CN105515216B - 无线传输电力的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于无线传输电力的方法和设备。一种根据实施例的用于无线发送电力的方法能够：测量和存储对应于接收设备的次级线圈依次关于两个或者更多谐振电路中包括的两个或者更多初级线圈的感应耦合度的信号强度值；选择涉及信号强度值中最强信号强度值的初级线圈作为运行线圈；基于与运行线圈相邻的初级线圈的信号强度值和运行线圈的信号强度值之间的差异而调节电力损失量的参考值，其变为进入检测电力损失的模式的基础；以及通过运行线圈将电力发送到无线电力接收设备。

Description

无线传输电力的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于无线传输电力的设备和方法。

背景技术

随着通信和信息处理技术的发展，智能终端，诸如智能电话等等的使用已经逐渐增多，并且当前主要应用于智能终端的充电方案是下列方案，其中连接至电源的适配器直接连接至将通过接收外部电力而充电的智能终端，或者通过主机的USB端子而连接至将通过接收主机的USB电力而充电的智能终端。

近年来，为了减轻智能终端应通过连接线而直接连接至适配器或者主机的不便性，其中通过使用磁耦合而非电耦合而对电池无线地充电的无线充电方案已经被逐渐应用于智能终端。

存在几种无线地提供或者接收电能的方法，其代表性地包括基于电磁感应现象的感应耦合方案，以及基于通过特定频率的无线电力信号的电磁谐振现象的电磁谐振耦合方案。

在两种方案中，都在无线充电设备和电子设备，诸如智能终端之间形成通信信道，其发送和接收数据，从而确保电力传输的稳定性并且提高传输效率，并且在感应耦合方案中，电力接收设备在无线传输电力期间移动，并且结果是传输效率可能降低，并且在谐振耦合方案中，在通信信道中产生噪声，并且结果是可能发生停止电力传输的现象。

在谐振耦合方案中，进一步需要用于实现的时间，并且标准化也缓慢地发展，但是在感应耦合方案中，技术的标准化和商业化已经快速发展。

近年来，应要求在对其应用感应耦合方案的无线充电标准(WPC1.1)的产品中实现外部物体检测(FOD)功能，以检测由于在发送器和接收器之间布置外部物体而发生的电力损失。在多线圈式无线充电器中，在其中线圈彼此重叠的重叠区域中发生效率降低，并且效率降低导致电力损失和应用FOD功能，并且结果是频繁地发生线圈切换。

因此，作为多线圈式无线充电器的设计目标，难以确保充电区，这是多线圈式产品商业化的一种失败元素。

发明内容

本发明的目标在于确保无线电力传输的稳定性。

本发明的另一目标在于最大化地确保多线圈式无线充电器中的充电区。

本发明的又另一目标在于根据多线圈式无线充电器的线圈重叠区域中的电力损失检测功能的应用而降低不必要的线圈切换。

为了实现该目标，一种用于根据本发明的实施例而无线发送电力的方法包括：测量和存储对应于无线电力接收设备的次级线圈依次关于两个或者更多初级线圈的感应耦合度的信号强度值；选择涉及信号强度值中最强信号强度值的初级线圈作为运行线圈；基于与运行线圈相邻的初级线圈的信号强度值和运行线圈的信号强度值之间的差异而调节电力损失量的参考值，其变为进入检测电力损失的模式的基础；以及通过运行线圈将电力发送到无线电力接收设备。

一种用于根据本发明的实施例而无线发送电力的设备包括：电力转换单元，其包括用于将DC电力转换为AC的逆变器，包括初级线圈从而通过与接收设备的次级线圈磁感应耦合而发送电力的两个或者更多谐振电路，以及用于感测流经谐振电路的交流电的波形变化的感测单元；切换单元，以将两个或者更多谐振电路连接至逆变器；和控制单元，用于通过控制切换单元选择将被连接至逆变器的谐振电路，基于感测单元感测的变化而提取接收设备发送的消息，并且通过基于所提取的消息控制逆变器的运行而控制对接收设备的电力传输，并且控制单元通过控制切换单元和电力转换单元而测量并且存储对应于接收设备的次级线圈依次关于两个或者更多谐振电路中所包括的两个或者更多初级线圈的感应耦合度的信号强度值，选择涉及信号强度值中最强信号强度值的初级线圈作为运行线圈，并且基于与运行线圈相邻的初级线圈的信号强度值和运行线圈的信号强度值之间的差异而调节电力损失值的参考值，其变为进入检测电力损失的模式的基础。

在实施例中，控制单元对从接收设备接收的信号强度分组解码，从而获取信号强度值。

在实施例中，当差异小于预定值时，控制单元可以向上调节参考值。

在实施例中，控制单元可以计算电力损失量，并且当所计算的电力损失量大于经调节的参考值时进入检测电力损失的模式。

在实施例中，控制单元可以通过下列方式计算电力损失量，即从使用作为包括运行线圈的谐振电路中的输入的电压和电流计算的发送的电能减去对从无线电力接收设备接收的所接收电力分组解码的接收电能。

因而，在多线圈式无线充电器的线圈重叠区域中，充电停止现象减少。

此外，多线圈式无线充电器能够最大化地确保充电区，并且稳定地传输电力，从而提高用户满意度。

附图说明

图1概念性地示出正在将电力从无线电力发送设备无线发送至电子设备；

图2概念性地示出在电磁感应方案中用于无线发送电力的发送设备的电力转换单元的电路配置；

图3示出无线电力发送设备和无线电力接收设备用于发送和接收电力和消息的配置；

图4是用于控制无线电力发送设备和无线电力接收设备之间的电力传输的环的方框图；

图5示出其中在多线圈式无线电力发送设备和无线电力接收设备之间布置导电金属的状态；

图6示出本发明对其应用的多线圈式无线电力发送设备的配置；

图7概念性地示出用于选择多线圈式无线电力发送设备中将与无线接收设备感应耦合的线圈的功能框；

图8示出当关于每个初级线圈执行LC谐振，以便选择多线圈式无线电力发送设备中的运行线圈时测量的波形；和

图9示出其中无线电力发送设备根据本发明的实施例选择运行线圈，并且应用FOD偏移的方法的操作流程图。

具体实施方式

下面将参考附图详细地描述根据本发明的无线电力发送设备的实施例。

图1概念性地示出正在将电力从无线电力发送设备无线发送至电子设备。

无线电力发送设备100可能为无线发送无线电力接收设备或者电子设备200所需电力的电力发送设备，或者用于通过无线发送电力而对电池充电，或者由不接触地将电力发送给要求电力的电子设备200的各种类型的设备实现的无线充电设备。

作为可以通过从无线电力发送设备100无线地接收电力而运行的设备的电子设备200可以通过使用无线接收的电力而对电池充电。无线接收该电力的电子设备可能包括输入/输出设备，其包括便携式电子设备，例如智能电话或者智能终端、平板电脑、多媒体终端、键盘、鼠标、图像或者语音的辅助设备等等。

感应耦合方案基于无线电力发送设备100的无线电力信号的电磁感应现象，也就是说，由无线电力发送设备100发送的无线电力信号在电子设备200中产生谐振，并且可以通过谐振现象，无接触地将电力从无线电力发送设备100发送至电子设备200，并且由初级线圈中的AC电流改变磁场，并且通过电磁感应现象将电流感应至次级线圈以传输电力。

当在无线电力发送设备100的初级线圈上流动的电流的强度改变时，通过电流改变穿过初级线圈或者发送(Tx)线圈的磁场，并且改变的磁场在电子设备200的次级线圈或者接收(Rx)线圈处产生感应电动势。

当无线电力发送设备100和电子设备200被布置成无线电力发送设备100处的发送线圈和电子设备200处的接收线圈彼此接近，并且无线电力发送设备100控制将改变的发送线圈的电流时，电子设备200就通过使用对接收线圈感应的电动势而向负载，诸如电池，供电。

由于通过感应耦合方案发送无线电力的效率受无线电力发送设备100和电子设备200之间的布局和距离的影响，所以无线电力发送设备100被配置成包括平的接口表面，并且发送线圈被安装在接口表面的底部上，并且一个或者更多电子设备可能位于接口表面的顶部上。安装在接口表面的底部上的发送线圈和位于接口表面的顶部上的接收线圈之间的空间显著地小，从而提高感应耦合方案发送无线电力的效率。

可以在接口表面的顶部上显示指示电子设备将定位的位置的标记，并且该标记可能指示电子设备的位置，以便在安装在接口表面的底部上的发送线圈和接收线圈之间适当地实现阵列。可以在接口表面的顶部上形成用于引导电子设备的定位的突出结构，并且在接口表面的底部上形成磁性主体，诸如磁体，在电子设备中设置另一极性的磁性主体，从而通过引力引导发送线圈和接收线圈整齐排列。

图2概念性地示出在电磁感应方案中用于无线发送电力的发送设备的电力转换单元的电路配置。

无线电力发送设备可以被配置成包括电力转换单元，该电力转换单元通常由电源、逆变器和谐振电路组成，并且电源能够为电压源或者电流源，并且电力转换单元将电源供应的电力转换为无线电力信号，并且将已转换的无线电力信号发送到接收设备，并且无线电力信号以具有谐振特性的磁场或者电磁场的形式形成，并且谐振电路包括产生无线电力信号的线圈。

逆变器将通过开关元件和控制电路将输入的DC逆变为具有期望电压和期望频率的AC波形，并且在图2中示出全桥逆变器，并且也可能获得包括半桥逆变器的其它类型的逆变器等等。

谐振线圈被配置成包括通过磁感应方案传输电力的发送线圈Lp，和电容器Cp，并且线圈和电容器确定电力传输的基本谐振频率。发送线圈随着电流变化形成对应于无线电力信号的磁场，并且可以以平面形式或者螺线管形式实现。

逆变器转换的AC电流驱动谐振电路，并且结果是在发送线圈中形成磁场，逆变器产生具有接近谐振电路的谐振频率的频率的AC，从而提高发送设备的传输效率，并且可以通过控制逆变器而改变发送设备的传输效率。

图3示出无线电力发送设备和无线电力接收设备用于发送和接收电力和消息的配置。

由于电力转换单元仅单向地传输电力而与接收设备的接收状态无关，所以需要用于从接收设备接收与接收状态相关联的反馈的配置，以便适合接收设备的状态地传输电力。

无线电力发送设备100可以被配置成包括电力转换单元110、通信单元120、控制单元130和电源单元140，无线电力接收设备200可以被配置成包括电力接收单元210、通信单元220和控制单元230，并且被配置成还包括向其提供所接收的电力的负载250。

电力转换单元110由图2的逆变器和谐振电路组成，并且被配置成还包括电路，以控制包括用于形成无线电力信号的频率、电压、电流等等的特征。

通信单元120连接至电力转换单元110，从而对在磁感应方案中从发送设备100无线地接收电力的接收设备200调制的无线电力信号解调，由此检测电力控制消息。

控制单元130确定电力转换单元110的运行频率、电压和电流中的一个或者更多特性，并且基于通信单元120所检测的消息控制电力转换单元110，从而允许电力转换单元110产生适合该消息的无线电力信号。通信单元120和控制单元130可以被配置成一个模块。

电力接收单元210可以包括：由接收线圈和电容器组成的匹配电路，接收线圈和电容器随着从电力转换单元110的发送线圈产生的磁场的变化而产生感应电动势；和整流电路，其对在接收线圈上流动的AC电流整流从而输出DC电流。

连接至电力接收单元210的接收设备的通信单元220通过控制DC中的电阻负载和/或AC中的电容负载而控制电力接收单元的负载，在发送设备和接收设备之间转换无线电力信号。

接收设备的控制单元230控制接收设备中包括的每个元件，测量电流或者电压形式的电力接收单元210的输出，并且基于所测量的输出控制通信单元220，从而将电力控制消息发送至无线电力发送设备100。该消息可以指示无线电力发送设备100开始或者结束传输无线电力信号，并且控制无线电力信号的特征。

电力接收单元210接收由发送设备的电力转换单元110形成的无线电力信号，接收设备的控制单元230控制通信单元220从而调制无线电力信号，并且控制单元230可以通过改变通信单元220的电抗而执行改变从无线电力信号接收的电能的调制过程。当改变从无线电力信号接收的电能时，形成无线电力信号的电力转换单元110的电流和/或电压也变化，并且无线电力发送设备100的通信单元120可以通过感测电力转换单元110的电流和/或电压变化而执行解调过程。

接收设备的控制单元230产生包括将被发送到无线电力发送设备100的消息的分组，并且调制无线电力信号以包括所产生的分组，发送设备的控制单元130可以通过对通信单元120提取的分组解码而获取电力控制消息，并且接收设备的控制单元230可以发送消息，以基于通过电力接收单元210接收的电能而请求改变无线电力信号的特性，以便控制所接收的电力。

图4是用于控制无线电力发送设备和无线电力接收设备之间的电力传输的环的方框图。

电流由接收设备200的电力接收单元210通过发送设备100的电力转换单元110产生的磁场变化而感应，从而发送电力，并且接收设备的控制单元230选择期望的控制点，即期望的输出电流和/或电压，并且控制通过电力接收单元210接收的电力的实际控制点。

接收设备的控制单元230通过使用期望控制点和发送电力时的实际控制点计算控制误差值，并且可以获得例如两个输出电压或者电流的差作为控制误差值。当需要低电力以达到期望控制点时，例如可以确定控制误差值为负值，并且当需要更多电力以达到期望控制点时可以确定控制误差值为正值。接收设备的控制单元230可以产生包括通过下列方法产生的控制误差值的分组，该方法随着时间改变电力接收单元210的电抗，并且通过通信单元220将所产生的分组发送至发送设备100。

发送设备的通信单元120通过对接收设备200调制的无线电力信号中所包括的分组解调而检测消息，并且可以对包括控制误差值的控制误差分组解调。

发送设备的控制单元130可以通过对通信单元120提取的控制误差分组解码而获取控制误差值，并且通过使用在电力转换单元110上实际流动的实际电流值和控制误差值而确定接收设备所期望的发送电力的新电流值。

当系统从接收设备接收控制误差分组的过程稳定后，发送设备的控制单元130控制电力转换单元110，以便新运行点，即施加于发送线圈的AC电压的量级、频率和占空比等等达到新的值，使得在发送线圈上流动的实际电流值变为新的电流值，并且控制将连续保持的新运行点，以便使接收设备另外地进行控制信息或者状态信息的通信。

无线电力发送设备100和无线电力接收设备200之间的相互作用由选择、ping、识别和配置这四个步骤组成，并且电力传输和选择步骤为用于发送设备发现位于接口表面上的物体的步骤，ping步骤为用于验证该物体是否包括接收设备的步骤，识别和配置步骤为向其中接收适当的信息并且做出与接收设备的电力传输协议的接收设备发送电力的准备步骤，并且电力传输步骤为通过发送设备和接收设备之间的相互作用，无线地向接收设备实际传输电力的步骤。

在ping步骤中，接收设备200通过谐振波形的调制而发送指示发送线圈和接收线圈的磁通耦合度的信号强度分组(SSP)，并且信号强度分组(SSP)是通过监控接收设备整流的电压而产生的消息，并且发送设备100可以使用该消息，以通过从接收设备200接收该消息而选择用于电力传输的初始驱动频率。

在识别和配置步骤中，接收设备200向发送设备100发送：识别分组，其包括接收设备200的版本、制造商代码、设备识别信息等等；配置分组，其包括下列信息，包括接收设备200的最大电力、电力传输方法等等。

在电力传输步骤中，接收设备200向发送设备100发送：控制误差分组(CEP)，其指示接收设备200接收电力信号的运行点，以及在电力传输协议中确定的运行点之间的差异；接收电力分组(RPP)，其指示接收设备200通过接口的表面接收的电力的平均值，等等。

接收电力分组(RPP)作为接收的电能数据。

发送设备的通信单元120从谐振波形中的变化提取分组，并且控制单元130对所提取的分组解码，以获取消息，并且基于该消息控制电力转换单元110，从而无线发送电力，同时按接收设备200的要求而改变电力传输特性。

同时，在通过感应耦合而无线发送电力的方案中，其效率受频率特性的影响较小，但是受发送设备100和接收设备200之间的阵列和距离的影响。

可以将无线电力信号可能达到的区域划分为两种类型，并且然后发送设备100将电力无线发送至接收设备200，可以将高效磁场可以穿过的接口表面上的部分称为有效区域，并且可以将其中发送设备100可以感测接收设备200的存在的区域称为感测区域。

发送设备的控制单元130可以感测接收设备200是否布置在有效区域或者感测区域内或者被从这些区域移除，并且通过使用在电力转换单元110内形成的无线电力信号或者使用单独提供的传感器而检测接收设备200是否布置在有效区域或者感测区域内。

例如，发送设备的控制单元130监控形成电力转换单元110的无线电力信号的电力是否由于受到感测区域中存在的接收设备200的无线电力信号的影响而改变。发送设备的控制单元130可以根据接收设备200存在的检测结果，或者是否开始无线电力传输而执行识别接收设备200的过程。

发送设备的电力转换单元110还可能包括定位单元，并且定位单元可以移动或者旋转发送线圈，以便提高通过感应耦合方案并且特别是当接收设备200不存在于发送设备100的有效区域时使用的无线电力传输的效率。

定位单元可以被配置成包括驱动单元，其移动发送线圈，以便发送设备100的发送线圈和接收设备200的接收线圈的中心之间的距离处于预定范围内，并且移动发送线圈，以便发送线圈和接收线圈的中心彼此重叠。为此，发送设备100还可包括传感器或者感测单元，以感测接收设备200的位置，并且发送设备的控制单元130可以基于从感测单元的传感器接收的接收设备200的位置信息而控制定位单元。

可替选地，发送设备的控制单元130可以通过通信单元120接收关于与接收设备200的阵列或者距离的控制信息，并且基于该控制信息而控制定位单元。

此外，发送设备100形成为包括两个或者更多发送线圈，以通过选择性地使用多个发送线圈中布置成适应接收设备200的接收线圈的一些线圈而提高传输效率，并且在该情况下，定位单元可以确定为了电力传输而使用多个发送线圈中的哪个发送线圈。

可以将形成穿过有效区域的磁场的单个发送线圈或者一个或者更多发送线圈的组合指定为初级基元，并且发送设备的控制单元130可以感测接收设备200的位置，并且基于该位置而确定有效区域，连接构成对应于有效区域的初级基元的发送模块，并且控制发送模块的发送线圈和接收设备200的接收线圈从而感应耦合。

同时由于接收设备200被植入智能电话的电子设备，或者包括多媒体再现终端的智能电话或者智能设备中，并且电子设备位于在发送设备100的接口的表面上的垂直或者水平方向中不恒定的方向或者位置中，所以发送设备需要宽的有效区域。

当使用多个发送线圈以便加宽有效区域时，需要存在与发送线圈一样多的驱动电路，并且对多个发送线圈的控制复杂，并且结果是发送设备，即无线充电器的成本在商业化时增大。此外，为了扩大有效区域，即使应用改变发送线圈位置的方案，但是由于需要提供用于切换发送线圈位置的传送机构，所以体积和重量增大，并且制造成本增大。

一种甚至仅具有一个位置固定的发送线圈而扩大有效面积的方法有效，当仅增大发送线圈的尺寸时，单位面积的磁通密度降低，并且传输和接收线圈之间的磁耦合力弱化，并且结果是有效区域不增大，并且传输效率也退化。

同样地，重要的是确定发送线圈的适当形状和适当尺寸以扩大有效区域并且提高传输效率。采用两个或者更多发送线圈的多线圈方案作为一种扩大无线电力发送设备的有效区域的方法有效。

图5示出其中在多线圈式无线电力发送设备和无线电力接收设备之间布置导电金属的状态。

多线圈式无线电力发送设备包括两个或者更多初级线圈，其位置彼此不同(在图5中示出线圈1至线圈3这三个初级线圈)，从而向两个或者更多电子设备同时传输电力。当接收设备例如从线圈1的中心偏离时，电力传输的效率退化。

并且，接收设备200从发送设备100接收无线电力信号，并且实时地向发送设备100发送关于所接收的电能的信息。当在接收设备和发送设备之间布置导电金属，诸如线圈时，在磁通量穿过导电金属的同时，取决于穿过导电金属的磁通量的变化而发生涡电流现象，并且结果是产生电力损失。因此，可能在接收设备200发送的接收电力分组(RPP)中的接收电能和发送电能之间发生差异。接收电能可能取决于各种元素而变化，包括导体引起的电力损失、初级和次级线圈之间的耦合系数(互感)、电力接收器的整流效率等等。

通过从发送的电能(输入电压x输入电流)减去接收的电能(RPP)计算损失电能。当损失电能超过例如500mW时，发送设备100就确定由于在初级线圈和次级线圈之间放置了导体而发生电力损失，并且停止电力传输。

可替选地，多线圈式发送设备100在损失电能高于预定参考值(FOD偏移)或者电力传输效率低时确定位于线圈重叠区域中的接收设备200的位置已经改变，并且结果是可能通过不必要地频繁地执行FOD操作，从而尝试将初级线圈切换至另一线圈而停止充电。

通过考虑这一点，在本发明中，为了改善由于低电力传输效率而进入FOD模式引起的充电停止现象，可以基于相邻线圈的信号强度的差异而控制损失电能的参考值作为进入FOD模式的基础。

例如，在多线圈式发送设备中，假定可以选择具有指示发送线圈和接收线圈之间的磁通耦合度的最大信号强度值的第三线圈作为电力发送线圈。当与第三线圈相邻的第二线圈的信号强度值和第三线圈的信号强度值处于预定水平时，进入FOD模式所需的损失电能值就可能增大。

在当现有技术中的损失电能为500mW或者更大时进入FOD模式的情况下，当接收设备被布置在线圈重叠区域中，并且两个线圈之间的信号强度值的差异为预定值或者更小时，仅在其中损失电能的值大于500mW预定值(FOD偏移)的情况下，才进入FOD。这里，FOD偏移是一种补偿示出为位于发送设备的发送线圈外部的接收设备的接收线圈的效率退化部分的概念。可能通过引入FOD偏移而改善由于进入FOD模式而频繁地停止充电的现象。

图6示出本发明对其应用的多线圈式无线电力发送设备的配置。

无线电力接收设备200可以被配置成包括：电力接收单元210，其由包括次级线圈的匹配电路和整流电路组成；和控制单元230，其测量电流或者电压形式的电力接收单元210的输出，并且控制电力接收单元210的负载，以改变发送设备和接收设备之间的无线电力信号，并且将电力控制消息发送至发送设备。除了通信单元和控制单元被集成为一体之外，无线电力接收设备200都与图3的接收设备的配置相同。

电力接收单元210可以被配置成包括：匹配电路，其包括次级线圈和电容器，以接收以谐振电磁场形式传输的无线电力信号；整流电路，在谐振的同时将以AC形式接收的电力信号转换为DC；和感测单元，其通过测量DC转换电力信号的电流值和电压值而检测电力信号的电能。电力接收单元210还可以包括防止所接收的电力信号产生的过电压或者过电流的电路。

控制单元230产生基于从电力接收单元210的感测单元检测的电能而控制无线电力信号的特性的消息，从而将该消息发送至无线电力发送设备100。此外，控制单元230可以产生要求开始或者结束传输无线电力的消息，并且将所产生的消息发送到无线电力发送设备100。

包括无线电力接收设备200，例如可无线充电的智能终端的电子设备可能通过经无线电力接收设备200从无线电力发送设备100传输的电力而运行，或者通过使用所发送的电力经由充电单元对电池充电，并且通过使用在电池中充满的电力而运行。控制单元230可以控制充电单元，从而通过使用经由电力接收单元210接收的电力而对充电器充电。

图6的多线圈式无线电力发送设备300可以被配置成包括两个或者更多发送模块，包括用于无线发送电力的初级线圈，以及系统控制单元，其用于选择用于发送电力的一个或者更多模块，连接模块或者断开模块，并且单独地或者整体地控制所连接的模块的运行。在图6中，其示出多线圈式无线电力发送设备300包括两个电力发送模块。

每个电力发送模块都可以被配置成包括：电力转换单元310，其包括初级线圈的谐振电路和逆变器；和控制单元330，以控制电力转换单元310的运行。控制单元330可以具有下列形式，其中通信单元120和控制单元130作为图3的发送设备的配置而集成，或者被配置成仅具有通信单元120的功能，并且系统控制单元350可以承担控制单元130的功能。

可替选地，在多线圈式无线电力发送设备300中，每个电力发送模块都仅由包括初级线圈和电容器的谐振电路组成，并且逆变器由相应的电力发送模块共享。可以在每个电力发送模块中都包括感测单元，以从在初级线圈上流动的电流的波形变化提取接收设备发送的分组，或者单独地从电力发送模块提供该感测单元，从而由相应的电力发送模块共享。可以将逆变器、两个谐振电路以及感测单元整体称为电力转换单元。单独地设置用于选择电力发送模块和逆变器和/或感测单元的连接的切换单元，并且系统控制单元350可以通过控制切换单元而选择电力发送模块，并且整体地执行控制单元330的功能。

电力发送模块的初级线圈可位于不同位置，或者在发送设备的接口的平表面之下彼此部分重叠。

系统控制单元350控制每个模块，以从接口表面上的接收设备接收指示无线电力信号的电力控制消息，或者指示接收设备的识别信息的电力控制消息，并且基于所接收的结果验证接收设备的一个或者更多模块中的哪个模块接近初级线圈，并且确定通过哪个模块传输电力。

系统控制单元350可以感测接收设备200的位置，并且基于该位置而确定有效区域，连接组成对应于有效区域的初级基元的发送模块，并且控制将感应地耦合至接收设备200的次级线圈的相应发送模块的初级线圈。

图7概念性地示出用于选择多线圈式无线电力发送设备中将与无线接收设备感应耦合的线圈的功能框。

将电力从电压源或者电流源供应至电力转换单元，以向接收设备无线地提供电力(输入电力)，根据逆变器(逆变器)中的系统控制单元的控制将所供电力转换为具有用于无线传输的控制点的频率、电压和占空比，系统控制单元选择将与接收设备磁感应耦合的初级线圈(线圈选择)，逆变器产生的AC电流被施加给所选择的线圈，从而将电力无线发送给接收设备(初级线圈)，感测流经初级线圈的电流或者电压，并且感测在流经初级线圈的电流或者电压的波形上加载的振幅的变化(感测)，从而检测实际运行点并且测量从接收设备反馈的分组，基于所检测的实际运行点和验证损失电能验证与接收设备磁感应耦合的程度或者损失电能，并且当确定损失电能由于低磁感应耦合度而高时，再次选择将与接收设备耦合的初级线圈，从而保持原先的初级线圈，或者将初级线圈变为另一初级线圈。

图8示出当关于每个初级线圈执行LC谐振，以便选择多线圈式无线电力发送设备中的运行线圈时测量的波形。

当无线电力发送设备300具有例如线圈1至线圈3三个初级线圈时，关于所有的线圈依次引起LC谐振，并且在每个线圈中接收和存储信号强度分组(SSP)。在图8中，在线圈1中测量第一波形，在线圈2中测量第二波形，并且在线圈3中测量第三波形。此外，在每种波形中，当线圈1被LC谐振时，在每个线圈中都测量最早的波形，当线圈2被LC谐振时，在每个线圈中都测量下一波形，并且当线圈3被LC谐振时，在每个线圈中都测量又下一波形。

同样地，当所有线圈都被依次LC谐振时，存储在相应的线圈中接收的信号强度分组，并且将其彼此比较，以选择具有最大值的线圈作为运行线圈。在图8中，由于线圈3被LC谐振时接收的信号强度分组具有最大值，所以选择线圈3作为运行线圈。

确定关于与被选作运行线圈的线圈相邻的线圈存储的信号强度分组和关于运行线圈存储的信号强度分组之间的差异值，并且根据该差异值确定是否应用FOD偏移。也就是说，用于确定是否进入FOD模式的电力损失量的参考值可以根据来自与运行线圈相邻的线圈的信号强度分组的差异值而变化。

图9示出其中无线电力发送设备根据本发明的实施例选择运行线圈，并且应用FOD偏移的方法的操作流程图。

多线圈式无线电力发送设备300的系统控制单元350感测接收设备200或者包括接收设备的电子设备是否位于接口的表面上(S900)，并且可以依次将AC电流供应给每个电力发送模块的初级线圈，检测在被施加给初级线圈的AC电流或者初级线圈通过每个模块中所包括的感测单元测量的电压的波形中发生的变化，并且通过所检测出的变化验证接收设备是否位于接口表面上。可替选地，发送设备300可能通过单独的传感器感测接收设备是否位于接口的表面顶部上。

当感测出接收设备200处于接口的表面上时(S900为是)，系统控制单元350通过控制逆变器，同时切换两个或者更多电力发送模块而依次供应AC电流，从而允许在每个模块的初级线圈上产生感应电动势，从而测量和存储指示通过LC谐振多个初级线圈中的每个线圈和接收设备的次级线圈实现的感应耦合度的信号强度分组(SSP)(S910)，并且可以测量模拟ping电路值而非信号强度分组。

当发送设备300包括线圈1至线圈3三个初级线圈(电力发送模块)时，发送设备300通过以线圈1、线圈2和线圈3的顺序控制电力发送模块而执行LC谐振，以接收设备执行ping步骤，并且通过所执行的ping步骤测量和存储与接收设备200的次级线圈的感应耦合度。在ping步骤中，接收设备200可以通过谐振波形的调制，发送指示电力发送模块的初级线圈和次级线圈的感应耦合度的信号强度分组SSP，并且系统控制单元350可以通过电力发送模块的感测单元，从初级线圈上流动的电流波形变化提取信号强度分组，并且解码和存储所提取的信号强度分组。

系统控制单元350可以选择其中测量出信号强度值中的最大值的电力发送模块的初级线圈作为运行线圈(S920)。

并且，系统控制单元350通过比较在与被选作运行线圈的初级线圈相邻的线圈中测量的信号强度值与运行线圈的信号强度值，验证接收设备200位于对应于接口表面上的有效区域的哪个有效区域中(S930)。当在运行线圈中测量的信号强度值和在相邻线圈中测量的信号强度值之间的差异大时，系统控制单元350确定接收设备200位于对应于运行线圈的有效区域中，并且当该差异小时，系统控制单元350就可以确定接收设备200位于运行线圈和相邻线圈之间的重叠区域中。

当在运行线圈中测量的信号强度值和在相邻线圈中测量的信号强度值之间的差异小于预定值时(S930为是)，确定接收设备200位于运行线圈和相邻线圈之间的重叠区域中，并且通过向参考值施加FOD偏移而向上调节变为进入FOD模式的基础的电力损失量的FOD参考值，从而防止不必要地频繁地进入FOD模式(S940)。

之后，系统控制单元350执行识别/配置步骤，作为用于向接收设备发送电力的准备步骤，从而从接收设备接收适当的信息，并且基于所接收的信息做出与接收设备的电力传输协议。系统控制单元350可从接收设备接收：识别分组，其包括接收设备的版本、制造商代码、设备识别信息等等；和配置分组，其包括下列信息，包括接收设备的最大电力、电力传输方法等等。

并且，系统控制单元350通过与接收设备200相互作用而执行实际无线发送电力的电力传输步骤(S950)。当接收设备200发送指示接收电力信号的运行点和在电力传输协议中确定的运行点之间的差异的控制误差分组时，系统控制单元350接收所发送的控制误差分组，并且基于该分组控制电力发送模块，从而改变谐振电路的运行点。

系统控制单元350从接收设备200接收该接收电力分组(RPP)，并且在无线发送电力的同时对RPP解码，从而计算接收设备200所接收的接收电能，并且通过从由输入电压和输入电流计算的发送电能减去所接收的电能而计算损失电能，并且比较所计算的损失电能和FOD参考值(S960)。

FOD参考值是变为进入FOD模式的基础的电力损失量的参考值。当在运行线圈中测量的信号强度值和在相邻线圈中测量的信号强度值之间的差异小，即当接收设备200位于运行线圈和相邻线圈之间的重叠区域中时，可以向FOD参考值添加FOD偏移。

当损失电能大于FOD参考值时，系统控制单元350可以执行FOD功能，以检测发送设备300的接口的顶部和接收设备200之间是否插入外来物质(S970)，并且当损失电能小于FOD参考值时(S960为否)，不执行FOD功能。

当控制误差分组中包括的控制误差值小时，系统控制单元350根据正常电力传输确定控制误差值中发生了变化，诸如接收设备200改变了电力接收运行的运行点，并且执行电力传输步骤，以保持无线电力传输，但是当控制误差值大时，系统控制单元350可以确定接收设备200在接口的表面上移动，临时停止通过电流模块将电力发送到接收设备的操作，并且执行步骤S910，以便再次确定运行线圈。

如上所述，多线圈式无线电力发送设备能够通过即使是接收设备位于运行线圈和相邻线圈的重叠区域中时也防止频繁地执行FOD操作而防止不必要的FOD操作导致的充电停止现象，并且结果是损失电能增大。

本发明不限于本文所述的实施例，但是本领域技术人员也明白，不偏离本发明的精神和范围，可以做出各种变化和变型。因而将确定改变示例或者变型实例被包括在本发明的附加权利要求中。

Claims (6)

1.一种用于无线发送电力的方法，所述方法包括：

测量和存储对应于无线电力接收设备的次级线圈依次关于两个或者更多个初级线圈的感应耦合度的信号强度值；

选择涉及所述信号强度值中最强信号强度值的初级线圈作为运行线圈；

基于与所述运行线圈相邻的初级线圈的信号强度值和所述运行线圈的信号强度值之间的差异，调节电力损失量的参考值，其中所述参考值是用于确定是否进入外部物体检测FOD模式的值；以及

通过所述运行线圈将电力发送到所述无线电力接收设备，

其中，所述调节包括当所述差异小于预定值时向上调节所述参考值，并且

其中，通过以下方式计算所述电力损失量：从使用输入电压和输入电流计算的发送的电能减去对从所述无线电力接收设备接收到的接收的电力分组解码的接收的电能。

2.根据权利要求1所述的用于无线发送电力的方法，其中，通过对从所述无线电力接收设备接收的信号强度分组解码而获取所述信号强度值。

3.根据权利要求1所述的用于无线发送电力的方法，其中，通过所述运行线圈将电力发送到所述无线电力接收设备包括：

计算所述电力损失量，并且

在所述差异小于所述预定值所以所述参考值被调节的情况下，当所计算的电力损失量大于调节的参考值时，进入所述FOD模式。

4.一种用于无线发送电力的设备，所述设备包括：

电力转换单元，所述电力转换单元包括用于将DC电力转换为AC的逆变器，包括初级线圈从而通过与接收设备的次级线圈磁感应耦合而发送电力的两个或者更多个谐振电路，以及用于感测流经所述谐振电路的交流电的波形变化的感测单元；

切换单元，所述切换单元用于将所述两个或者更多个谐振电路连接至所述逆变器；和

控制单元，所述控制单元通过控制所述切换单元选择将被连接至所述逆变器的谐振电路，基于所述感测单元感测的变化提取所述接收设备发送的消息，并且通过基于所提取的消息控制所述逆变器的运行而控制对所述接收设备的电力传输，

其中，所述控制单元通过控制所述切换单元和所述电力转换单元而测量并且存储对应于所述接收设备的次级线圈依次关于所述两个或者更多个谐振电路中所包括的两个或者更多个初级线圈的感应耦合度的信号强度值，选择涉及所述信号强度值中最强信号强度值的初级线圈作为运行线圈，并且基于与所述运行线圈相邻的初级线圈的信号强度值和所述运行线圈的信号强度值之间的差异调节电力损失量的参考值，所述参考值是用于确定是否进入外部物体检测FOD模式的值，

其中，当所述差异小于预定值时所述控制单元向上调节所述参考值，并且

其中，所述控制单元通过以下方式计算所述电力损失量：从使用作为包括所述运行线圈的所述谐振电路中的输入的电压和电流计算的发送的电能减去对从所述接收设备接收到的接收的电力分组解码的接收的电能。

5.根据权利要求4所述的用于无线发送电力的设备，其中，所述控制单元对从所述接收设备接收的信号强度分组解码而获取所述信号强度值。

6.根据权利要求4所述的用于无线发送电力的设备，其中，在所述差异小于所述预定值所以所述参考值被调节的情况下，所述控制单元计算所述电力损失量，并且当所计算的电力损失量大于调节的参考值时进入所述FOD模式。

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