БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ
WIRELESS INDUCTIVE POWER TRANSMISSION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к индуктивной передаче мощности и, в частности, но не только, к системе индуктивной передачи мощности в соответствии с Qi-стандартом беспроводной передачи мощности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Число и разнообразие используемых портативных и мобильных устройств резко возросло в последнее десятилетие. Например, стало повсеместным использование мобильных телефонов, планшетных компьютеров, мультимедийных проигрывателей и т.д. Такие устройства, в общем, питаются посредством внутренних аккумуляторов, и типичный сценарий использования зачастую требует перезаряда аккумуляторов или прямой проводной подачи питания устройства от внешнего источника питания.
Большинство современных систем требуют, чтобы мощность подавалась в электропроводку и/или явные электрические контакты от внешнего источника питания. Тем не менее, зачастую это является непрактичным и требует от пользователя физически вставлять соединители или иным образом устанавливать физический электрический контакт. Также зачастую это является неудобным для пользователя в силу размещения фрагментов проводов. Типично, потребности в электроэнергии также значительно отличаются, и в данный момент большинство устройств содержит собственный выделенный источник питания, что приводит к тому, что типичный пользователь имеет большое число различных источников питания, каждый из которых предназначается конкретному устройству. Хотя, использование внутренних аккумуляторов может исключать необходимость проводного соединения с источником питания во время использования, это предоставляет только частичное решение, поскольку аккумуляторам требуется перезаряд (или замена, которая является дорогой). Использование аккумуляторов также может существенно увеличивать вес и потенциально стоимость и размер устройств.
Чтобы предоставлять значительно расширенные возможности работы пользователей, предложено использовать беспроводной источник питания, в котором мощность индуктивно передается из катушки передающего устройства в устройстве передачи мощности в катушку приемного устройства в отдельных устройствах.
Передача мощности через магнитную индукцию является известным принципом, применяемым главным образом в трансформаторах, имеющим сильную связь между первичной катушкой передающего устройства и вторичной катушкой приемного устройства. Посредством разделения первичной катушки передающего устройства и вторичной катушки приемного устройства между двумя устройствами, беспроводная передача мощности между ними становится возможной на основе принципа слабосвязанного трансформатора.
Такая компоновка обеспечивает возможность беспроводной передачи мощности в устройство без необходимости проводов или выполнения физических электрических соединений. Фактически, она может обеспечивать возможность просто размещения устройства рядом или поверх катушки передающего устройства, с тем чтобы перезаряжаться или питаться внешним образом. Например, устройства передачи мощности могут быть выполнены в виде горизонтальной поверхности, на которую может просто помещаться устройство, подлежащее зарядке.
Кроме того, такие компоновки беспроводной передачи мощности преимущественно могут конструироваться таким образом, что устройство передачи мощности может быть использовано в пределах дальности устройств приема мощности. В частности, стандарт беспроводной передачи мощности, известный как Qi-стандарт, задан и в данный момент дополнительно прорабатывается. Этот стандарт обеспечивает возможность использования устройств передачи мощности, которые удовлетворяют Qi-стандарту, с устройствами приема мощности, которые также удовлетворяют Qi-стандарту, без необходимости их поставки от идентичного изготовителя или необходимости выделения друг другу. Qi-стандарт дополнительно включает в себя некоторую функциональность для предоставления возможности адаптации работы к конкретному устройству приема мощности (например, в зависимости от конкретного потребления мощности).
Qi-стандарт разрабатывается посредством Консорциума по беспроводной передаче мощности, и дополнительная информация содержится, например, на их веб-узле: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, где, в частности, содержатся заданные документы по стандартам.
Qi-стандарт по беспроводной мощности описывает то, что устройство передачи мощности должно иметь возможность предоставлять гарантированную мощность в устройство приема мощности. Необходимый конкретный уровень мощности зависит от конструкции устройства приема мощности. Чтобы указывать гарантированную мощность, задается набор тестовых устройств приема мощности и режимов нагрузки, которые описывают гарантированный уровень мощности для каждого из режимов.
Qi первоначально задает беспроводную передачу мощности для устройств с низким уровнем мощности, считающихся устройствами, имеющими потребление мощности менее 5 Вт. Системы, которые попадают в пределы объема этого стандарта, используют индуктивную связь между двумя плоскими катушками, чтобы передавать мощность из устройства передачи мощности в устройство приема мощности. Расстояние между двумя катушками типично составляет 5 мм. Можно расширять этот диапазон по меньшей мере до 40 мм.
Тем не менее, продолжаются работы над тем, чтобы повышать доступную мощность, и, в частности, стандарт расширяется на устройства со средним уровнем мощности, представляющие собой устройства, имеющие потребление мощности более 5 Вт.
Qi-стандарт задает множество технических требований, параметров и рабочих процедур, которым должно удовлетворять совместимое устройство.
СВЯЗЬ
Qi-стандарт поддерживает передачу из устройства приема мощности в устройство передачи мощности, за счет этого позволяя устройству приема мощности предоставлять информацию, которая может давать возможность устройству передачи мощности адаптироваться к конкретному устройству приема мощности. В действующем стандарте, задана однонаправленная линия связи из устройства приема мощности в устройство передачи мощности, и подход основан на такой концепции, что устройство приема мощности представляет собой элемент управления. Чтобы подготавливать и управлять передачей мощности между устройством передачи мощности и устройством приема мощности, устройство приема мощности, в частности, передает информацию в устройство передачи мощности.
Однонаправленная связь достигается посредством выполнения посредством устройства приема мощности нагрузочной модуляции, при этом нагрузка, прикладываемая к вторичной катушке приемного устройства посредством устройства приема мощности, варьируется, с тем чтобы предоставлять модуляцию сигнала мощности. Результирующие изменения в электрических характеристиках (например, изменения в потребляемом токе) могут определяться и декодироваться (демодулироваться) посредством устройства передачи мощности.
Таким образом, на физическом уровне, канал связи из устройства приема мощности в устройство передачи мощности использует сигнал мощности в качестве среды передачи данных. Устройство приема мощности модулирует нагрузку, которая определяется посредством изменения в амплитуде и/или фазе тока или напряжения катушки передающего устройства. Данные форматируются в байтах и пакетах.
Дополнительная информация приведена в главе 6 части 1 технических Qi-требований по беспроводной мощности (версия 1.0).
Хотя Qi использует однонаправленную линию связи, предложено вводить передачу из устройства передачи мощности в устройство приема мощности. Тем не менее, включение такой двунаправленной линии связи не является тривиальным и сталкивается с большим числом трудностей и сложных задач. Например, результирующая система по-прежнему должна быть обратно совместимой, и, например, по-прежнему должны поддерживаться устройства передачи и приема мощности, которые не допускают двунаправленную связь. Кроме того, технические ограничения с точки зрения, например, вариантов модуляции, изменений мощности, вариантов передачи и т.д. являются очень ограничивающими, поскольку они должны приспосабливаться к существующим параметрам. Также важно то, чтобы затраты и сложность поддерживались на низком уровне, и, например, желательно, чтобы потребность в дополнительных аппаратных средствах минимизировалась, чтобы определение было простым и надежным и т.д. Также важно то, чтобы передача из устройства передачи мощности в устройство приема мощности не оказывала влияние, ухудшала или создавала помехи для передачи из устройства приема мощности в устройство передачи мощности. Кроме того, крайне важное требование заключается в том, чтобы линия связи не ухудшала до неприемлемого уровня способность к передаче мощности системы.
Соответственно, множество сложных задач и трудностей ассоциированы с улучшением такой системы передачи мощности, как Qi, таким образом, чтобы она включала в себя двунаправленную связь.
УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ
Чтобы управлять системой беспроводной передачи мощности, Qi-стандарт указывает определенное число фаз или режимов, в которых может находиться система в различные моменты времени в ходе работы. Дополнительные сведения приведены в главе 5 части 1 технических Qi-требований по беспроводной мощности (версия 1.0).
Система может находиться в следующих фазах:
ФАЗА ВЫБОРА
Эта фаза является типичной фазой, когда система не используется, т.е. когда отсутствует связь между устройством передачи мощности и устройством приема мощности (т.е. устройство приема мощности не размещается около устройства передачи мощности).
В фазе выбора устройство передачи мощности может находиться в режиме ожидания, но должно выполнять считывание для того, чтобы определять возможное присутствие объекта. Аналогично, приемное устройство должно ожидать присутствия сигнала мощности.
ФАЗА ПРОВЕРКИ ДОСЯГАЕМОСТИ
Если передающее устройство определяет возможное присутствие объекта, например, вследствие изменения емкости, система переходит к фазе проверки досягаемости, на которой устройство передачи мощности (по меньшей мере, прерывисто) предоставляет сигнал мощности. Этот сигнал мощности определяется посредством устройства приема мощности, которое переходит к отправке начальной совокупности параметров в устройство передачи мощности. В частности, если устройство приема мощности присутствует в интерфейсе устройства передачи мощности, устройство приема мощности передает начальный пакет параметров интенсивности сигнала в устройство передачи мощности. Пакет параметров интенсивности сигнала предоставляет индикатор относительно коэффициента связи между катушкой устройства передачи мощности и катушкой устройства приема мощности. Пакет параметров интенсивности сигнала определяется посредством устройства передачи мощности.
ФАЗА ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОНФИГУРИРОВАНИЯ
Устройство передачи мощности и устройство приема мощности затем переходят к фазе идентификации и конфигурирования, на которой устройство приема мощности передает, по меньшей мере, идентификатор и требуемую мощность. Информация передается в нескольких пакетах данных посредством нагрузочной модуляции. Устройство передачи мощности поддерживает сигнал с постоянным уровнем мощности в ходе фазы идентификации и конфигурирования, чтобы обеспечивать возможность определения нагрузочной модуляции. В частности, устройство передачи мощности предоставляет сигнал мощности с постоянной амплитудой, частотой и фазой для этой цели (за исключением изменения, вызываемого посредством нагрузочной модуляции).
При подготовке к фактической передаче мощности устройство приема мощности может применять принимаемый сигнал для того, чтобы включать свои электронные схемы, но оно поддерживает разъединенной выходную нагрузку. Устройство приема мощности передает пакеты в устройство передачи мощности. Эти пакеты включают в себя обязательные сообщения, к примеру, пакет идентификации и конфигурирования, или могут включать в себя некоторые заданные необязательные сообщения, к примеру, расширенный пакет идентификации или пакет удержания мощности.
Устройство передачи мощности переходит к конфигурированию сигнала мощности в соответствии с информацией, принимаемой из устройства приема мощности.
ФАЗА ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ
Система затем переходит к фазе передачи мощности, на которой устройство передачи мощности предоставляет сигнал с требуемой мощностью, и устройство приема мощности подключает выходную нагрузку, чтобы подавать в нее принимаемую мощность.
В ходе этой фазы, устройство приема мощности отслеживает режим выходной нагрузки, и, в частности, оно измеряет ошибку управления между фактическим значением и требуемым значением определенной рабочей точки. Оно передает эти ошибки управления в сообщениях об ошибках управления в устройство передачи мощности с минимальной скоростью, например, каждые 250 мс. Это предоставляет индикатор относительно длительного присутствия устройства приема мощности для устройства передачи мощности. Помимо этого, сообщения об ошибках управления используются для того, чтобы реализовывать управление мощностью с замкнутым контуром, при котором устройство передачи мощности адаптирует сигнал мощности для того, чтобы минимизировать сообщенную ошибку. В частности, если фактическое значение рабочей точки равно требуемому значению, устройство приема мощности передает ошибку управления со значением в нуль, что приводит к отсутствию изменения в сигнале мощности. В случае если устройство приема мощности передает ошибку управления, отличающуюся от нуля, устройство передачи мощности должно регулировать сигнал мощности соответствующим образом.
Система обеспечивает эффективную настройку и работу при передаче мощности. Тем не менее, подход является ограничивающим и может не обеспечивать полную требуемую гибкость и поддержку требуемых функций. Например, если устройство приема мощности пытается получать мощность более 5 Вт из устройства передачи мощности, устройство передачи мощности может завершать передачу мощности, что приводит к слабым возможностям работы пользователей. Следовательно, желательно дополнительно разрабатывать Qi-стандарт, с тем чтобы обеспечивать расширенную функциональность, повышенную гибкость и производительность.
В частности, однонаправленная связь может быть ограничивающей. Фактически, она требует, чтобы устройство передачи мощности могло соответствовать любому запросу посредством устройства приема мощности, и в силу этого дополнительно требует ограничения устройства приема мощности тем, чтобы запрашивать только параметры, о которых оно знает, что они могут удовлетворяться посредством всех устройств передачи мощности. Такой подход усложняет или предотвращает дальнейшее развитие функциональности, поскольку оно приводит к отсутствию обратной совместимости.
Тем не менее, как упомянуто выше, введение двунаправленной связи в системах передачи мощности, таких как Qi-системы, усложняется и подвержено множеству ограничений и требований, чтобы обеспечивать и эффективную передачу мощности, эффективную работу и не в последнюю очередь обратную совместимость.
Существующая система предоставляет только ограниченную функциональную гибкость и варианты индивидуальной настройки. В частности, адаптация рабочих параметров ограничивается ограниченным набором параметров. Например, фаза идентификации и конфигурирования обеспечивает возможность адаптации некоторых рабочих параметров для конкретного устройства приема мощности. Тем не менее, число параметров, которые могут быть адаптированы, является ограниченным. Это может ограничивать дальнейшее развитие и совершенствование Qi-стандарта. Например, это может предоставлять помеху для введения новых (более высоких) уровней мощности или новых способов связи (таких как, например, новые технологии двунаправленной связи).
Дополнительное совершенствование стандартизированной работы, с тем чтобы поддерживать такую повышенную гибкость, является очень затруднительным, поскольку это должно не только обеспечивать эффективную работу, приводящую к надежной и продуктивной работе, но также должно быть обратно совместимым. В частности, усовершенствованные стандарты по-прежнему должны предоставлять возможность поддержки оборудования, работающего в соответствии с действующими стандартами (версией 1.0 и 1.1 Qi-стандарта).
Это может приводить к ряду трудностей. Например, простое расширение текущей фазы конфигурирования может не быть подходящим, поскольку оно требует модифицированных операций существующего оборудования. Кроме того, оно может не обеспечивать достаточную гибкость при определении дополнительных рабочих параметров. Другая проблема состоит в том, что дополнительная конфигурация требует времени на выполнение, и такое время может быть недоступно в соответствии с действующими стандартами.
Например, расширение пакета конфигурирования, передаваемого из устройства приема мощности, так что он включает в себя новые заданные биты, указывающие запросы на предмет конкретных значений конкретных рабочих параметров, в принципе, может быть возможным, поскольку действующие Qi-стандарты включают в себя неиспользуемый временной интервал между пакетом конфигурирования и последующим пакетом. Тем не менее, первое расширение Qi-стандарта может обеспечивать возможность предоставления только одного подтверждения приема посредством устройства передачи мощности. Соответственно, одно подтверждение приема для нескольких запросов приводит к становлению неоднозначным ответа устройства передачи мощности. Например, если устройство приема мощности отправляет пакет, содержащий запросы на уровень мощности в 30 Вт и запрос на выделенный режим связи, устройство передачи мощности может положительно подтверждать прием такого запроса только в том случае, если оно поддерживает как уровень мощности в 30 Вт, так и выделенный режим связи. Если устройство передачи мощности поддерживает только один из двух запросов, оно должно отклонять запрос.
Кроме того, очень желательно, чтобы компоновка поддерживала низкую сложность и простую работу. В частности, желательно, чтобы передача из устройства передачи мощности имела низкую сложность, и фактически во многих случаях желательно, чтобы передача из устройства передачи мощности ограничивалась однобитовыми подтверждениями приема. Это обеспечивает значительно упрощенную реализацию передачи из устройства передачи мощности в устройство приема мощности. Например, это может приводить к требованию с очень низкой скоростью передачи данных, например, позволяющей определению быть основанным на очень медленных изменениях сигнала мощности.
Таким образом, введение передачи из устройства передачи мощности в устройство приема мощности, например, предоставление данных, задающих точные характеристики устройства передачи мощности для того, чтобы поддерживать конкретные рабочие параметры, требует более комплексного протокола связи из устройства передачи мощности в устройство приема мощности и, следовательно, может быть непрактичным для таких систем, как Qi-системы. Помимо этого, если канал связи из устройства передачи мощности поддерживает только низкую скорость передачи данных, передача такого увеличенного объема информации может занимать большое количество времени. Это более сложное и отнимающее много времени решение не является оптимальным при расширении недорогого решения с низким уровнем мощности, такого как Qi. Наоборот, было бы предпочтительным решение, которое соответствует более простому расширению, например, существующих технических Qi-требований v1.1, чтобы, например, обеспечивать варианты применения для 10-15 Вт.
Следовательно, могла бы обладать преимуществом улучшенная система передачи мощности, и в частности, могла бы обладать преимуществом система, обеспечивающая повышенную гибкость, улучшенную обратную совместимость, упрощенную реализацию и/или повышенную производительность.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, данное изобретение предпочтительно нацелено на уменьшение, облегчение или устранение одного или более вышеуказанных недостатков по отдельности или в любой комбинации.
;
Согласно аспекту изобретения, предусмотрен способ работы для системы индуктивной передачи мощности, содержащей устройство передачи мощности, формирующее беспроводной сигнал мощности для устройства приема мощности, причем система индуктивной передачи мощности поддерживает двустороннюю связь между устройством передачи мощности и устройством приема мощности на основе модуляции сигнала мощности, при этом способ содержит: инициирование посредством устройства приема мощности обязательной фазы конфигурирования посредством передачи совокупности параметров интенсивности сигнала в устройство передачи мощности; управление посредством устройства передачи мощности и устройства приема мощности обязательной фазой конфигурирования, при этом первый набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности; передачу посредством устройства приема мощности запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласованияподтверждение приема посредством устройства передачи мощности запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, посредством передачи подтверждения приема в устройство приема мощности; переход посредством устройства передачи мощности к запрашиваемой фазе согласования в ответ на прием запроса для того, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования; переход посредством устройства приема мощности к запрашиваемой фазе согласования в ответ на прием подтверждения приема из устройства передачи мощности; определение посредством устройства приема мощности и устройства передачи мощности второго набора рабочих параметров посредством выполнения запрашиваемой фазы согласования.
Изобретение позволяет предоставлять улучшенную систему передачи мощности. Во многих вариантах осуществления, оно может предоставлять возможность дальнейшего расширения и разработки системы передачи мощности при поддержании обратной совместимости. Изобретение может обеспечивать практический подход и может упрощать введение в существующие системы.
В частности, для Qi-системы, существующий подход к конфигурированию на основе фазы идентификации и конфигурирования может поддерживаться неизменным при одновременном предоставлении возможности поддержки новых признаков и рабочих диапазонов. Подход, например, может обеспечивать возможность расширения до более высоких уровней мощности или более усовершенствованных протоколов связи при одновременном предоставлении обратной совместимости с устройствами версии 1.0 или 1.1 технических Qi-требований.
Кроме того, подход может оптимально подходить к конструктивным принципам и концепции многих существующих систем передачи мощности. Например, подход придерживается конструктивных принципов и концепции Qi-системы передачи мощности. Например, он может обеспечивать возможность устройству приема мощности оставаться главным контроллером. Таким образом, может упрощаться введение в такие системы.
Подход может использовать однонаправленную связь (из устройства приема мощности в устройство передачи мощности) в обязательной фазе конфигурирования и двунаправленную (двустороннюю) связь в запрашиваемой фазе согласования. Подход дополнительно может позволять этой двунаправленной связи быть асимметричной и, в частности, может обеспечивать значительно более низкую скорость передачи данных из устройства передачи мощности в устройство приема мощности, чем из устройства приема мощности в устройство передачи мощности. Может достигаться устройство передачи мощности меньшей сложности. Он, в частности, может упрощать введение в существующие системы, такие как Qi-система, которые основаны на передаче только из устройства приема мощности в устройство передачи мощности.
Запрашиваемая фаза согласования может быть необязательной фазой. В частности, она не должна обязательно поддерживаться посредством всех устройств, поскольку операция передачи мощности во многих вариантах осуществления может быть возможной с использованием только обязательной фазы конфигурирования. В некоторых вариантах осуществления, она также может быть необязательной между устройствами с поддержкой фазы согласования, и возможно к ней можно переходить только при необходимости посредством устройства приема мощности. Хотя фаза согласования является необязательной, может быть обязательным то, чтобы новые устройства поддерживали ее. Например, обязательная поддержка посредством всех устройств передачи мощности, которые совместимы с версиями технических Qi-требований, которые включают в себя фазу согласования, может требоваться для того, чтобы позволять устройству приема мощности переходить к этой фазе при запросе.
Фаза согласования также может представлять собой фазу конфигурирования в том смысле, что она предоставляет возможность выбора/определения рабочих параметров (следует принимать во внимание, что такой выбор/определение включает в себя выбор/определение значений параметров для параметров и/или выбор/определение того, используются ли рабочие параметры (например, того, применяется или нет конкретная функция)). Тем не менее, тогда как в некоторых вариантах осуществления, фаза конфигурирования может быть основана на командовании посредством устройства приема мощности того, какие рабочие параметры (и значения) должны быть использованы, причем устройство передачи мощности обязано придерживаться их, фаза согласования заключает в себе согласование между двумя устройствами. Таким образом, устройство передачи мощности не обязано придерживаться запросов устройства приема мощности, а может отказываться от них (или, например, предлагать другие значения).
Фаза согласования типично находится после фазы конфигурирования и может быть использована для того, чтобы определять новые рабочие параметры, которые не могут быть определены в фазе конфигурирования. В некоторых сценариях, она может модифицировать параметры, уже заданные в обязательной фазе конфигурирования. Таким образом, второй набор параметров может включать в себя один или более параметров первого набора. Второй набор может быть дизъюнктивным от первого набора. В некоторых вариантах осуществления и сценариях, второй набор рабочих параметров может перекрывать первый набор рабочих параметров передачи мощности. Рабочие параметры, заданные в ходе фазы согласования, в силу этого могут включать в себя параметры, которые ранее заданы в фазе конфигурирования. Альтернативно или дополнительно, рабочие параметры, заданные в ходе фазы согласования, могут включать в себя параметры, которые не заданы ранее в фазе конфигурирования (и которые потенциально не могут задаваться в ходе фазы конфигурирования).
Запрос на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, может быть передан в выделенном сообщении или, например, может быть передан в качестве части сообщения, которое также включает в себя другую информацию. Например, запрос на то, чтобы переходить к фазе согласования, может быть передан посредством задания бита в многобитовом сообщении, при этом другие биты используются для другой функциональности.
Подтверждение приема посредством устройства передачи мощности может представлять собой простое однобитовое подтверждение приема и/или может представлять собой часть сообщения, содержащего другую информацию. В некоторых вариантах осуществления, избыточность может вводиться в подтверждение приема, например, с использованием кодирования с коррекцией ошибок (к примеру, простого кода с повторениями).
В соответствии с необязательным признаком изобретения, устройство приема мощности передает запрос на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, в ходе фазы передачи мощности.
Это позволяет предоставлять гибкий и динамический подход для оптимизации работы системы передачи мощности. Это позволяет предоставлять высокоэффективный подход для изменения работы системы в ходе активного использования.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, устройство приема мощности передает запрос на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, до перехода к фазе передачи мощности.
Это позволяет предоставлять эффективный подход для настройки фазы передачи мощности с использованием улучшенной функциональности по сравнению с тем, что может быть определено в фазе конфигурирования. Это позволяет обеспечивать высокоэффективный и обратно совместимый подход для инициализации передачи мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, фаза конфигурирования включает в себя определение посредством устройства приема мощности того, поддерживает ли устройство передачи мощности фазу согласования, и устройство приема мощности выбирает то, следует ли передавать запрос на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, в зависимости от определения того, поддерживает ли устройство передачи мощности фазу согласования.
Это позволяет предоставлять более устойчивую к сбоям и надежную работу. Во многих вариантах осуществления, это позволяет предотвращать ошибочную работу, обусловленную посредством использования сообщения, которое может быть неизвестным для устройств, не поддерживающих фазу согласования, и, например, может обеспечивать улучшенную обратную совместимость.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, второй набор рабочих параметров содержит параметр связи для связи между устройством передачи мощности и устройством приема мощности.
Изобретение позволяет предоставлять высокоэффективный и обратно совместимый подход для улучшения существующих или введения новых характеристик связи, за счет этого обеспечивая повышенную производительность и/или расширенную функциональность.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, второй набор рабочих параметров содержит параметр уровня мощности для передачи мощности из устройства передачи мощности в устройство приема мощности.
Изобретение позволяет предоставлять высокоэффективный и обратно совместимый подход для улучшения характеристик передачи мощности системы передачи мощности, за счет этого обеспечивая повышенную производительность и/или расширенную функциональность. Например, оно позволяет предоставлять высокоэффективный подход для введения поддержки новых (более высоких) уровней мощности.
Требование по уровню мощности для устройства передачи мощности, как описано в v1.0 и v1.1 Qi, задается посредством способности устройства передачи мощности гарантировать определенную выпрямленную мощность для тестового устройства приема мощности. Такой гарантированный уровень мощности в Qi v1.0 и v1.1 составляет, например, 5 Вт для надлежащего опорного устройства приема мощности. Некоторые варианты осуществления изобретения обеспечивают возможность согласовывать гарантированную мощность до более высокого уровня, например, выпрямленную мощность в 15 Вт для надлежащего опорного устройства приема мощности в фазе согласования. В ответ на запрос из устройства приема мощности в устройство передачи мощности на предмет гарантированного уровня мощности, например, 15 Вт, устройство передачи мощности указывает то, поддерживает оно такой уровень или нет.
Индикатор максимального уровня мощности для устройства приема мощности, как описано в v1.0 и v1.1 Qi, задается посредством максимального уровня выпрямленной мощности устройства приема мощности. Это значение также может быть использовано в качестве опорного значения для определения принимаемой мощности. Принимаемая мощность задается как относительное значение относительно максимального уровня выпрямленной мощности устройства приема мощности. Существующие устройства передачи мощности не могут поддерживать максимальный уровень мощности устройства приема мощности, больший, например, 5 Вт, или даже могут выключаться в случае, если устройство приема мощности указывает более высокое значение, чем, например, уровень 5 Вт, в фазе конфигурирования. В частности, задание битов класса мощности в пакете конфигурирования, как описано в 6.3.7 Qi v1.0 и v1.1, приводит к проблемам с некоторыми существующими устройствами передачи мощности. Варианты осуществления нашего изобретения обеспечивают возможность согласовывать максимальную мощность до более высокого уровня, например, 15 Вт в фазе согласования.
Точность для принимаемой мощности подлежит повышению для уровней мощности выше 5 Вт. Часть точности может повышаться посредством использования пакета приема мощности с большими рабочими данными. Увеличение рабочих данных с 8 битов до 16 битов должно позволять более точно кодировать принимаемую мощность. Пакет приема мощности, как задано в v1.0 и v1.1 Qi, имеет рабочие данные в 8 битов. Задание 16-битового пакета приема мощности требует использования зарезервированного в настоящее время пакета в Qi v1.0 и v1.1. Такой пакет информации, например, может отправляться в ходе фазы согласования. Существующие устройства передачи мощности не поддерживают такой 16-битовый пакет приема мощности, но еще серьезнее то, некоторые устройства передачи мощности даже выключаются, если такой зарезервированный в настоящее время пакет используется посредством устройства приема мощности.
Варианты осуществления обеспечивают возможность согласовывать использование 16-битового пакета приема мощности или, если обобщать, согласовывать то, какой пакет приема мощности следует использовать.
В фазе согласования устройство приема мощности и устройство передачи мощности определяют второй набор параметров в определенном числе циклов согласования, причем каждый цикл согласования содержит передачу посредством устройства приема мощности сообщения, указывающего рабочий параметр, и ответ посредством устройства передачи мощности с сообщением, принимающим или отклоняющим рабочий параметр.
Использование циклов согласования может предоставлять, в частности, подходящий подход для фазы согласования. В частности, оно позволяет предоставлять подход с низкой сложностью для отдельного согласования отдельных параметров. Подход может позволять фазе согласования быть основанной на асимметричной связи, и, в частности, эффективная скорость передачи данных из устройства приема мощности в устройство передачи мощности может существенно превышать скорость из устройства передачи мощности в устройство приема мощности. Фактически, во многих вариантах осуществления, каждый цикл согласования может требовать передачи только одного бита (указывающего принятие или отклонение) из устройства передачи мощности. Демодуляция и интерпретация однобитовой передачи из устройства передачи мощности в устройство приема мощности обеспечивает очень короткое требуемое время на осуществление связи, низкую скорость передачи данных и/или обеспечивают более экономически эффективные реализации с меньшей сложностью устройства приема мощности. Это отличается от решения, в котором устройство передачи мощности передает свои характеристики с использованием полных пакетов данных, что приводит к большему времени на осуществление связи, к более высокой скорости передачи данных и к более сложным и увеличивающим стоимость реализациям устройства приема мощности.
Подход может быть, в частности, подходящим для таких систем, как Qi-система, которая первоначально разрабатывается только на основе однонаправленной связи из устройства приема мощности в устройство 101 передачи мощности и с ограниченной областью применения для введения связи в обратном направлении. Он может существенно упрощать введение двунаправленной связи, требуемой для того, чтобы поддерживать фазу согласования.
Сообщение, принимающее или отклоняющее рабочий параметр посредством устройства передачи мощности, может представлять собой простое однобитовое сообщение или может представлять собой многобитовое сообщение, например, включающее в себя дополнительную информацию. Например, сообщение может указывать, что параметр принимается, отклоняется или не понимается (что также трактуется в качестве отклонения). В некоторых вариантах осуществления, первое сообщение дополнительно может включать в себя подтверждение приема сообщения, указывающего рабочий параметр. Сообщение, принимающее или отклоняющее рабочий параметр, дополнительно может включать в себя избыточные биты, предоставленные с возможностью повышать надежность связи. Например, могут использоваться избыточные биты, составляющие часть кода ошибки (например, может использоваться простой код с повторениями).
В соответствии с необязательным признаком изобретения, в фазе согласования, устройство передачи мощности переходит к фазе передачи мощности в ответ на прием сообщения об ошибке управления мощностью из устройства приема мощности.
Это позволяет обеспечивать улучшенную и/или более надежную работу системы передачи мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, в фазе согласования, устройство приема мощности передает сообщение завершения фазы согласования, и устройство передачи мощности завершает фазу согласования и переходит к фазе передачи мощности в ответ на прием сообщения завершения фазы согласования.
Это позволяет обеспечивать улучшенную и/или более надежную работу системы передачи мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, в фазе согласования, устройство приема мощности передает сообщение завершения подачи мощности в ответ на определение того, что второй набор параметров не удовлетворяет требованиям к устройствам приема мощности, и устройство передачи мощности выполнено с возможностью завершать фазу согласования и возвращаться к фазе ожидания в ответ на прием сообщения завершения подачи мощности.
Это позволяет обеспечивать улучшенную и/или более надежную работу системы передачи мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, в фазе согласования, устройство приема мощности передает сообщение об ошибке управления мощностью и переходит к фазе передачи мощности после отбрасывания изменений параметров, введенных посредством фазы согласования, и устройство передачи мощности завершает фазу согласования и переходит к фазе передачи мощности после отбрасывания изменений параметров, введенных посредством фазы согласования, в ответ на прием сообщения об ошибке управления мощностью.
Это позволяет обеспечивать улучшенную и/или более надежную работу системы передачи мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, запрос на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, содержится в сообщении фазы конфигурирования.
Это позволяет предоставлять, в частности, преимущественный подход и может приводить к инициализации передачи мощности с низкой сложностью, но при этом надежной и эффективной.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, обязательная фаза конфигурирования выполняется в соответствии с техническими требованиями версии 1.0 или 1.1 Qi-стандарта передачи мощности.
Система может обеспечивать возможность введения улучшенной и/или новой функциональности в Qi-систему передачи мощности при одновременном предоставлении возможности использования существующих устройств, которые являются совместимыми только с версией 1.0 или 1.1.
;
Согласно аспекту изобретения, предусмотрен способ работы для устройства передачи мощности системы индуктивной передачи мощности, содержащей устройство передачи мощности, формирующее беспроводной сигнал мощности для устройства приема мощности, причем система индуктивной передачи мощности поддерживает двустороннюю связь между устройством передачи мощности и устройством приема мощности на основе модуляции сигнала мощности, при этом способ содержит: прием совокупности параметров интенсивности сигнала из устройства приема мощности, инициирующего обязательную фазу конфигурирования; управление обязательной фазой конфигурирования, на которой первый набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности; прием запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, из устройства приема мощностиподтверждение приема запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, посредством передачи подтверждения приема в устройство приема мощности; переход к запрашиваемой фазе согласования в ответ на прием запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования; и управление запрашиваемой фазой согласования, на которой второй набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности.
;
Согласно аспекту изобретения, предусмотрен способ работы для устройства приема мощности системы индуктивной передачи мощности, содержащей устройство передачи мощности, формирующее беспроводной сигнал мощности для устройства приема мощности, причем система передачи мощности поддерживает двустороннюю связь между устройством передачи мощности и устройством приема мощности, причем двусторонняя связь основана на модуляции сигнала мощности, при этом способ содержит: инициирование обязательной фазы конфигурирования посредством передачи совокупности параметров интенсивности сигнала в устройство передачи мощности; управление обязательной фазой конфигурирования, на которой первый набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности; передачу запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласованияпереход к запрашиваемой фазе согласования в ответ на прием сообщения подтверждения приема из устройства передачи мощности; управление запрашиваемой фазой согласования, на которой второй набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности.
;
Согласно аспекту изобретения, предусмотрена система индуктивной передачи мощности, содержащая устройство передачи мощности и устройство приема мощности, причем устройство передачи мощности выполнено с возможностью формировать беспроводной сигнал мощности для устройства приема мощности, и система индуктивной передачи мощности выполнена с возможностью поддерживать двустороннюю связь между устройством передачи мощности и устройством приема мощности на основе модуляции сигнала мощности, при этом устройство приема мощности выполнено с возможностью инициировать обязательную фазу конфигурирования посредством передачи совокупности параметров интенсивности сигнала в устройство передачи мощности; устройство передачи мощности и устройство приема мощности выполнены с возможностью управлять обязательной фазой конфигурирования, на которой первый набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности; устройство приема мощности выполнено с возможностью передавать запрос на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласованияустройство передачи мощности выполнено с возможностью подтверждать прием запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, посредством передачи подтверждения приема в устройство приема мощности; устройство передачи мощности выполнено с возможностью переходить к запрашиваемой фазе согласования в ответ на прием запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования; устройство приема мощности выполнено с возможностью переходить к запрашиваемой фазе согласования в ответ на прием подтверждения приема из устройства передачи мощности; и устройство приема мощности и устройство передачи мощности выполнены с возможностью определять второй набор рабочих параметров посредством выполнения запрашиваемой фазы согласования.
;
Согласно аспекту изобретения, предусмотрено устройство передачи мощности для системы индуктивной передачи мощности, причем система индуктивной передачи мощности поддерживает двустороннюю связь между устройством передачи мощности и устройством приема мощности на основе модуляции сигнала мощности, причем устройство передачи мощности содержит: средство для формирования сигнала мощности; средство для приема совокупности параметров интенсивности сигнала из устройства приема мощности, инициирующего обязательную фазу конфигурирования; средство для управления обязательной фазой конфигурирования, на которой первый набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности; средство для приема запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, из устройства приема мощностисредство для подтверждения приема запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования, посредством передачи подтверждения приема в устройство приема мощности; средство для перехода к запрашиваемой фазе согласования в ответ на прием запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласования; и средство для управления запрашиваемой фазой согласования, на которой второй набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности.
;
Согласно аспекту изобретения, предусмотрено устройство приема мощности системы индуктивной передачи мощности, содержащей устройство передачи мощности, формирующее беспроводной сигнал мощности для устройства приема мощности, причем система передачи мощности поддерживает двустороннюю связь между устройством передачи мощности и устройством приема мощности на основе модуляции сигнала мощности, при этом способ содержит: средство для инициирования обязательной фазы конфигурирования посредством передачи совокупности параметров интенсивности сигнала в устройство передачи мощности; средство для управления обязательной фазой конфигурирования, на которой первый набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности; средство для передачи запроса на то, чтобы переходить к запрашиваемой фазе согласованиясредство для перехода к запрашиваемой фазе согласования в ответ на прием сообщения подтверждения приема из устройства передачи мощности; средство для управления запрашиваемой фазой согласования, на которой второй набор рабочих параметров передачи мощности выбирается для устройства передачи мощности и устройства приема мощности.
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения должны становиться очевидными и должны истолковываться со ссылкой на описанные далее варианты осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения описаны далее только в качестве примера со ссылкой на чертежи, из которых:
Фиг. 1 иллюстрирует пример элементов системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 2 иллюстрирует пример элементов устройства передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 3 иллюстрирует пример элементов устройства приема мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 4 иллюстрирует пример элементов устройства приема мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 5 иллюстрирует пример элементов способа работы для системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 6 иллюстрирует пример элементов способа работы для системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 7 иллюстрирует пример элементов способа работы для системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 иллюстрирует пример системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Система передачи мощности содержит устройство 101 передачи мощности, которое включает в себя (или связывается) катушку 103 передающего устройства/индуктор. Система дополнительно содержит устройство 105 приема мощности, которое включает в себя (или связывается) катушку 107 приемного устройства/индуктор.
Система предоставляет беспроводную индуктивную передачу мощности из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности. В частности, устройство 101 передачи мощности формирует сигнал мощности, который распространяется в качестве магнитного потока посредством катушки 103 передающего устройства. Сигнал мощности типично может иметь частоту приблизительно между 100-200 кГц. Катушка 103 передающего устройства и катушка 105 приемного устройства слабо связываются, и в силу этого катушка приемного устройства снимает (по меньшей мере, часть) сигнал мощности из устройства 101 передачи мощности. Таким образом, мощность передается из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности через беспроводную индуктивную связь из катушки 103 передающего устройства в катушку 107 приемного устройства. Термин "сигнал мощности", главным образом, используется для того, чтобы означать электрический сигнал, предоставленный в катушку 103 передающего устройства, но следует принимать во внимание, что эквивалентно он также может рассматриваться и использоваться в качестве ссылки на сигнал магнитного потока или фактически на электрический сигнал катушки 107 приемного устройства.
Далее описывается работа устройства 101 передачи мощности и устройства 105 приема мощности с конкретной ссылкой на вариант осуществления в соответствии с Qi-стандартом (за исключением описанных в данном документе (или сопутствующих) модификаций и улучшений). В частности, устройство 101 передачи мощности и устройство 103 приема мощности могут практически быть совместимыми с версией 1.0 или 1.1 технических Qi-требований (за исключением описанных в данном документе (или сопутствующих) модификаций и улучшений).
Чтобы подготавливать и управлять передачей мощности между устройством 101 передачи мощности и устройством 105 приема мощности в системе беспроводной передачи мощности, устройство 105 приема мощности передает информацию в устройство 101 передачи мощности. Эта связь стандартизирована в версии 1.0 и 1.1 технических Qi-требований.
На физическом уровне, канал связи из устройства 105 приема мощности в устройство 101 передачи мощности реализуется посредством использования сигнала мощности в качестве среды передачи. Устройство 105 приема мощности модулирует нагрузку катушки 105 приемного устройства. Это приводит к соответствующим изменениям в сигнале мощности на стороне устройства передачи мощности. Нагрузочная модуляция может быть определена посредством изменения в амплитуде и/или фазе тока катушки 105 передающего устройства либо, альтернативно или дополнительно, посредством изменения в напряжении катушки 105 передающего устройства. На основе этого принципа, устройство 105 приема мощности может модулировать данные, которые демодулирует устройство 101 передачи мощности. Эти данные форматируются в байтах и пакетах. Дополнительная информация приведена в документе "System description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.0", июль 2010 года, опубликованном Консорциумом по беспроводной передаче мощности, доступном по адресу http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html, также называемом техническими Qi-требованиями по беспроводной мощности, в частности, в главе 6: Communications Interface.
Чтобы управлять передачей мощности, система может проходить через различные фазы, в частности, фазу выбора, фазу проверки досягаемости, фазу идентификации и конфигурирования и фазу передачи мощности. Дополнительная информация приведена в главе 5 части 1 технических Qi-требований по беспроводной мощности.
Первоначально, устройство 101 передачи мощности находится в фазе выбора, на которой оно просто отслеживает на предмет потенциального присутствия устройства приема мощности. Устройство 101 передачи мощности может использовать множество способов для этой цели, например, как описано в технических Qi-требованиях по беспроводной мощности. Если определяется такое потенциальное присутствие, устройство 101 передачи мощности переходит к фазе проверки досягаемости, на которой временно формируется сигнал мощности. Устройство 105 приема мощности может применять принимаемый сигнал для того, чтобы включать свои электронные схемы. После приема сигнала мощности устройство 105 приема мощности передает начальный пакет в устройство 101 передачи мощности. В частности, передается пакет параметров интенсивности сигнала, указывающий коэффициент связи между устройством передачи мощности и устройством приема мощности. Дополнительная информация приведена в главе 6.3.1 части 1 технических Qi-требований по беспроводной мощности. Таким образом, в фазе проверки досягаемости определяется то, присутствует ли устройство 105 приема мощности в интерфейсе устройства 101 передачи мощности.
При приеме сообщения с параметрами интенсивности сигнала, устройство 101 передачи мощности переключается на фазу идентификации и конфигурирования. В этой фазе, устройство 105 приема мощности поддерживает разъединенной выходную нагрузку и передает в устройство 101 передачи мощности с использованием нагрузочной модуляции. Устройство передачи мощности предоставляет сигнал мощности с постоянной амплитудой, частотой и фазой для этой цели (за исключением изменения, вызываемого посредством нагрузочной модуляции). Сообщения используются посредством устройства 101 передачи мощности для того, чтобы конфигурировать себя по запросу посредством устройства 105 приема мощности.
Система затем переходит к фазе передачи мощности, на которой осуществляется фактическая передача мощности. В частности, после передачи потребности в электроэнергии, устройство 105 приема мощности подключает выходную нагрузку и подает в нее принимаемую мощность. Устройство 105 приема мощности отслеживает выходную нагрузку и измеряет ошибку управления между фактическим значением и требуемым значением определенной рабочей точки. Оно передает такие ошибки управления в устройство 101 передачи мощности на минимальной скорости, например, каждые 250 мс, чтобы указывать эти ошибки устройству 101 передачи мощности, как и потребность в изменении или в отсутствии изменения сигнала мощности.
Следует отметить, что версии 1.0 и 1.1 технических Qi-требований по беспроводной мощности задают только передачу из устройства 105 приема мощности в устройство 101 передачи мощности, т.е. они задают только однонаправленную связь.
Тем не менее, в системе по фиг. 1 используется двунаправленная связь, т.е. передача данных также является возможной из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности. Различные варианты применения могут извлекать выгоду из этой связи, например: задание устройства приема мощности в тестовом режиме, задание устройства приема мощности в режиме калибровки или обеспечение возможности передачи из устройства передачи мощности в устройство приема мощности под управлением устройства приема мощности, например, для передачи команды или информации состояния из устройства передачи мощности в устройство приема мощности.
Фиг. 2 подробнее иллюстрирует устройство 101 передачи мощности по фиг. 1. Катушка 103 передающего устройства, также называемая первичной катушкой 103 (PCL), показывается подключенной к модулю 201 связи устройства передачи мощности (TRM-COM), который соединяется с контроллером 203 передающего устройства (CTR).
Модуль 201 связи устройства передачи мощности имеет модулятор 205 (MOD), соединенный с формирователем 207 сигналов управления (DRV) для возбуждения катушки 103 передающего устройства для передачи (потенциально) модулированного сигнала мощности (PS) через катушку 103 передающего устройства в катушку 105 приемного устройства.
В системе, устройство 105 приема мощности может нагрузочно модулировать сигнал мощности для того, чтобы отправлять сигнал устройства приема мощности в устройство 101 передачи мощности через катушку 107 приемного устройства и катушку 103 передающего устройства. Этот сигнал называется отраженным сигналом (RS). Отраженный сигнал определяется посредством модуля 209 считывания (SNS), например, посредством считывания тока или напряжения на катушке 103 передающего устройства. Демодулятор 211 (DEM) соединяется с контроллером 203 передающего устройства для демодуляции определенного сигнала, например, посредством преобразования изменений в амплитуде или фазе определенного сигнала в биты.
В примере по фиг. 2, первый модуль 213 выполнен с возможностью принимать данные из устройства 105 приема мощности через катушку 103 передающего устройства. Первый модуль 213 содержит модуль 209 считывания и демодулятор 211. Эти два модуля реализуют функцию приема данных через катушку 103 передающего устройства. Катушка 103 передающего устройства передает переменное магнитное поле (сигнал PS мощности) для индуктивной передачи мощности в катушку 107 приемного устройства и принимает отраженное магнитное поле (RS отраженного сигнала), вызываемое посредством катушки 107 приемного устройства (т.е. изменения в сигнале мощности, вызываемые посредством нагрузочной модуляции). Модуль 209 считывания (датчик SNS тока/напряжения) считывает ток/напряжение на катушке 103 передающего устройства. Демодулятор 211 преобразует изменения амплитуды или фазу считываемого сигнала в данные.
Контроллер 203 передающего устройства интерпретирует принимаемые данные и в ответ может управлять вторым модулем 205, чтобы передавать сообщение в устройство 105 приема мощности через катушку 103 передающего устройства. Сообщение в примере, в частности, может представлять собой ответное сообщение, предназначенное для ответа на сообщения из устройства 105 приема мощности, и в частности, может представлять собой сообщение подтверждения/отрицания приема или принятия/отклонения. Такая компоновка связи может обеспечивать возможность подхода с низкой сложностью и может исключать необходимость комплексной функциональности и протоколов связи для поддержки передачи из устройства передачи мощности в устройство приема мощности. Подход дополнительно может обеспечивать возможность устройству приема мощности оставаться элементом управления для передачи мощности и в силу этого оптимально подходит к общим принципам конструирования для Qi-подхода к передаче мощности.
В частности, контроллер 203 передающего устройства управляет модулятором 205, который модулирует сигнал мощности для того, чтобы предоставлять требуемое сообщение. Модулятор 205, в частности, может модулировать сигнал мощности посредством изменения амплитуды, частоты или фазы сигнала мощности, т.е. он типично может использовать AM-, FM-и/или PM-модуляцию. Формирователь 207 сигналов управления, также состоящий из второго модуля 215, выполнен с возможностью передавать модулированный сигнал мощности через катушку 103 передающего устройства в устройство 105 приема мощности посредством подачи переменного электрического сигнала в катушку 103 передающего устройства.
Контроллер 203 дополнительно выполнен с возможностью управлять настройками передачи мощности и реализовывать требуемые фазы и функциональность управления и использования. В частности, контроллер 203 может принимать и интерпретировать сообщения из устройства приема мощности 103, и в ответ, например, может задавать требуемый уровень мощности для сигнала мощности. В частности, в ходе фазы идентификации и конфигурирования, контроллер 203 может интерпретировать пакет или сообщение конфигурирования из устройства 105 приема мощности и, например, может задавать уровень сигнала максимальной мощности соответствующим образом. В ходе фазы передачи мощности, контроллер 203 передающего устройства может увеличивать или уменьшать уровень мощности в соответствии с сообщениями об ошибках управления, принимаемыми из устройства 105 приема мощности.
Фиг. 3 подробнее иллюстрирует устройство 105 приема мощности по фиг. 1. Катушка 107 приемного устройства (SCL) показывается подключенной к модулю 301 связи устройства приема мощности (REC-COM), который соединяется с контроллером 303 приемного устройства (CTR). Устройство 105 приема мощности содержит первый модуль 305 для отправки данных в устройство 101 передачи мощности через катушку 107 приемного устройства в катушку 103 передающего устройства. Первый модуль 305 имеет изменяемую нагрузку (LD) 307, соединенную с модулятором 309 (MOD) для модуляции нагрузки в катушке 107 приемного устройства для формирования отраженного сигнала (RS) для передачи данных в устройство 101 передачи мощности. Следует понимать, что первый модуль 305 представляет собой функциональный модуль, который содержит модулятор 309 и изменяемую нагрузку 307.
Устройство 105 приема мощности дополнительно содержит второй модуль 311 для приема сообщения из устройства 101 передачи мощности через катушку 107 приемного устройства. С этой целью, второй модуль 311 содержит модуль 313 считывания (SNS) для определения модулированного сигнала мощности (PS), принимаемого через катушку 107 приемного устройства из устройства 101 передачи мощности, например, посредством считывания напряжения или тока.
Второй модуль 311 дополнительно содержит демодулятор 315 (DEM), который соединяется с модулем 313 считывания и контроллером 303 приемного устройства. Демодулятор 315 демодулирует определенный сигнал согласно используемой модуляции. Модуляция, например, может представлять собой амплитудную модуляцию (AM), фазовую модуляцию (PM) или частотную модуляцию (FM), и демодулятор 315 может выполнять надлежащую демодуляцию, чтобы получать сообщение, например, посредством преобразования изменений в амплитуде, частоте и/или фазе определенного сигнала в биты.
В качестве примера, катушка 107 приемного устройства может принимать сигнал мощности для индуктивной передачи мощности из катушки 103 передающего устройства и может отправлять отраженный сигнал в катушку 103 передающего устройства посредством варьирования нагрузки 307. Таким образом, изменения нагрузки 307 предоставляют модуляцию сигнала мощности. Модулятор 309 управляет амплитудой (и/или частотой, и/или фазой отраженного сигнала), т.е. он управляет работой нагрузки 307, например, посредством соединения/разъединения схемы импеданса. Модуль 313 считывания тока/напряжения считывает ток/напряжение на катушке 107 приемного устройства, принимаемые из устройства 101 передачи мощности. Модуль 313 считывания может составлять часть другой функции устройства приема мощности и, в частности, может составлять часть выпрямления и сглаживания сигнала мощности, используемого для того, чтобы формировать мощность постоянного тока. Демодулятор 315 преобразует изменения считываемого сигнала в данные. Контроллер 303 приемного устройства (в числе прочего) управляет модулятором 309 таким образом, чтобы обмениваться данными, и интерпретирует данные, принятые посредством демодулятора 315.
Катушка 107 устройства приема мощности дополнительно подключается к силовому модулю 317, который выполнен с возможностью принимать сигнал мощности и извлекать мощность в ходе фазы передачи мощности. Силовой модуль 317 соединяется с силовой нагрузкой 319, которая представляет собой нагрузку, питаемую из устройства 101 передачи мощности в ходе фазы передачи мощности. Силовая нагрузка 319 может представлять собой внешнюю силовую нагрузку, но типично составляет часть устройства приема мощности, к примеру, аккумулятор, дисплей или другую функциональность устройства приема мощности (например, для смартфона, силовая нагрузка может соответствовать комбинированной функциональности смартфона).
Катушка 107 устройства приема мощности, в частности, может включать в себя выпрямительную схему, сглаживающую схему (конденсатор) и схему стабилизации напряжения (и/или тока), чтобы предоставлять стабилизированный источник выходного постоянного напряжения (или тока).
Силовой модуль 317 соединяется с контроллером 303 приемного устройства. Это позволяет контроллеру 303 приемного устройства определять функциональные характеристики схемы питания и, например, может быть использовано для того, чтобы предоставлять информацию по текущей рабочей точке в контроллер 303 приемного устройства. Контроллер 303 приемного устройства может использовать ее для того, чтобы формировать сообщения об ошибках управления в ходе фазы передачи мощности. Контроллер 303 приемного устройства дополнительно может управлять работой силового модуля 317, например, контроллер 303 приемного устройства может включать и выключать нагрузку. В частности, контроллер 303 приемного устройства может управлять силовым модулем 317 таким образом, чтобы разъединять нагрузку в ходе фазы конфигурирования и подключать ее в ходе фазы передачи мощности.
В системе по фиг. 3, модуль 313 считывания показывается с возможностью непосредственно принимать сигнал мощности, и второй модуль 311 демодулирует данные непосредственно из сигнала мощности. Это, например, может быть полезным для частотной модуляции.
Тем не менее, во многих сценариях, модуль 313 считывания может не считывать непосредственно сигнал мощности, а вместо этого сигнал силового модуля 317.
В качестве конкретного примера, модуль 313 считывания может измерять выпрямленное и сглаженное напряжение, сформированное посредством силового модуля 317. Это может быть, в частности, подходящим для AM-модуляции сигнала мощности.
L
L
L
L
В частности, фиг. 4 подробнее иллюстрирует элементы силового модуля 317. Сигнал из катушки 107 приемного устройства выпрямляется посредством выпрямителя 401 (типично мостового выпрямителя), и результирующий сигнал сглаживается посредством конденсатора C, что приводит к сглаженному постоянному напряжению (с пульсацией в зависимости от потребления мощности и значения C). Кроме того, фиг. 4 показывает переключатель S для включения и выключения силовой нагрузки 319. Чтобы обеспечивать достаточно низкую пульсацию во время передачи мощности, конденсатор C типично выбирается с относительно высоким уровнем, чтобы за счет этого приводить к большой постоянной времени для конденсатора и комбинации нагрузок.
L
L
В примере, устройство 101 передачи мощности может применять амплитудную модуляцию к сигналу мощности для того, чтобы передавать из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности. Это приводит к изменениям амплитуды в конденсаторе C, и в примере модуль 313 считывания соединяется для того, чтобы измерять это напряжение. Таким образом, изменения напряжения в конденсаторе C могут быть определены и использованы для того, чтобы восстанавливать данные, модулированные в сигнале мощности.
L
L
Использование такого подхода позволяет сокращать затраты и сложность, поскольку он обеспечивает возможность многократного использования компонентов. Тем не менее, для того чтобы иметь низкую пульсацию, конденсатор C должен быть относительно крупным, что приводит к медленным изменениям напряжения в конденсаторе C. Это должно быть еще более явным, когда не подключена нагрузка, т.е. в ходе фазы идентификации и конфигурирования. Это может очень существенно ограничивать скорость передачи данных. Соответственно, система по фиг. 1 применяет протокол связи и рабочий протокол, который является подходящим для передачи на низкой скорости из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности. Фактически, во многих сценариях, преимущественно, если сообщения из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности могут ограничиваться однобитовыми сообщениями.
Текущая стандартизация Qi-стандарта основана на однонаправленной связи из устройства приема мощности в устройство передачи мощности. Рабочий принцип в силу этого основан на устройстве приема мощности, управляющем работой, а также регулированием и выбором рабочих параметров. Кроме того, адаптация и индивидуальная настройка параметров ограничены несколькими конкретными рабочими параметрами, которые задаются в ходе фазы идентификации и конфигурирования. Тем не менее, по мере того, как разрабатывается система, обнаружено, что этот подход является очень ограничивающим и ограничивает функциональность, возможности работы пользователей и производительность, которые могут предоставляться посредством системы передачи мощности. Следовательно, желательно улучшать системы передачи мощности, к примеру, в частности, Qi-систему версий 1.0 и 1.1 технических требований, с тем чтобы предоставлять более гибкий подход для выбора и адаптации рабочих параметров. Например, требуется поддержка большего числа уровней мощности, включающих в себя более высокие уровни мощности, чем поддерживается посредством действующих стандартов. В качестве другого примера, способность выбирать, поддерживать и оптимизировать более комплексные протоколы связи могла бы обеспечить преимущество.
Тем не менее, введение такой улучшенной функциональности является непростым и сталкивается с множеством трудностей и сложных задач. Фактически, требуется, чтобы дополнительная функциональность обеспечивала обратную совместимость и, в частности, то, чтобы существующие устройства версии 1.0 и 1.1 могли использоваться с устройствами, поддерживающими улучшенную функциональность. Кроме того, улучшения предпочтительно должны иметь низкую сложность и упрощать комбинирование и взаимодействие с существующими стандартами. Следовательно, желательно сокращать требуемые изменения и модификации. Дополнительные улучшения, соответственно, предпочтительно должны придерживаться разработанной стратегии и принципов существующего стандарта.
В системе по фиг. 1, поддержка улучшенной функциональности предоставляется посредством введения дополнительной фазы согласования, которая позволяет устройству 101 передачи мощности и устройству 105 приема мощности согласовывать дополнительные рабочие параметры.
Фактически, конфигурирование рабочих параметров разрешено в очень незначительной степени в v1.0 и v1.1 Qi-стандарта. Конфигурирование рабочих параметров основано на однонаправленной связи и, в частности, на задании и передаче посредством устройства приема мощности конкретных значений параметров в устройство передачи мощности, которое должно затем применять их.
Информация, которая может передаваться в ходе фазы идентификации и конфигурирования версий 1.0 и 1.1 Qi-системы, следующая:
ИДЕНТИФИКАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Версия устройства приема мощности
Код изготовителя
Идентификатор
Конфигурационные параметры
Время удержания для управления мощностью
Максимальная мощность (задается с помощью 2 битов, указывающих класс мощности, и 6 битов - поле максимальной мощности)
Prop - индикатор того, что может использоваться собственное управление
Дополнительные сведения по этим параметрам приведены в версии 1.0 и 1.1 технических Qi-требований.
В системе по фиг. 1, поддерживается фаза конфигурирования. Таким образом, выполняется обязательная фаза конфигурирования, которая обеспечивает возможность задания ограниченного набора рабочих параметров. Для Qi-системы передачи мощности, эта фаза конфигурирования, в частности, соответствует фазе идентификации и конфигурирования
Тем не менее, помимо этого, вводится новая фаза согласования, на которой система может определять дополнительные рабочие параметры (и/или модифицировать рабочие параметры, уже определенные в фазе конфигурирования, причем типично фаза согласования обеспечивает возможность выбора более широкого диапазона значений). Фаза согласования основана на согласовании посредством устройства 101 передачи мощности и устройства 105 приема мощности параметров с использованием двунаправленной связи. Таким образом, в отличие от фазы конфигурирования, устройство передачи мощности не обязательно должно применять рабочие параметры, заданные посредством устройства приема мощности, но может принимать или отклонять эти значения. Тем не менее, в системе по фиг. 1, фаза согласования по-прежнему поддерживает базовый принцип конструирования Qi-системы посредством предоставления возможности устройству 105 приема мощности быть главным элементом управления. В частности, в большинстве вариантов осуществления, фаза согласования может поддерживать систему, в которой рабочие параметры предлагаются посредством устройства 105 приема мощности, при этом устройство 101 передачи мощности просто подтверждает/отрицает прием (принимает/отклоняет) предложенных параметров. Кроме того, она упрощает передачу из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности и, в частности, обеспечивает достаточность канала связи с низкой скоростью передачи данных для того, чтобы поддерживать работу. Она дополнительно может обеспечивать меньшую сложность и затраты, например, посредством обеспечения определения амплитуды с использованием существующих схем выпрямляющего и сглаживающего конденсатора либо с использованием простых технологий частотной демодуляции, например, посредством измерения времени фиксированного числа переходов через нуль принимаемого сигнала.
Фиг. 5 иллюстрирует пример работы системы передачи мощности по фиг. 1.
Первоначально, как устройство 105 приема мощности, так и устройство 101 передачи мощности работают в фазе 501, 503 проверки досягаемости, на которой устройство 101 передачи мощности временно включается. В ответ, устройство 105 приема мощности передает сообщение с параметрами интенсивности сигнала в устройство 101 передачи мощности и переключается на фазу 505 (идентификации и) конфигурирования. Кроме того, при приеме сообщения с параметрами интенсивности сигнала, устройство 101 передачи мощности переключается из фазы проверки досягаемости на фазу (идентификации и) конфигурирования.
Устройство 101 передачи мощности и устройство 105 приема мощности затем переходят к выполнению фазы (идентификации и) конфигурирования, чтобы устанавливать первый набор параметров передачи мощности. В частности, устройство приема мощности может предоставлять свои идентификационные данные (к примеру, посредством номера версии), и может задаваться значение передачи мощности.
Связь является однонаправленной и, в частности, достигается посредством поддержки посредством устройства 101 передачи мощности сигнала с постоянным уровнем мощности и предоставления посредством устройства 105 приема мощности нагрузочной модуляции этого сигнала. В конце фазы конфигурирования, базовое соглашение по мощности установлено между устройством 105 приема мощности и устройством 101 передачи мощности. Это соглашение по мощности, в частности, соответствует уровню мощности, который должен потребляться посредством устройства 105 приема мощности и который должен предоставляться посредством устройства 101 передачи мощности.
Предыдущие этапы, в частности, могут выполняться в соответствии с версией 10 или 1.1 Qi-стандартов. Таким образом, система по фиг. 1 может полностью поддерживать существующие устройства версии 1.0 и 1.1, за счет этого поддерживая обратную совместимость.
Тем не менее, в данном случае устройство 105 приема мощности и устройство 101 передачи мощности представляют собой усовершенствованные устройства, допускающие поддержку фазы согласования для конфигурирования дополнительных рабочих параметров (или для модификации существующих рабочих параметров).
Соответственно, на некоторой стадии устройство 105 приема мощности может передавать сообщение в устройство 101 передачи мощности, запрашивающее то, чтобы система переходила к фазе согласования. Такое сообщение с запросом может представлять собой выделенное сообщение для этой цели, но также может представлять собой часть сообщения, включающего в себя другую информацию для устройства передачи мощности. Запрос, например, может быть включен в последнее сообщение фазы идентификации и конфигурирования. При приеме сообщения с запросом на фазу согласования, устройство 101 передачи мощности переходит к передаче 511 сообщения подтверждения приема, после которой оно переходит к фазе согласования 513. Кроме того, в ответ на прием сообщения подтверждения приема, устройство 105 приема мощности переходит к фазе 515 согласования.
Устройство 105 приема мощности и устройство 101 передачи мощности затем переходят к определению дополнительных рабочих параметров посредством обеспечения соответствия протоколу согласования, как подробнее описано далее. Дополнительные рабочие параметры могут включать в себя новые параметры, которые не могут быть заданы в фазе конфигурирования в соответствии с версиями 1.0 и 1.1 технических Qi-требований. Например, фаза согласования может быть использована для того, чтобы задавать подходящие параметры или протоколы связи для двунаправленной связи. Альтернативно или дополнительно, фаза согласования может модифицировать параметры, которые, возможно, уже заданы в фазе идентификации и конфигурирования. Во многих вариантах осуществления, такие модификации, тем не менее, также могут включать в себя изменение параметров для значений, которые не разрешаются или поддерживаются посредством версий 1.0 или 1.1 технических Qi-требований.
Например, версия 1.0 и 1.1 направлены на устройства с (более) низким уровнем мощности, имеющие потребление мощности не более 5 Вт. Устройство 101 передачи мощности должно иметь возможность поддерживать уровень мощности, указываемый посредством устройства 105 приема мощности в фазе идентификации и конфигурирования, и, следовательно, устройство 105 приема мощности ограничивается запрашиванием мощности до 5 Вт. Тем не менее, продолжаются работы над разработкой стандарта, чтобы также поддерживать устройства со средним уровнем мощности с потреблением мощности до 120 Вт. Такой более высокий уровень мощности в системе по фиг. 1 может поддерживаться посредством фазы идентификации и конфигурирования, используемой для того, чтобы устанавливать соглашение по мощности для 5 Вт, после чего устройство 105 приема мощности запрашивает инициализацию фазы согласования, на которой оно может согласовывать изменение соглашения по передаче мощности, например, до 15 Вт. Таким образом, описанный подход может обеспечивать возможность введения устройств с более высоким уровнем мощности при предоставлении полной обратной совместимости. Фактически, поскольку фаза идентификации и конфигурирования является совместимой с версиями 1.0 и 1.1 технических Qi-требований, устройство 101 передачи мощности по фиг. 1 допускает взаимодействие с любым устройством приема мощности версии 1.0 или 1.1. Аналогично, устройство 105 приема мощности по фиг. 1 допускает взаимодействие с любым устройством передачи мощности версии 1.0 или 1.1 (хотя оно, конечно, ограничивается режимом работы (например, уровнем мощности), заданным посредством этой версии).
Кроме того, переход к фазе согласования выполняется по запросу устройства 105 приема мощности. Таким образом, основное управление и сложность работы поддерживается посредством устройства приема мощности. Этот подход дополнительно придерживается конструктивных принципов Qi-системы и минимизирует изменения, которые требуются в устройствах (в том числе в устройстве приема мощности, поскольку его работа не должна радикально изменяться для того, чтобы поддерживать управляемые передающим устройством операции).
Таким образом, фаза согласования является необязательной фазой. Фактически, система может работать только на основе фазы идентификации и конфигурирования и вообще без перехода к фазе согласования. Тем не менее, по запросу, может выполняться переход к фазе согласования, чтобы обеспечивать дополнительную гибкость и индивидуальную настройку рабочих параметров. Кроме того, фаза согласования является необязательной в том смысле, что она не является существенной функцией, которая должна поддерживаться посредством всех Qi-устройств. Наоборот, она может поддерживаться только посредством усовершенствованных устройств, тогда как более простые, например, унаследованные, устройства по-прежнему могут поддерживать только версии 1.0 и 1.1. Тем не менее, если устройство имеет перспективу согласования новых признаков в фазе согласования, оно, в общем, должно соответствовать процедуре согласования, как описано для фазы согласования.
Таким образом, подход предоставляет практически реализуемый эффективный подход с низкой сложностью для улучшения системы передачи мощности при поддержании высокой степени обратной совместимости. Подход может обеспечивать дополнительную функциональность, повышенную производительность и/или улучшенные возможности работы пользователей. Например, он может обеспечивать возможность введения новых уровней мощности и новых способов связи в дальнейших версиях Qi-стандарта.
В примере по фиг. 1, фаза согласования, в частности, выполняется посредством определенного числа циклов согласования, при этом каждый цикл согласования определяет, по меньшей мере, один рабочий параметр посредством предложения или запроса посредством устройства 105 приема мощности значения для рабочего параметра и ответа посредством передающего устройства посредством принятия или отклонения запроса. В частности, в примере, каждый цикл согласования включает в себя запрос посредством устройства 105 приема мощности значения для одного рабочего параметра и ответ посредством передающего устройства посредством однобитового сообщения, принимающего или отклоняющего запрашиваемое значение. Фаза согласования может включать в себя один цикл согласования или может содержать множество циклов согласования, чтобы задавать множество значений параметров.
Фактически, в некоторых вариантах осуществления, число циклов согласования может варьироваться в зависимости от результата предыдущих циклов согласования. Например, если устройство 105 приема мощности запрашивает конкретное значение мощности, которое отклоняется посредством устройства 101 передачи мощности, устройство 105 приема мощности может переходить к запросу меньшего значения в последующем цикле согласования.
Таким образом, в системе, один, или типично больше, циклов согласования выполняются в фазе согласования. Циклы согласования могут применяться к отдельному рабочему параметру, который отдельно принимается или отклоняется посредством устройства 101 передачи мощности, за счет этого предоставляя подход с низкой сложностью, обеспечивающий то, что устройство 101 передачи мощности и устройство 105 приема мощности достигают однозначного принятия новых параметров. В частности, в каждом цикле согласования, устройство 105 приема мощности запрашивает поддержку определенного рабочего параметра, на что устройство 101 передачи мощности отвечает ответным сообщением, чтобы указывать то, оно принимает или отказывается от запроса. Каждый из рабочих параметров может быть связан с уровнем мощности, режимами связи, обнаружением посторонних объектов и т.д.
Пример примерного цикла согласования описывается со ссылкой на фиг. 6.
Цикл согласования начинается на этапе 601, на котором устройство 105 приема мощности запрашивает то, поддерживает ли устройство 101 передачи мощности конкретный рабочий параметр (например, то, поддерживается либо нет конкретная функция или конкретное значение параметра (к примеру, уровень мощности)). Он, например, может представлять собой запрос в устройство 101 передачи мощности на предмет поддержки определенного уровня мощности, режима связи и т.д.
В ответ на прием запроса, устройство 101 передачи мощности на этапе 603 оценивает, может оно ли поддерживать запрашиваемый рабочий параметр (значение). Если да, устройство 101 передачи мощности переходит к формированию и передаче (этап 605) сообщения принятия в устройство 105 приема мощности, и оно дополнительно принимает на себя поддержку рабочего параметра после установления нового соглашения по передаче мощности.
Если устройство 105 приема мощности принимает ответ с принятием в пределах определенного времени (этап 605), оно принимает на себя применение рабочего параметра после установления нового соглашения по передаче мощности.
Если устройство 101 передачи мощности не поддерживает запрашиваемый рабочий параметр, оно отвечает сообщением отказа на этапе 609. Если устройство 105 приема мощности принимает ответ с отказом (этап 611), оно принимает на себя неиспользование запрашиваемого рабочего параметра после установления нового соглашения по передаче мощности.
Если устройство 101 передачи мощности не понимает запрос вследствие отсутствия сведений по запросу в устройстве передачи мощности, устройство передачи мощности отвечает (этап 613) сообщением, указывающим то, что ответ приемного устройства не понимается. Если устройство приема мощности принимает такой ответ (этап 615), оно принимает на себя неприменение запрашиваемого рабочего параметра после установления нового соглашения по передаче мощности. Дополнительно, устройство приема мощности может исключать повторение такого запроса на последующей стадии, чтобы исключать необязательную связь.
Если устройство передачи мощности не принимает корректно запрос вследствие ошибки связи, то оно не должно отправлять ответное сообщение (этап 617). Если устройство приема мощности не принимает ответное сообщение в пределах данного времени, то оно не должно применять запрашиваемый рабочий параметр, но оно может повторять запрос (этап 619). В общем, если устройство приема мощности не принимает корректно ответное сообщение вследствие ошибки в связи, то оно не должно применять рабочий параметр, но оно может повторять запрос.
Сообщение, принимающее или отклоняющее рабочий параметр посредством устройства передачи мощности, может представлять собой простое однобитовое сообщение или может представлять собой многобитовое сообщение, например, включающее в себя дополнительную информацию. Например, сообщение может указывать, что параметр принимается, отклоняется или не понимается (что также трактуется в качестве отклонения). В некоторых вариантах осуществления, первое сообщение дополнительно может включать в себя подтверждение приема сообщения, указывающего рабочий параметр. Сообщение, принимающее или отклоняющее рабочий параметр, дополнительно может включать в себя избыточные биты, предоставленные с возможностью повышать надежность связи. Например, могут использоваться избыточные биты, составляющие часть кода ошибки (например, может использоваться простой код с повторениями).
В качестве конкретного примера, сообщение из устройства 101 передачи мощности может представлять собой восьмибитовое сообщение, которое включает в себя индикатор подтверждения приема, а также индикатор относительно того, параметр принимается, отклоняется или не понимается. Эта информация, безусловно, может передаваться менее чем в восьми битах, но избыточные биты могут быть использованы для того, чтобы предоставлять более надежное определение. В частности, использование избыточных битов может увеличивать расстояние Хэмминга между символами данных (8-битовым комбинациями), соответствующими каждому варианту, за счет этого обеспечивая корректное определение даже при наличии битовых ошибок.
Подход с использованием циклов согласования с отдельными подтверждениями приема (сообщениями принятия/отказа) обеспечивает высокоэффективный подход, который, кроме того, является очень подходящим для таких систем передачи мощности, как Qi-системы передачи мощности. В частности, он поддерживает принцип конструирования устройства 105 приема мощности, представляющего собой ведущий контроллер, отвечающий за выбор настроек параметров. Кроме того, подход минимизирует связь, требуемую от передающего устройства, и фактически может работать в каждом цикле согласования, требующем передачи только одного бита из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности. Таким образом, только очень низкая скорость передачи данных требуется для передачи из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности. Таким образом, тогда как фаза согласования основана на двунаправленной связи, эта связь может быть асимметричной со значительно более высокой скоростью передачи данных и более комплексным кодированием данных из устройства 105 приема мощности в устройство 101 передачи мощности, чем из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности. Такой подход является, в частности, подходящим для таких систем, как Qi, поскольку он позволяет использовать уже стандартизированную связь на высокой скорости передачи данных из устройства 105 приема мощности в устройство 101 передачи мощности при уменьшении влияния и изменений, требуемых для того, чтобы вводить передачу из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности.
В частности, он может предоставлять возможность определения амплитудной модуляции сигнала мощности с использованием очень большой постоянной времени. Он, в частности, может позволять определению быть основанным на считывании выходного напряжения, сформированного посредством выпрямляющего и сглаживающего конденсатора схемы передачи мощности. Это позволяет уменьшать число компонентов и, в частности, может обеспечивать возможность использования идентичного аналого-цифрового преобразователя (без необходимости схемы переключения).
Он также может обеспечивать простую и недорогую частотную модуляцию и демодуляцию, например, посредством подсчета переходов через нуль принимаемого сигнала и измерения истечения времени для относительно большого фиксированного числа переходов через нуль без наложения строгих требований по производительности или повышения сложности устройства приема мощности и его модуля управления.
В примере, передача из устройства 105 приема мощности в устройство 101 передачи мощности осуществляется посредством нагрузочной модуляции, т.е. посредством изменения посредством устройства 105 приема мощности нагрузки сигнала мощности/катушки передающего устройства таким образом, что результирующие изменения (напряжения и/или тока) могут быть определены посредством устройства 101 передачи мощности. Передача из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности может быть реализована посредством любой подходящей связи, но типично реализуется посредством модуляции посредством устройства 101 передачи мощности сигнала мощности. Эта модуляция типично может представлять собой амплитудную модуляцию (AM), частотную модуляцию (FM) или фазовую модуляцию (PM), но также может представлять собой другие формы модуляции, к примеру, широтно-импульсную модуляцию (PWM). Вследствие эффективного цикла установления связи, используемого посредством циклов согласования, низкая скорость передачи данных является достаточной, и, следовательно, зачастую может использоваться надежная связь с использованием простой схемы определения.
В качестве конкретного примера, система может быть основана на AM-модуляции, при которой устройство 101 передачи мощности после приема совокупности параметров из устройства 105 приема мощности переходит к изменению амплитуды (типично амплитуды напряжения) сигнала мощности. Это, например, может выполняться посредством простого уменьшения посредством устройства 101 передачи мощности напряжения сигнала катушки передающего устройства, скажем, на 5%. Таким образом, это уменьшение амплитуды может достигаться непосредственно посредством изменения напряжения, но, например, также может достигаться посредством изменения частоты в направлении от резонансной частоты настроенной выходной схемы устройства 101 передачи мощности (которая включает в себя катушку передающего устройства).
L
Устройство 105 приема мощности может измерять напряжение в сглаживающем конденсаторе модуля 317 передачи мощности (соответствующее напряжению в конденсаторе C по фиг. 4). Вследствие низкой постоянной времени, это напряжение только медленно следует напряжению сигнала мощности (типично с постоянной времени порядка нескольких миллисекунд). Тем не менее, поскольку должен передаваться только один бит, типичные распределения по времени для Qi-связи по-прежнему позволяют устройству 105 приема мощности определять сигнал в течение соответствующего времени.
Дополнительный набор рабочих параметров, определенных в фазе согласования, как упомянуто выше, может включать в себя модификацию параметров, которые уже определены в фазе конфигурирования, или может включать в себя рабочие параметры, которые не выбраны или не могут быть выбраны в фазе идентификации и конфигурирования. Кроме того, переход к фазе согласования может выполняться многократно, и рабочие параметры, заданные в предыдущих фазах согласования, могут быть модифицированы в последующих фазах согласования.
В качестве примера, фаза согласования может согласовывать задание параметра связи для связи между устройством передачи мощности и устройством приема мощности. Параметр связи, например, может представлять собой параметр модуляции (к примеру, тип модуляции, глубину модуляции и т.д.), параметр скорости передачи данных, параметр контроля ошибок и т.д. Параметр связи может применяться только к одному из двух направлений (т.е. из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности или из устройства 105 приема мощности в устройство 101 передачи мощности) либо может применяться к обоим направлениям.
В качестве примера, формат модуляции по умолчанию для передачи из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности в фазе согласования может представлять собой AM. Тем не менее, цикл согласования может вызываться посредством отправки посредством устройства 105 приема мощности сообщения, запрашивающего то, чтобы FM (в частности, частотная манипуляция (FSK)) использовалась далее для передач из устройства 101 передачи мощности. Если устройство 101 передачи мощности может поддерживать FSK, оно передает сообщение принятия и продолжает применять FSK и далее (или, возможно, с конца фазы согласования). Если устройство 101 передачи мощности не может поддерживать FSK, оно передает сообщение отказа, и связь продолжает использовать AM.
Во многих вариантах осуществления, рабочие параметры, заданные в фазе согласования, включают в себя параметр уровня мощности. В частности, фаза идентификации и конфигурирования может приводить к соглашению по мощности между устройством 105 приема мощности и устройством 101 передачи мощности, которое позволяет устройству 105 приема мощности извлекать максимум 5 Вт (в соответствии с ограничениями версий 1.0 и 1.1). Тем не менее, в последующей фазе согласования, устройство 105 приема мощности может отправлять запрос на то, чтобы увеличивать выделение уровня мощности до более высокого значения, чем поддерживается посредством фазы идентификации и конфигурирования. Например, устройство 105 приема мощности может запрашивать то, чтобы ему выделялось 10 Вт. Если устройство 101 передачи мощности может поддерживать этот повышенный уровень мощности, оно передает сообщение принятия, а в противном случае оно передает сообщение отклонения.
Следует принимать во внимание, что могут задаваться более сложные параметры уровня мощности. Например, запрос на уровень мощности может быть ассоциирован с информацией распределения времени. Таким образом, например, устройство 105 приема мощности может запрашивать то, чтобы ему разрешалось 5 Вт, непрерывно с 10 Вт в течение 10% времени (или, например, в указанных временных интервалах). Такая дополнительная информация может обеспечивать более точное управление мощностью, например, когда множество устройств одновременно поддерживается посредством устройства 101 передачи мощности.
Параметр уровня мощности может представлять собой максимальный уровень выпрямленной мощности, который имеет намерение использовать устройство (105) приема мощности.
В силу этого, Qi-стандарт должен содержать пакет запроса максимальной мощности (0x04), который может быть задан, например, следующим образом:
b<sub>7</sub>
b<sub>6</sub>
b<sub>5</sub>
b<sub>4</sub>
b<sub>3</sub>
b<sub>2</sub>
b<sub>1</sub>
b<sub>0</sub>
B<sub>0</sub>
Класс мощности
Максимальная мощность
Параметры задаются следующим образом:
Класс мощности - это поле содержит целочисленное значение без знака, которое указывает класс мощности устройства приема мощности.
Максимальная мощность - помимо коэффициента масштабирования, целочисленное значение без знака, содержащееся в этом поле, указывает максимальную величину мощности, которую устройство приема мощности ожидает предоставлять на выходе выпрямителя. Эта максимальная величина мощности вычисляется следующим образом:
Вместо указания мощности с помощью 8-битовых слов, 16 битов могут быть использованы для более высокой точности.
Если несколько пакетов передают принимаемую мощность, может выполняться дополнительная передача в передающее устройство, которое передает мощность, которая фактически должна использоваться для конфигурирования передачи мощности.
Переход к фазе согласования может выполняться в различные моменты времени и из различных режимов работы системы передачи мощности. В предыдущем примере, переход к фазе согласования выполнен после фазы идентификации и конфигурирования и в силу этого выполнен, когда действует начальное соглашение по мощности.
Во многих вариантах осуществления, переход к фазе согласования может выполняться после фазы идентификации и конфигурирования. Это, в частности, может достигаться посредством передачи посредством устройства 105 приема мощности запроса на то, чтобы переходить к фазе согласования (только) после того, как завершена фаза идентификации и конфигурирования, либо фактически посредством передачи посредством устройства 105 приема мощности запроса в качестве части фазы идентификации и конфигурирования, при этом устройства затем переходят к фазе согласования, когда завершается фаза идентификации и конфигурирования. Таким образом, в этих вариантах осуществления, переход к фазе согласования выполняется между фазой идентификации и конфигурирования и фазой передачи мощности.
В некоторых вариантах осуществления, переход к фазе согласования может выполняться после запроса, передаваемого из устройства 105 приема мощности в пакете, который составляет часть фазы идентификации и конфигурирования. Например, в версиях 1.0 и 1.1 Qi, последнее сообщение фазы конфигурирования имеет определенное число зарезервированных битов данных. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, один из этих зарезервированных битов данных используется в качестве запроса на то, чтобы переходить к фазе согласования после фазы идентификации и конфигурирования.
Таким образом, в таких вариантах осуществления, в конце фазы конфигурирования, устройство 105 приема мощности указывает то, что оно запрашивает переход к фазе согласования, посредством задания бита согласования в пакете конфигурирования. Если устройство 101 передачи мощности поддерживает согласование, оно подтверждает прием приема запроса и принимает запрос посредством отправки сообщения принятия. Это сообщение подтверждения приема/принятия в некоторых вариантах осуществления может быть передано после фазы конфигурирования, т.е. во временном интервале после фазы конфигурирования, и до того, как в ином случае должна начинаться фаза передачи мощности. Устройство 101 передачи мощности затем переходит к фазе согласования. Если устройство 105 приема мощности принимает сообщения принятия в пределах определенного времени, оно также переходит к фазе согласования.
В отличие от фазы идентификации и конфигурирования, фаза согласования не является обязательной и может быть пропущена. Таким образом, если устройство приема мощности не указывает то, что оно запрашивает переход к фазе согласования в конце фазы конфигурирования (посредством сброса надлежащего бита согласования в пакете конфигурирования), как устройство 105 приема мощности, так и устройство 101 передачи мощности пропускают фазу согласования и переходят непосредственно к фазе передачи мощности. Если устройство 105 приема мощности запрашивает фазу согласования, но устройство 101 передачи мощности не поддерживает фазу согласования, устройство 101 передачи мощности подтверждает прием приема запроса и сообщает устройству 105 приема мощности относительно отклонения запроса посредством отправки сообщения отклонения. Устройства затем переходят к фазе передачи мощности.
Подход обеспечивает возможность перехода к фазе передачи мощности с подходящим усовершенствованным или базовым соглашением по передаче мощности надлежащим образом. Фактически, в конце фазы конфигурирования (перед переходом к фазе согласования), устройство передачи мощности устанавливает базовое соглашение, которое содержит рабочие параметры, как задано посредством версии 1.0 или 1.1 технических Qi-требований с низким уровнем мощности. Устройства передачи мощности версии 1.0 и 1.1 не поддерживают фазу согласования мощности и не отвечают на запросы на согласование мощности. В этом случае, устройство передачи мощности переходит непосредственно к передаче мощности, имеющей стандартные параметры фазы идентификации. Например, передаваемая мощность затем может составлять 5 Вт, но новая фаза согласования может изменять ее за счет согласования фазовых пакетов, например, указывающего то, что передаваемая мощность вместо этого должна составлять 10 Вт, или подтверждающего то, что она должна составлять 5 Вт. Дополнительно, если устройство приема мощности не принимает сообщения принятия или отклонения в пределах определенного времени (времени ответа, которому должно удовлетворять передающее устройство), приемное устройство может допускать, что устройство передачи мощности не поддерживает согласование мощности, и оно переходит к фазе передачи мощности. Также аналогично, передающее устройство может быть актуальным устройством, которое поддерживает фазу согласования, но может выбирать откатываться к стратегии передачи мощности версии 1 (и ассоциированной стратегии связи). Аналогично, если устройство приема мощности представляет собой устройство приема мощности версии 1.0 или 1.1, не формируется запрос на то, чтобы переходить к фазе согласования. Во всех этих случаях, система переходит непосредственно из фазы идентификации и конфигурирования к фазе передачи мощности, и в силу этого применяется базовое соглашение по передаче мощности.
Этот подход, соответственно, предоставляет полную обратную совместимость с устройствами версий 1.0 и 1.1.
Тем не менее, если как устройство 105 приема мощности, так и устройство 101 передачи мощности могут поддерживать фазу конфигурирования, переход к ней может выполняться после фазы идентификации и конфигурирования, но перед фазой передачи мощности. Фаза согласования использует базовое соглашение по передаче мощности в качестве основы и затем может модифицировать его таким образом, чтобы предоставлять модифицированное или усовершенствованное соглашение по передаче мощности. После этого выполняется переход к фазе передачи мощности с использованием этого усовершенствованного соглашения по передаче мощности.
В некоторых вариантах осуществления, система передачи мощности альтернативно или дополнительно может поддерживать переход к фазе согласования из фазы передачи мощности. В частности, устройство приема мощности может запрашивать то, чтобы (повторно) переходить к фазе согласования из фазы передачи мощности, посредством отправки пакета завершения подачи мощности с надлежащими рабочими данными (при этом рабочие данные задаются с возможностью предоставлять индикатор относительно желания повторно переходить к фазе согласования).
Если система переходит к фазе согласования из фазы передачи мощности, начальное соглашение по передаче мощности представляет собой соглашение по передаче мощности, которое в данный момент применяется в фазе передачи мощности. Если ранее не выполнен переход к фазе согласования, оно может представлять собой базовое соглашение по передаче мощности. Тем не менее, если ранее выполнен переход к фазе согласования (например, между фазой идентификации и конфигурирования и фазой передачи мощности), соглашение по передаче мощности может представлять собой усовершенствованное соглашение по мощности.
Способность переходить к фазе согласования из фазы передачи мощности предоставляет очень гибкую систему, в которой работа может быть динамически адаптирована к конкретным требованиям и настройкам устройств.
Фаза согласования, в частности, может быть выполнена с возможностью включать в себя цикл согласования только для параметров, которые устройство 105 приема мощности стремится изменять. Все другие аспекты соглашения по передаче мощности в силу этого остаются неизменными. Такой подход обеспечивает низкую сложность и укороченную фазу согласования.
Во многих вариантах осуществления, устройство 105 приема мощности выполнено с возможностью передавать только запрос на то, чтобы переходить к фазе согласования, если установлено то, что устройство 101 передачи мощности может поддерживать фазу согласования.
Таким образом, устройство 105 приема мощности может быть выполнено с возможностью определять то, поддерживает ли устройство передачи мощности фазу согласования, и выбирать то, следует ли передавать запрос на то, чтобы переходить к фазе согласования, в зависимости от того, поддерживает ли устройство передачи мощности фазу согласования.
Такой подход может предоставлять более устойчивую к сбоям и надежную систему и может обеспечивать улучшенную обратную совместимость. В частности, существующие устройства передачи мощности версии 1.0 и 1.1 Qi интерпретируют неизвестные сообщения как следствие ситуации ошибки, и, следовательно, могут типично завершать работу.
ПРОБЛЕМА ПРИ ПОВТОРНОМ КОНФИГУРИРОВАНИИ
Существующие версии 1.0 и 1.1 Qi обеспечивают возможность повторно переходить к фазе конфигурирования из фазы передачи мощности и затем поддерживать неизменной рабочую точку в ходе фазы конфигурирования, с тем чтобы прозрачно повторно переходить к фазе передачи мощности без прерываний передачи мощности. Тем не менее, на практике немногие устройства передачи мощности поддерживают это требование. Многие из них также просто прекращают передачу мощности, когда устройство приема мощности передает пакет завершения подачи мощности с запросом на повторное конфигурирование, заданным в рабочих данных.
Использование варианта повторного конфигурирования более не является применимым для предлагаемых на рынке продуктов на основе устройств передачи мощности. Повторное конфигурирование, например, может представлять собой изменение внутренней настройки приемного устройства, такое как, например, переход из полумостового в полномостовой режим для более высокого уровня мощности.
РЕШЕНИЕ ПО ПОВТОРНОМУ КОНФИГУРИРОВАНИЮ
Эта ситуация может быть улучшена, например, посредством допущения того, что все новые устройства передачи мощности, которые поддерживают согласование, имеют реализованной функцию повторного конфигурирования, и они тестируются на этой функции. Устройству приема мощности в таком случае разрешено запрашивать вариант повторного конфигурирования только после того, как система переходит к фазе согласования из фазы конфигурирования, до фазы передачи мощности.
Дополнительные варианты осуществления предоставляют еще лучший вариант посредством задания цикла согласования в фазе согласования, на которой устройство приема мощности явно запрашивает то, поддерживает ли устройство передачи мощности повторное конфигурирование. Это не оставляет сомнений, а также обеспечивает лучшее тестирование на соответствие устройства передачи мощности для того, чтобы проверять, удовлетворяет оно ли такому требованию. Таким образом, передающее устройство и приемное устройство должны иметь модуль (типично программное обеспечение, запущенное на процессоре), который формирует пакеты для другой стороны, содержащие конкретный запрос, как указано в примерах, описанных в данном документе, и модули должны иметь возможность обрабатывать ответы, принятые по этим запросам. Ответы, например, могут сохраняться в локальном запоминающем устройстве. Ответ на то, может либо нет, например, передающее устройство (или приемное устройство) обрабатывать повторное согласование или повторное конфигурирование, может представлять собой простое "Да" или "Нет", т.е. кодироваться в одном зарезервированном бите. Запрос также может запрашивать то, поддерживает ли передающее устройство максимальную мощность, превышающую максимальную мощность в текущем используемом пакете конфигурирования, ответ на который также может представлять собой "Да" или "Нет". Таким образом, можно согласовывать различные мощности, например, гарантированную максимальную мощность для текущей фазы подачи питания, а также и на какой передающее устройство может максимально передавать (возможно также переменную, например, при текущей настройке или конфигурации либо в текущий момент времени и т.д.).
ПОВТОРНОЕ СОГЛАСОВАНИЕ
Способность устройства передачи мощности переходить к фазе согласования из фазы передачи мощности может быть реализована неявно, например, посредством предоставления возможности повторного согласования только после того, как система перешла к фазе согласования из фазы конфигурирования до этого. Тем не менее, вариант осуществления также обеспечивает еще лучший вариант посредством задания цикла согласования, в котором устройство приема мощности явно запрашивает то, поддерживает ли устройство передачи мощности повторное согласование. Это не оставляет сомнений, а также обеспечивает лучшее тестирование на соответствие устройства передачи мощности для того, чтобы проверять, удовлетворяет оно ли такому требованию.
Оба запроса из приемного устройства на предмет того, поддерживает ли устройство передачи мощности повторное конфигурирование, и на предмет того, поддерживает ли устройство передачи мощности повторное согласование, могут пакетироваться в одном запросе на предмет того, поддерживает ли передающее устройство повторное конфигурирование и повторное согласование.
Вариант для повторного согласования имеет конкретное преимущество для следующей ситуации. Устройство передачи мощности может иметь инвертор, который может работать в двух режимах: полумостовой и полномостовой. В зависимости от ситуации, устройство передачи мощности может изменять свой режим работы с полумостового на полномостовой и наоборот. Полумостовой режим работы может требоваться для устройств приема мощности, которые конструируются согласно Qi v1.0 и v1.1, чтобы поддерживать выпрямленное напряжение такого устройства приема мощности ниже максимального предела. Полномостовой режим работы может требоваться для устройств приема мощности, сконструированных для будущей версии Qi, обеспечивающей повышенный уровень мощности, с тем чтобы поддерживать выпрямленное напряжение такого нового устройства приема мощности с более высоким уровнем выше минимального предела.
Посредством согласования гарантированного уровня мощности устройство передачи мощности может определять то, какой рабочий режим, полу- или полномостовой, является надлежащим. Устройство приема мощности, сконструированное с возможностью принимать высокий уровень мощности, должно запрашивать высокий гарантированный уровень мощности в цикле согласования. При таком запросе, устройство передачи мощности может изменять свой рабочий режим с полумостового режима по умолчанию на полномостовой режим при переходе в режим передачи мощности для того, чтобы достигать достаточного высокого напряжения на выходе выпрямителя приемных устройств.
В случае если устройство приема мощности уменьшает требуемый уровень мощности в ходе фазы передачи мощности, например, поскольку аккумулятор почти заряжен, устройство передачи мощности, возможно, должно переходить из полномостового в полумостовой режим. В этом случае, очень полезно, когда устройство приема мощности повторно переходит к фазе согласования из фазы передачи мощности посредством запроса на повторное согласование и указывает в цикле согласования, что ему требуется более низкий гарантированный уровень мощности, и затем возвращается к фазе передачи мощности. На основе этого запроса в этой (короткой) фазе повторного согласования, устройство передачи мощности может изменять свой рабочий режим с полномостового на полумостовой при повторном переходе к фазе передачи мощности для того, чтобы предотвращать превышение максимального предела выпрямленного напряжения устройства приема мощности. Кроме того, устройство приема мощности должно иметь сведения по такому переходу, поскольку оно инициирует запрос для более низкого гарантированного уровня мощности и ожидает переход в конце фазы (повторного) согласования. Если нет сведений, следовательно, в случае если не применяется повторное согласование, устройство приема мощности может хотеть завершать передачу мощности вследствие неожиданного изменения уровня мощности во время перехода из полномостового в полумостовой режим работы при нахождении в фазе передачи мощности.
Дополнительное преимущество способности повторно согласовывать более низкий гарантированный уровень мощности может обнаруживаться в ситуации, когда несколько устройств передачи мощности должны совместно использовать один источник питания. Эта ситуация, в частности, может возникать, например, в общественном транспорте, когда один источник питания с ограниченной мощностью должен питать множество устройств передачи мощности. В таком случае, может удовлетворяться только часть потребности всех запрашивающих мощность устройств приема мощности. Повторное согласование гарантированного уровня мощности в таком случае позволяет уменьшать уровень мощности для устройств приема мощности, прибор которых имеет практически заряженный аккумулятор, чтобы обеспечивать доступность большей мощности для устройства приема мощности, прибор которого страдает от почти пустого аккумулятора. Например, такие передающие устройства могут содержать модули связи для того, чтобы обмениваться данными с другими передающими устройствами относительно того, какие они имеют потребности в электроэнергии (т.е. приемные устройства, питающиеся от них), и затем разрешать между собой ситуацию оптимальной подачи питания. Это может быть включено в фазу повторного согласования, в которой приемное устройство (или даже пользователь приемного устройства через средство ввода) может указывать, что оно может работать с меньшей мощностью в данный момент.
В варианте осуществления, приемное устройство может использовать конкретный пакет TX-запроса на то, чтобы запрашивать то, что передающее устройство подает гарантированный уровень мощности.
Следует принимать во внимание, что могут использоваться разные подходы для определения пригодности устройства передачи мощности. Например, в некоторых вариантах осуществления, поддерживающие устройства передачи мощности в ответ на сообщение из устройства приема мощности в ходе фазы идентификации и конфигурирования могут немного изменять уровень мощности. Это изменение может возникать в течение временных интервалов между сообщениями данных из устройства приема мощности. Таким образом, в таких вариантах осуществления, короткое и небольшое уменьшение (или увеличение) амплитуды используется посредством устройства передачи мощности для того, чтобы указывать, что оно допускает двунаправленную связь и поддержку фазы согласования.
В качестве конкретного примера, в ходе фазы идентификации и конфигурирования, устройство приема мощности передает идентификационное сообщение, которое включает в себя индикатор относительно версии технических Qi-требований, поддерживаемой посредством устройства приема мощности (например, он может указывать, что оно представляет собой совместимое с версией 2.0 устройство приема мощности). Если устройство передачи мощности допускает поддержку ассоциированной функциональности (например, если оно может поддерживать версию 2.0, типично соответствующую устройству передачи мощности, представляющему собой устройство версии 2.0 или более новое устройство), оно временно изменяет амплитуду.
Устройство приема мощности, соответственно, может отслеживать сигнал мощности между передачей сообщений в устройство передачи мощности, и если определяется изменение, устройство приема мощности считает, что устройство передачи мощности поддерживает фазу согласования, и оно, соответственно, может передавать запрос на то, чтобы переходить к фазе согласования на последующей стадии.
Следует принимать во внимание, что разные подходы могут быть использованы для того, чтобы завершать фазу согласования.
Фактически, число циклов согласования может варьироваться в зависимости от того, сколько параметров устройство 105 приема мощности хочет согласовывать (и возможно в зависимости от ответов устройства 101 передачи мощности).
В некоторых вариантах осуществления, устройство 105 приема мощности может передавать сообщение завершения фазы согласования, когда оно удовлетворено согласованным соглашением по передаче мощности. После приема сообщения завершения фазы согласования, устройство 101 передачи мощности должно завершать фазу согласования и переходить к фазе передачи мощности. В некоторых вариантах осуществления, устройство передачи мощности может подтверждать прием сообщения завершения фазы согласования. В таких вариантах осуществления, устройство 105 приема мощности может с интервалами повторять сообщение завершения фазы согласования до тех пор, пока не будет принято подтверждение приема (или не возникнет тайм-аут). Затем оно должно переходить к фазе передачи мощности. В других вариантах осуществления, оно может переключаться прямо на фазу передачи мощности после передачи сообщения завершения фазы согласования.
В качестве конкретного примера, устройство приема мощности типично хочет переходить к фазе передачи мощности после нуля или более циклов согласования. В этом случае, устройство приема мощности отправляет в устройство передачи мощности сообщение завершения фазы согласования (запрос на завершение согласования), указывающее то, что завершено согласование мощности. При приеме сообщения завершения фазы согласования устройство передачи мощности устанавливает соглашение по передаче мощности на основе предыдущего соглашения, но модифицированное посредством параметров, согласованных в циклах согласования фазы согласования. Устройство передачи мощности указывает то, что оно принимает сообщение завершения фазы согласования, посредством отправки сообщения принятия. Затем оно начинает применение принимаемых рабочих параметров и переходит к фазе передачи мощности. Если устройство приема мощности принимает сообщение принятия, оно начинает применение принимаемых рабочих параметров и переходит к фазе передачи мощности.
Если устройство передачи мощности по какой-либо причине не хочет устанавливать новое соглашение по передаче мощности на основе текущих параметров, оно отвечает сообщением отказа и остается в фазе согласования. Если устройство приема мощности принимает ответ с отказом, оно остается в фазе согласования мощности. Устройство приема мощности затем может пытаться исправлять ситуацию посредством повторного согласования, либо оно может выходить из фазы согласования без модифицированного соглашения по мощности.
Если устройство передачи мощности не принимает корректно сообщение завершения фазы согласования вследствие ошибки связи, то оно не должно отправлять ответное сообщение. Если устройство приема мощности не принимает ответное сообщение, оно остается в фазе согласования мощности, но оно может повторять сообщение завершения фазы согласования. Если устройство приема мощности не принимает корректно ответное сообщение вследствие ошибки в связи, оно остается в фазе согласования мощности, но оно может повторять сообщение завершения фазы согласования.
В случае если устройство приема мощности не хочет переходить к фазе передачи мощности, устройство приема мощности может отправлять выделенный пакет с сообщениями завершения подачи мощности. В ответ на прием такого пакета, устройство передачи мощности выходит из фазы согласования и возвращается к фазе ожидания, которая для Qi-системы соответствует фазе выбора. Таким образом, устройство приема мощности может отправлять в ходе фазы согласования выделенное сообщение, которое не только завершает фазу согласования, но и завершает весь процесс настройки передачи мощности. Устройство приема мощности, в частности, может определять то, что набор параметров, который может быть согласован с устройством передачи мощности, является недостаточным для работы устройства приема мощности (например, оно не может получать уровень мощности, который ему требуется), и, соответственно, оно может отменять процесс.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления и сценариях, устройство 101 передачи мощности может принимать сообщение об ошибке управления мощностью в фазе согласования. Эти сообщения об ошибках управления мощностью используются в фазе передачи мощности для того, чтобы управлять контуром управления мощностью для передачи мощности. Они, в частности, формируются посредством устройства 105 приема мощности для того, чтобы управлять сигналом мощности таким образом, что он находится в требуемой рабочей точке.
Если устройство передачи мощности принимает сообщение об ошибке управления мощностью в фазе согласования, оно переключается непосредственно на фазу передачи мощности. Кроме того, устройство передачи мощности во многих вариантах осуществления отбрасывает изменения, которые введены в ходе фазы согласования, и переходит к фазе передачи мощности с соглашением по мощности, которое существует до перехода к фазе согласования.
Этот подход, например, может быть использован посредством устройства приема мощности для того, чтобы очень быстро переходить к фазе мощности (например, если пользователь начинает управление устройством приема мощности). В таком случае, устройство приема мощности может просто отправлять сообщение об ошибке управления мощностью и непосредственно переключаться на фазу передачи мощности. После приема сообщения об ошибке управления мощностью устройство передачи мощности также переключается прямо на фазу передачи мощности.
Таким образом, в случае если устройство приема мощности хочет быстро переходить к фазе передачи мощности, оно может отправлять пакет ошибок управления. Как устройство передачи мощности, так и устройство приема мощности сразу переходят к фазе передачи мощности после передачи пакета ошибок управления без установления нового соглашения по передаче мощности, в силу этого оставляя неизменным ранее установленное соглашение по передаче мощности.
Кроме того, подход может разрешать возможную ситуацию ошибки. Например, если ошибка приводит к тому, что устройство передачи мощности находится к фазе согласования, тогда как устройство приема мощности находится в фазе передачи мощности, то устройство приема мощности передает сообщение об ошибке управления мощностью в качестве части стандартной процедуры в фазе передачи мощности. Затем оно автоматически инструктирует устройству передачи мощности также переключаться на фазу передачи мощности, за счет этого сглаживая ситуацию.
Такой сценарий, возможно, может возникать, если устройство приема мощности запрашивает согласование, и устройство передачи мощности поддерживает согласование, но устройство приема мощности не принимает сообщение принятия корректно или вовремя. В этом случае, устройство приема мощности может переходить к фазе передачи мощности, тогда как устройство передачи мощности переходит к фазе согласования. Это нежелательная ситуация.
Если устройство приема мощности не подозревает, что возникает ошибка связи, оно должно продолжать работу в соответствии с требованиями для фазы передачи мощности и, соответственно, оно должно передавать пакеты ошибок управления. Если устройство передачи мощности, в фазе согласования, принимает пакет ошибок управления, то оно должно переходить к фазе передачи мощности без согласования.
Если устройство приема мощности подозревает ошибку связи, например, посредством определения некоторого ответа с ошибками или позднего ответа, оно вместо этого может возвращаться к фазе идентификации и конфигурирования из фазы передачи мощности посредством отправки пакета завершения подачи мощности с запросом на повторное конфигурирование. Устройство передачи мощности и устройство приема мощности затем повторно переходят к фазе конфигурирования. Это обеспечивает вторую попытку перехода к согласованию из фазы конфигурирования.
Если, по некоторой неизвестной причине, устройство передачи мощности переходит к фазе передачи мощности, тогда как устройство приема мощности переходит к фазе конфигурирования, то устройство передачи мощности должно завершать передачу мощности, если оно не принимает пакет ошибок управления в пределах определенного времени. Устройство приема мощности в режиме согласования не должно отправлять пакет ошибок управления, если оно не хочет переходить к фазе передачи мощности. Таким образом, в этом случае процесс должен автоматически завершаться и может повторно инициализироваться посредством приемного устройства.
Пример работы и взаимодействия различных фаз при применении к Qi-системе проиллюстрирован на фиг. 7.
Следует принимать во внимание, что вышеприведенное описание для понятности описывает варианты осуществления со ссылкой на различные функциональные схемы, модули и процессоры. Тем не менее, должно быть очевидным, что любое надлежащее распределение функциональности между различными функциональными схемами, модулями или процессорами может быть использовано без отступления от изобретения. Например, функциональность, проиллюстрированная как выполняемая посредством отдельных процессоров или контроллеров, может быть выполнена посредством одного процессора или контроллера. Следовательно, ссылки на конкретные функциональные модули или схемы должны рассматриваться только как ссылки на надлежащее средство предоставления описанной функциональности, а не обозначать точную логическую или физическую структуру либо организацию.
Кроме того фаза согласования может быть легко использована для координации между приемным устройством и передающим устройством того, какие расширенные варианты доступны, например, разрешается ли и, возможно, с дополнительной информацией, то, как устройству передачи или устройству приема мощности разрешается переконфигурироваться в ходе подачи питания. Это должно осуществляться плавно. Если это предварительно согласовано во время первого согласования, передающее устройство или приемное устройство может начинать такой запрос, и затем выполняется цепочка следующих состояний процесса и обработки независимо от того, предварительно задан или согласован либо нет стандарт во время первого согласования. Идентичный принцип может быть использован для того, чтобы начинать полностью новое согласование, так что доступен полный набор вариантов. Например, первое согласование могло быть быстрым с передачей минимального числа существенных параметров, так что может быстро начинаться подача питания. Между тем, может быть собран большой объем дополнительной информации (например, пользователь, возможно, указывает то, что ему требуется исключать более срочно свое приемное устройство, либо передающее устройство может иметь согласованные соглашения по подаче питания с несколькими другими устройствами, или приемное устройство, возможно, проводит избыточное тестирование своих аккумуляторов, или приемное устройство или передающее устройство, возможно, тестирует или измеряет другие релевантные параметры), и затем при необходимости может начинаться фаза более глубокого согласования.
Например, для того чтобы обеспечивать вышеуказанные варианты, будущий Qi или аналогичный стандарт передачи мощности может содержать пакет, называемый "проверкой TX-поддержки для повторного конфигурирования и повторного согласования (0x06)", который может задаваться следующим образом:
b<sub>7</sub>
b<sub>6</sub>
b<sub>5</sub>
b<sub>4</sub>
b<sub>3</sub>
b<sub>2</sub>
b<sub>1</sub>
b<sub>0</sub>
B<sub>0</sub>
ReConf
ReNeg
ReConf - если этот бит задается равным единице, устройство приема мощности проверяет то, поддерживает ли устройство передачи мощности повторное конфигурирование. Раздел 6.3.2 описывает то, как устройство приема мощности может указывать повторное конфигурирование.
ReConf - если этот бит задается равным единице, устройство приема мощности проверяет то, поддерживает ли устройство передачи мощности повторное согласование. Раздел 6.3.2 описывает то, как устройство приема мощности может указывать повторное согласование.
Конкретный пакет TX-запроса (0x020) может быть следующим:
Запрос
Тип команды
Данные
Ожидаемый TX-ответ
0×0
Согласование завершения
Счетчик изменений
ACK/NAK и применение значений соглашения по передаче мощности
0×01
Запрос гарантированной мощности
Класс и уровень мощности
ACK/NAK и принятие на себя соглашения по передаче мощности
0×02
Выбор пакета приема мощности
Заголовок, указывающий то, какой пакет приема мощности следует использовать
ACK/NAK и принятие на себя соглашения по передаче мощности
0×03
Запрос глубины TX-модуляции
Полярность и глубина модуляции
ACK/NAK и принятие на себя соглашения по передаче мощности
0×04
Запрос максимальной мощности
Класс и уровень мощности
ACK/NAK и принятие на себя соглашения по передаче мощности
0×05
Проверка поддержки повторного согласования и повторного конфигурирования
Биты ReConf и ReNeg
ACK/NAK и принятие на себя соглашения по передаче мощности
0×06-0×FF
Зарезервировано
Изобретение может быть реализовано в любой надлежащей форме, включающей в себя аппаратные средства, программное обеспечение, микропрограммное обеспечение или любую комбинацию вышеозначенного. В частности, контроллер, реализующий стратегию управления и последовательность операций на этапах процесса, а также всего его средства либо физические или функциональные модули могут быть физически реализованы, например, в качестве программного обеспечения, запущенного на общем процессоре или в выделенной ASIC, таком как, например, процессор, содержащий конечный автомат и т.д. Изобретение необязательно может быть реализовано, по меньшей мере, частично в качестве компьютерного программного обеспечения, запущенного на одном или более процессоров данных и/или процессоров цифровых сигналов. Элементы и компоненты варианта осуществления изобретения могут быть физически, функционально и логически реализованы любым надлежащим образом. Фактически, функциональность может быть реализована в одном модуле, во множестве моделей или как часть других функциональных модулей. По существу, изобретение может быть реализовано в одном модуле или может быть физически и функционально распределено между различными модулями, схемами и процессорами. Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что все варианты, которые описаны для конфигураций систем или вариантов осуществления способа, также могут быть реализованы в соответствующих версиях передающих устройств или приемных устройств и в силу этого аналогично раскрываются.
Хотя настоящее изобретение описано в связи с некоторыми вариантами осуществления, оно не имеет намерение быть ограниченным конкретной изложенной в данном документе формой. Вместо этого, объем настоящего изобретения ограничен только посредством прилагаемой формулы изобретения. Дополнительно, хотя предположительно признак описывается в данном документе в связи с конкретными вариантами осуществления, специалисты в данной области техники должны признавать, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут быть комбинированы в соответствии с изобретением. В формуле изобретения, термин "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов.
Более того, хотя перечислены по отдельности, множество средств, элементов, схем или этапов способа может быть реализовано посредством, к примеру, одной схемы, модуля или процессора. Дополнительно, хотя отдельные признаки могут быть включены в различные пункты формулы изобретения, они могут быть преимущественно комбинированы, и их включение в различные пункты формулы изобретения не подразумевает, что комбинация признаков не является выполнимой и/или преимущественной. Так же, включение признака в одну категорию пунктов формулы изобретения не налагает ограничение на эту категорию, а вместо этого указывает то, что признак в равной степени применим к другим категориям пунктов формулы изобретения по мере необходимости. Более того, порядок признаков в пунктах формулы изобретения не налагает какой-либо конкретный порядок, в котором должны осуществляться признаки, и, в частности, порядок отдельных этапов в пункте формулы изобретения на способ не подразумевает, что этапы должны выполняться в этом порядке. Вместо этого, этапы могут выполняться в любом надлежащем порядке. Кроме того, ссылки в единственном числе не исключают множественность. Таким образом, ссылки на единственное число, "первый", "второй" и т.д. не исключают множественность. Ссылки с номерами в формуле изобретения предоставлены просто в качестве поясняющего примера, и они не должны истолковываться как каким-либо образом ограничивающие объем формулы изобретения.