CN106464036B

CN106464036B - 用于通过无线充电系统中的无线功率发射器发送信号的方法、无线功率发射器以及无线功率接收器

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Publication number: CN106464036B
Application number: CN201580034480.6A
Authority: CN
Inventors: 李炅雨; 宋昑洙; 郑熙远
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2019-05-17
Anticipated expiration: 2035-06-24
Also published as: EP3161940A1; WO2015199442A1; CN106464036A; US11336124B2; US20150372496A1; EP3161940A4; US10944294B2; US10630112B2; US20210184506A1; US10075020B2; US20200251933A1; US20180366989A1; KR20160008103A; EP3161940B1; KR102407895B1; ES2912302T3

Abstract

提供了一种通过无线充电系统中的无线功率发射器来发送信号的方法、无线功率发射器以及无线功率接收器。所述方法包括发送第一信号；发送第二信号；在发送第二信号期间检测负载变化；并且基于检测的负载变化来延长所述第二信号的发送周期。无线功率发射器包括：功率发送单元，被配置为发送第一信号和第二信号；感测单元，被配置为在发送第二信号期间检测负载变化；以及控制器，被配置为基于检测的负载变化来延长第二信号的发送周期。

Description

用于通过无线充电系统中的无线功率发射器发送信号的方法、无线功率发射器以及无线功率接收器

技术领域

本发明涉及无线充电，并且更具体地涉及用于通过无线充电系统中的无线功率发射器发送信号的方法、该无线功率发射器以及无线功率接收器。

背景技术

鉴于移动终端的性质，诸如便携式手机和个人数字助理(PDA)的移动终端由可再充电电池供电。为了对电池进行充电，移动终端通过单独的充电器将电能供应给电池。通常，充电器和电池各自具有外部接触端子，并且因此通过接触它们的接触端子而彼此电连接。

这种基于接触的充电方案面临如下问题：接触端子容易受损而污染到外界物质以及由于接触端子向外突出而产生不可靠的电池充电。另外，如果接触端子暴露在湿气下，电池可能无法适当充电。

为了解决上述问题，现今已开发出无线充电或无接触充电技术并将其应用至许多电子设备。

这种无线充电技术是基于无线功率发送和接收的。例如，一旦便携式手机在没有连接到另外的充电连接器的情况下置于充电垫上，其电池会自动充电。在无线充电产品中，无线电动牙刷或无线电动剃须刀为人们所熟知。无线充电技术提供以下益处：由于电子产品的无线充电的增强的防水性以及由于不再需要电子设备的有线充电器的增强的便携性。此外，期望各种相关的无线充电技术在即将到来的电动汽车时代将被进一步开发。

主要存在三种无线充电方案：使用线圈的电磁感应方案、基于谐振的方案以及基于将电能转换成微波的射频(RF)/微波辐射方案。

迄今为止，基于电磁感应的无线充电方案是最流行的。然而，考虑到在韩国以及在其他海外国家中在数十米的距离处通过微波进行的无线功率发送中的最近成功的实验，可预见的是在不久的将来每种电子产品将在任何时间在任何地点进行无线充电。

基于电磁感应的功率发送是指在初级线圈与次级线圈之间的功率传递。当磁体围绕线圈移动时，感应出电流。基于这种原理，发射器生成磁场并且接收器通过由磁场的变化而感应出的电流来产生能量。这种现象称为磁感应，并且基于磁感应的功率发送在能量传递中效率很高。

关于基于谐振的无线充电，系统被建议基于通过耦合模式理论的基于谐振的功率发送原理来从在数米的距离处的充电器进行无线能量传递。电磁波产生谐振以便携带电能，而不是声音。谐振电能仅在具有相同谐振频率的设备存在的情况下直接进行传递，而未使用的电能被重新吸收到电磁场中，而不是逸散在空气中。因此，与其他电波相比，谐振电能不会影响到附近的机器或人类。

发明内容

技术问题

无线功率发射器(或功率发送单元(PTU))检测或确定无线功率接收器(或功率接收单元(PRU))是否置于所述无线功率发射器上的方法可包括检测包括在无线功率发射器中的功率发送单元的阻抗的变化的方法。

如果无线功率发射器(PTU)通过阻抗变化检测等检测到存在无线功率接收器(PRU)，那么所述无线功率发射器可通过供应功率来开始与无线功率接收器通信，无线功率接收器可利用所述功率执行通信。

例如，根据无线充电联盟(A4WP)的无线充电标准，无线功率发射器可发送长信标信号，并且在接收到长信标信号时，无线功率接收器可在预定时间内将通告(advertisement)信号发送至无线功率发射器，从而继续无线充电的配准(registration)过程。

然而，在需要用于操作处理器的启动过程同时无线功率接收器的电池功率较低或耗尽或者无线功率接收器断电的情况下，无线功率接收器不会在预定时间内将通告信号发送至无线功率发射器。如果无线功率接收器无法在预定时间内以这种方式发送通告信号，那么不会执行正常的配准过程，因此不能对无线功率接收器进行无线充电。

问题的解决方案

本发明至少能够解决上述问题和/或缺点，并且至少能够提供下文所述的优点。

因此，本发明的一方面是提供无线充电系统中的信号发送方法以及提供无线功率发射器和无线功率接收器，在所述方法中如果无线功率发射器在终止其长信标信号的发送之前检测到负载变化，那么该无线功率发射器可延长长信标信号的发送周期，以便接收通告信号。

本发明的另一方面是提供无线充电系统中的信号发送方法以及提供无线功率发射器和无线功率接收器，在所述方法中如果无线功率发射器在终止其长信标信号的发送之前接收到信标延长请求信号，那么所述无线功率发射器可延长长信标信号的发送周期，以便接收通告信号。

根据本发明的一方面，提供了通过无线充电系统中的无线功率发射器来发送信号的方法。所述方法包括发送第一信号；发送第二信号；在发送第二信号期间检测负载变化；以及基于所检测的负载变化来延长第二信号的发送周期。

根据本发明的另一方面，提供了无线功率发射器。所述无线功率发射器包括：功率发送单元，被配置为发送第一信号和第二信号；感测单元，被配置为在发送第二信号期间检测负载变化；以及控制器，被配置为基于所检测的负载变化来延长第二信号的发送周期。

根据本发明的另一方面，提供了无线功率接收器。所述无线功率接收器包括：功率接收单元，被配置为接收第一信号和第二信号；控制电路，电连接到功率接收单元并且被配置为基于由功率接收单元接收的第一信号或第二信号来生成用于负载变化的控制信号；以及切换单元，被设置在功率接收单元与负载之间，并且被配置为基于来自控制电路的控制信号来切换功率接收单元与负载之间的连接。

发明的有益效果

如根据前文描述变得显而易见的，根据本发明的一个实施方案，甚至在无线功率接收器的电池功率较低或耗尽或者需要启动过程来操作无线功率接收器的处理器的情况下，无线功率发射器可通过检测负载变化来在预定时间内接收通告信号。

此外，根据本发明的一个实施方案，甚至在无线功率接收器的电池功率较低或耗尽或者需要启动过程来操作无线功率接收器的处理器的情况下，无线功率发射器可通过从无线功率接收器接收预定信号来在预定时间内接收通告信号。

附图说明

通过以下结合附图而进行的说明，将更清楚地了解本发明的上述和其他方面、特征及优点，在附图中：

图1是无线充电系统的整体操作的框图；

图2是根据本发明的一个实施方案的无线功率发射器和无线功率接收器的框图；

图3是根据本发明的一个实施方案的无线功率发射器和无线功率接收器的框图；

图4是根据本发明的一个实施方案的用于无线功率发射器和无线功率接收器的操作的信号流的流程图；

图5是根据本发明的一个实施方案的无线功率发射器和无线功率接收器的方法的流程图；

图6是示出根据本发明的一个实施方案的由无线功率发射器施加的功率的量相对于时间轴的图；

图7是根据本发明的一个实施方案的控制无线功率发射器的方法的流程图；

图8是示出根据图7的流程图的由无线功率发射器施加的功率的量相对于时间轴的图；

图9是根据本发明的一个实施方案的控制无线功率发射器的方法的流程图；

图10是示出根据图9的流程图的由无线功率发射器供应的功率的量相对于时间轴的图；

图11是根据本发明的一个实施方案的处于单机(SA)模式下的无线功率发射器和无线功率接收器的框图；

图12是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号的发送的图；

图13是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号的发送的图；

图14是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号发送过程的流程图；

图15是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号的发送的图；

图16是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号发送过程的流程图；并且

图17是根据本发明的一个实施方案的无线功率接收器的框图。

具体实施方式

提供参照附图的以下描述来帮助全面理解如由所附权利要求和它们的等效物所限定的本发明。在整个附图中，相同的附图标记将理解为是指相同的部分、部件和结构。其包括各种细节来帮助理解，但是这些将被认为仅仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到可在不背离本发明范围和精神的情况下作出本文所述的本发明的实施方案的各种改变和修改。此外，为了清楚和简要，可省略对众所周知的功能和构造的描述。

以下描述和权利要求中使用的术语和词汇不限于它们的字典含义，而是仅用于能够明确和一致地理解本发明。因此，对本领域技术人员显而易见的是，提供本发明的实施方案的以下描述仅是出于说明的目的，而不是为了限制如由所附权利要求和它们的等效物所限定的本发明。

应理解，除非上下文明确地另外规定，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述”包括多个指示物。因此，例如提到“部件表面”包括提到一个或多个这类表面。

术语“基本上”指示无需精确地达到所列举的特性、参数或值，而是在不妨碍该特性旨在提供的效果的量内，可以出现偏差或变动，包括例如容限、测量误差、测量准确度限制以及本领域的技术人员已知的其他因素。

描述将首先给出适用于参照图1至图11的本发明的实施方案的无线充电系统的概念，之后将详细描述用于通过无线充电系统中的无线功率发射器来发送信号的方法，以及将详细描述根据参照图12至图17的本发明的各种实施方案的无线功率发射器和无线功率接收器。

图1是无线充电系统的整体操作的框图。

参照图1，无线充电系统包括无线功率发射器(或功率发送单元(PTU))100和一个或多个无线功率接收器(或功率接收单元(PRU))110-1、110-2、……、和110-n。

无线功率发射器100可分别将功率1-1、1-2、……、和1-n无线地发送至无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n。此外，无线功率发射器100可仅仅将功率1-1、1-2、……、和1-n无线地发送至在预定认证过程中已认证的无线功率接收器。

无线功率发射器100可建立到无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n的电连接。例如，无线功率发射器100可将呈电磁波形式的无线功率发送至无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n。

无线功率发射器100可进行与无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n的双向通信。无线功率发射器100和无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n可处理或发送/接收以预定框架配置的数据包2-1、2-2、……、和2-n。该框架在下文中进行更详细地描述。无线功率接收器可被配置成移动通信终端、个人数字助理(PDA)、个人多媒体播放器(PMP)、智能手机等。

无线功率发射器100可将功率无线地施加给多个无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n。例如，无线功率发射器100可通过谐振将功率发送至多个无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n。如果无线功率发射器100采用谐振方案，那么无线功率发射器100与无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n之间的距离优选地可为30m或更小。如果无线功率发射器100采用电磁感应方案，那么无线功率发射器100与无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n之间的距离优选地可为10cm或更小。

无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n可从无线功率发射器100接收无线功率，并且对其内部电池进行充电。此外，无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n可各自将请求无线功率发送的信号、无线功率接收所需的信息、无线功率接收器状态信息、或者无线功率发射器100的控制信息发送至无线功率发射器100。关于发送的信号的信息在下文中进行更详细地描述。

无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n中的每一个还可将指示其充电状态的消息发送至无线功率发射器100。

无线功率发射器100可包括诸如显示器的显示装置，并且可基于从无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n接收的消息来显示无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n中的每一个的状态。此外，无线功率发射器100可显示直到无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n中的每一个完全充电所预期的时间。

无线功率发射器100可将用于禁用无线充电功能的控制信号发送至无线功率接收器110-1、110-2、……、和110-n。当从无线功率发射器100接收到用于禁用无线充电功能的控制信号时，无线功率接收器可禁用无线充电功能。

图2是根据本发明的一个实施方案的无线功率发射器和无线功率接收器的框图。

参照图2，无线功率发射器200可包括功率发送单元211、控制器212、通信单元213、显示单元214和存储单元215中的至少一个。

功率发送单元211可供应无线功率发射器200所需的功率，并且可将功率无线供应至无线功率接收器250。功率发送单元211可供应呈交流电(AC)波形的形式的功率，或者通过借助于转换器将呈直流电(DC)波形的功率转换成呈AC波形的功率。功率发送单元211可实现为内置电池。可替代地，功率发送单元211可实现为功率接收接口，以便在外部接收功率并且将功率供应至其他部件。本领域的技术人员将理解，只要其能够供应呈AC波形的功率，任何装置均可用作功率发送单元211。

控制器212可提供对无线功率发射器200的总体控制。控制器212可使用控制操作所需的从存储单元215读取的算法、程序或应用程序来控制无线功率发射器200的总体操作。控制器212可实现为中央处理单元(CPU)、微处理器或小型计算机。

通信单元213可以以预定的通信方案来与无线功率接收器250通信。通信单元213可从无线功率接收器250接收功率信息。功率信息可包括关于以下各项中的至少一项的信息：无线功率接收器250的容量、剩余电池量、充电次数、使用量、电池容量和电池比例。

此外，通信单元213可发送用于控制无线功率接收器250的充电功能的充电功能控制信号。充电功能控制信号可为通过控制特定无线功率接收器250的功率接收单元251来启用或禁用充电功能的控制信号。此外，如下文详细描述的，功率信息可包括关于插入有线充电端子、从单机(SA)模式转变成非单机(NSA)模式、错误状态释放等的信息。

此外，根据本发明的一个实施方案，充电功能控制信号可包括与功率控制有关的信息或者对发生的异常进行应对的功率控制命令。

通信单元213可从另一个无线功率发射器以及无线功率接收器250接收信号。例如，通信单元213可通过接收从无线功率接收器250的通信单元253发送的通告信号来继续进行无线充电的配准过程。

控制器212可基于通过通信单元213从无线功率接收器250接收的消息来在显示单元214上显示无线功率接收器250的状态。此外，控制器212可在显示单元214上显示直到无线功率接收器250完全充电所预期的时间。

如图2所示，无线功率接收器250可包括功率接收单元251、控制器252、通信单元253、显示单元258和存储单元259中的至少一个。

功率接收单元251可从无线功率发射器200无线地接收功率。功率接收单元251可从无线功率发射器200接收呈AC波形的形式的功率。

控制器252可提供对无线功率接收器250的总体控制。控制器252可使用控制操作所需的从存储单元259读取的算法、程序或应用程序来控制无线功率接收器250的总体操作。控制器252可实现为CPU、微处理器或小型计算机。

通信单元253可以以预定的通信方案来与无线功率发射器200通信。通信单元253可将功率信息发送至无线功率发射器200。功率信息可包括关于以下各项中的至少一项的信息：无线功率接收器250的容量、剩余电池量、充电次数、使用量、电池容量和电池比例。

此外，通信单元253可接收用于控制无线功率接收器250的充电功能的充电功能控制信号。充电功能控制信号可以是通过控制无线功率接收器250的功率接收单元251来启用或禁用充电功能的控制信号。可替代地，如下文详细描述的，功率信息可包括关于有线充电端子的插入、从SA模式转变成NSA模式、错误状态释放等的信息。此外，根据本发明的一个实施方案，充电功能控制信号可包括与功率控制有关的信息或者对发生的异常进行应对的功率控制命令。

另外，通信单元253可通过功率接收单元251接收从无线功率发射器200的功率发送单元211发送的信标信号，并且在预定时间内将通告信号发送至无线功率发射器200，从而继续无线充电的配准过程。

控制器252可在显示单元258上显示无线功率接收器250的状态。此外，控制器252可在显示单元258上显示直到无线功率接收器250完全充电所预期的时间。

图3是根据本发明的一个实施方案的无线功率发射器和无线功率接收器的详细框图。

参照图3，无线功率发射器200可包括以下各项中的至少一项：发送(Tx)谐振器211a、控制器212(例如，微控制单元(MCU))、通信单元213(例如，带外信令单元)、匹配单元216、驱动器(例如，电源供应器)217、功率放大器(PA)218和感测单元219。无线功率接收器250可包括以下各项中的至少一项：接收(Rx)谐振器251a、控制器252、控制电路252a、通信单元253、整流器254、DC/DC转换器255、切换单元256和负载单元(或客户端设备负载)257。

驱动器217可输出具有预定电压值的DC功率。从驱动器217输出的DC功率的电压值可由控制器212控制。

从驱动器217输出的DC电流可施加于PA 218。PA 218可以以预定增益来放大DC电流。此外，PA 218可基于从控制器212接收的信号来将DC功率转换成AC功率。因此，PA 218可输出AC功率。

匹配单元216可执行阻抗匹配。例如，匹配单元216可控制从匹配单元216观察到的阻抗，以使得其输出功率可具有高效率或高功率。感测单元219可通过Tx谐振器211a或PA218感测由无线功率接收器250生成的负载变化，并且可将感测结果提供给控制器212。

根据本发明的一个实施方案，当无线功率发射器200将短信标信号或长信标信号发送至无线功率接收器250时，该无线功率接收器250可借助于预定电路等产生负载变化。无线功率发射器200的感测单元219可检测无线功率接收器250的负载变化，并且将负载变化检测结果提供给控制器212。根据本发明的一个实施方案，基于由感测单元219检测到的负载变化，控制器212可检测无线功率接收器250的存在或者可延长或调整信标信号(例如，长信标信号)的发送周期。

匹配单元216可在控制器212的控制下调节阻抗。匹配单元216可包括线圈和电容器中的至少一个。控制器212可控制到线圈和电容器中的至少一个的连接，并且因此可相应地执行阻抗匹配。

Tx谐振器211a可将输入AC功率发送至Rx谐振器251a。Tx谐振器211a和Rx谐振器251a可实现为具有相同谐振频率的谐振电路。例如，谐振频率可确定为6.78MHz。

通信单元213可(通过无线保真(WiFi)、ZigBee或蓝牙(BT)/低功耗蓝牙(BLE))与无线功率接收器250的通行单元253例如以2.4GHz的频率双向地通信。

Rx谐振器251a可接收用于充电的功率。此外，Rx谐振器251a可接收通过无线功率发射器200的Tx谐振器211a发送的信标信号(例如，短信标信号或长信标信号)。

整流器254可将从Rx谐振器251a接收的无线功率整流成DC功率。例如，整流器254可以以二极管电桥的形式实现。DC/DC转换器255可将经整流的功率以预定增益进行转换。例如，DC/DC转换器255可将经整流的功率进行转换，以使得其输出的电压可为5V。可应用至DC/DC转换器255的输入的最小电压值和最大电压值可以预设。

切换单元256可将DC/DC转换器255连接到负载单元257。切换单元256在控制器252的控制下可保持在开(ON)或关(OFF)状态。切换单元256是可选的。如果切换单元256处于开状态，那么负载单元257可存储从DC/DC转换器255接收的转换功率。

根据本发明的一个实施方案，控制电路252a可基于通过无线功率接收器250的Rx谐振器251a接收的信号来生成用于控制切换单元256的控制信号。例如，控制电路252a(不同于控制器252)由在无线功率接收器250处接收的信号(例如，短信标信号或长信标信号)驱动，这样控制电路252a可通过控制切换单元256而产生负载变化。根据本发明的一个实施方案，在如上所述地提供控制电路252a时，可产生无线功率接收器250的负载变化，即使没有功率供应至控制器252或者控制器252被禁用亦是如此。

此外，根据本发明的一个实施方案，控制电路252a可基于通过无线功率接收器250的Rx谐振器251a接收的信号(例如，短信标信号或长信标信号)来生成预定模式的代码或信号。负载开关(例如，切换单元256)可由控制电路252a中生成的代码或信号来控制，从而可产生对应于预定代码或信号的负载变化。无线功率发射器200可检测无线功率接收器250的负载变化，并且对预定代码或信号进行解码，从而获得预定信息(例如，与信标信号周期的延长有关的信息)。

图4是根据本发明的一个实施方案的用于无线功率发射器和无线功率接收器的操作的信号流的流程图。

参照图4，在步骤S401中，无线功率发射器400可接通电源。在接通电源时，在步骤S402中，无线功率发射器400可对环境进行配置。

在步骤S403中，无线功率发射器400可进入节能模式。在节能模式中，无线功率发射器400可应用具有其各自周期的不同类型的功率信标以用于检测，这在下文更详细地参照图6来进行描述。例如，无线功率发射器400可发送功率信标S404和S405(例如，短信标或长信标)以用于检测，并且功率信标S404和S405可具有不同的功率值。用于检测的功率信标S404和S405中的一者或两者可具有足够的功率以驱动无线功率接收器450的通信单元。例如，借助于用于检测的功率信标S404和S405中的一者或两者，无线功率接收器450可通过驱动无线功率发射器400的通信单元而与该无线功率发射器400通信。这种状态可称为空状态。

当将无线功率接收器450放置在无线功率发射器400上时，无线功率发射器400可检测负载变化。在步骤S408中，无线功率发射器400可进入低功率模式。下文参照图6更详细地描述低功率模式。在步骤S409中，无线功率接收器450可基于从无线功率发射器400接收的功率来驱动该无线功率接收器450的通信单元。

在步骤S410中，无线功率接收器450可将PTU搜索信号发送至无线功率发射器400。无线功率接收器450可将PTU搜索信号作为基于BLE的通告(AD)信号来发送。无线功率接收器450可周期性地发送PTU搜索信号，直到其从无线功率发射器400接收到响应信号或者经过预定时间段为止。

在步骤S411中，在从无线功率接收器450接收到PTU搜索信号时，无线功率发射器400可发送PRU响应信号。PRU响应信号可建立无线功率发射器400与无线功率接收器450之间的连接。

在步骤S412中，无线功率接收器450可发送PRU静态信号。PRU静态信号可指示无线功率接收器450的状态，并且可请求接入由无线功率发射器400管理的无线功率网络。

在步骤S413中，无线功率发射器400可发送PTU静态信号。由无线功率发射器400发送的PTU静态信号可指示无线功率发射器400的能力。

在步骤S414和S415中，在无线功率发射器400和无线功率接收器450发送和接收PRU静态信号和PTU静态信号之后，无线功率接收器450可周期性地发送PRU动态信号。PRU动态信号可包括由无线功率接收器450测量的至少一个参数。例如，PRU动态信号可包括关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的电压的信息。在步骤S407中，无线功率接收器450的状态可称为启动状态。

在步骤S416中，无线功率发射器400进入功率传送模式。在步骤S417中，无线功率发射器400可将用于启用充电的PRU控制信号或命令信号发送至无线功率接收器450。在功率传送模式中，无线功率发射器400可发送充电功率。

由无线功率发射器400发送的PRU控制信号可包括启用/禁用无线功率接收器450的充电的信息和权限信息。每次充电状态改变时可发送PRU控制信号。例如，可每250ms或者在发生参数变化时发送PRU控制信号。PRU控制信号可被配置成在预定的阈值时间内发送，例如在1秒内，即使没有参数发生改变亦是如此。

在步骤S418和S419中，无线功率接收器450可根据PRU控制信号来改变设定，并且发送PRU动态信号以报告无线功率接收器450的状态。由无线功率接收器450发送的PRU动态信号可包括关于电压、电流、无线功率接收器状态和温度中的至少一个的信息。无线功率接收器450的状态可称为开状态。

PRU动态信号可具有下文的表1中所示的以下数据结构。

表1

[表1]

参照以上表1，PRU动态信号可包括一个或多个字段。字段可提供可选的字段信息、关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的电压的信息、关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的电流的信息、关于在无线功率接收器450的DC/DC转换器的输出端处的电压的信息、关于在无线功率接收器450的DC/DC转换器的输出端处的电流的信息、温度信息、关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的最小电压值V_{RECT_MIN_DYN}的信息、关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的最佳电压值V_{RECT_SET_DYN}的信息、关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的最大电压值V_{RECT_HIGH_DYN}的信息以及警告信息(例如，PRU警报)。PRU动态信号可包括上述字段中的至少一种。

例如，已根据充电情况(例如，关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的最小电压值V_{RECT_MIN_DYN}的信息、关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的最佳电压值V_{RECT_SET_DYN}的信息以及关于在无线功率接收器450的整流器的输出端处的最大电压值V_{RECT_HIGH_DYN}的信息)确定的至少一个电压设定值可在PRU动态信号的至少一个字段中进行发送。在接收到PRU动态信号时，无线功率发射器400可基于PRU动态信号中设定的电压值来调整待发送至每个无线功率接收器450的无线充电电压。

在字段当中，PRU警报可在下文表2中示出的数据结构中进行配置。

表2

[表2]

参照以上表2，PRU警报可包括用于重新启动请求的位、用于转变的位以及用于旅行适配器(TA)检测的位。TA检测位指示无线功率接收器450已连接到提供无线充电的无线功率发射器400中的有线充电端子。转变位告知无线功率发射器400：无线功率接收器450在无线功率接收器450的通信集成电路(IC)从SA模式转变成NSA模式之前被重新设定。最终，当由于过电流或过热温度已通过减少发送功率而停止充电的无线功率发射器400返回到正常状态时，重新启动请求位指示无线功率发射器400准备好恢复无线功率接收器450的充电。

PRU警报也可在下文表3中示出的数据结构中进行配置。

表3

[表3]

参照以上表3，PRU警报可包括过电压、过电流、过热温度、PRU自我保护、充电完成、有线充电器检测和模式转变的字段。如果过电压字段被设定成“1”，这可暗示无线功率接收器450的电压Vrect已超过过电压限度。过电流和过热温度字段可以以与过电压字段相同的方式进行设定。PRU自我保护指示无线功率接收器450通过直接减小整个负载上的功率来保护自身。在这种情况下，无线功率发射器400不需要改变充电状态。

根据本发明的一个实施方案，用于模式转变的位可被设定成这样的值，该值用于通知无线功率发射器400模式转变的持续时间。模式转变位可如下文表4中所示地进行配置。

表4

[表4]

参照以上表4，如果模式转变位被设定成“00”，这可指示没有模式转变。如果模式转变位被设定成“01”，这可指示用于完成模式转变的时限为2秒。如果模式转变位被设定成“10”，这可指示用于完成模式转变的时限为3秒。如果模式转变位被设定成“11”，这可指示用于完成模式转变的时限为6秒。

例如，如果模式转变耗时3秒或更少，则模式转变位可被设定成“10”。在开始模式转变之前，无线功率接收器450可通过改变输入阻抗设定以匹配1.1W的功耗来确保在模式转变期间将不发生阻抗变化。因此，无线功率发射器400根据这种设定为无线功率接收器450调整功率ITX_COIL，并且因此可在模式转变期间为无线功率接收器450维持功率ITX_COIL。

因此，在模式转变持续时间由模式转变位设定之后，无线功率发射器400可在模式转变期间为无线功率接收器450维持功率ITX_COIL，例如，持续3秒。换句话说，即使无线功率发射器400在3秒期间未从无线功率接收器450接收到响应，无线功率发射器400也可维持与无线功率接收器450的连接。然而，在经过模式转变持续时间之后，无线功率发射器400可结束功率发送，从而认为无线功率接收器450是非法对象。

无线功率接收器450可感测错误的发生。在步骤S420中，无线功率接收器450可将警告信号发送至无线功率发射器400。所述警告信号可作为PRU动态信号或警报信号来发送。例如，无线功率接收器450可发送在上文表1中示出的PRU警报字段，以向无线功率发射器400指示错误状态。可替代地，无线功率接收器450可向无线功率发射器400发送指示错误状态的独立的警告信号。在步骤S422中，在接收到警告信号时，无线功率发射器400可进入锁存故障模式。在步骤S423中，无线功率接收器450可进入空状态。

图5是根据本发明的另一个实施方案的无线功率发射器和无线功率接收器的方法的流程图。参照图6详细描述了图5中的控制方法。图6是示出根据图5的由无线功率发射器400施加的功率的量相对于时间轴的图。

参照图5，在步骤S501中，无线功率发射器400可开始运行。此外，无线功率发射器400可在步骤S503中重新设定初始设定并且可在步骤S505中进入节能模式。在节能模式中，无线功率发射器400可向功率发送单元施加具有不同功率量的不同类型的功率。例如，在图6中，无线功率发射器400可向功率发送单元施加第二检测功率601和602以及第三检测功率611至615。无线功率发射器400可周期性地施加具有第二周期的第二检测功率601和602。当无线功率发射器400供应第二检测功率601和602时，第二检测功率601和602可持续第二持续时间。无线功率发射器400可周期性地施加具有第三周期的第三检测功率611至615。当无线功率发射器400供应第三检测功率611至615时，第三检测功率611至615可持续第三持续时间。如图6所示，第三检测功率611至615可具有相同的功率值或者不同的功率值。

在输出第三检测功率611后，无线功率发射器400可输出具有相同功率量的第三检测功率612。如果无线功率发射器400输出具有如上所述相同量的第三检测功率612，那么第三检测功率612可具有足以检测最小的无线功率接收器450(例如，类别1的无线功率接收器450)的功率量。

另一方面，在输出第三检测功率611后，无线功率发射器400可输出具有不同功率量的第三检测功率612。如果无线功率发射器400输出如上所述不同量的第三检测功率，那么第三检测功率的相应的功率量可足以检测类别1至类别5的无线功率接收器。例如，第三检测功率611可具有足以检测类别5的无线功率接收器450的功率量，第三检测功率612可具有足以检测类别3的无线功率接收器450的功率量，并且第三检测功率613可具有足以检测类别1的无线功率接收器450的功率量。

第二检测功率601和602可驱动无线功率接收器450。此外，第二检测功率601和602可具有足以驱动无线功率接收器450的控制器和/或通信单元的功率量。

无线功率发射器400可向功率发送单元分别施加具有第二周期和第三周期的第二检测功率601和602以及第三检测功率611至615。如果无线功率接收器450放置在无线功率发射器400上，从无线功率发射器400的视角观察的阻抗可发生变化。无线功率发射器400可检测在施加第二检测功率601和602以及第三检测功率611至615期间的阻抗变化。例如，无线功率发射器400可检测在施加第三检测功率615期间的阻抗变化。因此，在图5的步骤S507中，无线功率发射器400可检测对象。如果在步骤S507中没有检测到对象，在步骤S505中，无线功率发射器400可保持在节能模式中，在该节能模式下，无线功率发射器400周期性地施加不同类型的功率。

在步骤S507中，如果无线功率发射器400由于阻抗变化而检测到对象，那么在步骤509中无线功率发射器400可进入低功率模式。在低功率模式下，无线功率发射器400施加驱动功率，所述驱动功率具有足以驱动无线功率接收器450的控制器和通信单元的功率量。例如，在图6中，无线功率发射器400可向功率发送单元施加驱动功率620。无线功率接收器450可接收驱动功率620并且利用驱动功率620来驱动控制器和/或通信单元。无线功率接收器450可以以预定的通信方案利用驱动功率620来与无线功率发射器400通信。例如，无线功率接收器450可发送和接收认证所需的数据，并且可基于所述数据接入由无线功率发射器400管理的无线功率网络。然而，如果放置的是非法对象而不是无线功率接收器450，那么不会执行数据发送和接收。因此，在图5的步骤S511中，无线功率发射器400可确定所述对象是否是非法对象。例如，如果无线功率发射器400在预定时间内未能从所述对象接收到响应，那么无线功率发射器400可确定所述对象是非法对象。

如果在步骤S511中无线功率发射器400确定所述对象是非法对象，那么在步骤S513中无线功率发射器400可进入锁存故障模式。相反，如果在步骤S511中无线功率发射器400确定所述对象不是非法对象，那么在步骤S519中无线功率发射器400可继续进行接入操作。例如，在图6中，无线功率发射器400可周期性地施加具有第一周期的第一功率631至634。无线功率发射器400可检测在施加第一功率631至634期间的阻抗变化。例如，在图5的步骤S515中如果移除了非法对象，那么无线功率发射器400可检测到阻抗变化并且因此确定已移除所述非法对象。相反，在步骤S515中如果没有移除非法对象，那么无线功率发射器400不会检测到阻抗变化，并且因此可确定未移除所述非法对象。如果未移除非法对象，那么无线功率发射器400可通过执行点亮灯或输出警告声音中的至少一种来通知用户无线功率发射器400当前处于错误状态。因此，无线功率发射器400可包括用于点亮灯和/或输出警告声音的输出单元。

在步骤S515中如果确定未移除非法对象，那么在步骤S513中无线功率发射器400可维持锁存故障模式。另一方面，在步骤S515中如果已移除非法对象，那么在步骤S517中无线功率发射器400可重新进入节能模式。例如，在图6中，无线功率发射器400可施加第二功率651和652以及第三功率661至665。

如上所述，如果非法对象(而不是无线功率接收器450)放置在无线功率发射器400上，那么无线功率发射器400可进入锁存故障模式。此外，无线功率发射器400可基于根据在锁存故障模式下所施加的功率而产生的阻抗变化来确定是否已移除非法对象。也就是说，在图5和图6中示出的实施方案中，进入锁存故障模式的条件可为存在非法对象。除了存在非法对象以外，无线功率发射器400可具有进入锁存故障模式的许多其他条件。例如，无线功率发射器400可交叉连接到放置在另一个无线功率发射器上的无线功率接收器450。在这种情况下，无线功率发射器400也可进入锁存故障模式。

当无线功率发射器400交叉连接到无线功率接收器450时，无线功率发射器400必须返回初始状态，并且应当移除无线功率接收器450。无线功率发射器400可将下述情况设定成进入锁存故障模式的条件：放置在另一个无线功率发射器上的无线功率接收器450的交叉连接，即，放置在另一个无线功率发射器上的无线功率接收器450接入由无线功率发射器400管理的无线功率网络中。下文参照图7描述在发生错误(诸如，交叉连接)时无线功率发射器400的操作。

图7是根据本发明的一个实施方案的控制无线功率发射器的方法的流程图。图7的控制方法将参照图8来详细描述。图8是示出根据图7的流程图的由无线功率发射器400供应的功率的量相对于时间轴的图。

参照图7，在步骤S701中，无线功率发射器400可开始运行。此外，在步骤S703中无线功率发射器400可重新设定初始设定并且在步骤S705中可进入节能模式。在节能模式下，无线功率发射器400可向功率发送单元施加具有不同功率量的不同类型的功率。例如，在图8中，无线功率发射器400可向功率发送单元施加第二检测功率801和802以及第三检测功率811至815。无线功率发射器400可周期性地施加具有第二周期的第二检测功率801和802。当无线功率发射器400施加第二检测功率801和802时，第二检测功率801和802可持续第二持续时间。无线功率发射器400可周期性地施加具有第三周期的第三检测功率811至815。当无线功率发射器400施加第三检测功率811至815时，第三检测功率811至815可持续第三持续时间。如图8所示，第三检测功率811至815可具有相同的功率值或者不同的功率值。

第二检测功率801和802可驱动无线功率接收器450。此外，第二检测功率801和802可具有足以驱动无线功率接收器450的控制器和/或通信单元的功率量。

无线功率发射器400可向无线功率接收器450施加分别具有第二周期和第三周期的第二检测功率801和802以及第三检测功率811至815。如果无线功率接收器450放置在无线功率发射器400上，从无线功率发射器400的视角观察的阻抗可发生变化。无线功率发射器400可检测在施加第二检测功率801和802以及第三检测功率811至815的过程中的阻抗变化。例如，无线功率发射器400可检测在施加第三检测功率815的过程中的阻抗变化。因此，在图7的步骤S707中，无线功率发射器400可检测到对象。在步骤S707中，如果没有检测到对象，在步骤S705中，无线功率发射器400可保持在节能模式中，在所述节能模式中，无线功率发射器400周期性地施加不同类型的功率。

在步骤S707中，如果无线功率发射器400由于阻抗变化而检测到对象，那么在步骤S709中无线功率发射器400可进入低功率模式。在低功率模式中，无线功率发射器400施加驱动功率，所述驱动功率具有足以驱动无线功率接收器450的控制器和/或通信单元的功率量。例如，在图8中，无线功率发射器400可向功率发送单元施加驱动功率820。无线功率接收器450可接收驱动功率820并且利用驱动功率820来驱动控制器和/或通信单元。无线功率接收器450可以以预定的通信方案利用驱动功率820来与无线功率发射器400通信。例如，无线功率接收器450可发送和接收认证所需的数据，并且基于所述数据接入由无线功率发射器400管理的无线功率网络。

随后，在图7的步骤S711中，无线功率发射器400可进入功率传送模式，在所述功率传送模式中，无线功率发射器400发送充电功率。例如，如图8所示，无线功率发射器400可施加充电功率821并且充电功率821可发送至无线功率接收器450。

在功率传送模式中，无线功率发射器400可确定是否已发生错误。所述错误可为在无线功率发射器400上存在非法对象、交叉连接、过电压条件、过电流条件或过热温度条件。无线功率发射器400可包括用于测量过电压条件、过电流条件或过热温度条件的感测单元。例如，无线功率发射器400可测量参考点处的电压或电流，并且可确定超过阈值的测量的电压或电流满足过电压条件或过电流条件。可替代地，无线功率发射器400可包括温度传感器，并且所述温度传感器可测量无线功率发射器400的参考点处的温度。如果参考点处的温度超过阈值，那么无线功率发射器400可确定满足过热温度条件。

如果无线功率发射器400根据测量的电压、电流或温度值确定过电压、过电流或过热温度状态，所述无线功率发射器400通过将无线充电功率减小预定值来防止过电压、过电流或过热温度。根据本发明的一个实施方案，如果减小的无线充电功率的电压值低于设定最小值(例如，在无线功率接收器450的整流器的输出端处的最小电压值V_{RECT_MIN_DYN})，那么停止无线充电并且因此可重新调整电压设定值。

尽管在图8中在无线功率发射器400上存在非法对象被示出为错误，但是错误不限于存在非法对象。因此，本领域的技术人员将容易理解，对于存在非法对象、交叉连接、过电压条件、过电流条件和过热温度条件，无线功率发射器400均可以以类似的方式进行操作。

在图7的步骤S713中如果没有发生错误，在步骤S711中，无线功率发射器400可维持功率传送模式。另一方面，在步骤S713中如果发生了错误，那么在步骤S715中无线功率发射器400可进入锁存故障模式。例如，如图8所示，无线功率发射器400可施加第一功率831至835。此外，在锁存故障模式期间，无线功率发射器400可输出错误通知，所述错误通知包括灯照明或警告声音中的至少一种。在图7的步骤S717中如果确定未移除非法对象或无线功率接收器，那么在步骤S715中无线功率发射器400可维持锁存故障模式。相反，在步骤S717中如果确定已移除非法对象或无线功率接收器，那么在步骤S719中无线功率发射器400可重新进入节能模式。例如，在图8中，无线功率发射器400可施加第二功率851和852以及第三功率861至865。

上文描述了在充电功率的发送期间发生错误时无线功率发射器400的操作。下文描述了当置于无线功率发射器400上的多个无线功率接收器450从无线功率发射器400接收充电功率时无线功率发射器400的操作。

图9是根据本发明的一个实施方案的控制无线功率发射器400的方法的流程图。图9的控制方法在下文中参照图10进行详细描述。图10是示出根据图9的流程图的由无线功率发射器450施加的功率的量相对于时间轴的图。

参照图9，在步骤S901中，无线功率发射器400可将充电功率发送至第一无线功率接收器450。此外，在步骤S903中，无线功率发射器400可另外允许第二无线功率接收器接入无线功率网络。在步骤S905中，无线功率发射器400还可甚至将充电功率发送至第二无线功率接收器。此外，无线功率发射器400可将第一无线功率接收器450所需的充电功率和第二无线功率接收器所需的充电功率的总和施加至第一无线功率接收器450和第二无线功率接收器的功率接收单元。

图10中示出步骤S901至S905。例如，无线功率发射器400可维持节能模式，在所述节能模式中，无线功率发射器400施加第二检测功率1001和1002以及第三检测功率1011至1015。随后，无线功率发射器400可检测第一无线功率接收器450并进入低功率模式，在所述低功率模式中，无线功率发射器400维持检测功率1020。然后，无线功率发射器400可进入功率传送模式，在所述功率传送模式中，无线功率发射器400施加第一充电功率1030。无线功率发射器400可检测第二无线功率接收器，并且可允许第二无线功率接收器接入无线功率网络。此外，无线功率发射器400可施加第二充电功率1040，所述第二充电功率1040是第一无线功率接收器450所需的充电功率和第二无线功率接收器所需的充电功率的总和。

重新参照图9，在步骤S905中当将充电功率发送至第一无线功率接收器450和第二无线功率接收器两者时，在步骤S907中，无线功率发射器400可检测到错误。如上所述，所述错误可为存在非法对象、交叉连接、过电压条件、过电流条件或过热温度条件。在步骤S907-N中如果没有发生错误，无线功率发射器400可继续施加第二充电功率1040。

另一方面，在步骤S907中如果发生错误，那么在步骤S909中无线功率发射器400可进入锁存故障模式。例如，如图10所示，无线功率发射器400可施加具有第一周期的第一功率1051至1055。在图9的步骤S911中无线功率发射器400可确定是否已移除第一无线功率接收器450和第二无线功率接收器两者。例如，无线功率发射器400可检测在施加第一功率1051至1055时的阻抗变化。无线功率发射器400可通过检查阻抗是否已返回初始值来确定是否已移除第一无线功率接收器450和第二无线功率接收器两者。

在步骤S911中如果确定已移除第一无线功率接收器450和第二无线功率接收器两者，那么在步骤S913中无线功率发射器400可进入节能模式。例如，如图10所示，无线功率发射器400可施加分别具有第二周期和第三周期的第二检测功率1061和1062以及第三检测功率1071至1075。

如上所述，即使无线功率发射器400向多个无线功率接收器施加充电功率，在发生错误时，无线功率发射器400可容易地确定是否已移除无线功率接收器或非法对象。

图11是根据本发明的一个实施方案的处于SA模式下的无线功率发射器和无线功率接收器的框图。

参照图11，无线功率发射器1100可包括通信单元1110、PA 1120和谐振器1130。无线功率接收器1150可包括通信单元(或无线功率传送(WPT)通信IC)1151、应用处理器(AP)1152、电源管理集成电路(PMIC)1153、无线功率集成电路(WPIC)1154、谐振器1155、接口功率管理IC(IFPM)1157、TA 1158和电池1159。

无线功率发射器1100的通信单元1110可实现为WiFi/BT组合IC，并且可以以预定的通信方案(例如，以BLE)与无线功率接收器1150的通信单元1151通信。例如，无线功率接收器1150的通信单元1151可将具有上文表1中示出的前述数据结构的PRU动态信号发送至无线功率发射器1100的通信单元1110。如上所述，PRU动态信号可包括无线功率接收器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。

可基于接收的PRU动态信号调整来自PA 1120的输出功率值。例如，如果过电压条件、过电流条件或过热温度条件施加至无线功率接收器1150，那么可减小从PA 1120输出的功率值。如果无线功率接收器1150的电压或电流低于预定值，那么可增加从PA 1120输出的功率值。

来自无线功率发射器1100的谐振器1130的充电功率可无线发送至无线功率接收器1150的谐振器1155。

WPIC 1154可对从谐振器1155接收的充电功率进行整流并且对经整流的充电功率执行DC/DC转换。WPIC 1154可驱动通信单元1151或者利用经转换的功率对电池1159充电。

有线充电端子可插入TA 1158中。有线充电端子(诸如，30-引脚连接器或通用串行总线(USB)连接器)可插入TA 1158中。TA 1158可从外部电源接收功率并且利用接收的功率对电池1159进行充电。

IFPM 1157可处理从有线充电端子接收的功率并且将处理的功率输出至电池1159和PMIC 1153。

PMIC 1153可管理无线或有线接收的功率和施加至无线功率接收器1150的每个部件的功率。AP 1152可从PMIC 1153接收功率信息，并且控制通信单元1151发送用于报告功率信息的PRU动态信号。

连接到WPIC 1154的节点1156也可连接到TA 1158。如果有线充电连接器插入TA1158中，那么预定电压(例如，5V)可施加至节点1156。WPIC 1154可通过监测施加至节点1156的电压来确定是否已插入有线充电适配器。

AP 1152具有预定通信方案的堆栈，例如，WiFi/BT/BLE堆栈。因此，用于针对无线充电进行通信的通信单元1151可装载来自AP 1152的堆栈，并且随后基于WiFi/BT/BLE的堆栈来与无线功率发射器1100的通信单元1110通信。

然而，由于在从AP 1152的存储器检索数据并使用所检索的数据期间AP 1152的关状态或者功率不足以维持AP 1152的开状态，可能发生无法从AP 1152检索用于无线功率发送的数据。

如果电池1159的剩余功率量低于如上所述的最小功率限度，那么AP 1152可关闭并且电池1159可使用无线功率接收器1150中的用于无线充电的一些部件无线充电，例如通信单元1151、WPIC 1154和谐振器1155。无法施加足以打开AP 1152的功率的状态可称为电池耗尽状态。

因为AP 1152在电池耗尽状态下无法运行，所以通信单元1151不会接收预定通信方案的堆栈，例如来自AP 1152的WiFi/BT/BLE堆栈。预期到这种情况，可从AP 1152获得预定通信方案的堆栈的一部分(例如，BLE堆栈)并将其存储在通信单元1151的存储器1162中。因此，通信单元1151可使用存储在存储器1162中的用于无线充电的通信方案的堆栈(即无线充电协议)来与无线功率发射器1100通信。通信单元1151可具有内部存储器。在SA模式中，BLE堆栈可存储在只读存储器(ROM)中。

如上所述，通信单元1151使用存储在存储器1162中的通信方案的堆栈来进行通信的模式可称为SA模式。因此，通信单元1151可基于BLE堆栈管理充电过程。

根据本发明的一个实施方案，如果无线功率接收器1150的电池1159处于电池耗尽状态，或者如果由于在无线功率接收器1150的断电状态下不能操作AP 1152而导致通信单元1151无法从AP 1152接收BLE堆栈，那么无线功率接收器1150在从无线功率发射器1100接收到信标信号之后不会在预定时间内通过通信单元1151发送通告信号。

例如，根据A4WP标准，无线功率发射器1100可发送长信标信号，并且在接收到长信标信号时，无线功率接收器1150可在预定时间内将通告信号发送至无线功率发射器1100，从而继续无线充电的配准过程。

然而，如上所述，如果需要启动过程以操作AP 1152，而此时无线功率接收器1150的电池功率较低或耗尽或者无线功率接收器1150断电，那么无线功率接收器1150不会在预定时间内通过通信单元1151将通告信号发送至无线功率发射器1100。如果无线功率接收器1150无法在预定时间内以这种方式发送通告信号，那么不会执行正常的配准过程，从而使得不能对无线功率接收器1150进行无线充电。

现将参照图12至图17来描述下述各种实施方案：延长信标信号的发送周期以使得能在预定时间内接收到通告信号，而不管时间延迟到何种程度，所述时间是在执行无线功率接收器1150的AP 1152之后通过通信单元1150发送通告信号所需的时间。

参照图1至图11，在上文中描述了根据本发明的无线充电系统。在下文参照图12至图17详细描述了根据本发明的一个实施方案的在无线充电系统中通过无线功率发射器来发送信号的方法以及无线功率发射器和无线功率接收器。

图12是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号的发送的图。

参照图12，无线功率发射器(PTU)可周期性地施加电流I_{TX_LONG_BEACON}，以用于在节能模式或节能状态中将长信标信号发送至其PTU谐振器。无线功率发射器可施加电流I_{TX_LONG_BEACON}，以用于在10ms内发送长信标信号，在10ms内短信标信号终止。

例如，根据标准文档，如果无线功率发射器不离开节能模式，发送长信标信号的周期t_{LONG_BEACON}可为105ms±5ms。周期t_{LONG_BEACON}可以更短。例如，发送长信标信号的周期t_{LONG_BEACON_PERIOD}可为850ms或更长，但是不超过3秒。

在发送长信标信号的同时接收到与无线功率发送服务有关的通告信号时，无线功率发射器可切换成低功率模式或者低功率状态，并且在0至50ms内发送连接请求。通告信号应满足以下条件：

通告信号的接收信号强度指示(RSSI)大于在接收天线处测量的ADV_PWR_MIN；并且

无线功率发射器监测大约在通告时间时的阻抗变化。

如果不满足所有这些条件，那么无线功率发射器可忽略来自无线功率接收器的通告信号。如果满足这些条件中的一个并且如果例如接收到第十一个通告信号或者已经经过了多于1700ms，那么无线功率发射器可发送连接请求。

在连接请求之后，无线功率发射器可维持功率水平持续500ms，以用于无线功率接收器的配准。

如果无线功率接收器的电池功率耗尽或者无线功率接收器处于电池耗尽状态，那么无线功率接收器不会在110ms内发送通告信号。如果由无线功率发射器供应的无线功率无法在110ms内唤醒通信单元(例如，通信单元的BLE芯片)，那么对无线功率接收器进行充电可能是不可能的。

图13是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号的发送的图。

参照图13，如果无线功率接收器未被从无线功率发射器发送的无线功率(例如，短信标信号或长信标信号)唤醒，那么无线功率接收器必须接收由其自身的电池供应的功率。

在无线功率接收器的电池耗尽或者无线功率接收器处于电池耗尽状态的情况下，如果通过无线功率发射器供应无线功率的周期没有长到足以对电池进行充电并唤醒控制器(例如，MCU芯片)，那么无线功率接收器不会发送用于进入低功率模式的通告信号。

例如，根据无线充电标准文档，长信标信号的发送周期仅为105ms±5ms，这对于唤醒无线功率接收器的控制器(例如，图11的AP 1152)并且向无线功率发射器发送通告信号来说可能太短。

出于这个原因，无线功率接收器必须将长信标发送周期延长至足够的周期来对电池充电并唤醒控制器。

因此，根据本发明的一个实施方案，无线功率发射器可在长信标发送周期(例如，大约100ms)结束之前不止一次地检查负载变化。此外，根据本发明的一个实施方案，无线功率接收器可在长信标发送周期结束之前产生可由无线功率发射器检测的负载变化。

换句话说，在长信标发送周期结束之前，无线功率接收器可产生负载变化，并且无线功率发射器可检测所述负载变化并将长信标发送周期延长附加的长信标发送周期。根据本发明的一个实施方案，当无线功率接收器在长信标发送周期内产生负载变化时，无线功率发射器可继续延长长信标发送周期。

由于无线功率发射器可在长信标发送周期结束之前检测负载变化并将长信标发送周期延长另一个长信标发送周期，所以无线功率接收器可通过周期性地产生负载变化来维持长信标发送周期。可由假负载或等效电路产生周期性的负载变化。

因此，无线功率接收器可延长长信标信号的发送周期，直到无线功率接收器的电池被充电或者无线功率接收器供应足够的功率来唤醒控制器为止。

此外，根据本发明的一个实施方案，由于无线功率发射器必须节省功率，无线功率发射器可限制无线功率接收器的长信标信号的延长的次数，或者无线功率发射器可延长长信标信号的发送时间仅至预定时间(例如，7秒)。预定时间可设定成足以唤醒无线功率接收器的控制器并从无线功率接收器接收通告信号的时间。

图14是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号发送过程的流程图。

参照图14，在节能模式中(步骤S1402)，在步骤S1404中，无线功率发射器可在预定时间段期间在每个预定周期内发送短信标信号或长信标信号。在步骤S1406中如果预定的长信标发送周期结束，那么在步骤S1408中可结束长信标信号的发送，并且在到达下一个发送周期时可再次发送长信标信号。

根据本发明的一个实施方案，在步骤S1406中如果长信标信号的发送结束之前(或者在长信标信号的发送期间)在步骤S1410中检测到无线功率接收器的负载变化，那么在步骤S1412中可延长长信标信号的预定发送周期。

图15是示出根据本发明的一个实施方案的信标信号的发送的图。

参照图15，在本发明的一个实施方案中，无线功率接收器可使用带内信号来请求延长长信标信号的发送周期。

例如，如图15所示，在长信标发送周期结束之前，如果无线功率发射器对带内信号进行解调并且由于所述解调而检测到预定代码或信号，那么无线功率发射器可将长信标信号的发送周期延长预定周期。

可通过考虑到足以将功率供应至无线功率接收器的控制器并将通告信号发送给无线功率发射器的时间来延长长信标信号的发送周期。

根据本发明的一个实施方案，在带内信号中发送的长信标延长请求信号可被配置成预定代码或脉冲信号。因此，无线功率发射器可通过对带内信号进行分析或解调来检查预定代码或脉冲，从而将长信标信号发送周期延长预定周期。

根据本发明的一个实施方案，如果无线功率接收器希望使用带内信号来发送长信标延长请求信号，那么无线功率接收器可包括假负载或负载调制电路。在从无线功率发射器接收到短信标信号或长信标信号时，无线功率接收器可通过切换连接到假负载的电路或者通过负载调制电路改变负载来使用带内信号发送信息。

无线功率发射器还可包括能够对来自带内信号的负载变化进行解调的电路，并且可通过对带内信号进行解调和/或解码来检测包括在带内信号中的长信标延长请求信号。

图16是根据本发明的一个实施方案的信标信号发送过程的流程图。参照图16，在节能模式中(步骤S1602)，在步骤S1604中，无线功率发射器可在预定时间段期间在每个预定周期内发送短信标信号或长信标信号。如果预定的长信标发送周期结束，那么可结束长信标信号的发送，并且在到达下一个发送周期时可再次发送长信标信号。

根据本发明的各种实施方案，在步骤S1606中无线功率发射器可在长信标信号的发送结束之前(或者在长信标信号的发送期间)对带内信号进行解调。在步骤S1608中，作为解调结果，如果带内信号中包含有对应于预定长信标延长请求信号的代码或信号，那么在步骤S1610中，无线功率发射器可将长信标信号的预定发送周期延长预定周期。

参照图17，无线功率接收器可包括功率接收单元1701、整流器1702、DC/DC转换器1703、控制电路1704、负载开关1707和负载1708。

在功率接收单元1701处接收的AC电流可在整流器1702中转换成DC电流。根据本发明的一个实施方案，控制电路1704可由经转换的DC电流驱动，并且可生成能够通过预定电路控制负载开关1707的控制信号。

例如，如果无线功率发射器发送如上所述的短信标信号或长信标信号，那么控制电路1704可由通过功率接收单元1701接收的信号驱动。因此，例如，控制电路1704可由接收的短信标信号或长信标信号驱动，并且在长信标信号的发送结束之前可控制负载开关1707，从而产生负载变化。控制电路1704可被配置成独立于无线功率接收器的控制器的独立电路，并且甚至可在无线功率接收器的控制器(例如，AP)被驱动之前由接收电流驱动。

根据本发明的一个实施方案，如果无线功率接收器在长信标信号的发送结束之前以这种方式产生负载变化，那么无线功率发射器可检测到负载变化并延长长信标信号的发送周期。

根据本发明的一个实施方案，控制电路1704可连接在功率接收单元1701与整流器1702之间，并且接收AC电流。尽管在图17中控制电路1704被示出为控制负载开关1707的开/关，但控制电路1704可被配置为对除了负载1708之外所提供的假负载的连接进行切换。

图17中示出的上述负载变化产生方法和电路可以在设备检测、长信标延长、交叉连接预防和检测、非法设备检测、带内信令等的各种方式中加以利用。

尽管已参考本发明的某些实施方案示出和描述了本发明，本领域技术人员应理解，可在本发明中作出各种形式和细节的变化，而不脱离如由所附权利要求和它们的等效物所限定的本发明的范围和精神。

Claims

1.一种通过无线充电系统中的无线功率发射器来发送信号的方法，所述方法包括：

在每个第一周期内发送持续第一持续时间的第一信标信号；

在每个第二周期内发送持续第二持续时间的第二信标信号；

在发送所述第二信标信号的同时检测负载变化；以及

响应于检测的负载变化，将所述第二持续时间延长至预定时间，其中所述预定时间是在发送所述第二信标信号之前确定的。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一信标信号是短信标信号并且所述第二信标信号是长信标信号。

3.如权利要求1所述的方法，还包括从无线功率接收器接收通告信号。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述预定时间小于或等于7秒。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

在发送所述第二信标信号期间对来自无线功率接收器的带内信号进行解码；以及

如果解码的信号对应于预定值，则将所述解码的信号确定为对所述第二信标信号的发送的延长请求信号。

6.一种无线功率发射器，包括：

功率发送单元，配置为在每个第一周期内发送持续第一持续时间的第一信标信号并且在每个第二周期内发送持续第二持续时间的第二信标信号；

感测单元，配置为在发送所述第二信标信号的同时检测负载变化；以及

控制器，配置为响应于检测的负载变化，将所述第二持续时间延长至预定时间，其中所述预定时间是在发送所述第二信标信号之前确定的。

7.如权利要求6所述的无线功率发射器，其中所述第一信标信号是短信标信号并且所述第二信标信号是长信标信号。

8.如权利要求6所述的无线功率发射器，其中所述控制器被配置为从无线功率接收器接收通告信号，并且处理与所述无线功率接收器的配准。

9.如权利要求6所述的无线功率发射器，其中所述预定时间小于或等于7秒。

10.如权利要求6所述的无线功率发射器，还包括：

解码单元，配置为在发送所述第二信标信号期间对来自无线功率接收器的带内信号进行解码；以及

其中如果解码的信号对应于预定值，所述控制器被进一步配置为将所述解码的信号确定为对所述第二信标信号的发送的延长请求信号。