段期间，功率发射机201在该示例中被安排成生成通信载波信号并将此应用于发射机通信感应器209。所生成的通信信号相应地在接收机通信感应器211中感应电流。

从功率发射机201到功率接收机205的通信可以通过直接调制载波信号、例如通过振幅、频率和/或相位调制来执行。功率接收机205能够解调载波来检索数据。从功率接收机205到功率发射机201的通信可以例如通过负载调制载波信号来执行。

使用单独的通信感应器的单独的通信链路的使用考虑到在许多场景中更准确且可靠的通信。尤其，这允许通信特征独立于功率供应的个别优化。例如，通信载波信号的频率能够被挑选为显著高于功率传输信号的频率。这种分离对于较高功率应用而言并因而对于Qi系统的进一步开发而言是特别有利的。当功率电平增加时，对于驱动器电路、发射机功率感应器203等等的属性的要求使之不太适合于通信（例如，可靠检测所要求的负载调制量随着功率电平增加而增加）。

其次，在图2的系统中，所描述的阶段利用附加的待机阶段来补充。在待机阶段中，功率接收机205已被功率发射机201检测到，但是功率没有被提供给功率接收机205。因而，在待机阶段中，功率发射机201知道：功率接收机205已被定位，以致功率传输是可能的。然而，功率传输未被开始而是在等待功率接收机205具体地请求功率传输。

因而，在待机阶段中，功率发射机201已检测到功率接收机205存在，并且它相应地继续监视来自功率接收机205的请求启动功率传输的传输。

在图2的系统中，当检测到功率接收机205时，功率发射机并不相应地、自动地着手初始化功率传输。相反，它移至待机阶段，其中没有功率传输信号被生成，并因而没有功率传输发生，同时监视将从功率接收机205接收的待机模式退出请求。当从功率接收机205接收到这样的待机模式退出请求时，功率发射机201例如通过进入平阶段并从那时起遵循Qi功率传输初始化处理来着手初始化功率传输。

功率接收机205和/或功率发射机201不一定直接从例如选择阶段移至待机阶段，但是可以例如经由中间阶段而转至此阶段。作为特定示例，当功率接收机205定位在功率发射机201上时，功率发射机201可以首先作为对象来检测此。典型地，它还不知道是否这个对象实际上是功率接收机。当在选择阶段中检测到对象的放置之后，功率发射机201将在许多实施例中转至平阶段，以确定是否该对象是功率接收机。在功率接收机205在这个阶段中已应答平信号之后，功率发射机201知道：该对象是功率接收机205。如果功率接收机205在这个时间点上没有要求功率，它能够通过传送例如结束功率传输分组或任何其他合适分组或者通过在它已传送第一分组之后省略传送后续分组来向功率发射机201指示此。

功率发射机201随后将移至待机阶段。

功率接收机205在它检测到包括功率接收机205的设备正进入活动状态中时可以生成待机模式退出请求。具体地，用户可以手动按下功率接收机205上的通电按钮，并且这可以引起功率接收机205发送待机模式退出请求。

待机模式退出请求的通信通过功率接收机205改变发射机通信感应器209的负载来进行。典型地，这可以通过功率接收机205改变耦合至（跨越）接收机通信感应器211的阻抗的负载阻抗来完成。随后通过功率发射机201检测发射机通信感应器209的（有效）阻抗的变化来检测负载的变化。在检测到此变化时，功率发射机201着手初始化功率传输。

作为特别有利的示例，功率接收机205可以是诸如搅拌器或水壶之类的厨房电器的一部分。这个电器可以被定位在功率发射机201上，但是没有用户立即使用该电器的任何意图。因而，响应于该电器的检测，功率发射机201可以移至操作的待机模式。

用户或例如电器中的控制器随后能够触发能够被功率发射机201检测到的电器通信电路中的阻抗变化。因而，这个阻抗变化充当待机模式退出请求，其能够作为引起功率发射机201开始提供功率的唤醒信号来处理。

因而，用户或电器的控制器能够触发能够被功率发射机201检测到的电器通信电路中的阻抗变化（例如，谐振频率的移位）。功率发射机例如通过测量流经发射机通信感应器209的电流的振幅变化或跨越其的电压的振幅变化来检测待机模式退出请求。

在图3中举例说明该系统的合适操作的示例。该图举例说明其中Qi阶段方案被修改为包括待机阶段的示例。该图举例说明经由与Qi 平阶段相对应的平阶段从待机阶段到功率传输阶段的转换。

图4举例说明图2的功率发射机201的一些示例性元件。

图4举例说明发射机功率控制器401，其被耦合至发射线圈203以及生成电功率信号并将此信号提供给发射功率线圈203。因而，发射机功率控制器401经由发射功率线圈203（以及接收功率线圈207）给功率接收机205提供无线感应功率传输信号。

发射机功率控制器401生成被馈送至发射机功率线圈203的电流和电压。发射机功率控制器401典型地包括从DC电压中生成交变信号的采用逆变器形式的驱动电路。图5显示半桥逆变器。开关S1和S2被控制，以致它们从不在相同的时间被闭合。交替地，S1在S2打开的同时被闭合，而S2在S1打开的同时被闭合。这些开关利用期望的频率被打开和被闭合，从而在输出上生成交变信号。典型地，逆变器的输出经由谐振电容器被连接到发射机线圈。图6显示全桥逆变器。开关S1和S2被控制，以致它们从不在相同的时间被闭合。开关S3和S4被控制，以致它们从不在相同的时间被闭合。交替地，开关S1和S4在S2和S3打开的同时被闭合，并且随后S2和S3在S1和S4打开的同时被闭合，从而在输出上创建块波（block-wave）信号。这些开关利用期望的频率来打开和闭合。

发射机功率控制器401也包括用于操作功率发射机201的控制功能并且具体地包括功率传输功能。在该示例中，发射机功率控制器401包括用于根据Qi标准来操作功率发射机201的功能。例如，发射机功率控制器401可以被安排成执行Qi标准的Selection（选择）、Ping（平）、Identification and Configuration（识别和配置）以及功率传输阶段。

在该示例中，功率发射机201包括利用发射机功率控制器401来驱动的单个发射机线圈203。因而，无线感应功率信号由单个发射机线圈203来生成。然而，将意识到：在其他实施例中，功率传输信号可以利用例如由驱动器并行驱动的多个发射机线圈来生成。具体地，利用发射机功率控制器401的相应（相关）输出信号来驱动的多个发射机线圈可以用于生成无线感应功率信号。例如，两个发射机线圈可以被定位于不同的位置上来针对两个功率接收机提供两个充电点。这两个线圈可以被馈送来自发射机功率控制器401的相同的输出信号。这可以允许无线感应功率信号/磁场的改进分布，以便支持多个充电点。

功率发射机201进一步包括耦合至发射机通信感应器209的检测器403。检测器403可以具体地在例如识别和配置以及功率传输阶段中支持功率接收机205与功率发射机201之间的双向通信。

另外，当功率发射机201正操作在待机模式中时，检测器403被安排成检测发射机通信感应器209的阻抗变化。阻抗变化可以具体地利用流经发射机通信感应器209的电流、发射机通信感应器209上的电压或发射机通信感应器209是其一部分的谐振电路的谐振频率的变化来检测。

具体地，发射机通信感应器209可以是串联谐振电路的一部分，而串联谐振电路可以具体地包括发射机通信感应器209和串联谐振电容器。串联谐振电路的谐振频率或阻抗将取决于由功率接收机205引起的发射机通信感应器209的负载并且具体地取决于耦合至发射机通信感应器209的接收机通信感应器211的负载。检测器403可以通过检测谐振频率变化和/或例如通过检测发射机通信感应器209的电流或电压的振幅的变化来检测这些变化。稍后将描述检测器403的操作的特定示例。

检测器403被耦合至发射机模式控制器（control）405，而发射机模式控制器405也被耦合至发射机功率控制器401。发射机模式控制器405被安排成控制功率发射机201以便操作在其中功率接收机的存在被检测但是没有功率传输信号被生成的待机模式中。

具体地，当功率发射机201正操作在选择阶段中并执行指示功率接收机当前存在（或已被放置在功率发射机201上）的模拟平时，可以通知发射机模式控制器405。在响应中，它可以控制发射机功率控制器401不转至平阶段但是反而进入待机模式。在这个待机模式中，没有功率传输信号被生成。作为特定示例，发射机模式控制器405可以简单地将功率发射机通信器501置于停止或睡眠模式中，其中在该模式中从选择阶段至平阶段的进程被暂停，直至发射机模式控制器405指示功率发射机能够继续。

在许多实施例中，如果功率发射机201在选择阶段中已检测到对象的存在或出现但是无法识别是否所检测到的对象是功率接收机，那么它将从选择阶段进入平阶段。功率接收机将应答指示其存在的这个数字平。然而，如果功率接收机不需要功率，它将例如通过传送结束功率传输分组或者在第一分组之后省略传送后续分组来指示这样的情况；发射机模式控制器405可以被通知。在响应中，它可以控制发射机功率控制器401不在平阶段中继续或转至功率传输阶段，而是进入待机模式。在这个待机模式中，没有功率传输信号被生成。作为特定示例，发射机模式控制器405可以简单地将功率发射机201置于停止或睡眠模式中，其中在该模式中平阶段中的进程被暂停或被停止，直至发射机模式控制器405指示功率发射机能够继续或重新开始平阶段。因而，功率发射机未必直接从选择阶段进入待机阶段，而可以经由其他阶段诸如典型地平阶段潜在地转至此阶段。

在待机阶段期间，发射机模式控制器405进一步等待来自检测器403的已检测到与待机模式退出请求相对应的阻抗变化的任何指示。如果接收到这样的指示，那么发射机模式控制器405着手启动从待机模式到功率传输模式的转换。这可以例如简单地通过发射机模式控制器405为发射机功率控制器401设置它能够退出睡眠或停止状态的控制信号来实现，即，它可以简单地设置控制信号来指示发射机功率控制器401能够着手进入平阶段并且例如遵循功率传输的标准Qi设置。

图7举例说明功率接收机105的一些示例性元件。

接收机线圈207被耦合到功率接收机控制器701，其包括用于操作功率接收机105的各种功能并且在该特定示例中被安排为至少部分地根据Qi规范来操作功率接收机105。例如，第一功率接收机105可以被安排成执行Qi规范的选择、平、识别和配置以及功率传输阶段。

功率接收机控制器701被安排成接收无线感应功率信号并且在功率传输阶段期间提取功率。功率接收机控制器701被耦合至功率负载703，其中功率负载703是在功率传输阶段期间从功率发射机101中供电的负载。功率负载703可以是外部功率负载但是时常是功率接收机设备的一部分，诸如搅拌器的电机、水壶的加热元件等等。

功率接收机控制器701此外被安排成在待机模式中操作功率接收机205。具体地，在待机阶段期间，没有功率传输信号被接收机通信感应器211接收。在这个阶段中，功率接收机控制器701可以例如切换到其中没有功率被提供给负载703并且实际上除了监视唤醒信号之外没有功能由功率接收机控制器701执行的睡眠状态。监视可以是被动监视，并且实际上在一些信号中，功率接收机控制器701可以在待机阶段期间被关断，而且功率接收机控制器701可以被安排成退出睡眠状态，以响应例如从内部电池给功率接收机控制器701提供功率。

功率接收机控制器701此外包括被安排成检测通电条件的通电检测器705。通电条件可以被认为当条件或事件满足通电标准时存在。该标准可以具体地是反映其中包括功率接收机的设备被接通或者应该被接通的情形的预定标准。

在图7的示例中，通电检测器705被安排成检测通电条件，以响应接收到请求设备的通电的用户输入。因而，在该示例中，功率接收机被安排成发送待机模式退出请求，以响应接收到通电用户输入。

具体地，功率接收机205包括用户接口707，其具体地可以是简单的手动按钮或开关。这样的开关的用户激活可以生成被通电检测器705认为是通电条件的信号。

通电检测器705被耦合到转换控制器709，其中转换控制器709进一步被耦合到接收机通信感应器211。转换控制器709被安排成发送待机模式退出请求至功率发射机201，以响应通电检测器705检测到通电条件。具体地，转换控制器709可以响应于接收到通电检测器705检测到通电条件的指示而着手改变接收机通信感应器211的负载，并因而改变发射机通信感应器209的负载。相应地，这可以被功率发射机201检测到，而功率发射机201可以转至或者重新进入平阶段。

转换控制器709可以进一步控制功率接收机控制器701，以便从睡眠状态中醒来。转换控制器709可以例如将内部电池连接到功率接收机控制器701或者可以利用唤醒信号来触发功率接收机控制器701。功率接收机控制器701可以临时使用诸如电池或电容器之类的本地能量储存器来加电。

在其他的实施例中，功率接收机控制器701未必由转换控制器709主动接通，而可以例如响应于接收到平信号来接通。实际上，在一些实施例中，功率接收机205可以不包括内部电源并且在待机阶段期间不消耗功率。例如，可以通过用户手动接通或断开是包括接收机通信感应器211的谐振电路的一部分的电容器来发送待机模式退出请求。这引起发射机通信感应器209的负载的变化，从而导致功率发射机转至其中执行数字平的平阶段。在响应中，功率接收机205可以接收平功率信号，其能够给功率接收机205的各部分供应足以转换至功率传输阶段的功率，而在功率传输阶段上功率接收机205能够完全通电并给负载703提供功率。

将意识到：接收机通信感应器211也用于与功率发射机201通信，并且功率接收机205以及具体地功率接收机控制器701可以包括例如具有解调器和调制器的合适的通信电路。

在许多实施例中，发射机通信感应器209是谐振电路的一部分。实际上，在许多实施例中，发射机通信感应器209可以通过与谐振电容器（其可以是利用多个电容器实施的等效电容器）串联或并联耦合来形成串联或并联谐振电路。

在这样的实施例中，检测器403可以典型地被安排成基于谐振电路的谐振频率的考虑来检测阻抗变化。例如，当没有待机模式退出请求正被发送时，谐振电路可以具有第一谐振频率，而在发射机通信感应器209的负载与待机模式退出请求的传输相结合而被改变时，谐振电路的谐振频率可以改变至第二谐振频率。

在一些实施例中，例如通过执行频率扫描和检测最小或最大电流或电压（取决于谐振电路是串联谐振电路还是并联谐振电路），可以直接检测谐振频率变化。

在其他实施例中，检测可以是更间接的。例如，谐振电路的谐振频率当功率发射机201在待机阶段中时可以是已知的。具体地，谐振电路的谐振频率在功率接收机205存在但是没有在发送待机模式退出请求时可以是已知的。检测器403可以相应地生成和应用具有这个频率的测试信号至谐振电路。相应的阻抗可以被测量（例如，作为针对测试信号的固定电压振幅的电流振幅或作为针对测试信号的固定电流振幅的电压振幅）。

当功率接收机205发送待机模式退出请求时，谐振电路的谐振频率将由于负载的变化而改变。这将导致谐振电路的阻抗的变化，并因而导致所测量的电压和/或电流振幅的变化。此变化可以被检测器403检测到，而检测器403可以相应地向发射机模式控制器405指示：已接收到待机模式退出请求。

利用这样的方案所解决的问题是：在待机阶段期间的谐振频率不同于在其中没有功率接收机存在的选择阶段期间的谐振频率。

图8举例说明针对其中功率接收机205是能够被定位于功率发射机201上的电器的一部分的场景而言在不同阶段中流经发射机通信感应器209的电流的示例。

图8举例说明针对其中分别地没有电器（实线）和厨房电器（虚线）被放置在功率发射机201的顶部的情形的发射机通信感应器电流。如所示的，在电器被放置在功率发射机的顶部时，功率发射机的谐振频率从770kHz移位至大约790kHz。因而，如果在770kHz上监视电流，则检测到大约160mA的大电流下降。这个信息是对象被放置在功率发射机的顶部的指示。

实际上，在该特定示例中，谐振频率的这个变化能够被功率发射机201使用来检测对象存在，并且它可以随后着手建立通信信道来查明：是否该对象是电器，而如果是的话，是否该电器需要立即供电。该电器能够将它自身识别为电器，但是可能对于长的时间周期并不需要任何功率。它能够将此传送至功率发射机201，在此之后，功率发射机201和功率接收机205转至等待特定的通电激活的待机阶段。

为了检测该情形的任何变化例如电器的位置的移位、外来对象在功率线圈的范围内的放置或用户按下将改变反射阻抗的电器上的按钮，功率发射机201应该适应于其中电器立于其顶部的新的情形。如图8所示，在电器被放置于功率发射机201的顶部之后，谐振电路的谐振频率已改变。

然而，待机阶段中的实际谐振频率可以取决于包括部件容限、功率接收机205（并因而发射机通信感应器209和接收机通信感应器211之间的耦合）的确切位置等等的许多特征。因此，在许多实施例中，待机阶段中的谐振频率未必是已知的但是可以由检测器403来估计。

这个估计可以例如通过执行频率扫描并确定最大或最小阻抗、电流或电压（取决于所测量的参数以及谐振电路是并联还是串联电路）来执行。在图8的示例中，频率扫描可以具体地检测最大电流并因而检测最小阻抗。

一旦估计了谐振频率，检测器403就可以着手使用这个估计来确定是否正在发送待机模式退出请求。例如，检测器403可以着手在固定间隔上应用被调谐至所估计的谐振频率的测试信号并检测是否由此产生的感应器电流改变。

在许多实施例中，通信感应器因而是可以具有给定的谐振属性诸如谐振频率和品质（Q）因数等等的谐振电路的一部分。在这样的实施例中，检测器403可以将激励信号应用于谐振电路，并且激励信号可以导致谐振电路的振荡。检测器403可以随后检测谐振电路的响应并且可以基于这个响应来检测任何的阻抗变化。具体地，检测器403可以测量发射机通信感应器209的电压和/或电流并且检测由于负载变化而引起的阻抗变化，以响应电压和/或电流的变化。

在许多实施例中，检测器403可以被安排成将包括一个或多个激励的激励信号应用于谐振电路。每一个激励可以是引起谐振电路生成振荡即谐振的信号。激励可以例如是引起谐振电路振荡的短冲激、脉冲、阶跃或转换。因而，每一个激励可以感应能量至谐振电路，而这引起这个谐振电路振荡。此外，在许多实施例中，由于激励而导致的振荡可以具有比引起振荡的激励更长的持续时间。

在下面，将考虑激励信号，其中激励是提供给谐振电路的电压或电流冲激/脉冲。此外，激励信号将包括多个采用脉冲形式的激励。为了方便起见，以下描述将集中于这样的场景，其中谐振电路是串联谐振电路，激励信号是应用于串联谐振电路上的电压信号，并且检测器403测量串联谐振电路的（并因而发射机通信感应器209的）电流。

针对这些脉冲之中的每一个脉冲，检测器403测量电流的振幅，并基于该振幅的值，它能够着手确定是否正在发送待机模式退出请求，即是否功率接收机205已改变发射机通信感应器209的负载。

图9举例说明将用于更详细描述该方案的图2的系统的元件的示例。在该示例中，检测器403包括被耦合至由发射机通信感应器209(Lcom_Tx)和串联电容器(Ccom_Tx)形成的串联谐振电路的DC/AC变换器（例如，类似于图5和图6的逆变器）。接收机通信感应器211(Lcom_Rx)是包括永久并联电容器(Ccom_Rx)和可以通过开关（mod）跨越永久并联电容器耦合的通信或调制电容器(Cmod)的并联谐振电路的一部分。

在该示例中，接收机通信感应器211进一步被耦合到AC/DC变换器，而AC/DC变换器被耦合至由负载电容器（Cload）和负载电阻器（Rload）形成的负载。

图9的示例已通过针对其中检测器403生成具有短的持续时间但是在其之间具有长间隔的脉冲的场景的仿真来分析。

例如，在选择阶段中使用的模拟平可以通过生成测试信号在固定间隔上检测是否功率接收机205存在。然而，事件之间的间隔远远大于事件的持续时间，并且Qi规范实际上具体提及500ms的间隔。由于两个信号之间的时间是非常长的，所以所测量的谐振电路的属性对于每一个事件而言是独立的，即，由于先前测试信号事件而引起的任何振荡在下一个事件之前已消失。

在仿真中，功率发射机谐振电路的自谐振频率被选择为650kHz，并且功率接收机谐振电路的自谐振频率被选择为750kHz。在功率接收机上，阻抗能够利用15nF的调制电容器（Cmod）来改变/调制。

图10举例说明在电器被放置在功率发射机的顶部时流经发射机通信感应器209的电流的仿真结果。调制信号V(mod)控制通信开关（mod）并因而指示这个电容器被断开还是跨越接收机通信感应器211被耦合。在该示例中，检测器403每154μs即以远远短于在Qi规范的附录B-1中提及的500ms的重复率的重复率给发射机谐振电路应用具有谐振周期的10%的持续时间的短脉冲。然而，如所示的，由于每一个脉冲而导致的振荡在下一个脉冲引起下一组振荡之前完成。因而，在该示例中，不同激励的响应之间的任何干扰是可忽略的。

典型地，谐振电路的响应的评估通过测量最大信号电平或振幅信号电平即在本实例中通过测量最大感应器电流来实现。

然而，在所描述的示例中，检测器403被安排成检测阻抗变化，以响应利用相对于激励的时间的时间偏移并因而在该示例中利用相对于检测器403所生成的脉冲的时间偏移来执行的测量。检测器403可以具体地在相对于这些脉冲的时间被偏移的时间间隔内测量电流的振幅。

在许多实施例中，时间偏移不小于谐振电路的谐振的10个时间周期并且不超过60个时间周期。因而，在许多实施例中，从谐振电路的激励的生成开始即从脉冲的时间开始的10与60个周期之间执行测量。谐振的时间周期可以对应于谐振电路当在待机模式中时的谐振频率的倒数（reciprocal）。

时间偏移的使用可以提供显著更准确的测量并且实际上可以允许检测器403利用增加的精度和可靠性来检测阻抗变化。

实际上，如从图10中能够看到的，无论调制电容器被接通还是被关断，由于激励而导致的振荡是非常相似的。实际上，图10指示：这些振荡在这两个实例中是基本相同的。

然而，发明人已认识到；不是在感应器电流（或电压）是最大值时、即在应用激励脉冲时或在该脉冲之后的第一个振荡峰值上测量感应器电流（或电压）的振幅，而是能够通过利用时间偏移测量这个、诸如例如通过在第x个振荡峰值上测量它来实现更准确的结果，其中x能够被选择为对于提供合适的区别而言是足够大的但是对于振荡仍具有足够的振幅而言是足够小的。在许多场景中，在10与60个时间周期之间的时间偏移提供这样的效果。

图11和12举例说明作为单个脉冲的结果而生成的电流振荡。如所示的，如果在第一振荡峰值（即，x小于10）之一上测量电流，则在应用唤醒信号时几乎没有振幅差被检测到。另一方面，如果在大量的振荡已发生之后测量电流，则该电流具有能够被认为等于0的非常小的振幅（典型地，超过100次振荡）。因而，在已应用脉冲之后或者在足够长的时间间隔之后不能立即准确地检测到待机模式退出请求。然而，如果在第x个振荡峰值上测量电流，其中x既不太大也不太小，则振幅差是可检测的。已观察到：x可以有利地、典型地在10-60的范围中。

更具体地，图11举例说明其中分别地对于其中调制电容器被断开的激励以及其中调制电容器被连接的激励的振荡彼此覆盖的示例。图12举例说明相对于激励的时间被偏移的时间间隔的特写（close-up）。初始地，这些振荡彼此紧密跟随并且几乎没有区别。然而，如图12所示，区别稍后变得更大，并且对于图12所示的部分，两个场景之间的区分通过在合适的时间上测量振幅电流值而是可能的。实际上，在一些实施例中，可以响应于感应器电流的相位而有可能实现区分。因而，在图11和图12的示例中，通过利用相对于激励的时间的时间偏移执行测量，能够实现显著改进的检测。

在一些实施例中，检测器403被安排成生成激励信号来包括重复激励，其中这些激励之间的时间偏移是这样的，以致针对两个连续激励的谐振电路的振荡相互干扰。因而，重复频率对于由于这些激励而引起的振荡相互干扰而言是足够高的。

对于由于一个激励而引起的振荡在下一个激励被生成之前并因而在由于这个激励而引起的振荡开始之前还没有消失而言，这些激励因而可能足够频繁地发生。这些振荡因而彼此重叠并形成导致组合信号的叠加。

在许多实施例中，对于源自先前激励的振荡的振幅在下一激励发生时被抑制(dampen)不超过90%（或者实际上在一些实施例中，70%或50%）而言，重复频率是足够高的。针对一个激励的振荡的振幅在下一个激励发生时可以至少是初始振幅的10%（或者在一些实施例中，20%或50%）。

紧挨在一起并导致重叠振荡的重复激励的应用可以提供更可靠且时常便利的发射机通信感应器的阻抗变化以及因而电磁环境的变化的检测。

在这些实施例中，功率发射机201在固定间隔上给发射机通信感应器209应用非常短的脉冲，以致在通过发射机通信感应器209的电流振荡已消失之前应用新的脉冲。可以例如在应用脉冲时、在该脉冲之后的振荡峰值上测量电流（或电压），或者可以有可能利用相对于该脉冲的应用的时间偏移来测量电流（或电压）。

发明人已具体认识到：当重复间隔被减少以致在先前脉冲的振荡已消失之前生成新的脉冲，流经发射机通信感应器209的电流的振幅的显著变化源自由于通过改变例如功率接收机205中的负载电容进行的调制而引起的反射阻抗的变化。选择重复间隔，以致先前脉冲的振荡的振幅仍是显著的。

图13举例说明针对图9的系统的仿真结果。针对其中调制开关打开（曲线1301）和闭合（曲线1303）的实例，显示流经发射机通信感应器（209）的电流的振幅和相位。如能够看到的，虽然谐振电路的谐振频率当没有对象被定位在其表面上时被设置成650kHz，但是谐振电路的谐振频率在调制开关打开时是大约600kHz而在调制开关被闭合时是大约725kHz。

当包括功率接收机205的电器被放置于功率发射机201的表面上时，功率发射机201应该适应新的情形。在监视来自功率接收机205的待机模式退出请求时，因此应该考虑大约600KHz的谐振频率。

图14举例说明图9的系统针对其中每10个循环（1个循环=T_res）应用新的激励脉冲的示例的仿真结果。如图13所示，在功率接收机205被放置于功率发射机201的表面上时，谐振电路的谐振频率大约等于600kHz。然而，为了确切地确定谐振频率，所应用的谐振频率可以围绕600kHz（例如在580kHz和620kHz之间或者在550kHz和650kHz之间）扫描，并且流经发射机通信感应器209的电流的振幅被测量而功率接收机205不应用任何调制。在其上的振幅位于最大值的频率对应于谐振电路的谐振频率。这个频率随后被用于监视来自功率接收机205的待机模式退出请求。

在图14中，流经发射机通信感应器209的电流的振幅在596kHz上是最大值。因而，已检测到596kHz的谐振频率。因此每10个循环应用新脉冲，其中1循环=1/596kHz。如能够看到的，取决于调制电容器的感应器电流的振幅的非常显著的变化存在。实际上，在该特定示例中，由于反射阻抗变化而感应大约225mA的振幅变化。具体地，在由于待机模式退出请求正被发送而改变负载时，谐振频率改变（在这个实例中，至图13所示的大约725Hz）。这导致降低的振幅。

图15举例说明图14的短时间间隔并且进一步举例说明个别激励脉冲。如能够看到的，在跟随在该脉冲之后的第一个振荡上能够测量电流的最大振幅。在一些实例中，最大振幅能够在应用脉冲时出现。因而，在这些实例中也能够在这个时刻（即在应用脉冲时）测量电流。

图16举例说明图9的系统针对其中每10个循环的与谐振频率不完全相等的频率应用新脉冲的示例的仿真结果。因而，在该示例中，谐振电路的驱动未被正确地调谐到谐振电路的实际的当前谐振频率。在该特定示例中，（激励脉冲被调谐至）假设的谐振频率不是实际的谐振频率，并且这在待机模式退出请求被发送（是发射机）时可以导致降低的振幅差。实际上，对于该特定示例而言，假设的谐振频率是599.75kHz，并且这导致其中退出请求不是（或几乎不）可检测到的场景。

在许多实施例中，检测器403可以被安排成估计谐振电路的谐振频率以及将激励脉冲与所估计的谐振频率进行同步。谐振频率的估计可以例如基于频率扫描信号以及检测谐振电路的响应。

在一些实施例中，检测器403可以被安排成基于通信感应器电压和通信感应器电流之中的至少一个的振幅来适配用于重复激励的重复间隔。因而，检测器403可以测量发射机通信感应器209的电压或电流并且相应地适配重复频率。具体地，检测器403可以被安排成适配重复间隔来最大化通信感应器电压和通信感应器电流之中的至少一个。

例如，检测器403可以在待机阶段的时间间隔期间测量流经发射机通信感应器209的电流的振幅。在一些实施例中可以在合适的时间间隔（其与适配的速度相比典型地是短的）上平均振幅。检测器403可以随后在合适的频率间隔上扫描重复频率并检测最大振幅值。重复频率可以随后被设置为对应频率。作为另一示例，检测器403可以实施朝向振幅的最大值来驱动重复频率的反馈控制环路。

该方案可以允许改进的性能并且可以具体地允许该系统适应于包括组件变化、功率接收机205相对于功率发射机201的特定位置的变动等等的当前条件。

在该方案中，功率发射机201因而可以在一定范围内调谐该间隔，以便测量可能的最大的振幅或振幅变化。因而，这个方案可以优化检测方法。

可能所期望的是：具有与谐振时间周期同步的重复频率。重复频率与谐振时间周期之间的确切关系可以取决于包括驱动信号的谐波等等的许多因素。相应地，激励脉冲重复频率和谐振频率之间的比率不需要是整数而原则上可以是任何实数。

典型地，功率发射机201将不知道确切的谐振频率并且在这个实例中可以假定某个频率f。功率发射机201随后可以在围绕这个频率的一定范围中扫描（同时应用脉冲）并监视所测量的振幅或振幅变化。在其上面测量最大振幅或频率变化的频率对应于功率发射机的谐振频率：

T=n*T_res=n/f_res=n/f 。

在下面，将更详细描述一些特定实施方式。

图17举例说明无线功率传输系统的检测功能的实施方式的示例。在该示例中，变压器（Lp和Ls）将流经发射机通信感应器Lcom_Tx的电流变换为电压Vsense。这个电压随后在第40个振荡的峰值上被采样。采样信号（Vsample_ctr）由功率发射机的控制器来生成。所采样的电压Vsample随后与DC电压（典型地，等于Vdd / 2）进行比较。

图18举例说明使用与先前相同的参数的图17的系统的仿真结果。在该示例中，流经发射机通信感应器的电流首先被变换为电压Vsense。这个电压随后在第40个振荡峰值上被采样。所采样的电压Vsample随后利用简单比较器来解调。如所观察到的，待机模式退出请求被正确检测。图18具体地举例说明（从上到下）：调制信号；解码的信号值（是否存在待机模式退出请求）；解调的信号和DC参考电压；以及感测到的电压和采样信号。

先前示例集中于流经发射机通信感应器209的电流以及（在某个时刻）所测量的谐振电路以便检测待机模式退出请求。作为可供选择的方案，也能够测量跨越发射机通信感应器209的电压。

图19使用与图14相同的参数来举例说明跨越发射机通信感应器的电压的示例。在该特定示例中，在发送待机模式退出请求时，大约2.5V的电压变化产生。待机模式退出请求因此能够通过测量跨越通信电路的初级线圈的电压来检测。

图20举例说明对于图20中的实施方式而言可供选择的实施方式。对于图20的方案，流经发射机通信感应器的电流首先被变换为电压Vsense。这个电压随后被变换为数字信号Vsample。这个采样的信号然后被提供给功率发射机的内部微控制器/微处理器。这个微控制器知道所应用的脉冲的确切定时。因而，能够在这个确切时间上对模数变换器（ADC）进行采样。在这个实例中，可以测量在应用脉冲的时刻上的电流。

与图20的系统相类似，图20的系统也可以测量在第x个（例如，第40个）振荡峰值上的信号。功率发射机201能够调谐ADC的采样时间，直至它在第x个振荡峰值上测量局部最大值。例如，如果测量在第一振荡峰值上的电流，在所应用的脉冲与第一振荡峰值之间的时间差对应于功率发射机的谐振频率的大约一个周期。功率发射机能够调谐采样时间，直至它在所应用的脉冲之后在一个振荡周期上找到最大值。

当在待机阶段中时，功率接收机205未被供电，并且这个状态时常可以利用电器的任何内部微控制器未被供电的事实来表征。

如前所述，该方案可以基于用户触发能够被功率发射机检测到的电器通信电路中的阻抗变化。因而，这个阻抗变化形成待机模式退出请求。图21举例说明这个方案的可能实施例。按钮开关S2被实施为与通信/调制开关S1并联。因而，当用户按下该按钮开关时，所生成的阻抗变化（Cmod connected）能够利用功率发射机来监视。这种实施方式提供并不牵涉功率接收机的微控制器的发送待机模式退出请求的方式。此外，所要求的唯一附加组件是按钮。因而，材料清单的增加是非常小的。

必须注意：例如，能够采用其它方式来使用开关，诸如以短路接收机通信感应器。

在图23中举例说明可供选择的电路实施方式，其中实施双联动(double gang)按钮开关（S2和S3）来替代简单按钮开关。这可以进一步给微控制器提供信息，诸如何时电器应该被关断。

按压S2 / S3双联动可以例如：

1．通过S2短接/加载数据信号，物理地中断在功率发射机至功率接收机之间的任何正在进行的数据传输。这个数据中断能够被功率发射机检测到并被解释为转而关断功率发射机的掉电/故障状态，

2．S3将闭合，从而导致针对功率接收机的微控制器的中断。这能够启动受控的掉电并且可以进一步传送状态信息至功率发射机，

3．如果出于任何原因功率发射机无法辨别数据中断/负载调制，微控制器能够进一步：

a．发送OFF（断开）消息至功率发射机；

b．经由安全继电器来断开功率感应器。

如果功率接收机被维持成至少部分被供电，即如果例如在负载电容（Cload）中存储足够的能量并且足够的电压电平被维持在负载电容上以便将微控制器保持在STANDBY（待机）状态或ON（接通）状态中，则微控制器能够直接生成待机模式退出请求。

图23举例说明这样的方案的可能示例。用户通过开关S2来触发微控制器（将意识到：开关S2可以例如被实施为触敏按钮或触敏屏幕）。一旦微控制器已检测到用户所生成的触发，它能够从待机中醒来，并且一旦清醒，它就能够发送待机模式退出请求至功率发射机。这能够如图23所示被动地来完成。在这个实例中，微控制器能够简单地拨转（toggle）通信/调制开关S1。

在先前描述中，待机模式退出请求仅作为单个比特标志来发送，其中该单个比特标志指示：功率接收机205请求功率发射机201退出待机阶段并启动至功率阶段的转换。然而，在一些实施例中，待机模式退出请求可以包括能够用于适配从待机模式到功率传输模式的转换的控制数据。

例如，待机模式退出请求可以包括指示所请求的初始功率电平的数据，并且功率发射机201可以被安排成利用这个功率电平来初始化功率传输阶段。待机模式退出请求可以例如利用一系列的具有指示控制数据的变化的图案的阻抗变化来发送。

因而，在一些实施例中，功率接收机205可以发送由包含若干比特的整个消息组成的待机模式退出请求。用于电器和功率发射机之间的标准通信的负载调制解调电路能够在这个实例中用于解码这个数据。为了节约能量，功率发射机201可以将解调电路在待机模式中保持不活动，但是一旦检测到例如由于待机模式退出请求的前序码(pre-amble)而引起的阻抗变化，阻抗检测单元就能够唤醒解调器电路来解调前序码的剩余部分和待机模式退出请求。

在先前描述中，基于谐振电路的谐振频率的阻抗变化的检测用于检测从功率接收机到功率发射机的待机模式退出请求。这提供特别有利的方案和功能，其可以提供改进的性能、灵活性和附加的或改进的用户体验。

然而，将意识到：所描述的检测方案不一定限于这样的检测而原则上可以用于检测功率发射机的感应器的阻抗变动的其他变化。例如，对于其他应用而言，诸如例如对于外来对象检测或对于检测功率接收机被定位在功率发射机上而言，生成具有导致重叠脉冲的激励的激励信号的方案能够改进阻抗检测。如此一来，引起重叠脉冲的激励信号的使用能够潜在地例如在选择阶段中用于检测功率接收机的存在。

因而，独立于待机阶段和待机模式退出请求发送/接收的特征和方面，能够在其他的无线功率传输系统中使用生成具有生成重叠振荡的激励的激励信号的方案。

例如，能够提供包括功率发射机的无线功率传输系统，其中功率发射机被安排成经由功率发射机所生成的无线感应功率传输信号来提供功率传输至功率接收机，其中功率发射机包括：感应器；用于检测感应器的阻抗变化的检测器；其中感应器是谐振电路的一部分，并且检测器被安排成将激励信号应用于谐振电路以及从感应器电压和感应器电流之中的至少一个的测量中检测阻抗变化，激励信号包括重复激励，并且这些激励具有在谐振电路针对两个连续激励的振荡之间导致干扰的时间偏移。

感应器可以是功率传输感应器和/或例如可以是发射机通信感应器。

阻抗变化可以例如用于检测对象的存在或接近度。具体地，对象检测器可以被安排成响应于满足标准的阻抗变化来检测对象。

在这样的系统中，检测器可以被安排成基于感应器电压和感应器电流之中的至少一个的振幅来适配重复激励的重复间隔。

在这样的系统中，检测器可以被安排成适配重复间隔来最大化感应器电压和感应器电流之中的至少一个。

在这样的系统中，功率发射机可以被安排成利用相对于紧前一激励的时间的时间偏移来测量感应器电压和感应器电流之中的至少一个。

在这样的系统中，时间偏移可以不小于谐振电路的谐振的10个时间周期并且不超过60个时间周期。

在这样的系统中，检测器可以被安排成将重复激励与谐振电路的谐振的时间周期的倍数同步。

将意识到：为了简洁起见，上面的描述参考不同的功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，可以使用在不同的功能电路、单元或处理器之间功能的任何合适的分布而不偏离本发明，这将是显而易见的。例如，被举例说明为由分开的处理器或控制器执行的功能可以利用相同的处理器或控制器来执行。因此，对于特定功能单元或电路的引用将仅被视为对于用于提供所描述功能的合适装置的引用而不指示严格的逻辑或物理结构或组织。

本发明能够采用包括硬件、软件、固件或这些的任何组合的任何合适方式来实施。本发明可以任选地至少部分地作为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件来实施。本发明的实施例的元件和组件可以在物理上、功能上和逻辑上采用任何合适方式来实施。实际上，功能可以在单个单元中、在多个单元中或作为其他功能单元的一部分来实施。如此一来，本发明可以在单个单元中进行实施或可以在物理上和在功能上在不同的单元、电路和处理器之间进行分布。

虽然结合一些实施例描述了本发明，但是并不打算将本发明限于在本文阐述的特定形式。相反，本发明的范畴仅利用所附权利要求书来限制。另外，虽然某特征可能看起来结合特殊实施例来描述，但是本领域技术人员将认识到，所描述实施例的各种特征可以根据本发明进行组合。在权利要求书中，术语包括并不排除其他元件或步骤的存在。

此外，虽然被个别地列出，但是多个装置、元件、电路或方法步骤可以例如利用单个电路、单元或处理器来实施。另外，虽然个别特征可以被包括在不同的权利要求中，但是可以有可能有利地组合这些特征，并且在不同权利要求中的包含并不暗示：特征的组合不是可行的和/或有利的。并且，特征在一种类别的权利要求中的包含并不暗示针对这个类别的限制，而是指示该特征酌情同样可用于其他的权利要求类别。此外，特征在权利要求书中的顺序并不暗示这些特征必须据此工作的任何特定顺序，并且尤其，个别步骤在方法权利要求中的顺序并不暗示：这些步骤必须以这个顺序来执行。相反，这些步骤可以采用任何合适的顺序来执行。另外，单数引用并不排除多数。因而，对于“一”、“一个”、“第一”、“第二”等等的引用并不排除多个。权利要求书中的参考符号只是作为澄清示例来提供而不应被解释为以任何方式来限制权利要求书的范畴。