CN112913109A - 用于在无线功率传输系统中发送或接收数据的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本说明书涉及用于在无线功率传输系统中发送或接收数据的设备和方法。本说明书公开了一种无线功率接收设备，包括：功率拾取电路，被配置为从无线功率发送设备接收在功率传输阶段基于磁耦合产生的无线功率；以及通信和控制电路，其被配置为向所述无线功率发送设备发送包括第一双工数据流信息的配置分组或者从所述无线功率发送设备接收包括第二双工数据流信息的能力分组。通过清楚地识别上层数据是否在无线功率发送设备与无线功率接收设备之间双向传送，可以有效地交换上层数据，并且通过同步计算无线功率发送设备与无线功率接收设备之间的功率损耗的定时，可以实现功率损耗的准确性和处理资源的节省。

Description

用于在无线功率传输系统中发送或接收数据的设备和方法
技术领域
本公开涉及一种无线功率传输系统，且更明确地说，涉及一种用于发送或接收数据的方法和设备。
背景技术
非接触式无线充电方法是在通过现有电线发送能量的方法中不使用电线而电磁地传递能量以便能量被用作电子装置的功率的能量传递方法。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，功率发送单元通过功率发送线圈(即，初级线圈)产生磁场，并且功率接收线圈(即，次级线圈)被放置在可以感应电流的位置处，使得功率被传输。在谐振方法中，使用发送线圈和接收线圈之间的谐振现象来传输能量。在这种情况下，系统被配置成使得初级线圈和次级线圈具有相同的谐振频率，并且使用发送和接收线圈之间的谐振模式能量耦合。
无线功率传输系统可以包括应用层的消息交换功能以支持到各种应用领域的扩展。基于所述功能，可在无线功率发送装置与无线功率接收装置之间发送和接收装置的认证相关信息或应用层的其它信息。为了在如上所述的无线功率发送装置和接收装置之间交换较高层的消息，可以配置用于数据传输的单独的分层体系结构。需要一种协议，通过该协议可以有效地交换这种较高层消息或较高层数据。
此外，无线功率传输系统支持基于功率损耗的异物检测(FOD)。然而，如果无线功率发送设备测量发送功率的定时和无线功率接收设备测量接收功率的定时不同步，则存在难以计算准确的功率损耗的问题。此外，因为难以精确地预测无线功率发送设备从无线功率接收设备对接收功率分组进行接收的定时，所以无线功率发送设备必须每个偏移累积地计算发送功率。这导致无线功率发送设备的处理资源的浪费。因此，需要一种在无线功率发送装置和接收装置之间同步计算功率损耗的定时的方法。
发明内容
技术问题
本公开提供了一种无线功率发送设备和方法以及无线功率接收设备和方法，其发送通知是否支持较高层数据的双向传输的信息。
本公开还提供了一种无线功率发送设备和方法以及无线功率接收设备和方法，其接收通知是否支持较高层数据的双向传输的信息。
本公开还提供一种用于发送使计算功率损耗的定时同步的分组的无线功率接收设备和方法。
本公开还提供一种用于接收使计算功率损耗的定时同步的分组的无线功率发送设备和方法。
技术方案
在一方面，一种无线功率接收设备包括：功率拾取电路，其被配置为从无线功率发送设备接收在功率传送阶段中基于磁耦合产生的无线功率；以及通信/控制电路，其被配置为将配置分组发送到无线功率发送设备并从所述无线功率发送设备接收能力分组，所述配置分组包括第一双工数据流信息，所述第一双工数据流信息通知是否同时支持传出到所述无线功率发送设备的数据流和从所述无线功率发送设备传入的数据流，所述能力分组包括第二双工数据流信息，所述第二双工数据流信息通知所述无线功率发送设备是否同时支持从所述无线功率发送设备传出到所述无线功率接收设备的数据流和从所述无线功率接收设备传入到所述无线功率发送设备的数据流。
在一方面，在第一双工数据流信息通知同时支持且第二双工数据流信息通知同时支持的情况下，通信/控制电路可被配置为将第一数据流发送到无线功率发送设备且同时从无线功率发送设备接收第二数据流。
在另一方面，在第一双工数据流信息和第二双工数据流信息中的至少一个不通知同时支持的情况下，通信/控制电路可被配置为打开去往无线功率发送设备的第一数据流或来自无线功率发送设备的第二数据流中的任何一个。
在又一方面，第一双工数据流信息和第二双工数据流信息中的每一个可以使用1比特来通知数据流被同时支持或不被同时支持。
在又一方面，通信/控制电路可将定时分组发送到无线功率发送设备，所述定时分组通知提供可计算所接收的无线功率的时间间隔的窗口(t_window)的开始。
在另一方面，一种无线功率发送设备包括：功率转换电路，被配置为向无线功率接收设备发送在功率传输阶段中基于磁耦合生成的无线功率；以及通信/控制电路，被配置为向无线功率接收设备发送能力分组并从所述无线功率接收设备接收配置分组，所述能力分组包括第一双工数据流信息，所述第一双工数据流信息通知是否同时支持传出到所述无线功率接收设备的数据流和从所述无线功率接收设备传入的数据流，所述配置分组包括第二双工数据流信息，所述第二双工数据流信息通知所述无线功率接收设备是否同时支持从所述无线功率接收设备传出到所述无线功率发送设备的数据流和从所述无线功率发送设备传入到所述无线功率接收设备的数据流。
在一方面，在第一双工数据流信息通知同时支持并且第二双工数据流信息通知同时支持的情况下，通信/控制电路可被配置为将第一数据流发送到无线功率接收设备并同时从无线功率接收设备接收第二数据流。
在另一方面，在第一双工数据流信息和第二双工数据流信息中的至少一个不通知同时支持的情况下，通信/控制电路可被配置为打开去往无线功率接收设备的第一数据流或来自无线功率接收设备的第二数据流中的任何一个。
在又一方面，第一双工数据流信息和第二双工数据流信息中的每一个可以使用1比特来通知数据流被同时支持或不被同时支持。
在又一方面，通信/控制电路可从无线功率接收设备接收定时分组，所述定时分组通知提供可计算所发送的无线功率的时间间隔的窗口(t_window)的开始。
技术效果
因为无线功率发送设备和无线功率接收设备清楚地识别较高层数据的双向传输，所以可以有效地交换较高层数据。因为无线功率发送设备和接收设备之间计算功率损耗的定时被同步，所以可以实现功率损耗的准确性和处理资源的减少。
附图说明
图1是根据本公开的示例性实施方式的无线功率系统(10)的框图。
图2是根据本公开的另一示例性实施方式的无线功率系统(10)的框图。
图3a示出了采用无线功率传输系统的各种电子装置的示例性实施方式。
图3b示出了无线功率传输系统中的WPC NDEF的示例。
图4a是根据本公开的另一示例性实施方式的无线功率传输系统的框图。
图4b是例示了可以应用根据本公开的实施方式的Bluetooth(蓝牙)通信架构的示例的示图。
图4c是例示了根据示例的使用BLE通信的无线功率传输系统的框图。
图4d是例示了根据另一示例的使用BLE通信的无线功率传输系统的框图。
图5是用于描述无线功率传输过程的状态转移图。
图6示出了根据本公开的示例性实施方式的功率控制方法。
图7是根据本公开的另一示例性实施方式的无线功率发送机的框图。
图8示出了根据本公开的另一示例性实施方式的无线功率接收机。
图9示出了根据本公开的示例性实施方式的通信帧结构。
图10是根据本公开的示例性实施方式的同步模式的结构。
图11示出了根据本公开的示例性实施方式的无线功率发送机和无线功率接收机在共享模式中的操作状态。
图12示出了根据示例的在无线功率发送机和无线功率接收机之间的应用级数据流。
图13示出用于在无线功率发送装置与无线功率接收装置之间传输数据流的分层体系结构。
图14是示出根据示例的传输数据流的方法的流程图。
图15是根据示例的包括双工数据流信息的配置分组。
图16是根据示例的包括双工数据流信息的能力分组。
图17示出根据示例的无线功率接收设备计算接收功率的定时。
图18示出根据示例的无线功率发送设备计算发送功率的定时。
图19示出了根据示例的操作定时分组的方法。
图20示出了根据示例的定时分组。
图21示出了根据另一示例的定时分组。
具体实施方式
下文中将在该说明书中使用的术语“无线功率”将用于指代与电场、磁场和电磁场相关的在不使用任何物理电磁导体的情况下从无线功率发送机传输(或发送)到无线功率接收机的任意形式的能量。无线功率也可以被称为无线功率信号，并且这可以是指被初级线圈和次级线圈包围的振荡磁通量。例如，在本说明书中将描述用于对系统内的包括移动电话、无绳电话、iPods、MP3播放器、头戴式耳机等的装置进行无线充电的功率转换。通常，无线功率传输技术的基本原理包括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和通过使用超声(或超声波)传输功率的方法中的全部。
图1是根据本公开的示例性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)包括无线功率发送机(100)和无线功率接收机(200)。
无线功率发送机(100)被供应来自外部电源(S)的功率，并且生成磁场。无线功率接收机(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，无线功率发送机(100)和无线功率接收机(200)可以收发(发送和/或接收)进行无线功率传输所需的各种信息。本文中，可以按照使用用于无线功率传输(或发送)的磁场的带内通信和使用单独通信载波的带外通信中的任一个来执行(或建立)无线功率发送机(100)与无线功率接收机(200)之间的通信。带外通信也可以被称为频带外通信。下文中，将主要描述的是带外通信。带外通信的示例可以包括NFC、蓝牙、蓝牙低功耗(BLE)等。
这里，无线功率发送机(100)可以被设置为固定型或移动(或便携)型。固定发送机类型的示例可以包括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的嵌入型，被安装在室外停车场、公共汽车站、地铁站等中的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)型无线功率发送机(100)可以被实现为另一设备的一部分，例如，具有便携大小或重量的移动设备或膝上型计算机的盖等。
另外，无线功率接收机(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和设备而非装配有电池和电源电缆的各种电子设备的综合概念。无线功率接收机(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(EV)等。
在无线功率系统(10)中，可以存在一个无线功率接收机(200)或多个无线功率接收机。尽管在图1中示出了无线功率发送机(100)和无线功率接收机(200)以一对一的对应关系(或关系)相互之间进行功率发送和接收，但是如图2中所示，一个无线功率发送机(100)还能够同时将功率传输到多个无线功率接收机(200-1、200-2、...、200-M)。最具体地，在通过使用磁谐振方法执行无线功率传输(或发送)的情况下，一个无线功率发送机(100)可以通过使用同步传送(或传输)方法或时分传送(或传输)方法将功率传输到多个无线功率接收机(200-1、200-2、...、200-M)。
另外，尽管在图1中示出无线功率发送机(100)直接向无线功率接收机(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机(100)和无线功率接收机(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机(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机(200)。
以下，本说明书中提到的术语“无线功率接收机”、“功率接收机”和“接收机”将指代无线功率接收机(200)。另外。说明书中提到的术语“无线功率发送机”、“功率发送机”和“发送机”将指代无线功率发送机(100)。
图3示出了采用无线功率传输系统的各种电子装置的示例性实施方式。
如图3中所示，按照发送功率量和接收功率量对无线功率传输系统中所包括的电子装置进行分类。参照图3，诸如智能手表、智能眼镜、头戴式显示器(HMD)、智能环等这样的可穿戴装置以及诸如耳机、远程控制器、智能手机、PDA、平板PC等这样的移动电子装置(或便携式电子装置)可以采用低功率(大致5W或更低或大致20W或更低)无线充电方法。
诸如膝上型计算机、机器人真空吸尘器、TV接收机、音频设备、真空吸尘器、监视器等的小型/中型电子设备可以采用中等功率(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设备(或其他电动设备或交通工具)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)电动设备或交通工具可以分别包括无线功率接收机，下面将详细描述无线功率接收机。然后，上述电动设备或交通工具可以通过从无线功率发送机无线地接收功率来充电(或再充电)。
下文中，尽管将基于采用无线功率充电方法的移动装置来描述本公开，但是这仅仅是示例性的。并且，因此，应当理解，根据本公开的无线充电方法可以应用于各种电子装置。
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机和无线功率接收机有关，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机和无线功率接收机有关。
分别使用不同功率水平的各种无线功率发送机和无线功率接收机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机和无线功率接收机分类(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机和接收机。PC-1的应用包括诸如智能手表这样的可穿戴设备。
PC0标准涉及提供5W的保证功率的无线功率发送机和接收机。Pc0标准包括具有扩展至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，但是用作可选备用信道的带外(OB)通信也可以用于PC0。可以通过在配置分组内设置OB标志来标识无线功率接收机，OB标志指示是否支持OB。支持OB的无线功率发送机可以通过发送用于OB切换的位图案作为对配置分组的响应来进入OB切换阶段。对配置分组的响应可以对应于NAK、ND或新定义的8位图案。PC0的应用包括智能手机。
PC1标准涉及提供范围在30W至150W的保证功率的无线功率发送机和接收机。OB对应于针对PC1的强制性通信通道，并且IB用于初始化和与OB的链路建立。无线功率发送机可以通过发送用于OB切换的位图案作为对配置分组的响应来进入OB切换阶段。PC1的应用包括膝上型计算机或电动工具。
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机和接收机，并且其应用包括厨房电器。
如上所述，可以根据相应的功率水平来区分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的无线功率发送机能够执行具有相同PC x的无线功率接收机的充电的情况下，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的无线功率发送机能够执行具有PC y的无线功率接收机的充电的情况下，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机的情况下(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机具有相同PC，相应的无线功率接收机也很难稳定地从不连续地传输功率的功率工具方法的无线功率发送机接收功率。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机向具有5W的最大保证功率的无线功率接收机传输功率的情况下，相应的无线功率接收机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。
无线功率发送机和接收机可以提供非常便利的用户体验和接口(UX/UI)。即，可以提供智能无线充电服务，并且可以基于包括无线功率发送机的智能手机的UX/UI实现智能无线充电服务。对于这些应用，智能手机的处理器与无线充电接收机之间的接口允许使得无线功率发送机与无线功率接收机之间的“即放及用”双向通信。
作为示例，用户可以在酒店中体验智能无线充电服务。当用户进入酒店房间并将智能手机放在房间内的无线充电器上时，无线充电器向智能手机发送无线功率，并且智能手机接收无线功率。在该过程中，无线充电器将关于智能无线充电服务的信息发送到智能手机。当检测到智能手机位于无线充电器上时，当检测到接收到无线功率时，或者当智能手机从无线充电器接收到关于智能无线充电服务的信息时，智能手机进入向用户询问补充特征的同意(选择加入)的状态。为此目的，智能手机可以以有或没有警报声的方式在屏幕上显示消息。消息的示例可以包括短语“欢迎来到###酒店。选择“是”以启用智能充电功能：是|不，谢谢”。智能手机接收来自选择“是”或“不，谢谢”的用户的输入，并且执行用户选择的下一个过程。如果选择“是”，则智能手机将把对应信息发送到无线充电器。智能手机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接收自动填充的Wi-Fi证书。例如，无线充电器将WiFi证书发送到智能手机，并且智能手机通过运行适当的应用来自动输入从无线充电器接收到的WiFi证书。
智能无线充电服务还可以包括运行提供酒店促销的酒店应用或者获得远程入住/退房和联系信息。
又如，用户可以在车辆内体验智能无线充电服务。当用户进入车辆并将智能手机放在无线充电器上时，无线充电器向智能手机发送无线功率，并且智能手机接收无线功率。在该过程中，无线充电器将关于智能无线充电服务的信息发送到智能手机。当检测到智能手机位于无线充电器上时，当检测到要接收无线功率时，或者当智能手机从无线充电器接收到关于智能无线充电服务的信息时，智能手机进入向用户询问检查身份的状态。
在这种状态下，智能手机经由WiFi或蓝牙自动连接到车辆。智能手机可以以有或没有警报声的方式在屏幕上显示消息。消息的示例可以包括短语“欢迎来到您的汽车。选择“是”以将装置与车载控件同步：是|不，谢谢”。在接收到用户选择“是”或“不，谢谢”的输入后，智能手机执行用户选择的下一个过程。如果选择“是”，则智能手机将把对应信息发送到无线充电器。另外，智能手机和无线充电器可以通过驱动车载应用/显示软件将车载智能控制功能一起运行。用户可以欣赏所期望的音乐并且检查常规地图位置。车载应用/显示软件可以包括为路人提供同步访问的能力。
又如，用户可以在家中体验智能无线充电。当用户进入房间并将智能手机放在房间内的无线充电器上时，无线充电器向智能手机发送无线功率，并且智能手机接收无线功率。在该过程中，无线充电器将关于智能无线充电服务的信息发送到智能手机。当检测到智能手机位于无线充电器上时，当检测到要接收无线功率时，或者当智能手机从无线充电器接收到关于智能无线充电服务的信息时，智能手机进入向用户询问补充特征的同意(选择加入)的状态。为此目的，智能手机可以以有或没有警报声的方式在屏幕上显示消息。该消息的示例可以包括诸如“嗨，xxx，您想要启用夜间模式并保护建筑物吗？：是|不，谢谢。”这样的短语。智能手机接收选择“是”或“不，谢谢”的用户输入，并且执行用户选择的下一个过程。如果选择“是”，则智能手机将对应信息发送到无线充电器。智能手机和无线充电器至少可以识别用户的模式，并且建议用户锁上门窗，关闭灯或设置警报。
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”的无线功率发送机和接收机之间的兼容性，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”的无线功率发送机和接收机之间的功率发送/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OB通信，并且工作频率可以被定义为87至205kHz，而智能手机、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机和无线功率接收机之间使用NFC通信。无线功率发送机和无线功率接收机可以通过交换WPC NFC数据交换配置文件格式(NDEF)来确认它们互为NFC装置。参照图3B，WPC NDEF可以包括例如应用程序配置文件字段(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是否是i)移动和计算、ii)电动工具和iii)厨房，并且版本字段中的上半字节指示主要版本并且下半字节指示次要版本。此外，配置文件特定的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设备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，无线功率发送机可以可选地仅执行到与无线功率发送机对应于相同的配置文件的无线功率接收机的功率发送，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机的负载(或负担)并且没有尝试到不可能兼容的无线功率接收机的功率发送，所以可以降低无线功率接收机的损坏风险。
可以通过基于PC0从诸如OB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。无线功率发送机或无线功率接收机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，无线功率发送机被称为功率发送单元(PTU)，无线功率接收机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 BDA0003035645040000121
[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nPTU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水平的功率。
图4a是根据本公开的另一示例性实施方式的无线功率传输系统的框图。
参照图4a，无线功率传输系统(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设备，基站(400)可以包括无线功率发送机(100)和系统单元(405)中的至少一者。无线功率发送机(100)可以发送感应功率或共振功率，并且可以控制发送。无线功率发送机(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机(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、多个无线功率发送机的控制以及基站(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，无线功率接收机(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，但是无线功率发送机(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。
通信和控制单元(120)可以向无线功率接收机(200)发送信息和/或从无线功率接收机(200)接收信息。通信和控制单元(120)可以包括IB通信模块和OB通信模块中的至少一个。
IB通信模块可以通过使用电磁波来发送和/或接收信息，该电磁波使用特定频率作为其中心频率。例如，通信和控制单元(120)可以通过利用初级线圈发送关于无线功率发送的工作频率的通信信息或者通过利用初级线圈接收关于工作频率的通信信息来执行带内(IB)通信。此时，通信和控制单元(120)可以通过使用诸如二进制相移键控(BPSK)或幅移键控(ASK)等这样的调制方案或诸如曼彻斯特编码或非归零级(NZR-L)编码等这样的编码方案来将信息加载在电磁波中或者可以解释由电磁波携带的信息。通过使用上述IB通信，通信和控制单元(120)可以以几kbps的数据传输速率以长达几米的距离发送和/或接收信息。
OB通信模块还可以通过通信天线执行带外通信。例如，通信和控制单元(120)可以被设置用于近场通信模块。近场通信模块的示例可以包括诸如Wi-Fi、蓝牙、蓝牙LE、ZigBee、NFC等这样的通信模块。
通信与控制单元(120)可以控制无线功率发送机(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机(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设备中。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，无线功率发送机(100)可以提供恒定级别的功率，并且无线功率接收机(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机(200)和接收并存储由无线功率接收机(200)接收到的功率并且将接收功率供应给设备的负载(455)。
无线功率接收机(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)信号进行整流，并且将整流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机(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。
尽管在图4a中未示出，但是通信和控制单元(220)还可以包括通信天线。通信天线可以通过使用除了磁场通信外的通信载体来发送和/或接收通信信号。例如，通信天线可以发送和/或接收与Wi-Fi、蓝牙、蓝牙LE、ZigBee、NFC等对应的通信信号。
通信和控制单元(220)可以向无线功率发送机(100)发送信息和/或从无线功率发送机(100)接收信息。通信和控制单元(220)可以包括IB通信模块和OB通信模块中的至少一个。
IB通信模块可以通过使用电磁波来发送和/或接收信息，该电磁波使用特定频率作为其中心频率。例如，通信和控制单元(220)可以通过将信息加载到电磁波中并且通过利用次级线圈发送信息或者通过利用次级线圈接收携带信息的电磁波来执行IB通信。此时，通信和控制单元(120)可以通过使用诸如二进制相移键控(BPSK)或幅移键控(ASK)等这样的调制方案或诸如曼彻斯特编码或非归零级(NZR-L)编码等这样的编码方案来将信息加载在电磁波中或者可以解释由电磁波携带的信息。通过使用上述IB通信，通信和控制单元(220)可以以几kbps的数据传输速率以长达几米的距离发送和/或接收信息。
OB通信模块还可以通过通信天线执行带外通信。例如，通信和控制单元(220)可以被设置用于近场通信模块。
近场通信模块的示例可以包括诸如Wi-Fi、蓝牙、蓝牙LE、ZigBee、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机(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机(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。
当通信/控制电路120和通信/控制电路220是作为OB通信模块或短距离通信模块的蓝牙或蓝牙LE时，通信/控制电路120和通信/控制电路220可以各自以如图4B中所示的通信架构来实现和操作。
图4b是例示了可以应用根据本公开的实施方式的蓝牙通信架构的示例的示图。
参照图4b，图4b的(a)示出了支持GATT的蓝牙基本速率(BR)/增强数据速率(EDR)的协议栈的示例，并且(b)示出了蓝牙低功耗(BLE)协议栈的示例。
具体地，如图4b的(a)中所示，蓝牙BR/EDR协议栈可以包括基于主机控制器接口(HCI)18的上控制栈460和下主机栈470。
主机栈(或主机模块)470是指用于将蓝牙分组发送到接收2.4Ghz蓝牙信号的无线发送/接收模块或者从该无线发送/接收模块接收蓝牙分组的硬件，并且控制器栈460连接到蓝牙模块以控制蓝牙模块并执行操作。
主机栈470可以包括BR/EDR PHY层12、BR/EDR基带层14和链路管理器层16。
BR/EDR PHY层12是发送和接收2.4GHz无线电信号的层，并且在使用高斯频移键控(GFSK)调制的情况下，BR/EDR PHY层12可以通过进行79个RF信道的跳变来发送数据。
BR/EDR基带层14用于发送数字信号，选择每秒跳变1400次的信道序列，并且针对每个信道发送长度为625μs的时隙。
链路管理器层16通过利用链路管理器协议(LMP)来控制蓝牙连接的整体操作(链路建立、控制、安全性)。
链路管理器层16可以执行以下功能。
-执行ACL/SCO逻辑传输、逻辑链路建立和控制。
-分离：它中断连接并将中断原因告知对方装置。
-执行功率控制和角色切换。
-执行安全性(认证、配对、加密)功能。
主机控制器接口层18在主机模块和控制器模块之间提供接口，使得主机向控制器提供命令和数据，并且控制器向主机提供事件和数据。
主机栈(或主机模块470)包括逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)21、属性协议22、通用属性配置文件(GATT)23、通用访问配置文件(GAP)24和BR/EDR配置文件25。
逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)21可以提供用于将数据传输到特定协议或配置文件的一个双向信道。
L2CAP 21可以对从上层蓝牙提供的各种协议、配置文件等进行复用。
蓝牙BR/EDR的L2CAP使用动态信道，支持协议服务复用器、重传、流传输模式并提供分段和重组、每信道流量控制和错误控制。
通用属性配置文件(GATT)23可以用作描述当配置服务时如何使用属性协议22的协议。例如，通用属性配置文件23可以用于指定如何将ATT属性一起分组为服务并且可以用于描述与服务关联的特征。
因此，通用属性配置文件23和属性协议(ATT)22可以使用特征来描述装置的状态和服务、特征如何彼此相关以及如何使用它们。
属性协议22和BR/EDR配置文件25使用用于交换这些数据的应用协议和蓝牙BR/EDR来定义服务(配置文件)，并且通用访问配置文件(GAP)24定义装置发现、连接性和安全级别。
如图4b的(b)中所示，蓝牙LE协议栈包括可操作以处理对定时而言重要的无线装置接口的控制器栈480和可操作以处理高级数据的主机栈490。
首先，可以使用可以包括蓝牙无线装置的通信模块(例如，可以包括诸如微处理器这样的处理装置的处理器模块)来实现控制器栈480。
主机栈490可以被实现为在处理器模块上运行的OS的一部分或被实现为OS上的包的实例。
在某些情况下，控制器栈和主机栈可以在处理器模块中的同一处理装置上运行或执行。
控制器栈480包括物理层(PHY)32、链路层34和主机控制器接口36。
物理层(PHY，无线发送/接收模块)32是发送和接收2.4GHz无线电信号并且使用高斯频移键控(GFSK)调制和包括40个RF信道的跳频方案的层。
用于发送或接收蓝牙分组的链路层34在使用3个广告信道执行广告和扫描功能之后在装置之间创建连接，并且通过37个数据信道提供交换高达257字节的数据分组的功能。
主机栈包括通用访问配置文件(GAP)45、逻辑链路控制和适配协议(L2CAP 41)、安全管理器(SM)42和属性协议(ATT)43、通用属性配置文件(GATT)44、通用访问配置文件45和LE配置文件46。然而，主机栈490不限于此，并且可以包括各种协议和配置文件。
主机栈使用L2CAP对从上层蓝牙提供的各种协议、配置文件等进行复用。
首先，逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)41可以提供用于将数据发送到特定协议或配置文件的一个双向信道。
L2CAP 41可以用于在较高层协议之间进行数据复用，分段和重新组装包以及管理多播数据发送。
在蓝牙LE中，基本上使用了三个固定信道(一个用于发信号通知CH，一个用于安全管理器并且一个用于属性协议)。另外，可以按需要使用动态信道。
此外，基本信道/增强数据率(BR/EDR)使用动态信道并且支持协议服务复用器、重传、流传输模式等。
安全管理器(SM)42是用于认证装置并提供密钥分发的协议。
属性协议(ATT)43定义用于访问服务器-客户端结构中的对方装置的数据的规则。ATT具有以下6种消息类型(请求、响应、命令、通知、指示、确认)。
①请求和响应消息：请求消息是用于从客户端装置向服务器装置请求特定信息的消息，并且响应消息是对请求消息的响应消息，该响应消息是从服务器装置向客户端装置发送的消息。
②命令消息：它是从客户端装置发送到服务器装置以便指示特定操作的命令的消息。服务器装置不向客户端装置发送针对命令消息的响应。
③通知消息：它是从服务器装置发送到客户端装置以便通知事件等的消息。客户端装置不向服务器装置发送针对通知消息的确认消息。
④指示和确认消息：它是从服务器装置发送到客户端装置以便通知事件等的消息。与通知消息不同，客户端装置将关于指示消息的确认消息发送到服务器装置。
在本公开中，当使用属性协议(ATT)43的GATT配置文件请求长数据时，发送关于数据长度的值，以使客户端能够清楚地知道数据长度，并且可以通过使用通用唯一标识符(UUID)从服务器接收特性值。
通用访问配置文件(GAP)45是针对蓝牙LE技术新实现的层，用于选择蓝牙LED装置之间的通信的角色并且控制如何发生多配置文件操作。
另外，通用访问配置文件(GAP)45主要被用于装置发现、连接生成和安全过程部分，定义用于向用户提供信息的方案，并且如下地定义属性的类型。
①服务：它通过与数据相关的行为的组合来定义装置的基本操作
②包括：它定义了服务之间的关系
③特性：它是服务器中使用的数据值
④行为：它是可以由UUID(值类型)定义的计算机读取的格式。
包括取决于GATT的配置文件的LE配置文件46主要被应用于蓝牙LE装置。LE配置文件46可以包括例如电池、时间、FindMe、接近度、时间、对象递送服务等，并且基于GATT的配置文件的细节如下。
①电池：电池信息交换方法
②时间：时间信息交换方法
③FindMe：根据距离提供警报服务
④接近度：电池信息交换方法
⑤时间：时间信息交换方法
通用属性配置文件(GATT)44可以用作描述当配置服务时如何使用属性协议(ATT)43的协议。例如，GATT 44可以用于定义如何将ATT属性一起分组为服务并且用于描述与服务关联的特征。
因此，GATT 44和ATT 43可以使用特征以便描述装置的状态和服务并且描述特征如何被相关和使用。
下文中，将简要描述蓝牙低功耗(BLE)技术的过程。
BLE过程可以被分类为装置过滤过程、广告过程、扫描过程、发现过程和连接过程。
装置过滤过程
装置过滤过程是用于减少控制器栈中的针对请求、指示、通知等执行响应的装置的数目的方法。
当从所有装置都接收到请求时，不必对其进行响应，因此，控制器栈可以执行控制，以减少所发送请求的数目来减少功耗。
广告装置或扫描装置可以执行装置过滤过程，以限制用于接收广告分组、扫描请求或连接请求的装置。
这里，广告装置是指发送广告事件的装置，即，执行广告的装置，也被称为广告者。
扫描装置是指执行扫描的装置，即，发送扫描请求的装置。
在BLE中，在扫描装置从广告装置接收到一些广告分组的情况下，扫描装置应该将扫描请求发送到广告装置。
然而，在使用装置过滤过程因此不需要扫描请求发送的情况下，扫描装置可以忽略从广告装置发送的广告分组。
即使在连接请求处理中，也可以使用装置过滤过程。在连接请求处理中使用装置过滤的情况下，通过忽略连接请求，不必发送针对连接请求的响应。
广告过程
广告装置执行广告过程，以对区域内的装置执行不定向广播。
这里，不定向广播是针对所有装置的广播，而非针对特定装置的广播，并且所有装置都可以扫描广告，以进行补充信息请求或连接请求。
相反，定向广告可以通过仅扫描针对被指定为接收装置的装置的广告来进行补充信息请求或连接请求。
广告过程被用于与附近的启动装置建立蓝牙连接。
或者，广告过程可以被用于向在广播信道中执行侦听的扫描装置提供用户数据的定期广播。
在广告过程中，所有广告(或广告事件)都是通过广告物理信道广播的。
广告装置可以从执行侦听的侦听装置接收扫描请求，以从广告装置获得附加的用户数据。广告装置通过与其中已经接收到扫描请求的广告物理信道相同的广告物理信道向已经发送扫描请求的装置发送针对扫描请求的响应。
作为广告分组的一部分发送的广播用户数据是动态数据，而扫描响应数据通常是静态数据。
广告装置可以在广告(广播)物理信道上从发起装置接收连接请求。如果广告装置已经使用了可连接广告事件并且尚未根据装置过滤过程过滤发起装置，则发起装置可以停止广告并进入连接模式。广告装置可以在连接模式之后开始广告。
扫描过程
执行扫描的装置即扫描装置执行扫描过程，以使用广告物理信道侦听来自广告装置的用户数据的不定向广播。
扫描装置通过广告物理信道将扫描请求发送到广告装置，以便从广告装置请求附加数据。广告装置通过包括已经由扫描装置通过广告物理信道请求的附加用户数据来发送作为针对扫描请求的响应的扫描响应。
在连接到BLE微微网中的其他BLE装置的同时，可以使用扫描过程。
如果扫描装置处于扫描装置可以接收广播事件并发起连接请求的发起方模式，则扫描装置可以通过广告物理信道将连接请求发送到广告装置，以开始与广告装置的蓝牙连接。
当扫描装置向广告装置发送连接请求时，扫描装置停止针对附加广播的发起方模式扫描并进入连接模式。
发现过程
可用于蓝牙通信的装置(下文中，被称为“蓝牙装置”)执行广告过程和扫描过程，以便发现位于附近的装置或者以便被给定区域内的其他装置发现。
发现过程是非对称执行的。旨在发现附近其他装置的蓝牙装置被称为发现装置，并且侦听对可以被扫描的广告事件进行广告的发现装置。可以被其他装置发现并且可供使用的蓝牙装置被称为可发现装置，并且积极广播广告事件，使得其他装置可以通过广告(广播)物理信道对其进行扫描。
发现装置和可发现装置二者可能已经与微微网中的其他蓝牙装置连接。
连接过程
连接过程是非对称的，并且要求在特定的蓝牙装置正执行广告过程时，另一蓝牙装置应该执行扫描过程。
即，可以以广告过程为目的，结果，只有一个装置可以响应广告。在从广告装置接收到可连接广告事件之后，可以通过广告(广播)物理信道将连接请求发送到广告装置，以发起连接。
下文中，将简要描述BLE技术中的操作状态，即，广告状态、扫描状态、发起状态和连接状态。
广告状态
链路层(LL)根据来自主机(栈)的指令而进入广告状态。在LL处于广告状态的情况下，LL在广告事件中发送广告分组数据单元(PDU)。
广告事件中的每一个包括至少一个广告PDU，并且通过使用中的广告信道索引来发送广告PDU。在通过使用中的广告信道索引发送广告PDU之后，可以终止广告事件，或者在广告装置可能需要确保用于执行其他功能的空间的情况下，可以提前终止广告事件。
扫描状态
LL根据来自主机(栈)的指令而进入扫描状态。在扫描状态下，LL侦听广告信道索引。
扫描状态包括两种类型：被动扫描和主动扫描。扫描类型中的每一种都由主机确定。
没有定义执行扫描的时间或广告信道索引。
在扫描状态期间，LL在扫描窗口持续时间内侦听广告信道索引。扫描间隔被定义为两个连续扫描窗口的起点之间的间隔。
当调度时没有冲突时，LL应该侦听，以便按主机的指示完成扫描窗口的所有扫描间隔。在每个扫描窗口中，LL应该扫描其他广告信道索引。LL使用每个可用的广告信道索引。
在被动扫描中，LL仅接收分组，不能发送任何分组。
在主动扫描中，LL执行侦听，以便依赖于用广告PDU类型向广告装置请求广告PDU和广告装置相关补充信息。
发起状态
LL根据来自主机(栈)的指令而进入发起状态。
当LL处于发起状态时，LL对广告信道索引执行侦听。
在发起状态期间，LL在扫描窗口间隔期间侦听广告信道索引。
连接状态
当装置执行连接状态时，即，当发起装置向广告装置发送CONNECT_REQ PDU时或者当广告装置从发起装置接收CONNECT_REQ PDU时，LL进入连接状态。
认为在LL进入连接状态之后产生连接。然而，不必考虑应该在LL进入连接状态的时间点建立连接。新生成的连接与已经建立的连接之间的唯一区别是LL连接监视超时值。
当连接两个装置时，这两个装置扮演不同的角色。
用作主装置的LL被称为主装置，而用作从装置的LL被称为从装置。主装置调节连接事件的时定时，并且连接事件是指主装置与从装置同步的时间点。
下文中，将简要描述在蓝牙接口中定义的分组。BLE装置使用如下定义的分组。
分组格式
LL仅具有用于广告信道分组和数据信道分组二者的一种分组格式。
每个分组都包括前导码、访问地址、PDU和CRC这四个字段。
当在广告物理信道中发送一个分组时，PDU可以是广告信道PDU，而当在数据物理信道中发送一个分组时，PDU可以是数据信道PDU。
广告信道PDU
广告信道PDU具有16位的报头和具有各种大小的有效载荷。
报头中所包括的广告信道PDU的PDU类型字段指示在下表3中所定义的PDU类型。
[表3]
PDU类型 分组名称
0000 ADV_IND
0001 ADV_DIRECT_IND
0010 ADV_NONCONN_IND
0011 SCAN_REQ
0100 SCAN_RSP
0101 CONNECT_REQ
0110 ADV_SCAN_IND
0111-1111 保留
广告PDU
以下广告信道PDU类型被称为广告PDU并且被用在特定事件中。
ADV_IND：可连接的不定向广告事件
ADV_DIRECT_IND：可连接的定向广告事件
ADV_NONCONN_IND：不可连接的不定向广告事件
ADV_SCAN_IND：可扫描的不定向广告事件
PDU在广告状态下被从LL发送，并且在扫描状态下或在发起状态下由LL接收。
扫描PDU
以下广告信道PDU类型被称为扫描PDU并且在下文中描述的状态下使用。
SCAN_REQ：在扫描状态下由LL发送并在广告状态下由LL接收。
SCAN_RSP：在广告状态下由LL发送并且在扫描状态下由LL接收。
发起PDU
以下广告信道PDU类型被称为发起PDU。
CONNECT_REQ：在发起状态下由LL发送并且在广告状态下由LL接收。
数据信道PDU
数据信道PDU可以包括具有16位报头的消息完整性检查(MIC)字段和具有各种大小的有效载荷。
以上讨论的BLE技术中的过程、状态和分组格式可以被应用于执行本公开中提出的方法。
参照图4a，负载(455)可以对应于电池。电池可以通过使用正从功率拾取单元(210)输出的功率来储存能量。此外，不需要强制性地将电池包括在移动装置(450)中。例如，电池可以被设置为可拆卸的外部特征。又如，无线功率接收机可以包括可以执行电子装置的各种功能的操作装置而非电池。
如图中所示，尽管移动装置(450)被例示为被包括在无线功率接收机(200)中并且基站(400)被例示为被包括在无线功率发送机(100)中，但是在更广泛的含义中，无线功率接收机(200)可以被识别为(或视为)移动装置(450)，并且无线功率发送机(100)可以被识别为(或视为)基站(400)。
当通信/控制电路120和通信/控制电路220除了IB通信模块之外还包括蓝牙或蓝牙LE作为OB通信模块或短距离通信模块时，包括通信/控制电路120的无线功率发送机100和包括通信/控制电路220的无线功率接收机200可以用如图4C中所示的简化框图来表示。
图4c是例示了根据示例的使用BLE通信的无线功率传输系统的框图。
参照图4c，无线功率发送机100包括功率转换电路110和通信/控制电路120。通信/控制电路120包括带内通信模块121和BLE通信模块122。
此外，无线功率接收机200包括功率拾取电路210以及通信/控制电路220。通信/控制电路220包括带内通信模块221和BLE通信模块222。
在一方面，BLE通信模块122和222执行根据图4B的架构和操作。例如，BLE通信模块122和222可以被用于在无线功率发送机100和无线功率接收机200之间建立连接，并且交换无线功率传输必需的控制信息和分组。
在另一方面，通信/控制电路120可以被配置为操作用于无线充电的配置文件。这里，用于无线充电的配置文件可以是使用BLE传输的GATT。
同时，如图4d所示，通信/控制电路120和220分别仅包括带内通信模块121和221，并且BLE通信模块122和222可以被设置成与通信/控制电路120和220分离。
下文中，线圈或线圈单元包括线圈和至少一个与线圈接近的装置，并且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变图。
参照图5，根据本公开的示例性实施方式的从无线功率发送机到无线功率接收机的功率传输(或传输)可以被大体上划分为选择阶段(510)、乒(ping)阶段(520)、识别和配置阶段(530)、协商阶段(540)、校准阶段(550)、功率传输阶段(560)和重新协商阶段(570)。
如果在发起功率传输时或者在保持功率传输的同时检测到特定错误或特定事件，则选择阶段(510)可以包括移位阶段(或步骤)-附图标记S502、S504、S508、S510和S512。这里，将在以下描述中指定特定错误或特定事件。另外，在选择阶段(510)期间，无线功率发送机可以监视在界面表面上是否存在物体。如果无线功率发送机检测到物体被放置在界面表面上，则处理步骤可以转移到乒阶段(520)。在选择阶段(510)期间，无线功率发送机可以发送具有与极短持续时间对应的功率信号(或脉冲)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在界面表面的有效区域内是否存在物体。
在选择阶段(510)中感测到(或检测到)物体的情况下，无线功率发送机可以测量无线功率谐振电路(例如，功率传输线圈和/或谐振电容器)的品质因子。根据本公开的示例性实施方式，在选择阶段(510)期间，无线功率发送机可以测量品质因子，以便连同无线功率接收机一起确定在充电区域中是否存在异物。在设置在无线功率发送机中的线圈中，电感和/或串联电阻的分量可能由于环境的变化而减小，并且由于这种减小，品质因子的值也可能减小。为了通过使用所测得的品质因子值来确定异物存在与否，无线功率发送机可以从无线功率接收机接收参考品质因子值，该参考品质因子值是在充电区域内没有放置异物的状态下预先测得的。无线功率发送机可以通过将所测得的品质因子值与在协商阶段(540)期间接收的参考品质因子值进行比较来确定异物存在与否。然而，在具有低参考品质因子值的无线功率接收机的情况下--例如无线功率接收机可能根据其类型、目的、特性等而具有低参考品质因子值--在存在异物的情况下，由于参考品质因子值和所测得的品质因子值之间的差值小(或不大)，因此可能存在的问题是，不能容易地确定异物的存在。因此，在这种情况下，应该进一步考虑其它确定因素，或者应该通过使用另一种方法来确定异物存在与否。
根据本公开的另一示例性实施方式，在选择阶段(510)中感测到(或检测到)物体的情况下，为了连同无线功率接收机一起确定在充电区域中是否存在异物，无线功率发送机可以测量特定频率区域(例如，工作频率区域)内的品质因子值。在设置在无线功率发送机中的线圈中，由于环境的变化，电感和/或串联电阻的分量可能减小，并且由于这种减小，无线功率发送机的线圈的谐振频率可能改变(或偏移)。更具体地，与在操作频带内测得最大品质因子值的频率对应的品质因子峰值频率可能移动(或偏移)。
在乒阶段(520)中，如果无线功率发送机检测到对象的存在，则发送机激活(或唤醒)接收机并发送用于识别检测到的对象是否对应于无线功率接收机的数字乒。在乒阶段(520)期间，如果无线功率发送机未能从接收机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，如果无线功率发送机从接收机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，则无线功率发送机可以转移到用于识别接收机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，如果无线功率发送机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机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约(即，没有功率传输合约)，则无线功率发送机可以转移到选择阶段(510)。
无线功率发送机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(或验证)是否需要进入协商阶段(540)。基于验证结果，在需要协商的情况下，无线功率发送机进入协商阶段(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，无线功率发送机可以立即进入功率传输阶段(560)。
在协商阶段(540)中，无线功率发送机可以接收包括参考品质因子值的异物检测(FOD)状态分组。或者，无线功率发送机可以接收包括参考峰值频率值的FOD状态分组。替代地，无线功率发送机可以接收包括参考品质因子值和参考峰值频率值的状态分组。此时，无线功率发送机可以基于参考品质因子值来确定用于FO检测的品质因子阈值。无线功率发送机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。
无线功率发送机可以通过使用所确定的用于FO检测的品质因子阈值和当前测量出的品质因子值(即，在乒阶段之前测量出的品质因子值)来检测FO在充电区域的存在与否，然后，无线功率发送机可以根据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。
无线功率发送机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，无线功率发送机可以根据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，无线功率发送机可以返回选择阶段(510)。相反，在没有检测到FO的情况下，无线功率发送机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，无线功率发送机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，无线功率发送机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机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，在无线功率发送机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机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约(即，违反功率传输合约)的情况下，或者在充电完成的情况下，无线功率发送机可以转移到选择阶段(510)。
另外，在功率传输阶段(560)中，在无线功率发送机需要根据无线功率发送机中的状态变化重新配置功率传输合约的情况下，无线功率发送机可以转移到再协商阶段(570)。此时，如果再协商成功完成，则无线功率发送机可以返回到功率传输阶段(560)。
在该实施方式中，校准步骤550和功率传输阶段560被划分成单独的步骤，但是校准步骤550可以被集成到功率传输阶段560中。在这种情况下，可以在功率传输阶段560中执行校准步骤550中的操作。
可以基于无线功率发送机和接收机的状态和特性信息来配置上述功率传输合同。例如，无线功率发送机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机的最大数目的信息等。另外，接收机状态信息可以包括有关所需要的功率的信息等。
图6示出了根据本公开的示例性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，无线功率发送机(100)和无线功率接收机(200)可以控制所传输的功率的量(或大小)。无线功率发送机和无线功率接收机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机的输出端提供的电压和电流的组合。
更具体地，无线功率接收机选择期望的控制点、期望的输出电流/电压、移动设备的特定位置处的温度等，并且附加地确定接收机当前正在工作的实际控制点。无线功率接收机通过使用期望控制点和实际控制点来计算控制误差值，然后无线功率接收机可以向无线功率发送机发送计算出的控制误差值作为控制误差分组。
另外，无线功率发送机可以使用接收到的控制误差分组来配置/控制新的操作点--幅度、频率和占空度，以控制功率传输。然后，控制误差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，在无线功率接收机尝试减小无线功率发送机的电流时，无线功率接收机可以通过将控制误差值设置为负数来发送控制误差分组。并且，在无线功率接收机想要增大无线功率发送机的电流的情况下，无线功率接收机通过将控制误差值设置为正数来发送控制误差分组。在感应模式期间，通过如上所述地向无线功率发送机发送控制误差分组，无线功率接收机可以控制功率传输。
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设备。在共振模式中，一个无线功率发送机应该能够同时服务多个无线功率接收机。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机建立的通信控制的，所以可能难以控制另外的无线功率接收机的功率传输。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机通常传输(或发送)基本功率并且使无线功率接收机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是根据本公开的另一示例性实施方式的无线功率发送机的框图。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机和无线功率接收机之间代执行多对一(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，无线功率发送机(700)可以包括覆盖线圈组件的盖体(720)、向功率发送机(740)供应功率的功率适配器(730)、发送无线功率的功率发送机(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机(700)的另一用户接口(750)。
功率发送机(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。在多线圈功率发送机(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)的无线功率发送机(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机的通信。功率接收机执行负载调制，以传送对应于功率发送机的信息和请求。因此，功率发送机(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机发送的数据。
另外，功率发送机(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)可以控制功率发送机(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/设备/芯片集被提供，或者可以统一作为一个单元/设备/芯片集被提供。
图8示出了根据本公开的另一示例性实施方式的无线功率接收机。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，无线功率接收机(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机(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机(800)的另一用户接口(820)。
功率接收机(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机的反射阻抗。
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)的无线功率接收机(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机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，以向功率发送机传送请求和其他信息。
为此，功率接收机(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/计算功率接收机(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机的反射阻抗和/或调节功率发送机的操作点的请求，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设备/芯片集被提供，或者统一作为一个设备/芯片集被提供。
图9示出了根据本公开的示例性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机(200)向无线功率发送机(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机和无线功率接收机之间的长数据分组(例如，附加所有者信息分组)的通信，或者在无线功率发送机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是根据本公开的示例性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、起始位、响应字段、类型字段、信息字段以及奇偶位。在图10中，起始位被示出为ZERO(零)。
更具体地，前导码由连续位构成，所有这些位可被设置为0。换言之，前导码可以与用于匹配同步模式的时长的位相对应。
构成前导码的位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位，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位。
起始位可以对应于跟在前导码后面的位，并且起始位可以指示ZERO。ZERO可以对应于指示同步模式的类型的位。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。
奇偶位对应于同步模式的最后一位，并且奇偶位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)的位数有关的信息。例如，在构成同步模式的数据字段的位数对应于偶数的情况下，奇偶位可以被设置为1，否则(即，在位数对应于奇数的情况下)，奇偶位可以被设置为0。
响应字段可以包括无线功率发送机用于其在同步模式之前的时隙中与无线功率接收机的通信的响应信息。例如，在没有检测到无线功率发送机和无线功率接收机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机和无线功率接收机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机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机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机接收到的信息。更具体地，在无线功率发送机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，在无线功率发送机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机的时隙的情况下，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机临时使用的情况下，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机自由使用的时隙的情况下，信息字段被赋予值‘10’。
图11示出了根据本公开的示例性实施方式的处于共享模式的无线功率发送机和无线功率接收机的操作状态。
参考图11，以共享模式操作的无线功率接收机可以在选择阶段(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，根据本公开的示例性实施方式的无线功率发送机可以发送无线功率信号，以检测无线功率接收机。更具体地，使用无线功率信号检测无线功率接收机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机可以进入选择阶段(1100)。如上所述，进入选择阶段(1100)的无线功率接收机可以检测无线功率信号中的FSK信号的存在与否。
换言之，无线功率接收机可以根据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，无线功率接收机可以以共享模式操作，否则无线功率接收机可以以排他模式操作。
在无线功率接收机以共享模式操作的情况下，无线功率接收机可以进入引入阶段(1110)。在引入阶段(1110)中，无线功率接收机可以向无线功率发送机发送控制信息(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，无线功率接收机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，无线功率接收机选择自由时隙并发送初始CI分组。如果无线功率发送机发送ACK作为对于相应CI分组的响应，则无线功率发送机进入配置阶段。如果无线功率发送机发送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机正在通过配置和协商阶段执行通信。在这种情况下，无线功率接收机重新尝试执行对于自由时隙的请求。
如果无线功率接收机接收到ACK作为对于CI分组的响应，则无线功率接收机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，无线功率接收机通过相应时隙发送CI分组。
如果无线功率发送机授权无线功率接收机进入配置阶段，则无线功率发送机提供专供无线功率接收机使用的锁定时隙系列。这可以确保无线功率接收机在没有任何冲突的情况下继续进行到配置阶段。
无线功率接收机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，无线功率接收机进入协商阶段。在协商状态期间，无线功率发送机继续提供专供无线功率接收机使用的锁定时隙。这可以确保无线功率接收机在没有任何冲突的情况下继续进行到协商阶段。
无线功率接收机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，无线功率接收机进入功率传输阶段，无线功率发送机停止提供锁定时隙。
在功率传输阶段，无线功率接收机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。无线功率接收机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。无线功率接收机可以通过调节器电路来自调节无线功率接收机的反射阻抗。换言之，无线功率接收机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)由于无线功率发送机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。
无线功率传输系统可以包括应用层的消息交换功能以支持各种到应用领域的扩展。基于所述功能，可在无线功率发送装置与无线功率接收装置之间发送和接收装置的认证相关信息或应用层的其它信息。为了在无线功率发送装置与无线功率接收装置之间交换较高层消息，需要用于数据传输的单独分层体系结构，且需要用于所述分层体系结构的高效管理和操作方法。
图12示出了根据示例的在无线功率发送机和接收机之间的应用级数据流。
参照图12，数据流可以包括辅助数据控制(ADC)数据分组和/或辅助数据传输(ADT)数据分组。
ADC数据分组被用于打开数据流。ADC数据分组可以指示流中所包括的消息的类型和数据字节的数目。此外，ADT数据分组是包括实际消息的数据的序列。ADC/结束数据分组被用于指示流的结束。例如，数据传输流中的最大数据字节数目可以被限制于2047。
ACK或NACK被用于指示是否正常接收ADC数据分组和ADT数据分组。诸如控制误差分组(CE)或DSR这样的无线充电所必需的控制信息可以在ADC数据分组的发送定时和ADT数据分组的发送定时之间发送。
使用该数据流结构，可以在无线功率发送机和无线功率接收机之间发送和接收认证相关信息或其他应用级信息。
图13示出用于在无线功率发送装置与无线功率接收装置之间传输数据流的分层体系结构。
参照图13，在数据流发起者和数据流响应者之间交换数据流。无线功率发送装置和无线功率接收装置都可以成为数据流发起者或数据流响应者。例如，在数据流发起者是无线功率接收装置的情况下，数据流响应者是无线功率发送装置，在数据流发起者是无线功率发送装置的情况下，数据流响应者是无线功率接收装置。
数据流发起者在应用层级别生成消息(例如，认证相关消息)并将其存储在由应用层管理的缓冲器中。此外，数据流发起者将存储在缓冲器中的消息从应用层提交到传输层。数据流发起者将消息存储在由传输层管理的本地缓冲器中。传输层的本地缓冲器的大小可以是例如至少67字节。
数据流发起者使用传输层的数据传输流通过无线信道将消息发送到数据流响应者。此时，消息被分割成多个分组来发送，这可以称为数据传输流。在数据分组的传输过程期间发生错误的情况下，数据流发起者可以重传发生错误的分组，并且在这种情况下，数据流发起者的传输层可以针对应用层执行消息传输的成功或失败的反馈。
数据流发起者通过无线信道接收数据传输流。接收到的数据传输流在数据流发起者的处理的逆处理中被解调和解码。例如，数据流响应者将数据传输流存储在由传输层管理的本地缓冲器中并将其合并，然后将其转发到应用层。应用层将传送的消息存储在缓冲器中。
数据流的控制
如上所述，无线功率发送设备和无线功率接收设备可以在功率传输阶段期间交换数据流。例如，无线功率发送设备和无线功率接收设备中的每一个可以打开一个数据流。具体地，当一方打开传出数据流时，它可以拒绝打开传入数据流直到数据流的传输完成。这容易实现。
无线功率接收设备作为主设备操作，并且可以通过不响应用于打开无线功率发送设备的数据流的请求来拒绝无线功率发送设备打开新的数据流。相反，因为无线功率接收设备是主设备，所以无线功率发送设备不能拒绝打开数据流。也就是说，即使无线功率发送设备没有响应，无线功率接收设备也会继续发送数据流。这导致系统性能降低，因为它阻碍了已经打开和发送的数据流的传输。因此，需要一种能够有效交换数据流的协议。
因此，本实施方式公开了一种被配置为同时或选择性地打开或处理传出数据流和传入数据流的无线功率发送设备和无线功率接收设备。被配置为同时打开或处理传出数据流和传入数据流的无线功率发送设备和无线功率接收设备二者之间发送或接收多个数据流。
在下文中，多个数据流可以指同时的数据流和传入数据流。或者，多个数据流可以指全双工数据流。
例如，无线功率发送设备可一次支持单个数据流或可支持同时(或多个传出/传入)数据流。此外，无线功率发送设备可以向无线功率接收设备发送指示其支持单个数据流还是支持同时数据流的双工数据流信息。双工数据流信息可被包括在无线功率发送设备的能力分组中，且其名称可称为数据流(DS)比特或全双工比特或简称为双工比特。
如果无线功率发送设备支持单个数据流，则其向无线功率接收设备发送指示其支持单个数据流的双工数据流信息，一次打开单个(传出或传入)数据流，并且当单个数据流的传输终止时打开新的(传出或传入)数据流。
如果无线功率发送设备支持同时数据流，则其向无线功率接收设备发送指示其支持同时数据流的双工数据流信息。此外，无线功率发送设备确定无线功率接收设备是否支持同时数据流。如果无线功率接收设备支持同时数据流，则无线功率发送设备可打开同时(传出和传入)数据流。相反，如果即使无线功率发送设备支持同时数据流、无线功率接收设备也支持单个数据流，则无线功率发送设备一次打开单个(传出或传入)数据流，并且当单个数据流的传输终止时打开新的(传出或传入)数据流。
对于另一示例，无线功率接收设备可一次支持单个数据流或可支持同时(或多个传出/传入)数据流。此外，无线功率接收设备可将指示其支持单个数据流还是支持同时数据流的双工数据流信息发送到无线功率接收设备。双工数据流信息可被包括在无线功率发送设备的能力分组中，且其名称可称为数据流(DS)比特或简称为双工比特。
如果无线功率接收设备支持单个数据流，则其向无线功率发送设备发送指示其支持单个数据流的双工数据流信息，一次打开单个(传出或传入)数据流，并且当单个数据流的传输终止时打开新的(传出或传入)数据流。
如果无线功率接收设备支持同时数据流，则其向无线功率发送设备发送指示其支持同时数据流的双工数据流信息。此外，无线功率接收设备确定无线功率发送设备是否支持同时数据流。如果无线功率发送设备支持同时数据流，则无线功率接收设备可打开同时(传出和传入)数据流。相反，即使无线功率接收设备支持同时数据流，如果无线功率发送设备支持单个数据流，则无线功率接收设备也一次打开单个(传出或传入)数据流，并且当单个数据流的传输终止时打开新的(传出或传入)数据流。
图14是示出根据示例的传输数据流的方法的流程图。
参照图14，无线功率接收设备向无线功率发送设备发送包括双工数据流(DS)信息的配置分组(S1400)。双工数据流信息可以是指示无线功率接收设备支持还是不支持同时数据流(或支持单个数据流)的1比特的信息。例如，当双工数据流信息是1时，其指示无线功率接收设备支持同时数据流。当双工数据流信息为0时，其指示无线功率接收设备不支持同时数据流。通过在如上所述的配置分组中使用一个比特，无线功率接收设备可指示是否存在能够同时处理两个数据流(或同时数据流)的功能。
图15是根据示例的包括双工数据流信息的配置分组。
参照图15，配置分组可包括接收功率缩放因子字段、保留字段、与个人功率控制信息相关的Prop字段、关于是否支持认证发起者功能的AI字段、关于是否支持认证响应者功能的AR字段、支持带外通信的OB字段、计数字段、窗口大小字段、窗口偏移字段、表示是否支持扩展协议的Neg字段、指示FSK调制的极性的Pol字段、指示FSK调制的深度的Depth字段以及双工数据流(DS)字段中的至少一个。。
返回参考图14，无线功率发送设备向无线功率接收设备发送包括双工数据流信息的能力分组(S1405)。双工数据流信息是指示无线功率传输设备支持还是不支持同时数据流(或支持单个数据流)的信息。例如，当双工数据流信息是1时，其指示无线功率发送设备支持同时数据流。当双工数据流信息为0时，其指示无线功率发送设备不支持同时数据流。通过如上所述在能力分组中使用一个比特，无线功率发送设备可指示是否存在能够同时处理两个数据流(或同时数据流)的功能。
图16是根据示例的包括双工数据流信息的能力分组。
参照图16，能力分组可包括功率等级字段、最大可协商保证功率字段、保留字段、潜在功率字段、关于是否支持认证发起者功能的AI字段、关于是否支持认证响应者功能的AR字段、指示是否支持带外通信的OB字段、双工数据流(DS)字段、WPID字段和NRS字段中的至少一个。
返回参考图14，通过无线功率发送设备和无线功率接收设备交换数据流的操作可以是(A)或(B)中的任何一个。根据本实施方式，一方接收另一方的双工数据流信息，检查另一方是否支持同时数据流，如果另一方不支持同时数据流则仅打开一个数据流，并且当数据流的传输终止时打开新的数据流。
首先，(A)包括由一方将数据流发送到另一方的操作。例如，无线功率接收设备可将数据流发送到无线功率发送设备(S1410)，或者无线功率发送设备可将数据流发送到无线功率接收设备。
(A)是无线功率发送设备和无线功率接收设备中的至少一个支持单个数据流的情况。
如果无线功率发送设备的双工数据流信息和无线功率接收设备的双工数据流信息二者都指示无线功率发送设备和无线功率接收设备支持单个数据流，或者如果无线功率发送设备的双工数据流信息指示无线功率发送设备支持单个数据流并且无线功率接收设备的双工数据流信息指示无线功率接收设备支持同时数据流，或者如果无线功率发送设备的双工数据流信息指示无线功率发送设备支持同时数据流并且无线功率接收设备的双工数据流信息指示无线功率接收设备支持单个数据流，则一方针对另一方一次打开单个(传出或传入)数据流，并且当单个数据流的传输终止时打开新的(传出或传入)数据流。
(B)是无线功率发送设备和无线功率接收设备二者都支持同时数据流的情况。在这种情况下，一方针对另一方打开(传出或传入)数据流(S1415)，并且可以在单个数据流的传输终止之前打开新的(传出或传入)数据流(S1420)。
图14的实施方式中的无线功率发送设备对应于图1至图11中公开的无线功率发送设备或无线功率发送机或功率发送单元。因此，通过图1至图11中的无线功率发送设备的元件中的一个或两个或更多个的组合来实现本实施方式中的无线功率发送设备的操作。例如，在本实施方式中发送无线功率的操作可以由功率转换电路110执行。此外，在本实施方式中，接收配置分组的操作、生成和发送能力分组的操作、打开、发送或接收数据流的操作等可以由通信/控制电路120执行。
此外，图14的实施方式中的无线功率接收设备对应于图1至图11中公开的无线功率接收设备或无线功率接收机或功率接收单元。因此，通过图1至图11中的无线功率接收设备的元件中的一个或两个或更多个的组合来实现本实施方式中的无线功率接收设备的操作。例如，本实施方式中的接收无线功率的操作可由功率拾取电路210执行。此外，在本实施方式中，生成和发送配置分组的操作、接收能力分组的操作、打开、发送或接收数据流的操作等可以由通信/控制电路220执行。
计算功率损耗的定时的同步
图17示出根据示例的无线功率接收设备计算接收功率的定时。
参照图17，无线功率接收设备在接收功率分组的发送周期(T_received)间隔发送指示从无线功率发送设备接收到的功率的接收功率(RP或RP8)分组。在这种情况下，基于在从下一个接收功率周期到达之前的定时起的窗口(t_window)期间计算的接收功率来生成接收功率分组。即，无线功率接收设备计算在窗口(t_window)期间从无线功率发送设备接收的功率，基于相应的值生成接收功率分组，并且在从窗口(t_window)结束的定时起的偏移量(t_offset)之后的定时(或下一个接收功率周期到达的定时)将生成的接收功率分组发送到无线功率发送设备。在这种情况下，窗口(t_window)可以被定义为其中在无线功率发送设备和无线功率接收设备之间不发生带内通信的静默时段。
此外，在无线功率接收设备计算接收功率的窗口(t_window)期间，无线功率发送设备计算或估计发送到无线功率接收设备的功率(Pt)。此外，无线功率发送设备基于接收功率(Pr)和基于接收功率分组的发送功率(Pt)之间的差来计算功率损耗，并基于功率损耗执行异物检测(FOD)。
图18示出根据示例的无线功率发送设备计算发送功率的定时。
参照图18，无线功率发送设备不能准确地知道无线功率接收设备计算接收功率的窗口(t_window)的开始定时。其原因在于，在无线功率发送设备和无线功率接收设备之间不执行与窗口的开始定时相关的同步。如上所述，如果无线功率发送设备计算发送功率的定时和无线功率接收设备计算接收功率的定时不相同，则存在难以计算准确的功率损耗的问题。因此，无线功率发送设备在以给定间隔(t_slide)滑动窗口(t_window)的同时继续计算发送功率。此外，无线功率发送设备使用在比从无线功率接收设备接收接收功率分组(RP或RP8)的定时早偏移量(t_offset)的定时处计算的发送功率(Pt)来计算功率损耗。
然而，由于接收功率分组的发送周期(t_received)不被固定为最大4050ms(在充电5W或小于5W时)或2050ms(在充电5W或更多时)的值并且是可变的，所以无线功率发送设备不能预先知道接收功率分组被接收的定时，也不能预先知道窗口(t_window)区间。例如，如果接收功率分组的发送周期(t_received)变化，则无线功率发送设备不能知道无线功率接收设备计算接收功率的窗口(t_window)区间。这使得无线功率发送设备计算发送功率的定时与无线功率接收设备计算接收功率的定时的匹配更加困难。
此外，无线功率发送设备必须以滑动方式在每个给定间隔计算发送功率。这导致无线功率发送设备的处理资源的浪费。
因此，需要一种使计算无线功率发送设备和接收设备之间的功率损耗的定时同步的方法。在下文中，公开了一种使计算无线功率发送设备和接收设备之间的功率损耗的定时同步的方法。
图19示出了根据示例的操作定时分组的方法。
参照图19，在发送接收功率分组之前，无线功率接收设备向无线功率发送设备发送指示窗口开始(t_window)的定时分组1900。定时分组1900是向无线功率发送设备通知窗口(t_window)的开始的分组，并且将与无线功率接收设备计算接收功率的区间和无线功率发送设备计算发送功率的区间相匹配。即，无线功率发送设备和无线功率接收设备可以使用定时分组1900作为起点在同一窗口(t_window)区间期间执行功率计算。
定时分组1900可以称为RP分组(TRP分组)的定时。定时分组1900可以只配置有报头信息而没有单独的有效载荷或数据。即，功率估计定时的同步可以通过具有最小大小的定时分组1900来实现。在这种情况下，报头的值可以是例如0x00。
定时分组1900与窗口(t_window)的开始定时之间的关系的示例可以是：窗口(t_window)的开始定时位于从发送定时分组1900的定时起经过了预定的给定时间(t_predetermined)的定时处。在这种情况下，无线功率发送设备在从接收到定时分组1900的定时起经过了预定的给定时间(t_predetermined)的定时处的窗口(t_window)期间计算或估计发送功率。此外，无线功率接收设备在从发送定时分组1900的定时起经过了预定的给定时间(t_predetermined)的定时处的窗口(t_window)期间计算接收功率。
定时分组1900与窗口(t_window)的开始定时之间的关系的另一示例可以是：窗口(t_window)的开始定时在发送定时分组1900的定时处。在这种情况下，无线功率发送设备在从接收到定时分组1900的定时起的窗口(t_window)期间计算或估计发送功率。此外，无线功率接收设备在从发送定时分组1900的定时起的窗口(t_window)期间计算接收功率。
图20示出了根据示例的定时分组。
参考图20，定时分组可以被定义为例如8比特，并且用于标识定时分组的报头可以被定义为例如0x00。
图21示出了根据另一示例的定时分组。
参考图21，定时分组例如是8比特，并且可以包括窗口大小字段和窗口偏移字段。窗口大小字段是例如5比特，并且其值可以以4ms为单位定义窗口大小(t_window)。窗口偏移字段是例如3比特，并且其值可以以4ms为单位定义窗口偏移(t_offset)的大小。
包括在定时分组中的窗口大小字段和窗口偏移字段被用于调整默认窗口(t_window)和默认窗口偏移(t_offset)。在这种情况下，默认窗口和默认窗口偏移是包括在配置分组中的值。图21的定时分组可以由被定义为例如0x00的报头来标识。
图19至图21的实施方式中的无线功率发送设备对应于图1至图11中公开的无线功率发送设备或无线功率发送机或功率发送单元。因此，通过图1至图11中的无线功率发送设备的元件中的一个或两个或更多个的组合来实现本实施方式中的无线功率发送设备的操作。例如，在本实施方式中基于磁耦合向无线功率接收设备发送无线功率的操作可以由功率转换电路110执行。此外，在本实施方式中，接收定时分组的操作、基于定时分组在预定窗口期间计算或估计发送功率的操作、接收接收功率分组的操作、基于发送功率和接收功率计算功率损耗的操作、基于功率损耗执行异物检测(FOD)的操作可以由通信/控制电路120执行。
此外，图19至图21的实施方式中的无线功率接收设备对应于图1至图11中公开的无线功率接收设备或无线功率接收机或功率接收单元。因此，通过图1至图11中的无线功率接收设备的元件中的一个或两个或更多个的组合来实现本实施方式中的无线功率接收设备的操作。例如，在本实施方式中，基于磁耦合从无线功率发送设备接收无线功率的操作可由功率拾取电路210执行。此外，在本实施方式中，生成和发送定时分组的操作、计算接收功率的操作、发送接收功率分组的操作可以由通信/控制电路220执行。
在根据本发明实施方式的无线功率发送方法和设备或接收设备和方法中，由于所有组件或步骤都不是必要的，所以无线功率发送设备和方法或接收设备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，无线功率发送设备和方法或接收设备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发明的技术思想，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 (10)

1.一种无线功率接收设备，该无线功率接收设备包括：
功率拾取电路，其被配置为在功率传输阶段中从无线功率发送设备接收基于磁耦合生成的无线功率；以及
通信/控制电路，其被配置为向所述无线功率发送设备发送配置分组并从所述无线功率发送设备接收能力分组，所述配置分组包括第一双工数据流信息，所述第一双工数据流信息通知是否同时支持传出到所述无线功率发送设备的数据流和从所述无线功率发送设备传入的数据流，所述能力分组包括第二双工数据流信息，所述第二双工数据流信息通知所述无线功率发送设备是否同时支持从所述无线功率发送设备传出到所述无线功率接收设备的数据流和从所述无线功率接收设备传入到所述无线功率发送设备的数据流。
2.根据权利要求1所述的无线功率接收设备，其中，在所述第一双工数据流信息通知同时支持且所述第二双工数据流信息通知同时支持的情况下，所述通信/控制电路被配置为将第一数据流发送到所述无线功率发送设备且同时从所述无线功率发送设备接收第二数据流。
3.根据权利要求1所述的无线功率接收设备，其中，在所述第一双工数据流信息和所述第二双工数据流信息中的至少一者不通知同时支持的情况下，所述通信/控制电路被配置为打开去往所述无线功率发送设备的第一数据流或来自所述无线功率发送设备的第二数据流中的任一者。
4.根据权利要求1所述的无线功率接收设备，其中，所述第一双工数据流信息和所述第二双工数据流信息中的每一个使用1比特通知同时支持或不同时支持数据流。
5.根据权利要求1所述的无线功率接收设备，其中，所述通信/控制电路将定时分组发送到所述无线功率发送设备，所述定时分组通知提供计算所述接收的无线功率的时间间隔的窗口t_window的开始。
6.一种无线功率发送设备，包括：
功率转换电路，其被配置为在功率传输阶段中向无线功率接收设备发送基于磁耦合生成的无线功率；以及
通信/控制电路，其被配置为向所述无线功率接收设备发送能力分组并从所述无线功率接收设备接收配置分组，所述能力分组包括第一双工数据流信息，所述第一双工数据流信息通知是否同时支持传出到所述无线功率接收设备的数据流和从所述无线功率接收设备传入的数据流，所述配置分组包括第二双工数据流信息，所述第二双工数据流信息通知所述无线功率接收设备是否同时支持从所述无线功率接收设备传出到所述无线功率发送设备的数据流和从所述无线功率发送设备传入到所述无线功率接收设备的数据流。
7.根据权利要求6所述的无线功率发送设备，其中，在所述第一双工数据流信息通知同时支持且所述第二双工数据流信息通知同时支持的情况下，所述通信/控制电路被配置为将第一数据流发送到所述无线功率接收设备且同时从所述无线功率接收设备接收第二数据流。
8.根据权利要求6所述的无线功率发送设备，其中，在所述第一双工数据流信息和所述第二双工数据流信息中的至少一者不通知同时支持的情况下，所述通信/控制电路被配置为打开到所述无线功率接收设备的第一数据流或来自所述无线功率接收设备的第二数据流中的任一者。
9.根据权利要求6所述的无线功率发送设备，其中，所述第一双工数据流信息和所述第二双工数据流信息中的每一个使用1比特来通知同时支持或不同时支持数据流。
10.根据权利要求6所述的无线功率发送设备，其中，所述通信/控制电路从所述无线功率接收设备接收定时分组，所述定时分组通知提供计算所述发送的无线功率的时间间隔的窗口t_window的开始。
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