無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)以及其中控制通信和功率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)、以及在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法?！盁o線功率”意味著通過磁耦合從無線功率發(fā)送裝置傳送到無線功率接收裝置的能量。因而，無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)包括：源設備，用于無線地發(fā)送功率：以及目標設備，用于無線地接收功率。這里，源設備可以稱為無線功率發(fā)送裝置，而目標設備可以稱為無線功率接收裝置。源設備和目標設備可以相互通信用于無線充電。
【專利說明】無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)以及其中控制通信和功率的方法
【技術領域】
[0001]下面的描述涉及無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)以及在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法。
【背景技術】
[0002]無線功率是指通過磁耦合從無線功率傳輸裝置傳送到無線功率接收裝置的能量。因此，無線充電系統(tǒng)包括被配置為無線地發(fā)送功率的源設備和被配置為無線地接收功率的目標設備。源設備可以稱為無線功率傳輸裝置，而目標設備可以稱為無線功率接收裝置。
[0003]源設備可以包括源共振器，而目標設備可以包括目標共振器?？梢栽谠垂舱衿髋c目標共振器之間形成磁耦合或共振耦合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術方案
[0005]在一個總的方面，提供一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括:向至少一個目標設備發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號；向所述至少一個目標設備發(fā)送充電功率，充電功率被用于對所述至少一個目標設備進行充電；從所述至少一個目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個；基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個，檢測位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)的目標設備。
[0006]在另一個總的方面，提供一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括:由源設備向至少一個目標設備發(fā)送喚醒功率，喚醒功率被用于激活所述至少一個目標設備中的每一個的通信功能和控制功能；向所述至少一個目標設備發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號；基于預設的傳輸定時向所述至少一個目標設備發(fā)送充電功率，充電功率被用于為所述至少一個目標設備充電；以及從所述至少一個目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息中的至少一個。
[0007]在另一個總的方面，提供一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括:從源設備接收用于激活通信功能和控制功能的喚醒功率；使用喚醒功率激活通信模塊；從源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號；從源設備接收用于執(zhí)行充電的充電功率；以及基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息從源設備接收分配的控制標識符(ID)。
[0008]在另一個總的方面，提供一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括:從源設備接收用于激活通信功能和控制功能的喚醒功率；使用喚醒功率激活通信模塊；從源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號；基于預設的傳輸定時從源設備接收充電功率；以及基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息從源設備接收分配的控制ID。
[0009]在另一個總的方面，提供一種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中的無線功率發(fā)送裝置，該無線功率發(fā)送裝置包括:功率轉(zhuǎn)換器，用于通過使用共振頻率將直流(DC)電壓轉(zhuǎn)換為交流(AC)電壓來產(chǎn)生喚醒功率或充電功率；源共振器，用于通過磁耦合向目標設備發(fā)送喚醒功率或充電功率；以及控制/通信單元，用于經(jīng)由帶外通信向目標設備發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號，并且從目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個。
[0010]在另一個總的方面，提供一種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中的無線功率發(fā)送裝置，該無線功率發(fā)送裝置包括:功率轉(zhuǎn)換器，用于通過使用共振頻率將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓來產(chǎn)生喚醒功率或充電功率；源共振器，用于通過磁耦合向目標設備發(fā)送喚醒功率或充電功率；以及控制/通信單元，用于經(jīng)由帶外通信向目標設備發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號，控制充電功率的傳輸定時，并且從目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息中的至少一個。
[0011]在另一個總的方面，提供一種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中的無線功率接收裝置，該無線功率接收裝置包括:目標共振器，用于通過磁耦合從源設備接收喚醒功率或充電功率，喚醒功率被用于激活通信功能和控制功能，而充電功率被用于執(zhí)行充電；通信模塊，用于從源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號，并且向源設備發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息，所述通信模塊被喚醒功率激活；以及控制器，用于檢測關于充電功率的接收定時的信息、關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、和關于充電功率的接收電平的信息。
[0012]在另一個總的方面，提供一種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中的無線功率接收裝置，該無線功率接收裝置包括:目標共振器，用于通過磁耦合從第一源設備接收喚醒功率，喚醒功率被用于激活通信功能和控制功能；通信模塊，用于從第二源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號，并且向第二源設備發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息，所述通信模塊被喚醒功率激活；以及控制器，用于檢測喚醒請求信號的接收靈敏度。
[0013]發(fā)明的有益效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于在多源環(huán)境中功率小區(qū)可以彼此區(qū)分，所以可以高效率地操作無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)。
[0015]此外，通過在特定條件下發(fā)送功率，可以防止源設備的功率被浪費。
[0016]另外，通過為目標設備分配控制標識符(ID)，源設備可以向目標設備獨立地發(fā)送無線功率和數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1示出根據(jù)實施例的無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)；
[0018]圖2是示出根據(jù)實施例的多源環(huán)境的示例的圖；
[0019]圖3是示出根據(jù)實施例的無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)的操作模式的圖；
[0020]圖4是示出根據(jù)實施例的用于在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法的圖；
[0021]圖5是示出根據(jù)實施例的目標設備檢測基準的圖；
[0022]圖6是示出根據(jù)實施例的傳輸分組的基本格式的圖；
[0023]圖7是示出根據(jù)實施例的標識符(ID)分配命令的基本格式的圖；[0024]圖8是示出根據(jù)實施例的目標設備的確認(ACK)命令的基本格式的圖；
[0025]圖9是示出根據(jù)實施例的通信定時和功率傳輸定時的示例的圖；
[0026]圖10是示出根據(jù)實施例的命令類型的圖；
[0027]圖11是示出根據(jù)實施例的源共振器和饋電器中的磁場分布的示例的圖；
[0028]圖12是示出根據(jù)實施例的無線功率發(fā)送裝置的示例的圖；
[0029]圖13是示出根據(jù)實施例的基于饋電單元的饋電的、源共振器內(nèi)部的磁場分布的示例的圖；
[0030]圖14是示出類似于圖2的多源環(huán)境的多源環(huán)境的示例的圖；
[0031]圖15是示出圖14的多源環(huán)境中的通信和無線功率傳輸方法的圖；以及
[0032]圖16是示出從圖15的源設備I輸出的功率的示例的曲線圖。
【具體實施方式】
[0033]提供下面的詳細描述以便通過參考附圖來說明示例實施例。
[0034]圖1示出根據(jù)實施例的無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)。
[0035]參考圖1，無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)可以包括源設備110和目標設備120。
[0036]源設備110可以包括交流-直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器111、功率檢測器113、功率轉(zhuǎn)換器114、控制與通信(控制/通信)單元115、和源共振器116。
[0037]目標設備120可以包括目標共振器121、整流單元122、直流-直流(DC/DC)轉(zhuǎn)換器123、開關單元124、充電單元125、和控制器126。此外，目標設備120還可以包括通信模塊。
[0038]AC/DC轉(zhuǎn)換器111可以通過對從電源112輸出的處于幾十赫茲(Hz)的頻帶的AC電壓進行整流來產(chǎn)生DC電壓。AC/DC轉(zhuǎn)換器111可以輸出具有預定電平的DC電壓，或者可以基于控制/通信單元115的控制來調(diào)節(jié)DC電壓的輸出電平。
[0039]功率檢測器113可以檢測AC/DC轉(zhuǎn)換器111的輸出電流和輸出電壓，并且可以向控制/通信單元115傳送關于所檢測的電流和所檢測的電壓的信息。此外，功率檢測器113可以檢測功率轉(zhuǎn)換器114的輸入電流和輸入電壓。
[0040]功率轉(zhuǎn)換器114可以通過使用共振頻率將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓來產(chǎn)生喚醒功率或充電功率。
[0041]功率轉(zhuǎn)換器114可以通過使用處于幾千赫茲(KHz)到幾兆赫茲(MHz)的頻帶的選通脈沖信號將預定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓來產(chǎn)生功率。例如，功率轉(zhuǎn)換器114可以使用共振頻率將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并且可以產(chǎn)生可以被用于目標設備的“喚醒功率”或“充電功率”?！皢拘压β省笨梢灾赣脕砑せ钅繕嗽O備的通信功能和控制功能的能量。充電功率可以繼續(xù)被發(fā)送預定的時段，并且可以以高于“喚醒功率”的功率電平來發(fā)送。例如，“喚醒功率”可以具有0.1瓦(W)到IW的功率電平，而充電功率可以具有IW到20W的功率電平。
[0042]控制/通信單元115可以控制選通脈沖信號的頻率。在控制/通信單元115的控制下，可以確定選通脈沖信號的頻率。
[0043]控制/通信單元115也可以執(zhí)行利用通信信道的帶外通信。控制/通信單元115可以包括通信模塊，例如，被配置為處理紫蜂、藍牙等的通信模塊。控制/通信單元115可以通過帶外通信向目標設備120發(fā)送數(shù)據(jù)和從目標設備120接收數(shù)據(jù)。
[0044]控制/通信單元115可以通過帶外通信向目標設備120發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號，并且可以從目標設備120接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個。此外，控制/通信單元115可以基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個，檢測位于源設備110的功率傳輸區(qū)域中的目標設備。例如，當喚醒請求信號的接收靈敏度等于或高于預設值，并且當充電功率的接收電平等于或高于預設電平時，控制/通信單元115可以確定發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息的目標設備位于源設備110的功率傳輸區(qū)域中。
[0045]控制/通信單元115可以經(jīng)由帶外通信向目標設備120發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號，可以控制充電功率的傳輸定時，并且可以從目標設備120接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、關于目標設備的喚醒時間的信息、和關于充電功率的接收定時的信息中的至少一個?？刂?通信單元115可以基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、關于目標設備的喚醒時間的信息、和關于充電功率的接收定時的信息中的至少一個，檢測位于源設備110的功率傳輸區(qū)域中的目標設備。例如，當喚醒請求信號的接收靈敏度等于或高于預設值，并且當關于充電功率的接收定時的信息與預設的傳輸定時相匹配時，控制/通信單元115可以確定發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息的目標設備位于源設備110的功率傳輸區(qū)域中。
[0046]源共振器116可以向目標共振器121傳送電磁能量。例如，源共振器116可以經(jīng)由與目標共振器121的磁耦合向目標設備120傳送“喚醒功率”或“充電功率”。
[0047]目標共振器121可以從源共振器116接收電磁能量。例如，目標共振器121可以經(jīng)由與源共振器116的磁耦合，從源設備110接收用于激活通信功能和控制功能的“喚醒功率”、或用于執(zhí)行充電的“充電功率”。
[0048]整流單元122可以通過整流AC電壓來產(chǎn)生DC電壓。例如，整流單元122可以整流從目標共振器121接收的AC電壓。
[0049]DC/DC轉(zhuǎn)換器123可以基于充電單元125所需的容量來調(diào)節(jié)從整流單元122輸出的DC電壓的電平。例如，DC/DC轉(zhuǎn)換器123可以將從整流單元122輸出的DC電壓的電平調(diào)節(jié)至3伏(V)到10 V范圍內(nèi)的電平。
[0050]開關單元124可以基于控制器126的控制而通電或斷電。當開關單元124斷電時，源設備110的控制/通信單元115可以檢測到反射波。例如，當開關單元124斷電時，源共振器116與目標共振器121之間的磁耦合可以被消除。
[0051]充電單元125可以包括電池。充電單元125可以使用從DC/DC轉(zhuǎn)換器123輸出的DC電壓對電池進行充電。
[0052]圖1中，控制器126和通信模塊可以被喚醒功率激活。通信模塊可以被喚醒功率激活，可以從源設備110接收用于初始通信的喚醒請求信號，并且可以向源設備110發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息。通信模塊可以經(jīng)由帶外通信向源設備110發(fā)送數(shù)據(jù)或者從源設備110接收數(shù)據(jù)。
[0053]控制器126可以檢測關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、關于充電功率的接收電平的信息、和關于充電功率的接收定時的信息?？梢栽谀繕斯舱衿?21與整流單元122之間、或者在整流單元122與DC/DC轉(zhuǎn)換器123之間測量關于充電功率的接收電平的信息、和關于充電功率的接收定時的信息。
[0054]圖2是示出根據(jù)實施例的多源環(huán)境的示例的圖。
[0055]參考圖2，多源環(huán)境可以包括多個源設備，例如，源設備I 211和源設備2 221。源設備I 211的功率傳輸區(qū)域210可以被設置為不與源設備2 221的功率傳輸區(qū)域220重疊。源設備2 221可以被稱為位于離源設備I 211預定距離內(nèi)的“相鄰源設備”。
[0056]目標設備I 213和目標設備2 215可以位于源設備I 211的功率傳輸區(qū)域210內(nèi)。目標設備3 223可以位于源設備2 221的功率傳輸區(qū)域220內(nèi)。因此，目標設備3 223的目標共振器可以通過磁耦合從源設備2 221接收用于激活通信功能和控制功能的喚醒功率。
[0057]當在多源環(huán)境中執(zhí)行帶外通信時，源設備I 211的可通信區(qū)域230可以比功率傳輸區(qū)域210更寬廣。源設備I 211和源設備2 221中的每一個都需要準確地檢測位于能夠進行功率傳輸?shù)膮^(qū)域內(nèi)的目標設備。目標設備3 223可以位于源設備2 221的功率傳輸區(qū)域220內(nèi)，如圖2中所示，然而，可以位于源設備I 211的可通信區(qū)域230內(nèi)。因此，目標設備3 223的通信模塊可以被從源設備2 221接收的喚醒功率激活，并且可以從源設備I 211接收用于初始通信的喚醒請求信號。目標設備3 223可以從源設備2 221接收喚醒功率，并且可以從源設備I 211接收喚醒請求信號。當從源設備I 211接收到用于初始通信的喚醒請求信號時，目標設備3 223的通信模塊可能需要向源設備I 211發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息。
[0058]源設備I 211可能需要檢測目標設備3 223沒有位于功率傳輸區(qū)域210中。源設備I 211可以為位于功率傳輸區(qū)域220中的目標設備I 213和目標設備2 215分配控制標識符(ID)。源設備可以使用控制ID來識別處于充電模式的目標設備。
[0059]以下，將參考圖2到圖5描述準確地檢測位于能夠進行功率傳輸?shù)膮^(qū)域內(nèi)的目標設備的示例。
[0060]圖3是示出根據(jù)實施例的無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)的操作模式的圖。
[0061]參考圖3，無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)的操作模式被大致分類為待機模式、訪問模式、和充電模式。待機模式包括這樣的狀態(tài):因為在源設備的功率傳輸區(qū)域中不存在目標設備，源設備不執(zhí)行任何操作。例如，當待機模式由于特定事件而終止時，源設備可以搜索用于執(zhí)行帶外通信的信道。在該示例中，源設備可以檢測多個通信信道，并且可以從多個通信信道中選擇具有最佳狀態(tài)的通信信道。當具有最佳狀態(tài)的通信信道被選擇時，源設備可以在訪問模式下進行操作。源設備可以經(jīng)由所選擇的通信信道發(fā)送喚醒請求信號。訪問模式是指源設備和目標設備經(jīng)由通信來發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的模式。充電模式是指傳送充電功率的模式。圖3的操作模式僅僅是示例，因此，可以存在各種操作模式。在充電模式中，源設備可以檢驗通信信道的質(zhì)量。充電模式可以被改變?yōu)橥ㄐ判诺栏淖兡Ｊ健Ｒ驗榭梢酝ㄟ^帶外通信來改變通信信道，所以可以繼續(xù)發(fā)送充電功率。在通信信道改變模式中，源設備可以檢驗通信信道的質(zhì)量，并且向目標設備發(fā)送用于請求改變通信信道的命令。
[0062]圖4是示出根據(jù)實施例的用于在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法的圖。
[0063]參考圖2到圖4，目標設備I 213和目標設備2 215可以位于源設備I 211的功率傳輸區(qū)域210內(nèi)，而目標設備3 223可以位于源設備2 221的功率傳輸區(qū)域220內(nèi)。[0064]在410，源設備I 211可以向至少一個目標設備發(fā)送用于激活所述至少一個目標設備的通信功能和控制功能的喚醒功率。例如，源設備I 211可以向目標設備I 213和目標設備2 215發(fā)送喚醒功率。如圖9中所示，在操作410到440，可以繼續(xù)發(fā)送喚醒功率。此外，可以周期性地發(fā)送喚醒功率。目標設備I 213和目標設備2 215中的每一個可以使用喚醒功率來激活通信模塊。
[0065]在420，源設備I 211可以經(jīng)由通信來檢測目標設備。
[0066]在421，源設備I 211可以向所述至少一個目標設備中的每一個發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號。例如，源設備I 211可以向目標設備I 213和目標設備2 215中的每一個發(fā)送喚醒請求信號。由于目標設備3 223位于源設備1211的可通信區(qū)域230內(nèi)，所以可以接收喚醒請求信號。
[0067]喚醒請求信號可以包括用于請求所述至少一個目標設備維持由源設備選擇的通信信道的信道固定命令。此外，喚醒請求信號可以是圖6的傳輸分組。除了信道固定命令之夕卜，喚醒請求信號可以包括用于請求關于將要接收的功率的量的信息的命令、用于請求通信信號的接收信號強度指示符(RSSI)的命令、和用于請求鏈路質(zhì)量指示符(LQI)的命令。LQI可以是指示通信質(zhì)量狀態(tài)的信息。由于即便RSSI較高，通信信號仍可能具有較低的通信質(zhì)量，所以可以基于LQI的值來選擇具有高質(zhì)量的通信信道。
[0068]在操作423到427，所述至少一個目標設備中的每一個可以向源設備1211發(fā)送與喚醒請求信號對應的確認(ACK)信號。
[0069]在430，源設備I 211可以向所述至少一個目標設備發(fā)送充電功率。源設備I 211可以向目標設備I 213和目標設備2 215發(fā)送充電功率。目標設備3223可能未能接收充電功率，因為目標設備3 223位于源設備I 211的功率傳輸區(qū)域210之外。
[0070]此外，在430，源設備I 211可以基于預設的傳輸定時向所述至少一個目標設備發(fā)送充電功率。
[0071]在440，源設備I 211可以從所述至少一個目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個。在操作441到445，目標設備I 213、目標設備2 215、和目標設備3 223可以向源設備I 211報告關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息。此外，在操作441到445，目標設備I 213目標設備2 215、和目標設備3 223也可以向源設備I 211報告關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息。關于充電功率的接收定時的信息可以包括關于充電功率的接收時段的信息、關于充電功率的接收起始時間的信息、和關于充電功率的接收結束時間的信息。預設的傳輸定時可以被設定為不同于位于離源設備預定距離內(nèi)的相鄰源設備的充電功率傳輸定時。源設備I 211和源設備2 221可以彼此通信，以便調(diào)節(jié)充電功率傳輸定時。
[0072]在450，源設備I 211可以檢測位于功率傳輸區(qū)域210內(nèi)的目標設備。在操作450之后，源設備I 211可以分配控制ID以便識別位于功率傳輸區(qū)域210內(nèi)的目標設備。例如，源設備I 211可以為目標設備I 213和目標設備2 215分配控制ID?？梢曰陉P于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息，分別為目標設備I 213和目標設備2 215分配控制ID。目標設備3 223接收到的充電功率的接收電平可以小于預設電平，或者可以接近于零。因此，源設備I 211可以不為目標設備3 223分配控制ID。[0073]此外，源設備可以基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息，為目標設備I 213和目標設備2 215分配控制ID。當目標設備3 223從源設備2 221接收充電功率時，目標設備3 223可能無法從源設備I 211接收分配的控制ID，因為源設備I 211的充電功率傳輸定時不同于源設備2 221的充電功率傳輸定時。
[0074]根據(jù)實施例，源設備可以基于目標設備的喚醒時間來準確地檢測位于功率傳輸區(qū)域內(nèi)的目標設備。喚醒時間可以指目標設備的控制器和通信模塊被激活的時間。例如，當目標設備I 213和目標設備2 215中的每一個的通信功能和控制功能被喚醒功率激活時，可以將目標設備I 213和目標設備2 215中的每一個的控制器或通信模塊被激活的時間發(fā)送到源設備I 211。當發(fā)送喚醒功率的時間與喚醒時間相匹配時，源設備I 211可以為目標設備I 213和目標設備2 215分配控制ID。
[0075]源設備1211、目標設備I 213、目標設備2 215、和目標設備3 223可以執(zhí)行帶外通信。因此，用于形成磁耦合的共振頻率的頻帶可以不同于用于向所述至少一個目標設備發(fā)送喚醒請求信號的通信的頻率。例如，共振頻率的頻帶可以在5MHz到20MHz的范圍內(nèi)，而用于通信的頻率的頻帶可以在6MHz到70千兆赫茲(GHz)的范圍內(nèi)?？梢酝ㄟ^在源設備的源共振器與所述至少一個目標設備中的每一個的目標共振器之間形成的磁耦合來傳送喚醒功率和充電功率。
[0076]圖5是示出根據(jù)實施例的目標設備檢測基準(criterion)的圖。
[0077]參考圖5，功率(接收功率)可以指示喚醒信號的接收靈敏度、或充電功率的接收電平。因為目標設備I和目標設備2中的每一個所接收到的功率量都高于預設的基準510，因此目標設備I和目標設備2可以從源設備接收分配的控制ID。然而，因為目標設備3所接收的功率量低于預設的基準510，因此目標設備3可能無法從源設備接收到控制ID。此外，因為針對目標設備I和目標設備2中的每一個的喚醒信號的接收靈敏度都高于預設的基準510，因此目標設備I和目標設備2可以從源設備接收分配的控制ID。
[0078]圖6是示出根據(jù)實施例的傳輸分組的基本格式的圖。
[0079]圖6的傳輸分組是指從源設備發(fā)送到目標設備的傳輸分組。圖6 (a)示出傳輸分組中所包括的字段。傳輸分組可以包括起始位(SB)字段801、目標ID (T_ID)字段803、命令(CMD)字段805、參考點字段807、呼叫參量字段809、移動參量字段811、和校驗位(CB)字段813。目標設備可以通過傳輸分組接收訪問標準，從而產(chǎn)生由于識別目標設備所需的信息。參考點字段807、呼叫參量字段809、和移動參量字段811可以基于包括在CMD字段805中的命令而改變。例如，參考點字段807、呼叫參量字段809、和移動參量字段811可以用作數(shù)據(jù)(DATA)字段以便發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0080]SB字段801可以包括指示分組的開始的比特型識別符。例如，可以基于整個分組的尺寸，為SB字段801分配N個比特。
[0081]當控制ID被分配給目標設備時，T_ID字段803可以包括控制ID。當控制ID沒有被分配給目標設備時，T_ID字段803可以包括空值。
[0082]CMD字段805可以包括用于定義源的操作的命令。該命令可以包括例如重置命令、用于請求目標設備的輸入電壓和輸入電流的命令、用于請求目標設備的DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和輸出電流的命令、ACK命令、用于請求將目標設備的負載通電的命令、用于請求將目標設備的負載斷電的命令、用于請求目標設備的狀態(tài)信息的命令、用于傳送訪問標準的命令、否定應答(NACK)命令、用于分配控制ID的命令、用于請求目標設備的登記信息的命令等。
[0083]參考點字段807可以包括參考點。參考點可以指用于產(chǎn)生目標設備的獨特ID當中的臨時ID的參考。參考點可以是例如目標設備的獨特ID的比特當中的最高有效位(MSB)或最低有效位(LSB)。參考點可以表示目標設備的獨特ID中的預定位置。當在源設備與目標設備之間事先設定用于產(chǎn)生臨時ID的參考點時，可以從訪問標準命令中省略參考點字段807。此外，當參考點被事先設定為目標設備的獨特ID的比特當中的MSB或LSB時，也可以從訪問標準命令中省略參考點字段807。圖6的虛線框可以指示可以從訪問標準命令中省略參考點字段807。
[0084]呼叫參量(call argument)字段809可以包括呼叫參量。呼叫參量可以指示從參考點開始的η個連續(xù)比特。呼叫參量可以是當源設備從目標設備中呼叫預定的比特時使用的值。可以基于呼叫參量來確定呼叫參數(shù)(call parameter)ο例如，當呼叫參量對應于3比特時，呼叫參數(shù)可以具有值“ 000 ”到“111”。
[0085]移動參量字段811可以包括移動參量。移動參量可以指示與參考點的移動對應的比特數(shù)目。移動參量可以指示參考點移動了多少。例如，當移動參量被設定為“I”時，參考點可以向右或向左移動I比特?？梢曰谡麄€分組的尺寸來調(diào)節(jié)分配給移動參量字段811的比特的數(shù)目。
[0086]CB字段813可以包括用于檢驗分組的準確傳輸?shù)男ｒ炍弧?br> [0087]除了參考點字段807、呼叫參量字段809、和移動參量字段811之外，訪問標準命令還可以包括各種字段。例如，訪問標準命令可以包括按比特或字節(jié)分配的各種字段。
[0088]圖6 (b)詳細地示出參考點字段807、呼叫參量字段809、和移動參量字段811。在參考點字段807中，可以設置參考點。當參考點被設定為MSB時，可以設置“M”或“I”。當參考點被設定為LSB時，可以設置“L”或“O”。在呼叫參量字段809中，可以設置呼叫參量。呼叫參量可以基于檢測到的目標設備的數(shù)目來確定，并且可以具有值“I”到“η”。在移動參量字段811中，可以設置移動參量。移動參量也可以基于檢測到的目標設備的數(shù)目來確定，并且可以具有值“O”到“η”。
[0089]圖7是示出根據(jù)實施例的ID分配命令的基本格式的圖。
[0090]參考圖7，ID分配命令可以包括SB字段710、控制ID (Τ_Νο)字段720、CMD字段730、和 CB 字段 740。
[0091]SB字段710可以包括指示分組的開始的比特型識別符。例如，可以基于整個分組的尺寸，為SB字段710分配N個比特。
[0092]控制ID (Τ_Νο)字段720可以包括源分配給目標設備的控制ID。目標設備可以基于控制ID (T_No)字段720的控制ID，獲取可以由源獨立地通信的ID。
[0093]CMD字段730可以包括用于定義源的操作的命令。由于圖5示出了 ID分配命令，因此CMD字段730可以包括ID分配命令?？梢詾槊罘峙渚幋a。
[0094]CB字段740可以包括用于檢驗分組的準確傳輸?shù)男ｒ炍弧?br> [0095]除了 SB字段710、控制ID (T_No)字段720、CMD字段730、和CB字段740之外，ID分配命令還可以包括各種字段。例如，訪問標準命令可以包括按比特或字節(jié)分配的各種字段。[0096]圖8是示出根據(jù)實施例的目標設備的ACK命令的基本格式的圖。
[0097]參考圖8，響應命令可以包括前導碼(PA)字段810、起始碼(SC)字段820、CMD字段830、和循環(huán)冗余校驗(CRC) -5字段840。
[0098]PA字段810可以包括被可選地傳送以便防止無線分組中的分組丟失的虛擬(dummy )數(shù)據(jù)。
[0099]當響應命令包括四個字段(例如，PA字段810、SC字段820、CMD字段830、和CRC-5字段840)時，SC字段820可以包括指示縮短的分組的開始的識別符。在典型的分組中，還可以包括發(fā)送器地址字段、接收器地址字段、數(shù)據(jù)字段等。
[0100]CMD字段830可以包括用于定義目標設備的操作的命令。該命令可以包括例如重置命令、用于響應目標設備的輸入電壓和輸入電流的命令、用于響應目標設備的DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和輸出電流的命令、ACK命令、用于響應目標設備的狀態(tài)信息的命令、用于響應目標設備的登記信息的命令等?？梢詾樗雒钪械拿恳粋€分配編碼。由于圖6示出了響應命令，所以CMD字段830可以包括ACK響應命令?？梢詾槊罘峙渚幋a。
[0101]CRC-5字段840可以包括用于檢驗分組的準確傳輸?shù)腃RC碼。
[0102]圖9是示出根據(jù)實施例的通信定時和功率傳輸定時的示例的圖。
[0103]圖9中，參考標號901指示第一源設備的通信定時，而參考標號903指示第一源設備的功率傳輸定時。此外，圖9中，參考標號905指不目標設備I的通信定時，而參考標號906指示目標設備2的通信定時。
[0104]在第一源設備的功率傳輸定時903中，可以在除了充電功率傳輸時間間隔920和930之外的間隔中發(fā)送喚醒功率。不同于圖9的示例，可能存在不發(fā)送喚醒功率的時間間隔。可以在初始通信期間發(fā)送喚醒信號910。
[0105]圖9中，參考標號907指示第二源設備的功率傳輸定時。第二源設備可以指位于離第一源設備預定距離內(nèi)的相鄰源設備。
[0106]如圖9中所示，第一源設備的充電功率傳輸起始時間921和931可以被設定為不同于第二源設備的充電功率傳輸起始時間941和951。因此,第一目標設備開始從第一源設備接收充電功率的時間可以不同于第二目標設備開始從第二源設備接收充電功率的時間。
[0107]此外，第一源設備的充電功率傳輸結束時間923和933可以被設定為不同于第二源設備的充電功率傳輸結束時間943和953。因此，第一目標設備停止從第一源設備接收充電功率的時間可以不同于第二目標設備停止從第二源設備接收充電功率的時間。
[0108]第一源設備的充電功率傳輸時間間隔920和930中的每一個的持續(xù)時間可以被設定為不同于第二源設備的充電功率傳輸時間間隔940和950中的每一個的持續(xù)時間。例如，第一源設備的充電功率傳輸時間間隔920的持續(xù)時間可以被設定為10毫秒(ms)，而第二源設備的充電功率傳輸時間間隔940的持續(xù)時間可以被設定為12ms。
[0109]圖10是示出根據(jù)實施例的命令類型的圖。
[0110]圖10中所示的編碼之一可以被插入圖6的CMD字段805、圖7的CMD字段730、或圖8的CMD字段830中。圖10中所示的命令僅僅是示例，并且編碼的長度可以增加到4比特、8比特、12比特等。例如，雖然圖10中未示出，但是可以添加用于檢驗將要被傳送到目標設備的功率量的命令?？梢栽诜峙淇刂艻D之后發(fā)送圖10中所示的命令。
[0111]重置命今,0001[0112]“重置命令”可以被用來響應于在目標設備的操作中發(fā)生的錯誤而請求重置目標設備。響應于接收“重置命令”，目標設備可以向源設備發(fā)送ACK消息。此外，目標設備可以響應于接收“重置命令”而執(zhí)行系統(tǒng)重置。
[0113]目標輸入電壓和電流請求命今,0010
[0114]“目標輸入電壓和電流請求命令”可以被用來檢驗目標設備的功率接收狀態(tài)。例如，“目標輸入電壓和電流請求命令”可以被用來請求目標設備的輸入電壓值和輸入電流值。源設備可以將編碼“0010”插入CMD字段805中，以便檢驗目標設備的功率接收狀態(tài)，并且可以向目標設備發(fā)送包括被插入了編碼“0010”的CMD字段805的分組。
[0115]目標輸入電壓和電流響應命今,0010
[0116]“目標輸入電壓和電流響應命令”可以被用于對“目標輸入電壓和電流請求命令”作出響應?！澳繕溯斎腚妷汉碗娏黜憫睢笨梢詫卺槍τ谀繕嗽O備的輸入電壓值和輸入電流值的請求的響應消息。例如，當接收到包括被插入了編碼“0010”的CMD字段805的分組時，目標設備可以測量輸入電壓和輸入電流。所述輸入電壓和輸入電流可以對應于圖1的整流單元122的輸出電壓和輸出電流。此外，所述輸入電壓和輸入電流可以對應于圖1的整流單元122的輸入電壓和輸入電流。源設備可以基于“所測量的目標設備的輸入電壓值和輸入電流值”來確定功率傳輸效率。例如，源設備可以基于“所測量的目標設備的輸入電壓值和輸入電流值”來確定接收的功率的量，并且可以基于接收的功率量與發(fā)送的功率量的比率來計算功率傳輸效率。
[0117]目標DC/DC輸,屮,電壓和電流請求命今,0011
[0118]“目標DC/DC輸出電壓和電流請求命令”可以被用來檢驗將要提供到目標設備的負載的功率量。例如，“目標DC/DC輸出電壓和電流請求命令”可以被用來請求目標設備的DC/DC輸出電壓值和DC/DC輸出電流值。
[0119]目標DC/DC輸,屮,電壓和電流響應命今,0011
[0120]“目標DC/DC輸出電壓和電流響應命令”可以被用于對“目標DC/DC輸出電壓和電流請求命令”作出響應。
[0121]ACK 命今，0100
[0122]“ACK命令”可以在需要通知對消息的接收的情況下使用。
[0123]NACK 命今，1001
[0124]“NACK命令”可以在接收的消息中發(fā)生錯誤的情況下使用。
[0125]通電請求命今,0101
[0126]“通電請求命令”可以在請求將圖1的開關單元124通電時使用。例如，“通電請求命令”可以對應于用于指導對負載的電力供應的命令。當接收到“通電請求命令”時，目標設備可以啟動對負載的電力供應。
[0127]斷電請求命今,0110
[0128]“斷電請求命令”可以在請求將圖1的開關單元124斷電時使用。例如，“斷電請求命令”可以被用來請求中斷對負載的電力供應。當接收到“斷電請求命令”時，目標設備可以中斷對負載的電力供應。當需要中斷對多個目標設備當中的預定目標設備的電力供應時，源設備可以使用“斷電請求命令”。例如，源設備可以向多個目標設備當中具有低于預設電平的功率傳輸效率的目標設備發(fā)送“斷電請求命令”。[0129]目fe:狀:態(tài){目息請求命令,0111
[0130]“目標狀態(tài)信息請求命令”可以被用來請求目標設備的狀態(tài)信息。例如，當請求檢驗目標設備的充電狀態(tài)、溫度等時，源設備可以將編碼“0111”插入CMD字段805中，并且可以向目標設備發(fā)送包括編碼“0111”的分組。源設備可以向目標設備發(fā)送包括目標狀態(tài)信息請求命令的喚醒請求信號。源設備可以將傳送包括目標狀態(tài)信息請求命令的喚醒請求信號的時間與對喚醒請求信號作出響應的時間進行比較，并且可以檢測位于功率傳輸區(qū)域內(nèi)的目標設備。
[0131]目標狀態(tài)信息響應命令，0111
[0132]“目標狀態(tài)信息響應命令”可以對應于針對對于目標設備的狀態(tài)信息的請求的響應。
[0133]訪問標準命令,0111
[0134]“訪問標準命令”可以被用來向目標設備傳遞特定的通信規(guī)則。例如，源設備可以通過“訪問標準命令”向多個目標設備發(fā)送通信時段、通信時隙、響應規(guī)則等。在該示例中，通信時段、通信時隙、響應規(guī)則等可以被插入DATA字段(未示出)中。
[0135]目標設備登記信息請求命令，1110
[0136]源設備可以使用“目標設備登記信息請求命令”來請求目標設備的登記信息。目標設備的登記信息可以指目標設備的系統(tǒng)信息。例如，目標設備的登記信息可以包括“產(chǎn)品類型，諸如電視機(TV)、照相機、蜂窩電話機等”、“制造商信息”、“產(chǎn)品型號名稱”、“電池類型”、“充電方案”、“負載的阻抗值”、“關于目標共振器的特性的信息”、“關于使用的頻帶的信息”、“將要消耗的功率量”、“固有標識符”、“產(chǎn)品版本信息或標準信息”等。在該示例中，“固有標識符”可以包括N字節(jié)序列號，并且還可以包括通過將所述序列號轉(zhuǎn)換為M比特序列號而產(chǎn)生的短標識符。關于目標共振器的特性的信息可以包括目標共振器的Q值和K值。此外，關于目標共振器的特性的信息還可以包括關于共振器的類型的信息(諸如具有二維(2D)結構的共振器或具有三維(3D)結構的共振器)、共振器的L/C值、阻抗匹配信息等。
[0137]目標設備登記信息響應命令，1110
[0138]目標設備可以使用“目標設備登記信息響應命令”作為對“目標設備登記信息請求命令”的響應。因此，“目標設備登記信息響應命令”可以對應于針對對于目標設備的登記信息的請求的響應。
[0139]目標共振器開啟/關閉控制命令
[0140]圖10的“目標共振器開啟/關閉請求命令”可以被用來控制將目標共振器通電和斷電。例如，“目標共振器開啟/關閉控制命令”可以使用諸如“0000”的編碼或者事先設定的編碼。此外，可以將不同的編碼用于“控制將目標共振器通電的命令”和“控制將目標共振器斷電的命令”。例如，當請求多個目標設備當中的特定目標設備的目標共振器斷電時，源設備可以向該特定目標設備發(fā)送“控制將目標共振器斷電的命令”。響應于“控制將目標共振器斷電的命令”，該特定目標設備可以控制將目標共振器斷電。例如，目標設備可以通過將目標共振器121從整流單元122斷開連接或者將整流單元122從DC/DC轉(zhuǎn)換器123斷開連接來控制將圖1的目標共振器121斷電。
[0141]命令的額外使用
[0142]可以額外地使用除了圖10的命令之外的各種命令。例如，可以使用用于請求目標設備的喚醒時間的命令。喚醒時間可以包括激活目標設備的控制器或通信模塊的時間。
[0143]圖11是示出根據(jù)實施例的源共振器和饋電器中的磁場分布的示例的圖。
[0144]當源共振器接收到通過分離的饋電器供應的功率時，可以在饋電器和源共振器兩者中形成磁場。
[0145]參考圖11(a)，隨著輸入電流流入饋電器1110，可以形成磁場1130。饋電器1110內(nèi)部的磁場1130的方向1131可以具有與饋電器1110外部的磁場1130的方向1133的相位相反的相位。由饋電器1110形成的磁場1130可以引起在源共振器1120中形成感應電流。感應電流的方向可以與輸入電流的方向相反。
[0146]由于感應電流，可以在源共振器1120中形成磁場1140。在源共振器1120的所有位置處由于感應電流而形成的磁場的方向可以相同。因此，由源共振器1120形成的磁場1140的方向1141可以具有與由源共振器1120形成的磁場1140的方向1143的相位相同的相位。
[0147]從而，當由饋電器1110形成的磁場1130與由源共振器1120形成的磁場1140結合時，在饋電器1110內(nèi)部總磁場強度可以減小，然而，在饋電器1110外部強度可以增大。在功率通過如圖1lA中所示配置的饋電器1110被供應給源共振器1120的示例中，總磁場強度在源共振器1120的中心可以減小，但是在源共振器1120外部可以增大。在磁場隨機地分布于源共振器1120中的另一個示例中，可能難以執(zhí)行阻抗匹配，因為輸入阻抗可以頻繁變化。此外，當總磁場強度增大時，無線功率傳輸?shù)男士梢蕴岣?。相反，當總磁場強度減小時，無線功率傳輸?shù)男士梢越档汀Ｒ虼?，平均下來功率傳輸效率可以降低?br> [0148]舉例來說，在目標共振器中，磁場可以如圖11 (a)所示那樣分布。具體地說，在饋電器1110中流動的輸入電流可以感應在源共振器1120中流動的電流。源共振器1120與目標共振器之間的磁耦合可以感應在目標共振器中流動的電流。在目標共振器中流動的電流可以導致形成磁場，從而可以在位于目標共振器中的饋電器中產(chǎn)生感應電流。在該示例中，在饋電器內(nèi)部，由目標共振器形成的磁場的方向可以具有與由饋電器形成的磁場的方向的相位相反的相位，因此，總磁場的強度可以減小。
[0149]圖11 (b)示出其中源共振器1150和饋電器1160共同接地的無線功率發(fā)送裝置的結構的示例。源共振器1150可以包括電容器1151。饋電器1160可以經(jīng)由端口 1161接收射頻(RF)信號的輸入。例如，當RF信號被輸入到饋電器1160中時，可以在饋電器1160中產(chǎn)生輸入電流。在饋電器1160中流動的輸入電流可以導致形成磁場，并且該磁場可以在源共振器1150中感應電流。此外，由于在源共振器1150中流動的感應電流，可以形成另一個磁場。在該示例中，在饋電器1160中流動的輸入電流的方向可以具有與在源共振器1150中流動的感應電流的方向的相位相反的相位。因此，在源共振器1150和饋電器1160之間的區(qū)域中，由于輸入電流而形成的磁場增大方向1171可以具有與由于感應電流而形成的磁場的方向1173的相位相同的相位，因此，總磁場的強度可以增大。反之，在饋電器1160內(nèi)部，由于輸入電流而形成的磁場的方向1181可以具有與由于感應電流而形成的磁場的方向1183的相位相反的相位，因此，總磁場的強度可以減小。因此，在源共振器1150的中心，總磁場的強度可以減小，但是在源共振器1150外部，總磁場的強度可以增大。
[0150]饋電器1160可以通過調(diào)節(jié)饋電器1160的內(nèi)部面積來確定輸入阻抗。輸入阻抗是指沿從饋電器1160到源共振器1150的方向觀察到的阻抗。當饋電器1160的內(nèi)部面積增大時，輸入阻抗可以增大。反之，當饋電器1160的內(nèi)部面積減小時，輸入阻抗可以減小。因為即便輸入阻抗減小，但是磁場在源共振器1150中隨機地分布，所以輸入阻抗的值可以基于目標設備的位置而變化。因此，可能需要分離的匹配網(wǎng)絡以便將輸入阻抗與功率放大器的輸出阻抗進行匹配。例如，當輸入阻抗增大時，分離的匹配網(wǎng)絡可以由于將增大的輸入阻抗與相對較小的輸出阻抗進行匹配。
[0151]舉例來說，當目標共振器具有與源共振器1150相同的配置，并且當目標共振器的饋電器具有與饋電器1160相同的配置時，可能需要分離的匹配網(wǎng)絡，因為在目標共振器中流動的電流的方向具有與在目標共振器的饋電器中流動的感應電流的方向的相位相反的相位。
[0152]圖12是示出根據(jù)實施例的無線功率發(fā)送裝置的示例的圖。
[0153]參考圖12 (a)，無線功率發(fā)送裝置可以包括源共振器1210和饋電單元1220。源共振器1210可以包括電容器1211。饋電單元1220可以電連接至電容器1211的兩端。
[0154]圖12 (b)詳細地示出圖12 (a)的無線功率發(fā)送裝置的結構。源共振器1210可以包括第一傳輸線、第一導體1241、第二導體1242、和至少一個第一電容器1250。
[0155]第一電容器1250可以串聯(lián)地插入在第一傳輸線中的第一信號傳導部分1231和第二信號傳導部分1232之間，并且電場可以被限制在第一電容器1250內(nèi)部。例如，第一傳輸線可以包括位于第一傳輸線的上部的至少一個導體，并且還可以包括位于第一傳輸線的下部的至少一個導體。電流可以流過布置在第一傳輸線的上部中的至少一個導體，并且布置在第一傳輸線的下部中的至少一個導體可以電接地。例如，布置在第一傳輸線的上部中的導體可以被分為，并且從而被稱為第一信號傳導部分1231和第二信號傳導部分1232。布置在第一傳輸線的下部中的導體可以被稱為第一接地傳導部分1233。
[0156]如圖12 (b)中所示，源共振器1210可以具有二維(2D)結構。第一傳輸線可以包括位于第一傳輸線的上部的第一信號傳導部分1231和第二信號傳導部分1232。此外，第一傳輸線可以包括位于第一傳輸線的下部的第一接地傳導部分1233。第一信號傳導部分1231和第二信號傳導部分1232可以被布置為面向第一接地傳導部分1233。電流可以流過第一信號傳導部分1231和第二信號傳導部分1232。
[0157]此外，如圖12 (b)中所示，第一信號傳導部分1231的一端可以短路連接至第一導體1241,而第一信號傳導部分1231的另一端可以連接至第一電容器1250。第二信號傳導部分1232的一端可以短路連接至第二導體1242，而第二信號傳導部分1232的另一端可以連接至第一電容器1250。因此,第一信號傳導部分1231、第二信號傳導部分1232、第一接地傳導部分1233、以及導體1241和1242可以彼此連接，以使得源共振器1210可以具有電閉環(huán)結構。術語“環(huán)結構”可以包括，例如，多邊形結構，諸如圓形結構、矩形結構等?！熬哂协h(huán)結構”可以被用來指示電路是電封閉的。
[0158]第一電容器1250可以被插入到第一傳輸線的中間部分。例如,第一電容器1250可以被插入打到第一信號傳導部分1231與第二信號傳導部分1232之間的空間中。第一電容器1250可以具有集總元件、分布元件等的形狀。例如，具有分布元件的形狀的分布電容器可以包括鋸齒形導線、以及鋸齒形導線之間的具有高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。
[0159]當?shù)谝浑娙萜?250被插入到第一傳輸線時，源共振器1210可以具有超材料(metamaterial)的特性。超材料指示還沒有在大自然中發(fā)現(xiàn)的具有預定電學性質(zhì)的材料，因而可以具有人工設計的結構。存在于大自然中的材料的電磁特性可以具有獨特的磁導率或獨特的介電常數(shù)。大多數(shù)材料可以具有正磁導率或正介電常數(shù)。
[0160]在大多數(shù)材料的情況下，右手定則可以適用于電場、磁場、和玻印廷矢量，因此，相應的材料可以被稱為右手材料(RHM)。然而，基于相應的介電常數(shù)或磁導率的符號，具有大自然中不存在的磁導率或介電常數(shù)的超材料可以被分類為電單負(ENG)材料、磁單負(MNG)材料、雙負(DNG)材料、負折射率(NRI)材料、左手(LH)材料等。
[0161]當作為集總元件插入的第一電容器1250的電容被適當?shù)卮_定時，源共振器1210可以具有超材料的特性。因為通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)第一電容器1250的電容，源共振器1210可以具有負磁導率，所以源共振器1210也可以被稱為MNG共振器。可以應用各種基準來確定第一電容器1250的電容。例如，所述各種基準可以包括使得源共振器1210能夠具有超材料的特性的基準、使得源共振器1210在目標頻率下能夠具有負磁導率的基準、使得源共振器1210在目標頻率下能夠具有零階共振特性的基準等?；谏鲜龌鶞手械闹辽僖粋€基準，可以確定第一電容器1250的電容。
[0162]也被稱為MNG共振器1210的源共振器1210可以具有零階共振特性，即，將傳播常數(shù)為“O”的頻率作為共振頻率。因為源共振器1210可以具有零階共振特性，因此共振頻率可以相對于MNG共振器1210的物理尺寸獨立。通過適當?shù)卦O計第一電容器1250，MNG共振器1210可以充分地改變共振頻率。因此，MNG共振器1210的物理尺寸可以不改變。
[0163]在近場中，電場可以集中在被插入到第一傳輸線的第一電容器1250上。因此，由于第一電容器1250,在近場中磁場變成支配性的。MNG共振器1210可以使用集總兀件的第一電容器1250而具有相對較高的Q因數(shù)，因而，可以增強功率傳輸?shù)男?。例如，Q因數(shù)可以在無線功率傳輸中指示歐姆損耗的等級或者電抗相對于電阻的比率?？梢愿鶕?jù)Q因數(shù)的增大而提高無線功率傳輸?shù)男省?br> [0164]雖然圖12(b)中未示出，但是還可以提供磁芯以穿過MNG共振器1210。磁芯可以執(zhí)行增加功率傳輸距離的功能。
[0165]參考圖12 (b)，饋電單元1220可以包括第二傳輸線、第三導體1271、第四導體1272、第五導體1281、和第六導體1282。
[0166]第二傳輸線可以包括位于第二傳輸線的上部的第三信號傳導部分1261和第四信號傳導部分1262。此外，第二傳輸線可以包括位于第二傳輸線的下部的第二接地傳導部分1263。第三信號傳導部分1261和第四信號傳導部分1262可以被布置為面向第二接地傳導部分1263。電流可以流過第三信號傳導部分1261和第四信號傳導部分1262。
[0167]此外，如圖12 (b)中所示，第三信號傳導部分1261的一端可以短路連接至第三導體1271，而第三信號傳導部分1261的另一端可以連接至第五導體1281。第四信號傳導部分1262的一端可以短路連接至第四導體1272，而第四信號傳導部分1262的另一端可以連接至第六導體1282。第五導體1281可以連接至第一信號傳導部分1231，而第六導體1282可以連接至第二信號傳導部分1232。第五導體1281和第六導體1282可以并聯(lián)連接至第一電容器1250的兩端。這里，第五導體1281和第六導體1282可以用作輸入端口，以便接收RF信號的輸入。
[0168]因此,第三信號傳導部分1261、第四信號傳導部分1262、第二接地傳導部分1263、第三導體1271、第四導體1272、第五導體1281、第六導體1282、和源共振器1210可以彼此連接，以使得源共振器1210和饋電單元1220可以具有電閉環(huán)結構。術語“環(huán)結構”可以包括，例如，多邊形結構，諸如圓形結構、矩形結構等。當經(jīng)由第五導體1281或第六導體1282接收到RF信號時，輸入電流可以在饋電單元1220和源共振器1210中流動，可以由于輸入電流而形成磁場，并且所形成的磁場可以將電流感應到源共振器1210。在饋電單元1220中流動的輸入電流的方向可以與在源共振器1210中流動的感應電流的方向一致，因此，在源共振器1210的中心總磁場的強度可以增大，但是在源共振器1210外部總磁場的強度可以減小。
[0169]可以基于源共振器1210和饋電單元1220之間的區(qū)域的面積來確定輸入阻抗，因此，可以不需要用于將輸入阻抗與功率放大器的輸出阻抗進行匹配的分離的匹配網(wǎng)絡。例如，即使當使用匹配網(wǎng)絡時，也可以通過調(diào)節(jié)饋電單元1220的尺寸來確定輸入阻抗，因而可以簡化匹配網(wǎng)絡的結構。簡化的匹配網(wǎng)絡的結構可以最小化匹配網(wǎng)絡的匹配損耗。
[0170]第二傳輸線、第三導體1271、第四導體1272、第五導體1281、和第六導體1282可以形成與源共振器1210相同的結構。在源共振器1210具有環(huán)結構的示例中，饋電單元1220也可以具有環(huán)結構。在源共振器1210具有圓形結構的另一個示例中，饋電單元1220也可以具有圓形結構。
[0171]如上所述的源共振器1210的配置和饋電單元1220的配置分別可以同樣地應用于目標共振器和目標共振器的饋電單元。當如上所述配置目標共振器的饋電單元時，饋電單元可以通過調(diào)節(jié)饋電單元的尺寸將目標共振器的輸出阻抗與饋電單元的輸入阻抗進行匹配。因此，可以不使用分離的匹配網(wǎng)絡。
[0172]圖13是示出根據(jù)實施例的基于饋電單元的饋電的、源共振器內(nèi)部的磁場分布的示例的圖。
[0173]饋電操作可以指將功率供應給無線功率發(fā)送裝置中的源共振器，或者指將AC功率供應給無線功率接收裝置中的整流單元。圖13 (a)示出在饋電單元中流動的輸入電流的方向和在源共振器中感應的感應電流的方向。此外，圖13 (a)示出由于饋電單元的輸入電流而形成的磁場的方向、和由于源共振器的感應電流而形成的磁場的方向。圖13 (a)更加簡要地示出圖18 (a)的源共振器1810和饋電單元1820。圖13 (b)示出饋電單元的等效電路和源共振器的等效電路。
[0174]參考圖13 (a)，饋電單元的第五導體或第六導體可以用作輸入端口 1310。輸入端口 1310可以接收RF信號的輸入?？梢詮墓β史糯笃鬏敵鯮F信號。功率放大器可以根據(jù)目標設備的需求而增大或減小RF信號的幅度。由輸入端口 1310接收的RF信號可以以在饋電單元中流動的輸入電流的形式來顯示。輸入電流可以沿著饋電單元的傳輸線按順時針方向在饋電單元中流動。饋電單元的第五導體可以電連接至源共振器。更具體地說，第五導體可以連接至源共振器的第一信號傳導部分。因此，輸入電流可以在源共振器中流動，也可以在饋電單元中流動。輸入電流可以按逆時針方向在源共振器中流動。在源共振器中流動的輸入電流可以導致形成磁場，從而由于該磁場而在源共振器中產(chǎn)生感應電流。感應電流可以按順時針方向在源共振器中流動。這里，感應電流可以將能量傳遞到源共振器的電容器，并且由于該感應電流可以形成磁場。在饋電單元和源共振器中流動的輸入電流可以由圖13 Ca)的實線指示，而在源共振器中流動的感應電流可以由圖13 Ca)的虛線指示。
[0175]可以基于右手定則來確定由于電流而形成的磁場的方向。如圖13 (a)中所示，在饋電單元內(nèi)部，由于饋電單元中流動的輸入電流而形成的磁場的方向1321可以與由于源共振器中流動的感應電流而形成的磁場的方向1323 —致。因此，在饋電單元內(nèi)部總磁場的強度可以增大。
[0176]此外，在饋電單元和源共振器之間的區(qū)域中，由于饋電單元中流動的輸入電流而形成的磁場的方向1333可以具有與由于源共振器中流動的感應電流而形成的磁場的方向1331的相位相反的相位。因此，在饋電單元和源共振器之間的區(qū)域中總磁場的強度可以減小。
[0177]典型地，在具有環(huán)結構的源共振器的中心，磁場強度減小，而在源共振器外部，磁場強度增大。然而，參考圖13(a)，饋電單元可以電連接至源共振器的電容器的兩端，因此，源共振器的感應電流可以按照與饋電單元的輸入電流相同的方向流動。因為源共振器的感應電流按照與饋電單元的輸入電流相同的方向流動，所以總磁場的強度在饋電單元內(nèi)部可以增大，而在饋電單元外部可以減小。結果，由于饋電單元，在具有環(huán)結構的源共振器的中心，總磁場的強度可以增大，而在源共振器外部總磁場的強度可以減小。因此，在源共振器內(nèi)部總磁場的強度可以被均衡。此外，從源共振器向目標共振器傳遞功率的功率傳輸效率可以與在源共振器中形成的總磁場的強度成比例。換句話說，當在源共振器的中心總磁場的強度增大時，功率傳輸效率也可以提高。
[0178]參考圖13 (b)，饋電單元1340和源共振器1350可以通過等效電路來表示。沿從饋電單元1340到源共振器1350的方向觀察的輸入阻抗Zin可以如下面的等式中所給出的那樣來計算:
[0179]
【權利要求】
1.一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括: 向至少一個目標設備發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號； 向所述至少一個目標設備發(fā)送充電功率，充電功率被用于為所述至少一個目標設備充電； 從所述至少一個目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個；以及 基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個，檢測位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)的目標設備。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括，在發(fā)送喚醒請求信號之前，由源設備向所述至少一個目標設備發(fā)送喚醒功率，喚醒功率被用于激活所述至少一個目標設備中的每一個的通信功能和控制功能。
3.如權利要求2所述的方法，其中，通過在源設備的源共振器與所述至少一個目標設備中的每一個的目標共振器之間形成的磁耦合來傳送喚醒功率和充電功率。
4.如權利要求3所述的方法，其中，用于形成磁耦合的共振頻率的頻帶不同于用于被用來向所述至少一個目標設備發(fā)送喚醒請求信號的通信的頻率的頻帶。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述發(fā)送喚醒請求信號包括: 由源設備檢測多個通信信道； 從所述多個通信信道當中`選擇具有最佳狀態(tài)的通信信道；以及 通過所選擇的通信信道發(fā)送喚醒請求信號。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述喚醒請求信號包括用于請求所述至少一個目標設備維持由源設備選擇的通信信道的信道固定命令。
7.如權利要求6所述的方法，進一步包括: 分配用于識別位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)的目標設備的控制標識符(ID)。
8.如權利要求6所述的方法，其中，當喚醒請求信號的接收靈敏度等于或高于預設值，并且當充電功率的接收電平等于或高于預設電平時，源設備確定發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息的目標設備位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)。
9.一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括: 由源設備向至少一個目標設備發(fā)送喚醒功率，喚醒功率被用于激活所述至少一個目標設備中的每一個的通信功能和控制功能； 向所述至少一個目標設備發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號； 基于預設的傳輸定時向所述至少一個目標設備發(fā)送充電功率，充電功率被用于為所述至少一個目標設備充電； 從所述至少一個目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、關于所述至少一個目標設備的喚醒時間的信息、和關于充電功率的接收定時的信息中的至少一個。
10.如權利要求9所述的方法，其中，所述預設的傳輸定時不同于位于離源設備預定距離內(nèi)的相鄰源設備的充電功率傳輸定時。
11.如權利要求9所述的方法，進一步包括: 基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、關于所述至少一個目標設備的喚醒時間的信息、和關于充電功率的接收定時的信息中的至少一個，檢測位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)的目標設備。
12.如權利要求11所述的方法，其中，當喚醒請求信號的接收靈敏度等于或高于預設值，并且當關于充電功率的接收定時的信息與預設的傳輸定時相匹配時，源設備確定發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息的目標設備位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)。
13.如權利要求9所述的方法，其中，關于充電功率的接收定時的信息包括關于充電功率的接收時段的信息、關于充電功率的接收起始時間的信息、和關于充電功率的接收結束時間的信息。
14.一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括: 從源設備接收用于激活通信功能和控制功能的喚醒功率； 使用喚醒功率激活通信模塊； 從源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號； 從源設備接收用于執(zhí)行充電的充電功率；以及 基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、和關于充電功率的接收電平的信息，從源設備接收分配的控制標識符(ID)。
15.一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括: 從源設備接收用于激活通信功能和控制功能的喚醒功率； 使用喚醒功率激活通信模塊； 從源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號； 基于預設的傳輸定時從源設備接收充電功率；以及 基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息，從源設備接收分配的控制標識符(ID)。
16.一種在無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中控制通信和功率的方法，該方法包括: 從第一源設備接收用于激活通信功能和控制功能的喚醒功率； 使用喚醒功率激活通信模塊； 從第二源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號；以及 向第二源設備發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息。
17.如權利要求16所述的方法，進一步包括: 基于第一傳輸定時從第一源設備接收充電功率；以及 向第二源設備發(fā)送關于充電功率的接收電平的信息和關于充電功率的接收定時的信息中的至少一個。
18.—種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中的無線功率發(fā)送裝置，該無線功率發(fā)送裝置包括: 功率轉(zhuǎn)換器，用于通過使用共振頻率將直流(DC)電壓轉(zhuǎn)換為交流(AC)電壓來產(chǎn)生喚醒功率或 充電功率； 源共振器，用于通過磁耦合向目標設備發(fā)送喚醒功率或充電功率；以及控制/通信單元，用于經(jīng)由帶外通信向目標設備發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號，并且從目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個。
19.如權利要求18所述的無線功率發(fā)送裝置，其中，所述控制/通信單元基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息中的至少一個，檢測位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)的目標設備。
20.如權利要求19所述的無線功率發(fā)送裝置，其中，當喚醒請求信號的接收靈敏度等于或高于預設值，并且當充電功率的接收電平等于或高于預設電平時，所述控制/通信單元確定發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息的目標設備位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)。
21.一種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中的無線功率發(fā)送裝置，該無線功率發(fā)送裝置包括: 功率轉(zhuǎn)換器，用于通過使用共振頻率將直流(DC)電壓轉(zhuǎn)換為交流(AC)電壓來產(chǎn)生喚醒功率或充電功率； 源共振器，用于通過磁耦合向目標設備發(fā)送喚醒功率或充電功率；以及控制/通信單元，用于經(jīng)由帶外通信向目標設備發(fā)送用于初始通信的喚醒請求信號，控制充電功率的傳輸定時，并且從目標設備接收關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、關于目標設備的喚醒時間的信息、和關于充電功率的接收定時的信息中的至少一個。
22.如權利要求21所述的無線功率發(fā)送裝置，其中，所述控制/通信單元基于關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息，檢測位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)的目標設備。
23.如權利要求22所述的無線功率發(fā)送裝置，其中，當喚醒請求信號的接收靈敏度等于或高于預設值，并且當關于充電功率的接收定時的信息與預設的傳輸定時相匹配時，所述控制/通信單元確定發(fā)送關于喚醒請`求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收定時的信息的目標設備位于源設備的功率傳輸區(qū)域內(nèi)。
24.一種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中的無線功率接收裝置，該無線功率接收裝置包括: 目標共振器，用于通過磁耦合從源設備接收喚醒功率或充電功率，喚醒功率被用于激活通信功能和控制功能，而充電功率被用于執(zhí)行充電； 通信模塊，用于從源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號，并且向源設備發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息和關于充電功率的接收電平的信息，所述通信模塊被喚醒功率激活；以及 控制器，用于檢測關于充電功率的接收定時的信息、關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息、和關于充電功率的接收電平的信息。
25.一種無線功率發(fā)送與充電系統(tǒng)中的無線功率接收裝置，該無線功率接收裝置包括: 目標共振器，用于通過磁耦合從第一源設備接收喚醒功率，喚醒功率被用于激活通信功能和控制功能； 通信模塊，用于從第二源設備接收用于初始通信的喚醒請求信號，并且向第二源設備發(fā)送關于喚醒請求信號的接收靈敏度的信息，所述通信模塊被喚醒功率激活；以及控制器，用于檢測喚醒請求信號的接收靈敏度。
26.一種在無線功率傳輸系統(tǒng)中執(zhí)行通信和無線地發(fā)送功率的方法，該方法包括: 無線地發(fā)送喚醒功率，喚醒功率被用于喚醒目標設備； 廣播配置信號，配置信號被用于配置無線功率傳輸網(wǎng)絡； 從目標設備接收包括配置信號的接收靈敏度的值的搜索幀； 允許目標設備加入無線功率傳輸網(wǎng)絡，并且向目標設備發(fā)送用于在無線功率傳輸網(wǎng)絡中識別目標設備的標識符；以及 通過功率控制產(chǎn)生充電功率，并且向目標設備無線地發(fā)送充電功率。
27.一種在無線功率傳輸系統(tǒng)中執(zhí)行通信和無線地發(fā)送功率的方法，該方法包括: 從多個源設備中的至少一個接收喚醒功率； 使用喚醒功率激活通信功能； 接收用于配置所述多個源設備中的每一個的無線功率傳輸網(wǎng)絡的配置信號； 基于配置信號的接收靈敏度選擇源設備；以及 從所選擇 的源設備無線地接收功率。
【文檔編號】H02J17/00GK103782486SQ201280043810
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年7月6日 優(yōu)先權日:2011年7月7日
【發(fā)明者】金南倫, 權相旭, 洪榮澤 申請人:三星電子株式會社