RU2777986C2 - System of wireless power transmission - Google Patents

System of wireless power transmission Download PDF

Info

Publication number
RU2777986C2
RU2777986C2 RU2020131037A RU2020131037A RU2777986C2 RU 2777986 C2 RU2777986 C2 RU 2777986C2 RU 2020131037 A RU2020131037 A RU 2020131037A RU 2020131037 A RU2020131037 A RU 2020131037A RU 2777986 C2 RU2777986 C2 RU 2777986C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
transmitter
power transmission
signal
receiver
Prior art date
Application number
RU2020131037A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020131037A (en
Inventor
Вильгельмус Герардус Мария ЭТТЕС
Андрис ВАН ВАГЕНИНГЕН
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP18157709.9A external-priority patent/EP3528364A1/en
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2020131037A publication Critical patent/RU2020131037A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2777986C2 publication Critical patent/RU2777986C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: power transmitter (101) for a system of wireless power transmission is proposed, containing transmitter coil (103) and exciter (201) generating an excitement signal for coil (103), using a repeating time frame with a time interval of power transmission and a time interval of lowered power, during which a power level of a power transmission signal is reduced. Exciter (201) generates an excitement signal for transmitter coil (103) in order to generate a power transmission signal. Communication device (205) receives messages from power receiver (105), and adapter (213) adapts synchronization characteristics of the time interval of lowered power in response to at least the reception of the first message from power receiver (105). Synchronizer (206) is made with the possibility of synchronization of foreign object detection and generation of a verification signal, which should occur during the time interval of lowered power.
EFFECT: increase in synchronization characteristics, for example the duration of a time interval of lowered power, as well as reduction in interference for additional operations, for example foreign object detection or communication.
14 cl, 6 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к функционированию системы для беспроводной передачи мощности и, в частности, к обнаружению постороннего объекта в системе для беспроводной передачи мощности.The present invention relates to the operation of a system for wireless power transmission and, in particular, to the detection of a foreign object in a system for wireless power transmission.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Для питания большинства современных электротехнических изделий от внешнего источника питания необходимо обеспечить специально разработанный электрический контакт. Однако это, как правило, непрактично и предполагает физическое присоединение пользователем соединителей или обеспечение физического электрического контакта иным образом. Как правило, требования по питанию также значительно различаются, и в настоящее время большинство устройств имеют собственный специально разработанный источник питания, в результате чего обычный пользователь имеет большое количество различных источников питания, каждый из которых предназначен для определенного устройства. Хотя использование внутренних батарей может позволить избежать необходимости в проводном подключении к источнику питания в ходе использования, это является лишь частичным решением, поскольку батареи необходимо подзаряжать (или заменять). Использование батарей также может привести к существенному увеличению массы и потенциальному увеличению стоимости и размера устройств. To power most modern electrical products from an external power source, it is necessary to provide a specially designed electrical contact. However, this is generally impractical and involves the user physically connecting connectors or otherwise providing physical electrical contact. As a rule, power requirements also vary greatly, and nowadays most devices have their own specially designed power supply, leaving the average user with a large number of different power supplies, each designed for a specific device. While the use of internal batteries may avoid the need for a wired connection to power during use, this is only a partial solution as the batteries need to be recharged (or replaced). The use of batteries can also lead to a significant increase in weight and a potential increase in the cost and size of devices.

Чтобы обеспечить пользователю значительно лучшее удобство использования, было предложено использовать беспроводной источник питания, в котором мощность индуктивно передается от индуктивности передатчика в устройстве передатчика мощности к катушке приемника в отдельных устройствах.In order to provide the user with a much better user experience, it has been proposed to use a wireless power supply in which power is inductively transferred from the transmitter inductance in the power transmitter device to the receiver coil in separate devices.

Передача мощности посредством магнитной индукции - это хорошо известная концепция, в основном применяемая в трансформаторах, имеющих полную индуктивную связь по магнитному потоку между первичной индуктивностью/катушкой передатчика и вторичной катушкой приемника. При разделении первичной катушки передатчика и вторичной катушки приемника между двумя устройствами становится возможной беспроводная передача мощности между ними на основе принципа слабосвязанного трансформатора. Power transfer by magnetic induction is a well-known concept, mainly applied in transformers having full flux inductive coupling between the transmitter's primary inductor/coil and the receiver's secondary coil. By separating the primary transmitter coil and the secondary receiver coil between the two devices, it becomes possible to wirelessly transfer power between them based on the loosely coupled transformer principle.

Такая конструкция позволяет осуществлять беспроводную передачу мощности на устройство без необходимости выполнения каких-либо проводных или физических электрических соединений. Фактически, это может позволить разместить устройство рядом с катушкой передатчика или поверх нее для внешней подзарядки или обеспечения питания. Например, устройства передатчика мощности могут быть размещены вблизи горизонтальной поверхности, на которую устройство может быть просто помещено для обеспечения его питания.This design allows wireless power to be transferred to the device without the need for any wired or physical electrical connections. In fact, this may allow the device to be placed next to or on top of the transmitter coil for external charging or power supply. For example, power transmitter devices may be placed near a horizontal surface on which the device may simply be placed to provide power.

Кроме того, такие конструкции для беспроводной передачи мощности предпочтительно могут быть спроектированы таким образом, чтобы устройство передатчика мощности можно было использовать с множеством устройств приемника мощности. В частности, был предложен подход к беспроводной передаче мощности, известный как спецификации Qi (Qi Specifications), который в настоящее время продолжает развиваться. Такой подход позволяет использовать устройства передатчика мощности, отвечающие спецификациям Qi, с устройствами приемников мощности, которые также соответствуют спецификациям Qi, причем они не обязательно должны быть изготовлены одним производителем или специально изготовлены друг для друга. Стандарт Qi дополнительно включает некоторые функциональные возможности, позволяющие адаптировать функционирование для конкретного устройства приемника мощности (например, в зависимости от конкретной потребляемой мощности).In addition, such wireless power transmission structures can preferably be designed such that a power transmitter device can be used with a plurality of power receiver devices. In particular, an approach to wireless power transmission, known as Qi Specifications, has been proposed and is currently under development. This approach allows power transmitter devices that meet Qi specifications to be used with power receiver devices that also meet Qi specifications, without having to be made by the same manufacturer or specifically made for each other. The Qi standard additionally includes some functionality to tailor the operation to a particular power receiver device (eg, depending on a particular power consumption).

Спецификация Qi разработана Консорциумом беспроводной передачи мощности (Wireless Power Consortium) и дополнительная информация имеется, например, на его веб-сайте: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, где, в частности, можно найти определяющие документы указанной спецификации.The Qi specification was developed by the Wireless Power Consortium and further information is available, for example, on its website: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, where, in particular, you can find the defining documents of this specification .

В системах передачи мощности, таких как Qi, электромагнитное поле, созданное для передачи требуемых уровней мощности на приемник мощности, часто бывает очень значительным. Присутствие такого сильного поля во многих ситуациях может влиять на окружающую среду.In power transmission systems such as Qi, the electromagnetic field created to transmit the required power levels to the power receiver is often very significant. The presence of such a strong field in many situations can affect the environment.

Например, потенциальная проблема беспроводной передачи мощности заключается в том, что может происходить непреднамеренная передача мощности, например, на металлические объекты, оказавшиеся поблизости от передатчика мощности. Например, если посторонний объект, такой как, например монета, ключ, кольцо и т.д., поместить на платформу передатчика мощности, выполненную с возможностью приема мощности с помощью приемника, магнитный поток, генерируемый катушкой передатчика, будет создавать в металлических объектах вихревые токи, приводящие к нагреву этих объектов. Повышение температуры может быть очень значительным и крайне нежелательным. For example, a potential problem with wireless power transmission is that unintentional power transmission can occur, for example, to metallic objects that are in the vicinity of the power transmitter. For example, if a foreign object such as a coin, key, ring, etc., is placed on a power transmitter platform configured to receive power by the receiver, the magnetic flux generated by the transmitter coil will create eddy currents in the metal objects. leading to heating of these objects. The rise in temperature can be very significant and highly undesirable.

Чтобы снизить риск возникновения подобных ситуаций, было предложено ввести обнаружение постороннего объекта, при котором передатчик мощности способен обнаруживать присутствие постороннего объекта и снижать мощность передачи и/или генерировать предупреждение для пользователя, когда происходит положительное обнаружение. Например, система Qi включает функциональные возможности по обнаружению постороннего объекта и снижению мощности при обнаружении постороннего объекта. В частности, в разделе 11 спецификации Qi версии 1.2.1 описаны различные способы обнаружения постороннего объекта.To reduce the risk of such situations, it has been proposed to introduce foreign object detection, in which the power transmitter is able to detect the presence of a foreign object and reduce the transmission power and/or generate an alert to the user when a positive detection occurs. For example, the Qi system includes functionality to detect a foreign object and reduce power when a foreign object is detected. In particular, section 11 of the Qi specification version 1.2.1 describes various methods for detecting a foreign object.

Один способ обнаружения таких посторонних объектов раскрыт в WO2015018868A1. В другом примере, представленном в WO 2012127335, раскрыт подход, основанный на определении неизвестных потерь мощности. Согласно этому подходу и приемник мощности, и передатчик мощности измеряют свою мощность, причем приемник передает данные об измеренной принятой мощности на передатчик мощности. Когда передатчик мощности обнаруживает значительную разницу между мощностью, переданной передатчиком, и мощностью, принятой приемником, потенциально может присутствовать нежелательный посторонний объект и из соображений безопасности передача мощности может быть уменьшена или прекращена. Для этого способа определения потери мощности требуются синхронизированные точные измерения мощности, выполняемые передатчиком и приемником мощности. One method for detecting such foreign objects is disclosed in WO2015018868A1. In another example, presented in WO 2012127335, an approach based on the determination of unknown power losses is disclosed. In this approach, both the power receiver and the power transmitter measure their power, with the receiver reporting the measured received power to the power transmitter. When a power transmitter detects a significant difference between the power transmitted by the transmitter and the power received by the receiver, an undesirable foreign object may potentially be present and, for security reasons, the power transmission may be reduced or terminated. This method of determining power loss requires synchronized, accurate power measurements by transmitter and receiver.

Например, согласно стандарту передачи мощности Qi приемник мощности оценивает принятую им мощность, например путем измерения выпрямленного напряжения и тока, их умножения и добавления оценки внутренних потерь мощности в приемнике мощности (например, потерь выпрямителя, катушки приемника, металлических деталей, являющихся частью приемника, и т.д.). Приемник мощности передает данные об определенной принятой мощности на передатчик мощности с некоторой минимальной частотой, например, каждые четыре секунды.For example, according to the Qi power transmission standard, a power receiver estimates the power it has received, for example, by measuring the rectified voltage and current, multiplying them, and adding an estimate of the internal power losses in the power receiver (for example, losses of the rectifier, receiver coil, metal parts that are part of the receiver, and etc.). The power receiver transmits the determined received power to the power transmitter at a certain minimum frequency, eg every four seconds.

Передатчик мощности оценивает переданную им мощность, например путем измерения входного напряжения постоянного тока и тока инвертора, их умножения и корректировки результата путем вычитания оценки внутренних потерь мощности в передатчике, таких как, например расчетные потери мощности в инверторе, первичной катушке и металлических деталях, являющихся частью передатчика мощности.The power transmitter estimates the power it has delivered, for example, by measuring the DC input voltage and inverter current, multiplying them, and correcting the result by subtracting an estimate of the internal power losses in the transmitter, such as the estimated power losses in the inverter, primary coil, and metal parts that are part of the power transmitter.

Передатчик мощности может оценить потерю мощности путем вычитания сообщенной принятой мощности из переданной мощности. Если разница превышает пороговое значение, передатчик предположит, что большое количество мощности рассеивается посторонним объектом, после чего он может прекратить передачу мощности.The power transmitter may estimate the power loss by subtracting the reported received power from the transmitted power. If the difference exceeds the threshold, the transmitter will assume that a large amount of power is being dissipated by a foreign object, after which it may stop transmitting power.

В качестве альтернативы было предложено измерять качество или коэффициент добротности резонансной схемы, образованной первичной и вторичной катушками вместе с соответствующими емкостями и сопротивлениями. Уменьшение измеренного коэффициента добротности может указывать на присутствие постороннего объекта.As an alternative, it has been proposed to measure the quality or quality factor of the resonant circuit formed by the primary and secondary coils together with their respective capacitances and resistances. A decrease in the measured quality factor may indicate the presence of a foreign object.

На практике, как правило, трудно достичь достаточной точности определения с помощью способов, описанных в спецификации Qi. Эта сложность усугубляется множеством неопределенностей, касающихся конкретных текущих рабочих условий.In practice, as a rule, it is difficult to achieve sufficient accuracy of determination using the methods described in the Qi specification. This complexity is exacerbated by many uncertainties regarding specific current operating conditions.

Например, особой проблемой является потенциальное присутствие собственных металлов (т.е. металлических деталей устройства, которые вмещают приемник мощности или передатчик мощности), поскольку их магнитные и электрические свойства могут быть неизвестными (и отличаться для разных устройств) и, таким образом, их может быть трудно компенсировать. For example, the potential presence of native metals (i.e., the metal parts of the device that house the power receiver or power transmitter) is a particular concern, as their magnetic and electrical properties may be unknown (and differ from device to device) and thus can be be hard to compensate.

Кроме того, нежелательный нагрев может быть результатом рассеивания даже относительно небольшой мощности металлическим посторонним объектом. Таким образом, необходимо обнаруживать даже небольшое расхождение в мощности между переданной и принятой мощностью, и это может быть особенно сложным, когда уровни мощности при передаче мощности увеличиваются.In addition, unwanted heating may be the result of even a relatively small amount of power being dissipated by a metallic foreign object. Thus, even a small power discrepancy between transmitted and received power needs to be detected, and this can be particularly difficult when transmit power levels increase.

Подход с ухудшением коэффициента добротности во многих случаях может характеризоваться лучшей чувствительностью для обнаружения присутствия металлических объектов. Однако он все же может не обеспечить достаточную точность и, например, также может быть подвержен влиянию собственного металла.The Q-factor degradation approach can in many cases be characterized by better sensitivity for detecting the presence of metallic objects. However, it may still not provide sufficient accuracy and, for example, may also be affected by its own metal.

Эффективность обнаружения посторонних объектов зависит от конкретных рабочих условий при фактическом выполнении проверки. Например, если, как описано в спецификации Qi, измерение для обнаружения постороннего объекта выполняют на этапе выбора процесса инициализации передачи мощности, сигнал, который передатчик мощности предоставляет для измерения, должен быть достаточно слабым, чтобы не допустить активацию приемника мощности. Однако для такого слабого сигнала отношение сигнал/шум обычно низкое, что приводит к снижению точности измерения. The effectiveness of foreign object detection depends on the specific operating conditions when the test is actually performed. For example, if, as described in the Qi specification, a foreign object detection measurement is performed in the selection step of the power transmission initialization process, the signal that the power transmitter provides for the measurement must be weak enough to prevent activation of the power receiver. However, for such a weak signal, the signal-to-noise ratio is usually low, resulting in poor measurement accuracy.

Требование слабого измерительного сигнала может привести к другим нежелательным эффектам. В приемнике мощности, подверженному воздействию слабого измерительного сигнала, может возникать ток утечки, который зависит от уровня измерительного сигнала, связи между первичной и вторичной катушками, а также состояния заряда конденсатора на выходе выпрямителя. Таким образом, этот ток утечки может быть различным в зависимости от реальных условий. Поскольку ток утечки влияет на вносимое полное сопротивление в катушке передатчика мощности, измерение коэффициента добротности также будет зависеть от конкретных текущих условий. Requiring a weak measuring signal can lead to other undesirable effects. A power receiver exposed to a weak measurement signal may experience leakage current, which depends on the level of the measurement signal, the coupling between the primary and secondary coils, and the state of charge of the capacitor at the output of the rectifier. Thus, this leakage current may be different depending on the actual conditions. Since the leakage current affects the impedance introduced into the power transmitter coil, the measurement of the Q factor will also depend on the specific current conditions.

Другая проблема заключается в том, что обнаружение посторонних объектов обычно является очень чувствительной проверкой, при которой желательно, чтобы относительно небольшие изменения, вызванные присутствием постороннего объекта, обнаруживались в среде с по возможности большим разбросом рабочих условий и случаев, для которых выполняют проверку.Another problem is that foreign object detection is usually a very sensitive test, in which it is desirable that relatively small changes caused by the presence of a foreign object be detected in an environment with as wide a range of operating conditions and cases as possible for which the test is performed.

Соответственно, существующие последовательности операций, как правило, неоптимальны и могут в некоторых случаях и примерах обеспечивать характеристики хуже оптимальных. В частности, это может привести к тому, что присутствие посторонних объектов не будет обнаружено, или может привести к ложному обнаружению посторонних объектов, когда они отсутствуют.Accordingly, existing workflows are generally sub-optimal and may, in some instances and instances, provide sub-optimal performance. In particular, this may result in the presence of foreign objects not being detected, or may result in false detection of foreign objects when they are absent.

Точное обнаружение посторонних объектов особенно затруднено в случаях, когда уровень мощности сигнала передачи мощности является высоким и/или когда он изменяется. Таким образом, обнаружение посторонних объектов особенно сложно на этапе передачи мощности, в частности, для приемников мощности, которые представляют собой большую и изменяющуюся нагрузку.Accurate detection of foreign objects is particularly difficult in cases where the power level of the power transmission signal is high and/or when it changes. Thus, the detection of foreign objects is particularly difficult in the power transmission phase, in particular for power receivers which present a large and fluctuating load.

Кроме того, другие операции системы передачи мощности могут быть чувствительными к таким эффектам. Например, во многих случаях на связь между передатчиком мощности и приемником мощности могут отрицательно влиять большие нагрузки и, в частности, большие изменения нагрузки.In addition, other operations of the power transmission system may be susceptible to such effects. For example, in many cases communication between a power transmitter and a power receiver can be adversely affected by large loads, and in particular by large load changes.

Во многих системах при осуществлении связи от приемника мощности к передатчику мощности может быть использована модуляция нагрузкой, при которой нагрузка для сигнала передачи мощности изменяется в зависимости от данных, подлежащих передаче. Однако такую модуляцию нагрузкой может быть сложно определить при одновременном изменении нагрузки передачи мощности для сигнала передачи мощности. Аналогичным образом, связь от передатчика мощности к приемнику мощности может быть обеспечена путем модуляции сигнала передачи мощности (например, амплитудной или частотной модуляции), но помеха для такой модуляции может быть вызвана изменениями параметров сигнала передачи мощности из-за изменяющейся нагрузки.In many systems, when communicating from a power receiver to a power transmitter, load modulation can be used in which the load on the power transmission signal varies depending on the data to be transmitted. However, such load modulation can be difficult to determine while changing the power transfer load for the power transfer signal. Similarly, communication from a power transmitter to a power receiver can be achieved by modulating the power transmit signal (eg, amplitude or frequency modulation), but interference with such modulation may be caused by changes in the parameters of the power transmit signal due to varying load.

Фактически, даже если для связи используют полностью отдельную несущую, такую как канал ближней бесконтактной связи (NFC), очень большое и изменяющееся электромагнитное поле, создаваемое сигналом передачи мощности, может вызвать значительные помехи, несмотря на то, что оно находится в совершенно другом частотном диапазоне.In fact, even if a completely separate carrier is used for communication, such as a Near Field Communication (NFC) channel, the very large and varying electromagnetic field created by the power transmission signal can cause significant interference despite being in a completely different frequency range. .

Таким образом, присутствие сигнала передачи мощности и его нагрузка могут оказывать негативное влияние на другие операции, такие как операции обнаружения посторонних объектов и осуществления связи.Thus, the presence of a power transmission signal and its load may have a negative impact on other operations such as foreign object detection and communication operations.

Следовательно, было бы предпочтительным улучшение функционирования системы передачи мощности, в частности, было бы предпочтительным применение подхода, позволяющего повысить гибкость, снизить стоимость, уменьшить сложность, улучшить обнаружение постороннего объекта, улучшить связь, улучшить поддержку различных нагрузок, улучшить адаптируемость, обратную совместимость и/или улучшить характеристики.Therefore, it would be preferable to improve the performance of the power transmission system, in particular, it would be preferable to apply an approach that can increase flexibility, reduce cost, reduce complexity, improve foreign object detection, improve communication, improve support for various loads, improve adaptability, backward compatibility and/ or improve performance.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Соответственно, настоящее изобретение предпочтительно направлено на уменьшение, смягчение или устранение одного или более из вышеупомянутых недостатков по отдельности или в любой комбинации.Accordingly, the present invention is preferably directed to the reduction, mitigation or elimination of one or more of the above disadvantages alone or in any combination.

Согласно аспекту настоящего изобретения предложен передатчик мощности для беспроводной подачи мощности на приемник мощности посредством электромагнитного сигнала передачи мощности; содержащий: катушку передатчика для генерации сигнала передачи мощности, причем для сигнала передачи мощности на этапе передачи мощности используют повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал пониженной мощности, в течение которого уровень мощности сигнала передачи мощности понижен; возбудитель для генерации сигнала возбуждения для катушки передатчика с целью генерации сигнала передачи мощности; первое устройство связи для приема сообщений от приемника мощности; адаптер для адаптации характеристики синхронизации временного интервала пониженной мощности в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принятое от приемника мощности; и синхронизатор для синхронизации работы передатчика мощности, которая должна происходить в течение временного интервала пониженной мощности; проверочную катушку для генерации электромагнитного проверочного сигнала; проверочный генератор, выполненный с возможностью генерации проверочного сигнала возбуждения для проверочной катушки; и детектор постороннего объекта, выполненный с возможностью проведения проверки по обнаружению постороннего объекта в ответ на получение измеренного параметра для проверочного сигнала возбуждения в течение временного интервала пониженной мощности; причем синхронизатор выполнен с возможностью синхронизации проверочного генератора для обеспечения электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала пониженной мощности.According to an aspect of the present invention, there is provided a power transmitter for wirelessly supplying power to a power receiver via an electromagnetic power transmission signal; comprising: a transmitter coil for generating a power transmission signal, wherein a repeating time frame is used for the power transmission signal at the power transmission stage, comprising at least a power transmission time interval and a reduced power time interval during which the power level of the power transmission signal is reduced; a driver for generating a drive signal for the transmitter coil to generate a power transmission signal; a first communication device for receiving messages from the power receiver; an adapter for adapting a low power slot timing characteristic in response to at least a first message received from the power receiver; and a synchronizer for synchronizing the power transmitter operation to occur during the low power time interval; a test coil for generating an electromagnetic test signal; a test generator configured to generate a test drive signal for the test coil; and a foreign object detector configured to conduct a foreign object detection test in response to receiving a measured parameter for the drive test signal during the low power time interval; wherein the synchronizer is configured to synchronize the test oscillator to provide an electromagnetic test signal during the reduced power time interval.

Настоящее изобретение может обеспечить улучшенные характеристики во многих вариантах осуществления и может обеспечить в целом улучшенное выполнение операции передачи мощности во многих системах и вариантах осуществления. Например, во многих вариантах осуществления улучшенное обнаружение постороннего объекта и, возможно, осуществление связи могут быть достигнуты путем выполнения этих операций в течение интервалов времени с особенно предпочтительными условиями для выполнения таких операций. The present invention may provide improved performance in many embodiments, and may provide overall improved performance of the power transfer operation in many systems and embodiments. For example, in many embodiments, improved foreign object detection and possibly communication can be achieved by performing these operations during time intervals with particularly favorable conditions for performing such operations.

Этот подход может позволить во многих вариантах осуществления снизить сложность и может позволить во многих системах обеспечить высокую степень обратной совместимости. В частности, этот подход может быть особенно пригодным для улучшения обнаружения посторонних объектов и, возможно, осуществления связи в системах беспроводной передачи мощности Qi, например функционирования в соответствии со спецификациями Qi версии 1.2 или более ранней.This approach may allow complexity to be reduced in many embodiments and may allow a high degree of backward compatibility to be achieved in many systems. In particular, this approach may be particularly useful for improving foreign object detection and possibly communication in Qi wireless power transmission systems, such as operating in accordance with Qi specifications version 1.2 or earlier.

Во многих вариантах осуществления продолжительность временного интервала пониженной мощности составляет не более 5%, 10% или 20% продолжительности временного кадра. Во многих вариантах осуществления продолжительность временного интервала (-ов) пониженной мощности составляет не менее 70%, 80% или 90% временного кадра. In many embodiments, the duration of the low power slot is no more than 5%, 10%, or 20% of the duration of the time frame. In many embodiments, the duration of the low power slot(s) is at least 70%, 80%, or 90% of a time frame.

В некоторых вариантах осуществления передатчик мощности может быть выполнен с возможностью выполнения обнаружения постороннего объекта и, возможно, операции осуществления связи в течение временного интервала передачи пониженной мощности. В некоторых вариантах осуществления передатчик мощности может быть выполнен с возможностью настройки синхронизации либо обнаружения постороннего объекта, либо, возможно, операции осуществления связи, которая должна происходить в течение временного интервала передачи пониженной мощности.In some embodiments, the power transmitter may be configured to perform foreign object detection and possibly communication operations during a reduced power transmission time interval. In some embodiments, the power transmitter may be configured to adjust the timing of either foreign object detection or possibly a communication operation to occur during the reduced power transmission time interval.

В течение временного интервала пониженной мощности уровень мощности сигнала передачи мощности снижается в соответствии с уменьшающимся уровнем мощности, передаваемой от передатчика мощности к приемнику мощности. В течение временного интервала пониженной мощности уровень мощности, передаваемой от передатчика мощности к приемнику мощности, снижается относительно уровня мощности, передаваемой от передатчика мощности к приемнику мощности в течение временного интервала передачи мощности (того же временного интервала пониженной мощности). Уровень мощности и ссылки на мощность и уровень мощности можно, в частности, рассматривать как относящиеся к реальной мощности (I⋅U⋅Cos ϕ).During the reduced power time interval, the power level of the power transmission signal decreases in accordance with the decreasing power level transmitted from the power transmitter to the power receiver. During the low power time interval, the power level transmitted from the power transmitter to the power receiver is reduced relative to the power level transmitted from the power transmitter to the power receiver during the power transmission time interval (the same low power time interval). Power level and references to power and power level can in particular be considered as referring to real power (I⋅U⋅Cos ϕ).

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения характеристика синхронизации представляет собой продолжительность временного интервала пониженной мощности.According to an optional feature of the present invention, the timing characteristic is the length of the low power time interval.

Система может быть выполнена с возможностью адаптации продолжительности временного интервала пониженной мощности в ответ на осуществление связи от приемника мощности к передатчику мощности. Это может позволить улучшить функционирование во многих вариантах осуществления и может позволить выполнять такие операции, как осуществление связи или обнаружение посторонних объектов, в моменты времени, когда условия особенно подходят для этого. Адаптация продолжительности временного интервала пониженной мощности позволяет обеспечить лучший компромисс между различными конфликтующими требованиями, например между требованиями и предпочтениями для передачи мощности от передатчика мощности к приемнику мощности, а также требованиями и предпочтениями для обнаружения посторонних объектов и осуществления связи.The system may be configured to adapt the duration of the low power slot in response to communication from the power receiver to the power transmitter. This may allow improved performance in many embodiments and may allow operations such as communication or foreign object detection to be performed at times when conditions are particularly suitable for doing so. Adapting the low power slot length allows for a better compromise between different conflicting requirements, such as between the requirements and preferences for transmitting power from a power transmitter to a power receiver, and the requirements and preferences for detecting foreign objects and communicating.

Передатчик мощности может быть выполнен с возможностью адаптации продолжительности временного интервала пониженной мощности с учетом минимальной продолжительности.The power transmitter may be configured to adapt the duration of the low power time interval to the minimum duration.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения характеристика синхронизации представляет собой продолжительность между временными интервалами пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров.According to an optional feature of the present invention, the timing characteristic is the duration between low power slots of successive repeated time frames.

В некоторых вариантах осуществления характеристика синхронизации представляет собой продолжительность между последовательными повторяющимися временными кадрами. В некоторых вариантах осуществления характеристика синхронизации представляет собой продолжительность повторяющихся временных кадров.In some embodiments, the timing characteristic is the duration between successive repeated time frames. In some embodiments, the timing characteristic is the duration of repeated time frames.

Система может быть выполнена с возможностью адаптации продолжительности между временными интервалами пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров в ответ на осуществление связи от приемника мощности к передатчику мощности. Это может позволить улучшить функционирование во многих вариантах осуществления и может позволить выполнять такие операции, как осуществление связи или обнаружение посторонних объектов, в моменты времени, когда условия особенно подходят для этого. Адаптация продолжительности между временными интервалами пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров позволяет обеспечить лучший компромисс между различными конфликтующими требованиями, например между требованиями и предпочтениями для передачи мощности от передатчика мощности к приемнику мощности, а также требованиями и предпочтениями для обнаружения посторонних объектов и осуществления связи.The system may be configured to adapt the duration between the reduced power slots of successive repeated time frames in response to communication from the power receiver to the power transmitter. This may allow for improved performance in many embodiments and may allow operations such as communication or foreign object detection to be performed at times when conditions are particularly suitable for doing so. Duration adaptation between the reduced power slots of successive repeated time frames allows for a better compromise between different conflicting requirements, for example between the requirements and preferences for transmitting power from a power transmitter to a power receiver, and the requirements and preferences for detecting foreign objects and communicating.

Передатчик мощности может быть выполнен с возможностью адаптации продолжительности между моментами передачи пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров с учетом максимальной продолжительности.The power transmitter may be configured to adapt the duration between low power transmission instants of successive repeated time frames to accommodate the maximum duration.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения первое устройство связи выполнено с возможностью передачи сообщений на приемник мощности; а передатчик мощности выполнен с возможностью передачи сообщения, указывающего по меньшей мере одно из продолжительности временного интервала пониженной мощности и продолжительности между временными интервалами пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров, на приемник мощности до приема первого сообщения.In accordance with an optional feature of the present invention, the first communication device is configured to transmit messages to the power receiver; and the power transmitter is configured to transmit a message indicating at least one of the duration of the low power slot and the duration between the low power slots of successive repeated time frames to the power receiver prior to receiving the first message.

Это, в частности, может позволить обеспечить предпочтительное функционирование во многих вариантах осуществления. В сообщении могут быть, в частности, указаны приемлемые, допустимые, ограниченные и/или предпочтительные значения.This, in particular, may allow for the preferred operation in many embodiments. The message may specifically indicate acceptable, acceptable, limited and/or preferred values.

Сообщение может быть, в частности, передано в ответ на запрос такой информации, переданной от приемника мощности на передатчик мощности.The message may in particular be transmitted in response to a request for such information transmitted from the power receiver to the power transmitter.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения первое сообщение представляет собой сообщение запроса, указывающее запрошенное значение для характеристики синхронизации; а передатчик мощности выполнен с возможностью одобрения или отклонения запрошенного значения.According to an optional feature of the present invention, the first message is a request message indicating the requested value for the timing characteristic; and the power transmitter is configured to approve or reject the requested value.

Это, в частности, может позволить обеспечить предпочтительное функционирование во многих вариантах осуществления. Это может, в частности, позволить приемнику мощности сохранять инициативу и обеспечивать управление функционированием, что может быть очень предпочтительным во многих ситуациях.This, in particular, may allow for the preferred operation in many embodiments. This may in particular allow the power receiver to maintain initiative and provide operational control, which may be very advantageous in many situations.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения адаптер выполнен с возможностью определения характеристики синхронизации на этапе инициализации, предшествующем этапу передачи мощности.In accordance with an optional feature of the present invention, the adapter is configured to determine the timing characteristic in an initialization step prior to the power transfer step.

Это, в частности, может позволить обеспечить предпочтительное функционирование во многих вариантах осуществления и может, в частности, позволить снизить сложность функционирования во многих вариантах осуществления.This, in particular, may allow to provide the preferred operation in many embodiments, and may, in particular, allow to reduce the complexity of operation in many embodiments.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения адаптер выполнен с возможностью динамической адаптации характеристики синхронизации на этапе передачи мощности в ответ на получение множества сообщений, принятых от приемника мощности на этапе передачи мощности.In accordance with an optional feature of the present invention, the adapter is configured to dynamically adapt the timing characteristic during the power transmission step in response to receiving a plurality of messages received from the power receiver during the power transmission step.

Это, в частности, может позволить обеспечить предпочтительное функционирование во многих вариантах осуществления и может, в частности, позволить обеспечить оптимизацию для текущих условий.This, in particular, may allow for the preferred operation in many embodiments, and may, in particular, allow for optimization for current conditions.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения первое устройство связи выполнено с возможностью синхронизации связи с приемником мощности, которая происходит в течение временных интервалов пониженной мощности.In accordance with an optional feature of the present invention, the first communication device is configured to synchronize communication with the power receiver that occurs during low power time slots.

Настоящее изобретение может позволить улучшить связь во многих вариантах осуществления. Указанный подход может позволить повысить точность и/или надежность связи между приемником мощности и передатчиком мощности на этапе передачи мощности. The present invention may improve communication in many embodiments. This approach may improve the accuracy and/or reliability of communication between the power receiver and the power transmitter during the power transmission step.

Синхронизация связи может быть применена только в отношении определенной связи, например, только в отношении связи для управления мощностью, только для связи от передатчика мощности к приемнику мощности или только от приемника мощности к передатчику мощности и т.д.Communication timing may be applied only to certain communications, eg, only to communications for power control, only to communications from a power transmitter to a power receiver, or only from a power receiver to a power transmitter, etc.

Передатчик мощности также содержит: проверочную катушку для генерации электромагнитного проверочного сигнала; проверочный генератор, выполненный с возможностью генерации проверочного сигнала возбуждения для проверочной катушки; и детектор постороннего объекта, выполненный с возможностью проведения проверки по обнаружению постороннего объекта в ответ на получение измеренного параметра для проверочного сигнала возбуждения в течение временного интервала пониженной мощности; причем синхронизатор выполнен с возможностью синхронизации проверочного генератора для обеспечения электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала пониженной мощности.The power transmitter also includes: a test coil for generating an electromagnetic test signal; a test generator configured to generate a test drive signal for the test coil; and a foreign object detector configured to conduct a foreign object detection test in response to receiving a measured parameter for the drive test signal during the low power time interval; wherein the synchronizer is configured to synchronize the test oscillator to provide an electromagnetic test signal during the reduced power time interval.

Настоящее изобретение может позволить улучшить обнаружение постороннего объекта во многих вариантах осуществления. Указанный подход может позволить повысить точность и/или надежность проверок по обнаружению постороннего объекта на этапе передачи мощности. Во многих вариантах осуществления этот подход может позволить снизить неопределенность и вариативность проверок по обнаружению постороннего объекта и, таким образом, повысить производительность. Такой подход может, в частности, позволить снизить влияние изменений при передаче мощности и рабочих условий при обнаружении посторонних объектов. Такой подход может, например, обеспечивать тенденцию к работе системы в соответствии с конкретным, например заданным, эталонным сценарием и рабочим режимом при обнаружении посторонних объектов. Это может позволить улучшить согласованность и предсказуемость проверки по обнаружению посторонних объектов. В частности, это может позволить более точно и более надежно оценивать влияние приемника мощности на электромагнитный проверочный сигнал и, таким образом, может позволить улучшить его компенсацию детектором посторонних объектов.The present invention may allow for improved foreign object detection in many embodiments. This approach may improve the accuracy and/or reliability of the foreign object detection checks during the power transfer phase. In many embodiments, this approach can reduce the uncertainty and variability of foreign object detection checks and thus improve performance. Such an approach may, in particular, make it possible to reduce the impact of changes in power transmission and operating conditions when foreign objects are detected. Such an approach may, for example, tend to operate the system in accordance with a specific, eg, predetermined, reference scenario and operating mode when foreign objects are detected. This may improve the consistency and predictability of the foreign object detection test. In particular, this may allow more accurate and more reliable evaluation of the influence of the power receiver on the electromagnetic test signal, and thus may allow improved compensation by the foreign object detector.

Указанный подход может, например, предполагать введение временного интервала обнаружения посторонних объектов, в течение которого приемник мощности может работать с высоким наведенным напряжением и все так же с небольшой нагрузкой, соответствующим высокой напряженности магнитного поля и все так же с небольшой нагрузкой для электромагнитного сигнала. В таких случаях влияние постороннего объекта может быть более заметным, поскольку мощность, наведенная в таком объекте, будет иметь более высокую долю в общей полученной мощности. Фактически, большая величина магнитного поля может привести к созданию более мощного наведенного сигнала в любом присутствующем постороннем объекте, а уменьшенная нагрузка может позволить уменьшить влияние присутствия приемника мощности при обнаружении присутствия постороннего объекта.This approach may, for example, involve the introduction of a foreign object detection time interval during which the power receiver can operate with a high induced voltage and still with a small load corresponding to a high magnetic field strength and still with a small load for the electromagnetic signal. In such cases, the influence of a foreign object may be more noticeable, since the power induced in such an object will have a higher share in the total received power. In fact, a larger magnetic field may result in a stronger induced signal at any foreign object present, and a reduced loading may allow the effect of the presence of the power receiver to be reduced when the presence of a foreign object is detected.

Детектор посторонних объектов может быть выполнен с возможностью определения того, что посторонний предмет обнаружен, если разность между уровнем мощности электромагнитного проверочного сигнала и мощностью, указанной с помощью индикации нагрузки, принятой от приемника мощности и указывающей ожидаемую нагрузку электромагнитного проверочного сигнала, выше порогового значения. Если эта разность ниже порогового значения, детектор посторонних объектов может определить, что посторонний объект не обнаружен.The foreign object detector may be configured to determine that a foreign object has been detected if the difference between the power level of the electromagnetic test signal and the power indicated by the load indication received from the power receiver and indicating the expected load of the electromagnetic test signal is above a threshold value. If this difference is below a threshold, the foreign object detector may determine that no foreign object has been detected.

Детектор посторонних объектов может быть выполнен с возможностью определения того, что посторонний объект обнаружен, если показатель качества (определенный на основании измерений сигнала возбуждения) для резонансной схемы, содержащей проверочную катушку, ниже порогового значения. Пороговое значение, как правило, может зависеть от сообщения, принятого от приемника мощности.The foreign object detector may be configured to determine that a foreign object has been detected if a quality factor (determined based on measurements of the drive signal) for the resonant circuit comprising the test coil is below a threshold value. The threshold value, as a rule, may depend on the message received from the power receiver.

Во многих вариантах осуществления проверочная катушка и катушка передатчика могут представлять собой одну и ту же катушку. Во многих вариантах осуществления возбудитель и проверочный генератор могут представлять собой один и тот же компонент, таким образом, одна и та же схема может генерировать как сигнал возбуждения, так и проверочный сигнал возбуждения. Во многих вариантах осуществления сигнал передачи мощности и проверочный сигнал возбуждения могут иметь общие значения многих параметров, например, они могут иметь одинаковую частоту.In many embodiments, the test coil and the transmitter coil may be the same coil. In many embodiments, the exciter and test oscillator may be the same component, thus the same circuit may generate both a drive signal and a test drive signal. In many embodiments, the power transfer signal and the excitation test signal may share many parameters, for example, they may have the same frequency.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложена система беспроводной передачи мощности, содержащая передатчик мощности, как описано выше, а также содержащая приемник мощности, содержащий: второе устройство связи для осуществления связи с передатчиком мощности; контроллер запроса для передачи первого сообщения на передатчик мощности, причем первое сообщение содержит запрос запрошенного значения характеристики синхронизации; контроллер ответа для приема ответа на запрос от передатчика мощности и для определения характеристики синхронизации в ответ на получение ответа на запрос, причем ответ на запрос указывает на то, было ли одобрено запрошенное значение передатчиком мощности; и контроллер нагрузки для адаптации нагрузки для сигнала передачи мощности таким образом, что нагрузка уменьшена в течение временных интервалов пониженной мощности.In accordance with an aspect of the present invention, a wireless power transmission system is provided, comprising a power transmitter as described above, and also comprising a power receiver, comprising: a second communication device for communicating with the power transmitter; a request controller for transmitting a first message to the power transmitter, the first message containing a request for a requested timing characteristic value; a response controller for receiving a response to the request from the power transmitter and for determining a timing characteristic in response to receiving the response to the request, the response to the request indicating whether the requested value was approved by the power transmitter; and a load controller for adapting the load for the power transmission signal such that the load is reduced during the reduced power time slots.

Настоящее изобретение позволяет обеспечить улучшенное функционирование системы беспроводной передачи мощности.The present invention allows improved performance of a wireless power transmission system.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения контроллер запроса выполнен с возможностью запроса ограничения характеристики синхронизации от передатчика мощности; контроллер ответа выполнен с возможностью приема указания ограничения характеристики синхронизации от передатчика мощности, а контроллер запроса выполнен с возможностью определения запрошенного значения характеристики синхронизации в ответ на ограничение характеристики синхронизации.In accordance with an optional feature of the present invention, the request controller is configured to request a limitation of the synchronization characteristic from the power transmitter; the response controller is configured to receive an indication of the synchronization response limitation from the power transmitter, and the request controller is configured to determine the requested synchronization response value in response to the synchronization response limitation.

Это может позволить улучшить и/или облегчить функционирование во многих вариантах осуществления.This may improve and/or facilitate operation in many embodiments.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения характеристика синхронизации представляет собой продолжительность временного интервала пониженной мощности и контроллер запроса выполнен с возможностью определения запрошенного значения характеристики синхронизации с учетом максимальной продолжительности, а адаптер выполнен с возможностью определения значения характеристики синхронизации в ответ на получение минимальной продолжительности.In accordance with an optional feature of the present invention, the timing characteristic is a low power slot duration and the request controller is configured to determine the requested timing characteristic value given the maximum duration, and the adapter is configured to determine the timing characteristic value in response to receiving the minimum duration.

Это может позволить улучшить и/или облегчить функционирование во многих вариантах осуществления.This may improve and/or facilitate operation in many embodiments.

В некоторых вариантах осуществления приемник мощности выполнен с возможностью задания максимального значения, а передатчик мощности выполнен с возможностью задания минимального значения продолжительности временного интервала пониженной мощности.In some embodiments, the power receiver is configured to set a maximum value and the power transmitter is configured to set a minimum value for the duration of the low power time interval.

В соответствии с необязательным признаком настоящего изобретения характеристика синхронизации представляет собой продолжительность между моментами передачи пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров и контроллер запроса выполнен с возможностью определения запрошенного значения характеристики синхронизации с учетом минимальной продолжительности, а адаптер выполнен с возможностью определения значения характеристики синхронизации в ответ на получение максимальной продолжительности.In accordance with an optional feature of the present invention, the timing characteristic is the duration between the transmission of reduced power of successive repeated time frames and the request controller is configured to determine the requested value of the synchronization characteristic given the minimum duration, and the adapter is configured to determine the value of the synchronization characteristic in response to receiving maximum duration.

Это может позволить улучшить и/или облегчить функционирование во многих вариантах осуществления.This may improve and/or facilitate operation in many embodiments.

В некоторых вариантах осуществления приемник мощности может задавать минимальное значение, а передатчик мощности может задавать максимальное значение продолжительности между моментами передачи пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров.In some embodiments, the power receiver may set a minimum value, and the power transmitter may set a maximum value, for the duration between times of reduced power transmission of successive repeated time frames.

Согласно аспекту настоящего изобретения предложен способ функционирования передатчика мощности для беспроводной подачи мощности на приемник мощности посредством электромагнитного сигнала передачи мощности; причем способ включает выполнение передатчиком мощности следующих этапов: генерации сигнала передачи мощности, причем для сигнала передачи мощности на этапе передачи мощности используют повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал пониженной мощности, в течение которого уровень мощности сигнала передачи мощности понижен; генерации сигнала возбуждения для катушки передатчика с целью генерации сигнала передачи мощности; приема сообщений от приемника мощности; адаптации характеристики синхронизации временного интервала пониженной мощности в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принятое от приемника мощности; и синхронизации функционирования передатчика мощности, которая должна происходить в течение временного интервала пониженной мощности; генерации проверочного сигнала возбуждения для проверочной катушки с целью генерации электромагнитного проверочного сигнала; и проведения проверки по обнаружению постороннего объекта в ответ на получение измеренного параметра для проверочного сигнала возбуждения в течение временного интервала пониженной мощности; причем синхронизация включает синхронизацию проверочного сигнала возбуждения для обеспечения электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала пониженной мощности.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for operating a power transmitter to wirelessly supply power to a power receiver via a power transmission electromagnetic signal; wherein the method includes performing by the power transmitter the following steps: generating a power transmission signal, wherein for the power transmission signal, the power transmission step uses a repeating time frame comprising at least a power transmission time interval and a reduced power time interval during which the power level of the power transmission signal lowered; generating a drive signal for the transmitter coil to generate a power transmission signal; receiving messages from the power receiver; adapting a low power slot timing characteristic in response to at least the first message received from the power receiver; and synchronization of the operation of the power transmitter, which should occur during the time interval of reduced power; generating a test drive signal for the test coil to generate an electromagnetic test signal; and performing a foreign object detection test in response to receiving a measured parameter for the drive test signal during the low power time interval; wherein the timing includes timing the drive test signal to provide an electromagnetic test signal during the reduced power time interval.

Согласно аспекту настоящего изобретения предложен способ функционирования системы беспроводной передачи мощности, содержащей передатчик мощности для беспроводной подачи мощности на приемник мощности посредством электромагнитного сигнала передачи мощности; причем способ включает выполнение передатчиком мощности следующих этапов: генерации сигнала передачи мощности, причем для сигнала передачи мощности на этапе передачи мощности используют повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал пониженной мощности, в течение которого уровень мощности сигнала передачи мощности понижен; генерации сигнала возбуждения для катушки передатчика с целью генерации сигнала передачи мощности; приема сообщений от приемника мощности; адаптации характеристики синхронизации временного интервала пониженной мощности в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принятое от приемника мощности; и синхронизации функционирования передатчика мощности, которая должна происходить в течение временного интервала пониженной мощности; генерации проверочного сигнала возбуждения для проверочной катушки с целью генерации электромагнитного проверочного сигнала; проведения проверки по обнаружению постороннего объекта в ответ на получение измеренного параметра для проверочного сигнала возбуждения в течение временного интервала пониженной мощности; причем синхронизация включает синхронизацию проверочного сигнала возбуждения для обеспечения электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала пониженной мощности; кроме того, способ включает выполнение приемником мощности следующих этапов: осуществление связи с передатчиком мощности; передачу первого сообщения на передатчик мощности, причем первое сообщение содержит запрос запрошенного значения характеристики синхронизации; прием ответа на запрос от передатчика мощности; определение характеристики синхронизации в ответ на получение ответа на запрос, причем ответ на запрос указывает на то, было ли одобрено запрошенное значение передатчиком мощности; и адаптацию нагрузки для сигнала передачи мощности так, что нагрузка уменьшена в течение временных интервалов пониженной мощности.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for operating a wireless power transmission system, comprising: a power transmitter for wirelessly supplying power to a power receiver via a power transmission electromagnetic signal; wherein the method includes performing by the power transmitter the following steps: generating a power transmission signal, wherein for the power transmission signal, the power transmission step uses a repeating time frame comprising at least a power transmission time interval and a reduced power time interval during which the power level of the power transmission signal lowered; generating a drive signal for the transmitter coil to generate a power transmission signal; receiving messages from the power receiver; adapting a low power slot timing characteristic in response to at least the first message received from the power receiver; and synchronization of the operation of the power transmitter, which should occur during the time interval of reduced power; generating a test drive signal for the test coil to generate an electromagnetic test signal; performing a foreign object detection test in response to receiving a measured parameter for the drive test signal during the low power time interval; wherein the timing includes timing the drive test signal to provide an electromagnetic test signal during the reduced power time interval; in addition, the method includes performing by the power receiver the following steps: communicating with the power transmitter; transmitting a first message to the power transmitter, the first message comprising a request for a requested timing characteristic value; receiving a response to the request from the power transmitter; determining a timing characteristic in response to receiving a response to the request, the response to the request indicating whether the requested value has been approved by the power transmitter; and adapting the load for the power transmission signal such that the load is reduced during the reduced power time intervals.

Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными и будут разъяснены со ссылкой на вариант (варианты) осуществления, описанный ниже.These and other aspects, features and advantages of the present invention will become apparent and will be explained with reference to the embodiment(s) described below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которыхEmbodiments of the present invention will be described solely by way of example with reference to the drawings, in which

На ФИГ. 1 представлен пример элементов системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.FIG. 1 shows an example of elements of a power transmission system in accordance with some embodiments of the present invention.

на ФИГ. 2 представлен пример элементов передатчика мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;in FIG. 2 shows an example of elements of a power transmitter in accordance with some embodiments of the present invention;

на ФИГ. 3 представлен пример элементов приемника мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;in FIG. 3 shows an example of elements of a power receiver in accordance with some embodiments of the present invention;

на ФИГ. 4 представлен пример элементов приемника мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;in FIG. 4 shows an example of elements of a power receiver in accordance with some embodiments of the present invention;

на ФИГ. 5 представлен пример временного кадра для системы беспроводной передачи мощности по ФИГ. 1; иin FIG. 5 shows an example time frame for the wireless power transmission system of FIG. one; and

на ФИГ. 6 представлен пример временного кадра для системы беспроводной передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.in FIG. 6 shows an example time frame for a wireless power transmission system in accordance with some embodiments of the present invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

В нижеследующем описании основное внимание уделяется вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут быть применены в системе беспроводной передачи мощности и которые предполагают использование подхода к передаче мощности, например известного из спецификации Qi. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом применения, а может быть применено во многих других системах беспроводной передачи мощности.The following description focuses on embodiments of the present invention that can be applied to a wireless power transmission system and which involve the use of a power transmission approach such as that known from the Qi specification. However, it should be understood that the present invention is not limited to this application, but can be applied to many other wireless power transmission systems.

На ФИГ. 1 представлен пример системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Система передачи мощности содержит передатчик 101 мощности, который содержит катушку / индуктивность 103 передатчика (или соединен с ней). Система также содержит приемник 105 мощности, который содержит катушку / индуктивность 107 приемника (или соединен с ней). FIG. 1 shows an example of a power transmission system in accordance with some embodiments of the present invention. The power transmission system comprises a power transmitter 101 which contains (or is connected to) a transmitter coil/inductance 103. The system also includes a power receiver 105 which contains (or is connected to) a receiver coil/inductance 107.

Система обеспечивает электромагнитный сигнал передачи мощности, который позволяет индуктивно передавать мощность от передатчика 101 мощности к приемнику 105 мощности. В частности, передатчик 101 мощности генерирует электромагнитный сигнал, который распространяется в виде магнитного потока катушкой или индуктивностью 103 передатчика. Сигнал передачи мощности может соответствовать компоненту для передачи электромагнитной мощности, осуществляющему передачу энергии от передатчика мощности к приемнику мощности, и может рассматриваться как соответствующий компоненту генерируемого электромагнитного поля, которое передает мощность от передатчика мощности к приемнику мощности. Например, при отсутствии нагрузки приемной катушки 107 приемник мощности не будет получать мощность из сгенерированного электромагнитного поля (не считая потерь). В таком случае при возбуждении катушки 103 передатчика может быть сгенерировано электромагнитное поле с потенциально высокой напряженностью поля, но уровень мощности сигнала передачи мощности будет нулевым (не считая потерь). В некоторых ситуациях, если присутствует посторонний объект, сигнал передачи мощности можно рассматривать как включающий компонент, соответствующий передаче мощности постороннему объекту, и, таким образом, сигнал передачи мощности можно рассматривать как соответствующий мощности, получаемой из электромагнитного поля, создаваемого передатчиком мощности. The system provides an electromagnetic power transfer signal that allows power to be inductively transferred from the power transmitter 101 to the power receiver 105. Specifically, the power transmitter 101 generates an electromagnetic signal that is propagated as a magnetic flux by the coil or inductance 103 of the transmitter. The power transmission signal may correspond to an electromagnetic power transmission component that transmits power from the power transmitter to the power receiver, and may be considered to correspond to a component of the generated electromagnetic field that transmits power from the power transmitter to the power receiver. For example, if the pickup coil 107 is not loaded, the power receiver will not receive power from the generated electromagnetic field (not including losses). In such a case, when the transmitter coil 103 is energized, an electromagnetic field with a potentially high field strength can be generated, but the power level of the power transmission signal will be zero (excluding losses). In some situations, if a foreign object is present, the power transmission signal can be considered as including a component corresponding to the power transmission of the foreign object, and thus the power transmission signal can be considered as corresponding to the power received from the electromagnetic field generated by the power transmitter.

Сигнал передачи мощности, как правило, может иметь частоту от приблизительно 20 кГц до приблизительно 500 кГц и часто для Qi-совместимых систем, как правило, в диапазоне от 95 кГц до 205 кГц (или, например, для вариантов применения на кухне с высокой мощностью частота может, например, как правило, находиться в диапазоне от 20 кГц до 80 кГц). Катушка 103 передатчика и катушка 107 приема мощности слабо связаны, и, таким образом, катушка 107 приема мощности принимает сигнал (по меньшей мере часть сигнала) передачи мощности от передатчика 101 мощности. Таким образом, мощность передается от передатчика 101 мощности к приемнику 105 мощности с помощью беспроводной индуктивной связи от катушки 103 передатчика к катушке 107 приема мощности. Термин «сигнал передачи мощности» в основном используется для обозначения индуктивного сигнала/магнитного поля между катушкой 103 передатчика и катушкой 107 приема мощности (сигнала магнитного потока), но следует понимать, что эквивалентно он также может рассматриваться и использоваться, как обозначающий электрический сигнал, обеспечиваемый на катушке 103 передатчика или принимаемый катушкой 107 приема мощности. The power transmit signal can typically range from about 20 kHz to about 500 kHz, and often for Qi-compatible systems, typically in the range of 95 kHz to 205 kHz (or, for example, for high power kitchen applications). the frequency may, for example, typically be in the range of 20 kHz to 80 kHz). The transmitter coil 103 and the power reception coil 107 are loosely coupled, and thus the power reception coil 107 receives a power transmission signal (at least a portion of the signal) from the power transmitter 101. Thus, power is transmitted from the power transmitter 101 to the power receiver 105 by wireless inductive coupling from the transmitter coil 103 to the power receive coil 107. The term "power transmission signal" is mainly used to refer to the inductive signal/magnetic field between the transmitter coil 103 and the power (flux signal) receiving coil 107, but it should be understood that, equivalently, it can also be considered and used to refer to the electrical signal provided by on the transmitter coil 103 or received by the power reception coil 107 .

В этом примере приемник 105 мощности, в частности, является приемником мощности, который принимает мощность с помощью катушки 107 приемника. Однако в других вариантах осуществления приемник 105 мощности может содержать металлический элемент, такой как металлический нагревательный элемент, и в этом случае сигнал передачи мощности непосредственно индуцирует вихревые токи, приводящие к непосредственному нагреву элемента.In this example, the power receiver 105 is specifically a power receiver that receives power via the receiver coil 107. However, in other embodiments, power receiver 105 may include a metal element, such as a metal heating element, in which case the power transmission signal directly induces eddy currents resulting in direct heating of the element.

Система выполнена с возможностью передачи значительных уровней мощности и, в частности, передатчик мощности может обеспечивать уровни мощности, превышающие 500 мВт, 1 Вт, 5 Вт, 50 Вт, 100 Вт или 500 Вт, во многих вариантах осуществления. Например, для вариантов применения, соответствующих Qi, передача мощности, как правило, может происходить в диапазоне мощности 1-5 Вт для вариантов применения с малой мощностью (базовым профилем мощности), до 15 Вт для спецификации Qi версии 1.2, в диапазоне до 100 Вт для вариантов применения с более высокой мощностью, таких как электроинструменты, ноутбуки, дроны, роботы и т.д., и от 100 до 1000 Вт для вариантов применения с очень большой мощностью, таких как, например, варианты применения на кухне.The system is capable of transmitting significant power levels, and in particular, the power transmitter can deliver power levels in excess of 500 mW, 1 W, 5 W, 50 W, 100 W, or 500 W in many embodiments. For example, for Qi compliant applications, power transfer can typically occur in the power range of 1-5 W for low power applications (basic power profile), up to 15 W for Qi specification version 1.2, in the range up to 100 W for higher power applications such as power tools, laptops, drones, robots, etc. and 100 to 1000 W for very high power applications such as kitchen applications.

Далее работа передатчика 101 мощности и приемника 105 мощности будет описана с прямой ссылкой на вариант осуществления, в целом соответствующий спецификации Qi (за исключением описанных в данном документе (или последующих) изменений и улучшений) или подходящий для спецификации для кухни с повышенной мощностью, разрабатываемой Консорциумом беспроводной передачи мощности. В частности, передатчик 101 мощности и приемник 105 мощности могут поддерживать или по существу быть совместимыми с элементами спецификации Qi версии 1.0, 1.1 или 1.2 (за исключением описанных в данном документе (или последующих) изменений и улучшений).In the following, the operation of the power transmitter 101 and the power receiver 105 will be described with direct reference to an embodiment generally conforming to the Qi specification (except as described (or subsequent) changes and improvements) or suitable to the Consortium's high power kitchen specification. wireless power transmission. In particular, power transmitter 101 and power receiver 105 may support or be substantially compliant with elements of the Qi specification version 1.0, 1.1, or 1.2 (except as described herein (or subsequent) changes and improvements).

Далее работа системы по ФИГ. 1 будет описана с особым упором на обнаружение посторонних объектов. Further operation of the system according to FIG. 1 will be described with particular reference to foreign object detection.

В системах беспроводной передачи мощности присутствие объекта (как правило, проводящего элемента, получающего мощность из сигнала передачи мощности и не являющегося частью передатчика 101 мощности или приемника 105 мощности, т.е. являющегося непреднамеренным, нежелательным и/или создающим помехи элементом в отношении передачи мощности) может быть очень нежелательным при передаче мощности. Такой нежелательный объект также известен как посторонний объект.In wireless power transmission systems, the presence of an object (typically a conductive element that receives power from a power transmission signal and is not part of the power transmitter 101 or power receiver 105, i.e., being an unintended, unwanted and/or interfering element with respect to the power transmission ) can be very undesirable in power transmission. Such an unwanted object is also known as a foreign object.

Посторонний объект может не только снижать эффективность вследствие добавления в операцию потерь мощности, но также может ухудшать саму операцию передачи мощности (например, за счет влияния на эффективность передачи мощности или получения мощности, не управляемой непосредственно, например, с помощью контура передачи мощности). Кроме того, индукция токов в постороннем объекте (в частности, вихревых токов в металлической части постороннего объекта) может зачастую приводить к крайне нежелательному нагреву постороннего объекта. The foreign object may not only reduce efficiency by adding power losses to the operation, but may also degrade the power transfer operation itself (eg, by influencing the efficiency of power transfer or receiving power not directly controlled, for example, by a power transfer loop). In addition, the induction of currents in the foreign object (in particular, eddy currents in the metal part of the foreign object) can often lead to highly undesirable heating of the foreign object.

Для решения подобной проблемы системы беспроводной передачи мощности, такие как Qi, включают функцию обнаружения посторонних объектов. В частности, передатчик мощности имеет функциональные возможности по обнаружению присутствия постороннего объекта. В случае его обнаружения передатчик мощности может, например, прекратить передачу мощности или уменьшить максимальную величину мощности, которая может быть передана.To solve this problem, wireless power transmission systems such as Qi include a foreign object detection function. In particular, the power transmitter has the functionality to detect the presence of a foreign object. If it is detected, the power transmitter may, for example, stop transmitting power or reduce the maximum amount of power that can be transmitted.

Существующие подходы, предложенные в спецификациях Qi, основаны на обнаружении потери мощности (путем сравнения переданной и сообщенной принятой мощности) или обнаружении ухудшения коэффициента добротности выходной резонансной схемы. Однако при использовании в настоящее время было обнаружено, что эти подходы обеспечивают неоптимальные характеристики во многих случаях и их применение может, в частности, привести к неточному обнаружению, что приводит к пропущенным обнаружениям и/или ложным срабатываниям, когда происходит обнаружение постороннего объекта, несмотря на отсутствие такого объекта.Existing approaches proposed in the Qi specifications are based on power loss detection (by comparing transmitted and reported received power) or Q factor degradation detection of the output resonant circuit. However, in current use, these approaches have been found to provide sub-optimal performance in many cases, and their use may, in particular, lead to inaccurate detection, resulting in missed detections and/or false positives when a foreign object is detected despite the absence of such an object.

Обнаружение посторонних объектов может выполняться до того, как на приемнике мощности будет начат этап передачи мощности (например, в ходе инициализации передачи мощности) или в ходе осуществления этапа передачи мощности. Обнаружение в ходе осуществления этапа передачи мощности часто основывается на сравнении измеренной переданной мощности и принятой мощности, тогда как обнаружение, которое происходит до этапа передачи мощности, часто основывается на измерениях вносимого полного сопротивления, например путем измерения коэффициента добротности катушки передатчика с помощью слабого измерительного сигнала.The foreign object detection may be performed before the power transfer step is initiated at the power receiver (eg, during power transfer initialization) or during the power transfer step. Detection during the power transfer step is often based on a comparison of measured transmitted power and received power, while detection that occurs prior to the power transfer step is often based on insertion impedance measurements, such as by measuring the Q factor of the transmitter coil with a small measurement signal.

Авторы выяснили, что обычное обнаружение посторонних объектов осуществляется неоптимально и что это частично связано с изменениями и неопределенностями конкретных рабочих условий и ситуаций, при которых выполняется обнаружение посторонних объектов, включая изменения и неопределенности свойств передатчика мощности, свойств приемника мощности, применяемых условий проверок и т.д.The authors found that conventional foreign object detection does not perform optimally and that this is due in part to variations and uncertainties in the specific operating conditions and situations in which foreign object detection is performed, including changes and uncertainties in power transmitter properties, power receiver properties, applied test conditions, etc. d.

Примером сложностей при проверках по обнаружению посторонних объектов является требование выполнения достаточно точных измерений для достижения достаточно надежного обнаружения посторонних объектов. Например, если измерение для обнаружения постороннего объекта происходит на этапе выбора этапа инициализации передачи мощности Qi, сигнал, который передатчик мощности обеспечивает для этого измерения, должен быть достаточно слабым, чтобы не активировать приемник мощности. Однако это, как правило, приводит к плохому отношению сигнал/шум, что снижает точность обнаружения. Таким образом, эффективность обнаружения может зависеть от конкретного применяемого уровня сигнала и, как правило, возникают противоречивые требования. An example of the difficulty in foreign object detection tests is the requirement to make sufficiently precise measurements to achieve sufficiently reliable foreign object detection. For example, if a foreign object detection measurement occurs in the selection step of power transmission initialization Qi, the signal that the power transmitter provides for this measurement must be weak enough to not activate the power receiver. However, this generally results in a poor signal-to-noise ratio, which reduces detection accuracy. Thus, the detection performance may depend on the particular signal level applied and there are usually conflicting requirements.

В приемнике мощности, на который воздействует слабый электромагнитный сигнал, может возникать ток утечки, который зависит от уровня электромагнитного сигнала, связи между первичной и вторичной катушками и состояния заряда конденсатора на выходе выпрямителя. Таким образом, этот ток утечки может варьироваться в зависимости от реальных текущих условий и в зависимости от конкретных параметров (например, свойств конденсатора) отдельного приемника мощности. Поскольку ток утечки влияет на вносимое полное сопротивление в первичной катушке, измерение коэффициента добротности также зависит от реальных условий и это, как правило, препятствует оптимальному обнаружению.In a power receiver exposed to a weak electromagnetic signal, leakage current may occur, which depends on the level of the electromagnetic signal, the coupling between the primary and secondary coils, and the state of charge of the capacitor at the output of the rectifier. Thus, this leakage current may vary depending on the actual current conditions and depending on the specific parameters (eg capacitor properties) of the individual power receiver. Because the leakage current affects the impedance introduced into the primary coil, the measurement of the Q factor is also dependent on the actual conditions and this tends to prevent optimal detection.

Еще одна проблема обнаружения постороннего объекта основана, например, на том, что сообщенные данные о принятой мощности при различных нагрузках или уровнях сигнала могут быть менее надежными, чем требуется, вследствие того, что соотношения между переданной и принятой мощностью различны для разных нагрузок и уровней сигналов.Another foreign object detection problem is based, for example, on the fact that the reported received power data at different loads or signal levels may be less reliable than required due to the fact that the ratios between transmitted and received power are different for different loads and signal levels. .

В системе по ФИГ. 1 использован подход к обнаружению посторонних объектов, предполагающий уменьшение неопределенности и чувствительности к изменениям, и, соответственно, предполагающий обеспечение лучшего обнаружения посторонних объектов. Указанный подход во многих вариантах осуществления позволяет обеспечить лучшее обнаружение посторонних объектов и, в частности, во многих вариантах осуществления позволяет обеспечить более точное и/или надежное обнаружение посторонних объектов. Этот подход также может позволить обеспечить низкую сложность и низкие требования к ресурсам. Преимущество данного подхода состоит в том, что он может быть пригодным для применения во многих существующих системах, например, в частности, в системе беспроводной передачи мощности Qi, и фактически это часто может быть достигнуто путем выполнения незначительных изменений. In the system of FIG. 1 uses a foreign object detection approach to reduce uncertainty and sensitivity to change, and thus to provide better foreign object detection. This approach in many embodiments allows for better detection of foreign objects and, in particular, in many embodiments, the implementation allows for more accurate and/or reliable detection of foreign objects. This approach can also provide low complexity and low resource requirements. The advantage of this approach is that it may be suitable for use in many existing systems, for example, in particular in a Qi wireless power transmission system, and in fact this can often be achieved by making minor changes.

Другая операция, на которую могут влиять свойства (и, в частности, изменения свойств) сигнала передачи мощности, представляет собой осуществление связи между приемником мощности и передатчиком мощности (в любом направлении). Как будет описано далее, для осуществления связи от приемника мощности к передатчику мощности часто используют модуляцию нагрузкой, при которой нагрузка для сигнала передачи мощности изменяется приемником мощности в соответствии с данными, подлежащими передаче. Затем передатчик мощности может обнаруживать результирующие изменения в сигнале возбуждения, обеспечивающем генерацию сигнала передачи мощности, и на основании них декодировать переданные данные. Однако влияние модуляции нагрузкой сложно определить, когда эффективная нагрузка для сигнала передачи мощности на приемнике мощности очень высока, и это определение еще больше усложняется, когда эта нагрузка изменяется.Another operation that can be affected by the properties (and in particular changes in properties) of the power transmission signal is communication between a power receiver and a power transmitter (in either direction). As will be described later, for communication from a power receiver to a power transmitter, load modulation is often used, in which the load for the power transmission signal is changed by the power receiver in accordance with the data to be transmitted. The power transmitter can then detect the resulting changes in the excitation signal that generates the power transmission signal and decode the transmitted data based on them. However, the effect of load modulation is difficult to determine when the effective load on the power transmission signal at the power receiver is very high, and the determination becomes even more difficult when this load changes.

В системе по ФИГ. 1 использован подход к осуществлению связи, который направлен на уменьшение неопределенности и чувствительности, и, соответственно, предполагающий обеспечение улучшения характеристик связи, в частности, для связи с модуляцией нагрузкой от приемника мощности к передатчику мощности. Указанный подход во многих вариантах осуществления позволяет обеспечить улучшенную связь и, в частности, во многих вариантах осуществления позволяет обеспечить более точную и/или надежную связь от приемника мощности к передатчику мощности. Этот подход также может позволить обеспечить низкую сложность и низкие требования к ресурсам. Преимущество данного подхода состоит в том, что он может быть пригодным для применения во многих существующих системах, например, в частности, в системе беспроводной передачи мощности Qi, и фактически это часто может быть достигнуто путем выполнения незначительных изменений. In the system of FIG. 1 uses a communication approach that aims to reduce uncertainty and sensitivity, and thus to provide improved communication performance, in particular for communication with load modulation from a power receiver to a power transmitter. This approach in many embodiments allows for improved communication and, in particular, in many embodiments, allows for more accurate and/or reliable communication from the power receiver to the power transmitter. This approach can also provide low complexity and low resource requirements. The advantage of this approach is that it may be suitable for use in many existing systems, for example, in particular in a Qi wireless power transmission system, and in fact this can often be achieved by making minor changes.

Как будет описано более подробно ниже, этот подход представляет собой подход с временным разделением на этапе передачи мощности, причем такие операции, как обнаружение посторонних объектов и осуществление связи, а также передача мощности могут, например, выполняться в разных временных интервалах, что позволяет существенно снизить взаимные помехи между ними (в частности, влияние передачи мощности на обнаружение посторонних объектов/осуществление связи). As will be described in more detail below, this approach is a time division approach in the power transfer stage, whereby operations such as foreign object detection and communication, and power transfer can, for example, be performed in different time intervals, which can significantly reduce mutual interference between them (in particular, the effect of power transmission on the detection of foreign objects / communication).

В частности, для беспроводной системы передачи мощности сигнал передачи мощности должен соответствовать повторяющемуся временному кадру, который содержит по меньшей мере один временной интервал передачи мощности и один временной интервал пониженной мощности.In particular, for a wireless power transmission system, the power transmission signal must correspond to a repeating time frame that contains at least one power transmission time slot and one reduced power time slot.

Уровень мощности сигнала передачи мощности снижен в течение временного интервала пониженной мощности по сравнению с временным интервалом передачи мощности, и, как правило, максимально допустимая мощность в течение временного интервала пониженной мощности не менее, чем в 5, 10 или 50 раз ниже, чем уровень мощности в течение временного интервала передачи мощности. Снижение уровня мощности может быть результатом воздействий на передатчик мощности и/или на приемник мощности. Например, в некоторых вариантах осуществления передатчик мощности может быть выполнен с возможностью выключения сигнала передачи мощности в течение временного интервала пониженной мощности и/или приемник мощности может быть выполнен с возможностью отключения нагрузки в течение временного интервала пониженной мощности.The power level of the power transmission signal is reduced during the low power time interval compared to the power transmission time interval, and typically the maximum allowable power during the low power time interval is at least 5, 10, or 50 times lower than the power level. during the power transfer time interval. The reduction in power level may result from effects on the power transmitter and/or the power receiver. For example, in some embodiments, the power transmitter may be configured to turn off the power transmission signal during the low power time interval and/or the power receiver may be configured to turn off the load during the low power time interval.

Затем передатчик мощности (и, как правило, приемник мощности) может обеспечить выполнение одной или более операций (функций, процессов, процедур) в течение временного интервала пониженной мощности, т.е. он может синхронизировать выполнение одной или более операций передатчика мощности в течение временного интервала пониженной мощности. Например, он, как правило, может синхронизировать выполнение обнаружения посторонних объектов и, возможно, осуществление связи, в течение временного интервала пониженной мощности. Таким образом, благодаря этому влияние передачи мощности и сигнала передачи мощности на заданную операцию, в частности, обнаружение посторонних объектов и осуществление связи, может быть уменьшено и часто минимизировано.The power transmitter (and typically the power receiver) can then perform one or more operations (functions, processes, procedures) during the reduced power time interval, i.e. it may synchronize the execution of one or more power transmitter operations during the low power time interval. For example, it can typically synchronize the execution of foreign object detection, and possibly communication, during the low power time interval. Thus, due to this, the influence of the power transmission and the power transmission signal on the desired operation, in particular, the detection of foreign objects and the implementation of communication, can be reduced and often minimized.

На ФИГ. 2 более подробно представлены элементы передатчика 101 мощности, а ФИГ. 3 более подробно представлены элементы приемника 105 мощности по ФИГ. 1.FIG. 2 shows the elements of the power transmitter 101 in more detail, and FIG. 3 shows the elements of the power receiver 105 of FIG. one.

Передатчик 101 мощности содержит возбудитель 201, который выполнен с возможностью генерации сигнала возбуждения, подаваемого на катушку 103 передатчика, которая, в свою очередь, генерирует электромагнитный сигнал передачи мощности, который может обеспечивать передачу мощности на приемник 105 мощности. Сигнал передачи мощности обеспечивают (по меньшей мере) в течение временных интервалов передачи мощности этапа передачи мощности.The power transmitter 101 includes a driver 201 that is configured to generate a drive signal applied to the transmitter coil 103 which in turn generates a power transfer electromagnetic signal that can provide power to the power receiver 105. The power transmission signal is provided (at least) during the power transmission time intervals of the power transmission step.

Возбудитель 201, как правило, может содержать выходную схему в виде инвертора, обычно образуемую путем возбуждения полного моста или полумоста, что хорошо известно специалистам в данной области техники.Driver 201 may typically comprise an inverter output circuit, typically formed by full or half bridge driving, as is well known to those skilled in the art.

Передатчик 101 мощности также содержит контроллер 203 передатчика мощности, который выполнен с возможностью управления работой передатчика 101 мощности в соответствии с требуемыми принципами функционирования. В частности, передатчик 101 мощности может иметь многие функциональные возможности, необходимые для выполнения управления мощностью в соответствии со спецификациями Qi.The power transmitter 101 also includes a power transmitter controller 203 that is configured to control the operation of the power transmitter 101 in accordance with desired operating principles. In particular, the power transmitter 101 may have many of the functionality needed to perform power control in accordance with the Qi specifications.

Контроллер 203 передатчика мощности, в частности, выполнен с возможностью управления генерацией сигнала возбуждения возбудителем 201 и он выполнен с возможностью, в частности, управления уровнем мощности сигнала возбуждения, и, соответственно, уровнем генерируемого сигнала передачи мощности. Контроллер 203 передатчика мощности содержит контроллер контура мощности, управляющий уровнем мощности сигнала передачи мощности в ответ на сообщения для управления мощностью, принятые от приемника 105 мощности в течение этапа управления мощностью. The power transmitter controller 203 is particularly configured to control the generation of the drive signal by the driver 201, and it is configured to specifically control the power level of the drive signal, and thus the level of the generated power transmission signal. The transmitter power controller 203 includes a power loop controller controlling the power level of the power transmission signal in response to the power control messages received from the power receiver 105 during the power control step.

Для приема данных и сообщений от приемника 105 мощности передатчик 101 мощности содержит первое устройство 205 связи, которое выполнено с возможностью приема данных и сообщений от приемника 105 мощности (как будет очевидно для специалиста в данной области техники, сообщение с данными может содержать один или более битов информации). В этом примере приемник 105 мощности выполнен с возможностью модуляции нагрузкой сигнала передачи мощности, сгенерированного катушкой 103 передатчика, а первое устройство 205 связи выполнено с возможностью определения изменения напряжения и/или тока на катушке 103 передатчика и демодулирования модуляции нагрузкой на их основе. Специалистам в данной области техники известны принципы модуляции нагрузкой, например используемые в системах беспроводной передачи мощности Qi, поэтому они не будут описаны более подробно.To receive data and messages from the power receiver 105, the power transmitter 101 includes a first communication device 205 that is configured to receive data and messages from the power receiver 105 (as will be apparent to one skilled in the art, the data message may comprise one or more bits information). In this example, the power receiver 105 is configured to load modulate the power transmission signal generated by the transmitter coil 103, and the first communication device 205 is configured to detect voltage and/or current changes on the transmitter coil 103 and demodulate the load modulation based on them. Those skilled in the art are familiar with the principles of load modulation, such as those used in Qi wireless power transmission systems, so they will not be described in more detail.

Во многих вариантах осуществления первое устройство 205 связи также выполнено с возможностью передачи данных на приемник 105 мощности и может, в частности, быть выполнено с возможностью модуляции сигнала передачи мощности с использованием частотной, амплитудной или фазовой модуляции.In many embodiments, the first communication device 205 is also configured to transmit data to the power receiver 105 and may in particular be configured to modulate the power transmission signal using frequency, amplitude, or phase modulation.

В некоторых вариантах осуществления связь могут осуществлять с использованием отдельного канала связи, что может быть достигнуто с использованием отдельной катушки связи или фактически с использованием катушки 103 передатчика. Например, в некоторых вариантах осуществления может быть реализована ближняя бесконтактная связь или высокочастотная несущая (например, с частотой несущей 13,56 МГц) может быть наложена на сигнал передачи мощности.In some embodiments, communication may be performed using a separate communication channel, which may be achieved using a separate communication coil or, in fact, using the transmitter coil 103. For example, in some embodiments, short range communication may be implemented, or a high frequency carrier (eg, carrier frequency of 13.56 MHz) may be superimposed on the power transmission signal.

В системе по ФИГ. 1-3 связь в течение этапа передачи мощности осуществляется во временных интервалах пониженной мощности. В частности, некоторые или по существу все временные интервалы пониженной мощности могут представлять собой временные интервалы осуществления связи, в течение которых происходит осуществление связи между передатчиком 101 мощности и приемником 105 мощности. В частности, контроллер 203 передатчика может содержать/обеспечивать синхронизатор 206, выполненный с возможностью синхронизации первого устройства 205 связи таким образом, что операция осуществления связи (обычно как прием, так и передача данных) выполняется во (и, как правило, только в) временных интервалах осуществления связи этапа передачи мощности, т.е. во временных интервалах пониженной мощности, которые предназначены для осуществления связи.In the system of FIG. 1-3, communication during the power transmission phase occurs in reduced power slots. In particular, some or substantially all of the low power time slots may be communication time slots during which communication occurs between power transmitter 101 and power receiver 105. In particular, the transmitter controller 203 may comprise/provide a synchronizer 206 configured to synchronize the first communication device 205 such that a communication operation (typically both receiving and transmitting data) is performed in (and typically only in) time slots. communication intervals of the power transmission stage, i. e. in the low power time slots that are intended for communication.

Это может позволить существенно повысить качество связи. This can significantly improve the quality of communication.

Передатчик 101 мощности также содержит детектор 207 посторонних объектов, который выполнен с возможностью выполнения проверок по обнаружению посторонних объектов, т.е. конкретного определения того, насколько вероятно присутствие каких-либо нежелательных проводящих элементов в пределах сгенерированного электромагнитного поля.The power transmitter 101 also includes a foreign object detector 207 that is configured to perform foreign object detection checks, i. a specific determination of how likely it is that any unwanted conductive elements are present within the generated electromagnetic field.

В данной системе проверки по обнаружению посторонних объектов основаны на измерениях, выполняемых в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов, т.е. в течение временных интервалов пониженной мощности, которые предназначены для обнаружения посторонних объектов.In this system, the foreign object detection checks are based on measurements performed during the foreign object detection time intervals, i.e. during low power time intervals, which are designed to detect foreign objects.

В этом примере электромагнитный сигнал передачи мощности и электромагнитный проверочный сигнал, используемый для обнаружения посторонних объектов, генерируются двумя разными катушками (возбуждаемыми разными возбудителями). Кроме того, указанные сигналы будут названы разными терминами, а именно электромагнитный сигнал, генерируемый в течение временных интервалов передачи мощности, будет называться сигналом передачи мощности, а электромагнитный сигнал, генерируемый в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов, будет называться электромагнитным проверочным сигналом, или просто проверочным сигналом. Однако следует понимать, что во многих вариантах осуществления электромагнитный сигнал может быть сгенерирован одной и той же катушкой как во временном интервале передачи мощности, так и во временном интервале обнаружения посторонних объектов, и, фактически один и тот же возбудитель и т.д. может быть использован как во временном интервале передачи мощности, так и во временном интервале обнаружения посторонних объектов. Фактически, ссылки на проверочные сигналы во многих вариантах осуществления можно рассматривать как эквивалентные сигналу передачи мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов. In this example, the electromagnetic power transmission signal and the electromagnetic test signal used to detect foreign objects are generated by two different coils (driven by different drivers). In addition, these signals will be referred to by different terms, namely, the electromagnetic signal generated during the power transmission time intervals will be referred to as the power transmission signal, and the electromagnetic signal generated during the foreign object detection time intervals will be referred to as the electromagnetic test signal, or simply test signal. However, it should be understood that in many embodiments, the electromagnetic signal can be generated by the same coil in both the power transfer time slot and the foreign object detection time slot, and, in fact, the same driver, etc. can be used both in the power transmission time slot and in the foreign object detection time slot. In fact, references to test signals in many embodiments can be considered equivalent to a power transmission signal during the foreign object detection time interval.

В течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов уровень мощности сигнала передачи мощности снижается, например, за счет отключения нагрузки приемником мощности и уменьшения общей нагрузки для сигнала передачи мощности. Во многих вариантах осуществления приемник 105 мощности может быть выполнен с возможностью минимизации нагрузки для сигнала передачи мощности, чтобы она соответствовала только нагрузке от собственного металла (металлических деталей самого приемника мощности), и, возможно, небольшому количеству мощности, используемому функциональным блоком управления приемника мощности. Приемник мощности часто может полностью отключать целевую нагрузку для сигнала передачи мощности в течение временных интервалов пониженной мощности. Это часто может, например, приводить к уменьшению нагрузки для сигнала передачи мощности, например, от 5-50 Вт в течение временных интервалов передачи мощности до менее 500 мВт в течение временных интервалов пониженной мощности.During the foreign object detection time intervals, the power level of the power transmit signal is reduced, for example, by turning off the load of the power receiver and reducing the overall load on the power transmit signal. In many embodiments, the power receiver 105 can be configured to minimize the load on the power transmit signal to match only the load from its own metal (the metal parts of the power receiver itself), and possibly a small amount of power used by the power receiver's functional control unit. The power receiver can often completely turn off the target load for the power transmit signal during the low power time slots. This can often, for example, result in a reduction in load on the power transfer signal, for example from 5-50 W during power transfer times to less than 500 mW during low power times.

Следует отметить, что уровень мощности сигнала передачи мощности может быть снижен без того, чтобы это приводило к снижению напряженности сгенерированного электромагнитного поля (или было вызвано им). Например, отключение нагрузки приемником мощности приведет к уменьшению мощности, получаемой из электромагнитного поля и сигнала передачи мощности и, таким образом, из сигнала возбуждения на катушку 103 передатчика. Однако это не обязательно должно приводить к уменьшению напряженности сгенерированного поля и фактически может обеспечить наличие большой напряженности поля, поскольку противоположное электромагнитное поле, созданное током в катушке 107 приемника, уменьшается.It should be noted that the power level of the power transmission signal can be reduced without causing (or being caused by) a reduction in the strength of the generated electromagnetic field. For example, disconnecting the load by the power receiver will reduce the power available from the electromagnetic field and the power transmission signal, and thus from the drive signal to the transmitter coil 103. However, this need not necessarily lead to a decrease in the strength of the generated field, and in fact may provide a large field strength, since the opposite electromagnetic field created by the current in the coil 107 of the receiver is reduced.

Таким образом, во многих вариантах осуществления временные интервалы пониженной мощности характеризуются передачей уменьшенной мощности от передатчика мощности к приемнику мощности по сравнению с такой передачей мощности в течение временных интервалов передачи мощности (или по меньшей мере передачей сниженной максимально возможной/доступной мощности от передатчика мощности на приемник мощности по сравнению с передачей максимально возможной/доступной мощности в течение временных интервалов передачи мощности). Однако напряженность электромагнитного поля, создаваемого катушкой 103 передатчика, может оставаться такой же или даже увеличиваться.Thus, in many embodiments, reduced power slots are characterized by the transmission of reduced power from the power transmitter to the power receiver compared to such power transmission during the power slots (or at least the transmission of reduced maximum possible/available power from the power transmitter to the receiver). power compared to transmitting the maximum possible/available power during power transmission time slots). However, the strength of the electromagnetic field generated by the transmitter coil 103 may remain the same or even increase.

Фактически, во многих вариантах осуществления, в которых обнаружение посторонних объектов основано на измерении нагрузки электромагнитного поля, создаваемого катушкой 103 передатчика, может быть желательным адаптировать сигнал возбуждения таким образом, чтобы создаваемое электромагнитное поле имело напряженность поля, подходящую для выполнения предполагаемой операции в течение интервала пониженной мощности. Это может быть даже более высокая напряженность поля, чем в течение временного интервала передачи мощности, но величина передаваемой мощности уменьшается вследствие того, что приемник мощности, как правило, отключает нагрузку.In fact, in many embodiments in which foreign object detection is based on a measurement of the electromagnetic field load generated by the transmitter coil 103, it may be desirable to tailor the drive signal such that the generated electromagnetic field has a field strength suitable to perform the intended operation during the reduced interval. power. This may be even higher field strength than during the power transmission time interval, but the amount of transmitted power is reduced due to the fact that the power receiver tends to turn off the load.

Хотя в некоторых вариантах осуществления можно просто не изменять параметры сигнала возбуждения, причем сигнал возбуждения, как правило, адаптируют в течение временного интервала пониженной мощности, когда нагрузка приемника мощности снижается. Отключение нагрузки приведет к меньшему демпфированию колебаний в катушке 103 передатчика и, соответственно, поскольку параметры возбуждения остаются неизменными, произойдет повышение тока в катушке 103 передатчика/выходной резонансной схеме. Это приведет к достижению более высокого наведенного напряжения в приемной катушке 107, а в некоторых ситуациях может привести к состоянию перенапряжения. Такая проблема может, например, быть решена путем изменения параметров сигнала возбуждения для уменьшения амплитуды сигнала возбуждения в течение временного интервала пониженной мощности.Although in some embodiments it is possible to simply not change the parameters of the drive signal, the drive signal is typically adapted during the low power time interval when the load on the power receiver is reduced. Removing the load will result in less vibration damping in the transmitter coil 103 and, accordingly, since the drive parameters remain unchanged, there will be an increase in current in the transmitter coil 103/output resonant circuit. This will result in a higher induced voltage in receiver coil 107, and in some situations may lead to an overvoltage condition. Such a problem can, for example, be solved by changing the parameters of the drive signal to reduce the amplitude of the drive signal during the time interval of reduced power.

Уменьшение нагрузки позволяет намного точнее обнаруживать посторонние объекты во многих ситуациях. Это приведет к тому, что мощность, рассеиваемая в постороннем объекте, будет составлять гораздо большую долю в общей рассеиваемой мощности, и фактически, как правило, мощность, рассеиваемая в постороннем объекте, превышает мощность, рассеиваемую в приемнике мощности, что, таким образом, облегчает обнаружение рассеивания мощности этим посторонним объектом. Reducing the load allows much more accurate detection of foreign objects in many situations. This will cause the power dissipated in the foreign object to be a much larger proportion of the total power dissipation, and in fact, as a rule, the power dissipated in the foreign object exceeds the power dissipated in the power receiver, thus facilitating detection of power dissipation by this foreign object.

Во многих вариантах осуществления контроллер 203 передатчика выполнен с возможностью уменьшения уровня мощности сигнала передачи мощности в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов и, в частности, он может полностью выключать сигнал передачи мощности (в частности, в примере использования различных катушек для генерации сигнала передачи мощности и электромагнитного проверочного сигнала для обнаружения посторонних объектов).In many embodiments, the transmitter controller 203 is configured to reduce the power level of the power transmission signal during foreign object detection time intervals, and in particular, it may turn off the power transmission signal completely (in particular, in the example of using different coils to generate the power transmission signal and electromagnetic test signal to detect foreign objects).

В течение интервала, в котором выполняется обнаружение посторонних объектов, т.е. в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, детектор 207 посторонних объектов может оценивать условия, чтобы определить, можно ли считать, что посторонний предмет присутствует, или нет. В течение временного интервала обнаружения посторонних объектов передатчик 101 мощности генерирует электромагнитный проверочный сигнал, а обнаружение посторонних объектов основано на оценке характеристик и свойств этого сигнала. During the interval in which foreign object detection is performed, i.e. during the foreign object detection time interval, the foreign object detector 207 may evaluate the conditions to determine whether the foreign object can be considered to be present or not. During the foreign object detection time interval, the power transmitter 101 generates an electromagnetic test signal, and the foreign object detection is based on an evaluation of the characteristics and properties of this signal.

Например, уровень мощности (мощности, полученной из) сгенерированного проверочного сигнала, может быть использован как показатель мощности, полученной потенциальными посторонними объектами (как правило, путем ее сравнения с данными об ожидаемой мощности, полученными от приемника 105 мощности). Уровень мощности электромагнитного проверочного сигнала соответствует мощности, полученной из электромагнитного проверочного сигнала проводящими элементами (включая катушку 107 приемника) в электромагнитном поле. Таким образом, он указывает мощность, полученную комбинацией из приемника 105 мощности, а также любых посторонних объектов, которые могут присутствовать. Разность между уровнем мощности электромагнитного сигнала и мощностью, полученной приемником 105 мощности, соответственно, отражает мощность, полученную любыми присутствующими посторонними объектами. Обнаружение постороннего объекта может, например, представлять собой обнаружение низкой сложности, при котором обнаружение постороннего объекта считается произошедшим, если разность между уровнем мощности электромагнитного сигнала (далее именуемым уровнем мощности передачи) превышает сообщенную мощность, полученную приемником 105 мощности (далее именуемую уровнем принятой мощности).For example, the power level (power derived from) the generated test signal can be used as an indicator of the power received by potential foreign objects (generally by comparing it with the expected power data received from the power receiver 105). The power level of the electromagnetic test signal corresponds to the power received from the electromagnetic test signal by the conductive elements (including the receiver coil 107) in the electromagnetic field. Thus, it indicates the power received by the combination from the power receiver 105 as well as any foreign objects that may be present. The difference between the power level of the electromagnetic signal and the power received by the power receiver 105, respectively, reflects the power received by any foreign objects present. The foreign object detection may, for example, be a low complexity detection in which the foreign object detection is considered to have occurred if the difference between the electromagnetic signal power level (hereinafter referred to as the transmit power level) exceeds the reported power received by the power receiver 105 (hereinafter referred to as the received power level) .

Согласно этому подходу обнаружение посторонних объектов, соответственно, основано на сравнении уровней мощности между уровнем переданной мощности и сообщенным уровнем принятой мощности. Реакция на обнаружение постороннего объекта может быть разной в разных вариантах осуществления. Однако во многих вариантах осуществления передатчик 101 мощности может быть выполнен с возможностью прекращения передачи мощности (по меньшей мере временно) в ответ на обнаружение постороннего объекта. According to this approach, foreign object detection is accordingly based on a comparison of power levels between the transmitted power level and the reported received power level. The response to the detection of a foreign object may be different in different embodiments. However, in many embodiments, the power transmitter 101 can be configured to stop transmitting power (at least temporarily) in response to the detection of a foreign object.

Для генерации проверочного сигнала передатчик 101 мощности содержит проверочную катушку 209, которая соединена с проверочным генератором 211. Проверочный генератор 211 выполнен с возможностью генерации проверочного сигнала возбуждения для проверочной катушки 209, чтобы обеспечить электромагнитный проверочный сигнал в течение временного интервала обнаружения постороннего объекта. Проверочный сигнал возбуждения представляет собой электрический сигнал, подаваемый на проверочную катушку 209, в результате чего происходит генерация электромагнитного проверочного сигнала, т.е. проверочная катушка 209 генерирует соответствующее электромагнитное поле с напряженностью поля, зависящей от проверочного сигнала возбуждения. To generate a test signal, the power transmitter 101 includes a test coil 209 that is connected to a test oscillator 211. The test oscillator 211 is configured to generate a test drive signal for the test coil 209 to provide an electromagnetic test signal during the foreign object detection time interval. The drive test signal is an electrical signal applied to the test coil 209, resulting in the generation of an electromagnetic test signal, i. the test coil 209 generates a corresponding electromagnetic field with a field strength dependent on the test excitation signal.

Проверочный генератор 211 может иметь по существу те же функциональные возможности, что и возбудитель 201, например выход проверочного генератора 211 может представлять собой полумостовой или полномостовой инвертор. Фактически, как упоминалось ранее, во многих вариантах осуществления проверочный генератор 211 может быть реализован с помощью возбудителя 201, а проверочная катушка 209 может быть реализована с помощью катушки 103 передатчика. Соответственно, далее все ссылки на проверочный генератор 211 и проверочную катушку 209 могут, соответственно, рассматриваться как ссылки на возбудитель 201 и катушку 103 передатчика для вариантов осуществления, в которых одну и ту же катушку используют для генерации как сигнала передачи мощности, так и электромагнитного проверочного сигнала. В такой ситуации, мощность сгенерированного электромагнитного сигнала может быть адаптирована, как правило, к фиксированному опорному уровню в течение временного интервала обнаружения постороннего объекта.Test oscillator 211 may have substantially the same functionality as driver 201, for example, the output of test oscillator 211 may be a half-bridge or full-bridge inverter. In fact, as previously mentioned, in many embodiments, test oscillator 211 may be implemented with driver 201 and test coil 209 may be implemented with transmitter coil 103. Accordingly, hereinafter, all references to test oscillator 211 and test coil 209 may, respectively, be considered as references to driver 201 and transmitter coil 103 for embodiments in which the same coil is used to generate both the power transmission signal and the electromagnetic test coil. signal. In such a situation, the power of the generated electromagnetic signal can be adapted to a generally fixed reference level during the foreign object detection time interval.

Передатчик мощности также содержит адаптер 213, который, как будет более подробно описано ниже, выполнен с возможностью адаптации характеристики синхронизации временных интервалов пониженной мощности в ответ на одно или более сообщений, принятых от приемника мощности.The power transmitter also includes an adapter 213 which, as will be described in more detail below, is configured to adapt the low power slot timing response in response to one or more messages received from the power receiver.

На ФИГ. 3 представлены некоторые приведенные в качестве примера элементы приемника 105 мощности. FIG. 3 shows some exemplary elements of power receiver 105.

Катушка 107 приемника соединена с контроллером 301 приемника мощности, который соединяет катушку 107 приемника с нагрузкой 303 через выключатель 305 (т.е. с коммутируемой нагрузкой 305). Контроллер 301 приемника мощности включает тракт управления мощностью, который преобразует мощность, полученную катушкой 107 приемника, в сигнал, пригодный для подачи на нагрузку. Кроме того, контроллер 301 приемника мощности может включать различные функциональные блоки контроллера приемника мощности, необходимые для выполнения передачи мощности, и, в частности, функциональные блоки, необходимые для выполнения передачи мощности в соответствии со спецификациями Qi.Receiver coil 107 is connected to power receiver controller 301 which connects receiver coil 107 to load 303 via switch 305 (ie, switched load 305). The power receiver controller 301 includes a power control path that converts the power received by the receiver coil 107 into a signal suitable for supply to a load. In addition, the power receiver controller 301 may include various functional blocks of the power receiver controller necessary to perform power transmission, and in particular, functional blocks necessary to perform power transmission in accordance with Qi specifications.

Для осуществления связи приемника 105 мощности с передатчиком 101 мощности приемник 105 мощности имеет второе устройство 307 связи. To communicate the power receiver 105 with the power transmitter 101, the power receiver 105 has a second communication device 307 .

Второе устройство 307 связи выполнено с возможностью передачи данных на передатчик мощности при изменении нагрузки катушки 107 приемника в ответ на поступление данных, подлежащих передаче на передатчик 101 мощности. Затем изменения нагрузки обнаруживаются и демодулируются передатчиком 101 мощности способом, известным специалистам в данной области техники.The second communication device 307 is configured to transmit data to the power transmitter when the load of the receiver coil 107 changes in response to the data to be transmitted to the power transmitter 101. Load changes are then detected and demodulated by power transmitter 101 in a manner known to those skilled in the art.

В этом примере второе устройство 307 связи также выполнено с возможностью демодуляции амплитудной, частотной и/или фазовой модуляции сигнала передачи мощности для получения данных, переданных с передатчика мощности.In this example, the second communication device 307 is also configured to demodulate the amplitude, frequency and/or phase modulation of the power transmission signal to obtain data transmitted from the power transmitter.

Контроллер 301 приемника мощности также выполнен с возможностью управления вторым устройством 307 связи таким образом, чтобы связь на этапе передачи мощности осуществлялась в интервалах связи, т.е. в течение временных интервалов, в которых уровень мощности сигнала передачи мощности снижается.The power receiver controller 301 is also configured to control the second communication device 307 such that communication during the power transmission step takes place in communication intervals, i.e. during the time intervals in which the power level of the power transmission signal decreases.

Таким образом, аналогично тому, как первое устройство связи синхронизирует связь с приемником мощности, чтобы она была осуществлена в течение временных интервалов пониженной мощности, второе устройство связи также синхронизирует связь с передатчиком мощности, чтобы она была осуществлена в течение временных интервалов пониженной мощности.Thus, just as the first communication device synchronizes communication with the power receiver so that it occurs during the low power time slots, the second communication device also synchronizes communication with the power transmitter so that it occurs during the low power time intervals.

На ФИГ. 4 представлена принципиальная схема элементов приведенного в качестве примера тракта мощности приемника 105 мощности. В этом примере приемник 105 мощности содержит катушку 107 приемника, обозначенную как LRX. В этом примере катушка 107 приемника представляет собой часть резонансной схемы, а приемник 105 мощности, соответственно, также содержит резонансный конденсатор CRX. Катушка 107 приемника подвержена воздействию электромагнитного сигнала и, соответственно, в катушке индуцируется переменное напряжение/ток. Резонансная схема подключена к выпрямительному мосту со сглаживающим конденсатором C1, подключенным к выходу моста. Таким образом, на конденсаторе C1 генерируется постоянное напряжение. Величина пульсаций постоянного напряжения будет зависеть от размера сглаживающего конденсатора, а также от нагрузки.FIG. 4 is a schematic diagram of the elements of an exemplary power path of power receiver 105. In this example, power receiver 105 includes a receiver coil 107, designated LRX. In this example, the receiver coil 107 is part of a resonant circuit, and the power receiver 105 accordingly also includes a resonant capacitor CRX. The receiver coil 107 is affected by an electromagnetic signal and, accordingly, an alternating voltage/current is induced in the coil. The resonant circuit is connected to a rectifier bridge with a smoothing capacitor C1 connected to the output of the bridge. Thus, a constant voltage is generated across the capacitor C1. The amount of DC voltage ripple will depend on the size of the smoothing capacitor as well as the load.

Мост B1 и сглаживающий конденсатор C1 подключены к нагрузке 303, которая обозначена ссылочной позицией RL, через выключатель 305, который показан как выключатель S1. Выключатель 305, соответственно, может быть использован для подключения или отключения нагрузки от тракта мощности и, таким образом, нагрузка представляет собой коммутируемую нагрузку 305. Следует понимать, что, хотя выключатель S1 показан как обычный выключатель, он, конечно, может быть реализован с помощью любого подходящего средства, включая, как правило, полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET). Кроме того, следует понимать, что нагрузка 303 изображена как простой пассивный двухполюсный элемент, но, конечно, она может представлять собой любую пригодную нагрузку. Например, нагрузка 303 может представлять собой заряжаемую батарею, мобильный телефон или другое коммуникационное или вычислительное устройство, может представлять собой простую пассивную нагрузку и т.д. По существу, нагрузка 303 не обязательно должна быть внешней или специальной внутренней нагрузкой, а может, например, включать элементы самого приемника 105 мощности. Таким образом, нагрузку 303, показанную на ФИГ. 3 и 4, можно рассматривать как представляющую собой любую нагрузку катушки 107 приемника/ электромагнитного сигнала, которая может быть отключена с помощью выключателя 305/S1, и, соответственно, она также упоминается как коммутируемая нагрузка 305.Bridge B1 and smoothing capacitor C1 are connected to a load 303, which is indicated by the reference numeral RL, through a switch 305, which is shown as switch S1. The switch 305, respectively, can be used to connect or disconnect the load from the power path and, thus, the load is a switched load 305. It should be understood that although the switch S1 is shown as a conventional switch, it can, of course, be implemented using any suitable means, including, as a rule, a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET). Furthermore, it should be understood that the load 303 is depicted as a simple passive two-pole element, but of course it could be any suitable load. For example, load 303 may be a rechargeable battery, mobile phone, or other communication or computing device, may be a simple passive load, and so on. As such, the load 303 need not be an external or dedicated internal load, but may, for example, include elements of the power receiver 105 itself. Thus, the load 303 shown in FIG. 3 and 4 can be considered to be any receiver/electromagnetic signal coil 107 load that can be turned off by the switch 305/S1 and, accordingly, it is also referred to as switched load 305.

На ФИГ. 4 также показан конденсатор C2 модуляции нагрузки, который может быть отключен или подключен параллельно резонансной схеме в зависимости от положения выключателя S2. Второе устройство 307 связи может быть выполнено с возможностью управления выключателем S2 таким образом, чтобы нагрузка модулирующего конденсатора C2 могла быть подключена и отключена в ответ на поступление данных, подлежащих передаче на передатчик 101 мощности, таким образом обеспечивая модуляцию нагрузки.FIG. 4 also shows the load modulation capacitor C2, which can be disconnected or connected in parallel with the resonant circuit, depending on the position of the switch S2. The second communication device 307 may be configured to control the switch S2 so that the load of the modulating capacitor C2 can be connected and disconnected in response to data to be transmitted to the power transmitter 101, thus allowing the load to be modulated.

Приемник 105 мощности выполнен с возможностью перехода в режим пониженной мощности в течение временного интервала (-ов) пониженной мощности каждого временного кадра на этапе передачи мощности. В этом примере приемник 105 мощности содержит контроллер 309 нагрузки, который управляет выключателем 305 (эквивалентно выключатель 305 можно рассматривать как часть контроллера нагрузки). В течение временного интервала уменьшенной мощности контроллер 309 нагрузки может отключать нагрузку 303 от приемника мощности, т.е. отключать нагрузку контроллера 301 приемника мощности и, таким образом, нагрузку катушки 107 приемника. Таким образом, в этом случае контроллер 309 нагрузки может уменьшить нагрузку катушки 107 приемника в течение временного интервала пониженной мощности. Кроме того, не только уменьшается нагрузка приемника 105 мощности, что облегчает обнаружение других потерь мощности или модуляцию, но, что еще более важно, приемник 105 мощности входит в более хорошо выраженное или определенное состояние, в котором влияние изменений нагрузки на электромагнитный проверочный сигнал снижается. The power receiver 105 is configured to enter a low power mode during the low power time interval(s) of each time frame during the power transmission step. In this example, power receiver 105 includes a load controller 309 that controls a switch 305 (equivalently, switch 305 can be considered part of the load controller). During the reduced power time interval, the load controller 309 may disconnect the load 303 from the power receiver, i. e. turn off the load of the controller 301 of the power receiver and, thus, the load of the coil 107 of the receiver. Thus, in this case, the load controller 309 may reduce the load on the receiver coil 107 during the reduced power time interval. In addition, not only is the load on the power receiver 105 reduced, making it easier to detect other power losses or modulation, but more importantly, the power receiver 105 enters a more pronounced or defined state in which the effect of load changes on the electromagnetic test signal is reduced.

Следует понимать, что нагрузка катушки 107 приемника не может быть полностью отключена в течение интервала обнаружения постороннего объекта. Например, приемник 105 мощности может по-прежнему получать мощность, например, для работы некоторых внутренних схем. Таким образом, контроллер 309 нагрузки может быть выполнен с возможностью отключения нагрузки от катушки 107 приемника, при этом катушка 107 приемника может быть нагружена одной или более другими нагрузками. Фактически, нагрузку катушки 107 приемника можно рассматривать как состоящую из нагрузки, отключаемой контроллером 309 нагрузки в течение интервала обнаружения посторонних объектов, и нагрузки, не отключаемой контроллером 309 нагрузки. Таким образом, нагрузку 303 можно рассматривать как представляющую собой нагрузку, отключаемую катушкой 107 приемника в течение интервала обнаружения посторонних объектов. Эта нагрузка может включать как внешнюю, так и внутреннюю нагрузку, для которой установлена передача мощности, но также может включать, например, внутренний функциональный блок управления, временно отключаемый в течение интервала обнаружения посторонних объектов.It should be understood that the loading of the receiver coil 107 cannot be completely turned off during the foreign object detection interval. For example, power receiver 105 may still receive power to operate some internal circuitry, for example. Thus, the load controller 309 may be configured to disconnect the load from the receiver coil 107 while the receiver coil 107 may be loaded with one or more other loads. In fact, the load of the receiver coil 107 can be considered as consisting of the load turned off by the load controller 309 during the foreign object detection interval and the load not turned off by the load controller 309. Thus, the load 303 can be considered as being the load turned off by the receiver coil 107 during the foreign object detection interval. This load may include both an external load and an internal load for which power transmission is set, but may also include, for example, an internal control function block temporarily disabled during the foreign object detection interval.

В некоторых вариантах осуществления коммутируемая нагрузка может, например, быть отключена при уменьшении индуктированного напряжения на входе выпрямителя B1 при одновременном поддержании высокого уровня напряжения на выходе выпрямителя за счет накопленной мощности на коммутируемой нагрузке (которая может представлять собой батарею) и/или на конденсаторе С1. Это может привести к прекращению протекания тока через выпрямитель B1 и, таким образом, может позволить надежно отключить коммутируемую нагрузку.In some embodiments, the switched load may, for example, be turned off by reducing the induced voltage at the input of the rectifier B1 while maintaining a high voltage level at the output of the rectifier due to the stored power on the switched load (which may be a battery) and/or on the capacitor C1. This can stop the flow of current through the rectifier B1 and thus can reliably disconnect the switched load.

Приемник 105 мощности содержит контроллер 311 мощности, выполненный с возможностью создания контура управления мощностью с передатчиком 101 мощности. В частности, контроллер 311 мощности может передавать сообщения для управления мощностью на передатчик 101 мощности, а в ответ передатчик 101 мощности может изменять уровень мощности сигнала передачи мощности в течение временных интервалов передачи мощности. Как правило, контроллер 311 мощности выполнен с возможностью генерации сообщений об ошибках управления мощностью, которые указывают на запрос для передатчика 101 мощности в отношении увеличения или уменьшения уровня мощности. Контроллер 311 мощности выполнен с возможностью определения соответствующих сообщений об ошибках, сравнивая измеренное значение с опорным значением. Во время передачи мощности контроллер 311 мощности может сравнивать предоставленный уровень мощности с требуемым уровнем мощности и на основании этого сравнения запрашивать повышение или понижение уровня мощности.The power receiver 105 includes a power controller 311 configured to create a power control loop with the power transmitter 101 . In particular, the power controller 311 may transmit messages for power control to the power transmitter 101, and in response, the power transmitter 101 may change the power level of the power transmission signal during the power transmission time intervals. Typically, the power controller 311 is configured to generate power control error messages that indicate a request for the power transmitter 101 to increase or decrease the power level. The power controller 311 is configured to determine appropriate error messages by comparing the measured value with a reference value. During power transmission, the power controller 311 may compare the provided power level with the required power level and, based on this comparison, request an increase or decrease in the power level.

Как упоминалось ранее, в системе применяется повторяющийся временной кадр на этапе передачи мощности, причем временной кадр содержит по меньшей мере один временной интервал передачи мощности и один временной интервал пониженной мощности. Пример такого повторяющегося временного интервала показан на ФИГ. 5, на которой временные интервалы передачи мощности обозначены как PT, а временные интервалы пониженной мощности обозначены как D. В этом примере каждый временной кадр FRM содержит только один временной интервал пониженной мощности и один временной интервал передачи мощности. Однако следует понимать, что в других вариантах осуществления другие временные интервалы также могут быть включены во временной кадр, или множество временных интервалов пониженной мощности и/или временных интервалов передачи мощности могут быть включены в каждый временной кадр. В частности, повторяющийся временной кадр может содержать временные интервалы пониженной мощности различных типов, например один или более временных интервалов обнаружения посторонних объектов и один или более временных интервалов осуществления связи. As previously mentioned, the system employs a repeating time frame in the power transmission step, wherein the time frame comprises at least one power transmission time slot and one reduced power time slot. An example of such a repeating time interval is shown in FIG. 5, in which the power transfer slots are denoted as PT and the low power slots are denoted as D. In this example, each FRM slot contains only one low power slot and one power transfer slot. However, it should be understood that in other embodiments, other time slots may also be included in a time frame, or multiple low power time slots and/or power transmission time slots may be included in each time frame. In particular, the repeated time frame may comprise various types of low power slots, such as one or more foreign object detection slots and one or more communication slots.

Согласно этому подходу такие операции, как обнаружение посторонних объектов и/или осуществление связи, могут выполняться во временных интервалах пониженной мощности и, таким образом, обнаружение посторонних объектов/осуществление связи и передача мощности могут быть разделены во временной области, что позволяет уменьшить перекрестные помехи от передачи мощности для обнаружения посторонних объектов/осуществления связи. Таким образом, изменчивость и неопределенность, возникающие в результате изменений рабочих условий для передачи мощности, могут отсутствовать при обнаружении посторонних объектов/осуществлении связи, что позволяет достичь более надежного и точного обнаружения посторонних объектов/осуществления связи.According to this approach, operations such as foreign object detection and/or communication can be performed in lower power time slots, and thus foreign object detection/communication and power transmission can be separated in the time domain, thereby reducing crosstalk from power transmission for foreign object detection/communication. Thus, the variability and uncertainty resulting from changes in operating conditions for power transmission can be eliminated in foreign object detection/communication, thus achieving more reliable and accurate foreign object detection/communication.

Таким образом, на этапе передачи мощности передатчик мощности выполнен с возможностью выполнения передачи мощности в течение временного интервала передачи мощности временных кадров этапа передачи мощности. В частности, в течение этих временных интервалов передатчик мощности и приемник мощности могут управлять контуром управления мощностью (работа контура управления мощностью может быть основана на осуществлении связи в пределах временных интервалов осуществления связи, соответствующих повторяющимся временным интервалам). Таким образом, уровень передаваемой мощности может динамически изменяться. Thus, in the power transmission step, the power transmitter is configured to perform power transmission during the power transmission time interval of the time frames of the power transmission step. In particular, during these time slots, the power transmitter and the power receiver may control the power control loop (operation of the power control loop may be based on communication within communication time slots corresponding to repetitive time slots). Thus, the transmit power level can change dynamically.

Во временных интервалах пониженной мощности временных кадров этапа передачи мощности уровень мощности сигнала передачи мощности (в частности, уровень мощности, передаваемой на приемник мощности) снижается и часто минимизируется. Это может быть достигнуто с помощью передатчика мощности, например, путем ограничения сигнала возбуждения (например, его полного выключения), и/или приемника мощности, например путем отключения целевой нагрузки. In the low power time slots of the time frames of the power transmission stage, the power level of the power transmission signal (in particular, the power level transmitted to the power receiver) is reduced and often minimized. This can be achieved with a power transmitter, eg by limiting the drive signal (eg turning it off completely), and/or a power receiver, eg by turning off the target load.

Во многих вариантах осуществления, в частности, когда одну и ту же катушку используют как для сигнала передачи мощности, так и для электромагнитного проверочного сигнала, используемого для обнаружения посторонних объектов, передатчик мощности может быть выполнен с возможностью снижения уровня сигнала передачи мощности в течение временного интервала пониженной мощности относительно его уровня в течение временного интервала передачи мощности. Во многих ситуациях уровень мощности сигнала передачи мощности может быть увеличен до высоких значений, например, до уровней 10-100 Вт или даже значительно выше во многих вариантах применения (например, для передачи мощности для кухонных приборов). Однако в течение временного интервала пониженной мощности уровень мощности генерируемого электромагнитного сигнала может быть снижен до заданного уровня, который намного ниже текущего или максимально допустимого уровня мощности в течение временного интервала передачи мощности. Например, уровень мощности может быть установлен на заданный уровень, не превышающий 1 Вт. Другими словами, мощность электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов может быть ограничена до уровня мощности, который значительно (например, не менее чем в 2, 5 или 10 раз) ниже максимально допустимого уровня мощности сигнала передачи мощности в течение временного интервала передачи мощности.In many embodiments, particularly when the same coil is used for both the power transmission signal and the electromagnetic test signal used to detect foreign objects, the power transmitter may be configured to reduce the level of the power transmission signal over a time interval. reduced power relative to its level during the power transmission time interval. In many situations, the power level of the power transmission signal can be increased to high levels, for example, to levels of 10-100 watts, or even significantly higher in many applications (eg, power transmission for kitchen appliances). However, during the reduced power time interval, the power level of the generated electromagnetic signal may be reduced to a predetermined level that is well below the current or maximum allowable power level during the power transmission time interval. For example, the power level may be set to a predetermined level not exceeding 1W. In other words, the power of the electromagnetic test signal during the foreign object detection time interval can be limited to a power level that is significantly (for example, not less than 2, 5, or 10 times) lower than the maximum allowable power level of the power transmission signal during the transmission time interval. power.

Как упоминалось ранее, снижение уровня мощности не обязательно соответствует снижению напряженности генерируемого электромагнитного поля. Например, уровень мощности при ее передаче может быть значительно снижен за счет уменьшения нагрузки поля приемником мощности, например при отключении нагрузки 303. Как показано на ФИГ. 4, это может быть достигнуто, например, за счет незначительного уменьшения напряженности поля, в результате чего наведенное напряжение (на LRX) останется ниже напряжения на конденсаторе (C1), в результате чего выпрямительный мост (B1) эффективно изолирует конденсатор (C1) от катушки (LRX) приемника, что позволяет обеспечить эффективное внутреннее отключение нагрузки (RL).As mentioned earlier, a decrease in power level does not necessarily correspond to a decrease in the strength of the generated electromagnetic field. For example, the transmit power level can be significantly reduced by reducing the load on the field by the power receiver, such as by turning off the load 303. As shown in FIG. 4, this can be achieved, for example, by slightly reducing the field strength, so that the induced voltage (on the LRX) remains lower than the voltage on the capacitor (C1), causing the rectifier bridge (B1) to effectively isolate the capacitor (C1) from the coil. (LRX) of the receiver, allowing efficient internal load disconnection (RL).

Может быть желательным поддерживать относительно высокую напряженность магнитного поля для возможности измерения достаточного рассеивания мощности на постороннем объекте и, таким образом, облегчить и улучшить обнаружение посторонних объектов.It may be desirable to maintain a relatively high magnetic field strength in order to be able to measure sufficient power dissipation on a foreign object and thus facilitate and improve the detection of foreign objects.

Альтернативно или дополнительно, приемник 105 мощности может быть выполнен с возможностью уменьшения нагрузки для генерируемого электромагнитного сигнала/поля в течение временного интервала пониженной мощности относительно его уровня в течение временного интервала передачи мощности, т.е. приемник 105 мощности выполнен с возможностью уменьшения нагрузки на приемнике 105 мощности для электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала пониженной мощности относительно нагрузки для сигнала передачи мощности в течение временного интервала передачи мощности. В частности, в примере, показанном на ФИГ. 3, контроллер 309 нагрузки и выключатель 305 могут быть выполнены с возможностью отключения коммутируемой нагрузки 303 в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов и ее подключения в течение временного интервала передачи мощности. Таким образом, в течение временного интервала пониженной мощности приемник 105 мощности может отключать (как правило) основную/целевую нагрузку и фактически во многих вариантах осуществления может обеспечивать только минимальную нагрузку, необходимую для непрерывной работы приемника 105 мощности.Alternatively or additionally, power receiver 105 may be configured to reduce the load on the generated electromagnetic signal/field during the reduced power time interval relative to its level during the power transmission time interval, i.e. the power receiver 105 is configured to reduce the load on the power receiver 105 for the electromagnetic test signal during the reduced power time interval relative to the load for the power transmission signal during the power transmission time interval. In particular, in the example shown in FIG. 3, the load controller 309 and the switch 305 can be configured to turn off the switched load 303 during the foreign object detection time interval and connect it during the power transfer time interval. Thus, during the low power time interval, power receiver 105 can turn off (generally) the main/target load, and in fact, in many embodiments, can only provide the minimum load necessary for continuous operation of power receiver 105.

В примере, показанном на ФИГ. 4, выключатель S1 может быть использован для отключения нагрузки в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов. Следует понимать, что в вариантах осуществления, в которых для коммутируемой нагрузки 303 требуется более постоянная подача мощности, выключатель S1 может быть расположен перед конденсатором C1 или другое устройство для накопления мощности может быть предусмотрено после выключателя S1 для подачи мощности на коммутируемую нагрузку 303 в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов (или, например, описанный ранее подход со снижением индуктированного напряжения на входе выпрямителя B1 с одновременным поддержанием высокого уровня напряжения на выходе выпрямителя B1 за счет накопленной мощности на коммутируемой нагрузке (например, батарее) и/или конденсаторе C1).In the example shown in FIG. 4, switch S1 can be used to disconnect the load during the foreign object detection time interval. It should be understood that in embodiments in which the switched load 303 requires a more constant power supply, the switch S1 may be located before the capacitor C1 or another power storage device may be provided after the switch S1 to supply power to the switched load 303 for a temporary foreign object detection interval (or, for example, the previously described approach with reducing the induced voltage at the input of rectifier B1 while maintaining a high voltage level at the output of rectifier B1 due to the accumulated power on the switched load (for example, battery) and / or capacitor C1).

Приемник 105 мощности может соответствующим образом уменьшить нагрузку приемника мощности в течение временного интервала пониженной мощности. В частности, нагрузка для электромагнитного проверочного сигнала, обеспечиваемая приемником мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, будет меньшей, чем нагрузка для сигнала передачи мощности, обеспечиваемая приемником мощности в течение временного интервала передачи мощности (нагрузкой может, например, считаться эффективное полное активное сопротивление, соответственно, катушки 103 передатчика и проверочной катушки 209 в течение, соответственно, временного интервала передачи мощности и временного интервала обнаружения посторонних объектов). Как правило, сигнал передачи мощности и электромагнитный проверочный сигнал будут иметь соответствующие свойства и, таким образом, оба индуцируют сигнал в приемной катушке 107. Таким образом, отключение коммутируемой нагрузки 303 в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов приведет к уменьшению нагрузки электромагнитного проверочного сигнала по сравнению с нагрузкой для сигнала передачи мощности (и, таким образом, для электромагнитного проверочного сигнала), генерируемого в течение временного интервала передачи мощности при подключенной нагрузке.The power receiver 105 can appropriately reduce the load of the power receiver during the low power time interval. In particular, the load on the electromagnetic test signal provided by the power receiver during the foreign object detection time interval will be less than the load on the power transmission signal provided by the power receiver during the power transmission time interval (the load may, for example, be considered the effective impedance , respectively, the transmitter coil 103 and the test coil 209 during the power transmission time interval and the foreign object detection time interval, respectively). Typically, the power transmission signal and the electromagnetic test signal will have corresponding properties and thus both induce a signal in the receive coil 107. Thus, turning off the switched load 303 during the foreign object detection time interval will result in a decrease in the load of the electromagnetic test signal compared to with the load for the power transfer signal (and thus for the electromagnetic test signal) generated during the power transfer time interval with the load connected.

Отключение коммутируемой нагрузки 303 не только уменьшает нагрузку для электромагнитного проверочного сигнала, но также позволяет обеспечить более предсказуемую нагрузку и уменьшение ее изменения. Как правило, нагрузка передатчика мощности приемником мощности может значительно изменяться не только в разных вариантах применения, но также в зависимости от времени для одного и того же варианта применения и сеанса передачи мощности. Контур управления мощностью приводят в действие на этапе передачи мощности для адаптации к таким изменениям. Однако, при вводе временного интервала пониженной мощности, в котором нагрузка может быть отключена (или задана иным образом, например, на заданный уровень), можно перевести приемник мощности в эталонный режим, в котором нагрузка электромагнитного поля более предсказуема. Таким образом, например проверки по обнаружению посторонних объектов могут быть выполнены на основании того предположения, что приемник мощности находится в указанном эталонном или проверочном режиме и, таким образом, например, можно предположить установку заданной нагрузки электромагнитного проверочного сигнала. Таким образом, данный подход может не только позволить уменьшить нагрузку приемника 105 мощности (таким образом, повысив точность при относительно более сильном влиянии любых посторонних объектов), но также позволяет сделать ее более предсказуемой, таким образом облегчая компенсацию присутствия приемника мощности в течение проверки по обнаружению посторонних объектов.Turning off the switched load 303 not only reduces the load on the electromagnetic test signal, but also allows for a more predictable load and less variation. Typically, the loading of a power transmitter by a power receiver can vary significantly not only across applications, but also over time for the same application and power transmission session. The power control loop is activated during the power transfer phase to adapt to such changes. However, by introducing a reduced power time interval in which the load can be turned off (or otherwise set, for example, to a given level), it is possible to put the power receiver into a reference mode in which the load of the electromagnetic field is more predictable. Thus, for example, foreign object detection tests can be performed based on the assumption that the power receiver is in a specified reference or test mode, and thus, for example, the predetermined load of the electromagnetic test signal can be assumed. Thus, this approach may not only allow the loading of the power receiver 105 to be reduced (thus improving accuracy with relatively greater interference from any foreign objects), but also make it more predictable, thus making it easier to compensate for the presence of the power receiver during a detection test. foreign objects.

Таким образом, система, показанная ФИГ. 1-4, обеспечивает значительно улучшенный подход к проверке по обнаружению посторонних объектов, при котором проверки по обнаружению посторонних объектов выполняются в гораздо более управляемых условиях, что позволяет проводить более точные и надежные проверки по обнаружению посторонних объектов. Аналогичным образом, она обеспечивает среду, позволяющую улучшить связь с меньшими помехами, вызванными операцией передачи мощности.Thus, the system shown in FIG. 1-4 provides a significantly improved approach to foreign object detection testing, in which foreign object detection tests are performed under much more controlled conditions, allowing for more accurate and reliable foreign object detection tests. Likewise, it provides an environment to improve communication with less interference caused by the power transmission operation.

Во многих вариантах осуществления временной интервал пониженной мощности может включать как временной интервал осуществления связи, так и временной интервал обнаружения посторонних объектов.In many embodiments, the low power time slot may include both a communication time slot and a foreign object detection time slot.

В системе, показанной на ФИГ. 1, передатчик мощности и приемник мощности выполнены с возможностью изменения характеристик синхронизации временного интервала пониженной мощности повторяющегося временного кадра на основании связи между двумя объектами.In the system shown in FIG. 1, a power transmitter and a power receiver are configured to change the timing characteristics of a low power slot of a repeating time frame based on a relationship between two entities.

В частности, передатчик мощности содержит адаптер 213 для адаптации характеристики синхронизации временного интервала пониженной мощности в ответ по меньшей мере на прием первого сообщения от приемника мощности.In particular, the power transmitter includes an adapter 213 for adapting the low power slot timing response in response to at least receiving a first message from the power receiver.

Во многих вариантах осуществления приемник мощности может передавать одно или более сообщений на передатчик мощности, запрашивая конкретную характеристику синхронизации временных интервалов пониженной мощности. Затем передатчик мощности и приемник мощности могут применить эти параметры синхронизации для последующей операции.In many embodiments, the power receiver may send one or more messages to the power transmitter requesting a particular low power slot timing characteristic. The power transmitter and power receiver can then apply these timing parameters for a subsequent operation.

Во многих вариантах осуществления передатчик мощности и приемник мощности могут, в частности, быть выполнены с возможностью осуществления связи для установления продолжительности временных интервалов пониженной мощности и/или периода между временными интервалами пониженной мощности и, как правило, периода между последовательными временными интервалами пониженной мощности.In many embodiments, the power transmitter and power receiver may specifically be configured to communicate to establish the duration of low power slots and/or the period between low power slots, and typically the period between successive low power slots.

Такой подход может позволить достичь лучших компромиссов и может, в частности, позволить адаптировать работу к конкретным свойствам отдельных устройств, а во многих вариантах осуществления - к конкретным характеристикам отдельной операции передачи мощности. Например, синхронизация может быть адаптирована в соответствии с уровнем мощности при передаче мощности. Such an approach may allow better compromises to be reached and may in particular allow operation to be tailored to the particular properties of the individual devices and, in many embodiments, to the particular characteristics of the individual power transfer operation. For example, the timing may be adapted according to the power level of the power transmission.

Данный подход позволяет обеспечить то, чтобы продолжительность временного интервала пониженной мощности влияла на поведение не только передатчика мощности и приемника мощности, но также потенциально и на конечную нагрузку, такую как, например устройство, которое питается от приемника мощности.This approach makes it possible to ensure that the duration of the low power time interval influences the behavior of not only the power transmitter and power receiver, but also potentially the final load, such as, for example, a device that is powered by the power receiver.

Часто, если временной интервал пониженной мощности слишком велик, на устройство может поступать пониженное эффективное напряжение питания. Это, в частности, актуально, когда накопление мощности устройством ограничено, например, когда конденсатор на входе устройства (на выходе приемника мощности) имеет емкость меньше требуемой. Устройство должно быть выполнено с возможностью перекрытия времени, в течение которого передача мощности прерывается, и для этого, как правило, требуется конденсатор относительно большой емкости (следует отметить, что во многих вариантах осуществления приемник мощности может сам содержать такой конденсатор, а также потенциально устройство для регулировки напряжения для обеспечения постоянного выходного напряжения. Однако это лишь означает, что описанная проблема будет актуальна для приемника мощности, а не для внешнего устройства-нагрузки).Often, if the low power time interval is too long, the device can be supplied with a reduced effective supply voltage. This is particularly relevant when the power storage of the device is limited, for example, when the capacitor at the input of the device (at the output of the power receiver) has a capacitance less than required. The device must be capable of covering the time during which the power transmission is interrupted, and this typically requires a relatively large capacitor (it should be noted that in many embodiments, the power receiver may itself contain such a capacitor, as well as potentially a device for adjusting the voltage to provide a constant output voltage, however, this only means that the described problem will be relevant to the power receiver, and not to the external load device).

Если временной слот слишком короткий, передатчик мощности может быть не в состоянии выполнить определенную операцию приемлемым образом. Например, передатчик мощности может быть не в состоянии выполнить измерение для обнаружения посторонних объектов с достаточной точностью, например вследствие того, что измерительный сигнал не был стабилизирован при выполнении измерений, или вследствие того, что могло быть взято недостаточное количество выборок. В качестве другого примера, слишком короткий временной интервал пониженной мощности может не обеспечивать достаточной полосы пропускания связи, например может оказаться невозможным передать достаточно данных для предоставления сообщений об управлении мощностью и предоставления других результатов измерений.If the time slot is too short, the power transmitter may not be able to perform a certain operation in an acceptable manner. For example, the power transmitter may not be able to perform a measurement to detect foreign objects with sufficient accuracy, for example, because the measurement signal was not stabilized when the measurement was made, or because insufficient samples may have been taken. As another example, a low power time interval that is too short may not provide sufficient communication bandwidth, eg, it may not be possible to transmit enough data to provide power control messages and provide other measurements.

Оптимальная продолжительность временного интервала пониженной мощности соответственно может зависеть от ряда характеристик и свойств, таких как конкретные рабочие параметры и вариант реализации приемника мощности. В некоторых вариантах осуществления приемник мощности соответственно может передавать сообщение на передатчик мощности, а передатчик мощности может быть выполнен с возможностью адаптации синхронизации временного интервала пониженной мощности в ответ на прием этого сообщения.The optimal duration of the reduced power time interval, accordingly, may depend on a number of characteristics and properties, such as specific operating parameters and implementation of the power receiver. In some embodiments, the power receiver may accordingly transmit a message to the power transmitter, and the power transmitter may be configured to adapt the low power slot timing in response to receiving the message.

Сообщение может, в частности, представлять собой явный запрос заданной продолжительности временного интервала пониженной мощности. Во многих вариантах осуществления приемник мощности может оценивать рабочие условия, такие как мощность, потребляемая внешней нагрузкой, и может вычислять максимальную продолжительность, в течение которой устройство для накопления мощности/конденсатор способен поддерживать достаточный заряд для предотвращения слишком сильного падения напряжения питания на нагрузке. Например, максимальная продолжительность может быть вдвое большей для нагрузки 1А по сравнению с нагрузкой 2А. Таким образом, приемник мощности может передавать запрос продолжительности, которая в два раза больше для нагрузки 2А, чем для нагрузки 1А.The message may in particular be an explicit request for a predetermined duration of the low power slot. In many embodiments, the power receiver can estimate operating conditions, such as the power being drawn by an external load, and can calculate the maximum duration that the power storage device/capacitor is able to maintain sufficient charge to prevent the supply voltage from dropping too much across the load. For example, the maximum duration can be twice as long for a 1A load as compared to a 2A load. Thus, the power receiver can transmit a request for a duration that is twice as long for a 2A load as it is for a 1A load.

В качестве другого примера подходящие значения продолжительности временного интервала пониженной мощности могут быть заданы для приемника мощности, например, на этапе изготовления. Например, приемник мощности может представлять собой зарядное устройство для батареи с максимальным зарядным током. Соответствующий период времени, в течение которого встроенный конденсатор может сохранять заряд, достаточный для обеспечения максимального зарядного тока, может быть определен на этапе проектирования и сохранен для постоянного хранения в приемнике мощности на этапе изготовления. При инициировании передачи мощности с помощью передатчика мощности приемник мощности может получить это значение и передать запрос продолжительности временного интервала пониженной мощности на передатчик мощности. Затем может быть осуществлен этап передачи мощности с использованием повторяющегося временного кадра, в котором временные интервалы пониженной мощности соответствуют сохраненному значению. Поскольку приемники мощности могут очень сильно различаться по требованиям и функциям, указанные возможности могут позволить адаптировать работу передатчика мощности и операции передачи мощности к конкретным характеристикам приемника мощности.As another example, suitable values for the duration of the time interval of reduced power can be set for the power receiver, for example, at the stage of manufacture. For example, the power receiver may be a battery charger with a maximum charging current. An appropriate period of time for which the built-in capacitor can retain sufficient charge to provide the maximum charging current can be determined at the design stage and stored permanently in the power receiver at the manufacturing stage. When power transmission is initiated by the power transmitter, the power receiver may obtain this value and send a request for the duration of the low power slot to the power transmitter. The power transmission step can then be performed using a repeating time frame in which the reduced power time slots correspond to the stored value. Since power receivers can vary greatly in requirements and functions, these capabilities may allow power transmitter operation and power transmission operations to be tailored to the specific characteristics of the power receiver.

В некоторых вариантах осуществления система может быть выполнена с возможностью установки продолжительности между временными интервалами пониженной мощности на основании сообщения, передаваемого с приемника мощности на передатчик мощности. Система может, в частности, устанавливать продолжительность между временными интервалами пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров и может эффективно адаптировать продолжительность временного интервала пониженной мощности в ответ на передачу сообщений с приемника мощности на передатчик мощности.In some embodiments, the system may be configured to set the duration between low power slots based on a message transmitted from the power receiver to the power transmitter. The system may in particular set the duration between the low power slots of successive repeated time frames, and may efficiently adapt the length of the low power slot in response to transmission of messages from the power receiver to the power transmitter.

Чтобы обеспечить передачу достаточной средней мощности, обеспечивают тем больший уровень пиковой мощности при передаче мощности в течение временных интервалов передачи мощности, чем короче их продолжительность. Во многих вариантах осуществления уровень мощности при ее передаче может быть ограничен (передатчиком мощности или, возможно, приемником мощности, который может быть выполнен с возможностью только получения мощности заданной максимальной величины). В таких случаях приемник мощности может передать запрос продолжительности между временными интервалами пониженной мощности, достаточной для обеспечения того, чтобы конденсатор был полностью заряжен до начала следующего повторяющегося временного интервала (это, в частности, применимо для вариантов осуществления, в которых передатчик мощности выключает сигнал передачи мощности в течение временных интервалов пониженной мощности). In order to ensure the transmission of sufficient average power, provide the greater the level of peak power in the transmission of power during the time intervals of power transmission, the shorter their duration. In many embodiments, the power level during transmission may be limited (by a power transmitter or possibly a power receiver, which may be configured to only receive a predetermined maximum amount of power). In such cases, the power receiver may send a request for duration between low power slots sufficient to ensure that the capacitor is fully charged before the start of the next repeating slot (this is particularly applicable for embodiments in which the power transmitter turns off the power transmit signal during periods of reduced power).

В некоторых вариантах осуществления один запрос может передаваться как для продолжительности временного интервала пониженной мощности, так и для продолжительности между такими интервалами. Например, в некоторых вариантах осуществления повторяющийся временной кадр может иметь постоянную продолжительность и приемник мощности может запрашивать применение определенного рабочего цикла.In some embodiments, a single request may be transmitted for both the duration of the low power slot and the duration between such intervals. For example, in some embodiments, the implementation of the repeating time frame may have a constant duration and the power receiver may request the application of a certain duty cycle.

Во многих вариантах осуществления передатчик мощности выполнен с возможностью введения требования минимальной продолжительности в отношении продолжительности временного интервала пониженной мощности. Эта минимальная продолжительность может быть использована для обеспечения того, чтобы для операции, подлежащей выполнению во временном интервале пониженной мощности, по существу было обеспечено достаточное количество времени для достижения требуемого результата. Например, это может позволить обеспечить выполнение обнаружения посторонних объектов с достаточной надежностью (включая достаточное время для настройки и стабилизации измерительного сигнала). В качестве другого примера передатчик мощности может быть выполнен с возможностью запроса минимальной продолжительности, чтобы при осуществлении связи была обеспечена достаточная ширина полосы.In many embodiments, the power transmitter is configured to impose a minimum duration requirement on the duration of the low power slot. This minimum duration can be used to ensure that the operation to be performed in the low power time slot is substantially given sufficient time to achieve the desired result. For example, this may allow foreign object detection to be performed with sufficient reliability (including sufficient time to set up and stabilize the measurement signal). As another example, the power transmitter may be configured to request a minimum duration so that sufficient bandwidth is provided during communication.

Во многих вариантах осуществления передатчик мощности выполнен с возможностью введения требования максимальной продолжительности в отношении продолжительности между временными интервалами пониженной мощности. Эта максимальная продолжительность может быть использована для обеспечения того, чтобы операция, подлежащая выполнению во временном интервале пониженной мощности, выполнялась достаточно часто. Например, это позволяет обеспечить выполнение обнаружения постороннего объекта с достаточно высокой частотой, чтобы появление постороннего объекта было обнаружено до того, как он может быть разогрет до неприемлемого уровня. В качестве другого примера это позволяет обеспечить достаточно частое осуществление связи (например, включение достаточной частоты обновления для контура управления мощностью).In many embodiments, the power transmitter is configured to impose a maximum duration requirement on duration between low power slots. This maximum duration can be used to ensure that the operation to be performed in the low power time interval is performed frequently enough. For example, this allows foreign object detection to be performed at a high enough frequency that the presence of the foreign object is detected before it can be heated to an unacceptable level. As another example, this allows for sufficiently frequent communication (eg enabling a sufficient update rate for the power control loop).

В качестве еще одного примера, в некоторых вариантах осуществления измерения для обнаружения посторонних объектов могут быть распределены по множеству интервалов пониженной мощности для повышения точности и/или добавления некоторой избыточности. Это обеспечивает большую точность обнаружения посторонних объектов. Если продолжительность временных интервалов пониженной мощности мала и, таким образом, возможно лишь небольшое количество выборок/измерений, продолжительность между временными интервалами пониженной мощности может быть небольшой для компенсации и обеспечения возможности получения достаточного количества выборок/измерений в течение заданного необходимого времени, что позволит обнаружить посторонний объект до того, как он слишком сильно нагреется.As another example, in some embodiments, foreign object detection measurements may be spread over multiple low power intervals to improve accuracy and/or add some redundancy. This provides greater accuracy in detecting foreign objects. If the duration of the low power time intervals is short and thus only a small number of samples/measurements are possible, the duration between the low power time intervals may be short to compensate and ensure that enough samples/measurements can be obtained within a given required time to allow detection of an intruder. object before it gets too hot.

Аналогичным образом, приемник мощности может быть выполнен с возможностью задания ограничений в отношении временных значений. Например, приемник мощности может определять требуемое значение продолжительности временного интервала пониженной мощности с учетом максимального значения, которое позволяет гарантировать, что на внешнюю нагрузку может быть подана достаточная мощность без разряда устройства для накопления мощности (как правило, конденсатора), что может привести к недопустимым падениям напряжения.Likewise, the power receiver may be configured to set limits on time values. For example, the power receiver may determine the required low power time interval value based on the maximum value to ensure that sufficient power can be supplied to an external load without discharging the power storage device (typically a capacitor) which could result in unacceptable drops. voltage.

Аналогичным образом, приемник мощности может, как упомянуто выше, определять требуемое значение продолжительности между временными интервалами пониженной мощности с учетом минимального значения, которое позволяет обеспечить возможность полного заряда конденсатора приемника мощности. Likewise, the power receiver may, as mentioned above, determine the required duration value between the low power time intervals, taking into account the minimum value that allows the power receiver capacitor to be fully charged.

Во многих вариантах осуществления характеристики синхронизации повторяющегося временного интервала будут зависеть от требований, установленных как приемником мощности, так и передатчиком мощности. Как правило, для одобрения значения синхронизации требования для передатчика мощности и приемника мощности должны выполняться одновременно. Например, установка продолжительности повторяющегося временного интервала и/или продолжительности между последовательными повторяющимися временными интервалами зависит от значений, удовлетворяющих требованиям как для передатчика мощности, так и для приемника мощности.In many embodiments, the timing characteristics of the repeating slot will depend on requirements set by both the power receiver and the power transmitter. As a general rule, the requirements for the power transmitter and power receiver must be met at the same time in order to validate the timing value. For example, setting the duration of a repeating time interval and/or the duration between successive repeating time intervals depends on values that satisfy the requirements of both the power transmitter and the power receiver.

Кроме того, во многих вариантах осуществления, как правило, одно из устройств (т.е. приемник мощности или передатчик мощности) может задавать ограничение на максимальное значение, а другое устройство задавать ограничение на минимальное значение устанавливаемой характеристики синхронизации.In addition, in many embodiments, typically one of the devices (ie, power receiver or power transmitter) can set a limit on the maximum value, and the other device set a limit on the minimum value of the settable synchronization characteristic.

В частности, как объяснено ранее, во многих вариантах осуществления продолжительность временного интервала пониженной мощности может зависеть от минимальной продолжительности, заданной передатчиком мощности, и максимальной продолжительности, заданной приемником мощности.In particular, as explained previously, in many embodiments, the duration of the low power time interval may depend on the minimum duration specified by the power transmitter and the maximum duration specified by the power receiver.

Аналогичным образом, во многих вариантах осуществления продолжительность между временными интервалами пониженной мощности может зависеть от максимальной продолжительности, заданной передатчиком мощности, и минимальной продолжительности, заданной приемником мощности.Similarly, in many embodiments, the duration between low power slots may depend on the maximum duration specified by the power transmitter and the minimum duration specified by the power receiver.

Такие варианты реализации могут обеспечивать эффективное управление подходящими временными характеристиками для временных интервалов пониженной мощности во многих вариантах осуществления и могут обеспечивать снижение сложности и упрощение независимого взаимодействия с обоими устройствами с обеспечением того, что временные интервалы пониженной мощности будут иметь характеристики синхронизации, позволяющие достичь приемлемой производительности для обоих устройств, и, таким образом, для всей передачи мощности.Such implementations can effectively manage the appropriate timing for the low power slots in many embodiments, and can reduce complexity and simplify independent communication with both devices, ensuring that the low power slots have timing characteristics to achieve acceptable performance for both devices, and thus for the entire power transmission.

Конкретный подход и обмен сообщениями, используемые для установки характеристик синхронизации временных интервалов пониженной мощности, зависят от предпочтений и требований конкретного варианта осуществления и в разных системах могут быть использованы разные подходы.The particular approach and messaging used to set the timing characteristics of the low power slots depends on the preferences and requirements of the particular embodiment, and different approaches may be used in different systems.

Однако во многих системах, например, как правило, применяемых для вариантов реализации типа Qi, подход основан на запросах передачи приемником мощности подходящих значений синхронизации и их одобрении передатчиком мощности или отклонении указанных значений.However, in many systems, such as those typically used for Qi-type implementations, the approach is based on receiver power requests for appropriate timing values and the transmitter power accepting or rejecting said values.

Соответственно, приемник мощности, показанный на ФИГ. 3, содержит контроллер 311 запроса, который выполнен с возможностью передачи сообщения с запросом на передатчик мощности, причем сообщение с запросом содержит запрос запрошенного значения характеристики синхронизации.Accordingly, the power receiver shown in FIG. 3 includes a request controller 311 that is configured to send a request message to the power transmitter, the request message comprising a request for a requested timing property value.

Например, приемник мощности может определять подходящее значение продолжительности временного интервала пониженной мощности. Например, он может оценить внешнюю нагрузку и на ее основании вычислить общую потребляемую мощность (как целевой нагрузки, так и самого приемника мощности). Затем он может вычислить время падения напряжения на устройстве для накопления мощности на заданное приемлемое значение для этой общей потребляемой мощности. Результирующее время соответствует максимально возможной продолжительности временного интервала пониженной мощности. Как правило, затем приемник мощности может сначала запросить значительно меньшую продолжительность, чтобы обеспечить достаточный запас и более безопасный рабочий режим. Например, он может передать сообщение на передатчик мощности с запросом продолжительности временного интервала пониженной мощности, равной половине определенного максимального значения.For example, the power receiver may determine an appropriate value for the duration of the low power slot. For example, it can estimate the external load and, based on it, calculate the total power consumption (of both the target load and the power receiver itself). It can then calculate the time it takes the voltage across the power storage device to drop to a given acceptable value for that total power input. The resulting time corresponds to the maximum possible duration of the reduced power time interval. Typically, the power receiver may then initially request a significantly shorter duration in order to provide sufficient headroom and safer operation. For example, it may send a message to the power transmitter requesting a low power slot length equal to half of the specified maximum value.

После приема сообщения передатчик мощности может оценить, приемлема ли запрошенная продолжительность. Например, он может сравнивать запрошенную продолжительность с предварительно сохраненным минимальным периодом времени, необходимым для выполнения достаточно точного обнаружения посторонних объектов. Если запрошенная продолжительность превышает этот минимальный период времени, передатчик мощности одобряет запрошенную продолжительность, в противном случае он ее отклоняет.Upon receiving the message, the power transmitter may judge if the requested duration is acceptable. For example, it may compare the requested duration with a pre-stored minimum period of time needed to perform reasonably accurate foreign object detection. If the requested duration exceeds this minimum time period, the power transmitter approves the requested duration, otherwise it rejects it.

Затем передатчик мощности может передать обратно на приемник мощности ответное сообщение, которое содержит указание того, было ли одобрено запрошенное значение передатчиком мощности. Это ответное сообщение принимается контроллером ответа, который в ответ на него определяет характеристики синхронизации для временного интервала пониженной мощности. The power transmitter may then send back to the power receiver a response message that contains an indication of whether the requested value has been approved by the power transmitter. This response message is received by the response controller, which in response determines the timing characteristics for the low power slot.

Например, ответное сообщение может содержать один бит, указывающий, одобрена или отклонена запрошенная продолжительность. Если запрошенная продолжительность одобрена, оба устройства затем выполняют этап передачи мощности, используя согласованную продолжительность временного интервала пониженной мощности (после завершения процесса инициализации в случае, если перед началом передачи мощности необходимо выполнить дополнительные операции или согласования). Если запрошенная продолжительность отклонена, контроллер 313 ответа может выдать команду контроллеру 311 запроса на передачу нового запроса. Например, он может запросить продолжительность в 75% от максимально допустимого значения. Затем процесс может повторяться до тех пор, пока не будет согласовано подходящее значение характеристики синхронизации.For example, the response message may contain one bit indicating whether the requested duration is approved or denied. If the requested duration is approved, both devices then perform the power transfer step using the agreed duration of the low power time slot (after completion of the initialization process in case additional operations or negotiations need to be performed before starting the power transfer). If the requested duration is denied, the response controller 313 may instruct the request controller 311 to transmit a new request. For example, it may request a duration of 75% of the maximum allowable value. The process may then be repeated until a suitable value for the timing characteristic is agreed upon.

Если ни одно предоставляемое для одобрения общее значение не было согласовано, в частности, если передатчик мощности отклонил запрос продолжительности временного интервала пониженной мощности, соответствующий максимально допустимой продолжительности, вычисленной приемником мощности, приемник мощности и передатчик мощности могут прекратить процесс передачи мощности или, например, приемник мощности может изменить параметры своего функционирования, увеличив временной интервал пониженной мощности (например, максимальная мощность, которая может быть обеспечена на внешней нагрузке, может быть снижена). If no common value to be granted for approval has been agreed, in particular if the power transmitter has rejected a request for a low power slot length corresponding to the maximum allowable duration calculated by the power receiver, the power receiver and the power transmitter may terminate the power transmission process or, for example, the receiver power can change the parameters of its operation by increasing the time interval of reduced power (for example, the maximum power that can be provided on an external load can be reduced).

Следует понимать, что аналогичный подход может быть использован для установки продолжительности между временными интервалами пониженной мощности. It should be understood that a similar approach can be used to set the duration between low power slots.

Во многих вариантах осуществления передатчик мощности может передавать сообщение, указывающее предпочтительные или допустимые значения характеристик синхронизации, на приемник мощности. Например, передатчик мощности может передавать на приемник мощности одно или более сообщений, указывающих минимально допустимую продолжительность временного интервала пониженной мощности и/или максимально допустимую продолжительность между временными интервалами пониженной мощности (или, конечно, в некоторых вариантах осуществления может быть передан только один из указанных параметров синхронизации). Затем приемник мощности может учитывать эти значения при определении подходящих запрашиваемых значений. Такой подход может позволить облегчить функционирование во многих вариантах осуществления и часто может позволить уменьшить количество запросов, которые должен передать приемник мощности. В частности, вместо того, чтобы предполагать значение, допустимое для передатчика мощности, приемник мощности может непосредственно определять запрошенное значение, которое указано как допустимое передатчиком мощности. Как правило, например, если условия на передатчике мощности не изменились, то первое запрошенное значение будет одобрено передатчиком мощности.In many embodiments, the power transmitter may send a message indicating the preferred or acceptable timing characteristics to the power receiver. For example, the power transmitter may send one or more messages to the power receiver indicating the minimum allowed duration of the low power slot and/or the maximum allowed duration between the low power slots (or, of course, in some embodiments, only one of these parameters may be transmitted). synchronization). The power receiver can then take these values into account when determining appropriate requested values. Such an approach may allow for ease of operation in many embodiments, and may often allow for a reduction in the number of requests that a power receiver must transmit. In particular, instead of assuming a value valid for the power transmitter, the power receiver may directly determine the requested value, which is indicated as valid by the power transmitter. Typically, for example, if conditions at the power transmitter have not changed, then the first value requested will be accepted by the power transmitter.

Во многих таких вариантах осуществления передатчик мощности может быть выполнен с возможностью передачи сообщения, указывающего рекомендуемые/ допустимые/ одобренные значения, на приемник мощности в ответ на запрос такой информации от приемника мощности. Таким образом, приемник мощности может оставаться инициатором, сохранять инициативу и обеспечивать управление обменом сообщениями и функционированием. In many such embodiments, the power transmitter may be configured to send a message indicating recommended/allowed/approved values to the power receiver in response to a request for such information from the power receiver. Thus, the power receiver can remain the initiator, retain the initiative, and provide control over the messaging and operation.

В частности, во многих вариантах осуществления контроллер 311 запроса выполнен с возможностью инициирования передачи вторым устройством связи запроса на передатчик мощности, чтобы обеспечить ограничение характеристик синхронизации. Указанное ограничение характеристик синхронизации предполагает ограничение значений заданных характеристик синхронизации, таких как продолжительность временного интервала пониженной мощности или продолжительность между последовательными временными интервалами пониженной мощности. Ограничение характеристик синхронизации может, например, предполагать указание максимального значения, минимального значения, допустимого диапазона, рекомендуемого и/или предпочтительного диапазона и т.д.In particular, in many embodiments, the request controller 311 is configured to cause the second communication device to transmit a request to the power transmitter in order to provide synchronization performance limitation. This limitation of the timing characteristics involves limiting the values of the given characteristics of the synchronization, such as the duration of the time interval of low power or the duration between successive time intervals of low power. Limiting timing characteristics may, for example, involve specifying a maximum value, a minimum value, an acceptable range, a recommended and/or preferred range, and so on.

Затем приемник мощности может перейти к определению запрошенного значения характеристики синхронизации, соответствующего указанному ограничению, если это возможно. Например, он может изменить функционирование или интерфейс с внешней нагрузкой, если это необходимо для соблюдения заданного ограничения. The power receiver may then proceed to determine the requested timing property value corresponding to the specified constraint, if possible. For example, it may change the behavior or interface with an external load if necessary to comply with a given constraint.

Во многих вариантах осуществления определение подходящей характеристики синхронизации может выполняться на этапе инициализации перед этапом передачи мощности. Таким образом, перед началом новой операции передачи мощности система передачи мощности может вводить этап инициализации, во время которого происходит определение подходящих характеристик синхронизации для временного интервала пониженной мощности, как описано выше. Затем передатчик мощности и приемник мощности могут перейти к применению определенных характеристик на этапе передачи мощности. В частности, определение подходящих характеристик синхронизации повторяющегося временного кадра может быть выполнено на этапе согласования, выполняемом в ходе инициализации новой операции передачи мощности.In many embodiments, determination of an appropriate timing characteristic may be performed in an initialization step prior to the power transfer step. Thus, before starting a new power transmission operation, the power transmission system may enter an initialization step during which the determination of suitable timing characteristics for the low power time slot, as described above, occurs. The power transmitter and power receiver can then proceed to apply certain characteristics in the power transmission step. In particular, determination of suitable timing characteristics of a repeated time frame may be performed in a negotiation step performed during the initialization of a new power transfer operation.

Это может позволить определять подходящие параметры, обеспечив при этом низкую сложность и высокую надежность функционирования. Значения характеристик синхронизации, определенные на этапе инициализации, могут, в частности, быть использованы на всем протяжении этапа передачи мощности без изменений или модификаций.This may allow suitable parameters to be determined while maintaining low complexity and high operational reliability. The timing characteristic values determined in the initialization step may in particular be used throughout the power transfer step without change or modification.

Однако в некоторых вариантах осуществления характеристика (или характеристики) синхронизации может динамически изменяться на протяжении этапа передачи мощности. В некоторых вариантах осуществления приемник мощности может быть выполнен с возможностью динамической и многократной отправки сообщений на передатчик мощности, запрашивая значение заданной характеристики синхронизации, например продолжительность временного интервала пониженной мощности. Адаптер 213 в таких вариантах осуществления может быть выполнен с возможностью динамической адаптации характеристик синхронизации на этапе передачи мощности в ответ на получение этих сообщений. However, in some embodiments, the synchronization characteristic (or characteristics) may change dynamically during the power transfer phase. In some embodiments, the power receiver may be configured to dynamically and repeatedly send messages to the power transmitter requesting the value of a given timing characteristic, such as the duration of the low power time interval. The adapter 213 in such embodiments may be configured to dynamically adapt timing characteristics during the power transmission phase in response to receiving these messages.

Например, на этапе передачи мощности приемник мощности может непрерывно измерять мощность, подаваемую на целевую нагрузку. Если она становится меньшей, чем ожидаемая для нагрузки, согласованной на этапе инициализации, приемник мощности может перейти к запросу новой продолжительности временного интервала пониженной мощности, которая превышает текущее значение, для отражения того факта, что конденсатор для накопления мощности разряжается с меньшей скоростью. И наоборот, если он обнаруживает, что мощность повышается на целевой нагрузке, приемник мощности может перейти к запросу меньшей продолжительности временного интервала пониженной мощности, чем текущая продолжительность. Приемник мощности может непрерывно измерять эти значения и непрерывно передавать сообщения с запросом на передатчик мощности.For example, during the power transfer step, the power receiver may continuously measure the power delivered to the target load. If it becomes less than expected for the load negotiated during the initialization step, the power receiver may proceed to request a new low power slot duration that is greater than the current value to reflect the fact that the power storage capacitor is discharging at a slower rate. Conversely, if it detects that the power is increasing at the target load, the power receiver may proceed to request a shorter duration of the reduced power slot than the current duration. The power receiver can continuously measure these values and continuously transmit request messages to the power transmitter.

В ответ на прием этих сообщений передатчик мощности может одобрить или отклонить запрошенные значения. В случае их одобрения происходит передача сообщения с подтверждением на приемник мощности и новое значение считается одобренным. В случае отклонения происходит передача сообщения об отклонении на приемник мощности, при этом предыдущее значение сохраняется неизменным.In response to receiving these messages, the power transmitter may approve or reject the requested values. If they are approved, an acknowledgment message is sent to the power receiver and the new value is considered approved. In the event of a deviation, a deviation message is sent to the power receiver, while the previous value remains unchanged.

Приемник мощности и передатчик мощности в некоторых вариантах осуществления способны эффективно устанавливать контур управления, адаптирующий характеристику синхронизации временного интервала пониженной мощности.The power receiver and power transmitter in some embodiments are able to efficiently establish a control loop adapting the low power slot timing characteristic.

Следует понимать, что динамическое изменение характеристики синхронизации на этапе передачи мощности может быть осуществлено в дополнение к установке начальных значений на этапе инициализации. В других вариантах осуществления этап передачи мощности вместо этого может начинаться с теми же заданными значениями характеристик синхронизации, которые были определены для наиболее неблагоприятного варианта и без какого-либо этапа инициализации. Затем, благодаря работе контура динамического управления происходит их адаптация к более подходящим значениям. It should be understood that dynamically changing the timing characteristic in the power transfer step may be performed in addition to setting initial values in the initialization step. In other embodiments, the power transfer step may instead begin with the same timing characteristics setpoints that were determined for the worst case and without any initialization step. Then, thanks to the work of the dynamic control loop, they are adapted to more suitable values.

Далее будет описан конкретный пример подхода и аспектов для системы передачи мощности типа Qi. В этой системе временной интервал пониженной мощности будет включать временные интервалы пониженной мощности, соответствующие как временным интервалам обнаружения посторонних объектов, так и временным интервалам осуществления связи.Next, a specific example of the approach and aspects for a Qi type power transmission system will be described. In this system, the low power time slot will include low power time slots corresponding to both foreign object detection time slots and communication time slots.

В конкретном описании будут встречаться следующие сокращения и аббревиатуры:In a specific description, the following abbreviations and abbreviations will occur:

PTx - передатчик мощности.PTx is a power transmitter.

PRx - приемник мощности.PRx - power receiver.

Устройство - устройство, содержащее PRx, (частично) отключаемую нагрузку, собственный металл.Device - a device containing a PRx, a (partially) switchable load, own metal.

Собственный металл - металл устройства, который при воздействии на него магнитного поля PTx рассеивает мощность.Intrinsic Metal - The metal of the device that, when exposed to a PTx magnetic field, dissipates power.

FO - посторонний объект.FO - foreign object.

FOD - обнаружение постороннего объекта.FOD - foreign object detection.

Com - связь.Com - communication.

Катушка PTx - одиночная катушка или набор катушек в PTx, на которые PTx подает переменное напряжение и ток для создания магнитного поля (сигнала передачи мощности) для приемника мощности. PTx Coil - A single coil or set of coils in a PTx to which the PTx supplies AC voltage and current to create a magnetic field (power transfer signal) for the power receiver.

TS - временной слот, соответствующий временному интервалу.TS - time slot corresponding to the time interval.

FOD TS - временной слот обнаружения посторонних объектов, временной интервал пониженной мощности, используемый для обнаружения посторонних объектов.FOD TS - Foreign Object Detection Time Slot, low power time slot used for foreign object detection.

Com TS - временной слот осуществления связи, временной интервал пониженной мощности, используемый для осуществления связи.Com TS - communication time slot, low power time slot used for communication.

В конкретном примере использован подход с временным разделением и повторяющимся временным кадром, как показано на ФИГ. 6. На этой фигуре NP обозначает «отсутствие мощности», что соответствует временному интервалу пониженной мощности, который, как правило, соответствует отключению приемником мощности целевой нагрузки. PWR указывает временной интервал передачи мощности.In a specific example, a time division approach with a repeating time frame is used, as shown in FIG. 6. In this figure, NP stands for "no power", which corresponds to a time interval of reduced power, which usually corresponds to the loss of power to the target load by the receiver. PWR indicates a power transmission time interval.

Временной слот FODTime Slot FOD

PRx отключил свою нагрузку. Это означает, что на его нагрузку не подается мощность (или подается очень незначительная мощность). PTx применяет, например, сохраняет настройку измерительного сигнала и измеряет совокупное влияние собственного металла и FO. Он сравнивает это влияние с сохраненным ожидаемым влиянием собственного металла, чтобы определить влияние любых FO. Затем он может использовать определенное влияние FO для определения максимальной амплитуды сигнала возбуждения по отношению к частоте, при которой он рассматривает ситуацию как безопасную, т.е. при которой он ожидает, что повышение температуры FO будет находиться в безопасных пределах (или в некоторых вариантах осуществления он может просто прекратить передачу мощности, если указанное влияние было определено как слишком сильное). Затем PTx ограничит свой сигнал возбуждения этим максимальным значением и передаст предупреждение, если PRx попытается управлять сигналом возбуждения свыше этого максимального значения.PRx has disconnected its load. This means that no power (or very little power) is being supplied to its load. PTx applies, for example, saves the setting of the measuring signal and measures the combined effect of own metal and FO. It compares this influence to the stored expected influence of own metal to determine the influence of any FOs. It can then use the determined FO influence to determine the maximum excitation signal amplitude relative to the frequency at which it considers the situation to be safe, i.e. at which it expects the FO temperature rise to be within safe limits (or in some embodiments, it may simply stop transmitting power if said influence has been determined to be too strong). The PTx will then limit its excitation signal to this maximum value and issue a warning if the PRx attempts to control the excitation signal above this maximum value.

Если PTx обнаруживает изменение в совокупном влиянии собственного металла и FO, он может вернуться к временному слоту инициализации, чтобы повторно установить условия измерения для FOD. Чтобы предотвратить ранние срабатывания с возвратом к временному слоту инициализации, PTx может объединить результаты для множества временных слотов FOD (например, применить окно усреднения) и/или отрегулировать сигнал возбуждения в определенных пределах.If the PTx detects a change in the combined influence of home metal and FO, it can return to the initialization timeslot to re-set the measurement conditions for the FOD. To prevent early triggers back to the initialization timeslot, the PTx may combine the results for multiple FOD timeslots (eg, apply an averaging window) and/or adjust the excitation signal within certain limits.

Временной слот COMTime slot COM

PRx отключил свою нагрузку. Это означает, что на его нагрузку не подается мощность (или подается очень незначительная мощность). Теперь PRX может осуществлять связь, например, с целью:PRx has disconnected its load. This means that no power (or very little power) is being supplied to its load. The PRX can now communicate, for example, to:

• Получения информации об управлении мощностью• Obtaining information about power management

• Идентификации• Identification

• Получения результатов измерений для PRX, например, приема мощности, состояния батареи, температуры корпуса • Obtaining measurement results for PRX, such as receiving power, battery status, case temperature

• Получения результатов измерений для PTX, например, тока катушки, подачи мощности, температуры компонентов• Obtaining measurement results for PTX, such as coil current, power supply, component temperature

Временной слот инициализацииInitialization timeslot

Как правило, осуществляют перед этапом передачи мощности, но может быть выполнен на этапе передачи мощности, например в виде части каждого повторяющегося временного кадра. Typically performed before the power transfer step, but may be performed during the power transfer step, for example as part of each repeating time frame.

PRx отключил свою нагрузку. Это означает, что на его нагрузку не подается мощность (или подается очень незначительная мощность). PRx has disconnected its load. This means that no power (or very little power) is being supplied to its load.

PTx управляет своим сигналом возбуждения, подаваемым на катушку PTx, чтобы создать ситуацию, при которой выполняются следующие условия:The PTx controls its excitation signal applied to the PTx coil to create a situation where the following conditions are met:

• Влияние собственного металла устройства на магнитное поле • Influence of the device's own metal on the magnetic field

известно PRx или может быть точно определено PRx. PRx is known or PRx can be precisely determined.

Например, рассеивание мощности в собственном металле при заданной амплитуде и частота магнитного поля известны PRxFor example, power dissipation in intrinsic metal at a given amplitude and frequency of the magnetic field are known PRx

• PTx может точно измерить совокупное влияние • PTx can accurately measure the cumulative impact

собственного металла и FO. Например, передаваемая мощность может быть точно определена PTx.own metal and FO. For example, the transmitted power can be precisely determined by PTx.

В результате этого система может точно определять влияние FO на магнитное поле. Это влияние предпочтительно связано с ожидаемым повышением температуры, вызванным рассеянием мощности в FO, вызванным его воздействием на магнитное поле катушки PTx, когда PTx подает мощность на PRx.As a result, the system can accurately determine the effect of FO on the magnetic field. This effect is preferably related to the expected temperature increase caused by power dissipation in the FO caused by its effect on the magnetic field of the PTx coil when PTx supplies power to the PRx.

Для создания вышеуказанной ситуации PRx может предоставить информацию о соответствующем магнитном поле, например сообщив его тип, допустимый частотный диапазон и, при необходимости, требуемую амплитуду сигнала возбуждения для катушки PTx. Последний параметр, конечно, зависит от конструкции катушки PTx. Кроме того, PRx может иметь измерительную катушку, индуцированное напряжение которой дает хорошее представление о поле, которое воздействует на собственный металл устройства. В этом случае PRx может предоставить информацию об управлении на PTx для обеспечения уровня поля, при котором влияние собственного металла может быть точно определено PRx. To create the above situation, the PRx can provide information about the corresponding magnetic field, such as its type, allowed frequency range, and, if necessary, the required drive signal amplitude for the PTx coil. The last parameter, of course, depends on the design of the PTx coil. In addition, the PRx may have a pickup coil whose induced voltage gives a good indication of the field that is being exerted on the device's own metal. In this case, the PRx can provide control information on the PTx to provide a field level at which the influence of own metal can be accurately determined by the PRx.

Когда будет создана вышеописанная ситуация, PTx сохраняет настройку сигнала возбуждения и ожидаемое влияние собственного металла, которое определено PRx.When the above situation is created, PTx saves the excitation signal setting and expected native metal influence as determined by PRx.

Измерения и осуществление связи можно разделить по времени, чтобы избежать возникновения помех между ними.Measurements and communication can be separated in time to avoid interference between them.

В этом примере перед передачей мощности выполняют этап согласования/инициализации, на котором PTx и PRx согласовывают временные ограничения для различных временных слотов. Эти временные характеристики включают два параметра: продолжительность каждого слота (SLOT_duration) и временной интервал между различными слотами (SLOT_interval).In this example, prior to power transmission, a negotiation/initialization step is performed in which PTx and PRx negotiate time limits for different time slots. These timings include two parameters: the duration of each slot (SLOT_duration) and the time interval between different slots (SLOT_interval).

Далее будут представлены некоторые примеры аспектов приемника мощности и передатчика мощности, касающиеся отдельных временных слотов:The following will present some examples of power receiver and power transmitter aspects regarding individual timeslots:

Аспекты PTx, связанные с FOD:FOD related aspects of PTx:

• PTx поддерживает минимальную продолжительность FOD_duration (FOD_duration_min), при которой он может выполнить по меньшей мере одно измерение для FOD для своей функции FOD; он не поддерживает более короткие значения FOD_duration. • PTx maintains a minimum FOD_duration (FOD_duration_min) at which it can take at least one FOD measurement for its FOD function; it does not support shorter FOD_duration values.

• Для достижения достаточной надежности FOD PTx выполняет минимальное количество измерений для FOD (FOD_count_min). Чтобы отреагировать на присутствие FO прежде, чем он слишком сильно нагреется, PTx должен быть способным выполнять необходимые измерения для FOD в течение некоторого максимального времени (FOD_detection_max). • To achieve sufficient FOD reliability, the PTx performs the minimum number of FOD measurements (FOD_count_min). In order to react to the presence of the FO before it gets too hot, the PTx must be able to make the necessary measurements for the FOD for some maximum time (FOD_detection_max).

• После согласования PTx значения FOD_duration он может вычислить, сколько измерений для FOD он может выполнить в слоте FOD (FOD_meas_nr), и может определить максимальное время интервала FOD (FOD_interval_max).• After PTx negotiates the FOD_duration value, it can calculate how many FOD measurements it can perform in the FOD slot (FOD_meas_nr) and can determine the maximum FOD interval time (FOD_interval_max).

• FOD_interval_max = FOD_detection_max * FOD_meas_nr / FOD_count_min• FOD_interval_max = FOD_detection_max * FOD_meas_nr / FOD_count_min

Аспекты PTx, связанные с COM:COM related aspects of PTx:

• PTx поддерживает минимальную продолжительность COM_duration (COM_duration_min), при которой он может отправить/принять по меньшей мере одно сообщение; он не поддерживает более короткие значения Com_duration. Чтобы обеспечить минимальное количество сообщений, PTx использует минимальное количество сообщений для осуществления связи (COM_count_min). • PTx maintains a minimum COM_duration (COM_duration_min) that it can send/receive at least one message; it does not support shorter Com_duration values. To ensure a minimum number of messages, PTx uses a minimum number of messages to communicate (COM_count_min).

• После согласования PTx значения COM_duration он может вычислить, сколько сообщений для осуществления связи он может обработать в слоте COM (COM_mes_nr) или наоборот;• After PTx negotiates the COM_duration value, it can calculate how many communication messages it can process in the COM slot (COM_mes_nr) or vice versa;

• После согласования PTx количества сообщений для осуществления связи (COM_mes_nr) он может вычислить максимальную продолжительность для слота осуществления связи (COM_duration_max).• After PTx agrees on the number of messages to communicate (COM_mes_nr), it can calculate the maximum duration for a communication slot (COM_duration_max).

Аспекты PRxAspects of PRx

• PRx обеспечивает максимальную продолжительность слота FOD (FOD_duration_max) или максимальную продолжительность слота COM (COM_duration_max), чтобы не допустить слишком сильную разрядку устройства для накопления мощности, которое он использует, в течение одного из указанных временных интервалов.• PRx provides a maximum FOD slot duration (FOD_duration_max) or a maximum COM slot duration (COM_duration_max) to prevent the device from being discharged too much to store the power it uses during one of the specified time intervals.

• PRx требует установки минимальной продолжительности интервала временного слота (FOD_interval_min или COM_interval_min), чтобы обеспечить достаточный заряд устройства для накопления мощности в начале любого из временных слотов.• PRx requires a minimum timeslot interval (FOD_interval_min or COM_interval_min) to be set to ensure that the device is sufficiently charged to accumulate power at the beginning of any of the timeslots.

В некоторых следующих конкретных примерах описано взаимодействие с помощью сообщений между приемником мощности и передатчиком мощности для установления параметров синхронизации:Some of the following specific examples describe communication via messages between a power receiver and a power transmitter to establish timing parameters:

Продолжительность слота FODFOD slot duration

• (PTx сообщает PRx значение FOD_duration_min (по запросу PRx)• (PTx tells PRx the FOD_duration_min value (as requested by PRx)

• PRx запрашивает значение FOD_duration• PRx requests FOD_duration value

(Для оптимального FOD PRx предпочтительно запрашивает значение FOD_duration, близкое к FOD_duration_max)(For optimal FOD, PRx preferably requests a FOD_duration close to FOD_duration_max)

• PTx отвечает, одобрил ли он/отклонил предложенное значение FOD_duration• PTx responds if it approved/rejected the proposed FOD_duration value

Интервал слота FODFOD slot interval

• PTx вычисляет значение FOD_interval_max• PTx calculates the FOD_interval_max value

• (PTx сообщает PRx значение FOD_interval_max (по запросу PRx)• (PTx tells PRx the FOD_interval_max value (as requested by PRx)

PRx запрашивает значение FOD_interval (Для оптимального FOD PRx предпочтительно запрашивает значение FOD_interval, близкое к FOD_interval_min) PRx requests a FOD_interval value (For optimal FOD, PRx preferably requests a FOD_interval value close to FOD_interval_min)

• PTx отвечает, одобрил ли он/отклонил предложенное значение FOD_interval• PTx responds if it approved/rejected the proposed FOD_interval value.

Продолжительность слота COMCOM slot duration

• (PTx сообщает PRx значение COM_duration_min (по запросу PRx)• (PTx tells PRx the value of COM_duration_min (as requested by PRx)

• PRx запрашивает:• PRx requests:

- минимальное значение COM_duration- minimum value of COM_duration

- или минимальное количество сообщений для осуществления связи (COM_count_min). - or the minimum number of messages to communicate (COM_count_min).

• PTx отвечает, одобрил ли он/отклонил предложенное значение COM_duration• PTx responds if it approved/rejected the proposed COM_duration value

Интервал слота COMCOM slot interval

• PTx вычисляет значение COM_interval_max• PTx calculates the value of COM_interval_max

• PTx сообщает PRx значение COM_interval_max (по запросу PRx)• PTx tells PRx the value of COM_interval_max (as requested by PRx)

• PRx запрашивает значение COM_interval• PRx requests the value of COM_interval

- Для оптимального осуществления связи PRx предпочтительно запрашивает значение времени COM_interval, близкое к FOD_interval_time- For optimal communication, the PRx preferably requests a COM_interval time close to FOD_interval_time

• PTx отвечает, одобрил ли он/отклонил предложенное значение COM_interval• PTx responds if it approved/rejected the proposed COM_interval value.

Следует понимать, что в приведенном выше описании для ясности варианты осуществления настоящего изобретения представлены со ссылкой на различные функциональные схемы, блоки и процессоры. Однако очевидно, что может быть использовано любое подходящее распределение функциональных возможностей между различными функциональными схемами, блоками или процессорами без ущерба для настоящего изобретения. Например, функциональные возможности, показанные как выполняемые отдельными процессорами или контроллерами, могут быть выполнены одним и тем же процессором или контроллерами. Следовательно, ссылки на конкретные функциональные блоки или схемы следует рассматривать только как ссылки на пригодные средства для обеспечения описанных функциональных возможностей, а не как указание на строгую логическую или физическую структуру или организацию.It should be understood that in the foregoing description, for clarity, embodiments of the present invention are presented with reference to various functional circuits, blocks, and processors. However, it is clear that any suitable distribution of functionality between different functional circuits, blocks or processors can be used without prejudice to the present invention. For example, functionality shown as being performed by separate processors or controllers may be performed by the same processor or controllers. Therefore, references to specific functional blocks or diagrams should be considered only as references to suitable means for providing the described functionality, and not as an indication of a strict logical or physical structure or organization.

Настоящее изобретение может быть реализовано в любой подходящей форме, включая аппаратное обеспечение, программное обеспечение, аппаратно реализованное программное обеспечение или любую их комбинацию. Настоящее изобретение также может быть реализовано, по меньшей мере частично, в виде компьютерного программного обеспечения, работающего на одном или более процессорах для обработки данных и/или процессорах для обработки цифровых сигналов. Элементы и компоненты варианта осуществления настоящего изобретения могут быть физически, функционально и логически реализованы любым подходящим способом. Фактически, функциональные возможности могут быть реализованы в одном блоке, в множестве блоков или в виде части других функциональных блоков. Таким образом, настоящее изобретение может быть реализовано в виде единого блока или может быть физически и функционально распределено между различными блоками, схемами и процессорами.The present invention may be implemented in any suitable form, including hardware, software, firmware, or any combination thereof. The present invention may also be implemented, at least in part, as computer software running on one or more data processors and/or digital signal processors. The elements and components of an embodiment of the present invention may be physically, functionally and logically implemented in any suitable manner. In fact, functionality may be implemented in a single block, in multiple blocks, or as part of other functional blocks. Thus, the present invention may be implemented as a single unit, or may be physically and functionally distributed among various blocks, circuits, and processors.

Хотя настоящее изобретение было описано в отношении некоторых вариантов осуществления, оно не ограничивается конкретной формой, изложенной в данном документе. Напротив, объем настоящего изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, хотя можно подумать, что признак описан в отношении конкретных вариантов осуществления, для специалиста в данной области техники будет очевидно, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут быть объединены в соответствии с настоящим изобретением. В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов.Although the present invention has been described in relation to some embodiments, it is not limited to the specific form set forth herein. On the contrary, the scope of the present invention is limited only by the appended claims. In addition, although one might think that the feature is described in relation to specific embodiments, it will be obvious to a person skilled in the art that various features of the described embodiments can be combined in accordance with the present invention. In the claims, the term "comprising" does not exclude the presence of other elements or steps.

Следует понимать, что ссылка на предпочтительное значение не подразумевает каких-либо ограничений, если только оно не является значением, определенным в режиме инициализации обнаружения постороннего объекта, т.е. оно является предпочтительным в силу того, что его определяют в процессе адаптации. Ссылки на предпочтительное значение могут быть заменены ссылками, например, на первое значение. It should be understood that reference to a preferred value does not imply any restrictions, unless it is a value defined in the foreign object detection initialization mode, i. it is preferred due to the fact that it is determined in the adaptation process. References to the preferred value may be replaced by references to, for example, the first value.

Кроме того, хотя они перечислены по отдельности, множество средств, элементов, схем или этапов способа могут быть реализованы, например, с помощью одной схемы, одного блока или одного процессора. Кроме того, хотя отдельные признаки могут быть включены в разные пункты формулы изобретения, предпочтительно они могут быть объединены и их включение в разные пункты формулы изобретения не означает, что комбинация признаков невозможна и/или не предпочтительна. Кроме того, включение признака в одну категорию пунктов формулы изобретения не подразумевает ограничения этой категории, а скорее указывает на то, что этот признак в равной степени применим к другим категориям пунктов формулы изобретения в зависимости от обстоятельств. Кроме того, порядок признаков в формуле изобретения не подразумевает какой-либо конкретный порядок, в котором эти признаки должны работать, и, в частности, порядок отдельных этапов в формуле изобретения не подразумевает, что эти этапы должны выполняться в указанном порядке. Напротив, этапы могут быть выполнены в любом подходящем порядке. Кроме того, ссылки в единственном числе не исключают множественности. Таким образом, ссылки на грамматические средства выражения формы единственного числа, а также термины «первый», «второй» и т.д. не исключают наличия множества. Ссылочные позиции в формуле изобретения представлены исключительно в качестве поясняющего примера, и их никоим образом не следует рассматривать как ограничивающие объем формулы изобретения.Also, although listed individually, a plurality of means, elements, circuits, or method steps may be implemented with, for example, a single circuit, a single block, or a single processor. In addition, although individual features may be included in different claims, they may preferably be combined and their inclusion in different claims does not mean that a combination of features is not possible and/or not preferred. In addition, the inclusion of a feature in one category of claims is not intended to limit that category, but rather indicates that the feature is equally applicable to other categories of claims, as the case may be. Furthermore, the order of the features in the claims does not imply any particular order in which the features are to operate, and in particular, the order of the individual steps in the claims does not imply that the steps must be performed in that order. Rather, the steps may be performed in any suitable order. In addition, references in the singular do not exclude plurality. Thus, references to the grammatical means of expressing the singular form, as well as the terms "first", "second", etc. do not exclude the presence of a plurality. Reference numerals in the claims are provided solely as an illustrative example and should in no way be construed as limiting the scope of the claims.

Claims (51)

1. Передатчик (101) мощности для беспроводной подачи мощности на приемник (105) мощности посредством электромагнитного сигнала передачи мощности, содержащий:1. Power transmitter (101) for wirelessly supplying power to power receiver (105) by means of an electromagnetic power transmission signal, comprising: катушку (103) передатчика для генерации сигнала передачи мощности, причем для сигнала передачи мощности на этапе передачи мощности используют повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал пониженной мощности, в течение которого уровень мощности сигнала передачи мощности понижен;a transmitter coil (103) for generating a power transmission signal, the power transmission signal in the power transmission step using a repeating time frame comprising at least a power transmission time interval and a low power time interval during which the power level of the power transmission signal is reduced; возбудитель (201) для генерации сигнала возбуждения для катушки (103) передатчика с целью генерации сигнала передачи мощности;an exciter (201) for generating a drive signal for the transmitter coil (103) to generate a power transmission signal; первое устройство (205) связи для приема сообщений от приемника (105) мощности; a first communication device (205) for receiving messages from a power receiver (105); адаптер (213) для адаптации характеристики синхронизации временного интервала пониженной мощности в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принятое от приемника (105) мощности; an adapter (213) for adapting a low power slot synchronization characteristic in response to at least the first message received from the power receiver (105); синхронизатор (206) для синхронизации функционирования передатчика (101) мощности, которая должна происходить в течение временного интервала пониженной мощности,a synchronizer (206) for synchronizing the operation of the power transmitter (101), which should occur during the low power time interval, и отличающийся тем, что также содержит:and differing in that it also contains: проверочную катушку (209) для генерации электромагнитного проверочного сигнала;a test coil (209) for generating an electromagnetic test signal; проверочный генератор (211), выполненный с возможностью генерации проверочного сигнала возбуждения для проверочной катушки (209);a test generator (211) configured to generate a test drive signal for the test coil (209); детектор (207) посторонних объектов, выполненный с возможностью проведения проверки по обнаружению постороннего объекта в ответ на получение измеренного параметра для проверочного сигнала возбуждения в течение временного интервала пониженной мощности;a foreign object detector (207) configured to conduct a foreign object detection test in response to receiving a measured parameter for the drive test signal during the low power time interval; причем синхронизатор (206) выполнен с возможностью синхронизации проверочного генератора (211) для обеспечения электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала пониженной мощности.moreover, the synchronizer (206) is configured to synchronize the test generator (211) to provide an electromagnetic test signal during the reduced power time interval. 2. Передатчик (101) мощности по п. 1, в котором характеристика синхронизации представляет собой продолжительность временного интервала пониженной мощности.2. The power transmitter (101) of claim 1, wherein the timing characteristic is the duration of the low power time interval. 3. Передатчик (101) мощности по п. 1, в котором характеристика синхронизации представляет собой продолжительность между временными интервалами пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров.3. The power transmitter (101) of claim 1, wherein the timing characteristic is the duration between low power slots of successive repeated time frames. 4. Передатчик (101) мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором первое устройство (205) связи выполнено с возможностью передачи сообщений на приемник (105) мощности, а передатчик (101) мощности выполнен с возможностью передачи сообщения, указывающего по меньшей мере одно из продолжительности временного интервала пониженной мощности и продолжительности между временными интервалами пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров, на приемник мощности до приема первого сообщения.4. The power transmitter (101) according to any one of the preceding claims, wherein the first communication device (205) is configured to transmit messages to the power receiver (105) and the power transmitter (101) is configured to transmit a message indicating at least one of the duration of the low power slot and the duration between the low power slots of successive repeated time frames, to the power receiver until the first message is received. 5. Передатчик (101) мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором первое сообщение представляет собой сообщение запроса, указывающее запрошенное значение для характеристики синхронизации, а передатчик (101) мощности выполнен с возможностью одобрения или отклонения запрошенного значения.5. The power transmitter (101) according to any one of the preceding claims, wherein the first message is a request message indicating a requested value for the timing characteristic, and the power transmitter (101) is configured to approve or reject the requested value. 6. Передатчик (101) мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором адаптер (213) выполнен с возможностью определения характеристики синхронизации на этапе инициализации, предшествующем этапу передачи мощности.6. The power transmitter (101) according to any one of the preceding claims, wherein the adapter (213) is configured to determine the timing characteristic in an initialization step prior to the power transmission step. 7. Передатчик (101) мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором адаптер (213) выполнен с возможностью динамической адаптации характеристики синхронизации на этапе передачи мощности в ответ на получение множества сообщений, принятых от приемника (105) мощности на этапе передачи мощности.7. The power transmitter (101) as in any of the preceding claims, wherein the adapter (213) is configured to dynamically adapt the timing characteristic during the power transmission step in response to receiving a plurality of messages received from the power receiver (105) during the power transmission step. 8. Передатчик (101) мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором первое устройство (205) связи выполнено с возможностью синхронизации связи с приемником (105) мощности, которая происходит в течение временных интервалов пониженной мощности.8. The power transmitter (101) according to any one of the preceding claims, wherein the first communication device (205) is configured to synchronize communication with the power receiver (105) that occurs during the reduced power time slots. 9. Система беспроводной передачи мощности, содержащая передатчик мощности по п. 1, а также содержащая приемник (105) мощности, содержащий:9. A wireless power transmission system, comprising a power transmitter according to claim 1, and also comprising a power receiver (105), comprising: второе устройство (307) связи для осуществления связи с передатчиком (101) мощности;a second communication device (307) for communicating with a power transmitter (101); контроллер (311) запроса для передачи первого сообщения на передатчик (101) мощности, причем первое сообщение содержит запрос запрошенного значения характеристики синхронизации;a request controller (311) for transmitting a first message to the power transmitter (101), the first message containing a request for the requested timing characteristic value; контроллер (313) ответа для приема ответа на запрос от передатчика (101) мощности и для определения характеристики синхронизации в ответ на получение ответа на запрос, причем ответ на запрос указывает, было ли одобрено запрошенное значение передатчиком (101) мощности; иa response controller (313) for receiving a response to the request from the power transmitter (101) and for determining a timing characteristic in response to receiving the response to the request, the response to the request indicating whether the requested value was approved by the power transmitter (101); and контроллер (309) нагрузки для адаптации нагрузки для сигнала передачи мощности таким образом, что нагрузка уменьшена в течение временных интервалов пониженной мощности.a load controller (309) for adapting the load for the power transmission signal such that the load is reduced during the reduced power time intervals. 10. Система беспроводной передачи мощности по п. 9, в которой контроллер (311) запроса выполнен с возможностью запроса ограничения характеристики синхронизации от передатчика (101) мощности, контроллер (313) ответа выполнен с возможностью приема указания ограничения характеристики синхронизации от передатчика (101) мощности, а контроллер (311) запроса выполнен с возможностью определения запрошенного значения характеристики синхронизации в ответ на ограничение характеристики синхронизации.10. The wireless power transmission system of claim 9, wherein the request controller (311) is configured to request a synchronization response limitation from the power transmitter (101), the response controller (313) is configured to receive an indication of the synchronization performance limitation from the transmitter (101) power, and the request controller (311) is configured to determine the requested value of the timing characteristic in response to the limitation of the timing characteristic. 11. Система беспроводной передачи мощности по п. 9 или 10, в которой характеристика синхронизации представляет собой продолжительность временного интервала пониженной мощности и контроллер (311) запроса выполнен с возможностью определения запрошенного значения характеристики синхронизации с учетом максимальной продолжительности, а адаптер (213) выполнен с возможностью определения значения характеристики синхронизации в ответ на получение минимальной продолжительности.11. The wireless power transmission system according to claim 9 or 10, in which the synchronization characteristic is the duration of the low power time interval and the request controller (311) is configured to determine the requested value of the synchronization characteristic, taking into account the maximum duration, and the adapter (213) is made with the ability to determine the value of the synchronization characteristic in response to receiving the minimum duration. 12. Система беспроводной передачи мощности по п. 9 или 10, в которой характеристика синхронизации представляет собой продолжительность между моментами передачи пониженной мощности последовательных повторяющихся временных кадров и контроллер (311) запроса выполнен с возможностью определения запрошенного значения характеристики синхронизации с учетом минимальной продолжительности, а адаптер (213) выполнен с возможностью определения значения характеристики синхронизации в ответ на получение максимальной продолжительности.12. The wireless power transmission system according to claim 9 or 10, in which the synchronization characteristic is the duration between the moments of transmission of reduced power of successive repeated time frames and the request controller (311) is configured to determine the requested value of the synchronization characteristic, taking into account the minimum duration, and the adapter (213) is configured to determine the value of the timing characteristic in response to receiving the maximum duration. 13. Способ функционирования передатчика (101) мощности для беспроводной подачи мощности на приемник (105) мощности посредством электромагнитного сигнала передачи мощности, причем способ включает выполнение передатчиком (101) мощности следующих этапов:13. A method for operating a power transmitter (101) to wirelessly supply power to a power receiver (105) via an electromagnetic power transmission signal, the method comprising performing by the power transmitter (101) the following steps: генерация сигнала передачи мощности, причем для сигнала передачи мощности на этапе передачи мощности используют повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал пониженной мощности, в течение которого уровень мощности сигнала передачи мощности понижен;generating a power transmission signal, wherein the power transmission signal in the power transmission step uses a repeating time frame comprising at least a power transmission time interval and a reduced power transmission time interval during which the power level of the power transmission signal is reduced; генерация сигнала возбуждения для катушки (103) передатчика с целью генерации сигнала передачи мощности;generating a drive signal for the transmitter coil (103) to generate a power transmission signal; прием сообщений от приемника (105) мощности;receiving messages from the power receiver (105); адаптация характеристики синхронизации временного интервала пониженной мощности в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принятое от приемника (105) мощности; adapting a low power slot synchronization characteristic in response to at least the first message received from the power receiver (105); синхронизация функционирования передатчика (101) мощности, которая должна происходить в течение временного интервала пониженной мощности, synchronization of the operation of the transmitter (101) power, which should occur during the time interval of reduced power, и отличающийся тем, что также включает:and characterized in that it also includes: генерацию проверочного сигнала возбуждения для проверочной катушки (209) с целью генерации электромагнитного проверочного сигнала иgenerating a test drive signal for the test coil (209) to generate an electromagnetic test signal, and проведение проверки по обнаружению постороннего объекта в ответ на получение измеренного параметра для проверочного сигнала возбуждения в течение временного интервала пониженной мощности;performing a foreign object detection test in response to receiving a measured parameter for the drive test signal during the low power time interval; причем синхронизация включает синхронизацию проверочного сигнала возбуждения для обеспечения электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала пониженной мощности.wherein the timing includes timing the drive test signal to provide an electromagnetic test signal during the reduced power time interval. 14. Способ функционирования системы беспроводной передачи мощности, содержащей передатчик (101) мощности для беспроводной подачи мощности на приемник (105) мощности посредством электромагнитного сигнала передачи мощности, причем способ включает выполнение передатчиком (101) мощности следующих этапов:14. A method of operating a wireless power transmission system comprising a power transmitter (101) for wirelessly powering a power receiver (105) via a power transmission electromagnetic signal, the method comprising the power transmitter (101) performing the following steps: генерация сигнала передачи мощности, причем для сигнала передачи мощности на этапе передачи мощности используют повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал пониженной мощности, в течение которого уровень мощности сигнала передачи мощности понижен;generating a power transmission signal, wherein the power transmission signal in the power transmission step uses a repeating time frame comprising at least a power transmission time interval and a reduced power transmission time interval during which the power level of the power transmission signal is reduced; генерация сигнала возбуждения для катушки (103) передатчика с целью генерации сигнала передачи мощности;generating a drive signal for the transmitter coil (103) to generate a power transmission signal; прием сообщений от приемника (105) мощности; receiving messages from the power receiver (105); адаптация характеристики синхронизации временного интервала пониженной мощности в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принятое от приемника (105) мощности; иadapting a low power slot synchronization characteristic in response to at least the first message received from the power receiver (105); and синхронизация функционирования передатчика (101) мощности, которая должна происходить в течение временного интервала пониженной мощности;synchronization of the operation of the transmitter (101) power, which should occur during the time interval of reduced power; генерация проверочного сигнала возбуждения для проверочной катушки (209) с целью генерации электромагнитного проверочного сигнала; generating a test drive signal for the test coil (209) to generate an electromagnetic test signal; проведение проверки по обнаружению постороннего объекта в ответ на получение измеренного параметра для проверочного сигнала возбуждения в течение временного интервала пониженной мощности;performing a foreign object detection test in response to receiving a measured parameter for the drive test signal during the low power time interval; причем синхронизация включает синхронизацию проверочного сигнала возбуждения для обеспечения электромагнитного проверочного сигнала в течение временного интервала пониженной мощности; и wherein the timing includes timing the drive test signal to provide an electromagnetic test signal during the reduced power time interval; and способ также включает выполнение приемником (105) мощности следующих этапов:the method also includes performing by the power receiver (105) the following steps: осуществление связи с передатчиком (101) мощности;communication with the transmitter (101) power; передача первого сообщения на передатчик (101) мощности, причем первое сообщение содержит запрос запрошенного значения характеристики синхронизации;transmitting a first message to the power transmitter (101), the first message containing a request for the requested value of the timing characteristic; прием ответа на запрос от передатчика (101) мощности;receiving a response to the request from the transmitter (101) power; определение характеристики синхронизации в ответ на получение ответа на запрос, причем ответ на запрос указывает на то, было ли одобрено запрошенное значение передатчиком (101) мощности; иdetermining a timing characteristic in response to receiving a response to the request, the response to the request indicating whether the requested value was approved by the power transmitter (101); and адаптация нагрузки для сигнала передачи мощности таким образом, что нагрузка уменьшена в течение временных интервалов пониженной мощности.adapting the load for the power transmission signal such that the load is reduced during the low power time intervals.
RU2020131037A 2018-02-20 2019-02-12 System of wireless power transmission RU2777986C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18157709.9 2018-02-20
EP18157709.9A EP3528364A1 (en) 2018-02-20 2018-02-20 Wireless power transfer system
PCT/EP2019/053381 WO2019162141A1 (en) 2018-02-20 2019-02-12 Wireless power transfer system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020131037A RU2020131037A (en) 2022-03-21
RU2777986C2 true RU2777986C2 (en) 2022-08-12

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586315C1 (en) * 2013-03-29 2016-06-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Contactless electric power supply system
RU2594006C1 (en) * 2012-08-31 2016-08-10 Нек Корпорейшн Electric power transmission device and method of transmitting electrical energy
RU2639726C2 (en) * 2012-10-16 2017-12-22 Конинклейке Филипс Н.В. Wireless inductive power transmission

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594006C1 (en) * 2012-08-31 2016-08-10 Нек Корпорейшн Electric power transmission device and method of transmitting electrical energy
RU2639726C2 (en) * 2012-10-16 2017-12-22 Конинклейке Филипс Н.В. Wireless inductive power transmission
RU2586315C1 (en) * 2013-03-29 2016-06-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Contactless electric power supply system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7428652B2 (en) wireless power transfer system
US11424647B2 (en) Foreign object detection in a wireless power transfer system
EP3549228B1 (en) Foreign object detection in a wireless power transfer system
US11689060B2 (en) Wireless power transfer using parameters
US11979034B2 (en) Foreign object detection in a wireless power transfer system
JP2023517568A (en) wireless power transfer
RU2777986C2 (en) System of wireless power transmission
RU2786083C2 (en) Wireless power transmission
JPWO2021047939A5 (en)