CN104995815A - 无线电力发射器和接收器,以及通过无线电力发射器许可无线电力接收器的方法 - Google Patents

无线电力发射器和接收器,以及通过无线电力发射器许可无线电力接收器的方法 Download PDF

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Abstract

提供由无线电力发射器许可无线电力接收器充电的装置和方法。所述方法包括：生成包括指示对于无线电力接收器的充电许可的许可信息的电力接收单元(PRU)控制信号；以及向无线电力接收器发射PRU控制信号。

Description

无线电力发射器和接收器,以及通过无线电力发射器许可无线电力接收器的方法
技术领域
本发明一般涉及一种无线充电网络，并且更具体地，涉及无线电力发射器和接收器，以及用于在无线充电网络中通过无线电力发射器许可无线电力接收器充电的方法。
背景技术
诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)等等的移动终端通过可充电电池供电，并且经常使用单独的充电设备来对这些电池再充电。
典型地，每个在其外表面上具有接触端子的充电设备和电池通过将它们的接触端子彼此连接来电连接。然而，当使用接触充电方法时，接触端子经常被灰尘污染或生锈，引起不适当的电池充电。
为了解决这个问题，已经发展了无线充电或无接触充电技术并且将其应用于许多不同电子设备。例如，使用无线充电，通过将蜂窝电话放置在充电板上自动地对蜂窝电话的电池充电，而不使用单独的充电接头。
无线充电技术的示例包括使用线圈的电磁感应方法、使用谐振的谐振方法、以及将电能转换成为微波用于传输的射频(RF)/微波辐射方法。
基于电磁感应的方法在主线圈和次级线圈之间传送电力。更具体地，围绕线圈移动磁体产生感应电流，在发送端基于该感应电流产生磁场。接收端处的磁场中的改变感生用于生成能量的电流。这个现象通常称为“磁感应”，并且基于磁感应的无线电力传输方法提供优越的能量传输效率。
在使用谐振的谐振方法中，电磁波的谐振电能仅直接传送到具有相同谐振频率的设备，并且未使用的部分能量重新吸收到磁场中去，而不是散布在空中。因此，认为谐振电能对周围的机器或身体无害。
虽然最近已经进行了关于多种无线充电方法的研究，但是还没有提出用于优化无线充电、搜索无线电力发射器/接收器、选择无线电力发射器和接收器之间的通信频率、调整无线电力、选择匹配电路、分配单个充电周期中的用于每个无线电力接收器的通信时间等等的标准。
发明内容
技术问题
因此，设计本发明以至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供下述优点。
本发明的一方面提供无线电力发射器和接收器，以及无线电力发射器许可无线电力接收器充电的方法。
本发明的另一方面将提供一种无线电力发射器向充电网络中的至少一个无线电力接收器通知所述无线电力接收器是否被允许以无线方式被充电的方法。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种由无线电力发射器许可无线电力接收器以无线方式充电的方法。所述方法包括：向用于控制无线电力接收器的电力接收单元(PRU)控制信号添加关于对于无线电力接收器的充电许可的信息；以及向无线电力接收器发送PRU控制信号。
根据本发明的另一方面，提供一种由无线电力接收器确定被无线电力发射器许可充电的方法。所述方法包括：从无线电力发射器接收包括指示许可无线电力接收器被充电的信息的PRU控制信号；确认该信息；在屏幕上显示询问是否待命(standby)的消息；生成包括指示无线电力接收器是否对于充电待命的信息的PRU报告信号；以及向无线电力发射器发送PRU报告信号。
根据本发明的另一方面，提供一种许可无线电力接收器无线充电的无线电力发射器。所述无线电力发射器包括：电力发射器，用于向无线电力接收器发送充电电力；控制器，用于生成包括关于对于无线电力接收器的充电许可的信息的电力接收单元(PRU)控制信号；以及通信单元，用于向无线电力接收器发送PRU控制信号。
根据本发明的另一方面，提供一种确定被无线电力发射器许可充电的无线电力接收器。所述无线电力接收器包括：电力接收器，用于从无线电力发射器接收无线充电电力；通信单元，用于从无线电力发射器接收包括指示许可无线电力接收器被充电的信息的电力接收单元(PRU)控制信号；显示单元，用于确认该信息并且在屏幕上显示询问是否处于待命状态的消息；以及控制器，用于生成包括指示无线电力接收器是否处于对于充电待命的信息的PRU报告信号以及经由通信单元向无线电力发射器发送PRU报告信号。
技术效果
根据上面描述的本发明的实施例，提供用于在无线充电网络的无线电力发射器中对无线电力接收器充电的方法和装置。
利用所述方法和装置，无线电力发射器通过PRU控制信号发送指示无线电力接收器是否被授权充电的充电授权信息，从而有效地控制无线电力接收器的充电。
此外，无线电力发射器通过从无线电力接收器接收报告信号有效地管理在它的范围之内的多个无线电力接收器的网络。
附图说明
从下面结合附图的详细说明，本发明特定示例性实施例的上述和其他方面、特征和优点将变得更加清楚，附图中：
图1示出根据本发明的实施例的无线充电***；
图2是示出根据本发明的实施例的无线电力发射器和无线电力接收器的框图；
图3是示出根据本发明的实施例的无线电力发射器和无线电力接收器的框图；
图4是示出根据本发明的实施例的、无线电力发射器和无线电力接收器的操作的信号流程图；
图5是示出根据本发明的实施例的、无线电力发射器和无线电力接收器的操作的流程图；
图6示出由无线电力发射器随时间施加的电量的直方图；
图7是示出根据本发明的实施例的控制无线电力发射器的方法的流程图；
图8示出根据本发明的实施例的、由无线电力发射器施加的电量的直方图；
图9是示出根据本发明的实施例的控制无线电力发射器的方法的流程图；
图10示出根据本发明的实施例的、由无线电力发射器施加的电量的直方图；
图11是示出根据本发明的实施例的无线电力发射器和无线电力接收器的框图；
图12是示出根据本发明的实施例的、在无线电力发射器和无线电力接收器之间的许可过程的信号流程图；
图13是示出根据本发明的实施例的无线电力发射器的操作过程的流程图；
图14是示出根据本发明的实施例的无线电力接收器的操作过程的流程图；
图15示出根据本发明的实施例的无线电力接收器的待命屏幕；以及
图16是示出根据本发明的实施例的、在无线电力发射器和无线电力接收器之间的许可过程的信号流程图。
遍及附图，相似的参考标记将理解为参考相似的部分、组件和结构。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明的各个实施例。在以下描述中，提供诸如详细配置和组件之类的细节仅仅为了帮助本发明的这些实施例的总体理解。因此，对本领域普通技术人员明显地是，可以对此处描述的实施例进行各种改变和修改而不会偏离本发明的范围和精神。此外，为清楚和简洁起见，可能省略对公知功能和结构的描述。
图1示出根据本发明的实施例的无线充电***。
参照图1，无线充电***包括无线电力发射器100和无线电力接收器110-1、110-2、...110-n。无线电力接收器110-1、110-2、...110-n可以包括在移动通信终端、PDA、便携式多媒体播放器(PMP)、智能电话等等中。无线电力发射器100以无线方式向无线电力接收器110-1、110-2、...110-n发射电力1-1、1-2、...1-n，该无线电力接收器110-1、110-2、...110-n是通过预定的验证过程对于充电被验证过的无线电力接收器。例如，无线电力发射器100以电磁波形向无线电力接收器110-1、110-2和110-n发射无线电力。
无线电力发射器100还可以与无线电力接收器110-1、110-2...110-n执行双向通信。无线电力发射器100和无线电力接收器110-1、110-2、...110-n处理和发送/接收包括某些帧的分组201、202、...2-n，将在下面更详细地对其进行描述。
当无线电力发射器100使用上面描述的谐振方法以无线方式向无线电力接收器110-1、110-2、...110-n发射电力时，无线电力发射器100和无线电力接收器110-1、110-2、...110-n之间的距离可以是30米或更少。然而，当无线电力发射器100使用上面描述的电磁感应方法以无线方式向无线电力接收器110-1、110-2、...110-n发射电力时，无线电力发射器100和无线电力接收器110-1、110-2、...110-n之间的距离可以是10厘米或更少。
无线电力接收器110-1、110-2、...110-n每个使用从无线电力发射器100接收到的无线电力对其中的电池充电。无线电力接收器110-1、110-2、...110-n还可以向无线电力发射器100发射信号，以用于请求无线电力发射、用于无线电力接收的信息、无线电力接收器的状态的信息、和/或无线电力发射器的控制信息，将在下面更详细地对其进行描述。
无线电力接收器110-1、110-2、...110-n还可以向无线电力发射器100发射指示各自的充电状态的消息。
无线电力发射器100可以包括基于从无线电力接收器110-1、110-2、...110-n接收到的消息显示无线电力接收器110-1、110-2、...110-n的各自的状态的显示器。无线电力发射器100还可以显示到对各个无线电力接收器110-1、110-2、...110-n的充电完成为止的时间的估计。
无线电力发射器100还可以向每个无线电力接收器110-1、110-2、...110-n发射禁止无线充电功能的控制信号。当从无线电力发射器100接收禁止信号时，无线电力接收器110-1、110-2、...110-n中的每一个禁止它自己的无线充电功能。
图2是示出根据本发明的实施例的无线电力发射器和无线电力接收器的框图。
参照图2，无线电力发射器200包括电力发射器211、控制器212和通信单元213。无线电力接收器250包括电力接收器251，控制器252和通信单元253。
电力发射器211以无线方式向无线电力接收器250发射电力。此处，电力发射器211可以以交流(AC)波形供电，或者可以由使用逆变器将以直流(DC)形式的电力转换成为AC波形。电力发射器211可以包括内置电池，或用于从外部接收电力并向无线电力发射器200中的其他组件供电的电力接收接口，例如，插座。本领域普通技术人员将容易理解地是，电力发射器211不局限于此，而是可以通过能够以无线方式以AC波形提供电力的任一设备实现。
此外，电力发射器211可以以电磁波向无线电力接收器250提供AC电力。电力发射器211还可以包括用于发射或接收某些电磁波的谐振电路。
当电力发射器211包括谐振电路时，谐振电路的环形线圈的电感L可以变化。本领域普通技术人员将容易理解地是，无线发射器211不局限于此，而是可以通过能够发射或接收电磁波的任一设备实现。
控制器212控制无线电力发射器200的总体操作。为了控制无线电力发射器200的总体操作，控制器212可以使用从存储装置(未示出)读取的控制算法、程序或应用。例如，控制器212可以实现为中央处理单元(CPU)、微处理器或微型计算机的形式。
通信单元213以预定通信方法与无线电力接收器250通信。例如，通信单元213可以使用近场通信(NFC)、紫蜂通信、红外通信、紫外线通信、蓝牙(BT)通信、低功耗蓝牙(BLE)等等与无线电力接收器250的通信单元253通信。此外，通信单元213可以使用载波侦听多址访问防碰撞(CSMA/CA)算法。
此外，通信单元213通过单播、多播、或广播发射无线电力发射器200的信息信号。
通信单元213从无线电力接收器250接收电力信息。例如，电力信息可以包括无线电力接收器250的容量、剩余电池电力、充电的频率、电池消耗、电池容量以及电池充电/消耗比率中的至少一个。
通信单元213发射用于控制无线电力接收器250的充电功能的充电功能控制信号。充电功能控制信号通过控制无线电力接收器250的电力接收器251来使能或禁止充电功能。可替换地，例如，电力信息可以包括关于有线充电端子的***、从SA模式改变为NSA模式，从错误状况释放等等的信息。
通信单元213可以从无线电力接收器250接收信号，并且还从不同的无线电力发射器接收信号。例如，通信单元213可以从不同的无线电力发射器接收具有如表1中所示的帧的通知信号。
可替换地，电力发射器211和通信单元213可以集成在单个硬件设备中，并且从而，无线电力发射器200可以使用带内通信。
如上所述，无线电力发射器200和无线电力接收器250彼此通信多个信号。因此，可以执行无线电力接收器250向由无线电力发射器200宿主(hosted)的无线电力网络的订购以及通过无线电力网络的充电过程。
图3是示出根据本发明的实施例的无线电力发射器和无线电力接收器的框图。
参照图3，无线电力发射器200包括电力发射器211，控制器和通信单元212、213，驱动单元214，放大器215和匹配单元216。无线电力接收器250包括电力接收器251，控制器和通信单元252、253、整流器254，DC到DC转换器255，开关单元256和加载单元257。
驱动单元214输出具有预置电压的DC电力。从驱动单元214输出的DC电力的电压值可以由控制器和通信单元212、213控制。
由驱动单元214输出的DC电流流向放大器215，该放大器215利用预置增益放大DC电流。放大器215还可以基于从控制器和通信单元212、213输入的信号将DC电力转换为AC电力。因此，放大器215输出AC电力。
匹配单元216执行阻抗匹配。例如，匹配单元216控制高效输出电力或通过从匹配单元216调整的阻抗来控制输出。匹配单元216在控制器和通信单元212，213的控制下调整阻抗。例如，匹配单元216包括线圈和电容器中的至少一个。控制器和通信单元212、213控制与线圈和电容器中的至少一个的连接的状态，并且据此完成阻抗匹配。
电力发射器211向电力接收器251发射AC电力。在图3中，电力发射器211和电力接收器251实现为具有相同谐振频率的谐振电路。例如，谐振频率可以是6.78MHz。
例如，控制器和通信单元212、213在2.4GHz中使用双向无线保真度(WiFi)、紫蜂或BT/BLE与无线电力接收器250的控制器和通信单元252，253通信。
电力接收器251接收无线充电电力。
例如，可以利用桥式二极管实现的整流器254来将接收到的无线电力整流成为DC形式。DC到DC转换器255将整流的电力转换为具有预定增益。例如，DC到DC转换器255将整流的电力转换为5V。可以预定可以施加于DC到DC转换器255的输入端的电压的最小值和最大值。
开关单元256在控制器252的控制下将DC到DC转换器255连接到加载单元257并且保持ON(接通)或OFF(关断)状态。加载单元257可以存储在开关单元256处于接通状态中时从DC到DC转换器255输入的转换的电力。
图4是示出根据本发明的实施例的、无线电力发射器和无线电力接收器的操作的信号流程图。
参照图4，无线电力发射器400在步骤S401中上电，并且在步骤S402中设置配置。
在步骤S403中，无线电力发射器400进入省电模式，在省电模式中无线电力发射器400可以应用不同的电力信标(power beacon)以用于对于它们的各个时段的检测。在步骤404和步骤405中，无线电力发射器400在电力值(它们可以不同或者可以相同)处应用用于检测的电力信标。用于检测的电力信标中的一些或全部可以具有用于驱动无线电力接收器450的通信单元的充足的电量。例如，无线电力接收器450可以通过利用电力信标中的一些或全部来驱动通信单元以与无线电力发射器400通信。此处，此状态可以表示无效(null)状态。
无线电力发射器400可以检测由于无线电力接收器450进入到无线电力发射器400的无线电力网络中所致的负载变化。
在步骤S408中，无线电力发射器400进入低电力模式。
在步骤S409中，无线电力接收器450利用从无线电力发射器400接收到的电力来上电，然后驱动它的通信。在步骤S410中，无线电力接收器450发射作为用于搜索无线电力发射器的信号的电力发射单元(PTU)搜索信号。例如，无线电力接收器450可以基于广告信号在BLE中发射PTU搜索信号。此外，无线电力接收器450可以周期性地发射PTU搜索信号，直到来自无线电力发射器400的响应被接收或者预定时间到期。
从无线电力接收器450接收到PTU搜索信号后，无线电力发射器400在步骤S411中发射电力接收单元(PRU)响应信号。PRU响应信号形成无线电力发射器400和无线电力接收器450之间的连接。
在步骤S412中，无线电力接收器450向无线电力发射器400发射PRU静态信号。PRU静态信号指示无线电力接收器450的状态。
在步骤S413中，无线电力发射器400向无线电力接收器450发射PTU静态信号。PTU静态信号指示无线电力发射器400的容量。
在步骤S414和步骤S415中，无线电力接收器450周期性地发射PRU动态信号。PRU动态信号包括关于在无线电力接收器450中测量的至少一个参数的信息。例如，PRU动态信号可以包括关于在无线电力接收器450的整流器的输出端处的电压的信息。此处，无线电力接收器450的这个状态可以表示为引导状态S407。
在步骤S416中，无线电力发射器400进入电力传送模式，并且在步骤S417中，发射PRU控制信号，即，授权无线电力接收器450充电的命令信号。在电力传送模式中，无线电力发射器400可以发射充电电力。
由无线电力发射器400发射的PRU控制信号可以包括使能/禁止信息以及授权无线电力接收器450充电的授权(或许可)信息。PRU控制信号可以在无线电力发射器400改变无线电力接收器450的状态时被发射，或者可以周期性地被发射，例如，以250ms(毫秒)的间隔。
在步骤S418和步骤S419中，无线电力接收器450基于PRU控制信号改变它的设置并且发射PRU动态信号以报告无线电力接收器450的状态。例如，PRU动态信号可以包括电压、电流、无线电力接收器的状态和温度信息中的至少一个。当发射PRU动态信号时，无线电力接收器450的此状态可以表示为ON(开)状态。
例如，PRU动态信号可以具有如表1中所示的数据结构。
[表1]
如表1中所示，PRU动态信号可以包括：关于可选字段的信息，在无线电力接收器的整流器的输出处的电压，在无线电力接收器的整流器的输出处的电流，在无线电力接收器的DC到DC转换器的输出处的电压，在无线电力接收器的DC到DC转换器的输出处的电流，温度，在无线电力接收器的整流器的输出处的最小电压，在无线电力接收器的整流器的输出处的最优电压，在无线电力接收器的整流器的输出处的最高电压以及PRU警报。
例如，PRU警报信息可以是以如表2中所示的数据结构的形式。
[表2]
如表2中所示，PRU警报信息可以包括过电压字段、过电流字段、过温度字段、充电完成字段、有线充电端子***检测(TA检测)字段，SA/NSA模式变换字段、重新启动请求字段以及RFU(保留给将来使用)字段。
无线电力接收器450接收PRU控制信号然后启动充电。例如，如果无线电力发射器400具有足够对无线电力接收器450充电的电力，则它发射PRU控制信号以使无线电力接收器能被充电。PRU控制信号可以在每次充电状态改变时被发射。可替换地，PRU控制信号可以以250ms的间隔被发射，或者可以在每次存在参数方面的改变时被发射。PRU控制信号还可以以预定阈时间(例如，每秒)被发射，即使不存在参数方面的改变。
当检测到错误时，无线电力接收器450在步骤S420中向无线电力发射器发送警报信号。警报信号可以在PRU动态信号或PRU警报信号中发射。例如，无线电力接收器450可以通过在表3的PRU警报字段中反映错误状况来向无线电力发射器400发送警报信号，如下面所示。
可替换地，无线电力接收器450可以向无线电力发射器400发送警报信号(例如，PRU警报信号)以指示错误状况。当接收到警报信号时，无线电力发射器400在步骤S422中进入闭锁故障模式并且无线电力接收器450在步骤S423中进入无效状态。
图5是示出根据本发明的实施例的、无线电力发射器和无线电力接收器的操作的流程图。
参照图5，无线电力发射器在步骤S501中上电。在步骤S503中，无线电力发射器重置它的初始配置。在步骤S505中，无线电力发射器进入省电模式。在省电模式中，无线电力发射器可以向它的电力发射器施加不同电量。
图6示出根据本发明的实施例的、随时间由无线电力发射器施加的电量的直方图。
例如，如图6中所示，无线电力发射器向电力发射器施加第二检测电力601和602以及第三检测电力611到615。更具体地，无线电力发射器在第二时段中以第二周期施加第二检测电力601和602，并且在第三时段中以第三周期施加第三检测电力611到615。虽然图6示出第三检测电力611到615具有不同的值，但是第三检测电力611到615也可以具有相同值。例如，无线电力发射器可以输出第三检测电力611并且随后输出具有与第三检测电力611相同电量的第三检测电力612。
当无线电力发射器输出相同量的第三检测电力时，第三检测电力的量被设置以检测最小的无线电力接收器，例如，类别1的无线电力接收器。
然而，无线电力发射器可以输出第三检测电力611并且随后输出具有与第三检测电力611不同电量的第三检测电力612。当无线电力发射器输出不同量的第三检测电力时，第三检测电力的每个量可以被设置以检测类别1到5中的任何一个的无线电力接收器。
例如，第三检测电力611被设置为足够高以检测类别5的无线电力接收器，第三检测电力612被设置为足够高以检测类别3的无线电力接收器，并且第三检测电力613被设置为足够高以检测类别1的无线电力接收器。
第二检测电力601和602被设置为足够高以驱动无线电力接收器，即，驱动无线电力接收器的控制器和通信部分。
无线电力发射器分别以第二周期和第三周期向无线电力接收器施加第二检测电力601和602以及第三检测电力611到615。如果无线电力接收器被放置在无线电力发射器上，则无线电力发射器的特定点处的阻抗会改变。无线电力发射器可以在施加第二检测电力601和602以及第三检测电力611到615的同时检测阻抗的改变。例如，无线电力发射器可以在施加第三检测电力615的同时检测改变。
因此，再次参考图5，在步骤S507中无线电力发射器检测对象。如果在步骤S507中对象还未被检测到，则在步骤S505中无线电力发射器保持省电模式，在省电模式中各种电力被周期性地施加。
然而，例如，如果在步骤S507中对象已经由于阻抗的改变被检测到，则无线电力发射器在步骤S509中进入低电力模式。在低电力模式中，无线电力发射器施加足够电力以驱动无线电力接收器的控制器和通信单元。
例如，再次参考图6，无线电力发射器向电力发射器施加驱动电力620。无线电力接收器接收驱动电力620并且驱动控制器和通信单元。基于驱动电力620，无线电力接收器以预定方案与无线电力发射器通信。例如，无线电力接收器发射或接收数据验证，并且基于数据加入由无线电力发射器宿主的无线电力网络。如果检测到无关的对象而不是无线电力接收器，则不做出数据通信。
从而，再次参考图5，在步骤S511中无线电力发射器确定是否检测到无关的对象。例如，如果无线电力发射器在预定时间之内没有从对象接收到任何响应，则无线电力发射器可以确定检测到的对象是无关的对象。
在确定了对象是无关的对象后，在步骤S513中无线电力发射器进入闭锁故障模式。然而，当对象不是无关的对象时，无线电力发射器在步骤S519中执行加入过程。
例如，无线电力发射器可以以第一周期周期性地施加第一电力631到634。无线电力发射器可以在施加第一电力的同时检测阻抗的改变。
如果在步骤S515中无关的对象已经被除去，则无线电力发射器可以检测阻抗的改变并且确定无关的对象已经被除去。然而，如果在步骤S515中无关的对象还未被除去，则无线电力发射器可以不检测阻抗的改变并且确定无关的对象还未被除去。当无关的对象还未被除去时，无线电力发射器可以输出指示，例如，灯闪烁和/或警告声音，以向用户通知无线电力发射器当前处于错误状况中。
如果在步骤S515中确定无关的对象还未被除去，则无线电力发射器在步骤S513中保持闭锁故障模式。然而，如果在步骤S515中无关的对象被确定已经被除去，则无线电力发射器在步骤S517中进入省电模式。
例如，如图6中所示，无线电力发射器可以施加第二电力651和652和第三电力661以及665。
如上所述，如果无关的对象被检测到则无线电力发射器进入闭锁故障模式，而不是无线电力接收器进入闭锁故障模式。无线电力发射器然后在闭锁故障中施加的电力处基于阻抗的改变确定无关的对象是否已经被除去。基本上，当无关的对象放置在无线电力发射器的检测范围之内时进入闭锁故障模式。
然而，根据本发明的实施例可以存在进入闭锁故障模式的其他各种要求。例如，无线电力发射器可以在交叉连接到无线电力接收器之后进入闭锁故障模式。交叉连接在无线电力发射器与已经连接到另一无线电力发射器的无线电力接收器连接时发生。
从而，在无线电力发射器和无线电力接收器之间的交叉连接中，无线电力发射器返回到初始状态并且无线电力接收器被除去。
图7是示出根据本发明的实施例的控制无线电力发射器的方法的流程图。
参照图7，无线电力发射器在步骤S701中上电。在步骤S703中，无线电力发射器重置它的初始配置。在步骤S705中，无线电力发射器进入省电模式。在省电模式中，无线电力发射器向它的电力发射器施加不同电量。
图8示出根据本发明的实施例的、随时间由无线电力发射器施加的电量的直方图。
例如，如图8中所示，无线电力发射器向电力发射器施加第二检测电力801和802以及第三检测电力811到815。更具体地，无线电力发射器在第二时段中以第二周期施加第二检测电力801和802，并且在第三时段中以第三周期施加第三检测电力811到815。虽然图8示出第三检测电力811到815具有不同的值，但是第三检测电力811到815也可以具有相同值。
第二检测电力801和802被设置为足够高以驱动无线电力接收器，即，驱动无线电力接收器的控制器和通信单元。
无线电力发射器分别以第二周期和第三周期向无线电力接收器施加第二检测电力801和602以及第三检测电力811到815。如果无线电力接收器被放置在无线电力发射器上，则无线电力发射器的特定点处的阻抗改变。无线电力发射器在施加第二检测电力801和802以及第三检测电力811到815的同时检测阻抗的改变。例如，无线电力发射器可以在施加第三检测电力815的同时检测改变。
因此，再次参考图7，在步骤S707中无线电力发射器检测对象。如果在步骤S707中对象还未被检测到，则无线电力发射器在步骤S705中保持省电模式。
例如，当在步骤S507中对象已经由于阻抗的改变被检测到时，则无线电力发射器在步骤S709中进入低电力模式。在低电力模式中，无线电力发射器施加足够电力以驱动无线电力接收器的控制器和通信单元。
例如，如图8中所示，无线电力发射器向电力发射器施加驱动电力820。无线电力接收器接收驱动电力820并且驱动控制器和通信单元。基于驱动电力820，无线电力接收器以预定方案与无线电力发射器通信。例如，无线电力接收器发射或接收用于验证的数据，并且基于数据加入由无线电力发射器宿主的无线电力网络。
在步骤S711中，无线电力发射器进入电力传送模式以发射充电电力。例如，无线电力发射器施加充电电力821，如图8中所示，并且充电电力821被发射到无线电力接收器。
无线电力发射器确定在电力发射模式中错误是否发生。错误可以是无关的对象放置在无线电力发射器上、交叉连接、过电压、过电流、过温度等等。无线电力发射器可以包括测量过电压、过电流、过温度等等的感测单元。例如，无线电力发射器可以测量参考点处的电压或电流，并且如果测量的电压或电流超过阈值则确定它满足过电压状况或过电流状况。可替换地，无线电力发射器可以包括用于测量无线电力发射器的参考点处的温度的温度感测单元。如果在参考点处测量的温度超过阈值，则无线电力发射器确定满足过温度状况。因此，虽然图8示出由无线电力发射器检测到无关的对象的错误，但是错误不局限于此，并且无线电力发射器可以类似地操作以用于不同类型错误，例如，交叉连接、过电压、过电流、过温度等等。
如果在步骤S713中没有错误发生，则无线电力发射器在步骤S711保持电力发射模式。然而，如果在步骤S713中错误发生，则无线电力发射器在步骤S715中进入闭锁故障模式。
例如，如图8中所示，无线电力发射器施加第一电力831到835。当处于闭锁故障模式中的时候，无线电力发射器可以输出错误的指示，例如，灯闪烁和/或警告声音。
如果在步骤S717中确定造成错误的对象，即，无关的对象或无线电力接收器还未被除去，则无线电力发射器在步骤S715中保持闭锁故障模式。
然而，如果在步骤S717中造成错误的对象被除去，则无线电力发射器在步骤S719中重新进入省电模式。
例如，如图8中所示，无线电力发射器施加第二电力851和852以及第三电力861到865。
图9是示出根据本发明的实施例的控制无线电力发射器的方法的流程图。
参照图9，无线电力发射器在步骤S901中向第一无线电力接收器施加充电电力。在步骤S903中，无线电力网络450检测加入无线电力网络的第二无线电力接收器。在步骤S905中，无线电力接收器向第二无线电力接收器发射充电电力。
无线电力发射器可以施加第一无线电力接收器和第二无线电力接收器需要的总的充电电力。
图10示出根据图9的实施例的、由无线电力发射器施加的电量的直方图。具体地，图10示出图9的步骤S901到S905中的电力传输。
例如，参照图10，无线电力发射器保持省电模式，在省电模式中无线电力发射器施加第二检测电力1001和1002以及第三检测电力1011到1015。之后，无线电力发射器检测第一无线电力接收器并且进入低电力模式以拥有(hold)检测电力1020。随后，无线电力发射器进入电力发射模式以施加第一充电电力1030。无线电力发射器检测第二无线电力接收器并且授权第二无线电力接收器加入无线电力网络。无线电力发射器施加第二充电电力1040，其等于第一无线电力接收器和第二无线电力接收器需要的电力的总量。
再次参考图9，当发射充电电力到第一无线电力接收器和第二无线电力接收器两者的时候，无线电力发射器在步骤S907中检测错误是否发生。如上所述，错误可以是检测由无线电力发射器检测到的无关的对象、交叉连接、过电压、过电流、过温度等等。如果在步骤S907中没有错误发生，则无线电力发射器在步骤S905中保持第二充电电力1040的施加。
如果在步骤S907中错误发生，则无线电力发射器在步骤S909中进入闭锁故障模式。例如，无线电力发射器以第一周期施加第一电力1051到1055，如图10中所示。
在步骤S911中，无线电力发射器确定第一无线电力接收器和第二无线电力接收器两者是否已经被除去。
例如，无线电力发射器可以在施加第一电力1051到1055的同时检测阻抗的改变。这种检测基于阻抗是否返回到它的初始值而做出。
如果在步骤S911中确定第一无线电力接收器和第二无线电力接收器两者已经被除去，则无线电力发射器在步骤S913中进入省电模式。
例如，无线电力发射器分别以第二周期和第三周期施加第二检测电力801和802以及第三检测电力811到815。
如上所述，即使当无线电力发射器向多个无线电力接收器施加充电电力时，它仍然可以在错误已经发生时确定无线电力接收器或无关的对象是否被除去。
图11是示出根据本发明的实施例的无线电力发射器和无线电力接收器的框图。
参照图11，无线电力发射器1100包括通信单元1110、电力放大器(PA)1120和谐振器1130。无线电力接收器包括通信单元1151、应用处理器(AP)1152、电力管理集成电路(PMIC)1153、无线电力集成电路(IC)1154、谐振器1155、接口电力管理IC(IFPM)1157、作为电缆充电适配器的旅行适配器(TA)1158以及电池1159。
通信单元1110基于预定方法，例如，BLE方法与通信单元1151通信。例如，无线电力接收器1150的通信单元1151向无线电力发射器1100的通信单元1110发射具有如表3中所示的数据结构的PRU动态信号。
基于接收到的PRU动态信号，从电力放大器1120输出的电力值可以被调整。例如，如果过电压，过电流或过温度施加于无线电力接收器1150，则从电力放大器1120输出的电力值可以被降低。如果无线电力接收器1150的电压或电流具有小于预置值的值，则电力值可以被提高。
来自谐振器1130的充电电力以无线方式发射到谐振器1155。
无线电力IC 1154对从谐振器1155接收到的充电电力进行整流和DC到DC转换。无线电力IC 1154利用DC转换的电力驱动通信单元1151、或对电池1159充电。
电缆充电适配器1158接纳电缆充电端子，诸如30管脚接头、通用串行总线(USB)接头等等，接收由外部电源通过电缆充电端头供应的电力，并且对电池1159充电。
IFPM 1157接收从电缆充电端子施加的电力并且向电池1159和PMIC1153输出结果电力。
PMIC 1153管理以无线方式接收到的电力或经由电缆接收到的电力，以及施加于无线电力接收器1150的各个组件的电力。AP 1152从PMIC 1153接收电力信息并且控制通信单元1151发射PRU动态信号以报告电力信息的接收。
连接到无线电力IC 1154的节点1156也连接到电缆充电适配器1158。如果电缆充电接头***到电缆充电适配器1158中，则预定电压，例如，5V，施加于节点1156。无线电力IC 1154通过监视施加于节点1156的电压确定电缆充电接头是否***到电缆充电适配器中。
图12是示出根据本发明的实施例的用于无线电力接收器的许可过程的信号流程图。
参照图12，无线电力发射器400在步骤S1201中向无线电力接收器450发射PRU控制信号或PRU控制消息。例如，PRU控制信号可以包括使能信息、充电许可信息、关于用于待命充电的详细原因的信息、等等。在无线电力发射器400和无线电力接收器450通过彼此交换静态信号来配置网络之后，PRU控制信号由无线电力发射器400向无线电力接收器450发射，如图4中所示。
当接收PRU控制信号时，无线电力接收器450识别包括在PRU控制信号中的充电许可信息。如果PRU控制信号在预定数据字段中包括用于指令对于充电待命的信息，则无线电力接收器450在步骤S1202中显示需要对于充电待命的指示，例如，如图15中所示。无线电力接收器还可以例如，通过接收器充电应用，来呈现允许用户预先选择是否充电待命的消息。
用户可以选择或可以不选择对于充电待命。此外，在预定时段之内没有做出是否对于充电待命的确定，可以进入缺省选择，例如，确定不对于充电待命。
因而，在步骤S1203中在无线电力接收器中做出关于是否对于充电待命的确定，并且在步骤S1204中无线电力接收器在PRU报告信号或PRU报告消息中向无线电力发射器400发送关于该确定(待命开或待命关)的信息。
在步骤S1205中，无线电力发射器400从无线电力接收器450接收PRU报告信号并且基于关于确定的信息(待命开或待命关)继续进行。
例如，如果包括在PRU报告信号中的关于确定的信息是待命开，则无线电力发射器基于无线电力接收器450正在对于充电待命而执行处理。然而，如果包括在PRU报告信号中的关于确定的信息是待命关，则无线电力发射器终止与无线电力接收器的连接。
图13是示出根据本发明的实施例的无线电力发射器的操作过程的流程图。
参照图13，无线电力发射器在步骤1301中将充电授权(或许可)信息***到PRU控制信号中，并且在步骤S1302中向相应无线电力接收器发射结果PRU控制信号。
当在步骤S1303中从无线电力接收器接收作为PRU控制信号的回答的PRU报告信号时，无线电力发射器在步骤S1305中检查PRU报告信号的内容。如果在步骤S1306中发现PRU报告信号具有待命开，则在步骤S1308中无线电力发射器基于无线电力接收器正在对于充电待命而执行处理。
然而，如果在步骤S1306中发现PRU报告信号具有待命关，则在步骤S1307中无线电力发射器终止与无线电力接收器的连接。可选地，在断开连接之后，在步骤S1309中无线电力发射器可以进入闭锁故障模式。
如果在步骤S1303中没有接收到PRU报告信号，则在步骤S1304中无线电力发射器将无线电力接收器视为日志(log)设备。
图14是示出根据本发明的实施例的无线电力接收器的操作过程的流程图。
参照图14，当在步骤S1401中无线电力发射器接收PRU控制信号时，在步骤S1402中无线电力接收器检查包括在PRU控制信号中的充电授权(或许可)信息。如果在步骤S1403中充电授权信息指示充电许可，则在步骤S1404中无线电力接收器继续执行与无线电力发射器的充电过程并且从无线电力发射器接收无线电力。
然而，如果在步骤S1403中充电授权信息指示充电被许可并且在步骤S1405中需要对于充电待命，则在S1407中无线电力接收器启动待命定时器并且等待用户指示是否待命。如果在步骤S1408中在待命定时器的到期之前用户输入待命开，则在步骤S1411中无线电力接收器在PRU报告消息中发送待命开信息。
然而，如果用户输入待命关或者到待命定时器到期时无指示，则无线电力接收器分别在步骤S1411和步骤S1409中在PRU报告消息中发送待命关信息。
如果在步骤S1403中充电不被许可的指示包括在PRU控制信号中并且在步骤S1405中不需要对于充电待命，则在步骤S1406中无线电力接收器终止与无线电力发射器的连接。
图15示出根据本发明的实施例的无线电力接收器的待命屏幕。
参照图15，如果无线电力发射器400向无线电力接收器450发射包括关于充电授权的PRU控制消息，则无线电力接收器450接收PRU控制消息然后显示询问用户选择无线电力接收器450是否应该对于充电待命的消息。
当用户确定使无线电力接收器450对于充电待命时，用户选择“是”1510并且等待充电。然而，当用户确定不使无线电力接收器450对于充电待命时，用户选择“否”1502并且终止无线电力接收器450与无线电力发射器400的连接。
PRU控制特性的字段可以如下面的表3和表4中所示配置。
表3示出PRU控制信号的数据字段，即，PRU控制特性，并且表3示出用于“使能”的位字段。例如，每个特性值被设置为是5个八进制长。
[表3]
[表4]
PRU控制消息是用于由无线电力发射器发射以控制无线电力接收器的无线充电的信号，其从无线电力发射器向无线电力接收器发射，如图4中所示。
在PRU控制信号中，“使能PRU充电指示符”指示无线电力接收器达到最大电力。在这点上，在无线电力接收器达到最大电力之前在500毫瓦处设置无线电力接收器。
在PRU控制信号中，“降低电力”指示无线电力接收器的电力降低。
此外，用于表3中的许可的位字段可以被配置为如下面的表5中所示。
[表5]
表6和表7示出无线电力接收器对于如表5中所示的包括在无线电力接收器接收的PRU控制信号中的值的反应。即，无线电力接收器从用户视角显示用户界面(UI)，或者参照如下面的表6和表7中所示的接收到的详细许可信息执行操作。
表6和表7示出PTU/PRU操作。
[表6]
[表7]
在下面，将参照表8到表10描述充电待命操作机制(帧修改/反映)。
表8示出包括在从无线电力接收器到无线电力发射器发射的PRU报告消息中的信息。
[表8]
无线电力接收器通过在PRU报告消息中向无线电力发射器发送无线电力发射器将等待无线充电的指示，来保持与无线电力发射器的连接。当无线电力接收器将“等待”无线充电时，无线电力发射器识别在它的充电板上的负载变化。
图16是示出根据本发明的实施例的、在无线电力发射器和无线电力接收器之间的许可过程的信号流程图。
参照图16，在步骤S1601中无线电力发射器(PTU)向无线电力接收器(PRU)发送在PRU控制信号中需要对于充电待命的信息，然后在步骤S1603中无线电力接收器显示需要对于充电待命的消息，例如，如图15中所示。
在步骤S1605中，用户确定是否使无线电力接收器对于充电待命。在步骤S1607中，无线电力接收器在PRU报告信号中向无线电力发射器发送确定结果(例如，待命开或待命关)。
在图16中，在步骤S1607中无线电力接收器在PRU控制信号中发送待命开，并且在步骤S1609中无线电力发射器和无线电力接收器之间的连接被保持。
从而，在经过某一时段之后，当无线电力发射器能够对无线电力接收器充电时，在步骤S1611中，无线电力发射器在PRU控制信号中向无线电力接收器发送指示充电被使能的信息。当接收PRU控制信号时，无线电力接收器通过接通PRU负载开关来启动充电。
表9示出若干***错误状况的示例
[表9]
如果***错误在无线电力接收器中发生，则无线电力发射器可以在***注册中保留无线电力接收器的信息大于三秒。
表10示出无线电力发射器的信息的示例。
[表10]
根据上面描述的本发明的实施例，提供用于在无线充电网络的无线电力发射器中对无线电力接收器充电的方法和装置。
利用所述方法和装置，无线电力发射器通过PRU控制信号发送指示无线电力接收器是否被授权充电的充电授权信息，从而有效地控制无线电力接收器的充电。
此外，无线电力发射器通过从无线电力接收器接收报告信号有效地管理在它的范围之内的具有多个无线电力接收器的网络。
尽管已经参照本发明的特定实施例具体示出和描述了本发明，但本领域普通技术人员将会理解，可以对进行形式和细节上的各种改变而不脱离权利要求及其等效物限定的本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种用于由无线电力发射器许可对无线电力接收器充电的方法，所述方法包括如下步骤:
生成包括指示对于无线电力接收器的充电许可的许可信息的电力接收单元(PRU)控制信号；以及
向无线电力接收器发射PRU控制信号。
2.如权利要求1所述的方法，还包括从无线电力接收器接收包括指示无线电力接收器是否对于充电待命的待命信息的PRU报告信号。
3.如权利要求2所述的方法，还包括当待命信息指示无线电力接收器对于充电待命时，为与无线电力接收器的将来充电作准备。
4.如权利要求3所述的方法，还包括保持无线电力发射器的电力传送状态。
5.如权利要求3所述的方法，还包括保持与无线电力接收器的连接。
6.如权利要求2所述的方法，还包括当待命信息指示无线电力接收器不对于充电待命时，终止与无线电力接收器的连接。
7.如权利要求2所述的方法，还包括当待命信息指示无线电力接收器不对于充电待命时，进入闭锁故障状态。
8.一种用于执行无线电力接收器的无线充电的无线电力发射器，所述无线电力发射器包括:
电力发射器，被配置为以无线方式向无线电力接收器发射充电电力；
控制器，被配置为生成包括指示对于无线电力接收器的充电许可的许可信息的电力接收单元(PRU)控制信号；以及
通信单元，被配置成向无线电力接收器发射PRU控制信号。
9.如权利要求8所述的无线电力发射器，其中所述通信单元被配置为从无线电力接收器接收包括指示无线电力接收器是否对于充电待命的待命信息的PRU报告信号；以及
其中所述控制器被配置为从PRU报告信号识别无线电力接收器是否正在对于充电待命。
10.如权利要求9所述的无线电力发射器，其中所述控制器被配置为当待命信息指示无线电力接收器对于充电待命时，为与无线电力接收器的将来充电作准备。
11.如权利要求10所述的无线电力发射器，其中所述控制器被配置为保持与无线电力接收器的连接。
12.如权利要求10所述的无线电力发射器，其中所述控制器被配置为保持无线电力发射器的电力传送状态。
13.如权利要求9所述的无线电力发射器，其中所述控制器被配置为当待命信息指示无线电力接收器不对于充电待命时，终止与无线电力接收器的连接。
14.如权利要求9所述的无线电力发射器，其中所述控制器被配置为当待命信息指示无线电力接收器不对于充电待命时，进入闭锁故障状态。
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