CN105745815A - 为多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法 - Google Patents

为多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一个实施方式能够提供一种用于针对多个无线功率接收器有效地发送功率的方法，该方法通过依照来自多个无线功率接收器的需求功率信息来分配无线功率接收器的功率作为与相应的无线功率接收器匹配的功率。

Description

为多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法
技术领域
本发明的实施方式涉及无线充电，并且更具体地，涉及一种用于在无线充电网络中向多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法。
背景技术
近来，无线充电技术或非接触充电技术已经被开发并且已经被广泛地用在各种电子装置中。无线充电技术是例如可以通过将移动电话简单地放置在充电垫上而无需连接至单独的充电连接器来自动地对移动电话的电池充电的使用无线功率发送和接收的***。无线充电技术能够通过以无线方式对电子产品充电来增强防水功能，并且能够改进电子设备的便携性，因为有线充电器是不必要的。
其中，通过使用谐振方法充电被执行如下。当需要充电的无线功率接收器(例如，移动终端)被定位在发送无线功率的无线功率发送器(例如，充电垫)上时，该无线功率发送器可以对该无线功率接收器充电。在多个无线功率接收器被放置在单个无线功率发送器的充电区域中的情况下，可能在相应的无线功率接收器所需的功率与发送功率之间存在差异，所以需要相应的无线功率接收器被高效地充电。
发明内容
技术问题
如上所述，由无线功率接收器所需要的功率可以与能够从无线功率发送器发送的功率不同。然而，无线功率接收器当前是在没有单独设定的情况下根据无线功率发送器的供电能力来充电的。然而，充电效率可以根据各种充电条件(诸如无线功率接收器的特征、硬件设计、无线功率接收器与无线功率发送器之间的距离或充电位置)而变化。此外，在向多个无线功率接收器发送功率的情况下，有必要为了更高效的功率发送而调节并发送功率。
技术方案
因此，本发明的实施方式提供了一种用于向多个无线功率接收器高效地分配无线充电功率的方法。
根据本发明的实施方式的在无线功率发送器中向多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法可以包括：向第一无线功率接收器发送功率以然后对该第一无线功率接收器充电；接收第二无线功率接收器的需求功率信息；基于该需求功率信息来确定针对第一无线功率接收器和第二无线功率接收器的功率再分配；以及分别向第一无线功率接收器和第二无线功率接收器发送根据功率再分配的功率。
根据本发明的实施方式的用于向多个无线功率接收器分配无线充电功率的无线功率发送器可以包括：充电单元，其向第一无线功率接收器发送功率以然后对该第一无线功率接收器充电；通信单元，其接收第二无线功率接收器的需求功率信息；以及控制器，其控制充电单元以基于该需求功率信息来确定针对第一无线功率接收器和第二无线功率接收器的功率再分配，并且分别向第一无线功率接收器和第二无线功率接收器发送根据功率再分配的功率。
有益效果
根据本发明的实施方式，可以考虑到多个无线功率接收器和无线功率发送器的状态来确定针对每个无线功率接收器的功率分配的量，使得能够高效地发送功率。
附图说明
图1是例示了无线充电***的总体操作的概念图。
图2是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的框图。
图3是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的详细框图。
图4是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的操作的流程图。
图5是例示了根据本发明的另一实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的操作的流程图。
图6是示出了由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。
图7是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器的控制方法的流程图。
图8是示出了根据图7的实施方式的由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。
图9是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器的控制方法的流程图。
图10是示出了根据图9的实施方式的由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。
图11是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的框图。
图12是示出了根据本发明的第一实施方式的用于多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。
图13是示出了根据本发明的第二实施方式的用于多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。
图14是示出了根据本发明的第三实施方式的用于多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的优选实施方式。应该注意，附图的相同组件在任何地方由相同的附图标记来标明。在本发明的以下描述中，并入在本文中的已知功能和配置的详细描述在它使本发明的主题变得相当不清楚时将被省略。
本发明的实施方式可以提供用于通过根据多个无线功率接收器中的需求功率信息来分配无线功率接收器的功率以适合于相应的无线功率接收器而向多个无线功率接收器有效地发送功率的方法。
根据无线充电标准，在谐振型的无线充电中，无线功率发送器(功率发送单元；PTU)通过通信连接至无线功率接收器(功率接收单元；PRU)，并且此后，PRU和PTU通过静态信号来交换它们的静态参数，以便从而将它自己的状态发送至另一方。
在本发明的实施方式中，多个PRU可以向PTU发送限制功率信息，然后PTU可以将充电功率更有效地分配给每个PRU。这时，例如，PRU动态信号可以被用来将限制功率信息从PRU发送至PTU，但是本发明不限于此，并且新近定义的其它信号或预定义的其它信号可以被用来发送该限制功率信息。
首先，将参考图1至图11描述能够应用于本发明的实施方式的无线充电***的构思。
图1是例示了无线充电***的总体操作的概念图。如图1中所示，无线充电***包括无线功率发送器100以及一个或多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n。
无线功率发送器100可以将功率1-1、1-2或1-n以无线方式发送至一个或多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n。更具体地，无线功率发送器100可以仅将功率1-1、1-2或1-n以无线方式发送至已经通过预定验证处理被验证了的无线功率接收器。
无线功率发送器100可以与无线功率接收器110-1、110-2和110-n形成电连接。例如，无线功率发送器100可以将形式为电磁波的无线功率发送至无线功率接收器110-1、110-2和110-n。
此外，无线功率发送器100可以执行与无线功率接收器110-1、110-2和110-n的双向通信。这里，无线功率发送器100以及无线功率接收器110-1、110-2和110-n可以处理或者发送/接收由预定帧组成的分组2-1、2-2和2-n。将稍后更详细地描述前述帧。无线功率接收器可以具体地由移动通信终端、PDA、PMP或智能电话来实现。
无线功率发送器100可以以无线方式向多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n提供功率。例如，无线功率发送器100可以通过谐振方法以无线方式向多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n发送功率。在无线功率发送器100采用谐振方法的情况下，无线功率发送器100与所述多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个之间的距离优选地可以等于或者小于30m。另外，在无线功率发送器100采用电磁感应方法的情况下，供电装置100与所述多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个之间的距离优选地可以等于或者小于10cm。
无线功率接收器110-1、110-2和110-n可以从无线功率发送器100接收无线功率以便从而对电池充电。另外，无线功率接收器110-1、110-2和110-n可以向无线功率发送器100发送请求无线功率发送的信号、无线功率接收所需的信息、无线功率接收器的状态信息或无线功率发送器100的控制信息。将稍后更详细地描述关于发送信号的信息。
另外，无线功率接收器110-1、110-2和110-n可以向无线功率发送器100发送指示每个无线功率接收器的充电状态的消息。
无线功率发送器100可以包括诸如显示器的显示装置，以便从而基于从无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个接收到的消息来显示无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个的状态。此外，无线功率发送器100可以显示所估计的完成无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个的充电的剩余时间。
无线功率发送器100可以向无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个发送用于禁用无线充电功能的控制信号。已经从无线功率发送器100接收到禁用无线充电功能的控制信号的无线功率接收器可以禁用该无线充电功能。
图2是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的框图。
如图2中所示，无线功率发送器200可以包括功率发送单元211、控制器212和通信单元213。另外，无线功率接收器250可以包括功率接收单元251、控制器252和通信单元253。
功率发送单元211可以提供由无线功率发送器200所需要的功率，并且可以将该功率以无线方式提供给无线功率接收器250。这里，功率发送单元211可以以交流电波的形式供应功率，或者可以以通过逆变器而被转换成交流电波以然后被以交流电波的形式供应的直流电波的形式供应功率。功率发送单元211可以以内置电池的形式来实现，或者可以以功率接收接口的形式来实现，以便从而从外面接收功率并且以便从而将该功率供应给其它组件。本领域的技术人员可以理解，功率发送单元211不受限制，并且可以将能够按照交流电波形提供功率的任何装置用作功率发送单元211。
此外，功率发送单元211可以给无线功率接收器250提供形式为电磁波的交流电波。功率发送单元211还可以包括谐振电路，进而，它可以发送或者接收预定电磁波。如果功率发送单元211由谐振电路来实现，则该谐振电路的环形线圈的电感(L)可以是可变的。此外，本领域的技术人员可以理解，功率发送单元211不受限制，并且可以将能够发送和接收电磁波的任何装置用作功率发送单元211。
控制器212可以控制无线功率发送器200的总体操作。控制器212可以通过使用从存储单元(未示出)读取以用于控制的算法、程序或应用来控制无线功率发送器200的总体操作。可以以CPU、微处理器或微计算机的形式来实现控制器212。将稍后更详细地描述控制器212的详细操作。
通信单元213可以以预定方式来执行与无线功率接收器250的通信。通信单元213可以通过使用NFC(近场通信)、Zigbee通信、红外通信、可见光通信、蓝牙通信或BLE(低功耗蓝牙)的方案来执行与无线功率接收器250的通信单元253的通信。通信单元213也可以使用CSMA/CA算法。此外，前述通信方案仅仅是示例性的，并且本发明的实施方式的范围不限于由通信单元213所执行的特定通信方案。
此外，通信单元213可以发送关于无线功率发送器200的信息的信号。这里，通信单元213可以单播、多播或者广播信号。
另外，通信单元213可以从无线功率接收器250接收功率信息。这里，功率信息可以包含以下项中的至少一个：无线功率接收器250的能力、电池百分比、发生充电的次数、使用的量、电池容量或电池比。
另外，通信单元213可以发送用于控制无线功率接收器250的充电功能的充电功能控制信号。该充电功能控制信号可以控制特定无线功率接收器250的无线功率接收单元251以启用或者禁用充电功能。可选地，如将稍后更详细地描述的，功率信息可以包含诸如有线充电端子的引入、从SA模式变成NSA模式的切换以及错误情形的释放的信息。
通信单元213可以从另一无线功率发送器(未示出)以及从无线功率接收器250接收信号。例如，通信单元213可以从另一无线功率发送器接收通知信号。
此外，尽管在图2中功率发送单元211和通信单元213被例示为不同的硬件元件使得无线功率发送器200执行带外型的通信，然而这仅是示例。在本发明中，功率发送单元211和通信单元213可以作为单个硬件元件被实现，使得无线功率发送器200可以执行带内型的通信。
无线功率发送器200和无线功率接收器250可以发送和接收各种信号，进而，可以执行无线功率接收器250在由无线功率发送器200所管理的无线功率网络中的注册以及通过无线功率的发送和接收的充电操作。将稍后更详细地描述以上操作。
图3是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的详细框图。
如图3中所示，无线功率发送器200可以包括功率发送单元211、控制器和通信单元212及213、驱动单元214、放大单元215以及匹配单元216。无线功率接收器250可以包括功率接收单元251、控制器和通信单元252及253、整流单元254、DC/DC变换器255、开关单元256以及负载单元257。
驱动单元214可以输出预定电压值的直流功率。从驱动单元214输出的直流功率的电压值可以由控制器和通信单元212及213来控制。
可以将从驱动单元214输出的直流电输出至放大单元215。放大单元215可以以预定增益(gain)对直流电进行放大。另外，放大单元可以基于从控制器和通信单元212及213输入的信号来将直流功率转换成交流电。据此，放大单元215可以输出交流功率。
匹配单元216可以执行阻抗匹配。例如，通过调节从匹配单元216看到的阻抗，可以输出高效功率或高功率。匹配单元216可以基于控制器和通信单元212及213的控制来调节阻抗。匹配单元216可以包括线圈或电容器中的至少一种。控制器和通信单元212及213可以利用线圈或电容器中的至少一种来控制连接状态以便从而执行阻抗匹配。
功率发送单元211可以将所输入的交流功率发送至功率接收单元251。功率发送单元211和功率接收单元251可以被实现成为具有相同的谐振频率的谐振电路。例如，谐振频率可以被确定为6.78MHz。
此外，控制器和通信单元212及213可以与无线功率接收器250的控制器和通信单元252及253进行通信，并且例如，它们可以在2.4GHz的双侧频率(bilateralfrequency)下执行通信(WiFi、ZigBee或BT/BLE)。
此外，功率接收单元251可以接收充电功率。
整流单元254可以将由功率接收单元251所接收到的无线功率整流成直流形式，并且例如，可以以桥式整流二极管(bridgediode)的形式来实现。DC/DC变换器255可以将经整流的功率转换成预定增益的功率。例如，DC/DC变换器255可以转换经整流的功率，使得输出端子的电压是5V。此外，可以预先配置能够被施加到DC/DC变换器255的前置端子(frontterminal)的电压的最小值和最大值。
开关单元256可以连接DC/DC变换器255和负载单元257。开关单元256可以根据控制器252的控制来维持接通/断开状态。当开关单元256处于接通状态时，负载单元257可以存储从DC/DC变换器255所输入的经转换的功率。
图4是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的操作的流程图。如图4中所示，无线功率发送器400可以被施加有电力(S401)。当电力被施加时，无线功率发送器400可以配置环境(S402)。
无线功率发送器400可以进入省电模式(S403)。在省电模式下，无线功率发送器400可以在每个循环中施加用于检测的异构功率信标(heterogeneouspowerbeacon)，将在图6中对此进行更详细的描述。例如，如图4中所示，无线功率发送器400可以施加用于检测的功率信标404和405，并且用于检测的功率信标404和405的功率值可以彼此不同。用于检测的功率信标404和405中的一些或全部可以具有用于驱动无线功率接收器450的通信单元的功率的量。例如，无线功率接收器450可以通过用于检测的功率信标404和405中的一些或全部来驱动通信单元，以便从而与无线功率发送器400进行通信。这时，这种状态可以被称为空状态。
无线功率发送器400可以通过无线功率接收器450的布置来检测负载变化。无线功率发送器400可以进入低功率模式(S408)。还将参考图6更详细地描述低功率模式。此外，无线功率接收器450可以基于从无线功率发送器400接收到的功率来驱动通信单元(S409)。
无线功率接收器450可以向无线功率发送器400发送无线功率发送器搜索信号(PTU搜索)(S410)。无线功率接收器450可以基于BLE通过使用通告信号来发送该无线功率发送器搜索信号。无线功率接收器450可以周期性地发送无线功率发送器搜索信号，并且可以发送该无线功率发送器搜索信号直到从无线功率发送器400接收到响应信号为止或者直到预定时间段期满为止。
当从无线功率接收器450接收到无线功率发送器搜索信号时，无线功率发送器400可以发送响应信号(PRU响应)(S411)。这里，响应信号可以在无线功率发送器400与无线功率接收器450之间形成连接。
无线功率接收器450可以发送PRU静态信号(S412)。这里，PRU静态信号可以是指示无线功率接收器450的状态的信号。
此外，PRU静态信号可以具有如表1中所示的数据结构。
[表1]
因此，无线功率发送器400可以向无线功率接收器发送包含如表1中所示的数据字段的PTU静态信号(S413)。由无线功率发送器400所发送的PTU静态信号可以是指示无线功率发送器400的能力的信号。
当无线功率发送器400和无线功率接收器450发送并接收PRU静态信号和PTU静态信号时，无线功率接收器450可以周期性地发送PRU动态信号(S414和S415)。PRU动态信号可以包含关于在无线功率接收器450中测量到的一个或多个参数的信息。例如，PRU动态信号可以包含无线功率接收器450的整流单元的后端的电压信息。无线功率接收器450的状态可以被叫做引导状态(S407)。
这时，根据本发明的各种实施方式，根据情形而被重新调节的电压值可以被包含在PRU静态信号中以然后被发送，使得能够通过PRU静态信号来重新调节最初配置的电压值以符合该情形。
此外，无线功率发送器400可以进入功率发送模式(S416)，并且无线功率发送器400可以发送作为命令信号的PRU控制信号，以允许无线功率接收器450执行充电(S417)。在功率发送模式下，无线功率发送器400可以发送充电功率。
由无线功率发送器400所发送的PRU控制信号可以包含许可信息和用于启用/禁用无线功率接收器450的充电的信息。可以在无线功率发送器400将改变无线功率接收器450的状态时或者在预定循环中(例如，在250ms的循环中)发送PRU控制信号。无线功率接收器450可以根据PRU控制信号来改变配置，并且可以发送PRU动态信号以用于报告无线功率接收器450的状态(S418和S419)。由无线功率接收器450所发送的PRU动态信号可以包含无线功率接收器的电压信息、电流信息或状态和温度信息中的至少一条。这时，无线功率接收器450的状态可以被称为接通状态。
此外，PRU动态信号可以具有如表2中所示的数据结构。
[表2]
如表2中所示的PRU动态信号可以包含以下项中的至少一个：可选字段信息；无线功率接收器的整流单元的后端的电压信息；无线功率接收器的整流单元的后端的电流信息；无线功率接收器的DC/DC变换器的后端的电压信息；无线功率接收器的DC/DC变换器的后端的电流信息；温度信息；无线功率接收器的整流单元的后端的最小电压值信息(VRECT_MIN_DYN)；无线功率接收器的整流单元的后端的最佳电压值信息(VRECT_SET_DYN)；无线功率接收器的整流单元的后端的最大电压值信息(VRECT_HIGH_DYN)；或警报信息(PRU警报)。
因此，如上所述，根据情形所确定的一个或多个配置的电压值{例如，无线功率接收器的整流单元的后端的最小电压值信息(VRECT_MIN_DYN)、无线功率接收器的整流单元的后端的最佳电压值信息(VRECT_SET_DYN)或无线功率接收器的整流单元的后端的最大电压值信息(VRECT_HIGH_DYN)}可以被包含在PRU动态信号的对应字段中以然后被发送。如上所述，已经接收到PRU动态信号的PTU参考包含在该PRU动态信号中的已配置的电压值来调节要发送到每个PRU的无线充电电压。
警报信息可以形成在如下表3中所示的数据结构中。
[表3]
如表3中所示的警报信息可以包含过电压、过电流、过温度、充电完成、有线充电端子***检测(TA检测)、SA模式/NAS模式转变以及重新开始请求的字段。
无线功率接收器450可以接收PRU控制信号以便从而执行充电。例如，如果无线功率发送器400有足够的功率来对无线功率接收器450充电，则无线功率发送器400可以发送PRU控制信号以启用充电。此外，每当充电状态改变时可以发送PRU控制信号。例如，PRU控制信号可以被以每250ms发送，或者可以在参数改变时被发送。PRU控制信号可以被配置成即使在没有参数变化的情况下也在预定阈值时间(例如，1秒)内被发送。
此外，无线功率接收器450可以检测错误的发生。无线功率接收器450可以向无线功率发送器400发送警报信号(S420)。可以通过使用PRU动态信号或PRU警报信号来发送该警报信号。例如，无线功率接收器450可以将错误条件反映到表3的PRU警报字段，并且可以将这些错误条件发送至无线功率发送器400。可选地，无线功率接收器450可以向无线功率发送器400发送指示错误条件的单个警报信号(例如，PRU警报信号)。当接收到该警报信号时，无线功率发送器400可以进入闭锁故障模式(S422)。无线功率接收器450可以进入空状态(S423)。
图5是例示了根据本发明的另一实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的操作的流程图。将参考图6更详细地描述图5的控制方法。图6是示出了图5的实施方式中的由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。
如图5中所示，无线功率发送器可以启动操作(S501)。另外，无线功率发送器可以重置初始配置(S503)。无线功率发送器可以进入省电模式(S505)。这里，省电模式可以是无线功率发送器对功率发送单元施加具有不同量的功率的异构功率的时段。例如，它可以是无线功率发送器对功率发送单元施加图6中的第二检测功率601或602以及第三检测功率611、612、613、614或615的时段。这里，无线功率发送器可以在第二时间段内在第二循环中周期性地施加第二检测功率601或602。无线功率发送器可以在第三时间段内在第三循环中周期性地施加第三检测功率611、612、613、614或615。此外，尽管第三检测功率值611、612、613、614和615被例示为彼此不同，然而第三检测功率值611、612、613、614和615可以是不同的，或者可以是相同的。
例如，在输出第三检测功率611之后，无线功率发送器可以输出相同量的功率的第三检测功率612。如上所述，在无线功率发送器输出相同值的第三检测功率的情况下，第三检测功率可以具有能够检测到最小无线功率接收器(例如，类别1的无线功率接收器)的功率的量。
相反，在输出第三检测功率611之后，无线功率发送器可以输出为不同量的功率的第三检测功率612。如上所述，在无线功率发送器输出不同值的第三检测功率的情况下，第三检测功率可以具有能够检测到类别1至5的无线功率接收器的功率的量。例如，第三检测功率611可以具有能够检测到类别5的无线功率接收器的功率的量，并且第三检测功率612可以具有能够检测到类别3的无线功率接收器的功率的量。另外，第三检测功率613可以具有能够检测到类别1的无线功率接收器的功率的量。
此外，第二检测功率601或602可以驱动无线功率接收器。更具体地，第二检测功率601或602可以具有能够驱动无线功率接收器的控制器和通信单元的功率的量。
无线功率发送器可以分别在第二循环中及在第三循环中对功率接收单元施加第二检测功率601或602以及第三检测功率611、612、613、614或615。在无线功率接收器被放置在无线功率发送器上的情况下，可以改变从无线功率发送器的一个点所看到的阻抗。无线功率发送器可以在施加第二检测功率601或602以及第三检测功率611、612、613、614或615的同时检测阻抗的变化。例如，无线功率发送器可以在施加第三检测功率615的同时检测阻抗的变化。据此，无线功率发送器可以检测物体(S507)。如果未检测到物体(S507-否)，则无线功率发送器可以维持异构功率被周期性地施加的省电模式(S505)。
此外，如果物体由于阻抗的变化而被检测到(S507-是)，则无线功率发送器可以进入低功率模式。这里，低功率模式意指无线功率发送器施加能够驱动无线功率接收器的控制器和通信单元的驱动功率的模式。例如，在图6中，无线功率发送器可以对功率发送单元施加驱动功率620。无线功率接收器可以接收该驱动功率620，以便从而驱动控制器和通信单元。无线功率接收器可以基于驱动功率620以预定方式执行与无线功率发送器的通信。例如，无线功率接收器可以发送并接收验证所需要的数据，并且基于该数据，可以加入由无线功率发送器所管理的无线功率网络。然而，当除无线功率接收器以外的异物被放置时，不能够执行数据发送和接收。因此，无线功率发送器可以确定所放置的物体是否是异物(S511)。例如，如果无线功率发送器未能在预定时间段内接收到来自物体的响应，则无线功率发送器可以将该物体确定为异物。
如果物体被确定为异物(S511-是)，则无线功率发送器可以进入闭锁故障模式(S513)。相反，如果物体被确定为不是异物(S511-否)，则无线功率发送器可以继续进行注册操作(S519)。例如，无线功率发送器可以在第一循环中周期性地施加图6的第一功率631至634。无线功率发送器可以在施加第一功率的同时检测阻抗的变化。例如，如果搜集到异物(S515-是)，则无线功率发送器可以检测到阻抗变化以便从而确定该异物已经被搜集到。可选地，如果未搜集到异物(S515-否)，则无线功率发送器可能未检测到阻抗变化以便从而确定该异物未被搜集到。如果未搜集到异物，则无线功率发送器可以输出灯或警报音中的至少一种，以便从而通知用户该无线功率发送器当前处于错误状态。据此，无线功率发送器可以包括输出灯和警报音中的至少一种的输出单元。
如果确定了异物未被搜集到(S515-否)，则无线功率发送器可以维持闭锁故障模式(S513)。此外，如果确定了异物已经被搜集到(S515-是)，则无线功率发送器可以重新进入省电模式(S517)。例如，无线功率发送器可以施加图6的第二功率651或652以及第三功率661至665。
如上所述，如果除无线功率接收器以外的异物被放置则无线功率发送器可以进入闭锁故障模式。此外，无线功率发送器可以由于在闭锁故障模式下施加的功率基于阻抗的变化来确定是否搜集到异物。也就是说，用于进入闭锁故障模式的准则可以是图5和图6的实施方式中的异物的放置。此外，除异物的放置之外，无线功率发送器也可以具有用于进入闭锁故障模式的各种准则。例如，无线功率发送器可以与所放置的无线功率接收器交叉连接，并且在这种情况下，无线功率发送器可以进入闭锁故障模式。
据此，在发生交叉连接的情况下，需要无线功率发送器返回至初始状态，并且需要搜集无线功率接收器。无线功率发送器可以将被放置在另一无线功率发送器上的无线功率接收器加入无线功率网络的交叉连接配置为用于进入闭锁故障模式的准则。将参考图7描述无线功率发送器在发生错误(包括交叉连接)的情况下的操作。
图7是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器的控制方法的流程图。将参考图8更详细地描述图7的控制方法。图8是示出了根据图7的实施方式的由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。
无线功率发送器可以启动操作(S701)。另外，无线功率发送器可以重置初始配置(S703)。无线功率发送器可以进入省电模式(S705)。这里，省电模式可以是无线功率发送器对功率发送单元施加具有不同量的功率的异构功率的时段。例如，它可以是无线功率发送器对功率发送单元施加图8中的第二检测功率801或802以及第三检测功率811、812、813、814或815的时段。这里，无线功率发送器可以在第二时间段内在第二循环中周期性地施加第二检测功率801或802。无线功率发送器可以在第三时间段内在第三循环中周期性地施加第三检测功率811、812、813、814或815。此外，尽管第三检测功率值811、812、813、814和815被例示为彼此不同，但是第三检测功率值811、812、813、814和815可以是不同的，或者可以是相同的。
此外，第二检测功率801或802可以驱动无线功率接收器。更具体地，第二检测功率801或802可以具有能够驱动无线功率接收器的控制器和通信单元的功率的量。
无线功率发送器可以分别在第二循环中及在第三循环中对功率接收单元施加第二检测功率801或802以及第三检测功率811、812、813、814或815。在无线功率接收器被放置在无线功率发送器上的情况下，可以改变从无线功率发送器的一个点所看到的阻抗。无线功率发送器可以在施加第二检测功率801或802以及第三检测功率811、812、813、814或815的同时检测阻抗的变化。例如，无线功率发送器可以在施加第三检测功率815的同时检测阻抗的变化。据此，无线功率发送器可以检测物体(S707)。如果未检测到物体(S707-否)，则无线功率发送器可以维持异构功率被周期性地施加的省电模式(S705)。
此外，如果物体由于阻抗的变化而被检测到(S707-是)，则无线功率发送器可以进入低功率模式(S709)。这里，低功率模式意指无线功率发送器施加能够驱动无线功率接收器的控制器和通信单元的驱动功率的模式。例如，在图8中，无线功率发送器可以对功率发送单元施加驱动功率820。无线功率接收器可以接收该驱动功率820，以便从而驱动控制器和通信单元。无线功率接收器可以基于驱动功率820以预定方式执行与无线功率发送器的通信。例如，无线功率接收器可以发送和接收验证所需要的数据，并且基于该数据，可以加入由无线功率发送器所管理的无线功率网络。
此后，无线功率发送器可以进入用于发送充电功率的功率发送模式(S711)。例如，无线功率发送器可以施加充电功率821，如图8中所示，并且可以将该充电功率发送到无线功率接收器。
无线功率发送器可以确定是否在功率发送模式下发生错误。这里，错误可以是异物放置在无线功率发送器上、交叉连接、过电压、过电流、过温度等。无线功率发送器可以包括能够测量过电压、过电流、过温度等的感测单元。例如，无线功率发送器可以测量参考点的电压或电流，并且如果所测量到的电压或电流超过阈值，则无线功率发送器可以确定已经满足过电压或过电流的准则。可选地，无线功率发送器可以包括测量无线功率发送器的参考点的温度的温度感测装置。如果参考点的温度超过阈值，则无线功率发送器可以确定已经满足过温度的准则。
此外，如果状态根据温度、电压或电流的测量结果被确定为过电压、过电流或过温度，则无线功率发送器可以将无线充电功率减小至预定值，以便从而防止过电压、过电流或过温度。这时，如果经减小的无线充电功率的电压值小于配置的最小值{例如，无线功率接收器的整流单元的后端的最小电压值(VRECT_MIN_DYN)}，则无线充电被停止，所以可以根据本发明的实施方式重新调节已配置的电压值。
尽管图8的实施方式例示了异物还被放置在无线功率发送器上的错误，然而该错误不限于此，并且本领域的技术人员可以容易地理解，无线功率发送器还可以在交叉连接、过电压、过电流或过温度的情况下以类似的方式操作。
如未发生错误(S713-否)，则无线功率发送器可以维持功率发送模式(S711)。此外，如果已经发生错误(S713-是)，则无线功率发送器可以进入闭锁故障模式(S715)。例如，无线功率发送器可以施加如图8中所示的第一功率831至835。此外，无线功率发送器可以在闭锁故障模式下输出包括灯或警报音中的至少一种的错误发生显示。如果确定了未搜集到异物或无线功率接收器(S717-否)，则无线功率发送器可以维持闭锁故障模式(S715)。此外，如果确定了已经搜集到异物或无线功率接收器(S717-是)，则无线功率发送器可以再次进入省电模式(S719)。例如，无线功率发送器可以施加图8的第二功率851或852以及第三功率861至865。
已经在上面描述了在无线功率发送器所发送充电功率的同时发生错误的操作。在下文中，将描述无线功率发送器上的多个无线功率接收器接收充电功率的操作。
图9是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器的控制方法的流程图。将参考图10更详细地描述图9的控制方法。图10是示出了根据图9的实施方式的由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。
如图9中所示，无线功率发送器可以向第一无线功率接收器发送充电功率(S901)。此外，无线功率发送器还可以允许第二无线功率接收器加入无线功率网络(S903)。另外，无线功率发送器可以向第二无线功率接收器发送充电功率(S905)。更具体地，无线功率发送器可以对功率接收单元施加由第一无线功率接收器和第二无线功率接收器所需要的充电功率值的和。
图10例示了操作S901至操作S905的实施方式。例如，无线功率发送器可以维持省电模式以便施加第二检测功率1001或1002以及第三检测功率1011至1015。此后，无线功率发送器可以检测到第一无线功率接收器，并且可以进入低功率模式以便维持检测功率1020。此后，无线功率发送器可以进入功率发送模式以便施加第一充电功率1030。无线功率发送器可以检测到第二无线功率接收器，并且可以让该第二无线功率接收器加入无线功率网络。此外，无线功率发送器可以施加第二充电功率1040，其具有与由第一无线功率接收器和第二无线功率接收器所需要的功率值的和对应的功率的量。
返回参考图9，无线功率发送器可以将充电功率发送至第一无线功率接收器和第二无线功率接收器两者(S905)，并且可以检测到在发送期间发生错误(S907)。这里，如上所述，错误可以是异物的放置、交叉连接、过电压、过电流或过温度。如果未发生错误(S907-否)，则无线功率发送器可以维持第二充电功率1040的施加。
此外，如果已经发生错误(S907-是)，则无线功率发送器可以进入闭锁故障模式(S909)。例如，无线功率发送器可以在第一循环中施加图10的第一功率1051至1055。无线功率发送器可以确定是否搜集到无线功率接收器和第二无线功率接收器中的全部(S911)。例如，无线功率发送器可以在施加第一功率1051至1055的同时检测阻抗的变化。无线功率发送器可以基于阻抗是否返回至初始值来确定是否搜集到无线功率接收器和第二无线功率接收器中的全部。
如果确定了已经搜集到无线功率接收器和第二无线功率接收器中的全部(S911-是)，则无线功率发送器可以进入省电模式(S913)。例如，如图10中所示，无线功率发送器可以分别在第二循环中和在第三循环中施加第二检测功率1061或1062和第三检测功率1071至1075。
如上所述，在对多个无线功率接收器施加充电功率的情况下，无线功率发送器能够在发生错误时容易地确定是否搜集到无线功率接收器或异物。
图11是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的框图。
无线功率发送器1100可以包括通信单元1110、功率放大器(PA)1120和谐振器1130。无线功率接收器1150可以包括通信单元1151、应用处理器(AP)1152、电源管理集成电路(PMIC)1153、无线功率集成电路(WPIC)1154、谐振器1155、接口电源管理(IFPM)IC1157、旅行适配器(TA)1158和电池1159。
通信单元1110可以基于预定方案(例如，BLE方案)来执行与通信单元1151的通信。例如，无线功率接收器1150的通信单元1151可以向无线功率发送器1100的通信单元1110发送具有表2中所示的数据结构的PRU动态信号。如上所述，PRU动态信号可以包含无线功率接收器1150的电压信息、电流信息、温度信息或警报信息中的至少一条。
基于所接收到的PRU动态信号，可以调节来自功率放大器1120的输出功率值。例如，如果无线功率接收器1150达到过电压、过电流或过温度的状态，则可以减小从功率放大器1120输出的功率值。此外，如果无线功率接收器1150的电压值或电流值小于预定值，则从功率放大器1120输出的功率值可以增加。
可以将来自谐振器1130的充电功率以无线方式发送至谐振器1155。
无线功率集成电路1154可以对从谐振器1155接收到的充电功率进行整流，并且可以执行DC/DC转换。无线功率集成电路1154可以驱动通信单元1151，或者可以通过使用经转换的功率来对电池1159充电。
此外，有线充电端子可以被***到旅行适配器1158中。有线充电端子(诸如30针连接器或USB连接器)可以被***到旅行适配器1158中，并且旅行适配器1158可以接收从外部电源供应的功率，以便从而对电池1159充电。
接口电源管理集成电路1157可以处理从有线充电端子供应的功率，以便从而将该功率输出至电池1159和电源管理集成电路1153。
电源管理集成电路1153可以管理以无线方式接收到的功率、以有线方式接收到的功率或者施加到无线功率接收器1150的每个元件的功率。AP1152可以从电源管理集成电路1153接收功率信息，并且可以控制通信单元1151发送PRU动态信号以便报告该功率信息。
此外，连接至无线功率集成电路1154的节点1156可以连接至旅行适配器1158。在有线充电连接器被***到旅行适配器1158中的情况下，预定电压(例如，5V)可以被施加到节点1156。无线功率集成电路1154可以监测施加到节点1156的电压，以便从而确定旅行适配器是否被***。
如上所述，已经参考图1至图11描述了可以应用于本发明的实施方式的无线充电***的构思。在下文中，将参考图12至图14描述根据本发明的实施方式的用于无线充电的功率分配方法。
图12是示出了根据本发明的第一实施方式的针对多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。
图12示出了在谐振器的效率是100％的假定下PTU1200的可用充电功率是10W并且PRU11210的最大需求功率是7W。当PTU1200接收到包含PRU11210的最大需求功率信息和限制功率信息的消息时，PTU1200可以将该最大需求功率发送至PRU11210，因为PTU1200可以提供该最大需求功率。另外，PTU1200可以将功率发送信息递送给PRU11210。
随后，当PRU21220附加地加入时，可以通过BLEADV来做出连接，并且PTU1200可以从PRU21220接收PRU21220的最大需求功率信息和限制功率信息。PTU1200可以计算功率的量以便从而确定功率再分配。
在这种情况下，因为PRU11210和PRU21220中的每一个的限制功率是5W，所以即使其最大需求功率是7W，PTU1200也可以将5W的功率分配给PRU11210和PRU21220中的每一个。这里，最大需求功率表示能够由PRU所接收到的最大功率，并且限制功率表示可以由PRU所接收到的最小功率。例如，如果PRU11210的限制功率是5W，则意味着PRU11210能够接收5W至7W的全部功率。可选地，可以逐步配置限制功率。例如，如果PRU11210的限制功率被配置为10W＝>5W＝>3W，则意味着PRU11210可以从PTU1200仅接收分别与10W、5W和3W对应的功率。
据此，当PRU21220新近加入时，因为PTU1200不能够发送PRU21220的最大需求功率，所以PTU1200将用于PRU11210的功率从10W减小至5W。因此，PTU1200可以指示PRU21220以5W执行充电。可选地，PTU1200可以基于PRU21220的定相限制功率(phasedlimitationpower)信息来向PRU21220通知可用功率。据此，PRU21220可以调节该限制功率。
PTU1200可以在分别连接至PRU11210和PRU21220之后通过从PRU11210和PRU21220中的每一个所接收到的消息来接收这样的限制功率。该消息可以在发送功率之前在准备阶段中被发送，并且可以包含PRU的要求。这些要求例如可以包含固定值，诸如最大需求功率信息、定相限制功率或固定限制功率。可以通过PTU与PRU之间的通信信道来发送该消息。
另外，如果在PRU11210和PRU21220中发生需要调节功率的各种情形，则也将所述消息发送至PTU1200。PTU1200可以接收该消息，并且可以根据情形(例如，当PRU的数量被改变时，当特定PRU被充满电时，当PRU的充电模式被改变时，或者当充电被释放时)将功率重新调节成为新值。例如，如果温度过度地增加，则电流流动太多，或者电压在充电期间过高，则PRU可以将经重新调节的值VRECT发送至PTU以便从而控制充电功率。
另外，在另一实施方式中，如果PRU的充电模式从CC(连续电流)模式切换至CV(连续电压)模式，或者如果充电在CV模式下完成，则不需要更多功率的发送，所以PTU可以针对每个PRU来动态地调节功率值以便从而再分配充电功率。
PTU1200可以向PRU11210和PRU21220发送当前充电功率信息。例如，PTU1200可以给PRU11210和PRU21220提供陈述了PTU1200向PRU11210和PRU21220中的每一个发送5W的功率的信息。
图13是示出了根据本发明的第二实施方式的针对多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。
图13示出了在PTU1300的可用充电功率是10W并且PRU11310正在CC模式下充电的同时由于在PRU21320中CV充电完成、CV模式切换或充电器的移除而需要功率调节的示例。例如，如果PRU21320的充电模式从CC模式切换至CV模式，或者如果充电在CV模式下完成，则更多功率的发送是不必要的。另外，当PRU21320超出PTU1300的充电范围时，即，如果PRU21320被从PTU1300移除时，功率发送是不必要的。当根据这样的各种情况到PRU21320的功率发送是不必要的时，PTU1300可以重新计算要然后供应的充电供电能力。据此，PTU1300可以将已经被供应给PRU11310的限制功率转换为要然后供应的最大需求功率。例如，假设PRU11310的最大需求功率是7W并且其限制功率是5W，PTU1300可以将功率从已经被供应来对PRU11310充电的5W增加至7W以便从而执行充电。
在这种状态下，如果PRU附加地加入，则PTU1300可以计算功率的量。如果作为计算的结果，PTU1300确定了PTU1300不能够通过重新分配功率发送由正被充电的PRU所需要的限制功率，则PTU1300可以拒绝新近加入的PRU。也就是说，可能不对附加地加入的PRU充电。
这时，用于将限制功率转换为最大需求功率的方法如下。
首先，PTU1300可以向PRU11310发送负载开关断开命令。据此，PRU11310断开负载开关以便从而执行重置。然后，PTU1300可以再次相对于PRU11310控制功率以便从而执行充电。这里，作为PRU配置算法的实现问题，为了减少PRU11310的电压的突然变化，可以首先断开PRU11310，然后可以接通PRU2。
图14是示出了根据本发明的第三实施方式的针对多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。
图14示出了PTU1400的可用充电功率为5W、PRU11410的最大需求功率为7W并且其限制功率为5W的示例。在这种情况下，即使PTU1400的可用充电功率5W小于PRU11410的最大需求功率7W，也能够执行充电，因为PTU1400的可用充电功率满足PRU11410的限制功率5W。
据此，如果确定了PTU1400不能够提供PRU11410的最大需求功率，则PTU1400可以检查PRU11410的限制功率，并且可以通知PTU1400的可用功率。然后，PRU11410可以调节需求功率。在PRU的这个方法中，例如，PTU可以调节设定，或者PRU可以设置需求功率以然后接收充电电流的输入。
如上所述，当PTU从PRU接收到限制功率信息和/或减小功率信息时，PTU确定给PRU的供电。

Claims (15)

1.一种在无线功率发送器中向多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法，该方法包括：
向第一无线功率接收器发送功率以然后对该第一无线功率接收器充电；
接收第二无线功率接收器的需求功率信息；
基于所述需求功率信息来确定针对所述第一无线功率接收器和所述第二无线功率接收器的功率再分配；以及
分别向所述第一无线功率接收器和所述第二无线功率接收器发送根据所述功率再分配的所述功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述需求功率信息包含最大需求功率信息和限制功率信息。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括，在向所述第一无线功率接收器发送功率并且对所述第一无线功率接收器充电之前，接收包含所述第一无线功率接收器的最大需求功率信息和限制功率信息的所述需求功率信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述功率再分配包括：
基于所述无线功率发送器的可用充电功率来确定是否分配与所述第二无线功率接收器的最大需求功率对应的功率；以及
如果不能够分配与所述第二无线功率接收器的所述最大需求功率对应的所述功率，则分配与所述第二无线功率接收器的所述限制功率对应的功率。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括向所述第二无线功率接收器通知所述无线功率发送器的可用功率信息，以便从而如果不能够分配与所述第二无线功率接收器的所述最大需求功率对应的所述功率则调节所述第二无线功率接收器的所述限制功率。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括从所述第二无线功率接收器接收调节后的需求功率信息。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：当所述第一无线功率接收器和所述第二无线功率接收器中的至少一个的所述充电模式被改变时，为所述第一无线功率接收器和所述第二无线功率接收器再计算所述功率并且供应所述功率。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括发送负载开关断开命令，以便在针对所述第二无线功率接收器的所述充电不必要时将用于正被充电的所述第一无线功率接收器的所述功率切换至所述最大需求功率。
9.一种用于向多个无线功率接收器分配无线充电功率的无线功率发送器，该无线功率发送器包括：
充电单元，其向第一无线功率接收器发送功率以然后对该第一无线功率接收器充电；
通信单元，其接收第二无线功率接收器的需求功率信息；以及
控制器，其控制所述充电单元以基于所述需求功率信息来确定针对所述第一无线功率接收器和所述第二无线功率接收器的功率再分配，并且分别向所述第一无线功率接收器和所述第二无线功率接收器发送根据所述功率再分配的所述功率。
10.根据权利要求9所述的无线功率发送器，其中所述需求功率信息包含最大需求功率信息和限制功率信息。
11.根据权利要求9所述的无线功率发送器，其中所述通信单元在向所述第一无线功率接收器发送功率并且对所述第一无线功率接收器充电之前接收包含所述第一无线功率接收器的最大需求功率信息和限制功率信息的所述需求功率信息。
12.根据权利要求9所述的无线功率发送器，其中所述控制器基于所述无线功率发送器的可用充电功率来确定是否分配与所述第二无线功率接收器的所述最大需求功率对应的功率，并且如果不能够分配与所述第二无线功率接收器的所述最大需求功率对应的所述功率则分配与所述第二无线功率接收器的所述限制功率对应的功率。
13.根据权利要求12所述的无线功率发送器，其中所述控制器控制所述通信单元向所述第二无线功率接收器通知所述无线功率发送器的可用功率信息，以便从而如果不能够分配与所述第二无线功率接收器的所述最大需求功率对应的所述功率则调节所述第二无线功率接收器的所述限制功率。
14.根据权利要求9所述的无线功率发送器，其中当所述第一无线功率接收器和所述第二无线功率接收器中的至少一个的充电模式被改变时，所述控制器为所述第一无线功率接收器和所述第二无线功率接收器再计算所述功率并且供应所述功率。
15.根据权利要求9所述的无线功率发送器，其中所述控制器控制所述通信单元来发送负载开关断开命令，以便在针对所述第二无线功率接收器的所述充电不必要时将用于正被充电的所述第一无线功率接收器的所述功率切换至所述最大需求功率。
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