具体实施方式

在详细解释所公开的主题的至少一个实施方案之前，应当理解，所公开的主题在其应用方面不限于以下描述中阐述或在图中说明的部件的构造和布置的细节。所公开的主题能够有其他实施方案或能够以各种方式实践或实施。此外，应当理解，本文所采用的措辞和术语是为了描述的目的而不应被视为限制。附图通常不按比例绘制。为了清楚起见，一些附图中省略了非必要元件。

术语“包含”、“包含有”、“包括”、“包括有”和“具有”连同它们的共轭物一起表示“包括但不限于”。术语“由……组成”与“包括并限于”具有相同的含义。

术语“基本上由……组成”是指组合物、方法或结构可以包括额外的成分、步骤和/或部分，但前提是额外的成分、步骤和/或部分不会实质上改变要求保护的组合物、方法或结构的基本和新颖的特征。

如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确规定。例如，术语“一种化合物”或“至少一种化合物”可以包括多种化合物，包括它们的混合物。

贯穿本申请，可以以范围格式呈现本公开主题的各种实施方案。应当理解，范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁，不应被解释为对所公开主题的范围的不灵活限制。因此，应该认为对范围的描述已经具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。

应当理解，为了清楚起见，在单独实施方案的上下文中描述的公开主题的某些特征也可以在单个实施方案中组合提供。相反，为了简洁起见，在单个实施方案的上下文中描述的公开主题的各种特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供，或者在公开主题的任何其他描述的实施方案中同样适用。在各种实施方案的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施方案的基本特征，除非实施方案在没有这些元件的情况下是不可操作的。

本公开主题的一个目的是提供增强型无线电力发射器，其包括用于从具有基于线圈的扬声器的设备接收音频编码数据文件的机制，以及向设备的无线电力接收器无线发射电力。

在一些示例性实施方案中，本公开教导了用于电感耦合单元(例如无线电力系统的发射器和接收器)的通信系统和方法，用于传送由基于线圈的扬声器生成的音频编码数据文件。

另外或替代地，本公开教导了用于在无线电力发射器和具有内置扬声器的设备之间进行音频编码数据文件的调制解调器通信的系统和方法，前提是发射器和设备基本上是彼此靠近。

在一些示例性实施方案中，本公开的特征在于从能够通过扬声器播放声音的任何设备实现发射器的通信和空中(OTA)软件/固件升级。将注意到，用这种通信特征/机制增强发射器涉及将附加软件部件并入发射器的控制器。

在一些示例性实施方案中，通信基于音频编码的数据文件，该文件包括诸如固件文件、配置信息文件、策略更新、允许/禁止充电的指令之类的信息。

现在参考图1，其示出了根据所公开主题的一些示例性实施方案的无线电力充电系统的剖视图。无线电力充电系统包括发射器200和设备100，它们可以被或可以不被介质111隔开。通常，介质111是由非导电材料制成的表面，例如桌子、书桌、酒吧等，非导电材料例如木材、塑料乙烯基、大理石等。此外，介质111可以是用于设备100的市售外壳，其由塑料、皮革或非导电材料的任何组合制成。

在一些示例性实施方案中，设备100可以是包括内置扬声器的设备，例如智能手机、平板电脑、膝上型PC、移动电话、音频播放器、媒体播放器、它们的组合、或类似物。设备100可由可充电电池供电，该可充电电池能够由市售无线电力系统的接收器以有线方式或无线方式充电。在一些示例性实施方案中，设备100的接收器包括线圈110和谐振电容器Cr112，其可以与发射器线圈220电感耦合，发射器线圈220也设置有谐振电容器，即发射器200的Cr 221。

在所公开主题的一些示例性实施方案中，设备100还包括控制器130和扬声器120，扬声器120由连接到膜并耦合到固定磁芯的动圈构成。除了其主要名称之外，例如播放音乐和管理电话呼叫，设备100的控制器130可以但不必控制与使用其接收器获得由发射器200感应的功率相关联的操作。

在一些示例性实施方案中，发射器200包括线圈(Lt)220；铁氧体222、谐振电容器(Cr)221和发射器电子器件210，将在下面详细描述。在一些示例性实施方案中，Lt 220可以是扁平螺旋空心线圈，尽管介质111的厚度，但允许Lt 220和Lr 110之间相对高的耦合。在一些示例性实施方案中，发射器200包括发射器铁氧体222，其可以是由具有合适磁导率和磁芯损耗的磁特性的铁氧体材料制成的层。使用发射器铁氧体222的一个技术原因是提供用于保护发射器电子器件210免受感应能量影响的缓冲器。使用发射器铁氧体222的另一个技术原因可以是增加面向接收器线圈110的磁场。

现在参考图2，其示出了根据所公开主题的一些示例性实施方案的无线电力充电系统的框图。无线电力充电系统包括发射器电子器件210；Lt 220；以及发射器200的Ct221，和Lr 110；Cr 112；以及设备100的扬声器120。在一些示例性实施方案中，发射器200的Lt 220线圈和电容器Ct 221被配置用于向设备100的接收器的线圈Lr 110感应电流。在所公开主题的一些示例性实施方案中，发射器200可以被配置为(接收)获取和处理源自设备100并由其扬声器120播放的音频编码数据文件。

在一些示例性实施方案中，发射器电子器件210包括控制器214；全桥和/或半桥驱动器213、DC电压传感器212(任选)以及电源211和AC传感器215，AC传感器215可以是电流传感器或电压传感器或两者。

控制器214可以是中央处理单元(CPU)、微处理器、电子电路、集成电路(IC)等。附加地或替代地，控制器214可以实现为为特定处理器(例如数字信号处理器(DSP)或微控制器)编写或移植的固件，或者可以实现为硬件或可配置硬件，例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。在一些示例性实施方案中，控制器214可用于执行发射器200或其任何子部件所需的计算。

在所公开主题的一些示例性实施方案中，控制器214可以被配置为利用传感器212等来确定电源211两端的DC电压或由电源211提供的DC电流。控制器214还可以被配置为利用传感器215来确定提供给Lt 220的AC电流或AC电压。应当注意，确定AC电流参数可以包括峰值电流、绝对电流的平均值、RMS电流、一次谐波的幅度、以及它们的任何组合，或类似参数。

在一些示例性实施方案中，发射器200包括用于与用户通信的指示器。指示器可以是具有不同消息颜色的LED；可以为不同的消息播放不同音调的蜂音器；及其任何组合等等。

在一些示例性实施方案中，控制器214包括半导体存储器部件(未示出)。存储器可以是永久性或易失性存储器，例如闪存、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可重编程存储器(FLASH)及其任意组合，或类似物。

在一些示例性实施方案中，存储器可以被配置为保留程序代码以激活控制器214以执行与确定控制全桥或半桥驱动器213的脉宽调制(PWM)信号相关联的动作。另外地或替代地，控制器214的存储器可以保留适于使控制器214执行方法，例如图3A和3B中描绘的方法的指令和代码。

在一些示例性实施方案中，驱动器213可以通过调制工作频率和/或占空比和/或改变提供给驱动器的流过Lt 220的电流的电压来调节流经Lt 220的输出电流，即由发射器100提供的功率。另外，由控制器214产生的PWM(脉宽调制)信号调整调制以满足设备100的无线充电需要。应当注意，PWM信号频率和占空比可以在工作频率范围内由控制器214设置。此外，控制器214可以基于设备100的功率需求在工作频率范围内改变工作频率和/或改变提供给驱动器的电压。

在一些示例性实施方案中，控制器214可以利用其存储器来保留连接软件；监视信息；配置和控制信息；与充电管理相关的应用程序代码；从设备100获取的信息，以及它们的任何组合，等等。

在一些示例性实施方案中，发射器200的控制器214可以被配置为与设备100通信以获取包括以下的信息：用于更新/升级控制器的固件/软件的固件文件、发射器200配置文件；用于身份验证的用户凭据；启用/禁用充电指令；设备100的功率要求；接收器线圈110Q因子及其任何组合等等。应当理解，该信息可以保留在控制器214的存储器中。

在所公开的主题的一些示例性实施方案中，控制器214可以设置发射器200，并因此设置本公开的无线电力充电系统，以在以下操作模式之一下操作：电力传输(功率)模式；监视模式；和数据文件通信(调制解调器)模式。

应该注意的是，在功率模式下，驱动器213可以驱动AC电流以在发射器的谐振电路中产生必要的磁通量，以便为设备充电。还应该注意的是，具有感应接收器的设备可以行使负载调制能力以向发射器发送信息。负载调制可以通过触发接收器端的负载元件来实现，从而在发射器的谐振电路中产生电压波动。在一些示例性实施方案中，控制器214设置有感测电路，该感测电路被配置用于感测产生的电压波动，电压波动可以由以下产生：负载调制；外部磁场、它们的组合等。

在一些示例性实施方案中，本公开的无线电力充电系统可以利用这种调制能力，用于利用外部磁场(例如扬声器120)将信息从设备发送到发射器。

应当注意的是，扬声器120包括耦合到固定磁芯并耦合到膜的动圈。流过线圈的电流使线圈和耦合膜移动并在空气中产生振荡，即声音。同时，流经扬声器的交流电也通过其线圈产生交变磁通，从而在发射器200的谐振电路上产生电压波动(外部磁场)，可以被控制器214的感测电路感测到。

因此，当扬声器基本上靠近发射器线圈放置时，发射器线圈上应感应出电压，并且控制器可以感测电压波动，电压波动是由扬声器在播放声音时产生的交变磁通感应出的电流引起的。

在一些示例性实施方案中，该设备包括一个或多个数字声音文件，其保存在控制器130的存储器(未示出)中，该数字声音文件被配置为在其扬声器上播放。声音文件可以使用标准音频格式编码，例如WAV、MP3等。控制器130还包括驱动器(未示出)，用于将电流驱动到扬声器的线圈120，其中电流根据数字声音文件的内容而变化。在一些示例性实施方案中，扬声器播放的声音可以包括多个特征音调，这些特征音调旨在由发射器的控制器214单独检测。

在一些示例性实施方案中，特征音调可以是例如在扬声器支持的音频频带内具有特定频率的正弦信号，对于小尺寸扬声器，通常在500Hz到15KHz的范围内。在一些示例性实施方案中，数据位可以被编码为允许从设备100上的数字声音文件到发射器200的有效调制解调器传输的特定音调或音调组合。

在一些示例性实施方案中，声音文件信息可以被编码为播放的调制解调器音调。编码还可以包括用于减轻发射器侧解码中的错误的纠错。例如，对于每N位数据，添加额外的M位以形成能够纠正接收错误的字。此外，或者可选地，里德-所罗门纠错码可以用于该目的。在一些示例性实施方案中，数字声音文件可以在其头部(文件的开头)包括预定(固定)的一组音调，其可以被控制器214用来同步和检测传输的开始。

监视模式由预定监视序列控制，包括X毫秒检测具有电力接收器的设备和Y毫秒检测数字音频文件传输。在一些示例性实施方案中，模拟ping可以用于检测具有电力接收器的设备在发射器上的放置与声音文件传输检测交错。确定监视序列以确保其持续时间长于模拟ping会话的持续时间，以确保发射器不会错过声音文件传输的开始。

在一些示例性实施方案中，在发射器200监视数字音频文件传输的同时，控制器214在预定监视序列期间将驱动器213设置为三态或短路状态。应当注意，如果发射器采用电压感测进行检测，则驱动器设置为三态，或者如果发射器采用电流感测进行检测，则驱动器设置为短路状态。可替代地，如果发射器采用电流感测，则驱动器设置为短路状态，方法是将PWM信号设置为“逻辑零”GND或“逻辑一”(VCC)。因此，外部磁通量的变化会在发射器的谐振电路上产生感应电压或电流(取决于状态)，控制器可以检测到这些感应电压或电流。

此外，在数据文件通信模式中，控制器214将驱动器213设置为三态或短路状态以停止电力传输活动，在此期间控制器感测谐振电路上的电压/电流波动并分析它们用于检测用于通信的特定音频音调。

当发射器200处于监视模式时，即不执行无线电力传输并且不检测数据文件，控制器214监视发射器的谐振电路。在一些示例性实施方案中，当检测到一个或多个特定的调制解调器音调时，控制器切换到数据文件通信模式并开始对传输的调制解调器信号进行解码以提取编码数据，直到通信完成。附加地或替代地，如果当处于监视模式时，控制器214确定具有电力接收器的设备被放置在发射器上，则控制器切换到功率模式直到电力传输完成或设备被移除。

将注意到，本公开中描述的解决方案/程序/方法不限于本公开的图1和图2中描绘的系统，实际上可以应用于增强市售感应电力传输系统的操作和通信。下文对实施方案的描述涉及图1和图2中描绘的系统的元件，其被用作用于描述可适用于其他无线电力充电系统的以下解决方案/过程的示例。

上面详述的部件可以被实现为一组或多组相互关联的计算机指令，例如由控制器214或由另一处理器执行以在设备100和发射器200之间传送信息。这些部件可以被布置为一个或多个可执行文件、动态库、静态库、方法、函数、服务等。

现在参考图3A和3B，图3A和3B示出了根据所公开主题的一些示例性实施方案的方法的流程图。该方法用于无线电力发射器和具有内置扬声器的设备之间的音频编码数据文件的调制解调器通信。在一些示例性实施方案中，数据文件的数据位可以被编码为特定的音调或音调组合，这允许将存储在设备100中的数字声音文件有效地调制解调器传输到发射器200。

应当注意，本公开中描述的音频编码/解码概念只是对数据文件进行编码的一个示例性实施方案。本公开的系统可以被配置为利用本领域中已知的基于音频的编码/解码来进行调制解调器通信。在一些示例性实施方案中，本公开的调制解调器通信可以由用户在设备被放置在发射器上时激活设备的播放功能来发起。在一些示例性实施方案中，用户使用设备100作为用于向发射器传输信息的工具。该信息可以包括固件更新/升级；配置文件；用于身份验证的用户凭据；启用/禁用充电指令；电源要求；接收器的Q因子；及其任何组合等等。

在步骤301中，监视音频音调。在一些示例性实施方案中，控制器214可用于感测/监视线圈152的指示音频音调的电压/电流波动，持续时间为Y毫秒的监视模式的监视序列，其中[Y]的范围是(例如)在10到100毫秒之间。需要提醒的是，控制器214在音频音调监听期间将驱动器213设置为三态或短路状态。

在步骤302中，要检测音调。在一些示例性实施方案中，音调表现为线圈波动的电压/电流。应该注意的是，线圈的电压/电流由控制器214以最高音调速率的至少两倍的速率进行监视，因此如果最高音调电压/电流以10KHz波动，则控制器的采样速率必须至少为20khz。

在一个示例性实施方案中，音频编码可以包括两个音调，例如用于编码“0”的1KHz音调和用于编码“1”的2KHz音调。在另一个示例性实施方案中，音频编码包括范围例如从500Hz到8KHz以500Hz为增量的16个音调。因此，每个音调提供4位(即0000的500Hz代码的第一个音调，0001的1KHz代码的第二个音调……1111的8KHz代码的第一个音调6。在一些示例性实施方案中，在控制器214的传感器检测到与用于同步的特定音调模式的相关性被执行时，确定检测数字音频文件传输(调制解调器通信)。

在步骤330中，激活调制解调器模式。在一些示例性实施方案中，控制器214激活调制解调器模式，包括在步骤302中确定调制解调器通信之后执行音频编码数据文件接收序列。将提醒的是，在调制解调器模式被激活时，控制器214将驱动器213设置为三态或短路状态。

在步骤304中，监视功率请求。在一些示例性实施方案中，在步骤302的调制解调器通信确定不存在之后，控制器激活驱动器以发送标准无线电力模拟ping序列以用于确定具有电力接收器的设备的存在。在一些示例性实施方案中，控制器214在监视模式的X毫秒的持续时间内发起模拟ping，其中[X]的范围(例如)在2到10毫秒之间。在一些示例性实施方案中，模拟ping包括每个大约1微秒的多个短脉冲。

应当注意，监视模式的监视序列由X持续时间与Y持续时间交替组成，其中只要没有检测到调制解调器通信或功率请求，监视序列就会重复自身。

在步骤305中，检测具有电力接收器的设备。将理解的是，控制器214将检测到具有电力接收器的设备视为发射器对设备充电的功率请求。在一些示例性实施方案中，在步骤304的ping序列之后，控制器214通过测量线圈152的衰减率或其幅度或其组合来监视线圈152的电压/电流以确定ping的衰减因子。在一些示例性实施方案中，超过预定阈值的衰减因子表示存在具有接收器线圈的设备，即功率请求。或者，如果衰减因子低于预定阈值，则控制器应重复从监视音频音调开始的监视序列。

在步骤306中，激活功率模式。在一些示例性实施方案中，控制器214将调用到设备100的标准无线电力传输，直到接收器发送电力结束消息或者直到与接收器的通信由于其移除而丢失为止。

在所公开的主题的一些示例性实施方案中，由设备播放的数据文件可以被编码和组成，如下文所述。每个数据文件之前可以有同步模式，该同步模式包括特定的同步音调，例如，在100毫秒期间交替的第一音调和第二音调。在一些示例性实施方案中，数据文件的每个分组的二进制“0”值和二进制“1”值分别使用第三音调和第四音调编码。

在一些示例性实施方案中，数据文件由分组组成，每个分组包括192字节加上24(里德所罗门)纠错字节，总计216字节，其中每个分组包括24位零和一的前导码，指示分组开始。另外或可选地，数据文件的第一个分组包括8字节的报头，其中前4个字节定义了文件长度，后面的4个字节是整个文件的校验和。在一些示例性实施方案中，最后的分组用零填充以指示文件的结尾。

在步骤332中，识别同步模式。在一些示例性实施方案中，控制器214通过检测一串第一音调和第二音调来确定同步模式，从而指示构成数据文件的即将到来的分组。

在步骤333，对音调进行解码。在一些示例性实施方案中，控制器214检测数据文件的多个分组中的每个分组的第三音调和第四音调，并将它们转换为位，随后将位处理为分组。在一些示例性实施方案中，控制器214还被配置为从每个分组中提取多个里德所罗门纠错字节。

在步骤334中，执行每个分组的纠错。在一些示例性实施方案中，控制器214利用里德所罗门纠错的多个字节来纠正分组。

在步骤335中，确定分组正确性。在一些示例性实施方案中，控制器214确定分组是否正确。

在步骤336中，指示通信错误。在一些示例性实施方案中，控制器重置驱动器213以退出三态或短路状态并向设备发送消息，使用替代通信方法，例如PMA；WPC；和AirFuel，它将向用户指示通信错误。附加地或替代地，控制器激活发射器200的指示器，用于向用户标记通信错误。

在消息控制器214之后，在步骤301开始将发射器切换回监视模式。

在步骤337中，存储分组。在一些示例性实施方案中，如果分组正确，则控制器将分组存储到其存储器以形成数据文件。

在步骤338中，确定最后的分组。在一些示例性实施方案中，控制器通过将分组的索引号与定义文件长度或校验填充零的分组的数量的4个字节的值进行比较来确定该分组是否是数据文件的最后的分组。在一些示例性实施方案中，在确定最后的分组后，控制器将分组组装成数据文件并将该文件存储在控制器的存储器中。

在一些示例性实施方案中，如果分组不是最后一个，则控制器通过返回到步骤333来重复该过程。如果分组是最后一个，则控制器使用4字节的校验和来确定整个文件的正确性并在校验和校验正常的前提下从步骤301开始切换回监视模式，否则控制器转到步骤336。

尽管已经结合其特定实施方案描述了本发明，但是很明显，许多替代、修改和变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，其意图包括落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有此类替代、修改和变化。本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用整体并入本说明书中，其程度就如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体地和单独地指示通过引用并入本文中一样。此外，本申请中对任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认此类参考文献可作为本发明的现有技术。