CN105334539B - 无线充电中实现异物检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线充电中实现异物检测的方法，其中包括开启无线充电后，记录电能量接收端的发送信号强度或电能量接收端与电能量发送端之间的通信信号强度；根据信号强度在系统预设的信号强度和线圈偏移系数对照表中查表获得当前的线圈偏移系数；在系统预设的电能量与固有损耗对照表中查表得到当前的系统固有损耗；根据当前的系统固有损耗和当前的线圈偏移系数计算得到当前的电能量传输损耗；根据当前的电能量传输损耗和系统预设损耗阈值的比较判断是否存在异物。采用该种无线充电中实现异物检测的方法，提高了异物检测算法准确性，减少异物检测算法误报，还可以在无线充电时尽量扩大手机放置的位置范围，提高了使用便利性，具有更广泛的应用范围。

Description

无线充电中实现异物检测的方法

技术领域

本发明涉及无线技术领域，尤其涉及无线充电技术领域，具体是指一种无线充电中实现异物检测的方法。

背景技术

随着智能手机的热销，智能手机待机时间相对传统手机短的问题，令人重视。一种近距离无线充电给随处为手机充电提供了一种便利。此无线充电通过发送线圈和接收线圈耦合传递电能量，这里把无线充电器称为电能量发送端，简称TX；把带无线充电功能手机称为电能量接收端，简称RX。TX端为RX端充电时，当把金属物品如硬币、钥匙也放在TX端发送线圈上时，金属物品会吸收电能量发热，出于安全性和节能考虑，引入了异物检测算法(Foreign Object Detection，简称FOD)。实际使用中，当接收端线圈与发送端线圈放置位置偏移较多时，也会误报FOD错误，然后TX停止为接收端充电，这个误报是不希望看到的。

现有技术中无线充电系统1.1版本中提到一种方法，“RX端会发送关于接收到的电能量数据包(功率包)给TX端，据此数据包TX端可以计算出RX端接收到的电能量，然后和TX端发送出去的电能量相减，得到电能量损耗(电能量LOSS)；当发送端线圈上有金属异物时，当电能量损耗超出阈值，TX会报FOD错误”。实际使用时，TX和RX线圈放的位置耦合很好时，可以使用一组阈值表，准确识别出金属异物；当TX和RX线圈放的位置耦合很差时，此时无线充电效率降低，电能量损耗很大，也会超出阈值，这里需要针对此种情况改进优化FOD算法。关于TX和RX线圈放的位置耦合很好时的情况，看下面的专利。

CN201210074251.5“无线电力传输装置的电力传输控制方法及电力传输装置”，描述到：“通过物体感测传感器感测在无线充电过程中是否有异物置于无线电力传输装置的充电位置；若所述异物被物体感测传感器感测，则根据所述无线电力传输装置的控制部计算无线充电的电力损失；以及若所述电力损失为基准值以上，则随着所述异物的感测终止电力传输”。该发明未处理TX和RX线圈放的位置耦合很差时的情况；另外该发明提到了“物体感测传感器”，增加了系统成本。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现提高异物检测算法准确性、减少异物检测算法误报、还可以在无线充电时尽量扩大手机放置的位置范围、具有更广泛应用范围的无线充电中实现异物检测的方法。

为了实现上述目的，本发明的无线充电中实现异物检测的方法具有如下构成：

该无线充电中实现异物检测的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)开启无线充电后，记录电能量接收端的发送信号强度或电能量接收端与电能量发送端之间的通信信号强度；

(2)根据所述的发送信号强度或通信信号强度在系统预设的信号强度和线圈偏移系数对照表中查表获得当前的线圈偏移系数；

(3)根据所述的电能量接收端发送至电能量发送端的功率包以及所述的电能量发送端发送的电能量在系统预设的电能量与固有损耗对照表中查表得到当前的系统固有损耗；

(4)根据当前的系统固有损耗和当前的线圈偏移系数计算得到当前的电能量传输损耗；

(5)根据当前的电能量传输损耗和系统预设损耗阈值的比较判断是否存在异物。

较佳地，所述的步骤(1)之前，还包括以下步骤：

(0-1)经过对电能量接收端和电能量发送端之间存在各种已知位置偏移时发送信号强度的测量或通信信号强度的测量得到系统预设的信号强度和线圈偏移系数对照表；

(0-2)电能量接收端和电能量发送端放置位置相互对准时，经过对各种负载充电时对应的固有功率损耗的测量得到系统预设的电能量与固有损耗对照表。

较佳地，所述的步骤(2)和(3)之间，还包括以下步骤：

(21)开启第一计数器并将第一计数器的计数值加一；

(22)判断所述的第一计数器的计数值是否大于系统预设检测次数，如果是，则继续步骤(25)，否则继续步骤(23)；

(23)判断所述的电能量发送端是否接收到所述的电能量接收端发送的功率包，如果是，则继续步骤(3)，否则继续步骤(24)；

(24)检测并判断所述的电能量发送端表面温度是否大于系统预设保护温度值，如果是，则继续步骤(25)，否则继续步骤(23)；

(25)将无线充电关闭并结束退出。

较佳地，所述的根据所述的电能量接收端发送至电能量发送端的功率包以及所述的电能量发送端发送的电能量在系统预设的电能量与固有损耗对照表中查表得到当前的系统固有损耗，包括以下步骤：

(31)根据所述的电能量发送端接收到的所述的电能量接收端发送的功率包计算所述的电能量接收端接收的能量；

(32)根据所述的电能量接收端接收的能量以及电能量发送端发送的能量在系统预设的电能量与固有损耗的对照表中查表得到当前的系统固有损耗。

更佳地，所述的根据当前的系统固有损耗和当前的线圈偏移系数计算得到当前的电能量传输损耗，具体为：

根据当前的系统固有损耗和当前的线圈偏移系数并按照如下公式计算得到当前的电能量传输损耗：

电能量传输损耗＝(电能量发送端发送的能量×当前的线圈偏移系数)-电能量接收端接收的能量-当前的系统固有损耗。

较佳地，所述的根据当前的电能量传输损耗和系统预设损耗阈值的比较判断是否存在异物，包括以下步骤：

(51)判断当前的电能量传输损耗是否大于系统预设损耗阈值，如果是，则继续步骤(52)，否则继续步骤(3)；

(52)判断为存在异物；

(53)将无线充电关闭并结束退出。

更佳地，所述的步骤(52)和(53)之间，还包括以下步骤：

(521)开启第二计数器并将第二计数器的计数值加一；

(522)判断所述的第二计数器的计数值是否大于系统预设判断次数，如果是，则继续步骤(53)，否则继续步骤(3)。

采用了该发明中的无线充电中实现异物检测的方法，具有如下有益效果：

本发明在可以正确识别金属异物的前提下，还可以在无线充电时尽量扩大手机放置的位置范围；同时提高了异物检测算法准确性，减少了误报；提高使用便利性；不需要使用现有技术中的物体感测传感器，降低了系统成本，方法应用简便；具有更广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的无线充电中实现异物检测的方法的流程图。

图2为本发明的无线充电中实现异物检测的方法应用于具体实施例的详细流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1所示为本发明的无线充电中实现异物检测的方法的流程图。

(0-1)经过对电能量接收端和电能量发送端之间存在各种已知位置偏移时发送信号强度的测量或通信信号强度的测量得到系统预设的信号强度和线圈偏移系数对照表；

(0-2)电能量接收端和电能量发送端放置位置相互对准时，经过对各种负载的充电时对应的固有功率损耗的测量得到系统预设的电能量与固有损耗对照表。

(1)开启无线充电后，记录所述的电能量接收端的发送信号强度或电能量接收端与电能量发送端之间的通信信号强度；

(2)根据所述的发送信号强度或通信信号强度在系统预设的信号强度和线圈偏移系数对照表中查表获得当前的线圈偏移系数；

(21)开启第一计数器并将第一计数器的计数值加一；

(22)判断所述的第一计数器的计数值是否大于系统预设检测次数，如果是，则继续步骤(25)，否则继续步骤(23)；

(23)判断所述的电能量发送端是否接收到所述的电能量接收端发送的功率包，如果是，则继续步骤(3)，否则继续步骤(24)；

(24)检测并判断所述的电能量发送端表面温度是否大于系统预设保护温度值，如果是，则继续步骤(25)，否则继续步骤(23)；

(25)将无线充电关闭并结束退出。

(3)根据所述的电能量接收端发送至电能量发送端的功率包以及所述的电能量发送端发送的电能量在系统预设的电能量与固有损耗对照表中查表得到当前的系统固有损耗；

(31)根据所述的电能量发送端接收到的所述的电能量接收端发送的功率包计算所述的电能量接收端接收的能量；

(32)根据所述的电能量接收端接收的能量以及电能量发送端发送的能量在系统预设的电能量与固有损耗的对照表中查表得到当前的系统固有损耗。

(4)根据当前的系统固有损耗和当前的线圈偏移系数计算得到当前的电能量传输损耗；

电能量传输损耗＝(电能量发送端发送的能量×当前的线圈偏移系数)-电能量接收端接收的能量-当前的系统固有损耗。

(5)根据当前的电能量传输损耗和系统预设损耗阈值的比较判断是否存在异物。

(51)判断当前的电能量传输损耗是否大于系统预设损耗阈值，如果是，则继续步骤(52)，否则继续步骤(3)；

(52)判断为存在异物；

(521)开启第二计数器并将第二计数器的计数值加一；

(522)判断所述的第二计数器的计数值是否大于系统预设判断次数，如果是，则继续步骤(53)，否则继续步骤(3)。

(53)将无线充电关闭并结束退出。

下面结合附图2进行进一步详细阐述。

步骤1：当TX端软件检测到有RX端放在发送端线圈上时，“打开计数器”清0，到步骤2；

步骤2：打开无线充电；保存RX发的信号强度包，并使用信号强度包，查表得到发送端线圈和接收端“线圈偏移系数”；“打开计数器”加1，并比较“打开计数器”和设定次数a，如果“打开计数器”大于设定次数a即“是”，转到步骤3；如果不大于即“否”，则转到步骤4；

步骤3：关闭无线充电，“打开计数器”清0，并报FOD错误，结束；

步骤4：检查是否收到RX发的功率包，如果没收到即“否”，转到步骤5；否则即“是”转到步骤6；

步骤5：测量发送端线圈表面温度，如果超出保护温度即“是”，关闭无线充电，并报温度过高错误，结束；如果温度没超出保护温度即“否”，转到步骤4；

步骤6：测量TX端供电电压和消耗电流，相乘计算出TX端发射出的能量TX_power；然后使用“功率包”，计算出RX端接收到的能量RX_power；再根据电流查表得到“损耗LOSS_固有”。计算电能量功率损耗LOSS是，TX_power乘上“线圈偏移系数”，减去RX_power，减去“损耗LOSS_固有”。判断此电能量损耗LOSS是否大于损耗阈值，如果不大于即“否”，转到步骤4；如果大于即“是”，转到步骤7；

步骤7：“fod计数器”加1，判断“fod计数器”是否大于设定次数b，如果不大于即“否”，转到步骤4；如果大于即“是”，“fod计数器”清0，关闭无线充电，转到步骤2；

说明，本发明首先测量若干RX接收端线圈放置位置对准TX端发送线圈时电能量功率损耗LOSS，测量不同负载时典型电流下的情况，得到一组损耗LOSS理论值，放在程序里。

本发明的关键点在于：本发明加入了根据RX发的信号强度包来得到发送端线圈和接收端线圈放置的偏移程度，得到计算“电能量功率损耗LOSS”时用到的“线圈偏移系数”；另外，本发明在RX接收端线圈放置位置对准TX端发送线圈时测量了不同电流下电能量功率损耗LOSS，得到的一组损耗LOSS理论值，也是计算“电能量功率损耗LOSS”时的关键参数。

本发明中的步骤2中，无线充电时发送端线圈和接收端线圈放置的偏移程度，要得到这个参数，也可以使用RX与TX通信时的信号强度来得到。通信时的信号，是加在接收端线圈上通过电磁感应耦合到发送端线圈上的。与本发明使用“RX发的信号强度包”相比，本发明直观，容易测量，实施起来简单。

采用了该发明中的无线充电中实现异物检测的方法，具有如下有益效果：

本发明在可以正确识别金属异物的前提下，还可以在无线充电时尽量扩大手机放置的位置范围；同时提高了异物检测算法准确性，减少了误报；提高使用便利性；不需要使用现有技术中的物体感测传感器，降低了系统成本，方法应用简便；具有更广泛的应用范围。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种无线充电中实现异物检测的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)开启无线充电后，记录电能量接收端的发送信号强度或电能量接收端与电能量发送端之间的通信信号强度；

(2)根据所述的发送信号强度或通信信号强度在系统预设的信号强度和线圈偏移系数对照表中查表获得当前的线圈偏移系数；

(3)根据所述的电能量接收端发送至电能量发送端的功率包以及所述的电能量发送端发送的电能量在系统预设的电能量与固有损耗对照表中查表得到当前的系统固有损耗；

(4)根据当前的系统固有损耗和当前的线圈偏移系数计算得到当前的电能量传输损耗；

(5)根据当前的电能量传输损耗和系统预设损耗阈值的比较判断是否存在异物；

所述的步骤(1)之前，还包括以下步骤：

(0-1)经过对电能量接收端和电能量发送端之间存在各种已知位置偏移时发送信号强度的测量或通信信号强度的测量得到系统预设的信号强度和线圈偏移系数对照表；

(0-2)电能量接收端和电能量发送端放置位置相互对准时，经过对各种负载充电时对应的固有功率损耗的测量得到系统预设的电能量与固有损耗对照表。

2.根据权利要求1所述的无线充电中实现异物检测的方法，其特征在于，所述的步骤(2)和(3)之间，还包括以下步骤：

(21)开启第一计数器并将第一计数器的计数值加一；

(22)判断所述的第一计数器的计数值是否大于系统预设检测次数，如果是，则继续步骤(25)，否则继续步骤(23)；

(23)判断所述的电能量发送端是否接收到所述的电能量接收端发送的功率包，如果是，则继续步骤(3)，否则继续步骤(24)；

(24)检测并判断所述的电能量发送端表面温度是否大于系统预设保护温度值，如果是，则继续步骤(25)，否则继续步骤(23)；

(25)将无线充电关闭并结束退出。

3.根据权利要求1所述的无线充电中实现异物检测的方法，其特征在于，所述的根据所述的电能量接收端发送至电能量发送端的功率包以及所述的电能量发送端发送的电能量在系统预设的电能量与固有损耗对照表中查表得到当前的系统固有损耗，包括以下步骤：

(31)根据所述的电能量发送端接收到的所述的电能量接收端发送的功率包计算所述的电能量接收端接收的能量；

(32)根据所述的电能量接收端接收的能量以及电能量发送端发送的能量在系统预设的电能量与固有损耗的对照表中查表得到当前的系统固有损耗。

4.根据权利要求3所述的无线充电中实现异物检测的方法，其特征在于，所述的根据当前的系统固有损耗和当前的线圈偏移系数计算得到当前的电能量传输损耗，具体为：

根据当前的系统固有损耗和当前的线圈偏移系数并按照如下公式计算得到当前的电能量传输损耗：

电能量传输损耗＝(电能量发送端发送的能量×当前的线圈偏移系数)-电能量接收端接收的能量-当前的系统固有损耗。

5.根据权利要求1所述的无线充电中实现异物检测的方法，其特征在于，所述的根据当前的电能量传输损耗和系统预设损耗阈值的比较判断是否存在异物，包括以下步骤：

(51)判断当前的电能量传输损耗是否大于系统预设损耗阈值，如果是，则继续步骤(52)，否则继续步骤(3)；

(52)判断为存在异物；

(53)将无线充电关闭并结束退出。

6.根据权利要求5所述的无线充电中实现异物检测的方法，其特征在于，所述的步骤(52)和(53)之间，还包括以下步骤：

(521)开启第二计数器并将第二计数器的计数值加一；

(522)判断所述的第二计数器的计数值是否大于系统预设判断次数，如果是，则继续步骤(53)，否则继续步骤(3)。