CN107667456A

CN107667456A - 无线电力传输系统及其驱动方法

Info

Publication number: CN107667456A
Application number: CN201680032683.6A
Authority: CN
Inventors: 裵守镐
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2018-02-06
Also published as: US20180138756A1; KR20160143044A; EP3306781A4; WO2016195249A1; EP3306781A1

Abstract

公开了一种具有无线电力传输功能的传输单元，其可以包括线圈。传输单元还可以包括阻抗匹配单元，该阻抗匹配单元包括与线圈谐振的电容器。此外，传输单元还可以包括用于检测线圈和阻抗匹配单元的输入阻抗是否包括虚数部分的检测单元，并且因此通过虚数部分的存在来执行FOD。

Description

无线电力传输系统及其驱动方法

技术领域

实施方式涉及无线电力传输系统及其驱动方法。

背景技术

通常，各种类型的电子设备包括相应的电池并且使用存储在电池中的电力来进行驱动。在电子设备中，可以将电池进行更换或再充电。为此目的，电子装置包括用于与外部充电装置接触的接触端子。也就是说，电子设备通过接触端子电连接至充电装置。然而，电子设备的接触端子暴露在外面，并且因此可能被异物污染或者被湿气短路。在这种情况下，在接触端子与充电装置之间发生接触故障，并且因此电子设备的电池无法被充电。

为了解决上述问题，提出了用于对电子设备进行无线地充电的无线电力传输(WPT)。

WPT系统通过空气来传输电力而不使用导线，从而使向移动设备和数字电器供给电力的便利性最大化。

WPT系统具有例如以下的优点：通过实时电力使用控制实现了能量节约，克服了电源空间限制，以及通过电池再充电减少了所使用的电池的数目。

实现WPT系统的方法的典型示例包括磁感应方法和磁谐振方法。磁感应方法使用非接触式能量传输技术，该技术提供彼此接近的两个线圈并且通过当电流在一个线圈中流动时生成的磁通量在另外线圈中生成电动势，并且该方法可以使用几百kHz的频率。磁谐振方法使用仅使用电场或磁场而不使用电磁波或电流的磁谐振技术，该方法具有超过几米的电力传输距离，并且可以使用几兆赫兹的频带。

WPT系统包括用于无线地传输电力的传输单元和用于接收电力并对负载例如电池进行充电的接收单元。此时，已经研究了能够选择接收单元的充电方法——即，选择磁感应方法和磁谐振方法中的任一种——并且对应于接收单元的充电方法来无线地传输电力的传输单元。

同时，在通过接触端子来接收能量的方法中，如果在充电装置与电池之间正常地建立了端子连接，则充电不太可能被外来物中断。然而，在WPT系统中，由于非接触式充电的性质，所以在充电时在传输单元与接收单元之间可能插入外来物。如果外来物例如金属插入到传输单元与接收单元之间，则可能会由于外来物而不能平稳地传输电力，并且可能由于外来物的超负荷和加热而发生产品故障或爆炸。因此，需要一种用于准确地检测WPT系统中的外来物的装置和方法。

发明内容

【技术问题】

实施方式提供了一种用于准确地确定在传输单元的充电区域中存在/不存在外来物的无线电力传输系统及其驱动方法。

【技术方案】

根据一个实施方式，具有无线电力传输功能的传输单元包括：线圈；阻抗匹配单元，其包括与线圈谐振的电容器；以及检测器，其被配置成检测阻抗匹配单元和线圈的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

可以检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在以检测在传输单元的充电区域中是否放置有对象。

当检测到输入阻抗的虚数部分时，可以确定对象为金属外来物。

传输单元还可以包括被配置成将输入直流DC信号转换成交流AC信号并且将AC信号输出至线圈的DC-AC转换器，并且检测器可以感测AC信号并且检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

检测器可以检测AC信号的时间宽度的变化并且检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

当在传输单元的充电区域中放置有金属外来物时，时间宽度会减小。

根据另一实施方式，

具有无线电力传输功能的传输单元包括：电力转换器，其被配置成对输入信号的电力进行转换并且输出交流AC信号；谐振电路单元，其被配置成将AC信号转换成磁场；以及检测器，其被配置成检测AC信号，其中，AC信号的时间宽度的变化被进行检测以确定在传输单元的充电区域中存在/不存在对象。

当对象为金属外来物时，AC信号的时间宽度会减小。

电力转换器可以包括被配置成仅输出AC信号的正半周期的放大器。

传输单元还可以包括控制器，该控制器被配置成：生成具有与AC信号的正半周期的时间宽度对应的宽度的脉冲信号；生成其电平根据脉冲信号的脉冲宽度而变化的DC电压；以及将DC电压与预定值进行比较以确定存在/不存在对象。

控制器可以包括：比较器，其被配置成将AC信号与参考电压进行比较并且生成具有与AC信号的正半周期的时间宽度对应的宽度的脉冲信号；以及RC滤波器，其被配置成生成DC电压，该DC电压的电平根据脉冲信号的脉冲宽度而变化。

根据另一实施方式，一种被配置成向充电区域中的多个对象中的至少之一无线地传输电力的传输单元包括：电力转换器，其被配置成对输入信号的电力进行转换并且输出交流AC信号；传输侧谐振电路单元，其被配置成将AC信号转换成磁场；以及检测器，其被配置成检测AC信号，其中，AC信号的时间宽度的变化被进行检测以确定所述多个对象中的至少之一是否为金属外来物。

当多个对象中的至少之一为金属外来物时，AC信号的时间宽度可以减小。

传输单元还可以包括控制器，该控制器被配置成：生成具有与AC信号的正半周期的时间宽度对应的宽度的脉冲信号；生成其电平根据脉冲信号的脉冲宽度而变化的DC电压；以及将DC电压与预定值进行比较以确定多个对象中的至少之一是否为金属外来物。

根据另一实施方式，一种被配置成向充电区域中的多个对象中的至少之一无线地传输电力的传输单元包括：电力转换器，其被配置成对输入信号的电力进行转换并且输出交流AC信号；传输侧谐振电路单元，其被配置成将AC信号转换成磁场；以及检测器，其被配置成检测AC信号，其中，谐振电路单元的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在被进行检测以确定所述多个对象中的至少之一是否为金属外来物。

检测器可以感测AC信号并且检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

检测器可以检测AC信号的时间宽度的变化并且检测输入阻抗的虚数部分。

当所述多个对象中的至少之一是金属外来物时，时间宽度会减小。

根据另一实施方式，一种操作传输单元的方法包括：确定在充电区域中存在/不存在对象的待命阶段；请求来自对象的对数字查验的响应的数字查验阶段；请求来自对象的识别信息的识别阶段；以及向对象传输无线电力的电力传输阶段，其中，传输单元的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在被进行检测以检测放置在充电区域中的金属外来物。

当检测到输入阻抗的虚数部分时，传输单元可以执行通知功能。

当在待命阶段检测到输入阻抗的虚数部分时，

传输单元可以保持待命阶段。

当在数字查验阶段、识别阶段和电力传输阶段中的任一阶段中检测到输入阻抗的虚数部分时，传输单元的阶段可以转变至待命阶段。

当在电力传输阶段中检测到输入阻抗的虚数部分时，传输单元可以将金属外来物检测信息发送至被配置成从传输单元接收电力的接收单元。

当传输单元的充电区域的温度等于或大于预定温度时，传输单元可以检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

当从被配置成从传输单元接收电力的接收单元接收到指示充电区域的温度等于或大于预定温度的信息时，传输单元可以检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

【有益效果】

在根据实施方式的无线电力传输(WPT)系统中，传输单元可以在没有传输单元与接收单元之间的信息反馈的情况下执行外来物检测(FOD)。

在根据实施方式的无线电力传输(WPT)系统中，可以准确地检测在传输单元的充电区域中的外来物(FO)，而不管传输单元与接收单元之间的未对准。

附图说明

图1是磁感应方法的等效电路图。

图2是磁谐振方法的等效电路图。

图3a和图3b是示出作为配置无线电力传输(WPT)系统的子系统的传输单元的框图。

图4是示出作为配置WPT系统的子系统的接收单元的框图。

图5是示出WPT系统的操作更具体地为传输单元的操作的流程图。

图6是将传输单元的阻抗匹配单元和传输侧线圈示为串联RLC等效电路的电路图。

图7是将传输单元的阻抗匹配单元和传输侧线圈示为串联RLC等效电路并且示出外来物(FO)等效电路的电路图。

图8是将传输单元的阻抗匹配单元和传输侧线圈以及接收单元的阻抗匹配单元和接收侧线圈示为串联RLC等效电路的电路图。

图9是根据实施方式的传输侧DC-AC转换器、传输侧阻抗匹配单元和传输侧线圈的等效电路图。

图10是示出图9的传输侧DC-AC转换器的输出波形的图。

图11是示出FO确定单元的电路图。

图12是示出FO确定单元的输入信号和输出信号的波形的曲线图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据实施方式的无线电力传输系统，其包括：包含用于无线地传输电力的功能的传输单元；和用于无线地接收电力的接收单元。下面描述的实施方式仅被提供作为示例以使本发明的精神被充分传达给本领域技术人员。因此，实施方式不限于下面描述的实施方式，而是可以以其他形式来实施。另外，在附图中，为了方便起见，可能对装置的组成元件的例如尺寸和厚度进行了夸大。贯穿本说明书，相同的附图标记将被用于指代相同或相似的组成元件。

在实施方式中，可以将从低频(50kHz)到高频(15MHz)的各种频带选择性地用于无线电力传输，并且可以包括能够交换用于系统控制的控制信号和数据的通信系统。

实施方式可适用于使用了使用或需要相应电池的电子装置的移动终端行业、智能手表行业以及计算机和膝上型计算机行业、家用电器行业、电动车辆行业、医学装置行业、机器人学等。

在实施方式中，可以考虑能够使用一个或多个传输线圈向一个或更多个设备传输电力的系统。

根据实施方式，可以解决移动装置例如智能电话或膝上型计算机等的电池短缺问题。例如，当在智能电话或膝上型计算机被放置在位于桌子上的无线充电垫上的状态下被使用时，电池可以被自动充电并且因此智能电话或膝上型计算机可以长时间使用。另外，当无线充电垫安装在公共场所例如咖啡馆、机场、出租车、办公室和餐厅等时，不论根据移动设备制造商而异的充电终端的类型如何，各种移动设备均可以被充电。另外，当将无线电力传输技术应用于家用电器例如清洁器、电扇等时，则不需要费力寻找电力线缆并且家里不需要复杂的电线，因而减少了建筑物中电线的数目并且可以更好地利用空间。另外，使用家用电源对电动车辆进行充电会花费大量的时间。相比之下，当通过无线电力传输技术来传输高功率时，可以减少充电时间。另外，当在停车场安装了无线充电装备时，则不需要在电动车辆附近提供电力线缆。

现在将描述在实施方式中使用的术语和缩写。

无线电力传输系统：用于在磁场内无线地传输电力的系统。

传输单元(无线电力传输系统-充电器)：用于在磁场中向电力接收器无线地传输电力并且管理系统的装置。

接收单元(无线电力接收系统-装置)：用于在磁场中从电力传输装置无线地接收电力的装置。

充电区域：该区域为在磁场中执行无线电力传输的区域，并且该区域可以根据应用产品的尺寸、所需功率或操作频率而变化。

S参数(散射参数)：在频率分布中输入电压与输出电压的比率即输入端口与输出端口的比率(传输，S₂₁)，或者输入/输入端口的反射值即通过输入值的反射而返回的输出值(反射，S₁₁，S₂₂)。

Q(品质因数)：在谐振中，值Q指的是频率选择质量。随着Q值增大，谐振特性变好，并且Q值由存储在谐振器中的能量与损耗能量的比率来表示。

无线传输电力的原理的示例包括磁感应方法和磁谐振方法。

磁感应方法使用非接触式能量传输技术，该技术提供彼此接近的源电感器L_s和负载电感器L_l并且通过当电流在源电感器L_s中流动时生成的磁通量来在负载电感器L_l中生成电动势。磁谐振方法使用利用谐振方法来无线地传输能量的技术，其中，谐振方法通过两个谐振器之间的固有频率生成磁谐振并且形成在以相同频率振动的同时在相同波长范围内的电场和磁场。

图1是示出磁感应型等效电路的图。

参照图1，在磁感应型等效电路中，传输单元可以通过根据用于供给电力的装置的源电压V_s、源电阻器R_s、用于阻抗匹配的源电容器C_s和用于与接收单元磁耦合的源线圈L_s来实现；以及，接收单元可以通过作为接收单元的等效电阻器的负载电阻器R_l、用于阻抗匹配的负载电容器C_l和用于与传输单元磁耦合的负载线圈L_l来实现。源线圈L_s与负载线圈L_l之间的磁耦合可以通过互感M_sl来表示。

在图1中，当根据仅包括线圈而不包括用于阻抗匹配的源电容器C_s和负载电容器C_l的磁感应等效电路获得输入电压与输出电压的比率S₂₁时，最大电力传输条件满足下面的式1。

式1

L_s/R_s＝L_l/R_l

根据上面的式1，当传输线圈L_s的电感与源电阻器R_s的比率等于负载线圈L_l的电感与负载电阻器R_l的比率时，可以是最大电力传输。在仅包括电感的系统中，因为不存在能够补偿电抗的电容器，所以输入/输出端口的反射值S₁₁在最大电力传输点处不会变为0并且电力传输效率会根据互感M_sl而显著变化。因此，作为用于阻抗匹配的补偿电容器，可以将源电容器C_s添加至传输单元并且可以将负载电容器C_l添加至接收单元。补偿电容器C_s和C_l可以分别与接收线圈L_s和负载线圈L_l串联或并联连接。另外，为了阻抗匹配，除了补偿电容器以外，在传输单元和接收单元中还可以包括无源元件例如附加电容器和电感器。

图2是示出磁谐振型等效电路的图。

参照图2，在磁谐振型等效电路中，传输单元通过源线圈和传输侧谐振线圈来实现，其中，源线圈通过源电压V_s、源电阻器R_s和源电感器L_s的串联连接来配置闭合电路，传输侧谐振线圈通过传输侧谐振电感器L₁和传输侧谐振电容器C₁的串联连接来配置闭合电路；以及，接收单元通过负载线圈和接收侧谐振线圈来实现，其中，负载线圈通过负载电阻器R_l和负载电感器L_l的串联连接来配置闭合电路，接收侧谐振线圈通过接收侧谐振电感器L₂和接收侧谐振电容器C₂的串联连接来配置闭合电路。源电感器L_s和传输侧电感器L₁以耦合系数K₀₁磁耦合，负载电感器L_l和负载侧谐振电感器L₂以耦合系数K₂₃磁耦合，以及传输侧谐振电感器L₁和接收侧谐振电感器L₂以耦合系数L₁₂耦合。在另一实施方式的等效电路中，可以省略源线圈和/或负载线圈，以及可以仅包括传输侧谐振线圈和接收侧谐振线圈。

在磁谐振方法中，当两个谐振器的谐振频率相等时，传输单元的谐振器的大多数能量可以传输至接收单元的谐振器，从而提高电力传输效率。当满足下面的式2时，磁谐振方法的效率变得较佳。

式2

k/Γ>>1(k是耦合系数，Γ是阻尼率)

为了提高磁谐振方法中的效率，可以添加阻抗匹配元件，并且阻抗匹配元件可以是无源元件例如电感器和电容器。

现在将描述用于基于无线电力传输原理使用磁感应方法或磁谐振方法来传输电力的WPT系统。

<传输单元>

图3a和图3b是示出作为配置无线电力传输系统的子系统之一的传输单元的框图。

参照图3a，根据实施方式的无线电力传输系统可以包括传输单元1000和用于从传输单元1000无线地接收电力的接收单元2000。传输单元1000可以包括：电力转换器101，其用于关于输入AC信号执行电力转换并且输出AC信号；谐振电路单元102，其用于基于从电力转换器101输出的AC信号来生成磁场并且向充电区域中的接收单元2000供给电力；以及控制器103，其用于控制电力转换器101的电力转换，调节电力转换器101的输出信号的幅度和频率，执行谐振电路单元102的阻抗匹配，从电力转换器101和谐振电路102感测阻抗、电压和电流信息，以及执行与接收单元2000的无线通信。电力转换器101可以包括以下中的至少之一：用于将AC信号转换成DC信号的电力转换器、用于改变DC信号的电平并且输出DC信号的电力转换器以及用于将DC信号转换成AC信号的电力转换器。谐振电路单元102可以包括线圈和与线圈谐振的阻抗匹配单元。另外，控制器103可以包括无线通信单元以及用于感测阻抗、电压和电流信息的感测单元。

具体地，参照图3b，传输单元1000可以包括传输侧AC-DC转换器1100、传输侧DC-AC转换器1200、传输侧阻抗匹配单元1300、传输线圈单元1400以及传输侧通信与控制单元1500。

传输侧AC-DC转换器1100可以在传输侧通信与控制单元1500的控制下将从外部输入的AC信号转换成DC信号，并且可以包括作为子系统的整流器1110和传输侧DC/DC转换器1120。整流器1110是用于将接收到的AC信号转换成DC信号的系统，并且可以通过在高频操作时具有较高效率的二极管整流器、能够嵌入一个芯片中的同步整流器以及能够减小成本和空间以及在死时间方面的高自由度的混合型整流器来实现。实施方式不限于此，用于将AC信号转换成DC信号的任何系统均是可适用的。另外，传输侧DC-DC转换器1120在传输侧通信与控制单元1500的控制下调节从整流器1110接收到的DC信号的电平，以及传输侧DC-DC转换器1120的示例包括用于减小输入信号的电平的降压转换器、用于增大输入信号的电平的升压转换器以及用于减小或增大输入信号的电平的降压升压转换器或者库克转换器。另外，传输侧DC-DC转换器1120可以包括用于执行电力转换控制功能的切换元件、用于执行电力转换中介功能或输出电压平滑功能的电感器和电容器、用于执行电压增益调节或电隔离(绝缘)的变压器等，并且传输侧DC-DC转换器1120可以执行用于移除包括在输入DC信号中的纹波分量或脉动分量(包括在DC信号中的AC分量)的功能。传输侧DC-DC转换器1120的输出信号的命令值与实际输出值之间的差异可以通过反馈方法来调整，该反馈方法可以由传输侧通信与控制单元1500来执行。

传输侧DC-AC转换器1200是用于在传输侧通信与控制单元1500的控制下将从传输侧AC-DC转换器1100输出的DC信号转换成AC信号并且对转换后的AC信号的频率进行调节的系统，以及传输侧DC-AC转换器1200的示例包括半桥逆变器或全桥逆变器。无线电力传输系统可以包括用于将DC转换成AC的各种放大器，例如A类放大器、B类放大器、AB类放大器、C类放大器、E类放大器和F类放大器。另外，传输侧DC-AC转换器1200可以包括用于生成输出信号的频率的振荡器和用于放大输出信号的功率放大器。

传输侧阻抗匹配单元1300使反射波最小化以使得信号能够在具有不同阻抗的点处平滑流动。因为传输单元1000和接收单元2000的两个线圈彼此分离，所以磁场显著泄露。因此，可以对传输单元1000和接收单元2000的两个连接端之间的阻抗差异进行校正，从而提高电力传输效率。传输侧阻抗匹配单元1300可以包括电感器、电容器和电阻器，并且在通信与控制单元1500的控制下改变电感器的电感、电容器的电容和电阻器的电阻，从而调节用于阻抗匹配的阻抗值。当无线电力传输系统使用磁感应方法来传输电力时，传输侧阻抗匹配单元1300可以具有串联谐振结构或并联谐振结构并且增大传输单元1000与接收单元2000之间的感应耦合系数，从而使能量损耗最小化。当无线电力传输系统使用磁谐振方法来传输电力时，传输侧阻抗匹配单元1300可以依据由于传输单元1000与接收单元2000之间的距离变化而引起的或者由于根据多个装置和金属外来物(FO)的相互影响的线圈的特性的变化而引起的能量传输线上的匹配阻抗的变化来实时校正阻抗匹配。校正方法的示例可以包括使用电容器的多匹配方法、使用多个天线的匹配方法和使用多个环的方法。

传输侧线圈1400可以通过一个或多个线圈来实现。如果传输侧线圈1400包括多个线圈，则所述多个线圈可以彼此间隔开或者彼此交叠。如果所述多个线圈彼此交叠，则可以在考虑到通量密度变化的情况下来确定交叠面积。另外，可以在考虑到内电阻和辐射电阻的情况下来制造传输侧线圈1400。此时，如果电阻分量小，则品质因素可以增大并且可以提高传输效率。

通信与控制单元1500可以包括传输侧控制器1510和传输侧通信单元1520。传输侧控制器1510可以负责在考虑到接收单元2000的期望功率、电流充电量和无线电力方法的情况下来调节传输侧AC-DC转换器1100的输出电压。在考虑到最大电力传输效率的情况下，可以生成用于驱动传输侧DC-AC转换器1200的频率和切换波形以控制待传输的电力。另外，可以使用从接收单元2000的存储器(未示出)读取的进行控制所需的算法、程序或应用来控制接收单元2000的整体操作。同时，可以将传输侧控制器1510称为微处理器、微控制器单元或微型计算机。传输侧通信单元1520可以执行与接收侧通信单元2620的通信，并且通信方法的示例可以包括短程通信方法例如蓝牙、NFC或紫蜂(ZigBee)。传输侧通信单元1520和接收侧通信单元2620可以发送和接收充电状态信息和充电控制命令。充电状态信息可以包括接收单元2000的数目、电池剩余量、充电次数、电池容量、电池比率和传输单元100的发送电力量。另外，传输侧通信单元1520可以发送用于控制接收单元2000的充电功能的充电功能控制信号，并且充电功能控制信号可以是用于控制接收单元2000以启用或禁用充电功能的控制信号。

传输侧通信单元1520可以以作为独立模块的带外格式来执行通信。实施方式不限于此，而是可以使用利用由传输单元传送的电力信号和由传输单元传送的电力信号的频移从接收单元向传输单元传送的反馈信号来以带内格式执行通信。例如，接收单元可以调制反馈信号并且通过反馈信号来向传输单元传送充电开始、充电结束和电池状态信息。另外，传输侧通信单元1520可以独立于传输侧控制器1510进行配置。在接收单元2000中，接收侧通信单元2620可以包括在接收单元的控制器2610中，或者接收侧通信单元2620可以独立于接收单元的控制器1610进行设置。

另外，根据实施方式的无线电力传输系统的传输单元1000还可以包括检测器1600。

检测器1600可以检测以下信号中的至少之一：传输侧AC-DC转换器1100的输入信号、传输侧AC-DC转换器1100的输出信号、传输侧DC-AC转换器1200的输入信号、传输侧DC-AC转换器1200的输出信号、传输侧阻抗匹配单元1300的输入信号、传输侧阻抗匹配单元1300的输出信号、传输侧线圈1400的输入信号或传输侧线圈1400的信号。检测到的信号被馈送回通信与控制单元1500。通信与控制单元1500可以基于检测到的信号来控制传输侧AC-DC转换器1100、传输侧DC-AC转换器1200和传输侧阻抗匹配单元1300。另外，通信与控制单元1500可以基于由检测器1600检测到的结果来执行外来物检测(FOD)。检测到的信号可以是电压和电流中的至少之一。同时，检测器1600可以用与通信与控制单元1500的硬件不同的硬件来实现，或者可以将检测器1600和通信与控制单元1500用硬件实现在一起。

<接收单元>

图4是示出作为配置无线电力传输系统的子系统之一的接收单元(或接收单元)的框图。

参照图4，根据实施方式的无线电力传输系统可以包括传输单元1000和用于从传输单元1000无线地接收电力的接收单元2000。接收单元2000可以包括接收侧线圈单元2100和接收侧阻抗匹配单元2200、接收侧AC-DC转换器2300、DC-DC转换器2400、负载2500和接收侧通信与控制单元2600。

接收侧线圈单元2100可以通过磁感应方法或磁谐振方法接收电力。根据电力接收方法，可以包括感应线圈或谐振线圈中的至少一个。接收侧线圈单元2100可以与近场通信(NFC)天线一起提供。接收侧线圈单元2100可以与传输侧线圈单元1400相同，并且接收天线的尺寸可以根据接收单元200的电特性而改变。

接收侧阻抗匹配单元2200可以执行传输单元1000与接收单元2000之间的阻抗匹配。

接收侧AC-DC转换单元2300对从接收侧线圈单元2100输出的AC信号进行整流并产生DC信号。

接收侧DC-DC转换器2400可以根据负载2500的容量来调节从接收侧AC-DC转换器2300输出的DC信号的电平。

负载2500可以包括电池、显示器、音频输出电路、主处理器和各种传感器。

接收侧通信与控制单元2600可以通过来自传输侧通信与控制单元1500的唤醒电力来激活，以执行与传输侧通信与控制单元1500的通信并且控制接收单元2000的子系统的操作。

可以包括一个或多个接收单元2000以从传输单元1000同时无线地接收能量。也就是说，在磁谐振型无线电力传输系统中，多个目标接收单元2000可以从一个传输单元1000接收电力。此时，传输单元1000的传输侧匹配单元1300可以自适应地执行多个接收单元2000之间的阻抗匹配。这同样适用于在磁感应方法中包括彼此独立的多个接收侧线圈单元的情况。

另外，如果提供有多个接收单元2000，则电力接收方法可以相同或不同。在这种情况下，传输单元1000可以使用磁感应方法、磁谐振方法或其组合来传输电力。

同时，在无线电力传输系统的信号的电平和频率之间的关系中，在磁感应型无线电力传输的情况下，在传输单元1000中，传输侧AC-DC转换器1100可以接收数十或数百伏(例如，110V至220V)的数十或数百赫兹(例如，60Hz)的AC信号并将其转换成数伏至数十或数百伏(例如10V至20V)的DC信号，并且传输侧DC-AC转换器1200接收DC信号并且输出kHz频带(例如，125kHz)的AC信号。接收单元2000的接收侧AC-DC转换器2300可以接收KHz频带(例如，125kHz)的AC信号并将其转换为数伏至数十或数百伏(例如，10V至20V)的DC信号，并且接收侧DC-DC转换器2400可以向负载2500输出适合于负载2500的5V的DC信号。在磁谐振型无线电力传输的情况下，在传输单元1000中，传输侧AC-DC转换器1100可以接收数十或数百伏(例如110V至200V)的数十或数百Hz(例如，60Hz)的AC信号并将其转换为数伏至数十或数百伏(例如10V至20V)的DC信号，并且输出侧DC-AC转换器1200接收DC信号，并输出MHz频带(例如，6.78MHz)的AC信号。接收单元2000的接收侧AC-DC转换器2300可以接收MHz频带(例如，6.78MHz)的AC信号并将其转换为数伏至数十或数百伏(例如10V至20V)的DC信号，并且接收侧DC-DC转换器2400可以向负载2500输出适合于负载2500的5V的DC信号。

<传输单元的操作状态>

图5是示出无线电力传输系统的操作的流程图，并且更特别地示出传输单元的操作状态。

参照图5，根据实施方式的传输单元可以具有至少：1)待命阶段；2)数字查验阶段；3)识别阶段；4)电力传输阶段；和5)充电结束阶段。

[待命阶段]

(1)当外部电力被施加到传输单元1000以启动传输单元1000时，传输单元1000可以进入待命阶段。处于待命阶段的传输单元1000可以检测充电区域中的对象(例如，接收单元2000或金属外来物(FO))的存在/不存在。另外，传输单元1000可以检测对象是否从充电区域移走。

(2)在传输单元1000处检测充电区域中对象的存在的方法中，可以监测对象与传输单元1000之间的电容或电感的变化或谐振频率的偏移以检测对象，但不限于此。

(3)当传输单元1000在充电区域中检测到对象即接收单元2000时，阶段可以切换到作为下一步骤的数字查验阶段(digital ping phase)。

(4)另外，传输单元1000可以在充电区域中检测FO例如金属FO。

(5)同时，如果传输单元1000在待命阶段没有获得能够区分接收单元2000与FO的信息，则阶段被切换到数字查验阶段或识别阶段以确定是否存在接收单元2000或FO。

[数字查验阶段]

(1)在数字查验阶段中，传输单元1000连接到可充电接收单元2000，以确定接收单元2000是否能够利用从传输单元1000接收到的无线电力进行充电。另外，传输单元1000可以生成并输出具有预定频率和定时的数字查验以被连接到可充电接收单元2000。

(2)当用于数字查验的足够的电力信号被传送到接收单元2000时，接收单元2000可以根据通信协议调制电力信号，由此来响应数字查验。当传输单元1000从接收单元2000接收到有效信号时，阶段可以被切换到识别阶段而不去除电力信号。当从接收单元2000接收到充电结束(EOC)请求时，传输单元1000的阶段可以切换到EOC阶段。

(3)另外，当没有检测到有效接收单元2000或者当对象对数字查验的响应时间超过预定时间时，传输单元1000可以去除电力信号，并且传输单元的阶段返回到待命阶段。因此，如果在充电区域中放置有FO，则由于FO不能发送任何响应，所以传输单元1000的阶段可以返回到待命阶段。

[识别阶段]

(1)当接收单元2000对传输单元1000的数字查验的响应结束时，传输单元1000可以将传输单元识别信息传送到接收单元2000以检查传输单元1000与接收单元2000的兼容性。如果兼容性被检查，则接收单元2000可以将识别信息发送到传输单元1000。另外，传输单元1000可以检查接收单元2000的接收单元识别信息。

(2)当相互识别结束时，传输单元1000的阶段可以切换到电力传输阶段，以及当识别失败时或者当识别时间超过预定识别时间时，传输单元1000的阶段可以返回到待命阶段。

[电力传输阶段]

(1)传输单元1000的通信与控制单元1500可以基于从接收单元2000接收的控制数据来控制传输单元1000，由此向接收单元2000提供充电电力。

(2)此外，可以确定传输单元1000是否在适当的操作范围内操作，或者是否由于FOD而出现稳定性问题。

(3)另外，当传输单元1000从接收单元2000接收到EOC请求信号或者温度超过预定温度界限时，传输单元1000可以停止电力传输，并且传输单元的阶段可以切换到EOC阶段。

(4)另外，当无法适当地传输电力时，可以去除电力信号并且传输单元的阶段可以返回到待命阶段。另外，在接收单元2000被移走之后，当接收单元2000进入充电区域时，可以再次执行上述循环。

(5)另外，传输单元的阶段可以根据接收单元2000的负载2500的充电状态返回到识别阶段，并且可以向接收单元2000提供基于负载2500的状态信息调整的充电电力。

[充电结束(EOC)阶段]

(1)当从接收单元2000接收到指示充电结束的信息时或者当接收单元2000的温度增加到预定温度或更高时，传输单元1000的阶段可以切换到EOC阶段。

(2)当传输单元1000从接收单元2000接收到EOC信息时，传输单元可以停止电力传输并且待命达预定时间。在经过预定时间之后，传输单元1000可以进入数字查验阶段以被连接到位于充电区域中的接收单元2000。

(3)当传输单元1000从接收单元2000接收到指示温度超过预定温度的信息时，传输单元1000可以待命达预定时间。在经过预定时间之后，传输单元1000可以进入数字查验阶段以被连接到位于充电区域中的接收单元2000。

(4)另外，传输单元1000可以监测接收单元2000是否被从充电区域中移走达预定时间，并且当接收单元2000被从充电区域中移走时，传输单元1000的阶段可以返回到待命阶段。

<FOD情况>

(1)如果金属外来物例如硬币或钥匙被放置在充电区域中，则可以执行FOD。由于FOD使传输单元1000或接收单元2000的温度升高到预定温度或更高并且降低能量效率，因此准确地检测FO的存在/不存在是重要的。

(2)当接收单元2000不存在于充电区域中时、当正在进行充电时、当充电时外来物被放置在充电区域中时等都可能产生FOD

(3)作为FOD方法，如果接收单元2000不存在并且只有FO存在于充电区域中，则可以使用通过检测输入阻抗的虚数部分来执行FOD的第一FOD方法来执行检测。

(4)另外，作为FOD方法，如果接收单元2000和FO存在于充电区域中，则可以使用通过检测输入阻抗的虚数部分来执行FOD的第二FOD方法来执行检测。

[第一FOD情况：在接收单元未被放置在充电区域中的情况下传输单元的执行FOD的方法]

虽然传输侧线圈1400被示出为串联连接到传输侧阻抗匹配单元1300，但是实施方式不限于此，并且可以由与传输侧阻抗匹配单元1300并联连接或串并联连接的等效电路来表示。

(3-1)参照图6，传输单元1000的传输侧阻抗匹配单元1300和传输侧线圈1400可以由传输侧电阻器R_Tx、传输侧电感器L_Tx和传输侧电容器的串联模型等效地表示。另外，传输侧线圈1400和传输侧阻抗匹配单元1300的输入阻抗，即从传输侧阻抗匹配单元1300的输入端口朝传输侧线圈1400观察的第一输入阻抗Z_in1，可变成Z_in1＝(1/jωC_Tx)+R_Tx+jωL_Tx。另外，当传输侧电感器L_Tx和传输侧电容器C_Tx通过传输侧阻抗匹配单元1300进行谐振时，第一输入阻抗Z_in1可以变为Z_in1＝R_Tx，变成了纯电阻。

同时，为了使传输侧电感器L_Tx和传输侧电容器C_Tx谐振，传输侧阻抗匹配单元1300可以在通信与控制单元1500的控制下调节传输侧电容器C_Tx的电容。

(3-2)参考图7，通过将FO放置在传输单元1000的充电区域中，传输单元1000和FO可以以耦合系数K_FO彼此磁耦合。

FO是金属外来物，并且可以由FO电感器L_FO和FO电阻器R_FO等效地建模。

传输侧线圈1400和传输侧阻抗匹配单元1300的输入阻抗，即从传输侧阻抗匹配单元1300的输入端口朝向FO侧的第二输入阻抗Z_in2可以变为

Z_in2＝(1/jωC_Tx)+R_Tx+jωL_Tx+(ω²k² _FO L_TX L_FO/jωL_FO R_FO)

＝Z_in1+ω²k² _FO L_Tx L_FO/(jωL_FO+R_FO)。当传输侧电感器L_Tx和传输侧电容器C_Tx通过传输侧阻抗匹配单元1300谐振时，第二输入阻抗Z_in2可以变为Z_in2＝R_Tx+(ω²k² _FO L_Tx L_FO/jωL_FO R_FO)。当将分数的分母转换为实数时，

可以得到Z_in2＝R_Tx+{(R_FO-jωL_FO)ω²K² _FO L_Tx L_FO/ω²L² _FO+R² _FO}。另外，通常，由于满足ω²L² _FO＞＞R² _FO的关系，所以第二输入阻抗Z_in2可以近似地变成

Z_in2≒R_Tx+{(R_FO-jωL_FO)ω²K² _FO L_Tx L_FO/ω²L² _FO}

＝R_Tx+(R_FO K² _FO L_Tx/L_FO)-jωK² _FO L_Tx。

当比较第一输入阻抗Z_in1和第二输入阻抗Z_in2时，输入阻抗中的虚数部分的存在/不存在可以根据FO的存在/不存在而改变。也就是说，可以看出，当不存在FO时，第一输入阻抗Z_in1在谐振状态下变成纯电阻，但是当存在FO时，第二输入阻抗Z_in2在谐振中不会变为纯电阻。

另外，可以看出，第二输入阻抗Z_in2的实数部分

Real(Z_in2)≒R_Tx+(R_FO K² _FO L_Tx/L_FO)

与第一输入阻抗Z_in1的实数部分Z_in1＝R_Tx相比增加了R_FO K² _FO L_Tx/L_FO。也就是说，输入阻抗的实数部分的值可以根据FO的存在/不存在而改变。

(3-3)与第一输入阻抗Z_in1不同，由于在第二输入阻抗Z_in2中存在虚数项，因此可以通过确定虚数项的存在/不存在来执行FOD。

另外，因为实数部分由于FO的存在而增大，所以可以通过检测输入阻抗的实数部分的变化来检测FO。

(3-4)作为确定虚数项的存在/不存在的方法，存在各种方法。例如，①1)可以改变传输单元1000的传输侧线圈1400上的信号的频率，2)可以通过传输侧阻抗匹配单元1300来调节传输侧电容器C_Tx以根据频率变化保持谐振，以及3)可以检查输入阻抗的水平是否改变，从而执行FOD。也就是说，3-1)当不存在FO时，第一输入阻抗Z_in1是纯电阻而与频率无关，因此第一输入阻抗Z_in1是常数，并且3-2)当存在FO时，可以利用第二输入阻抗Z_in2的水平根据频率而改变的事实来执行FOD。

②另外，可以通过检测以下现象来执行FOD：被确定为传输侧电阻R_Tx值的第一输入阻抗Z_in1的水平可以由于FO的FO电阻R_FO和FO电感器L_FO而增大以变为第二输入阻抗Z_in2。

③另外，1)检测器1600可以检测以下中的至少之一：1.传输侧AC-DC转换器1100的输入信号；2.传输侧AC-DC转换器1100的输出信号；3.传输侧DC-AC转换器1200的输入信号；4.传输侧DC-AC转换器1200的输出信号；5.传输侧阻抗匹配单元1300的输入信号；6.传输侧阻抗匹配单元1300的输出信号；7.传输侧线圈1400的输入信号；或8.传输侧线圈1400的信号。2)可以基于检测到的信号的变化执行FOD。

[第二FOD情况：在接收单元被放置在充电区域之后或者在接收单元被放置在充电区域中时传输单元的执行FOD的方法]

尽管接收侧线圈2100被示出为与接收侧阻抗匹配单元2200串联连接，但是实施方式不限于此，并且可以通过与接收侧阻抗匹配单元2200并联连接或串并联的等效电路来表示。

(4-1)参考图8，传输单元1000和接收单元2000可以以耦合系数K进行磁耦合。另外，传输单元1000的传输侧阻抗匹配单元1300和传输侧线圈1400可以由传输侧电阻器R_Tx、传输侧电感器L_Tx和传输侧电容器C_Tx的串连模型等效地表示。另外，接收单元2000的接收侧阻抗匹配单元2200和接收侧线圈2100可以由接收侧电阻器R_Rx、接收侧电感器L_Rx和接收侧电容器C_Rx的串联模型等效地表示。

传输侧线圈1400和传输侧阻抗匹配单元1300的输入阻抗，即从传输侧阻抗匹配单元1300的输入端口朝接收单元2000观察的第三输入阻抗Z_in3，可以变为

Z_in3＝1/jωC_Rx+R_Rx+jωL_Tx+ω²K²L_Tx L_Rx/{(1/jωC_Rx)+jωL_Rx+R_L}。

另外，当传输侧电感器L_Tx和传输侧电容器C_Tx通过传输侧阻抗匹配单元1300谐振并且接收侧电感器L_Rx和接收侧电容器C_Rx通过接收侧阻抗匹配单元2200谐振时，第三输入阻抗Z_in3可以变为

Z_in3＝R_Tx+ω²K²L_Tx L_Rx/R_L，成为纯电阻。

同时，为了传输侧电感器L_Tx和传输侧电容器C_Tx的谐振，传输侧阻抗匹配单元1300可以在通信与控制单元1500的控制下调节传输侧电容器C_Tx的电容，并且为了接收侧电感器L_Rx和接收侧电容器C_Rx的谐振，接收侧阻抗匹配单元2200可以在接收侧通信与控制单元2600的控制下调整接收侧电容器C_Rx的电容。

在这种情况下，当FO被放置在充电区域中时，在第一FOD情况下，如上所述，可以通过FO将虚数部分添加到第三输入阻抗Z_in3以成为第四输入阻抗Z_in4。因此，当对第三输入阻抗Z_in3和第四输入阻抗Z_in4进行比较时，可以看出，输入阻抗中的虚数部分的存在/不存在根据FO的存在/不存在而改变。也就是说，可以看出，当不存在FO时，第三输入阻抗Z_in3在谐振状态下变为纯电阻，以及如果存在FO，则第四输入阻抗Z_in4在谐振状态下不会变为纯电阻。

另外，当FO存在于充电区域中时，由于输入阻抗的实数部分的增大，所以第四输入阻抗Z_in4的实数部分的水平与第三输入阻抗Z_in3的实数部分相比会增大。

(4-2)与第三输入阻抗Z_in3不同，由于在第四输入阻抗Z_in4中存在虚数项，所以可以通过确定虚数项是否存在来执行FOD。另外，因为输入阻抗的实数部分由于FO的存在而增大，所以可以检测输入阻抗的实数部分的变化来检测FO。

(4-3)作为确定是否存在虚数项的方法，存在各种方法。例如，①可以通过检测以下现象来执行FOD：被确定为传输侧电阻器R_Tx的第三输入阻抗Z_in3的水平由于FO的FO电阻器R_FO和FO电感器L_FO而改变以变为第四输入阻抗Z_in4。

②另外，1)检测器1600可以检测以下中的至少之一：1.传输侧AC-DC转换器1100的输入信号；2.传输侧AC-DC转换器1100的输出信号；3.传输侧DC-AC转换器1200的输入信号；4.传输侧DC-AC转换器1200的输出信号；5.传输侧阻抗匹配单元1300的输入信号；6.传输侧阻抗匹配单元1300的输出信号；7.传输侧线圈1400的输入信号；以及8.传输侧线圈1400的信号。2)另外，可以基于检测到的信号的变化执行FOD。

[基于检测到的信号的FO确定方法]

在实施方式中，检测器1600可以检测传输单元1000的信号，并且基于检测到的信号来确定传输单元1000的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。传输侧通信与控制单元1500可以基于检测器1600的检测结果来执行FOD。

检测器1600可以测量传输侧DC-AC转换器1200的输出信号或传输侧阻抗匹配单元1300的输入信号。

由检测器1600检测到的信号可以变为正弦信号，输入阻抗的实数部分可以通过FO的电阻器R_FO被改变，从而改变检测到的信号的幅度，并且输入阻抗的虚数部分可以通过FO的FO电容器C_FO被形成，从而改变检测到的信号在时间轴上的宽度。特别地，如果在输入阻抗中形成虚数部分，则检测到的信号在时间轴上宽度可以减小。因此，可以通过检查检测到的信号在时间轴上的宽度的变化——更特别地，检查检测到的信号在时间轴上的宽度的减小——来执行FOD。

图9是根据实施方式的传输侧DC-AC转换器、传输侧阻抗匹配单元和传输侧线圈的等效电路图。图10是示出图9的传输侧DC-AC转换器的输出波形的图。

(2)参照图9，根据本实施方式的传输侧DC-AC转换器1200可以成为用于仅输出输出的AC信号的正半周期的放大器。传输侧DC-AC转换器1200可以通过第一节点N₁从传输侧AC-DC转换器1100接收DC信号DC₁，并且通过第二节点N₂和第三节点N₃输出AC信号。另外，电流可以通过第二节点N₂和第三节点N₃的AC信号流入传输侧电感器L_Tx，并且电力可以通过由流动电流产生的通量被传输到接收单元2000的接收侧线圈2100。

第一传输侧DC-AC转换器1200可以包括第一开关S₁和第二开关S₂以及第一高侧电感器LH1和第二高侧电感器LH2。第一高侧电感器LH1可以连接在第一节点N₁与第二节点N₂之间，并且第二高侧电感器LH2可以连接在第一节点N₁与第三节点N₃之间。另外，第一开关S₁可以连接在第二节点Nc与参考接地之间，并且第二开关S₂可以连接在第三节点N₃与参考接地之间。

可以将脉冲宽度调制信号提供给第一开关S₁和第二开关S₂，以使第一开关S₁和第二开关S₂交替地导通，并且第一开关S₁和第二开关S₂可以通过传输侧通信与控制单元1500以预定频率操作。

(3)参照图10，图9的传输侧DC-AC转换器1200可以根据第一开关S₁和第二开关S₂的交替操作通过第二节点N₂和第三节点N₃的端子输出正的正弦波电压，第二节点N₂和第三节点N₃是传输侧DC-AC转换器1200的输出端子。也就是说，当第一开关S₁导通并且第二开关S₂关断时，电流通过第一高侧电感器LH1、传输侧电容器C_Tx和传输侧电感器L_Tx流至地并且通过第二高侧电感器LH2流至地，以将正的正弦波电压输出到传输侧DC-AC转换器1200的输出端子。当第一开关S₁关断并且第二开关S₂导通时，电流通过第一高侧电感器LH1流至地并且通过第二高侧电感器LH2、传输侧电感器L_Tx和传输侧电容器C_Tx流至地，由此由于传输侧电感器L_Tx和第二高侧电感器LH2的电流抵消而导致将0V的电压施加到传输侧DC-AC转换器1200的输出端子。

(4)同时，如果在充电区域中存在FO，则输入阻抗的实数部分可以通过FO的FO电阻器R_FO被改变，从而改变传输侧DC-AC转换器1200的输出端子的输出信号V_Amp的幅度V_peak，并且输入阻抗的虚数部分可以通过FO的FO电容器C_FO被形成，从而改变传输侧DC-AC转换器1200的输出端子的输出信号V_Amp的时间宽度T_Width。

可以通过感测传输侧DC-AC转换器1200的输出端子的输出波形的时间宽度T_Width的根据FO的变化来确定FO的存在/不存在。另外，可以通过检测传输侧DC-AC转换器1200的输出波形的幅度V_peak的变化并将其与参考值比较来确定FO的存在/不存在。另外，如果FO在电力传输阶段被放置到充电区域中，则可以通过检测传输侧DC-AC转换器1200的输出端子的输出波形的幅度V_peak由于输入阻抗的快速变化而引起的变化来确定FO的存在/不存在。

图11是示出FO确定单元的电路图，图12是示出FO确定单元的输入和输出信号的波形的曲线图。

(5)参照图11和图12，作为感测时间宽度T_Width的变化的实施方式，根据本实施方式的传输单元1000可以包括FO确定单元1700。

FO确定单元1700可以包括比较器1710和RC滤波器1720。

比较器1710可以在其非反相端子(+)处通过电阻器分压器R1和R2接收由检测器1600检测到的传输侧DC-AC转换器1200的输出电压V_Amp，在其反相端子(－)处接收参考电压V_Ref，将输出电压V_Amp与参考电压V_Ref进行比较，并生成具有与传输侧DC-AC转换器1200的时间宽度V_Amp相同的宽度的脉冲波V_pul。

RC滤波器可以去除AC信号并将DC信号V_o输出到传输侧通信与控制单元1500。传输侧通信与控制单元1500可以通过基于RC滤波器的输出电压V_o确定FO的存在/不存在来执行FOD。

同时，FO确定单元1700可以包括在检测器1600或传输侧通信与控制单元1500中。因此，检测器1600可以感测用于检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在所需的电压或电流信息，基于电压或电流信息执行FO确定单元1700的功能，并将最终结果提供给传输侧通信与控制单元1500。另外，传输侧通信与控制单元1500可以基于检测器1600的感测信息执行FO确定单元1700的功能。

同时，如果多个接收单元2000被放置在充电区域中，则根据该实施方式的传输单元10000可以执行多重充电(multi-charging)。因此，当多个对象被放置在充电区域中时，可以将无线电力发送到所述多个对象的至少一个接收单元2000以及可以被确定传输单元1000的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在，由此确定所述多个对象中的至少一个是否为金属外来物。

<每个阶段根据FOD的阶段转换>

(1)待命阶段

1)在待命阶段，当对象进入充电区域时传输单元1000可以根据上述方法确定是否存在输入阻抗的虚数部分，并且如果存在虚数部分，则将对象识别为FO。当传输单元1000检测到FO时，可以执行通知功能，使得用户可听地或可视地识别FOD的结果。

2)另外，当传输单元1000检测到输入阻抗的虚数部分时，可以保持待命阶段直到FO被从充电区域中移走。

3)作为确定FO的另一种方法，可以检测输入阻抗的实数部分的变化，并且如果变化等于或大于参考值，则可以确定FO存在于充电区域中。即使当有效接收单元2000被放置在充电区域中时，由于输入阻抗的实数部分可以改变，所以可以基于在实验上将放置有接收单元2000时的实数部分的变化与根据FO的实数部分的变化进行比较的结果来获取参考值。

4)另外，可以顺序执行检测输入阻抗的实数部分和虚数部分的变化的过程以检测FO，由此更准确地执行FOD。

(2)数字查验阶段

1)在数字查验阶段中，当对象进入充电区域时，传输单元1000可以向对象输出数字查验以等待对象的响应。如果对象是FO，则由于FO不响应数字查验，所以传输单元1000的阶段可以转换到待命阶段。

2)当进入充电区域的对象是接收单元1000时，传输单元1000可以向接收单元1000输出数字查验并等待接收单元1000的响应。此时，当FO进入充电区域时，可以从接收单元1000接收对数字查验的响应信号，并且同时可以感测对输入阻抗的虚数部分的检测(或者，对输入阻抗的实数部分的变化的检测，或者虚数部分检测和实数部分变化检测的顺序执行)。当传输单元1000检测到FO时，可以执行通知功能，使得用户可听地或可视地识别FOD的结果。除了传输单元1000之外，这样的通知功能可以由从传输单元1000接收FOD的结果的接收单元2000执行。另外，当尽管传输单元1000的通知功能但FO仍未被移走达预定时间时，传输单元1000的阶段可以不转换到作为下一个步骤的识别阶段，而可以转换到待命阶段。

(3)识别阶段

1)在识别阶段，当存在进入充电区域的对象时，传输单元1000可以向对象输出传输单元1000的识别信息并等待接收对象的识别信息。如果对象是FO，则由于FO不响应标识信息，所以传输单元1000的阶段可以转换到待命阶段。

2)当进入充电区域的对象是接收单元1000时，传输单元1000可以将识别信息输出到接收单元1000并等待接收单元1000的响应。此时，当FO进入充电区域时，可以从接收单元1000接收到接收单元的识别信息，并且同时可以感测对输入阻抗的虚数部分的检测(或者，对输入阻抗的实数部分的变化的检测，或者虚数部分检测和实数部分变化检测的顺序执行)。当传输单元1000检测到FO时，可以执行通知功能，使得用户可听地或可视地识别FOD的结果。除了传输单元1000之外，这样的通知功能可以由从传输单元1000接收FOD的结果的接收单元2000执行。另外，当尽管传输单元1000的通知功能但是FO仍未被移走达预定时间时，传输单元1000的阶段可以不转换到作为下一个步骤的电力传输阶段，而可以转换到待命阶段。

(4)电力传输阶段

1)如果在从传输单元1000向接收单元2000传输电力的过程中在充电区域中存在对象，则可以通过周期性地检测输入阻抗的虚数部分来检查对象的存在(或者检测输入阻抗的实数部分的变化，或者顺序执行虚数部分检测和实数部分变化检测)。当对象是FO时，传输单元1000的阶段可以转换到待命阶段。当传输单元1000检测到FO时，可以执行通知功能使得用户可听地或可视地识别FOD的结果。除了传输单元1000之外，这样的通知功能可以由从传输单元1000接收FOD的结果的接收单元2000执行。

2)另外，传输单元1000可以执行温度检测功能。当传输单元1000的充电区域的温度升高到预定温度或更高时，可以执行检测输入阻抗的虚数部分的过程。当检测到FO时，可以确定温度由于FO而增加，可以将该确定通知给用户，并且传输单元1000的阶段可以转换到待命阶段。

这样的温度检测功能可以由接收单元2000执行。也就是说，当充电区域的温度升高到预定温度或更高时，接收单元2000可以将这样的信息发送到传输单元1000，使得传输单元1000执行FOD。

3)同时，预定温度可以是用于使传输单元1000与接收单元2000之间进行稳定无线传输的阈值温度值或更低。如果预定温度小于阈值温度值，则可以在无线电力传输稳定性出现问题之前预先检查温度是否由于FO而上升。

在根据该实施方式的无线电力传输系统中，传输单元1000可以通过在传输单元1000中检测传输单元1000的输入阻抗的虚数部分的过程来执行FOD，而无需进行以下过程：在传输单元与接收单元之间传送和接收电力传输状态信息的过程，确定传输单元与接收单元之间的电力传输效率的过程，或从接收单元2000接收关于FO的信息并执行FOD的过程。

另外，即使当接收单元2000在充电区域中未对准时，也仅改变谐振阶段中的传输单元1000与谐振阶段中的接收单元2000之间的耦合系数K，而传输单元1000的输入阻抗仍可以保持纯电阻。因此，即使当充电单元2000在充电区域中未对准时，也可以准确地执行FOD。即使当功率效率由于充电区域中的接收单元的未对准而降低时，也可以防止与功率效率由于FO而降低有关的错误判定，由此准确地执行FOD。

尽管已经参照示例性实施方式描述了本发明，但是本发明不限于此，本领域技术人员将认识到在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。例如，本领域技术人员可以修改实施方式的组件。与这样的修改和应用有关的差异应解释为落在所附权利要求中描述的本发明的范围内。

Claims

1.一种具有无线电力传输功能的传输单元，所述传输单元包括：

线圈；

阻抗匹配单元，其包括与所述线圈谐振的电容器；以及

检测器，其被配置成检测所述阻抗匹配单元和所述线圈的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

2.根据权利要求1所述的传输单元，其中，所述输入阻抗的所述虚数部分的存在/不存在被进行检测以检测在所述传输单元的充电区域中是否放置有对象。

3.根据权利要求2所述的传输单元，其中，当检测到所述输入阻抗的所述虚数部分时，确定所述对象为金属外来物。

4.根据权利要求1所述的传输单元，还包括直流DC-交流AC转换器，其被配置成将输入DC信号转换成AC信号并且将所述AC信号输出至所述线圈，

其中，所述检测器感测所述AC信号并且检测所述输入阻抗的所述虚数部分的存在/不存在。

5.根据权利要求4所述的传输单元，其中，所述检测器检测所述AC信号的时间宽度的变化并且检测所述输入阻抗的所述虚数部分的存在/不存在。

6.根据权利要求5所述的传输单元，其中，当在所述传输单元的充电区域中放置有金属外来物时，所述时间宽度减小。

7.一种具有无线电力传输功能的传输单元，所述传输单元包括：

电力转换器，其被配置成对输入信号的电力进行转换并且输出交流AC信号；

谐振电路单元，其被配置成将所述AC信号转换成磁场；以及

检测器，其被配置成检测所述AC信号，

其中，所述AC信号的时间宽度的变化被进行检测以确定在所述传输单元的充电区域中存在/不存在对象。

8.根据权利要求7所述的传输单元，其中，当所述对象是金属外来物时，所述AC信号的时间宽度减小。

9.根据权利要求7所述的传输单元，其中，所述电力转换器包括被配置成仅输出所述AC信号的正半周期的放大器。

10.根据权利要求7所述的传输单元，还包括控制器，所述控制器被配置成：

生成具有与所述AC信号的正半周期的时间宽度对应的宽度的脉冲信号，以及

生成其电平根据所述脉冲信号的脉冲宽度而变化的DC电压，并且将所述DC电压与预定值进行比较以确定存在/不存在所述对象。

11.根据权利要求10所述的传输单元，其中，所述控制器包括：

比较器，其被配置成将所述AC信号与参考电压进行比较并且生成具有与所述AC信号的所述正半周期的所述时间宽度对应的宽度的脉冲信号；以及

RC滤波器，其被配置成生成所述DC电压，所述DC电压的电平根据所述脉冲信号的所述脉冲宽度而变化。

12.一种被配置成向充电区域中的多个对象中的至少之一无线地传输电力的传输单元，所述传输单元包括：

传输侧谐振电路单元，其被配置成将所述AC信号转换成磁场；以及

检测器，其被配置成检测所述AC信号，

其中，所述AC信号的时间宽度的变化被进行检测以确定所述多个对象中的至少之一是否为金属外来物。

13.根据权利要求12所述的传输单元，其中，当所述多个对象中的至少之一为金属外来物时，所述AC信号的时间宽度减小。

14.根据权利要求12所述的传输单元，其中，所述电力转换器包括被配置成仅输出所述AC信号的正半周期的放大器。

15.根据权利要求12所述的传输单元，还包括控制器，所述控制器被配置成：

生成其电平根据所述脉冲信号的脉冲宽度而变化的DC电压，并且将所述DC电压与预定值进行比较以确定所述多个对象中的至少之一是否为金属外来物。

16.根据权利要求15所述的传输单元，其中，所述控制器包括：

17.一种被配置成向充电区域中的多个对象中的至少之一无线地传输电力的传输单元，所述传输单元包括：

检测器，其被配置成检测所述AC信号，

其中，所述谐振电路单元的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在被进行检测以确定所述多个对象中的至少之一是否为金属外来物。

18.根据权利要求17所述的传输单元，其中，所述检测器感测所述AC信号并且检测所述输入阻抗的所述虚数部分的存在/不存在。

19.根据权利要求18所述的传输单元，其中，所述检测器检测所述AC信号的时间宽度的变化并且检测所述输入阻抗的所述虚数部分。

20.根据权利要求19所述的传输单元，其中，当所述多个对象中的至少之一为金属外来物时，所述时间宽度减小。

21.一种操作传输单元的方法，所述方法包括：

确定在充电区域中存在/不存在对象的待命阶段；

请求来自所述对象的对于数字查验的响应的数字查验阶段；

请求来自所述对象的识别信息的识别阶段；以及

向所述对象传输无线电力的电力传输阶段，

其中，所述传输单元的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在被进行检测以检测放置在所述充电区域中的金属外来物。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，当检测到所述输入阻抗的所述虚数部分时，所述传输单元执行通知功能。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，当在所述待命阶段检测到所述输入阻抗的所述虚数部分时，所述传输单元保持所述待命阶段。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，当在所述数字查验阶段、所述识别阶段和所述电力传输阶段中的任一阶段中检测到所述输入阻抗的所述虚数部分时，所述传输单元的阶段转变至所述待命阶段。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，当在所述电力传输阶段中检测到所述输入阻抗的所述虚数部分时，所述传输单元将金属外来物检测信息发送至被配置成从所述传输单元接收电力的接收单元。

26.根据权利要求21所述的方法，其中，当所述传输单元的所述充电区域的温度等于或大于预定温度时，所述传输单元检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，当从被配置成从所述传输单元接收电力的所述接收单元接收到指示所述充电区域的温度等于或大于预定温度的信息时，所述传输单元检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。