無線功率傳輸系統中的功率傳輸單元（ptu）和功率接收單元（pru）以及ptu和pru的通信方法
【技術領域】
[0001] W下的描述設及一種使用諧振方案的無線功率傳輸系統。
【背景技術】
[0002] 無線功率是通過磁諧振禪合從功率傳輸單元（PTU)傳輸到功率接收單元（PRU)的 能量。因此，無線功率傳輸系統或無線充電系統包括被配置成W無線方式傳輸功率的功率 傳輸設備W及被配置成W無線方式接收功率的功率接收設備。
[0003] 功率傳輸設備包括源諧振器，而功率接收設備包括目標諧振器。源諧振器與目標 諧振器之間發生磁諧振禪合。
【發明內容】
[0004] 問題的解決方案
【發明內容】
[0005] 用于簡單地介紹一系列的概念，運些概念在【具體實施方式】中會進一步描 述。此并不意圖確定本發明的關鍵特征或主要特征，也不意圖用于幫助確定本發 明的范圍。
[0006] 在一個總體方面中，一種無線功率傳輸系統中的功率傳輸單元（PTU)的通信方法 包括：從至少一個功率接收單元（PRU)中的每個接收連接請求信號；將至少一個PRU的阻 抗變化信息傳輸到至少一個PRU;感測接收到所述阻抗變化信息的至少一個PRU中的每個 的阻抗變化；W及基于感測到的阻抗變化，確定至少一個PRU中的每個是否已連接。
[0007] 所述接收可包括：通過帶外通信信道來接收連接請求信號；W及所述傳輸可包括 通過帶外通信信道來傳輸阻抗變化信息。
[0008] 所述確定可包括：基于感測到的阻抗變化是否匹配預定模式來確定至少一個PRU 中的每個是否已連接。
[0009] PTU可包括被配置成存儲阻抗變化信息的表格。
[0010] 在另一總體方面中，一種無線功率傳輸系統中的功率接收單元（PRU)的通信方法 包括：通過通信信道將功率變化請求傳輸到功率傳輸單元（PTU);從PTU接收已變化功率； W及響應于在預定時間段內從PTU接收到已變化功率，通過通信信道來傳輸連接請求信 號。
[0011] 通信方法可進一步包括響應于在預定時間段內未接收到已變化功率，斷開通過通 信信道與PTU的通信。
[0012] 在又一總體方面中，無線功率傳輸系統中的功率傳輸單元（PTU)包括：連接請求 接收器，其被配置成從至少一個功率接收單元（PRU)中的每個接收連接請求信號；阻抗變 化信息發射器，其被配置成將至少一個PRU中的每個的阻抗變化信息傳輸到至少一個PRU 中的每個；傳感器，其被配置成感測接收到阻抗變化信息的至少一個PRU中的每個的阻抗 變化；W及確定器，其被配置成基于感測到的阻抗變化來確定至少一個PRU中的每個是否 已連接。
[0013] 連接請求接收器可進一步被配置成通過帶外通信信道來傳輸連接請求信號；并且 阻抗變化信息發射器可進一步被配置成通過帶外通信信道來傳輸阻抗變化信息。
[0014] 所述確定器可進一步被配置成基于感測到的阻抗變化是否匹配預定模式來確定 至少一個PRU中的每個是否已連接。
[0015] PTU可包括被配置成存儲阻抗變化信息的表格。
[0016] 在另一總體方面中，無線功率傳輸系統中的功率接收單元（PRU)的通信方法包 括：將請求傳輸到功率傳輸單元（PTU);從PTU接收對請求的響應；基于響應來確定PRU是 否可從PTU接收無線功率；響應于確定的結果是PRU可從PTU接收無線功率，在PRU與PTU 之間建立無線功率傳輸網絡。
[0017] 響應于確定結果是PRU不可從PTU接收無線功率，PRU與PTU之間可W不建立無 線功率傳輸網絡。
[0018] 通信方法可進一步包括：響應于確定結果是PRU不可從PTU接收無線功率，斷開與 PTU的通信信道。
[0019] 請求可W是連接請求信號，并且響應可W是指示PRU改變PRU阻抗的阻抗變化信 息。
[0020] 傳輸可包括：響應于PRU進入PTU的充電區域而將連接請求信號傳輸到PTU。
[0021] 接收可包括感測PRU的變化阻抗；并且確定可包括：基于PRU的感測到的變化阻 抗，確定PRU是否可從PTU接收無線功率。
[0022] 確定可進一步包括：響應于PRU的感測到的變化阻抗匹配預定模式，確定PRU可從 PTU接收無線功率。
[0023] 請求可W是功率變化請求；并且響應可W是PTU的已變化功率。
[0024] 傳輸可包括響應于從PTU接收喚醒功率（wake-uppower)，將功率變化請求傳輸 到PTU。
[00巧]接收可包括確定在功率變化請求被傳輸到PTU之后的預定時間段內是否接收到PTU的已變化功率；并且確定PRU是否可從PTU接收無線功率可包括響應于確定是否在預 定時間段內接收到PTU的已變化功率的結果是在預定時間段內接收到已變化功率，確定 PRU可從PTU接收無線功率。
[00%] 從W下【具體實施方式】、附圖和權利要求書中將明白其他特征和方面。
【附圖說明】
[0027]圖1示出無線功率傳輸和接收系統的實例。 陽02引圖2a和圖化示出饋電器（feeder)和諧振器中的磁場分布的實例。
[0029] 圖3a和圖3b示出無線功率傳輸設備的實例。
[0030] 圖4a示出通過饋電器饋電而在諧振器內產生的磁場分布的實例。
[0031] 圖4b示出饋電器和諧振器的等效電路的實例。
[0032] 圖5示出多源環境中的交叉連接的實例。
[0033] 圖6示出功率傳輸單元（PTU)的通信方法的實例。
[0034] 圖7示出無線功率傳輸系統的實例。
[0035] 圖8示出PTU和功率接收單元（PRU)的通信方法的實例。
[0036] 圖9示出PRU的通信方法的實例。
[0037] 圖10示出無線功率傳輸系統的另一實例。
[0038] 圖11示出PTU和PRU的通信方法的另一實例。
[0039] 圖12示出PTU的實例。
[0040] 圖13示出PRU的實例。
【具體實施方式】
[0041] W下【具體實施方式】用于幫助讀者全面理解本文所述的方法、設備和/或系統。然 而，所屬領域的技術人員將明白本文所述的方法、設備和/或系統的各種變化、更改W及等 效物。本文所述的操作順序僅僅是實例，且并不意圖限制于此，而是如所屬領域的技術人員 將明白，運些順序可W改變，但必需按特定順序發生的操作除外。此外，為了更加簡明和清 楚，所屬領域的技術人員公知的功能和結構的描述可被省略。
[0042] 在附圖和【具體實施方式】中，相同的參考數字表示相同的元件。附圖不可按比例繪 審IJ，而是為了清楚、說明W及簡便，附圖中元件的相對尺寸、比例和描繪可被放大。
[0043] 源與目標之間或者源與另一源之間的通信方案可包括帶內通信方案和帶外通信 方案。
[0044] 在帶內通信方案中，源使用與無線功率傳輸所用的頻率相同的頻率與目標或另一 源通信。
[0045] 在帶外通信方案中，源使用與無線功率傳輸所用的頻率不同的頻率與目標或另一 源通信。
[0046]圖1示出無線功率傳輸和接收系統的實例。
[0047] 參考圖1，無線功率傳輸和接收系統包括源110和目標120。源110是被配置成提 供無線功率的裝置，并且可包括能夠提供功率的任何電子裝置，例如，平板電腦、終端、平板 個人計算機（PC)、電視機（TV)、媒體裝置或電動車輛。目標120是被配置成接收無線功率 的裝置，并且可包括需要功率W進行操作的任何電子裝置，例如，平板電腦、終端、平板PC、 媒體裝置、電動車輛、洗衣機、收音機或照明系統。
[0048] 源110包括可變切換電源（SMP巧111、功率放大器（PA) 112、匹配網絡113、傳輸 燈訝控制器114(例如，TX控制邏輯）、通信單元115W及功率檢測器116。
[0049] 可變SMPS111通過切換從電源輸出的頻率在數十赫茲化Z)頻帶內的交流（AC) 電壓，生成直流值C)電壓。可變SMPS111可輸出固定DC電壓，或者可輸出可在TX控制器 114的控制下進行調節的可調節DC電壓。
[0050] 基可變SMPS111于從PA112輸出的功率電平，對提供到PA112的輸出電壓進行 控制，使得PA112可始終在飽和區域高效操作，從而在PA112的所有輸出功率電平上都能 維持最大效率。例如，PA112可W是E類放大器。
[0051]如果使用固定SMPS而非可變SMPS111，那么可能需要可變的DC到DC值C/DC)轉 換器。在此實例中，固定SMI^將固定DC電壓輸出到可變DC/DC轉換器，并且可變DC/DC轉換 器基于從PA112輸出的功率電平，對提供到PA112的輸出電壓進行控制，使得PA112(可 W是E類放大器）可始終在飽和區域高效操作，從而在PA112的所有輸出功率電平上都能 維持最大效率。
[0052] 功率檢測器116檢測可變SMPS111的輸出電流和輸出電壓，并且將有關檢測的輸 出電流和檢測的輸出電壓的信息傳輸到TX控制器114。此外，功率檢測器116可檢測PA 112的輸入電流和輸入電壓。
[0053]PA112通過使用頻率在幾兆赫（MHz)到幾十MHz的頻帶內的切換脈沖信號，將由 可變SMPS111提供給PA112的具有預定電平的DC電壓轉換成AC電壓，生成功率。例如， PA112可將提供到PA112的DC電壓轉換成具有參考諧振頻率Fkw的AC電壓，并且可生成 用于通信的通信功率和/或用于充電的充電功率。通信功率和充電功率可用于多個目標。
[0054] 如果使用幾十千赫（曲Z)到幾百曲Z頻帶內的諧振頻率來傳輸幾千瓦（kW)到幾 十kW的高功率，那么PA112可被省略，并且功率可從可變SMPS111或高功率電源提供到 源諧振器131。例如，逆變器可代替PA112。逆變器可將從高功率電源提供的DC功率轉換 成AC功率。逆變器可通過使用頻率在幾十曲Z到幾百曲Z的頻帶內的切換脈沖信號，將具 有預定電平的DC電壓轉換成AC電壓，轉換功率。例如，逆變器可將具有預定電平的DC電 壓轉換成具有源諧振器131的諧振頻率的AC電壓，源諧振器的頻率在幾十曲Z到幾百曲Z 的頻帶內。 陽化5] 本文所用的術語"通信功率"是指0. 1毫瓦（mW)至IJImW的低功率。術語"充電功 率"是指目標負載消耗的幾mW到幾十kW的高功率。本文所用的術語"充電"是指將功率提 供到被配置成給電池或其他可充電裝置充電的單元或元件。此外，術語"充電"是指將功率 提供到被配置成