CN110875641B - 具有温度传感器阵列的无线充电系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有温度传感器阵列的无线充电系统。本文公开的无线功率传输设备将无线功率信号传输至无线功率接收设备。该无线功率接收设备具有整流器和接收无线功率信号的无线功率接收线圈。该无线功率传输设备使用线圈层来传输无线功率信号。该无线功率传输设备中的电介质层限定接收该无线功率接收设备的充电表面。温度传感器层插置在线圈层和电介质层之间。该无线功率传输设备中的控制电路系统使用来自温度传感器的温度信息来确定诸如硬币的异物是否存在于该充电表面上。

Description

具有温度传感器阵列的无线充电系统
本专利申请要求2018年11月30日提交的美国专利申请No.16/206,758以及2018年8月31日提交的美国临时专利申请No.62/726,124的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及无线系统，并且更具体地涉及在其中对设备进行无线充电的系统。
背景技术
在无线充电系统中，诸如具有充电表面的设备的无线功率传输设备将功率无线传输至另一电子设备，诸如靠电池供电的便携式电子设备。便携式电子设备接收无线传输的功率并且使用该功率来对内部电池充电以及对便携式电子设备中的部件供电。
在无线充电系统中执行无线充电操作可能具有挑战性。例如，确保在无线充电操作期间不无意加热存在于充电表面上的诸如硬币的异物可能是具有挑战性的。
发明内容
无线功率传输设备将无线功率信号传输至无线功率接收设备。无线功率接收设备具有整流器和接收无线功率信号的无线功率接收线圈。
在一些实施方案中，无线功率传输设备使用线圈层传输无线功率信号。无线功率传输设备中的电介质层限定接收无线功率接收设备的充电表面。电介质层与线圈层重叠。
在一些实施方案中，在线圈层与电介质层之间插置温度传感器层。温度传感器可被配置为测量穿过充电表面的热通量。
无线功率传输设备中的控制电路系统使用来自温度传感器的温度信息来确定诸如硬币的异物是否存在于充电表面上。响应于检测到异物，控制电路系统采取合适的动作，诸如停止无线功率信号的传输。
附图说明
图1是根据实施方案的例示性无线充电系统的示意图。
图2是根据一个实施方案的具有形成无线充电表面的线圈阵列的例示性无线功率传输设备的顶视图。
图3是根据一个实施方案的横跨无线充电表面延伸的示例性温度传感器阵列的一部分的顶视图。
图4是根据一个实施方案的例示性无线功率传输设备的横截面侧视图。
图5是根据一个实施方案的由金属迹线形成的示例性温度传感器板的顶视图，其中指状物被狭槽分开。
图6是根据一个实施方案的使用温度传感器检测异物所涉及的例示性操作的流程图。
图7是根据一个实施方案的涉及通过将温度测量结果与阈值进行比较来确定异物是否存在的例示性操作的流程图。
图8是根据一个实施方案的涉及通过将从温度传感器层中的温度测量结果推测的充电表面温度与阈值进行比较来确定异物是否存在的例示性操作的流程图。
图9是示出根据一个实施方案的例示性的时间依赖性的温度上升曲线如何能适合于一系列温度测量以预测未来表面温度的曲线图。
图10是根据一个实施方案的涉及通过将预测的未来温度与阈值进行比较来确定异物是否存在的例示性操作的流程图。
图11是根据一个实施方案的当无线功率传输设备中的控制电路系统在对无线功率信号执行振幅调制时可获得的该类型的例示性线圈功率与时间特性的曲线图。
图12是根据一个实施方案的与图11的线圈功率与时间特性相关联的作为时间函数的两个传感器层之间的例示性温差的曲线图。
图13是根据一个实施方案绘制与图11和图12的线圈功率和温差测量结果相关联的例示性传递函数的曲线图。
图14是根据一个实施方案的涉及使用传递函数信息来确定异物是否存在的例示性操作的流程图。
图15是根据一个实施方案的涉及通过将测量的温度变化速率与阈值进行比较来确定是否存在异物的例示性操作的流程图。
图16是根据一个实施方案的涉及使用无线功率传输设备的例示性操作的流程图。
图17是根据一个实施方案的涉及分析阻抗测量以确定是否应当进行用于检测异物的温度测量的例示性操作的流程图。
图18是根据一个实施方案的涉及校准无线功率传输设备中的温度传感器电路系统的例示性步骤的流程图。
图19是示出根据一个实施方案的校准系统可如何将热量施加到无线功率传输设备以采集热滞后校正数据的曲线图。
图20是示出根据一个实施方案的无线功率传输设备中的温度可如何响应于图17的例示性施加的热量而变化的曲线图。
图21是示出根据一个实施方案的在对温度测量结果施加基于时间的热滞后校正函数之后，无线功率传输设备中的温度测量结果可如何响应图17的例示性施加的热量而变化的曲线图。
图22是根据一个实施方案的例示性无线功率传输设备的横截面侧视图，其示出了被配置为测量热通量的温度传感器。
图23和图24是根据实施方案的用于测量热通量的例示性无线功率传输设备的进一步横截面侧视图。
具体实施方式
无线功率系统具有无线功率传输设备，其以无线方式将功率传输至无线功率接收设备。无线功率传输设备为诸如无线充电垫、无线充电盘、无线充电支架、无线充电台或其他无线功率传输装置的设备。无线功率传输设备具有在向无线功率接收设备中一个或多个无线功率接收线圈传输无线功率中被使用的一个或多个线圈。无线功率接收设备是诸如蜂窝电话，手表，媒体播放器，平板电脑，一对耳塞，遥控器，膝上型计算机，其他便携式电子设备或其他无线功率接收装置的设备。
在操作期间，无线功率传输设备向一个或多个无线功率传输线圈提供交流驱动信号。这导致线圈将交流电磁信号(有时被称为无线功率信号)传输给无线功率接收设备中的一者或多者对应的无线功率接收线圈。无线功率接收设备中的整流器电路系统将所接收的无线功率信号转换成直流(DC)功率，以用于无线功率接收设备。
在无线功率传输设备10中包括温度传感器阵列，以监测无线功率传输设备10的充电表面上升高的温度。大幅值的温度上升通常是不期望的，因为它们可指示无线功率传输设备上存在不期望的异物(诸如硬币)在无线功率传输操作期间拦截功率。
图1中示出了例示性无线功率系统(无线充电系统)。如图1所示，无线功率系统8包括无线功率传输设备12以及一个或多个无线功率接收设备，诸如无线功率接收设备10。设备12可为独立设备诸如无线充电垫，可内置到家具中，或者可为其他无线充电装置。设备10是便携式电子设备，诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑或其他电子装置。其中设备12是垫或形成无线充电表面的其他装置以及其中设备10是在无线功率传输操作期间放置在无线充电表面上的便携式电子设备的例示性配置在本文中有时作为示例来进行描述。
在系统8的操作期间，用户将一个或多个设备10放置在设备12的充电表面上。功率传输设备12耦接到交流电源，诸如交流电源50(例如，供应线路功率或其他主电源的墙壁式插座)，具有用于供电的电池诸如电池38并且/或者耦接到另一个电源。功率转换器诸如交流-直流(AC-DC)功率转换器40可将功率从主电源或其他交流(AC)电源转换为用于功率控制电路系统42和设备12中的其他电路系统的直流(DC)功率。在操作期间，控制电路系统42使用无线功率传输电路系统34和耦接到电路系统34的一个或多个线圈36将交流电磁信号48传输至设备10，以及从而将无线功率传输至设备10的无线功率接收电路系统46。
功率传输电路系统34具有切换电路系统(例如，逆变器电路系统中的晶体管)，该晶体管基于由控制电路系统42提供的控制信号接通和关闭以产生通过线圈36的AC信号(驱动信号)。当AC信号通过线圈36时，产生交流电磁场(无线功率信号48)，其被耦接到接收设备10中的无线功率接收电路系统46的对应的线圈14接收。当交流电磁场被线圈14接收时，在线圈14中感生出对应的交流电流和电压。电路系统46中的整流器电路系统将从线圈14所接收的AC信号(所接收的与无线功率信号相关联的交流电流和电压)转换为DC电压信号用以给设备10供电。DC电压用于为设备10中的部件供电，诸如显示器52、触摸传感器部件和其他传感器54(例如加速度计、力传感器、温度传感器、光传感器、压力传感器、气体传感器、湿度传感器、磁传感器等)、用于与无线功率传输设备12的控制电路系统42中的对应的无线通信电路系统58和/或其他装置无线通信的无线通信电路56、音频部件和其他部件(例如，输入-输出设备22和/或控制电路系统20)并且用于为设备10中的内部电池(诸如电池18)进行充电。
无线功率传输设备12包括用于建立与设备10通信的通信装置。此类通信可包括确定设备10是接受功率的可接受设备，以及建立期望的功率传输速率的信号交换和设备10所接受的实际功率。无线功率传输设备12包括测量电路系统59，该测量电路系统使用线圈36和/或其他电路系统来测量电子设备和其他物体重叠线圈36的特性。例如，测量电路系统59可包括脉冲响应测量电路系统(有时称为电感测量电路系统和/或Q因子测量电路系统)和/或耦接到线圈36的其他测量电路系统，以对线圈36中的每一者进行电感L和质量因数Q的测量。在脉冲响应测量期间，控制电路系统42引导电路系统59向每个线圈36提供一个或多个激励脉冲(脉冲)。脉冲可以是例如为持续时间为1μs的方波脉冲。如果需要，可施加更长或更短的脉冲。然后由电路系统59测量包括线圈36的设备12中的线圈36和谐振电路系统的所得谐振响应(振荡)以确定L和Q。使用诸如这些的测量，控制电路系统42可监测线圈36中的一者或多者(例如，设备12中的线圈36阵列中的每个线圈36)，以用于异物的存在，诸如潜在地兼容无线功率传输的设备10中的一者(在本文中有时称为无线功率接收设备)或者不兼容的物体，诸如硬币或回形针(在本文中有时称为异物)。还基于温度信息诸如使用温度传感器57进行的温度传感器测量来检测异物。在一些实施方案中，仅使用温度信息或阻抗信息来检测异物。在其他实施方案中，控制电路系统42在检测异物时使用温度信息和阻抗信息两者。
设备12和10包括控制电路系统42和20。控制电路系统42和20包括存储和处理电路系统，诸如微处理器、电源管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路。控制电路系统42和20被配置为执行用于在系统8中实现所需的控制和通信特征的指令。例如，控制电路系统42和/或控制电路系统20可用于确定功率传输水平、处理传感器数据(诸如温度传感器数据)、处理用户输入、处理来自接收电路系统46的信息、使用来自电路系统34和/或电路系统46的信息(诸如电路系统34中输出电路系统上的信号测量结果)和来自电路系统34和/或电路系统46的其他信息，以确定何时启动和停止无线充电操作、调整充电参数(诸如充电频率、多线圈阵列中的线圈布置，以及无线功率传输水平)并且执行其他控制功能。控制电路系统42和控制电路系统20可被配置为支持设备12和设备10之间的无线通信(例如，控制电路系统20可包括诸如电路系统56的无线通信电路系统，并且控制电路系统42可包括诸如电路系统58的无线通信电路系统)。控制电路系统42和/或20可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路系统)和/或软件(例如，在系统8的硬件上运行的代码)执行这些操作。用于执行这些操作的软件代码被存储在非暂态计算机可读存储介质上(例如，有形计算机可读存储介质)。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令或代码。该非暂态计算机可读存储介质可以包括非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱动器(例如，磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器或其他可移动介质、其他计算机可读介质或这些计算机可读介质的组合或其他存储装置。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可在控制电路系统42和/或控制电路系统20的处理电路系统上执行。该处理电路系统可包括具有处理电路系统的专用集成电路、一个或多个微处理器或其他处理电路系统。
设备12和/或设备10可在系统8的操作期间无线通信。设备10和设备12可例如在控制电路系统42和控制电路系统20(参见例如无线通信电路系统诸如图1的电路系统58和电路系统56)中具有无线收发器电路系统，该无线收发器电路系统允许在设备10和设备12之间无线传输信号(例如，使用与线圈36和线圈14分开的天线来发射和接收单向或双向无线信号，使用线圈36和线圈14发射和接收单向或双向无线信号等)。在一些实施方案中，设备12和设备10可传送所传输的功率的量和所接收的功率的量，以及存在其他损耗，称为功率计数(PC)。其他损耗可包括壳体中的涡电流或其他可接受的功率损耗，或者它们可包括由于异物加热而造成的损耗。
利用一个示例性配置，无线传输设备12为无线充电垫或其他无线功率传输装置，其包括被为通过无线充电表面提供无线功率的线圈36的阵列。这种类型的布置在图2中示出。在图2的示例中，设备12具有位于平行的X-Y平面中的线圈36的阵列。设备12的线圈36被平面状的电介质层覆盖。电介质层的最外表面形成充电表面60。设备36中的线圈36的阵列的侧向尺寸(X和Y尺寸)可以是1cm至1000cm、5cm至50cm、大于5cm、大于20cm、小于200cm、小于75cm或其他合适的大小。线圈36可重叠或可被布置成非重叠配置。线圈36可放置成具有行和列的矩形阵列，并且/或者可使用六边形贴块图案或其他图案来平铺。
如图2的示例中所示，外部物体诸如外部物体62和外部物体64可与一个或多个线圈36重叠。在一些情况下，物体62和64将为便携式电子设备10。在其他情况下，物体62和64中的一者或多者将是不兼容的异物(例如，诸如金属硬币或其他导电物体的异物)。还可能出现这样的情况，其中异物和无线功率接收设备重叠在同一线圈或多个线圈36上。在操作期间，系统8自动检测位于表面60上的物体是否对应于应当提供无线功率的无线功率接收设备10或不应当提供无线功率的异物。在例示性实施方案中，测量电路系统59和/或温度测量电路系统(诸如温度传感器57)中的阻抗监测电路系统用于检测异物何时存在和/或何时发生不期望的异物加热。在检测到异物时，系统8自动采取合适的动作，诸如减少和/或中断无线功率传输。
当来自线圈36的无线功率被发射时，可在充电表面60上的异物中感应导致这些物体发热的电流。为了监测与充电表面60上的异物的加热相关联的类型的非期望温度上升，温度传感器57可在充电表面60上以阵列形式形成，如图3所示。温度传感器57可被布置成具有N行和M列的阵列(例如其中N和/或M为至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少35、至少60、至少100、至少200、至少400，小于1000、小于450、小于210、小于125、小于70，小于50、小于40或其他合适的值。温度传感器可组织为具有圆角或其他合适形状(例如，匹配充电表面60的轮廓的形状)的矩形。温度传感器57由形成充电表面60的无线功率传输设备12的顶部上的电介质层重叠并且插置在线圈36和电介质层之间。
图4示出了无线功率传输设备12的横截面侧视图。如图4所示，设备12具有外壳，诸如外壳70。在一些实施方案中，不期望发生无线功率传输穿过外壳70，并且外壳70由金属材料形成。在一些实施方案中，外壳70由金属、聚合物、玻璃或其他材料形成。
印刷电路72放置在外壳70的上方。印刷电路72包括集成电路(例如，控制电路系统42)、温度传感器(例如，测量材料的电阻变化与温度变化的传感器)，以及用于设备12的其他电路系统(例如，集成电路、信号通路等)。在温度传感器57的校准操作期间使用印刷电路72中的温度传感器。
磁屏蔽层74形成在印刷电路72上方，并且被配置为屏蔽来自线圈36的磁场的印刷电路72中的电路系统。磁屏蔽层74使用铁氧体或其他磁性材料层形成。
线圈36放置在一个或多个线圈层76中。
电子屏蔽层78形成在线圈层76上方并且包括用于将线圈36与设备12的上层中的电路系统电隔离的导电层。
在屏蔽层78和粘合剂层92之间的层中形成一系列温度传感器57，并且在一些实施方案中，包括诸如上部温度传感器板90的上部温度传感器板和诸如下部温度传感器板84的下部温度传感器板。可以存在不同数量的板90和板84，或者板90和板84的数量可以相等。其中板90和板84的数目相等的布置在本文中有时被描述为示例。粘合剂层92、聚合物层(诸如聚碳酸酯层94)和弹性体聚合物层(诸如硅树脂层96和/或其他电介质材料层)在设备12的顶部处形成与传感器57重叠的电介质层。该电介质层的最外表面(例如，层96的顶部表面)限定充电表面60。
在正常充电操作期间，无线功率接收设备10搁置在充电表面60上的位置98中。然而，在一些情况下，诸如硬币或回形针的异物可存在于位置98中，并且可通过由线圈36发射的无线功率信号进行加热。温度传感器57被控制电路系统42用于检测不期望的加热。当检测到不期望的加热时，控制电路系统42采取适当的动作，诸如用线圈36停止无线功率传输，从而防止充电表面60上的异物变得过热。
在一些实施方案中，诸如图4的例示性布置方式，温度传感器57具有被配置为测量穿过充电表面60的热通量的温度感测设备。传感器57可例如包括通过第一热阻与充电表面60分开的第一组温度感测设备和通过第二热阻与充电表面60分开的第二组温度感测设备，第二热阻大于第一热阻。在这种类型的布置方式中，第一温度感测设备可相对快速地对充电表面60处的变化作出反应，而第二温度感测设备可更缓慢地反应，因此可被视为参考温度感测设备(例如，测量设备12的环境温度的温度感测设备)。使用来自第一组温度感测设备和第二组温度感测设备的数据的差分测量结果允许估计穿过充电表面60的热通量。
用于温度传感器57中的温度感测设备可基于热敏电阻器(例如，有时基于温度敏感陶瓷或金属氧化物的类型的电阻温度感测设备)、电阻温度计(例如，由金属温度感测元件诸如由铂、镍或其他金属形成的元件，并且如果需要，其可由薄膜电阻器形成)、热电偶、半导体温度感测设备或其他温度传感器部件。
在图4的示例中，温度传感器57包括具有温度传感器部件82(例如，热敏电阻器、电阻温度计等)的温度感测设备以及热耦接到温度传感器部件的相关金属板。在每个温度传感器57中，例如，第一温度感测设备可包括：第一温度传感器部件82，其热耦接到形成下部温度传感器板84的下部金属迹线；和第二温度传感器部件82，其使用金属通孔86热耦接到形成上部温度传感器板90的上部金属迹线。这允许第一温度感测设备测量下部温度传感器板84处的温度并允许第二温度感测设备测量上部温度传感器板90处的温度。如果需要，第二温度传感器部件可直接耦接到上部温度传感器板90(参见例如例示性温度传感器部件82')。板84和板90支撑在电介质层诸如印刷电路基板88的相对的上表面和下表面上。粘合剂80用于将印刷电路基板88附接到层78。空气围绕温度传感器部件82。板84和/或板90可具有任何合适的形状(矩形、六边形、正方形、圆形、具有直的和/或弯曲的边缘的形状、三角形等)。在一个例示性构造中，板84和板90具有由插置狭槽分开的细长指状物，如图5的例示性板PD所示。板PD中的指状物FG之间的狭槽SL的存在有助于防止在从线圈36传输电磁信号期间温度传感器板的涡电流和不期望的加热。控制电路系统42(例如，通过校准温度信息以针对无线功率信号对板的温度的影响校正温度读数)将温度传感器板由于无线功率信号传输而剩余的任何加热考虑在内。
因为温度感测板90比板84更靠近表面60，所以板90和表面60之间的结构具有比板84和表面60之间的结构更小的热阻。这允许进行差动温度测量(温度梯度测量)，并因此测量通过表面60的热通量。图4的温度感测设备使用温度感测板(金属板)，但这些板中的一些或全部可被省略，并且/或者其他结构可用于允许温度传感器57进行热通量测量。此外，与下部热阻感测设备(板90)相关联的板的数量无需与较高热阻感测设备(板84)相关联的板的数量相同。例如，可存在比板90更少的板84。
在设备12的操作期间，线圈36产生传输到设备10的无线功率信号。在一些情况下，异物诸如硬币存在于充电表面60上。为了确定充电是否在充电表面60上引起硬币或其他异物的温度上升，控制电路系统42使用温度传感器57采集温度信息。
如图4所示，充电表面60的特征在于温度Tsurface。在粘合剂层92和温度传感器印刷电路基板88之间形成的金属迹线层中的上部温度传感器板90的特征在于Ttop，而在粘合剂80和基板88之间形成的金属迹线层中下部温度传感器板90的特征在于温度Tbottom。在操作期间，控制电路系统42使用温度信息(诸如关于Tsurface、Ttop和/或Tbottom的已知或计算值的信息和/或来自温度传感器57的其他信息)来确定充电表面60上是否存在异物(例如，通过确定通过表面60的热通量是否大于预先确定阈值量，通过确定测量的温度是否过高，并且/或者通过以其他方式处理温度数据)。
在图6中示出了在设备12的操作期间使用温度信息所涉及的例示性操作的流程图。在框100的操作期间，在线圈36用于传输无线功率期间和/或之后，控制电路系统42从设备12中的温度传感器57的阵列采集信息。具体地讲，温度传感器部件82用于测量温度传感器阵列中的温度传感器57中的每一者的温度Ttop和Tbottom，并且数据处理操作用于分析该温度信息以确定加热的异物是否存在于表面60上。如果未检测到异物，则设备12可继续向设备10传输无线功率，并且控制电路系统42可继续使用传感器57来进行温度测量。响应于检测到表面60上的异物(例如，因为温度超过预先确定的阈值)，在框102的操作期间，控制电路系统42采取合适的动作。在框102处可采取的动作的示例包括停止无线功率传输、减少无线传输的功率量、关闭一个或多个线圈36的子集(例如，被检测到的异物重叠的一个或多个线圈)，以使得停止该线圈子集的无线功率传输、发出警报(例如，使用设备12中的输出设备向用户发出指示在充电表面60上存在异物的视觉和/或听觉警告)并且/或者向设备10或其他设备无线传输警报消息。如果合适的话，操作可随后循环回到框100。
在框100期间可使用任何合适的处理技术将温度测量结果转换为关于表面60上是否存在异物的信息。在一些实施方案中，设备12可与设备10通信以通过子系统建立温度或功率消耗。如果设备10或其他充电设备未充分说明表面温度估计，则可中断充电。如果设备10未充分说明估计的温度上升速率，则可中断充电。在一些实施方案中，如果在无线功率传输线圈已启动之前估计的表面温度在上升，则在开始充电之前，设备12可等待温度稳定。在一些实施方案中，如果充电已被热事件中断，则设备12可在尝试重新开始功率传输之前等待电磁变化。
在图7的流程图中示出的一个示例性布置方式中，设备12的控制电路系统42从温度传感器阵列的每个温度传感器57中的上部温度传感器板和下部温度传感器板采集Ttop和Tbottom的测量结果，并且在框104的操作期间将这些温度测量结果与预先确定阈值进行比较。如果任何Ttop或Tbottom值超过预先确定温度阈值，则设备12在图6的框102处采取合适的动作。否则，在无线功率由线圈36传输时，操作可在框104处继续。
在图8的流程图中示出的另一例示性布置方式中，控制电路系统42使用温度传感器57阵列来采集Ttop和Tbottom的测量结果。对于每个温度传感器，然后可使用公式1估计Tsurface的值，其中常数k的值由在设备12上进行的或根据设备12的材料特性和设计计算的先前校准测量来确定。
Tsurface＝Ttop+k(Ttop-Tbottom) (1)
一旦针对温度传感器覆盖表面60阵列中的每个温度传感器57推测了Tsurface的值，控制电路系统42就将Tsurface的每个推测值与预先确定的表面温度阈值Tsurfaceth进行比较。响应于确定Tsurface的推测值中的任一者超过Tsurfaceth，在图6的框102处采取合适的动作。
图9为示出了通过使用温度传感器57测量随时间函数的温度上升来如何预测未来某个时间的Tsurface的曲线图。在校准操作期间，在不同的操作条件下测量预期的温度Tsurface的上升。然后识别一系列温度上升曲线，其表征表面温度Tsurface作为不同加热条件的函数。在操作期间，使用传感器57测量一段时间的温度测量结果(例如，推测Tsurface值)。在图9的示例中，在时间段116期间进行了四次Tsurface测量108。时间段116可为例如5秒或其他合适的时间量。通过将诸如曲线110的时间依赖性的表面温度上升曲线拟合到测量108并通过将已拟合的曲线延伸到如曲线部分110'所示的未来时间段108(例如，15秒)，来确定预测的未来表面温度Tsurface'。
使用这种类型的表面温度预测技术所涉及的例示性操作在图10中示出。在框120的操作期间，控制电路系统42从与充电表面60重叠的传感器阵列中的传感器57采集温度测量结果Ttop和Tbottom。采集第一时间段(例如，图9的时间段116)的温度测量结果。使用图9的曲线拟合布置方式，控制电路系统42在第二时间段(例如，图9的时间段118，其可长于时间段116)的完成下预测充电表面60上的未来温度Tsurface'。然后将整个充电表面60上的预测表面温度值Tsurface'与预先确定阈值温度进行比较。如果任何预测表面温度超过阈值，则在图6的框102处采取合适的动作。在一些实施方案中，预处理各种条件下来自设备10的一组图案或曲线、以及对应的温差、温差的变化速率和温度变化速率。设备10的控制电路系统将电流传感器信息与预处理的图案或曲线进行比较，并且如果传感器信息与可接受的图案足够不同，则中断充电。
如果需要，可使用传递函数技术来表征充电表面60上的异物的热行为。
例如作为示例，考虑图11、图12和图13的例示性方法。如图11所示，可由控制电路系统42将从线圈36传输的功率P的量作为时间的函数进行调制(例如，振幅调制)。如图12所示，这导致所测量的温差ΔT中的对应的时变响应(例如，等于Ttop-Tbottom并且与流过温度传感器层的热通量成比例的温差ΔT)。控制电路系统42使用不同的频率调制功率P，以使得可表征传输函数ΔT/P。
无线功率接收设备12可能不接收由线圈36在振幅调制过程期间产生的无线功率信号。用于图11的示例中的功率P的调制函数为方波，但如果需要，可使用其他类型的时变功率特性来调制无线传输功率P。
传递函数(ΔT/P)与使用温度传感器测量的第一温度和第二温度(例如，每个温度传感器57的温差ΔT)和振幅调制的无线功率信号相关联。如图13所示，可绘制对应的传递函数曲线(对数分度中的ΔT/P)作为调制频率的函数，并且可确定这些曲线中的每一条的带宽(例如，3dB带宽或其他传递函数带宽)并将其与阈值进行比较，以确定是否存在异物。
在图13的示例中，传递函数124对应于较大物体诸如无线功率接收设备10，并且其特征在于传递函数带宽BWL小于预先确定阈值，并且传递函数122对应于较小物体诸如硬币或其他异物，并且其特征在于传递函数带宽BWH超过预先确定的阈值。如果需要，可在无线功率传输期间使用诸如这些的传递函数技术。例如，当无线功率接收设备10在接收无线功率信号时(例如，通过在给设备12充电时测量线圈36的线圈电流而不脉冲无线功率信号来确定正常充电操作期间的传递函数)，可由设备12获得传递函数。
在图14的流程图中示出了与使用传递函数技术检测异物相关联的例示性操作。如图14所示，在框126的操作期间，控制电路系统42确定与由温度传感器57采集的温度信息(例如，ΔT)和由线圈36产生的无线功率信号(在设备12未被充电时的无线功率信号的振幅调制期间或在设备12的正常充电期间)相关联的传递函数。然后控制电路系统42计算传递函数的传递函数带宽。将传递函数带宽与预先确定的传递函数带宽阈值进行比较。响应于确定传递函数带宽超过预先确定的传递函数带宽，控制电路系统42断定异物存在于充电表面60上，并且在图6的框102处采取合适的动作。
如果需要，控制电路系统42可通过测量使用传感器57测量的温度的变化速率来确定表面60上是否存在异物。在图15的流程图中示出了该类型的方法。在框134的操作期间，控制电路系统42使用温度传感器57来采集温度测量结果(例如，Ttop和/或Tbottom)。在一段时间内采集一系列两个或更多个测量结果，以使得确定温度Ttop的变化速率RC和/或温度Tbottom的变化速率。然后将温度变化速率RC与预先确定阈值RCTH进行比较。如果变化速率大于阈值，则认为异物存在，并且在图6的框102处采取合适的动作。如果需要，控制电路系统42可通过测量使用传感器57测量的温差的变化速率来确定表面60上是否存在异物。在框134的操作期间，控制电路系统42使用温度传感器57来采集温度测量结果(例如，Ttop和/或Tbottom)。在一段时间内采集一系列两个或更多个测量结果，以确定温度Ttop和温度Tbottom之间的差值的变化速率。然后将温差变化速率与预先确定阈值进行比较。如果变化速率大于阈值，则认为异物存在，并且在图6的框102处采取合适的动作。在另一个示例中，两个传感器的温差变化速率的线性组合与其他传感器的绝对温度的变化速率相组合，并且将结果与预先确定阈值进行比较，并且如果超过阈值，则采取合适的动作(例如，充电被中断)。
图16示出了使用功率计数(PC)的示例，线圈电感的变化和互感的变化，作为避免附带的、非期望的异物过度加热的一种方法。当向充电板12供电并且充电板处于活动状态时，线圈调制脉冲用于扫描适当的设备10，并且设备10通过调节其接收线圈14上的负载作出响应。每当在无线功率传输设备12上的设备10的数量或放置位置中检测到变化，并且至少一个设备10请求无线功率时，就对热测量阵列进行一系列温度扫描。可使用电磁(EM)测量(例如，通过评估由线圈调制脉冲引起的线圈电流的图案)来检测触发后续温度扫描的诸如这些的变化。另选地和/或结合使用电磁测量，系统8可使用功率跟踪和功率计数技术来检测传输设备12上触发热测量的变化。
利用例示性功率跟踪实施方案，在利用温度传感器57进行符合要求的热扫描之后，系统8以规则的间隔(例如，由控制电路系统42和/或控制电路系统20)被置于已知状态(基线功率跟踪状态)，并且在这些基线功率跟踪周期期间记录和跟踪设备12和设备10之间的无线功率传输的效率。这建立了一组基线效率。如果需要，闭环功率传输操作可在基线功率跟踪状态期间暂停。响应于检测到基线功率跟踪状态期间的功率传输效率值与先前记录的那些功率传递效率值的足够变化(例如，检测到的超过预先确定的阈值量的效率的变化等)，可触发由温度传感器57进行的新的热测量。
利用例示性功率计数技术，可使用动态建模来检测触发事件。周期性扫描温度传感器57以搜索过高的温度。在每一个符合要求的扫描之后，将系统8置于已知状态，并且执行基线模型构建操作(闭合或开环)。在模型构建操作期间，系统8中的控制电路系统构建功率计数回归模型以预测功率损耗。在构建模型之后，控制电路系统连续地使用模型预测损耗(例如，使用功率计数方案)。如果检测到的测量损耗高于由模型预测的损耗(例如，如果通过功率计数测量的损耗超过功率计数模型预测的损耗超过预先确定的阈值量)，则可触发使用传感器57的新热测量。如果需要，可在模型构建和使用模型预测损耗的同时执行闭环功率传输操作。
一般来讲，可使用任何合适的技术来触发使用温度传感器57的附加热测量。前述示例诸如使用电磁测量的阻抗变化检测和使用传感器57测量热变化(例如，功率跟踪、使用回归模型的功率计数等)是例示性的。
在一个实施方案中，尽管由温度传感器57形成的热阵列测得的温度高于阈值，但传输设备12继续监测传感器57的通信和温度。当温度不再以高于阈值的速率上升时，使用功率计数算法来估计该配置的功率效率。如果所估计的预计充电效率高于线圈的一些组合的阈值，则以速率R0启动功率传输。监测覆盖充电表面60的阵列中的传感器57的温度。对于每对传感器的顶部和底部，执行以下计算：Tave+BΔT+Cd(ΔT)/dt＞M，其中Tave是顶部传感器和底部传感器的平均温度，(ΔT)是每对的顶部传感器和底部传感器之间的差值温度，d(AT)/dt是温差(ΔT)的变化速率，并且B、C和M是通过测量多个类似充电设备10确定的适当选择的常数。如果不等式为真，则充电被中断，并且设备12等待功率计数、互感或自电感的变化。如果不等式为假，并且没有电磁变化，则开始或继续充电，并且进行另一组温度测量。只要热测试通过，温度测量、电磁监测和充电的循环就继续，并且设备10继续请求充电功率。
图17示出了可如何使用线圈阻抗变化测量来确定是否存在异物。在框136的操作期间，控制电路系统42使用阻抗测量电路系统59来测量与每个线圈36相关联的阻抗(例如，电感)。如果在任何线圈36的阻抗中测量到变化(例如，如果新测量的阻抗值与先前阻抗值的差异大于阈值量)，则控制电路系统42可断定异物存在于充电表面60上的可能性升高。因此，控制电路系统42在框138的操作期间执行基于温度的异物检测测量和分析(例如，使用结合图7至图15所述的类型的布置方式)。通过仅当由于测量的线圈阻抗变化而怀疑存在异物时执行温度测量，由设备12执行的温度测量的次数减少。除了温度测量之外，可执行框136的操作，可执行框136的操作来代替温度测量，并且/或者可省略框136的操作。
为了提高基于温度的异物检测精度，可校准设备12中的温度传感器电路系统。与校准设备12相关联的操作在图18中所示。在框128的操作期间，测试固定装置中的加热探针邻近充电表面60放置(例如，在特定温度传感器或一组温度传感器上方)。然后确定由温度传感器57测量的与探针的已知施加的热量相关的温度上升，以使得公式(1)中的k值可连同其他合适的校准数据一起被确定并存储在设备12中。
对设备12执行的另一种类型的校准操作涉及温度传感器部件82(例如，热敏电阻器、电阻温度计等)。温度传感器部件82由于老化和其他影响而受到漂移。如果与上部温度传感器板相关联的部件相对于与对应的下部温度传感器板相关的部件漂移，则ΔT的计算可能不是尽可能准确的。为了补偿部件漂移，每天一次或在设备12处于稳态时的其他合适的时间，控制电路系统42使用每个温度传感器57来测量Ttop和Tbottom。控制电路系统还使用印刷电路72中的附加温度传感器部件(例如，附加热敏电阻器或附加电阻温度计)来测量设备12的对应的下部(例如，在印刷电路72中)中的温度Tpc。基于每个传感器位置处的Ttop和Tpc的测量结果，控制电路系统42插补以在该传感器位置处确定Tbottom的合适值，并对该传感器位置处的热敏电阻器、电阻温度计或与温度Tbottom相关联的其他温度传感器部件施加校正偏移，从而校准该传感器位置处的底部温度传感器部件。该偏移的校准数据存储在控制电路系统42中的存储器中，用于所有温度传感器57以供后续测量期间使用。
设备12也可被校准以考虑由于线圈36的操作(在线圈36工作时与异物加热隔开并且分离)引起的加热。例如，当线圈36中的每一者用调制电流I(因此，如结合图11所述的调制功率P)驱动时，温度测量结果可从温度传感器57中的每一者采集。然后将传递函数H＝ΔT/I2计算作为调制频率的函数。通过确定每个线圈和温度传感器57中的每一者之间的对应的H来校准设备12。该信息存储在设备12中。稍后，在图8至图13的异物检测方法中计算任何基于温度的值时，通过使用关于传递函数H的信息来校正采集的温度数据(例如，来自温度传感器部件82的Ttop的值和Tbottom的值)以确定这些温度的哪些部分是由于线圈感应的加热(与在表面60上的物体的线圈感应加热分开)。可以从温度传感器部件输出数据中减去由于线圈感应加热而产生的温度值的部分，以使得产生校正的Ttop数据和Tbottom数据(例如，以使得在无线功率信号传输期间校正用于温度传感器板的直接无线加热的Ttop值和Tbottom值)。如果需要，如结合使用印刷电路72中的温度传感器部件所述，当产生Ttop的值和Tbottom的值时，也可补偿温度传感器部件漂移。
结合图19、图20和图21的曲线图示出了可用于确保用于异物检测的温度测量结果准确的另一种技术。图19是由测试固定装置中加热的探针产生的例示性温度步骤的曲线图。当将该突然温度步骤施加到充电表面60时，温度Ttop和Tbottom(图20中统称TA)以较慢速率上升，如图20的例示性曲线所示。当与图19所施加的温度TF中的突然步骤相比时，图20中测得的温度上升TA的延迟是由于与在充电表面60和温度传感器57之间加热材料层相关的热滞后。可通过将热滞后校正函数应用于温度TA的时间依赖性测量(例如，对Ttop的时间依赖性测量和/或对Tbottom的时间依赖性测量)来补偿该滞后，从而产生对应的滞后校正的温度测量结果，诸如图21的滞后校正的温度测量TC。
一般来讲，任何合适的校准技术可用于校正由温度传感器57进行的温度测量，诸如漂移补偿技术，考虑与异物感应加热分开的温度传感器57中的线圈感应温度上升的补偿技术，以及热滞后校正技术(作为实例)。
如果需要，设备12的温度传感器可具有温度感测设备，其布置方式不同于图4的例示性布置方式。例如，考虑图22的布置方式。图22的设备12具有被配置为进行温度测量的温度传感器57的阵列。结构155包括线圈36(例如，位于温度传感器下方并由温度传感器重叠的线圈)和相关联的结构诸如聚合物层、金属层、铁氧体层和/或用于形成设备12的外壳和其他结构的其他结构。结构155的上部形成充电表面60。结构140可与温度感测部件诸如部件82F重叠，并且结构142可与温度感测部件诸如部件82A重叠。结构140和142可包括气隙、聚合物结构、金属结构(例如，任选的温度传感器金属板和/或通孔)和/或其他结构。结构140的热导率和插置在温度感测部件82F和充电表面60之间的结构155的部分大于结构142的热导率和插置在温度感测部件82A和充电表面60之间的结构155的部分。因此，在温度感测部件82A和充电表面60之间存在比温度感测部件82F和充电表面60之间更大的热阻。因此由部件82F和部件82A形成的热感测设备对表面60上加热的物体作出不同的响应。表面60和部件82A之间的热阻比表面60和部件82F之间的热阻更大，因此部件82F趋于快速反应，而部件82A用于测量设备12的内部的环境温度。当加热的物体存在于设备12上并且表面60被加热时，将存在在表面60和设备12的内部之间建立的温度梯度(高至低)，并且该梯度(因此，流过表面60的热通量)可使用图22的温差感测布置方式或其他热通量测量布置方式。
图23示出了设备12中的温度传感器57阵列可如何具有两组不同的温度感测设备。温度感测设备57F可形成为比温度感测设备57A更靠近充电表面60，并且/或者设备57F和表面60之间的结构可具有比设备57A和表面60之间的结构更低的热阻，从而允许测量热通量(例如，通过使用这些传感器组测量温度梯度)。在第一组设备中不需要相同数量的设备57F，在第二组设备中不需要设备57A。如图23所示，例如，可存在比设备57A更多的设备57F(例如，以降低复杂性而不牺牲期望量的侧向温度测量分辨率)。因此，每个温度传感器57包括相应的设备57F中的一者，但多个传感器57共享给定的设备57A中的一者。在图24的例示性布置方式中，每个温度传感器57包括相应的感测设备57F和相应的感测设备57A。如果需要，可使用在第一组温度感测设备和第二组温度感测设备中具有不同数量的温度感测设备的其他构造。
根据一个实施方案，提供了具有充电表面的无线功率传输设备，该充电表面被配置为接收具有无线功率接收线圈的无线功率接收设备，该无线功率传输设备包括：线圈阵列；无线功率传输电路系统，其耦接到线圈阵列以将无线功率信号传输到无线功率接收设备；和控制电路系统，其被配置为基于利用温度传感器采集的温度信息来检测在所述充电表面上的异物。
根据另一个实施方案，温度传感器阵列被配置为测量穿过充电表面的热通量。
根据另一个实施方案，控制电路系统被配置为基于所述温度传感器的温差信息中断充电。
根据另一个实施方案，温度传感器阵列包括第一组温度感测设备和第二组温度感测设备，第一组温度感测设备中的温度感测设备通过第一热阻与充电表面分开，并且第二组温度感测设备中的温度感测设备通过第二热阻与充电表面分开，第二热阻大于第一温度阻力。
根据另一个实施方案，第一组温度感测设备具有第一热耦接到相应的温度传感器部件的温度感测板，第二组温度感测设备具有热耦接到相应的第二温度传感器部件的温度感测板，并且无线功率传输设备包括位于第一温度感测板和第二温度感测板之间的电介质层。
根据另一个实施方案，温度传感器阵列被配置为使用第一组温度感测设备测量第一组温度并且被配置为使用第二组温度感测设备测量第二组温度。
根据另一个实施方案，温度信息包括第一组温度，并且控制电路系统被配置为基于第一组温度来检测异物。
根据另一个实施方案，温度信息包括第二组温度，并且控制电路系统被配置为基于第一组温度和第二组温度来检测异物。
根据另一个实施方案，控制电路系统被配置为针对第一组温度感测设备中的每一者确定在充电表面处的对应的表面温度，温度信息包括表面温度，并且控制电路系统被配置为基于表面温度来检测异物。
根据另一个实施方案，控制电路系统被配置为预测充电表面使用的未来表面温度，并且控制电路系统被配置为基于未来表面温度来检测异物。
根据另一个实施方案，控制电路系统被配置为确定与第一组温度和第二组温度以及无线功率信号相关联的传递函数，并且被配置为使用传输函数来检测异物。
根据另一个实施方案，在无线功率接收设备没有在接收无线功率信号时，控制电路系统被配置为通过无线功率信号的振幅调制来确定传递函数。
根据另一个实施方案，在无线功率接收设备接收无线功率信号时，控制电路系统被配置为通过测量线圈电流来确定传递函数。
根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括由温度传感器阵列重叠的附加温度传感器层，该控制电路系统被配置为基于来自附加温度传感器层的信息为温度传感器阵列中的温度感测设备产生温度偏移。
根据另一个实施方案，控制电路系统被配置为通过将用给定温度传感器中的一者测量的温度变化速率与预先确定的温度变化阈值速率进行比较来检测异物。
根据另一个实施方案，控制电路系统被配置为通过将在两个或更多个传感器处测量的温度变化速率与可接受的变化速率图案的预先计算的组进行比较来中断充电。
根据另一个实施方案，控制电路系统被配置为通过将在两个或更多个传感器处测量的温度变化速率与可接受的变化速率图案的预先计算的组进行比较来中断充电，其中可接受的图案基于与所述无线功率接收设备无线通信。
根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括线圈阻抗测量电路系统或互阻抗测量电路系统，该控制电路系统被配置为响应于使用线圈阻抗测量电路系统检测线圈阵列中的线圈阻抗的变化来采集温度信息。
根据另一个实施方案，通过考虑由于无线功率信号在温度传感器中对温度传感器板进行无线加热而导致的温度测量的部分，控制电路系统被配置为校正用温度传感器进行的温度测量。
根据另一个实施方案，控制电路系统被配置为将热滞后校正函数应用于来自温度传感器的温度测量，以产生对应的滞后校正的温度测量结果，并且控制电路系统被配置为基于滞后校正的温度测量来检测异物。
根据一个实施方案，提供了具有充电表面的无线功率传输设备，该充电表面被配置为接收具有无线功率接收线圈的无线功率接收设备，该无线功率传输设备包括：线圈；无线功率传输电路系统，其耦接到该线圈以将无线功率信号传输至该无线功率接收设备；温度传感器，其与线圈重叠并且被配置为采集温度信息，该温度传感器包括被配置为采集第一温度的第一温度传感器板、被配置为采集第二温度的第二温度传感器板以及在第一温度传感器板和第二温度传感器板之间的电介质层；和控制电路系统，其被配置为基于用温度传感器采集的温度信息检测在充电表面上的异物。
根据另一个实施方案，温度传感器包括穿过电介质层的通孔和直接热耦接到温度传感器板的第一温度传感器部件和通过该通孔热耦接到第二温度传感器板的第二温度传感器部件。
根据另一个实施方案，电介质层包括印刷电路基板，第一温度传感器板由具有第一指状物的第一金属迹线形成，该第一指状物由印刷电路基板的第一表面上的第一狭槽分开，并且第二温度传感器板由具有第二指状物的第二金属迹线形成，该第二指状物由印刷电路的相对的第二表面上的第二狭槽分开。
根据一个实施方案，提供了具有充电表面的无线功率传输设备，该充电表面被配置为接收具有无线功率接收线圈的无线功率接收设备，该无线功率传输设备包括：电介质层，其形成该充电表面；无线功率传输电路系统，其耦接到线圈阵列以将无线功率信号传输到无线功率接收设备；和温度传感器阵列，其插置在电介质层和线圈阵列之间，其被配置为测量通过充电表面的热通量。
根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括控制电路系统，该控制电路系统被配置为基于利用温度传感器采集的温度信息来检测在充电表面上的异物，并且被配置为响应于检测到异物而停止无线功率信号传输至无线功率接收设备，温度传感器设备阵列包括第一组温度感测设备和第二组温度感测设备，第一组温度感测设备中的温度感测设备通过第一热阻与充电表面分开，并且第二组温度感测设备中的温度感测设备通过第二热阻与充电表面分开，第二热阻大于第一温度阻力。
根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括控制电路系统，该控制电路系统被配置为基于利用温度传感器采集的温度测量结果来检测在充电表面上的异物，并且触发使用温度传感器阵列基于(1)线圈上的电磁阻抗测量结果和(2)使用来自温度传感器阵列的信息来检测热变化。
前述内容为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (21)

1.一种具有被配置为接收具有无线功率接收线圈的无线功率接收设备的充电表面的无线功率传输设备，所述无线功率传输设备包括：
至少一个线圈；
无线功率传输电路系统，所述无线功率传输电路系统耦接到所述至少一个线圈，以将无线功率信号传输到所述无线功率接收设备；
温度传感器的阵列，所述温度传感器的阵列重叠所述至少一个线圈并且延伸横跨所述充电表面；和
控制电路系统，所述控制电路系统被配置为基于利用所述温度传感器的阵列采集的温度信息来检测在所述充电表面上的异物，其中所述温度传感器的阵列被配置为测量穿过所述充电表面的热通量，以预测所述充电表面处的温度。
2.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路系统被配置为基于所述温度传感器的温差信息中断充电。
3.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述温度传感器的阵列包括第一组温度感测设备和第二组温度感测设备，其中所述第一组温度感测设备中的所述温度感测设备通过第一热阻与所述充电表面分开，并且其中所述第二组温度感测设备中的所述温度感测设备通过第二热阻与所述充电表面分开，所述第二热阻大于第一热阻。
4.根据权利要求3所述的无线功率传输设备，其中所述第一组温度感测设备具有热耦接到相应的第一温度传感器部件的第一温度感测板，其中所述第二组温度感测设备具有热耦接到相应的第二温度传感器部件的第二温度感测板，并且其中所述无线功率传输设备包括介于所述第一温度感测板和所述第二温度感测板之间的电介质层。
5.根据权利要求3所述的无线功率传输设备，其中所述温度传感器的阵列被配置为使用所述第一组温度感测设备测量第一组温度并且被配置为使用所述第二组温度感测设备测量第二组温度。
6.根据权利要求5所述的无线功率传输设备，其中所述温度信息包括所述第一组温度，并且其中所述控制电路系统被配置为基于所述第一组温度来检测所述异物。
7.根据权利要求5所述的无线功率传输设备，其中所述温度信息包括所述第一组温度和所述第二组温度，并且其中所述控制电路系统被配置为基于所述第一组温度和所述第二组温度来检测所述异物。
8.根据权利要求5所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路系统被配置为针对所述第一组温度感测设备中的每一个温度感测设备确定在所述充电表面处的对应的表面温度，其中所述温度信息包括所述表面温度，并且其中所述控制电路系统被配置为基于所述表面温度来检测所述异物。
9.根据权利要求5所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路系统被配置为确定与所述第一组温度和所述第二组温度以及所述无线功率信号相关联的传递函数，并且所述控制电路系统被配置为使用所述传递函数来检测所述异物。
10.根据权利要求9所述的无线功率传输设备，其中在所述无线功率接收设备没有在接收所述无线功率信号时，所述控制电路系统被配置为通过所述无线功率信号的振幅调制来确定所述传递函数。
11.根据权利要求9所述的无线功率传输设备，其中在所述无线功率接收设备在接收所述无线功率信号时，所述控制电路系统被配置为通过测量线圈电流来确定所述传递函数。
12.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括由所述温度传感器的阵列重叠的附加温度传感器层，其中所述控制电路系统被配置为基于来自所述附加温度传感器层的信息为所述温度传感器的阵列中的温度感测设备产生温度偏移。
13.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路系统被配置为通过将利用给定温度传感器中的一者测量的温度变化速率与预先确定的温度变化阈值速率进行比较来检测所述异物。
14.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路系统被配置为通过将在两个或更多个传感器处测量的温度变化速率与预先计算的一组可接受的变化速率图案进行比较来中断充电。
15.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括线圈阻抗测量电路系统或互阻抗测量电路系统，其中所述控制电路系统被配置为响应于使用所述线圈阻抗测量电路系统检测所述至少一个线圈的线圈阻抗的变化来采集所述温度信息。
16.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中通过考虑由于所述无线功率信号对所述温度传感器中的温度传感器板进行无线加热而导致的温度测量部分，所述控制电路系统被配置为校正利用所述温度传感器进行的温度测量结果。
17.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路系统被配置为对来自所述温度传感器的温度测量结果应用热滞后校正函数，以产生对应的滞后校正的温度测量结果，并且其中所述控制电路系统被配置为基于所述滞后校正的温度测量来检测所述异物。
18.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述温度传感器的阵列包括第一组温度感测设备和第二组温度感测设备，其中所述第一组温度感测设备中的温度感测设备与所述充电表面分开第一距离，并且其中所述第二组温度感测设备中的温度感测设备与所述充电表面分开大于所述第一距离的第二距离。
19.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述温度传感器的阵列包括第一类型的温度感测设备和不同于所述第一类型的温度感测设备的第二类型的温度感测设备，其中所述第一类型的温度感测设备的数目大于所述第二类型的温度感测设备的数目。
20.一种具有被配置为接收具有无线功率接收线圈的无线功率接收设备的充电表面的无线功率传输设备，所述无线功率传输设备包括：
线圈；
无线功率传输电路系统，所述无线功率传输电路系统耦接到所述线圈，以将无线功率信号传输到所述无线功率接收设备；
温度传感器，所述温度传感器与所述线圈重叠并且被配置为采集温度信息，其中所述温度传感器包括被配置为采集第一温度的第一温度传感器板、被配置为采集第二温度的第二温度传感器板、以及位于所述第一温度传感器板和所述第二温度传感器板之间的电介质层，其中所述第一温度传感器板被第一热阻与所述充电表面分开，并且其中所述第二温度传感器板被第二热阻与所述充电表面分开，所述第二热阻不同于所述第一热阻；和
控制电路系统，所述控制电路系统被配置为基于利用所述温度传感器采集的所述温度信息来检测在所述充电表面上的异物。
21.一种具有被配置为接收具有无线功率接收线圈的无线功率接收设备的充电表面的无线功率传输设备，所述无线功率传输设备包括：
电介质层，所述电介质层形成所述充电表面；
线圈阵列，所述线圈阵列在线圈层中；
无线功率传输电路系统，所述无线功率传输电路系统耦接到所述线圈阵列，以将无线功率信号传输到所述无线功率接收设备；
温度传感器的阵列，所述温度传感器的阵列插置在所述电介质层与所述线圈阵列之间，所述温度传感器的阵列被配置为测量穿过所述充电表面的热通量，以预测所述充电表面处的温度；和
控制电路系统，所述控制电路系统被配置为基于利用所述温度传感器采集的温度信息来检测在所述充电表面上的异物，并且所述控制电路系统被配置为响应于检测到所述异物而停止所述无线功率信号传输至所述无线功率接收设备，其中所述温度传感器的阵列包括第一组温度感测设备和第二组温度感测设备，其中所述第一组温度感测设备中的所述温度感测设备通过第一热阻与所述充电表面分开，并且其中所述第二组温度感测设备中的所述温度感测设备通过第二热阻与所述充电表面分开，所述第二热阻大于第一热阻。
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