CN108450042A - 无线充电装置、由此的无线电力传输方法及用于其的记录介质 - Google Patents

Abstract

根据实施方式的无线电力发送器包括：电力转换单元，用于转换供应的电力的强度并且将其输出作为电力信号；发送控制单元，用于检查无线电力接收器是否在未完成充电的无负载状态下继续进行充电，并且根据检查的结果，暂时停止向无线电力接收器供应电力信号以及再继续供应；以及具有至少一个发送线圈的发送线圈端，用于向无线电力接收器发送电力信号。

Description

无线充电装置、由此的无线电力传输方法及用于其的记录 介质

技术领域

实施方式涉及无线充电装置、用于无线充电装置的无线电力传输方法以及用于无线电力传输方法的记录介质。

背景技术

近年来，随着信息通信技术的快速发展，正在形成普遍存在的基于信息通信技术的社会。

为了使信息通信装置能够随时随地连接，应该在所有设施中安装配备有具有通信功能的计算机芯片的传感器。因此，向这些装置或传感器供应电力是一个新的挑战。此外，随着便携式装置诸如蓝牙手机和音乐播放器如iPod以及移动电话的种类在数量上迅速增加，对其电池充电需要时间和精力。作为解决这个问题的一种方式，无线电力传输技术近来引起了关注。

无线电力传输(或无线能量传送)是一种基于磁场的感应原理将电能从发送器无线传输至接收器的技术。在19世纪，开始使用基于电磁感应的电动机或变压器。此后，尝试了通过辐射高频波或电磁波诸如微波或激光来传输电能的方法。例如，电动牙刷和一些无线剃须刀通过电磁感应进行充电。

迄今为止介绍的无线能量传输技术可以大致分为磁感应、电磁共振和采用短波长射频的RF传输。

在磁感应方案中，当两个线圈彼此相邻布置并且电流被施加到一个线圈时，此时生成的磁通量在另一个线圈中生成电动势。这项技术正在主要针对小型装置诸如移动电话进行商业化。在电磁感应方案中，高达数百千瓦(kW)的功率可以高效地传输，但是最大传输距离小于或等于1cm。因此，通常需要将装置放置在充电器或衬垫附近，这是不利的。

磁共振方案使用电场或磁场而不是采用电磁波或电流。磁共振方案的优点在于，该方案对于其他电子装置或人体是安全的，因为它几乎不受电磁波的影响。然而，该方案的可用距离和空间有限，并且该方案的能量传递效率相当低。

短波无线电力传输方案(即，RF传输方案)利用了能量可以以无线电波的形式直接被发送和接收的事实。该技术是使用整流天线的基于RF的无线电力传输方案。整流天线是天线和整流器的复合词，是指将RF功率直接转换为直流(DC)功率的装置。也就是说，RF方案是将AC无线电波转换为DC波的技术。近来，随着效率的提高，RF技术的商业化已经被积极研究。

无线电力传输技术可用于各种行业，包括IT、铁路和家用电器以及移动行业。

接收器的电池可以利用从发送器无线发送的电力进行充电。此时，如果接收器的电池的温度高于或等于预定温度，则中断供应给电池的电力以保护电池。然而，识别到接收器继续被充电，发送器会继续发送电力。因此，电力可能被不必要地消耗。此外，在供应给电池的电力被中断以保护电池时，可能会长时间不执行充电。

发明内容

技术问题

实施方式提供了能够防止电力在因接收器中检测到过热从而电池充电被中断的无负载状态下继续进行充电而被不必要地消耗的无线电力传输装置、用于无线电力传输装置的无线电力传输方法以及用于无线电力传输方法的记录介质。

技术方案

在一个实施方式中，一种用于向无线电力接收器无线地发送电力信号的无线电力发送器可以包括：电力转换单元，其被配置成转换供应的电力的强度并且输出该电力作为电力信号；发送控制器，其被配置成检查无线电力接收器是否是在未完成充电的无负载状态下继续进行充电，并且根据检查的结果暂时中断向无线电力接收器供应电力信号并且然后再继续向无线电力接收器供应电力信号；以及具有至少一个发送线圈的发送线圈组，其被配置成向无线电力接收器发送电力信号。

例如，无线电力发送器可以在发送控制器的控制下多次重复暂时中断向无线电力接收器供应电力信号并且然后再继续向无线电力接收器供应电力信号的操作。

例如，无线电力发送器可以还包括频率驱动器和解调单元，该解调单元被配置成对从无线电力接收器发送并且通过发送线圈组接收的反馈信号进行解调，其中发送控制器可以根据由解调单元解调的反馈信号来控制频率驱动器，以改变要被传送至发送线圈组的电力信号的频率。

例如，电力转换单元可以包括：电平转换单元，其被配置成转换供应的电力的电平；以及电力传感器，其被配置成测量具有所转换的电平的供应电力的电压/电流，其中，发送控制器可以根据由电力传感器进行的测量的结果中断向电平转换单元供应所供应的电力。

例如，无线电力发送器可以还包括：第一传感器，其被配置成测量从电平转换单元流向电力传感器的轨道电流的水平；第二传感器，其被配置成测量流过发送线圈组中的无线连接至无线电力接收器的发送线圈的线圈电流的水平；以及比较单元，其被配置成比较由第一传感器和第二传感器执行的测量的结果，其中发送控制器可以使用比较单元执行的比较结果来检查无线电力接收器是否在无负载状态下继续进行充电。

例如，发送控制器可以分析解调后的反馈信号以确定以下情况中的至少之一：低于无线电力接收器的完全充电的充电率是否保持恒定达第一预定时间或者没有从无线电力接收器接收到充电完成信号是否达第二预定时间，并且可以使用所述确定的结果来检查无线电力接收器是否在无负载状态下继续进行充电。

例如，无线电力发送器可以还包括温度测量单元，温度测量单元被配置成测量无线电力发送器的温度，其中发送控制器可以检查由温度测量单元测量的温度是否维持在上限阈值范围内达预定时间，并且根据检查的结果来检查无线电力接收器是否在无负载状态下继续进行充电。

在另一实施方式中，一种用于从无线电力发送器无线地接收电力信号的无线电力接收器可以包括：接收线圈，其通过电磁场耦合至发送线圈组中的对应的发送线圈；调制单元，其被配置成调制要经由接收线圈发送至无线电力发送器的反馈信号；整流单元，其被配置成对经由接收线圈接收的电力信号进行整流，并且将整流后的电力信号提供给充电对象；以及接收控制器，其被配置成控制整流单元以当充电对象的温度高于温度限制时中断向充电对象供应电力信号以在无负载状态下继续进行充电并且生成反馈信号。

例如，接收控制器可以生成包含关于以下内容中至少之一的信息的反馈信号：充电对象的充电率、充电所需时间或者充电是否完成。

在另一实施方式中，一种从无线电力发送器向无线电力接收器无线地发送电力的方法可以包括：转换供应的电力的强度并且生成电力信号，以及当无线电力接收器在未完成充电的无负载状态下继续进行充电时暂时中断电力信号的供应并且然后再继续电力信号的供应。

例如，检查是否在无负载状态下执行充电可以包括在满足以下条件中的至少两个条件的情况下确定无线电力接收器在无负载状态下继续进行充电：线圈电流大于轨道电流的条件；低于无线电力接收器的完全充电的充电率保持恒定达第一预定时间的条件；没有从无线电力接收器接收到充电完成信号达第二预定时间的条件；或者无线电力发送器的温度维持在上限阈值范围内达预定时间的条件。

例如，当线圈电流大于轨道电流并且没有接收到充电完成信号达至少若干小时时，可以确定无线电力接收器在未完成充电的无负载状态下继续进行充电。

例如，无线电力发送器的温度的上限阈值范围可以在65°与75°之间。

在另一实施方式中，一种计算机可读记录介质可以在其上记录有用于执行该方法的程序。

有益效果

根据实施方式的无线充电装置、用于无线充电装置的无线电力传输方法以及用于无线电力传输方法的记录介质可以在认识到充电在无线电力接收器未完全充电的无负载状态下执行的情况下，至少执行一次在暂时中断对无线电力接收器的电力供应之后再继续充电的操作。因此，可以减少在无线电力接收器不充电时对无线电力接收器的不必要的电力供应所消耗的电力，并且可以快速地对无线电力接收器进行充电。

附图说明

被包括以提供对本公开内容的进一步理解的附图示出了本公开内容的实施方式。然而，应该理解，本公开内容的技术特征不限于特定的附图，并且附图中公开的特征可以彼此组合以构成新的实施方式。

图1是示出WPC标准中定义的无线电力传输过程的状态转换图。

图2是示出PMA标准中定义的无线电力传输过程的状态转换图。

图3是示出根据实施方式的无线电力发送器的框图。

图4a和图4b是用于比较线圈电流与轨道电流的曲线图。

图5是示出能够从根据图4的无线电力发送器接收电力的无线电力接收器的框图。

图6是示出根据实施方式的无线电力传输方法的流程图。

图7a和图7b是描绘当无线电力接收器在未完成充电的情况下在无负载状态下继续进行充电时根据比较示例的无线电力发送器的控制操作的曲线图。

图8a和图8b是描绘当无线电力接收器在未完成充电的情况下在无负载状态下继续进行充电时根据实施方式的无线电力发送器的控制操作的曲线图。

图9是示出与根据实施方式的无线电力发送器相关联的车辆的示意性框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述应用本公开内容的实施方式的设备和各种方法。如本文所使用的，后缀“模块”和“单元”被添加或可互换地用于帮助制定本说明书，并且不意在提出不同的含义或功能。

在实施方式的描述中，应当理解的是，当元件被描述为在另一元件“上”/“上方”或“下”/“下方”时，这两个元件可以彼此直接接触或者可以布置有存在于它们之间的一个或更多个中间元件。此外，术语“上”/“上方”或“下”/“下方”可以不仅指相对于一个元件的向上的方向，而且还可以指向下的方向。

为了简单起见，在实施方式的描述中，“无线电力发送器”、“无线电力发送装置”、“发送终端”、“发送器”、“发送设备”、“发送侧”、“无线电力传送装置”、“无线电力传送器”等将可互换地用于指代用于在无线电力系统中发送无线电力的装置。此外，“无线电力接收装置”、“无线电力接收器”、“接收终端”、“接收侧”、“接收设备”、“接收器”等将可互换地用于指代用于从无线电力发送装置接收无线电力的装置。

根据实施方式的发送器可以被配置成垫型、摇篮型、接入点(AP)型、小型基站型、支架型、天花板嵌入型、壁挂型等。一个发送器可以向多个无线电力接收装置发送电力。

根据实施方式的发送器可以包括至少一个无线电力发送装置。这里，无线电力发送装置可以采用基于电磁感应方案的各种无线电力传输标准，用于根据电磁感应原理进行充电，这意味着在电力发送终端线圈中生成磁场并且在接收端线圈中通过磁场感应电流。这里，无线电力发送装置可以包括使用由作为无线充电技术标准组织的无线充电联盟(WPC)、电力事物联盟(PMA)和无线电力联盟(A4WP)所定义的电磁感应方案的无线充电技术。

此外，根据实施方式的接收器可以包括至少一个无线电力接收装置，并且可以同时从两个或更多个发送器接收无线电力。这里，无线电力接收装置可以包括由作为无线充电技术标准组织的无线充电联盟(WPC)、电力事物联盟(PMA)和无线电力联盟(A4WP)所定义的电磁感应方案的无线充电技术。

根据实施方式的接收器可以用于小型电子装置，所述小型电子装置包括移动电话、智能电话、膝上型计算机、数字广播终端、PDA(个人数字助理)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置、电动牙刷、电子标签、照明装置、遥控器、钓鱼浮球以及可穿戴装置诸如智能手表。然而，实施方式不限于此。应用可以包括配备有无线电力传输装置并且具有可再充电电池的任何装置。

图1是示出WPC标准中定义的无线电力传输过程的状态转换图。

参照图1，根据WPC标准从发送器到接收器的电力传输大致分为选择阶段10、查验阶段20、识别和配置阶段30以及电力传送阶段40。

选择阶段10可以是其中在电力传输开始或维持时检测到特定错误或特定事件时发生转换的阶段。这里，特定错误和特定事件将通过以下描述来阐明。此外，在选择阶段10中，发送器可以监测在接口表面处是否存在物体。当发送器检测到放置在接口表面上的物体时，它可以转换到查验阶段20(S1)。在选择阶段10中，发送器可以发送非常短脉冲的模拟查验信号，并且基于发送线圈的电流变化来感测接口表面的有效区域中是否存在物体。

当发送器在查验阶段20中检测到物体时，它激活接收器并且发送数字查验符(digital ping)以识别接收器是否为WPC标准兼容接收器。如果发送器在查验阶段20中没有从接收器接收到对于数字查验符的响应信号(例如，信号强度指示符)，则其可以转换回选择阶段10(S2)。此外，如果发送器从接收器接收到指示电力传输完成的信号(在下文中为充电结束(EPT)信号)，则发送器可以转换到选择阶段10(S3)。

一旦完成了查验阶段20，则发送器可以转换到识别和配置阶段30用于识别接收器并且收集关于接收器的配置和状态信息(S4)。

在识别和配置阶段30中，如果接收到意外的分组，在预定时间内没有接收到期望的分组(超时)，或者存在分组传输错误或者没有进行电力传送合同，则发送器可以转换到选择阶段10(S5)。

一旦完成接收器的识别和配置，发送器就可以转换到其中发送器发送无线电力的电力传送阶段40(S6)。

在电力传送阶段40中，如果接收到意外的分组，在预定时间内没有接收到期望的分组(超时)，发生违反预先建立的电力传输合同(违反电力传送合同)或充电完成，则发送器可以转换到选择阶段10(S7)。

此外，在电力传送阶段40中，如果由于发送器的状态变化等而需要重新配置电力传送合同，则发送器可以转换到识别和配置阶段30(S8)。

上述电力传送合同可以基于关于发送器和接收器的状态和特性信息来进行设置。例如，发送器状态信息可以包括关于最大可发送电力量的信息和关于最大可接受接收器数量的信息，并且接收器状态信息可以包括关于所需电力的信息。

图2是示出在PMA标准中定义的无线电力传输过程的状态转换图。

参照图2，根据PMA标准从发送器到接收器的电力传输大致分为待机阶段50、数字查验阶段60、识别阶段70、电力传送阶段80以及充电结束阶段90。

待机阶段50可以是用于当执行用于电力传输的接收器识别过程或维持电力传输时检测到特定错误或特定事件时执行转换的阶段。这里，特定错误和特定事件将通过以下描述来阐明。此外，在待机阶段50中，发送器可以监测在充电表面上是否存在物体。当发送器检测到被放置在充电表面上的物体或RXID重试正在进行时，其可以转换到数字查验阶段60(S31)。这里，RXID是分配给PMA兼容接收器的唯一标识符。在待机阶段50中，发送器可以发送非常短脉冲的模拟查验符，并且基于发送线圈的电流变化来感测接口表面的有效区域(例如，充电床)中是否存在物体。

在转换到数字查验阶段60时，发送器发送数字查验信号以识别检测的物体是否是PMA兼容的接收器。当通过由发送器发送的数字查验信号向接收终端供应足够的电力时，接收器可以根据PMA通信协议调制所接收的数字查验信号，并且向发送器发送预定的响应信号。这里，响应信号可以包括指示由接收器接收的电力的强度的信号强度指示符。当在数字查验阶段60中接收到有效的响应信号时，接收器可以转换到识别阶段70(S32)。

如果在数字查验阶段60中没有接收到响应信号或者确定接收器不是PMA兼容接收器(即，异物检测(FOD))，则发送器可以转换到待机阶段(S33)。作为示例，异物(FO)可以是包括硬币和钥匙的金属物体。

在识别阶段70中，如果接收器识别过程失败或需要重新执行并且如果接收器识别过程没有在预定时间内完成(S34)，则发送器可以转换到待机阶段50。

如果发送器成功识别接收器，则发送器可以从识别阶段70转换到电力传送阶段80并且开始充电(S35)。

在电力传送阶段80中，如果在预定时间内没有接收到期望的信号(超时)，检测到异物(FO)或者发送线圈的电压超过预定参考值，则发送器可转换到待机阶段50(S36)。

此外，在电力传送阶段80中，如果由设置在发送器中的温度传感器检测到的温度超过预定参考值，则发送器可以转换到充电结束阶段90(S37)。

在充电结束阶段90中，如果发送器确定接收器已经从充电表面移除，则发送器可以转换到待机状态50(S39)。

此外，如果在经过预定时间之后在过温度状态下测量的温度下降到参考值以下，则发送器可以从充电结束阶段90转换到数字查验阶段60(S40)。

在数字查验阶段60或电力传送阶段80中，当从接收器接收到充电结束(EOC)请求时，发送器可以转换到充电结束阶段90(S38和S41)。

在下文中，将参照附图描述根据实施方式的无线充电装置。这里，无线充电装置是指包括上述发送器和接收器两者的装置。上述发送器和接收器分别被称为无线电力发送器和无线电力接收器。在下文中，将参照附图描述根据实施方式的无线电力发送器100和无线电力接收器200。

图3是示出根据实施方式的无线电力发送器100的框图。为了便于理解，用实线表示电力(或电力信号)的流动，用虚线表示电力以外的控制信号和状态信号的流动。

参照图3，无线电力发送器100可以包括电源单元110、电力转换单元120、电力发送单元130、发送控制器140、解调单元150、第一传感器162和第二传感器164、温度测量单元166和比较单元168。无线电力发送器100的元件不一定是必需元件，因此根据实施方式的无线电力发送器100可以包括比图3中示出的元件更多或更少的元件。

电源单元110用于提供电力，并且可以对应于安装在无线电力发送器100中的电池或外部电源。实施方式不限于电源单元110的形式。

当从电源单元110供应电力时，电力转换单元120可以将电力转换为具有预定强度的电力，并且将电力信号输出到电力发送单元130作为转换的结果。为此，电力转换单元120可以包括电平转换单元122、电力传感器124和放大器126。

电平转换单元122将从电源单元110供应的电力的电平进行转换，并且输出具有经转换的电平的信号作为电力信号。例如，电平转换单元122可以包括DC/DC转换器诸如降压转换器，但是实施方式不限于电平转换单元122的配置。DC/DC转换器可以用于根据由发送控制器140生成的控制信号将从电源单元110供应的DC电力转换成具有预定强度的DC电力。

电力传感器124测量来自电平转换单元122的具有转换的电平的电力信号的电压/电流。具体地，电力传感器124可以测量从电平转换单元122输出的DC电力信号的电压/电流，并且将测量的电压/电流提供给发送控制器140。

放大器126可以根据由发送控制器140生成的控制信号来放大(或调整)具有由电平转换单元122转换的电平的电力信号的强度。例如，发送控制器140可以经由解调单元160接收从无线电力接收器提供的电力控制信号(或反馈信号)，并且根据接收到的电力控制信号来调整放大器150的放大系数。

发送控制器140可以基于由电力传感器124测量的电压/电流值来控制电源单元110或放大器126中的至少一个。也就是说，发送控制器140可以自适应地中断从电源单元110到电平转换单元122的电力的供应，或者阻止电力信号被供应给放大器126或者从放大器126输出。为此，尽管图中未示出，但是用于中断从电源单元110供应电力、向放大器126供应电力信号或者从放大器126向电力发送单元130供应电力信号的电力中断电路可以被设置在电力转换单元120的一侧上。

电力发送单元130可以用于将从电力转换单元120输出的电力信号发送至无线电力接收器。为此，电力发送单元130可以包括频率驱动器132、线圈选择器134和发送线圈组136。为了方便起见，发送控制器140和解调单元150被示出为不包括在电力发送单元130中的组成元件，但是实施方式不限于此。也就是说，发送控制器140和解调单元150可以是电力发送单元130的组成元件。

频率驱动器132可以用于通过将具有特定频率的AC分量插入到从电力转换单元120输出的DC电力信号来生成AC电力信号，并且将所生成的AC电力信号发送至发送线圈组136。此时，发送至包括在发送线圈组136中的多个发送线圈的AC电力信号的频率可以彼此相同或者彼此不同。

线圈选择器134可以从频率驱动器132接收具有特定频率的AC电力信号，并且将AC电力信号发送至从多个发送线圈中选择的发送线圈。这里，线圈选择器134可以根据发送控制器140的预定控制信号来控制AC电力信号被发送至由发送控制器140选择的发送线圈。

发送线圈组136可以包括至少一个发送线圈136-1，136-2，...，136-N，并且可以通过对应的发送线圈向接收器发送从线圈选择器134接收到的AC电力信号。这里，N可以是大于或等于1的正整数。

为了从多个发送线圈中选择“对应的发送线圈”，线圈选择器134可以被实现为开关或多路复用器。这里，“对应的发送线圈”可以意指具有用于通过电磁场耦合至被授权无线接收电力的无线电力接收器的接收线圈的模式的发送线圈。根据一个实施方式，发送控制器140可以基于响应于针对每个发送线圈发送的数字查验信号而接收到的信号强度指示符来动态地选择多个提供的发送线圈中的用于无线电力发送的发送线圈。

当反馈信号从无线电力接收器发送并且通过发送线圈组136检测到时，解调单元150解调检测到的反馈信号并且将解调后的反馈信号输出至发送控制器140。这里，解调后的反馈信号可以包括信号控制指示符、用于无线电力发送期间的电力控制的错误校正(EC)指示符、EOC(充电结束)指示符以及过电压/过电流指示符，但实施方式不限于此。解调后的反馈信号可以包括各种种类的用于识别无线电力接收器的状态的状态信息。

此外，根据实施方式，反馈信号可以包括关于无线电力接收器的充电过程的状态或充电结果的信息，例如关于以下中至少之一的信息：无线电力接收器的充电是否完成、充电率或充电所需的时间。

此外，解调单元150可以在发送线圈组136中包括的多个发送线圈136-1至136-N中识别接收到解调信号的发送线圈，并且向发送控制器140提供与所识别的发送线圈相对应的预定的发送线圈标识符。

发送控制器140根据由解调单元150解调的反馈信号输出用于控制频率驱动器132的控制信号。频率驱动器132可以响应于由发送控制器140生成的控制信号来改变要发送至发送线圈组136的电力信号的频率。例如，当无线电力发送器100执行与无线电力接收器的带内通信时，发送控制器140可以通过频率调制将预定的控制信号发送至无线电力接收器。

如上所述，无线电力发送器100不仅可以使用发送线圈组136发送无线电力，而且还可以经由发送线圈组136来与无线电力接收器交换各种信息。然而，实施方式不限于此。也就是说，根据另一实施方式，无线电力发送器100可以具有与发送线圈组136的每个发送线圈相对应的单独的线圈，并且使用单独的线圈来执行与无线电力接收器的带内通信。

可替选地，无线电力发送器100可以使用单独的信道而不是经由发送线圈组136的反馈信号来与接收器交换信息。也就是说，无线电力发送器100可以使用与用于无线电力发送的发送线圈组136分开的单独的通信装置诸如蓝牙、NFC、Zigbee等与接收器通信。在这种情况下，用于与接收器交换信息的通信可以使用与用于无线电力发送的频率不同的频带。在如上所述使用单独的通信信道的情况下，可以省略解调单元150。

此外，根据实施方式，发送控制器140检查充电是否是在未完成电池的充电并且对的电池的电力供应由于过热而被中断的无负载状态下进行。

如下面在图5中所描述的，无线电力接收器可以接收从无线电力发送器100无线发送的电力并且对充电对象(或者负载诸如例如电池)进行充电。当充电对象被充满电时，无线电力接收器可以中断电力，使得电力不再被供应给充电对象。然而，即使电力未被提供给充电对象，无线电力接收器也会被从无线电力发送器供应有低电力水平。因此，当充电对象的充电完成时，无线电力接收器会在无负载状态下继续进行充电。

此外，无线电力接收器可以在必要时中断对充电对象的电力供应。例如，如果充电对象的温度较高，例如，如果温度是40℃，同时没有完成对充电对象的充电，则无线电力接收器可以中断对充电对象的电力供应。如上所述，即使当充电对象的充电没有完成时，无线电力接收器也会在无负载状态下继续进行充电。

考虑到上述两种情况，“无线电力接收器在无负载状态下执行充电的情况”可以指“无线电力接收器中的充电对象的电力供应被中断的情况”。然而，实施方式不限于此。

同时，根据实施方式的无线电力发送器100可以通过检查是否满足以下四个条件中的至少两个条件来识别无线电力接收器是否在未完成充电的无负载状态下执行充电。

作为第一条件，发送控制器140可以检查线圈电流I_C是否大于轨道电流I_R。

轨道电流(rail current)I_R可以指从电平转换单元122流向电力传感器124的电流。线圈电流可以指流过在发送线圈组136中包括的多个发送线圈中的“对应的发送线圈”的电流。

图4a和图4b是用于将线圈电流I_C与轨道电流I_R进行比较的曲线图，其中横轴表示时间并且纵轴表示水平。

通常，当在无线电力接收器中正在进行充电而未完成充电时，轨道电流维持比线圈电流大的值，如图4a中所示。然而，当在无线电力接收器中完成充电时，线圈电流变得大于轨道电流，如图4b所示。因此，在无负载状态下在无线电力接收器中执行充电的情况下，线圈电流可能大于轨道电流。

为了满足上述第一条件，无线电力发送器100可以包括第一传感器162和第二传感器164以及比较单元168。第一传感器162连接在电平转换单元122与电力传感器124之间，并且因此测量轨道电流的水平并且将测量的结果输出至比较单元168。第二传感器164测量流过发送线圈组136中的“对应的发送线圈”的线圈电流的水平，并且将测量的结果输出至比较单元168。

比较单元168将由第一传感器162测量的轨道电流的水平与由第二传感器164测量的线圈电流的水平进行比较，并且将比较结果输出至发送控制器140。

发送控制器140可以通过使用由比较单元168获得的比较结果来确定线圈电流是否大于轨道电流。

作为第二条件，发送控制器140可以检查无线电力接收器的充电率是否保持恒定达第一预定时间。

包括在无线电力接收器中的充电对象的充电率可以是预定的。因此，发送控制器140可以检查在充电对象未完全充电的情况下充电率是否保持恒定在预定的充电率达第一预定时间。

例如，可以在满足第一条件时执行根据上述第二条件的操作，或者无论是否满足第一条件也可以执行根据上述第二条件的操作。

当满足第一条件时执行根据第二条件的操作时，具有比轨道电流大的线圈电流通常对应于如上所述完成对无线电力接收器的充电的情况。然而，如果充电对象的充电率在充电对象未完全充电的情况下保持不变达第一预定时间，则发送控制器140可以确定无线电力接收器正在无负载状态下执行充电。

发送控制器140可以使用从无线电力接收器发送的反馈信号来检查无线电力接收器的充电对象的充电率，但是实施方式不限于此。

作为第三条件，发送控制器140可以检查没有从无线电力接收器接收到充电完成信号是否达第二预定时间。这里，第二预定时间可以是例如一个小时，但是实施方式不限于此。

当包括在无线电力接收器中的充电对象的充电完成时，无线电力接收器可以将充电结束的指示发送至无线电力发送器。对包括在无线电力接收器中的充电对象进行充电所需的第二预定时间可以是预定的。因此，发送控制器140可以检查没有从无线电力接收器发送充电完成信号是否达第二预定时间。

例如，当满足第一条件时，可以执行根据上述第三条件的操作。在这种情况下，具有比轨道电流大的线圈电流通常对应于如上所述完成无线电力接收器的充电的情况。然而，如果没有通过无线电力发送器从无线电力接收器接收到指示充电完成的预定控制信号达第二预定时间，则发送控制器140可以确定充电是在无线电力接收器的充电未完成的情况下的无负载状态下进行的。

指示无线电力接收器的充电完成的信息可以经由反馈信号从无线电力接收器发送至无线电力发送器。

发送控制器140可以通过分析从无线电力接收器发送并且通过发送线圈组136接收的反馈信号来执行根据上述第二条件和第三条件的操作。

作为第四条件，检查无线电力发送器的温度是否在上限阈值范围内。例如，上限阈值范围可以在65°与75°之间，但是实施方式不限于此。

为此，可以进一步提供温度测量单元166。温度测量单元166可以测量无线电力发送器100的温度并且将测量的结果输出至发送控制器140。例如，温度测量单元166可以被实现为热敏电阻，但是实施方式不限于此。因此，发送控制器140检查由温度测量单元166测量的无线电力发送器100的温度是否维持在上限阈值范围内达预定时间，然后根据检查的结果来检查无线电力接收器是否正在无负载状态下执行充电。

在使用上述各种方法确定无线电力接收器在未完成充电的无负载状态下执行充电时，发送控制器140可以暂时中断向无线电力接收器供应电力信号，并且然后再继续供应电力信号。这里，暂时中断对无线电力接收器供应电力信号的时间段可以是例如将无线电力接收器特别是充电对象的温度降低大约几摄氏度例如约2℃所需的时间段。例如，暂时中断的时间段可以是10分钟，但是实施方式不限于此。

此外，在发送控制器140的控制下通过无线电力发送器100暂时中断并且然后再继续向无线电力接收器供应电力信号的操作可以被重复多次。这里，重复次数可以是大约2次，但是实施方式不限于特定重复次数。

为了暂时中断电力信号的供应，发送控制器140可以阻止电源单元110向电力转换单元120提供电力，或者阻止放大器126输出经放大的电力信号。然而，实施方式不限于中断电力信号的供应的具体方案。

在下文中，将参照附图描述从根据上述实施方式的无线电力发送器100接收电力的无线电力接收器200。

图5是示出能够从根据图4的无线电力发送器100接收电力的无线电力接收器200的框图。为了便于理解，用实线表示电力(或电力信号)的流动，用虚线表示电力以外的控制信号和状态信号的流动。

参照图5，无线电力接收器200可以包括接收线圈210、整流单元220、电压控制器230、接收控制器240、调制单元250和充电对象(或负载)260。

接收线圈200可以包括能够构成谐振电路的次级线圈。为了提高电力传输效率，可以将电容器串联或并联连接至接收线圈200。在根据电磁感应方案从无线电力发送器100向无线电力接收器200发送电力时，接收线圈200可以通过电磁场耦合至发送线圈组136中的“对应的发送线圈”。

整流单元220对通过接收线圈200输入的AC电力信号执行全波整流，并且将全波整流的结果输出至电压控制器230。

电压控制器230将从整流单元220输出的全波整流的结果转换为充电对象260可充电的水平的DC电力信号。电压控制器230可以根据充电对象260所需的电压电平或者根据充电对象230的状态来调整DC电力信号的电压幅度或电流量。例如，电压控制器230可以是DC/DC转换器，但是实施方式不限于此。

接收控制器240监测充电对象260以控制充电过程并且操作调制单元250以与无线电力发送器100进行通信。此外，接收控制器240可以监测和控制无线电力接收器200的正常操作所需的辅助操作环境。

接收控制器240可以控制整流单元220或电压控制器230以使无线电力接收器200在无负载状态下执行充电，使得在充电对象260的充电完成的情况下电力不供应至充电对象260。此时，接收控制器240可以经由调制单元250向无线电力发送器100发送包含指示充电完成的充电完成信息的反馈信号。

即使当充电对象260没有完成充电时，接收控制器240也可以控制整流单元220或电压控制器230中断向充电对象260供应电力信号，以便如果充电对象260的温度较高，则使得无线电力接收器200以无负载状态继续进行充电。

接收控制器240可以生成包含关于充电对象260的充电完成、充电率或充电时间中的至少一个的信息的反馈信号，并且将所生成的反馈信号输出至调制单元250。如上所述，反馈信号可以包含关于无线电力接收器200的充电过程的状态或充电结果的信息。

调制单元250通常包括电阻器和电容器，并且用于对由接收控制器240生成并且通过接收线圈210发送至无线电力发送器100的反馈信号进行调制。

在下文中，将参照附图描述由无线电力发送器100实现的无线电力发送方法。

图6是示出根据实施方式的无线电力发送方法的流程图。

图6中示出的无线电力发送方法可以由图3中示出的无线电力发送器100来实现，该无线电力发送器向图5中示出的无线电力接收器200无线地供应电力。

首先，无线电力发送器100通过转换供应的电力的强度来生成电力信号(操作310)。如上所述，操作310可以由图3中所示的电力转换单元120执行。

此后，确定无线电力接收器(Rx)200是否在未完成充电的无负载状态下继续进行充电(操作320)。操作320可以由发送控制器140执行。也就是说，如上所述，当满足四个条件中的至少两个时，发送控制器140可以确定无线电力接收器200在未完成充电的无负载状态下继续进行充电。

此外，为了执行操作320，无线电力发送器100可以检查线圈电流是否大于轨道电流，检查无线电力接收器200的充电率是否保持恒定达第一预定时间，检查没有从无线电力接收器200接收到充电完成信号是否达第二预定时间，以及检查无线电力发送器100的温度是否维持在上限阈值范围内达一定时间。

例如，如果满足线圈电流大于轨道电流的第一条件和没有接收到充电完成信号达第二预定时间例如若干小时的第三条件，则无线电力发送器100可以确定无线电力接收器200在未完成充电的无负载状态下继续进行充电。然而，实施方式不限于此。

还可以当满足上述四个条件中的至少两个的组合时确定无线电力接收器200在未完成充电的无负载状态下继续进行充电。

一旦确定无线电力接收器200在未完成充电的无负载状态下继续进行充电，暂时中断并且然后再继续电力信号的供应的操作可以被执行至少一次(操作330)。操作330可以由发送控制器140执行。也就是说，当满足上述四个条件中的至少两个条件时，发送控制器140可以控制电源单元110或放大器126暂时中断或再继续向发送线圈组136发送电力信号。

图7a和图7b是示出当无线电力接收器200在未完成充电的无负载状态下继续进行充电时根据比较示例的无线电力发送器的控制操作的曲线图。

图8a和图8b是示出当无线电力接收器200在未完成充电的无负载状态下继续进行充电时根据实施方式的无线电力发送器100的控制操作的曲线图。

在图7a和图8a中，纵轴表示充电率，横轴表示时间。在图7b和图8b中，纵轴表示温度，横轴表示时间。

如图7a所示，如果在无线电力接收器200被充电70％的同时充电对象260的温度超过特定温度以及其充电完成，无线电力接收器将在电力供应中断的无负载状态下继续进行充电。

在这种情况下，根据比较示例，无线电力发送器没有从无线电力接收器200接收到充电完成信号。此外，无线电力发送器识别到无线电力接收器200继续以低电力进行充电。因此，无线电力发送器继续向无线电力接收器200供应电力。因此，尽管无线电力接收器200的充电率没有增加，即无线电力接收器200的充电对象260没有被充电，但是电力可能被不必要地消耗达长时间T例如10小时或更长时间，并且无线电力接收器200的温度可能升高。

然而，根据实施方式，即使无线电力发送器100没有从无线电力接收器200接收到充电完成信号，发送控制器140也检查是否满足上述四个条件中的至少两个，即线圈电流大于轨道电流的第一条件、无线电力接收器200的充电率保持恒定达第一预定时间的第二条件、未从无线电力接收器200接收到充电完成信号达第二预定时间的第三条件或者无线电力接收器200的温度维持在上限阈值范围内达一定时间的第四条件。如果满足至少两个条件，则发送控制器140重复暂时中断并且然后再继续对无线电力接收器200的电力供应的操作至少一次，例如两次等等。因此，随着电力供应暂时中断，无线电力接收器200特别是充电对象260的温度可能下降若干摄氏度。因此，与图7a的比较示例相比，如图8a所示，无线电力接收器200的充电时间可以显著缩短，并且可以减少不必要的电力消耗。

根据上述实施方式的无线电力发送器、无线电力接收器和无线电力传输方法的描述限于根据磁感应方案从无线电力发送器向无线电力接收器无线地发送电力的情况。然而，实施方式不限于此。换句话说，根据上述实施方式的无线电力发送器、无线电力接收器和无线电力传输方法还可以应用于根据代替磁感应方案的磁共振方案或使用短波长射频的RF发送方案从无线电力发送器向无线电力接收器无线地发送电力的情况。

根据上述实施方式的无线电力传输方法可以被实现为要在计算机上执行并且存储在计算机可读记录介质中的程序。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置，并且还包括载波型实现(例如，通过因特网的传输)。

计算机可读记录介质可以被分布到通过网络连接的计算机系统，并且计算机可读代码可以以分布方式在其上存储和执行。用于实现上述方法的功能程序、代码和代码段可以由实施方式所属领域的程序员容易地推断。

根据上述实施方式的无线电力发送器100可以被包括在各种装置中并且向无线电力接收器200无线地发送电力。在下文中，将参照图9描述当无线电力发送器100被应用(或安装)到车辆时与无线电力发送器100相关联的车辆的配置和操作。

图9是示出与根据实施方式的无线电力发送器100相关联的车辆400的示意性框图。

图9中示出的车辆400可以包括降压转换器122A、传感器124a、保护单元402、输入电压监测单元404、接口单元406、CAN(控制器区域网络)收发器408、显示单元410、第一调节器412、信号合成单元414、第二调节器416和主控制器418。

保护单元402将从车辆400的电池(未示出)供应的电压BAT输出至降压转换器122A。此时，保护单元402用于保护降压转换器122A免于可能从电池供应的过电压或反向电压。

图9中示出的降压转换器122A和传感器124a分别对应于图3中所示的电平转换单元122的实施方式和电力传感器124的实施方式。降压转换器122A对通过保护单元402从电池供应的电力的电平进行转换，并且将具有经转换的电平的信号作为电力信号输出至传感器124a。传感器124a可以测量具有由降压转换器122A转换的电平的电力信号输出的电压/电流，并且经由输出端子OUT1将其提供给发送控制器140。

输入电压监测单元404监测智能钥匙信号或点火信号是否通过输入端IN1输入，并且将监测结果输出至主控制器418。这里，智能钥匙信号意味着由想要强制停止向无线电力接收器200无线地发送电力信号的车辆400的无线电力发送器100的操作的用户通过智能钥匙(未示出)生成的信号。例如，如果无线电力信号将被强制中断，则可以生成第一逻辑电平(例如，逻辑电平“低”)的智能钥匙信号。否则，可以生成第二逻辑电平(例如，逻辑电平“高”)的智能钥匙信号。点火信号意味着车辆400起动时生成的信号。例如，当车辆起动时，可以生成第二逻辑电平(例如，逻辑电平“高”)的点火信号。否则，可以生成第一逻辑电平(例如，逻辑电平“低”)的点火信号。

此外，主控制单元418使用由输入电压监测单元404生成的监测的结果来识别车辆是否起动以及用户是否意在强制停止无线电力发送，并且将识别的结果经由输出端子OUT4输出至发送控制器140。然后，发送控制器140根据从主控制器418输出的识别的结果使无线发送器100停止无线电力发送。

主控制器418用作主控制器，并且发送控制器140用作从控制器。也就是说，发送控制器140由主控制器418控制。为此，主控制器418和发送控制器140可以彼此执行SPI(串行外围接口)通信或I2C通信。

即使当未生成智能钥匙信号或点火信号时主控制器418也可以生成第二逻辑电平的信号并且将生成的信号输出至信号合成单元414。

当通过由传感器124a测量的电压/电流的水平确定由降压转换器122A电平转换的供应电力的电平高或低时，主控制器418可以通过第一控制信号C1调整要由降压转换器122A转换的电平。

接口单元406用于将智能钥匙信号或点火信号经由输入端子IN1输出至信号合成单元414。当从接口单元406输出第二逻辑电平的智能钥匙信号或者从主控制器418输入第二逻辑电平的控制信号时，信号合成单元414可以防止第一调节器412执行电平调节或者输出电平调节电压。为此，信号合成单元414可以被实现为或门。

第一调节器412将通过保护单元402从电池提供的供应电压的电平转换为预定电平，并且将具有经转换的电平的供应电压经由输出端子OUT2供应给无线电力发送器100的每个部分。这里，预定电平可以是6.5伏，但实施方式不限于此。例如，响应于从信号合成单元414输出的逻辑电平“高”的控制电压，第一调节器412可以不执行上述的电平转换操作。

第二调节器416再次调节从第一调节器412输出的供应电压的电平，并且经由输出端OUT3将具有期望电平的信号输出至发送控制器140或主控制器418。例如，第二调节器416可以转换所供应的电压的电平，以向主控制器418输出转换的电平的信号，例如5.5伏的信号，并且经由输出端子OUT3向发送控制器140输出转换的电平的信号，例如，3.3伏的信号。

由第一调节器412和第二调节器416中的每一个转换的电平可以是固定的，并且由降压转换器122A转换的电平可以在主控制器418的控制下改变。

CAN收发器408可以接收用于与车辆400进行通信的CAN信号，并且通过CAN信号与主控制器418进行内部通信。

显示单元410可以在主控制器418的控制下在视觉上向用户示出无线电力接收器200中的充电状态。

对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本公开内容的精神和基本特征的情况下，本公开内容可以以除了在本文阐述的那些形式之外的特定形式来实现。

因此，上述实施方式应该在所有方面被解释为说明性的而非限制性的。本公开内容的范围应该由所附权利要求及其法定等同物来确定，并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化意在被包括在其中。

Claims (14)

1.一种用于向无线电力接收器无线地发送电力信号的无线电力发送器，包括：

电力转换单元，其被配置成转换供应的电力的强度并且输出所述电力作为所述电力信号；

发送控制器，其被配置成检查所述无线电力接收器是否是在未完成充电的无负载状态下继续进行充电，并且根据所述检查的结果暂时中断向所述无线电力接收器供应所述电力信号并且然后再继续向所述无线电力接收器供应所述电力信号；以及

具有至少一个发送线圈的发送线圈组，其被配置成向所述无线电力接收器发送所述电力信号。

2.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中，所述无线电力发送器在所述发送控制器的控制下多次重复暂时中断向所述无线电力接收器供应所述电力信号并且然后再继续向所述无线电力接收器供应所述电力信号的操作。

3.根据权利要求1所述的无线电力发送器，还包括：

频率驱动器；以及

解调单元，其被配置成对从所述无线电力接收器发送并且通过所述发送线圈组接收的反馈信号进行解调；

其中，所述发送控制器根据由所述解调单元解调的所述反馈信号来控制所述频率驱动器，以改变要被传送至所述发送线圈组的所述电力信号的频率。

4.根据权利要求3所述的无线电力发送器，其中，所述电力转换单元包括：

电平转换单元，其被配置成转换供应的电力的电平；以及

电力传感器，其被配置成测量具有所转换的电平的供应电力的电压/电流，

其中，所述发送控制器根据由所述电力传感器进行的所述测量的结果中断向所述电平转换单元供应所供应的电力。

5.根据权利要求4所述的无线电力发送器，还包括：

第一传感器，其被配置成测量从所述电平转换单元流向所述电力传感器的轨道电流的水平；

第二传感器，其被配置成测量流过所述发送线圈组中的无线连接至所述无线电力接收器的发送线圈的线圈电流的水平；以及

比较单元，其被配置成比较由所述第一传感器和所述第二传感器执行的所述测量的结果，

其中，所述发送控制器使用所述比较单元执行的所述比较的结果来检查所述无线电力接收器是否在所述无负载状态下继续进行充电。

6.根据权利要求5所述的无线电力发送器，其中，所述发送控制器分析解调后的反馈信号以确定以下情况中的至少之一：低于所述无线电力接收器的完全充电的充电率是否保持恒定达第一预定时间或者没有从所述无线电力接收器接收到充电完成信号是否达第二预定时间，并且使用所述确定的结果来检查所述无线电力接收器是否在所述无负载状态下继续进行充电。

7.根据权利要求5所述的无线电力发送器，还包括：

温度测量单元，其被配置成测量所述无线电力发送器的温度，

其中，所述发送控制器检查由所述温度测量单元测量的温度是否维持在上限阈值范围内达预定时间，并且根据所述检查的结果来检查所述无线电力接收器是否在所述无负载状态下继续进行充电。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于从无线电力发送器无线地接收电力信号的无线电力接收器，所述无线电力接收器包括：

接收线圈，其通过电磁场耦合至所述发送线圈组中的对应的发送线圈；

调制单元，其被配置成调制要经由所述接收线圈发送至所述无线电力发送器的所述反馈信号；

整流单元，其被配置成对经由所述接收线圈接收的所述电力信号进行整流，并且将整流后的电力信号提供给充电对象；以及

接收控制器，其被配置成控制所述整流单元以当所述充电对象的温度高于温度限制时中断向所述充电对象供应所述电力信号以在所述无负载状态下继续进行充电，并且生成所述反馈信号。

9.根据权利要求8所述的无线电力接收器，其中，所述接收控制器生成包含关于以下内容中至少之一的信息的反馈信号：所述充电对象的充电率、充电所需时间或者充电是否完成。

10.一种从无线电力发送器向无线电力接收器无线地发送电力的方法，所述方法包括：

转换供应的电力的强度并且生成电力信号；以及

当所述无线电力接收器在未完成充电的无负载状态下继续进行充电时暂时中断所述电力信号的供应并且然后再继续所述电力信号的供应。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，检查所述充电是否在所述无负载状态下执行包括：

在满足以下条件中的至少两个条件的情况下，确定所述无线电力接收器在所述无负载状态下继续进行充电：

线圈电流大于轨道电流的条件；

低于所述无线电力接收器的完全充电的充电率保持恒定达第一预定时间的条件；

没有从所述无线电力接收器接收到充电完成信号达第二预定时间的条件；或者

所述无线电力发送器的温度维持在上限阈值范围内达预定时间的条件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述线圈电流大于所述轨道电流并且没有接收到所述充电完成信号达至少若干小时的情况下，确定所述无线电力接收器在未完成充电的无负载状态下继续进行充电。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述无线电力发送器的温度的所述上限阈值范围在65°与75°之间。

14.一种计算机可读记录介质，其上记录有用于执行根据权利要求10至13中任一项所述的方法的程序。