一时间段(间隔)之后必须重新发送这些控制消息，该时间段(间隔)至多为350ms。为了避免由瞬时噪声尖峰引起的链路故障，通常必须在每10ms之后重新发送这些控制消息。由于前面提及的比率要求，因此在约6% (例如22ms/372ms ^ 6% )的电荷转移时间中，通信是活跃的。在一些情况下，活跃通信时间为18% (22ms/122ms ^ 18% )?考虑到源于特性调制的50%的缩放系数，在充电时间内的有效通信功率可以从大约10mW(50% X6% X300mff ^ 1mff)的理论最小值变化到高达160mW(例如50% X 18% X 1800mW ~ 160mW)。最大的充电功率为5000mW，通信可以导致效率上估计3%的下降。
[0036]典型的充电功率在3000mW的范围内，对效率的影响可高达5%。对于该效率下降的一些补救办法可以通过使用调制链路的效率而非这些电流脉冲的有源生成的无功调制方案来获得。在图1B中，使用与电容器15串联的开关14来实现这点。开关14和电容器15均与次级电感器7并联布置。该方法的缺点可能是其执行依赖于当前活跃的负载。例如，在当负载很低时启动的过程中，通信功率也低，从而导致不可靠的启动行为，除非使用有损耗的通信方案。在实践中，无功方案必须由有损耗的方案辅助。
[0037]接收器6可以将多个电流脉冲结合成充电电流的一部分。该特征通过以下事实而成为可能:它是有重大影响的电流脉冲的持续时间，而不是极性。因此，脉冲本身可以被选择成相对于瞬时额定充电电流的正偏差或负偏差。接收器6可以施加负向极化的信号脉冲，即将充电电流暂时设置成低于额定瞬时充电电流的值以完成通信。然而，在一些实施方式中，可以使用正极性。信号极性的选择可取决于接收器或规范的其它要求。
[0038]使用直流/直流充电器17(DC/DC_充电器)来执行充电。该充电器可以以恒定电流模式操作，例如电流设置为500mA。在通信过程中，该500mA的充电电流瞬间被重新配置为400mA的值，使得该新设置的持续时间为250 μ s或500 μ s，这取决于系统需要发送的数据位。在此之后，发送第一比特位，并且在对应于待发送的下一比特位的时间段内将充电电流设置成500mA的原始值。这样，电流被设置成利用对应于所传输的比特位序列的持续时间模式而在400mA与500mA之间周期性地变化，直到消息序列的最后一个比特位被发送为止。
[0039]图6给出了由使用的信号的双相编码所引起的电流波形的示例。图7的顶部线条是图示的时钟周期，其中，tM为时钟周期的时间段。图7的底部线条示出了所生成的电流脉冲，该电流脉冲具有编码到其中的数据。
[0040]下面参照图1C给出了电流脉冲的形状的详细说明。在一些实施方式中，调制深度必须至少为15mA，且幅度变化Δ必须低于8mA。在该示例中，处于高态(HI态)的电流值为前面提及的500mA，而处于低态(LO态)的电流值为400mA。
[0041]由于通信未将任何电流下拉至接地，而仅仅调制充电电流，因此对效率的净影响实际上为零。由于目前有源地调制充电功率，因此最显著的使用案例的缺点是充电时间的略微增加。
[0042]在典型的情况下，充电器的输入电压为6V。因此，由10mA电流调制引起的瞬时调制功率从而为600mW，远高于规范限制。可以简单地通过使用合适的调制深度来将该值设置成校正值。
[0043]在仿真的CV模式的结尾出现的最小充电电流与可使用的调制深度之间存在依赖性。注意，出于通信目的而可以瞬时设置的充电电流的最小值为零。例如该最小值的典型值为 100mA-200mA。
[0044]提高的效率可以有利地最小化集成电路(Integrated Circuit，IC)(例如芯片)内的功耗，这导致较低的操作温度。当经常在没有用于散热的自然路径的地方放置或使用集成电路时，这点是特别重要的。例如，可以在无线设备的外壳中(例如在蜂窝手机中)实现实施方式。
[0045]接收器6可以以集成电路的方式实现，该接收器可以设置在通信设备或类似的设备(通常为便携式设备)中。发射器也可以被实现为集成电路。
[0046]通信设备可以为移动终端或无线终端、手机、电脑(例如笔记本电脑)、平板电脑(例如iPad?)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)或能够在蜂窝通信网络中在无线电链路上通信的任何其它无线电网络单元。
[0047]尽管上面的描述包含了许多细节，但它们不应当被解释为限制，而仅作为提供一些目前优选的实施方式的说明。该技术完全包含对于本领域技术人员可以变得显而易见的其它实施方式。以单数形式引用元件并不意图指“一个且仅一个”(除非明确如此规定)，而是指“一个或多个”。本领域的普通技术人员已知的上述实施方式的元件的所有结构上和功能上的等效物明确地并入本文中。无线充电接收器或无线充电发射器可以解决本文中明确公开的一个或多个技术问题并实现本文中明确公开的一个或多个目的，或者可以被发现解决了后续分析或实验所显露出的技术问题或目的。
[0048]当使用词语“包括”或“包含”时，应当被理解为非限制性的，意指至少由…组成。
[0049]当使用词语动作/多个动作时，应当被广泛地理解且不暗指这些动作必须按照提及的顺序来执行。反而，这些动作可以按照除了提及的顺序之外的任何合适的顺序来执行。此外，一些动作/多个动作可以是可选的。
【主权项】
1.一种无线电力接收器(6)，所述接收器(6)具有次级电感器(7)，所述次级电感器(7)用于通过与独立电源(I)的感应耦合来接收电力，所述接收器具有整流器(9)，所述整流器(9)在具有电流调制器(12)的电路中响应于控制器(19)而叠加用于与感应耦合的电源的感应通信的脉冲电流信号； 其特征在于，所述电流调制器(12)适合于塑形所述信号电流脉冲，使得在电路失真之后，通过所述次级电感器观测的通信脉冲形状更接近地类似于理想的矩形阶梯函数。
2.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中，所述电流脉冲的形状通过感测有害瞬变电流形状并将所述瞬变电流形状添加至理想的矩形阶梯函数脉冲形状来确定。
3.根据权利要求2所述的无线电力接收器，其中，所述信号电流脉冲的形状包括初始正尖峰或负尖峰，随后是相对于理想的矩形阶梯函数电流的渐进改变。
4.根据前述权利要求中任一项所述的无线电力接收器，其中，所述整流器具有正的直流输出端子和负的直流输出端子，且所述电流调制器(12)包括跨接所述直流端子的电流源(13A)ο
5.根据权利要求4所述的无线电力接收器，其中，所述电流调制器(12)包括与所述电流源(13A)串联的开关(17)，所述开关(17)用于中断所述整流器(9)的所述端子之间的连接。
6.根据权利要求5所述的无线电力接收器，其中，所述开关由控制器驱动，以调制由所述电流源(13A)传送的瞬时电流。
7.根据前述权利要求中任一项所述的无线电力接收器，其中，所述电流调制器(15a)由电容器(15)提供，所述电容器(15)与闭合断开开关(14)串联且与所述电感器(7)并联连接，所述开关响应于所述控制器而通过中断所述连接来调制每一个通信电流脉冲。
8.根据前述权利要求中任一项所述的无线电力接收器，所述无线电力接收器与设备组合并布置成向所述设备的蓄电池传送电荷。
9.根据权利要求8所述的无线电力接收器，其中，所述设备为移动设备。
10.一种在无线电力接收器(6)之间信号传输的方法，所述无线电力接收器(6)具有包括电感器(7)的接收器电路，所述电感器(7)与无线电力发射器(I)感应耦合，所述方法包括: 在所述接收器电路中生成信号电流脉冲的序列，其特征在于如下步骤:塑形每一个信号电流脉冲，使得电路失真的效应致使在所述接收器的所述电感器(7)处观测的脉冲的形状更接近地类似于矩形阶梯函数。
11.根据权利要求10所述的方法，包括:在滤波电容器中感测瞬变电流的形状， 将所述瞬变电流的所述形状添加至理想的矩形阶梯函数电流的形状，以生成信号脉冲形状，以及 根据所述信号电流脉冲形状生成电流脉冲。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述信号电流脉冲被施加在所述接收器(6)中的整流器(9)的直流端子两端。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述信号电流脉冲由电容(15)的连接的受控的间歇性中断引起，所述电容(15)与所述电感器(7)并联连接。
14.一种无线电力接收器(6)，所述接收器(6)具有电感器(7)，所述电感器(7)用于通过与独立电源(I)的感应耦合来接收电力，所述接收器具有包括滤波电容器的整流器(9)，所述整流器(9)在具有电流调制器(12)的电路中响应于控制器而叠加用于与感应耦合的电源(I)的感应通信的脉冲电流信号； 其特征在于，所述电流调制器(12)跨接所述整流器(9)的直流端子。
15.—种无线电力接收器(6)，所述接收器(6)具有电感器(7)和电流调制器，所述电感器(7)用于通过与独立电源(I)的感应耦合来接收电力，所述电流调制器响应于控制器(19)而生成用于与感应耦合的电源⑴的感应通信的脉冲电流信号； 其特征在于，所述电流调制器由电容器(15)提供，所述电容器(15)与闭合断开开关(14)串联且与所述电感器(7)并联连接，所述开关响应于所述控制器而调制每一个通信电流脉冲。
【专利摘要】在无线电力充电器中，接收器(6)感应耦合至发射器(1)以接收用于给设备(11)中的蓄电池充电的电力。接收器(6)通过在接收器中的整流器(9)的直流输出端子两端施加电流脉冲来将充电数据传送至发射器(1)。为了提高接收器的性能而不降低从接收器到发射器的电流脉冲通信的信噪比，感测在滤波电容器(10)中的不需要的瞬变电流的形状，并且将瞬变电流形状添加到理想的矩形阶梯函数脉冲形状以产生通信脉冲形状。因此在接收器的次级电感器(7)处观测的通信脉冲形状极其近似于期望的理想的矩形阶梯函数形状，从而保持高的信噪比。在例如手机、平板电脑和笔记本电脑的移动设备中，该接收器是特别有用的。
【IPC分类】H02J5-00, H02M1-12, H01F38-14, H04B5-00, H02M1-42, H02J7-02
【公开号】CN104769851
【申请号】CN201380057951
【发明人】哈里·拉帕科, 米科·林托尼恩, 马尔科·佩萨
【申请人】意法爱立信有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2013年8月23日
【公告号】EP2709285A1, US20150222330, WO2014040841A1