[發明專利]用于在無線電源系統中通信的系統和方法

有效

• 申請號: 201310310721.8
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103427499B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: J·B·泰勒;M·J·諾爾康克;C·J·摩爾;B·C·梅斯;M·韋塞;D·R·利夫;M·A·布拉哈;J·L·阿米斯塔迪
• 申請（專利權）人: 捷通國際有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 馬麗娜,王忠忠

技術領域

本發明涉及無線電源系統，以及更具體地涉及用于在無線電源系統中通信的系統和方法。

背景技術

許多傳統的無線電源系統依賴于感應功率傳輸以在不使用電線的情況下傳輸電能。典型的感應功率傳輸系統包括使用初級線圈(或發送器)以無線地傳輸變化電磁場形式的能量的感應電源和使用次級線圈(或接收器)以將電磁場中的該能量轉換為電能的遠程設備。認識到了潛在的優點，一些研發人員已經關注制作具有自適應控制系統的無線電源系統。自適應控制系統能夠給無線電源提供隨時間適應操作參數以使得效率最大化和/或控制傳輸到遠程設備的功率量的能力。

傳統的自適應控制系統可改變操作參數，例如諧振頻率、操作頻率、干線電壓或占空比，以提供合適的功率量以及調整不同的操作條件。例如，可能希望基于電子設備的數量、電子設備的一般功率要求和電子設備的瞬時功率需求來改變無線電源的操作參數。作為另一個例子，電子設備相對于初級線圈的距離、位置和方位可能影響功率傳輸的效率，以及操作參數的變化可用于優化操作。在又一個例子中，在無線電源范圍內存在寄生金屬可能影響性能或存在其它不希望有的問題。自適應控制系統可通過調整操作參數或關斷電源來對寄生金屬的存在作出響應。除了這些例子之外，本領域技術人員還將認識到使用自適應控制系統的另外的優點。

為了提供改進的效率和其它優點，對于傳統的無線電源系統來說并入允許遠程設備與電源進行通信的通信系統并不罕見。在一些情況下，通信系統允許從遠程設備到電源的單向通信。在其它情況下，該系統提供允許通信在兩個方向上都傳遞的雙向通信。例如，遠程設備可在無線功率傳輸開始之前傳送其一般功率要求和/或在無線功率傳輸過程中傳送實時信息。一般功率要求的開始傳輸可允許無線電源系統設置其初始操作參數。在無線功率傳輸過程中的信息傳輸可允許無線電源系統在操作過程中調整其操作參數。例如，遠程設備可在操作過程中發送包括表示遠程設備正從無線電源系統接收的功率量的信息的通信。該信息可允許無線電源系統調整其操作參數以便以最優效率提供合適的功率量。這些和其它優點可由從遠程設備到無線電源系統的通信信道的存在而產生。

一種用于在使用感應場傳輸功率的無線電源系統中提供通信的高效和有效方法是在該感應場上覆蓋所述通信。這允許在不增加單獨的無線通信鏈路的情況下通信。一種用于在感應場中嵌入通信的常用方法被稱作“反向散射調制”。反向散射調制依賴于這樣的原理，即遠程設備的阻抗通過反射阻抗被傳輸回到電源。采用反向散射調制，遠程設備的阻抗可選擇地變化以產生通過反射阻抗傳輸至電源的數據流(例如比特流)。例如，該阻抗可通過選擇性地將負載電阻器施加到次級電路而被調制。電源監測被反射阻抗影響的儲能電路中的功率的特性。例如，電源可針對表示數據流的波動來監測儲能電路中的電流。

隨著產業上不斷地使用將功率無線地供給給多個遠程設備的無線電源系統，電源與多個遠程設備之間的通信變得越來越重要。設備可具有影響無線電源的性能的特定功率要求，以及可能希望傳送那些要求。然而，利用試圖通信的多個遠程設備，存在數據沖突或數據丟失的可能性。通信丟失可能阻止這些設備傳送功率要求，并可能導致過多或過少的功率被傳輸，潛在地損壞了設備。如果其中一個或多個遠程設備不能夠傳送信息到無線電源，也可能存在過多或過少的被傳輸的功率。

傳統的無線電源系統使用分離的通信信道，例如藍牙或其它RF通信系統，以管理與多個設備的通信。但是，這些系統增加了遠程設備和無線電源的成本和復雜性。并且，RF通信系統的長距離能力可能導致與未在無線電源附近出現的遠程設備的通信。例如，如果均與待充電遠程設備相關聯的兩個無線電源位于同一屋內并使用RF通信系統，那么在功率傳輸過程中可能存在與遠程設備的通信錯誤。

發明內容

本發明涉及一種適于為一個或多個遠程設備供給功率和通信的無線電源。本發明的系統和方法一般地涉及通信定時系統，其可以保證從一個設備傳送的信息不與另一設備的信息相交迭，防止了數據沖突以及信息不被檢測到。