无线功率传输

技术领域

本发明涉及无线功率传输，并且特别地但非排他地涉及例如用于支撑厨房器具的高功率水平功率传输。

背景技术

当今的大多数电气产品需要专用的电接触以便从外部功率供应供电。然而，这往往是不切实际的并且需要用户物理地插入连接器或者以其他方式建立物理电接触。通常，功率要求也显著不同，并且当前大多数设备被提供有它们自己的专用功率供应，导致通常用户具有大量不同的功率供应，每个功率供应专用于特定设备。尽管使用内部电池可以避免在使用期间对有线连接到功率供应的需要，但这仅提供部分解决方案，因为电池将需要再充电(或更换)。电池的使用也可能显著增加设备的重量和潜在的成本和尺寸。

为了提供显著改进的用户体验，已经提出使用无线功率供应，其中，功率从功率发射器设备中的发射器线圈感应地传输到各个设备中的接收器线圈。

通过磁感应的功率发射是众所周知的概念，主要应用于在初级发射器线圈与次级接收器感应器/线圈之间具有紧密耦合的变压器中。通过在两个设备之间分离初级发射器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合的变压器的原理，这些之间的无线功率传输变得可能。

这样的布置允许到设备的无线功率传输，而不需要进行任何电线或物理电连接。实际上，它可以简单地允许将设备放置在发射器线圈附近或之上，以便从外部再充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，在该水平表面上可以简单地放置设备以便被供电。

此外，可以有利地设计这样的无线功率传输布置，使得功率发射器设备可以与一系列功率接收器设备一起使用。特别地，已经定义了称为Qi规范的无线功率传输方法，并且目前正在进一步开发。该方法允许符合Qi规范的功率发射器设备与也满足Qi规范的功率接收器设备一起使用，而不是必须来自同一制造商或必须对彼此专用。Qi标准还包括用于允许操作适应特定功率接收器设备的一些功能(例如，取决于特定的功率抽取)。

在EP3161 933B1和JP2011062008A中提供了无线功率传输系统的示例。

Qi规范由无线功率联盟(Wireless Power Consortium)开发，并且更多信息可以在他们的网站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，在其上特别是可以找到定义的规范文档。

无线功率联盟(Wireless Power Consortium)已经在Qi规范的基础上继续开发了Ki规范(也称为无绳厨房规范)，其旨在向厨房器具提供安全、可靠且有效的无线功率传输。Ki支持高达2.2kW的高得多的功率水平。

为了支持有效的无线功率传输，无线功率传输系统(诸如基于Qi和Ki的系统)利用功率发射器与功率接收器之间的实质通信。最初，Qi仅支持使用功率传输信号的负载调制从功率接收器到功率发射器的通信。然而，标准的开发已经引入了双向通信，并且许多功能由功率接收器与功率发射器之间的通信交换支持。在许多系统中，通过调制功率传输信号来实现从功率发射器到功率接收器的通信。

然而，由于这往往不太适合于更高的功率水平，因此诸如Ki的系统使用独立于功率传输信号并且不使用功率传输信号作为由数据调制的载波的通信功能。特别地，功率发射器和功率接收器之间的通信可以通过诸如特别地使用基于NFC(近场通信)的通信技术的短程通信系统来实现。

在许多情况下，使用专用通信功能可以提供改进的性能，并且可以例如提供具有更高通信可靠性的更快通信以及对正在进行的功率传输的降低的影响。

在许多实施例中，功率接收器可以包括提供与NFC非接触式智能卡类似的通信功能的NFC通信功能，所述NFC非接触式智能卡通常是用于使用读取器的调谐天线与接收器的谐振电路之间的电磁耦合进行非接触式通信的小型设备。在许多情况下，智能卡是由谐振电路中感应的信号供电的无源设备。类似地，在一些情况下，诸如在启动期间，功率接收器的NFC通信功能可以由NFC载波供电。

然而，尽管使用诸如NFC的专用通信功能可以在许多情况下提供有利的性能和操作，但是它可能不是在所有情况下都是最佳的。在许多情况下，通信可靠性可能不是完美的，并且通信可能包括一些错误和/或可能需要显著降低数据速率来实现足够低的误码率。

因此，改进的功率传输方法将是有利的，特别地，允许增加的灵活性、降低的成本、降低的复杂性、改进的功率传输操作、增加的可靠性、减少的通信错误、改进的通信和/或改进的性能的方法将是有利的。

发明内容

因此，本发明寻求单独地或以任何组合来优选地减弱、减轻或消除上述缺点中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于经由感应功率传输信号向功率接收器无线地提供功率的功率发射器；所述功率发射器包括：输出电路，其包括发射器线圈，所述发射器线圈被布置为响应于驱动信号被施加到所述输出电路而生成所述功率传输信号；驱动器，其被布置为生成所述驱动信号；通信器，其被布置为使用幅值调制向所述功率接收器发射消息，并且使用负载调制从所述功率接收器接收消息；控制器，其用于控制所述驱动器生成所述驱动信号以将重复时间帧应用于所述功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输间隔和至少一个通信时间间隔，在所述至少一个功率传输间隔期间，所述功率传输信号被布置为将功率传输到所述功率接收器，在所述至少一个通信时间间隔期间，没有驱动信号被施加到所述输出电路；以及同步器，其被布置为控制功率发射器在功率传输时间间隔期间从功率发射器向功率接收器发射第一消息的至少部分，并且在通信时间间隔期间从功率接收器接收响应消息。

本发明可以在许多实施例中提供改进的性能，并且特别地可以在许多实施例中提供功率发射器与功率接收器之间的改进的通信，并且可以在许多实施例中提供改进的功率传输。

该方法可以通过在干扰减轻/防止与其他不利影响之间提供改进的权衡来提供改进的性能。发明人已经认识到，尽管从功率传输信号到通信功能的干扰可能是不利的，但是不必完全分离通信和功率传输，而是可以通过引入并利用通信和调制中的不对称性以提供干扰和通信性能与对一般功率传输的影响等之间的改进的权衡的更仔细分离来实现改进的性能。

在许多场景中，该方法可以允许减轻和减少来自功率传输操作的干扰，同时减少对功率传输的影响。在许多场景中，该方法还可以提供改进的电噪声和/或可以允许降低的机械噪声。

该方法可以允许减少其中没有驱动信号被馈送/施加到输出电路的通信时间间隔的持续时间，并且可以减少对功率传输的中断。在许多实施例中，可以在对通信性能没有不可接受的影响的情况下实现这种降低，并且实际上在许多应用中，可能仅导致对通信可靠性的非常小的影响。该方法可以允许从功率传输信号到通信的一些干扰，但是可以将这样的干扰限制到更可靠的幅值通信，同时确保使用不太可靠的负载调制的通信可以不经受来自功率传输信号的干扰。

通信器可以被布置为使用由通信器生成的通信载波的幅值调制来向功率接收器发射消息。通信器可以被布置为通过解调由通信器生成的通信载波的负载调制来从功率接收器接收消息。通信载波与功率传输信号不同。通信载波可以具有与驱动信号/功率传输信号的频率不同的频率。通信载体可以具有比驱动信号/功率传输信号的(可能最大)频率更高并且通常不小于10、100、500倍的频率。

重复时间帧可以是周期性时间帧。重复时间帧可以具有固定或可变的重复频率/周期。功率传输信号可以在功率传输时间间隔期间是活动的/开启的，并且在通信时间间隔期间是不活动的/关闭的。驱动信号可以在功率传输时间间隔期间是活动的/接通的，并且在通信时间间隔期间是不活动的/关断的。

同步器可以被布置为控制功率发射器在第一重复时间帧的功率传输时间间隔期间从功率发射器向功率接收器发射第一消息的至少一部分，并且在第一重复时间帧的通信时间间隔期间从功率接收器接收响应消息。

响应消息可以是对第一消息进行响应的消息。响应消息可以是由第一消息引起的消息，并且可以是一组消息中的消息，其中，功率接收器需要响应于第一消息而发射该组消息中的至少一个消息。响应消息可以是来自功率接收器的对第一消息的确认消息。

通信器可以被布置为使用与功率传输信号不同的通信载波与功率接收器通信。

同步器可以被布置为控制装置在第一重复时间帧的第一功率传输时间间隔期间从功率发射器向功率接收器发射第一消息的至少一部分，并且在第一重复时间帧的第一通信时间间隔期间从功率接收器接收响应消息。

第一消息也可以被称为转发消息或查询消息。

根据本发明的任选的特征，所述同步器被布置为响应于所述通信时间间隔的定时属性而调整发射所述第一消息的定时。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。定时属性可以具体地是第一消息发射的开始时间、结束时间和/或持续时间。

根据本发明的可选特征，所述同步器被布置为调整所述通信时间间隔的定时属性。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。定时属性可以具体地是通信时间间隔的开始时间、结束时间和/或持续时间。

在一些实施例中，同步器被布置为调整功率传输时间间隔的定时属性。定时属性可以具体地是功率传输时间间隔的开始时间、结束时间和/或持续时间。

根据本发明的可选特征，所述同步器被布置为响应于所述第一消息的属性而调整发射所述第一消息的定时和所述通信时间间隔的所述定时属性中的至少一个。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。

根据本发明的可选特征，所述第一消息的所述属性是以下中的至少一个：所述第一消息的长度；以及对所述第一消息的至少一个预定响应消息的属性。

根据本发明的可选特征，所述定时属性是所述通信时间间隔的持续时间。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。

根据本发明的可选特征，所述同步器被布置为响应于用于传送所述第一消息和所述响应消息中的至少一个的传送速率而调整述持续时间。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。

根据本发明的可选特征，所述同步器被布置为响应于所述响应消息的属性而调整所述定时属性。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。第二消息的属性可以具体地是响应消息的发射持续时间和长度中的至少一个。

根据本发明的可选特征，所述驱动器由变化的功率供应信号供应，并且所述同步器被布置为响应于所述变化的功率供应信号中的变化的定时而调整所述定时属性。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作，并且可以具体地减少中断对功率传输信号的影响。

根据本发明的可选特征，所述同步器被布置为将所述通信时间间隔的中心时间与所述变化的功率供应信号的信号最小值对齐。

这可以在许多实施例中提供特别有利的操作和/或性能，并且可以例如在一些实施例中最小化中断对功率传输信号的影响，并且可以例如对例如由功率接收器作出响应的延迟的变化提供增加的裕度和鲁棒性。

根据本发明的可选特征，所述通信时间间隔的持续时间不超过1毫秒。

根据本发明的可选特征，所述同步器被布置为响应于检测到所述响应消息的结束而终止所述通信时间间隔。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。

根据本发明的可选特征，所述功率传输时间间隔包括紧接在所述通信时间间隔之前的断电间隔，并且所述同步器被布置为将所述第一消息的发射定时为在所述断电间隔期间至少部分地被发射。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能和/或操作。

根据本发明的一个方面，提供了一种操作经由感应功率传输信号向功率接收器无线地提供功率的功率发射器的方法；所述功率发射器包括：输出电路，其包括发射器线圈，所述发射器线圈被布置为响应于驱动信号被施加到所述输出电路而生成所述功率传输信号；并且所述方法包括：生成所述驱动信号；使用幅值调制向所述功率接收器发射消息，并且使用负载调制从所述功率接收器接收消息；控制所述驱动器生成所述驱动信号以将重复时间帧应用于所述功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输间隔和至少一个通信时间间隔，在所述至少一个功率传输间隔期间，所述功率传输信号被布置为将功率传输到所述功率接收器，在所述至少一个通信时间间隔期间，没有驱动信号被施加到所述输出电路；并且控制功率发射器在功率传输时间间隔期间从功率发射器向功率接收器发射第一消息的至少部分，并且在通信时间间隔期间从功率接收器接收响应消息。

参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面、特征和优势将变得显而易见并将得以阐述。

附图说明

仅以示例的方式参考附图描述本发明的实施例，其中，

图1图示了根据本发明一些实施例的功率传输系统的元件的示例；

图2图示了根据本发明一些实施例的功率发射器的元件的示例；

图3图示了根据用于功率发射器的半桥逆变器的示例；

图4图示了根据用于功率发射器的全桥逆变器的示例；

图5示出了NFC读取器功能和NFC卡功能的元件的示例；

图6图示了根据本发明的一些实施例的功率接收器的元件的示例；

图7图示了用于功率传输信号的重复时间帧的示例；

图8示出了通信时间间隔中的消息通信的示例；

图9示出了根据本发明的一些实施例的无线功率传输系统中的消息通信的示例；

图10示出了NFC消息通信的示例；

图11示出了根据本发明的一些实施例的无线功率传输系统中的消息通信的示例；并且

图12示出了根据本发明的一些实施例的无线功率传输系统中的消息通信的示例。

具体实施方式

以下描述集中于适用于利用诸如Ki规范中已知的功率传输方法的高功率无线功率传输系统的本发明的实施例。然而，应当理解，本发明不限于该应用，而是可以应用于许多其他无线功率传输系统。

图1图示了根据本发明的一些实施例的无线功率传输系统的示例。功率传输系统包括功率发射器101，功率发射器101包括(或被耦合到)发射器线圈/感应器103。该系统还包括功率接收器105，功率接收器105包括(或被耦合到)接收器线圈/感应器107。

该系统提供了可以感应地将功率从功率发射器101传输到功率接收器105的感应电磁功率传输信号。具体地，功率发射器101生成电磁信号，所述电磁信号通过发射器线圈或感应器103作为磁通量传播。功率传输信号通常可以具有在大约20kHz到大约500kHz之间的频率，并且具体地用于通常在20kHz到80kHz之间的范围内的Ki兼容系统。发射器线圈103与功率接收线圈107松散地耦合，并且因此功率接收线圈107拾取来自所述功率发射器101的功率传输信号(的至少部分)。因此，经由从发射器线圈103到接收线圈107的无线感应耦合，功率从所述功率发射器101传输到功率接收器105。术语功率传输信号主要用于指发射器线圈103与功率接收线圈107之间的感应信号/磁场(磁通量信号)，但是应当理解，通过等效，它也可以被认为和使用为是指提供给发射器线圈103或由功率接收线圈107拾取的电信号。

在示例中，功率接收器105特别是经由功率接收器线圈107接收功率的功率接收器。然而，在其他实施例中，功率接收器105可以包括金属元件，例如金属加热元件，在这种情况下，功率传输信号直接感应出涡电流，导致元件的直接加热。

该系统被布置为传输显著的功率水平，并且具体地，功率发射器在许多实施例中可以支持超过100W和高达2000W以用于超高功率应用(例如用于Ki厨房应用)。

在下文中，将具体参考总体根据Ki规范的实施例来描述功率发射器101和功率接收器105的操作(除了本文中描述的(或相应的)修改和增强之外)。

许多无线功率传输系统(特别是诸如Ki的高功率系统)利用谐振功率传输，其中发射器线圈103是谐振电路的一部分，并且通常接收器线圈107也是谐振电路的一部分。在许多实施例中，谐振电路可以是串联谐振电路，并且因此发射器线圈103和接收器线圈107可以与对应的谐振电容器串联耦合。谐振电路的使用往往提供更有效的功率传输。

通常，无线功率传输系统采用功率控制回路以便将系统转向适当的操作点。该功率控制回路改变从功率发射器发射到功率接收器的功率量。可以测量接收到的功率(或电压或电流)，并且可以与设定点功率值一起生成误差信号。器具将该误差信号发射到功率发射器中的功率控制功能，以减小静态误差，理想地减小到零。

图2更详细地图示了图1的功率发射器101的元件。

功率发射器101包括驱动器201，驱动器201可以生成驱动信号，所述驱动信号被馈送到发射器线圈103，发射器线圈103继而生成电磁功率传输信号，从而向功率接收器105提供功率传输。发射器线圈103是包括发射器线圈103和电容器203的输出谐振电路的一部分。在该示例中，输出谐振电路是串联谐振电路，但是应当理解，在其他实施例中，输出谐振电路可以是并联谐振电路。应当理解，可以使用任何合适的谐振电路，包括使用多个感应器和/或电容器的谐振电路。

驱动器201生成电流和电压，该电流和电压被馈送到输出谐振电路并且因此被馈送到发射器线圈103。驱动器201通常是逆变器形式的驱动电路，其从DC电压生成交流信号。驱动器201的输出通常是通过适当地切换开关桥的开关来生成驱动信号的开关桥。图3示出了半桥开关桥/逆变器。开关S1和S2被控制为使得它们从不同时闭合。交替地，在S2断开时S1闭合，并且在S1断开时S2闭合。开关以期望的频率断开和闭合，从而在输出端生成交流信号。通常，逆变器的输出经由谐振电容器而被连接到发射器感应器。图4示出了全桥开关桥/逆变器。开关S1和S2被控制为使得它们从不同时闭合。开关S3和S4被控制为使得它们从不同时闭合。交替地，开关S1和S4闭合，而S2和S3断开，并且然后S2和S3闭合，而S1和S4或断开，从而在输出端创建方波信号。开关以期望的频率断开和闭合。

功率发射器101还包括功率发射器控制器205，功率发射器控制器205被布置为根据期望的操作原理来控制功率发射器101的操作。具体地，功率发射器101可以包括根据Ki规范来执行功率控制所需的许多功能。

功率发射器控制器205特别地被布置为控制由驱动器201进行的驱动信号的生成，并且它可以具体控制驱动信号的功率水平，并且因此控制所生成的功率传输信号的水平。功率发射器控制器205包括功率回路控制器，该功率回路控制器响应于在功率传输阶段期间从功率接收器105接收到的功率控制消息来控制功率传输信号的功率水平。

功率发射器101还包括第一通信器207，第一通信器207被布置为与功率接收器的互补通信器通信。第一通信器207被具体地布置为生成载波信号并且使用载波与功率接收器(的互补通信器)通信。特别地，从功率发射器到功率接收器的通信是通过载波的幅值调制，和/或从功率接收器到功率发射器的通信可以具体地是通过由第一通信器207生成的载波信号的负载调制。

第一通信设备207被具体地设置为与互补通信设备建立短程通信信道。短程通信信道可以例如是具有不超过30cm、50cm、1m、2m或3m的范围的通信信道，这取决于个体实施例的偏好和要求。短距离通信信道可以是不使用功率传输信号作为通信载波的通信信道。更确切地说，第一通信器207生成用于通信的通信载波，并且因此第一通信器207可以是不利用功率传输信号进行通信的单独短程通信器。

具体地，第一通信器207可以被布置为根据单独的短程通信标准进行通信，并且第一通信器207可以被布置为使用近场通信(NFC)信道进行通信。因此，第一通信器207可以是NFC通信器。应当理解，在其他实施例中，可以使用其他短程通信手段。然而，以下描述将集中于其中功率发射器与功率接收器之间的通信使用NFC通信的示例。

第一通信器207可以被具体地布置有与NFC智能卡读取器相对应的功能。类似地，功率接收器的互补接收器(如稍后介绍的第二通信器609)可以被布置有与NFC智能卡相对应的功能。可以参考图5的示例来描述这种功能的示例。

如图所示，NFC智能卡功能501(例如，对应于功率接收器的通信功能)通常可以在电气上包括天线线圈L、调谐电容器C、整流器503、以及至少有时通过由电容器C和线圈L形成的谐振电路提取的信号供电的NFC芯片505。在大多数情况下，智能卡的并联谐振被调谐到13.56MHz的谐振频率。

图5还图示了用于读取存储在智能卡中的数据的NFC读取器功能507(例如，对应于功率发射器的通信功能)的简化模型。NFC读取器通常包括NFC读取器芯片509和NFC天线511，该NFC天线511也以13.56MHz的谐振频率被调谐。如果智能卡功能501(具体地接收器线圈)被带到NFC读取器功能507(具体地天线线圈L)附近，则天线线圈L暴露于来自NFC读取器功能507的13.56MHz磁场，并且NFC芯片505经由Vcc引脚供电。一旦被供电，智能卡功能中的NFC芯片505就能够通过负载调制来调制其自己的Vcc，从而将数据发射回到NFC读取器功能507。智能卡中的NFC芯片505供电与信息发射回到NFC读取器功能507之间的时间通常在大约30-50毫秒的范围内

图6图示了功率接收器105的一些示例性元件。

在该示例中，接收器线圈107经由电容器603而被耦合到功率接收器控制器601，电容器603与接收器线圈107一起形成输入谐振电路。因此，功率传输可以是谐振电路之间的谐振功率传输。在其他实施例中，功率接收器和功率发射器中的仅一个或没有一个可以利用谐振电路进行功率传输。

功率接收器控制器601经由开关607将接收器线圈107耦合到负载605。功率接收器控制器601包括功率控制路径，该功率控制路径将由接收器线圈107提取的功率转换成用于负载605的合适供应。在一些实施例中，功率接收器控制器601可以提供直接功率路径，该直接功率路径简单地将输入谐振电路连接到开关607或负载605，即，功率接收器控制器601的功率路径可以简单地通过两条电线来实施。在其他实施例中，功率路径可以包括例如整流器和可能地平滑电容器以提供DC电压。在其他实施例中，功率路径可以包括更复杂的功能，例如电压控制电路、阻抗匹配电路、电流控制电路等。类似地，应当理解，开关607可以仅存在于一些实施例中，并且在一些实施例中，负载605可以永久地耦合到输入谐振电路。

另外，功率接收器控制器601可以包括执行功率传输所需的各种功率接收器控制器功能并且特别是根据Qi或Ki规范执行功率传输所需的功能。

功率接收器控制器601还包括第二通信器609，第二通信器609被布置为与功率发射器通信数据。第二通信器609是第一通信器207的互补通信器，并且被具体地布置为与第一通信器207建立短程通信信道。第二通信器609可以具体地是支持通过NFC通信信道进行通信的NFC通信单元/设备，并且可以如前所述的那样实施与NFC智能卡类似的功能。

第二通信器609被具体地布置为接收由第一通信器207通过短程通信信道发射的数据。此外，第二通信器609还被布置为将数据发射到第一通信器207。

应当理解，在一些实施例中，功率发射器与功率接收器之间的通信也可以经由第二(通常并行的)通信信道是可能的，该第二通信信道具体地可以由功率传输信号支持。例如，功率接收器可以对功率传输信号进行负载调制，或者功率发射器可以直接对功率传输信号进行调制。

在操作中，该系统被布置为控制驱动信号，使得功率传输信号获得合适的操作参数/属性，并且使得功率传输在合适的操作点处操作。为了这样做，功率发射器被布置为使用功率控制回路来控制驱动信号的参数，其中，功率传输信号/驱动信号的功率属性响应于从功率接收器接收的功率控制误差消息而被控制。

功率接收器以规则的并且通常频繁的间隔向功率发射器发射功率控制误差消息。在一些实施例中，可以发射指示期望的绝对功率水平的直接功率设定点改变消息(而不是相对误差消息)。功率接收器105包括用于支持这样的功率控制回路的功能，例如功率接收器控制器601可以连续地监测提供给负载的负载信号的功率或电压，并且检测这是高于还是低于期望值。它可以以规则的间隔生成请求增加或减少功率传输信号的功率水平的功率控制误差消息，并且它可以将该功率控制误差消息发射到功率发射器。

因此，在许多实施例中，该系统使用NFC作为介质来在无线功率发射器和功率接收器之间进行通信。NFC的优点是，由于通信信道的非常短的范围属性，它提供了功率线圈与通信线圈之间的一对一物理关系，使得功率发射器与不是由功率发射器供电的功率接收器之间的通信的风险非常小。另外，NFC载波可以被收集并用于向无线接收器通信电子设备供应功率，而无需启动功率发射器。

然而，无线功率传输系统(包括使用NFC的无线功率传输系统)中的通信的问题是通信可能易受来自功率信号的干扰。尽管通信载波可以具有与驱动信号和功率传输信号的操作频率非常不同的频率(例如，相对于20-80kHz的13.56MHz)，但是诸如Ki的系统中的功率传输信号的功率水平可以非常高，并且通常比通信载波的功率高几个数量级。因此，可能发生显著的交叉干扰，这可能影响通信性能并且因此整体上影响功率传输的性能。

在许多系统中，诸如具体地在Ki中，已经通过在时间上分离功率传输和NFC通信来解决该问题，并且具体地，可以使用时分方法，其中，重复时间帧被划分为至少一个功率传输间隔和一个通信时间间隔。在这种情况下，可以仅在通信时间间隔之外执行功率传输，并且因此可以避免从功率传输到通信的干扰。

在图1和2的示例中，驱动器201被布置为生成驱动信号以在功率传输阶段期间采用用于驱动信号和功率传输信号的重复时间帧。

重复时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个通信时间间隔。在图7中图示了这种重复时间帧的示例，其中，功率传输时间间隔由PT指示，并且通信时间间隔由C指示。在该示例中，每个时间帧FRM仅包括一个通信时间间隔C和一个功率传输时间间隔PT，并且这些(以及时间帧本身)在每个帧中具有基本上相同的持续时间。然而，应当理解，在其他实施例中，其他时间间隔也可以被包括在重复时间帧中(例如异物检测间隔)，或者多个通信时间间隔和/或功率传输时间间隔可以被包括在每个时间帧中。此外，在一些实施例中，不同时间间隔的持续时间(并且实际上时间帧本身)可以动态地变化，如稍后将描述的。

在该示例中，在功率传输时间间隔中执行功率传输，并且具体地，在通信时间间隔期间可以不向输出电路提供/施加/馈送功率。驱动器被布置为在功率传输时间间隔期间生成驱动信号并且因此功率传输信号，并且具体地，在功率传输时间间隔期间生成具有非零幅值/功率的驱动信号。然而，在通信时间间隔期间，没有驱动信号被馈送到输出电路，并且没有功率被提供到输出电路。通常，这通过驱动器201不生成驱动信号(或等效地，驱动信号被控制为具有零或接近零的幅值/功率(例如，具体地，小于0、1、2、3或5或10V的幅值阈值和/或小于1、2，3、5、10W或例如用于功率传输的最大功率的1、2和3、5或10％的功率阈值)))来实现。

使用这样的重复时间帧，通信和功率传输可以在时域中分离，从而导致从功率传输到通信操作的交叉干扰显著减少(并且可能没有)。因此，来自功率传输信号的对通信造成的干扰可以被显著减小，并且实际上可以被减小到基本上为零。这可以非常显著地改进通信性能和可靠性，从而导致改进的和更可靠的功率传输操作。

在功率传输阶段中，功率发射器因此被布置为在时间帧的功率传输时间间隔期间执行功率传输。具体地，在这些时间间隔期间，功率发射器101和功率接收器105可以操作功率控制回路。功率控制回路可以基于功率传输时间间隔内的通信，或者可以例如基于功率传输时间间隔之外(诸如专用通信时间间隔中)的通信。因此，可以动态地改变正在传输的功率的水平。在通信时间间隔中，功率传输信号被有效地关断，但是用于在功率传输时间间隔期间控制功率回路操作的功率控制误差消息可以被传送。

然而，尽管通信与功率传输之间的这种时间间隔可以提供许多实质性优点，但是它也可能具有一些相关联的缺点。例如，在许多情况下，重复中断可能导致可听噪声(例如，由周围物体响应于所生成的磁场的变化的机械效应引起)。而且，驱动信号和功率传输信号的接通和关断可能导致可能生成电噪声和电磁噪声的幅值谐波。例如，中断功率信号可能生成对市电供应的电磁干扰(50Hz谐波)。由通信时间间隔引起的功率中断越大，抑制噪声所需的滤波器就越大。更大的通信时间间隔还可能导致对于更高的功率水平发生功率的接通/关断，这可能导致市电相关噪声增加并且潜在地生成更多的电磁干扰。

此外，在通信时间间隔期间缺少功率传输信号需要在更短的时间期间提供功率，导致在功率传输时间间隔期间需要更高的功率水平。此外，由于功率传输可以是间歇性的，因此对于许多应用来说功率接收器包括某种形式的能量储器(例如，电容器)以在通信时间间隔期间维持功率供应是必要的。在许多方法中，关闭功率传输以便进行通信的要求可能导致通信被限制为短数据消息，以便最小化功率传输中断的持续时间。这些缺点对于增加功率传输水平来说往往越来越重要，并且对于可以用于传输非常高的功率水平的诸如Ki的应用来说往往非常重要。在图1的方法中，该系统被布置为减少通信时间间隔以具有比典型的常规系统更低的持续时间。该系统被具体地布置为采用关于由功率发射器(和功率接收器)进行发射和接收的非对称通信方法。特别地，它可以在前向(功率发射器到功率接收器)方向和反向(功率接收器到功率发射器)方向上使用差异调制格式，并且在两个方向上具有与功率传输时间间隔和通信时间间隔的不同定时和关系。

功率发射器101具体地包括同步器209，同步器209被布置为控制功率发射器101在功率传输时间间隔期间并且使用幅值调制来将一个或多个消息的至少部分从功率发射器发射到功率接收器。同步器209还被布置为控制功率发射器101使用负载调制并且在通信时间间隔期间从功率接收器接收一个或多个响应消息。因此，在功率传输时间间隔期间使用幅值调制来发射一个或多个前向消息，而在通信时间间隔期间并且使用负载调制来接收反向方向上的响应消息。

因此，该方法可以采用不对称方法，使得前向通信不在为无干扰通信保留的通信时间间隔期间发射，而是在功率传输时间间隔期间发射，而来自功率接收器的响应在通信时间间隔期间发射。

同步器309可以被布置为控制通信和/或功率传输时间间隔的定时和/或前向消息和/或响应消息的定时，使得前向消息(至少部分地)在功率传输时间间隔期间发生，但是使得对前向消息的响应消息(至少部分地)在通信时间间隔期间发生。因此，同步器309被布置为控制操作，使得前向消息可以与功率传输同时发射，而响应消息与没有功率传输同时发射。因此，可以发射前向消息，同时允许存在来自功率传输信号的干扰，而当没有发生这样的干扰时通信响应消息。

该方法可以参考图8和9来图示，图8和9图示了其中第一功率传输间隔801、901和第二功率传输时间间隔803、903由通信时间间隔805、905分开的示例，如由功率传输信号(PTS)的幅值所图示的。

图8的示例表示当前方法可以改进的方法。在图8的示例中，第一通信器207和功率发射器发射第一转发消息807，该第一转发消息807可以具体地是设置点/功率请求测量，在通信时间间隔期间，即当功率传输停止时，接收器需要用指示期望功率水平消息的消息来响应于该设置点/功率请求测量。

作为另一示例，在一些系统中，功率发射器可以被布置为主设备，使得当功率发射器请求时，数据只能从功率接收器发射。在这样的情况下，功率发射器可以发射转发消息以询问功率接收器是否具有要发射到功率发射器的任何未决数据或消息。功率接收器然后可以对该询问进行响应。因此，在一些情况下，即使功率发射器不需要任何数据通信，也可以向功率接收器发射前向消息以检查功率接收器是否具有任何未决发射(即，前向消息可以用于轮询功率接收器以获得任何潜在的数据通信)。

在发射前向消息之后，存在裕度或切换间隔809，在此期间，在任一方向上都不发射消息。切换间隔809可以例如用于允许功率接收器在响应前向消息之前处理前向消息，可以提供延迟以确保电路可以被设置用于反向通信等。因此，切换间隔809可以反映幅值调制的读取或写入消息的发射与负载调制的响应之间的延迟。这对于由发射器从发射切换到接收以及由接收器准备和应答可能是需要的。

在切换间隔809之后，第二通信器509和功率接收器向功率发射器发射响应消息811。

在图8的示例中，在通信时间间隔805期间执行通信，并且因此可以完全避免来自功率传输信号的干扰。然而，这种方法固有地要求通信时间间隔805具有超过通信定时的持续时间。对于Ki的典型消息，这要求通信时间间隔持续时间超过1.5毫秒。单个时间帧的典型持续时间是10毫秒，因此总时间的相对高的比例可能被需要用于通信，并且从功率传输中排除。

图9示出了由图1、图2和6的系统使用的方法中的对应示例。在该方法中，在第一功率传输间隔901内发起并且通常也完成转发消息907的发射。然而，切换时间间隔909和响应消息911被定时为落在第一功率传输时间间隔901与随后的第二功率传输时间间隔903之间的通信时间间隔905内。在许多实施例中，切换间隔909的部分或实际上全部可以在第一功率传输时间间隔901内。因此，在图9的方法中，在可能发生干扰时发射前向消息907，而在当不发生来自功率传输信号的干扰时的时间期间通信响应消息。然而，由于使用幅值调制来通信前向消息并且使用负载调制来通信响应消息，因此尽管干扰条件不同，但仍可以在两个方向上实现可靠的通信。此外，该方法可以导致通信时间间隔的持续时间潜在地显著减少。例如，在具体示例中，前向Ki消息将具有600μs或更长的持续时间，并且在功率传输间隔901期间发射该消息允许通信时间间隔905的持续时间从1.5毫秒减少到至少0.9毫秒。这种减少可以改进操作，并且特别地可以提供更有效的功率传输，可以减少机械噪声，可以减少电噪声和谐波生成，和/或可以允许增加的数据量被发射。

该方法可以利用前向和反向方向上的调制格式是不同的，并且具体地，幅值调制可以允许可以对来自功率传输信号的干扰鲁棒的鲁棒通信，而反向方向上的通信可以使用可以对来自功率传输信号的干扰高度敏感的负载调制。

该方法可以特别适合于NFC通信。例如，功率发射器可以首先发射13.56MHz的连续通信载波。接下来，功率发射器可以通过向功率接收器发射读取或写入命令来发起通信。功率发射器可以在前向方向上使用通信载波的100％幅值调制(打开/关闭载波的幅移键控)。

功率接收器可以通过将数据或确认发射回功率发射器来对消息/命令进行响应。功率接收器可以通过对由第一通信器207生成的通信载波进行负载调制来执行该通信。如本领域技术人员将已知的，可以例如通过使接收器谐振NFC电路失谐或通过添加额外的电阻来实现该调制。因此，在发射器侧馈送的信号的幅值将改变，但是改变通常非常小(通常仅百分之几)。

发射器线圈处的这种相对小的幅值变化必须由第一通信器207检测，以便从功率接收器接收数据。因为负载调制导致非常小的变化，所以它往往比在前向方向上应用的100％AM调制对干扰更敏感。在图10中图示了用于不同消息的通信载波的幅值变化的示例。

在Ki和使用NFC的示例中，1.5毫秒的功率传输信号的中断当前可以用于在两个方向上进行通信。这可以通过仅当数据从功率接收器发射到功率发射器时而不是当通信在另一方向上时中断功率传输信号来显著减少。实际上，在1.5ms间隙中，至少600μs用于将读取命令从功率发射器发射到功率接收器。通过在命令的发射期间保持功率接通，该功率间隙可以被缩短了至少600μs。事实上，600μs是Ki中使用的最短读取命令。更长的前向命令/消息可以甚至更快地开始，从而允许潜在地甚至更短的间隙(取决于响应消息的定时)。

在许多实施例中，可以减少通信时间间隔的持续时间，并且持续时间通常可以不超过1毫秒、0.5毫秒、0.2毫秒或0.1毫秒。

应当理解，通信和重复时间帧的同步的确切方法可以取决于各个实施例和应用的偏好和要求。

在许多实施例中，同步器209可以被布置为通过调整第一消息的发射的定时和/或接收响应消息的定时来执行同步。替代地或另外地，在许多实施例中，同步器209可以被布置为调整通信时间间隔和/或功率传输时间间隔的定时属性。因此，在一些实施例中，同步器209可以被布置为调整重复时间帧的定时属性。

例如，在一些实施例中，第一消息的发射的定时和响应消息的定时可以是固定的，并且同步器209可以被布置为控制通信时间间隔的定时，使得第一消息的发射在功率传输时间间隔期间，并且响应消息在通信时间间隔期间。这可以例如通过控制功率传输时间间隔的结束时间(例如通过控制功率传输信号被关断以创建与通信时间间隔相对应的间隙的时间)来实现。类似地，随后的功率传输时间间隔的开始可以适于在响应应当或已经被接收之后的时间处开始。等效地，可以通过控制功率传输信号的关断和/或接通的定时来调整通信时间间隔。

在许多实施例中，同步器209可以被布置为基于第一消息的属性来调整通信时间间隔、功率传输时间间隔、第一消息的发射和/或第一通信器207何时被布置为从功率接收器接收响应消息的定时属性。属性可以具体地是第一消息的长度或用于发射第一消息的预期时间。

例如，在一些实施例中，该系统可以使用具有10毫秒时间段的固定重复时间帧，其被划分为具有9.1毫秒的持续时间的功率传输时间间隔和0.9毫秒的通信时间间隔。同步器209可以包括可以发射的可能前向消息和每个消息的发射的持续时间(例如，被确定为比特数除以以比特/秒为单位的发射速率)的表。对于第一消息将在其中被发射的每个重复时间帧，功率发射器控制器205可以指示哪个消息被发射，并且同步器209可以确定用于发射该消息的对应持续时间。然后，它可以控制第一通信器207开始在与功率传输时间间隔的结束减去发射消息的持续时间相对应的时间处发射第一消息，即，它可以控制第一消息的发射时间，使得它在功率传输时间间隔的结束处结束。

然后，同步器209可以控制第一通信器207在通信时间间隔期间从第二通信器609接收任何消息，即，由第二通信器509的NFC负载调制功能通信的任何消息。因此，第一通信器207可以被布置为从在部分时间间隔期间的发射配置/操作切换到在通信时间间隔期间的接收配置/操作。

在许多实施例中，同步器209可以被布置为基于响应消息的预期属性的属性来调整通信时间间隔、功率传输时间间隔、第一消息的发射和/或第一通信器207何时被布置为从功率接收器接收响应消息的定时属性。响应消息可以取决于第一消息，并且因此调整可以基于第一消息并且基于对该第一消息的预期响应消息。

例如，一些第一消息可以简单地要求可以通过少至单个比特确认来实施的单个确认消息形式的响应消息。对于其他第一消息，响应消息可能需要包括数据，并且可以包括更多的比特。

在一些实施例中，同步器209可以包括针对每个可能的第一消息存储功率接收器可以发射回到功率发射器的响应消息的最大长度的表。在一些实施例中，同步器209可以被布置为基于预期响应消息的属性来调整通信时间间隔的持续时间，并且可以具体地调整通信时间间隔的持续时间，使得它(刚好)足够长以便对第一消息的最长可能响应消息在通信时间间隔结束之前被接收。

通信时间间隔的持续时间可以例如通过改变通信时间间隔的开始时间和/或结束时间来调整。具体地，可以控制功率传输信号的接通或关断的定时。在一些实施例中，第一消息的发射的定时可以例如基于响应消息来调整，例如通过调整正被同步的第一消息的发射的定时，使得它与已经被调整为仅允许在通信时间间隔内发射响应消息的通信时间间隔的定时匹配。

因此，同步器209可以被布置为基于第一消息的属性(诸如第一消息的长度)和/或基于(预期的)响应消息的属性(诸如响应消息的预期或最大长度)来设置第一消息的发射的定时属性和/或通信时间间隔。

图11图示了与图9的示例相对应的示例，但是其中，第一消息基本上更长。在该示例中，同步器209可以被布置为将第一消息的发射的开始调整为更早，使得第一消息的结束仍然在第一功率传输时间间隔的结束处结束。

在一些实施例中，同步器209可以被布置为响应于用于通信第一消息和响应消息中的至少一个的通信速率来调整持续时间。在一些实施例中，第一消息和/或响应消息中的发射的通信速率可以是可变的。例如，对于第一通信器207和第二通信器509之间的更大距离，系统可以被布置为降低通信速率以补偿增加的误码率。在这种情况下，可能需要更长的时间来通信消息，并且同步器209可以在确定第一消息和/或响应消息的发射持续时间并且相应地调整定时时考虑这一点。通信持续时间可以简单地通过例如以比特为单位的消息长度除以以比特每秒为单位的通信速率来确定。

在一些实施例中，同步器209可以被具体地布置为响应于检测到响应消息的结束而终止通信时间间隔。

例如，对于可变长度响应消息，可以检测到已经接收到消息的所有数据(例如，通过检测停止指示和/或根据在特定当前条件下可变长度消息具有多少比特的知识)。一旦已经检测到消息的结束，同步器209就可以继续控制功率发射器控制器205以控制驱动器201生成驱动信号，并且因此功率发射器接通功率传输信号并且随后的功率传输间隔被开始。因此，在这种情况下，功率发射器可以自动地通信时间间隔以匹配每个重复时间帧的可变消息的长度。在图12中图示了与图11的示例相对应的该方法的示例。

在一些实施例中，功率传输信号的关断可以是突然的，并且驱动器201可以例如在功率传输时间间隔结束时简单地关断驱动信号。然而，在许多实施例中，功率发射器控制器205可以被布置为引入功率传输信号的功率水平的逐渐降低，并且可以被具体地布置为紧接在通信时间间隔之前并且在功率传输时间间隔的结束处引入断电间隔。

例如，在功率传输时间间隔结束之前的预定时间间隔处，功率发射器可以发起功率传输信号的功率水平的逐渐降低，使得平滑过渡发生，直到功率水平在功率传输时间间隔结束时已经降低到零。在图9、11和12的示例中，引入1毫秒的断电时间间隔以将功率水平从初始值逐渐降低到零。

断电间隔可以允许逐渐转变，这可以减少否则可能引入的更高频率/谐波噪声，并且可以例如减轻开关瞬变等。在许多实施例中，断电间隔可以遵循其梯度不超过功率传输信号的1、2、3、5或10倍Pmax/msec的功率传输信号的功率水平曲线，其中，Pmax是在重复时间帧期间功率传输信号的最大瞬时功率。在许多实施例中，断电间隔可以遵循其梯度不低于1、0.5、0.3、0.2或0.1倍Pmax/msec的功率传输信号的功率水平曲线，其中，Pmax是在重复时间帧期间功率传输信号的最大瞬时功率。

在具有断电间隔的实施例中，同步器209可以被布置为对第一消息的发射进行定时，使得其至少部分地在断电间隔期间被发射。在许多实施例中，断电时间间隔比第一消息的发射的持续时间更长，并且第一消息可以完全在断电时间间隔内发射。

断电时间间隔的引入不仅可以提供更有效的切换和断电操作，而且还可以允许第一消息的改进的通信。特别地，降低的功率水平可以减少对来自功率传输信号的第一消息的发射的干扰。

在许多实施例中，在通信时间间隔之后的功率传输时间间隔的开始可以包括功率水平逐渐增加的供电时间间隔。在图9、11和12的示例中，使用持续时间为1毫秒的供电时间间隔。

在许多实施例中，驱动器201可以由变化的功率供应信号供应，并且通常由变化的供应电压供应。驱动信号通常可以被生成为具有跟随变化的功率供应信号并且具体地跟随变化的供应电压的幅值。例如，对于对应于例如图3或4的驱动器201的输出逆变器，除了开关元件上的小电压降之外，驱动信号将具有等于供应电压的幅值。

例如，在许多实施例中，用于驱动器201和输出逆变器的供应电压可以从整流的(并且可能部分平滑的)AC市电电压生成。对于非平滑和整流的电压，输入供应电压并且因此驱动信号电压将在对应于市电电压的过零点的时间达到零伏的最小值。对于部分平滑的整流供应电压，最小电压可以以相对于过零点的延迟发生，并且可以高于零伏。

在对驱动器201的供应正在变化的实施例中，同步器311可以被布置为响应于功率供应信号的变化的定时而调整功率传输时间间隔、通信时间间隔和/或第一消息的发射(和/或第二消息的接收)的定时属性。通常，同步器209可以被布置为根据功率供应变化来调整所有这些特征的定时。

具体地，同步器209可以被布置为将通信时间间隔同步到供应信号/电压中的最小值。同步器209可以被布置为同步通信时间间隔，使得变化的功率供应信号的最小值的时间落在通信时间间隔内。

特别地，在许多实施例中，同步器209可以被布置为控制通信时间间隔的定时，使得它们以变化的功率供应信号的最小值的时间为中心，并且因此通常也以功率传输信号的最小值为中心。在许多实施例中，同步器209可以被布置为控制通信时间间隔的定时，使得它们基本上以输入供应电压的零水平(通常输入市电电压的过零点)为中心。

类似地，同步器209可以被布置为调整其他特征的定时，诸如通信时间间隔的开始时间、断电时间间隔的开始、功率传输时间间隔的定时、以及取决于功率供应变化的定时的第一消息的发射时间。

在一些实施例中，定时可以适于每个单独的重复时间帧，或可以例如针对多个后续重复时间帧确定并应用于多个后续重复时间帧。

作为示例，在一些实施例中，同步器209可以使重复时间帧与功率供应的变化同步。对于由50Hz的整流市电电压供应的驱动器201，市电的过零点并且因此整流供应电压的最小值以10毫秒的间隔发生，并且每个重复时间帧可以被设置为具有10毫秒的持续时间。

同步器209可以首先评估要在下一重复时间帧中发射的第一消息(例如，如通过功率发射器控制器205或第一通信器207所指示的)。然后，它可以继续确定第一消息的持续时间和对第一消息的响应消息的最大持续时间。这可以例如基于表查找来确定。然后，同步器209可以确定通信时间间隔的持续时间，并且具体地可以确定它使得它足够长以便响应消息完全在通信时间间隔内发射，包括添加足够的时间裕度以允许功率接收器对第一消息的响应时间的不确定性和变化。

一旦确定了通信时间间隔的持续时间，就可以确定相对于最小供应电压的时间的通信时间间隔的开始时间。具体地，可以确定通信时间间隔的开始时间，使得通信时间间隔的中心时间与变化的功率供应信号的信号最小值对齐。具体地，同步器209可以调整通信时间间隔的开始时间和/或持续时间，使得中心时间与最小供应信号的时间一致。在该示例中，开始时间可以被确定为在功率供应信号/电压的过零点/最小值之前的通信时间间隔的持续时间的一半。

通信时间间隔的开始时间也可以是先前功率传输时间间隔的结束时间，并且通信时间间隔的结束时间可以是后续功率传输时间间隔的开始时间。因此，同步器209可以控制驱动器201在这些时间关断和接通驱动信号和功率传输信号。

在采用断电间隔的实施例中，可以确定该断电时间间隔的开始时间。例如，可以使用断电时间间隔的预定持续时间和功率分布，并且可以通过从所确定的通信时间间隔的开始时间中减去该持续时间来确定断电操作的开始时间。然后，同步器209可以控制功率发射器控制器205在此时发起断电轮廓。

如果采用供电时间间隔，则同步器209可以控制功率发射器控制器205在通信时间间隔的结束时间根据合适的供电轮廓来发起供电。

同步器209可以进一步确定用于发射第一消息的时序。第一消息的发射可以具体地为使得预期它导致以通信时间间隔为中心的(具体地最大持续时间的)响应消息的发射。

例如，对于给定的第一消息，可以知道可以接收什么可能的响应消息以及最大持续时间是多少。此外，在接收到第一消息之后，功率接收器可以利用然而已知在给定间隔内可变延迟(比如利用200-400μs之间的延迟)来发射响应消息。然后，同步器209可以将第一消息的开始时间确定为通信时间间隔的中心点之前的给定时间，其中，给定时间被确定为第一消息的持续时间加上响应消息的最大持续时间的一半加上中值延迟(300μs)。对于最大持续时间响应消息并且具有中值延迟，这将导致在通信时间间隔的中间/中心接收到响应消息。如果实际延迟更高或更低，则响应消息可以相对于中心时间偏移，但是仍然在通信时间间隔内，因为已经确定其持续时间包含延迟的变化。类似地，如果发射比最大长度更短的响应消息，则响应消息可能不在通信时间间隔的中心，但仍将落在该通信时间间隔内。然而，第一消息通常将具有长持续时间，并且第一消息的至少部分(并且通常全部)在功率传输时间间隔期间被发射。

应当理解，在一些实施例中，可以向功率接收器提供与重复时间帧和/或功率传输时间间隔和/或通信时间间隔的定时有关的信息。在这样的实施例中，功率接收器可以将响应消息的发射的定时调整为落在通信时间间隔内。然而，在许多实施例中，功率接收器可以响应于接收到合适的第一消息而简单地发射响应消息。功率接收器可能在不知道重复时间帧的定时(或甚至其存在)的情况下操作，并且可以在接收到第一消息时异步地发射响应消息。如所提到的，响应可以包括可以是可变的延迟，但是重复时间帧和功率发射器操作可以适于考虑这样的变化。因此，在一些实施例中，响应消息的定时由第一消息的定时给出，并且因此响应消息的发射和接收的定时和同步由功率发射器完成，并且具体地由功率发射器的同步器209完成。

所描述的方法的特定优点在于，它允许功率传输信号中的更短的通信时间间隔和间隙。特别地，通信时间间隔的持续时间不取决于第一消息的长度。在许多实施例和应用中，这可以允许发射实质上更长的第一消息。类似地，与如果必须在相同的通信时间间隔中执行双向通信相比，可以在相同的通信时间间隔持续时间内包括更多的响应数据。

因此，该方法的优点在于，它可以允许在功率发射器与功率接收器之间通信实质上更多的数据。这可以实现新的应用和功能，并且允许增强的功率传输操作。

应当理解，为了清楚起见，以上描述已经参考不同的功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，显而易见的是，可以在不背离本发明的情况下使用不同功能电路、单元或处理器之间的任何合适的功能分布。例如，被示为由分别的处理器或控制器执行的功能可以由相同的处理器执行。因此，对特定功能单元或电路的引用仅被视为对用于提供所描述的功能的合适设备的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。

本发明可以以任何合适的形式实现，包括硬件、软件、固件或这些的任何组合。本发明可以可选地至少部分地实现为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以以任何合适的方式来物理地、功能地和逻辑地实现。实际上，功能可以在单个单元中、在多个单元中或作为其他功能单元的一部分来实现。这样，本发明可以在单个单元中实现，或可以在不同的单元、电路和处理器之间物理地和功能地分布。

尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是并不旨在将本发明限于这里阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅受所附权利要求的限制。另外，尽管可能看起来结合特定实施例描述了特征，但是本领域技术人员将认识到，可以根据本发明组合所描述的实施例的各种特征。在权利要求中，术语“包括”不排除存在其他元件或步骤。

此外，尽管单独列出，但是多个设备、元件、电路或方法步骤可以通过例如单个电路、单元或处理器来实现。另外，尽管各个特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以有利地组合，并且包含在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。在一类权利要求中包含特征并不意味着对该类别的限制，而是指示该特征在合适时同样适用于其他权利要求类别。在一个独立权利要求的从属权利要求中包括特征并不意味着对该独立权利要求的限制，而是指示该特征在合适的情况下同等地适用于其他独立权利要求。此外，权利要求中的特征的顺序并不意味着特征必须工作的任何特定顺序，并且特别地，方法权利要求中的各个步骤的顺序并不意味着必须以该顺序执行这些步骤。而是，可以以任何合适的顺序来执行这些步骤。另外，单数引用不排除多个。因此，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的引用不排除多个。权利要求中的附图标记仅被提供用于地使示例清楚，不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。

总地来说，无线功率传输系统及其操作方法的示例由下面的实施例指示。

实施例：

实施例1、一种用于经由感应功率传输信号向功率接收器(105)无线地提供功率的功率发射器

(101)；所述功率发射器(101)包括：

输出电路(203、103)，其包括发射器线圈(103)，所述发射器线圈被布置为响应于驱动信号被施加到所述输出电路(203、103)而生成所述功率传输信号；

驱动器(201)，其被布置为生成所述驱动信号；

通信器(207)，其被布置为使用幅值调制来向所述功率接收器(105)发射消息，并且使用负载调制来从所述功率接收器(105)接收消息；

控制器(205)，其被布置为控制所述驱动器(201)生成所述驱动信号以将重复时间帧应用于所述功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输间隔和至少一个通信时间间隔，在所述至少一个功率传输间隔期间，所述功率传输信号被布置为将功率传输到所述功率接收器(105)，在所述至少一个通信时间间隔期间，没有功率传输信号被生成；以及

同步器(209)，其被布置为所述控制功率发射器在功率传输时间间隔期间从所述功率发射器(101)向所述功率接收器(105)发射第一消息的至少部分，并且在通信时间间隔期间从功率接收器(105)接收响应消息。

实施例2、根据实施例1所述的功率发射器，其中，所述同步器(209)被布置为响应于所述通信时间间隔的定时属性而调整发射所述第一消息的定时。

实施例3、根据实施例1或2所述的功率发射器，其中，所述同步器(209)被布置为调整所述通信时间间隔的定时属性。

实施例4、根据实施例2或3所述的功率发射器，其中，所述同步器(209)被布置为响应于所述第一消息的属性而调整发射所述第一消息的定时和所述通信时间间隔的所述定时属性中的至少一个。

实施例5、根据实施例4所述的功率发射器，其中，所述第一消息的所述属性是以下中的至少一个：

所述第一消息的长度；以及

对所述第一消息的至少一个预定响应消息的属性。

实施例6、根据实施例3-5中的任一项所述的功率发射器，其中，所述定时属性是所述通信时间间隔的持续时间。

实施例7、根据实施例6所述的功率发射器，其中，所述同步器(209)被布置为响应于用于传送所述第一消息和所述响应消息中的至少一个的通信速率而调整所述持续时间。

实施例8、根据实施例3-7中的任一项所述的功率发射器，其中，所述同步器(209)被布置为响应于所述响应消息的属性而调整所述定时属性。

实施例9、根据实施例3-8中的任一项所述的功率发射器，其中，所述驱动器(201)由变化的功率供应信号供应，并且所述同步器(209)被布置为响应于所述变化的功率供应信号中的变化的定时而调整所述定时属性。

实施例10、根据实施例9所述的功率发射器，其中，所述同步器(209)被布置为将所述通信时间间隔的中心时间与所述变化的功率供应信号的信号最小值对齐。

实施例11、根据任一前述实施例所述的功率发射器，其中，所述通信时间间隔的持续时间不超过1毫秒。

实施例12、根据前述实施例中的任一项所述的功率发射器，其中，所述同步器(209)被布置为响应于检测到所述响应消息的结束而终止所述通信时间间隔。

实施例13、根据任一前述实施例所述的功率发射器，其中，所述功率传输时间间隔包括紧接在所述通信时间间隔之前的断电间隔，并且所述同步器(209)被布置为将所述第一消息的发射定时为在所述断电间隔期间至少部分地被发射。

实施例14、一种操作经由感应功率传输信号向功率接收器(105)无线地提供功率的功率发射器(101)的方法；所述功率发射器(101)包括：

输出电路(203、103)，其包括发射器线圈(103)，所述发射器线圈被布置为响应于驱动信号被施加到所述输出电路(203、103)而生成所述功率传输信号；并且所述方法包括：

生成所述驱动信号；

使用幅值调制向所述功率接收器(105)发射消息，并且使用负载调制从所述功率接收器(105)接收消息；

控制所述驱动器(201)生成所述驱动信号以将重复时间帧应用于所述功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输间隔和至少一个通信时间间隔，在所述至少一个功率传输间隔期间，所述功率传输信号被布置为将功率传输到所述功率接收器(105)，在所述至少一个通信时间间隔期间，没有功率传输信号被生成；并且

控制功率发射器在功率传输时间间隔期间从功率发射器(101)向功率接收器(105)发射第一消息的至少部分，并且在通信时间间隔期间从所述功率接收器(105)接收响应消息。