[资料] 融创QI无线充电标准【中文】
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 楼主 | 发布于 2017-12-29 | 只看楼主
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融创QI无线充电标准【中文】

1 概 述

1.1 范围

系统描述无线电能传输第1卷包含以下文档:

l 第一部分:接口定义

l 第二部分:性能要求

l 第三部分:兼容性测试

该文件定义了一个电能发射器和一个电能接收器之间的接口。

1.2主要特性

l 一种基于线圈之间的近场电磁感应原理,将电能从发射器传输到移动设备(接收器)的非接触式电能传输方法。

通过一个适当的次级线圈(典型尺寸是大约40mm)来传输约5瓦特的电能。

工作频率在110~205KHz之间。

l 支持两种将移动设备放置于发射器表面的方法:

² 辅助定位方法帮助用户适当地将移动设备放在通过表面上一个或几个固定的位置来传输电能的发射器的表面。

² 无需定位方法允许移动设备任意放在支持表面任何位置传输能量的发射器表面。

l 一个简单的允许移动设备完全控制电能传送的通信协议。

l 相当大的可集成在移动设备上的设计灵活性。

l 极低的待机功耗(实现需要)。


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楼主 | 回复于 2017-12-29 11#

每个阶段主要动作如下:

选择阶段   在这个阶段,电能发射器主要监测界面(感应面)上对象(物体)的放置和移除。为了达到目的,电能传输器可能要用到多种方法。参考附录B。如果电能发射器发现一个或多个对象,它应尝试定位这些对象--尤其是在电能发射器支持自由定位的情况下。另外,电能发射器应该尝试区分电能接收器和外界物体,如硬币、钥匙等。此外,电能发射器应该尝试为电能传输选择一个电能接收器。如果起初电能发射器没有足够的电能传输信息,则电能发射器可能要反复的执行Ping 和随后的识别和配置阶段----每次选择不同的初级线圈单元---在收集到相关的信息后返回选择阶段。参考附录C。最后,如果电能发射器选择一个将用来传输电能到电能接收器的初级线圈单元,电能发射器进入Ping阶段--最终到电能传输阶段。另一方面,如果电能发射器没有选择任何一个电能接收器用来传输电能---电能发射器没有向电能接收器传输电能超出一定的时间而—电能发射器应该进入待机模式运行。[参考第2部分]工作模式执行要求。

l ping   在这个阶段,电能发射器执行数字Ping,并监听回答。如果电能发射器发现了电能接收器,电能发射器可能会延长数字ping阶段,也就维持了电能信号的强度等级在数字ping 阶段的等级。这样会使系统进入识别和配置阶段,如果电能发射器没有延长数字ping阶段 ,系统将返回到选择阶段。

识别和配置阶段   在这个阶段,电能发射器识别已选择的电能接收器,并获得配置信息,如电能接收器将要在它的输出端输出的最大功率。电能发射器用这些信息创建电能传输合约。电能传输合约包含一些对电能传输在电能传输阶段中的特征参数的限制。在进入电能传输阶段之前的任何时候,电能发射器可能终止延长数字ping ,例如用来发现另外的电能接收器,这会让系统反回到选择阶段。

功率传输阶段   在这个阶段,电能发射器连续为电能接收器提供功电能,并响应从电能接收器得到的控制数据来调整初级线圈电流。整个阶段中,电能发射器监测包含在电能传输合约里的所有参数。这些参数中的任意一个参数有任何违反合约规定的冲突都将导致电能发射器终止电能传输---系统返回到选择阶段。最后应电能接收器的要求,系统可能停止电能传输。例如,电能接收器可以要求终止电能传输---电池充满的时候---系统返回到选择阶段,或者要求重新判断功率传输合约---用最小的电能使电池转入滴流充电状态---系统返回到识别和配置阶段。

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楼主 | 回复于 2017-12-29 12#

5.2节从电能发射器整体上定义了在 ping,识别和配置,功率传输阶段的系统控制协议。第5.3节从电能接收器整体上定义了4个阶段的系统控制协议。注意,在版本1.0的无线电能传输系统描述第1卷第1部分没有定义在选择阶段的系统控制协议。还要说明--从电能传输的角度来看---整个选择阶段电能接收器都保持被动状态。

用户可以在任何时候移走正在充电的移动设备。电能发射器能判别与电能接收器之间的通信超时或者违反电能传输合约的事件。结果是电能发射器终止电能传输,系统返回到选择阶段。

整个电能传输阶段,电能发射器和电能接收器控制着传输中的电功率大小。图5-2说明了电功率控制循环的原理图,主要操作如下:电能接收器选择一个所需要的控制点移动设备等需要测量输出电流或者输出电压,温度测量。另外电能接收器确定它真实的控制点。注意电能接收器可能采用任何方法确定一个控制点。再者在传输阶段的任何时间电能接收器可能改变这个方法。电能接收器用需要的控制点和真实的控制点计算控制误差值---例如(相关)两个输出电压或电流的不同----如果电能接收器要求较少的电能以达到所需要的控制点,则结果是否定的;如果要求较多的电能以达到所需要的控制点,则结果是肯定的。随后电能接收器将这个控制错误值发送给电能发射器。

电能发射器用这个控制误差值和真实的初级线圈单元电流判定一个新的初级线圈电流。当系统从控制误差数据包通信中稳定后,电能发射器在很短的时间内控制其实际初级线圈单元电流接近于新的初级线圈单元电流。在这个窗口,电能发射器将达到一个新的工作点---幅值、频率、AC电压的占空比被应用到这个初级线圈单元。随后电能发射器将保持其工作点不变,为能使电能接收器传达其他的控制和状态信息。详情请参考第5.2.3.1节。

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楼主 | 回复于 2017-12-29 13#

5.2节从电能发射器整体上定义了在 ping,识别和配置,功率传输阶段的系统控制协议。第5.3节从电能接收器整体上定义了4个阶段的系统控制协议。注意,在版本1.0的无线电能传输系统描述第1卷第1部分没有定义在选择阶段的系统控制协议。还要说明--从电能传输的角度来看---整个选择阶段电能接收器都保持被动状态。

用户可以在任何时候移走正在充电的移动设备。电能发射器能判别与电能接收器之间的通信超时或者违反电能传输合约的事件。结果是电能发射器终止电能传输,系统返回到选择阶段。

整个电能传输阶段,电能发射器和电能接收器控制着传输中的电功率大小。图5-2说明了电功率控制循环的原理图,主要操作如下:电能接收器选择一个所需要的控制点移动设备等需要测量输出电流或者输出电压,温度测量。另外电能接收器确定它真实的控制点。注意电能接收器可能采用任何方法确定一个控制点。再者在传输阶段的任何时间电能接收器可能改变这个方法。电能接收器用需要的控制点和真实的控制点计算控制误差值---例如(相关)两个输出电压或电流的不同----如果电能接收器要求较少的电能以达到所需要的控制点,则结果是否定的;如果要求较多的电能以达到所需要的控制点,则结果是肯定的。随后电能接收器将这个控制错误值发送给电能发射器。

电能发射器用这个控制误差值和真实的初级线圈单元电流判定一个新的初级线圈电流。当系统从控制误差数据包通信中稳定后,电能发射器在很短的时间内控制其实际初级线圈单元电流接近于新的初级线圈单元电流。在这个窗口,电能发射器将达到一个新的工作点---幅值、频率、AC电压的占空比被应用到这个初级线圈单元。随后电能发射器将保持其工作点不变,为能使电能接收器传达其他的控制和状态信息。详情请参考第5.2.3.1节。


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楼主 | 回复于 2017-12-29 14#

5.2节从电能发射器整体上定义了在 ping,识别和配置,功率传输阶段的系统控制协议。第5.3节从电能接收器整体上定义了4个阶段的系统控制协议。注意,在版本1.0的无线电能传输系统描述第1卷第1部分没有定义在选择阶段的系统控制协议。还要说明--从电能传输的角度来看---整个选择阶段电能接收器都保持被动状态。

用户可以在任何时候移走正在充电的移动设备。电能发射器能判别与电能接收器之间的通信超时或者违反电能传输合约的事件。结果是电能发射器终止电能传输,系统返回到选择阶段。

整个电能传输阶段,电能发射器和电能接收器控制着传输中的电功率大小。图5-2说明了电功率控制循环的原理图,主要操作如下:电能接收器选择一个所需要的控制点移动设备等需要测量输出电流或者输出电压,温度测量。另外电能接收器确定它真实的控制点。注意电能接收器可能采用任何方法确定一个控制点。再者在传输阶段的任何时间电能接收器可能改变这个方法。电能接收器用需要的控制点和真实的控制点计算控制误差值---例如(相关)两个输出电压或电流的不同----如果电能接收器要求较少的电能以达到所需要的控制点,则结果是否定的;如果要求较多的电能以达到所需要的控制点,则结果是肯定的。随后电能接收器将这个控制错误值发送给电能发射器。

电能发射器用这个控制误差值和真实的初级线圈单元电流判定一个新的初级线圈电流。当系统从控制误差数据包通信中稳定后,电能发射器在很短的时间内控制其实际初级线圈单元电流接近于新的初级线圈单元电流。在这个窗口,电能发射器将达到一个新的工作点---幅值、频率、AC电压的占空比被应用到这个初级线圈单元。随后电能发射器将保持其工作点不变,为能使电能接收器传达其他的控制和状态信息。详情请参考第5.2.3.1节。

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楼主 | 回复于 2017-12-29 15#

5 . 2   电能发射器视图

5.2.1节定义了电能发射器应执行以为电能传输而选择电能接收器的协议。协议包含数字ping。第5.2.2节定义了电能发射器应执行以为识别电能接收器和建立电能传输合约的协议。这个协议扩展到数字ping ,为了使电能接收器能够传达必须的信息。第5.2.3节定义了电能发射器在建立电能传输合约后应执行的协议。在执行这个协议期间,电能发射器根据从电能接收器获得的控制数据控制其初级线圈单元的电流。

5.2.1 Ping阶段

Ping 阶段,电能发射器应执行数字Ping。这个数字Ping执行如下,在这个列表中出现较早的条件优先于较后出现的条件。

电能发射器应发出一个为特殊电能发射器设计(参见第3节)的工作点电能信好,并尝试接收数据包。

如果电能发射器在第一电能信号发出后的ms时间内没有检测到第一电能信号传入的数据包的首字节的起始位,电能发射器会在ms时间内移除电能信号在时间(即减少初级线圈单元电流到0)。参考图 5-3a)。

如果电能发射器正确地接收到信号强度数据包,电能发射器进入电能传输的识别和配置阶段,维持电能信号在如特殊电能发射器定义的工作点。参考图5-3b)。如果电能发射器没有进入识别和配置阶段,电能发射器必须在收到信号强度数据包的校验和字节的停止位后的ms时间内移除电能信号。参考图 5-3c)。

如果电能发射器在第一个数据包在时间ms时间没有正确地收到第一个传入的数据包的起始位,电能发射器必须在ms时间内移除电能信号。参考图5-3d)。

如果电能发射器正确地收到了除了信号强度数据包以外的其他数据包,特别是收到了结束电能传输数据包,在收到数据包的校验和字节的停止位后,电能发射器必须在ms时间内移除电能信号。参考图5-3e)。

如果电能发射器没有进入识别和配置阶段,则电能发射器应返回到选择阶段。

注意,图5-3中的粗线表示电能信号的幅值,图的左手边是0位。虚线表示可以被电能发射器按照如下条件忽略的来自电能接收器可能的通讯信息。

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楼主 | 回复于 2017-12-29 16#

在从电能接收器得到的配置信息的基础上,电能发射器可以创建电能传输合约。无线电能传输系统描述第1卷第1部分,没有定义电能传输合约的构成参数。然而,建议电能传输合约至少包含如下参数:

最大功率---电能接收器打算给它的输出提供最大功率(如得到配置数据包的最大功率字段)。

5.2.3功率传输阶段 

在电能传输阶段,电能发射器响应其刚接收到的控制数据来控制传输到电能接收器的电能。为这个目的,电能发射器应该接收零个或者更多的如下数据包:

l 控制错误数据包

l 整流功率数据包

l 充电状态数据包

l 结束电能传输数据包

任何专有数据包(参考表6-3)。如果电能发射器不知如何处理包含在专有数据包中的这些信息,电能传输器应忽略这些信息。

任何保留数据包(参考表6-3)。电能发射器应忽略这些包含在保留数据包中的信息。

 

电能发射器应在如下时间约束下接收以上数据包对象:

如果电能发射器在收到识别和配置阶段的配置数据包的校验和字节的停止位后在ms时间内没有正确收到第一个控制误差数据包,则电能发射器需在ms时间内移除电能信号。如果电能发射器在收到前一个控制误差数据包的校验和字节的停止位后在ms时间内没有正确收到另一个控制误差数据包,则电能发射器需在ms时间内移除电能信号。(参考图5-5a))。

如果电能发射器在收到识别和配置阶段的配置数据包的校验和字节的停止位后在ms时间内没有正确收到第一个整流电能数据包,则电能发射器需在ms时间内移除电能信号。如果电能发射器在收到前一个整流电能数据包的校验和字节的停止位后在ms时间内没有正确收到另一个整流电能数据包,则电能发射器需在ms时间内移除电能信号。(参考图5-5f))。

除了上述时间约束外,电能发射器需执行如下动作:

在收到一个控制错误值后,电能发射器需在最多ms时间内调整其工作点。如第5.2.3.1节所定义。在任何校验之前,电能发射器需等待ms时间使通讯后的初级线圈单元电流再次稳定。参考图5-5b)。

如果电能发射器正确收到的数据包不在上述序列中,则电能发射器在收到那个数据包的校验和字节的停止位后的ms时间内移除电能信号。参考图5-5c)。

l 如果电能发射器接收到一个停止电能传输数据包,则电能发射器应:

² 如果停止电能传输编码是0X07(重新配置),则在不改变其工作点的前提下返回到识别和配置阶段。参考图5-5d)。

² 如果停止电能传输编码有任何其他值而不同于0X07,则应在收到结束电能传输数据包的校验和字节的停止位后的ms时间内移除电能信号。参考图5-5 e)。

整个电能传输阶段,电能发射器需监视包含在电能传输合约中的所有参数。如果电能发射器检测到这些参数的实际值超过电能传输合约中的限制,则电能发射器需在ms时间内移除电能信号。

如果电能发射器移除了电能信号,则电能发射器需返回到选择阶段。

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楼主 | 回复于 2017-12-29 17#

5.2.3. 1电能传输控制

无线电能传输系统描述版本1.0,第1卷,第1部分定义了具体的电能发射器用来控制其初级线圈单元电流使其接近新的初级线圈单元电流的方法(参考第5.1节)。这个方法是基于如图5-6所示的离散PID算法。

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楼主 | 回复于 2017-12-29 18#

要执行此算法,电能发射器应顺序执行以下步骤。这些步骤的定义:索引 j=1,2,3,---标记了电能发射器接收到的控制误差数据包序列。

l 当收到第个控制误差数据包时,电能发射器需计算初级线圈单元的电流,表示为:

其中,表示初级线圈单元根据上一个控制误差数据包控制得到的实际电流---表示包含在第个控制误差数据包的控制误差值。注意,表示在电能传输阶段开始时初级线圈单元的电流。

如果控制误差值 为非零,则电能发射器需在ms时间内校正其初级线圈单元电流。为此,电能发射器需执行如下列出的循环步骤。索引i =1,2,3---标出的这种循环迭代。

² 电能发射器需计算新的初级线圈单元电流与实际初级线圈单元电流之间的误差:

其中,表示在循环的第i-1次迭代决定的初级线圈单元电流。注意,表示循环开始时初级线圈单元的实际电流。

² 电能发射器需计算比例、积分、微分项(依次):

其中,是比例增益, 是积分增益,是微分增益,是执行一个迭代循环的时间。另外积分项,误差。电能发射器需限制积分项)的范围在 内。必要时,电能发射器应用一个适当的边界值代替计算出的积分项。

² 电能发射器需计算比例、积分、微分项的和:

+

在这个计算中,电能发射器应限制和值在范围内。

² 电能发射器应新的控制变量值:

其中,是取决于控制变量的比例因子。

Sv是控制变量的换算系数。另外,控制变量 ,表示电能传输阶段开始时控制变量实际的值。控制变量要么是工作频率,逆变器的占空比,要么是逆变器的输出电压。如果计算出的超出了规定的范围(参考第3节定义的独立电能发射器的设计),电能发射器需用一个合适的限制值代替计算出的。

² 电能发射器需应用一个新的控制变量到其电能转换单元。

² 电能发射器应确定初级线圈单元的实际值。

执行依次循环迭代要求迭代循环的最大数和时间要满足一下关系式:

=(),

l 在收到第个控制误差数据包的校验和字节的停止位后,电能发射器需确定初

级线圈单元电流 ,为  

的详情,请参考第3节定义的独立电能发射器的设计。

5 . 3  功率发射器透视

5.3.1定义了电能接收器申请对电能信号的初始响应。初始响应部分,如果电能接收器的通信单元没有处于待机状态或者运行状态,则电能接收器应唤醒其通讯控制单元。第5.3.2节定义了电能接收器对数字Ping的响应。这个响应确保电能发射器对应的是电能接收器交流(而不是和其他未知对象)。第5.3.3节定义了电能接收器对扩展数字Ping 的响应。这种响应确保电能发射器能识别电能接收器,并建立电能传输合约。最后,第5.3.4节定义了电能接收器要执行以实现通过电能发射器控制电能传输的协议。

除了第5.3.1节,第5.3.2节,第5.3.3节和第5.3.4节所限定的时间约束外,在电能发射器移除电能信号后,电能接收器需要在最多ms(参考图5-5)时间内离开PING,识别和通信,和电能传输阶段。功率发射器应当离开 Ping,识别和配置,或功率传输阶段。注意无线电能传输系统描述版本1,第1卷第1部分没有定义电能接收器应该如何检测电能发射器移除了电能信号。

 

此外,尽管第5.3.1节,第5.3.2节,第5.3.3节和第5.3.4节给出了时间约束,电能接收器可能随时停止向电能发射器传送数据包。(资料)这种行为导致电能发射器假设用户从界面移除了电能接收器而移除电能信号。推荐的方式是引起电能发射器移除功率信号(当用户没有从界面移除电能接收器)的原因是传送了一个如第5.3.2节和第5.3.4节所定义的停止电能传输数据包。

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楼主 | 回复于 2017-12-29 19#

5.3.1选择阶段

当电能发射器一发出电能信号,电能接收器就应进入选择阶段。注意,无线电能传输系统描述版本1,第1卷第1 部分没有定义电能接收器应该怎样检测电能发射器发出的电能信号。如果电能接收器认为整流电压足够高,则电能接收器应进入 Ping 阶段,并受如下时间约束:

在电能发射器连续不断发出电能信号的至少时间内,电能接收器不应进入Ping 阶段。

在电能发射器发出第一个电能信号后的至少时间内,电能接收器应进入Ping 阶段。

如果电能发射器没有进入Ping阶段,则电能发射器不应传输任何数据包。

参考图 5-7 和表 5-6,其中。

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楼主 | 回复于 2017-12-29 20#

5.3.2 PING 阶段

如果电能接收器响应了数字Ping,则电能接收器应传送一个信号强度数据或者停止电能传输数据包作为其第一个数据包。当进入 Ping阶段后,电能发射器应立即传输第一个数据包。

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