БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
INDUCTION POWER TRANSMISSION SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к индукционной передаче электроэнергии и, в частности, но не исключительно, к системе индукционной передачи электроэнергии, совместимой с подходом беспроводной передачи электроэнергии стандарта Qi.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В прошлом десятилетии резко возросло количество разнообразных применяемых портативных устройств и устройств мобильной связи. Например, использование мобильных телефонов, планшетов, медиапроигрывателей и т.д. стало повсеместным. Такие устройства обычно обеспечиваются электроэнергией посредством внутренних батарей, и типичный сценарий использования часто требует перезарядки батарей или прямого проводного обеспечения устройства электроэнергией от внешнего источника питания.
Большинство современных систем требует проводного соединения и/или явного электрического контакта для обеспечения электроэнергией от внешнего источника питания. Однако это обычно бывает непрактичным и требует, чтобы пользователь физически вставил соединительные контакты или иным образом установил физический электрический контакт. Это также обычно бывает неудобным для пользователя из-за длины проводов. Как правило, требования мощности также значительно отличаются, и в настоящее время большинство устройств снабжено их собственным специализированным источником питания, что приводит к тому, что типичный пользователь имеет большое количество разных источников питания, каждый из которых является специализированным для конкретного устройства. Хотя использование внутренних батарей может предотвратить необходимость проводного соединения с источником питания во время использования, это обеспечивает только частичное решение, поскольку батареям будет нужна перезарядка (или замена, которая является дорогой). Использование батарей также может существенно увеличить вес и потенциально стоимость и размер устройств.
Чтобы обеспечить значительно улучшенное пользовательское восприятие, было предложено использовать беспроводной источник питания, в котором электроэнергия индукционным образом переносится от катушки передатчика в устройстве передатчика электроэнергии к катушке приемника в отдельных устройствах.
Передача электроэнергии через магнитную индукцию является известной концепцией, главным образом примененной в трансформаторах, имеющих жесткую связь между первичной катушкой передатчика и вторичной катушкой приемника. Посредством разделения первичной катушки передатчика и вторичной катушки приемника между двумя устройствами беспроводная передача электроэнергии между ними становится возможной на основе принципа слабосвязанного трансформатора.
Такая конфигурация дает возможность беспроводной передачи электроэнергии устройству без необходимости каких-либо проводов или установления физических электрических соединений. Действительно, это может позволить просто разместить устройство рядом или сверху катушки передатчика для его перезарядки или обеспечения электроэнергией внешним образом. Например, устройства передатчика электроэнергии могут быть снабжены горизонтальной поверхностью, на которую можно просто поместить устройство для обеспечения электроэнергией.
Кроме того, такие конфигурации для беспроводной передачи электроэнергии могут быть предпочтительно разработаны таким образом, что устройство передатчика электроэнергии может использоваться с целым рядом устройств приемника электроэнергии. В частности, стандарт беспроводной передачи электроэнергии, известный как стандарт Qi, был определен и в настоящее время разрабатывается далее. Этот стандарт позволяет использовать устройства передатчика электроэнергии, которые соответствуют стандарту Qi, с устройствами приемника электроэнергии, которые также соответствуют стандарту Qi, без необходимости, чтобы они были от одного и того же изготовителя или были специализированы друг для друга. Стандарт Qi дополнительно включает в себя некоторую функциональность для обеспечения возможности адаптировать работу к конкретному устройству приемника электроэнергии (например, в зависимости от заданного потребления энергии).
Стандарт Qi разработан Консорциумом по беспроводной передаче электроэнергии (Wireless Power Consortium), и больше информации можно найти, например, на их веб-сайте:
http://www.wirelesspowerconsortiurn.com/index.html, где, в частности, могут быть найдены документы определенных стандартов.
Стандарт Qi беспроводной передачи электроэнергии описывает, что передатчик электроэнергии должен быть в состоянии обеспечить гарантируемую мощность приемнику электроэнергии. Заданный необходимый уровень мощности зависит от конфигурации приемника электроэнергии. Чтобы определить гарантируемую мощность, определено множество тестовых приемников электроэнергии и условия нагрузки, которые описывают гарантируемый уровень мощности для каждого из условий.
Стандарт Qi первоначально определил беспроводную передачу электроэнергии для устройств низкой мощности, имеющих потребление мощности менее 5 Вт. Системы, которые находятся в пределах объема этого стандарта, используют индукционную связь между двумя плоскими катушками для переноса мощности от передатчика электроэнергии к приемнику электроэнергии. Расстояние между двумя катушками обычно составляет 5 мм. Возможно расширить этот диапазон по меньшей мере до 40 мм.
Однако продолжается работа по увеличению доступной мощности, и, в частности, стандарт расширяется до устройств средней мощности, имеющих потребление мощности более 5 Вт.
Стандарт Qi определяет множество технических требований, параметров и рабочих процедур, которым должно соответствовать совместимое устройство.
СВЯЗЬ
Стандарт Qi поддерживает связь от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии, тем самым обеспечивая возможность приемнику электроэнергии предоставлять информацию, которая может позволить передатчику электроэнергии адаптироваться к конкретному приемнику электроэнергии. В текущем стандарте была определена однонаправленная линия связи от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии, и подход основан на философии приемника электроэнергии как управляющего элемента. Для подготовки и управления передачей электроэнергии между передатчиком электроэнергии и приемником электроэнергии приемник электроэнергии, в частности, передает информацию передатчику электроэнергии.
Однонаправленная связь достигается посредством выполнения приемником электроэнергии нагрузочной модуляции, при которой нагрузка, прикладываемая ко вторичной катушке приемника посредством приемника электроэнергии, изменяется для обеспечения модуляции сигнала мощности. Получающиеся в результате изменения электрических характеристик (например, изменения потребления тока) могут быть обнаружены и декодированы (демодулированы) передатчиком электроэнергии.
Таким образом, на физическом уровне канал передачи от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии использует сигнал мощности в качестве носителя данных. Приемник электроэнергии модулирует нагрузку, и это обнаруживается посредством изменения амплитуды и/или фазы тока или напряжения катушки передатчика. Данные форматируются в байты и пакеты.
Больше информации можно найти в главе 6 части 1 описания стандарта Qi беспроводной передачи электроэнергии (версия 1.0).
Хотя стандарт Qi использует однонаправленную линию связи, было предложено ввести связь от передатчика электроэнергии к приемнику электроэнергии. Однако такой двунаправленный канал не прост для реализации и подвержен большому количеству трудностей и проблем. Например, получающаяся в результате система по-прежнему должна быть обратно совместимой, и, например, передатчики и приемники электроэнергии, которые не способны к двунаправленной связи, должны по-прежнему поддерживаться. Кроме того, технические ограничения с точки зрения, например, вариантов модуляции, изменений мощности, вариантов передачи и т.д. являются очень строгими, поскольку они должны согласовываться с существующими параметрами. Также важно, чтобы стоимость и сложность поддерживались на низком уровне, и, например, желательно, чтобы требования к дополнительным аппаратным средствам были минимизированы, чтобы обнаружение было простым и надежным и т.д. Также важно, чтобы связь от передатчика электроэнергии к приемнику электроэнергии не влияла, не ухудшала и не создавала помех для связи от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии. Кроме того, крайне важное требование состоит в том, чтобы линия связи не ухудшала до неприемлемого уровня способность системы к передаче электроэнергии.
В соответствии с этим много проблем и трудностей связано с улучшением системы передачи электроэнергии, такой как стандарт Qi, чтобы она включала в себя двунаправленную связь.
СИСТЕМНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Чтобы управлять системой беспроводной передачи электроэнергии, стандарт Qi определяет несколько фаз или режимов, в которых система может находиться в разное время работы. Больше подробностей можно найти в главе 5 части 1 описания стандарта Qi беспроводной передачи электроэнергии (версия 1.0).
Система может находиться в следующих фазах:
Фаза выбора
Эта фаза является типичной фазой, когда система не используется, т.е. когда нет никакого соединения между передатчиком электроэнергии и приемником электроэнергии (т.е. никакой приемник электроэнергии не помещен близко к передатчику электроэнергии).
В фазе выбора передатчик электроэнергии может находиться в режиме ожидания, но будет чувствителен к обнаружению возможного присутствия объекта. Аналогичным образом приемник будет ожидать присутствия сигнала мощности.
ФАЗА ТЕСТИРОВАНИЯ
Если передатчик обнаруживает возможное присутствие объекта, например, вследствие изменения емкости, система переходит в фазу тестирования, в которой передатчик электроэнергии (по меньшей мере периодически) обеспечивает сигнал мощности. Этот сигнал мощности обнаруживается приемником электроэнергии, который переходит к отправке начального пакета передатчику электроэнергии. В частности, если приемник электроэнергии присутствует в интерфейсе передатчика электроэнергии, приемник электроэнергии передает начальный пакет интенсивности сигнала передатчику электроэнергии. Пакет интенсивности сигнала обеспечивает показатель степени соединения между катушкой передатчика электроэнергии и катушкой приемника электроэнергии. Пакет интенсивности сигнала обнаруживается передатчиком электроэнергии.
ФАЗА ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОНФИГУРАЦИИ
Передатчик электроэнергии и приемник электроэнергии затем переходят к фазе идентификации и конфигурации, в которой приемник электроэнергии передает по меньшей мере идентификатор и требуемую мощность. Информация передается в нескольких пакетах данных посредством нагрузочной модуляции. Передатчик электроэнергии поддерживает постоянный сигнал мощности во время фазы идентификации и конфигурации, чтобы позволить обнаружить нагрузочную модуляцию. В частности, с этой целью передатчик электроэнергии обеспечивает сигнал мощности с постоянной амплитудой, частотой и фазой (кроме изменений, вызванных нагрузочной модуляцией).
При подготовке фактической передачи электроэнергии приемник электроэнергии может применить принятый сигнал для обеспечения питанием его электроники, но он поддерживает свою выходную нагрузку разъединенной. Приемник электроэнергии передает пакеты передатчику электроэнергии. Эти пакеты включают в себя обязательные сообщения, такие как пакет идентификации и конфигурации, или могут включать в себя некоторые определенные необязательные сообщения, такие как пакет расширенной идентификации или пакет задержки мощности.
Передатчик электроэнергии продолжает формировать сигнал мощности в соответствии с информацией, принятой от приемника электроэнергии.
ФАЗА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Затем система переходит в фазу передачи электроэнергии, в которой передатчик электроэнергии обеспечивает необходимый сигнал мощности, и приемник электроэнергии соединяет выходную нагрузку для подачи на нее принятой электроэнергии.
Во время этой фазы приемник электроэнергии отслеживает условия выходной нагрузки, и, в частности, он измеряет погрешность управления между фактическим значением и желаемым значением некоторой рабочей точки. Он передает эти погрешности управления в сообщениях погрешности управления передатчику электроэнергии с минимальной частотой, например, каждые 250 мс. Это обеспечивает показатель относительно продолжающегося присутствия приемника электроэнергии передатчику электроэнергии. Кроме того, сообщения погрешности управления используются для реализации управление питанием с обратной связью, когда передатчик электроэнергии адаптирует сигнал мощности для минимизации заявленной погрешности. В частности, если фактическое значение рабочей точки равняется желаемому значению, приемник электроэнергии передает погрешность управления со значением, равным нулю, и это не приводит ни к какому изменению сигнала мощности. В случае, если приемник электроэнергии передает погрешность управления, отличающуюся от нуля, передатчик электроэнергии соответствующим образом отрегулирует сигнал мощности.
Система дает возможность эффективной настройки и работы по передаче электроэнергии. Однако существуют сценарии, в которых система передачи электроэнергии не работает оптимально.
Например, в существующей системе передатчик электроэнергии входит фазу тестирования из фазы выбора, когда обнаружено, что внесен новый приемник электроэнергии. Однако если устройство приемника электроэнергии, например, постоянно размещено на передатчике электроэнергии, нет никакого инициирующего события, и приемник электроэнергии может остаться в фазе выбора и быть не в состоянии повторно войти в фазу передачи электроэнергии. Это может быть проблемой для устройств, которым нужно повторное обеспечение электроэнергией с интервалами. Например, устройство c батарейным питанием может быть постоянно размещено на передатчике электроэнергии. После начальной зарядки батареи, когда устройство c батарейным питанием сначала размещено на передатчике электроэнергии, система войдет в фазу выбора. Устройство может использоваться, пока оно находится на передатчике электроэнергии, и батарея может разрядиться. На некоторой стадии может потребоваться, чтобы батарея была перезаряжена. Однако, поскольку система находится в фазе выбора, она не сможет выполнить такую перезарядку.
Чтобы избежать таких сценариев, было предложено, чтобы передатчик электроэнергии достаточно редко входил в фазу тестирования, в которой он проверяет с помощью тестирования приемника электроэнергии, должна ли быть повторно инициирована новая фаза передачи электроэнергии. Однако, как предполагается, это будет выполняться в интервале нескольких минут, что является слишком медленным для многих приложений. Сокращение времени между тестированиями увеличит потребление мощности и для передатчика электроэнергии, и для приемника электроэнергии. Таким образом, сокращение временного интервала между тестированиями до значения, которое является подходящим для самого критического устройства/приложения, привело бы к большим накладным расходам и увеличенному потреблению ресурсов, которое абсолютно не нужно для подавляющего большинства устройств.
Чтобы обратиться к этой проблеме, было предложено, чтобы система могла выходить из фазы выбора и инициировать новую операцию настройки передачи электроэнергии в ответ на прием активного запроса от приемника электроэнергии. Однако это требует, чтобы приемник электроэнергии мог передать активное сообщение (то есть, он не может использовать нагрузочную модуляцию, поскольку нет сигнала мощности, обеспечиваемого передатчиком). Такое активное инициирование приемником электроэнергии может быть выгодным, но требует, чтобы приемник электроэнергии имел достаточную сохраненную энергию для формирования сообщения. Однако это требует перезарядки устройств, и, таким образом, устройства не могут постоянно оставаться в фазе выбора.
В частности, было предложено, чтобы приемник электроэнергии мог пробуждать передатчик электроэнергии, применяя активный сигнал. Приемник электроэнергии использует источник энергии (например, батарею), доступный в приемнике электроэнергии, чтобы сформировать сигнал пробуждения. Однако не все устройства содержат подходящий источник энергии. Кроме того, если присутствует аккумулятор энергии, такой как батарея или конденсатор, он может разрядиться, например, после интенсивного использования приложения или после значительного промежутка времени, в течение которого ток утечки или ток в режиме ожидания истратили доступную сохраненную энергию. Таким образом, потребуется перезарядка.
В более общем случае, тогда как традиционный подход может обеспечить очень подходящие методики для обеспечения электроэнергией или зарядки нового вносимого приемника электроэнергии, он проявляет относительную негибкость и не обслуживает все сценарии, в которых приемник электроэнергии может пожелать извлечь мощность из передатчика электроэнергии. В частности, он лишь позволяет приемникам электроэнергии либо быть обеспеченными электроэнергией передатчиком электроэнергии в качестве части стандартной фазы передачи электроэнергии, либо не быть обеспеченными электроэнергией. Однако многие устройства имеют разные требования в разное время, и, кроме того, эти требования могут значительно различаться между устройствами.
Следовательно, будет полезна улучшенная система передачи электроэнергии и, в частности, система, дающая возможность повышенной гибкости, обратной совместимости, упрощенной реализация, улучшенной адаптации к изменяющимся требованиям мощности и/или улучшенной производительности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с этим изобретение стремится предпочтительно смягчить, облегчить или устранить один или более упомянутых выше недостатков отдельно или в любой комбинации.
В соответствии с аспектом изобретения обеспечен способ работы системы индукционной передачи электроэнергии, содержащей передатчик электроэнергии, генерирующий беспроводной сигнал мощности для приемника электроэнергии, когда находится в фазе передачи электроэнергии, система индукционной передачи электроэнергии поддерживает связь от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии на основе нагрузочной модуляции сигнала мощности, способ содержит этапы, на которых: приемник электроэнергии передает первое сообщение передатчику электроэнергии, первое сообщение содержит требование к сигналу мощности режима ожидания для сигнала мощности во время фазы ожидания; передатчик электроэнергии принимает сообщение; и передатчик электроэнергии обеспечивает сигнал мощности в соответствии с требованием к сигналу мощности режима ожидания во время фазы ожидания.
Изобретение может обеспечить улучшенную систему передачи электроэнергии. Во многих вариантах осуществления она дает возможность дополнительной функциональности и/или увеличенной производительности. Может быть обеспечено улучшенное пользовательское восприятие. Изобретение может дать возможность практического подхода и может обеспечить внедрение в существующие системы.
Подход может внести фазу ожидания, предназначенную для уменьшения потребления электроэнергии, и приемник электроэнергии управляет поведением мощности режима ожидания передатчика электроэнергии.
Во многих вариантах осуществления подход может, в частности, дать возможность улучшенной работы для систем, в которых приемник электроэнергии присоединен к передатчику электроэнергии в течение длительного времени (в том числе, в частности, несколько операций (пере)зарядки). Во многих сценариях может быть достигнута более быстрая активация устройства приемника электроэнергии из режима ожидания.
Приемник электроэнергии может извлечь электроэнергию из сигнала мощности (и, таким образом, из передатчика электроэнергии) во время фазы ожидания. Требование к сигналу мощности режима ожидания может представлять собой такое требование к мощности сигнала мощности режима ожидания, как минимальная амплитуда или ток, которые могут потребляться приемником электроэнергии.
Подход особенно выгоден тем, что приемник электроэнергии может управлять работой передатчика электроэнергии, когда находится в фазе ожидания, чтобы он обеспечил сигнал мощности, который отвечает заданным требованиям и предпочтениям приемника электроэнергии (или устройства, обеспечиваемого электроэнергией приемником электроэнергии). Приемник электроэнергии может, например, управлять передатчиком электроэнергии для обеспечения достаточной мощности для приемника электроэнергии, чтобы поддержать уменьшенную функциональность фазы ожидания, и/или он может управлять характеристиками сигнала мощности таким образом, что это позволяет приемнику электроэнергии пробудить передатчик электроэнергии достаточно быстро и, в частности, таким образом, что в фазу передачи электроэнергии можно войти достаточно быстро, но без чрезмерного использования ресурсов. Например, можно управлять временными интервалами между включениями сигнала мощности для обеспечения нагрузочной модуляции, чтобы удовлетворить требованиям заданного приемника электроэнергии (или связанного устройства).
Кроме того, подход соответствует общим принципам разработки систем передачи электроэнергии, таким как стандарт Qi, в котором он дает возможность основному управлению находиться вместе с приемником электроэнергии.
Подход также может быть относительно легко внедрен в такие системы, как системы стандарта Qi. Например, он может быть реализован с использованием только однонаправленной связи от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии.
В фазе ожидания приемник электроэнергии работает в режиме уменьшенной мощности. Потребляемая мощность приемника электроэнергии, находящегося в фазе ожидания, уменьшен относительно потребляемой мощности приемника электроэнергии, находящегося в режиме передачи электроэнергии. Приемник электроэнергии в фазе ожидания может выполнять уменьшенную функциональность. Как правило, уменьшенная функциональность может быть ограничена функциональностью, которая позволяет системе быть инициализированной для входа в номинальный режим работы (в частности, уменьшенная функциональность может быть ограничена функциональностью пробуждения). В частности, в фазе ожидания нагрузка может быть отсоединена приемником электроэнергии. В фазе передачи электроэнергии нагрузка будет присоединена.
В некоторых сценариях система может использовать цикл управления питанием при нахождении в фазе передачи электроэнергии, но не в фазе ожидания.
Термин "приемник электроэнергии" будет пониматься как относящийся к функциональности, реализованной для обеспечения возможности и выполнения беспроводной передачи электроэнергии. Также будет подразумеваться, что термин может относиться ко всей функциональности обеспечения электроэнергией посредством беспроводной передачи электроэнергии, и в частности, может включать в себя нагрузку. В частности, термин может включать в себя все устройство, поддерживаемое посредством беспроводной передачи электроэнергии, такое как, например, устройство связи или вычислительное устройство, обеспечиваемое электроэнергией через беспроводную передачу электроэнергии. Термин также может включать в себя такую более широкую функциональность независимо от того, реализована ли она в едином блоке или во множестве (физических или функциональных) блоков.
Фаза ожидания может содержать другие фазы или подфазы. Например, фаза ожидания может содержать или состоять из фазы выбора и фазы тестирования для системы типа стандарта Qi.
В соответствии с необязательным признаком изобретения требование к сигналу мощности режима ожидания является показателем требования к мощности сигнала мощности во время фазы ожидания.
Это может быть особенно выгодно во многих сценариях. Приемник электроэнергии может, в частности, управлять передатчиком электроэнергии, чтобы обеспечить сигнал мощности, который позволяет приемнику электроэнергии извлекать требуемую электроэнергию из сигнала мощности, но без чрезмерного использования ресурсов. Например, требование к мощности может представлять собой необходимый уровень мощности и, в частности, может являться средним или минимальным уровнем мощности. В некоторых сценариях сигнал мощности может применяться непрерывно, и уровень мощности может являться непрерывным значением. В некоторых вариантах осуществления сигнал мощности может быть прерывистым, и требование к мощности в режиме ожидания может указывать временную характеристику обеспечиваемой мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения требование к сигналу мощности режима ожидания представляет минимальную мощность для уменьшенной функциональности приемника электроэнергии.
Это может быть особенно выгодно и может позволить системе быть оптимизированной для обеспечения достаточной мощности для поддержания уменьшенной функциональности приемника электроэнергии, когда он находится в фазе ожидания, но без излишней траты ресурсов.
В некоторых вариантах осуществления приемник электроэнергии может определять требование к сигналу мощности режима ожидания в ответ на потребление мощности для уменьшенной функциональности приемника электроэнергии.
В соответствии с необязательным признаком изобретения уменьшенная функциональность содержит функциональность для инициализации процесса пробуждения для приемника электроэнергии.
Это может, в частности, позволить уменьшить и часто в значительной степени минимизировать потребление мощности, по-прежнему позволяя приемнику электроэнергии (или подключенному устройству) быстро и эффективно возвратиться в рабочий режим и, в частности, в фазу передачи электроэнергии.
Процесс пробуждения, в частности, может представлять собой процессом, который переводит систему в фазу передачи электроэнергии. Процесс пробуждения, в частности, может являться активным процессом пробуждения, в котором приемник электроэнергии передает сообщение инициализации передатчику электроэнергии, не используя нагрузочную модуляцию сигнала мощности, или может, например, являться пассивным процессом пробуждения, в котором приемник электроэнергии передает сообщения передатчику электроэнергии посредством нагрузочной модуляции сигнала мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения требование к мощности представляет минимальную мощность для поддержания требования к аккумулятору энергии для приемника электроэнергии во время фазы ожидания.
Это может представлять собой особенно выгодный подход. Система может, в частности, гарантировать, что приемник электроэнергии может войти в фазу ожидания, в которой потребляемая мощность уменьшена, по-прежнему гарантируя, что энергия, сохраненная в приемнике электроэнергии, остается достаточной. В частности, подход обеспечивает возможность фазы ожидания с низкой потребляемой мощностью, по-прежнему гарантируя, что батарея приемника электроэнергии поддерживается заряженной до желаемой степени, тем самым гарантировав, что устройство приемника электроэнергии остается готовым к работе.
В соответствии с необязательным признаком изобретения передатчик электроэнергии выполнен с возможностью обеспечивать сигнал мощности периодически во время фазы ожидания, и требование к сигналу мощности режима ожидания является показателем синхронизации временных интервалов, в которых обеспечивается сигнал мощности.
Это может во многих вариантах осуществления уменьшить потребление ресурсов и/или уменьшить функциональность. Например, это может обеспечить компромисс между потреблением мощности и временем для инициализации новой передачи электроэнергии, которое должно быть оптимизировано для предпочтений и требований конкретного приемника электроэнергии (включающего в себя устройство, обеспечиваемое электроэнергией с помощью приемника электроэнергии).
Прерывистый сигнал мощности может использоваться для переноса электроэнергии приемнику электроэнергии и/или обеспечения сигнала, позволяющего приемнику электроэнергии осуществлять связь посредством нагрузочной модуляции. Действительно, прерывистый сигнал мощности может использоваться для тестирования приемника электроэнергии и/или обеспечения электроэнергией приемника электроэнергии во время фазы ожидания.
В соответствии с необязательным признаком изобретения приемник электроэнергии передает сообщение пробуждения передатчику электроэнергии во время фазы ожидания; и передатчик электроэнергии переходит в фазу передачи электроэнергии в ответ на прием сообщения пробуждения.
Это может обеспечить возможность предпочтительной работы. Приемник электроэнергии может войти в фазу передачи электроэнергии в ответ на передачу сообщения пробуждения или, например, в ответ на прием подтверждения сообщения от передатчика электроэнергии.
В некоторых вариантах осуществления система может перейти непосредственно в фазу передачи электроэнергии без применения какой-либо фазы конфигурации. В некоторых вариантах осуществления система может перейти в фазу передачи электроэнергии через одну или несколько промежуточных фаз, таких как промежуточная фаза тестирования или конфигурации. В таких вариантах осуществления вход в фазу передачи электроэнергии может быть обусловлен работой в промежуточных фазах. Таким образом, система может перейти в фазу передачи электроэнергии только в некоторых сценариях (например, с условием подходящего ответа приемника электроэнергии в фазе тестирования).
Таким образом, фаза передачи электроэнергии может быть инициирована с использованием множества параметров конфигурации до пробуждения.
В соответствии с необязательным признаком изобретения сообщение пробуждения передается от приемника электроэнергии посредством нагрузочной модуляции сигнала мощности во время фазы ожидания.
Это может обеспечить эффективную работу во многих вариантах осуществления. В частности, потребление мощности во время фазы ожидания может быть уменьшено. Например, это может позволить обеспечивать сигнал мощности, который является недостаточным для обеспечения электроэнергией (уменьшенной) функциональности приемника электроэнергии, но достаточен для поддержания нагрузочной модуляции. Сокращение мощности может позволить обеспечивать сигнал мощности с намного большей частотой, тем самым давая возможность намного более быстрого пробуждения системы.
В некоторых вариантах осуществления сообщение пробуждения передается приемником электроэнергии с использованием функциональности, обеспечиваемой электроэнергией от внутреннего хранилища энергии приемника электроэнергии.
Это может обеспечить улучшенную производительность в некоторых сценариях. В частности, приемник электроэнергии может передать сообщение пробуждения без необходимости обеспечения с этой целью передатчиком электроэнергии сигнала мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения приемник электроэнергии определяет уровень запаса энергии для хранилища энергии приемника электроэнергии и передает второе сообщение передатчику электроэнергии во время фазы ожидания, если уровень запаса энергии ниже порога; причем приемник электроэнергии и передатчик электроэнергии инициируют операцию передачи электроэнергии, если передано второе сообщение.
Это может обеспечить предпочтительную производительность и может, в частности, обеспечить эффективный метод поддержания достаточной энергии в приемнике электроэнергии без требования, чтобы фаза ожидания обеспечивала передачу электроэнергии. Таким образом, используется обычная операция передачи электроэнергии, но она может быть применена просто для перезарядки аккумулятора энергии (например, способность поддержания достаточного заряда для обеспечения электроэнергией части функциональности в течение кратковременного интервала).
В соответствии с необязательным признаком изобретения первое сообщение указывает максимальную продолжительность интервала в фазе ожидания, в котором сигнал мощности не обеспечивается посредством передатчика электроэнергии.
Это может обеспечить эффективную производительность во многих сценариях и может, в частности, во многих вариантах осуществления обеспечить возможность внедрения фазы ожидания в существующие системы. В частности, это может обеспечить эффективный метод реализации фазы ожидания с использованием фазы выбора и фазы тестирования систем стандарта Qi. Первое сообщение может обеспечить показатель времени синхронизации, когда следует переключаться между фазой выбора и фазой тестирования, например, максимальную продолжительность фазы выбора.
В соответствии с необязательным признаком изобретения приемник электроэнергии устанавливает уровень мощности для сигнала мощности посредством передачи сообщений ошибок управления мощностью в конце фазы передачи электроэнергии, и требование к сигналу мощности режима ожидания является показателем требования для поддержания уровня мощности во время фазы ожидания.
Это может обеспечить эффективную и в то же время имеющую низкую сложность работу.
В соответствии с необязательным признаком изобретения приемник электроэнергии выполнен с возможностью передавать первое сообщение во время фазы передачи электроэнергии.
Это может обеспечить эффективную и в то же время имеющую низкую сложность работу во многих вариантах осуществления и может, в частности, обеспечить надежную работу с эффективной сигнализацией.
В соответствии с необязательным признаком изобретения передатчик электроэнергии выполнен с возможностью входить в фазу ожидания в ответ на прием сообщения окончания фазы передачи электроэнергии.
Это может обеспечить эффективную и в то же время имеющую низкую сложность работу во многих вариантах осуществления и может, в частности, обеспечить надежную работу с эффективной сигнализацией.
В соответствии с необязательным признаком изобретения приемник электроэнергии заряжает внутреннее хранилище энергии от сигнала мощности во время фазы ожидания.
Это может обеспечить предпочтительную производительность и может, в частности, обеспечить эффективный метод поддержания достаточной энергии в приемнике электроэнергии.
В соответствии с дополнительной функцией изобретения передатчик электроэнергии и приемник электроэнергии переключаются из фазы ожидания в фазу передачи электроэнергии без входа в фазу конфигурации.
В может во многих сценариях обеспечить более эффективное и/или, в частности, более быстрое пробуждение приемника электроэнергии. Таким образом, фаза передачи электроэнергии может быть инициирована с использованием множества параметров конфигурации до пробуждения.
В некоторых вариантах осуществления передатчик электроэнергии и приемник электроэнергии переключаются из фазы ожидания (непосредственно) в фазу тестирования.
В некоторых вариантах осуществления передатчик электроэнергии и приемник электроэнергии переключаются из фазы ожидания (непосредственно) в фазу конфигурации.
В соответствии с необязательным признаком изобретения приемник электроэнергии выполнен с возможностью передавать первое сообщение во время фазы конфигурации, имеющей место до фазы передачи электроэнергии.
Это может обеспечить эффективную и в то же время имеющую низкую сложность работу во многих вариантах осуществления и может, в частности, обеспечить надежную работу с эффективной сигнализацией. Подход может обеспечить выполнение конфигурации фазы ожидания в соответствии с теми же самыми принципами и подходами, как и процедуры конфигурации для других параметров. Это может, например, позволить повторное использование функциональности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения приемник электроэнергии выполнен с возможностью передавать передатчику электроэнергии второе сообщение, указывающее действие, которое должно быть выполнено передатчиком электроэнергии в ответ на прием сообщения пробуждения.
Это может обеспечить более гибкую систему и может позволить адаптировать работу системы к конкретным требованиям и предпочтениям отдельного приемника электроэнергии. Например, приемник электроэнергии может определить или запросить, чтобы передатчик электроэнергии входил в фазу передачи электроэнергии непосредственно, без входа в фазу конфигурации после пробуждения из режима ожидания, или что сначала он должен войти в фазу конфигурации. В некоторых вариантах осуществления приемник электроэнергии может дать указание или запросить, чтобы передатчик электроэнергии ответил на сообщение пробуждения посредством обеспечения сигнала мощности, который может быть модулирован приемником электроэнергии.
В некоторых вариантах осуществления второе сообщение указывает фазу, в которую передатчик электроэнергии должен войти после пробуждения из фазы ожидания.
В некоторых вариантах осуществления второе сообщение указывает, должен ли передатчик электроэнергии пропустить фазу конфигурации между фазой ожидания и фазой передачи электроэнергии.
В соответствии с аспектом изобретения обеспечен способ работы для передатчика электроэнергии системы индукционной передачи электроэнергии, содержащей передатчик электроэнергии и приемник электроэнергии, система индукционной передачи электроэнергии поддерживает связь от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии на основе нагрузочной модуляции сигнала мощности, способ содержит этапы, на которых: генерируют беспроводной сигнал мощности для приемника электроэнергии в фазе передачи электроэнергии; принимают первое сообщение, содержащее требование к сигналу мощности режима ожидания для сигнала мощности во время фазы ожидания; и обеспечивают сигнал мощности в соответствии с требованием к сигналу мощности режима ожидания во время фазы ожидания.
В соответствии с аспектом изобретения обеспечен способ работы приемника электроэнергии системы индукционной передачи электроэнергии, содержащей передатчик электроэнергии для генерации беспроводного сигнала мощности для приемника электроэнергии в фазе передачи электроэнергии, система индукционной передачи электроэнергии поддерживает связь от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии на основе нагрузочной модуляции сигнала мощности, способ содержит этапы, на которых: извлекают электроэнергию из сигнала мощности в фазе передачи электроэнергии; передают первое сообщение передатчику электроэнергии, первое сообщение содержит требование к сигналу мощности режима ожидания для сигнала мощности во время фазы ожидания; и принимают сигнал мощности в фазе ожидания.
В соответствии с аспектом изобретения обеспечена система индукционной передачи электроэнергии, содержащая передатчик электроэнергии и приемник электроэнергии, система индукционной передачи электроэнергии выполнена с возможностью переносить мощность от передатчика электроэнергии к приемнику электроэнергии через беспроводной сигнал мощности и поддерживать связь от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии на основе нагрузочной модуляции сигнала мощности, причем приемник электроэнергии содержит передатчик для передачи первого сообщения передатчику электроэнергии, первое сообщение содержит требование к сигналу мощности режима ожидания для сигнала мощности во время фазы ожидания; и передатчик электроэнергии содержит: блок питания для генерации сигнала мощности для обеспечения передачи электроэнергии приемнику электроэнергии в фазе передачи электроэнергии: приемник для приема первого сообщения; и блок режима ожидания для обеспечения сигнала мощности в соответствии с требованием к сигналу мощности режима ожидания во время фазы ожидания.
В соответствии с аспектом изобретения обеспечен передатчик электроэнергии для системы индукционной передачи электроэнергии, содержащей передатчик электроэнергии и приемник электроэнергии, система индукционной передачи электроэнергии поддерживает связь от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии на основе нагрузочной модуляции сигнала мощности, передатчик электроэнергии содержит: генератор для генерации беспроводного сигнала мощности для приемника электроэнергии в фазе передачи электроэнергии; приемник для приема первого сообщения, содержащего требование к сигналу мощности режима ожидания для сигнала мощности во время фазы ожидания; и блок режима ожидания для обеспечения сигнала мощности в соответствии с требованием к сигналу мощности режима ожидания во время фазы ожидания.
В соответствии с аспектом изобретения обеспечен приемник электроэнергии для системы индукционной передачи электроэнергии, содержащей передатчик электроэнергии для генерации беспроводного сигнала мощности для приемника электроэнергии в фазе передачи электроэнергии, система индукционной передачи электроэнергии поддерживает связь от приемника электроэнергии к передатчику электроэнергии на основе нагрузочной модуляции сигнала мощности, приемник электроэнергии содержит: блок питания для извлечения электроэнергии из сигнала мощности в фазе передачи электроэнергии; передатчик для передачи первого сообщения передатчику электроэнергии, первое сообщение содержит требование к сигналу мощности режима ожидания для сигнала мощности во время фазы ожидания; и приемник для приема сигнала мощности в фазе ожидания.
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения будут очевидны и разъяснены со ссылкой на описанные далее варианты осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения будут описаны только в качестве примера со ссылкой на чертежи.
Фиг. 1 приводит иллюстративный пример системы передачи электроэнергии в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 2 приводит иллюстративный пример передатчика электроэнергии в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 3 приводит иллюстративный пример приемника электроэнергии в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 4 приводит иллюстративный пример приемника электроэнергии в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения; и
Фиг. 5 приводит иллюстративный пример способа работы для системы передачи электроэнергии в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 иллюстрирует пример системы передачи электроэнергии в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Система передачи электроэнергии содержит передатчик 101 электроэнергии, который включает в себя (или присоединен к) катушку/индуктор 103 передатчика. Система дополнительно содержит приемник 105 электроэнергии, который включает в себя (или присоединен к) катушку/индуктор 107 приемника.
Очевидно, что приемник 105 электроэнергии, например, может представлять собой единое интегрированное устройство, предоставляющее и пользовательскую функциональность (например, функцию связи или вычислительную функцию), и функциональность передачи/извлечения электроэнергии. В других сценариях приемник 105 электроэнергии может содержать только функциональность для извлечения электроэнергии, и электроэнергия обеспечивается внешней нагрузке. В дальнейшем термин "приемник 105 электроэнергии" будет использоваться и для обозначения функциональности передачи/извлечения электроэнергии самой по себе, и для обозначения объединенной функциональности передачи/извлечения электроэнергии и нагрузки, обеспечиваемой электроэнергией посредством этой функциональности. В частности, термин также относится к комбинации устройства передачи электроэнергии и пользовательского устройства, обеспечиваемых электроэнергией устройством передачи электроэнергии.
Система обеспечивает беспроводную индукционную передачу электроэнергии от передатчика 101 электроэнергии приемнику 105 электроэнергии. В частности, передатчик 101 электроэнергии формирует сигнал мощности, который распространяется как магнитный поток посредством катушки 103 передатчика. Сигнал мощности обычно может иметь частоту приблизительно от 100 кГц до 200 кГц. Катушка 103 передатчика и катушка 105 приемника слабо связаны, и, таким образом, катушка приемника собирает (по меньшей мере часть) сигнал мощности от передатчика 101 электроэнергии. Таким образом, электроэнергия передается от передатчика 101 электроэнергии приемнику 105 электроэнергии через беспроводную индуктивную связь от катушки 103 передатчика к катушке 107 приемника. Термин "сигнал мощности", главным образом, используется как относящийся к электрическому сигналу, обеспеченному катушке 103 передатчика, но очевидно, что он также может быть эквивалентно рассмотрен и использован в качестве ссылки на сигнал магнитного потока или действительно на электрический сигнал катушки 107 приемника.
В дальнейшем работа передатчика 101 электроэнергии и приемника 105 электроэнергии будет описана с помощью конкретной ссылки на вариант осуществления в соответствии со стандартом Qi (за исключением описанных здесь (или последующих) модификаций и улучшений). В частности, передатчик 101 электроэнергии и приемник 103 электроэнергии могут быть в значительной степени совместимы с версией 1.0 или 1.1 спецификации стандарта Qi (за исключением описанных здесь (или последующих) модификаций и улучшений).
Для подготовки и управления передачей электроэнергии между передатчиком 101 электроэнергии и приемником 105 электроэнергии в системе беспроводной передачи электроэнергии приемник 105 электроэнергии передает информацию передатчику 101 электроэнергии. Такая связь была стандартизирована в версии 1.0 и 1.1 спецификации стандарта Qi.
На физическом уровне канал передачи от приемника 105 электроэнергии до передатчика 101 электроэнергии реализован посредством использования сигнала мощности как несущей. Приемник 105 электроэнергии модулирует нагрузку катушки 105 приемника. Это приводит к соответствующим изменениям сигнала мощности на стороне передатчика мощности. Нагрузочная модуляция может быть обнаружена посредством изменения амплитуды и/или фазы тока катушки 105 передатчика или, в качестве альтернативы или дополнительно, посредством изменения напряжения катушки 105 передатчика. На основе этого принципа приемник 105 электроэнергии может модулировать данные, которые демодулирует передатчик 101 электроэнергии. Эти данные форматированы в байтах и пакетах. Больше информации можно найти в документе "System description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.0 July 2010, published by the Wireless Power Consortium" ("Беспроводная передача электроэнергии, описание системы, том 1: Низкая мощность, часть 1: Определение Интерфейса, версия 1.0, июль 2010 года, опубликовано Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии"), доступном по адресу http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html, также называемом спецификацией стандарта Qi беспроводной передачи электроэнергии, в частности, глава 6: "Интерфейс связи".
Для управления передачей электроэнергии система может проходить через различные фазы, в частности, фазу выбора, фазу тестирования, фазу идентификация и конфигурации и фазу передачи электроэнергии. Больше информации можно найти в главе 5 части 1 спецификации стандарта Qi беспроводной передачи электроэнергии.
Первоначально передатчик 101 электроэнергии находится в фазе выбора, в которой он просто отслеживает потенциальное присутствие приемника электроэнергии. С этой целью передатчик 101 электроэнергии может использовать множество способов, например, описанных в спецификации стандарта Qi беспроводной передачи электроэнергии. Если такое потенциальное присутствие обнаружено, передатчик 101 электроэнергии входит фазу тестирования, в которой временно генерируется сигнал мощности. Приемник 105 электроэнергии может применить принятый сигнал для обеспечения электроэнергией своей электроники. После приема сигнала мощности приемник 105 электроэнергии передает начальный пакет передатчику 101 электроэнергии. В частности, передается пакет интенсивности сигнала, указывающий степень присоединения между передатчиком электроэнергии и приемником электроэнергии. Больше информации можно найти в главе 6.3.1 части 1 спецификации стандарта Qi беспроводной передачи электроэнергии. Таким образом, в фазе тестирования определяется, присутствует ли приемник 105 электроэнергии у интерфейса передатчика 101 электроэнергии.
После приема сообщения интенсивности сигнала передатчик 101 электроэнергии переходит в фазу идентификации и конфигурации. В этой фазе приемник 105 электроэнергии поддерживает свою выходную нагрузку в разъединенном состоянии и взаимодействует с передатчиком 101 электроэнергии с использованием нагрузочной модуляции. С этой целью передатчик электроэнергии обеспечивает сигнал мощности постоянной амплитуды, частоты и фазы (за исключением изменения, вызванного нагрузочной модуляцией). Передатчиком 101 электроэнергии используются сообщения для собственной конфигурации в соответствии с требованием приемника 105 электроэнергии.
Затем система переходит далее к фазе передачи электроэнергии, в которой имеет место фактическая передача электроэнергии. В частности, передав свое требование мощности, приемник 105 электроэнергии соединяет выходную нагрузку и подает на нее принятую электроэнергию. Приемник 105 электроэнергии контролирует выходную нагрузку и измеряет погрешность управления между фактическим значением и желаемым значением некоторой рабочей точки. Он передает такие погрешности управления передатчику 101 электроэнергии с минимальной частотой, например, каждые 250 мс, чтобы указать эти погрешности передатчику 101 электроэнергии, а также пожелание изменить или не изменять сигнал мощности.
Следует отметить, что версии 1.0 и 1.1 спецификации стандарта Qi беспроводной передачи электроэнергии определяют только связь от приемника 105 электроэнергии к передатчику 101 электроэнергии, т.е. они определяют только однонаправленную связь.
Однако в системе на фиг. 1 используется двунаправленная связь, т.е. передача данных также возможна от передатчика 101 электроэнергии к приемнику 105 электроэнергии. Различные приложения могут извлечь выгоду из такого взаимодействия, например: установка приемника электроэнергии в тестовый режим, установка приемника электроэнергии в режим калибровки или обеспечение связи от передатчика электроэнергии к приемнику электроэнергии под управлением приемника электроэнергии, например, для передачи команды или информации статуса от передатчика электроэнергии к приемнику электроэнергии.
Хотя двунаправленная связь может обеспечить преимущества во многих сценариях и вариантах осуществления, она является лишь необязательной функцией. Действительно, описанные далее принципы и работа могут быть реализованы без использования связи и без расчета на связь от передатчика 101 электроэнергии к приемнику 105 электроэнергии.
Фиг. 2 иллюстрирует передатчик 101 электроэнергии, показанный на фиг. 1, более подробно. Катушка 103 передатчика, также называемая первичной катушкой 103 (PCL), показана соединенной с блоком 201 связи передатчика электроэнергии (TRM-COM), который присоединен к контроллеру 203 передатчика (CTR).
Блок 201 связи передатчика электроэнергии имеет модулятор 205 (MOD), присоединенный к драйверу 207 (DRV) для управления катушкой 103 передатчика для передачи (потенциально) модулированного сигнала мощности (PS) через катушку 103 передатчика к катушке 105 приемника. Драйвер 207 присоединен к контроллеру 203 передатчика, который может управлять драйвером для обеспечения сигналу мощности желаемых характеристик, таких как желаемый уровень мощности (амплитуда и/или ток). Сигнал мощности, таким образом, зависит от управления от контроллера, а также (необязательно) от модуляции посредством модулятора 205, если сигнал мощности также используется для передачи сообщения от передатчика 101 электроэнергии к приемнику 105 электроэнергии.
В системе приемник 105 электроэнергии выполнять нагрузочную модуляцию сигнала мощности для отправки сигнала приемника электроэнергии в передатчик 101 электроэнергии через катушку 107 приемника 107 и катушку 103 передатчика. Этот сигнал называется отраженным сигналом (RS). Отраженный сигнал обнаруживается блоком 209 датчика (SNS), например, посредством считывания тока или напряжения на катушке 103 передатчика. Демодулятор 211 (DEM) присоединен к контроллеру 203 передатчика для демодуляции обнаруженного сигнала, например, посредством преобразования изменений амплитуды или фазы обнаруженного сигнала в биты.
В примере на фиг. 2 первый блок 213 выполнен с возможностью принимать данные от приемника 105 электроэнергии через катушку 103 передатчика. Первый блок 213 содержит блок 209 датчика и демодулятор 211. Эти два блока реализуют функцию приема данных через катушку 103 передатчика. Катушка 103 передатчика передает переменное магнитное поле (сигнал мощности PS) для индукционной передачи электроэнергии к катушке 107 приемника и принимает отраженное магнитное поле (отраженный сигнал RS), вызванный катушкой 107 приемника (т.е., изменения сигнала мощности, вызванные нагрузочной модуляцией). Блок 209 датчика (датчик тока/напряжения SNS) считывает ток/напряжение на катушке 103 передатчика. Демодулятор 211 преобразовывает изменения амплитуды или фазы считанного сигнала в данные.
Контроллер 203 передатчика интерпретирует принятые данные и в ответ может управлять вторым блоком 205 для передачи сообщения приемнику 105 электроэнергии через катушку 103 передатчика. В примере сообщение, в частности, может представлять собой ответное сообщение, предназначенное для ответа на сообщения от приемника 105 электроэнергии, и, в частности, может являться сообщением подтверждения или отсутствия подтверждения или сообщением подтверждения/отклонения. Такое устройство связи может обеспечить подход с низкой сложностью и может избежать потребности в сложной функциональности связи и протоколов для поддержки передатчика электроэнергии для взаимодействия с приемником электроэнергии. Подход может дополнительно позволить приемнику электроэнергии оставаться элементом управления для передачи электроэнергии и, таким образом, хорошо соответствует общим принципам конструкции подхода передачи электроэнергии стандарта Qi.
В частности, контроллер 203 передатчика управляет модулятором 205, который модулирует сигнал мощности для обеспечения желаемого сообщения. Модулятор 205 может, в частности, модулировать сигнал мощности посредством изменения амплитуды, частоты или фазы сигнала мощности, т.е., он может обычным образом использовать AM, FM и/или PM модуляцию. Драйвер 207, также содержащийся во втором блоке 215, выполнен с возможностью передавать модулированный сигнал мощности через катушку 103 передатчика к приемнику 105 электроэнергии, подавая переменный электрический сигнал в катушку 103 передатчика.
Контроллер 203 дополнительно выполнен с возможностью управлять настройками передачи электроэнергии и реализовать необходимое управление и рабочие фазы и функциональность. В частности, контроллер 203 может принимать и интерпретировать сообщения от приемника электроэнергии 103 и в ответ может, например, устанавливать необходимый уровень мощности для сигнала мощности. В частности, во время фазы идентификации и конфигурации контроллер 203 может интерпретировать пакет или сообщение конфигурации от приемника 105 электроэнергии и может, например, соответствующим образом устанавливать максимальный уровень сигнала мощности. Во время фазы передачи электроэнергии контроллер 203 передатчика может увеличивать или уменьшать уровень мощности в соответствии с сообщениями погрешности управления, принятыми от приемника 105 электроэнергии.
Фиг. 3 иллюстрирует приемник 105 электроэнергии, показанный на фиг. 1, более подробно. Катушка 107 приемника (SCL) показана соединенной с блоком 301 связи приемника электроэнергии (REC-COM), который присоединен к контроллеру 303 приемника (CTR). Приемник 105 электроэнергии содержит первый блок 305 для отправки данных передатчику 101 электроэнергии через катушку 107 приемника к катушке 103 передатчика. Первый блок 305 имеет изменяемую нагрузку 307 (LD), присоединенную к модулятору 309 (MOD), для модуляции нагрузки в катушке 107 приемника для генерации отраженного сигнала (RS) для передачи данных передатчику 101 электроэнергии. Следует понимать, что первый блок 305 является функциональным блоком, который содержит модулятор 309 и изменяемую нагрузку 307.
Приемник 105 электроэнергии дополнительно содержит второй блок 311 для приема сообщения от передатчика 101 электроэнергии через катушку 107 приемника. С этой целью второй блок 311 содержит блок 313 датчика (SNS) для обнаружения модулированного сигнала мощности (PS), принятого через катушку 107 приемника от передатчика 101 электроэнергии, например, посредством считывания напряжения или тока.
Второй блок 311 дополнительно содержит демодулятор 315 (DEM), который присоединен к блоку 313 сенсора и контроллеру 303 приемника. Демодулятор 315 демодулирует обнаруженный сигнал в соответствии с используемой модуляцией. Модуляция может представлять собой, например, амплитудную модуляцию (AM), фазовую модуляцию (PM) или частотную модуляцию (FM), и демодулятор 315 может выполнять подходящую демодуляцию для получения сообщения, например, посредством преобразования изменений амплитуды, частоты и/или фазы обнаруженного сигнала в биты.
В качестве примера, катушка 107 приемника может принимать сигнал мощности для индукционной передачи электроэнергии от катушки 103 передатчика и может отправлять отраженный сигнал в катушку 103 передатчика посредством изменения нагрузки 307. Таким образом, изменения нагрузки 307 обеспечивают 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. Блок 313 датчика тока/напряжения считывает ток/напряжение на катушке 107 приемника, принятые от передатчика 101 электроэнергии. Блок 313 датчика может являться частью другой функции приемника электроэнергии и, в частности, может являться частью выпрямления и сглаживания сигнала мощности, используемого для генерации электроэнергии постоянного тока. Демодулятор 315 преобразовывает изменения считанного сигнала в данные. Контроллер 303 приемника (среди прочего) управляет модулятором 309 для передачи данных и интерпретирует данные, принятые демодулятором 315.
Катушка 107 приемника дополнительно соединена с блоком 317 питания, который выполнен с возможностью принимать сигнал мощности и извлекать электроэнергию во время фазы передачи электроэнергии. Блок 317 питания присоединен к электрической нагрузке 319, которая является нагрузкой, обеспечиваемой электроэнергией от передатчика 101 электроэнергии во время фазы передачи электроэнергии. Электрическая нагрузка 319 может представлять собой внешнюю электрическую нагрузку, но обычно является частью устройства приемника электроэнергии, такой как батарея, дисплей или другая функциональность приемника электроэнергии (например, для смартфона электрическая нагрузка может соответствовать объединенной функциональности смартфона).
Катушка 107 приемника электроэнергии может, в частности, включать в себя схему выпрямителя, схему сглаживания (конденсатор) и схему регулировки напряжение (и/или тока) для обеспечения стабилизированного постоянного выходного напряжения (или тока).
Блок 317 питания присоединен к контроллеру 303 приемника. Это позволяет контроллеру 303 приемника определять рабочие характеристики цепи электропитания, и, например, это может использоваться, чтобы предоставить информацию о текущей рабочей точке контроллеру 303 приемника. Контроллер 303 приемника может использовать это для формирования сообщений погрешности управления во время фазы передачи электроэнергии. Контроллер 303 приемника также может управлять работой блока 317 питания, например, контроллер 303 приемника может подключать и отключать нагрузку. В частности, контроллер 303 приемника может управлять блоком 317 питания, чтобы отсоединить нагрузку во время фазы конфигурации и соединить ее во время фазы передачи электроэнергии.
В системе на фиг. 3 показано, что блок 313 датчика непосредственно принимает сигнал мощности, и второй блок 311 демодулирует данные непосредственно из сигнала мощности. Например, это может полезно для частотной модуляции.
Однако во многих сценариях блок 313 датчика может считывать не непосредственно сигнал мощности, а сигнал блока 317 питания.
В качестве конкретного примера блок 313 датчика может измерять выпрямленное и сглаженное напряжение, сформированное блоком 317 питания. В частности, это может являться подходящим для амплитудной модуляции сигнала мощности.
L
L
L
В частности, фиг. 4 иллюстрирует элементы блока 317 питания более подробно. Сигнал от катушки 107 приемника выпрямляется посредством выпрямителя 401 (обычно мостового выпрямителя), и полученный сигнал сглаживается посредством конденсатора C, давая в результате сглаженное напряжение постоянного тока (с пульсацией в зависимости от потребляемой мощности и значения CL). Кроме того, фиг. 4 показывает переключатель Sдля подключения и отключения электрической нагрузки 319. Чтобы гарантировать достаточно низкую пульсацию во время передачи электроэнергии, емкость конденсатора C обычно выбирается относительно высокой, что тем самым приводит к большой постоянной времени для комбинации нагрузки и конденсатора.
L
L
В примере передатчик 101 электроэнергии может применить амплитудную модуляцию к сигналу мощности, чтобы выполнить передачу от передатчика 101 электроэнергии к приемнику 105 электроэнергии. Это приведет к изменению амплитуды через конденсатор C, и в примере блок 313 датчика присоединен для измерения этого напряжения. Таким образом, изменения напряжения через конденсатор C могут быть обнаружены и использованы для восстановления данных, модулированных на сигнале мощности. Использование такого подход может уменьшить затраты и сложность, поскольку оно позволяет повторно использовать компоненты.
В отличие от традиционных систем передачи электроэнергии система на фиг. 1 может обеспечить дополнительную функциональность и улучшенное пользовательское восприятие, особенно для приемников электроэнергии, присоединяемых к передатчику 101 электроэнергии в течение длительного времени (обычно значительно дольше, чем время, затрачиваемое в фазе передачи электроэнергии). В частности, система может поддерживать версию 1.0 и 1.1 стандарта Qi, но быть расширена для обеспечения дополнительной функциональности.
В частности, система предусматривает фазу ожидания, в которой передатчик 101 электроэнергии обеспечивает сигналу мощности свойства, которые были определены приемником 105 электроэнергии. В частности, приемник 105 электроэнергии передает сообщение, которое содержит требование к сигналу мощности режима ожидания для сигнала мощности во время фазы ожидания. Передатчик 101 электроэнергии принимает сообщение и интерпретирует требование к сигналу мощности режима ожидания. Когда передатчик 101 электроэнергии затем входит в фазу ожидания, он продолжает генерировать сигнал мощности, который соответствует требованию.
Таким образом, система может работать в фазе ожидания, в которой сигнал мощности по-прежнему генерируется и может использоваться приемником 105 электроэнергии (например, для поддержания заряда внутренней батареи). Кроме того, приемник 105 электроэнергии управляет характеристиками сигнала таким образом, что сигнал мощности может быть приспособлен к заданным требованиям приемника 105 электроэнергии. Это может не только обеспечить улучшенную работу и адаптацию, но также может, как правило, в значительной степени уменьшить потребляемую мощность во время фазы ожидания и/или, например, уменьшить время пробуждения для приемника.
Как правило, приемник 105 электроэнергии может передать сообщение, в результате которого передатчик 101 электроэнергии генерирует небольшое количество электроэнергии во время фазы ожидания, которая затем может быть извлечена для поддержания уменьшенной функциональности с низким потреблением мощности во время этой фазы. В качестве конкретного примера подход может позволить использовать передачу мощности в режиме ожидания для зарядки батареи в устройстве мобильной связи, пока оно находится в режиме ожидания.
Во время фаз тестирования, идентификации и конфигурации и передачи электроэнергии система может рассматриваться, как находящаяся в обычном режиме работы, в котором приемник электроэнергии может управлять передатчиком электроэнергии. Фаза выбора может рассматриваться как фаза для уменьшенной потребляемой мощности, в которой передатчик электроэнергии может решить войти в фазу тестирования (как часть фазы ожидания) для определения, следует ли обеспечить сигнал мощности. Таким образом, подход внедряет фазу ожидания, подходящую для уменьшенной потребляемой мощности, и в которой поведением мощности в режиме ожидания передатчика электроэнергии управляет приемник электроэнергии.
Фиг. 5 иллюстрирует пример работы системы передачи электроэнергии, показанной на фиг. 1.
Первоначально передатчик 101 электроэнергии находится в фазе 501 выбора, в которой сигнал мощности не генерируется, и передатчик 101 электроэнергии фактически находится в спящем режиме работы. Однако передатчик 101 электроэнергии по-прежнему отслеживает присутствие приемника 105 электроэнергии. Если он обнаруживает потенциальное присутствие приемника 105 электроэнергии, он входит в фазу 503 тестирования. Обнаружение может быть основано, например, на обнаружении изменения емкости и т.д.
В фазе 503 тестирования передатчик 101 электроэнергии временно включается на короткое время. Этот сигнал может обеспечивать электроэнергией приемник 105 электроэнергии (или по меньшей мере указать присутствие передатчика 101 электроэнергии приемнику 105 электроэнергии), и в ответ приемник 105 электроэнергии входит в фазу 505 тестирования. Затем приемник 105 электроэнергии передает сообщение интенсивности сигнала передатчику 101 электроэнергии посредством нагрузочной модуляции сигнала мощности. Сообщение может указать, что передача электроэнергии не требуется, и в этом случае передатчик 101 электроэнергии возвращается в фазу 501 выбора. Если приемник 105 электроэнергии действительно требует инициирования передачи электроэнергии, то сообщение укажет это. В этом случае приемник 105 электроэнергии входит в фазу 507 конфигурации, передав сообщение интенсивности сигнала, и передатчик 101 электроэнергии входит в фазу 509 конфигурации в ответ на прием сообщения.
Затем передатчик 101 электроэнергии и приемник 105 электроэнергии продолжают выполнять фазу 507, 509 конфигурации, чтобы установить первое множество параметров передачи электроэнергии. В частности, приемник электроэнергии может обеспечить собственную идентификацию (например, номером версии), и может быть определено количество передачи электроэнергии.
В фазе 507, 509 конфигурации выполняется обмен сообщениями между приемником 105 электроэнергии и передатчиком 101 электроэнергии, чтобы установить рабочие параметры и, в частности, рабочие параметры для операции передачи электроэнергии.
Фаза 507, 509 конфигурации, в частности, может быть основана на однонаправленной связи от приемника 105 электроэнергии к передатчику 101 электроэнергии. В частности, фаза 507, 509 конфигурации может соответствовать фазе идентификации и конфигурации, определенной версией 1.0 и 1.1 спецификации стандарта Qi. В частности, приемник 105 электроэнергии может обеспечить собственную идентификацию себя (например, номер версии), и может быть определено количество передачи электроэнергии.
В качестве альтернативы или дополнительно, фаза конфигурации может включать в себя двунаправленный обмен сообщениями, который позволяет определить различные рабочие параметры. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления фаза 507, 509 конфигурации также может использовать передачу сообщений от передатчика 101 электроэнергии к приемнику 105 электроэнергии.
Например, фаза конфигурации может сначала содержать однонаправленную подфазу конфигурации, такую как идентификация и конфигурация, определенные версиями 1.0 и 1.1 спецификации стандарта Qi. За ней может следовать двунаправленная фаза переговоров, на которой передатчик 101 электроэнергии и приемник 105 электроэнергии могут согласовать параметры. Фаза переговоров может быть основана, в частности, на передаче запросов приемника 105 электроэнергии передатчику 101 электроэнергии и ответах передатчика 101 электроэнергии на каждый запрос сообщением, подтверждающим или отклоняющим предложенный параметр.
Фаза переговоров может быть необязательной, и, в частности, вход в нее может быть осуществлен, только если оба устройства способны поддерживать такую фазу. Например, передатчик 101 электроэнергии и/или приемник 105 электроэнергии могут быть способны выполнять конфигурации версии 1.0 или 1.1 стандарта Qi с любым соответствующим устройством версии 1.0 или 1.1 стандарта Qi. Однако если оба устройства способны поддерживать фазу переговоров (которая не является частью версии 1.0 или 1.1 спецификации стандарта Qi), устройства могут выполнить фазу переговоров, чтобы определить и сконфигурировать больше параметров, чем возможно при соответствии версии 1.0 или 1.1 спецификации стандарта Qi. Таким образом, подход может обеспечить обратную совместимость, обеспечивая расширенную функциональность для устройств, обладающих подходящими возможностями.
Более подробное описание такой фазы переговоров может быть найдено в документе US 61/665989, который включен в настоящий документ по ссылке во всей полноте.
После фазы 507, 509 конфигурации передатчик 101 электроэнергии и приемник 105 электроэнергии переходят в фазу 511, 513 передачи электроэнергии, в которой приемник 105 электроэнергии обеспечивается электроэнергией передатчиком 101 электроэнергии. Передача электроэнергии выполняется с использованием параметров, установленных в фазе 507, 509 конфигурации.
После завершения фазы 511, 513 передачи электроэнергии традиционная система возвратилась бы в фазу 501 выбора. Затем система осталась бы в фазе выбора. Однако приемник 105 электроэнергии может являться устройством, остающимся в одном и том же положении в течение длительных периодов (например, лампа, устройство связи или вычислительное устройство, помещенные на передатчик электроэнергии, могут оставаться на нем в течение очень долгого времени (например, ноутбук обычно может использоваться, когда он помещен на передатчик электроэнергии, размещенный на офисном столе, и только иногда убираться оттуда)). В таких сценариях батарея устройства будет постепенно разряжаться вследствие потребления электроэнергии некоторой схемой или просто из-за токов утечки. Кроме того, поскольку нет изменения местоположения приемника электроэнергии, передатчик электроэнергии не может использовать его для инициирования нового цикла включения и отключения питания.
Было предложено, чтобы передатчик электроэнергии мог входить в фазу тестирования в предопределенных временных интервалах для проверки, нужна ли приемнику электроэнергии дополнительная мощность. Однако это будет приводить либо к эффективной работе, как правило, с излишне высоким потреблением электроэнергии, либо к задержке пробуждения передатчика электроэнергии, являющейся слишком длинной для приемника электроэнергии (например, предложенное время составляло приблизительно каждые пять минут для уменьшения потребления электроэнергии). Для решения таких проблем было предложено, чтобы приемник электроэнергии мог отправлять активное сообщение передатчику электроэнергии без присутствующего сигнала мощности. Активное сообщение передается от приемника 105 электроэнергии передатчику 101 электроэнергии с использованием энергии, обеспеченной приемником 105 электроэнергии. Таким образом, оно не является просто пассивной нагрузочной модуляцией сигнала мощности, обеспеченного передатчиком 101 электроэнергии, а является сообщением, переданным посредством сигнала, сформированного приемником 105 электроэнергии. Действительно, активное сообщение не может использовать пассивную нагрузочную модуляцию (поскольку может не иметься сигнала мощности), а должно быть основано на приемнике электроэнергии, формирующем сигнал, который подается на катушку 107 приемника и собирается катушкой 103 передатчика. Однако такой подход требует, чтобы приемник электроэнергии имел внутреннее хранилище энергии. Такому внутреннему хранилищу энергии свойственно разряжаться со временем.
В системе на фиг. 1 передатчик 101 электроэнергии и приемник 105 электроэнергии могут войти в фазу 515, 517 ожидания, в которой сигнал мощности режима ожидания по-прежнему обеспечивается передатчиком 101 электроэнергии, но в соответствии с заданными требованиями, которые были переданы передатчику 101 электроэнергии от приемника 105 электроэнергии. Таким образом, работа передатчика 101 электроэнергии в фазе 515, 517 ожидания может быть оптимизирована для заданного приемника 105 электроэнергии. В системе приемник 105 электроэнергии, в частности, передает сообщение требования передатчику 101 электроэнергии, которое содержит требование к сигналу мощности режима ожидания, указывающее одну или более характеристик, требуемых от сигнала мощности, когда система работает в фазе ожидания. Сообщение требования может представлять собой специализированное сообщение или сообщение, в которое требование к сигналу мощности режима ожидания включено вместе с другими данными. Сообщение требования может быть передано, например, как часть фазы 507, 509 конфигурации (например, как часть ее подфазы переговоров) или может быть передано, например, как часть фазы 511, 513 передачи электроэнергии.
В качестве очень конкретного примера, во время фазы 507, 509 конфигурации приемник 105 электроэнергии может передать требование, чтобы во время фазы 515, 517 ожидания был обеспечен сигнал мощности с заданным уменьшенным уровнем мощности, который является подходящим для компенсационной подзарядки батареи приемника 105 электроэнергии. Тогда передатчик 101 электроэнергии обеспечит такой сигнал мощности с уменьшенным уровнем мощности во время фазы 515, 517 ожидания, и приемник 105 электроэнергии будет использовать его для поддержки батареи заряженной. Это может, например, гарантировать, что приемник 105 электроэнергии всегда может передать активное сообщение пробуждения.
В фазе 515, 517 ожидания приемник 105 электроэнергии работает в режиме уменьшенной функциональности/уменьшенного потребления электроэнергии. Как правило, основная функциональность приемника 105 электроэнергии выключена во время такого режима ожидания, и, в частности, нагрузка 319 отсоединена от блока 317 питания. В частности, приемник 105 электроэнергии в фазе 515, 517 ожидания может снабжать питанием только функциональность, требуемую для поддержания хранилища энергии приемника 105 электроэнергии и для взаимодействия через интерфейс с передатчиком 101 электроэнергии.
Во многих вариантах осуществления требование к сигналу мощности режима ожидания может включать в себя показатель относительно требования мощности режима ожидания и, в частности, относительно уровня мощности, который должен быть обеспечен передатчиком 101 электроэнергии во время фазы 515, 517 ожидания. Уровень мощности, например, может иметь минимальный уровень мощности, который должен обеспечить сигнал мощности для поддержания приемника 105 электроэнергии во время фазы 515, 517 ожидания. Уровень мощности может представлять собой уровень мощности, который должен обеспечиваться непрерывно, или, например, может представлять собой уровень мощности, который будет обеспечиваться в прерывистом режиме. Например, уровень мощности может являться средним уровнем мощности (и, возможно, минимальным средним уровнем мощности), который может быть, например, определен данным рабочим циклом для сигнала мощности с данным уровнем мощности и/или как данный уровень мощности, который будет применен с данным рабочим циклом. Таким образом, требование к сигналу мощности режима ожидания может обеспечить показатель относительно заданной мощности, которая должна быть обеспечена передатчиком 101 электроэнергии в фазе 515, 517 ожидания. Однако в то же время может быть обеспечено, что потребляемая мощность передатчика 101 электроэнергии во время фазы 515, 517 ожидания может быть уменьшена до минимума, который требуется для поддержки уменьшенной функциональности приемника 105 электроэнергии.
Во многих вариантах осуществления передатчик 101 электроэнергии может быть выполнен с возможностью обеспечивать непрерывный сигнал мощности с уменьшенным уровнем мощности во время фазы 515, 517 ожидания. Приемник 105 электроэнергии может (пред)определить, сколько электроэнергии потребляется при работе в режиме ожидания, когда включена/активна только уменьшенная функциональность. Это требование мощности может затем быть передано передатчику 101 электроэнергии, который соответствующим образом продолжает применять непрерывный сигнал мощности во время фазы ожидания, тем самым позволяя приемнику 105 электроэнергии поддерживать уменьшенную функциональность от сигнала мощности, оставаясь в фазе ожидания.
Таким образом, в таком примере приемник 105 электроэнергии непрерывно обеспечивается электроэнергией, при нахождении в фазе ожидания, с помощью сигнала мощности, имеющего уменьшенную мощность. Это позволяет приемнику 105 электроэнергии быть готовым к активации и/или готовым активировать передатчик 101 электроэнергии. Например, вычислительное устройство без внутреннего источника питания может быть помещено на передатчик 101 электроэнергии и переключено в режим ожидания. В режиме ожидания функциональность вычислительного устройства может быть ограничена извлечением электроэнергии из сигнала мощности и отслеживанием пользовательского ввода. Эта уменьшенная функциональность требует, чтобы было обеспечено очень мало электроэнергии, и, таким образом, вычислительное устройство до входа в фазу ожидания может запросить обеспечение такого сигнала мощности, который достаточен лишь для поддержания этой уменьшенной функциональности и низкого потребления электроэнергии. Таким образом, передатчиком 101 электроэнергии поставляется лишь очень немного электроэнергии. Когда пользователь обеспечивает пользовательский ввод для пробуждения вычислительного устройства (чтобы перевести вычислительное устройство из фазы ожидания в рабочую фазу), вычислительное устройство, например, может передать сообщение пробуждения передатчику 101 электроэнергии. В ответ на прием сообщения пробуждения передатчик 101 электроэнергии выходит из фазы ожидания и, например, переходит в фазу тестирования. Затем передатчик 101 электроэнергии и приемник 105 электроэнергии/вычислительное устройство тогда продолжают выполнять обычный процесс для входа в фазу передачи электроэнергии, в которой передатчик 101 электроэнергии обеспечивает сигнал мощности, достаточный, чтобы обеспечивать электроэнергией обычную работу и полную функциональность передатчика 101 электроэнергии.
Таким образом, уменьшенная функциональность, управляемая приемником 105 электроэнергии во время фазы ожидания, может, в частности, включать в себя функциональность, которая может инициализировать пробуждение приемника 105 электроэнергии. Функциональность пробуждения может инициализировать процесс, который позволяет приемнику 105 электроэнергии выходить из фазы ожидания/режима ожидания и входить в фазу/режим обычной работы.
В качестве альтернативы или дополнительно, уменьшенная функциональность, управляемая приемником 105 электроэнергии во время фазы 515, 517 ожидания, может включать в себя функциональность, которая может инициализировать передачу электроэнергии для системы. Функциональность пробуждения может инициализировать процесс, который позволяет приемнику 105 электроэнергии и передатчику 101 электроэнергии выходить из фазы 515, 517 ожидания, чтобы войти в фазу 511, 513 передачи электроэнергии.
Функциональность пробуждения, в частности, может быть выполнена с возможностью пробуждать/выполнять начальную загрузку приемника 105 электроэнергии и/или инициализировать операцию передачи электроэнергии. В соответствии с этим требование к сигналу мощности режима ожидания для сигнала мощности во время фазы ожидания может потребовать сигнал мощности, который гарантирует минимальный уровень мощности для приемника электроэнергии, позволяющий управлять по меньшей мере его самым существенным процессом начальной загрузки.
В некоторых вариантах осуществления уменьшенная функциональность может включать в себя функциональность для поддержания требования хранилища энергии для приемника электроэнергии во время фазы ожидания. Приемник 105 электроэнергии может содержать хранилище энергии, такое как батарея или конденсатор, удерживающее заряд (который, например, может быть использован для обеспечения электроэнергией функциональности приемника 105 электроэнергии). Если электроэнергия не обеспечивается такому хранилищу энергии, то сохраненная энергия будет постепенно уменьшаться вследствие потребляемой электроэнергии любой остающейся функциональности, обеспечиваемой электроэнергией посредством хранилища энергии во время фазы ожидания, или, например, из-за паразитных токов (токов утечки). В описанных системах такая потеря энергии может быть компенсирована во время фазы ожидания посредством использования сигнала мощности, обеспечиваемого передатчиком 101 электроэнергии в этой фазе. Таким образом, требование к сигналу мощности режима ожидания может указывать требование к сигналу мощности, позволяющего приемнику 105 электроэнергии извлекать мощность, которая может быть сохранена в хранилище энергии. В частности, может быть поддержана компенсационная подзарядка.
Требование уровня мощности может являться предопределенным значением, применяемым приемником 105 электроэнергии. Например, приемник 105 электроэнергии может быть выполнен с возможностью компенсационной подзарядки его батареи во время фазы ожидания с помощью зарядного тока, например, 1 мА. В этом случае требование к сигналу мощности режима ожидания устанавливается, чтобы указать, что во время фазы ожидания должен быть обеспечен сигнал мощности, из которого приемник 105 электроэнергии может непрерывно извлекать зарядный ток величиной 1 мА (при подходящем зарядном напряжении). В других вариантах осуществления приемник 105 электроэнергии может применять более сложные алгоритмы для определения подходящего требования к сигналу мощности. Например, может быть определено заданное состояние батареи, и может быть вычислен желаемый зарядный ток. Затем могут быть определены соответствующие требования для сигнала мощности, и требования к сигналу мощности режима ожидания устанавливаются соответствующим образом. Приемник электроэнергии действительно может во многих вариантах осуществления определять требование к сигналу мощности режима ожидания в ответ на статус сохраненного заряда или энергии для хранилища энергии, обеспечивающего электроэнергией приемник электроэнергии во время режима ожидания.
В отличие от фазы 511, 513 передачи электроэнергии, фаза 515, 517 ожидания, как правило, не будет включать в себя цикл управления питанием. В фазе передачи электроэнергии систем, таких как системы стандарта Qi, приемник 105 электроэнергии передает погрешности управления питанием во время фазы 511, 513 передачи электроэнергии. Эти сообщения о погрешностях управления питанием используются для увеличения или уменьшения уровня мощности сигнала мощности в соответствии с требованием приемника 105 электроэнергии. Однако в фазе 515, 517 ожидания функциональность, сложность и соответственно потребляемая мощность могут быть предпочтительно минимизированы, и это может содержать фазу 515, 517 ожидания, не включающую в себя какой-либо цикл управления питанием. Таким образом, во время режима ожидания параметры и характеристики сигнала мощности могут поддерживаться постоянными.
В предыдущих примерах непрерывный сигнал мощности был обеспечен, например, для обеспечения возможности компенсационной подзарядки батареи, тем самым позволяя батарее быть полностью заряженной в течение часов или даже дней после того, как зарядка была завершена. Дополнительно или в качестве альтернативы, может использоваться подход для обеспечения готовности приемника электроэнергии к взаимодействию с пользователем без какой-либо формы аккумулятора энергии.
В непрерывном режиме ожидания передатчик 101 электроэнергии может поддерживать свою рабочую точку постоянной, обеспечивая мощность режима ожидания приемнику 105 электроэнергии. Приемник 105 электроэнергии не должен передавать какие-либо сообщения передатчику 101 электроэнергии во время режима ожидания.
Передатчик 101 электроэнергии может покинуть фазу 515 ожидания, когда она прервана событием, например, когда от приемника 105 электроэнергии принято активное сообщение пробуждения. В качестве альтернативы, инициирующим событием может являться истечение срока ожидания, указывающее, что должен быть осуществлен вход в фазу 503 тестирования. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления система может с регулярными интервалами покидать фазу 515, 517 ожидания, чтобы инициировать тестирование для обнаружения, требует ли приемник 105 электроэнергии инициировать фазу передачи электроэнергии.
В некоторых вариантах осуществления сигнал мощности не может обеспечиваться непрерывно, но может быть обеспечен периодически. В некоторых вариантах осуществления прерывистое обеспечение сигнала мощности используется во время фазы 515, 517 ожидания, например, посредством обеспечения сигнала мощности в повторяющихся временных интервалах. В некоторых вариантах осуществления требование к сигналу мощности режима ожидания может указать необходимый рабочий цикл, или, эквивалентно, когда временные интервалы предоставления мощности являются постоянными, временной интервал между временными интервалами. Такая периодическая работа может являться более практичной и легче реализуемой в некоторых вариантах осуществления. Это может потенциально также привести к уменьшению потребляемой электроэнергии.
В прерывистом режиме ожидания передатчик электроэнергии может обеспечивать сигнал мощности импульсами в равноудаленных временных интервалах. Приемник электроэнергии может передавать требуемую длительность импульса, рабочий цикл и/или время между интервалами в требовании к сигналу мощности режима ожидания.
В качестве примера, версия 1.0 или версия 1.1 стандарта Qi могут быть модифицированы для обеспечения возможности приемнику электроэнергии конфигурировать длительность импульса, а также временной интервал такого прерывистого сигнала мощности передатчика электроэнергии. Расширение может быть реализовано с помощью нового пакета, который приемник электроэнергии может передавать во время фазы конфигурации. Тогда передатчик электроэнергии может применить эти значения, когда он входит в фазу ожидания.
Например, следующее сообщение может быть передано от приемника 105 электроэнергии к передатчику 101 электроэнергии:
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>
Временной интервал
B<sub>1</sub>
Ширина импульса
Временной интервал: Это поле содержит целое без знака значение времени между началом двух следующих друг за другом импульсов мощности режима ожидания. Младший значащий бит представляет значение 10 мс. Максимальное время интервала составляет приблизительно 2,5 секунды.
Ширина импульса: Это поле содержит целое без знака значение продолжительности импульса мощности режима ожидания. Младший значащий бит представляет значение 2 мс. Максимальная длительность импульса составляет приблизительно 0,5 секунды.
В предыдущих примерах приемник 105 электроэнергии выполнен с возможностью извлекать мощность из сигнала мощности во время фазы ожидания. Однако, хотя это может быть полезно во многих вариантах осуществления, это не существенно во всех вариантах осуществления. Например, если во время фазы ожидания используется прерывистое обеспечение сигнала мощности, чтобы позволить приемнику 105 электроэнергии указать, что он желает передачу электроэнергии с использованием нагрузочной модуляции, приемник 105 электроэнергии может не извлекать энергию из сигнала мощности, а использовать его лишь для обеспечения связи. В некоторых вариантах осуществления передатчик 101 электроэнергии может обеспечить сигнал, который используется и для передачи сообщения посредством нагрузочной модуляции, и для обеспечения электроэнергии.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления приемник 105 электроэнергии может быть выполнен с возможностью передавать сообщения передатчику 101 электроэнергии во время фазы 515, 517 ожидания посредством нагрузочной модуляции сигнала мощности. Этот подход, например, может позволить приемнику 105 электроэнергии передавать сообщение пробуждения передатчику 101 электроэнергии. Таким образом, сигнал мощности может использоваться приемником 105 электроэнергии, чтобы указать, что фаза 515, 517 ожидания должна быть завершена, и что должен быть инициирован процесс передачи электроэнергии. Поскольку сигналом мощности во время фазы 515, 517 ожидания управляет приемник 105 электроэнергии, это позволяет приемнику 105 электроэнергии управлять передатчиком 101 электроэнергии для передачи оптимального сигнала для заданного приемника 105 электроэнергии.
Например, если обеспечивается прерывистый сигнал мощности, приемник 105 электроэнергии может управлять временным интервалом между интервалами, в которых обеспечивается сигнал мощности, и тем самым может управлять максимальным временем между возможностями передачи сообщения пробуждения посредством нагрузочной модуляции. Для приемника 105 электроэнергии, который требует очень быстрого включения из режима ожидания, сигнал мощности обеспечивается коротким временем между интервалами сигнала мощности, тогда как для приемника 105 электроэнергии, который не требует быстрого включения из режима ожидания, сигнал мощности обеспечивается потенциально намного более длительным временем между интервалами сигнала мощности. Таким образом, работа может быть оптимизирована для индивидуального приемника 105 электроэнергии и применения.
В сценариях, в которых используется прерывистый сигнал, чтобы позволить сообщениям от приемника 105 электроэнергии обеспечиваться передатчику 101 электроэнергии посредством нагрузочной модуляции, каждый из интервалов включения может рассматриваться как соответствующий тестированию (аналогично стандарту Qi). Таким образом, передатчик 101 электроэнергии может обеспечить сигнал, который тестирует приемник 105 электроэнергии, чтобы узнать, желает ли он выйти из фазы 515, 517 ожидания. Если сообщение пробуждения принято в ответ на тестирование (т.е., сигнал мощности, находящийся во временном интервале), передатчик 101 электроэнергии может выйти из фазы 515, 517 ожидания, чтобы инициализировать передачу электроэнергии. Сообщение пробуждения, например, может являться тем же самым сообщением, которое применяется в традиционной фазе тестирования системы стандарта Qi, т.е., система может следовать протоколу и техническим требованиям фазы тестирования.
Такое сообщение пробуждения может использоваться, в частности, чтобы указать, что приемник 105 электроэнергии желает инициировать операцию зарядки для внутреннего хранилища энергии. Например, приемник 105 электроэнергии может непрерывно отслеживать уровень запаса энергии внутреннего хранилища энергии (например, заряд внутреннего конденсатора или батареи). Если этот уровень падает ниже заданного порога, желательно подзарядить батарею. Таким образом, первоначально, когда уровень выше порога, приемник 105 электроэнергии отвечает на тестирование, обеспечиваемое во время фазы 515, 517 ожидания, сообщением, которое указывает, что передача электроэнергии не требуется. Однако если уровень падает ниже порога, он переходит к ответу сообщением, которое указывает, что передача электроэнергии требуется. В ответ система инициирует прямой или непрямой переход к фазе 511, 513 передачи электроэнергии. Затем приемник 105 электроэнергии переходит к зарядке хранилища энергии с использованием электроэнергии из сигнала мощности во время фазы 511, 513 передачи электроэнергии. Когда зарядка завершена, приемник 105 электроэнергии передает сообщение, указывающее, что дополнительная передача электроэнергии не требуется, и что система должна войти в фазу 515, 517 ожидания.
В таком примере передатчик 101 электроэнергии обеспечивает тестирование приемнику 105 электроэнергии, которое используется для подзарядки аккумулятора энергии приемника электроэнергии выше желаемого уровня. Период интервала тестирования может быть установлен приемником 105 электроэнергии достаточно коротким, чтобы позволить приемнику 105 электроэнергии пробудить передатчик 101 электроэнергии, прежде чем накопитель энергии приемника 105 электроэнергии будет слишком сильно истощен.
В более общем случае в ответ на тестирование от передатчика 101 электроэнергии приемник 105 электроэнергии может указать, нужна ли ему электроэнергия. В случае, если электроэнергия ему не нужна, он может передать пакет окончания передачи электроэнергии.
Временем интервала от конца одного тестирования до начала следующего может управлять приемник 105 электроэнергии. В частности, приемник 105 электроэнергии может передать требование к сигналу мощности режима ожидания, указывающее необходимый максимальный интервал, который передатчик 101 электроэнергии может применить между двумя последовательными тестированиями.
В качестве конкретного примера системы, которая имеет высокую степень совместимости с системой стандарта Qi, приемник 105 электроэнергии может отвечать на начальное тестирование фазы 503, 505 тестирования посредством передачи необходимых пакетов, как требуется версией 1.0 стандарта Qi, чтобы войти в фазу 507, 509 идентификации и конфигурации. В этой фазе приемник 105 электроэнергии может передать конфигурационный пакет, который включает в себя требование к сигналу мощности режима ожидания, указывающее, требует ли приемник 105 электроэнергии минимального интервала тестирования во время фазы ожидания.
Приемник 105 электроэнергии может продолжать в соответствии со стандартом Qi, пока он не желает закончить передачу электроэнергии. Пакет окончания передачи электроэнергии от приемника 105 электроэнергии может затем указать, должен ли передатчик 101 электроэнергии войти в фазу 515 ожидания с некоторым сигналом мощности, или он должен войти в фазу 501 выбора, в которой сигнал мощности не обеспечивается.
После входа в фазу 515 ожидания передатчик 101 электроэнергии будет формировать тестирование с требуемым временным интервалом. Для каждого тестирования приемник 105 электроэнергии может решать, следует ли ответить сообщением, завершающим инициализацию передачи электроэнергии, и в этом случае передатчик 101 электроэнергии останется в фазе ожидания и не перейдет к фазам конфигурации или передачи электроэнергии. В некоторых вариантах осуществления сообщение, завершающее инициализацию передачи электроэнергии, также может указать, например, новое минимальное время интервала тестирования, каким образом передатчик электроэнергии будет пробуждаться из режима ожидания, и т.д.
Приемник 105 электроэнергии также может решить, что передача электроэнергии требуется, и в этом случае отвечает на тестирование, и выполняется инициализации передачи электроэнергии.
В некоторых вариантах осуществления приемник 105 электроэнергии может не извлекать электроэнергию из сигнала тестирования, а использовать его только в качестве средства для нагрузочной модуляции. Однако в некоторых вариантах осуществления сигнал тестирования может быть достаточно сильным, чтобы позволить приемнику 105 электроэнергии извлекать электроэнергию из сигнала. В этом случае приемник 105 электроэнергии может, таким образом, использовать сигнал тестирования не только в качестве средства сообщения, но также обеспечить электроэнергию, например, перезарядить хранилище энергии. Во многих сценариях это может обеспечить увеличение гибкости, например, позволяя достичь обеспечения малой мощности в фазе ожидания вместе с возможностью очень быстрой, хотя пассивной (основанной на нагрузочной модуляции) инициализация работы по передаче полной мощности.
В другом варианте осуществления приемник электроэнергии вообще не обеспечивает сообщение пробуждения передатчику электроэнергии во время фазы ожидания. Вместо этого он требует, чтобы передатчик электроэнергии включился из фазы ожидания в течение периода времени. После того, как система входит в фазу ожидания, передатчик электроэнергии включится, входя в фазу (обычного) тестирования, обеспечивая сигнал мощности в данный момент или непосредственно перед тем, как истечет период времени в режиме ожидания. Таким образом, фаза тестирования исполняется как часть фазы ожидания. Это позволяет приемнику электроэнергии подзаряжать свое хранилище энергии с использованием обычного сигнала мощности от передатчика электроэнергии. Когда заряд достаточен, приемник электроэнергии может указать повторно войти в фазу ожидания. В таком варианте осуществления передатчик электроэнергии не должен обеспечивать сигнал мощности во время фазы ожидания за исключением того, когда фаза тестирования исполняется как часть фазы ожидания. Эффективный результат эквивалентен ситуации, в которой передатчик электроэнергии обеспечивает прерывистый сигнал тестирования во время фазы ожидания, особенно если период времени в режиме ожидания равен временному интервалу между прерывистыми тестированиями.
Подход может быть реализован, например, посредством расширения версии 1.0 или 1.1 стандарта Qi, позволяющего приемнику электроэнергии конфигурировать временной интервал тестирования передатчика электроэнергии в фазе ожидания. Расширение может быть реализовано с помощью нового пакета, который приемник электроэнергии передает во время фазы конфигурации.
Пример формата такого сообщения следующий:
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>
Время интервала тестирования
B<sub>1</sub>
Время интервала тестирования - целое без знака, содержащееся в этом поле, указывает время интервала между концом пакета окончания передачи электроэнергии и началом нового тестирования. Значение выражено в секундах. В случае, если передатчик электроэнергии удаляет сигнал мощности любыми другими средствами, отличающимися от пакета окончания передачи электроэнергии, это поле указывает время между удалением сигнала мощности и началом нового тестирования. Значение по умолчанию составляет 60 секунд. Это значение будет использоваться в случае, если приемник электроэнергии не передает это сообщение передатчику электроэнергии.
Очевидно, что система, как правило, может войти в фазу 515, 517 ожидания из фазы 511, 513 передачи электроэнергии. Однако в некоторых сценариях система может войти в фазу 515, 517 ожидания непосредственно из фазы 507, 509 конфигурации или фазы 503, 505 тестирования, например, если приемник 105 электроэнергии формирует и передает сообщение, указывающее, что не обязательно выполнять передачу электроэнергии. Например, если протокол требует или позволяет, чтобы требование к сигналу мощности режима ожидания было передано как часть сообщения фазы конфигурации, приемник 105 электроэнергии может ответить на тестирование посредством инициирования процесса передачи электроэнергии через фазу 507, 509 конфигурации. Новое требование к сигналу мощности режима ожидания может быть обеспечено во время фазы 507, 509 конфигурации, после которой приемник 105 электроэнергии может отправить сообщение, указывающее, что система должна вернуться к фазе 515, 517 ожидания непосредственно, не переходя в фазу 511, 513 передачи электроэнергии. Это может обеспечить эффективный способ реконфигурации работы в фазе 515, 517 ожидания во многих вариантах осуществления.
Во многих вариантах осуществления система может быть выполнена с возможностью входить в фазу 515, 517 ожидания из фазы 511, 513 передачи электроэнергии. В частности, приемник 105 электроэнергии может передать сообщение окончания фазы передачи электроэнергии (в частности, сообщение окончание передачи электроэнергии) когда он больше не требует обеспечения электроэнергии фазы 515, 517 передачи электроэнергии. В ответ на прием такого сообщения передатчик 101 электроэнергии может войти в фазу 515 ожидания и начать обеспечивать сигнал мощности, как определено ранее принятым требованием к сигналу мощности режима ожидания (например, принятым как часть фазы 507, 509 конфигурации). В некоторых вариантах осуществления сообщение окончания фазы передачи электроэнергии может указывать, должна ли система войти в фазу 515, 517 ожидания, или должна войти в другую фазу (в частности, в фазу 501 выбора, в которой сигнал мощности не обеспечивается).
В частности, для усовершенствованной системы стандарта Qi приемник электроэнергии может завершить фазу передачи электроэнергии посредством передачи пакета окончания передачи электроэнергии со следующим форматом:
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>
Код окончания передачи электроэнергии
Код окончания передачи электроэнергии: Это поле определяет причину запроса окончания передачи электроэнергии, как перечислено в документе <ошибка! источник ссылки не найден> версии 1.0 и 1.1 спецификации стандарта Qi. Приемник электроэнергии, как правило, не будет передавать пакеты окончания передачи электроэнергии, которые содержат какое-либо из значений, которые в документе <ошибка! источник ссылки не найден> перечислены как зарезервированные.
Однако в усовершенствованной системе стандарта Qi поле кода окончания передачи электроэнергии было обновлено таким образом, что оно может указать, что причина завершения фазы передачи электроэнергии состоит в том, что система должна войти в фазу ожидания.
Коды окончания передачи электроэнергии, в частности, могут быть следующими:
Причина
Значение
Неизвестно
0x00
Зарядка завершена
0x01
Внутренняя ошибка
0x02
Превышение температуры
0x03
Превышение напряжения
0x04
Превышение тока
0x05
Неисправность батареи
0x06
Реконфигурация
0x07
Нет ответа
0x08
Режим ожидания
0x09
Зарезервировано
0x0A...0xFF
Приемник электроэнергии может использовать коды следующим образом:
- 0x00, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x01, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x02, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x03, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x04, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x05, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x06, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x07, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x08, как определено в версии 1.0 стандарта Qi.
- 0x09 Приемник использует это значение для указания, что передатчик 101 электроэнергии должен войти в фазу ожидания.
В некоторых вариантах осуществления сообщение требования может быть передано как часть фазы 511, 513 передачи электроэнергии. Например, оно может быть передано как часть сообщения окончания фазы передачи электроэнергии.
Действительно, в некоторых вариантах осуществления передача сообщения окончания фазы передачи электроэнергии может сама по себе обеспечить требование к сигналу мощности режима ожидания. Например, в некоторых вариантах осуществления в конце фазы 511, 513 передачи электроэнергии и при подготовке к фазе 515, 517 ожидания приемник 105 электроэнергии может передать управляющие сообщения, которые устанавливают уровень мощности сигнала мощности на желаемый уровень для сигнала мощности во время фазы 515, 517 ожидания. В частности, приемник 105 электроэнергии может сначала отключить нагрузку, оставаясь в фазе 511, 513 передачи электроэнергии. Затем он может перейти к передаче последовательности сообщений погрешности управления питанием, которые приводят к уменьшению уровня мощности сигнала мощности до желаемого уровня для фазы 515, 517 ожидания. Когда этот уровень достигнут, приемник 105 электроэнергии передает сообщение окончания фазы передачи электроэнергии, которое приводит к переходу передатчика 101 электроэнергии в фазу 515, 517 ожидания. Затем передатчик 101 электроэнергии продолжает поддерживать сигнал мощности на уровне этого значения. Таким образом, сообщение окончания фазы передачи электроэнергии обеспечивает указание, что текущий уровень мощности сигнала мощности должен сохраняться в фазе 515, 517 ожидания. Тогда передатчик 101 электроэнергии продолжает поддерживать этот уровень постоянным без какого-либо цикла управления питанием.
Во многих вариантах осуществления приемник 105 электроэнергии может передать требование как часть фазы 507, 509 конфигурации до фазы 511, 513 передачи электроэнергии. Фаза 507, 509 конфигурации в некоторых вариантах осуществления может быть выполнена только до фазы 511, 513 передачи электроэнергии для некоторых случаев инициализируемой фазы передачи электроэнергии (например, в частности, когда приемник 105 электроэнергии в первый раз переходит к фазе 511, 513 передачи электроэнергии из фазы ожидания или фазы тестирования).
Сообщение требования, таким образом, может быть обеспечено существенно до того, как осуществляется вход в фазу 515, 517 ожидания, и может являться частью общей конфигурации работы системы передачи электроэнергии. В частности, требование может являться частью подфазы переговоров фазы 507, 509 конфигурации.
Обеспечение сообщения требования как части фазы 507, 509 конфигурации может дать возможность упрощенной работы во многих вариантах осуществления и часто может уменьшить модификации, требуемые до существующих систем и стандартов, для поддержки внедрения описанной фазы ожидания.
Кроме того, система может быть выполнена с возможностью конфигурировать несколько других аспектов работы системы в связи с фазой 515, 517 ожидания (обычно, но не обязательно, как часть фазы 507, 509 конфигурации и, в частности, подфазы переговоров).
Например, приемник 105 электроэнергии может конфигурировать передатчик 101 электроэнергии для выполнения действия, которое будет выполнено передатчиком электроэнергии при выходе из фазы 515, 517 ожидания.
В частности, если передатчик 101 электроэнергии принимает активное или пассивное сообщение пробуждения, он выйдет из фазы 515, 517 ожидания.
Во многих вариантах осуществления система может выйти из фазы 515, 517 ожидания для входа в фазу 503, 505 тестирования. Затем система может продолжить использовать тот же самый подход для установки передачи электроэнергии, когда система входит в фазу 503, 505 тестирования из фазы 501 выбора. Такой подход может позволить следовать одному и тому же подходу и может обеспечить улучшенную обратную совместимость, надежность, упрощенную реализацию и/или уменьшенную сложность.
В других вариантах осуществления процесс, заставляющий систему выйти из фазы 515, 517 ожидания, может соответствовать процессу, выполняемому в фазе 503, 505 тестирования. Например, когда тестирования используются в фазе 515, 517 ожидания, они могут соответствовать тем, которые используются в фазе 503, 505 тестирования, и могут использоваться те же самые протоколы и т.д. Таким образом, нет необходимости повторять процесс, входя в фазу 503, 505 тестирования, и в некоторых вариантах осуществления система, таким образом, входит в фазу 507, 509 конфигурации непосредственно из фазы 515, 517 ожидания.
В некоторых вариантах осуществления работа может дополнительно пропустить фазу 507, 509 конфигурации. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления передатчик 101 электроэнергии и приемник 105 электроэнергии могут непосредственно войти в фазу 511, 513 передачи электроэнергии, выйдя из фазы 515, 517 ожидания. Такой подход может обеспечить намного более быструю и более эффективную инициализацию фазы 511, 513 передачи электроэнергии. Это может особенно подходить для сценариев, в которых используются относительно короткие, но частые операции фазы передачи электроэнергии (например, для поддержания заряда в конденсаторе). Однако обратная сторона состоит в том, что передача электроэнергии не (ре)конфигурируется для выполнения индивидуальной фазы передачи электроэнергии. Как правило, передатчик 101 электроэнергии будет продолжать применять параметры из выхода предыдущей фазы 511, 513 передачи электроэнергии.
В качестве другого примера фаза 511, 513 передачи электроэнергии может инициироваться с номинальными значениями параметров.
Разные подходы могут иметь разные преимущества и недостатки.
В некоторых вариантах осуществления приемник 105 электроэнергии может управлять тем, каким образом передатчик 101 электроэнергии должен выйти из фазы ожидания, и, в частности, должна ли фаза конфигурации быть пропущена.
В частности, это может быть сконфигурировано во время фазы 507, 509 конфигурации. Например, фаза 507, 509 конфигурации также может использоваться для определения, должна ли использоваться непрерывная или прерывистая операция, используются ли активные или пассивные сообщения пробуждения, и т.д.
Очевидно, что одно и то же сообщение может использоваться для обеспечения таких данных конфигурации и обеспечения требования к сигналу мощности режима ожидания.
В частности, приемник 105 электроэнергии во время фазы конфигурации может передать информацию конфигурации, чтобы сообщить передатчику электроэнергии
- при котором событии передатчик 101 электроэнергии должен пробуждаться, в частности, обеспечивается ли пробуждение как активный сигнал пробуждения или как пассивный сигнал пробуждения;
- должен ли передатчик 101 электроэнергии обеспечивать сигнал мощности режима ожидания во время фазы 515 ожидания;
- и должен ли этот сигнал мощности режима ожидания быть непрерывным или прерывистым;
- и если прерывистым, то каковы требования по времени (например, максимальный интервал между тестированиями);
- каким образом передатчик электроэнергии должен возобновлять работу после пробуждения, в частности, выходить из фазы ожидания, чтобы непосредственно войти в фазу передачи электроэнергии или войти в фазу конфигурации.
Далее описано иллюстративное расширение стандарта Qi для обеспечения приемнику электроэнергии возможности конфигурировать режим ожидания передатчика электроэнергии. Расширение может быть реализовано посредством добавления шести битов конфигурации к существующему сообщению конфигурации, определенному в версии 1.0 спецификации стандарта Qi.
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
B<sub>1</sub>
Зарезервировано
B<sub>2</sub>
Prop
Зарезервировано
Count
B<sub>3</sub>
WkUpA
WkUpB
Ping
Stdby
Cont
R2PT
B<sub>4</sub>
Зарезервировано
Класс мощности определен в версии 1.0 стандарта Qi.
Максимальная мощность определена в версии 1.0 стандарта Qi
Prop определен в версии 1.0 стандарта Qi.
WkUpA - Если этот бит установлен равным единице, передатчик электроэнергии должен пробудиться из режима ожидания при активном сигнале пробуждения, обеспеченном приемником электроэнергии.
WkUpB - Если этот бит установлен равным единице, передатчик электроэнергии должен пробудиться из режима ожидания при пассивном сигнале пробуждения, обеспеченном приемником электроэнергии, который может представлять собой изменение импеданса/нагрузочную модуляцию, обеспеченную приемником электроэнергии.
pinginterval
Ping - Если этот бит установлен равным единице, передатчик электроэнергии должен начать новое тестирование в пределах времени t после приема (конца) пакета окончания передачи электроэнергии, указывающего вход в режим ожидания, или иначе после удаления сигнала мощности.
Stdby - Если этот бит установлен равным единице, передатчик электроэнергии обеспечивает сигнал мощности режима ожидания приемнику электроэнергии после приема пакета окончания передачи электроэнергии, указывающего вход в режим ожидания. Если этот бит установлен равным нулю, передатчик электроэнергии не обеспечивает сигнал мощности режима ожидания после приема пакета окончания передачи электроэнергии, независимо от содержания этого пакета.
Cont - Если этот бит установлен равным единице, сигнал мощности режима ожидания должен быть непрерывным. Если этот бит установлен равным нулю, сигнал мощности режима ожидания должен быть прерывистым.
R2PT - Если этот бит установленным равным единице, передатчик электроэнергии возвращается в режим передачи электроэнергии после обнаружения сигнала пробуждения от приемника электроэнергии. Если до этого другое событие прервало передатчик электроэнергии, передатчик электроэнергии начинает тестирование. Передатчик электроэнергии должен убедиться, что приемник электроэнергии все еще присутствует.
Зарезервированные биты определены в версии 1.0 стандарта Qi.
Count определен в версии 1.0 стандарта Qi.
Предыдущее описание сосредоточено на описании фазы 515, 517 ожидания как полностью отдельной фазы от фазы 501 выбора и фазы 503, 505 тестирования. Однако очевидно, что в некоторых вариантах осуществления работа в фазах может быть очень похожей, и между фазами действительно может иметься некоторое наложение, и что одна и та же функциональность может использоваться в более чем одной из фаз.
Например, тестирования, обеспеченные в фазе 515, 517 ожидания, могут соответствовать непосредственным тестированиям, обеспеченным в фазе 503, 505 тестирования, и действительно фаза 515, 517 ожидания в некоторых сценариях может обеспечивать параллельную операцию как фазу 503, 505 тестирования, но управляемую требованием к сигналу мощности режима ожидания от приемника 105 электроэнергии.
Действительно, в некоторых вариантах осуществления, в которых используются прерывистый сигнал мощности и пассивная нагрузочная модуляция, фаза 515, 517 ожидания может быть реализована посредством переключения передатчика 101 электроэнергии между фазой 501 выбора и фазой 503, 505 тестирования в соответствии с требованием к сигналу мощности режима ожидания от приемника 105 электроэнергии.
В частности, если фаза 501 выбора реализована как один вычислительный процесс, и фаза 503, 505 тестирования реализована как второй вычислительный процесс, фаза 515, 517 ожидания может быть реализована посредством исполнения передатчиком 101 электроэнергии первого вычислительного процесса и временного переключения на второй вычислительный процесс с интервалами, заданными указанием синхронизации, обеспеченным требованием сигнала мощности режима ожидания.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления фаза ожидания может включать в себя подфазы, такие как, например, другие фазы стандарта Qi. В частности, фаза ожидания может состоять из фазы выбора и фазы тестирования или содержать фазу выбора и фазу тестирования. В таких вариантах осуществления первое сообщение от приемника 105 электроэнергии может обеспечить указание синхронизации времени, относящееся к переходу между фазой выбора и фазой тестирования.
Например, фаза ожидания может состоять из фазы выбора и фазы тестирования. Передатчик 101 электроэнергии может войти в фазу ожидания посредством первого входа в фазу выбора. Затем он остается в фазе выбора, пока не переходит в фазу тестирования (которая также рассматривается как часть фазы ожидания). Синхронизация этого перехода может быть определена первым сообщением от приемника, которое, в частности, может указать максимальную продолжительность для фазы выбора до входа в фазу тестирования. В примере сигнал мощности, обеспечиваемый в фазе ожидания, таким образом, соответствует сигналу мощности в (под)фазе тестирования без сигнала мощности, обеспечиваемого в (под)фазе выбора. Таким образом, в примере сообщение от приемника 105 электроэнергии указывает, каким образом управлять сигналом мощности в фазе ожидания (содержащей фазу выбора и фазу тестирования), посредством обеспечения информации синхронизации для переходов из фазы выбора в фазу тестирования.
Таким образом, в примере введено новое сообщение, которое сообщает передатчику электроэнергии максимальный разрешенный интервал между фазами тестирования. Передатчик электроэнергии продолжает работать в фазе выбора, но переключается в фазу тестирования, как указано посредством сообщения. Приемник 105 электроэнергии может тогда инициировать выход из фазы ожидания посредством перехода в фазу конфигурации или передачи электроэнергии. В качестве альтернативы система может оставаться в фазе ожидания и может соответствующим образом возвратиться в фазу выбора. Когда она находилась в этой фазе в течение времени, указанного посредством сообщения, передатчик 101 электроэнергии может снова войти в фазу тестирования, и т.д.
Очевидно, что приведенное выше описание для ясности описало варианты осуществления изобретения в отношении различных функциональных схем, блоков и процессоров. Однако очевидно, что любое подходящее распределение функциональности между различными функциональными схемами, блоками или процессорами может использоваться без отступления от изобретения. Например, функциональность, иллюстрированная как выполняемая отдельными процессорами или контроллерами, может быть выполнена одним и тем же процессором или контроллерами. Следовательно, ссылки на конкретные функциональные блоки или схемы предназначены только для того, чтобы они рассматривались как ссылки на подходящие средства для обеспечения описанной функциональности, а не являлись показателем строгой логической или физической структуры или организации.
Изобретение может быть реализовано в любой подходящей форме, в том числе в виде аппаратных средств, программного обеспечения, программируемого оборудования или любой их комбинации. Изобретение необязательно может быть реализовано по меньшей мере частично как программное обеспечение, работающее на одном или более процессорах и/или процессорах цифровых сигналов. Элементы и компоненты варианта осуществления изобретения могут быть физически, функционально и логически реализованы любым подходящим способом. Действительно, функциональность может быть реализована в единственном блоке, во множестве блоков или как часть других функциональных блоков. Таким образом, изобретение может быть реализовано в единственном блоке или может быть физически и функционально распределено между различными блоками, схемами и процессорами.
Хотя настоящее изобретение было описано в связи с некоторыми вариантами осуществления, не предусматривается, чтобы оно было ограничено конкретной изложенной здесь формой. Объем настоящего изобретения ограничен только сопровождающей формулой изобретения. Дополнительно, хотя может показаться, что отличительные признаки описаны в связи с конкретными вариантами осуществления, специалист в области техники поймет, что различные отличительные признаки описанных вариантов осуществления могут сочетаться в соответствии с изобретением. В формуле изобретения термин "содержит" не исключает присутствие других элементов или этапов.
Кроме того, хотя множество средств, элементов, схем или этапов способов перечисляются индивидуально, они могут быть реализованы, например, посредством единственной схемы, блока или процессора. Дополнительно, хотя отдельные отличительные признаки могут быть включены в разные пункты формулы изобретения, они могут быть успешно объединены, и включение в разные пункты формулы изобретения не подразумевает, что комбинация отличительных признаков не выполнима и/или не выгодна. Кроме того, включение отличительного признака в одну категорию пунктов формулы изобретения не подразумевает ограничение для этой категории, а скорее указывает, что отличительный признак при необходимости одинаково применим к другим категориям пунктов формулы изобретения. Кроме того, порядок отличительных признаков в пунктах формулы изобретения не подразумевает какого-либо заданного порядка, в котором должны разрабатываться отличительные признаки, и, в частности, порядок отдельных этапов в пункте формулы изобретения, описывающем способ, не подразумевает, что этапы должны быть выполнены в этом порядке. Вместо этого этапы могут быть выполнены в любом подходящем порядке. Кроме того, упоминания в единственном числе не исключают множество. Таким образом, единственное число, "первый", "второй" и т.д. не предотвращают множество. Знаки для ссылок в пунктах формулы изобретения предоставлены просто в качестве разъяснительного примера, который не должен рассматриваться, как какое-либо ограничение объема формулы изобретения.