无线功率传输系统中的功率传输单元（ptu）和功率接收单元（pru）以及ptu和pru的通信方法
【技术领域】
[0001] W下的描述设及一种使用谐振方案的无线功率传输系统。
【背景技术】
[0002] 无线功率是通过磁谐振禪合从功率传输单元（PTU)传输到功率接收单元（PRU)的 能量。因此，无线功率传输系统或无线充电系统包括被配置成W无线方式传输功率的功率 传输设备W及被配置成W无线方式接收功率的功率接收设备。
[0003] 功率传输设备包括源谐振器，而功率接收设备包括目标谐振器。源谐振器与目标 谐振器之间发生磁谐振禪合。
【发明内容】
[0004] 问题的解决方案
【发明内容】
[0005] 用于简单地介绍一系列的概念，运些概念在【具体实施方式】中会进一步描 述。此并不意图确定本发明的关键特征或主要特征，也不意图用于帮助确定本发 明的范围。
[0006] 在一个总体方面中，一种无线功率传输系统中的功率传输单元（PTU)的通信方法 包括：从至少一个功率接收单元（PRU)中的每个接收连接请求信号；将至少一个PRU的阻 抗变化信息传输到至少一个PRU;感测接收到所述阻抗变化信息的至少一个PRU中的每个 的阻抗变化；W及基于感测到的阻抗变化，确定至少一个PRU中的每个是否已连接。
[0007] 所述接收可包括：通过带外通信信道来接收连接请求信号；W及所述传输可包括 通过带外通信信道来传输阻抗变化信息。
[0008] 所述确定可包括：基于感测到的阻抗变化是否匹配预定模式来确定至少一个PRU 中的每个是否已连接。
[0009] PTU可包括被配置成存储阻抗变化信息的表格。
[0010] 在另一总体方面中，一种无线功率传输系统中的功率接收单元（PRU)的通信方法 包括：通过通信信道将功率变化请求传输到功率传输单元（PTU);从PTU接收已变化功率； W及响应于在预定时间段内从PTU接收到已变化功率，通过通信信道来传输连接请求信 号。
[0011] 通信方法可进一步包括响应于在预定时间段内未接收到已变化功率，断开通过通 信信道与PTU的通信。
[0012] 在又一总体方面中，无线功率传输系统中的功率传输单元（PTU)包括：连接请求 接收器，其被配置成从至少一个功率接收单元（PRU)中的每个接收连接请求信号；阻抗变 化信息发射器，其被配置成将至少一个PRU中的每个的阻抗变化信息传输到至少一个PRU 中的每个；传感器，其被配置成感测接收到阻抗变化信息的至少一个PRU中的每个的阻抗 变化；W及确定器，其被配置成基于感测到的阻抗变化来确定至少一个PRU中的每个是否 已连接。
[0013] 连接请求接收器可进一步被配置成通过带外通信信道来传输连接请求信号；并且 阻抗变化信息发射器可进一步被配置成通过带外通信信道来传输阻抗变化信息。
[0014] 所述确定器可进一步被配置成基于感测到的阻抗变化是否匹配预定模式来确定 至少一个PRU中的每个是否已连接。
[0015] PTU可包括被配置成存储阻抗变化信息的表格。
[0016] 在另一总体方面中，无线功率传输系统中的功率接收单元（PRU)的通信方法包 括：将请求传输到功率传输单元（PTU);从PTU接收对请求的响应；基于响应来确定PRU是 否可从PTU接收无线功率；响应于确定的结果是PRU可从PTU接收无线功率，在PRU与PTU 之间建立无线功率传输网络。
[0017] 响应于确定结果是PRU不可从PTU接收无线功率，PRU与PTU之间可W不建立无 线功率传输网络。
[0018] 通信方法可进一步包括：响应于确定结果是PRU不可从PTU接收无线功率，断开与 PTU的通信信道。
[0019] 请求可W是连接请求信号，并且响应可W是指示PRU改变PRU阻抗的阻抗变化信 息。
[0020] 传输可包括：响应于PRU进入PTU的充电区域而将连接请求信号传输到PTU。
[0021] 接收可包括感测PRU的变化阻抗；并且确定可包括：基于PRU的感测到的变化阻 抗，确定PRU是否可从PTU接收无线功率。
[0022] 确定可进一步包括：响应于PRU的感测到的变化阻抗匹配预定模式，确定PRU可从 PTU接收无线功率。
[0023] 请求可W是功率变化请求；并且响应可W是PTU的已变化功率。
[0024] 传输可包括响应于从PTU接收唤醒功率（wake-uppower)，将功率变化请求传输 到PTU。
[00巧]接收可包括确定在功率变化请求被传输到PTU之后的预定时间段内是否接收到PTU的已变化功率；并且确定PRU是否可从PTU接收无线功率可包括响应于确定是否在预 定时间段内接收到PTU的已变化功率的结果是在预定时间段内接收到已变化功率，确定 PRU可从PTU接收无线功率。
[00%] 从W下【具体实施方式】、附图和权利要求书中将明白其他特征和方面。
【附图说明】
[0027]图1示出无线功率传输和接收系统的实例。 阳02引图2a和图化示出馈电器（feeder)和谐振器中的磁场分布的实例。
[0029] 图3a和图3b示出无线功率传输设备的实例。
[0030] 图4a示出通过馈电器馈电而在谐振器内产生的磁场分布的实例。
[0031] 图4b示出馈电器和谐振器的等效电路的实例。
[0032] 图5示出多源环境中的交叉连接的实例。
[0033] 图6示出功率传输单元（PTU)的通信方法的实例。
[0034] 图7示出无线功率传输系统的实例。
[0035] 图8示出PTU和功率接收单元（PRU)的通信方法的实例。
[0036] 图9示出PRU的通信方法的实例。
[0037] 图10示出无线功率传输系统的另一实例。
[0038] 图11示出PTU和PRU的通信方法的另一实例。
[0039] 图12示出PTU的实例。
[0040] 图13示出PRU的实例。
【具体实施方式】
[0041] W下【具体实施方式】用于帮助读者全面理解本文所述的方法、设备和/或系统。然 而，所属领域的技术人员将明白本文所述的方法、设备和/或系统的各种变化、更改W及等 效物。本文所述的操作顺序仅仅是实例，且并不意图限制于此，而是如所属领域的技术人员 将明白，运些顺序可W改变，但必需按特定顺序发生的操作除外。此外，为了更加简明和清 楚，所属领域的技术人员公知的功能和结构的描述可被省略。
[0042] 在附图和【具体实施方式】中，相同的参考数字表示相同的元件。附图不可按比例绘 审IJ，而是为了清楚、说明W及简便，附图中元件的相对尺寸、比例和描绘可被放大。
[0043] 源与目标之间或者源与另一源之间的通信方案可包括带内通信方案和带外通信 方案。
[0044] 在带内通信方案中，源使用与无线功率传输所用的频率相同的频率与目标或另一 源通信。
[0045] 在带外通信方案中，源使用与无线功率传输所用的频率不同的频率与目标或另一 源通信。
[0046]图1示出无线功率传输和接收系统的实例。
[0047] 参考图1，无线功率传输和接收系统包括源110和目标120。源110是被配置成提 供无线功率的装置，并且可包括能够提供功率的任何电子装置，例如，平板电脑、终端、平板 个人计算机（PC)、电视机（TV)、媒体装置或电动车辆。目标120是被配置成接收无线功率 的装置，并且可包括需要功率W进行操作的任何电子装置，例如，平板电脑、终端、平板PC、 媒体装置、电动车辆、洗衣机、收音机或照明系统。
[0048] 源110包括可变切换电源（SMP巧111、功率放大器（PA) 112、匹配网络113、传输 灯讶控制器114(例如，TX控制逻辑）、通信单元115W及功率检测器116。
[0049] 可变SMPS111通过切换从电源输出的频率在数十赫兹化Z)频带内的交流（AC) 电压，生成直流值C)电压。可变SMPS111可输出固定DC电压，或者可输出可在TX控制器 114的控制下进行调节的可调节DC电压。
[0050] 基可变SMPS111于从PA112输出的功率电平，对提供到PA112的输出电压进行 控制，使得PA112可始终在饱和区域高效操作，从而在PA112的所有输出功率电平上都能 维持最大效率。例如，PA112可W是E类放大器。
[0051]如果使用固定SMPS而非可变SMPS111，那么可能需要可变的DC到DC值C/DC)转 换器。在此实例中，固定SMI^将固定DC电压输出到可变DC/DC转换器，并且可变DC/DC转换 器基于从PA112输出的功率电平，对提供到PA112的输出电压进行控制，使得PA112(可 W是E类放大器）可始终在饱和区域高效操作，从而在PA112的所有输出功率电平上都能 维持最大效率。
[0052] 功率检测器116检测可变SMPS111的输出电流和输出电压，并且将有关检测的输 出电流和检测的输出电压的信息传输到TX控制器114。此外，功率检测器116可检测PA 112的输入电流和输入电压。
[0053]PA112通过使用频率在几兆赫（MHz)到几十MHz的频带内的切换脉冲信号，将由 可变SMPS111提供给PA112的具有预定电平的DC电压转换成AC电压，生成功率。例如， PA112可将提供到PA112的DC电压转换成具有参考谐振频率Fkw的AC电压，并且可生成 用于通信的通信功率和/或用于充电的充电功率。通信功率和充电功率可用于多个目标。
[0054] 如果使用几十千赫（曲Z)到几百曲Z频带内的谐振频率来传输几千瓦（kW)到几 十kW的高功率，那么PA112可被省略，并且功率可从可变SMPS111或高功率电源提供到 源谐振器131。例如，逆变器可代替PA112。逆变器可将从高功率电源提供的DC功率转换 成AC功率。逆变器可通过使用频率在几十曲Z到几百曲Z的频带内的切换脉冲信号，将具 有预定电平的DC电压转换成AC电压，转换功率。例如，逆变器可将具有预定电平的DC电 压转换成具有源谐振器131的谐振频率的AC电压，源谐振器的频率在几十曲Z到几百曲Z 的频带内。 阳化5] 本文所用的术语"通信功率"是指0. 1毫瓦（mW)至IJImW的低功率。术语"充电功 率"是指目标负载消耗的几mW到几十kW的高功率。本文所用的术语"充电"是指将功率提 供到被配置成给电池或其他可充电装置充电的单元或元件。此外，术语"充电"是指将功率 提供到被配置成