本發(fā)明涉及無線電力發(fā)送器以及無線電力發(fā)送方法，并且更具體地，涉及能夠?qū)σ粋€或多個無線電力接收器充電的無線電力發(fā)送器以及無線電力發(fā)送方法。

背景技術(shù)：

與通過電線發(fā)送能量并將其用作用于電子設(shè)備的電源的現(xiàn)有方法截然相反，非接觸式無線充電是無需電線的電磁傳輸能量的能量傳輸方法。非接觸式無線發(fā)送方法包括電磁感應(yīng)和諧振耦合。電磁感應(yīng)是其中電力發(fā)送部件在電力發(fā)送線圈(初級線圈)中產(chǎn)生磁場的電力傳輸方法，并且其中接收線圈(次級線圈)被放置在可感應(yīng)到電流的位置上。諧振耦合是使用初級線圈與次級線圈之間的諧振的能量傳輸，其中諧振模式的能量耦合在作為初級線圈的線圈與以相同的頻率諧振的次級線圈之間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

近來，正在開發(fā)用于移動裝置的電磁感應(yīng)無線充電器-即，無線電力發(fā)送器-。值得注意的是，WPC(無線充電聯(lián)盟)正在努力進(jìn)行無線電力發(fā)送技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)無線電力發(fā)送器之間的互操作性。

已發(fā)布的WPC標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計用于對低功率移動裝置進(jìn)行充電的低功率規(guī)范。然而，隨著移動裝置的多樣化以及對更高充電效率的需要，存在對于較高功率充電日益增長的需求。此外，由于無線充電技術(shù)正迅速成為商業(yè)可用的，因此為了用戶方便還需要使得多個移動裝置能夠同時進(jìn)行充電的方法。

技術(shù)解決方案

本發(fā)明是試圖解決上述技術(shù)問題而進(jìn)行的，本發(fā)明的一個實施方式提供了一種無線電力發(fā)送器，其能夠?qū)Χ鄠€無線電力接收器進(jìn)行充電，該無線電力發(fā)送器包括：多個線圈單元；主半橋逆變器，主脈沖信號被施加至所述主半橋逆變器；多個子半橋逆變器，第一子脈沖信號或第二子脈沖信號被施加至所述多個子半橋逆變器；電流傳感器，其監(jiān)測所述線圈單元的電流；以及通信和控制單元，其控制施加至所述主半橋逆變器和所述子半橋逆變器的所述脈沖信號并與所述無線電力接收器進(jìn)行通信，其中，所述子半橋逆變器被分別連接至所述線圈單元，并且所述第一子脈沖信號可以是所述主脈沖信號的反相版本，所述第二子脈沖信號可以是所述主脈沖信號的相位控制版本。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送器中，所述通信和控制單元可以將所述第二子脈沖信號施加至所述子半橋逆變器中的至少一個以發(fā)現(xiàn)電力接收器。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送器中，當(dāng)所述線圈單元中的至少一個從電力接收器接收到響應(yīng)時，所述通信和控制單元可以通過將所述第一子脈沖信號施加至連接到已從所述電力接收器接收到所述響應(yīng)的所述線圈單元的所述子半橋逆變器來執(zhí)行電力發(fā)送。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送器中，當(dāng)所述線圈單元中的至少一個未從電力接收器接收到響應(yīng)時，所述通信和控制單元可以禁用所述子半橋逆變器。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送器中，當(dāng)從其接收到響應(yīng)的所述無線電力接收器是感應(yīng)型無線電力接收器時，所述通信和控制單元可以通過控制施加至所述子半橋逆變器的第二電力信號的相位來執(zhí)行電力發(fā)送。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送器中，來自所述無線電力接收器的所述響應(yīng)可以包括模式信息，并且所述模式信息可以指示所述無線電力接收器是感應(yīng)型還是諧振型。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送器中，所述第二子脈沖信號可以要么同時要么順序地被施加至所述子半橋逆變器中的至少一個。

本發(fā)明的另一實施方式提供了一種用于無線電力發(fā)送器的無線電力發(fā)送方法，所述無線電力發(fā)送器包括主半橋逆變器和多個子半橋逆變器，所述方法包括以下步驟：設(shè)置選擇信號以將第二子脈沖信號施加至所述子半橋逆變器中的至少一個；通過將使能信號施加至所述至少一個子半橋逆變器來將電力發(fā)送至至少一個線圈單元；以及當(dāng)所述至少一個線圈單元從無線電力接收器接收到響應(yīng)時，改變所述選擇信號以將第一子脈沖信號施加至所述至少一個子半橋逆變器，其中，所述第一子脈沖信號是施加至所述主半橋逆變器的主脈沖信號的反相版本，并且所述第二子脈沖信號是所述主脈沖信號的相位控制版本。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送方法還可以包括，當(dāng)所述至少一個線圈單元未從無線電力接收器接收到響應(yīng)時，停止施加所述使能信號。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送方法還可以包括以下步驟，當(dāng)所述至少一個線圈單元從無線電力接收器接收到響應(yīng)時，確定所述無線電力接收器是感應(yīng)型還是諧振型。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送方法還可以包括以下步驟，當(dāng)所述無線電力接收器是感應(yīng)型時，控制所述第二子脈沖信號的所述相位，而不是改變所述選擇信號。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送方法中，來自所述無線電力接收器的所述響應(yīng)可以包括模式信息，并且所述模式信息可以指示所述無線電力接收器是感應(yīng)型還是諧振型。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送方法中，所述使能信號要么同時要么順序地被施加至所述至少一個子半橋逆變器。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明的無線電力發(fā)送器可以通過識別無線電力接收器是諧振型還是感應(yīng)型來以適當(dāng)?shù)姆绞娇刂齐娏Πl(fā)送。

具體地，根據(jù)本發(fā)明的無線電力發(fā)送器可以通過接收來自無線電力接收器的模式信息來識別該無線電力接收器的類型。優(yōu)選地，無線電力發(fā)送器可以通過發(fā)送模式信息來指示其支持的充電類型-感應(yīng)型或諧振型-。

此外，根據(jù)本發(fā)明的無線電力發(fā)送器可以包括主半橋逆變器和多個子半橋逆變器，并且可以將多個子脈沖信號施加至所述子半橋逆變器以將用于通信的電力或用于充電的電力施加至多個線圈單元。利用該結(jié)構(gòu)，無線電力發(fā)送器可以在通信電力與充電電力之間有效地切換，并因此有效地發(fā)現(xiàn)多個無線電力接收器并對它們進(jìn)行充電。而且，利用該結(jié)構(gòu)，可以減小電路復(fù)雜性，并且可以單獨且有效地控制多個線圈單元。

另外，根據(jù)本發(fā)明的無線電力發(fā)送器可以有效地發(fā)現(xiàn)不同類型的無線電力接收器并針對各個類型執(zhí)行充電控制。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送/接收系統(tǒng)。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送/接收方法的框圖。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式在感應(yīng)模式下的電力傳輸控制的方法。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送設(shè)備。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力接收設(shè)備。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送方法。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式由電力接收器發(fā)送的配置分組和由電力發(fā)送器發(fā)送的配置分組。

圖8示出了根據(jù)電力發(fā)送器的類型及電力接收器的類型的不同的操作方法和控制流。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的ID分配分組。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式在電力傳輸期間用于數(shù)據(jù)通信的幀結(jié)構(gòu)。

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的同步分組。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送器的視圖。

圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送器的視圖。

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的主脈沖信號、子脈沖信號以及多路復(fù)用器的輸出脈沖信號。

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式操作無線電力發(fā)送器的方法。

圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的電力發(fā)送器的視圖。

圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的電力發(fā)送器的視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)參考。下面將參照附圖給出的詳細(xì)描述旨在說明本發(fā)明的示例性實施方式，而不是僅僅示出可根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的實施方式。前面的描述闡述了很多具體細(xì)節(jié)來表達(dá)對本發(fā)明的全面的理解。然而，對于一個本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實施。

本文所使用的大部分術(shù)語是已廣泛用于本發(fā)明構(gòu)思所屬的技術(shù)領(lǐng)域的一般術(shù)語，但一些術(shù)語是在某些情況下由申請人任意地選擇的，在下面的描述中將對它們的含義進(jìn)行詳細(xì)說明。因此，本發(fā)明應(yīng)利用術(shù)語的預(yù)定含義而非它們的簡單名稱和含義來理解。

近來，正在開發(fā)用于包括移動裝置的各種電子產(chǎn)品的電磁感應(yīng)無線充電器-即，無線電力發(fā)送器-。值得注意的是，WPC(無線充電聯(lián)盟)正在努力進(jìn)行無線電力發(fā)送/接收技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)無線電力發(fā)送器之間的互操作性。在本說明書中，移動裝置指的是諸如移動電話、平板電腦、筆記本電腦、電動牙刷等可以是手持和攜帶的電子設(shè)備。在本說明書中，移動裝置將作為接收無線電力的電子裝置的示例而被描述；然而，這僅僅是一個實施方式，并且應(yīng)顯而易見的是，本發(fā)明針對的是包括無線電力接收器的某一電子裝置。

最近開發(fā)的無線充電系統(tǒng)支持高達(dá)約5W的低功率發(fā)送/接收。然而，隨著近來更大的移動裝置和更高的電池容量的趨勢，利用低功率充電存在諸如較長充電時間和較低效率的問題。因此，目前正在開發(fā)無線充電系統(tǒng)以支持高達(dá)15W的中等功率發(fā)送/接收。本著這一點，額外包含用于對多個電子裝置進(jìn)行充電的諧振耦合的無線充電系統(tǒng)也正在開發(fā)之中。本發(fā)明涉及一種額外包含諧振耦合額無線充電系統(tǒng)，并旨在提出一種與低功率/中等功率感應(yīng)無線充電發(fā)送器/接收器兼容的諧振無線充電發(fā)送器/接收器。

在下文中，無線電力發(fā)送器可被簡稱為電力發(fā)送器或發(fā)送器，并且無線電力接收器可被簡稱為電力接收器或接收器。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線電力發(fā)送/接收系統(tǒng)。

在圖1中，無線電力發(fā)送/接收系統(tǒng)包括無線地接收電力的移動裝置1010以及基站1020。

移動裝置1010包括：電力接收器1040，其通過次級線圈接收無線電力；以及負(fù)載1030，其通過電力接收器獲得所接收到的電力，并且將其施加到所述裝置。電力接收器1040可以包括：電力獲取單元1080，其通過次級線圈接收無線電力信號并將其轉(zhuǎn)換為電能；以及通信和控制單元1090，其控制向電力發(fā)送器1050以及來自電力發(fā)送器1050的通信和電力信號發(fā)送/接收(電力發(fā)送/接收)。

基站1020是提供感應(yīng)電力或諧振電力的裝置，該基站可以包括一個或多個電力發(fā)送器1050和1060以及系統(tǒng)單元1070。電力發(fā)送器1050可以發(fā)送感應(yīng)/諧振電力并控制電力發(fā)送。電力發(fā)送器1050可以包括：電力轉(zhuǎn)換單元1100，其將電能轉(zhuǎn)換為電力信號并借助通過主線圈創(chuàng)建磁場來傳輸電力信號；以及通信和控制單元1110，其對至電力接收器的通信和電力傳輸進(jìn)行控制來以適當(dāng)?shù)牡燃墏鬏旊娏?。系統(tǒng)單元1070可以控制基站的其它操作，諸如輸入電力供應(yīng)、多個電力發(fā)送器的控制以及用戶界面?；?020以下可以被稱為電力發(fā)送設(shè)備。

電力發(fā)送器可以通過控制操作點來控制發(fā)送功率。要被控制的操作點可對應(yīng)于頻率(相位)、占空比以及電壓振幅的組合。電力接收器可以通過控制頻率(相位)、占空比/占空率以及輸入電壓振幅中的至少一個來控制傳輸?shù)墓β?。而且，電力發(fā)送器可以供應(yīng)恒定電力，并且電力接收器可以通過控制諧振頻率來控制接收功率。

在下文中，線圈或線圈部分可以包括線圈和靠近該線圈的至少一個元件，并且被稱為線圈組件、線圈單元或者單元。

在本說明書中，電力發(fā)送器/接收器可以在感應(yīng)模式或諧振模式下操作。在感應(yīng)模式下，操作模式可以根據(jù)所發(fā)送或接收的電力量被分為低功率模式和中等功率模式。

在感應(yīng)模式下，電力發(fā)送器/接收器可以按給定的能力/等級來發(fā)送和接收電力。例如，電力發(fā)送等級可被分為低功率發(fā)送、中等功率發(fā)送、高功率發(fā)送等。在本說明書中，高達(dá)約5W的無線電力發(fā)送/接收可被稱為低功率模式發(fā)送/接收，并且高達(dá)15W的無線電力發(fā)送/接收可被稱為中等功率模式發(fā)送/接收。在一些實施方式中，低功率可對應(yīng)于0W至10W，中等功率可對應(yīng)于10W至20W。

在諧振模式下，電力發(fā)送器可同時向多個電力接收器供應(yīng)電力。因此，諧振模式也可被稱為共享模式。在諧振模式下，電力發(fā)送器/接收器可以按不同于感應(yīng)模式的方式來發(fā)送或接收電力。與共享模式相反，感應(yīng)模式可被稱為互斥模式。

現(xiàn)在，首先將對電力發(fā)送/接收階段進(jìn)行描述。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送/接收方法的框圖。

在根據(jù)本發(fā)明的無線充電系統(tǒng)中，可以按五個階段執(zhí)行無線充電。所述五個階段包括選擇階段S2010、ping階段S2020、識別&配置階段S2030、協(xié)商階段S2040以及電力傳輸階段S2050。在低功率模式的電力發(fā)送/接收中可以省去協(xié)商階段S2040。也就是說，在低功率模式下，按四個階段執(zhí)行電力發(fā)送/接收，并且協(xié)商階段S2040可以在中等功率模式下附加地執(zhí)行。

在選擇階段S2010中，電力發(fā)送器監(jiān)測接口表面物體的裝入或移除。如圖2所示，無線電力發(fā)送器可以通過施加電力信號檢測所接觸的異物。換句話說，電力發(fā)送器可以通過向主線圈施加短電力信號并檢測該主線圈中由該電力信號生成的電流來監(jiān)測是否存在異物。如果電力發(fā)送器接收在選擇階段S2010中監(jiān)測到的信號強度信息(分組)并且基于該信息檢測物體，則其可以嘗試選擇該物體是電力接收器或者僅僅是異物(如鑰匙、硬幣等)。為了使該選擇起作用，電力發(fā)送器可以執(zhí)行ping階段S2020、識別&配置階段S2030、和協(xié)商階段S2040中的至少一個。

在ping階段S2020中，電力發(fā)送器可以執(zhí)行數(shù)字ping并等待來自電力接收器的響應(yīng)。數(shù)字ping是指用于檢測和識別電力接收器的電力信號的應(yīng)用/發(fā)送。如果電力發(fā)送器發(fā)現(xiàn)電力接收器，則電力發(fā)送器可以擴展該數(shù)字ping以進(jìn)入識別&配置階段S2030。

在識別&配置階段S2030中，電力發(fā)送器可以識別所選擇的電力接收器并獲得該電力接收器的配置信息，諸如最大電力量。換句話說，電力發(fā)送器可以接收識別&配置信息并獲得有關(guān)電力接收器的信息，并且使用該信息來建立電力傳輸協(xié)約。該電力傳輸協(xié)約可以包含對表征隨后的電力傳輸階段S2050中的電力傳輸?shù)亩鄠€參數(shù)的限制。

在協(xié)商階段S2040中，電力接收器可以與電力發(fā)送器協(xié)商以便創(chuàng)建附加的電力傳輸協(xié)約。換句話說，電力發(fā)送器從電力接收器接收協(xié)商請求/信息，并且協(xié)商階段S2040可以僅當(dāng)所述接收器在識別&配置階段S2030中被識別為中等功率接收器時才被執(zhí)行。在協(xié)商階段S2040中，可以對諸如電力發(fā)送器的保證功率等級以及電力接收器的最大功率的附加參數(shù)進(jìn)行協(xié)商。如果電力接收器是低功率接收器，則可以省去協(xié)商階段S2040，并且電力發(fā)送器可以從識別&配置階段S2030直接進(jìn)入電力傳輸階段S2050。

在電力傳輸階段S2050中，電力發(fā)送器向電力接收器無線提供電力。電力發(fā)送器可以接收用于發(fā)送電力的控制數(shù)據(jù)并基于該控制數(shù)據(jù)來控制電力傳輸。違反任何對電力傳輸期間的電力傳輸協(xié)約中的那些參數(shù)中的任何參數(shù)的狀態(tài)限制都會導(dǎo)致電力發(fā)送器中斷電力傳輸-系統(tǒng)返回至選擇階段S2010。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式在感應(yīng)模式下的電力傳輸控制的方法。

圖3中的電力發(fā)送器3010和電力接收器3020各自可包括電力轉(zhuǎn)換單元3030和電力獲取單元3040，如圖1中所例示的。

在上述感應(yīng)模式下的電力傳輸階段S2050中，電力發(fā)送器和電力接收器可以通過隨電力發(fā)送/接收一起執(zhí)行通信來控制電力傳輸?shù)牧俊ｋ娏Πl(fā)送器和電力接收器在特定控制點工作。該控制點是指電力傳輸期間在電力接收器的輸出端提供的電壓和電流的組合。

更具體地，電力接收器選擇所期望的控制點-所期望的輸出電流和/或電壓、在移動裝置中的特定位置測得的溫度等。另外，電力接收器確定其當(dāng)前工作的實際控制點。利用所期望的控制點和實際控制點，電力接收器可以計算控制誤差值并將該控制誤差值作為控制誤差分組發(fā)送至電力發(fā)送器。

然后，電力發(fā)送器可以使用所接收到的控制誤差分組以通過設(shè)置和控制新的操作點(振幅、頻率以及占空比)來控制電力傳輸。因此，控制誤差分組在電力傳輸階段以固定的時間間隔被發(fā)送和接收，并且在實施方式中，如果電力接收器想減小電力發(fā)送器中的電流，則其可以將控制誤差值設(shè)置成負(fù)數(shù)，并且如果電力接收器想增大電力發(fā)送器中的電流，則其可以將控制誤差值設(shè)置成正數(shù)。通過該方式，在感應(yīng)模式下，電力接收器可以通過將控制誤差分組發(fā)送至電力發(fā)送器來控制電力傳輸。

下面要描述的諧振模式可以按不同于感應(yīng)模式的方式操作。在諧振模式下，單個電力發(fā)送器必須同時服務(wù)多個電力接收器。然而，在上述感應(yīng)模式下的電力傳輸?shù)目刂浦?，?jīng)由與單個電力接收器的通信來控制傳輸?shù)碾娏?，因此可能難以對至附加的電力接收器的電力傳輸進(jìn)行控制。因此，在根據(jù)本發(fā)明的諧振模式下，電力發(fā)送器可以向電力接收器傳輸共同的基本電力，并且電力接收器可以控制其諧振頻率以控制接收的電力量。然而，參照圖3進(jìn)行說明的方法不完全排除諧振模式下的操作，而是可以按圖3的方法執(zhí)行額外的發(fā)送電力控制。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送設(shè)備。

在圖4中，電力發(fā)送設(shè)備4010可以包括以下元件中的至少一個：蓋住線圈組件的蓋子4020、向電力發(fā)送器供電的電源適配器4030、發(fā)送無線電力的電力發(fā)送器4040或者提供關(guān)于電力傳輸?shù)倪M(jìn)展的信息以及其它相關(guān)信息的用戶界面4050。具體地，所述用戶界面4050可以可選擇地包括在電力發(fā)送設(shè)備4010中或者可以作為電力發(fā)送設(shè)備4010的另一用戶界面4050而被包括。

電力發(fā)送器4040可以包括線圈組件4060、阻抗匹配電路4070、逆變器4080、通信單元4090或控制單元4100中的至少一個。

線圈組件4060可以包括生成磁場的至少一個主線圈，并且也可以指線圈單元。

阻抗匹配電路4070可以提供所述逆變器與所述主線圈之間的阻抗匹配。阻抗匹配電路4070可以以適于提高主線圈電流的頻率來產(chǎn)生諧振。在多線圈電力發(fā)送器中，阻抗匹配電路可以附加地包括將信號從逆變器路由到主線圈的子集的多路復(fù)用器。阻抗匹配電路還可以被稱為振蕩電路。

逆變器4080可以將DC輸入轉(zhuǎn)換成AC信號。逆變器4080可以作為半橋逆變器或者全橋逆變器操作以生成可調(diào)頻率的脈沖波以及占空比。而且，逆變器可以包括多個級以調(diào)節(jié)輸入電壓電平。

通信單元4090可以與電力接收器通信。電力接收器執(zhí)行負(fù)載調(diào)制以便將請求或其它信息傳遞到電力發(fā)送器。因此，電力發(fā)送器可以監(jiān)測主線圈中的電流和/或電壓的振幅和/或相位，以便使用通信單元4090解調(diào)由電力接收器發(fā)送的數(shù)據(jù)。此外，電力發(fā)送器可以控制輸出功率以便通過FSK(頻移鍵控)經(jīng)由通信單元4090發(fā)送數(shù)據(jù)。

控制單元4100可以控制電力發(fā)送器的通信和電力傳輸?？刂茊卧?100可以通過調(diào)整上述操作點來控制電力發(fā)送。例如，上述可以通過操作頻率、占空比以及輸入電壓中的至少一個來確定操作點。

通信單元4090和控制單元4100可以作為分立單元、裝置或芯片組提供，或者如圖1所示作為一個單元、裝置或芯片組提供。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力接收設(shè)備。

在圖5中，電力接收設(shè)備5010可以包括以下元件中的至少一個：提供關(guān)于電力傳輸?shù)倪M(jìn)展的信息及其它相關(guān)信息的用戶界面5020、接收無線電力的電力接收器5030以及支撐并覆蓋負(fù)載電路5040或線圈組件的基底5050。具體地，所述用戶界面5020可以可選擇地包括在電力接收設(shè)備5010中或者可以作為電力接收設(shè)備的另一用戶界面5020而被包括。

電力接收器5040可以包括電力轉(zhuǎn)換器5060、阻抗匹配電路5070、線圈組件5080、通信單元5090或控制單元5100中的至少一個。

電力轉(zhuǎn)換器5060可以將從次級線圈接收到的AC電力轉(zhuǎn)換為適于負(fù)載電路的電壓和電流。在實施方式中，電力轉(zhuǎn)換器5060可以包括整流器。此外，電力轉(zhuǎn)換器可以適配電力接收器的反射阻抗。

阻抗匹配電路5070可以提供次級線圈與電力轉(zhuǎn)換器5060和負(fù)載電路5070的組合之間的阻抗匹配。在實施方式中，阻抗匹配電路可以生成可增強電力傳輸?shù)募s100kHz的諧振。

線圈組件5080包括至少一個次級線圈，并且(可選擇地)還可以包括用于相對于磁場屏蔽接收器的金屬部分的元件。

通信單元5090可以執(zhí)行負(fù)載調(diào)制以便將請求以及其它信息傳遞到電力發(fā)送器。為此，電力接收器5030可以接通或斷開電阻器或電容器從而改變反射阻抗。

控制單元5100可以控制所接收的電力。為此，控制單元5100可以確定/計算電力接收器5030的實際操作點與期望操作點之間的差值。此外，控制單元5100可以通過提出調(diào)節(jié)電力發(fā)送器的發(fā)射阻抗和/或電力發(fā)送器的操作點的請求來調(diào)節(jié)/減小實際操作點與期望操作點之間的差值。如果這種差值被減到最小，則可實現(xiàn)最佳電力接收。

通信單元5090和控制單元5100可以作為分立單元、裝置或芯片組提供，或者如圖1所示作為一個單元、裝置或芯片組提供。

在下文中，將進(jìn)一步描述諧振模式下的電力發(fā)送/接收系統(tǒng)和方法。

如上所述，電力發(fā)送/接收系統(tǒng)可以在感應(yīng)模式下和諧振模式下操作，并且(在感應(yīng)模式下)其可以以低功率模式和中等功率模式操作。然而，在本發(fā)明中，電力發(fā)送器可以支持感應(yīng)和諧振兩個模式下的接收器。也就是說，電力發(fā)送器可以根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的接收器的類型來發(fā)送電力，-即，如果接收器是諧振型接收器則處于諧振模式，并且如果接收器是感應(yīng)型接收器則處于感應(yīng)模式。在感應(yīng)型接收器的情況下，電力發(fā)送器可以根據(jù)接收器是低功率接收器還是中等功率接收器，以低功率模式和中等功率模式發(fā)送電力。為此，電力發(fā)送器可以確定電力接收器的類型。

現(xiàn)在，將給出電力發(fā)送器和電力接收器檢測另一端是諧振模式還是感應(yīng)模式并根據(jù)它們的操作模式執(zhí)行無線充電的方法的描述。

首先，諧振型電力發(fā)送器通過分析包含在從電力接收器接收到的分組中的信息來確定電力接收器的類型。而且，諧振型電力接收器在感應(yīng)模式下被驅(qū)動直到其到達(dá)協(xié)商階段，并且在協(xié)商階段中通過分析包含在從電力發(fā)送器接收到的分組中的信息來確定電力發(fā)送器的類型。如果電力發(fā)送器處于諧振模式，則基于所分析的信息，該諧振型電力接收器可以將其操作模式從感應(yīng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹C振模式。處于諧振模式的電力接收器可以根據(jù)電力發(fā)送器的類型在諧振模式或感應(yīng)模式下執(zhí)行電力傳輸階段。

發(fā)送器和接收器發(fā)送用以識別它們的類型的信息可以被稱為模式信息。換句話說，所述模式信息可以表示發(fā)送器和接收器是否在諧振模式和/或感應(yīng)模式下操作。

如上所述，電力接收器可以在識別&配置階段將配置分組發(fā)送至發(fā)送器。如果配置分組指示針對協(xié)商階段的請求，則電力發(fā)送器可以進(jìn)入?yún)f(xié)商階段。也就是說，其可以推斷出接收器在感應(yīng)模式期間處于中等功率模式。如果配置分組沒指示針對協(xié)商階段的請求，則電力發(fā)送器可以直接進(jìn)入電力傳輸階段。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送方法。

圖6詳細(xì)示出了圖2的識別&配置階段和協(xié)商階段，具體地，電力發(fā)送器和電力接收器識別彼此的類型并確定操作模式的方法。識別&配置階段S6010和協(xié)商階段S6020分別對應(yīng)于圖2的識別&配置階段S2030和協(xié)商階段S2040，并且將省去其描述以避免贅述，但是將替代給出補充說明。

在識別&配置階段S6010中，電力接收器將識別分組和配置分組發(fā)送至電力發(fā)送器。

識別分組包含電力接收器的版本(主/次版本)、制造號以及基本裝置標(biāo)識符。電力發(fā)送器可以通過識別分組來識別電力接收器。

配置分組包含關(guān)于電力接收器的配置的信息。在本發(fā)明的實施方式中，配置分組可以包含協(xié)商階段請求信息(Neg字段)。如果所述協(xié)商階段請求信息被設(shè)置為0(Neg＝0)，則電力發(fā)送器可以直接進(jìn)入電力傳輸階段而無需通過協(xié)商階段。如果所述協(xié)商階段請求信息被設(shè)置為1(Neg＝1)，則電力發(fā)送器可以進(jìn)入?yún)f(xié)商階段。在本發(fā)明的實施方式中，配置分組包含模式信息。該模式信息可以表示電力接收器是僅支持感應(yīng)模式還是即支持感應(yīng)模式也支持諧振模式。

在識別&配置階段S6010，電力發(fā)送器(一旦接收到識別分組和配置分組)可以通過配置分組識別出電力接收器的類型。如上所述，電力發(fā)送器可以通過使用協(xié)商階段請求信息識別出電力接收器是低功率感應(yīng)型接收器還是中等功率感應(yīng)型接收器又或者是諧振型接收器。然后，電力發(fā)送器可以通過分析模式信息識別出電力接收器是中等功率感應(yīng)型接收器還是諧振型接收器。

如果電力接收器是低功率感應(yīng)型接收器，則電力發(fā)送器可以進(jìn)入電力傳輸階段而無需通過協(xié)商階段S6020。如果電力接收器是中等功率感應(yīng)型或諧振型接收器，則電力發(fā)送器可以將確認(rèn)(ACK)發(fā)送至電力接收器并進(jìn)入?yún)f(xié)商階段S6020。

在協(xié)商階段S6020中，可以將識別分組和配置分組發(fā)送至電力發(fā)送器或電力接收器。由電力發(fā)送器發(fā)送的識別分組可以包含版本信息(主/次版本)和制造商信息。由電力發(fā)送器發(fā)送的配置分組可以包含電力信息和模式信息。

在協(xié)商階段S6020中，電力發(fā)送器執(zhí)行功率分配和操作模式確定。如果電力發(fā)送器在諧振模式下操作，則其可以針對至少一個電力接收器執(zhí)行ID分配。

電力接收器可以基于從電力發(fā)送器接收到的模式信息識別出該電力發(fā)送器的類型。由于電力發(fā)送器已經(jīng)進(jìn)入?yún)f(xié)商階段，因此其可以被識別為中等功率感應(yīng)型或諧振型。然后，電力接收器可以基于在協(xié)商階段S6020中接收到的模式信息識別出電力發(fā)送器是感應(yīng)型還是諧振型。

中等功率感應(yīng)型接收器可以以其所支持的全功率容量執(zhí)行電力接收和充電。諧振型接收器可以通過根據(jù)發(fā)送器的類型選擇功率控制方法來執(zhí)行電力接收和充電。如果電力發(fā)送器是中等功率感應(yīng)型，則電力接收器可以以全功率容量執(zhí)行電力接收和充電。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式由電力接收器發(fā)送的配置分組和由電力發(fā)送器發(fā)送的配置分組。

圖7的(a)示出了在上述識別&配置階段中由電力接收器發(fā)送的配置分組。圖7的(a)的配置分組中所包含的字段的描述如下。

-Power Class字段：該字段包含與保證功率值相關(guān)聯(lián)的無符號整數(shù)值。

-Maximum Power字段：該字段表示電力接收器預(yù)期在整流器的輸出端提供的最大電力量。

-Prop字段：該字段表示在電力傳輸階段控制電力傳輸?shù)姆椒ā?/p>

-Neg字段(協(xié)商階段請求信息)：如果該字段被設(shè)置成1，則電力發(fā)送器發(fā)送ACK消息并進(jìn)入?yún)f(xié)商階段。如果該字段被設(shè)置成0，則電力發(fā)送器進(jìn)入電力傳輸階段而無需通過協(xié)商階段。

-FSK極性(FSKPolarity)字段：該字段表示發(fā)送器的調(diào)制極性是默認(rèn)值還是反向值。

-FSK深度(FSKDEpth)字段：該字段表示發(fā)送器的調(diào)制深度。

-Count字段：該字段表示電力接收器在識別&配置階段中發(fā)送的可選的配置分組的數(shù)量。

-Window Size字段：該字段表示用于平均所接收到的電力的窗口的大小。

-Window Offset字段：該字段表示用于平均所接收到的電力的窗口與所接收到的電力分組發(fā)送之間的間隔。

-操作模式(OP Mode)字段：上述模式信息表示電力接收器所支持的操作模式。在實施方式中，如果操作模式字段具有0值，則其表示感應(yīng)模式(＝互斥模式)，并且如果操作模式字段具有1值，則其表示諧振模式(＝共享模式)。

圖7的(b)示出了在上述協(xié)商階段中由電力發(fā)送器發(fā)送的配置分組。圖7的(b)的配置分組中所包含的字段的描述如下。

-Guaranteed Power Class字段：該字段表示電力接收器的功率等級。在實施方式中，低功率發(fā)送器可以具有為1的字段值，而中等功率接收器可以具有為0的字段值。

-Guaranteed Power字段：該字段表示電力發(fā)送器保證的用于適當(dāng)?shù)膮⒖茧娏邮掌鞯碾娏α俊?/p>

-Potential Power Class字段：該字段表示電力發(fā)送器的功率等級。在實施方式中，低功率發(fā)送器可以具有為1的字段值，而中等功率接收器可以具有為0的字段值。

-Potential Power字段：該字段表示電力發(fā)送器可潛在發(fā)送至適當(dāng)?shù)膮⒖茧娏邮掌鞯碾娏α俊?/p>

-操作模式(OP Mode)字段：上述模式信息表示電力發(fā)送器所支持的操作模式。在實施方式中，如果操作模式字段具有0值，則其表示感應(yīng)模式(＝1:1充電模式)，并且如果操作模式字段具有1值，則其表示諧振模式(＝共享模式)。

圖8示出了根據(jù)電力發(fā)生器的類型及電力接收器的類型的不同的操作方法和控制流。

圖8的(a)示出了低功率感應(yīng)型電力發(fā)送器與各個功率接收器類型之間的數(shù)據(jù)流。

在圖8的(a)中，由于功率發(fā)送器是低功率感應(yīng)型，因此其僅支持低功率感應(yīng)型功率發(fā)送。因此，中等功率感應(yīng)型接收器和諧振型接收器(以及低功率感應(yīng)型接收器)都在低功率感應(yīng)模式下操作。因此，如上所述，協(xié)商階段被省去，并且在數(shù)字ping階段、識別&配置階段以及電力傳輸階段中，數(shù)據(jù)從接收器被發(fā)送至發(fā)送器，并且該接收器控制整體操作。

圖8的(b)示出了中等功率感應(yīng)型電力發(fā)送器與各個功率接收器類型之間的數(shù)據(jù)流。

在圖8的(b)中，由于電力發(fā)送器是中等功率感應(yīng)型，因此其支持低功率感應(yīng)型電力接收器和中等功率感應(yīng)型電力接收器。因此，如果電力接收器是低功率感應(yīng)接收器，則其可以在低功率感應(yīng)模式下操作而無需通過協(xié)商階段，并且如果電力接收器是中等功率感應(yīng)接收器或諧振接收器，則其可以在通過協(xié)商階段之后在低功率感應(yīng)模式下操作。

如果電力接收器以中等功率感應(yīng)模式驅(qū)動，則電力發(fā)送器可以在協(xié)商階段將ID信息或配置信息發(fā)送至電力接收器，從而使得在協(xié)商階段中能夠雙向通信。另一方面，在其它階段中，發(fā)送器將數(shù)據(jù)發(fā)送至接收器，并且由接收器控制充電的整體操作。

圖8的(c)示出了諧振型電力發(fā)送器與各個功率接收器類型之間的數(shù)據(jù)流。

在圖8的(c)中，由于電力發(fā)送器是諧振型，因此針對電力接收器的各個類型，其即支持感應(yīng)型電力接收器也支持諧振型電力接收器。因此，分別地，低功率感應(yīng)接收器在低功率感應(yīng)模式下操作，中等功率感應(yīng)接收器在中等功率感應(yīng)模式下操作，并且諧振型接收器在諧振模式下操作。在電力在諧振發(fā)送器與諧振接收器之間傳送的情況下，在電力傳輸階段中也執(zhí)行雙向數(shù)據(jù)通信。在電力在諧振模式下傳輸?shù)那闆r下，接收器通過控制其諧振頻率來控制所接收到的電力，并且還可以通過提出控制電力發(fā)送器的操作點的請求來控制所接收到的電力。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的ID分配分組。

諧振型電力發(fā)送器能夠同時對多個諧振型電力接收器進(jìn)行充電。但是，當(dāng)發(fā)送電力至多個諧振型電力接收器時，必須將ID分配給電力接收器用以進(jìn)行通信。

在圖9中，ID字段表示所檢測到的至少一個電力接收器的ID信息。當(dāng)在諧振模式下執(zhí)行電力發(fā)送/接收時，電力接收器可以向電力發(fā)送器發(fā)送ID請求。在這種情況下，電力發(fā)送器可以將ID分配給電力接收器，并且將包含在圖9的ID分配分組中的所分配的ID信息發(fā)送至電力接收器。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式在電力傳輸期間用于數(shù)據(jù)通信的幀結(jié)構(gòu)。

在諧振模式下，電力發(fā)送器可以充當(dāng)主機并將同步信號發(fā)送至電力接收器，并且電力接收器可以充當(dāng)從機并發(fā)送針對該同步信號的響應(yīng)信號。如果電力發(fā)送器沒發(fā)送同步信號，則電力發(fā)送器與電力接收器之間的通信可能會中斷。包含在同步分組中的同步信號和包含在響應(yīng)分組中的響應(yīng)信號可以被分配至?xí)r分多路復(fù)用幀中的時隙，如圖10的結(jié)構(gòu)所示。

在諧振模式下，電力發(fā)送器必須與多個電力接收器進(jìn)行通信，并因此可以將包含在用于通信的幀中的時隙分配至電力接收器。在這種情況下，根據(jù)同步信號分配的方法，電力發(fā)送器可以每幀使用一個同步信號(如圖10的(a)所述)，或者通過將同步信號分配給幀的每個時隙而使用多個同步信號(如圖10的(b)所示)。對電力接收器的時隙分配可以使用ID和參照圖9的ID分配分組來執(zhí)行。

電力發(fā)送器可以發(fā)送同步分組并接收作為對該同步分組的響應(yīng)的電力接收器的接收狀態(tài)信息。該狀態(tài)信息可以包括接收到的電力信息或電力發(fā)送中斷請求。出于安全的目的，電力接收器可以甚至在沒有接收同步信號的情況下發(fā)送OV/OC/OT信息。

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的同步分組。

電力發(fā)送器可以發(fā)送同步分組以便接收來自特定電力接收器的響應(yīng)。如圖11所示，同步分組可以包含地址ID(ADDR ID)字段和請求字段。

地址ID(ADDR ID)字段可以識別出電力發(fā)送器對其提出響應(yīng)請求的目標(biāo)電力接收器。用于識別目標(biāo)電力接收器的地址ID信息可以對應(yīng)于通過圖9中所示的ID分配分組分配的ID信息。電力發(fā)送器可以使用請求來自當(dāng)前正被充電的所有電力接收器的響應(yīng)的地址ID，以及特定的電力接收器的地址ID。

在實施方式中，如果地址ID字段的值是111b，則當(dāng)前正被充電的所有電力接收器都可以在所分配的時隙中發(fā)送響應(yīng)。如果地址ID字段的值表示特定的電力接收器，則僅該電力接收器可以發(fā)送響應(yīng)。

請求字段可以表示電力發(fā)送器請求電力接收器發(fā)送的信息。

在實施方式中，請求字段可以根據(jù)字段值請求下列響應(yīng)。

如果請求字段的值是0001b，則電力發(fā)送器可以請求電力接收器的狀態(tài)報告。該狀態(tài)報告可以對應(yīng)于所接收的電力分組、電力發(fā)送中斷分組等。如果請求字段的值是0010b，則電力發(fā)送器可以提出針對配電的協(xié)商請求。換句話說，電力發(fā)送器可以請求電力接收器重新執(zhí)行協(xié)商階段用于電力再分配。另選地，電力發(fā)送器可以提出針對ID信息等的重新請求。

在另一實施方式中，請求字段可以根據(jù)字段值請求下列響應(yīng)。

如果請求字段的值是0001b，則電力發(fā)送器可以請求電力接收器發(fā)送所接收到的電力信息。如果請求字段的值是0010b，則電力發(fā)送器可以請求電力接收器發(fā)送整流電壓信息。如果請求字段的值是0011b，則電力發(fā)送器可以請求電力接收器發(fā)送電力傳輸中斷分組。如果請求字段的值是0100b，則電力發(fā)送器可以請求針對配電的重新協(xié)商。換句話說，電力發(fā)送器可以請求電力接收器重新執(zhí)行協(xié)商階段用于電力再分配。如果請求字段的值是0101b，則電力發(fā)送器可以請求電力接收器發(fā)送所接收到的電力信息。

在下文中，將對用于根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送器的電力傳輸方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

本發(fā)明旨在提供一種對感應(yīng)電力接收器和諧振電力接收器二者都能夠進(jìn)行充電的電力發(fā)送器。如上所述，在感應(yīng)電力接收器的情況下，由電力發(fā)送器發(fā)送的電力是受控的；而在諧振電力接收器的情況下，由電力接收器接收的電力是受控的。因此，在諧振模式下發(fā)送的電力可以被設(shè)置成相比在感應(yīng)模式下發(fā)送的電力更高或更強。現(xiàn)在，將在下面進(jìn)一步說明用于輕松地支持兩種模式的發(fā)明的設(shè)計以及相應(yīng)的電力發(fā)送方法。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送器的視圖。

將描述圖12的電力發(fā)送器以給出圖1至圖4的電力發(fā)送器的補充說明。未在圖12中示出的電力發(fā)送器的上述組件為了便于說明而被省去，并且可以根據(jù)配置被包括或排除。

在圖12中，電力發(fā)送器可以包括選擇單元12010、通信和控制單元12020以及電力轉(zhuǎn)換單元12030。

選擇單元12010是檢測電力接收器的位置或存在與否的電路，并且可以可選擇地提供。

通信和控制單元12020與電力接收器通信、執(zhí)行相關(guān)功率控制算法和協(xié)議，并且驅(qū)動AC波形的頻率來控制電力傳輸。具體地，在本發(fā)明中，通信和控制單元12020可以控制子半橋逆變器12070的操作和用于驅(qū)動該子半橋逆變器12070的脈沖信號PWM。

在圖12的實施方式中，電力轉(zhuǎn)換單元12030是將DC輸入轉(zhuǎn)換成驅(qū)動諧振電路的AC波形的逆變器，并且可包括被施加主脈沖信號的主半橋逆變器12040、被施加子脈沖信號的子半橋逆變器12070、產(chǎn)生磁場的線圈單元12060、監(jiān)測通過該線圈單元的電流的電流傳感器12050。線圈單元12060可包括線圈和諧振電容器。

根據(jù)本發(fā)明的電力發(fā)送器可包括多個線圈單元以同時對多個電力接收器進(jìn)行充電。在這種情況下，如果僅單個逆變器被用于多個線圈單元，則難以在同時進(jìn)行充電的每一個電力接收器上執(zhí)行功率控制。此外，盡管使用多個逆變器來向各個線圈單元提供逆變器可以使得能夠在同時進(jìn)行充電的每一個電力接收器上實現(xiàn)功率控制，但其可能會增加電路復(fù)雜性并且提高電路制造的成本。因此，本發(fā)明提出一種電力發(fā)送器，通過將該電力發(fā)送器設(shè)計成具有被施加主脈沖信號的主半橋逆變器并針對多個線圈單元使用多個半橋逆變器，能夠使其更輕松地控制多個電力接收器同時減小電路復(fù)雜性。

圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電力發(fā)送器的視圖。

圖13更詳細(xì)地示出了圖12的電力發(fā)送器。

在圖13中，電力發(fā)送器包括主半橋逆變器13010、電流傳感器13020、N個線圈單元13030-1至13030-N、N個子半橋逆變器13040-1至13040-N、N個多路復(fù)用器(MUX)13050-1至13050-N、N個使能終端13060-1至13060-N、N個選擇終端(SEL)13070-1至13070-N以及通信和控制單元13080。

主脈沖信號(主PWM)可以被施加至主半橋逆變器13010，并且第一子脈沖信號(子PWM 1)或第二子脈沖信號(子PWM 2)可以被施加至子半橋逆變器13040中的每一個。多路復(fù)用器13050可以根據(jù)來自選擇終端13070的選擇輸入將第一子脈沖信號或第二子脈沖信號施加至子半橋逆變器13040。在一些應(yīng)用中，可以選擇性地施加兩個或更多個子脈沖信號。

通信和控制單元13080可以分別將使能信號或禁用信號施加至使能終端13060來啟用或禁用子半橋逆變器13040。換句話說，通信和控制單元13080可以施加使能信號或終止施加使能信號來啟用或禁用子半橋逆變器13040。此外，通信和控制單元13080可以將選擇信號施加至選擇終端13070來選擇來自多路復(fù)用器13050的輸出。使能終端13060和選擇終端13070由通信和控制單元13080控制，并且可以根據(jù)發(fā)送器的設(shè)計可選擇地被包括。

圖13的電力發(fā)送器具有驅(qū)動主半橋逆變器13010的基本功能，并且可以通過啟用或禁用各個子半橋逆變器或選擇性地將子脈沖信號施加至各個子半橋逆變器來控制流經(jīng)各個線圈單元的電流，從而提供電力傳輸?shù)挠行Э刂?。下面將更詳?xì)地描述操作附加電力發(fā)送器的方法。

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的主脈沖信號、子脈沖信號以及多路復(fù)用器的輸出脈沖信號。

首先，主脈沖信號(主PWM)可以是具有特定振幅和頻率的脈沖信號。就此而言，利用主脈沖信號生成子脈沖信號。也就是說，第一子脈沖信號(子PWM 1)可以是主脈沖信號的反相版本，即，具有相對于主脈沖信號180°的相位差的信號，并且第二子脈沖信號(子PWM 2)可以是主脈沖信號的相位控制版本。

以這種方式配置主脈沖信號和子脈沖信號提供了使用下列操作方法的優(yōu)勢。如上所述，主脈沖信號被施加至主半橋逆變器，并且第一子脈沖信號或第二子脈沖信號被施加至子半橋逆變器。如果施加第一子脈沖信號，則線圈可以由相對于主脈沖信號的相位差提供其最大電力。另一方面，如果施加第二子脈沖信號，則線圈可以提供比由相對于脈沖信號的相位差提供的最大電力小的電力。

當(dāng)施加第二子脈沖信號時，所傳輸?shù)碾娏α靠梢愿鶕?jù)相位控制的等級而不同。要被控制的相位差越靠近180°，所傳輸?shù)碾娏α吭浇咏@得最大值，并且要被控制的相位差越靠近0°，所傳輸?shù)碾娏α吭叫?。在實施方式中，第二子脈沖信號可以是主脈沖信號的相位控制版本，其具有相對于該主脈沖信號-90°至+90°的相位差。這是因為，如果相位差超出該范圍則控制第一子脈沖信號更有效。

子脈沖信號由多路復(fù)用器進(jìn)行切換。多路復(fù)用器可以根據(jù)選擇信號來切換和輸出子脈沖信號。如圖14的實施方式，如果通信和控制單元施加選擇信號1，則多路復(fù)用器可以輸出第一子脈沖信號，并且如果通信和控制單元施加選擇信號0，則多路復(fù)用器可以輸出第二子脈沖信號。

使能信號是使能夠進(jìn)行實際電力發(fā)送的信號。圖13例示了僅當(dāng)使能信號被施加至線圈單元同時主脈沖信號被施加至主半橋逆變器時才施加電流，從而使能夠進(jìn)行電力傳輸。

如圖14中所例示的，如果第一子脈沖信號被施加至子半橋逆變器，則線圈單元可以傳輸高電力，并且如果第二子脈沖信號被施加至子半橋逆變器，則線圈單元可以傳輸?shù)碗娏ΑＴ谠搼?yīng)用中，如果施加第一子脈沖信號，則由線圈單元輸出的電力可以被稱為充電電力，而如果施加第二子脈沖信號，則由線圈單元輸出的電力可以被稱為通信電力。通信電力可被用于通過在驅(qū)動電路時應(yīng)用ping或數(shù)字ping來發(fā)現(xiàn)電力接收器或者被用于執(zhí)行與電力接收器的通信。不用說，盡管通信電力可被用于通過執(zhí)行附加相位控制來進(jìn)行充電，但為了便于說明，第二子脈沖信號可被稱為通信電力。

通過使用圖13和圖14中所示出的配置，電力發(fā)送器可以發(fā)現(xiàn)至少一個電力接收器并通過有效地控制多個線圈單元來執(zhí)行電力發(fā)送。下面將參照圖15來描述使用圖14的信號控制圖13的電力發(fā)送器的方法。

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式操作無線電力發(fā)送器的方法。

盡管圖15中所示出的操作由通信和控制單元進(jìn)行控制，但為了便于說明，將基于它們由無線電力發(fā)送器進(jìn)行控制的假設(shè)來進(jìn)行它們的描述。此外，圖15示出了電力發(fā)送器發(fā)現(xiàn)電力接收器并在通過使用圖13的電路和圖14的脈沖信號進(jìn)行電力發(fā)送之前執(zhí)行其它處理的方法。在圖15的方法的開始，假設(shè)電力發(fā)送器未施加使能信號至多個線圈單元中的任何一個。

電力發(fā)送器可以設(shè)置選擇信號來施加第二子脈沖信號(S15010)。換句話說，電力發(fā)送器可以設(shè)置用于輸出第二子脈沖信號的選擇信號并將其施加至多路復(fù)用器。如在上述實施方式中，如果選擇信號被設(shè)置成0，則可施加第二子脈沖信號，并且通信和控制單元可以經(jīng)由選擇終端將該選擇信號0施加至多路復(fù)用器并輸出所期望的第二子脈沖信號。

電力發(fā)送器可以將使能信號施加至第一線圈單元的子半橋逆變器并發(fā)送電力(S15020)。所發(fā)送的電力是通信電力，并且可對應(yīng)于上面所提及的ping或數(shù)字ping。另選地，所發(fā)送的電力可以被電力發(fā)送器用于上述數(shù)據(jù)發(fā)送。換句話說，第二子脈沖信號可施加至子半橋逆變器，使得第一線圈單元可以發(fā)送用于驅(qū)動電路和發(fā)現(xiàn)接收器的低電力。

電力發(fā)送器可以接收來自電力接收器的響應(yīng)(S15030)。電力發(fā)送器可以通過使用電流傳感器感測由所施加的通信電力引起的主線圈的變化來發(fā)現(xiàn)電力接收器，并檢測來自該電力接收器的響應(yīng)。圖15中示出的步驟15030包含發(fā)現(xiàn)電力接收器以及接收來自電力接收器的響應(yīng)。該步驟可對應(yīng)于圖2的識別和配置階段以及協(xié)商階段中的至少一個。

一旦接收到來自電力接收器的響應(yīng)，電力發(fā)送器就可以改變選擇信號設(shè)置以施加第一子脈沖信號(S15040)。在上述實施方式中，通信和控制單元可以通過將選擇信號改變至1將第一子脈沖信號施加至子半橋逆變器。當(dāng)?shù)谝蛔用}沖信號被施加至子半橋逆變器時，第一線圈單元可以通過發(fā)送充電電力來開始電力傳輸。

如果未從電力接收器接收到響應(yīng)，則電力發(fā)送器可以停止施加使能信號(S15050)。這是因為，由于未發(fā)現(xiàn)電力接收器，因此電力發(fā)送器可以推斷出第一線圈單元沒有附接其上需要充電的電力接收器。

在圖15中，可以針對每一個線圈單元執(zhí)行步驟S15010至S15050。因此，電力發(fā)送器可以針對第二線圈單元執(zhí)行圖15的步驟，并然后以相同的方式一路到第N個線圈單元，并隨后結(jié)束該程序。然后，在一定時間間隔之后，或者如果通過模擬ping發(fā)現(xiàn)異物，則可以重新執(zhí)行圖15的步驟。電力發(fā)送器可以僅針對未進(jìn)行充電的線圈單元或者僅針對發(fā)現(xiàn)異物的線圈單元執(zhí)行圖15的步驟。然后，第二子脈沖信號可以被時分復(fù)用并一次只施加至一個線圈。

另外，如果從電力接收器接收到響應(yīng)(S15030)，則電力發(fā)送器可以根據(jù)電力接收器的類型區(qū)別地操作。如果電力接收器是諧振型電力接收器，則電力發(fā)送器可以改變選擇信號設(shè)置以施加第一子脈沖信號，如參照圖15所說明的(S15040)。如果電力接收器是感應(yīng)型電力接收器，則電力發(fā)送器可以通過控制第二子脈沖信號的相位來發(fā)送電力，而無需改變選擇信號設(shè)置。

對于諧振型電力接收器，電力發(fā)送器可以發(fā)送高電力，并且電力接收器然后可以調(diào)整諧振頻率并接收適當(dāng)?shù)碾娏α?。另一方面，對于感?yīng)型電力接收器，電力發(fā)送器必須發(fā)送適當(dāng)?shù)碾娏α浚驗榫碗娐泛碗娏鬏數(shù)姆€(wěn)定性而言，將電力從低電力調(diào)整到高電力是更有利的。

在實施方式中，來自電力接收器的響應(yīng)可以包含上述模式信息。電力發(fā)送器可以分析所接收到的模式信息，并確定電力接收器是諧振型電力接收器還是感應(yīng)型電力接收器。

圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的電力發(fā)送器的視圖。

圖16的電力發(fā)送器的配置是如圖12中所例示的配置。但是，電流傳感器16010的配置與圖12中所例示的配置不同，將參照圖17對其進(jìn)行詳細(xì)說明。除了電流傳感器的位置和配置外，所有的其它部分都與參照圖12描述的相同。

圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的電力發(fā)送器的視圖。

圖17更詳細(xì)地示出了圖16的電力發(fā)送器。

圖17中所示出的電力發(fā)送器包括與圖13中所示出的電力發(fā)送器相同的子單元。也就是說，電力發(fā)送器包括主半橋逆變器、N個線圈單元、N個子半橋逆變器、N個多路復(fù)用器、N個使能終端、N個選擇終端以及通信和控制單元。然而，圖17例示了，替代圖13中示出的連接至主半橋逆變器的一個電流傳感器，在各個線圈單元與各個子半橋逆變器之間包括N個電流逆變器。除了配置的差異，所有其它部分都與圖13中所示出的相同，并且下面將對電流傳感器的配置差異進(jìn)行描述。

由于電流傳感器被分別連接至線圈單元，因此圖17的電力發(fā)送器可以針對每一個線圈單元執(zhí)行通信和控制。換句話說，可以一次針對所有線圈單元執(zhí)行圖15的方法，而不是按順序一次一個線圈單元。

在圖15的方法中，圖17的電力發(fā)送器可以通過一次將使能信號施加至所有線圈單元(即，所有半橋逆變器)來將通信電力發(fā)送至所有線圈單元。而且，圖17的電力發(fā)送器可以通過發(fā)現(xiàn)電力接收器或者由電流傳感器17010-1至17010-N與電力接收器通信并將第一子脈沖信號僅施加至已經(jīng)確認(rèn)響應(yīng)的線圈單元來傳輸電力。

圖17的電力發(fā)送器可以根據(jù)在各個線圈單元中發(fā)送的電力接收器的類型區(qū)別地操作，如參照圖15所說明的。如果通信結(jié)果顯示電力接收器是感應(yīng)型，則圖17的電力接收器可以通過控制已施加的第二子脈沖信號的相位來執(zhí)行電力發(fā)送，而無需施加第一子脈沖信號。應(yīng)注意的是，可以將第一子脈沖信號的相位移至使得能夠開始電力發(fā)送的相位(即，第二子脈沖信號的初始相位)，并且經(jīng)相移的第一子脈沖信號可以被施加至其它線圈。

使用圖16和圖17中所示出的電力發(fā)送器使得多個電力接收器能夠同時被充電，并且使得能夠與各個電力接收器進(jìn)行通信以及對各個電力接收器進(jìn)行控制。因此，多個感應(yīng)型接收器以及多個諧振型接收器可以同時被充電，并且可以同時對感應(yīng)型接收器和諧振型接收器二者進(jìn)行充電。具體地，由于圖16和圖17中所示出的電力發(fā)送器使用兩個或更多個子脈沖信號，因此其支持與子脈沖信號的數(shù)量一樣多的感應(yīng)型接收器。也就是說，N個感應(yīng)型接收器可以通過借助于N個子脈沖信號單獨對它們進(jìn)行控制而同時被充電。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，能夠在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行多種修改和變型。因此，本發(fā)明旨在覆蓋所附權(quán)利要求及它們的等同范圍內(nèi)所提供的修改和變型。

本文即提到了裝置發(fā)明也提到了方法發(fā)明，所述裝置發(fā)明和方法發(fā)明二者的描述可以彼此互為補充。

優(yōu)選實施方式

已經(jīng)以實施本發(fā)明的最佳方式對各種實施方式進(jìn)行了描述。

工業(yè)實用性

本發(fā)明被用于一系列無線充電技術(shù)。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，能夠在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行多種修改和變型。因此，本發(fā)明旨在覆蓋所附權(quán)利要求及它們的等同范圍內(nèi)所提供的修改和變型。