CN106487077A - 关于异物监测的解决方法 - Google Patents

Abstract

当发射端将异物误认为接收端时，不仅会产生能量损耗还有可能引起电流瞬间过大造成爆炸等安全问题，所以未监测排除的异物会干扰无线充电系统的正常工作。磁饱和是磁性材料的一种物理特性，其伏安表现会对异物监测过程造成混淆，并产生能量损耗；对异物监测进行初步判断后，需要进一步排查磁饱和现象。本发明旨在无线充电过程中监测异物，避免异物和磁饱和造成的损耗，优化无线充电系统的能量传输。

Description

关于异物监测的解决方法

技术领域：FOD(Foreign Object Detection)，异物监测即在无线充电过程中监测不能被感应充电的异物(多数为金属)，停止对其进行能量传输从而避免造成物体过热等负面影响。无线充电技术(Wireless charging technology)，又称作非接触式感应充电，源于无线电力输送技术，利用近场感应，电感耦合，由供电设备将能量传送至用电装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。主流的无线充电标准有三种：Qi标准、PMA标准、A4WP标准。FOD和磁饱和在上述三种无线充电标准中均有可能出现。本发明旨在监测并排除异物，适用于Qi标准和PMA标准。

背景技术：基于无线充电系统框架，两种设备(一般指能量发射端和能量接收端)传输电力的过程不需要通过任何物理存在的有形电线。当发射端将异物误认为接收端时，不仅会产生能量损耗还有可能引起电流瞬间过大造成爆炸等安全问题，所以未监测排除的异物会干扰无线充电系统的正常工作。磁饱和是磁性材料的一种物理特性，指的是导磁材料由于物理结构的限制，所通过的磁通量无法无限增大从而保持在一定数量的状态，其伏安表现会对异物监测过程造成混淆，并产生能量损耗；对异物监测进行初步判断后，需要进一步排查磁饱和现象。本发明旨在无线充电过程中监测异物，避免异物和磁饱和造成的损耗，优化无线充电系统的能量传输。

发明内容：我们先了解一下无线充电系统框架，如图1描绘了一个移动终端通过充电基座进行无线充电的系统框架。移动终端可以是普通手机、智能手机、手持电脑、Pad等可以电磁感应无线充电的便携电子产品。当充电基座检测到移动终端时(移动终端距离充电基座距离小于1cm)，发射端的能量转换单元提供能量给发射线圈，产生磁场。在接收端，磁场能量由接收线圈接收并转变为电流，同时，接收能量单元向移动终端的负载供电。发射端和接收端都有一个通信和控制单元，负责感应和管理无线充电过程。

在无线充电过程中，充电基座可以通过检测发射端的发射电压和发射电流(即发射线圈两端的电压和流过发射线圈的电流)计算发射端的传输能量(P＝I*V)。同理，移动终端可以通过检测接收端的接收电压和接收电流(即接收线圈两端的电压和流过发射线圈的电流)并提供给发射端，然后由充电基座将由通信和控制单元计算接收端的传输能量(P＝I*V)，并计算能量损耗Loss为发射端的传输能量减去接收端的传输能量(Loss＝P_TX-P_RX)。

附图说明：下面结合附图和实施对本发明进一步说明。

图1是无线充电系统框架图

图2是关于异物监测的解决方法

图3是退出磁饱和状态

具体实施方式：本发明关于异物监测的解决方法如图2所示：

W0.Ping——发射端每隔数秒发出Ping命令，判断是否有物体在可充电范围内。

W1.开启发射端——当W0的判断结果为是YES，唤醒发射端使其开始工作。

W2.W9.读发射端电压V_TX、电流I_TX——读取发射端电压和电流，计算发射端传输能量P_TX＝I_TX*V_TX。

W3.W10.读接收端电压I_RX、电流I_RX——读取接收端电压和电流，计算接收端传输能量P_RX＝I_RX*V_RX。

W4.W11.计算新的损耗Lossnew——计算新的损耗Loss_new＝P_TX-P_RX。

W5.判断损耗是否超过阈值——不同的无线充电标准会有规定不同的阈值，例如Qi制式的阈值时0.25W。

W6.继续充电——当W5的判断结果为否N0，无线充电系统正常工作，发射端将对接收端继续充电一段时间后，继续步骤W2。

W7.存储损耗值为Loss——当W5的判断结果为是YES，说明有可能是接收端满格电量、物体时异物或者磁饱和状态，接下来，先将W4计算的结果存储在变量Loss中，即Loss＝Loss_new。

W8.降低发射端电流I_TX固定比例——发射端电流I_TX需要被减少固定数值，即根据固定比例降低，例如新的I_TX减少为原I_TX的90％，或者原I_TX的80％，或者小于100％的原I_TX任意一个百分比例。

W12.计算ΔLoss＝Loss-Loss_new——根据公式计算能量损耗的变化。

W13.ΔLoss是否与发射端电流I_TX等比例——判断能量损耗的变化ΔLoss是否与发射端电流I_TX的变化等比例，例如如果I_TX减少为I_TX的90％，即ΔI_TX是10％，那么需要计算是否在W6中ΔLoss所占W1中Loss的比例是否也将近10％。

W14.退出磁饱和状态继续充电——当W13的判断结果为否N0，说明是磁饱和状态，退出磁饱和状态后继续充电(退出磁饱和状态的具体方法请参见图3)。

W15.FOD确定为异物停止充电——当W13的判断结果为是YES，说明物体是异物(当接收端电量满格的情况也可以看作为异物)，立即停止充电。

本发明关于退出磁饱和状态的流程如图3所示：

W0.判断无线充电为磁饱和状态——此流程开始于无线充电的状态被判断为在磁饱和状态，即当W7的判断结果为否N0时。

W1.计算新的损耗Loss_new，设置Loss＝Loss_new——按照上述计算能量损耗Loss的方法计算新的损耗Loss_new，并将数值存储在Loss中。

W2.降低发射端电流I_TX固定比例——发射端电流I_TX需要被减少固定数值，即根据固定比例降低，例如新的I_TX减少为原I_TX的90％，或者原I_TX的80％，或者小于100％的原I_TX任意一个百分比例。

W3.读发射端电压V_TX、电流I_TX——读取发射端电压和电流，计算发射端传输能量P_TX＝I_TX*V_TX。

W4.读接收端电压I_RX、电流I_RX——读取接收端电压和电流，计算接收端传输能量P_RX＝I_RX*V_RX。

W5.计算新的损耗Loss_new——计算新的损耗Loss_new＝P_TX-P_RX。

W6.计算ΔLoss＝Loss-Loss_new——根据公式计算能量损耗的变化。

W7.ΔLoss是否与发射端电流I_TX等比例——判断能量损耗的变化ΔLoss是否与发射端电流I_TX的变化等比例，例如如果I_TX减少为I_TX的90％，即ΔI_TX是10％，那么需要计算是否在W6中ΔLoss所占W1中Loss的比例是否也将近10％。

W8.不在磁饱和状态，设置电流最大值Imax——当W7判断结果为是YES，表明无线充电已经不在磁饱和状态，设置发射端电流最大值Imax为当前I_TX。充电基座对同一移动终端同一次充电过程发射端电流不能大于Imax，从而避免再次进入磁饱和状态造成能量损耗。

Claims (5)

1.根据计算无线充电过程中能量传输的损耗是否超过阈值，判断无线充电系统是否在正常工作状态。

2.基于权利1的要求，进一步计算无线充电过程中能量传输的损耗变化与发射端电流的变化是否成比例，判断无线充电系统是否进入磁饱和状态。

3.基于权力2的要求，逐渐按固定值降低发射端电流的数值直到无线充电系统退出磁饱和状态。

4.基于权利2和权力3的要求，记录退出第一次磁饱和状态的发射端电流为Imax，充电基座对同一移动终端同一次充电过程发射端电流不能大于Imax，从而避免再次进入磁饱和状态造成能量损耗。

5.基于权力1和权力2的要求，明确非正常工作状态且排除磁饱和状态后，判断无线充电系统处于异物靠近的情况，立即停止充电。