CN108702034A - 无线感应电力传输 - Google Patents

Abstract

无线电力传输系统的电力发送器(101)向电力接收器(105)提供无线电力。所述电力发送器(101)包括响应于驱动信号而生成感应电力传输信号的可变谐振电路(201)。所述谐振电路包括电容性阻抗(201)和电感性阻抗(203)，所述电容性阻抗和所述电感性阻抗中的至少一个是可变的。能够响应于控制信号而通过所述阻抗中的至少一个来改变所述谐振频率。驱动器(205)生成具有可变驱动频率的所述驱动信号。频率调制器(305)通过响应于要发送给所述电力接收器(105)的数据值而改变所述可变驱动频率来对所述驱动信号应用频率调制。适配器(309)响应于所述数据值而生成所述控制信号，使得所述可变谐振频率跟随因所述驱动信号的所述频率调制引起的所述可变驱动频率的变化。

Description

无线感应电力传输

技术领域

本发明涉及感应电力传输，并且具体地但非排他性地涉及使用与用于无线电力传输系统的Qi规范兼容的元件来提供感应电力传输的电力发送器。

背景技术

当今的大多数系统要求专用的电触点，以便受到外部电源的供电。然而，这往往是不切实际的，并且要求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，电力要求也显着不同，并且当前的大多数设备都装备有其自己的专用电源，导致典型用户具有大量的不同电源，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需要与电源的有线连接，但是这只能提供部分解决方案，因为电池需要再充电(或更换)。使用电池也会大大增加设备的重量并且潜在地增加设备的成本和尺寸。

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，电力从电力发送器设备中的发送器电感器以感应方式被传输到个体设备中的接收器线圈。

经由磁感应进行的电力传输是众所周知的概念，主要应用于在初级发送器电感器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电感器与次级接收器线圈，基于松耦合变压器的原理，初级发送器电感器与次级接收器线圈之间的无线电力传输成为可能。

这样的布置允许无线电力传输到设备而不要求进行任何导线或物理电连接。事实上，它可以简单地允许将设备放置在发送器电感器附近或其顶部，以便从外部对设备进行再充电或供电。例如，电力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设备进行供电。

此外，这样的无线电力传输布置可以被有利地设计为使得电力发送器设备能够与一系列电力接收器设备一起使用。具体地，已经定义了被称为Qi规范的无线电力传输方法，并且当前正在对该方法进行进一步的开发。该方法允许符合Qi规范的电力发送器设备与也符合Qi规范的电力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标准还包括用于允许操作适于特定电力接收器设备的一些功能(例如取决于特定耗用功率)。

Qi规范是由Wireless Power Consortium开发的，更多信息能够例如在他们的网站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中，具体地，能够找到所定义的规范文件。

许多无线电力传输系统(例如，Qi)支持从电力接收器到电力发送器的通信，从而使得电力接收器能够向电力发送器提供信息，该信息可以允许电力发送器适于特定的电力接收器或电力接收器所经历的特定状况。

在许多系统中，这样的通信是通过对电力传输信号进行的负载调制。具体地，通过电力接收器执行负载调制来实现通信，其中，通过改变由电力接收器应用到次级接收器线圈的负载以提供对电力信号的调制。所引起的电特性变化(例如，发送器电感器的电流变化)能够由电力发送器检测和解码(解调)。

能够例如在第1部分和第2部分的第5.2节(版本1.2)中找到在Qi中应用负载调制的更多信息。

除了从电力接收器到电力发送器的负载调制通信以外，已经提出支持从电力发送器到电力接收器的通信。已经提出通过调制电力信号来实施这样的通信。已经提出调制是能够由电力接收器检测的幅度调制。然而，AM调制可能对噪声敏感，并且具体地可能对例如由电力接收器的电力信号的负载变化引起的噪声敏感。

也已经提出使用频率调制，具体为频移键控(FSK)，其用于从电力发送器到电力接收器的通信。频率调制可能对幅度噪声较不敏感，并且可能对电力传输操作造成较少干扰。然而，与传统通信中使用频率调制(例如具体为传统无线电通信)相比，频率调制在电力传输系统中的应用大为不同，并且通常更难实现。

例如，电力传输通常使用电力发送器和电力接收器两者处的谐振电路来实现。因此，不是仅仅将驱动信号馈送到发送器线圈，而是电力发送器的输出包括包含发送器线圈的谐振电路。这可以提供更高的效率和改善的电力传输。另外，电力发送器和电力接收器的谐振电路(松散地)耦合，并且因此具有与无线电发送器和接收器之间存在的关系完全不同的关系。

在电力传输系统中使用频率调制可能相应地导致一些额外的挑战和困难。事实上，频率调制和电力传输操作可能会相互干扰。因此，频率调制可能会影响电力传输操作，并且电力传输操作可能会影响频率调制通信。

例如，电力传输以及甚至通信属性可能取决于驱动信号的频率，并且因此由频率调制引入的频率变化可能引起电力传输操作的变化。

因此，改进的方法将是有利的。尤其地，允许改进的操作、改善的电力传输、提高的灵活性、便利的实施方式、便利的操作、改善的通信、减少的通信误差、改进的对频率调制的支持和/或改善的性能的方法将是有利的。

发明内容

相应地，本发明寻求优选单独地或以任何组合来缓解、减轻或消除一个或多个上述缺点。

根据本发明的一个方面，提供了一种电力发送器，其用于经由感应电力传输信号以无线方式向电力接收器提供电力；所述电力发送器包括：可变谐振电路，其用于响应于驱动信号而生成所述感应电力传输信号，所述可变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用于生成所述感应电力传输信号的发送器线圈，所述谐振电路通过所述电感性阻抗和所述电容性阻抗中的作为具有能由控制信号控制的阻抗的可变阻抗的至少一个而具有可变谐振频率；驱动器，其用于生成针对所述可变谐振电路的所述驱动信号，所述驱动信号具有可变驱动频率；频率调制器，其用于通过响应于要发送给所述电力接收器的数据值而改变所述可变驱动频率来向所述驱动信号应用频率调制；以及适配器，其用于响应于所述数据值而生成所述控制信号，使得所述可变谐振频率跟随因所述驱动信号的所述频率调制引起的所述可变驱动频率的变化。

本发明可以在许多无线电力传输系统中提供改善的性能。本发明可以在许多情况下提供便利的和/或改善的通信，并且尤其可以在使用频率调制将数据从电力发送器传输到电力接收器期间提供改进的操作。在许多实施例中，该方法可以允许在电力接收器处感应的电压的幅度变化减小。尤其地，该方法可以在许多情况下降低接收器处的过压状况或欠压状况的风险，并且/或者可以通过在电力接收器处提供较小变化的电压来促进电压调节。该方法可以减少和潜在地移除无线电力传输系统中对幅度调制转换的频率调制。

可变谐振频率可以跟随可变驱动频率，使得它们彼此匹配。适配器可以生成控制信号，使得其引起可变阻抗变化，使得可变谐振频率中得到的变化跟随因频率调制引起的驱动频率的变化。适配器可以生成控制信号，使得可变谐振频率和驱动频率在频率调制期间基本相同。适配器和可变谐振电路可以被布置为改变可变谐振频率以跟踪因频率调制引起的驱动频率的变化。

可变谐振频率可以跟随驱动频率，使得渐增的驱动频率(或由频率调制引起的偏差或偏移)引起渐增的谐振频率(或偏移或偏差)。因此，渐减的驱动频率(或由频率调制引起的偏差或偏移)可能引起渐减的谐振频率(或偏移或偏差)。

在一些实施例中，可变谐振频率可以跟随驱动频率，使得因频率调制引起的可变驱动频率中的渐增的偏移引起渐增的可变谐振频率(中的偏移)(和/或因频率调制引起的可变驱动频率中的渐减的偏移引起渐减的谐振频率(中的偏移))。在许多实施例中，适配器被布置为响应于数据值而生成控制信号以引起可变谐振频率的变化(或偏差或偏移)，该变化(或偏差或偏移)与响应于数据值的可变驱动频率的变化(或偏差或偏移)处于相同方向。在许多实施例中，驱动频率和可变频率的变化/偏移/偏差还可以是基本上相同的量值。

因此，如果由于频率调制引起的频率偏差对应于可变驱动频率的增加，则适配器可以生成控制信号以响应于也增加可变谐振频率的数据值而引起频率偏差。相应地，如果由于频率调制引起的频率偏差对应于可变驱动频率的减小，则适配器可以生成控制信号以响应于也减小可变谐振频率的数据值而引起频率偏差。

在许多实施例中，适配器可以被布置为生成控制信号以调节可变谐振频率以对应于可变驱动频率的单调递增函数。

在许多实施例中，适配器可以被布置为生成控制信号以引入可变谐振频率的频率偏差或偏移以对应于因频率调制引起的可变驱动频率的频率偏差或偏移的单调递增函数。

在该系统中，控制器因此可以控制可变谐振频率与可变驱动频率的(由于频率调制引起的)动态变化一致地变化。

具体地，在该系统中，控制信号能够被布置为改变以使得可变谐振频率的变化与因频率调制引起的驱动频率的变化相匹配。

在许多实施例中，频率调制可能引入相对于标称驱动频率的频率偏差。标称驱动频率可以是可变的，并且可以具体地响应于从电力接收器接收的电力控制消息而变化。频率调制的频率偏差取决于正在传输的数据值。适配器可以被布置为引入谐振频率相对于标称谐振频率的对应的频率偏差。标称谐振频率可能与标称驱动频率不同。在许多实施例中，标称谐振频率可以具有相对于驱动频率的频率偏移。频率偏移可以例如响应于来自电力接收器的电力控制消息而被确定。适配器可以被布置为响应于频率调制(并且因此响应于数据值)而改变谐振频率，同时被布置为响应于从电力接收器接收到的电力控制消息而不改变谐振频率。电力发送器可以被布置为响应于这两个数据值并且响应于从电力接收器接收到的电力控制消息而改变驱动频率。

适配器可以生成控制信号以与由频率调制引起的频率变化同步。控制信号可以使谐振频率的变化与由频率调制引起的驱动频率的变化同步。

可变谐振电路可以包括谐振修改电路，所述谐振修改电路被布置为响应于控制信号而改变可变阻抗。适配器和谐振修改电路可以被布置为改变谐振频率以匹配因频率调制引起的驱动频率的变化。谐振修改电路可以例如包括切换对应于不同谐振频率的不同阻抗之间的可变阻抗的开关。每个谐振频率可以对应于频率调制所使用的频率。谐振修改电路可以被布置为响应于控制信号而在可变谐振频率之间切换。适配器可以生成控制信号作为切换不同阻抗之间的可变阻抗的切换信号，使得选择与匹配频率调制器当前应用到驱动信号的驱动频率的谐振频率相对应的阻抗。

频率调制具体可以是频移键控。控制信号和谐振频率的变化可以与由于频移键控引起的频率变化同步。

根据本发明的任选特征，所述频率调制器被布置为响应于所述数据值而从频率集合中选择所述可变驱动频率；并且所述适配器被布置为生成所述控制信号以调整对应于与所述频率集合相对应的可变谐振频率的阻抗集合之间的所述可变阻抗。

这可以允许在许多实施例中便于和/或改善操作。它通常可以允许谐振频率与驱动频率之间的更接近的对应关系，并且可以减小由驱动信号的频率调制引起的接收器处的幅度变化。

频率调制具体可以是频移键控，并且具体可以是这样的频移键控：其中数据值由离散频率的选定子集的预定模式来表示。

所述频率集合在许多实施例中可以包括两个频率。

根据本发明的任选特征，所述适配器被布置为生成所述控制信号以具有与所述频率集合之间的所述可变驱动频率的变换同步的变换。

这可以允许改善和/或便于操作，并且通常可以减少因频率调制引起的电力接收器处的幅度变化。

根据本发明的任选特征，所述适配器被布置为生成所述控制信号以具有与针对所述频率调制的数据符号时间同步的变换。

这可以允许改善和/或便于操作，并且通常可以减少因频率调制引起的电力接收器处的幅度变化。

控制信号中的变换引起可变阻抗的变换，并且这可以引起谐振频率的变换。

在大多数实施例中，至少一些控制信号变换将与信道数据符号时间同步。在一些实施例中，所有控制信号转变将与数据符号时间同步。

数据符号时间具体是信道数据符号时间，即，它们涉及在信道上实际传达的符号而不是与数据值相对应的信息符号。根据通用通信理论，表示数据值的信息符号可以被编码为一个或多个信道数据符号。控制信号的同步可以是信道数据符号的符号时间。

控制信号被具体生成为具有与针对频率调制的数据符号时间同步的变换。

根据本发明的任选特征，所述可变谐振电路包括开关，所述开关用于响应于所述控制信号而限制流向所述可变阻抗的电抗部件的电流。

这可以提供用于生成可变阻抗并因此用于控制谐振频率的有效方法。如果没有应用电流限制，则电流流向电抗部件的限制可能导致电抗部件的有效阻抗和电流相对于电抗部件的阻抗变化减慢。通过抑制或限制电流或绕过电抗部件可能会阻碍电流。

电抗部件可以是电容器或电感器。

根据本发明的任选特征，所述可变阻抗包括所述电容性阻抗，并且所述谐振电路包括开关，所述开关被布置为响应于所述控制信号而进行以下中的至少一项：将所述电容性阻抗的电容器进行短路和断开。

这可以提供用于生成可变阻抗的有效方法。

根据本发明的任选特征，所述可变阻抗包括所述电感性阻抗，并且所述谐振电路包括开关，所述开关被布置为响应于所述控制信号而进行以下中的至少一项：将所述电感性阻抗的电感器进行短路和断开。

这可以提供用于生成可变阻抗的有效方法。

根据本发明的任选特征，所述控制信号是二元控制信号，并且所述开关被布置为针对所述二元控制信号的第一值处于打开状态，并且针对所述二元控制信号的第二值处于关闭状态。

这可以提供用于生成可变阻抗的有效方法。

根据本发明的任选特征，所述适配器被布置为仅当所述频率调制引起所述可变驱动频率改变时才改变所述控制信号。

这可以在许多实施例中允许改进的操作和/或改善的性能。

根据本发明的任选特征，所述谐振电路包括谐振修改电路，所述谐振修改电路用于通过将针对所述电容性阻抗和所述电感性阻抗中的至少一个的状态改变减慢所述驱动信号的至少一些周期的分数时间间隔来控制所述可变谐振频率，所述谐振修改电路被布置为响应于所述控制信号而调整所述分数时间间隔的持续时间。

这可以在许多实施例中提供特别有利的操作，并且尤其可以提供有效但复杂度低且容易实施对谐振频率跟随驱动频率的调整。可以实现对驱动频率变化的快速且准确的调整和匹配。

相对于仅包括电容性阻抗和电感性阻抗的谐振电路，状态改变的减慢可能是缓慢的。这样的电路可以具有(自由运行的)谐振频率(被称为固有谐振频率)，该谐振频率高于因状态改变减慢引起的有效谐振频率。

状态改变的减慢引起修改的(有效的)阻抗。电容性阻抗和电感性阻抗通常可以以串联或并联谐振配置进行耦合。该状态具体可以是能量状态，并且具体可以是电容性阻抗两端的电压和/或通过电感性阻抗的电流。

分数时间间隔的持续时间小于驱动信号的时间段的一半。开始时间和结束时间通常可以是相对于每个周期(其中存在分数时间间隔)的时刻/时间事件的时刻。例如，开始时间和结束时间可以被认为是相对于驱动信号的过零点。

分数时间间隔具体可以是在驱动信号的多个(但不一定是全部或者连续的)周期中出现并且具有小于驱动信号的周期的周期时段/时间段的持续时间的时间间隔。

电容性阻抗通常可以是电容器，而电感性阻抗通常可以是电感器。然而，在一些实施例中，电容性阻抗和/或电感性阻抗可以例如还包括电阻部件。

谐振频率通常可以在分数时间间隔的持续时间越长的情况下减小越多。谐振修改电路可以减小电容性阻抗和电感性阻抗的固有谐振频率(对应于它们将在仅由电容性阻抗和电感性阻抗组成的谐振电路中振荡的频率)。在许多实施例中，有效谐振频率可以通过适配器增加分数时间间隔的持续时间而被减小，例如通过改变针对分数时间间隔的开始时间和/或结束时间而被减小。

在一些实施例中，电力发送器可以被布置为通过增加分数时间间隔的持续时间来减小谐振频率。

在一些实施例中，谐振修改电路被布置为通过在分数时间间隔期间阻碍电感性阻抗与电容性阻抗之间的能量流来减慢状态改变。

这可以在许多情况下提供改善的性能，并且尤其可以提供对谐振频率的有效调节。该方法有助于实施。当能量从电容性阻抗流到电感性阻抗，从电感性阻抗流到电容性阻抗，或者当能量从电感性阻抗流到电容性阻抗时并且能量从电容性阻抗流到电感性时阻抗时，能量流动受到阻碍。

阻碍能量流动可以包括减少能量流动和完全阻止任何能量流动两者。

在许多实施例中，谐振修改电路被布置为通过在分数时间间隔期间阻碍电感谐振与电容阻抗之间的电流流动来减慢状态改变。

这可以提供特别有效的控制并且可以提供实际的实施方式。电流可以是正电流或负电流。阻碍电流可以包括减少电流和完全阻止(阻断)任何电流两者。

在一些实施例中，谐振修改电路被布置为通过在分数时间间隔期间阻碍电流从电容性阻抗流到电感性阻抗来减慢针对电感性阻抗的状态改变。

根据本发明的任选特征，所述谐振修改电路被布置为响应于所述可变谐振电路的信号而确定所述分数时间间隔的开始时间和结束时间中的一个，并且响应于所述控制信号而确定所述开始时间和所述结束时间中的另一个。

这可以便于适配器控制谐振频率。在许多实施例中，它可以允许对开始时间和结束时间中的至少一个的自动确定，从而允许由适配器进行的主动控制仅考虑一个时刻。例如。如果使用开关来控制状态改变的减慢，则该方法在许多情况下可以允许仅需要准确地控制开启时间和关断时间中的一个。

根据本发明的任选特征，所述频率调制器被布置为引起所述可变驱动频率中的频率变换，并且所述适配器被布置为生成所述控制信号以引起所述可变谐振频率中的与针对所述可变驱动频率的所述频率变换同步的变换。

根据本发明的任选特征，所述频率调制器被布置为在数据符号期间引起频率变换，并且所述适配器被布置为生成所述控制信号以在所述数据符号期间引起所述可变谐振频率中的变换。

根据本发明的一个方面，提供了一种无线电力传输系统，其包括：电力发送器，其用于经由感应电力传输信号以无线方式向电力接收器提供电力。所述电力发送器包括：可变谐振电路，其用于响应于驱动信号而生成所述感应电力传输信号，所述可变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用于生成所述感应电力传输信号的发送器线圈，所述谐振电路通过所述电感性阻抗和所述电容性阻抗中的作为具有能由控制信号控制的阻抗的可变阻抗的至少一个而具有可变谐振频率；驱动器，其用于生成针对所述可变谐振电路的所述驱动信号，所述驱动信号具有可变驱动频率；频率调制器，其用于通过响应于要发送给所述电力接收器的数据值而改变所述可变驱动频率来向所述驱动信号应用频率调制；以及适配器，其用于响应于所述数据值而生成所述控制信号，使得所述可变谐振频率跟随因所述驱动信号的所述频率调制引起的所述可变驱动频率的变化。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于电力发送器的操作方法，所述电力发送器经由感应电力传输信号以无线方式向电力接收器提供电力；所述电力发送器包括响应于驱动信号而生成所述感应电力传输信号的可变谐振电路，所述可变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用于生成所述感应电力传输信号的发送器线圈，所述谐振电路通过所述电感性阻抗和所述电容性阻抗中的作为具有能由控制信号控制的阻抗的可变阻抗的至少一个而具有可变谐振频率；所述方法包括所述电力发送器执行以下步骤：生成针对所述可变谐振电路的所述驱动信号，所述驱动信号具有可变驱动频率；通过响应于要发送给所述电力接收器的数据值而改变所述可变驱动频率来向所述驱动信号应用频率调制；并且响应于所述数据值而生成所述控制信号，使得所述可变谐振频率跟随因所述驱动信号的所述频率调制引起的所述可变驱动频率的变化。

参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面、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来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电力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电力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电力发送器的元件的范例；

图4图示了根据本发明的一些实施例的用于电力发送器的半桥逆变器的元件的范例；

图5图示了根据本发明的一些实施例的用于电力发送器的全桥逆变器的元件的范例；

图6图示了电力发送器的谐振电路的信号的范例。

图7图示了电力发送器的谐振电路的信号的范例。

图8图示了根据本发明的一些实施例的电力发送器的谐振电路的信号的范例；

图9图示了根据本发明的一些实施例的电力发送器的谐振电路的信号的范例；

图10图示了根据本发明的一些实施例的电力传输系统的元件的范例；

图11图示了电力发送器的谐振电路的信号的范例。

图12图示了根据本发明的一些实施例的电力发送器的谐振电路的信号的范例；

图13图示了根据本发明的一些实施例的电力发送器的元件的范例；

图14图示了根据本发明的一些实施例的电力发送器的元件的范例；

图15图示了根据本发明的一些实施例的电力发送器的谐振电路的信号的范例；

图16图示了根据本发明的一些实施例的电力传输系统的元件的范例；

图17图示了根据本发明的一些实施例的电力发送器的谐振电路的信号的范例；

图18图示了根据本发明的一些实施例的电力发送器的谐振电路的信号的范例；

图19图示了根据本发明的一些实施例的电力传输系统的元件的范例；

图20图示了根据本发明的一些实施例的电力传输系统的元件的范例。

具体实施方式

以下描述集中于适用于利用(例如从Qi规范已知的)电力传输方法的无线电力传输系统的本发明的实施例。然而，将意识到，本发明不限于该应用，而是可以应用于许多其他无线电力传输系统。

图1图示了根据本发明的一些实施例的电力传输系统的范例。电力传输系统包括电力发送器101，电力发送器101包括(或者被耦合到)发送器电感器/电感器103。该系统还包括电力接收器105，电力接收器105包括(或者被耦合到)接收器线圈/电感器107。

该系统提供从电力发送器101到接收器105的无线感应电力传输。具体地，电力发送器101生成无线感应电力传输信号(也被称为电力传输信号、电力信号或感应电力传输信号)，其通过发送器电感器103进行传播，作为磁通量。电力传输信号通常可以具有在约20kHz至约500kHz之间的频率，并且对于Qi兼容系统通常在100kHz至200kHz的范围内。发送器电感器103与接收器线圈107松散耦合，并且因此接收器线圈107拾取来自电力发送器101的电力传输信号(的至少部分)。因此，经由从发送器电感器103到接收器线圈107的无线感应耦合，电力从电力发送器101传输到电力接收器105。术语电力传输信号主要用于指代发送器电感器103与接收器线圈107之间的感应信号/磁场(磁通量信号)，但是将意识到，术语电力传输信号也可以被等同地考虑为和用作对被提供给发送器电感器103的电信号或由接收器线圈107拾取的电信号的参考。

该系统被布置为传输实质功率水平，并且具体地，在许多实施例中，电力发送器可以支持超过500mW、1W、5W或50W的功率水平。例如，对于Qi对应的应用，对于低功率应用，电力传输通常可以在1-5W电力范围内；对于高功率应用，例如对于厨房应用，电力传输通常可以超过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，电力发送器101的输出电路包括谐振槽或谐振电路201。谐振电路包括电感性阻抗和电容性阻抗。在图2的范例中，电感性阻抗包括单个电感器(即，发送器线圈103)，并且电容性阻抗包括单个发送器电容器203。

电力发送器101的谐振电路201也将被称为发送器谐振电路201或初级谐振电路201，并且发送器线圈103和发送器电容器203也将被称为(发送器)谐振部件。谐振电路201通常可以是串联或并联谐振电路，并且特别是可以如图2所示包括并联(或串联)耦合到发送器电感器103的谐振电容器203。

通过驱动发送器谐振电路201从生成具有合适驱动频率(通常在20-200kHz频率范围内)的驱动信号的驱动器205生成电力传输信号。

电力接收器105的输入电路还包括谐振电路或谐振槽207，谐振电路或谐振槽207包括接收器电感器107和接收器电容器209。电力接收器105的谐振电路207也将被称为接收器谐振电路207或次级谐振电路和接收器线圈107，并且接收器电容器209也将被称为(接收器)谐振部件。接收器谐振电路207通常可以是串联或并联谐振电路，并且尤其可以如图2所示包括并联(或串联)耦合到接收器电感器107的接收器电容器209。

接收器谐振电路207被耦合到电力转换器211，电力转换器211将接收到的电力传输信号(即，由接收器谐振电路207提供的感应信号)转换成被提供给外部负载213的电力(通常通过执行AC/DC转换，可能随后进行电压调节，这对于本领域技术人员来说是公知的)。

负载例如可以是电池，并且电力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，并且电力供应可以是为了给该设备供电。

图3更详细地图示了图1和图2的电力发送器101的一些示范性元件。

图3图示了被耦合到初级谐振电路201的驱动器205，初级谐振电路201在范例中被示为包括发送线圈103和发送器电容器203。

驱动器205生成被应用到发送器电容器203和发送器线圈103的变化的(并且通常为AC)电压驱动信号。在其他实施例中，初级谐振电路201可以是串联谐振电路，并且电压驱动信号可以被应用在电容器和电感器两端(从而也向发送器线圈103提供驱动信号)。在一些实施例中，驱动器205可以被直接(或间接)耦合到发送线圈103，并且电压驱动信号可以被提供给发送线圈103。在一些实施例中，驱动信号可以是电流驱动信号。这特别适合于其中谐振电路是并联谐振电路的实施例，而电压驱动信号通常可以用于串联谐振电路。

因此，在该系统中，驱动器205生成被馈送到初级谐振电路201/发送线圈103的驱动信号，使得发送线圈103生成向电力接收器105提供电力的电力传输信号。驱动器205被布置为生成用于可变谐振电路201的驱动信号。驱动信号具有驱动频率。

驱动器205生成被馈送到发送器线圈103/谐振电路201的电流和电压。驱动器205通常是以逆变器的形式的驱动电路，其从DC电压生成交变信号。驱动器205的输出部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4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被连接到发送器线圈。图5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闭合。

以上描述对应于左侧电桥与右侧电桥为180°异相并提供最大输出电力或最大占空比的情况。但是，在其他情况下，半桥可能会部分异相。如果半桥同相，则会引起S2和S4同时闭合或者S1和S3同时闭合，桥电压将为零。通过控制两个半桥之间的相位，能够控制驱动信号的占空比，并由此能够控制驱动信号的输出电力。

驱动器205相应地生成具有给定驱动频率的驱动信号。驱动信号被应用到初级谐振电路201，从而生成电力传输信号。

驱动器205还被耦合到发送器控制器301，发送器控制器301包括用于操作电力传输功能的控制功能，并且发送器控制器301可以具体包括被布置为在适当情况下根据Qi规范操作电力发送器101的控制器。例如，发送器控制器301可以被布置为控制电力发送器101以执行不同的Qi阶段，包括识别和配置阶段以及电力传输阶段。

在该范例中，电力发送器101包括由驱动器205驱动的单个发送器线圈103。因此，无线感应电力信号由单个发送器线圈103生成。然而，将意识到，在其他实施例中，无线感应电力信号可以是例如由驱动器并行驱动的多个发送器线圈生成的。具体地，由驱动器205的对应的(依赖性)输出信号驱动的多个发送器线圈可以用于生成无线感应电力信号。例如，两个发送器线圈可以被定位在不同的位置处，以为两个电力接收器提供两个充电点。可以对两个线圈馈送来自驱动器205的相同输出信号。这可以允许无线感应电力信号/磁场的改善的分布，以便支持多个充电点。

电力发送器101还包括以解调器303的形式的负载调制接收器，该负载调制接收器被布置为从电力接收器105接收数据消息。具体地，解调器303被布置为解调无线感应电力信号的负载调制以确定从电力接收器105发送对应数据。负载调制接收器/解调器303因此被布置为解调电力接收器对感应电力信号的负载调制。

在物理层面上，通过使用无线感应电力信号作为通信载体来实施从电力接收器105到电力发送器101的通信信道。电力接收器105通过对接收器线圈107的负载进行调制来发送数据消息。例如，通过驱动信号电流/电压的幅度和/或相位的改变，通过发送器线圈103的电流/电压的改变和/或谐振电路的电流/电压的改变来检测负载调制。作为另一范例，可以通过到驱动器205(具体为到逆变器/开关电桥)的电源电流的变化来检测负载调制。

电力接收器105可以相应地将数据负载调制到电力信号上，电力发送器101然后能够对该电力信号进行解调。该方法可以例如对应于可以经由http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html获得的2015年10月的版本1.2.1的“Qi无线电力传输系统功率等级0规范部分1和2：接口定义”中针对Qi所描述的方法，其也被称为Qi无线电力规范，具体为第5.3节“电力发送器到电力接收器通信接口”(或在该规范的后续版本中)。

除了从电力接收器105到电力发送器101的通信以外，图1和图2的系统还支持从电力发送器101到电力接收器105的通信。该通信通过电力传输信号的频率调制来实现，并且电力发送器101具体包括频率调制器305，频率调制器305被布置为控制驱动器205以生成具有可变驱动频率的驱动信号，该可变驱动频率取决于要传达给电力接收器105的数据值。关于在Qi系统中使用频率调制的进一步信息可以在2015年10月的版本1.2.1的“无线电力传输系统功率等级0规范第1部分和第2部分：接口定义”的第5.3节的电力发送器到电力接收器通信接口中找到。

具体地，电力发送器101包括频率调制器305，频率调制器305被耦合到发送器控制器301，频率调制器305从发送器控制器301接收要发送给电力接收器105的数据。频率调制器305被耦合到可变振荡器307，可变振荡器307被进一步耦合到驱动器205。可变振荡器307控制驱动频率，具体地，根据由可变振荡器307生成的信号来导出针对逆变器输出电桥的开关信号。因此，驱动频率将与可变振荡器307的频率相同。

频率调制器305响应于要发送的数据而控制可变振荡器307，并且相应地，响应于该数据而受控的频率调制器305生成驱动频率。

将意识到，可以使用用于实施或控制可变振荡器307的任何合适的方法。例如，可变振荡器307可以是由(例如由二极管实施的)依赖电压的电容器控制的模拟振荡器，其中，频率调制器305响应于数据值而设定电容器上的电压。在许多数字实施方式中，可变振荡器307可以例如被实施为具有由频率调制器305提供的数字输入字设定的频率的DDS(直接数字合成)单元。作为另一范例，对于低驱动频率，可以简单地由处理器将较高的时钟频率除以一个合适的量来设定振荡器输出信号。还将意识到，可变振荡器307可以被看作是频率调制器305的部分或者实际上是驱动器205的部分。

频率调制器305可以相应地根据正在发送的数据对驱动信号进行频率调制，并且因此根据正在发送的数据对电力传输信号进行频率调制。作为简单的范例，每个可能的信道数据符号可以与频率相关联，并且频率调制器305可以选择与给定的数据值相关联的频率并通过将驱动频率设定为该值来发送对应的符号。例如，可以通过发送第一频率f₁来发送二元值“0”，并且可以通过发送第二频率f₂来发送二元值“1”。然而，在大多数实施例中，每个可能的数据值都与频率模式相关联。

在特定范例中，驱动频率因此处于给定时间处，所述给定时间是根据正在传达哪个数据值(并且根据符号中的定时)从频率集合中选择的。该频率集合通常限于几个频率，具体地，在许多实施例中，可能频率的数量不超过四个，并且通常不超过两个。该频率集合通常是预定的，并且根据数据值(以及数据符号内的定时)进行的频率选择通常是预定的。

作为范例，可以通过使用两个频率(f₁，f₂)的集合来实现频率调制。另外，可以使用二元通信，并且可以建立不同的可能的数据符号与频率之间的预定链路。例如，对于信道符号时段的前半段，可以通过具有的频率f₁的电力传输信号来发送二元值“0”，并且对于信道符号时段的后半段，可以通过具有的频率f₂的电力传输信号来发送二元值“0”。对于信道符号时段的前半段，可以通过具有的频率f₂的电力传输信号来发送二元值“1”，并且对于信道符号时段的后半段，可以通过具有的频率f₁的电力传输信号来发送二元值“1”。频率调制器305可以通过控制驱动频率反映“0”或“1”来相应地发送二元数据值。

频率调制的使用如下的电力传输系统中提供了许多优点：在所述电力传输系统中，电力发送器和电力接收器被耦合，并且负载调制被用于在一个方向上的通信。尤其地，频率调制的使用提供了抵抗各种形式的幅度噪声的高度保护。

然而，在电力传输系统中使用频率调制还提供了一些特殊的挑战，这些挑战对于例如传统的无线电通信来说不存在问题或存在的问题明显较少。

具体地，频率调制导致改变的驱动频率，这可能会影响电力传输操作以及例如电力传输效率。另外，尽管驱动信号保持恒定的幅度，但是频率变化可能导致电力传输信号常常发生实质性幅度调制。这样的幅度调制可能会导致电力接收器处的感应电压的变化，并且可能例如使针对电力传输的电力控制操作复杂化。

在图3的系统中，与无线电力传输系统中的频率调制相关联的许多问题已经得到缓解。具体地，在图3的系统中，谐振电路201是具有可变谐振频率的可变谐振电路。具体地，谐振电路201包括至少一个能够响应于控制信号而变化的阻抗。具体地，谐振电路201的电容性阻抗和电感性阻抗中的至少一个能够响应于控制信号而变化。通过改变谐振电路201的阻抗，特别是谐振电路201的(谐振)阻抗中的至少一个的电抗，能够改变谐振电路的谐振频率。例如，如图3所示，发送器电容器203可以是能够响应于控制信号而变化的可变电容器(例如，其可以是能够通过改变发送器电容器203两端的DC电压而被修改的依赖电压的电容器)。

电力发送器101相应地还包括适配器309，适配器309被布置为生成控制可变阻抗并因此控制谐振电路201的谐振频率的控制信号。适配器309被耦合到发送器控制器301和/或频率调制器305并且被布置为响应于数据值而生成控制信号(例如直接或间接地生成控制信号，因为数据值由驱动频率或振荡器控制信号表示)。适配器309相应地根据发送给电力接收器的数据值来控制谐振电路201的谐振频率。

具体地，适配器309被布置为控制可变阻抗，使得所得到的谐振频率跟随因驱动信号的频率调制引起的驱动频率的变化。

该方法可以为使用电力传输信号的频率调制以将数据传达到电力接收器的无线电力传输系统提供实质性益处。尤其地，该方法可以减少由频率调制引起的电力传输信号的幅度调制，并且可以引起改善的通信和改善的电力传输。

实际上，发明人已经认识到：在使用耦合的谐振电路的无线电力传输系统中的重大问题是，为了实现有效的电力传输，需要相对高的Q。但是，这显着增加了对使用电力传输信号的频率调制的效应的影响。

实际上，当具有高质量谐振电路的电力发送器以等于或接近于谐振频率的驱动频率操作时，驱动频率的改变将引起电力信号的幅度的大幅改变。因此，从电力传输的角度来看，这样的方法可能是有利的，但这也意味着频率调制(特别是频移键控)会引起电力信号的幅度的不期望的和无意的变化。由于频率调制，电力接收器处的感应电压的幅度可能因此波动太多，导致潜在的过压情况和欠压情况。另外，这样的变化的特性可能导致电力接收器中的电压调节电路潜在地受到这样的变化的影响，从而导致调节不足。

图6图示了作为针对具有高Q因子(Q＝150)和100kHz谐振频率的电力发送器的驱动频率的函数的电力发送器的初级线圈电流(通过发送器线圈103的电流I(L_tx))和电力接收器中的感应电压V(rx)的幅度的范例。

作为范例，如果由于频率调制，电力传输信号的驱动频率以及因此操作频率从100kHz甚至略微增加到100.5kHz，则接收器V(out)中生成的电压显着下降。这也能够在图7中看到，图7示出了针对分别为100kHz和100.5kHz的驱动频率的时域信号。

因此，当在谐振频率附近操作时，用于传达数据的频率调制可能导致在电力接收器处感应的电压的幅度的不期望的和显着的变化。另外，这种变化可能太快而不能被电力控制回路补偿，否则可能使这样的控制回路的设计复杂化。然而，在所描述的系统中，通过基于正在传达的数据值修改谐振电路的谐振频率来补偿和缓解这样的变化。具体地，控制谐振频率以跟踪驱动信号中的频率变化。另外，通过电力发送器基于数据值直接控制和修改谐振电路来实现这种控制。这可以允许有效且复杂度低的实施方式，同时允许电力发送器得到完全的控制。

该方法能够通过图8和图9来说明，图8和图9对应于图6和图7，不同之处在于电力发送器控制谐振电路以改变可变阻抗，使得谐振频率跟随由于频率调制引起的驱动频率的变化。能够看出，能够大大降低频率调制的影响，甚至在某些情况下能够完全消除频率调制的影响。

因此，在该系统中，谐振电路201的谐振频率是可变谐振频率，并且驱动频率是可变驱动频率。另外，可变驱动频率根据频率调制而变化，并且适配器309被布置为改变可变阻抗，使得可变谐振频率跟随可变驱动频率的变化。因此，控制信号被生成为使得随着可变驱动频率由于频率调制而变化，可变驱动频率和可变谐振频率基本相同(在合适的裕量内)。

将意识到，控制信号的精确生成将取决于谐振电路的具体实施方式，并且将具体取决于可变阻抗。在许多实施例中，适配器309可以生成二元控制信号，所述二元控制信号与用于频移键控的两个频率之间的驱动频率的改变同步地改变。谐振电路然后可以根据二元值在两个状态之间(例如在两个不同的电容器之间)切换，其中，每个状态对应于等于频移键控所使用的频率中的一个的谐振频率。

在该系统中，可变谐振频率具体跟随可变驱动频率，使得它们彼此匹配。适配器309可以生成控制信号，使得其引起可变阻抗变化，使得可变谐振频率中的所得到的变化跟随因频率调制引起的驱动频率的变化。适配器可以生成控制信号，使得可变谐振频率和驱动频率在数据值的频率调制/通信期间基本相同。

因此，控制信号被布置为改变为使得可变谐振频率的变化与因频率调制引起的驱动频率的变化相匹配。

在该系统中，可变谐振电路包括谐振修改电路，所述谐振修改电路被布置为响应于控制信号而改变可变阻抗(例如，开关可以在两个状态之间切换)。适配器309和谐振修改电路被布置为改变谐振频率以匹配因频率调制引起的驱动频率的变化。

因此，初级谐振电路201在该范例中是其中谐振频率能够变化的可变谐振电路。

将意识到，可以使用任何合适的方法来响应于控制信号而改变谐振电路的可变阻抗，使得谐振频率得到修改。

在许多实施例中，电容性阻抗可变是有利的。具体地，在一些实施例中，发送器电容器203可以是能够由适配器309生成的控制信号控制的可变电容器。

例如，电容器可以是变容二极管或可变电抗二极管形式的可变电容器。在这样的范例中，控制信号可以被生成为能够被叠加在二极管上的DC电压。

然而，在许多实施例中，谐振电路201可以包括开关，所述开关被布置为响应于控制信号而将电容性阻抗的一个或多个电容器进行短路或断开。

因此，发送器电容器203例如可以由多个并联电容器来实施，所述多个并联电容器中的每个电容器与开关串联。例如，可以提供多个电容器，每个电容器大约具有前一电容器的一半电容。通过将个体电容器切入或切出，能够利用与最小电容器的电容相对应的分辨率来实现高达两倍于最大电容器的电容的任何电容。

在许多实施例中，电容器的数量等于可能的数据频率的数量，并且开关的数量比可能的数据频率的数量少一个。例如，如果仅使用两个频率，则发送器电容器203包括总是主动耦合到电路中的一个电容器，即，它总是以与发送器线圈103谐振配置的方式连接。另外，第一电容器与发送器线圈103一起引起谐振频率等于频移键控所使用的最高调制频率。另外，第二电容器可以并联连接到第一电容器并与开关串联连接。两个电容器可以一起具有电容，该电容与发送器线圈103的电感一起引起谐振频率等于频移键控的最低调制频率。控制信号可以用于在打开配置配置与关闭配置之间切换开关，并且因此可以将第二电容器与发送器线圈103连接/断开或耦合/去耦合。具体地，当驱动频率等于最高调制频率时，控制信号将开关设定为打开配置，而当驱动频率等于最低调制频率时，控制信号将开关设定为关闭配置。

图10中示出了这样的方法的范例。在该范例中，频率调制是通过使用两个频率的频移键控(FSK)来实现的。因此，频率调制器305从两个频率的集合中选择驱动频率。频率的选择可以是针对整个符号持续时间，或者可以是例如根据针对数据值/符号的预定模式在更短的间隔内。

当频率调制使用两个频率时，发送器电容器203由两个电容器C_ad和C_tx形成，其中，一个电容器C_tx连续地连接在谐振电路中，而另一个电容器C_ad与开关1001串联耦合并且电容器C_ad与开关100的串联连接并联耦合到永久接合的电容器C_tx。响应于由频率调制器305生成的控制信号，开关1001能够在打开状态与关闭状态之间切换。频率调制器305还控制驱动器205的驱动频率。

在该范例中，控制信号是将开关1001在打开状态与关闭状态之间切换的二元控制信号。当开关打开时，电容器C_ad与谐振电路断开，并且谐振频率仅由发送器线圈103(由图10中的L_tx表示)和电容器C_tx的值给出。这些部件的值被选择为使得该谐振频率对应于(基本上等于)该驱动频率的集合的两个驱动频率中的第一个。

当开关关闭时，电容器C_ad与电容器C_tx并联连接，这两个电容器因此形成具有等于各个电容之和的电容的有效谐振电容器。谐振频率由发送器线圈103和该组合电容器的值给出。然后选择电容器C_ad的值，使得该谐振频率对应于(基本上等于)该驱动频率的集合的两个驱动频率中的第二个。

因此，通过控制二元控制信号来打开和关闭开关1001，适配器309能够控制谐振电路的谐振频率以在用于频移键控的频率之间切换。适配器309被布置为生成控制信号以打开和关闭开关1001，使得谐振频率跟随由频率调制引起的驱动频率的变化。因此，具体地，当频率调制器305将驱动频率从第一频率改变到第二频率时，适配器309生成控制信号以将谐振电路的谐振频率从第一频率切换到第二频率。

这可以提供改善的性能，并且尤其可以减少由接收线圈107感应的电压的AM调制。这可以在图11和图12中图示出。图11示出了其中谐振电路的谐振频率保持恒定的情况，而图12示出了谐振频率如上所述地改变时的结果(在该范例中，用于FSK的两个驱动频率分别为100kHz和100.5kHz)。

能够看出，幅度变化非常显着地减小，从而降低发生欠压状况或过压状况的风险，并且促进接收器端的电压调节。

在特定范例中，谐振频率的改变是通过使控制信号与由频率调制引起的驱动频率的改变同步来实现的。具体地，控制信号被生成为开关信号，所述开关信号将谐振阻抗中的一个的阻抗与通过频率调制的驱动频率的改变同步地切换。由于频率调制使用频率变化的预定FSK模式，因此能够由适配器309根据数据符号来直接确定开关控制信号中的变换。

将意识到(如图10所示)，频率调制器305和适配器309可以被实施为集成功能块，并且实际上可以使用相同的控制信号来控制频率调制(即，控制振荡器307)和谐振电路201的可变阻抗。

在该范例中，对谐振频率跟随驱动频率的调整是通过使额外的电容器的切入和切出与由于频率调制引起的驱动频率的变化同步来实现的。在其他实施例中，将意识到，可以将多个电容器切入和切出，事实上，这可以针对每个电容器独立完成(例如在使用超过两个的不同频率的情况下)。

将意识到，在一些实施例中，控制信号可以包括多个子信号。例如，控制信号可以包括多个二元控制信号，所述多个二元控制信号中的每个二元控制信号控制一个开关。实际上，在一些实施例中，控制信号可以被认为是多位数字值，其中，每个位由一个二元控制值/信号来表示。

还将意识到，尽管先前的描述集中于并联阻抗被切入和切出，但是相同的原理也能够应用于彼此串联的部件。

而且，尽管描述集中在电容器的切换上，但是该方法也能够应用于电感器阻抗。尤其地，指出了并联电容器与串联电感器之间的等效性(反之亦然)。然而，在许多实施例中，改变电容性阻抗确实是有利的。这在许多实施例中可以降低复杂性并且便于切换。另外，由于发送器线圈103是恒定的，因此改变电容性阻抗可以减小开关对所生成的磁场的影响。

具体地，如图10所示，谐振频率可以响应于一个或多个二元控制信号而得到调整，所述一个或多个二元控制信号控制能够将电抗部件进行短路或断开(开路)的开关。

例如，对于与另一电容器(其可能是或不是可切换的)并联的可切换电容器，二元控制信号可以被布置为将可切换电容器连接或断开。开关具体可以与电容器串联，并且可以开路以断开可切换电容器并且可以闭合以连接可切换电容器。

作为另一范例，对于与另一电容器(其可能是或不是可切换的)串联的可切换电容器，二元控制信号可以被布置为将可切换电容器连接或短路。开关具体可以与电容器并联，并且可以开路以将可切换电容器与另一电容器串联(总电容相应地由所得到的串联电容给出)并且可以闭合以将可切换电容器短路(并且因此总电容仅由第二电容器给出)。

作为另一范例，对于与发送器线圈103并联的可切换电感器，二元控制信号可以被布置为将可切换电感器连接或断开。开关具体可以与电感器串联，并且可以开路以断开可切换电感器并且可以闭合以连接可切换电感器(引起总谐振电感被给出为两个电感器的并联电感)。

作为另一范例，对于与发送器线圈103串联的可切换电感器，二元控制信号可以被布置为将可切换电感器连接或短路。开关具体可以与电感器并联，并且可以开路以将可切换电感器与发送器线圈103串联连接(总电感相应地由所得到的串联电感给出)并且可以闭合以将可切换电感器短路(并且因此总电感仅由发送器线圈103给出)。

在上面给出的范例中，还通过与频移键控同步地连接或断开(通过短路或开路)电抗部件来实现频率变化。然而，将意识到，这样的二元“全或无”切换对于该方法来说并不是必需的。实际上，在一些实施例中，开关可以被布置为限制流入电抗部件的电流(而不是完全阻止)。例如，前述范例的开关可以包括并联的限流器和开关(用于与电抗部件串联耦合)，或者可以包括串联的限流器和开关(用于与电抗部件并联耦合)。

如所描述的，适配器309被布置为生成控制信号，使得谐振频率的变化与因频移键控引起的频率变化同步。具体地，控制信号被生成为具有与用于频移键控的频率集合之间的可变驱动频率的变换同步的变换。谐振频率的变化以这种方式被控制为与驱动频率的变化同步，例如通过连接或断开谐振电路的电抗部件的开关。

在一些实施例中，频率调制器305对驱动频率的控制和改变以及适配器309对控制信号的生成是独立完成的。由于为频移键控预先确定了频率变化(作为时间的函数)，因此适配器309在许多实施例中能够充分准确地估计频率变化的时间，并且因此能够使控制信号与频率变化同步，而不需要对这些进行相关或组合控制。

然而，在许多实施例中，频移键控以及控制信号的生成可能不是独立的。例如，在一些实施例中，适配器309可以监测例如该频率控制信号控制振荡器307并且可以响应于此来对控制信号的变化进行定时。事实上，在许多实施例中，频率调制器305和适配器309可以被有效地集成，并且可以使用相同的功能来生成用于振荡器的频率控制信号和用于谐振电路的控制信号两者。

在典型的实施例中，针对(信道)数据符号的频率模式仅由(信道)数据符号给出，并且不取决于任何其他(信道)数据符号。因此，频率(对于大多数频率模式来说)可能(至少)在(信道)数据符号之间的变换处改变。在许多实施例中，适配器309因此被布置为使控制信号中的变换(对应于谐振电路的谐振频率的变化)与针对频率调制数据的符号时间同步。

在一些实施例中，每个(信道)数据符号由单个频率表示，所述单个频率取决于数据值。在这样的情况下，谐振频率只能在符号变换时间处改变。在其他实施例中，可以使用在(信道)符号时间期间也具有频率改变的频率模式。在这样的实施例中，适配器309可以额外地控制谐振电路以在符号时间期间改变谐振频率。数据符号内的变换时间通常是预先确定的，并且在许多实施例中对于所有数据值可以是相同的。这样的变换的定时相应地能够由适配器309确定，或者能够根据由频率调制器305生成的信号直接导出。

因此，在一些实施例中，频率调制可以使得它在信道数据符号期间引起频率变换。在这样的情况下，适配器309可以被布置为生成控制信号以在信道数据符号期间引起可变谐振频率的变换。谐振频率在数据符号内的变换将与频率由于针对数据符号的频移键控模式而改变的时间同步。

在许多实施例中，适配器309可以被布置为在符号变换时间和在数据符号期间的时间两者处改变谐振频率。在大多数实施例中，适配器309被布置为每当驱动频率改变时改变谐振频率，并且实际上被布置为仅当驱动频率由于频移键控而改变时改变谐振频率。因此，在这样的实施例中，适配器309生成控制信号以使谐振频率跟随驱动频率，并且基本上在频率调制期间的所有时间处基本相同。这样的方法可以提供更为有效的操作，其中，因频移键控引起的幅度调制显着减少。

在先前的范例中，谐振电路的谐振频率通过可变阻抗与驱动信号的频率变化同步改变而得以修改。

在一些实施例中，可以使用特定的方法，其中，它是与驱动频率变化同步改变的有效或平均阻抗，而实际瞬时阻抗(或电抗)以更高的速率改变。在一些这样的实施例中，通过改变瞬时阻抗的变化的占空比来改变有效或平均阻抗。

具体地，在一些实施例中，谐振电路可以包括谐振修改电路，所述谐振修改电路被布置为通过将针对电容性阻抗和电感性阻抗中的至少一个的状态改变减慢驱动信号的至少一些周期的分数时间间隔来控制可变谐振频率。例如，在驱动信号的每个周期期间，通过在发送器电容器203上的电压过零点之后将发送器电容器203短路来将发送器电容器203的状态改变冻结给定的时间间隔。

谐振修改电路被布置为响应于控制信号而调整分数时间间隔的持续时间。例如，响应于二元控制信号的状态，谐振修改电路可以被布置为在对应于两个不同的有效阻抗值(并且因此对应于两个不同的有效谐振频率)的两个不同的持续时间之间切换。

图13图示了电力发送器101的范例的元件，其中，能够通过将状态改变减慢驱动信号的一些并且通常为全部周期的分数时间间隔来减小有效谐振频率。

在该范例中，谐振电路201包括发送器线圈103和发送器电容器203，但是将意识到，所描述的原理也适用于例如更为复杂的阻抗(并且尤其可以适用于使用合适的电感性阻抗和电容性阻抗的任何谐振电路)。

事实上，图13的发送器线圈103直接对应于生成电力传输信号的电感器，但是将意识到，在其他实施例中，电感性阻抗可以被认为是例如任何一端口/双端子元件，其具有至少部分电感性阻抗，即，具有电感性电抗部件，或者换句话说，具有带正虚部的复阻抗(并且包括发送器线圈103)。因此，图13的发送器线圈103可以被认为是表示线性双端子电路或(等效)部件，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。

类似地，在特定范例中，发送器电容器203直接对应于单个电容器，但是将意识到，在其他实施例中，发送器电容器203能够更一般地被认为是表示例如任何一端口/两端子元件，其具有至少部分电容性阻抗，即，具有电容性电抗部件，或者换句话说，具有带负虚部的复阻抗。因此，发送器电容器203可以被认为是表示线性两端子电路或(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的电压的导数。

将意识到，在大多数实施例中，与电抗部分相比，电感性阻抗和电容性阻抗的电阻部分通常很小，并且通常是可忽略的。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，以下描述将集中于作为(理想的)发送器电感器103的电感性阻抗，尤其是图1和图2的发送器电感器103，并且电容性阻抗是理想的发送器电容器203。为了简洁起见，发送器线圈103与发送器电容器203的对也将被称为谐振部件。

发送器电感器103和发送器电容器203以谐振配置被耦合在一起。在该范例中，发送器电感器103和发送器电容器203以串联谐振被耦合，但是将意识到，在其他实施例中，它们可以以并联谐振配置被耦合。

发送器电感器103和发送器电容器203将呈现与仅包括发送器电感器103和发送器电容器203的谐振电路的谐振频率相对应的固有谐振频率。众所周知，针对这样的电路的谐振频率为其中，L是发送器电感器103的电感，并且C是发送器电容器203的电容。

然而，在图13的系统中，谐振电路201还包括谐振修改电路1301，谐振修改电路1301被布置为通过减慢针对发送器电容器203和/或发送器电感器103的状态改变来控制针对发送器谐振电路的谐振频率。谐振修改电路1301能够被认为是发送器谐振电路201的部分。还将意识到，虽然图13中的谐振修改电路1301被示为被串联耦合在发送器电感器103与发送器电容器203之间的单个两端子元件，但是这仅仅是范例，并且在其他实施例中将使用其他配置。例如，图13的范例中的谐振修改电路1301仅具有两个端子，但是将意识到，在其他实施例中，谐振修改电路1301可以具有更多的端子并且可以被连接到电路的其他部分，包括例如被连接到针对驱动器205的电源轨。

谐振修改电路1301被布置为通过减慢针对发送器电感器103和发送器电容器203中的一者或两者的状态改变来修改谐振频率。发送器电感器103和发送器电容器203的状态可以被认为是通过针对该部件的当前能量值来表示的，并且具体地可以被认为是对应于发送器电感器103的电流和发送器电容器203的电压

在由电容器和电感器形成的常规谐振电路中，谐振是通过因电容器(其中能量被存储为电势能)与电感器(其中能量被存储为磁势能)之间来回的能量流动引起的连续且周期性的相变来实现的。状态改变的速度和这样的系统中的能量流动由电容器和电感器的值给出，并且这引起固有谐振频率处的振荡。

然而，在图13的系统中，不允许谐振电路简单地执行自由运行振荡，而是谐振修改电路1301在一些分数时间间隔期间并且通常是在所有周期内减慢针对发送器电感器103和发送器电容器203中的至少一个的状态改变。

因此，相对于仅包括发送器电容器203和发送器电感器103的自由运行谐振电路的状态改变，在分数时间间隔期间状态改变减慢。

具体地，通过阻碍发送器电容器203与发送器电感器103之间的能量流动(通过减慢从发送器电感器103到发送器电容器203的能量流动，减慢从发送器电容器203到发送器电感器103的能量流动，或者减慢从发送器电感器103到发送器电容器203的能量流动以及从发送器电容器203到发送器电感器103的能量流动两者)来减慢状态改变。在自由运行谐振电路中，正向电流在谐振周期的一半内从发送器电感器103流向发送器电容器203，并且在谐振周期的另一半内从发送器电容器203流向发送器电感器103。在许多实施例中，能量流动的减慢可以通过阻碍谐振部件之间流动的电流来实现。在许多实施例中，谐振修改电路1301可以被布置为阻碍从发送器电感器103到发送器电容器203的电流，例如通过引导发送器电感器103的(部分或全部)电流远离发送器电容器203(包括潜在地引导负电流和正电流两者远离发送器电容器203)。在其他实施例中，谐振修改电路1301可以被布置为阻碍从发送器电容器203到发送器电感器103的电流，例如通过在分数时间间隔期间断开发送器电容器203与发送器电感器103(由此也将电感器两端的电压设定为零，即，针对电感器的电流和电压都被设定为零)。

在这些范例中，谐振部件之间的电流流动因此在分数时间间隔期间被减少或甚至完全阻止。在该分数时间间隔期间，这些部件中的至少一个的状态改变将会减慢或完全停止。如果这是在多个周期期间执行的，并且特别是在每一个周期期间执行的，则效果将是谐振电路将表现为好像以低于针对自由运行谐振电路配置的固有谐振频率的频率进行谐振。

谐振修改电路1301可以以这种方式控制和调节有效谐振频率以使其低于固有谐振频率。实际的有效谐振频率在图13的系统中由能够改变分数时间间隔的持续时间的谐振修改电路1301来控制。因此，分数时间间隔越长，减慢状态改变的效果就越大，并且因此有效谐振频率就越低。

在该范例中，谐振修改电路1301被布置为响应于控制信号而改变分数时间间隔的持续时间，并且因此被布置为响应于控制信号而改变谐振电路201的可变阻抗并因此改变谐振电路201的谐振频率。例如，谐振修改电路505可以被布置为响应于二元控制信号的状态而在两个预定的持续时间之间进行切换。可以选择两个持续时间以生成对应于用于频移键控的两个频率的有效谐振频率。

图14图示了图13的方法的范例，其中，谐振修改电路1301被布置为减慢发送器电容器203的状态改变。在该范例中，谐振修改电路1301被布置为在分数时间间隔期间将电流从发送器电感器103转移离开发送器电容器203。这种转移是通过与发送器电容器203并联耦合的开关1401来实现的，并且开关1401被布置为将发送器电容器203短路。

在该范例中，开关1401在分数时间间隔期间关闭。在具体范例中，开关1401的打开和关闭由开关控制器1403响应于适配器309接收到的控制信号而生成的开关信号的变换来控制。

具体地，开关控制器1403可以被布置为生成开关信号，所述开关信号在驱动信号的每个周期中将发送器电容器203短路给定的持续时间(分数时间间隔)并且该持续时间取决于控制信号。例如，开关控制器1403可以根据控制信号来应用两个预定持续时间中的一个，其中，这两个持续时间对应于等于用于频移键控的两个频率的谐振频率。

当开关1401关闭时，流过发送器电感器103并且否则将对发送器电容器203充电或放电的电流反而通过开关1401转向。因此，通过将发送器电容器203短路，电流绕过发送器电容器203并因此不对电容器充电。在该范例中，开关1401被布置为在对应于发送器电容器203两端的电压为零的时刻关闭。此时，存在通过发送器电感器103的大量电流(实际上该电流将处于最大水平处)。然而，通过将开关短路，该电流不再流经发送器电容器203，而是流过开关1401。因此，发送器电容器203的短路确保电压维持为零，即，发送器电容器203的状态保持恒定。

应当注意，开关1401相应地形成电流转向路径，该电流转向路径可以将来自发送器电容器203的正电流和负电流转向。

在一定持续时间之后，即，在分数时间间隔结束时，开关再次断开，从而引起流过发送器线圈103的电流现在流入(或流出)发送器电容器203。结果，发送器电容器203开始充电并且电容器电压相应地改变。这将引起发送器电容器203的有效电容如从电感器“看到”是增加的并且因此引起谐振频率降低。由此生成的有效谐振频率将取决于具有增加的持续时间的分数时间间隔的定时，从而引起有效谐振频率降低。

具体地，通过在驱动信号的周期的部分内将电容器短路，有效电容将增加。

为了说明这种效果，可以考虑一个电容器C1，在时间t2内用平均电流将该电容器C1充电到电压U1(t2)。电压U1(t2)可以表示为：

替代地，考虑具有小于C1的值但是从0到t1短路并在从t1到t2的时间间隔内充电的另一电容器C2，用相同的平均电流将该电容器充电到电压U1(t2)。对于C2，电压能够被确定为：

如果U1(t2)和U2(t2)在t2处相等，则C1能够表示为：

换句话说，尽管电容器C2的值较小，但是在时间t2处，两个电容器被充电到相同的电压。在时间t2处，电容器C2将电感器暴露于与电容器C1相同的电压。因此，短路的效果是增加了电感器“看到”的电容器的有效(或表观)电容。因此，通过改变短路的持续时间，有效电容变化。

图15提供了在图14的电路中的信号的范例。在该范例中，发送器电感器103的电感为Lp＝200uH，并且发送器电容器203的电容为Cp＝8.2nF，引起固有谐振频率为：

在该范例中，上曲线示出驱动信号，中曲线示出通过发送器线圈103的电流，并且下曲线示出发送器电容器203上的电压。

能够看出，对于每个周期，开关1401被布置为在第一分数时间间隔期间(对于电容器电压的正过零点)和第二分数时间间隔期间(对于电容器电压的负过零点)将发送器电容器203短路。在每个分数时间间隔内，电压因此保持恒定大约1μs。在此期间，发送器电容器203的电压不改变。类似地，由于发送器电感器103未暴露于电压，因此流过发送器电感器103的电流也几乎不变(其几乎恒定为最大值)。

能够看出，有效谐振频率降低了，实际上在范例中实现了102kHz左右的有效谐振频率。

确切的有效谐振频率能够通过调节分数时间间隔的持续时间来设定。持续时间越长，频率越低。在该方法中，分数时间间隔的持续时间根据控制信号相应地变化。

图16提供了另一范例，其对应于图10的范例。在该范例中，开关控制器1403还与驱动器203和适配器309组合在组合单元中。

在该范例中，组合单元与驱动信号同步地将旁路开关1601切换到C_tx(发送器电容器203)。当发送器电容器203上的电压处于零电压时，组合单元关闭开关以保持电容器上的电压为零，同时通过L_tx的电流继续经由旁路开关1601流动。组合单元在时间Thold之后打开开关。当组合单元根据频移键控改变驱动信号的频率时，组合单元也调整旁路开关1601的定时。在该范例中，发送器电容器203的值(C_tx)被选取为使得在旁路开关1601总是打开的情况下电力发送器以105kHz谐振。如果驱动频率为100kHz，则组合单元使用500ns的Thold；如果驱动频率为100.5kHz，则FSK控制单元应用450ns的Thold。因此，通过改变旁路电容器1601闭合的分数时间间隔的持续时间，能够改变谐振电路的有效电容性阻抗并因此改变谐振电路的有效谐振频率以匹配驱动信号频率，因为这是由于频率调制而改变的。

图17图示了针对两个不同驱动频率(即，分别针对100kHz和100.5kHz的驱动频率)的发送器电容器203上的电压和通过发送器线圈103的电流。图18图示了针对围绕分数时间间隔(即，时间轴展开)的较小时间间隔的这些值。

在该范例中，谐振修改电路因此可以响应于谐振电路的信号而确定分数时间间隔的开始时间，例如，具体地，谐振修改电路可以确定开始时间以与发送器电容器203上的电压的过零点一致。这可以为电容器短路提供特别有利的时间，因为它能够减少或避免瞬变和阶跃变化。另外，响应于控制信号而确定结束时间，即，通过控制旁路开关转换到打开状态的时间Thold来控制分数时间间隔的持续时间，从而允许发送器电容器203充电。

将意识到，在其他实施例中，可以使用周期的其他时间或事件，并且，例如，发送器线圈103的电流或电压可以用于确定开始时间和结束时间中的一个，同时响应于控制信号而控制另一个(并且因此改变所述另一个以改变有效谐振频率)。

在一些实施例中，组合单元可以测量例如发送器电容器203上的电压并且响应于例如检测到过零点而生成开关信号。在其他实施例中，可以使用在适当时间时自动打开和/或关闭开关的旁路开关布置。

例如，代替图16的单个旁路开关1601，可以使用包括与开关串联的二极管的布置。在这样的范例中，开关可以例如在发送器电容器203上的电压为负的某个时间打开。由于二极管电压也相应地为负，因此二极管将不导通，直到发送器电容器203上的电压变为正(并且超过二极管导通电压)。在这个阶段，二极管将开始导通电流。因此，发送器电容器203上的电压在二极管导通电压处被冻结，并且因为这相对较低(通常为0.5V左右)，因此该效应基本上是发送器电容器203在电容器电压的过零点附近被绕过。在期望的持续时间之后，然后可以由组合单元将开关切换到打开状态，从而允许发送器电容器203得到充电。这可以促进对发送器通信电感器209的控制，并且具体地可以促进生成控制开关的开关信号，因为仅需要对一个变换进行准确的定时就能实现分数时间间隔的给定期望持续时间。

前文已经集中在谐振修改电路1301被布置为通过在分数时间间隔期间将来自发送器线圈103的电流(更一般地为电感性阻抗)转移离开发送器电容器203来减慢针对发送器电容器203(并且更一般地为电容性阻抗)的状态改变的范例。然而，在其他实施例中，谐振修改电路1301可以被布置为通过阻断在分数时间间隔期间从发送器电容器203流到发送器线圈103的电流来减慢针对发送器线圈103的状态改变。

例如，图19图示了其中谐振修改电路1301被布置为通过阻碍在分数时间间隔期间从发送器电容器203到发送器线圈103的电流流动(并且特别是电流流动的变化速率)或者等效地通过降低由发送器电容器203应用在发送器线圈103上的电压来减慢针对发送器线圈103的状态改变的范例。具体地，在该范例中，谐振修改电路1301被布置为通过在分数时间间隔期间阻断从发送器电容器203到发送器线圈103的电流流动或者等效地通过将电感器电压设定为零来减慢针对发送器线圈103的状态改变。

在该范例中，从发送器电容器203到发送器电感器103的电流被与发送器电感器103串联的开关1901阻断。在该范例中，驱动器205被布置为在谐振周期的部分内有效地断开发送器电容器203与发送器电感器103之间的耦合。该操作对应于针对图14所描述的操作。事实上，在图14的范例中，开关1401被布置为通过将通过发送器电容器203的电流控制为零来将发送器电容器203两端的电压冻结在零处。在图19的范例中，开关1901被布置为通过将发送器电感器103从发送器电容器203断开并且因此消除发送器电容器203的电压对发送器线圈103的影响来将通过发送器电感器103的电流冻结在零处。因此，考虑到当电流和电压的作用交换时电容器和电感器的操作是相同的，因此这两种方法是等效的。事实上，如果针对电感器电流的曲线和电容器电压的曲线分别与电容器电压和电感器电流交换，则图15的信号也可以应用于图19的范例。

还应当注意，在所提供的范例中，发送器电容器203和发送器电感器103两者的状态改变在分数时间间隔期间被减慢或基本上被冻结。事实上，在图14的范例中，在分数时间间隔期间，没有电流到达发送器电容器203并且电压恒定为零。然而，这也对发送器电感器103两端的电压进行冻结以保持恒定，并且因此电感器电流基本恒定，即，针对发送器电感器103基本不存在状态改变。类似地，在图19的范例中，在分数时间间隔期间，没有电流能够从发送器电容器203流出，并且因此发送器电容器203两端的电压将基本恒定，即，发送器电容器203基本上不存在状态改变。

在前面的范例中，分数时间间隔的开始已经分别与电感器电压和电容器电流的过零点同步(并且具体为对齐)。具体地，分数时间间隔的开始时间分别与电容器电压和电感器电流的过零点对齐。这在发送器电容器203与发送器电感器103之间的电流在分数时间间隔期间完全减小到零时提供了特别的优点。然而，将意识到，在一些实施例中，可以使用电流的更为渐进的减少。

将意识到，可以通过减小而不是完全阻止谐振部件之间的电流流动来实现对状态改变的减慢以及发送器电容器203与发送器电感器103之间的能量流动。电流的减小例如可以通过电流调节电路来实现，所述电流调节电路例如可以通过微控制器得到实时控制。

然而，作为另一范例，这种减少可以是例如通过在分数时间间隔期间包括额外的电容器或电感器来实现的。例如，在图20的范例中，将额外的电流减小电容器2001插入以与图14的开关串联。在部分时间间隔期间，开关1401不将发送器电容器203短路，而是并行地插入电流减小电容器2001。这引起到发送器电容器203的电流减小，因为部分电流在分数时间间隔期间流入电流减小电容器2001，从而减少发送器电容器203的状态改变并且因此减少发送器电容器203应用在发送器线圈103上的电压(电流减小电容器1401与发送器电容器203一起被充电和放电)。

将意识到，对应的方法能够用于发送器线圈103。

在前面的描述中，为了简洁和清楚起见，假定除了通过频率调制(特别是通过频移键控)引起的频率以外，驱动频率是恒定的。这样的实施例可以例如包括其中使用准确的DDS方法来生成驱动频率并且其中通过控制驱动信号的幅度来实现电力控制的系统。

然而，在其他实施例中，驱动频率可以取决于除了频率调制以外的其他因素，并且因此标称(未经调制的)驱动频率可以改变。

在一些实施例中，由于例如部件差异和公差引起的变化可以引起漂移和频率变化，这些漂移和变化可能足够大而需要在设定谐振频率时考虑到。然而，在大多数实施例中，驱动频率足够准确且受到良好控制，从而不需要考虑这样的变化。

而且，先前的描述集中于其中谐振频率被控制为与驱动频率基本相同的范例，即，谐振电路偏向于与驱动频率相同的频率的情况。

然而，在一些实施例中，电力发送器可以被布置为响应于其他因素而主动地改变驱动频率，并且/或者可以被布置为生成驱动信号，使得驱动频率不同于谐振频率。

具体地，在一些实施例中，电力发送器可以被布置为改变驱动频率，以便控制到电力接收器的电力传输。例如，如果电力接收器传输请求减小电力传输信号的电力的电力控制消息，则电力发送器可以改变驱动频率以更多地偏离谐振频率。相反，如果电力发送器接收请求增加电力的电力控制消息，则可以将驱动频率布置为更接近谐振频率。

例如，在没有采用频率调制的时候(即，当没有数据符号被发送给电力接收器时)，谐振频率可以是例如被设定为例如100kHz的标称值。对于给定的电力传输水平，驱动频率可以被设定为例如98kHz。如果电力接收器请求增加功率水平，则可以增加驱动频率直到达到期望的功率水平，例如，可能会出现99kHz的驱动频率。相反，如果需要减小电力，则可以减小驱动频率，例如，得到97kHz的驱动频率。因此，在这样的实施例中，可以在驱动频率与谐振频率之间引入频率偏移以实现期望的电力传输水平。另外，通常可以响应于从电力接收器接收的电力控制消息而动态地改变偏移。

在这样的实施例中，频率调制引起覆盖当前标称驱动频率的频率变化。频率调制的频率变化通常明显快于由于电力控制引起的频率变化，并且电力接收器能够相应地检测这些更快的频率变化以便解码所传输的数据。例如，本机振荡器的频率可以通过慢速锁相环被锁定到接收到的电力传输信号的平均频率。

在这样的实施例中，可以改变谐振频率以跟随因频率调制引起的驱动信号的频率变化，但不跟随因电力控制引起的频率变化。具体地，当驱动频率由于频率调制而改变时，谐振频率可以适于维持谐振频率与驱动频率之间的相同平均频率偏移。具体地，驱动频率可以取决于数据值和控制误差消息，而谐振频率仅取决于控制误差消息。

例如，如果频率调制是使用分别与标称驱动频率偏移-500Hz和500Hz的两个频率的频移键控，则适配器309可以被布置为与频移键控同步地将谐振频率分别改变-500Hz和+500Hz。因此，如果当前的电力控制已经引起98kHz的标称驱动频率，则适配器309能够根据由于频移键控引起的频率偏差来使谐振频率分别在97.5kHz与98.5kHz之间移位。如果(因电力控制引起的)标称驱动频率为99kHz，则适配器309能够将谐振频率分别在98.5kHz与99.5kHz之间移位。

作为特定的范例，在Qi规范中，频率调制深度由周期长度的差值确定：深度＝(1/fmod-1/fop)，其中，fop是操作(或驱动)频率，并且fmod是调制频率。深度以ns为单位来表示。适配器309可以被布置为跟随对应于调制深度的变化，并且具体地能够被布置为跟随调制频率变化fmod。

具体地，在状态改变被冻结达分数时间间隔的前一范例中，对应于两个频移键控频率的两个谐振频率之间的分数时间间隔的持续时间之差(即，Thold)可以被设定为等于这个深度。换句话说，在前一范例中，分数时间间隔的两个持续时间之差(即，两个Thold值之差)能够被设定为等于针对两个频移键控频率的周期时间之差。这对应于用于Qi规范的调制深度定义(其由周期时间来定义)。

因此，将意识到，响应于频率调制的谐振频率的频率变化可以是相对频率变化或差分频率变化。频率调制可以引入变化的频率偏移，所述频率偏移取决于正在传输的数据，并且适配器309可以被布置为将谐振频率改变对应的频率偏移。

因此，在一些实施例中，电力发送器可以通过改变驱动频率来控制电力信号。例如，以高于谐振电路的谐振频率的驱动频率操作的电力发送器可以通过朝着谐振频率降低驱动频率来增大电力信号。因此，频率调制可以向标称驱动频率(例如，在没有频率调制的情况下可以是平均驱动频率或驱动频率)添加增量或差分量，并且谐振频率的变化因此也可以是与标称驱动频率相对应的标称谐振频率的增量或差分量。

将意识到，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，显而易见，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布。例如，被图示为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来执行。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，固件或硬件、软件、固件的任何组合的任何适当形式来实施。本发明任选地可以至少部分地被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，功能上和逻辑上进行实施。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，本发明可以在单个单元中实施，或者可以在物理上和功能上分布在不同的单元、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限定。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，尽管是以个体方式列出的，但是多个模块、元件、电路或方法步骤可以由例如单个电路、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，并且包括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/或有利的。而且，在一类权利要求中包括特征并不意味着对该类别的限制，而是指示该特征等同地适用于其他权利要求类别。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，特别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仅被提供为澄清范例，不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种电力发送器(101)，其用于经由感应电力传输信号以无线方式向电力接收器(105)提供电力；所述电力发送器(101)包括：

可变谐振电路(201)，其用于响应于驱动信号而生成所述感应电力传输信号，所述可变谐振电路(201)包括电容性阻抗(203)和电感性阻抗，所述电感性阻抗包括用于生成所述感应电力传输信号的发送器线圈(103)，所述谐振电路通过所述电感性阻抗和所述电容性阻抗(203)中的作为具有能由控制信号控制的阻抗的可变阻抗的至少一个而具有可变谐振频率；

驱动器(205)，其用于生成针对所述可变谐振电路(201)的所述驱动信号，所述驱动信号具有可变驱动频率；

频率调制器(305)，其用于通过响应于要发送给所述电力接收器(105)的数据值而改变所述可变驱动频率来向所述驱动信号应用频率调制；以及

适配器(309)，其用于响应于所述数据值而生成所述控制信号，使得所述可变谐振频率跟随因所述驱动信号的所述频率调制引起的所述可变驱动频率的变化。

2.根据权利要求1所述的电力发送器(101)，其中，所述频率调制器(305)被布置为响应于所述数据值而从频率集合中选择所述可变驱动频率；并且所述适配器(309)被布置为生成所述控制信号以调整对应于与所述频率集合相对应的可变谐振频率的阻抗集合之间的所述可变阻抗。

3.根据权利要求1所述的电力发送器(101)，其中，所述适配器(309)被布置为生成所述控制信号以具有与所述频率集合之间的所述可变驱动频率的变换同步的变换。

4.根据权利要求1所述的电力发送器(101)，其中，所述适配器(309)被布置为生成所述控制信号以具有与针对所述频率调制的数据符号时间同步的变换。

5.根据权利要求1所述的电力发送器(101)，其中，所述可变谐振电路(201)包括开关，所述开关用于响应于所述控制信号而限制流向所述可变阻抗的电抗部件的电流。

6.根据权利要求5所述的电力发送器(101)，其中，所述可变阻抗包括所述电容性阻抗，并且所述谐振电路包括开关，所述开关被布置为响应于所述控制信号而进行以下中的至少一项：将所述电容性阻抗的电容器进行短路和断开。

7.根据权利要求5所述的电力发送器(101)，其中，所述可变阻抗包括所述电感性阻抗，并且所述谐振电路包括开关，所述开关被布置为响应于所述控制信号而进行以下中的至少一项：将所述电感性阻抗的电感器进行短路和断开。

8.根据权利要求5所述的电力发送器(101)，其中，所述控制信号是二元控制信号，并且所述开关被布置为针对所述二元控制信号的第一值处于打开状态，并且针对所述二元控制信号的第二值处于关闭状态。

9.根据权利要求5所述的电力发送器(101)，其中，所述适配器(309)被布置为仅当所述频率调制引起所述可变驱动频率改变时才改变所述控制信号。

10.根据权利要求1所述的电力发送器(101)，其中，所述谐振电路包括谐振修改电路(1301)，所述谐振修改电路用于通过将针对所述电容性阻抗和所述电感性阻抗中的至少一个的状态改变减慢所述驱动信号的至少一些周期的分数时间间隔来控制所述可变谐振频率，所述谐振修改电路(1301)被布置为响应于所述控制信号而调整所述分数时间间隔的持续时间。

11.根据权利要求10所述的电力发送器(101)，其中，所述谐振修改电路(1301)被布置为响应于所述可变谐振电路(201)的信号而确定所述分数时间间隔的开始时间和结束时间中的一个，并且响应于所述控制信号而确定所述开始时间和所述结束时间中的另一个。

12.根据权利要求1所述的电力发送器(101)，其中，所述频率调制器(305)被布置为引起所述可变驱动频率中的频率变换，并且所述适配器(309)被布置为生成所述控制信号以引起所述可变谐振频率中的与针对所述可变驱动频率的所述频率变换同步的变换。

13.根据权利要求1所述的电力发送器(101)，其中，所述频率调制器(305)被布置为在数据符号期间引起频率变换，并且所述适配器(309)被布置为生成所述控制信号以在所述数据符号期间引起所述可变谐振频率中的变换。

14.一种无线电力传输系统，其包括：电力发送器(101)，其用于经由感应电力传输信号以无线方式向电力接收器(105)提供电力；所述电力发送器(101)包括：

可变谐振电路(201)，其用于响应于驱动信号而生成所述感应电力传输信号，所述可变谐振电路(201)包括电容性阻抗(203)和电感性阻抗，所述电感性阻抗包括用于生成所述感应电力传输信号的发送器线圈(103)，所述谐振电路通过所述电感性阻抗和所述电容性阻抗(203)中的作为具有能由控制信号控制的阻抗的可变阻抗的至少一个而具有可变谐振频率；

驱动器(205)，其用于生成针对所述可变谐振电路(201)的所述驱动信号，所述驱动信号具有可变驱动频率；

频率调制器(305)，其用于通过响应于要发送给所述电力接收器(105)的数据值而改变所述可变驱动频率来向所述驱动信号应用频率调制；以及

适配器(309)，其用于响应于所述数据值而生成所述控制信号，使得所述可变谐振频率跟随因所述驱动信号的所述频率调制引起的所述可变驱动频率的变化。

15.一种用于电力发送器(101)的操作方法，所述电力发送器经由感应电力传输信号以无线方式向电力接收器(105)提供电力；所述电力发送器包括响应于驱动信号而生成所述感应电力传输信号的可变谐振电路(201)，所述可变谐振电路(201)包括电容性阻抗(203)和电感性阻抗，所述电感性阻抗包括用于生成所述感应电力传输信号的发送器线圈(103)，所述谐振电路通过所述电感性阻抗和所述电容性阻抗(203)中的作为具有能由控制信号控制的阻抗的可变阻抗的至少一个而具有可变谐振频率；所述方法包括所述电力发送器(101)执行以下步骤：

生成针对所述可变谐振电路(201)的所述驱动信号，所述驱动信号具有可变驱动频率；

通过响应于要发送给所述电力接收器(105)的数据值而改变所述可变驱动频率来向所述驱动信号应用频率调制；并且

响应于所述数据值而生成所述控制信号，使得所述可变谐振频率跟随因所述驱动信号的所述频率调制引起的所述可变驱动频率的变化。