CN110168859A - 用于无线充电的异物检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及异物检测方法及其装置和系统。根据本发明的实施方式，无线电力发送器中的异物检测方法可以包括以下步骤：如果检测到位于充电区域中的物体，则在可用频带内搜索具有最大品质因数值的当前峰值频率；从无线电力接收器接收包括参考峰值频率的异物检测状态数据包；基于参考峰值频率确定异物检测参考频率；以及通过将当前峰值频率与异物检测参考频率进行比较来确定是否存在异物。因此，本发明的优点在于能够更加有效准确地检测异物。

Description

用于无线充电的异物检测方法及其装置

技术领域

实施方式涉及无线电力传输技术，并且更具体地，涉及检测位于无线电力发送器的充电区域中的异物的方法及其装置。

背景技术

最近，随着信息和通信技术的迅速发展，正发展出基于信息和通信技术的无所不在社会。

为了随时随地连接信息通信设备，应在所有社会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，向这些设备或传感器供电是一项新挑战。另外，随着诸如音乐播放器(例如，像蓝牙手机或iPod)以及移动电话的移动设备的类型迅速增加，用户需要花费更多的时间和精力来为电池充电。作为解决这些问题的方法，无线电力传输技术最近引起了关注。

无线电力传输或无线能量传送是指利用磁感应原理将电能从发送器无线地发送至接收器的技术。在19世纪，开始使用利用电磁感应原理的电机或变压器，并且此后，已经尝试辐射的电磁波例如高频波、微波和激光来传送电能。经常使用的电动牙刷和一些电动剃须刀利用电磁感应原理来充电。

到目前为止，无线能量传送方法可大致分为磁感应、电磁谐振和短波射频的射频(RF)传输。

磁感应方法利用如下现象：当两个线圈被定位成彼此邻近并且然后将电流施加至一个线圈时，生成磁通量以在另一线圈中引起电动势，并且该方法在小型设备(例如，移动电话)中正迅速商业化。磁感应方法可以传送高达几百千瓦(kW)的电力并且具有高效率。然而，由于最大传输距离是1厘米(cm)或更小，所以要充电的设备应该被定位成邻近充电器或充电台。

电磁谐振方法使用电场或磁场而不是使用电磁波或电流。电磁谐振方法很少受到电磁波的影响，因此对于其他电子设备和人类来说在安全性方面是有利的。相对地，该方法可以在有限的距离和空间中使用，并且能量传输效率稍低。

短波无线电力传输方法(简称为RF传输方法)利用了可以以无线电波的形式直接发送和接收能量的事实。该技术是使用整流天线的RF无线电力传输方法。整流天线是天线和整流器的组合，是指用于将RF电力直接转换成DC电力的元件。也就是说，RF方法是用于将AC无线电波转换成DC的技术。最近，随着RF方法的效率提高，积极地进行了对RF方法的商业化的研究。

无线电力传输技术不仅可以用于移动相关行业，还可以用于诸如IT、铁路和家用电器的各种行业。

如果在无线充电区域中存在不是无线电力接收器的导体，即异物(FO)，则可能在FO中感应从无线电力发送器接收的电磁信号，从而使温度升高。例如，FO可能包括硬币、夹子、销和圆珠笔。

如果在无线电力接收器和无线电力发送器之间存在FO，则无线充电效率可能显著降低，并且无线电力接收器和无线电力发送器的温度可能由于FO的环境温度的升高而增加。如果未移除位于充电区域中的FO，则可能发生电力浪费，并且可能由于过热而损坏无线电力发送器和无线电力接收器。

因此，位于充电区域中的FO的准确检测正成为无线充电技术中的重要问题。

在相关技术中，公开了基于根据参考品质因数值和测量的品质因数值确定的阈值来确定是否存在FO的方法和基于无线电力路径损耗确定无线电力传输路径上是否存在FO的方法。然而，这些方法具有根据接收器和发送器的类型而劣化的FO检测准确度。

发明内容

[技术问题]

实施方式提供了一种用于无线充电的异物检测方法及其装置和系统。

实施方式提供了一种能够通过将当前峰值频率与基于参考峰值频率确定的异物参考频率(频率边界值)进行比较来更准确地检测异物的异物检测方法及其装置。

实施方式提供了一种异物检测方法及其装置和系统，该异物检测方法能够通过基于通信错误计数的统计数据以及峰值频率变化确定是否存在异物来更准确地检测异物。

通过实施方式解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域的技术人员从以下描述中将清楚本文未描述的其他技术问题。

[技术解决方案]

实施方式提供了一种异物检测方法及其装置。

根据实施方式的无线电力发送器的异物检测方法可以包括：当检测到位于充电区域中的物体时，在可用频带内搜索具有最大品质因数值的当前峰值频率；从无线电力接收器接收包括参考峰值频率的异物检测状态数据包；基于参考峰值频率确定异物检测参考频率；以及将当前峰值频率与异物检测参考频率进行比较以确定是否存在异物。

这里，异物检测参考频率的确定可以包括确定容差并且通过参考峰值频率和容差的和来确定异物检测参考频率。

例如，可以基于根据接收器在充电区域中的移动的峰值频率变化来确定容差。

在另一示例中，可以基于根据无线电力发送器的类型之间的差异的峰值频率变化来确定容差。

在另一示例中，可以基于根据接收器在充电区域中的移动的最大峰值频率变化和根据无线电力发送器的类型之间的差异的最大峰值频率变化的较大值来确定容差。

另外，当当前峰值频率大于异物检测参考频率时，可以确定存在异物。

另外，可以在暂时停止电力传送之后、进入用于识别无线电力接收器的回音检测阶段之前搜索当前峰值频率。

另外，参考峰值频率可以具有在仅无线电力接收器位于充电区域中的状态下在可用频带内的最大品质因数值。

另外，异物检测方法还可以包括：在确定检测到异物时，结束至无线电力接收器的电力传送并且进入选择阶段。

另外，异物检测方法还可以包括在结束电力传送之后输出指示已检测到异物的预定警告警报。

另外，异物检测状态数据包还可以包括模式信息，并且可以基于模式信息识别包括在异物检测状态数据包中的参考峰值频率。

根据另一实施方式的无线电力发送器的异物检测方法可以包括：当检测到位于充电区域中的物体时，在可用频带内搜索具有最大品质因数值的当前峰值频率；收集通信错误计数的统计数据；当从无线电力接收器接收到包括参考峰值频率的异物检测状态数据包时，基于参考峰值频率确定异物检测参考频率；将当前峰值频率与异物检测参考进行比较频率；当当前峰值频率大于异物检测参考频率作为比较结果时确定通信错误计数是否超过预定通信错误参考值；以及当确定通信错误计数超过预定通信错误参考值时确定存在异物。

这里，可以在回音检测阶段或识别和配置阶段中的至少一个中收集通信错误计数的统计数据。

另外，可以基于在回音检测阶段中对被发送以识别无线电力接收器的电力信号的响应信号的接收失败的次数以及在识别和配置阶段中识别数据包和配置数据包的接收失败的次数中的至少一个来计算通信错误计数。

这里，异物检测参考频率的确定可以包括确定容差并且通过参考峰值频率和容差的和来确定异物检测参考频率。

例如，可以基于根据接收器在充电区域中的移动的峰值频率变化来确定容差。

在另一示例中，可以基于根据无线电力发送器的类型之间的差异的峰值频率变化来确定容差。

在另一示例中，可以基于根据接收器在充电区域中的移动的最大峰值频率变化和根据无线电力发送器的类型之间的差异的最大峰值频率变化的较大值来确定容差。

根据实施方式的用于检测位于充电区域中的异物的异物检测装置可以包括：搜索单元，其被配置成当检测到充电区域中的物体时，在可用频带内搜索具有最大品质因数值的当前峰值频率；通信单元，其被配置成从无线电力接收器接收包括参考峰值频率的异物检测状态数据包；确定单元，其被配置成基于参考峰值频率确定异物检测参考频率；以及检测单元，其被配置成将当前峰值频率与异物检测参考频率进行比较以检测异物。

这里，确定单元可以通过参考峰值频率和容差的和来确定异物检测参考频率。

例如，可以基于根据接收器在充电区域中的移动的峰值频率变化来确定容差。

在另一示例中，可以基于根据无线电力发送器的类型之间的差异的峰值频率变化来确定容差。

在另一示例中，可以基于根据接收器在充电区域中的移动的最大峰值频率变化和根据无线电力发送器的类型之间的差异的最大峰值频率变化的较大值来确定容差。

另外，当当前峰值频率大于异物检测参考频率时，检测单元可以确定存在异物。

另外，搜索单元可以在进入用于识别无线电力接收器的回音检测阶段之前临时停止电力传送之后搜索当前峰值频率。

另外，参考峰值频率可以具有在仅有无线电力接收器位于充电区域中的状态下在可用频带内的最大品质因数值。

另外，异物检测装置还可以包括警报单元，该警报单元被配置成当检测单元检测到异物时输出指示已检测到异物的预定警告警报。

根据另一实施方式的用于检测位于充电区域中的异物的异物检测装置可以包括：搜索单元，其被配置成当检测到位于充电区域中的物体时，在可用频带内搜索具有最大品质因数值的当前峰值频率；通信单元，其被配置成从无线电力接收器接收数据包；控制器，其被配置成监视数据包的接收状态以收集通信错误计数的统计数据；以及确定单元，其被配置成当接收到包括参考峰值频率的异物检测状态数据包时，基于参考峰值频率确定异物检测参考频率；将当前峰值频率与异物检测参考频率进行比较。当当前峰值频率大于异物检测参考频率并且通信错误计数超过预定通信错误参考值时，控制器可以确定存在异物。

根据实施方式的控制单元或控制器1180可以与通信单元1160集成。如果无线电力发送器和无线电力接收器执行带内通信，则控制器1180可以使用线圈单元1130的电流或电压来对信号进行解调。

根据实施方式的异物检测装置包括：线圈单元，其包括电感器和谐振电容器，并且线圈单元被配置成将电流转换为磁力通量；逆变器，其被配置成接收直流(DC)电力并将其转换成交流(AC)电力并且将AC电力发送至线圈单元；以及控制器，其被配置成控制从逆变器输出的AC电力的频率并且使用线圈单元的电压或电流来对信号进行解调。控制器可以被配置成：检测位于充电区域中的物体以测量具有最大品质因数值的峰值频率；从无线电力接收器接收包括参考峰值频率的异物检测状态数据包；确定用于基于参考峰值频率检测异物的频率；以及将峰值频率与确定的频率进行比较以确定是否存在异物。

另外，控制器可以通过参考峰值频率和容差的和来确定用于检测异物的频率。

控制器可以在无线电力接收器接收到回音检测信号之前测量峰值频率。

参考峰值频率可以对应于在仅无线电力接收器位于充电区域中的状态下在可用频带内的最大品质因数值。

另一实施方式提供了一种计算机可读记录介质，其上记录有用于执行异物检测方法中的任意一种的程序。

本公开内容的各方面仅是本公开内容的优选实施方式的一部分，并且本领域的普通技术人员基于对本公开内容的详细描述可以设计出并理解基于本公开内容的技术特征的各种实施方式。

[有益效果]

根据实施方式的方法、装置和系统的效果如下。

实施方式具有如下优点：提供了一种用于无线充电的检测异物的方法及其装置和系统。

实施方式具有如下优点：提供了一种检测异物的方法及其装置和系统，该方法能够更准确地检测异物。

实施方式具有如下优点：提供了一种无线电力发送器，其能够使由于异物而造成的不必要的电力浪费和加热现象最小化。

实施方式具有如下优点：提供了一种异物检测方法及其装置，该方法通过将当前峰值频率与基于参考峰值频率确定的异物参考频率(频率边界值)进行比较而能够更准确地检测异物。

实施方式具有如下优点：提供了一种异物检测方法及其装置，该方法通过基于通信错误计数的统计数据以及峰值频率变化来确定是否存在异物，从而能够更准确地检测异物。

实施方式具有如下优点：准确地检测异物，而不管充电区域中接收器的移动和发送器的类型。

本公开的效果不限于上述效果，并且本领域的技术人员可以从以下对本公开内容的实施方式的描述中得出本文未描述的其他效果。也就是说，本领域技术人员可以从本公开内容的实施方式得出本公开内容未预期的效果。

附图说明

图1是示出根据实施方式的无线充电系统的框图。

图2是说明根据实施方式的无线电力传送过程的状态转变图。

图3是示出根据实施方式的无线电力接收器的框图。

图3是示出根据实施方式的数据包格式的图。

图4是示出根据实施方式的数据包格式的图。

图5是示出根据实施方式的数据包类型的图。

图6是示出根据实施方式的异物检测装置的配置的框图。

图7是示出根据另一实施方式的异物检测装置的配置的框图。

图8是示出根据实施方式的异物检测装置的异物检测过程的状态转变图。

图9是示出根据另一实施方式的异物检测装置的异物检测过程的状态转变图。

图10是示出根据实施方式的异物检测状态数据包消息的视图。

图11是示出根据实施方式的无线电力传输装置中的异物检测方法的流程图。

图12是示出根据另一实施方式的无线电力传输装置中的异物检测方法的流程图。

图13是示出根据实施方式的根据无线充电系统中异物的放置的品质因数值和峰值频率的变化的实验结果表格。

图14是示出根据实施方式的每种接收器类型的峰值频率和根据异物的放置的峰值频率的变化的实验结果表格。

图15是示出根据无线电力接收器的移动的品质因数值和峰值频率的变化的实验结果表格。

图16是示出根据无线电力发送器的类型和异物的存在/不存在的峰值频率的变化的实验结果。

图17是示出当根据实施方式的无线电力发送器的线圈的谐振频率是100kHz并且无线电力接收器或异物位于充电区域中时测量的品质因数值的变化的曲线图。

具体实施方式

[最佳模式]

根据实施方式的无线电力发送器的异物检测方法可以包括：当检测到位于充电区域中的物体时，在可用频带内搜索具有最大品质因数值的当前峰值频率；从无线电力接收器接收包括参考峰值频率的异物检测状态数据包；基于参考峰值频率确定异物检测参考频率；以及将当前峰值频率与异物检测参考频率进行比较，以确定是否存在异物。

[本发明的模式]

在下文中，将参照附图更详细地描述根据实施方式的装置和各种方法。通常，可以使用诸如“模块”和“单元”的后缀来指代元件或部件。本文中使用这样的后缀仅旨在便于描述说明书，后缀自身不旨在具有任何特殊含义或功能。

应当理解的是，在以下对实施方式的描述中，当每个元件被称为形成在另一元件“上”或“下”时，它可以直接在另一元件“上”或“下”或者它们之间间接地形成有一个或更多个中间元件。此外，还应该理解是，在元件“上”或“下”可以意指元件的向上的方向和向下的方向。

在实施方式的描述中，为了便于描述，具有用于在无线充电系统中发送无线电力的功能的装置可以与无线电力发送器、无线电力传送装置、无线电力传送装置、无线的电力发送器、传输端、发送器、传输装置、传输侧、无线电力传送装置、无线电力传送器等互换使用。具有用于从无线电力传送装置接收无线电力的功能的装置可以与无线电力接收装置、无线的电力接收器、无线电力接收装置、无线电力接收器、接收终端、接收侧、接收装置、接收器等互换使用。

根据实施方式的发送器可以被配置成垫、支架、接入点(AP)、小型基站、台、天花板嵌入式结构或壁挂式结构的形式。一个发送器可以向多个无线电力接收装置传送电力。为此，发送器可以包括至少一个无线电力传送装置。在此，无线电力传送装置可以使用基于电磁感应方法的各种无线电力传送标准，该电磁感应方法使用以下电磁感应原理来充电：在电力传送端线圈中生成磁场并且通过磁场在接收端线圈中感应出电流。在此，无线电力传送装置可以包括在作为无线充电技术组织的无线充电联盟(WPC)或电源事物联盟(PMA)中定义的电磁感应方法的无线充电技术。

另外，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。在此，无线电力接收装置可以包括在作为无线充电技术组织的无线充电联盟(WPC)和电源事物联盟(PMA)中定义的电磁感应方法的无线充电技术。

根据本实施方式的接收器可以用于小型电子装置例如移动电话、智能电话、膝上型计算机、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航系统、MP3播放器、电动牙刷、电子标签、照明设备、遥控器、鱼漂以及诸如智能手表的可穿戴设备)等，但不限于此，并且可以用于包括对电池进行充电的根据实施方式的无线电力接收装置的任何装置。

图1是示出根据实施方式的无线充电系统的框图。

参照图1，无线充电系统大致包括用于无线地发送电力的无线电力传送端10、用于接收所发送的电力的无线电力接收端20以及用于接收所接收的电力的电子装置30。

例如，无线电力传送端10和无线电力接收端20可以执行带内通信，其中使用与用于无线电力传送的工作频率相同的频带来交换信息。

在带内通信中，当无线电力接收端20接收到由无线电力传送端10发送的电力信号41时，无线电力接收端20可以对所接收的电力信号进行调制并且将调制信号42发送至无线电力传送端10。

在另一示例中，无线电力传送端10和无线电力接收端20可以执行带外通信，其中使用与用于无线电力传送的工作频率不同的频带来交换信息。

例如，在无线电力传送端10和无线电力接收端20之间交换的信息可以包括彼此的状态信息和控制信息。这里，通过以下对实施方式的描述，在发送端和接收端之间交换的状态信息和控制信息将变得更加明显。

带内通信和带外通信可以提供双向通信，但是实施方式不限于此。在另一实施方式中，带内通信和带外通信可以提供单向通信或半双工通信。

例如，单向通信可以但不限于意指从无线电力接收端20到无线电力传送端10的信息的传输或者从无线电力传送端10到无线电力接收端20的传输。

半双工通信方法的特征在于，无线电力接收端20和无线电力传送端10之间的双向通信被使能，但是在特定的时间点，信息可以仅通过一个设备来发送。

根据实施方式的无线电力接收端20可以获取电子装置30的各种状态信息。例如，电子装置30的状态信息可以包括但不限于当前电力使用信息、当前电力使用信息、用于标识已执行的应用的信息、CPU使用信息、电池充电状态信息、电池输出电压/电流信息等，并且可以包括能够从电子装置30获取并用于无线电力控制的信息。

特别地，根据实施方式的无线电力传送端10可以向无线电力接收端20发送指示是否支持快速充电的预定数据包。当确定无线电力传送端10支持快速充电模式时，无线电力接收端20可以通知电子装置30无线电力传送端10支持快速充电模式。电子装置30可以通过预定的显示装置(例如，液晶显示器)显示指示可以快速充电的信息。

图2是说明无线电力传送过程的状态转变图。

参照图2，根据实施方式的从发送器到接收器的电力传送可以大致分为选择阶段510、回音检测阶段520、识别和配置阶段530、协商阶段540、校准阶段550、电力传送阶段560以及重新协商阶段570。

选择阶段510可以在电力传送开始时或在电力传送保持的同时检测到特定错误或特定事件时进行转变(例如，包括附图标记S502、S504、S510以及S512)。根据以下描述，特定错误和特定事件将变得明显。另外，在选择阶段510中，发送器可以监视接口面上是否存在物体。当检测到在接口面上存在物体时，发送器可以转变到回音检测阶段520。在选择阶段510中，发送器可以发送具有非常短的脉冲的模拟回音检测信号，并且基于传输线圈或初级线圈的电流变化来检测接口面的有效区域中是否存在物体。

如果在选择阶段510中检测到物体，则无线电力发送器可以测量无线电力谐振电路(例如，电力传送线圈和/或谐振电容器)的品质因数。

在一个实施方式中，当在选择阶段510中检测到物体时，可以测量品质因数以确定无线电力接收器是否与异物一起位于充电区域中。

设置在无线电力发送器中的线圈在线圈中具有可能由于环境变化而减小的电感和/或串联电阻分量，从而降低品质因数值。为了使用所测量的品质因数值来确定是否存在异物，无线电力发送器可以从无线电力接收器接收先前在异物未位于充电区域的状态下测量的参考品质因数值。

可以将在协商阶段540中接收的参考品质因数值与测量的品质因数值进行比较，从而确定是否存在异物。然而，在具有低参考品质因数的无线电力接收器的情况下(例如，根据无线电力接收器的类型、使用和特性，特定无线接收器可能具有低参考品质因数值)，由于在当存在异物时测量的品质因数值与参考品质因数之间的差小，所以难以确定是否存在异物。因此，有必要进一步考虑其他确定元素或使用其他方法确定是否存在异物。

在另一实施方式中，当在选择阶段510中检测到物体时，可以测量特定频率区域(例如，工作频率区域)内的品质因数值，以确定无线电力接收器是否与异物一起位于充电区域中。无线电力发送器的线圈可以具有线圈中的可以由于环境变化而减小的电感和/或串联电阻分量，从而改变(移位)无线电力发送器的线圈的谐振频率。也就是说，作为工作频带中的测量到最大品质因数值的频率的品质因数峰值频率可以被移位。

例如，由于无线电力接收器包括具有高磁导率的磁屏蔽件(屏蔽材料)，因此高磁导率可以增加在无线电力发送器的线圈中测量的电感值。相反，作为金属材料的异物降低了电感值。

图18是示出在根据实施方式的无线电力发送器的线圈的谐振频率是100kHz的情况下当无线电力接收器或异物位于充电区域中时测量的品质因数值的变化的曲线图。

通常，在LC谐振电路的情况下，通过计算谐振频率f_resonant。

参考图18的左图，当仅无线电力接收器位于充电区域中时，由于L值增加，因此谐振频率减小以在频率轴上向左移动(移位)。

参考图18的右图，当异物位于充电区域中时，由于L值减小，因此谐振频率增加以在频率轴上向右移动(移位)。

为了使用测量到最大品质因数的频率(即，所测量的峰值频率)来确定是否存在异物，无线电力发送器可以从无线电力接收器接收在充电区域中没有放置异物的状态下预先测量的参考最大品质因数频率，即参考峰值频率。可以在协商阶段540中将所接收的参考峰值频率值与所测量的峰值频率值进行比较，从而确定是否存在异物。

通过峰值频率比较的异物检测可以与比较品质因数值的方法一起使用。如果参考品质因数值与所测量的品质因数值之间的差很小，例如，如果差等于或小于10％，则可以通过将参考峰值频率与所测量的峰值频率进行比较来确定异物的存在。相反，如果品质因数之间的差超过10％，则无线电力发送器可以立即确定存在异物。

在另一示例中，当作为将参考品质因数值与所测量的品质因数值进行比较的结果确定不存在异物时，可以将参考峰值频率与所测量的峰值频率进行比较以确定是否存在异物。如果使用品质因数难以检测异物，则无线电力接收器可以包括关于异物检测状态数据包中的参考峰值频率的信息并且将该数据包发送至无线电力发送器，并且无线电力发送器可以进一步使用关于参考峰值频率的信息来检测异物，从而提高异物检测能力。

在回音检测阶段520中，当感测到物体时，发送器唤醒接收器，并且发送用于识别所检测的物体是否是无线电力接收器的数字回音检测信号。在回音检测阶段520中，当没有从接收器接收到数字回音检测的响应信号(例如，信号强度数据包)时，发送器可以再次转变到选择阶段510。另外，在回音检测阶段520中，当接收到来自接收器的指示电力传送终止的信号(即，充电终止数据包)时，发送器可以转变到选择阶段510。

如果回音检测阶段520终止，则发送器可以转变到识别和配置阶段530，以识别接收器并收集接收器的配置和状态信息。

在识别和配置阶段530中，当接收到非期望的数据包时、当在预定时间内没有接收到期望的数据包(超时)时、当存在数据包传输错误时或者当没有建立电力传送合同(无电力传送合同)时，发送器可以转变到选择阶段510。

发送器可以基于在识别和配置阶段530中接收的配置数据包的协商字段值来确定是否需要进入协商阶段540。

在确定需要协商时，发送器可以转变到协商阶段540以执行预定的FOD过程。

相反，在确定不需要协商时，发送器可以立即转变到电力传送阶段560。

在协商阶段540中，发送器可以接收包括参考品质因数值的异物检测(FOD)状态数据包。替选地，可以接收包括参考峰值频率值的FOD状态数据包。替选地，可以接收包括参考品质因数值和参考峰值频率值的状态数据包。此时，发送器可以基于参考品质因数值确定用于FO检测的品质因数阈值。

替选地，发送器可以基于参考峰值频率值确定用于FO检测的峰值频率阈值。发送器可以使用用于FO检测的品质因数阈值和当前测量的品质因数值(在回音检测阶段之前测量的品质因数值)来检测充电区域中是否存在FO并且根据FO检测的结果控制电力传送。例如，当检测到FO时，可以响应于FOD状态数据包将否定确认信号发送至无线电力接收器。因此，可以停止电力传送，但不限于此。

发送器可以使用用于FO检测的峰值频率阈值和当前测量的品质因数值(在回音检测阶段之前测量的品质因数值)来检测充电区域中是否存在FO并且根据FO检测的结果控制电力传送。例如，当检测到FO时，可以响应于FOD状态数据包将否定确认信号发送至无线电力接收器。因此，可以停止电力传送，但不限于此。

当检测到FO时，发送器可以在接收器发送充电结束消息时返回到选择阶段510。相反，当未检测到FO时，发送器可以结束发送电力协商并通过校准阶段550进入电力传送阶段560。具体地，当未检测到FO时，发送器可以在校准阶段550中测量接收端和传输端的电力损耗，以确定接收端接收的电力的强度，并确定传输端发送的电力的强度。也就是说，在校准阶段550中，发送器可以根据传输端的发送电力和接收端的接收电力之间的差异来预测电力损耗。根据一个实施方式的发送器可以使用预测的电力损耗来校准用于FO检测的阈值。

在电力传送阶段560中，当接收到非期望的数据包时、当在预定时间内没有接收到期望的数据包(超时)时，当出现电力传送合同违反时或者当充电终止时，发送器可以转变到选择阶段510。

另外，在电力传送阶段560中，如果根据发送器的状态变化等需要重新配置电力传送合同时，发送器可以转变到重新协商阶段570。此时，当重新协商正常终止时，发送器可以返回到电力传送阶段560。

可以基于发送器和接收器的状态信息和特性信息来配置电力传送合同。例如，发送器状态信息可以包括关于可发送电力的最大量的信息和关于可接受的接收器的最大数量的信息等，接收器状态信息可以包括关于所需电力的信息。

图3是示出根据实施方式的无线电力接收器的结构的框图。

参考图3，无线电力接收器700可以包括接收线圈710、整流器720、DC至DC转换器730、负载740、感测单元750、通信单元760和主控制器770。通信单元760可以包括解调器761和调制器762。

尽管在图3的示例中示出的无线电力接收器700被示出为通过带内通信与无线电力发送器600交换信息，但这仅是一个实施方式，并且根据另一实施方式的通信单元760可以通过与用于发送无线电力信号的频带不同的频带提供短程双向通信。

通过接收线圈710接收的AC电力可以被发送至整流器720。整流器720可以将AC电力转换为DC电力并且将DC电力发送至DC至DC转换器730。DC至DC转换器730可以将从整流器输出的DC电力的强度转换为负载740所需的特定强度，并将所转换的电力发送至负载740。

感测单元750可以测量从整流器720输出的DC电力的强度，并且向主控制器770提供该强度。此外，感测单元750可以根据无线电力接收测量施加至接收线圈710的电流的强度，并且将测量结果发送至主控制器770。另外，感测单元750可以测量无线电力接收器700的内部温度并将测量的温度值提供至主控制器770。

例如，主控制器770可以将从整流器输出的DC电力的强度与预定参考值进行比较，并确定是否发生过电压。在确定发生过电压时，可以生成指示已经发生过电压的预定数据包并将其发送至调制器762。由调制器762调制的信号可以通过接收线圈710或单独的线圈(未示出)发送至无线电力发送器600。

例如，在图2的协商阶段540中，主控制器770可以生成FOD状态数据包并将其发送至调制器762。这里，由调制器762调制的信号可以通过接收线圈710或单独的线圈(未示出)发送至无线电力发送器600。

如果从整流器输出的DC电力的强度等于或大于预定参考值，则主控制器770可以确定接收到感测信号并在接收到感测信号时执行控制以通过调制器762向无线电力发送器600发送对应于感测信号的信号强度指示符。在另一示例中，解调器761可以对接收线圈710和整流器720之间的AC电力信号或者从整流器720输出的DC电力信号进行解调，识别是否接收到感测信号，并且将识别的结果提供至主控制器700。此时，主控制器770可以执行控制以通过调制器762发送与感测信号对应的信号强度指示符。

图4是示出根据实施方式的数据包格式的视图。

参照图4，用于无线电力传送端10与无线电力接收端20之间的信息交换的数据包格式900可以包括：用于获取用于对相应的数据包解调的同步并识别相应的数据包的准确开始位的前导码910字段；用于识别包括在相应的数据包中的消息的类型的头部920字段；用于发送相应的数据包的内容(或有效载荷)的消息930字段；以及用于识别相应的数据包中是否出现错误的校验和940字段。

数据包接收端可以基于头部920的值来识别包括在相应的数据包中的消息930的大小。

另外，可以针对无线电力传送过程的每个步骤定义头部920，并且可以在无线电力传送过程的不同阶段中将头部920的值定义为相同值。例如，参照图6，应当注意的是，与回音检测阶段的结束电力传送和电力传送阶段的结束电力传送对应的头部值是0x02。

消息930包括相应数据包的要由传输端发送的数据。例如，包括在消息930字段中的数据可以是报告、请求或响应，但不限于此。

根据另一实施方式的数据包900还可以包括用于识别用于发送相应数据包的传输端的传输端识别信息和用于识别用于接收相应数据包的接收端的接收端识别信息中的至少一个。传输端识别信息和接收端识别可以包括IP地址信息、MAC地址信息、产品识别信息等。然而，本实施方式不限于此，并且可以包括用于区分无线充电系统中的接收端和传输端的信息。

如果相应数据包被多个装置接收，则根据另一实施方式的数据包900还可以包括用于识别接收组的预定组识别信息。

图5是示出根据实施方式的从无线电力接收器发送至无线电力发送器的数据包的类型的视图。

参照图5，从无线电力接收器发送至无线电力发送器的数据包可以包括：用于发送感测到的回音检测信号的强度信息的信号强度数据包；用于请求将来自发送器的电力传送结束的电力传送类型(结束电力传送)；电力控制延迟数据包，其用于传送关于在接收到用于控制的控制误差数据包之后直到控制了实际电力的时间的信息；用于传送接收器的配置信息的配置数据包；用于发送接收器识别信息的识别数据包和扩展识别数据包；用于发送通用请求消息的通用请求数据包；用于发送特定请求消息的特定请求数据包；用于发送用于FO检测的参考品质因数值和/或参考峰值频率值的FOD状态数据包；用于控制由发送器发送的电力的控制误差数据包；用于开始重新协商的重新协商数据包；用于发送接收的电力的强度信息的24比特接收电力数据包；以及用于发送负载的当前充电状态信息的充电状态数据包。

可以使用与用于发送无线电力的频带相同的频带使用带内通信来发送从无线电力接收器发送至无线电力发送器的数据包。

参照图6，无线电力发送器1100可以包括供电装置1101、DC至DC转换器1110、逆变器1120、谐振电路或线圈单元1130、测量单元1140、通信单元1160、警报单元1175、以及控制单元或控制器1180。

根据本实施方式的无线电力发送器1100可以安装在用于无线电力接收装置或无线电力发送装置的认证的测量装置中。

谐振电路1130可以包括谐振电容器1131和电感器(或传输线圈)1132，以将电流转换为磁力通量。

通信单元1160可以包括解调器1161和调制器1162中的至少一个。

控制器1180可以通过通信单元1160与无线电力接收器执行带内通信或带外通信。

供电装置1101可以通过外部电力端子或电池接收DC电力，并将DC电力发送到DC至DC转换器1110。这里，电池可以安装在无线电力发送器110中，并且可以被充电，但仅仅是实施方式。电池可以以辅助电池或外部电池的形式连接至无线电力发送器1100的供电装置1101的预定线缆。

DC至DC转换器1110可以在控制器1180的控制下将从供电装置1101接收的DC电力的强度转换成特定的DC电力的强度。例如，DC至DC转换器1110可以包括能够调整电压强度的可变电压发生器，但不限于此。

逆变器1120可以将经转换的DC电力转换成AC电力。逆变器1120可以将通过多个开关的控制而输入的DC电力信号转换成AC电力信号，并输出AC电力信号。

例如，逆变器1120可以包括全桥电路。然而，本实施方式不限于此，并且逆变器可以包括半桥电路。

在另一示例中，逆变器1120可以包括半桥电路和全桥电路。在这种情况下，控制器1180可以动态地确定逆变器1120是作为半桥操作还是作为全桥操作。

根据一个实施方式的无线电力传输装置可以根据无线电力接收装置所需的电力的强度适应性地控制逆变器1120的桥接模式。

这里，桥接模式可以包括半桥模式和全桥模式。

例如，如果无线电力接收装置请求5W的低功率，则控制器1180可以执行控制使得逆变器1120以半桥模式驱动。

相对地，如果无线电力接收装置请求15W的高功率，则控制器1180可以执行控制使得逆变器以全桥模式驱动。

在另一示例中，无线电力传输装置可以根据感测的温度适应性地确定桥接模式，并且以确定的桥接模式驱动逆变器1120。

例如，如果在使用半桥模式发送无线电力的情况下无线电力传输装置的温度超过预定参考值，则控制器1180可以执行控制以去激活半桥模式并激活全桥模式。也就是说，无线电力发送器1100可以在传输具有相同强度的电力的情况下通过全桥电路增加电压并降低在谐振电路1130中流动的电流强度，从而将无线电力传输装置的内部温度保持在参考值或更小。通常，安装在电子装置中的电子部件中产生的热的量对电流强度可能比对施加至电子部件的电压强度更敏感。

另外，逆变器1120可以不仅将DC电力转换成AC电力，而且还改变AC电力的强度。

例如，逆变器1120可以在控制器1180的控制下通过调整用于生成AC电力的参考交流电信号的频率来调整输出AC电力的强度。为此，逆变器1120可以包括用于生成具有特定频率的参考交流电信号的频率振荡器。然而，这仅是示例，并且频率振荡器可以独立于逆变器1120安装并且安装在无线电力发送器1100的一侧处。

在另一示例中，无线电力发送器1100还可以包括用于控制设置在逆变器1120中的开关的栅极驱动器(未示出)。在这种情况下，栅极驱动器可以从控制器1180接收至少一个脉冲宽度调制信号，并且根据接收到的脉冲宽度调制信号控制逆变器1120的开关。控制器1180可以控制脉冲宽度调制信号的占空比(即，占空率)和相位，以控制逆变器1120的输出电力的强度。控制器1180可以基于从无线电力接收装置接收的反馈信号适应性地控制脉冲宽度调制信号的占空比和相位。

测量单元1140可以根据控制器1180的控制信号测量谐振电容器1131两端的电压、电流和阻抗中的至少一个，以计算谐振电路1130的品质因数值。此时，可以将所计算的品质因数值发送至控制器1180，并且控制器1180可以将从测量单元1140接收的品质因数值存储在预定的记录区域中。

替选地，测量单元1140可以测量谐振电容器1131两端的电压以测量谐振频率值。此时，谐振频率可以表示具有最大品质因数值的频率。此时，所计算的谐振频率值可以被发送至控制器1180，并且控制器1180可以将从测量单元1140接收的谐振频率值存储在预定的记录区域中。

另外，测量单元1140可以在控制器1180的控制下以特定频率单位测量可用频带内的品质因数值，并且将测量结果发送至控制器1180。

另外，测量单元1140可以检测在线圈单元中流动的电流I_coil和施加至线圈单元的电压，并将电流和电压提供至控制器1180。此时，控制器1180可以基于从测量单元1140接收的电压或电流对信号进行解调。

例如，当在选择阶段中检测到物体时，控制器1180可以暂时停止电力传送并且在进入回音检测阶段之前从测量单元1140请求在工作频带内的多个频率处的品质因数值的测量。控制器1180可以识别与测量的品质因数值中的最大值对应的频率，并将识别的频率确定为当前峰值频率。

当在协商阶段中从解调器1161接收到FOD状态数据包时，控制器1180可以基于FOD状态数据包中包括的信息确定用于确定是否存在异物的阈值(或阈值范围)。这里，通过以下附图的描述，确定阈值(或阈值范围)的方法将变得更加明显。

FOD状态数据包可以包括与无线电力接收器对应的参考品质因数值Q_reference和/或参考峰值频率F_reference_peak值中的至少一个。

控制器1180可以基于接收的参考峰值频率值确定异物检测参考频率。

控制器1180可以将所确定的异物检测参考频率与当前峰值频率进行比较以检测异物。

例如，当当前峰值频率值大于异物检测参考频率值时，控制器1180可以确定在充电区域中存在异物。

可以在转换为在考虑到无线电力发送器的误差范围或制造特性的情况下校正的值之后执行上述实施方式的频率值比较。

如以下附图的实验结果所示，当异物位于充电区域中时具有最大品质因数值的峰值频率大于放置异物之前的峰值频率。

另外，如以下附图的实验结果所示，可以看出，峰值频率可以根据位于充电区域中的无线电力接收器的位置而改变。

因此，当从无线电力接收器接收的参考峰值频率被确定为异物检测参考频率时，异物检测装置1200可能将根据接收器位置变化的峰值频率变化误认为由于位于充电区域的异物引起的峰值频率变化。为了解决这个问题，可以通过将与根据接收器移动的峰值频率变化对应的预定容差值应用于参考峰值频率值来确定根据实施方式的异物检测参考频率。例如，如果容差值是5kHz，则可以将异物检测参考峰值频率设置为通过将5kHz与参考峰值频率相加而获得的值。

因此，控制器1180可以确定当前峰值频率值是大于还是小于异物检测参考频率值，并且确定当前峰值频率是否由于接收器的移动而从参考峰值频率改变。

当控制器1180确定存在异物时，无线电力发送器可以响应于FOD状态数据包向无线电力接收器发送否定确认信号。因此，无线电力接收器可以将充电结束消息发送至无线电力发送器。当接收到充电结束消息时，无线电力发送器可以停止电力传送。作为附加的实施方式，可以控制警报单元1175输出指示已检测到异物的预定警告警报。例如，警报单元1175可以包括蜂鸣器、LED灯、振动元件和液晶显示器，但不限于此。可以使用能够通知用户异物检测的任何警报单元。

包括在FOD状态数据包中的参考品质因数值或参考峰值频率值可以通过在指定用于标准性能测试和接收器认证的特定无线电力发送器(或测量装置)上进行实验来预先确定，并且可以被设置在无线电力接收器中。

例如，可以将在充电区域(例如，设置在无线电力发送器或测量装置上的充电板)中的多个指定位置处对应于无线电力接收器测量的品质因数值中的最小值确定为参考品质因数值。

例如，可以将在充电区域(例如，设置在无线电力发送器或测量装置上的充电板)中的多个指定位置处对应于无线电力接收器测量的峰值频率值中的最高值确定为参考品质因数值。

当在协商阶段中检测到异物时，控制器1180可以响应于FOD状态数据包向无线电力接收器发送否定确认信号。因此，无线电力接收器可以将充电结束消息发送至无线电力发送器。当接收到充电结束消息时，无线电力发送器可以停止电力传送并返回到选择阶段。

作为附加的实施方式，控制器1180可以在返回到选择阶段之后再次执行异物检测过程并且确定是否已经从充电区域移除了检测到的异物。在确定异物已被移除时，控制器1180可以进入电力传送阶段并执行无线电力接收装置的充电。

另外，控制器1180可以监视在回音检测阶段中是否正常接收到响应信号(例如，信号强度数据包)。例如，控制器1180可以计算在数字回音检测传输之后没有正常接收到信号强度数据包的次数。

另外，控制器1180可以监视在识别和配置阶段中是否正常接收到识别和配置数据包。例如，控制器1180可以计算识别和配置数据包的接收失败的数量。

在下文中，将描述确定识别和配置数据包的接收失败的示例。

例如，当在正常接收到信号强度数据包之后的预定第一时间内没有正常接收到识别数据包时，控制器1180可以确定识别和配置数据包的接收已经失败。

在另一示例中，当在正常接收到信号强度数据包之后的预定第二时间内没有依次接收到所有一系列识别数据包时，控制器1180可以确定识别和配置数据包的接收已经失败。

在下文中，为了便于描述，回音检测阶段和/或识别和配置阶段中的数据包接收失败的数量被称为通信错误计数。

例如，当当前峰值频率值大于异物检测参考频率值并且通信错误计数超过预定的通信错误参考值时，控制器1180可以确定无线电力传输路径上存在异物。

相反，当当前峰值频率值大于异物检测参考频率值但通信错误计数等于或小于预定的通信错误参考值时，控制器1180可以确定无线电力传输路径上不存在异物。

图7是示出根据另一实施方式的异物检测装置的结构的框图。

参照图7，异物检测装置1200可以包括测量单元1210、搜索单元1220、通信单元1230、确定单元1240、检测单元1250、警报单元1260、存储单元1270、传输单元1280和控制器1290。应当注意，异物检测装置1200的部件不是强制性的，并且可以包括更多或更少的部件。

传输单元1280可以包括DC至DC转换器、逆变器和用于无线电力传输的谐振电路。

当在选择阶段中检测到位于充电区域中的物体时，测量单元1210可以暂时停止电力传送并且在预定的参考操作频率处测量品质因数值。这里，可以在可用频带(或工作频带)内确定的多个频率处测量品质因数值。例如，可用频带可以是88kHz至151kHz，但仅仅是实施方式，并且可以根据本领域技术人员的设计目的和应用的无线电力传输技术(或标准)而改变。

搜索单元1220可以基于测量单元1210的测量结果搜索具有最大品质因数值的频率，即，当前峰值频率。搜索单元1220搜索的当前峰值频率可以存储在存储单元1270的预定记录区域中。

参考以下附图的实验结果，当异物与无线电力接收器一起位于充电区域中时，与仅无线电力接收器位于充电区域中的情况相比，具有最大品质因数值的峰值频率可以进一步增加。

通信单元1230可以对无线信号进行解调并获取如图5所示的由无线电力接收器发送的各种数据包。例如，通信单元1230可以在回音检测阶段中获取信号强度数据包。另外，通信单元1230可以在识别和配置阶段中获取识别数据包和配置数据包。另外，通信单元1230可以在协商阶段获取异物检测(FOD)状态数据包。另外，通信单元1230可以在电力传送阶段接收用于电力控制的控制错误数据包、接收电力数据包等。

例如，异物检测状态数据包可以包括参考品质因数值Q_reference或参考峰值频率值F_reference_peak中的至少一个。

通过图10的描述，异物检测状态数据包的结构将变得更加明显。

确定单元1240可以基于包括在异物检测状态数据包中的参考峰值频率值来确定异物检测参考频率。

例如，确定单元1240可以通过将基于根据接收器移动的最大峰值频率改变的预定的第一容差值与参考峰值频率值相加来计算异物检测参考频率。

在另一示例中，确定单元1240可以通过将基于根据无线电力发送器类型之间的差异的最大峰值频率变化的预定的第二容差值与参考峰值频率值相加来计算异物检测参考频率。

在另一示例中，确定单元1240可以将第一容差值和第二容差值的较大值确定为容差值，并将确定的容差值与参考峰值频率值相加以计算异物检测参考频率。

检测单元1250可以将所确定的异物检测参考频率与当前峰值频率进行比较，以检测放置在无线电力传输路径上的异物。

例如，当当前峰值频率大于异物检测参考频率(或使用参考频率计算的边界值)时，检测单元1250可以确定充电区域中存在异物。

如图13的实验结果所示，当异物位于充电区域中时，具有最大品质因数值的峰值频率的值变得大于放置异物之前的峰值频率。

另外，如图13的实验结果所示，可以看出，峰值频率根据位于充电区域中的无线电力接收器的位置而改变。

因此，当从无线电力接收器接收的参考峰值频率被确定为异物检测参考频率时，异物检测装置1200可能将根据接收器位置变化的峰值频率变化误认为由于放在充电区域的异物引起的峰值频率变化。为了解决这个问题，可以考虑参考峰值频率值和对应于根据接收器移动的峰值频率变化的预定容差值来确定根据实施方式的异物检测参考频率。例如，如果容差值是5kHz，则可以将异物检测参考峰值频率设置为参考峰值频率和5kHz之和。

然而，根据下面描述的实验结果，可以看出，根据异物放置的峰值频率值的增量(或增加比率)大于根据接收器在充电区域中的移动的峰值频率的增量(或偏差)。因此，根据一个实施方式的检测单元1250可以确定当前峰值频率值是大于还是小于异物检测参考频率值，并且准确地确定当前峰值频率是由于异物从参考峰值频率改变还是由于接收器的移动从参考峰值频率改变。

另外，根据下面描述的实验结果，可以看出，根据异物放置的峰值频率值的增量(或增加比率)大于根据无线电力发送器类型之间的差异的峰值频率的增量(或偏差)。因此，根据一个实施方式的检测单元1250可以确定当前峰值频率值是大于还是小于异物检测参考频率值，并且准确地确定当前峰值频率是由于异物从参考峰值频率改变还是由于发送器之间的差异从参考峰值频率改变。

当确定在无线电力传输路径上存在异物时，检测单元1250可以停止电力传送，并且控制警报单元1260输出指示已经检测到异物的预定警告警报。例如，警报单元1160可以包括蜂鸣器、LED灯、振动元件和液晶显示器，但不限于此。可以使用能够通知用户异物检测的任何警报单元。

包括在异物检测状态数据包中的参考品质因数值可以通过在指定用于标准性能测试和接收器认证的特定无线电力发送器(或测量装置)上进行实验来预先确定，并且可以设置在无线电力接收器中。例如，可以确定在充电区域(例如，设置在无线电力发送器或测量装置上的充电板)中的多个指定位置处对应于无线电力接收器测量的品质因数值中的最小值作为参考品质因数值。

当在协商阶段检测到异物时，控制器1290可以响应于异物检测状态数据包向无线电力接收器发送否定确认信号。因此，无线电力接收器可以将充电结束消息发送至无线电力发送器。当接收到充电结束消息时，无线电力发送器可以停止电力传送并返回到选择阶段。

控制器1290可以在返回到选择阶段之后再次执行异物检测过程，并且确定是否已经从充电区域移除了检测到的异物。在确定异物已被移除时，控制器1290可以进入电力传送阶段并执行无线电力接收装置的充电。

另外，控制器1290可以监视在回音检测阶段中是否正常接收到响应信号(例如，信号强度数据包)。例如，控制器1290可以监视对应于数字回音检测的信号强度数据包是否被正常接收，并且计算信号强度数据包未被正常接收的次数，即通信错误计数。

另外，控制器1290可以监视在识别和配置阶段中是否正常接收到识别和配置数据包。具体地，控制器1180可以监视识别和配置数据包是否被正常接收，并且计算没有正常接收识别和配置数据包的次数，即通信错误计数。

例如，当在正常接收到信号强度数据包之后的预定第一时间内未正常接收到识别数据包时，控制器1290可以确定识别和配置数据包的接收已经失败。

在另一示例中，当在正常接收到信号强度数据包之后的预定第二时间内没有依次接收到一系列识别数据包时，控制器1290可以确定识别和配置数据包的接收已经失败。

在下文中，为了便于描述，将在回音检测阶段和/或识别和配置阶段中的数据包接收失败的数量称为通信错误计数。

例如，当异物检测参考频率值大于当前峰值频率值并且通信错误计数超过预定通信错误参考值时，控制器1290可以确定存在异物。

相反，当异物检测参考频率值大于当前峰值频率值但通信错误计数等于或小于预定通信错误参考值时，控制器1290可以确定不存在异物。

图8是示出根据实施方式的异物检测装置的异物检测过程的状态转变图。

参照图8，当在选择阶段1310中检测到物体时，无线电力发送器可以在进入回音检测阶段之前在可用频带内搜索具有最大品质因数值的频率，即，当前峰值频率F_current_peak或谐振频率。异物检测装置可以将关于搜索到的当前峰值频率的信息存储在存储器的预定记录区域中。

当进入回音检测阶段1320时，异物检测装置可以发送用于识别无线电力接收器的预定电力信号，例如，数字回音检测。

当接收到在回音检测阶段1320中发送的电力信号的响应信号(例如，信号强度数据包)时，无线电力发送器可以进入识别和配置阶段1330以识别无线电力接收器，并且向所识别的无线电力接收器设置无线电力传输所需的各种配置参数。另外，异物检测装置可以确定在识别和配置阶段1330中识别的无线电力接收器是否能够接收电力。

当无线电力接收器的识别和配置正常结束时，无线电力接收器可以进入协商阶段1340以执行异物检测过程。

可以通过以下三个步骤执行异物检测过程。

在步骤1中，无线电力发送器可以从所识别的无线电力接收器接收至少一个异物检测状态数据包。这里，异物检测状态数据包可以包括关于参考峰值频率值的信息或关于在参考峰值频率处测量的参考品质因数值的信息中的至少一个。

在步骤2中，无线电力发送器可以基于所接收的参考峰值频率值来确定用于确定是否存在异物的异物检测参考频率。这里，除了参考峰值频率值之外，还可以考虑根据接收器在充电区域中的移动的峰值频率变化的容差值来确定异物检测参考频率。例如，如果容差值是5kHz，则可以通过参考峰值频率和5kHz的和来确定异物检测参考峰值频率。

在步骤3中，无线电力发送器可以将当前峰值频率与异物检测参考频率进行比较，以确定无线电力传输路径上是否存在异物。当当前峰值频率大于异物检测参考频率时，异物检测装置可以确定存在异物。相反，当当前峰值频率小于异物检测参考频率时，异物检测装置可以确定不存在异物。

当确定存在异物时，无线电力发送器可以响应于FOD状态数据包向无线电力接收器发送否定确认信号。因此，无线电力接收器可以将充电结束消息发送至无线电力发送器。当接收到充电结束消息时，无线电力发送器可以停止电力传送并返回到选择阶段1310。此时，无线电力发送器可以使用警报单元输出指示已经检测到异物的预定警告警报消息。

在另一示例中，当检测到异物时，可以在进入选择阶段1310之前将指示已检测到异物的预定警告警报消息发送至无线电力接收器。随后，无线电力接收器可以根据警告警报消息向无线电力发送器发送请求电力传送结束的消息，例如，电力传送结束数据包。

相反，当确定不存在异物时，无线电力发送器可以进入电力传送阶段1350并且对无线电力接收器执行无线充电。

图9是示出根据另一实施方式的异物检测装置的异物检测过程的状态转变图。

参照图9，当在选择阶段1410中检测到物体时，异物检测装置可以在进入回音检测阶段1420之前在可用频带中搜索具有最大品质因数值的频率，即，当前峰值频率F_current_peak。

当进入回音检测阶段1420时，异物检测装置可以发送用于识别无线电力接收器的预定电力信号，例如，数字回音检测。此时，异物检测装置可以监视与电力信号对应的响应信号(例如，信号强度数据包)的接收状态，并收集通信错误统计数据。

当没有正常接收到响应信号时，异物检测装置可以重复发送电力信号并收集关于响应信号的接收失败次数的统计数据。当响应信号的接收失败次数超过预定参考值时，异物检测装置可以进入选择阶段1410或者结束所有电力传送达预定时间。

当正常接收到在回音检测阶段1420中发送的电力信号的响应信号时，异物检测装置可以进入识别和配置阶段1430以识别无线电力接收器并向所识别的无线电力接收器设置无线电力传输所需的各种配置参数。

另外，异物检测装置可以确定在识别和配置阶段1430中识别的无线电力接收器是否能够接收电力。

当没有正常接收到识别和配置数据包时，异物检测装置可以返回到选择阶段1410。此时，异物检测装置可以收集关于识别和配置数据包的接收失败次数的统计数据。

当识别和配置数据包的接收失败次数超过预定参考值时，异物检测装置可以进入选择阶段1410或者结束所有电力传送达预定时间。

当响应信号和/或识别和配置数据包的接收失败次数超过预定参考值时，电力信号(即，在选择阶段1410中发送的包括模拟回音检测的电力信号)的传送中断预定时间，从而使不必要的电力浪费最小化。如果中断电力的次数超过预定参考值，则异物检测装置可以输出指示位于充电区域中的物体需要被移除的预定警告警报。

例如，异物检测装置可以管理在回音检测阶段1420中的响应信号的接收失败次数以及在识别和配置阶段1430中的识别和配置数据包的接收失败次数的累积总数作为通信错误计数。

当无线电力接收器的识别和配置正常结束时，异物检测装置可以进入协商阶段1440以执行异物检测过程。

可以通过以下四个步骤执行异物检测过程。

在步骤1中，异物检测装置可以从所识别的无线电力接收器接收至少一个异物检测状态数据包。这里，异物检测状态数据包可以包括关于参考峰值频率的信息和关于在参考峰值频率处测量的参考品质因数值的信息中的至少一个。

在步骤2中，异物检测装置可以基于所接收的参考峰值频率值确定用于确定是否存在异物的异物检测参考频率。这里，除了参考峰值频率值之外，还可以考虑根据接收器在充电区域中的移动的峰值频率变化的容差值来确定异物检测参考频率。例如，如果容差值是5kHz，则可以通过参考峰值频率和5kHz的和来确定异物检测参考峰值频率。

在步骤3中，异物检测装置可以将当前峰值频率值与异物检测参考频率值进行比较。

在步骤4中，当作为比较结果异物检测参考频率值大于当前峰值频率值时，异物检测装置可以确定通信错误计数是否超过预定通信错误参考值。

当确定通信错误计数超过预定通信错误参考值时，异物检测装置可以确定在无线电力传输路径上存在异物。当确定存在异物时，异物检测装置可以结束无线充电并返回到选择阶段1410。此时，异物检测装置可以使用内部警报装置输出指示已检测到异物的预定警告警报消息。在另一示例中，当检测到异物时，异物检测装置可以在进入选择阶段1410之前将指示已检测到异物的预定警告警报消息发送至无线电力接收器。随后，无线电力接收器可以根据警告警报消息向无线电力发送器发送请求电力传送结束的消息，例如，电力传送结束数据包。

相反，当确定不存在异物时，异物检测装置可以进入电力传送阶段1450以对无线电力接收器执行无线充电。

图10是示出根据一个实施方式的FOD状态数据包消息的结构的视图。

参照图10，FOD状态数据包消息1500可以具有2个字节的长度，并且包括具有6比特长度的第一数据1501字段、具有2比特长度的模式1502字段和具有1个字节长度的第二(参考品质因数值)1503。

例如，在异物检测状态数据包消息1500中，如附图标记1504所示，如果模式1502字段被设置成“00”，则第一数据1501字段的所有比特用0记录，并且可以将与在无线电力接收器断电的状态下测量和确定的参考品质因数值对应的信息记录在第二数据1503字段中。

如果模式1502字段被设置为二进制值“01”，则第一数据1501字段的所有比特可以用0记录，并且可以将与参考峰值频率值对应的信息记录在参考值1503字段中。

这里，参考峰值频率值可以表示在仅无线电力接收器位于充电区域中的状态下在可用频带内具有最大品质因数值的频率。另外，参考峰值频率值是在指定用于无线电力接收器的认证的指定的特定测量装置(或特定无线电力发送器)上测量和确定的值。

在另一示例中，在异物检测状态数据包消息1500中，如附图标记1505所示，如果模式1502字段被设置为“00”，则可以将与参考峰值频率值对应的信息记录在第一数据1501字段中，并且可以将与在无线电力接收器断电的状态下测量和确定的参考品质因数值对应的信息记录在第二数据1503字段中。

可以基于数据字段的大小和可用(或工作)频带的大小来确定记录在第一数据1501字段中的参考峰值频率值的偏移(或分辨率)。

例如，由于第一数据1503的大小是6比特，所以偏移可以具有从0到63的值。如果工作频率带宽是128kHz，则可以通过以下方式获得参考峰值频率值的分辨率：将可用频率带宽除以第一数据1501的数量，即128kHz/64＝2kHz。

图11是示出根据实施方式的无线电力传输装置中的异物检测方法的流程图。

参照图11，无线电力传输装置可以在选择阶段中检测位于充电区域中的物体(S1610)。当检测到物体时，无线电力传输装置在进入回音检测阶段之前搜索当前峰值频率，当前峰值频率是具有在可用频带内的多个频率处测量的品质因数值中的最大品质因数值的频率，并且将当前峰值频率存储在预定记录区域中(S1620)。这里，可以由预定的频率偏移确定用于测量用于在可用频带内搜索当前峰值频率的品质因数值的频率的数量。应注意，可以根据本领域技术人员的设计不同地确定频率偏移。另外，可用频带可以根据应用于无线充电系统的标准而变化。

在另一实施方式中，无线电力传输装置可以检测具有最大线圈电压(或谐振电容器两端的最大电压)的当前峰值频率并将其存储在预定频率区域内(S1620)。无线电力传输装置控制工作频率以感测(频率扫描)线圈电压(或谐振电容器两端的电压)。例如，无线电力传输装置可以在将工作频率从低频扫描到高频的同时测量线圈电压(或谐振电容器两端的电压)。在扫描频率时线圈电压(或谐振电容器两端的电压)逐渐增加然后减小。此时，当感测到降低的电压时，无线电力传输装置可以将此时的工作频率确定为谐振频率(当前峰值频率)。

当在协商阶段中接收到包括参考峰值频率值的异物检测状态数据包时，无线电力传输装置可以基于参考峰值频率值确定异物检测参考频率(S1630)。

无线电力传输装置可以确定当前峰值频率值是否超过异物检测参考频率值(S1640)。

当确定当前峰值频率值超过异物检测参考频率值时，无线电力传输装置可以确定检测到异物(S1650)。

当确定当前峰值频率值小于异物检测参考频率值时，无线电力传输装置可以确定未检测到异物(S1660)。

图12是示出根据另一实施方式的无线电力传输装置中的异物检测方法的流程图。

参照图12，无线电力传输装置可以在选择阶段中检测位于充电区域中的物体(S1710)。当检测到物体时，无线电力传输装置可以在进入回音检测阶段之前暂时停止电力传送，搜索当前峰值频率，该当前峰值频率是具有在可用频带内的多个频率处测量的品质因数值中的最大品质因数值的频率，以及将当前峰值频率存储在预定记录区域中(S1720)。这里，可以由预定的频率偏移确定用于测量用于在可用频带内搜索当前峰值频率的品质因数值的频率的数量。应注意，可以根据本领域技术人员的设计不同地确定频率偏移。另外，可用频带可以根据应用于无线充电系统的标准而变化。

当搜索当前峰值频率时，无线电力传输装置可以收集通信错误计数的统计数据(S1730)。这里，可以在回音检测阶段或识别和配置阶段中的至少一个中收集统计数据。

例如，无线电力传输装置可以发送数字回音检测，以在回音检测阶段识别接收器。无线电力传输装置可以监视作为与回音检测阶段中的数字回音检测相对应的响应信号的信号强度数据包是否被正常接收，并且计算与回音检测阶段相对应的第一通信错误计数。

在另一示例中，当在回音检测阶段正常接收到信号强度数据包时，无线电力传输装置可以进入识别和配置阶段并监视识别数据包和配置数据包的接收状态。此时，无线电力传输装置可以计算与识别和配置阶段相对应的第二通信错误计数。

当然，无线电力传输装置可以计算作为第一通信错误计数和第二通信错误计数的和的第三通信错误计数。

当在协商阶段接收到包括参考峰值频率值的异物检测状态数据包时，无线电力传输装置可以基于参考峰值频率值确定异物检测参考频率(S1740)。

无线电力传输装置可以检查当前峰值频率值是否超过异物检测参考频率值(S1750)。

当确定当前峰值频率值超过异物检测参考频率值时，无线电力传输装置可以检查通信错误计数是否超过预定通信错误参考值(S1760)。这里，通信错误计数可以是第一通信错误计数和第二通信错误计数中的任何一个。

当在步骤1760中确定通信错误计数超过预定通信错误参考值时，无线电力传输装置可以确定检测到异物(S1770)。

当确定通信错误计数小于预定通信错误参考值时，无线电力传输装置可以确定未检测到异物(S1780)。

当然，当在步骤1750中确定当前峰值频率值小于或等于异物检测参考频率值时，无线电力传输装置可以确定未检测到异物。

因此，在本实施方式中，由于是否存在异物是基于存储在无线电力接收器中的参考峰值频率与在无线电力发送器中测量的当前峰值频率之间的差来确定的，因此可以更准确地检测异物。

图13是示出根据实施方式的根据无线充电系统中异物的放置的品质因数值和峰值频率的变化的实验结果曲线图。

参照图13，当第一接收器和异物位于充电区域中时，峰值频率比仅第一接收器位于充电区域中的情况的峰值频率大△f。在下文中，为了便于描述，△f被称为峰值频率偏移值。相对地，可以看出，在与第一接收器和异物位于充电区域中的状态对应的峰值频率即当前峰值频率下测量的品质因数值比在与仅第一接收器被放置的状态对应的峰值频率即参考峰值频率下测量的品质因数值小△Q。在下文中，为了便于描述，△Q被称为品质因数偏移值。

如图13所示，对于其余的第二接收器至第四接收器获得与第一接收器的实验结果类似的结果。

根据实施方式的异物检测装置可以基于峰值频率偏移值和品质因数偏移值对参考测量品质因数值进行校准。例如，随着峰值频率偏移值和品质因数偏移值的和增加，参考品质因数值的校准比率也会增加。

通常，在无线充电系统的情况下，在具有最大品质因数值的峰值频率下发生谐振现象，并且电力效率最大化。

图14是示出根据实施方式的每种接收器类型的峰值频率和根据异物的放置的峰值频率的变化的实验结果表格。

参照图14，可以看出，在仅无线电力接收器位于充电区域中的状态下获取的峰值频率1910和在峰值频率下测量的品质因数值1920可以根据接收器的类型具有不同的值。

特别地，参考附图标记1910和1930，可以看出，当不是仅无线电力接收器而且异物也位于充电区域中时的峰值频率1903大于仅无线电力接收器被放置时的峰值频率1910。

另外，参考附图标记1920和1940，可以看出，当接收器和异物位于充电区域中时测量的品质因数值小于仅放置接收器时的品质因数值频率。

另外，参考附图标记1950，随着位于充电区域中的异物的位置变得更远离中心，峰值频率降低但是品质因数值增加。

图15是示出根据无线电力接收器的移动的品质因数值和峰值频率的变化的实验结果表格。

参照图15，当无线电力接收器以上/下/左/右方向以5mm的间隔从充电床的中心移动时，第一至第三接收器中的每一个的峰值频率和品质因数值的变化被示出。如图16所示，可以看出，根据接收器在充电床上的移动的峰值频率的最大变化小于5kHz。

图16是示出根据无线电力发送器的类型和异物的存在/不存在的峰值频率的变化的实验结果。

如图16所示，其特征在于，根据与每个无线电力接收器相对应的无线电力发送器的类型的峰值频率的变化相对小于根据特定无线电力发送器内的异物的存在/不存在的峰值频率的变化。

在本实施方式中，基于上述特征，当检测到物体时，无线电力发送器可以测量可用频带内的品质因数值并搜索峰值频率。此时，无线电力发送器可以将搜索到的峰值频率与基于参考峰值频率确定的异物检测参考频率进行比较，并且识别峰值频率是否已经由于异物或者无线电力发送器类型之间的差异而改变。

因此，在本实施方式中，由于基于存储在无线电力接收器中的参考峰值频率与在无线电力发送器中实际测量的当前峰值频率之间的差来确定异物的存在/不存在，因此，可以更准确地检测异物。

根据本实施方式的无线电力发送器可以基于从无线电力接收器获取的参考峰值频率值来确定用于确定是否存在异物的异物检测参考频率。

例如，可以考虑参考峰值频率值和与峰值频率变化对应的容差值，根据无线电力发送器的类型之间的差异来确定异物检测参考频率。例如，如果根据无线电力发送器的类型之间的差异的最大峰值频率变化是5kHz，则可以将异物检测参考频率设置为参考峰值频率值和5kHz之和。

在另一示例中，根据本实施方式的无线电力发送器可以确定根据接收器在充电区域中的移动的最大峰值频率变化和根据无线电力发送器类型之间的差异的最大峰值频率变化中的较大值作为容差值。此时，可以将异物检测参考频率设置为参考峰值频率值和确定的容差值之和。

根据前述实施方式的方法可以实现为可以写入计算机可读记录介质并且因此可以由计算机读取的代码。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(例如，通过因特网的数据传输)。

计算机可读记录介质可以分布在连接至网络的多个计算机系统上，使得计算机可读代码被写入其中并以分散的方式从其执行。本领域的普通技术人员可以理解实现本文实施方式所需的功能程序、代码和代码段。

本领域的技术人员将理解的是，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本文所述的方式之外的其他特定方式来实施。

因此，以上示例性实施方式在所有方面都被理解为说明性的而非限制性的。本发明的范围应由所附权利要求及其合法等同物确定，而不是由以上描述确定，并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变都旨在包含在其中。

[工业实用性]

实施方式适用于无线充电装置，并且特别适用于用于检测位于充电区域中的异物的异物检测装置和具有异物检测功能的无线电力传输装置。

Claims (10)

1.一种无线电力发送器的异物检测方法，所述异物检测方法包括：

检测位于充电区域中的物体以测量具有最大品质因数值的峰值频率；

从无线电力接收器接收包括参考峰值频率的异物检测状态数据包；

基于所述参考峰值频率确定用于检测异物的频率；以及

将所述峰值频率与所确定的频率进行比较以确定是否存在异物。

2.根据权利要求1所述的异物检测方法，其中，确定用于检测异物的频率包括通过所述参考峰值频率和容差的和来确定用于检测异物的频率。

3.根据权利要求1所述的异物检测方法，其中，当所述峰值频率大于用于检测异物的频率时，确定存在异物。

4.根据权利要求1所述的异物检测方法，其中，所述无线电力发送器在所述无线电力接收器接收到回音检测信号之前测量所述峰值频率。

5.根据权利要求1所述的异物检测方法，其中，所述参考峰值频率具有在仅无线电力接收器位于所述充电区域中的状态下在可用频带内的最大品质因数值。

6.根据权利要求1所述的异物检测方法，其中，所述异物检测状态数据包还包括模式信息，并且所述无线电力发送器基于所述模式信息识别包括在所述异物检测状态数据包中的所述参考峰值频率。

7.一种用于检测位于充电区域中的异物的异物检测装置，所述异物检测装置包括：

线圈单元，其包括电感器和谐振电容器，并且所述线圈单元被配置成将电流转换为磁力通量；

逆变器，其被配置成接收直流DC电力并将其转换成交流AC电力并将所述AC电力发送至所述线圈单元；以及

控制器，其被配置成控制从所述逆变器输出的AC电力的频率并使用所述线圈单元的电压或电流来对信号进行解调，

其中，所述控制器被配置成：

检测位于所述充电区域中的物体以测量具有最大品质因数值的峰值频率，

从无线电力接收器接收包括参考峰值频率的异物检测状态数据包，

基于所述参考峰值频率确定用于检测异物的频率，以及

将所述峰值频率与所确定的频率进行比较以确定是否存在异物。

8.根据权利要求7所述的异物检测装置，其中，所述控制器通过所述参考峰值频率和容差的和来确定用于检测异物的频率。

9.根据权利要求7所述的异物检测装置，其中，所述控制器在所述无线电力接收器接收到回音检测信号之前测量所述峰值频率。

10.根据权利要求7所述的异物检测装置，其中，所述参考峰值频率对应于在仅所述无线电力接收器位于所述充电区域中的状态下在可用频带内的最大品质因数值。