CN110073574A - 无线电力传递方法及其设备 - Google Patents

Abstract

无线电力传递方法可以包括：选择步骤，监视电力发射器的界面表面的物体的放置和移除；ping步骤，执行数字ping并从电力接收器接收响应；识别/配置步骤，接收包括电力接收器的配置信息的配置分组；协商步骤，基于电力接收器的功率等级信息和/或通信协议信息选择第一通信协议和与第一通信协议不同的第二通信协议中的一个；校正步骤，通过调整特定参数来改进检测异物的能力；以及电力传递步骤，使用所选择的通信协议执行与电力接收器的通信并将电力传递到电力接收器。

Description

无线电力传递方法及其设备

技术领域

本发明涉及无线电力传递方法及其设备。

背景技术

非接触式无线充电方法是在通过现有的电线发送能量的方法中在不使用电线的情况下，电磁地传递能量，使得能量被用作电子设备的电力的能量传递方法。非接触式无线传输方法包括电磁感应方法和谐振方法。在电磁感应方法中，电力传输单元通过电力传输线圈(即，初级线圈)产生磁场，并且将电力接收线圈(即，次级线圈)放置在可以感应出电流的位置处使得电力被传递。在谐振方法中，使用在传输线圈和接收线圈之间的谐振现象来发送能量。在这种情况下，系统被配置为使得初级线圈和次级线圈具有相同的谐振频率，并且使用在传输和接收线圈之间的谐振模式能量耦合。

发明内容

技术问题

此说明书新定义简档概念，即，用于兼容性确定的索引/标准，以便识别相互维持兼容性的电力发射器和电力接收器。

此外，本说明书提出一种通信协议/方法选择方法，用于稳定地保持具有相同简档但是具有不同功率等级的电力发射器和电力接收器之间的通信兼容性。

技术方案

根据本发明的实施例，电力发射器的无线电力传递方法可以包括：选择阶段，监视用于电力发射器的界面表面的物体的放置和移除；ping阶段，通过使用第一通信协议执行数字ping从电力接收器接收响应；识别/配置阶段，使用第一通信协议接收包括电力接收器的配置信息的配置分组，其中配置分组包括电力接收器的功率等级信息和电力接收器的通信协议信息；协商阶段，使用第一通信协议，基于功率等级信息和/或通信协议信息选择第一通信协议和与第一通信协议不同的第二通信协议中的任何一个；校准阶段，通过控制特定参数来改进检测异物的能力；以及电力传递阶段，使用所选择的通信协议执行与电力接收器的通信并将电力传递到电力接收器。

此外，功率等级信息可以指示基于电力接收器的接收功率水平分类的功率等级，并且通信协议信息可以指示电力接收器支持或优选的通信协议。

此外，协商阶段可以包括基于功率等级信息检查电力接收器的功率等级；当功率等级是功率等级0时选择第一通信协议；以及当功率等级为功率等级1时基于电力接收器的通信协议信息选择第一或第二通信协议。

此外，选择第一或第二通信协议的阶段可以包括：当通信协议信息指示电力接收器支持或优选第二通信协议时选择第二通信协议；以及当通信协议信息指示电力接收器不支持或者不优选第二通信协议时选择第一通信协议。

此外，功率等级0可以指示电力接收器的接收功率在5W至30W范围内，并且功率等级1可以指示电力接收器的接收功率在30W至150W范围之内。

此外，第一通信协议可以对应于在无线电力传输和接收系统中定义的带内(IB)通信协议，并且第二通信协议可以对应于在除了无线电力传输和接收系统之外的不同通信系统中定义的带外(OOB)通信协议。

此外，IB通信协议可以对应于基于负载调制和频移键控(FSK)方法的通信协议，并且OOB通信协议可以对应于短程通信协议。

此外，当在协商阶段选择第二通信协议并且第二通信协议对应于蓝牙时，协商阶段还可以包括从电力接收器接收在蓝牙中使用的电力接收器的蓝牙媒体访问控制(MAC)地址。

此外，校准阶段可以包括向电力接收器发送包括蓝牙MAC地址和建立蓝牙连接所需的参数的连接请求消息。

此外，电力发射器和电力接收器可以具有相同的简档。

此外，在具有相同简档的电力发射器和电力接收器之间保持电力传递和通信的兼容性。

此外，可以通过配置分组指示电力接收器的简档。

此外，可以通过能力分组来指示电力发射器的简档，该能力分组包括关于由电力发射器传递的功率水平的信息。

此外，电力发射器包括：线圈组件，该线圈组件被配置成包括至少一个产生磁场的初级线圈；电力转换单元，该电力转换单元被配置成将电能转换为电力信号；以及通信和控制单元，该通信和控制单元被配置成控制与电力接收器的通信和电力传递。电力发射器可以被配置成：通过控制线圈组件来监视电力发射器的界面表面的物体的放置和移除，通过控制通信和控制单元通过第一通信协议执行数字ping并且从电力接收器接收响应，并且通过控制通信和控制单元通过第一通信协议接收包括电力接收器的配置信息的配置分组，其中，配置分组可以包括电力接收器的功率等级信息和电力接收器的通信协议信息，通过控制通信和控制单元，通过第一通信协议，基于功率等级信息和/或通信协议信息，选择第一通信协议和与第一通信协议不同的第二通信协议中的任何一个，通过控制特定参数改进检测异物的能力，通过控制通信和控制单元通过所选择的通信协议执行与电力接收器的通信，并通过控制电力转换单元将电力传递到电力接收器。

此外，功率等级信息可以指示基于电力接收器的接收功率水平分类的功率等级，并且通信协议信息可以指示电力接收器支持或优选的通信协议。

有益效果

传统的通信协议/方法选择方法的问题在于，由于考虑了简档和/或功率等级，在具有不同功率等级的电力发射器和电力接收器之间不能稳定地保持通信兼容性。

相比之下，本发明的通信协议/方法选择方法具有以下效果：因为通过考虑简档和/或功率等级选择通信协议/方法，所以稳定地保持通信兼容性，并且可以针对每种情况选择有效的通信协议/方法。

此外，在下文中详细描述根据本发明的实施例的各种效果。

附图说明

图1图示引入无线充电系统的各种电子设备的实施例。

图2图示根据本发明的实施例的无线电力传输/接收系统。

图3是图示感应模式下的电力传输/接收方法的框图。

图4图示感应模式下的电力传输控制方法。

图5图示根据本发明的实施例的电力传输设备。

图6图示根据本发明的实施例的电力接收设备。

图7图示用于在电力传输期间的数据通信的帧结构。

图8是图示根据本发明的实施例的sync分组的图。

图9是图示共享模式下的电力传递方法的图。

图10是图示根据本发明的实施例的用于控制对其应用FOD扩展的无线电力传输/接收系统的方法的图。

图11和12是示出WPC通信流程的概念视图。

图13是根据本发明的实施例的通信流程图。

图14是图示根据本发明的实施例的新定义的简档的表。

图15是图示根据本发明的第一实施例的电力接收器的配置分组的图。

图16是图示根据本发明的第一实施例的电力发射器的能力分组的图。

图17是图示根据本发明的第二实施例的电力接收器的配置分组的图。

图18是图示根据本发明的第二实施例的电力发射器的能力分组的图。

图19是图示根据本发明第三实施例的电力接收器的配置分组的图。

图20是图示根据本发明的第三实施例的电力发射器的能力分组的图。

图21是图示根据本发明的实施例的针对每个类别的通信协议/方法的偏好的表。

图22是图示根据本发明的实施例的PCI电力发射器的通信协议/方法选择方法的流程图。

图23图示根据本发明的实施例的配置分组。

图24是图示根据本发明的实施例的PCI电力发射器的通信协议/方法选择方法的流程图。

图25是图示根据本发明的实施例的电力接收器的蓝牙(或BLE)媒体访问控制(MAC)分组的图。

图26图示根据本发明的实施例的蓝牙(或BLE)切换过程。

图27是图示根据本发明的实施例的电力发射器的无线电力传递方法的流程图。

具体实施方式

本说明书中使用的术语是通常的术语，其现在通过考虑本说明书中的功能而被广泛使用，但是术语可以根据本领域的技术人员的意图、使用实践或者新技术的出现而改变。此外，在特定情况下，申请人已经任意选择一些术语。在这种情况下，相应术语的含义在相应实施例的相应部分中描述。因此，本说明书中使用的术语不应简单地基于它们的名称来理解，而应基于它们在本说明书中的实质含义和内容来理解。

此外，尽管参考附图和附图中描述的内容详细描述本发明的实施例，但是本发明不限于这些实施例或不受其限制。

在下文中，参考附图详细描述本发明的一些实施例。

图1图示引入无线充电系统的各种电子设备的实施例。在图1中，根据在无线充电系统中发送和接收的电量来对电子设备进行分类。

低功率(大约5W或更小或大约20W或更小)无线充电可以应用于诸如智能时钟和智能眼镜的可穿戴式设备，以及诸如耳机、遥控器、智能手机、PDA、平板电脑等的移动/便携式电子设备。中等功率(约50W或更低或约200W或更低)可应用于中小型设备，诸如笔记本电脑、机器人清洁器、电视、音响设备、清洁器、监视器等等。此外，大功率(约2kW或更低或22kW或更低)的无线充电可应用于诸如搅拌器、微波炉和电饭煲的厨房电器，诸如轮椅，电动滑板车、电子自行车的个人移动设备；以及诸如电动车辆等等的电子设备/移动装置。图1所图示的电子设备/移动装置可以包括下面将描述的电力接收器。

在下文中，将主要描述低功率和移动设备，但是这涉及实施例，并且根据本发明的无线电力传输/接收方法可以应用于上述各种电子设备。

无线电力联盟(WPC)标准化用于无线电力传输/接收设备的标准化的无线电力传输/接收相关技术。

最近开发的无线充电系统可以支持高达大约5W的低功率传递和接收。然而，最近，移动设备的尺寸变大并且电池容量也增加，在这种低功率充电的情况下，存在充电时间长并且效率降低的问题，并且作为结果，无线充电系统用于支持高达约15W至20W的中等功率传递和接收。同时，也已经开发了具有被添加以对多个电子设备充电的谐振方法的无线充电系统。本发明涉及无线充电系统，其具有添加的谐振方法，并且旨在提出一种与低功率/中功率感应型无线充电发射器/接收器兼容的谐振型无线充电发射器/接收器。

在下文中，将描述由本发明提出的感应和谐振无线充电发射器和无线充电接收器以及使用其的充电方法和通信协议。此外，在下文中，谐振类型/模式可以被称为共享类型/模式。另外，在下文中，无线电力发射器可以被称为电力发射器或发射器，并且无线电力接收器可以被称为电力接收器或接收器。

图2图示根据本发明的实施例的无线电力传输/接收系统。

在图2中，无线电力传输/接收系统包括无线接收电力的移动设备和基站。

移动设备包括通过次级线圈接收无线电力的电力接收器，和接收并存储由电力接收器接收的电力并将接收和存储的电力供应给设备的负载。另外，电力接收器可以包括电力拾取单元，其接收无线电力信号通信并且通过次级线圈将接收的无线电力信号转换成电能；和控制单元，其控制与电力发射器的通信和电力信号传输/接收(电力传输/接收)。移动设备在下文中也可称为电力接收设备。

作为提供感应电力或谐振电力的设备的基站可以包括一个或多个电力发射器和系统单元。电力发射器可以发送感应/谐振电力并控制电力传输。电力发射器可以包括：电力转换单元，其通过(一个或多个)初级线圈产生磁场并将电能转换成电力信号/发送电力信号；以及通信和控制单元，其控制与电力接收器的通信和电力传递，使得以适当的水平发送电力。系统单元可以执行其他操作控制，诸如输入电力供应、多个电力发射器的控制、和用户接口控制。以下也可以将基站称为电力传输设备。

电力发射器可以通过控制工作点来控制传输电力。受控的工作点可以对应于频率、占空比和电压幅度的组合。电力发射器可以通过调整频率、占空比(duty cycle)/占空比(duty ratio)和输入电压的幅度中的至少一个来控制发射的电力。此外，电力发射器可以供应恒定的电力，并且电力接收器可以通过控制谐振频率来控制接收到的电力。

线圈或线圈部分在下文中可以被称为线圈组件、线圈单体或单体，包括线圈和与线圈相邻的至少一个元件。

感应模式-低功率和中功率

在下文中，将首先描述在感应模式下操作的电力发射器/接收器的电力传递方法。然而，可以在谐振模式中选择性地或可选地使用用于描述包括在该方法中的感应模式或者阶段的方法中的至少一个。

图3是图示感应模式下的电力传输/接收方法的框图。

在根据本发明的无线充电系统中，可以通过五个阶段执行无线充电。五个阶段可以包括选择阶段、ping阶段、识别和配置阶段、协商阶段和电力传递阶段，然而，在低功率模式电力传输/接收中可以省略协商阶段。也就是说，在低功率模式中，可以通过四个阶段执行电力传输/接收，并且在中等功率模式中，可以另外执行协商阶段。

在选择阶段，电力发射器监视物体相对于发射器中提供的界面表面的接触/离开。如图2中所示，无线电力发射器可以通过施加电力信号来感测外部物体的接触。换句话说，电力发射器将短电力信号施加到初级线圈，并且感测由电力信号产生的初级线圈的电流以监测外部物体的存在。另外，当电力发射器接收在选择阶段中监视的信号强度信息(分组)并且基于接收的信号强度信息(分组)检测物体时，电力发射器可以选择物体是电力接收器或者简单的外部物体(钥匙、硬币等)。对于这样的选择，电力发射器还可以执行下述阶段中的至少一个：ping阶段、识别/配置阶段和协商阶段。

在ping阶段中，电力发射器可以执行数字ping并等待电力接收器的响应。数字ping表示电力信号的应用/传输以检测和识别电力接收器。当电力发射器找到电力接收器时，电力发射器可以扩展数字ping以进入识别/配置阶段。

在识别/配置阶段，电力发射器可以识别所选择的电力接收器并获得电力接收器的配置信息，诸如最大功率量。换句话说，电力发射器可以接收标识/配置信息，获得关于电力接收器的信息，并使用该信息来建立电力传递合同。该电力传递合同可以包括对表征后续电力传递阶段中的电力传递的多个参数的约束。

在协商阶段，电力接收器可以与电力发射器协商以创建附加的电力传递合同。换句话说，电力发射器可以从电力接收器接收协商请求/信息，并且仅当目标接收器在识别/配置阶段被识别为中等电力接收器时可以执行协商阶段。在协商阶段中，可以协商附加参数，诸如电力发射器的保证功率水平和电力接收器的最大功率。当电力接收器是低功率接收器时，可以省略协商阶段，并且识别/配置阶段可以直接进入电力传递阶段。

在电力传递阶段中，电力发射器向电力接收器无线地提供电力。电力发射器接收用于发送的电力的控制数据以相应地控制电力传递。另外，当在电力传递期间违反取决于电力传递合同的参数的限制时，电力发射器可以停止电力传递并且进入选择阶段。

图4图示感应模式中的电力传递控制方法。

在图4中，电力发射器和电力接收器中的每一个可以分别包括电力转换单元和电力拾取单元，如图1中所图示。

在上述感应模式的电力传递阶段中，电力发射器和电力接收器可以通过电力传输和接收的并行通信来控制所传送的电力量。电力发射器和电力接收器在特定控制点处操作。控制点表示当执行电力传递时在电力接收器的输出处提供的电压和电流的组合。

更详细地，电力接收器选择期望的控制点——期望的输出电流/电压、移动设备的特定位置的温度等，并确定在当前正在操作的实际控制点。电力接收器可以通过使用期望的控制点和实际控制点来计算控制误差值，并将控制误差值作为控制误差分组发送到电力发射器。

此外，电力发射器通过使用所接收的控制误差分组以控制电力传递来设置/控制新的工作点——幅度、频率和占空比。因此，在电力传递阶段中以预先配置的时间间隔发送/接收控制误差分组，并且作为实施例，电力接收器可以在打算减小电力发射器的电流的情况下将控制误差值设置为负值并且发送，并且在打算增加电流的情况下将控制误差值设置为正值并且发送。如上所述，在感应模式中，电力接收器将控制误差分组发送到电力发射器以控制电力传输。

下面将描述的谐振模式可以以与感应模式中不同的方式操作。在谐振模式中，一个电力发射器需要能够同时为多个电力接收器充电。然而，在如上所述的感应模式中控制电力传输的情况下，通过与一个电力接收器的通信来控制要传送的电力，并且结果，可能难以控制用于附加电力接收器的电力传递。因此，在本发明的谐振模式中，要使用一种方法，其中电力发射器共同传递基本电力，并且电力接收器控制其谐振频率以控制接收电量。然而，图4中描述的方法在谐振模式的操作中并未完全排除，并且可以通过图4的方法控制附加传输电力。

共享模式(谐振模式)

图5图示根据本发明的实施例的电力传输设备。

在图5中，电力传输设备可以包括覆盖线圈组件的盖、向电力发射器供应电力的电源适配器、发送无线电力的电力发射器、或提供电力传递过程和其他相关信息的用户接口中的至少一个。特别地，可以可选地包括用户接口，或者可以包括用户接口作为电力传输设备的另一个用户接口。

电力发射器可以包括线圈组件、储能电路(或阻抗匹配电路)、逆变器、通信单元或控制单元中的至少一个。

线圈组件包括至少一个产生磁场的初级线圈，并且可以称为线圈单体。

阻抗匹配电路可以提供逆变器和初级线圈之间的阻抗匹配。阻抗匹配电路可以以合适的频率引起谐振以提升初级线圈电流。多线圈电力发射器中的阻抗匹配电路还可以包括多路复用器，其将来自逆变器的信号路由到初级线圈的子集。阻抗匹配电路可以被称为储能电路。

逆变器可以将DC输入信号转换成AC信号。逆变器可以作为半桥或全桥驱动，以产生脉冲波和可调频率的占空比。此外，逆变器可以包括多个级，以调整输入电压水平。

通信单元可以执行与电力接收器的通信。电力接收器执行负载调制以传送用于电力发射器的请求和信息。因此，电力发射器可以监视初级线圈的电流和/或电压的幅度和/或相位，以便于通过使用通信单元解调由电力接收器发送的数据。此外，电力发射器可以通过通信单元使用频移键控(FSK)方法等来控制输出功率以发送数据。为此，无线充电器可以另外包括电流传感器，以通过检测初级线圈的电流变化来检测接收器，并检测所检测的接收器的发送的数据。

控制单元可以控制电力发射器的通信和电力传输。控制单元可以通过调节工作点来控制电力传输。例如，可以通过工作频率、占空比和输入电压中的至少一个来确定工作点。

通信单元和控制单元可以作为分离的单元/元件/芯片组提供，或者可以作为一个单元/元件/芯片组提供，如图1中所图示。

虽然未在附图中示出，但是用于检测RFID/NFC卡的射频识别(RFID)/近场通信(NFC)读取器单元(或NFC功能单元)可以进一步安装在电力发射器上。

图6图示根据本发明的实施例的电力接收设备。

在图6中，电力接收设备可以包括提供电力传递过程和其他相关信息的用户接口、接收无线电力的电力接收器、负载电路或支撑和覆盖线圈组件的基底中的至少一个。特别地，可以可选地包括用户接口，或者可以包括用户接口作为电力传输设备的另一用户接口。

电力接收器可以包括电力转换器、储能电路(或阻抗匹配电路)、线圈组件、通信单元和控制单元中的至少一个。

电力转换器可以将从次级线圈接收的AC电力转换成适合于负载电路的电压和电流。作为实施例，电力转换器可以包括整流器。另外，电力转换器可以调整电力接收器的反射阻抗(reflected impedance)。

阻抗匹配电路可以在功率转换器和负载电路的组合与次级线圈之间提供阻抗匹配。作为实施例，阻抗匹配电路可以在100kHz附近引起谐振，这可以增强电力传输。

线圈组件可以包括至少一个次级线圈，并且可选地还包括将接收器的金属部分与磁场屏蔽的元件。

通信单元可以执行负载调制，用于将请求和其他信息传送到电力发射器。为此，电力接收器可以切换电阻器和电容器使得改变反射阻抗。

控制单元可以控制接收功率。为此，控制单元可以确定/计算电力接收器的实际工作点与期望工作点之间的差。另外，控制单元可以通过请求调节电力发射器的反射阻抗和/或调节电力发射器的工作点来调节/减小实际工作点和期望工作点之间的差。当差被最小化时，可以执行最佳电力接收。

通信单元和控制单元可以作为单独的元件/芯片组提供，或者可以作为一个元件/芯片组提供，如图1中所图示。

同时，尽管未在附图中示出，但是用于检测RFID/NFC卡的射频识别(RFID)/近场通信(NFC)读取器单元(或NFC功能单元)可以进一步安装在电力发射器上。

在共享模式中，电力发射器需要管理与一个或多个电力接收器的信息交换。为此，电力发射器提供用于与电力接收器通信的结构，并且这种结构与下面描述的通信帧相同。

在图7中，电力发射器提供其提供一系列时隙的结构，在这些时隙中每个电力接收器可以发送数据分组。图7中所图示的同步模式被提供在各个时隙之间。同步模式不仅用于分离时隙，还用于优化电力接收器的通信。特别地，同步模式可以向接收器提供用于冲突解决和保证时延的信息。

图7图示用于在电力传输期间的数据通信的帧结构。共享模式协议可以使用两种类型的帧，即，时隙帧和自由格式帧。时隙帧可以被用于电力接收器以将短数据分组发送到电力发射器，并且自由格式帧可以被用于其他目的，诸如双向更大数据分组传输和多线圈发射器中的线圈选择。

所有帧以同步模式和测量时隙开始，并且测量时隙可以被用于测量传输电力和接收电力。作为实施例，在一个时隙框架中可以包括9个时隙。对于自由格式帧，除了同步模式和测量帧之外没有特定的格式限制。同步分组的起始比特(信息)可以指示帧的开始。

图8是图示根据本发明的实施例的同步分组的图。

如图8中所图示，同步分组可以包括前导、起始比特、响应字段、类型字段、信息字段和奇偶校验比特中的至少一个。

前导包括设置为1的比特序列。所涉及的比特数可以根据工作频率而变化。起始比特可以设置为零。奇偶校验比特是同步模式的最后一比特，并且当包括在同步模式中的数据字段中包括的设置为1的比特是偶数时，可以设置为1，否则设置为0。

响应字段可以包括发射器对前一时隙中的接收器的通信的响应。00可以指示可能检测不到通信，01可以指示检测到通信错误，并且10可以指示关于通信被正确接收的未确认，并且11可以指示关于通信被正确接收的确认。

对于包括在帧中的第一同步模式，类型字段可以被设置为1，并且对于其他同步模式，类型字段可以被设置为0。

根据同步字段中指示的同步模式，信息字段具有不同的值和含义。首先，当类型字段是1时，信息字段可以指示该帧是时隙帧还是自由格式帧。另外，当类型字段是0时，信息字段可以指示下一个时隙是否是分配给特定接收器的时隙、临时提供给特定接收器的时隙、还是可以由任何接收器使用的自由时隙。

图9是图示共享模式下的电力传递方法的图。

在共享模式中，电力传递方法可以包括选择阶段、引入阶段、配置阶段、协商阶段和电力传递阶段。

选择阶段可以表示图3中所图示的感应模式中的选择阶段，并且在共享模式中，可以省略选择阶段，并且可以描述剩余的四个阶段。在共享模式中，如果在唤醒超时之前检测到电力信号中存在频移键控(FSK)，则该过程可以直接进入引入阶段。

在引入阶段中，电力接收器可以请求自由时隙来发送控制信息(CI)分组以在下一阶段中使用。为此，接收器发送初始CI分组。当电力发射器用ACK响应时，电力接收器可以进入配置阶段。当电力发射器以NAK响应时，另一个接收器可以执行配置阶段或协商阶段。因此，接收器可以再次请求自由时隙。当接收器接收到ACK时，接收器可以确定帧中的其私有时隙，然后，使用相应位置处的时隙发送CI分组。

在配置阶段，电力发射器可以提供一系列锁定时隙以供电力接收器专用。这是为了使接收器在没有冲突的情况下执行配置阶段。接收器可以使用锁定时隙发送两个标识数据分组(IDHI和IDLO)，并且可选地发送至少一个专有数据分组和配置分组(CFG)。在完成这样的阶段后，接收器可以进入协商阶段。

在协商阶段中，发射器还可以连续地提供锁定时隙以供接收器专用。这也用于接收器在没有冲突的情况下执行协商阶段。接收器使用锁定的时隙来发送协商数据分组(包括特定请求(SRQ)和一般请求(GRQ))和至少一个可选的专有数据分组。然后，接收器可以通过发送SRQ/en(SRQ/结束协商)分组来终止协商阶段。当这样的阶段被终止时，发射器进入电力传递阶段并且发射器停止提供锁定时隙。

在电力传递阶段，接收器使用分配的时隙发送CI分组。接收器接收电力。电力接收器可以包括调节器电路。调节器电路可以包括在通信和控制单元中。接收器可以通过调节器电路自调节接收器的反射阻抗。也就是说，接收器可以调节反射阻抗，使得传送外部负载所需的电力量，并防止接收过多的电力或过热。在共享模式中，发射器可以不根据工作模式调整与接收到的CI分组对应的电力，从而能够在这种情况下控制防止过电压情况。

异物检测(FOD)扩展

在下文中，将会描述FOD扩展，其用于在执行在上面参考图3和图4描述的感应模式中执行电力传输/接收/控制方法时检测不是无线充电物体的异物。可以以将协商阶段、校准阶段和重新协商阶段添加到基本系统控制方法的方式执行此FOD扩展，如图10中所图示。新添加的阶段可以主要执行用于检测异物的功能。

图10是图示根据本发明的实施例的用于控制对其应用FOD扩展的无线电力传输/接收系统的方法的图。在上面参考图3和图4描述的每个阶段的描述可以以相同或相似的方式应用，并且在下文中，与图3和图4的不同将被主要描述，并且将省略重复的描述。

参考图10，在选择阶段中，电力发射器可以监视界面表面并使用小测量信号监视物体的放置和移除。此测量信号不应唤醒位于界面表面的电力接收器。当电力发射器感测界面表面上的异物时，电力发射器需要保持在选择阶段，并且不应提供电力信号以防止异物过热。

在协商阶段中，电力接收器可以与电力发射器协商以精细地调整电力传递合同。为此，电力接收器可以向电力发射器发送协商请求，该电力发射器可以接受或拒绝。另外，为了提高对异物存在的初始评估的能力，电力发射器可以将电力接收器报告的质量因子与其测量值(或信号)进行比较。当电力发射器检测到异物时，该过程需要返回到选择阶段。

在校准阶段中，电力发射器可以增强在电力传输期间检测异物的能力。特别地，电力发射器可以调整电力损耗方法的参数。这里，电力接收器可以在两个负载条件下提供其接收电力。

在电力传递阶段，电力发射器可以连续地检查新的异物是否放置在界面表面上。为此，电力发射器可以使用基于例如校准电力损耗计算的FOD电力损耗方法。电力接收器还可以检查新异物的放置。当电力发射器或电力接收器检测到异物时，电力发射器和/或电力接收器必须降低电力信号或移除电力信号并返回到选择阶段。

在重新协商阶段，电力发射器可以在需要时调整电力传递合同。如有必要，可以在不改变电力传递合同的情况下提前终止重新协商阶段。

在校准阶段，电力发射器需要从电力接收器接收电力发射器将使用的信息以改进用于FOD的电力损耗方法。具体地，电力发射器需要从电力接收器接收所接收到的电力信息，并且此时电力接收器在轻负载(断开负载)和连接负载时发送所接收到的电力信息。如果电力发射器没有接收到这样的所接收到的电力信息，则电力发射器可以移除电力信号并返回到选择阶段。然而，电力发射器可以仅在确认不存在异物时通过使用接收到的电力信息来尝试改进电力损耗方法。

电力发射器在校准阶段的操作可以与电力传递阶段中的操作相同，但是可以添加以下操作。

-如果电力发射器接收到模式字段被设置为“001”(轻负载的校准模式)的24比特接收电力分组并且如果满足接收电力值，则电力发射器可以发送ACK响应。否则，电力发射器可以发送NAK响应。

-如果电力发射器接收到模式字段被设置为“010”的24比特接收电力分组(连接负载的校准模式)并且如果满足接收电力值，则电力发射器可以发送ACK响应并持续执行电力传递阶段。否则，电力发射器可以发送NAK响应。

这里，接收电力分组(RPP)可以对应于在协商阶段中由电力接收器至少一次发送到电力发射器的分组，以便于改变在电力传递合同中确定的接收电力分组的格式。当电力发射器将ACK响应发送到接收电力分组时，可以基于其中发送ACK响应的接收电力分组来改变临时电力传递合同中的接收电力分组的格式。

使用多通信规则的无线电力发射器和电力接收器中的通信物品选择方法

在下文中，参考图11至图13描述使用多通信规则的无线电力发射器和电力接收器中的通信规则选择方法。以下内容涉及通信规则选择方法，其通过支持电力发射器和电力接收器之间的各种通信方法来实现无线电力传输的各种应用。

为了使由不同公司制造的电力发射器和电力接收器顺利地执行其作用，在WPC中标准化无线电力传输相关技术。在WPC中规定的无线电力传输方法中，仅支持从电力接收器到电力发射器的单向通信以用于稳定的输出控制。通信的主要目的是将控制误差从电力接收器反馈到电力发射器。使用磁场变化的幅度调制方法用作调制方法，并且传输速率仅为几kHz。因此，到目前为止所规定的通信方法易受电磁干扰的影响并且仅支持单向通信，并且对于诸如从电力发射器到电力接收器的信息传递的应用是不可能的。此外，因为传递速率低，所以当前通信方法在传递大量信息方面具有限制。

图11和12是示出WPC通信流程的概念视图。

在图11的通信流程图的最后阶段中，可以添加用于确定是否使用除了WPC中规定的通信方法之外的不同通信方法的阶段，如图12中一样。因此，本发明能够根据除了在WPC中规定的标准之外的不同通信方法，通过可选地提供执行通信的方法，来扩展电力发射器和电力接收器的应用范围。关于图10和图12的每个阶段的描述与图3和9的相同，并且省略多余的描述。

图13是根据本发明的实施例的通信流程图。

参考图13，首先，电力接收器可以向电力发射器发送通信信息，该通信信息指示第一通信方法，即，根据WPC标准的通信方法，和第二通信方法，即，不同的通信方法，可以使用根据WPC标准的通信方法来使用/支持第二通信方法。

在这种情况下，使用根据WPC标准的通信方法执行通信可以被解释为具有与执行带内(IB)通信相同的含义。使用不符合WPC标准的通信方法执行通信可以被解释为具有与执行带外(OOB)通信相同的含义。如先前在WPC标准中定义的IB通信可以基于负载调制方法(Rx至Tx)和频移键控(FSK)方法(Tx至Rx)来执行。

接下来，电力发射器可以使用从电力接收器接收的通信信息来确定是否可以使用第二通信方法。第二通信方法可以是用于短程通信的各种通信方法。例如，第二通信方法可以是蓝牙、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、紫蜂、近场通信(NFC)、无线保真度(Wi-Fi)、Wi-Fi直连或无线通用串行总线(USB)技术中的至少一种。具体地，第二通信方法可以对应于家用电器中常用的蓝牙通信方法。

如果电力发射器和电力接收器能够使用第二通信方法，则电力发射器和电力接收器可以单独配备有支持第二通信方法的硬件通信模块。

接下来，如果可以使用第二通信方法，则电力发射器可以向电力接收器通知第二通信方法是否可以用作对通信信息的响应。可以选择性地执行通信信息的响应阶段，并且可以省略或用另一阶段代替。

接下来，已经接收到指示可以使用第二通信方法的信息的电力接收器可以确定是否使用第二通信方法。如果确定将使用第二通信方法执行通信，则电力接收器可以使用第二通信方法通知电力发射器将执行通信。也就是说，电力接收器可以通知电力发射器是否使用第二通信方法作为对指示可以使用第二通信方法的信息的接收的响应。

此后，如果确定能够使用第二通信方法，则电力发射器可以初始化通信状态，使得使用第二通信方法执行通信。此外，电力接收器可以初始化通信状态以便使用第一和第二通信方法中的任何一种。

更具体地，如果电力接收器使用第二通信方法，则可以初始化电力接收器的通信状态，以便于使用第二通信方法执行通信。然而，如果确定不使用第二通信方法执行通信，则电力接收器可以根据WPC标准使用第一通信方法执行通信。

尽管电力发射器已经初始化通信状态使得使用第二通信方法执行通信，但是如果电力接收器使用第一通信方法执行通信，则还可以控制电力发射器以使用第二通信方法执行通信。更具体地，如果电力接收器在预设时间内不使用第二通信方法执行通信或者使用第一通信方法继续执行通信，则电力发射器可以将通信方法/状态改变为第一通信方法。

如果作为电力发射器的确定的结果，不能执行使用第二通信方法的通信，则电力发射器使用在WPC中规定的现有第一通信方法执行与电力接收器的通信，并且可以不执行发送指示通信状态初始化和通信是可能的信息的阶段。

因为能够在电力发射器和电力接收器之间选择新的通信规则，所以根据本实施例的通信规则选择方法具有无线充电系统的应用范围变宽的效果。此外，如果增加抗干扰的通信规则作为可以在电力发射器和电力接收器之间选择的通信规则，则能够预期无线充电性能改善。

此外，根据本实施例的通信规则选择方法可以应用于借用感应方法和/或谐振方法的所有无线充电系统以及其中在感应方法和谐振方法之间兼容是可能的无线充电系统。

电力发射器和电力接收器的功率等级和简档

目前，在WPC中，用于电力发射器和电力接收器的功率等级(PC)基于发送和接收功率水平被如下分类。

1.PC 0

-保证最低功率为5瓦(W)

-潜在的保证功率(即，最大保证功率)可高达30W

-主要应用示例：智能手机

2.PC 1

-保证最低功率为30W

-潜在的保证功率(即，最大保证功率)可高达150W

-主要应用示例：笔记本电脑、电动工具

3.PC 2

-保证最低功率为200W

-潜在保证功率(即，最大保证功率)可高达2kW

-主要应用示例：厨房电器

如上所述，可以基于功率水平来识别PC，并且是否支持相同PC之间的兼容性可以是可选的或必要的。在这种情况下，相同PC之间的兼容性意指可以在相同的PC之间进行电力传输和接收。例如，如果具有PC x的电力发射器能够对具有相同PC x的电力接收器充电，则可以认为保持相同PC之间的兼容性。同样，也可以支持不同PC之间的兼容性。在这种情况下，不同PC之间的兼容性意指能够在不同PC之间进行电力传输和接收。例如，如果具有PC x的电力发射器能够对具有PC y的电力接收器充电，则可以认为维持不同PC之间的兼容性。

如上所述，PC之间的兼容性的支持是用户体验和基础设施方面中非常重要的问题。然而，维护PC之间的兼容性在技术上具有以下几个问题。

在相同PC之间的兼容性的情况下，例如，仅在连续传输电力时能够稳定充电的膝上型电脑充电方法的电力接收器可能具有下述问题，即，其能够被稳定地供应有来自于非连续传输电力的电动工具方法的电力发射器的电力，尽管电力发射器是具有相同PC的电力发射器。此外，在不同PC之间的兼容性的情况下，例如，如果具有200W的最小保证功率的电力发射器向具有5W的最大保证功率的电力接收器传输电力，则存在电力接收器可能由于过电压而损坏的危险。因此，很难将PC作为表示/指示兼容性的索引/标准。

因此，在下文中，“简档”被新定义为表示/指示兼容性的索引/标准。也就是说，可以认为稳定的电力传输和接收是可能的，因为在具有相同“简档”的电力发射器和电力接收器之间保持兼容性，并且在具有不同“简档”的电力发射器和电力接收器之间不能够进行电力传输和接收。

图14是图示根据本发明的实施例新定义的简档的表。

参考图14，可以根据兼容性是否可能和/或无关(或独立于)功率等级的应用来定义简档。

例如，简档可以基本上被划分成四种类型；i)移动，ii)电动工具，iii)厨房，以及iv)可穿戴。

在“移动”简档的情况下，PC是PC0和/或PC1，通信协议/方法是IB和OOB(可选)，工作频率可以定义为87～205kHz，并且示例应用可能包括智能手机和笔记本电脑。

在“电动工具”简档的情况下，PC是PC1，通信协议/方法是IB，工作频率可以被定义为87～145kHz，并且应用的示例可以包括电动工具。

在“厨房”简档的情况下，PC是PC2，通信协议/方法是基于NFC的，工作频率可以被定义为小于100kHz，并且应用的示例可以包括厨房/家用电器。

在“可穿戴”简档的情况下，PC是PC-1，通信协议/方法是IB，工作频率可以被定义为87～205kHz，并且应用的示例可以包括被穿戴在用户身体上的可穿戴设备。

保持相同简档之间的兼容性可能是必要的，并且维持不同简档之间的兼容性可以是可选的。

可以概括上述简档(移动简档、电动工具简档、厨房简档和可穿戴简档)并将其表示为第一至第n简档。可以根据WPC标准和实施例添加/替换新的简档。

如果如上所述定义简档，则可以实现更稳定的电力传输，并且减少电力发射器的负担，因为电力发射器仅对具有与电力发射器相同的配置的电力接收器选择性地执行电力传输。因为电力发射器不会尝试向不能兼容的电力接收器进行电力传输，所以存在降低对电力接收器损坏的危险的效果。

可以通过借用可选的扩展，诸如基于PC0的OOB，来定义“移动”简档内的PC1。在“电动工具”简档的情况下，PC1“移动”简档可以被定义为简单改变的版本。此外，PC1已经被定义为迄今为止保持相同简档之间的兼容性，但是随后可以开发相应的技术以保持不同简档之间的兼容性。

电力发射器或接收器可以通过各种方法向对方电力接收器或发射器通知其简档。本说明书提出一种电力发射器和电力接收器通过特定分组内的特定字段指示其自身的简档的方法。在下文中提出被定义/配置成指示简档的分组的实施例。具体地，在下文中提出这样的实施例，其中在现有WPC标准中定义的分组内的保留比特被用作指示简档的简档比特/字段。

图15是图示根据本发明的第一实施例的电力接收器的配置分组(0x51)的图。

参照图15，电力接收器使用以便于通知电力发射器其自身电力接收特性/能力的配置分组可以包括功率等级比特/字段(2个比特)、简档比特/字段(2个比特)、最大值功率值比特/字段(6个比特)、Prop比特/字段(1个比特)、计数比特/字段(3个比特)、窗口大小比特/字段(5个比特)、窗口偏移比特/字段(3个比特)、Neg比特/字段(1个比特)、极性比特/字段(1个比特)和/或深度比特/字段(2个比特)。可以在标识/配置(或构造)阶段发送和接收配置分组。

功率等级比特/字段指示电力接收器的PC。

最大功率值比特/字段可以根据电力接收器是否支持异物检测(FOD)(扩展)功能来指示不同的信息。如果电力接收器不支持FOD扩展功能，则该比特/字段可以指示电力接收器期望从电力发射器/整流器的输出接收的最大功率量(瓦特)。如果电力接收器支持FOD扩展功能，则此比特/字段可以指示电力接收器通过接收功率分组报告的接收功率值的缩放系数。在这种情况下，此比特/字段可以被配置为电力接收器期望提供的最大功率量(瓦特)的两倍的值。

Prop比特/字段可以指示电力发射器的功率传输控制方法，其是电力接收器所期望的。

当Neg比特/字段被设置为“0”时，这可以指示电力发射器不应该发送任何响应。当此比特/字段被设置为“1”时，电力发射器可以指示电力接收器应该在指示电力接收器进入协商阶段的配置分组之后发送确认(ACK)响应。

当极性比特/字段被设置为“0”时，这可以指示电力发射器应该使用默认FSK极性。当此比特/字段设置为“1”时，这可以指示电力发射器应使用反向FSK极性。

深度比特/字段可以指示FSK调制深度。

计数比特/字段可以指示在识别/配置阶段中由电力接收器发送的可选配置分组的数量。

窗口大小比特/字段可以以4ms为单位指示接收功率的平均窗口大小。

窗口偏移比特/字段可以以4ms为单位指示用于平均接收功率的窗口和接收功率分组传输之间的时间间隔。

简档比特/字段可以指示电力接收器的简档(例如，上述四个不同的简档)。例如，简档比特/字段：

-当其被设置为“00b”时可以指示移动简档，

-当其被设置为“01b”时可以指示电动工具，

-当其被设置为“10b”时可以指示厨房简档，

-当其被设置为“11b”时可以指示可穿戴简档

然而，简档比特/字段不限于此，并且可以将指示特定简档的比特/字段值设置为不同的值。

图16是图示根据本发明的第一实施例的电力发射器的能力分组(报头：0x31)的图。

参考图16，电力发射器使用以向电力接收器通知其自身功率传输特性/能力的能力分组(0x31)可以包括功率等级比特/字段(2个比特)、保证功率值比特/字段(6个比特)、简档比特/字段、潜在功率值比特/字段(6个比特)、无线电力标识符(WPID)比特/字段(1比特)和/或Not Res Sens.比特/字段(1比特)。

可以在协商阶段(或重新协商阶段)发送和接收能力分组。

功率等级比特/字段指示电力发射器的PC。

保证功率值比特/字段指示功率传递合同(PTC-GP)中包括的最大保证功率值，其可以由电力发射器在当前周围环境状况下协商。例如，在这种情况下，周围环境状况可以对应于电力发射器的温度、电力发射器可以从与其他电力发射器共享的电源汲取的电量和/或异物或者友好的金属的存在或不存在。保证功率值比特/字段指示以0.5W为单位的功率值。

潜在功率值比特/字段指示电力传递合同(PTC-GP)中包括的最大保证功率值，其可以由电力发射器在理想环境状况下协商。此字段还指示以0.5W为单位的功率值。

WPID比特/字段指示电力发射器不具有接收WPID分组的能力。

可以将Not Res Sens.比特/字段设置为针对每个电力发射器的每个设计的不同值。通常，此比特/字段可以被设置为值“0”，以便于指示能够将频率控制小于150kHz的电力发射器设计作为包括最大功率值大于5W的电力传递合同。

简档比特/字段可以指示电力发射器的简档(例如，上述四个不同的简档)。例如，简档比特/字段：

-可以在设置为“00b”时指示移动简档，

-可以在设置为“01b”时指示电动工具，

-当设置为“10b”时，可以指示厨房简档，

-可以在设置为“11b”时指示可穿戴简档。

然而，简档比特/字段不限于此，并且可以将指示特定简档的比特/字段值设置为不同的值。

图17是图示根据本发明的第二实施例的电力接收器的配置分组(0x51)的图。

除了简档比特/字段的大小是3个比特之外，根据第二实施例的配置分组与根据第一实施例的配置分组相同。因此，图152的描述可以相同地应用于此附图，并且省略其冗余描述。

根据第二实施例的简档比特/字段

–当设置为“000b”时可以指示移动简档，

–当设置为“001b”时可以指示电动工具简档，

-当设置为“010b”时，可以指示厨房简档，

-当被设置为“011b”时可以指示可穿戴简档，例如，并且可以将“100b～111b”设置为保留比特。

然而，简档比特/字段不限于此，并且可以将指示特定简档的比特/字段值设置为不同的值。

图18是图示根据本发明的第二实施例的电力发射器的能力分组(报头：0x31)的图。

除了简档比特/字段的大小是3个比特之外，根据第二实施例的能力分组与根据第一实施例的能力分组相同。因此，图16的描述可以相同地应用于此附图，并且省略多余的描述。

根据第二实施例的简档比特/字段：

–当其设置为“000b”时，可以指示移动简档，

–当其设置为“001b”时，可以指示移动简档，

-当设置为“010b”时，可以指示厨房简档，

-当设置为“011b”时，可以指示可穿戴简档，并且可以将“100b～111b”设置为保留比特。

然而，简档比特/字段不限于此，并且可以将指示特定简档的比特/字段值设置为不同的值。

图19是图示根据本发明的第三实施例的电力接收器的配置分组(0x51)的图。

除了简档比特/字段的大小是4个比特并且简档指示方法不同之外，根据第三实施例的配置分组与根据第一实施例的配置分组相同。因此，图15中所示的实施例可以相同地应用于此附图，并且省略多余的描述。

根据第三实施例的简档比特/字段可以配置有4个比特，并且可以基于简档比特/字段内的比特值“0”或“1”的位置来指示特定的简档。例如，可以基于简档比特/字段内的“0”值(或“1”值)的位置来指示特定简档。结果，与第一和第二实施例不同，可以同时指示多个简档。

例如，当“0”值：

-位于简档比特/字段内的第一最低有效位(LSB)(例如，“0000b”)中，简档比特/字段可指示移动简档，

-位于简档比特/字段内的第二LSB(例如，“1101b”)中，简档比特/字段可以指示电动工具简档，

-位于简档比特/字段内的第三LSB(例如，“1011b”)中，简档比特/字段可以指示厨房简档，

-位于简档比特/字段内的最高有效位(MSB)(例如，“0111b”)中，简档比特/字段可以指示可穿戴简档。

如果这被一般化，则简档比特/字段中的“0”值(或“1”值)的位置可以被解释为指示特定简档。因此，如果在简档比特/字段内存在多个“0”值，则可以指示“0”值的位置和多个相应的简档。例如，其中已设置“0110b”的简档比特/字段可以指示可穿戴简档和移动简档。其中设置“1100b”的简档比特/字段可以指示移动简档和电动工具简档。

然而，简档比特/字段不限于此，并且如果能够区分比特/字段值，则可以与实施例的比特/字段值的位置不同地设置指示特定简档的比特/字段值的位置。

图20是图示根据本发明第三实施例的电力发射器的能力分组(报头：0x31)的图。

除了简档比特/字段的大小是4个比特并且简档指示方法不同之外，根据第三实施例的配置分组与根据第一实施例的配置分组相同。因此，图15的描述可以被相同地应用于此附图，并且省略多余的描述。

根据第三实施例的简档比特/字段配置有4个比特。可以基于简档比特/字段内的比特值“0”或“1”的位置来指示特定简档。结果，与第一和第二实施例不同，可以同时指示多个简档。

例如，当“0”值：

-位于第一最低有效位(LSB)(例如，“0000b”)中，简档比特/字段可以指示移动简档，

-位于简档比特/字段内的第二LSB(例如，“1101b”)中，简档比特/字段可以指示电动工具简档，

-位于简档比特/字段内的第三个LSB(例如，“1011b”)中，简档比特/字段可以指示厨房简档，

-位于简档比特/字段内的最高有效位(MSB)(例如，“0111b”)中，简档比特/字段可以指示可穿戴简档。

如果这被一般化，则简档比特/字段中的“0”值的位置可以被解释为指示特定简档。因此，如果在简档比特/字段内存在多个“0”值，则可以指示“0”值的位置和多个相应的简档。例如，其中已设置“0110b”的简档比特/字段可以指示可穿戴简档和移动简档。其中设置“1100b”的简档比特/字段可以指示移动简档和电动工具简档。

然而，简档比特/字段不限于此，并且如果能够区分比特/字段值，则可以设置不同于实施例的指示特定简档的比特/字段值的位置。

再次参考图14，移动简档(或第一简档)包括PC0和PC1。这意指PC 0的移动简档电力接收器能够从PC 1的移动简档电力发射器进行电力接收和通信(即，保持PC0和PC1之间的兼容性)。然而，实际上，每个PC可以支持的通信协议/方法之间存在差异。例如，PC 0可能仅支持IB，并且PC1可以支持IB和/或OOB。因此，在一些情况下，可能无法维持电力发射器和电力接收器之间的通信兼容性，因为电力发射器和电力接收器支持不同的PC，尽管它们具有“相同的简档(例如，第一简档/移动简档)”。

然而，因为需要在具有如上所述的相同简档的电力发射器和电力接收器之间保持兼容性，所以在下文中提出一种与支持的PC无关地维持具有相同移动简档的电力发射器和电力接收器之间的通信兼容性的新通信规则选择方法。

为了便于描述，支持PC0和/或PC1的电力发射器和电力接收器可以被解释为PC0和/或PC1支持具有相同简档的电力发射器和电力接收器(例如，移动简档/第一简档)的意义，尽管在下文中单独提及。

通信协议/方法选择方法，其中已经考虑简档和/或PC

通信协议/方法基本上包括第一通信协议/方法(IB)和第二通信协议/方法(OOB)，如上面关于图11至图13所述。第一和第二通信协议/方法都被考虑作为现在支持PC1的电力发射器的通信协议/方法。参考图21描述对于支持PC1的电力发射器的每个基本功能(或类别)优选两种通信协议/方法中的哪一种。

图21是图示根据本发明的实施例的针对每个类别的通信协议/方法的偏好的表。

参考图21，IB(或紧密耦合的OOB，诸如NFC)在一对一关系(安全控制)方面是优选的，IB(或紧密耦合的OOB，诸如NFC)在与PC0的兼容性方面是优选的。OOB在关于高功率调制的规定问题方面是优选的，OOB在负载变化(例如，电动机驱动的设备)方面是优选的，并且OOB在功率因数校正(PFC)和与电源通道的隔离方面是优选的。

也就是说，因为针对每个必要条件/每个类别优选的通信协议/方法随IB或OOB而不同，所以基于周围环境、充电模式、可由电力接收器支持的通信协议/方法和/或充电对象可选地应用特定协议/方法可能是最有效的。

因此，本说明书提出一种协议，其中支持PC1的电力发射器支持IB和OOB，但是基于支持的通信协议/方法和对方电力接收器(或者电力发射器)的充电条件可选地执行特定协议/方法。

图22是图示根据本发明的实施例的PCI电力发射器的通信协议/方法选择方法的流程图。关于阶段(选择阶段、ping阶段、ID/配置(ID/CONFIG)阶段、协商阶段、校准阶段、电力传递阶段和重新协商阶段)的描述与关于图3和图10描述的相同，并且省略多余的描述。

参考图22，通信协议/方法选择方法基本上可以被划分成未连接负载的状态和已连接负载的状态。还未连接负载的状态被分类为低能量模式。在已经连接负载的状态下，向负载供电。低能量模式可以对应于从选择阶段到校准阶段的阶段。向负载供电的状态可以对应于从校准阶段到重新协商阶段的阶段。

PCI电力发射器可以在协议初始步骤中(即，在电力传递阶段之前)使用IB执行通信。其原因在于：i)保持与仅支持IB的PC0电力接收器的兼容性，ii)保证电力发射器和电力接收器之间的一对一关系；iii)根据高功率输出的电磁干扰(EMI)相关规定如在处于低能量状态的PC0中一样没有问题。

PCI电力发射器可以与电力接收器协商在协商阶段中选择哪种通信协议/方法。更具体地，在协商阶段，PCI电力发射器可以与电力接收器协商关于在电力传递阶段中使用的通信协议/方法。

为此，PCI电力发射器可以首先基于在配置阶段从电力接收器接收的配置分组来识别电力接收器的电力接收特性。配置分组可以遵循图23的实施例。

图23图示根据本发明的实施例的配置分组。

在此配置分组中，关于除OOB比特/字段之外的剩余比特/字段的说明与关于图15描述的说明相同。

参考图23，电力接收器可以在配置阶段中向PCI电力发射器发送包括OOB比特/字段的配置分组，该OOB比特/字段包括通信协议/方法的选择/支持/指示信息。也就是说，配置分组包括OOB比特/字段，其指示电力接收器可以支持哪种通信协议/方法(作为在电力传递阶段(或负载连接)期间使用的通信协议/方法)。

例如，OOB比特/字段可以配置有1个比特。

-当OOB比特/字段被设置为“0”b时，OOB比特/字段可以指示电力接收器不支持OOB通信协议/方法，并且

-当OOB比特/字段被设置为“1”b时，OOB比特/字段可以指示电力接收器支持OOB通信协议/方法。

然而，OOB比特/字段不限于此，并且OOB比特/字段可以配置有各种比特大小，并且可以指示电力接收器可以支持IB通信和OOB通信中的哪一个。

如上所述，包括OOB比特/字段的配置分组可以另外包括图15、图17或者图19中描述的简档比特/字段。在本实施例中，先决条件是电力接收器具有与电力发射器相同的简档。因此，配置分组的简档比特/字段可以被配置为指示与电力发射器的简档相同的简档。

已经接收到配置分组的电力发射器识别电力接收器的PC是PC0还是PC1，并且电力接收器使用功率等级字段支持哪一种通信协议/方法。

再次参考图22，如在图23的示例中一样，PCI电力发射器与电力接收器协商可以基于从电力接收器接收的配置分组将选择哪个通信规则。

如果电力接收器的PC是PC0，则可以选择通信协议/方法作为IB。原因是PC0电力接收器只能支持IB。

相反，如果电力接收器的PC是PC1，则可以基于配置分组选择任何一种通信协议/方法。例如，如果图23的实施例的配置分组被接收，当配置分组中包括的OOB比特/字段表示支持OOB时，可以选择OOB。如果不是，则可以选择IB。

如上所述，可以在电力发射器和电力接收器之间发送和接收用于协商通信协议/方法的各种消息/分组。

PCI电力接收器能够支持哪种通信协议/方法可以在制造步骤中由制造商预先确定(基于与电力接收器产品特性、电力接收器的最大功率、功率水平等相关的其他限制)。

如果PCI电力接收器能够支持IB和OOB，则PCI电力接收器可以选择优选/期望的通信协议/方法并指示关于PCI电力发射器的选择信息。在这种情况下，可以通过图23的OOB比特/字段指示选择信息或者可以通过在协商阶段发送和接收的分组来指示。如果通过图23的OOB比特/字段指示选择信息，则可以基于比特值如下解释OOB比特/字段。

-当OOB比特/字段被设置为“0”b时，电力接收器不优选OOB通信协议/方法(或优选IB通信协议/方法)，

当OOB比特/字段被设置为“1”b时，电力接收器优选OOB通信协议/方法。

PCI电力接收器可以通过考虑周围环境(例如，温度)、规则、电力接收器的电力接收特性、电力发射器的电力传输特性等来选择优选/期望的适当通信规则。可以使用上述方法指示关于PCI电力发射器的通信规则。

如果根据上述协议选择IB，则可以从电力传递阶段执行IB通信。如果选择OOB，则可以从校准阶段执行OOB通信。具体地，在OOB的情况下，可以在校准阶段的早期阶段执行OOB配置，并且可以从校准阶段开始，而不管负载连接状态如何。

在图22和图23的实施例中，IB可以用NFC代替，并且稍后将结合图24进行描述。

图24是图示根据本发明的实施例的PCI电力发射器的通信协议/方法选择方法的流程图。

该附图的实施例与图22和图23的实施例相同，不同之处在于IB，即，第一通信方法，被NFC替代。因此，图22和图23的描述被相同地应用于此附图，并且在下文中省略多余的描述。

参考图24，在电力传递阶段之前(即，如果没有连接负载)，可以在电力发射器和电力接收器之间执行NFC通信。更具体地，PCI电力发射器的NFC读取器可以检测放置在PCI电力发射器上的电力接收器的RFID卡和标签，并且可以与电力接收器执行NFC通信。NFC通信的优点在于：i)保证电力发射器和电力接收器之间的一对一关系和紧密耦合通信；和ii)根据高功率输出的电磁干扰(EMI)相关规定如在处于低能量状态下的PC0中一样没有问题。

同时，在本实施例的情况下，如上所述，先决条件是电力发射器和电力接收器具有相同的简档。如果简档没有被单独定义或具有不同的简档，则电力接收器可以基于其充电方法、简档和/或电力接收特性来选择通信协议/方法，并且可以将选择信息发送到电力发射器。选择信息传输方法与上面关于图22和23描述的选择信息传输方法相同。

例如，如果电力接收器对应于允许不连续供电的电动工具充电方法，则电力接收器可以选择NFC。其原因是在执行NFC通信的同时可以暂时停止电力传递。相比之下，如果电力接收器对应于不允许不连续供电(即，仅允许连续供电)的膝上型电脑充电方法，则电力接收器可以选择OOB。这样做的原因是，如果执行OOB通信，则可以保证同时执行充电和通信。

在图11至13的通信协议/方法选择方法的情况下，相同的简档不是先决条件，并且也不考虑功率等级。如果图11至图13的通信协议/方法被实际应用，则存在不保持电力发射器和电力接收器之间的通信兼容性的问题。相比之下，图22至图24的通信协议/方法选择方法具有下述效果，即，稳定地保持通信兼容性，并且，因为通过考虑相同简档之间的功率等级来选择通信协议/方法，所以可以为每种情况选择有效的通信协议/方法。

下面描述如果选择/应用蓝牙(或蓝牙低功耗(BLE))作为OOB的详细实施例。

在图22至24中，蓝牙(或BLE)可以作为OOB通信使用/应用。如果蓝牙(或BLE)用作OOB通信，则到目前为止标准化的蓝牙(或BLE)通信技术可以应用于蓝牙。具体地，可以设计/应用蓝牙(或BLE)通信技术i)以保持与PC0系统的兼容性和ii)通过维持向诸如智能手机、笔记本电脑和笔记本电脑的移动产品提供平滑且直观的充电环境来构建无处不在的无线充电基础设施。

图25是图示根据本发明的实施例的电力接收器的蓝牙(或BLE)媒体访问控制(MAC)分组的图。

在协商阶段，电力接收器可以使用IB通信将其自身的蓝牙(或BLE)MAC地址(6字节)发送到电力发射器。在这种情况下，蓝牙(或BLE)MAC地址可以通过新定义的分组或在协商阶段发送和接收的现有分组被发送到电力发射器。在这种情况下，发送的分组的格式可以与图25中所示的格式相同。然而，格式不限于此，并且可以以各种格式定义分组，只要其指示电力接收器的蓝牙(或BLE)MAC地址。

当电力发射器成功地接收相应分组而没有错误时，其可以将确认(ACK)发送到电力接收器作为对其的响应。

图26图示根据本发明的实施例的蓝牙(或BLE)切换过程。

在使用IB通信的协商阶段之后，电力发射器PTx可以在校准阶段中使用蓝牙(或BLE)通信协议/方法以及电力接收器PRx的MAC地址来建立蓝牙(或BLE)连接。

1.为此，电力发射器可以向电力接收器发送CONNECT_REQ消息，以请求与电力接收器建立蓝牙(或BLE)连接。在这种情况下，发送的CONNECT_REQ消息可能已经包括电力发射器的MAC地址和在电力发射器和电力接收器之间建立蓝牙(或BLE)连接所需的所有参数。

2.如果电力发射器的蓝牙(或BLE)连接请求被批准，则电力接收器可以向电力发射器发送ACK消息作为对CONNECT_REQ消息的响应。因此，可以在电力发射器和电力接收器之间建立蓝牙(或BLE)连接。在这种情况下，在建立的蓝牙(或BLE)简档中，服务可以被配置为“WPC_service_UUID”。电力发射器可以被配置并且作为主机(链路层)、中心设备(通用接入简档(GAP))和客户端(通用属性简档(GATT))操作，并且电力接收器可以被配置并作为从设备(链路层)、外围设备(GAP)或服务器(GATT)操作。

3.接下来，可以在电力发射器和电力接收器之间执行认证过程。当认证过程成功完成时，电力发射器和电力接收器使用蓝牙(或BLE)执行通信。

4.当认证过程完成时，电力发射器可以向电力接收器发送用于请求电力接收器的接收功率信息的“Read_Received Power”消息。

5.电力接收器可以向电力发射器发送包括接收到的功率信息的“接收功率”消息，作为对“Read_Received Power”消息的响应。

6.电力发射器可以将“Write_Load_ON”消息发送到电力接收器。“Write_Load_ON”消息是用于允许电力接收器连接到负载并接收电力的命令。在当前的WPC标准中，负载连接的时间由电力接收器确定，但不限于此。与A4WP标准一样，电力发射器可以使用BLE确定相应的时间。

7.电力接收器可以向电力发射器发送包括接收到的功率信息的“接收功率”消息，作为对“Write_Load_ON”消息的响应。

8.电力发射器可以向电力接收器发送用于请求控制误差值的“Read_CE”消息。

9.电力接收器可以向电力发射器发送包括控制误差值的“CE”消息，作为对“Read_CE”消息的响应。

10.电力发射器可以向电力接收器发送用于请求电力接收器的接收功率信息的“读取接收功率”消息。

11.电力接收器可以向电力发射器发送包括接收到的功率信息的“接收功率”消息，作为对“Read_Received Power”消息的响应。

可以在校准阶段中执行阶段1至7，并且可以在电力传递阶段中执行阶段8至11。

图27是图示根据本发明的实施例的电力发射器的无线电力传递方法的流程图。所有上述实施例/描述可以相同地应用于此流程图，并且省略冗余描述。

首先，电力发射器可以执行监视电力发射器的界面表面的物体的放置和移除的选择阶段(S2710)。为此，电力发射器可以使用包括初级线圈的线圈组件。

接下来，电力发射器可以通过控制通信和控制单元通过第一通信协议执行数字ping，并且可以执行从电力接收器接收响应的ping阶段(S2720)。

接下来，电力发射器可以通过第一通信协议执行接收包括电力接收器的配置信息的配置分组的识别/配置阶段(S2730)。配置分组包括关于电力接收器的所有电力接收特性的信息。具体地，配置分组可以包括电力接收器的功率等级信息和/或电力接收器的通信协议信息。功率等级信息可以指示基于电力接收器的接收功率水平分类的功率等级。通信协议信息可以指示电力接收器支持或优选的通信协议。

接下来，电力发射器可以执行协商阶段，通过控制通信和控制单元通过第一通信协议基于功率等级信息和/或通信协议信息选择第一通信协议和不同于第一通信协议的第二通信协议中的任何一个(S2740)。在协商阶段中，电力发射器可以基于功率等级信息识别电力接收器的功率等级。当电力接收器的功率等级是功率等级0(即，PC0)时，可以选择第一通信协议。相反，当电力接收器的功率等级是功率等级1(即，PC1)时，电力发射器可以基于电力接收器的通信协议信息来选择第一或第二通信协议。更具体地，如果通信协议信息指示电力接收器支持或优选第二通信协议，则电力发射器可以选择第二通信协议。如果通信协议信息指示电力接收器不支持或不优选第二通信协议，则电力发射器可以选择第一通信协议。

电力接收器的功率等级基本上可以被划分成功率等级0和功率等级1。功率等级0可以指示电力接收器的接收功率在5W至30W的范围内。功率等级1可以指示电力接收器的接收功率在30W至150W范围内。此外，第一通信协议可以对应于无线电力传输和接收系统中定义的IB通信协议。第二通信协议可以对应于除了无线电力传输和接收系统之外的其他通信系统中定义的OOB通信协议。例如，IB通信协议可以对应于基于WPC标准中定义的负载调制和FSK方法的通信协议，并且OOB通信协议可以对应于短程通信协议。

接下来，电力发射器可以执行校准阶段，该校准阶段通过控制特定参数来改进检测外来物质的能力(S2750)。

接下来，电力发射器可以通过控制通信和控制单元通过所选择的通信协议执行与电力接收器的通信，并且可以通过控制电力转换单元将电力传递到电力接收器(S2760)。

如果在协商阶段选择第二通信协议并且第二通信协议对应于蓝牙，则电力发射器可以在协商阶段中从电力接收器接收用于蓝牙的电力接收器的蓝牙MAC地址。在这种情况下，电力发射器可以向电力接收器发送连接请求消息，该连接请求消息包括在校准阶段建立蓝牙连接所需的蓝牙MAC地址和参数。

同时，可以假设或预先要求电力发射器和电力接收器具有相同的简档。在具有相同简档的电力发射器和电力接收器之间保持电力传递和通信的兼容性。可以通过配置分组指示电力接收器的简档。可以通过包括关于由电力发射器传递的功率水平的信息的能力分组来指示电力发射器的简档。

为了便于描述，已经分离和描述附图，但是可以合并和设计参考附图描述的实施例以实现新的实施例。此外，本发明不限于应用于上述实施例的配置和方法，并且可以选择性地组合一些或所有实施例，使得以各种方式修改实施例。

此外，尽管上面已经说明和描述优选实施例，但是本说明书不限于上述特定实施例，并且本说明书所属的本领域的普通技术人员可以在不背离权利要求中的公开内容的主旨的情况下以各种方式修改本公开。不应从本说明书的技术精神或前景单独理解这些修改的实施例。

同时，在本说明书中，A和/或B可以解释为意指A和B中的至少一个。

工业实用性

本发明可以应用于各种无线充电技术。

Claims (15)

1.一种由电力发射器传递无线电力的方法，所述方法包括：

选择阶段，监视所述电力发射器的界面表面的物体的放置和移除；

ping阶段，通过使用第一通信协议执行数字ping从电力接收器接收响应；

识别/配置阶段，使用所述第一通信协议接收包括所述电力接收器的配置信息的配置分组，其中所述配置分组包括所述电力接收器的功率等级信息和所述电力接收器的通信协议信息；

协商阶段，使用所述第一通信协议，基于所述功率等级信息和/或所述通信协议信息选择所述第一通信协议和与所述第一通信协议不同的第二通信协议中的任何一个；

校准阶段，通过控制特定参数来改进检测异物的能力；以及

电力传递阶段，使用选择的通信协议执行与所述电力接收器的通信并将电力传递到所述电力接收器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述功率等级信息指示基于所述电力接收器的接收功率水平分类的功率等级，并且

其中，所述通信协议信息指示所述电力接收器支持或优选的通信协议。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中，所述协商阶段包括：

基于所述功率等级信息检查所述电力接收器的功率等级；

当所述功率等级是功率等级0时，选择所述第一通信协议；以及

当所述功率等级为功率等级1时，基于所述电力接收器的通信协议信息选择所述第一通信协议或所述第二通信协议。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，选择所述第一通信协议或所述第二通信协议的阶段包括：

当所述通信协议信息指示所述电力接收器支持或优选所述第二通信协议时，选择所述第二通信协议；以及

当所述通信协议信息指示所述电力接收器不支持或者不优选所述第二通信协议时，选择所述第一通信协议。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述功率等级0指示所述电力接收器的接收功率在5W至30W范围内，并且

其中，所述功率等级1指示所述电力接收器的接收功率在30W至150W范围内。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一通信协议对应于在无线电力传输和接收系统中定义的带内(IB)通信协议，并且

其中，所述第二通信协议对应于在除了所述无线电力传输和接收系统之外的不同通信系统中定义的带外(OOB)通信协议。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述IB通信协议对应于基于负载调制和频移键控(FSK)方法的通信协议，并且

其中，所述OOB通信协议对应于短程通信协议。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，当在所述协商阶段选择所述第二通信协议并且所述第二通信协议对应于蓝牙时，所述协商阶段进一步包括从所述电力接收器接收在所述蓝牙中使用的所述电力接收器的蓝牙媒体访问控制(MAC)地址。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述校准阶段包括向所述电力接收器发送连接请求消息，所述连接请求消息包括所述蓝牙MAC地址和建立所述蓝牙连接所需的参数。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电力发射器和所述电力接收器具有相同的简档。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在具有相同简档的所述电力发射器和所述电力接收器之间保持电力传递和通信的兼容性。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，通过所述配置分组指示所述电力接收器的简档。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，通过能力分组来指示所述电力发射器的简档，所述能力分组包括关于由所述电力发射器转发的功率水平的信息。

14.一种电力发射器，包括：

线圈组件，所述线圈组件被配置成包括至少一个产生磁场的初级线圈；

电力转换单元，所述电力转换单元被配置成将电能转换为电力信号；以及

通信和控制单元，所述通信和控制单元被配置成控制与电力接收器的通信和电力传递，

其中，所述电力发射器被配置成：

通过控制所述线圈组件来监视所述电力发射器的界面表面的物体的放置和移除，

通过控制所述通信和控制单元，通过第一通信协议，执行数字ping并且从电力接收器接收响应，并且

通过控制所述通信和控制单元，通过所述第一通信协议，接收包括所述电力接收器的配置信息的配置分组，其中，所述配置分组包括所述电力接收器的功率等级信息和所述电力接收器的通信协议信息，

通过控制所述通信和控制单元，通过所述第一通信协议，基于所述功率等级信息和/或所述通信协议信息，选择所述第一通信协议和与所述第一通信协议不同的第二通信协议中的任何一个，

通过控制特定参数改进检测异物的能力，

通过控制所述通信和控制单元，通过选择的通信协议，执行与所述电力接收器的通信，并且

通过控制所述电力转换单元将电力传递到所述电力接收器。

15.根据权利要求14所述的电力发射器，其中，所述功率等级信息指示基于所述电力接收器的接收功率水平分类的功率等级，并且

其中，所述通信协议信息指示所述电力接收器支持或优选的通信协议。