CN109818429A - 无线供电装置、异物检测方法、无线充电器 - Google Patents
无线供电装置、异物检测方法、无线充电器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109818429A CN109818429A CN201811389270.0A CN201811389270A CN109818429A CN 109818429 A CN109818429 A CN 109818429A CN 201811389270 A CN201811389270 A CN 201811389270A CN 109818429 A CN109818429 A CN 109818429A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric current
- frequency
- power supply
- bridge circuit
- foreign matter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 29
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000009249 intrinsic sympathomimetic activity Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 235000015096 spirit Nutrition 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供一种能进行异物检测的无线供电装置、异物检测方法、无线充电器。发送天线(201)包含被串联连接的共振电容器及发送线圈(202)。驱动器(204)包含对发送天线(201)施加驱动电压的电桥电路(205)。电流传感器(220)检测流向电桥电路(205)的电流(IS)。异物检测器(230)一边使电桥电路(205)的开关频率变化,一边检测流向电桥电路(205)的电流(IS),并基于得到相对于峰值低预定比率的电流的2个频率fH、fL的差分,判定有无异物。
Description
技术领域
本发明涉及无线供电技术,尤其涉及异物检测。
背景技术
近年,对电子设备的无线供电正开始普及。为促进不同厂商的产品间的相互利用,建立了WPC(Wireless Power Consortium),并由WPC制定了作为国际标准的Qi标准。
基于Qi标准的无线供电是利用了发送线圈与接收线圈间的电磁感应的技术。供电系统由具有发送线圈的供电装置和具有接收线圈的受电终端构成。
图1是表示遵循Qi标准的无线供电系统10的构成的图。供电系统10具有供电装置20(TX、Power Transmitter:功率发送器)和受电装置30(RX、Power Receiver:功率接收器)。受电装置30被安装于便携式电话终端、智能手机、音频播放器、游戏设备、平板终端等电子设备。
供电装置20包括发送线圈(初级线圈)22、驱动器24、控制器26、解调器28。驱动器24包含H电桥电路(全桥电路)或半桥电路,对发送线圈22施加驱动信号S1,具体来说施加脉冲信号,并通过流向发送线圈22的驱动电流来使发送线圈22产生电磁场的功率信号S2。控制器26是总体地控制供电装置20整体的部件,具体来说,通过控制驱动器24的开关频率、或开关的占空比,来使发送功率变化。
在Qi标准中,在供电装置20与受电装置30之间规定有通信协议,能从受电装置30向供电装置20基于控制信号S3传送信息。该控制信号S3被以利用反向散射调制(Backscatter modulation)进行了AM(Amplitude Modulation:调幅)调制的形式从接收线圈32(次级线圈)向发送线圈22发送。该控制信号S3中例如包含控制对受电装置30的功率供给量的功率控制数据(也称包)、表示受电装置30的固有信息的数据等。解调器28将发送线圈22的电流或电压中包含的控制信号S3解调。控制器26基于解调后的控制信号S3中包含的功率控制数据,控制驱动器24。
受电装置30包括接收线圈32、整流电路34、平滑电容器36、调制器38、负载40、控制器42、电源电路44。接收线圈32接收来自发送线圈22的功率信号S2,并向发送线圈22发送控制信号S3。整流电路34及平滑电容器36根据功率信号S2对接收线圈32感应起的电流S4进行整流和平滑化,变换成直流电压。
电源电路44利用从供电装置20供给的功率对未图示的可充电电池充电,或使直流电压VRECT升压或降压,提供给控制器42及其它负载40。
控制器42监视负载40被提供的功率,并与之相应地生成控制来自供电装置20的功率供给量的功率控制数据。调制器38将包含功率控制数据的控制信号S3调制,并通过调制接收线圈32的线圈电流,来调制发送线圈22的线圈电流及线圈电压。
在该供电系统10中,供电装置20和受电终端(电子设备)被配置在比较自由的空间,所以可能会发生在发送线圈22与接收线圈32之间或其附近存在金属片等导电性异物(Foreign Object)的状况。若在该状态下进行无线供电,则异物会流过电流,发生功率损失。另外,还存在异物发热这样的问题。鉴于该状况,在WPC1.1(System DescriptionWireless Power Transfer Volume I:Low Power Part 1:Interface DefinitionVersion 1.1)规范中,制定了异物检测(FOD:Foreign Object Detection)。
在该FOD中,供电装置200送出的功率和受电装置300接收到的功率被进行比较,若其间发生了超过容许值的不一致,则判定为存在异物。
现在,正在推进面向中功率的Qi标准(Power Class O Extended Power Profile)的制定,正在摸索其它方式的FOD方式。作为其中之一,可以举出利用了发送线圈(天线)的Q值的技术。具体来说,是想要利用当发送线圈有异物靠近时发送天线的Q值会变化这一特点,来判断有无异物。
[在先技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2013-38854号公报
[专利文献2]日本特许第5071574号公报
[专利文献3]日本特开2016-163493号公报
发明内容
〔发明所要解决的课题〕
本发明是鉴于相关课题研发的,其一个方案的例示性目的之一在于,提供一种能进行异物检测的供电装置。
〔用于解决课题的手段〕
本发明的一个方案涉及一种向无线受电装置发送功率信号的无线供电装置,其包括:包含被串联连接的共振电容器及发送线圈的发送天线;包含对发送天线施加驱动电压的电桥电路的驱动器;检测流向电桥电路的电流的电流传感器;以及一边使电桥电路的开关频率变化、一边检测流向电桥电路的电流,并基于得到相对于峰值低预定比率的电流的2个频率fH、fL的差分,判定有无异物的异物检测器。
本发明的另一方案涉及充电器。充电器具备上述任一项的无线供电装置。
此外,以上构成要素的任意组合、以及将本发明的构成要素和表现形式在方法、装置、系统等之间相互变换后的方式,作为本发明的方案也是有效的。
[发明效果]
通过本发明的一个方案,能够检测异物。
附图说明
图1是表示遵循Qi标准的无线供电系统的构成的图。
图2是具备实施方式的无线供电装置的供电系统的功能块图。
图3的(a)、(b)是表示电桥电路的开关频率fSW与电流IS的关系的图。
图4的(a)、(b)是说明比较技术中的带宽Δf的测定的图。
图5是表示异物检测流程的一例的流程图。
图6是说明图5的异物检测流程的波形图。
图7是表示异物检测流程的另一例的流程图。
图8是表示供电装置的构成例的电路图。
图9是图8的供电装置的动作波形图。
图10是具备供电装置的充电器的电路图。
具体实施方式
(实施方式的概要)
本说明书的一实施方式公开了一种无线供电装置。无线供电装置包括:包含被串联连接的共振电容器及发送线圈的发送天线;包含对发送天线施加驱动电压的电桥电路的驱动器;检测流过电桥电路的电流的电流传感器;一边使电桥电路的开关频率变化一边检测电桥电路中流过的电流,基于得到相对于峰值低预定比率的电流的2个频率fH、fL的差分,来判断有无异物的异物检测器。
电桥电路中流过的电流的开关频率的依赖性(简称为频率特性)、例如得到峰值的中心频率和带宽是根据发送天线的周围状况而变化的,故通过检测电桥电路中流过的电流的频率特性,能够检测异物。在此,电流的频率特性未必相对于中心频率对称,也存在具有非对称性的情况。根据该方案,通过取得2个频率fH、fL的差分,能够考虑频率特性的非对称性,能够提高异物检测的精度。
异物检测器可以(i)以比发送天线的共振频率低的频率为起始、一边使电桥电路的开关频率向上扫频,一边取得电流成为峰值的频率f0及此时的电流值IMAX,(ii)算出对电流值IMAX乘以预定比率后的电流ILOW,(iii)进而一边使开关频率向上扫频,一边取得检测电流变成电流ILOW时的频率fH。然后,可以(iv)一边使开关频率向下扫频,一边检测电流变成电流ILOW时的频率fL。
异物检测器也可以(i)以比发送天线的共振频率高的频率为起始、一边使电桥电路的开关频率向下扫频,一边取得电流成为峰值的频率f0及此时的电流值IMAX,(ii)算出对电流值IMAX乘以预定比率后的电流ILOW,(iii)进而一边使所述开关频率向下扫频,一边取得检测电流变成电流ILOW时的频率fL。(iv)然后,可以一边使开关频率向上扫频,一边取得检测电流变成电流ILOW时的频率fH。
预定比率可以是1/√2。
异物检测器可以按照Q=f0/(fH-fL)算出Q值,基于算出的Q值与预定的阈值的比较结果,判定有无异物。
异物检测器可以从无线受电装置接收阈值。
电流传感器可以检测从DC电源向电桥电路的上侧电源端子流入的电流。此时,由于能够将电流作为接近直流的信号来进行测定,故能提高精度。特别是在电桥电路的上侧电源端子连接平滑电容器的情况下,该效果较显著。
电流传感器也可以检测从电桥电路的下侧电源端子向接地流出的电流。此时,由于能将电流作为接近直流的信号来进行测定,故能够提高精度。
电流传感器可以包括被设置在检测对象电流的路径上的检测电阻、放大检测电阻的电压降的灵敏放大器(Sense Amplifier)、接受灵敏放大器的输出的低通滤波器、以及将低通滤波器的输出转换成数字值的A/D转换器。
电流传感器可以与为算出发送功率而检测需要的电流的电流检测电路共用。此时,能够进一步削减追加的硬件。
(实施方式)
以下,基于优选的实施方式参照附图说明本发明。对各附图所示的相同或同等的构成要素、部件、处理标注相同的附图标记,并适当省略重复的说明。此外,实施方式并非限定发明而仅是例示,并非实施方式所记述的所有特征及其组合都是发明的本质部分。
在本说明书中,所谓“部件A与部件B连接的状态”,除部件A与部件B物理地直接连接的情况外,还包括部件A与部件B介由不对其电连接状态产生实质性影响的、或不损害其结合所实现的功能或效果的其它部件间接连接的情况。
同样地,所谓“部件C被设置在部件A与部件B之间的状态”,除部件A与部件C、或部件B与部件C直接连接的情况外,还包括介由不对其电连接状态产生实质性影响的、或不损害其结合所实现的功能或效果的其它部件间接连接的情况。
图2是具备实施方式的无线供电装置的供电系统100的功能块图。供电系统100具有供电装置200(TX、Power Transmitter)和受电装置300(RX、Power Receiver)。受电装置300被安装于便携式电话终端、智能手机、音频播放器、游戏设备、平板终端等电子设备。
供电装置200例如被安装于具有充电台的充电器。供电装置200具备发送线圈(初级线圈)202、驱动器204、控制器206、解调器208、DC电源210、电流传感器220。
驱动器204包含H电桥电路(全桥电路)或半桥电路,对发送线圈202施加驱动信号S1,具体来说施加脉冲信号,并通过流向发送线圈202的驱动电流,使发送线圈202中产生电磁场的功率信号S2。在本实施方式中,使用半桥电路205。半桥电路205的上侧电源端子P1被供给来自DC电源210的电源电压VDD”下侧电源端子P2接地。上侧电源端子P1连接平滑电容器CS。
控制器206总体地控制供电装置200整体,具体来说,通过控制驱动器204的开关频率fSW、或开关的占空比,来使发送功率变化。关于控制器206的功能、构成,除后述的异物检测器230的相关部分外,采用公知技术即可,故省略说明。
在Qi标准中,在供电装置200与受电装置300间规定有通信协议,能够从受电装置300向供电装置200基于控制信号S3传送信息。该控制信号S3被以利用反向散射调制(Backscatter modulation)进行了AM(Amplitude Modulation)调制的形式,从接收线圈302(次级线圈)发送至发送线圈202。该控制信号S3中例如包含控制对受电装置300的功率供给量的功率控制数据(也称包)、表示受电装置300的固有信息的数据等。另外,控制信号S3中也可以包含规定发送天线201的Q值的适当范围的阈值。
解调器208将发送线圈202的电流或电压中包含的控制信号S3解调。控制器206基于解调后的控制信号S3中包含的功率控制数据,控制驱动器204。
接下来,说明供电装置200中的异物检测(FOD)。
关于FOD,供电装置200具备电流传感器220及控制器206的异物检测器(ForeignObject Detector)230。
电流传感器220检测流向电桥电路205的电流IS,并生成表示检测到的电流量的电流检测值S4。电流检测值S4被输入到控制器206的异物检测器230。所谓“流向电桥电路的电流”,包括电桥电路的输入电流、或流向任一臂的电流,不包含输出电流、即流向天线的线圈电流。此外,电桥电路的输入电流包括流入电桥电路205的上侧电源端子的电流、以及从下侧电源端子流出的电流。
在对受电装置300的供电开始前,执行以下的异物检测处理。
具体来说,异物检测器230一边使电桥电路205的开关频率fSW变化,一边检测流向电桥电路205的电流IS,基于其结果判断有无异物。更详细来说,基于得到相对于峰值电流低预定比率的电流的2个频率fH、fL的差分(fH-fL),判断有无异物。
以上是供电装置200的基本构成。接下来说明异物检测器230的原理、动作。
图3的(a)、(b)是表示电桥电路205的开关频率fSW与电流IS的关系的图。本发明人针对流向电桥电路205的电流IS的开关频率依赖性(称作频率特性)进行研究后发现,例如得到峰值IMAX的中心频率f0或带宽Δf会根据发送天线201周围的状况而变化。图3的(a)表示在发送天线201的周围不存在金属片等异物的情况,图3的(b)表示存在异物的情况的一例。fR是发送天线201单体的共振频率,在不存在异物的状况下,f0=fR。若存在异物,则得到峰值的频率从fR偏移。
带宽Δf是得到相对于峰值IMAX低预定比率的电流量IS的2个开关频率fH,fL的差分,由式(1)定义。
Δf=|fH-fL|…(1)
预定比率可以使用1/√2、1/2、1/e等,但在电气通信领域,通常采用1/√2。异物会使带宽Δf变化。
根据图2的供电装置200,由电流传感器220检测流向电桥电路205的电流IS的频率特性,并监视频率特性的变化,由此能够检测异物。
根据该方法,只要测定流向电桥电路205的电流IS就足够,所以与以往相比能够显著简化异物检测器230的电路构成,能够降低成本。
供电装置200的进一步的优点将通过与比较技术的对比而得到明确。在比较技术中,仅检测2个频率fH,fL中的一者(在此假定fH),通过使与得到电流峰值的中心频率f0的差分乘以2倍,来取得带宽Δf。
Δf=2×(fH-f0)…(2)
图4的(a)、(b)是说明比较技术中的带宽Δf的测定的图。如图4的(a)所示,若由于异物,电流的频率特性相对于中心频率f0左右对称,则式(2)成立。然而,如图4的(b)所示,若电流的频率特性并非左右对称,则由式(2)计算出的带宽Δf将与实际的带宽不一致。这意味着无法准确地检测异物。
回到实施方式。根据实施方式的供电装置200,如图4的(b)所示那样,在电流的频率特性出现了左右非对称性的情况下,也能准确地测定带宽Δf,因而能够准确地检测异物。
在遵循Qi标准的供电装置200中,也可以基于发送天线201的Q值检测异物。
Q=f0/Δf=f0/(fH-fL)…(3)
图5是表示异物检测流程的一例的流程图。以比发送天线201的共振频率fR低的预定的频率fS为起始频率,使开关频率fSW向下扫频(S100)。
在向上扫频的过程中,取得频率f0及此时的电流值IMAX(S102)。然后,算出对峰值电流值IMAX乘以预定比率1/√2的电流ILOW(S104)。(iii)进而,一边使开关频率fSW向上扫频,一边取得检测电流IS变成所算出的电流ILOW时的频率fH(S106)。
然后,切换扫频(sweep)的方向,使开关频率fSW向下扫频(S108)。并且取得检测电流IS变成电流ILOW时的频率fL(S110)。然后根据3个频率f0、fH、fL算出Q值(S112)。
异物检测器230基于这样得到的Q值判断有无异物(S114)。更具体来说,异物检测器230能够基于算出的Q值与预定的阈值的比较结果来判定有无异物。在此,异物检测器230也可以从无线受电装置接收预定的阈值。以上是异物检测的流程。
需要说明的是,向下扫频(S108)的开始频率可以是fH,也可以是f0,还可以是与它们无关地规定的预定值。
图6是说明图5的异物检测流程的波形图。使开关频率fSW上升时,检测电流IS的振幅增大。然后在某开关频率f0,检测电流IS取得峰值IMAX。进一步使开关频率fSW上升时,检测电流IS减少,不久降低到IMAX/√2。此时的开关频率为fH。通过使开关频率fSW向下扫频,来检测到成为IS=IMAX/√2的另一个频率fL。fH-fL成为带宽Δf。
图7是表示异物检测流程的另一例的流程图。图7的流程是使图5的流程的扫频方向反转后的流程。以比发送天线201的共振频率fR高的预定的频率fS为起始频率,使开关频率fSW向下扫频(S200)。
在向下扫频的过程中,取得频率f0及此时的电流值IMAX(S202)。然后算出使峰值电流值IMAX乘以预定比率1/√2的电流ILOW(S204)。(iii)进而,一边使开关频率fSW向下扫频,一边取得检测电流IS变成所算出的电流ILOW时的频率fL(S206)。
接下来,切换扫频的方向,使开关频率fSW向上扫频(S208)。然后取得检测电流IS变成电流ILOW时的频率fH(S210)。然后根据3个频率f0、fH、fL算出Q值(S212)。异物检测器230基于这样得到的Q值,判定有无异物(S214)。
接下来,说明供电装置200的具体构成例。图8是表示供电装置200的构成例的电路图。
电流传感器220将从DC电源210向电桥电路205的上侧电源端子P1流入的电流(称作输入电流)IS作为检测对象。电流传感器220包括被设置在检测对象电流IS的路径上的检测电阻RS、将检测电阻RS的电压降VS放大的灵敏放大器222、接受灵敏放大器222的输出的低通滤波器224、以及将低通滤波器224的输出转换成数字值的A/D转换器226。在上侧电源端子P1连接有平滑电容器CS,因而电流传感器220也可以理解为测定流入平滑电容器CS的电流IS。通过以输入电流IS为检测对象,在保护动作方面也是有利的。
供电装置200多数具备计算自身的发送功率的功能,以往的供电装置也为计算功率而具备用于电流检测的电路。在此情况下,电流传感器220可以与用于计算功率的电流检测电路共用(复用)。
图9是图8的供电装置200的动作波形图。图9中示出流向发送天线201的电流ICOIL、向电桥电路205的输入电流IS、以及低通滤波器224的输出信号S5。
理论上来说,输入电流IS相当于电桥电路205的高侧晶体管导通期间的线圈电流ICOIL,故输入电流IS为半波形,但由于电桥电路205的上侧电源端子P1(DC电源210的输出)上连接平滑用的电容器CS,故输入电流IS成为与线圈电流ICOIL的振幅相应的DC分量和与开关频率fSW相应的交流分量的和。通过低通滤波器224除去与开关频率fSW相应的交流分量,从而能够检测DC分量,即线圈电流ICOIL。
接下来说明供电装置200的用途。图10是具备供电装置200的充电器400的电路图。充电器400对具有受电装置300的电子设备500充电。充电器400具有壳体402、充电台404、电路基板406。作为供电对象的电子设备被载置于充电台404上。驱动器204、控制器206及其它电路部件被安装在电路基板406上。发送天线201被布局在充电台404的正下方。充电器400可以通过AC/DC转换器410接收直流电压,也可以内置AC/DC转换器。或者,充电器400也可以介由具备USB(Universal Serial Bus)等供电线的总线而从外部接受DC功率的供给。
本领域技术人员当理解,实施方式只是例示,其各构成要素和各处理过程的组合可以有各种各样的变形例,并且这样的变形例也包含在本发明的范围内。以下说明这样的变形例。
(第1变形例)
电流传感器220监视的电流不限定于电桥电路的输入电流IS。例如也可以在比电桥电路205靠接地侧插入检测电阻RS。但是,在接地侧测定电流的情况下,无法期待基于平滑电容器CS的电流平滑化的效果,故有时需要追加电路及信号处理。但在该情况下,与测定电桥电路205的输出电流(即线圈电流ICOIL)时相比,能够享受可简化电路构成及信号处理这样的优点。
此外,也可以不插入检测电阻RS,而是利用电桥电路205的开关晶体管(高侧晶体管或低侧晶体管)的导通电阻。但是,在利用开关晶体管的导通电阻时,将成为测定电桥电路的内部电流的情况,故无法期待基于平滑电容器CS的电流平滑化的效果,有时需要追加电路及信号处理。但在该情况下,与测定电桥电路205的输出电流(即线圈电流ICOIL)时相比,能够享受可简化电路构成及信号处理这样的优点。
(第2变形例)
在实施方式中,说明了半桥电路的驱动器204,但也可以适用H电桥电路。
(第3变形例)
在实施方式中,说明了基于Q值进行异物检测的情况,但本发明不限于此。在Qi标准以外的、将来可能制定的标准中,也可以不基于Q值,而是基于中心频率f0、带宽Δf的变化、及其组合,来检测异物。
(第4变形例)
也可以可切换遵照图5或图7的流程的动作模式(第1模式)、和在比较技术中说明的动作模式(第2模式)地构成供电装置200。动作模式的选择可以基于在供电装置200起动时从上位的主处理器给予控制器206的参数来进行。或者,供电装置200也可以动态地切换2种模式。在执行异物检测流程期间,由于会妨碍通常的供电,故若总是以第1模式动作,则异物检测所需要的时间、即无法供电的期间会变长。因此,通过交替地、或按预定比率地切换第1模式和第2模式,能够取得无法供电期间与异物检测的精度的平衡。
基于实施方式采用具体用语说明了本发明,但实施方式只是表示本发明的原理、应用,在不脱离权利要求书规定的本发明思想的范围内,实施方式可以有多种变形例或配置的变更。
[附图标记说明]
100…供电系统、200,TX…供电装置、201…发送天线、202…发送线圈、204…驱动器、205…电桥电路、206…控制器、208…解调器、210…DC电源、220…电流传感器、222…灵敏放大器、224…低通滤波器、226…A/D转换器、230…异物检测器、300,RX…受电装置、302…接收线圈、S1…驱动信号、S2…功率信号、S3…控制信号、S4…电流检测值、400…充电器、402…筐体、404…充电台、406…电路基板、500…电子设备。
Claims (14)
1.一种向无线受电装置发送功率信号的无线供电装置,其特征在于,包括:
包含被串联连接的共振电容器及发送线圈的发送天线,
包含对所述发送天线施加驱动电压的电桥电路的驱动器,
检测流向所述电桥电路的电流的电流传感器,以及
一边使所述电桥电路的开关频率变化、一边检测流向所述电桥电路的所述电流,并基于得到相对于峰值低预定比率的电流的2个频率fH、fL的差分,判定有无异物的异物检测器。
2.如权利要求1所述的无线供电装置,其特征在于,
所述异物检测器
(i)以比所述发送天线的共振频率低的频率为起始,一边使所述电桥电路的开关频率向上扫频,一边取得电流变成峰值的频率f0及此时的电流值IMAX,
(ii)计算出使电流值IMAX乘以所述预定比率后的电流ILOW,
(iii)进而一边使所述开关频率向上扫频,一边取得检测电流变成所述电流ILOW时的频率fH,
(iv)然后,一边使所述开关频率向下扫频,一边取得检测电流变成所述电流ILOW时的频率fL。
3.如权利要求1所述的无线供电装置,其特征在于,
所述异物检测器
(i)以比所述发送天线的共振频率高的频率为起始,一边使所述电桥电路的开关频率向下扫频,一边取得电流变成峰值的频率f0及此时的电流值IMAX,
(ii)计算出使电流值IMAX乘以所述预定比率后的电流ILOW,
(iii)进而一边使所述开关频率向下扫频,一边取得检测电流变成所述电流ILOW时的频率fL,
(iv)然后,一边使所述开关频率向上扫频,一边取得检测电流变成所述电流ILOW时的频率fH。
4.如权利要求1至3的任一项所述的无线供电装置,其特征在于,
所述预定比率是1/√2。
5.如权利要求1至3的任一项所述的无线供电装置,其特征在于,
所述异物检测器按照Q=f0/(fH-fL)算出Q值,并基于算出的Q值判定有无异物。
6.如权利要求5所述的无线供电装置,其特征在于,
所述异物检测器基于算出的Q值与预定的阈值的比较结果,判定有无异物。
7.如权利要求6所述的无线供电装置,其特征在于,
所述异物检测器从所述无线受电装置接收所述阈值。
8.如权利要求1至3的任一项所述的无线供电装置,其特征在于,
所述电流传感器检测从DC电源向所述电桥电路的上侧电源端子流入的电流。
9.如权利要求8所述的无线供电装置,其特征在于,还包括:
被连接于所述电桥电路的上侧电源端子的平滑电容器。
10.如权利要求1至3的任一项所述的无线供电装置,其特征在于,
所述电流传感器包括:
被设置在检测对象电流的路径上的检测电阻,
使所述检测电阻的电压降放大的灵敏放大器,
接受所述灵敏放大器的输出的低通滤波器,以及
将所述低通滤波器的输出转换成数字值的A/D转换器。
11.如权利要求1至3的任一项所述的无线供电装置,其特征在于,
所述电流传感器与为算出发送功率而检测所需的电流的电流检测电路共用。
12.如权利要求1至3的任一项所述的无线供电装置,其特征在于,
遵循Qi标准。
13.一种无线充电器,其特征在于,包括:
包含被串联连接的共振电容器及发送线圈的发送天线,
包含对所述发送天线施加驱动电压的电桥电路的驱动器,
检测流向所述电桥电路的电流的电流传感器,以及
一边使所述电桥电路的开关频率变化、一边检测流向所述电桥电路的所述电流,并基于得到相对于峰值低预定比率的电流的2个频率fH、fL的差分,判定有无异物的异物检测器。
14.一种无线受电装置中的异物检测方法,其特征在于,
所述无线受电装置包括:
包含被串联连接的共振电容器及发送线圈的发送天线,和
对所述发送天线施加驱动电压的电桥电路;
所述异物检测方法包括:
一边使所述电桥电路的开关频率变化,一边检测流向所述电桥电路的电流的步骤,和
基于得到相对于峰值低预定比率的电流的2个频率fH与fL的差分,判定有无异物的步骤。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017223658A JP2019097274A (ja) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | ワイヤレス送電装置、異物検出方法、ワイヤレス充電器 |
JP2017-223658 | 2017-11-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109818429A true CN109818429A (zh) | 2019-05-28 |
Family
ID=66533414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811389270.0A Pending CN109818429A (zh) | 2017-11-21 | 2018-11-21 | 无线供电装置、异物检测方法、无线充电器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10992188B2 (zh) |
JP (1) | JP2019097274A (zh) |
CN (1) | CN109818429A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111999389A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-27 | 罗官 | 一种检测容器内部的异物的装置和方法 |
CN113879144A (zh) * | 2021-09-14 | 2022-01-04 | 合肥有感科技有限责任公司 | 无线充电异物判断方法 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11043853B2 (en) * | 2017-05-17 | 2021-06-22 | Apple Inc. | Wireless charging system having measurement circuitry with foreign object detection capabilities |
JP2019097274A (ja) * | 2017-11-21 | 2019-06-20 | ローム株式会社 | ワイヤレス送電装置、異物検出方法、ワイヤレス充電器 |
WO2020027521A1 (ko) * | 2018-08-01 | 2020-02-06 | 엘지전자 주식회사 | 이물질 검출에 기반하여 무선전력 전송을 수행하는 장치 및 방법 |
US11056930B2 (en) * | 2019-05-31 | 2021-07-06 | Sigmasense, Llc. | Wireless power transfer and communications |
US11056922B1 (en) | 2020-01-03 | 2021-07-06 | Nucurrent, Inc. | Wireless power transfer system for simultaneous transfer to multiple devices |
US11462944B2 (en) * | 2020-06-04 | 2022-10-04 | Aira, Inc. | Resonant class D wireless transmitter |
CN114498959A (zh) * | 2020-11-12 | 2022-05-13 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 无线电能传输装置的异物检测方法和装置 |
US11881716B2 (en) | 2020-12-22 | 2024-01-23 | Nucurrent, Inc. | Ruggedized communication for wireless power systems in multi-device environments |
US11876386B2 (en) | 2020-12-22 | 2024-01-16 | Nucurrent, Inc. | Detection of foreign objects in large charging volume applications |
CN113933592B (zh) * | 2021-10-12 | 2023-04-04 | 无锡硅动力微电子股份有限公司 | 一种高精度q值快速检测电路及方法 |
US12003116B2 (en) | 2022-03-01 | 2024-06-04 | Nucurrent, Inc. | Wireless power transfer system for simultaneous transfer to multiple devices with cross talk and interference mitigation |
US11831174B2 (en) | 2022-03-01 | 2023-11-28 | Nucurrent, Inc. | Cross talk and interference mitigation in dual wireless power transmitter |
TWI848763B (zh) * | 2023-07-06 | 2024-07-11 | 立錡科技股份有限公司 | 可偵測無線電源接收器與異物之無線電源發射電路及方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4217071Y1 (zh) * | 1965-01-22 | 1967-10-02 | ||
CN103199632A (zh) * | 2011-09-26 | 2013-07-10 | 索尼公司 | 能量接收器、能量发送器、检测装置及检测方法 |
TW201417440A (zh) * | 2011-08-01 | 2014-05-01 | Panasonic Corp | 非接觸式供電裝置 |
CN104065172A (zh) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 株式会社东芝 | 无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置 |
JP2016163493A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | ローム株式会社 | ワイヤレス送電装置、異物検出方法、充電器 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5071574B1 (ja) | 2011-07-05 | 2012-11-14 | ソニー株式会社 | 検知装置、受電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法 |
JP5893285B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-03-23 | キヤノン株式会社 | 給電装置及びプログラム |
US9735584B2 (en) * | 2013-10-17 | 2017-08-15 | Access Business Group International Llc | Wireless power communication |
CN107257167B (zh) * | 2014-05-27 | 2020-01-21 | 松下知识产权经营株式会社 | 送电装置以及无线电力传输系统 |
US10666082B2 (en) * | 2014-06-20 | 2020-05-26 | Lg Electronics Inc. | Wireless power transfer method, apparatus and system |
JP2019097274A (ja) * | 2017-11-21 | 2019-06-20 | ローム株式会社 | ワイヤレス送電装置、異物検出方法、ワイヤレス充電器 |
-
2017
- 2017-11-21 JP JP2017223658A patent/JP2019097274A/ja active Pending
-
2018
- 2018-11-19 US US16/194,845 patent/US10992188B2/en active Active
- 2018-11-21 CN CN201811389270.0A patent/CN109818429A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4217071Y1 (zh) * | 1965-01-22 | 1967-10-02 | ||
TW201417440A (zh) * | 2011-08-01 | 2014-05-01 | Panasonic Corp | 非接觸式供電裝置 |
CN103199632A (zh) * | 2011-09-26 | 2013-07-10 | 索尼公司 | 能量接收器、能量发送器、检测装置及检测方法 |
CN104065172A (zh) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 株式会社东芝 | 无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置 |
JP2016163493A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | ローム株式会社 | ワイヤレス送電装置、異物検出方法、充電器 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111999389A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-27 | 罗官 | 一种检测容器内部的异物的装置和方法 |
CN113879144A (zh) * | 2021-09-14 | 2022-01-04 | 合肥有感科技有限责任公司 | 无线充电异物判断方法 |
CN113879144B (zh) * | 2021-09-14 | 2023-02-17 | 合肥有感科技有限责任公司 | 无线充电异物判断方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019097274A (ja) | 2019-06-20 |
US10992188B2 (en) | 2021-04-27 |
US20190157914A1 (en) | 2019-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109818429A (zh) | 无线供电装置、异物检测方法、无线充电器 | |
JP6410641B2 (ja) | ワイヤレス送電装置、異物検出方法、充電器 | |
EP3107188B1 (en) | Wireless power receiver and control circuit therefor, electronic device using same, and error detection method | |
EP3316450B1 (en) | Power transmitting device and non-contact power feeding system | |
JP6708123B2 (ja) | 受電装置、給電装置、および電子機器 | |
JP2017521040A (ja) | 誘導型電力伝送フィールドにおける異物検出 | |
US12046915B2 (en) | Contactless power reception device and reception method | |
CN103135138A (zh) | 检测装置和方法、电力接收装置及非接触式电力传输系统 | |
KR20140107305A (ko) | 무선 전력전송장치 및 방법 | |
EP3118633B1 (en) | Planar differential current pickup for wireless power transmission | |
US9673867B2 (en) | Power transmission device and power feeding system | |
JP2015220817A (ja) | 直流電力供給装置 | |
US10050333B2 (en) | Reception device and control method therefor | |
JP6178404B2 (ja) | 受電装置 | |
JP6725992B2 (ja) | ワイヤレス送電装置およびその制御ic、異常検出方法、充電器 | |
US20240364140A1 (en) | Method for detecting foreign material of wireless power transmission apparatus | |
CN118591963A (zh) | 检测无线电力发送装置的异物的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190528 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |