CN115211045A - 用于多设备无线充电器的幅移键控调制 - Google Patents

Abstract

公开了用于无线充电的系统、方法和装置。一种方法包括：向无线充电设备中的第一发送线圈提供第一充电电流，其中，第一发送线圈联接到第一电力接收设备中的接收线圈；向无线充电设备中的第二发送线圈提供第二充电电流，其中，第二发送线圈联接到第二电力接收设备中的接收线圈，第一充电电流和第二充电电流是以彼此不同的频率提供的；从第一电力接收设备接收第一调制信号，其中，第一调制信号包括以与第一充电电流的频率相对应的频率提供的载波信号；以及使用带通滤波器对第一调制信号进行滤波，带通滤波器被配置为阻止由第二电力接收设备传输的第二调制信号。

Description

用于多设备无线充电器的幅移键控调制

优先权要求

本申请要求于2021年1月4日在美国专利局提交的美国专利申请No._和于2020年1月6日在美国专利局提交的美国临时专利申请No.62/957,436的优先权和权益，所述申请的全部内容通过引用结合于此，就像在下面完整地阐述并用于所有适用的目的。

技术领域

本发明总的涉及电池的无线充电，更具体地，涉及与在多线圈无线充电设备的表面上充电的多个设备同时通信。

背景技术

无线充电系统已经被部署成使得某些类型的设备能够在不使用物理充电连接的情况下对内部电池进行充电。可以利用无线充电的设备包括移动处理和/或通信设备。诸如由无线电力协会定义的Qi标准之类的标准使得由第一供应商制造的设备能够使用由第二供应商制造的充电器来进行无线充电。无线充电的标准是针对设备的相对简单的配置而优化的，并且倾向于提供基本的充电能力。

常规无线充电系统通常使用“查验(Ping)”来确定接收设备是否存在于用于无线充电的基站中的发送线圈上或其附近。发送线圈具有电感(L)，并且具有电容(C)的谐振电容器联接到发送线圈以获得谐振LC电路。通过将电力传送到谐振LC电路来产生查验。在发送器监听来自接收设备的响应的同时，在持续时间(在一个示例中为90ms)内施加电力。可以在使用幅移键控(ASK)调制编码的信号中提供响应。在一个示例中，典型的发送基站可以以每秒(80mJ*12.5)＝1W的功耗每秒12.5次(周期＝1/80ms)的速度进行查验。

需要无线充电能力的改进以支持移动设备的不断增加的复杂性和变化形式因子。例如，需要对在多线圈、多设备充电垫中充电过程的改进控制。

附图说明

图1示出根据本文所公开的某些方面的可用于提供充电表面的充电单元的示例。

图2示出可以根据本文所公开的某些方面适用的充电表面的区段的单层上设置的多个充电单元的布置的示例。

图3示出可以根据在本文所公开的某些方面适用的当多个层被覆盖在充电表面的区段内时的多个充电单元的布置的示例。

图4示出由充电表面提供的电力传输区域的布置，该充电表面采用根据本文所公开的某些方面配置的多层充电单元。

图5示出根据本文所公开的某些方面可在充电器基站中提供的无线发送器。

图6示出在根据本文所公开的某些方面适用的无线充电设备中使用的支持矩阵复用切换的第一拓扑。

图7示出根据本文所公开的某些方面适用的支持无线充电设备中的直流电流驱动的第二拓扑。

图8示出根据本文所公开的某些方面的支持ASK解调的微控制器。

图9示出根据本文所公开的某些方面的可适于对在电力接收器和电力发送器之间交换的消息进行数字编码的编码方案的示例。

图10示出根据本文中所公开的某些方面而提供的无线充电设备的充电表面。

图11示出根据本文所公开的某些方面对数字查验进行排序的调度方案的示例。

图12示出根据本文所公开的某些方面的支持多频ASK调制的通信接口的示例。

图13示出了对应于图13所示的多频率ASK调制方案的频谱的示例。

图14是示出根据本文所公开的某些方面提供的无线充电设备中的ASK调制的示例的第一流程图。

图15是示出根据本文所公开的某些方面提供的无线充电设备中的ASK调制的示例的第二流程图。

图16示出采用可根据本文所公开的某些方面调适的处理电路的设备的一个示例。

具体实施方式

下文结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，而非旨在表示其中可实践本文所述概念的仅有配置。详细描述包括用于提供对各种概念的透彻理解的特定细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，以框图形式示出了公知的结构和组件，以避免模糊这些概念。

现在将参考各种装置和方法来呈现无线充电系统的若干方面。这些装置和方法将在以下详细描述中描述，并在附图中通过各种框、模块、组件、电路、步骤、过程、算法等(统称为“元件”)示出。这些元件可以使用电子硬件、计算机软件或其任意组合来实现。这些元件是实现为硬件还是软件取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束。

作为示例，元件、或元件的任何部分、或元件的任何组合可以用包括一个或更多个处理器的“处理系统”来实现。处理器的示例包含微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)、状态机、选通逻辑、分离硬件电路和被配置为执行贯穿本发明所描述的各种功能性的其它合适硬件。处理系统中的一个或更多个处理器可以执行软件。软件应被广义地解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用程序、软件应用程序、软件包、例程、子例程、对象、可执行程序、执行线程、过程、函数等，无论是否被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言等。软件可以驻留在处理器可读存储介质上。处理器可读存储介质(在本文中也可称为计算机可读介质)可包括例如磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD))、智能卡、闪存设备(例如，卡、棒、钥匙驱动器)、近场通信(NFC)令牌、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器、可拆卸盘、载波、传输线、以及用于存储或发送软件的任何其它合适的介质。计算机可读介质可以驻留在处理系统中，处理系统外部，或分布在包括处理系统的多个实体上。计算机可读介质可以体现为计算机程序产品。作为示例，计算机程序产品可以包括包装材料中的计算机可读介质。所属领域的技术人员将认识到如何最佳地实施贯穿本发明呈现的所描述的功能性，这取决于特定应用和强加于整个系统的总体设计约束。

概述

本发明的某些方面涉及适用于无线充电设备的系统、设备和方法，所述无线充电设备提供具有多个发送线圈或可同时对多个接收设备充电的自由定位充电表面。在一个方面中，无线充电设备中的控制器可定位待充电的装置且可配置最佳定位的一个或更多个发送线圈以将电力发送到接收设备。充电单元可以配备有或配置有一个或更多个电感式发送线圈，并且多个充电单元可以被布置或配置成用于提供该充电表面。可以通过将设备的位置与集中在充电表面上的已知位置处的物理特性的变化相关联的感测技术来检测要充电的设备的位置。在一些示例中，位置的感测可使用电容性、电阻性、电感性、触摸、压力、负载、应变和/或另一适当类型的感测来实施。

本文所公开的某些方面涉及改进的无线充电技术。公开了在多线圈无线充电设备的表面上安置可充电设备的自由放置的系统、装置和方法。某些方面可改进到接收设备的无线电力发送的效率和容量。在一个示例中，无线充电设备具有：电池充电电源；被配置为矩阵的多个充电单元；第一多个开关，其中，每个开关被配置为将矩阵中的一行线圈联接到电池充电电源的第一端子；以及第二多个开关，其中，每个开关被配置为将矩阵中的一列线圈联接到电池充电电源的第二端子。多个充电单元中的每个充电单元可以包括围绕电力传输区域的一个或更多个线圈。所述多个充电单元可以邻近充电表面布置，而所述多个充电单元中的充电单元的电力传输区域不重叠。

根据本文所公开的某些方面，电力可被无线传输到位于充电表面上的任何地方的接收设备，所述接收设备可具有任意限定的大小或形状，而不考虑能够用于充电的任何分离放置位置。多个设备可以在单个充电表面上同时充电。充电表面可以使用印刷电路板技术以低成本和/或紧凑设计来制造。

充电单元

本发明的某些方面涉及适用于无线充电设备的系统、装置和方法，所述无线充电设备提供具有多个发送线圈或可同时对多个接收设备充电的自由定位充电表面。在一个方面中，无线充电设备中的控制器可以定位将被充电的设备，并且可以对被最佳定位以将电力传输到接收设备的一个或更多个发送线圈进行配置。充电单元可以被提供有被配置成具有一个或更多个电感式发送线圈，并且多个充电单元可以被布置或配置成用于提供充电表面。可以通过将设备的位置与集中在充电表面上的已知位置处的物理特性的变化相关联的感测技术来检测要充电的设备的位置。在一些示例中，位置的感测可使用电容性、电阻性、电感性、触摸、压力、负载、应变和/或另一适当类型的感测来实施。

根据本文所公开的某些方面，可以使用邻近无线充电设备中的充电表面部署的充电单元来提供所述充电表面。在一个示例中，根据蜂窝封装配置来部署充电单元。可以使用一个或更多个线圈来实现充电单元，每个线圈可以沿与邻近线圈的充电表面基本正交的轴感应磁场。在本公开内容中，充电单元可以指具有一个或更多个线圈的元件，其中，每个线圈被配置成产生电磁场，该电磁场相对于由充电单元中的其他线圈产生的场是相加的并且沿着或接近公共轴线被引导。在本说明书中，充电单元中的线圈可以被称为充电线圈或发送线圈。

在一些示例中，充电单元包括沿公共轴堆叠的线圈。一个或更多个线圈可以重叠，使得它们对基本上垂直于充电表面的感应磁场有贡献。在一些示例中，一种充电单元包括多个线圈，这些线圈被布置在该充电表面的限定部分内并且对该充电表面的限定部分内的感应磁场有贡献，该磁场对基本上垂直于该充电表面流动的磁通量有贡献。在一些实现方式中，可以通过向包括在动态定义的充电单元中的线圈提供激活电流来配置充电单元。举例来说，无线充电设备可包含部署在充电表面上的多堆线圈，且无线充电设备可检测待充电设备的位置且可选择多堆线圈的某一组合以提供邻近于待充电设备的充电单元。在一些情况下，充电单元可以包括单个线圈，或者被表征为单个线圈。然而，应当理解，充电单元可以包括多个堆叠的线圈和/或多个相邻的线圈或多堆线圈。

图1示出可以被部署和/或配置为在无线充电设备中提供充电表面的充电单元100的示例。在该示例中，充电单元100具有基本上为六边形的形状，该形状包围使用导体、导线或电路板迹线构造的一个或更多个线圈102，这些线圈可以接收足以在电力传输区域104中产生电磁场的电流。在各种实现方式中，一些线圈102可以具有基本上为多边形的形状，包括图1中示出的六边形充电单元100。其它实施方式可以包括或使用具有其它形状的线圈102。线圈102的形状可以至少部分地由制造技术的能力或局限性来确定，或优化充电单元在诸如印刷电路板基底的基底106上的布局。每个线圈102可以使用导线、印刷电路板迹线和/或其它螺旋结构的连接器来实现。每个充电单元100可以跨越由绝缘体或基底106分开的两层或更多层，使得不同层中的线圈102围绕公共轴线108居中。

图2示出提供在充电表面的区段或部分的一个单层上的多个充电单元202的布置200的一个示例，该布置可以根据本文所公开的某些方面适用。根据蜂窝封装配置来布置充电单元202。在该示例中，充电单元202被端对端地布置而没有重叠。可以在没有通孔或导线互连的情况下提供这种布置。其他布置也是可能的，包括其中充电单元202的一些部分重叠的布置。例如，两个或更多个线圈的线可以在一定程度上交错。

图3示出可以根据本文所公开的某些方面适用的当多个层被覆盖在充电表面的区段或部分内时来自两个视角300、310的充电单元的布置的示例。充电单元层302、304、306、308设置在充电表面内。每个充电单元层302、304、306、308内的充电单元根据蜂窝封装配置来布置。在一个示例中，可在具有四个或四个以上层的印刷电路板上形成充电单元层302、304、306、308。可以选择充电单元100的布置，以提供与所示段相邻的指定充电区域的完全覆盖。

图4示出设置在充电表面400中的电力传输区域的布置，该充电表面400采用根据本文公开的某些方面配置的多层充电单元。所示的充电表面由四层充电单元402、404、406、408构成。在图4中，由第一层充电单元402中的充电单元提供的每个电力传输区域被标记为“L1”，由第二层充电单元404中的充电单元提供的每个电力传输区域被标记为“L2”，由第三层充电单元406中的充电单元提供的每个电力传输区域被标记为“L3”，并且由第四层充电单元408中的充电单元提供的每个电力传输区域被标记为“L4”。

图5示出可以在无线充电设备的基站中提供的无线发送器500的示例。无线充电设备中的基站可包括用于控制无线充电设备的操作的一个或更多个处理电路。控制器502可以接收由滤波器电路508滤波或以其他方式处理的反馈信号。控制器可以控制向谐振电路506提供交流电的驱动器电路504的操作。在一些示例中，控制器502可产生用于控制由驱动器电路504输出的交流电的频率的数字频率参考信号。在一些情况下，可以使用可编程计数器等来生成数字频率参考信号。在一些示例中，驱动器电路504包括功率逆变器电路和一个或更多个功率放大器，它们协作以从直流电流源或输入产生交流电。在一些示例中，数字频率参考信号可由驱动器电路504或由另一电路产生。谐振电路506包括电容器512和电感器514。电感器514可以代表或包括响应于交流电而产生磁通量的充电单元中的一个或更多个发送线圈。谐振电路506在本文中也可称为储能电路，LC储能电路或LC储能电路，且在谐振电路506的LC节点510处测量的电压516可称为储能电压。

被动查验技术可使用在LC节点510处测量或观察到的电压和/或电流来识别在根据本文所公开的某些方面适用的设备的充电垫附近存在接收线圈。一些常规无线充电设备包括测量谐振电路506的LC节点510处的电压或谐振电路506中的电流的电路。为了功率调节的目的和/或为了支持设备之间的通信，可以监测这些电压和电流。根据本发明的某些方面，可监测图5中所示出的无线发送器500中的LC节点510处的电压以支持被动查验技术，所述被动查验技术可基于谐振电路506对通过谐振电路506发送的短突发能量(查验)的响应来检测可充电设备或其它对象的存在。

被动查验发现技术可用于提供快速、低功率发现。可以通过用包括少量能量的快速脉冲驱动包括谐振电路506的网络来产生被动查验。快速脉冲激励谐振电路506并使网络以其固有谐振频率振荡，直到注入的能量衰减并耗散。谐振电路506对快速脉冲的响应可以部分地由谐振LC电路的谐振频率来确定。谐振电路506对具有初始电压＝V₀的被动查验的响应可以由在LC节点510处观察到的电压V_LC表示，使得：

当控制器502或另一处理器使用数字查验来检测物体的存在时，可以监测谐振电路506。通过驱动谐振电路506一段时间来产生数字查验。谐振电路506是包括无线充电设备的发送线圈的调谐网络。接收设备可以通过根据调制信号的信令状态修改由其电力接收电路呈现的阻抗来调制在谐振电路506中观察到的电压或电流。然后，控制器502或其它处理器等待指示接收设备在附近的数据调制响应。

选择性激活线圈

根据本文所公开的某些方面，可选择性地激活一个或更多个充电单元中的线圈以提供用于对兼容设备充电的最佳电磁场。在一些情况下，线圈可以被分配给充电单元，并且一些充电单元可以与其他充电单元重叠。可以在充电单元级选择最佳充电配置。在一些示例中，充电配置可以包括在充电表面中的被确定为与要被充电的设备对准或靠近要被充电的设备定位的充电单元。控制器可以基于充电配置来激活单个线圈或线圈的组合，充电配置又基于对要充电的设备的位置的检测。在一些实现方式中，无线充电设备可以具有驱动器电路，该驱动器电路可以在充电事件期间选择性地激活一个或更多个发送线圈或一个或更多个预定充电单元。

图6示出根据本文所公开的某些方面适用的无线充电设备中使用的支持矩阵复用切换的第一拓扑600。无线充电设备可选择一个或更多个充电单元100来对接收设备充电。未使用的充电单元100可以与电流流动断开。在图2和图3所示的蜂窝封装结构中可以使用相对大量的充电单元100，需要相应数量的开关。根据本文所公开的某些方面，充电单元100可逻辑地布置在矩阵608中，所述矩阵608具有连接到使特定单元能够被供电的两个或更多个开关的多个单元。在图示的拓扑600中，提供了二维矩阵608，其中，维度可以由X和Y坐标表示。第一组开关606中的每一个被配置为将一列单元中的每一单元的第一端子选择性地联接到电压或电流源602的第一端子，所述电压或电流源602提供电流以在无线充电期间激活一个或更多个充电单元中的线圈。第二组开关604中的每一个被配置为将一行单元中的每一单元的第二端子选择性地联接到电压或电流源602的第二端子。当单元的两个端子联接到电压或电流源602时，充电单元是激活的。

矩阵608的使用可以显着地减少操作调谐LC电路的网络所需的开关组件的数量。例如，N个单独连接的单元需要至少N个开关，而具有N个单元的二维矩阵608可以利用√N个开关来操作。矩阵608的使用可产生显著的成本节省并降低电路和/或布局复杂性。在一个示例中，9单元实施方式可以在使用6个交换机的3×3矩阵608中实现，节省了3个交换机。在另一示例中，16单元实施可以使用8个开关在4×4矩阵608中实现，节省了8个开关。

在操作期间，闭合至少两个开关以将一个线圈或充电单元主动地联接到电压或电流源602。多个开关可以同时闭合，以便于将多个线圈或充电单元连接到电压或电流源602。例如，可以闭合多个开关，以在向接收设备传输电力时启用驱动多个发送线圈的操作模式。

图7示出根据本文所公开的某些方面的第二拓扑700，其中，每一线圈或充电单元由驱动器电路702单独和/或直接驱动。驱动器电路702可被配置为从一组线圈704中选择一个或更多个线圈或充电单元100来对接收设备充电。应当理解，这里公开的关于充电单元100的概念可以应用于选择性地激活单独的线圈或多堆线圈。未使用的充电单元100不接收电流流动。可以使用相对大量的充电单元100，并且可以采用开关矩阵来驱动单独的线圈或多组线圈。在一个示例中，第一开关矩阵可以配置定义在充电事件期间要使用的充电单元或一组线圈的连接，并且第二开关矩阵可以用于激活充电单元和/或一组所选线圈。直接驱动一个或更多个线圈的可用性可以允许无线充电设备通过线圈的不同分组同时发送查验。

在充电过程期间控制消息传送

本发明的某些方面涉及电力发送器与通过电力发送器正被无线充电的电力接收器之间的配置、控制、状态和其它信息的无线通信。配置、控制、状态和其它信息可以在电力发送之前和期间在根据标准定义的协议编码的消息中被传送。在一个示例中，Qi协议使电力接收器能够向电力发送器发送请求，并无线地对电力发送器进行某种控制。Qi协议在多个无线充电设备中实施以管理电力发送器与电力接收器之间的无线互连。Qi协议通过幅移键控(ASK)调制提供从电力接收器到电力发送器的消息交换，该幅移键控(ASK)调制产生ASK信号，所述在电力发送器和电力接收器之间的电磁通量中被携带。

图8示出了可被配置为接收ASK调制信号和对ASK调制信号进行解码的处理电路800的示例。处理电路800包括处理器802，该处理器802可以联接到存储器设备804、寄存器或可操作用于存储要使用ASK调制信号812发送的消息和/或从接收的ASK调制信号812进行解码的消息的其它类型的存储器。处理电路800包括可以使用硬件、软件或硬件和软件的某种组合来实现的ASK解码器806。ASK解码器806可以使用从时钟生成或恢复电路接收的时钟信号来控制所发送的ASK调制信号812的定时，并且控制所接收的ASK调制信号812的采样和解码。

在一些示例中，可以采用数字信号处理器(DSP)来对ASK调制信号812进行解码，ASK调制信号812对电感式电力传输设备的储能电路中的电压或电流进行调制。在图5的无线发送器500中，ASK调制信号812可以表示在谐振电路506的LC节点510处测量的充电电流518或电压516或根据在谐振电路506的LC节点510处测量的充电电流518或电压516来获得。在许多示例中，中断可用来确定或测量ASK调制信号812上的电平变化之间的定时。在一个示例中，解调电路可以与由微控制器(MCU)提供的定时器协作以生成用于计算边沿之间的时间的中断。时间测量序列可用于对ASK调制信号812进行解码。在另一示例中，DSP或数字信号控制器可用于使用数字信号处理方法来对ASK调制信号进行解调。

图9示出了可适用于对在电力接收器和电力发送器之间交换的消息进行数字编码的编码方案900、920的示例。在第一示例中，差分双相编码方案900对数据信号904的相位中的二进制比特进行编码。在所示出的示例中，数据字节906的每一比特在编码器时钟信号902的相应的周期908中被编码。按在相应的周期908期间在数据信号904中存在或不存在转变910(相变)来对每个比特的值进行编码。

在第二示例中，使用电力信号幅度编码方案920对储能电压或充电电流924进行编码。在所示出的示例中，数据字节926的二进制比特按充电电流924的电平被编码。数据字节926的每个比特在编码器时钟信号922的相应周期928中被编码。每个比特的值按在相应的周期908期间充电电流924相对于充电电流924的标称100％电压电平930的电压电平被编码。

通过再次参考图5可以理解接收器的ASK调制。由图5的无线发送器500中的驱动器电路504提供给谐振电路506的充电电流518使电感器514产生电磁通量，其联接到可充电设备中提供的接收电路中的接收线圈。可充电设备可以通过调制在谐振电路506中的LC节点510处测量的充电电流518和/或电压516来将信息传送到无线充电设备中的基站。例如，接收设备可以通过根据脉宽调制信号改变谐振电路506中的发送线圈和接收设备中的接收线圈之间的联接来调制充电电流518或电压516。可以通过修改可充电设备中的接收电路呈现给无线发送器500的阻抗来改变联接。

当多个设备同时与多设备无线充电系统通信时，用于对在电力接收器和电力发送器之间交换的消息进行解调和解码的解码器系统的复杂性可能是复杂且是难以管理的。

在多线圈多设备无线充电系统中，可以同时对多个设备充电。图10示出了无线充电设备的充电表面1000，三个接收设备1002、1004、1006被自由地定位在该充电表面上。当设备被放置在充电表面1000的未占用部分上时，该设备被自由地定位，而不管相对于边缘的对准、定向或位置等。当充电表面1000中的一个或更多个发送线圈可以被配置为对接收设备1002、1004、1006进行充电时，无线充电设备可以支持自由定位，而不管可充电设备的物理位置如何。在所示示例中，每个接收设备1002、1004、1006具有单个接收线圈1008、1010、1012，其可以与充电表面1000中的一个或更多个发送线圈(标记为LP-1至LP-18)电磁联接。在所示出的示例中，无线充电设备可包含多个驱动器，所述驱动器可被配置为向充电单元中的一个或更多个发送线圈提供充电电流。无线充电设备可另外能够同时发现装置和/或同时控制三个接收设备1002、1004、1006中的接收线圈1008、1010、1012。

在多线圈多设备无线充电系统中，可以同时对多个设备充电。被充电的每个设备可以使用相应发送电路中的充电电流的ASK调制来将功率电平请求和其它信息传送到无线发送器500(参见图5)，通过该无线发送器500设备被充电。在一些情况下，发送到一个无线发送器500的ASK调制信号可以由另一个无线发送器检测。例如，在自由定位的无线充电站中，两个设备1002和1004或1004和1006可以被任意地放置成彼此紧密接近，使得一个无线发送器500中的发送线圈(电感器514)可以与两个接收设备1002、1004、1006中的接收线圈1008、1010、1012以不同程度电感联接。因此，当接收设备1002、1004、1006发送可由多个无线发送器500解码的ASK编码信息时，接收设备1002、1004、1006可有效地成为广播器。在一些示例中，正在对第一接收设备充电的无线发送器500在第二接收设备发送干扰ASK调制信号时可能无法对来自第一接收设备的ASK消息进行解码。在一些示例中，正在对第一接收设备1002、1004、1006进行充电的无线发送器500可以从第二接收设备1002、1004、1006接收ASK消息并对其进行解码，该ASK消息包括对增大或减小电力传输速率的请求。无线发送器500可以响应于来自第二接收设备1002、1004、1006的请求修改其电力输出，从而在第一接收设备1002、1004、1006不能处理增加的电力时对第一接收设备1002、1004、1006造成损害，或者可以通过减少电力发送来减慢第一接收设备1002、1004、1006的充电速率。

根据本文所公开的某些方面，无线充电系统使ASK调制消息能够在多对电力接收设备与对应无线电力发送器之间被可靠地传输而不引起干扰。可消除或减小在除预期无线电力发送器以外的无线电力发送器处接收消息并对消息进行解码的风险。在一个方面中，可向不同的无线电力发送器提供产生不同频率的电磁通量的充电电流。电磁通量的频率对应于ASK调制信号的载波频率。发送电路中的ASK解调器可包括以载波频率为中心的带通滤波器，使得带通滤波器阻止与其它无线电力发送器相关联的载波频率。每个接收设备1002、1004、1006可以在其对应的电力发送器操作的频率处具有专用信道。

在一些实施方案中，无线充电设备可被配置为同时检测多个接收设备1002、1004、1006和/或对其充电。当在无线充电器(其使用ASK负载调制用于从接收器到发送器的通信)中对多个接收设备1002、1004、1006充电时，一个充电单元的输出电力的大动态变化可导致涉及其它充电单元的通信中断。数字查验阶段发现可能对这种中断特别敏感。

根据本发明的某些方面，可通过调度发布到每一接收设备1002、1004、1006或潜在接收设备的查验来限制执行数字查验期间的中断和干扰。图11示出了调度方案1100的示例，其中对数字查验进行排序。在该序列内调度的每个充电单元轮流在其调度的查验时隙1102、1104、1106、1112内发送数字查验。对查验的响应可以在调度查验时隙1102、1104、1106、1112期间或之后被解码和处理。在图11中，在第三图示查验时隙1106期间开始的静止周期中处理对第三图示查验时隙1106的响应。可以将静默期延长到处理阶段1108，在此期间可以识别和配置响应接收设备1006。在延长的静默期期间，抑制查验。由调度方案1100提供的定时确保当设备最初被查验时动态范围不会发生大的变化。在信道到达电力传输状态1110之后，可以恢复查验。调度方案1100可以提高成功的数字查验阶段的概率和在其期间不可能重试消息的处理。

可以提供多个数据流以使得能够在多个设备和多设备无线充电器之间交换数据。这些数据流可以支持从电力接收器(PRx)到电力发送器(PTx)的通信，其中使用ASK负载调制编码的数据在相同的磁学域中承载。传统系统通常不提供共存管理，并且当在相同磁畴中同时发送多个消息时，在数据流之间可能发生冲突。

根据本发明的某些方面，当不同的载波频率被分配给不同的PTx/PRx对时，每个电力接收器可以通过专用信道与其相应的电力发送器通信。在一个示例中，无线电力发送器可在100kHz到210kHz的频率范围中的选定载波频率处传输电力，且可使用4kHz的基带差分信令时钟来调制数据。可以选择为每个信道分配的频率，以在每个信道之间提供足以防止干扰的保护带。

图12示出支持多频ASK调制的通信接口1200的示例。某些无线充电协议允许电力发送器选择用于电力传输的工作频率。工作频率可以是为充电电流选择的标称频率。工作频率还用作ASK调制的载波频率。根据本文公开的某些方面，电力发送器可以为联接到多设备无线充电器的每个电力接收器选择和分配唯一的工作频率。电力接收器使用的ASK调制信道可以被调谐到工作频率。

在所示的通信接口1200中，多设备无线充电器具有由处理器，定序器，状态机或其它控制器1202控制的多线圈电力发送电路1206。控制器1202可以配置驱动器组1204以向电力发送电路1206中的每个激活的充电线圈提供充电电流。每个激活的充电线圈可以联接到不同的接收设备1208、1210、1212。在一些情况下，可以向多个线圈提供充电电流，所述多个线圈电磁联接到单个接收设备中的一个或更多个接收线圈。控制器1202可以配置驱动器组1204以提供不同频率的充电电流。在所展示的示例中，驱动器组1204在载波频率1302、1304、1306处提供充电电流，这些载波频率是在针对驱动器组1204的使用而配置的该组频率{f₁,f₂,f₃,…f_n}中定义的。图13示出为无线充电器配置的频谱1300的示例。可以在信道之间提供保护频带1312、1314以确保载波频率1302、1304、1306的充分分离。无线充电设备可使用载波信号1224上的ASK调制信道与接收设备1208、1210、1212通信，所述ASK调制信道由用于将电力传送到对应接收设备1208、1210、1212的频率界定。

在图12所示的例子中，ASK调制信号1226被提供给带通滤波器1214，带通滤波器1214由控制器1202提供的频带选择信号1230配置。频带选择信号1230可将带通滤波器1214配置为阻止与提供给第一接收设备1208的信道不相关联的频率分量。在一些实现中，频带选择信号1230定义带通滤波器1214的中心频率和带宽。ASK调制信号1226的滤波版本被提供给峰值检测器1216，其被馈送到检测器1218。检测器1218还接收相干解调器1220的输出。相干解调器1220可以被配置为恢复载波信号1222的相位调制，以使得能够对ASK调制信号1226中携带的信息1228进行解码。带通滤波器1214将第一接收设备1208对ASK调制信号1226的贡献与从其它接收设备1210、1212接收的ASK调制信令隔离。

ASK调制信令的分离使得每个接收设备1208、1210、1212能够发送数据，而不用考虑与其他设备发送的ASK调制信令的冲突。在某些实现中，可以使用具有可调带通滤波器的异步解调器来对每个信道进行解码。在某些实现中，可以使用相干/同步解调器对每个信道进行解码。可以设想，在一些实施方式中将采用其它类型的解调器。

图14是示出用于与正被充电的设备通信的方法的示例的流程图1400。该方法可以由多设备无线充电器中的控制器来执行。在框1402，控制器可以向无线充电设备中的第一发送线圈提供第一充电电流。第一发送线圈可以无线地联接到第一电力接收设备中的接收线圈。在框1404，控制器可以向无线充电设备中的第二发送线圈提供第二充电电流。第二发送线圈可以无线地联接到第二电力接收设备中的接收线圈。第一充电电流和第二充电电流可以以彼此不同的频率来提供。在框1406，控制器可从第一电力接收设备接收第一调制信号。第一调制信号可以包括以与第一充电电流的频率相对应的频率提供的载波信号。在框1408，控制器可以使用带通滤波器对第一调制信号进行滤波，该带通滤波器被配置成阻止由第二电力接收设备发送的第二调制信号。

在各种实现方式中，控制器可以对来自带通滤波器的输出的消息进行解码，该消息源自第一电力接收设备。对消息进行解码可以包括将带通滤波器的输出提供给异步解调器以对消息进行解码。对消息进行解码可以包括使用检测器对消息进行解调。对消息进行解码可以包括将带通滤波器的输出提供给同步解调器。在一个示例中，第一调制信号是被ASK调制的。

图15是示出用于与正被充电的设备通信的方法的示例的流程图1500。该方法可以由多设备无线充电器中的控制器来执行。在框1502，控制器可以定义多个非重叠时隙。在框1504，控制器可将多个非重叠时隙中的一个非重叠时隙分配给无线充电设备的表面处或表面中的多个充电单元中的每个充电单元。在框1506，控制器可在多个非重叠时隙的第一时隙期间执行主动查验。在框1508，配置使用主动查验所识别出的可充电设备。在框1510，控制器可以向与第一时隙相对应的充电单元提供充电电流。

处理电路的示例

图16示出装置1600的硬件实现的示例，该装置1600可以被结合在无线充电设备或使电池能够被无线充电的接收设备中。在一些示例中，装置1600可以执行本文所公开的一个或更多个功能。根据本发明的各个方面，可使用处理电路1602来实施本文所公开的元件或元件的任何部分或元件的任何组合。处理电路1602可以包括由硬件和软件模块的某种组合控制的一个或更多个处理器1604。处理器1604的示例包含微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、SOC、ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)、状态机、定序器、选通逻辑、分离硬件电路和被配置为执行贯穿本发明所描述的各种功能性的其它合适硬件。一个或更多个处理器1604可以包括执行特定功能并且可以由软件模块1616之一配置、扩充或控制的专用处理器。一个或更多个处理器1604可以通过在初始化期间加载的软件模块1616的组合来配置，并且还通过在操作期间加载或卸载一个或更多个软件模块1616来配置。

在所示出的示例中，处理电路1602可实施有总线架构，其通常由总线1610表示。总线1610可以包括任意数量的互连总线和桥，这取决于处理电路1602的具体应用和总体设计约束。总线1610将包括一个或更多个处理器1604和存储器1606的各种电路连接在一起。存储设备1606可包括存储器设备和大容量存储设备，且在本文中可称为计算机可读介质和/或处理器可读介质。存储器1606可以包括瞬态存储介质和/或非瞬态存储介质。

总线1610还可以链接各种其它电路，例如定时源、定时器、外围设备、电压调节器和电源管理电路。总线接口1608可以提供总线1610和一个或更多个收发器1612之间的接口。在一个示例中，可以提供收发器1612以使装置1600能够根据标准定义的协议与充电或接收设备通信。取决于装置1600的性质，还可以提供用户接口1618(例如，小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆)，并且用户接口1618可以直接或通过总线接口1608通信地联接到总线1610。

处理器1604可负责管理总线1610和可包括执行存储在可包括存储器1606的计算机可读介质中的软件的一般处理。在这方面，包括处理器1604的处理电路1602可用于实现本文公开的任何方法、功能和技术。存储器1606可用于存储在执行软件时由处理器1604操纵的数据，且所述软件可被配置为实施本文所公开的方法中的任一者。

处理电路1602中的一个或更多个处理器1604可以执行软件。软件应广义地解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用程序、软件应用程序、软件包、例程、子例程、对象、可执行程序、执行线程、过程、函数、算法等，无论其被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其它。软件可以计算机可读形式驻留在存储器1606或外部计算机可读介质中。外部计算机可读介质和/或存储器1606可以包括非瞬态计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质包括例如磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩盘(CD)或数字多功能盘(DVD))、智能卡、闪存设备(例如，“闪存驱动器”、卡、棒或钥匙驱动器)、RAM、ROM、可编程只读存储器(PROM)、包括EEPROM的可擦除PROM(EPROM)、寄存器、可拆卸盘、以及用于存储可由计算机访问和读取的软件和/或指令的任何其他合适的介质。作为示例，计算机可读介质和/或存储器1606还可包括载波、传输线、以及用于传送可由计算机访问和读取的软件和/或指令的任何其它合适的介质。计算机可读介质和/或存储器1606可驻留在处理电路1602中，处理器1604中，处理电路1602外部，或分布在包括处理电路1602的多个实体上。计算机可读介质和/或存储器1606可以包含在计算机程序产品中。例如，计算机程序产品可以包括包装材料中的计算机可读介质。所属领域的技术人员将认识到如何最佳地实施贯穿本发明呈现的所描述的功能性，这取决于特定应用和强加于整个系统的总体设计约束。

存储器1606可以在可加载代码段、模块、应用、程序等中维护和/或组织软件，其中的一些或全部在本文中可以被称为软件模块1616。每个软件模块1616可以包括当被安装或加载到处理电路1602上并由一个或更多个处理器1604执行时对控制一个或更多个处理器1604的操作的运行时映像1614有贡献的指令和数据。当被执行时，某些指令可以使处理电路1602根据这里描述的某些方法、算法和过程来执行功能。

一些软件模块1616可以在处理电路1602的初始化期间被加载，并且这些软件模块1616可以配置处理电路1602以实现这里公开的各种功能的执行。举例来说，某些软件模块1616可配置处理器1604的内部设备和/或逻辑电路1622，且可管理对外部设备(例如，收发器1612、总线接口1608、用户接口1618、定时器、数学协处理器等)的存取。软件模块1616可以包括控制程序和/或操作系统，其与中断处理程序和设备驱动程序交互，并且控制对由处理电路1602提供的各种资源的访问。资源可以包括存储器、处理时间、对收发机1612的访问、用户接口1618等。

处理电路1602的一个或更多个处理器1604可以是多功能的，由此一些软件模块1616被加载并配置为执行不同的功能或相同功能的不同示例。一个或更多个处理器1604可另外适于管理响应于例如来自用户接口1618、收发器1612和设备驱动器的输入而发起的后台任务。为了支持多个功能的性能，一个或更多个处理器1604可以被配置为提供多任务环境，由此多个功能中的每一个被实现为由一个或更多个处理器1604根据需要或期望服务的一组任务。在一个示例中，多任务环境可以使用分时程序1620来实现，分时程序1620在不同任务之间传递处理器1604的控制，由此在完成任何未完成操作时和/或响应于诸如中断的输入，每个任务将一个或更多个处理器1604的控制返回到分时程序1620。当任务具有对一个或更多个处理器1604的控制时，处理电路被有效地专门用于由与控制任务相关联的功能所解决的目的。分时程序1620可以包括操作系统，基于循环传送控制的主循环，根据功能的优先级分配对一个或更多个处理器1604的控制的功能，和/或通过向处理功能提供对一个或更多个处理器1604的控制来响应外部事件的中断驱动主循环。

在一个示例中，设备1600包括无线充电设备或作为无线充电设备操作，所述无线充电设备具有联接到充电电路的电池充电电源、多个充电单元和控制器，所述控制器可包含于一个或更多个处理器1604中。多个充电单元可以被配置成提供充电表面。至少一个线圈可以被配置成引导电磁场穿过每个充电单元的电荷传送区域。

控制器可以被配置为向无线充电设备中的第一发送线圈提供第一充电电流，向无线充电设备中的第二发送线圈提供第二充电电流，从第一电力接收设备接收第一调制信号，使用配置为阻止由第二电力接收设备发送的第二调制信号的带通滤波器对第一调制信号进行滤波。第一发送线圈可以联接到第一电力接收设备中的接收线圈，并且第二发送线圈可以联接到第二电力接收设备中的接收线圈。可以以彼此不同的频率提供第一充电电流和第二充电电流。第一调制信号可以包括以与第一充电电流的频率相对应的频率提供的载波信号。

在一些实现方式中，控制器被配置为对来自带通滤波器的输出的消息进行解码，该消息源自第一电力接收设备。控制器可以被配置为将带通滤波器的输出提供给异步解调器，以对所述消息进行解码。控制器可以被配置成使用检测器来对消息进行解调。控制器可以被配置为向同步解调器提供带通滤波器的输出。在一些示例中，第一调制信号是ASK调制的。

在另一示例中，装置1600包括无线充电设备或作为无线充电设备操作，该无线充电设备具有联接到充电电路的电池充电电源、多个充电单元和控制器，该控制器可以包括在一个或更多个处理器1604中。多个充电单元可以被配置成提供充电表面。至少一个线圈可以被配置成引导电磁场穿过每个充电单元的电荷传送区域。

所述控制器可被配置为界定多个非重叠时隙，将所述多个非重叠时隙中的一者分配给无线充电设备的表面处或表面中的多个充电单元中的每个充电单元，在所述多个非重叠时隙中的第一时隙期间执行主动查验，配置使用所述主动查验所识别出的可充电设备，且将充电电流提供到对应于所述第一时隙的充电单元。

在另一个示例中，存储器1606保存指令和信息，其中这些指令被配置成致使该一个或更多个处理器1604：向所述无线充电设备中的第一发送线圈提供第一充电电流，其中所述第一发送线圈联接到第一电力接收设备中的接收线圈；向所述无线充电设备中的第二发送线圈提供第二充电电流，其中所述第二发送线圈联接到第二电力接收设备中的接收线圈，并且其中，所述第一充电电流和所述第二充电电流是以彼此不同的频率提供的；从所述第一电力接收设备接收第一调制信号，其中所述第一调制信号包括以与所述第一充电电流的频率相对应的频率提供的载波信号；以及使用带通滤波器对所述第一调制信号进行滤波，所述带通滤波器被配置为阻止由所述第二电力接收设备发送的第二调制信号。

在一些情况下，指令可被配置成使一个或更多个处理器1604对来自带通滤波器的输出的消息进行解码，该消息源自第一电力接收设备。对消息进行解码可以包括将带通滤波器的输出提供给异步解调器。对消息进行解码。对消息进行解码可以包括使用检测器对消息进行解调。对消息进行解码可以包括将带通滤波器的输出提供给同步解调器。第一调制信号可以是ASK调制的。

在另一示例中，存储装置1606维持指令和信息，其中所述指令被配置为致使所述一个或更多个处理器1604界定多个非重叠时隙，将所述多个非重叠时隙中的一者分配给无线充电设备的表面处或表面中的多个充电单元中的每个充电单元，在所述多个非重叠时隙中的第一时隙期间执行主动查验，配置使用所述主动查验所识别出的可充电设备。以及向与所述第一时隙相对应的充电单元提供充电电流。

提供先前描述以使得所属领域的技术人员能够实践本文所描述的各个方面。所属领域的技术人员将容易明白对这些方面的各种修改，且本文所限定的一般原理可应用于其它方面。因此，权利要求不旨在限于本文所示的方面，而是与语言权利要求一致的全部范围一致，其中，除非明确地如此陈述，否则以单数形式提及元件不旨在表示“一个且仅一个”，而是表示“一个或更多个”。除非另有特别说明，术语“一些”是指一个或更多个。本公开通篇描述的各个方面的元件的所有结构和功能等效物(其对于本领域普通技术人员是已知的或稍后变得已知)明确地以引用的方式并入本文中并且旨在由权利要求书涵盖。此外，本文所公开的任何内容都不旨在奉献给公众，而不管这些公开内容是否在权利要求书中明确陈述。权利要求要素不应根据35U.S.C.§112第六段的规定来解释，除非使用短语“用于…的装置”明确陈述所述要素，或在方法权利要求的情况下，使用短语“用于…的步骤”陈述所述要素。

Claims (21)

1.一种用于与被充电的设备通信的方法，所述方法包括以下步骤：

向无线充电设备中的第一发送线圈提供第一充电电流，其中，所述第一发送线圈无线地联接到第一电力接收设备中的接收线圈；

向所述无线充电设备中的第二发送线圈提供第二充电电流，其中，所述第二发送线圈无线地联接到第二电力接收设备中的接收线圈，并且其中，所述第一充电电流和所述第二充电电流是以彼此不同的频率提供的；

从所述第一电力接收设备接收第一调制信号，其中，所述第一调制信号包括以与所述第一充电电流的频率相对应的频率提供的载波信号；以及

使用带通滤波器对所述第一调制信号进行滤波，所述带通滤波器被配置为阻止由所述第二电力接收设备发送的第二调制信号。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

对来自所述带通滤波器的输出的消息进行解码，所述消息源自所述第一电力接收设备。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述消息进行解码包括：

将所述带通滤波器的所述输出提供给异步解调器，以对所述消息进行解码。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述消息进行解码包括：

使用检测器对所述消息进行解调。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述消息进行解码包括：

将所述带通滤波器的所述输出提供给同步解调器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述第一调制信号是幅移键控(ASK)调制的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

定义多个非重叠时隙；

将所述多个非重叠时隙中的一个非重叠时隙分配给在所述无线充电设备的表面处的多个充电单元中的每个充电单元；

在所述多个非重叠时隙中的第一时隙期间执行主动查验；

配置使用所述主动查验所识别出的可充电设备；以及

向分配了所述第一时隙的充电单元提供第三充电电流。

8.一种无线充电设备，所述无线充电设备包括：

多个充电单元，所述多个充电单元设置在所述无线充电设备的表面上；以及

控制器，所述控制器被配置成：

向所述无线充电设备中的第一发送线圈提供第一充电电流，其中，所述第一发送线圈无线地联接到第一电力接收设备中的接收线圈；

向所述无线充电设备中的第二发送线圈提供第二充电电流，其中，所述第二发送线圈无线地联接到第二电力接收设备中的接收线圈，并且其中，所述第一充电电流和所述第二充电电流是以彼此不同的频率提供的；

从所述第一电力接收设备接收第一调制信号，其中，所述第一调制信号包括以与所述第一充电电流的频率相对应的频率提供的载波信号；以及

使用带通滤波器对所述第一调制信号进行滤波，所述带通滤波器被配置为阻止由所述第二电力接收设备发送的第二调制信号。

9.根据权利要求8所述的无线充电设备，其中，所述控制器被配置为：

对来自所述带通滤波器的输出的消息进行解码，所述消息源自所述第一电力接收设备。

10.根据权利要求9所述的无线充电设备，其中，所述控制器被配置为：

将所述带通滤波器的所述输出提供给异步解调器，以对所述消息进行解码。

11.根据权利要求9所述的无线充电设备，其中，所述控制器被配置为：

使用检测器对所述消息进行解调。

12.根据权利要求9所述的无线充电设备，其中，所述控制器被配置为：

将所述带通滤波器的所述输出提供给同步解调器。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的无线充电设备，其中，所述第一调制信号是幅移键控(ASK)调制的。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的无线充电设备，其中，所述控制器被配置为：

定义多个非重叠时隙；

将所述多个非重叠时隙中的一个非重叠时隙分配给在所述无线充电设备的表面处的多个充电单元中的每个充电单元；

在所述多个非重叠时隙中的第一时隙期间执行主动查验；

配置使用所述主动查验所识别出的可充电设备；并且

向与所述第一时隙相对应的充电单元提供充电电流。

15.一种处理器可读存储介质，所述处理器可读存储介质包括用于以下操作的代码：

向无线充电设备中的第一发送线圈提供第一充电电流，其中，所述第一发送线圈无线地联接到第一电力接收设备中的接收线圈；

向所述无线充电设备中的第二发送线圈提供第二充电电流，其中，所述第二发送线圈无线地联接到第二电力接收设备中的接收线圈，并且其中，所述第一充电电流和所述第二充电电流是以彼此不同的频率提供的；

从所述第一电力接收设备接收第一调制信号，其中，所述第一调制信号包括以与所述第一充电电流的频率相对应的频率提供的载波信号；以及

使用带通滤波器对所述第一调制信号进行滤波，所述带通滤波器被配置为阻止由所述第二电力接收设备发送的第二调制信号。

16.根据权利要求15所述的存储介质，所述存储介质还包括用于以下操作的代码：

对来自所述带通滤波器的输出的消息进行解码，所述消息源自所述第一电力接收设备。

17.根据权利要求16所述的存储介质，所述存储介质还包括用于以下操作的代码：

将所述带通滤波器的所述输出提供给异步解调器以对所述消息进行解码。

18.根据权利要求16所述的存储介质，所述存储介质还包括用于以下操作的代码：

使用检测器对所述消息进行解调。

19.根据权利要求16所述的存储介质，所述存储介质还包括用于以下操作的代码：

将所述带通滤波器的所述输出提供给同步解调器。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的存储介质，所述存储介质还包括用于以下操作的代码：

定义多个非重叠时隙；

将所述多个非重叠时隙中的一个非重叠时隙分配给在所述无线充电设备的表面处的多个充电单元中的每个充电单元；

在所述多个非重叠时隙中的第一时隙期间执行主动查验；

配置使用所述主动查验所识别出的可充电设备；以及

向分配了所述第一时隙的充电单元提供第三充电电流。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的存储介质，其中，所述第一调制信号是幅移键控(ASK)调制的。

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