CN107110907B

CN107110907B - 用于确定无线电力传送线圈的异常的设备

Info

Publication number: CN107110907B
Application number: CN201680005417.4A
Authority: CN
Inventors: 蔡瑢锡
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2019-11-05
Anticipated expiration: 2036-01-05
Also published as: EP3246716B1; US20170356950A1; KR20160088087A; US10371738B2; CN107110907A; WO2016114520A1; KR102267415B1; EP3246716A4; EP3246716A1

Abstract

公开了一种用于确定无线电力传送线圈的异常的设备。该用于确定无线电力传送线圈的异常的设备包括：输入电流传感器，该输入电流传感器布置在无线电力传送线圈的输入侧并且检测输入电流；输出电流传感器，该输出电流传感器布置在传送线圈的输出侧并且检测输出电流；以及控制单元，该控制单元将输入电流和输出电流分别与它们自己的预定阈值进行比较，并且确定是否发生了传送线圈的断路和短路。

Description

用于确定无线电力传送线圈的异常的设备

技术领域

本发明涉及用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备。

背景技术

无线充电技术使得其能够在不使用连接器来传输电力的情况下无线地供给和接收电力。无线充电技术的示例包括使用线圈的电磁感应方法、通过将电能转换成微波而传送电能的无线电力传送方法、谐振方法等。

对于无线充电，当感测到待被无线充电的装置时，无线电力传送侧向装置传送并供给电力，并且确定装置是否需要被无线充电。当确定装置需要被无线充电时，进行电力传送协商并且无线地接收电力的装置开始被充电。

在这种情况下，由于高电压和高电流用于无线电力传送，所以可能由于例如长时间产生的热、温度、腐蚀、振动、电击、杂质如灰尘等因素而在线圈中发生断路或短路。当在线圈中发生断路或短路的状态下连续地供给电力以无线地传送电力时，电力不会被正常地传送，并且诸如火灾、内部电路损坏、电击等问题可能发生。

目前，无线充电技术已经用于家用电器、移动产业、车辆充电等领域中，并且期望以后应用于船舶和飞机领域。然而，当在无线充电系统中不实现作为无线充电技术的关键要素的有效地检测线圈中发生的断路或短路的方法时，如上所述的问题可能发生。

发明内容

技术问题

本发明涉及一种用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备，该设备能够感测在无线充电系统的传送线圈中发生的断路或短路。

本发明还涉及一种用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备，当使用多个传送线圈时，该设备能够确定是否在多个线圈中的每个线圈中发生了断路或短路，并且控制待供给至多个线圈中的每个线圈的电力。

技术方案

本发明的一个方面提供了一种用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备，该设备包括：输入电流传感器，该输入电流传感器被配置成检测输入电流并且被设置在电力传送线圈的输入侧；输出电流传感器，该输出电流传感器被配置成检测输出电流并且被设置在传送线圈的输出侧；以及控制器，该控制器被配置成将输入电流和输出电流中的每一个与和其对应的预定阈值进行比较，以确定传送线圈中是否发生了断路或短路。

当传送线圈中发生断路和短路中的至少一个时，控制器可以阻止从电源供给电力。

可以将输入电流传感器和输出电流传感器以传送线圈为单位设置。控制器可以关于传送线圈中的每个传送线圈来确定是否发生了断路或短路。

控制器可以针对传送线圈中的每个传送线圈来设置断路输入阈值、断路输出阈值、短路输入阈值和短路输出阈值。

当在传送线圈中的一个传送线圈中发生断路和短路中的至少一个时，控制器可以阻止从电源向相应的传送线圈供给电力。

当输入电流小于断路输入阈值并且输出电流小于断路输出阈值时，控制器可以确定传送线圈中发生了断路。

控制器可以将断路输入阈值设置为正常输入电流的50％至95％，并且将断路输出阈值设置为0。

当输入电流大于短路输入阈值并且输出电流小于短路输出阈值时，控制器可以确定传送线圈中发生了短路。

控制器可以将短路输入阈值设置为正常输入电流的105％至150％，并且将短路输出阈值设置为正常输出电流的50％至95％。

当输入电流和输出电流中的每一个都没有落在与其对应的预定阈值的范围内达预定时间时，控制器可以确定传送线圈中发生了断路和短路中的至少一个。

所述设备还可以包括通知单元，该通知单元被配置成：当传送线圈中发生了断路和短路中的至少一个时，向外界输出视频信号和音频信号中的至少一个。

有益效果

根据本发明的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备可以感测在无线充电系统的传送线圈中发生的断路或短路。

当使用多个传送线圈时，所述设备可以确定是否在线圈中的每个线圈中发生了断路或短路，并且控制待供给至线圈中的每个线圈的电力。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的无线充电系统的框图，

图2是根据本发明的实施例的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备的概念图，

图3是根据本发明的实施例的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备的框图，

图4是根据本发明的另一实施例的无线充电系统的概念图，

图5是根据本发明的另一实施例的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备的框图，

图6是根据本发明的实施例的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备的操作的流程图，

图7是示出根据本发明的实施例的控制器的操作的图形，以及

图8是示出根据本发明的另一实施例的控制器的操作的图形。

具体实施方式

在下文中，将详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明不限于以下所公开的示例性实施例，而是可以以各种形式来实现。按顺序来描述下面的示例性实施例以使本领域普通技术人员能够实现和实践本发明。

在本发明中可以做出各种改变，并且可以实现本发明的各种实施例。因此，示例性实施例被示出在附图中，并且在本文中作为示例来进行描述。然而，应当理解，本发明不应被解释为受限于此，而是覆盖落在本发明的思想和范围内的所有修改、等同物和替选。

应当理解，虽然本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如此处所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或更多个的任意和所有组合。

应当理解，当元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，其可以是直接连接或耦接至另一元件或者可以存在中间元件。相比之下，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，不存在中间元件。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”在本文中被使用时指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在性，而不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。

除非另有限定，本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应当理解，术语如在常用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术的背景中的含义一致的含义，而不将以理想化或过于正式的意义来解释，除非在此明确地进行了如此的定义。

现在，将参照附图来详细描述实施例。相同或相应的元件被分配有相同的附图标记，并且在本文中不进行重复描述以避免冗余。

图1是根据本发明的实施例的无线充电系统的框图。图2是根据本发明的实施例的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备的概念图。

参照图1和图2，无线充电系统10可包括电源100、无线电力传送设备200、无线电力接收设备300和负载终端400。

无线电力传送设备200连接至电源100并且从电源100接收电力。无线电力传送设备200将电力无线地传送至无线电力接收设备300。在这种情况下，无线电力传送设备200可以根据电磁感应方法或谐振方法来向无线电力接收设备300传送电力。虽然电源100和无线电力传送设备200被示出为不同的元件，但是本发明不限于此。可替选地，可以将电源100包括在无线电力传送设备200中。

无线电力接收设备300从无线电力传送设备200无线地接收电力。无线电力接收设备300也可以根据电磁感应方法或谐振方法来接收电力。无线电力接收设备300将所接收的电力供给至负载终端400。负载终端400可以是电池或包括电池的装置。虽然负载终端400和无线电力接收设备300被示出为不同的元件，但是本发明不限于此。可替选地，可以将负载终端400包括在无线电力接收设备300中。

无线电力传送设备200可以包括传送线圈210。无线电力接收设备300可以包括接收线圈310和整流器320。

电源100可以生成预定频率的交流(AC)电力，并且将AC电力供给至无线电力传送设备200的传送线圈210。

可以将由传送线圈210生成的AC电流传输至感应地耦接至传送线圈210的接收线圈310。可替选地，可以根据频率谐振方法将传输至传送线圈210的电力传输至具有与无线电力传送设备200的谐振频率相同的谐振频率的无线电力接收设备300。可以通过谐振在两个电感匹配的LC电路之间传送电力。

根据电磁感应方法或谐振方法传输至接收线圈310的电力可以被整流器320整流，并且传输至负载终端400。

用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备220可以通过电连接至连接无线电力传送设备200的传送线圈210和电源100的导线而被实现为单独的装置，或者可以与无线电力传送设备200一体化地形成。在本发明的一个实施例中，将用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备220包括在无线电力传送设备200中的情况将在以下作为示例来进行描述。

图3是根据本发明的实施例的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备的框图。

根据本发明的实施例，用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备200可以包括输入电流传感器221、输出电流传感器222和控制器223。

首先，可以将输入电流传感器221设置在传送线圈210的输入侧以检测输入电流。例如，输入电流传感器221可以包括变流器、霍尔电流传感器等。输入电流传感器221可以测量从电源100流至传送线圈210的输入电流，并且向控制器223提供输入电流。

可以将输出电流传感器222设置在传送线圈210的输出侧以检测输出电流。例如，输出电流传感器222可以包括变流器、霍尔电流传感器等。输出电流传感器222可以测量从传送线圈210流出的输出电流，并且向控制器223提供输出电流。在这种情况下，当输出电流与输入电流之间的差过大时，可以根据预定比率来减小输出电流并且然后将输出电流传输至控制器223。

输出电流传感器222可以包括电力变压器或变压器以测量传送线圈210的相对端的电压。可以根据输入电流和传送线圈210的相对端的电压来计算输出电流。

控制器223可以将输入电流和输出电流与和其对应的阈值进行比较以确定在传送线圈210中是否发生了断路或短路。阈值可以包括断路输入阈值、断路输出阈值、短路输入阈值和短路输出阈值。可以考虑从电源100供给的电力的强度、线圈的类型、传送线圈210与接收线圈之间的匝数比、电感器的尺寸、是否设置有无源元件等来确定阈值中的每个阈值。

当接收输入电流和输出电流时，控制器223可以将输入电流和输出电流与和其对应的阈值进行比较以确定是否发生了断路和短路。

例如，当输入电流小于断路输入阈值并且输出电流小于断路输出阈值时，控制器223可以确定传送线圈210中发生了断路。在这种情况下，可以将断路输入阈值设置为小于正常输入电流，并且可以将断路输出阈值设置为小于正常输出电流。例如，控制器223可以将断路输入阈值设置为正常输入电流的50％至95％，并且将断路输出阈值设置为0。

例如，当输入电流大于短路输入阈值并且输出电流小于短路输出阈值时，控制器223可以确定传送线圈210中发生了短路。在这种情况下，可以将短路输入阈值设置为大于正常输入电流，并且将短路输出阈值设置为小于正常输出电流。例如，控制器223可以将短路输入阈值设置为正常输入电流的105％至150％，并且将短路输出阈值设置为正常输出电流的50％至95％。

当输入电流和输出电流未落在阈值的范围内达预定时间时，控制器223可以确定传送线圈210中发生了断路和短路中的至少一个。也就是说，为了防止由噪声、瞬时电击等引起的错误确定，当输入电流和输出电流未落在阈值的范围内的时间段大于或等于预定时间时，控制器223可以确定传送线圈210中发生了断路和短路中的至少一个。可以针对确定传送线圈210中是否发生了断路的情况和确定传送线圈210中是否发生了短路的情况来不同地设置预定时间，并且可以通过对输入电流和输出电流中的每一个未落在其阈值的范围内的次数进行连续计数来测量预定时间。

当在传送线圈210中发生断路和短路中的至少一个时，控制器223可以阻止从电源110供给电力。例如，控制器223可以通过控制电源100或开关元件(未示出)调节传送电压或通过关断电源100来控制不向传送线圈210施加电压。

当传送线圈210中发生断路和短路中的至少一个时，通知单元224可以向外界输出视频信号和音频信号中的至少一个。通知单元224可以包括诸如发光二极管(LED)、显示器或7段显示器等输出视频信号的器件以及诸如扬声器等输出音频信号的器件。当控制器223将短路输入阈值设置为正常输入电流的105％至150％并且将短路输出阈值设置为正常输出电流的50％至95％时，可以操作通知单元224，并且通知单元224可以确定发生了断路还是短路并且向外界输出视频信号和音频信号中的至少一个。

图4是根据本发明的另一实施例的无线充电系统的概念图。图5是根据本发明的另一实施例的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备的框图。

参照图4和图5，在根据本发明的另一实施例的无线充电系统中，将三个传送线圈2110、2120和2130设置在无线电力传送设备2200上，并且设置输入电流传感器2210、2230和2250以及输出电流传感器2220、2240和2260以对应于传送线圈2110、2120和2130。输入电流传感器2210、2230和2250以及输出电流传感器2220、2240和2260可以检测流至传送线圈2110、2120和2130中的输入电流和从传送线圈2110、2120和2130流出的输出电流，并且将输入电流和输出电流传输至控制器2270。输入电流传感器2210、2230和2250以及输出电流传感器2220、2240和2260被分配有其标识(ID)信息，并且可以将检测到的输入电流和输出电流以及ID信息一起传输至控制器2270。

控制器2270可以将针对传送线圈2110、2120和2130中的每个传送线圈而测量的输入电流和输出电流与其阈值进行比较，以确定是否发生了断路或短路。当发生断路或短路时，控制器2270可以基于ID信息来检测其中发生断路或短路的传送线圈2110、2120或2130。

在这种情况下，控制器2270可以针对传送线圈2110、2120和2130中的每个传送线圈来设置断路输入阈值、断路输出阈值、短路输入阈值和短路输出阈值。也就是说，控制器2270可以针对传送线圈2110、2120和2130中的每个传送线圈单独地设置断路输入阈值、断路输出阈值、短路输入阈值和短路输出阈值。因此，这些阈值可以是不同的值。

当在传送线圈2110、2120或2130中发生断路和短路中的至少一个时，控制器2270可以阻止从电源1000向相应的传送线圈2110、2120或2130供给电力。例如，控制器2270可以通过例如控制电源1000或开关元件来调节要施加至其中发生了断路或短路的传送线圈2110、2120或2130的传送电压或通过关断电源1000来控制不向传送线圈2110、2120或2130施加电压。

图6是根据本发明的实施例的用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备的操作的流程图。

参照图6，首先，用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备确定无线充电系统是否正在执行无线充电。用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备感测从系统接收的Ping信号以确定是否执行无线充电(操作S601)。

当执行无线充电时，用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备通过输入电流传感器和输出电流传感器来检测流至传送线圈的输入电流和从传送线圈流出的输出电流(操作S602)。

输入电流传感器和输出电流传感器将所检测的输入电流和输出电流传输至控制器(操作S603)。

控制器将输入电流与断路输入阈值进行比较，并且当输入电流小于断路输入阈值时增加对变量a进行计数的次数，并且当输入电流大于或等于断路输入阈值时初始化变量a；并且控制器将输出电流与断路输出阈值进行比较，并且当输出电流小于断路输出阈值时增加对变量b进行计数的次数，并且当输出电流大于或等于断路输出阈值时初始化变量b(操作S604至607)。

控制器将输入电流与短路输入阈值进行比较，并且当输入电流大于短路输入阈值时增加对变量c进行计数的次数，并且当输入电流等于或小于短路输入阈值时初始化变量c；并且控制器将输出电流与短路输出阈值进行比较，并且当输出电流小于短路输出阈值时增加对变量d进行计数的次数，并且当输出电流大于或等于短路输出阈值时初始化变量d(操作S608至611)。

接下来，当对变量a和b中的每一个进行计数的次数超过与其对应的预定数时，控制器确定在传送线圈中发生了断路(操作S612和613)。

此外，当对变量c和d中的每一个进行计数的次数超过与其对应的预定数时，控制器确定在传送线圈中发生了短路(操作S614和615)。

当断路和短路中的至少一个发生时，控制器控制电源以阻止向相应的传送线圈供给电力(操作S616)。

控制器的断路确定算法和短路确定算法不需要以特定的顺序来执行，而是可以同时执行或者可以首先执行短路确定算法。

图7是示出根据本发明的实施例的控制器的操作的图形。

参照图7，相应第一和第二传送线圈的正常输入电流被测量为800mA和410mA，并且其正常输出电流分别被测量为4.42A和2.94A。当第一传送线圈的输入电流小于断路输入阈值700mA并且其输出电流小于断路输出阈值100mA时，控制器确定在第一传送线圈中发生了断路。当传送线圈中发生断路时，输出电流接近0，因此可以将断路输出阈值设置为接近0的值。

当第二传送线圈的输入电流小于断路输入阈值350mA并且其输出电流小于断路输出阈值100mA时，控制器确定在第二传送线圈中发生了断路。

可以针对第一和第二传送线圈中的每个传送线圈不同地设置断路输入阈值和断路输出阈值。

图8是示出根据本发明的另一实施例的控制器的操作的图形。

参照图8，相应第一和第二传送线圈的正常输入电流被测量为800mA和410mA，并且其正常输出电流被测量为4.42A和2.94A。当第一传送线圈的输入电流大于短路输入阈值850mA并且其输出电流小于短路输出阈值3A时，控制器确定在第一传送线圈中发生了短路。

此外，当第二传送线圈的输入电流大于短路输入阈值800mA并且其输出电流小于短路输出阈值2.5A时，控制器确定在第二传送线圈中发生了短路。

可以针对第一和第二传送线圈中的每个传送线圈不同地设置短路输入阈值和短路输出阈值。

在本文所阐述的实施例中，术语“单元”应该被理解为意指执行特定操作的软件或硬件元件如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。然而，术语“单元”不应被理解为限于软件或硬件元件。术语“单元”可以被理解为意指包括在可寻址存储介质中的元件或被配置成回放一个或更多个处理器的元件。因此，例如，术语“单元”应该被理解为包括诸如软件元件、面向对象的软件元件、类元件和任务元件等元件、处理、函数、属性、进程、子例程、程序代码的片段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、阵列和变量。可以将元件和单元的功能进行组合以获得较小数量的元件和较小数量的单元，或者可以对元件和单元的功能进行划分以获得另外的元件和另外的单元。此外，可以将元件和单元实现为回放包括在装置或安全多媒体卡中的一个或更多个中央处理单元(CPU)。

虽然以上已经描述了本发明的示例性实施例，但是对本领域普通技术人员而言将明显的是，可以在不偏离所附权利要求中限定的本发明的思想和范围的情况下在本发明中做出各种改变和修改。

Claims

1.一种用于确定无线电力传送线圈的异常状态的设备，所述设备包括：

输入电流传感器，所述输入电流传感器被配置成检测输入电流，所述输入电流传感器被设置在无线电力传送线圈的输入侧；

输出电流传感器，所述输出电流传感器被配置成检测输出电流，所述输出电流传感器被设置在无线电力传送线圈的输出侧；以及

控制器，所述控制器被配置成将输入电流和输出电流中的每一个与和其对应的预定阈值进行比较，以确定无线电力传送线圈中是否发生了断路或短路，

其中，当输入电流小于断路输入阈值并且输出电流小于断路输出阈值时，控制器确定无线电力传送线圈中发生了断路，以及

其中，当输入电流大于短路输入阈值并且输出电流小于短路输出阈值时，控制器确定无线电力传送线圈中发生了短路。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，当无线电力传送线圈中发生断路和短路中的至少一个时，控制器阻止从电源供给电力。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，将输入电流传感器和输出电流传感器以无线电力传送线圈为单位设置，

其中，控制器针对无线电力传送线圈中的每个无线电力传送线圈来确定是否发生了断路或短路。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，控制器针对无线电力传送线圈中的每个无线电力传送线圈来设置断路输入阈值、断路输出阈值、短路输入阈值和短路输出阈值。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，当在无线电力传送线圈中的一个无线电力传送线圈中发生断路和短路中的至少一个时，控制器阻止从电源向相应的无线电力传送线圈供给电力。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括通知单元，所述通知单元被配置成当无线电力传送线圈中发生了断路和短路中的至少一个时向外界输出视频信号和音频信号中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，控制器将断路输入阈值设置为正常输入电流的50％至95％，并且将断路输出阈值设置为0。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，控制器将短路输入阈值设置为正常输入电流的105％至150％，并且将短路输出阈值设置为正常输出电流的50％至95％。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，当输入电流和输出电流中的每一个都没有落在与其对应的预定阈值的范围内达预定时间时，控制器确定无线电力传送线圈中发生了断路和短路中的至少一个。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，控制器通过对输入电流和输出电流中的每一个未落在与其对应的预定阈值的范围内的次数进行连续计数来确定无线电力传送线圈中是否发生了断路和短路中的至少一个。