在无线电力充电器中，接收器(6)感应耦合至发射器(1)以接收用于给设备(11)中的蓄电池充电的电力。接收器(6)通过在接收器中的整流器(9)的直流输出端子两端施加电流脉冲来将充电数据传送至发射器(1)。为了提高接收器的性能而不降低从接收器到发射器的电流脉冲通信的信噪比，感测在滤波电容器(10)中的不需要的瞬变电流的形状，并且将瞬变电流形状添加到理想的矩形阶梯函数脉冲形状以产生通信脉冲形状。因此在接收器的次级电感器(7)处观测的通信脉冲形状极其近似于期望的理想的矩形阶梯函数形状，从而保持高的信噪比。在例如手机、平板电脑和笔记本电脑的移动设备中，该接收器是特别有用的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在无线电力传输过程中通信的方法和接收器
本专利技术涉及在电荷从发射器到接收器的感应无线传输过程中接收器与发射器之间的通信。
技术介绍
无线充电联盟(WirelessPowerConsortium，WPC)在(http://www.wirelesspowerconsortium.com)上发布规范：“系统说明无线电力传输卷1：低电力部分1：接口定义(SystemDescriptionWirelessPowerTransferVolumeI:LowPowerPart1:InterfaceDefinition)”。第6章“通信接口(CommunicationInterface)”尤其与本申请相关且该规范的早于本申请的版本的全部内容通过引用并入在本文中。对现有技术的以下论述重申本规范的一些最相关的部分。图1A示出了现有技术的发射器和接收器。发射器1(Tx)设置有电源2，该电源2驱动交流(AlternatingCurrent，AC)电流通过包括初级电感器3(Lp)和电容器4(Cp)的电路。传输电路由包括控制电力传输的开关的布置的调制器(在WPC规范中示出)来调制。电源2通常为例如配电网的发生器，或者机动车辆的电路，以熟知的方式将发射器插入至电源2内。因此，电源被暂时耦合至发射器并且通常不会形成发射器的集成部分。接收器6(Rx)可以包括在一个设备内，该设备通常为便携式设备，例如手机、平板电脑或笔记本电脑，以便向蓄电池(通常为化学电池)提供电荷。当足够接近发射器时，次级电感器7与初级电感器3感应耦合，使得在包括电容器8(Cs)的接收电路中感应产生交流电流，AC电流经由电容器8(Cs)传送至全波整流器9。整流器9将直流(DirectCurrent，DC)电流传递至调整器18，从而传送至手机中的蓄电池。为了优化蓄电池的耐久性和容量，期望在充电过程的持续时间内改变传送至化学电池的电力。为了实现这一点，发射器1具有控制器，该控制器通过调制器控制供给初级电感器的电力。然而，为了实现该控制，必须将关于蓄电池和充电电路的瞬时状态的信息从接收器6通信至发射器的控制器。标准指出将利用叠加在一个或多个电力携带信号上的电流脉冲来完成通信。这些脉冲为250μs长或500μs长，以根据每个脉冲的持续时间将信息编码成二进制消息。在实践中，前面提及的脉冲持续时间分别对应逻辑‘1’和‘0’，如图1B所示。图1B提供了差分双相编码的示例。在顶部是时钟周期，其中，tCLK为时钟周期的时间段。在底部是所生成的电流脉冲，该电流脉冲具有编码到其中的数据。为了促进可靠的通信，脉冲被指定成具有一定的形状(-s)。特别地，每个生成的脉冲的宽度必须精确到±4％。通过具有在范围110kHz-205kHz中的频率的载波来完成电力的传送。电力载波的整流对工作频率引起显著的噪声谐波，特别是第二谐波。执行某些安全性有关的具有高精度的测量是强制性的。因此需要对电力接收器6的输出电压进行滤波。相对大的滤波电容器10(Cfilt)置于整流器的输出端处。使用调制到应用电流IMOD的电流源12来实现电流调制。电流源12连接至整流器的一个直流端子并接地。在使用中，由电流调制器12传送的调制电流(Imod)的一部分流自滤波电容器10，导致如图2B所示的脉冲形状的恶化。最终，随着电容器大小增大，这将导致比特读取错误，从而引起在可接受水平以下的通信通道的误码率(BitErrorRate，BER)的恶化。需要对电力接收器的输出电压进行滤波的根本原因是源于规范的以优于1％的精度测量电力接收器的输出电流的要求。由于这个原因，需要在整流器的输出端处放置5μF的电容器。由于在整流器的输出端处所观测的有限阻抗，因此调制电流也调制该滤波电容器上的电压。因此，调制电流的一部分流自电容器而不流经有源整流器，并最后经由发射器的解调器结构流动。在图2A示出了理想的目标矩形阶梯函数波形。在图2B中示出了由于波形恶化所导致的流经整流器和Tx侧解调电路的实际的锯齿电流波形的有些夸大的示例。由于信息束缚于脉冲持续时间，因此如果允许偏差增长得足够大，则电流脉冲的形状的畸形将导致解调错误。因此，滤波电容器的大小受限于生成的电流脉冲的容许畸变。反过来，由于模拟电路目前必须容许更高的噪声水平，因此这使得更难以执行具有期望精度的电流测量。期望能够增大滤波电容器10的大小，同时最小化通信信号的降级并在接收器6处保持高效的电力接收。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种无线电力接收器，该接收器具有电感器，该电感器用于通过与独立电源的感应耦合来接收电力，该接收器具有整流器，该整流器在具有电流调制器的电路中响应于控制器而叠加用于与感应耦合的电源的感应通信的脉冲电流信号；该接收器的特征在于，该电流调制器布置成响应于控制器而塑形信号电流脉冲，使得通过次级电感器观测的通信脉冲形状更接近地类似于矩形阶梯函数。根据本专利技术的第二方面，提供了一种在无线电力接收器与无线电力发射器之间信号传输的方法，该无线电力接收器具有次级电感器，该次级电感器与无线电力发射器感应耦合，该方法包括：在接收器电路中生成信号电流脉冲的序列，该方法的特征在于如下步骤：塑形信号电流脉冲，使得电路失真的效应致使在接收器的次级电感器处观测的信号脉冲的形状趋向于矩形阶梯函数。为了清楚起见，次级电感器是相对于电力的传输而如此命名的。因此根据本专利技术，信号电流调制器生成具有预失真形状的电流脉冲(相比于理想的矩形阶梯函数脉冲而言)。使电流脉冲的形状“预失真”，使得在脉冲开端的电流脉冲的瞬时过量补偿电路中的脉冲失真效应，尤其是由滤波电容器引起的脉冲失真效应。电流脉冲的形状可以包括超出(超过)额定电流脉冲值的初始短暂的尖峰值，以及朝向该额定电流脉冲值的渐进衰减。该形状可以通过实时感测失真并相应地生成脉冲电流形状来确定。可替选地，脉冲电流形状可以被预先记录在存储器中并通过WPC控制器应用到脉冲电流发生器。该脉冲可以以小于(不足)额定脉冲值的电流尖峰结束，或者下一个脉冲以小于(不足)额定脉冲值的电流尖峰开始，然后渐进地朝向该额定值上升。在数字地控制电流调制器的情况下，可利用一系列步骤来仿真电流调制脉冲的形状。根据本专利技术的第三方面，提供了一种无线电力接收器，该接收器具有电感器，该电感器用于通过与独立电源的感应耦合来接收电力，该接收器具有整流器，该整流器在具有电流调制器的电路中响应于控制器而叠加用于与感应耦合的电源的感应通信的脉冲电流信号；该接收器的特征在于，该电流调制器跨接整流器的直流端子。根据本专利技术的第四方面，提供了一种无线电力接收器，该接收器具有电感器和电流调制器，该电感器用于通过与独立电源的感应耦合来接收电力，该电流调制器响应于控制器而生成用于与感应耦合的电源的感应通信的脉冲电流信号；该接收器的特征在于，该电流调制器由电容器提供，该电容器与闭合断开开关串联且与该电感器并联连接，该开关响应于控制器而调制每一个通信电流脉冲。本专利技术的第四方面旨在减少可由通信过程引起的电力传输中的效率损失。本专利技术的第三方面和/或第四方面无论是否与本专利技术的任何其它方面组合，都可以是有用的。附图说明现在将参照附图，仅以示例的方式描述用于在无线电力传输过程中的数据通信的方法和装置的至少一个实施方式，其中：图1A(前文所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无线电力接收器(6)，所述接收器(6)具有次级电感器(7)，所述次级电感器(7)用于通过与独立电源(1)的感应耦合来接收电力，所述接收器具有整流器(9)，所述整流器(9)在具有电流调制器(12)的电路中响应于控制器(19)而叠加用于与感应耦合的电源的感应通信的脉冲电流信号；其特征在于，所述电流调制器(12)适合于塑形所述信号电流脉冲，使得在电路失真之后，通过所述次级电感器观测的通信脉冲形状更接近地类似于理想的矩形阶梯函数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.17 EP 12184661.2;2013.06.28 EP 13174244.71.一种无线电力接收器(6)，所述无线电力接收器(6)具有次级电感器(7)，所述次级电感器(7)用于通过与独立电源(1)的感应耦合来接收电力，所述无线电力接收器具有整流器(9)，所述整流器(9)在具有电流调制器(12)的电路中响应于控制器(19)而叠加用于与感应耦合的电源的感应通信的信号电流脉冲；其特征在于，所述电流调制器(12)适合于塑形所述信号电流脉冲，使得在电路失真之后，通过所述次级电感器观测的通信脉冲形状趋向于理想的矩形阶梯函数。2.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中，所述信号电流脉冲的形状通过感测有害瞬变电流形状并将所述瞬变电流形状添加至理想的矩形阶梯函数脉冲形状来确定。3.根据权利要求2所述的无线电力接收器，其中，所述信号电流脉冲的形状包括初始正尖峰或负尖峰，随后是相对于理想的矩形阶梯函数电流的渐进改变。4.根据权利要求1至3中任一项所述的无线电力接收器，其中，所述整流器具有正的直流输出端子和负的直流输出端子，且所述电流调制器(12)包括跨接所述正的直流输出端子和所述负的直流输出端子的电流源(13A)。5.根据权利要求4所述的无线电力接收器，其中，所述电流调制器(12)包括与所述电流源(13A)串联的开关(17)，所述开关(17)用于中断所述整流器(9)的所述正的直流输出端子和所述负的直流输出端子之间的连接。6.根据权利要求5所述的无线电力接收器，其中，所述开关由控制器驱动，以调制由所述电流源(13A)传送的瞬时电流。7.根据权利要求1至3中任一项所述的无线电力接收器，还包括无功调制器(15a)，所述无功调制器(15a)由电容器(15)提供，所述电容器(15)与闭合断开开关(14)串联且与所述次级电感器(7)并联连接，所述开关响应于所述控制器而通过中断所述连接来调制每一个通信电流脉冲。8.根据权利要求1至3中任一项所述的无线电力接...
【专利技术属性】
技术研发人员：哈里·拉帕科，米科·林托尼恩，马尔科·佩萨，
申请(专利权)人：意法爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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