CN105474508A - 用于损耗电力检测的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种用于损耗电力检测的设备和方法。在一个实施方案中，一种用于以无线方式传递电力的设备包括无线电力发射器，其经配置以在足以为可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力。所述设备进一步包括控制器，其经配置以获得所述第一电力电平的第一电力测量值。所述控制器进一步经配置以基于所述无线电力发射器的一或多个容差值确定所述第一电力测量值的第一经调整电力测量值。所述控制器进一步经配置以基于所述可充电装置的一或多个容差值确定由所述可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值的第二经调整电力测量值。所述控制器进一步经配置以确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值。

Description

用于损耗电力检测的设备和方法

技术领域

所描述技术大体上涉及无线电力。更具体来说，本发明针对与检测存在于磁场中的非相容的对象相关的装置、系统及方法。

背景技术

松散耦合的无线电力系统包含电力传递单元(例如，充电装置)和待充电的一或多个电力接收单元(例如，手机、膝上型计算机等)。当非相容对象存在于电力传递单元的充电区内、附近或周围时，无线电力系统中的电能可能损耗。所损耗的电能可能伤害用户，损坏装置或对象，引发火灾等。由此，需要检测何时电力系统体验电力损耗且恰当地作出反应。

发明内容

本发明提供一种用于以无线方式传递电力的设备。所述设备包括无线电力发射器，其经配置以在足以为定位于充电区内的可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力。所述设备进一步包括控制器电路，其操作上耦合到所述无线电力发射器且经配置以获得无线电力发射器的第一电力电平的第一电力测量值。控制器电路进一步经配置以基于无线电力发射器的至少一个组件的容差值确定第一电力测量值的第一经调整电力测量值。控制器电路进一步经配置以获得由可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值。控制器电路进一步经配置以基于可充电装置的至少一个组件的容差值确定第二电力测量值的第二经调整电力测量值。控制器电路进一步经配置以确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值。

本发明提供一种用于以无线方式传递电力的方法。所述方法包括在足以为定位于充电区内的可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力。所述方法进一步包括获得无线电力发射器的第一电力电平的第一电力测量值。所述方法进一步包括基于无线电力发射器的至少一个组件的容差值确定第一电力测量值的第一经调整电力测量值。所述方法进一步包括获得由可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值。所述方法进一步包括基于可充电装置的至少一个组件的容差值确定第二电力测量值的第二经调整电力测量值。所述方法进一步包括确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值。

本发明提供一种用于以无线方式传递电力的设备。所述设备包括用于在足以为定位于充电区内的可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力的装置。所述设备进一步包括用于获得无线电力发射器的第一电力电平的第一电力测量值的装置。所述设备进一步包括用于基于无线电力发射器的至少一个组件的容差值确定第一电力测量值的第一经调整电力测量值的装置。所述设备进一步包括用于获得由可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值的装置。所述设备进一步包括用于基于可充电装置的至少一个组件的容差值确定第二电力测量值的第二经调整电力测量值的装置。所述设备进一步包括用于确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值的装置。

本发明提供一种非暂时性计算机可读媒体。所述媒体包括代码，所述代码在执行时致使一设备在足以为定位于充电区内的可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力。所述媒体进一步包括代码，所述代码在执行时致使一设备获得无线电力发射器的第一电力电平的第一电力测量值。所述媒体进一步包括代码，所述代码在执行时致使一设备基于无线电力发射器的至少一个组件的容差值确定第一电力测量值的第一经调整电力测量值。所述媒体进一步包括代码，所述在执行时致使一设备获得由可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值。所述媒体进一步包括代码，所述代码在执行时致使一设备基于可充电装置的至少一个组件的容差值确定第二电力测量值的第二经调整电力测量值。所述媒体进一步包括代码，所述代码在执行时致使一设备确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值。

附图说明

图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传递系统的功能框图。

图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传递系统中的示范性组件的功能框图。

图3是根据本发明的示范性实施例的包含发射或接收天线的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。

图4说明根据本发明的示范性实施例的包含无线电力发射器及接收器的无线电力系统。

图5是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传递系统中的发射器的功能框图。

图6是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传递系统中的接收器的功能框图。

图7A和图7B说明用于确定非相容对象是否存在于充电区内、附近或周围的示范性方法的流程图。

图8为用以设定和变化由图5的发射器执行的电力损耗阈值的示范性过程的流程图。

图9为用于以无线方式传递电力且确定第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值的示范性方法的流程图。

图式中说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清晰起见，可能任意扩大或减小各种特征的尺寸。此外，图式中的一些可能并未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，可在整个说明书和图式中使用相同的参考标号指代相同的特征。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述既定为本发明的某些实施方案的描述且无意表示其中可实践本发明的仅有实施方案。在整个此描述中使用的术语“示范性”意指“充当实例、例子或说明”且不一定应被解释为比其它示范性实施方案优选或有利。出于提供对所揭示实施方案的透彻理解的目的，所述详细描述包含具体细节。在一些情况下，以框图形式展示一些装置。

以无线方式传递电力可指将与电场、磁场、电磁场或其它者相关联的任何形式的能量从发射器传递到接收器，而不使用物理电导体(例如，可通过自由空间来传递电力)。输出到无线场(例如，磁场)中的电力可由“接收天线(receivingantenna)(或“接收天线(receiveantenna)”)”接收、俘获或耦合以实现电力传递。

图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传递系统100的功能框图，所述示范性无线电力传递系统可为松散耦合的无线电力系统。输入电力102可从电源(未展示)提供到发射器104以用于产生用于提供能量传递的场105。接收器108可耦合到场105且产生输出电力110以供耦合到输出电力110的装置(未展示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者分开距离112。在一个示范性实施例中，发射器104与接收器108是根据相互谐振关系而配置。当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率实质上相同或接近时，发射器104与接收器108之间的发射损耗最小。因此，与可能需要大线圈的纯电感解决方案(需要线圈极接近(例如，几毫米))相比较，可在较大距离上提供无线电力传递。谐振电感藕合技术因此可允许在各种距离上且利用多种电感线圈配置的改进的效率和电力传递。

当接收器108位于发射器104产生的能量场105中时，接收器108可接收电力。场105对应于其中由发射器104输出的能量可由接收器105俘获的区。在一些情况下，场105可对应于发射器104的“近场”，如下文将进一步描述。发射器104可包含用于输出能量发射的发射天线114。接收器108进一步包含用于接收或俘获来自能量发射的能量的接收天线118。近场可对应于其中存在由发射天线114中的电流及电荷产生的最低限度地辐射电力远离发射天线114的强反应性场的区。在一些情况下，近场可对应于在发射天线114的约一个波长(或其分数)内的区。发射天线114和接收天线118根据应用和待与其相关联的装置而设定大小。如上文所描述，高效能量传递可以通过将发射天线114的场105中的大部分能量耦合到接收天线118而非在电磁波中将大多数能量传播到远场而发生。当定位在场105内时，可以在发射天线114与接收天线118之间形成“耦合模式”。发射天线114和接收天线118周围的可发生此耦合的区域在本文中被称作耦合模式区。在一个实施例中，发射天线114及接收天线118可经由低功耗蓝牙(BLE)链路进行通信。

图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传递系统100中的示范性组件的功能框图。发射器204可包含发射电路206，其可包含振荡器222、驱动器电路224和滤波与匹配电路226。振荡器222可经配置以产生所要频率(例如，85kHz、6.78MHz或13.56MHz)下的信号，所述所要频率可响应于频率控制信号223来调整。可将振荡器信号提供到经配置以在(例如)发射天线214的谐振频率下驱动发射天线214的驱动器电路224。驱动电路224可为经配置以从振荡器222接收方波并且输出正弦波的开关放大器。举例来说，驱动器电路224可为E类放大器。还可包含滤波与匹配电路226以滤出谐波或其它不必要的频率，且将发射器204的阻抗匹配到发射天线214。作为驱动发射天线214的结果，发射器204可在足以对电子装置充电或供电的电平处以无线方式输出电力。作为一个实例，所提供的电力可为例如约300毫瓦到20瓦以对具有不同电力需求的不同装置供电或充电。也可提供更高或更低电力电平。在一个实施例中，发射天线214及接收天线218可经由低功耗蓝牙(BLE)链路进行通信。

接收器208可包含接收电路210，接收电路210可包含匹配电路232和整流器与切换电路234以从AC电力输入产生DC电力输出，以便为如图2中所展示的电池236充电，或者为耦合到接收器108的装置(未图示)供电。可包含匹配电路232以将接收电路210的阻抗匹配到接收天线218。接收器208和发射器204可另外在单独的通信信道219(例如，蓝牙、紫蜂、蜂窝式等)上通信。接收器208及发射器204可或者使用无线场206的特性经由带内信令通信。

如下文更完全描述，接收器208(其最初可以具有可选择性停用的相关联负载(例如，电池236))可经配置以确定由发射器204发射并且由接收器208接收的电力量是否适于为电池236充电。此外，接收器208可以经配置以在确定电力量适当后即刻启用负载(例如，电池236)。在一些实施例中，接收器208可经配置以直接利用从无线电力传递场接收的电力，而不为电池236充电。举例来说，例如近场通信(NFC)或射频识别装置(RFID等通信装置可经配置以从无线电力传递场接收电力，且通过与无线电力传递场交互而通信和/或利用所接收电力与发射器204或其它装置通信。

图3是根据本发明的示范性实施例的包含发射或接收天线352的图2的发射电路206或接收电路210的一部分的示意图。如图3中所说明，用于示范性实施例中的发射或接收电路350(包含下文描述的发射或接收电路)可包含天线352(或“环路”天线)。天线352可以经配置以包含空气芯或物理芯，例如铁氧体芯(未图示)。空气芯环路天线可在对放置在芯附近的外来物理装置更容忍。此外，空气芯环路天线352允许将其它组件放置在芯区域内。此外，空气芯环路可更容易实现将接收天线218(图2)放置在发射天线214(图2)的平面内，在所述平面中，发射天线214(图2)的耦合模式区可能更加强大。天线352可为线圈(例如，感应线圈)和/或RF天线，或用以以无线方式接收或输出电力的任何其它合适的装置。天线352可以利兹线实施或实施为针对低电阻设计的天线条带。天线352可不需要“匝”为实用的尺寸。天线352的示范性实施方案可为“电学上较小”(例如，波长的分数)且通过使用电容器来界定谐振频率而经调谐以在可用的低频率下谐振。

如上所述，在发射器104与接收器108之间匹配或几乎匹配的谐振期间，可发生发射器104与接收器108之间的高效能量传递。然而，即使当发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，也可传递能量，但效率可能会受到影响。能量传递的发生是通过将来自发射天线214线圈的场105的能量耦合到驻留在其中建立此场105的邻域中的接收天线218，而不是将能量从发射天线214传播到自由空间中。

环路或磁性天线的谐振频率是基于电感和电容。电感可仅为由天线352产生的电感，而可将电容添加到天线的电感以产生所要谐振频率下的谐振结构。作为非限制性实例，电容器352和电容器354可添加到发射或接收电路350以形成在谐振频率下选择信号356的谐振电路。因此，对于较大直径的天线，维持谐振所需的电容的大小可以随着环路的直径或电感的增加而减小。此外，随着天线的直径增加，近场的高效能量传递区域可增大。使用其它组件形成的其它谐振电路也是可能的。作为另一非限制性实例，可将电容器平行放置在天线350的两个端子之间。对于发射天线，频率实质上对应于天线352的谐振频率的信号358可以是对天线352的输入。

在一个实施例中，发射器104可经配置以输出具有对应于发射天线114的谐振频率的频率的时变磁场。当接收器在场105内时，时变磁场可诱发接收天线118中的电流。如上文所描述，如果接收天线118经配置以在发射天线118的频率下谐振，那么可以高效地传递能量。可如上文所描述对在接收天线118中感应的AC信号进行整流，以产生可经提供以为负载充电或供电的DC信号。

图4说明根据本发明的示范性实施例的包含电力传递单元“PTU”404(例如，提供无线充电的电力传递单元)和一或多个电力接收单元“PRU”484(例如，作为可以无线方式充电的装置的电力接收单元)的无线电力系统480。PTU404可创建耦合到PRU484的磁场。PRU484可将从PTU404接收的磁性能量转换为电能。PRU484可包含例如蜂窝式电话、便携式音乐播放器、计算机、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙耳机)、数码相机、助听器(和其它医疗装置)等装置。在一个实施例中，PRU484可连接到待充电的装置，所述装置汲取电能。在另一实施例中，待充电的装置可集成到PRU484中。PRU484可出于为PRU484充电的目的放置在PTU404上。在一个实施例中，PTU404和PRU484可经由低功耗蓝牙(BLE)链路进行通信。

在一个实施例中，无线电力系统480包含非相容对象486(或“非相容装置”、“外来对象”或“外来装置”)，其可包括非相容装置或组件。非相容对象486可包含已破坏装置、未以正确规格(例如，未按照充电标准，例如无线电力联盟(A4WP)的系统规格)建置的装置，或耦合到磁场的任何其它金属对象(例如，珠宝、眼镜、钥匙链等)。在一个实施例中，非相容对象486可为不能够与PTU404通信且以系统控制算法运作的任何对象或装置，系统控制算法允许PTU404无方法调控或检测由非相容对象486消耗的电能。因为PTU404产生磁场，所以电能可传递到耦合到PTU404磁场的任何装置或对象。非相容对象486和所述一或多个PRU484中的每一者可安置于PTU404的充电区内、附近或周围，这可致使PRU484耦合到PTU404磁场且吸收电能。以此方式，非相容对象可影响由PTU404发射的电力的消耗和/或在其在充电区内、附近或周围时影响充电区。所吸收的能量可作为热耗散，这可损坏非相容对象486、伤害或烧伤用户，引发火灾，损坏PTU404，或导致任何其它安全问题。在无非相容对象或非相容装置检测系统的情况下，PTU404可继续无限地将电力传递到非相容对象486。根据一或多个方法，PTU404可经配置以检测非相容对象486，如下文所描述。如所提到，PTU404可经配置以根据一或多个方法检测非相容对象486中的影响相关联充电区的一或多者。PTU404可使用基于在PTU404和PRU484两者上取得的系统测量值的方法检测非相容对象486。如果针对若干连续样本，非相容对象486正消耗大于指定阈值的电力，那么PTU404可以高概率确定非相容对象486是否存在于PTU404磁场中。在一个实施例中，所述若干连续样本可基于旗标计数器的系统(例如，损耗电力旗标、动态负载旗标等)，如下文在图5的描述中关于损耗电力旗标计数器N_flag将论述。同样如下文进一步描述，PTU404可比较到PTU404线圈中测得的电力、在PRU484整流器输出处测得的电力和系统中损耗的电力。在一个实施例中，到PTU404线圈中测得的电力可基于驱动到PTU404线圈中的电流。

PTU404可包括无线电力发射器(例如，图1的发射器104)，其可将电力发射到相关联充电区内、附近或周围的PRU484。根据一个示范性实施例，PTU404可经配置以确定是否不考虑所述所发射的电力(例如，非相容对象486是否正消耗电力)。根据另一示范性实施例，PTU404可经配置以进一步确定非相容对象486是否正消耗大于指定阈值的电力。指定阈值可为固定值，或其可基于系统组件的各种规格动态地改变(例如，改变其输出电力的系统操作点、需要可变量的电力的动态负载等)，如下文进一步描述。

如上文所提及，PTU404可经配置以确定是否不考虑所发射电力，例如非相容对象486是否正消耗电力。为实现此目的，可在PTU404上测得电力且将其与PRU484上测得的电力进行比较。

在一个实施例中，可能需要PTU404和PRU484上形成的电力测量值同步。在使这些测量值同步和对准的情况下，PTU404可经配置以检测每一电力测量值期间电力的改变。举例来说，对于若干连续样本，PTU404可测量到其线圈中10W，且PRU484可测量消耗10W。如果在此实例中在下一样本上，PTU404测量到其线圈中10.1W，那么PTU404可检测0.1W的差。如果PRU484并未测量到相同0.1W增加，那么PTU404可检测损耗电力。

如果PTU404和PRU484测量值以完全准确性和效率形成且非相容对象486不存在，那么等式(1)将适用。

0＝P_in-(P_rect1+P_rect2+…+P_rect,n)(1)

P_in为到PTU404线圈中测得的电力。P_rect,n为针对给定PTU404上的任何数目的PRU484的PRU484整流器的经整流电力(例如，测得的外出电力)。

如果非相容对象486存在于无线电力系统480中，那么测得的P_in将增加，而测得的P_rect值的总和将不变。在所述情形中，等式(2)将适用。

$P_{\mathrm{lost}}=P_{\mathrm{in}}-(P_{\mathrm{rect}1}+P_{\mathrm{rect}2}+\·\·\·+P_{{\mathrm{rect}}_N})---\left(2\right)$

P_lost为归因于非相容对象486电力消耗而在无线能量传递中损耗的电力(例如，未考虑)。

因为PTU404和PRU484可能并非无损，所以包含考虑损耗(例如，线圈损耗、寄生电阻、二极管损耗、感应加热等)的导出。PTU404可具有线圈损耗(例如，R1)，其中线圈损耗如等式(2b)中所展示：

P_r1＝(I_TX ²*R₁)(2b)

I_TX为到PTU404线圈中测得的电流。R₁为PTU404线圈的寄生电阻。

PRU484可具有线圈损耗(P_coil)、二极管损耗(P_diodes)、滤波器损耗(P_{EMI_filter})和/或电路中的其它寄生效应(P_tunin、P_BSF、P_currentsense等)。这些损耗由表示，其表示针对给定操作点在线圈与电流感测电路之间的PRU484上耗散的总电力。等式(3)因而表示耗散的电力。

P_diss＝P_coil+P_tuning+P_{EMI_filter}+P_diodes+P_BSF+P_currentsense(3)

PRU484上电力损耗的额外原因可归因于感应加热。举例来说，当PRU484耦合到由PTU404(如上文所描述)创建的时变磁场时，电磁感应期间的电阻损耗(PRU484的任何导电部分中)可致使PRU484以热的形式耗散电力。电阻器deltaR1对此电力损耗建模，其被视为与PTU404线圈电阻R1串联，如(2b)中。针对每一PRU484计算感应加热损耗(P_indN)，如等式(4)中。

$P_{{\mathrm{ind}}_N}={I_{\mathrm{TX}}}^2*{\mathrm{deltaR}}_{1_N}---\left(4\right)$

为比较到PTU404线圈中测得的电力P_in与由PRU484消耗的电力，引入额外参数，称为PRU484确认电力，等式(5)。

$P_{{\mathrm{ack}}_N}=P_{{\mathrm{rect}}_N}+P_{{\mathrm{diss}}_N}+P_{{\mathrm{ind}}_N}---\left(5\right)$

P_ack,n为PRU484确认消耗的真实电力。此包含以P_diss描述的损耗、感应加热损耗(P_indN)和PRU484整流电力(P_rectN)。不考虑单元间分量容差，电力损耗(P_lost)由等式(6)表示。在其它实施例中，计算可考虑单元间分量容差，其可指代分量值与其标称值的差(归因于制造可变性)。举例来说，发射电路206和/或接收电路210可含有电容器。电容器可(例如)列举为设计示意图上的100pF电容器。然而，所使用的100pF电容器可包括容差值(例如，1％、5％等)。因此，实际电容值可与100pF相差相应容差百分比。(PTU404的)发射电路206和/或(每一PRU484的)接收电路210内的每一组件可具有某一等级的容差，其可产生不同单元间容差。

$P_{\mathrm{lost}}=P_{\mathrm{in}}-P_{r1}-(P_{\mathrm{ack}1}+P_{\mathrm{ack}2}+\·\·\·+P_{{\mathrm{ack}}_N})---\left(6\right)$

与采用无损操作的等式(2)相比，在等式(6)中考虑系统中的所有关键损耗。

PTU404和/或PRU484组件可包括测量容差值(或如本文中所论述的任何其它容差值)。所述容差值可包括所报告电力测量值与预期电力测量值之间的测量值差范围。测量值差范围可包括所报告电力测量值超出预期电力测量值时所处的容差百分比上限，和所报告电力测量值小于预期电力测量值时所处的容差百分比下限。在一个实施例中，PTU404可经配置以基于PTU404的所述至少一个组件中的每一者的容差值的容差百分比下限确定第一经调整电力测量值(例如，如下文进一步论述的P_{in_min})。在另一实施例中，PTU404可经配置以基于PRU484的所述至少一个组件中的每一者的容差值的容差百分比上限确定第二经调整电力测量值(例如，如下文进一步论述的P_{ack_max})。

举例来说，在不进一步修改以上等式的情况下，如果为PTU404处实际测得的电力(例如，10W)，那么PTU404/PRU484系统可能错误地识别非相容对象486(例如，产生损耗电力的假阳性)。存在±‘y’测量值容差()，其可致使到线圈中的所报告电力()不同于实际电力。举例来说，如果PTU404耗散实际10W且测量电路包括±20％的容差，那么可能输出布置在表1中。举例来说，给定来自PTU404线圈的实际10W电力输出，PTU404可报告PTU404线圈中8W到12W范围内的任何值。

表1展示可能输出(所报告电力)。

如上的类似容差概念适用于PRU484上测得的确认电力。举例来说，实际确认电力可为10W，但因为测量电路的容差为(例如)±20％，所以PRU484可报告8W到12W的确认电力以上两个测量值容差(例如，阈值)问题在表2中用数值展示，其中表明实际与所报告之间的偏差。

表2

给定以上情形，可使用等式(6)计算损耗电力(P_lost)，如表3中所展示，其表明将在三个例子中的两个中产生假阳性。产生假阳性是因为PRU484报告比其实际上消耗的电力少的电力，且PTU404报告比其实际上输出的电力多的电力。在此情况下的净差呈现为损耗电力(P_lost)。

表3突出显示假阳性情况，假定R1损耗是0。

为避免产生假阳性，计算并入单元间容差(例如，变化)和测量值容差(例如，误差)。如表3中可以看出，PTU404和PRU484的所报告电力具有最小值(例如，任一列中的最低值)和最大值(例如，任一列中的最高值)。使用最小P_in(P_{in_min})(由AC电力测量测得的最小电力)和最大P_ack()(最大可能确认电力)值，针对P_lost的计算可不再含有假阳性，如表4中所展示。

表4

可在考虑测量值容差和单元间容差(例如，变化)时应用以上方法(例如，使用最小值P_in和最大值P_ack计算损耗电力)。调整等式(6)以考虑以上情形会产生等式(7)：

$P_{lost}=P_{in\_min}-(P_{ack\_{\max }_1}+P_{ack\_{\max }_2}+...+P_{ack\_{\max }_N})---\left(7\right)$

当计算所报告变数的最小和最大值时，±20％误差基于变数的实际值而非所报告值(例如，容差误差之后)。举例来说，如果实际电压为10V，且归因于20％的电压容差(V_tol)，所报告电压(V_report)为8V，那么最大电压(V_max)可根据等式(8)计算：

$V_{max}=\frac{V_{report}}{1-V_{tol}}=\frac{8}{1-0.2}=10V---\left(8\right)$

此方法在其中准确性是未知的针对所报告变数的最大值的计算中使用。

当计算最小可能P_in(P_{in_min})时，考虑测量误差和单元间容差(例如，所引起的误差)。在等式(2b)上扩展，针对P_{in_min}的等式在(9)中展示。

P_{in_min}＝P_in-P_r1(9)

因为P_in包含恒定容差，所以从所报告值减去所述误差如等式(10)中所展示：

$P_{\mathrm{in}\_\min }=P_{\mathrm{in}}-P_{{\mathrm{in}}_{\mathrm{tol}}}-P_{r1}---\left(10\right)$

可通过减去此误差而考虑实际值与所报告值(P_in)之间的任何偏差。类似方法用于测量值和单元间误差P_r1，其使用等式(2b)发现。PTU404线圈可具有线圈电阻值，其在一个实施例中可为标称电阻值。如上文关于单元间容差值所描述，制造变化可致使电阻值在不同线圈间不同。因此，计算可实施线圈电阻容差值。使用如描述于等式(10)中的类似方法，且为考虑当前容差(如下文所描述)和线圈电阻容差，针对P_{in_min}的最终计算在等式(11)中展示。

$P_{in\_min}=P_{in}-P_{{\mathrm{in}}_{tol}}-{\left(\frac{{\mathrm{Ac}}_{cur}}{1-{\mathrm{Ac}}_{{\mathrm{cur}}_{tol}}}\right)}^2*R_1*(1+R_{1_{tol}})---\left(11\right)$

第N个PRU484处确认的最大电力可使用等式12计算。

$P_{ack\_{\max }_N}={\mathrm{\Σ}}_{AllPRUs}(P_{rect\_{\max }_N}+P_{diss\_{\max }_N}+P_{ind\_{\max }_N})---\left(12\right)$

每一PRU484上的最大P_rect，可使用等式(13)计算：

$P_{rect\_{\max }_N}=V_{rect\_{\max }_N}*I_{rect\_{\max }_N}---\left(13\right)$

为计算假定包含最大容差±3％，等式将如等式(14)中展示：

$V_{rect\_{\max }_N}=\frac{V_{{\mathrm{rect}}_N}}{1-V_{rect\_tol}}=\frac{V_{{\mathrm{rect}}_N}}{1-0.03}---\left(14\right)$

可以类似方式计算然而，I_rectN的当前容差(例如，)并不恒定，因此为使用I_rectN计算使用对I_rectN求解的迭代过程。此过程并入有实际PRU484P_rect和容差，其可使用表5识别。

表5

举例来说，如果P_rect为3W且正使用类别3PRU484，那么可以值(例如)21.7％以计算在内插来自表5的值之后，可在斜率等式中将I_rectN计算为y值，如下文所展示：

斜率(m)使用等式(15)找到：

$m=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}---\left(15\right)$

举例来说，可使用等式(16)计算类别3PRU484上的1.2W的实际P_rect的斜率：

$m=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}=\frac{43.3-65}{1.5-1}=-43.4---\left(16\right)$

偏移(b)使用等式(17)找到：

b＝y₂-m*x₂(17)

举例来说，将使用等式(18)计算类别3PRU484上的1.2W的实际P_rect的偏移：

b＝y₂-m*x₂＝43.3-(-43.4)*1.5＝108.4(18)

最后，使用以上值(作为一实例)的容差将被计算为如等式19中展示。

Y＝mX+b＝-43.4*1.2+108.4＝56.32％(19)

使用此方法，可计算I_rectN；然而，因为P_rect的实值是未知的，所以其也可以以下方式使用所报告的P_rect基于迭代过程确定。首先，可假定的值(例如，2W)。使用2W作为一实例，基于等式(19)且使用类别3PRU484的容差将为±32.5％。的容差为大体±3％。使用这些容差，可计算最小可能所报告的P_rect。如果所计算的最小可能所报告的P_rect等于实际所报告值(在下文描述的某一阈值内)，那么是原始假定的值(例如，2W)。然而，如果所计算的最小可能所报告的P_rect不等于实际所报告值(在下文描述的某一阈值内)，那么可假定新的且过程重复直到找到匹配(在下文描述的某一阈值内)为止。

如上文所提及，P_rect的实际所报告值与所计算的最小可能所报告P_rect之间的“匹配”可在阈值内。所述阈值可基于理论、模拟或实验数据。所述阈值还可设定为尽可能低，而不在计算中强加存储器约束或时间延迟。举例来说，为避免长且复杂的计算，阈值可设定为大于10μW。所述阈值还可设定为足够低(例如，低于1W)以维持测得的电力损耗的准确性。在一个实施例中，所述阈值可设定成约10mW。举例来说，如果使用10mW的阈值，那么最小可能所报告P_rect可比实际所报告P_rect大高达10mW。因此，最小可能所报告值可不大于实际所报告值。

每一PRU484可报告不同P_rect，且的容差依据PRU484类别而变化。由此，可针对每一PRU484完成此迭代计算。

PRU484所导致的感应加热建模为与PTU404线圈电流串联的电阻器，被称为deltaR1。具有大deltaR1值的PRU484可与具有较小deltaR1的PRU484相比耗散更多电力(例如，产生更多热)。特定PRU484上的感应加热可使用等式(20)计算。

$P_{{\mathrm{ind}}_N}={{\mathrm{Ac}}_{cur}}^2*deltaR{1}_N---\left(20\right)$

(Ac_cur)²为流动到PRU484的AC电流。使用特定PTU404上的特定PRU484的最大deltaR1值，PRU484所导致的感应加热可低于每一PRU484所导致的最大感应加热，如等式(21)中计算：

$P_{ind\_{\max }_N}={\left(\frac{{\mathrm{Ac}}_{cur}}{1-{\mathrm{Ac}}_{{\mathrm{cur}}_{tol}}}\right)}^2*deltaR1\_{\max }_N---\left(21\right)$

如所展示，PRU484耗散的电力由等式(3)计算。然而，因为不可能测量PRU484的电路块中的每一者中耗散的电力，所以等式(22)表明PRU484如何计算每一PRU484上耗散的最大可能电力：

$P_{{\mathrm{diss}}_N}=P_{rect\_conv\_N}*V_{{\mathrm{rect}}_N}*I_{{\mathrm{rect}}_N}---\left(22\right)$

PRU484通过使用恒定比例因子P_{rect_conv_N}将其P_rect转换为其耗散的电力。此转换因子可针对每一PRU484设计而不同，且可以至少±50％的电力耗散容差报告PRU484的因为耗散的电力包含容差，所以最大耗散电力可从PRU484报告到PTU404的值计算，如等式(23)中所展示。

$P_{diss\_{\max }_N}=\frac{P_{{\mathrm{diss}}_N}}{1-P_{{\mathrm{diss}}_{tol\_\max }}}=\frac{P_{{\mathrm{diss}}_N}}{1-0.5}---\left(23\right)$

等式(23)确保实际耗散的电力绝不会大于所计算的最大耗散的电力。如果PRU484设计包括较大准确性，那么可报告小于50％的最大容差。在此情况下，PRU484将报告变量且使用等式(24)而非等式(23)来计算。

$P_{diss\_{\max }_N}=\frac{P_{{\mathrm{diss}}_N}}{1-P_{{\mathrm{diss}}_{tol\_N}}}---\left(24\right)$

在PRU484需要可变量的电力(例如，PRU484为“动态负载”)的情况下，PTU404可失去PTU404和PRU484上测得的电力之间的同步。此同步的失去可产生误差且可导致非相容对象或非相容装置的假阳性检测。为防止动态负载的情况下的这些问题，使用等式(25)检测动态负载的存在：

ABS(Ac_pwr-Ac_{pwr_prev})>Dyn_thresh(25)

ABS(x)表示圆括号(x)内的值的绝对值。Ac_pwr表示在当前时间到PTU404线圈中测得的AC电力，且AC_pwrprev表示到PTU404线圈中的先前测得的AC电力。如果到PTU404线圈中测得的电力改变超过阈值(Dyn_thresh)，那么认为存在动态负载且设定动态负载计数器旗标Dyn_flag(如下文进一步描述)。

图5为根据本发明的示范性实施例可用于图1的无线电力传递系统中的PTU504(例如PTU404)的功能框图。PTU504可经由若干电源接收电力，所述电源例如用以转换存在于建筑物中的常规AC电力的AC-DC转换器(未图示)、用以将常规DC电源转换为适合于PTU504的电压的DC-DC转换器(未图示)，或直接从常规DC电源(未图示)接收电力。

PTU504可包含用于产生电磁场或磁场(下文称为“充电区”)的发射天线514。发射天线514可为线圈(例如，感应线圈)和/或RF天线，或用以以无线方式输出电力的任何其它合适的装置。发射天线514可以利兹线实施或实施为针对低电阻设计的天线条带。在一个实施方案中，发射天线514可与例如台子、垫子、灯或其它静止构型等较大结构相关联。因此，发射天线514可不需要“匝”具有实用的尺寸。发射天线514的示范性实施方案可“电学上较小”(例如，波长的分数)且通过使用电容器(例如，图3的电容器354和356)来界定谐振频率而经调谐以在可使用的低频率下谐振。在一示范性实施例中，发射天线514(或另一天线)可将电力发射到充电区内、附近或周围的接收器装置(例如，PRU484)。在一示范性实施例中，发射天线514(或另一天线)可从PRU484接收关于其已接收的电力量的确认，如结合图4所描述。发射天线514(或另一天线)还可从PRU484接收关于PRU484的各种规格的信息，如下文所描述。发射天线514(或另一天线)还可从PRU484接收PRU484充满电的确认。在一个实施例中，发射天线514(或另一天线)可经由低功耗蓝牙(BLE)链路与PRU484通信。

在一个示范性实施例中，PTU504可不无限地保持开启。此防止PTU504在其周界中的PRU484充满电之后长时间运行，这可在发射天线514在其充满电时未能接收或接收到来自PRU484的故障确认的情况下发生。用户可对PTU504编程以在所要时间量之后关闭。为防止PTU504在另一PRU484放置于其周界中的情况下自动关闭，PTU504可在其周界中检测到缺乏运动的所设定周期之后自动关闭，如下文所描述。用户可能够设定不活动时间间隔，且按需要改变所述时间间隔。作为非限制性实例，所述时间间隔可长于在PRU484初始完全放电的假设下将PRU484充满电所需要的时间间隔。

PTU504可进一步包含发射电路506。发射电路506可包含用于产生振荡信号(例如，RF信号)的振荡器523。发射电路506可经由RF信号将RF电力提供到发射天线514，从而导致在发射天线514周围产生能量(例如，磁通量)。PTU504可以任何合适的频率(例如，6.78MHzISM频带)操作。

发射电路506可包含用于将发射电路506的阻抗(例如，50欧)与发射天线514匹配的固定阻抗匹配电路509。发射电路506还可包含经配置以将谐波发射减小到防止PRU484的自干扰的水平的低通滤波器(LPF)508。其它示范性实施例可包含不同滤波器拓扑，例如使特定频率衰减同时使其它频率通过的陷波滤波器。发射电路506可进一步包含经配置以驱动RF信号的驱动器电路524。其它示范性实施例可包含自适应阻抗匹配，其可基于例如到发射天线514的输出电力或到驱动器电路524的DC电流等可测量发射量度变化。发射电路506可进一步包括离散装置、离散电路和/或组件的集成组合件。来自发射天线514的示范性RF电力输出可为0.3瓦到20瓦，或还可为更高或更低值。

发射电路506可进一步包含控制器515，其用于在PRU484的发射阶段(或工作循环)期间选择性地启用振荡器523(以及其它功能)。控制器515还可调整振荡器523的频率或相位。调整振荡器523和发射路径中的相关电路的相位可允许减少带外发射，尤其在从一个频率转变到另一频率时。控制器515还可调整振荡器523的输出电力电平以实施用于与PRU484交互的通信协议。

控制器515还可基于其从发射电路506中的其它组件发送和接收的数据执行计算。发射电路506还可包含用于临时或永久地存储数据的存储器570，以供在那些计算中使用。存储器570还可存储PTU504和/或PRU484的组件的各种规格以供在如下文所描述的计算中使用。

控制器515可搜集和跟踪关于可与PTU504相关联的PRU484的行踪和状态的信息。因此，发射电路506可包含存在检测器580(例如，运动检测器)以检测当PRU484进入充电区时待充电的PRU484的初始存在且在此事件中接通PTU504。存在检测器580可经由发射天线514或图5中未图示的另一适当天线检测PRU484。控制器515可响应于来自存在检测器580的存在信号调整去往或来自驱动器电路524的电力的量。发射天线514可随后将RF电力传递到PRU484。

发射电路506可进一步包含负载感测电路516，其用于监视流动到驱动器电路524的电流，所述电流可受充电区附近的PRU484或非相容装置(例如，图4的非相容对象486)的存在或不存在(如存在检测器580所检测)影响。控制器515还可检测驱动器电路524上的负载改变以确定是否启用振荡器523。

控制器515可确定是否以及在什么程度上不考虑经由发射天线514发射的电力(例如，确定损耗电力的量)，以供在检测影响充电区的非相容对象486的存在时使用。控制器515可进一步设定和/或修改表示电力损耗的量的初始阈值(Dyn_thresh)(如下文进一步描述)，在所述初始阈值以上将发生一或多个非相容对象486的检测。

控制器515可计算PTU504可能正从其电源(未图示)汲取的最小可能电力(P_{in_min})(例如，PTU504正测量的到其线圈中的最小可能电力)，以供在确定损耗电力时使用。为进行此计算，如结合图4所描述，控制器515可使用PTU504的各种规格，例如PTU504的组件的测量值容差PTU504组件容差等。

控制器515可计算发射天线514可从PRU484确认的最大可能电力(例如，PRU484确认被消耗的最大可能电力)的总和，同样供在确定损耗电力时使用。为进行此计算，如结合图4所描述，控制器515可使用PRU484的各种规格，例如PRU484当前接收的容差PRU484电力耗散容差PRU484感应加热等。在计算时，控制器515还可考虑从PTU504获得的样本与从PRU484获得的样本之间的时域中的对准的状态。举例来说，如果控制器515从PRU484取得第一组三个样本且从PTU504取得第二组三个样本，那么需要所述第一组在时间上与所述第二组对应(例如，对准)。如果所述第一和第二组并不在时间上对应，那么控制器515将复位且继续收集新样本。

P_{in_min}和可实施到如等式(26)中所展示的不等式中：

$P_{in\_min}-P_{ack\_{\max }_N}>{\mathrm{Dyn}}_{thresh}---\left(26\right)$

如果此不等式为真，那么控制器515检测损耗电力(且设定损耗电力计数器旗标，LP_flag，如下文所描述)。

控制器515可最初基于理论、模拟或实验数据将Dyn_thresh设定成固定值，以供在等式(26)中使用。在一个实施例中，控制器515可将初始阈值设定为等于用实验方法确定的总系统误差。控制器515可通过获得PTU504处产生的实际电力的测量值和在非相容对象486不存在时由PRU484消耗的实际电力(例如，所使用的电力、所耗散的电力等)确定实验总系统误差。控制器515可随后将实验总系统误差设定为两个测量值之间的差。

控制器515还可基于PTU504和/或PRU484的各种规格动态地改变Dyn_thresh，例如：(1)正存在的动态负载和/或需要可变电力量的动态负载；(2)致使PTU504输出电力的改变的系统操作点；(3)PRU484是否正在充电；(4)PTU504和/或PRU484的测量值容差；以及(5)PTU504处于“信标模式”还是“电力传递”模式。

如上文所提及，控制器515可在存在动态负载的情况下调整Dyn_thresh。在一个实施例中，控制器515可在存在动态负载的情况下增加Dyn_thresh。在一个实施例中，如果将PRU484断电，那么控制器515可不将PRU484识别为具有或显示动态负载。如果PRU484通电且消耗可变量的电力(例如，串流视频、播放响亮的音乐等)，那么控制器515可将PRU484识别为具有或显示动态负载。如果控制器515将PRU484识别为具有或显示动态负载，那么在一个实施例中，控制器515可将Dyn_thresh设定成最大值(例如，有效地移除Dyn_thresh，作为约束)直至移除经识别动态负载为止。控制器515可在PTU504和PRU484测量同步时忽略动态负载。

在某些实施例中，以比所希望的频率高的频率变化其电力消耗(例如，在每10秒一次变化3W与1W之间)的动态负载可产生损耗电力的假阳性。在一个实施例中，如果动态负载以大于阈值频率的频率变化，那么控制器515可忽略由于负载而对损耗电力造成的改变。在一个实施例中，控制器515可将阈值频率设定为1Hz、2Hz、5Hz、10Hz等。在另一实施例中，控制器515可考虑检测动态负载，即使负载变化所处的频率大大高于10Hz也如此。

如上文所提及，控制器515可在系统操作点改变其输出电力的情况下调整Dyn_thresh。通常，系统操作点是基于或指示正由PTU504发射的电力的量或量值和正由PRU484消耗的电力。PTU504和PRU484处取得的各种误差测量值大体与由PTU504递送且由PRU484消耗的电力的电平成比例地变化。因此，控制器515将以动态阈值与量值成比例的方式设定不同系统操作点处Dyn_thresh的值。在一个实施例中，如果PTU504和/或PRU484的电力消耗增加，那么控制器515可增加Dyn_thresh。在另一实施例中，如果PTU504和/或PRU484的电力消耗减小，那么控制器515可减小Dyn_thresh。在又一实施例中，如果PRU484的电力消耗的变化高于预定变化阈值，那么控制器515可相应地调整Dyn_thresh。

在一个实施例中，当PTU504将10W输出到其线圈中时，控制器515可将Dyn_thresh指定为3W。如果PTU504随后将0.5W输出到其线圈中，那么控制器515可将Dyn_thresh修改为1W而非3W。

如上文所提及，控制器515可基于PRU484是否正在充电来调整Dyn_thresh。作为一实例，控制器515可在PTU504正为PRU484充电时将Dyn_thresh设定成3W。如果PTU504不在为一或多个PRU484充电，那么控制器515可将Dyn_thresh调整为1.5W。

如上文所提及，控制器515还可基于PTU504和/或PRU484的测量值容差调整Dyn_thresh，如相对于图4、表1-4和上文等式(7)进一步描述。

如上文所提及，控制器515可基于PTU504处于“信标模式”还是“电力传递”模式而调整Dyn_thresh。当PTU504正为PRU484充电时，PTU504处于“电力传递模式”。在电力传递模式期间，控制器515计算损耗电力，如上文所描述。在一个实施例中，控制器515可停用PTU504的输出(例如，将PTU504与PRU484断开)，下文称为“信标模式”(或“低电力状态”或“电力节约状态”)。举例来说，为节省电力，PTU504可临时退出电力传递模式且进入低电力模式，在低电力模式中PTU504周期性地发射低电力“信标”信号以允许PTU504节约电力，同时允许检测即将进入的PRU484(例如，进入信标模式)。在信标模式期间，损耗电力的计算变为如等式(27)中所展示：

$P_{lost}=P_{{\mathrm{in}}_{min}}=P_{in}-P_{{\mathrm{in}}_{tol}}-{\left(\frac{{\mathrm{Ac}}_{cur}}{1-{\mathrm{Ac}}_{{\mathrm{cur}}_{tol}}}\right)}^2*R_1*(1+R_{1_{tol}})---\left(27\right)$

在信标模式期间，寄生电阻(R1)通常为0或负值。因此，如果大于0，那么存在损耗电力。同样在信标模式期间，存在一系列短和长线圈电流脉冲。在一个实施例中，PTU504可不使用短脉冲检测PRU484，而是PTU504可利用长脉冲检测PRU484。因此，在信标模式期间，控制器515可进行长脉冲上同步的PRU484的电力测量。如果当控制器515进行电力测量时PRU484放置在PTU504上且并不在短脉冲上连接，那么控制器515可检测deltaR1消耗的电力且认为其为损耗电力。控制器515可在触发信标脉冲之后进行这些电力测量10ms。此是意图确保信标脉冲在控制器515进行测量之前达到稳定状态。因为长信标脉冲每秒发生，所以控制器515可花费至少六秒来检测信标模式中的非相容对象486。

如上文所提及，当控制器515检测损耗电力(例如，检测非相容对象486的存在)时，控制器515不能即时发生故障(例如，不能切断PTU504)。实际上，其可设定损耗电力计数器旗标LP_flag。控制器515可在每一连续损耗电力检测时设定此旗标。此外，如果控制器515检测动态负载，那么其可设定动态负载旗标Dyn_flag。所述旗标及其相关联计数器在等式(28)和(29)中展示。

M_flag≥Dyn_flag(25)

N_flag>LP_flag(29)

如果控制器515连续设定足够的旗标，那么控制器515可能发生故障。此方法可减小致使控制器515发生故障的假阳性损耗电力检测事件的概率。在一个实施例中，控制器515可考虑可存在少量假阳性的概率，如下文所描述。

在存在动态负载的情况下(如上文相对于图4所论述)，PTU504和PRU484测量可不同步，从而产生多个假阳性旗标。因此，在另一实施例中，控制器515可等待十二个连续损耗电力旗标，且随后在那些旗标中不超过两个旗标也标记为动态负载的情况下执行故障条件。如果控制器515检测十二个连续损耗电力旗标且那些旗标中的不超过两个旗标也标记为动态负载，那么控制器515可能发生故障。在一个实施例中，如果控制器515在小于三分钟内发生故障四次，那么PTU504可锁存。在另一实施例中，控制器515可在执行故障条件之前等待6个电力损耗旗标。如果控制器515在小于三分钟内执行四个故障，那么PTU504可锁存。

控制器515可响应于各种系统条件复位旗标计数。为确定何时复位旗标计数，控制器515可轮询PRU484以获得动态数据。在一个实施例中，从PRU484轮询开始到PRU484答复的时间可小于250ms。在此实例中，控制器515可抛弃来自控制器515花费长于250ms接收和计算的轮询答复的任何结果。在一个实施例中，如果十二个连续测量值中的两个以上测量值引起动态负载旗标，那么控制器515可复位旗标计数。

图6为根据本发明的示范性实施例可用于图1的无线电力传递系统中的PRU484(如图4中)的功能框图。

PRU484可包含包括PRU484的各种组件的接收电路610。接收电路610可包含用于接收来自发射天线(例如，图5的发射天线514)的电力的接收天线618。PRU484可进一步耦合到负载650用于将所接收电力提供到其上。负载650可在PRU484外部，或负载650可集成到PRU484中(未图示)。接收电路610可进一步包含用于协调PRU484的过程的处理器616，如下文所描述。

接收天线618可经调谐以在与发射天线514(图5)类似的频率下或在指定频率范围内谐振。接收天线618可与发射天线514类似地设定尺寸，或其可基于负载650的尺寸而不同地设定大小。在一个实施例中，接收天线618可经由低功耗蓝牙(BLE)链路与发射天线514通信。此通信可允许PRU484将反馈数据发送到PTU504，这可允许PTU504变化其磁场的强度以调整正传递到PRU484的电能。如果负载650包括小于发射天线514的直径或长度的直径或长度尺寸，那么接收天线618可实施为多匝线圈以减小调谐电容器(未图示)的电容值且增加接收线圈的阻抗。举例来说，接收天线618可放置在负载650的大体圆周周围以便最大化天线直径且减小接收天线618的环路匝(例如，绕组)的数目和绕组间电容。

为将电力发射到负载650，来自发射天线514的能量可以无线方式传播到接收天线618且随后经由接收电路610的其余部分耦合到负载650。

为了更有效的电力传递，接收电路610可提供到接收天线618的阻抗匹配。为帮助实现此目标，接收电路610可包含电力转换电路606，用于将所接收的RF能源转换为充电电力以供负载650使用。

电力转换电路606可包含RF到DC转换器620以利用输出电压将接收天线618处接收的RF能量信号整流为非交流电力。RF到DC转换器620可为部分或完全整流器、调节器、桥接器、倍增器、线性或开关转换器等。

电力转换电路606还可包含DC到DC转换器622(或其它电力调节器)以将经整流RF能量信号转换为与负载650相容的能势(例如，电压)。

接收电路610可进一步包含开关电路612，用于将接收天线618连接到电力转换电路606或从电力转换电路606断开。将接收天线618从电力转换电路606断开可暂停负载650的充电和/或改变如PTU504“所见”的“负载”650。

当多个PRU484存在于PTU504充电场中时，处理器616可经配置以将一或多个PRU484的加载和卸载进行时间多路复用(例如，切换)以使其它PRU484能够更高效地耦合到PTU504。PRU484的卸载(下文称为“隐匿”或“被隐匿”)可排除耦合到其它附近PRU484或减小附近PTU504上的加载。隐匿还可在发生其它事件后发生，例如检测到将充电电力提供到负载650的外部有线充电源(例如，墙壁/USB电力)。卸载与加载之间的切换可由PTU504检测到。因此，卸载与加载之间的切换可以特定速度执行以充当实现消息从PRU484到PTU504的发送的协议。借助于实例，切换速度可为大约100μsec。使用此切换技术，PRU484可经配置以将关于PRU484的各种规格发送到PTU504，例如用于PTU504计算和的规格(如描述于图4和5中)。

在一示范性实施例中，PTU504与PRU484之间的通信指代装置感测和充电控制机构，而非常规双向通信(例如，使用耦合场的带内信令)。换句话说，PTU504可使用对所发射信号的开/关键控来调节能量在近场中是否可用。PRU484可将能量的这些改变解释为来自PTU504的消息。从接收器侧来看，PRU484可使用接收天线618的调谐和解调谐来调整从所述场接受的电力的量。在一些情况下，所述调谐和解调谐可经由开关电路612来实现。PTU504可检测来自所述场的所使用的电力的此差且将这些改变解释为来自PRU484的消息。可利用发射电力和负载650行为的其它形式的调制。

接收电路610可进一步包含信令和信标检测器电路614以识别可为从PTU504到PRU484的信息信令的所接收能量波动。处理器616可监视信令和信标检测器电路以确定信标状态且提取从PTU504发送的消息。此外，信令和信标检测器电路614可用于检测减少的RF信号能量(例如，信标信号)的发射。信令和信标检测器电路604可进一步将减少的RF信号能量整流为标称电力，用于唤醒接收电路610内的未供电或电力耗乏电路以便配置接收电路610用于无线充电。

图7A和图7B说明用于(图5的)控制器515确定非相容对象(例如，非相容对象或非相容装置486)是否正影响充电区(如上文关于图5所描述)的示范性方法的流程图700。在框702处，控制器515在PTU504正为一或多个PRU(例如，PRU484)充电时开始所述方法。在框704处，控制器515确定PTU504可从其电源汲取的最小可能电力(例如，P_{in_min})。在一个实施例中，控制器515可获得PTU504的第一电力电平的第一电力测量值(例如，P_in)且随后基于PTU504的至少一个组件的容差值确定第一经调整电力测量值(例如，P_{in_min})。在框706处，控制器515从PRU484接收发射天线514可从PRU484确认的最大可能电力的总和(例如，)。在一个实施例中，控制器515可获得由PRU484接收的第二电力电平的第二电力测量值(例如，P_ack)，且随后基于PRU484的至少一个组件的容差值确定第二经调整电力测量值(例如，P_{ack_max})。在另一实施例中，控制器515可确定PRU484中的每一者的P_{ack_max}且随后基于每一P_{ack_max}的总和确定在框708处，控制器515确定电力损耗阈值参数(Dyn_thresh)。在框710处，控制器515确定P_{in_min}与之间的差的绝对值是否大于Dyn_thresh。如果是如此，那么在框711处，控制器确定是否检测到动态负载。如果是，那么在框713处，控制器515增加Dyn_thresh且随后返回到框710。如果在框711处控制器确定未检测到动态负载，那么在框715处，控制器515确定事件的数目是否已超出旗标数目N_flag(例如，某一整数值)。如果并非如此，那么在框712处，控制器515前进或继续指示PTU504为PRU484充电。如果在框715处控制器确定事件的数目已超出N_flag，那么在框714处控制器515确定存在非相容对象486。举例来说，控制器515可对已超出N_flag的事件的数目计数。随后在框716处，控制器515切断到PTU504的电力。在另一实施例中，代替于在框716处简单地切断，PTU504可改为或另外调整第一电力电平和/或改变从PTU504到PRU484的电力发射的状态。如果在框710处P_{in_min}与之间的差的绝对值并不大于Dyn_thresh，那么在框712处控制器515前进或继续指示PTU504为PRU484充电。所述方法在框718处结束。

图8为用于(图5的)控制器515设定和变化由图5的发射器执行的电力损耗阈值参数(Dyn_thresh)的示范性过程的流程图800。在框804处，控制器515开始所述过程。控制器515将执行若干检查中的一或多者以试图设定初始Dyn_thresh。控制器515可执行所述检查中的一些或全部。举例来说，在框808处，控制器515考虑系统操作点层级以确定初始Dyn_thresh，如结合图5所描述。作为另一实例，在框812处，控制器515考虑PTU504和所述一或多个PRU484的测量值容差以确定初始Dyn_thresh，如结合图5所描述。作为另一实例，在框816处，控制器515考虑所述一或多个PRU484的充电状态以确定初始Dyn_thresh，如结合图5所描述。作为另一实例，在框820处，控制器515考虑从PTU504到所述一或多个PRU484的电力发射的状态以确定初始Dyn_thresh，如结合图5所描述。随后在框824处，控制器515设定初始Dyn_thresh，如结合图5所描述。在框828处，控制器515确定结合以上框808、812、816和820描述的系统操作条件中的任一者是否改变。如果是，那么控制器515相应地更新Dyn_thresh，如结合图5所描述，且随后返回到过程的开始。如果无系统操作条件改变，那么在框836中，过程结束。

图9为用于以无线方式传递电力且确定第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值的示范性方法的流程图900。在框904处，方法开始。在框908处，所述方法包括在足以为定位于充电区内的可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力。在框912处，所述方法包括获得无线电力发射器的第一电力电平的第一电力测量值。在框916处，所述方法包括基于无线电力发射器的至少一个组件的容差值确定第一电力测量值的第一经调整电力测量值。在框920处，所述方法包括获得由可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值。在框924处，所述方法包括基于可充电装置的至少一个组件的容差值确定第二电力测量值的第二经调整电力测量值。在框928处，所述方法包括确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值。在框932处，所述方法结束。

上文描述的方法的各种操作可由能够执行所述操作的任何合适的装置来执行，例如各种硬件和/或软件组件、电路和/或模块。一般来说，各图所说明的任何操作可由能够执行所述操作的对应功能装置执行。举例来说，用于响应于控制电压选择性地允许电流的装置可包括第一晶体管。此外，用于限制控制电压的量的装置(包括用于选择性地提供断路的装置)可包括第二晶体管。

可使用多种不同技术和技法中的任一者来表示信息和信号。举例来说，可以通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示在整个上文描述中可能参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。

结合本文揭示的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体上关于其功能性而描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。此功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。可以针对每一特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但此类实施方案决策不应被解释为会导致脱离本发明的实施例的范围。

可使用以下各者来实施或执行结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性块、模块及电路：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合。通用处理器可以为微处理器，但在替代方案中，处理器可以为任何常规的理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一或多个微处理器结合DSP核心或任何其它此类配置。

结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法及功能的步骤可直接体现在硬件、由处理器执行的软件模块或所述两者的组合中。如果实施于软件中，则可将所述功能作为一或多个指令或代码而存储在有形的非暂时性计算机可读媒体上或经由有形的非暂时性计算机可读媒体发射。软件模块可驻留在随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可卸除式磁盘、CDROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。如本文中所使用，磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也可包含在计算机可读媒体的范围内。处理器和存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可以作为离散组件驻留在用户终端中。

为了概述本发明，本文已描述了本发明的某些方面、优点以及新颖特征。应理解，不一定可根据本发明的任何特定实施例实现所有此些优点。因此，可按照如本文所教示来实现或优化一个优点或一组优点而不一定实现本文可能教示或建议的其它优点的方式来体现或实行本发明。

将容易了解对上述实施例的各种修改，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下，将本文中定义的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明并不希望限于本文中所展示的实施例，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (20)

1.一种用于以无线方式传递电力的设备，所述设备包括：

无线电力发射器，其经配置以在足以为定位于充电区内的可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力；以及

控制器电路，其操作上耦合到所述无线电力发射器且经配置以：

获得所述无线电力发射器的所述第一电力电平的第一电力测量值，

基于所述无线电力发射器的至少一个组件的容差值确定所述第一电力测量值的第一经调整电力测量值，

获得由所述可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值，

基于所述可充电装置的至少一个组件的容差值确定所述第二电力测量值的第二经调整电力测量值，以及

确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述无线电力发射器的所述至少一个组件的所述容差值和所述可充电装置的所述至少一个组件的所述容差值基于测量容差值、单元间容差值、线圈电阻容差值、电压容差值、电流容差值或电力耗散容差值中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述无线电力发射器的所述至少一个组件的所述容差值和所述可充电装置的所述至少一个组件的所述容差值包括所报告电力测量值与预期电力测量值之间的测量值差范围，其中所述测量值差范围包括所述所报告电力测量值超出所述预期电力测量值时所处的容差百分比上限，且其中所述测量值差范围进一步包括所述所报告电力测量值小于所述预期电力测量值时所处的容差百分比下限。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制器电路进一步经配置以：

基于所述无线电力发射器的所述至少一个组件中的每一者的所述容差值的所述容差百分比下限确定所述第一经调整电力测量值，以及

基于所述可充电装置的所述至少一个组件中的每一者的所述容差值的所述容差百分比上限确定所述第二经调整电力测量值。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述阈值首先设定为实质上等于从所述无线电力发射器和所述可充电装置处获得或测得的相应电力电平之间的电力差的理论、模拟或实验测量值获得的初始电力差。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器电路进一步经配置以至少部分地基于一或多个操作条件调整所述阈值，所述一或多个操作条件包括以下中的至少一者：所述可充电装置中动态负载的存在、改变其输出电力的系统操作点、所述可充电装置的充电状态、所述无线电力发射器的所述至少一个组件的所述容差值、所述可充电装置的所述至少一个组件的所述容差值、所述第一电力电平、所述第二电力测量值高于预定变化阈值的变化量、所述可充电装置的负载改变的频率高于预定最高频率阈值，或从所述无线电力发射器到所述可充电装置的电力发射的状态。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器电路进一步经配置以：

当所述可充电装置正在充电时设定第一阈值，以及

当所述可充电装置不在充电时设定第二阈值，其中所述第一阈值大于所述第二阈值。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器电路进一步经配置以：

确定所述第一电力电平和/或所述第二电力电平等于X还是Y，其中X大于Y，

在所述第一电力电平和/或所述第二电力电平等于X的情况下将所述阈值设定为第一阈值，以及

在所述第一电力电平和/或所述第二电力电平等于Y的情况下将所述阈值设定为第二阈值，其中所述第一阈值大于所述第二阈值。

9.根据权利要求1所述的设备，其中通过从所述第一经调整电力测量值减去所述第二经调整电力测量值确定所述电力差。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器电路进一步经配置以在所述电力差超出所述阈值的情况下检测影响由所述无线电力发射器发射的电力的消耗的非相容对象的存在。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制器电路进一步经配置以：

对所述电力差超出所述阈值的次数N计数，其中N为大于1的整数，以及

在N超出最大计数值的情况下确定所述非相容对象存在。

12.根据权利要求11所述的设备，其中如果所述控制器电路确定所述非相容对象存在，那么所述无线电力发射器切断，调整所述第一电力电平，和/或改变从所述无线电力发射器到所述可充电装置的电力发射的状态，所述非相容对象包括以下中的至少一者：被破坏装置、不遵照充电标准的装置、不能够与所述无线电力发射器通信的对象或装置，或耦合到所述无线电力发射器的磁场的金属对象。

13.一种用于以无线方式传递电力的方法，所述方法包括：

在足以为定位于充电区内的可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力；

获得所述无线电力发射器的所述第一电力电平的第一电力测量值；

基于所述无线电力发射器的至少一个组件的容差值确定所述第一电力测量值的第一经调整电力测量值；

获得由所述可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值；

基于所述可充电装置的至少一个组件的容差值确定所述第二电力测量值的第二经调整电力测量值，以及

确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述无线电力发射器的所述至少一个组件的所述容差值和所述可充电装置的所述至少一个组件的所述容差值基于测量容差值、单元间容差值、线圈电阻容差值、电压容差值、电流容差值或电力耗散容差值中的至少一者。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述无线电力发射器的所述至少一个组件中的每一者的所述容差值和所述可充电装置的所述至少一个组件中的每一者的所述容差值包括所报告电力测量值与预期电力测量值之间的测量值差范围，其中所述测量值差范围包括所述所报告电力测量值超出所述预期电力测量值时所处的容差百分比上限，且其中所述测量值差范围进一步包括所述所报告电力测量值小于所述预期电力测量值时所处的容差百分比下限。

16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：

基于所述无线电力发射器的所述至少一个组件中的每一者的所述容差值的所述容差百分比下限确定所述第一经调整电力测量值，以及

基于所述可充电装置的所述至少一个组件中的每一者的所述容差值的所述容差百分比上限确定所述第二经调整电力测量值。

17.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括至少部分地基于一或多个操作条件调整所述阈值，所述一或多个操作条件包括以下中的至少一者：所述可充电装置中动态负载的存在、改变其输出电力的系统操作点、所述可充电装置的充电状态、所述无线电力发射器的所述至少一个组件的所述容差值、所述可充电装置的所述至少一个组件的所述容差值、所述第一电力电平、所述第二电力测量值高于预定变化阈值的变化量、所述可充电装置的负载改变的频率高于预定最高频率阈值，以及从所述无线电力发射器到所述可充电装置的电力发射的状态。

18.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在所述电力差超出所述阈值的情况下检测影响由所述无线电力发射器发射的电力的消耗的非相容对象的存在。

19.一种用于以无线方式传递电力的设备，所述设备包括：

用于在足以为定位于充电区内的可充电装置供电或充电的第一电力电平处以无线方式发射电力的装置；

用于获得所述无线电力发射器的所述第一电力电平的第一电力测量值的装置；

用于基于所述无线电力发射器的至少一个组件的容差值确定所述第一电力测量值的第一经调整电力测量值的装置；

用于获得由所述可充电装置接收的第二电力电平的第二电力测量值的装置；

用于基于所述可充电装置的至少一个组件的容差值确定所述第二电力测量值的第二经调整电力测量值的装置，以及

用于确定所述第一与第二经调整电力测量值之间的电力差是否超出阈值的装置。

20.根据权利要求19所述的设备，其进一步包括用于在所述电力差超出所述阈值的情况下检测影响由所述无线电力发射器发射的电力的消耗的非相容对象的存在的装置。