CN105229888A

CN105229888A - 无线充电器

Info

Publication number: CN105229888A
Application number: CN201380076561.3A
Authority: CN
Inventors: H·伊索塔洛; J·索维拉
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2016-01-06
Also published as: US9899862B2; WO2014167171A1; US20160072335A1; EP2984726A4; EP2984726A1; JP2016518099A; HK1218808A1; PH12015502334A1

Abstract

本发明涉及测试例如USB端口(12)这样的设备的电力接口的充电能力。一种用于测试充电能力的方法包括：在无线充电发送器(10)的供电接口处接收电压，由包括充电区域(24)的所述无线充电发送器(10)的供电测试电路在一段持续时间内在所述供电接口与地端之间提供负载(11)，在所述负载(11)上测量所述供电接口与所述地端之间的供电电压，以及基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力。本发明进一步涉及一种装置和计算机程序产品。

Description

无线充电器

背景技术

已经知道电磁感应很长时间，并且已在许多应用中使用电磁感应。在电磁感应中，随时间变化的磁通量向闭合导体回路感应出电动势。反之，随时间变化的电流产生变化的磁通量。在变压器中，该现象用于经由感应耦合的线圈将能量从一电路无线地转移到另一电路。初级线圈将交流电流变换为变化的磁通量，所述变化的磁通量被安排为流经次级线圈。所述变化的磁通量然后在次级线圈上感应出交流电压。可以通过初级线圈和次级线圈中的匝数来调整输入和输出电压的比率。

无线充电是这样的应用，其中，使用电磁感应在空中转移能量。无线充电系统包括：充电器设备，即具有初级线圈的电力发送器；以及将被充电的设备，即具有次级线圈的电力接收器。通过这些电磁耦合的线圈将充电器设备中的电流转移到被充电设备，并且感应出的电流可被进一步处理并用于为被充电设备的电池充电。通过从充电器设备到被充电设备的感应耦合来传输能量，其中，被充电设备可以使用该能量来为电池充电或作为直接电力。

例如在便携式电子装置的充电器设备中，当今的充电器设备的趋势是无线感应充电器设备，所述无线感应充电器设备使用通用串行总线(USB)型墙式充电器或者某种其它设备(例如某种其它便携式设备)的USB端口作为电源。这些充电器设备适于在各种环境中用于包括至少一个USB端口的各种设备，并且不需要为充电器的电缆找到电墙插座，也不需要通过电线将便携式电子装置连接到充电器。然而，某些适于无线充电的无线充电器设备为了对将被充电的设备供应足够的电力以确保有效的充电容量而需要5W的最低水平作为输入功率。

发明内容

本申请一般涉及无线USB操作的充电(WLC)发送器(TX)，即，使用USB端口作为电力供给并且具有用于测试该USB端口的所供电力的测试能力的充电设备。特别地，本发明涉及具有这样的测试能力的无线USB操作的充电设备，所述测试能力用于在所述充电设备的充电区域上没有电力接收器的情况下或者在开始为所述充电设备的充电区域上的电力接收器充电之前测试所述USB端口的所供电力。

本发明的各个方面包括一种装置、方法和计算机程序产品。在相关权利要求中公开了本发明的各种实施例。

本申请涉及测试例如USB端口这样的设备的电力接口的充电能力。

根据本发明的第一方面，提供了一种方法，其包括：在无线充电发送器的供电接口处接收电压，由包括充电区域的所述无线充电发送器的供电测试电路在一段持续时间内在所述供电接口与地端之间提供负载，在所述负载上测量所述供电接口与所述地端之间的供电电压，以及基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力。

根据实施例，所述方法进一步包括：对所确定的充电能力进行指示。根据实施例，所述方法进一步包括：如果所述充电能力被确定为有效充电能力，则感应地将能量发送到所述充电区域上的电力接收器。根据实施例，所接收的电压是+5V。根据实施例，所述负载是电阻式的，并且所述负载的电阻是5Ω。根据实施例，所述持续时间是30ms。根据实施例，所述方法进一步包括：经由无线通信接口发送指示所述充电能力的消息。根据实施例，所述供电接口包括通用串行总线(USB)接口的电压总线(VBUS)。根据实施例，测量所述供电电压是在电力发送之前完成的。

根据本发明的第二方面，提供了一种装置，其包括用于通过感应耦合发送感应能量的至少一个无线充电线圈，以及包括用于检测供电接口的充电能力的供电测试电路和充电区域、用于将电力发送到所述无线充电线圈的电力发送电路和WLC控制器电路，其中，所述供电测试电路被安排为：在供电接口处接收电压，在一段持续时间内在所述供电接口与地端之间提供负载，在所述负载上测量所述供电接口与所述地端之间的供电电压，以及基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力。

根据实施例，所述装置进一步包括用于对所确定的充电能力进行指示的构件。根据实施例，所述WLC控制器电路被安排为：如果所述充电能力被确定为有效充电能力，以及如果电力接收器位于所述充电区域上，则激活用于向所述无线充电线圈发送电力的电力发送电路。根据实施例，所接收的电压是+5V。根据实施例，所述负载是电阻式的，并且所述负载的电阻是5Ω。根据实施例，所述持续时间是30ms。根据实施例，所述装置进一步包括用于经由无线通信接口发送指示所述充电能力的消息。根据实施例，其中，所述供电接口包括通用串行总线(USB)接口的电压总线(VBUS)。根据实施例，所述供电电压是在电力发送之前完成的。

根据本发明的第三方面，提供了一种体现于非瞬态计算机可读介质上的包括计算机程序代码的计算机程序产品，所述计算机程序代码被配置为当在至少一个处理器上被执行时促使装置：在无线充电发送器的供电接口处接收电压，由包括充电区域的所述无线充电发送器的供电测试电路在一段持续时间内在所述供电接口与地端之间提供负载，在所述负载上测量所述供电接口与所述地端之间的供电电压，以及基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力。

根据本发明的第四方面，提供了一种装置，其包括：用于在无线充电发送器的供电接口处接收电压的构件，用于由包括充电区域的所述无线充电发送器的供电测试电路在一段持续时间内在所述供电接口与地端之间提供负载的构件，用于在所述负载上测量所述供电接口与所述地端之间的供电电压的构件，以及用于基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力的构件。

附图说明

下面将参考附图较为详细地描述本发明的各种实施例，其中：

图1示出了根据示例实施例的无线感应充电设备的USB测试电路结构；

图2示出了根据示例实施例的USB操作的电力发送器装置；以及

图3示出了根据示例实施例的USB测试和充电方法的流程图。

具体实施方式

无线充电是一种为移动设备充电的便利方法。为了使无线充电发送器成为主要的充电器，其应当便于使用。一种使其变得更容易的方法在于使用另一设备的电力接口来为所述无线充电发送器供电。所述电力接口的良好示例是USB，因为USB端口几乎在每个电子器具中均可获得。当USB端口用于供电时，不需要AC-DC适配器。因为AC-DC适配器在国家之间变化，而USB保持不变，所以使用USB端口进行充电也是有利的。

使用USB端口作为电力供给的无线充电(WLC)发送器(TX)(即WLC发送设备)为了对例如移动电话这样的便携式设备的无线充电接收器(即WLC接收器)提供完全充电能力而可能需要至少5W电力供给作为其输入。然而，不是所有的USB端口都能够在充电时或永远提供所述电力。USB端口的充电能力可以例如取决于其它设备的数量或者由连接到同一设备的其它USB端口的其它设备引出的电流量。

作为电子器具中最常见的USB端口类型的标准下行USB端口(SDP)被指定了上至仅2.5W(500mA5V)的电力。通常，电子设备具有若干SDPUSB端口，并且USBVBUS电压被供应给并联自公共+5V轨道的多个SDP。当端口中的多数端口未加负载或者仅加载了少量负载(鼠标、键板等)时，端口之一可以为WLC发送器供应所需数量的电力(≥5W)。然而，如果在开始电力转移之前USB端口的供电能力不足，则其可以导致非预期的电压骤降，意味着在利用USB供电无线充电器为WLC接收器充电时的中断。

无线充电(WLC)发送器可以在充电期间(即当电力接收器附接到该电力发送器的接口表面时)测试USB端口的供电能力。术语“接口表面”这里指的是WLC发送器在其上将感应能量转移给WLC接收器的充电区域。这些方法可以在充电期间监视/测量USB电力供给的输入电压，并且可以例如在充电过程中通过LED将USB端口的电力递送能力指示给用户。然而，由于这些方法通过使用WLC接收器作为WLC负载来在充电期间监视来自USB电力供给的输入电压，因此用户在充电之前无法知道USB端口是否适于进行充电。另外，所测量的输入电压值取决于WLC负载(即WLC接收器)的尺寸/数量，并且WLC发送设备不能控制WLC负载的数量，并且因此，WLC发送设备不能在充电开始时向用户提供可靠的能力指示。此外，WLC接收器可以以低电力(小WLC负载)开始充电，并且然后增大负载(较大WLC负载)，这可使得这些测试方法或测试结果不可靠。在将WLC发送器插入USB插座/端口时即时地或者最迟当将WLC接收器放置在接口表面上时知道WLC发送器是具有完全的、有限的充电能力还是没有任何充电能力，这是有利的，从而使得用户可以改变端口或将设备从其它USB端口断开以便为WLC充电器释放足够的电力。

下面将在关于以下内容的上下文中描述本发明的若干实施例：通过将移动装置插入电子器具的USB端口，例如USB供电无线充电设备这样的装置为例如移动设备这样的设备发送感应能量。然而应当指出，本发明不限于仅充电设备。实际上，不同的实施例可以在其中装置适于使用USB端口作为输入电力供给的任何环境中具有广泛应用。在本发明的实施例中，USB供电的感应能量充电器可用于将感应能量无线地转移给设备，并且因此，如贯穿本说明书所描述的，USB供电的感应能量充电器一般可被称为WLC发送器。包括初级WLC线圈的WLC发送器适于通过与作为包括次级WLC线圈的电力接收器的设备的感应耦合或磁共振(即感应能量链路)来发送感应能量。所述设备例如可以是移动电话、移动计算机、移动协作设备、移动因特网设备、智能电话、平板计算机、平板个人计算机(PC)、个人数字助理、手持游戏控制台、便携式媒体播放器、数字静物照相机(DSC)、数字摄像机(DVC或数字摄像录像机)、寻呼机或个人导航设备(PND)。所述电力发送器也可以在适于为所述设备充电的物体中实现，例如手提包、枕头、桌子、衣服等。包括至少一个USB端口的电子器具例如可以是计算机、膝上型计算机、视频游戏机、打印机、扫描仪、复印机、多功能机、平板计算机、TV、DVD播放器或蓝光播放器。

作为充电期间测试方法的替代，本发明的实施例使用了在通过使用WLC发送器进行充电之前针对USB端口的充电前USB端口测试方法。在根据本发明的所述充电前USB端口测试方法中，WLC发送器通过USB连接器而连接到USB端口，并且+5V被施加/提供给USB的电压供应线路(VBUS)。WLC发送器在特定持续时间(例如30ms)内在VBUS与地端之间连接负载(例如WLC发送器的测试电路中5ohms的电阻式负载)。在测试方法期间(即上面提到的特定持续时间内)对该负载上的电压(即VBUS电压)进行监视/测量。一般说来，所述负载可以是允许测量供电电压(例如1A的有效电流损耗)的任何组件。基于所测量的电压，WLC发送器可以确定USB端口的充电能力，即USB端口是否能够为充电供应足够的电力。针对有效充电能力的门限电压值可以是≥4.5V，即，当在特定持续时间内跨越VBUS和地端连接了WLC发送器的5Ω负载时，VBUS电压是4.5V或更大。如果USB端口具有有效充电能力，则WLC发送器进入正常的无线充电操作。此外，可以例如通过可视或音频信号来指示有效充电能力。并且当VBUS电压在4.5V之下时，USB端口具有无效充电能力，并且USB端口不能为充电供应足够的电力。可以例如通过不同的可视或音频信号来指示错误。另外，有可能为有限的充电能力定义门限值并且对其进行指示。例如，当所测量的电压值处于针对有效充电状态的门限值之下但却处于另一门限之上时(例如，电压在3V和4.5V之间)，WLC发送器可以确定USB端口具有有限的充电能力。有限的充电能力可以导致较长的充电时间，并且对于用户来说知道该情况可以是有益的。另外，可以在充电前USB端口测试期间(测试的持续时间可以是上面提到的30ms)不断地监视VBUS电压，并且如果VBUS电压骤降到4.25V之下，则WLC发送器的USB连接器可以即时地从USB端口断开电子连接，以便防止USB端口的VBUS骤降。

除了由发送器自身通过可视或音频信号对充电能力进行指示之外，发送器还可以将充电能力信息提供给被充电设备。例如，如果在将WLC发送器插入到USB电力供给时该发送器的接口表面上存在电力接收设备，或者当发送器检测到被充电设备放置在接口表面上时，发送器可以将指示其充电能力的状态消息发送给被充电设备。可以例如通过短距离无线通信(诸如NFC(近场通信)或蓝牙)或者通过电力转移接口自身来发送所述状态消息。被充电设备然后可以通过其用户接口向用户指示充电能力。当USB供电的无线充电器不具有完全充电能力时，如果用户希望避免低效率的充电并且使用备选的充电方法，则这可能是有益的。

在充电前USB端口测试方法中，适于将例如标准下行端口(SDP)或低功率专用充电端口(DCP)用作USB连接器，即具有作为WLC发送器的USB连接器的USB连接器的AC墙式充电器。SDP具有超过500mA的电源容量，并且低功率DCP具有1A以下的最大电流(5W)。

充电前USB端口测试方法为USB供电的无线充电发送器的用户提供了改进的用户体验，因为不存在对实际能够提供比标准500mA更多的电流的SDP端口的不必要的拒绝，并且低功率DCP也被识别。另外，可以在将WLC发送器插入到USB端口时和/或在将WLC接收器放置在WLC发送器的充电区域上时完成该测试方法。

一般而言，WLC发送器的充电前USB端口测试电路可用于检测VBUS电压，并且基于所检测出的VBUS电压，WLC发送器可以确定USB端口的充电能力，对该充电能力进行指示，以及进一步开始充电。

通过参考附图中的图1至图3来理解本发明的示例实施例及其潜在优点。

图1示出了被实现为WLC发送器10的附加功能的USB端口测试电路的示例。所述USB端口测试电路包括电阻式负载11。负载11例如可以是5欧姆。负载11被安排为在特定持续时间内通过WLC发送器10的USB连接器(未示出)而连接在VBUS13与GND14之间，同时通过USB端口12将+5V施加于VBUS13。电压信号也可以小于或大于+5V。所述特定持续时间例如可以是15-45ms，诸如30ms。负载11上的电压(即VBUS电压)在该特定持续时间内被检测。基于所测量的电压，WLC发送器10可以确定USB端口12是否达到有效充电能力的要求。如果USB端口12达到有效充电能力的要求，则WLC发送器10进入正常的无线充电操作。此外，可以在充电之前对用户指示有效充电能力。如果USB端口12没有达到有效充电能力的要求，并且USB端口12不能供应足够的电力来充电，则WLC发送器10可以对用户指示出错误，并且WLC发送器10不移到正常充电状态。然而，还有可能的是，WLC发送器10在预定时间之后重复进行USB端口测试。

图2示出了USB操作的电力发送器装置20的示例。装置20包括存储器21，存储器21被配置为存储计算机程序代码，所述计算机程序代码用于操作充电前USB端口测试方法。装置20包括处理器22，该处理器22执行程序代码来实施该装置的功能。装置20还包括作为供电构件的USB电缆23。USB电缆23被配置为连接到某个USB端口设备，即包括用于供电的至少一个USB端口的设备。另外，装置20包括针对电力接收器的充电区域24。存在WLC初级线圈25，其是适于为包括至少一个WLC次级线圈的电力接收器充电的无线充电线圈，其中，所述至少一个WLC次级线圈用于当电力接收器被安排/附接到充电区域24上时无线地接收能量。然而，还有可能存在除线圈25之外的不止一个WLC初级线圈。装置20可以进一步具有一个或多个LED26，用于向用户指示USB端口的能力，例如，一个或多个LED可用于向用户指示USB端口的以下充电能力之一：无效充电能力(即USB端口不能进行充电)，USB端口处在有限充电模式下或者具有有效充电能力(即USB端口具有完全充电能力)。装置20可以进一步具有一个或多个物理按钮或者一个或多个触摸屏按钮。装置20可以包括键板，该键板被设置在显示器上作为触摸屏键板或者在该装置的机壳上作为物理键板(未示出)。装置20可以进一步包括用于接收和发送音频的扩音器和扬声器(未示出)。装置20可以还包括通信接口(未示出)，该通信接口被配置为经由无线和/或有线网络将装置20连接到另一设备，以及通过所述无线/有线网络接收和/或发送数据。装置20可以进一步包括显示器和输入/输出元件，用于向显示器提供例如用户接口视图或者为用户提供关于充电的消息(例如充电已就绪)，或者用于向用户指示USB端口的充电能力。在关于LED26的上下文中提到这些充电能力。进一步地，装置20可以包括扬声器，用于为用户提供关于充电的音频消息(例如充电已就绪)，或者用于向用户指示USB端口的充电能力。在关于LED26的上下文中提到这些充电能力。装置20可以进一步包括WLC控制器电路(未示出)，所述WLC控制器电路被安排为：响应于确定充电能力为有效充电能力，激活电力发送电路用于向装置20的无线充电线圈25发送电力。

图3示出了根据实施例的USB端口测试方法30的流程图。在步骤31中，USB端口测试电路从USB端口的VBUS接收电压。在步骤32中，USB端口测试电路在特定持续时间内提供跨越VBUS与地端的电阻式负载。在步骤33中，USB端口测试电路测量VBUS与地端之间(即电阻式负载上)的VBUS电压。在步骤34中，USB端口测试电路基于所测量的VBUS电压来确定USB端口的充电能力。

电力接收器(即WLC接收器)例如可以是移动电话、智能电话、平板计算机、游戏控制台或任何其它适于被电力发送器(即WLC充电器)感应地进行充电的便携式设备。

术语“在充电区域上”在这里指代以下情形：电力接收器在充电区域之上，或者与充电区域如此接近以至WLC电力发送器适于感应地将电力移动到该电力接收器。

可以借助于计算机程序代码来实现本发明的各种实施例，所述计算机程序代码驻留在存储器中，并且促使相关装置实现本发明。例如，设备可以包括用于处理、接收和发送数据的电路或电子装置、在存储器中的计算机程序代码，以及当运行所述计算机程序代码时促使所述设备实现实施例的特征的处理器。

显而易见，本发明不限于仅仅是以上呈现的实施例，而是其可以在所附权利要求的范围内被修改。

Claims

1.一种方法，其包括：

在无线充电发送器的供电接口处接收电压，

由包括充电区域的所述无线充电发送器的供电测试电路在一段持续时间内在所述供电接口与地端之间提供负载，

在所述负载上测量所述供电接口与所述地端之间的供电电压，以及

基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括：对所确定的充电能力进行指示。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法进一步包括：如果所述充电能力被确定为有效充电能力，则将能量感应地发送到所述充电区域上的电力接收器。

4.根据权利要求1-3所述的方法，其中，所接收的电压是+5V。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中，所述负载是电阻式的，并且所述负载的电阻是5Ω。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，所述持续时间是30ms。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括：经由无线通信接口发送指示所述充电能力的消息。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中，所述供电接口包括通用串行总线(USB)接口的电压总线(VBUS)。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中，测量所述供电电压是在电力发送之前完成的。

10.一种装置，其包括用于通过感应耦合发送感应能量的至少一个无线充电线圈，以及包括用于检测供电接口的充电能力的供电测试电路和充电区域、用于向所述无线充电线圈发送电力的电力发送电路和WLC控制器电路，其中，所述供电测试电路被安排为：在所述供电接口处接收电压，在一段持续时间内在所述供电接口与地端之间提供负载，在所述负载上测量所述供电接口与所述地端之间的供电电压，以及基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述装置进一步包括：用于对所确定的充电能力进行指示的构件。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述WLC控制器电路被安排为：如果所述充电能力被确定为有效充电能力，以及如果电力接收器位于所述充电区域上，则激活所述电力发送电路用于向所述无线充电线圈发送电力。

13.根据权利要求10到12所述的装置，其中，所接收的电压是+5V。

14.根据权利要求10到13中任一项所述的装置，其中，所述负载是电阻式的，并且所述负载的电阻是5Ω。

15.根据权利要求10到14中任一项所述的装置，其中，所述持续时间是30ms。

16.根据权利要求10到15中任一项所述的装置，其中，所述装置进一步包括：用于经由无线通信接口发送指示所述充电能力的消息的构件。

17.根据权利要求10到16中任一项所述的装置，其中，所述供电接口包括通用串行总线(USB)接口的电压总线(VBUS)。

18.根据权利要求10到17中任一项所述的装置，其中，所述供电电压是在电力发送之前完成的。

19.一种体现于非瞬态计算机可读介质上的包括计算机程序代码的计算机程序产品，所述计算机程序代码被配置为当在至少一个处理器上被执行时促使装置：

在无线充电发送器的供电接口处接收电压，

基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力。

20.一种装置，其包括：

用于在无线充电发送器的供电接口处接收电压的构件，

用于由包括充电区域的所述无线充电发送器的供电测试电路在一段持续时间内在所述供电接口与地端之间提供负载的构件，

用于在所述负载上测量所述供电接口与所述地端之间的供电电压的构件，以及

用于基于所测量的供电电压来确定所述供电接口的充电能力的构件。