CN106132754A - 用于无线充电中的频率保护的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供用于控制在第一实体与第二实体之间的无线充电的系统、方法和装置。例如，该装置可以包括第一实体的接收机通信电路，该接收机通信电路被配置为在与第二实体的充电或对准期间经由电磁感应从第二实体接收电流。装置可以包括频率测量电路，频率测量电路被配置为确定所接收的电流或由电磁感应所感应的电压的工作频率。装置可以包括控制器，控制器被配置为将工作频率与阈值进行比较并且基于该比较来调节充电或对准操作。

Description

用于无线充电中的频率保护的系统和方法
技术领域
所描述的技术总体上涉及无线供电。更具体地，本公开内容涉及用于评估在无线充电期间在发射机与接收机之间的频率互操作性的设备、系统和方法。
背景技术
已经引入了包括根据从诸如电池的能量存储设备接收到的电力所导出的机动功率的诸如车辆的远程系统。例如，混合动力车辆包括车载充电器，车载充电器使用来自车辆制动和传统电机的功率来对车辆进行充电。电动的车辆可以从其它源接收用于对电池进行充电的电力。已经提出了经由诸如家用或商用AC电源的有线交流电流(AC)源对电池电动车辆(电动车辆)进行充电。有线充电连接需要线缆或被物理地连接到电源的其它类似连接器。被用于对电动车辆进行充电的能够在自由空间中(例如，经由无线场)传输电力的无线充电系统可以克服有线充电解决方案的缺陷中的一些缺陷。
无线电力传输系统可以在包括电路拓扑、磁学布局和电力传输能力或要求的许多方面上不同。另外，无线电力传输系统可以关于在感应电力传输(IPT)期间的工作频率而不同。在该背景下，需要评估在充电单元与接收单元之间的频率互操作性。
发明内容
随附权利要求范围内的系统、方法和设备的各种实施方式均具有若干方面，其中没有单个方面单独地负责本文描述的期望的属性。在不限制随附权利要求的范围的情况下，本文描述了一些显著的特征。
在附图和下面的描述中阐述在本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。其它特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求书而变得显而易见。注意，下述附图的相对尺寸可以不是按比例而被绘制的。
本公开的一个方面提供一种用于在无线充电期间的频率保护的设备/装置。例如，该设备可以包括第一实体的接收机通信电路，该接收机通信电路被配置为在与第二实体的充电或对准期间经由电磁感应从第二实体无线地接收电流；该设备还可以包括频率测量电路，该频率测量电路被配置为确定接收到的电流或由电磁感应所感应的电压的工作频率。该设备可以包括控制器，该控制器被配置为将工作频率与阈值进行比较并且基于该比较来调节充电或对准的操作，其中控制器被配置为经由响应于在工作频率与阈值之间的差异小于或等于第一公差水平而继续充电或对准并且经由响应于该差异大于第一公差水平而停止或拒绝充电或对准来调节操作。
在相关的方面中，本公开提供一种用于控制在第一实体与第二实体之间的无线充电的装置。例如，该装置可以包括用于在与第二实体的充电或对准期间经由电磁感应从第二实体无线地接收电流的单元；该装置还可以包括用于确定接收到的电流或由电磁感应所感应的电压的工作频率的单元，以及用于将该频率与阈值进行比较的单元。该装置还可以包括用于基于该比较来调节充电或对准的操作的单元，用于调节的单元包括用于响应于在工作频率与阈值之间的差异小于或等于第一公差水平而继续充电或对准的单元，用于调节的单元包括用于响应于该差异大于第一公差水平而停止或拒绝充电或对准的单元。
本公开的另一方面提供一种用于控制无线充电的方法。例如，该方法可以包括在与第二实体的充电或对准期间经由电磁感应从第二实体无线地接收电流。该方法可以包括确定接收到的电流或由电磁感应所感应的电压的工作频率，以及将该频率与阈值进行比较。该方法还可以包括基于该比较经由响应于在工作频率与阈值之间的差异小于或等于第一公差水平而继续充电或对准并且经由响应于该差异大于第一公差水平而停止或拒绝充电或对准来调节充电或对准的操作。
附图说明
图1是根据一个示例性实施方式的无线电力传输系统的功能框图。
图2A是根据另一示例性实施方式的无线电力传输系统的功能框图。
图2B图示了测量或监测经由图2A的无线电力传输系统中的电磁感应所接收的电流的频率的示例性测量电路。
图3是根据示例性实施方式的包括发射天线或接收天线的图2A的发射电路或接收电路的一部分的示意图。
图4A-4E是根据示例性实施方式的电动车辆和无线电力传输系统的对准操作的描绘。
图5是根据示例性实施方式的通过发射机天线对准的车辆的示意图。
图6A是用于控制无线充电的示例性方法的流程图。
图6B-C示出了图6A的示例方法的另外的方面。
图7是用于在对准操作期间的频率保护的示例性方法的流程图。
图8是用于在充电操作期间的频率保护的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图阐述的具体实施方式旨在为对本发明的特定实施方式的描述并且不旨在表示本发明可以被实践在其中的仅有的实施方式。本说明书中使用的术语“示例性”是指“用作示例、实例或图示”，并且应当不必被理解为超过其它示例性实施方式的优选或有利。为了提供对所公开的实施方式的透彻理解的目的，具体实施方式包括具体细节。在一些实例中，一些设备以框图形式来示出。
无线电力传输可以是指在不使用物理电导体的情况下传输与电场、磁场、电磁场相关联的或者否则从发射机到接收机的任何形式的能量(例如，电力可以通过自有空间来传输)。输出到无线场(例如磁场或电磁场)中的电力可以由“接收天线”接收、捕获或耦合以实现电力传输。
因为不同的感应电力传输(IPT)充电器以不同的频率运行，所以期望评估在基本充电单元和接收单元(例如，电动车辆)之间的互操作性。基本充电单元或接收单元中的故障能够导致频率的改变或漂移，其能够导致降低的效率或与IPT相关联的额外的压力。本文提供的是用于测量所接收的电流/信号的频率并确保它们处于被定义的公差内的技术；否则，IPT连接可以被关闭或被拒绝。
图1是根据一个示例性实施方式的无线电力传输系统100的功能框图。输入电力102可以从电源(未示出)被提供到发射机104以生成用于执行能量传输的无线(例如，磁或电磁)场105。接收机108可以耦合到无线场105并生成输出功率110以用于由耦合到输出功率110的设备(未示出)存储或消耗。发射机104和接收机108两者被距离112所分开。
在一个示例性实施方式中，发射机104和接收机108根据相互共振关系来配置。当接收机108的共振频率和发射机104的共振频率基本上相同或非常接近时，发射机104与接收机108之间的传输损耗是最小的。因此，与单纯感应解决方案相比，无线电力传输可以在更大的距离上被提供，单纯感应解决方案可能要求非常接近(例如，有时在毫米内)的大的天线线圈。共振感应耦合技术可以因此允许在各种距离上的并且具有各种感应线圈配置的改进的效率和电力传输。
当接收机108位于由发射机104所产生的无线场105中时，接收机108可以接收电力。无线场105对应于其中由发射机104输出的能量可以由接收机108捕获的区域。无线场105可以对应于发射机104的“近场”，如将在下文中进一步描述的。发射机104可以包括发射天线或线圈114以用于将能量发射到接收机108。接收机108可以包括接收天线或线圈118以用于接收或捕获从发射机104发射的能量。近场可以对应于这样的区域，在该区域中存在从发射线圈114的电流和电荷得到的将电力最小地从发射线圈114辐射离开的强电抗性场。近场可以对应于在发射线圈114的大约一个波长(或其分数)内的区域。
如上文所描述的，可以通过将无线场105中的大部分的能量耦合到接收线圈118而非将电磁波中的大部分能量传播到远场来进行有效的能量传输。当被安放在无线场105内时，可以在发射线圈114与接收线圈118之间形成“耦合模式”。可以在其中进行该耦合的在发射线圈114和接收线圈118周围的区域在本文中被称为耦合模式区域。
图2A是根据另一示例性实施方式的无线电力传输系统200的功能框图。系统200包括发射机204和接收机208。发射机204可以包括发射电路206，发射电路206可以包括振荡器222、驱动电路224以及滤波和匹配电路226。振荡器222可以被配置为生成在期望频率处的信号，该期望频率可以响应于频率控制信号223而被调节。振荡器222可以将振荡器信号提供到驱动电路224。驱动电路224可以被配置为基于输入电压信号(VD)255来在例如发射天线214的共振频率处驱动发射天线214。驱动电路224可以是被配置为从振荡器222接收方波并且输出正弦波的开关放大器。例如，驱动电路224可以是E类放大器。
滤波和匹配电路226可以过滤掉谐波或其它不想要的频率并且将发射机204的阻抗与发射天线214进行匹配。作为驱动发射天线214的结果，发射天线214可以生成无线场205以无线地输出例如在足以对电动车辆的电池236进行充电的水平的电力。
接收机208可以包括接收电路210，其可以包括匹配电路232和整流器电路234。匹配电路232可以将接收电路210的阻抗与接收天线218进行匹配。整流器电路234可以从交流电流(AC)功率输入生成直流电流(DC)功率输出以对电池236进行充电，如图2A所示。接收机208和发射机204可以另外地在单独的通信信道219(例如，蓝牙、Zigbee、蜂窝、等)上进行通信。接收机208和发射机204可以备选地经由使用无线场205的特性的带内指令来进行通信。
接收机208可以被配置为确定由发射机204发射的和由接收机208接收的功率的量适于对电池236进行充电。
根据本公开的一个或多个方面，接收电路210可以包括(一个或多个)电路部件，其被配置为测量来自发射电路206的所接收到的电流/信号或所感应的电压的频率的以确保所测量的频率处于公差范围或水平内，并且，否则在所测量的频率不在公差范围或水平内时关闭或拒绝与发射电路206的连接。要指出，所感应的电压对应于在无线充电期间由电磁感应所感应的电压并且一般地与接收到的电流相关联或者否则相对应。在相关方面中，接收到的电流可以与所感应的电压成比例。
类似地，在发射电路206经由电磁感应从接收电路210接收电流/信号的情形下，例如在发射机204与接收机208之间的双向通信的背景下，发射电路206可以包括(一个或多个)电路部件，其被配置为测量来自接收电路206的接收到的电流/信号或所感应的电压的频率的以确保所测量的频率处于公差范围或水平内，并且，否则在所测量的频率不在公差范围或水平内时关闭或拒绝与接收电路210的连接。
在相关方面中，接收到的电流或所感应的电压的频率可以在充电过程期间，例如在包含从发射机204到接收机208的无线电力传输的充电过程期间由接收电路210和/或发射电路206测量和/或监测。在另外的相关方面中，接收到的电流或所感应的电压的频率可以在对准过程(例如，图4A-E)期间，例如当接收机208包括与发射机204对准的车辆(例如，图5的电动车辆401)或者是该车辆的部分时由接收电路210和/或发射电路206测量/监测，发射机204包括对车辆进行充电的无线电力传输系统(例如，图5的系统500)或者是该无线电力传输系统的部分。
在一个实施方式中，接收电路210的匹配电路232和/或发射电路206的滤波和匹配电路226可以被配置为测量所接收的电流或所感应的电压的频率，将所测量的频率与标称频率进行比较，和/或确定在所测量的频率与标称频率之间的误差/差异是否大于阈值，例如3％、5％、7％、等的误差。阈值可以取决于特定应用或者用户、系统管理员等的偏好。
在另一实施方式中，任选的频率检查部件233可以被配置为测量接收到的电流或所感应的电压的频率，将所测量的频率与标称频率进行比较，和/或确定在将所测量的频率与标称频率之间的误差/差是否大于阈值。频率检查部件233可以结合或代替匹配电路232来操作以监测接收到的电流或所感应的电压的频率。频率检查部件233可以是如所示出的接收电路210的部分；然而，发射电路206还可以包括频率检查部件或类似装置。
在相关方面中，接收电路210的控制器/处理器可以结合或代替匹配电路232和/或频率检查部件233操作以监测接收到的电流或所感应的电压的频率。在另外的相关方面中，发射电路206的控制器/处理器可以结合或代替滤波和匹配电路226和/或任选的频率检查部件操作以监测接收到的电流或所感应的电压的频率。
图2B示出了可以被实施以测量或监测经由例如图2A中的系统200中的IPT接收到的电流/信号的频率的示例性测量电路250。在相关方面中，电路250或其(一个或多个)部件可以被包含作为接收机208端上的匹配电路232、频率检查部件233等的部分。电路250或其(一个或多个)部件可以被包含作为接收机208端上的接收电路210的部分或者与其分离。在另外的相关方面中，电路250或其(一个或多个)部件可以被包含作为发射机204端上的滤波和匹配电路226等的部分。在另外的相关方面中，电路250或其(一个或多个)部件可以被包含作为接收机208端上的接收电路210的部分或者与其分离。电路250或其(一个或多个)部件可以被包含作为发射机204端上的发射电路206的部分或者与其分离。
例如，测量电路250可以包括操作性地耦合到边缘检测器254的电流变换器252，边缘检测器254继而可以被操作性地耦合到微控制器260等。电路250还可以包括参考时钟256，参考时钟256被操作性地耦合到微控制器输入262等。微控制器输入260和262可以是微控制器264的部分或者被操作性地耦合到微控制器264。电流变换器252可以接收和/或测量所接收的电流或所感应的电压，并且可以任选地产生与所接收的电流或所感应的电压成比例的减小的电流。电流变换器252将所接收的电流或所感应的电压270(减小的或另外的)提供到边缘检测器254。边缘检测器254可以包括边缘触发器等以产生测量波形272，其可以是指示所接收的电流或所感应的电压270的频率的脉冲波形。测量波形272被提供到微控制器输入260。
参考时钟256可以将指示标称频率或已知频率/目标频率的脉冲波形(未示出)提供到微控制器输入262。微控制器264可以被配置为通过将经由输入260和262提供的频率值进行比较来测量系统操作或工作频率。微控制器264可以被配置为命令接收机208或发射机204(取决于电路250是在接收机208端上还是在发射机204端上)的(一个或多个)其它部件以在经由输入260和262提供的频率值之间的误差/差异不大于公差/阈值水平(例如5％)时利用给定过程(例如，充电过程或对准过程)继续。微控制器264可以被配置为命令(接收机208或发射机204的)(一个或多个)其它部件以在经由输入260和262提供的频率值之间的差异超过该公差水平时停止给定过程。
在一个实施方式中，测量电路250可以被配置为测量所接收的电流或所感应的电压的工作频率，并且被配置为将工作频率与标称频率进行比较以确定在工作频率与标称频率之间的第一误差值。测量电路250的部件(例如，微控制器264)还可以被配置为至少部分地基于第一误差值来确定是否继续无线充电或对准。例如，测量电路250可以被配置为响应于第一误差值小于或等于公差水平而继续无线充电过程或对准过程，该公差水平针对在工作频率与标称频率之间的差异。测量电路250可以被配置为响应于第一误差值大于该公差水平(例如，在工作频率与标称频率之间的差异的5％)而停止或拒绝无线充电过程或对准过程。
在另一实施方式中，测量电路250可以被配置为测量在第一过程/阶段(例如，无线充电过程)期间所接收的第一电流的第一工作频率。第一工作频率可以被存储在存储器单元中，存储器单元可以是微控制器264的部分或者操作性地耦合到微控制器264。测量电路250还可以被配置为测量在第二过程/阶段(例如，对准过程)期间所接收的第二电流的第二工作频率。测量电路250还可以被配置为将第一工作频率与第二工作频率进行比较以确定(分别对应于第一过程与第二过程的)第一工作频率与第二工作频率之间的第二误差值。测量电路250的部件(例如，微控制器264)还可以被配置为至少部分地基于第二误差值来确定是否继续第二过程。例如，测量电路250可以响应于第二误差值小于或等于公差水平而继续第二过程，该公差水平针对在第一工作频率与第二工作频率之间的差异。测量电路250可以响应于第二误差值大于该公差水平(例如，在第一工作频率与第二工作频率之间的差异的5％)而停止或拒绝第二过程。
在相关方面中，测量电路250、接收电路210、和/或发射电路206或由此的(一个或多个)部件可以被配置为根据本文描述的特征来监测IPT系统操作/工作频率，本文描述的特征包括参考图6A-图8所描述的示例性方法的特征。
图3是根据示例性实施方式的包括发射天线或接收天线的图2A的发射电路206或接收电路210的一部分的示意图。如图3所示，发射电路或接收电路350可以包括天线352。天线352还可以被称为或者被配置为“环形”天线352。天线352还可以在本文中被称为或者被配置为“磁性”天线或感应线圈。术语“天线”一般是指可以无线地输出或接收用于耦合到另一“天线”的能量的部件。天线还可以被称为被配置为无线地输出或接收功率的类型的线圈。如本文中所使用的，天线352是被配置为无线地输出和/或接收功率的类型的“电力传输部件”的示例。
天线352可以包括空气芯或诸如铁芯的物理芯(未示出)。空气芯环形天线可以更可容忍被放置在芯的附近的外来物理设备。另外，空气芯环形天线352允许其它部件在芯区域内的放置。另外，空气芯环形可以更容易地实现接收天线218在发射天线214(图2A)的平面内的放置，其中发射天线214的耦合模式区域可以更强。
如所陈述的，发射机104/204与接收机108/208之间的有效能量传输可以在发射机104/204与接收机108/208之间的匹配的或几乎匹配的共振期间进行。然而，即使当在发射机104/204与接收机108/208之间的共振不匹配时，也可以传输能量，尽管效率可能受影响。例如，效率可能在共振不匹配时较低。通过将来自发射线圈114/214的无线场105/205的能量耦合到驻留在无线场105/205的附近的接收线圈118/218而非将来自发射线圈114/214的能量传播到自由空间中来进行能量的传输。
环形或磁性天线的共振频率是基于发射电路206/接收电路210的电感和电容的。电感可以简单地是由天线352产生的电感，然而，电容可以被添加到天线的电感以产生在期望共振频率处的共振结构。作为非限制性示例，电容器354和电容器356可以被添加到发射电路或接收电路350以创建选择在共振频率处的信号358的共振电路。因此，针对较大直径的天线，需要经受共振的电容的大小可以随着环形的直径或电感增大而减小。
另外，随着天线的直径增大，近场的有效能量传输区域可以增大。使用其它部件形成的其它共振电路也是可能的。作为另一非限制性示例，电容器可以被并行地放置在电路350的两个端子之间。针对发射天线，具有基本上对应于天线352的共振频率的频率的信号358可以被输入到天线352。
参考图1和图2A-B，发射机104/204可以输出具有对应于发射线圈114/214的共振频率的频率的时变磁场(或电磁场)。当接收机108/208在无线场105/205内时，时变磁场(或电磁场)可以在接收线圈118/218中感应电压。如上文所描述的，如果接收线圈118/218被配置为在发射线圈114/214的频率共振，则能量可以被有效地传输。在接收线圈118/218中感应的AC信号可以如上文所描述的被整流以产生可以被提供以对负载进行充电或供电的DC信号。
图4A、4B、4C、4D和4E是根据本发明的示例性实施方式的在电动车辆与无线电力传输系统之间的对准操作的描绘。图4A示出了包括无线电力传输和通信接收机408的电动车辆401，无线电力传输和通信接收机408电连接到接收天线或线圈418和通信天线427。图4A还示出了电连接到发射天线或线圈414和通信天线437的无线电力传输和通信发射机404。通信天线427可以与接收线圈418不同。通信天线437可以与发射线圈414不同。通信天线427和437可以被配置为当车辆401靠近时分别促进在接收机408与发射机404之间的通信。图4B示出了车辆401所车载的建立与发射机404的通信的接收机408。在图4C中，对准流程可以随着车辆401朝向发射线圈414移动而开始。通信链路将视觉反馈、听觉反馈或其组合提供给车辆401的驾驶员。驾驶员可以使用该反馈来确定车辆401何时被恰当地放置以进行无线电力传输。在图4D中，对准流程随着车辆401通过对车辆401进行放置完成对准而继续，使得被安装到车辆410的接收线圈418基本上与发射线圈414对准。最后，图4E示出了车辆401被放置，从而接收线圈418基本上与发射机404的发射线圈414对准。
图5是根据本发明的示例性实施方式的通过发射机天线对准的车辆的示意图。无线电力传输系统500允许在车辆401被停靠在发射机404附近时对车辆401的充电。示出了使车辆401通过发射天线/线圈414被停靠的空间。发射线圈414可以位于底垫506内。在一些实施方式中，发射机404可以连接到电力骨干网502。发射机404可以被配置为通过电气连接504将交流电流(AC)提供到位于底垫506内的发射线圈414。如上文结合图4所描述的，车辆401可以包括电池508、接收线圈418、以及天线427，其均连接到接收机408。
在一些实施方式中，接收线圈418可以在接收线圈418位于由发射线圈414产生的无线场(磁场或电磁场)中时接收电力。无线场对应于其中由发射线圈414输出的能量可以由接收线圈418捕获的区域。在一些情况下，无线场可以对应于发射线圈414的“近场”。
期望的是，接收线圈418将至少最小值的额定电流或功率提供到接收机404以便对电池508进行充电或者对车辆401进行供电。最小值的额定电流或功率可以包括操作/工作频率要求以确保在无线电力传输系统500与车辆401之间的互操作性。无线电力传输系统500或车辆401中的故障可以引起操作频率的变化或漂移，其能够不利地影响IPT系统的性能。图2B的测量电路250或由此的变形可以被实施到系统500和/或车辆401中以根据本文描述的特征来检测IPT系统操作频率。
图6A提供了根据本公开内容的一个或多个方面的用于无线充电的示例性方法600的流程图。尽管本文参考特定顺序描述了方法600，但是在各种实施方式中，本文中的(一个或多个)步骤或(一个或多个)特征可以以不同的顺序来执行，或者可以被省略，或者可以包括另外的(一个或多个)步骤或(一个或多个)特征。方法600可以能由第一实体(例如IPT接收机，诸如电动车辆)操作用于在与第二实体(例如IPT发射机)的无线充电或对准期间进行频率保护。
该方法600可以包括在610处在与第二实体的无线充电或对准期间经由电磁感应从第二实体无线地接收电流。在一个实施方式中，框610可以由图2A的接收天线218和接收电路210执行。在另一实施方式中，框610可以由图3的发射/接收电路350的天线/线圈352执行。
方法600可以包括在620处确定所接收的电流或(即，由电磁感应所感应的)所感应的电压的工作频率。块620可以包括例如根据所接收的电流或所感应的电压来生成测量波形，该测量波形指示接收到的电流或所感应的电压的工作频率。在一个实施方式中，块620可以由图2B的电流变换器252和/或边缘检测器254执行。
方法600可以包括在630处将工作频率与阈值进行比较。块630可以包括例如将工作频率与标称频率进行比较以确定在工作频率与标称频率之间的误差值。方法600可以包括在640处基于在块630处的比较来调节对准的无线充电的操作。块640可以包括例如响应于在工作频率与阈值之间的差异小于或等于第一公差水平而继续充电或对准和/或响应于该差异大于第一公差水平而停止或拒绝充电或对准。在一个实施方式中，块630和640可以由图2B的参考时钟256和/或微控制器264来执行。
图6B-C还示出了方法600的为任选的执行方法600所不要求的另外的操作或方面。如果方法600包括图6B-C的至少一个块，则方法600可以在至少一个块之后结束，而不一定必须包括可以被图示的(一个或多个)任何后续下游块。参考图6B，块620可以包括：在650处确定工作频率包括根据所接收的电流或所感应的电压生成测量波形，该测量波形指示工作频率。例如，块650可以由图2B的电流变压器252和/或边缘检测器254等来执行。
在另外的相关方面中，块630可以包括：在660处将工作频率与标称频率进行比较以确定在工作频率与标称频率之间的误差值。块640可以包括在662处至少部分地基于误差值来确定是否要继续充电或对准。例如，块660和662可以由图2B的参考时钟256和/或微控制器264或类似装置将工作频率与标称频率进行比较以确定在工作频率与标称频率之间的误差值来执行。
在另外的其它相关方面中，方法600可以还包括在670处将与对充电或对准的操作的调节有关的信号提供给第二实体，其中该信号可以指示与充电或对准的操作相关联的故障条件。例如，块670可以由耦合到图2B的测量电路250的图3的发射电路/接收电路350的天线/线圈352等来执行。
参考图6C，块610可以包括在680处接收在充电期间的第一电流和在对准期间的第二电流。块620可以包括在682处根据第一电流来生成第一测量波形，该第一测量波形指示第一电流的第一工作频率，以及在684处根据接收到的第二电流来生成第二测量波形，该第二测量波形指示第二电流的第二工作频率。方法600还可以包括在686处将第一工作频率与第二工作频率进行比较以确定第一工作频率与第二工作频率之间的误差值，以及，在688处至少部分地基于该误差值来确定是否继续充电或对准。块688可以包括在690处响应于该误差值小于或等于第二公差水平而继续充电或对准，第二公差水平针对在第一工作频率与第二工作频率之间的差，以及在692处响应于该误差值大于第二公差水平而停止或拒绝充电或对准。例如，块680可以由图2B的电流变压器252和/或边缘检测器254等来执行，而块682和684可以由图2B的电流变压器252和/或边缘检测器254等来执行，而块686、688、690和692可以由图2B的参考时钟256和/或微控制器264或类似装置来执行。
图7是描绘了根据本公开内容的一个或多个方面的用于在对准操作期间的频率保护的方法700的示例性实施方式的流程图。方法700可以包括在710处开始关于充电单元和接收单元的对准过程。例如，块710可以由图4A-E和图5的车辆401所车载的接收机408执行以开始关于充电单元(例如，发射机404)的对准。在另一示例中，块710可以由耦合到底垫506和电力骨干网502(参加图4A-E和图5)的充电站或类似装置的发射机404执行，其中发射机404可以被配置为开始关于接收单元(例如，接收机408)的对准。
方法700可以包括在720处测量经由IPT接收到的电流的频率。在一个实施方式中，块720可以由图2B的电流变压器252和/或边缘检测器254执行。
方法700可以包括在730处将所接收的电流或所感应的电压的所测量的频率与标称频率进行比较。方法700可以包括在740处确定在所测量的频率与标称频率之间的误差/差异是否大于公差水平/范围，例如大约5％或类似值或者由用户/管理员和/或方法700的特定应用所限定的其它百分比。在一个实施方式中，块730和740可以由图2B的参考时钟256和/或微控制器264执行。
方法700可以包括在750处在所测量的频率与标称频率之间的差异/误差不大于公差水平/范围时继续对准。方法700可以包括在760处在所测量的频率与标称频率之间的差异/误差大于公差水平/范围时拒绝对准或停止对准。在相关方面中，方法700可以任选地包括将所测量的频率与在充电过程期间测量的对应的频率进行比较，并且至少部分地基于在对准和充电过程期间测量的频率之间的差异/误差来确定是否继续或停止对准过程。在一个示例中，块750和/或760可以由图4A-E和图5的具有一个或多个处理器/控制器(例如图2B的微控制器264)的接收机408执行。在另一示例中，块750和/或760可以由图4A-E和图5的与接收机408操作性通信的发射机404执行。
图8是描绘了根据本公开内容的一个或多个方面的用于在无线充电操作期间的频率保护的方法800的另一示例性实施方式的流程图。方法800可以包括在810处开始关于充电单元和接收单元的充电过程。例如，块810可以由图4A-E和图5的车辆401所车载的接收机408执行以开始关于充电单元(例如发射机404)的对准。在另一示例中，块810可以由耦合到底垫506和电力骨干网502(参加图4A-E和图5)的充电站或类似装置的发射机404执行，其中发射机404可以被配置为开始关于接收单元(例如接收机408)的对准。
方法800可以包括在820处测量经由IPT接收到的电流的频率。在一个实施方式中，块820可以由图2B的电流变压器252和/或边缘检测器254执行。
方法800可以包括在830处将接收到的电流或所感应的电压的所测量的频率与标称频率进行比较。方法800可以包括在840处确定在所测量的频率与标称频率之间的误差/差异是否大于公差水平/范围，例如大约5％等。在一个实施方式中，块830和840可以由图2B的参考时钟256和/或微控制器264执行。
方法800可以包括在850处在所测量的频率与标称频率之间的差异/误差不大于公差水平/范围时继续充电。方法800可以包括在860处在所测量的频率与标称频率之间的差异/误差大于公差水平/范围时关闭IPT系统或停止充电。在相关方面中，方法800可以任选地包括将所测量的频率与在对准过程期间测量的对应的频率进行比较，并且至少部分地基于在充电和对准过程期间测量的频率之间的差异/误差来确定是否继续或停止充电过程。在一个示例中，块850和/或860可以由图4A-E和图5的具有一个或多个处理器/控制器(例如，图2B的微控制器264)的接收机408执行。在另一示例中，块850和/或860可以由图4A-E和图5的与接收机408操作性通信的发射机404执行。
以上描述的方法的各个操作可以由能够执行该操作的任何适当的单元(例如，各种(一个或多个)硬件和/或软件部件、电路和/或(一个或多个)模块)来执行。一般地，在各附图中图示的任何操作可以由能够执行该操作的对应的功能单元执行。
在一个方面中，用于在第一实体处在与第二实体的充电或对准期间经由电磁感应从第二实体无线地接收电流的单元和/或用于接收在充电期间的第一电流的单元和用于接收在对准期间的第二电流的单元例如可以包括耦合到图2B的测量电路250的图3的发射电路/接收电路350的天线/线圈352。
在另一方面中，用于确定接收到的电流或由电磁感应感应的电压的工作频率的单元、用于根据接收到的电流或所感应的电压来生成测量波形的单元、用于根据第一电流来生成第一测量波形的单元、和/或用于根据第二电流来生成第二测量波形的单元可以包括例如图2B的电流变换器252和/或边缘检测器254。
在另外的其它方面中，用于将频率与阈值进行比较的单元和/或用于将工作频率与标称频率进行比较以确定在工作频率与标称频率之间的误差值的单元可以包括例如图2B的参考时钟256和/或微控制器264。
在另外的其它方面中，用于将第一工作频率与第二工作频率进行比较以确定在第一工作频率与第二工作频率之间的误差值的单元和/或用于至少部分地基于该误差值来确定是否继续充电或对准的单元可以包括例如图2B的参考时钟256和/或微控制器264。
在另一方面中，用于基于比较或误差值来调节充电或对准的操作的单元、用于响应于在工作频率与阈值之间的差异小于或等于第一公差水平而继续充电或对准的单元、用于响应于该差异大于第一公差水平而停止或拒绝充电或对准的单元、用于响应于误差值小于或等于针对在第一工作频率与第二工作频率之间的差异的第二公差水平而继续充电或对准的单元、和/或用于响应于误差值大于第二公差水平而停止或拒绝充电或对准的单元可以包括例如图4A-E和图5的接收机408。在另一示例中，用于调节充电或对准的操作的单元和/或如以上列出的其各方面可以包括图4A-E和图5的与接收机408操作性通信的发射机404。
在另外的其它方面中，用于将与对充电或对准的操作的调节有关的信号提供给第二实体的单元可以包括图3的发射电路/接收电路350的天线/线圈352。
信息和信号可以使用各种不同的技术方法和技术中的任何来表示。例如，可以在上述描述中引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光学场或粒子、或由此的任何组合。
结合本文公开的实施方式描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地图示硬件和软件的该可互换性，以上已经总体上根据它们的功能描述了各种说明性部件、块、模块、电路和步骤。这样的功能是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和在总体系统上施加的设计约束。所描述的功能可以以针对每个具体应用的各种方式来实现，但是这样的实施方式决策不应当被解释为引起与本发明的实施方式的范围的背离。
结合本文公开的实施方式描述的各种说明性块、模块和电路可以利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件、或被设计为执行本文描述的功能的由此的任何组合来实现或执行。通用处理器可以为微处理器，但是在备选方案中，处理器可以为任何传统处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、，结合DSP核心的一个或多个微处理器、或者任何其它这样的配置。
结合本文公开的实施方式描述的方法或算法的步骤和功能可以直接地以硬件来具体化、以由处理器运行的软件模块来具体化或者以两者的组合来具体化。如果以软件来实现，则功能可以被存储在有形的非暂态的计算机可读介质上或者作为一个或多个指令或代码通过有形的非暂态的计算机可读介质来发送。软件模块可以驻留在随机访问存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD ROM或本领域中已知的任何其它形式的存储介质。存储介质耦合到处理器使得处理器可以从存储介质读取信息并且将信息写入到存储介质。在备选方案中，存储介质可以与处理器是一体的。如本文中所使用的盘和磁盘包括紧致盘(CD)、激光盘、光盘、数字多用盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地再生数据，同时磁盘利用激光光学地再生数据。以上的组合还应当被包含在计算机可读介质的范围内。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在备选方案中，处理器和存储介质可以驻留为用户终端中的分立部件。
为了概述本公开内容，已经在本文中描述了本发明的特定方面、优点和新颖的特征。要理解，不必所有这样的优点都可以根据本发明的任何特定实施方式来实现。因此，本发明可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点而无需具体化如本文可能教导或暗示的其它优点的方式来实现或执行。
上述实施方式的各种修改将是显而易见的，并且本文所定义的通用原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下被应用到其它实施方式。因此，本发明不旨在被限于本文示出的实施方式，而是被给予与本文中所公开的原理和新颖特征相一致的最广范围。

Claims (30)

1.一种用于控制无线充电的装置，包括：
第一实体的接收机通信电路，被配置为在与第二实体的充电或对准期间经由电磁感应从所述第二实体无线地接收电流；
频率测量电路，被配置为确定所接收的电流或由所述电磁感应所感应的电压的工作频率；以及
控制器，被配置为将所述工作频率与阈值进行比较并且基于所述比较来调节所述充电或所述对准的操作，所述控制器被配置为经由响应于所述工作频率与所述阈值之间的差异小于或等于第一公差水平而继续所述充电或所述对准并且经由响应于所述差异大于所述第一公差水平而停止或拒绝所述充电或所述对准来调节所述操作。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述频率测量电路被配置为基于从所接收的电流或所感应的电压生成测量波形来确定所述工作频率，所述测量波形指示所述工作频率。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置为：
经由将所述工作频率与标称频率进行比较来将所述工作频率与所述阈值进行比较，以确定所述工作频率与所述标称频率之间的误差值；以及
至少部分地基于所述误差值来确定是否继续所述充电或所述对准。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一公差水平包括所述工作频率与所述标称频率之间的5％的差异。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置为将与对所述充电或所述对准的所述操作的所述调节有关的信号提供给所述第二实体。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述信号指示与所述充电或所述对准的所述操作相关联的故障条件。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述接收机通信电路被配置为经由在所述充电期间接收第一电流并且在所述对准期间接收第二电流来接收所述电流。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述频率测量电路被配置为经由以下操作来确定所述工作频率：
从所述第一电流生成第一测量波形，所述第一测量波形指示所述第一电流的第一工作频率；以及
从所述第二电流生成第二测量波形，所述第二测量波形指示所述第二电流的第二工作频率。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制器被配置为：
将所述第一工作频率与所述第二工作频率进行比较，以确定所述第一工作频率与所述第二工作频率之间的误差值；以及
至少部分地基于所述误差值来确定是否继续所述充电或所述对准。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述控制器被配置为至少部分地基于所述误差值经由以下操作来确定是否要继续所述充电或所述对准：
响应于所述误差值小于或等于第二公差水平而继续所述充电或所述对准，所述第二公差水平针对在所述第一工作频率与所述第二工作频率之间的差异；以及
响应于所述误差值大于所述第二公差水平而停止或拒绝所述充电或所述对准。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一实体包括感应式电力传输(IPT)接收机，并且所述第二实体包括IPT发射机。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一实体包括感应式电力传输(IPT)发射机，并且所述第二实体包括IPT接收机。
13.一种可由第一实体操作用于控制无线充电的方法，包括：
在与第二实体的充电或对准期间经由电磁感应从所述第二实体无线地接收电流；
确定所接收的电流或由所述电磁感应所感应的电压的工作频率；
将所述频率与阈值进行比较；以及
基于所述比较经由响应于所述工作频率与所述阈值之间的差异小于或等于第一公差水平而继续所述充电或所述对准并且经由响应于所述差异大于所述第一公差水平而停止或拒绝所述充电或所述对准来调节所述充电或所述对准的操作。
14.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述工作频率包括从所接收的电流或所感应的电压生成测量波形，所述测量波形指示所述工作频率。
15.根据权利要求13所述的方法，其中：
将所述工作频率与所述阈值进行比较包括将所述工作频率与标称频率进行比较，以确定所述工作频率与所述标称频率之间的误差值；以及
调节所述操作包括至少部分地基于所述误差值来确定是否继续所述充电或所述对准。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括将与对所述充电或所述对准的所述操作的所述调节有关的信号提供给所述第二实体。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述信号指示与所述充电或所述对准的所述操作相关联的故障条件。
18.根据权利要求13所述的方法，其中接收所述电流包括在所述充电期间接收第一电流并且在所述对准期间接收第二电流。
19.根据权利要求18所述的方法，其中确定所述工作频率包括：
从所述第一电流生成第一测量波形，所述第一测量波形指示所述第一电流的第一工作频率；以及
从所接收的第二电流来生成第二测量波形，所述第二测量波形指示所述第二电流的第二工作频率。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
将所述第一工作频率与所述第二工作频率进行比较，以确定所述第一工作频率与所述第二工作频率之间的误差值；以及
至少部分地基于所述误差值来确定是否继续所述充电或所述对准。
21.根据权利要求20所述的方法，其中至少部分地基于所述误差值来确定是否继续所述充电或所述对准包括：
响应于所述误差值小于或等于第二公差水平而继续所述充电或所述对准，所述第二公差水平针对在所述第一工作频率与所述第二工作频率之间的差异；以及
响应于所述误差值大于所述第二公差水平而停止或拒绝所述充电或所述对准。
22.一种用于控制第一实体与第二实体之间的无线充电的装置，包括：
用于在与所述第二实体的充电或对准期间经由电磁感应从所述第二实体无线地接收电流的单元；
用于确定所接收的电流或由所述电磁感应所感应的电压的工作频率的单元；
用于将所述频率与阈值进行比较的单元；以及
用于基于所述比较来调节所述充电或所述对准的操作的单元，所述用于调节的单元包括用于响应于所述工作频率与所述阈值之间的差异小于或等于第一公差水平而继续所述充电或所述对准的单元，所述用于调节的单元包括用于响应于所述差异大于所述第一公差水平而停止或拒绝所述充电或所述对准的单元。
23.根据权利要求22所述的装置，其中所述用于确定所述工作频率的单元包括用于基于从所接收的电流或所感应的电压生成测量波形来确定所述工作频率的单元，所述测量波形指示所述工作频率。
24.根据权利要求22所述的装置，其中：
所述用于将所述工作频率与所述阈值进行比较的单元包括用于将所述工作频率与标称频率进行比较以确定所述工作频率与所述标称频率之间的误差值的单元；以及
所述用于调节所述操作的单元包括用于至少部分地基于所述误差值来确定是否继续所述充电或所述对准的单元。
25.根据权利要求22所述的装置，还包括用于将与对所述充电或所述对准的操作的调节有关的信号提供给所述第二实体的单元。
26.根据权利要求25所述的装置，其中所述信号指示与所述充电或所述对准的操作相关联的故障条件。
27.根据权利要求22所述的装置，其中所述用于接收所述电流的单元包括用于在所述充电期间接收第一电流的单元和用于在所述对准期间接收第二电流的单元。
28.根据权利要求27所述的装置，其中用于确定所述工作频率的单元包括：
用于从所述第一电流生成第一测量波形的单元，所述第一测量波形指示所述第一电流的第一工作频率；以及
用于从所述第二电流生成第二测量波形的单元，所述第二测量波形指示所述第二电流的第二工作频率。
29.根据权利要求28所述的装置，还包括：
用于将所述第一工作频率与所述第二工作频率进行比较以确定所述第一工作频率与所述第二工作频率之间的误差值的单元；以及用于至少部分地基于所述误差值来确定是否继续所述充电或所述对准的单元。
30.根据权利要求29所述的装置，其中所述用于至少部分地基于所述误差值来确定是否继续所述充电或所述对准的单元包括：
用于响应于所述误差值小于或等于第二公差水平而继续所述充电或所述对准的单元，所述第二公差水平针对在所述第一工作频率与所述第二工作频率之间的差异；以及
用于响应于所述误差值大于所述第二公差水平而停止或拒绝所述充电或所述对准的单元。
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