使用無線電力信號的雙向通信的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于發射無線電力的設備及其方法，包括：電力傳輸控制部分，該電力傳輸控制部分用于生成包含用于至少一個電子設備的數據的分組；調制/解調部分，該調制/解調部分用于調制載波信號使得包括被生成的分組；以及電力轉換部分，該電力轉換部分用于基于被調制的載波信號，形成用于發射電力的無線電力信號，其中電力傳輸控制部分通過無線電力信號將分組發射到至少一個電子設備。而且，本描述涉及一種電子設備和用于通過電子設備接收電力的方法，包括：電力接收部分，該電力接收部分用于從用于發射無線電力的設備接收無線電力信號；調制/解調部分，該調制/解調部分用于解調被包括在無線電力信號中的分組；以及電力接收控制部分，該電力接收控制部分用于基于被解調的分組來獲得數據。
【專利說明】使用無線電力信號的雙向通信
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種無線電力傳輸，并且更加特別地，涉及一種使用在無線電力傳輸中用于電力傳輸的信號的通信。
【背景技術】
[0002]近年來，已經使用以無線方式無接觸地將電能供應到電子設備的方法，替代以有線方式供應電能的傳統的方法。可以通過接收到的無線電力直接地驅動以無線方式接收能量的電子設備，或者可以通過使用接收到的無線電力對電池進行充電，然后允許通過充電的電力驅動電子設備。
【發明內容】
[0003]技術問題
[0004]本發明公開一種無線電力發射器及其方法，該無線電力發射器用于生成和調制包含用于至少一個或者多個電子設備的數據的分組，并且基于此形成無線電力信號以在無線電力傳輸中將無線電力信號發射到一個或者多個電子設備。
[0005]此外，本公開公開一種電子設備及其方法，該電子設備用于從無線電力發射器接收無線電力信號，并且解調被包含在無線電力信號中的分組以在無線電力傳輸中基于此從無線電力發射器獲取數據。
[0006]問題的解決方案
[0007]根據在本公開中公開的實施例的無線電力發射器可以包括電力傳輸控制器，該電力傳輸控制器被配置成生成包含用于一個或者多個電子設備的數據的分組；調制/解調單元，該調制/解調單元被配置成將載波信號調整成包含所生成的分組，電力傳輸控制器被配置成基于被調制的載波信號形成用于電力傳輸的無線電力信號，其中電力傳輸控制器通過無線電力信號將分組發射到一個或者多個電子設備。
[0008]根據實施例，電力轉換單元可以接收通過一個或者多個電子設備調制的無線電力信號，并且調制/解調單元可以解調接收到的無線電力信號。
[0009]根據實施例，被生成的分組可以包括目的地地址，并且目的地地址可以指示一個或者多個電子設備當中的用于發射數據的電子設備。
[0010]根據實施例，目的地地址可以是用于接收數據的電子設備的標識符或者用于接收數據的一個或者多個電子設備屬于的群組的標識符。
[0011]根據實施例，電力傳輸控制器可以根據是否在期滿時間段內從與目的地地址相對應的電子設備接收到對于數據的響應分組，來確定關于電子設備的狀態信息。
[0012]根據實施例，當在期滿時間段內沒有從與目的地地址相對應的電子設備接收到響應分組時，電力傳輸控制器可以將關于電子設備的狀態信息確定為移除狀態。
[0013]根據實施例，當在期滿時間段內從與目的地地址相對應的電子設備接收到響應分組時，電力傳輸控制器可以將關于電子設備的狀態信息確定為正常狀態。[0014]根據實施例，電力傳輸控制器可以生成包含分別具有正常狀態的狀態信息的電子設備的目的地地址的分組，并且將生成的分組順序地發射到分別與分組相對應的電子設備。
[0015]另一方面，根據在本公開中公開的實施例的電子設備可以包括電力接收器，該電力接收器被配置成從無線電力發射器接收無線電力信號；調制/解調單元，該調制/解調單元被配置成解調被包含在無線電力信號中的分組；以及電力接收控制器，該電力接收控制器被配置成基于解調的分組獲取數據。
[0016]根據實施例，電力接收控制器可以將與獲取的數據相對應的響應分組發射到無線電力發射器。
[0017]根據實施例，分組可以包括目的地地址。
[0018]根據實施例，電力接收控制器可以基于目的地地址確定是否響應，并且是否響應的確定可以確定是否目的地地址指示電子設備的標識符或者電子設備屬于的群組的標識符。
[0019]根據實施例，當由于是否響應的確定要求響應時，電力接收控制器可以將響應分組發射到無線電力發射器。
[0020]根據實施例，調制/解調單元可以調制接收到的無線電力信號，并且響應分組可以被調制/解調單元調制為包含在接收到的用于傳輸的無線電力信號中。
[0021]另一方面，根據在本公開中公開的實施例的無線電力傳輸方法可以包括，形成用于電力傳輸的第一無線電力信號；和將第一無線電力信號發射到第一電子設備，其中基于被調制成包含為第一電子設備生成的數據分組的載波信號來形成第一無線電力信號，并且通過第一無線電力信號將分組發射到第一電子設備。
[0022]根據實施例，分組可以包括目的地地址，其中目的地地址是指示第一電子設備的信息。
[0023]根據實施例，目的地地址可以是第一電子設備的標識符或者第一電子設備屬于的群組的標識符。
[0024]根據實施例，無線電力傳輸方法可以進一步包括，確定在期滿時間段內是否已經從第一電子設備接收到對于數據的響應分組。
[0025]根據實施例，無線電力傳輸方法可以進一步包括，當在期滿時間段內沒有從第一電子設備接收到響應分組時，將關于第一電子設備的狀態信息確定為移除狀態。
[0026]根據實施例，無線電力傳輸方法可以進一步包括，當在期滿時間段內從第一電子設備接收到響應分組時，將關于第一電子設備的狀態信息確定為正常狀態。
[0027]根據實施例，無線電力傳輸方法可以進一步包括調制從第一電子設備接收到的響應分組。
[0028]根據實施例，無線電力傳輸方法可以進一步包括，形成用于電力傳輸的第二無線電力信號；和將第二無線電力信號發射到第二電子設備，其中基于被調制成包含為第二電子設備生成的數據分組的載波信號來形成第二無線電力信號，并且通過第二無線電力信號將分組發射到第二電子設備。
[0029]另一方面，根據在本公開中公開的實施例的電力接收方法可以包括，從無線電力發射器接收無線電力信號；解調被包含在無線電力信號中的分組；以及基于解調的分組獲取數據。
[0030]根據實施例，無線電力接收方法可以進一步包括將與獲取的數據相對應的響應分組發射到無線電力發射器。
[0031]根據實施例，分組可以包括目的地地址。
[0032]根據實施例，無線電力接收方法可以進一步包括，基于目的地地址確定是否響應，其中是否響應的確定確定是否目的地地址指示電子設備的標識符或者電子設備屬于的群組的標識符。
[0033]根據實施例，當由于是否響應的確定需要響應時，所述發射響應分組可以將響應分組發射到無線電力發射器。
[0034]根據實施例，所述發射響應分組可以調制接收到的無線電力信號，并且響應分組可以被調制為包含在接收到的用于傳輸的無線電力信號中。
[0035]根據實施例，在期滿時間段內響應分組可以被發射到無線電力發射器。
[0036]本發明的有益效果
[0037]根據在本公開中公開的實施例，當無線電力發射器以無線的方式將電力供應給一個或者多個電子設備時，能夠提供雙向通信，其中使用發射電力的無線電力信號在無線電力發射器和一個或者多個電子設備之間發射和接收數據分組。
[0038]特別地，根據在本公開中公開的無線電力發射器和電子設備，能夠使用雙向通信識別一個或者多個電子設備當中的用于發射無線電力信號的具體電子設備。此外，根據在本公開中公開的無線電力發射器和電子設備，能夠使用雙向通信控制要被發射到一個或者多個電子設備當中的具體電子設備的無線電力信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1是在概念上圖示根據本發明的實施例的無線電力發射器和電子設備的示例性視圖；
[0040]圖2A是圖示在此公開的實施例中能夠采用的無線電力發射器的配置的示例性的框圖；
[0041]圖2B是圖示在此公開的實施例中能夠采用的電子設備的配置的示例性的框圖；
[0042]圖3是圖示根據感應耦合方法以無線的方式將電力從無線電力發射器傳送到電子設備的概念的視圖；
[0043]圖4A是圖示在此公開的實施例中能夠采用的以電磁感應方法的無線電力發射器的配置的部分的示例性的框圖；
[0044]圖4B是圖示以在此公開的實施例中能夠采用的電磁感應方法的電子設備的配置的部分的示例性的框圖；
[0045]圖5是圖示被配置成具有根據在此公開的實施例中能夠采用的感應耦合方法接收電力的一個或者多個傳輸線圈的無線電力發射器的框圖；
[0046]圖6是圖示根據諧振耦合方法以無線方式將電力從無線電力發射器傳送到電子設備的概念的視圖；
[0047]圖7A是圖示以在此公開的實施例中能夠采用的諧振方法的無線電力發射器的配置的部分的示例性的框圖；[0048]圖7B是圖示以在此公開的實施例中能夠采用的諧振方法的電子設備的配置的部分的示例性的框圖；
[0049]圖8是圖示被配置成具有根據在此公開的實施例能夠采用的諧振耦合方法接收電力的一個或者多個傳輸線圈的無線電力發射器的框圖；
[0050]圖9是圖示除了在圖2A中圖示的配置之外進一步包括附加的元件的無線電力發射器的框圖；
[0051]圖10是圖示在以移動終端的形式實現根據在此公開的實施例的電子設備的情況下的配置的視圖；
[0052]圖11是圖示根據在此公開的實施例的使用在無線電力發射器和電子設備之間的無線電力信號的雙向通信概念的視圖；
[0053]圖12是圖示根據在此公開的實施例的允許電子設備將分組發射到無線電力發射器的處理的概念視圖；
[0054]圖13A是圖示允許無線電力發射器調制包含電力控制消息的分組的方法的視圖；
[0055]圖13B是圖示允許無線電力發射器顯示組成包含電力控制消息的分組的數據比特的方法的視圖；
[0056]圖13C是圖示允許無線電力發射器顯示組成包含電力控制消息的分組的字節的方法的視圖；
[0057]圖14A是圖示根據在此公開的實施例在使用無線電力信號的雙向通信中使用的命令分組的結構的視圖；
[0058]圖14B是圖示根據在此公開的實施例在使用無線電力信號的雙向通信中使用的命令分組的詳細配置的視圖；
[0059]圖14C是圖示根據在此公開的實施例對其添加在使用無線電力信號的雙向通信中使用的前導和校驗和的分組的結構的視圖；
[0060]圖15是圖示根據在此公開的實施例的允許無線電力發射器將分組發射到電子設備的處理的概念視圖；
[0061]圖16是圖示根據在此公開的實施例的允許無線電力發射器基于時間流將分組發射到電子設備的處理的概念視圖；
[0062]圖17是圖示根據在此公開的實施例的在無線電力發射器和一個或者多個電子設備之間使用無線電力信號的雙向通信概念的視圖；
[0063]圖18是圖示根據在此公開的實施例的允許無線電力發射器基于時間流將分組發射到一個或者多個電子設備的處理的概念視圖；
[0064]圖19A是圖示根據在此公開的實施例的允許無線電力發射器使用無線電力信號執行與一個或者多個電子設備的雙向通信的處理的流程圖；
[0065]圖19B是圖示根據在此公開的實施例的允許電子設備使用無線電力信號執行與無線電力發射器的雙向通信的處理的流程圖；以及
[0066]圖20是圖示根據在此公開的實施例的無線電力發射器和電子設備的操作階段的視圖。
【具體實施方式】[0067]在此公開的技術可以被應用于無線電力傳送(無接觸電力傳送)。然而，在此公開的技術不限于此，并且除了使用以無線方式發射的電力的方法和設備以外，也可以應用于所有種類的電力傳輸系統和方法、技術的技術精神能夠被應用到的無線充電電路和方法。
[0068]應注意的是，在此使用的技術術語僅用于描述特定實施例，而沒有限制本發明。而且，除非另有特定地定義，在此使用的技術術語應被解釋為本發明所屬的本領域普通技術人員通常理解的意義，并且不應被解釋為太寬或者太窄。此外，如果在此使用的技術術語是不能夠正確地表達本發明的精神的錯誤術語，則它們應被本領域技術人員正確理解的技術術語替換。另外，在本發明中使用的普通術語應基于字典的定義、或者上下文來解釋，并且不應被解釋得太寬或者太窄。
[0069]順便提及，除非另有清楚地使用，否則單數的表達包括復數意義。在本說明書中，術語“包含”和“包括”不應被解釋為必須包括在此公開的所有的元件或者步驟，并且應被解釋為不包括其一些元件或者步驟，或者應被解釋為進一步包括另外的元件或者步驟。
[0070]另外，在下面的描述中公開的用于組成元件的后綴“模塊”或者“單元”僅是用于本說明書的簡單描述，并且后綴本身沒有給出任何特定的意義或者功能。
[0071]此外，包括諸如第一、第二等等的序數的術語能夠被用于描述各種元件，但是這些術語應不限制元件。使用術語僅為了區別元件與其它元件的目的。例如，在沒有脫離本發明的權利的范圍內的情況下，第一元件可以被命名為第二元件，并且類似地，第二元件可以被命名為第一元件。
[0072]在下文中，將會參考附圖描述本發明的優選實施例，并且相同或者相似的元件被指定有相同的附圖標記，不論附圖中的標記如何，并且它們的多余的描述將會被省略。
[0073]此外，在描述本公開時，當對于本發明屬于的公知技術的特定描述被判斷為模糊本公開的要旨時，可以省略詳細描述。而且，應注意的是，附圖被圖示僅為了容易解釋本發明的精神，并且因此，它們不應被解釋為附圖限制本發明的精神。
[0074]無線電力發射器和電子設備的概念視圖
[0075]圖1是概念地圖示根據本發明的實施例的無線電力發射器和電子設備示例性視圖。
[0076]參考圖1，無線電力發射器100可以是被配置成以無線的方式傳送對于電子設備200所要求的電力的電力傳送裝置。
[0077]此外，無線電力發射器100可以是被配置成通過以無線的方式傳送電力來對電子設備200的電池充電的無線充電裝置。稍后將參考圖9描述其中無線電力發射器100是無線充電裝置的情況。
[0078]另外，可以利用在無接觸狀態下將電力傳送到需要電力的電子設備200的各種形式的裝置實現無線電力發射器100。
[0079]電子設備200是通過以無線的方式從無線電力發射器100接收電力的可操作的設備。此外，電子設備200可以使用接收到的無線電力對電池進行充電。
[0080]另一方面，如在此所描述的用于以無線的方式接收電力的電子設備應被廣泛地解釋為除了諸如鍵盤、鼠標、音頻-視覺輔助設備等等的輸入/輸出設備之外，還包括便攜式電話、蜂窩電話、智能電話、個人數字助理(PDA)、便攜式多媒體播放器(PMP)、平板電腦、多媒體設備等等。[0081]如稍后所描述的，電子設備200可以是移動通信終端，(例如，便攜式電話、蜂窩電話、以及平板電腦或者多媒體設備)。在電子設備是移動終端的情況下，稍后將參考圖10進行描述。
[0082]另一方面，無線電力發射器100可以使用一個或者多個無線電力傳送方法在不與電子設備200相互接觸的情況下以無線的方式傳送電力。換言之，無線電力發射器100可以使用基于通過無線電力信號的電磁感應現象的感應耦合方法和基于通過處于特定頻率的無線電力信號的電磁諧振現象的磁諧振耦合方法中的至少一種傳送電力。
[0083]在感應耦合方法中的無線電力傳送是使用初級線圈和次級線圈以無線方式傳送電力的技術，并且指的是利用電磁感應現象，通過經由變化的磁場來將電流從一個線圈感應到另一個線圈的電力的傳輸。
[0084]在諧振耦合[Si]方法中的無線電力傳送指的是利用諧振現象電子設備200通過從無線電力發射器100發射的無線電力信號產生諧振來將電力從無線電力發射器100傳送到無線電力接收器200的技術。
[0085]在下文中，將會詳細地描述根據在此公開的實施例的無線電力發射器100和電子設備200。在將附圖標記指定給下面的各個附圖中的組成元件時，相同的附圖標記將會被用于相同的組成元件即使它們在不同的圖中被示出。
[0086]圖2是圖示能夠在此公開的實施例中采用的無線電力發射器100和電子設備200的配置的示例性框圖。
[0087]無線電力發射器
[0088]參考圖2A，無線電力發射器100可以包括電力傳輸單元110。電力傳輸單元110可以包括電力轉換單元111和電力傳輸控制單元112。
[0089]電力轉換單元111通過將從傳輸側電力供應單元190供應的電力轉換成無線電力信號將其傳送到電子設備200。以具有振蕩特性的磁場或者電磁場的形式生成被電力轉換單元111傳送的無線電力信號。為此，電力轉換單元111可以被配置成包括用于產生無線電力信號的線圈。
[0090]電力轉換單元111可以包括用于根據每個電力傳送方法產生不同類型的無線電力信號的組成元件。
[0091]根據一些實施例，電力轉換單元111可以包括初級線圈，用于形成變化的磁場以將電流感應到電子設備200的次級線圈。此外，電力轉換單元111可以包括用于根據諧振耦合方法形成具有特定諧振頻率的磁場以在電子設備200中產生諧振頻率的線圈(或者天線)。
[0092]此外，根據一些實施例，電力轉換單元111可以使用前述的感應耦合方法和諧振耦合方法中的至少一種來傳送電力。
[0093]在被包括在電力轉換單元111中的組成元件當中，稍后將參考圖4和圖5描述用于感應耦合方法的元件，并且將參考圖7A和圖8描述用于諧振耦合方法的元件。
[0094]另一方面，電力轉換單元111可以進一步包括用于控制使用的頻率、施加的電壓、以及施加的電流等等的特性以形成無線電力信號的電路。電力轉換單元111可以基于從電路調制的載波信號形成無線電力信號。
[0095]此外，根據一些實施例，電力轉換單元111可以接收通過電子設備200調制的無線電力信號。
[0096]電力傳輸控制單元112控制被包括在電力傳輸單元110中的組成元件中的每一個。電力傳輸控制單元112可以被實現為集成到用于控制無線電力發射器100的另一個控制單元(未示出)中。
[0097]另一方面，無線電力信號能夠被接近的區域可以被劃分成兩種類型。首先，活動區域表示將電力傳送到電子設備200的無線電力信號經過的區域。接下來，半活動區域表示其中無線電力發射器100能夠檢測電子設備200的存在的興趣區域。在此，電力傳輸控制單元112可以檢測電子設備200是否被放置在活動區域或檢測區域中或者從區域中移除。具體地，電力傳輸控制單元112可以使用從電力轉換單元111或者在其中單獨提供的傳感器形成的無線電力信號來檢測電子設備200是否被放置在活動區域或者檢測區域中。例如，電力傳輸控制單元112可以通過監測用于形成無線電力信號的電力的特性是否被無線電力信號改變來檢測電子設備200的存在，無線電力信號受到檢測區域中存在的電子設備200的影響。然而，活動區域和檢測區域可以根據諸如感應耦合方法、諧振耦合方法等等的無線電力傳送方法而變化。
[0098]根據檢測電子設備200的存在的結果，電力傳輸控制單元112可以執行識別電子設備200或者確定是否開始無線電力傳送的處理。
[0099]此外，電力傳輸控制單元112可以確定用于形成無線電力信號的電力轉換單元111的頻率、電壓、以及電流中的至少一個特性。可以通過無線電力發射器100側的條件或者電子設備200側的條件來執行特性的確定。根據一些實施例，基于設備識別信息，電力傳輸控制單元112可以決定特性。在另一個示例性實施例中，基于所要求的電子設備200的電力信息或者與所要求的電力相關的屬性信息，電力傳輸控制單元112可以決定特性。電力傳輸控制單元112可以從電子設備200接收電力控制消息。基于接收到的電力控制消息，電力傳輸控制單元112可以確定電力轉換單元111的頻率、電壓以及電流中的至少一個特性，并且基于電力控制消息電力傳輸控制單元112另外執行其它控制操作。
[0100]例如，根據電子設備200中的電力控制消息，電力傳輸控制單元112可以確定用于形成無線電力信號的頻率、電壓、以及電流中的至少一個特性，電力控制消息包括被整流的電力量信息、充電狀態信息和識別信息中的至少一個。
[0101]此外，作為使用電力控制消息的另一個控制操作，基于電力控制消息無線電力發射器100可以執行與無線電力傳送相關聯的典型的控制操作。例如，無線電力發射器100可以通過電力控制消息接收要聽覺或者視覺輸出的與電子設備200相關聯的信息，或者接收設備之間的認證所要求的信息。
[0102]根據一些實施例，電力傳輸控制單元112可以通過無線電力信號接收電力控制消息。在其它的示例性實施例中，電力傳輸控制單元112可以通過用于接收用戶數據的方法接收電力控制消息。
[0103]為了接收前述的電力控制消息，無線電力發射器100可以進一步包括電連接到電力轉換單元111的調制/解調單元113。
[0104]此外，調制/解調單元113可以調制已經被電子設備200調制的無線電力信號，并且使用該信號接收電力控制消息。稍后參考圖12至圖14將會描述用于允許電力轉換單元111使用無線電力信號接收電力控制消息的方法。[0105]另外，電力傳輸控制單元112可以通過由包括在無線電力發射器100中的通信裝置(未示出)接收包括電力控制消息的用戶數據來獲取電力控制消息。
[0106]另一方面，無線電力發射器100可以通過無線電力信號將分組發射到電子設備200。具體地，無線電力發射器100的電力傳輸控制器112可以對包括在電力傳輸單元110中的各個組成元件進行控制，以通過由電力轉換單元111形成的無線電力信號為電子設備200發射消息。
[0107]可以通過調制無線電力信號實現無線電力發射器100的分組傳輸。電力傳輸控制器112可以調制進入電力轉換單元111的信號，從而形成包含用于電子設備200的分組的無線電力信號。
[0108]具體地，電力傳輸控制器112可以控制調制/解調單元113調制進入電力轉換單元111的載波信號，以包含用于電子設備200的分組。然后，已經接收到被調制的載波信號的電力轉換單元111可以形成包含分組的無線電力信號。
[0109]電子設各
[0110]參考圖2B，電子設備200可以包括電源單元290。電源單元290供應對于電子設備200的操作所要求的電力。電源單元290可以包括電力接收單元291和電力接收控制控制器292。
[0111]電力接收單元291以無線方式接收從無線電力發射器100傳送的電力。
[0112]根據無線電力傳送方法，電力接收單元291可以包括接收無線電力信號所需的組成元件。此外，電力接收單元291可以根據至少一種無線電力傳送方法接收電力，并且在這樣的情況下，電力接收單元291可以包括對于每個方法所需的組成元件。
[0113]首先，電力接收單元291可以包括用于接收以磁場或者具有振動特性的電磁場的形式傳送的無線電力信號的線圈。
[0114]例如，作為根據感應耦合方法的組成元件，電力接收單元291可以包括通過變化的磁場對其感應電流的次級線圈。根據一些實施例，作為根據諧振耦合方法的組成元件，電力接收單元291可以包括在其中通過具有特定諧振頻率的磁場產生諧振現象的諧振電路和線圈。
[0115]然而，在一些實施例中，當電力接收單元291根據至少一種無線電力傳送方法接收電力時，電力接收單元291可以被實現為通過使用線圈接收電力，或者被實現為通過使用根據每種電力傳送方法不同地形成的線圈接收電力。
[0116]在被包括在電力接收單元291中的組成元件中，稍后將會參考圖4B描述用于感應耦合方法的組成元件，并且參考圖7B描述用于諧振耦合方法的組成元件。
[0117]另一方面，電力接收單元291可以進一步包括整流器和穩壓器，其將無線電力信號轉換成直流。此外，電力接收單元291可以進一步包括用于保護防止通過接收到的電力信號產生過電壓或者過電流的電路。
[0118]電力接收控制器292可以控制被包括在電源單元290中的每個組成元件。
[0119]具體地，電力接收控制器292可以將電力控制消息傳送到無線電力發射器100。電力控制消息可以指示無線電力發射器100發起或者終止無線電力信號的傳送。此外，電力控制消息可以指示無線電力發射器100控制無線電力信號的特性。
[0120]根據一些實施例，電力接收控制器292可以通過無線電力信號發射電力控制消息。在另一示例性實施例中，電力接收控制器292可以通過用于發射用戶數據的方法發射電力控制消息。
[0121]為了發射前述的電力控制消息或者響應分組，電子設備200可以進一步包括調制/解調單元293，調制/解調單元293電連接到電力接收單元291。與無線電力發射器100的情況相類似，調制/解調單元293可以被用于通過無線電力信號發射電力控制消息。電力通信調制/解調單元293可以被用作用于控制流過無線電力發射器100的電力轉換單元111的電流和/或電壓的裝置。在下文中，將會描述用于允許在無線電力發射器100 —側處和在電子設備200 —側處的電力通信調制/解調單元113或者293分別被用于通過無線電力信號發射和接收電力控制消息的方法。
[0122]通過電力接收單元291接收通過電力轉換單元111形成的無線電力信號。這時，電力接收控制器292控制在電子設備200 —側處的電力通信調制/解調單元293調制無線電力信號。例如，電力接收控制器292可以執行調制處理使得通過改變被連接到電力接收單元291的電力通信調制/解調單元293的電抗，來改變從無線電力信號接收到的電力的量。從無線電力信號接收到的電力的量的變化導致用于形成無線電力信號的電力轉換單元111的電流和/或電壓的改變。這時，在無線電力發射器100 —側處的調制/解調單元113可以檢測電流和/或電壓的改變以執行調制處理。
[0123]換言之，電力接收控制器292可以生成包括意圖要傳送到無線電力發射器100的電力控制消息的分組，并且調制無線電力信號以允許分組被包括在其中，并且電力傳輸控制單元112可以基于執行電力通信調制/解調單元113的解調處理的結果來解碼分組以獲取被包括在分組中的電力控制消息。稍后參考圖12至圖14描述允許無線電力發射器100獲取電力控制消息的詳細方法。
[0124]另外，根據一些實施例，電力接收控制器292可以通過由包括在電子設備200中的通信裝置(未示出)發射包括電力控制消息的用戶數據，將電力控制消息發射到無線電力發射器100。
[0125]另一方面，電力接收控制器292可以從電力傳輸單元110接收通過無線電力信號傳送的數據。如上所述，無線電力發射器100可以執行調制以形成包含期望被發射到電子設備200的無線電力信號。
[0126]具體地，電力接收控制器292可以基于被包含在從無線電力發射器100接收到的無線電力信號中的分組來獲取數據。
[0127]另外，電源單元290可以進一步包括充電器298和電池299。
[0128]從電源單元290接收用于操作的電力的電子設備200可以通過從無線電力發射器100傳送的電力來操作，或者可以在使用被傳送的電力充電電池299之后由被充電到電池299的電力來操作。這時，電力接收控制器292可以控制充電器298使用被傳送的電力執行充電。
[0129]在下文中，將會描述可應用于在此公開的實施例的無線電力發射器和電子設備。
[0130]首先，將會參考圖3至圖5描述允許無線電力發射器根據感應耦合方法將電力傳送到電子設備的方法。
[0131]感應耦合方法
[0132]圖3是圖示根據感應耦合方法以無線方式將電力從無線電力發射器傳送到電子設備的概念的視圖。
[0133]當以感應耦合方法傳送無線電力發射器100的電力時，如果改變在電力傳輸單元110內流過初級線圈的電流的強度，則通過電流將會改變經過初級線圈的磁場。被改變的磁場在電子設備200的次級線圈處產生感應的電動勢。
[0134]根據前述的方法，無線電力發射器100的電力轉換單元111可以包括在磁感應中作為初級線圈操作的發射(Tx)線圈1111a。此外，電子設備200的電力接收單元291可以包括在磁感應中作為次級線圈操作的接收(Rx)線圈2911a。
[0135]首先，以在無線電力發射器100—側處的發射線圈Illla和在電子設備200 —側處的接收線圈位于彼此相鄰的方式布置無線電力發射器100和電子設備200。然后，如果電力傳輸控制單元112控制發射線圈Illla的電流被充電，則電力接收單元291使用被感應到接收線圈2911a的電動勢控制電力被供應到電子設備200。
[0136]通過感應耦合方法的無線電力傳送的效率可能受頻率特性影響很小，但是受到在包括每個線圈的無線電力發射器100和電子設備200之間的距離和對準影響。
[0137]另一方面，為了以感應耦合方法執行無線電力傳送，無線電力發射器100可以被配置成包括平坦表面形式的接口表面(未示出)。一個或者多個電子設備可以被放置在接口表面的上部，并且發射線圈Illla可以被安裝在接口表面的下部。在這樣的情況下，在被安裝在接口表面的下部的發射線圈Illla和被放置在接口表面的上部的電子設備200的接收線圈2911a之間以小尺度形成垂直間距，并且因此在線圈之間的距離變成充分地小以通過感應耦合方法有效地實現無接觸的電力傳送。
[0138]此外，在接口表面的上部形成有指示電子設備200要被放置的位置的對準指示符(未示出)[s2]。對準指示符指示電子設備200的位置，在該位置被安裝在接口表面的下部的發射線圈Illla和接收線圈2911a之間的對準能夠被適當地實現。對準指示符可以可替選地是簡單的標記，或者可以以用于引導電子設備200的位置的突出結構的形式形成。否則，對準指示符可以以諸如被安裝在接口表面的下部的磁鐵的磁體的形式形成，從而通過與被安裝在電子設備200內的具有相反的極性的磁體的相互磁性來引導線圈被適當地布置。
[0139]另一方面，無線電力發射器100可以被形成為包括一個或者多個發射線圈。無線電力發射器100可以選擇性地使用一個或者多個發射線圈當中的與電子設備200的接收線圈2911a適當地布置的線圈中的一些。稍后將會參考圖5描述包括一個或者多個發射線圈的無線電力發射器100。
[0140]在下文中，將會詳細地描述使用可應用于在此描述的實施例的感應耦合方法的無線電力發射器和電子設備的配置。
[0141]以感應耦合方法的無線電力發射器和電子設備
[0142]圖4是圖示以在此公開的實施例中能夠采用的電磁感應方法的無線電力發射器100和電子設備200的一部分的示例性框圖。將會參考4A描述被包括在無線電力發射器100中的電力傳輸單元110的配置，并且將會參考圖4B描述被包括在電子設備200中的電源單元290的配置。
[0143]參考圖4A，無線電力發射器100的電力轉換單元111可以包括發射(Tx)線圈Illla和逆變器1112。
[0144]如上所述，發射線圈Illla可以根據電流的改變形成與無線電力信號相對應的磁場。發射線圈Illla可以被可替代地以平面螺旋型或者圓柱螺線管型實現。
[0145]逆變器1112將從電源單元190獲得的DC輸入轉換成AC波形。通過逆變器1112轉換的AC電流驅動包括發射線圈Illla和電容器(未示出)的諧振電路以在發射線圈Illla中形成磁場。
[0146]另外，電源轉換單元111可以進一步包括定位單元1114。
[0147]定位單元1114可以移動或者旋轉發射線圈Illla以增強使用感應耦合方法的無接觸電力傳送的效果。如上所述，這是因為在包括初級線圈和次級線圈的電子設備200與無線電力發射器100之間的距離和對準可能影響使用感應耦合方法的電力傳送。特別地，當在無線電力發射器100的活動區域內不存在電子設備200時可以使用定位單元1114。
[0148]因此，定位單元1114可以包括驅動單元(未示出)，該驅動單元用于移動發射線圈Illla使得無線電力發射器100的發射線圈Illla和電子設備200的接收線圈2911a的中心到中心距離是處于預定的范圍內，或者旋轉發射線圈Illla使得發射線圈Illla和接收線圈2911a的中心相互重疊。
[0149]為此目的，無線電力發射器100可以進一步包括檢測單元(未示出)，該檢測單元由用于檢測電子設備200的位置的傳感器制成，并且基于從位置檢測傳感器接收到的電子設備200的位置信息電力傳輸控制單元112可以控制定位單元1114。
[0150]此外，為此，電力傳輸控制單元112可以通過電力通信調制/解調單元113接收關于到電子設備200的對準或者距離的控制信息，并且基于接收到的關于對準或者距離的控制信息控制定位單元1114。
[0151 ] 如果電力轉換單元111被配置成包括多個發射線圈，則定位單元1114可以確定多個發射線圈中的哪一個要被用于電力傳輸。稍后將會參考圖5描述包括多個發射線圈的無線電力發射器100的配置。
[0152]另一方面，電力轉換單元111可以進一步包括電力感測單元1115。在無線電力發射器100—側的電力感測單元1115監測流入發射線圈Illla的電流或者電壓。提供電力感測單元1115檢查無線電力發射器100是否正常地操作，并且因此電力感測單元1115可以檢測從外部供應的電力的電壓或者電流，并且檢查所檢測的電壓或者電流是否超過閾值。雖然未示出，但是電力感測單元1115可以包括電阻器，該電阻器用于檢測從外部供應的電力的電壓或者電流；和比較器，該比較器用于將檢測到的電力的電壓值或者電流值與閾值進行比較以輸出比較結果。基于電力感測單元1115的檢查結果，電力傳輸控制單元112可以控制開關單元(未示出)以切斷被供應到發射線圈Illla的電力。
[0153]參考圖4B，電子設備200的電源單元290可以包括接收(Rx)線圈2911a和整流器電路2913。
[0154]通過被形成在發射線圈Illla中的磁場的改變，電流被感應到接收線圈2911a。接收線圈2911a的實現類型可以是與發射線圈Illla相類似的平面螺旋型或者圓柱螺線管型。
[0155]此外，串聯和并聯的電容器可以被配置成被連接到接收線圈2911a以增強無線電力接收的效果或者執行諧振檢測。
[0156]接收線圈2911a可以是單個線圈或者多個線圈的形式。
[0157]整流器電路2913執行對電流的全波整流以將交流轉換成直流。例如，整流器電路2913，可以被實現成由四個二極管組成的全橋整流器生成電路或者使用有源組件的電路。
[0158]另外，整流器電路2913可以進一步包括穩壓器電路，該穩壓器電路用于將被整流的電流轉換成更加平坦的并且穩定的直流。此外，整流器電路2913的輸出電力被供應到電源單元290的每個組成元件。此外，整流器電路2913可以進一步包括DC-DC轉換器，該DC-DC轉換器用于將輸出DC電力轉換成適當的電壓以將其調節成對于每個組成元件(例如，諸如充電器298的電路)所要求的電力。
[0159]電力通信調制/解調單元293可以被連接到電力接收單元291，并且可以被配置有其中電阻相對于直流而變化的電阻元件，并且可以被配置有其中電抗相對于交流而變化的電容元件。電力接收控制器292可以改變電力通信調制/解調單元293的電阻或者電抗以調制電力接收單元291接收到的無線電力信號。
[0160]另一方面，電源單元290可以進一步包括電力感測單元2914。在電子設備200 —側的電力感測單元2914監測通過整流器電路2913整流的電力的電壓和/或電流,并且作為監測的結果，如果被整流的電力的電壓和/或電流超過閾值，則電力接收控制器292將電力控制消息發射到無線電力發射器100以傳送適當的電力。
[0161]被配置成包括一個或者多個發射線圈的無線電力發射器
[0162]圖5是圖示被配置成具有根據能夠在此公開的實施例中采用的感應耦合方法接收電力的一個或者多個傳輸線圈的無線電力發射器的框圖。
[0163]參考圖5，根據在此公開的實施例的無線電力發射器100的電力轉換單元111可以包括一個或者多個發射線圈Illla-1至lllla-n。一個或者多個發射線圈Illla-1至lllla-n可以是部分重疊的初級線圈的陣列。通過一個或者多個發射線圈中的一些可以確定活動區域。
[0164]一個或者多個發射線圈Illla-1至lllla-n可以被安裝在接口表面的下部。此夕卜，電力轉換單元111可以進一步包括多路復用器1113，多路復用器1113用于建立和釋放一個或者多個發射線圈Illla-1至lllla-n中的一些的連接。
[0165]在檢測到被放置在接口表面的上部的電子設備200的位置之后，電力傳輸控制單元112可以考慮檢測到的電子設備200的位置來控制多路復用器1113，從而允許一個或者多個發射線圈Illla-1至lllla-n當中的能夠與電子設備200的接收線圈2911a以感應耦合關系放置的線圈被相互連接。
[0166]為此目的，電力傳輸控制單元112可以獲取電子設備200的位置信息。例如，電力傳輸控制單元112可以通過在無線電力發射器100中提供的位置檢測單元(未示出)獲取電子設備200在接口表面上的位置。對于另一示例，電力傳輸控制單元112可以替代地使用一個或者多個發射線圈111 Ia-1至111 la-n分別接收指示來自接口表面上的對象的無線電力信號的強度的電力控制消息或者指示對象的識別信息的電力控制消息，并且基于所接收到的結果確定其與一個或者多個發射線圈中的哪一個相鄰[s3]，從而獲取電子設備200的位置信息。
[0167]另一方面，作為接口表面的一部分的活動區域可以表示下述部分，當無線電力發射器100以無線的方式將電力傳送到電子設備200時磁場能夠以高效率經過該部分。這時，形成經過活動區域的磁場的單個發射線圈或者多個發射線圈中的一個或者組合可以被指定為初級線圈。因此，電力傳輸控制單元112可以基于檢測到的電子設備200的位置確定活動區域，并且建立與活動區域相對應的初級線圈的連接以控制多路復用器1113，從而允許電子設備200的接收線圈2911a和屬于初級線圈的線圈以感應耦合關系放置。
[0168]同時，在將一個或者多個電子設備200布置在包括一個或者多個發射線圈Illla-1至lllla-n的無線電力發射器100的接口表面上之后，電力傳輸控制單元112可以控制多路復用器1113以允許屬于與每個電子設備的位置相對應的初級線圈的線圈以感應耦合關系放置。因此，無線電力發射器100可以使用不同的線圈生成無線電力信號，從而以無線的方式將其傳送到一個或者多個電子設備。
[0169]而且，電力傳輸控制單元112可以設置要被供應到與電子設備相對應的線圈中的每一個的、具有不同特性的電力。在此，無線電力發射器100可以通過不同地設置用于每個電子設備的電力傳送方案、效率、特性等等來傳送電力。稍后將會參考圖28描述用于一個或者多個電子設備的電力傳輸。
[0170]此外，電力轉換單元111可以進一步包括阻抗匹配單元(未示出)，該阻抗匹配單元用于控制阻抗以形成具有與其相連的線圈的諧振電路。
[0171]當無線電力發射器100通過稍后將會描述的諧振耦合方法將無線電力傳送到電子設備200時，通常可以執行使用在此公開的無線電力信號的雙向通信，但是根據情形，也可以應用于通過感應耦合方法的無線電力傳輸。
[0172]在下文中，將會參考圖6至圖8描述用于允許無線電力發射器根據諧振耦合方法傳送電力的方法。
[0173]諧振耦合方法
[0174]圖6是圖示根據諧振耦合方法以無線的方式將電力從無線電力發射器傳送到電子設備的概念的視圖。
[0175]首先，將會如下地簡要地描述諧振。諧振指的是當周期地接收具有與振動系統的自然頻率相同的頻率的外力時振動的振幅顯著增加的現象。諧振是在諸如機械振動、電振動等等的所有種類的振動中發生的現象。通常，當從外部將振動力施加到振動系統時，如果其自然頻率與外部施加的力的頻率相同，則振動變強，從而增加寬度。
[0176]利用相同的原理，當在預定的距離內相互分離的多個振動主體以相同的頻率振動時，多個振動主體相互諧振，并且在這樣的情況下，導致多個振動主體之間的電阻減少。在電氣電路中，通過使用電感器和電容器能夠組成諧振電路。
[0177]當無線電力發射器100根據感應耦合方法傳送電力時，通過電力傳輸單元110中的交流電力形成具有特定振動頻率的磁場。如果通過形成的磁場在電力設備200中發生諧振現象，則在電子設備200中通過諧振現象產生電力。
[0178]在下文中，將會描述諧振耦合方法的原理。
[0179]然而，如果多個振動主體以如前述的電磁方式相互諧振，則由于不受除了振動主體之外的相鄰對象的影響，所以可以呈現極其高的電力傳輸效率。在以電磁方式相互諧振的多個振動主體之間可以產生能量隧道。這可以被稱為能量耦合或者能量尾(energytail)。
[0180]在此公開的諧振耦合可以使用具有低頻率的電磁波。當使用具有低頻率的電磁波傳送電力時，僅磁場可能影響位于電磁波的單個波長內的區域。當無線電力發射器100和電子設備200位于具有低頻率的電磁波的單個波長內時可以產生磁諧振。[0181]在這樣的情況下，通常，人體對電場敏感但是對磁場具有耐性。因此，當使用磁諧振傳送電力時，由于被暴露在電磁波，人體可能嚴重地受到影響。而且，隨著響應于諧振現象產生能量尾，電力傳輸的形式可以呈現非輻射性能。因此，在使用這樣的電磁波傳送電力之后，可以解決頻繁發生的輻射問題。
[0182]諧振耦合方法可以是用于使用如前述的具有低頻率的電磁波傳送電力的方法。因此，原則上無線電力發射器100的發射線圈Illlb可以形成用于傳送電力的磁場或者電磁波。然而，在下文中將會從磁諧振的觀點，即，通過磁場的電力傳輸的觀點，來描述諧振耦合方法。
[0183]可以通過下面等式I中的方程式確定諧振頻率。
[0184][等式I]
【權利要求】
1.一種無線電力發射器，包括: 電力傳輸控制器，所述電力傳輸控制器被配置成生成包含用于一個或者多個電子設備的數據的分組； 調制/解調單元，所述調制/解調單元被配置成調制載波信號以包含所生成的分組； 電力轉換單元，所述電力轉換單元被配置成基于所調制的載波信號形成用于電力傳輸的無線電力信號， 其中，所述電力傳輸控制器通過所述無線電力信號將所述分組發射到所述一個或者多個電子設備。
2.根據權利要求1所述的無線電力發射器，其中，所述電力轉換單元接收通過所述一個或者多個電子設備調制的無線電力信號，并且 所述調制/解調單元解調所接收到的無線電力信號。
3.根據權利要求1所述的無線電力發射器，其中，所生成的分組包括目的地地址，并且所述目的地地址指示所述一個或者多個電子設備當中的用于發射所述數據的電子設備。
4.根據權利要求3所述的無線電力發射器，其中，所述目的地地址是用于接收所述數據的電子設備的標識符或者用于接收所述數據的一個或者多個電子設備屬于的群組的標識符。
5.根據權利要求3所述的無線電力發射器，其中，所述電力傳輸控制器根據是否在期滿時間段內從與所述目的地地址相對應的電子設備接收到對于所述數據的響應分組來確定關于所述電子設備的狀態信息。
6.根據權利要求5所述的無線電力發射器，其中，當在所述期滿時間段內沒有從與所述目的地地址相對應的電子設備接收到所述響應分組時，所述電力傳輸控制器將關于所述電子設備的狀態信息確定為移除狀態。
7.根據權利要求5所述的無線電力發射器，其中，當在所述期滿時間段內從與所述目的地地址相對應的電子設備接收到所述響應分組時，所述電力傳輸控制器將關于所述電子設備的狀態信息確定為正常狀態。
8.根據權利要求7所述的無線電力發射器，其中，所述電力傳輸控制器生成包含分別具有正常狀態的狀態信息的電子設備的目的地地址的分組，并且分別將所生成的分組順序地發射到與所述分組相對應的電子設備。
9.一種電子設備,包括: 電力接收器，所述電力接收器被配置成從無線電力發射器接收無線電力信號； 調制/解調單元，所述調制/解調單元被配置成解調被包含在所述無線電力信號中的分組；以及 電力接收控制器，所述電力接收控制器被配置成基于所解調的分組來獲取數據。
10.根據權利要求9所述的電子設備，其中，所述電力接收控制器將與所獲取的數據相對應的響應分組發射到所述無線電力發射器。
11.根據權利要求10所述的電子設備，其中，所述分組包括目的地地址。
12.根據權利要求11所述的電子設備，其中，所述電力接收控制器基于所述目的地地址確定是否響應，并 且是否響應的確定來確定所述目的地地址是否指示所述電子設備的標識符或者所述電子設備屬于的群組的標識符。
13.根據權利要求12所述的電子設備，其中，當作為是否響應的確定的結果而要求響應時，所述電力接收控制器將所述響應分組發射到所述無線電力發射器。
14.根據權利要求10所述的電子設備，其中，所述調制/解調單元調制所接收到的無線電力信號，并且 通過所述調制/解調單元將所述響應分組調制為包含在所接收到的用于傳輸的無線電力信號中。
15.根據權利要求10所述的電子設備，其中，在期滿時間段內將所述響應分組發射到所述無線電力發射器。
16.一種無線電力傳輸方法，包括: 形成用于電力傳輸的第一無線電力信號；和 將所述第一無線電力信號發射到第一電子設備， 其中，基于被調制以包含為所述第一電子設備生成的數據分組的載波信號，形成所述第一無線電力信號，并且通過所述第一無線電力信號將所述分組發射到所述第一電子設備。
17.根據權利要求16所述的無線電力傳輸方法，其中，所述分組包括目的地地址，其中所述目的地地址是指示所 述第一電子設備的信息。
18.根據權利要求17所述的無線電力傳輸方法，其中，所述目的地地址是所述第一電子設備的標識符或者所述第一電子設備屬于的群組的標識符。
19.根據權利要求17所述的無線電力傳輸方法，進一步包括: 確定在所述期滿時間段內是否已經從所述第一電子設備接收到對于所述數據的響應分組。
20.根據權利要求19所述的無線電力傳輸方法，進一步包括: 當在所述期滿時間段內沒有從所述第一電子設備接收到所述響應分組時，將關于所述第一電子設備的狀態信息確定為移除狀態。
21.根據權利要求19所述的無線電力傳輸方法，進一步包括: 當在所述期滿時間段內從所述第一電子設備接收到所述響應分組時，將關于所述第一電子設備的狀態信息確定為正常狀態。
22.根據權利要求21所述的無線電力傳輸方法，進一步包括: 調制從所述第一電子設備接收到的所述響應分組。
23.根據權利要求16所述的無線電力傳輸方法，進一步包括: 形成用于電力傳輸的第二無線電力信號；和 將所述第二無線電力信號發射到第二電子設備， 其中，基于被調制以包含為所述第二電子設備生成的數據分組的載波信號，形成所述第二無線電力信號，并且通過所述第二無線電力信號將所述分組發射到所述第二電子設備。
24.一種無線電力接收方法，包括: 從無線電力發射器接收無線電力信號； 解調被包含在所述無線電力信號中的分組；以及 基于所解調的分組獲取數據。
25.根據權利要求24所述的無線電力接收方法，進一步包括: 將與所獲取的數據相對應的響應分組發射到所述無線電力發射器。
26.根據權利要求25所述的無線電力接收方法，其中，所述分組包括目的地地址。
27.根據權利要求26所述的無線電力接收方法，進一步包括: 基于所述目的地地址確定是否響應， 其中，是否響應的確定來確定是否所述目的地地址指示所述電子設備的標識符或者所述電子設備屬于的群組的標識符。
28.根據權利 要求27所述的無線電力接收方法，其中，當作為是否響應的確定的結果而要求響應時，所述發射響應分組將所述響應分組發射到所述無線電力發射器。
29.根據權利要求25所述的無線電力接收方法，其中，所述發射響應分組調制所接收到的無線電力信號，并且所述響應分組被調制以被包含在所接收到的用于傳輸的無線電力信號中。
30.根據權利要求25所述的無線電力接收方法，其中，在期滿時間段內所述響應分組被發射到所述無線電力發射器。
【文檔編號】H02J17/00GK103703732SQ201180072425
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2011年7月20日 優先權日:2011年7月20日
【發明者】李在成, 秋仁昌, 徐丁教 申請人:Lg電子株式會社