CN105324905B - 无线感应式电力传输 - Google Patents

Abstract

一种电力传送器（101）被布置为经由从传送线圈（103）传送到电力接收器（105）的无线感应电力传输信号，传输电力到电力接收器（105）。第一通信单元（305）在第一通信链路上向电力接收器（105）传达消息。第二通信单元（307）在具有较长范围的单独第二通信链路上从电力接收器（105）接收数据。电力接收器（105）包括接收第一消息的第三通信单元（405）。响应生成器（407）生成对该消息的响应消息，并且第四通信单元（407）在第二通信链路上传送响应消息到电力传送器（103）。电力传送器（103）确定对该消息的期望响应消息，并且功率控制器（303）根据是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息的消息来控制电力传输信号的功率水平。

Description

无线感应式电力传输

技术领域

本发明涉及感应式电力传输并且特别而非排他地涉及根据Qi无线电力传输标准的感应式电力传输系统。

背景技术

很多系统要求布线和/或电接触以便供应电功率给设备。省略这些线和接触提供了改进的用户体验。传统地，这可使用位于设备中的电池来实现，但是该方案具有若干缺点，包括额外的重量、体积和对频繁对电池进行替换或再充电的需要。近来，使用无线感应式电力传输的方案已受到越来越多的兴趣。

该增大的兴趣的部分是由于在近十年来激增的便携和移动设备的数量和种类。例如，移动电话、平板电脑、媒体播放器等的使用已变得无所不在。这样的设备通常由内部电池供电并且典型使用情形通常要求从外部电源对电池的再充电或对设备的直接有线供电。

如提到的，大多数目前的设备要求有线和/或显式电接触以从外部电源供电。然而，这往往是不实际的并且要求用户物理地插入连接器或以其他方式建立物理电接触。通过引入线的长度，这还往往对于用户来说是不方便的。通常，功率要求也明显不同，并且当前大多数设备被提供有其自己的专用电源，从而导致一般用户具有大量不同电源，每个电源专用于特定设备。尽管内部电池可防止对到外部电源的有线连接的需要，但该方案仅提供部分解决方案，因为电池将需要再充电（或替换，其是昂贵的）。电池的使用还可能大量增加设备的重量以及潜在地增加设备的成本和尺寸。

为了提供显著改进的用户体验，已提出了使用无线电源，其中电力被感应地从电力传送器设备中的传送器线圈传输到各个设备中的接收器线圈。

经由磁感应的电力传送是熟知的概念，大多数应用在具有在初级传送器线圈和次级接收器线圈之间的紧密耦合的变压器中。通过在两个设备之间分离初级传送器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合变压器的原理，在设备之间的无线电力传输变得可能。

这样的布置允许到设备的无线电力传输，而不要求任何有线或物理电连接。实际上，其可简单允许设备被放置在传送器线圈附近或顶上以便被外部地再充电或供电。例如，电力传送器设备可被布置有水平表面，设备可被简单放置在该水平表面上，以便被供电。

此外，这样的无线电力传输布置可以有利地被设计使得可与一定范围的电力接收器设备一起使用电力传送器设备。特别地，被已知为Qi标准的无线电力传输标准已定义并且当前在进一步发展。该标准允许满足Qi标准的电力传送器设备与也满足Qi标准的电力接收器设备一起使用，而这些不必来自同一制造商或不必专用于彼此。Qi标准还包括允许操作适配于特定电力接收器设备（例如取决于特定功率系）的一些功能。

Qi标准由无线电源联盟开发，并且可例如在它们的网站：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html上找到更多信息，其中特别地可找到定义的标准文档。

为了支持电力传送器和电力接收器的交互工作和交互操作性，优选的是这些设备可相互通信，即期望的是支持在电力传送器和电力接收器之间的通信，以及优选地支持在两个方向的通信。

Qi标准支持从电力接收器到电力传送器的通信，由此使得电力接收器能够提供可允许电力传送器适配于特定电力接收器的信息。在当前标准中，已定义从电力接收器到电力传送器的单向通信链路，并且该方案基于电力接收器作为控制元件的宗旨。为了准备并且控制在电力传送器和电力接收器之间的电力传输，电力接收器具体将信息传达到电力传送器。

通过电力接收器执行负载调制来实现该单向通信，其中由电力接收器施加到次级接收器线圈的负载被改变以提供电力信号的调制。可由电力传送器检测并且解码（解调）得到的电气特性中的改变（例如电流汲取的变化）。在该方案中，基本上使用电力传输信号作为由电力接收器调制的载体，由此例如通过接通和关断连接到电力接收器线圈的阻抗来调制在电力接收器线圈上的负载。

然而，Qi系统的限制是其不支持从电力传送器到电力接收器的通信。为了解决此，已提出了各种通信方案。例如，提出了通过利用表示将被传送的数据的适当信号来调制电力传输信号，从而将数据从电力传送器传达到电力接收器。例如，可将表示数据的小频率变化叠加在电力传输信号上。

通常，在电力接收器和电力传送器之间的通信面临很多挑战和困难。特别是，一般在传输电力中对电力信号的要求和特性与通信的要求和偏好之间存在冲突。一般，系统要求在电力传输和通信功能之间的紧密交互。例如，基于在传送器和电力接收器之间感应式耦合仅一个信号，即电力信号本身的概念来设计系统。然而，由于变化的操作特性，使用电力信号本身用于不仅执行电力传输而且还用于承载信息导致了困难。

作为具体示例，使用其中电力接收器通过调制电力信号的负载来传达数据（例如在Qi系统中）的负载调制方案要求了正常负载是相对恒定的。然而，这在很多应用中不能被保证。

例如，如果无线电力传输将被用于对电机驱动器械（例如搅拌机）供电，则电机电流往往非常不稳定并且不连续。实际上，当电机驱动器械汲取电流时，电流的幅值强烈与电机的负载相关。如果电机负载改变，则电机电流也改变。这导致在传送器中的电流的幅值也随着负载改变。该负载变化将干扰负载调制，导致劣化的通信。实际上，在实践中通常非常难以检测包括电机作为负载的部分的负载的负载调制。因此，在这样的情形中，通信错误的数量相对高或者通信可利用非常高的数据符号能量，由此非常显著减小可能的数据速率。

为了解决利用负载调制的问题，提出了使用从电力接收器到电力传送器的单独和独立的通信链路。这样的独立通信链路可提供从电力接收器到电力传送器的数据路径，其基本上独立于电力传输操作和动态变化。其还可提供较高带宽和通常更鲁棒的通信。

然而，还存在与使用独立通信链路相关联的缺点。例如，分离通信信道的使用将导致在不同电力传输的操作之间的干扰，这可导致具有高功率水平的潜在危险的情况。例如，控制操作可能相互干扰，例如通过来自一个电力传输操作的电力接收器的控制数据被用于控制到另一附近电力接收器的电力传输。在通信和电力传输信号之间的分离可导致较少的鲁棒和较少的故障安全操作。

因此，改进的电力传输系统将是有利的，并且特别是允许改进的通信支持、增大的可靠性、增大的灵活性、便利的实施方式、对负载变化的减小敏感性、改进的安全性和/或改进的性能的系统将是有利的。

发明内容

相应地，本发明试图优选逐个地或以任意组合地减轻、缓解或消除上文提到的缺点中的一个或多个。

根据本发明的一方面，提供了一种无线电力传输系统，包括：电力传送器，其包括：用于经由电力传输信号传输电力到电力接收器的传送电力传输线圈，用于使用为传送电力传输线圈和邻近传送电力传输线圈的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上向电力接收器传达消息的第一通信单元，第一通信单元被布置为向电力接收器传送第一消息，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；第二通信单元，其被布置为在第二通信链路上从电力接收器接收数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围，以及电力接收器，其包括：用于接收电力传输信号的接收电力传输线圈，用于从电力传输信号提供电力到负载的电力负载耦合器，用于使用为接收电力传输线圈和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器的消息的第三通信单元，第三通信单元被布置为从电力传送器接收第一消息，用于响应于第一消息生成响应消息的响应生成器，该响应消息是包括第一消息的属性的第一属性指示的功率控制消息，用于在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器的第四通信单元；电力传送器还包括：用于确定对第一消息的期望响应消息的响应处理器，期望响应消息是包括用于第一消息的属性的期望属性指示的功率控制消息；用于生成指示是否在第二通信链路上接收对应于期望响应消息的功率控制消息的确认指示的有效性检验器，确认指示指示属性指示是否匹配期望属性指示；用于响应于确认指示来控制电力传输信号的功率水平的功率控制器。

本发明可提供在很多实施例和情形中改进的操作，并且可特别减小在不同电力传输操作之间干扰的风险。例如，其可减小给定电力传输操作可被涉及另一邻近电力传输操作的数据通信影响或控制的风险。该方案可允许在单独通信链路和电力传输操作之间的可靠关联。该关联可在不要求第二通信链路具有几何学限制（例如在通信装置相对于电力传输线圈的位置上的限制）的情况下实现。

本发明可允许电力传输系统有效使用不对称通信用于前向（从电力传送器到电力接收器）和反向（从电力接收器到电力传送器）通信。特别地，本发明可在很多实施例中允许反向通信链路被实施，而不要求这是短距通信链路，并且特别地不要求这具有类似于电力传输和/或前向通信的范围的范围。例如，具有例如几米或几十米的通信范围的标准通信技术可被用于反向通信。此外，这样的通信方法可被使用，同时防止或实质上减小来自其它电力接收器的消息被电力传送器使用于控制电力传输的风险。有效地，本发明在很多实施例中可实现来自电力接收器的消息的可使用范围被限制于前向（第一）通信链路的通信范围（以及因此电力传输范围），尽管反向（第二）通信链路的实际通信范围可能高得多。相应地，该方法可确保仅来自足够靠近传送器线圈将通过其供电的电力接收器的消息被用于控制电力传输信号的功率水平。

本发明人还认识到尽管用于使用单独通信链路用于从电力接收器到电力传送器的通信的当前提议可提供优点，但是其还与潜在的风险相关联并且可在最坏情况情形下导致错误的功率水平。例如，如果将包括电力接收器的设备从一个传送电力传输线圈移动到邻近的传送电力线圈，则单独的通信链路可能维持不被影响并且这可潜在导致之前的电力传输线圈而不是新的电力传输线圈由在单独通信链路上传送的数据控制。这可导致错误的功率水平被提供到在新电力传输线圈上的电力接收器并且到位于初始电力传输线圈上的任何电力接收器设备。当前方案可用于减小这样的情况发生的风险，并且可用于确保用于电力接收器的电力传输的控制实际上由来自该电力接收器的通信控制（并且这些通信不影响任何其它电力传输）。

该方案可因此允许单独通信链路被使用，由此允许负载调制的缺点以及特别是对负载变化的敏感性被减轻或避免。

该方案可进一步减小对来自电力接收器的消息的时序的要求。特别地，响应消息是否包括第一消息的属性的考虑可允许有效性检验器确定响应消息是否来自期望源，而不一定要求这是以与第一消息的任何特定时间关系传送。例如，在很多实施例中，其可不要求响应消息是在第一消息的给定持续时间内接收。

电力传输信号可以是无线感应电力信号，并且可特别是通过在传送电力传输线圈和接收电力传输线圈之间的电磁通量表示。传送电力传输线圈、接收电力传输线圈、通信传送线圈和/或通信接收线圈可以是任何适当电感器并且可以特别是平面线圈。

作为特别示例，接收电力传输线圈可以是用于感应性加热的接收电力传输实体，例如特别是平面连续电气元件。在一些实施例中，接收电力传输线圈可因此例如是电传导元件，其通过感应涡流或附加地通过由于铁磁行为导致的磁滞损失来加热。在一些实施例中，接收线圈可相应地还本身提供（并且是）负载和电力负载耦合器。

接收电力传输实体可以由将电磁信号转换为热的任何适当材料构造，并且可以特别是板。

在很多实施例中，接收电力传输线圈和接收通信线圈可以被同心布置（而任一线圈是内线圈）并且可能甚至重叠。在很多实施例中，传送电力传输线圈和传送通信线圈可被同心布置（而任一线圈是内线圈）并且可能甚至重叠。

在很多实施例中，包括接收电力传输线圈和通信接收线圈两者的最小矩形体积（或对于平面线圈，是最小矩形面积）将不超过包括接收电力传输线圈的最小矩形体积的四倍（或在很多实施例中不超过2或1.5倍）。

在很多实施例中，包括传送电力传输线圈和通信传送线圈两者的最小矩形体积（或对于平面线圈，是最小矩形面积）将不超过包括传送电力传输线圈的最小矩形体积的四倍（或在很多实施例中不超过2倍）。

第二通信链路可使用与传送电力传输线圈、接收电力传输线圈、通信传送线圈和通信接收线圈不同的电感器。在很多实施例中，第二通信链路可以不基于在电力接收器和电力传送器之间的（松散耦合）变压器的形成。例如，在很多实施例中可以使用适当天线形成无线通信。第二通信链路可以例如使用近场通信（NFC）、Wi-Fi通信、蓝牙^TM通信或类似物来实施。

第二通信链路将一般不依赖于电力传输并且实际上不依赖于从电力传送器到电力接收器的任何通信。第二通信链路将一般被实质上从电力传输信号去耦合，例如空间地或通过频率。第二通信链路将相应地一般不依赖于负载变化，并且实际上不依赖于电力传输操作的具体特性。

第二通信链路可另外被用于从电力接收器传送其它数据到电力传送器，例如控制数据和特别的功率控制数据。因此，系统允许改进的通信，同时维持或改进安全和可靠的电力传输操作。

第一通信链路的范围对应于电力传输范围。在很多实施例中，第一通信链路具有不超过电力传输范围的200%、150%、120%或甚至100%的通信范围。在很多实施例中，第一通信链路通过电力传输信号的调制来形成。在这样的情形下，第一通信链路通信范围和电力传输范围将固有地实质上相同。在很多实施例中，通过电力传输信号的调制对前向通信链路的实施固有地并且直接意味着第一通信链路的通信范围对应于电力传输范围。

在一些实施例中，第一通信链路的有效范围可以低于可理论上提供电力时所处于的范围。然而，在这样的实施例中，电力传输将一般仅如果可建立第一通信链路时被允许。因此，在通信范围小于电力传输的可能范围的100%的情况下，支持的实际电力传输范围将一般被第一通信链路的通信范围所限制。这往往本质地提供安全的操作，因为电力传输仅在通信是可能的情况下被允许。

在很多实施例中，电力传输范围不多于50cm或20cm。通信范围通过具有不多于50cm或20cm的通信范围而对应于电力传输范围。在很多实施例中，第二通信链路的通信范围可不少于30cm、60cm或100cm。

在很多情形中，可以例如将多个电力传送器定位在有限区域内。一般可能的是，这些电力传送器同时支持对多个电力接收器的电力传输。该方案可对于这样的情况是特别有利的，并且可提供改进的可靠性和来自电力接收器的正确数据被用于正确电力传输的增大的确定性。例如，该方案可减小电力接收器使用由使用另一线圈的另一电力接收器提供的数据控制的一个电力传送器的风险。

在很多实施例中，电力传送器可包括多个电力传送器线圈，例如线圈的阵列。传送电力传输线圈可因此是可能支持到电力接收器的电力传输的多个线圈之一。可一般可能的是，电力传送器使用不同线圈同时支持对多个电力接收器的电力传输。该方案可以对于这样的实施例是特别有利的，并且可提供改进的可靠性和来自电力接收器的正确数据被用于正确电力传输的增大的确定性。例如，该方案可减小电力接收器使用由使用另一线圈的另一电力接收器提供的数据控制的一个线圈的风险。

响应消息可以是考虑第一消息（以任何形式）以便生成第一消息的属性的指示的任何消息。因此，其可包括根据电力接收器接收第一消息的结果而生成的消息。其也可包括不根据第一消息被接收的结果而生成的消息但是包括第一消息被接收的指示，例如第一消息中包括的数据的指示。特别地，响应消息术语可包括响应于第一消息生成的并且包括该第一消息的属性的任何消息，以及特别地从第一消息的数据得到的任何消息。响应消息可以例如是由系统无论如何要求传送的但是是基于第一消息修改的（例如通过包括从第一消息得到的数据（或第一消息的数据））的消息。特别地，响应消息可以是被修改以包括从第一消息得到的数据的功率控制消息（即使功率控制消息的传送不是通过第一消息被接收而引起或触发）。还将认识到，可以针对第一消息生成多个响应消息。例如，可以生成功率控制消息的序列，其包括功率控制消息以及从第一消息得到的数据。这些功率控制消息中的每个可被认为是用于第一消息的响应消息。

属性的指示可以是反映从第一消息的属性确定的参数的任何指示。属性可以是第一消息信号的任何属性，例如频率、相位或幅值型式或值。在很多实施例中，第一消息的属性的指示可以是第一消息的数据内容的指示。属性可以是可在来自不同电力传送器的第一消息之间变化（并且一般是不同的）属性。在很多实施例中，对于不同电力传送器，属性将是不同的。电力传送器可以特别生成第一消息以具有第一属性来提供电力传送器（或可能的特定电力传送器电感器）的身份指示。身份指示可以在一些实施例中对于电力传送器是唯一的。在其它实施例中，身份指示可以指示多个身份值之中的身份值。其它电力传送器可以被分配来自多个身份值的其它身份值。特别地，在一些实施例中，第一属性可对应于包括在第一消息中或由第一消息表示的电力传送器身份数据。

有效性检验器可根据任何匹配标准，生成指示属性指示是否匹配期望属性指示的确认指示。例如，可以通过将接收的属性指示与期望属性指示相比较来生成相似性度量。有效性检验器可以生成确认指示以反映该相似性值。特别地，如果（并且仅如果）相似性度量超过阈值的话，可认为匹配发生。例如，期望属性指示可以是期望电力传送器身份数据，并且这可以与在响应消息中接收的电力传送器身份数据相比较。

根据本发明的可选特征，第一通信单元被布置为生成第一消息以包括第一数据，响应生成器被布置为从第一数据生成响应数据并且在响应消息中包括响应数据；响应处理器被布置为响应于第一数据确定期望响应数据；并且有效性校验器被布置为响应于在第二通信链路上接收的消息是否包括匹配期望响应数据的数据的评估来生成确认指示。

这可提供改进的性能并且可特别允许改进的可靠性和鲁棒操作。该方案可例如允许电力接收器提供当控制功率水平和电力传输时允许另外特性被考虑的信息。

功率控制器可响应于确认指示控制功率水平，并且因此功率控制可以取决于第二通信单元是否接收到在第二通信单元上的消息，该消息包括期望由电力接收器响应于从电力传送器传送到电力接收器的数据而提供的数据。该方案允许在从电力传送器到电力接收器的电力传输和通信与使用第二通信链路的从电力接收器的通信之间的改进连接。因此，能够实现第二通信链路实际上与利用与电力传输的电力接收器相同的电力接收器的改进确定性。

根据本发明的可选特征，第一数据包括电力传送器的身份和传送电力传输线圈的身份中的至少一个的指示。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。特别地，其可减小电力传输由意图的电力接收器之外的另一电力接收器控制的风险。如果发送控制消息的多个电力接收器设备存在于电力传送器附近的话，这可例如是尤其相关的。

例如，对于其中多个电力传送器被定位在有限区域内的情形，该方案可提供用于由这些传送器支持的不同的同时电力传输操作的可靠操作。这可包括其中在不同电力传送器之间移动电力接收器的情形。

作为另一示例，对于包括多个电力传送器线圈并且具有支持对多个电力接收器的同时电力传输的能力的电力传送器，传送电力传输线圈的身份的包括可允许系统确保针对不同同时电力传输操作的可靠操作，包括在其中电力接收器设备在不同传送电力传输线圈之间移动的情况中。

电力接收器可特别生成包括电力传送器和/或传送电力传输线圈的所接收身份的指示的响应数据。期望响应数据可以是电力传送器和/或传送电力传输线圈的身份的指示，并且因此确认指示可指示由电力传送器在第二通信链路上接收的消息的数据是否包括电力传送器和/或传送电力传输线圈的身份的如此指示。

根据本发明的可选特征，第一数据包括第一消息的传送时间和消息身份中的至少一个的指示。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。该方案可特别允许系统对在操作或设置中的动态改变做出反应。例如，其可允许系统对其中电力接收器被移动，例如从一个传送器移动到另一传送器，或从一个传送电力传输线圈移动到另一个的情形做出反应。

电力接收器可特别生成包括第一消息的传送时间的指示的响应数据。期望响应数据可以包括第一消息的传送时间的指示，并且因此可生成确认指示以指示由电力传送器在第二通信链路上接收的消息的数据是否包括第一消息的传送时间的如此指示。确认指示还可以被生成以反映相对于传送时间的延迟是否超过阈值。

传送时间可以是绝对或相对时间指示。传送时间的指示不需要直接描述时刻，但是可以例如是序列号，例如消息号。

消息身份可以例如也被用于确定在电力传送器接收对第一消息的响应中的延迟。例如，电力传送器可存储个体消息的传送时间，并且如果接收到包括消息身份的响应消息，电力传送器可以提取用于该消息的所存储传送时间并且确定在接收到响应之前的延迟。

根据本发明的可选特征，有效性检验器可被布置为确定在第二通信链路上从第一消息的传送到消息的接收的时间延迟，并且响应于时间延迟确定确认指示。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。该方案可特别允许系统对在操作或设置中的动态改变做出反应。例如，其可允许系统对其中电力接收器被移动，例如从一个传送电力传输线圈移动到另一个的情形做出反应。

有效性检验器可例如被布置为响应于包括在接收的消息中的数据将接收的消息与第一消息相关联。例如，第一消息可包括在由电力接收器生成的响应消息中指示的可变数据。有效性检验器可从接收的消息提取可变数据的指示，并且将其与第一消息的可变数据相比较。如果检测到匹配，则在传送第一消息和接收所接收的消息之间的时间延迟基于电力传送器的内部计时器来确定。

作为另一示例，第一消息可包括传送时间指示，并且电力接收器可在响应消息中包括该传送时间的指示。电力传送器可从接收的消息提取这样的传送时间的指示。对应的传送时间可以与当前时间相比较并且可确定对应的延迟。

如果延迟超过阈值，则确认指示可被特别设定为指示接收的消息不对应于期望响应消息。

根据本发明的可选特征，电力传送器被布置为重复传送第一消息，并且电力传送器被布置为重复生成用于在第二通信链路上接收的消息的确认指示。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。该方案可特别允许系统对在操作或设置中的动态改变做出反应。例如，其可允许系统对其中电力接收器被移动，例如从一个传送电力传输线圈移动到另一个的情形做出反应。

功率控制器可响应于确认消息重复控制功率，并且可特别被布置为将功率水平限制到低于给定功率阈值，除非生成指示期望响应消息已被收到的确认消息。

第一消息的传送和从接收的响应消息的确认消息的生成不一定是同步的。例如，在很多实施例中，可针对每个第一消息接收多个响应消息，并且可针对每个接收的响应消息生成确认指示。

在一些实施例中，第一通信单元被布置为生成第一消息以包括第一数据，响应生成器被布置为从第一数据生成响应数据，并且在响应消息中包括响应数据；响应处理器被布置为响应于第一数据确定期望响应数据；并且有效性检验器被布置为响应于在第二通信链路上接收的消息是否包括与期望响应数据匹配的数据的评估来生成确认指示。

根据本发明的可选特征，电力传送器被布置为将功率水平限制到不超过阈值，除非在从第一消息被传送开始的时间间隔内针对第一消息接收到期望响应消息。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。该方案可特别允许系统对在操作或设置中的动态改变做出反应。

尤其假如可对于每个第一消息接收到多个响应消息，则电力传送器可以验证从时序观点看这些响应消息是否与第一消息有关。

根据本发明的可选特征，在接连第一消息之间的时间间隔不超过500毫秒。

这可允许系统足够快地检测到可能的错误情况，以防止有害操作。

根据本发明的可选特征，电力传送器被布置为响应于来自由以下构成的组的事件传送第一消息：时间间隔的到期；电力接收器的移动的检测；传送电力传输线圈的负载中的改变的检测；传送通信线圈的负载中的改变的检测。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。

根据本发明的可选特征，电力接收器被布置为传送消息请求到电力传送器；并且电力传送器被布置为响应于接收消息请求以传送第一消息。

这可在很多情形中提供改进的性能和/或便利的操作，并且可特别允许电力接收器控制第二通信链路的验证的操作，尽管这是基于从电力传送器传送的消息。

根据本发明的可选特征，电力接收器被布置为响应于来自由以下构成的组的事件传送消息请求：时间间隔的到期；电力接收器的移动的检测；电力传输信号中的改变的检测；由接收通信线圈接收的信号中的改变的检测。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。

根据本发明的可选特征，第一通信线圈是传送电力传输线圈；并且第一通信单元被布置为将第一消息调制到电力传输信号上。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。特别地，其可减小电力传送器被错误地定位的风险并且可提供第二通信链路支持期望电力传输操作的增大确定性。

根据本发明的可选特征，电力传送器被布置为将第一消息调制到探测电力传输信号上。

这可提供改进的可靠性，并且可在很多实施例中特别允许第二通信链路在任何电力传输之前被验证。这可例如防止系统以非期望或甚至可能有害的配置初始化。

根据本发明的可选特征，功率控制器被布置为将功率水平限制为不超过功率限度，除非确认指示指示了在第二通信链路上接收的消息匹配期望响应消息。

这可提供增大的可靠性和/或安全性。在一些实施例中，阈值可以是零，即如果第二通信链路不能被验证则不生成电力传输信号用于电力传输。

根据本发明的可选特征，第一通信线圈是通信传送线圈，并且从传送电力传输线圈的中心到传送通信线圈的外绕组的距离不超过从传送电力传输线圈的中心到传送电力传输线圈的外绕组的距离的两倍。

这可提供改进的可靠性和/或安全性。特别是，这可确保传送电力传输线圈和通信传送线圈足够靠近在一起，使得使用通信传送线圈的通信提供关于传送电力传输线圈恰当定位电力接收器以允许高效电力传输的可靠指示。

在一些实施例中，从传送电力传输线圈的中心到通信传送线圈的外绕组的距离不比从传送电力传输线圈的中心到传送电力传输线圈的外绕组的距离大超过50%或甚至20%。

在一些实施例中，第二通信线圈是通信接收线圈，并且从接收电力传输线圈的中心到通信接收线圈的外绕组的距离不超过从接收电力传输线圈的中心到接收电力传输线圈的外绕组的距离的两倍。

在一些实施例中，从接收电力传输线圈的中心到通信接收线圈的外绕组的距离不比从接收电力传输线圈的中心到接收电力传输线圈的外绕组的距离大超过50%或甚至20%。

在一些实施例中，第二通信线圈是通信接收线圈，并且对于在通信接收线圈的外边缘上的每个点，到接收电力传输线圈的一部分的最短距离不大于在接收电力传输线圈的外部的两个相对点之间的距离的50%（并且在一些实施例中的25%）。

在一些实施例中，第一通信线圈是通信传送线圈，并且对于通信传送线圈的外边缘的每个点，到传送电力传输线圈的一部分的最短距离不大于在传送电力传输线圈的外部的两个相对点之间的距离的50%（并且在一些实施例中的25%）。

根据本发明的可选特征，响应消息包括用于电力传输信号的接收功率水平的指示，并且功率控制器被布置为如果接收的功率水平的指示指示了接收的功率水平低于阈值，则将电力传输信号的功率水平限制到低于功率限度。

这可在很多实施例和情形中提供改进的性能、改进的可靠性和/或增大的操作安全性。

接收的功率水平可以给定为例如相对于在电力接收器处的参考值的相对值。这可允许电力传送器应用相同阈值用于所有电力接收器。

根据本发明的一方面，提供了一种用于无线电力传输系统的电力传送器，其包括：用于经由电力传输信号传输电力到电力接收器的传送电力传输线圈；用于使用为传送电力传输线圈和邻近传送电力传输线圈的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器的第一通信单元，第一通信单元被布置为传送第一消息到电力接收器，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；被布置为在第二通信链路上接收来自电力接收器的数据的第二通信单元，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围；用于确定对第一消息的期望响应消息的响应处理器，期望响应消息是包括对第一消息的属性的期望属性指示的功率控制消息；用于生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息并且包括对应于期望属性指示的属性指示的功率控制消息的确认指示的有效性验证器；以及用于响应于确认指示来控制电力传输信号的功率水平的功率控制器。

根据本发明的一方面，提供了一种用于无线电力传输系统的电力接收器，其包括：用于从电力传送器接收电力传输信号的接收电力传输线圈；用于从电力传输信号提供电力给负载的电力负载耦合器；用于使用为接收电力传输线圈和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器的消息的第一通信单元，第三通信单元被布置为从电力传送器接收第一消息，并且第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；用于响应于第一消息生成响应消息的响应生成器，响应消息是包括第一消息的属性的指示的功率控制消息；以及用于在不使用第二通信线圈的情况下在第二通信链路上传送响应消息到电力传送器的第二通信单元，第二通信链路具有超过第一通信链路的范围的范围。

根据本发明的一方面，提供了一种用于无线电力传输系统的操作方法，该方法包括：电力传送器执行以下步骤：电力传输线圈经由电力传输信号传输电力到电力接收器，使用为传送电力传输线圈和邻近传送电力传输线圈的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器，该消息包括第一消息，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；在第二通信链路上接收来自电力接收器的数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围；以及电力接收器执行以下步骤：接收电力传输线圈接收电力传输信号，从电力传输信号提供电力给负载，使用为接收电力传输线圈和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器的消息，该消息包括第一消息，生成对第一消息的响应消息，该响应消息是包括第一消息的属性的第一属性指示的功率控制消息，在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器；以及电力传送器还执行以下步骤：确定对第一消息的期望响应消息，期望响应消息是包括对第一消息的属性的期望属性指示的功率控制消息；生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息的功率控制消息的确认指示，该确认指示指示了属性指示是否匹配期望属性指示；并且响应于确认指示控制电力传输信号的功率水平。

根据本发明的一方面，提供了一种用于无线电力传输系统的电力传送器的操作方法，该方法包括：电力传输线圈经由电力传输信号传输电力到电力接收器；使用为传送电力传输线圈和邻近传送电力传输线圈的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围并且该消息包括第一消息；在第二通信链路上接收来自电力接收器的数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围；确定对第一消息的期望响应消息，期望响应消息是包括对第一消息的属性的期望属性指示的功率控制消息；生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息并且包括对应于期望属性指示的属性指示的功率控制消息的确认指示；并且响应于确认指示控制电力传输信号的功率水平。

根据本发明的一方面，提供了一种无线电力传输系统的电力接收器的操作方法，该方法包括：接收电力传输线圈从电力传送器接收电力传输信号；从电力传输信号提供电力给负载；使用为接收电力传输线圈和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器的消息，该消息包括来自电力传送器的第一消息，并且第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；响应于第一消息生成响应消息，该响应消息是包括第一消息的属性的指示的功率控制消息；并且在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器，第二通信链路具有超过第一通信链路的范围的范围。

根据并且参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面、特征和优点将变得清楚并且得以阐明。

附图说明

将参考附图仅通过示例描述本发明的实施例，其中

图1图示根据本发明的一些实施例的电力传输系统的示例；

图2图示用于图1的电力传输系统的电力传送器的示例；

图3图示用于图1的电力传输系统的电力传送器的元件的示例；

图4图示用于图1的电力传输系统的电力接收器的元件的示例；

图5图示用于图1的电力传输系统的时序的示例；

图6图示用于图1的电力传输系统的时序的示例；

图7图示在图1的电力传输系统中执行的操作的示例；

图8图示来自图1的电力传输系统的电力接收器的响应消息的消息格式的示例；

图9图示用于图1的电力传输系统的时序的示例；

图10图示在图1的电力传输系统中执行的操作的示例；以及

图11图示用于图1的电力传输系统的线圈配置的示例。

具体实施方式

以下描述聚焦于适用于Qi电力传输系统的本发明的实施例，但是将认识到，本发明不限于该应用而是可应用于很多其它电力传输系统。

图1图示了根据本发明的一些实施例的电力传输系统的示例。电力传输系统包括电力传送器101，电力传送器101包括（或耦合到）传送电力传输线圈/电感器，其此后将被称为传送器线圈103。系统还包括电力接收器105，电力接收器105包括（或耦合到）接收电力传输线圈/电感器，其此后将被称为接收器线圈107。

该系统提供了从电力传送器101到电力接收器105的无线感应式电力传输。特别地，电力传送器101生成电力传输信号，电力传输信号通过传送器线圈103作为磁通量被传播。电力传输信号可通常具有在大约20kHz到200kHz之间的频率。传送器线圈103和接收器线圈107松散耦合，并且因此接收器线圈从电力传送器101拾取电力信号（的至少部分）。因此经由从传送器线圈103到接收器线圈107的无线感应耦合将电力从电力传送器101传输到电力接收器105。术语电力传输信号主要用于指代在传送器线圈103和接收器线圈107之间的感应信号（磁通量信号），但是将认识到，通过等同，其还可以被认为并用作对提供给传送器线圈103的电信号的提及，或实际上对接收器线圈107的电信号的提及。

在一些实施例中，接收电力传输线圈可以甚至是接收电力传输实体，其当被暴露到感应电力传输信号时由于感应的涡流或附加地通过由于铁磁行为导致的磁滞损失被加热。例如，接收线圈107可以是用于被感应加热的器械的铁板。因此，在一些实施例中，接收线圈107可以是通过感应涡流或附加地通过由于铁磁行为导致的磁滞损失加热的导电元件。在这样的示例中，接收线圈107因此还固有地形成负载。

在下文中，电力传送器101和电力接收器105的操作将具体参考根据Qi标准的实施例来描述（除了本文描述的（或随之发生的）修改和增强之外）。特别地，电力传送器101和电力接收器105可以实质上与Qi规范版本1.0或1.1兼容（除了本文描述的（或随之发生的）修改和增强之外）。

为了控制电力传输，系统可经由不同阶段进行，特别是选择阶段、探测阶段、识别和配置阶段、以及电力传输阶段。可在Qi无线电力规范的部分1的第5章中找到更多信息。

最初，电力传送器101处于选择阶段，其中其仅仅监测电力接收器的潜在存在。电力传送器101可为此目的使用各种方法，例如如在Qi无线电力规范中描述的。如果检测到这样的潜在存在，则电力传送器101进入探测阶段，其中临时生成电力传输信号。该信号被称为探测信号。电力接收器105可应用接收到的信号来对其电子设备加电。在接收电力传输信号之后，电力接收器105将初始分组传达到电力传送器101。特别地，传送指示电力传送器和电力接收器之间的耦合程度的信号强度分组。可在Qi无线电力规范的部分1的第6.3.1章中找到更多信息。因此在探测阶段中，确定在电力传送器101的接口处是否存在电力接收器105。

在接收到信号强度消息之后，电力传送器101移动到识别&配置阶段。在该阶段，电力接收器105保持其输出负载断开并且在常规Qi系统中电力接收器105在该阶段使用负载调制来与电力传送器101通信。在这样的系统中，电力传送器为此目的提供恒定幅值、频率和相位的电力传输信号（除了由负载调制引起的改变之外）。该消息由电力传送器101使用以如电力接收器105所请求的那样配置自己。来自电力接收器的消息未被连续传达而是以间隔传达。

在识别和配置阶段之后，该系统移动到电力传输阶段，其中实际电力传输发生。特别地，在已经传达其功率要求之后，电力接收器105连接输出负载并且向其供应接收的电力。电力接收器105监测输出负载并且测量在某一操作点的实际值和期望值之间的控制误差。其以例如每250ms的最小速率向电力传送器101传达这样的控制误差，以向电力传送器101指示这些误差以及对电力传输信号的改变或不改变的期望。因此，在电力传输阶段中，电力接收器105还与电力传送器通信。

图1的电力传输系统利用在电力传送器101和电力接收器105之间的通信。

在Qi规范版本1.0和1.1中已经标准化了从电力接收器到电力传送器的通信的方案。

根据该标准，使用电力传输信号作为载体实施从电力接收器到电力传送器的通信通道。电力接收器调制接收器线圈的负载。这导致在电力传送器侧处的电力传输信号中的对应变化。负载调制可通过传送器线圈电流的幅值和/或相位中的改变，或替代地或附加地通过传送器线圈的电压中的改变来检测。基于该原理，电力接收器可调制电力传送器解调的数据。以字节和分组来格式化该数据。可在经由http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html可获得的“System description, Wireless Power Transfer, 卷I: Low Power,部分1: Interface Definition, 版本1.0 2010年7月, 由Wireless Power Consortium发布”（也被称为Qi无线电力规范，特别是第6章：通信接口）中找到更多信息。

注意，Qi无线电力规范版本1.0和1.1仅定义了从电力接收器到电力传送器的通信，即其仅定义了单向通信。

图1的系统使用与Qi无线电力规范版本1.0和1.1中公开的方案不同的方案来通信。然而，将认识到，该不同通信方案可与其他通信方案（包括Qi无线电力规范版本1.0和1.1的通信方案）一起使用。例如，对于Qi类型系统，Qi无线电力规范版本1.0和1.1的通信方案可以用于被规定为由Qi无线电力规范版本1.0和1.1执行的所有通信，但是具有由下文中描述的不同方案支持的附加通信。而且，将认识到，系统可以在一些时间间隔根据Qi无线电力规范版本1.0和1.1来通信但是不在其它时间间隔根据Qi无线电力规范版本1.0和1.1来通信。例如，其可在其中电力传输信号和外部负载可能恒定的识别和配置阶段使用标准负载调制，但是不在其中不是这种情况的电力传输阶段期间使用标准负载调制。

在图1的系统中，关于Qi无线电力规范版本1.0和1.1的标准化通信来增强在电力接收器105和电力传送器101之间的通信。

首先，系统支持从电力传送器101到电力接收器105的消息的通信，并且特别允许电力传送器101传送数据到电力接收器105。

在图1的示例中，这通过电力传送器101对应于被传送的消息调制电力传输信号来实现。图1的系统的方案可特别涉及通过电力传送器101对用于传输电力到电力接收器设备的时变磁场（即电力传输信号）的幅值或频率的调制。因此，已通过能够调制电力信号以便将消息传达到电力接收器105的电力传送器101引入双向通信。电力传送器101特别引入电力信号相对于未调制电力信号的偏离，其中该偏离指示被传达的数据。该偏离可然后通过电力接收器105检测并且用于解调/解码数据消息。

电力传送器101可特别通过改变电力信号的幅值、频率或相位来调制电力传输信号，即其可一般使用AM、FM和/或PM调制。作为示例，电力传输信号可以被叠加有具有零的平均值和指示被传送的数据的型式的相对短的幅值变化序列。例如，得到的调制电力传输信号可以具有被给定为如下的幅值：

P_m(t)=m(t)+P_u(t)

其中m(t)是调制序列并且P_u(t)是未调制电力传输信号。将认识到，在其它实施例中，可使用具有例如一的平均信号水平的调制信号来应用乘法调制。

电力接收器105被布置为检测调制并且因此恢复传送的数据。例如，可通过整流器（一般是桥整流器）整流来自接收器线圈107的电力传输信号，并且得到的信号可以通过电容器来平滑，导致平滑的但是可变DC电压，其中变化对应于调制的幅值变化（以及可能的噪声）。变化可以与调制型式相比较并且识别最接近匹配。对应于该型式的数据然后被解码为由电力传送器101传送的数据。

系统因此实施以支持电力传送器101到电力接收器105的消息通信的前向通信链路的形式实施第一通信链路。在示例中，前向通信链路通过电力传输信号的调制来实施，即从电力传送器101到电力接收器105的前向链路消息的数据可通过将该数据调制到电力传输信号上来传达。因为数据由电力传输信号本身承载，在前向通信链路上的通信的范围固有地对应于电力传输信号的范围（电力传输范围），并且一般固有地实质上与电力传输范围相同。

通信链路的范围可以被认为对应于通信范围被认为可靠时的期望范围。例如，其可对应于比特误差率低于例如0.01、0.001或0.0001时的范围。

因此，用于通信的电力传输信号的使用提供了在电力传输和前向通信链路之间的对应，使得做一种的能力（即传输电力或通信）隐含了也做另一种的能力。

特别地，这样的方案可确保可通过电力传输信号供电的电力接收器也将从电力传送器101接收前向通信链路消息。对应地，也可假定，足够靠近以接收前向通信链路消息的电力接收器也能够被电力传送器101供电。

因此，该特征允许在电力传输和前向通信操作之间的紧密相关。在大多数实施例和情形中，可假定，如果电力传输是可行的，则前向链路通信也是如此，并且反之亦然。类似地，前向通信链路的受限范围一般意味着可假定如果电力传输不可能则前向通信也不可能，并且反之亦然。

前向通信的有限范围确保了前向链路消息可被由电力传送器101支持的电力接收器接收，并且一般仅被由电力传送器101支持的电力接收器接收。因此，有限范围可用于减小前向链路消息被其他电力接收器接收，例如被由另一电力传送器供电的电力接收器接收的可能性。

将认识到，可使用任何适当调制，并且本领域技术人员将清楚一定范围的适当调制技术。在大多数实施例中，要求的数据通信能力非常低，并且可使用低复杂性调制函数。

图1的系统与常规Qi系统的另一区别在于，不是排他地使用负载调制用于从电力接收器105到电力传送器101的通信，而是系统使用单独第二通信链路（此后称为反向通信链路），其不使用传送器线圈103或接收器线圈107。实际上，在图2的示例中，反向通信链路使用无线电通信而不是在松散耦合的线圈之间的信号。特别地，通信不由耦合作为松散变压器的任何线圈实施，而是相反使用天线。特别地，电力传送器101包括可接收从电力接收器105的传送天线111传送的无线电信号的接收天线109。

尽管主要意图作为反向通信，实施第二通信链路的通信功能也可用于附加的前向通信。例如，反向通信链路可以是蓝牙通信链路，并且蓝牙功能也可用于从电力传送器101传达附加数据到电力接收器105。当需要更高的数据速率用于其他应用（用户界面、软件更新、文件传输等）时，这可以是有用的。

反向通信链路因此提供从电力接收器105到电力传送器101的链路，其使用不依赖或使用传送线圈103、接收线圈107或实际上电力传输信号的通信方案。相反，在大多数实施例中，反向通信链路完全不依赖于电力传输信号，并且不被其的特性中的任何动态改变影响。反向通信链路因此与电力传输信号显著去耦，并且特别不被电力接收器105处的负载变化情形。相应地，反向通信链路可以相对于负载调制，提供改进的从电力接收器105到电力接收器105的通信，并且可特别在其中电力接收器105的负载是可变负载的情况下提供更可靠的通信。

实际上，为了防止从电力传输信号中的改变对通信的干扰，可使用物理上尽可能与电力通道去耦的通信链路。例如，具有远高于电力信号的频率的频率的RF信号与特别设计用于该高频率的天线一起将提供在电力信号和从电力接收器105到电力传送器101的反向通信链路之间的足够去耦。单独通信链路（以及特别是使用更高载体频率）的另外优点包括，通信信道可支持更高的数据速率并且可承载更多冗余信息，其可用于增大可靠性（例如通过使用误差校正编码）。

除了不使用电力传输信号、传送器线圈103或接收线圈107之外，第二/反向通信链路还通过具有超过第一/反向通信链路的范围的范围与第一/前向通信链路不同。一般，反向通信链路的范围是前向通信链路的范围和电力传输的范围的至少两倍并且一般是五或十倍。特别地，在很多实施例中，电力传输和前向通信链路的范围可以小于30cm，并且通常小于20cm或甚至10cm。然而，第二通信链路的通信范围可以一般实质上更大，并且在大多数实施例中可以是至少50cm，或实际上可超过1米或更多。

范围的该区别一般是使用不同通信技术的结果。特别地，前向通信链路可以通过如之前描述的调制电力传输信号来实施。相应地，前向通信链路的范围被限制到与电力传输的范围同量和可比较。将认识到，即使电力传输和前向链路通信的范围不精确相同，范围将一般非常类似。实际上，在大多数实施例中，区别可以小于如50%。因此，范围可以被认为相互对应，如果它们差别不多于如电力传输范围的25%、50%或100%的话。

然而，为了避免与负载调制相关联的问题（例如通过改变电力接收器的负载引入的噪声），反向通信可使用完全单独的通信系统，例如蓝牙。使用不同通信方案的结果是通信范围可以实质上不同。例如，蓝牙通信的范围可以是几米或甚至几十米。

独立于接收线圈107和传送线圈103的反向通信链路的使用也可具有一些缺点。特别是，通过负载调制的通信固有地确保传达的数据是在正确的电力接收器105和电力传送器101之间的非常高的概率，即电力传送器101可可靠地确保接收的数据可用于控制电力传输操作。然而，发明人认识到当使用独立于电力传输信号的单独反向通信链路时，存在从电力接收器105传送的数据可能不被输送电力到电力接收器105的电力传送器101接收或可能被不输送电力到电力接收器105的电力传送器101接收的风险。类似地，存在由电力传送器101接收的数据未源自于期望电力接收器105的风险。

对于可能发生的其中多个电力传送器被定位在有限区域中并且能够同时支持多个电力传输的情形，该问题可能特别显著。

对于包括多个传送线圈并且能够同时支持多个电力传输的电力传送器，该问题也可能特别显著。

例如，将单独RF通信链路用于反向通信链路不要求电力接收器105被正确定位用于将执行的通信。特别地，在使用单独反向通信链路的情况下成功的通信是可能的事实将一般不确保接收线圈107被定位为足够靠近传送线圈103。如果电力接收器经由这样的通信信道控制电力传送器，则系统可因此不确定接收线圈被定位为足够靠近初级线圈（并且因此在接收线圈和传送线圈之间的耦合可能非常低）。可能的是，电力接收器保持请求电力传送器加电，直到提供的功率足够高，使得电力接收器甚至在电流无效耦合的情况下接收充足的功率为止。然而，这可要求非常强的磁场被感应并且这可导致用户或金属对象的非期望和不合需要的暴露到由电力传送器生成的磁场。

电力传送器和电力接收器可包括附加功能用于验证和检验电力接收器的位置，但是这样的附加功能将一般增加复杂性和成本。

而且，特别是具有个体电力接收器的多个器械的同时使用可导致其中耦合到第一电力传送器的第一电力接收器干扰耦合到第二电力传送器的第二电力接收器的情形。第一电力接收器的控制信号可能被第二电力传送器拾取或反之亦然。这可例如导致第二电力传送器被控制以生成不适合第二电力接收器的高磁场。例如，如果第一电力接收器检测到电力信号的水平应当增大，则其可请求加电。然而，由于反向通信链路的扩展范围，该请求可能被第二电力传送器而不是第一电力传送器接收，并且将然后导致提供到第二电力接收器的电力信号被增大。第一电力接收器将仍然检测到电力信号的水平太低（因为其还未改变）并且将继续请求加电。因此，第二电力传送器将继续增大功率水平。该持续加电可导致损坏、过多热生成并且一般导致第二电力接收器和相关器械的不合需要的并且甚至可能不安全情况。

作为说明该问题的特别示例情形，用户可将壶放在厨房中的第一电力传送器顶上。第一电力传送器可检测到对象被放置在其电力传输接口上并且其可提供具有低功率的电力传输信号给壶以便启动其电子器件。壶经由RF反向通信链路发送信息给电力传送器以便发起并且控制电力传送器提供电力。在一定时间后，用户可能决定将平底锅放置在第一电力传送器上并且相应地他可移动壶到第一电力传送器附近的第二电力传送器。第二电力传送器检测到壶并且将在壶的控制下传输电力到壶。第一电力传送器可检测到平底锅，但是将仍然从壶接收控制数据。第一电力传送器将因此提供电力给平底锅，但是电力信号将由壶控制，导致平底锅的非期望加热。用户将一般不知道该情况并且可能例如触摸可能不适当地热的平底锅。

作为另一示例，相同情形可能被遇到，但是添加非耐热工作台面。壶可能被构造为使得其不加热其被定位于的表面，即使壶中的水已达到沸点。平底锅可能是适合感应烹饪的常规平底锅，但是仅旨在用于陶瓷玻璃板上。在该情况下，平底锅可能损坏非耐热工作台面，因为其不包含任何装置来在第一电力传送器仍然在壶的控制下同时平底锅位于第一电力传送器上的时候限制能量的耗散。

不仅对于其中多个电力传送器被定位在有限区域内并且对多个电力接收器的电力传输可同时发生的情况，而且在其中电力传送器可包括多个传送线圈的实施例中，该问题可能特别显著。例如，如在图2中图示的，电力传送器可包括功率控制器PCU，其控制多个传送元件TE，每个传送元件包括传送线圈。同时，单独通信单元CU可从单独RF反向通信链路接收数据。在这样的情形中，第一电力接收器可被定位在第一个传送元件/线圈TE上。例如，移动电话可被定位在传送线圈阵列上，并且对移动电话的电力传输可开始。移动电话可使用RF反向通信链路传送控制数据回到电力传送器，并且第一传送线圈TE的电力信号可被相应布置。用户可现在期望对第二移动电话充电。他可略微移动第一移动电话到一侧以便腾出地方用于新电话，这可导致第一移动电话现在被定位在不同传送线圈上，例如在邻近的传送线圈上。然而，这可能不被系统检测到并且实际上来自第一移动电话的反向通信链路将仍然工作。第一移动电话将请求加电以补偿低耦合，导致非常大的磁场可能由第一传送线圈生成。实际上，在很多情形中，第二移动电话可能被定位在第一传送线圈顶上，并且其将因此体验到高磁场，而不具有减小它的任何机会。因此，电力传输的控制可能实际上丢失，并且实际上在一些情形中，用于一个移动电话的电力传输可能被其他移动电话控制，并且反之亦然。

在图1的系统中，使用单独反向通信链路，其可完全与电力传输去耦并且独立于电力传输。因此，系统使用不对称通信，其中前向通信通过具有对应范围而紧密链接到电力传输，而反向通信可能完全不同并且特别具有可能实质上超过电力传输和前向通信的通信范围的通信范围。

相应地，系统包括可一般减小例如上文描述的那些问题的问题的风险并且可相应地提供更可靠和改进操作的功能。

特别地，系统被布置为建立在使用电力传输信号的从电力传送器101到电力接收器105的前向通信链路与从电力接收器105到电力传送器101的完全分离反向通信链路之间的关系或关联性。该关系用于确保电力传送器101实际上由期望的电力接收器105控制，即电力传输由接收该电力的电力接收器105控制。

系统使用其中使用前向通信链路从电力传送器101传送第一消息的方案。当接收该第一消息时，电力接收器105着手生成响应消息，其使用反向通信链路将响应消息传送回到电力传送器101。生成响应消息以包括第一消息的属性。当电力传送器101接收响应消息时，其着手确定接收的响应消息是否对应于其在从响应于第一消息的电力接收器105期望的消息。特别地，其可着手检验在响应消息中指示的属性是否实际上对应于第一消息的属性。

相应地，以该方式，电力传送器101可以以非常高的可能性确定接收的消息是否实际上来自接收了第一消息的电力接收器，即其是否来自期望电力接收器。因为前向通信链路的范围对应于电力传输的范围，第一消息将仅由被提供有电力或能够被提供有电力的电力接收器接收。因此，仅这样的电力接收器将能够生成直接包括第一消息的属性的指示的响应消息。相应地，如果接收的指示匹配期望指示，则系统可安全假定实际上通信是来自期望电力接收器并且不来自任何其它电力接收器，即可确保，消息是来自足够靠近以由电力传送器101供电的电力接收器，并且不来自例如由附近电力传送器供电但是巧合地也在电力传送器101的范围内的电力接收器。

该方案因此提供在前向通信链路和反向通信链路之间的反馈和紧密关联。特别地，该方案使用反映前向消息的属性的响应消息以提供通信是来自可实际接收前向通信的电力接收器的证明。相应地，该方案可用于在足够靠近以由电力传送器供电的电力接收器和在第二通信链路的范围内但是不足够靠近以被供电的电力接收器之间区分。因此，该方案可解决与使用具有实质上更高的范围的通信方案用于第二通信链路相关联的问题。实际上，该方案可确保反向通信链路的有效通信范围被减小到前向通信链路的有效通信范围，因为可检测并且忽略从过于远离以无法接收第一消息的电力接收器接收的消息。

此外，响应消息不仅仅是与第一消息相关的消息，或甚至仅仅是被传送作为第一消息的结果的消息，而是明确包括第一消息的属性的指示。因此，响应消息明确包括例如描述第一消息的属性的数据。其因此提供非常可靠和安全的手段用于系统，以有效检验接收的消息是否来自期望电力接收器。

作为低复杂性示例，电力传送器101可生成在使用电力传输信号的前向通信链路上从电力接收器101传送到电力接收器105的消息。例如，可以传达不包含任何数据的简单消息。因为低复杂性，可以将预定小幅值变化的短序列添加到在接收端处的电力传输信号。该变化的序列可以由电力接收器105检测，其作为响应立即在反向通信链路上发送消息到电力传送器101。

响应消息可例如包括接收的消息的频率或幅值型式的指示。电力传送器101可然后评估接收的响应消息以确定指示的频率或幅值变化是否实际上与传送器第一消息的匹配。如果是，则电力传送器101确定从中接收到响应消息的电力接收器实际上是足够靠近以接收第一消息并且因此足够靠近以被电力传输信号供电的那个。

响应消息的接收因此向电力传送器101指示，在反向通信链路上接收的数据实际上来自接收电力传输信号的电力接收器105。因此，如果电力接收器105被例如移动到不同传送线圈并且接收不同的电力传输信号，其将不检测到初始消息并且将不传送响应消息。相应地，可实现改进的可靠性。

尽管这样的低复杂性查询和确认方案可以在一些实施例中使用，但是可存在其中得到的安全性不太可能被认为足够的情形。因此，在很多实施例中，从电力传送器101到电力接收器105的前向消息可能包含可变数据，而来自电力接收器105的响应消息包括从该前向可变数据生成的可变响应数据。因此，第一消息的数据是由在响应消息中的数据反映的第一消息的属性，即响应消息的数据中的一些取决于第一消息的数据。

电力传送器101可相应地检测期望响应数据是否是从电力接收器105在反向通信链路上接收回的。如果是，其着手响应于在反向通信链路上的数据控制电力传输信号，并且否则其可减小功率水平，例如通过将其限制到安全水平或通过完全终止电力传输。

在很多实施例中，响应数据可仅仅与由电力接收器105从电力传送器101接收的数据相同。因此，电力接收器101可仅仅检测在反向通信链路上接收的数据是否实际上与其在前向通信链路上（即在电力传输信号上）传送的数据相同。因此，在很多实施例中，被报告回到电力传送器101的第一消息的属性是第一消息的数据中的一些或所有。指示可具体是数据本身，即响应消息可仅仅被生成为包括相同数据。在其他实施例中，数据可被处理或压缩。例如，在第一消息中接收的数据的散列或校验和可被生成和包括在响应消息中。数据可特别是电力传送器指示数据。

如将稍后进一步描述的，数据可特别包括用于电力传送器101或用于个体传送线圈103的识别数据，或可例如包括时间戳和/或消息身份。

图3更详细图示了图1的电力传送器101的元件，并且图4更详细图示了图1的电力接收器105的元件。

电力传送器101包括耦合到被布置为生成传送线圈103的驱动信号的驱动器301的传送线圈103，并且因此被布置为生成被转化为感应电力传输信号的驱动信号。驱动器301被布置为生成具有期望功率水平的AC信号，其被馈送到传送线圈103以生成电力传输信号。将认识到，如本领域技术人员将熟知的，驱动器301可包括适当功能用于生成驱动信号。例如，驱动器301可包括用于将DC电力供应信号转换为适当频率（一般大约50-200kHz）的AC信号用于电力传输的逆变器。还将认识到的是，驱动器301可包括用于操作电力传输系统的不同阶段的适当控制功能。在很多情况下，驱动器301将包含一个或多个电容器以便实现用于所选频率的具有电力线圈103的谐振电路。

驱动器301耦合到功率控制器303，其被布置为控制电力信号的功率。特别地，功率控制器303可生成被馈送到驱动器301并且指示驱动信号的功率水平的控制信号。驱动器301可然后按比例调节驱动信号以具有对应幅值。

电力传送器101还包括第一通信单元305，其被布置为在使用第一通信电感器的前向通信链路上向电力接收器105传达数据，第一通信电感器在图1的示例中是传送线圈103。

第一通信单元305耦合到驱动器301并且可具体调制电力传输信号以便将消息传达到电力接收器105。例如，电力传送器101可生成适当的调制信号，其可被添加到电力传输信号的幅值（在该情况下调制信号将一般相比于电力传输信号的幅值是小的）或可被乘以电力传输信号（在该情况下调制信号将一般对应于从单位增益的小变化）。

第一通信单元305 可因此通过调制电力传输信号传送一个或多个消息到电力接收器105。例如，可通过使用预定幅值变化（其中不同的可能变化与不同数据相关联）来传达数据。

特别地，第一通信单元305可以传送前向消息到电力接收器105，而电力接收器105被期望通过传送响应消息回到电力传送器101来做出响应，以确认反向通信链路实际上是与参与电力传输的电力接收器105的链路。

为了在反向通信链路上从电力接收器105接收数据，电力传送器101还包括耦合到接收天线203的第二通信单元307。反向通信链路因此基于接收天线203的使用，而不是基于经由传送器线圈103接收任何信号。反向通信链路使用与用于前向通信链路的不同的通信方案。

电力接收器105包括耦合到接收线圈107并且接收电力传输信号的电力传输控制器401。电力传输控制器401还耦合到负载403并且能够接收电力传输信号和生成适当电力供应信号用于负载。电力传输控制器401可例如包括如本领技术人员熟知的（全桥）接收器、平滑电路和电压或功率控制电路。在很多情况下，电力接收器包含一个或多个电容器来与接收器线圈107一起实现谐振电路用于所选频率。

电力传输控制器401还能够控制电力接收器105并且特别支持传输功能操作，包括支持Qi电力传输的不同阶段。

电力接收器105还包括第三通信单元405，其被布置为在使用电力传输信号的通信链路上接收来自电力传送器101的消息，即第三通信单元405可接收由第一通信单元305在前向通信链路上传送的消息。因为前向通信链路使用电力传输信号，其固有地具有与电力传输范围实质上相同的范围。

第三通信单元405因此使用通信链路接收消息，该通信链路在示例中是基于接收线圈107。第三通信单元405可特别检测电力传输信号的幅值/频率/相位变化并且将这些与可由第一通信单元305引入的预定序列相比较。如果找到匹配，则认为对应于该匹配的数据被接收。

因此，第一通信单元305可通过将数据调制在电力传输信号上来将数据传达给第三通信单元405，第三通信单元405可解调电力传输信号来恢复数据。将认识到，可使用任何适当调制方案，并且通信可进一步使用其他通信技术，例如误差校正编码等。

电力接收器105还包括耦合到第三通信单元405并且被馈送接收的数据的响应生成器407。在其中电力传送器101仅传送不具有数据的预定查询消息的示例中，响应生成器407可仅被馈送查询消息已被接收的指示以及例如前向消息的频率或其他属性。

响应生成器407被布置为生成对前向消息的响应消息。在预定查询消息的示例中，响应消息可以例如是电力传输信号的频率或幅值变化。

然而，在大多数实施例中，响应生成器将响应于接收的数据生成响应数据。因此，由响应消息指示的前向消息的属性是前向消息的数据中的一些或所有。在很多实施例中，响应生成器407可仅仅生成等于接收数据（的至少一些）的响应数据。例如，如果在前向消息中接收身份和时间戳，则响应生成器407可仅仅将该数据复制到响应消息。

在其他实施例中，响应生成器407可根据适当算法，例如用于确定来自前向消息的数据中的一些或所有的散列或校验和的方案，来生成响应消息。

在一些实施例中，响应生成器407还可包括反映本地特性的响应数据。例如，在一些情形中，响应生成器407可响应于查询消息，生成包括电力接收器105的身份和/或本地生成的时间戳的响应消息。

响应生成器可包括由电力传输控制器401生成的数据。响应生成器407可利用多个响应消息对查询消息响应，并且可针对每个响应消息包括由电力传输控制器生成的新数据。

响应生成器407耦合到第四通信单元409，其被布置为在反向通信链路上传达响应消息到电力传送器101。

如之前提到的，反向通信链路是不利用传送线圈103、接收线圈107或实际加电力传输信号的通信链路。相反，其在图1的系统中是不被电力传输的特性中的变化影响，并且特别不被电力传输信号的变化影响的完全独立通信链路。此外，反向通信链路由具有实质上比前向通信链路更大的范围并且一般具有是前向通信链路的范围的至少两倍的范围的通信方案支持。

反向通信链路可通过不同属性与电力传输信号分离。例如，它们可以在频域中区分，而一般反向通信链路使用比电力传输信号高得多的通信频率（例如至少10倍或甚至100倍）。在一些实施例中，分离可以附加地或替代地在空间上实现，例如天线被定位为相对远离电力传输线圈。在再其他实施例中，分离可以替代地或附加地通过代码域中的分离实现，例如通过不同扩频代码的使用（或反向通信链路可使用扩频通信，而前向通信链路使用简单的幅值调制）。

在一些实施例中，反向通信链路可通过一般的并且可能标准化的通信方案，例如通过蓝牙^TM、Wi-Fi或NFC通信来实施。

第二通信单元307将相应地从第四通信单元409接收响应消息。

此外，反向通信链路将一般用于其它数据从电力接收器105到电力传送器101的通信，例如控制数据和特别的功率控制数据。因此，第二通信单元307耦合到功率控制器303，其特别馈送所要求的功率控制数据以如由电力接收器105要求的那样动态调节电力传输信号的功率水平。在很多实施例中，响应消息可以是共享消息，例如组合的功率控制和响应消息。

电力传送器101附加地包括耦合到第一通信单元305的响应处理器309。响应处理器309被布置为确定对前向消息的期望响应消息。其还确定期望属性，即其确定在响应消息中的属性的指示的期望。

在其中使用不具有可变数据的预定前向消息的示例中，期望响应消息可包括用于该预定响应消息的电力传输信号的属性的指示。在这样的情况下，响应处理器309可确定其期望在响应消息中看到被报告回的值。例如，如果通过改变电力传输信号的频率来传送前向消息，并且响应消息提供电力传输信号的频率的指示，则响应处理器309可确定在响应消息中报告的频率的期望值。

然而，在大多数实施例中，前向和/或响应消息将包括可变数据。实际上，在大多数实施例中，响应处理器309耦合到第一通信单元305并且从这接收包括在前向消息中的第一数据。其然后继续确定什么数据应当被期望在来自电力接收器105的响应中。

在其中电力接收器105仅复制接收的数据到响应消息中的很多实施例中，期望响应数据可以与传送数据相同。在其它实施例中，期望响应数据可以例如根据适当算法生成。例如电力接收器105可以被要求应用散列操作到接收数据并且在响应消息中包括得到的散列。响应处理器309可在这样的示例中执行与响应生成器407相同的散列操作以生成期望响应数据。

在再其它实施例中，期望响应数据可包括反映由电力接收器105生成的本地数据的数据，而不使用来自接收的前向消息的数据。例如，响应消息可被布置为包括电力接收器105的身份以及可能的本地生成的时间戳。响应处理器309可生成期望响应数据以包括这样的数据的期望值。例如，电力接收器105的身份可以在电力传输的初始化期间被交换，并且响应处理器309可相应地使用该信息来确定期望响应。类似地，在电力接收器105和电力传送器101之间的时间同步可以在电力传输的初始化时已被执行，并且基于该同步和本地计时器，响应处理器309可被布置为计算用于响应消息的期望时间戳。

将认识到，期望响应数据可以被定位为例如具体数据值或可能数据的范围或间隔（或不同选项）。例如响应处理器309可生成时间戳间隔，而来自电力接收器105的时间戳被期望落入该间隔中。

响应处理器309和第二通信单元307耦合到有效性检验器311，其进一步耦合到功率控制器303。有效性检验器311被布置为生成确认指示，其指示是否在第二通信链路上接收对应于期望响应消息的消息。

特别地，有效性检验器311被提供有由第二通信单元307接收的消息的信息。电力传送器101将一般假定由第二通信单元307接收的消息和数据实际上从与电力接收器105的反向通信链路接收，即假定，接收的消息源自于电力接收器105。然而，在所有情形中这不能被确保，并且因此电力传送器101着手评估接收的（未知）消息（以及可能的数据）是否对应于其期望从电力接收器105接收的消息（以及可能的数据）。如果由第二通信单元307接收的消息实际上来自电力接收器105，其将是期望响应消息。特别地，接收的消息的数据应当来自第四通信单元409并且相应地应当匹配期望响应数据。

相应地，有效性检验器311着手将接收的消息/数据与期望响应消息/数据相比较。如果它们匹配，则可设置确认指示以指示方案已确认第二通信单元307从中接收数据的电力接收器实际上是在电力传输中涉及的那个，即其是电力接收器105。这被称为肯定确认指示。如果它们不匹配，可设置确认指示以指示该方案已识别了第二通信单元307从中接收数据的电力接收器不是在电力传输中涉及的那个，即其不是电力接收器105。这被称为否定确认指示。如果在给定间隔内没接收到消息，则也生成否定确认指示。

作为特定示例，可根据接收的响应消息/数据是否匹配期望响应消息/数据来设定确认指示为否定状态或肯定状态。

确认指示被馈送到功率控制器303，其响应于此响应于确认指示着手来控制电力传输信号的功率水平。特别地，功率控制器303可被布置为如果确认指示指示了不存在匹配，即如果生成否定确认指示的话，则减小功率。

例如如果生成肯定确认指示以指示通信链路被验证，则功率控制器303可着手使用在通信链路上接收的数据（因为这被确认为来自接收电力传输的电力接收器105）执行正常电力传输操作。然而，如果生成指示通信链路未被验证的否定确认指示，则功率控制器303可以不着手使用在通信链路上接收的数据执行正常电力传输操作（因为这未被确认为来自接收电力传输的电力接收器105）。实际上，其可着手将电力传输信号的功率限制为不超过阈值。阈值可以例如被选择为使得电力传输信号不太可能由于过多磁场引入任何损坏或非期望状况。特别地，功率水平可以被限制到安全水平。实际上，在一些实施例中，功率可被减小到零，例如通过功率控制器303终止电力传输。

系统可相应地建立在前向通信链路上传达的数据与在反向通信链路上传达的数据之间的关系或关联。这允许电力传送器101验证反向通信链路是利用与前向通信链路相同的电力接收器建立，并且因此由第二通信单元307接收的数据实际上是来自在电力传输中涉及的电力接收器105。

该方案可提供改进的可靠性并且可特别防止或降低若干非期望操作情况发生的风险。特别地，其可降低电力传输被不是该特定电力传输的部分但是是另一电力传输的部分的电力接收器控制的风险。

该方案因此提供高效的电力传输系统，其中使用不对称通信，并且特别地其中可使用相对长距通信方案用于从电力接收器105到电力传送器101的通信，同时提供源自于具有受限到非常短距的通信的安全性和可靠性。实际上，前向通信被限制到对应于电力传输范围的范围并且该方案将前向和反向通信进行链接，以使得反向消息的范围被有效限制到相同范围，尽管反向消息是使用具有实质上较大范围的通信方案来传达的。

该方案特别通过引入在至少一个前向消息和一个反向消息之间的链接或关联来将前向和反向通信链接。响应消息不仅仅是任何可能反向消息，而是指示第一消息的属性的消息，并且因此其可仅通过能够成功接收第一消息的电力接收器传送。有效性检验器311相应地检测响应消息是否来自实际上已接收第一消息的电力接收器，并且因此其是否是从足够靠近电力传送器101以接收第一消息的电力接收器接收的消息。

该方案特别确保由通过附近电力传送器供电的电力接收器传送的消息将不被电力传送器101认为是有效的。例如，附近电力传送器可以传送电力信号，例如探测信号或连续电力信号，其可以对位于该附近电力传送器上的电力接收器进行供电。该电力接收器将相应地传送消息。例如，探测电力信号的存在可导致电力接收器传送反向消息。由于反向通信的扩展范围，该反向消息可被电力传送器101接收。然而，反向消息不是由电力传送器101服务的电力接收器生成，而是相反由附近电力接收器服务的那个生成。相应地，该电力接收器不能从电力传送器101接收任何前向消息，并且因此其不（并且不能）确定来自电力传送器101的任何消息的任何属性，并且另外其不能包括从来自电力传送器101的消息的数据生成的数据。相应地，即使电力传送器101碰巧传送第一消息，接收的反向消息可能是对其的响应消息，电力传送器101也可容易确定接收的反向消息不是对电力传送器101的适当响应消息并且其将因此忽略该消息。因此，即使电力接收器在反向通信链路的通信范围内，其在前向通信链路的通信范围外的事实防止接收的消息被认为是针对电力传送器101的消息。

作为特别示例，如果两个相对靠近的电力传送器碰巧同时传送探测信号，它们可根据描述的方案每个调制探测信号以包括电力传送器身份数据。位于电力传送器之一上的电力接收器可然后传送反向消息，其包括其接收的探测信号的电力传送器身份的散列（或身份本身）。相应地，即使从电力接收器传送的反向消息能够被两个电力传送器接收，其将仅被具有对应身份的电力传送器考虑，即其将仅被电力接收器所位于的电力传送器考虑。将认识到，可以在不同实施例和情形中在前向消息和/或响应消息中传送不同数据。

例如，在一些实施例中，前向消息可包括电力传送器101的标识。这可允许电力接收器105验证该消息实际上从正确的电力传送器101接收。另外，其可允许电力接收器105检测电力接收器105是否被移动到不同的电力传送器。

在其他实施例中，前向消息可替代地或附加地包括特定传送线圈103的身份。如果电力传送器101包括多个传送线圈并且特别如果其允许对耦合到不同线圈的多个电力接收器的同时电力传输，则这可特别有利。数据可例如由电力接收器105使用来检测其被从由一个传送线圈支持移动到由另一个支持。

在一些实施例中，电力接收器105可生成直接对应于在前向消息中接收的数据的响应数据。例如，电力接收器105可通过将来自前向消息的数据复制到响应消息中来生成响应数据。来自电力接收器105的响应消息可特别包括电力传送器101的身份或电力传送器101的特定传送线圈的身份。

电力传送器101可在这样的情形中生成期望响应数据，如在前向消息中传送的相同数据，即如与传送器和/或传送器线圈的身份。如果第二通信单元307接收的消息包括对应于传送的数据的数据，则确认指示被设置为指示反向通信链路已被确认/验证。该方案可允许大量非期望操作配置（例如上文概述的那些）被检测到。

在很多实施例中，可能期望在反向通信链路的验证中包括对时间方面的考虑。特别地，在很多实施例中可能有利的是，不仅要求电力传送器101接收对前向消息的期望响应，而且要求其在给定时间窗内被接收。特别地，可有利的是，在给定最大可允许延迟内接收适当响应消息。

因此，在一些实施例中，有效性检验器311可被布置为确定从前向消息的传送到接收的消息的接收的时间延迟。可然后基于时间延迟设置确认指示。

将认识到，在很多实施例中不需要确定测量的时间延迟的具体值。实际上，在一些实施例中，可简单地确定时间延迟是否超过给定阈值，并且可设置确认指示来指示此。

例如，电力传送器101可传送预定前向消息到电力接收器105并且可然后初始化第二通信单元307以监测反向通信链路。同时，有效性检验器311可启动计时器。如果第二通信单元307检测到在计时器达到给定值之前接收到匹配来自电力接收器105的期望响应的（例如预定）响应，则设置确认指示以指示反向通信链路已被验证并且已确认第二通信单元307正在与也涉及电力传输的电力接收器105通信，即生成肯定确认指示。功率控制器303然后着手基于在反向通信链路上接收的控制数据操作电力传输。然而，如果在计时器达到给定值之前没接收到响应（或接收无效响应），则有效性检验器311设置确认指示以指示反向通信链路未被验证并且未确认第二通信单元307与涉及电力传输的电力接收器105通信，即生成否定确认指示。作为响应，功率控制器303着手限制电力传输信号的功率水平到相对低值（如小于5W）。实际上，在一些实施例中，其可简单终止电力传输（由此将电力传输信号的功率设置到零）。

将认识到，电力传送器101可在不同实施例中以不同方式确定响应消息的时序。

例如，在一些实施例中，前向消息可包括第一消息的传送时间的指示。这可例如由电力接收器105使用以同步本地时基。当电力接收器105传送响应消息时，其可包括根据该时基的当前时间（其将然后与电力传送器101的时基同步）。电力传送器101可然后基于传送的最初时间和响应消息的传送时间的指示的认知来确定延迟。

作为另一示例，传送时间指示可被简单复制到响应消息中。电力传送器101可然后通过将接收响应消息的时间从在前向消息中指示的传送时间减去来确定延迟。

作为再另一示例，前向消息的传送时间指示可仅仅是消息身份或序列号。此外，当传送前向消息时，电力传送器101可本地存储传送的时间。电力传送器101可将消息身份或序列号复制到响应消息中并且当这被电力传送器101接收时，其可着手取得对应于该消息身份或序列号的存储传送时间。可然后从当前时间和取得的传送时间确定延迟。

这样的方案的优点是电力传送器101和电力接收器105的时基不需要同步。

在一些实施例中，响应消息可以是当生成前向消息时特别生成的消息。因此，在一些实施例中，前向消息引起响应消息被生成。然而，在其他实施例中，响应消息可以是以任何方式生成但是被修改为反映前向消息的接收的消息。还将认识到，一个前向消息可导致多个响应消息被生成。例如，来自一个前向消息的数据可以被包括在经由反向通信链路传送回到电力传送器101的多个消息中。这些消息中的每个可被认为是响应消息。

例如，电力接收器105可连续传送功率控制消息回到电力传送器101以便实施功率控制回路。例如，在电力传输阶段期间，可要求至少每200微秒传送功率控制消息。在这样的情形中，可要求，每个功率控制消息包括来自前向消息的数据，例如传送器身份和/或消息身份。如果检测到功率控制消息中的任意不包括由前向消息提供的正确传送器身份或消息身份，则电力传送器101可放弃电力传输并且限制功率水平。因此，在这样的实施例中，每个功率控制消息可以被认为是响应消息。

在响应消息中包括第一消息的属性的指示和由电力传送器101对此的检验可相应地允许放松的时序敏感性，并且实际上可在很多实施例中移除对响应消息具有与第一消息的任何时序或顺序关系的任何要求。

例如，电力传送器101可传送包括电力传送器身份的前向链路消息。这可仅由通过电力传送器101供电的电力接收器105接收。对于所有反向链路消息，电力传送器101可检验它们是否包括电力传送器身份的散列并且否则忽略它们。因为散列可仅通过由电力传送器101供电的电力接收器105提供，从碰巧在反向链路通信范围内的其他电力接收器105接收的所有消息将被电力传送器101自动忽略。如果例如在第一消息的传送之后的给定时间间隔内接收的任何消息被认为是来自支持的电力接收器，则这样的影响将是不可行的。

在一些实施例中，可例如在电力传输的初始化时，仅执行链路的验证，并且特别是可仅传达一次前向消息。然而，在很多实施例中，将有利的是例如以规则时间间隔重复该过程。

因此，在很多实施例中，电力传送器被布置为重复传送前向消息，并且可进一步被布置为重复生成确认指示，其指示是否从反向通信链路接收对这些前向消息的适当响应消息。电力传送器101可进一步重复基于重复的确认指示来控制功率，并且如果接收非肯定确认指示则可特别限制功率或终止电力传输。

例如，电力传送器101可以规格间隔在前向通信链路上传送前向消息到电力接收器103（或可例如连续传送前向消息（即背靠背，实质上不具有在消息之间的暂停），尤其是当前向通信链路非常慢并且因此要求相当大的时间来传送每个消息时）。对于每个传送的前向消息，可然后确定是否在给定时间间隔内接收适当响应消息。如果是，则电力传送器101着手基于在反向通信链路上接收的控制数据来执行电力传输。然而，如果未接收适当响应消息，则电力传送器101着手限制电力传输信号的功率低于给定阈值。电力传送器101可在该情形中继续传送前向消息，并且在开始接收适当响应时，其可继续返回到正常电力操作。将认识到，可以应用不同标准用于基于肯定和否定确认指示的序列来决定是否限制功率。例如，如果接收到一个否定确认指示则电力传输可被终止，并且仅在如五个接连肯定确认指示之后恢复。

作为示例，在一些实施例中，每个前向消息可包括对于该消息的传送时间的指示。响应生成器407可响应于每个前向消息生成包括该消息的传送时间指示的一个或多个响应消息。有效性检验器311可响应于每个接收的消息的传送时间指示与接收的消息的期望时间指示的比较来生成用于在反向通信链路上接收的消息的确认指示。如果接收的消息不对应于来自电力传送器101的期望响应消息或未在给定时间间隔内被接收，则生成否定确认指示。否则，生成肯定确认指示。

前向消息和响应消息的重复序列的使用允许系统连续并且动态验证反向通信链路实际上是与意图的电力接收器105。特别地，其允许随着充电配置的改变发生并且当它们发生时系统检测到并且遵从充电配置的改变。例如，如果包括电力接收器105的设备被从一个传送线圈移动到另一个（例如以腾出空间用于接收电力的第二设备），则该方案可动态检测该移动。

在很多实施例中，可有利的是，使前向消息被相对频繁地并且一般以不多于500毫秒的时间间隔传送，或实际上在很多实施例中以不多于200毫秒的时间间隔传送。同时，在很多情形中可有利的是，间隔不过短以便不过多增大通信负担。实际上，在很多实施例中，有利的是，在前向消息之间的时间间隔不小于10毫秒。这样的时序可允许特别适合电力传输操作的动态行为，并且特别得可允许对充电配置的变化的充分快速检测，而不无法接受地增大开销。

在很多实施例中，何时传送新前向消息的决定可由电力传送器101做出。

例如，在很多实施例中，电力传送器101可在每当接收新前向消息时，或例如当响应于适当响应消息的接收生成肯定确认指示时启动计时器。当时间达到给定值（如对应于200毫秒）时，则电力传送器101可生成和传送新前向消息。因此，在这样的实施例中，可以以规则间隔重复反向通信链路验证。

替代地或附加地，可以响应于给定事件的出现的检测来传送新前向消息。

例如，电力传送器101可包括移动检测器，其被布置为检测电力传送器101或电力接收器105（或两者）的移动。每当检测到移动，则电力传送器101可生成和传送新前向消息。这可特别吸引人，因为非期望充电配置可经常由于电力传送器101和电力接收器105相互移动而发生。

移动检测可被布置为直接或间接检测移动。例如，移动检测器可在包括电力传送器101的设备中实施，并且因此每当这被物理移动，则其被直接检测到。作为另一示例，邻近检测器可被实施在电力传送器101中，其被布置为检测包括位于电力传送器101的充电阵列上的电力接收器的对象。如果检测到在这样的邻近度量中的改变，则电力传送器101可着手生成和传送新前向消息。

在很多实施例中，移动的检测更间接，并且可以特别通过电力传输操作特性中的变化的检测。

例如，如果检测到传送线圈103的负载的变化，则这可能由于电力接收器105的移动并且相应地电力传送器101可着手生成和传送新前向消息。电力负载的变化可直接测量，例如通过线圈电流中的增大（或减小）的检测。在一些实施例中，其可被间接检测，例如通过电力接收器105请求的功率的阶跃变化的检测。

在很多实施例中，可期望，验证发起的控制至少部分由电力接收器105控制。特别地，电力接收器105可被布置为传送消息请求到电力传送器101并且作为响应电力传送器101可通过传送新前向消息发起新验证过程。这样的方案可例如允许更可靠的操作，因为相对于被电力传送器101，一些事件可更容易被电力接收器105检测。例如，电力接收器105的移动可更容易被电力接收器105本身检测（例如通过包括在电力接收器105中的运动检测器）。一般，非期望电力传输配置通常根据电力接收器105被移动而发生，所以这可防止或减轻这样的情形不被检测到的风险。

此外，诸如Qi标准的标准采用其中电力传输操作的控制被聚焦于电力接收器105上的设计原理，并且相应地该方案可允许这样的设计原理被遵循并且可允许增大兼容性。

在很多实施例中，可在反向通信链路上接收消息请求。然而，在一些实施例或情形中，其可替代地或附加地在另一通信链路上被接收，例如通过电力传输信号的负载调制。

将认识到，何时发起针对电力传送器101描述的新验证过程的考虑可针对电力接收器105应用必要的变更。特别地，电力接收器105可响应于时间间隔的到期或电力接收器105和/或电力传送器101的移动的检测来传送消息请求。

类似地，电力接收器105可响应于电力传输操作特性的变化的检测来传送消息请求。特别地，如果电力接收器105检测到电力传输信号的功率水平的变化，则可传送新消息请求。这样的变化可根据电力接收器105被相对传送线圈103移动而发生，并且相应地电力接收器105可发起新验证过程来确保反向通信链路仍然有效。

在一些实施例中，由电力接收器105在反向通信链路上提供到电力传送器101的（多个）响应消息可包括另外信息。该另外信息可在很多实施例中也用于是否限制功率水平或是否继续正常操作的确定。

特别地，在很多实施例中，响应消息可包括电力传输信号的接收功率水平的指示。该接收的功率水平可用于确定功率控制器303是否应当将功率限制到低于给定限度。特别地，如果接收的功率水平低于给定阈值，则功率控制器303可限制电力传输信号的功率水平并且否则其可着手操作正常功率控制，而电力接收器105控制电力传输信号的功率水平。

阈值一般取决于电力传输信号的当前功率水平，并特别地，如果在电力传输信号的传送功率水平与电力传输信号的接收功率水平之间的比率小于给定值，则可限制功率。

接收功率水平提供在传送线圈103和接收线圈107之间的耦合的强烈指示。因此，如果接收功率水平低于给定值，则其很可能是由于耦合过低。这可由于接收线圈107的不适当定位，并且很可能导致强烈未包容磁场。相应地，可在这样的情形中期望限制传送功率水平并且因此限制磁场的幅值。

在下文中，将参考电力传输系统例如如图1的系统的具体考虑和实施方式更详细描述该方案。

该方案基于建立在电力传输通道（前向通信链路）和完全分离的通信通道（反向通信链路）之间的关系或关联，以便确保电力传送器仅经由通信通道由被提供电力的电力接收器控制。该方案使用具有不同通信范围的前向通信链路和反向通信链路，还实现将反向通信链路的有效范围限制到前向通信链路的有效范围。

可例如通过电力接收器在经由通信通道/反向通信链路的通信消息中包括电力传送器的标识符来建立该关系。

可已将标识符从电力传送器传达到电力接收器。标识符可以一般对于传送线圈来说是唯一的。此外，由电力传送器提供并且由电力接收器返回的数据可以包括一些时间相关数据。例如，数据可包括：

- 被给定为制造代码+序列代码的标识符

- 计数器值或时间戳。

可以更新或刷新验证和关系，例如当证明这样的刷新是合理的事件发生时，例如在接收的电力的非期望改变的情况下，或当自从上一验证以来过去的时间已达到阈值时。

系统可例如使用以下方案用于电力传输。

首先，电力传送器101可校验电力接收器是否被定位为使得电力传输是安全的。特别地，电力接收器可传达测量的信号，该信号帮助电力传送器决定电力传输是否安全。例如，电力传送器可以使用接收的电力信号强度作为标准来决定电力传输是否安全和/或可使用其它方案，如杂散场的测量。这校验器械是否被良好定位在电力传送器上。

然后建立在电力传输通道（前向通信链路）和通信通道（反向通信链路）之间的关系以确保电力传送器由被其提供电力的电力接收器控制。

在电力通道和通信通道之间的关系的验证可以部分基于时间考虑。特别地，电力接收器可被要求在给定时间内响应于前向消息。

这可解决其中例如包括电力接收器的器械被移动的问题。在大多数情况下，在一个器械被移动并且另一个被定位在同一点上之间将过去一段时间。因此，将通过未从电力接收器提供响应消息来检测电力器械的缺失。然而，如果第二器械在不具有中断的情况下替代第一器械（即不存在其中没有器械被定位在电力传送器上的时间段）并且第一器械被移动到第二电力传送器，则第一电力传送器将继续提供电力，但是其将现在是对第二器械。然而，第一器械可仍然控制第一电力传送器。

为了避免例如这样的情形，在电力通道和通信通道之间的关系的验证是基于电力接收器提供指示从电力传送器接收的消息的属性的响应消息。特别地，该方案可进一步考虑用于电力传送器或传送线圈的识别数据。电力接收器可被要求在响应消息中包括由电力传送器提供的传送线圈或电力传送器标识符。

这将解决上述问题，如果第一器械经由第二传送线圈接收与第二电力传送器不同的标识符并且如果其包括新的标识符在响应消息中的话。该新标识符将对于第一电力传送器或第一传送线圈不是有效的，并且第一电力接收器将因此检测到移动和改变的情形。

然而如果电力接收器继续包括第一传送器或传送线圈的标识符，例如因为其还未接收新的标识符或由于内部错误，第一器械将仍然控制第一电力传送器或经由第一传送线圈控制电力传送器。

在电力通道和通信通道之间的关系的验证可以因此进一步考虑由电力传送器发送的消息的识别数据。此外电力接收器可被要求在响应消息中包括由电力传送器提供的消息标识符。这将进一步解决该问题，因为第一器械将不再从第一电力传送器或经由第一传送线圈接收消息标识符。因此，第一器械不能在响应消息中包括这些新消息标识符，并且因此其将发送无效消息到第一电力传送器或经由第一传送线圈到电力传送器。

验证可优选考虑身份和时序两者，而时序被连续更新。

在系统中，电力传送器仅在电力通道（反向通信链路/电力传输信号）和通信通道（反向通信链路）之间的关系被验证的情况下提供强磁场。

然而，在提供强磁场之前，电力传送器可提供弱和本质地安全的电力信号或通信信号用于建立关系的目的。

当提供强磁场时，电力传送器规则地检验关系是有效的，并且如果其检测到关系不再有效则终止电力传输或减小磁场到本质安全水平。

验证的触发可以通过电力接收器请求前向消息的传送而发起。这可通过一事件引起，例如当用户移动器械时，这可例如通过接收的功率、电压或电流的测量中的非期望改变可检测到。替代地或附加地，其可通过超时引起，例如如果自从上一验证以来过去的时间超过例如100ms的阈值的话。替代地或附加地，可通过电力传送器初始化验证。

电力传送器可例如考虑以下参数来确定关系是否有效，即反向通信链路是否被认为是被验证的：

- 标识符的值。如果（电力传送器和/或传送线圈和/或消息的）标识符的值不对应于电力传送器已发送的标识符值，其将该关系认为是无效的

- 自从电力传送器发送具有标识符的前向消息以来的时间。如果该时间大于第一阈值，则该关系被认为是无效的

- 自从电力传送器已接收来自电力接收器的包含正确标识符的上一响应消息以来的时间。如果该时间大于第二阈值，则该关系被认为是无效的。

- 在由电力传送器发送的功率量和由电力接收器报告的功率量之间的不符。

具体示例涉及具有一个或多个传送器元件的无线电力传送器，经由一个或多个传送器元件其可提供电力到无线电力接收器。电力传送器可选择性激活和/或调制传送器元件以提供（低功率）探测信号或提供（高功率）电力传输信号。

传送器元件一般包含传送线圈（但是也可能包含多个传送线圈），目的是生成适合提供用于传输探测信号或电力信号到电力接收器的磁场的磁场。

电力传送器包含通信单元，通信单元被设计为使得其可与一个或多个附近电力接收器通信，而不（或难以）被在电力传送器与该一个或多个电力接收器之间的进行的电力传输干扰。

此外电力传送器还可经由电力通道/前向通信链路传达标识符。该标识符可例如被调制为在探测信号或电力信号上的比特流，例如通过改变幅值、频率、相位、脉宽等。电力传送器唯一地分配这样的标识符到传送探测/电力信号所经由的传送器元件。

电力传送器可建立在电力通道（前向通信链路）和从电力接收器的通信通道（反向通信链路）之间的关系。该关系确保电力传送器仅使用其从被其传输电力的电力接收器接收的控制信息。

在前向通信链路和反向通信链路之间的关系基于识别数据的考虑。特别地，电力传送器期望包括由电力传送器101提供的识别的响应消息由电力接收器105返回。

电力传送器可通过发送更新的标识符，即通过发送新前向消息来刷新建立的关系。这样的刷新可通过电力接收器，例如通过对识别的请求来发起。电力传送器可例如通过在标识符中包括计数器来更新其标识符，计数器在更新时被递增。电力传送器还可通过在标识符中包括时间戳来更新标识符。

电力传送器基于响应数据能够决定是提供全功率还是降低功率。如果具有正确的数据的响应消息被接收，则其是电力接收器105被正确定位的强烈指示。

特定示例因此包括能够从无线电力传送器接收电力的无线电力接收器。电力接收器包含一个或多个线圈以便接收由电力传送器发射的探测或电力信号。

基于在电力接收器线圈中的感应电压的强度，电力接收器可确定其是否被足够好地定位用于电力传输。而且，其可生成用于电力传送器的信息（例如接收的功率水平）以便向其指示电力接收器被定位或耦合得多好。电力接收器可在次级线圈上传达从感应电压得到的信息到电力传送器。

电力接收器还可将电力传送器例如利用探测信号生成和传达的标识符传达回到电力传送器。

电力接收器可与电力传送器建立在电力通道（前向通信链路）和通信通道（反向通信链路）之间的关系。关系的建立被用于确保接收电力的电力接收器也是提供控制信息给电力传送器的那个。

电力接收器可通过在其经由通信通道/反向通信链路发送回到电力传送器的响应消息中包括在前向消息中接收的最新接收标识符来维持建立的关系。电力接收器可通过请求新前向消息来刷新关系。

电力接收器和电力传送器可特别遵循以下过程和协议来执行电力传输操作。

首先，为了检测电力接收器是否位于传送器元件附近，电力传送器可测量是否将任何种类的对象放置在电力线圈的附近。当检测到对象时，电力传送器传送初始电力信号或探测信号以找出该对象是否是电力接收器。探测信号的电平是如此低以致其是本质安全的。

被定位为足够靠近传送器元件的电力接收器将接收到探测信号。如果需要，电力接收器使用探测信号来对用于通信的电子器件进行加电。在其被加电后，电力接收器经由反向通信链路发送初始（第一）消息。初始消息指示对识别和验证的请求（以及特别指示从电力传送器传送前向消息）。

为了最小化电力接收器的反应时间（假如其需要通过初始电力信号被加电），则其将激活最小量的其电子器件用于发送第一消息。

在探测信号的开始和初始消息之间的时间一般限于例如10ms到200ms的范围。

图5图示用于探测电力接收器的传送器元件的可能时序。

在第一探测时，接收器可能对其能量存储器（电容器）加电，但是可能不具有足够能量对通信单元加电。因为电力传送器未从电力接收器接收任何通信，其移除该信号。

在第二探测时，电力接收器再次在探测信号时加电并且激活适当通信单元以传达消息给电力传送器。在接收该消息时，电力传送器推断对象是电力接收器并且继续提供探测信号用于进一步通信。

图6图示了在电力传送器已从电力接收器接收初始（第一）消息之后的可能时序。在电力传送器已接收初始/第一消息之后，其继续提供探测信号，但是此外其在探测信号上调制前向消息，该消息包含传送器元件的标识符。

在接收前向消息时，电力接收器发送第二消息，第二消息包含标识符和包括例如接收信号强度的有效载荷（由此提供接收线圈与传送线圈的耦合的指示）。

图7图示在电力接收器被定位在电力传送器上之前和之后并且直到电力传输阶段的开始为止的电力传送器和电力接收器的示例操作。

在示例中，电力传送器监测任何对象是否被定位在其表面上。如果其检测到任何对象，其通过发出探测信号评估这是否是电力接收器。

电力接收器当被定位在电力传送器上时检测探测信号的存在并且发出消息请求，以及具体地发出请求电力传送器传送标识符到电力接收器的标识符请求。

电力传送器作为响应传送前向消息并且具体地传送在探测信号上调制的标识符。在传送标识符之后，电力传送器存储其的副本以用于稍后使用。如果电力传送器未及时接收消息请求，则其移除探测信号，重置并且返回初始状态。

在接收标识符后，电力接收器存储其的副本用于稍后使用并且发送包括传送器标识符的响应消息。电力传送器（及时接收响应消息）检验响应消息是否包含正确标识符。如果电力传送器未及时从电力接收器接收消息，或如果消息包含错误标识符，则其移除探测信号，重置并且返回到初始状态。如果电力传送器被要求应答接收的消息，其发送应答消息。这样的应答消息可以仅用于确认消息的接收，或可例如包含对包括在响应消息中的请求或查询的答复。例如如果电力接收器查询电力传送器是否支持某个功率水平，消息可包括对此的响应。电力传送器可具体利用指示其已正确接收消息但是其不支持请求的功率水平的否定应答消息来响应。电力接收器将在其继续之前首先尝试接收应答消息。如果在接收应答消息时超时发生，则电力接收器可通过再发送相同消息重复其请求，或最终通过重启整个流程（图中未示出）来重复其请求。

电力接收器继续发送消息（包括电力传送器标识符的副本），直到其继续到电力传输阶段，或直到其不再检测到探测信号。电力传送器继续接收和校验消息直到其继续到电力传输阶段，或移除探测信号。

在建立电力传输契约后，电力接收器和电力传送器继续到电力传输阶段。在该阶段，电力接收器经由反向通信链路发送功率控制消息以控制电力传送器的电力信号。电力传送器由此注意电力信号维持在安全限度内。

为了防止不清楚，电力接收器在其传达到电力传送器的每个消息处包括传送器元件的最新标识符。电力传送器在消息的接收时检验标识符是否对应于传送器元件。如果不，则消息被丢弃。

图8图示了从电力接收器传达到电力传送器的响应消息的示例。在示例中，响应消息还是功率控制消息。消息的第一部分包含传送器标识符（电力传送器元件的标识符）并且消息的第二部分包含功率控制参数。给定消息可被认为是功率控制消息和响应消息两者。

在示例中，当在以下情况下，电力接收器发送对识别的请求：

- 其检测到相关事件，例如接收的电力的非期望改变，或

- 自从上一请求以来过去的时间超过阈值。

响应于这样的请求，电力传送器经由电力通道/前向通信链路传送新前向消息。

为了验证反向通信链路，电力传送器

- 检验自从上一前向消息以来过去的时间是否在第一时间限度（例如200ms）内。

- 检验自从来自电力接收器的上一接收消息以来过去的时间是否在例如30ms的第二时间限度内并且包含正确标识符。

如果违反这两个条件中的一个或两个，则电力传送器降低电力信号到本质安全水平，或移除电力信号。

图9图示用于在电力传输期间保持在电力接收器和电力接收器之间的关系最新的时序的示例。在该图中，请求循环时间是两个接连标识符请求之间的时间。在请求识别时，电力传送器在前向消息中，例如通过调制电力信号，发送其标识符。

图10图示在电力传输阶段期间电力传送器和电力接收器的示例操作。

在示例中，电力接收器首先以功率控制消息的形式发送响应消息，功率控制消息包括电力传送器标识符（电力接收器已在探测阶段从电力传送器获得其）的副本。电力接收器然后通过比较请求计时器的值与阈值或通过检测证明刷新是合理的事件来检验其是否需要刷新与电力传送器的关系。如果其决定刷新，则电力接收器重启请求计时器，并且请求发送新前向消息。为此目的，电力接收器传送包括电力传送器标识符的副本的请求消息到电力传送器。因为前向消息的接收可能花费相当多时间（由于从传送器到接收器的标识符在耦合线圈上被发送并且因此使用具有非常低数据速率的通信链路的事实），电力接收器继续以功率控制消息的形式发送响应消息（其包含之前接收的标识符）。在前向消息中接收到新标识符之后，电力接收器更新标识符的内部副本用于包括在传送到电力传送器的响应/功率控制消息中。

例如如果功率的要求改变超过阈值或自从上一功率控制消息以来过去的时间超过给定水平（图中未示出）的话，电力接收器响应于其对改变电力信号的需要，确定响应/功率控制消息的时序。

电力传送器从电力接收器接收响应/功率控制消息。如果其未及时接收正确消息，（例如如果自从包含正确标识符的之前接收的消息以来的时间太长），则电力传送器降低电力信号到本质安全水平。如果与电力接收器的关系过期，（例如如果自从电力传送器接收对新前向消息的正确请求以来过去的时间超过给定阈值），则电力传送器将也降低功率水平到本质安全水平。否则，如果及时接收正确响应/功率控制消息并且如果关系被更新，则电力传送器进一步评估接收的消息。如果消息是对新前向消息的请求，电力传送器更新标识符，例如通过递增在标识符中包括的计数器并且开始发送其到电力接收器。如果消息是响应/功率控制消息，则电力传送器根据控制误差适配功率水平。在电力传送器已作出关于接收的消息的（多个）适当行动之后，其继续到下一消息的接收。

因为前向消息的传送可花费相当多时间（由于从传送器到接收器的标识符在耦合线圈上被发送并且因此使用具有非常低数据速率的通信链路的事实），电力传送器继续接收和检验响应/功率控制消息，同时传输前向消息。在前向消息的传输完成之后，电力传送器更新标识符的内部副本用于验证从电力接收器接收的响应/功率控制消息。

在之前示例中，使用传送线圈103和接收线圈107并且特别通过应用调制到电力传输信号来建立前向通信链路。然而，在其它实施例中，可使用单独线圈实施前向通信链路。例如，可以针对每个传送线圈103实施单独传送通信线圈，和/或可针对每个接收线圈107实施单独接收通信线圈。然后使用该（这些）单独通信线圈执行从电力传送器101到电力接收器105的通信。例如可通过相关数据调制单独载体信号，并且可馈送得到的信号到传送通信线圈。接收通信线圈可然后解调对应的信号。

使用单独通信线圈的优点是通信所需要的（低功率）电子器件将具有与高功率电子器件的电流绝缘。另外优点是低功率电子器件可消耗比用于生成探测信号的高功率电子器件更少的功率，这使能用于检测器械的存在的低待机功率。

在该前向通信信号和电力传输信号之间的耦合可在很多实施例中被降低或实质上移除。例如，通信载体可使用实质上高于电力传输信号的频率的频率。

然而，尽管信号未直接相互干扰或相互依赖，通信线圈被布置为使得在电力传送器101和电力接收器105之间的成功前向通信是电力传输也在这两个实体之间的非常强的指示（以及通常的保证）的意义上，使用前向通信链路的通信紧密链接到电力传输。特别地，在大多数实施例中，布置使得由电力传送器101使用（多个）单独通信线圈传送的消息将仅由涉及电力传输的电力接收器接收，即由位于传送线圈103顶上的电力接收器105接收。

因此，尽管通信在一些实施例中使用未基于传送器线圈103或电力传输信号的前向通信链路信号，但是前向通信链路的通信范围仍然被限制到对应于电力传输信号的电力传输范围。在很多实施例中，如果例如前向通信链路的通信范围不多于电力传输范围的两倍的话，范围可以被认为相互对应。在其它实施例中，如果例如前向通信链路的通信范围不比电力传输范围长超过50%、20%或甚至10%的话，范围可以被认为相互对应。

前向通信链路的该短距可通过接收通信线圈邻近传送线圈103并且传送通信线圈邻近接收线圈107来实现。

特别地，在大多数实施例中，包括接收线圈107和接收通信线圈两者的最小矩形（盒）体积是仅包括接收线圈107本身的最小矩形（盒）体积的至多四倍。实际上，在很多实施例中，比率是至多两倍或更少。因此，接收通信线圈被定位为非常靠近接收线圈107，并且实际上在很多实施例中，线圈被定位为如此靠近使得体积相互重叠。例如，接收通信线圈可以被定位在接收线圈107内，或例如接收线圈107可被定位在接收通信线圈内。

类似地，在大多数实施例中，包括传送线圈103和传送通信线圈两者的最小矩形（盒）体积是仅包括传送线圈103本身的最小矩形（盒）体积的至多四倍。实际上，在很多实施例中，比率是至多两倍。因此，传送通信线圈被定位为非常靠近传送线圈103，并且实际上在很多实施例中，线圈被定位为如此靠近使得体积相互重叠。例如，传送通信线圈可以被定位在传送线圈103内，或例如传送线圈103可被定位在传送通信线圈内。

在很多实施例中，电力传输和通信线圈是平面线圈。在这样的实施例中，线圈可被定位为非常靠近在一起，例如通过布置一个线圈同心地在另一个内，或可形成线圈作为缠绕螺旋。

在大多数这样的实施例中，包括接收线圈107和接收通信线圈两者的最小矩形面积是仅包括接收线圈107本身的最小矩形面积的至多四倍。实际上，在很多实施例中，比率是至多两倍。

类似地，在大多数实施例中，包括传送线圈103和传送通信线圈两者的最小矩形面积是仅包括传送线圈103本身的最小矩形面积的至多四倍。实际上，在很多实施例中，比率是至多两倍。

在大多数实施例中，从传送线圈103的中心到传送通信线圈的外绕组的距离是不大于从传送线圈103的中心到传送通信线圈本身的外绕组的距离的两倍。在很多实施例中，距离是高至多50%。特别地，对于实质上圆形线圈，传送通信线圈的直径在这样的实施例中比传送线圈103的直径更大至多100%或50%（并且实际上其可具有更小的直径）。

类似地，在大多数实施例中，从接收线圈107的中心到接收通信线圈的外绕组的距离是不大于从接收线圈107的中心到接收线圈107本身的外绕组的距离的两倍。在很多实施例中，距离是高至多50%。特别地，对于实质上圆形线圈，接收通信线圈的直径在这样的实施例中比接收线圈107的直径更大至多100%或50%（并且实际上其可具有更小的直径）。

图11图示两个线圈1101、1103可被如何同心布置以实现期望结果的示例。在示例中，第一线圈1101可以是接收通信线圈并且第二线圈1103可以是接收线圈107或实际上，第一线圈1101可以是接收线圈107并且第二线圈1103可以是接收通信线圈。类似地，第一线圈1101可以是传送通信线圈并且第二线圈1103可以是传送线圈103或实际上，第一线圈1101可以是传送线圈103并且第二线圈1103可以是传送通信线圈。两个线圈的非常靠近的物理位置确保了由通信线圈提供的前向通信链路也确保接收线圈107在传送线圈103上的正确定位。

将认识到，上面描述为了清楚起见已经参考不同功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，将认识到，可以使用在不同功能电路、单元或处理器之间的功能的任何适当分布，而不减损本发明。例如，被图示为由分离处理器或控制器执行的功能可以由同一处理器或控制器执行。因此，对具体功能单元或电路的引用仅仅应被视为对用于提供描述的功能的适当装置的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。

本发明可以以包括硬件、软件、固件或这些的任意组合的任何适当形式实施。本发明可以可选地被至少部分实施为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以以任何适当方式物理地、功能地和逻辑地实施。实际上，功能可以被实施在单个单元中、在多个单元中或作为其它功能单元的部分。因此，本发明可以在单个单元中实施，或可以物理地和功能地分布在不同单元、电路和处理器之间。

尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是其非旨在受限于本文陈述的特别形式。相反，本发明的范围仅由所附权利要求限制。附加地，尽管特征可能看起来是结合特殊实施例描述的，但是本领域技术人员将辨识到，可以根据本发明组合描述的实施例的各个特征。在权利要求中，术语包括并不排除其它元件或步骤的存在。

此外，尽管被个别列出，但是多个手段、元件、电路或方法步骤可通过例如单个电路、单元或处理器实施。附加地，尽管可以在不同权利要求中包括各个特征，但是这些可以可能地有利组合，并且不同权利要求中的包括不隐含特征的组合不是可行和/或有利的。而且，特征在一个种类的权利要求中的包括不隐含限制于该种类，但是相反指示该特征同等适当地适用于其他权利要求种类。此外，权利要求中的特征的顺序不隐含特征必须被操作的任何特定顺序，并且特别地在方法权利要求中各个步骤的顺序不隐含该步骤必须以该顺序来执行。相反，步骤可以以任何适当顺序执行。附加地，单数引用不排除多个。因此对“一”、“一种”、“第一”、“第二”等的引用不排除多个。权利要求中的参考符号仅仅被提供为澄清示例，不应当被解释为以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (21)

1.一种无线电力传输系统，包括：

电力传送器（101），其包括：

用于经由电力传输信号传输电力到电力接收器（105）的传送电力传输线圈（103），

第一通信单元（305），其用于使用为传送电力传输线圈（103）和邻近传送电力传输线圈（103）的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上向电力接收器（105）传达消息，第一通信单元（305）被布置为向电力接收器（105）传送第一消息，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；

第二通信单元（307），其被布置为在第二通信链路上从电力接收器（105）接收数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围，以及

电力接收器（105），其包括：

用于接收电力传输信号的接收电力传输线圈（107），

用于从电力传输信号提供电力到负载的电力负载耦合器（401），

第三通信单元（405），其用于使用为接收电力传输线圈（107）和邻近接收电力传输线圈（107）的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器（101）的消息，第三通信单元（405）被布置为从电力传送器（101）接收第一消息，

用于响应于第一消息生成响应消息的响应生成器（407），该响应消息是包括第一消息的属性的第一属性指示的功率控制消息，

第四通信单元（409），其用于在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器（101）；

电力传送器（101）还包括：

用于确定对第一消息的期望响应消息的响应处理器（309），期望响应消息是包括用于第一消息的属性的期望属性指示的功率控制消息；

用于生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息的功率控制消息的确认指示的有效性检验器（311），该确认指示指示第一属性指示是否匹配期望属性指示；

用于响应于确认指示来控制电力传输信号的功率水平的功率控制器（303）。

2.如权利要求1所述的无线电力传输系统，其中第一通信单元（305）被布置为生成第一消息以包括第一数据，响应生成器（407）被布置为从第一数据生成响应数据并且在响应消息中包括响应数据；响应处理器（309）被布置为响应于第一数据确定期望响应数据；并且有效性检验器（311）被布置为响应于在第二通信链路上接收的消息是否包括匹配期望响应数据的数据的评估来生成确认指示。

3.如权利要求2所述的无线电力传输系统，其中第一数据包括电力传送器（101）的身份和传送电力传输线圈（103）的身份中的至少一个的指示。

4.如权利要求2或3所述的无线电力传输系统，其中第一数据包括第一消息的传送时间和消息身份中的至少一个的指示。

5.如权利要求1或2所述的无线电力传输系统，其中有效性检验器（311）可被布置为确定在第二通信链路上从第一消息的传送到消息的接收的时间延迟，并且响应于时间延迟确定确认指示。

6.如权利要求1所述的无线电力传输系统，其中电力传送器（101）被布置为重复传送第一消息，并且电力传送器（101）被布置为重复生成针对在第二通信链路上接收的消息的确认指示。

7.如权利要求6所述的无线电力传输系统，其中电力传送器（101）被布置为将功率水平限制到不超过阈值，除非在从第一消息被传送开始的时间间隔内针对第一消息接收到期望响应消息。

8.如权利要求6或7所述的无线电力传输系统，其中在接连第一消息之间的时间间隔不超过500毫秒。

9.如权利要求1或6所述的无线电力传输系统，其中电力传送器（101）被布置为响应于来自由以下构成的组的事件传送第一消息：

时间间隔的到期；

电力接收器的移动的检测；

传送电力传输线圈的负载中的改变的检测；

传送通信线圈的负载中的改变的检测。

10.如权利要求1或6所述的无线电力传输系统，其中电力接收器（105）被布置为传送消息请求到电力传送器（101）；并且电力传送器（101）被布置为响应于接收消息请求以传送第一消息。

11.如权利要求10所述的无线电力传输系统，其中电力接收器（105）被布置为响应于来自由以下构成的组的事件传送消息请求：

时间间隔的到期；

电力接收器（105）的移动的检测；

电力传输信号中的改变的检测；

由接收通信线圈接收的信号中的改变的检测。

12.如权利要求1所述的无线电力传输系统，其中第一通信线圈是传送电力传输线圈（103）；并且第一通信单元（305）被布置为将第一消息调制到电力传输信号上。

13.如权利要求12所述的无线电力传输系统，其中电力传送器（101）被布置为将第一消息调制到探测电力传输信号上。

14.如权利要求1所述的无线电力传输系统，其中功率控制器（303）被布置为将功率水平限制为不超过功率限度，除非确认指示指示了在第二通信链路上接收的消息匹配期望响应消息。

15.如权利要求1所述的无线电力传输系统，其中第一通信线圈是通信传送线圈，并且从传送电力传输线圈（103）的中心到传送通信线圈的外绕组的距离不超过从传送电力传输线圈（103）的中心到传送电力传输线圈（103）的外绕组的距离的两倍。

16.如权利要求1所述的无线电力传输系统，其中响应消息包括电力传输信号的接收功率水平的指示，并且功率控制器（303）被布置为如果接收功率水平的指示指示了接收功率水平低于阈值，则将电力传输信号的功率水平限制到低于功率限度。

17.一种用于无线电力传输系统的电力传送器，包括：

用于经由电力传输信号传输电力到电力接收器（105）的传送电力传输线圈（103）；

第一通信单元（305），其用于使用为传送电力传输线圈（103）和邻近传送电力传输线圈（103）的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器（105），第一通信单元（305）被布置为传送第一消息到电力接收器（105），第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；

被布置为在第二通信链路上接收来自电力接收器（105）的数据的第二通信单元（307），第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围；

用于确定对第一消息的期望响应消息的响应处理器（309），期望响应消息是包括对第一消息的属性的期望属性指示的功率控制消息；

用于生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息并且包括对应于期望属性指示的属性指示的功率控制消息的确认指示的有效性检验器（311）；以及

用于响应于确认指示来控制电力传输信号的功率水平的功率控制器（303）。

18.一种用于无线电力传输系统的电力接收器（105），包括：

用于从电力传送器（101）接收电力传输信号的接收电力传输线圈（107）；

用于从电力传输信号提供电力给负载的电力负载耦合器（401）；

第三通信单元（405），其用于使用为接收电力传输线圈（107）和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器（101）的消息，第三通信单元（405）被布置为从电力传送器（101）接收第一消息，并且第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；

用于响应于第一消息生成响应消息的响应生成器（407），该响应消息是包括第一消息的属性的指示的功率控制消息；以及

用于在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器（101）的第四通信单元（409），第二通信链路具有超过第一通信链路的范围的范围。

19.一种用于无线电力传输系统的操作方法，该方法包括：

电力传送器（101）执行以下步骤：

电力传输线圈（103）经由电力传输信号传输电力到电力接收器（105），

使用为传送电力传输线圈（103）和邻近传送电力传输线圈（103）的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器（105），该消息包括第一消息，第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；

在第二通信链路上接收来自电力接收器（105）的数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围；以及

电力接收器（105）执行以下步骤：

接收电力传输线圈（107）接收电力传输信号，

从电力传输信号提供电力给负载，

使用为接收电力传输线圈（107）和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器（101）的消息，该消息包括第一消息，

生成对第一消息的响应消息，该响应消息是包括第一消息的属性的第一属性指示的功率控制消息，

在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器（101）；以及

电力传送器（101）还执行以下步骤：

确定对第一消息的期望响应消息，期望响应消息是包括对第一消息的属性的期望属性指示的功率控制消息；

生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息的功率控制消息的确认指示，该确认指示指示了第一属性指示是否匹配期望属性指示；并且

响应于确认指示控制电力传输信号的功率水平。

20.一种用于无线电力传输系统的电力传送器（101）的操作方法，该方法包括：

电力传输线圈（103）经由电力传输信号传输电力到电力接收器（105）；

使用为传送电力传输线圈（103）和邻近传送电力传输线圈（103）的传送通信线圈中的至少一个的第一通信线圈在第一通信链路上传达消息到电力接收器（105），第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围并且该消息包括第一消息；

在第二通信链路上接收来自电力接收器（105）的数据，第二通信链路不使用第一通信线圈并且具有超过第一通信链路的范围的范围；

确定对第一消息的期望响应消息，期望响应消息是包括对第一消息的属性的期望属性指示的功率控制消息；

生成指示是否在第二通信链路上接收到对应于期望响应消息并且包括对应于期望属性指示的属性指示的功率控制消息的确认指示；并且

响应于确认指示来控制电力传输信号的功率水平。

21.一种用于无线电力传输系统的电力接收器（105）的操作方法，该方法包括：

接收电力传输线圈（107）从电力传送器（101）接收电力传输信号；

从电力传输信号提供电力给负载；

使用为接收电力传输线圈（107）和邻近接收电力传输线圈的接收通信线圈中的至少一个的第二通信线圈在第一通信链路上接收来自电力传送器（101）的消息，该消息包括来自电力传送器（101）的第一消息，并且第一通信链路具有对应于电力传输信号的电力传输范围的范围；

响应于第一消息生成响应消息，该响应消息是包括第一消息的属性的指示的功率控制消息；并且

在不使用第二通信线圈的第二通信链路上传送响应消息到电力传送器（101），第二通信链路具有超过第一通信链路的范围的范围。