CN108702028B - 无线感应式功率传输 - Google Patents

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Abstract

无线功率传输系统的功率发送器(101)包括：谐振电路，其包括发送器线圈(103)，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向功率接收器(105)无线传输功率；驱动器(1303)，其生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号；消息接收器(1305)，其被布置为从所述功率接收器(105)接收消息；功率回路控制器(1307)，其通过响应于从所述功率接收器(105)接收的功率控制消息而适配所述驱动信号的功率来实施功率控制回路。然而，调控受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流或电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值。此外，所述功率发送器(101)包括适配器(1309)，所述适配器响应于指示所述功率接收器(105)对所述功率传输信号的负载的负载指示而适配所述最大极限值。

Description

无线感应式功率传输
技术领域
本发明涉及感应式功率传输，并且具体地但非排他性地涉及使用与用于无线功率传输系统的Qi规范兼容的元件来提供感应式功率传输的功率发送器。
背景技术
当今大多数系统需要专用的电接触以便从外部电源获得供电。然而，这往往是不切实际的，并且需要用户以物理方式插入连接器或以其他方式建立物理电接触。通常，功率要求也显著不同，并且当前大多数设备都被提供有其自己的专用电源，导致典型用户具有大量不同的电源，每个电源专用于特定设备。尽管使用内置电池可以避免在使用期间与电源有线连接的需要，但是这只能提供部分解决方案，因为电池需要充电(或更换)。电池的使用也会大大增加设备的重量和潜在的成本和尺寸。
为了提供显著改善的用户体验，已经提出使用无线电源，其中，功率从功率发送器设备中的发送器线圈感应式传输到个体设备中的接收器线圈。
经由磁感应进行的功率传输是公知的概念，主要应用于在初级发送器线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器。通过在两个设备之间分离初级发送器线圈与次级接收器线圈，基于松散耦合变压器的原理，这两者之间的无线功率传输成为可能。
这样的布置允许到设备的无线功率传输而不需要进行任何导线或物理电连接。事实上，这样的布置可以允许将设备简单地放置在发送器线圈附近或顶部，以便从外部对设备进行再充电或供电。例如，功率发送器设备可以被布置有水平表面，在该水平表面上能够简单地放置设备以便对其供电。
此外，这样的无线功率传输布置可以被有利地设计为使得功率发送器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。具体地，已经定义了被称为Qi规范的无线功率传输方法，并且目前正在进一步开发这种方法。该方法允许满足Qi规范的功率发送器设备与也满足Qi规范的功率接收器设备一起使用，而这些设备不必来自同一制造商或者不必彼此专用。Qi规范还包括用于允许操作适于特定功率接收器设备的一些功能(例如取决于特定耗用功率)。
Qi规范由Wireless Power Consortium开发，更多信息可以在他们的网站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中，能够具体找到定义的规范文档。
无线功率传输的一个重要方面是控制用于功率传输的操作点，并且控制感应式功率传输信号以向功率接收器提供适当的功率是特别重要的。为了控制功率传输，诸如Qi的系统实施功率控制回路，其中，功率接收器在功率传输阶段期间将功率控制消息持续发送回功率发送器，所述功率控制消息请求(或不请求)功率传输信号的功率的改变。功率发送器然后通过响应于来自功率接收器的请求而增大或减小功率传输信号的功率来做出反应。这样的方法可以在许多情况下提供有效的功率控制。
典型地，功率控制操作被实施为使得操作范围被限制在被认为是安全的范围内。例如，对于诸如Qi的系统，功率传输信号的功率可以被限制到给定的最大值。
然而，尽管这样的方法可以提供一种能够适于操作条件变化的自适应系统，但是这样的方法在所有情况下都可能无法执行理想的适应。例如，在某些情况下，这样的方法可能不足以快速反应以适应操作条件的突然变化。
因此，改进的功率传输方法将是有利的。具体地，提供如下的方法将是有利的：其允许改进的操作，改进的功率传输，提高的灵活性，便于实施，便于操作，改进的功率控制，对功率传输操作特性中的变化的响应更快并且/或者改善的性能。
发明内容
相应地，本发明寻求优选地以单独方式或以任何组合方式来缓解、减轻或消除上述缺点中的一个或多个。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于向功率接收器传输功率的功率发送器，所述功率发送器包括：谐振电路，其包括电容性阻抗和电感性阻抗，所述电感性阻抗包括发送器线圈，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器无线传输功率；驱动器，其用于生成用于所述谐振电路的驱动信号；消息接收器，其用于从所述功率接收器接收消息；功率回路控制器，其用于响应于由所述消息接收器从所述功率接收器接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流低于最大极限值，所述谐振电路的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值；以及适配器，其被布置为响应于指示所述功率接收器对所述功率传输信号的负载的负载指示来适配所述最大极限值。
本发明可以在许多场景下提供改进的功率传输。尤其地，可以实现改进的功率控制。在许多实施例中，该方法可以提供改善的可靠性并且尤其可以提供针对由于因例如功率接收器相对于功率发送器的移动引起的耦合因子的快速变化导致在功率接收器处发生的过电压状况的改进的保护。
具体地，发明人已经认识到许多当前的功率传输系统(例如，遵循Qi规范的功率传输系统)包括功率控制回路，所述功率控制回路在一些场景中可能导致由于功率发送器与功率接收器之间的耦合的突然变化而在功率接收器处发生的过电压状况。具体地，已经发现，当扩展到较高功率电平时，许多现有的功率控制方法可能在耦合发生快速变化时导致超过被认为不适合功率接收器的电路的水平的感应电压。
这种场景可以通过如下方法来缓解或防止：在这种方法中，功率控制操作的极限值被约束为响应于功率接收器所提供的功率传输信号上的负载的指示而被动态修改的值。具体地，针对电流、电压和/或功率的动态变化的极限值可以确保即使对于耦合的急剧变化，感应电压也不会超过不可接受的水平，同时仍然允许提供较高的功率传输值。
适配器可以动态适配最大极限值，并且具体可以在功率传输阶段动态适配最大极限值。因此，适配器可以允许在功率传输期间根据功率接收器对功率传输信号的负载的变化来改变对谐振电路的电流的限制和/或对驱动信号的功率的限制。
谐振电路的电流具体可以是电感性阻抗的电流，并且在许多实施例中可以是通过发送器线圈的电流。在一些实施例中，电流可以是驱动信号的电流。在一些实施例中，谐振电路可以是具有包含在发送器线圈中的电感性阻抗的串联谐振电路。在这样的实施例中，电感性阻抗的电流/通过电感性阻抗的电流、发送器线圈的电流/通过发送器线圈的电流和驱动信号电流可以是相同的电流。
谐振电路的电流通常可以是发送器线圈电流，并且因此功率发送器可以被布置为直接或间接地限制发送器线圈电流。
谐振电路的电压具体可以是电感性阻抗和/或电容性阻抗的电压，并且在许多实施例中可以是发送器线圈上的电压和/或与发送器线圈串联或并联的电容器上的电压。在一些实施例中，电压可以是驱动信号的电压。在一些实施例中，谐振电路可以是具有包含在发送器线圈中的电感性阻抗的并联谐振电路。在这样的实施例中，电感性阻抗上的电压、发送器线圈上的电压和驱动信号电压可以是相同的电压。
在一些实施例中，功率回路控制器可以适配驱动信号的功率，所述适配受到谐振电路的电流和电压两者的约束。
谐振电路的电压通常可以是发送器线圈电压，并且因此功率发送器可以被布置为直接或间接地限制发送器线圈电压。
电流、电压和/或功率可以是针对驱动信号/振荡的一个(或多个)周期的平均值。电流例如可以是有效值或平均(绝对)电流。
驱动信号可以是向谐振电路提供功率的输出功率信号。驱动信号可以包括电流分量和电压分量，即，驱动信号可以包括驱动信号电压和驱动信号电流。
根据本发明的任选特征，所述适配器被布置为动态适配所述最大极限值以反映由所述功率接收器提供的所述负载的变化。
该方法可以允许在大的动态范围内进行高效的功率控制，同时仍然防止或减轻例如由操作状况的突然变化(例如，功率发送器与功率接收器之间的耦合的快速增加)导致的过电压状况。
适配器可以被布置为根据功率传输信号的(电流)负载来确定最大极限值。适配器可以布置为将最大极限值确定为(负载指示的)函数。该函数可以是单调函数。在许多实施例中，该函数可以是单调递增函数。
在许多实施例中，最大极限值的更新速率可以高于0.1Hz、1Hz，甚至高于10Hz。
在一些实施例中，最大极限值可以被确定为超过功率传输信号的负载一定裕量的值。在许多实施例中，裕量可以根据负载/负载指示来确定。
在一些实施例中，最大极限值可以被确定为超过功率传输信号的负载预定绝对偏移或预定相对偏移(例如，最大极限值可能超过电流负载预定百分比的电流负载)。
根据本发明的任选特征，所述适配器被布置为在功率传输阶段期间适配所述最大极限值。
该方法可以在有功功率传输期间提供高效的功率控制，同时仍然防止或减轻例如由于操作状况的突然变化(例如，功率发送器与功率接收器之间的耦合的快速增加)导致的过电压状况。
在功率传输阶段，可以基于功率控制消息来执行功率控制，即，基于来自接收器的功率控制消息的动态功率控制操作可以是有效的。因此，该方法可以允许在基于功率控制消息的功率控制有效的时间期间发生最大极限值的变化。
适配器可以具体被布置为适配和改变最大极限值，同时功率由功率控制消息控制(并且因此不受最大极限值的限制)。在一些实施例/场景中，接收到的功率控制消息可以导致功率传输信号的功率(以及由功率接收器提取的功率)的变化。负载指示可以由于功率的变化而变化，并且因此接收到的功率控制消息可以引起负载指示的变化并且因此引起最大极限值(以及功率传输信号的功率)的变化。具体地，功率回路控制器可以被布置为响应于功率控制消息来适配驱动信号的功率，并且适配器可以被布置为响应于功率控制消息来(直接地或者经由驱动信号的功率的变化)适配最大极限值。
根据本发明的任选特征，所述驱动器被布置为确定指示所述驱动信号的功率的功率指示，并且所述适配器被布置为根据所述功率指示来确定所述负载指示。
这可以提供电流、电压和/或功率的有利的动态自适应限制，并且具体可以在许多应用中缓解过电压状况。
适配器可以被布置为根据功率指示来确定最大极限值。
根据本发明的任选特征，所述功率回路控制器被布置为限制所述驱动信号和所述发送器线圈中的至少一个的电流或电压(或两者)。
具体地，在许多实施例中，由功率回路控制器进行的适配可以受制于驱动信号电流(和/或电压)/发送器线圈电流(和/或电压)低于最大极限值，极限值响应于功率指示而得到适配。因此，由功率控制产生的电流/电压可以受制于响应于驱动信号的功率而被动态适配的极限值。具体地，在许多实施例中，功率控制可以受制于如下约束：驱动信号电流/电压低于根据驱动信号功率所确定的极限值。
这可以提供尤其高效的功率控制，其在许多场景中可以防止或减少由功率发送器与功率接收器之间的耦合的突然变化导致的在功率接收器处发生的过电压状况。
驱动信号的功率可以响应于例如从驱动器馈送到谐振电路的驱动信号的电流和电压的测量结果而被确定。驱动信号的功率指示从功率传输信号中提取的功率，并且因此典型地指示由功率接收器提取的功率，即，它指示功率接收器对功率传输信号的负载。例如，驱动信号的功率可以响应于例如馈送到驱动器中的电流和电压的测量结果而被估计或确定。具体地，可以将用于驱动信号的功率的功率指示确定为用于驱动器(或其输出电路)的输入功率。
发送器线圈的电流反映了由发送器线圈生成的磁场强度，因此该方法可以允许基于从功率传输信号提取的功率来适配最大磁场强度。
根据本发明的任选特征，所述最大极限值是由所述负载指示所指示的功率负载的单调递增函数。
这可以提供改进的功率控制操作，并且在许多实施例中可以减少由功率发送器和功率接收器之间的耦合的突然变化导致的过电压状况。
具体地，可以根据由负载指示所指示的功率传输信号的功率负载来确定最大极限值。函数可以是单调递增函数。因此，在许多实施例中，随着功率接收器从功率传输信号中提取的功率增加，最大极限值也增加。
根据本发明的任选特征，所述适配器(1309)被布置为仅当所述负载指示指示所述驱动信号的功率高于第二阈值时才将所述最大极限值增大到第一阈值以上。
这可以在许多实施例和场景中提供有效且低复杂度的操作。
在一些实施例中，功率回路控制器被布置为将驱动信号的功率限制为低于最大极限值。
这可以提供有利的性能，并且尤其可以降低由于功率接收器与功率发送器之间的耦合的突然变化导致的在功率接收器处的过电压状况的风险。
根据本发明的任选特征，所述适配器被布置为确定所述最大极限值以包括针对所述谐振电路的所述电流的电流最大极限值(并且/或者针对所述谐振电路的所述电压的电压最大极限值)和针对所述驱动信号的所述功率的功率最大极限值，并且所述适配受制于所述谐振电路的所述电流低于所述电流最大极限值(并且/或者针对所述谐振电路的所述电压低于所述电压最大极限值)并且所述驱动信号的所述功率低于所述功率最大极限值。
这可以在许多实施例中提供改进的操作。具体地，它可以在许多场景中提供针对过电压状况的改进的保护。事实上，已经认识到：在许多实际系统中，当功率和电流都受到限制(并且具有可能不同的极限值)时，可以针对增大的操作范围(具体为更高的功率)维持可接受的低的过电压。
根据本发明的任选特征，所述适配器被布置为响应于在来自所述功率接收器的至少一个消息中接收到的负载数据来确定所述负载指示，所述负载数据指示由所述功率接收器对所述功率传输信号的负载。
这可以在许多实施例中提供改进的操作和/或适配。它可以允许更多的功率传输操作的控件驻留在功率接收器中。在许多实施例中，它可以允许较低的复杂度和/或更准确的适配。它可以提供更可靠的适配，而不需要估计负载。
在一些实施例中，负载数据包括对针对功率接收器的负载的负载电流和负载电压中的至少一个的指示，并且适配器被布置为响应于对负载电流和负载电压中的至少一个的指示来确定负载指示。
这可以在许多场景中提供改进的操作。具体地，在许多实施例和应用中，这可以提供对所生成的磁场的改进的控制和适配，潜在地引起在功率接收器处的过电压降低，同时允许在功率接收器处降低复杂度。
根据本发明的任选特征，所述适配器还被布置为响应于检测到所述功率传输信号的负载的变化而改变所述最大极限值。
这可以在许多实施例中提供改进的性能，并且尤其可以允许对一些潜在的变化的更快反应。具体地，该方法可以在许多应用中允许基于由功率接收器提供的信息来准确但较慢地适配极限值，同时也允许功率发送器独立检测操作状况中的潜在突然变化并且快速地对其做出反应。
可以通过检测驱动信号的电流的变化、电压的变化和/或功率的变化来检测功率传输信号的负载的变化。
根据本发明的一个方面，提供了一种无线功率传输系统，包括功率接收器和功率发送器，所述功率发送器用于向所述功率接收器传输功率，所述功率发送器包括：谐振电路，其包括电容性阻抗和电感性阻抗，所述电感性阻抗包括发送器线圈，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器无线传输功率，驱动器，其用于生成用于所述谐振电路的驱动信号，接收器，其用于从所述功率接收器接收消息，功率回路控制器，其用于响应于从所述功率接收器接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流低于最大极限值，所述谐振电路的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值，以及适配器，其被布置为响应于基于在来自所述功率接收器的消息中接收到的负载数据而确定的负载指示来确定所述最大极限值，所述负载数据指示所述功率接收器对所述功率传输信号的负载；并且所述功率接收器包括：数据生成器，其用于生成反映所述功率接收器的负载的负载数据，以及发送器，其用于将包括所述负载数据的至少一个消息发送到所述功率发送器。
根据本发明的任选特征，所述数据生成器被布置为响应于针对所述功率接收器的负载的负载电流的测量结果和负载电压的测量结果中的至少一个来确定所述功率接收器的所述负载。
这可以提供有效的操作并且允许较低复杂度的功率发送器。它可以提供在功率接收器处的负载状况的准确信息，可以允许更准确地适配最大极限值以反映在功率发送器与功率接收器之间的耦合突然变化的情况下可能的过电压状况。
根据本发明的任选特征，所述发送器被布置为响应于检测到所述功率接收器的负载的变化满足功率变化负载标准而将所述至少一个消息发送到所述功率发送器；所述至少一个消息的所述负载数据指示所述变化满足所述功率变化负载标准；并且其中，所述适配器被布置为响应于检测到所述至少一个消息包括指示所述变化满足所述功率变化负载标准的负载数据而修改所述最大极限值。
这可以在许多实施例中提供尤其高效的操作。例如，它可以在许多实施例中减少需要传达的消息的数量(并且因此减少处理消息并对消息做出反应所需的处理资源)。
根据本发明的任选特征，所述适配器还被布置为响应于检测到针对所述驱动信号的功率指示的变化来改变所述最大极限值。
这可以在许多实施例和场景中提供有利的操作。通过检测针对驱动信号的电流或电压的变化，可以(至少部分地)检测针对驱动信号的功率指示的变化。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于将功率传输到功率接收器的功率发送器的操作的方法，所述功率发送器包括谐振电路，所述谐振电路包括电容性阻抗和电感性阻抗，所述电感性阻抗包括发送器线圈，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器无线传输功率；所述方法包括：生成用于所述谐振电路的驱动信号；从所述功率接收器接收消息；响应于从所述功率接收器接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流低于最大极限值，所述谐振电路的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值；并且响应于指示所述功率接收器对所述功率传输信号的负载的负载指示来适配所述最大极限值。
参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些方面、特征和优点以及其他方面、特征和优点将变得明显并且得到阐明。
附图说明
将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1图示了根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的范例；
图2图示了根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的范例；
图3图示了根据本发明的一些实施例的用于功率发送器的半桥逆变器的元件的范例；
图4图示了根据本发明的一些实施例的用于功率发送器的全桥逆变器的元件的范例；
图5图示了用于无线功率传输系统的等效模拟电路的范例；
图6图示了针对图5的等效模拟电路的参数的范例。
图7-12图示了无线功率传输系统中的信号的范例；
图13图示了根据本发明的一些实施例的功率发送器的一些元件的范例；
图14-19图示了无线功率传输系统中的信号的范例；
图20图示了根据本发明的一些实施例的用于无线功率传输系统的功率接收器的一些元件的范例；并且
图20和图21图示了根据本发明的一些实施例的可以在无线功率传输系统中使用的负载数据消息的范例。
具体实施方式
以下描述集中于适合于利用例如从Qi规范已知的功率传输方法的无线功率传输系统的本发明的实施例。然而，应当理解，本发明不限于该应用，而是可以应用于许多其他无线功率传输系统。
图1图示了根据本发明的一些实施例的功率传输系统的范例。功率传输系统包括功率发送器101，功率发送器101包括(或者被耦合到)发送器线圈/电感器103。该系统还包括功率接收器105，功率接收器105包括(或者被耦合到)接收器线圈/电感器107。
该系统提供从功率发送器101到功率接收器105的无线感应式功率传输。具体地，功率发送器101生成无线感应式功率传输信号(也被称为功率传输信号、功率传输信号或感应式功率传输信号)，其通过发送器线圈或电感器103进行传播，作为磁通量。功率传输信号通常可以具有在约70kHz至约150kHz之间的频率，并且通常用于Qi兼容系统，通常在95kHz至115kHz的范围内。发送器线圈103和接收器线圈107松散耦合，并且因此接收器线圈107拾取来自功率发送器101的功率传输信号(的至少部分)。因此，功率从功率发送器101经由从发送器线圈103到接收器线圈107的无线感应式耦合而传输到功率接收器105。术语功率传输信号主要用于指代发送器线圈103与接收器线圈107之间的感应信号/磁场(磁通量信号)，但是应当理解，等同地，也可以被考虑并用作被提供给发送器线圈103或由接收器线圈107拾取的电信号的参考。
该系统被布置为传输实质的功率电平，并且具体地，在许多实施例中，功率发送器可以支持超过500mW、1W、5W或50W的功率电平。例如，针对Qi对应的应用，对于低功率应用，功率传输通常可以在1-5W的功率范围内；对于高功率应用，例如对于厨房应用，功率传输通常可以超过100W和高达1000W以上。
图2更详细地图示了图1的系统的特定范例的系统架构。在该范例中，功率发送器101的输出电路包括谐振槽或谐振电路201，谐振电路201包括发送器线圈103(在图2中，为了清楚起见，发送器线圈103被示为在谐振电路201外部，但是也被考虑为其一部分)。功率发送器101的谐振电路201也被称为发送器谐振电路201(或者为了简洁起见，仅被称为谐振电路201)。谐振电路201通常可以是串联或并联的谐振电路，并且尤其可以包括与发送器线圈103并联或串联耦合的谐振电容器。通过从驱动器203驱动输出谐振电路来生成功率传输信号，驱动器203生成具有合适的驱动频率(通常在20-200kHz的频率范围内)的驱动信号。
类似地，功率接收器105的输入电路包括包含接收器电感器107的谐振电路或谐振槽205(在图2中，为了清楚起见，接收器电感器107被示为在谐振电路205外部，但是也被考虑为其一部分)。功率接收器105的谐振电路205也将被称为接收器谐振电路205或接收器谐振电路。接收器谐振电路205通常可以是串联或并联的谐振电路，并且尤其可以包括并联(或串联)耦合到接收器电感器107的谐振电容器。接收器谐振电路205被耦合到功率转换器207，功率转换器207将接收到的功率传输信号(即，由接收器谐振电路205提供的感应信号)转换成被提供给外部负载209的功率(通常通过执行AC/DC转换，如本领域技术人员所熟知的那样)。
负载例如可以是电池，并且功率供应可以是为了给电池充电。作为另一范例，负载可以是单独的设备，并且功率供应可以是为了给该设备供电。
图2的驱动器203生成被施加到谐振电路201(并且因此被施加到谐振电容器(图2中未示出)和发送器线圈103)的变化的(并且通常为AC)电压驱动信号。在一些实施例中，发送器谐振电路201可以是串联谐振电路，并且电压驱动信号可以被施加在电容器和电感器两端。在一些实施例中，驱动器203可以直接(或间接)耦合到发送器线圈103，并且电压驱动信号可以被提供给发送器线圈103。
因此，在该系统中，驱动器203生成驱动信号，该驱动信号被馈送到发送器谐振电路201/发送器线圈103，使得发送器线圈103生成向功率接收器105提供功率的功率传输信号。驱动信号被生成为具有被称为驱动频率的给定频率，即，驱动频率是驱动信号的频率。
驱动器203生成被馈送到发送器线圈103的电流和电压。驱动器203通常是以逆变器的形式的驱动电路，其从直流电压生成交变信号。驱动器203的输出通常是通过适当切换开关桥的开关来生成驱动信号的开关桥。图3示出了半桥开关电桥/逆变器。开关S1和S2被控制为使得它们不会同时闭合。交替地，S1闭合而S2断开，S2闭合而S1断开。开关以所需的频率断开和闭合，从而在输出部处生成交变信号。通常，逆变器的输出部经由谐振电容器连接到发送器线圈。图4示出了全桥开关电桥/逆变器。开关S1和S2被控制为使得它们不会同时闭合。开关S3和S4被控制为使得它们不会同时闭合。交替地，开关S1和S4闭合，而S2和S3断开，然后S2和S3闭合，而S1和S4断开，从而在输出部处创建方波信号。开关以所需的频率断开和关闭。
以上描述对应于左侧电桥与右侧电桥以180°异相并提供最大输出功率或最大占空比的情况。然而，在其他情况下，半桥可能会部分异相，导致S2和S4或S1和S3同时闭合。在这种状态下，电桥电压将为零，因此该方法可以用于从最大值减小输出功率或占空比。
驱动器203相应地生成驱动信号并将该信号施加到发送器谐振电路201。发送器谐振电路201由电感性阻抗和电容性阻抗形成。
下文将具体参考根据Qi规范的实施例(除了本文中描述(或相应发生的)修改和增强)来描述功率发送器101和功率接收器105、107的操作。具体地，功率发送器101和功率接收器105、107可以基本上与Qi规范版本1.0、1.1或1.2(除了在本文中描述的(或相应发生的)修改和增强)相兼容。
为了控制功率传输，系统可以经由不同的阶段来进行，具体地，在Qi系统中使用选择阶段、连通查验阶段、识别与配置阶段，以及功率传输阶段。更多信息能够例如在Qi无线功率规范的第1部分的第5章中找到。
例如，当建立与第一功率接收器105的通信时，功率发送器101可以最初处于选择阶段，其中，功率发送器101仅监测功率接收器的潜在存在。功率发送器101可以为此目的使用各种方法，例如，如在Qi无线功率规范中所描述的。如果检测到这样的潜在存在，则功率发送器101进入连通查验阶段，其中，临时生成功率信号。第一功率接收器105能够应用接收到的信号来为其电子器件供电。在接收到功率信号之后，功率接收器105将初始分组传输到功率发送器101。具体地，发送指示功率发送器101与第一功率接收器105之间的耦合程度的信号强度分组。更多信息能够在Qi无线电源规范第1部分的6.3.1章节(或版本1.2的第5.2.3.1节)中找到。因此，在连通查验阶段中，确定功率发送器101的接口处是否存在功率接收器105。
一旦接收到信号强度消息，功率发送器101就进入识别与配置阶段。在这个阶段中，功率接收器105保持其输出负载断开并使用负载调制与功率发送器101通信。功率发送器为此目的而提供恒定幅度、频率和相位的功率信号(除了负载调制引起的变化以外)。消息由功率发送器101用于按照功率接收器105的请求来配置其自身。
在识别与配置阶段之后，该系统进入发生实际功率传输的功率传输阶段。具体地，功率接收器105在传达其功率要求之后，连接输出负载并向输出负载供应接收到的功率。功率接收器105监测输出负载并测量某个操作点的实际值与期望值之间的控制误差。功率接收器105将这样的控制误差以最小速率(例如，每250ms)传达给功率发送器101以向功率发送器101指示这些误差以及改变或不改变功率信号的期望。
因此，为了准备和控制无线功率传输系统中的功率发送器101与功率接收器105、107之间的功率传输，功率接收器105、107将信息传达给功率发送器101。这样的通信已经在Qi规范版本1.0、1.1和1.2中得到标准化。
在物理层面上，通过使用无线感应式功率信号作为载波来实施从功率接收器105到功率发送器101的通信信道。功率接收器105通过调制接收器线圈107的负载来发送数据消息。这引起功率发送器侧的功率信号的对应变化。负载调制可以通过发送器线圈电流的幅度和/或相位的变化来检测，或者替代地或额外地通过发送器线圈103的电压的变化来检测。基于这个原理，功率接收器105能够调制数据，功率发送器101然后能够解调该数据。该数据被格式化为字节和分组。更多信息能够在“Wirelesswire Wireless Consortium”于2010年7月发布的“System description,Wireless power Transfer,Volume I:LowPower,Part 1:Interface Definition,1.0版”中找到，其可以通过http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html获得，也称为Qi无线功率规范，具体为第6章：通信接口(或在规范的后续版本中)。
为了提供高效、可靠且安全的功率传输，系统被设置为通过控制所生成的驱动信号的特性来控制所生成的功率传输信号的功率。
因此，向功率接收器105的功率传输主要发生在功率传输阶段。在这个阶段期间，功率接收器监测输出负载状况，具体地，功率接收器测量某个操作点的实际值与期望值之间的控制误差。功率接收器将控制误差消息中的这些控制误差以最小速率(例如，每250毫秒)传达给功率发送器。这向功率发送器提供了功率接收器持续存在的指示。另外，控制误差消息用于实施闭环功率控制，其中，功率发送器适配功率信号以使报告的误差最小化。具体地，如果操作点的实际值等于期望值，则功率接收器传达零值的控制误差，使得功率信号不变。在功率接收器传达不同于零的控制误差的情况下，功率发送器将相应地调节功率信号，即，功率发送器响应于来自功率接收器106的反馈将增大或减小功率传输信号的功率。
在不同的实施例中，实际的功率调控可能不同。在一些系统中，可以通过改变驱动信号的电压或电流来调节功率。然而，在大多数实际应用中，可以通过修改驱动信号的占空比或频率来调节功率。例如，所生成的驱动信号可以是方波信号，其在有效时间间隔期间具有给定值(通常交替地为正值和负值)，其中，在电压为零之间具有无效的时间间隔。因此，在有效时间间隔期间仅向谐振电路提供功率。分别通过增大和减少有效时间间隔的持续时间可以增大和减少功率电平。因此，可以修改占空比以改变被提供给发送器通信电感器209的功率，并且因此改变功率传输信号的功率。在其他实施例中，驱动频率可以随着通过朝向谐振电路的谐振频率移动驱动频率而增大功率以及通过将驱动频率从谐振频率移开而减小功率来改变。
因此，在功率传输阶段期间，系统基于功率控制误差消息从功率接收器被发送功率发送器来操作功率控制回路。该功率控制回路将操作点调节到期望的值。具体地，在许多实施例中，功率接收器可以发送功率控制消息以控制功率传输信号的功率，从而使得给定负载在功率接收器处感应出给定电压。
除了功率控制回路操作以外，功率发送器还可以对功率传输的操作范围以及因此功率控制回路必须操作的约束条件采取限制。具体地，对于功率发送器，被提供给谐振电路的功率可以被限制为低于给定限度。
Qi最初定义针对具有小于5W的耗用功率的设备的低功率设备的无线功率传输。然而，为了支持更大范围的设备和功率传输应用，系统被扩展到更高的功率电平。然而，增加的功率电平引起了进一步的挑战，并且已经发现在一些情况下，用于较低功率应用的方法不适用于较高的功率电平。
具体地，已经认识到：增加的功率电平(例如，由v1.2.1Qi规范的扩展功率分布引入的功率电平)在一些情况下可能潜在地导致一些功率接收器设备的损坏。具体地，已经认识到：如果功率接收器设备突然移动以增加功率接收器与功率发送器之间的耦合，则由于功率控制回路固有地相对较慢而可能在功率接收器中发生过电压状况。另外，增加的功率电平需要更高的限制，已经发现当前的限制不足以防止这样的过电压状况达到潜在的不期望的水平。
具体地，通常可以认为：来自功率接收器线圈/接收器谐振电路的功率接收器的最大输入电压不应超过20V的幅度。在大多数实际实施方式中，高达约25V的电压往往不会对电子电路(例如，合适的集成电路)造成损坏。然而，在一些场景和应用中，更高的电压可能会损坏电路，导致功率接收器本身的故障和损坏。
典型地，对于低功率应用，功率控制和施加限制使得即使对于例如设备之间的耦合的非常突然的变化，感应电压也不会超过20V。然而，对于更高的功率电平，已经发现这在所有情况下都不能得到保证。
作为范例，可以考虑以下场景：
-用户可以将他的具有无线功率接收器的电话放置在包括无线功率发送器的充电器上。用户可能会将电话放置在两者之间的耦合不佳但足够高以启动功率传输的位置。
-在通信协议的初始步骤之后，电话通过发送适当的控制误差分组来指示充电器提供更多功率。
-充电器通过增加发送器线圈电流来做出响应，直到电话指示其获得满足(通过发送零值控制误差分组)，或者直到充电器达到其功率和/或电流限制。这通常在充电器与电话建立通信后不会超过一秒或两秒，并且引起大的磁场。
-一旦用户发现由于低耦合造成电话仅以低速率充电，用户会迅速将电话移动到耦合(在更大程度上)更好的位置。
-此时，充电器的大磁场会在电话中生成高电压(可能远高于20V)，这会损坏电子器件。
解决潜在的过电压状况的一个选择是添加保护电路或电压调节电路，它们能够处理功率接收器中高于20V的电压。然而，由于其设计限制，这通常是不期望的或者甚至是不可能的。尤其地，它往往会造成不可接受的成本和复杂性增加。
为了更详细地考虑这种场景，可以考虑图5的等效/模拟电路。在该范例中，信号发生器501表示驱动器，Cp对应于发送器谐振电路电容器，Lp表示发送器谐振电路电感器，Rp表示功率发送器损耗，Cs表示接收器谐振电路电容器，Ls表示接收器谐振电路电感器，Rs表示功率接收器损耗，并且kop表示发送器电感器与接收器电感器之间的耦合。ZL表示由功率传输信号供电的复数值负载(并且可能包括一些内部功率接收器电路以及外部负载)。
图6图示了对应于Qi扩展功率分布(15W)的参数值。表格在下面列出了功率发送器的操作点的约束条件。
尤其地，功率发送器
-只允许在系统的传递函数中的谐振峰值以上的频率下操作；
-电流限制为3A(有效值)；
-不允许从其电源汲取超过24W(平均值)的功率；并且
-必须将其谐振电容器两端的电压限制在120V(有效值)。
图7和图8图示了在耦合因子kop＝0.56、0.448、0.336、0.224和0.112下的图5和图6的系统的全部操作空间。
图7图示了与由驱动器根据通过发送器线圈103的电流而提供给谐振电路的功率(并且因此提供给驱动信号的功率)相对应的输入功率。图7示出了随着功率传输信号的负载变化而发生的驱动信号功率与线圈电流之间的不同耦合因子的关系。能够看出，耦合因子越低，提供给定功率所需的线圈电流就越高。这反映出：对于较低的耦合因子，需要增加磁场强度，以便功率接收器提取所需的功率。磁场强度由线圈电流给出，因此较强的磁场需要较高的线圈电流。这些附图具体图示了在针对由功率接收器提供的特定负载来适配功率控制之后的驱动信号功率与发送器线圈电流之间的关系。
在该范例中，驱动信号的功率被限制为24W的最大值，并且线圈电流(并且因此驱动信号的电流)被限制为3A的最大值(如图7所示)。
图8图示了根据针对不同耦合的负载电流的对应的功率接收器负载电压。不同的曲线图示了在图7所示的限制条件下针对不同耦合能够实现的最大值，即，曲线显示在达到功率或电流限制之前能够达到的最大值。因此，曲线界定了针对不同耦合值能够实现的可能的操作点。
因此，在相关联的耦合处，系统能够达到特定曲线轮廓内的所有点。点801指示特定范例中的功率接收器的预期操作点。该系统能够在低至大约kop＝0.336的耦合因子(假定kop＝0.56的耦合因子是给定的特定物理实现的最大可能耦合因子)处实现预期操作点。这个范围可以被认为为用户提供了足够的定位公差。还能够看出，如果负载阻抗高于ZL＝50Ω，则系统可能在负载电压远高于uL＝30V的情况下操作。这种潜在的高电压可能是有问题的，因为大多数电路被设计用于在所有可能情况下最好不超过典型为20V的最大电压。
应当注意，附图的图例被示为与曲线的上边界相关联。然而，应当指出，这些是完全闭合轮廓的部分，表示针对特定耦合因子的可访问状态/操作点。因此，定义针对耦合的可能操作点的轮廓还包括图7的功率和电流限制以及所图示的下边界(例如对应于图7右下方的曲线并且对于图8接近于(0,0))。然而，由于这些操作点非常接近并且对于不同的耦合方式不会大不相同，因此，为了清晰起见，个体图例并未被包括在附图中。另外，下面的评论、描述和主要原理适用于针对操作点的更高的边界和限制的效果，因此对下限的考虑并不重要。
图9和图10图示了随着系统控制针对不同耦合值朝向目标操作点801的操作参数，信号可能如何改变的范例。
在功率传输协议的初始化阶段之后，功率接收器首先将其电压控制在恰好高于其预期操作电压(us＝12.0V)的电平(us＝12.6V)。这是在相对较高的负载阻抗(800Ω)下完成的，因此负载电流非常低。然而，在第一阶段期间，功率发送器的线圈电流仍然相对较大，并且随着耦合减小而增加。例如，如能够在图9中看到的，针对0.56的耦合的线圈电流约为0.6A，针对kop＝0.224，其约为2.4A。事实上，针对kop＝0.112，电流将不得不超过3A，以便使得功率接收器电压达到12.6V，因此甚至该耦合值不能达到该操作点。
接下来，功率接收器连接其负载，从而生成从ZL＝800Ω到ZL＝8Ω的负载阶跃。这种显著的负载阶跃会导致功率接收器中的电压下降。由此生成的即时(中间)操作点取决于耦合。事实上，如图10所示，对于kop＝0.56，电压下降到约6V，负载电流增加到约0.75A。对于kop＝0.224，电压下降到约10V，负载电流增加到约1.2A。在功率发送器侧，线圈电流和驱动信号功率相应地增加。例如，对于kop＝0.56，输入功率增加到约5W，线圈电流增加到约01.2A。对于kop＝0.224，输入功率增加到约13W，线圈电流在受到限制的情况下增加到3A。
系统然后继续执行功率控制。具体地，功率接收器持续地请求增加功率，直到达到期望的操作点801。在图10中，这对应于操作点向上移动对应于8Ω的电阻器的线性路径，直到达到12V、1.5A的操作点801。在功率发送器侧，这会引起输入功率和线圈电流增加，直到达到操作点。这只适用于三个最高的耦合因子，因为对于较低的耦合因子，这些限制会受到影响。功率发送器的最终/功率控制输入功率对于三个主要耦合因子(约20W，差别在于电阻器中的功率损耗指示其他损耗)几乎相同。然而，对于不同的耦合，线圈电流是不同的。具体地，对于kop＝0.56，线圈电流约为2.2A；对于kop＝0.336，线圈电流约为2.8A.
在这些附图中，使用了以下图例：
星形：初始操作点。
正方形：试图达到目标后的最终操作点。
菱形：从图例中指示的值移至最大耦合后的操作点。
圆形：从图例中指示的值移至零耦合后的操作点。
图11示出了在耦合点突然改变的情况下瞬时操作点的影响。具体地，图11示出了在负载增加之前耦合从电流耦合电平突然改变到kop＝0.56的最大耦合的情况下(即，当负载阻抗仍然是800Ω并且已经下降到ZL＝8Ω之前)操作点的变化。正如预期的那样，对于耦合中最大的阶跃，即，对于kop＝0.112的初始耦合(其中，高电流(在3A的极限处)引起大的磁场并因此引起高的感应电压)，变化是最显著的。事实上，能够看出，超过35V的过电压导致潜在的损害。
因此，能够看出，由于在较低耦合因子下所需的线圈电流增加，因此系统易受潜在的过电压影响。这个问题通常不能通过仅降低最大极限值来克服，因为这通常不会充分降低过电压，而不会导致可用的操作范围被限制为超过可接受的范围(并且因此将直接减少能够传输的功率量)。事实上，图12图示了将线圈电流极限值从3A降低到2.25A的效果。能够看出，这可能仍然会导致高达30V的过电压。另外，分析和仿真表明：如果以这种方式降低电流极限值，则12V、1.5的期望操作点只能支持kop＝0.56的最大耦合。因此，将电流极限值限制为2.25A并不能防止过电压，而是能防止对于除了功率接收器的最优位置以外的任何其他位置达到期望的操作点。进一步减小电流以降低过电压将使其不可能达到期望的操作点。
但是，已经进一步认识到：满负载(即，负载阻抗ZL＝8Ω)的过电压较小。这由图10的点1001图示的，图10示出了对于从最低值到最高值的耦合突然变化而发生的从期望操作点801的最大偏差。能够看出，临时电压增加相对较低，实际上最大电压低于20V，因此避免了过电压状况。
图13更详细地图示了功率发送器101的元件。功率发送器101包括这样的功能：其可以提供改进的功率调节，并且具体可以在许多场景和应用中减少或者甚至防止发生不可接受的过电压状况的风险。
在该范例中，功率发送器101包括电感性阻抗，在具体范例中这种电感性阻抗直接对应于发送器线圈103。然而，应当理解，在其他实施例中，电感性阻抗可以是任何例如具有至少部分电感性阻抗(即，具有电感性电抗分量，或者换句话说，具有带有正虚部的复阻抗)的一端口/双端元件。因此，图13的发送器线圈103可以被更一般地认为表示作为线性双端电路或(等效)部件的电感性阻抗，其中，端子处的电压至少部分地取决于通过部件/电路的电流的导数。在下文中，为了简洁起见，电感性阻抗将通过参考与发送器线圈103相同的特定范例来参考。
发送器线圈103还被耦合到电容性阻抗，电容性阻抗与发送器线圈103(电感性阻抗)一起形成谐振电路，并且特别是形成串联谐振电路。在特定范例中，电容性阻抗直接对应于单个谐振电路电容器(被称为发送器电容器1301)，但是应当理解，在其他实施例中，电容性阻抗可以是任何例如一端口/两端元件，其具有至少部分电容性阻抗，即，具有电容性电抗分量，或者换言之，其具有带有负虚部的复阻抗。因此，更一般地，发送器电容器1301可以被认为表示电容性阻抗，该电容性阻抗可以是线性双端电路或(等效)部件，其中，通过端子处的电路/部件的电流至少部分地取决于端子两端电压的导数。
应当理解，在大多数实施例中，与电抗分量相比，电感性阻抗和电容性阻抗的电阻部分通常会小得多，并且通常可以忽略不计。这将确保振荡相对无阻尼，即，它将为谐振电路提供相对较高的Q。
为了清楚和简洁起见，下文的描述集中于作为(理想的)电感器的电感性阻抗，并且具体地是图1和图2的发送器线圈103，电容性阻抗是理想的电容器，即，发送器电容器1301。然而，应当理解，对发送器线圈103的任何参考可以适当地由对电感性阻抗或电抗的参考来替换，对发送器电容器1301的任何参考可以适当地由对电容性阻抗或电抗的参考来替换。为了简洁起见，发送器线圈103与发送器电容器1301的对也将被称为谐振部件。
发送器线圈103和发送器电容器1301以谐振配置耦合/连接在一起。在该范例中，发送器线圈103和发送器电容器1301以串联谐振耦合，但是应当理解，在其他实施例中，它们也可以以并联谐振配置耦合。
由发送器线圈103和发送器电容器1301形成的谐振电路被耦合到驱动器1303，驱动器1303可以具有参考图3和图4描述的输出级(并且其对应于图2的驱动器201)。因此，驱动器1303生成驱动谐振电路的驱动信号，该驱动信号具体引发谐振电路中的振荡。驱动信号是为谐振电路提供功率的功率信号。驱动信号因此向谐振电路提供电压和电流。驱动信号的电流(驱动电流)在特定范例中与谐振电路的电流以及通过发送器线圈103(和发送器电容器1301)的电流相同。驱动信号的电压(驱动电压)跨越发送器电容器1301和发送器线圈103。尽管以下描述涉及串联谐振电路，但是应当理解，所描述的原理还可以应用于并联谐振电路(铭记这些特性的等同性，尤其是针对串联谐振电路和并联谐振电路的电压和电流的互补性质)。
驱动信号的功率在图13的范例中，其中，谐振分量被认为是理想的，与功率传输信号的功率相同，并且等于从功率传输信号中提取的功率。在实际情况下，由驱动信号提供的功率中的一些功率将被耗散，如图5的损耗电阻Rp所表示的损耗。因此，实际上，驱动信号的功率可能略高于从功率传输信号中提取的功率。
从功率传输信号中提取的功率可以由各种寄生损耗组成，例如由发送器线圈103生成的磁场中存在的金属零件中的涡电流的感应导致的损耗。这样的损耗(包括功率接收器105中的各种寄生损耗)由图5的损耗电阻Rs表示。然而，与功率接收器的目标负载(即，通过针对功率传输的预期目标的负载)引起的最大负载相比，这些损耗通常较小。
功率发送器101还包括消息接收器1305，消息接收器1305被布置为从功率接收器105接收消息。这些消息可以具体地通过负载调制来接收，这对于本领域技术人员是已知的。消息接收器1305可以具体地被布置为接收功率控制误差消息，功率控制误差消息指示功率接收器105是请求功率传输信号的功率电平增加、减小还是不改变。
消息接收器1303被耦合到功率回路控制器1307，功率回路控制器1307被进一步耦合到驱动器1303。功率回路控制器1307被布置为响应于从功率接收器105接收的功率控制(误差)消息来调节驱动信号的功率。因此，功率回路控制器1307实施功率控制回路操作，其允许功率传输信号的功率在尤其是功率传输阶段期间被动态地控制。
功率传输信号的功率的控制是通过控制驱动信号的功率以及因此控制被提供给谐振电路的功率来执行的。功率回路控制器1307因此控制驱动器1303以适配驱动信号的功率。
如前所述，这种控制可以例如直接通过控制驱动信号的电压分量或电流分量，但通常通过控制驱动信号的占空比或频率来实现(即，驱动信号频率离谐振频率越远，功率越低)。
功率回路控制器1307还被布置为限制功率发送器101的操作范围，以便确保可靠且安全的操作，并且具体地，功率回路控制器1307可以试图防止可能会损坏部件的例如过多的信号值。
具体地，功率回路控制器1307被布置为控制驱动信号，其受到以下约束：谐振电路的电流和/或电压低于最大极限值并且驱动信号的功率低于最大极限值。在电流和/或电压以及功率都受到约束的场景中，最大极限值当然可以包括多个不同的极限值(例如，一个是功率最大极限值，另一个是电流最大极限值)。因此，功率回路控制器1307被布置为控制驱动信号的功率，其受到如下约束中的至少一项：谐振电路的电流和/或电压低于电流最大极限值，以及驱动信号的功率低于功率最大极限值。在下文中，术语最大极限值将被用于适当地指代(一个或多个)电流/电压最大极限值(针对电流约束)和功率最大极限值(针对功率约束)。因此，最大极限值可以得到适配的指示可以被认为是指约束电流时的电流最大极限值并且指约束功率时的功率最大极限值。
以下描述将集中于其中功率和电流都受到限制的实施例，但是应当理解，这对于所描述的原理并不是必需的。另外，实施例将集中于其中谐振电路的电流受到约束/限制而没有特定的极限值被确定并被应用于谐振电路的任何电压的实施例。然而，应当理解，所描述的原理也能够应用于电压极限值(无论是替代还是额外于(一个或多个)电流/功率极限值)。
在不同的实施例中，功率和/或电流的极限值可以以不同的方式来实现。在一些实施例中，驱动器1303可以例如包括由功率回路控制器1307控制的限流器。在其他实施例中，功率发送器101可以例如实时快速的内部控制回路。例如可以持续监测通过发送器线圈103的电流，并且如果该电流增加到电流最大极限值以上，则功率回路控制器1307可以立即控制驱动器1303以改变驱动信号的幅度/频率/占空比，从而减小电流到低于电流最大极限值。在一些实施例中，系统可以实施外部功率控制回路，其通过利用执行最大极限值的更快的内部控制回路来控制功率传输的操作点。
功率发送器101还包括适配器1309，适配器1309被布置为响应于指示功率接收器对功率传输信号的负载的负载指示来适配最大极限值。因此，在图13的功率发送器101中，施加在功率控制上的极限值(具体为最大值或极限值)不是固定的，而是被动态适配以反映由功率接收器105提供的负载的变化。因此，在图13的系统中实施了限制器，该限制器对驱动信号的功率、谐振电路的电流或者可能两者施加可变限制。
这种方法在许多场景和应用中可以解决较高功率电平下的过电压问题。该方法可以反映出如下认识：如果用户在功率发送器以高线圈电流操作(并且因此生成强磁场)时将功率接收器移动到更好的位置(更高的耦合)，则经常可能发生过电压状况，但是尽管电流很大，但是功率发送器只能递送少量功率。
因此，该系统可以具体检测并防止在功率较低时电流较高的场景。虽然能够通过例如使最大电流受到固定限制来避免这样的场景，但是这样的固定限制通常将不可接受地限制操作范围，并且具体地并不允许实现更高的功率电平。例如，它可以阻止Qi规范扩展到更高的功率电平。然而，在一些实施例中，图13的功率发送器101可以应用取决于所提供的功率的电流最大值，即，电流极限值。
例如，针对通过发送器线圈103的电流的电流最大值/极限值(在图13的范例中与由驱动器1303提供的电流(即，驱动电流)相同)可以被限制到取决于驱动信号的功率的最大值。对于对应于由功率接收器105进行的低负载的低功率，电流极限值(电流最大极限值)可以降低到低水平。这将确保磁场保持相对低(这不是问题，因为功率接收器负载较低)。因此，如果用户移动功率接收器从而突然增加耦合，则感应电压将仍然保持在较低水平，并且能够防止过电压状况。然而，如果功率增加，电流极限值也可能增加，因此允许更高的磁场强度。这允许支持更高功率水平的操作点并且反映增加的功率接收器的负载。另外，如果耦合突然增加(例如用户将功率接收器从次优位置移动)，功率接收器的增加的负载会引起电压尖峰显著降低。
因此，在许多实施例中，功率发送器可以根据其提供的功率量来限制线圈电流，其中，如果功率量较低则极限值较低。因此，电流最大极限值可以被确定为驱动信号的功率(并且因此为被提供给谐振电路的功率)的单调递增函数。
该操作可以在图14、图15和图16中进一步图示出，图14、图15和图16对应于图7至12，但是具有取决于驱动信号的功率的可变电流极限值，并且特别是具有与驱动信号的功率成线性关系的电流极限值。
在该范例中，功率回路控制器1307确保驱动信号为高于Ip＝1.5A的电流提供最小量的功率，即，提供的零功率的电流极限值被设置为Ip＝1.5A。随着功率的增加，电流极限值也线性增加。电流极限值从最小功率处的1.5A线性变化到最大功率24W处的3A，即，具有约62.5mA/W的斜率。这在图14中图示出。图15中示出了针对不同耦合的最终操作范围。图16图示了当耦合突然从较低水平变化到kop＝0.56的最大耦合时发生的过电压。
能够看出，在ZL＝800Ω的阻抗下，潜在的过电压问题大大减少了。分析(特别是模拟)也表明：较高电流和功率下的电压增加仍然很低，而实际上最大电压(从最低耦合到最高耦合的一步)仅为约13V。因此，在这种情况下，电压不会上升超过20V，并且不会出现过电压状况。精确的过冲和最大电压当然取决于各种特性，特别是包括功率发送器的电流调控速度。
然而，尽管电流限制与功率之间的线性关系在许多情况下可以提供有利的性能，但是在某些场景中这种线性关系可能不是最优的。例如，在特定范例中，最大电压仍然达到大约22V，其高于20V的优选极限值。此外，在正好超过ZL＝50Ω的负载阻抗处，功率接收器处的操作空间仍然在电压电平为uL>35V时达到峰值。减轻这种情况的一种方法是以如下方式设计系统：即，耦合因子永远不能超过例如kop＝0.336(参考图15)。然而，如果采取这种方法，则必须调节功率接收器的预期操作点，因为可用的操作范围实质上受到限制。这种方法的另一个问题在于它大大降低了定位容差：如果耦合因子从kop＝0.336减小到kop＝0.224，系统甚至不能传输5W的功率。因此，输入功率与线圈电流极限值之间的线性关系可能并非对所有场景都是理想的。
在一些实施例中，可以优选使用非线性关系。例如，图17-19对应于图14-16的那些，但是在输入功率与线圈电流极限值之间使用二阶多项式关系。
在图13的功率发送器101中，因此根据反映功率接收器对功率传输信号的负载的负载指示来确定针对谐振电路的电流的最大值。
负载指示具体可以通过考虑被提供给谐振电路的功率(即，驱动信号的功率)来确定。驱动器1303可以具体确定指示驱动信号的功率的功率指示。这可以例如通过直接测量例如驱动信号的电流和电压并且然后计算瞬时功率来确定。然后这可以被低通滤波并且例如可以确定有效功率值。
然而，在许多实施例中，功率可以被确定为驱动器1303的输入功率。这在许多实施例中可以更容易且引起更低的复杂度。实际上，到驱动器1303的输入电压通常是DC电压，并且因此能够直接从到驱动器1303的输入电流来确定功率。由于与驱动信号的功率相比，驱动器1303中的损耗通常相对较低，因此驱动器1303的输入功率倾向于准确测量驱动信号的功率，并且因此精确测量从功率传输信号提取的功率。因此，这也是功率接收器105从功率传输信号中提取的功率以及功率接收器105的负载的指示。
负载指示可以基于针对驱动信号的功率指示来相应地生成，即，负载指示可以根据到驱动器1303的输入功率来生成。例如，驱动器1303和谐振电路中的损耗可以被估计并且可以从测得的输入功率中减去以生成可以用作针对功率接收器的负载指示的功率传输信号功率估计结果。在其他实施例中，所确定的输入功率可以直接用作负载指示。
在该范例中，驱动器1303被布置为约束/限制驱动信号的电流，由于该电流与发送器线圈电流相同，因此这也固有地约束/限制发送器线圈电流。在一些实施例中，驱动信号电流和发送器线圈电流可能不相同(例如，如果存在与发送器线圈103并联的部件)。在这样的场景中，功率发送器101可以例如通过与发送器线圈103串联的限流器来特别限制发送器线圈电流。在一些实施例中，发送器线圈路径可以包括用于测量发送器线圈电流的电流感测，并且驱动信号可以被控制为使得该测得的电流不超过电流最大值。
在特定范例中，适配器1309将最大极限值确定为负载指示所指示的负载的单调递增函数，并且具体确定为功率指示(例如，其取决于驱动信号功率/电流/电压)的单调递增函数，具体地，电流最大极限值可以被确定为例如由驱动器输入功率所估计的驱动信号的功率的单调递增函数。这可以减小过电压状况，同时仍然允许系统以较高的功率电平支持操作点。
在一些实施例中，函数可以是线性函数，但是如上所述，在许多场景中，有利的操作可以使用非线性函数来实施。
在一些实施例中，适配器1309被布置为仅在负载指示指示驱动信号的功率低于第二阈值时才将最大极限值增大到第一阈值以上。例如，在图14的范例中，如果驱动信号的功率增加到0W的阈值以上，则适配器1309被布置为仅将电流极限值增加到1.5A的阈值以上。应当理解，在其他实施例中，可以包括其他阈值或实际上更多的阈值。例如，如果驱动信号的功率增加到比如7W以上，则电流极限值可能只会增加到比如2A以上。应当理解，精确值可以取决于个体实施例的偏好和要求。尤其地，精确值可以取决于功率发送器和功率接收器的各种电气性质以及预期的操作范围。
在许多实施例中，适配器被布置为根据功率传输信号的(电流)负载来确定最大极限值。适配器可以被布置为根据(负载指示)来确定最大极限值。
在一些实施例中，最大极限值可以被确定为超过功率传输信号的负载一定裕量的值，例如，所述裕量可以根据负载/负载指示来确定。例如，最大极限值可以被确定为超过功率传输信号的负载预定绝对偏移或预定相对偏移(例如，最大极限值可以超过电流负载预定百分比的电流负载)。
上述范例集中在基于负载指示来适配电流极限值的场景。然而，如所描述的，在一些实施例中，适配器1309可以替代地或额外地被布置为基于当前经历的负载状况来适配功率最大极限值。因此，在一些实施例中，例如在功率传输阶段期间正在操作的功率控制回路可以被布置为驱动系统朝向其期望的操作点，所述期望的操作点受制于驱动信号的最大功率不超过极限值，所述极限值基于反映出功率接收器对功率传输信号的负载的负载指示而得到动态适配。
极限值的适配和修改通常比负载发生变化的速率慢。例如，该系统可以在12V和1.5A的期望操作点(即，具有18W的负载)处进行操作。作为响应，适配器1309可以将驱动信号的功率约束到比如20W。在用户现在移动功率接收器而导致功率发送器与功率接收器之间的耦合突然增加的情况下，这会导致在功率接收器处感应出的电压增加。然而，这种增加的电压会导致负载阻抗中的电流增加(例如如果这是从感应电压直接馈送的)并且因此导致功率接收器的功耗增加。因此，功率传输信号的负载突然增加，但是由于限制适配通常相对较慢，因此极限值(至少在目前)将保持在20W。因此，功率接收器可用的功率受限于最大极限值，并且因此功率只能增加一定量。因此，初始过电压将被约束在较低的水平。另外，功率控制将相对快速地适配较高的耦合，并且将功率传输恢复到12V和1.5A的操作点，并且因此系统将适配期望的操作点，其中，功率接收器的电压仅为相对低的尖峰。
然而，如果所期望的操作点是在12V和0.1A，对应于1.2W的功率传输，则20W的功率极限值将导致在功率接收器处生成潜在的大的过电压和过电流。事实上，功率能够暂时(直到由功率控制回路校正)增加超过16倍，从而导致电压超过50V的短期尖峰(对于直接由感应电压馈送的恒定电阻负载)。
但是，在目前的情况下，功率极限值将被调节以反映较低的操作点。例如，适配器1309可以将功率极限值适配为例如1.8W。在这种情况下，过电压尖峰小于15V。然后通过功率控制回路将其调控回12V、0.1A的操作点。
因此，可以动态适配功率极限值，从而引起由耦合因子突然变化可能引起的过电压尖峰减小。
应当理解，在许多实施例中，不同的控制和规则可以用不同的时间常数来操作。例如，在许多实施例中，最大极限值的适配可能实质上比功率控制回路的适配慢。实际上，在许多实施例中，功率控制回路的调控的时间常数可以比响应于负载指示的最大极限值的调控/适配的时间常数低至少五倍或十倍(更快)。较慢的反应可以例如是由以下原因造成的：负载指示是用比在功率控制回路中所应用的更多的平均或低通滤波所确定的。
而且，最大极限值可以通过功率发送器中的快速内部回路来实施。这种限制的时间常数通常可以比功率控制回路的调控的时间常数低至少五倍或十倍(更快)。
然而，应当理解，情况并非总是如此。例如，在其中电流受到取决于驱动信号功率的值的限制的范例中，在一些实施例中，适配可以具有与功率控制回路操作相比对应的时间常数或甚至更低的时间常数。
在许多实施例中，最大极限值的更新速率可以高于0.1Hz、1Hz，甚至高于10Hz。
因此，在功率传输阶段期间，特别是在基于功率控制消息的功率控制操作有效的时间(并且具体地在约束无效的时间)期间，可以发生最大极限值的适配。
在一些实施例/场景中，接收到的功率控制消息可以引起功率传输信号的功率(以及由功率接收器提取的功率)的变化。负载指示可以由于功率变化而变化，并且因此接收到的功率控制消息可以引起负载指示的改变并且因此引起最大极限值的变化。具体地，功率回路控制器可以被布置为响应于功率控制消息来适配驱动信号的功率，并且适配器可以被布置为响应于功率控制消息来(直接地或者经由改变驱动信号的功率)适配最大极限值。
在先前描述的范例中，负载指示由功率发送器基于由功率发送器确定的性质来确定。然而，在其他实施例中，负载指示可以基于从功率接收器接收到的负载数据来确定，其中，负载数据指示功率接收器对功率传输信号的负载。
作为低复杂度的范例，功率接收器可以定期发送负载ZL的值的消息，并且功率发送器可以直接使用该值作为负载指示，即，它可以直接设置取决于负载的值的最大极限值(例如基于存储在查找表中的数据)。
功率发送器然后可以基于从功率接收器接收的负载数据来适配电流和/或功率极限值。例如，对于图6的参数，功率发送器可以在负载阻抗ZL＝800Ω时将线圈电流极限值设定为1.2A，并且在负载阻抗ZL＝10Ω时将线圈电流极限值设定为3A。
图20示出了被布置为向功率发送器101提供负载数据的功率接收器105的元件的范例。功率接收器105包括功率接收器线圈107和串联耦合以提供接收谐振电路的接收器电容器2001。接收谐振电路被耦合到功率接收器控制器2003，功率接收器控制器2003包括用于包括电压转换、控制等的功率接收器105的操作的各种功能。功率接收器控制器2003被进一步耦合到对应于负载ZL的外部负载2005。这些元件的操作可以基本上对应于本领域技术人员已知的常规的功率接收器中的操作。它可以采用先前参考图1和图2描述的方法。
功率接收器105还包括数据生成器2007，数据生成器2007被布置为生成的负载数据，所述负载数据反映功率接收器的负载，并且具体地在许多实施例中直接指示负载ZL的值。
数据生成器2007被耦合到发送器2009，发送器2009被布置为将包括负载数据的负载消息发送到功率发送器。包括负载数据的消息可以以与功率控制误差消息相同的方式被发送，即，它们可以使用负载调制来传达，并且它们可以例如被周期性地传达。事实上，在一些实施例中，可以将负载数据附加到功率控制误差消息。
在一些实施例中，数据生成器2007可以被布置为响应于针对功率接收器的负载的负载电流、负载电压或者实际上负载电流和负载电压两者的测量结果来确定功率接收器的负载。
例如，功率接收器控制器2003可以包括用于测量负载2005上的电压和通过负载2005的电流的功能。这些值可以被馈送到数据生成器2007，数据生成器2007继续计算功率(通过使这些值相乘)或者阻抗(通过使电压除以电流)并且将其转发到发送器2009以用于发送到功率发送器101。
在其他实施例中，数据生成器2007可以被布置为将负载电压和/或负载电流发送到功率发送器101，功率发送器101然后可以继续生成例如功率值或阻抗值。这些值可以用作负载指示。
因此，在一些实施例中，用于计算负载指示的功能可以在功率发送器101中，而在其他实施例中，用于计算负载指示的功能可以在功率接收器105中。
功率接收器105可以例如使用如图21所示而构造的数据分组向功率发送器101发送关于负载阻抗ZL的信息(其中，阻抗值以欧姆来提供)。替代地(或额外地)，如图22所示的数据分组可以用于指示负载电压和负载电流。可以使用以下关系将数据值转换为电流值和电压值：
uL＝“负载电压”×2电压指数，单位为毫伏。
iL＝“负载电流”×2电流指数，单位为毫安。
这些数据分组中的Ack位指示功率接收器是请求来自功率发送器的确认响应(1(ONE))还是不请求这种确认响应(0(ZERO))。图21的数据分组格式较短，但是要求功率接收器来计算负载阻抗。图22的数据分组将来自功率接收器的负载阻抗的计算工作转移到功率发送器。
在一些实施例中，发送器2009可以被布置为响应于检测到功率接收器的负载的变化满足功率变化负载标准而向功率发送器发送负载消息。功率变化负载标准例如可以是负载相对于所报告的最后一次负载改变超过给定量，或者可以例如是指示负载超过阈值。应当理解，关于何时发送负载消息的确切标准可以取决于个体实施例。
该消息可以指示标准已经得到满足，但是在一些实施例中可以不包括特定负载值。然后适配器1309可以继续基于接收到的消息来适配最大极限值。例如，该消息可以简单地指示负载已经改变以落入不同的类别，并且适配器1309可以适配例如电流极限值以反映针对该特定类别的典型操作特性。
例如，功率接收器可以向功率发送器发送分组以指示负载是高于阈值还是低于阈值，反映使用更高的电流极限值是否是安全的。例如，如果功率接收器未连接外部负载，则调查其线圈的阻抗通常较高，并且容易发生过电压情况。然而，如果功率接收器连接了外部负载，则调查其线圈的阻抗可能足够低，以使得过电压情况不容易发生。负载数据可以简单地指示外部负载是否被连接，并且发送器2009可以被布置为当负载连接或断开时发送负载消息。更具体地，功率接收器可以例如当窥探其线圈的阻抗下降到低于15Ω时以及当该阻抗上升到15Ω以上的水平时，将分组发送到功率发送器。功率发送器然后可以例如根据是否接收到指示负载断开或者是否接收到指示负载连接的信息而在两个预定值之间切换最大极限值。
作为特定范例，功率发送器可以初始地将其电流极限值和功率极限值设定为适合于与能够发送高达大约5W的功率的发送器相对应的基本Qi功率曲线设备的水平。对于这些极限值，系统可以使得确保过电压不超过所期望的uL＝20V的值。由于功率发送器不能提供超过大约5W的功率，因此功率接收器可以首先使用功率控制回路来建立处于由基本功率曲线限制的功率电平(即，功率小于5W)处的中间操作点。在到达该中间操作点之后，功率接收器可以向功率发送器传达负载阻抗已经达到低于临界阈值的值(例如，ZL<15Ω)。功率发送器可以响应于接收到指示负载阻抗低于阈值的负载数据，将电流极限值和功率极限值调节为适合于提供更高功率电平的Qi扩展功率曲线的水平。它还可以任选地通过发送ACK响应来确认到功率接收器的新的极限值。功率接收器随后能够将其功率需求增加到预期的操作点。
如果功率接收器的负载阻抗ZL随后增加到超过临界水平(ZL>15Ω)，则功率接收器将生成指示这种情况的新的负载消息并将该新的负载消息发送到功率发送器。作为对此的响应，功率发送器将极限值减少回到基本功率曲线极限值。
在一些实施例中，不是仅在超过负载阈值时通知功率发送器，而是功率接收器可以向功率发送器发送指示合适阈值的值的信息，然后继续定期发送指示电流负载的简单负载消息。功率发送器然后可以将接收到的值与接收到的阈值进行比较并相应地设定极限值。因此，利用这种方法，比较工作从功率接收器转移到功率发送器。
用于将负载信息发送到功率发送器以用于控制极限值的适当更新速率通常可以是每秒一次或每几秒一次。因此，更新速率通常低于针对功率控制回路的更新速率。
在其中响应于来自功率接收器的消息而确定极限值的一些实施例中，功率发送器也可以被布置为响应于检测到功率传输信号负载的变化/驱动信号的功率的变化而自主地适配(一个或多个)最大极限值。
例如，如果系统在所期望的12V和1.5A的操作点处工作，则功率极限值可以被设定为比如20W，并且电流极限值可以被设定为比如3A。此外，驱动器1303可以输出约19W(即，寄生损耗损失1W)。功率接收器可以每2秒发送一个负载消息。然而，电源适配器1309可以持续地监测驱动信号的功率，并且如果功率突然下降到比如2W，则可能已经发生了功率接收器的负载突然且剧烈的变化。例如，用户可以简单地移除或关闭功率接收器的外部负载。
然而，直到接收到下一个负载消息时才会将这种情况通知给功率发送器，最坏的情况可能不会再持续2秒。如果用户进一步移动功率接收器以增加耦合，则可能会出现过电压状况，并且这可能不会被电流高极限值有效地减轻。这可能会导致损坏，例如，功率接收器的电路损坏。
然而，在该范例中，适配器1309可以快速检测到降低的功率电平并继续立即降低电平。例如，在检测到剧烈的功率变化的时刻，适配器1309可以相应地调节电平。在特定范例中，适配器1309可以响应于检测到驱动信号的功率变化而继续立即将极限值减小到例如3W和1.5A。适配器1309然后可以等待下一个负载消息(或多个负载消息)，然后响应于下一个负载消息(或多个负载消息)而适配极限值。因此，在一些范例中，功率发送器可以实施对极限值的独立且非常快速的适配。
作为另一范例，基于从功率接收器接收的与负载电压和电流有关的信息，可以确定用于发送器的对应操作参数。因此，在正常操作期间，可以建立接收到的负载指示与功率发送器参数(尤其是驱动信号的性质)之间的关系。例如，可以建立针对5W、10W和15W负载的驱动信号性质并将其存储在查找表中。另外，可以针对不同的操作点识别合适的极限值并将其存储在查找表中。
在功率接收器突然改变其负载的情况下，可以在功率接收器提供任何改变的信息之前在功率发送器处检测到这种改变。作为响应，功率发送器可以识别所存储的操作点中被认为最接近地反映出检测到的当前状况的操作点。然后，功率发送器可以检索所存储的针对该操作点的操作值并应用这些操作值，包括所存储的极限值。
因此，这样的方法可以允许基于来自功率接收器的信息的准确操作，同时仍然允许功率发送器对突然的负载变化做出非常快速的反应，从而降低任何过电压状况的风险。
在所描述的范例中，磁场强度以及因此功率传输信号的强度已经受到自适应极限值的限制。磁场强度直接取决于通过发送器线圈103的电流，并且描述集中于其中使用自适应极限值来限制发送器线圈的电流的范例。
可以直接或间接地执行对电流的限制。例如，限流器可以被直接引入与发送器线圈串联。更间接的方法可以是通过控制针对驱动器的操作参数来限制驱动信号电流，例如通过控制占空比、驱动信号频率、驱动器输出电路电压或到驱动器的输入电流。在该范例中，在发送器线圈与电容器和驱动器串联的情况下(即，谐振电路是直接耦合到驱动器的输出部并且没有其他并联电流路径的串联谐振电路)，驱动电流(来自驱动器的输出电流)与发送器线圈电流相同，因此控制和限制驱动器电流也是对发送器线圈电流的直接控制和限制。
类似地，可以直接或间接地执行对发送器线圈电流的确定以便确定发送器线圈电流是否超过极限值。例如，这可以通过直接感测通过发送器线圈的电流的电流感测来实现(例如通过提供作为磁场强度的函数的输出的电流感测(例如通过位于发送器线圈近侧的测量线圈))。例如，如果谐振电路是并联谐振电路，或者如果存在针对驱动器的输出的并联电流路径，那么这样的方法对于发送器线圈电流与驱动电流不相同的场景会特别有效。
在其他实施例中，可以应用发送器线圈电流的间接测量，例如通过测量到驱动器输出电路的输入电流。
还应当理解，在许多实施例中，限制和测量可以被整合。例如，发送器线圈电流可以通过系统对驱动器输出电路的输入电源施加可调节的电流极限值来测量和限制。在其他实施例中，可以评价和控制不同性质。例如，对于并联谐振电路，通过发送器线圈的电流可以直接由单独的电流感测线圈感测，并且基于该值可以施加对到驱动器输出电路的输入电流的限制。
因此，为了限制功率传输信号强度，线圈电流是受到限制的参数。为此，能够测量和/或限制其他相关的参数，例如，线圈电压或谐振电容器的电压。尽管进入谐振电路的驱动电流将影响线圈电流，但是在一些实施例中，上述驱动电流与线圈电流之间的关系在很大程度上取决于其他参数(例如，操作频率)。具体地，如果谐振电容器与发送器线圈并联，则当谐振电路的品质因数高并且驱动频率对应于谐振频率时，它仅需要非常小的驱动电流来实现高线圈电流。具体地，对于这样的实施例，例如直接测量发送器线圈电流并且例如通过例如在测得的电流超过极限值的情况减小驱动信号电压来限制发送器线圈电流是有利的。
还应当理解，可以使用针对例如电流的不同度量。例如，电流极限值可以是针对平均值、幅度或有效电流值的极限值。因此，电流值和/或功率值通常是反映整个周期的值并且不会由于单个周期内的变化而变化。这些值表示整个周期的性质，并且通常是在(驱动信号/谐振电路的)至少一个周期内的平均值。
总而言之，主要描述的方法针对无线功率传输系统中的功率控制。功率控制消息从功率接收器接收，功率传输信号的功率根据这些消息进行适配。然而，该方法不是响应于常规的功率回路，而是响应于由功率控制器执行适配的功率消息而进一步引入对这种适配的约束，所述适配受制于功率低于最大极限值。因此，功率控制器能够适配和修改功率传输信号的功率，但是受到最大极限值的界定。因此，功率控制适配同时受制于两个考虑，即，接收功率控制消息和最大极限值。
另外，最大极限值不是恒定或固定的极限值，而是响应于功率接收器对功率传输信号的负载来得到适配。因此，基于功率传输信号的负载(并且因此与功率传输信号的功率有关)来调节由功率控制回路控制的对功率传输信号的功率施加的最大极限值。
该方法在无线功率传输信号中提供了非常灵活的功率控制，其中，功率控制能够提供非常灵活且准确的功率控制，其覆盖非常大的动态范围，同时当例如由于功率接收器正在移动而导致耦合因子快速改变时防止传统系统中经历的过电压状况。
该方法尤其可以提供功率控制方法，其中，功率控制在大动态范围内可自由获得，同时确保施加安全限制以防止发生损坏性的过电压状况。值得注意的是，该方法允许安全极限值在功率控制所覆盖的动态范围内，并因此使安全极限值非常接近当前的操作点，这在实践中对于防止潜在的损坏性的过电压状况是必要的。该方法为在耦合因数突然变化的情况下如何防止过电压状况与如何在非常大的动态范围内提供高效的功率控制的冲突问题提供了解决方案。
应当理解，为了清楚起见，以上描述已经参考不同的功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，明显的是，在不偏离本发明的情况下，可以使用不同的功能电路、单元或处理器之间的任何合适的功能分配。例如，所示出的由单独的处理器或控制器执行的功能可以由相同的处理器或控制器执行。因此，对特定功能单元或电路的引用仅被视为对用于提供所描述功能的合适手段的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。
本发明能够以包括硬件，软件，固件或者硬件、软件、固件的任何组合的任何适当形式来实施。本发明可以任选地被至少部分地实施为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以以任何合适的方式在物理上、功能上和逻辑上来实施。事实上，功能可以以单个单元、多个单元或作为其他功能单元的部分来实施。正因如此，本发明可以以单个单元来实施，或者可以在物理上和功能上被分布在不同的单元、电路和处理器之间。
尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是并不旨在将本发明限制于本文阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅由权利要求来定义。另外，尽管特征可能看起来是结合特定实施例来描述的，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”不排除其他元件或步骤的存在。
此外，尽管被单独列出，但是多个模块、元件、电路或方法步骤可以通过例如单个电路、单元或处理器来实施。另外，尽管各个特征可以被包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以被有利地组合，并且特征被包含在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行的和/或不是有利的。另外，在一种类别的权利要求中包含特征并不意味着对该类别的限制，而是表示该特征等同地适用于其他类别的权利要求。此外，权利要求中的特征的顺序并不意味着特征必须被处理的任何特定顺序，尤其是方法权利要求中的各个步骤的顺序并不意味着这些步骤必须以该顺序来执行。相反，这些步骤可以以任何合适的顺序来执行。另外，单数引用并不排除多个。因此，对“一”、“一个”，“第一”、“第二”等的引用并不排除多个。权利要求中的附图标记仅被提供为对范例进行澄清，不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于将功率传输到功率接收器(105)的功率发送器(101)，所述功率发送器(101)包括：
-谐振电路(201)，其包括电容性阻抗(1301)和电感性阻抗(103)，所述电感性阻抗(103)包括发送器线圈(103)，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器(105)无线传输功率；
-驱动器(1303)，其用于生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号；
-消息接收器(1305)，其用于从所述功率接收器(105)接收消息；
-功率回路控制器(1307)，其用于响应于由所述消息接收器(1305)从所述功率接收器(105)接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流低于最大极限值，所述谐振电路(201)的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值；其中，所述功率回路控制器被配置为确定负载指示，并且其中，所述负载指示是基于由所述谐振电路上的负载的影响导致的所述驱动信号的功率变化来确定的；以及
-适配器(1309)，其被布置为响应于所述负载指示来适配所述最大极限值。
2.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为动态适配所述最大极限值以反映由所述功率接收器提供的所述负载的变化。
3.根据权利要求1或2所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为在功率传输阶段期间适配所述最大极限值。
4.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述驱动器(1303)被布置为确定指示所述驱动信号的功率的功率指示，并且其中，所述适配器(1309)被布置为根据所述功率指示来确定所述负载指示。
5.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述功率回路控制器(1307)被布置为限制所述驱动信号和所述发送器线圈(103)中的至少一个的电流和电压中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述最大极限值是由所述负载指示所指示的功率负载的单调递增函数。
7.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为仅当所述负载指示指示所述驱动信号的功率高于第二阈值时才将所述最大极限值增大到第一阈值以上。
8.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为确定所述最大极限值以包括针对所述谐振电路(201)的所述电流的电流最大极限值和针对所述驱动信号的所述功率的功率最大极限值；并且
其中，所述适配受制于所述谐振电路的所述电流低于所述电流最大极限值并且所述驱动信号的所述功率低于所述功率最大极限值。
9.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为响应于在来自所述功率接收器(105)的至少一个消息中接收到的负载数据来确定所述负载指示，所述负载数据指示由所述功率接收器(105)对所述功率传输信号的负载。
10.根据权利要求9所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)还被布置为响应于检测到所述功率传输信号的负载的变化而改变所述最大极限值。
11.一种无线功率传输系统，包括功率接收器(105)和功率发送器(101)，所述功率发送器用于向所述功率接收器(105)传输功率，
所述功率发送器(101)包括：
-谐振电路(201)，其包括电容性阻抗(1301)和电感性阻抗(103)，所述电感性阻抗(103)包括发送器线圈(103)，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器(105)无线传输功率，
-驱动器(203)，其用于生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号，
-接收器(1305)，其用于从所述功率接收器(105)接收消息，
-功率回路控制器(1307)，其用于响应于从所述功率接收器(105)接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路(201)的电流低于最大极限值，所述谐振电路(201)的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值，其中，所述功率回路控制器被配置为确定负载指示，并且其中，所述负载指示是基于由所述谐振电路上的负载的影响导致的所述驱动信号的功率变化来确定的；以及
-适配器(1309)，其被布置为响应于所述负载指示来改变所述最大极限值；并且
所述功率接收器(105)包括：
-数据生成器(2007)，其用于生成反映所述功率接收器(105)的负载的负载数据，以及
-发送器(2009)，其用于将包括所述负载数据的至少一个消息发送到所述功率发送器(101)。
12.根据权利要求11所述的无线功率传输系统，其中，所述数据生成器(2007)被布置为响应于针对所述功率接收器(105)的负载的负载电流的测量结果和负载电压的测量结果中的至少一个来确定所述功率接收器(105)的所述负载。
13.根据权利要求11所述的无线功率传输系统，其中，所述发送器(2009)被布置为响应于检测到所述功率接收器(105)的负载的变化满足功率变化负载标准而将所述至少一个消息发送到所述功率发送器(101)；所述至少一个消息的所述负载数据指示所述变化满足所述功率变化负载标准；并且其中，所述适配器(1309)被布置为响应于检测到所述至少一个消息包括指示所述变化满足所述功率变化负载标准的负载数据而修改所述最大极限值。
14.根据权利要求11所述的无线功率传输系统，其中，所述适配器(1309)还被布置为响应于检测到针对所述驱动信号的功率指示的变化来改变所述最大极限值。
15.一种用于将功率传输到功率接收器(105)的功率发送器(101)的操作的方法，所述功率发送器(101)包括谐振电路(201)，所述谐振电路包括电容性阻抗(1301)和电感性阻抗(103)，所述电感性阻抗(103)包括发送器线圈(103)，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器(105)无线传输功率；
所述方法包括：
-生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号；
-从所述功率接收器(105)接收消息；
-响应于从所述功率接收器(105)接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流低于最大极限值，所述谐振电路(201)的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值；
-确定负载指示，其中，所述负载指示是基于由所述谐振电路上的负载的影响导致的所述驱动信号的功率变化来确定的；并且
-响应于所述负载指示来适配所述最大极限值。
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