CN105359373B - 无线感应功率传输 - Google Patents

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Abstract

一种无线功率传输系统包括布置成经由无线感应功率信号向功率接收器(105)提供功率传输的功率发送器(101)。寄生功率损耗检测器(207)布置成检测对于功率传输的寄生功率损耗,以及用户指示器(209)布置成响应于检测到寄生功率损耗而初始化用户警报。系统包括用于接收用户输入的输入(211);以及控制器(213),其被布置成如果没有接收到满足准则的用户输入则启动由寄生功率损耗检测器(207)执行以检测寄生功率损耗的寄生功率损耗检测操作的适配。各个特征中的每一个可以实施在功率发送器(101)、功率接收器(105)中,或者可以例如分布在它们之间。方案可以允许无线功率传输系统中的改进的外来对象检测。

Description

无线感应功率传输
技术领域
本发明涉及感应功率传输并且特别地但不排他地涉及根据Qi无线功率传输标准的感应功率传输系统。
背景技术
在过去的十年中,使用中的便携式和移动设备的数目和种类已经激增。例如,移动电话、平板电脑、媒体播放器等的使用已经成为普遍存在。这些设备一般由内部电池供电并且通常的使用情境常常要求电池的再充电或者来自外部电源对设备的直接的有线供电。
大多数现今的系统要求将从外部电源被供电的接线和/或显明的电气接触。然而,这往往是不切实际的并且要求用户物理地插入连接器或者以别的方式建立物理的电气接触。通过引入线的长度对用户而言也往往是不便的。通常地,功率要求也显著地不同,并且当前大多数设备具备它们自己的专用电源,导致通常的用户具有大数目的不同的电源,其中每个电源专用于具体的设备。尽管内部电池的使用可能避免在使用期间对于到电源的线连接的需要,但是这仅提供了局部的解决方案因为电池将需要再充电(或者替换,其是昂贵的)。电池的使用还可能实质上添加了重量和潜在的成本以及设备的大小。
为了提供显著地改进的用户体验,已经提议使用无线电源,其中功率从功率发送器设备中的发送器线圈被感应地传输到个体的设备中的接收器线圈。
经由磁感应的功率发送是公知的概念,其主要地用在具有初级发送器线圈和次级接收器线圈之间的紧耦合的变压器中。通过分离两个设备之间的初级发送器线圈和次级接收器线圈,这些设备之间的基于松耦合的变压器的原理的无线功率传输成为可能。
这样的布置允许到设备的无线功率传输,而不要求做出任何的线或者物理的电连接。实际上,其可能简单地允许设备被放置为与发送器线圈相邻或者在发送器线圈之上,以便被再充电或外部地供电。例如,功率发送器设备可被布置有水平的表面,设备可以简单地被放置在该表面上以被供电。
而且,这样的无线功率传输布置可以有利地被设计为使得功率发送器设备可以与一系列功率接收器设备一起使用。特别地,被知晓为Qi标准的无线功率传输标准已经被定义并且当前正在被进一步地开发。该标准允许符合Qi标准的功率发送器设备与同样符合Qi标准的功率接收器设备一起使用,而它们不必来自同一制造商或者彼此专用。Qi标准进一步包括用于允许操作被适配于具体的功率接收器设备的一些功能性(例如,取决于具体的功率耗用(drain)。
Qi标准由无线功率联盟开发并且可以例如在它们的网站:http:// www.wirelesspowerconsortium.com/index.html上找到更多的信息,其中特别地可以找到所定义的标准文献。
Qi无线功率标准描述了功率发送器必须能够向功率接收器提供有保证的功率。所需要的具体的功率水平取决于功率接收器的设计。为了规定(specify)有保证的功率,定义了测试功率接收器和负载状况的集合,该集合针对每种状况描述有保证的功率水平。
Qi最初针对被认为是具有小于5W的功率耗用的设备的低功率设备定义了无线功率传输。落在该标准的范围内的系统使用两个平面线圈之间的感应耦合将功率从功率发送器传输到功率接收器。这两个线圈之间的距离通常是5mm。将该范围延长到至少40mm是可能的。
然而,工作在进行以增加可用的功率,并且特别地标准正在被延伸至为具有大于5W的功率耗用的设备的中功率设备。
Qi标准定义了兼容设备必须满足的各种技术要求、参数和操作程序。
通信
Qi标准支持从功率接收器到功率发送器的通信,由此使能功率接收器提供可允许功率发送器适配于具体的功率接收器的信息。在当前的标准中,已经定义了从功率接收器到功率发送器的单向通信链接,并且方法是基于功率接收器作为控制元件的基本原理。为了准备和控制功率发送器和功率接收器之间的功率传输,功率接收器具体地向功率发送器传送信息。
该单向通信是通过功率接收器执行负载调制实现的,其中由功率接收器施加到次级接收器的负载被变更以提供功率信号的调制。所得到的电气特性中的改变(例如,电流吸取中的变化)可以被检测并且由功率发送器解码(解调)。
因而,在物理层,从功率接收器到功率发送器的通信信道使用功率信号作为数据载体。功率接收器调制负载,其通过发送器线圈电流或者电压的幅值和/或相位中的改变被检测到。数据被格式化为字节和包。
可以在Qi无线功率规范(1.0版)的第1部分的第6章中找到更多的信息。
尽管Qi使用单向的通信链接,但是已经提出引入从功率发送器到功率接收器的通信。然而,包括这样的双向链接是非同小可的,并且双向链接遭受大量的困难和挑战。例如,所得到的系统仍需要是向后兼容的,并且例如不能进行双向通信的功率发送器和接收器仍需要被支持。而且,例如在调制选项、功率变化、发送选项等方面的技术限制是非常限制的,因为它们需要适应现存的参数。保持成本和复杂性低也是重要的,并且例如期望的是针对附加的硬件的要求被最小化,检测是容易的且可靠的,等等。还重要的是,从功率发送器到功率接收器的通信不影响、退化或干扰从功率接收器到功率发送器的通信。而且,非常重要的要求是通信链接不会不可接受地退化系统的功率传输能力。
相应地,许多挑战和困难与提升诸如Qi的功率传输系统来包括双向通信相关联。
系统控制
为了控制无线功率传输系统,Qi标准规定系统在不同的操作时间可以处于其中的多个阶段或者模式。更多的细节可以在Qi无线功率规范(1.0版)的第1部分的第5章中找到。
系统可以处于下面的阶段:
选择阶段
该阶段是系统未被使用,即功率发送器和功率接收器之间不存在耦合(即,没有功率接收器被安放靠近功率发送器)的典型阶段。
在选择阶段,功率发送器可以处于备用模式但是将感测以便检测可能的对象的存在。类似地,接收器将等待功率信号的存在。
查验(Ping)阶段
如果发送器检测到可能的对象的存在(例如,由于电容改变),则系统转到其中功率发送器(至少间歇地)提供功率信号的查验阶段。该功率信号由功率接收器检测,功率接收器着手向功率发送器传送初始的包。具体地,如果功率接收器存在于功率发送器的接口上,则功率接收器向功率发送器传送初始的信号强度包。信号强度包提供功率发送器线圈和功率接收器线圈之间的耦合度的指示。信号强度包由功率发送器检测到。
识别和配置阶段:
功率发送器和功率接收器然后转到识别和配置阶段,其中功率接收器传送至少标识符和要求的功率。信息通过负载调制以多个数据包被传送。功率发送器在识别和配置阶段维持恒定的功率信号以便允许负载调制被检测到。具体地,为了该目的,功率发送器提供具有恒定的幅值、频率和相位的功率信号(由负载调制引起的改变除外)。
在实际的功率传输的准备中,功率接收器可以应用接收到的信号来为其电子设备加电,但是其保持其输出负载断开。功率接收器向功率发送器传送包。这些包包括诸如识别和配置包的命令(mandatory)消息,或者可包括诸如扩展的识别包或者功率停滞(hold-off)包的一些定义的可选的消息。
功率发送器着手根据从功率接收器接收到的信息配置功率信号。
功率传输阶段:
然后系统转到功率传输阶段,其中功率发送器提供要求的功率信号并且功率接收器连接输出负载以为其供给所接收的功率。
在该阶段期间,功率接收器监控输出负载状况,并且具体地其测量某个操作点的实际值和期望值之间的控制误差。它用例如每250毫秒的最小的速率将这些控制误差以控制误差消息传送到功率发送器。这向功率发送器提供功率接收器的继续存在的指示。另外,控制误差消息被用来实施其中功率发送器适配功率信号以最小化报告的误差的闭环功率控制。具体地,如果操作点的实际值等于期望值,则功率接收器传送具有零值的控制误差,导致功率信号中无变化。在功率接收器传送不同于零的控制误差的情形中,功率发送器将相应地调节功率信号。
关于无线功率传输的潜在的问题是功率可能被无意地传输到例如金属对象。例如,如果诸如例如硬币、钥匙、环等的外来对象被放置在被布置成接收功率接收器的功率发送器平台上,则由发送器线圈生成的磁通将在金属对象中引入涡电流,涡电流将引起对象发热。热量增加可能是非常显著的并且实际上可能导致对随后拾取这些对象的人的疼痛和损伤的风险。
实验已经表明,即使对于对象中的低至500mW的功率耗散,安放在功率发送器的表面处的金属对象在正常的环境温度(20C)下可能达到不期望的高温(高于60C)。作为比较,通过与热的对象接触引起的皮肤烧伤在65C左右的温度开始。实验已经指示在典型的外来对象中500mW或更高的功率吸收使其温度上升至不可接受的水平。
为了防止这样的情境,已经提出引入外来对象的检测,其中功率发送器可以检测外来对象的存在并且减小发送功率。例如,Qi系统包括用于检测外来对象、并且如果外来对象被检测到则减小功率的功能性。
可以从发送的和接收到的功率之间的差来估计外来对象中的功率耗散。为了防止过多的功率被耗散在外来对象中,如果功率损耗超过阈值,则发送器可以终止功率传输。
在当前的Qi标准中,优选的方案是确定跨功率发送器与功率接收器之间接口的功率损耗以便于确定外来对象中的任何损耗。为此目的,功率接收器估计进入其接口表面的功率的量-也即接收到的功率。为了产生估计,功率接收器测量向负载提供的功率的量,并且添加对组件-线圈、谐振电容器、整流器等中损耗以及在诸如并未暴露至用户的金属部件的设备中的导电元件中的损耗的估计。功率接收器以规则的间隔向功率发送器传送所确定的接收到的功率估计。
功率发送器估计从功率信号提取的功率的量-也即所发送的功率。功率发送器可以随后计算所发送功率与所接收功率之间的差,并且如果差超过给定水平,功率发送器可以确定已经发生了其中不可接受的功率可能耗散在外来对象中的情形。例如,外来对象可位于功率发送器上或附近,导致其由于功率信号而被加热。如果功率损耗超过给定阈值,功率发送器终止功率传输以便于防止对象变得过热。更多细节可以在Qi标准,系统说明无线功率中找到。
当执行该功率损耗检测时,重要的是用足够的准确性来确定功率损耗以确保外来对象的存在被检测到。首先,必须确保从磁场吸收显著的功率的外来对象被检测到。为了确保这一点,在估计从发送的和接收的功率计算到的功率损耗中的任何误差必须小于针对外来对象中的功率吸收的可接受的水平。类似地,为了避免错误的检测,功率损耗计算的准确性必须足够地准确,以不导致当不存在外来对象时被估计的功率损耗值过高。
在较高的功率水平下足够准确地确定发送的和接收的功率估计比对于较低的功率水平基本上是更困难的。例如,假定发送的和接收的功率的估计的不确定度是±3%,这可能导致以下的误差:
±150mW ,在5W的发送和接收的功率下,以及
±1.5W,在50W的发送和接收的功率下。
因而,虽然这样的准确性对于低功率传输操作可能是可接受的,但是其对于高功率传输操作是不可接受的。
通常,要求功率发送器必须能够检测到仅350mW或者甚至更低的外来对象的功率消耗。这要求接收的功率和发送的功率的非常准确的估计。在高功率水平下这是特别困难的,并且功率接收器生成足够准确的估计常常是困难的。然而,如果功率接收器高估所接收的功率,则这可能导致外来对象的功率消耗不被检测到。相反,如果功率接收器低估接收到的功率,则这可能导致其中尽管不存在外来对象但功率发送器终止功率传输的错误的检测。
为了获得期望的准确性,已经提出了在至少更高水平下执行功率传输之前功率发送器和功率接收器相互校准。然而,尽管该方案在许多情况中可能是所期望的,其也可能视作对于用户是不方便的,因为这些校准至少可能延迟功率传输,并且在许多情况中可能要求在可以继续进行功率传输之前要求用户投入。
改进的功率传输系统将是有利的。特别地,在维持用户友好的方式的同时允许改进的操作的方案将是有利的。特别地,允许较容易的用户操作同时确保安全的操作(尤其是在较高的功率水平下)的方案将是有利的。允许增加的灵活性、便利的实施、便利的操作、较安全的操作、减小的外来对象发热的风险、增加的准确性和/或改进的性能的改进的功率传输系统将是有利的。
发明内容
相应地,本发明寻求优选地减轻、缓和或者消除以上提到的个体的或者任何的组合中的缺点中的一个或多个。
根据本发明的一个方面,提供了一种无线功率传输系统,包括布置成经由无线感应功率信号向功率接收器提供功率传输的功率发送器,无线功率传输系统包括:布置成如果寄生功率损耗估计在范围之外则执行寄生功率损耗检测操作以针对功率传输产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测器;用于响应于寄生功率损耗检测而初始化用户警报的用户指示器;用于响应于寄生功率损耗检测而接收指示了外来对象的存在或外来对象的缺失的用户输入的输入;以及控制器,布置成如果用户输入指示外来对象的缺失则启动由寄生功率损耗检测器所执行以产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的适配,并且如果用户输入指示外来对象存在则不启动寄生功率损耗检测操作的适配,适配包括寄生功率损耗检测操作的参数的修改。
该方案可以在许多情况中提供改进的操作。特别地,在许多实施例中其可以允许改进的用户体验,并且实际上,在许多实施例中其可以允许减小不必要的功率传输终止的风险而同时维持外来对象的不可接受发热的非常低的风险。在许多实施例中可以减少改进寄生功率损耗或外来对象检测所需的用户投入。特别地,本发明在许多情况中可以通过依赖于用户输入的适配而允许改进的性能,而并不要求用户具有对底层技术问题的任何技术理解。相反,用户可以例如简单地提供简单二进制输入,诸如对于是否存在外来对象而回答是或否。
本发明可以具体地将寄生功率损耗检测操作的适配限制于当存在寄生功率损耗检测操作已经产生不合适结果的高可能性时的情形。具体地,通过当寄生功率损耗估计超过范围但是外来对象不存在时执行适配、而当寄生功率损耗估计超过范围并且外来对象存在时不执行适配,可以基于已经发生了不正确检测(例如错误检测)的假设而进行适配并且因此适配可以降低这样的检测的可能性。
寄生功率损耗检测可以触发用户警报的产生。响应于寄生功率损耗检测的用户的接收可以对应于触发了其中可以接收用户输入的时间间隔的寄生功率损耗检测。寄生功率损耗检测和指示了不存在外来对象的用户输入的接收可以触发适配,而寄生功率损耗检测和指示了不存在外来对象的用户输入的接收可以不触发适配。
寄生功率损耗可以是从功率信号耗散、并非由功率接收器耗散的任何功率。
寄生功率损耗的检测可以具体地是寄生功率损耗(例如从发送功率和接收功率估计而估计的)超过阈值(具体地,所述范围的上限)的检测。因此,如果所确定的寄生功率损耗超过阈值,寄生功率损耗检测器因此可以产生寄生功率损耗检测。这可以例如用于减小检测的灵敏性以导致较少的其中产生寄生功率损耗检测以指示寄生功率损耗太高但是不存在外来对象的“错误肯定”。
替代性地或额外地,寄生功率损耗的检测可以具体地是寄生功率损耗(例如从发送功率和接收功率估计而估计的)低于阈值(具体地,所述范围的下限)的检测。因而,如果所确定的寄生功率损耗跌落低于阈值,寄生功率损耗检测器可产生寄生功率损耗检测。这可以例如用于提高检测的灵敏性以防止其中并未检测到由外来对象引起的寄生功率损耗的遗漏检测。
由寄生功率损耗检测器所执行以产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的适配可以具体地是用于产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测算法的适配。由寄生功率损耗检测器所执行以产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的适配可以具体地是用于检测寄生功率损耗的寄生功率损耗检测算法的适配。由寄生功率损耗检测器所执行以产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的适配可以具体地是用于计算寄生功率损耗估计的函数的适配/修改和/或所述范围的适配/修改。
适配可以响应于用户输入而适配由寄生功率损耗检测器所执行的寄生功率损耗检测操作以检测寄生功率损耗以使得减小检测的可能性。其可以响应于指示了不存在外来对象的用户输入,而改变产生了寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作适配的参数,以使得减小检测可能性。尤其是,减小了错误的检测可能性。这可以具体地通过检测超过阈值的寄生功率损耗估计而实现。
替代性地或额外地,适配可以响应于用户输入而适配由寄生功率损耗检测器所执行的用于检测寄生功率损耗的寄生功率损耗检测操作以使得检测可能性被增大。其可以响应于指示了不存在外来对象的用户输入而改变产生了寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的适配参数,以使得检测可能性增大。尤其是,可以减小遗漏检测到过量功率损耗的可能性。这可以具体地通过检测跌落低于阈值的寄生功率损耗估计而实现。
参数可以具体地是用于计算寄生功率损耗估计的函数、模型或算法的参数,和/或可以是所述范围的端点(具体地诸如上限或下限阈值)。
寄生功率损耗检测器可以布置成在功率传输阶段期间连续地执行寄生功率损耗检测算法。适配可以适配用于将来的功率传输的寄生功率损耗检测算法。
指示了不存在外来对象(并且因此寄生功率损耗可能不会发生)的用户输入可能指示用户将检测认为是错误检测。
指示了存在外来对象的用户输入可被视作发生显著寄生功率损耗的指示并且用户将检测视作正确检测。
如果并未接收到满足错误检测准则的用户输入和/或并未接收到指示了不存在外来对象的用户输入(例如在给定时间间隔内),控制器可以限制功率信号的功率。控制器可以通过直接或间接地将功率信号的功率水平控制为低于阈值而限制功率信号的功率。阈值可以是预定的阈值,或者在一些实施例中可以是动态确定的阈值,诸如将导致寄生功率损耗估计低于给定阈值的阈值。在一些实施例中,控制器可以通过终止或不开始功率传输而限制功率,也即控制器可以将功率限制为零的值。
在一些实施例中,一旦检测到寄生功率损耗超过阈值并且在接收用户输入之前,可以限制功率信号的功率。如果接收到对应于正确检测的用户输入,适配控制器213可以继续已经引入的限制,例如通过维持降低的功率水平或者阻止或避免初始化功率传输。
对于超过范围上限值的寄生功率损耗估计适配可以将寄生功率损耗检测操作偏置朝向减小的检测可能性。特别地,适配可以提高对于检测到寄生功率损耗超过范围的要求。因此,适配可以诸如用以减小检测到寄生功率损耗/外来对象的可能性。
对于寄生功率损耗估计低于范围的下限值,适配可以朝向增大的检测可能性而偏置寄生功率损耗检测操作。特别地,适配可以降低对于检测到寄生功率损耗超过范围的要求。因此,适配可以诸如用于增加检测寄生功率损耗/外来对象的可能性。
如果在所要求的时间间隔内接收到替代性的用户输入或者没有接收到输入,控制器可以例如确定接收到指示了存在外来对象的用户输入。
适配可以特定于功率接收器和功率发送器配对。
在不同实施例中,功能性实体可以不同地分布在功率发送器、功率接收器、或实际上其他实体之间。
例如,寄生功率损耗检测器可以例如是功率接收器、功率发送器的一部分,或者可以分布在功率接收器与功率发送器之间。独立地,用户指示器可以例如是功率接收器、功率发送器的一部分,或者可以分布在功率接收器与功率发送器之间。独立地,输入可以例如是功率接收器、功率发送器的一部分,或者可以分布在功率接收器与功率发送器之间。独立地,控制器可以例如是功率接收器、功率发送器的一部分,或者可以分布在功率接收器与功率发送器之间。
在一些实施例中,范围也可以仅具有上限值,并且寄生功率损耗检测可以是寄生功率损耗估计超过阈值/上限值的检测。
在一些实施例中,范围仅具有下限值(通常等价于上限值是无穷大)并且寄生功率损耗检测可以是寄生功率损耗估计在阈值/下限值之下的检测。
在一些实施例中,范围可以具有下限值和上限值二者,并且寄生功率损耗检测可以是寄生功率损耗估计在阈值/下限值之下的检测、或者寄生功率损耗估计在不同的阈值/上限值之上的检测。
控制器可以具体地布置成如果用户输入指示外来对象缺失则启动由寄生功率损耗检测器所执行的用于产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的参数的修改,并且如果用户输入指示外来对象的存在则不启动寄生功率损耗检测操作的参数的修改。
指示了外来对象缺失的用户输入可以视作等价/等同于指示了不存在外来对象的用户输入。
根据本发明的可选的特征,寄生功率损耗检测器被布置成如果寄生功率损耗估计具有在范围的上限值之上的值则产生寄生功率损耗检测。
这可以提供特别有利的系统,并且可以例如提供有利的适配以减小其中检测到功率损耗而并不存在任何外来对象的错误肯定的可能性。
根据本发明的可选的特征,寄生功率损耗检测器布置成从功率损耗估计模型产生寄生功率损耗估计并且将其与范围比较,并且无线功率传输系统进一步包括用于执行适配的适配器,适配器布置成适配用于确定寄生功率损耗估计的模型和所述范围中的至少一个。
这可以提供促进的实施方式而同时提供可靠的操作。
适配可以具体地通过修改用于确定寄生功率损耗估计的发送功率估计和/或接收功率估计的确定而修改模型。适配可以具体地诸如用于朝向较低值偏置发送功率估计和/或寄生功率损耗估计,和/或用于朝向较高值偏置接收功率估计和/或检测阈值(特别地,针对超过范围上限值的寄生功率损耗估计的检测)。
适配可以具体地诸如用于朝向较高值偏置发送功率估计和/或寄生功率损耗估计,和/或朝向较低值偏置接收功率估计和/或检测阈值(特别地,针对在范围的下限值之下的寄生功率损耗估计的检测)。
适配器可以具体地布置成修改用于确定/计算寄生功率损耗估计的函数。用于确定寄生功率损耗估计的模型可以具体地是用于作为输入参数的集合的函数的确定寄生功率损耗估计的函数。适配可以修改函数。输入参数可以包括例如接收功率估计,和/或发送功率估计。
根据本发明的可选的特征,输入至少部分地包括在功率接收器中。
这可以在许多实施例中提供更方便的用户交互,并且可以例如利用许多功率接收器比通常的功率发送器具有更佳的用户接口的事实。
根据本发明的可选的特征,寄生功率损耗检测器至少部分地包括在功率发送器中。
这可以在许多实施例中促进实施和/或操作。其可以在许多情况中改进操作并且确保由产生功率信号的实体进行例如外来对象的检测。
根据本发明的可选的特征,寄生功率损耗检测器至少部分地包括在功率接收器中,并且功率发送器包括用于针对功率信号产生发送功率估计的功率估计器,以及用于将发送功率估计发送至功率接收器的发送器,功率接收器包括用于接收发送功率估计的接收器,以及寄生功率损耗检测器被布置成基于发送功率估计而产生寄生功率损耗检测。
在许多实施例中这可允许功能性的特别有利的分布。特别地,其可以允许功率发送器将针对寄生功率损耗检测的相关参数高效地传送至执行该检测的功率接收器。
寄生功率损耗检测器可以具体地将发送功率估计与本地产生的接收功率估计之间的差确定为寄生功率损耗估计。
根据本发明的方面,提供了一种用于无线功率传输系统的装置,无线功率传输系统包括布置成经由无线感应功率信号向功率接收器提供功率传输的功率发送器,装置包括:布置成如果寄生功率损耗估计在范围之外则执行寄生功率损耗检测操作以针对功率传输产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测器;用于响应于寄生功率损耗检测而初始化用户警报的用户指示器;用于响应于寄生功率损耗检测而接收指示了外来对象的存在或外来对象的缺失的用户输入的输入;以及控制器,布置成如果用户输入指示了外来对象的缺失则启动由寄生功率损耗检测器所执行用于产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的适配,以及如果用户输入指示外来对象的存在则不启动寄生功率损耗检测操作的适配,适配包括寄生功率损耗检测操作的参数的修改。
方案可以允许由装置实施高度可靠的寄生功率损耗/外来对象保护。装置可以具体地是设备。
将领会到的是,参照之前定义的系统所提供的注释作必要的修正而适用于装置。
根据本发明的可选的特征,装置进一步包括用于执行适配的适配器,适配器布置成基于多个启动的适配而设置用于功率损耗检测操作的参数。
方案可以提供改进的操作,以及例如具有通常较少的错误检测的错误对象检测和/或减小的遗漏对外来对象检测的风险。方案可以特别地提供对功率接收器相对于功率发送器的定位方面的变化降低的敏感性。实际上,在通常的情形中,包括功率接收器的设备相对于包括对功率发送器供电的设备的定位可能在不同的功率传输操作之间而稍微改变。例如,将移动电话定位在无线充电平台上的用户将通常每次将其定位在稍微不同的位置和取向处。这将导致发送线圈和接收线圈的相对位置在功率操作之间改变以及因此在线圈之间的耦合将改变。功率接收器设备的例如导电部件(例如金属部件)的影响也将改变。因此,基于具体测量而校准(适配)寄生功率损耗检测可以导致反映了具体的相对定位的校准,这可能实际上碰巧是不常见或非典型的。基于多个启动的适配而设置参数的方案可以降低校准反映较少的可能情形(即,异常值)的风险。
适配的(多个)参数可以涉及用于确定功率损耗估计的模型或方案,或者可以例如涉及用于评估所确定的寄生功率损耗估计是否对应于功率损耗检测的范围。
装置可以因此反复地确定寄生功率损耗估计并且将其与范围比较。如果其超过范围(例如太高或太低),功率损耗检测已经发生,并且如果接收到合适的用户输入,则启动适配进程。这可以发生多次,并且适配可以不仅基于当前的启动而且还基于多个启动。例如,(多个)参数的确定可以包括在多个适配进程之上的至少一个值、计算、或者参数的平均。
根据本发明的可选的特征,适配器布置成基于多个启动的适配而适配用于确定寄生功率损耗估计的模型和所述范围中的至少一个。
这可以提供改进的性能和/或促进实施和操作。
根据本发明的可选的特征,适配器布置成修改用于确定寄生功率损耗估计的模型和范围中的至少一个以朝向范围中预定位置而偏置用于多个启动的适配的组合的寄生损耗估计。
这可以提供改进的性能和/或促进实施和/或操作。适配器可以布置成修改用于确定寄生功率损耗估计的模型的参数以使得得到的寄生功率损耗估计将更接近预定的位置(与如果尚未做出修改相比)。替代性地或额外地,适配器可以布置成修改范围的一个或两个端点(也即最小值和/或最大值)以使得多个启动的适配的组合的寄生功率损耗估计将更接近预定位置。组合的寄生功率损耗估计可以具体地是对于不同适配的寄生功率损耗估计的(可能是加权的)平均。作为示例,组合的寄生功率损耗估计可以是从对于不同适配的寄生功率损耗估计(低通)滤波得到的寄生功率损耗估计。
作为示例,可以针对N个适配将寄生功率损耗估计确定作为发送功率估计与接收功率估计之间的差。寄生功率损耗估计可以被平均以提供单个的平均组合的寄生功率损耗估计。该组合的功率损耗估计可以与范围比较并且可以将偏移引入用于计算发送功率估计和/或接收功率估计的模型以使得使用修改(偏移)的功率估计而针对N个适配计算得到的组合寄生功率损耗估计更接近于预定点。例如,可以将偏移引入发送功率估计(或等价的接收功率估计)的确定以得到针对N次迭代计算得到的寄生功率损耗估计的平均,其基本上等于范围的中点。作为另一示例,可以针对N个适配而计算平均的寄生功率损耗估计,并且可以相对于该组合的寄生功率损耗估计而确定范围端点,例如可以借助作为关于计算得到的平均寄生功率损耗估计对称的给定值的端点而将平均寄生功率损耗估计设置在范围的中点处。
根据本发明的可选的特征,适配器布置成适配用于针对功率发送器的发送功率确定功率发送估计的模型、用于针对功率接收器确定功率接收估计的模型、以及范围的端点中的至少一个。
这可以提供改进的和/或促进的操作、性能和/或实施。特别地,其可以允许在许多实施例和情形中高效和低复杂性的适配。
根据本发明的可选的特征,适配器布置成对于功率发送器和功率接收器的个体配对而设置针对功率损耗检测操作的参数。
这可以在许多实施例中提供改进的性能并且可以在许多情况中允许特别准确的功率损耗检测。在从该功率发送器至该功率接收器的功率传输期间可以响应于启动的多个适配而确定对于功率发送器和功率接收器的给定配对的参数。
根据本发明的可选的特征,装置是功率发送器并且适配器布置成基于针对多个功率接收器启动的适配而确定用于功率损耗检测操作的参数中的至少一个参数。
这可以在许多实施例中提供改进性能并且可以在许多情况中允许特别准确的功率损耗检测。在从该功率发送器至不同的功率接收器的功率传输期间,可以响应于启动的多个适配而确定用于给定功率发送器的参数。方案可以具体地允许系统针对功率发送器中的变化动(例如由于组件容差、测量偏置等)提供更准确的补偿。以该方式,方案可以改进对于例如功率发送器与之前尚未与该功率发送器一起使用的功率接收器之间功率传输操作的功率损耗检测准确性。在许多情况中,对于新的功率接收器需要适配或校准的可能性可以在许多情况中可以被降低。
对于不同功率接收器的多个适配可以具体地用于适配所述范围或用于确定发送功率估计的模型。
根据本发明的可选的特征,装置是功率接收器并且适配器布置成基于对于多个功率发送器启动的适配而确定用于功率损耗检测的参数中的至少一个参数。
这可以在许多实施例中提供改进性能并且可以在许多情况中允许特别准确的功率损耗检测。在从不同功率发送器功率的传输期间,可以响应于启动的多个适配而确定对于给定功率接收器的参数。方案可以具体地允许系统对于功率接收器中的变化(例如由于组件容差、测量偏置等)而提供更准确的补偿。以该方式,方案可以对于例如功率接收器与之前尚未与该功率接收器一起使用的功率发送器之间的功率传输操作而改进功率损耗检测准确性。在许多情况中,对于新的功率发送器需要适配或校准的可能性可以被降低。
对于不同功率发送器的多个适配可以具体地用于适配所述范围或用于确定接收功率估计的模型。
根据本发明的可选的特征,控制器布置成只有用户输入包括功率接收器针对功率传输的正确定位的指示才启动适配。
这可以增大适配反映通常的或期望的使用情形的可能性。
根据本发明的可选的特征,装置是功率接收器。
方案可以允许由功率接收器实施高度可靠的寄生功率损耗/外来对象的保护。
将意识到的是,参照之前定义的系统所提供的注释经必要的修正而适用于功率接收器。
根据本发明的可选特征,寄生功率损耗检测器被布置成基于从功率发送器接收到的功率损耗指示符而产生寄生功率损耗检测。
这可以在许多实施例中提供有利的操作,并且可以特别地允许功能性的改进分布。
在一些实施例中,功率损耗指示符可以指示发送功率估计(指示功率信号的功率)与接收器功率估计之间的功率差,接收功率估计指示由功率接收器从功率信号提取的功率。
在一些实施例中,功率损耗指示符可以指示功率发送器检测到寄生功率损耗估计在范围之外。
根据本发明的可选的特征,寄生功率损耗指示器被布置成响应于缺少对于由功率接收器发送至功率发送器的消息的应答而产生寄生功率损耗检测。
这可以提供有利的操作并且可以特别地由功率发送器提供寄生功率损耗检测的传送而无需额外的消息发送并且具有非常低的通信资源开销。
应答的缺少可以指示功率发送器101检测到寄生功率损耗在范围之外。
根据本发明的可选的特征,其中寄生功率损耗检测器布置成基于将从功率发送器接收到的发送功率测量与指示了由功率接收器从功率信号提取的功率的接收功率估计的比较而产生寄生功率损耗检测。
这可以在许多实施例中提供有利的操作和实施。
根据本发明的可选的特征,控制器布置成响应于接收到满足准则的用户输入而将适配请求消息发送至功率发送器。
这可以允许功率接收器控制功率发送器的适配。适配请求消息可以具体地是校准请求消息。
在一些实施例中,控制器可以布置成响应于检测到寄生功率损耗而发送至少一个掉电请求至功率发送器。
这可以允许功率接收器在寄生功率损耗检测的情形中控制功率信号。
掉电消息可以例如是对于终止功率传输的请求,或者可以例如是功率控制回路掉电消息。
例如,在一些实施例中,至少一个掉电请求包括至少一个功率回路掉电请求。
在一些实施例中,控制器布置成响应于检测到满足第一准则的寄生功率损耗而将功率控制回路掉电请求发送至功率发送器直至寄生功率损耗满足第二准则。
在一些实施例中,装置可以包括用于响应于并未接收到满足准则的用户输入而适配用于确定寄生功率损耗估计模型和所述范围中的至少一个的适配器。
在一些实施例中,适配特定于功率接收器和功率发送器配对。
在一些实施例中,功率发送器可以布置成响应于从功率发送器接收到用户警报请求而产生用户警报。
根据本发明的可选的特征,装置是功率发送器。
方案可以允许由功率发送器实施高度可靠的寄生功率损耗/外来对象防范。
将意识到的是参照之前定义的系统所提供的注释经修正而适用于功率发送器。
在一些实施例中,寄生功率损耗检测器可以布置成响应于发送功率估计(指示了功率信号的功率)与从功率接收器接收到的接收功率估计的比较而检测寄生功率损耗,接收功率估计指示了由功率接收器从功率信号提取的功率。
根据本发明的可选的特征,用户指示器布置成通过将用户警报请求消息发送至功率接收器而初始化用户警报,用户警报请求消息请求功率接收器产生用户警报。
这可以在许多实施例中提供特别有利的操作。
根据本发明的可选的特征,输入包括用于从功率接收器接收用户输入的指示的接收器。
这可以在许多实施例中提供特别有利的操作。
在一些实施例中,用户输入的指示可以是包括对于适配/校准的请求的消息(尤其是如果没有接收到满足准则的用户输入)。消息可以包括要求的校准持续时间。
根据本发明的可选的特征,装置进一步包括用于执行适配的适配器,适配器布置成适配用于确定寄生功率损耗估计的模型和所述范围中的至少一个。
这可以允许在许多实施例中在操作的复杂性和可靠性之间改进的折衷。
根据本发明的可选的特征,功率发送器布置成响应于检测到寄生功率损耗而将寄生功率损耗检测的指示发送至功率接收器。
这可以允许在许多实施例中高效和可靠的操作。
根据本发明的可选的特征,功率发送器布置成通过针对从功率接收器接收到消息扣留至少一个应答消息而将寄生功率损耗检测的指示发送至功率接收器。
这可以在许多实施例中允许高效和可靠的操作,并且可以特别地降低计算要求。
在一些无线功率传输系统中功率发送器可包括:布置成经由无线感应功率信号向功率接收器提供功率传输的功率传输单元,布置成针对功率传输确定寄生功率损耗指示符的寄生功率损耗检测器;用于将寄生功率损耗指示符发送至功率接收器的发送器。
这可以在许多实施例中提供高度有利的操作并且可以特别地允许高效地支持功率接收器中的寄生功率损耗操作。
在一些无线功率传输系统中,功率损耗指示符指示功率信号的功率与指示了由功率接收器从功率信号提取的功率的接收功率估计之间功率差。
在一些无线功率传输系统中,寄生功率损耗指示符指示发送功率估计。
在一些无线功率传输系统中,功率损耗指示符指示检测到满足过度功率损耗准则的寄生功率损耗。
在一些无线功率传输系统中,功率发送器布置成通过针对从功率接收器接收到消息扣留至少一个应答消息而将功率损耗指示符发送至功率接收器。
根据本发明的方面,提供了一种用于无线功率传输系统的操作方法,无线功率传输系统包括布置成经由无线感应功率信号向功率接收器提供功率传输的功率发送器,方法包括:如果寄生功率损耗估计在范围之外则执行寄生功率损耗检测操作以对于功率传输产生寄生功率损耗检测;响应于寄生功率损耗检测初始化用户警报;响应于寄生功率损耗检测而接收用户输入,用户输入指示了外来对象的存在或者外来对象的缺失;以及如果用户输入指示外来对象的缺失则启动用以产生寄生功率损耗的寄生功率损耗检测算法的适配,以及如果用户输入指示外来对象的存在则不启动寄生功率损耗检测操作的适配,适配包括寄生功率损耗检测操作的参数的修改。
参照在下文中描述的(多个)实施例,本发明的这些和其它方面、特征和优点将是明显的,并且将参照它们来阐明本发明的这些和其它方面、特征和优点。
附图说明
将参照附图,仅通过示例的方式描述本发明的实施例,其中
图1图示根据本发明的一些实施例的功率传输系统的示例;
图2图示根据本发明的一些实施例的功率传输系统的示例;
图3图示根据本发明的一些实施例的用于功率发送器的半桥逆变器的元件的示例;
图4图示根据本发明的一些实施例的用于功率发送器的全桥逆变器的元件的示例;以及
图5图示根据本发明的一些实施例的功率发送器的示例;
图6图示根据本发明的一些实施例的功率接收器的示例;
图7图示根据本发明的一些实施例的功率发送器的示例;
图8图示根据本发明的一些实施例的在功率传输系统中用于寄生功率损耗检测的范围的示例;
图9图示可能的功率发送器设备的两个视图;
图10图示可能的功率发送器设备的两个视图;以及
图11-图13图示功率传输系统的视图,其中功率接收器设备位于用于供电的功率发送器设备上。
具体实施方式
图1图示根据本发明的一些实施例的功率传输系统的示例。功率传输系统包括功率发送器101,功率发送器101包括(或者耦合至)发送器线圈/电感器103。该系统进一步包括功率接收器105,功率接收器105包括(或者耦合至)接收器线圈/电感器107。
该系统提供从功率发送器101到功率接收器105的无线感应功率传输。具体地,功率发送器101生成被发送器线圈103作为磁通量传播的功率信号。该功率信号通常可具有大约100kHz至200kHz之间的频率。发送器线圈103和接收器线圈105是松耦合的,并且因而接收器线圈拾取来自功率发送器101的(至少部分的)功率信号。因而,功率经由从发送器线圈103到接收器线圈107的无线感应耦合从功率发送器101被传输到功率接收器105。术语功率信号主要被用于指代发送器线圈103和接收器线圈107之间的感应信号(磁通量信号),但是,将领会到的是,通过等价,其也可以被认为和用作对被提供给发送器线圈103的电信号的引用,或者实际上对接收器线圈107的电信号的引用。
在下文中,将具体参照根据Qi标准(除了本文描述的(或者随之发生的)修改和提高)的实施例描述功率发送器101和功率接收器105的操作。特别地,功率发送器101和功率接收器103可基本上与1.0或者1.1版Qi规范兼容(除了本文描述的(或者随之发生的)修改和提高)。
为了准备和控制无线功率传输系统中的功率发送器101和功率接收器105之间的功率传输,功率接收器105向功率发送器101传送信息。这样的通信在1.0或者1.1版Qi规范中已经被标准化。
在物理层面,通过使用功率信号作为载体来实施从功率接收器105到功率发送器101的通信通道。功率接收器105调制接收器线圈105的负载。这导致在功率发送器侧的功率信号中的对应的变化。负载调制可以通过发送器线圈105电流的幅值和/或相位中的改变被检测到,或者替代性地或者附加地通过发送器线圈105的电压中的改变被检测到。基于该原理,功率接收器105可以调制功率发送器101所解调的数据。该数据被格式化为字节和包。可以在“由无线功率联盟公布的系统说明书,无线功率传输,卷I:低功率,第1部分:接口定义,2010年7月1.0版”中(特别地,第6章:通信接口)找到更多的信息,其可经由http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html得到,也被叫做Qi无线功率规范。
为了控制功率传输,系统可经由不同的阶段(特别是选择阶段、查验阶段、识别和配置阶段以及功率传输阶段)推进。可以在Qi无线功率规范的第1部分的第5章中找到更多的信息。
最初,功率发送器101处于选择阶段,其中其只是监控功率接收器的潜在存在。为了该目的,功率发送器101可使用各种方法,例如,如在Qi无线功率规范中所描述的。如果检测到这样的潜在存在,则功率发送器101进入其中功率信号被暂时地生成的查验阶段。功率接收器105可应用接收到的信号以为其电子设备加电。在接收功率信号之后,功率接收器105向功率发送器101传送初始包。具体地,指示功率发送器和功率接收器之间的耦合程度的信号强度包被发送。可以在Qi无线功率规范的第1部分的第6.3.1章中找到更多的信息。因而,在查验阶段,功率接收器105是否存在于功率发送器101的接口处被确定。
一旦接收到信号强度消息,功率发送器101就移入识别和配置阶段。在该阶段中,功率接收器105保持其输出负载断开并且使用负载调制向功率发送器101通信。为了该目的,功率发送器提供恒定幅值、频率和相位的功率信号(由负载调制引起的改变除外)。该消息被功率发送器101使用以如由功率接收器105所要求的来配置其自身。
在识别和配置阶段之后,系统继续移入其中发生实际的功率传输的功率传输阶段。具体地,在已经传送其功率要求之后,功率接收器105连接输出负载并且为其供给接收到的功率。功率接收器105监控输出负载并测量某个操作点的实际值和期望值之间的控制误差。其以例如每250ms的最小速率向功率发送器101传送这样的控制误差,以将这些误差、以及针对功率信号的改变或者不改变的期望指示到功率发送器101。
功率传输操作是基于由功率发送器101产生并且由功率接收器105捕捉的无线磁通量功率信号。因此,功率信号在接收线圈107中感应生成电压和电流。然而,功率信号也将在任何其他导电材料中感应生成电流,导电材料包括例如功率接收器105或功率发送器101的金属部件。此外,如果已知作为外来对象的其他对象定位足够接近发送线圈103,可以在这些对象的导电部分中感应生成显著的电流。例如,可以感应生成显著的涡流电流,这可以导致对象的发热。如果在外来对象中感应出太多功率,这可以显著地发热升温。因此,除了不期望的功率损耗之外,外来对象中感应的功率也可以导致不期望的并且或许甚至几乎不安全的情形。作为示例,用户可以非故意地将一串钥匙放置接近正在由功率发送器充电的移动电话。这可以导致钥匙串显著发热并且潜在地甚至足够使得当拾起钥匙时钥匙烧伤用户。问题对于更高功率加重,并且当其扩展至更高功率水平时对于例如Qi功率传输方案已经变得更关键。
为了致力于解决这些风险,Qi标准包括用于检测这些情形并且响应于检测终止功率传输的功能性。具体地,功率发送器101可以估计寄生功率损耗(也即在由功率发送器101向功率信号提供的功率与由功率接收器105消耗的功率之间的差)。如果这超过给定水平,其可能被视作是由于存在外来对象并且因此功率发送器101着手终止功率传输。因此,功率发送器101包括外来对象检测功能。
在Qi功率传输标准中,功率接收器例如通过测量已整流的电压和电流、将它们相乘并且加上功率接收器中内部功率损耗(例如作为接收器部件的整流器、接收线圈、金属部件的损耗)的估计而估计其接收到的功率。功率接收器以例如每四秒的最小速率向功率发送器报告所确定的接收到的功率。
功率发送器估计其所发送的功率,例如通过测量逆变器的DC输入电压和电流,将它们相乘,并且通过减去在发送器中内部功率损耗的估计(诸如例如在作为功率发送器的部件的逆变器、初级线圈和金属部件中的估计的功率损耗)而对结果进行修正。
功率发送器101可以通过从所发送的功率减去报告接收到的功率而估计功率损耗。如果得到的寄生功率损耗估计超过检测阈值,功率发送器101将假设太多功率耗散在外来对象中并且其可以着手终止功率传输。
具体地,当寄生功率损耗估计PT-PR大于阈值时,终止功率传输,其中PT是发送功率估计以及PR是接收功率估计。
测量可以在功率接收器和功率发送器之间同步。为了实现该同步,功率接收器可以在配置期间将时间窗口的参数传送至功率发送器。该时间窗口指示了其中功率接收器确定所接收功率的平均值的时期。时间窗口相对于参考时间定义,参考时间是当所接收到功率包的第一数位(bit)从功率接收器传送至功率发送器时的时间。对于该时间窗口的配置参数包括窗口的持续时间以及相对于参考时间的起始时间。
当执行该功率损耗检测时,重要的是以足够的准确性确定功率损耗以确保检测到外来对象的存在。
首先,必须确保检测到从磁场吸收大量功率的外来对象。为了确保这点,估计从所发送和接收功率计算出的功率损耗的任何误差必须小于外来对象中对于功率吸收的可接受水平。类似的,为了避免错误检测,功率损耗计算的准确性必须足够准确以当不存在外来对象时不会导致估计的功率损耗值太高。
相比于对于较低的功率水平,在更高的功率水平下充分准确地确定所发送和接收的功率估计基本上更困难。例如,假设所发送和接收功率的估计的不确定度为±3%,这可以导致如下的误差
± 150 mW,在5W的所发送和接收功率下,以及
± 1.5 W,在50W的所发送和接收的功率下。
因此,虽然该准确性对于低功率传输操作可能是可接受的,其对于高功率传输操作不是可接受的。
通常,要求功率发送器必须能够检测仅350 mW或甚至更低的外来对象的功率消耗。这要求所接收功率和发送功率的非常准确的估计。这在高功率水平下是特别困难的,并且常常对于功率接收器难以产生足够准确的估计。然而,如果功率接收器高估了所接收的功率,这可能导致并未检测到外来对象的功率消耗。相反地,如果功率接收器低估了所接收的功率,这可以导致错误检测,其中功率发送器终止功率传输,尽管外来对象不存在。
因此,简单地高估所接收到功率―这将导致所感知到的功率损耗太低―不是可接受的,由于将不会检测到外来对象的增大的可能性(错误否定)的缘故。低估所接收的功率将导致肯定的感知到的功率损耗,并且不是可接受的,因为这将导致尽管并不存在任何外来对象也指示存在外来对象的检测(错误肯定)。因此,对于估计中的任何不确定性,仅窄带是可用的。
明显地,大量错误肯定的出现对于功率传输系统和标准的普及是有害的。例如,一般消费者将不会理解为何他们的设备并未被充电,或者例如为何它们的设备在一个功率发送器上无缺陷地充电,但是拒绝在另一个上充电。然而,错误否定可以潜在地甚至更加不利,因为这可导致外来对象被加热至它们可以造成严重问题的程度的最坏情形。
为了致力于解决该问题并且提供更准确的外来对象检测,已经提出了让功率发送器和功率接收器相互校准以使得个体功率接收器和功率发送器的具体特性反映在外来对象检测中。在欧洲专利申请EP12 188 672.5中提供了该情形的示例,其公开了一种系统,其中在之前尚未相互校准的功率发送器和功率接收器配对之间仅允许以低功率水平的功率传输。然而,如果用户执行导致更准确的外来对象检测的功率发送器和功率接收器配对的校准,系统允许以更高功率水平功率传输。
然而,尽管该方案可以在许多实施例中提供所期望的操作,其在一些情形中可能是次优的。实际上,方案要求在可以执行更高功率水平的功率传输之前必须对于所有功率发送器和功率接收器配对执行校准,即便该校准并非必要。例如,对于许多功率接收器和功率发送器组合,得到的发送功率和接收器功率估计可以是非常准确的,导致甚至在更高功率水平下足够可靠的外来对象检测并且无需任何校准。校准通常对于用户是不方便的并且通常要求人工输入和专用校准模式。
然而,图1的系统使用允许对于具体特性选择性适配系统的不同方案。实际上,系统允许功率传输继续进行而同时监控寄生功率损耗的估计并且检测其是否太高,而不是总是要求对于功率发送器和功率接收器组合执行校准。如果检测到该功率损耗,系统警报用户(并且潜在地掉电)并且请求用户提供关于外来对象是否存在的输入。如果指示了实际上存在外来对象,其着手将功率信号的功率限制至安全水平(例如要求寄生功率损耗低于安全阈值)。然而,如果用户指示不存在外来对象,系统可以在更高功率水平下继续进行功率传输。此外,其继续发起寄生功率损耗的检测的适配。该适配使得寄生功率损耗检测的可能性减小,也即寄生功率损耗检测器较不可能检测到寄生功率损耗(例如通过增大对于被视作不可接受的估计的寄生功率损耗的检测阈值)。
因此,在方案中,用户交互限于其中出现了潜在问题的情形。此外,方案允许系统朝向可以减小错误检测可能性的更准确检测而适配。
此外,仅需要与用户非常简单的交互。实际上,询问用户是否存在外来对象,并且可以采用简单地指示他考虑是否存在外来对象的二进制用户输入而简单地做出响应。实际上,可以由用户提供简单的是/否输入。用户例如可以简单地按压指示是否存在外来对象的按钮。方案因此允许系统适配并自我校准以更准确。校准是基于用户输入但是其并不要求用户具有如何执行外来对象检测、涉及那些参数等的任何理解。实际上,用户甚至无需知晓或理解用户输入是用于外来对象检测的校准。与其中用户可以例如直接地控制或设置外来对象检测操作的参数相比,当前方案不要求用户的技术理解并且因此允许系统广泛地适用于消费者市场。
方案力图适配寄生功率损耗检测操作,其被执行用于产生寄生功率损耗检测。因此,方案是针对可以如何适配用于检测寄生功率损耗的算法/方案。适配具体地包括修改用于产生寄生功率损耗检测的检测算法的参数。
方案将用于产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作(检测算法)的修改与实际的寄生功率损耗的检测以及与简单用户输入相联系。
实际上,在方案中,由检测算法自身产生的寄生功率损耗检测而触发检测算法的修改。寄生功率损耗检测的事件因此触发了适配的初始化,其修改已经产生了检测的检测算法的参数。此外,使得检测的触发适配是以用户输入为条件的。用户输入提供实际上是否存在外来对象的指示。仅在后者的情形中允许适配继续进行。
因此,提供了一种用于触发检测算法的适配的具体方案。具体地,适配可以在许多实施例中仅作为寄生功率损耗检测发生的结果而被触发/初始化,虽然并存在外来对象(根据用户输入)。可以响应于错误检测而相应地具体地触发检测算法的修改并且修改可以例如将该事实考虑进去。
当出现非常特定的情况集合时,也即当寄生功率损耗估计在范围之外并且接收到指示了不存在外来对象的用户输入时,执行检测算法的适配。相应地,触发适配仅发生在特定事件集合时。也即,作为检测到寄生功率损耗以及接收到指示了不存在外来对象的用户输入的结果,修改检测算法。这可以具体地对应于“错误触发”。
在非常特定情形中适配的触发允许改进的检测适配性能。具体地,其允许系统通过检测何时存在检测算法的不期望性能的高度可能性而适配算法,诸如具体地已经发生错误检测的高度可能性,也即其可以有效地检测算法已经出错并且随后着手适配算法以减小其再次发生的机会。
实际上,系统的特别的优点是,只要算法并未出错(对应于当不存在外来对象时寄生功率损耗估计在范围内),可以不触发适配。因此,当系统如预期的运转时,并未触发适配,因此降低了复杂性,减小了资源需求,并且甚至更重要地防止了系统从当前最优设置/性能而改变。
采用的具体适配将取决于个体实施例和应用的具体偏好和需求。实际上,在非常特定情形中执行适配所提供的优点不限于具体的适配或适配方案。将在以下描述不同的可能的示例性适配,但是许多其他实施方式是可能的并且可以采用而并未从本发明扣除。适配方案的选择是取决于具体的应用情形的实施方式决定。
方案允许更加改进的用户体验。实际上,方案可以限制所要求的用户交互以仅当实际地检测到寄生功率损耗时才发生,而不是总是要求用户交互或输入以便校准或设置检测算法。其可能相当罕见地发生,并且因此用户将仅很少受打扰,并且实际上通常只是当寄生功率损耗检测算法产生不正确的检测时。此外,方案可以允许采用标称参数初始化检测算法,并且随后如果这些参数不合适或者产生太多错误检测则适配其自身。
此外,用户仅需要提供指示是否存在外来对象的简单二进制输入。这不仅要求来自用户的最小交互,而且也是非常容易的输入以由用户提供。不要求用户技术上的知晓或理解,不论是适配进程还是寄生功率损耗检测算法,或实际上无线功率传输系统本身。实际上,用户甚至无需知晓输入与寄生功率损耗检测操作联合使用。与许多之前的聚焦于通常在使能高功率传输之前要求用户辅助的预防措施的方案相比,图1的系统聚焦于力图检测潜在的问题并且随后如果其的确发生则致力解决问题的纠正措施。这可以显著降低所需要的用户交互并且可以在许多情况中允许高功率水平传输而无需任何之前的用户活动。
例如,如在Qi标准中所定义,可以根据功率接收器的请求而发起高水平功率传输。随着系统检查估计的寄生功率损耗而功率传输可以继续进行。如果检测到不可接受的寄生功率损耗,系统可以终止功率传输并且请求用户指示是否的确存在外来对象。如果是,系统终止功率传输。如果否,系统着手执行适配以反映发生了错误检测。具体地,其可以发起功率发送器101和功率接收器105的(潜在的人工或半人工)校准。
因此,在示例中,只有功率发送器101和/或功率接收器105检测到潜在感知到的不安全情况才请求用户输入。如果用户指示不存在异常情况(例如功率发送器表面上没有外来对象),全功率传输继续。功率发送器101和/或功率接收器105可以使用用户输入以再校准它们的估计。如果用户在某一时间量内并未提供输入,功率传输终止,或者在较低水平下继续,以使得解决了感知到的不安全情况。因此,在该示例中,用户输入的缺失视作等同于指示了存在外来对象的用户输入。
最终,用户也可以指示实际上存在不安全情况,但是他已经采取措施解决了问题(例如他已经从功率发送器表面移除外来对象),并且全功率传输可以安全地继续。
方案可以因此在许多情况中和实施例中提供改进的用户体验,例如具有对于人工用户校准的减小的需求,而同时仍然提供了例如可靠的外来对象检测功能性。仅采用简单用户交互并且无需用户的任何技术性理解。
图2更详细图示了图1的系统。具体地,图2图示了与外来对象/寄生功率损耗检测和操作相关联的各个功能性元件。
图2图示了驱动器201,其耦合至发送线圈103,并产生功率信号并且将其提供至发送线圈103。因此,在功率传输期间,驱动器201经由发送线圈103(以及接收线圈107)向功率接收器提供功率信号。
驱动器201因此产生馈送至发送器线圈103的电流和电压。驱动器201通常是形式为逆变器的驱动电路,其从DC电压产生交变信号。图3示出了半桥逆变器。控制开关S1和S2以使得它们从不同时闭合。交替地,当S2打开时S1闭合,并且当S1打开时S2闭合。开关以所期望的频率打开和闭合,由此在输出处产生交变信号。通常逆变器的输出经由谐振电容器连接至发送器线圈。图4示出了全桥逆变器。控制开关S1和S2以使得它们从不同时闭合。控制开关S3和S4以使得它们从不同时闭合。交替地,当S2和S3打开时开关S1和S4闭合,并且随后当S1和S4打开时S2和S3闭合,由此在输出端产生方波信号。开关以所期望的频率打开和闭合。
驱动器201也包括用于操作功率传输功能的控制功能性并且可以具体地包括布置用于根据Qi标准操作功率发送器101的控制器。例如,控制器可以布置用于执行Qi标准的识别和配置以及功率传输阶段。
接收器线圈107耦合至功率接收器控制器203,其包括用于操作功率传输功能的各个功能性,并且在具体示例中布置用于根据Qi标准操作功率接收器105。例如,功率接收器105可以布置用于执行Qi标准的识别和配置以及功率传输阶段。
功率接收器控制器203布置用于接收功率信号并且在功率传输阶段期间提取功率。功率接收器控制器203耦合至功率负载205,其是在功率传输阶段期间从功率发送器101供电的负载。功率负载205可以是外部功率负载,但是通常是功率接收器设备的一部分,诸如功率接收器的电池、显示器或其他功能性(例如对于智能电话,功率负载可以对应于智能电话的组合功能性)。
系统进一步包括寄生功率损耗检测器207,其布置用于响应于在范围之外的寄生功率损耗估计而产生对于功率传输的寄生功率损耗检测。具体地,寄生功率损耗检测器207可以产生功率损耗估计,功率损耗估计指示了对于功率发送器101的发送功率估计与对于功率接收器105的接收功率估计之间的功率差并且用于检测两者之间的差是否落在范围之外。
例如,寄生功率损耗检测器207可以考虑由功率发送器101产生的发送功率估计。
作为简单的示例,发送功率估计可以确定作为馈送至发送器线圈103的功率,或者可以例如确定作为至驱动器201的逆变器级的输入功率。例如,功率发送器101可以测量通过发送器线圈103的电流,发送器线圈103上的电压,以及电压和电流之间的相位差。可以随后基于这些值确定对应的(时间平均的)功率。作为另一示例,逆变器的电源电压通常是恒定的,并且功率发送器101可以测量由逆变器吸取的电流并且将电流乘以恒定电压以确定至逆变器的输入功率。该功率可以用作发送功率估计。
在许多实施例中,产生了稍微更复杂的发送功率估计。特别地,方案可以补偿在功率发送器101自身中计算得到的功率损耗。特别地,可以计算在发送器线圈103自身中的损耗,并且可以由该值补偿输入功率以提供从发送器线圈103发送的功率的改进指示。
发送器线圈103中功率损耗可以计算作为:
Plosscoil = R ∙ Icoil 2
其中Icoil是通过发送器线圈103的均方根电流,并且R是发送器线圈103的等价电阻。假设知道电阻,所发送的功率可以由下式估计:
Ptx = Vcoil∙ Icoil∙ cos(φ) - R ∙ Icoil 2
其中Vcoil是发送器线圈103上的电压,以及Φ是Vcoil和Icoil之间的相位。
R可以取决于发送器线圈电流的频率,例如根据诸如R = Rb + Rf ∙ f的函数,其中Rb是等价电阻的独立于频率的部分,Rf是等价电阻的依赖于频率的部分,以及f是频率。
此外,寄生功率损耗检测器207可以考虑由功率接收器105产生的接收功率估计。
接收功率估计可以直接估计作为向功率接收器105的负载提供的功率。然而,在许多实施例中,功率接收器105将产生也包括了在功率接收器105自身中的功率损耗/耗散的接收功率估计。因此,所报告的接收到的功率指示可以包括向负载提供的功率以及在功率接收器105中的功率损耗二者。例如,其可以包括在整流电路和/或接收器线圈中测得或估计的功率损耗。在许多实施例中,接收功率估计也可以包括在例如功率接收器外壳的导电部分中耗散的功率的估计。
时间平均的值通常例如与确定作为在合适的时间间隔中的平均值的功率值一起使用,时间间隔优选地在功率发送器101和功率接收器105之间同步。
寄生功率损耗检测器207可以从发送功率估计减去接收功率估计以确定寄生功率损耗估计。寄生功率损耗估计是并未由功率接收器105耗散或消耗的功率量的估计(包括向负载205提供的功率)。因此,寄生功率损耗估计可以视作是由除了功率接收器105(或功率发送器101)之外其他设备所消耗的功率的估计。因此寄生功率损耗估计是在诸如位于发送线圈103附近的外来对象的其他实体中可以发生的损耗的估计。寄生功率损耗估计可以具体地是外来对象估计。
寄生功率损耗检测器207布置用于如果寄生功率损耗估计满足对应于寄生功率损耗估计在范围之外的寄生功率损耗准则则通过估算产生寄生功率损耗。在许多实施例中,准则可以是寄生功率损耗估计超过给定的检测阈值,检测阈值可以是预定的阈值。因此,在一些实施例中,寄生功率损耗检测器207可以简单地比较发送功率估计与接收功率估计之间的差与给定阈值,并且如果超过阈值则指示已经检测到寄生功率损耗。这可能指示在外来对象中的损耗可以太高并且存在不期望的外来对象发热的潜在风险。
以下描述将聚焦于其中范围仅具有上限的实施例,也即其中寄生功率损耗检测是反映了寄生功率损耗估计超过给定阈值的检测。然而,如稍后将所述,在一些实施例中,范围也可以具有下限或仅具有下限。因此,在这些实施例中,可以检测到寄生功率损耗估计在阈值之下,并且这可以是寄生功率损耗检测的灵敏度太低并且应该增大的指示。
在其中寄生功率损耗检测反映了寄生功率损耗估计超过阈值的确定的情形中,如果检测到寄生功率损耗则系统可以立即减小所发送的功率,并且可以例如终止功率传输或者减小功率传输至视作导致可接受寄生功率损耗值的功率水平。然而,此外,系统继续进一步评估寄生功率损耗检测是否是真实的检测或是错误肯定。在一些实施例中,功率传输可以在该评估期间在最初的功率水平下继续,但是在大多实施例中将优选的是在评估期间减小功率水平或者完全暂停功率传输。
通过卷入用户而执行检测是否是正确或真实检测的评估。
因此,系统包括用户指示器单元209,其耦合至寄生功率损耗检测器207并且布置用于响应于寄生功率损耗的检测而初始化用户警报。因此,当寄生功率损耗检测器207检测到寄生功率损耗时,控制信号馈送至用户指示器单元209,其随后着手产生用户警报。用户警报可以例如是通过视觉设备(例如闪光或有色的光),听觉设备(例如嘀嘀或蜂鸣声),和/或通过更精心设计的文本或图形用户界面。
系统进一步包括输入单元211,其能够接收用户输入。可以例如通过用户按压专用按钮、通过在给定时间内提供或不提供输入、或者通过更复杂机制(诸如在例如也可以提供用户警报的合适的触摸敏感屏幕上提供触摸输入)而提供用户输入。
用户警报向用户提供请求以提供指示了外来对象存在或外来对象缺失的用户输入。因此,当产生了用户警报时,这指示用户他必须提供指示是否存在外来对象的简单的用户输入。因此通知了用户潜在的外来对象检测,并且请求用户以提供指示了实际上是否存在外来对象的二进制用户输入。
输入单元211相应地布置用于接收用户输入,指示外来对象的存在或外来对象的缺失;也即,其指示是否存在外来对象(在用户看来)。仅需要由用户提供简单的二进制输入。
在实施例中,外来对象检测相应地开始了不仅向用户警报检测而且也请求并监控指示实际上是否存在外来对象的用户输入的进程。
用户警报的产生与系统接收用户输入因此是紧密相关的。具体地,用户警报的产生和用户输入的接收作为外来对象检测的直接结果而发生。正是已经发生了外来对象检测这一事实导致产生用户警报,并且由输入单元211接收用户输入。用户警报进一步是正发生的外来对象检测的直接指示。类似的,输入单元211布置用于接收作为外来对象检测事件的直接结果而指示了是否存在外来对象的用户输入。结果,所提供的用户输入不仅仅是原则上平时或者甚至在外来对象检测之前可应用的一般用户输入,而是特定地与刚刚发生的外来对象检测事件相关联的用户输入。作为结果,关于实际上是否存在外来对象的输入提供了对于外来对象检测是否实际上是正确检测或其是否是错误肯定检测的非常强的指示。
在一些实施例中,输入单元211可以布置用于响应于外来对象检测而发起用于接收用户输入的时间间隔。因此,具体地,当寄生功率损耗检测器207产生寄生功率损耗检测时,该事件设置定时器,其中用户输入可以提供至输入单元211,用户输入指示了是否存在外来对象。该方案可以确保用户输入与实际的检测事件紧密相关并且因此可以确保指示以非常高可能性反映了在寄生功率损耗检测期间的情形。
在许多实施例中,输入单元211可以布置成设置用户输入以指示存在外来对象,除非在间隔结束之前已经接收到对应于没有外来对象的指示的输入。因此,默认位置视作是测试正确的并且视作实际上存在外来对象,除非用户已经明确地指示不存在该外来对象。这可以在许多情况中导致更可靠和更安全的方案。
例如,如果寄生功率损耗检测器207检测到外来对象,其可以使得警告灯闪烁,例如突出显示指示了如果不存在外来对象则用户应该按压按钮的消息。如果用户继续按压按钮,这对应于指示了不存在外来对象的用户输入。如果用户在例如预定的间隔内并未按压按钮,这指示了实际上存在外来对象。输入单元211耦合至适配控制器213,其接收向输入单元211提供的用户输入。适配控制器213布置用于评估是否接收到满足错误检测准则的用户输入,也即适配控制器213可以评估是否接收到满足对应于接收到的用户输入指示了寄生功率损耗检测是错误检测的准则的用户输入。错误检测指示可以通常对应于指示了不存在外来对象的用户。因此,响应于用户警报,用户可以继续提供指示了在发送线圈103附近是否存在外来对象的输入。如果输入指示不存在外来对象并且检测是错误检测,满足错误检测准则。如果输入指示了实际上存在外来对象并且检测是正确检测,不满足错误检测阈值。如果没有接收到指示了正确或错误检测的用户输入,不满足错误检测准则,也即缺乏相关用户激活时,检测通常视作是正确的。
适配控制器213能够控制功率发送器101的操作并且具体地能够控制功率信号和功率传输。
如果适配控制器213实际上接收到并未满足对应于检测是错误检测的指示的给定用户输入准则的用户输入;也即如果接收到指示了不存在外来对象的用户输入,则适配控制器213将把检测视作正确检测,也即其将认为寄生功率损耗的确太高并且可以由于外来对象中过量功率损耗而可以潜在地太高。因此,其将着手控制功率发送器101以在其中功率信号的功率限制至安全水平的模式中操作。
在一些实施例中,功率传输可以继续,即便检测视作是正确的,但是适配控制器213控制功率发送器101以使得功率信号的功率限制于其中寄生功率损耗足够低以即使耗散在外来对象中也视作是可接受的值。限值在一些实施例中可以是预定的限值,诸如可以安全地假设并不导致过热的功率水平。在其他实施例中,功率信号的功率的限制可以取决于真实的操作状况以及估计。例如,适配控制器213可以减小功率,直至寄生功率损耗估计减小至可接受的水平。在一些实施例中,限制可以是不提供功率信号,也即可以完全终止功率传输(例如限值可以基本上为零)。
如果用户指示检测是错误检测,也即接收到指示了不存在外来对象的用户输入,适配控制器213将继续执行用于检测寄生功率损耗的检测算法的适配/校准。具体地,适配控制器213可以发起对用于确定寄生功率损耗估计的方案和/或用于确定其是否是可接受的准则的适配。适配包括修改寄生功率损耗检测操作的至少一个参数,诸如具体地修改用于计算寄生功率损耗估计的模型的参数以及范围端点(其中寄生功率损耗估计视作是可接受的)的参数中的至少一个。
因此,当用户输入指示不存在外来对象并且因此检测是错误检测时,适配控制器213着手适配/修改检测进程以减小这些错误检测的可能性。例如,可以增大对于寄生功率损耗估计的阈值。
适配/校准因此是检测进程的适配并且导致改变的检测性能。特别地,适配可以是减小错误检测数目的适配,也即在适配之后减小了外来对象检测的可能性。因此,适配是对寄生功率损耗检测操作的参数的适配,并且具体地包括参数的改变,其导致修改的功率耗散元件的性能/可能性。
应该注意的是,寄生功率损耗检测操作的参数的该适配导致检测性能中的改变。因此,其改变检测算法,导致寄生功率损耗检测器207或多或少是敏感的。因此,适配将增大或减小检测的可能性。寄生功率损耗检测操作的该适配因此独立于系统对于寄生功率损耗检测的实际反应,也即系统继续功率传输操作,还是终止功率传输操作等。因此,寄生功率损耗检测操作的适配是产生寄生功率损耗检测的操作的适配,也即其是检测算法的适配,并且是独立和分离于系统对于给定寄生功率损耗检测如何反应,例如其是否继续功率传输。
因此,适配包括对产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的参数的修改,并且该修改导致在未来检测性能中的改变。因此,寄生功率损耗检测事件可以不仅导致在系统的功率传输操作中的反应(例如可以终止或减小功率传输),而且可以此外导致用于检测寄生功率损耗的实际算法修改以用于未来的检测。如何执行检测并且将导致第一逆部分函数。
因此,适配控制器213布置用于修改寄生功率损耗检测操作的参数以使得检测性能改变。该适配通常独立于系统对于影响实际的功率传输操作的寄生功率损耗检测的任何响应。实际上,将领会到的是在一些实施例中,可以额外地执行响应于寄生功率损耗检测的系统一些适配而并未贬损本发明。
在所述的具体系统中,无线功率传输可以取决于是否接收到指示了是否存在外来对象的用户输入而是否继续提供功率。此外,适配控制器213也布置用于取决于是否接收到指示了是否存在外来对象的用户输入而执行实际的检测算法的修改。两个方面均是寄生功率损耗检测和用户输入的结果,但是可以视作是独立的。具体地,可以在一些系统中仅执行检测算法的修改,并且例如功率传输的终止可以例如总是寄生功率损耗检测的结果而并未对任何用户输入进行任何考虑。
在其中用户指示了检测是错误检测的情形中,适配控制器213可以具体地继续控制功率发送器101以如检测之前那样继续功率传输。例如,在其中在评估期间继续功率传输的情形中,功率发送器101可以简单地继续功率传输而并未中断。在其中在评估期间终止或暂停功率传输的情形中,一旦接收到指示了错误检测的肯定的用户输入,适配控制器213可以使得功率传输重启或恢复。在两个情形中,系统可以继续修改寄生功率损耗检测操作/算法的参数。
在一些实施例中,适配控制器213可以不自动地重启或恢复功率传输而是可以要求人工重启,例如通过要求用户从功率发送器101移除功率接收器105,并且随后将功率接收器105放回在功率发送器101上以开始新的功率传输。该方案可以例如具有的优点是,其要求用户临时地移除功率接收器105,由此使其更易于检测可能已经被功率接收器105隐藏的外来对象。
在许多实施例中,通过确定寄生功率损耗估计并且将其与如之前所述的检测阈值比较而执行寄生功率损耗检测。在图2的示例中,适配控制器213耦合至驱动器201并且可以响应于用户输入而控制驱动器,例如通过限制功率、终止功率阈值、或者实际上重启或恢复功率传输(如果用户输入指示其是错误检测)。此外,适配控制器213耦合至适配单元215,其可以通过修改寄生功率损耗估计的产生、检测阈值或两者而执行适配。因此,具体地,其可以修改用于计算寄生功率损耗估计的函数或算法的参数和/或可以修改检测阈值。
例如,适配单元215可以布置用于增大检测阈值,当用户指示不存在外来对象时。因此,在已经发生错误检测之后,适配单元215可以增大寄生功率损耗估计必须超过的检测阈值,因为将认为存在寄生功率损耗检测。以该方式,系统将适配操作以减小错误检测的可能性。因此,系统将引入远离检测寄生功率损耗的额外的偏置。因此,实际的检测可能性将改变。
在一些实施例中,阈值可以例如以固定的预定量而改变。在其他实施例中,适配的量可以取决于具体的操作特性,诸如例如取决于寄生功率损耗估计超过之前阈值的程度。
因此,如果寄生功率损耗检测器207产生许多错误检测,系统将通过增大对于错误检测的要求而适配其操作并且因此减小错误检测的数目。进程可以例如重复直至可接收频率的错误检测发生。
在一些实施例中,系统可以例如采用设置在相对低并且实际上低至预期太低的水平下的检测阈值而启动。在这些实施例中,系统将通过对于每个错误检测逐渐增大检测阈值直至实现合理频率的错误检测而适配至合适的检测阈值。
在一些实施例中,适配可以替代性地或额外地借助用于确定寄生功率损耗估计的模型(例如函数/方程)的适配。因此,适配控制器213可以在这些实施例中修改用于计算寄生功率损耗估计的函数或算法。具体地,当接收到指示了不存在外来对象的用户输入时,适配控制器213继续修改提供了寄生功率损耗估计的模型的参数。因此,适配控制器213将修改操作以使得相同的测得输入值将导致在修改/适配之后与在修改之前的情形相比不同的所产生寄生功率损耗估计。
例如,在一些实施例中,适配单元215可以布置用于修改用于确定发送功率估计的方案。具体地,其可以修改计算发送功率估计的函数或算法的参数。例如,当检测到错误检测时,可以引入(或增大)减小功率估计的对发送功率估计的偏移。例如,对于每个错误检测,可以增添或修改对于发送功率估计的计算的补偿因子或偏移。该补偿可以因此适配用于未来补偿的计算得到的发送功率估计以使得估计的发送功率将减小。该减小可以例如反映了在确定向发送线圈103提供的电压或电流时的测量偏置,在用于确定发送功率估计的原始模型时的偏置误差,或者对于功率发送器101自身中功率耗散的未计及的影响,是作为功率信号的产生(例如发送线圈103中电阻性损耗)还是作为由功率发送器101自身元件中感应招致的损耗(例如在包含功率发送器101的设备的金属部件中)的一部分。
在一些实施例中,适配单元215可以因此朝向较低值而偏置/修改发送功率估计。该修改将减小外来对象检测的可能性。
在其他实施例中,适配单元215可以布置用于修改用于确定接收功率估计的方案。具体地,其可以修改计算接收功率估计值的函数或算法的参数。例如,当检测到错误检测时,可以引入(或增大)增大功率估计的对接收功率估计的偏移。例如,对于每个错误检测,可以增添或修改对于接收功率估计的计算的补偿因子或偏移。该补偿可以因此适配用于未来补偿的计算得到的接收功率估计以使得估计的接收功率将增大。该增大可以例如反映在计算接收器线圈107的接收到电压或电流时的测量偏置,在用于确定接收功率估计的原始模型时的偏置误差,或者在功率接收器105自身时功率耗散的未计及的影响,是作为从功率信号的功率提取的一部分(例如接收线圈107中电阻性损耗)还是由功率接收器105自身元件中感应招致的损耗(例如在包含功率发送器101的设备的金属部件中)的一部分。
在一些实施例中,适配单元215可以因此朝向较高值偏置/修改接收功率估计。
在一些实施例中,适配单元215可以朝向较低值偏置/修改寄生功率损耗估计。
在一些实施例中,适配单元215可以朝向较高值偏置/偏置检测阈值。
在一些实施例中,可以仅适配/修改发送功率估计和接收功率估计中的一个,而在其他实施例中可以适配/修改发送功率估计和接收功率估计二者。类似的,在一些实施例中可以仅适配寄生功率损耗估计和检测阈值中的一个,而在其他实施例中两者可以均适配。
在一些实施例中,检测阈值(也即范围的上限值)可以设置为零,并且适配可以偏置寄生功率损耗估计(例如通过偏置发送功率估计或接收功率估计)。
例如,可以要求功率接收器可以不低估接收到的功率水平。因此,为了引入对于不确定性的容限,功率接收器将通常高估接收到的功率。与并未低估其所发送功率的功率发送器组合,得到的寄生功率损耗估计通常是负的。正的寄生功率损耗估计可以因此视为指示了外来对象的存在。
方案致力于解决是否将允许功率接收器低估其所接收功率、功率发送器是否必须在其阈值中包括该潜在的低估的问题。阈值在该情况中将取决于功率接收器的不确定性。可能的不确定性可以对于不同标准的版本而不同,并且因此将要求功率发送器对于不同的版本使用不同的阈值。
在许多实施例中,适配控制器213可以布置用于初始化功率发送器101和功率接收器105配对的校准。例如,可以对于不同功率水平的范围而确定并存储对于寄生功率损耗估计的合适的偏移。
当用户已确认不存在其他对象时,可以在仅存在功率接收器105和功率发送器101的假设之下而执行该校准。作为具体的示例,假设可以导致在该情况中寄生功率损耗估计应该为零的考虑,并且因此寄生功率损耗检测器207可以对于给定功率水平确定寄生功率损耗估计。如果寄生功率损耗估计不同于零,可以对于功率水平存储对应于所计算的寄生功率损耗估计的补偿偏移。这可以对于功率水平的范围重复,导致存储用于该功率发送器101和功率接收器15的配对的补偿因子的集合。
在正常功率传输期间由寄生功率损耗检测器207应用的检测算法可以随后应用该补偿因子。具体地,对于给定的功率信号值,寄生功率损耗检测器207可以检索存储用于最接近功率水平的补偿因子(或者可以插入在不同数值之间)。当计算寄生功率损耗估计时其可以随后继续应用该偏移。在理想情形中,寄生功率损耗估计将因此为零,除非存在外来对象。
引入至寄生功率损耗检测的适配可以在许多实施例中专用于功率发送器101和功率接收器105的组合,也即适配的检测算法可以应用于在具体功率发送器101和功率接收器105之间的功率传输,但是不适用于其他配对。因此,可以使用针对特定设备的单独适配。因此可以在许多实施例中提供更可靠和准确的检测性能。
图2的系统描述了用于检测寄生功率损耗的功能性的操作的示例,诸如通常与位于发送线圈103附近的外来对象相关的那些。方案允许寄生功率损耗检测的适配和修改以使得特别地可以减小错误检测的数目而并未不可接受地增大遗漏检测外来对象的风险。方案是非常用户友好的,并且可以特别地提供其中甚至在更高功率水平下可以进行功率传输而无需之前的校准和人工用户干预的方案。相反,方案可以减少对于其中发生错误检测的具体情形的用户输入要求。此外,仅需要对于附近是否存在任何其他对象的问题的简单的是/否回答。方案并不要求用户的任何技术理解。因此,可以实现更容易和更实用的用户体验,并且特别地可以实现适用于消费者市场的方案。
参照图2描述的功能性可以在不同实施例中不同地分布在功率发送器101和功率接收器105之间(并且一些功能性可以甚至实施在第三方实体中)。实际上,大多数功能在一些实施例中可以是功率发送器101的一部分,在其他实施例中是功率接收器105的一部分,并且在另外其他实施例中跨功率接收器101和功率接收器105二者分布。
例如,寄生功率损耗检测器207可以实施在功率发送器101、功率接收器105中或跨这些分布。类似的,用户指示器单元209可以实施在功率发送器101、功率接收器105中或跨这些分布,并且输入单元211可以实施在功率发送器101、功率接收器105中,或者跨这些分布。在一些实施例中,适配控制器213可以包括在功率发送器101中,在其他实施例中包括在功率发送器105中,并且再在另外其他实施例中其可以跨功率接收器105和功率发送器101分布。实际上,在一些实施例中适配单元215甚至可以在功率发送器101中,在其他实施例中其可以在功率接收器105中,并且在再另外其他实施例中其可以跨功率接收器105和功率发送器101分布。
在许多实施例中,功能性可以有利地包括在功率发送器101中。该功率发送器101的示例图示在图5中,其中与图2中的相同功能可以由相同的附图标记标注。
图5的功率发送器101包括发送控制器501,其控制功率发送器101的操作,包括在合适时根据Qi标准对其操作。发送控制器501耦合至驱动器201,并且布置用于控制其以提供所期望的功率信号,包括具有所期望功率水平的功率信号。发送控制器501也接收测得数据,诸如来自驱动器201线圈电流和电压。
发送控制器501进一步耦合至寄生功率损耗检测器207,其在示例中产生作为发送功率估计与接收功率估计之间的差的寄生功率损耗估计。
在示例中,发送功率估计由寄生功率损耗检测器207基于线圈电流和电压的测量而产生。可以具体地基于本地可用的测量并且使用针对诸如例如之前所述的发送功率估计的合适的模型而产生发送功率估计。
在示例中,接收功率估计并非由功率发送器101计算,而是产生作为从功率接收器105发送至功率发送器101的接收功率估计。因此,图5的功率发送器101包括负载调制接收器503,其布置用于从功率接收器105接收数据消息。数据消息可以具体地由如从例如Qi标准已知的负载调制而调制至功率信号上。实际上,由功率接收器105产生并且发送至功率发送器101所需的接收到功率值可以直接地用作接收功率估计。
具体地,在诸如Qi标准的功率传输系统中,需要功率接收器105将接收到的功率值传送至功率发送器101。接收到的功率值指示了由功率接收器105所接收的功率。
在一些实施例中,功率接收器105可以报告接收到的功率值,其直接地对应于向功率接收器105的负载所提供的功率。然而,在许多实施例中,功率接收器105将产生也包括功率接收器105自身中的功率损耗/耗散的接收到的功率值。因此所报告的接收到功率指示可以包括向负载提供的功率以及在功率接收器105自身中的功率损耗二者。例如,其可以包括在整流电路和/或接收器线圈中测得或估计的功率损耗。
在许多实施例中,接收到的功率指示可以直接地提供作为功率值。然而,将领会到的是在其他实施例中可以提供其他指示,诸如电流和/或电压。例如,在一些实施例中,接收到的功率指示可以提供作为接收线圈107中所感应的电流或电压。在这些情形中,寄生功率损耗检测器27可以基于接收到的值而计算接收功率估计。
寄生功率损耗检测器207可以因此产生寄生功率损耗估计并且将其与检测阈值比较。如果超过了阈值,用户指示器单元209产生用户警报,例如通过发声音频警报,闪光等。
此外,如果超过阈值,输入单元211布置用于监控指示是否存在外来对象的来自用户的输入。因此,超过阈值对应于外来对象检测,并且当发生该事件时,产生用户警报并且接收用户输入。
作为具体示例,寄生功率损耗检测器207可以响应于寄生功率损耗检测而产生馈送至输入单元211和用户指示器209的触发信号。响应于接收到触发信号,用户指示器(209)着手产生用户警报。此外,响应于触发信号,输入单元211着手监控用户输入。例如,响应于接收到触发信号,输入单元211可以启动定时器,例如具有在5秒和2分钟之间的持续时间,在该持续时间中可以接收用户输入。如果在该时间间隔内接收到对应于不存在外来对象的指示的用户激活,则已经接收到指示不存在外来对象的用户输入。如果检测到指示了实际上存在外来对象的用户激活,或者如果在定时器到期之前没有检测到用户激活,系统继续并且认为已经接收到指示了存在外来对象的用户输入。
输入单元211可以包括用户可以响应于用户警报而激活的物理用户输入机构,诸如按钮。例如,如果用户按压第一按钮,这可以指示不存在外来对象,并且如果用户按压第二按钮(或者省略按压第一按钮),这可以指示(过去)实际上存在外来对象。
用于提供物理用户警报以及用于接收物理用户输入的机构在特定示例中是功率发送器101的一部分。例如,它们可以包括在功率发送器101的外壳前端上的灯和按钮。
取决于用户输入,适配控制器213随后继续启动寄生功率损耗检测的适配。在示例中,适配可以通常是对用于计算发送功率估计、作为整体的寄生功率损耗估计、接收功率估计的函数的参数的修改/改变。其可以具体地是用于从接收到的接收功率估计值计算寄生功率损耗估计(例如通过引入偏移)的函数的修改。在许多实施例中,适配控制器213可以继续初始化功率发送器101和功率接收器105配对的完全校准。
同样地,适配控制器213耦合至发送控制器501并且可以向其提供控制输入以便允许适配控制器213额外地控制功率发送器101的操作。具体地,在合适时,适配控制器213可以控制发送控制器501以终止功率传输,减小功率信号的功率水平,重启或恢复功率传输等。具体地,如果接收到指示了检测到外来对象的用户输入,适配控制器213可以控制发送控制器501以限制功率直至已经移除外来对象(如例如由从功率发送器101移除并随后放回以开始新功率传输操作的功率接收器105所指示)。
作为其中功能性主要地在功率发送器中的实施例的具体示例,功率发送器101可以继续正在进行的功率传输。然而,如果功率发送器通过检测到在阈值之上的寄生功率损耗估计而感知到功率传输可能是不安全的(这可能指示外来对象正被加热),其例如通过视觉机构(闪光或有色光)、听觉机构(蜂鸣或嘟嘟声)或更精心设计的文本或图形用户界面而警报用户。如果用户在预定时间内作出响应,例如通过按压(物理的或虚拟的)按钮以指示不存在不安全情形,功率发送器允许功率传输继续。否则,功率发送器终止功率传输,或者减小其所发送的功率,直至功率损耗跌落在阈值水平之下。如果用户已经通知功率发送器没有不安全情形,功率发送器可以基于检测到的功率损耗以及用户输入更新针对该特定功率接收器的阈值。替代性地或额外地,功率发送器可以更新其用于估计其所发送功率的模型-同样对于该特定功率接收器。该更新的优点是下次用户在功率发送器上放置该功率接收器时,(远远)较不可能的是功率发送器将必须请求用户辅助。功率发送器可以在检测到潜在的不安全情形之后要求用户移除功率接收器,并且在允许用户指示不存在不安全情形之前(例如通过按压按钮)将其放回。这增大了用户发现可以隐藏在功率发送器和功率接收器之间的外来对象的可能性。
其中功能性主要在功率发送器101中的方案在许多实施例中可以是有利的。例如,其与例如Qi标准的一般设计哲学和方案是兼容的,其中期望在功率发送器101中具有尽可能多的功能性和智能。其也可以允许简化对接,减少通信要求,并且低复杂性的功率接收器。
然而,在其他实施例中,可以有利的是一些功能性包括在功率接收器105中。例如,至用户的物理接口可以在一些实施例中有利地由功率接收器105提供。例如,如果功率接收器105是智能电话(的一部分),这可以已经包括可以由当前方案利用的先进的用户接口功能性(显示和触摸屏)。该方案也可以允许用户交互感觉起来对于用户更方便,因为用户使用用户接口以及他所熟悉的用户接口设备而与系统交互。在该方案中,不要求用户与当前用于对他的设备充电的具体的功率发送器对接。
在一些实施例中,用于提供用户警报的机构可以至少部分地包括在功率接收器中,或者用于产生用户输入的功率发送器101的等价机构可以通过向功率接收器105发送用户警报请求消息而产生用户输入。用户警报请求消息提供了功率接收器产生用户警报的请求。
当功率接收器105接收该消息时,其可以因此着手产生用户警报。例如,当功率接收器105接收消息时,其可以因此着手产生用户警报,例如通过在显示器上显示警告并且发声警告。例如,如果功率接收器105是智能电话的一部分,智能电话的显示器可以开始闪烁警告消息而同时扬声器发出警告声音。
用户警报请求消息可以具体地是寄生功率损耗检测消息,其指示了已经由寄生功率损耗检测器207检测到寄生功率损耗。用户警报可以请求指示了外来对象存在或外来对象缺失的用户输入。因此,具体地,用户指示器单元209可以布置用于当由寄生功率损耗检测器207检测到寄生功率损耗时将检测寄生功率损耗的指示发送至功率接收器105。指示可以具体地作为用户警报请求消息被发送,尽管将领会到的是从功率发送器101至功率接收器105的指示了已经发生寄生功率损耗检测的任何通信可以视作是用户警报请求消息。
在系统中,功率接收器105可以响应于从发送器接收到用户警报请求消息而相应地产生用户警报。
在许多实施例中,可以进一步有利的是经由功率接收器105提供用户输入。其可以独立于用户警报是由功率发送器101还是由功率接收器105(或两者)产生。
在一些实施例中,功率发送器101可以包括用于从功率接收器105接收用户输入的功能性,并且具体地输入单元211可以包括可以从功率接收器105接收用户输入的指示的接收器,以及功率发送器101包括用于发送该指示的发送器。
在一些这样的实施例中,功率接收器105可以包括可以接收用户输入的用户接口,诸如例如用户可以人工地与其交互以提供所期望输入的触摸屏。功率接收器105可以进一步包括发送器,其可以发送数据消息至功率发送器101。发送器可以具体地包括负载调制器,并且因此用户输入可以是使用负载调制(例如允许再使用负载调制接收器503以用于接收这样的用户输入消息)的发送器。
在这样的实施例中,如果用户向功率接收器105确认不存在外来对象,或者已经移除了任何外来对象,功率接收器105可以继续向功率发送器101发送消息以指示根据用户而不存在外来对象,并且功率发送器应该适配寄生功率损耗估计的产生或检测阈值。具体地,该指示可以视作是对于适配的请求,并且具体地针对功率发送器101和功率接收器105配对的(再)校准。将领会到的是,可以使用任何合适的校准方案。示例可以例如在欧洲专利申请EP12 188 672.5中找到。
这些方案可以例如利用这样的事实,典型的功率接收器―例如智能电话―具有比典型功率发送器丰富得多的用户接口可能性。因此,如果功率接收器而不是功率发送器可以通知用户感知到的不安全情形,这通常是有利的。这对于(几乎)不可见地集成至工作台、桌面、床头几或其他类型家具中的功率发送器尤其是如此。然而,在具体的方案中,这要求功率发送器能够通知功率接收器存在潜在的不安全情形。然而,根据例如当前Qi标准,仅功率发送器能访问足够的数据以准确地估计跨接口的功率损耗,也即用于产生寄生功率损耗估计。
因此,期望系统能够将寄生功率损耗的指示高效地从功率发送器101传送至功率接收器105。
在一些实施例中,这可以通过引入专用数据包而实现,当由功率接收器105接收时其指示了功率发送器101已经检测到寄生功率损耗。功率接收器105可以因此着手产生用户警报和/或接收用户输入。
在一些实施例中,可以通过修改一些其他消息的操作和显著性而实现特别高效的通信。具体地,在一些实施例中,功率发送器101可以布置用于通过使用对于响应消息不同的代码或者通过针对从功率接收器接收到消息扣留至少一个响应消息而向功率接收器发送寄生功率损耗检测发生的指示。
例如,功率发送器101可以通过向功率接收器105发送指示了已经接收到消息的应答消息而正常地回复/响应来自功率接收器105的消息。在一些实施例中,功率发送器101可以主动地发送非应答消息,或者如果寄生功率损耗检测已发生,可抑制响应消息。功率接收器105可以监控应答消息并且如果并未接收到(或例如接收到非应答消息),其可以继续认为这可能是由于功率发送器101尚未接收到原始消息,或者替代性地应答消息/非应答消息的缺失可以指示功率发送器101已经检测到寄生功率损耗情形。功率接收器105可以因此着手重新发送消息并监控对于该重新发送的应答消息。如果接收到应答消息,功率接收器105可以继续而不采取任何进一步的动作。然而,如果没有接收到应答消息,其可以着手启动用户警报并且请求用户输入。当接收到用户输入时,其可以着手产生将响应回馈至功率发送器101的数据消息。
方案可以在其中显著限制了用于从功率发送器101至功率接收器105的通信的带宽的实施例中是特别有利的。例如,在许多实施例中,功率发送器至功率接收器的通信可能限制为针对消息的单个位,诸如在从功率接收器接收到消息之后提供应答的位。在该方案中,功率接收器105可以以规则的间隔发送指示了接收到功率的(例如由功率接收器105产生的接收功率估计)消息至功率发送器101。如果功率接收器响应于该接收到的功率包的发送而从功率发送器接收到应答,功率接收器可以将该应答解释作为功率发送器并未感知不安全情形的指示(也即尚未有寄生功率损耗检测)。在该情况中,功率接收器105可以继续请求全部功率。另一方面,如果功率接收器响应于接收功率消息而接收到非应答消息(或并未接收到任何消息),功率接收器15可以将这解释作为由功率发送器检测到感知到的不安全情形(也即寄生功率损耗检测)。其应该随后通知用户该事实,并且询问用户在功率发送器的表面上是否存在外来对象,并且如果是,用户应该移除该外来对象。如果功率接收器响应于接收到的功率消息而既未接收到应答也未接收到非应答指示,功率接收器应该以与非应答相同的方式而处理该功率发送器响应的缺失,或者快速地重新发送接收到功率包以增强响应。
在其中向功率接收器105提供物理用户输入的实施例中,功率接收器105可以将该用户输入的指示发送至功率发送器101,然后其可以基于该指示如前所述的继续。为了支持该通信,可以引入新的消息,其具体地可以是专用消息。
在一些实施例中,功率接收器105可以发送形式为包括来自功率接收器105的针对校准的请求的消息的指示。对校准的请求可以包括其中功率发送器101应该保持在校准模式的持续时间的指示。
具体地,如果用户指示不存在外来对象,消息应该将这通知功率发送器101,并且请求功率发送器应该(再)校准检测的至少一个方面(例如检测阈值或寄生功率损耗估计(例如通过适配发送功率估计))。
适用于基于Qi系统的该数据消息/包的具体示例可以是用于请求功率发送器以进入校准模式的消息/包,在校准模式中其对于该具体功率接收器校准用于外来对象检测的参数或算法。对于校准的请求因此指示了用户已向功率接收器确认在发送线圈103的有效区域附近没有外来对象。在校准模式期间,功率接收器优选地通过例如录入各个负载状况和/或通过录入功率传输在其中处于最大的负载状况并且通过对于这些状况中的每一个至少一次传送其所接收的功率而支持功率发送器。
适用于基于Qi方案的具体消息/包可以是外来对象检测(FOD)校准包,其具有0x08的标头并且由以下结构给定:
其中八位无符号整数值请求FOD校准可以代表以下之一:
请求FOD校准:无符号整数值指示了以秒为单位表示的从FOD校准包的通信端开始的校准模式的持续时间。
在上述示例中,在功率发送器101中基于功率发送器101中可用的值、并且具体地基于本地产生的发送功率估计和接收到的接收功率估计而执行寄生功率损耗的检测。
在其他实施例中,可以在功率接收器105中执行检测。例如,功率接收器105可以包括寄生功率损耗检测器207(或至少其一部分)并且可以因此产生寄生功率损耗估计并且将其与检测阈值比较。如果寄生功率损耗检测发生,功率接收器105可以着手产生用户警报并且接收用户输入。此外,取决于用户输入,系统可以继续功率传输或者可以着手终止功率传输,例如通过发送功率传输终止消息至功率发送器101。功率发送器101可以响应于该功率传输终止消息而着手结束功率传输阶段,并且可以具体地移除功率信号。因此,通过发送功率传输终止消息,功率接收器105可以实现功率信号的功率的限制(至基本上为零)。
此外,当接收指示了不存在外来对象的用户输入时,功率接收器105可以启动用于检测寄生功率损耗的检测方案的适配,诸如例如确定寄生功率损耗估计的适配或检测阈值的适配。因此,在该情况中,适配将修改寄生功率损耗检测算法的参数,并且具体地可以改变用于计算寄生功率损耗估计或检测阈值的函数。
图6图示了对于其中在功率接收器105中包括用于致力于解决潜在的不可接受寄生功率损耗的功能性的大部分或全部的实施例的功率接收器105的示例。在图6中,由相同的附图标记标注对应于对于图2所述功能的功能。
在示例中,功率接收器105包括可以从功率发送器101接收消息的消息接收器601。用于从功率发送器101传送数据至功率接收器105的具体方案可以在不同的实施例中不同,并且许多不同的方案对于本领域技术人员是已知的。例如,小型幅度调制可以应用于功率信号,并且消息接收器601可以检测幅度变化并且由此确定数据。
消息接收器601耦合至寄生功率损耗检测器207,其在示例中至少部分地包括在功率接收器105中。
在一些实施例中,功率发送器101可以布置用于执行寄生功率损耗的评估和检测。其可以进一步布置用于发送消息至功率接收器105以指示检测的发生。该消息可以由消息接收器601接收并且传递至寄生功率损耗检测器207。
具体地,消息接收器601可以检测到已经接收到非应答消息或者没有接收到应答消息,并且其可以将由此暗示的寄生功率损耗检测的指示传递至寄生功率损耗检测器207。
因此,在一些实施例中,功率发送器101可以发送功率损耗指示符,其指示了功率发送器101已经确定了满足检测准则的肯定的寄生功率损耗。功率损耗指示符可以具体地由非应答消息的存在、或者应答消息的缺失而提供。
在该示例中,寄生功率损耗检测可以响应于接收到功率损耗指示符(或者通过并未接收到应答消息)而简单地由寄生功率损耗检测器207产生。将领会到的是,对于该情形,寄生功率损耗检测器207可以视作是功率发送器101、功率接收器105的一部分,或者实际上可以跨功率发送器101和功率接收器105分布。
在其他实施例中,功率损耗指示符可以指示已经由功率发送器101所产生的寄生功率损耗估计。例如,Qi类型功率传输的功率发送器101将具有发送功率估计(可以基于可以由功率发送器101测量的值而产生)和接收功率估计(从功率接收器105接收)二者的信息。其可以因此产生作为它们之间的差的寄生功率损耗估计并且可以将得到的值发送至功率接收器105。
消息接收器601可以将接收到的寄生功率损耗估计馈送至寄生功率损耗检测器207,寄生功率损耗检测器可以继续将寄生功率损耗估计与检测阈值作比较以确定是否已经发生了寄生功率损耗检测。
在该方案中,寄生功率损耗估计因此在功率发送器101中计算,但是检测评估和判定实施在功率接收器105中。
在许多实施例中,功率发送器101可以将发送功率估计的指示发送至功率接收器105。指示由消息接收器601馈送至寄生功率损耗检测器207。
寄生功率损耗检测器207可以进一步本地地接收或确定接收功率估计,并且可以因此着手计算寄生功率损耗估计。这可以随后与检测阈值比较以如果超过检测阈值则产生检测。因此,在该示例中,寄生功率损耗检测器207布置用于响应于从功率发送器101接收到发送功率测量与由功率接收器105本地产生的接收功率估计的比较而检测寄生功率损耗。接收功率估计指示由功率接收器从功率信号提取的功率,其中功率可以包括负载的功率消耗,功率接收器电路的功率消耗,并且在许多实施例中也包括由于例如在功率接收器105的导电部件中电流的感应而引起的功率损耗。
方案可以在许多情况中提供高度有利的操作并且可以允许将要产生的估计是最方便的(例如由于容易可获得的正确数据)的缘故。
为了从功率发送器101发送信息至功率接收器105,应该使用合适的消息。
在其中发送指示了寄生功率损耗估计值的功率损耗指示符的示例中,功率损耗指示符可以具体地作为以下消息(具体地可以具有0x09的标头)发送。
其中功率损耗值(对应于寄生功率损耗估计)的可能定义如下。
功率损耗值:包含在该字段中的(二补数)带符号整数值范围在-128…+127之间,并且指示了功率发送器所估计的作为所发送和所接收功率之间的差的结果的功率损耗的平均量,例如二者在配置包中所指示的时间窗口中确定。该功率损耗(Ploss)计算如下:
在Ploss太大或太小而无法采用功率损耗值编码的情形中,应用最极端的值,分别为+127或-128。
在其中发送功率估计从功率发送器101发送至功率接收器105的示例中,这可以通过使用以下消息(可以具有0x21的标头)而完成:
其中发送的功率值(对应于寄生功率损耗估计)的可能定义如下。
发送的功率值:在该字段中包含的16位无符号整数指示了功率发送器在配置包中所示的时间窗口中通过其接口表面发送的功率的平均量(在发送功率估计中)。该功率量如下计算:
在此,最大功率和功率等级是配置包中包含的值。
在诸如Qi的系统中,基本设计哲学是功率接收器控制通信链路,以及功率发送器仅根据功率接收器请求而发送包。
其这些系统中,可以暗含地做出这些请求,例如通过要求功率发送器在功率接收器已经传送了接收功率估计之后直接地传送发送功率估计或所发送的功率。
在一些实施例中,请求可以通过功率接收器105发送并且应用专用请求包而显示地作出,诸如例如:
包包含单字节有效载荷,其可以用于指示如下的命名类型:
请求 命令类型 描述
0x20 ID请求 RX 请求 TX 识别
0x21 配置请求 RX 请求 TX 配置
0x22 发送的功率请求 RX 请求 TX 发送的功率
在其中相当量的寄生功率损耗检测功能性位于功率接收器105中的实施例中,功率发送器101可以因此向功率接收器105提供功率损耗指示符,功率接收器105可以使用功率损耗指示符以用于处理。
图7示出了可以产生所需信息并且将其发送至功率接收器105的功率发送器101的示例。
图7的功率发送器101包括直接对应于图5的功率发送器101的发送控制器211,驱动器201,以及发送器线圈103。发送控制器211耦合至寄生功率损耗处理器701,其布置用于确定针对功率传输的寄生功率损耗指示符。功率损耗指示符可以在一些实施例中具体地反映寄生功率损耗估计,其指示所发送功率和接收器功率之间估算的差。在其他实施例中其可以反映指示了功率信号的估算发送功率的发送功率估计。在其他实施例中,其可以对应于检测指示符,其指示了已经发生了寄生功率损耗检测(也即在后者的示例中,寄生功率损耗处理器701可以包括寄生功率损耗检测器207)。
寄生功率损耗处理器701耦合至发送器703,其能够将功率损耗指示符发送至功率接收器105,例如使用功率信号的幅度调制或者通过针对从功率接收器接收到消息扣留一个或多个应答消息。
功率接收器105可以随后如前所述而接收并使用功率损耗指示符。
将领会到的是在一些实施例中,图7的功率发送器101可以进一步包括之前参照图5的功率发送器101所述的功能性。例如,其可以包括适配控制器213,用于从功率接收器105接收用户输入的功能性等。在一些实施例中,功率发送器101可以不包括这些功能中的任何功能。因此,在一些实施例中,功率发送器101对于外来对象检测和操作的贡献可以限制于提供合适的功率损耗指示符。在这些实施例中,外来对象操作因此在功率接收器105中执行(除了功率损耗指示符的传送之外)。
当图6的寄生功率损耗检测器207检测到寄生功率损耗时,其向产生用户警报的用户指示器单元209提供控制信号。输入单元211随后接收用户输入。
在一些实施例中,功率接收器105可以将该用户输入直接地传送至功率发送器101而并未进行任何处理。因此,在这些实施例中,在功率发送器101中并由其执行如何继续进行所需操作的决定、以及所需操作的启动。具体地,功率发送器101可以决定是继续功率传输,还是否终止功率传输并且初始化配置/校准。
在一些实施例中,功率接收器105可以提供决定和适配功能性的至少一些。例如,功率接收器105可以包括适配控制器213(的至少一部分)。
实际上,在图6的示例中,功率接收器105包括适配控制器213,其估计用户输入。此外,为了能够将数据传送至功率发送器101,图6的功率接收器105进一步包括用于响应于待传送的数据而负载调制功率信号的调制器603。
如果接收到指示存在/过去存在外来对象的用户输入,适配控制器213可以继续启动将功率信号的功率减小至安全水平。在一些实施例中,适配控制器213可以通过将至少一个掉电请求传送至功率发送器101而实现这一点。
在极端情形中,掉电请求可以是用于终止功率传输的请求(诸如标准功率终止消息),也即掉电可以对应于功率信号的移除。
在其他实施例或情形中,适配控制器213可以请求将功率减小至较低水平而同时允许功率传输在该较低水平下继续。
在一些实施例中,寄生功率损耗的检测可以使得功率接收器105将功率回路功率控制误差消息发送至功率发送器101,其将功率信号的功率减小至使得寄生功率损耗估计低于检测阈值的水平。因此,在这些实施例中,功率接收器105可以通过使用请求功率减小的标准功率控制回路消息而简单地继续减小功率信号的功率。
在这些实施例中,适配控制器213可以将功率控制回路掉电请求发送至功率发送器101,直至估计的寄生功率损耗满足准则-其具体地可以是寄生功率损耗估计跌落至比检测阈值更低的第二阈值之下。
如果接收到指示了不存在外来对象的用户输入(也即其指示了错误检测),适配控制器213可以在一些实施例中继续功率传输而并未任何改变,也即功率传输可以在当前功率水平下继续。
然而,适配控制器213将启动寄生功率损耗检测的适配。在一些实施例中,可以通过将对于适配/校准的请求发送至功率发送器101而实现适配的启动。例如,可以使用之前所述的对于校准消息的请求。
适配请求可以在一些实施例中是非特定消息并且功率发送器101可以确定适配哪个参数。然而,在其他实施例中,适配请求可以请求修改特定参数,诸如发送功率估计/用于产生其的参数/模型,或者在功率发送器101中执行检测的情形中为检测阈值。
在一些实施例中,实际的适配可以(仅)在功率发送器101中执行,并且具体地可以仅由适配了其发送功率估计的确定的功率发送器101执行(例如通过朝向较低值偏置,例如通过增添负偏移)。
然而,在图6的示例中,功率接收器105可以布置用于适配其本地寄生功率损耗检测操作。具体地,功率接收器105包括适配单元215,其可以通过修改寄生功率损耗检测器207的操作而执行适配。具体地,在其中寄生功率损耗检测器207从接收到的发送功率估计和本地产生的接收功率估计而产生寄生功率损耗估计的实施例中,适配单元215可以通过修改接收功率估计的确定、寄生功率损耗估计的确定、或检测阈值而适配处理。例如,可以朝向较高值(例如通过增添正偏移)偏置接收功率估计,可以朝向较低值偏置寄生功率损耗估计(例如通过增添负偏移),和/或可以朝向较低值偏置检测阈值(例如通过增添负偏移)。因此,适配在没有外来对象暴露至磁场(错误肯定)的情形中朝向较少或较不可能检测偏置寄生功率损耗检测器207,和/或在外来对象暴露至磁场(错误否定)的情形中朝向寄生功率损耗的更好检测而偏置寄生功率损耗检测器207。
在一些实施例中,本地适配可以仅执行在功率接收器105中(或仅在功率发送器101中),但是在其他实施例中适配可以执行在功率发送器101和功率接收器105二者中,例如通过偏置并且修改发送功率估计和接收功率估计。在一些实施例中,功率发送器101和功率接收器105可以进入协商以确定适配/修改如何跨设备分布。
适配/校准将在大多实施例中专用于功率发送器101和功率接收器105的配对。补偿值可以因此存储在功率发送器101和/或功率接收器105中并且当发生特定配对时可以被检索并应用。为此目的,功率接收器105可以将其身份传送至功率发送器101,并且同样地功率发送器101可以将其身份传送至功率接收器105。
所述方案可以提供对于基于功率损耗的外来对象检测方法的明显改进。方案可以通过仅在感知到不安全情形的情况中请求用户干涉而将用户不便性保持至最小。此外,仅需要简单的是/否决定,无需由用户技术理解。此外,方法允许对于所接收到功率估计值和发送器功率估计的较大的不确定性(并且因此更便宜的实施方式),因为方法使能当必要时适配/(再)校准这些估计。
之前的实施例已经展示了其中寄生功率损耗检测器207布置用于如果寄生功率损耗估计超过阈值则产生寄生功率损耗检测的情形。因此,在实施例中,如果寄生功率损耗估计在由上限值限定的范围之外,寄生功率损耗检测器207产生寄生功率损耗检测。方案可以具体地用于减小寄生功率损耗检测的灵敏性,也即减小检测指示了寄生功率损耗太高、以及可以存在外来对象的可能性。
然而,在其他实施例中,寄生功率损耗检测器207可以替代性或额外地布置用于检测寄生功率损耗估计值是否太低。因此,其可以产生指示了寄生功率损耗估计在阈值之下、也即其在范围的下限值之下的寄生功率损耗检测。
在这些情况中,系统可以确定寄生功率损耗检测操作的灵敏性太低并且存在不能检测到外来对象的潜在风险。因此,系统可以与之前实施例中所述相同的方式继续,并且其可以具体地产生用户警报并且请求用户输入。取决于用户输入,系统可以随后继续执行或不执行适配。
如果执行适配,这将朝向增大检测到功率损耗在阈值之上的可能性的方向,也即其将增大外来对象检测的可能性。方案可以因此用于增大灵敏性并且因此防止遗漏外来对象检测。
在许多实施例中,寄生功率损耗检测器207可以布置用于如果寄生功率损耗估计在第一阈值之下或者其在第二阈值之上则产生寄生功率损耗检测。因此,第一和第二阈值定义了范围并且如果寄生功率损耗估计落在该范围之外则产生寄生功率损耗检测。
如果是,系统产生用户警报并且接收关于是否应该执行适配的输入。如果是,系统继续适配用于产生寄生功率损耗检测的方案。如果寄生功率损耗估计超过上限值,其可以继续如前所述那样地适配方案,例如其可以增大上限值,减小发送功率估计或增大接收功率估计。这可以减小外来对象检测的可能性,并且可以因此减小“错误肯定”的数目。
然而,如果寄生功率损耗检测是由于寄生功率损耗估计在范围的下限值之下引起的,适配可以沿相反方向进行,也即其可以增大外来对象检测的可能性。具体地,其可以减小下限值,增大发送功率估计或者减小接收功率估计。在一些实施例中,其也可以减小范围的上限值。
以该方式,可以沿两个方向动态地适配寄生功率损耗检测的灵敏性,由此允许改进性能。
在许多实施例中,可能期望的是,响应于寄生功率损耗检测、这是否是由于寄生功率损耗估计在范围之下或之上而适配范围的上限和下限值二者。然而,在两个情形中,如果用户指示不存在外来对象则仅执行寄生功率损耗检测操作的参数的修改。
例如,在许多实施例中,可能期望的是,范围具有固定大小但是范围的区间被适配。例如,如果寄生功率损耗估计超过上限值并且应该执行适配,可以增大范围的下限值和上限值二者。类似的,如果寄生功率损耗估计在下限值之下并且应该执行适配,可以减小范围的下限值和上限值二者。
作为具体的示例,系统可以在许多实施例中将所产生的寄生功率损耗估计与具有下限值和上限值二者的范围比较。下限值可以具体地是负值,而上限值可以是正值。
例如,在一些实施例中,功率接收器105可以报告具有在0至350mW之间准确度的接收功率估计,也即功率接收器105可以被要求从不低估功率损耗而是可以假设仅在350mW的功率区间内是准确的。功率发送器101可以产生具有±75mW准确度的发送功率估计。在该实施例中,当不存在外来对象时,寄生功率损耗估计可以因此在75mW至-425mW的范围内。因此,假设这些不准确性包括所有可能的偏差(也即包括测量不准确性,模型不准确性,处理不准确性(例如由于量子化等)等),当不存在外来对象时寄生功率损耗估计应该不低于-425mW并且不高于75mW。因此,这些端点可以用于范围,也即对于寄生功率损耗估计的可接受范围可以如由图8例证而设置为[-425mW;75mW]。
因此,在示例中,可以由寄生功率损耗检测器207通过从本地产生的发送功率估计减去接收到的接收功率估计而产生寄生功率损耗估计。得到的寄生功率损耗估计可以落入如图8中所示的三个区域中。在中间区域801中,寄生功率损耗在与其的[-425mW;75mW]的范围内。这是可接受的范围,并且因此功率传输将继续而不变并且不中断。
如果寄生功率损耗估计在上部区域803中,也即具有大于75mW的寄生功率损耗估计,寄生功率损耗估计超过范围并且因此已经发生功率损耗检测。功率发送器101随后继续获得指示是否存在外来对象的用户输入。如果用户指示的确指示了外来对象的存在,功率发送器101如前所述那样着手终止功率传输等(或者如果一旦检测到寄生功率损耗就已经终止,则并不重新开始功率传输)。
然而,如果用户指示不存在外来对象,所产生的寄生功率损耗估计已经超过了已经假设的不准确性范围。因此,所产生的寄生功率损耗估计已经超过了当不存在外来对象时其应该在其内的范围。因此,功率发送器101启动适配以便于适配功率损耗检测操作以使得这些错误肯定检测不太可能。功率发送器101具体地启动适配,其中修改了功率损耗检测操作的参数。通常,用户指示也将包括或者是功率发送器101和功率接收器105相对于彼此正确地定位的指示。因此,在许多实施例中,仅当用户指示不存在外来对象并且功率发送器101和功率接收器105相对于彼此正确地定位时开始适配。
所产生的寄生功率损耗估计也可以在下部区域805中,也即其可以具有小于-425mW的值。因此,在该情况中,寄生功率损耗估计由于测量和处理噪声引起的变化、组件容差等原因而具有比预期的更低的值。在该情况中,寄生功率损耗估计超过范围并且请求用户输入。用户输入可以指示不存在外来对象(以及例如功率发送器101和功率接收器105相对于彼此很好地定位)。功率发送器101可以随后继续执行试图减小寄生功率损耗估计比范围更低的可能性的适配。
因此,在系统中,寄生功率损耗估计可以在范围的上限值之上,指示了检测操作或者太灵敏(错误检测)或者存在外来对象。寄生功率损耗估计也可以在最低值之下,指示了操作不够灵敏(例如甚至不能检测到0.5W的寄生功率损耗)。如果寄生功率损耗估计超过预期范围而并不存在外来对象,系统可以着手执行试图沿相反方向偏置操作的适配。例如,如果已经发生了错误肯定的检测,系统试图朝向较少的检测而偏置检测,并且如果已经检测到太低的寄生功率估计,系统试图朝向较多的检测而偏置检测。功率发送器101具体地启动适配,其中修改了功率损耗检测操作的参数。
将领会到的是,适配可以如前所述那样适配用于产生寄生功率损耗估计和/或用于检测的范围的模型(例如函数或方程)。
作为示例,适配可以在功率发送器101中执行以使得寄生功率损耗估计将朝向范围的中心而偏移。
例如,适配单元215可以首先确定寄生功率损耗估计Ploss从范围的中心偏离多少。偏差Δx可以采用
Pcenter = (Ploss-upper + Ploss-lower)/2而计算作为
Δx = Ploss – Pcenter
其中Ploss-upper是范围的上限值并且Ploss-lower是范围的下限值。
因此,在具体的示例中:
Ploss-upper = 75mW
Ploss-lower= -425mW
Ploss-center = -175mW 。
在该示例中,如果寄生功率损耗估计在可接受的范围内,也即如果Ploss-lower <Ploss < Ploss-upper则不执行适配。
然而,如果寄生功率损耗估计高于上限值(也即Ploss > Ploss-upper)或低于下限值(也即Ploss < Ploss-lower),则计算与中心的偏差Δx并且其用于适配检测操作。
例如,如果Ploss=100mW(也即检测太灵敏),则Δx=+275mW。如果Ploss=-500mW(也即检测太不灵敏),则Δx=-325mW。
适配单元215可以随后着手适配寄生功率损耗检测。
例如,其可以调节范围以使得当前寄生功率损耗估计在新范围的中间。因此,当前确定的寄生功率损耗估计视作是平均测量,并且当已知不存在外来对象(由于用户输入)时,当前测量值用作参考。例如,范围的新端点可以被确定作为:
P loss-upper= Ploss-upper+ Δx
P loss-lower= Ploss-lower + Δx 。
对于寄生功率损耗估计Ploss=100mW并且因此Δx=+275mW的示例,产生以下新的值:
P loss-upper= 350 mW
P loss-lower = -150mW
导致P center = 100 mW = Ploss
对于寄生功率损耗估计Ploss=-500mW并且因此Δx=-325mW的示例,产生以下新的值:
P loss-upper= -250 mW
P loss-lower= -750mW
导致P center =-500 mW = Ploss
作为另一示例,适配单元215可以替代于适配范围,着手适配用于确定发送功率估计或寄生功率损耗估计的模型(方程/函数)。
例如,偏移可以引入至发送功率估计、接收功率估计或寄生功率损耗估计,诸如例如:
P’PT = PPT- Δx,
P’PR = PPR+ Δx, 或
P’loss = Ploss- Δx. 。
作为另一示例,可以通过引入补偿因子而修改用于计算发送功率估计的模型,例如:
P’PT = PPT ·(1 - Δx / PPTref ),
其中PPT是之前模型的发送功率估计(例如基于至逆变器的源电流和电压)以及PPTref是在其中功率损耗与范围中心相差Δx的操作点处的发送功率估计。优选地,该操作点代表整个功率范围。
在其中功率损耗估计与范围中心相差Δx的操作点处,需要采用P’PTref = PPTref -Δx而修正发送功率估计。使用修正因子(CF)改写该式产生P’PTref = PPtref . CF = PPTref .(1 – Δx / PPTref)。将该修正因子应用于所有操作点,也即P’PT = PPT. CF,得到P’PT = PPT. (1 – Δx / PPTref)。
作为另一示例,修正因子可以应用于接收功率,例如:
P’PR = PPR ·(1+ Δx / PPTref ) 。
在许多实施例中,适配/校准可以继续以确定对于不同操作点范围的合适的值。因此,当启动适配/校准时,适配单元215可以不(仅)使用导致使得适配被启动的寄生功率损耗估计的数据,而是可以继续设置许多不同的操作点并且对于这些操作点中的每一个产生例如合适的补偿参数。系统可以随后在未来功率传输期间使用适用于特定操作点的补偿参数。此外,对于其他操作点的补偿参数可以例如通过在对于校准的特定操作点所确定的补偿参数之间插值而确定。
尽管该方案可以在许多情形和实施例中提供明显改进的外来对象检测,但可以在许多实施例中通过基于多个适配而确定用于检测算法的补偿参数而改进方案。
具体地,本发明人已经认识到,在校准功率传输系统中特别的困难是在功率发送器和功率接收器的相对定位中的可变性以及这可能对于外来对象检测造成的影响。
问题可以由图9-图13图示。
具体地,图9图示了包括发送线圈103的功率发送器101的顶视图和截面图。发送线圈103的位置在顶视图中由虚线圆圈概括示出。图10图示了包括接收线圈107的功率发送器105的顶视图和截面图。接收线圈107的位置在顶视图中由虚线圆圈概括示出。功率接收设备包含金属部件1001。
图11图示了在功率传输期间位于功率发送器101上的功率接收器105的示例。在该示例中,发送器线圈103对准于接收器线圈107。此外,金属部件1001仅暴露至非常弱的磁场并且因此在金属部件1001中的功率吸收是最小的。
图12图示了在功率传输期间位于功率发送器101上的功率接收器105的另一示例。在该示例中,发送器线圈103相对于接收器线圈107偏移。此外,金属部件1001暴露至更强的磁场并且因此在金属部件中的功率吸收增大,尽管其可以仍然是可接受的。
图13图示了在功率传输期间位于功率发送器101上的功率接收器105的另一示例。在该示例中,发送器线圈103进一步相对于接收器线圈107偏移。此外,金属部件1001暴露至甚至更强的磁场并且因此在金属部件中的功率吸收进一步增大。在该具体示例中,偏移可能是不可接受的并且可能导致在金属对象1001中不可接受的量的功率耗散。
因此,考虑三种情形,一种是在金属部件1001中事实上没有功率损耗,一种是损耗显著但是可接受,以及一种是损耗不可接受。假设功率接收器可以准确地测量由接收线圈接收的功率,但是不能测量在金属部件1001中的功率损耗,功率接收器将取决于金属部件1001中功率损耗的变化而在报告总的接收到的功率时出错。给定功率接收器105可能对于三种不同情形以三种不同准确度而报告相同的接收到功率估计。因此,基于单个位置的校准可能导致次优的性能。例如,如果基于第三种情形执行校准,系统可能不能检测到一些功率损耗检测,也即其将太不灵敏。实际上,在第三情形中,金属部件1001可以被认为是其耗散了不可接受量的功率的外来对象。然而,系统将不能检测到该不可接受的功率耗散。作为第二示例,如果基于第一情形执行校准,系统可能太灵敏并且在第二情形中将触发在金属部件1001中的功率损耗。
解决该问题的一种方案在许多情形中可以是让用户输入具体地指示功率接收器正确地定位。例如,功率发送器101可以提供用户指示,其请求用户确认功率接收器105的位置是正确的(也即与功率发送器101很好地对准)并且不存在外来对象。如果用户提供用户输入以确认这一点,适配控制器213着手启动适配,例如通过如上所述那样适配参数。因此,适配控制器213可以布置用于只要用户输入包括用于功率传输的功率接收器的合适的定位的用户确认的指示则启动适配。
在许多实施例中,适配单元215可以具体地布置用于基于多个启动的适配而确定用于适配功率损耗检测操作的参数。因此,也可以将一个或多个之前的校准考虑进去,而不是仅仅基于当前测量或校准而执行适配。
例如,系统可以替代地着手执行更渐进的适配,而不是仅将范围端点对称地设置在对于当前适配所确定的寄生功率损耗估计周围。因此,在一些实施例中,执行寄生功率损耗检测操作的一个或多个参数的渐进地改变。具体地,可以在每次迭代中应用参数的相对改变。例如,范围可以相对于寄生功率损耗估计而移动(或者反之亦然),但是仅以小于当前寄生功率损耗估计与范围中心之间的总差的值而移动。
例如,范围的新端点可以确定如下:
P loss-upper= Ploss-upper + Δx·α
P loss-lower= Ploss-lower + Δx·α
其中α小于1并且被选择以导致给定的适配速度。因此,每个适配朝向围绕当前寄生功率损耗估计对称的位置而偏置范围,但是具有通常显著小于差值Δx的偏置。当执行多个适配时,系统将朝向其中范围对称地位于平均寄生功率损耗估计周围的情形而逐渐地适配。
该方案可以提供提高的可靠性和准确性。具体地,其可以允许适配反映功率接收器105相对于功率发送器101的多个位置,并且其将因此趋向于导致对于异常或不期望的位置检测被校准的风险减小。实际上,方案将趋向于朝向功率发送器101和功率接收器105的典型位置而偏置适配和校准。
将领会到的是在多个适配之上补偿参数的确定可以替代性地用于适配用于确定寄生功率损耗估计的模型而不是(或者实际上也)适配范围。
例如,寄生功率损耗估计、发送功率估计或接收功率估计可以通过进一步使用适配因子而逐渐地适配。例如,用于产生发送功率估计、接收功率估计或寄生功率损耗估计的函数可以是不变量,但是通过更新对于所确定的发送功率估计、接收功率估计或寄生功率损耗估计的补偿偏移因子β而提供有适配,也即:
P’PT = PPT - β ,
P’PR = PPR + β 或
P’loss = Ploss - β
其中根据以下而在每个适配中更新β:
β’= β + Δx·α。
因此,在这些示例中,朝向处于范围中点的寄生功率损耗估计而偏置用于确定寄生功率损耗估计的范围或模型。将意识到的是在其他实施例中,偏置可以朝向范围中不同的点。例如,Δx可以计算作为至例如距下端点范围大小的1/3并距上端点范围大小的2/3处点的差值。
在一些实施例中,系统可以简单地执行从例如最后N个适配而执行寄生功率损耗估计的(可能加权的)平均。偏移可以随后引入用于确定寄生功率损耗估计的模型或范围以便于导致例如在范围中间的寄生功率损耗估计。
例如作为具体示例,范围的端点可以设置为与最后比如说五次适配的平均寄生功率损耗估计距离为250mW。
在许多实施例中,可以对于功率发送器和功率接收器的个体配对设置并且存储补偿因子,也即系统可以布置用于单独地校准功率接收器和功率发送器的特定配对。
该方案可以提供改进的准确性,因为个体功率发送器、个体功率接收器的具体特性、以及实际上它们的一起使用时的具体特性都可以反映在补偿参数中。
然而,在一些实施例中,适配器215布置用于基于对于多个功率接收器启动的适配而确定用于功率损耗检测操作的至少一个补偿参数。
例如,功率发送器101可以对于多个功率接收器着手确定寄生功率损耗估计并且如上所述那样对于具有相同功率接收器105的多个适配而更新用于确定寄生功率损耗估计的模型和/或范围。
具体地,适配单元215可以继续根据以下而更新范围:
P loss-upper = Ploss-upper + Δx·α
P loss-lower = Ploss-lower + Δx·α
或者根据以下而更新范围的端点(也即检测阈值)、寄生功率损耗估计或发送功率估计:
P’PT = PPT - β,
P’loss = Ploss - β,
其中根据β’= β + Δx·α而在每个适配中更新β,但是对于每个适配执行更新而不论功率发送器向哪个功率接收器提供功率。因此,在该示例中,平均效果不仅是对于不同适配,并且因此对于不同的相对位置,而且还对于多个功率接收器。
因为在来自功率接收器的所报告的接收功率估计方面误差的变化在大多数实施例中可能具有零的平均值,该平均可以减小功率接收器变化的影响。因此,方案可以允许功率发送器101适配寄生功率损耗检测以补偿功率发送器101中的误差。
例如,如果检测器207对于一系列不同功率接收器产生相对高数目的错误肯定检测,可能的是检测器由于在寄生功率损耗估计的确定中并且具体地在发送功率估计的确定中的偏置而太灵敏。因此,功率发送器101可以补偿该偏置,例如通过引入偏移或如前所述那样改变范围。
类似的,给定功率接收器可以基于对于多个功率发送器启动的适配而确定补偿参数。例如,如果功率接收器105与一系列的不同功率发送器一起使用并且发生相对高数目的错误肯定检测,可能的是由于在由功率接收器105对接收功率估计的计算中的偏置而使得灵敏性太高。
因此,功率接收器105可以继续引入对于所产生接收功率估计的补偿。例如,其可以应用更新
P’PR = PPR + β
其中根据以下而在每个适配中更新β(不论哪个功率发送器支持功率传输):
β’= β + Δx·α。
功率接收器105和功率发送器101的独立补偿可以改进操作。特别地,当发生功率发送器和功率接收器的新配对时,其可以提供改进的检测准确度。在该示例中,功率发送器和功率接收器可能已针对相对于“平均”互补设备的任何偏置而已经补偿(也即功率发送器被补偿相对于对其已经执行了适配的功率接收器的平均的偏置,并且功率接收器被补偿相对于对其已经执行了适配的功率发送器的平均的偏置)。因此,检测参数已经可能接近最优值,并且通常不需要进一步适配。
之前的描述已经聚焦于其中在功率发送器中或在功率接收器中已经执行了寄生功率损耗检测或者检测分布在它们之间的实施例。在一些实施例中,检测可以在功率发送器和功率接收器二者中执行。例如,用于检测寄生功率损耗的检测器可以实施在功率接收器和功率发送器二者中。在这些实施例中,任一检测器执行的功率损耗检测可以处理作为功率损耗检测。因此,之前所述的功能性可以在各个实施例中混合并组合,并且具体地可以并行执行不同的操作和功能性分布。
例如,在许多实施例中,寄生功率损耗检测器207可以实施在功率接收器中,其可以继续检测功率损耗,产生用户警报,接收输入,适配功率损耗估计等。并行的,功率发送器也可以包括如所述的寄生功率损耗检测器207,其可以继续(可能独立的)检测功率损耗,产生用户警报,接收输入,适配功率损耗估计等。因此,在一些实施例中,功率发送器和功率接收器之间的冗余可以引入寄生功率损耗检测中。
一些这种方案的优点是,作为第一保护措施,功率接收器可以采取预防措施以限制功率传输(例如通过使用其控制设备以经由控制错误消息而控制功率传输),与用户交互(例如使用更先进的用户接口),触发功率发送器以用于校准(通过发送校准请求消息)等,而作为第二保护措施,功率发送器保持其作为电源的责任以如果发生不可接受的寄生功率损耗则采取行动。
例如,功率接收器可以主动处理寄生功率损耗以防止功率发送器例如终止功率传输。在其中功率接收器将未能如此进行的情形中,作为安全备份,功率发送器可以通过终止功率传输或者将功率信号限制至安全水平而接管控制。
将领会到的是,为了清楚起见,以上描述已经参照不同功能的电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而,明显的是,在不脱离本发明的情况下,可以使用不同功能的电路、单元或处理器之间的功能性的任何适当的分配。例如,被说明将由分离的处理器或控制器执行的功能性可以由同一处理器或控制器执行。因此,对具体的功能的单元或电路的参考将仅被看作对适当的构件的参考,所述适当的构件用于提供描述的功能性而不是指示严格的逻辑的或者物理的结构或组织。
可以以任何适当的形式(包括硬件、软件、固件或者它们的任何的组合)来实施本发明。可选地,本发明可至少部分地被实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件,本发明的实施例的元件和部件在物理上、功能上以及逻辑上可以任何适当的方式被实施。实际上,功能性可以在单个的单元中、多个单元中被实施或者作为其它功能单元的部分。同样地,本发明可以在单个的单元中被实施或者在物理上和功能上可以分布在不同的单元、电路和处理器之间。
尽管已经结合一些实施例描述了本发明,但是其不是意在被限制为本文阐述的具体的形式。相反,本发明的范围仅由所附的权利要求限定。附加地,尽管特征可能似乎是连同特定的实施例被描述,但是本领域技术人员将认识到所描述的实施例的各种特征可以根据本发明被组合。在权利要求中,术语包括不排除其它元件或步骤的存在。
而且,尽管被个体地列出,但是多个构件、元件、电路或方法步骤可以通过例如单个的电路、单元或处理器来实施。附加地,尽管个体的特征可被包括在不同的权利要求中,但是这些特征也许可有利地被组合,并且不同权利要求中的包括不暗示特征的组合不是可行的和/或有利的。同样,一个种类的权利要求中的特征的包括不暗示对该种类的限制而是指示特征可等同地如合适地适用于其它的权利要求种类。而且,权利要求中的特征的次序不暗示特征必须以其工作的任何具体的次序,并且特别是方法权利要求中的个体的步骤的次序不暗示这些步骤必须以该次序被执行。相反,可以以任何适当的次序执行这些步骤。另外,单数形式的引用不排除多个。因而,对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的引用不排除多个。权利要求中的附图标记仅仅被提供作为澄清示例,不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (23)

1.一种无线功率传输系统,包括被布置成经由无线感应功率信号向功率接收器(105)提供功率传输的功率发送器(101),无线功率传输系统包括:
寄生功率损耗检测器(207),布置成如果寄生功率损耗估计在范围之外则执行寄生功率损耗检测操作以针对功率传输产生寄生功率损耗检测;
用户指示器(209),用于响应于寄生功率损耗检测而初始化用户警报;
输入(211),用于响应于寄生功率损耗检测而接收指示了外来对象的存在或外来对象的缺失的用户输入;以及
控制器(213),被布置成如果用户输入指示外来对象的缺失则启动由寄生功率损耗检测器(207)执行以产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的适配,并且如果用户输入指示外来对象的存在则不启动寄生功率损耗检测操作的适配,适配包括寄生功率损耗检测操作的参数的修改。
2.根据权利要求1所述的无线功率传输系统,其中寄生功率损耗检测器(207)被布置成如果寄生功率损耗估计具有在范围的上限值之上的值则产生寄生功率损耗检测。
3.根据权利要求1所述的无线功率传输系统,其中寄生功率损耗检测器(207)被布置成从功率损耗估计模型产生寄生功率损耗估计并且将其与所述范围比较,并且无线功率传输系统包括用于执行所述适配的适配器(215),适配器(215)被布置成修改用于确定寄生功率损耗估计的模型的参数和所述范围中的至少一个。
4.根据权利要求1、2或3所述的无线功率传输系统,其中,所述输入至少部分地包括在功率接收器(105)中。
5.根据权利要求1所述的无线功率传输系统,其中寄生功率损耗检测器(207)至少部分地包括在功率发送器(103)中。
6.根据权利要求1所述的无线功率传输系统,其中寄生功率损耗检测器(207)至少部分地包括在功率接收器(105)中,以及功率发送器(101)包括用于产生针对功率信号的发送功率估计的寄生功率损耗处理器(701)以及用于将发送功率估计发送至功率接收器(105)的发送器(703),功率接收器(105)包括用于接收发送功率估计的接收器(601),并且寄生功率损耗检测器(207)被布置成基于发送功率估计而产生寄生功率损耗检测。
7.一种用于无线功率传输系统的装置,无线功率传输系统包括布置成经由无线感应功率信号向功率接收器(105)提供功率传输的功率发送器(101),所述装置包括:
寄生功率损耗检测器(207),被布置成如果寄生功率损耗估计在范围之外则执行寄生功率损耗检测操作以针对功率传输产生寄生功率损耗检测;
用户指示器(209),用于响应于寄生功率损耗检测而初始化用户警报;
输入(211),用于响应于寄生功率损耗检测而接收指示了外来对象的存在或外来对象的缺失的用户输入;以及
控制器(213),布置成如果用户输入指示了外来对象的缺失则启动由寄生功率损耗检测器(207)执行以产生寄生功率损耗检测的寄生功率损耗检测操作的适配,以及如果用户输入指示了外来对象的存在则不启动寄生功率损耗检测操作的适配,适配包括寄生功率损耗检测操作的参数的修改。
8.根据权利要求7所述的装置,进一步包括用于执行所述适配的适配器(215),适配器(215)被布置成基于多个启动的适配而设置用于功率损耗检测操作的参数。
9.根据权利要求8所述的装置,其中适配器(215)布置成基于多个启动的适配而适配用于确定寄生功率损耗估计的模型和所述范围中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的装置,其中适配器(215)被布置成修改用于确定寄生功率损耗估计的模型和所述范围中的至少一个以朝向所述范围中预定的位置而偏置针对所述多个启动的适配的组合的寄生损耗估计。
11.根据权利要求9或10所述的装置,其中适配器(215)布置成适配用于针对功率发送器确定发送功率估计的模型、用于针对功率接收器确定功率接收估计的模型、以及所述范围的至少一个端点的中至少一个。
12.根据权利要求8所述的装置,其中适配器(215)布置成针对功率发送器和功率接收器的个体配对而设置用于寄生功率损耗检测操作的参数。
13.根据权利要求8所述的装置,其中所述装置是功率发送器(101),并且适配器(215)布置成基于针对多个功率接收器启动的适配而确定用于寄生功率损耗检测操作的参数中的至少一个补偿参数。
14.根据权利要求8所述的装置,其中所述装置是功率接收器(105),并且适配器(215)布置成基于针对多个功率发送器启动的适配而确定用于寄生功率损耗检测的参数中的至少一个参数。
15.根据权利要求7或8所述的装置,其中所述控制器被布置成只有所述用户输入包括用户对用于功率传输的功率接收器的合适的定位的确认的指示才启动适配。
16.根据权利要求7所述的装置,其中所述装置是功率接收器(105)。
17.根据权利要求16所述的装置,其中寄生功率损耗检测器(207)被布置成基于从功率发送器(101)接收到的功率损耗指示符而产生寄生功率损耗检测。
18.根据权利要求16或17所述的装置,其中寄生功率损耗检测器(207)布置成响应于对于由功率接收器(105)向功率发送器(101)发送的消息的应答的缺少而产生寄生功率损耗检测。
19.根据权利要求16所述的装置,其中寄生功率损耗检测器(207)布置成基于从功率发送器(101)接收到的发送功率测量与指示由功率接收器(105)从功率信号提取的功率的接收功率估计的比较而产生寄生功率损耗检测。
20.根据权利要求16所述的装置,其中控制器(213)布置成响应于接收到指示了外来对象缺失的用户输入而向功率发送器(101)发送适配请求消息。
21.根据权利要求7所述的装置,其中所述装置是功率发送器(101)。
22.根据权利要求21所述的装置,其中所述用户指示器(209)布置成通过向功率接收器(105)发送用户警报请求消息而初始化用户警报,用户警报消息请求功率接收器(105)产生用户警报。
23.一种用于无线功率传输系统的操作方法,无线功率传输系统包括布置成经由无线感应功率信号向功率接收器(105)提供功率传输的功率发送器(101),方法包括:
如果寄生功率损耗估计在范围之外则执行寄生功率损耗检测操作以针对功率传输产生寄生功率损耗检测;
响应于寄生功率损耗检测而初始化用户警报;
响应于寄生功率损耗检测而接收用户输入,用户输入指示了外来对象的存在或外来对象的缺失;以及
如果用户输入指示外来对象的缺失则启动用以产生寄生功率损耗的寄生功率损耗检测算法的适配,并且如果用户输入指示外来对象的存在则不启动寄生功率损耗检测操作的适配,适配包括寄生功率损耗检测操作的参数的修改。
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