CN105075066B - 无线电力发送器、无线电力接收器、及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种向无线电力接收单元发送充电电力的无线电力发送单元的控制方法。所述控制方法包括：从一个或多个无线电力接收单元接收第一信号；基于所接收的第一信号的接收强度，从所述一个或多个无线电力接收单元当中分类出要与之通信的无线电力接收单元；发送具有预定电平的无线传输电力；从所分类出的无线电力接收单元接收包括所分类出的无线电力接收单元的电压信息的第二信号；以及基于所述无线传输电力和第二信号的电压信息，与所分类出的无线电力接收单元当中的至少一个无线电力接收单元通信。

Description

无线电力发送器、无线电力接收器、及其控制方法
技术领域
本发明一般涉及无线电力发送器、无线电力接收器、及其控制方法，更具体地，涉及能够无线地发送/接收充电电力的无线电力发送器、无线电力接收器、及其控制方法。
背景技术
诸如移动电话、个人数字助理(PDA)等等的移动终端由可充电电池驱动，并且移动终端的电池是通过利用单独的充电装置所供应的电能来充电的。通常，单独的接触端子被布置在充电装置和电池的外部，并且所述充电装置和电池通过接触端子之间的接触来电连接至彼此。
然而，因为接触端子以这样的接触类型充电方案向外伸出，所以接触端子容易地被杂质(rogue substance)污染，因而可能不能正确地执行电池充电。另外，在接触端子暴露于湿气中的情况下，可能也无法正确地执行电池充电。
最近，无线充电或者非接触充电技术已经被研发，并且被用于电子设备以解决以上问题。
这样的无线充电技术利用无线电力发送/接收，并且对应于，例如这样的系统：其中如果电池被放在充电垫上则该电池能够被自动地充电，而无需将移动电话连接到单独的充电连接器。通常，电子产品通过无线充电技术被无线地充电，并且因为没有必要提供有线充电装置，所以电子设备的便携性可以增加。因此，在即将到来的电动汽车时代，期望显著地发展与无线充电技术相关的技术。
无线充电技术主要包括使用线圈的电磁感应方案、使用谐振的谐振方案、和将电能转换为微波然后发送微波的RF/微波辐射方案。
到目前为止认为电磁感应方案是主流，但是凭借最近通过使用微波向相距几十米的目的地无线地发送电力的成功实验，期望在不久的将来，所有的电子产品将无论何时无论何地被无线地充电而无需电线。
通过电磁感应的电力传输方法对应于在第一线圈和第二线圈之间发送电力的方案。当磁体在线圈中移动时，感应电流出现。通过使用感应电流，在输送端产生磁场，并且根据所述磁场的变化而感应出电流，从而在接收端创造能量。这个现象被称为磁感应，并且使用磁感应的电力传输方法具有较高的能量传输效率。
对于谐振方案，即使要被充电的设备与充电设备分开若干米，电力仍使用基于耦合模理论的谐振方案的电力传输原理被无线地输送。无线充电系统利用物理上的这个概念：谐振是当音叉以特定频率振动时，紧挨着音叉的酒杯以相同频率振动的趋势。类似地，可以使包含电能的电磁波谐振，并且只有当存在具有当前的谐振频率的接收设备时，被谐振的电能才能被直接输送。未被使用的剩余电能被重新吸收到电磁场中而不是被传播到空中，从而不同于其它电磁波，所述电能不影响周围的机器或者人。
发明内容
技术问题
同时，对无线充电方法的研究当前正在进行，但是针对以下各项的标准还没有被提出：无线充电次序、对于无线电力发送单元/接收单元的搜索、对于无线电力发送单元/接收单元之间的通信频率的选择、无线电力控制、对于匹配电路的选择、以及在一个充电循环中对于每个无线电力接收单元的通信时间分布等。特别地，存在对于针对这样的配置和程序的标准的需要：无线电力接收单元选择将接收无线电力的无线电力发送单元。
具体地，存在研发这样的技术的需要：当无线电力发送单元具有与布置在充电范围外面的无线电力接收单元的通信连接时，将相应的无线电力接收单元排除。
技术方案
已经做出本发明以解决至少上述问题和缺点，以及提供至少下述优点。因此，本发明的一方面提供确定形成交叉连接的无线电力接收单元和排除所确定的无线电力接收单元的无线电力发送单元及其控制方法。本发明的另一方面提供无线电力接收单元及其控制方法，在该控制方法中，无线电力发送单元确定形成交叉连接的无线电力接收单元。
根据本发明的一方面，提供了一种向无线电力接收单元发送充电电力的无线电力发送单元的控制方法。所述控制方法包括：从一个或多个无线电力接收单元接收第一信号；基于所接收的第一信号的接收强度，从所述一个或多个无线电力接收单元当中分类出(classifying)要与之通信的无线电力接收单元；发送具有预定电平的无线传输电力；从所分类出的无线电力接收单元接收包括所分类出的无线电力接收单元的电压信息的第二信号；以及基于所述无线传输电力和第二信号的电压信息，与所分类出的无线电力接收单元当中的至少一个无线电力接收单元通信。
根据本发明的另一方面，提供了一种向无线电力接收单元发送充电电力的无线电力发送单元。所述无线电力发送单元包括：通信单元，从一个或多个无线电力接收单元接收第一信号；控制器，其基于所接收的第一信号的接收强度，从所述一个或多个无线电力接收单元当中分类出要与之通信的无线电力接收单元；和电力发送器，其发送具有预定电平的无线传输电力，其中，所述通信单元从第一分类出的无线电力接收单元接收包括第一分类出的无线电力接收单元的电压信息的第二信号，并且所述控制器被配置为基于所述无线传输电力和第二信号的电压信息，与所分类出的无线电力接收单元当中的至少一个无线电力接收单元通信。
发明的有益效果
本发明有可能防止由于交叉连接导致的无线电力发送单元的浪费电力(wasterpower)。另外，可以防止由于交叉连接而导致过电力被施加在无线电力接收单元的状况。
虽然已经参考本发明的某些示范性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以在这里进行各种形式和细节上的改变，而不脱离如所附权利要求定义的本发明的精神和范围。因此，各种修改的实施方式可以被做出，而不脱离所附权利要求中要求保护的本发明的实质，并且修改的实施方式不应该与本发明的技术构想或者构思分开地解释。
附图说明
从以下结合附图的详细描述，本发明的以上及其它方面、特征和优点将更加清楚，其中：
图1示出了用于描述无线充电系统的总体操作的构思；
图2是根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的框图；
图3是详细地示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的框图；
图4是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的操作的流程图；
图5是示出根据本发明的另一个实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的操作的流程图；
图6是关于由无线电力发送单元施加的电量的x坐标的图形；
图7是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元的控制方法的流程图；
图8是关于根据图7的实施例的由无线电力发送单元施加的电量的x轴的图形；
图9是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元的控制方法的流程图；
图10是关于根据图9的实施例的由无线电力发送单元施加的电量的x轴的图形；
图11是根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的框图；
图12A是示出根据本发明的实施例的无线电力接收单元的控制方法的流程图；
图12B是用于描述根据本发明的实施例的无线电力发送单元的控制方法的流程图；
图13是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的操作的流程图；
图14是根据本发明的实施例的无线电力接收单元的通信单元和外围组件的框图；
图15A是示出根据本发明的实施例的无线电力接收单元的控制方法的流程图；
图15B是示出根据本发明的实施例的无线电力接收单元的控制方法的流程图；
图15C是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元的控制方法的流程图；
图16A和图16B是根据本发明的实施例的无线电力接收单元和无线电力发送单元的控制方法的流程图；
图17示出用于描述交叉通信的构思(concept)；
图18示出用于描述无线电力发送单元和无线电力接收单元之间的布置关系的构思；
图19是示出根据本发明的实施例的确定交叉连接的无线电力接收单元的方法的流程图；
图20A是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元的传输电力的改变的图形；
图20B是示出根据本发明的实施例的无线电力接收单元的电压的改变的图形；
图21是示出根据本发明的另一个实施例的确定交叉连接的无线电力接收单元的方法的流程图；
图22是示出根据本发明的实施例的来自无线电力接收单元的信号的强度的图形；以及
图23是示出根据本发明的另一个实施例的确定交叉连接的无线电力接收单元的方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参考附图详细描述本发明的各种实施例。应该注意到，在附图中，附图的相同组件始终由相同的参考标号指定。在下面的对本发明的描述中，当合并于此的对熟知功能和配置的详细描述可能使得本发明的主题不清楚时，将省略该描述。
图1示出了描述无线充电系统的一般操作的构思。如图1中所示，无线充电系统包括无线电力发送单元100和一个或多个无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n。
无线电力发送单元100向一个或多个无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n分别地无线地发送电力1-1、1-2、...、和1-n。更具体地说，无线电力发送单元100可以仅仅向已经通过预定的认证程序进行了认证的无线电力接收单元无线地发送电力1-1、1-2、...、和1-n。
无线电力发送单元100与无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n形成电连接。例如，无线电力发送单元100以电磁波的形式向无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n发送无线电力。
同时，无线电力发送单元100可以与无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n执行双向通信。无线电力发送单元100和无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n可以处理或者发送包括预定帧的分组2-1、2-2、...、和2-n。所述帧将在下面被更详细地描述。特别地，无线电力接收单元可以是移动通信终端、PDA、PMP、智能电话、等等。
无线电力发送单元100向多个无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n无线地提供电力。例如，无线电力发送单元100通过谐振方案向一个或多个无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n发送电力。当无线电力发送单元100采用谐振方案时，最好是无线电力发送单元100和一个或多个无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n之间的距离小于或等于30米。另外，当无线电力发送单元100采用电磁感应方案时，最好是无线电力发送单元100和多个无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n之间的距离小于或等于10厘米。
无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n从无线电力发送单元100接收无线电力以便为其中的电池充电。另外，无线电力接收单元110-1、110-2、...、和110-n向无线电力发送单元100发送用于请求无线电力传输的信号、无线电力接收所需的信息、无线电力接收单元的状态信息、或者无线电力发送单元100的控制信息。关于所发送的信号的信息将在下面被更详细地描述。
另外，无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n可以向无线电力发送单元100发送指示无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n中的每一个的充电状态的消息。
无线电力发送单元100可以包括诸如显示器的显示装置，并且基于从无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n中的每一个接收的消息来显示无线电力接收单元110-1、110-2、和110-n中的每一个的状态。另外，无线电力发送单元100还可以显示直到无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n中的每一个被完全充电为止预期要花费的时间。
无线电力发送单元100可以向无线电力接收单元110-1、110-2、…、和110-n中的每一个发送用于禁用无线充电功能的控制信号。已经从无线电力发送单元100接收到无线充电功能的禁用控制信号的无线电力接收单元将无线充电功能禁用。
图2是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的框图。
如图2中所示，无线电力发送单元200包括电力发送器211、控制器212、和通信单元213。另外，无线电力接收单元250包括电力接收器251、控制器252、和通信单元253。
电力发送器211供应无线电力发送单元200所要求的电力，并且向无线电力接收单元250无线地提供电力。这里，电力发送器211可以以交流(AC)波的形式提供电力，并且还可以在以直流(DC)波的形式提供电力的同时通过使用逆变器将DC波转换成AC波，以便以AC波的形式提供电力。电力发送器211可以以嵌入式电池的形式来实施或者以电力接收接口的形式来实施，以便从电力发送器211的外面接收电力以及向其它组件供应电力。本领域技术人员将容易地理解，只要电力发送器211能够供应恒定AC波的电力，那么电力发送器211就不受限制。
此外，电力发送器211可以以电磁波的形式向无线电力接收单元250供应AC波。电力发送器211还可以包括谐振电路，从而得到预定电磁波的发送或者接收。当通过谐振电路实施电力发送器211时，谐振电路的环形线圈的电感L可以被改变。本领域技术人员将容易地理解，只要电力发送器211能够发送和接收电磁波，那么电力发送器211就不受限制。
控制器212控制无线电力发送单元200的总体操作。控制器212可以通过使用进行控制和从存储单元(未示出)进行读取所需的算法、程序、或者应用，来控制无线电力发送单元200的总体操作。控制器212可以以CPU、微处理器、小型计算机等等的形式来实施。控制器212的操作将在下面被详细描述。
通信单元213以特定的方式与无线电力接收单元250通信。通信单元213通过使用例如近场通信(NFC)方案、Zigbee通信方案、红外线通信方案、可见射线通信方案、蓝牙通信方案、低功耗蓝牙(BLE)方案等等来与无线电力接收单元250的通信单元253通信。此外，通信单元213可以使用CSMA/CA算法。同时，上述的通信方案仅仅是示例，并且本发明的范围不被由通信单元213执行的特定通信方案所限制。
另外，通信单元213可以发送用于提供无线电力发送单元200的信息的信号。这里，通信单元213可以单播、多播、或者广播所述信号。表1示出根据本发明的实施例的从无线电力发送单元200发送的信号的数据结构。无线电力发送单元200可以发送在每个预设时段上具有以下帧的信号，并且所述信号可以在下文中被称为通知信号。
表1
[表1]
表1中的帧类型是指指示信号的类型的字段，并且指示相应的信号是通知信号。协议版本字段是指示通信方案的协议的类型的字段，并且可以被分配，例如，4比特。序号字段是指示相应的信号的顺序次序的字段，并且可以被分配，例如，1字节。例如，所述序号可以针对每个信号发送/接收步骤增加一。网络ID字段是指示无线电力发送单元200的网络ID的字段，并且可以被分配，例如，1字节。进行报告的Rx(调度掩模)字段是指示用于向无线电力发送单元200提供报告的无线电力接收单元的字段，并且可以被分配，例如，1字节。表2示出根据本发明的实施例的进行报告的Rx(调度掩模)字段。
表2
[表2]
在表2中，Rx1到Rx8可以对应于第一到第八无线电力接收单元(PRU#1～PRU#8)。进行报告的Rx(调度掩模)字段可以被实施为使得具有调度掩模号1的无线电力接收单元提供报告，而具有调度掩模号0的无线电力接收单元不提供报告。
保留字段是被保留以便在将来被使用的字段，并且可以被分配，例如，5字节。Rx数目字段是指示位于接近无线电力发送单元200的无线电力接收单元的数目的字段，并且可以被分配，例如，3比特。
通信单元213从无线电力接收单元250接收电力信息。这里，所述电力信息可以包括以下各项中的至少一个：无线电力接收单元250的容量、电池的剩余量、充电次数、使用量、电池容量、以及电池的比例。另外，通信单元213可以发送控制充电功能的信号以控制无线电力接收单元250的充电功能。控制充电功能的信号可以是控制特定无线电力接收单元250的无线电力接收器251以便启用或者禁用充电功能的控制信号。更具体地说，电力信息可以包括关于以下各项的信息：无线充电终端的插入、从独立(SA)模式向非独立(NSA)模式的过渡、错误状态释放等等。
通信单元213可以从另一个无线电力发送单元(未示出)以及无线电力接收单元250接收信号。例如，通信单元213可以从另一无线电力发送单元接收上述表1中的帧的通知信号。
同时，在图2中，示出了电力发送器211和通信单元213被配置为不同的硬件，并且无线电力发送单元200以带外的方式进行通信，但是这仅仅是示例。在本发明中，电力发送器211和通信单元213可以实施为单一硬件设备，从而无线电力发送单元200以带内方式来执行通信。
无线电力发送单元200和无线电力接收单元250发送和接收各种信号。因此，无线电力接收单元250进入由无线电力发送单元200管理的无线电力网络，并且通过无线电力发送和接收来执行充电过程。上述的过程将在下面被更详细地描述。
图3是详细地示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的框图。
如图3中所示，无线电力发送单元200包括电力发送器211、控制器/通信单元(或者MCU&带外信令单元)212/213、驱动器(或者电源单元)214、放大器215、和匹配单元216。无线电力接收单元250包括电力接收器251、控制器/通信单元(或者MCU&带外信令单元)252/253、整流器254、DC/DC转换器255、开关单元256、和负载单元257。
驱动器214输出具有预设电压值的DC电力。由驱动器214输出的DC电力的电压值可以由控制器/通信单元212/213控制。
从驱动器214输出的DC电力被输出到放大器215。放大器215将所述DC电力放大预设增益。另外，放大器215基于从控制器/通信单元212/213输入的信号来将DC电力转换为AC电力。因此，放大器215向匹配单元216输出AC电力。
匹配单元216执行阻抗匹配。例如，匹配单元216调整从匹配单元216观察到的阻抗，以便将输出功率控制为高效(high efficiency)或者高输出功率。匹配单元216基于控制器/通信单元212/213的控制来调整阻抗。匹配单元216可以包括线圈和电容器中的至少一个。控制器/通信单元212/213控制与所述线圈和电容器中的至少一个的连接状态，并且因此执行阻抗匹配。
电力发送器211向电力接收器251发送输入的AC电力。电力发送器211和电力接收器251可以通过具有相同谐振频率的谐振电路来实施。例如，谐振频率可以被确定为6.78兆赫。
同时，控制器/通信单元212/213与无线电力接收单元250的控制器/通信单元252/253通信，并且利用，例如双向2.4千兆赫频率，来执行通信。
电力接收器251接收充电电力。
整流器254整流通过电力接收器251接收的DC电力形式的无线电力，并且可以以桥式二极管的形式来实施。DC/DC转换器255将整流后的电流转换成预定增益。例如，DC/DC转换器255转换整流后的电流，从而输出端259的电压变成5V。同时，可以为DC/DC转换器255的前端258预设能够被施加的电压的最小值和最大值。
开关单元256将DC/DC转换器255和负载单元257连接。开关单元256在控制器252的控制下维持接通/断开状态。当开关单元256处于接通状态时，负载单元257存储从DC/DC转换器255输入的转换后的电力。
图4是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的操作的流程图。如图4中所示，在步骤S401，无线电力发送单元400施加电力。当电力被施加时，在S402中，无线电力发送单元400配置环境。
在步骤S403，无线电力发送单元400进入省电模式。在省电模式中，无线电力发送单元400可以根据它们自己的周期来施加不同类型的用于检测的电力信标(powerbeacon)，所述电力信标将被参考图6更详细地描述。例如，在图4中，无线电力发送单元400可以在步骤S404和S405中施加检测电力信标，并且检测电力信标的电力值的大小可以不同。步骤S404和S405的检测电力信标的一部分或者全部可以具有驱动无线电力接收单元450的通信单元的足够电力。例如，无线电力接收单元450可以通过步骤S404和S405的检测电力信标的一部分或者全部来驱动通信单元，以便与无线电力发送单元400通信。在步骤S406中，以上状态可以被称为为零状态(null state)。
无线电力发送单元400通过无线电力接收单元450的布置来检测负载变化。在步骤S409中，无线电力发送单元400进入低电力模式。将参考图6更详细地描述低电力模式。同时，在步骤S409中，无线电力接收单元450基于从无线电力发送单元400接收的电力来驱动通信单元。
在步骤S410中，无线电力接收单元450向无线电力发送单元400发送电力发送单元(PTU)搜索信号。无线电力接收单元450可以基于BLE发送作为广告信号的PTU搜索信号。无线电力接收单元450可以周期性地发送PTU搜索信号或者直到预设时间到达时才发送PTU搜索信号，并且从无线电力发送单元400接收响应信号。
当从无线电力接收单元450接收到PTU搜索信号时，在步骤S411中，无线电力发送单元400发送电力接收单元(PRU)响应信号。PRU响应信号导致无线电力发送单元400和无线电力接收单元450之间的连接。
在步骤S412中，无线电力接收单元450发送PRU静态信号。PRU静态信号可以是指示无线电力接收单元450的状态并且请求加入由无线电力发送单元400管理的无线电力网络的信号。
在步骤S413中，无线电力发送单元400发送PTU静态信号。由无线电力发送单元400发送的PTU静态信号可以是指示无线电力发送单元400的能力的信号。
当无线电力发送单元400和无线电力接收单元450发送和接收PRU静态信号和PTU静态信号时，在步骤S414和步骤S415中，无线电力接收单元450周期性地发送PRU动态信号。PRU动态信号包括通过无线电力接收单元450测量的至少一个参数信息。例如，PRU动态信号可以包括无线电力接收单元450的整流器的后端的电压信息。在步骤S407中，无线电力接收单元450的状态被称为启动状态。
无线电力发送单元400在步骤S416可以进入电力传输模式，并且在步骤S417中发送与命令信号相对应的PRU命令信号以允许无线电力接收单元450被充电。在电力传输模式中，无线电力发送单元400发送充电电力。
由无线电力发送单元400发送的PRU命令信号可以包括用于启用/禁用无线电力接收单元450的充电的信息、和许可信息。可以在无线电力发送单元400改变无线电力接收单元450的状态时发送PRU命令信号，或者可以周期性地，例如，以250毫秒为周期，来发送PRU命令信号。无线电力接收单元450可以根据PRU命令信号改变配置，并且在步骤S418和S419中发送用于报告无线电力接收单元450的状态的PRU动态信号。由无线电力接收单元450发送的PRU动态信号可以包括关于无线电力接收单元的电压、电流、状态的信息以及温度中的至少一个。在步骤S421，无线电力接收单元450的状态被称为接通状态(on state)。
同时，PRU动态信号可以具有如下面的表3中所示的数据结构。
表3
[表3]
如表3中所示，PRU动态信号可以包括以下各项中的至少一个：可选字段信息；无线电力接收单元的整流器的后端的电压信息(‘Vrect’)；无线电力接收单元的整流器的后端的电流信息(‘Irect’)；无线电力接收单元的DC/DC转换器的后端的电压信息(‘Vout’)；无线电力接收单元的DC/DC转换器的后端的电流信息(‘Iout’)；温度信息(‘温度’)；无线电力接收单元的整流器的后端的最小电压值信息(‘Vrect min dyn’)；无线电力接收单元的整流器的后端的最优电压值信息(‘Vrect set dyn’)；无线电力接收单元的整流器的后端的最大电压值信息(‘Vrect high dyn’)；和警报信息(‘PRU警报’)。
所述警报信息(‘PRU alert’)可以具有如下面的表4中所示的数据结构。
表4
[表4]
如表4中所示，所述警报信息可以包括过电压、过电流、过温度、充电完成、旅行适配器(TA)检测、SA模式/NSA模式过渡、重新启动请求等等。
无线电力接收单元450接收PRU命令信号以执行充电。例如，当无线电力发送单元400具有为无线电力接收单元450充电的足够电力时，无线电力发送单元400发送用于启用充电的PRU命令信号。同时，PRU命令信号可以每当充电状态被改变时被发送。例如，可以每250毫秒发送PRU命令信号，或者当参数被改变时发送PRU命令信号。PRU命令信号可以被设置为在预设阈值内被发送，例如，在一秒内被发送，即使参数没有被改变。
同时，无线电力接收单元450检测错误的生成。在步骤S420，无线电力接收单元450向无线电力发送单元400发送警报信号。警报信号可以作为PRU动态信号或者PRU警报信号被发送。例如，无线电力接收单元450可以向无线电力发送单元400发送表3的反映错误状态的PRU警报字段。可替换地，无线电力接收单元450可以向无线电力发送单元400发送指示错误状态的单一PRU警报信号。当接收到警报信号时，在步骤S422，无线电力发送单元400可以进入闭锁故障模式。在步骤S423中，无线电力接收单元450可以进入零状态。
图5是示出根据本发明的另一个实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的操作的流程图。将参考图6更详细地描述图5的控制方法。图6是关于根据图5的实施例的由无线电力发送单元施加的电量的x轴的图形。
如图5中所示，在步骤S501，无线电力发送单元启动操作。另外，在步骤S503中，无线电力发送单元重置初始配置。在步骤S505，无线电力发送单元进入省电模式。省电模式可以对应于其中无线电力发送单元向电力发送器施加具有不同的量的电力的间隔。例如，省电模式可以对应于图6中的其中无线电力发送单元向电力发送器施加第二电力601和602以及第三电力611、612、613、614、和615的间隔。无线电力发送单元可以根据第二周期(period)周期性地施加第二电力601和602。当无线电力发送单元施加第二电力601和602时，所述施加在第二个周期继续。无线电力发送单元可以根据第三周期来周期性地施加第三电力611、612、613、614、和615。当无线电力发送单元施加第三电力611、612、613、614、和615时，所述施加在第三周期继续。同时，虽然图示了第三电力611、612、613、614、和615的电力值彼此不同，但是第三电力611、612、613、614、和615的电力值可以不同或者相同。
例如，无线电力发送单元可以输出第三电力611，然后输出具有相同大小的电量的第三电力612。如上所述，当无线电力发送单元输出具有相同大小的第三电力时，第三电力的电量可以具有能够用来检测最小的无线电力接收单元(例如，类别1的无线电力接收单元)的电量。
无线电力发送单元可以输出第三电力611，然后输出具有不同大小的电量的第三电力612。如上所述，当无线电力发送单元输出具有不同大小的第三电力时，第三电力的电量可以是能够被用来检测类别1到类别5的无线电力接收单元的电量。例如，当第三电力611具有能够被用来检测类别5的无线电力接收单元的电量时，第三电力612可以具有能够被用来检测类别3的无线电力接收单元的电量，而第三电力613可以具有能够被用来检测类别1的无线电力接收单元的电量。
同时，第二电力601和602可以是能够驱动无线电力接收单元的电力。更具体地说，第二电力601和602可以具有能够驱动无线电力接收单元的控制器和通信单元的电量。
无线电力发送单元分别根据第二周期和第三周期来向电力接收器施加第二电力601和602以及第三电力611、612、613、614、和615。当无线电力接收单元被布置在无线电力发送单元之上时，从无线电力发送单元的角度观察到的阻抗可以被改变。在第二电力601和602以及第三电力611、612、613、614、和615被施加的同时，无线电力发送单元检测所述阻抗的改变。例如，在第三电力615被施加的同时，无线电力发送单元可以检测所述阻抗的改变。因此，在步骤S507中，无线电力发送单元可以检测物体而不是无线电力接收单元。当在步骤S507中没有检测到物体时，无线电力发送单元返回步骤S505并且维持省电模式，在省电模式中不同的电力被周期性地施加。
同时，当存在阻抗改变并且因此在步骤S507中检测到物体时，无线电力发送单元在步骤S509中进入低电力模式。低电力模式是其中无线电力发送单元施加具有能够用来驱动无线电力接收单元的控制器和通信单元的电量的驱动电力的模式。例如，在图6中，无线电力发送单元向电力发送器施加驱动电力620。无线电力接收单元接收驱动电力620以驱动控制器和通信单元。无线电力接收单元基于驱动电力620根据预定的方案执行与无线电力发送单元的通信。例如，无线电力接收单元可以发送/接收认证所需的数据，并且基于所述数据来加入由无线电力发送单元管理的无线电力网络。然而，当杂物(异物等)取代无线电力接收单元被布置在无线电力发送单元上时，数据发送/接收不能被执行。因此，在步骤S511中，无线电力发送单元确定所布置的物体是否是杂物(或异物)。例如，当无线电力发送单元在预设时间内没有从所述物体接收到响应时，无线电力发送单元将所述物体确定为杂物。
当在步骤S511中所述物体被确定为杂物时，无线电力发送单元进入闭锁故障模式。当在步骤S511中所述物体没有被确定为杂物时，无线电力发送单元在步骤S519中执行加入步骤。例如，无线电力发送单元可以根据图6中的第一周期来周期性地施加第一电力631到634。在施加第一电力的同时，无线电力发送单元可以检测阻抗的改变。例如，当所述杂物被移除时，阻抗的改变可以被检测到，并且无线电力发送单元可以确定所述杂物已经被移除。可替换地，当所述杂物没有被移除时，无线电力发送单元没有检测到阻抗改变，并且可以确定所述杂物没有被移除。当所述杂物没有被移除时，无线电力发送单元可以输出灯和警告声音中的至少一个，以通知用户无线电力发送单元的状态是错误状态。因此，无线电力发送单元可以包括输出灯和警告声音中的至少一个的输出单元。
当在步骤S515中确定所述杂物还没有被移除时，无线电力发送单元返回步骤S513并且维持闭锁故障模式。当在步骤S515中确定所述杂物已经被移除时，无线电力发送单元在步骤S517中再次进入省电模式。例如，无线电力发送单元施加图6的第二电力651和652和第三电力661到665。
如上所述，当杂物取代无线电力接收单元被布置在无线电力发送单元上时，无线电力发送单元进入闭锁故障模式。另外，无线电力发送单元通过检查基于闭锁故障模式中施加的电力的阻抗改变，来确定是否移除所述杂物。也就是说，图5和图6的实施例中的进入闭锁故障模式的条件可以是杂物在无线电力发送单元上的布置。同时，无线电力发送单元可以具有除了杂物的布置之外的各种闭锁故障模式进入条件。例如，无线电力发送单元可以与所布置的无线电力接收单元交叉连接，并且可以在上述情况下进入闭锁故障模式。
因此，当交叉连接被生成时，无线电力发送单元被要求返回初始状态并且无线电力接收单元被要求移除。无线电力发送单元可以将交叉连接设置为闭锁故障模式进入条件，其中，布置在另一无线电力发送单元上的无线电力接收单元通过交叉连接来加入无线电力网络。将参考图7描述当包括交叉连接的错误被生成时无线电力发送单元的操作。
图7是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元的控制方法的流程图。将参考图8更详细地描述图7的控制方法。图8是关于根据图7的实施例的由无线电力发送单元施加的电量的x轴的图形。
在步骤S701，无线电力发送单元启动操作。另外，在步骤S703中，无线电力发送单元重置初始配置。在步骤S705中，无线电力发送单元再次进入省电模式。省电模式可以是其中无线电力发送单元向电力发送器施加具有不同的量的电力的间隔。例如，省电模式可以对应于图8中的其中无线电力发送单元向电力发送器施加第二电力801和802和第三电力811、812、813、814、和815的间隔。无线电力发送单元可以根据第二周期(period)周期性地施加第二电力801和802。当无线电力发送单元施加第二电力801和802时，所述施加在第二个周期继续。无线电力发送单元可以根据第三周期来周期性地施加第三电力811、812、813、814、和815。当无线电力发送单元施加第三电力811、812、813、814、和815时，所述施加在第三周期继续。同时，虽然图示了第三电力811、812、813、814、和815的电力值彼此不同，但是第三电力811、812、813、814、和815的电力值可以不同或者相同。
同时，第二电力801和802可以是能够驱动无线电力接收单元的电力。更具体地说，第二电力601和602可以具有能够驱动无线电力接收单元的控制器和通信单元的电量。
无线电力发送单元分别根据第二周期和第三周期来向电力接收器施加第二电力801和802以及第三电力811、812、813、814、和815。当无线电力接收单元被布置在无线电力发送单元之上时，从无线电力发送单元的角度观察到的阻抗可以被改变。在第二电力801和802以及第三电力811、812、813、814、和815被施加的同时，无线电力发送单元检测阻抗变化。例如，在第三电力815被施加的同时，无线电力发送单元可以检测所述阻抗的改变。因此，在步骤S707中，无线电力发送单元可以检测物体而不是无线电力接收单元。当在步骤S707中没有检测到物体时，无线电力发送单元返回步骤S705并且维持省电模式，在省电模式中不同的电力被周期性地施加。
同时，当阻抗被改变并且因此在步骤S707中检测到物体时，无线电力发送单元在步骤S709中进入低电力模式。低电力模式是其中无线电力发送单元施加具有能够用来驱动无线电力接收单元的控制器和通信单元的电量的驱动电力的模式。例如，在图8中，无线电力发送单元向电力发送器施加驱动电力820。无线电力接收单元接收驱动电力820以驱动控制器和通信单元。无线电力接收单元基于驱动电力820根据预定的方案执行与无线电力发送单元的通信。例如，无线电力接收单元可以发送/接收认证所需的数据，并且基于所述数据来加入由无线电力发送单元管理的无线电力网络。
此后，在步骤S711，无线电力发送单元进入其中充电电力被发送的电力传输模式。例如，无线电力发送单元施加充电电力821并且该充电电力被发送到无线电力接收单元，如图8中所示。
在步骤S713中，无线电力发送单元确定在电力传输模式中是否生成错误。所述错误可以是杂物被布置在无线电力发送单元上、交叉连接、过电压、过电流、过温度、等等。无线电力发送单元可以包括感测单元，其测量过电压、过电流、过温度等等。例如，无线电力发送单元测量参考位置处的电压或者电流。当所测量的电压或者电流大于阈值时，确定过电压或者过电流的条件被满足。可替换地，无线电力发送单元可以包括温度感测装置，并且所述温度感测装置测量无线电力发送单元的参考位置处的温度。当参考位置处的温度大于阈值时，无线电力发送单元确定过温度的条件被满足。
虽然已经在图8的这个实施例中示出了因为杂物被额外地布置在无线电力发送单元上而生成了错误，但是这样的错误不限于此，并且本领域技术人员将容易地理解，无线电力发送单元针对杂物的布置、交叉连接、过电压、过电流、和过温度通过相似的过程来进行操作。
当在步骤S713中没有生成错误时，无线电力发送单元返回步骤S711并且维持电力传输模式。同时，当在步骤S713中错误被生成时，无线电力发送单元在步骤S715中进入闭锁故障模式。例如，无线电力发送单元施加第一电力831到835，如图8中所示。另外，无线电力发送单元可以在闭锁故障模式期间输出包括灯和警告声音中的至少一个的错误生成显示。当在步骤S717中确定所述杂物还没有被移除时，无线电力发送单元返回步骤S715并且维持闭锁故障模式。同时，当在步骤S717中确定所述杂物已经被移除时，无线电力发送单元在步骤S719中再次进入省电模式。例如，无线电力发送单元施加图8的第二电力851和852以及第三电力861到865。在以上描述中，已经讨论了在无线电力发送单元发送充电电力的同时错误被生成的情况下的操作。以下，将描述无线电力发送单元上的多个无线电力接收单元接收充电电力的情况下的操作。
图9是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元的控制方法的流程图。将参考图10更详细地描述图9的控制方法。图10是关于根据图9的实施例的由无线电力发送单元施加的电量的x轴的图形。
如图9中所示，在步骤S901，无线电力发送单元向第一无线电力接收单元发送充电电力。另外，在步骤S903中，无线电力发送单元允许第二无线电力接收单元额外地加入无线电力网络。在步骤S905，无线电力发送单元向第二无线电力接收单元发送充电电力。更具体地说，无线电力发送单元向电力接收器施加第一无线电力接收单元和第二无线电力接收单元所需的充电电力的总和。
图10示出了步骤S901到S905的实施例。例如，无线电力发送单元维持省电模式，在省电模式中第二电力1001和1002以及第三电力1011到1015被施加。此后，无线电力发送单元检测第一无线电力接收单元并且进入低电力模式，在低电力模式中被施加在第一无线电力接收单元以进行检测的检测电力1020被维持。接下来，无线电力发送单元进入电力传输模式，在电力传输模式中第一充电电力1030被施加。无线电力发送单元检测第二无线电力接收单元并且允许第二无线电力接收单元加入无线电力网络。另外，无线电力发送单元施加具有与第一无线电力接收单元和第二无线电力接收单元所需的电量的总和相对应的电量的第二充电电力1040。
回头参考图9，在步骤S907中，无线电力发送单元检测错误生成，而在步骤S905中，充电电力被发送到第一和第二无线电力接收单元两者。如上所述，所述错误可以是杂物在无线电力发送单元上的布置、交叉连接、过电压、过电流、过温度、等等。当在步骤S907中错误没有被生成时，无线电力发送单元返回步骤S905并且维持第二充电电力1040的施加。
同时，当在步骤S907中错误被生成时，无线电力发送单元在步骤S909中进入闭锁故障模式。例如，无线电力发送单元可以根据图10中的第一周期施加第一电力1051到1055。在步骤S911中，无线电力发送单元确定第一无线电力接收单元和第二无线电力接收单元两者是否已经被移除。例如，在施加第一电力1051到1055的同时，无线电力发送单元可以检测阻抗的改变。无线电力发送单元基于阻抗是否被返回到初始值来确定第一无线电力接收单元和第二无线电力接收单元两者是否已经被移除。当在步骤S911中确定第一无线电力接收单元和第二无线电力接收单元两者都已经被移除时，无线电力接收单元在步骤S913中进入省电模式。例如，无线电力发送单元分别根据第二周期和第三周期来施加第二电力1061和1062以及第三电力1071到1075。
如上所述，即使当无线电力发送单元向至少一个无线电力接收单元施加充电电力时，无线电力发送单元也可以在错误被生成时确定无线电力接收单元或者杂物是否被容易地移除。
图11是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的框图。
无线电力发送单元1100包括通信单元1110、功率放大器(PA)1120、和谐振器1130。无线电力接收单元1150包括通信单元1151、应用处理器(AP)1152、电力管理集成电路(PMIC)1153、无线电力集成电路(WPIC)1154、谐振器1155、接口电力管理(IFPM)IC 1157、旅行适配器(TA)1158、和电池1159。
通信单元1110基于预定方案(例如，BLE方案)与通信单元1151通信。例如，无线电力接收单元1150的通信单元1151向无线电力发送单元1100的通信单元1110发送具有如表3中所示的数据结构的PRU动态信号。如上所述，PRU动态信号可以包括无线电力接收单元1150的电压信息、电流信息、温度信息、和警报信息中的至少一个。
基于所接收的PRU动态信号，从功率放大器1120输出的电力值可以被调整。例如，当过电压、过电流、和过温度被施加在无线电力接收单元1150时，从功率放大器1120输出的电力值被减小。另外，当无线电力接收单元1150的电压或者电流小于预设值时，从功率放大器1120输出的电力值被增大。
来自谐振器1130的充电电力可以被无线地发送到谐振器1155。
WPIC 1154对接收自谐振器1155的充电电力进行整流，并且执行DC/DC转换。WPIC1154通过使用转换后的电力来驱动通信单元1151或者为电池1159充电。
同时，有线充电终端可以被插入旅行适配器1158中。诸如30针连接器(30-pinconnector)或者通用串行总线(USB)连接器的有线充电终端可以被插入旅行适配器1158中，并且旅行适配器1158接收从外部电源供应的电力以便为电池1159充电。
IFPM 1157处理从有线充电终端施加的电力，并且向电池1159和PMIC1153输出处理后的电力。
PMIC 1153无线地管理接收的电力、通过线缆接收的电力、以及被施加在无线电力接收单元1150的组件中的每一个的电力。AP 1152从PMIC 1153接收电力信息，并且控制通信单元1151发送用于报告所述电力信息的PRU动态信号。
同时，旅行适配器1158可以连接至节点1156，其中节点1156连接至WPIC 1154。当有线充电连接器被插入旅行适配器1158中时，预设电压(例如，5V)可以被施加在节点1156。无线电力IC 1154监视施加在节点1156的电压以确定旅行适配器是否被插入。
图12A是示出根据本发明的实施例的无线电力接收单元的控制方法的流程图。
在步骤S1201中，无线电力接收单元1150从无线电力发送单元1100无线地接收充电电力。在步骤S1203中，无线电力接收单元1150检测有线充电终端是否被插入旅行适配器中。例如，无线电力接收单元1150确定施加在旅行适配器的后端的电压是否是预设电压值，以确定有线充电终端是否被插入。
当在步骤S1203中确定有线充电终端被插入时，无线电力接收单元1150在步骤S1205中向无线电力发送单元1100发送指示有线充电终端的插入的信号。例如，无线电力接收单元1150向无线电力发送单元1100发送指示表3的PRU警报字段中的TA检测(3)的PRU动态信号。可替换地，无线电力接收单元1150可以向无线电力发送单元1100发送指示有线充电终端的插入的信号，作为与PRU动态信号分开的信号。同时，无线电力接收单元1150可以通过释放与谐振器1155的连接来停止无线充电。
图12B是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元的控制方法的流程图。
在步骤S1211，无线电力发送单元1100向无线电力接收单元1150无线地发送充电电力。在步骤S1213，无线电力发送单元从无线电力接收单元1150接收指示有线充电终端被插入旅行适配器中的信号。当在步骤S1213中接收到指示有线充电终端的插入的信号时，在步骤S1215，无线电力发送单元1100控制充电电力的量。例如，无线电力发送单元1100可以执行控制，以便通过将充电电力的量调整为0来不发送充电电力。
根据以上描述，当无线电力接收单元1150执行有线充电时，停止无线充电，并且防止过电流被施加。
图13是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元和无线电力接收单元的操作的流程图。
在步骤S1301，无线电力发送单元1100向无线电力接收单元1150发送充电启动命令信号。响应于所述信号，在步骤S1302，无线电力接收单元1150通过控制负载开关处于接通状态来执行无线充电。无线电力接收单元1150在步骤S1303中发送PRU动态信号，并且无线电力发送单元1100在步骤S1304中接收和分析所述PRU动态信号。因此，无线电力发送单元1100识别诸如无线电力接收单元1150的电压、电流、温度的信息以及诸如有线充电终端插入的无线充电环境变化。
同时，用户可以将有线充电终端插入无线电力接收单元1150中，并且无线电力接收单元1150在步骤S1305中检测所述插入。在步骤S1306中，无线电力接收单元1150确定有线或无线电力是否被提供。当在步骤S1306中有线和无线电力两者都没有被提供时，无线电力发送单元1100可以在步骤S1307中进入低电力模式。当在步骤S1306中确定有线充电和无线充电两者都被执行时，在步骤S1308中，无线电力接收单元1150的IFPM 1157通过释放与谐振器1155的连接来停止无线充电。
在步骤S1309中，无线电力接收单元1150向通信单元1151输出有线充电终端插入检测(＝TA(旅行适配器)检测)，并且在步骤S1310中，通信单元1151向无线电力发送单元1100发送有线充电终端插入检测(＝TA检测)信号。在步骤S1311中，无线电力发送单元1100根据有线充电终端插入检测信号来控制充电电力。例如，无线电力发送单元1100执行控制，以便通过将充电电力调整为0来停止无线充电。
在步骤S1312中，无线电力发送单元1100指令不接收电力，并且在步骤S1313向无线电力接收单元1150发送负载开关断开信号。无线电力接收单元1150接收所述负载开关断开信号以在步骤S1314中控制负载开关处于断开状态。
在步骤S1315中，无线电力接收单元1150周期性地发送PRU动态信号。在步骤S1316中，无线电力发送单元1100接收和分析PRU动态信号。
同时，在步骤S1317，无线电力接收单元1150检测到有线充电终端插入已经被释放。例如，无线电力接收单元1150通过检测施加在旅行适配器1158的后端的电压的改变来检测有线充电终端插入的释放。在步骤S1318，无线电力接收单元1150向无线电力发送单元1100发送有线充电终端插入释放检测信号。例如，无线电力接收单元1150将有线充电终端插入释放检测信号作为PRU动态信号或者单一信号来发送。在步骤S1319，无线电力发送单元1100通过分析所述PRU动态信号或者所述单一信号，而检测到有线充电终端插入被从无线电力接收单元1150释放。
在步骤S1320，无线电力发送单元1100向无线电力接收单元1150发送负载开关接通信号，并且在步骤S1321中，无线电力接收单元1150接收所述负载开关接通信号以控制负载开关处于接通状态。同时，无线电力发送单元1100通过重新控制充电电力来执行无线充电，并且无线电力接收单元1150通过控制负载开关处于接通状态来执行无线充电。
根据以上描述，无线电力发送单元1100检测有线充电终端被插入无线电力接收单元1150或者被从无线电力接收单元1150移除。无线电力发送单元可以通过根据有线充电终端的插入或者移除来控制充电电力，以防止电力浪费以及防止过量电力被施加在无线电力接收单元1150。
图14是根据本发明的实施例的无线电力接收单元的通信单元和外围组件的框图。
如图14中所示，无线电力接收单元1150的通信单元1151包括随机存取存储器(RAM)1161和只读存储器(ROM)1162。通信单元1110基于预定方案(例如，BLE方案)与无线电力发送单元1100通信。因此，预定通信方案的堆栈，例如，BLE堆栈，被加载到通信单元1151的RAM 1161。通信单元1151从AP 1152接收BLE堆栈以便将该BLE堆栈加载到RAM 1161。如上所述，通信单元1151从AP 1152接收预定通信方案的堆栈以便将所述堆栈加载到RAM 1161的模式被称为非独立(NSA)模式。
同时，在电池1159被放电之后，无线电力接收单元1150可以被布置在无线电力发送单元1100上。因为无线电力接收单元1150的电池1159被放电，所以AP 1152不能被驱动。
无线电力接收单元1150可以通过接收电力检测信标来驱动无线电力接收单元1150的通信单元1151。然而，如上所述，因为AP 1152不被驱动，所以通信单元1151不能从AP1152接收预定通信方案的堆栈。通信单元1151可以将预定通信方案的堆栈存储在ROM 1162中，并且通过使用存储在ROM1162中的预定通信方案的堆栈来与无线电力发送单元1100通信。如上所述，其中通信单元1151通过使用存储在ROM 1162中的预定通信方案的堆栈来执行通信的模式被称为独立(SA)模式。
图15A是示出根据本发明的实施例的无线电力接收单元的控制方法的流程图。
在步骤S1501，无线电力接收单元1150通过对电池1159放电来关断电力。因此，无线电力接收单元1150在步骤S1503中从无线电力发送单元1100接收能够驱动通信单元1151的第一电力，并且通过使用第一电力来驱动通信1151。在步骤S1505中，无线电力接收单元1150进入SA模式，例如，从ROM1162加载BLE堆栈。在步骤S1507中，无线电力接收单元1150的通信单元1151通过使用所加载的BLE堆栈来与无线电力发送单元1100通信。
图15B是示出根据本发明的实施例的无线电力接收单元的控制方法的流程图。
无线电力接收单元1150在以SA模式操作的同时执行无线充电。基于无线充电，在步骤S1511中，无线电力接收单元1150开启电池1159和AP 1152。在步骤S1513，无线电力接收单元1150将SA模式切换到NSA模式。在步骤S1515中，无线电力接收单元1150向无线电力发送单元1100发送模式过渡检测信号。在步骤S1517中无线电力接收单元1150从AP 1152加载BLE堆栈并且在步骤S1519中重新启动与无线电力发送单元1100的通信。
图15C是示出根据本发明的实施例的无线电力发送单元的控制方法的流程图。
在步骤S1521中，无线电力发送单元1100向无线电力接收单元1150发送充电电力。在步骤S1523中，无线电力发送单元1100从无线电力接收单元1150接收从SA模式到NSA模式的过渡检测信号。在步骤S1525中，无线电力发送单元1100在预设的等待时间里备用。例如，当无线电力发送单元1100在一秒里没有从无线电力接收单元1150接收到信号时，无线电力发送单元1100可以被设置为将无线电力接收单元1150从无线电力网络排除。然而，当无线电力发送单元1100从无线电力接收单元1150接收到从SA模式到NSA模式的过渡检测信号时，即使在预设的等待时间里没有从无线电力接收单元1150接收到所述信号，无线电力发送单元1100也不将无线电力接收单元1150从无线电力网络排除。
当预设的等待时间到达时，在步骤S1527中，无线电力发送单元1100再次与无线电力接收单元1150通信。
根据以上描述，当无线电力接收单元1150将SA模式切换为NSA模式时，与无线电力发送单元1100的通信可以在预定时间内被断开连接。然而，即使在预设的等待时间里没有从无线电力接收单元1150接收到信号，无线电力发送单元1100通过接收从SA模式到NSA模式的过渡信号而不将无线电力接收单元1150从无线电力网络排除。因此，由无线电力接收单元的模式过渡引起的无意的错误可以被防止。
根据以上描述，无线电力发送单元1100可以检测无线电力传输环境中的改变，诸如模式过渡，并且不将无线电力接收单元1150从无线电力网络排除。
图16A和图16B是根据本发明的实施例的无线电力接收单元和无线电力发送单元的控制方法的流程图。
参考图16A，在步骤S1601，无线电力接收单元1150检测错误。所述错误是指无线电力接收单元1150的过电流、过电压、和过温度中的至少一个的生成。在步骤S1603中，无线电力接收单元1150向无线电力发送单元1100发送指示所述错误的生成的错误信号。
在步骤S1605中，无线电力接收单元1150确定错误状态是否被释放。当在步骤S1605中确定错误状态被释放时，在步骤S1607中，无线电力接收单元1150向无线电力发送单元1100发送充电重新启动请求信号。在步骤S1609中，无线电力接收单元1150从无线电力发送单元1100接收充电电力以便重新启动充电。充电重新启动请求信号可以被写作表3的PRU动态信号的PRU警报字段中的重新启动请求(1)，并且被发送。可替换地，充电重新启动请求信号可以作为单一信号被发送。
参考图16B，在步骤S1611，无线电力发送单元1100向无线电力接收单元1150发送充电电力。假定由无线电力发送单元1100发送到无线电力接收单元1150的充电电力具有第一电力值。同时，在步骤S1613中，无线电力发送单元1100确定是否从无线电力接收单元1150接收到错误信号。当在步骤S1613中接收到错误信号时，在步骤S1615中，无线电力发送单元1100将充电电力从第一电力值调整为第二电力值。第二电力值可以小于第一电力值，并且具有相对较小的值的充电电力可以被发送，直到错误状态被释放。
同时，在步骤S1617中，无线电力发送单元1100确定是否从无线电力接收单元1150接收到充电重新启动请求信号。当在步骤S1617中接收到充电重新启动请求信号时，在步骤S1619中，无线电力发送单元1100再次将充电电力从第一电力值调整为第二电力值，并且向无线电力接收单元1150发送充电电力。因此，当错误状态被释放时，充电电力被恢复并且然后被发送。
根据以上描述，无线电力发送单元1100能够检测诸如错误状态生成和错误状态释放的无线电力传输环境变化，并且根据所述检测来控制充电电力值，以高效地执行无线充电。
图17示出用于描述交叉连接的构思。在图17中，第一无线电力发送单元TX1和第二无线电力发送单元TX2被部署(dispose)。另外，第一无线电力接收单元RX1被部署在第一无线电力发送单元TX1上，而第二无线电力接收单元RX2被部署在第二无线电力发送单元TX2上。这里，第一无线电力发送单元TX1向位于第一无线电力发送单元TX1上的或者靠近第一无线电力发送单元TX1的第一无线电力接收单元RX1发送电力。此外，第二无线电力发送单元TX2向位于第二无线电力发送单元TX2上的或者靠近第二无线电力发送单元TX2的第二无线电力接收单元RX2发送电力。因此，最好是第一无线电力发送单元TX1与第一无线电力接收单元RX1执行通信，而第二无线电力发送单元TX2与第二无线电力接收单元RX2执行通信。然而，根据通信距离的增加，第一无线电力接收单元RX1可能订阅(subscribe to)由第二无线电力发送单元TX2控制的无线电力网络，而第二无线电力接收单元RX2可能订阅由第一无线电力发送单元TX1控制的无线电力网络。这被称为交叉连接。
因此，可能出现这样的问题：第一无线电力发送单元TX1发送由第二无线电力接收单元RX2请求的电力、而不是由第一无线电力接收单元RX1请求的电力。当第二无线电力接收单元RX2的容量大于第一无线电力接收单元RX1的容量时，过容量的电力可能被施加在第一无线电力接收单元RX1，这会导致问题。另外，当第二无线电力接收单元RX2的容量小于第一无线电力接收单元RX1的容量时，会出现这样的问题：第一无线电力接收单元RX1可能接收小于它的充电容量的电力。
因此，要求无线电力发送单元将交叉连接的无线电力接收单元从无线电力网络排除。
图18示出根据本发明的实施例的用于描述无线电力发送单元和无线电力接收单元之间的布置关系的构思。
在图18中，第一无线电力发送单元PTU#1、第二无线电力发送单元PTU#2、和第三无线电力发送单元PTU#3被布置。另外，第一无线电力接收单元PRU#1(或者RX1)、第二无线电力接收单元PRU#2、第三无线电力接收单元PRU#3、第四无线电力接收单元PRU#4、第五无线电力接收单元PRU#5、和第六无线电力接收单元PRU#6被布置。特别地，第一无线电力接收单元PRU#1和第二无线电力接收单元PRU#2位于第一无线电力发送单元PTU#1的可充电范围内。另外，第三无线电力接收单元PRU#3和第四无线电力接收单元PRU#4位于第二无线电力发送单元PTU#2的可充电范围内。此外，第五无线电力接收单元PRU#5和第六无线电力接收单元PRU#6位于第三无线电力发送单元PTU#3的可充电范围内。
第一无线电力发送单元PTU#1形成与位于所述可充电的范围内的第一无线电力接收单元PRU#1和第二无线电力接收单元PRU#2的通信连接。然而，第一无线电力发送单元PTU#1的通信距离可以比所述可充电的范围相对更宽。第一无线电力发送单元PTU#1可以形成与布置在所述可充电的范围外部的第三无线电力接收单元PRU#3和第四无线电力接收单元PRU#4的通信连接。
当第一无线电力发送单元PTU#1形成与第三无线电力接收单元PRU#3和第四无线电力接收单元PRU#4的通信连接时，第一无线电力发送单元PTU#1可以施加将要分别被发送到第一无线电力接收单元PRU#1至第四无线电力接收单元PRU#4的第一电力、第二电力、第三电力、和第四电力的总和。因此，第一无线电力发送单元PTU#1可以向第一无线电力接收单元PRU#1和第二无线电力接收单元PRU#2发送所述第一电力、第二电力、第三电力、和第四电力的总和，而不是第一电力和第二电力的总和。因此，第一无线电力发送单元PTU#1浪费电力，并且第一无线电力接收单元PRU#1和第二无线电力接收单元PRU#2被施加过电力(over power)。
因此，被第一无线电力发送单元PTU#1用来断开与第三无线电力接收单元PRU#3和第四无线电力接收单元PRU#4的通信连接的解决方案被要求。另外，被第一无线电力发送单元PTU#1用来确定第三无线电力接收单元PRU#3和第四无线电力接收单元PRU#4是交叉连接的无线电力接收单元的技术也被要求。以下，基于各种实施例，将描述确定交叉连接的无线电力接收单元的配置。
图19是示出根据本发明的实施例的确定交叉连接的无线电力接收单元的方法的流程图。图20A是示出无线电力发送单元的传输电力的改变的图形，而图20B是示出根据本发明的实施例的无线电力接收单元的电压的改变的图形。
在步骤S1901中，无线电力发送单元从一个或多个无线电力接收单元接收信号。例如，无线电力发送单元从一个或多个无线电力接收单元接收结合图4描述的广告信号，诸如PTU搜索信号。
在步骤S1903中，无线电力发送单元基于从无线电力接收单元接收的广告信号的强度来执行第一无线电力接收单元分类步骤。例如，无线电力发送单元确定从一个或多个无线电力接收单元接收的广告信号中的每一个的接收信号强度指示符(RSSI)是否大于预设参考值。基于第一分类步骤，无线电力发送单元确定已经发送了大于预设参考值的广告信号的无线电力接收单元是要被连接到的无线电力接收单元。
在另一个实施例中，无线电力发送单元可以识别从一个或多个无线电力接收单元接收的广告信号的所有RSSI。无线电力发送单元识别最小的RSSI，基于所述最小的RSSI设置偏移，并且设置要与之通信的无线电力接收单元(wireless power receiving unit tobe communicated with)的确定范围。基于第一分类步骤，无线电力发送单元将已经发送了具有在要与之通信的无线电力接收单元的确定范围内的RSSI的广告信号的无线电力接收单元确定为要与之通信的无线电力接收单元。
同时，在步骤S1905中，无线电力发送单元改变发送到无线电力接收单元的电力的量。例如，如图20A中所示，无线电力发送单元可以将发送的电力2001的量改变成基于‘a’的正弦波的形式。无线电力发送单元可以根据预设时间周期(time period)T来改变发送的电力2001。同时，如图20A中所示的发送的电力2001的正弦波的改变仅仅是示例。
在步骤S1907中，无线电力发送单元从第一分类的无线电力接收单元接收报告信号。例如，无线电力发送单元从无线电力接收单元接收PRU动态信号。如以上参考表3所描述的，PRU动态信号可以包括关于无线电力接收单元的电流值或者电压值的信息。
在步骤S1909中，无线电力发送单元基于无线电力接收单元的电压值的改变来执行第二分类步骤。例如，无线电力发送单元确定无线电力接收单元的电压的大小是否已经根据发送的电力的大小的改变而改变。例如，无线电力发送单元可以接收如图20B中所示的无线电力接收单元的电压大小2002的报告。在图20B中，应该注意到，无线电力接收单元的电压大小2002具有基于‘b’的正弦波的形式，并且具体地，其根据周期T而改变。无线电力发送单元可以将其电压大小2002根据T周期而改变的无线电力接收单元确定为要与之通信的无线电力接收单元。另外，无线电力发送单元可以将具有与发送的电力的改变不相关的电压的无线电力接收单元确定为交叉连接的无线电力接收单元。
在步骤S1911，无线电力发送单元断开与被确定为交叉连接的无线电力接收单元的通信连接。
图21是示出根据本发明的另一个实施例的确定交叉连接的无线电力接收单元的方法的流程图。图22是示出根据本发明的实施例的来自无线电力接收单元的信号的强度的图形。
在步骤S2101中，无线电力发送单元从一个或多个无线电力发送单元接收信号。例如，无线电力发送单元从一个或多个无线电力接收单元接收结合图4描述的广告信号，诸如PTU搜索信号。
在步骤S2103中，无线电力发送单元执行第一无线电力接收单元分类步骤，以便基于从无线电力接收单元接收的广告信号的强度的相似性将无线电力接收单元分组。
无线电力发送单元测量如图22中所示的来自无线电力接收单元的信号的强度。在图22中，x轴是时间而y轴是RSSI。无线电力发送单元基于RSSI相似性将无线电力接收单元分组。因此，无线电力发送单元将一个或多个无线电力接收单元分类为第一组、第二组、和第三组。
同时，在步骤S2105中，无线电力发送单元改变发送到无线电力接收单元的电力的量。在步骤S2107中，无线电力发送单元从一个或多个无线电力接收单元接收信号。例如，无线电力发送单元从无线电力接收单元接收PRU动态信号。如以上参考表3所述，PRU动态信号可以包括关于无线电力接收单元的电流值或者电压值的信息。
在步骤S2109中，无线电力发送单元基于无线电力接收单元的电压值的改变来执行第二分类步骤。例如，无线电力发送单元将其电压根据发送的电力的改变而改变的一组无线电力接收单元确定为要与之通信的无线电力接收单元。在步骤S2111中，无线电力发送单元将剩余组中的无线电力接收单元确定为交叉连接的无线电力接收单元，并且断开与这些无线电力接收单元的通信连接。
图23是示出根据本发明的另一个实施例的确定交叉连接的无线电力接收单元的方法的流程图。
在步骤S2301中，无线电力发送单元从一个或多个无线电力接收单元接收信号。例如，无线电力发送单元从一个或多个无线电力接收单元接收结合图4描述的广告信号，诸如PTU搜索信号。同时，当无线电力接收单元发送广告信号时，传输输出信息也可以被发送。也就是说，广告信号包括发送强度信息。
无线电力发送单元接收广告信号，并且确定接收强度、链路质量指示符(LQI)、或者RSSI。在步骤S2303中，无线电力发送单元基于所述传输输出信息以及所述广告信号的接收强度来计算路径损耗。无线电力发送单元通过所计算的路径损耗和下面的方程式(1)(数学图1)来确定无线电力发送单元和无线电力接收单元之间的距离。
数学图1
[数学1]
在方程式(1)(数学图1)中，L表示路径损耗，λ表示波长，而d表示无线电力发送单元和无线电力接收单元之间的距离。
在步骤S2305中，无线电力发送单元基于所计算的路径损耗来执行第一分类步骤。例如，无线电力发送单元将与无线电力发送单元的距离在预定距离内的无线电力接收单元确定为要与之通信的无线电力接收单元。
同时，在步骤S2307中，无线电力发送单元改变发送到无线电力接收单元的电力的量。在步骤S2309中，无线电力发送单元从一个或多个无线电力接收单元接收报告信号。例如，无线电力发送单元从无线电力接收单元接收PRU动态信号。如以上参考表3所述，PRU动态信号可以包括关于无线电力接收单元的电流值或者电压值的信息。
在步骤S2311中，无线电力发送单元基于无线电力接收单元的电压值的改变来执行第二分类步骤。例如，在步骤S2313中，无线电力发送单元将其电压根据发送的电力的改变而改变的无线电力接收单元确定为要与之通信的无线电力接收单元，将剩余组中的无线电力接收单元确定为交叉连接的无线电力接收单元并且断开通信连接。
同时，在以上描述中，在第二分类步骤被执行的情况下，发送的电力的量被改变。在本发明的另一个实施例中，无线电力发送单元可以将在检测到负载变化之后的预设时间内接收信号的无线电力接收单元确定为要与之通信的无线电力接收单元。例如，无线电力发送单元从无线电力接收单元接收PTU搜索信号或者广告信号。无线电力发送单元将已经在预设时间内接收到PTU搜索信号或者广告信号的无线电力接收单元确定为要与之通信的无线电力接收单元。无线电力发送单元将在检测到负载变化之后的预设时间之后接收PTU搜索信号或者广告信号的无线电力接收单元确定为交叉连接的无线电力接收单元，并且断开通信连接。
同时，根据本发明的实施例的无线电力发送单元可以仅仅将已经在检测到负载变化之后的预设时间内接收到信号的无线电力接收单元确定为要与之通信的无线电力接收单元。例如，无线电力发送单元可以基于负载变化检测时间和来自无线电力接收单元的信号接收的时间之间的差异是否在预设时间内，来直接确定该无线电力接收单元是否是要与之通信的无线电力接收单元，而无需基于来自该无线电力接收单元的信号强度来执行第一分类步骤。前述的通信连接的断开可以被应用在不存在负载变化检测的情况中。
虽然在以上示例中已经描述了无线电力接收单元在检测到负载变化之后的预设时间内接收PTU搜索信号或者广告信号，但是所述次序可以按这种方式改变：在接收到信号之后的预设时间内负载变化被检测，但是交叉连接检测方法是相同的。
另外，可以单独地执行考虑到负载变化来确定要连接的无线电力接收单元，而无需基于信号强度的确定步骤。
同时，无线电力发送单元可能难以检测具有小大小(small size)的无线电力接收单元或者具有小功耗的设备的负载变化。在这种事件中，无线电力接收单元向通信中的无线电力发送单元提供附加信息，从而可以排除以下步骤：由无线电力发送单元通过负载变化检测来确定要与之通信的无线电力接收单元。所述附加信息可以是根据无线电力接收单元的功耗或者大小来分类的类别信息、或者指示无线电力发送单元是否能够检测负载变化的信息。
更具体地说，当无线电力发送单元接收到无线电力接收单元的PTU搜索信号时，无线电力发送单元辨识包括在所述搜索信号中的无线电力接收单元的类别信息。所述类别信息可以根据无线电力接收单元的类型而具有类别1到类别5之一的值。
表5
[表5]
无线电力接收单元类别 无线电力接收单元类型
类别1 蓝牙头戴式耳机
类别2 特色电话
类别3 智能电话
类别4 平板计算机
类别5 膝上型计算机
当所辨识的类别信息对应于类别2到类别5时，无线电力发送单元确定负载变化检测是可能的。然后，无线电力发送单元确定接收搜索是否在负载变化检测之后的预设时间内被执行。当所述接收搜索在所述预设时间内被执行时，无线电力发送单元确定无线电力接收单元是要与之通信的无线电力接收单元，并且执行通信。另外，当不存在负载变化检测或者负载变化是在预设时间之后被检测到时，无线电力发送单元确定无线电力接收单元不是要与之通信的无线电力接收单元，并且断开通信。
同时，当由无线电力发送单元辨识的类别信息对应于类别1时，无线电力发送单元确定负载变化检测是不可能的，并且因此在不管负载变化检测的情况下执行要与之通信的无线电力接收单元的确定。
用于确定无线电力发送单元是否能够执行负载变化检测的、对类别信息的参考可以由无线电力发送单元预设或者可以通过通信从无线电力接收单元接收。
同时，虽然已经描述了基于无线电力接收单元的类别来确定要与之通信的无线电力接收单元，但是下面的表6可以被用作用来确定要与之通信的无线电力接收单元的参考。
具体地，当无线电力发送单元接收无线电力接收单元的PTU搜索信号时，无线电力发送单元检测包括在所述搜索信号中的无线电力接收单元的负载检测指示比特信息。所述负载检测指示比特信息可以根据无线电力接收单元的类型而具有三个比特的值，诸如，“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、和“101”。
表6
[表6]
例如，当负载检测指示比特对应于“000”时，它是指不管无线电力接收器的类别如何，其负载变化都不能被检测到的设备。因此，即使在具有无线电力接收单元的类别信息3的智能电话的情况下，当包括在搜索信号中的负载检测指示比特对应于“000”时，该设备被确定为并非要与之通信的主体(subject)，并且通信被断开。
本发明的各种实施例提供确定形成交叉连接的无线电力接收单元并且排除所确定的无线电力接收单元的无线电力发送单元及其控制方法。另外，本发明的各种实施例提供无线电力接收单元及其控制方法，在该控制方法中，无线电力发送单元确定形成交叉连接的无线电力接收单元。
因此，有可能防止由于交叉连接导致的无线电力发送单元的浪费电力。另外，可以防止由于交叉连接而导致过电力被施加在无线电力接收单元的状况。
虽然已经参考本发明的某些示范性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以在这里进行各种形式和细节上的改变，而不脱离如所附权利要求定义的本发明的精神和范围。因此，各种修改的实施方式可以被做出，而不脱离所附权利要求中要求保护的本发明的实质，并且修改的实施方式不应该与本发明的技术构想或者构思分开地解释。

Claims (10)

1.一种向无线电力接收器发送充电电力的无线电力发送器的控制方法，所述控制方法包括：
施加用于检测由所述无线电力接收器的放置所导致的所述无线电力发送器的负载中的改变的检测电力；
检测所述无线电力发送器的负载中的改变；
确定在检测到所述无线电力发送器的负载中的改变之后的预定时间之内从所述无线电力接收器接收到第一信号；以及
如果在检测到所述无线电力发送器的负载中的改变之后的预定时间之内从所述无线电力接收器接收到第一信号并且第一信号的接收强度大于阈值，则确定形成与所述无线电力接收器的通信连接。
2.如权利要求1所述的控制方法，还包括：
确定第一信号的接收强度是否大于所述阈值。
3.如权利要求1所述的控制方法，还包括：
如果在检测到所述无线电力发送器的负载中的改变之后的预定时间之内没有从所述无线电力接收器接收到第一信号或者第一信号的接收强度等于或小于所述阈值，则确定不形成与所述无线电力接收器的通信。
4.如权利要求2所述的控制方法，其中，确定第一信号的接收强度是否大于所述阈值包括：
识别最小接收强度；
基于所述最小接收强度设置确定范围；以及
确定第一信号的接收强度是否在所述确定范围之内。
5.如权利要求4所述的控制方法，其中，所述识别最小接收强度包括：
从接收自多个无线电力接收器的第一信号中识别所述最小接收强度。
6.一种向无线电力接收器发送充电电力的无线电力发送器，所述无线电力发送器包括：
谐振器，被配置为向所述无线电力接收器发送所述电力；
控制器，被配置为向所述谐振器施加用于检测由所述无线电力接收器的放置所导致的所述无线电力发送器的负载中的改变的检测电力，并且检测所述无线电力发送器的负载中的改变；以及
无线通信单元，被配置为从所述无线电力接收器接收第一信号；
其中，所述控制器被配置为确定在检测到所述无线电力发送器的负载中的改变之后的预定时间之内从所述无线电力接收器接收到第一信号，并且如果在检测到所述无线电力发送器的负载中的改变之后的预定时间之内从所述无线电力接收器接收到第一信号并且第一信号的接收强度大于阈值，则确定形成与所述无线电力接收器的通信连接。
7.如权利要求6所述的无线电力发送器，其中，所述控制器被配置为确定第一信号的接收强度是否大于所述阈值。
8.如权利要求6所述的无线电力发送器，其中，所述控制器被配置为，如果在检测到所述无线电力发送器的负载中的改变之后的预定时间之内没有从所述无线电力接收器接收到第一信号或者第一信号的接收强度等于或小于所述阈值，则确定不形成与所述无线电力接收器的通信。
9.如权利要求7所述的无线电力发送器，其中，所述控制器被配置为识别最小接收强度，基于所述最小接收强度设置确定范围，并且确定第一信号的接收强度是否在所述确定范围之内。
10.如权利要求9所述的无线电力发送器，其中，所述控制器被配置为从通过所述无线通信单元接收自多个无线电力接收器的第一信号中识别所述最小接收强度。
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