[发明专利]无线功率传输和通信

说明书

提供了一种无线功率传输系统，所述无线功率传输系统包括功率发射器，所述功率发射器用于经由感应功率信号向功率接收器提供功率，所述无线功率传输系统包括功率发射器，所述功率发射器又包括：发射器谐振电路，其包括具有在第一频率下的发射谐振的功率发射电感器，并且被布置用于生成所述功率传输信号，所述功率发射电感器被布置为能被磁性耦合到所述功率接收器中的功率接收器电感器；功率发射器驱动器，其被操作性耦合到所述功率发射器谐振电路，并且被布置为生成用于所述功率发射电感器的驱动信号；以及发射器通信谐振电路，其不同于所述发射器谐振电路，并且被直流耦合或电容耦合到所述功率发射电感器，所述发射器通信谐振电路被布置为建立在不同于所述第一频率的第二频率下的发射器通信谐振以用于通信，其中，所述功率发射电感器既参与发射又参与发射器通信谐振，并且其中，所述发射器和所述发射器通信谐振电路被布置为能够同时表现出第一谐振和第二谐振。

技术领域

本发明涉及无线功率传输中的通信，特别地但非排他性地涉及要求传输大量数据的、功率发射器与功率接收器之间的通信。

背景技术

当今的大多数电气产品都要求专用的电接触以便从外部电源获得供电。然而，这往往是不切实际的并且要求用户物理地插入连接器或者以其他方式建立物理电接触。通常，功率要求也显著不同，并且当前的大多数设备被提供有它们自己的专用电源，从而使得在通常情况下用户具有大量不同电源，其中，每个电源专用于特定设备。虽然使用内部电池可以避免在使用期间对有线连接到电源的需求，但是这仅提供了部分解决方案，因为电池将需要再充电(或更换)。使用电池也会显著增加设备的重量和潜在的成本和尺寸。

为了提供显著改善的用户体验，已经提出了使用无线功率供应，其中，将功率从功率发射器设备中的发射电感器感应地传输到各个设备中的接收器线圈。

经由磁感应进行的功率发射是众所周知的构思，它主要应用于在初级发射电感器/线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器中。通过在两个设备之间分离初级发射器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合的变压器的原理，这些设备之间的无线功率传输变为可能。

这样的布置允许到设备的无线功率传输，而不要求进行任何电线或物理电连接。实际上，这样的布置可以简单地允许将设备放置在发射器线圈附近或在发射器线圈之上，以便从外部得到再充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，在该水平表面上能够简单地放置设备以便得到供电。

此外，可以有利地设计这样的无线功率传输布置，使得功率发射器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。特别地，已经定义了被称为Qi规范的无线功率传输方法，并且目前正在进一步开发这种方法。这种方法允许符合Qi规范的功率发射器设备与也满足Qi规范的功率接收器设备一起使用，而它们不必来自同一制造商或者不必是对彼此专用的。Qi标准还包括用于允许操作适应特定功率接收器设备的某种功能(例如取决于特定的功率抽取)。

Qi规范由无线充电联盟(Wireless Power Consortium)开发，并且更多信息能够在他们的网站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，在其上特别是能够找到定义的规范文档。

在功率传输能够开始之前，功率发射器和功率接收器需要对功率传输条件执行相互识别和协商。这些内容是在Qi规范中定义的，使用功率信号调制的通信方法也是在Qi规范中定义的。由于功率信号载波的频率在100kHz区域中并且系统的惯性很大，因此可能的数据速率相对较低。

在一些情形中，特别是在更高的功率系统的情况下，需要交换的数据量变得很大，因为出于安全原因而要求进行更多检查。

发明内容

因此，本发明寻求以单独方式或以任何组合方式来减轻、减弱或消除上面提到的缺点中的一个或多个缺点。