CN117795818A - 功率传输装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种用于无线功率传输系统的功率发射器和/或接收器包括被布置为经由功率传输信号交换功率的功率传输线圈(103、107)。接收器(207、307)被布置为从所述互补功率传输装置接收第一数据。所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平。发射器(205、305)被布置为通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述互补功率传输装置发射第二数据。所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数。同步器(209、309)还被布置为通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来同步所述发射器(205、305)以发射与所述第一数据对准的所述第二数据。

Description

功率传输装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种无线功率传输装置及其方法，并且特别地但非排他性地涉及一种用于无线电力联盟的无线功率传输系统(例如，Qi型功率传输系统)的无线功率传输装置。

背景技术

当今大多数电气产品都需要专用的电气接触才能从外部电源获得供电。然而，这往往是不切实际的，并且要求用户物理地插入连接器或以其他方式建立物理电气接触。通常，功率要求也有很大不同，并且当前大多数设备都被提供有自己的专用电源，从而导致典型的用户拥有大量不同的电源，而每个电源都专用于特定设备。尽管使用内部电池可以避免在使用期间需要与电源的有线连接，但是这仅提供了部分解决方案，因为电池需要充电(或更换)。使用电池还会显著增加设备的重量以及潜在的成本和尺寸。

为了提供显著改进的用户体验，已经提出了使用无线电源，其中，将功率从功率发射器设备中的发射器电感器感应式传输到个体设备中的接收器线圈。

经由磁感应进行的功率发射是众所周知的概念，其主要应用于在初级发射器电感器/线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器。通过在两个设备之间分离初级发射器线圈与次级接收器线圈，基于松散耦合的变压器的原理，可以在它们之间进行无线功率传输。

这样的布置允许与设备的无线功率传输，而无需进行任何电线或物理电气连接。实际上，它可以简单地允许将设备放置在发射器线圈附近或顶部，以便从外部进行充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，能够简单地将设备放置在该水平表面上以便进行供电。

此外，可以有利地设计这样的无线功率传输布置，使得功率发射器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。特别地，已经定义了被称为Qi规范的无线功率传输方法，并且目前正在进一步开发该方法。这种方法允许符合Qi规范的功率发射器设备与也符合Qi规范的功率接收器设备一起使用，而不必来自同一制造商或不必是彼此专用的。Qi标准还包括一些功能以允许针对特定的功率接收器设备(例如取决于特定的功率消耗)而调整操作。

Qi规范是由无线电力联盟开发的，更多信息能够例如在其网站http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html上找到，其中，特别地，能够找到定义的规范文档。

进一步的开发试图引入一系列新的应用和特征。例如，无线电力联盟正在开发一种基于扩展Qi原理的标准，以应用于一系列厨房应用和电器，包括加热器、水壶、搅拌机、平底锅等。这种开发特别支持超高功率水平的功率传输并且被称为无绳厨房标准。

Qi标准支持从功率接收器到功率发射器的通信，从而使得功率接收器能够提供可以允许功率发射器适用于特定功率接收器的信息。在当前标准中，已经定义了从功率接收器到功率发射器的单向通信链路，其中，功率接收器通过对传输功率的功率传输信号执行负载调制来进行通信。特别地，改变由功率接收器对功率传输信号的负载，以提供对功率信号的调制。功率发射器能够对得到的电气特性的变化(例如，汲取的电流的变化)进行检测和解码(解调)。

因此，在物理层处，从功率接收器到功率发射器的通信信道使用功率传输信号作为数据载体。功率接收器调制负载，所述负载通过发射器线圈电流或电压的幅度和/或相位的变化来检测。数据以字节和数据包为单位进行格式化。

能够在Qi无线功率规范(1.0版)的第1部分的第6章中找到更多信息。

最初，Qi仅使用单向通信链路，但是也已经引入了双向通信链路以允许对功率传输操作进行更高级的控制和灵活性。例如，可以通过(例如使用幅度、频率或相位调制)调制功率传输信号来实现从功率发射器到功率接收器的通信。

无线功率传输系统中的通信服务于若干目的，包括功率传输参数的协商、无线功率传输的控制、功率发射器和/或功率接收器认证、功率发射器固件更新或其他辅助数据传输。通信性能对于功率传输系统的操作是重要的。

例如，对于功率接收器安全来说重要的是以精确的定时向功率发射器提供反馈控制消息，以便确保控制回路稳定性。这种通信链路从功率接收器到功率发射器是单工的，并且通常被实施为在功率接收器侧执行的功率传输信号的负载调制。

其他通信需要从无线功率发射器到无线功率接收器的通信信道(例如，用于认证期间的证书传输)。通常，该信道被实施为功率传输信号的频率调制。

在许多系统中，功率传输信号相应地用于两个方向上的通信，并且因此，功率传输信号用于支持两个通信链路。

为了提供有效的通信，在这种情况下，功率传输系统通常利用时分，其中通信方向/信道在时间上被复用和划分。具体地，重复时间框架通常被分成两个(或更多个)时间间隔，其中在每个时间间隔中仅有一个通信信道是活动的。

在许多情况下，这种半双工通信可以提供高效和/或可靠的通信。然而，该方法也具有一些缺点，包括：

减小了两个信道的带宽。

会增加响应时间和通信延迟。由于通信必须在由半双工协议定义的专用时隙中执行，因此不可能在任何期望的时刻发起通信。

增加的开销可能是由更大数据包的分级引起的。由于功率传输控制必须具有精确的定时，因此要传输的最大有效载荷可能受到两个连续控制消息之间的时间的约束。

对于例如更大的数据包，可能导致不充分的误差校正。例如，接收侧可能无法在通信切换发生之前指示大数据包是否包含(一个或多个)误差。

因此，改进的功率传输方法将是有利的，并且特别地，允许增加的灵活性、降低的成本、降低的复杂度、改进的通信性能、减少的通信延迟、增加的数据速率、可靠的通信、更可靠的操作、改进的误差检测和/或改进的性能的方法将是有利的。

发明内容

因此，本发明试图优选以单独方式或以任何组合方式减轻、缓解或消除上述缺点中的一个或多个缺点。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于从功率发射器到功率接收器的无线功率传输的功率传输装置，所述功率传输装置是所述功率发射器和所述功率接收器中的一个，所述功率传输装置包括：功率传输线圈，其被布置为经由功率传输信号与互补功率传输装置的互补功率传输线圈交换功率，所述互补功率传输装置是所述功率发射器和所述功率接收器中的另一个；接收器，其被布置为从所述互补功率传输装置接收第一数据，所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平，所述时间间隔序列与所述功率传输信号同步；发射器，其被布置为通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述互补功率传输装置发射第二数据，所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数；以及，同步器，其被布置为通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来同步所述发射器，以发射与所述第一数据对准的所述第二数据。

本发明可以允许许多无线功率传输系统中的改进的性能和/或操作。在许多应用和场景中可以实现改进的通信性能。在许多应用中，可以在一个或两个通信方向上实现减少的通信延迟、增加的数据速率和/或更灵活的通信。在许多场景中，可以实现这样的改进，同时仍然保持可接受的通信可靠性，并且具体地可以允许这样的操作，同时保持可接受的误差率。

该方法可以减少不同方向上的通信之间的干扰的影响，同时允许这些通信同时使用功率传输信号作为通信载波。

在许多实施例和场景中，该方法可以诸如例如通过允许更快的消息传递减少功率控制操作、认证、协商等的延迟而允许改进的整体功率传输操作。

可以在功率传输阶段期间执行该操作并且特别是第一数据和第二数据的同时通信。功率传输阶段具体可以是生成功率传输信号以将功率从功率发射器传输到功率接收器期间的阶段。功率传输阶段可以是功率控制误差消息从功率接收器发射到功率发射器期间的阶段。功率发射器和功率接收器可以在功率传输阶段期间实施用于功率传输的功率控制回路。功率控制回路可以响应于功率控制误差消息而适配功率传输信号的水平。

每个数据符号根据第一调制方案可以由恒定调制水平的模式表示，其中，该模式对于不同的数据符号是不同的。在一些实施例中，每个数据符号可以根据第二调制方案由恒定调制水平的模式表示，其中该模式对于不同的数据符号是不同的。

恒定调制水平可以是用于频率调制的恒定频率、用于相位调制的恒定相位、用于幅度调制的恒定幅度、用于负载调制的恒定负载等。时间间隔序列可以包括两个或多个时间间隔，并且对于至少一个数据符号并且通常对于所有数据符号，调制水平对于时间间隔序列中的至少两个时间间隔可以是不同的。具有恒定调制水平的时间间隔可以意味着根据数据符号而变化/调制的功率传输信号的参数在时间间隔期间是恒定的/不改变。

例如，调制方案可以是频率调制方案、相位调制方案、幅度调制方案、负载调制方案等。

作为时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数的第二调制方案的数据符号的持续时间等于作为第二调制方案的数据符号的持续时间的整数倍的时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间。因数/倍数可以是因子1。第二调制方案的数据符号的持续时间可以等于时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间。

发射器可以被布置为通过根据具有符号持续时间的第二调制方案调制功率传输信号来向互补功率传输装置发射第二数据，使得时间间隔序列中的时间间隔的持续时间是符号持续时间的整数倍；

发射器可以被布置为通过根据第二调制方案调制功率传输信号来向互补功率传输装置发射第二数据，时间间隔的持续时间是第二调制方案的数据符号的符号持续时间的整数倍。

同步器可以被布置为通过将第二数据的发射与功率传输信号同步来同步发射器，以发射与第一数据的时间间隔序列对准的第二数据。

根据本发明的可选特征，所述时间间隔的持续时间是所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间的至少两倍。

在许多场景和应用中，这可以提供改进的性能和操作。在许多场景中，它可以允许低复杂度操作，并且允许便于和/或改进通信。在许多实施例中，该方法可以允许便于非对称通信，这在许多无线功率传输系统中可能是特别有利的。

根据本发明的可选特征，所述时间间隔的持续时间是所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间的至少八倍。

在许多场景和应用中，这可以提供改进的性能和操作。在许多场景中，它可以允许低复杂度操作，并且允许便于和/或改进通信。在许多实施例中，该方法可以允许便于非对称通信，这在许多无线功率传输系统中可能是特别有利的。

根据本发明的可选特征，所述第一调制方案采用双相调制。

在许多应用中，这可以允许特别有利的操作，和/或可以提供便利的操作。特别地，它可以便于在许多应用中减少相反方向上的通信之间的干扰的方法。时间间隔序列中的每个时间间隔可以对应于双相调制的间隔。每个时间间隔序列可以包括两个间隔。

在一些实施例中，第一调制方案可以采用曼彻斯特码。

根据本发明的可选特征，在用于发射所述第一数据的符号持续时间内用于发射所述第二数据的平均调制水平与所述第二数据的数据值无关。

在许多应用和场景中，这可以提供改进的通信和无线功率传输操作。特别地，它可以通过减少两个方向上的通信之间的干扰来允许改进的通信。在许多场景中，该方法可以减少从第二数据的发射到接收第一数据的干扰。

根据本发明的可选特征，所述发射器被布置为发射多个假位符号，以便将所述第二数据的数据大小与所述第一数据的符号持续时间对准。

在许多实施例和应用中，这可以提供改进的性能。

在许多实施例中，发射器被布置为发射多个假位符号，以便将第二数据的数据包(大小)与时间间隔对准。

根据本发明的可选特征，所述发射器被布置为连续地发射第二数据，除非所述第一数据满足否定确认标准。

这可以在许多实施例中提供改进的通信，并且可以在许多应用中允许更高的吞吐量，其中数据被连续地发射并且仅在发生误差或不期望情形的情况下采取措施。

例如，否定确认标准可以包括未接收到预期确认消息的考虑。

根据本发明的可选特征，所述发射器被布置为响应于所述第一数据满足所述否定确认标准而重新发射第二数据。

根据本发明的可选特征，所述功率传输装置是所述功率接收器，所述第一调制方案使用频率调制，并且所述第二调制方案使用负载调制。

在许多场景中，这可以允许特别有利的操作和/或性能和/或实施。

根据本发明的可选特征，所述功率传输装置是所述功率发射器，所述第一调制方案使用负载调制，并且所述第二调制方案使用频率调制。

在许多场景中，这可以允许特别有利的操作和/或性能和/或实施。

根据本发明的可选特征，所述同步器被布置为响应于所述功率传输信号的幅度变化而同步所述发射器。

根据本发明的可选特征，所述同步器被布置为响应于所述功率传输信号的周期而同步所述发射器。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率传输系统，包括功率接收器和功率发射器，所述功率传输系统用于执行从/到所述功率接收器的无线功率传输，所述功率发射器包括：第一功率传输线圈，其被布置为经由功率传输信号将功率传输到所述功率接收器的第二功率传输线圈；第一接收器，其被布置为从所述功率接收器接收第一数据，所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平，所述时间间隔序列与所述功率传输信号同步；第一发射器，其被布置为通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述功率接收器发射第二数据，所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数；以及，第一同步器，其被布置为通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来同步所述发射器，以发射与所述第一数据对准的所述第二数据；并且，所述功率接收器包括：第二功率传输线圈，其被布置为经由所述功率传输信号从所述功率发射器的所述第一功率传输线圈接收功率；第二发射器，其被布置为根据所述第二调制方案向所述功率发射器发射第一数据；第二接收器，其被布置为根据所述第二调制方案从所述功率发射器接收第二数据；以及，第二同步器，其被布置为同步所述第二发射器以利用所述时间间隔序列中与所述功率传输信号对准的时间间隔来发射所述第一数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于从功率发射器到功率接收器的无线功率传输的功率传输装置的操作方法，所述功率传输装置是所述功率发射器和所述功率接收器中的一个，所述功率传输装置包括：功率传输线圈，其被布置为经由功率传输信号来与互补功率传输装置的互补功率传输线圈交换功率，所述互补功率传输装置是所述功率发射器和所述功率接收器中的另一个；所述方法包括：从所述互补功率传输装置接收第一数据，所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平，所述时间间隔序列与所述功率传输信号同步；通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述互补功率传输装置发射第二数据，所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数；以及，通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来将所述第二数据的发射同步为与所述第一数据对准。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于功率传输系统的操作方法，所述功率传输系统包括功率接收器和功率发射器，所述功率传输系统用于执行从/到所述功率接收器的无线功率传输，所述功率发射器包括第一功率传输线圈，所述第一功率传输线圈被布置为经由功率传输信号将功率传输到所述功率接收器的第二功率传输线圈，并且所述功率接收器包括所述第二功率传输线圈，所述第二功率传输线圈被布置为经由所述功率传输信号从所述功率发射器的所述第一功率传输线圈接收功率；所述方法包括功率发射器执行以下步骤：从所述功率接收器接收第一数据，所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平，所述时间间隔序列与所述功率传输信号同步；通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述功率接收器发射第二数据，所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数；以及，通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来将所述第二数据的发射同步为与所述第一数据对准；并且，所述方法包括所述功率接收器执行以下步骤：根据所述第二调制方案向所述功率发射器发射第一数据；根据所述第二调制方案从所述功率发射器接收第二数据；以及，通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来将所述第一数据的发射同步为与所述时间间隔序列中的所述时间间隔对准。

参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面、特征和优点将变得显而易见并且得到阐明。

附图说明

将参考附图并仅通过举例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：

图1图示了根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；

图2图示了根据本发明的一些实施例的功率发射器的元件的示例；

图3图示了根据本发明的一些实施例的功率接收器的元件的示例；

图4图示了双相编码的示例；

图5图示了根据本发明的一些实施例的发射方案的示例；

图6图示了根据本发明的一些实施例的用于功率发射器的逆变器的示例；

图7图示了根据本发明的一些实施例的用于功率发射器的逆变器的示例；

图8图示了根据本发明的一些实施例的用于功率发射器的信号的示例；

图9图示了根据本发明的一些实施例的发射方案的示例；

图10图示了根据本发明的一些实施例的发射方案的示例；以及

图11图示了根据本发明的一些实施例的发射方案的示例。

具体实施方式

以下描述聚焦于适用于利用例如根据Qi或Ki规范已知的功率传输方法的无线功率传输系统的本发明的实施例。然而，应当理解，本发明不限于该应用，而是可以应用于许多其他无线功率传输系统。

图1图示了根据本发明的一些实施例的功率传输系统的示例。功率传输系统包括功率发射器101，功率发射器101包括(或被耦合到)发射器线圈/电感器103。所述系统还包括功率接收器105，功率接收器105包括(或被耦合到)接收器线圈/电感器107。

所述系统提供从功率发射器101到功率接收器105的无线感应功率传输。特别地，功率发射器101生成无线感应功率传输信号(也被称为功率传输信号或感应功率传输信号)，该无线感应功率传输信号由发射器线圈或电感器103作为磁通量进行传播。功率传输信号通常可以具有在约20kHz至约500kHz之间的频率，并且对于Qi兼容系统通常在从95kHz至205kHz的范围内。对于高功率应用，例如为高功率厨房应用开发的Ki规范，频率通常例如可以在20kHz至80kHz之间的范围内。发射器线圈103和接收器线圈107被松散地耦合，并且因此接收器线圈107拾取来自功率发射器101的功率传输信号(的至少部分)。因此，功率经由从发射器线圈103到接收器线圈107的无线感应耦合而从功率发射器101被传输到功率接收器105。术语功率传输信号主要用于指代发射器线圈103与接收器线圈107之间的感应信号/磁场(磁通量信号)，然而应当理解，等效地，也可以考虑并使用功率传输信号作为提供给发射器线圈103或由接收器线圈107拾取的电信号的参考。

在该示例中，特别地，功率接收器105是经由接收器线圈107来接收功率的功率接收器。然而，在其他实施例中，功率接收器105可以包括金属元件，例如，金属发热元件，在这种情况下，功率传输信号感应涡流，从而导致元件直接发热。

所述系统被布置为传输实质的功率水平，并且特别地，在许多实施例中，功率发射器可以支持超过500mW、1W、5W、50W、100W或500W的功率水平。例如，对于Qi对应的应用来说，针对低功率应用，功率传输通常在1-5W功率范围内，而针对高功率应用，例如通过由无线电力联盟开发的Ki规范支持的那些应用，功率传输超过100W并且最高超过2000W。

在下文中，将具体参考根据Qi规范(除了本文描述的(或随之而来的)修改和增强以外)的实施例来描述功率发射器101和功率接收器105的操作。

图1的系统利用双向通信来支持功率传输操作。双向通信用于配置、建立和控制功率传输，并且可以包括一系列控制数据的交换。特别地，无线功率接收器与无线功率发射器之间的通信信道被认为是对于建立从无线功率接收器到无线功率发射器的反馈回路是至关重要的，这种反馈回路对于功率系统稳定性来说至关重要。

功率发射器与功率接收器之间的通信可以有利地在许多系统中使用功率传输信号作为通信载波来实现。功率发射器或功率接收器的通信发射器可以响应于数据被发射而调制功率传输信号，并且互补功率接收器可以解调功率传输信号以检索数据。使用功率传输信号的通信也被称为带内通信。

许多系统(诸如特别是Qi)使用功率传输信号在两个方向上进行通信，并且因此使用相同的通信载波在相反的方向上通信数据。因此，这样的系统中的特定情况是，在设备之间传输功率的单个功率传输信号也被用作用于相反方向上的多个通信链路的通信载波。

为了支持这样的多个通信，诸如Qi的系统采用时分方法，其中在不同的时间间隔中执行两个方向上的通信，使得一次仅在一个方向上执行通信。具体地，重复时间范围可以用于功率传输信号，其中时间范围包括用于从功率发射器到功率接收器的通信(此后也称为前向通信的前向方向)和用于从功率接收器到功率发射器的通信(此后称为反向方向或反向通信)的不同时间间隔。

这种方法可以实现不同方向上的通信之间的独立性。这在使用功率传输信号作为用于多次通信的载波的无线功率传输系统中特别难以实现。特别地，使用不同的调制方案和技术通常不足以分离通信。

具体地，Qi使用频率调制用于前向通信，并且使用负载调制用于反向通信。负载调制能够被视为幅度调制的示例，因为接收器检测由负载调制/改变导致的功率传输信号的幅度变化。然而，功率传输信号的幅度通常还取决于功率传输信号的频率，并且实际上在许多系统中，频率变化用于适配功率传输信号的功率水平。因此，频率调制将直接导致幅度变化。此外，频率调制变化通常由频率解调器检测，所述频率解调器也可以对载波(即功率传输信号)的(特别是快速的)幅度变化具有一些灵敏度。因此，对于无线功率传输系统，交叉干扰往往特别难以解决，导致大多数这样的系统使用时分方法来将通信彼此隔离。

然而，这种方法也具有缺点。它显著降低了可用的通信容量，并且具体地，如果仅执行一次通信，则与两个方向上可用的最大值相比，有效数据速率往往显著降低。另外，相当大的通信延迟会导致，直到将时间间隔分配给通信信道才能够执行通信。可能会降低进一步的通信可靠性和性能。例如，可能需要更短的数据符号(并且因此更低的符号能量)，或可能需要更少的误差校正。这可能直接导致更低的数据速率。

降低的通信性能可能影响无线功率传输系统的整体性能。它可能由于降低的通信容量而减少可能的功能(例如，可能没有足够的时间来执行一些功能所需的通信)和/或降低一些实施的功能的性能(诸如减少功率控制回路的反应时间或准确度)。

实际上，为了提供对功率传输的有效控制，期望在功率发射器与功率接收器之间具有高通信数据速率。

在下文中，描述了一种可以在许多场景中和针对许多应用允许改进性能的方法。所述方法可以具体地允许、便于或改进两个方向上的同时通信。所述方法通常可以允许减少通信之间的干扰，使得一个方向上的通信的检测/解调可以更少地受到另一个方向上的通信的影响。在一些情况下，另一个方向上的通信的检测/解调也可能不太敏感，并且因此在许多实施例中，可以减少两个方向上的整体交叉干扰，从而允许或改进两个相反方向上的同时通信。

在所述方法中，第一调制方案(其可以是前向调制方案或反向调制方案)是其中每个数据符号值由时间间隔序列表示并且每个时间间隔具有取决于数据符号值的恒定调制水平的调制方案。在第一调制方案中，每个数据符号可以由顺序调制水平的模式表示，其中该模式对于不同的数据符号是不同的。可以从一组调制水平中选择针对每个时间间隔的调制水平。在一些应用中，所有可能的数据符号的模式可以包括不同的调制水平。在其他应用中，一个或多个数据符号可以包括不同的调制水平，而潜在地，一个或多个数据符号对于所有时间间隔可以具有相同的恒定调制水平。在一些应用中，至少一个数据符号的所有时间间隔可以具有不同的调制水平。在一些应用中，所有数据符号的每个数据符号的时间间隔可以具有不同的调制水平。

调制水平可以是根据数据符号调制/变化的参数的值。例如，对于FM，调制水平可以是频率调制，对于LM，它可以是功率传输信号的负载，对于PM(相位调制)，它可以是功率传输信号的相位，并且对于AM(幅度调制)，它可以是功率传输信号的幅度。

因此，数据符号可以由时间间隔序列表示。对于每个时间间隔，调制水平被设置为恒定值，其中该值取决于数据符号。在许多应用中，每个时间间隔的调制水平对于可能数据符号中的至少两个可以是不同的。

将参考图2来更详细地描述这种方法，图2图示了功率发射器101的元件，并且图3更详细地图示了图1的功率接收器105的元件。

图2更详细地图示了图1的功率发射器101的元件的示例。发射器线圈103被耦合到驱动器201，驱动器201生成用于发射器线圈103的驱动信号。驱动器201生成电流和电压信号，该信号被馈送到发射器电感器103。驱动器201通常是呈逆变器形式的驱动电路，所述逆变器根据DC电压来生成交流信号。驱动器201的输出部通常是开关桥，从而通过开关桥的开关的适当切换来生成驱动信号。

驱动器201被耦合到功率发射器控制器203，功率发射器控制器203被布置为控制功率发射器101的操作。功率发射器控制器203可以被布置为控制功率发射器101的操作，以执行与所述系统的功率传输协议相关联的所要求和期望的功能，并且在本示例中可以被具体布置为控制功率发射器101根据Qi规范来进行操作。例如，功率发射器控制器203可以包括用于以下各项的功能：检测功率接收器，启动功率传输，支持功率传输，终止功率传输等。

在该示例中，功率发射器101还包括第一发射器205，第一发射器205被布置为使用功率传输信号作为通信载波向功率接收器105发射数据。第一发射器205可以被布置为使用调制方案将数据调制到功率传输信号上。例如，第一发射器205可以控制驱动器以响应要被发射的数据而改变驱动信号的频率、幅度和/或相位。因此，功率发射器控制器203可以使用例如频率、幅度和/或相位调制来将数据发射到功率接收器105。第一发射器205可以具体地被布置为通过根据Qi规范对功率传输信号进行频率调制来向功率接收器通信消息。第一发射器205因此被布置为使用前向带内通信链路向功率接收器105发射数据。

功率发射器101还包括第一接收器207，第一接收器207被布置为从功率接收器105接收数据。第一接收器207通常可以被布置为通过功率接收器105对功率传输信号进行负载调制来从功率接收器105接收消息，如本领域技术人员例如从Qi功率传输规范将已知的。

如图3的示例性图示中所示，功率接收器105的接收器线圈107被耦合到功率接收器控制器301，功率接收器控制器301将接收器线圈107耦合到负载303。功率接收器控制器301包括功率控制路径，功率控制路径将由接收器线圈107提取的功率转换为适合用于对负载303的供电。另外，功率接收器控制器301可以包括执行功率传输所需的各种功率接收器控制器功能，并且特别是根据Qi规范执行功率传输所要求的功能。

功率接收器105还包括第二发射器305，第二发射器305被布置为使用功率传输信号作为载波与第一发射器205通信。因此，第一接收器207和第二发射器305建立带内通信链路。

在特定示例中，第二发射器305被布置为通过负载调制来调制功率传输信号，并且第一接收器207被布置为对负载调制进行解码以恢复所发射的数据。应当理解，用于负载调制(和解调)的技术和方法是本领域技术人员已知的，并且为了简洁起见，本文中将不再进一步描述。

功率接收器105还包括第二接收器307，第二接收器307被布置为接收从第一发射器205发射的数据，并且因此被布置为解调由第一发射器205执行的功率传输信号的调制，以便解调由第一发射器205发射的数据。在特定示例中，第二接收器307包括FM解调器，FM解调器被布置为解调第一发射器205的FM调制。

因此，功率接收器和功率发射器分别在前向和反向方向上建立两个带内通信信道，从而允许双向通信。根据一种调制方案(此后称为前向调制方案)执行前向方向上的通信，并且根据另一种调制方案(此后称为反向调制方案)执行反向方向上的通信。调制方案通常被选择为在两个方向上是不同的，即前向和反向调制方案通常是不同的，并且使用不同类型的调制。在许多实施例中，两种调制方案可以采用不同的调制格式，并且具体地可以使用来自频率调制、负载调制、相位调制和幅度调制的组的不同选择(但是在一些应用中也可以使用其他调制格式)。在特定示例中，前向调制方案采用频率调制(FM)，并且反向调制方案采用负载调制(LM)。

两个通信链路可能潜在地导致交叉干扰，因为它们都使用功率传输信号作为通信载波。然而，所描述的系统并非在通信之间采用时分，而是在两个方向上采用同时通信。这种同时通信由干扰减轻方法支持，如将在下文中阐述的。

在许多实施例中，调制水平的集合可以仅包括两个调制水平，即，功率传输信号的调制可以针对每个时间间隔被设置为两个不同调制水平中的一个。在这样的示例中，数据符号可以相应地由二值调制水平的序列和模式表示。此外，在许多实施例中，数据符号可以是二值符号，并且因此根据第一调制方案的调制可以是在调制水平的两个不同序列/模式之间进行选择中的一个。

作为具体示例，第一调制方案可以采用双相或曼彻斯特码。在这种情况下，每个数据符号可以作为两个序列中的一个来发射，其中，这些序列中的每一个被划分为两个时间间隔。具体地，对于比特值中的一个，序列可以包括具有相同恒定调制水平的两个时间间隔(也称为半比特)，并且对于另一比特值，序列可以包括具有不同恒定调制水平的两个时间间隔(半比特)。因此，在这种情况下，一个比特值由调制参数值的无变化表示，而另一个比特值由调制参数值的变化表示。在图4中图示了这样的示例。作为另一示例，在一些实施例中，可以在两个时间间隔中不同地选择调制水平。

因此，第一调制方案使用其中数据符号持续时间被划分为时间间隔的方法，其中对于每个时间间隔，调制水平是恒定的，并且其中对于至少一个或更多个时间间隔，调制水平对于不同的数据符号是不同的。在许多应用中，时间间隔具有恒定的持续时间，即，所有时间间隔可以具有相同的持续时间。

第二调制方案采用其中第二调制方案的数据符号的符号持续时间是时间间隔序列中的至少一个时间间隔并且通常所有时间间隔的持续时间的因数的调制方案。因此，时间间隔中的一个并且通常全部的持续时间是第二调制方案的数据符号的持续时间的倍数。因数/倍数可以是包括1的任何整数，即，第二调制方案的符号持续时间可以具体地与多个时间间隔的持续时间相同。

因此，在根据第一调制方案发射恒定调制水平的单个时间间隔的时间内，可以根据第二调制方案发射一个或多个完整符号。

在图5中图示了该方法的示例。图5图示了根据第一调制方案的单个数据符号的发射，其中这通过k个时间间隔TI的序列发射，其中调制水平对于每个时间间隔是恒定的(例如恒定频率或负载)。对于每个时间间隔，使用第二调制方案在另一个方向上发射n个数据符号，其中n是大于或等于1的整数。

第二调制方案的符号速率高于第一调制方案的符号速率。对于每个时间间隔发射的第二调制方案的数据符号的数量等于1，即对于第二调制方案的符号持续时间等于时间间隔的持续时间，第二调制方案的数据速率将比第一调制方案的数据速率高与表示根据第一调制方案的数据符号的序列中的时间间隔的数量相对应的因子。

在所述系统中，在两个方向上(即根据两个调制方案)的通信被进一步同步，使得根据第二调制方案发射的数据与根据第一调制方案的数据的发射同步，并且具体地，数据符号持续时间可以与序列中的时间间隔对准。因此，具体地，根据调制方案的发射的符号开始和/或结束时间可以与根据第一调制方案发射的数据的时间间隔的开始和/或结束时间对准。

此外，发射可以与功率传输信号对准。例如，数据符号和/或时间间隔的开始/结束时间可以与功率传输信号的周期的零交叉、峰值、转变或特定点/相位对准。因此，两个方向上的发射可以与功率传输信号对准并同步。此外，可以通过使两个发射与功率传输信号同步来实现两个方向上的发射的对准和同步并且具体地第二调制方案的数据符号与第一调制方案的时间间隔之间的对准。这种方法可以提供准确但低复杂度的同步。

特别地，在许多实施例中，通信可以使功率接收器和功率发射器通信与功率信号同步，并且从而彼此同步。可以应用具有可变数据/波特率的全双工，并且所述系统可以将一个通信信道中的比特通信(包括多比特序列)与互补信道中的稳定且恒定调制水平对准。所述方法可以便于并且通常实现或允许高效的全双工通信。

在该方法中，以较慢速率(根据第一调制方案)的发射可以被同步，使得在以较快速率(根据第二调制方案)的发射的一个或多个整个数据符号的发射期间，调制状态保持恒定。在许多实施例中，根据第一调制方案操作的发射器可以在根据第二调制方案发射的发射器的每个恒定调制水平发射若干比特或字节。

同步和对准的通信可以显著减少交叉干扰，并且在许多实施例中可以允许和改进使用功率传输信号作为公共通信载波在相反方向上的同时通信。特别地，可以实现根据第二调制方案的发射，而根据第一调制方案的发射不提供干扰或提供减少的干扰。在许多实施例中，特别地，在根据第二调制方案的发射的接收可能具有改进的可靠性的情况下，能够实现改进的通信。例如，通常可以通过减少干扰来实现针对给定符号能量的降低的误差率。

所述方法可以允许改进的通信，并且特别地可以在许多实施例中实现功率发射器与功率接收器之间的两个方向上的全双工同时通信。特别地，更高数据速率通信的性能通常可以通过减少的干扰来显著改进。这在许多场景中是特别有吸引力的，因为更高的数据速率往往对干扰更敏感(因为它通常可能具有降低的符号能量)。所述方法可以特别适合于无线功率传输，其中通信要求通常是不对称的。例如，在许多实施例中，可以在一个方向上比在另一个方向上提供显著更高的数据速率，同时允许更高数据速率通信仍然实现低误差率和可靠的性能。

在下文中，将关于方法来描述特定示例，其中，高数据速率通信是从功率发射器到功率接收器的，即，其中第一发射器205正在根据第二调制方案发射数据，并且第二发射器正在根据第一调制方案发射数据。在该示例中，第二调制方案是FM调制方案，并且因此功率发射器/第一发射器205被布置为对功率传输信号进行FM调制。

第一发射器205可以具体地被布置为使用频移键控(FSK)发射数据符号(诸如二值数据符号)，其中每个数据符号值(二值调制方案的比特)由被设置为对于该数据符号唯一的特定频率的功率传输信号表示。第一发射器205可以被布置为以高数据速率(诸如具体地以例如0.1kbps至100kbps的数据速率)发射FSK符号。

在该示例中，第二发射器305被布置为根据第一调制方案发射数据，在这种情况下，第一调制方案可以使用负载调制，并且具体地可以使用双相/曼彻斯特编码。在该示例中，第一调制方案可以使用负载调制，并且因此功率接收器/第二发射器305被布置为对功率传输信号进行负载调制。负载调制使得每个数据符号由负载水平集合的模式/序列表示，其中负载水平在每个时间间隔中是恒定的。在许多实施例中，负载调制可以是二值组合，并且因此第二发射器305可以根据正在发射的比特值在恒定负载水平的两个序列/模式之间进行选择。在许多实施例中，模式/序列可以是二值负载水平的模式/序列。对于每个时间间隔，可以选择两个负载水平中的一个，其中所得到的模式/序列对应于要发射的数据符号或比特。

负载调制的数据(符号)速率低于FM调制的数据(符号)速率。第二发射器305可以被布置为以更低的数据速率(诸如具体地以例如1kbps至200kbps的数据速率)发射负载调制符号。

功率发射器包括第一同步器209，第一同步器209被布置为同步第一发射器205以发射与功率传输信号对准并同步的数据。例如，发射可以被同步，使得符号具有与功率传输信号的零交叉一致或与功率传输信号的周期性幅度变化的最小值一致的开始和/或结束时间。

类似地，功率接收器包括第二同步器309，第二同步器309被布置为同步第二发射器305以发射与功率传输信号对准并同步的数据。例如，发射可以被同步，使得符号具有与功率传输信号的零交叉一致或与功率传输信号的周期性幅度变化的最小值一致的开始和/或结束时间。

在一些实施例中，第一同步器209和/或第二同步器309可以被布置为将相应的数据发射与功率传输信号的周期的定时同步。功率传输信号的频率通常可以在从20kHz到500kHz的范围内。第一同步器209和/或第二同步器309可以与这些周期同步，使得例如每一符号在周期的零交叉或峰值处开始。

在许多实施例中，数据符号可以具有若干并且可能多个周期的持续时间。同步器还可以被布置为响应于由设备的接收器接收的数据的定时来同步数据的发射。因此，根据第二调制方案的数据传输可以由同步器响应于根据第二调制方案接收的数据的定时来适配。具体地，同步器可以能够检测接收到的数据的调制水平变化，并且将通过发射器对数据符号的发射与调制水平变化对准。具体地，同步器可以检测调制水平的变化，并且然后适配发射，使得新符号的开始与最接近这种调制水平变化的功率传输信号的零交叉一致。

例如，第一同步器209可以被布置为检测由第二发射器305的负载调制导致的负载水平的变化。基于这种负载水平变化，能够确定时间间隔的定时。例如，如果时间间隔被确定为具有对应于例如功率传输信号的10个周期的持续时间，则第一同步器209可以基于反映由锁相环预测的时间间隔转变与检测到的水平变化的定时之间的差异的误差信号来操作锁相环。此外，时间间隔转变/调制水平变化的预测定时和/或测量的调制水平变化的定时可以与功率传输信号的零交叉的时间同步(具体地量化为功率传输信号的零交叉的时间)。

这种方法可以提供由第一发射器205发射的数据符号的高度准确的定时，使得它们与另一个方向上的发射中的时间间隔紧密地对准。

应当理解，在一些实施例中，等效方法可以由第二同步器309应用(这基于来自第一发射器205的发射中的调制水平变化和功率传输信号周期的定时)，可以适配负载调制的定时，使得数据符号与频率变化对准。

与用于两个发射的功率传输信号的同步可以允许发射彼此对准和同步。在一些实施例中，可以仅通过与功率传输信号同步并且不考虑另一通信链路(在相反方向上)的特定符号定时性质来执行两侧的同步。

在一些实施例中，一个或两个同步器可以被布置为将对应装置/设备的数据发射的定时与功率传输信号中的幅度变化同步，并且具体地与功率传输信号中的幅度变化同步。

幅度变化可以具体地由供电功率/电压的幅度变化导致。例如，在许多实施例中，直接从干线电压生成被提供给驱动器/逆变器201的电压供应，而不进行任何电压调节或平滑化(但可能有某种整流)，因此在实践中常常可以通过正弦或整流的正弦供应电压来生成被提供给驱动器/逆变器201的电压供应。通常，这具有50Hz或60Hz的相对较低的频率(如果应用整流，则为两倍)，并且驱动器根据该供应电压来生成较高频率的驱动信号。较高频率驱动信号的幅度/功率水平相应地随着供应电压信号而变化。

例如，驱动器201通常是逆变器形式的驱动电路，该逆变器根据DC电压来生成交流信号。驱动器201的输出部通常是开关桥，从而通过开关桥的开关的适当切换来生成驱动信号。图6示出了半桥开关桥/逆变器。控制开关S1和S2使得它们从不同时闭合。备选地，当S2断开时，S1闭合，并且当S1断开时，S2闭合。开关以期望的频率断开和闭合，从而在输出部处生成交流信号。通常，逆变器的输出部经由谐振电容器连接到发射器感应器。图7示出了全桥开关桥/逆变器。控制开关S1和S2使得它们从不同时闭合。控制开关S3和S4使得它们从不同时闭合。备选地，当S2和S3断开时，开关S1和S4闭合，并且然后当S1和S4断开时，S2和S3闭合，从而在输出端处生成方波信号。开关以期望的频率打开和关闭。

功率发射器通常可以由市电AC信号驱动，该市电AC信号基本上是如图8的第一线Umains所示的正弦波。市电电压Umains可以由AC/DC转换器整流以生成电压Udc_abs。用于对经整流的市电电压进行平滑化的大存储电容器通常不应用于这些类型的应用中，因为它将增加总的市电谐波失真并且可能是昂贵的。因此，变化的DC电压由AC/DC转换器生成，并且该电压可以用于向驱动器供电。这可能导致逆变器的输出电压对应于Uac_HF。发射器线圈103通常是其一部分的谐振电路将导致平滑，从而导致由图8中的信号Usc_Tx反映的功率传输信号。

因此，在许多无线功率传输系统中，生成具有周期性幅度变化的功率传输信号。在这样的场景中，数据发射可以与功率/幅度水平的变化同步，并且特别可以被同步以发生在其最小值附近(通常对应于针对驱动器的供应电压的零交叉)。在其他示例中，同步可以例如与功率传输信号的最大值对准。

作为示例，第一同步器209可以被布置为确定功率传输信号的幅度的最小值。第一同步器209可以具体地将幅度检测器应用于通过发射器线圈103的电流。在许多实施例中，第一同步器209可以直接评估发射器线圈103的信号(或甚至使用例如测量线圈的电磁场)的定时，而不是评估驱动器的逆变器的电源电压等，以便反映功率传输信号与这些信号之间的任何延迟或定时偏移。然而，在一些实施例中，第一同步器209实际上可以基于驱动器的信号进行同步。

第一同步器209可以被布置为控制第一发射器205，使得符号时间与功率传输信号对准。例如，开始和停止时间可以被对准以与功率传输信号的最小值(或最大值)一致。

以类似的方式，第二同步器309可以检测所感应的功率传输信号的幅度变化，并确定最小值(或例如最大值)的定时。然后，它可以控制第二发射器305将所发射的数据符号与功率传输信号对准。例如，不仅数据符号开始和结束时间而且时间间隔的开始和结束时间都可以与幅度变化的最小值对准。

在这样的方法中，功率发射器发射和功率接收器发射两者与功率传输信号的同步可以导致其彼此对准，而不需要进一步考虑诸如特定数据定时的其他参数，即，不必需要考虑来自数据的接收的定时数据。

作为具体示例，第一发射器205可以被布置为针对功率传输信号的每个周期(即，针对两个最小值之间的每个间隔(因此对应于输入市电电源信号的半个周期))发射单个数据符号/比特。第二发射器305可以被布置为针对功率传输信号的每个周期(即，针对两个最小值之间的每个间隔(因此对应于输入市电电源信号的半个周期))发射调制水平的序列/模式的一个恒定调制水平。因此，用于根据第二调制方案的发射的符号的持续时间等于功率传输信号的周期，并且用于根据第一调制方案的发射的单个时间间隔的持续时间等于功率传输信号的周期，并且因此用于第二调制方案的数据符号的持续时间等于序列/模式的长度乘以功率传输信号的周期。

此外，在这样的示例中，第一调制方案发射的数据符号的定时与第二调制方案发射的数据符号的定时对准，并且实际上与个体时间间隔对准。因此，该方法可以允许如前所述的对准，其中在当根据第二调制方案的另一个方向上的发射具有恒定调制水平时的时间期间发射第一调制方案的全部数据符号。

在许多实施例中，时间间隔的持续时间至少等于第二调制方案的数据符号的符号持续时间。实际上，在许多实施例中，根据第一调制方案的每个数据符号可以由两个恒定调制水平/时间间隔的序列表示。因此，第二调制方案发射的符号速率可以是第一调制方案的符号速率的两倍，并且通信链路可以提供非常不同的带宽/容量。

实际上，在许多实施例中，不对称性可以基本上更大，并且实际上在许多实施例中，时间间隔的持续时间是第二调制方案的数据符号的符号持续时间的至少两倍或甚至八倍。这种方法可以允许在一个方向上发送单个比特期间在另一个方向上发送更多的数据并且具体地整个字节(假设二值数据符号的场景)。因此，可以支持高度不对称的通信。

图9图示了其中第一调制方案被用于从功率接收器到功率发射器(即，通过第二发射器305)的通信并且第二调制方案被用于从功率发射器(即，通过第一发射器205)的通信的示例。

在这样的示例中，功率传输信号的频率可以是大约128kHz。第一发射器205可以包括使用每比特调制8周期(128kHz载波处的16kbps)的频率调制器。当包括开始比特、停止位比特和校验比特时，单个字节可能需要11比特。在该示例中，第二发射器305可采用双相调制，其导致恒定调制水平的最短持续时间/时间间隔为半比特(比特的发射所需的比特持续时间的一半)。第一发射器205可以每负载调制半比特(时间间隔)发射整个字节(包括附加比特)，使得对于在反向方向上发射的每个负载调制比特，在前向方向上发射两个完整的FM字节。这可以具体地导致负载调制信道的727bps比特率(16kbps FSK信道/每字节11比特/每比特2字节)。

在图10中图示了另一示例。在这种情况下，第一发射器205在每个负载调制半比特/时间间隔发射三个比特，使得每一个负载调制比特发送六个FM比特，导致负载调制信道的至少2.6kbps比特率(16kbps FSK信道/每字节6比特)。

在图11中图示了功率发射器、第一发射器205和前向通信链路采用第一调制方案并且功率接收器、第二发射器305和反向通信链路采用第二调制方案的示例。因此，在该示例中，仍然可以使用负载调制的反向通信链路因此可以具有比仍然可以使用频率调制的前向通信链路更高的数据速率。

此外，在该示例中，使用直接序列扩频调制来调制负载调制，其中负载调制比特由合适数量的芯片的直接序列表示。在该示例中，功率传输信号可以具有大约128kHz的频率。功率接收器/第二发射器305可以使用直接序列来以在特定示例中具有35个芯片的序列的长度的低幅度操纵负载。功率发射器/第一发射器205可以采用频率调制器，该频率调制器利用双相调制，导致最短的恒定调制水平是半比特/符号，即，其中每个数据符号由两个调制水平的模式/序列表示。第二发射器305/负载调制器可以每FM半比特发射整个直接序列，从而使前向FM通信链路中的比特率是反向通信链路的比特率的一半。

该方法可以提供显著改进的通信，并且特别地可以减轻从较慢通信链路到较快通信链路的干扰。

此外，在一些实施例中，用于较快通信链路中的发射的调制水平可以被选择为使得在用于较慢通信链路中的发射(根据第一调制方案)的持续时间内用于较快通信链路的发射(根据第二调制方案)的平均调制水平与第二数据的数据值无关。实际上，在许多实施例中，时间间隔序列中的至少一个时间间隔上的平均调制水平与数据值无关。

例如，在图9和10的示例中，对于FM调制，可以使用双相调制，其中，例如，“0”由频率f1的半比特随后频率f2的半比特表示，而“1”由频率f2的半比特随后f1的半比特表示。在这种情况下，功率传输信号具有与频率f1和f2相等的时间量，而不管正在发射的比特如何。因此，FM发射对幅度变化的平均影响/干扰将是相同的，并且当在整个符号持续时间上求平均时，能够减少正在发射的数据的影响。

因此，在这样的方法中，也可以减少/减轻从较快通信链路到较慢通信链路的干扰。

在一些实施例中，发射器205、305中的一个或两个可以被布置为发射多个(一个或多个)假位符号，以便将较快通信链路数据的数据大小与较慢通信链路的数据符号对准。数据大小可以例如是数据包大小、数据块或例如字节。

例如，能够在较慢通信链路的符号时间期间发射的较快通信链路(根据第二调制方案)的符号的数量可以对应于每个时间间隔能够发射的较快/较短数据符号的数量乘以序列/模式中的时间间隔的数量。如果该数量不与给定数据块或包的大小对准，则发射假位符号(其可以具有任何值并且可以简单地被接收装置忽略)以便将数据大小(块/包)与较慢通信链路的数据符号对准可以是有利的。

例如，在图10中，可以优选的是，在b10之后发射假位比特而不是发射b0，以便将新字节的开始与新的LM符号对准。

在一些实施例中，以较高数据速率发射的发射器可以被布置为连续发射数据，除非较慢数据速率通信链路的数据满足否定确认标准。否定确认可以是缺失的预期确认或例如直接否定确认消息。

因此，在一些情况下，例如，第一发射器205可以被布置为在较快通信链路上连续地发射数据。只要正在使用较慢通信链路确认所接收的数据，该发射就可以不间断地继续。因此，可以以最大带宽/吞吐量使用较快通信链路，并且不引入暂停或延迟来等待或检查确认。这可以由于全双工同时通信而实现，其中能够在不中断快速数据发射的情况下实施确认反馈。

如果接收到否定确认(或没有接收到预期的确认)，则发射器可以终止快速吞吐量发射，并且可以继续执行重新发射。

因此，可以实现利用较快链路的全部容量的非常快速的通信，同时允许实现快速且有效的反馈/确认/重新发射。

作为具体示例，发射器中的一个可以使用较快通信链路发射具有嵌入的比特或字节误差检测的不间断字节流，而另一个发射器使用较慢通信链路来指示成功接收到字节或多个字节。这允许通过通信介质发射突发包，并且通过隔离误差来减少重新发射的次数。

其中在无线功率系统中使用非常长的数据包(突发传输)是有益的示例是当认证证书通过频率调制信道从功率发射器传输到功率接收器时。

期望减少认证证书传输的时间，因此，在较快的链路(通常是FM前向链路)中提供不间断的字节流可以是非常有利的。然而，在误差的情况下，如果没有及时的误差检测和校正，则必须完全重新发射证书，从而使认证的时间加倍。

在这种情况下，负载调制信道用于使功率发射器知道最后一个字节(或多个字节)是否被无误差地接收。

能够以包括硬件、软件、固件或它们的任何组合的任何适当形式来实施本发明。本发明可以任选地被至少部分地实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以以任何合适的方式在物理、功能和逻辑上实施。实际上，可以在单个单元中，在多个单元中或作为其他功能单元的部分来实施功能。正因如此，本发明可以在单个单元中实施，或可以在物理上和功能上被分布在不同的单元、电路和处理器之间。

尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是本发明并不旨在限于本文阐述的特定形式。而是，本发明的范围仅由权利要求来限制。另外，虽然看起来是结合了特定实施例来描述特征，但是本领域技术人员将认识到，可以根据本发明来组合所描述的实施例的各种特征。在权利要求中，术语“包括”并不排除其他元件或步骤的存在。

此外，尽管被单独列出，但是多个单元、元件、电路或方法步骤可以通过例如单个电路、单元或处理器来实施。另外，虽然个体特征可以被包括在不同的权利要求中，但是这些特征也可以被有利地组合，并且这些特征被包括在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。而且，在一种类型的权利要求中包括特征并不意味着对这种类型的限制，而是表明在适当时该特征也可以等同地适用于其他权利要求类型。此外，权利要求中的特征的顺序并不意味着特征必须以此进行工作的特定顺序，并且特别地，方法权利要求中的个体步骤的顺序并不意味着必须以该顺序执行步骤。而是，可以以任何合适的顺序执行步骤。另外，单数引用并不排除多个。因此，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的引用并不排除多个。权利要求中的附图标记仅被提供为说明性示例，而绝不应被解释为对权利要求的范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于从功率发射器(101)到功率接收器(103)的无线功率传输的功率传输装置，所述功率传输装置是所述功率发射器(101)和所述功率接收器(101、103)中的一个，所述功率传输装置包括：

功率传输线圈(103、107)，其被布置为经由功率传输信号与互补功率传输装置的互补功率传输线圈(107、103)交换功率，所述互补功率传输装置是所述功率发射器(101)和所述功率接收器(105)中的另一个；

接收器(207、307)，其被布置为从所述互补功率传输装置接收第一数据，所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平，所述时间间隔序列与所述功率传输信号同步；

发射器(205、305)，其被布置为通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述互补功率传输装置发射第二数据，所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数；以及

同步器(209、309)，其被布置为通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来同步所述发射器(205、305)以发射与所述第一数据对准的所述第二数据。

2.根据权利要求1所述的功率传输装置，其中，所述时间间隔的所述持续时间是所述第二调制方案的数据符号的所述符号持续时间的至少两倍。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，所述时间间隔的所述持续时间是所述第二调制方案的数据符号的所述符号持续时间的至少八倍。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，所述第一调制方案采用双相调制。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，在用于发射所述第一数据的符号持续时间内用于发射所述第二数据的平均调制水平与所述第二数据的数据值无关。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，所述发射器(205、305)被布置为发射多个假位符号，以便将所述第二数据的数据大小与所述第一数据的符号持续时间对准。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，所述发射器(205、305)被布置为连续地发射第二数据，除非所述第一数据满足否定确认标准。

8.根据权利要求7所述的功率传输装置，其中，所述发射器(205、305)被布置为响应于所述第一数据满足所述否定确认标准而重新发射第二数据。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，所述功率传输装置是所述功率接收器(105)，所述第一调制方案使用频率调制，并且所述第二调制方案使用负载调制。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，所述功率传输装置是所述功率发射器(101)，所述第一调制方案使用负载调制，并且所述第二调制方案使用频率调制。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，所述同步器(209、309)被布置为响应于所述功率传输信号的幅度变化而同步所述发射器。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输装置，其中，所述同步器(209、309)被布置为响应于所述功率传输信号的周期而同步所述发射器。

13.一种功率传输系统，包括功率接收器(103)和功率发射器(101)，所述功率传输系统用于执行从/到所述功率接收器(103)的无线功率传输，

所述功率发射器(101)包括：

第一功率传输线圈(103)，其被布置为经由功率传输信号将功率传输到所述功率接收器(103)的第二功率传输线圈(107)；

第一接收器(205)，其被布置为从所述功率接收器(103)接收第一数据，所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平，所述时间间隔序列与所述功率传输信号同步；

第一发射器(207)，其被布置为通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述功率接收器(101)发射第二数据，所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数；以及

第一同步器(209)，其被布置为通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来同步所述发射器，以发射与所述第一数据对准的所述第二数据；并且

所述功率接收器(103)包括：

第二功率传输线圈(107)，其被布置为经由所述功率传输信号从所述功率发射器(103)的所述第一功率传输线圈(103)接收功率；

第二发射器(305)，其被布置为根据所述第二调制方案向所述功率发射器(101)发射第一数据；

第二接收器(307)，其被布置为根据所述第二调制方案从所述功率发射器(101)接收第二数据；以及

第二同步器(309)，其被布置为同步所述第二发射器(305)以利用所述时间间隔序列中与所述功率传输信号对准的时间间隔来发射所述第一数据。

14.一种用于从功率发射器(101)到功率接收器(103)的无线功率传输的功率传输装置的操作方法，所述功率传输装置是所述功率发射器(101)和所述功率接收器(103)中的一个，所述功率传输装置包括：

功率传输线圈(103、107)，其被布置为经由功率传输信号来与互补功率传输装置的互补功率传输线圈(107、103)交换功率，所述互补功率传输装置是所述功率发射器(101)和所述功率接收器(105)中的另一个；

所述方法包括：

从所述互补功率传输装置接收第一数据，所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平，所述时间间隔序列与所述功率传输信号同步；

通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述互补功率传输装置发射第二数据，所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数；以及

通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来将所述第二数据的发射同步为与所述第一数据对准。

15.一种用于功率传输系统的操作方法，所述功率传输系统包括功率接收器(103)和功率发射器(101)，所述功率传输系统用于执行从/到所述功率接收器(103)的无线功率传输，

所述功率发射器包括第一功率传输线圈(103)，所述第一功率传输线圈被布置为经由功率传输信号将功率传输到所述功率接收器(103)的第二功率传输线圈(107)，并且所述功率接收器包括所述第二功率传输线圈(107)，所述第二功率传输线圈被布置为经由所述功率传输信号从所述功率发射器(103)的所述第一功率传输线圈(107、103)接收功率；

所述方法包括功率发射器(101)执行以下步骤：

从所述功率接收器(103)接收第一数据，所述第一数据根据第一调制方案被调制到所述功率传输信号上，在所述第一调制方案中，每个数据符号由时间间隔序列表示，每个时间间隔具有取决于所述数据符号的数据符号值的恒定调制水平，所述时间间隔序列与所述功率传输信号同步；

通过根据第二调制方案调制所述功率传输信号来向所述功率接收器(103)发射第二数据，所述第二调制方案的数据符号的符号持续时间是所述时间间隔序列中的至少一个时间间隔的持续时间的因数；以及

通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来将所述第二数据的发射同步为与所述第一数据对准；并且

所述方法包括所述功率接收器(103)执行以下步骤：

根据所述第二调制方案向所述功率发射器(101)发射第一数据；

根据所述第二调制方案从所述功率发射器(101)接收第二数据；以及

通过将所述第二数据的发射与所述功率传输信号同步来将所述第一数据的发射同步为与所述时间间隔序列中的所述时间间隔对准。