本發(fā)明涉及感應(yīng)電力傳輸(ipt)系統(tǒng)中的通信。更具體地，但不排他地，本發(fā)明涉及用于配對ipt發(fā)射器和接收器并且在ipt系統(tǒng)中提供安全通信的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

已知使用一系列通信技術(shù)在ipt發(fā)射器和接收器之間進(jìn)行通信。近場通信(nfc)是通過調(diào)制電場或調(diào)制磁場而不是通過無線電(電磁波)的短距離無線通信的一種形式。已知使用磁性nfc用于ipt發(fā)射器和接收器之間的通信。然而，在噪聲和諧振調(diào)諧可能使信號與噪聲難以區(qū)分的情況下，在操作期間通信可能會惡化，因此通信帶寬受到限制。此外，采用多個ipt接收器的情況下，在設(shè)備之間的串?dāng)_可能是一個問題。

還已知使用遠(yuǎn)場通信技術(shù)(諸如射頻通信)在ipt發(fā)射器和接收器之間進(jìn)行通信。這種通信本質(zhì)上是不安全的，并且在多個設(shè)備的情況下存在設(shè)備之間的串?dāng)_的可能性。

本發(fā)明提供一種用于配對ipt發(fā)射器和接收器的方法和系統(tǒng)，其在ipt系統(tǒng)中提供安全通信，或者至少為公眾提供有用的選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)示例性實(shí)施例，提供一種在ipt系統(tǒng)中通信的方法，包括：

a.使用磁性近場通信將訪問數(shù)據(jù)從ipt發(fā)射器傳送到ipt接收器，所述磁性近場通信利用ipt系統(tǒng)的初級線圈和拾取線圈；以及

b.利用訪問數(shù)據(jù)在ipt發(fā)射器與ipt接收器之間發(fā)送編碼數(shù)據(jù)，以對通信進(jìn)行編碼；以及

c.利用訪問數(shù)據(jù)對ipt發(fā)射器與ipt接收器之間的通信進(jìn)行解碼。

根據(jù)另一個示例性實(shí)施例，提供一種ipt系統(tǒng)，包括：

a.ipt發(fā)射器，其包括用于改變被供給到初級線圈的電流的驅(qū)動電路；

b.ipt接收器，其包括與初級線圈磁性耦合的拾取線圈；

c.第一磁性近場通信系統(tǒng)，其用于經(jīng)由初級線圈與拾取線圈之間的磁性耦合來傳送訪問數(shù)據(jù)；以及

d.第二通信系統(tǒng)，其用于在ipt接收器與ipt發(fā)射器之間傳送信息，所述第二通信系統(tǒng)利用訪問數(shù)據(jù)對經(jīng)由第二通信系統(tǒng)發(fā)送的通信進(jìn)行編碼和解碼。

本說明書中使用的“磁性近場通信”是指經(jīng)由調(diào)制磁場的短距離無線通信。

公認(rèn)的是在不同的管轄范圍下，術(shù)語“包括”、“包括了”和“包括有”可以被歸因于排他性含義或包容性含義。為了本說明書的目的，除非另外注明，否則這些術(shù)語意在具有包容性含義-即，它們將被視為表示包含使用所直接引用的所列出的組件，并且可能還包括其它未指定的組件或元件。

在本說明書中任何現(xiàn)有技術(shù)的引用并不構(gòu)成承認(rèn)這種現(xiàn)有技術(shù)形成公知常識的一部分。

附圖說明

并入說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與上面給出的本發(fā)明的一般描述以及下面給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1示出感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的常規(guī)代表；

圖2示出ipt發(fā)射器的逆變器和控制器；

圖3示出ipt接收器的檢測電路；

圖4a和圖4b示出用于產(chǎn)生頻率調(diào)制的延遲方法；

圖5示意性地圖示訪問數(shù)據(jù)的頻率調(diào)制；以及

圖6圖示訪問數(shù)據(jù)的周期式頻率調(diào)制。

具體實(shí)施方式

圖1示出ipt系統(tǒng)1的代表。ipt系統(tǒng)包括ipt發(fā)射器2和ipt接收器3。ipt發(fā)射器連接到適當(dāng)?shù)碾娫?(諸如市電)。ipt發(fā)射器可以包括連接到逆變器6的ac-dc轉(zhuǎn)換器5。逆變器為一個初級線圈或多個初級線圈7提供交流電流，使得該一個初級線圈或多個初級線圈產(chǎn)生交變磁場。在一些配置中，初級線圈也可以被認(rèn)為是與逆變器分開的。一個發(fā)射線圈或多個發(fā)射線圈可以并聯(lián)或串聯(lián)連接到電容器(未示出)，以創(chuàng)建諧振電路。

圖1還示出在ipt發(fā)射器2內(nèi)的控制器8?？刂破骺梢赃B接到ipt發(fā)射器的每個部分?？刂破骺梢赃m用于從ipt發(fā)射器的每個部分接收輸入，并且產(chǎn)生控制每個部件的操作的輸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，控制器可以被實(shí)現(xiàn)為單個單元或單獨(dú)的單元。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，控制器可以適用于根據(jù)其能力來控制感應(yīng)電力發(fā)射器的各個方面，包括例如：功率流、調(diào)諧、選擇性地對初級線圈供能、感應(yīng)電力接收器檢測和/或通信。

ipt接收器3包括拾取線圈(或多個線圈)9，該拾取線圈(或多個線圈)9連接到功率流控制電路10，該功率流控制電路10進(jìn)而向負(fù)載11供電。當(dāng)ipt發(fā)射器2和ipt接收器適當(dāng)耦合時，由初級線圈7產(chǎn)生的交變磁場在拾取線圈9中感應(yīng)出交流電。功率流控制電路10適用于將感應(yīng)電流轉(zhuǎn)換成適合于負(fù)載的形式。拾取線圈可以并聯(lián)或串聯(lián)連接到電容器(未示出)，以創(chuàng)建諧振電路。接收器可以包括控制器12，該控制器12可以控制接收線圈的調(diào)諧或由接收電路供給到負(fù)載的功率以及通信。在所示的實(shí)施例中，示出了在控制器8和控制器12之間的rf通信鏈路13。

現(xiàn)在參考圖2，逆變器7的驅(qū)動電路在本實(shí)施例中示出為推挽式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該逆變器7包括分為兩個支路的電感器14和15，由諧振電容器16和初級線圈17形成的諧振電路并聯(lián)在這些支路之間。fet18和19形式的開關(guān)由控制器8在過零點(diǎn)處基于來自每個分支的反饋來控制，以交替驅(qū)動諧振電路。

在本實(shí)施例中，控制器8在配對期間產(chǎn)生或具有大量的訪問代碼以分配給ipt接收器。在初始化或啟動期間，訪問代碼可以被傳送到ipt接收器以配對，該訪問代碼可以包括唯一的設(shè)備id和/或加密密鑰。通過在啟動期間發(fā)送訪問代碼，可以避免在正常操作期間可能發(fā)生的干擾，并且驅(qū)動電路可以專用于通信。訪問代碼將是數(shù)字形式，并且優(yōu)選地用于對開關(guān)18和19的驅(qū)動信號進(jìn)行頻率調(diào)制，以使用磁性近場通信將訪問代碼傳送到ipt接收器。

實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的優(yōu)選方法是將延遲引入到提供給開關(guān)18和19的驅(qū)動信號中。在圖4a和圖4b所示的示例中，“零”比特位沒有延遲(圖4a)，并且導(dǎo)致操作頻率fr，而“一”比特位具有施加的延遲“d”(圖4b)，并且導(dǎo)致操作頻率fl。然而，兩個狀態(tài)也可能被延遲不同的量。為了便于實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選在過零點(diǎn)處施加延遲并且使損失最小化。通過引入該延遲，頻率調(diào)制可以基于訪問代碼的連續(xù)比特位的值來實(shí)現(xiàn)。

圖3示出示例性ipt接收器的解調(diào)電路，其中在拾取線圈9的每個端子處的電壓由電阻分壓器22和23以及24和25而被提供給比較器20的反相端和非反相端。比較器20在每個過零點(diǎn)處改變提供給微處理器21的輸出。比較器21在每個過零點(diǎn)處的狀態(tài)變化與在拾取線圈9中感應(yīng)出的電流的頻率具有直接關(guān)系。

微處理器21在給定的時間段內(nèi)計數(shù)從比較器20接收的過零點(diǎn)的數(shù)量。在任意一個ipt發(fā)射器調(diào)制比特位時段期間，進(jìn)行多次計數(shù)，并且這是由于比特位邊緣檢測的原因而進(jìn)行的。在微處理器21中使用鎖相環(huán)(pll)算法來確定中值，高于或低于該中值確定邏輯電平1或0(參見圖6)。

圖6示出三個比特位序列，其中x是一個計數(shù)，而y是過零點(diǎn)的不同計數(shù)。其中計數(shù)x高于中值，子比特位邏輯電平為0，而其中計數(shù)y低于中值，得到邏輯電平1。

對子比特位流的算法用于將子比特位轉(zhuǎn)換為比特位以及將比特位轉(zhuǎn)換到字節(jié)或字，然后這些可以用于解碼由ipt發(fā)射器編碼的操作數(shù)據(jù)。

在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)ipt接收器3從ipt發(fā)射器2接收電力時，其經(jīng)由rf通信鏈路13將rf喚醒信號發(fā)送到ipt發(fā)射器3。當(dāng)ipt發(fā)射器2接收到喚醒時，其創(chuàng)建唯一的代碼，并且將該代碼調(diào)制到如上所述的開關(guān)18和19的驅(qū)動信號上。當(dāng)ipt接收器3接收到唯一的訪問代碼時，其使用該代碼在rf通信鏈路上建立專用rf鏈路。當(dāng)ipt接收器斷電時，ipt發(fā)射器返回到監(jiān)聽接收器并且重復(fù)配對過程。以這種方式，動態(tài)配對允許任何發(fā)射器與任何接收器配對，每次都協(xié)商防止串?dāng)_的專用二級通信信道。

圖5示出切換fl和fr之間的頻率可以用作用來創(chuàng)建二進(jìn)制比特位流的方法。在理論上對比特位流長度沒有限制，而唯一的損失是在近場通信期間降低在ipt發(fā)射器與接收器之間的功率傳輸能力。

因此，提供一種通信方法及系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)ipt發(fā)射器與接收器之間安全的動態(tài)配對。這允許安全通信，并且確保ipt發(fā)射器信息只能被與其耦合的ipt接收器正確接收。

這種方法避免了多個ipt發(fā)射器與接收器對之間的串?dāng)_–該串?dāng)_是不期望的或潛在危險的。該方法與基于rf和線圈的通信系統(tǒng)兼容，并利用現(xiàn)有組件，實(shí)現(xiàn)簡單而廉價的解決方案。

雖然已經(jīng)通過對本發(fā)明的實(shí)施例的描述來說明了本發(fā)明，并且雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了實(shí)施例，但是申請人的意圖并不是將所附權(quán)利要求的范圍限制于或以任何方式限制于這樣的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易看出額外的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，本發(fā)明在其更廣泛的方面不限于具體細(xì)節(jié)、代表性的裝置和方法以及示出和描述的說明性示例。因此，可以在不偏離申請人的總體發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的情況下從這些細(xì)節(jié)做出偏離。