CN111869048A - 无线功率传输系统中支持提高的通信速度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在无线功率传输系统中支持提高的通信速度的装置和方法。本说明书提供了一种包括以下步骤的方法：在操作频率下产生无线功率；将用于在所述操作频率下发送1比特的每比特周期数配置为n；将所述数据的每个比特与n个周期对准；根据所述n个周期内的所述每个比特的值致使所述操作频率在差分双相之间转变；以及基于在转变的操作频率下的磁耦合将所述无线功率发送到无线功率接收装置。

Description

无线功率传输系统中支持提高的通信速度的装置和方法
技术领域
本公开涉及无线充电，并且更具体地，涉及无线功率传输系统中支持提高的通信速度的装置和方法。
背景技术
无线功率传输(或发送)技术对应于可以在功率源和电子装置之间无线传输(或发送)功率的技术。例如，通过允许诸如智能电话或平板PC等的无线装置的电池通过简单地在无线充电板上装载该无线装置来再充电，无线功率传输技术可以提供比使用有线充电连接器的传统有线充电环境更突出的移动性、便捷性以及安全性。除了无线装置的无线充电以外，作为诸如电动汽车、蓝牙耳机、3D眼镜、各种可穿戴装置、家用(或家庭)电器、家具、地下设施、建筑物、医疗设备、机器人、娱乐等各种领域中的传统有线功率传输环境的替代，无线功率传输技术正在引起关注。
无线功率传输(或发送)方法也被称为非接触功率传输方法、无接触点功率传输方法或无线充电方法。无线功率发送系统可以配置有无线功率发送器和无线功率接收器，该无线功率发送器通过使用无线功率传输方法供应电能，该无线功率接收器接收由无线功率发送器供应的电能并向诸如电池单元等的接收器供应接收电能。
无线功率传输技术包括各种方法，例如，通过使用磁耦合传输功率的方法、通过使用射频(RF)传输功率的方法、通过使用微波传输功率的方法以及通过使用超声(或超声波)传输功率的方法。基于磁耦合的方法被分类为磁感应法和磁共振法。磁感应法对应于根据发送线圈和接收线圈之间的电磁耦合，通过使用由从发送器的线圈电池单元生成的磁场感应到接收器的线圈的电流来发送功率的方法发送。磁共振法在使用磁场方面类似于磁感应法。但是，磁共振法与磁感应法的不同在于，能量由于(由所生成的共振导致的)磁场在发送端和接收端二者上的聚集而被发送。
在无线功率传输系统中，通常已经使用利用磁场变化的幅移键控(ASK)或利用频率变化的频移键控(FSK)来执行无线功率发送器与无线功率接收器之间的通信。然而，由于ASK和FSK的传送速率仅为几千赫兹，并且容易受到电磁干扰，因此现有的通信方法不适于在高级无线功率传输系统中需要的中等功率传输或诸如认证这样的大量数据传输。因此，为了覆盖无线功率传输的各种应用，需要用于支持提高的通信速度的无线功率发送器、接收器和方法。
发明内容
技术问题
本公开的技术问题是提供无线功率传输系统中支持提高的通信速度的设备和方法。
本公开的技术问题是提供基于各种频移键控(FSK)调制级别来发送FSK数据并发送无线功率的无线功率发送器和无线功率发送方法。
本公开的技术问题是提供基于各种FSK调制级别来接收SFK数据并接收无线功率的无线功率接收器和无线功率接收方法。
本公开的技术问题是提供用于支持各种FSK调制级别的分组结构和过程。
技术方案
根据本公开的一方面，提供了一种用于由无线功率发送器发送数据和无线功率的方法。该方法包括以下步骤：在操作频率下产生所述无线功率；设置用于在所述操作频率下发送1比特的每比特周期数n；将所述数据的每个比特与所述n个周期对准；在所述n个周期内根据每个比特的值将所述操作频率在差分双相之间转变；以及基于在转变后的所述操作频率下的磁耦合将所述无线功率发送到无线功率接收器。
可以基于调制级别可变地设置每单位比特的周期数。
当调制级别增加时，每单位比特的周期数可以减少。
在与所述无线功率的发送相关的协商阶段中可以设置所述每单位比特的周期数或所述调制级别。
关于所述调制级别的信息可以被包括在所述无线功率发送器的能力分组中并且被发送到所述无线功率接收器。
可以发送所述无线功率发送器的能力分组作为对所述无线功率接收器的请求分组的响应。
所述无线功率接收器的请求分组可以包括关于供所述无线功率接收器选择的调制级别的信息。
所述调制级别或所述每单位比特的周期数可以被定义为默认值。
根据本公开的另一方面，提供了一种发送数据和无线功率的无线功率发送器。该无线功率发送器包括：功率转换单元，该功率转换单元在操作频率下产生所述无线功率，并且基于磁耦合将所产生的所述无线功率发送到无线功率接收器；以及通信/控制单元，该通信/控制单元设置用于在所述操作频率下发送1比特的每比特周期数n，将所述数据的每个比特与n个周期对准，并且在所述n个周期内根据每个比特的值将所述操作频率在差分双相之间转变。
可以基于调制级别可变地设置每单位比特的周期数。
当调制级别增加时，每单位比特的周期数可以减少。
在与所述无线功率的发送相关的协商阶段中可以设置所述每单位比特的周期数或所述调制级别。
所述通信/控制单元可以通过将关于所述调制级别的信息包括在所述无线功率发送器的能力分组中来将关于所述调制级别的信息发送到所述无线功率接收器。
所述通信/控制单元可以发送所述无线功率发送器的能力分组作为对所述无线功率接收器的请求分组的响应。
根据本公开的又一方面，提供了一种接收数据和无线功率的无线功率接收器。该无线功率接收器包括：功率拾取单元，该功率拾取单元接收在操作频率下接收来自无线功率发送器的无线功率；以及通信/控制单元，该通信/控制单元基于预先与所述无线功率发送器协商的每比特周期数n来检测在所述操作频率下与每个比特对准的n个周期，在所述n个周期内检测所述操作频率的转变相位，并且基于所述操作频率的所述转变相位对从所述无线功率发送器接收的数据进行解码。
有利效果
可以根据无线功率发送器和无线功率接收器之间的通信信道质量或功率等级或相位来选择各种FSK调制级别，由此支持无线功率传输的各种应用。与操作固定的每比特周期数的FSK调制方案相比，改变每比特周期数的FSK调制方案提供了提高的数据传送速率和通信控制灵活性。
附图说明
图1是根据实施方式的无线功率系统(10)的框图。
图2是根据另一实施方式的无线功率系统(10)的框图。
图3示出了采用无线功率发送系统的各种电子装置的示例性实施方式。
图4是根据另一实施方式的无线功率发送系统的框图。
图5是用于描述无线功率传输过程的状态转移图。
图6示出了根据实施方式的功率控制方法。
图7是根据另一实施方式的无线功率发送器的框图。
图8示出了根据另一实施方式的无线功率接收器。
图9示出了根据实施方式的通信帧结构。
图10是根据实施方式的同步模式的结构。
图11示出了根据实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器在共享模式中的操作状态。
图12是例示了根据实施方式的由无线功率发送器发送数据和无线功率的方法的流程图。
图13是例示了由无线功率发送器基于FSK对数据进行编码的处理的示图。
图14是例示了根据实施方式的由无线功率接收器接收数据和无线功率的方法的流程图。
图15是例示了根据实施方式的无线功率发送器的PTx能力分组的结构的示图。
图16是例示了根据另一实施方式的无线功率发送器的能力分组结构的示图。
图17是例示了根据实施方式的改变或确定调制级别的方法的流程图。
图18是例示了根据实施方式的特定请求分组的结构的示图。
图19是例示了根据另一实施方式的改变或确定调制级别的方法的流程图。
图20是例示了根据另一实施方式的改变或确定调制级别的方法的流程图。
图21是例示了诸如ACK或NACK这样的比特图样响应的示图。
具体实施方式
下面将用在说明书中的术语“无线功率”将用来指代与电场、磁场以及电磁场有关的任意形式的能量，其中，在不使用任何物理电磁导体的情况下将能量从无线功率发送器传输(或发送)到无线功率接收器。无线功率也可以被称为无线功率信号，并且其可以指代由初级线圈和次级线圈围住的振荡磁通量。例如，说明书中将描述用于对系统中的包括移动电话、无绳电话、iPod、MP3播放器、耳机等的装置进行无线充电的功率变换。一般，无线功率传输技术的基本原理例如包括通过使用磁耦合来传输功率的方法、通过使用射频(RF)来传输功率的方法、通过使用微波来传输功率的方法以及通过使用超声(或超声波)来传输功率的方法中的全部。
图1是根据实施方式的无线功率系统(10)的框图。
参考图1，无线功率系统(10)包括无线功率发送器(100)和无线功率接收器(200)。
无线功率发送器(100)被供应来自外部电源(S)的功率，并且生成磁场。无线功率接收器(200)使用所生成的磁场生成电流，从而能够无线地接收功率。
另外，在无线功率系统(10)中，无线功率发送器(100)和无线功率接收器(200)可以收发(发送和/或接收)无线功率传输所需的各种信息。这里，无线功率发送器(100)和无线功率接收器(200)之间的通信可以根据带内通信和带外通信中的任一种通信执行(或建立)，其中，带内通信使用用于无线功率传输(或发送)的磁场，带外通信使用单独的通信载波。
这里，无线功率发送器(100)可以被设置为固定型或移动(或便携)型。固定发送器类型的示例可以包括嵌入型和植入型，其中，嵌入型发送器被嵌入在室内天花板或墙面中或者被嵌入在诸如桌子这样的家具中，植入型发送器被安装在室外停车场、公共汽车站、地铁站等中或者被安装在诸如汽车或火车这样的交通工具中。移动(或便携)型无线功率发送器(100)可以被实现为另一装置的一部分，例如，具有便携大小或重量的移动装置或膝上型计算机的盖等。
另外，无线功率接收器(200)应该被理解为包括通过被无线地供应功率来操作的各种家用电器装置设备而非装配有电池和电源电缆的各种电子装置的综合概念。无线功率接收器(200)的典型示例可以包括便携终端、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携媒体播放器(PDP)、Wibro终端、平板PC、平板手机、膝上型计算机、数字相机、导航终端、电视机、电动汽车(DV)等。
在无线功率系统(10)中，可以存在一个或多个无线功率接收器(200)。尽管在图1中示出无线功率发送器(100)和无线功率接收器(200)在一对一的对应(或关系)中向另一个发送数据或从另一个接收数据，但是如图2所示，一个无线功率发送器(100)也可能同时向多个无线功率接收器(200-1、200-2、...、200-M)传输功率。更具体地，在使用磁共振法执行无线功率传输(或发送)的情况下，一个无线功率发送器(100)可以通过使用同步传输(或传送)方法或分时传输(或传送)方法来向多个无线功率接收器(200-1、200-2、...、200-M)传送功率。
另外，尽管在图1中示出无线功率发送器(100)直接向无线功率接收器(200)传输(或发送)功率，但是无线功率系统(10)也可以装配有单独的无线功率收发机，例如，中继或中继器，用于增加无线功率发送器(100)和无线功率接收器(200)之间的无线功率传输距离。在这种情况下，功率被从无线功率发送器(100)递送到无线功率收发机，然后无线功率收发机可以将接收到的功率传送到无线功率接收器(200)。
以下，本说明书中提到的术语“无线功率接收器”、“功率接收器”和“接收器”将指代无线功率接收器(200)。另外。说明书中提到的术语“无线功率发送器”、“功率发送器”和“发送器”将指代无线功率发送器(100)。
图3示出了采用无线功率发送系统的各种电子装置的示例性实施方式。
如图3所示，根据发送功率的量和接收功率的量，对无线功率发送系统中包括的电子装置进行分类。参考图3，诸如智能手表、智能眼镜、头戴型显示器(HMD)、智能戒指等的可穿戴装置和诸如耳机、远程控制器、智能电话、PDA、平板PC等的移动电子装置(或便携电子装置)可以采用低功率(大约5W以下或大约20W以下)无线充电方法。
诸如膝上型计算机、机器人真空吸尘器、TV接收器、音频装置、真空吸尘器、监视器等的小型/中型电子装置可以采用中等功率(大约50W以下或大约200W以下)无线充电方法。诸如搅拌器、微波炉、电饭锅等的厨房电器和诸如电动轮椅、电动脚踏车、电动自行车、电动车等的个人交通装置(或其他电动装置或交通工具)可以采用高功率(大约2kW以下或大约22kW以下)无线充电方法。
以上描述(或图1所示的)电动装置或交通工具可以分别包括无线功率接收器，下面将详细描述无线功率接收器。然后，上述电动装置或交通工具可以通过从无线功率发送器无线地接收功率来充电(或再充电)。
下面，尽管基于采用无线功率充电方法的移动装置描述了本说明书，但是这只是示例性的。因此，应该理解的是，根据本说明的无线充电方法可以应用于各种电子装置。
无线功率发送器和无线功率接收器可以提供非常方便的用户体验和接口(UX/UI)。即，可以提供智能无线充电服务。智能无线充电服务可以基于包括无线功率发送器的智能电话的UX/UI来实现。对于这种应用，智能电话的处理器和无线充电接收器设备之间的接口允许无线功率发送器和无线功率接收器之间的“放下并玩耍”的双向通信。
作为示例，用户可以在酒店体验智能无线充电服务。当用户进入酒店房间并将智能电话放在房间中的无线充电器上时，无线充电器向智能电话发送无线功率，智能电话接收无线功率。在这个处理中，无线充电器向智能电话发送有关智能无线充电服务的信息。当智能电话检测到智能电话被放置在无线充电器上时，当智能电话检测到无线功率的接收时，或者当智能电话从无线充电器接收到有关智能无线充电服务的信息时，智能电话进入询问用户同意(选择加入)附加特征的状态。为此，智能电话可以按照包括或不包括警告声的方式在屏幕上显示消息。消息的示例可以包括诸如“欢迎来到###酒店。选择‘是’激活智能充电功能：是/不，谢谢”这样的短语。智能电话接收用户的选择“是或不，谢谢”的输入，并且执行用户选择的下一过程。当“是”被选择时，智能电话向无线充电器发送信息。智能电话和无线充电器一起执行智能充电功能。
智能无线充电服务还可以包括自动填写的WiFi凭证的接收。例如，无线充电器向智能电话发送WiFi凭证，并且智能电话执行适当的应用以自动输入从无线充电器接收到的WiFi凭证。
智能无线充电服务还可以包括酒店应用的运行，该酒店应用提供远程入住/退房和联系信息的获取或酒店促销。
作为另一示例，用户可以在车辆中体验智能无线充电服务。当用户上车并且将智能电话放在无线充电器上时，无线充电器向智能电话发送无线功率，并且智能电话接收无线功率。在这个处理中，无线充电器向智能电话发送有关智能无线充电服务的信息。当智能电话检测到智能电话被放置在无线充电器上，检测到无线功率的接收，或者从无线充电器接收到有关智能无线充电服务的信息时，智能电话进入询问用户的身份的状态。
在该状态中，智能电话通过WiFi和/或蓝牙自动连接到车辆。智能电话可以按照包括或不包括警告声的方式在屏幕上显示消息。消息的示例可以包括诸如“欢迎使用车辆。选择‘是’以将装置与车内控件同步：是/不，谢谢”这样的短语。智能电话接收用户的选择“是或不，谢谢”的输入，并且执行用户选择的下一过程。当‘是’被选择时，智能电话向无线充电器发送信息。智能电话和无线充电器可以驱动车辆中的应用/显示软件以执行车辆中的智能控制功能和软件。用户可以享受流行音乐并确定常规地图位置。车辆中的应用/显示软件可以包括为过路人提供同步接入的能力。
作为另一示例，用户可以在家体验智能无线充电。当用户进入房间并且将智能电话放在房间中的无线充电器上时，无线充电器向智能电话发送无线功率，并且智能电话接收无线功率。在这个处理中，无线充电器向智能电话发送有关智能无线充电服务的信息。当智能电话检测到智能电话被放置在无线充电器上，检测到无线功率的接收或从无线充电器接收到有关智能无线充电服务的信息时，智能电话进入询问用户是否选择性加入附加特征的状态。为此，智能电话可以按照包括或不包括警告声的方式在屏幕上显示消息。消息的示例可以包括诸如“你好，xxx，你想要激活夜间模式并保护建筑物吗？：是/不，谢谢”这样的短语。智能电话接收用户选择“是或不，谢谢”的输入，并且执行用户选择的下一过程。当“是”被选择时，智能电话向无线充电器发送信息。智能电话和无线充电器可以至少辨认出用户模式，并且可以建议锁紧门窗或关灯或向用户设置警告。
用于无线功率传输(或发送)的标准包括无线充电联盟(WPC)、空中燃料联盟(AFA)以及电力事业联盟(PMA)。
WPC标准定义了基线功率配置文件(BPP)和扩展功率配置文件(EPP)。BPP与支持5W功率传输的无线功率发送器和无线功率接收器有关，EPP与支持大于5W小于30W的功率范围的传输的无线功率发送器和无线功率接收器有关。
分别使用不同功率级别的各种无线功率发送器和无线功率接收器可以被每个标准覆盖，并且可以通过不同功率等级或类别进行分类。
例如，WPC可以将无线功率发送器和无线功率接收器分类(或归类)为PC-1、PC0、PC1和PC2，并且WPC可以提供用于每个功率等级(PC)的标准文档(或规范)。PC-1标准涉及提供小于5W的保证功率的无线功率发送器和无线功率接收器。PC-1的应用包括诸如智能手表这样的可穿戴装置。
PC0标准涉及提供5W的保证功率的无线功率发送器和无线功率接收器。PC0标准包括具有扩展到30W的保证功率范围的EPP。尽管带内(IB)通信对应于PC0的强制性通信协议，但是用作可选的备份信道的带外(OOB)通信也可以用于PC0。可以通过在配置分组中设置OOB标志来标识出无线功率接收器，该OOB标志指示是否支持OOB。支持OOB的无线功率发送器可以通过发送用于OOB切换的比特图样作为对于配置分组的响应来进入OOB切换阶段。对于配置分组的响应可以对应于NAK、ND、或新定义的8比特图样。PC0的应用包括智能电话。
PC1标准涉及提供范围从30W到150W的保证功率的无线功率发送器和无线功率接收器。OOB对应于用于PC1的强制性通信协议，并且IB用于到OOB的链接建立和初始化。无线功率发送器可以通过发送用于OOB切换的比特图样作为对于配置分组的响应来进入OOB切换阶段。PC1的应用包括膝上型计算机或电力工具。
PC2标准涉及提供范围从200W到2kW的保证功率的无线功率发送器和无线功率接收器，并且其应用包括厨房电器。
如上所述，可以根据相应的功率级别来区分PC。另外，有关是否支持相同PC之间的兼容性的信息可以是可选的或强制的。这里，相同PC之间的兼容性指示相同PC之间的功率发送/接收是可能的。例如，在对应于PC x的无线功率发送器能够执行具有相同PC x的无线功率接收器的充电的情况下，可以理解的是，保持相同PC之间的兼容性。类似地，也可以支持不同PC之间的兼容性。这里，不同PC之间的兼容性指示不同PC之间的功率发送/接收也是可能的。例如，在对应于PC x的无线功率发送器能够执行具有PC y的无线功率接收器的充电的情况下，可以理解的是，保持不同PC之间的兼容性。
PC之间的兼容性的支持对应于基础设施的建立和用户体验方面的极其重要的问题。但是，这里，在保持PC之间的兼容性方面存在下面将描述的各种问题。
在相同PC之间的兼容性的情况下，例如，在使用膝上型充电方法的无线功率接收器的情况下(其中，只有在功率被连续传输时稳定充电才是可能的)，即使其相应的无线功率发送器具有相同PC，相应的无线功率接收器也很难稳定地从不连续地传输功率的电力工具方法的无线功率发送器接收功率。另外，在不同PC之间的兼容性的情况下，例如，在具有200W的最小保证功率的无线功率发送器向具有5W的最大保证功率的无线功率接收器传输功率的情况下，相应的无线功率接收器会由于过压而受到损害。因此，可能不适合(或难以)使用PS作为表示/指示兼容性的索引/参考标准。
以下，将基于表示/指示兼容性的索引/参考标准来新定义“配置文件”。更具体地，可以理解的是，通过保持具有相同“配置文件”的无线功率发送器和无线功率接收器之间的兼容性，可以执行稳定的功率发送/接收，并且不可以执行具有不同“配置文件”的无线功率发送器和无线功率接收器之间的功率发送/接收。可以不考虑(或独立于)功率等级而根据兼容性和/或应用来定义“配置文件”。
例如，可以将配置文件分为诸如i)移动、ii)电动工具和iii)厨房这样的3种不同类别。
又如，可以将配置文件分为诸如i)移动、ii)电动工具、iii)厨房和iv)可穿戴这样的4种不同类别。
在“移动”配置文件的情况下，PC可以被定义为PC0和/或PC1，通信协议/方法可以被定义为IB和OOB通信，工作频率可以被定义为87至205kHz，并且智能电话、膝上型计算机等可以作为示例性应用存在。
在“电动工具”配置文件的情况下，PC可以被定义为PC1，通信协议/方法可以被定义为IB通信，工作频率可以被定义为87至145kHz，并且电动工具等可以作为示例性应用存在。
在“厨房”配置文件的情况下，PC可以被定义为PC2，通信协议/方法可以被定义为基于NFC的通信，工作频率可以被定义为小于100kHz，并且厨房/家用电器等可以作为示例性应用存在。
在电动工具和厨房配置文件的情况下，可以在无线功率发送器和无线功率接收器之间使用NFC通信。无线功率发送器和无线功率接收器可以交换WPC NFC数据交换配置文件格式(NDEF)，以相互确认它们是应用于WPC无线功率装置的NFC装置。例如，WPC NDEF可以包括应用配置文件字段(例如，1B)、版本字段(例如，1B)和配置文件特定数据(例如，1B)。应用配置文件字段指示对应装置属于以下中的哪一个：i)移动和计算；ii)电动工具；以及iii)厨房。版本字段的上半部分指示主要版本，并且下半部分指示次要版本。另外，配置文件特定数据定义了针对厨房的内容。
在“可穿戴”配置文件的情况下，PC可以被定义为PC-1，通信协议/方法可以被定义为IB通信，工作频率可以被定义为87至205kHz，并且被用户穿戴的可穿戴装置等可以作为示例性应用存在。
保持相同配置文件之间的兼容性可以是强制的，并且保持不同配置文件之间的兼容性可以是可选的。
上述配置文件(移动配置文件、电动工具配置文件、厨房配置文件以及可穿戴配置文件)可以被概括并表示为第一至第n配置文件，并且可以根据WPC标准和示例性实施方式添加/替换新配置文件。
在配置文件被如上所述地定义的情况下，无线功率发送器可以可选地仅执行到与无线功率发送器对应于相同的配置文件的无线功率接收器的功率发送，从而能够执行更稳定的功率发送。另外，由于可以减少无线功率发送器的负载(或负担)并且没有尝试到不可能兼容的无线功率接收器的功率发送，所以可以降低无线功率接收器的损坏风险。
可以通过基于PC0从诸如OOB这样的可选扩展进行推导来定义“移动”配置文件的PC1。并且，“电动工具”配置文件可以被定义为PC1“移动”配置文件的简单修改版本。另外，尽管到目前为止已经出于保持相同配置文件之间的兼容性的目的定义了配置文件，但是在将来，技术可能会发展到保持不同配置文件之间的兼容性的水平。无线功率发送器或无线功率接收器可以使用各种方法向其对等方通知(或宣告)其配置文件。
在AFA标准中，无线功率发送器被称为功率发送单元(PTU)，无线功率接收器被称为功率接收单元(PRU)。并且，PTU被归类到表1所示的多个等级，并且PRU被归类到表2所示的多个等级。
[表1]
Figure BDA0002677661220000111
[表2]
PRU P<sub>RX_OUT_MAX'</sub> 示例性应用
类别1 TBD 蓝牙耳机
类别2 3.5W 功能电话
类别3 6.5W 智能电话
类别4 13W 平板PC,平板手机
类别5 25W 小型笔记本电脑
类别6 37.5W 普通笔记本电脑
类别7 50W 家用电器
如表1所示，等级n PTU的最大输出功率能力可以等于或大于相应等级的PTX_IN_MAX。PRU不能吸取高于在相应类别中指定的功率级别的功率。图4是根据本发明的另一示例性实施方式的无线功率发送系统的框图。
参考图4，无线功率发送系统(10)包括无线地接收功率的移动装置(450)和无线地发送功率的基站(400)。
作为提供感应功率或共振功率的装置，基站(400)可以包括无线功率发送器(100)和系统单元(405)中的至少一者。无线功率发送器(100)可以发送感应功率或共振功率，并且可以控制发送。无线功率发送器(100)可以包括通过经由一个或多个初级线圈生成磁场来将电能转换为功率信号的功率变换单元(110)和控制无线功率接收器(200)之间的通信和功率传输以便传送适当(或合适)级别的功率的通信与控制单元(120)。系统单元(405)可以执行输入功率供应、多个无线功率发送器的控制以及基站(400)的其他操作控制(例如，用户接口控制)。
初级线圈可以通过使用交流电功率(或电压或电流)来生成电磁场。初级线圈被供应特定频率的交流电功率(或电压或电流)，该交流电功率是从功率变换单元(110)输出的。因此，初级线圈可以生成特定频率的磁场。可以生成非径向形状或径向形状的磁场。另外，无线功率接收器(200)接收所生成的磁场，然后生成电流。换言之，初级线圈无线地发送功率。
在磁感应法中，初级线圈和次级线圈可以具有随机的适当形状。例如，初级线圈和次级线圈可以对应于缠绕在高导磁性形成物(例如，铁氧体或非晶金属)周围的铜线。初级线圈也可以被称为初级磁芯、初级绕组、初级环路天线等。此外，次级线圈也可以被称为次级磁芯、次级绕组、次级环路天线、拾取天线等。
在使用磁共振法的情况中，可以分别以初级共振天线和次级共振天线的形式提供初级线圈和次级线圈。共振天线可以具有包括线圈和电容器的共振结构。此时，可以通过线圈的电感和电容器的电容确定共振天线的共振频率。这里，线圈可以被形成为具有环路形状。另外，磁芯可以被放置在环路内。磁芯可以包括诸如铁氧体磁芯这样的物理磁芯或空气磁芯。
初级共振天线和次级共振天线之间的能量发送(或传输)可以通过发生在磁场中的共振现象来执行。当对应于共振频率的近场出现在共振天线中时，并且在另一共振天线存在于对应的共振天线附近的情况下，共振现象是指发生在相互耦合的两个共振天线之间的高效能量传输。当对应于共振频率的磁场在初级共振天线和次级共振天线之间生成时，初级共振天线和次级共振天线彼此共振。因此，在一般情况下，相比于从初级天线生成的磁场被辐射到自由空间的情况，磁场更高效地向第二共振天线聚集。因此，能量可以高效地从第一共振天线传输到第二共振天线。磁感应法可以类似于磁共振法地实现。但是，在这种情况下，不要求磁场的频率是共振频率。然而，在磁感应法中，要求配置初级线圈和次级线圈的环路彼此匹配，并且环路之间的距离应该非常近。
尽管附图中没有示出，但是无线功率发送器(100)可以进一步包括通信天线。除了磁场通信以外，通信天线可以通过使用通信载波来发送和/或接收通信信号。例如，通信天线可以发送和/或接收对应于WiFi、蓝牙、蓝牙LE、ZigBee、NFC等的通信信号。
通信与控制单元(120)可以发送和/或接收去往和来自无线功率接收器(200)的信息。通信与控制单元(120)可以包括IB通信模块和OOB通信模块中的至少一者。
IB通信模块可以通过使用磁波(其使用特定频率作为其中心频率)来发送和/或接收信息。例如，通信与控制单元(120)可以通过在磁波中加载信息并且通过经由初级线圈发送信息或者通过经由初级线圈接收携带信息的磁波来执行带内(IB)通信。此时，通信与控制单元(120)可以在磁波中加载信息或者可以解释通过使用调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)或幅移键控(ASK等))或编码方案(例如，曼彻斯特编码或不归零电平(NZR-L)编码等)而由磁波携带的信息。通过使用上述IB通信，通信与控制单元(120)可以按照数kbps的数据发送速率以多达数米的距离发送和/或接收信息。
OOB通信模块还可以通过通信天线执行带外通信。例如，通信与控制单元(120)可以被提供给近场通信模块。近场通信模块的示例可以包括诸如Wi-Fi、蓝牙、蓝牙LE、ZigBee等的通信模块。
通信与控制单元(120)可以控制无线功率发送器(100)的总体操作。通信与控制单元(120)可以执行各种信息的计算和处理，并且还可以控制无线功率发送器(100)的每个配置元件。
通信与控制单元(120)可以被实现在计算机或诸如硬件、软件或它们的组合这样的类似装置中。当实现为硬件形式时，通信与控制单元(120)可以被提供为通过处理电信号来执行控制功能的电子电路。并且，当实现为软件形式时，通信与控制单元(120)可以被提供为操作通信与控制单元(120)的程序。
通过控制操作点，通信与控制单元(120)可以控制发送功率。所控制的操作点可以对应于频率(或相位)、占空度、占空比以及电压幅度的组合。通信与控制单元(120)可以通过调节频率(或相位)、占空度、占空比以及电压幅度中的任一者来控制发送功率。另外，无线功率发送器(100)可以提供恒定级别的功率，并且无线功率接收器(200)可以通过控制共振频率来控制接收功率的级别。
移动装置(450)包括通过次级线圈接收无线功率的无线功率接收器(200)和接收并存储由无线功率接收器(200)接收到的功率并且将接收功率供应给装置的负载(455)。
无线功率接收器(200)可以包括功率拾取单元(210)和通信与控制单元(220)。功率拾取单元(210)可以通过次级线圈接收无线功率，并且可以将接收到的无线功率变换为电能。功率拾取单元(210)可以对通过次级线圈接收到的交流(AC)信号进行校正，并且将校正后的信号变换为直流(DC)信号。通信与控制单元(220)可以控制无线功率的发送与接收(功率的传输与接收)。
次级线圈可以接收从无线功率发送器(100)发送的无线功率。次级线圈可以通过使用在初级线圈中生成的磁场来接收功率。这里，在特定频率对应于共振频率的情况下，磁共振可以发生在初级线圈和次级线圈之间，从而允许功率更高效地被传输。
尽管图4没有示出，但是通信与控制单元(220)可以进一步包括通信天线。除了磁场通信外，通信天线可以通过使用通信载波来发送和/或接收通信信号。例如，通信天线可以发送和/或接收对应于Wi-Fi、蓝牙、蓝牙LE、ZigBee、NFC等的通信信号。
通信与控制单元(220)可以发送和/或接收去往和来自无线功率发送器(100)的信息。通信与控制单元(220)可以包括IB通信模块和OOB通信模块中的至少一者。
IB通信模块可以通过使用磁波(其使用特定频率作为其中心频率)来发送和/或接收信息。例如，通信与控制单元(220)可以通过在磁波中加载信息并且通过经由次级线圈发送信息或者通过经由次级线圈接收携带信息的磁波来执行IB通信。此时，通信与控制单元(120)可以在磁波中加载信息或者可以解释通过使用调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)或幅移键控(ASK)等)或编码方案(例如，曼彻斯特编码或非归零电平(NZR-L)编码等)而由磁波携带的信息。通过使用上述IB通信，通信与控制单元(220)可以按照数kbps的数据发送速率以多达数米的距离发送和/或接收信息。
OOB通信模块还可以通过通信天线执行带外通信。例如，通信与控制单元(220)可以被提供给近场通信模块。
近场通信模块的示例可以包括诸如Wi-Fi、蓝牙、蓝牙LE、ZogBee、NFC等的通信模块。
通信与控制单元(220)可以控制无线功率接收器(200)的总体操作。通信与控制单元(220)可以执行各种信息的计算和处理，并且还可以控制无线功率接收器(200)的每个配置元件。
通信与控制单元(220)可以被实现在计算机或诸如硬件、软件或它们的组合这样的类似装置中。当实现为硬件形式时，通信与控制单元(220)可以被提供为通过处理电信号来执行控制功能的电子电路。并且，当实现为软件形式时，通信与控制单元(220)可以被提供为操作通信与控制单元(220)的程序。
负载(455)可以对应于电池。电池可以通过使用从功率拾取单元(210)输出的功率来存储能量。此外，不强制要求电池被包括在移动装置(450)中。例如，电池可以被提供为可拆卸的外部特征。作为另一示例，无线功率接收器可以包括可以代替电池执行电子装置的各种功能的操作装置。
如图所示，尽管移动装置(450)被示出为被包括在无线功率接收器(200)中并且基站(400)被示出为被包括在无线功率发送器(100)中，但是在更广泛的意义上，无线功率接收器(200)可以被识别(或视)为移动装置(450)，并且无线功率发送器(100)可以被识别(或视)为基站(400)。
下文中，线圈或线圈单元包括线圈和接近线圈的至少一个装置，该线圈或线圈单元也可以被称为线圈组件、线圈单元或单元。
图5是用于描述无线功率传输过程的状态转移图。
参考图5，根据本发明的示例性实施方式的从无线功率发送器到无线功率接收器的功率发送(或传输)可以被大致划分为选择阶段(510)、乒(ping)阶段(520)、识别与配置阶段(530)、协商阶段(540)、校准阶段(550)、功率传输阶段(560)以及再协商阶段(570)。
如果在功率传输被发起时或者在保持功率传输时检测到特定错误或特定事件，则选择阶段(510)可以包括转移阶段(或步骤)S502、S504、S508、S510和S512。这里，将在下面的描述中详细指定特定错误或特定事件。另外，在选择阶段(510)期间，无线功率发送器可以监视接口表面上是否存在对象。如果无线功率发送器检测到对象被放置在接口表面上，则处理步骤可以转移到乒阶段(520)。在选择阶段(510)期间，无线功率发送器可以发送具有极短脉冲的模拟乒，并且可以基于发送线圈或初级线圈中的电流变化来检测对象是否存在于接口表面的有效区域中。
在选择阶段(510)中感测(或检测)到对象的情况中，无线功率发送器可以测量无线功率共振电路(例如，功率发送线圈和/或共振电容器)的品质因数。根据本发明的示例性实施方式，在选择阶段(510)期间，无线功率发送器可以测量品质因数，以确定是否有异物与无线功率接收器一起存在于充电区域中。在设置在无线功率发送器中的线圈中，串联电阻的电感和/或分量会由于环境的改变而减少，并且由于这种减少，品质因数的值也会减小。为了通过使用所测量出的品质因数值来确定异物存在与否，无线功率发送器可以从无线功率接收器接收参考品质因数值，该参考品质因数值是提前在异物没有被放置在充电区域中的状态下测量得出的。无线功率发送器可以通过比较测量出的品质因数值和在协商阶段(540)接收到的参考品质因数值来确定异物的存在与否。但是，在无线功率接收器具有低参考品质因数值的情况下，例如取决于其类型、目的、特性等，无线功率接收器可能具有低参考品质因数值。在异物存在的情况下，因为参考品质因数值与测量出的品质因数值之间的差值较小(或者不明显)，因此存在不能很容易地确定异物存在的问题。因此，在这种情况下，应该进一步考虑其他判定因素，或者应该使用其他方法确定异物的存在与否。
根据另一实施方式，在选择阶段(510)中感测(或检测)到对象的情况下，为了确定是否有异物与无线功率接收器一起存在于充电区域中，无线功率发送器可以测量特定频率区域(例如，工作频率区域)中的品质因数值。在设置在无线功率发送器中的线圈中，串联电阻的电感和/或分量会由于环境的改变而减小，并且由于这种减小，无线功率发送器的线圈的共振频率会改变(或移位)。更具体地，与在工作频带中测量出最大品质因数值的频率对应的品质因数峰值频率可以移动(或移位)。
在乒阶段(520)中，如果无线功率发送器检测到对象的存在，则发送器激活(或唤醒)接收器并发送用于识别检测到的对象是否对应于无线功率接收器的数字乒。在乒阶段(520)期间，如果无线功率发送器未能从接收器接收到对于数字乒的响应信号(例如，信号强度分组)，则处理可以返回选择阶段(510)。另外，在乒阶段(520)中，如果无线功率发送器从接收器接收到指示功率传输完成的信号(例如，充电完成分组)，则处理可以返回选择阶段(510)。
如果乒阶段(520)完成，则无线功率发送器可以转移到用于识别接收器并用于收集配置和状态信息的识别与配置阶段(530)。
在识别与配置阶段(530)中，如果无线功率发送器接收到不想要的分组(即，不期望的分组)，或者如果无线功率发送器未能在预定时间段期间接收到分组(即，超时)，或者如果出现分组发送错误(即，发送错误)，或者传输如果没有配置功率合同(即，没有功率传输合同)，则无线功率发送器可以转移到选择阶段(510)。
无线功率发送器可以基于在识别与配置阶段(530)期间接收到的配置分组的协商字段值来确认(或核实)是否需要进入协商阶段(540)。基于核实结果，在需要协商的情况下，无线功率发送器进入协商阶段(540)并且随后可以执行预定的FOD检测过程。相反，在不需要协商的情况下，无线功率发送器可以立即进入功率传输阶段(560)。
在协商阶段(540)中，无线功率发送器可以接收包括参考品质因数值的异物检测(FOD)状态分组。或者，无线功率发送器可以接收包括参考峰值频率值的FOD状态分组。替代地，无线功率发送器可以接收包括参考品质因数值和参考峰值频率值的状态分组。此时，无线功率发送器可以基于参考品质因数值来确定用于FO检测的品质因数阈值。无线功率发送器可以基于参考峰值频率值来确定用于FO检测的峰值频率阈值。
无线功率发送器可以通过使用所确定的用于FO检测的品质因数阈值和当前测量出的品质因数值(即，在乒阶段之前测量出的品质因数值)来检测FO在充电区域的存在与否，然后，无线功率发送器可以根据FO检测结果控制发送功率。例如，在检测到FO的情况下，功率传输可以停止。但是，本发明不仅限于此。
无线功率发送器可以通过使用所确定的用于FO检测的峰值频率阈值和当前测量出的峰值频率值(即，在乒阶段之前测量出的峰值频率值)来检测FO在充电区域中的存在与否，然后，无线功率发送器可以根据FO检测结果控制发送功率。例如，在检测到FO的情况下，功率传输可以停止。但是，本发明不仅限于此。
在检测到FO的情况下，无线功率发送器可以返回选择阶段(510)。相反，在没有检测到FO的情况下，无线功率发送器可以继续进行到校准阶段(550)，然后可以进入功率传输阶段(560)。更具体地，在没有检测到FO的情况下，无线功率发送器可以确定在校准阶段(550)期间由接收端接收到的接收功率的强度，并且可以测量接收端和发送端中的功率损失以便确定从发送端发送的功率的强度。换言之，在校准阶段(550)期间，无线功率发送器可以基于发送端的发送功率和接收端的接收功率之间的差值来估计功率损失。根据本发明的示例性实施方式的无线功率发送器可以通过应用估计出的功率损失来校准用于FOD检测的阈值。
在功率传输阶段(560)中，在无线功率发送器接收到不想要的分组(即，不期望的分组)的情况下，或者在无线功率发送器在预定时间段期间未能接收到分组(即，超时)的情况下，或者在违反预定的功率传输合同(即，功率传输合同违约)的情况下，或者在充电完成的情况下，无线功率发送器可以转移到选择阶段(510)。
另外，在功率传输阶段(560)中，在无线功率发送器需要根据无线功率发送器中的状态变化重新配置功率传输合同的情况下，无线功率发送器可以转移到再协商阶段(570)。此时，如果再协商成功完成，则无线功率发送器可以返回到功率传输阶段(560)。
可以基于无线功率发送器和接收器的状态和特性信息来配置上述功率传输合同。例如，无线功率发送器状态信息可以包括有关可发送功率的最大量的信息、有关可以容纳的接收器的最大数目的信息等。另外，接收器状态信息可以包括有关所需要的功率的信息等。
图6示出了根据实施方式的功率控制方法。
如图6所示，在功率传输阶段(560)中，通过交替进行功率发送和/或接收与通信，无线功率发送器(100)和无线功率接收器(200)可以控制所传输的功率的量(或大小)。无线功率发送器和无线功率接收器在特定控制点处工作。该控制点指示在执行功率传输时从无线功率接收器的输出端提供的电压和电流的组合。
更具体地，无线功率接收器选择期望的控制点、期望的输出电流/电压、移动装置的特定位置处的温度等，并且附加地确定接收器当前正在工作的实际控制点。无线功率接收器通过使用期望控制点和实际控制点来计算控制错误值，然后无线功率接收器可以向无线功率发送器发送计算出的控制错误值作为控制错误分组。
另外，无线功率发送器可以使用接收到的控制错误分组来配置/控制新的操作点--幅度、频率和占空度，以控制功率传输。然后，控制错误分组可以在功率传输阶段期间以恒定的时间间隔被发送/接收，并且根据示例性实施方式，在无线功率接收器尝试减小无线功率发送器的电流时，无线功率接收器可以通过将控制错误值设置为负数来发送控制错误分组。并且，在无线功率接收器想要增大无线功率发送器的电流的情况下，无线功率接收器通过将控制错误值设置为正数来发送控制错误分组。在感应模式期间，通过如上所述地向无线功率发送器发送控制错误分组，无线功率接收器可以控制功率传输。
在下面将详细描述的共振模式中，可以通过使用不同于感应模式的方法来操作装置。在共振模式中，一个无线功率发送器应该能够同时服务多个无线功率接收器。但是，在仅像感应模式中一样控制功率传输的情况下，由于所传输的功率是通过与一个无线功率接收器建立的通信控制的，所以可能难以控制另外的无线功率接收器的功率传输。因此，在根据本发明的共振模式中，使用下述方法：通过使无线功率发送器通常传输(或发送)基本功率并且使无线功率接收器控制其自身的共振频率来控制接收到的功率的量。然而，即使在共振模式的操作期间，也不完全排除以上在图6中描述的方法。并且，发送功率的附加控制可以通过使用图6的方法来执行。
图7是根据另一实施方式的无线功率发送器的框图。这可以属于以磁共振模式或共享模式操作的无线功率发送系统。共享模式可以指在无线功率发送器和无线功率接收器之间代执行多对一(或一对多)通信和充电的模式。共享模式可以实现为磁感应法或共振法。
参考图7，无线功率发送器(700)可以包括覆盖线圈组件的盖体(720)、向功率发送器(740)供应功率的功率适配器(730)、发送无线功率的功率发送器(740)以及提供与功率传输处理有关的信息和其他相关信息的用户接口(750)中的至少一者。更具体地，用户接口(750)可以可选地被包括或者可以被包括为无线功率发送器(700)的另一用户接口(750)。
功率发送器(740)可以包括线圈组件(760)、阻抗匹配电路(770)、逆变器(780)、通信单元(790)以及控制单元(710)中的至少一者。
线圈组件(760)包括至少一个生成磁场的初级线圈。并且，线圈组件(760)也可以被称为线圈单元。
阻抗匹配电路(770)可以提供逆变器和(一个或多个)初级线圈之间的阻抗匹配。阻抗匹配电路(770)可以从增大(一个或多个)初级线圈的电流的适当频率生成共振。在多线圈功率发送器(740)中，阻抗匹配电路可以附加地包括将信号从逆变器路由到初级线圈的子集的多路复用器。阻抗匹配电路也可以被称为振荡电路。
阻抗匹配电路(770)可以包括电容器、电感器以及切换电容器和电感器之间的连接的开关器件。可以通过检测通过线圈组件(760)传输(或发送)的无线功率的反射波并基于检测到的反射波对开关器件进行切换来执行阻抗匹配，从而调整电容器或电感器的连接状态或调整电容器的电容或调整电感器的电感。在一些情况下，即使省去阻抗匹配电路(770)，也可以实现阻抗匹配。本说明书还包括其中省去了阻抗匹配电路(770)的无线功率发送器(700)的示例性实施方式。
逆变器(780)可以将DC输入变换为AC信号。逆变器(780)可以作为半桥逆变器或全桥逆变器进行操作，以生成可调节频率的占空度和脉冲波。另外，逆变器可以包括多个阶，以便调节输入电压电平。
通信单元(790)可以执行与功率接收器的通信。功率接收器执行负载调制，以传送对应于功率发送器的信息和请求。因此，功率发送器(740)可以使用通信单元(790)，以监视初级线圈的电流和/或电压的幅度和/或相位，从而解调从功率接收器发送的数据。
另外，功率发送器(740)可以通过使用频移键控(FSK)方法等控制输出功率，以便数据可以通过通信单元(790)传输。
控制单元(710)可以控制功率发送器(740)的通信和功率传输(或递送)。控制单元(710)可以通过调节上述操作点来控制功率传输。操作点可以通过例如工作频率、占空度以及输入电压中的至少任一者来确定。
通信单元(790)和控制单元(710)可以分别作为单独单元/装置/芯片集被提供，或者可以统一作为一个单元/装置/芯片集被提供。
图8示出了根据另一实施方式的无线功率接收器。这可以属于以磁共振模式或共享模式操作的无线功率发送系统。
参考图8，无线功率接收器(800)可以包括提供与功率传输处理相关的信息和其他相关信息的用户接口(820)、接收无线功率的功率接收器(830)、负载电路(840)以及支撑并覆盖线圈组件的基座(850)中的至少一者。更具体地，用户接口(820)可以可选地被包括，或者可以被包括为无线功率接收器(800)的另一用户接口(820)。
功率接收器(830)可以包括功率变换器(860)、阻抗匹配电路(870)、线圈组件(880)、通信单元(890)以及控制单元(810)中的至少一者。
功率变换器(860)可以将从次级线圈接收到的AC功率变换为适用于负载电路的电压和电流。根据示例性实施方式，功率变换器(860)可以包括整流器。整流器可以对接收到的无线功率进行整流，并且可以将功率从交流(AC)变换为直流(DC)。整流器可以通过使用二极管或晶体管来将交流变换为直流，然后整流器可以使用电容器和电阻对变换后的电流进行平滑。这里，被实现为桥电路的全波整流器、半波整流器、倍压器等可以被用作整流器。另外，功率变换器可以适配功率接收器的反射阻抗。
阻抗匹配电路(870)可以提供次级线圈与功率变换器(860)和负载电路(840)的组合之间的阻抗匹配。根据示例性实施方式，阻抗匹配电路可以生成大约100kHz的共振，该共振可以加强功率传输。阻抗匹配电路(870)可以包括电容器、电感器以及切换电容器和电感器的组合的开关器件。可以通过基于接收到的无线功率的电压值、电流值、功率值、频率值等控制构成阻抗匹配电路(870)的电路的开关器件来执行阻抗匹配。在一些情况中，即使省去阻抗匹配电路(870)也可以实现阻抗匹配。本说明书还包括其中省去了阻抗匹配电路(870)的无线功率接收器(200)的示例性实施方式。
线圈组件(880)包括至少一个次级线圈，并且可选地，线圈组件(880)还可以包括屏蔽接收器的金属部分不受磁场影响的元件。
通信单元(890)可以执行负载调制，以向功率发送器传送请求和其他信息。
为此，功率接收器(830)可以执行电阻或电容器的切换，以改变反射阻抗。
控制单元(810)可以控制接收功率。为此，控制单元(810)可以确定/计算功率接收器(830)的实际操作点和期望操作点之间的差值。然后，通过执行对于调节功率发送器的反射阻抗和/或调节功率发送器的操作点的请求，可以调节/减小实际操作点和期望操作点之间的差值。在最小化该差值的情况下，可以执行最佳功率接收。
通信单元(890)和控制单元(810)可以分别作为不同的装置/芯片集被提供，或者统一作为一个装置/芯片集被提供。
图9示出了根据实施方式的通信帧结构。这可以对应于共享模式中的通信帧结构。
参考图9，在共享模式中，不同形式的帧可以一起使用。例如，在共享模式中，可以使用(A)中所示的具有多个时隙的分时隙帧(slotted frame)和(B)中所示的不具有指定格式的自由格式帧。更具体地，分时隙帧对应于用于从无线功率接收器(200)向无线功率发送器(100)发送短数据分组的帧。并且，由于自由格式帧不由多个时隙构成，所以自由格式帧可以对应于能够执行长数据分组的发送的帧。
此外，本领域技术人员可以将分时隙帧和自由格式帧称为其他各种术语。例如，分时隙帧可以替代地被称为信道帧，自由格式帧可以替代地被称为消息帧。
更具体地，分时隙帧可以包括指示时隙的起始点(或开端)的同步模式、测量时隙、九个时隙以及分别在九个时隙中的每个时隙之前具有相同时间间隔的附加同步模式。
这里，附加同步模式对应于与指示上述帧的起始点的同步模式不同的同步模式。更具体地，附加同步模式不指示帧的起始点，但是可以指示关于相邻(或邻近)时隙(即，位于同步模式两侧的两个连续时隙)的信息。
在九个时隙中，每个同步模式可以位于两个连续时隙之间。在这种情况下，同步模式可以提供关于两个连续时隙的信息。
另外，九个时隙和在这九个时隙中的每个时隙之前设置的同步模式可以具有相同的时间间隔。例如，九个时隙可以具有50ms的时间间隔。并且，九个同步模式可以具有50ms的时长。
此外，除了指示帧的起始点的同步模式和测量时隙外，(B)中所示的自由格式帧可以不具有特定格式。更具体地，自由格式帧被配置为执行不同于分时隙帧的功能。例如，自由格式帧可以被用来执行无线功率发送器和无线功率接收器之间的长数据分组(例如，附加所有者信息分组)的通信，或者在无线功率发送器配置有多个线圈的情况下，执行选择任一线圈的功能。
下面，将参考附图更详细地描述每帧中包括的同步模式。
图10是根据实施方式的同步模式的结构。
参考图10，同步模式可以配置有前导码、起始比特、响应字段、类型字段、信息字段以及奇偶比特。在图10中，起始比特被示出为ZERO(零)。
更具体地，前导码由连续比特构成，所有这些比特可被设置为0。换言之，前导码可以与用于匹配同步模式的时长的比特相对应。
构成前导码的比特数可以取决于工作频率，使得同步模式的长度可以最接近50ms但是在不超过50ms的范围内。例如，在工作频率对应于100kHz的情况中，同步模式可以配置有两个前导码比特，并且在工作频率对应于105kHz的情况中，同步模式可以配置有三个前导码比特。
起始比特可以对应于跟在前导码后面的比特，并且起始比特可以指示ZERO。ZERO可以对应于指示同步模式的类型的比特。这里，同步模式的类型可以包括帧同步和时隙同步，其中，帧同步包括与帧有关的信息，时隙同步包括时隙的信息。更具体地，同步模式可以位于连续帧之间，并且可以对应于指示帧的起始的帧同步，或者同步模式可以位于构成该帧的多个时隙当中的连续时隙之间，并且可以对应于包括与连续时隙有关的信息的同步时隙。
例如，在ZERO等于0的情况中，这可以指示对应的时隙是位于时隙之间的时隙同步。并且，在ZERO等于1的情况中，这可以指示对应的同步模式是位于帧之间的帧同步。
奇偶比特对应于同步模式的最后一比特，并且奇偶比特可以指示与构成包括在同步模式中的数据字段(即，响应字段、类型字段以及信息字段)的比特数有关的信息。例如，在构成同步模式的数据字段的比特数对应于偶数的情况下，奇偶比特可以被设置为1，否则(即，在比特数对应于奇数的情况下)，奇偶比特可以被设置为0。
响应字段可以包括无线功率发送器用于其在同步模式之前的时隙中与无线功率接收器的通信的响应信息。例如，在没有检测到无线功率发送器和无线功率接收器之间的通信的情况下，响应字段可以具有值‘00’。另外，如果在无线功率发送器和无线功率接收器之间的通信中检测到通信错误，则响应字段可以具有值‘01’。通信错误对应于两个或更多个无线功率接收器尝试访问一个时隙从而导致在两个或更多个无线功率接收器之间发生冲突的情况。
另外，响应字段可以包括指示数据分组是否已经被精确地从无线功率接收器接收到的信息。更具体地，在无线功率发送器拒绝数据分组的情况下，响应字段可以具有值‘10’(10-未确认(NACK))。并且，在无线功率发送器确认数据分组的情况下，响应字段可以具有值‘11’(11-确认(ACK))。
类型字段可以指示同步模式的类型。更具体地，在同步模式对应于帧的第一同步模式(即，作为第一同步模式，在同步模式位于测量时隙之前的情况下)，类型字段可以具有指示帧同步的值‘1’。
另外，在分时隙帧中，在同步模式不对应于帧的第一同步模式的情况下，类型字段可以具有指示时隙同步的值‘0’。
另外，信息字段可以根据在类型字段中指示的同步模式类型来确定其值的含义。例如，在类型字段等于1(即，在同步模式类型指示帧同步)的情况下，信息字段的含义可以指示帧类型。更具体地，信息字段可以指示当前帧对应于分时隙帧还是自由格式帧。例如，在信息字段被赋予值‘00’的情况下，这指示当前帧对应于分时隙帧。另外，在信息字段被赋予值‘01’的情况下，这指示当前帧对应于自由格式帧。
相反，在类型字段等于0(即，同步模式类型指示时隙同步)的情况下，信息字段可以指示位于同步模式之后的下一时隙的状态。更具体地，在下一时隙对应于分配(或指派)给特定无线功率接收器的时隙的情况下，信息字段被赋予值‘00’。在下一时隙对应于被锁定的时隙从而将被特定的无线功率接收器临时使用的情况下，信息字段被赋予值‘01’。替代地，在下一时隙对应于可以被随机的无线功率接收器自由使用的时隙的情况下，信息字段被赋予值‘10’。
图11示出了根据实施方式的处于共享模式的无线功率发送器和无线功率接收器的操作状态。
参考图11，以共享模式操作的无线功率接收器可以在选择阶段(1100)、引入阶段(1110)、配置阶段(1120)、协商阶段(1130)以及功率传输阶段(1140)中的任意一个阶段中操作。
首先，根据本发明的示例性实施方式的无线功率发送器可以发送无线功率信号，以检测无线功率接收器。更具体地，使用无线功率信号检测无线功率接收器的处理可以被称为模拟乒。
此外，接收到无线功率信号的无线功率接收器可以进入选择阶段(1100)。如上所述，进入选择阶段(1100)的无线功率接收器可以检测无线功率信号中的FSK信号的存在与否。
换言之，无线功率接收器可以根据FSK信号的存在与否，通过使用排他模式和共享模式中的任一种模式来执行通信。
更具体地，在FSK信号被包括在无线功率信号中的情况下，无线功率接收器可以以共享模式操作，否则无线功率接收器可以以排他模式操作。
在无线功率接收器以共享模式操作的情况下，无线功率接收器可以进入引入阶段(1110)。在引入阶段(1110)中，无线功率接收器可以向无线功率发送器发送控制信息(CI)分组，以在配置阶段、协商阶段以及功率传输阶段期间发送控制信息分组。控制信息分组可以具有报头和关于控制的信息。例如，在控制信息分组中，报头可以对应于0X53。
在引入阶段(1110)中，无线功率接收器执行请求用于在随后的配置阶段、协商阶段以及功率传输阶段期间发送控制信息(CI)分组的自由时隙的尝试。此时，无线功率接收器选择自由时隙并发送初始CI分组。如果无线功率发送器发送ACK作为对于相应CI分组的响应，则无线功率发送器进入配置阶段。如果无线功率发送器发送NACK作为对于相应CI分组的响应，则这指示另一无线功率接收器正在通过配置和协商阶段执行通信。在这种情况下，无线功率接收器重新尝试执行对于自由时隙的请求。
如果无线功率接收器接收到ACK作为对于CI分组的响应，则无线功率接收器可以通过对直到初始帧同步的剩余同步时隙进行计数来确定专用时隙在帧中的位置。在所有的后续基于时隙的帧中，无线功率接收器通过相应时隙发送CI分组。
如果无线功率发送器授权无线功率接收器进入配置阶段，则无线功率发送器提供专供无线功率接收器使用的锁定时隙系列。这可以确保无线功率接收器在没有任何冲突的情况下继续进行到配置阶段。
无线功率接收器通过使用锁定时隙来发送数据分组序列，例如，两个识别数据分组(IDHI和IDLO)。当这个阶段完成时，无线功率接收器进入协商阶段。在协商状态期间，无线功率发送器继续提供专供无线功率接收器使用的锁定时隙。这可以确保无线功率接收器在没有任何冲突的情况下继续进行到协商阶段。
无线功率接收器通过使用相应的锁定时隙来发送一个或多个协商数据分组，并且所发送的(一个或多个)协商数据分组可以与专用数据分组混合。最终，相应序列与特定请求(SRQ)分组一起结束(或完成)。当相应序列完成时，无线功率接收器进入功率传输阶段，无线功率发送器停止提供锁定时隙。
在功率传输阶段，无线功率接收器通过使用所分配的时隙来执行CI分组的发送，然后接收功率。无线功率接收器可以包括调节器电路。调节器电路可以被包括在通信/控制单元中。无线功率接收器可以通过调节器电路来自调节无线功率接收器的反射阻抗。换言之，无线功率接收器可以针对外部负载请求的功率量调节所反射的阻抗。这可以防止功率的过度接收和过热。
在共享模式中，(取决于操作模式)由于无线功率发送器可以不执行功率的调节以作为对于接收到的CI分组的响应，因此在这种情况下，可能需要控制以防止过压状态。
在无线功率传输系统中，通常已经使用利用磁场变化的幅移键控(ASK)或利用频率变化的频移键控(FSK)来执行无线功率发送器与接收器之间的通信。然而，由于ASK和FSK的传送速率仅为几千赫兹，并且容易受到电磁干扰，因此现有的通信方法不适于高级无线功率传输系统中需要的诸如认证这样的大容量数据传输或中等功率传输。具体地，用于从无线功率发送器到无线功率接收器的通信的FSK方案在100KHz的操作频率下提供约200bps或更小的速率，因此在消化所增加的分组量方面存在限制。因此，为了覆盖无线功率传输的各种应用，需要用于支持提高的通信速度的无线功率发送器、接收器和方法。
无线功率发送器可以将其操作频率在调制状态下的第一操作频率fmod与未调制状态下的第二操作频率fop之间改变。指示第一操作频率与第二操作频率之间的差值是正还是负被称为极性，并且第一操作频率与第二操作频率之间的差值的大小被称为深度。极性和深度是FSK通信所需的FSK参数。
图12是例示了根据实施方式的由无线功率发送器发送数据和无线功率的方法的流程图。
参照图12，无线功率发送器设置用于在操作频率下发送1比特的周期数n(即，每比特周期数)(S1200)。
可以在时间轴上以重复的周期表示操作频率。以这种方式，用于在操作频率下发送1比特的周期数被称为每比特周期数。例如，n＝512意味着使用512个周期来发送1比特。在这种情况下，无线功率发送器可以通过将操作频率的512个周期与要发送到无线功率接收器的每个比特对准来对连续数据比特进行调制和/或编码。
根据本实施方式，无线功率发送器和/或无线功率接收器可以可变地设置或确定每比特周期数。例如，每比特周期数可以被可变地设置，如n＝512、256、128、64、32、16、8、..。当每比特周期数如上所述被可变地设置时，FSK数据的传送速率可以增加或减少。例如，当n＝512时，如果FSK数据的传送速率为x并且当n＝128时FSK数据的传送速率为y，则y＝4x成立。即，FSK数据的传送速率可以增加4倍。这是因为每比特周期数越小，同一周期内可以发送的比特越多。与操作固定的每比特周期数的FSK调制方案相比，改变每比特周期数的FSK调制方案提供了提高的数据传送速率和通信控制灵活性。
毕竟，由于每比特周期数与通信速度相关，因此从调制的观点来看，其可以被称为调制级别或调制长度。低调制级别可能意味着每比特周期数大，而高调制级别可能意味着每比特周期数小。例如，当用0至5表示调制级别时，调制级别与每比特周期数之间的对应关系如表3中所示。
[表3]
调制级别 每比特周期数
0(默认) 256
1 128
2 64
3 32
4 16
5 8
在表3中，例如，调制级别0可以被定义为默认调制级别。作为示例，默认调制级别被定义为在需要高可靠性FSK传输的情形(例如，发生通信错误的情形、FOD检测或初始设置阶段)下使用的基本调制级别。因此，在不需要高可靠性FSK传输的情形下，可以使用提供比默认调制级别高的传送速率的更高调制级别。然而，随着调制级别增加，1比特由更少的周期数表示，所以传送速率可能更容易受到信道劣化的影响。
根据本实施方式的调制级别在各种情形下被自适应地改变，并且可以被设置和应用。例如，调制级别(或每比特周期数)可以从0(256)变为2(64)，或者从3(32)变为0(256)。另外，调制级别的多样化、变化和自适应设置可以取决于无线功率发送器的编码性能和/或无线功率接收器的解码性能。例如，即使无线功率发送器支持可变调制级别，无线功率接收器也可以不支持可变调制级别。
可以在无线功率传输过程的一部分中执行根据本实施方式的调制级别的改变、确定、设置等。例如，可以在协商阶段中执行调制级别的改变、确定、设置等。另外，调制级别与作为FSK参数的极性和深度一起构成附加FSK参数。
当确定(或设置)了根据调制级别的每比特周期数n时，无线功率发送器将数据的每个比特与n个周期对准(S1205)。图13是例示了由无线功率发送器基于FSK对数据进行编码的处理的示图。参照图13，无线功率发送器将数据的每个比特(1、0、1、0、1、1、0、0，...)调整为用于发送数据的操作频率的周期。即，图13例示了使用n个周期在操作频率下发送每个比特。
无线功率发送器在n个周期内根据每比特的值将操作频率在差分双相之间转变(S1210)。这对应于FSK调制方案。在此，差分双相包括操作频率彼此不同的第一相位和第二相位。即，操作频率可以从第一相位转变为第二相位，或者可以从第二相位转变为第一相位。这里，第一相位可以是调制状态，并且第二相位可以是未调制状态。相反，第一相位可以是未调制状态，并且第二相位可以是调制状态。
在新比特开始的周期中，可能发生操作频率转变为不同于先前相位的相位。例如，查看图13中的虚线框部分，比特值1指示操作频率在开始周期中从第一相位(低状态)转变为第二相位(高状态)，并且在n/2周期点从第二相位转变为第一相位。即，如果比特值为1，则操作频率的相位转变在n个周期内发生两次。另一方面，比特值0致使操作频率在n个周期内仅转变一次。在n个周期内发生两次的操作频率的相位转变被映射于比特值1或者对应于比特值1，并且在n个周期内仅发生一次的操作频率的相位转变被映射于比特值0或者对应于比特值0。
因此，无线功率发送器可以使用在n个周期内发生两次的操作频率的相位转变对比特值1进行编码，并且使用在n个周期内仅发生一次的操作频率的相位转变对比特值0进行编码。相反，无线功率接收器可以在检测到在n个周期内发生两次的操作频率的相位转变时，对比特值1进行编码，并且在检测到在n个周期内仅发生一次的操作频率的相位转变时，对比特值0进行编码。
无线功率发送器基于转变后的操作频率下的磁耦合将无线功率发送到无线功率接收器(S1215)。由于FSK数据已经被包含在操作频率转变的阶段中，因此当在操作频率下发送无线功率时，无线功率接收器可以将FSK数据与无线功率一起接收。这是指带内通信。
根据图12和图13的实施方式的无线功率发送器对应于图1至图11的无线功率发送设备、无线功率发送器或功率发送单元。因此，通过图1至图11中的无线功率发送器的每个部件的一个或两个或更多个组合来实现本实施方式中的无线功率发送器的操作。例如，在本实施方式中，可以由通信/控制单元120执行步骤S1200中的设置每比特周期数n的操作、步骤S1205中的将每个比特与周期对准的操作以及步骤S1210中的转变操作频率的操作，并且可以由功率转换单元110执行步骤S1215中的在操作频率下发送无线功率的操作。
图14是例示了根据实施方式的由无线功率接收器接收数据和无线功率的方法的流程图。
参照图14，无线功率接收器从无线功率发送器在操作频率下接收无线功率(S1400)。
无线功率接收器基于所预设或所指示的每比特周期数n检测在操作频率下对准每个比特的n个周期(S1405)。这里，每比特周期数n可以由无线功率发送器预先确定或者可以由无线功率接收器预先确定。无线功率接收器每n个周期检测一系列比特。
无线功率接收器在n个周期内检测操作频率的转变相位(S1410)。n个周期内的操作频率的转变相位告知与n个周期对应的比特的值。这在图12和图13中有所描述。
无线功率接收器基于频率转变相位对从无线功率发送器接收的数据进行解码(S1415)。
根据图14的实施方式的无线功率接收器对应于图1至图11中公开的无线功率接收设备、无线功率接收器或功率接收单元。因此，通过图1至图11中的无线功率接收器的每个部件的一个或两个或更多个组合来实现本实施方式中的无线功率接收器的操作。例如，在本实施方式中，可以由功率拾取单元210执行步骤S1400中的在操作频率下接收无线功率的操作。另外，在本实施方式中，可以由通信/控制单元220执行步骤S1405中基于每比特周期数n在操作频率下检测n个周期的操作、步骤S1410中的检测操作频率的转变相位的操作、步骤S1415中的数据解码操作等。
下文中，公开了指示无线功率发送器是否支持可变调制级别的方法。可变调制级别指示就调制级别而言是可变的，并且可以意味着每比特的周期数是可变的。
根据标准版本或制造商，无线功率发送器或接收器可以支持或不支持可变调制级别。可以由无线功率发送器的能力分组的调制级别(ML)标志来指示或发信号通知无线功率发送器是否支持可变调制级别。
图15例示了根据实施方式的无线功率发送器的PTx能力分组的结构。
参照图15，无线功率发送器的能力分组包括功率等级字段、保证功率值字段、潜在功率值字段、ML标志、WPID字段和无响应感测字段。例如，ML标志是1比特，并且值1可以指示无线功率发送器支持可变调制级别，并且值0可以指示无线功率发送器不支持可变调制级别。如果无线功率发送器不支持可变调制级别，则每比特周期数可以例如被固定为256或512。
图16例示了根据另一实施方式的无线功率发送器的能力分组结构。
参照图16，无线功率发送器的能力分组包括功率等级字段、保证功率值字段、潜在功率值字段、关于ML的信息字段、WPID字段和无响应感测字段。例如，关于ML的信息字段为3比特，并且该值指示如表3中所示的调制级别。例如，如果关于ML的信息字段为000b，则可以指示n＝256(默认)，并且如果关于ML的信息字段为010b，则可以指示n＝64。
无线功率发送器可以将包括ML标志的无线功率发送器的能力分组或包括关于ML的信息字段的无线功率发送器的能力分组发送到无线功率接收器。例如，可以根据图12在根据所确定的调制级别对FSK数据进行编码和发送的过程中预先(即，在步骤S1200之前)执行发送无线功率发送器的能力分组的步骤。
此外，无线功率接收器可以接收无线功率发送器的能力分组，并且用无线功率发送器的能力分组的ML标志检查无线功率发送器是否支持可变调制级别。另选地，无线功率接收器可以接收无线功率发送器的能力分组，并且用关于无线功率发送器的能力分组的ML的信息字段检查无线功率发送器请求哪个调制级别。
例如，可以根据图14在根据调制级别对FSK数据进行接收和解码的过程中预先(即，在步骤S1400之前)执行由无线功率接收器接收无线功率发送器的能力分组的步骤。
下面，公开了改变或确定调制级别的方法。
图17是例示了根据实施方式的改变或确定调制级别的方法的流程图。
参照图17，在协商或重新协商阶段中，无线功率发送器将无线功率发送器的PTx能力分组发送到无线功率接收器(S1700)。作为示例，无线功率发送器的能力分组包括ML标志，并且在这种情况下，无线功率发送器的能力分组的结构在图15中例示。作为另一示例，无线功率发送器的能力分组包括关于ML的信息字段，并且在这种情况下，无线功率发送器的能力分组的结构在图16中例示。
当ML标志指示支持可变调制级别或者关于ML的信息字段指示特定调制级别时，可能的特定调制级别是根据其自身解码性能而选择的(S1705)。
无线功率接收器将包括指示由其自身选择的调制级别的字段的特定请求分组发送到无线功率发送器(S1710)。作为示例，包括指示所选择调制级别(所选择ML)的字段的特定请求分组可以包括图18的结构。
图18例示了根据实施方式的特定请求分组的结构。
参照图18，特定请求分组包括1字节请求字段B0和1字节请求参数字段B1。该请求字段指示将向无线功率发送器请求的各种事项，如表4中所示。
[表4]
请求 描述 请求参数
0x00 结束协商 改变计数
0x01 保证功率 保证功率值
0x02 接收功率分组类型 接收功率分组报头
0x03 FSK参数 极性和深度
0x04 最大功率 最大功率值
0x05至0xEF 保留 不适用
0xF0至0xFF 所有权 所有权
参照表4，当请求字段的值为0x03时，它指示请求与FSK参数相关。在这种情况下，请求分组的请求参数字段包括FSK参数字段。FSK参数字段包括保留字段、关于所选择ML的3比特信息字段、极性字段和深度字段。所选择的关于ML的信息字段可以小于3比特或更多比特。
返回参照图17，无线功率发送器将调制级别改变并设置为供无线功率接收器选择的调制级别(S1710)。此后，可以执行根据图12至图14的用于发送/接收数据和无线功率的方法。
根据图17的实施方式的无线功率发送器对应于图1至图11中公开的无线功率发送设备、无线功率发送器或功率发送单元。因此，通过图1至图11中的无线功率发送器的每个部件的一个或两个或更多个组合来实现本实施方式中的无线功率发送器的操作。例如，在本实施方式中，可以由通信/控制单元120执行根据步骤S1700和S1710的无线功率发送器的操作。
此外，根据图17的实施方式的无线功率接收器对应于图1至图11中公开的无线功率接收设备、无线功率接收器或功率接收单元。因此，通过图1至图11中的无线功率接收器的每个部件的一个或两个或更多个组合来实现本实施方式中的无线功率接收器的操作。例如，在本实施方式中，可以由通信/控制单元220执行根据步骤S1700和S1710的无线功率发送器的操作。
图19是例示了根据另一实施方式的改变或确定调制级别的方法的流程图。
参照图19，假定无线功率发送器以特定调制级别(例如，默认调制级别)执行FSK数据发送和无线功率发送。在协商阶段中，无线功率接收器接收包括ML标志的无线功率发送器的PTx能力分组(S1900)。当ML标志指示无线功率发送器支持可变调制级别时，无线功率接收器确定FSK信道的高质量的调制级别是否是可能的。如果当前FSK信道的质量非常干净并且没有噪声(即，如果FSK信道的质量等于或大于阈值)，则无线功率接收器将用于改变调制级别的重新协商请求分组发送到无线功率发送器(S1905)。无线功率发送器对ACK进行响应(S1910)，并且无线功率发送器和无线功率接收器进入重新协商阶段。此时，根据默认调制级别生成并发送ACK。
无线功率接收器选择可能的调制级别，并且将包括关于所选择调制级别的信息的特定请求分组(0x20)发送到无线功率发送器(S1915)。作为示例，特定请求分组可以包括图18的特定请求分组。
当特定请求分组被成功发送并且重新协商阶段正常终止时，无线功率发送器将现有的默认调制级别改变并设置为所选择的调制级别(S1920)。
根据图19的实施方式的无线功率发送器对应于图1至图11中公开的无线功率发送设备、无线功率发送器或功率发送单元。因此，通过图1至图11中的无线功率发送器的每个部件的一个或两个或更多个组合来实现本实施方式中的无线功率发送器的操作。例如，在本实施方式中，可以由通信/控制单元120执行根据步骤S1900至S1920的无线功率发送器的操作。
此外，根据图19的实施方式的无线功率接收器对应于图1至图11中公开的无线功率接收设备、无线功率接收器或功率接收单元。因此，通过图1至图11中的无线功率接收器的每个部件的一个或两个或更多个组合来实现本实施方式中的无线功率接收器的操作。例如，在本实施方式中，可以由通信/控制单元220执行根据步骤S1900至S1920的无线功率发送器的操作。
图20是例示了根据另一实施方式的改变或确定调制级别的方法的流程图。
参照图20，无线功率发送器或接收器可以基于FSK信道(数据或信号)的质量来改变或确定调制级别。具体地，由于接收FSK数据的对象是无线功率接收器，因此无线功率接收器可以测量或确定FSK信道的质量。因此，无线功率接收器可以触发调制级别的改变。
无线功率接收器在功率传送阶段中使用第一调制级别(ML)接收第一FSK信号(S2000)。作为示例，第一FSK信号可以是无线功率发送器对从无线功率接收器发送到无线功率发送器的接收功率分组(RPP)的响应信号。这里，响应信号是诸如ACK或NACK这样的比特图样，并且例如可以如图21中例示的。无线功率接收器将RPP模式值设置为“000”，并且期望接收针对RPP的ACK或NACK。
无线功率接收器可以基于第一FSK信号的接收速率来确定FSK信道的质量(S2005)。如果第一FSK信号的接收质量低于一定标准(或者当第一FSK信号中出现错误时)，则无线功率接收器可以确定不存在接收信号。在这种情况下，无线功率接收器可以进入调制级别重置阶段。作为示例，进入调制级别重置步骤可以包括由无线功率接收器将用于改变调制级别的重新协商分组(0x09)发送到无线功率发送器的步骤(S2010)。
由于FSK信道的质量下降，因此无线功率发送器改变为对信道错误更具鲁棒性且低于第一调制级别的第二调制级别(ML)(S2015)，并且基于第二调制级别发送对重新协商分组的响应信号(S2020)。这里，第二调制级别可以是默认调制级别(例如，n＝256，或者调制级别＝0)。因此，即使信道环境改变，也可以保证相互通信的可能性。
根据图20的实施方式的无线功率发送器对应于图1至图11的无线功率发送设备、无线功率发送器或功率发送单元。因此，通过图1至图11中的无线功率发送器的每个部件的一个或两个或更多个组合来实现本实施方式中的无线功率发送器的操作。例如，在本实施方式中，可以由通信/控制单元120执行根据步骤S2000至S2020的无线功率发送器的操作。
此外，根据图19的实施方式的无线功率接收器对应于图1至图11中公开的无线功率接收设备、无线功率接收器或功率接收单元。因此，通过图1至图11中的无线功率接收器的每个部件的一个或两个或更多个组合来实现本实施方式中的无线功率接收器的操作。例如，在本实施方式中，可以由通信/控制单元220执行根据步骤S2000至S2020的无线功率发送器的操作。
在一方面，本实施方式描述了以下的实施方式：向应该被保证高可靠性的FSK信号(FSK数据)以及不应该被保证高可靠性的FSK信号(或FSK数据)选择性应用不同的调制级别。例如，应该被保证高可靠性的FSK信号(FSK数据)包括对从无线功率接收器接收的分组的响应信号(即，比特图样)。不应该被保证高可靠性的FSK信号(FSK数据)可以包括由无线功率发送器发送的数据传输流。在这种情况下，向应该被保证高可靠性的FSK信号(或FSK数据)应用默认调制级别，并且可以向不应该被保证高可靠性的FSK信号(或FSK数据)应用比默认调制级别高的调制级别(无线功率接收器)。
在另一方面，本实施方式包括向功率发送的每个阶段不同地应用不同调制级别的实施方式。例如，在初始阶段(乒阶段和设置阶段)或协商阶段和重新协商阶段中，FSK调制级别可以被一齐设置为默认调制级别，使得可以保证高可靠性。另外，在功率发送阶段中，FSK调制级别可以被设置为(由无线功率接收器选择的)比默认调制级别高的调制级别，使得可以保证高速数据发送。
在根据本说明的实施方式的无线功率发送方法和装置或接收装置和方法中，由于所有组件或步骤都不是必要的，所以无线功率发送装置和方法或接收装置和方法可以通过包括上述组件或步骤的一些或所有组件或步骤来执行。另外，无线功率发送装置和方法或接收装置和方法的实施方式可以组合执行。另外，不一定上述组件或步骤应该按照上述次序执行，并且后面描述的步骤可以在前面描述的步骤之前执行。
前面的描述仅仅给出了本说明的技术思想，本领域技术人员在不偏离本发明的本质特点的条件下可以做出各种改变和修改。因此，本发明的前述实施方式可以单独或组合实现。
因此，本发明公开的实施方式用于阐述而不是限制本发明的范围，本发明的技术思想的概念不受这些实施方式的限制。本发明的保护范围应该根据下面的权利要求理解，并且权利要求的等同范围中的所有技术思想应该被理解为落入本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于由无线功率发送器发送数据和无线功率的方法，该方法包括以下步骤：
在操作频率下产生所述无线功率；
设置用于在所述操作频率下发送1比特的每比特周期数n；
将所述数据的每个比特与n个周期对准；
在n个周期内根据每个比特的值将所述操作频率在差分双相之间转变；以及
基于在转变后的操作频率下的磁耦合将所述无线功率发送到无线功率接收器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于调制级别可变地设置每单位比特的周期数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述每单位比特的周期数基于所述调制级别的增加而减小。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在与所述无线功率的发送相关的协商阶段中设置每单位比特的周期数或调制级别。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，关于所述调制级别的信息被包括在所述无线功率发送器的能力分组中并且被发送到所述无线功率接收器。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述无线功率发送器的所述能力分组作为对所述无线功率接收器的请求分组的响应被发送。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述无线功率接收器的所述请求分组包括关于供所述无线功率接收器选择的调制级别的信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，调制级别或每单位比特的周期数被定义为默认值。
9.一种发送数据和无线功率的无线功率发送器，该无线功率发送器包括：
功率转换单元，该功率转换单元在操作频率下产生所述无线功率，并且基于磁耦合将所产生的所述无线功率发送到无线功率接收器；以及
通信/控制单元，该通信/控制单元设置用于在所述操作频率下发送1比特的每比特周期数n，将所述数据的每个比特与n个周期对准，并且在n个周期内根据每个比特的值将所述操作频率在差分双相之间转变。
10.根据权利要求9所述的无线功率发送器，其中，基于调制级别可变地设置每单位比特的周期数。
11.根据权利要求10所述的无线功率发送器，其中，所述每单位比特的周期数基于所述调制级别的增加而减小。
12.根据权利要求10或11所述的无线功率发送器，其中，在与所述无线功率的发送相关的协商阶段中设置每单位比特的周期数或调制级别。
13.根据权利要求10所述的无线功率发送器，其中，所述通信/控制单元通过将关于所述调制级别的信息包括在所述无线功率发送器的能力分组中将关于所述调制级别的信息发送到所述无线功率接收器。
14.根据权利要求13所述的无线功率发送器，其中，所述通信/控制单元发送所述无线功率发送器的所述能力分组作为对所述无线功率接收器的请求分组的响应。
15.一种接收数据和无线功率的无线功率接收器，该无线功率接收器包括：
功率拾取单元，该功率拾取单元在操作频率下接收来自无线功率发送器的所述无线功率；以及
通信/控制单元，该通信/控制单元基于预先与所述无线功率发送器协商的每比特周期数n来检测在所述操作频率下与每个比特对准的n个周期，在n个周期内检测所述操作频率的转变相位，并且基于所述操作频率的所述转变相位对从所述无线功率发送器接收的数据进行解码。
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