無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)中的功率傳輸單元（ptu）和功率接收單元（pru）以及ptu和pru的通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] W下的描述設(shè)及一種使用諧振方案的無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)線功率是通過(guò)磁諧振禪合從功率傳輸單元（PTU)傳輸?shù)焦β式邮諉卧≒RU)的 能量。因此，無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)或無(wú)線充電系統(tǒng)包括被配置成W無(wú)線方式傳輸功率的功率 傳輸設(shè)備W及被配置成W無(wú)線方式接收功率的功率接收設(shè)備。
[0003] 功率傳輸設(shè)備包括源諧振器，而功率接收設(shè)備包括目標(biāo)諧振器。源諧振器與目標(biāo) 諧振器之間發(fā)生磁諧振禪合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 問(wèn)題的解決方案

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 用于簡(jiǎn)單地介紹一系列的概念，運(yùn)些概念在【具體實(shí)施方式】中會(huì)進(jìn)一步描 述。此并不意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵特征或主要特征，也不意圖用于幫助確定本發(fā) 明的范圍。
[0006] 在一個(gè)總體方面中，一種無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)中的功率傳輸單元（PTU)的通信方法 包括：從至少一個(gè)功率接收單元（PRU)中的每個(gè)接收連接請(qǐng)求信號(hào)；將至少一個(gè)PRU的阻 抗變化信息傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)PRU;感測(cè)接收到所述阻抗變化信息的至少一個(gè)PRU中的每個(gè) 的阻抗變化；W及基于感測(cè)到的阻抗變化，確定至少一個(gè)PRU中的每個(gè)是否已連接。
[0007] 所述接收可包括：通過(guò)帶外通信信道來(lái)接收連接請(qǐng)求信號(hào)；W及所述傳輸可包括 通過(guò)帶外通信信道來(lái)傳輸阻抗變化信息。
[0008] 所述確定可包括：基于感測(cè)到的阻抗變化是否匹配預(yù)定模式來(lái)確定至少一個(gè)PRU 中的每個(gè)是否已連接。
[0009] PTU可包括被配置成存儲(chǔ)阻抗變化信息的表格。
[0010] 在另一總體方面中，一種無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)中的功率接收單元（PRU)的通信方法 包括：通過(guò)通信信道將功率變化請(qǐng)求傳輸?shù)焦β蕚鬏攩卧≒TU);從PTU接收已變化功率； W及響應(yīng)于在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)從PTU接收到已變化功率，通過(guò)通信信道來(lái)傳輸連接請(qǐng)求信 號(hào)。
[0011] 通信方法可進(jìn)一步包括響應(yīng)于在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)未接收到已變化功率，斷開(kāi)通過(guò)通 信信道與PTU的通信。
[0012] 在又一總體方面中，無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)中的功率傳輸單元（PTU)包括：連接請(qǐng)求 接收器，其被配置成從至少一個(gè)功率接收單元（PRU)中的每個(gè)接收連接請(qǐng)求信號(hào)；阻抗變 化信息發(fā)射器，其被配置成將至少一個(gè)PRU中的每個(gè)的阻抗變化信息傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)PRU 中的每個(gè)；傳感器，其被配置成感測(cè)接收到阻抗變化信息的至少一個(gè)PRU中的每個(gè)的阻抗 變化；W及確定器，其被配置成基于感測(cè)到的阻抗變化來(lái)確定至少一個(gè)PRU中的每個(gè)是否 已連接。
[0013] 連接請(qǐng)求接收器可進(jìn)一步被配置成通過(guò)帶外通信信道來(lái)傳輸連接請(qǐng)求信號(hào)；并且 阻抗變化信息發(fā)射器可進(jìn)一步被配置成通過(guò)帶外通信信道來(lái)傳輸阻抗變化信息。
[0014] 所述確定器可進(jìn)一步被配置成基于感測(cè)到的阻抗變化是否匹配預(yù)定模式來(lái)確定 至少一個(gè)PRU中的每個(gè)是否已連接。
[0015] PTU可包括被配置成存儲(chǔ)阻抗變化信息的表格。
[0016] 在另一總體方面中，無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)中的功率接收單元（PRU)的通信方法包 括：將請(qǐng)求傳輸?shù)焦β蕚鬏攩卧≒TU);從PTU接收對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)；基于響應(yīng)來(lái)確定PRU是 否可從PTU接收無(wú)線功率；響應(yīng)于確定的結(jié)果是PRU可從PTU接收無(wú)線功率，在PRU與PTU 之間建立無(wú)線功率傳輸網(wǎng)絡(luò)。
[0017] 響應(yīng)于確定結(jié)果是PRU不可從PTU接收無(wú)線功率，PRU與PTU之間可W不建立無(wú) 線功率傳輸網(wǎng)絡(luò)。
[0018] 通信方法可進(jìn)一步包括：響應(yīng)于確定結(jié)果是PRU不可從PTU接收無(wú)線功率，斷開(kāi)與 PTU的通信信道。
[0019] 請(qǐng)求可W是連接請(qǐng)求信號(hào)，并且響應(yīng)可W是指示PRU改變PRU阻抗的阻抗變化信 息。
[0020] 傳輸可包括：響應(yīng)于PRU進(jìn)入PTU的充電區(qū)域而將連接請(qǐng)求信號(hào)傳輸?shù)絇TU。
[0021] 接收可包括感測(cè)PRU的變化阻抗；并且確定可包括：基于PRU的感測(cè)到的變化阻 抗，確定PRU是否可從PTU接收無(wú)線功率。
[0022] 確定可進(jìn)一步包括：響應(yīng)于PRU的感測(cè)到的變化阻抗匹配預(yù)定模式，確定PRU可從 PTU接收無(wú)線功率。
[0023] 請(qǐng)求可W是功率變化請(qǐng)求；并且響應(yīng)可W是PTU的已變化功率。
[0024] 傳輸可包括響應(yīng)于從PTU接收喚醒功率（wake-uppower)，將功率變化請(qǐng)求傳輸 到PTU。
[00巧]接收可包括確定在功率變化請(qǐng)求被傳輸?shù)絇TU之后的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)是否接收到PTU的已變化功率；并且確定PRU是否可從PTU接收無(wú)線功率可包括響應(yīng)于確定是否在預(yù) 定時(shí)間段內(nèi)接收到PTU的已變化功率的結(jié)果是在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)接收到已變化功率，確定 PRU可從PTU接收無(wú)線功率。
[00%] 從W下【具體實(shí)施方式】、附圖和權(quán)利要求書(shū)中將明白其他特征和方面。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1示出無(wú)線功率傳輸和接收系統(tǒng)的實(shí)例。 陽(yáng)02引圖2a和圖化示出饋電器（feeder)和諧振器中的磁場(chǎng)分布的實(shí)例。
[0029] 圖3a和圖3b示出無(wú)線功率傳輸設(shè)備的實(shí)例。
[0030] 圖4a示出通過(guò)饋電器饋電而在諧振器內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布的實(shí)例。
[0031] 圖4b示出饋電器和諧振器的等效電路的實(shí)例。
[0032] 圖5示出多源環(huán)境中的交叉連接的實(shí)例。
[0033] 圖6示出功率傳輸單元（PTU)的通信方法的實(shí)例。
[0034] 圖7示出無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)的實(shí)例。
[0035] 圖8示出PTU和功率接收單元（PRU)的通信方法的實(shí)例。
[0036] 圖9示出PRU的通信方法的實(shí)例。
[0037] 圖10示出無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)的另一實(shí)例。
[0038] 圖11示出PTU和PRU的通信方法的另一實(shí)例。
[0039] 圖12示出PTU的實(shí)例。
[0040] 圖13示出PRU的實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0041] W下【具體實(shí)施方式】用于幫助讀者全面理解本文所述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)。然 而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白本文所述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種變化、更改W及等 效物。本文所述的操作順序僅僅是實(shí)例，且并不意圖限制于此，而是如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 將明白，運(yùn)些順序可W改變，但必需按特定順序發(fā)生的操作除外。此外，為了更加簡(jiǎn)明和清 楚，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的功能和結(jié)構(gòu)的描述可被省略。
[0042] 在附圖和【具體實(shí)施方式】中，相同的參考數(shù)字表示相同的元件。附圖不可按比例繪 審IJ，而是為了清楚、說(shuō)明W及簡(jiǎn)便，附圖中元件的相對(duì)尺寸、比例和描繪可被放大。
[0043] 源與目標(biāo)之間或者源與另一源之間的通信方案可包括帶內(nèi)通信方案和帶外通信 方案。
[0044] 在帶內(nèi)通信方案中，源使用與無(wú)線功率傳輸所用的頻率相同的頻率與目標(biāo)或另一 源通信。
[0045] 在帶外通信方案中，源使用與無(wú)線功率傳輸所用的頻率不同的頻率與目標(biāo)或另一 源通信。
[0046]圖1示出無(wú)線功率傳輸和接收系統(tǒng)的實(shí)例。
[0047] 參考圖1，無(wú)線功率傳輸和接收系統(tǒng)包括源110和目標(biāo)120。源110是被配置成提 供無(wú)線功率的裝置，并且可包括能夠提供功率的任何電子裝置，例如，平板電腦、終端、平板 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC)、電視機(jī)（TV)、媒體裝置或電動(dòng)車(chē)輛。目標(biāo)120是被配置成接收無(wú)線功率 的裝置，并且可包括需要功率W進(jìn)行操作的任何電子裝置，例如，平板電腦、終端、平板PC、 媒體裝置、電動(dòng)車(chē)輛、洗衣機(jī)、收音機(jī)或照明系統(tǒng)。
[0048] 源110包括可變切換電源（SMP巧111、功率放大器（PA) 112、匹配網(wǎng)絡(luò)113、傳輸 燈訝控制器114(例如，TX控制邏輯）、通信單元115W及功率檢測(cè)器116。
[0049] 可變SMPS111通過(guò)切換從電源輸出的頻率在數(shù)十赫茲化Z)頻帶內(nèi)的交流（AC) 電壓，生成直流值C)電壓?？勺僑MPS111可輸出固定DC電壓，或者可輸出可在TX控制器 114的控制下進(jìn)行調(diào)節(jié)的可調(diào)節(jié)DC電壓。
[0050] 基可變SMPS111于從PA112輸出的功率電平，對(duì)提供到PA112的輸出電壓進(jìn)行 控制，使得PA112可始終在飽和區(qū)域高效操作，從而在PA112的所有輸出功率電平上都能 維持最大效率。例如，PA112可W是E類(lèi)放大器。
[0051]如果使用固定SMPS而非可變SMPS111，那么可能需要可變的DC到DC值C/DC)轉(zhuǎn) 換器。在此實(shí)例中，固定SMI^將固定DC電壓輸出到可變DC/DC轉(zhuǎn)換器，并且可變DC/DC轉(zhuǎn)換 器基于從PA112輸出的功率電平，對(duì)提供到PA112的輸出電壓進(jìn)行控制，使得PA112(可 W是E類(lèi)放大器）可始終在飽和區(qū)域高效操作，從而在PA112的所有輸出功率電平上都能 維持最大效率。
[0052] 功率檢測(cè)器116檢測(cè)可變SMPS111的輸出電流和輸出電壓，并且將有關(guān)檢測(cè)的輸 出電流和檢測(cè)的輸出電壓的信息傳輸?shù)絋X控制器114。此外，功率檢測(cè)器116可檢測(cè)PA 112的輸入電流和輸入電壓。
[0053]PA112通過(guò)使用頻率在幾兆赫（MHz)到幾十MHz的頻帶內(nèi)的切換脈沖信號(hào)，將由 可變SMPS111提供給PA112的具有預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓，生成功率。例如， PA112可將提供到PA112的DC電壓轉(zhuǎn)換成具有參考諧振頻率Fkw的AC電壓，并且可生成 用于通信的通信功率和/或用于充電的充電功率。通信功率和充電功率可用于多個(gè)目標(biāo)。
[0054] 如果使用幾十千赫（曲Z)到幾百曲Z頻帶內(nèi)的諧振頻率來(lái)傳輸幾千瓦（kW)到幾 十kW的高功率，那么PA112可被省略，并且功率可從可變SMPS111或高功率電源提供到 源諧振器131。例如，逆變器可代替PA112。逆變器可將從高功率電源提供的DC功率轉(zhuǎn)換 成AC功率。逆變器可通過(guò)使用頻率在幾十曲Z到幾百曲Z的頻帶內(nèi)的切換脈沖信號(hào)，將具 有預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓，轉(zhuǎn)換功率。例如，逆變器可將具有預(yù)定電平的DC電 壓轉(zhuǎn)換成具有源諧振器131的諧振頻率的AC電壓，源諧振器的頻率在幾十曲Z到幾百曲Z 的頻帶內(nèi)。 陽(yáng)化5] 本文所用的術(shù)語(yǔ)"通信功率"是指0. 1毫瓦（mW)至IJImW的低功率。術(shù)語(yǔ)"充電功 率"是指目標(biāo)負(fù)載消耗的幾mW到幾十kW的高功率。本文所用的術(shù)語(yǔ)"充電"是指將功率提 供到被配置成給電池或其他可充電裝置充電的單元或元件。此外，術(shù)語(yǔ)"充電"是指將功率 提供到被配置成