CN104584448A - 无线感应功率传输 - Google Patents

Abstract

无线功率传输系统包括功率接收机（105）和在功率传输阶段生成用于为功率接收机（105）供电的无线感应功率传输信号的功率发射机（101）。通常是功率发射机（101）的装置包括使用电磁通信信号与实体的第二通信单元通信的第一通信单元(305)。实体通常可以是功率接收机（105）。装置包括用于测量和存储通信信号的特性的参考值的参考处理器（307）和在功率传输阶段期间反复地确定特性的测量值的测量单元（309）。比较器（311）将测量值与参考值进行比较，并且当比较指示测量值和参考值不满足相似性准则时，起动器（313）触发实体检测过程。实体检测过程检测另一实体的存在。

Description

无线感应功率传输

技术领域

本发明涉及感应功率传输，并且尤其但是并不排他地涉及与Qi无线功率传输标准兼容的感应功率传输系统。

背景技术

为了向设备供给电力，许多系统要求接线和/或电触点。省略这些线和触点提供了改进的用户体验。传统地，使用位于设备中的电池已经实现了这一点，但是该方式具有一些缺点，包括额外的重量、体积以及需要频繁地更换电池或对电池进行再充电。最近，使用无线感应功率传输的方式已经受到越来越多的关注。

这种增加的关注一部分是由于便携和移动的设备的数量和种类在过去十年已经激增。例如，移动电话、平板电脑、媒体播放器等的使用已经变得无处不在。这样的设备一般是由内部电池供电并且典型的使用情景经常要求对电池进行再充电或者从外部电源对设备进行直接的有线供电。

如所提到的，大多数现今的设备要求接线和/或明确的电触点以从外部电源进行供电。然而，这往往不实用并且要求用户物理地插入连接器或者以另外的方式建立物理的电触点。由于引入线路的长度，其对用户也往往不便。通常，功率要求也显著地不同，并且当前大多数设备具备它们自己的专用电源，导致典型的用户具有大量的不同的电源，每个电源专用于特定设备。尽管内部电池可防止到外部电源的有线连接的需要，但是该方式仅提供了部分解决方案，因为电池将需要再充电（或者更换，这是昂贵的）。电池的使用还可能相当地增加重量和潜在地设备的成本以及尺寸。

为了提供显著改进的用户体验，已经提出使用无线电源，其中将功率从功率发射机设备中的发射机线圈感应地传输到各个设备中的接收机线圈。

经由磁感应的功率传递是众所周知的概念，主要地应用在具有初级发射机线圈和次级接收机线圈之间的紧耦合的变压器中。通过在两个设备之间分离初级发射机线圈和次级接收机线圈，基于松耦合变压器的原理，设备之间的无线功率传输变得可能。

这样的布置允许在不要求任何线路或者物理的电连接的情况下到设备的无线功率传输。实际上，它可简单地允许设备邻近发射机线圈放置或者被放置在发射机线圈的上面以被外部地再充电或者供电。例如，功率发射机设备可被布置有其上能够简单地放置设备的水平表面以便进行供电。

此外，这样的无线功率传输布置可被有利地设计使得功率发射机设备能够与各种功率接收机设备一起使用。特别地，被称为Qi标准的无线功率传输标准已经被定义并且当前正在被进一步地开发。该标准允许满足Qi标准的功率发射机设备与也满足Qi标准的功率接收机设备一起使用，无需这些设备必须来自相同的制造商或者必须彼此相互专用。Qi标准还包括用于允许操作将被适配于特定功率接收机设备的一些功能（例如，取决于特定的功率耗用）。

Qi标准由Wireless Power Consortium（无线功率联盟）开发并且更多的信息可以例如在它们的网站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index/html，特别地在该网站能够找到所定义的标准的文件。

为了支持功率发射机和功率接收机的交互工作和互操作性，优选的是这些设备能够相互通信，即，如果支持功率发射机和功率接收机之间的通信，并且优选地如果支持在两个方向上的通信，则这是合期望的。

Qi标准支持从功率接收机到功率发射机的通信，从而能够让功率接收机提供可允许功率发射机适配于特定的功率接收机的信息。在当前的标准中，已经定义了从功率接收机到功率发射机的单向通信链路，并且该方式是基于功率接收机作为控制元件的理念。为了准备和控制功率发射机和功率接收机之间的功率传输，功率接收机具体地向功率发射机传送信息。

单向通信是通过执行负载调制的功率接收机实现的，其中功率接收机应用至次级接收机线圈的负载被改变以提供功率信号的调制。所得到的电特性的改变（例如，电流消耗的变化）能够由功率发射机检测并且解码（解调）。在该方式中，功率传输信号本质上是被用作由功率接收机调制的载波，即，通过例如导通或断开连接至功率接收机线圈的阻抗来调制功率接收机线圈上的负载。

然而，Qi系统的限制在于其不支持从功率发射机到功率接收机的通信。为了解决这一点，已经提出了各种通信方式。例如，已经提出通过利用表示将被发送的数据的适当信号来调制功率传输信号来将数据从功率发射机传送到功率接收机。例如，可将表示数据的小的频率变化叠加在功率传输信号上。

一般地，功率接收机和功率发射机之间的通信面对多个挑战和困难。特别地，对于传输功率中的功率信号的要求和特性与对于通信的要求和偏好之间通常存在冲突。通常地，系统要求功率传输和通信功能之间的紧密交互。例如，基于在发射机和功率接收机之间仅一个信号（也就是功率信号自身）被感应地耦合的概念来设计系统。然而，由于变化的操作特性，将功率信号自身不仅用于执行功率传输还用于承载信息导致困难。

作为特定示例，使用其中功率接收机通过调制功率信号的负载（诸如在Qi系统中）来传送数据的负载调制方式要求正常的负载相对恒定。然而，在许多应用中不能保证这一点。

例如，如果无线功率传输将被用来为电机驱动的电器（诸如，例如搅拌机）供电，则电机电流往往相当不稳定并且不连续。实际上，当电机驱动的电器消耗电流时，电流的幅度强烈地与电机的负载相关。如果电机负载正在改变，则电机电流也正在改变。这导致发射机中电流的幅度也随着负载改变。该负载变化将干扰负载调制，导致劣化的通信。实际上，在实践中对于包括作为负载的一部分的电机的负载而言，通常很难检测负载调制。因此，在这样的情景下，通信误差的数量是相对高的或者通信可能利用非常高的数据符号能量，从而非常大地降低可能的数据速率。

为了解决负载调制的问题，已经提出了使用从功率接收机到功率发射机的分离且独立的通信链路。这样的独立的通信链路可提供基本上独立于功率传输操作和动态变化的从功率接收机到功率发射机的数据路径。其还可提供较高的带宽以及通常更鲁棒的通信。

然而，也存在与使用独立的通信链路有关的缺点。例如，分离的通信通道的使用可能导致不同功率传输的操作之间的干扰，该干扰可能导致具有高功率水平的潜在地危险的情境。例如，控制操作可能相互干扰，例如由于从正被用来控制功率传输的一个功率传输操作的功率接收机到另一附近的功率接收机的控制数据。通信和功率传输信号之间的分离可能导致较不鲁棒且较不安全的操作。

无线功率传输的另一潜在的问题在于功率可能被无意地传输到非意图的（例如，金属的）物体。例如，如果将诸如例如硬币、钥匙、戒指等的外来物体放置在被布置来容纳功率接收机的功率发射机平台上，则由发射机线圈产生的磁通将在金属物体中引入将导致物体发热的涡电流。该热量增加可能是非常显著的，并且可能确实对随后拿起该物体的人造成痛苦和伤害的风险。

实验已经表明，在正常的环境温度（20℃）下，即使对于物体中低到500mW的功率耗散而言，被置于功率发射机的表面处的金属物体也可以达到不期望的高温度（高于60℃）。作个比照，由与热的物体的接触引起的皮肤烧伤起始于65℃左右的温度。实验已经指示，在典型的外来物体中500mW或者更多的功率吸收将其温度上升至不可接受的水平。

为了防止这样的情景，已经提出其中功率发射机能够检测外来物体的存在并且降低发送功率的外来物体检测。例如，Qi系统包括用于检测外来物体并且用于当检测到外来物体时降低功率的功能。

可以根据发送的和接收的功率之间的差来估计外来物体中的功率耗散。为了防止过多的功率被耗散在外来物体中，当功率损失超过阈值时发射机可以终止功率传输。

在当前的Qi标准中，优选的方式是跨功率发射机和功率接收机之间的接口来确定功率损失，以便确定外来物体中的任何损失。为了该目的，功率接收机估计进入其接口表面的功率的量—即接收到的功率。为了生成该估计，功率接收机测量提供给负载的功率的量，并且添加对组件—线圈、谐振电容器、整流器等中的损失以及设备的传导元件中（诸如未暴露于用户的金属部件中）的损失的估计。功率接收机以规则的间隔向功率发射机传送所确定的接收到的功率估计。

功率发射机估计从功率信号—即发送的功率提取的功率的量。然后，功率发射机可计算发送的功率和接收的功率之间的差，并且如果该差超过给定水平，则功率发射机可确定已经发生了其中不可接受的功率可能被耗散在外来物体中的情境。例如，外来物体可被置于功率发射机上或者功率发射机附近，由于功率信号导致其被加热。如果功率损失超过给定阈值，则功率发射机终止功率传输以防止物体变得过热。在Qi标准、系统描述无线功率中可以找到更多的细节。

当执行该功率损失检测时，重要的是，以充分的准确性确定功率损失以确保外来物体的存在被检测到。首先，必须确保检测到从磁场吸收大量功率的外来物体。为了确保这一点，在估计根据发送的和接收的功率而计算的功率损失时的任何误差必须小于外来物体中的功率吸收的可接受的水平。类似地，为了避免不真实的检测，功率损失计算的准确性必须足够地准确以不导致当不存在外来物体时过高的估计的功率损失值。

在较高的功率水平上足够准确地确定发送的和接收的功率估计比起对于较低的功率水平而言基本上更难。例如，假定发送的和接收的功率的估计的不确定性为±3%，这可导致下面的误差：

-在5W的发送和接收的功率时，±150mW，以及

-在50W的发送和接收的功率时，±1.5W。

因而，虽然对于低功率传输操作而言，这样的准确性可能是可接受的，但是对于高功率传输操作而言其是不可接受的。

通常，要求功率发射机必须能够检测外来物体的仅350mW或者甚至更低的功率消耗。这要求对接收的功率和发送的功率的非常准确的估计。在高功率水平上，这是特别困难的，并且功率接收机常常难以生成足够准确的估计。然而，如果功率接收机高估所接收的功率，则这可能导致外来物体的功率消耗未被检测到。相反，如果功率接收机低估接收的功率，则这可能导致不真实的检测，其中尽管不存在外来物体，功率发射机也终止功率传输。

因而，用于外来物体检测和通信的当前方式可能是次佳的并且具有一些相关联的缺点。

相应地，改进的功率传输系统将是有利的，并且特别地允许改进的通信支持、增加的可靠性、增加的灵活性、便利的实施、降低的对负载变化的敏感度、改进的安全性、改进的外来物体检测和/或改进的性能的系统将是有利的。

发明内容

相应地，本发明寻求优选地单一地或者以任何组合的方式减轻、缓和或者消除以上提到的缺点中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，提供了用于无线功率传输系统的装置，所述无线功率传输系统包括功率发射机和功率接收机，功率发射机被布置成在功率传输阶段期间生成用于为功率接收机供电的无线感应功率传输信号，所述装置包括：第一通信单元，用于使用电磁通信信号与第一实体的第二通信单元通信，所述第一实体为所述功率接收机和所述功率发射机中的一个；用于测量和存储通信信号的特性的参考值的参考处理器；用于在所述功率传输阶段期间反复地确定所述通信信号的特性的测量值的测量单元；用于将测量值与参考值进行比较的比较器；以及起动器，用于当所述比较指示测量值和所述参考值不满足相似性准则时触发实体检测过程，所述实体检测过程被布置成检测除了第一实体之外的实体的存在。

本发明可在许多功率传输系统中提供改进的通信和/或改进的、更加可靠的或者甚至潜在地更安全的操作。

在许多情景中，该方式可具体地利用与功率传输信号分离的通信信道的存在来检测可能负面地影响或者被功率传输负面地影响的其它实体的存在的可能性。

作为特定示例，该方式可提供用于检测导致用于不同功率传输操作的数据之间的冲突或干扰的其他的通信单元的可能的存在。例如，对于功率发射机，该方式可允许对与正由功率发射机供电的功率接收机不同的功率接收机的存在的可能的检测。这样的功率接收机的存在可能导致由功率发射机接收、并且被认为已经从所供电的功率接收机被发送的数据实际上源自于不是功率传输的一部分的功率接收机。这可能导致未打算的功率传输操作。

作为另一示例，该方式可允许潜在地检测外来物体（诸如存在传导元件）的可能性的方式。功率传输信号可能导致在这样的元件中感应出电流，导致过度的功率耗散并且作为结果产生外来物体的发热。

该方式可具体检测通信信号的意料之外的变化，该意料之外的变化可能潜在地归因于被引入功率传输环境的外来物体或者另一功率接收机/功率发射机。相应地，该系统可初始化寻求确定其它的未打算的实体是否确实存在的实体检测过程。对于通信信号的特性在功率传输期间的改变的评估可提供对未打算的实体已经被引入环境的潜在的风险的指示。然而，通过使用该检测来触发可以例如检测其它的通信单元或者外来物体的实体检测过程，在许多实施例中可以实现基本上更加可靠的检测，从而导致改进的性能。实体检测过程例如可以在特定的测试条件期间被执行或者使用不适合于在功率传输阶段期间连续使用的方式和算法。

电磁通信信号可以例如为在第一通信单元和第二通信单元之间交换的任何信号，并且可以具体是第一通信单元或者第二通信单元生成，并且由第一通信单元或第二通信单元调制的RF信号。例如，通信信号可以是由第一通信单元生成、并且由第一通信单元（例如，通过幅度、频率或者相位调制）或者由第二通信单元（例如，通过负载调制）调制的载波信号。在一些实施例中，通信信号可以由第二通信单元生成，并且例如由第二通信单元（例如，通过幅度、频率或者相位调制）调制。

在许多实施例中，通信信号可以是由第一或者第二通信单元的天线发送的信号和/或由第一或第二通信单元的天线接收的信号。

参考值和测量值可表示通信信号的同一性质，诸如例如是其信号强度的指示。通信信号的特性可以是可能受另一实体的存在影响的任何特性。

如果实体检测过程指示除了第一实体之外的实体的存在，那么取决于个体的实施例的特定偏好和要求，装置可视情况行进。在许多实施例中，装置可响应于这样的检测来抑制功率传输，例如通过终止功率传输阶段，不进入（或者继续）功率传输（阶段），或者通过限制功率传输阶段期间的功率传输信号的功率。

如果装置是功率发射机，则第一实体可以是功率接收机。如果装置是功率接收机，则第一实体可以是功率发射机。

根据本发明的可选的特征，装置还包括被布置成执行实体检测过程的检测器，并且其中所述实体检测过程包括对第三通信单元的检测。

实体检测过程可以是对可用于与第一通信单元通信的通信单元的检测。具体地，实体检测过程可以检测哪个潜在的通信候选者可用于第一通信单元。实体检测过程可以具体检测可用于第一通信单元的唯一可能的通信候选者是否是第二通信单元。如果更多的（即至少第三）通信单元可用于通信，则实体检测过程对这样的（第三）通信单元的检测可能导致功率传输被抑制。

该方式可降低第一通信单元与未打算的其它部件通信的风险。因而，可以增加第一通信单元的通信确实是与功率传输中牵涉的对应的功率发射机或者功率接收机进行的置信度。

实体检测过程可以具体包括通信解决或者冲突检测。

根据本发明的可选的特征，参考处理器被布置成在功率传输阶段的初始化期间测量和存储参考值。

在许多实施例中，这可提供改进的性能，并且特别地可允许更加准确的或者适当的参考值被确定。在许多实施例中，初始化可包括实体检测过程，并且可以接着实体检测过程并且在功率传输阶段之前执行参考值的确定。参考值可以只有当实体检测过程指示除了包括第二通信单元的实体之外不存在其它的实体时才被存储。

在其中在功率传输阶段的初始化期间确定参考值的一些实施例中，参考处理器可以被布置成在其中功率发射机生成功率传输信号的时间间隔期间测量参考值。这可允许参考值反映功率传输信号的存在对信号的影响，并且因而可以更加接近地对应于在功率传输阶段期间的测量条件。

因而，在一些实施例中，装置可被布置成在功率传输阶段之前测量和存储参考值。

在一些实施例中，参考处理器可以被布置成在功率传输阶段期间测量和存储参考值。

根据本发明的可选的特征，装置还包括检测器，所述检测器为被布置成检测可以由第一通信单元与其通信的一些候选者通信单元的通信候选者检测器，并且参考处理器被布置成只有当候选者通信单元的数量等于一才存储参考值。

在许多实施例中，这可提供操作的改进的可靠性，并且在许多情景中，可具体增加参考值反映其中仅存在一个功率发射机和一个功率接收机的情景的可能性。

根据本发明的可选的特征，第一通信单元被布置成使用短范围通信与第二通信单元通信，短范围通信具有不超过30cm的范围。

在许多实施例中，这可提供改进的操作。

系统可将短范围感应功率传输的使用与短范围通信系统组合，同时避免或者减轻它们之间的干扰，从而允许实现可靠的操作。发明人已经认识到使用分离的通信链路可能引入多于一个功率接收机或者功率发射机的存在可能导致不期望的效果的风险，并且这些效果能够通过使用具有可以与感应功率传输的范围相比的范围的通信链路来减轻。

因而，该方式可以通过具有非常短范围的功率传输和通信二者来提供益处，而同时克服功率传输和通信二者都是短范围的缺点。

该方式可以具体允许更加可靠的操作并且可降低多个功率传输实体（接收机或者发射机）的操作和可能彼此接近的功率传输之间的干扰的风险。该方式还可允许基本上被改进的通信，包括双向通信、更高的数据速率通信和/或更加可靠的通信。

在一些实施例中，通信范围可以在给定的方向上被测量，并且具体地在其中平面功率发射机线圈被形成用于辐射功率传输信号的平面的方向上。

根据本发明的可选的特征，短范围通信是近场通信。

这可特别允许有利的性能和特性。

该方式可降低成本并且提供特别适合于功率传输的通信，因为能够实现足够高的数据速率，同时将通信限制为非常小的范围的，通常确保在给定的范围内可以仅存在一个其它的通信实体。

NFC特别适合于实体检测并且实际上实体检测过程可包括NFC冲突检测或者解决方式。

根据本发明的可选的特征，功率传输信号具有周期性地变化的功率，并且测量单元被布置成将测量值的确定同步于其中功率传输信号的功率在阈值以下的时间间隔。

这可允许改进的操作，并且具体地允许对存在潜在的未打算的实体的更加可靠的检测。具体地，在许多实施例中，其可降低功率传输信号对测量值的影响，从而允许更加准确的确定，并且具体地更加接近地对应于参考值的确定的确定。

根据本发明的可选的特征，第一通信单元被布置成生成通信信号并且特性反映通信信号的加载。

这可特别地提供可靠的操作和用于检测其它实体的潜在的存在的适当的参数。该方式可特别地适用于其中第一通信单元生成通信信号的情景，诸如其中第一通信单元是NFC起动器并且第二通信单元是无源NFC目标的情景。

根据本发明的可选的特征，通信信号不是由第一通信单元生成，并且参考值指示通信信号的信号强度。

这可特别地提供可靠的操作和用于检测其它实体的潜在的存在的适当的参数。

根据本发明的可选的特征，装置还包括功率限制器，所述功率限制器用于响应于检测到除了第二实体之外的实体的存在和检测到比较指示所述测量值和所述参考值不满足所述相似性准则中的至少一个来限制所述功率传输信号的功率水平。

在许多实施例中，这可允许功率传输系统的改进的操作。

根据本发明的可选的特征，装置是功率发射机，并且第二实体是所述功率接收机。

在许多实施例中，这可允许功率传输系统的改进的操作。

根据本发明的可选的特征，装置是功率接收机，并且第二实体是功率发射机。

在许多实施例中，这可允许功率传输系统的改进的操作。

根据本发明的可选的特征，装置包括用于与第二通信单元通信的通信天线，并且测量值指示通信天线的天线信号的电压、电流和相位中的至少一个。

在许多实施例中，这可特别地提供用于检测未打算的实体的潜在的存在的有利参数。

根据本发明的可选的特征，装置包括用于与第二通信单元通信的通信天线，并且测量值指示通信天线的阻抗和电感中的至少一个。

在许多实施例中，这可特别地提供用于检测未打算的实体的潜在的存在的有利参数。

根据本发明的可选的特征，装置包括用于与第二通信单元通信的通信天线和用于将第一通信单元耦合至通信天线的前端；并且测量值指示第一通信单元和所述前端之间的接口处的性质。

在许多实施例中，这可特别地提供用于检测未打算的实体的潜在的存在的有利参数。第一通信单元和前端之间的接口可以具体是集成电路（诸如NFC集成电路）和将该集成电路耦合至通信天线的分立组件的电路之间的接口。

根据本发明的可选的特征，性质是下列中的至少一个：前端的阻抗；第一通信单元的接收输入上的信号的电压、电流和相位中的至少一个；以及第一通信单元的发送输出上的信号的电压、电流和相位中的至少一个。

在许多实施例中，这可特别地提供用于检测未打算的实体的潜在的存在的有利参数。

根据本发明的可选的特征，功率传输信号在反复的功率传输信号时间帧的功率时间间隔中被提供，功率传输信号时间帧还包括减小的功率时间间隔；并且其中第一通信单元被布置成将通信同步至功率传输信号时间帧使得短范围通信被限制于减小的功率时间间隔。

这可允许改进的通信并且特别地可以允许基本上减小功率传输信号对通信信号的影响，从而允许减小的干扰并且因此更加可靠的通信。

本发明可以允许这样的改进的通信，而同时提供抵抗例如由其他潜在的通信候选者引起的未打算的操作的鲁棒性、保护和/或减轻。

根据本发明的一个方面，提供了用于无线功率传输系统的操作的方法，所述无线功率传输系统包括功率发射机和功率接收机，功率发射机被布置成在功率传输阶段期间生成用于为功率接收机供电的无线感应功率传输信号，所述方法包括：第一通信单元使用电磁通信信号与第一实体的第二通信单元通信，第一实体是功率接收机和功率发射机中的一个；测量和存储通信信号的特性的参考值；在功率传输阶段期间反复地确定通信信号的特性的测量值；将测量值与参考值进行比较；以及当所述比较指示测量值和参考值不满足相似性准则时触发实体检测过程，实体检测过程被布置成检测除了所述第一实体之外的实体的存在。

根据在下文描述的（多个）实施例，本发明的这些和其他方面、特征以及优点将是明显的，并且将参照它们来阐明本发明的这些和其他方面、特征以及优点。

附图说明

将仅通过示例的方式，参照附图描述本发明的实施例，其中

图1图示根据本发明的一些实施例的包括功率发射机和功率接收机的功率传输系统的示例；

图2图示根据本发明的一些实施例的功率发射机的元件的示例；

图3图示根据本发明的一些实施例的功率发射机的元件的示例；

图4图示根据本发明的一些实施例的功率发射机的元件的示例；

图5图示根据本发明的一些实施例的功率接收机的元件的示例；

图6图示根据本发明的一些实施例的功率发射机的元件的示例；

图7图示用于图1的功率传输系统的操作的可能的时序图的示例；

图8图示用于图3的功率发射机的驱动器的元件的示例；

图9图示功率发射机中的信号的示例；

图10和11图示用于功率发射机的发送线圈的驱动电路的示例；以及

图12和13图示用于功率传输系统的功率传输信号的时间帧的示例。

具体实施方式

下面的描述聚焦于可应用于Qi功率传输系统的本发明的实施例，但是将意识到的是，本发明不限于该应用，而可应用于许多其它的功率传输系统。

图1图示根据本发明的一些实施例的功率传输系统的示例。功率传输系统包括功率发射机101，该功率发射机101包括（或者耦合至）此后将被称为发射机线圈103的发送功率传输线圈/电感器。系统还包括功率接收机105，该功率接收机105包括（或者耦合至）此后将被称为接收机线圈107的接收功率传输线圈/电感器。

该系统提供从功率发射机101到功率接收机105的无线感应功率传输。具体地，功率发射机101生成功率传输信号，该功率传输信号被发射机线圈103作为磁通被传播。功率传输信号通常可具有大约20kHz至200kHz之间的频率。发射机线圈103和接收机线圈107是松耦合的，并且因而接收机线圈拾取来自于功率发射机101的功率传输信号（的至少一部分）。因而，功率经由从发射机线圈103到接收机线圈107的无线感应耦合从功率发射机101被传输到功率接收机105。术语功率传输信号主要用来指代发射机线圈103和接收机线圈107之间的感应信号（磁通信号），但是将意识到的是，通过等价其也可以被视为并且被用作对提供给发射机线圈103的电信号的引用，或者实际上对接收机线圈107的电信号的引用。

在一些实施例中，接收功率传输线圈甚至可以为接收功率传输实体，当该接收功率传输实体暴露于感应功率传输信号时其由于感应出的涡电流而被加热或者附加地由归因于铁磁行为的磁滞损失进行加热。例如，接收线圈107可能是用于被感应地加热的电器的铁板。因而，在一些实施例中，接收线圈107可以是被感应出的涡流加热或者附加地由归因于铁磁行为的磁滞损失进行加热的导电元件。在这样的示例中，接收线圈107因而也内在地形成负载。

在下文中，将具体地参照根据Qi标准的实施例（除了本文描述的（或者作为结果的）修正和增强）来描述功率发射机101和功率接收机105的操作。特别地，功率发射机101和功率接收机105可基本上与Qi规范版本1.0或者1.1（除了本文描述的（或者作为结果的）修正和增强）兼容。

为了控制功率传输，该系统可行进经由不同的阶段（尤其是选择阶段、试通（ping）阶段、识别和配置阶段以及功率传输阶段）。在Qi无线功率规范的第1部分的第5章中可以找到更多的信息。

初始，功率发射机101处于其中其仅仅监控功率接收机的潜在的存在的选择阶段。为了该目的，功率发射机101可使用各种方法，例如，如在Qi无线功率规范中描述的。如果检测到这样的潜在的存在，则功率发射机101进入其中临时地生成功率传输信号的试通阶段。该信号被称为试通信号。功率接收机105可以应用接收到的信号来为其电子设备供电。在接收功率传输信号之后，功率接收机105向功率发射机101传送初始分组。具体地，指示功率发射机和功率接收机之间的耦合度的信号强度分组被发送。在Qi无线功率规范的第1部分的第6.3.1章中可以找到更多的信息。因而，在试通阶段，确定在功率发射机101的接口处是否存在功率接收机105。

在接收到该信号强度消息时，功率发射机101移入识别&配置阶段。在该阶段中，功率接收机105保持其输出负载断开，并且在常规的Qi系统中，功率接收机105在该阶段使用负载调制向功率发射机101传送。在这样的系统中，为了该目的，功率发射机提供恒定的幅度、频率和相位的功率传输信号（由负载-调制引起的改变除外）。该消息被功率发射机101用来按照功率接收机105的请求对自身进行配置。来自功率接收机105的消息不是连续地进行传送而是间隔地进行传送。

接着识别和配置阶段，系统移入其中发生实际的功率传输的功率传输阶段。具体地，在已经传送其功率要求之后，功率接收机105连接输出负载并且向其供给接收到的功率。功率接收机105监控输出负载并且测量某一操作点的实际值和期望值之间的控制误差。它以例如每250ms的最小速率向功率发射机101传送这样的控制误差，以向功率发射机101指示这些误差以及对于功率传输信号的改变或者不改变的期望。因此，在功率传输阶段，功率接收机105也与功率发射机通信。

因而图1的功率传输系统利用功率发射机101和功率接收机105之间的通信。

根据Qi规范版本1.0和1.1，如前面提到的，使用作为载波的功率传输信号可以实施从功率接收机到功率发射机的通信信道。功率接收机调制接收机线圈的负载。这导致在功率发射机侧的功率传输信号的对应变化。负载调制可以通过发射机线圈电流的幅度和/或相位的改变进行检测，或者替换地或者附加地通过发射机线圈的电压的改变进行检测。基于该原理，功率接收机可以调制功率发射机解调的数据。该数据以字节和分组进行格式化。在经由http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html可获得，也被叫做Qi无线功率规范的“无线功率联盟出版的2010年7月版本1.0的系统描述、无线功率传输、卷I：低功率，第1部分：接口定义（System description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.0 July 2010, published by the Wireless Power Consortium）”中、尤其是第6章：通信接口中可找到更多的信息。

注意Qi无线功率规范版本1.0和1.1仅定义从功率接收机到功率发射机的通信，即，其仅定义单向的通信。

图1的系统使用与在Qi无线功率规范版本1.0和1.1中所公开的不同的通信方式。然而，将意识到的是，该不同的通信方式可与包括Qi无线功率规范版本1.0和1.1的通信方式的其他方式一起使用。例如，对于Qi类型系统，Qi无线功率规范版本1.0和1.1的通信方式可以用于被指定由Qi无线功率规范版本1.0和1.1执行的所有通信，但是在下文中描述的不同方式支持附加的通信。而且，将意识到的是，系统可根据Qi无线功率规范版本1.0和1.1在一些时间间隔通信但在其它时间间隔不通信。例如，其可在其中功率传输信号和外部负载恒定的识别和配置阶段期间使用标准的负载调制，但在其中并非该情形的功率传输阶段期间不使用。

在图1的系统中，关于Qi无线功率规范版本1.0和1.1的标准化通信来增强功率接收机105和功率发射机101之间的通信。

首先，系统支持从功率发射机101到功率接收机105的消息的传送，并且特别地允许功率发射机101向功率接收机105发送数据。

具体地，可使用专用的通信链路（此后被称作前向通信链路）建立从功率发射机101到功率接收机105的通信链路。前向通信链路独立于功率传输信号，并且具体地不使用功率传输信号作为将由功率发射机101调制的载波。前向通信链路不经由发射机线圈103或者接收机线圈107而使用单独的通信天线（例如，实施为线圈）进行传送。在一些实施例中，前向通信链路可由耦合为松变压器的（天线）线圈实施，或者在其他的实施例中可使用非紧密耦合的天线。

图1的系统与常规的Qi系统的另一不同在于不是排他地将负载调制用于从功率接收机105到功率发射机101的通信，系统使用分离的通信链路（此后称之为反向通信链路），该分离的通信链路不使用功率传输信号，并且具体地不使用发射机线圈103或者接收机线圈107中的任何一个用于通信而是使用分离的通信天线（例如，实施为线圈）。在一些实施例中，反向通信链路通信链路可由耦合为松变压器的（天线）线圈实施，或者在其他的实施例中可使用非紧密耦合的天线。

特别地，功率发射机101包括第一通信天线109，并且功率接收机105包括被用于建立不使用功率传输信号、功率发射机线圈103或者功率接收线圈107的RF通信链路的第二通信天线111。

前向通信链路因而提供从功率发射机101到功率接收机105的链路，并且反向通信链路因而提供从功率接收机105到功率发射机101的链路。链路使用不依靠或者使用发送线圈103、接收线圈107或者实际上功率传输信号的通信方式。相反，在大多数实施例中，前向和反向通信链路完全独立于功率传输信号并且可不受其特性的任何的动态改变的影响。特别地，前向通信链路和反向通信链路基本上与功率接收机105的负载变化解耦。相应地，前向和反向通信链路可提供功率发射机101和功率接收机105之间的改进的通信，并且特别地在其中功率接收机105的负载是可变负载的情境中提供更加可靠的通信。

实际上，为了防止来自于功率传输信号的改变对通信的干扰，可使用尽可能地从功率信道物理地去耦合的通信链路。例如，具有比功率信号的频率高得多的频率的RF信号以及针对该高频率具体地设计的天线将提供功率信号与前向和反向通信链路之间的充分的解耦合。分离的通信链路（并且具体地，使用较高载波频率的）的另外的优点包括：通信信道可支持较高的数据速率并且可承载可被用来增加可靠性（例如，通过使用纠错编码）的更多冗余信息。

然而，独立于功率传输信号的通信链路的使用也可能具有一些缺点。特别地，通过功率信号的负载调制的通信内在地往往确保被传送数据是在正确的功率接收机105和功率发射机101之间，即，功率发射机101能够可靠地假定所接收的数据能够被用来控制功率传输操作。然而，发明人已经认识到，当使用独立于功率传输信号的分离的反向通信链路时，存在从功率接收机105发送的数据可能不被将功率递送到功率接收机105的功率发射机101接收的风险。而且，存在数据可能由不同的功率发射机（不将功率递送到功率接收机105的功率发射机）接收的风险。类似地，存在由功率发射机101接收的数据可能不是源自于预期的功率接收机105而可能例如源自于另一功率接收机的风险。

同样地，存在在前向通信链路上发送的数据可能由其它的功率接收机接收或者由功率接收机105接收的数据来自于不同的功率发射机101的风险。

对于其中可能发生多个功率发射机位于有限的区域内并且可同时向多个功率接收机传输功率的情境而言，该问题可能特别重大。

对于包括多个发送线圈并且能够同时支持多个功率传输的功率发射机而言，该问题也可能特别重大。

例如，用于反向通信链路的分离的RF通信链路的使用对于将要执行的通信而言通常不要求如对于功率传输信号的负载调制而言的情形那样正确地放置功率接收机105。具体地，使用分离的反向通信链路的成功通信是可能的这一事实通常将不保证接收线圈107被充分地靠近发送线圈103放置。如果功率接收机经由这样的通信信道控制功率发射机，则系统因此可能不确定接收线圈被充分地靠近发送线圈放置（并且因而接收线圈和发送线圈之间的耦合可能非常低）。可能的是，功率接收机保持请求功率发射机供电直到所提供的功率足够高以用于功率接收机接收足够的功率，即使电流低效率地耦合。然而，这可能要求感应出非常强的磁场，并且这可能导致意料之外并且不期望的用户或者金属物体暴露于由功率发射机生成的磁场。

功率发射机和功率接收机可包括用于核实和检查功率接收机的位置的附加功能，只不过这样的附加功能将通常增加复杂性和成本。

作为另一示例，同时使用多个电器与各个功率接收机可能导致其中耦合至第一功率发射机的第一功率接收机干扰耦合至第二功率发射机的第二功率接收机的情境。来自第一功率接收机的控制数据可能由第二功率发射机拾取，并且反之亦然。结果，第二功率发射机在向第二功率接收机提供功率时可能由从第一功率接收机接收的控制数据进行控制（并且，对于第一功率发射机是类似的）。这可能导致正受控制的第二功率发射机生成不适合于第二功率接收机的高磁场。例如，如果第一功率接收机检测到应当增加功率信号的水平，则其可能请求加电。然而，该请求可能被第二功率发射机而不是第一功率发射机接收，并且然后其将导致第二功率发射机增加功率发射机的功率，尽管第二功率接收机未要求更高的功率。实际上，第一功率接收机将仍然检测到功率信号的水平太低（因为它没有被改变），并且它将继续请求加电。因而，第二功率发射机将继续增加功率水平。该连续的加电可能导致损害、过多的热量生成，并且一般导致对于第二功率接收机和相关联的电器不期望并且甚至潜在地不安全的情境。

作为举例说明该问题的特定示例性情景，用户可将无线供电的壶放在第一功率发射机的上面。第一功率发射机可检测到物体被放置在其功率传输接口上，并且其可向壶提供具有低功率的功率传输信号以起动其电子设备。然后，该壶经由RF反向通信链路向功率发射机发送信息以便发起和控制功率发射机来提供功率。在一段时间之后，用户可决定将无线供电的锅放在第一功率发射机上并且相应地他可将壶移动至在第一功率发射机附近的第二功率发射机。第二功率发射机检测到壶并且在壶的控制下向壶传输功率。第一功率发射机可能检测到锅，但是将仍然从壶接收控制数据。因此第一功率发射机将向锅提供功率但是功率信号将由壶控制。这可能导致对锅的意料之外的加热并且导致锅控制功率传输的能力的丧失。用户一般将不会察觉到该情境并且可能例如触摸可能是不适当地热的锅。

该问题可能特别地相关于其中将多个功率发射机放置在小的区域内、同时向多个功率接收机进行功率传输是可能的情景。此外，它可能特别地相关于其中功率发射机包括多个发送线圈的情景。例如，如图2中所图示的，功率发射机可包括控制多个发送元件TE的功率控制器PCU，每个发送元件TE包括发送线圈。同时，分离的通信单元CU可从分离的RF反向通信链路接收数据。在这样的情景中，第一功率接收机可被置于发送元件/线圈TE中的第一发送元件/线圈TE上。例如，第一电器可能被置于发送线圈阵列上，并且可开始向第一电器的功率传输。第一电器可使用RF反向通信链路向功率发射机回送控制数据，并且可相应地布置第一发送线圈TE的功率信号。现在用户可能期望对第二电器充电。他可将第一电器稍微地向一侧移动以为第二电器腾出空间，这可能导致第一电器现在正被放置在不同的发送线圈上方，诸如例如在相邻的发送线圈上方。然而，这可能不会被系统检测到并且实际上来自于第一电器的反向通信链路将仍然工作。第一电器将请求增加功率以补偿低耦合，从而导致由第一发送线圈正在潜在地生成非常大的磁场。实际上，在许多情景下，第二电器可能潜在地被放置在第一发送线圈的上面并且它将因此经历高磁场而没有任何减小它的机会。因而，可能事实上丢失对功率传输的控制，并且实际上在一些情景下，针对一个移动装置的功率传输可能由另一移动装置控制，并且反之亦然。

图1的系统可包括能够处理和降低这样的情景发生的风险的功能。具体地，该系统可检测对于各个功率发射机101（或者可能地功率接收机105）是否有多于一个潜在的通信候选者（candidate）可用。如果是，则存在通信链路具有与所预期的不同的实体的潜在风险，并且具体地存在功率发射机101可能与不是正由功率发射机101供电的功率接收机通信的潜在风险。该系统使用用于检测这样的潜在危险的情境的特定方式，该方式特别地适合于功率传输。

该方式将首先被描述用于其中在功率发射机101中实施功能的情景。图3图示了更详细地图示了针对这样的情景的图1的功率发射机101的元件。

功率发射机101包括耦合至驱动器301的发送线圈103，该驱动器103被布置成生成发送线圈103的驱动信号，并且因而被布置成生成被转换为感应功率传输信号的驱动信号。驱动器301被布置成生成被馈送至发送线圈103以生成功率传输信号的具有期望功率水平的AC信号。将意识到的是，驱动器301可包括如本领域技术人员熟知的用于生成驱动信号的适当的功能。例如，驱动器301可包括用于将DC电源信号变换为用于功率传输的适当频率（通常大约20-200kHz）的AC信号的逆变器。还将意识到的是，驱动器301可包括用于操作功率传输系统的不同阶段的适当的控制功能。在许多情形中，驱动器301将包含一个或多个电容器以实现具有用于选定频率的功率线圈103的谐振电路。

驱动器301耦合至被布置来控制功率发射机的各种操作方面的功率发射机控制器303。具体地，功率发射机控制器303可发起各种操作程序并且控制功率发射机101操作在哪一种操作模式。例如，功率发射机控制器303可控制功率发射机101终止功率传输阶段，在功率传输阶段期间以减小的功率操作，发起冲突检测或者外来物体检测等等。

此外，功率发射机101包括被布置成与功率接收机105通信的第一通信单元305。具体地，第一通信单元305可在前向通信链路上向功率接收机105传送数据并且在反向通信链路上从功率接收机105接收数据。通信链路是短范围RF通信链路并且相应地功率发射机101包括耦合至第一通信单元305的通信天线109。

该系统可支持从功率发射机101到功率接收机105的消息的传送，并且特别地允许功率发射机101向功率接收机105发送数据。而且，从功率接收机105到功率发射机101的通信可使用RF通信链路来提供不受限于由于负载调制的通信的低数据速率的增强的通信。

特别地，图1的系统利用第二通信链路，第二通信链路不牵涉功率传输信号的任何调制或者使用功率传输信号作为载波，在这个意义上第二通信链路是独立于功率传输信号的。

通信链路是具有不多于30cm的范围的短范围通信链路。因而，通信只被保证达到30cm的距离。在一些实施例中，范围不大于20或者甚至10cm。实际上，在许多实施例中，典型的通信范围可能是在几厘米的邻域内。

虽然通信链路意在完全地独立于功率链路，但是事实上由于接近和高信号强度，功率信号将往往干扰通信链路/信号。尤其是如果平面线圈被用于通信链路，那么由于通信线圈与功率线圈的耦合，将往往在通信线圈中感应出电压。为了减轻这种干扰，通信可以时间间隔的方式进行，如稍后将更详细地描述的，在所述时间间隔中功率信号水平被降低或者功率信号被切断。

通信范围可以是允许可靠的通信的天线之间的最大距离。可靠的通信可以被认为要求错误率在阈值之下，诸如例如小于10^-3的（信道或者信息）比特错误率。

在特定示例中，第一通信单元305是NFC通信单元并且因而通信链路是NFC通信链路。天线109可以具体地是NFC平面线圈。

第一通信单元305因而可以使用短范围通信（并且具体地使用NFC通信）与功率接收机105交换数据消息。通信的范围被限制于不大于30cm并且在许多实施例中限制于不大于20或10cm。典型的通信链路可以是在仅几厘米的距离内。

诸如NFC的短范围通信链路的使用确保了虽然使用了独立于功率传输信号的分离的通信链路，但是功率发射机101和功率接收机105之间存在被保证的几何关系，并且具体地可以确保功率发射机101和功率接收机105是彼此相对接近的。

第一通信单元305可通过NFC通信链路向功率接收机105发送数据消息，或者可通过NFC通信链路从功率接收机105接收数据消息。具体地，第一通信单元305可通过NFC通信链路向功率接收机105发送前向消息，而预期功率接收机105通过经由NFC通信链路向功率发射机101回送响应消息来进行响应。响应消息可以例如被用来确认反向通信链路确实是具有正在参加功率传输的功率接收机105的链路。

在一些实施例中，仅前向和反向通信链路中的一个可通过短范围（NFC）通信建立。例如，在一些实施例中，可使用功率传输信号的调制建立到功率接收机105的通信链路，而使用NFC通信建立反向通信链路。作为另一示例，在一些实施例中，可以使用功率传输信号的负载调制建立到功率发射机101的通信链路，而使用NFC通信建立前向通信链路。在这样的实施例中，NFC双向通信可以仍然被建立（以遵从NFC要求），但是与功率传输相关的数据可能仅在一个方向上进行传送。

第一通信单元305相应地被布置来与功率接收机105中的第二通信单元通信，即，在特定示例中，第二通信单元是短范围通信单元，并且具体地是能够与第一通信单元305通信的NFC通信单元。

使用具体地可以为RF电磁信号的通信信号来执行通信。在许多实施例中，通信信号是从发送天线发送到接收天线的经调制的载波信号。在该示例中，通信信号是由天线109发送或者接收的载波信号。通信信号具体地可以为其中调制可以例如是幅度、相位、频率或者负载调制的经调制的载波信号。

功率发射机101还包括被布置成测量和存储用于通信信号的特性的参考值的参考处理器307。对于由天线109发送的通信信号，特性可能具体地是通信信号的加载，并且因而参考值可以是指示（取决于）通信信号的加载的值。对于由天线109接收的通信信号，特性可以具体地是通信信号的信号强度，并且因而参考值可以是指示（取决于）通信信号的信号强度的值。

参考处理器307可具体地被布置来在当认为很可能除了影响通信信号的特性的功率接收机105之外不存在其它的实体时的给定时间处测量参考值。例如，在当已知（或者很可能）仅第二通信单元正在生成RF信号的时间处可以测量信号强度，或者当已知（或者很可能）RF信号的唯一负载是第二通信单元时可以测量加载。测量可以例如紧接着寻求检测除了功率接收机105之外的其它实体的存在的检测过程而进行或者作为其一部分。例如，测量可以紧接着NFC冲突解决/检测而进行。

参考处理器307因而测量并存储用于被认为/假定反映当在天线109附近不存在其它实体时的情境的通信信号的参考值。天线109通常可以与发送线圈103基本上协同定位（比方说5cm），并且因而参考值反映其中不存在其它实体邻近发送线圈103的情景，诸如通常在对应于通信信号的通信范围的距离内（例如，在比方说10cm或者更大的之内）。具体地，参考值因而可以反映在当除了第二通信单元和/或外来物体之外不存在（在通信范围之内）其它补充的通信单元的时间处的通信信号的特性。

功率发射机101还包括被布置成当功率发射机处于功率传输阶段时反复地确定用于通信信号的特性的测量值的监控器309。

因而可以在功率传输阶段期间反复地评估为其存储参考值的同一特性。生成新测量值的频率可取决于个别实施例的偏好和要求。可以例如有规则地并且周期性地生成值或者可以例如响应于特定动作或者事件来生成值。在许多实施例中，正被生成的相继的值之间的持续时间不超过1秒，或者在许多情景中更有利地不超过500毫秒或者250毫秒。

将意识到的是，可通过直接的或者间接的测量来确定测量值和参考值。因而，在一些实施例中，值可表示被直接地测量的性质，并且具体地，值可以简单地是测量结果。在其它的实施例中，测量结果可能被处理来生成参考值或者测量值。例如，可以从电压和电流的测量产生功率测量，可以从测量的低频电压（例如，来自峰值或者幅度检测器）计算出信号强度值，补偿值或者其它的测量可以包括在参考值或者测量值等的生成中。还将意识到的是，值可能不是直接地为特性的值而可以是取决于特性的值。因而，值可以指示特性的值。例如，对天线109的电流耗用、针对天线109的前端阻抗或者天线109的电流/电压相位偏移的测量可以反映通信信号的加载。作为另一示例，接收的通信信号的信号强度可以由峰值检测器的电容器上的电压等反映。因而，参考值和测量值可以是指示通信信号的特性的值的任何性质的值。

功率发射机101还包括耦合至参考处理器307和监控器309的比较器311。在功率传输阶段，比较器311接收参考值和测量值。对于测量的值中的每个，比较器311着手将参考值与测量值进行比较并且评估它们是否满足相似性准则。

如果根据给定的测量比较参考值和测量值是足够相似的，则满足了相似性准则。在不同的实施例中准则可以是不同的。在许多实施例中，如果测量值和参考值之间的（绝对的）差在给定的阈值以下，则满足了相似性准则。该阈值可以是预先确定的阈值或者可以是动态地变化的阈值，例如取决于其它的性质或者特性。

测量值与参考值的比较结果被馈送至耦合至比较器311的起动器313。具体地，起动器313可被馈送指示测量值和参考值之间的个别比较是否满足相似性准则的信号。

起动器313被耦合至功率发射机控制器303并且可发起/触发功率发射机控制器303执行特定操作。特别地，取决于比较器311的比较结果，起动器313可决定是否发起实体检测过程。实体检测过程被布置来检测在检测过程的给定范围内是否存在除了功率接收机105/包括功率接收机105的设备之外的诸如外来物体或者其它功率接收机（包括短范围通信单元）的其它实体。

起动器313具体地被布置来响应于所述比较表明测量值和参考值不满足相似性准则的检测来触发实体检测过程。例如，如果当前测量值超过参考值给定的量以上，则这可由比较器311检测到并且作为响应，起动器313能够触发功率发送控制器303执行实体检测。

没有满足关于所存储的参考值的相似性准则的测量值可以指示电磁环境已经发生改变。该改变可能是由于在参考值的测量期间不存在的另一实体的存在造成的。因而，比较可指示新的实体已经进入了本地环境。

例如，如果通信信号由功率发射机101生成，并且参考值和测量值指示通信信号的加载，则外来物体（诸如在其中感应出涡电流的金属）的存在或者另一通信单元（诸如由通信信号供电的无源NFC接收机）的存在可能导致加载的改变。这可能导致不期望的情景（例如，由于由功率传输信号引起的感应电流所导致的热，或者由正在与不同于功率传输中牵涉的功率接收机的功率接收机进行的功率传输控制数据交换，造成的外来物体的过热）。相应地，图3的功率发射机101可以着手执行实体检测以确定这样的潜在的实体是否存在。如果是这样的话，则可以例如终止功率传输以避免不期望的功率传输情景发生。因而，能够实现更安全并且更加可靠的操作。

类似地，在其中通信信号不是由第一通信单元305而是由功率接收机105生成的情形中，所接收的信号水平可以被监控。参考值指示在其中假定除了打算中的功率接收机105中的一个之外不存在其它的通信单元的时候的信号水平。因而，参考值对应于由功率接收机105生成的信号的接收信号水平。然而，如果在功率传输期间，检测到测量的接收信号水平大幅度增加，则这可能是由于发送信号的新的通信单元的引入。例如，另一功率接收机的NFC通信单元也可以生成NFC通信信号。这可能导致两个功率接收机之间的冲突，并且可能导致功率发射机101与错误的功率接收机通信。因此，起动器313可终止功率传输并且发起确定存在多少兼容的通信单元的检测过程。因而，同样，可避免不期望的并且潜在地危险的情景。

该方式的特殊优点在于能够在功率传输期间持续地执行检查，并且因而它特别地适合于对当前情境的改变的检测，诸如例如当用户移动包括功率接收机的设备时。

将意识到的是，除了当前的测量值和参考值外，相似性准则还可能取决于其它因素和性质，包括取决于其它测量值以及它们例如如何与参考值相关。例如，相似性准则可能要求没有两个连续的测量值与参考值相差给定的量以上。如果当前的测量值相差该量以上，则当之前的测量值相差该量以下而不是当之前的测量值相差该量以上时，仍然认为满足相似性准则。

如前面所提到的，实体检测过程可以具体地是寻求识别对于第一通信单元305存在多少潜在的通信候选者的检测过程。因而，如图4中所图示的，功率发射机101可包括被布置来通过检测是否存在（至少）第三通信单元来执行实体检测过程的检测器401。该检测过程可因此检测是否存在任何其它通信候选者。如果是这样的话，可能的是，第一通信单元305可能从错误的功率接收机接收数据或者向错误的功率接收机发送数据，并且相应地，功率发射机101可考虑例如通过终止功率传输以在功率传输期间避免这一点。

对于NFC实施，实体检测过程可具体地包括NFC冲突检测或者解决。

实际上，NFC包括用于检测给定的NFC通信单元可以能够与其通信的其它NFC设备的数量（即，用于确定通信范围内的潜在的其它NFC通信单元的数量）的功能。

所使用的确切方式可取决于所用的NFC的特定变量以及第一通信单元305是否充当起动器或者目标。在NFC术语中，起动器是发起新的NFC通信链路的设立的通信单元，并且目标是响应该发起的通信单元。起动器和目标的角色在通信的持续时间内被维持但是可能针对不同的通信链路变化。具体地，许多NFC通信单元能够作为起动器和目标二者操作。

特定的冲突检测还可能取决于通信是在其中当前正在发送数据的NFC通信单元也生成载波信号的有源模式（在该模式中，两个NFC通信单元使用本地生成的载波信号的幅度调制）还是在其中仅起动器生成当起动器正在发送数据时可被幅度调制并且当目标正在发送数据时可被负载调制的载波信号的无源模式中进行操作。

可以根据NFC标准(例如参考ISO/IEC_18092: 信息技术–系统之间的电信和信息交换–近场通信–接口和协议(NFCIP-1), 第二版, 2103年3月15日)来执行冲突解决行动和RF冲突避免。

具体地，在无源模式中，实体检测过程可以被执行为冲突解决行动。 一旦根据NFC标准执行该行动，起动器就知道其可以与之通信的目标的数量。然而，在已经执行了冲突解决行动之后，起动器仅能够检测使用与起动器相同的NFC技术（即，NFC-A、NFC-B或者NFC-F）通信的目标。因而，检测是否存在任何新的物体/NFC目标的快速的检测过程将改进系统的安全性。

具体地，在有源模式中，起动器能够只与一个目标通信。在该情形中，起动器和/或目标可以如实体检测过程那样根据NFC标准执行RF冲突避免。RF冲突避免是其中起动器（或者目标）检查另一RF场是否正在被生成的过程。只要检测到另一RF场，它就不应生成其自己的RF场。因而，包含有源NFC设备的第二功率接收机（或者第二功率发射机）的、并且不是第一功率发射机和第一功率接收机之间的功率传输的一部分的RF场可以被检测到。然而，该过程不检测无源NFC设备。因而，检测是否存在任何新的物体/无源NFC设备的快速检测过程将改进系统的安全性。RF冲突避免技术还可用于无源模式NFC设备。

这样，检测器401因而可检测是否存在对于第一通信单元305是潜在的通信候选者的其它的通信单元。具体地，可检测是否存在第一通信单元305可以潜在地与其通信的其它NFC通信单元。如果是这样的话，则存在功率发射机101可能发送将由该其它通信单元接收的数据的风险，并且这可能导致潜在的不正确的操作。类似地，存在从该其它通信单元发送的数据可能由第一通信单元305接收并且可能被认为源自于第二通信单元（即源自于功率接收机105）的风险。因而，另一通信单元的存在可能扭曲功率传输的操作。例如，来自于另一功率接收机的功率控制错误消息可能被认为来自正在被供电的功率接收机105，并且因而可能导致错误的功率水平被设定用于功率传输信号。

相应地，如果检测器401检测到除第二通信单元之外的另一通信单元的存在（即功率接收机105的存在），则其可向功率发射机控制器303指示这一点。作为响应，功率发射机控制303可着手抑制功率传输操作。具体地，功率发射机控制器303可将功率水平降低至内在地被认为是安全的水平。例如，功率传输信号可被设定成对于许多功率传输操作而言被认为足够、又足够低而被认为不可能导致过热等的固定功率值。作为另一示例，功率发射机控制器303可响应于检测到另一通信单元而着手完全终止功率传输。

功率发射机控制器303还可生成可警告用户从而允许用户补救该情境（例如，通过移除包括功率接收机的靠近设备）的用户警报。

将意识到的是，在一些实施例中，当另一实体（例如，另一通信单元）被检测到时（即接着实体检测），功率发射机101可着手限制功率传输信号的功率水平（例如，通过限制最大功率或者终止功率传输/退出功率传输阶段）。然而，在一些实施例中，可以在实体检测过程之前执行功率的限制，并且具体地，当比较器311检测到不满足相似性准则时功率的限制可能已经被执行。取决于实体检测过程的结果，功率发射机101然后可以决定是否再次进入功率传输阶段。

在一些实施例中，实体检测可替代性地或者附加地包括外来物体检测。实际上，在许多情景中，可能不是（或者包括）通信单元的物体的存在可能仍然影响通信信号。例如，如果诸如金属戒指或者钥匙的传导元件被靠近通信天线（并且具体地，通常为用于例如NFC通信的通信线圈）放置，则通信信号可能在元件中感应出电流。这可能导致所生成的通信信号的加载相对于其中不存在这样的物体的情景改变。参考值表示其中不存在其它物体的情景，并且对测量值相对于参考信号的改变的检测可能由靠近功率发射机放置的外来物体所引起。

相应地，在一些实施例中，参考值和测量值不满足相似性准则的确定可能引起起动器315初始化作为（或者包括）外来物体检测的实体检测。具体地，外来物体检测可以是寄生功率损失检测（例如，检测从功率传输信号提取的功率是否超过功率接收机的估计的功率消耗给定的水平以上）。

具体地，功率发射机101可估计寄生功率损失（即，由功率发射机101提供给功率信号的功率与由功率接收机105消耗的功率之间的差）。如果其超过给定的水平，则认为很可能是由于存在外来物体并且相应地功率发射机101可着手终止功率传输。

在Qi功率传输标准中，功率接收机例如通过测量经整流的电压和电流、将它们相乘并且增加对功率接收机中的内部功率损失（例如，整流器、接收线圈、作为接收机的一部分的金属部件等的损失）的估计来估计其接收到的功率。功率接收机以例如每四秒的最小的速率向功率发射机报告所确定的接收功率。

功率发射机例如通过测量逆变器的DC输入电压和电流、将它们相乘并且通过减去对发射机中的内部功率损失（诸如例如逆变器、初级线圈以及作为功率发射机的一部分的金属部件中的估计的功率损失）的估计来校正结果，来估计其发送的功率。

功率发射机101可以通过从发送的功率中减去报告的接收到的功率来估计功率损失。如果所得到的寄生功率损失估计超过检测阈值，则功率发射机101将假定过多的功率被耗散在外来物体中，并且然后其可以着手终止功率传输。

具体地，当寄生功率损失估计PT-PR大于阈值时，功率传输被终止，其中PT是发送功率估计并且PR是接收功率估计。

可以在功率接收机和功率发射机之间对测量进行同步。为了实现这一点，功率接收机可以在配置阶段将时间窗口的参数传送至功率发射机。该时间窗口指示其中功率接收机确定接收的功率的平均的时段。该时间窗口相对于参考时间进行定义，它是当所接收的功率分组的第一比特从功率接收机被传送到功率发射机时的时间。用于该时间窗口的配置参数由窗口的持续时间和相对于参考时间的起始时间构成。

当使用该功率损失检测来执行外来物体检测时，重要的是以足够的准确性确定功率损失以确保外来物体的存在被检测到。

首先，必须确保的是，从磁场吸收大量功率的外来物体被检测到。为了确保这一点，在估计根据发送的和接收的功率计算出的功率损失时的任何误差必须低于针对外来物体中的功率吸收的可接受的水平。类似地，为了避免不真实的检测，功率损失计算的准确性必须足够地准确以不导致当不存在外来物体时所估计的功率损失值过高。

在较高的功率水平上足够准确地确定发送的和接收的功率估计比对于较低的功率水平基本上更难。例如，假定对发送的和接收的功率的估计的不确定性为±3%，这可导致下面的误差：

-在5W的发送和接收的功率时，±150mW，以及

-在50W的发送和接收的功率时，±1.5W。

因而，虽然对于低功率传输操作，这样的准确性可能是可接受的，但是对于高功率传输操作其是不可接受的。

通常，要求功率发射机必须能够检测外来物体的仅350mW或者甚至更低的功率消耗。这要求对接收的功率和发送的功率的非常准确的估计。在高功率水平上，这是特别困难的，并且功率接收机常常难以生成足够地准确的估计。然而，如果功率接收机高估所接收的功率，这这可能导致外来物体的功率消耗未被检测到。相反，如果功率接收机低估接收的功率，则这可能导致不真实的检测，其中尽管不存在外来物体功率发射机也终止功率传输。

在图1的系统中，通过由功率发射机101执行、正在使用特定的测试条件执行的外来物体检测可改进准确性。例如，响应于当前的测量值与参考值相差大于给定的阈值的检测，功率发射机101在开始实体检测之前着手终止功率传输。然后，其可指令功率接收机105断开负载（如果可能的话）并且设定功率信号的给定的（安全）水平。在一些实施例中，这可将由功率接收机105耗掉的功率减小至可忽略的水平并且功率发射机101可简单地测量耗掉的功率并且将其与阈值比较。如果耗掉的功率超过阈值，则这可能归因于外来物体的存在，并且功率发射机101可相应地行进，例如通过生成用户警报。由于可以以低功率（并且因而在较长的持续时间内）执行检测并且由于负载被断开，所以可以执行更准确的寄生功率损失/外来物体检测。

在一些实施例中，归因于功率接收机105的存在而耗掉的功率可能是不可忽略的。然而，在许多这样的实施例中，在测试条件期间以足够的准确性估计耗掉的功率是可能的，例如基于以前的知识或者在没有外来物体存在时执行的校准（例如，如由用户输入所确认的）。然后，可以向对于耗掉的功率的分析补偿由功率接收机105耗掉的功率，例如通过减小测量的功率耗用或者通过增加检测阈值。

在一些实施例中，一些或者所有的描述的功能可替代性地或者附加地被包括在功率接收机105中。其示例在图5中被图示，其中通过与图3和1中相同的附图标记分别引用各对应的功能块。

在该示例中，功率接收机105包括耦合至接收线圈107并且接收功率传输信号的功率传输控制器501。功率传输控制器501还耦合至负载503并且能够接收功率传输信号和生成用于负载503的适当的电源信号。功率传输控制器501可例如包括如本领域技术人员将熟知的（全桥）整流器、平滑电路和电压或者功率控制电路。在许多情形中，功率接收机包含一个或多个电容器以利用针对选定频率的接收机线圈107实现谐振电路。

功率传输控制器501还能够控制功率接收机105并且具体地能够支持传输功能操作，包括支持Qi功率传输的不同阶段。

在该示例中，功率接收机105还包括对应于功率发射机101的第一通信单元305的第二通信单元505。具体地，第二通信单元305可以是第一通信单元305与之通信的第二通信单元（然而，将意识到的是，术语第一和第二是可互换的，即，功率接收机105的通信单元可以被表示为第一通信单元，并且功率发射机的通信单元可以被表示为第二通信单元）。

因而，在该示例中，第二通信单元505是短范围通信单元。具体地，第二通信单元505可以在反向通信链路上向功率发射机101传送数据并且在前向通信链路上从功率发射机101接收数据。通信链路是短范围RF通信链路，并且相应地，功率接收机105还包括耦合至第二通信单元505的天线111。

在特定示例中，第二通信单元505是NFC通信单元，并且因而通信链路是NFC通信链路。天线111可以具体地是NFC平面线圈。

第二通信单元505因而可以使用短范围通信（并且具体地使用NFC通信）与功率发射机101交换数据消息。第二通信单元505可经由NFC通信链路向功率发射机101发送数据消息，或者可经由NFC通信链路从功率发射机101接收数据消息。具体地，第二通信单元505可经由反向NFC通信链路向功率发射机101发送消息。然后，功率发射机101可通过经由前向NFC通信链路向功率发射机101回送响应消息来对该消息作出响应。

作为另一示例，功率发射机101可实施NFC起动器并且功率接收机105可实施NFC目标。NFC起动器（即功率发射机101）可在前向NFC通信链路上送发请求并且NFC目标（即功率接收机105）可在反向NFC通信链路上发送应答。该应答可以是或者可包括前向NFC通信链路确实是到正确的功率接收机105的链路的确认。

功率接收机105还包括等价于之前针对功率发射机101描述的那些的参考处理器307、监控器309、比较器313和起动器313。

因而，在该示例中，功率接收机105可测量和存储用于通信信号的参考值，诸如通常不是由功率接收机105生成的RF通信信号的信号强度指示。在功率传输期间测量值可与该参考值进行比较，并且如果例如检测到测量信号水平与参考水平相差给定的量以上，则可能的是，这是由于使用NFC进行通信的另一功率发射机是接近的。

响应于这样的检测，起动器313可向功率接收机控制器501指示可能的第二功率发射机可能是邻近的。功率接收机控制器501相应地可以通过送发一串功率下降请求或者通过终止功率传输来降低功率传输信号的功率水平。起动器313还可（例如，经由功率接收机控制器501）发起由检测器401操作的实体检测。

在许多实施中，实体检测可以是识别有多少NFC通信单元是用于由第二通信单元505进行的NFC通信的可能候选者的冲突解决或检测。当（且仅当）所得到的数量等于一时，功率接收机105可继续或者重新开始功率传输。

将意识到的是，在一些实施例中，可在功率发射机101中执行所描述的方式，在其他的实施例中，可在功率接收机中执行，并且在又其他的实施例中，可在功率接收机和功率发射机二者中执行（可能是独立地）。

为了清楚和简明起见，下面的描述将聚焦于（仅仅）正在功率发射机101中实施的功能的示例。然而，将意识到的是，注释进行必要修改后可同等地应用于其他实施例。

如前面所提到的，被用于比较的特性在不同的实施例中可以是不同的。

在许多实施例中，功率发射机101可生成发送信号。在这样的实施例中，特性可以是通信信号的加载。例如，当金属物体或者另一通信单元非常靠近天线109地放置时，通信信号的加载可能增加。

例如，对于NFC，通常使用平面线圈天线。在其中两个线圈有效地对应于松耦合变压器的情况中，NFC通信单元（例如，操作在无源模式中）可从生成的信号提取功率。附加的功率消耗可被检测到。类似地，在天线109的近场内的金属物体将导致感应出涡电流并且因而增加通信信号的加载。这样的改变的加载可被检测到。

在一些实施例中，通信天线的天线信号的电压、电流和相位中的至少一个可以被检测到。另一物体在天线109的场中的存在将导致电磁场的改变，这将再导致电流、电压和/或相位的改变。在一些实施例中，这样的相对于参考值的改变可以被检测到并且被用于发起实体检测。

例如，监控器309和参考处理器307可测量通信线圈两端的电压和/或通过通信线圈的电流的幅度。

在一些实施例中，功率发射机101可被布置成评估具体地可能为线圈的通信天线109的阻抗和/或（等价的）电感的值。阻抗和电感取决于电磁环境并且其中的改变可依据对这些性质的测量相应地进行检测。

特别地，在其中通信信号是由功率接收机105生成的情景中，功率发射机101可着手测量和评估接收到的信号的信号强度的指示。

具体地，天线109的接收的电压或者电流可被测量并且与之前测量且存储的参考值比较。如果测量超过所存储的参考值给定的量以上，则这可指示多于一个的NFC信号正在由天线接收并且因而可指示另一功率接收机也许可能靠近功率发射机101。

如图6中所图示的，在一些实施例中，功率发射机101可包括第一通信单元305和天线109之间的前端601。前端601可例如包括滤波、阻抗匹配和放大功能。例如，第一通信单元305可被认为对应于实施NFC通信单元的集成电路并且该单元可经由包括分立组件的前端与天线109接合。

在这样的实施例中，测量值和参考值可以在第一通信单元305和前端601之间的接口处而不是在前端601和天线109之间的接口处进行确定。因而，测量值可指示第一通信单元305和前端601之间的接口处的性质。具体地，性质可以是指示第一通信单元305的发射机输出的加载或者在第一通信单元305的接收输入处的信号强度的性质。特别地，可使用发射机输出或者接收机输出处的信号的性质。

作为特定的示例，可考虑第一通信单元305的接收输入上的信号的电压、电流和相位中的至少一个。例如，如果测量的电压或者电流与参考电压或者电流相差（并且在大多数实施例中超过）给定的量以上，那么可发起实体检测。

替代性地或者附加地，可考虑第一通信单元305的发送输出上的信号的电压、电流和相位中的至少一个。作为另一示例，可使用前端的输入的阻抗。如前面描述的，天线109的阻抗可作为电磁环境的改变的函数而改变。天线阻抗的改变通常也将反映前端601的输入处的阻抗的改变，并且相应地该值可以被评估以检测改变。

将意识到的是，在不同的实施例中，可以在不同的时间生成参考值。

然而，在许多实施例中，参考处理器307可有利地被布置来在功率传输阶段的初始化期间测量和存储参考值。具体地，参考值可被生成以反映在功率传输阶段的开始之前的时间处的特性。

在一些实施例中，初始化可包括估计存在多少第一通信单元305可潜在地与之通信的其它通信单元的过程。如果数量等于一，则参考处理器307可着手基于电流特性生成参考值。这可确保参考值反映其中仅存在一个功率接收机的情景。

具体地，对于NFC实施，功率传输阶段的初始化可包括NFC通信的初始化。该初始化可再包括诸如技术检测、冲突解决和设备激活的NFC通信活动。在这样的情景中，参考值的确定可跟随冲突解决。

可能的时序的特定示例在图7中被示出。如所图示的，在功率发射机在功率传输阶段中开始向功率接收机发送功率之前执行NFC冲突解决活动。在无源通信模式中，该活动允许功率发射机，无论其是否仅向一个功率接收机传送和发送功率。因而，在冲突解决之后，功率发射机知晓在其通信范围内是否存在多于一个功率接收机。如果是这种情况，则功率发射机将不行进到功率传输阶段并且将不确定参考值。然而，如果仅存在一个通信候选者，则功率发射机着手确定和存储参考值，参考值然后在功率传输阶段期间被用作参考。

如图7中所示，该任务可以在冲突解决活动刚刚完成之后被执行并且有利地（在许多情景中）可在功率发射机在功率传输阶段中开始发送功率之前完成。

在功率传输阶段期间，功率传输信号可具有高功率水平并且这可潜在地对测量值具有作用。因此，在许多实施例中，对于在测量值的测量期间的条件与在确定参考值时的条件匹配是有利的。因而，合期望的是，测量条件和环境尽可能地与参考值和测量值确定相似。

这可例如通过在功率传输阶段之前而在其中功率传输信号被提供至功率接收机的时间间隔期间确定参考值来实现。具体地，当执行被用来生成参考值的测量时，功率发射机可接通具有对应于功率传输阶段期间的预期的功率水平的功率水平的功率传输信号。

这样的方式可能是特别地适合于其中功率传输信号在功率传输阶段具有相对恒定的水平的情景，功率传输信号的变化归因于来自功率接收机的功率控制。

然而，在其他的实施例中，测量值的确定可以具体地在其中功率传输阶段的功率相对低的时间间隔期间被执行。

实际上，在一些实施例中，功率传输信号可具有周期性地变化的功率，并且监控器309可被布置为将测量值的确定同步至其中功率传输信号的功率在阈值之下的时间间隔。

作为示例，在一些实施例中，功率发射机可被布置为从变化的DC功率传输信号生成功率传输信号。

这样的驱动器的示例在图8中被图示。图9图示用于驱动器301的信号的信号波形的示例。

驱动器301包括生成电源信号的电源801。电源801在该示例中具体地是AC至DC变换器，其接收AC信号并生成具有变化水平的DC信号。

在特定的示例中，电源801接收具有50Hz或者60Hz的频率的取自干线的正弦波信号（图9的Umains）。电源801执行正弦波信号的全波整流。因而，生成对应于图9的Udc_abs信号的电源信号。

在特定的示例中，电源801不包括任何的平滑电容器，并且因而电源信号对应于全波整流的正弦波信号。然而，在其它的实施例中，电源801可包括电容器，电容器对经整流的信号进行平滑从而生成具有更低水平变化的电源信号。然而，在大多数实施例中，电容器可以是相对小的，导致具有至少对于一些负载实质性变化的水平的电源信号。例如，在许多情景中，纹波可以至少是全负载的25%或者50%。

因而，生成具有变化的电压/幅度的DC电源信号。变化的电压/幅度是由于AC水平的变化并且因此DC电源信号是具有干线频率的两倍频率的周期（即对于50Hz输入信号具有10毫秒的周期）的周期性信号。

电源801被耦合至功率传输信号发生器803，功率传输信号发生器803接收电源信号并且根据该电源信号生成用于耦合至功率传输信号发生器803的电感器103的驱动信号。

功率传输信号发生器803具体地包括被布置成生成将比功率传输信号的频率更高的驱动信号的频率的频率变换器805。频率变换器可相对于功率传输信号增加驱动信号的频率。电感器103由具有比电源信号的频率基本上更高的频率的驱动信号进行驱动。电源信号的周期通常不小于2.5毫秒或者甚至5毫秒（分别对应于400Hz或者200Hz的频率）。然而，驱动信号通常具有至少20kHz至200kHz的频率。在功率传输间隔期间，驱动信号可以具体地给出为：

d(t)=p(t)∙x(t)

其中p(t)是电源信号并且x(t)是具有比p(t)更高频率的信号，并且通常具有高得多的频率（例如，通常是100倍或者更高）。为了减小损失，x(t)通常是AC信号，即其具有零均值。

x(t)可以例如是正弦波。然而，在图8的示例中，x(t)对应于方波信号。在该示例中，频率变换是通过开关操作而不是通过乘积执行的。具体地，频率变换器805包括开关电路，电源信号作为电源电压被提供至开关电路，并且开关电路经由开关元件耦合至电感器103，开关元件提供对应于电源信号和频率变换信号x(t)的乘积的效果。

在图8的系统中，频率变换器805包括逆变器形式的驱动电路，其根据正被用作电源电压的电源信号的变化的DC电压生成交变信号。图10示出了半桥逆变器的示例。控制开关S1和S2使得它们从不被同时闭合。交替地，当S2打开时S1闭合，并且当S1打开时S2闭合。开关以期望的频率被打开和闭合，从而在输出处生成交变信号。图11示出了全桥逆变器。控制开关S1和S2使得它们从不被同时闭合。类似地，控制开关S3和S4使得它们从不被同时闭合。交替地，当开关S2和S3打开时开关S1和S4闭合，并且然后当S1和S4打开时S2和S3闭合，从而在输出处产生方波信号。开关以期望的频率被打开和闭合。

所得到的信号Uac_HF在图9中被图示。将通常包括谐振信号的该信号应用到发送线圈103将导致图9的信号Uac_TX。

在这样的示例中，用来生成测量值的测量可被同步至周期性的幅度变化。具体地，测量可被同步至周期性的功率/幅度变化的最小值。因而，可在其中功率传输信号的幅度在给定的水平以下的时间间隔期间进行测量。具体地，测量可被同步至提供给驱动器的输入电源电压Umains的过零点。

另外，测量可被同步其中功率发射机和功率接收机之间发生通信的时隙。

如果通信时间片正在其中功率信号的幅度低以减小通信链路上的功率信号的干扰的时间间隔期间发生，则这尤其是适用的。

这样的方式可减小功率传输信号对生成的测量值的影响，并且可导致更加接近地对应于在不存在（或者低幅度）功率传输信号的功率传输阶段之前执行的对参考值的测量的测量。相应地，实现了检测过程的增加的准确性。

面向用于通信的分离的通信信号的使用的特殊问题在于这些通信信号经常受功率传输信号的影响。特别地，除非通信信号使用与功率信号的频率非常不同的载波频率，功率传输信号的靠近的存在和高信号强度很可能造成对通信信号的显著干扰，导致增加的误差率或者实际上导致可靠的通信不可行。在一些实施例中，通过使用时分多路复用来操作功率传输信号和通信信号以在时域上分离两个信号来解决这样的问题。具体地，可以在时间帧的专用时隙期间执行通信，在这些专用时隙期间功率传输信号例如被切断。

具体地，在一些实施例中，功率信号在重复的功率传输信号时间帧的功率时间间隔中被提供，功率传输信号时间帧还包括减小的功率时间间隔。在这样的实施例中，（NFC）通信可能不只是独立于功率传输被实施，而是可以将操作进行相互结合和协调。结合可以使得功率传输和NFC通信以同步的且时分多路复用的布置的方式进行操作。

具体地，可以修正功率传输使得其不是连续的功率传输，而是使用断续的功率传输信号。实际上，功率传输和NFC通信二者可被布置成根据重复的时间帧进行操作。重复的时间帧包括在其中执行功率传输的至少一个时间帧。因而，时间帧被称作功率时间间隔（或者功率传输时间间隔）。每个时间帧还包括其中功率传输信号的功率被减小并且通常被减小至基本上为零的至少一个时间间隔。相应地，该时间间隔被称作减小的功率时间间隔。

图12图示了用于这样的系统的时序图的示例。

在该示例中，每个重复的时间帧包括一个功率时间间隔和一个减小的功率时间间隔。在该示例中，功率传输信号的功率在该减小的功率时间间隔中被减小至零。在图12中，功率时间间隔被称作“窗口P”并且该减小的功率时间间隔被称作“窗口Z”。

将意识到的是，在一些实施例或者情景中，功率传输信号的功率在减小的功率时间间隔中可不被减小至零而被限制于作为比在功率时间间隔期间的功率传输信号的最大可能功率更低的水平的较低水平，诸如例如通过将功率水平限制至一功率水平，对于该功率水平，对NFC通信造成的干扰已知是可接受的。

在这样的系统中，NFC通信不只是被执行来满足NFC通信标准，还被执行来与功率传输操作结合，并且具体地，将NFC通信与功率传输信号的时间帧同步地执行，即，它是与功率传输信号的功率变化同步的。

具体地，第一通信单元305可被布置成将短范围（NFC）通信同步至功率传输信号时间帧，使得短范围（NFC）通信被限制于减小的功率时间间隔。

类似地，功率接收机105的通信单元可被布置成将短范围（NFC）通信同步至功率传输信号时间帧使得短范围（NFC）通信被限制于减小的功率时间间隔。

因而，第一和第二通信单元305、505可操作使得经由NFC通信链路的通信被限制于减小的功率时间间隔。具体地，数据消息的发送只在减小的功率时间间隔期间被执行，并且在这些之外没有数据传递发生（虽然在一些实施例中第一和第二通信单元305、405信号中的一个的NFC发射机可能例如连续地发送例如用于为无源NFC通信单元供电的未调制载波）。

例如，可在无源模式中执行NFC通信，在无源模式中，目标是不包括用于为其自身供电的功能的无源NFC通信实体。在无源模式中，起动器生成RF场并且目标通过该场得以供电。目标通过调制现存的RF场进行响应。如之前提到的，起动器可以在功率发射机侧上或者功率接收机侧上来实施。然而，如果目标被放置在功率接收机侧，则目标可以直接地从起动器进行供电。该解决方案能够防止内部电源（例如电池）的实施和功率接收机中的载波信号（即本地振荡器）的生成。

在一些实施例中，第一通信单元305和第二通信单元505被布置成将数据消息的发送同步至减小的功率时间间隔。类似地，在一些实施例中，第一通信单元305和第二通信单元505被布置成将数据消息的接收同步至减小的功率时间间隔。这可确保只有在正确时间间隔中发送的数据消息能够被接收。这可用来减小功率和/或进一步减小从除了打算的功率接收机105之外的其它源接收数据消息的风险。

在大多数实施例中，在每个时间帧内的功率时间间隔的持续时间（或者在多于一个功率时间间隔的情形中，各功率时间间隔的组合的持续时间）比每个时间帧内的减小的功率时间间隔（或者在多于一个功率时间间隔的情形中，各功率时间间隔的组合的持续时间）更长。在许多实施例中，其至少是2、3、5或甚至10倍长。在各实施例中，其中每个时间帧只包括一个功率时间间隔和一个减小的功率时间间隔，占空比（针对减小的功率时间间隔）通常不大于20%、10%或者甚至5%。

通过提供足够的时间用于建立足够容量的通信信道而对功率传输没有不可接受的影响，这通常可能是有利的。

时间帧时序将通常容易地在功率发射机101中可用，因为可以向第一通信单元305提供用来控制（例如门控）功率传输信号的相同的时基。在功率接收机105处，通过基于功率水平变化（例如，使用施密特触发电路）对功率时间间隔和减小的功率时间间隔之间的转变进行检测，可以从功率传输信号自身导出时序。例如，第一锁相环可以基于下降沿转变（即从功率时间间隔到减小的功率时间间隔）生成与从功率时间间隔到减小的功率时间间隔的转变同步的时基信号。第二锁相环可以基于上升沿转变（即从减小的功率时间间隔到功率时间间隔）生成与从减小的功率时间间隔到功率时间间隔的转变同步的时基信号。然后，生成的两个信号可具有例如50%的占空比，并且通过组合生成的两个信号（使用例如OR或者AND功能）可以生成与两个转变同步的时基信号。

图12还图示了同步的NFC通信的示例。在该示例中，起动器（在不同的实施例和情景中其可以是功率发射机或者功率接收机）在第一减小的功率时间间隔中发送数据消息。目标（在不同的实施例和情景中其可以是功率接收机或者功率发射机）在第一减小的功率时间间隔中接收数据消息。在随后的减小的功率时间间隔中，目标通过向起动器发送响应消息进行响应。

因而，在该示例中，通信单元305、505被布置成应答数据消息，其中所述应答在随后的减小的功率时间间隔中被发送至其中接收所述数据消息的通信单元中。

因而，在该示例中，每个减小的功率时间间隔在一个方向上提供通信。接着数据消息在一个方向上被发送，接收部件在接下来的减小的功率时间间隔中发送响应消息。

由于数据交换活动与功率传输时间多路复用地进行操作，所以用于发送数据消息的可用时间是有限的。这可减小能够被发送的数据量，并且具体地在一个减小的功率时间间隔内能够被发送的数据的量。在每个时间间隔中的仅一个方向上的发送可能经常提供具有较低开销的更加有效率的通信，从而允许较高的总体数据速率。

然而，在一些实施例中，可能期望的是具有对数据消息的更快的响应。

在一些实施例中，通信单元305、505可被布置成在其中数据消息被接收的同一减小的功率时间间隔中应答数据消息。

使用这样的时分方式，功率传输信号对通信信号的影响可以被减小并且通常可以变得可忽略。然而，在一些实施例中，由于减小的功率造成的减小的功率信号效率可能被认为是不利的。然而，在其中功率信号具有变化的幅度的实施例中，通信时间间隔可以被同步至功率传输信号的幅度低于阈值所处的时刻，并且具体地，可被同步至幅度（的绝对值）的最小值。

参照图9至11描述的示例性功率发射机的方式的示例在图13中示出。在这些示例中，功率传输信号的幅度在被同步至所提供的电源电压Umains的绝对最小值/过零点的重复的时间间隔中被减小至零。在这些时间间隔（由信号On_Off_ZeroX指示）期间，通信信号（由信号载波表示）被生成（并且具体地，信号载波可表示NFC信号）。

时间帧的确切的时序可能取决于个体的实施例。然而，通常通信间隔将是相对短的，例如，通常小于5毫秒，并且通常大约2毫秒。

这些短的持续时间使得执行其它通信候选者的全面检测不实际。例如，执行全面的NFC冲突检测/解决需要的时间基本上超过典型的通信时间间隔的持续时间。

如前面所描述的，多于一个通信候选者的存在可能潜在地导致不期望的操作，并且因此没有时间执行对其它的通信候选者的全面检测在一些情景中可能是有问题的。

然而，本示例应用之前描述的将测量值与参考值进行比较的方式。例如，接着全面的NFC冲突解决作为初始化功率传输的一部分被执行，系统可存储针对通信信号的特性的参考值。在随后的功率传输阶段的每个通信时间间隔期间，系统可生成对应的测量值并且将其与存储的参考值进行比较。该测量值不要求全面冲突检测算法而是通常可以快速且可靠地并且通常刚好在通信时间间隔的持续时间内被确定。因而，对其它通信单元的快速但也许欠准确的检测可以在每个通信时间间隔中被执行。如果比较指示可能潜在地存在另一通信单元，则系统可以着手终止功率传输阶段并且发起全面的NFC冲突检测/解决。

因而，所描述的方式可支持和促进具有专用的（短的）通信时间间隔的时间帧的使用，从而允许更加可靠的通信同时仍然提供鲁棒的操作。

将意识到的是，为了清楚起见，上面的描述已经参照不同的功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，显然，在不背离本发明的情况下，可以使用不同功能电路、单元或者处理器之间的功能的任何适当的分布。例如，被图示为由分离的处理器或者控制器执行的功能可以由同一处理器或者控制器执行。因此，对特定功能单元或者电路的引用仅仅被视为对用于提供所描述的功能的适当的构件的引用，而不是指示严格的逻辑或者物理结构或者组织。

本发明能够以任何适当的形式（包括硬件、软件或者这些的任何组合）来实施。本发明可以可选地至少部分地被实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的元件和组件可以以任何适当的方式被物理地、功能性地和逻辑地实施。实际上，功能可以被实施在单个的单元、多个单元中或者被实施为其它功能单元的一部分。同样，本发明可以被实施在单个的单元中或者可以物理地和功能性地分布在不同的单元、电路和处理器之间。

虽然已经结合一些实施例描述了本发明，但是其不是意在限于本文所阐明的特定形式。相反，本发明的范围仅由附随的权利要求限定。附加地，尽管特征似乎结合特定的实施例进行描述，但是本领域技术人员将认识到，可以根据本发明组合所描述的实施例的各种特征。在权利要求中，术语包括不排除其它元件或步骤的存在。

此外，尽管单个地列出，但是可以通过例如单个的电路、单元或者处理器来实施多个构件、元件、电路或者方法步骤。附加地，虽然各个特征可以包括在不同的权利要求中，但是可能它们可以有利地被组合，并且包括在不同的权利要求中不暗示各特征的组合是不可行的和/或有利的。而且，特征包括在一种类型的权利要求中不暗示限于该类型而是指示该特征视情况可同等地用于其它权利要求类型。此外，权利要求中的特征的顺序不暗示特征必须按其工作的任何特定顺序，并且特别地，方法权利要求中的各个步骤的顺序不暗示这些步骤必须以该顺序被执行。相反，可以以任何适当的顺序执行这些步骤。另外，单数引用不排除多个。因而，对于“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的引用不排除多个。权利要求中的附图标记仅仅被提供作为澄清性的示例，不应以任何方式被解释为限制权利要求的范围。

Claims (18)

1. 一种用于无线功率传输系统的装置，所述无线功率传输系统包括功率发射机（101）和功率接收机（105），所述功率发射机（101）被布置成在功率传输阶段期间生成用于为所述功率接收机（105）供电的无线感应功率传输信号，所述装置包括：

第一通信单元（305），用于使用电磁通信信号与第一实体的第二通信单元通信，所述第一实体为所述功率接收机（105）和所述功率发射机（103）中的一个；

参考处理器（307），用于测量和存储所述通信信号的特性的参考值；

测量单元（309），用于在所述功率传输阶段期间反复地确定所述通信信号的特性的测量值；

比较器（311），用于将所述测量值与所述参考值进行比较；以及

起动器（313），用于当所述比较指示测量值和所述参考值不满足相似性准则时触发实体检测过程，所述实体检测过程被布置成检测除了所述第一实体之外的实体的存在。

2. 如权利要求1所述的装置，还包括检测器（401），该检测器（401）被布置成执行所述实体检测过程，并且其中所述实体检测过程包括对第三通信单元的检测。

3. 如权利要求1所述的装置，其中所述参考处理器（307）被布置成在所述功率传输阶段的初始化期间测量和存储所述参考值。

4. 如权利要求1或3所述的装置，还包括检测器（401），所述检测器（401）为被布置成检测可以由所述第一通信单元（305）与其通信的一些候选者通信单元的通信候选者检测器，并且其中所述参考处理器（307）被布置成仅当候选者通信单元的数量等于一时才存储所述参考值。

5. 如权利要求1所述的装置，其中所述第一通信单元（305）被布置成使用短范围通信与所述第二通信单元通信，所述短范围通信具有不超过30cm的范围。

6. 如权利要求1所述的装置，其中所述短范围通信是近场通信。

7. 如权利要求1所述的装置，其中所述功率传输信号具有周期性地变化的功率，并且所述测量单元（309）被布置成将所述测量值的所述确定同步于其中所述功率传输信号的功率在阈值以下的时间间隔。

8. 如权利要求1所述的装置，其中所述第一通信单元（305）被布置成生成所述通信信号并且所述特性反映所述通信信号的加载。

9. 如权利要求1所述的装置，其中所述通信信号不是由所述第一通信单元（305）生成，并且所述参考值指示所述通信信号的信号强度。

10. 所述装置还包括功率限制器（303），所述功率限制器（303）用于响应于检测到除了所述第二实体之外的实体的存在和检测到所述比较指示所述测量值和所述参考值不满足所述相似性准则中的至少一个来限制所述功率传输信号的功率水平。

11. 如权利要求1所述的装置，其中所述装置是功率发射机（101），并且所述第二实体是所述功率接收机（105）。

12. 如权利要求1所述的装置，其中所述装置是所述功率接收机（105），并且所述第二实体是所述功率发射机（101）。

13. 如权利要求1所述的装置，还包括通信天线（109），该通信天线（109）用于与所述第二通信单元通信，并且其中所述测量值指示所述通信天线（109）的天线信号的电压、电流和相位中的至少一个。

14. 如权利要求1所述的装置，还包括通信天线（109），该通信天线（109）用于与所述第二通信单元通信，并且其中所述测量值指示所述通信天线（109）的阻抗和电感中的至少一个。

15. 如权利要求1所述的装置，还包括用于与所述第二通信单元通信的通信天线（109）和用于将所述第一通信单元耦合至所述通信天线（109）的前端（601）；并且其中所述测量值指示所述第一通信单元(109)和所述前端（601）之间的接口处的性质。

16. 如权利要求15所述的装置，其中所述性质是下列中的至少一个：

所述前端（601）的阻抗；

所述第一通信单元（305）的接收输入上的信号的电压、电流和相位中的至少一个；以及

所述第一通信单元（305）的发送输出上的信号的电压、电流和相位中的至少一个。

17. 如权利要求1所述的装置，其中所述功率传输信号在反复的功率传输信号时间帧的功率时间间隔中被提供，所述功率传输信号时间帧还包括减小的功率时间间隔；并且其中所述第一通信单元（305）被布置成将所述通信同步至所述功率传输信号时间帧使得短范围通信被限制于所述减小的功率时间间隔。

18. 一种用于无线功率传输系统的操作的方法，所述无线功率传输系统包括功率发射机（101）和功率接收机（105），所述功率发射机（101）被布置成在功率传输阶段期间生成用于为所述功率接收机（105）供电的无线感应功率传输信号，所述方法包括：

第一通信单元（305）使用电磁通信信号与第一实体的第二通信单元通信，所述第一实体是所述功率接收机（105）和所述功率发射机（103）中的一个；

测量和存储所述通信信号的特性的参考值；

在所述功率传输阶段期间反复地确定所述通信信号的特性的测量值；

将所述测量值与所述参考值进行比较；以及

当所述比较指示测量值和所述参考值不满足相似性准则时触发实体检测过程，所述实体检测过程被布置成检测除了所述第一实体之外的实体的存在。