具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递制造技术

所公开的无线功率传递传送系统包括无线功率传输系统和无线功率接收器系统。无线功率传输系统包括发射器天线，其被配置成与接收器天线耦合以将交流(AC)无线信号传送给接收器天线。天线耦合可以是电感性的，并且可以根据无线功率和数据传递协议来操作。传输控制器在操作频率下驱动发射器天线，且无线功率传输系统或无线功率接收器系统可阻尼无线功率传输以产生包含串行异步数据信号的数据信号。以产生包含串行异步数据信号的数据信号。以产生包含串行异步数据信号的数据信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求以下优先权：于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER WITH IN
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BANDVIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS(具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递)”的美国非临时申请号17/161249，(2)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER RECEIVER WITH IN
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BANDVIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS(具有带内虚拟化有线通信的无线功率接收器)”的美国非临时申请号17/161251，(3)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER WITH IN
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BANDVIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS(具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递)”的美国非临时申请号17/161255，(4)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH DATA
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PRIORITY AND POWER
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PRIORITY TRANSFER MODES(具有数据优先和功率优先传递模式的无线功率传递系统)”的美国非临时申请号17/161258，(5)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH DATA VERSUS POWER PRIORITY OPTIMIZATION(具有数据对功率优先优化的无线功率传递系统)”的美国非临时申请号17/161262，(6)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH MODE SWITCHING USING SELECTIVE QUALITY FACTOR ALTERATION(使用选择性质量因子更改来进行模式切换的无线功率传递系统)”的美国非临时申请号17/161263，以及于(7)于2021年1月28日提交的题为“HIGH SPEED DATA COMMUNICATIONS SYSTEM FOR INDUSTRIAL USE IN PACKAGED GOODS(在封装物品中工业使用的高速数据通信系统)”美国非临时申请号17/161266，每一项均通过引用整体纳入于此。


[0003]本公开总体上涉及用于电功率和电气数据信号的无线传递的系统和方法，并且更具体地涉及具有带内虚拟有线通信的无线功率传递。

技术介绍

[0004]无线连接系统被用在用于电能、电功率、电磁能、电数据信号以及其他已知的可无线地传输的信号的无线传递的各种应用中。此类系统通常使用感应无线功率传递，其在由发射元件产生的磁场在接收元件中感生出电场且因此感生出电流时发生。这些发射和接收元件将通常采取天线的形式，诸如盘绕电线等。
[0005]通常，从此类线圈天线中的一个到另一个的电能、电功率、电磁能和/或电子数据信号中的一者或多者的传输在操作频率和/或操作频率范围下操作。可以出于多种原因中的任一种来选择操作频率，例如但不限于，功率传递效率特性、功率电平特性、自谐振频率限制、设计要求、遵守标准主体的所需特性(例如，电磁干扰(EMI)要求、比吸收率(SAR)要求等)、材料清单(BOM)和/或形状因子约束等。要注意的是，如本领域技术人员已知的，“自谐振频率”通常是指由于无源组件(例如，电感器)的寄生特性而导致的该组件的谐振频率。
[0006]当这样的系统操作以经由天线将功率从传输系统无线传递到接收器系统时，通常
期望在系统之间同时传达电子数据。在一些示例系统中，使用带内通信来执行无线功率相关的通信(例如，验证过程、电子特性数据通信、电压数据、电流数据、设备类型数据以及与无线功率传递相关的其他所设想数据通信)。
[0007]无线连接系统被用在用于电能、电功率、电磁能、电数据信号以及其他已知的无线传输信号的无线传递的各种应用中。此类系统通常使用感应无线功率传递，其在由发射元件产生的磁场在接收元件中感应电场且因此感应电流时发生。这些发射和接收元件将通常采取盘绕电线和/或天线的形式。
[0008]通常，从此类线圈天线中的一个到另一个的电能、电功率、电磁能和/或电子数据信号中的一者或多者的传输在操作频率和/或操作频率范围下操作。可以出于多种原因来选择操作频率，例如但不限于，功率传递特性、功率电平特性、自谐振频率约束、设计要求、遵守标准主体的所需特性(例如，电磁干扰(EMI)要求、比吸收率(SAR)要求等)、材料清单(BOM)和/或形状因子约束等。要注意的是，如本领域技术人员已知的，“自谐振频率”通常是指由于无源组件(例如，电感器)的寄生特性而导致的该组件的谐振频率。
[0009]当这样的系统操作以经由线圈和/或天线将功率从传输系统无线地传递到接收器系统时，通常期望同时或间歇地将电子数据从一个系统传达到另一个系统。为此，多种通信系统、方法和/或设备已经被用于组合的无线功率和无线数据传递。在一些示例系统中，使用其他电路系统来执行与无线功率传输相关的通信(例如，验证规程、电子特性数据通信、电压数据、电流数据、设备类型数据，以及其他所设想的数据通信)，诸如用于补充无线功率系统的可选近场通信(NFC)天线和/或用于数据通信的附加蓝牙芯片组，以及其他已知的通信电路和/或天线。
[0010]然而，使用附加的天线和/或电路系统会产生若干缺点。例如，使用额外天线和/或电路系统可能是低效的和/或可能增加无线功率系统的BOM，这增加了用于将无线功率置于电子设备中的成本。此外，在一些这样的系统中，由这样的附加天线引起的带外通信可能导致干扰，诸如这样的天线之间的带外串扰。此外，与其中无线功率信号和数据信号都在同一信道内的系统相比，由于引入附加系统将引起更大的谐波失真，所以包括这种附加天线和/或电路系统会导致EMI恶化。更进一步，包括用于通信的额外天线和/或电路系统硬件可增加设备内的无线功率系统和/或其组件驻留的面积，从而使最终产品的构建复杂化。
[0011]为了避免这些问题，如商业设备中的现代NFC直流充电(NFC
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DC)系统和/或NFC无线充电系统所解说的，可利用传统硬件和/或基于传统设备的硬件来同时或以交替方式实现无线功率传递和数据传递两者。然而，用于高频通信的当前通信天线和/或电路在被用于无线功率传递时具有比低频无线功率传递系统(例如，无线功率联盟的Q1标准设备)低得多的功率电平能力。在当前高频电路中使用较高功率电平可能导致对传统设备的损坏。
[0012]另外，当在此类高频系统(诸如传统系统中发现的那些高频系统)中利用较高功率传递能力时，当无线功率传递超过低功率电平(例如，传输的300mW及以下)时，无线通信可能降级。然而，在没有清晰地可通信和非失真数据通信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线功率传递系统，包括：无线功率传输系统，包括：发射器天线，被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给所述至少一个接收器天线；传输控制器，被配置成：基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，其中所述发射器天线被配置成根据所述驱动信号发射传输，并且其中所述驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号，解码所述功率信号以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第二数据信号，以及解码所述第二数据信号以提取第二异步串行数据信号；以及无线功率接收器系统，包括：所述至少一个接收器天线，被配置成与所述发射器天线电感耦合且从所述发射器天线接收所述传输，所述至少一个接收器天线基于所述无线功率传递系统的操作频率来操作；功率调节系统，被配置成从所述至少一个接收器天线接收所述传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及接收器控制器，被配置成：解码所述传输以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号，以及解码与所述无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号以提取所述第一异步串行数据信号，将所述第二异步串行数据信号编码成与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第二数据信号，选择性地更改所述功率信号以将与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第二数据信号编码到所述功率信号中。2.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述第一和第二异步串行数据信号是通用异步接收器
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发射器(UART)兼容的信号。3.如权利要求2所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率和数据传递协议是近场通信(NFC)协议。4.如权利要求3所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述传输控制器和所述接收器控制器还被配置成通过将所述第一和第二UART兼容的数据信号分组化在具有带同步命令和长度命令的头部的同步NFC数据流中来根据所述NFC数据传递协议生成所述UART兼容的第一和第二数据信号。5.如权利要求3所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述传输控制器和接收器控制器还被配置成通过在所述UART兼容的数据信号之后包括至少一个错误校验元素来根据所述NFC数据传递协议生成所述UART兼容的第一和第二数据信号。6.如权利要求5所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述传输控制器和接收器控制器还被配置成当所述错误校验元素的处理指示无错地接收到所述UART兼容的数据信号时生成要被传送的确认(ACK)响应。7.如权利要求3所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述传输控制器和接收器控制器还被配置成当所述错误校验元素的处理指示错误地接收到UART兼容的数据信号时生成
要被传送的否定确认响应(ACK)。8.如权利要求3所述的无线功率传递系统，其特征在于，还包括无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的第一集合以及所述无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器的第二集合。9.如权利要求8所述的无线功率传递系统，其特征在于，一个或多个缓冲器的所述第一集合被配置成对通信数据排序以供由所述无线功率传输系统传输和接收，并且一个或多个缓冲器的所述第二集合被配置成对通信数据排序以供由所述无线功率接收器系统传输和接收。10.如权利要求9所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的所述第一集合或者所述无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器的所述第二集合中的任一者或两者的输出被计时以触发经缓冲数据以供传输。11.如权利要求8所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的所述第一集合被触发以在一个或多个传输通信窗口期间输出，并且所述无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器的所述第二集合被触发以在一个或多个接收器通信窗口期间输出。12.如权利要求11所述的无线功率传递系统，其特征在于，一个传输通信窗口和一个接收器通信窗口被包含在一对传输和接收器通信窗口的时间段内。13.如权利要求12所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述一个或多个传输通信窗口中的每一者具有相应的第一长度，并且所述一个或多个接收器通信窗口中的每一者具有相应的第二长度，以及其中所述第一长度中的每一者以及所述第二长度中的每一者能被动态更改，使得用于所述传输和通信窗口的所述时间段内的相应一对第一和第二长度相组合以小于或等于所述时间段。14.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。15.一种无线功率传输系统，包括：发射器天线，被配置成与至少一个接收器天线耦合且将交流(AC)无线信号传送给所述至少一个接收器天线；以及传输控制器，被配置成：基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，使得所述发射器天线根据所述驱动信号发射传输，其中所述驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号，解码所述功率信号以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第二数据信号，以及解码与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第二数据信号以提取第二异步串行数据信号。16.如权利要求15所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率和数据传递协议包括NFC数据传递协议。17.如权利要求16所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述第一和第二异步串行数据信号是UART兼容(通用异步接收器
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发射器兼容)的数据信号。
18.一种无线功率接收器系统，包括：至少一个接收器天线，被配置成用于与发射器天线电感耦合，并且根据无线功率和数据传递协议从所述发射器天线接收传输，所述至少一个接收器天线以一操作频率来操作；功率调节系统，被配置成：(i)从所述至少一个接收器天线接收所述传输，(ii)将所接收的传输转换成DC功率信号，以及(iii)将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及接收器控制器，被配置成：解码所述传输以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号，以及解码与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第一数据信号以提取第一异步串行数据信号，将第二异步串行数据信号编码成与所述无线功率和数据传递协议兼容的第二数据信号，以及选择性地更改所述功率信号以将与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第二数据信号编码到所述功率信号中。19.如权利要求18所述的无线功率接收器系统，其特征在于，还包括配置成对传入通信数据进行排序以供处理的一个或多个缓冲器。20.如权利要求18所述的无线功率接收器系统，其特征在于，所述操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。21.一种无线功率传递系统，包括：无线功率传输系统，包括：发射器天线，被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给所述至少一个接收器天线；传输控制器，被配置成：基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，其中所述发射器天线被配置成根据所述驱动信号来发射传输，并且其中所述驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号，无线功率接收器系统，包括：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：努卡任特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：