БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ
WIRELESS INDUCTIVE POWER TRANSFER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к индуктивной передаче энергии и, в частности, но не исключительно, к системе индуктивной передачи энергии в соответствии со стандартом Qi беспроводной передачи энергии.
Уровень техники изобретения
Многие системы требуют проводки и/или электрических контактов для подачи электрической энергии на устройства. Исключение этих проводов и контактов обеспечивает улучшенный опыт пользователя. Традиционно это достигалось использованием батарей, расположенных в устройствах, но этот подход имеет ряд недостатков, включая чрезмерный вес, объем и необходимость частой замены или зарядки батарей. Недавно подход использования беспроводной индуктивной передачи энергии получил возрастающую заинтересованность.
Часть этой повышенной заинтересованности объясняется количеством и многообразием портативных и мобильных устройств, бурное развитие которых произошло в последнее десятилетие. Например, стало повсеместным использование мобильных телефонов, планшетов, медиаплееров и т.д. Такие устройства обычно получают энергию от внутренних батарей, и сценарий обычного использования часто требует перезарядки батарей или непосредственное проводное питание устройства от внешнего источника энергии.
Как упомянуто, большинство современных устройств требуют проводки и/или явных электрических контактов для питания от внешнего источника энергии. Однако это ведет к непрактичности и требует, чтобы пользователь физически вставлял соединители или иным образом устанавливал физический электрический контакт. Это также ведет к неудобству для пользователя тем, что вводит в использование отрезки провода. Обычно, требования по питанию также существенно отличаются, и в настоящее время большинство устройств обеспечивается со своими собственными специализированными источниками питания, приводя к тому, что обычный пользователь имеет большое количество разных источников питания, при этом каждый источник питания предназначен для конкретного устройства. Хотя внутренние батареи могут предотвратить потребность в проводном подключении к внешнему источнику энергии, этот подход обеспечивает только частичное решение, так как батареи требуют перезарядки (или замены, что дорого). Использование батарей также может существенно увеличивать вес и потенциальную стоимость и размер устройств.
Чтобы обеспечить значительно улучшенный опыт пользователя, было предложено использовать беспроводной источник энергии, в котором энергия передается индуктивно от катушки передатчика в устройстве передатчика энергии на катушку приемника в индивидуальных устройствах.
Передача энергии посредством магнитной индукции является широко известным принципом, в большинстве случаев применяемым в трансформаторах, которые имеют полную индуктивную связь по магнитному потоку между первичной катушкой передатчика и вторичной катушкой приемника. Посредством разделения первичной катушки передатчика и вторичной катушки приемника между двумя устройствами беспроводная передача энергии между устройствами становится возможной на основе принципа трансформатора со слабой связью.
Такое устройство позволяет выполнять беспроводную передачу энергии на устройство, не требуя никаких проводов или физических электрических соединений. Действительно, устройство можно просто расположить рядом с катушкой передатчика, или поверх ее, чтобы выполнять перезарядку или питание извне. Например, устройства передатчика энергии могут выполняться с горизонтальной поверхностью, на которую устройство может быть просто размещено для получения энергии.
Кроме того, такие компоновки беспроводной передачи энергии могут быть выгодно разработаны, так что устройство передатчика энергии может использоваться с группой устройств приемника энергии. В частности, стандарт беспроводной передачи энергии, известный как стандарт Qi, был определен и в настоящее время разрабатывается дальше. Этот стандарт позволяет использовать устройства передатчика энергии, которые удовлетворяют стандарту Qi, с устройствами приемника энергии, которые также удовлетворяют стандарту Qi, не требуя того, чтобы они были от одного и того же производителя, или чтобы они были предназначены друг для друга. Стандарт Qi дополнительно включает в себя некоторые функциональные возможности, позволяющие адаптировать работу под конкретное устройство приемника энергии (например, в зависимости от конкретного потребления мощности).
Стандарт Qi разработан Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии, и дополнительную информацию можно найти, например, на их веб-сайте: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, где, в частности, можно найти документы стандарта.
Чтобы поддерживать взаимодействие и возможность совместной работы передатчиков энергии и приемников энергии, является предпочтительным, чтобы эти устройства могли выполнять связь друг с другом, т.е. желательно, если поддерживается связь между передатчиком энергии и приемником энергии, и предпочтительно, если связь поддерживается в обоих направлениях.
Стандарт Qi поддерживает связь с приемника энергии на передатчик энергии, таким образом позволяя приемнику энергии предоставлять информацию, которая может давать возможность передатчику энергии адаптироваться к конкретному приемнику энергии. В действующем стандарте была определена однонаправленная линия связи от приемника энергии к передатчику энергии, и подход основывается на принципе, что приемник энергии является управляющим элементом. Чтобы подготовить и управлять передачей энергии между передатчиком энергии и приемником энергии, приемник энергии конкретно передает информацию на передатчик энергии.
Однонаправленная связь достигается приемником энергии, выполняющим модуляцию нагрузкой, при которой нагрузка, приложенная ко вторичной катушке приемника приемником энергии, изменяется для обеспечения модуляции сигнала энергии. Результирующие изменения в электрических характеристиках (например, изменения тока потребления) могут обнаруживаться и декодироваться (демодулироваться) передатчиком энергии. В этом подходе сигнал передачи энергии, по существу, используется в качестве несущей, которая модулируется приемником энергии, посредством этого модулируя нагрузку на катушке приемника энергии, например, посредством включения и выключения полного сопротивления, которое подключено к катушке приемника энергии.
Однако ограничение системы Qi заключается в том, что она не поддерживает связь от передатчика энергии на приемник энергии. Чтобы решить этот вопрос, были предложены различные подходы выполнения связи. Например, было предложено передавать данные с передатчика энергии на приемник энергии посредством модуляции сигнала передачи энергии подходящим сигналом, представляющим данные, подлежащие передаче. Например, небольшие изменения частоты, представляющие данные, могут накладываться на сигнал передачи энергии.
Как правило, связь между приемником энергии и передатчиком энергии сталкивается с многочисленными проблемами и трудностями. В частности, обычно существует противоречие между требованиями и характеристиками для сигнала энергии при передаче энергии и требованиями и предпочтениями для связи. Обычно, система требует тесное взаимодействие между функциями передачи энергии и связи. Например, система разрабатывается на основе принципа, что только один сигнал индуктивно взаимодействует между передатчиком и приемником энергии, а именно сам сигнал энергии. Однако использование самого сигнала энергии не только для выполнения передачи энергии, но также для переноса информации, приводит к трудностям из-за изменяющихся рабочих характеристик.
В качестве конкретного примера, использование подхода модуляции нагрузкой, при котором приемник энергии передает данные посредством модуляции нагрузки сигнала энергии (как, например, в системе Qi), требует, чтобы нормальная нагрузка была относительно постоянной. Однако это не может гарантироваться во многих применениях.
Например, если беспроводная передача энергии должна использоваться для подачи энергии на прибор с приводом от двигателя (такой как, например, смеситель), ток двигателя имеет тенденцию к тому, что он в некоторой степени является неравномерным и прерывистым. Действительно, когда прибор с приводом от двигателя потребляет ток, амплитуда тока сильно связана с нагрузкой двигателя. Если нагрузка двигателя изменяется, ток двигателя также изменяется. Это приводит к амплитуде тока в передатчике, также изменяющейся с нагрузкой. Это изменение нагрузки создает помехи модуляции нагрузкой, приводя к ухудшенной связи. Действительно, на практике обычно очень трудно обнаружить модуляцию нагрузкой для нагрузок, которые включают в себя двигатель как часть нагрузки. Поэтому, в таких сценариях, количество ошибок связи является относительно высоким, или связь может использовать очень большую энергию символов данных, тем самым значительно снижая возможную скорость передачи данных.
Чтобы решить проблемы с модуляцией нагрузкой, было предложено использовать отдельную и независимую линию связи от приемника энергии к передатчику энергии. Такая независимая линия связи может обеспечивать путь прохождения данных от приемника энергии к передатчику энергии, который, по существу, является независимым от операции передачи энергии и динамических изменений. Она также может обеспечивать более высокую полосу частот и часто более надежную связь.
Однако также существуют недостатки, связанные с использованием независимой линии связи. Например, использование отдельных каналов связи может приводить к помехам между операциями разных передач энергии, что может приводить к потенциально опасной ситуации с высокими уровнями энергии. Например, операции управления могут создавать помехи друг другу, например, посредством того, что данные управления от приемника энергии одной операции передачи энергии используются для управления передачей энергии на другой близлежащий приемник энергии. Разделение между сигналами связи и передачи энергии может приводить к менее надежной и менее отказобезопасной работе.
Следовательно, может быть полезной улучшенная система передачи энергии, и, в частности, система, позволяющая получить улучшенную поддержку связи, повышенную надежность, увеличенную гибкость, облегченную реализацию, уменьшенную чувствительность к изменениям нагрузки, улучшенную безопасность и/или улучшенные рабочие характеристики.
Сущность изобретения
Следовательно, изобретение пытается, предпочтительно, уменьшить, смягчить или устранить один или несколько из вышеупомянутых недостатков отдельно или в любой комбинации.
Согласно аспекту изобретения обеспечивается система беспроводной передачи энергии, содержащая: передатчик энергии, содержащий: передающую катушку передачи энергии для передачи энергии на приемник энергии посредством сигнала передачи энергии, первый блок связи для передачи сообщений на приемник энергии по первой линии связи, используя первую катушку связи, являющуюся по меньшей мере одной из передающей катушки передачи энергии и передающей катушки связи, проксимальной к передающей катушке передачи энергии, причем первый блок связи выполнен с возможностью передачи первого сообщения на приемник энергии, первая линия связи имеет дальность, соответствующую дальности передачи энергии для сигнала передачи энергии; второй блок связи, выполненный с возможностью приема данных от приемника энергии по второй линии связи, причем вторая линия связи не использует первую катушку связи и имеет дальность, превышающую дальность первой линии связи, и приемник энергии, содержащий: приемную катушку передачи энергии для приема сигнала передачи энергии, элемент сопряжения силовой нагрузки для подачи энергии в нагрузку из сигнала передачи энергии, третий блок связи для приема сообщений от передатчика энергии по первой линии связи, используя вторую катушку связи, являющуюся по меньшей мере одной из приемной катушки передачи энергии и приемной катушки связи, проксимальной к приемной катушке передачи энергии, причем третий блок связи выполнен с возможностью приема первого сообщения от передатчика энергии, генератор ответа для генерирования ответного сообщения в ответ на первое сообщение, причем ответное сообщение, являющееся сообщением управления энергией, содержит первое указание свойства для свойства первого сообщения, четвертый блок связи для передачи ответного сообщения на передатчик энергии по второй линии связи, не используя вторую катушку связи; причем передатчик энергии дополнительно содержит: процессор ответа для определения ожидаемого ответного сообщения на первое сообщение, причем ожидаемое ответное сообщение, являющееся сообщением управления энергией, содержит указание ожидаемого свойства для свойства первого сообщения; устройство проверки достоверности для генерирования указания подтверждения, указывающего, принято ли сообщение управления энергией по второй линии связи, соответствующее ожидаемому ответному сообщению, причем указание подтверждения указывает, совпадает ли указание свойства с указанием ожидаемого свойства; контроллер энергии для управления уровнем энергии сигнала передачи энергии в ответ на указание подтверждения.
Изобретение может обеспечивать улучшенную работу во многих вариантах осуществления и сценариях и может, в частности, уменьшать опасности помех между разными операциями передачи энергии. Например, оно может уменьшить опасность, что на данную операцию передачи энергии может оказывать влияние или она может управляться передачей данных, относящейся к другой проксимальной операции передачи энергии. Подход может предоставлять возможность надежного ассоциирования между отдельной линией связи и операцией передачи энергии. Ассоциирование может достигаться без потребности в том, чтобы вторая линия связи имела геометрические ограничения, такие как ограничения на положения средства связи относительно катушек передачи энергии.
Изобретение может предоставлять возможность системе передачи энергии эффективно использовать асимметричную связь для прямой (от передатчика энергии на приемник энергии) и обратной (от приемника энергии на передатчик энергии) связи. В частности, изобретение во многих вариантах осуществления может предоставлять возможность, что обратная линия связи реализуется без требования того, чтобы она была линией связи с малой дальностью, и, конкретно, без требования того, чтобы она имела дальность, подобную дальности для передачи энергии и/или прямой связи. Например, стандартная технология связи, имеющая дальность связи, например, несколько метров или десятков метров, может использоваться для обратной связи. Кроме того, такой подход выполнения связи может использоваться, в тоже время предотвращая или существенно уменьшая опасность того, что сообщения от других приемников энергии используются передатчиком энергии для управления передачей энергии. Фактически, изобретение во многих вариантах осуществления может достигать того, что используемая дальность для сообщений от приемников энергии ограничивается дальностью связи прямой (первой) линии связи (и, таким образом, дальностью передачи энергии), несмотря на то, что фактическая дальность связи для обратной (второй) линии связи потенциально является значительно более высокой. Следовательно, подход может гарантировать, что только сообщения от приемников энергии, находящихся достаточно близко к катушке передатчика, получающие энергию от нее, используются для управления уровнем энергии сигнала передачи энергии.
Изобретатели поняли, что, хотя текущее предложение для использования отдельной линии связи для связи с приемника энергии на передатчик энергии может предоставлять преимущества, оно также ассоциируется с потенциальными опасностями и может в сценариях по наихудшему случаю приводить к неправильным уровням энергии. Например, если устройство, содержащее приемник энергии, перемещается от одной передающей катушки передачи энергии на соседнюю передающую катушки энергии, то отдельная линия связи может оставаться неизменной, и это потенциально может привести к тому, что прежняя катушка передачи энергии, а не новая катушка передачи энергии будет управляться данными, передаваемыми по отдельной линии связи. Это может приводить к неправильным уровням энергии, подаваемым как на приемник энергии на новой катушке передачи энергии, а также на любые устройства приемника энергии, расположенные на исходных катушках передачи энергии. Текущий подход может использоваться для уменьшения опасностей таких происходящих ситуаций, и может использоваться, чтобы гарантировать, что управление передачей энергии для приемника энергии действительно управляется связью от этого приемника энергии (и что эти связи не оказывают влияния ни на какие другие передачи энергии).
Подход, таким образом, может предоставлять возможность использования отдельной линии связи, таким образом позволяя уменьшать или исключать недостатки модуляции нагрузкой, и, в частности, чувствительность к изменениям нагрузки.
Подход дополнительно может снижать требования к временным характеристикам сообщений от приемника энергии. Конкретно, принятие во внимание, содержит ли ответное сообщение свойство первого сообщения, может предоставлять возможность устройству проверки достоверности определять, является ли ответное сообщение от ожидаемого источника без необходимости требования того, чтобы оно передавалось с любой конкретной временной зависимостью с первым сообщением. Например, во многих вариантах осуществления может не требоваться, чтобы ответное сообщение принималось в течение данной продолжительности первого сообщения.
Сигнал передачи энергии может представлять собой беспроводный индуктивный сигнал энергии и может конкретно представляться электромагнитным потоком между передающей катушкой передачи энергии и приемной катушкой передачи энергии. Передающая катушка передачи энергии, приемная катушка передачи энергии, передающая катушка связи и/или приемная катушка связи могут представлять собой любые подходящие катушки индуктивности и могут, в частности, быть плоскими катушками.
В качестве конкретного примера, приемная катушка передачи энергии может представлять собой приемный объект передачи энергии для индукционного нагрева, такого как конкретно плоский непрерывный электрический элемент. В некотором варианте осуществления приемная катушка передачи энергии, таким образом, например, может представлять собой электропроводящий элемент, который нагревается наведенными вихревыми токами или дополнительно гистерезисными потерями вследствие ферромагнитных свойств. В некоторых вариантах осуществления приемная катушка, следовательно, может сама обеспечивать нагрузку (и быть нагрузкой), а также элементом сопряжения силовой нагрузки.
Приемный объект передачи энергии может быть выполнен из любого подходящего материала, который преобразует электромагнитный сигнал в тепло и может, в частности, быть пластиной.
Во многих вариантах осуществления приемная катушка передачи энергии и приемная катушка связи могут быть расположены концентрически (при этом любая катушка является внутренней катушкой) и, возможно, даже могут перекрываться. Во многих вариантах осуществления передающая катушка передачи энергии и передающая катушка связи могут быть расположены концентрически (при этом любая катушка является внутренней катушкой) и, возможно, даже могут перекрываться.
Во многих вариантах осуществления наименьший прямоугольный объем (или для плоских катушек наименьшая прямоугольная площадь), содержащий как приемную катушку передачи энергии, так и приемную катушку связи, не превышает четырехкратного (или во многих вариантах осуществления двукратного или 1,5-кратного) наименьшего прямоугольного объема, содержащего приемную катушку передачи энергии.
Во многих вариантах осуществления наименьший прямоугольный объем (или для плоских катушек наименьшая прямоугольная площадь), содержащий как передающую катушку передачи энергии, так и передающую катушку связи, не превышает четырехкратного (или во многих вариантах осуществления двукратного) наименьшего прямоугольного объема, содержащего передающую катушку передачи энергии.
Вторая линия связи может использовать другие катушки индуктивности, чем передающая катушка передачи энергии, приемная катушка передачи энергии, передающая катушка связи и приемная катушка связи. Во многих вариантах осуществления вторая линия связи может не основываться на образовании трансформатора (со слабой связью) между приемником энергии и передатчиком энергии. Например, во многих вариантах осуществления беспроводная связь может формироваться с использованием подходящих антенн. Вторая линия связи, например, может реализовываться с использованием связи малого радиуса действия (NFC), связи WiFi, связи Bluetooth™ или подобной.
Вторая линия связи обычно является независимой от передачи энергии и, конечно, от любой связи с передатчика энергии на приемник энергии. Вторая линия связи обычно, по существу, развязана от сигнала передачи энергии, например, пространственно или по частоте. Вторая линия связи, следовательно, обычно является независимой от изменений нагрузки и, конечно, от конкретных характеристик операции передачи энергии.
Вторая линия связи, кроме того, может использоваться для передачи других данных с приемника энергии на передатчик энергии, таких как данные управления и, конкретно, данных управления энергией. Таким образом, система позволяет выполнять улучшенную связь, в тоже время сохраняя или улучшая безопасную и надежную операцию передачи энергии.
Дальность первой линии связи соответствует дальности передачи энергии. Во многих вариантах осуществления первая линия связи имеет дальность связи, которая не превышает 200%, 150%, 120% или даже 100% от дальности передачи энергии. Во многих вариантах осуществления первая линия связи формируется посредством модуляции сигнала передачи энергии. При таком сценарии дальность связи по первой линии связи и дальность передачи энергии, по существу, являются, в основном, одинаковыми. Во многих вариантах осуществления реализация прямой линии связи посредством модуляции сигнала передачи энергии, по существу и непосредственно, означает, что дальность связи первой линии связи соответствует дальности передачи энергии.
В некоторых вариантах осуществления эффективная дальность первой линии связи может быть меньше дальности, при которой энергия может теоретически подаваться. Однако в таких вариантах осуществления передача энергии обычно разрешается, если может быть установлена первая линия связи. Таким образом, в случае, когда дальность связи меньше 100% от возможной дальности для передачи энергии, фактическая поддерживаемая дальность передачи энергии обычно ограничивается дальностью связи первой линии связи. Это имеет тенденцию, по существу, обеспечения безопасной операции, так как передача энергии разрешается только в том случае, если является возможной связь.
Во многих вариантах осуществления дальность передачи энергии составляет не более 50 см или 20 см. Дальность связи соответствует дальности передачи энергии посредством того, что имеет дальность связи не более 50 см или 20 см. Во многих вариантах осуществления дальность связи второй линии связи может составлять не менее 30 см, 60 см или 100 см.
При многих сценариях множество передатчиков энергии, например, могут располагаться в пределах ограниченной области. Для этих передатчиков энергии обычно может быть возможна одновременная поддержка передачи энергии на множество приемников энергии. Подход может быть особенно полезным для таких ситуаций и может обеспечивать улучшенную надежность и повышенную уверенность, что правильные данные от приемников энергии используются для правильной передачи энергии. Например, подход может уменьшить опасность управления приемником энергии, использующим один передатчик, данными, обеспечиваемыми другим приемником энергии, использующим другую катушку.
Во многих вариантах осуществления передатчик энергии может включать в себя множество катушек передатчика энергии, таких как, например, матрица катушек. Передающая катушка передачи энергии, таким образом, может быть одной из множества катушек, которые могут, возможно, поддерживать передачу энергии на приемник энергии. Обычно может быть возможна одновременная поддержка передатчиком энергии передачи энергии на множество приемников энергии, использующих разные катушки. Подход может быть особенно полезным для таких вариантов осуществления и может обеспечивать улучшенную надежность и повышенную уверенность, что правильные данные от приемников энергии используются для правильной передачи энергии. Например, подход может уменьшить опасность управления приемником энергии, использующим одну катушку, данными, обеспечиваемыми другим приемником энергии, использующим другую катушку.
Ответным сообщением может быть любое сообщение, которое учитывает первое сообщение (в любой форме), чтобы генерировать указание свойства первого сообщения. По существу, оно может включать в себя сообщения, которые генерируются в результате того, что приемник энергии принимает первое сообщение. Оно также может включать в себя сообщения, которые не генерируются в результате того, что принимается первое сообщение, но которое включает в себя указание приема первого сообщения, такое как указание данных, содержащихся в первом сообщении. Конкретно, термин «ответное сообщение» может включать в себя любое сообщение, генерируемое в ответ на первого сообщение и включающее в себя свойство этого первого сообщения, и, в частности, любое сообщение, полученное из данных первого сообщения. Ответное сообщение, например, может быть сообщением, которое необходимо передать в любом случае системой, но которое модифицируется на основе первого сообщения, например, посредством включения данных, полученных из первого сообщения (или его данных). Конкретно, ответное сообщение может представлять собой сообщения управления энергией, которое модифицируется так, чтобы включать в себя данные, полученные из первого сообщения (даже если передача сообщений управления энергией не вызывается или не запускается принимаемым первым сообщением). Также понятно, что множество ответных сообщений может генерироваться для первого сообщения. Например, может генерироваться последовательность сообщений управления энергией, которые включает в себя сообщения управления энергией, а также данные, полученные из первого сообщения. Каждое из этих сообщений управления энергией может считаться ответным сообщением для первого сообщения.
Указание свойства может представлять собой любое указание, которое отражает параметр, определяемый из свойства первого сообщения. Свойство может представлять собой любое свойство сигнала первого сообщения, такое как шаблон или значение частоты, фазы или амплитуды. Во многих вариантах осуществления указание свойства первого сообщения может представлять собой указание содержимого данных первого сообщения. Свойство может представлять собой свойство, которое может изменяться (и обычно может быть другим) между первыми сообщениями от разных передатчиком энергии. Во многих вариантах осуществления свойство является разным для разных передатчиков энергии. Передатчик энергии может конкретно генерировать первое сообщение, имеющее первое свойство, для обеспечения указания идентификационной информации для передатчика энергии (или, возможно, конкретной катушки индуктивности передатчика энергии). Указание идентификационной информации в некоторых вариантах осуществления может быть уникальным для передатчика энергии. В других вариантах осуществления указание идентификационной информации может указывать идентификационное значение из множества идентификационных значений. Другим передатчиком энергии могут назначаться другие идентификационные значения из множества идентификационных значений. Конкретно, в некоторых вариантах осуществления первое свойство может соответствовать идентификационным данным передатчика энергии, включенным в первое сообщение или представленным в нем.
Устройство проверки достоверности может генерировать указание подтверждения, указывающее, совпадает ли указание свойства с указанием ожидаемого свойства в соответствии с любым критерием совпадения. Например, мера подобия может генерироваться посредством сравнения принятого указания свойства с указанием ожидаемого свойства. Устройство проверки достоверности может генерировать указание подтверждения для отражения этого значения подобия. В частности, считается, что совпадение может иметь место, если (и только если) мера подобия превышает порог. Например, указание ожидаемого свойства может представлять собой ожидаемые идентификационные данные передатчика энергии, и они могут сравниваться с идентификационными данными передатчика энергии, принятыми в ответном сообщении.
В соответствии с необязательным признаком изобретения первый блок связи выполнен с возможностью генерирования первого сообщения, содержащего первые данные, генератор ответа выполнен с возможностью генерирования данных ответа из первых данных и включения данных ответа в ответное сообщение; процессор ответа выполнен с возможностью определения ожидаемых данных ответа в ответ на первые данные; и устройство проверки достоверности выполнено с возможностью генерирования указания подтверждения в ответ на оценку, содержит ли сообщение, принятое по второй линии связи, данные, совпадающие с ожидаемыми данными ответа.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики и может, в частности, делать возможным повышенную надежность и надежную работу. Подход, например, может предоставлять возможность приемнику энергии предоставлять информацию, которая позволяет принимать во внимание дополнительные характеристики при управлении уровнем энергии и передачей энергии.
Контроллер энергии может управлять уровнем энергии в ответ на указание подтверждения, и, таким образом, управление энергией может быть зависимым от того, принимает ли второй блок связи сообщение по второму блоку связи, которое содержит данные, которые, как ожидается, предоставляются приемником энергии в ответ на данные, переданные приемнику энергии с передатчика энергии. Подход дает возможность получить улучшенную связь между передачей энергии и связью от передатчика энергии на приемник энергии, и связью от приемника энергии, использующую вторую линию связи. Таким образом, может достигаться повышенная уверенность, что вторая линия связи действительно с этим же приемником энергии, что и у передачи энергии.
Согласно необязательному признаку изобретения первые данные содержат указание по меньшей мере одной из идентификационной информации передатчика энергии и идентификационной информации передающей катушки передачи энергии.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях. В частности, это может уменьшить опасность того, что передача энергии управляется другим приемником энергии, чем предполагаемый приемник энергии. Это, например, может быть особенно уместным, если около передатчика энергии присутствуют многочисленные устройства приемника энергии, посылающие сообщения управления.
Например, для сценария, в котором множество передатчиков энергии располагаются в пределах ограниченной области, подход может обеспечивать надежную работу для разных одновременных операций передачи энергии, поддерживаемых этими передатчиками. Он может включать в себя сценарии, в которых приемники энергии перемещаются между разными передатчиками энергии.
В качестве другого примера, для передатчиков энергии, которые включают в себя множество катушек передатчика энергии, и которые имеют возможность поддерживать одновременную передачу энергии на множество приемников энергии, включение идентификационной информации передающей катушки передачи энергии может предоставлять возможность системе гарантировать надежную работу для разных одновременных операций передачи энергии, включая в сценариях, где устройства приемника энергии перемещаются между разными передающими катушками передачи энергии.
Приемник энергии может конкретно генерировать данные ответа, которые содержат указание принятой идентификационной информации передатчика энергии и/или передающей катушки передачи энергии. Ожидаемые данные ответа могут представлять собой указание идентификационной информации передатчика энергии и/или передающей катушки передачи энергии, и, таким образом, указание подтверждения может указывать, содержат ли данные сообщения, принятого передатчиком энергии по второй линии связи, такое указание идентификационной информации передатчика энергии и/или передающей катушки передачи энергии.
Согласно необязательному признаку изобретения первые данные содержат указание по меньшей мере одного из времени передачи для первого сообщения и идентификационной информации сообщения.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях. Подход, в частности, может предоставлять системе возможность реагирования на динамические изменения в работе или установке. Например, он может предоставлять системе возможность реагирования на сценарии, в которых приемник энергии перемещается, например, с одного передатчика на другой передатчик, или с одной передающей катушки передачи энергии на другую.
Приемник энергии может конкретно генерировать данные ответа, которые содержат указание времени передачи для первого сообщения. Ожидаемые данные ответа могут включать в себя указание времени передачи для первого сообщения и, таким образом, указание подтверждения может генерироваться для указания, содержат ли данные сообщения, принимаемого передатчиком энергии по второй линии связи, такое указание времени передачи для первого сообщения. Указание подтверждения также может генерироваться для отражения, не превышает ли порог задержка относительно времени передачи.
Время передачи может представлять собой указание абсолютного или относительного времени. Указание времени передачи необязательно непосредственно описывает момент времени, но может, например, представлять собой порядковый номер, такой как номер сообщения.
Идентификационная информация сообщения, например, может также использоваться для определения задержек при приеме передатчиком энергии ответа на первое сообщение. Например, передатчик энергии может хранить времена передачи для индивидуальных сообщений, и, если принимается ответное сообщение, содержащее идентификационной информации сообщения, передатчик энергии может извлекать хранимое время передачи для этого сообщения и определять задержку до того, как был принят ответ.
Согласно необязательному признаку изобретения устройство проверки достоверности может быть выполнено с возможностью определения временной задержки от передачи первого сообщения до приема сообщения по второй линии связи, и определения указания подтверждения в ответ на временную задержку.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях. Подход, в частности, может предоставлять системе возможность реагирования на динамические изменения в работе или установке. Например, это может предоставлять системе возможность реагирования на сценарии, в которых приемник энергии перемещается, например, с одной передающей катушки передачи энергии на другую.
Устройство проверки достоверности, например, может быть выполнен с возможностью ассоциирования принятого сообщения с первым сообщением в ответ на данные, содержащиеся в принятом сообщении. Например, первое сообщение может содержать изменяемые данные, которые указываются в ответном сообщении, генерируемом приемником энергии. Устройство проверки достоверности может извлекать указание изменяемых данных из принятого сообщения и сравнивать его с изменяемыми данными первого сообщения. Если обнаруживается совпадение, временная задержка между передачей первого сообщения и приемом принятого сообщения определяется на основе внутреннего таймера передатчика энергии.
В качестве другого примера, первое сообщение может содержать указание времени передачи, и приемник энергии может включать указание этого времени передачи в ответное сообщение. Передатчик энергии может извлекать указание такого времени передачи из принятого сообщения. Соответствующее время передачи может сравниваться с текущим временем, и может определяться соответствующая задержка.
Указание подтверждения может конкретно устанавливаться для указания, что принятое сообщение не соответствует ожидаемому ответному сообщению, если задержка превышает порог.
Согласно необязательному признаку изобретения передатчик энергии выполнен с возможностью повторной передачи первых сообщений, и передатчик энергии выполнен с возможностью повторного генерирования указаний подтверждения для сообщений, принимаемых по второй линии связи.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях. Подход, в частности, может предоставлять системе возможность реагирования на динамические изменения в работе или установке. Например, это может предоставлять системе возможность реагирования на сценарии, в которых приемник энергии перемещается, например, с одной передающей катушки передачи энергии на другую.
Контроллер энергии может повторно управлять энергией в ответ на сообщения подтверждения и может быть конкретно выполнен с возможностью ограничения уровня энергии ниже данного порога энергии, если не генерируется сообщение подтверждения, указывающее на то, что были приняты ожидаемые ответные сообщения.
Передача первых сообщений и генерирование сообщений подтверждения из принятых ответных сообщений необязательно синхронизированы. Например, во многих вариантах осуществления множество ответных сообщений может приниматься для каждого первого сообщения, и указание подтверждения может генерироваться для каждого принятого ответного сообщения.
В некоторых вариантах осуществления первый блок связи выполнен с возможностью генерирования первого сообщения, содержащего первые данные, генератор ответа выполнен с возможностью генерирования данных ответа из первых данных и включения данных ответа в ответное сообщение; процессор ответа выполнен с возможностью определения ожидаемых данных ответа в ответ на первые данные; и устройство проверки достоверности выполнено с возможностью генерирования указания подтверждения в ответ на оценку, содержит ли сообщение, принятое по второй линии связи, данные, совпадающие с ожидаемыми данными ответа.
Согласно необязательному признаку изобретения передатчик энергии выполнен с возможностью ограничения уровня энергии, чтобы он не превышал порога, если не принимаются ожидаемые ответные сообщения для первых сообщений в течение интервала времени от передачи первых сообщений.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях. Подход, в частности, может предоставлять системе возможность реагирования на динамические изменения в работе или установке.
Особенно в случае, когда множество ответных сообщений могут приниматься для каждого первого сообщения, передатчик энергии может проверять достоверность, относятся ли эти ответные сообщения, с точки зрения временных характеристик, к первому сообщению.
Согласно необязательному признаку изобретения интервал времени между последовательными первыми сообщениями не превышает 500 мс.
Это может предоставлять возможность системе достаточно быстро обнаруживать потенциально ошибочные ситуации для предотвращения опасной работы.
Согласно необязательному признаку изобретения передатчик энергии выполнен с возможностью передачи первого сообщения в ответ на событие из группы, состоящей из: истечения интервала времени; обнаружения перемещения приемника энергии; обнаружения изменения нагрузки передающей катушки передачи энергии; обнаружения изменения нагрузки передающей катушки связи.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях.
Согласно необязательному признаку изобретения приемник энергии выполнен с возможностью передачи запроса сообщения на передатчик энергии; и передатчик энергии выполнен с возможностью передачи первого сообщения в ответ на прием запроса сообщения.
Это может обеспечивать улучшенную и/или упрощенную работу во многих сценариях и может конкретно предоставить возможность приемнику энергии управлять операцией верификации второй линии связи несмотря на то, что это основывается на сообщениях, передаваемых с передатчика энергии.
Согласно необязательному признаку изобретения приемник энергии выполнен с возможностью передачи запроса сообщения в ответ на событие из группы, состоящей из: истечения интервала времени; обнаружения перемещения приемника энергии; обнаружения изменения сигнала передачи энергии; обнаружения изменения сигнала, принимаемого приемной катушкой связи.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях.
Согласно необязательному признаку изобретения первой катушкой связи является передающая катушка передачи энергии; и первый блок связи выполнен с возможностью модуляции первым сообщением сигнала передачи энергии.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях. В частности, это может уменьшить опасность неправильного расположения передатчика энергии, и может обеспечивать повышенную уверенность, что вторая линия связи поддерживает требуемую операцию передачи энергии.
Согласно необязательному признаку изобретения передатчик энергии выполнен с возможностью модуляции первым сообщением сигнала эхо-тестирования передачи энергии.
Это может обеспечивать повышенную надежность и может конкретно во многих вариантах осуществления предоставлять возможность верификации второй линии связи до любой передачи энергии. Это может, например, предотвращать инициализацию системы в нежелательной или даже потенциально опасной конфигурации.
Согласно необязательному признаку изобретения контроллер энергии выполнен с возможностью ограничения уровня энергии так, чтобы он не превышал предела энергии, если только указание подтверждения не указывает сообщение, принятое по второй линии связи, совпадающее с ожидаемым ответным сообщением.
Это может обеспечивать повышенную надежность и/или безопасность. В некоторых вариантах осуществления порог может быть равен нулю, т.е. сигнал передачи энергии не генерируется для передачи энергии, если вторая линия связи не может быть проверена.
Согласно необязательному признаку изобретения первой катушкой связи является передающая катушка связи, и расстояние от центра передающей катушки передачи энергии до внешней обмотки передающей катушки связи составляет не более удвоенного расстояния от центра передающей катушки передачи энергии до внешней обмотки передающей катушки передачи энергии.
Это может обеспечивать повышенную надежность и/или безопасность. В частности, это может гарантировать, что передающая катушка передачи энергии и передающая катушка связи находятся достаточно близко друг к другу, что связь с использованием передающей катушки связи обеспечивает надежное указание, что приемник энергии располагается соответствующим образом в отношении передающей катушки передачи энергии, чтобы иметь возможность эффективной передачи энергии.
В некоторых вариантах осуществления расстояние от центра передающей катушки передачи энергии до внешней обмотки передающей катушки связи составляет на не более 50%, или даже 20% больше расстояния от центра передающей катушки передачи энергии до внешней обмотки передающей катушки передачи энергии.
В некоторых вариантах осуществления второй катушкой связи является приемная катушка связи, и расстояние от центра приемной катушки передачи энергии до внешней обмотки приемной катушки связи составляет не более удвоенного расстояния от центра приемной катушки передачи энергии до внешней обмотки приемной катушки передачи энергии.
В некоторых вариантах осуществления расстояние от центра приемной катушки передачи энергии до внешней обмотки приемной катушки связи составляет на не более 50%, или даже 20%, больше расстояния от центра приемной катушки передачи энергии до внешней обмотки приемной катушки передачи энергии.
В некоторых вариантах осуществления второй катушкой связи является приемная катушка связи, и, для каждой точки на внешнем крае приемной катушки связи, самое короткое расстояние до части приемной катушки передачи энергии составляет не более 50% (и в некоторых вариантах осуществления 25%) от расстояния между двумя противоположными точками вне приемной катушки передачи энергии.
В некоторых вариантах осуществления первой катушкой связи является передающая катушка связи, и, для каждой точки на внешнем краю передающей катушки связи, самое короткое расстояние до части передающей катушки передачи энергии составляет не более 50% (и в некоторых вариантах осуществлении 25%) от расстояния между двумя противоположными точками вне передающей катушки передачи энергии.
Согласно необязательному признаку изобретения ответное сообщение содержит указание уровня принимаемой энергии для сигнала передачи энергии, и контроллер энергии выполнен с возможностью ограничения уровня энергии сигнала передачи энергии ниже предела энергии, если указание уровня принимаемой энергии указывает уровень принимаемой энергии ниже порога.
Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, повышенную надежность и/или повышенную безопасность работы во многих вариантах осуществления и сценариях.
Уровень принимаемой энергии может задаваться как относительное значение, например, к опорному значению на приемнике энергии. Это может предоставлять возможность передатчику энергии применять один и тот же порог для всех приемников энергии.
Согласно аспекту изобретения обеспечивается передатчик энергии для системы беспроводной передачи энергии, содержащий: передающую катушку передачи энергии для передачи энергии на приемник энергии посредством сигнала передачи энергии; первый блок связи для передачи сообщений на приемник энергии по первой линии связи, используя первую катушку связи, являющуюся по меньшей мере одной из передающей катушки передачи энергии и передающей катушки связи, проксимальной к передающей катушке передачи энергии, причем первый блок связи выполнен с возможностью передачи первого сообщения на приемник энергии, первая линия связи имеет дальность, соответствующую дальности передачи энергии для сигнала передачи энергии; второй блок связи, выполненный с возможностью приема данных от приемника энергии по второй линии связи, причем вторая линия связи не использует первую катушку связи и имеет дальность, превышающую дальность первой линии связи; процессор ответа для определения ожидаемого ответного сообщения на первое сообщение, причем ожидаемое ответное сообщение, являющееся сообщением управления энергией, содержит указание ожидаемого свойства для свойства первого сообщения; устройство проверки достоверности для генерирования указания подтверждения, указывающего, принимается ли сообщение управления энергией по второй линии связи, соответствующее ожидаемому ответному сообщению и содержащее указание свойства, соответствующее указанию ожидаемого свойства; и контроллер энергии для управления уровнем энергии сигнала передачи энергии в ответ на указание подтверждения.
Согласно аспекту изобретения обеспечивается приемник энергии для системы беспроводной передачи энергии, содержащий: приемную катушку передачи энергии для приема сигнала передачи энергии от передатчика энергии; элемент сопряжения силовой нагрузки для подачи энергии в нагрузку из сигнала передачи энергии; первый блок связи для приема сообщений от передатчика энергии по первой линии связи, используя вторую катушку связи, являющуюся по меньшей мере одной из приемной катушки передачи энергии и приемной катушки связи, проксимальной к приемной катушке передачи энергии, третий блок связи, выполненный с возможностью приема первого сообщения от передатчика энергии, и первая линия связи имеет дальность, соответствующую дальности передачи энергии для сигнала передачи энергии; генератор ответа для генерирования ответного сообщения в ответ на первое сообщение, причем ответное сообщение, являющееся сообщением управления энергией, содержит указание свойства первого сообщения; и второй блок связи для передачи ответного сообщения на передатчик энергии по второй линии связи, не используя вторую катушку связи, причем вторая линия связи имеет дальность, превышающую дальность первой линии связи.
Согласно аспекту изобретения обеспечивается способ работы для системы беспроводной передачи энергии, причем способ содержит: выполнение передатчиком энергии этапов: передачи энергии катушкой передачи энергии на приемник энергии посредством сигнала передачи энергии, передачи сообщений на приемник энергии по первой линии связи, используя первую катушку связи, являющуюся по меньшей мере одной из передающей катушки передачи энергии и передающей катушки связи, проксимальной к передающей катушке передачи энергии, причем сообщения включают в себя первое сообщение, первая линия связи имеет дальность, соответствующую дальности передачи энергии для сигнала передачи энергии; приема данных от приемника энергии по второй линии связи, причем вторая линия связи не использует первую катушку связи и имеет дальность, превышающую дальность первой линии связи; и выполнение приемником энергии этапов: приема приемной катушкой передачи энергии сигнала передачи энергии, подачи энергии в нагрузку из сигнала передачи энергии, приема сообщений от передатчика энергии по первой линии связи, используя вторую катушку связи, являющуюся по меньшей мере одной из приемной катушки передачи энергии и приемной катушки связи, проксимальной к приемной катушке передачи энергии, причем сообщения включают в себя первое сообщение, генерирования ответного сообщения на первое сообщение, причем ответное сообщение, являющееся сообщением управления энергией, содержит первое указание свойства для свойства первого сообщения, передачи ответного сообщения на передатчик энергии по второй линии связи, не используя вторую катушку связи; и передатчик энергии дополнительно выполняет этапы: определения ожидаемого ответного сообщения на первое сообщение, причем ожидаемое ответное сообщение, являющееся сообщением управления энергией, содержит указание ожидаемого свойства для свойства первого сообщения; генерирования указания подтверждения, указывающего, принимается ли сообщение управления энергией по второй линии связи, соответствующее ожидаемому ответному сообщению, причем указание подтверждения указывает, совпадает ли указание свойства с указанием ожидаемого свойства; и управления уровнем энергии сигнала передачи энергии в ответ на указание подтверждения.
Согласно аспекту изобретения обеспечивается способ работы для передатчика энергии системы беспроводной передачи энергии, причем способ содержит: передачу энергии катушкой передачи энергии на приемник энергии посредством сигнала передачи энергии; передачу сообщений приемнику энергии по первой линии связи, используя первую катушку связи, являющуюся по меньшей мере одной из передающей катушки передачи энергии и передающей катушки связи, проксимальной к передающей катушке передачи энергии, причем первая линия связи имеет дальность, соответствующую дальности передачи энергии для сигнала передачи энергии, и сообщения включают в себя первое сообщение; прием данных от приемника энергии по второй линии связи, причем вторая линия связи не использует первую катушку связи и имеет дальность, превышающую дальность первой линии связи; определение ожидаемого ответного сообщения на первое сообщение, причем ожидаемое ответное сообщение, являющееся сообщением управления энергией, содержит указание ожидаемого свойства для свойства первого сообщения; генерирование указания подтверждения, указывающего, принимается ли сообщение управления энергией по второй линии связи, соответствующее ожидаемому ответному сообщению и содержащее указание свойства, соответствующее указанию ожидаемого свойства; и управление уровнем энергии сигнала передачи энергии в ответ на указание подтверждения.
Согласно аспекту изобретения обеспечивается способ работы для приемника энергии системы беспроводной передачи энергии, причем способ содержит: прием приемной катушкой передачи энергии сигнала передачи энергии от передатчика энергии; подачу энергии в нагрузку из сигнала передачи энергии; прием сообщений от передатчика энергии по первой линии связи, используя вторую катушку связи, являющуюся по меньшей мере одной из приемной катушки передачи энергии и приемной катушки связи, проксимальной к приемной катушке передачи энергии, причем сообщения включают в себя первое сообщение от передатчика энергии, и первая линия связи имеет дальность, соответствующую дальности передачи энергии для сигнала передачи энергии; генерирование ответного сообщения в ответ на первое сообщение, причем ответное сообщение, являющееся сообщением управления энергией, содержит указание свойства первого сообщения; и передачу ответного сообщения на передатчик энергии по второй линии связи, не используя вторую катушку связи, причем вторая линия связи имеет дальность, превышающую дальность первой линии связи.
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения очевидны из и разъясняются с ссылкой на вариант(-ы) осуществления, описанный ниже в данном документе.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления изобретения описываются, только в качестве примера, с ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 иллюстрирует пример системы передачи энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг.2 иллюстрирует пример передатчика энергии для системы передачи энергии по фиг.1;
фиг.3 иллюстрирует пример элементов передатчика энергии для системы передачи энергии по фиг.1;
фиг.4 иллюстрирует пример элементов приемника энергии для системы передачи энергии по фиг.1;
фиг.5 иллюстрирует пример временных характеристик для системы передачи энергии по фиг.1;
фиг.6 иллюстрирует пример временных характеристик для системы передачи энергии по фиг.1;
фиг.7 иллюстрирует пример операций, выполняемых в системе передачи энергии по фиг.1;
фиг.8 иллюстрирует пример формата сообщения для ответного сообщения от приемника энергии системы передачи энергии по фиг.1;
фиг.9 иллюстрирует пример временных характеристик для системы передачи энергии по фиг.1;
фиг.10 иллюстрирует пример операций, выполняемых в системе передачи энергии по фиг.1; и
фиг.11 иллюстрирует пример конфигурации катушки для системы передачи энергии по фиг.1.
Подробное описание некоторых вариантов осуществления изобретения
Нижеследующее описание сосредотачивает внимание на вариантах осуществления изобретения, применимых к системе передачи энергии по стандарту Qi, но понятно, что изобретение не ограничивается этим применением, но может быть применено во многих других системах передачи энергии.
Фиг.1 иллюстрирует пример системы передачи энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Система передачи энергии содержит передатчик 101 энергии, который включает в себя (или соединен с) передающую катушку/катушку индуктивности передачи энергии, которая ниже в данном документе упоминается как катушка 103 передатчика. Система дополнительно содержит приемник 105 энергии, который включает в себя (или соединен с) приемную катушку/катушку индуктивности передачи энергии, которая ниже в данном документе упоминается как катушка 107 приемника.
Система обеспечивает беспроводную индуктивную передачу энергии с передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии. Конкретно, передатчик 101 энергии генерирует сигнал передачи энергии, который распространяется в виде магнитного потока посредством катушки 103 передатчика. Сигнал передачи энергии обычно может иметь частоту между около 20 кГц - 200 кГц. Катушка 103 передатчика и катушка 107 приемника имеют слабую связь, и, таким образом, катушка приемника считывает (по меньшей мере часть) сигнал передачи энергии от передатчика 101 энергии. Таким образом, энергия передается от передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии посредством беспроводной индуктивной связи от катушки 103 передатчика на катушку 107 приемника. Термин «сигнал передачи энергии» используется, главным образом, для ссылки на индуктивный сигнал между катушкой 103 передатчика и катушкой 107 приемника (сигнал магнитного потока), но понятно, что, эквивалентно, он также может рассматриваться и использоваться в качестве ссылки на электрический сигнал, подаваемый на катушку 103 передатчика, или, конечно, на электрический сигнал катушки 107 приемника.
В некоторых вариантах осуществления приемной катушкой передачи энергии может быть даже приемный объект передачи энергии, который, когда он открыт для индуктивного сигнала передачи энергии, нагревается вследствие наведенных вихревых токов или дополнительно гистерезисными потерями вследствие ферромагнитных свойств. Например, приемная катушка 107 может представлять собой листовую сталь для прибора, который нагревается индуктивно. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления приемная катушка 107 может представлять собой электрически проводящий элемент, который нагревается наведенными вихревыми токами или дополнительно гистерезисными потерями вследствие ферромагнитных свойств. В таком примере, приемная катушка 107, таким образом, также, по существу, образует нагрузку.
Ниже описывается работа передатчика 101 энергии и приемника 105 энергии с конкретной ссылкой на вариант осуществления в соответствии со стандартом Qi (за исключением описанных в данном документе (или логически вытекающих) модификаций и усовершенствований). В частности, передатчик 101 энергии и приемник 105 энергии могут быть, по существу, совместимы со спецификацией Qi версии 1.0 или 1.1 (за исключением описанных в данном документе (или логически вытекающих) модификаций и усовершенствований).
Чтобы управлять передачей энергии, система может проходить через разные фазы, в частности, фазу выбора, фазу эхо-тестирования, фазу идентификации и конфигурации и фазу передачи энергии. Дополнительную информацию можно найти в главе 5 части 1 спецификации беспроводной энергии Qi.
Первоначально, передатчик 101 энергии находится в фазе выбора, в которой он просто выполняет мониторинг потенциального присутствия приемника энергии. Передатчик 101 энергии может использовать многочисленные способы для этой цели, например, описанные в спецификации беспроводной энергии Qi. Если обнаруживается такое потенциальное присутствие, передатчик 101 энергии входит в фазу эхо-тестирования, в которой временно генерируется сигнал передачи энергии. Сигнал известен как сигнал эхо-тестирования. Приемник 105 энергии может применять принимаемый сигнал для питания своей электроники. После приема сигнала передачи энергии приемник 105 энергии передает первоначальный пакет на передатчик 101 энергии. Конкретно, передается пакет интенсивности сигнала, указывающий степень связи между передатчиком энергии и приемником энергии. Дополнительную информацию можно найти в главе 6.3.1 части 1 спецификации беспроводной энергии Qi. Таким образом, в фазе эхо-тестирования определяется, присутствует ли приемник 105 энергии в зоне сопряжения передатчика 101 энергии.
При приеме сообщения интенсивности сигнала передатчик 101 энергии переходит в фазу идентификации и конфигурации. В этой фазе приемник 105 энергии сохраняет свою выходную нагрузку отключенной, и в обычных системах Qi приемник 105 энергии в этой фазе выполняет связь с передатчиком 101 энергии, используя модуляцию нагрузкой. В таких системах передатчик энергии обеспечивает сигнал передачи энергии постоянной амплитуды, частоты и фазы с этой целью (за исключением изменения, вызванного модуляцией нагрузкой). Передатчиком 101 энергии используются сообщения для его конфигурации, запрашиваемой приемником 105 энергии. Сообщения с приемника энергии не передаются постоянно, но передаются с перерывами.
После фазы идентификации и конфигурации система переходит в фазу передачи энергии, где происходит фактическая передача энергии. Конкретно, после передачи своей потребности в энергии, приемник 105 энергии подключает выходную нагрузку и подает на нее принимаемую энергию. Приемник 105 энергии выполняет мониторинг выходной нагрузки и измеряет ошибку управления между фактическим значением и требуемым значением некоторой рабочей точки. Он передает такие ошибки управления на передатчик 101 энергии с минимальной частотой, например, каждые 250 мс, для указания этих ошибок передатчику 101 энергии, а также требование изменения, или не изменения, сигнала передачи энергии. Таким образом, в фазе передачи энергии приемник 105 энергии также выполняет связь с передатчиком энергии.
Система передачи энергии по фиг.1 использует связь между передатчиком 101 энергии и приемником 105 энергии.
Подход для выполнения связи от приемника энергии на передатчик энергии был стандартизован в спецификации Qi версии 1.0 и 1.1.
Согласно данному стандарту канал связи от приемника энергии к передатчику энергии реализуется с использованием сигнала передачи энергии в качестве несущей. Приемник энергии модулирует нагрузку катушки приемника. Это приводит к соответствующим изменениям сигнала передачи энергии на стороне передатчика энергии. Модуляция нагрузкой может обнаруживаться посредством изменения амплитуды и/или фазы тока катушки передатчика, или альтернативно или дополнительно, посредством изменения напряжения катушки передатчика. Основываясь на этом принципе, приемник энергии может модулировать данные, которые передатчик энергии демодулирует. Эти данные форматируются в байты и пакеты. Дополнительную информацию можно найти в «System description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.0 July 2010», опубликованной Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии, доступной на веб-сайте: http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html, также названным спецификацией беспроводной энергии Qi, в частности, глава 6: Communications Interface.
Отмечается, что в спецификации беспроводной энергии Qi версий 1.0 и 1.1 определяется только связь от приемника энергии к передатчику энергии, т.е. она определяет только однонаправленную связь.
Система по фиг.1 использует другой подход для выполнения связи, чем подход, описанный в спецификации беспроводной энергии Qi версий 1.0 и 1.1 Однако понятно, что этот другой подход для выполнения связи может использоваться вместе с другими подходами выполнения связи, включая подход выполнения связи по спецификации беспроводной энергии Qi версий 1.0 и 1.1 Например, для системы типа Qi, подход выполнения связи по спецификации беспроводной энергии Qi версий 1.0 и 1.1 может использоваться для всех видов связи, которые задаются для выполнения спецификацией беспроводной энергии Qi версий 1.0 и 1.1, но при этом дополнительная связь поддерживается другим подходом, описанным ниже. Также, понятно, что система может выполнять связь в соответствии со спецификацией беспроводной энергии Qi версий 1.0 и 1.1 в некоторые интервалы времени, но не в другие. Например, она может использовать стандартную модуляцию нагрузкой во время фазы идентификации и конфигурации, где сигнал передачи энергии и внешние нагрузки могут быть постоянными, но не во время фазы передачи энергии, где это не так.
В системе по фиг.1, связь между приемником 105 энергии и передатчиком 101 энергии усовершенствована в отношении стандартизованной связи по спецификации беспроводной энергии Qi версий 1.0 и 1.1.
Во-первых, система поддерживает передачу сообщений с передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии, и, в частности, предоставляет возможность передатчику 101 энергии передавать данные на приемник 105 энергии.
В примере по фиг.1 это достигается тем, что передатчик 101 энергии модулирует сигнал передачи энергии в соответствии с передаваемым сообщением. Подход системы по фиг.1 может конкретно включать в себя модуляцию передатчиком 101 энергии амплитуды или частоты изменяющего во времени магнитного поля, которое используется для передачи энергии на устройство приемника энергии, т.е. сигнала передачи энергии. Таким образом, была введена двунаправленная связь передатчиком 101 энергии, способным модулировать сигнал энергии, чтобы передавать сообщения на приемник 105 энергии. Передатчик 101 энергии конкретно вводит девиацию сигнала энергии относительно немодулированного сигнала энергии, где девиация указывает на передаваемые данные. Эта девиация затем может обнаруживаться приемником 105 энергии и использоваться для демодулирования/декодирования сообщения данных.
Передатчик 101 энергии может конкретно модулировать сигнал передачи энергии посредством изменения амплитуды, частоты или фазы сигнала энергии, т.е. он может обычно использовать модуляцию AM (амплитудную модуляцию), FM (частотную модуляцию) и/или PM (фазовую модуляцию). В качестве примера, на сигнал передачи энергии может накладываться относительно короткая последовательность изменений амплитуды со средним значением, равным нулю, и с шаблоном, указывающим передаваемые данные. Например, результирующий модулированный сигнал передачи энергии может иметь амплитуду, определяемую как:
u
где m(t) представляет собой последовательность модуляции, и P(t) представляет собой немодулированный сигнал передачи энергии. Понятно, что в других вариантах осуществления может применяться мультипликативная модуляция с использованием сигнала модуляции со средним уровнем сигнала, равным, например, единице.
Приемник 105 энергии выполнен с возможностью обнаружения модуляции и, таким образом, восстановления передаваемых данных. Например, сигнал передачи энергии от катушки 107 приемника может выпрямляться выпрямителем (обычно мостовым выпрямителем), и результирующий сигнал может сглаживаться конденсатором, приводя к сглаженному, но изменяемому постоянному (DC) напряжению, где изменения соответствуют изменениям амплитуды модуляции (а также потенциально шуму). Изменения могут сравниваться с шаблонами модуляции, и идентифицироваться наилучшее совпадение. Данные, соответствующие этому шаблону, затем декодируются в виде данных, передаваемых передатчиком 101 энергии.
Система, таким образом, реализует первую линию связи в виде прямой линии связи, поддерживающей передачу сообщений с передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии. В примере, прямая линия связи реализуется посредством модуляции сигнала передачи энергии, т.е. данные сообщений прямой линии с передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии могут передаваться посредством модуляции данными сигнала передачи энергии. Так как данные переносятся самим сигналом передачи энергии, дальность связи прямой линии связи, по сути, соответствует дальности сигнала передачи энергии (дальности передачи энергии), и обычно, по сути, в основном, такая же, что и дальность передачи энергии.
Дальность линии связи может считаться соответствующей ожидаемой дальности, для которой дальность связи считается надежной. Например, она может соответствовать дальности, для которой коэффициент ошибок по битам ниже, например, 0,01, 0,001 или 0,0001.
Таким образом, использование сигнала передачи энергии для связи обеспечивает соответствие между передачей энергии и прямой линией связи, так что способность выполнения одного (т.е. передачи энергии или выполнение связи) подразумевает также способность выполнение другого.
В частности, такой подход может гарантировать, что приемники энергии, которые могут получать энергию посредством сигнала передачи энергии, также будут принимать сообщения прямой линии связи от передатчика 101 энергии. Следовательно, также можно предположить, что приемники энергии, которые находятся достаточно близко для приема сообщений прямой линии связи, также способны получать энергию при помощи передатчика 101 энергии.
Таким образом, признак учитывает высокую корреляцию между операциями передачи энергии и прямой связи. В большинстве вариантов осуществления и сценариев можно предположить, что, если передача энергии возможна, тогда возможна и связь по прямой линии, и наоборот. Аналогично, ограниченная дальность прямой линии связи обычно означает, что можно предположить, что, если передача энергии не является возможной, тогда не является возможной и прямая связь, и наоборот.
Ограниченная дальность прямой связи гарантирует, что сообщения прямой линии могут приниматься приемниками энергии, которые поддерживаются передатчиком 101 энергии, и обычно только приемниками энергии, которые поддерживаются передатчиком 101 энергии. Таким образом, ограниченная дальность может использоваться для уменьшения возможности приема сообщений прямой линии другими приемниками энергии, такими как, например, приемником энергии, который получает энергию от другого передатчика энергии.
Понятно, что может использоваться любая подходящая модуляция, и что специалист в данной области техники имеет сведения о дальности подходящих методов модуляции. В большинстве вариантов осуществления требуемая пропускная способность передачи данных является очень низкой, и может использоваться функция модуляции низкой сложности.
Другим отличием системы по фиг.1 от обычной системы Qi является то, что вместо исключительного использования модуляции нагрузкой для связи с приемника 105 энергии на передатчик 101 энергии, системы используют отдельную вторую линию связи (ниже в данном документе упоминаемую как обратная линия связи), которая не использует ни катушку 103 передатчика, ни катушку 107 приемника. Действительно, в примере на фиг.2, обратная линия связи использует радиосвязь, а не сигналы между катушками со слабой связью. Конкретно, связь не реализуется никакими катушками, выполняющими связь в виде трансформатора со слабой связью, а использует антенны. В частности, передатчик 101 энергии включает в себя приемную антенну 109, которая может принимать радиосигналы, передаваемые с передающей антенны 111 приемника 105 энергии.
Хотя предназначенная, главным образом, как обратная связь, функциональная возможность связи, реализующая вторую линию связи, также может использоваться для дополнительной прямой связи. Например, обратная линия связи может представлять собой линию связи Bluetooth, и функциональная возможность Bluetooth также может использоваться для передачи дополнительных данных с передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии. Это может быть полезным, когда необходимы более высокие скорости передачи данных для других приложений (пользовательский интерфейс, обновления программного обеспечения, перенос файлов и т.д.).
Обратная линия связи, таким образом, обеспечивает линию связи от приемника 105 энергии к передатчику 101 энергии, которая использует подход выполнения связи, который не основывается и не использует передающую катушку 103, приемную катушку 107, или, конечно, сигнал передачи энергии. Скорее, в большинстве вариантов осуществления, обратная линия связи совершенно не зависит от сигнала передачи энергии и на нее не оказывают влияние никакие динамические изменения его характеристик. Обратная линия связи, таким образом, по существу, развязана от сигнала передачи энергии, и, конкретно, на нее не оказывают влияния изменения нагрузки в приемнике 105 энергии. Следовательно, обратная линия связи может, в отношении модуляции нагрузкой, обеспечивать улучшенную связь с приемника 105 энергии на приемник 105 энергии, и может, в частности, обеспечивать более надежную связь в ситуациях, когда нагрузка приемника 105 энергии является изменяемой нагрузкой.
Конечно, чтобы предотвратить создание помех для связи от изменений сигнала передачи энергии, может использоваться линия связи, которая является физически максимально разъединенной от канала энергии. Например, радиочастотный (RF) сигнал с частотой, которая значительно выше частоты сигнала энергии, вместе с антенной, специально разработанной для этой высокой частоты, будут обеспечивать достаточную развязку между сигналом энергии и обратной линией связи от приемника 105 энергии к передатчику 101 энергии. Дополнительные преимущества отдельной линии связи (и, конкретно, использования более высокой частоты несущей) включают в себя то, что канал связи может поддерживать более высокую скорость передачи данных и может переносить более избыточную информацию, которая может использоваться для повышения надежности (например, посредством использования кодирования с исправлением ошибок).
В дополнение к неиспользованию сигнала передачи энергии, катушки 103 передатчика или приемной катушки 107, вторая/обратная линия связи также отличается от первой/прямой линии связи тем, что имеет дальность, которая превышает дальность первой/обратной линии связи. Обычно, дальность обратной линии связи составляет по меньшей мере в два и часто в пять или десять раз больше дальности прямой линии связи и дальности передачи энергии. В частности, во многих вариантах осуществления дальность передачи энергии и прямой линии связи может быть менее 30 см и часто менее 20 см, или даже 10 см. Однако дальность связи второй линии связи обычно может быть в значительной степени больше и в большинстве вариантов осуществления может составлять по меньшей мере 50 см, или, действительно, может превышать 1 м или более.
Это различие дальностей является обычно следствием разных технологий связи, которые используются. В частности, прямая линия связи может быть реализована посредством модуляции сигнала передачи энергии, как ранее описано. Следовательно, дальность прямой линии связи ограничивается тем, чтобы она была соизмерима или сравнима с дальностью передачи энергии. Понятно, что даже если дальности передачи энергии и прямой линии связи не являются точно одинаковыми, дальности обычно бывают очень подобными. Действительно, в большинстве вариантов осуществления разность может быть менее, например, 50%. Таким образом, дальности могут считаться соответствующими друг другу, если они отличаются не более, чем, например, на 25%, 50% или 100% от дальности передачи энергии.
Однако, чтобы исключить проблемы, связанные с модуляцией нагрузкой (такие как шум, вводимый посредством изменения нагрузки приемника энергии), обратная связь может использовать полностью отдельную систему связи, такую как, например, Bluetooth. Следствием использования другого подхода связи является то, что дальность связи может быть существенно отличаться. Например, дальность связи Bluetooth может составлять несколько метров или даже десятков метров.
Использование обратной линии связи, которая является независимой от приемной катушки 107 и передающей катушки 103, также может иметь некоторые недостатки. В частности, связь посредством модуляции нагрузкой по сути гарантирует, что существует очень высокая вероятность, что данные передаются между правильным приемником 105 энергии и передатчиком 101 энергии, т.е. передатчик 101 энергии может надежно предполагать, что принятые данные могут использоваться для управления операцией передачи энергии. Однако изобретатели поняли, что, когда используется отдельная обратная линия связи, которая независима от сигнала передачи энергии, существует опасность, что данные, передаваемые с приемника 105 энергии, могут не приниматься передатчиком 101 энергии, который доставляет энергию на приемник 105 энергии, или могут приниматься передатчиком 101 энергии, который не доставляет энергию на приемник 105 энергии. Аналогично, существует опасность, что данные, принимаемые передатчиком 101 энергии, не происходили от ожидаемого приемника 105 энергии.
Проблема может быть особенно важной для ситуации, где множество передатчиков энергии располагается в пределах ограниченной площади и могут одновременно передавать энергию на множество приемников энергии.
Проблема также может быть особенно важной для передатчиков энергии, которые включают в себя множество передающих катушек, и которые способны одновременно поддерживать множество передач энергии.
Например, использование отдельной линии RF-связи для обратной линии связи не требует, чтобы приемник 105 энергии располагался правильно для выполняемой связи. Конкретно, тот факт, что успешная связь возможна с использованием отельной обратной линии связи, обычно не гарантирует, что приемная катушка 107 располагается достаточно близко к передающей катушке 103. Если приемник энергии управляет передатчиком энергии по такому каналу связи, система, поэтому, не может быть уверена, что приемная катушка располагается достаточно близко к первичной катушке (и, таким образом, связь между приемной катушкой и передающей катушкой может быть очень низкой). Возможно, что приемник энергии продолжает запрашивать передатчик энергии на повышение энергии до тех пор, пока предусмотренная энергия не будет достаточно высокой, что приемник энергии будет принимать достаточную энергию даже с текущей неэффективной связью. Однако это может потребовать наведение очень сильного магнитного поля, и это может привести к неожидаемому и нежелательному воздействию на пользователя или металлические объекты магнитного поля, генерируемого передатчиком энергии.
Передатчик энергии и приемник энергии могут включать в себя дополнительную функциональную возможность для верификации и проверки положения приемника энергии, но такая дополнительная функциональная возможность обычно добавляет сложность и стоимость.
Также, в частности одновременное использование многочисленных приборов с индивидуальными приемниками энергии может привести к ситуации, когда первый приемник энергии, связанный с первым передатчиком энергии, создает помехи второму приемнику энергии, связанному со вторым передатчиком энергии. Сигналы управления первого приемника энергии могут восприниматься вторым передатчиком энергии или наоборот. Это может, например, приводить к тому, что второй передатчик энергии управляется на генерирование сильного магнитного поля, которое не является подходящим для второго приемника энергии. Например, если первый приемник энергии обнаруживает, что уровень сигнала энергии должен быть увеличен, он может запросить повышение энергии. Однако из-за расширенной дальности обратной линии связи этот запрос может приниматься вторым передатчиком энергии, а не первым передатчиком энергии, и приведет тогда к повышенному сигналу энергии, подаваемому на второй приемник энергии. Первый приемник энергии все еще будет обнаруживать, что уровень сигнала энергии является слишком низким (так как он не был изменен) и будет продолжать запрашивать повышение энергии. Таким образом, второй передатчик энергии будет продолжать повышать уровень энергии. Это непрерывное повышение энергии может привести в повреждению, избыточному тепловыделению и, как правило, к нежелательной и даже потенциально небезопасной ситуации для второго приемника энергии и связанного с ним прибора.
В качестве конкретного примерного сценария для иллюстрации этой проблемы, пользователь может поставить чайник на верхнюю часть первого передатчика энергии в кухне. Первый передатчик энергии может обнаружить, что объект размещен в его зоне сопряжения передачи энергии, и он может подавать сигнал передачи энергии с низкой энергией на чайник для запуска его электроники. Чайник посылает информацию по обратной линии RF-связи на передатчик энергии, чтобы инициировать и управлять передатчиком энергии на подачу энергии. Через некоторое время пользователь может принять решение поставить сковородку на первый передатчик энергии и, следовательно, он может сдвинуть чайник на второй передатчик энергии около первого передатчика энергии. Второй передатчик энергии обнаруживает чайник и под управлением чайника будет передавать энергию на чайник. Первый передатчик энергии может обнаружить сковородку, но будет все еще принимать данные управления от чайника. Первый передатчик энергии, поэтому, будет подавать энергию на сковородку, но сигнал энергии будет управляться чайником, приводя к неожидаемому нагреву сковородки. Пользователь обычно не будет знать об этой ситуации и может, например, коснуться сковородки, которая может быть несоответственно горячей.
В качестве другого примера, может произойти этот же сценарий, но с добавлением нежаростойкого разделочного стола столешницы. Чайник может быть выполнен так, что он не нагревает поверхность, на которой он располагается, даже когда вода в чайнике достигла точки кипения. Сковородка может быть обычной сковородкой, пригодной для индукционного приготовления пищи, но предназначенная только для использования на керамической стеклянной пластине. В этой ситуации, сковородка может повредить нежаростойкий разделочный стол столешницы, так как она не содержит никакого средства для ограничения рассеяния энергии, когда первый передатчик энергии находится все еще под управлением чайника, тогда как сковородка располагается на первом передатчике энергии.
Не только для ситуаций, где множество передатчиков энергии располагается в пределах ограниченной площади, и может происходить одновременно передача энергии на множество приемников энергии, но также в вариантах осуществления, где передатчик энергии может содержать множество передающих катушек, проблема может быть особенно важной. Например, как показано на фиг.2, передатчик энергии может содержать контроллер энергии PCU, который управляет множеством передающих элементов TE, причем каждый содержит передающую катушку. Одновременно, отдельный блок связи CU может принимать данные с отдельной обратной линии RF-связи. При таком сценарии первый приемник энергии может располагаться на первом из передающих элементов/катушек TE. Например, мобильный телефон может располагаться на матрице передающих катушек, и может начинаться передача энергии на мобильный телефон. Мобильный телефон может передавать данные управления обратно на передатчик энергии, используя обратную линию RF-связи, и сигнал энергии первой передающей катушки TE может быть выполнен соответствующим образом. Теперь пользователь может пожелать зарядить второй мобильный телефон. Он может незначительно передвинуть первый мобильный телефон на одну сторону, чтобы освободить место для нового телефона, что может привести к тому, что первый мобильный телефон теперь будет располагаться над другой передающей катушкой, такой как, например, соседней передающей катушкой. Однако это может не обнаруживаться системой и, конечно, обратная линия связи от первого мобильного телефона все еще будет работать. Первый мобильный телефон будет запрашивать повышение энергии для компенсации низкой связи, приводя к очень большому магнитному полю, потенциально генерируемому первой передающей катушкой. Конечно, во многих сценариях, второй мобильный телефон может потенциально располагаться сверху первой передающей катушки, и он, следовательно, будет испытывать высокое магнитное поле без какой-либо возможности уменьшить его. Таким образом, практически может быть потеряно управление передачей энергии, и, действительно, в некоторых сценариях передача энергии для одного мобильного телефона может управляться другим, и наоборот.
В системе по фиг.1 используется отдельная обратная линия связи, которая может быть полностью развязана от и являться независимой от передачи энергии. Таким образом, система использует асимметричную связь, при которой прямая связь непосредственно связана с передачей энергии посредством того, что имеет соответствующую дальность, тогда как обратная связь может быть совершенно другой и конкретно имеет дальность связи, которая может существенно превышать дальность передачи энергии и дальность прямой связи.
Следовательно, система включает в себя функциональную возможность, которая обычно может уменьшать опасности проблем, таких как те, которые описаны выше, и которые могут соответствующим образом обеспечивать более надежную и улучшенную работу.
В частности, система выполнена с возможностью установления зависимости или ассоциирования между прямой линией связи от передатчика 101 энергии к приемнику 105 энергии, используя сигнал передачи энергии, и полностью отдельной обратной линией связи от приемника 105 энергии к передатчику 101 энергии. Эта зависимость используется для гарантирования того, что передатчик 101 энергии действительно управляется ожидаемым приемником 105 энергии, т.е. что передача энергии управляется приемником 105 энергии, принимающим энергию.
Система использует подход, при котором первое сообщение передается с передатчика 101 энергии, используя прямую линию связи. При приеме этого первого сообщения приемник 105 энергии переходит к генерированию ответного сообщения, которое он передает обратно на передатчик 101 энергии, используя обратную линию связи. Обратное сообщение генерируется так, что включает в себя свойство для первого сообщения. Когда передатчик 101 энергии принимает ответное сообщение, он переходит к определению, соответствует ли принятое ответное сообщение сообщению, которое он ожидает от приемника 105 энергии в ответ на первое сообщение. Конкретно, он может перейти к проверке, действительно ли соответствует свойство, указанное в ответном сообщении, свойству первого сообщения.
Следовательно, таким образом передатчик 101 энергии может определять с очень высокой вероятностью, действительно ли принятое сообщение от приемника энергии, который принял первое сообщение, т.е. является ли оно от требуемого приемника энергии или нет. Так как дальность прямой линии связи соответствует дальности передачи энергии, первое сообщение будет приниматься только приемниками энергии, которым подается энергия или на которые может подаваться энергия. Таким образом, только такой приемник энергии будет способный генерировать ответное сообщение, которое непосредственно содержит указание свойства первого сообщения. Следовательно, если принятое указание совпадает с ожидаемым указанием, система может безопасно предположить, что связь действительно выполняется от требуемого приемника энергии, а не от любого другого приемника энергии, т.е. может гарантироваться, что сообщение от приемника энергии, который находится достаточно близко, чтобы получать энергию посредством передатчика 101 энергии, а не от, например, приемника энергии, на который подается энергия ближним передатчиком энергии, но также случайно оказавшегося в пределах дальности передатчика 101 энергии.
Подход, таким образом, обеспечивает обратную связь и тесное ассоциирование между прямой линией связи и обратной линией связи. В частности, подход использует ответное сообщение, которое отражает свойство прямого сообщения для предоставления доказательства, что связь выполняется с приемника энергии, который, действительно, может принимать прямую связь. Следовательно, подход может использоваться для различения между приемниками энергии, которые находятся достаточно близко для получения энергии от передатчика энергии, и приемниками энергии, которые находятся в пределах дальности второй линии связи, но не достаточно близко, чтобы получать энергию. Таким образом, подход может решать проблемы, связанные с использованием подхода выполнения связи с существенно большей дальностью для второй линии связи. Действительно, подход может гарантировать, что эффективная дальность связи обратной линии связи уменьшается до дальности прямой линии связи, так как могут обнаруживаться и игнорироваться сообщения, принимаемые от приемников энергии, находящиеся на большом расстоянии, чтобы принимать первое сообщение.
Кроме того, ответное сообщение является не просто сообщением, которое относится к первому сообщению, или даже просто сообщение, которое передается как следствие первого сообщения, но явно включает в себя указание свойства первого сообщения. Таким образом, ответное сообщение явно содержит, например, данные, которые описывают свойство первого сообщения. Оно, таким образом, обеспечивает очень надежное и безопасное средство для системы, чтобы эффективно проверять, являются ли принятые сообщения от требуемого приемника энергии.
В качестве примера низкой сложности, передатчик 101 энергии может генерировать сообщение, которое передается с передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии по прямой линии связи, используя сигнал передачи энергии. Например, может передаваться простое сообщение, которое не содержит никаких данных. В качестве низкой сложности, короткая последовательность заданных изменений с малой амплитудой может добавляться к сигналу передачи энергии на приемном конце. Эта последовательность изменений может обнаруживаться приемником 105 энергии, который в ответ немедленно посылает сообщение передатчику 101 энергии по обратной линии связи.
Ответное сообщение, например, может включать в себя указание частотного или амплитудного шаблона принимаемого сообщения. Передатчик 101 энергии затем может оценивать принятое ответное сообщение для определения, действительно ли указанное изменение частоты или амплитуды совпадает с изменением, которое в первом сообщении передатчика. Если это так, передатчик 101 энергии определяет, что приемник энергии, от которого принято ответное сообщение, действительно является приемником, который находится достаточно близко, чтобы принимать первое сообщение, и, таким образом, находится достаточно близко, чтобы получать энергию посредством сигнала передачи энергии.
Прием ответного сообщения, таким образом, указывает передатчику 101 энергии, что данные, принятые по обратной линии связи, действительно от приемника 105 энергии, принимающего сигнал передачи энергии. Таким образом, если приемник 105 энергии, например, перемещается к другой передающей катушке и принимает другой сигнал передачи энергии, он не будет обнаруживать первоначальное сообщение и не будет передавать ответное сообщение. Следовательно, может достигаться повышенная надежность.
Хотя такой подход запроса и подтверждения низкой сложности может использоваться в некоторых вариантах осуществления, могут существовать сценарии, в которых маловероятно, что результирующая безопасность будет считаться достаточной. Поэтому, во многих вариантах осуществления прямое сообщение от передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии может содержать изменяемые данные, при этом ответное сообщение от приемника 105 энергии содержит изменяемые данные ответа, генерируемые из этих прямых изменяемых данных. Таким образом, данные первого сообщения представляют собой свойство первого сообщения, которое отражается данными в ответном сообщении, т.е. некоторые данные ответного сообщения являются зависимыми от данных первого сообщения.
Передатчик 101 энергии, следовательно, может обнаруживать, принимаются ли ожидаемые данные ответа обратно от приемника 105 энергии по обратной линии связи. Если это так, он переходит к управлению сигналом передачи энергии в ответ на данные по обратной линии связи, и, в противном случае, он может уменьшить уровень энергии, например, ограничивая ее до безопасного уровня или полностью завершая передачу энергии.
Во многих вариантах осуществления данные ответа просто могут быть такими же, что и данные, принимаемые приемником 105 энергии от передатчика 101 энергии. Таким образом, передатчик 101 энергии может просто обнаруживать, являются ли данные, принимаемые по обратной линии связи, действительно теми же, что и данные, которые были переданы по прямой линии связи, т.е. по сигналу передачи энергии. Таким образом, во многих вариантах осуществления свойство первого сообщения, которое сообщается обратно на передатчик 101 энергии, является некоторыми или всеми данными первого сообщения. Указанием может быть, конкретно, сами данные, т.е. ответное сообщение может просто генерироваться так, чтобы включать в себя эти же данные. В других вариантах осуществления данные могут обрабатываться или сжиматься. Например, хэш-значение или контрольная сумма для данных, принимаемых в первом сообщение, может генерироваться и включаться в ответное сообщение. Данные могут, конкретно, представлять собой данные указания передатчика энергии.
Как дополнительно описано ниже, данные могут, конкретно, включать в себя идентификационные данные для передатчика 101 энергии или для индивидуальной передающей катушки 103, или могут, например, включать в себя временную метку и/или идентификационную информацию сообщения.
Фиг.3 иллюстрирует более подробно элементы передатчика 101 энергии по фиг.1, и фиг.4 иллюстрирует более подробно элементы приемника 105 энергии по фиг.1.
Передатчик 101 энергии содержит передающую катушку 103, которая соединена с возбудителем (драйвером) 301, который выполнен с возможностью генерирования сигнала возбуждения передающей катушки 103, и, таким образом, выполнен с возможностью генерирования сигнала возбуждения, который преобразуется в сигнал индуктивной передачи энергии. Возбудитель 301 выполнен с возможностью генерирования сигнала переменного тока (AC) с требуемым уровнем энергии, который подается на передающую катушку 103 для генерирования сигнала передачи энергии. Понятно, что возбудитель 301 может содержать подходящую функциональную возможность для генерирования сигнал возбуждения, что хорошо известно специалисту в данной области техники. Например, возбудитель 301 может содержать инвертор для преобразования DC-сигнала подачи энергии в AC-сигнал подходящей частоты (обычно около 50-200 кГц) для передачи энергии. Также понятно, что возбудитель 301 может содержать подходящую функциональную возможность управления для приведения в действие различных фаз системы передачи энергии. Во многих случаях, возбудитель 301 содержит один или несколько конденсаторов, чтобы реализовать резонансную схему с катушкой 103 энергии для выбранной частоты.
Возбудитель 301 соединен с контроллером 303 энергии, который выполнен с возможностью управления энергией сигнала энергии. Конкретно, контроллер 303 энергии может генерировать сигнал управления, который подается на возбудитель 301, и который указывает уровень энергии для сигнала возбуждения. Возбудитель 301 затем может масштабировать сигнал возбуждения, чтобы иметь соответствующую амплитуду.
Передатчик 101 энергии, кроме того, содержит первый блок 305 связи, который выполнен с возможностью передачи данных на приемник 105 энергии по прямой линии связи, который использует первую катушку индуктивности связи, которая в примере на фиг.1 представляет собой передающую катушку 103.
Первый блок 305 связи соединен с возбудителем 301 и может, конкретно, модулировать сигнал передачи энергии, чтобы передавать сообщение на приемник 105 энергии. Например, передатчик 101 энергии может генерировать подходящий сигнал модуляции, который может добавляться к амплитуде сигнала передачи энергии (в этом случае, сигнал модуляции обычно является небольшим по сравнению с амплитудой сигнала передачи энергии), или который может умножаться на сигнал передачи энергии (в этом случае, сигнал модуляции обычно соответствует небольшим отклонениям от единичного усиления).
Первый блок 305 связи, таким образом, может передавать одно или несколько сообщений на приемник 105 энергии посредством модуляции сигнала передачи энергии. Например, данные могут передаваться посредством использования заданных изменений амплитуды, где разные возможные изменения ассоциируются с разными данными.
Конкретно, первый блок 305 связи может передавать прямое сообщение на приемник 105 энергии, при этом ожидается, что приемник 105 энергии ответит передачей ответного сообщения обратно на передатчик 101 энергии для подтверждения, что обратная линия связи действительно является линией с приемником 105 энергии, который участвует в передаче энергии.
Чтобы принимать данные от приемника 105 энергии по обратной линии связи, передатчик 101 энергии, кроме того, содержит второй блок 307 связи, который соединен с приемной антенной 203. Обратная линия связи, таким образом, основывается на использовании приемной антенны 203, а не на приеме любого сигнала с катушки 103 передатчика. Обратная линия связи использует другой подход выполнения связи, чем используемый для прямой линии связи.
Приемник 105 энергии содержит контроллер 401 передачи энергии, который соединен с приемной катушкой 107, и который принимает сигнал передачи энергии. Контроллер 401 передачи энергии дополнительно соединен с нагрузкой 403 и способен принимать сигнал передачи энергии и генерировать подходящий сигнал подачи энергии для нагрузки. Контроллер 401 передачи энергии, например, может содержать (полномостовой) приемник, сглаживающую схему и схему управления напряжением или энергией, что хорошо известно специалисту в данной области техники. Во многих случаях, приемник энергии содержит один или несколько конденсаторов для реализации резонансной схемы с катушкой 107 приемника для выбранной частоты.
Контроллер 401 передачи энергии, кроме того, способен управлять приемником 105 энергии и, конкретно, поддерживать операцию функции передачи, включающую поддержку разных фаз передачи энергии по стандарту Qi.
Приемник 105 энергии дополнительно содержит третий блок 405 связи, который выполнен с возможностью приема сообщений от передатчика 101 энергии по линии связи, которая использует сигнал передачи энергии, т.е. третий блок 405 связи может принимать сообщения, передаваемые первым блоком 305 связи по прямой линии связи. Так как прямая линия связи использует сигнал передачи энергии, она по сути имеет, по существу, такую же дальность, что и дальность передачи энергии.
Третий блок 405 связи, таким образом, принимает сообщения с использованием линии связи, которая в данном примере основывается на приемной катушке 107. Третий блок 405 связи, конкретно, может обнаруживать изменения амплитуды/частоты/фазы сигнала передачи энергии и сравнивать их с заданными последовательностями, которые могут вводиться первым блоком 305 связи. Если обнаруживается совпадение, данные, соответствующие этому совпадению, считаются принятыми.
Таким образом, первый блок 305 связи может передавать данные на третий блок 405 связи посредством модуляции данными сигнала передачи энергии, который третий блок 405 связи может демодулировать для восстановления данных. Понятно, что может использоваться любой подходящий подход выполнения модуляции, и что связь может дополнительно использовать другие методы связи, такие как кодирование с исправлением ошибок и т.д.
Приемник 105 энергии, кроме того, содержит генератор 407 ответа, который соединен с третьим блоком 405 связи, и на который подаются принимаемые данные. В примере, где передатчик 101 энергии просто передает заданное сообщение запроса без данных, на генератор 407 ответа может просто подаваться указание, что было принято сообщение запроса, а также, например, частота или другое свойство для прямого сообщения.
Генератор 407 ответа выполнен с возможностью генерирования ответного сообщения на прямое сообщение. В примере заданного сообщения запроса ответное сообщение, например, может представлять собой изменение частоты или амплитуды сигнала передачи энергии.
Однако в большинстве вариантов осуществления генератор ответа будет генерировать данные ответа в ответ на принятые данные. Таким образом, свойство прямого сообщения, которое указывается ответным сообщением, представляет собой некоторые или все данные прямого сообщения. Во многих вариантах осуществления генератор 407 ответа может просто генерировать данные ответа, равные принятым данным (или по меньшей мере некоторым из них). Например, если в прямом сообщении принимается идентификационная информация и временная метка, генератор 407 ответа может просто скопировать эти данные в ответное сообщение.
В других вариантах осуществления генератор 407 ответа может генерировать данные ответа в соответствии с подходящим алгоритмом, таким как, например, подход для определения хэш-значения или контрольной суммы для некоторых или всех данных прямого сообщения.
В некоторых вариантах осуществления генератор 407 ответа также может включать в себя данные ответа, отражающие локальные характеристики. Например, в некоторых сценариях, генератор 407 ответа может, в ответ на сообщение запроса, генерировать ответное сообщение, которое содержит идентификационную информацию приемника 105 энергии и/или локально сгенерированную временную метку.
Генератор ответа может включать данные, сгенерированные контроллером 401 передачи энергии. Генератор 407 ответа может отвечать многочисленными ответными сообщениями на сообщение запроса, и может для каждого ответного сообщения включать новые данные, генерируемые контроллером передачи энергии.
Генератор 407 ответа соединен с четвертым блоком 409 связи, который выполнен с возможностью передачи ответного сообщения на передатчик 101 энергии по обратной линии связи.
Как ранее упомянуто, обратная линия связи представляет собой линию связи, которая не использует передающую катушку 103, приемную катушку 107 или, конечно, сигнал передачи энергии. Скорее, в системе по фиг.1 имеется совершенно независимая линия связи, на которую не оказывают влияние изменения характеристик передачи энергии, и, конкретно, на нее не оказывают влияние изменения сигнала передачи энергии. Кроме того, обратная линия связи поддерживается подходом выполнения связи, который имеет существенно большую дальность, чем прямая линия связи, и которая обычно имеет дальность по меньшей мере в два раза больше дальности прямой линии связи.
Обратная линия связи может быть отделена от сигнала передачи энергии разными свойствами. Например, они могут различаться в частотной области, причем обратная линия связи обычно использует частоту связи, которая значительно выше частоты сигнала передачи энергии (например, по меньшей мере в 10 или даже 100 раз больше). В некоторых вариантах осуществления разделение может, дополнительно или альтернативно, достигаться пространственно, например, посредством расположения антенн относительно на большом расстоянии от катушек передачи энергии. В еще других вариантах осуществления разделение, альтернативно или дополнительно, может достигаться разделением в кодовой области, например, посредством использования разных кодов расширенного спектра (или обратная линия связи может использовать связь с расширенным спектром, тогда как прямая линия связи использует простую амплитудную модуляцию).
В некоторых вариантах осуществления обратная линия связи может быть реализована посредством обобщенного и потенциально стандартизированного подхода выполнения связи, такого как связь Bluetooth™, WiFi или NFC.
Второй блок 307 связи, следовательно, принимает ответное сообщение от четвертого блока 409 связи.
Кроме того, обратная линия связи обычно используется для передачи других данных с приемника 105 энергии на передатчик 101 энергии, таких как данные управления и, в частности, данные управления энергией. Таким образом, второй блок 307 связи соединен с контроллером 303 энергии, на который конкретно подаются данные управления энергией, требуемые для динамической регулировки уровня энергии сигнала передачи энергии, требуемого приемником 105 энергии. В некоторых вариантах осуществления ответное сообщение может представлять собой совместно используемое сообщение, такое как, например, объединенное сообщение управления энергией и ответное сообщение.
Передатчик 101 энергии дополнительно включает в себя процессор 309 ответа, который соединен с первым блоком 305 связи. Процессор 309 ответа выполнен с возможностью определения ожидаемого ответного сообщения на прямое сообщение. Он дополнительно определяет ожидаемое свойство, т.е. он определяет ожидание указания свойства в ответном сообщении.
В примере, где используются заданные прямые сообщения без изменяемых данных, ожидаемое ответное сообщение может включать в себя указание свойства сигнала передачи энергии для этого заданного ответного сообщения. В этом случае, процессор 309 ответа может определять значение, которое он ожидает увидеть передаваемым обратно в ответном сообщении. Например, если прямое сообщение передается посредством изменения частоты сигнала передачи энергии, и ответное сообщение предоставляет указание частоты сигнала передачи энергии, процессор 309 ответа может определить ожидаемое значение частоты, сообщаемое в ответном сообщении.
Однако в большинстве вариантов осуществления прямое и/или ответное сообщение содержит изменяемые данные. Действительно, в большинстве вариантов осуществления процессор 309 ответа соединен с первым блоком 305 связи и принимает первые данные, которые включены в прямое сообщение от него. Он затем переходит к определению, какие данные должны ожидаться в ответе от приемника 105 энергии.
Во многих вариантах осуществления, где приемник 105 энергии просто копирует принятые данные в ответное сообщение, ожидаемые данные ответа могут быть идентичны переданным данным. В других вариантах осуществления ожидаемые данные ответа, например, могут генерироваться в соответствии с подходящим алгоритмом. Например, приемнику 105 энергии может потребоваться применить хэш-операцию к принятым данным и включить результирующее хэш-значение в ответное сообщение. Процессор 309 ответа в таких примерах может выполнять такую же хэш-операцию для генерирования ожидаемых данных ответа, что и генератор 407 ответа.
В еще других вариантах осуществления ожидаемые данные ответа могут включать в себя данные, отражающие локальные данные, которые генерируются приемником 105 энергии без использования данных из принятого прямого сообщения. Например, ответное сообщение может быть выполнено с возможностью включения идентификационной информации приемника 105 энергии и, возможно, локально сгенерированной временной метки. Процессор 309 ответа может генерировать ожидаемые данные ответа, включающие в себя ожидаемые значения таких данных. Например, идентификационная информация приемника 105 энергии может обмениваться во время инициализации передачи энергии, и процессор 309 ответа, соответственно, может использовать эту информацию для определения ожидаемого ответа. Аналогично, временная синхронизация между приемником 105 энергии и передатчиком 101 энергии может быть выполнена при инициализации передачи энергии и, основываясь на этой синхронизации и локальном таймере, процессор 309 ответа может быть выполнен с возможностью вычисления ожидаемой временной метки для ответного сообщения.
Понятно, что ожидаемые данные ответа могут определяться, например, как конкретные значения данных, или как диапазоны, или интервалы (или другие варианты) возможных данных. Например, процессор 309 ответа может генерировать интервал временных меток, при этом временная метка от приемника 105 энергии, как ожидается, попадает в этот интервал.
Процессор 309 ответа и второй блок 307 связи соединены с устройством 311 проверки достоверности, который дополнительно соединен с контроллером 303 энергии. Устройство 311 проверки достоверности выполнено с возможностью генерирования указания подтверждения, которое указывает, принимается ли сообщение по второй линии связи, соответствующее ожидаемому ответному сообщению.
Конкретно, на устройство 311 проверки достоверности подается информация, что сообщение принимается вторым блоком 307 связи. Передатчик 101 энергии обычно предполагает, что сообщения и данные, принимаемые вторым блоком 307 связи, действительно принимаются с обратной линии связи с приемником 105 энергии, т.е. предполагается, что принятые сообщения происходят от приемника 105 энергии. Однако это не может гарантироваться во всех сценариях, и, поэтому, передатчик 101 энергии переходит к оценке, соответствует ли принятое (неизвестное) сообщение (и потенциально данные) сообщению, прием которого ожидается от приемника 105 энергии, Если сообщение, принимаемое вторым блоком 307 связи, действительно от приемника 105 энергии, оно будет ожидаемым ответным сообщением. Конкретно, данные принятого сообщения должны быть от четвертого блока 409 связи и, следовательно, должны совпадать с ожидаемыми данными ответа.
Следовательно, устройство 311 проверки достоверности переходит к сравнению принятого сообщении/данных с ожидаемым ответным сообщением/данными ответа. Если они совпадают, указание подтверждения может устанавливаться на указание, что подход подтвердил, что приемник энергии, от которого второй блок 307 связи принимает данные, действительно является приемником, участвующим в передаче энергии, т.е. что он является приемником 105 энергии. Это упоминается как указание положительного подтверждения. Если они не совпадают, указание подтверждения может устанавливаться на указание, что подход идентифицировал, что приемник энергии, от которого второй блок 307 связи, принимает данные, не является приемником, участвующим в передаче энергии, т.е. он не является приемником 105 энергии. Это упоминается как указание отрицательного подтверждения. Если сообщение не принимается в течение данного интервала, также генерируется указание отрицательного подтверждения.
В качестве конкретного примера, указание подтверждения может устанавливаться на отрицательное состояние или положительное состояние в зависимости от того, совпадают ли принятое ответное сообщение/данные ответа с ожидаемым ответным сообщением/данными ответа или нет.
Указание подтверждения подается на контроллер 303 энергии, который переходит к управлению уровнем энергии сигнала передачи энергии в ответ на указание подтверждения в ответе на него. В частности, контроллер 303 энергии может быть выполнен с возможностью снижения энергии, если указание подтверждения указывает, что нет совпадения, т.е. если генерируется указание отрицательного подтверждения.
Например, если генерируется указание положительного подтверждения для указания, что линия связи верифицирована, контроллер 303 энергии может переходить к выполнению нормальной операции передачи энергии, используя данные, принятые по линии связи (так как подтверждается, что они от приемника 105 энергии, принимающего передачу энергии). Однако, если генерируется указание отрицательного подтверждения, которое указывает, что линия связи не верифицирована, контроллер 303 энергии может не переходить к выполнению нормальной операции передачи энергии, используя данные, принимаемые по линии связи (так как не подтверждается, что они от приемника 105 энергии, принимающего передачу энергии). Вместо этого, он может переходить к ограничению энергии сигнала передачи энергии, чтобы она не превышала порога. Порог, например, может выбираться так, чтобы было маловероятно, чтобы сигнал передачи энергии вносил какое-либо повреждение или приводил к нежелательной ситуации из-за чрезмерных магнитных полей. Конкретно, уровень энергии может ограничиваться до безопасных уровней. Конечно, в некоторых вариантах осуществления энергия может уменьшаться до нуля, например, контроллером 303 энергии, завершающим передачу энергии.
Система, следовательно, может установить зависимость или ассоциирование между данными, передаваемыми по прямой линии связи, и данными, передаваемыми по обратной линии связи. Это позволяет передатчику 101 энергии верифицировать, что обратная линия связи установлена с этим же приемником энергии, что и прямая линия связи, и, таким образом, что данные, принимаемые вторым блоком 307 связи, действительно от приемника 105 энергии, участвующего в передаче энергии.
Подход может обеспечивать повышенную надежность и может, в частности, предотвращать или уменьшать опасность появления ряда нежелательных рабочих ситуаций. Конкретно, он может уменьшить опасность того, что передача энергии управляется приемником энергии, который не участвует в этой конкретной передаче энергии, но может участвовать в другой передаче энергии.
Подход, таким образом, обеспечивает эффективную систему передачи энергии, в которой используется асимметричная связь, и, конкретно, в которой подход выполнения связи с относительно большой дальностью может использоваться для связи от приемника 105 энергии к передатчику 101 энергии, в тоже время обеспечивая, одновременно, безопасность и надежность, являющиеся результатом того, что имеется связь, ограниченная очень короткой дальностью. Действительно, прямая связь ограничивается дальностью, которая соответствует дальности передачи энергии, и подход связывает прямую и обратную связь таким образом, что дальность для обратных сообщений эффективно ограничивается этой же дальностью, несмотря на то, что обратные сообщения передаются с использованием подхода выполнения связи, который имеет существенно большую дальность.
Подход, конкретно, связывает прямую и обратную линии связи посредством введения связи или ассоциирования между по меньшей мере одним прямым сообщением и одним обратным сообщением. Ответное сообщение не является просто любым возможным обратным сообщением, но представляет собой сообщение, которое указывает свойство первого сообщения, и, таким образом, оно может передаваться только приемником энергии, который может успешно принимать первое сообщение. Устройство 311 проверки достоверности, соответствующим образом, обнаруживает, является ли ответное сообщение от приемника энергии, который действительно принял первое сообщение, и, таким образом, является ли оно сообщением, принятым от приемника энергии, который находится достаточно близко к передатчику 101 энергии для приема первого сообщения.
Подход, конкретно, гарантирует, что сообщения, передаваемые приемником энергии, на который подается энергия соседним передатчиком энергии, не будут считаться достоверными передатчиком 101 энергии. Например, соседний передатчик энергии может передавать сигнал энергии, такой как, например, сигнал эхо-тестирования или непрерывный сигнал энергии, который может подавать энергию на приемник энергии, который располагается на этом соседнем передатчике энергии. Этот приемник энергии, следовательно, будет передавать сообщения. Например, присутствие сигнала эхо-тестирования энергии может приводить в тому, что приемник энергии передает обратное сообщение. Вследствие удлиненной дальности обратной связи, это обратное сообщение может приниматься передатчиком 101 энергии. Однако обратное сообщение не генерируется приемником энергии, который обслуживается передатчиком 101 энергии, но скорее приемником, обслуживаемым соседним передатчиком энергии. Следовательно, этот приемник энергии не может принимать никакое прямое сообщение от передатчика 101 энергии, и, поэтому, он не определяет (и не может определить) никакое свойство никакого сообщения от передатчика 101 энергии, и, кроме того, оно не может включать в себя данные, генерируемые из данных сообщения от передатчика 101 энергии. Следовательно, даже если передатчик 101 энергии случайно передаст первое сообщение, на которое принятое обратное сообщение, возможно, может представлять собой ответное сообщение, передатчик 101 энергии легко может определить, что принятым обратным сообщением не является соответствующее ответное сообщение передатчику 101 энергии, и он, поэтому, будет игнорировать это сообщение. Таким образом, даже если приемник энергии находится в пределах дальности связи обратной линии связи, тот факт, что он находится вне дальности связи прямой линии связи, предотвращает то, что принятое сообщение, как считается, является сообщением для передатчика 101 энергии.
В качестве конкретного примера, если два относительно близких передатчика энергии случайно передают сигналы эхо-тестирования одновременно, каждый из них может, в соответствии с описанным подходом, модулировать сигналы эхо-тестирования, чтобы включать идентификационные данные передатчика энергии. Приемник энергии, расположенный на одном из передатчиков энергии, тогда может передавать обратное сообщение, которое включает в себя хэш-значение идентификационной информации передатчика энергии сигнала эхо-тестирования, который он принимает (или саму идентификационную информацию). Следовательно, даже если обратное сообщение, которое передается с приемника энергии, может приниматься обоими передатчиками энергии, оно будет учитываться только передатчиком энергии, который имеет соответствующую идентификационную информацию, т.е. оно только будет учитываться передатчиком энергии, на котором расположен приемник энергии. Понятно, что разные данные могут передаваться в прямом сообщении и/или обратном сообщении в разных вариантах осуществления и сценариях.
Например, в некоторых вариантах осуществления прямое сообщение может включать в себя идентификационную информацию передатчика 101 энергии. Это может давать возможность приемнику 105 энергии верифицировать, что сообщение действительно принимается от правильного передатчика 101 энергии. Кроме того, это может давать возможность приемнику 105 энергии обнаруживать, переместился ли приемник 105 энергии на другой передатчик энергии.
В других вариантах осуществления прямое сообщение, альтернативно или дополнительно, может включать в себя идентификационную информацию конкретной передающей катушки 103. Это может быть, в частности, полезным, если передатчик 101 энергии содержит множество передающих катушек, и, в частности, если это позволяет выполнять одновременную передачу энергии на множество приемников энергии, связанных с разными катушками. Данные, например, могут использоваться приемником 105 энергии для обнаружения, что он перемещается из положения, в котором он поддерживается одной передающей катушкой, в положение, в котором он поддерживается другой.
В некоторых вариантах осуществления приемник 105 энергии может генерировать данные ответа, которые прямо соответствуют данным, принятым в прямом сообщении. Например, приемник 105 энергии может генерировать данные ответа посредством копирования данных из прямого сообщения в ответное сообщение. Ответное сообщение от приемника 105 энергии может конкретно содержать идентификационную информацию передатчика 101 энергии или конкретной передающей катушки передатчика 101 энергии.
Передатчик 101 энергии, в таких сценариях, может генерировать ожидаемые данные ответа в виде таких же данных, передаваемых в прямом сообщении, т.е. в виде идентификационной информации передатчика и/или катушки передатчика. Если сообщение, принимаемое вторым блоком 307 связи, содержит данные, соответствующие переданным данным, указание подтверждения устанавливается на указание, что обратная линия связи была подтверждена/верифицирована. Подход может предоставлять возможность обнаружения большого количеств нежелательных рабочих конфигураций (таких как те, которые кратко изложены выше).
Во многих вариантах осуществления может быть желательным включать рассмотрение временных аспектов при верификации обратной линии связи. Конкретно, во многих вариантах осуществления может быть полезным требование не только того, чтобы передатчик 101 энергии принимал ожидаемый ответ на прямое сообщение, но также того, чтобы оно принималось в течение данного временного окна. Конкретно, может быть полезным, чтобы соответствующее ответное сообщение принималось в течение данной максимальной допустимой задержки.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления устройство 311 проверки достоверности может быть выполнено с возможностью определения временной задержки от передачи прямого сообщения до приема принятого сообщения. Указание подтверждения тогда может устанавливаться на временную задержку.
Понятно, что во многих вариантах осуществления нет необходимости определять конкретное значение измеренной временной задержки. Действительно, в некоторых вариантах осуществления может быть просто определено, превышает ли временная задержка данный порог или нет, и указание подтверждения может устанавливаться для указания этого.
Например, передатчик 101 энергии может передавать заданное прямое сообщение на приемник 105 энергии и затем может инициализировать второй блок 307 связи на выполнение мониторинга обратной линии связи. Одновременно устройство 311 проверки достоверности может запускать таймер. Если второй блок 307 связи обнаруживает, что (например, заданный) ответ, который совпадает с ожидаемым ответом от приемника 105 энергии, принимается до того, как таймер достигнет данного значения, указание подтверждения устанавливается на указание, что была верифицирована обратная линия связи, и что было подтверждено, что второй блок 307 связи выполняет связь с приемником 105 энергии, также участвующим в передаче энергии, т.е. генерируется указание положительного подтверждения. Контроллер 303 энергии затем переходит к выполнению передачи энергии, основываясь на данных управления, принятых по обратной линии связи. Однако, если ответ не принимается (или принимается недействительный ответ) перед тем, как таймер достигнет данного значения, устройство 311 проверки достоверности устанавливает указание подтверждения на указание, что не была верифицирована обратная линия связи, и что не подтверждено, что второй блок 307 связи выполняет связь с приемником 105 энергии, участвующим в передаче энергии, т.е. генерируется указание отрицательного подтверждения. В ответ, контроллер 303 энергии переходит к ограничению уровня энергии сигнала передачи энергии до относительно низкого значения (например, менее 5 Вт). Действительно, в некоторых вариантах осуществления он может просто завершить передачу энергии (тем самым устанавливая энергию сигнала передачи энергии на нуль).
Понятно, что передатчик 101 энергии может определять временные характеристики ответного сообщения разными путями в разных вариантах осуществления.
Например, в некоторых вариантах осуществления прямое сообщение может содержать указание времени передачи для первого сообщения. Это может, например, использоваться приемником 105 энергии для синхронизации локальной временной оси. Когда приемник 105 энергии передает ответное сообщение, он может включать текущее время в соответствии с этой временной осью (которая затем синхронизируется с временной осью передатчика 101 энергии). Затем передатчик 101 энергии может определять задержку, основываясь на сведении исходного времени передачи и указании времени передачи ответного сообщения.
В качестве другого примера, указание времени передачи может просто копироваться в ответное сообщение. Передатчик 101 энергии затем может определять задержку вычитанием времени приема ответного сообщения из времени передачи, указанного в прямом сообщении.
В качестве еще другого примера, указанием времени передачи прямого сообщения просто может быть идентификационная информация сообщения или порядковый номер. Кроме того, при передаче прямого сообщения передатчик 101 энергии может локально сохранять время передачи. Передатчик 101 энергии может копировать идентификационную информацию сообщения или порядковый номер в ответное сообщение, и, когда оно принимается передатчиком 101 энергии, он может переходить к извлечению сохраненного времени передачи, соответствующего этой идентификационной информации сообщения или порядковому номеру. Затем может определяться задержка из текущего времени и извлеченного времени передачи.
Преимуществом таких подходов является то, что нет необходимости синхронизировать временные оси передатчика 101 энергии и приемника 105 энергии.
В некоторых вариантах осуществления ответное сообщение может представлять собой сообщение, которое конкретно генерируется тогда, когда генерируется прямое сообщение. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления прямое сообщение вызывает генерирование ответного сообщения. Однако в других вариантах осуществления ответное сообщение может быть сообщением, которое генерируется в любом случае, но которое модифицируется для отражения приема прямого сообщения. Также понятно, что одно прямое сообщение может приводить к множеству генерируемых ответных сообщений. Например, данные из одного прямого сообщения могут быть включены в множество сообщений, передаваемых обратно на передатчик 101 энергии по обратной линии связи. Каждое из этих сообщений может рассматриваться ответным сообщением.
Например, приемник 105 энергии может непрерывно передавать сообщения управления энергией обратно на передатчик 101 энергии, чтобы реализовать контур управления энергией. Например, во время фазы передачи энергии может потребоваться, чтобы сообщение управления энергией передавалось по меньшей мере каждые 200 мс. При таком сценарии может потребоваться, чтобы каждое сообщение управления энергией содержало данные из прямого сообщения, такие как, например, идентификационная информация передатчика и/или идентификационная информация сообщения. Если обнаруживается, что любое из сообщений управления энергией не включает в себя правильную идентификационную информацию передатчика или идентификационную информацию сообщения, которая была предоставлена прямым сообщением, передатчик 101 энергии может прекратить передачу энергии и ограничить уровень энергии. Таким образом, в таком варианте осуществления каждое сообщение управления энергией может рассматриваться ответным сообщением.
Включение указания свойства первого сообщения в ответное сообщение и проверка этого передатчиком 101 энергии может, таким образом, предусматривать ослабленную чувствительность к временным характеристикам, и, действительно, во многих вариантах осуществления может удалить любое требование, чтобы ответное сообщение имело какую-либо зависимость временных характеристик или последовательности с первым сообщением.
Например, передатчик 101 энергии может передавать сообщение прямой линии связи, содержащее идентификационную информацию передатчика энергии. Оно может приниматься только приемником 105 энергии, на которой подается энергия передатчиком 101 энергии. Для всех сообщений обратной линии связи передатчик 101 энергии может проверять, включают ли они хэш-значение идентификационной информации передатчика энергии, и игнорировать их в противном случае. Так как хэш-значение может предоставляться только приемником 105 энергии, на который подается энергия передатчиком 101 энергии, все сообщения, принимаемые от других приемников энергии, которые случайно находятся в пределах дальности обратной линии связи, автоматически будут игнорироваться передатчиком 101 энергии. Такой эффект был бы невыполнимым, если бы, например, любое сообщение, принимаемое в пределах данного интервала времени, следующего за передачей первого сообщения, рассматривалось бы как от поддерживаемого приемника энергии.
В некоторых вариантах осуществления верификация линии связи может выполняться только, например, при инициализации передачи энергии, и, в частности, прямое сообщение может передаваться только один раз. Однако во многих вариантах осуществления является полезным повторять процесс, например, с регулярными интервалами времени.
Таким образом, во многих вариантах осуществления передатчик энергии выполнен с возможностью повторной передачи прямых сообщений и может быть выполнен дополнительно с возможностью повторного генерирования указаний подтверждения, которые указывают, принимаются ли соответствующие ответные сообщения с обратной линии связи на эти прямые сообщения. Передатчик 101 энергии может дополнительно повторно управлять энергией, основываясь на повторном указании подтверждения и может конкретно ограничивать энергию или завершать передачу энергии, если принимаются указания неположительного подтверждения.
Например, передатчик 101 энергии может с регулярными интервалами передавать прямое сообщение на приемник 103 энергии по прямой линии связи (или может, например, передавать прямые сообщения непрерывно (т.е. последовательно, по существу, без пауз между сообщениями), особенно когда прямая линия связи очень медленная, и, поэтому, требует значительного времени для передачи каждого сообщения). Для каждого переданного прямого сообщения он может затем определять, принимается ли подходящее ответное сообщение в течение данного интервала времени. Если это так, передатчик 101 энергии переходит к выполнению передачи энергии, основываясь на данных управления, принятых по обратной линии связи. Однако, если не принимается подходящее ответное сообщение, передатчик 101 энергии переходит к ограничению энергии сигнала передачи энергии ниже данного порога. Передатчик 101 энергии при таком сценарии может переходить к передаче прямых сообщений и, если начинают приниматься соответствующие ответы, он может переходить к возврату к работе с нормальной энергией. Понятно, что могут применяться разные критерии для принятия решения, ограничивать ли энергию или нет, основываясь на последовательностях указаний положительных и отрицательных подтверждений. Например, передача энергии может завершаться, если принимается одно указание отрицательного подтверждения, и может только возобновляться, например, после пяти последовательных указаний положительного подтверждения.
В качестве примера, в некоторых вариантах осуществления каждое из прямых сообщений может содержать указание времени передачи для сообщения. Генератор 407 ответа может в ответ на каждое прямое сообщение генерировать одно или несколько ответных сообщений, которое включает в себя указание времени передачи для сообщения. Устройство 311 проверки достоверности может генерировать указания подтверждения для сообщений, принимаемых по обратной линии связи в ответ на сравнение указания времени передачи каждого принятого сообщения и указания ожидаемого времени для принятого сообщения. Если принятые сообщения не соответствуют ожидаемым ответным сообщениям от передатчика 101 энергии или не принимаются в течение данного интервала времени, генерируется указание отрицательного подтверждения. В противном случае, генерируется указание положительного подтверждения.
Использование повторяющихся последовательностей прямых сообщений и ответных сообщений позволяет системе непрерывно и динамически верифицировать, что обратная линия связи действительно с предполагаемым приемником 105 энергии. В частности, оно позволяет системе обнаруживать и отслеживать изменения в конфигурации подзарядки поскольку и когда они случаются. Например, если устройство, содержащее приемник 105 энергии, перемещается с одной передающей катушки на другую (например, чтобы освободить место для второго устройства, принимающего энергию), подход может динамически обнаруживать это перемещение.
Во многих вариантах осуществления может быть полезным, чтобы прямые сообщения передавались относительно часто и обычно с интервалом времени не более 500 мс, или, действительно, не более 200 мс во многих вариантах осуществления. Одновременно, во многих сценариях может быть полезным, чтобы интервал был не слишком коротким, чтобы не слишком увеличивать нагрузку на связь. Конечно, во многих вариантах осуществления является полезным, что интервал времени между прямыми сообщениями не менее 10 мс. Такие временные характеристики могут делать возможным, что динамические свойства особенно подходят для операций передачи энергии, и, в частности, могут делать возможным достаточно быстрые обнаружения изменений в конфигурации подзарядки без недопустимого увеличения служебных сигналов.
Во многих вариантах осуществления принятие решения, когда передавать новое прямое сообщение, может быть принято передатчиком 101 энергии.
Например, во многих вариантах осуществления передатчик 101 энергии может запускать таймер всякий раз, когда принимается новое прямое сообщение, или, например, когда генерируется указание положительного подтверждения в ответ на прием соответствующего ответного сообщения. Когда время достигает данного значения (например, соответствующего 200 мс), передатчик 101 энергии может генерировать и передавать новое прямое сообщение. Таким образом, в таком варианте осуществления верификации обратной линии связи могут повторяться с регулярными интервалами.
Альтернативно или дополнительно, новое прямое сообщение может передаваться в ответ на обнаружение появления данного события.
Например, передатчик 101 энергии может содержать обнаружитель перемещения, который выполнен с возможностью обнаружения перемещения или передатчика 101 энергии или приемника 105 энергии (или обоих). Всякий раз когда обнаруживается перемещение, передатчик 101 энергии может генерировать и передавать новое прямое сообщение. Это может быть особенно привлекательным, так как нежелательные конфигурации подзарядки могут часто происходить как следствие перемещения передатчика 101 энергии и приемника 105 энергии относительно друг друга.
Обнаружение перемещения может быть выполнено с возможностью непосредственного или косвенного обнаружения перемещения. Например, обнаружитель перемещения может быть реализован в устройстве, содержащем передатчик 101 энергии, и, таким образом, всякий раз, когда он физически перемещается, он обнаруживается непосредственно. В качестве другого примера, датчик расстояния до объекта может быть реализован в передатчике 101 энергии, который выполнен с возможностью обнаружения объектов, включая приемники энергии, расположенные на зарядной матрице передатчика 101 энергии. Если обнаруживается изменение в такой мере расстояния до объекта, передатчик 101 энергии может переходить к генерированию и передаче нового прямого сообщения.
Во многих вариантах осуществления обнаружение перемещения является более косвенным и может, конкретно, происходить посредством обнаружения изменения рабочих характеристик передачи энергии.
Например, если обнаруживается изменение нагрузки передающей катушки 103, оно может быть вследствие перемещения приемника 105 энергии, и, следовательно, передатчик 101 энергии может переходить к генерированию и передаче нового прямого сообщения. Изменение силовой нагрузки может измеряться непосредственно, например, посредством обнаружения увеличения (или уменьшения) тока катушки. В некоторых вариантах осуществления оно может обнаруживаться косвенно, например, посредством обнаружения ступенчатого изменения энергии, запрашиваемой приемником 105 энергии.
Во многих вариантах осуществления может быть желательным, чтобы управление инициированием верификации, по меньшей мере частично, управлялось приемником 105 энергии. Конкретно, приемник 105 энергии может быть выполнен с возможностью передачи запроса сообщения на передатчик 101 энергии, и в ответ передатчик 101 энергии может инициировать новый процесс верификации посредством передачи нового прямого сообщения. Такой подход, например, может получить более надежную работу, так как некоторые события можно легче обнаружить приемником 105 энергии, чем передатчиком 101 энергии. Например, перемещение приемника 105 энергии можно легче обнаружить самим приемником 105 энергии (например, датчиком движения, содержащимся в приемнике 105 энергии). Обычно, нежелательные конфигурации передачи энергии часто происходят как функция перемещения приемника 105 энергии, поэтому, это может предотвратить или уменьшить опасность таких необнаруживаемых сценариев.
Кроме того, стандарты, такие как стандарт Qi, применяют принцип разработки, в котором управление операцией передачи энергии сосредотачивается на приемнике 105 энергии, и, следовательно, подход может допускать следование таким принципам разработки и может допускать повышенную совместимость.
Во многих вариантах осуществления запрос сообщения может приниматься по обратной линии связи. Однако в некоторых вариантах осуществления или сценариях он может, альтернативно или дополнительно, приниматься по другой линии связи, такой как, например, посредством модуляции нагрузкой сигнала передачи энергии.
Понятно, что рассмотрение того, когда инициировать новый процесс верификации, описанный для передатчика 101 энергии, может применяться с соответствующими поправками к приемнику 105 энергии. Конкретно, приемник 105 энергии может передавать запрос сообщения в ответ на истечение интервала времени или обнаружение перемещения приемника 105 энергии и/или передатчика 101 энергии.
Аналогично, приемник 105 энергии может передавать запрос сообщения в ответ на обнаружение изменения рабочих характеристик передачи энергии. Конкретно, новый запрос сообщения может передаваться, если приемник 105 энергии обнаруживает изменение уровня энергии сигнала передачи энергии. Такое изменение может происходить в виде функции того, что приемник 105 энергии перемещается относительно передающей катушки 103, и, следовательно, приемник 105 энергии может инициировать новый процесс верификации, чтобы гарантировать, что обратная линия связи все еще остается достоверной.
В некоторых вариантах осуществления ответное сообщение(-ия), подаваемые приемником 105 энергии на передатчик 101 энергии по обратной линии связи, может содержать дополнительную информацию. Эта дополнительная информация во многих вариантах осуществления также может использоваться при определении, ограничивать ли уровень энергии, или продолжать ли нормальную работу.
Конкретно, во многих вариантах осуществления ответное сообщение может содержать указание уровня принятой энергии для сигнала передачи энергии. Этот уровень принятой энергии может использоваться для определения, должен ли контроллер 303 энергии ограничивать энергию, чтобы она была ниже данного предела. В частности, если уровень принятой энергии ниже данного порога, контроллер 303 энергии может ограничивать уровень энергии сигнала передачи энергии, и, в противном случае, он может переходить к выполнению управления нормальной энергией при помощи приемника 105 энергии, управляя уровнем энергии сигнала передачи энергии.
Порог обычно зависит от текущего уровня энергии сигнала передачи энергии, и, конкретно, энергия может ограничиваться, если отношение между уровнем энергии передачи сигнала передачи энергии и уровнем энергии приема сигнала передачи энергии находится ниже данного значения.
Уровень принимаемой энергии обеспечивает строгое указание связи между передающей катушкой 103 и приемной катушкой 107. Таким образом, если уровень принимаемой энергии ниже данного значения, вероятно, что это вследствие того, что связь слишком низкая. Это может быть вследствие неподходящего расположения приемной катушки 107 и вероятно, что это приведет к сильному неограничиваемому магнитному полю. Следовательно, может быть желательным ограничить уровень энергии передачи и, таким образом, величину магнитного поля при таком сценарии.
В нижеследующем подход описывается более подробно с ссылкой на конкретные обсуждения и реализации системы передачи энергии, такой как, например, система по фиг.1.
Подход основывается на установлении зависимости или ассоциирования между каналом передачи энергии (прямой линией связи) и полностью отделенным каналом связи (обратной линией связи), чтобы гарантировать, что передатчик энергии управляется только по каналу связи приемником энергии, на который подается энергия. Подход использует прямую линию связи и обратную линию связи, которые имеют разные дальности связи, тем не менее, достигает ограничение эффективной дальности обратной линии связи относительно дальности прямой линии связи.
Зависимость может быть установлена, например, приемником энергии, включающим идентификатор передатчика энергии в сообщения связи по каналу связи/обратной линии связи.
Идентификатор может быть передан с передатчика энергии на приемник энергии. Идентификатор обычно может быть уникальным для передающей катушки. Кроме того, данные, обеспечиваемые передатчиком энергии и возвращаемые приемником энергии, могут включать в себя некоторые зависимые от времени данные. Например, данные могут включать в себя:
- идентификатор, задаваемый как технологический код + последовательный код
- значение счетчика или временную метку.
Верификация и зависимость могут обновляться или освежаться, например, когда происходит событие, которое подтверждает такое обновление, например, в случае неожиданного изменения принимаемой энергии, или когда прошедшее время с последней верификации достигло порога.
Система, например, может использовать следующий подход для передачи энергии.
Сначала передатчиком 101 энергии проверяется, располагается ли приемник энергии так, что передача энергии является безопасной. Конкретно, приемник энергии может передать измеренные сигналы, которые способствуют принятию решения передатчиком энергии, является ли безопасной передача энергии. Например, передатчик энергии может использовать интенсивность принимаемого сигнала энергии в качестве критерия для принятия решения, является ли передача энергии безопасной и/или может ли использовать другие подходы, подобные измерению поля рассеяния. Он проверяет, правильно ли расположен прибор на передатчике энергии.
Зависимость между каналом передачи энергии (прямой линией связи) и каналом связи (обратной линией связи) затем устанавливается, чтобы гарантировать, что передатчик энергии управляется приемником энергии, на который он подает энергию.
Верификация зависимости между каналом энергии и каналом связи может основываться частично на временных соображениях. Конкретно, приемнику энергии может требоваться ответить на прямое сообщение в течение данного времени.
Это может решить проблему, при которой, например, перемещается прибор, содержащий приемник энергии. В большинстве случаев, некоторое время пройдет между тем, как один прибор будет перемещен, и другой будет расположен на этом же месте. В результате этого, отсутствие прибора будет обнаружено посредством отсутствия ответного сообщения, подаваемого с приемника энергии. Однако, если второй прибор заменяет первый прибор без перерыва (т.е. не существует периода времени, при котором никакой прибор не располагается на передатчике энергии), и первый прибор перемещается на второй передатчик энергии, первый передатчик энергии будет продолжать подавать энергию, но теперь уже на второй прибор. Однако первый прибор может все еще управлять первым передатчиком энергии.
Чтобы исключить, например, такие сценарии, верификация зависимости между каналом энергии и каналом связи основывается на приемнике энергии, предоставляющим ответное сообщение, указывающее свойство сообщения, принятого от передатчика энергии. Конкретно, подход может дополнительно рассматривать идентификационные данные для передатчика энергии или передающей катушки. Приемнику энергии может потребоваться включить идентификатор передающей катушки или передатчика энергии, предоставляемый передатчиком энергии, в ответное сообщение.
Это решит вышеописанную проблему, если первый прибор будет принимать другой идентификатор от второго передатчика энергии при помощи второй передающей катушки, и если он включает новый идентификатор в ответные сообщения. Этот новый идентификатор не будет действительным для первого передатчика энергии или для первой передающей катушки, и первый передатчик энергии, поэтому, будет обнаруживать перемещение и измененный сценарий.
Однако, если приемник энергии продолжает включать идентификатор первого передатчика или передающей катушки, например, так как он не принял новый идентификатор или вследствие внутренней ошибки, первый прибор может все еще управлять первым передатчиком энергии или передатчиком энергии посредством первом передающей катушки.
Верификация зависимости между каналом энергии и каналом связи, поэтому, может дополнительно рассматривать идентификационные данные для сообщений, посылаемых передатчиком энергии. Кроме того, приемнику энергии может потребоваться включить идентификатор сообщения, предоставляемый передатчиком энергии, в ответное сообщение. Это примет дополнительные меры для решения этой проблемы, так как первый прибор больше не будет принимать идентификаторы сообщения от первого передатчика энергии или посредством первой передающей катушки. Следовательно, первый прибор не может включать эти новые идентификаторы сообщения в ответные сообщения, и, следовательно, он будет посылать недействительные сообщения на первый передатчик энергии или на передатчик энергии посредством первой передающей катушки.
Верификация, предпочтительно, может рассматривать как идентификационную информацию, так и временные характеристики, причем временные характеристики непрерывно обновляются.
В системе передатчик энергии обеспечивает сильное магнитное поле только тогда, когда верифицируется зависимость между каналом энергии (обратной линией связи/сигналом передачи энергии) и каналом связи (обратной линией связи).
Однако перед созданием сильного магнитного поля передатчик энергии может предоставлять слабый и, по существу, безопасный сигнал энергии или сигнал связи с целью установления зависимости.
Когда создается сильное магнитное поле, передатчик энергии регулярно проверяет, что зависимость является действительной, и завершает передачу энергии или уменьшает магнитное поле до, по существу, безопасного уровня, если обнаруживается, что зависимость больше не является достоверной.
Запуск верификации может инициироваться приемником энергии, запрашивающим передачу прямого сообщения. Это может вызываться событием, например, когда пользователь перемещает прибор, что, например, является обнаруживаемым по неожидаемому изменению измерения принимаемой энергии, напряжения или тока. Альтернативно или дополнительно, это может вызываться превышением лимита времени, например, если истекшее время с последней верификации превышает порог, например, 100 мс. Альтернативно или дополнительно, верификация может инициализироваться передатчиком энергии.
Передатчик энергии, например, может рассматривать следующие параметры для определения, является ли зависимость достоверной, т.е. считается ли обратная линия связи верифицированной:
- Значение идентификатора. Если значение идентификатора (передатчика энергии и/или передающей катушки и/или сообщения) не соответствует значению идентификатора, которое послал передатчик энергии, он считает зависимость недостоверной
- Время с тех пор, как передатчик энергии послал прямое сообщение с идентификатором. Если это время больше первого порога, зависимость считается недостоверной
- Время с тех пор, как передатчик энергии принял последнее ответное сообщение от приемника энергии, содержащее правильный идентификатор. Если это время больше второго порога, зависимость считается недостоверной
- Расхождение между величиной энергии, посылаемой передатчиком энергии, и величиной энергии, сообщаемой приемником энергии.
Конкретный пример относится к беспроводному передатчику энергии, имеющему один или многочисленные элементы передатчика, посредством которых он может подавать энергию на беспроводный приемник энергии. Передатчик энергии может селективно активизировать и/или модулировать элементы передатчика для обеспечения или (маломощного) сигнала эхо-тестирования или для обеспечения (мощного) сигнала передачи энергии.
Элемент передатчика обычно содержит передающую катушку (но также может содержать многочисленные передающие катушки) с целью генерирования магнитного поля, пригодного для обеспечения магнитного поля для передачи сигнала эхо-тестирования или сигнала энергии на приемник энергии.
Передатчик энергии содержит блок связи, который выполнен так, что он может выполнять связь с одним или многочисленными приемниками энергии поблизости без (или почти без) создания помех от происходящих передач энергии между передатчиком энергии и одним или многими приемниками энергии.
Кроме того, передатчик энергии также может передавать идентификатор по каналу энергии/прямой линии связи. Этот идентификатор, например, может модулироваться как поток битов по сигналу эхо-тестирования или сигналу энергии, например, посредством изменения амплитуды, частоты, фазы, длительности импульса и т.д. Передатчик энергии назначает такой идентификатор однозначно элементу передатчика, посредством которого передается сигнал эхо-тестирования/сигнал энергии.
Передатчик энергии может устанавливать зависимость между каналом энергии (прямой линией связи) и каналом связи (обратной линией связи) от приемника энергии. Зависимость гарантирует, что передатчик энергии использует только информацию управления, которую он принимает от приемника энергии, которому он передает энергию.
Зависимость между прямой линией связи и обратной линией связи основывается на рассмотрении идентификационных данных. Конкретно, передатчик энергии ожидает, что ответное сообщение, содержащее идентификационную информацию, обеспечиваемую передатчиком 101 энергии, будет возвращено приемником 105 энергии.
Передатчик энергии может обновить установленную зависимость посылкой обновленного идентификатора, т.е. посылкой нового прямого сообщения. Такое обновление может инициироваться приемником энергии, например, посредством запроса идентификации. Передатчик энергии может обновлять свой идентификатор, например, посредством включения счетчика в идентификатор, причем счетчик увеличивает свое значение при обновлении. Передатчик энергии также может обновлять идентификатор посредством включения временной метки в идентификатор.
Передатчик энергии, основываясь на данных ответа, способен принимать решение, подавать ли полную энергию или уменьшать энергию. Если ответное сообщение принимается с правильными данными, это веское указание, что приемник 105 энергии располагается правильно.
Конкретный пример, таким образом, включает в себя беспроводный приемник энергии, который способен принимать энергию от беспроводного передатчика энергии. Приемник энергии содержит одну или несколько катушек для приема сигнала эхо-тестирования или сигнала энергии, излучаемого передатчиком энергии.
Основываясь на интенсивности индуцированного напряжения в катушке приемника энергии, приемник энергии может определять, располагается ли он достаточно хорошо для передачи энергии. Кроме того, он может генерировать информацию (такую как уровень принимаемой энергии) для передатчика энергии, чтобы указывать ему, насколько хорошо расположен или связан приемник энергии. Приемник энергии может передавать информацию, извлеченную из индуцированного напряжения на вторичную катушку, передатчику энергии.
Приемник энергии также может передавать идентификатор, который передатчик энергии сгенерировал и передал, например, посредством сигнала эхо-тестирования, обратно на передатчик энергии.
Приемник энергии может устанавливать зависимость между каналом энергии (прямой линией связи) и каналом связи (обратной линией связи) с передатчиком энергии. Установление зависимости используется для того, чтобы гарантировать, что приемник энергии, который принимает энергию, также является приемником, который предоставляет информацию управления передатчику энергии.
Приемник энергии может поддерживать установленную зависимость посредством включения самого последнего принятого идентификатора, принятого в прямом сообщении, в ответное сообщение, которое он посылает обратно передатчику энергии по каналу связи/обратной линии связи. Приемник энергии может обновлять зависимость посредством запроса новых прямых сообщений.
Приемник энергии и передатчик энергии могут конкретно следовать последующему процессу и протоколам для выполнения операции передачи энергии.
Сначала, чтобы обнаружить, располагается ли приемник энергии около элемента передатчика, передатчик энергии может измерять, располагается ли какой-либо тип объекта вблизи катушек энергии. Когда объект обнаруживается, передатчик энергии передает первоначальный сигнал энергии или сигнал эхо-тестирования для выяснения, является ли объект приемником энергии. Уровень сигнала эхо-тестирования настолько низкий, что он, по существу, является безопасным.
Приемник энергии, который располагается достаточно близко к элементу передатчика, будет принимать сигнал эхо-тестирования. Если необходимо, приемник энергии использует сигнал эхо-тестирования для подачи питания на электронику для выполнения связи. После подачи питания на нее, приемник энергии посылает первоначальное (первое) сообщение по обратной линии связи. Первоначальное сообщение указывает запрос идентификации и верификации (и, конкретно, что прямое сообщение передается с передатчика энергии).
Чтобы минимизировать время отклика приемника энергии в случае, когда ему необходимо получить питание посредством первоначального сигнала энергии, он активизирует только минимальное количество своей электроники для посылки первого сообщения.
Время между запуском сигнала эхо-тестирования и первоначального сообщения обычно ограничивается до диапазона, например, 10-200 мс.
Фиг.5 иллюстрирует возможные временные характеристики для элемента передатчика, который выполняет эхо-тестирование приемника энергии.
При первом эхо-тестировании приемник может запитать свой накопитель энергии (конденсатор), но не может иметь достаточной энергии для питания блока связи. Так как передатчик энергии не принимает никакой связи от приемника энергии, он удаляет сигнал.
При втором эхо-тестировании приемник энергии снова получает питание от сигнала эхо-тестирования и активизирует соответствующий блок связи для передачи сообщения передатчику энергии. При приеме этого сообщения передатчик энергии делает вывод, что объектом является приемник энергии и продолжает подавать сигнал эхо-тестирования для дальнейшей связи.
Фиг.6 иллюстрирует возможные временные характеристики после того, как передатчик энергии принял первоначальное (первое) сообщение от приемника энергии. После того как передатчик энергии примет первоначальное/первое сообщение, он продолжает подавать сигнал эхо-тестирования, но, дополнительно, он модулирует прямым сообщением сигнал эхо-тестирования, которое содержит идентификатор элемента передатчика.
При приеме прямого сообщения приемник энергии посылает второе сообщение, которое содержит идентификатор и полезную нагрузку, содержащую, например, интенсивность принятого сигнала (таким образом предоставляя указание связи приемной катушки с передающей катушкой).
Фиг.7 иллюстрирует примерные операции передатчика энергии и приемника энергии перед и после того, как приемник энергии будет расположен на передатчике энергии и до начала фазы передачи энергии.
В данном примере, передатчик энергии выполняет мониторинг, располагается ли какой-либо объект на его поверхности. Если он обнаруживает какой-либо объект, он оценивает, является ли он приемником энергии посредством посылки сигнала эхо-тестирования.
Приемник энергии, когда он располагается на передатчике энергии, обнаруживает присутствие сигнала эхо-тестирования и посылает запрос сообщения, и, конкретно, запрос идентификатора, который запрашивает передачу передатчиком энергии идентификатора на приемник энергии.
Передатчик энергии в ответ передает прямое сообщение и, конкретно, передает идентификатор, модулирующий сигнал эхо-тестирования. После передачи идентификатора передатчик энергии сохраняет его копию для последующего использования. Если передатчик энергии не принимает вовремя запрос сообщения, он удаляет сигнал эхо-тестирования, выполняет сброс и возвращается в первоначальное состояние.
После приема идентификатора приемник энергии сохраняет его копию для дальнейшего использования и посылает ответное сообщение, которое содержит идентификатор передатчика. Передатчик энергии (вовремя принимающий ответное сообщение) проверяет, содержит ли ответное сообщение правильный идентификатор. Если передатчик энергии не принимает вовремя сообщение от приемника энергии, или если сообщение содержит неправильный идентификатор, он удаляет сигнал эхо-тестирования, выполняет сброс и возвращается в первоначальное состояние. Если передатчику энергии необходимо подтвердить принятое сообщение, он посылает сообщение подтверждения приема. Такое сообщение подтверждения приема может подтверждать только прием сообщения, или может, например, содержать ответ на запрос или опрос, содержащийся в ответном сообщении. Например, если приемник энергии запрашивает, поддерживает ли передатчик энергии некоторый уровень энергии, сообщение может включать в себя ответ на это. Передатчик энергии может, конкретно, ответить сообщением отрицательного подтверждения приема, указывающим, что он правильно принял сообщение, но что оно не поддерживает запрашиваемый уровень энергии. Приемник энергии сначала предпринимает попытку приема сообщения подтверждения приема перед тем, как он будет продолжать. Если происходит превышение лимита времени при приеме сообщения подтверждения приема, приемник энергии может повторить свой запрос повторной посылкой этого же сообщения, или, в конечном счете, повторным запуском полной процедуры (не показана на фигуре).
Приемник энергии продолжает посылать сообщения (включающие в себя копию идентификатора передатчика энергии) до тех пор, пока он не перейдет в фазу передачи энергии, или до тех пор, пока он больше не будет обнаруживать сигнал эхо-тестирования. Передатчик энергии продолжает принимать и проверять сообщения до тех пор, пока он не перейдет в фазу передачи энергии, или не удалит сигнал эхо-тестирования.
После установления соглашения на передачу энергии, приемник энергии и передатчик энергии переходят в фазу передачи энергии. В этой фазе приемник энергии посылает сообщения управления энергией по обратной линии связи для управления сигналом энергии передатчика энергии. Передатчик энергии, таким образом, принимает меры к тому, чтобы сигнал энергии оставался в безопасных пределах.
Чтобы предотвратить неопределенность, приемник энергии включает обновленный идентификатор элемента передатчика в каждое сообщение, которое он передает передатчику энергии. Передатчик энергии проверяет при приеме сообщения, соответствует ли идентификатор элементу передатчика. Если не соответствует, сообщение игнорируется.
Фиг.8 иллюстрирует пример ответного сообщения, передаваемого с приемника энергии на передатчик энергии. В данном примере, ответное сообщение также является сообщением управления энергией. Первая часть сообщения содержит идентификатор передатчика (идентификатор элемента передатчика энергии), и вторая часть сообщения содержит параметр управления энергией. Данное сообщение может рассматриваться как сообщение управления энергией, так и как ответное сообщение.
В этом примере, приемник энергии посылает запрос идентификации, когда
- он обнаруживает соответствующее событие, например, неожидаемое изменение принимаемой энергии, или
- истекшее время с последнего запроса превышает порог.
В ответ на такой запрос передатчик энергии передает новое прямое сообщение по каналу энергии/прямой линии связи.
Чтобы верифицировать обратную линию связи, передатчик энергии
- проверяет, находится ли истекшее время с последнего прямого сообщения в пределах первого временного предела, например, 200 мс.
- проверяет, находится ли истекшее время с последнего принятого сообщения от приемника энергии в пределах второго временного предела, например, 30 мс, и содержит ли правильный идентификатор.
Если нарушается одно или оба из этих двух условий, передатчик энергии уменьшает сигнал энергии до, по существу, безопасного уровня, или удаляет сигнал энергии.
Фиг.9 иллюстрирует пример временных характеристик для сохранения зависимости между передатчиком энергии и приемником энергии обновленной во время передачи энергии. На этой фигуре время цикла запроса представляет собой время между двумя последовательными запросами идентификатора. При запросе идентификации передатчик энергии посылает свой идентификатор в прямом сообщении, например, посредством модуляции сигнала энергии.
Фиг.10 иллюстрирует примерные операции передатчика энергии и приемника энергии во время фазы передачи энергии.
В этом примере, приемник энергии сначала посылает ответное сообщение в виде сообщения управления энергией, которое включает в себя копию идентификатора передатчика энергии (который приемник энергии получил от передатчика энергии в фазе эхо-тестирования). Приемник энергии затем проверяет, необходимо ли ему обновить зависимость с передатчиком энергии или не посредством сравнения значения таймера запроса с порогом, или посредством обнаружения события, которое оправдывает обновление. Если он принимает решение обновления, приемник энергии повторно запускает таймер запроса и запрашивает, чтобы было послано новое прямое сообщение. Для этой цели приемник энергии передает сообщение запроса, включающее в себя копию идентификатора передатчика энергии, на передатчик энергии. Так как прием прямого сообщения может занять значительное время (вследствие того факта, что идентификатор от передатчика на приемник посылается по связанным катушкам, и, таким образом, использует линию связи с очень низкой скоростью передачи данных), приемник энергии продолжает посылать ответные сообщения в виде сообщений управления энергией (которые содержат ранее принятый идентификатор). После приема нового идентификатора в прямом сообщении, приемник энергии обновляет внутреннюю копию идентификатора, используемого для включения в ответные сообщения/сообщения управления энергией, передаваемые на передатчик энергии.
Приемник энергии определяет временные характеристики ответных сообщений/сообщений управления энергией в ответ на его необходимость изменения сигнала энергии, например, если требуемое изменение энергии превышает порог, или время, истекшее с последнего сообщения управления энергией, превышает данный уровень (не показан на фигуре).
Передатчик энергии принимает ответные сообщения/сообщения управления энергией от приемника энергии. Если он не принимает вовремя правильное сообщение (например, если время с предыдущего принятого сообщения, содержащего правильный идентификатор, является слишком длинным), передатчик энергии уменьшает сигнал энергии до, по существу, безопасного уровня. Если зависимость с приемником энергии устаревает (например, если истекшее время с тех пор, как передатчик энергии принял правильный запрос для нового прямого сообщения, выше данного порога), передатчик энергии также будет уменьшать уровень энергии до, по существу, безопасного уровня. В противном случае, если правильное ответное сообщение/сообщение управления энергией принимается вовремя, и если зависимость является обновленной, передатчик энергии дополнительно оценивает принятое сообщение. Если сообщение представляет собой запрос нового прямого сообщения, передатчик энергии обновляет идентификатор, например, увеличением содержимого счетчика, включенного в идентификатор, и запускает посылку его приемнику энергии. Если сообщение является ответным сообщением/сообщением управления энергией, передатчик энергии адаптирует уровень энергии в соответствии с ошибкой управления. После того как передатчик энергии предпримет соответствующее действие(-я), относящиеся к принятому сообщению, он переходит к приему следующего сообщения.
Так как передача прямого сообщения может занимать значительное время (вследствие того факта, что идентификатор от передатчика на приемник посылается по связанным катушкам, и, таким образом, использует линию связи с очень низкой скоростью передачи данных), передатчик энергии продолжает принимать и проверять ответные сообщения/сообщения управления энергией, в тоже время передавая прямое сообщение. После того как будет завершена передача прямого сообщения, передатчик энергии обновляет внутреннюю копию идентификатора, используемого для проверки достоверности ответных сообщений/сообщений управления энергией, принимаемых от приемника энергии.
В предыдущих примерах, прямая линия связи устанавливается с использованием передающей катушки 103 и приемной катушки 107 и, конкретно, применением модуляции к сигналу передачи энергии. Однако в других вариантах осуществления, прямая линия связи может быть реализована с использованием отдельных катушек. Например, отдельная передающая катушка связи может быть реализована для каждой передающей катушки 103, и/или отдельная приемная катушка связи может быть реализована для каждой приемной катушки 107. Передача с передатчика 101 энергии на приемник 105 энергии тогда может выполняться с использованием этой (этих) отдельных катушек связи. Например, отдельный несущий сигнал может модулироваться относящимися данными, и результирующий сигнал может подаваться на передающую катушку связи. Приемная катушка связи тогда может демодулировать соответствующий сигнал.
Преимущество использования отделенных катушек связи заключается в том, что (маломощная) электроника, необходимая для связи, имеет гальваническую развязку от мощной электроники. Другим преимуществом является то, что маломощная электроника может потреблять меньше энергии, чем мощная электроника для генерирования сигнала эхо-тестирования, что допускает низкую энергию в режиме ожидания для обнаружения присутствия приборов.
Связь между этим сигналом прямой связи и сигналом передачи энергии во многих вариантах осуществления может уменьшаться или, по существу, устраняться. Например, несущая связи может использовать частоту, существенно более высокую, чем частота сигнала передачи энергии.
Однако, хотя сигналы могут не создавать помехи непосредственно друг другу или могут не зависеть друг от друга, катушки связи располагаются так, что связь, использующая прямую линию связи, тесно связана с передачей энергии в том смысле, что успешная прямая связь между передатчиком 101 энергии и приемником 105 энергии является очень веским указанием (и обычно гарантией), что передача энергии также происходит между этими двумя объектами. Конкретно, в большинстве вариантов осуществления устройство такое, что сообщения, передаваемые передатчиком 101 энергии, используя отдельную катушку(-и) связи, будут приниматься только приемником энергии, который участвует в передаче энергии, т.е. приемником 105 энергии, расположенным на верхней части передающей катушки 103.
Таким образом, хотя в некоторых вариантах осуществления связь может использовать сигнал прямой линии связи, который не основывается ни на катушке 103 передатчика, ни на сигнале передачи энергии, дальность связи прямой линии связи все же ограничивается так, чтобы соответствовать дальности передачи энергии для сигнала передачи энергии. Во многих вариантах осуществления дальности могут рассматриваться соответствующими друг другу, если, например, дальность связи прямой линии связи не больше удвоенной дальности передачи энергии. В других вариантах осуществления дальности могут рассматриваться соответствующими друг другу, если, например, дальность связи прямой линии связи не больше чем на 50%, 20% или даже 10% больше дальности передачи энергии.
Эта малая дальность для прямой линии связи может достигаться тем, что приемная катушка связи является проксимальной к передающей катушке 103, и передающая катушка связи является проксимальной к приемной катушке 107.
Конкретно, в большинстве вариантов осуществления наименьший прямоугольный объем (блока), который включает в себя как приемную катушку 107, так и приемную катушку связи, самое большее в четыре раза больше наименьшего прямоугольного объема (блока), который включает в себя только саму приемную катушку 107. Действительно, во многих вариантах осуществления отношение составляет самое большее два раза или менее. Таким образом, приемная катушка связи располагается очень близко к приемной катушке 107, и, действительно, во многих вариантах осуществления катушки располагаются так близко, что объемы перекрывают друг друга. Например, приемная катушка связи может располагаться внутри приемной катушки 107, или, например, приемная катушка 107 может располагаться внутри приемной катушки связи.
Аналогично, в большинстве вариантов осуществления наименьший прямоугольный объем (блока), который включает в себя как передающую катушку 103, так и передающую катушку связи, самое большее в четыре раза больше наименьшего прямоугольного объема (блока), который включает в себя только саму передающую катушку 103. Действительно, во многих вариантах осуществления отношение составляет самое большее два раза. Таким образом, передающая катушка связи располагается очень близко к передающей катушке 103, и, действительно, во многих вариантах осуществления катушки располагаются так близко, что объемы перекрывают друг друга. Например, передающая катушка связи может располагаться внутри передающей катушки 103, или, например, передающая катушка 103 может располагаться внутри передающей катушки связи.
Во многих вариантах осуществления катушки передачи энергии и катушки связи представляют собой плоские катушки. В таких вариантах осуществления катушки могут располагаться очень близко вместе, обычно располагая одну катушку концентрически с другой, или могут формировать катушки в виде переплетенных спиралей.
В большинстве таких вариантов осуществления наименьшая прямоугольная площадь, которая включает в себя как приемную катушку 107, так и приемную катушку связи, составляет самое большее в четыре раза больше наименьшей прямоугольной площади, которая включает в себя только саму приемную катушку 107. Действительно, во многих вариантах осуществления отношение составляет самое большее два раза.
Аналогично, в большинстве вариантов осуществления наименьшая прямоугольная площадь, которая включает в себя как передающую катушку 103, так и передающую катушку связи, составляет самое большее в четыре раза больше наименьшей прямоугольной площади, которая включает в себя только саму передающую катушку 103. Действительно, во многих вариантах осуществления отношение составляет самое большее два раза.
В большинстве вариантов осуществления расстояние от центра передающей катушки 103 до внешней обмотки передающей катушки связи составляет не больше удвоенного расстояния от центра передающей катушки 103 до внешней обмотки самой передающей катушки связи. Во многих вариантах осуществления расстояние составляет самое большее на 50% больше. Конкретно, для, по существу, круглых катушек, диаметр передающей катушки связи в таких вариантах осуществления составляет самое большее на 100% или 50% больше диаметра передающей катушки 103 (и, действительно, она может иметь меньший диаметр).
Аналогично, в большинстве вариантов осуществления расстояние от центра приемной катушки 107 до внешней обмотки приемной катушки связи составляет не более удвоенного расстояния от центра приемной катушки 107 до внешней обмотки самой приемной катушки 107. Во многих вариантах осуществления расстояние составляет самое большее на 50% больше. Конкретно, для, по существу, круглых катушек, диаметр приемной катушки связи в таких вариантах осуществления составляет самое большее на 100% или 50% больше диаметра приемной катушки 107 (и, действительно, она может иметь меньший диаметр).
Фиг.11 иллюстрирует пример того, как две катушки 1101, 1103 могут размещаться концентрически для достижения требуемого результата. В этом примере, первой катушкой 1101 может быть приемная катушка связи, и второй катушкой 1103 может быть приемная катушка 107, или, действительно, первой катушкой 1101 может быть приемная катушка 107, и второй катушкой 1103 может быть приемная катушка связи. Аналогично, первой катушкой 1101 может быть передающая катушка связи, и второй катушкой 1103 может быть передающая катушка 103, или, действительно, первой катушкой 1101 может быть передающая катушка 103, и второй катушкой 1103 может быть передающая катушка связи. Очень близкие физические положения двух катушек гарантируют, что прямая линия связи, обеспечиваемая катушками связи, также гарантирует правильное расположение приемной катушки 107 над передающей катушкой 103.
Понятно, что вышеприведенное описание для ясности описало варианты осуществления изобретения с ссылкой на разные функциональные схемы, блоки и процессоры. Однако понятно, что любое подходящее распределение функциональных возможностей между разными функциональными схемами, блоками или процессорами может использоваться без принижения изобретения. Например, изображенные функциональные возможности, подлежащие выполнению отдельными процессорами или контроллерами, могут выполняться одним и тем же процессором или контроллерами. Следовательно, ссылки на конкретные функциональные блоки или схемы должны рассматриваться только как ссылки на подходящие средства для обеспечения описанных функциональных возможностей, а не указания строгой логической или физической структуры или организации.
Изобретение может быть реализовано в любой подходящей форме, включая аппаратные, программные, аппаратно-программные средства или любую их комбинацию. Изобретение необязательно может быть реализовано, по меньшей мере частично, как компьютерное программное обеспечение, выполняющееся на одном или нескольких процессорах данных и/или процессорах цифровой обработки сигналов. Элементы и компоненты варианта осуществления изобретения могут физически, функционально и логически быть реализованы любым подходящим образом. Действительно, функциональные возможности могут быть реализованы единственным блоком, множеством блоков или как часть других функциональных блоков. По существу, изобретение может быть реализовано единственным блоком или может физически или функционально быть распределено между разными блоками, схемами и процессорами.
Хотя настоящее изобретение было описано в связи с некоторыми вариантами осуществления, предполагается, что оно не ограничивается конкретной формой, изложенной в данном документе. Скорее, объем настоящего изобретения ограничивается только сопровождающей формулой изобретения. Кроме того, хотя признак может производить впечатление, что он описывается в связи с конкретными вариантами осуществления, для специалиста в данной области техники понятно, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут объединяться согласно изобретению. В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает присутствие других элементов или этапов.
Кроме того, хотя индивидуально перечислены, множество средств, элементов, схем или этапов способа могут быть реализованы, например, посредством единственной схемы, блока или процессора. Кроме того, хотя индивидуальные признаки могут быть включены в разные пункты формулы изобретения, они, возможно, могут полезно объединяться, и включение в разные пункты формулы изобретения не предполагает, что комбинация признаков не является выполнимой и/или полезной. Также, включение признака в одну категорию пунктов формулы изобретения не предполагает ограничение этой категорией, но скорее указывает, что признак в равной степени применим к другим категориям формулы изобретения при необходимости. Кроме того, порядок признаков в формуле изобретения не предполагает никакой конкретный порядок, в котором признаки должны работать и, в частности, порядок индивидуальных этапов в пункте формулы изобретения на способ не предполагает, что эти этапы должны выполняться в этом порядке. Скорее, этапы могут выполняться в любом подходящем порядке. Кроме того, ссылки в единственном числе не исключают множественность. Ссылочные позиции в формуле изобретения предусматриваются просто как разъясняющий пример и не должны толковаться никоим образом как ограничивающие объем формулы изобретения.