БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ
WIRELESS INDUCTIVE POWER TRANSFER

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к индуктивной передаче энергии и, в частности, но не только, к системе индуктивной передачи энергии в соответствии со стандартом Qi беспроводной передачи электромагнитной энергии.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
За последнее десятилетие резко увеличилось число и разнообразие используемых портативных и мобильных устройств. Например, повсеместным стало использование мобильных телефонов, планшетных компьютеров, медиаплееров и т.д. Указанные устройства обычно получают энергию от внутренних батарей, и согласно типовому сценарию использования требуется частая перезарядка батарей или прямое проводное питание устройства от внешнего источника энергии.
Для большинства имеющихся на сегодняшний день систем для запитывания от внешнего источника энергии требуется проводное соединение и/или электрические контакты в явном виде. Однако это не очень практично и требует, чтобы пользователь физически вставлял разъемы или устанавливал физический электрический контакт по-иному. Также пользователю неудобно обращаться с длинными проводами. Как правило, требования к энергии также значительно различаются, и большинство имеющихся на сегодняшний день устройств снабжены собственным специализированным источником энергии, что приводит к необходимости иметь большое число разных источников энергии, предназначенных для конкретного устройства. Хотя использование внутренних батарей может исключить необходимости проводного соединения с источником энергии во время использования устройства, это только частично решает проблему, так как батареи необходимо перезаряжать (или заменять, что достаточно дорого). Использование батарей также приводит к увеличению массы и в потенциале стоимости и размера устройств.
Для существенного усовершенствования механизма взаимодействия с пользователем было предложено использовать беспроводные источники энергии, где энергия передается индуктивно от катушки передатчика в устройстве передатчика энергии на катушку приемника в индивидуальных устройствах.
Передача энергии посредством магнитной индукции является широко известной концепцией, в основном применяемой в трансформаторах, имеющих полную индуктивную связь между первичной обмоткой передатчика и вторичной обмоткой приемника. Благодаря разделению первичной катушки передатчика и вторичной катушки приемника между двумя устройствами, беспроводная передача энергии между ними становится возможной на основе принципа слабосвязанного трансформатора.
Такая конструкция позволяет осуществлять беспроводную передачу энергии на устройство без необходимости иметь какие-либо провода или физические электрические соединения. В действительности, можно просто предусмотреть возможность размещения устройства рядом с катушкой передатчика или на ней, чтобы выполнить перезарядку или подачу энергии извне. Например, устройства передатчика энергии могут быть выполнены с горизонтальной поверхностью, на которой можно просто разместить устройство, чтобы обеспечить его запитывание.
Кроме того, такие конструкции для беспроводной передачи энергии могут быть преимущественно спроектированы так, чтобы устройство передатчика энергии можно было использовать для широкого диапазона устройств приемника энергии. В частности, был определен стандарт беспроводной передачи энергии, такой как Qi стандарт, который в настоящее время продолжает дорабатываться. Этот стандарт позволяет использовать устройства передатчика энергии, удовлетворяющие Qi стандарту, с устройствами приемника энергии, которые также удовлетворяют Qi стандарту, причем эти устройства не обязательно должны быть от одного и того же производителя, или не обязательно должны быть специально предназначены для совместной работы. Qi стандарт кроме того имеет ряд функциональных компонент, предоставляющих возможность адаптации работы применительно к конкретному устройству приемника энергии (например, в зависимости от конкретного потребления мощности).
Qi стандарт разработан Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium), более подробную информацию о котором можно найти, например, на их web-сайте:
http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html
, где, в частности можно, найти определенные документы Стандартов.
В Qi стандарте беспроводной электромагнитной энергии сказано, что передатчик энергии должен быть способен обеспечить гарантированную энергию для приемника энергии. Конкретный уровень энергии зависит от технического решения приемника энергии. Чтобы обусловить гарантированную энергию, определен набор тестовых приемников энергии и состояний нагрузки, которые описывают гарантированный уровень энергии для каждого из состояний нагрузки.
Первоначально Qi стандарт определил беспроводную передачу энергии для маломощных устройств, к которым отнесены устройства, имеющие потребление мощности менее 5 Вт. Системы, попадающие в сферу действия этого стандарта, используют индуктивную связь между двумя плоскими катушками для передачи энергии от передатчика энергии на приемник энергии. Расстояние между этими двумя катушками, как правило, составляет 5 мм. Этот диапазон можно расширить по меньшей мере до 40 мм.
Qi стандарт определяет разнообразные технические требования, параметры и рабочие процедуры, которым должно удовлетворять совместимое устройство.
Передача данных
Qi стандарт поддерживает передачу данных от приемника энергии к передатчику энергии, позволяя тем самым приемнику энергии обеспечить информацию, которая может предоставить передатчику энергии возможность адаптации к конкретному приемнику энергии. В текущем стандарте определена однонаправленная линия передачи данных от приемника энергии к передатчику энергии, причем этот подход основан на концепции, заключающейся в том, что приемник энергии является управляющим элементом. Для подготовки и управления процессом передачи энергии между передатчиком энергии и приемником энергии приемник энергии передает специальную информацию на передатчик энергии.
Однонаправленная связь достигается приемником энергии, выполняющим модуляцию нагрузкой, когда нагрузка, прикладываемая ко вторичной катушке приемника приемником энергии, изменяется для обеспечения модуляции энергетического сигнала. Результирующие изменения электрических характеристик (например, потребляемого тока) могут быть обнаружены и декодированы (демодулированы) передатчиком энергии.
Таким образом, на физическом уровне канал связи от приемника энергии к передатчику энергии использует в качестве носителя данных энергетический сигнал. Приемник энергии модулирует нагрузку, что обнаруживается по изменению амплитуды и/или фазы тока или напряжения катушки передатчика. Эти данные форматируются в байтах и пакетах.
Дополнительную информацию можно найти в главе 6 части 1 Qi спецификации беспроводной энергии (версия 1.0).
Управление системой
Для управления системой беспроводной передачи энергии Qi стандарт оговаривает несколько фаз или режимов, в которых может находиться система в разные моменты времени ее работы. Дополнительные подробности можно найти в главе 5 части 1 Qi спецификации беспроводной энергии (версия 1.0).
Система может находиться в следующих фазах:
Фаза выбора
Эта фаза является типовой, когда система не используется, то есть, когда нет взаимодействия между передатчиком энергии и приемником энергии (то есть, поблизости от передатчика энергии нет ни одного приемника энергии).
В фазе выбора передатчик энергии может находиться в режиме готовности, осуществляя измерение с целью обнаружения потенциального объекта. Аналогичным образом, приемник ожидает появление энергетического сигнала.
Фаза проверки связи
Если передатчик обнаруживает возможное присутствие объекта, например, в результате изменения емкости, то система переходит в фазу поверки связи, в которой передатчик энергии (по меньшей мере периодически) обеспечивает энергетический сигнал. Этот энергетический сигнал обнаруживается приемником энергии, который переходит к посылке начального пакета на передатчик энергии. В частности, если приемник энергии находится в интерфейсе передатчика энергии, приемник энергии передает на передатчик энергии начальный пакет, содержащий уровень сигнала. Этот пакет с уровнем сигнала обеспечивает индикацию степени связи между катушкой передатчика энергии и катушкой приемника энергии. Этот пакет с уровнем сигнала обнаруживается передатчиком энергии.
Фаза идентификации и конфигурации:
Затем передатчик энергии и приемник энергии переходят в фазу идентификации и конфигурации, где приемник энергии передает по меньшей мере идентификатор и требуемую энергию. Эта информация передается во множестве пакетов данных путем модуляции нагрузкой. Передатчик энергии поддерживает постоянный энергетический сигнал во время фазы идентификации и конфигурации, чтобы дать возможность обнаружить модуляцию нагрузкой. В частности, для этой цели передатчик энергии обеспечивает энергетический сигнал с постоянной амплитудой, частотой и фазой (за исключением изменения, вызванного модуляцией нагрузкой).
При подготовке реальной передачи энергии приемник энергии может подать принятый сигнал для запитывания своего электронного оборудования, но он поддерживает свою выходную нагрузку не подсоединенной. Приемник энергии передает пакеты на передатчик энергии. Эти пакеты включают в себя обязательные сообщения, такие как пакет идентификации и конфигурации, или могут включать в себя определенные необязательные сообщения, такие как пакет расширенной идентификации или пакет задержки энергии.
Передатчик энергии переходит к конфигурированию энергетического сигнала в соответствии с информацией, принятой от приемника энергии.
Фаза передачи энергии
Затем система переходит в фазу передачи энергии, в которой передатчик энергии обеспечивает требуемый энергетический сигнал, а приемник энергии подсоединяет выходную нагрузку для подвода к ней принятой энергии.
Во время этой фазы приемник энергии контролирует состояния выходной нагрузки и, в частности, измеряет ошибку управления между действительным значением и требуемым значением для некоторой рабочей точки. Приемник энергии передает эти ошибки управления в сообщениях об ошибках управления на передатчик энергии с минимальной частотой, например, каждые 250 мс. Это обеспечивает индикацию непрерывного присутствия приемника энергии для передатчика энергии. Вдобавок, сообщения с ошибками управления используют для реализации замкнутого контура управления энергией, когда передатчик энергии адаптирует энергетический сигнал с целью минимизации сообщаемой ошибки. В частности, если действительное значение для данной рабочей точки равно требуемому значению, то приемник энергии передает ошибку управления с нулевым значением, что не приводит к изменению энергетического сигнала. В случае, когда приемник энергии передает ошибку управления, отличную от нуля, передатчик энергии перенастраивает энергетический сигнал соответствующим образом.
Хотя текущая Qi Спецификация обеспечивает эффективную передачу энергии и перспективные возможности взаимодействия с пользователем во многих сценариях и приложениях, желательно дальнейшее расширение взаимодействия с пользователем и улучшение рабочих характеристик и функционирования системы в целом. Таким образом, идет работа по дальнейшей доработке Qi спецификации. Указанная работа включает в себя введение новых функциональных возможностей, таких как, например, существенное увеличение возможных уровней энергии, с одновременной поддержкой множества приемников энергии одним передатчиком энергии и т.д.
В качестве части дальнейшей доработки Qi Спецификации усовершенствуется передача данных, поддерживаемая этой Спецификацией. В частности, вводится передача данных от передатчика энергии на приемник энергии. Целью этого является введение линии связи с низкой скоростью передачи данных от передатчика энергии на приемник энергии. Низкая пропускная способность этой линии позволяет упростить реализацию и ввести новые функциональные возможности связи с уменьшенным влиянием на существующие функциональные возможности связи. Таким образом, достигается улучшенная совместимость с существующими подходами и оборудованием. Соответственно, передача данных от передатчика энергии к приемнику энергии скорее всего будет существенно ограниченной по сравнению с передачей данных от приемника энергии на передатчик энергии.
Для дальнейшей доработки Qi Спецификации желательно обеспечить расширенные функциональные возможности, повысить гибкость и улучшить рабочие характеристики. Однако такая доработка упомянутого стандарта должна выполняться очень тщательно, быть ориентирована, например, на оптимизацию обратной совместимости и должна быть совместимой с другими разработками, такими как, например, асинхронная двунаправленная связь.
Обычно системы передачи энергии, такие как Qi системы, основаны на одно-однозначном соотношении между передатчиками энергии и приемниками энергии с единственным передатчиком энергии, обеспечивающим запитывание одного приемника энергии в любой момент времени. Тем не менее, желательно, чтобы один передатчик энергии был способен передавать энергию одновременно на множество приемников энергии. Однако ключевой проблемой для таких сценариев является то, каким образом организовать передачу данных между одним передатчиком энергии и множеством приемников энергии, не вызывая конфликтов и появления взаимных помех. Например, если два приемника энергии используют по отдельности модуляцию нагрузкой для передачи на передатчик энергии сообщений с данными, то одновременная передачи сообщений с данными от более чем одного приемника энергии приведет к конфликтам и помехам, что, как правило, приводит к потере обоих сообщений с данными.
В частности, в сценарии, где на одном передатчике энергии расположено множество приемников энергии, причем эти приемники энергии запитываются через беспроводный индуктивный энергетический сигнал, сгенерированный передатчиком энергии, передача данных от приемников энергии на передатчик энергии через связанные катушки и использование, например, модуляции нагрузкой может привести к конфликтам связи между приемниками энергии и передатчиком энергии.
Эта проблема со всей очевидностью проявляется, если передатчик энергии имеет относительно большую катушку, на которой может быть размещено множество приемников энергии, что приводит к совместному использованию этими приемниками одной и той же катушки передатчика энергии для получения энергии и для осуществления связи с передатчиком энергии. Однако эта проблема также возникает, например, в тех сценариях, где передатчик энергии имеет множество (менее крупных) катушек, возбуждаемых параллельно, так что каждый приемник энергии может иметь электромагнитную связь непосредственно с одной или несколькими катушками передатчика.
Кроме того, приемники энергии, как правило, не могут адаптировать свои передачи применительно к особенностям функционирования любых других приемников энергии, так как часто их невозможно обнаружить отдельным приемником энергии. Например, катушки приемников могут иметь слабую электромагнитную связь с катушкой (катушками) передатчика. В указанных сценариях электромагнитная связь между катушками разных приемников энергии, как правило, будет очень слабой. Следовательно, модуляция нагрузкой энергетического сигнала одним приемником энергии, как правило, не может быть обнаружена другим приемником энергии.
Возможным решением может быть выполнение передачи отдельными приемниками энергии на выделенных временных интервалах временного кадра системы с множественным доступом и временным разделением каналов (TDMA). Однако указанный подход обычно приводит к усложнению системы и потере гибкости. В частности, это потребует присвоения устройствам временных слотов и синхронизации приемников энергии применительно к кадру TDMA. Указанное присвоение может оказаться затратным по времени и трудоемким процессом. Также, так как требования к передаче данных от отдельных приемников энергии могут существенно различаться, указанный негибкий подход, как правило, приводит к относительно неэффективному использованию полосы частот для передачи данных.
Таким образом, предполагается, что улучшенная беспроводная передача энергии окажется весьма перспективной, и, в частности, перспективным окажется подход, позволяющий увеличить гибкость, повысить КПД, упростить реализацию, повысить обратную совместимость, уменьшить сложность, улучшить управление передачей данных, улучшить поддержку множества приемников энергии и/или улучшить рабочие характеристики.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, изобретение имеет своей целью предпочтительно минимизировать, сгладить или исключить один или несколько вышеупомянутых недостатков поодиночке или в любой их комбинации.
Согласно одному аспекту изобретения обеспечена система беспроводной передачи энергии, включающая в себя передатчик (101) энергии, выполненный с обеспечением возможности передачи энергии на множество приемников (105, 109) энергии посредством беспроводного индуктивного энергетического сигнала, сгенерированного по меньшей мере одной индукционной катушкой (103) передатчика (101) энергии; причем передатчик (101) энергии содержит: приемник (203) для приема сообщений с данными, причем сообщения с данными модулированы нагрузкой на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале по меньшей мере одним из упомянутого множества приемников (105) энергии; широковещательный передатчик (205) для широковещательной передачи по каналу широковещательной связи; при этом каждый из упомянутого множества приемников (105) энергии содержит: передатчик (505) для передачи сообщений с данными на передатчик (101) энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала; причем передатчик (101) энергии содержит контроллер (207) связи, который выполнен с возможностью широковещательной передачи первых индикаций по каналу широковещательной связи, причем первая индикация указывает беспроводный индуктивный энергетический сигнал, доступный на временном интервале для передачи сообщения с данными от приемника энергии из упомянутого множества приемников энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала; по меньшей мере первый приемник (105) энергии из упомянутого множества приемников (105, 109) энергии содержит: широковещательный приемник (507) для приема первых индикаций от передатчика (101) энергии по каналу широковещательной связи; контроллер (509) передачи, выполненный с возможностью согласования передач сообщений с данными с полученными первыми индикациями путем управления временной привязкой передач сообщений с данными для соответствия временным интервалам, указанным первыми индикациями.
Изобретение может обеспечить улучшенные рабочие характеристики и/или функционирование системы беспроводной передачи энергии. В частности, может быть обеспечена улучшенная поддержка для множества приемников энергии.
Данный подход поможет улучшить передачу данных между приемниками энергии и передатчиком энергии и, в частности, поможет во многих сценариях снизить риск ошибок передачи данных, например, особенно потерь сообщений с данными, переданных от приемников энергии с использованием модуляции нагрузкой. В частности, данный подход может уменьшить риск возникновения конфликтов между множеством приемников энергии, одновременно выполняющих модуляцию нагрузкой на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале. Кроме того, можно добиться гибкого и надежного совместного использования канала связи, формируемого модуляцией нагрузкой на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале.
Во многих вариантах осуществления изобретение может обеспечить эффективное управление передачей данных для сценария, где множество приемников энергии поддерживается одним и тем же беспроводным индуктивным энергетическим сигналом, и где множество приемников энергии передают данные путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Управление передачей данных может быть реализовано относительно несложно, и, в частности, можно обеспечить эффективное управление, не требующее прямого взаимодействия приемников энергии, или без необходимости учета отдельными приемниками энергии любых других приемников энергии.
Во многих вариантах осуществления надежное управление передачей данных может быть обеспечено передатчиком энергии, использующим широковещательную передачу данных для управления приемниками энергии. Передатчик энергии может осуществлять широковещательную передачу первых индикаций в ответ на обнаружения модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. В частности, во многих вариантах осуществления он может передавать первые индикации только тогда, когда не обнаружена модуляция нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Модуляции нагрузкой могут быть обнаружены, например, в ответ на вариации нагрузки беспроводного индуктивного энергетического сигнала, , если конкретней, в зависимости от того, удовлетворяют ли указанные вариации нагрузки характеристикам, связанным с модуляцией нагрузкой. В частности, временные привязки и изменения, например, мощности, амплитуды и/или фазы измеряемой нагрузки могут сравниваться с некоторым критерием. Этот критерий может определять рабочие характеристики/вариации, которые могут соответствовать модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Если указанный критерий удовлетворяется, то передатчик энергии может посчитать, что модуляция нагрузкой обнаружена. В некоторых вариантах осуществления модуляция нагрузкой может быть определена передатчиком энергии, способным декодировать действительные данные из вариаций нагрузки беспроводного индуктивного энергетического сигнала.
Данный подход обеспечивает эффективное управление передачей данных путем реализации передатчика энергии, отвечающего за управление, когда приемники энергии могут выполнять модуляцию нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Если более конкретно, то передатчик энергии может передать первые индикации, так что приемник энергии будет инициировать новую модуляцию нагрузкой только, если первая индикация указывает, что передатчик энергии считает, что беспроводный индуктивный энергетический сигнал доступен для инициирования модуляции нагрузкой и, в частности, если в данный момент модуляция нагрузкой не происходит (или не ожидается в течение заданного временного интервала).
Таким образом, в этом подходе передатчик энергии является управляющим блоком, который отвечает за обнаружение того, доступен ли беспроводный индуктивный энергетический сигнал для модуляции нагрузкой, и управление приемниками энергии с целью согласования их передач путем модуляции нагрузкой с тем, когда беспроводный индуктивный энергетический сигнал может быть доступен для использования.
Можно считать, что первые индикации указывают на то, что канал модуляции нагрузкой не используется, и соответственно, их можно называть индикациями неиспользуемых каналов.
Беспроводный индуктивный энергетический сигнал может соответствовать магнитному полю, сгенерированному по меньшей мере одной индукционной катушкой передатчика энергии, и связанного с индукционными катушками упомянутого множества приемников энергии. Модуляция нагрузкой со стороны любого из упомянутого множества приемников энергии вызывает вариацию нагрузки магнитного поля и беспроводный индуктивный энергетический сигнал, который может быть обнаружен передатчиком энергии. Однако упомянутое множество приемников энергии осуществляют модуляцию нагрузкой одного и того же беспроводного индуктивного энергетического сигнала/магнитного поля, и соответственно появляются взаимные помехи между этими модуляциями, если в любой данный момент времени более чем один приемник энергии осуществляет модуляцию нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала.
Во многих сценариях указанный подход может уменьшить риск возникновения указанных конфликтных ситуаций/взаимных помех. Кроме того, риск возникновения конфликтных ситуаций/взаимных помех можно уменьшить без дополнительного усложнения и потери гибкости, например, из-за дополнительного использования типовых схем множественного доступа с временным разделением каналов.
Каналом широковещательной связи может быть любой канал связи, позволяющий принимать первые индикации упомянутым множеством приемников энергии. Во многих вариантах осуществления канал широковещательной связи может быть обеспечен путем модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Такая модуляция, если более конкретно, может представлять собой частотную, фазовую и/или амплитудную модуляцию.
Сообщения с данными могут включать в себя один или более бит, а в некоторых вариантах осуществления могут просто содержать управляющие данные. Например, во многих вариантах осуществления сообщение с данными может содержать лишь данные о полезной нагрузке без заголовков, трейлеров или других данных.
Первая индикация может быть представлена любой информацией или сигналом о том, что упомянутое множество приемников энергии могут обнаруживать модуляцию нагрузкой и использовать ее для управления, в частности, временной привязкой модуляции нагрузкой.
В некоторых вариантах осуществления первая индикация может быть обеспечена просто путем изменения одной характеристики беспроводного индуктивного энергетического сигнала, например, изменения частоты до заранее заданной величины, скачка фазы или, например, небольшой вариации амплитуды.
Согласно необязательному признаку изобретения передатчик энергии дополнительно содержит контроллер обратной связи, выполненный с возможностью передачи подтверждения принятого сообщения в ответ на прием первого сообщения с данными, принятыми от первого приемника энергии.
Это открывает возможность обеспечения более эффективной передачи данных и более эффективного управления и планирования передач данных.
Контроллер обратной связи может передать подтверждение принятого сообщения в ответ на обнаружение того, что первое сообщение с данными принято от первого приемника энергии, удовлетворяющего некоторому критерию. Этим критерием может быть индикация успешного приема первого сообщения с данными, например, определение совпадения контрольной суммы с ожидаемым значением и т.д.
Подтверждение принятого сообщения может быть обеспечено, например, в виде подтверждающего сообщения, которое в некоторых вариантах осуществления или сценариях также может, например, подтвердить получение запроса сообщения с данными.
Согласно необязательному признаку изобретения первый приемник энергии содержит контроллер повторной передачи, выполненный с возможностью повторной передачи первого сообщения с данными, если не принято подтверждение принятого сообщения.
Это может обеспечить улучшенное управление передачей данных, когда передатчик энергии может управлять передачей данных от приемников энергии для уменьшения риска возникновения конфликтов и взаимных помех между множеством приемников энергии, передающих данные одновременно. Данный подход позволяет автоматически разрешить возможные конфликтные ситуации, гарантируя, что первое сообщение с данными будет успешно передано на передатчик энергии.
Подтверждение принятого сообщения может считаться непринятым, если в течение некоторого временного интервала, например, в течение заранее заданного времени с передачи первого сообщения с данными не принято подтверждение принятого сообщения.
Время повторной передачи может быть разным для разных приемников энергии и, в частности, может быть псевдослучайным.
Согласно необязательному признаку изобретения контроллер повторной передачи выполнен с возможностью согласования повторной передачи первого сообщения с данными с принятой первой индикацией путем управления временной привязкой повторной передачи первого сообщения с данными для соответствия временным интервалам, указанным первыми индикациями.
Это дает возможность улучшить функционирование во многих сценариях.
В некоторых вариантах осуществления контроллер повторной передачи может быть выполнен с возможностью управления временной привязкой повторной передачи сообщения с данными для обеспечения соответствия с временным интервалом, указанным первой индикацией.
Согласно необязательному признаку изобретения контроллер обратной связи выполнен с возможностью передачи индикации ошибки приема в ответ на отсутствие приема сообщения с данными на временном интервале первой индикации.
Это может обеспечить улучшенное управление передачей данных и/или улучшенные рабочие характеристики.
Согласно необязательному признаку изобретения передатчик энергии дополнительно содержит контроллер идентификационной информации для присвоения временной идентификационной информации каждому из упомянутого множества приемников энергии, причем временная идентификационная информация различна для разных приемников энергии из упомянутого множества приемников энергии; каждый из приемников энергии содержит контроллер сообщений об энергии, выполненный с возможностью включения присвоенной временной идентификационной информации в сообщения обратной связи по энергии, передаваемые на передатчик энергии; и передатчик энергии содержит средство оценки энергии для определения оценки принятой энергии для по меньшей мере одного приемника энергии из упомянутого множества приемников энергии с использованием временной идентификационной информации из принятых сообщений обратной связи по энергии.
Это может обеспечить улучшенные рабочие характеристики во многих вариантах осуществления и, в частности, может обеспечить улучшенное функционирование, когда один передатчик энергии поддерживает множество приемников энергии. Таким образом, оценка принятой энергии для по меньшей мере одного приемника энергии из упомянутого множества приемников энергии может быть определена в ответ на сообщения обратной связи по энергии, которые включают в себя временную идентификационную информацию. Средство оценки энергии в частности может определить оценку принятой энергии для первого приемника энергии на основе принятых данных обратной связи по энергии, содержащихся в сообщениях обратной связи по энергии, которые также содержат временную идентификационную информацию, присвоенную первому приемнику энергии.
Средство оценки энергии выполнено с возможностью определения оценки принятой энергии для по меньшей мере одного приемника энергии из упомянутого множества приемников энергии в ответ на временную идентификационную информацию в принятых сообщениях обратной связи по энергии.
Средство оценки энергии использует временную идентификационную информацию из принятых сообщений обратной связи по энергии в качестве части алгоритма определения оценки энергии. Как правило, оценка энергии не определяется в виде математической формулы для значений характеристик, представленных временной идентификационной информацией, напротив средство оценки энергии выполнено с возможностью выбора, использовать ли данные из данного сообщения обратной связи по энергии на основе временной идентификационной информации из этого сообщения обратной связи по энергии. В частности, средство оценки энергии может быть выполнено с возможностью использования временной идентификационной информации из сообщений обратной связи по энергии для выбора данных обратной связи по энергии путем определения того, какой приемник энергии передал сообщение обратной связи по энергии, с использованием временной идентификационной информации. Оценка принятой энергии для данного приемника энергии затем адаптируется с использованием данных обратной связи по энергии из сообщения обратной связи по энергии. Таким образом, оценка принятой энергии для первого приемника энергии может быть определена в виде зависимости от значений принятой энергии, определенных из данных (только) одного или более сообщений обратной связи по энергии, содержащих временную идентификационную информацию, присвоенную первому приемнику энергии.
Согласно одному аспекту изобретения обеспечен передатчик энергии для системы беспроводной передачи энергии, включающей в себя множество приемников энергии, выполненный с возможностью приема энергии от передатчика энергии посредством беспроводного индуктивного энергетического сигнала, сгенерированного по меньшей мере одной индукционной катушкой передатчика энергии; причем передатчик энергии содержит: приемник для приема сообщений с данными, модулированных нагрузкой на беспроводного индуктивном энергетическом сигнале по меньшей мере одним из упомянутого множества приемников энергии; широковещательный передатчик для широковещательной передачи по каналу широковещательной связи; и контроллер связи, выполненный с возможностью широковещательной передачи первых индикаций по каналу широковещательной связи, причем первая индикация указывает беспроводный индуктивный энергетический сигнал, доступный на временном интервале для передачи сообщения с данными от приемника энергии из упомянутого множества приемников энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала.
Согласно одному необязательному признаку изобретения передатчик энергии выполнен с возможностью функционировать в разных рабочих режимах на разных временных слотах временного кадра; причем передатчик энергии, будучи в первом рабочем режиме на первом временном слоте временного кадра, выполнен с возможностью передачи по меньшей мере одной первой индикации, если не обнаружена модуляция нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала, а, будучи во втором рабочем режиме на втором временном слоте временного кадра, выполнен так, чтобы не передавать первые индикации.
Это может обеспечить улучшенное управление передачей данных, когда передатчик энергии может управлять передачей данных от приемников энергии для уменьшения риска возникновения конфликтов и взаимных помех между множеством приемников энергии, одновременно осуществляющих передачу данных. Этот признак позволяет разрешить использование указанного подхода при совместимости с приемником энергии, который не способен управлять передачами с модуляцией нагрузкой на основе первых индикаций.
В частности, этот подход может обеспечить улучшенную обратную совместимость и может поддерживать устаревшее оборудование и быть совместимым с ним во многих сценариях и системах.
Согласно одному необязательному признаку изобретения второй приемник энергии из упомянутого множества приемников энергии выполнен с возможностью передачи сообщений с данными независимо от первых индикаций.
Данный подход может, в частности, обеспечить улучшенную обратную совместимость и может поддерживать и быть совместимым с устаревшим оборудованием во многих сценариях и системах. В частности, он может уменьшить риск возникновения конфликтных ситуаций между приемниками энергии даже в том случае, если один приемник энергии не способен функционировать на основе первых индикаций.
Согласно одному необязательному признаку изобретения передатчик энергии выполнен с возможностью синхронизации временного кадра с временной привязкой передач сообщений с данными, принятыми от приемника энергии.
Это может обеспечить улучшенное управление передачей данных и/или улучшенные рабочие характеристики. Во многих вариантах осуществления это позволяет, например, поддерживать рабочие процедуры и в частности, операции передачи данных, выполняемые устаревшим оборудованием при поддержании низкого риска возникновения конфликтных ситуаций для множества приемников энергии.
Указанная синхронизация, в частности, позволяет синхронизировать момент начала и/или окончания второго временного слота с заранее заданной или ожидаемой временной привязкой передач сообщений с данными от второго приемника энергии.
Согласно одному необязательному признаку изобретения передатчик энергии выполнен с возможностью синхронизации временного кадра с временной привязкой передач сообщений обратной связи по энергии, принятых от приемника энергии.
Система может, в частности, поддерживать функционирование контура управления энергией для второго приемника энергии без необходимости передачи сообщений с данными обратной связи об ошибке управления, передаваемых в зависимости от первых индикаций.
Согласно одному необязательному признаку изобретения контроллер связи выполнен с возможностью исключать передачу первых индикаций на заранее заданном временном интервале в конце первого временного слота.
В некоторых вариантах осуществления контроллер передачи выполнен с возможностью управления временной привязкой передач сообщений с данными на первом временном интервале приема первой индикации; причем контроллер связи выполнен так, чтобы исключать передачу первых индикаций на заранее заданном временном интервале в конце первого временного слота, где заранее заданный временной интервал превышает первый временной интервал.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления контроллер связи может быть выполнен так, чтобы исключать передачу первых индикаций на заранее заданном временном интервале до конца первого временного слота.
Согласно одному необязательному признаку передатчик энергии выполнен так, чтобы не функционировать во втором рабочем режиме в ответ на прием данных о конфигурации приемников энергии, указывающих на то, что все приемники энергии из упомянутого множества приемников энергии выполнены с возможностью управления временной привязкой передач сообщений с данными для соответствия временным интервалам, указанным первыми индикациями.
Это может обеспечить улучшенные рабочие характеристики и, в частности, предоставляет возможность оптимизации функционирования. Если более конкретно, то управление передачей данных может быть адаптировано к конкретным возможностям поддерживаемых в данный момент приемников энергии.
Согласно одному необязательному признаку изобретения контроллер связи выполнен с возможностью повторной передачи первых индикаций.
Это может обеспечить улучшенные рабочие характеристики во многих вариантах осуществления.
Согласно одному необязательному признаку изобретения контроллер связи выполнен с возможностью исключать передачу первых индикаций, когда обнаружена модуляция нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала.
Это может обеспечить улучшенные рабочие характеристики во многих вариантах осуществления и может, в частности, снизить риск возникновения конфликтных ситуаций между одновременными передачами от множества приемников энергии.
Согласно одному необязательному признаку изобретения контроллер связи выполнен с возможностью передачи первых индикаций путем передачи заранее заданной комбинации символов данных.
Это может обеспечить особо эффективную и надежную передачу первых индикаций. Данный подход позволяет упростить систему и облегчает совместимость между приемниками энергии и передатчиками энергии.
Заранее заданная комбинация символов данных может быть уникальной комбинацией. Таким образом, во многих вариантах осуществления эта комбинация может уникально идентифицировать первые индикации, и эта одна комбинация может не использоваться для каких-либо других данных, передаваемых передатчиком энергии.
В некоторых вариантах осуществления эта заранее заданная комбинация данных может непрерывно передаваться, указывая на присутствие первой индикации, то есть, заранее заданная комбинация может повторяться, указывая что данный канал в настоящее время свободен для использования. В некоторых вариантах осуществления данные могут передаваться на коротких интервалах, например, с использованием заранее заданной комбинации, указывающей временной интервал, на котором приемник энергии может инициировать передачи.
В некоторых вариантах осуществления скорость передачи символов данных из заранее заданной комбинации может отличаться от скорости передачи данных по меньшей мере одного другого сообщения с данными, которое может передаваться передатчиком энергии, и в действительности в некоторых вариантах осуществления скорость передачи данных может отличаться от скорости передачи данных всех других сообщений, которые могут передаваться передатчиком энергии. Таким образом, время символа для первых индикаций может отличаться от времени символа одного, нескольких или всех других сообщений.
Если конкретнее, то в некоторых вариантах осуществления передатчик энергии может быть выполнен с возможностью передачи подтверждающего сообщения, представленного заранее заданной комбинацией. Заранее заданная комбинация для первой индикации может иметь скорость передачи данных, отличную от скорости передачи данных упомянутой заранее заданной комбинации для подтверждающего сообщения.
Согласно одному необязательному признаку изобретения заранее заданная комбинация символов данных представляет собой чередующуюся комбинацию символов двоичных данных.
В частности, заранее заданная комбинация может представлять собой комбинацию чередующихся нулей (0) и единиц (1) -(«…01010101…»).
Указанный подход может облегчить функционирование и/или повысить надежность передачи данных.
Согласно одному аспекту изобретения обеспечен приемник энергии для системы беспроводной передачи энергии, включающей в себя передатчик энергии, выполненный с обеспечением возможности передачи энергии на множество приемников энергии посредством беспроводного индуктивного энергетического сигнала, сгенерированного по меньшей мере одной индукционной катушкой передатчика энергии; причем приемник энергии содержит: передатчик для передачи сообщений с данными на передатчик энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала; широковещательный приемник для приема первых индикаций от передатчика энергии по каналу широковещательной связи, причем первая индикация указывает беспроводной индуктивный энергетического сигнал, доступный для модуляции нагрузкой на временном интервале; и контроллер передачи, выполненный с возможностью согласования передач сообщений с данными с принятыми первыми индикациями путем управления временной привязкой передач сообщений с данными для соответствия временным интервалам, указанным первыми индикациями.
Согласно одному необязательному признаку изобретения контроллер передачи выполнен с возможностью управления инициированием передач сообщений с данными на временном интервале приема первой индикации.
Это может обеспечить перспективное управление передачей данных во многих вариантах осуществления. Упомянутый временной интервал может представлять собой, например, временной интервал, заканчивающийся через заранее заданное время от начала и/или с момента запуска первой индикации. Этот временной интервал может начинаться с момента запуска или, например, окончания первой индикации. В некоторых вариантах осуществления длительность интервала с момента окончания первой индикации до конца аналогичной первой индикации может составлять не более 100 мс, 50 мс, 20 мс или даже 10 мс.
В некоторых вариантах осуществления контроллер передачи может быть выполнен с возможностью передачи по меньшей мере одного типа сообщений с данными только на временном интервале приема первой индикации.
Сообщения с данными, которые может передавать первый приемник энергии, могут быть разделены на множество типов сообщений с данными. Управление передачей на основе первой индикации может применяться только к одному поднабору типов сообщений с данными. Например, сообщения другого типа всегда могут быть переданы независимо от первых индикаций. Во многих вариантах осуществления сообщения с данными, подлежащими первой индикации, на основе управления передачей данных включают в себя все сообщения, то есть, может быть только один тип сообщений с данными, или же управление передачей данных можно применять ко всем типам сообщений с данными.
Согласно одному необязательному признаку изобретения контроллер передачи выполнен с возможностью инициирования передачи по меньшей мере одного типа сообщений с данными только тогда, когда принимается первая индикация.
Это может обеспечить перспективное управление передачей данных во многих вариантах осуществления. Указанный подход во многих сценариях, в частности, позволяет обеспечить более эффективное управление передачей данных и/или может упростить систему и/или обеспечить более надежное управление передачей данных.
Согласно одному аспекту изобретения обеспечен способ функционирования системы беспроводной передачи энергии, включающей в себя передатчик энергии, выполненный с обеспечением возможности передачи энергии на множество приемников энергии посредством беспроводного индуктивного энергетического сигнала, сгенерированного по меньшей мере одной индукционной катушкой передатчика энергии; причем способ содержит: прием передатчиком энергии сообщений с данными, причем сообщения с данными модулируются нагрузкой на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале по меньшей мере одним из упомянутого множества приемников энергии; широковещательную передачу передатчиком энергии по каналу широковещательной связи; передачу каждым из упомянутого множества приемников энергии сообщений с данными на передатчик энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала; широковещательную передачу передатчиком энергии первых индикаций по каналу широковещательной связи, причем первая индикация указывает беспроводный индуктивный энергетический сигнал, доступный на временном интервале для передачи сообщения с данными от приемника энергии из упомянутого множества приемников энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала; прием по меньшей мере первым приемником энергии из упомянутого множества приемников энергии индикаций неиспользуемых каналов от передатчика энергии по каналу широковещательной связи; и согласование первым приемником энергии передач сообщений с данными с принятыми первыми индикациями путем управления временной привязкой передач сообщений с данными для соответствия временным интервалам, указанным первыми индикациями.
Согласно одному аспекту изобретения обеспечен способ функционирования передатчика энергии для системы беспроводной передачи энергии, включающей в себя множество приемников энергии, выполненных с возможностью приема энергии от передатчика энергии посредством беспроводного индуктивного энергетического сигнала, сгенерированного по меньшей мере одной индукционной катушкой передатчика энергии; причем способ содержит: прием сообщений с данными, модулированными нагрузкой на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале по меньшей мере одним из упомянутого множества приемников энергии; широковещательную передачу первых индикаций по каналу широковещательной связи, причем первая индикация указывает беспроводный индуктивный энергетический сигнал, доступный на временном интервале для передачи сообщения с данными от приемника энергии из упомянутого множества приемников энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала.
Согласно одному аспекту изобретения обеспечивается способ функционирования приемника энергии для системы беспроводной передачи энергии, включающей в себя передатчик энергии, выполненный с обеспечением возможности передачи энергии на множество приемников энергии посредством беспроводного индуктивного энергетического сигнала, сгенерированного по меньшей мере одной индукционной катушкой передатчика энергии; причем способ содержит: передачу сообщений с данными на передатчик энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала; прием индикаций неиспользуемых каналов от передатчика энергии по каналу широковещательной связи, причем индикация неиспользуемого канала указывает беспроводный индуктивный энергетический сигнал, доступный для модуляции нагрузкой на временном интервале; и согласование передач сообщений с данными с принятыми индикациями неиспользуемых каналов путем управления временной привязкой передач сообщений с данными для соответствия временным интервалам, указанным первыми индикациями.
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидными и будут обсуждены со ссылками на описанный ниже вариант (варианты) осуществления изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения описываются исключительно на примерах со ссылками на чертежи, где:
фиг. 1 представляет собой пример элементов системы передачи энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг. 2 представляет собой пример элементов передатчика энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг. 3 иллюстрирует пример элементов полумостового инвертора для передатчика энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг. 4 иллюстрирует пример элементов инвертора по полной мостовой схеме для передатчика энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг. 5 иллюстрирует пример элементов приемника энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг. 6 иллюстрирует пример элементов передатчиков энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг. 7 иллюстрирует пример элементов приемников энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фигуры 8-11 иллюстрируют примеры операций системы передачи энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг. 12 иллюстрирует пример комбинаций символов данных для представления индикаций неиспользуемых каналов;
фиг. 13 иллюстрирует пример элементов передатчика энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
фиг. 14 иллюстрирует пример элементов приемника энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения; и
фиг. 15 иллюстрирует пример сообщения обратной связи по энергии, подходящего для некоторых вариантов осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание сфокусировано на вариантах осуществления изобретения, применимых к системе беспроводной передачи энергии, использующей подход к передаче энергии, известный из Qi спецификации. Однако следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается этим применением, а может быть применено ко многим другим системам беспроводной передачи энергии.
На фиг. 1 показан пример системы передачи энергии согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Система передачи энергии содержит передатчик 101 энергии, который включает в себя (или связан с) катушку/индуктор 103 передатчика. Система дополнительно содержит первый приемник 105 энергии, который включает в себя (или связан с) катушку/индуктор 107 приемника. Система передачи энергии также содержит второй приемник 109 энергии, который включает в себя (или связан с) катушку/индуктор 111 второго приемника.
Система обеспечивает беспроводную индуктивную передачу энергии от передатчика 101 энергии на первый и второй приемники 105 энергии. В частности, передатчик 101 энергии генерирует беспроводный индуктивный энергетический сигнал (также называемый для краткости энергетическим сигналом или индуктивным энергетическим сигналом), который распространяется в виде магнитного потока катушкой 103 передатчика. Как правило, энергетический сигнал имеет частоту в диапазоне от около 100 кГц до 200 кГц. Катушка 103 передатчика и катушки 107, 111 приемника имеют слабую электромагнитную связь, и, следовательно, катушки 107, 111 приемников улавливают (по меньшей мере частично) энергетический сигнал от передатчика 101 энергии. Таким образом, энергия передается от передатчика 101 энергии на приемники 105 107 посредством беспроводной индуктивной связи от катушки 103 передатчика на катушки 107, 111 приемников. Термин «энергетический сигнал» в основном используется для ссылки на индуктивный сигнал/магнитное поле между катушкой 103 передатчика и катушками 107, 111 приемника (сигнал магнитного потока), но следует иметь в виду, что этот термин в силу эквивалентности также может рассматриваться и использоваться как ссылка на электрический сигнал, подаваемый на катушку 103 передатчика или улавливаемый катушкой 107, 111 приемника.
В системе по фиг. 1 передатчик 101 энергии поддерживает таким образом одновременно два приемника 105, 109 энергии. Магнитное поле генерируется катушкой 103 передатчика, причем как первая, так и вторая катушки 107, 111 приемников находятся в указанном магнитном поле. Таким образом, изменения магнитного потока, создаваемого катушкой 103 передатчика, приводит к индуцированию тока, как в первой, так и во второй катушке 107, 111 приемников. Точнее говоря, в системе с фиг. 1 как первая, так и вторая катушка 107, 111 приемников слабо взаимосвязаны с катушкой 103 передатчика.
Далее с конкретными ссылками на вариант осуществления согласно Qi стандарту описывается функционирование передатчика 101 энергии и приемников 105, 107 энергии (за исключением описанных здесь (или вытекающих из них) модификаций и усовершенствований. В частности, передатчик 101 энергии и приемники 105, 107 энергии фактически могут быть совместимыми с Qi Спецификацией по версии 1.0 или 1.1 (за исключением описанных здесь (или вытекающих из них) модификаций и усовершенствований).
Для управления передачей энергии система может проходить через разные фазы, в частности, фазу выбора, фазу проверки связи, фазу идентификации и конфигурации и фазу передачи энергии. Более подробную информацию можно найти в главе 5 части 1 Qi спецификации беспроводной энергии.
Например, при настройке связи с первым приемником 105 энергии передатчик 101 энергии изначально может находиться в фазе выбора, когда он просто осуществляет текущий контроль потенциального присутствия приемника энергии. Передатчик 101 энергии может использовать для этой цели множество различных способов, например, описанных в Qi спецификации беспроводной энергии. Если указанное потенциальное присутствие обнаружено, то передатчик 101 энергии переходит в фазу проверки связи, где временно создается энергетический сигнал. Первый приемник 105 энергии может использовать принятый энергетический сигнал для своего электронного оборудования. После приема энергетического сигнала приемник 105 энергии передает начальный пакет на передатчик 101 энергии. В частности, передается пакет с уровнем сигнала, где указана степень электромагнитной связи между передатчиком 101 энергии и первым приемником 105 энергии. Дополнительную информацию можно найти в главе 6.3.1 части 1 Qi Спецификации беспроводной энергии. Таким образом, во время фазы проверки связи определяется, присутствует ли приемник 105 энергии в интерфейсе передатчика 101 энергии.
После приема сообщения с уровнем сигнала передатчик 101 энергии переходит в фазу идентификации и конфигурации. В этой фазе приемник 105 энергии поддерживает свою выходную нагрузку в отключенном состоянии и выполняет передачу данных на передатчик 101 энергии, используя модуляцию нагрузкой. Передатчик энергии для этой цели обеспечивает энергетический сигнал с постоянной амплитудой, частотой и фазой (за исключением изменения, вызванного модуляцией нагрузкой). Эти сообщения используются передатчиком 101 энергии для своего конфигурирования по запросу приемника 105 энергии.
После фазы идентификации и конфигурации система переходит в фазу передачи энергии, в которой имеет место действительная передача энергии. В частности, после передачи своего требования к энергии, приемник 105 энергии подключает выходную нагрузку и подает на нее принятую энергию. Приемник 105 энергии осуществляет текущий контроль выходной нагрузки и измеряет ошибку управления между действительным значением и требуемым значением для конкретной рабочей точки. Он передает указанные ошибки управления на передатчик 101 энергии с минимальной частотой, например, каждые 250 мс, для указания этих ошибок передатчику 101 энергии, а также пожелание изменить или не изменять энергетический сигнал.
Таким образом, для подготовки и управления передачей энергии между передатчиком 101 энергии и приемниками 105, 107 энергии в системе беспроводной передачи энергии, приемники 105, 107 энергии передают информацию на передатчик 101 энергии. Указанная передача стандартизована в Qi Спецификации, версия 1.0 и 1.1.
http://www.wirelesspowerconsOrtium.com/downloads/wireless-
На физическом уровне канал связи от каждого из приемников 105, 107 энергии к передатчику 101 энергии реализуется с использованием в качестве носителя беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Приемники 105, 107 энергии передают сообщения с данными путем модуляции нагрузки соответствующей катушки 107, 111 приемника. Это вызывает соответствующие изменения энергетического сигнала на стороне передатчика энергии. Модуляция нагрузкой может быть обнаружена по изменению амплитуды и/или фазы тока в катушке передатчика или, в качестве альтернативы или дополнительного варианта, по изменению напряжения катушки 103 передатчика. На основе этого принципа приемники 105, 107 энергии могут модулировать данные, которые передатчик 101 энергии может затем демодулировать. Эти данные форматируются в байтах и пакетах. Дополнительную информацию можно найти в «System description, Wireless power Transfer, Volume 1: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.0 July 2010, published by the Wireless power Consortium», доступном через power-specification-part-1.html, также называемой Qi спецификацией беспроводной энергии, в частности, в главе 6: Интерфейс связи (или в последующих версиях упомянутой Спецификации).
В конструкции с фиг. 1 оба приемника 105, 107 энергии могут таким образом модулировать нагрузкой беспроводной индуктивный энергетический сигнал. Передатчик 101 энергии принимает переданные данные путем измерения нагрузки и обнаружения ее изменений; например, это может быть измерением изменений тока катушки 103 передатчика. Однако сами по себе изменения вызываются как модуляцией нагрузкой первого приемника 105 энергии, так и модуляцией нагрузкой второго приемника 109 энергии, при этом модуляции нагрузкой будут создавать помехи друг другу. Следовательно, если приемники 105, 107 энергии одновременно передают сообщения с данными на передатчик 101 энергии, то модуляции нагрузкой будут создавать взаимные помехи, что приведет к некорректному приему по меньшей мере одного из сообщений с данными передатчиком 101 энергии. Это может привести к неправильному функционированию. Например, если оба приемника 105, 107 энергии находятся в фазе передачи энергии, то конфликты между передачами сообщений об ошибках управления приведут к ухудшению рабочих характеристик контура управления энергией.
В системе по фиг. 1 используется специальный подход для управления передачами от приемников 105, 107 энергии. В частности, в этой системе передатчик 101 энергии осуществляет управление при появлении передач от приемников 105, 107 энергии. Это обеспечивается передатчиком 101 энергии, который осуществляет широковещательную передачу первых индикаций, которые могут приниматься обоими приемниками 105, 107 энергии. По меньшей мере один из приемников 105, 107 энергии выполнен с возможностью управления передачей сообщений с данными на основе первых индикаций. Таким образом, осуществляя широковещательную передачу первых индикаций, передатчик 101 энергии может осуществлять управление, когда этот приемник энергии модулирует нагрузкой беспроводной индуктивный энергетический сигнал. Передатчик 101 энергии может конкретным образом передавать неиспользуемые индикации каналов для индикации о том, когда отсутствует модуляция нагрузкой в беспроводном индуктивном энергетическом сигнале, то есть, когда не используется канал передачи модуляции нагрузкой. Соответственно, один или более приемников 105, 107 энергии не будут выполнять модуляцию нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала, когда передатчик 101 энергии решает, что беспроводной индуктивный энергетический сигнал уже модулирован другим приемником энергии.
Первые индикации выполняют индикацию беспроводного индуктивного энергетического сигнала, доступного на временном интервале для передачи сообщения с данными от приемника энергии из упомянутого множества приемников энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Таким образом, индикации могут обеспечить индикацию носителя с модуляцией нагрузкой в виде беспроводного индуктивного энергетического сигнала, доступного для модуляции нагрузкой приемником энергии. В частности, первые индикации могут указывать, что канал модуляции нагрузкой, обеспеченный беспроводным индуктивным энергетическим сигналом, не используется каким-либо приемником энергии и, следовательно, является неиспользуемым. Таким образом, первые индикации могут обеспечить индикацию того, является ли данный канал неиспользуемым, то есть, передатчик 101 энергии специфическим образом передает индикации неиспользуемых каналов, которые указывают, используется или нет данный канал, или он используется приемником энергии для модуляции нагрузкой.
Далее (первые) индикации, передаваемые передатчиком 101 энергии, называются индикациями неиспользуемых каналов. Индикации неиспользуемых каналов обеспечивают индикацию того, используется или нет приемником энергии канал модуляции нагрузкой, обеспечиваемый беспроводным индуктивным энергетическим сигналом. Таким образом, индикация неиспользуемого канала обеспечивает индикацию о том, доступен ли беспроводной индуктивный энергетический сигнал для выполнения модуляции нагрузкой (новым) приемником энергии.
Каждая из первых индикаций связана с одним временным интервалом и, в частности, каждая первая индикация может указывать временной интервал, на котором беспроводной индуктивный энергетический сигнал доступен для модуляции нагрузкой (в частности, каждая индикация может обеспечить индикацию временного интервала, на котором канал «свободен»).
Первые индикации/индикации неиспользуемых каналов указывают, таким образом, доступен ли для передачи на некотором временном интервале беспроводной индуктивный энергетический сигнал. Этот временной интервал может быть задан, например, в виде временного интервала, связанного с этой индикацией, например, от данного начального момента до заданного момента окончания, связанного с временем широковещательной передачи индикации (например, в течение интервала, скажем, 20 мс с момента выполнения широковещательной передачи индикации неиспользуемого канала). Во многих примерах этот временной интервал не обязательно может быть заранее заданным, а может, например, напрямую соответствовать транслируемой индикации неиспользуемого канала. В частности, если выполняется широковещательная передача индикации неиспользуемого канала, то это указывает на то, что беспроводной индуктивный энергетический сигнал доступен, а когда не выполняется широковещательная передача индикации неиспользуемого канала, это указывает на то, что беспроводной индуктивный энергетический сигнал недоступен для модуляции нагрузкой (новым) приемником энергии. Таким образом, указанный временной интервал часто может соответствовать временному интервалу, на котором выполняется широковещательная передача индикации неиспользуемого канала. Далее предлагаются дополнительные примеры в качестве части более подробного описания.
Этот подход может существенно уменьшить риск возникновения конфликтов и взаимных помех между одновременно выполняемыми модуляциями нагрузкой из-за передач данных от двух приемников 105, 107 энергии. В действительности, во многих вариантах и сценариях осуществления риск возникновения конфликтов может быть уменьшен до той степени, когда влияние указанных конфликтов на рабочие характеристики системы может стать практически незначительным.
Таким образом, описанный ниже подход позволяет осуществлять поддержку множества приемников энергии одним и тем же передатчиком 101 энергии, используя один и тот же беспроводной индуктивный энергетический сигнал с сохранением возможности обмена данными упомянутого множества приемников энергии с передатчиком 101 энергии. Кроме того, этот подход основан на использовании передатчика 101 энергии, управляющего передачами одного или более приемников 105, 109 энергии, причем этот подход не требует адаптации функционирования приемников 105, 109 энергии на основе любого прямого обнаружения, измерений или анализа присутствия каких-либо других приемников энергии. В частности, отдельному приемнику энергии нет необходимости обнаруживать какую-либо модуляцию нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала любым другим приемником энергии. Вдобавок, обеспечивается весьма гибкий подход к управлению передачей данных. Этот подход, в частности, позволяет реализовать несложное планирование и распределение ресурсов передачи данных, и в частности, может существенно уменьшить риск возникновения конфликтов.
Например, известные схемы множественного доступа, использующие, например, Множественный доступ с контролем носителя и предотвращением конфликтов, основан на том, что приемник энергии способен обнаруживать передачи сообщений от других передатчиков. Однако указанный подход не годится для модуляции нагрузкой, когда приемники энергии не могут обнаружить передачи от других приемников энергии. Однако в настоящем подходе нет необходимости в обнаружении передач от других приемников энергии. В действительности, отдельный приемник энергии не нуждается в учете того, присутствуют ли какие-либо другие приемники энергии, или поддерживает ли в действительности передатчик энергии какие-либо другие приемники энергии.
На фиг. 2 показаны некоторые примерные элементы передатчика 101 энергии с фиг. 1.
На фиг. 2 показан генератор возбуждающих импульсов 201, которое имеет связано с катушкой 103 передатчика, и которое генерирует электрический энергетический сигнал и подает его на катушку 103 передатчика. Таким образом, генератор возбуждающих импульсов 201 подает беспроводной индуктивный энергетический сигнал на приемник 105 энергии через катушку 103 передатчика (и катушку 107 приемника).
Генератор возбуждающих импульсов 201 генерирует ток и напряжение, которые подаются на катушку 103 передатчика. Генератор возбуждающих импульсов 201, как правило, представляет собой схему возбуждения в виде инвертора, который генерирует переменный сигнал из напряжения постоянного тока. На фиг. 3 показан полумостовой инвертор. Переключатели S1` и S2 управляются так, что они никогда не замкнуты одновременно. Попеременно, S1 замкнут, когда S2 разомкнут, и S2 замкнут, когда S1 разомкнут. Эти переключатели размыкаются и замыкаются с требуемой частотой, создавая тем самым переменный сигнал на выходе. Как правило, выход инвертора подсоединен к катушке передатчика через резонансный конденсатор. На фиг. 4 показан инвертор по схеме полного моста. Переключатели S1 и S2 управляются так, что они никогда не бывают замкнуты одновременно. Переключатели S3 и S4 управляются так, что они никогда не бывают замкнуты одновременно. Попеременно, переключатели S1 и S4 замыкаются, когда S2 и S3 разомкнуты, а затем S2 и S3 замыкаются, когда S1 и S4 разомкнуты, создавая тем самым на выходе прямоугольный сигнал. Эти переключатели размыкаются и замыкаются с требуемой частотой.
Генератор возбуждающих импульсов 201 также обладает функциональными возможностями управления для реализации функции передачи энергии и может, в частности, содержать контроллер, выполненный с возможностью приведения в действие передатчика 101 энергии согласно Qi стандарту. Например, контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения фазы идентификации и конфигурации, а также фазы передачи энергии Qi стандарта.
В данном примере передатчик 101 энергии содержит одну катушку 103 передатчика энергии, которая возбуждается генератором возбуждающих импульсов 201. Таким образом, беспроводной индуктивный энергетический сигнал создается одной катушкой 103 передатчика. Однако следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления беспроводной индуктивный энергетический сигнал может быть создан множеством катушек передатчика, возбуждаемых генератором возбуждающих импульсов, например, параллельно. В частности, для создания беспроводного индуктивного энергетического сигнала может быть использовано множество катушек передатчика, возбужденных соответствующими (зависимыми) выходными сигналами генератора возбуждающих импульсов 201. Например, две катушки передатчика могут быть расположены в разных местоположениях, чтобы обеспечить две точки заряда для двух приемников энергии. На эти две катушки может подаваться один и тот же выходной сигнал от генератора возбуждающих импульсов 201. Это позволяет улучшить распределение магнитного поля беспроводного индуктивного энергетического сигнала для поддержания множества точек заряда.
Передатчик 101 энергии дополнительно содержит приемник 203, который выполнен с возможностью приема сообщений с данными от приемников энергии. В частности, приемник 203 выполнен с возможностью обнаружения модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала и декодирования указанной модуляции нагрузкой для определения соответствующих данных. Как показано на фиг. 2, приемник 203 может, в частности, быть выполнен с возможностью обнаружения модуляции нагрузкой путем обнаружения, например, вариаций тока через катушку 103 передатчика. Следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления могут быть использованы другие подходы, такие как, например, обнаружение вариаций подачи тока инвертора генератора возбуждающих импульсов 201 и т.д.
Передатчик 101 энергии кроме того содержит широковещательный передатчик 205, который выполнен с возможностью широковещательной передачи по каналу широковещательной передачи данных. Широковещательные передачи, в частности, могут представлять собой передачи данных/индикаций/информации, которые могут приниматься более чем одним приемником энергии. В данном конкретном примере широковещательный передатчик 205 выполнен с возможностью модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Приемники энергии, связанные с беспроводным индуктивным энергетическим сигналом/катушкой 103 передатчика, могут демодулировать эту модуляцию беспроводного индуктивного энергетического сигнала, чтобы выделить широковещательные данные/индикации/информацию.
В этом примере широковещательный передатчик 205 связан, в частности, с генератором возбуждающих импульсов 201 и выполнен с возможностью широковещательной передачи путем модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Таким образом, широковещательный передатчик 205 может осуществлять управление, когда представлены вариации характеристик беспроводного индуктивного энергетического сигнала для представления данных, использованных для широковещательной передачи.
Передатчик 101 энергии содержит контроллер 207 связи, который выполнен с возможностью широковещательной передачи индикаций неиспользуемых каналов по каналу широковещательной связи. Контроллер 207 связи осуществляет широковещательную передачу индикации неиспользуемого канала, управляя функционированием широковещательного передатчика 205. Индикации неиспользуемых каналов можно рассматривать как управляющие данные или управляющую информацию, которая передается в режиме широковещания, так что они могут приниматься приемниками энергии, получающими энергию от передатчика 101 энергии (и имеющими требуемую пропускную способность).
Индикации неиспользуемых каналов могут, в частности, передаваться в широковещательном режиме с использованием беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Таким образом, в описываемой системе индикации неиспользуемых каналов передаются посредством модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала. В некоторых вариантах осуществления индикация каждого неиспользуемого канала может представлять собой сообщение с данными, содержащее множество бит данных. В других вариантах осуществления каждая индикация неиспользуемого канала может содержать просто один бит, указывая, что беспроводной индуктивный энергетический сигнал свободен с целью использования для модуляции нагрузкой на заданном временном интервале. В ряде других дополнительных вариантов осуществления индикация неиспользуемого канала может быть представлена непрерывным изменением какой-либо характеристики беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления индикация неиспользуемого канала непрерывно передается в широковещательном режиме для указания на то, что приемник энергии может инициировать модуляцию нагрузкой, то есть, когда в беспроводном индуктивном энергетическом сигнале присутствует модуляция индикации неиспользуемого канала, указывается, что канал модуляции нагрузкой доступен для использования.
Следует понимать, что возможно использование любого подходящего подхода для модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала с целью обеспечения индикаций неиспользуемых каналов. Например, можно использовать амплитудную, частотную или фазовую модуляцию беспроводного индуктивного энергетического сигнала.
В конкретном примере по фиг. 2 широковещательный передатчик 205 связан с генератором возбуждающих импульсов 201 и выполнен с возможностью управления частотой сигнала возбуждения, подаваемого на катушку 103 передатчика, а значит, беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Контроллер 207 связи связан с широковещательным передатчиком 205 и выполнен с возможностью управления широковещательным передатчиком 205 для широковещательной передачи индикаций неиспользуемых каналов путем изменения частоты беспроводного индуктивного энергетического сигнала. В данном примере индикации неиспользуемых каналов соответственно модулируются на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале посредством частотной модуляции.
В данном конкретном примере индикации неиспользуемых каналов передаются путем изменения частоты беспроводного индуктивного энергетического сигнала от одного заранее заданного значения до другого. В частности, при отсутствии широковещательной передачи индикации неиспользуемого канала частота беспроводного индуктивного энергетического сигнала имеет первое значение (скажем, 150 кГц). При широковещательной передаче индикации неиспользуемого канала частота изменяется, принимая второе значение (скажем, 148 кГц). Следовательно, можно значительно снизить сложность широковещательной передачи индикаций неиспользуемых каналов. Разница по частоте может, в частности, поддерживаться относительно низкой, чтобы избежать амплитудной модуляции, возникающей из-за вариации частоты (например, из-за того, что катушки являются частью настраиваемых цепей). Для Qi совместимых систем разность по частоте может, в частности, поддерживаться в диапазоне от 0,3 до 3 кГц.
На фиг. 5 показаны некоторые примерные элементы первого приемника 105 энергии.
Катушка 107 приемника связана с контролером 501 приемника энергии, который имеет различные функциональные возможности для приведения в действие первого приемника 105 энергии, и который в данном конкретном примере выполнен с возможностью приведения в действие первого приемника 105 энергии согласно Qi Спецификации. Например, первый приемник 105 может быть выполнен с возможностью выполнения фазы идентификации и конфигурации и фазы передачи энергии согласного Qi Спецификации.
Контролер 501 приемника энергии выполнен с возможностью приема беспроводного индуктивного энергетического сигнала и извлечения энергии во время фазы передачи энергии. Контроллер 501 приемника энергии связан с нагрузкой 503 энергии, которая представляет собой нагрузку, получающую энергию от передатчика 101 энергии во время фазы передачи энергии. Контроллер 503 энергии может быть нагрузкой с внешним питанием, но часто является частью устройства приемника энергии, такого как батарея, дисплей или другая функциональная компонента приемника энергии (например, для смартфона нагрузка энергии может соответствовать объединенным функциональным компонентам смартфона).
Первый приемник 105 энергии содержит передатчик 505 модуляции нагрузкой, который выполнен с возможностью передачи сообщений с данными на передатчик 101 энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Сообщениями с данными могут быть, например, сообщениями о конфигурации на фазе идентификации и конфигурации или сообщениями об ошибках управления энергией на фазе передачи энергии. Сообщения с данными, в частности, могут содержать один или более бит и могут быть, например, модулированы нагрузкой на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале согласно подходу, изложенному в Qi Спецификации, версия 1.0 и 1.1.
Первый приемник 105 энергии дополнительно содержит широковещательный приемник 507, который выполнен с возможностью приема индикаций неиспользуемых каналов от передатчика энергии по каналу широковещательной связи. В данном конкретном примере, где индикации неиспользуемых каналов передаются путем модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала, широковещательный приемник выполнен с возможностью демодуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала с целью выявления информации об индикациях неиспользуемых каналов.
В данном конкретном примере, где индикация неиспользуемого канала передается в широковещательном режиме путем изменения частоты беспроводного индуктивного энергетического сигнала в диапазоне от одного заранее заданного значения до другого, широковещательный прием ник 507 может просто обнаружить частоту беспроводного индуктивного энергетического сигнала исходя из частоты сигнала, наведенного в приемной катушке 107. Это может быть, например, выполнено широковещательным приемником 507, содержащим фильтр и измеряющим результирующую амплитуду.
Первый приемник 105 энергии кроме того содержит контроллер 509 передачи, который связан с широковещательным приемником 507 и передатчиком 505 модуляции нагрузкой. Контроллер 509 передачи выполнен с возможностью согласования передач сообщений с данными передатчиком 505 модуляции нагрузкой с индикациями неиспользуемых каналов, полученными широковещательным приемником 507. Контроллер 509 передачи, в частности, согласовывает передачи сообщений с данными с принятыми индикациями неиспользуемых каналов путем управления временной привязкой передач сообщений с данными для соответствия временным интервалам, указанным индикациями неиспользуемых каналов. Таким образом, индикация неиспользуемого канала указывает временные интервалы, на которых беспроводной индуктивный энергетический сигнал не используется для модуляции нагрузкой любым из приемников энергии, и эти индикации используются для адаптации времени передачи приемником энергии сообщений с данными путем модуляции нагрузкой. Контроллер 509 передачи, в частности, выполнен с возможностью задавать время передачи сообщений с данными так, чтобы их передача осуществлялась (или во многих вариантах осуществления по меньшей мере начиналась) на временных интервалах, когда индикация неиспользуемого канала указывает, что беспроводный индуктивный энергетический сигнал не используется для модуляции нагрузкой. Таким образом, контроллер 509 передачи может согласовать передачи сообщений с данными с принятыми индикациями неиспользуемых каналов путем управления временной привязкой передач сообщений с данными для соответствия временным интервалам, указанным первыми индикациями.
Таким образом, управление передачей и модуляцией нагрузкой передатчиком 505 модуляции выполняется в зависимости от полученных индикаций неиспользуемых каналов, а не просто всякий раз, когда приемник 105 энергии пожелает передать сообщения с данными.
Например, когда приемник 105 энергии имеет сообщение с данными для передачи на передатчик 101 энергии, передатчик 505 модуляции нагрузкой может задержать модуляцию нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала, пока контроллер 509 передачи не укажет, что передачу можно начинать. Контроллер 509 передачи будет осуществлять управление инициализацией передачи только тогда, когда принимается индикация неиспользуемого канала или до момента времени, когда он был принят, что указывает на неиспользование канала передачи модуляции нагрузкой, то есть, когда индикация указывает, что нет ни одного другого приемника энергии для модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала.
Таким путем передачи сообщений с данными контроллером 509 передачи синхронизируются с временными привязками индикаций, обеспеченными индикациями неиспользуемых каналов. В некоторых вариантах осуществления временные индикации могут быть обеспечены индикациями неиспользуемых каналов, представляющими собой многобитовые сообщения, которые определяют временные интервалы, где могут быть инициированы новые сообщения.
Однако в данном конкретном примере передача сообщений с данными от первого приемника 105 энергии синхронизируется с временной привязкой индикаций неиспользуемых каналов.
Например, в некоторых вариантах осуществления контроллер 207 связи может быть выполнен с возможностью непрерывной широковещательной передачи индикации неиспользуемых каналов всякий раз, когда каким-либо приемником энергии обнаруживается отсутствие модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Однако если обнаружена какая-либо модуляция нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала, то контроллер 207 связи может немедленно прекратить широковещательную передачу индикации неиспользуемых каналов. В качестве конкретного примера, если модуляция нагрузкой не обнаружена, то частота беспроводного индуктивного энергетического сигнала может быть изменена до значения, соответствующего присутствию/широковещательной передачи индикации неиспользуемых каналов. При обнаружении какой-либо модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала частота немедленно изменяется до номинального значения, соответствующего отсутствию широковещательной передачи индикации неиспользуемых каналов. Таким образом, наличие или отсутствие индикации неиспользуемых каналов в этом случае напрямую указывает, считать ли канал модуляции нагрузкой используемым или неиспользуемым/свободным. В качестве другого примера, частота может изменяться согласно заранее заданной комбинации частот. В частности, частота может непрерывно модулироваться, а конкретная схема модуляции может указывать, когда присутствует индикация неиспользуемых каналов. Например, частота может поддерживаться постоянной, если канал используется (то есть, когда не выполняется широковещательная передача индикации неиспользуемых каналов). Передача индикации неиспользуемых каналов может быть реализована путем частотной модуляции посредством изменения частоты между двумя близкими значениями. Модуляция индикации неиспользуемых каналов на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале может, в частности, состоять из фиксированного количества периодов на первой частоте, за которым следует другое фиксированное число периодов на второй частоте.
В таком варианте осуществления контроллер 509 передачи может быть выполнен с возможностью инициирования передачи сообщений с данными только тогда, когда принимается индикация о неиспользуемых каналах. Следовательно, если контроллер 509 передачи принимает информацию от широковещательного приемника 507 о том, что частота беспроводного индуктивного энергетического сигнала соответствует в данный момент принимаемой индикации о неиспользуемых каналах, он выдает команду передатчику 505 модуляции нагрузкой, указывающую, что может быть инициирована передача сообщения с данными. В противном случае контроллер 509 передачи выдает передатчику 505 модуляции нагрузкой команду, указывающую на то, что сообщения с данными не могут передаваться. В этом случае передатчик 505 модуляции нагрузкой может, например, буферизировать зависшее сообщение с данными и передать его, как только будет получена индикация о неиспользуемых каналах.
Таким путем может быть реализовано несложное, но все же надежное и эффективное управление передачей данных, при котором не требуется, чтобы приемники энергии непосредственно обнаруживали друг друга.
Следует иметь в виду, что во многих вариантах осуществления на все сообщения с данными могут быть подвергнуты согласованию с принятыми индикациями неиспользуемых каналов и, в частности, что передача сообщений с данными может быть инициирована только тогда, когда принимается индикация о неиспользуемых каналах. Однако в некоторых вариантах осуществления согласование индикации неиспользуемых каналов может быть применено только к некоторым (или одному) типам сообщений с данными, в то время как сообщения с данными другого типа могут, например, передаваться независимо от индикаций неиспользуемых каналов. Например, некоторые сообщения с данными могут рассматриваться как сообщения с высоким приоритетом, которые передаются даже в том случае, если беспроводный индуктивный энергетический сигнал может использоваться для модуляции нагрузкой другим приемником энергии.
Во многих вариантах осуществления контроллер 207 связи выполнен с возможностью прекращения широковещательной передачи индикации неиспользуемых каналов, как только обнаружена модуляция нагрузкой. В этом случае индикация о неиспользуемых каналах, как правило, будет удалена, прежде чем приемник энергии закончит передачу сообщения с данными. Таким образом, как правило, передача сообщения с данными будет продолжаться после удаления индикации о неиспользуемых каналах.
В данном конкретном примере передатчик 101 энергии может соответствующим образом воспринимать, когда канал связи (в частности, канал модуляции нагрузкой) свободен, и может осуществить широковещательную передачу индикации неиспользуемых каналов, когда обнаружено, что канал свободен.
Первый приемник 105 энергии (и возможно второй приемник 109 энергии) осуществляет текущий контроль за тем, свободен ли канал, контролируя, осуществляет ли передатчик 101 энергии широковещательную передачу индикации неиспользуемых каналов или нет. Если первый приемник 105 энергии начинает пересылку данных (после обнаружения индикации неиспользуемых каналов), передатчик 101 энергии обнаруживает, что канал больше не свободен, и удаляет индикацию неиспользуемого канала. Это предотвращает использование канала передачи данных другими приемниками энергии с соответствующими возможностями и предотвращает возникновение конфликтной ситуации и взаимных помех.
В некоторых вариантах осуществления передатчик 101 энергии не обязательно выполнен с возможностью непрерывной передачи индикаций неиспользуемых каналов, когда свободен канал передачи модуляции нагрузкой. Наоборот, в некоторых вариантах осуществления контроллер 207 связи может быть выполнен с возможностью передачи индикаций неиспользуемых каналов ограниченной длительности. Например, когда контроллер 207 связи обнаруживает, что беспроводный индуктивный энергетический сигнал не модулируется нагрузкой, он может передать индикацию неиспользуемого канала в течение временного интервала заранее заданной длительности, например, в течение 10 мс или 20 мс.
В данном примере единственная индикация неиспользуемого канала может указывать, что беспроводный индуктивный энергетический сигнал свободен для осуществления модуляции нагрузкой в течение заданного временного интервала в соответствии с индикацией неиспользуемого канала. Например, можно считать, что индикация неиспользуемого канала указывает, что приемник энергии, ориентированный на передачу сообщения с данными, может инициализировать передачу этого сообщения с данными в течение заданного временного интервала с момента запуска передачи индикации неиспользуемого канала, пока не истечет заданное время после окончания передачи индикации неиспользуемого канала, например, от момента начала широковещательной передачи индикации неиспользуемого канала, пока не истечет максимум 30 мс с момента завершения индикации неиспользуемого канала.
Таким образом, в таких вариантах осуществления, контроллер 509 передачи будет выполнен с возможностью согласовывать передачи сообщений с данными (по меньшей мере для одного типа данных) для управления временной привязкой инициирования передачи сообщений с данными с временным интервалом приема индикации неиспользуемого канала. В частности, контроллер 509 передачи может быть выполнен с возможностью передачи по меньшей мере одного типа сообщений с данными только в течение заданного временного интервала приема широковещательного сообщения о неиспользуемых каналах.
В таком варианте осуществления контроллер 207 связи может обнаружить, появилась ли какая-либо модуляция нагрузкой в течение данного временного интервала и, если это не обнаружено, он может передать индикацию другого неиспользуемого канала. Таким образом, контроллер 207 связи может быть выполнен с возможностью повторной передачи индикаций неиспользуемых каналов, например, на периодической основе. Повторение индикаций неиспользуемых каналов может быть прекращено при обнаружении модуляции нагрузкой на передатчике 101 энергии.
t
idle
В таком примерном варианте осуществления передатчик 101 энергии может воспринимать, когда канал связи (модуляции нагрузкой) свободен, и указать на это приемникам энергии посредством широковещательной передачи короткой индикации неиспользуемого канала. В том случае, когда передатчик 101 энергии не воспринял какую-либо активность на данном канале в течение определенного времени  (например, 20 мс), он повторяет индикацию о том, что канал свободен путем широковещательной передачи индикации следующего неиспользуемого канала.
Первый приемник 105 энергии (и возможно второй приемник 109 энергии) осуществляет непрерывный контроль широковещательных передач передатчика 101 энергии и может принять решение о передаче данных после обнаружения индикации неиспользуемого канала. Если приемник 105 энергии решил отправить данные, возможно потребуется начать в течение интервала t
(например, 10 мс) после приема индикации неиспользуемого канала (например, после того, как это завершено). В противном случае может потребоваться задержка передачи данных, пока не будет обнаружена индикация нового неиспользуемого канала. Время t
обычно выбирается меньшим, чем t
start
start
idle
.
t
wait
В данном примере передатчик 101 энергии может быть выполнен с возможностью широковещательной передачи индикации неиспользуемого канала в течение интервала  после завершения пересылки данных от приемника энергии, то есть, после прекращения модуляции нагрузкой.
t
t
after
after
Кроме того, во многих вариантах осуществления передатчик 101 энергии может быть выполнен с возможностью применения задержки  после приема от приемника энергии сообщения об ошибке управления, перед которым передатчик 101 осуществляет широковещательную передачу индикации нового неиспользуемого канала. Эта задержка может быть использована для предотвращения воздействия модуляции индикации неиспользуемого канала на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале на настройку контура управления энергией. Например, если индикация неиспользуемого канала модулируется на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале путем изменения амплитуды, то изменение из-за модуляции и изменение в ответ на сообщение с данными об ошибке управления энергией, принятое от приемника энергии, могут влиять друг на друга. Таким образом, задержка открывает возможность лучше изолировать друг от друга указанную модуляцию и настройку энергии.
Таким образом, система реализует управление передачей данных на основе приемников энергии, осуществляющих текущий контроль индикаций неиспользуемых каналов, передаваемых передатчиком 101 энергии в широковещательном режиме, и с использованием определения приемниками энергии момента передачи данных на основе этих индикаций. Приемники энергии, в частности, могут пытаться передавать данные только после приема индикации неиспользуемого канала, указывающего, что в данный момент данный канал связи не используется. Таким путем приемники энергии могут эффективно передавать данные, используя модуляцию нагрузкой одного и того же беспроводного индуктивного энергетического сигнала без необходимости специально определять режим работы других приемников энергии.
Таким образом, предложенный заявителем подход обеспечивает схему множественного доступа, который, в частности, имеет своей целью совместное использование беспроводного индуктивного энергетического сигнала множеством приемников энергии, каждый из которых может использовать беспроводный индуктивный энергетический сигнал для модуляции нагрузкой. Таким образом, данный подход направлен на совместное использование одного и того же носителя с модуляцией нагрузкой, а именно, беспроводный индуктивный энергетический сигнал. Для системы необходим только один носитель, и этот носитель в действительности является самим беспроводным индуктивным энергетическим сигналом. Кроме того, данное решение обеспечивает асимметричный подход, при котором каждый отдельный приемник энергии способен адаптировать использование беспроводного индуктивного энергетического сигнала для модуляции нагрузкой на основе информации, полученной непосредственно от передатчика энергии (индикации неиспользуемых каналов). Таким образом, отдельному приемнику энергии необходимо только получить информацию от передатчика энергии, и нет необходимости учитывать какие-либо передачи, выполняемые любым из других приемников энергии.
В действительности, система может эффективно работать без обязательного требования, состоящего в том, чтобы отдельный преемник энергии был осведомлен о присутствии каких-либо других приемников энергии. Наоборот, каждый отдельный приемник энергии может независимо взаимодействовать только с передатчиком энергии (без учета любых других приемников энергии), причем данная система позволяет множеству приемников энергии совместно эффективно использовать единственный носитель с модуляцией нагрузкой в виде беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Таким образом, система также обеспечивает повышенную обратную совместимость и не требует введения новых технологий передачи данных для охвата множества приемников энергии.
Во многих вариантах осуществления система может содержать функциональные средства для подтверждения правильного приема передатчиком 101 энергии сообщений от приемников энергии.
На фиг. 6 показан передатчик 101 энергии, соответствующий передатчику с фиг. 2, но дополнительно содержащий контроллер 601 обратной связи, который выполнен с возможностью передачи подтверждения полученного сообщения в ответ на прием первого сообщения с данными от первого приемника 105 энергии. В частности, контроллер 601 обратной связи может быть выполнен с возможностью широковещательной передачи полученных подтверждений о приеме сообщения на приемники энергии, например, путем модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала. При модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала возможно, например, использование того же подхода к модуляции, который был использован для индикаций неиспользуемых каналов (например, они могут быть основаны на частотной модуляции), причем приемники энергии способны различать их, например, на основе времени их проведения, на основе данных, которые они содержат, или на основе характеристик данной модуляции. В некоторых вариантах осуществления возможно использование других подходов к модуляции. Например, индикации неиспользуемых каналов могут модулироваться путем частотной модуляции, в то время как подтверждения полученных сообщений модулируются с использованием фазовой модуляции.
В частности, контроллер 601 обратной связи может обнаружить, что приемником 203 принимается сообщение. Затем возможен переход к оценке критерия правильного приема. Если этот критерий удовлетворяется, то считается, что сообщение принято правильно, и в ответ контроллер 601 обратной связи переходит к передаче подтверждения принятого сообщения.
Конкретный критерий может быть разным в разных вариантах осуществления. Например, в некоторых вариантах осуществления можно считать, что сообщение с данными принято, просто если была обнаружена модуляция нагрузкой. В других вариантах осуществления считается, что сообщение с данными принято, только если демодулированные данные удовлетворяют некоему требованию, такому как, например, обнаружение правильной контрольной суммы и/или соответствие данных правильному сообщению.
Если установлено, что сообщение с данными принято, выполняется передача/широковещательная передача подтверждения принятого сообщения. Если нет, то передача/широковещательная передача подтверждения принятого сообщения не выполняется.
В некоторых вариантах осуществления контроллер 601 обратной связи кроме того может быть выполнен с возможностью передачи индикации ошибки приема, если определено, что (правильное) сообщение с данными не было принято в течение заданного временного интервала индикации неиспользуемого канала. Например, если в течение заданной длительного интервала с момента окончания индикации неиспользуемого канала не принято сообщение с данными, удовлетворяющее критерию правильного приема, контроллер 601 обратной связи может передать активное сообщение, указывающее на то, что правильное сообщение с данными не было принято.
В некоторых вариантах осуществления подтверждение принятого сообщения может содержать индикацию приемника энергии, от которого было получено данное сообщение. Это позволяет отдельному приемнику энергии проверить действительность подтверждения принятого сообщения с данными, переданного указанным приемником энергии. Однако во многих системах сообщение с данными не обязательно указывает на источник, и соответственно подтверждение принятого сообщения не может указывать на какой-либо источник. Также во многих сценариях идентификация конкретного приемника энергии может увеличить до неприемлемого уровня требуемую ширину полосы пропускания для передачи подтверждений принятых сообщений.
Следовательно, во многих вариантах осуществления подтверждение принятого сообщения не содержит какую-либо индикацию источника для подтверждаемого сообщения с данными. В этом случае каждый приемник энергии может считать, что подтверждение принятого сообщения предназначено для этого приемника энергии, если в действительности он ранее (в течение подходящего временного интервала) передал сообщение с данными. Например, передатчик 101 энергии может быть выполнен с возможностью передачи подтверждения принятого сообщения в течение, скажем, 20 мс с окончания приема сообщения с данными. Приемник энергии может соответственно посчитать, что любое подтверждение принятого сообщения в течение 20 мс после завершения передачи сообщения с данными является подтверждением приема именно его сообщения с данными.
Благодаря введенному управлению передачей данных маловероятно, что подтверждение принятого сообщения в действительности было подтверждением другого сообщения с данными, переданного другим приемником энергии. Кроме того, для большинства сценариев и обменов данными в системе передачи энергии допустим очень низкий риск появления указанной ситуации. Например, для контура управления энергией маловероятно, что редкие потери сообщения об ошибке управления приведет к неприемлемому ухудшению функционирования контура управления энергией.
На фиг. 7 показан первый приемник 105 энергии, соответствующий приемнику с фиг. 5, но дополнительно содержащий контроллер 701 повторной передачи. Контроллер 701 повторной передачи выполнен с возможностью повторной передачи сообщений с данными, для которых не получено подтверждение приема сообщения.
Таким образом, если первый приемник 105 энергии передает сообщение с данными и обнаруживает, что подтверждение принятого сообщения передается в широковещательном режиме передатчиком 101 энергии в течение заданного временного интервала, он определяет, что сообщение с данными было принято правильно, и продолжает действовать соответствующим образом.
Однако если подтверждение принятого сообщения не получено, или если получена индикация ошибки приема, то контроллер 701 повторной передачи переходит к повторной передаче этого сообщения с данными.
Во многих вариантах осуществления на повторную передачу сообщения с данными накладываются такие же ограничения, что и на первую передачу этого сообщения с данными. В частности, контроллер 509 передачи будет готов управлять повторной передачей указанного сообщения с данными в зависимости от индикаций неиспользуемых каналов. То есть, контроллер 701 повторной передачи выполнен с возможностью согласования повторной передачи первого сообщения с данными с принятыми индикациями неиспользуемых каналов. Такое согласование предусматривает возможность использования тех же принципов и подходов, что и для первой передачи, таких как, например, выполнение передачи только тогда, когда получена индикация неиспользуемого канала, или в течение заданного временного интервала приема индикации неиспользуемого канала.
Повторная передача может появиться в разные моменты времени. В частности, в разные моменты времени могут появиться повторные передачи для разных приемников энергии. Например, каждый приемник энергии может иметь соответствующую задержку повторной передачи, которая отличается для разных приемников энергии. Если между двумя приемниками энергии возник конфликт, приведший к тому, что сообщение с данными не принимается передатчиком 101 энергии, подтверждение принятого сообщения передано не будет, и соответственно, оба приемника энергии попытаются повторно передать свое сообщение с данными. Однако, поскольку повторные передачи возникают в разное время, можно будет избежать конфликта между ними.
В некоторых вариантах осуществления временная привязка повторных передач может содержать случайную составляющую. Например, при повторной передаче каждый приемник энергии может случайным образом выбрать задержку в заданном диапазоне. Вероятность выбора обоими приемниками энергии одного и того же значения задержки очень мала, и, следовательно, риск возникновения второго конфликта очень мал.
В некоторых вариантах осуществления задержки повторных передач могут быть определены и обозначены в единицах времени. Например, в вариантах осуществления, где передается непрерывная индикация неиспользуемого канала, когда не обнаружена модуляция нагрузкой, задержка повторной передачи может быть определена конкретным количеством миллисекунд.
В тех сценариях, где передаются повторяющиеся короткие индикации неиспользуемых каналов, задержка повторной передачи может быть определена как число индикаций неиспользуемых каналов, которое должно быть получено до появления повторной передачи (в соответствующем временном интервале).
Таким образом, повторная передача подчиняется правилам, устанавливающим время ее выполнения. Например, первый приемник 105 энергии может выбрать момент повторной передачи, соответствующий моменту n-го обнаружения индикации неиспользуемого канала, отсчитываемого с момента последней попытки первого приемника 105 энергии послать данные, или с конкретного момента времени, такого как начало временного кадра. Значение n может быть назначено, например, случайным образом в диапазоне от 1 до x, где x - неизменное число, которое может быть сконфигурировано передатчиком 101 энергии. В качестве другого примера n может быть установлено передатчиком 101 энергии для первого приемника 105 энергии, так чтобы это число отличалось от n любого другого приемника энергии, поддерживаемого передатчиком 101 энергии.
t
t
waitmin
waitmax
В качестве другого конкретного примера первый приемник 105 энергии может выбрать задержку в диапазоне от  до  перед повторной передачей сообщения с данными. Эта задержка может быть случайной в диапазоне между минимальным и максимальным временем или может быть, например, присвоена передатчиком 101 энергии в индивидуальном порядке каждому приемнику энергии.
Описанный подход позволяет обеспечить более надежную передачу данных и, в частности, может обеспечить подход к разрешению конфликтов, которые могут возникнуть несмотря на использование индикаций неиспользуемых каналов.
Действительно, в данной системе конфликты возникают только тогда, когда два приемника энергии пытаются начать передачу одновременно (то есть, до того, как индикации неиспользуемых каналов могут предотвратить запуск передачи последним приемником энергии). Однако количество конфликтов будет существенно меньше по сравнению с системой, где конфликты появляются всякий раз, когда перекрываются требуемые временные интервалы передачи.
Таким образом, сообщение с данными потенциально может быть не получено из-за возможного конфликта, если более одного приемника энергии начинают передачу одновременно. Однако в этом случае конфликт может быть разрешен с помощью вышеописанной схемы подтверждения/обратной связи.
В некоторых вариантах осуществления все приемники энергии могут быть выполнены с возможностью координации своих передач с индикациями неиспользуемых каналов. В частности, второй приемник 109 энергии может иметь такие же функциональные возможности, которые были описаны для первого приемника 105 энергии. В указанных вариантах осуществления описанный подход может существенно снизить риск одновременной модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала множеством приемников энергии.
Действительно, риск конфликта возникает только в тех случаях, если приемники энергии независимо и одновременно принимают решение инициализировать передачу сообщения с данными, когда индикации неиспользуемых каналов указывают, что канал свободен. В указанном случае подход с использованием подтверждения может разрешить конфликт путем повторной передачи (или указанный риск может просто считаться приемлемым из-за его низкой вероятности). Такой подход, как правило, позволяет получить очень быстрый доступ к каналу связи для приемников энергии. Действительно, в системах передачи энергии, таких как Qi системы, канал связи с модуляцией нагрузкой большую часть времени не используется, и, следовательно, относительно редко появляется потребность иметь задержку передачи для приемника энергии. Кроме того, данный подход может обеспечить равный доступ к каналу связи для всех приемников энергии, то есть, все приемники энергии будут получать одну и ту же поддержку и иметь равный доступ к каналу связи.
В некоторых вариантах осуществления система может быть выполнена с возможностью работы с приемниками энергии, имеющими разные возможности. В частности, система может обеспечить обратную совместимость и может предоставить приемнику энергии, который не способен согласовывать передачи с индикациями неиспользуемых каналов, поддержку одновременно с одним или более приемниками энергии, которые действительно выполняют согласование своих передач с индикациями неиспользуемых каналов.
В некоторых вариантах осуществления передатчик 101 может быть соответственно выполнен с возможностью работы в двух режимах. Кроме того, передатчик 101 энергии может функционировать с повторяющимся временным кадром, содержащим набор временных слотов, причем передатчик 101 энергии функционирует в первом режиме при первом временном слоте, и функционирует во втором режиме при втором временном слоте. В некоторых вариантах осуществления временной кадр может включать в себя только два временных слота, и тогда передатчик 101 энергии может поочередно переходить между функционированием в первом режиме и функционированием во втором режиме.
Когда передатчик 101 энергии функционирует в первом рабочем режиме, он выполнен с возможностью передачи одного или более индикаций неиспользуемых каналов, если не обнаружена модуляция нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала. В частности, передатчик 101 энергии может в этом случае функционировать, как было ранее описано, и может передавать индикации неиспользуемых каналов, которые указывают приемникам энергии, что они могут приступить к инициализации передачи сообщения с данными.
Таким образом, на первом временном слоте, когда передатчик 101 энергии функционирует в первом рабочем режиме, первый приемник 105 энергии может приступить к передаче сообщений с данными в ответ на обнаружение индикации неиспользуемого канала. Следовательно, второй приемник 109 энергии может функционировать так, как это было описано выше.
Однако когда передатчик 101 энергии находится во втором рабочем режиме, он не передает никаких индикаций неиспользуемых каналов. Таким образом, во втором рабочем режиме передатчик 101 энергии не передает индикации неиспользуемых каналов и, следовательно, не предоставляет индикации приемникам энергии о том, что канал связи свободен и может быть использован, даже если не обнаружена модуляция нагрузкой. Соответственно, приемники энергии, которые согласовывают свои передачи с индикациями неиспользуемых каналов, не будут инициировать какие-либо передачи.
Соответственно, при функционировании во втором рабочем режиме передатчик 101 энергии предотвращает доступ к каналу связи со стороны приемников энергии, совместимых с индикацией неиспользуемого канала. Таким образом, передатчик 101 энергии создает временной слот, на котором обеспечивается запрет индикации неиспользуемого канала со стороны приемника энергии, совместимого с индикацией неиспользуемого канала. В частности, первый приемник 105 энергии не будет инициировать какие-либо передачи в течение второго временного слота.
При таком подходе передатчик 101 энергии может эффективно резервировать второй временной слот для передач от тех приемников энергии, которые не согласовывают свою передачу с индикациями неиспользуемых каналов. Например, устаревшие приемники энергии, не имеющие возможность учета индикаций неиспользуемых каналов при передаче данных, могут вести передачу на втором временном слоте, не рискуя тем, что эта передача вызовет конфликт с передачами от приемников энергии, которые согласовывают свои передачи с индикациями неиспользуемых каналов. Передатчик 101 энергии, таким образом, может использовать многорежимный подход для отделения передач сообщений с данными от приемников энергии других типов.
Например, на фиг. 1 первый приемник 105 энергии может представлять собой приемник энергии, совместимый с индикацией о неиспользуемых каналах, который выполнен с возможностью согласования передач с индикациями неиспользуемых каналов, в то время как второй приемник 109 может быть устаревшим приемником энергии, в котором при его изготовлении не была предусмотрена возможность индикаций неиспользуемых каналов или необходимость согласования с ними передач. Вместо этого второй приемник 109 энергии просто передает сообщение с данными, когда это соответствует более ранней (например, Qi) спецификации. Таким образом, в данном примере первый приемник 105 энергии передает сообщения с данными согласованно с индикациями неиспользуемых каналов, в то время как второй приемник 109 энергии выполнен с возможностью передачи сообщений с данными независимо от индикаций неиспользуемых каналов.
В данном примере передатчик 101 энергии дополнительно выполнен с возможностью синхронизации временного кадра с временными привязками передач сообщений с данными от второго приемника 109 энергии. В частности, передатчик 101 энергии может отрегулировать временную привязку кадра так, чтобы второй временной слот был согласован с временными интервалами, на которых ожидается передача сообщения с данными от второго приемника 109 энергии.
В действительности, во многих вариантах осуществления оценка временной привязки сообщений с данными от приемника энергии может быть выполнена с относительно высокой степенью надежности. Например, когда второй приемник 109 энергии функционирует в фазе передачи энергии, он, как известно, обычно передает пакеты данных с ошибками управления с интервалом порядка 200-250 мс. Соответственно, передатчик 101 энергии может согласовать временной кадр так, чтобы второй временной слот имел длительность, например, 70 мс и начинался через 190 мс после приема предыдущего пакета с ошибкой управления.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления передатчик 101 энергии, в частности, может быть выполнен с возможностью синхронизации временного кадра с временной привязкой передач от второго приемника 105 энергии сообщений об ошибках управления по контуру управления энергией. Синхронизация с этими сообщениями, как правило, обеспечивает весьма эффективное управление передачей данных. Действительно, возможно очень эффективное функционирование в доминирующей фазе работы, а именно, в фазе передачи энергии, и указанная синхронизация может оказаться особенно эффективной, так как эти сообщения имеют высокую периодичность и, следовательно, очень подходят для синхронизации.
Данная система может соответственно поддерживать устаревшие приемники энергии и обеспечить повышенную обратную совместимость с одновременным существенным снижением риска возникновения конфликтов. На практике этот подход позволяет одному и тому же передатчику 101 энергии одновременно поддерживать множество приемников энергии, разрешая (как правило), чтобы один приемник энергии был устаревшим.
Таким образом, если система включает в себя приемник энергии, который не поддерживает протокол передачи данных на основе индикаций неиспользуемых каналов (например, приемник энергии, который реализован согласно одной версии Qi спецификации не поддерживающей индикации неиспользуемых каналов), передатчик 101 энергии может предпринять попытку синхронизации с сообщениями с данными, которые он получает от данного конкретного устройства, так что он осуществляет широковещательную передачу индикаций неиспользуемых каналов в то время, когда не ожидается прием данных от упомянутого приемника энергии. Кроме того, индикации неиспользуемых каналов могут передаваться так, чтобы обеспечить завершение этой передачи до начала передачи устаревшим приемником энергии, если подходящий приемник энергии инициирует передачу в ответ на индикацию неиспользуемого канала на первом временном слоте. Например, можно исключить широковещательную передачу передатчиком 101 энергии индикации неиспользуемого канала на заданном временном интервале (например, 50 мс) до ожидания данных от устаревшего приемника энергии.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления контроллер связи может быть выполнен так, чтобы исключать передачу широковещательных сообщений о неиспользуемых каналах в течение заранее заданного временного интервала в конце первого временного слота.
t
t
before
before
В некоторых вариантах осуществления система может быть выполнена с возможностью функционировать в разных режимах для охвата устаревшего оборудования. Передатчик 101 энергии может не допустить, в частности, взаимных помех с сообщениями об ошибках управления от устаревшего приемника энергии путем оценки ожидаемого приема указанных сообщений об ошибках управления. Соответственно, он может запретить широковещательную передачу индикации неиспользуемого канала на временном интервале  перед ожидаемым потенциальным запуском сообщения об ошибке управления от устаревшего приемника энергии. Значение может быть выбрано большим, чем время, необходимое первому приемнику 105 энергии для выполнения пересылки данных. Минимальное требование для недопущения взаимных помех с устаревшими приемниками энергии может быть основано, например, на ожидании того, что сообщения с ошибками управления будут передаваться каждые 250 мс с разбросом ±25 мс.
В том случае, когда передатчик 101 энергии выполнен с возможностью передачи повторных (коротких) индикаций неиспользуемых каналов при работе в первом режиме, длительность второго временного слота будет превышать время повторения, как правило, вдвое или более.
В некоторых вариантах осуществления данная система может быть выполнена с возможностью определения возможностей приемников энергии, поддерживаемых передатчиком 101 энергии. Например, во время инициализации передачи энергии приемники энергии могут обеспечить индикации своих возможностей. Это может включать передачу приемником энергии флага, если он способен согласовывать передачи сообщений с данными с индикациями неиспользуемых каналов.
В указанной системе передатчик 101 энергии может выбрать, использовать ли второй рабочий режим, зависящий от возможностей поддерживаемых приемников энергии. Таким образом, передатчик энергии, в частности, может быть выполнен так, что он не сможет функционировать во втором рабочем режиме, если получены данные о конфигурации приемника энергии, которые указывают, что все поддерживаемые приемники энергии способны согласовывать временную привязку передач сообщений с данными с индикациями неиспользуемых каналов.
Таким образом, в этом конкретном примере первый приемник 105 энергии может передать данные о конфигурации на передатчик 101 энергии, которые указывают, что приемник 106 способен согласовывать передачи с индикациями неиспользуемых каналов. Если второй приемник 109 энергии является устаревшим, то есть, не способен выполнять указанное согласование, то данные о конфигурации, указывающие такую возможность, посылаться не будут. Соответственно, передатчик 101 энергии может приступить к работе, переключаясь во временном кадре между первым и вторым режимами, как было описано ранее.
Однако, если второй приемник 109 энергии в отлитие от предыдущего случая в действительности способен согласовывать передачи с индикациями неиспользуемых каналов, он также пошлет данные о конфигурации на передатчик 101 энергии, указывающие на эту возможность. При отсутствии других источников энергии, поддерживаемых в данный момент передатчиком 101 энергии, передатчик 101 энергии получит данные о конфигурации, указывающие, что все поддерживаемые приемники энергии способны согласовывать передачи с индикациями неиспользуемых каналов. В этом случае передатчик 101 энергии приступит к работе только в первом режиме, то есть, он приступит к широковещательной передаче индикаций неиспользуемых каналов всякий раз, когда обнаружит, что канал модуляции нагрузкой не используется. Таким образом, ни один временной кадр не является принудительно заданным, и приемники энергии могут выполнять передачу в любое время (когда получена индикация о неиспользуемых каналах).
Таким образом, передатчик 101 энергии может динамически адаптировать режим своей работы к конкретному рабочему сценарию, в котором он оказался.
В некоторых вариантах осуществления приемник энергии, способный согласовывать передачи с индикациями неиспользуемых каналов, также может быть способен функционировать в другом режиме, где передачи не зависят от индикаций неиспользуемых каналов. В частности, первый приемник 105 энергии может быть способен функционировать в режиме индикации неиспользуемых каналов, в котором сообщения с данными согласуются с индикациями неиспользуемых каналов, как было описано выше. Однако он может также работать в режиме обратной совместимости, когда он, например, работает в качестве приемника энергии стандартной Qi Спецификации, версия 1.1. Таким образом, первый приемник 105 энергии также может быть способен работать в качестве традиционного приемника энергии. Это также дает возможность использования приемника энергии с устаревшими передатчиками энергии, такими как передатчики энергии Qi Спецификации, версия 1.1.
В качестве конкретного примера возможного функционирования первый приемник 105 энергии может начать работу в режиме «устаревшего» приемника и изначально действовать как приемник энергии по версии 1.1, передавая пакет с уровнем сигнала на фазе выбора, а затем передавая идентификатор и данные о конфигурации на фазе идентификации и конфигурации. Затем первый приемник 105 энергии может установить значение одного бита в пакете с конфигурацией, указывающего, что он поддерживает управление передачей индикаций неиспользуемых каналов. В другом примере в качестве элемента конфигурации может быть передан новейший номер версии Спецификации, с которым совместим первый приемник 105 энергии. Эти данные могут быть использованы для направления (в неявном виде) поддержки способа управления передачей данных о неиспользуемом канале; например, версия v1.1 и ниже означает, что первый приемник 105 энергии не поддерживает согласование с индикациями неиспользуемых каналов, а v1.2 и выше означает, что первый приемник 105 энергии действительно поддерживает согласование с индикациями неиспользуемых каналов.
После фазы конфигурации первый приемник 105 энергии может выполнять текущий контроль широковещательного канала на предмет наличия индикаций неиспользуемых каналов от передатчика 101 энергии и, если она обнаружена, он может переключиться в режим индикации неиспользуемых каналов. В противном случае он остается в режиме «устаревшего» приемника.
Когда передатчик 101 энергии обнаруживает пакет с уровнем сигнала от приемника энергии, в данном примере он может предотвратить широковещательную передачу индикаций неиспользуемых каналов, чтобы предотвратить воздействие других приемников энергии на сообщения с данными, ожидаемые от этого нового приемника энергии. После приема пакета о конфигурации передатчик 101 энергии проверяет, поддерживает ли приемник энергии управление передачей индикаций неиспользуемых каналов. Затем он приступает к выбору подходящей конфигурации, например, следует ли работать в качестве передатчика энергии согласно традиционной версии 1.1, следует ли работать только в качестве передатчика энергии в режиме индикации неиспользуемых каналов, или, следует ли использовать временной кадр с временными слотами для разных режимов работы.
На фигурах 8-11 показан ряд конкретных примерных рабочих сценариев, в которых передатчик 101 энергии функционирует в двух режимах во временном кадре, содержащем два временных слота, и в которых передатчик 101 энергии выполнен с возможностью передачи повторных индикаций неиспользуемых каналов при первом рабочем режиме. В этих примерах второй приемник 109 энергии является устаревшим приемником энергии, в то время как имеются два приемника энергии, соответствующие описанному первому приемнику 105 энергии, то есть, имеется два приемника энергии, которые способны согласовать свои передачи с индикациями неиспользуемых каналов.
На указанных фигурах обозначение PR1a относится к одному приемнику энергии с такими же возможностями, как у первого приемника 105 энергии, PR1b относится к другому приемнику энергии с такими же возможностями как у первого приемника 105 энергии, PR2 относится ко второму приемнику 109 энергии, PT относится к передатчику 101 энергии, UCI относится к индикациям неиспользуемых каналов, RMC относится к подтверждениям принятых сообщений и CE относится к сообщениям с данными об ошибках управления.
t
t
before
after
На фиг. 8 показан пример, где передатчик 101 энергии является первым, работающим в первом режиме, в котором передаются индикации неиспользуемых каналов, указывающие, что канал модуляции нагрузкой свободен. Оба приемника PR1a и PR1b энергии, способные поддерживать индикацию неиспользуемых каналов, не имеют данных для отправки. Блоки, изображенные пунктирными линиями, указывают на последнюю возможность для приемников энергии, способных поддерживать индикацию неиспользуемых каналов, послать данные, поскольку передатчик 101 энергии осуществляет широковещательную передачу последней индикации неиспользуемого канала на временном интервале , прежде чем он перейдет во второй режим. Затем передатчик 101 энергии переходит во второй режим, в котором второй приемник 109 энергии передает сообщение CE с ошибкой управления. Затем передатчик 101 энергии находится в состоянии ожидания в течение времени для завершения цикла, прежде чем он перейдет в первый режим. В то же время один из приемников PR1b энергии, способный поддерживать индикации неиспользуемых каналов, имеет данные для отправки, которую он выполняет сразу после широковещательной передачи передатчиком 101 энергии индикации неиспользуемого канала. После того, как передатчик 101 энергии подтвердил правильный прием данных путем передачи подтверждения принятого сообщения, остается недостаточно времени для дополнительной пересылки, прежде чем передатчик 101 энергии перейдет во второй режим, и, следовательно, дополнительные индикации неиспользуемых каналов не передаются.
t
after
В примере по фиг. 9 передатчик 101 энергии изначально находится в первом режиме и передает индикации неиспользуемых каналов. Оба приемника PR1a и PR1b энергии, совместимые с индикацией неиспользуемых каналов, приняли решение инициировать передачу данных, результатом чего стала конфликтная ситуация. Передатчик 101 энергии не ответил на подтверждение принятого сообщения, поскольку он не принял данные корректным образом. Так как недостаточно времени для новой индикации неиспользуемого канала, передатчик 101 энергии переходит во второй режим, в котором второй приемник 109 энергии передает сообщение CE с ошибкой управления. Передатчик 101 энергии находится в состоянии ожидания в течение времени для завершения цикла, прежде чем он перейдет в первый режим. Один из приемников PR1b энергии, совместимых с индикацией неиспользуемых каналов, принял решение ждать, например, четырех индикаций неиспользуемых каналов перед повторной передачей, в то время как другой приемник PR1a решил ждать, например, двух индикаций неиспользуемых каналов перед повторной передачей. Передатчик 101 энергии переходит в первый режим в следующем цикле, в котором приемник PR1a посылает данные, относящиеся ко второй индикации неиспользуемого канала.
t
t
before
after
В примере с фиг. 10 в первом режиме непрерывно передается индикация неиспользуемых каналов, а не короткие повторяющиеся индикации неиспользуемых каналов. В этом примере передатчик 101 энергии изначально находится в первом режиме и сначала осуществляет широковещательную передачу индикации неиспользуемого канала. Ни один из приемников энергии, совместимых с индикацией неиспользуемых каналов, не имеет данные для отправки. Блоки, изображенные пунктирными линиями, указывают последнюю возможность для первого приемника 105 энергии инициировать сообщение с данными, и поскольку передатчик 101 энергии прекратил широковещательную передачу индикации о неиспользуемых каналах во время , он переходит во второй режим. Затем передатчик 101 энергии переходит во второй режим, в котором второй приемник 109 энергии передает сообщение CE с ошибкой управления. Передатчик 101 энергии находится в состоянии ожидания в течение времени  для завершения цикла, прежде чем он перейдет в первый режим. В то же время один из приемников PR1b энергии, совместимых с индикацией неиспользуемых каналов, имеет данные для отправки, которую он выполнит сразу после широковещательной передачи индикации неиспользуемого канала передатчиком 101 энергии. После того, как передатчик 101 энергии подтвердил правильный прием данных, остается недостаточно времени для какой-либо дополнительной пересылки, прежде чем передатчик 101 энергии перейдет во второй режим, и, следовательно, широковещательная передача индикации неиспользуемых каналов не выполняется.
t
after
В примере с фиг. 11 также непрерывно передается индикация неиспользуемых каналов, когда канал модуляции нагрузкой считается свободным. Передатчик 101 энергии изначально находится в первом режиме и сначала осуществляет широковещательную передачу индикации неиспользуемого канала. Оба приемника энергии, совместимые с индикацией неиспользуемых каналов, решили послать данные одновременно, что привело к конфликту. Передатчик 101 энергии не передал ответ с подтверждением принятого сообщения. После того, как приемники энергии, совместимые с индикацией неиспользуемых каналов, закончили модуляцию нагрузкой, еще осталось некоторое время в первом временном слоте, и передатчик 101 энергии осуществляет широковещательную передачу индикации неиспользуемого канала, указывающей, что передача может быть инициализирована. Не обнаружено ни одной передачи, и передатчик 101 энергии переходит во второй режим, в котором второй приемник 109 энергии передает сообщение CE с ошибкой управления. Передатчик 101 энергии находится в состоянии ожидания в течение времени  для завершения цикла, прежде чем он перейдет в первый режим. Один из приемников PR1b энергии, совместимых с индикацией неиспользуемых каналов, решил ждать, например, 500 мс перед повторной передачей, в то время как другой приемник PR1a решил ждать, например, 200 мс до повторной передачи. Передатчик 101 энергии переходит в первый режим в следующем цикле, в котором приемник PR1a посылает данные в ответ на обнаружение индикации неиспользуемого канала.
Следует иметь в виду, что в разных вариантах осуществления могут быть использованы разные подходы для передачи индикаций неиспользуемых каналов. Например, как упоминалось ранее, передатчик 101 энергии может просто изменить частоту беспроводного индуктивного энергетического сигнала, указывая тем самым, что передается индикация неиспользуемого канала, и что приемники энергии могут инициализировать передачу данных путем модуляции нагрузкой.
Однако во многих вариантах осуществления индикация неиспользуемого канала может быть представлена заранее заданной комбинацией символов данных, модулированной на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале. Например, индикация неиспользуемого канала может быть представлена комбинацией двоичных данных, то есть, комбинацией нулей (0) и единиц (1).
Отдельные биты/символы данных могут быть представлены путем соответствующей модуляции беспроводного индуктивного энергетического сигнала. Например, используя частотную модуляцию, частоту беспроводного индуктивного энергетического сигнала можно установить равной одному значению, указывающему «0», и другому значению, указывающему «1», то есть, каждое значение данных или символа может быть представлено одной частотой, причем эта частота будет разной для каждого возможного значения бита или символа данных.
Однако следует иметь в виду, что возможно использование более сложных форматов модуляции, и, в частности, можно использовать любую подходящую корреляцию между значениями данных и значениями модуляции. Например, каждое возможное значение символа данных может быть представлено комбинацией частот, причем эти комбинации частот отличаются для отдельных значений данных. Таким образом, заранее заданная комбинация бит данных будет напрямую соответствовать заранее заданной комбинации частот (или изменений частоты).
В качестве конкретного примера при модуляции бит двоичных данных можно использовать, например, Манчестерское (двухфазное) кодирование, где «1» представлена двойным изменением частоты, а «0» представлен одним изменением частоты в течение заранее заданного периода.
Во многих вариантах осуществления индикация неиспользуемого канала может быть представлена чередующейся комбинацией нулей (0) и единиц (1). Указанная комбинация особенно подходит, когда требуется несложное обнаружение, и помогает обеспечить надежную передачу данных.
Использование заранее заданной комбинации дает возможность упростить систему, обеспечить при этом надежную передачу данных и обнаружение индикации неиспользуемого канала. Кроме того, этот подход может быть согласован с передачей других сообщений с данными и может обеспечить лучшую совместимость.
Например, передатчик энергии может иметь возможности передачи подтверждающих сообщений (ACK) и не подтверждающих сообщений (NACK) в ответ на (по меньшей мере несколько) сообщения с данными, полученные от приемников энергии. В некоторых вариантах осуществления ACK сообщение может быть использовано просто для индикации о том, что сообщение правильно принято, и/или для указания о том, что передатчик энергии согласен с запросом (например, на конкретный рабочий параметр), переданным от приемника энергии. Аналогичным образом в некоторых вариантах осуществления NACK сообщение может указывать о том, что сообщение с данными не было правильно принято или может быть, дополнительно или в качестве альтернативы, использовано для указания на игнорирование запроса от данного приемника энергии.
В указанных вариантах осуществления каждое из ACK и NACK сообщения может быть представлено заранее заданной комбинацией, такой как, например:
ACK «11111111»
NACK «00000000»
В указанном варианте осуществления индикация неиспользуемого канала может, например, быть представлена комбинацией чередующихся бит:
UCI «01010101»
Таким образом, в этом сценарии, где передатчик энергии передает отдельные и повторяющиеся индикации неиспользуемых каналов, каждый из идентификаторов неиспользуемых каналов может быть представлен заранее заданной комбинацией, как было указано выше.
В вариантах осуществления, где передается непрерывная индикация неиспользуемого канала, всякий раз, когда данный канал готов для передачи данных, заранее заданная комбинация может непрерывно повторяться, пока передается индикация неиспользуемого канала. Например, может непрерывно/многократно передаваться следующая комбинация данных:
«…..010101010101…»
пока передатчик энергии не обнаружит, что приемник энергии начал передачу данных, или что беспроводный индуктивный энергетический сигнал недоступен для модуляции нагрузкой по другой причине (например, зарезервирован для устаревшего оборудования).
В некоторых вариантах осуществления индикации неиспользуемых каналов могут передаваться с использованием разной скорости передачи данных; например, индикация неиспользуемого канала может быть представлена комбинацией с удвоенной скоростью передачи бит (половинный интервал символа) по сравнению с другими сообщениями.
Примеры этих комбинаций и подходов к передаче данных представлены на фиг. 12.
В некоторых системах передачи энергии потенциальным преимуществом для передатчика 101 энергии является возможность различать разные приемники энергии. В частности, в сценарии, где один передатчик энергии одновременно поддерживает множество приемников энергии, желательно, чтобы передатчик энергии мог определить, от какого отдельного приемника энергии могло быть получено данное сообщение.
Особенно это может потребоваться, например, в сценариях, где от множества приемников энергии могут быть получены сообщения обратной связи по энергии.
В качестве примера, присутствие инородных объектов, таких как ключи или другие металлические предметы, которые могут непреднамеренно оказаться на передатчике энергии, может привести к наведению в таком объекте значительной мощности, что не только приведет к потере мощности и, следовательно, к уменьшению КПД, но также к потенциально значительному нагреванию этого объекта. Соответственно, передатчик энергии может содержать функциональное средство для обнаружения указанных инородных объектов. Их обнаружение часто может быть основано на определении неучтенных потерь мощности и сравнении их с пороговым значением. Потерю мощности можно вычислить как разность между переданной мощностью от передатчика энергии и мощностью, полученной обслуживаемыми приемниками энергии. Действительно, поглощение мощности в инородном объекте можно обнаружить, вычислив разность между общей переданной мощностью и общей мощностью, полученной приемником (приемниками) энергии. Мощность, полученная приемником (приемниками) энергии, может быть определена передатчиком энергии на основе сообщений обратной связи по энергии, полученных от приемника (приемников) энергии. В системе с множеством приемников энергии передатчик энергии должен вычислить сумму полученных в сообщениях значений мощности, чтобы определить суммарную полученную мощность. Для выполнения этого передатчик энергии должен определить, от какого приемника энергии получено каждое из принятых сообщений обратной связи по энергии.
В некоторых системах передачи энергии, таких как Qi система, каждый приемник энергии имеет связанную с ним идентификационную информацию. Например, что касается Qi систем, то для них определено сообщение для идентификации приемника энергии, которое содержит 1-байтовое поле, указывающее версию Стандарта, с которым согласован приемник энергии, 2-байтовое поле, содержащее код изготовителя, 4-байтовое поле, содержащее базовый идентификатор, и 8-байтовое сообщение, содержащее расширенный идентификатор. Приемник энергии передает эти сообщения в пакетах во время фазы идентификации и конфигурации. Однако, хотя указанный идентификатор может идентифицировать приемник энергии, для него требуется передача большого количества битов данных, что соответственно приводит к большим издержкам и снижению эффективности передачи данных, если необходима их частая передача.
Далее описываются подходы, которые могут обеспечить более эффективное функционирование системы. В частности, может быть обеспечена система беспроводной передачи энергии, включающая в себя передатчик 101 энергии, выполненный с обеспечением возможности передачи энергии на множество приемников 105, 109 энергии посредством беспроводного индуктивного энергетического сигнала, генерируемого по меньшей мере одной индукционной катушкой 103 передатчика 101 энергии. Передатчик 101 энергии может содержать приемник 203 для приема сообщений с данными, причем эти сообщения модулированы нагрузкой на беспроводном индуктивном энергетическом сигнале по меньшей мере одним из упомянутого множества приемников 105 энергии. Каждый из упомянутого множества приемников 105 энергии может содержать передатчик 505 для передачи сообщений с данными на передатчик 101 энергии путем модуляции нагрузкой беспроводного индуктивного энергетического сигнала.
При указанном применении передатчик 101 энергии может быть выполнен с возможностью управления присвоением идентификатора каждому из упомянутых приемников 105 энергии. Идентификатор, присвоенный каждому приемнику 195 энергии, может быть временным идентификатором. Таким образом, идентификатор не является постоянным идентификатором, идентифицирующим уникальным образом отдельный приемник 105 энергии, а скорее является временным идентификатором, который присвоен только для (фиксированного или переменного) временного интервала. Этот идентификатор является многократно используемым идентификатором, который, в частности, может быть повторно использован передатчиком 101 энергии для других приемников 105 энергии на других временных интервалах или другими передатчиками энергии для других приемников энергии (возможно одновременно).
В частности, временная идентификационная информация может быть действительной только в течение временного интервала, который не превышает временной интервал операции передачи энергии. Временная идентификационная информация может быть присвоена максимум для одной операции передачи энергии. В некоторых сценариях временная идентификационная информация может быть присвоена только для части операции передачи энергии. Операция передачи энергии может быть инициирована путем обнаружения приемника энергии, который не обслуживается передатчиком 101 энергии, и может закончиться по окончании передачи энергии (например, по запросу приемника энергии).
В частности, идентификатор может быть не уникальным идентификатором для данного приемника энергии, но их присвоение передатчиком 101 энергии может быть таким, что каждому из упомянутого множества приемников 105 энергии, обслуживаемых передатчиком энергии, присваивается отличный от других идентификатор на какое-либо заданное время, то есть, идентификационная информация для каждого приемника энергии является уникальной в рамках группы приемников энергии, обслуживаемых передатчиком 101 энергии.
Поскольку необходимо, чтобы идентификационная информация была уникальной в рамках небольшой группы и благодаря тому, что идентификаторы присваиваются динамически (и, следовательно, нет необходимости предварительно определять идентификационную информацию, такую как, например, код изготовителя), потребуется лишь несколько уникальных идентификаторов на любое заданное время. Соответственно, число бит, необходимых для идентификации, может поддерживаться на очень низком уровне. Например, если максимум четыре приемника может обслуживаться одновременно энергии передатчиком 101 энергии, то число бит, необходимых для идентификационной информации, может быть равно минимум двум. Таким образом, указанный подход позволяет уменьшить издержки, необходимые для передачи идентификационной информации, до очень низких уровней, что делает использование этого подхода целесообразным и практичным для частой передачи идентификационной информации.
В данной системе приемник энергии выполнен с возможностью включения временной идентификационной в сообщения обратной связи по энергии, что обеспечивает индикацию о полученной энергии для передатчика 101 энергии. В частности, идентификационная информация содержится в сообщениях о получении энергии, которые передаются от приемников 105 энергии на передатчик 101 энергии, и которые обеспечивают индикацию о величине энергии, принятой приемником 105 энергии. Таким образом, в каждый пакет с данными о полученной энергии, переданный на передатчик 101 энергии от приемника 105 энергии, может быть добавлен короткий идентификатор. Этот идентификатор, как правило, может быть закодирован, например, с использованием от 3 до 6 бит.
Передатчик энергии при приеме сообщений обратной связи по энергии, таких как, в частности, сообщения о полученной энергии, может выделить идентификационную информацию и присвоить информацию об энергии отдельным приемникам энергии на основе этой информации. Затем он может определить принятую энергию для каждого обслуживаемого приемника энергии путем использования информации из сообщений обратной связи по энергии для соответствующего приемника. Таким образом, передатчик 101 энергии может получить оценку принятой энергии для каждого обслуживаемого им приемника 105 энергии на основе идентификационной информации, содержащейся в принятых сообщениях обратной связи по энергии.
Передатчик энергии дополнительно может определить общую/суммарную оценку принятой энергии для приемников энергии, обслуживаемых передатчиком 101 энергии. Эту оценку можно сравнить с локально сгенерированной оценкой переданной энергии. Если разность между оценкой переданной энергии и оценкой суммарной принятой энергии превышает пороговое значение, то можно считать, что это соответствует обнаружению инородного объекта. В соответствии с полученной оценкой передатчик 101 энергии, например, может завершить передачу энергии.
Таким образом, данный подход позволяет получить очень эффективную оценку энергии и, в частности, обнаружить инородный объект в сценариях, где передатчик энергии обслуживает множество приемников энергии.
Данный подход, состоящий в использовании присвоений контроллером передатчика энергии временной идентификационной информации, может оказаться особенно выгодным вместе с вышеописанным подходом, использующим индикации неиспользуемых каналов для управления временной привязкой передач, выполняемых отдельными приемниками. Это может обеспечить весьма эффективную и надежную поддержку множества приемников энергии одним и тем же передатчиком энергии одновременно.
Таким образом, во многих приложениях передатчик энергии и приемники энергии могут быть такими, как описаны выше (в частности со ссылками на фигуры 1-12), но могут быть дополнительно улучшены для согласования использования временной идентификационной информации под управлением передатчика энергии. Однако следует иметь в виду, что в ряде приложений временная идентификационная информация под управлением передатчика энергии может быть использована без использования подхода на основе индикации неиспользуемых каналов.
Последующее описание сфокусировано на вариантах осуществления, где передатчик энергии и приемники энергии с фигур 1-7 усовершенствованы за счет использования временной идентификационной информации под управлением передатчика энергии. Однако, следует иметь в виду, что во многих приложениях широковещательный передатчик 205 для осуществления широковещательной передачи по каналу широковещательной связи; контроллер 207 связи, выполненный с возможностью широковещательной передачи индикаций неиспользуемых каналов по каналу широковещательной связи, причем индикация неиспользуемых каналов указывает беспроводной индуктивный энергетический сигнал, доступный для модуляции нагрузкой на одном временном интервале; широковещательный приемник 507 для приема индикаций неиспользуемых каналов от передатчика 101 энергии по каналу широковещательной связи; и контроллер 509 передачи, выполненный с возможностью согласования передач сообщений с данными с принятыми индикациями неиспользуемых каналов могут быть необязательными и их включения в систему не требуется.
На фиг. 13 показан пример передатчика 101 энергии, причем используются оба подхода: на основе временной идентификационной информации под управлением передатчика энергии и на основе индикации неиспользуемых каналов. В данном примере передатчик 101 энергии с фиг. 2 дополнительно содержит контроллер 1301 идентификационной информации, выполненный с возможностью присвоения временной идентификационной информации каждому из упомянутого множества приемников (105) энергии. Контроллер 1301 идентификационной информации связан с контроллером 207 связи и приемником 203. Он может быть, в частности, быть выполнен с возможностью присвоения временной идентификационной информации под управлением передатчика энергии приемнику 105 энергии в ответ на сообщения и запросы идентификационной информации, принятые от приемников 105 энергии, как описывается ниже. Кроме того, он может передавать результаты присвоения временной идентификационной информации приемникам 105 мощности, например, с использованием широковещательного передатчика 205. В частности, этот контроллер может управлять контроллером 207 связи, чтобы вызвать передачу соответствующего сообщения для информирования приемников 105 энергии о результатах присвоения временной идентификационной информации.
Передатчик 101 энергии дополнительно содержит средство 1303 оценки энергии. Средство оценки энергии выполнено с возможностью определения оценки принятой энергии для по меньшей мере одного приемника энергии из упомянутого множества приемников 105 энергии в ответ на временную идентификационную информацию в принятых сообщениях обратной связи по энергии.
В частности, приемник 203 может принимать сообщения обратной связи по энергии, такие как сообщения о принятой энергии. Каждое из них может содержать временную идентификационную информацию. Эти сообщения поступают в средство 1303 оценки энергии, которое приступает к определению приемника энергии-источника сообщений на основе временной идентификационной информации. Средство 1303 оценки энергии может оценить принятую энергию для каждого приемника 105 энергии путем непрерывного обновления локально сгенерированной оценки энергии для каждого приемника 105 энергии на основе сообщений, которые идентифицированы как исходящие от этого приемника 105 энергии.
На фиг. 14 показан пример приемника энергии с фиг. 5, усовершенствованного за счет возможности использования временной идентификационной информации. В данном примере приемник 105 энергии дополнительно содержит контроллер 1401 сообщений об энергии, который выполнен с возможностью включения присвоенной временной идентификационной информации в сообщения обратной связи по энергии, передаваемые на передатчик 101 энергии.
В частности, приемник 105 энергии связан с широковещательным приемником 507, и когда широковещательным приемником 507 принято присвоение временной идентификационной информации конкретному приемнику 105 энергии, он направляет эту временную идентификационную информацию в контроллер 1401 сообщений об энергии. Контроллер 1401 сообщений об энергии отвечает за передачи сообщений обратной связи по энергии на передатчик 101 энергии, причем сообщения обратной связи по энергии содержат индикацию полученной энергии. Этот индикация может, например, представлять собой абсолютную индикацию (например, суммарной полученной энергии) или может представлять собой относительную индикацию, например, указывающую, что полученной энергии недостаточно. В частности, сообщения обратной связи по энергии могут представлять собой сообщения о принятой энергии. Контроллер 1401 сообщений об энергии выполнен с возможностью передачи этих сообщений на передатчик 101 энергии путем управления модулятором 505 нагрузкой. Контроллер 1401 сообщений об энергии дополнительно в этом конкретном примере выполнен с возможностью включения временной идентификационной информации в сообщения обратной связи по энергии, отправленных обратно на передатчик 101 энергии.
В системе с фигур 13 и 14 присвоение временной идентификационной информации осуществляется под управлением передатчика 101 энергии. Это может быть достигнуто, например, передатчиком 101 энергии, выбирающим временную идентификационную информацию и передающим ее на соответствующий приемник 105 энергии. Однако в других вариантах осуществления выбор временной идентификационной информации может выполняться в каком-либо другом блоке, например, самим приемником 105 энергии, при этом передатчик 101 энергии выполнен с возможностью разрешения или запрета выбранной временной идентификационной информации (и, следовательно, продолжает управлять присвоением временной идентификационной информации). Таким образом, в указанных сценариях временная идентификационная информация назначается под контролем (или, в частности, согласована с) передатчиком 101 энергии.
Далее описываются некоторые особо перспективный подходы.
В ряде приложений приемник 105 энергии может быть выполнен с возможностью передачи сообщения с запросом идентификационной информации на передатчик 101 энергии. Передатчик 101 энергии может быть выполнен с возможностью выбора временной идентификационной информации в ответ на запрос передачи на приемник 105 энергии выбранной идентификационной информации. Затем приемник 105 энергии приступит к включению этой временной идентификационной информации в (по меньшей мере некоторые) сообщения обратной связи по энергии. Таким образом, в этом примере передатчик 101 энергии выполнен с возможностью выбора и распределения временной идентификационной информации и осуществления соответствующего полного управления. Например, передатчик 101 энергии может иметь список возможных временных идентификаторов и поддерживать данные о том, какие временные идентификаторы были присвоены (и какому приемнику 105 энергии).
В других реализациях передатчик 101 энергии может быть выполнен с возможностью разрешения или запрета использования временной идентификационной информации, предоставленной удаленным источником, в частности, он может быть выполнен с возможностью разрешения или запрета использования временной идентификационной информации, предоставленной приемником 105 энергии. Таким образом, в некоторых сценариях приемник 105 энергии может передавать сообщение с запросом или предложением временной идентификационной информации на передатчик 101 энергии, где это сообщение включает в себя предложенную временную идентификационную информацию. В ответ передатчик 101 энергии может определить, удовлетворяет ли предложенная временная идентификационная информация критерию приемлемости. Этот критерий, в частности, может потребовать, чтобы предложенная временная идентификационная информация не использовалась в данный момент каким-либо другим приемником 105 энергии, обслуживаемым передатчиком 101 энергии. Этот критерий кроме того может включать в себя другие требования, например, чтобы предложенная временная идентификационная информация входила в диапазон идентификаторов, используемых (разрешенных к использованию) передатчиком 101 энергии.
Если предложенная временная идентификационная информация удовлетворяет критерию приемлемости, то передатчик 101 энергии приступает к передаче сообщения с разрешением на приемник 105 энергии, где разрешенное сообщение указывает, что предложенная временная идентификационная информация разрешена. Затем приемник 105 энергии приступает к использованию этой предложенной идентификационной информации путем включения ее в сообщения обратной связи по энергии, передаваемые на передатчик 101 энергии.
Если предложенная временная идентификационная информация не удовлетворяет критерию приемлемости, то передатчик 101 энергии переходит к передаче сообщения о запрете использования на приемник 105 энергии, причем сообщение о запрете использования указывает, что предложенная временная идентификационная информация не была разрешена. Приемник 105 энергии не использует предложенную временную идентификационную информацию в сообщениях обратной связи по энергии, передаваемых на передатчик 101 энергии. Вместо этого приемник 105 энергии может, например, создать новую временную идентификационную информацию и передать на передатчик 101 энергии сообщение с запросом новой временной идентификационной информации или с предложенной идентификационной информацией. Это может повторяться до тех пор, пока предложенная временная идентификационная информация не будет принята передатчиком 101 энергии.
Сообщения о разрешении и запрете могут, в частности, соответствовать подтверждающему ACK сообщению или не подтверждающему NACK сообщению. Таким образом, во многих сценариях передатчик 101 энергии может просто ответить однобитовым ACK/NACK сообщением или, например, комбинацией из множества бит, соответствующих ACK/NACK сообщению.
Этот подход позволяет стимулировать осуществление выбора и создания идентификационной информации приемником 105 энергии (например, в соответствии с принципами Qi стандарта), давая в тоже время возможность передатчику 101 энергии управлять присвоением временной идентификационной информации каждому приемнику 105 энергии.
В некоторых вариантах осуществления сообщением с запросом/предложением временной идентификационной информации может быть само сообщение обратной связи. Например, это может быть начальное сообщение обратной связи по энергии.
В качестве примера, приемник 105 энергии может передать начальный пакет обратной связи по энергии, например, принятый пакет об энергии, содержащий предложенный временный идентификатор. Этот пакет может содержать индикацию, того, что вложенный в сообщение идентификатор предложен в качестве временной идентификационной информации, но который еще не был подтвержден. Тогда передатчик 101 энергии может рассмотреть предложенную временную идентификационную информацию и разрешить или запретить ее использование, ответив ACK сообщением или NACK сообщением.
Если принят ACK ответ, то приемнику 105 энергии разрешается дальнейшее использование предложенного идентификатора, и он приступает к включению этого идентификатора в будущие сообщения обратной связи по энергии. Если принято NACK сообщение, то приемнику 105 энергии не разрешается использование предложенного идентификатора, и тогда он может приступить к передаче другого начального пакета, содержащего другой предложенный временный идентификатор.
Передатчик 101 энергии в указанных системах может также непосредственно использовать информацию обратной связи по энергии (а также другую информацию), включенную в начальный пакет. Как правило, это регламентируется передатчиком 101 энергии, принимающим решение о возможности использования этой временной идентификационной информации и, следовательно, зависит от передаваемого ACK сообщения.
Возможно использование других подходов для выдачи временной идентификационной информации. Например, в некоторых приложениях присвоение временной идентификационной информации может выполняться для ограниченного (например, заданного) временного интервала, а новая временная идентификационная информация должна быть присвоена к концу этого временного интервала.
В других реализациях временная идентификационная информация может оставаться присвоенной тому или иному приемнику 105 энергии, пока она активно используется. Например, если в течение заданного временного интервала не было передано ни одного сообщения от приемника 105 энергии на передатчик 101 энергии, данная временная идентификационная информация может считаться отозванной. Например, если передатчик 101 энергии не принял сообщение обратной связи по энергии от приемника 105 энергии в течение некоторого интервала, он может отозвать эту временную идентификационную информацию и, следовательно, она больше не будет присвоена приемнику 105 энергии, а может быть присвоена другим приемникам 105 энергии.
Передатчик 101 энергии может следить за тем, какие временные идентификаторы используются в данный момент, а какие нет. Если идентификатор не используется в течение некоторого периода времени, например, 60 секунд, то передатчик 101 энергии может посчитать, что приемник 105 энергии больше его не будет использовать, и, следовательно, он может высвободить его для использования другими приемниками 105 энергии.
В некоторых вариантах осуществления временная идентификационная информация может быть отозвана приемником 105 энергии, передающим сообщение об отзыве идентификационной информации на передатчик 101 энергии. Таким образом, возможно, потребуется, чтобы приемник 105 энергии отозвал временной идентификатор, когда он больше не нужен, например, когда приемник 105 зарядил свою батарею или, когда он больше не принимает энергии от передатчика 101 энергии.
На фиг. 15 показан пример сообщения о принятой энергии, которое можно быть использовано в описанной системе.
1
2
В этом примере два байта (B и B) используются для уведомления о принятой энергии.
0
0
0
0
4 бита третьего байта B (b7…b4 из B) используются в качестве идентификационной информации. 1 бит из третьего байта (b2 из B) используется для указания на то, является ли сообщение начальным сообщением, которое использует данную временную идентификационную информацию первый раз, то есть, является ли сообщение о принятой энергии также и сообщением с запросом/предложением временной идентификационной информации. Остальные биты третьего байта (x из B) могут быть зарезервированы для других целей.
Следует иметь в виду, что для ясности в вышеприведенном описании представлены варианты осуществления изобретения со ссылками на различные функциональные схемы, блоки и процессоры. Однако очевидно, что возможно использование любого подходящего распределения функциональных возможностей между разными функциональными схемами, блоками или процессорами, не умаляя изобретение. Например, функциональные возможности, показанные как выполняемые отдельными процессорами или контроллерами, могут выполняться одними и теми же процессорами или контроллерами. Таким образом, ссылки на конкретные функциональные блоки или схемы следует рассматривать исключительно как ссылки на подходящие средства обеспечения описанных функциональных возможностей, а не на точную логическую или физическую конструкцию или организацию.
Изобретение может быть реализовано в любом подходящем виде, в том числе аппаратными средствами, программными средствами, программно-аппаратными средствами или любой их комбинацией. Изобретение может, но не обязательно, быть реализовано по меньшей мере частично в виде компьютерного программного обеспечения, исполняемого на одном или более процессорах данных и/или цифровых процессорах сигналов. Элементы и компоненты одного варианта осуществления изобретения могут быть физически, функционально и логически реализованы любым подходящим образом. В действительности функциональные возможности могут быть реализованы в одном блоке, в множестве блоков или как часть других функциональных блоков. Изобретение, как таковое, может быть реализовано в одном блоке или может быть физически и функционально распределено между разными блоками, схемами и процессорами.
Хотя настоящее изобретение было описано в связи с несколькими вариантами осуществления, здесь не предполагается, что оно ограничено изложенной здесь конкретной формой. Наоборот, объем настоящего изобретения ограничен только сопровождающей его формулой изобретения. Вдобавок, хотя возможно появление отличительного признака, подлежащего описанию в связи с конкретными вариантами осуществления, специалистам в данной области техники очевидно, что различные отличительные признаки описанных вариантов осуществления могут быть объединены согласно настоящему изобретению. В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает присутствия других элементов или шагов.
Кроме того, множество средств, элементов, схем или этапов способов, хотя они и перечислены по отдельности, могут быть реализованы, например, одной схемой, блоком или процессором. Вдобавок, хотя отдельные отличительные признаки могут быть включены в разные пункты формулы изобретения, они возможно могут быть более удачно скомбинированы, и их включение в другие пункты формулы изобретения не предполагает, что та или иная комбинация отличительных признаков будет не осуществимой и/или не перспективной. Также включение отличительного признака в одну категорию пунктов формулы изобретения не предполагает ограничения этой категории, а скорее указывает на то, что этот отличительный признак равным образом применим к другим категориям пунктов формулы изобретения, если это уместно. Кроме того, порядок отличительных признаков в формуле изобретения не предопределяет кокой-либо конкретный порядок, в котором эти признаки должны проявляться, и в частности, порядок отдельных этапов в заявленном способе не предопределяет, что этапы этого способа должны выполняться в этом порядке. Скорее наоборот, эти этапы могут выполняться в любом подходящем порядке. Вдобавок, ссылки на единственное число не исключают множественного числа. Ссылочные позиции в формуле изобретения приведены просто в качестве поясняющего примера, и их не следует трактовать как какое-либо ограничение формулы изобретения.