CN114094719A - 无线功率接收器及其方法和无线功率发送器及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线功率接收器，适用于：在无线功率传输会话期间以第一功率电平从无线功率发送器建立无线功率接收；与该无线功率发送器执行认证过程；如果该认证过程成功完成，则将会话属性信息发送至存储器；在该无线功率接收器以该第一功率电平中断该无线功率接收之后，从该存储器接收会话属性信息；以及以高于该第一功率电平的第二功率电平从该无线功率发送器建立无线功率接收。由于在切换到第二运行模式之前，通过检查会话属性信息来确定无线功率接收器是否符合条件或要求，这种简短的认证过程可以节省认证所需时间，减少在模式切换的过程中无线功率传输的条件发生变化或干扰的可能性，保证无线功率传输的正常运行。

Description

无线功率接收器及其方法和无线功率发送器及其方法

技术领域

本发明的技术涉及无线功率输送，尤其涉及一种无线功率接收器及其接收功率的方法和无线功率发送器及其发送功率的方法。

背景技术

无线功率传输系统(Wireless Power Transfer Systems，WPTS)作为一种无需电线或连接器即可提供功率的便捷方式，正日益普及。目前行业中正在开发的WPTS可以分为两大类：磁感应(magnetic induction，MI)系统和磁共振(magnetic resonance，MR)系统。两种类型的系统都包括无线功率发送器和无线功率接收器。感应式WPTS通常使用频率变化作为功率流控制机制，在几百千赫兹的分配频率范围内运行(operation)。MR WPTS通常使用输入电压调节来调节输出功率，从而在单个谐振频率上工作。在某些应用中，MR WPTS以6.78MHz的频率运行。这样的系统可以用于给诸如智能电话、计算器、照相机和平板计算机之类的消费电子设备供电或充电，并且可以用于其他应用。

在无线功率传输中，可能存在至少两种功率传输模式，例如一种以较低的功率电平(power level)进行传输，另一种以较高的功率电平进行传输。这两种模式可以相互切换，然而如何安全的进行切换以及是否能够切换成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种无线功率接收器及其方法和无线功率发送器及其方法，以解决上述问题。

根据本发明的第一方面，公开一种无线功率接收器，该无线功率接收器适用于：

在无线功率传输会话期间以第一功率电平从无线功率发送器建立无线功率接收；

与该无线功率发送器执行认证过程；

如果该认证过程成功完成，则将会话属性信息发送至存储器；

在该无线功率接收器以该第一功率电平中断该无线功率接收之后，从该存储器接收会话属性信息；以及

以高于该第一功率电平的第二功率电平从该无线功率发送器建立无线功率接收。

根据本发明的第二方面，公开一种无线功率接收器接收功率的方法，该方法包括：

在第一运行模式下从无线功率发送器建立无线功率接收；

与该无线功率发送器执行认证过程；

向存储器发送会话属性信息，其中，该会话属性信息至少包括与该认证过程有关的信息；

在该无线功率接收器处以该第一运行模式在无线功率接收中断之后接收该会话属性信息；以及

在接收到该会话属性信息之后，以第二运行模式从该无线功率发送器建立无线功率接收。

根据本发明的第三方面，公开一种无线功率发送器，该无线功率发送器适用于：

以第一功率电平建立到无线功率接收器的无线功率传输；

与该无线功率接收器执行认证过程；

发送与认证过程有关的会话属性信息到存储器；

在该无线功率接收器以第一功率电平的无线功率接收中断的时间内执行异物检测过程；以及

在以高于该第一功率电平的第二功率电平无线传输功率之前，将从该存储器中检索到的该会话属性信息中的至少一部分传输到无线功率接收器。

根据本发明的第四方面，公开一种无线功率发送器发送功率的方法，该方法包括：

在第一运行模式下建立到无线功率接收器的无线功率传输；

与该无线功率接收器执行认证过程；

在执行该认证过程之后，在该第一运行模式下的该无线功率接收器的无线功率接收中断的时间内，执行异物检测过程；

在该第一运行模式中重新建立到该无线功率接收器的无线功率传输；以及

在执行该异物检测过程之后，以第二运行模式建立到该无线功率接收器的无线功率传输。

本发明的无线功率接收器由于在切换到第二运行模式之前，通过检查会话属性信息来确定无线功率接收器是否符合条件或要求，这种简短的认证过程可以节省认证所需时间，减少在模式切换的过程中无线功率传输的条件发生变化或干扰(例如异物的干扰等)的可能性，同时保证无线功率传输的安全性，确定与同一个无线功率发送器保持会话，保证无线功率传输的正常运行。

附图说明

图1是根据一些实施例的包括无线功率发送器和无线功率接收器的无线功率系统的方框图描绘。

图2A描绘了根据一些实施例的与可以由无线功率发送器执行的无线功率传输方法相关联的动作的示例。

图2B描绘了根据一些实施例的与可以由无线功率发送器执行的无线功率传输方法相关联的动作的示例。

图3描绘了根据一些实施例的与可以由无线功率接收器执行的无线功率传输方法相关联的动作的示例。

具体实施方式

无线功率系统(wireless power system)可以提供一种方便的方式，以从可充当充电设备的第一设备(例如，无线功率发送器)向需要功率的第二设备(例如，无线功率接收器)提供功率，而无需插拔一个或多个功率线(power chord)。在许多实施方式中，无线提供的功率可以用于给电子设备供电和/或充电。一些无线功率系统可以在两种或更多种无线功率传输模式下运行，这可以对应于无线功率传输的不同电平(level)。

一些无线功率传输系统能够以高功率电平(例如，高于5瓦特)无线地提供功率。在某些情况下，可以无线传输15瓦或更高的功率。当以高功率电平运行时，期望避免向可能位于无线功率传输区域中的异物(foreign object)传输大量功率。在某些情况下，还期望确保无线功率接收器和/或无线功率发送器是被认证的或合格的以用于传输高功率电平。因此，可以在传输高功率电平之前执行认证和异物检测步骤。在一些实施方式中，当无线功率发送器和无线功率接收器从第一运行模式(可能是所有此类设备均可使用的非特权(non-privileged)模式)改变为第二运行模式(可能是仅限于某些授权设备的特权模式)时，无线电运行可以执行认证和/或异物检测步骤。本文描述的实施例涉及用于当可能存在异物时以高功率电平进行无线功率传输的方法，并且还涉及无线功率发送器和无线功率接收器在非特权和特权运行模式之间的转换。

一些实施例涉及用于无线功率接收器的控制逻辑，其使无线功率接收器适应于：在无线功率传输会话期间以第一功率电平(level)从无线功率发送器建立无线功率接收；与无线功率发送器执行认证过程；如果认证过程成功完成，则将会话属性信息(sessionattribute information)发送至存储器；在无线功率接收器以第一功率电平中断无线功率接收之后，从存储器接收会话属性信息；并且以高于第一功率电平的第二功率电平从无线功率发送器建立无线功率接收。

一些实施例涉及在无线功率传输会话期间由无线功率接收器无线接收功率的方法。这样的方法可以包括以下动作：在第一运行模式下从无线功率发送器建立无线功率接收；与无线功率发送器执行认证过程；向存储器发送会话属性信息，其中，会话属性信息至少包括与认证过程有关的信息；在无线功率接收器处以第一运行模式在无线功率接收中断之后接收会话属性信息；在接收到会话属性信息之后，以第二运行模式从无线功率发送器建立无线功率接收。

一些实施例涉及用于无线功率发送器的控制器，其适用于代码以：以第一功率电平建立到无线功率接收器的无线功率传输；与无线功率接收器执行认证过程；发送与认证过程有关的会话属性信息到存储器；在无线功率接收器以第一功率电平的无线功率接收中断的时间内执行异物检测过程；在以高于第一功率电平的第二功率电平无线传输功率之前，将从存储器中检索到的会话属性信息中的至少一些传输到无线功率接收器。

一些实施例涉及由无线功率发送器无线地传输功率的方法。这样的方法可以包括以下动作：在第一运行模式下建立到无线功率接收器的无线功率传输；与无线功率接收器执行认证过程；在执行认证过程之后，在第一运行模式下的无线功率接收器的无线功率接收中断的时间内，执行异物检测过程；在第一运行模式中重新建立到无线功率接收器的无线功率传输；在执行异物检测过程之后，以第二运行模式建立到无线功率接收器的无线功率传输。

例如，具有无线功率发送器1和无线功率接收器11的无线功率系统100(诸如图1所示的无线功率系统)可以在低功率(low-power)模式下运行(operation)。根据一些实施例，在低功率模式下传输的功率量可以是5瓦或更小。在某些情况下，尽管可以使用其他名称，但是这种模式可以称为“基本功率性能”模式。在低功率运行模式下传递到异物(foreignobject)和无线功率接收器的功率电平(power level)可能不会导致高温条件或超出接收器的标准运行条件。加热可能是由不经意地位于两个设备之间的无线功率传输区域中的异物20(例如回形针、硬币等)引起的。在无线功率传输区域中，电磁场会撞击到异物20上，并有可能在异物中产生电流，这些电流可能会散发出热量。

异物20也可能不利地影响无线功率传输的效率。由于在无线功率发送器产生的场中存在导电异物20，因此无线功率传输可能会降低。导电和/或金属物体可能会由于物体中电流的感应而吸收能量。如果存在金属物体，则功率传输的效率可能会大大降低(例如，从90％降至40％)。因此，在以任何功率电平无线提供功率延长的时间段之前，检测异物并校准无线功率系统100以解决异物可能是有益的。

无线功率系统100可以以一种或多种高功率模式运行。例如，高功率模式可以是其中可以发生超过5瓦的功率电平的无线功率传输的模式。在某些情况下，高功率模式可能会将功率电平从5瓦转移到15瓦，甚至更高。这样的一个或多个模式可以被称为“扩展功率性能”，尽管可以使用其他名称。可以理解，不期望的功率损耗和加热条件会随着功率传输电平的增加而增加。因此，在进入高功率模式之前进一步执行异物检测(foreign-objectdetection，FOD)和校准以解决异物可能是有益的，以及在以高功率模式运行期间间歇地执行FOD是有益的。

某些无线功率接收器11可能未配置为处理从无线功率发送器1进行的高电平的功率传输。例如，它们可能具有内部电子组件，这些电子组件的额定功率不符合无线功率发送器1可以提供的更高的功率电平。对于这样的接收器，可以在尝试进入高功率运行模式之前实施认证过程。认证过程可以确定例如接收器11符合无线功率发送器1也遵守的标准(例如Qi标准)，并且评定为一种或多种高功率运行模式。

发明人已经认识并意识到，无线功率发送器1与无线功率接收器11之间的认证过程可以花费相当多的时间(例如，在某些情况下大于5秒、大于10秒或大于20秒)。在这样的时间间隔期间，与异物20有关的条件可以改变。例如，如果存在异物，则在该时间间隔期间，异物可能被移动，或者异物20可能被无意地放置在无线功率传输区域中。因此，在执行冗长的身份验证过程后进入高功率运行模式时，在低功率运行模式下执行的FOD和校准可能不再有效。如果允许高功率运行，异物条件的变化可能会导致不良的运行条件。

现在在描述在执行认证过程并过渡到高功率运行模式时避免不期望的运行条件的方法之前，简要地描述无线功率传输系统100和异物检测的更多细节。

图1示出了包括无线功率发送器1和无线功率接收器11的无线功率系统100的框图。无线功率发送器1具有驱动电路7，其可以包括逆变器3和匹配网络6。逆变器3可以驱动发送线圈10并通过匹配网络6与发送线圈进行阻抗匹配。

根据一些实施例，无线功率发送器1可以进一步包括向逆变器3提供经调节的DC电压的调节电压源2(例如，电压调节器)。调节电压源2响应于来自控制器5的控制刺激而产生经调节的DC输出电压。在一些实施例中，驱动电路7可以是D或E类放大器，其将逆变器3的输入处的DC电压转换成AC输出电压以驱动发送线圈10。电压可通过电磁感应实现无线功率传输。

控制器5还可以控制信号发生器9以利用选定的无线功率传输频率的信号来驱动逆变器3。作为示例，逆变器3可以在100至205kHz之间的频率上切换，以将功率发送到无线功率接收器，该无线功率接收器设计为用于接收根据Qi规范的低功率Qi接收器的无线电功率，和用于80-300kHz的中等功率Qi接收器的无线电功率。逆变器3可以在例如6.765MHz至6.795MHz的ISM频带内以更高的频率(诸如大于1MHz的频率)切换，以向设计为使用MR技术接收无线功率的接收器发送功率。但是，这些频率仅作为示例提供，因为根据任何合适的规范，无线功率可以各种合适的频率传输。控制器5可以是模拟电路或数字电路。控制器5可以是可程序设计的，并且可以命令信号发生器9基于存储的程序指令来以期望的传输频率产生信号，使得逆变器3以期望的传输频率进行切换。

匹配网络6可以包括一个或多个阻抗匹配网络，并且通过向逆变器3呈现适当的阻抗来促进无线功率传输。匹配网络可以具有一个或多个电容性或电感性元件或电容性和电感性元件的任何适当组合。由于发送线圈10可以具有电感性阻抗，因此在一些实施例中，匹配网络6可以包括一个或多个电容性元件，当与发送线圈10的阻抗结合时，该电容性元件向适合于驱动发送线圈10的逆变器3的输出呈现阻抗。例如，匹配网络可将发送线圈10的输入阻抗旋转到近似于逆变器3的输出阻抗，从而减少否则会从发送线圈10发生的功率反射。在一些实施例中，在无线功率传输期间，可以调节匹配网络6和发送线圈10的谐振频率(例如，通过可变电容器和/或切入和切出电容器)，并且可以将其设置为等于或近似等于逆变器的开关频率3。

发送线圈10和接收线圈12可以通过任何合适类型的导体来实现。导体可以是导线，包括实心、单芯(single-core)导线或里兹(Litz)导线。在某些情况下，线圈可以由图案化的导体形成，例如印刷电路板或集成电路的图案化的导体。

根据安培定律(Ampere’s law)，在发送线圈10中驱动的交流(AC)电流会产生振荡磁场。根据法拉第定律(Faraday’s law)，振荡磁场可以在无线功率接收器11的附近接收器线圈12中感应出交流电流，并在其两端产生电压。接收线圈12两端感应的交流电压通过匹配网络13提供给整流器14，该整流器产生未调节的直流电压。整流器14可以是同步整流器，或者可以使用二极管和一个或多个电容器来实现。可以使用DC/DC转换器15来调节未调节的DC电压，该DC/DC转换器的输出可以被滤波并且作为输出电压Vout提供给负载。在一些替代实施例中，DC/DC转换器15可以由线性调节器或电池充电器代替，或者完全省去。

根据一些实施方式，无线功率接收器11可以包括存储器17和控制逻辑16。控制逻辑16可以包括专用电路(诸如由逻辑门(logic gate)和缓冲器以及其他电路组件形成的专用电路)、一个或更多的现场可程序设计门阵列、微控制器、微处理器或它们的某种组合。存储器可以包括易失性和非易失性类型的存储器之一或二者。控制逻辑16可以与存储器17通信，并且可以进一步与整流器和DC/DC转换器或线性调节器或电池充电器之一或两者通信。

在一些实施例中，无线功率发送器1可以具有用于与无线功率接收器11通信的通信电路(例如，在控制器5之内或连接到控制器5)。该通信可以通过带内(in-band)通信或带外(out-of-band)通信。类似地，无线功率接收器11可以具有用于与无线功率发送器1进行通信的通信电路(例如，在控制逻辑16内或连接到控制逻辑16)。根据一些实施例，无线功率接收器11可以向无线功率发送器1发送信息，指示在无线功率接收器11处需要的功率，或者请求改变由无线功率发送器1提供的功率电平(power level)。作为响应，无线功率发送器1可以相应地增加或减少其功率输出。无线功率发送器1可以通过改变施加到发送线圈10的电压驱动电平、施加到发送线圈10的振荡电压的频率或者两者来控制发送的功率量。可以使用任何合适的功率控制技术。

如图1所示，例如导电的异物20可以进入无线功率传输区域，在该无线功率传输区域中存在由无线功率发送器1的发送线圈10产生的场。如果是这样，则无线功率传输效率可能会降低，和/或功率可能会散失并流失在导电的异物20中。导电的异物20的示例包括但不限于硬币、回形针、钥匙、珠宝、笔、铅笔、金属化的医药或医疗物品、金属个人护理产品等。

根据一些实施例，无线功率发送器1可以配置为在无线功率传输之前和/或期间自动或半自动地执行异物检测。通过执行异物检测和/或异物校准，无线功率发送器1可以确定是否执行向接收器11的无线功率发送。

在一些实施方式中，可以通过测量与发送线圈10相关联的质量因子Q来执行异物检测。例如，无线功率发送器1可以激发发送线圈10中的共振，然后允许所存储的能量衰减。观察到的衰减率取决于发送线圈的Q和它所存在的电路的参数，并且还可能受到任何异物20的影响，这些异物会与发送线圈10产生的电磁场相互作用。在2018年4月19日提交的标题为“检测无线功率传输系统中的异物”的美国专利申请No.15/957,704中进一步详细描述了异物检测方法的示例，该申请的全部内容通过引用合并于此。

根据一些实施例，可以替代地或附加地使用称为“损耗平衡(loss balancing)”的方法来确定异物20对无线功率传输的影响。在损耗平衡中，与无线功率发送器1和无线功率接收器11相关联的功率损耗是已知的或预定的(例如，在设备制造期间确定的)。在功率传输期间，可以将由接收器11接收的功率量传输到无线功率传输器。预期接收到的功率量(基于传输的功率，发送器损耗和接收器损耗)与实际接收到的功率之间的差异可以至少部分地归因于与一个或多个异物相关的功率损耗。

在一些实施方式中，如果在损耗平衡校准期间与(一个或多个)异物相关联的功率损耗超过阈值，则无线功率传输将中断，从而可以去除异物20。某些标准(例如Qi标准)可能具有多个阈值，具体取决于运行模式。例如，如果与异物相关的功率损耗在低功率运行模式下超过350毫瓦，而在高功率运行模式下超过750毫瓦，则无线功率传输可能会中断。应当理解，在Qi标准或其他标准中可以使用其他阈值，并且本发明不仅限于这些示例值。

在图2A，图2B和图3的流程图中列出了与在不同的运行模式，认证和异物检测中用于无线功率传输的方法相关联的动作。图2A和图2B中描述的动作可以通过无线功率发送器执行。图3中描述的动作可以由无线功率接收器执行。这些行为可以显着减少冗长的身份验证过程对过渡到无线功率传输的高功率模式的影响。

根据一些实施例，无线功率传输的方法200可以在无线功率传输器1打开后并且在无线功率传输区域中检测(动作205)无线功率接收器(缩写为PRX)之后开始。在某些情况下，可以通过发送器1发出可以引起来自无线功率接收器的响应的数字或模拟回显信息(ping)来检测无线功率接收器11。例如，无线功率接收器11可以返回识别信息和/或对无线功率传输的请求。

然后，无线功率发送器1可以开始与接收器的无线功率传输会话，并且在无线地向无线功率接收器11发送功率之前执行(动作210)异物检测过程。如上所述，FOD过程的示例可以包括发送线圈10的评估质量因子Q。无线功率发送器1和无线功率接收器11可以在第一运行模式下建立(动作215)功率转移合同(power contract)。在第一运行模式下的功率合同可以包括用于在发送器和接收器之一或两者上的振荡频率和/或调制幅度(例如，峰间电压(peak-to-peak voltage))的规范。在一些情况下，功率度量(power metric)可以包括在功率合同中，诸如在发送器和接收器之一或两者处检测到的平均功率。功率合同的条款可以用于建立以与第一运行模式相关联的第一功率电平到无线功率接收器11的无线功率传输。

已经建立了功率合同，无线功率发送器1可以执行(动作220)用于无线功率传输的校准过程，为此，在无线功率传输区域中可以存在或可以不存在一个或多个异物。校准过程可以确定与异物相关联的功率传输损耗，并调整无线功率传输参数(例如，频率和/或电压电平)以减小这种损耗。根据一些实施方式，如上所述，可以通过损耗平衡过程来确定功率传输损耗。

在许多无线功率传输会话中，无线功率接收器11可以在第二运行模式下发出对无线功率传输的请求，该第二运行模式涉及比第一运行模式更高的功率电平。在某些情况下，该请求可以在无线功率发送器1执行(动作220)校准过程之后立即出现。可以由无线功率发送器1接收该请求(动作225)。在一些无线功率传输协议或标准中，除非在无线功率发送器1和无线功率接收器11之间成功执行并完成了认证过程，否则可能不允许更高功率电平的无线功率转移。认证过程表面上可以避免上述不希望的运行条件(例如，尝试将高功率电平传输到未达到该功率电平或未经认证和注册的设备处理更高的功率电平)。响应于在第二运行模式下对无线功率传输的请求，无线功率发送器1和无线功率接收器11可以执行(动作230)认证过程。在某些情况下，认证过程可能涉及通过两个设备之间的带内或带外通信进行长时间的信息交换过程。在一些实施方式中，无线功率接收器11发起认证过程。在某些情况下，无线功率发送器1可以发起认证过程。

认证过程可以包括确定无线功率接收器11的身份和/或类型，以及确定接收器评定为高功率电平。在某些情况下，认证过程可以包括使无线功率发送器1的身份和/或类型对于接收器11是已知的，并且由接收器11确认发送器是根据可接受的工业规范和既定的质量控制过程来制造的(例如，符合行业标准)。根据一些实施例，认证过程可以包括由无线功率发送器1和无线功率接收器11之一或两者检索安全密钥(secure key)或公共密钥(public key)。

如上所述，与在开始以特定功率电平进行无线功率传输之前执行的其他无线功率传输过程相比，认证过程会花费大量时间。例如，对于根据Qi标准运行的无线功率接收器11和无线功率发送器1，与图2A中的动作205至225相关联的时间可能花费大约1.5秒。在某些情况下，执行身份验证过程(步骤230)可能会花费大约20秒或更长时间。如上所述，发明人已经认识并意识到，这样的时间间隔可以允许异物条件的改变并且可能导致不期望的运行条件。图2B的动作可以大大减少这种不期望的运行条件出现的机会。

根据一些实施例并参考图2B，在认证过程完成之后，无线功率传输的方法200可以继续确定(动作235)是否允许第二运行模式下的运行。例如，如果认证过程无法成功完成(如果无线功率发送器1或无线功率接收器11分别不符合与无线功率接收器11或无线功率发送器1相同的无线功率传输标准，或者无法完成密钥解密过程，则可能会发生此情况)，则无线功率接收器11和无线功率发送器1可以在无线功率传输会话的其余时间以第一运行模式进行运行(动作240)。

另一方面，如果确定(动作235)允许第二运行模式下的运行(例如，认证成功完成)，则无线功率发送器1可以执行若干动作以准备在更高的功率电平下的功率传输。在一些实施方案中，无线功率发送器1可从无线功率接收器11接收(动作245)至少一些会话属性(attribute)并存储会话属性。会话属性可以包含与特定无线功率传输会话有关的信息(例如，无线功率接收器11和/或无线功率发送器1的运行信息)。在某些情况下，会话属性可以包括来自成功完成的身份验证过程的身份验证信息。认证信息可以包括与接收者和/或发送者成功完成认证过程有关的信息(例如，认证过程所需的信息或来自认证过程的信息)。在某些情况下，认证信息可以包括来自接收者的、认证已经成功完成的确认信息。附加地或可替代地，会话属性可以包含对于当前会话唯一的其他信息(例如，接收器标识、随机生成的数字、加密密钥、时间、日期、功率电平、振荡频率等的任何一种或某种组合)。会话属性可以发送到数据存储位置(例如，作为发送器的控制器5的一部分和/或与之通信的易失性或非易失性存储器4)。以后，可以检索至少一些会话属性信息，并将其用于更快地从第一运行模式过渡到第二运行模式。会话属性还可以包括来自无线功率发送器1的认证信息。在一些情况下，可以在稍后的时间将至少一些会话属性信息发送回接收器，使得接收器可以使用会话属性信息来快速地进行第二功率电平的无线功率传输。会话属性信息可以由无线功率发送器1和无线功率接收器11之一或两者产生。

根据一些实施例，方法200可以包括向无线功率接收器11发送(动作250)断电(power-down)命令，该命令使接收器以第一功率电平临时中断来自其接收线圈12的功率传输。在某些情况下，接收器可能会完全地断电。在其他情况下，无线功率接收器11可以禁用来自其接收线圈的功耗(power draw)，而仍继续从诸如整流器14的大容量电容器之类的设备内功率存储元件进行低功耗。存储在大容量电容器中的电荷可以用于使整流器的偏置二极管反向，从而在短时间内基本上阻止从接收线圈12汲取的电流。这样的短暂时间段可以允许无线功率发送器1在以第一运行模式开始无线功率传输之前再次执行(动作255)异物检测(例如，评估Q因子)。

根据一些实施例，代替向无线功率接收器11发送(动作250)断电命令，发送器可以临时中断以第一功率电平向接收器11的无线功率传输，使得在接收器11处的功率接收在第一个功率电平时暂时中断。在暂时中断期间，无线功率发送器1可以执行(动作255)异物检测。因此，接收器11可以在第一功率电平上发起无线功率接收的中断，或者无线功率发送器1可以在第一功率电平上发起从无线功率发送器1的无线功率发送的中断和在接收器11处的无线电接收的中断。

当执行(动作255)异物检测时，无线功率发送器1可以减小到其发送线圈10的功率(与会话期间用于无线功率传输的先前电平相比)，从而在接收器处产生低电平的电压和功率。减小发送线圈10的功率可以使接收器11更容易中断来自其接收线圈12的接收功率。

在某些情况下，断电命令可能不会发送到无线功率接收器11。相反，无线功率接收器可能会在身份验证过程后自动断电，并在无线功率发送器1断电和/或禁用其接收线圈12时向无线功率发送器1发出信号。因此，发送断电命令(动作250)的动作可能不由无线功率发送器1执行，并且不包括在方法200中(如虚线所示)。在一些情况下，无线功率发送器1可以从无线功率接收器11接收信号，表明它正在断电和/或禁用其接收线圈12。

由发送器执行无线功率传输的方法200可以包括在第一运行模式下执行(动作255)异物检测和建立(动作260)用于无线功率传输的功率合同。这两个动作可以与上述动作210和215基本相同。在执行异物检测(动作255)之后，接收器11可以加电和/或用信号通知其已经加电(power up)或准备进行无线功率传输。如果无线功率发送器1已经从无线功率接收器11接收(动作245)会话属性，则无线功率发送器1可以将已经从其功率传输中断中唤醒的会话属性信息发送(动作265)回无线功率接收器11。如果未从接收器接收到会话属性，则如虚线轮廓所示，可以从方法200中省略该步骤。从无线功率发送器1发送到无线功率接收器11或由无线功率接收器11从其存储器17接收的会话属性信息可以包括允许在第二运行模式下进行无线功率传输的以下两个动作的信息。

然后，无线功率发送器1可以继续在第二运行模式下与无线功率接收器11建立(动作270)功率合同，该第二运行模式可以是高功率模式。在建立功率合同之后，无线功率发送器1可以在第二运行模式下在无线功率传输期间执行校准过程(动作275)，其中在无线功率传输区域中可能存在一个或多个异物20。校准过程可以包括损耗平衡的动作。当无线功率发送器1在第二运行模式下运行时(动作280)，校准过程可以发生一次或多次。

在一些实施例中，可以将会话属性视为成功完成身份验证过程而创建的会话密钥(动作230)。通过交换会话属性，无线功率发送器1和无线功率接收器11可以从建立用于第一运行模式的功率合同的第二动作(动作260)迅速地进行到在无线功率传输的第二运行模式中的运行(动作280)。例如，对于根据Qi标准进行运行的发送器和接收器，在建立(动作260)用于第一运行模式到在第二运行模式中进行运行(动作280)的功率合同之后的时间量可以为大约2.5秒。这可以比在第一运行模式下建立(动作260)功率合同和在第二、更高功率模式下运行的(动作280)两个动作之间发生的认证过程相关的延迟短得多，并且可以避免与认证过程相关联的更长的延迟(例如，多达20秒或更长时间)。由于时间的显着减少，例如，在为运行的第一和第二运行模式建立功率合同之间，与一个或多个异物20相关的条件发生变化的可能性要小得多。在认证没有成功完成的情况下(例如，认证信息没有被无线功率接收器11或无线功率发送器1验证)，则可以在第一运行模式下建立(260、360)功率合同的后续动作之后，重复进行校准(220、320)的动作。

如图3所示，在执行无线功率传输的方法300期间，无线功率接收器11可以执行相应的动作。根据一些实施例，当无线功率接收器11放置在无线功率接收器11中时，无线功率接收器11可以启动(动作305)充电模式。在一些情况下，可以响应于来自发送器的回显信息(ping)来启动充电模式。在一些实施方式中，接收器11可以以回显信息(ping)给无线功率发送器1以指示其存在和/或准备用于无线接收功率。无线功率接收器11可以以无线功率发送器1参与的第一运行模式参与建立(动作315)功率合同。如上所述，建立功率合同可以与无线功率无线功率发送器1交换信息，并在接收器处建立无线功率接收。无线功率接收器11可以进一步参与在第一运行模式期间执行功率传输的校准(动作320)，对于该第一运行模式可能存在一个或多个异物。

在完成校准过程之后，无线功率接收器11可以在第二运行模式下发出(动作325)对无线功率传输的请求，然后参与与无线功率发送器1一起执行(动作330)认证过程。方法300可以包括或可以不包括基于执行(动作330)认证过程的结果来确定(动作335)是否允许第二运行模式下的运行。例如，确定的一个或多个动作335可以完全由无线功率发送器1执行。如果不允许第二运行模式(例如，认证过程未成功完成)，则无线功率接收器11可以限于在无线功率传输会话的其余时间以第一运行模式运行(动作340)。

如果认证过程成功完成，则无线功率接收器11可以存储(动作345)会话属性。会话属性可以是以上结合动作245描述的那些。根据一些实施例，无线功率接收器11可以将会话属性本地存储(例如，在非易失性存储器中)，和/或将它们发送到无线功率发送器1由发送器存储。根据一些实施例，将会话属性发送到无线功率发送器可以自动授予发送器许可，以便以更高的功率电平继续进行异物检测和功率传输。

无线功率接收器11可以进一步中断(动作350)来自接收线圈12的无线功率接收。在一些情况下，无线功率传输的中断可以响应于由无线功率发送器1发出的命令。为了中断无线功率接收，如上所述，接收器可以禁止来自接收线圈12的功率流(power flow)。无线功率接收的中断可以允许无线功率发送器1执行(动作255)异物检测(例如，通过评估Q因子)。

根据一些实施例，无线功率接收器11可以进一步参与与无线功率发送器1建立(动作360)用于第一运行模式的功率合同，然后接收(动作365)会话属性信息。如果在无线功率接收的中断期间将其存储在会话属性信息中(动作350)，则在某些情况下可以从无线功率发送器1接收会话属性信息。在一些实现中，可以从与接收器11或其控制逻辑16通信的本地存储(例如，非易失性或易失性存储器)中检索会话属性信息。在某些情况下，接收(动作365)会话属性信息可以包括由接收器11验证会话属性信息。例如，在准备好会话属性信息并将其发送给发送器时，接收器可以将接收到的会话属性信息与其存储在其存储器17中的会话属性信息进行比较，以验证至少某些信息匹配。

在一些实施例中，会话属性信息的接收(动作365)可以在无线功率接收器11处有效地恢复认证状态，而无需使发送器和接收器再次经历认证过程。这可以允许无线功率接收器11和无线功率发送器1迅速进行到在第二运行模式下建立(动作370、270)功率合同、执行校准(动作375、275)以及在第二运行模式下进行运行(动作380、280)的动作。当在第二运行模式下建立(动作370)功率合同时，无线功率接收器11可以将与会话属性一起存储的至少一些会话属性信息发送到无线功率发送器1。

在无线功率传输方法200、300的实施例中，与会话属性的检索和使用相关联的动作可以认为是在无线功率接收器11中断无线功率接收(动作350)之后执行的简短的(abbreviated)认证过程或重新认证过程。在某些情况下，只能通过一台设备检查重新认证。例如，当过渡到第二运行模式时(例如，当在第二运行模式下建立(动作370)功率合同时)，仅无线功率发送器1可以检查由无线功率接收器11提供的有效会话属性信息。在其他实施例中，当过渡到第二运行模式时，无线功率接收器11和无线功率发送器1都可以检查会话属性信息。例如，无线功率接收器11可以检查检索到的会话属性信息(来自动作365)，以确定正在与同一无线功率发送器1保持会话。

上面描述的方法200、300涉及两种运行模式，即低功率模式(例如，基本性能模式)和高功率模式(例如，扩展性能模式)。该方法可以应用于更多的运行模式(例如，附加的高功率运行模式)。在某些情况下，这两种运行模式可能与功率电平的上升或下降有关。例如，每当无线功率接收器11请求功率电平的增加或降低时，可能发生会话属性的存储和/或交换、无线功率传输的中断、异物检测以及无线功率传输的重新建立。这样，所示方法200、300中的第一运行模式和第二运行模式可以分别属于高功率和低功率模式。

可以进一步理解，方法200、300可以涉及从非特权运行模式(类似于低功率模式)到特权运行模式(类似于高功率模式)的转变。非特权模式可以是广泛用于无线功率接收器和无线功率发送器的基本功率传输模式。例如，无线功率接收器和无线功率发送器都不需要认证或授权来访问非特权运行模式。特权运行模式可以是包含更高性能功能(例如，节能功能、更高功率传输、设备诊断功能等)的模式。特权模式不需要以比非特权模式更高的功率电平进行功率传输。这样，所示出的方法200、300中的第一运行模式和第二运行模式可以分别属于非特权模式和特权模式。

作为示例，一种在无线功率传输会话期间由无线功率接收器以无线方式接收功率的方法可以包括以下动作：以非特权运行模式从无线功率发送器建立无线功率接收；与无线功率发送器执行认证过程；向存储器发送会话属性信息，其中，会话属性信息至少包括与认证过程有关的信息；在无线功率接收器处以非特权运行模式在无线功率接收中断之后接收会话属性信息；在接收到会话属性信息之后，以特权运行模式从无线功率发送器建立无线功率接收。电路控制逻辑可以配置为以这种方式运行。

作为另一示例，一种由无线功率发送器无线地发送功率的方法可以包括以下动作：以非特权运行模式建立到无线功率接收器的无线功率发送；与无线功率接收器执行认证过程；在执行认证过程之后，在以第一功率电平的无线功率接收器处的无线功率接收被中断的时间内，执行异物检测过程；在非特权运行模式下重新建立到无线功率接收器的无线功率传输；在执行异物检测过程之后，以特权运行模式建立到无线功率接收器的无线功率传输。电路控制逻辑可以被配置为以这种方式运行。

上面结合图2A至图3描述的无线功率传输的方法200、300包括可以用逻辑电路或处理器和代码来实现的各种功能。编写为执行此类功能的代码可以存储在非暂时性计算机可读介质上，以便可以将其加载到一个或多个处理器(或用于配置为逻辑电路)以适应一个或多个处理器(或逻辑电路)以及执行功能的相关电路。

因此，可以使用控制器5来控制无线功率发送器1，并且可以使用控制逻辑16来控制无线功率接收器11，控制逻辑16可以由适当的逻辑电路来实现。例如，控制器5或控制逻辑16可以使用硬件或硬件、固件和代码(软件)的某种组合来实现。当使用代码实现时，可以在合适的处理器(例如，微处理器)或处理器集合上执行合适的代码。可以以多种方式来实现一个或多个处理器，例如利用专用硬件，或者利用使用代码进行程序设计以执行上述功能的通用硬件(例如，一个或多个处理器)来实现。

在这方面，应了解，本文所述实施例的至少一部分的一种实现方式包括至少一种计算机可读存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术、或其他有形的、用计算机代码(即，多个可执行指令)编码的非临时性计算机可读存储介质，当在一个或多个处理器上执行时，该非暂时性计算机可读存储介质执行上述一个或多个实施例中的至少一些功能。另外，应当理解，对在执行时执行以上讨论的功能中的任何功能的代码的引用不限于在主计算机上运行的应用程序。而是，术语“代码”和“软件”在本文中以一般意义使用，以指代可以用来对一个或多个处理器/或逻辑电路进行程序设计以实现本文描述的功能的任何类型的计算机代码(例如，应用软件、固件、微代码或任何其他形式的计算机指令)。

本文描述的装置和技术的各个方面可以单独使用，组合使用或以在先前描述中描述的实施例中未具体讨论的各种布置使用，因此，其应用不限于组件集的细节和布置。在前面的描述中或在附图中示出。例如，一个实施例中描述的方面可以与其他实施例中描述的方面结合。

在权利要求中使用诸如“第一”，“第二”，“第三”之类的序数术语来修改权利要求元素本身并不表示一个权利要求元素相对于另一个或时间上的任何优先权，优先权或顺序。方法的执行顺序，但仅用作区分具有相同名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素(但用于序数词)以区分权利要求元素的卷标。

本领域的技术人员将容易地观察到，在保持本发明教导的同时，可以做出许多该装置和方法的修改和改变。因此，上述公开内容应被解释为仅由所附权利要求书的界限和范围所限制。

Claims (19)

1.一种无线功率接收器，其特征在于，该无线功率接收器适用于：

在无线功率传输会话期间以第一功率电平从无线功率发送器建立无线功率接收；

与该无线功率发送器执行认证过程；

如果该认证过程成功完成，则将会话属性信息发送至存储器；

在该无线功率接收器以该第一功率电平中断该无线功率接收之后，从该存储器接收会话属性信息；以及

以高于该第一功率电平的第二功率电平从该无线功率发送器建立无线功率接收。

2.如权利要求1所述的无线功率接收器，其特征在于，该无线功率接收器进一步适于：

生成该会话属性信息；

验证接收到的该会话属性信息；以及

在以该第二功率电平建立该无线功率接收之前，从该第一功率电平重新建立从该无线功率发送器的无线功率接收。

3.如权利要求1所述的无线功率接收器，其特征在于，该存储器位于该无线功率发送器中。

4.如权利要求1所述的无线功率接收器，其特征在于，该会话属性信息包括特定于该无线功率传输会话的信息的至少一个组成部分。

5.如权利要求1所述的无线功率接收器，其特征在于，该会话属性信息包括认证信息。

6.如权利要求1所述的无线功率接收器，其特征在于，该控制逻辑还使该无线功率接收器适于在接收该会话属性信息的动作之前，以该第一功率电平从该无线功率发送器第二次建立无线功率接收。

7.一种无线功率接收方法，其特征在于，该方法包括：

在第一运行模式下从无线功率发送器建立无线功率接收；

与该无线功率发送器执行认证过程；

向存储器发送会话属性信息，其中，该会话属性信息至少包括与该认证过程有关的信息；

在该无线功率接收器处以该第一运行模式在无线功率接收中断之后接收该会话属性信息；以及

在接收到该会话属性信息之后，以第二运行模式从该无线功率发送器建立无线功率接收。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该第二运行模式包括以比该第一运行模式更高的功率电平的无线功率传输。

9.一种无线功率发送器，其特征在于，该无线功率发送器适用于：

以第一功率电平建立到无线功率接收器的无线功率传输；

与该无线功率接收器执行认证过程；

发送与认证过程有关的会话属性信息到存储器；

在该无线功率接收器以第一功率电平的无线功率接收中断的时间内执行异物检测过程；以及

在以高于该第一功率电平的第二功率电平无线传输功率之前，将从该存储器中检索到的该会话属性信息中的至少一部分传输到无线功率接收器。

10.如权利要求9所述的无线功率发送器，其特征在于，该无线功率发送器还适用于：

在执行该认证过程之后，以第一功率电平第二次建立到该无线功率接收器的无线功率传输；以及

在第二次建立到该第一功率电平的该无线功率接收器的无线功率传输之后，建立到该第二功率电平的该无线功率接收器的无线功率传输。

11.如权利要求10所述的无线功率发送器，其特征在于，该无线功率发送器还适用于，随后在以该第二功率电平进行的无线功率传输期间与存在于无线功率传输区域中的异物执行无线功率传输的校准过程。

12.如权利要求9所述的无线功率发送器，其特征在于，该无线功率发送器还适用于，从该无线功率接收器接收该会话属性信息的至少一部分。

13.如权利要求9所述的无线功率发送器，其特征在于，还包括：向该无线功率接收器发送命令，该命令使该无线功率接收器在执行该认证过程之后中断无线功率接收。

14.如权利要求9所述的无线功率发送器，其特征在于，该无线功率发送器还适用于，评估该无线功率发送器的发送线圈的Q因子。

15.一种无线功率发送方法，其特征在于，该方法包括：

在第一运行模式下建立到无线功率接收器的无线功率传输；

与该无线功率接收器执行认证过程；

在执行该认证过程之后，在该第一运行模式下的该无线功率接收器的无线功率接收中断的时间内，执行异物检测过程；

在该第一运行模式中重新建立到该无线功率接收器的无线功率传输；以及

在执行该异物检测过程之后，以第二运行模式建立到该无线功率接收器的无线功率传输。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：

在执行该异物检测过程之前，将与该认证过程有关的会话属性信息发送到存储器；以及

在该第二运行模式下，在执行该异物检测过程之后并且在建立到该无线功率接收器的无线功率传输之前，将从该存储器中检索到的该会话属性信息发送到该无线功率接收器。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：在执行该认证过程之后，以该第一运行模式第二次建立到该无线功率接收器的无线功率传输。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：在第二次以该第一运行模式建立到该无线功率接收器的无线电功率传输之后，在以该第二运行模式建立到该无线功率接收器的无线电功率传输，其中，传输到该无线功率接收器的该会话属性信息允许在该第二运行模式下建立到无线功率接收器的无线功率传输。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括随后在该第二运行模式下的无线功率传输期间，执行针对存在于无线功率传输区域中的异物的无线功率传输的校准过程。

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