1.本发明涉及无线功率传输，并且特别地但非排他性地涉及无线功率传输系统中的异物检测(fod)。
背景技术：2.大多数现有的电器产品要求专用的电接触，以便从外部电源得到供电。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以其他方式建立物理电接触。通常，电源要求也具有显著差异，并且目前大多数设备都具有它们自己的专用电源，从而导致典型的用户具有大量的不同电源，其中，每个电源都专用于特定设备。虽然使用内部电池可以避免在使用期间对连接到电源的有线连接的需求，但是这仅提供了部分解决方案，因为电池需要进行充电(或更换)。使用电池也会实质上增加设备的重量并且潜在地增大成本和尺寸。
3.为了提供显著改善的用户体验，已经提出使用无线电源，其中，功率从功率发射器设备中的发射器电感器感应式传输到个体设备中的接收器线圈。
4.经由磁感应进行的功率发射是众所周知的概念，其主要应用于在初级发射器电感器/线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器。通过将初级发射器线圈与次级接收器线圈分开在两个设备之间，能够基于松散耦合的变压器的原理来实现在这两个设备之间的无线功率传输。
5.这样的布置允许向设备进行无线功率传输而不要求做出任何电线或物理电连接。实际上，它可以简单地允许设备被放置在发射器线圈的邻近区域或顶部，以便从外部进行充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，设备能够被简单地放置在该水平表面上以便被供电。
6.此外，这种无线功率传输装置可以被有利的设计为使得功率发射器设备能够与一定范围的功率接收器设备一起使用。特别地，已经定义了一种被称为qi规范的无线功率传输方法，并且当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符合qi规范的功率接收器设备一起使用，而不要求功率发射器设备和功率接收器设备必须来自同一制造商或必须彼此专用。qi标准还包括用于允许针对特定的功率接收器设备来调整操作(例如取决于特定的耗用功率)的某种功能。
7.qi规范由无线功率联盟开发，并且例如在他们的网站上能够找到更多信息：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，特别地，其中能够找到所定义的规范文件。
8.在诸如qi之类的功率传输系统中，为了向功率接收器传输所要求的功率水平而生成的电磁场通常非常大。在许多情形中，这种强场的存在可能会对周围环境产生影响。
9.例如，无线功率传输的潜在问题是功率可能被无意地传输到例如恰好在功率发射器附近的金属物体。例如，如果异物(例如，硬币、钥匙、环等)被放置到被布置为接收到功率接收器的功率发射器平台上，则由发射器线圈生成的磁通量将在金属物体中引入涡电流，
这将导致物体发热。热量增加可能非常显著并且可能是高度不利的。
10.为了降低产生这种场景的风险，已经提出引入异物检测，其中，功率发射器能够检测异物的存在并在检测到异物存在时降低发射功率和/或生成用户警报。例如，qi系统包括用于检测异物的功能以及用于在检测到异物时降低功率的功能。特别地，qi规范版本1.2.1中第11节描述了各种检测异物的方法。
11.在wo 2012127335中公开了一种检测这种异物的方法，其中公开了一种基于确定未知功率损耗的方法。在该方法中，功率接收器和功率发射器这两者都测量其功率，并且接收器将其测量的接收功率传送到功率发射器。当功率发射器检测到由发射器发送的功率与由接收器接收的功率之间具有显著差异时，就可能存在不想要的异物，并且出于安全原因，可以降低或中止功率传输。这种功率损耗方法要求由功率发射器和功率接收器执行的同步准确功率测量。
12.例如，在qi功率传输标准中，功率接收器估计其接收功率，例如通过测量整流电压和电流，将它们相乘并加上功率接收器中的内部功率损耗(例如，整流器、接收器线圈、作为接收器的部分的金属零件等的损耗)的估计值来估计功率接收器的接收功率。功率接收器以例如每四秒一次的最小速率将所确定的接收功率报告给功率发射器。
13.功率发射器估计其发射功率，例如通过测量逆变器的dc输入电压和电流，将它们相乘并通过减去发射器中的内部功率损耗(例如，逆变器、初级线圈和作为功率发射器的部分的金属零件的估计功率损耗)的估计值来校正相乘的结果来估计功率发射器的发射功率。
14.功率发射器能够通过从发射功率减去所报告的接收功率来估计功率损耗。如果差值超过阈值，则发射器将认定在异物中耗散了太多功率，然后能够转而终止功率传输。
15.替代地，已经提出测量由初级线圈和次级线圈形成的谐振电路的质量或品质因数以及对应的电容和电阻。所测量的品质因数的减小可以指示存在异物。
16.在实践中，往往难以使用qi规范中描述的方法来实现足够的检测准确度。关于当前的特定操作条件的许多不确定性加剧了这种困难。
17.例如，特定问题是可能存在友好金属(即，体现功率接收器或功率发射器的设备的金属零件)，因为这些金属零件的磁属性和电属性可能是未知的(并且在不同的设备之间变化)，因此可能难以补偿。
18.另外，甚至在金属异物中耗散的相对较小量的功率也会造成不期望的发热。因此，甚至有必要检测发射功率与接收功率之间的小功率差异，并且当功率传输的功率水平增加时，这可能是特别困难的。
19.在许多场景中，品质因数劣化方法可以具有更好的灵敏度来检测金属物体的存在。然而，它可能仍然无法提供足够的准确度并且例如也可能会遭受友好金属的影响。
20.异物检测的性能受到在实际执行测试时存在的特定操作条件的影响。例如，如在qi规范中所述，如果在功率传输初始化过程的选择阶段中执行对异物检测的测量，则功率发射器针对该测量提供的信号必须足够小以防止它唤醒功率接收器。然而，对于这种小信号，信号/噪声比通常很差，从而导致测量的准确度降低。
21.对小测量信号的要求可能会导致其他不利影响。暴露于小测量信号的功率接收器可能会表现出泄漏电流，这取决于测量信号的水平、初级线圈与次级线圈之间的耦合以及
整流器的输出部处电容器的充电状态。因此，这种漏电流能够根据实际情况而有所不同。由于泄漏电流会影响功率发射器线圈处的反射阻抗，因此品质因数的测量也将取决于特定的电流状况。
22.另一问题是异物检测通常是非常灵敏的测试，其中，期望在正在进行测试的操作条件和场景可能存在很大变化的环境中检测因异物存在而引起的相对较小的变化。
23.因此，当前算法往往是次优的，并且在某些场景中可能提供比最优性能更差的性能。特别地，它们可能导致未检测到的异物，或者在没有异物存在时错误检测到异物。
24.在以下场景中，准确检测异物的困难尤其显著：功率传输信号的功率水平很高和/或当功率传输信号的功率水平变化时。因此，在功率传输阶段期间，异物检测特别困难，并且对于表示大且变化的负载的功率接收器来说尤其如此。
25.此外，功率传输系统的其他操作也可能对这种影响很敏感。例如，在许多情形中，功率发射器与功率接收器之间的通信可能会受到大负载的负面影响，并且尤其会受到大的负载变化的负面影响。
26.在许多系统中，从功率接收器到功率发射器的通信可以使用负载调制，其中，功率传输信号的负载根据要被传输的数据而变化。然而，如果功率传输信号的功率传输负载同时变化，则这种负载调制可能难以检测。类似地，可以通过调制功率传输信号(例如，幅度或频率调制)来实现从功率发射器到功率接收器的通信，但是因变化的负载引起的功率传输信号的参数变化可能会引起对这种调制的干扰。
27.实际上，即使使用完全独立的载波进行通信(例如，nfc通信链路)，由功率传输信号引起的非常大且变化的电磁场尽管处于非常不同的频带中，也可能会造成相当大的干扰。
28.因此，功率传输信号的存在及其负载状况可能对其他操作(例如，异物检测和通信操作)造成不利影响。
29.为了改进异物检测，wo 18219793 a1公开了对功率传输信号施加重复的时间框架。重复的时间框架被分成功率传输时间间隔和异物检测时间间隔。在该方法中，在异物检测时间间隔期间关闭功率传输并且使用专用异物检测信号来执行异物检测。
30.然而，虽然这可以在许多情形中提供改善的性能，但是它并不能在所有情形中或对所有操作都提供最优性能。例如，它可能在许多方法中导致功率传输水平和/或效率降低。中断的功率传输也可能对功率接收器的设计施加很大的限制，因为这要求在常常要求向负载提供连续功率的同时在中断的功率供应下运行。
31.因此，改进功率传输系统的操作将是有利的，特别是允许提高灵活性，降低成本，降低复杂性，改进功率传输系统操作的操作，改进异物检测，改善通信，提高适配性，向后兼容性和/或提高性能的方法将是有利的。
技术实现要素：32.因此，本发明寻求优选以单独方式或以任何组合方式减轻、缓解或消除上述缺点中的一个或多个缺点。
33.根据本发明的一个方面，提供了一种用于经由感应功率传输信号向功率接收器无线地提供功率的功率发射器；所述功率发射器包括：发射器线圈，其用于在功率传输阶段期
间生成所述功率传输信号；驱动器，其用于生成用于所述发射器线圈的驱动信号以在所述功率传输阶段期间生成所述功率传输信号；第一通信器，其用于从所述功率接收器接收消息；以及控制器，其被布置为在所述功率传输阶段期间生成减小的功率时间间隔，在所述减小的功率时间间隔期间，所述功率传输信号的功率水平被减小，所述控制器被布置为响应于从所述功率接收器接收到减小的功率时间间隔请求消息而生成所述减小的功率时间间隔。
34.本发明可以在许多实施例中提供改善的性能，并且可以在许多系统和实施例中提供整体改进的功率传输操作。例如，在许多实施例中，可以通过在为异物检测和/或通信操作提供特别有利的状况而创建的时间间隔期间执行这些操作来实现改进的异物检测和/或通信。
35.该方法可以提供高度灵活的方法，其中，功率接收器控制着减小的功率时间间隔的生成。这例如可以允许提高传输的可靠性并且可以允许功率接收器确保能够在减小的功率时间间隔期间向负载提供功率或者例如能够容忍向负载提供减小的功率。该方法可以确保仅在不妨碍功率接收器对负载的可接受支持时才使用减小的功率时间间隔。
36.在减小的功率时间间隔期间，功率传输信号的功率水平与从功率发射器传输到功率接收器的功率水平的减小程度相对应地减小。在减小的功率时间间隔期间，从功率发射器传输到功率接收器的功率水平相对于在与减小的功率时间间隔相邻的功率传输时间间隔期间从功率发射器传输到功率接收器的功率水平而减小。功率水平以及对功率和功率水平的引用可以被特别认为与实际功率(i
·u·
cosφ)有关。在许多实施例中，功率发射器可以被布置为在减小的功率时间间隔期间不向发射器线圈提供驱动信号。
37.根据本发明的任选特征，所述功率发射器还包括用于执行异物检测的异物检测器，所述异物检测被布置为在所述减小的功率时间间隔期间执行异物检测测试。
38.该方法可以提供改进的异物检测并且可以允许其针对特定的功率接收器偏好或要求进行调整，例如，要在能够减少对功率传输的影响或使其最小化时执行及时准确的异物检测。
39.根据本发明的任选特征，所述功率发射器还包括可靠性电路，所述可靠性电路被布置为确定针对所述异物检测的可靠性度量。
40.这可以在许多实施例中提供改进的操作。
41.可靠性度量可以指示异物检测测试的可靠性，并且可以特别指示异物检测测试结果的可靠性/确定性/置信度。
42.根据本发明的任选特征，所述可靠性电路被布置为响应于确定针对所述异物检测测试的所述可靠性度量满足可靠性准则而向所述功率接收器发送异物检测结果。
43.异物检测结果可以是是否检测到异物的指示。可靠性准则可以是如下的准则，其指示异物检测结果的可靠性/置信度高于不满足该准则的情况。
44.根据本发明的任选特征，所述可靠性电路被布置为响应于确定针对所述异物检测测试的所述可靠性度量不满足可靠性准则而向所述功率接收器发送针对一个或多个减小的功率时间间隔的请求。
45.这可以提供改善的性能并且可以例如允许该系统通过使用多个减小的功率时间间隔来继续执行更可靠的异物检测。该方法还允许功率接收器保持对操作的控制以及对何
时可以执行这种异物检测测试的控制。
46.根据本发明的任选特征，所述可靠性电路被布置为响应于所述异物检测测试而向所述功率接收器发送针对至少一个或多个减小的功率时间间隔的请求。
47.在一些实施例中，所述功率发射器还包括用于执行对所述异物检测的校准的校准器，所述校准取决于所述异物检测测试。
48.这可以在许多实施例中提供改善的性能并且可以允许改进的异物检测适配/校准，因为这能够在不存在异物的高置信度下执行。
49.在一些实施例中，所述功率发射器可以包括用于执行对所述异物检测的校准的校准器，所述校准取决于所述异物检测测试是否检测到异物。
50.在一些实施例中，所述功率发射器可以包括用于执行对所述异物检测的校准的校准器，所述校准仅在所述异物检测测试指示不存在异物时才被执行。
51.在一些实施例中，所述校准器被布置为响应于所述可靠性度量来执行所述校准。
52.这可以提供改善的性能和更可靠的异物检测适配和校准。例如，校准进行的适配程度可以取决于可靠性度量。对于增大的可靠性度量，可以通过校准执行更高程度的适配。在一些实施例中，仅在可靠性度量满足可靠性准则时(并且通常如果结果是不存在异物)，才可以执行异物检测校准。可靠性准则可以是如下的准则，其指示异物检测结果的可靠性/置信度高于不满足该准则的情况。
53.在一些实施例中，所述异物检测被布置为：在减小的功率时间间隔期间使用第一异物检测算法来执行异物检测，并且在与减小的功率时间间隔不相交的功率传输时间间隔期间使用不同的第二异物检测算法来执行异物检测，并且其中，校准器被布置为校准第二异物检测算法。
54.这可以提供对在功率传输期间执行的异物检测的有效、准确且可靠的适配/校准。
55.第一异物检测算法可以比第二异物检测算法更准确。第一异物检测算法可以取决于不存在功率水平的功率传输信号或具有低于给定阈值的功率水平的功率传输信号，而第二异物检测算法可以不基于这样的假设。
56.在一些实施例中，异物检测测试包括响应于针对包括发射器线圈的谐振电路的电流和电压中的至少一项的信号水平的衰减时间属性而确定是否存在异物。
57.这样的方法可以提供特别有利的操作并且特别可以非常适合用于非常短的减小的功率时间间隔(其中功率传输信号可以被完全关闭)。
58.根据本发明的任选特征，所述第一通信器被布置为在所述减小的功率时间间隔期间与所述功率接收器通信。
59.根据本发明的任选特征，所述第一通信器被布置为使用与所述功率传输信号不同的通信载体与所述功率接收器通信。
60.通信载体可以用于单独的独立通信系统，例如，nfc通信系统。
61.根据本发明的任选特征，所述减小的功率时间间隔请求消息是针对请求所述减小的功率时间间隔的目的的专用消息。
62.根据本发明的任选特征，所述减小的功率时间间隔请求消息是包括用于针对功率传输的其他数据的消息，所述数据包括针对在所述减小的功率时间间隔之外执行的功率传输操作的数据。
63.减小的功率时间间隔请求消息具体可以是也用于向功率传输的功率控制回路提供反馈的功率控制消息。
64.在一些实施例中，减小的功率时间间隔请求消息是包括用于针对功率传输信号的功率控制回路的控制数据的功率控制消息。
65.根据本发明的任选特征，所述减小的功率时间间隔请求消息是包括指示由所述功率接收器提取的功率水平的数据的功率反馈消息。
66.功率反馈消息具体可以是接收到的功率数据包。
67.根据本发明的任选特征，所述减小的功率时间间隔请求消息是接收到的功率数据包的保留字段。
68.根据本发明的任选特征，所述接收到的功率数据包还包括减小的功率时间间隔开始时间和减小的功率时间间隔持续时间中的至少一项。
69.根据本发明的任选特征，所述减小的功率时间间隔请求消息包括用于从一组操作模式中请求用于所述功率传输的操作模式的数据字段，所述一组操作模式包括减小的功率时间间隔操作模式。
70.在一些实施例中，功率发射器被布置为针对每个减小的功率时间间隔请求消息仅生成一个减小的功率时间间隔。
71.在一些实施例中，功率发射器被布置为响应于接收到减小的功率时间间隔请求消息而生成多个减小的功率时间间隔。
72.在一些实施例中，减小的功率时间间隔请求消息包括针对减小的功率时间间隔的定时指示，并且控制器被布置为响应于定时指示而调整减小的功率时间间隔的定时。
73.在一些实施例中，减小的功率时间间隔请求消息包括对减小的功率时间间隔的数量的指示，并且控制器被布置为基于数量指示，响应于接收到减小的功率时间间隔请求消息而选择要生成的减小的功率时间间隔的数量。
74.在一些实施例中，第一通信器被布置为响应于向功率接收器发送指示可靠性度量不满足可靠性准则的响应消息而接收第二减小的功率时间间隔请求消息。
75.在一些实施例中，功率发射器被布置为使功率接收器在减小的功率时间间隔期间对负载解耦。
76.根据本发明的任选特征，所述减小的功率时间间隔具有不超过500微秒的持续时间。
77.根据本发明的任选特征，所述功率发射器还包括初始化处理器，所述初始化处理器被布置为在所述功率传输阶段开始之前初始化所述功率传输阶段，所述初始化处理器被布置为响应于与所述功率接收器的通信而确定所述减小的功率时间间隔的属性，并且所述控制器被布置为将所述减小的功率时间间隔生成为具有所述属性。
78.根据本发明的一个方面，提供了一种无线功率传输系统，其包括根据以上描述的功率发射器以及功率接收器，所述功率接收器包括：线圈，其用于从所述功率传输信号中提取功率；功率电路，其用于将从所述功率传输信号中提取的功率提供给负载；第二通信器，其被布置为向所述功率发射器发送所述减小的功率时间间隔请求消息。
79.根据本发明的任选特征，所述第二通信器被布置为响应于以下各项中的至少一项的变化而向所述功率发射器发送所述减小的功率时间间隔请求消息：正从所述功率传输信
号中提取的功率，正被提供给所述负载的电流，以及正被提供给所述负载的电压。
80.根据本发明的任选特征，所述第二通信器被布置为从所述功率发射器接收可靠性指示，所述可靠性指示对在减小的功率时间间隔期间执行的异物检测测试的可靠性进行指示，并且其中，所述第二通信器被布置为响应于确定所述可靠性指示不满足可靠性准则而发送另外的减小的功率时间间隔请求消息。
81.可靠性准则可以是如下的准则，其指示异物检测结果的可靠性/置信度高于不满足该准则的情况。
82.根据本发明的任选特征，所述第二通信器被布置为从所述功率发射器接收可靠性指示，所述可靠性指示对在减小的功率时间间隔期间执行的异物检测测试的可靠性进行指示，并且其中，所述功率接收器被布置为响应于确定所述可靠性指示满足可靠性准则而执行对接收到的功率水平测量结果的校准。
83.在一些实施例中，功率发射器可以向功率接收器发射对发射功率估计结果的指示，并且功率接收器可以被布置为响应于对发射功率估计结果的指示而执行对接收到的功率水平测量结果的校准。
84.可靠性准则可以是如下的准则，其指示异物检测结果的可靠性/置信度高于不满足该准则的情况。
85.在一些实施例中，第二通信器被布置为响应于从功率发射器接收到可靠性度量不满足可靠性准则的响应消息而发送第二减小的功率时间间隔请求消息。
86.在一些实施例中，功率接收器被布置为在减小的功率时间间隔期间将负载与接收器线圈解耦。
87.根据本发明的任选特征，所述功率发射器被布置为发送对怀疑检测到异物的指示，并且所述功率接收器可以被布置为响应于从所述功率发射器接收到对所述怀疑检测到异物的所述指示而发送针对减小的功率时间间隔的所述请求。
88.在一些实施例中，第二通信器被布置为在减小的功率时间间隔期间与功率发射器通信。
89.在一些实施例中，第二通信器被布置为使用与功率传输信号不同的通信载体与功率发射器通信。
90.根据本发明的一个方面，提供了一种用于操作功率发射器经由感应功率传输信号向功率接收器无线地提供功率的方法；所述方法包括：发射器线圈在功率传输阶段期间生成所述功率传输信号；生成用于所述发射器线圈的驱动信号以在所述功率传输阶段期间生成所述功率传输信号；在所述功率传输阶段期间从所述功率接收器接收消息；并且在所述功率传输阶段期间生成减小的功率时间间隔，在所述减小的功率时间间隔期间，所述功率传输信号的功率水平被减小，所述控制器被布置为响应于从所述功率接收器接收到减小的功率时间间隔请求消息而生成所述减小的功率时间间隔。
91.参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面、特征和优点将变得明显并且得到阐明。
附图说明
92.参考附图，将仅通过举例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：
93.图1图示了根据本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；
94.图2图示了根据本发明的一些实施例的功率发射器的元件的示例；
95.图3图示了根据本发明的一些实施例的功率接收器的元件的示例；
96.图4图示了根据本发明的一些实施例的功率发射器的元件的示例；
97.图5图示了根据本发明的一些实施例的功率接收器的元件的示例；
98.图6图示了根据本发明的一些实施例的在无线功率传输系统中关闭功率传输信号之后的信号的示例；
99.图7图示了根据本发明的一些实施例的在无线功率传输系统中关闭功率传输信号之后的信号的示例；并且
100.图8图示了根据本发明的一些实施例的针对在无线功率传输系统中使用的消息的消息格式的示例。
具体实施方式
101.以下描述专注于可应用于利用例如从qi规范中已知的功率传输方法的无线功率传输系统的本发明的实施例。然而，将意识到，本发明不限于该应用，而是可以应用于许多其他无线功率传输系统。
102.图1图示了根据本发明的一些实施例的功率传输系统的示例。功率传输系统包括功率发射器101，功率发射器101包括(或被耦合到)发射器线圈/电感器103。该系统还包括功率接收器105，功率接收器105包括(或被耦合到)接收器线圈/电感器107。
103.系统提供电磁功率传输信号，所述电磁功率传输信号可以从功率发射器101被感应式功率到功率接收器105。特别地，功率发射器101生成电磁信号，所述电磁信号被发射器线圈或电感器103传播为磁通量。功率传输信号可以对应于表示从功率发射器到功率接收器的能量传输的电磁功率传输分量，并且可以被认为对应于所生成的电磁场的将功率从功率发射器传输到功率接收器的分量。例如，如果接收线圈107没有负载，则功率接收器将不会从所生成的电磁场中提取功率(除了损耗以外)。在这样的场景中，发射器线圈103的驱动作用可以生成具有潜在高场强的电磁场，但是功率传输信号的功率水平将为零(除了损耗以外)。在其中存在异物的一些情形中，功率传输信号可以被认为包括对应于传向异物的功率分量，因此功率传输信号可以被认为对应于从由功率发射器生成的电磁场中提取的功率。
104.功率传输信号通常可以具有约20khz至约500khz之间的频率，并且对于qi兼容系统，所述功率传输信号的频率范围通常为95khz至205khz(或者例如对于高功率厨房应用，所述功率传输信号的频率范围通常在20khz至80khz之间)。发射器线圈103和功率接收线圈107被松散地耦合，因此功率接收线圈107从功率发射器101拾取功率传输信号(的至少部分)。因此，功率经由从发射器线圈103到功率接收线圈107的无线感应耦合从功率发射器101被传输到功率接收器105。术语功率传输信号主要用于指代发射器线圈103与功率接收线圈107之间的感应信号/磁场(磁通量信号)，但是将意识到，术语功率传输信号也可以被等价地视为和用作对被提供给发射器线圈103的或由功率接收线圈107拾取的电信号的引用。
105.在该示例中，功率接收器105特别是功率接收器，所述功率接收器经由接收器线圈
107来接收功率。然而，在其他实施例中，功率接收器105可以包括金属元件，例如，金属发热元件，在这种情况下，功率传输信号直接感应出涡电流，从而导致元件的直接发热。
106.该系统被布置为传输大功率水平，并且特别地，在许多实施例中，功率发射器可以支持超过500mw、1w、5w、50w、100w或500w的功率水平。例如，对于qi对应的应用，功率传输对于低功率应用通常可以在1-5w的功率范围内(基本功率概况)，对于qi规范版本1.2最高达到15w，对于较高功率应用(例如，电动工具、膝上型电脑、无人机、机器人等)在高达100w的范围内，并且对于超高功率应用(例如，厨房电器)最高超过1000w。
107.在下文中，将具体参考通常根据qi规范的(除了本文描述的(或随之而来的)修改和增强)或适合用于由无线功率联盟开发的较高功率厨房规格的实施例来描述功率发射器101和功率接收器105的操作。特别地，功率发射器101和功率接收器105可以遵循qi规范版本1.0、1.1或1.2的元件或者与其基本兼容(除了本文描述的(或随之而来的)修改和增强)。
108.在下文中，将特别专注于异物检测来描述图1的系统的操作。
109.在无线功率传输系统中，在功率传输期间存在物体(通常是从功率传输信号中提取功率但不是功率发射器101或功率接收器105的部分的导电元件，即，是非预期的、不期望的和/或干扰功率传输的导电元件)会是高度不利的。这种不期望的物体在本领域中被称为异物。
110.异物不仅会通过对操作增加功率损耗来降低效率，而且还会(例如通过干扰功率传输效率或提取例如功率传输回路未直接控制的功率)劣化功率传输操作本身。另外，在异物中感应出电流(特别是异物的金属零件中的涡电流)会导致通常非常不期望的异物发热。
111.为了解决这种场景中的问题，诸如qi之类的无线功率传输系统包括用于异物检测的功能。特别地，功率发射器包括寻求检测异物是否存在的功能。如果是这样的话，则功率发射器可以例如终止功率传输或降低能够传输的最大功率量。
112.qi规范提出的当前方法主要基于检测(通过对发射功率与报告的接收功率进行比较而得到的)功率损耗或检测输出谐振电路的质量q的劣化。然而，在当前使用中，已经发现这些方法在许多场景中提供了次优性能，并且它们可能会特别导致不准确的检测，从而导致错过检测和/或假阳性(其中，尽管不存在这样的异物，也还是检测到异物)。
113.可以在功率接收器进入功率传输阶段之前(例如在功率传输的初始化期间)或在功率传输阶段期间执行异物检测。在功率传输阶段期间的检测通常基于测得的发射功率与接收功率的比较，而在功率传输阶段之前发生的检测通常基于(例如通过使用小测量信号测量发射器线圈的品质因数而得到的)反射阻抗的测量结果。
114.图2图示了根据本发明的一些实施例的功率发射器的示例。
115.功率发射器101包括驱动器201，驱动器201能够生成驱动信号，所述驱动信号被馈送到发射器线圈103，发射器线圈103继而生成电磁功率传输信号，所述电磁功率传输信号能够向功率接收器105提供功率传输。在功率传输阶段的功率传输时间间隔期间提供功率传输信号。
116.驱动器201通常可以包括逆变器形式的输出电路，其通常通过驱动全桥或半桥来形成，如本领域技术人员所熟知的那样。
117.功率发射器101还包括功率发射器控制器203，功率发射器控制器203被布置为根据所期望的操作原理来控制功率发射器101的操作。特别地，功率发射器101可以包括根据
qi规范执行功率控制所要求的许多功能。
118.功率发射器控制器203被特别布置为控制由驱动器201生成驱动信号的生成过程，并且能够特别控制驱动信号的功率水平，并且相应地控制所生成的功率传输信号的水平。功率发射器控制器203包括功率回路控制器，所述功率回路控制器在功率控制阶段期间响应于从功率接收器105接收的功率控制消息而控制功率传输信号的功率水平。
119.为了从功率接收器105接收数据和消息，功率发射器101包括第一通信器205，第一通信器205被布置为从功率接收器105接收数据和消息(如本领域技术人员将认识到的，数据消息可以提供一个或多个比特的信息)。在该示例中，功率接收器105被布置为负载调制由发射器线圈103生成的功率传输信号，并且第一通信器205被布置为感测发射器线圈103的电压和/或电流的变化并基于该变化对这些负载调制进行解调。技术人员将意识到(例如在qi无线功率传输系统中使用的)负载调制的原理，因此将不会更详细地描述这些原理。
120.在许多实施例中，第一通信器205还可以被布置为(例如通过调制功率传输信号)将数据发送到功率接收器105，如本领域技术人员所熟知的那样。
121.在一些实施例中，可以使用单独的通信信道来执行通信，这可以通过使用单独的通信线圈或实际上使用发射器线圈103来实现。例如，在一些实施例中，可以实施近场通信(nfc)，或者可以将(例如具有13.56mhz的载波频率的)高频载波叠加在功率传输信号上。
122.图3图示了功率接收器105的一些示例性元件。
123.接收器线圈107被耦合到功率接收器控制器301，功率接收器控制器301将接收器线圈107经由开关305耦合到负载303(即，它是可切换负载305)。功率接收器控制器301包括功率控制路径，该功率控制路径将由接收器线圈107提取的功率转换成用于负载的合适功率供应。另外，功率接收器控制器301可以包括执行功率传输所要求的各种功率接收器控制器功能，特别是根据qi规范执行功率传输所要求的功能。
124.为了支持从功率接收器105到功率发射器101的通信，功率接收器105包括第二通信器307。第二通信器307具体可以是负载调制器，该负载调制器被布置为响应于要向功率发射器101发送的数据而改变接收器线圈107的负载情况。功率发射器101然后检测和解调负载变化，如本领域技术人员将知晓的那样。
125.在许多实施例中，第二通信器307还可以被布置为(例如通过解调功率传输信号的调制)从功率发射器101接收数据，如本领域技术人员将知晓的那样。
126.在许多实施例中，第二通信器307被布置为在不使用功率传输信号的情况下进行通信，并且特别地，第二通信器307可以用于单独的通信系统，例如，第二通信器307可以是nfc通信单元。
127.根据许多实施例，功率发射器101还包括异物检测器207，异物检测器207被布置为执行异物检测测试，即，具体检测在所生成的电磁场中是否可能存在任何不期望的导电元件。
128.在该系统中，一些(或可能所有)异物检测测试基于在减小的功率时间间隔期间执行的测量，当用于异物检测的目的时，减小的功率时间间隔也可以被称为异物检测时间间隔。在这些异物检测时间间隔期间，发射器控制器203被布置为降低功率传输信号的功率水平。实际上，在一些实施例中，功率发射器101可以使用不同的线圈来生成功率传输信号以及在异物检测时间间隔期间生成用于异物检测的电磁测试信号。在许多实施例中，功率发
射器可以在异物检测时间间隔期间完全关闭功率传输信号。
129.在执行异物检测的间隔期间(即，在异物检测时间间隔期间)，异物检测器207可以评价状况以确定是否认为存在异物。
130.例如，在异物检测时间间隔期间，功率发射器101可以使用测试信号线圈(其可以是专用测试线圈)来生成电磁测试信号，并且异物检测可以基于对该信号的特性和属性的评价。
131.例如，所生成的测试信号的(从所生成的测试信号中提取的功率)的功率水平可以用作对潜在异物正在提取的功率的指示。这通常可以通过将功率接收器105实际提取的功率与功率接收器105从测试信号中预期提取的功率进行比较来完成。从功率接收器105中预期提取的功率可以例如是从功率接收器报告的提取的功率水平。
132.在一些实施例中，功率接收器105可以被布置为关闭任何外部负载，并且功率接收器预期提取的功率可以简单地是功率接收器中的预期寄生损耗。在一些情况下，可以将这些预期寄生损耗估计为基本上为零或者甚至将其假设为基本上为零。在其他实施例中，可以例如在功率传输阶段中的正常操作期间估计这些预期寄生损耗(例如将其估计为补偿了相对场强水平的发射功率和报告的接收功率之差)。
133.在减小的功率时间间隔期间实施异物检测的优点是减小的功率水平(特别是关闭功率传输信号)可以允许执行更准确且更可靠的异物检测测试。异物检测测试可以基于不存在强电磁功率传输信号的假设，或者可以基于因关闭功率传输信号而产生的属性或状况。
134.例如，在一些实施例中，可以使用单独的测试线圈来生成单独的专用电磁测试信号。可以针对异物检测测试优化测试信号，例如通过将测试频率改变为不同于包括发射器线圈103和接收器线圈107的功率传输电路的谐振频率的频率而最大限度地减小这些因素产生的影响来优化测试信号。能够使用该方法而没有功率传输信号干扰通常敏感的测量结果的情况。
135.作为具体的示例，异物检测测试包括响应于针对包括发射器线圈的谐振电路的电流和电压中的至少一项的信号水平的衰减时间属性而确定是否存在异物。异物检测可以被特别布置为关闭到谐振电路的驱动信号，从而允许谐振电路发生谐振(续流)。由于损耗，这将导致谐振电路中的电流和电压的水平发生衰减/降低，其中，衰减随着损耗的增大而增大。衰减表现和衰减速率因此取决于从所生成的电磁信号中提取的功率，其中，衰减速率随着提取的功率的增大而增大。在一些实施例中，衰减的定时(例如，电压/电流信号降低给定量所花费的时间)因此可以由异物检测确定并且用于确定是否估计异物存在，例如，如果针对给定降低的衰减时间或衰减速率小于给定阈值，则异物检测可以确定存在异物。
136.因此，在一些实施例中，能够通过测量未驱动的谐振槽中的信号衰减来检测异物的存在情况。us 7554316b2公开了正在执行并用于控制功率传输操作的衰减测量。
137.图4图示了驱动器的输出桥的示例，该驱动器驱动包括发射器线圈103的输出谐振电路(被称为ltx)。功率发射器101包含与ltx串联的电容器(ctx)以形成谐振电路。该谐振电路由通过dc电压供电的全桥逆变器来驱动。
138.图5图示了用于功率接收器105的功率传输路径的核心元件的简化示意图。功率接收器还包含电容器crx以与接收器线圈107一起形成谐振电路(被称为lrx)。该电路上的感
应ac电压由全桥整流器进行整流并由电容器c进行平滑化。负载303(被称为rload)被示为(被简化为)被耦合在电容器c上。电容器c的值与负载rload的电阻决定了输出电压(u
out
)上的纹波。
139.功率发射器和功率接收器经由发射器线圈ltx和接收器线圈lrx而感应式耦合。
140.图6图示了当逆变器中断功率发射器的谐振电路的驱动并使其短路时可能产生的效果。
141.如图所示，谐振电路/槽上的电压u
tank
随时间衰减。
142.最初，接收器谐振槽处的感应电压仍然足够高而足以使整流器导通并且剩余电流i
lrx
流经整流器而流向电容器。然而，在通过提取功率的功率接收器的负载从谐振电路中提取能量之后，感应电压下降到电容器c)的电压以下，从而导致负载的有效断开。因此，在这种情形中，负载rload由在电容器中存储的能量而不是在谐振电路中存储的能量来馈电。
143.这将谐振电路与负载隔离，因此衰减表现并不取决于负载rload的值。正因如此，对其他属性的相对依赖性(特别是对是否存在异物的依赖性)更高。
144.为了消除负载的影响，衰减速率的测量可能会延迟而使得整流器不导通。因此，衰减测量常常在跳过第一次循环之后才开始。因此，在衰减测量期间，负载仅取决于在c中存储的能量。负载上的输出电压u
out
的下降取决于c的值和r
load
。为了保持所要求的c值相对较低并且仍然防止u
out
保持得足够高，衰减测量时间优选较短。
145.图7图示了u
tank
在两种情形中的衰减表现，在一种情形中不存在异物，而在另一种情形中存在异物。存在异物时的衰减比不存在异物时的衰减更尖锐/更大/更快，即，衰减速率更大。能够用以下公式来描述电压u
tank
的幅度：
[0146][0147]
其中，
[0148]
u(0)＝衰减测量开始时u
tank
的幅度
[0149]
u(t)＝衰减测量结束时u
tank
的幅度
[0150]
q＝谐振电路的品质
[0151]
ω＝角频率
[0152]
代替在固定时间t上进行测量，例如还可以在固定数量的共振循环(n)上进行测量。可以用以下公式来描述u
tank
的幅度：
[0153][0154]
其中，t是共振循环次数。
[0155]
使用可以关闭功率传输信号的减小的功率时间间隔的方法允许或有助于使用基于衰减的异物检测。这在许多系统和场景中是个重要的优点，因为已经发现衰减测量在许多实施例中提供了非常准确且可靠的检测。
[0156]
衰减方法的优点包括功率发射器不需要将信号驱动到预定义值。例如，对于品质因数异物检测方法，不需要应用共振频率。功率发射器可以简单地从驱动的谐振槽切换到未驱动的谐振槽，而无需将操作参数控制到预定设置。例如，它不需要调整工作频率。这允许功率信号的短暂中断，其具有减少对功率接收器的运行干扰的优点。该方法的特别优点
是它特别适用用于非常短的异物检测时间间隔。
[0157]
因此，在许多情形中并且实际上对于不同的操作，使用减小的功率时间间隔可以提供改善的性能。然而，使用减小的功率时间间隔也提供了许多缺点，因为它要求功率接收器能够处理中断的功率传输。通常可以通过以下操作来处理这种情况：强加具有一个或多个减小的功率时间间隔的重复时间框架，使得以周期性间隔发生减小的功率时间间隔的预定持续时间。这允许将功率接收器设计为应对中断的功率传输，例如具体通过设计蓄能器/电容器的维度以在中断期间维持负载来应对中断的功率传输。
[0158]
然而，在所描述的系统中，功率接收器105被布置为控制减小的功率时间间隔的生成，并且被特别布置为控制是否生成减小的功率时间间隔。因此，不是预定的减小的功率时间间隔的生成或功率发射器控制的减小的功率时间间隔的生成，所描述的系统的功率发射器可以(可能仅)在功率接收器的控制下生成减小的功率时间间隔，因此功率接收器控制何时生成减小的功率时间间隔，从而允许在功率接收器能够处理中断或特别需要能够由减小的功率时间间隔提供的优点时才生成减小的功率时间间隔。
[0159]
特别地，功率接收器105被布置为在功率传输阶段期间发送对减小的功率时间间隔的请求，并且功率发射器被布置为响应于接收到该请求而在功率传输阶段期间生成减小的功率时间间隔。因此，在功率传输阶段期间，功率接收器能够确定何时期望或允许减小的功率时间间隔，并且能够向功率发射器发送减小的功率时间间隔请求消息，这将引起生成该消息。在许多实施例中，可以仅响应于从功率接收器接收到减小的功率时间间隔请求消息而在功率传输阶段期间生成减小的功率时间间隔。
[0160]
因此，功率发射器可以响应于从功率接收器接收到减小的功率时间间隔请求消息而生成减小的功率时间间隔，其中，如果尚未接收到减小的功率时间间隔请求消息，则不会生成减小的功率时间间隔。功率接收器可以响应于从功率接收器接收到减小的功率时间间隔请求消息而生成减小的功率时间间隔，如果没有从功率接收器接收到减小的功率时间间隔请求消息，则不会生成减小的功率时间间隔。因此，减小的功率时间间隔仅会因功率接收器发送减小的功率时间间隔请求消息而存在。在一些实施例中，减小的功率时间间隔的生成以从功率接收器接收到减小的功率时间间隔请求消息为条件。
[0161]
该方法可以允许在功率传输阶段期间发生异步的、自组织的、功率接收器控制的减小的功率时间间隔的生成。这可以在许多实施例中提供改善的性能并且可以例如防止在不合适的时间发生减小的功率时间间隔。例如，它可以允许功率接收器确保在功率负载高于标称值的时候不会发生减小的功率时间间隔，这可能潜在地导致蓄能器不足以维持针对负载的电压。该方法可以在功率接收器的设计中允许更大的灵活性，例如允许针对标称状况而不是极端最坏情况来设计电容器。
[0162]
该方法可以避免与功率发射器控制着何时生成减小的功率时间间隔相关联的许多缺点和风险。例如，它可以允许改善从功率接收器到功率发射器的通信，因为功率接收器能够控制何时不存在通信干扰。这可以防止例如没有恰当接收控制错误消息而导致功率控制性能降低。类似地，接收到的功率消息可能没有到达/可能未被解码。它还可以避免因时隙中的功率突然降低而导致的接收功率测量发生错误。它还可以避免例如接收器处的控制逻辑单元因接收功率的意外行为而发生故障。通过允许功率接收器控制着何时发生减小的功率时间间隔，它允许它有效地避免或补偿这种功率降低发生情况的影响，因为它确切地
知道何时将发生这些情况并且能够确保仅在可接受时才发生这些情况。
[0163]
在减小的功率时间间隔期间的功率传输信号的功率水平相对于在功率传输时间间隔的情况减小，并且通常在减小的功率时间间隔期间的最大允许功率不小于在功率传输阶段的功率传输时间间隔的最大允许功率的1/5、1/10或1/50。
[0164]
功率发射器(并且通常是功率接收器)然后可以针对要在减小的功率时间间隔期间执行的一个或多个操作(功能、过程、流程)来进行布置，即，它可以将功率发射器的一个或多个操作的运行同步在减小的功率时间间隔期间发生。例如，它通常可以将异物检测的执行并且/或者可能将通信同步在减小的功率时间间隔期间发生。以这种方式能够实现以下情况：能够减小功率传输和功率传输信号对给定操作产生的影响(特别是对异物检测和通信产生的影响)，并且常常能够使这种影响最小化。
[0165]
如前所述，在许多实施例中，功率发射器被布置为在减小的功率时间间隔期间从发射器线圈103/谐振频率关闭驱动信号/将驱动信号与发射器线圈103/谐振频率解耦。另外，在许多实施例中，功率接收器可以被布置为将负载与接收器线圈107解耦，使得在减小的功率时间间隔期间没有功率直接从功率传输信号传输到负载。在一些实施例中，解耦可以仅是部分解耦，使得有效负载在减小的功率时间间隔期间相对于在这些时间间隔之外的情况减小。在许多实施例中，功率接收器对功率传输信号的负载情况在减小的功率时间间隔期间可以不超过100mw、200mw、500mw或1w，而在功率传输时间间隔期间的功率提取情况会更高，并且通常显著更高。在许多实施例中，功率传输信号的功率水平在减小的功率时间间隔期间可以不超过100mw、200mw、500mw或1w，而功率传输信号的功率水平在功率传输时间间隔期间会更高，并且通常显著更高。
[0166]
在许多实施例中，减小的功率时间间隔可以非常短，并且在许多实施例中，减小的功率时间间隔具有不超过500微秒、200微秒或甚至100微秒的持续时间。这可以提供一种有效的方法，其中，功率接收器能够控制非常短的减小的功率时间间隔的生成，但是其由于减小的功率时间间隔而足以执行有效的操作，例如，如上所述的通信或异物检测。例如，关闭功率传输信号允许执行衰减异物检测，并且可以通过功率接收器断开负载来进一步提高衰减异物检测的准确度。
[0167]
在许多实施例中，功率发射器101还包括可靠性电路，该可靠性电路被布置为确定用于在减小的功率时间间隔期间执行的异物检测测试的可靠性度量。在许多实施例中，可靠性电路是异物检测器207的部分或者被耦合到异物检测器207，并且被布置为基于异物检测的操作、参数、值和信号来确定可靠性度量，这取决于具体实施例的细节。
[0168]
可靠性度量指示异物检测测试的可靠性，并且具体指示异物检测测试结果的可靠性/确定性/置信度。可靠性度量也可以被称为置信度度量，其指示在减小的功率时间间隔期间执行的异物检测测试的异物检测测试结果的置信度。
[0169]
将意识到，技术测试的可靠性/置信度值的生成对于不同的测试和算法是众所周知的。用于确定异物检测测试的可靠性/置信度值的具体方法取决于正在执行的具体测试。在许多实施例中，异物检测基于测量来确定参数值，其中，异物存在的可能性单调地依赖于参数值，例如，单调增大或单调减小。在这样的实施例中，可靠性度量可以被确定为参数值，或者例如被确定为其单调函数。
[0170]
例如，对于基于衰减的异物检测，衰减速率可以指示存在异物的概率，因此衰减速
率也可以用于指示置信度值。例如，如果衰减时间高于某个阈值，则异物检测测试可以确定存在异物，否则确定不存在异物。另外，可以将判定的置信度给出为实际衰减速率值与阈值之间的数值差。因此，如果衰减时间远高于阈值，则存在异物的置信度高，如果衰减时间远低于阈值，则不存在异物的置信度高，并且对于衰减时间接近阈值的情况，这可以指示存在异物，也可以指示不存在异物，具体取决于是否超过阈值，该测试结果可以被指定为具有低置信度/可靠性。
[0171]
在其他异物检测测试中，类似的方法可以用于其他异物检测测试。例如，对于功率损耗测试，置信度度量可以是指示功率损耗与检测阈值相差多少的函数，对于q因子异物检测测试，置信度度量可以是指示功率损耗与检测阈值相差多少的函数。
[0172]
在许多实施例中，功率发射器101可以被布置为向功率接收器发送数据，从而提供关于异物检测和/或关于异物检测可靠性度量的信息。
[0173]
特别地，在许多实施例中，功率发射器101可以被布置为根据可靠性度量向功率接收器105发送异物检测数据。
[0174]
功率发射器被布置为响应于针对该测试的可靠性度量/结果满足指示可靠性度量超过可靠性水平的可靠性准则而发送针对在减小的功率时间间隔中的异物检测测试的异物检测测试结果。因此，如果异物检测测试结果是被认为足够可靠的检测结果，则功率发射器101将向功率接收器105发送测试结果的指示。因此，如果可靠性度量足够高，则功率发射器101向功率接收器105发送指示是否检测到异物的数据。
[0175]
在一些实施例中，功率发射器可以响应于另一消息(例如，接收到的功率)而发送可靠性度量，而这不一定是对减小的功率间隔请求的请求。
[0176]
可以针对作为功率传输时间间隔的部分而执行的异物检测(例如，在功率传输期间执行的功率损耗异物检测)发送这种可靠性度量。这可以指示发生了怀疑检测到异物的情况。如稍后将更详细地描述的，这可以引起功率接收器发送另一减小的功率时间间隔请求消息，从而引起使用例如基于衰减的测量来进行更准确的异物检测。
[0177]
在一些实施例中，功率发射器101可以被布置为将可靠性度量与可靠性准则(其可以与用于确定是否要发送异物检测测试结果的可靠性准则相同或不同)进行比较，并且如果如果不满足可靠性准则，则功率发射器101可以继续发送针对一个或多个减小的功率时间间隔的请求。
[0178]
可靠性准则的评价可以确定异物检测测试结果的置信度不如期望的高。例如，如果可靠性度量低于阈值，则可以确定异物检测测试不够可靠。例如，如果衰减速率太接近异物检测判定阈值，则可以确定异物检测测试结果太不确定而无法足够清楚地指示是否存在异物。
[0179]
在这种情况下，功率发射器101因此在一些实施例中可以继续向功率接收器发送对更多减小的功率时间间隔的请求。因此，不是功率发射器101自身通过例如关闭在接收器处引起负载解耦的功率传输信号来引入减小的功率时间间隔，而是功率发射器101通过生成新的请求消息来继续请求功率接收器105主动引入一个或多个新的减小的功率时间间隔。
[0180]
当从功率发射器101接收到这样的指示时，功率接收器105可以继续评价生成一个或多个新的减小的功率时间间隔是否可行/可能。例如，功率接收器105可以确定蓄能器的
当前状态以确定是否存储了足够的能量以在减小的功率时间间隔期间支持负载。如果是这样，功率接收器105可以继续生成新的针对减小的功率时间间隔的请求并向功率发射器发送这个新的请求。因此，可以使用与针对第一减小的功率时间间隔相同的方法来生成一个或多个后续的减小的功率时间间隔。
[0181]
功率发射器可以被布置为在随后的减小的功率时间间隔期间执行另外的异物检测测试，从而得到更准确的检测。所述另外的异物检测测试可以是单独且独立的测试，并且可以基于随后的减小的功率时间间隔中的测试是否一致来评价异物检测测试结果的可靠性和置信度。在其他实施例中，异物检测测试可以在不同的减小的功率时间间隔上进行组合。例如，可以在与检测阈值比较之前在多个减小的功率时间间隔上对衰减速率或功率损耗值求平均。
[0182]
因此，在一些实施例中，功率发射器101和功率接收器105可以互通以动态且自组织地引入足够的减小的功率时间间隔，从而确保实现足够可靠的异物检测结果。这可以在仍然允许功率接收器105控制着操作的情况下实现，并且特别地，它允许功率接收器105确保减小的功率时间间隔不会导致不可接受的功率传输。
[0183]
在许多实施例中，可以组合可靠性度量、异物检测测试结果和/或对另外的减小的功率时间间隔的请求的通信。例如，可以发送单个数据参数，其中，一个值指示可靠的异物检测测试指示不存在异物，另一值指示可靠的异物检测测试指示存在异物，而第三值指示异物检测测试不可靠并且应当优选启动另外的减小的功率时间间隔。
[0184]
功率发射器101可以被布置为响应于异物检测结果而执行其他操作。例如，在许多实施例中，它可以被布置为响应于检测到异物而终止功率传输。如果获得不确定的测试结果，则可以继续降低功率水平，例如直到在随后的减小的功率时间间隔中执行新的异物检测测试为止。如果可靠的异物检测测试指示没有检测到异物，则功率发射器可以继续进行功率传输而没有变化。
[0185]
在一些实施例中，异物检测器207可以被布置为不仅在减小的功率时间间隔期间执行异物检测，而且还能够在减小的功率时间间隔之外执行异物检测。在这样的实施例中，异物检测也可以在功率传输间隔期间以及在功率传输正在进行时执行。这可以在许多实施例中提供改善的性能，并且常常可以允许比仅在异步的减小的功率时间间隔期间执行异物检测的情况更快地检测异物。该方法可以例如提供在减小的功率时间间隔期间的高准确度检测与在功率传输间隔期间的不太准确的检测的组合效果。这可以允许准确检测非常小的异物，同时又允许非常快速地检测大的异物。
[0186]
发射器可以决定向接收器发送数据，从而指示在减小的功率间隔之外的异物检测的可靠性。如果发射器感觉到需要更准确的异物检测(例如可靠性很低或者如果发射器怀疑有异物)，则发射器由此向接收器指示这种需求，从而使接收器在接收器合适的时刻请求减小的功率间隔。
[0187]
例如，异物检测器207可以在减小的功率时间间隔期间和在功率传输间隔期间都执行功率损耗异物检测。然而，在减小的功率时间间隔期间，能够使用专用测试信号并且可以将负载解耦，从而允许更准确的功率损耗检测性能。
[0188]
在一些实施例中，功率接收器可以接收异物检测(其例如可以是在减小的功率时间间隔中执行的或者例如可以是在减小的功率时间间隔之外的正常功率传输期间执行的)
的可靠性度量/指示。功率接收器可以基于可靠性准则来确定是否请求生成另外的减小的功率时间间隔。例如，如果可靠性准则低于阈值，则功率接收器可以请求生成新的减小的功率时间间隔，以便允许更准确的异物检测。
[0189]
在一些实施例中，功率接收器和功率发射器都可以评价可靠性度量。例如，功率发射器可以将可靠性度量与准则进行比较，以便决定是否要请求更多的减小的功率时间间隔，另外，功率发射器还可以向功率接收器发送可靠性度量，该功率接收器也可以执行评价，以便例如确定其是否将遵循该请求。例如，功率接收器可以仅在功率接收器认为可靠性低于给定阈值的情况下遵循该请求，否则，功率接收器可以拒绝该请求。作为另一示例，针对不发送对新的减小的功率时间间隔的请求的阈值在功率发射器发送对新的减小的功率时间间隔的请求的情况下会比在功率发射器不发送对新的减小的功率时间间隔的请求的情况下高得多。
[0190]
这样的方法可以例如允许更复杂的判定过程，其中，只有当可靠性度量满足功率发射器实施的准则和功率接收器实施的准则这两者时，功率接收器才会继续生成对另外的减小的功率时间间隔的请求。这些方法通常可以允许针对特定功率接收器和特定功率发射器的特定配对来调整请求减小的功率时间间隔的操作(例如，只有在功率接收器和功率发射器这两者都考虑期望生成新的减小的功率时间间隔的情况下才会生成新的减小的功率时间间隔)。
[0191]
在一些实施例中，功率发射器还包括校准器，该校准器被布置为执行对异物检测的校准，其中，该校准取决于异物检测测试。
[0192]
在一些实施例中，是否执行校准可以取决于异物检测测试。特别地，是否执行校准可以取决于是否检测到异物，并且通常仅在异物检测测试指示不存在异物时才执行校准。
[0193]
在许多实施例中，还可以考虑异物检测测试的可靠性。例如，只有当异物检测测试确定不存在异物(其中，可靠性度量指示具有足够高的置信度来指示这是正确的确定)时，才会执行校准。用于执行校准的可靠性阈值可以不同于用于其他目的的可靠性阈值，例如，用于发送对另外的减小的功率时间间隔的请求的阈值。
[0194]
在一些实施例中，校准器211可以被布置为校准减小的功率时间间隔异物检测本身，即，校准器211可以被布置为校准在减小的功率时间间隔期间使用的算法本身。在其他实施例中，校准器211可以被布置为调整/校准另一异物检测，例如，在功率传输时间间隔期间执行的异物检测算法。例如，如果在减小的功率时间间隔期间执行准确的异物检测，则可以以非常高的可靠性确定不存在异物(或者存在的任何异物将具有非常小的影响)。紧接在减小的功率时间间隔和功率传输恢复之后，异物检测测试和校准器211可以继续修改异物检测，以使其更准确地反映不存在异物。例如，对于功率损耗异物检测，在减小的功率时间间隔之后立即测量的功率损耗极有可能是由于功率发射器和功率接收器本身的损耗(例如在功率发射器和功率接收器的金属零件中的损耗)造成的。校准器211可以相应地继续引入针对功率损耗估计的偏移，该偏移抵消/补偿了该功率损耗。然后在功率传输间隔期间为后续的异物检测测试引入该补偿/偏移。
[0195]
因此，在许多实施例中，校准被布置为校准在功率传输时间间隔期间/在减小的功率时间间隔之外执行的异物检测。
[0196]
校准可以是改变异物检测操作的参数的操作，并且特别地，校准可以被布置为针
对当前的操作点/场景来调整异物检测算法。例如，校准可以补偿部件值的变化、功率发射器与功率接收器之间的相对位置、功率发射器和/或功率接收器的属性、功率水平等。作为另一示例，可以在指示不存在异物的多个异物检测测试上对在减小的功率时间间隔开始时的信号的平均衰减速率进行测量和求平均，并且可以调整判定准则以反映平均值。这可以例如允许减小的功率时间间隔中的异物检测算法被调整得更有判断力并且能够在不存在异物时检测与当前操作点的较小变化。
[0197]
在许多实施例中，如所描述的，功率发射器能够在减小的功率时间间隔期间和功率传输时间间隔期间都执行异物检测，并且校准器211可以被布置为根据在减小的功率时间间隔期间的异物检测测试的结果来调整在功率传输时间间隔期间执行的异物检测。
[0198]
在典型的实施例中，在功率传输时间间隔期间执行的异物检测因此不同于在减小的功率时间间隔期间执行的异物检测。
[0199]
在一些实施例中，可以执行相同的底层异物检测操作，而不同之处在于应用了不同的检测准则。例如，可以针对减小的功率时间间隔和功率传输时间间隔的异物检测都确定功率损耗，但是可以将所测量的功率损耗与不同的检测阈值进行比较。一个或两个异物检测的检测阈值可以由校准器211来调整。
[0200]
在许多实施例中，不同类型的测试可以用于在功率传输时间间隔期间和在减小的功率时间间隔期间进行的异物检测。特别地，可以确定和评价不同的参数以确定是否存在异物。
[0201]
作为示例，在许多实施例中，异物检测器207可以在功率传输时间间隔期间执行功率损耗，但在减小的功率时间间隔期间执行基于衰减的异物检测或q因子异物检测。这可以在许多实施例中提供特别有利的性能，其中，针对不同阶段的属性/状况来优化或调整不同的异物检测算法。特别地，衰减测量可以允许高度准确且非常短的异物检测，但是要求关闭功率传输信号。因此，它可能非常适合用于短的减小的功率时间间隔。相比之下，在较高的持续功率水平下，对于异物检测，功率损耗往往非常准确，尤其是在针对特定的当前状况进行准确的校准和调整时。不基于衰减的q因子方法能够提供高准确度，但是会要求更长的时间来关闭功率传输。因此，不同的异物检测算法的组合(无论是仅仅使用不同的准则还是根本不同的操作)可以在整个功率传输阶段中提供高度准确的异物检测，并且基于在减小的功率时间间隔期间进行的异物检测测试对功率传输时间间隔操作的调整可以允许显著提高性能。
[0202]
作为特定示例，功率接收器可以请求减小的功率时间间隔，并且作为响应，功率发射器可以继续关闭驱动信号并执行衰减速率异物检测测试。如果这样以高可靠性检测到异物，则可以终止功率传输(例如，经受指示存在异物的另外的异物检测测试)。如果它以高可靠性/置信度度量检测到不存在异物，则它可以启动校准器211以在随后的功率传输时间间隔中执行对异物检测的校准。在该示例中，当重新打开功率传输信号并且启动功率传输时间间隔时，校准器211执行测量并基于这些测量来调整在功率传输时间间隔期间执行的异物检测算法。因此，功率传输异物检测算法是基于没有检测到异物的假设而调整的。例如，对于功率损耗检测，测量当前功率损耗(其为不存在异物的功率损耗)并相应地调整判定阈值(或将补偿因子引入功率损耗)。
[0203]
如果在减小的功率时间间隔期间基于衰减速率的异物检测测试的可靠性的结果
是检测到不存在异物但可靠性低，则系统可以被布置为继续进行功率传输，但是校准器211可以被布置为不校准异物检测算法。这可以降低校准潜在地针对异物实际存在的情形调整异物检测的风险。例如，如果小的异物存在于某个距离处，它可能不会导致不可接受的功率损耗，因此是可以接受的情形。然而，这将导致不存在异物的不太可靠的检测(该参数将更接近检测阈值)并且这可能会阻止校准器211针对实际存在小的异物的情形校准异物检测。
[0204]
在一些实施例中，响应于减小的功率时间间隔异物检测测试的功率发射器的操作可以因此还取决于异物(fo)是否存在的检测结果。例如，可以采用以下方法：
[0205]
可靠+检测到fo：停止/降低/限制功率传输
[0206]
可靠+没有检测到fo：校准。可以交换额外的数据以支持校准本身
[0207]
不可靠：推迟校准。可以要求额外的减小的功率间隔。
[0208]
该方法因此可以允许改进两种异物检测算法之间的交互，其中，第一算法(减小的功率时间间隔之一)通常是比第二算法(功率传输时间间隔之一)显著更可靠的检测。准确/可靠的检测算法能够用于以高置信度指示不存在异物，因此能够在此假设下校准不太准确/可靠的检测算法。通常能够实现显著更准确的整体异物检测。
[0209]
虽然在许多实施例中，在功率传输时间间隔期间的异物检测的校准可以取决于在减小的功率时间间隔期间的异物检测测试，其程度为仅在没有检测到异物时执行校准(并且可能还要求可靠性度量高于阈值)，但是在其他实施例中，它可能以更复杂的方式取决于测试结果和可靠性。例如，在一些实施例中，校准/调整的程度可以取决于可靠性度量。例如，校准可以被布置为通过与当前水平的相对偏移来调整检测阈值。偏移的大小可以取决于可靠性度量，因此对于以高置信度检测到不存在异物时，检测阈值的变化会大于置信度较低时的情况。
[0210]
在一些实施例中，第一通信器205可以被布置为在减小的功率时间间隔期间替代地或额外地与功率接收器通信。在一些实施例中，通信可以使用功率传输信号和/或发射器线圈103。在这样的实施例中，可以例如以与在功率传输时间间隔期间使用的频率完全相同的频率来生成驱动信号，并且可以调制该驱动信号以发送数据。
[0211]
在其他实施例中，可以使用与发射器线圈103不同的天线/发射线圈来执行通信。而且，第一通信器205可以使用与功率传输信号不同的通信载波，并且通常为具有不同频率的通信载波。
[0212]
在许多实施例中，通信可以是完全独立的通信系统，并且可以特别是标准化的短距离通信系统，例如，近场通信(nfc)系统。
[0213]
在所描述的系统中，通信是在功率传输阶段期间在减小的功率时间间隔中执行的。特别地，一些或实际上所有减小的功率时间间隔可以是执行功率发射器101与功率接收器105之间的通信的通信时间间隔。特别地，发射器控制器203可以包括通信控制功能，该通信控制功能被布置为同步第一通信器205，使得通信操作(通常为接收数据和发送数据这两者)在(并且通常仅在)功率传输阶段的通信时间间隔中(即，在为通信分配的减小的功率时间间隔中)执行。
[0214]
在许多实施例中，第一通信器205被布置为将数据发送到功率接收器105，并且可以被特别布置为使用频率、幅度或相位调制来调制功率传输信号。在一些实施例中，这可以在减小的功率时间间隔期间完成，其中，例如为驱动信号/功率传输信号设置低且恒定的水
平，这样可以使得例如改进对由幅度调制引起的幅度变化的检测。
[0215]
在一些实施例中，可以使用单独的通信信道来执行通信，这可以使用单独的通信线圈或实际上使用发射器线圈103来实现。例如，在一些实施例中，可以实施近场通信，或者可以将高频载波(例如，具有13.56mhz的载波频率)叠加在功率传输信号上。
[0216]
这可以显著提高通信性能，并且特别地，它可以提供良好的环境，其中，提供了改进的通信，同时减少了由功率传输操作引起的干扰。另外，由于功率传输时间间隔是由功率接收器控制的，因此能够实现自组织功率接收器控制的动态和异步的通信操作。
[0217]
在许多实施例中，减小的功率时间间隔可以包括通信时间间隔和异物检测时间间隔。
[0218]
在所描述的系统中，诸如异物检测和/或通信之类的操作可以在减小的功率时间间隔中执行，因此异物检测/通信和功率传输可以在时域中分离，从而减少了从功率传输到异物检测/通信的交叉干扰。因此，由功率传输的操作条件的变化引起的可变性和不确定性能够与异物检测/通信隔离，从而得到更加准确可靠的异物检测/通信。
[0219]
在功率传输阶段中，功率发射器因此被布置为在功率传输时间间隔期间执行功率传输。特别地，在这些时间间隔期间，功率发射器可以以高得多的比特率向功率接收器提供信息，否则将导致功率传输间隔中的低比特率通信的过载。功率发射器和功率接收器可以(重新)协商新的操作参数，例如，保证功率水平。功率发射器和功率接收器还可以操作功率控制回路(功率控制回路可以基于与减小的功率时间间隔相对应的通信时间间隔内的通信)。因此，可以动态改变正在传输的功率水平。
[0220]
因此，在许多实施例中，使用减小的功率时间间隔进行通信的方法可以提供显著改进的通信。另外，通过允许减小的功率时间间隔是功率接收器控制的动态和自组织/异步时间间隔，能够实现更有效和自适应的方法，从而允许针对个体功率接收器的特定需求、要求和偏好来调整减小的功率时间间隔，包括特别确保减小的功率时间间隔不会危及对负载的可靠功率供应。
[0221]
在不同的实施例中，功率接收器可以使用不同的条件和触发器向功率发射器发送减小的功率时间间隔请求消息。
[0222]
在许多实施例中，功率接收器可以被布置为响应于以下各项的变化而发送减小的功率时间间隔请求消息：正从功率传输信号中提取的功率，正被提供给负载的电流，和/或正被提供给负载的电压。该变化可以是检测到的或已经发生的实际变化，也可以是例如即将发生的变化，即，功率接收器可以在实施该变化之前发送减小的功率时间间隔请求消息。
[0223]
例如，功率接收器有时可能会改变操作点，使得向负载提供不同的功率、电流和/或电压。特别地，它可以将操作模式改变为向负载传输不同的功率，例如当将电池的充电从快速充电改变为正常充电或涓流充电时。
[0224]
针对这样的操作模式的不同功率水平可能会对功率传输信号造成不同的影响，并且这可能会再次影响在功率传输时间间隔期间的异物检测测试。例如，改变被提供给负载的功率可能会导致在功率发射器处测量到非常不同的功率损耗，即使不存在异物也是如此。因此，可能期望重新校准异物检测测试，因此可以生成减小的功率时间间隔请求消息并且将向功率发射器发送减小的功率时间间隔请求消息，从而使得启动新的减小的功率时间间隔并在减小的功率时间间隔期间执行异物检测测试，例如，衰减速率测试。如果这样得到
不存在异物的可靠指示，则功率发射器可以在减小的功率时间间隔结束时继续执行对功率传输时间间隔的异物检测算法的校准。
[0225]
这样的方法不限于功率水平的改变，而且还可以在相同功率水平的操作模式之间改变时应用。
[0226]
例如，功率接收器可以具有以下操作模式：
[0227]
操作模式1：功率接收器向负载提供5w、5v、1a。
[0228]
操作模式2：功率接收器向负载提供5w、10v、0.5a。
[0229]
对于这两种模式，其接收功率的评估结果可能不同，并且发射功率的评估结果也可能不同。所计算的功率损耗在不同的操作模式下可能不同，并且功率接收器可以被布置为在不同的操作模式之间切换时发送减小的功率时间间隔请求消息，从而引起执行新的减小的功率时间间隔和异物检测校准。
[0230]
根据功率水平是否发生变化，系统的行为可能会有所不同。在许多实施例中，异物检测可以利用校准的功率损耗曲线，该曲线示出当不存在异物时针对功率传输信号的不同功率水平的预期功率损耗。
[0231]
在功率水平发生相对较小变化(通常在接收器处没有操作模式变化)的情况下，当前校准的功率损耗曲线通常能够被重新使用，并且能够利用(一个或多个)新的功率水平来扩展/改进。然而，对于操作模式的变化(通常包括被提供给负载的标称电压和/或电流的变化)，应当更新功率损耗曲线，从而使用多个(2个或更多个)功率损耗值。对于每种操作模式，可以保持不同的功率损耗曲线。
[0232]
在一些实施例中，功率发射器可以被布置为发送对测量的请求和/或对怀疑检测到异物的指示，并且功率接收器可以被布置为响应于从功率发射器接收到指示而发送针对减小的功率时间间隔的请求。
[0233]
在一些实施例中，功率发射器可以被布置为通过发送对从功率接收器接收的消息的非确认(nack)响应来发送指示。该消息可以是功率传输消息，例如特别是接收功率或功率控制回路错误消息。
[0234]
功率发射器可以被布置为响应于异物检测测试的结果(特别是在功率传输时间间隔期间执行的异物检测测试的结果)而发送对怀疑检测到异物的指示。
[0235]
在一些实施例中，功率发射器可以特别地响应于确定异物检测测试没有在可靠性度量满足可靠性准则情况下确定不存在异物而发送对怀疑检测到异物的指示。
[0236]
在一些实施例中，功率发射器可以特别地响应于确定针对异物检测测试的可靠性度量不满足可靠性准则而发送对怀疑检测到异物的指示。
[0237]
在一些实施例中，功率接收器因此可以在其从功率发射器接收到进行测量的指示时请求减小的功率时间间隔。这可以特别发生在当功率发射器怀疑存在异物时(例如，几乎达到异物检测的阈值，或者偶尔(例如，对于单个测量事件)超过异物检测的阈值)的情况。
[0238]
响应于接收到怀疑检测到异物的指示，功率接收器可以例如将功率传输控制到较低水平，从而减轻异物的潜在发热。
[0239]
替代地或额外地，它可以启动对异物存在的更准确的测试。在这样的示例中，功率接收器可以通过请求减小的功率时间间隔来使得功率发射器能够执行更准确的测试，这会引起功率发射器执行准确的异物检测测试，例如，衰减速率测试。在一些实施例中，减小的
功率时间间隔请求消息可以额外地或替代地启动新的校准，如前所述。
[0240]
特别地，作为对接收到的功率消息的响应而发送的nak可以指示接收器应当采取行动，例如，降低其功耗或请求校准，特别是请求新的减小的功率时间间隔请求消息。
[0241]
在功率接收器完全控制操作的方法中，功率发射器取决于功率接收器在请求减小的功率间隔时的可接受操作。然而，这也可能带来相关联的挑战。例如，可能难以确保已经对功率接收器的这样的选项执行了足够的符合性测试。
[0242]
一种方法可以是要求功率接收器使得功率发射器能够将功率差保持在比最初要求的情况更严格的范围内(即，更低的功率损耗)。这对功率接收器提出了隐含要求，使得功率发射器能够校准功率差，否则实现更严格的范围通常是不切实际的。
[0243]
在许多系统中，功率发射器可以确认/不确认来自功率接收器的消息。功率发射器也可以使用非确认nak来警告功率接收器(可能)存在异物。这意味着如果功率接收器不采取行动，功率发射器就会停止功率传输。功率接收器的行动可以是降低其功率水平需求，从而减轻加热异物的潜在危险。
[0244]
另一种方法可以是功率接收器请求减小的功率时间间隔请求消息以使得功率发射器能够执行更准确的异物检测。
[0245]
在这种背景下，功率发射器的nak可以被视为异物检测的可靠性/准确度不足的指示，因此会停止功率传输。
[0246]
智能功率接收器因此能够请求减小的功率时间间隔以使功率发射器能够执行更准确的异物检测测试并且/或者执行对功率差的校准。
[0247]
功率接收器可以被布置为响应于从功率发射器接收到nak响应而请求减小的功率间隔。
[0248]
在一些实施例中，功率接收器也可以被布置为执行校准。例如，在功率接收器从功率发射器接收到针对减小的异物检测测试的可靠性指示的情况下就是如此。如果该信息以足够高的概率指示不存在异物，则功率接收器可以继续校准接收到的功率水平测量结果。
[0249]
在这种情况下，功率发射器可以例如发送发射功率的测量结果/估计结果，并且功率接收器可以使用它来校准其接收到的功率，以便补偿它们之间的差异。
[0250]
在一些实施例中，功率接收器可以被布置为发送减小的功率时间间隔请求消息，而在这些减小的功率时间间隔请求消息之间具有最大持续时间。例如，两个减小的功率时间间隔之间的最大持续时间可以是100ms、500ms、1秒或2秒。在这样的实施例中，功率接收器可以例如在操作模式发生改变时发送减小的功率时间间隔请求消息，但是如果没有发生改变，则无论如何都可以以例如500毫秒的预定间隔发送减小的功率时间间隔请求消息。
[0251]
在一些实施例中，减小的功率时间间隔请求消息可以是仅用于请求减小的功率时间间隔的目的的专用消息。该消息可以例如简单地包含在预定模式的位中，如果该预定模式的位被功率发射器的第一通信器205检测到，则该预定模式的位被解读为对功率发射器生成减小的功率时间间隔的请求。
[0252]
在一些实施例中，减小的功率时间间隔请求消息可以包括与减小的功率时间间隔相关的数据，例如，建议的对减小的功率时间间隔的定时、所要求的最大或最小功率水平、持续时间、所要求的减小的功率时间间隔的数量等。这样的数据既可以被提供为专用消息的部分，又可以被提供为组合消息的部分或还用于其他目的的消息。在这样的实施例中，功
率发射器可以被布置为生成具有这样的属性的减小的功率时间间隔。
[0253]
因此，在一些实施例中，减小的功率时间间隔请求消息是单独的消息，其仅用于请求减小的功率时间间隔的特定目的。然而，在一些实施例中，减小的功率时间间隔请求消息也可以是组合消息，并且特别地，对减小的功率时间间隔的请求可以被搭载到通常用于其他目的的另一现有消息上。
[0254]
在一些实施例中，减小的功率时间间隔请求消息是包括针对功率传输的其他数据的消息，其中，该数据与在减小的功率时间间隔之外执行的功率传输操作有关。减小的功率时间间隔请求消息可以包括与功率传输时间间隔操作有关的数据。作为特定示例，减小的功率时间间隔请求消息可以是功率控制消息，其包括用于功率传输信号的功率控制回路的控制数据。
[0255]
因此，减小的功率时间间隔请求消息不是专用的或单独的消息，而是可以是例如功率控制错误消息。这样的消息可以被频繁地(例如每250毫秒或更快地)发送。许多这样的消息可能并不包括任何减小的功率时间间隔请求，而可能只报告功率控制请求，例如，加电请求或断电请求。然而，一些消息可以包括数据序列，该数据序列被解读为对减小的功率时间间隔的请求。
[0256]
在许多实施例中，减小的功率时间间隔请求消息可以是功率反馈消息，其包括指示由功率接收器提取的功率水平的数据。功率反馈消息通常可以包括指示功率接收器从功率传输信号中提取的功率的量的数据。功率反馈消息具体可以是接收到的功率数据包，其指示功率接收器从功率传输信号中提取(或将要提取)的功率。
[0257]
将意识到，可以修改许多不同的(现有的)控制消息，从而还用作减小的功率时间间隔请求消息以触发减小的功率时间间隔。示例包括：
[0258]
接收到的功率数据包
[0259]
使用特定模式或保留字段，以用作减小的功率时间间隔请求消息(也被称为触发器)
[0260]
确定模式中的哪些模式也用作触发器
[0261]
无论模式如何，所有接收到的功率数据包都用作触发器
[0262]
协商集合中的数据包用作触发器
[0263]
新定义的数据包用作触发器
[0264]
该数据包还可以包含实际的时隙开始时间和/或时隙持续时间
[0265]
作为特定示例，减小的功率时间间隔请求消息可以被实施为从qi系统已知的接收到的功率包。这样的数据包具有如图8所示的格式。
[0266]
被称为模式的字段中的位模式提供了关于接收到的功率值的额外信息。可以修改该字段，使得特定位模式也被解读为减小的功率时间间隔请求。例如，可以定义以下位模式，即，“101”的位模式指示接收到的功率包消息也是减小的功率时间间隔请求消息。
[0267]
模式说明
‘
000’正常值；请求响应
‘
001’轻载校准值；请求响应
‘
010’连接负载校准值；请求响应
‘
011’保留
‘
100’正常值；预期没有响应
‘
101’正常值；针对fod时隙的触发器；预期没有响应
‘
110’保留
‘
111’保留
[0268]
在另一示例中，可以定义“011”的位模式，其包括对来自发射器的响应的请求。该响应能够是如前所述的可靠性度量。
[0269]
模式说明
‘
000’正常值；请求响应
‘
001’轻载校准值；请求响应
‘
010’连接负载校准值；请求响应
‘
011’正常值；针对fod时隙的触发器；预期响应
‘
100’正常值；预期没有响应
‘
101’保留
‘
110’保留
‘
111’保留
[0270]
在许多实施例中，减小的功率时间间隔请求消息与减小的功率时间间隔之间可能存在直接对应关系，使得每个减小的功率时间间隔请求消息引起功率发射器生成一个且仅一个减小的功率时间间隔请求消息。
[0271]
在一些实施例中，可以仅响应于从功率接收器接收到的减小的功率时间间隔请求消息而生成减小的功率时间间隔，因此功率接收器能够依赖于不发生减小的功率时间间隔，除非特别请求。
[0272]
在一些实施例中，响应于接收到单个减小的功率时间间隔请求消息，功率发射器可以生成一个以上的减小的功率时间间隔。例如，在一些实施例中，接收到减小的功率时间间隔请求消息可以引起功率发射器生成预定数量的减小的功率时间间隔，其例如可以具有预定持续时间和预定间隔。因此，不是单个减小的功率时间间隔请求消息引起生成单个减小的功率时间间隔，而是单个减小的功率时间间隔请求消息会引起生成可能较短的减小的功率时间间隔的序列或突发。
[0273]
在一些实施例中，可以预先确定减小的功率时间间隔的参数和对减小的功率时间间隔请求消息的响应，例如可以预先确定减小的功率时间间隔的持续时间。然而，在其他实施例中，可以例如响应于在减小的功率时间间隔请求消息中接收到的数据而动态地确定一个、一些或多个减小的功率时间间隔。减小的功率时间间隔请求消息可以例如指示减小的功率时间间隔的请求数量和持续时间。
[0274]
在许多实施例中，可以在系统进入功率传输阶段之前执行的初始化阶段期间定义或确定减小的功率时间间隔或请求过程的一个或多个参数。例如，许多无线功率传输系统(例如，qi)包括作为功率传输阶段的初始化的部分而执行的协商阶段。在这样的阶段中，功率接收器可以请求期望的操作参数或方面，并且功率发射器可以同意或不同意这些请求。然后可以使用协商的参数继续进行功率传输。
[0275]
在所描述的系统中，初始化阶段(特别是协商阶段)可以用于对减小的功率时间间隔操作的参数进行初始化。
[0276]
这样的阶段可以用于确定：功率发射器和功率接收器是否确实能够支持这样的操作，并且如果是这样，那么应当如何实施操作。它可以确定是否完全支持减小的功率时间间隔，是否仅支持基于预定重复时间框架的预定周期性减小的功率时间间隔，或者是否支持完全功率接收器控制的减小的功率时间间隔操作。
[0277]
在后一种情况下，协商还可以用于确定哪些消息可以用作减小的功率时间间隔请求消息，例如是否能够使用接收到的功率包，是否能够使用专用消息等。
[0278]
这样的方法可以允许提高的灵活性并且可以特别是在许多系统中允许改进的向后兼容性并且可以使得能够将所描述的方法引入到现有部署的系统中。
[0279]
初始化/配置/协商阶段可以额外地或替代地确定减小的功率时间间隔的参数，例如，定时方面(例如，从减小的功率时间间隔请求消息到减小的功率时间间隔开始的延迟)、持续时间、最大功率水平等。在一些实施例中，这样的协商参数可以是默认参数，其随后能够例如被包括在减小的功率时间间隔请求消息中的专用数据覆盖。
[0280]
作为协商(或配置/协商)阶段的特定示例，功率接收器能够指示它是否支持：
[0281]
时隙操作(异物检测和/或通信)
[0282]
减小的功率时间间隔请求消息(时隙触发器)
[0283]
隐式时隙触发器
[0284]
显式时隙触发器
[0285]
在功率传输阶段中，功率发射器能够使用该信息来修改其行为，如下所示：
[0286][0287]
配置阶段
[0288]
功率接收器能够使用配置数据包中的保留位来指示其对时隙fod的支持(根据上表)
[0289]
协商阶段
[0290]
功率接收器能够在协商阶段中使用信息消息来指示其对时隙fod/通信的支持
[0291]
它还能够使用消息来协商时隙持续时间和时隙间隔
[0292]
此外，它能够使用消息来指示它将如何生成触发器(减少功率时间间隔请求消息)
[0293]
将意识到，为了清楚起见，上面的描述参考了不同的功能电路、单元和处理器来描述本发明的实施例。然而，显而易见的是，可以使用不同的功能电路、单元或处理器之间的任何合适的功能分布而不背离本发明。例如，被图示为由单独的处理器或控制器执行的功能可以由相同的处理器或控制器来执行。因此，对特定的功能单元或电路的引用仅被视为对用于提供所描述的功能的合适模块的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。
[0294]
本发明能够以包括硬件、软件、固件或这些项目的任意组合的任意适合形式来实
施。本发明可以任选地被至少部分地实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以以任何合适方式在物理上，在功能上和在逻辑上实施。实际上，功能可以被实施在单个单元中，在多个单元中或被实施为其他功能单元的部分。正因如此，本发明可以被实施在单个单元中，或者可以在物理上和在功能上被分布在不同的单元、电路和处理器之间。
[0295]
虽然已经结合一些实施例描述了本发明，但是本发明并不旨在限于本文阐述的特定形式。而是，本发明的范围仅受到权利要求的限制。另外，虽然看起来是结合特定实施例描述了特征，但是本领域技术人员将认识到：可以根据本发明来组合所描述的实施例的各个特征。在权利要求中，术语“包括”并不排除其他元件或步骤的存在。
[0296]
将意识到，对优选值的引用并不意味着超出其在异物检测初始化模式中确定的值的任何限制，即，优选地是通过在调整过程中确定该值。对优选值的引用可以代替对例如第一值的引用。
[0297]
此外，虽然被单独列出，但是也可以通过例如单个电路、单元或处理器来实施多个模块、元件、电路或方法步骤。另外，虽然各个特征可以被包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以被有利地组合，并且这些特征被包括在不同的权利要求中并不意味着这些特征的组合不是可行的和/或有利的。而且，特征被包括在一种类型的权利要求中并不意味着该特征限于这种类型的权利要求，而是指示该特征在适当时能够等价地适用于其它类型的权利要求。此外，权利要求中的特征的顺序并不意味着这些特征必须按其工作的任何特定顺序，并且特别地，方法权利要求中的各个步骤的顺序并不意味着必须按该顺序来执行这些步骤。而是，可以以任何合适的顺序来执行这些步骤。另外，单数引用并不排除多个。因此，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的引用并不排除多个。仅为了澄清示例而提供的权利要求中的附图标记不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。
技术特征：1.一种用于经由感应功率传输信号向功率接收器(105)无线地提供功率的功率发射器(101)；所述功率发射器(101)包括：发射器线圈(103)，其用于在功率传输阶段期间生成所述功率传输信号；驱动器(201)，其用于生成用于所述发射器线圈(103)的驱动信号以在所述功率传输阶段期间生成所述功率传输信号；第一通信器(205)，其用于从所述功率接收器(105)接收消息；以及控制器(203)，其被布置为在所述功率传输阶段期间生成减小的功率时间间隔，在所述减小的功率时间间隔期间，所述功率传输信号的功率水平被减小，所述控制器被布置为响应于从所述功率接收器接收到减小的功率时间间隔请求消息而生成所述减小的功率时间间隔。2.根据权利要求1所述的功率发射器，还包括用于执行异物检测的异物检测器(207)，所述异物检测被布置为在所述减小的功率时间间隔期间执行异物检测测试。3.根据权利要求2所述的功率发射器，还包括可靠性电路(209)，所述可靠性电路被布置为确定针对所述异物检测的可靠性度量。4.根据权利要求3所述的功率发射器，其中，所述可靠性电路(209)被布置为响应于确定针对所述异物检测测试的所述可靠性度量满足可靠性准则而向所述功率接收器(105)发送异物检测结果。5.根据权利要求3或4所述的功率发射器，其中，所述可靠性电路(209)被布置为响应于确定针对所述异物检测测试的所述可靠性度量不满足可靠性准则而向所述功率接收器发送针对至少一个或多个减小的功率时间间隔的请求。6.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述可靠性电路(209)被布置为响应于所述异物检测测试而向所述功率接收器发送针对至少一个或多个减小的功率时间间隔的请求。7.根据任一前述权利要求所述的功率发射器，其中，所述第一通信器(205)被布置为在所述减小的功率时间间隔期间与所述功率接收器通信。8.根据权利要求7所述的功率发射器，其中，所述第一通信器(205)被布置为使用与所述功率传输信号不同的通信载体与所述功率接收器通信。9.根据任一前述权利要求所述的功率发射器，其中，所述减小的功率时间间隔请求消息是针对请求所述减小的功率时间间隔的目的的专用消息。10.根据前述权利要求1-8中的任一项所述的功率发射器，其中，所述减小的功率时间间隔请求消息是包括用于针对功率传输的其他数据的消息，所述数据包括针对在所述减小的功率时间间隔之外执行的功率传输操作的数据。11.根据权利要求10所述的功率发射器，其中，所述减小的功率时间间隔请求消息是向针对所述功率传输信号的功率控制提供反馈的功率控制消息。12.根据权利要求10所述的功率发射器，其中，所述减小的功率时间间隔请求消息是包括指示由所述功率接收器提取的功率水平的数据的功率反馈消息。13.根据权利要求10所述的功率发射器，其中，所述减小的功率时间间隔请求消息是接收到的功率数据包的保留字段。14.根据权利要求10至13所述的功率发射器，其中，所述减小的功率时间间隔请求消息
包括减小的功率时间间隔开始时间和减小的功率时间间隔持续时间中的至少一项。15.根据权利要求10至14中的任一项所述的功率发射器，其中，所述减小的功率时间间隔请求消息包括用于从一组操作模式中请求用于所述功率传输的操作模式的数据字段，所述一组操作模式包括减小的功率时间间隔操作模式。16.根据任一前述权利要求所述的功率发射器，还包括初始化处理器，所述初始化处理器被布置为在所述功率传输阶段开始之前初始化所述功率传输阶段，所述初始化处理器被布置为响应于与所述功率接收器的通信而确定所述减小的功率时间间隔的属性，并且所述控制器被布置为将所述减小的功率时间间隔生成为具有所述属性。17.一种无线功率传输系统，其包括根据任一前述权利要求所述的功率发射器(101)以及所述功率接收器(105)，所述功率接收器(105)包括：线圈(107)，其用于从所述功率传输信号中提取功率；功率电路(301、305)，其用于将从所述功率传输信号中提取的功率提供给负载(303)；第二通信器(307)，其被布置为向所述功率发射器(103)发送所述减小的功率时间间隔请求消息。18.根据权利要求17所述的无线功率传输系统，其中，所述第二通信器(307)被布置为响应于以下各项中的至少一项的变化而向所述功率发射器(101)发送所述减小的功率时间间隔请求消息：正从所述功率传输信号中提取的功率，正被提供给所述负载(303)的电流，以及正被提供给所述负载(303)的电压。19.根据权利要求16或17所述的无线功率传输系统，其中，所述第二通信器(307)被布置为从所述功率发射器(101)接收可靠性指示，所述可靠性指示对在减小的功率时间间隔期间执行的异物检测测试的可靠性进行指示，并且其中，所述第二通信器(307)被布置为响应于确定所述可靠性指示不满足可靠性准则而发送另外的减小的功率时间间隔请求消息。20.根据权利要求16至19所述的无线功率传输系统，其中，所述功率发射器(101)被布置为发送对怀疑检测到异物的指示，并且所述功率接收器(105)被布置为响应于从所述功率发射器(101)接收到对所述怀疑检测到异物的所述指示而发送针对减小的功率时间间隔的所述请求。21.一种用于操作功率发射器(101)经由感应功率传输信号向功率接收器(105)无线地提供功率的方法；所述方法包括：发射器线圈(103)在功率传输阶段期间生成所述功率传输信号；生成用于所述发射器线圈(103)的驱动信号以在所述功率传输阶段期间生成所述功率传输信号；在所述功率传输阶段期间从所述功率接收器(105)接收消息；并且在所述功率传输阶段期间生成减小的功率时间间隔，在所述减小的功率时间间隔期间，所述功率传输信号的功率水平被减小，所述控制器被布置为响应于从所述功率接收器(105)接收到减小的功率时间间隔请求消息而生成所述减小的功率时间间隔。
技术总结一种功率发射器(101)包括：发射器线圈(103)，其用于在功率传输阶段期间生成功率传输信号；驱动器(201)，其生成用于所述发射器线圈(103)的驱动信号以在所述功率传输阶段期间生成所述功率传输信号；通信器(205)，其从所述功率接收器(105)接收消息；以及控制器(203)，其被布置为在所述功率传输阶段期间生成减小的功率时间间隔，在所述减小的功率时间间隔期间，所述功率传输信号的功率水平被减小，其中，响应于所述通信器(205)从所述功率接收器(105)接收到减小的功率时间间隔请求消息而生成所述减小的功率时间间隔。当例如操作模式发生改变时，所述功率接收器(105)可以生成请求消息。所述功率接收器(105)可以确保仅在所述功率接收器能够处理针对所述功率传输信号的功率中断时才生成请求消息，并且由此生成减小的功率时间间隔。的功率时间间隔。的功率时间间隔。
技术研发人员：D
受保护的技术使用者：皇家飞利浦有限公司
技术研发日：2021.03.03
技术公布日：2022/11/1
