CN105409131B - 功率传输系统中功率传输单元和接收单元及其通信方法 - Google Patents

功率传输系统中功率传输单元和接收单元及其通信方法 Download PDF

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Abstract

一种无线功率传输系统中的功率传输单元(PTU)的通信方法包括：从至少一个功率接收单元(PRU)中的每个接收连接请求信号；将所述至少一个PRU的阻抗变化信息传输到所述至少一个PRU；感测接收到所述阻抗变化信息的所述至少一个PRU中的每个的阻抗变化；以及基于感测到的阻抗变化来确定所述至少一个PRU中的每个是否已连接。

Description

功率传输系统中功率传输单元和接收单元及其通信方法
技术领域
以下的描述涉及一种使用谐振方案的无线功率传输系统。
背景技术
无线功率是通过磁谐振耦合从功率传输单元(PTU)传输到功率接收单元(PRU)的能量。因此，无线功率传输系统或无线充电系统包括被配置成以无线方式传输功率的功率传输设备以及被配置成以无线方式接收功率的功率接收设备。
功率传输设备包括源谐振器，而功率接收设备包括目标谐振器。源谐振器与目标谐振器之间发生磁谐振耦合。
发明内容
问题的解决方案
发明内容用于简单地介绍一系列的概念，这些概念在具体实施方式中会进一步描述。此发明内容并不意图确定本发明的关键特征或主要特征，也不意图用于帮助确定本发明的范围。
在一个总体方面中，一种无线功率传输系统中的功率传输单元 (PTU)的通信方法包括：从至少一个功率接收单元(PRU)中的每个接收连接请求信号；将至少一个PRU的阻抗变化信息传输到至少一个PRU；感测接收到所述阻抗变化信息的至少一个PRU中的每个的阻抗变化；以及基于感测到的阻抗变化，确定至少一个PRU中的每个是否已连接。
所述接收可包括：通过带外通信信道来接收连接请求信号；以及所述传输可包括通过带外通信信道来传输阻抗变化信息。
所述确定可包括：基于感测到的阻抗变化是否匹配预定模式来确定至少一个PRU中的每个是否已连接。
PTU可包括被配置成存储阻抗变化信息的表格。
在另一总体方面中，一种无线功率传输系统中的功率接收单元 (PRU)的通信方法包括：通过通信信道将功率变化请求传输到功率传输单元(PTU)；从PTU接收已变化功率；以及响应于在预定时间段内从PTU接收到已变化功率，通过通信信道来传输连接请求信号。
通信方法可进一步包括响应于在预定时间段内未接收到已变化功率，断开通过通信信道与PTU的通信。
在又一总体方面中，无线功率传输系统中的功率传输单元(PTU) 包括：连接请求接收器，其被配置成从至少一个功率接收单元(PRU) 中的每个接收连接请求信号；阻抗变化信息发射器，其被配置成将至少一个PRU中的每个的阻抗变化信息传输到至少一个PRU中的每个；传感器，其被配置成感测接收到阻抗变化信息的至少一个PRU 中的每个的阻抗变化；以及确定器，其被配置成基于感测到的阻抗变化来确定至少一个PRU中的每个是否已连接。
连接请求接收器可进一步被配置成通过带外通信信道来传输连接请求信号；并且阻抗变化信息发射器可进一步被配置成通过带外通信信道来传输阻抗变化信息。
所述确定器可进一步被配置成基于感测到的阻抗变化是否匹配预定模式来确定至少一个PRU中的每个是否已连接。
PTU可包括被配置成存储阻抗变化信息的表格。
在另一总体方面中，无线功率传输系统中的功率接收单元(PRU) 的通信方法包括：将请求传输到功率传输单元(PTU)；从PTU接收对请求的响应；基于响应来确定PRU是否可从PTU接收无线功率；响应于确定的结果是PRU可从PTU接收无线功率，在PRU与PTU 之间建立无线功率传输网络。
响应于确定结果是PRU不可从PTU接收无线功率，PRU与PTU 之间可以不建立无线功率传输网络。
通信方法可进一步包括：响应于确定结果是PRU不可从PTU接收无线功率，断开与PTU的通信信道。
请求可以是连接请求信号，并且响应可以是指示PRU改变PRU 阻抗的阻抗变化信息。
传输可包括：响应于PRU进入PTU的充电区域而将连接请求信号传输到PTU。
接收可包括感测PRU的变化阻抗；并且确定可包括：基于PRU 的感测到的变化阻抗，确定PRU是否可从PTU接收无线功率。
确定可进一步包括：响应于PRU的感测到的变化阻抗匹配预定模式，确定PRU可从PTU接收无线功率。
请求可以是功率变化请求；并且响应可以是PTU的已变化功率。
传输可包括响应于从PTU接收唤醒功率(wake-up power)，将功率变化请求传输到PTU。
接收可包括确定在功率变化请求被传输到PTU之后的预定时间段内是否接收到PTU的已变化功率；并且确定PRU是否可从PTU 接收无线功率可包括响应于确定是否在预定时间段内接收到PTU的已变化功率的结果是在预定时间段内接收到已变化功率，确定PRU可从PTU接收无线功率。
从以下具体实施方式、附图和权利要求书中将明白其他特征和方面。
附图说明
图1示出无线功率传输和接收系统的实例。
图2a和图2b示出馈电器(feeder)和谐振器中的磁场分布的实例。
图3a和图3b示出无线功率传输设备的实例。
图4a示出通过馈电器馈电而在谐振器内产生的磁场分布的实例。
图4b示出馈电器和谐振器的等效电路的实例。
图5示出多源环境中的交叉连接的实例。
图6示出功率传输单元(PTU)的通信方法的实例。
图7示出无线功率传输系统的实例。
图8示出PTU和功率接收单元(PRU)的通信方法的实例。
图9示出PRU的通信方法的实例。
图10示出无线功率传输系统的另一实例。
图11示出PTU和PRU的通信方法的另一实例。
图12示出PTU的实例。
图13示出PRU的实例。
具体实施方式
以下具体实施方式用于帮助读者全面理解本文所述的方法、设备和/或系统。然而，所属领域的技术人员将明白本文所述的方法、设备和/或系统的各种变化、更改以及等效物。本文所述的操作顺序仅仅是实例，且并不意图限制于此，而是如所属领域的技术人员将明白，这些顺序可以改变，但必需按特定顺序发生的操作除外。此外，为了更加简明和清楚，所属领域的技术人员公知的功能和结构的描述可被省略。
在附图和具体实施方式中，相同的参考数字表示相同的元件。附图不可按比例绘制，而是为了清楚、说明以及简便，附图中元件的相对尺寸、比例和描绘可被放大。
源与目标之间或者源与另一源之间的通信方案可包括带内通信方案和带外通信方案。
在带内通信方案中，源使用与无线功率传输所用的频率相同的频率与目标或另一源通信。
在带外通信方案中，源使用与无线功率传输所用的频率不同的频率与目标或另一源通信。
图1示出无线功率传输和接收系统的实例。
参考图1，无线功率传输和接收系统包括源110和目标120。源 110是被配置成提供无线功率的装置，并且可包括能够提供功率的任何电子装置，例如，平板电脑、终端、平板个人计算机(PC)、电视机(TV)、媒体装置或电动车辆。目标120是被配置成接收无线功率的装置，并且可包括需要功率以进行操作的任何电子装置，例如，平板电脑、终端、平板PC、媒体装置、电动车辆、洗衣机、收音机或照明系统。
源110包括可变切换电源(SMPS)111、功率放大器(PA)112、匹配网络113、传输(TX)控制器114(例如，TX控制逻辑)、通信单元115以及功率检测器116。
可变SMPS 111通过切换从电源输出的频率在数十赫兹(Hz)频带内的交流(AC)电压，生成直流(DC)电压。可变SMPS 111可输出固定DC电压，或者可输出可在TX控制器114的控制下进行调节的可调节DC电压。
基于可变SMPS 111从PA 112输出的功率电平，对提供到PA 112 的输出电压进行控制，使得PA 112可始终在饱和区域高效操作，从而在PA 112的所有输出功率电平上都能维持最大效率。例如，PA 112 可以是E类放大器。
如果使用固定SMPS而非可变SMPS 111，那么可能需要可变的 DC到DC(DC/DC)转换器。在此实例中，固定SMPS将固定DC 电压输出到可变DC/DC转换器，并且可变DC/DC转换器基于从PA 112输出的功率电平，对提供到PA 112的输出电压进行控制，使得 PA 112(可以是E类放大器)可始终在饱和区域高效操作，从而在PA 112的所有输出功率电平上都能维持最大效率。
功率检测器116检测可变SMPS 111的输出电流和输出电压，并且将有关检测的输出电流和检测的输出电压的信息传输到TX控制器 114。此外，功率检测器116可检测PA 112的输入电流和输入电压。
PA 112通过使用频率在几兆赫(MHz)到几十MHz的频带内的切换脉冲信号，将由可变SMPS 111提供给PA 112的具有预定电平的 DC电压转换成AC电压，生成功率。例如，PA112可将提供到PA 112 的DC电压转换成具有参考谐振频率FRef的AC电压，并且可生成用于通信的通信功率和/或用于充电的充电功率。通信功率和充电功率可用于多个目标。
如果使用几十千赫(kHz)到几百kHz频带内的谐振频率来传输几千瓦(kW)到几十kW的高功率，那么PA 112可被省略，并且功率可从可变SMPS 111或高功率电源提供到源谐振器131。例如，逆变器可代替PA 112。逆变器可将从高功率电源提供的DC功率转换成 AC功率。逆变器可通过使用频率在几十kHz到几百kHz的频带内的切换脉冲信号，将具有预定电平的DC电压转换成AC电压，转换功率。例如，逆变器可将具有预定电平的DC电压转换成具有源谐振器 131的谐振频率的AC电压，源谐振器的频率在几十kHz到几百kHz 的频带内。
本文所用的术语“通信功率”是指0.1毫瓦(mW)到1mW的低功率。术语“充电功率”是指目标负载消耗的几mW到几十kW的高功率。本文所用的术语“充电”是指将功率提供到被配置成给电池或其他可充电装置充电的单元或元件。此外，术语“充电”是指将功率提供到被配置成消耗功率的单元或元件。例如，术语“充电功率”可以指目标在操作时消耗的功率，或者用于给目标的电池充电的功率。例如，所述单元或元件可以是电池、显示装置、声音输出电路、主处理器或各种类型的任何传感器。
本文所用的术语“参考谐振频率”是指源110名义上使用的谐振频率，而术语“跟踪频率”是指已基于预设方案调节的源110使用的谐振频率。
TX控制器114可检测通信功率或充电功率的反射波，并且可基于检测到的反射波来检测目标谐振器133与源谐振器131之间发生的失配。为了检测失配，例如，TX控制器114可检测反射波的包络、反射波的功率量或者受失配影响的反射波的任何其他特性。
匹配网络113补偿源谐振器131与目标谐振器133之间的阻抗失配，以在TX控制器114的控制下实现最佳匹配。匹配网络113包括至少一个电感器和至少一个电容器，每个电感器和电容器连接到受 TX控制器114控制的相应开关。
如果将使用几十kHz到几百kHz频带内的谐振频率来传输高功率，那么匹配网络113可从源110中省略，这是因为在传输高功率时匹配网络113的效应可被降低。
TX控制器114可基于反射波的电压电平和源谐振器131或PA 112的输出电压的电平，计算电压驻波比VSWR。在一个实例中，如果VSWR大于预定值，那么TX控制器114可确定在源谐振器131 与目标谐振器133之间检测到失配。
在另一实例中，如果TX控制器114检测到VSWR大于预定值，那么TX控制器114可计算N个跟踪频率中的每个的无线功率传输效率，确定N个跟踪频率中提供最佳无线功率传输效率的跟踪频率 FBest，并且将参考谐振频率FRef调节到跟踪频率FBest。N个跟踪频率可以预先设置。
TX控制器114可调节PA 112使用的切换脉冲信号的频率。在 TX控制器114的控制下，可确定切换脉冲信号的频率。例如，通过控制PA 112，TX控制器114可生成已调信号，以传输到目标120。换言之，通信单元115可使用带内通信将多种数据传输到目标120。 TX控制器114也可检测反射波，并且可根据检测到的反射波对接收自目标120的信号进行解调。
TX控制器114可使用各种方法生成用于带内通信的已调信号。例如，TX控制器114可通过以下方式来生成已调信号：打开和关闭 PA 112使用的切换脉冲信号、执行德尔塔-西格玛(delta-sigma)调制，或者使用所属领域的技术人员已知的任何其他调制方法。此外，TX 控制器114可生成具有预定包络的脉宽调制(PWM)信号。
TX控制器114可基于源110的温度变化、目标120的电池状态、目标120接收到的电量变化和/或目标120的温度变化，确定将要传输到目标120的初始无线功率。
源110可进一步包括被配置成检测温度变化的温度测量传感器 (未示出)。源110可通过与目标120通信而从目标120接收与目标 120的电池状态、目标120接收到的电量的变化和/或目标120的温度变化有关的信息。源110可基于从目标120接收到的信息，检测目标 120的温度变化。
TX控制器114可基于目标120的温度变化使用查找表(LUT) 来调节提供到PA 112的电压。LUT可基于源110的温度变化，存储提供到PA 112的电压的电平。例如，当源110的温度上升时，TX控制器114可通过控制可变SMPS 111来降低提供到PA 112的电压。
通信单元115可使用单独的通信信道执行带外通信。通信单元 115可包括通信模块，例如，ZigBee模块、蓝牙模块或者所属领域的技术人员已知的任何其他通信模块，通信单元115可使用通信模块，采用带外通信将数据140传输到目标120或从目标120接收数据。
源谐振器131将电磁能130传输到目标谐振器133。例如，源谐振器131可经由与目标谐振器133的磁耦合来将通信功率或充电功率传输到目标120。
源谐振器131可由超导材料制成。此外，尽管图1中未示出，但源谐振器131可置于制冷剂的容器中，以使得源谐振器131能够维持源谐振器131的超导状态。过渡到气态的已加热制冷剂可由冷却器液化成液态。目标谐振器133也可由超导材料制成。在这种情况下，目标谐振器133也可置于制冷剂的容器中，以使得目标谐振器133维持超导状态。
如图1所示，目标120包括匹配网络121、整流器122、DC/DC 转换器123、通信单元124以及接收(RX)控制器125(例如，RX 控制逻辑)、电压检测器126和功率检测器127。
目标谐振器133从源谐振器131接收电磁能130。例如，目标谐振器133可经由与源谐振器131的磁耦合从源110接收通信功率或充电功率。
此外，目标谐振器133可使用带内通信从源110接收数据。
目标谐振器133可基于源110的温度变化、目标120的电池状态、目标120接收到的电量的变化和/或目标120的温度变化，接收TX控制器114确定的初始无线功率。
匹配网络121将从源110观察到的输入阻抗与从目标120的负载观察到的输出阻抗匹配。匹配网络121可被配置成具有至少一个电容器和至少一个电感器。
整流器122通过对目标谐振器133接收到的AC电压进行整流，生成DC电压。
DC/DC转换器123基于负载需要的电压，调节从整流器122输出的DC电压的电平。作为实例，DC/DC转换器123可将从整流器122输出的DC电压的电平调节成3伏(V)到10V范围内的电平。
电压检测器126检测DC/DC转换器123的输入端子的电压，并且功率检测器127检测DC/DC转换器123的输出端子的电流和电压。输入端子的检测电压可用来计算接收自源110的功率的无线功率传输效率。此外，输出端子的检测电流和检测电压可由RX控制器125 用来计算实际传输到负载的电量。源110的TX控制器114可基于负载需要的电量和实际传输到负载的电量，计算需要由源110传输到目标120的电量。
如果RX控制器125计算的实际传输到负载的电量通过通信单元 124传输到源110，那么源110可计算需要被传输到目标120的电量。
RX控制器125可执行带内通信，以使用谐振频率来传输和接收数据。在带内通信期间，RX控制器125可通过检测目标谐振器133 与整流器122之间的信号或者检测整流器122的输出信号，对接收到的信号进行解调。具体而言，RX控制器125可使用带内通信对接收到的消息进行解调。
此外，RX控制器125可使用匹配网络121来调节目标谐振器133 的输入阻抗，以便对传输到源110的信号进行调制。例如，RX控制器125可调节匹配网络121，以增加目标谐振器133的阻抗，从而使得反射波被源110的TX控制器114检测到。源110的TX控制器114 可根据是否检测到反射波，检测第一值，例如，二进制数“0”，或者第二值，例如，二进制数“1”。例如，当检测到反射波时，TX控制器 114可检测到“0”，并且当未检测到反射波时，TX控制器114可检测到“1”。或者，当检测到反射波时，TX控制器114可检测到“1”，并且当未检测到反射波时，TX控制器114可检测到“0”。
目标120的通信单元124可将响应消息传输到源110的通信单元 115。例如，响应消息可包括以下项中的任一个或任意组合：目标120 的产品类型、目标120的制造商信息、目标120的型号名称、目标 120的电池类型、目标120的充电方案、目标120的负载的阻抗值、目标120的目标谐振器133的特性信息、目标120使用的频带信息、目标120消耗的电量、目标120的识别符(ID)、目标120的产品版本信息、目标120的标准信息以及有关目标120的任何其他信息。
通信单元124可使用单独的通信信道执行带外通信。例如，通信单元124可包括通信模块，例如，ZigBee模块、蓝牙模块或者所属领域的技术人员已知的任何其他通信模块，通信单元124可使用该通信模块采用带外通信将数据140传输到源110并且从中接收数据。
通信单元124可从源110接收唤醒请求消息，并且功率检测器 127可检测目标谐振器133接收到的电量。通信单元124可将与目标谐振器133接收到的检测电量有关的信息传输到源110。例如，与目标谐振器133接收到的检测电量有关的信息可包括：整流器122的输入电压值和输入电流值、整流器122的输出电压值和输出电流值、 DC/DC转换器123的输出电压值和输出电流值，以及有关检测到的目标谐振器133接收到的电量的任何其他信息。
在下文图2a到图4b的描述中，除非另有说明，否则术语“谐振器”可以指源谐振器和目标谐振器。图2a到图4b的谐振器可用作参考图1和图5到图13描述的谐振器。
图2a和图2b示出馈电器(feeder)和谐振器中的磁场分布的实例。当谐振器接收通过单独的馈电器提供的功率时，馈电器和谐振器中都会产生磁场。源谐振器和目标谐振器各自可具有包括外部回路和内部回路的双回路结构。
图2a是示出无线功率传输器的结构的实例的视图，其中馈电器 210和谐振器220不具有共同接地。参考图2a，当输入电流通过标记为“+”的端子流入到馈电器210而通过标记为“-”的端子流出馈电器 210时，输入电流生成磁场230。馈电器210内部的磁场230的方向 231进入图2a的平面，并且与馈电器210外部的磁场230的方向233 相反。馈电器210生成的磁场230感应流入谐振器220中的电流。谐振器220中的感应电流的方向与馈电器210的输入电流的方向相反，如图2a中的箭头所示。
谐振器220中的感应电流生成磁场240。谐振器220生成的磁场 240的方向在谐振器220内的所有位置上均相同，并且离开图2a的平面。因此，在馈电器210的内部由谐振器220生成的磁场240的方向241与在馈电器210的外部由谐振器220生成的磁场240的方向243相同。
因此，当馈电器210生成的磁场230和谐振器220生成的磁场 240相结合时，在馈电器210的内部总磁场强度降低，而在馈电210 的外部增加。因此，当功率通过如图2a所示配置的馈电器210而被提供到谐振器220时，总磁场强度在谐振器220在馈电器210内部的部分中降低，而在谐振器220在馈电器210外部的部分中增加。当磁场在谐振器220中随机分布而非均匀分布时，由于输入阻抗可频繁改变，因此可能难以执行阻抗匹配。因此，当总磁场强度增加时，无线功率效率提高。相反，当总磁场强度降低时，无线功率传输效率降低。因此，无线功率传输效率可平均降低。
图2b示出无线功率传输设备的结构的实例，其中谐振器250和馈电器260具有共同接地。谐振器250包括电容器251。馈电器260 经由端口261接收射频(RF)信号。当RF信号被输入到馈电器260 时，馈电器260中生成输入电流。在馈电器260中流动的输入电流生成磁场，并且磁场在谐振器250中感应电流。此外，在谐振器250中流动的感应电流生成另一磁场。在此实例中，在馈电器260中流动的输入电流的方向与在谐振器250中流动的感应电流的方向相反。因此，在谐振器250与馈电器260之间的区域中，由输入电流生成的磁场的方向271与由感应电流生成的磁场的方向273相同，因此，总磁场强度增加。相反，在馈电器260内，由输入电流生成的磁场的方向 281与由感应电流生成的磁场的方向283相反，因此，总磁场强度降低。因此，总磁场强度在谐振器250在馈电器260内部的部分中降低，而在谐振器250在馈电器260外部的部分中增加。
通过调节馈电器260的内部区域，可调节输入阻抗。输入阻抗是在从馈电器260到谐振器250的方向上观察到的阻抗。当馈电器260 的内部区域增加时，输入阻抗增加，而当馈电器260的内部区域减少时，输入阻抗减少。然而，如果磁场在谐振器250中随机分布而非均匀分布，那么输入阻抗可基于目标的位置而改变，即使馈电器260的内部区域已被调节，以将输入阻抗调节成匹配目标的具体位置的功率放大器的输出阻抗。因此，可能需要单独的匹配网络，以使输入阻抗与功率放大器的输出阻抗相匹配。例如，当输入阻抗增加时，可能需要单独的匹配网络，以使增加的输入阻抗与功率放大器的相对低输出阻抗相匹配。
图3a和图3b示出无线功率传输设备的实例。
参考图3a，无线功率传输设备包括谐振器310和馈电器320。谐振器310包括电容器311。馈电器320电连接到电容器311的两端。
图3b更详细地示出图3a的无线功率传输设备的结构。谐振器 310包括第一传输线(图3b中未用参考数字示出，但由图3b中的各种元件形成，如下文论述)、第一导线341、第二导线342以及至少一个电容器350。
电容器350串联连接在第一传输线中的第一信号传导部分331与第二信号传导部分332之间，从而致使电场集中在电容器350中。一般来说，传输线包括设置在传输线的上部部分中的至少一根导线，以及设置在传输线的下部部分中的至少一根导线。电流可流过设置在传输线的上部部分中的至少一根导线，并且设置在传输线的下部部分中的至少一根导线可电接地。在图3b的实例中，设置在第一传输线的上部部分中的至少一根导线分成两部分，这两部分将被称为第一信号传导部分331和第二信号传导部分332，并且设置在第一传输线的下部部分中的导线将被称为第一接地传导部分333。
如图3b所示，谐振器310一般具有的二维(2D)结构。第一传输线包括第一传输线的上部部分中的第一信号传导部分331和第二信号传导部分332，以及第一传输线的下部部分中的第一接地传导部分333。第一信号传导部分331和第二信号传导部分332被设置成面向第一接地传导部分333。电流流过第一信号传导部分331和第二信号传导部分332。
此外，第一信号传导部分331的一端连接到第一导线341的一端，第一信号传导部分331的另一端连接到电容器350的一端，并且第一导线341的另一端连接到第一接地传导部分333的一端。第二信号传导部分332的一端连接到第二导线342的一端，第二信号传导部分332的另一端连接到电容器350的另一端，并且第二导线342的另一端连接到第一接地传导部分333的另一端。因此，第一信号传导部分 331、第二信号传导部分332、第一接地传导部分333以及第一导线 341和第二导线342连接到彼此，从而致使谐振器310具有电闭合回路结构。术语“回路结构”包括多边形结构、环形结构、矩形结构以及任何其他闭合的几何结构，即，周边没有任何开口的几何结构。措辞“具有回路结构”是指电闭合的结构。
电容器350插入在第一传输线的中间部分中。在图3b的实例中，电容器350插入在第一信号传导部分331与第二信号传导部分332之间的空间中。电容器350可以是集总元件电容器、分布元件电容器或者所属领域的技术人员已知的任何其他类型电容器。例如，分布元件电容器可包括Z字形导线以及设置在Z字形导线之间的具有高电容率的介电材料。
插入到第一传输线中的电容器350可致使谐振器310具有超材料的特性。超材料是具有自然界中未发现的电特性的材料，且因此，可具有人工设计的结构。自然界中存在的所有材料均具有磁导率和电容率。多数材料具有正磁导率和正电容率。
在多数材料的情况下，右手定则可应用于电场、磁场以及坡印廷矢量(Poyntingvector)，因此，对应的材料可被称为右手材料(RHM)。然而，基于超材料的电容率和超材料的磁导率标记，具有自然界中未发现的电容率和/或磁导率的超材料可被分类成ε负(ENG)材料、μ负(MNG)材料、双负(DNG)材料、负折射率(NRI)材料、左手(LH)材料以及所属领域的技术人员已知的任何其他超材料类别。
如果电容器350是集总元件电容器并且电容器350的电容被适当确定，那么谐振器310可具有超材料的特性。如果通过适当调节电容器350的电容而致使谐振器310具有负磁导率，那么谐振器310也可被称为MNG谐振器。各种标准均可用于确定电容器350的电容。例如，各种标准可包括：使得谐振器310具有超材料特性的标准、使得谐振器310在目标频率中具有负磁导率的标准、使得谐振器310在目标频率处具有零阶谐振特性的标准，以及任何其他合适的标准。基于上述标准中的任一个或任意组合，电容器350的电容可被适当确定。
谐振器310(下文中称为MNG谐振器310)可具有零阶谐振特性，即，具有传播常数为“0”时的谐振频率。当谐振器310具有零阶谐振特性时，谐振频率独立于MNG谐振器310的物理尺寸。在不改变MNG谐振器310的物理尺寸的情况下，通过改变电容器350的电容，可以改变具有零阶谐振特性的MNG谐振器310的谐振频率。
在近场中，电场集中在插入到第一传输线中的电容器350中，从而致使磁场在近场中变成主导。当电容器350是集总元件电容器时， MNG谐振器310具有相对高的品质因数(Q-factor)，从而提高无线功率传输效率。品质因数指示无线功率传输中的电阻损耗水平或者电抗与电阻之比。如所属领域的技术人员将理解，无线功率传输效率将随着品质因数增加而增加。
尽管图3b中未示出，但穿过MNG谐振器310的磁芯可用来增加无线功率传输距离。
参考图3b，馈电器320包括第二传输线(图3b中未用参考数字示出，但由图3b中的各种元件形成，如下文论述)、第三导线371、第四导线372、第五导线381以及第六导线382。
第二传输线包括第二传输线的上部部分中的第三信号传导部分 361和第四信号传导部分362以及第二传输线的下部部分中的第二接地传导部分363。第三信号传导部分361和第四信号传导部分362被设置成面向第二接地传导部分363。电流流过第三信号传导部分361 和第四信号传导部分362。
此外，第三信号传导部分361的一端连接到第三导线371的一端，第三信号传导部分361的另一端连接到第五导线381的一端，并且第三导线371的另一端连接到第二接地传导部分363的一端。第四信号传导部分362的一端连接到第四导线372的一端，第四信号传导部分 362的另一端连接到第六导线382的另一端，并且第四导线372的另一端连接到第二接地传导部分363的另一端。在第一信号传导部分 331连接到电容器350的一端的地方或附近，第五导线381的另一端连接到第一信号传导部分331，并且在第二信号传导部分332连接到电容器350的另一端的地方或附近，第六导线382的另一端连接到第二信号传导部分332。因此，第五导线381和第六导线382与电容器 350的两端并联连接。第五导线381和第六导线382可用作输入端口，以接收RF信号作为输入。
因此，第三信号传导部分361、第四信号传导部分362、第二接地传导部分363、第三导线371、第四导线372、第五导线381、第六导线382以及谐振器310连接到彼此，从而致使谐振器310和馈电器 320具有电闭合回路结构。术语“回路结构”包括多边形结构、环形结构、矩形结构以及任何其他闭合的几何结构，即，周边没有任何开口的几何结构。措辞“具有回路结构”是指电闭合的结构。
如果RF信号被输入到第五导线381或第六导线382，那么输入电流在馈电器320和谐振器310中流动，从而生成磁场，该磁场在谐振器310中感应电流。在馈电器320中流动的输入电流的方向与在谐振器310中流动的感应电流的方向相同，从而致使谐振器310中的总磁场强度在馈电器320的内部增加，而在馈电器320的外部降低。
输入阻抗由谐振器310与馈电器320之间的区域面积确定。因此，可能不需要用来使输入阻抗与功率放大器的输出阻抗相匹配的单独匹配网络。然而，即使使用匹配网络，也可通过调节馈电器320的尺寸来调节输入阻抗，因此，可简化匹配网络的结构。匹配网络的简化结构降低了匹配网络的匹配损耗。
馈电器320的第二传输线、第三导线371、第四导线372、第五导线381以及第六导线382可具有与谐振器310相同的结构。例如，如果谐振器310具有回路结构，那么馈电器320也可具有回路结构。作为另一个实例，如果谐振器310具有环形结构，那么馈电器320也可具有环形结构。
图4a示出通过馈电器馈电而在谐振器内产生的磁场分布的实例。换言之，图4a更简单地示出图3a和图3b的谐振器310和馈电器320，并且为了便于描述，图3b中的各种元件的名称和参考数字将用在图4a的以下描述中。
馈电操作可以是在无线功率传输中将功率提供到源谐振器的操作，或者在无线功率传输中将AC功率提供到整流器的操作。图4a 示出在馈电器320中流动的输入电流的方向，以及在源谐振器中感应的感应电流的方向。此外，图4a示出馈电器的输入电流生成的磁场的方向，以及源谐振器310的感应电流生成的磁场的方向。
参考图4a，馈电器320的第五导线381或第六导线382可用作输入端口410。在图4a中，第六导线382用作输入端口410。输入端口410接收RF信号作为输入。RF信号可从功率放大器输出。基于目标的功率需求，功率放大器可增加或减少RF信号的幅度。输入端口410接收到的RF信号在图4a中表示为在馈电器中流动的输入电流。输入电流在馈电器320中以顺时针方向沿着馈电器320的第二传输线流动。馈电器320的第五导线381和第六导线382电连接到谐振器310。具体而言，第五导线381连接到谐振器310的第一信号传导部分331，并且馈电器320的第六导线382连接到谐振器310的第二信号传导部分332。因此，输入电流在谐振器310和馈电器320中流动。输入电流在谐振器310中以逆时针方向流动。在谐振器310流动的输入电流生成磁场，而磁场在谐振器310中感应电流。该感应电流在谐振器310中以顺时针方向流动。谐振器310中的感应电流将能量提供到谐振器310的电容器311，并且也生成磁场。在此实例中，在馈电器320和谐振器310中流动的输入电流由图4a中带箭头的实线表示，而在谐振器310中流动的感应电流由图4a中带箭头的虚线表示。
电流生成的磁场的方向基于右手定则而确定。如图4a所示，在馈电器320的内部，在馈电器中流动的输入电流生成的磁场的方向 421与在谐振器310中流动的感应电流生成的磁场的方向423相同。因此，在馈电器320的内部，总磁场的强度增加。
相反，如图4a所示，在馈电器320与谐振器310之间的区域中，在馈电器320中流动的输入电流生成的磁场的方向433与在源谐振器 310中流动的感应电流生成的磁场的方向431相反。因此，在馈电器 320与谐振器310之间的区域中，总磁场的强度降低。
通常，在具有回路结构的谐振器中，磁场强度在谐振器的中心降低，而在谐振器310的外围附近增加。然而，参考图4a，由于馈电器320电连接到谐振器310的电容器311的两端，因此，谐振器310 中的感应电流的方向与馈电器320中的输入电流的方向相同。由于谐振器310中的感应电流与馈电器320中的输入电流在相同的方向上流动，因此，在馈电器320中总磁场的强度增加，而在馈电器320的外部降低。因此，由于馈电器320的影响，总磁场的强度在具有回路结构的谐振器310的中心增加，而在谐振器310的外部降低，从而补偿了具有回路结构的谐振器310的一般特性，即，磁场强度在谐振器 310的中心降低，而在谐振器310的外围附近增加。因此，总磁场的强度可在谐振器310的内部保持一致。
用于将功率从源谐振器传输到目标谐振器的无线功率传输效率与源谐振器中生成的总磁场的强度成正比。换言之，当总磁场的强度在谐振器的中心增加时，无线功率传输效率也提高。
图4b示出馈电器和谐振器的等效电路的实例。
参考图4b，馈电器440和谐振器450可由图4b中的等效电路表示。馈电器440被表示为具有电感Lf的电感器，并且谐振器450被表示为具有电感L(其通过互感M耦合到馈电器440的电感Lf)的电感器、具有电容C的电容器以及具有电阻R的电阻器的串联连接。在从馈电器440到谐振器450的方向上观察到的输入阻抗Zin的实例可用以下等式1来表示。
在等式1中，M表示馈电器440与谐振器450之间的互感，ω表示馈电器440与谐振器450之间的谐振频率，且Z表示在从谐振器 450到目标的方向上观察到的阻抗。如可从等式1中看出，输入阻抗 Zin与互感M的平方成正比。因此，可以通过调节馈电器440与谐振器450之间的互感M，调节输入阻抗Zin。互感M取决于馈电器440 与谐振器450之间的区域面积。可以通过调节馈电器440的尺寸可以调节馈电器440与谐振器450之间的区域面积，调节互感M和输入阻抗Zin。
由于可以通过调节馈电器440的尺寸调节输入阻抗Zin，因此，可能无需使用单独的匹配网络来与功率放大器的输出阻抗进行阻抗匹配。
在无线功率接收设备中包含的谐振器450和馈电器440中，磁场分布可如图4a所示。谐振器450可作为目标谐振器450操作。例如，目标谐振器450可通过磁耦合而从源谐振器接收无线功率。接收到的无线功率在目标谐振器450中感应电流。目标谐振器450中的感应电流生成磁场，从而在馈电器440中感应电流。如果目标谐振器450连接到馈电器440，如图4a所示，那么目标谐振器450中的感应电流将与馈电器440中的感应电流在相同的方向上流动。因此，由于上文结合图4a论述的原因，总磁场的强度将在馈电器440的内部增加，而将在馈电器440与目标谐振器450之间的区域中降低。
多源环境中的交叉连接
图5示出多源环境中的交叉连接的实例。
参考图5，多源环境包括多个功率传输单元(PTU)，例如，PTU 510和520。
PTU 510的有效功率传输区域501和PTU 520的有效功率传输区域503可被设置成使得有效功率传输区域501和503如图5所示重叠，或者并不重叠。
术语“有效功率传输区域”是指预定无线功率传输效率有保证的区域。例如，由于功率接收单元(PRU)511位于有效功率传输区域 501内，因此，PRU 511可从PTU 510有效接收无线功率。
PTU 510和520可单独安装在单独的设备中，或者可安装成单个设备中的相应垫片。
在多源环境使用带外通信方案的实例中，PTU 510的通信覆盖可被设置成比有效功率传输区域501更广。因此，位于有效功率传输区域501与503之间的边界附近的装置可从PTU 510和520接收唤醒功率。唤醒功率用于激活PRU的通信功能和控制功能。
在多源环境中，PTU 510和520可需要至少基于无线功率传输效率可能还有其他标准来检测PRU。PTU 510和520可需要基于环境来阻断PRU的连接。
此外，在多源环境中，PRU 511和521可能需要连接到具有高无线功率传输效率的PTU。
如图5所示，PRU 511和521位于有效功率传输区域501与503 之间的边界附近。
PRU 511和521从PTU 510和520中的至少一个接收唤醒功率。 PRU 511和521中的每个的通信功能和控制功能被唤醒功率激活。
PRU 511和521从PTU 510和520中的每个接收通知信息。PRU 511和521将通知信息中的接收信号的接收信号强度指示符(RSSI) 值进行比较，并且将搜索信号传输到具有更高RSSI值的PTU。例如，通知信息可包括用来识别PTU 510和520的网络ID。
当PRU 511和521中的每个的通信功能和控制功能被激活时， PRU 511和521中的每个均传输搜索信号。例如，PRU 511传输的搜索信号可以是PRU 511的广告信号，并且可包括与PRU 511有关的信息。例如，与PRU 511有关的信息可包括与PRU 511的充电状态有关的信息、PRU 511的阻抗变化信息以及与PRU 511有关的任何其他信息。此外，PRU 521传输的搜索信号可以是PRU 521的广告信号，并且可包括与PRU 521有关的信息。
由于PTU 510的通信覆盖比有效功率传输区域501更广，因此， PTU 510可从PRU511和521中的每个接收搜索信号。
PTU 510将从PRU 511和521接收到的搜索信号的RSSI值与预设值相比较，并且基于比较结果来确定PRU 511和521是否交叉连接。 PTU 520将从PRU 511和521接收到的搜索信号的RSSI值与预设值相比较，并且基于比较结果来确定PRU 511和521是否交叉连接。
交叉连接是这样一种情况，即在该情况中从位于每个不同PTU 的有效功率传输区域中的PRU检测到搜索信号，并且PRU和不同 PTU之间形成通信网络。
在有效功率传输区域501和503并不彼此重叠并且PRU 511和521分别位于有效功率传输区域501和503中的实例中，在正常连接状态下，PRU 511与PTU 510形成通信网络，并且PRU 521与PTU 520 形成通信网络。
在图5中即PRU 511和521位于有效功率传输区域501与503 之间的重叠区域中的实例中，PRU 511可与PTU 510和520形成通信网络，并且PRU 521可与PTU 510和520形成通信网络。换言之，可出现交叉连接。
在搜索信号的RSSI值大于预设值的实例中，PTU确定传输搜索信号的PRU是正常连接的。在预定PRU的搜索信号的RSSI值等于或小于预设值的另一实例中，PTU确定所述预定PRU是交叉连接的。预设值可基于PTU 510和520以及PRU 511和521的实施和设置进行确定。
PRU可使用搜索信号来加入PTU的通信和功率传输网络。例如，搜索信号可包括从具有更高RSSI值的PTU接收到的网络ID。
在图5中，PRU 521可连接到PTU 510。在此实例中，PTU 510 可确定PRU 521是否交叉连接，并且可阻断PRU 521的连接。在另一实例中，PRU 511可连接到PTU 520。在此实例中，PTU 520可确定PRU 511是否交叉连接，并且可阻断PRU 511的连接。
通过感测PRU的阻抗变化来防止交叉连接的方法
图6示出PTU的通信方法的实例。
参考图6，在610中，PTU从至少一个PRU中的每个接收连接请求信号。
在620中，PTU将至少一个PRU的阻抗变化信息传输到至少一个PRU。在一个实例中，PTU可通过传输二进制数“0111”来改变PRU 的阻抗。在此实例中，PRU可接收“0111”，并且可将PRU的阻抗改变成由“0111”表示的阻抗。
在630中，PTU感测接收到阻抗变化信息的至少一个PRU中的每个的阻抗变化。例如，阻抗变化可包括电阻变化、电抗变化或者电阻和电抗的变化。
在640中，PTU确定至少一个PRU是否已连接。PTU可顺序感测至少一个PRU中的每个的阻抗变化。
在感测到的阻抗变化匹配预定模式的实例中，在640中，PTU确定至少一个PRU已连接。预定模式可包括预定值。例如，当PRU的阻抗改变成由二进制数“0111”表示的阻抗时，PTU感测PRU的阻抗变化。PTU确定感测的变化是否匹配由二进制数“0111”表示的阻抗。当确定感测的变化匹配由二进制数“0111”表示的阻抗时，PTU确定 PRU已连接。
连接请求信号和阻抗变化信息可通过带外通信信道而被传输和接收。
此外，PTU可包括存储至少一个PRU的阻抗变化信息的表格。表格可用来存储至少一个PRU的阻抗变化信息。PTU可将表格中存储的阻抗变化信息与感测到的阻抗变化相比较，并且可基于比较结果来确定至少一个PRU是否已连接。
在实例中，PRU可将表示PRU的阻抗变化的信号传输到PTU。当信号被接收时，PTU可测量信号的RSSI，并且可基于测量结果来确定PRU是否已连接。当RSSI等于或大于预定值时，PTU可确定 PRU已连接。由于PTU的通信覆盖可以比PTU的有效功率传输区域更广，因此，PRU可能不位于PTU的有效功率传输区域中。预定值可基于PTU的有效功率传输区域来设置。
当检测到要向其传输功率的PRU时，PTU可断开与另一PRU的通信信道。
图7示出无线功率传输系统的实例。
参考图7，PTU 710使用蓝牙低功耗(BLE)无线技术与PRU 720 和730通信。
PTU 710包括谐振器，例如，图1的源谐振器131。PRU 720和 730中的每个包括谐振器，例如，图1的目标谐振器133。
PTU 710包括微控制器(MCU)。在PTU 710中，从PRU 720和 730接收到的阻抗变化信号可在谐振器与匹配电路之间检测到。在 MCU通过二极管(图7中未示出)而电连接在谐振器与匹配电路之间的实例中，可检测到阻抗变化信息。
在PRU 720和730中的每个中，谐振器和整流器可通过开关连接到电池。在通过BLE从PTU 710接收阻抗变化信息的实例中，PRU 720和730中的每个可响应于阻抗变化信息，闭合开关。当开关闭合时，PRU 720和730中的每个可控制它们的阻抗变化。
图8示出PTU和PRU的通信方法的实例。
参考图8，PTU 810从多个PRU(例如，PRU 820和830)中的每个接收连接请求。在包括多个PRU的多目标环境中，PTU 810需要检测功率被传输至的PRU。PTU 810提前存储功率被传输至的PRU 的阻抗变化信息。PTU 810将存储的阻抗变化信息传输到PRU 820 和830。例如，带外通信信道可用来将存储的阻抗变化信息传输到 PRU 820和830。
PRU 820和830从PTU 810接收阻抗变化信息。PRU 820和830 响应于阻抗变化信息，改变它们的阻抗。例如，PRU 820和830可改变PRU 820和830的谐振器的线圈的阻抗。PRU820和830被设计成改变它们的阻抗，使得阻抗与接收自PTU 810的阻抗变化信息匹配。
PTU 810感测PRU 830的阻抗变化。例如，阻抗变化可包括电阻变化、电抗变化或者电阻和电抗的变化。PTU 810基于感测到的阻抗变化，确定PRU 830是否为从PTU 810接收功率的PRU。在实例中， PTU 810可确定PRU 830不是可从PTU 810接收无线功率的PRU。
PTU 810感测PRU 820的阻抗变化。基于感测到的阻抗变化，PTU 810确定PRU 820是否为从PTU 810接收功率的PRU。在实例中， PTU 810可确定PRU 820是可从PTU 810接收无线功率的PRU。
PTU 810与PRU 820形成无线功率传输网络。PTU 810通过无线功率传输网络将无线功率传输到PRU 820。
为了通过PRU 820和830的阻抗变化信息来防止交叉连接，当进入PTU 810的充电区域时，PRU 820和830中的每个将连接请求信号传输到PTU 810。此外，PRU 820和830从PTU810接收阻抗变化信息。基于阻抗变化信息，PRU 820和830控制它们的阻抗变化。
通过改变PTU传输的功率来防止交叉连接的方法
为了通过改变PTU传输的功率来防止交叉连接，PTU可设置与至少一个PRU中的每个的通信信道。此外，PTU可通过通信信道从至少一个PRU中的每个接收功率变化请求。响应于功率变化请求， PTU可在功率变化请求被传输到PTU之后的预定时间段内将已变化功率传输到至少一个PRU。
图9示出PRU的通信方法的实例。
参考图9，在910中，PRU通过通信信道将功率变化请求传输到 PTU。例如，在将功率变化请求传输到PTU之前，PRU可从PTU接收唤醒功率。当唤醒功率被接收后，PRU请求PTU传输变化的唤醒功率。
910中使用的通信信道可以例如是带内通信信道或带外通信信道。
在920中，PRU从PTU接收已变化功率。PTU可例如在从PRU 接收功率变化请求之前改变传输的唤醒功率的强度或周期，并且可将已变化唤醒功率传输到PRU。
在PRU请求PTU传输已变化唤醒功率之后的预定时间段内接收到已变化功率的实例中，在930中，PRU通过通信信道将连接请求信号传输到PTU。
在PRU请求PTU传输已变化唤醒功率之后的预定时间段内未接收到已变化功率的另一实例中，PRU可通过通信信道与PTU断开通信，或者可将功率变化请求传输到PTU。
图10示出无线功率传输系统的另一实例。
参考图10，在1021中，PTU 1010从PRU 1020接收功率变化请求。此外，尽管图10中未示出，但PTU 1010从PRU 1030接收功率变化请求。在包括PRU 1020和1030的多目标环境中，PTU 1010可能需要检测功率被传输至的PRU。
在1011中，PTU 1010将已变化功率传输到PRU 1020。在一个实例中，在PRU 1020将功率变化请求传输到PTU 1010之后的预定时间段例如10毫秒(ms)内，PTU 1010将已变化功率传输到PRU 1020。在另一实例中，在预定时间段过去之后，PTU 1010将已变化功率传输到PRU 1030。
在PRU 1020将功率变化请求传输到PTU 1010之后的预定时间段内PRU 1020接收到已变化功率的实例中，PRU 1020将连接请求信号传输到PTU 1010。PTU 1010从PRU 1020接收连接请求信号，并且与PRU 1020形成无线功率传输网络。PTU 1010通过无线功率传输网络将无线功率传输到PRU 1020。
在PRU 1020将功率变化请求传输到PTU 1010之后的预定时间段内PRU 1030没有接收到已变化功率的实例中，PRU 1030断开与 PTU 1010的通信信道。此外，PRU 1030可将功率变化请求传输到PTU 1010或相邻的PTU。
图11示出PTU和PRU的通信方法的另一实例。
参考图11，PRU 1110将功率变化请求传输到多个PTU中的每个，例如，PTU 1120和1130。响应于功率变化请求，PTU 1120和1130 中的每个将功率传输到PRU 1110。
在PRU 1110将功率变化请求传输到PTU 1120和1130之后的预定时间段内，PRU1110从PTU 1120接收已变化功率。在预定时间段过去之后，PRU 1110从PTU 1130接收已变化功率。PRU 1110将连接请求传输到PTU 1120。PRU 1110与PTU 1120形成无线功率传输网络，并且通过无线功率传输网络从PTU 1120接收无线功率。
PRU 1110断开与PTU 1130的通信信道。
PTU的配置
图12示出PTU的实例。
参考图12，PTU 1200包括连接请求接收器1210、阻抗变化信息发射器1220、传感器1230以及确定器1240。
连接请求接收器1210从至少一个PRU中的每个接收连接请求信号。
阻抗变化信息发射器1220将至少一个PRU的阻抗变化信息传输到至少一个PRU。
传感器1230感测接收到阻抗变化信息的至少一个PRU中的每个的阻抗变化。
确定器1240基于传感器1230感测到的阻抗变化，确定至少一个PRU是否已连接。此外，当至少一个PRU中的每个的阻抗变化匹配预定模式时，确定器1240确定至少一个PRU已连接。
连接请求和阻抗变化信息可通过带外通信信道而被传输和接收。
PTU 1200可包括存储至少一个PRU的阻抗变化信息的表格。
图1到图11的描述也适用于图12的PTU 1200，因此，此处将不重复。
在另一实例(未示出)中，PTU包括信道设置单元、功率变化请求接收器以及发射器。
信道设置单元设置与至少一个PRU的通信信道。
功率变化请求接收器通过通信信道从至少一个PRU中的每个接收功率变化请求。
发射器响应于功率变化请求而在预定时间段内将已变化功率传输到至少一个PRU。
图1到图11的描述也适用于此未示出实例的PTU，因此，此处将不重复。
PRU的配置
图13示出PRU的实例。
参考图13，PRU 1300包括功率变化请求器1310、接收器1320 以及连接请求器1330。
功率变化请求器1310通过通信信道将功率变化请求传输到 PTU。
接收器1320从PTU接收已变化功率。
在接收器1320在预定时间段内接收到已变化功率的实例中，连接请求器1330通过通信信道传输连接请求信号。在接收器1320在预定时间段内没有接收到已变化功率的另一实例中，连接请求器1330 通过通信信道断开与PTU的通信。
图1到图11的描述也适用于图13的PRU 1300，因此，此处将不重复。
在另一实例(未示出)中，PRU包括连接请求信号发射器、阻抗变化信息接收器以及控制器。
在进入PTU的充电区域时，连接请求信号发射器将连接请求信号传输到PTU。
阻抗变化信息接收器从PTU接收PRU阻抗变化信息。
基于阻抗变化信息，控制器对阻抗变化进行控制。
图1到图11的描述也适用于此未示出实例的PRU，因此，此处将不重复。
可使用一个或多个硬件组件、一个或多个软件组件或者一个或多个硬件组件和一个或多个软件组件的组合来实施执行结合图2a、图 2b、图3a、图3b、图4a、图4b和图5到图11描述的各种操作的图 1中的Tx控制器114、通信单元115和124以及Rx控制器125、图 12中的连接请求接收器1210、阻抗变化信息发射器1220、传感器1230 和确定器1240以及图13中的功率变化请求器1310、接收器1320和连接请求器1330。
硬件组件可以例如，是物理执行一个或多个操作的物理装置，但不限于此。硬件组件的实例包括电阻器、电容器、电感器、电源、频率发生器、运算放大器、功率放大器、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、模数转换器、数模转换器以及处理装置。
软件组件可例如，由受软件或指令控制以执行一个或多个操作的处理装置来实施，但不限于此。计算机、控制器或其他控制装置可致使处理装置运行软件或执行指令。一个软件组件可由一个处理装置实施，或两个或多个软件组件可由一个处理装置实施，或者一个软件组件可由两个或多个处理装置实施，或两个或多个软件组件可由两个或多个处理装置实施。
处理装置可使用一个或多个通用或专用计算机实施，例如，处理器、控制器以及算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器，或者能够运行软件或执行指令的任何其他装置。处理装置可运行操作系统(OS)，并且可运行在OS下操作的一个或多个软件应用。在运行软件或执行指令时，处理装置可访问、存储、操作、处理和创建数据。为简洁起见，描述中可使用单数术语“处理装置”，但所属领域的技术人员将理解，处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，处理装置可包括一个或多个处理器，或者一个或多个处理器和一个或多个控制器。此外，可能有不同处理配置，例如，并行处理器或多核处理器。
被配置成实施软件组件以执行操作A的处理装置可包括经编程以运行软件或执行指令来控制处理器执行操作A的处理器。此外，被配置成实施软件组件以执行操作A、操作B和操作C的处理装置可具有各种配置，例如，被配置成实施软件组件以执行操作A、B和 C的处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A的第一处理器；以及被配置成实施软件组件以执行操作B和C的第二处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A和B的第一处理器，以及被配置成实施软件组件以执行操作C的第二处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A的第一处理器、被配置成实施软件组件以执行操作B的第二处理器，以及被配置成实施软件组件以执行操作C的第三处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A、B和C的第一处理器；以及被配置成实施软件组件以执行操作A、B和C的第二处理器，或者各自实施操作A、B和C中的一个或多个处理器的任何其他配置。尽管这些实例参考三个操作A、B、C，但可实施的操作数量并不限于三个，而可以是实现所需结果或执行所需任务需要的任何其他数量的操作。
用于控制处理装置来实施软件组件的软件或指令可包括计算机程序、代码段、指令或其一些组合，以用于独立或共同指示或配置处理装置来执行一个或多个所需的操作。软件或指令可包括可由处理装置直接执行的机器代码，例如，编译程序生成的机器代码，和/或可由处理装置使用解译程序执行的更高级的代码。软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构可永久或临时体现于任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、计算机存储介质或装置，或者能够将指令或数据提供给处理装置或由处理装置解译的传播信号波。软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构也可分布在网络耦合的计算机系统中，从而使得软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构以分布的方式存储和执行。
例如，软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构可记录、存储或固定在一个或多个非瞬时计算机可读存储介质中。非瞬时计算机可读存储介质可以是能够存储软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构的任何数据存储装置，从而使得它们可被计算机系统或处理装置读取。非瞬时计算机可读存储介质的实例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、 CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、 DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态硬盘，或者所属领域的技术人员已知的任何其他类型的非瞬时计算机可读存储介质。
基于本文提供的附图及其对应描述，实例相关领域的技术人员可易于创建用于实施本文揭示的实例的功能性程序、代码和代码段。
尽管本发明包括具体实例，但所属领域的技术人员将明白，在不脱离权利要求书及其等效物的精神和范围的情况下，可对这些实例的形式和细节进行各种变化。如果按不同的顺序执行所述技术，和/或如果所述系统、结构、装置或电路中的组件按不同方式组合和/或用其他组件或其等效物进行替换或补充，那么可实现适当的结果。因此，本发明的范围并不由具体实施方式界定，而是由权利要求书及其等效物界定，并且权利要求书及其等效物范围内的所有变化都应视作涵盖在本发明中。

Claims (22)

1.无线功率传输系统中的功率传输单元(PTU)的通信方法，所述通信方法包括：
从至少一个功率接收单元(PRU)中的每个接收连接请求信号；
将所述至少一个PRU的阻抗变化信息传输到所述至少一个PRU；
感测接收到所述阻抗变化信息的所述至少一个PRU中的每个的阻抗变化；以及
基于感测到的阻抗变化来确定所述至少一个PRU中的每个是否已连接。
2.根据权利要求1所述的通信方法，其中，
所述接收包括：通过带外通信信道来接收所述连接请求信号；以及
所述传输包括：通过所述带外通信信道来传输所述阻抗变化信息。
3.根据权利要求1所述的通信方法，其中，所述确定包括：基于感测到的阻抗变化是否匹配预定模式来确定所述至少一个PRU中的每个是否已连接。
4.根据权利要求1所述的通信方法，其中，所述PTU包括被配置成存储所述阻抗变化信息的表格。
5.无线功率传输系统中的功率接收单元(PRU)的通信方法，所述通信方法包括：
通过通信信道将功率变化请求传输到功率传输单元(PTU)；
从所述PTU接收已变化功率；以及
响应于在预定时间段内从所述PTU接收到所述已变化功率，通过所述通信信道来传输连接请求信息。
6.根据权利要求5所述的通信方法，进一步包括：响应于在所述预定时间段内未接收到所述已变化功率，断开通过所述通信信道与所述PTU的通信。
7.无线功率传输系统中的功率传输单元(PTU)，所述PTU包括：
连接请求接收器，其被配置成从至少一个功率接收单元(PRU)中的每个接收连接请求信号；
阻抗变化信息发射器，其被配置成将所述至少一个PRU中的每个的阻抗变化信息传输到所述至少一个PRU中的每个；
传感器，其被配置成感测接收到所述阻抗变化信息的所述至少一个PRU中的每个的阻抗变化；以及
确定器，其被配置成基于感测到的阻抗变化来确定所述至少一个PRU中的每个是否已连接。
8.根据权利要求7所述的PTU，其中，所述连接请求接收器进一步被配置成通过带外通信信道来传输所述连接请求信号；以及
所述阻抗变化信息发射器进一步被配置成通过所述带外通信信道来传输所述阻抗变化信息。
9.根据权利要求7所述的PTU，其中，所述确定器进一步被配置成基于感测到的阻抗变化是否匹配预定模式来确定所述至少一个PRU中的每个是否已连接。
10.根据权利要求7所述的PTU，其中，所述PTU包括被配置成存储所述阻抗变化信息的表格。
11.无线功率传输系统中的功率接收单元(PRU)的通信方法，所述通信方法包括：
将连接请求信号传输到功率传输单元(PTU)；
从所述PTU接收阻抗变化请求；
基于所述阻抗变化请求，改变所述PRU的阻抗；以及
基于已变化阻抗，在所述PRU与所述PTU之间建立无线功率传输网络。
12.根据权利要求11所述的通信方法，其中所述传输包括：基于所述PRU进入所述PTU的充电区域，将所述连接请求信号传输到所述PTU。
13.根据权利要求11所述的通信方法，进一步包括：
向PTU传输表示所述PRU的阻抗变化的信号。
14.根据权利要求13所述的通信方法，其中，基于已变化阻抗匹配预定模式，将所述PRU连接至所述PTU。
15.根据权利要求11所述的通信方法，进一步包括：
向所述PTU传输功率变化请求。
16.根据权利要求15所述的通信方法，其中，传输功率变化请求包括：基于从所述PTU接收到唤醒功率，将所述功率变化请求传输到所述PTU。
17.根据权利要求15所述的通信方法，进一步包括：
确定在所述功率变化请求被传输到所述PTU之后的预定时间段内是否接收到所述PTU的已变化功率。
18.无线功率传输系统中的功率接收设备，包括：
通信单元，其被配置成向功率传输设备传输连接请求信号以及从所述功率传输设备接收阻抗变化请求；
处理器，其被配置成基于所述阻抗变化请求，改变所述功率接收设备的阻抗，所述处理器被进一步配置成进行控制以基于已变化阻抗，在所述功率接收设备与所述功率传输设备之间建立无线功率传输网络。
19.根据权利要求18所述的功率接收设备，其中，所述处理器被进一步配置成进行控制以：
通过所述通信单元向功率传输设备传输表示所述功率接收设备的阻抗变化的信号。
20.根据权利要求19所述的功率接收设备，其中，基于所述功率接收设备的已变化阻抗匹配预定模式，所述功率接收设备连接至所述功率传输设备。
21.根据权利要求18所述的功率接收设备，其中所述通信单元向所述功率传输设备传输功率变化请求。
22.根据权利要求21所述的功率接收设备，其中，确定在所述功率变化请求被传输到所述功率传输设备之后的预定时间段内是否接收到所述功率传输设备的已变化功率。
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