CN111149278B - 无线功率传输系统中的异物检测 - Google Patents

Abstract

一种无线功率发射器(101)包括驱动器(201)，所述驱动器生成用于发射器线圈(103)的驱动信号，从而在包括至少一个功率传输间隔和一个异物检测间隔的重复时间帧的功率传输间隔期间生成功率传输信号。测试生成器(211)生成用于测试线圈(209)的测试驱动信号，从而在异物检测间隔期间生成电磁测试信号。异物检测器(207)在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的测量参数来执行异物检测测试。适配器(213)在适配间隔期间为所述测试线圈(209)生成变化的测试驱动信号，并且响应于所述变化的测试驱动信号来确定测试驱动信号参数值。所述测试生成器(211)响应于所述测试驱动信号参数值而在至少一个异物检测间隔期间设置所述测试驱动信号的信号属性。

Description

无线功率传输系统中的异物检测

技术领域

本发明涉及无线功率传输系统中的异物检测，并且具体地，但不排他地，涉及针对向诸如厨房用具的较高功率的设备提供感应功率传输的功率发射器的异物检测。

背景技术

大多数当前功率产品需要专用的电接触以便从外部电源供电。然而，这倾向于是不现实的并且需要用户物理地插入连接器或以其他方式建立物理电接触。通常，功率要求也显著不同，并且当前大多数设备被提供有它们自己的专用电源，导致通常用户具有大量不同的电源，每个电源专用于特定设备。尽管使用内部电池可以避免在使用期间对有线连接到电源的需要，但这仅提供部分解决方案，因为电池将需要再充电(或更换)。电池的使用也可能显著增加设备的重量和潜在的成本和尺寸。

为了提供显著改善的用户体验，已经提出使用无线电源，其中，功率从功率发射器设备中的发射器感应器感应地传送到各个设备中的接收器线圈。

通过磁感应的功率传输是众所周知的概念，主要应用于在初级发射器感应器/线圈与次级接收器感应器之间具有紧密耦合的变压器中。通过在两个设备之间分离初级发射器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合的变压器的原理，这些之间的无线功率传输变得可能。

这样的布置允许到设备的无线功率传输，而不需要进行任何电线或物理电连接。实际上，其可以简单地允许将设备放置在发射器线圈附近或之上，以便从外部再充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，在该水平表面上可以简单地放置设备以便被供电。

此外，可以有利地设计这样的无线功率传输设备，使得功率发射器设备可以与一系列功率接收器设备一起使用。特别地，已经定义了称为Qi规范的无线功率传输方法，并且目前正在进一步开发。该方法允许符合Qi规范的功率发射器设备与也满足Qi规范的功率接收器设备一起使用，而不是必须来自同一制造商或必须对彼此专用。Qi标准还包括用于允许操作适应特定功率接收器设备的一些功能(例如，取决于特定的功率抽取)。

Qi规范由无线充电联盟(Wireless Power Consortium)开发，并且更多信息可以在他们的网站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，在其上特别是可以找到定义的规范文档。

无线功率传输的潜在问题是功率可能无意地被转移到例如碰巧位于功率发射器附近的金属物体。例如，如果将诸如硬币、钥匙、戒指等的异物放置在被布置为接收功率接收器的功率发射器平台上，则由发射器线圈生成的磁通量将在金属物体中引入涡电流，这将导致物体升温。热量增加可能非常显著并且可能非常不利。

为了降低出现这种情况的风险，已经提出引入异物检测，其中，功率发射器可以检测到异物的存在并且当发生肯定性检测时降低发射功率和/或生成用户警告。例如，Qi系统包括用于检测异物的功能，以及用于在检测到异物时降低功率的功能。具体地，Qi规范版本1.2.1，第11节描述了检测异物的各种方法。

WO 2015018868A1公开了一种检测这样的异物的方法。WO 2012127335中提供了另一个示例，其公开了一种基于确定未知功率损耗的方法。在所述方法中，功率接收器和功率发射器都测量它们的功率，并且接收器将其测得的接收功率传送到功率发射器。当功率发射器检测到发射器发送的功率与接收器接收的功率之间的显著差异时，可能潜在地存在不需要的异物，并且出于安全原因可以减少或中止功率传输。该功率损耗方法需要由功率发射器和功率接收器执行的同步的准确功率测量。

例如，在Qi功率传输标准中，功率接收器估计其接收功率，例如通过测量经整流的电压和电流，将它们相乘并且加上功率接收器中的内部功率损耗的估计(例如，作为接收器的一部分的整流器、接收器线圈、金属部件等的损耗)。功率接收器以例如每四秒的最小速率向功率发射器报告所确定的接收功率。

功率发射器估计其发射功率，例如通过测量逆变器的DC输入电压和电流，将它们相乘并通过减去发射器中内部功率损耗(例如作为功率发射器的一部分的逆变器、初级线圈和金属部件中的估计功率损耗)的估计来校正结果。

功率发射器可以通过从发射功率中减去报告的接收功率来估计功率损耗。如果差值超过阈值，则发射器将假设在异物中消耗太多功率，并且然后它可以进行终止功率传输。

替代地，已经提出测量由初级和次级线圈形成的谐振电路的品质因子或Q因子以及相应的电容和电阻。测量的Q因子的减少可以指示存在异物。

在实践中，使用Qi规范中描述的方法倾向于难以获得足够的检测精度。关于具体的当前操作条件的许多不确定性加剧了这种困难。

例如，特定问题是友好金属(即实施功率接收器或功率发射器的设备的金属部件)的潜在存在，因为这些项的磁和电性质可能是未知的(或者在不同设备之间变化)，因此可能难以补偿。

此外，即使相对少量的功率在金属异物中耗散，也可能导致不希望的加热。因此，有必要检测发送和接收功率之间的更加小的功率差异，并且当功率传输的功率水平增加时这可能是特别困难的。

在许多情况下，Q因子退化方法对于检测金属物体的存在具有更好的灵敏度。然而，它可能仍然不能提供足够的精度，并且例如也可能受到友好金属的影响。

异物检测的性能取决于实际执行测试时出现的特定操作条件。例如，如Qi规范中所述，如果在功率传输初始化过程的“选择阶段”中执行了针对异物检测的测量，则功率发射器提供用于测量的信号必须足够小以防止其唤醒电源接收器。但是，对于这样的小的信号，信噪比通常很差，导致测量精度降低。

另一个问题是，异物检测通常是非常敏感的测试，期望在测试正在被执行的操作条件和测试场景可能存在较大变化的环境中检测到由异物的存在引起的相对较小的变化。

因此，当前算法倾向于次优，并且在某些场景下并且示例可能提供低于最佳性能。特别地，它们可能导致异物的存在未被检测到，或者当没有异物存在时导致对异物的错误检测。

因此，改进的物体检测将是有利的，并且特别地，允许增加的灵活性、降低的成本、降低的复杂性、改进的物体检测、更少的错误检测和漏检、向后兼容性、和/或改进的性能的方法将是有利的。

发明内容

因此，本发明寻求单独地或以任何组合来优选地减弱、减轻或消除一个或多个上述缺点。

根据本发明的一个方面，提供了一种功率发射器，用于经由感应功率传输信号向功率接收器无线地提供功率；所述功率发射器包括：发射器线圈，其用于生成功率传输信号；驱动器，其用于生成针对所述发射器线圈的驱动信号，所述驱动器被布置为在功率传输阶段期间生成驱动信号以在重复时间帧的功率传输时间间隔期间生成功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔；测试线圈，其用于生成电磁测试信号；测试生成器，其被布置为生成针对所述测试线圈的测试驱动信号以在所述重复时间帧的所述异物检测时间间隔期间生成所述电磁测试信号；异物检测器，其被布置为在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的被测量的参数来执行异物检测测试；适配器，其被布置为通过改变所述测试驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一个来控制所述测试生成器在适配时间间隔内生成针对所述测试线圈的变化的测试驱动信号，并且被布置为响应于所述变化的测试驱动信号来确定测试驱动信号参数值，所述测试驱动参数值为频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中至少一项的值；存储器，其用于存储所述测试驱动信号参数值；并且其中，所述测试生成器被布置为响应于所述测试驱动信号参数值，在至少一个异物检测时间间隔期间设置测试驱动信号的信号属性。

在许多实施例中，本发明可以提供改进的异物检测。在许多情况和系统中，可以实现更准确的异物检测。该方法可以在许多实施例中降低复杂度，并且可以在许多系统中提供高度的向后兼容性。具体地，所述方法可能特别适合于改善Qi无线功率传输系统中的异物检测，例如，根据Qi规范的1.2版或更早版本进行操作。

该方法可以允许在功率传输阶段期间改进的异物检测测试的准确性和/或可靠性。在许多实施例中，所述方法可以减少异物检测测试的不确定性和变化，从而提高性能。该方法可以例如在异物检测期间将系统偏置到特定的(例如预定的)参考场景和操作点工作。这可以提高异物检测测试的一致性和可预测性。特别地，它可以允许更准确和更可靠地估计功率接收器对电磁测试信号的影响，并且因此可以允许异物检测器改善对此的补偿。

在许多实施例中，所述方法可以具体地控制功率发射器以生成电磁测试信号，所述电磁测试信号可能足够低以导致功率接收器不提取显著的功率(例如，功率接收器的负载可能由于电磁测试信号的水平足够低而显式或隐式地断开连接)但又足够高以允许准确检测异物的撞击。

在许多实施例中，所述方法可以促进或改善对异物的操作条件的确定，并且可以特别地促进或改善对操作条件的确定，从而在功率接收器的负载与对由异物引起的变化的检测之间提供改进的折衷。

测试驱动参数值可以是测试驱动信号的频率、电压、电流、信号水平和/或幅值。

在许多实施例中，异物检测时间间隔的持续时间不超过时间帧的持续时间的5％、10％或20％。在许多实施例中，(一个或多个)异物检测时间间隔的持续时间不小于时间帧的70％，80％或90％。

所述异物检测器可以被布置为：如果所述电磁测试信号的功率水平与由从所述功率接收器接收到的并且指示所述电磁测试信号的预期负载和负载指示所指示的功率之间的差高于阈值，则确定检测到异物。如果所述差低于阈值，则异物检测器可以确定未检测到异物。

所述异物检测器可以被布置为：如果针对包括测试线圈的谐振电路的质量度量(由驱动信号的测量确定)低于阈值，则确定检测到异物。该阈值通常可以取决于从功率接收器接收到的消息。

测试生成器可以被布置为在适配时间间隔之后的一个或多个异物检测时间间隔期间将测试驱动参数值施加到测试驱动信号。

适配器可以被布置为通过改变测试驱动信号的一个或多个参数来控制测试生成器以生成用于测试线圈的变化的测试驱动信号，所述参数包括测试驱动信号的电压、电流和/或功率水平或幅值、频率或占空比。

在许多实施例中，变化的测试驱动信号的变化参数(测试驱动信号频率、电压、电流、信号水平和幅值中的至少一项)是针对其确定测试驱动参数值的相同参数(测试驱动信号的频率、电压、电流、信号水平和幅值中的至少一项的相同的参数)。

测试生成器(211)被设置为响应于测试驱动信号参数值而在至少一个异物检测时间间隔期间而设置测试驱动信号的信号属性，其中，所述信号属性是测试驱动器参数值的频率、电压、电流、信号水平和幅值中的至少一个。

根据本发明的任选的特征，所述功率发射器还包括用于从功率接收器接收消息的接收器，并且其中，所述适配器被布置为响应于从所述功率接收器接收到的消息来确定所述测试驱动信号参数值。

在许多实施例中，这可以提供改进的异物检测操作，并且在许多实施例中，可以允许在异物检测时间间隔期间改进对用于异物检测的合适的工作点的确定。该方法可以特别地允许针对异物检测的功率发射器工作点基于在功率接收器处执行的测量。

根据本发明的任选的特征，所述适配器被布置为在由来自功率接收器接收到的消息所指示的时间响应于变化的测试驱动信号的变化的属性来确定测试驱动信号参数值。

在许多实施例中，这可以允许正确确定合适的工作点，同时保持确定的低复杂性。

根据本发明的任选的特征，所述适配器被布置为在改变测试驱动信号时测量测试驱动信号的信号属性；并且响应于信号属性而确定测试驱动信号参数值。

在许多实施例中，这可以提供改进的异物检测操作，并且在许多实施例中，可以允许在异物检测时间间隔期间改进对用于异物检测的合适的工作点的确定。

在许多实施例中，所述方法可以允许确定测试驱动参数值(仅)基于功率发射器的操作。在许多实施例中，为确定测试驱动参数值，功率接收器在适配时间间隔期间不需要操作。该方法可以提供改进的向后兼容性，并且特别地可以容纳已经部署的传统功率接收器。

被确定的信号属性可以与被确定和/或改变的测试驱动参数相同，但是在许多实施例中是不同的参数。信号属性可以具体为电压、电流、水平和/或功率测量结果(例如，幅值或平均水平)。

根据本发明的任选的特征，所述适配器被布置为响应于信号属性的变化率来确定测试驱动信号参数值。

在许多实施例中，这可以提供特别有利的操作和异物检测。

根据本发明的任选的特征，所述适配器被布置为在检测到信号属性的变化率的变化时响应于测试驱动参数的值来确定测试驱动信号参数值。

在许多实施例中，这可以提供特别有利的操作和异物检测。

根据本发明的任选的特征，所述测试驱动信号的信号属性是所述测试驱动信号的电流或电压，并且所述测试驱动信号参数值是所述测试驱动信号的频率。

在许多实施例中，这可以提供特别有利的操作和异物检测。所述信号属性可以具体是所述测试驱动信号的电流或电压。

根据本发明的任选的特征，所述测试生成器包括全桥开关输出电路，所述全桥开关输出电路被布置为生成测试驱动信号，并且所述测试生成器被布置为将全桥开关输出电路的工作模式从在功率传输时间间隔内的全桥操作模式改变转换为在异物检测时间间隔内的半桥操作模式。

这可以在许多实施例中提供改进的性能。

在许多实施例中，测试生成器可以被布置为将操作模式从全桥操作模式逐渐改变为半桥操作模式。例如，这可以通过控制全桥开关输出电路的一个或多个开关的开关信号的占空比的逐渐变化来执行。

根据本发明的任选的特征，所述适配器被布置为响应于变化的测试驱动信号的属性的如下的值来确定测试驱动信号参数值，针对所述值，检测到功率接收器的电路开始从测试驱动信号提取功率。

在许多实施例中，这可以提供特别有效的方法。

根据本发明的任选的特征，单个线圈既形成发射器线圈又形成测试线圈。

在许多实施例中，这可以允许较低复杂度的功率发射器。

在许多实施例中，测试线圈和发射器线圈可以是相同的线圈。在许多实施例中，驱动器和测试生成器可以是相同的实体，因此相同的电路可以生成驱动信号和测试驱动信号。在许多实施例中，功率传输信号和测试驱动信号可以共享许多参数值，例如它们可以具有相同的频率。

根据本发明的任选的特征，测试驱动生成器被布置为在异物检测时间间隔的初始时间间隔期间将测试驱动信号的信号属性从初始值逐渐改变为测试驱动信号参数值，初始时间间隔具有不小于20毫秒的持续时间。

这可以在许多实施例中提供改进的性能。

根据本发明的一个方面，提供了一种无线功率传输系统，所述无线功率传输系统包括功率接收器和用于经由感应功率传输信号向所述功率接收器无线地提供功率的功率发射器。所述功率发射器包括：发射器线圈，其用于生成功率传输信号；驱动器，其用于生成针对所述发射器线圈的驱动信号，所述驱动器被布置为在功率传输阶段期间生成驱动信号以在重复时间帧的功率传输时间间隔期间生成功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔；测试线圈，其用于生成电磁测试信号；测试生成器，其被布置为生成针对所述测试线圈的测试驱动信号以在所述重复时间帧的所述异物检测时间间隔期间生成所述电磁测试信号；异物检测器，其被布置为在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的被测量的参数来执行异物检测测试；适配器，其配置为通过改变测试驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一个来控制所述测试生成器在适配时间间隔内为所述测试线圈生成变化的测试驱动信号，并且被配置为响应于变化的测试驱动信号和从功率接收器接收的消息来确定测试驱动信号参数值，所述测试驱动参数值是频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一个，并且所述适配器被配置为响应于所述变化的测试驱动信号和从功率接收器接收的消息来确定测试驱动信号参数值；存储器，其用于存储所述测试驱动信号参数值；并且其中，所述测试生成器被布置为响应于测试驱动信号参数值，在至少一个异物检测时间间隔期间设置所述测试驱动信号的信号属性；并且所述功率接收器包括：功率接收线圈，其用于从所述功率传输信号中提取功率；消息发射器，其用于在所述适配时间间隔内响应于检测到操作准则得以满足而将所述消息发送到所述功率发射器。

根据本发明的任选的特征，所述操作准则包括对功率接收器的电路开始从所述功率传输信号提取功率的要求。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于功率发射器的方法，所述方法用于经由感应功率传输信号向功率接收器无线地提供功率；所述功率发射器包括用于生成功率传输信号的发射器线圈和用于生成电磁测试信号的测试线圈；所述方法包括：在功率传输阶段期间，生成驱动信号，所述驱动信号用于使发射器线圈在包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔的重复时间帧的功率传输时间间隔期间生成功率传输信号；生成针对所述测试线圈的测试驱动信号以在所述重复时间帧的所述异物检测时间间隔期间生成所述电磁测试信号；在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的测量的参数来执行异物检测测试；通过改变所述测试驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一个来控制所述测试发生器在适配时间间隔内生成针对所述测试线圈的变化的测试驱动信号，响应于变化的测试驱动信号来确定测试驱动信号参数值，所述测试驱动参数值为频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中至少一项的值；存储所述测试驱动信号参数值；并且在至少一个异物检测时间间隔内，检索所述测试驱动信号参数值并且响应于所述测试驱动信号参数值来设置所述测试驱动信号的信号属性。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于无线功率传输系统的方法，所述无线功率传输系统包括功率接收器和用于经由感应功率传输信号向所述功率接收器无线地提供功率的功率发射器；所述功率发射器包括用于生成功率传输信号的发射器线圈和用于生成电磁测试信号的测试线圈；所述方法包括功率发射器执行以下步骤：在功率传输阶段期间，生成驱动信号，所述驱动信号用于使发射器线圈在包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔的重复时间帧的功率传输时间间隔期间生成功率传输信号；生成针对所述测试线圈的测试驱动信号以在所述重复时间帧的所述异物检测时间间隔期间生成所述电磁测试信号；在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的测量的参数来执行异物检测测试；通过改变所述测试驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一个来控制所述测试发生器在适配时间间隔内生成针对所述测试线圈的变化的测试驱动信号，响应于变化的测试驱动信号来确定测试驱动信号参数值，所述测试驱动参数值为频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中至少一项的值；存储所述测试驱动信号参数值；在至少一个异物检测时间间隔内，采集测试驱动信号参数值并且响应于所述测试驱动信号参数值来设置所述测试驱动信号的信号属性；并且所述功率接收器响应于在适配时间间隔期间检测到所述操作标准得以满足而执行将所述消息发送到功率发射器的步骤。

参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面、特征和优势将变得显而易见并将得以阐述。

附图说明

仅以范例的方式参考附图描述本发明的实施例，其中，

图1图示了根据本发明一些实施例的功率传输系统的元件的示例；

图2图示了根据本发明一些实施例的功率发射器的元件的示例；

图3示出了用于功率发射器的半桥逆变器的示例；

图4示出了用于功率发射器的全桥逆变器的示例；

图5图示了根据本发明一些实施例的功率接收器的元件的示例；

图6图示了根据本发明一些实施例的功率接收器的元件的示例；

图7示出了图1的无线功率传输系统的时间贴帧的示例；

图8图示了根据本发明一些实施例的功率发射器的元件的示例；

图9图示了根据本发明一些实施例的功率发射器和功率接收器的元件的示例；

图10图示了根据本发明一些实施例的分别由全桥和半桥逆变器输出电路生成的测试驱动信号的元件的示例；

图11图示了根据本发明一些实施例的、作为功率发射器的频率的函数的发射器线圈电流的示例；并且

图12-14图示了根据本发明一些实施例的、作为功率发射器的频率的函数的发射器线圈电流的示例。

具体实施方式

以下描述集中于适用于利用诸如Qi规范中已知的功率传输方法的无线功率传输系统的本发明的实施例。然而，应当理解，本发明不限于该应用，而是可以应用于许多其他无线功率传输系统。

图1图示了根据本发明的一些实施例的无线功率传输系统的示例。功率传输系统包括功率发射器101，功率发射器201包括(或耦合到)发射器线圈/电感器103。该系统还包括功率接收器105，功率接收器205包括(或耦合到)接收器线圈/电感器107。

该系统提供电磁功率传输信号，所述电磁功率传输信号可以将功率从功率发射器101感应地传输到功率接收器105。具体地，功率发射器101生成电磁信号，所述电磁信号作为磁通量被发射器线圈或电感器103传播。功率传输信号通常可以具有在大约20kHz到大约500kHz之间的频率，并且通常用于通常在95kHz到205kHz范围内的Qi兼容系统(或者例如对于高功率厨房应用，频率可以例如通常在20kHz到80kHz之间的范围内)。发射器线圈103与功率接收线圈107松散地耦合，并且因此功率接收线圈107拾取来自所述功率发射器101的功率传输信号(的至少部分)。因此，经由从发射器线圈103到接收线圈107的无线电感耦合，功率从所述功率发射器101传输到功率接收器105。术语功率传输信号主要用于指发射器线圈103与功率接收线圈107之间的感应信号/磁场(磁通量信号)，但是应当理解，通过等效，它也可以被考虑和使用为对提供给发射器线圈103或由功率接收线圈107拾取的电信号的参考。

在该示例中，功率接收器105具体是经由接收器线圈107接收功率的功率接收器。然而，在其他实施例中，功率接收器105可以包括金属元件，例如金属加热元件，在这种情况下，功率传输信号直接感生涡电流，导致元件的直接加热。

该系统被布置为传输显著的功率水平，并且具体地，功率发射器在许多实施例中可以支持超过500mW、1W、5W、50W、100W或500W的功率水平。例如，对于Qi相应的应用，功率传输通常在针对低功率应用(基本功率概况)的1-5W功率范围内，对于Qi规范版本1.2最高为15W，对于更高功应用率(例如电动工具、笔记本电脑、无人机、机器人等)最高为100W，对于超高功率应用(例如厨房应用)，功率超过100W，并且高至超过1000W。

在下文中，将具体参考总体根据Qi规范的实施例(除了本文中描述的(或相应的)修改和增强之外)或者适合于由无线功率联盟(Wireless PowerConsortium)开发的更高功率厨房规格的实施例来描述功率发射器101和功率接收器105的操作。特别地，功率发射器101和功率接收器105可以遵循或基本上与Qi规范版本1.0、1.1或1.2的元素兼容(除了本文中描述的(或相应的)修改和增强之外)。

在无线功率传输系统中，存在物体(通常是导电元件并且不是功率发射器101或功率接收器105的一部分从功率传输信号中提取功率，即对功率传输是非预期的、不期望的和/或干扰的元件)在功率传输期间可能是非常不利的。这种不希望的物体在本领域中被称为异物。

异物不仅可以通过向操作添加功率损耗来降低效率，而且还可以降低功率传输操作本身(例如，通过干扰功率传输效率或提取不直接被控制的功率，例如通过功率传输回路)。另外，异物中的电流的感生(特别是异物的金属部分中的涡流)可能导致异物的通常非常不希望的加热。

为了解决这种情况，诸如Qi的无线功率传输系统包括用于异物检测的功能。具体地，功率发射器包括寻求检测是否存在异物的功能。如果是这样，则功率发射器可以例如终止功率传输或减少可以传输的最大功率量。

Qi规范提出的当前方法基于检测功率损耗(通过比较发送和报告的接收功率)或检测输出谐振电路的质量Q中的劣化。然而，在当前使用中，已经发现这些方法在许多情况下提供次优性能，并且它们可能具体导致不准确的检测，导致错过检测和/或误报，其中尽管没有这样的对象存在，但是检测到异物。

异物检测可以在功率接收器进入功率传输阶段之前(例如，在功率传输的初始化期间)或在功率传输阶段期间执行。功率传输阶段期间的检测通常基于测量的发射功率和接收功率的比较，而功率传输阶段之前进行的检测通常基于反射阻抗的测量，例如通过使用小的测量信号来测量发射器的品质因子。

常规的异物检测倾向于是次优的，部分原因是在执行异物检测的特定操作条件和场景中存在变化和不确定性，包括功率发射器属性、功率接收器属性、所应用的测试条件等的变化和不确定性。

异物检测测试所面临挑战的一个示例是要求执行足够准确的测量以实现足够可靠的异物检测。这可能导致期望生成尽可能强大的信号以增加检测准确度。但是，这可能增加功率接收器和存在的任何异物的功率消耗。检测性能可能对所应用的特定信号水平敏感，并且通常会有冲突的要求。

图1的系统使用一种用于异物检测的方法，所述方法试图调整操作以提供针对异物检测的改进的折衷。该方法可以在许多实施例中提供改进的异物检测，并且具体地可以在许多实施例中提供更准确和/或可靠的异物检测。该方法可以进一步允许低复杂度和低资源需求。该方法的优点在于，它可能适合包含在许多现有系统中，例如专门包含在Qi无线功率传输系统中，并且实际上，这通常可以进行少量修改即可实现。

如下面将更详细描述的，所述方法在功率传输阶段利用时分方法，其中，例如，异物检测和功率传输可以例如在分开的时间间隔中执行，从而允许它们之间的干扰(特别是功率传输对异物检测的影响)被大大减小。此外，所生成的电磁信号的参数可以适合于特定的测试场景。这可以通过例如可以在系统进入功率传输阶段之前执行的适配过程来实现。

在下文中，将更详细地描述干预单元1。在该示例中，用于异物检测的电磁功率传输信号和电磁测试信号由两个不同的线圈(由不同的驱动器驱动)生成。此外，将用不同的术语来指代信号，即，在功率传输时间间隔期间生成的电磁信号将被称为功率传输信号，而在异物检测时间间隔期间生成的电磁信号将被称为电磁测试信号，或者仅仅是测试信号。然而，应当理解，在许多实施例中，电磁信号可以在功率传输时间间隔和异物检测时间间隔两者中从相同的线圈生成，并且实际上相同的驱动器等可以针对功率传输时间间隔和异物检测时间间隔而使用。实际上，在许多实施例中，对测试信号的引用可以被认为等同于异物检测时间间隔期间的功率传输信号。

图2更详细地图示了图1的功率发射器101的元件。

功率发射器101包括驱动器201，所述驱动器201可以生成(功率传输)驱动信号，所述驱动信号被馈送到发射器线圈103，所述发射器线圈103继而生成电磁功率传输信号，从而向功率接收器105提供功率传输。功率传输信号是在功率传输阶段的功率传输时间间隔期间提供的。

驱动器201通常可以包括反相器形式的输出电路，如本领域技术人员所熟知的，所述输出电路通常通过驱动全桥或半桥来形成。

驱动器203生成被馈送到发射器电感器103的电流和电压。驱动器203通常是逆变器形式的驱动电路，所述逆变器从DC电压生成交变信号。驱动器203的输出通常是通过适当地切换开关桥的开关来生成驱动信号的开关桥。图3示出了半桥开关桥/逆变器。控制开关S1和S2，使得它们从不同时闭合。替代地，在S2打开时关闭S1，并且在S1打开时关闭S2。所述开关以期望的频率断开和闭合，从而在输出端生成交流信号。通常，逆变器的输出通过谐振电容器而被连接到发射器电感器。图4示出了全桥开关桥/逆变器。控制开关S1和S2，使得它们从不同时闭合。控制开关S3和S4，使得它们从不同时闭合。交替地，当S2和S3断开时，开关S1和S4闭合，并且然后在S1和S4或断开时，S2和S3闭合，从而在输出端创建方波信号。所述开关以期望的频率打开和关闭。

功率发射器101还包括功率发射器控制器203，其被布置为根据期望的操作原理来控制功率发射器101的操作。具体地，功率发射器101可以包括根据Qi规范执行功率控制所需的许多功能。

功率发射器控制器203特别地被布置为控制由驱动器201生成的驱动信号，并且其可以具体地控制驱动信号的功率水平，并因此控制生成的功率传输信号的水平。功率发射器控制器203包括功率回路控制器，所述功率回路控制器响应于在功率控制阶段期间从功率接收器105接收到的功率控制消息来控制功率传输信号的功率水平。

为了从功率接收器105接收数据和消息，功率发射器101包括消息接收器205，消息接收器205被布置为从功率接收器105接收数据和消息(本领域技术人员将理解，数据消息可以提供一位或多位的信息)。在该示例中，功率接收器105被布置为对由发射器线圈103生成的功率传输信号进行负载调制，并且消息接收器205被布置为感测发射器线圈103的电压和/或电流的变化并且基于这些来对负载调制进行解调。本领域技术人员将了解例如在Qi无线功率传输系统中使用的负载调制的原理，因此将不对其进行详细描述。

在一些实施例中，可以使用单独的通信信道来执行通信，所述单独的通信信道可以使用单独的通信线圈或者实际上使用发射器线圈103来实现。例如，在一些实施例中，可以实施近场通信，或者可以将高频载波(例如，具有13.56MHz的载波频率)叠加在功率传输信号上。

功率发射器101还包括异物检测器207，所述异物检测器207被布置为执行异物检测测试，即，具体地检测在生成的电磁场内是否可能存在任何不期望的导电元件。

在系统中，异物检测测试基于异物检测时间间隔内执行的测量。在这些异物检测时间间隔期间，功率发射器101继续以异物检测模式操作，在异物检测模式中，为了评估是否存在任何异物而设置了操作条件。

例如，对于其中功率发射器101使用不同的线圈来生成功率传输信号和电磁测试信号的实施例，功率发射器101可以完全关闭功率传输信号并将电磁测试信号设置为合适的值。在使用相同的线圈来生成功率传输信号和电磁测试信号的实施例中，用于线圈的驱动信号可以从适于功率传输的工作点改变为适于异物检测的工作点。因此，在许多实施例中，驱动信号的电流、电压、频率、占空比、功率或水平，并且因此功率传输信号和/或电磁测试信号，在功率传输时间间隔和异物检测时间间隔之间被改变。在许多实施例中，可以将功率传输信号的功率或水平从由功率传输控制回路功能确定的功率水平改变为不是由功率传输控制回路功能确定(独立于其)的功率水平，例如先前确定的值。在许多实施例中，电磁信号的功率或水平可以从第一功率水平改变为第二功率水平。第一功率水平可以是预定水平或标称水平(并且具体地可以为零)，或者可以例如由功率传输功率控制回路确定。第二功率水平可以是先前确定的水平，并且可以独立于功率传输功率控制回路。

因此，在执行异物检测的间隔期间，即在异物检测时间间隔期间，异物检测器207评估条件以确定是否认为存在异物。在异物检测时间间隔期间，功率发射器101生成电磁测试信号，并且异物检测是基于对该信号的特性和属性的评估的。

例如，测试驱动信号的功率水平可以反映从生成的电磁测试信号中提取的功率，并且这可以用作潜在的异物提取功率的指示(通常通过将其与来自功率接收器105的预期的功率提取进行比较)。电磁测试信号的功率水平反映了在电磁场中由导电元件(包括接收线圈107)从电磁测试信号提取的功率。因此，它指示通过功率接收器105以及可能存在的任何异物的组合提取的功率。电磁信号的功率水平与功率接收器105提取的功率之间的差相应地反映了存在的任何异物提取的功率。异物检测可以例如是低复杂度检测。例如，如果电磁信号的功率水平之间的差(以下称为发射功率水平)超过了由功率接收器105提取的报告功率(以下称为接收功率水平)，则可以认为已经发生了对异物的检测。

在该方法中，异物检测相应地基于发射功率水平和报告的接收功率水平之间的功率水平比较。在不同的实施例中，对异物的检测的反应可能不同。然而，在许多实施例中，功率发射器101可以被布置为响应于检测到异物而终止(至少暂时地)功率传输。

为了生成测试信号，功率发射器101包括耦合到测试生成器211的测试线圈209。测试生成器211被布置为生成针对测试线圈209的测试驱动信号，以在异物检测时间间隔期间提供电磁测试信号。测试驱动信号是馈送到测试线圈209的电信号，导致生成电磁测试信号，即测试线圈209生成具有取决于测试驱动信号的场强的相应电磁场。

测试生成器211可以包括与驱动器201基本相同的功能，例如，测试生成器211的输出可以是半桥或全桥逆变器。实际上，如前所述，在许多实施例中，测试生成器211可以由驱动器201来实现，而测试线圈209可以由发射器线圈103来实现。因此，在下文中，对于同一线圈用于生成功率传输信号和电磁测试信号两者的实施例，可以将对测试生成器211和测试线圈209的所有引用适当地视为对驱动器201和测试线圈209的引用。

功率发射器还包括适配器213，适配器213被布置为确定用于测试驱动信号的一个或多个参数的合适值。然后在功率传输阶段的(至少一个)异物检测时间间隔内施加该测试驱动信号参数值。稍后将更详细地描述适配器213的操作。

图5示出了图1的功率接收器105的一些示例性元件。

接收器线圈107耦合到功率接收器控制器501，所述功率接收器控制器501经由负载输出电路505将接收器线圈107耦合到负载503。功率接收器控制器501和负载输出电路505包括功率控制路径，所述功率控制路径将由接收器线圈107提取的功率转换成用于负载503的合适电源。另外，功率接收器控制器501可以包括执行功率传输所需的各种功率接收器控制器功能，特别是根据Qi规范执行功率传送所需的功能。

为了支持从功率接收器105到功率发射器101的通信，功率接收器105包括负载调制器507。负载调制器507被布置为响应于要发送到功率发射器101的数据而改变接收器线圈107的负载。如本领域技术人员所知，负载变化然后由功率发射器101检测和解调。

功率接收器105还包括消息控制器511，所述消息控制器511被布置为生成合适的消息并控制负载调制器，使得功率传输信号根据该消息而被调制，从而允许功率发射器101检测发出的消息。

图6示出了功率接收器105的功率路径的示例的元件的电路图。在该示例中，功率接收器105包括由标记LRX表示的接收器线圈107。在该示例中，接收器线圈107是谐振电路的一部分，并且功率接收器105因此还包括谐振电容器CRX。接收线圈107受到电磁信号，因此在线圈中感应出AC电压/电流。谐振电路被耦合至整流桥，而平滑电容器C1被耦合至所述桥的输出。因此，在电容器C1上生成DC电压。DC电压上纹波的大小将取决于平滑电容器的大小以及负载。

桥B1和平滑电容器C1被耦合到负载503，所述负载由附图标记RL指示。还应当理解，负载503被示为简单的无源端口，但是其当然可以是任何合适的负载。例如，负载503可以是要充电的电池、移动电话或其他通信或计算设备，可以是简单的无源负载等。实际上，负载503不需要是外部或专用内部负载，而是可以例如包括功率接收器105本身的元件。因此，图5和图6中图示的负载503被可以被认为表示接收器线圈107/电磁信号的任何负载。

图6还图示了负载调制电容器C2，其可以基于开关S的切换而与谐振电路并联连接或断开。负载调制器507/消息控制器511可以被布置为控制开关S，使得调制电容器C2的负载可以响应于要发送到功率发射器101的数据而连接和断开，从而提供负载调制。

功率接收器105包括功率控制器509，功率控制器509被布置为与功率发射器101建立功率控制回路。具体地，功率控制器509可以将功率控制消息发送到功率发射器101，并且作为响应，功率发射器101可以在功率传输时间间隔期间改变功率传输信号的功率水平。通常，功率控制器509可以生成功率控制错误消息，所述功率控制错误消息指示对功率发射器101增加或降低功率水平的请求。功率控制器509可以通过将测量值与参考值进行比较来确定适当的错误消息。在功率传输期间，功率控制器509可以将提供的功率水平与所需的功率水平进行比较，并基于该比较来请求增加或减小的功率水平。

如前所述，系统在功率传输阶段应用重复时间帧，其中该时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔。这种重复时间范围的示例在图7中示出，其中，功率传输时间间隔由PT指示，并且异物检测时间间隔由D表示。在该示例中，每个时间帧FRM仅包括一个异物检测时间间隔和一个功率传输时间间隔，并且这些(以及时间范围本身)在每个帧中具有相同的持续时间。然而，应当理解，在其他实施例中，其他时间帧(隔例如，通信间隔)也可以被包括在时间帧中，或者多个异物检测时间间隔和/或功率传输时间间隔可以被包括在每个时间帧。特别地，一些时间帧可以包括适配时间间隔，如稍后将更详细地描述的(或者在一些时间帧中，异物检测时间间隔可以由适配时间间隔代替)。此外，在一些实施例中，不同时间间隔的持续时间(以及实际上时间帧本身)可以动态变化。

因此，在该方法中，异物检测和功率传输在时域中分离，从而导致减少了从功率传输到异物检测的交叉干扰。因此，可以将与用于功率传输的操作条件的变化有关的可变性和不确定性与异物检测隔离，从而导致更加可靠和准确的异物检测。

因此，在功率传输信号时间间隔中，功率发射器被布置为在功率传输阶段的时间帧的功率传输时间间隔期间执行功率传输。具体地，在这些时间间隔期间，功率发射器101和功率接收器105可以操作功率控制回路(功率控制回路可以基于功率传输信号时间间隔内的通信，或者可以例如基于功率传输信号时间间隔之外的通信，例如专用通信时间间隔。例如，每个异物时间间隔可以由多个交替的功率传输信号时间间隔和通信时间间隔隔开)。因此，可以动态地改变正在被传输的功率的水平。在功率传输阶段的时间帧的异物检测时间间隔中，驱动信号以及电磁测试信号的至少一个参数被设置为在异物检测时间间隔之前执行的适配操作期间确定的值。因此，在异物检测时间间隔中，可以将参数设置为预定值(即，在异物检测时间间隔之前并且通常在功率传输阶段之前确定)。相反，在功率传输时间间隔期间，所述参数可以不被约束到该预定值。

例如，在功率传输时间间隔期间，系统可以操作功率控制回路，所述功率控制回路允许响应于来自功率接收器的功率控制消息而改变功率传输信号的功率水平。功率控制回路可以控制/改变驱动信号/功率传输信号的电流、电压和频率中的至少一项。相反，在异物检测时间间隔期间，可以将在功率传输时间间隔期间由功率控制回路改变的参数设置为在功率传输阶段之前确定的预定值。

在许多相同的线圈用于功率传输信号和电磁测试信号的实施例中，功率发射器可以被布置为相对于功率传输时间间隔在异物检测时间间隔内降低功率传输信号的水平。在许多情况下，可以允许功率传输信号的功率水平增加到高的水平，例如增加到10-100W的水平，或者在许多应用中(例如，针对到厨房设备的功率传输)甚至更高。然而，在异物检测时间间隔期间，可以将所生成的电磁信号的功率水平降低到预定水平，所述预定水平远低于在功率传输时间间隔期间的电流或最大允许功率。例如，功率水平可以被设置为不超过1W的预定水平。换句话说，在异物检测时间间隔期间的电磁测试信号的功率可以被约束到实质上低于功率传输时间间隔内的最大功率传输信号的水平(例如不小于2、5或10的因子)的功率水平。

除了应用包含特定异物检测时间间隔的时间范围外，所述系统还应用一种方法，其中，所生成的电磁测试信号的一个或多个参数(或特性)的值基于适配过程而被适配，所述适配过程在许多实施例中可以在功率传输阶段之前执行。因此，所述适配过程为功率传输阶段之前的电磁测试信号的参数/属性中的一个或多个确定优选值，并且然后在随后的功率传输阶段的异物检测时间间隔期间应用该优选值。在一些实施例中，可以在功率传输阶段期间例如以规则的间隔重复适配过程。

功率发射器101具体地包括适配器213，适配器213被布置为在适配时间间隔期间确定测试驱动信号参数值，所述适配时间间隔可以在功率传输阶段期间执行，但是通常额外地或替代地在功率传输阶段之前执行。例如，在许多实施例中，功率传输初始化阶段可以包括适配时间间隔，并且在整个功率传输阶段中可以使用在该功率预传输阶段适配时间间隔中确定的测试驱动信号参数值。在其他实施例中，可替代地或额外地在功率传输阶段期间例如通过替换异物检测时间间隔来实现适配时间间隔，其中，新确定的测试驱动信号参数值随后被用于随后的异物检测时间间隔。

因此，除了异物检测时间间隔和功率传输间隔之外，系统还采用一个或多个适配时间间隔。该系统包括以不同的时间间隔执行的至少三个不同的操作模式。在功率传输期间，采用重复时间帧，所述重复时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔，在所述至少一个功率传输时间间隔中执行从功率发射器到功率接收器的功率传输，在所述异物检测时间间隔执行异物检测。另外，采用一个或多个适配时间间隔，在该适配时间间隔中执行适配操作，以便确定将在(至少一个)随后的异物检测时间间隔中使用的测试驱动信号的参数的值。在一些实施例中，适配时间间隔可以被包括在一个或多个重复时间帧中。替代地或附加地，适配时间间隔可以在功率传输之前，并且可以例如作为功率传输初始化阶段的一部分来执行。

因此，以不同的时间间隔执行不同的操作。功率传输时间间隔和异物检测时间间隔被重复并且经常交替以实现功率传输操作，其中通常周期性地重复功率传输以执行准确的异物检测。另外，系统可以在单独的适配时间间隔中执行专门的适配操作，在该适配操作中，对随后的异物检测测试进行适配/校准。通过确定针对测试驱动信号的参数的值，并且具体地通过确定针对要使用的驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和/或幅度的值，来执行该适配/校准。

在许多实施例中，适配时间间隔与异物检测时间间隔和功率传输时间间隔不交叠。在一些实施例中，可以与执行异物检测同时执行适配。例如，如将在下面描述的，所述适配基于生成变化的测试驱动信号并基于该变化来确定测试驱动信号参数的值。在一些实施例中，还可以在该变化期间执行异物检测，例如，如果功率提取超过给定水平，则可以认为可能已经检测到异物。

然而，在大多数实施例中，适配时间间隔将与异物检测时间间隔和功率传输时间间隔不相交/不交叠。在许多实施例中，适配时间间隔可以被包括作为功率传输初始化的一部分，并且可以在不存在异物的假设下执行(例如，在用户手动确认不存在异物之后)。另外，即使在功率传输阶段期间执行适配时间间隔，它也可以是分离的并且与异物检测时间间隔和功率传输时间间隔不交叠。例如，一些时间帧除了包括一个(或多个)异物检测时间间隔和一个或多个功率传输间隔之外，还可以包括适配时间间隔。

因此，在大多数实施例中，适配时间间隔与异物检测时间间隔不相交/不交叠/相分离，并且具体地，适配时间间隔在不执行正常功率传输和/或异物检测期间的中执行。

在适配时间间隔期间，适配器213被布置为控制测试生成器211以生成变化的测试驱动信号。因此，适配器213可以控制测试生成器211，从而导致改变测试驱动信号的信号属性，例如改变测试驱动信号的电流(幅值)、电压(幅值)、频率、占空比和/或水平。

适配器213然后可以监视测试驱动信号的这种变化的结果，并且可以基于对变化的测试驱动信号的确定的反应来确定合适的测试驱动信号参数值。具体地，适配器213可以被布置为检测特定条件或事件发生，并且然后可以在检测到特定事件时取决于变化的测试驱动信号的属性来确定测试驱动信号参数值。

例如，适配器213可以改变测试驱动信号的水平(例如，电流或电压幅值)，并且因此改变电磁测试信号的水平，并且可以例如通过发射消息来检测功率接收器何时指示测试信号过高。然后，可以基于当功率接收器指示其(刚刚)太高时的测试驱动信号的水平来设置随后的异物检测时间间隔的测试驱动信号的水平。例如，当功率接收器指示它太高时，可以将测试驱动信号的水平设置为例如比测试驱动信号的水平低10％。

作为另一个示例，适配器213可以改变测试驱动信号的频率，并且可以在适配时间间隔期间连续地监视提供给测试线圈的电流。在许多实施例中，测试线圈可以是谐振电路的一部分，并且随着频率接近谐振频率，电流将增加。可以检测电流达到预定阈值的频率，并且可以确定当发生该情况时的测试驱动信号的频率，然后在随后的异物检测时间间隔期间将其用于测试驱动信号。

作为又一个示例，适配器213可以改变测试驱动信号的占空比。接近50％的占空比可能会在功率接收器中生成最强的感应信号，而接近0％(或接近100％)的占空比可能生成较小的感应信号。因此，占空比可以从例如0％(或100％)逐渐改变为50％，从而导致感应信号的水平逐渐增加。可以记下例如达到测量的功率或电流的占空比(或者例如可以记下从功率接收器接收到的指示感应信号已经达到期望水平的消息的占空比)，并且该占空比然后可以将针对随后的异物检测时间间隔使用。应当理解，在一些实施例中，占空比可以被认为是测试驱动信号具有非零值的时间的百分比。在其他实施例中，可以将占空比视为测试驱动信号具有非零值和给定极性的时间的百分比。

因此，在一些实施例中，当检测到状况或事件时，适配器213可以响应于变化的测试驱动信号的属性的值来确定测试驱动信号参数值。

适配器213被耦合到存储器215，其中适配器213被布置为存储确定的测试驱动信号参数值。在随后的异物检测时间间隔中，适配器213然后可以采集测试驱动信号参数值并将其提供给测试生成器211(或者测试生成器211可以直接检索它)。然后，测试生成器211响应于测试驱动信号参数值来设置测试驱动信号的信号属性。通常，测试驱动器信号参数值可以由测试生成器211直接用作期望的信号属性(例如，存储的测试驱动器信号参数值可以是要在随后的异物检测时间间隔期间使用的测试驱动器信号的频率、占空比或水平)。

在许多实施例中，检测到的事件或情况是功率接收器的某些电路开始从测试驱动信号中提取功率，特别是功率接收器或负载的电池或其他储能器开始提取功率。

例如，在许多实施例中，只要电磁测试信号的水平足够小，从电磁测试信号提取的功率就极小。然而，如果水平增加到给定水平以上，则在许多实施例中，这将导致功率接收器开始从电磁测试信号提取功率。

对于以下实施例，所述方法特别合适并且是有利的：电磁测试信号和功率传输信号是相同的信号，因为它们是由相同的驱动器和线圈或输出谐振电路生成的(并且因此往往具有相同的频带频率)。以下描述将集中于这样的实施例，并且因此，对功率传输信号、驱动器201和发射器线圈103的引用分别等效于对电磁测试信号、测试生成器211、测试线圈209的引用，并且反之亦然。因此，为了清楚和简洁起见，以下描述将针对如下的实施例：驱动器201还实现测试生成器211，发射器线圈103实现测试线圈209，并且可以将所生成的功率传输信号和电磁测试信号视为具有改变了的参数(在不同的时间间隔)的相同信号。因此，以下描述将倾向于参考功率传输信号、驱动器201和发射器线圈103，但是应当理解，这些参考可以在合适时由对测试生成器211、测试线圈209和电磁测试信号的引用代替。图8示出了根据特定的示例性方法的图1的功率发射器。

将进一步参考图9描述具体示例图9，其示出了功率发射器101和功率接收器105的功率传输路径的原理示意图。在该示例中，发射器线圈103与接收谐振电容器901一起形成谐振电路，并且类似地，接收线圈107与接收谐振电容器903一起形成谐振电路。如技术人员将知晓的，这可以在许多实施例中允许更有效的功率传输。还可以通过控制驱动信号的频率来控制功率传输信号。

在该示例中，接收谐振电路经由整流桥(D1-D4)而被耦合到功率接收器的其余部分，所述整流桥对接收线圈107的感应电流/电压进行整流。此外，电容器或电池905(或其他合适的储能器)跨整流器桥而被耦合，以使整流后的电流/电压平滑，如在本领域中公知的。在该示例中，负载503被示为直接跨电池905耦合。在该示例中，负载503可以因此被认为表示由功率传输信号供电的总负载，包括主负载503以及功率接收器的由功率传输信号供电的任何其他(例如控制)电路。

为了尽可能准确地执行异物检测，期望在异物检测期间最小化由功率接收器对功率传输信号的负载的影响。这减少了功率传输信号的总体负载，从而使异物对功率传输信号的任何负载都更易于检测(例如，随着功率接收器(包括例如友好金属)从功率传输信号中提取的功率减少，异物提取的任何功率都变得更易于检测)。此外，倾向于减少异物检测时间间隔期间的操作条件的变化，从而使得由异物的存在引起的变化更易于检测。

为了改善异物检测，一种选择是在异物检测时间间隔期间断开负载503。例如，这可以通过包括与负载503在一条线路上的负载开关S1，并且然后在异物检测时间间隔的开始处断开负载开关，并在异物检测时间间隔的结束处将其闭合来实现。然而，这种方法将要求开关与异物检测时间间隔非常紧密地同步，并且因此要求功率发射器和功率接收器紧密地同步。然而，这增加了复杂性并且在实践中可能难以实现。

此外，所述方法要求所有功率接收器必须配备负载开关和相应的控制功能，从而增加了成本和复杂性(并且可能使系统对例如盗贼功率接收器的鲁棒性降低而不能断开负载)。

由于传统功率接收器可能不具有在异物检测时间间隔期间断开负载的功能，因此该方法还可能降低向后兼容性。

此外，负载的主动断开可能是不希望的，因为不存在负载可能会导致整流器处的电压大大增加，并且这可能会使易损的电子电路暴露于高压下，从而该电路有损坏风险。如果功率发射器和功率接收器之间的同步不理想，则可能尤其如此。

然而，根据当前方法的一些实施例，在异物检测时间间隔被控制到一定水平的情况下，可以通过功率传输信号将负载503有效地从功率传输信号断开(但不与功率接收器断开)，所述水平低至感应电压不足以使任何整流器导通。

例如，在功率传输时间间隔期间，可以(通过功率控制回路)控制功率传输信号以传输足够的功率以使电池具有例如大约12V的平均电压。在异物检测时间间隔期间，可以将功率传输信号设置为低得多的值，从而导致感应信号不超过例如6V的电压。因此，只要异物检测时间间隔足够短以防止电池电压下降到该电压以下，则整流器将永远不会导通，并且负载503(以及实际上电池)将有效地从功率传输信号断开。因此，在这种情况下，功率传输信号的负载被限制在友好金属的负载上，从而提供了更加准确的异物检测。

然而，尽管这样的方法可以在许多情况下提供改进的性能(并且例如允许负载503在异物检测时间间隔期间连续地连接到电池905)，但是在许多情况下找到针对功率传输信号(并且因此针对驱动信号)的最佳设置是一项具有挑战性的任务。一方面，期望功率传输信号的水平尽可能低，以确保整流器不导通并且将功率接收器的功率传输信号的负载最小化。然而，同时，期望水平尽可能高以提高检测异物的可能性。

所述问题由于以下事实而更加严重：操作条件往往难以预测并且在不同的情况和功率接收器之间变化。例如，电池开始抽取电流的时间点可能取决于异物检测时间间隔的持续时间(即，它可能在异物检测时间间隔内发生变化)，功率接收器的负载以及电池上的电压等。

在一些实施例中，可以在适配时间间隔期间由系统改变功率传输信号并检测功率接收器的给定电路开始抽取电流的点来确定测试驱动信号/功率传输信号的合适设置。例如，如果用于发射器线圈103的驱动信号的水平从非常低的值增加，则在接收器处的感应电压将不超过电池905上的电压(例如，电池可能在前一阶段中(或者例如在适配时间间隔在功率传输阶段期间的情况下，在功率传输时间间隔期间)已经被预充电到合适的水平)。但是，随着信号水平的增加，感应信号将在某个阶段达到整流器开始导通且电池从功率传输信号抽取电流的水平。可以(由功率接收器或功率发射器，直接或间接地，如稍后将描述的)检测该水平。然后可以确定此时的测试驱动信号的参数，并且可以确定在随后的异物检测时间间隔期间用于测试驱动信号的合适的参数值。例如，所述水平可以相对于检测到电池905开始抽取电流的水平降低例如50％。

因此，所述方法可以允许在异物检测时间间隔期间针对测试驱动信号的合适参数的改进设置，使得电磁测试信号可以尽可能大，同时仍确保负载503与功率传输信号有效地分离。

该方法可以包括通过在异物检测时间间隔中施加电磁测试信号来隐式地断开功率接收器的负载503，在异物检测时间间隔中，功率接收器处的感应电压低于电池905(或者例如电容器)的(最小)电压。在许多情况下，一个有利的结果是施加电磁测试信号，导致感应电压刚好低于使整流器导通所需的电压。这允许最大的电磁测试信号水平，同时保持负载与功率传输信号解耦。

在所描述的方法中，系统在适配时间间隔期间被布置为改变测试驱动信号，使得电磁测试信号改变，从而导致在功率接收器处感应的电压改变。具体地，可以在适配时间间隔期间改变功率传输信号/感应信号的水平，以便确定合适的值，并且通常是为了检测如下的水平：感应信号足够高以使整流器开始导通并且为电池供电。在许多实施例中，可以通过由输出电路改变测试驱动信号的电压和/或电流来直接改变功率传输信号的水平(例如，通过改变向逆变器的供电电压)。在其他实施例中，可以通过改变测试驱动信号的频率(从而改变功率传输信号和感应信号的频率)来改变功率传输信号。在使用谐振输出电路的实施例中，这将直接转换成功率接收器处变化的感应信号水平。将理解的是，在适配时间间隔期间确定并在随后的异物检测时间间隔期间应用的参数可以与在适配时间间隔期间变化的参数相同，并且具体地可以是测试驱动信号的电流、电压、水平和/或频率。还应当理解，在一些实施例中，可以在未来的异物检测时间间隔中改变、确定和使用多个参数。

在一些实施例中，可以在功率接收器105中执行合适的操作条件的检测，并且这可以将指示该检测已经发生的消息传送到功率发射器101。具体地，功率接收器105可以被布置为测量流入给定电路(通常是诸如电池或电容器之类的储能器)的电流，并且向功率发射器101发送消息以指示电流何时满足特定条件。通常，功率接收器105可以被布置为检测电流开始流入电路中并且在这种情况发生时将消息发送到功率发射器101。

消息接收器205相应地被布置为从功率接收器105接收检测消息，并且当这种情况发生时，通知适配器213已经接收到检测消息。然后，适配器213响应于该消息而继续确定测试驱动信号参数值。通常，检测消息指示针对检测的定时，并且适配器213响应于指示针对检测的时间处的变化参数的值来设置测试驱动信号参数值。

在一些实施例中，消息的定时本身可以是对检测的定时的指示。例如，适配器213可以在适配时间间隔期间将测试驱动信号的频率从相对远离功率发射器和功率接收器的谐振频率的值缓慢地改变为接近该频率的值。这将导致功率接收器处的感应电压增加，并且在某个阶段，它将超过电池的电压，并且电流将开始流入电池。功率接收器可以连续地测量流过整流器的电流并检测到电流开始流动。作为响应，可以将检测消息发送到功率发射器，并且响应于接收到该消息，功率发射器101可以启动适配器213以记录当前频率并确定在随后的异物检测时间间隔期间施加的合适频率。例如，可以将预定频率偏移应用于电流值，以生成电磁测试信号的驱动频率，这将导致相对较高的电磁测试信号水平，但又要确保在功率接收器处感应的电压足够低，以确保整流器不导通，并且因此有效地将负载与功率传输信号解耦。

这种方法可能适用于如下的实施例：适配时间间隔足够长，并且测试驱动信号的变化足够慢，以使通信延迟可以接受。从功率接收器105中的检测到功率发射器中的参数的确定之间的延迟期间的测试驱动信号参数的变化可以在确定测试驱动信号参数值时进行补偿，例如通过施加适当的大频率偏移来补偿，所述适当的大频率偏移大于最大延迟期间测试驱动信号的频率变化。

在其他实施例中，来自功率接收器的消息可以附加地或替代地包括直接指示检测到电流的时间的数据。功率发射器然后可以确定所指示的时间的测试驱动信号参数值，并使用该参数来设置针对异物检测时间间隔的优选测试驱动信号参数值。在一些实施例中，这样的方法可以允许测试驱动信号参数值的更准确的设置，例如，它可以允许使用较小的频率偏移，但是将倾向于要求功率发射器和功率接收器之间的更准确的时间同步。

在一些实施例中，适配器213可以被布置为响应于来自功率接收器的消息而在适配时间间隔期间改变测试驱动信号的参数。例如，系统可以进入调整模式，其中，功率接收器发送控制消息，请求功率发射器改变测试驱动信号的给定参数，例如频率或幅值，并且功率发射器可以前进到相应地改变参数。然后，功率接收器可以针对新的工作点测量整流器是否传导电流。如果不是，则其可能请求更改测试驱动信号参数，以增加功率接收器处的感应电压/电流并重复测量。可以重复执行此操作，直到功率接收器检测到整流器确实传导了电流。当检测到此情况时，功率接收器可以替代地发送消息，指示已检测到此情况，并且因此参数的当前设置会导致负载未完全与功率传输信号分离。然后，适配器213可以前进到基于测试驱动信号参数的当前水平，或者例如基于先前的水平(例如，其可以被设置为检测到没有电流流过整流器的最高水平)，来确定要针对异物检测时间间隔使用的测试驱动信号参数值。

在许多实施例中，基于功率接收器的方法可以提供合适的测试驱动信号参数值的准确确定。但是，这可能会增加复杂性，并且特别要求功率接收器与这种操作兼容。如果将方法引入到已经部署的系统中，那么对于所有传统功率接收器而言可能并非如此。

在一些实施例中，功率发射器可以被布置为在不依赖于来自功率接收器的消息的情况下检测合适的工作点。适配器213可以被布置为在改变测试驱动信号时测量测试驱动信号的信号属性，例如测试驱动信号的频率、电流、电压、功率、幅值或水平。然后可以响应于所测量的信号属性来确定测试驱动信号参数值。所测量的信号属性通常不同于由适配器213所改变的信号属性。例如，适配器213可以改变测试驱动信号的频率，并且可以例如通过测量提供给发射器线圈103的电流和/或测试驱动信号的电压(幅值)来进一步测量从功率发射器提取的功率。然后，其可以基于该测量来确定测试驱动信号参数值，并且通常可以根据在测量的属性满足给定条件时改变的测试驱动信号的参数的值来确定测试驱动信号参数值。例如，当测量的电流或电压满足特定准则时，可以从测试驱动信号频率确定测试驱动信号参数值。

作为简单示例，测试驱动信号参数值可以是如下的频率，其被确定为对应于相对于超过给定水平的所测量的电流或电压的频率的预定频率偏移。在许多实施例中，适配器213可以被布置为响应于信号属性的变化率来确定所述测试驱动信号参数值。可以相对于被改变的参数的改变率(通常可以等同于关于时间的改变率)来确定改变率，例如具体地是驱动信号的所测量电流或电压(的幅值)相对于频率的变化的改变率。然后，适配器213可以通过评估变化率来检测特定的操作条件，并且当检测到该操作条件时，可以基于变化后的参数的值来确定测试驱动信号参数值。例如，在一些实施例中，当检测到提供给发射器线圈103的电流的变化率超过给定预定阈值时，可以通过对测试驱动信号频率施加固定的频率偏移来确定测试驱动信号参数值。

在许多实施例中，适配器213可以被布置为在检测到信号属性的变化率的变化时响应于测试驱动参数的值来确定测试驱动信号参数值。具体地，在许多实施例中，功率接收器的整流器开始导通的点，并且因此功率接收器开始从功率传输信号提取功率(并且将负载耦合到功率传输信号)的点，可以通过测得的测试驱动信号的电流和/或电压的变化率的改变来检测。在许多情况下，与基于测量的属性增加到阈值之上的检测相比，对测量参数变化率的这种改变的检测可以提供更准确的检测。

整流器开始导通的确切点通常还取决于电池/电容器上的电压。但是，如果所提供的储能器对于调整间隔的持续时间和所经历的最大负载足够大，则电压在调整间隔期间可以相对恒定。在其他实施例中，可以通过补偿储能器电压的降低来确定测试驱动参数值。在一些实施例中，可以例如在调整间隔期间通过断开负载503来减小能量储存器的负载。

如前所述，驱动器201和/或测试生成器211可以利用全桥或半桥开关电路形式的输出电路来实现。在一些实施例中，在使用相同的输出电路来实现驱动器201和测试生成器211的情况下，驱动器201的输出电路可以是全桥开关输出电路，其在异物检测时间间隔期间生成测试驱动信号并且在功率传输间隔期间生成功率传输驱动信号。

在一些这样的实施例中，用于全桥开关输出电路的操作模式可以在功率传输时间间隔期间从全桥操作模式改变/切换到在异物检测时间间隔期间的半桥操作模式。因此，根据生成的驱动信号的目的，全桥开关输出电路的操作在时间间隔上可以不同。

当全桥开关输出电路以全桥模式操作时，其被布置为改变包括发射器线圈103并由来自全桥开关输出电路的驱动信号驱动的功率传输输出电路(连接到其)的两侧的电压。当全桥开关输出电路以半桥模式操作时，其布置为仅改变包括发射器线圈103并由来自全桥开关输出电路的驱动信号驱动的功率传输输出电路(连接到其)的一侧上的电压。换句话说，全桥开关输出电路提供到包括发射器线圈103的功率传输输出电路的两个连接。在全桥模式下，这两个连接都经历开关电压/变化电压，但是在半桥模式下，其中一个连接保持基本恒定的电压。

在大多数实施例中，相对于全桥开关输出电路以全桥模式操作时，相对于全桥开关输出电路以半桥模式操作时，所生成的测试驱动信号的电压加倍。

作为特定示例，当全桥开关输出电路以全桥模式操作时，其可以驱动/切换桥的两个臂，使得电压在两个臂的连接点处变化。可以控制驱动信号以改变两个桥臂Q1/Q2和Q3/Q4的驱动频率以及两个桥臂之间的相位，从而得到幅值为Udc和占空比为Duty的方波驱动电压，如图14中所示。该电压驱动功率传输输出电路，所述功率传输输出电路包括发射器线圈103，并且在特定示例中还包括谐振电容器CTX。

当全桥开关输出电路在半桥模式下工作时，一个臂(例如Q1/Q2)的驱动/开关信号的频率可以变化，同时保持例如开关Q4持续短接。这将功率传输输出电路的一侧保持在恒定电压，从而生成幅值为0.5*Udc的方波驱动电压，如图14中所示。因此，所述电压驱动功率传输电路，所述功率传输电路在该特定情况下包括发射器线圈103和谐振电容器CTX。换句话说，全桥开关输出电路可以有效地提供两种电路配置，用于驱动包括发射器线圈103(在具体示例中还包括谐振电容器CTX)的功率传输输出电路。在全桥模式下，这两个连接都经历开关电压/变化电压，但是在半桥模式下，其中一个连接保持基本恒定的电压。

在特定示例中，驱动功率传输输出电路(包括发射器线圈103(LTX)，在特定示例中还包括谐振电容器CTX))的全桥开关输出电路(例如，以图9的逆变器形式)被控制为使得其在将功率传输到负载时以全桥模式运行，并且在异物检测时间间隔内以半桥模式运行。此外，在许多实施例中，两种模式之间的过渡是逐渐的，并且发生在可配置的时间内扩展。在许多情况下，这可以确保在异物检测时间间隔内开始测量时信号稳定，此外还可以减轻可听噪声和EMC问题。

这种方法的优点包括：

在功率传输期间，逆变器能够以全桥模式运行，并且通过调整全桥的频率和/或占空比(通过控制左右桥臂之间的相移)来控制传输的功率。这允许功率传输的控制范围很广，同时保持频率范围被限制，例如在100kHz和142kHz之间。

在半桥模式下，驱动信号的幅值减半(0.5*Udc)，与使用幅值为Udc但是具有更小占空比的驱动信号的全桥模式相比，这导致到功率接收器负载的泄漏电流显著降低，同时在发射器线圈中施加相同的电流。这也意味着，在半桥模式下，与全桥模式相比，可以施加更高的发射器线圈电流，具有小的占空比，同时保持到功率接收器负载的泄漏电流保持在同一水平。

在许多实施例中，在全桥模式与半桥模式之间(在任一方向上)的改变/切换可以是逐渐过渡。在许多实施例中，过渡可以具有不小于100微秒、200微秒或500微秒的持续时间。例如，可以通过如图14的示例中所示的开关信号中的一种的占空比的逐渐变化来使得过渡是逐渐的。占空比可以例如从以全桥模式操作时的大约50％改变为以半桥模式操作时的基本零(通常，针对全桥输出电路的另一半的开关信号的占空比为恒定，并且通常在两种操作模式下约为50％)。

在许多实施例中，还使用与异物检测时间间隔期间相同的操作模式来确定测试驱动信号参数值，即，驱动器201/测试生成器211被布置为在适配时间间隔期间以半桥模式操作。

在下文中，将参照图9来描述这种方法的具体示例。

在该示例中，在功率传输时间间隔中，功率发射器通过调整全桥逆变器左右桥臂之间的频率和相位来控制功率传输信号。

在异物检测模式下，即在异物检测时间间隔内，功率发射器以半桥模式运行(例如，通过使Q4短接并且使Q3断开)，并且可以通过调整测试驱动器的频率来控制电磁测试信号信号。

功率发射器可以通过测量由DC电压源提供给逆变器的DC功率来测量耗散功率。另外，它可以通过减去逆变器和谐振电路中的损耗来估计发射功率(功率发射器外部消耗的功率＝由功率接收器消耗的功率+任何存在的异物消耗的功率)。

对于在不存在异物的情况下测量到逆变器的输入功率的给定的电磁测试信号，输入功率的变化(增加)指示在异物中可能会发生功耗(假设功率发射器和功率接收器中功耗未更改)。

在适配时间间隔之前，可能已经确定不存在异物，并且因此系统可以继续为测试驱动信号确定合适的设置以生成合适的电磁测试信号，并且可以在如前所述在随后的异物检测时间间隔中存储和使用结果。然后，功率发射器可以在异物检测时间间隔期间测量到逆变器的输入功率，并且计算与在自适配时间间隔期间测量的值的差。如果该差异增加到给定阈值以上，则可以确定已经检测到异物。

控制逆变器，使得其在功率传输时间间隔期间以全桥模式操作，并且在适配时间间隔和异物检测时间间隔期间以半桥模式操作。

图10图示了作为分别针对全桥和半桥逆变器模式工作频率的函数的峰到峰发射器线圈电流的示例。一条曲线1001指示以50％占空比(90度相移)在全桥模式下操作时的发射器线圈电流，而第二曲线1003示出在半桥模式下工作时的发射器线圈电流。在该示例中，已经发现，在采用全桥模式时，功率接收器的整流器开始以165kHz的频率导通，而在半桥模式下工作时，则以120kHz的频率导通。在这两种情况下，测得的发射器线圈电流分别为2A和4.3A峰-峰。因此，所述示例表明，已发现半桥操作模式具有在整流器开始导通之前生成明显更高的电磁测试信号场的优势。这使得对异物中的功率耗散的检测明显更容易。

将理解的是，在不同的实施例中，逐渐过渡的持续时间可以是不同的，并且确切的动态特性可以取决于各个实施例的个体偏好和要求。然而，在许多实施例中，从全桥模式到半桥模式以及从全桥模式到半桥模式的转变的持续时间不小于10mSec，20mSec，30mSec，50mSec或100mSec。

两种模式之间的逐步/软过渡可以通过多种方式实现。一种选择是逐渐改变针对全桥开关输出电路的左半桥和右半桥的控制时序。

例如，在全桥模式下，在操作周期的50％时间内激活针对Q1的左上控制信号，而在操作周期的互补50％期间激活针对Q2的左下控制信号。对于Q3和Q4也是如此。通过在Q1、Q2组合与Q3、Q4组合之间移动相位来实现全桥操作的占空比。

在半桥模式下，全桥的一半(例如Q3、Q4组合)的控制与在全桥模式下相同，而对于另一半(例如Q1、Q2组合)，一部分(例如Q1)保持打开状态另一部分(例如Q2)短接。例如，在一个工作周期的0％时间内激活了Q1的左上控制信号，而在一个工作周期的100％时间内激活了Q2的左下控制信号。

然后，可以通过逐渐将两臂的上控制信号和下控制信号之间的激活时间比例从50％上和50％下更改为0％上和100％下来实现从全桥到半桥的软过渡。从全桥到半桥的这种软过渡可以在例如20个工作周期中实现，其中在每个周期中，上臂以2.5％的操作周期降低，而下臂以2.5％的操作周期增加。从半桥到全桥的软过渡可以通过逆操作来实现。

在根据上述方法操作的逆变器中的信号示例在图12中示出。在该图中，顶部信号对应于由逆变器生成的测试驱动信号的电压，中间图示出了通过发射器线圈103的电流，并且底部信号是指示异物检测时间间隔的定时的控制信号。图13和图14示出了用于逆变器的晶体管的相应的控制信号，分别用于从全桥模式到半桥模式的转换以及从半桥模式到全桥模式的转换。

应当理解，在大多数实施例中，在适配时间间隔期间值被确定的参数与正在改变的参数相同。例如，适配器213可以改变测试驱动信号的电压并确定例如电流开始增大的电压(指示功率接收器的整流器开始导通)。然后可以将要在随后的异物检测时间间隔中使用的测试驱动信号的电压确定为例如所检测的电压减小给定裕度。例如，相同的方法可以用于电流、信号水平、幅值或频率。

在其他实施例中，正被改变的参数和值被确定的参数可以是不同的。例如，适配器213可以改变电压并且检测电流何时开始显著增加。然后可以将用于后续异物检测时间间隔的电流限制为不超过检测到的水平。

在其他实施例中，适配器213可以改变一个参数并且检测针对其发生给定事件(例如，电流增加或者从功率接收器接收到消息)的值。然后，它可以基于确定的被改变的参数的值来确定另一参数的值。

例如，适配器213可以对于给定的不变频率改变电压并检测电流何时增加(功率接收器整流器开始导通)。然后可以将发生这种情况的电压用作用于将电压与频率相关联的预定查找表中的表查找的输入参数。例如，在设计或制造阶段，可能已经执行了若干测试，以将合适的频率与检测到的电压相关联，并且基于此，可能已经生成了查找表。在一些实施例中，可能已经执行测试以确定用于将变化的参数的参数值与另一参数的合适的值相关联的公式，并且适配器213可以使用这些来确定合适的参数值。

应当理解，为了清楚起见，以上描述已经参考不同的功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，显而易见的是，可以在不背离本发明的情况下使用不同功能电路、单元或处理器之间的任何合适的功能分布。例如，被示为由分别的处理器或控制器执行的功能可以由相同的处理器执行。因此，对特定功能单元或电路的引用仅被视为对用于提供所描述的功能的合适设备的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。

本发明可以以任何合适的形式实现，包括硬件、软件、固件或这些的任何组合。本发明可以任选地至少部分地实现为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以以任何合适的方式来物理地、功能地和逻辑地实现。实际上，功能可以在单个单元中、在多个单元中或作为其他功能单元的一部分来实现。这样，本发明可以在单个单元中实现，或者可以在不同的单元、电路和处理器之间物理地和功能地分布。

尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是并不旨在将本发明限于这里阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅受所附权利要求的限制。另外，尽管可能看起来结合特定实施例描述了特征，但是本领域技术人员将认识到，可以根据本发明组合所描述的实施例的各种特征。在权利要求中，术语“包括”不排除存在其他元件或步骤。

将理解的是，优选值的引用并不意味着任何限制，除了它是在异物检测初始化模式中确定的值之外，即优选的是，由于其在适配过程中被确定。对优选值的引用可以代替对例如第一值的引用。

此外，尽管单独列出，但是多个设备、元件、电路或方法步骤可以通过例如单个电路、单元或处理器来实现。另外，尽管各个特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以有利地组合，并且包含在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。在一类权利要求中包含特征并不意味着对该类别的限制，而是指示该特征在合适时同样适用于其他权利要求类别。此外，权利要求中的特征的顺序并不意味着特征必须工作的任何特定顺序，并且特别地，方法权利要求中的各个步骤的顺序并不意味着必须以该顺序执行这些步骤。而是，可以以任何合适的顺序来执行这些步骤。另外，单数引用不排除多个。因此，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的引用不排除多个。权利要求中的附图标记仅被提供用于地使示例清楚，不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种功率发射器(101)，用于经由感应功率传输信号向功率接收器(105)无线地提供功率；所述功率发射器(101)包括：

发射器线圈(103)，其用于生成所述功率传输信号；

驱动器(201)，其用于生成针对所述发射器线圈(103)的驱动信号，所述驱动器(201)被布置为在功率传输阶段期间生成所述驱动信号以在重复时间帧的功率传输时间间隔内生成所述功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔；

测试线圈(209)，其用于生成电磁测试信号；

测试生成器(211)，其被布置为生成针对所述测试线圈(209)的测试驱动信号以在所述重复时间帧的异物检测时间间隔内生成所述电磁测试信号；

异物检测器(207)，其被布置为在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的测量参数而执行异物检测测试；

适配器(213)，其被布置为通过改变所述测试驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一项来控制所述测试生成器(211)在适配时间间隔内生成针对所述测试线圈(209)的变化的测试驱动信号，并且被布置为响应于所述变化的测试驱动信号来确定一个测试驱动信号参数值，所述测试驱动信号参数值为频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中至少一项的值；

存储器(215)，其用于存储所述测试驱动信号参数值；并且

其中，所述测试生成器(211)被布置为响应于所述测试驱动信号参数值而在所述适配时间间隔之后的至少一个异物检测时间间隔期间设置所述测试驱动信号的信号属性。

2.根据权利要求1所述的功率发射器(101)，还包括用于从所述功率接收器(105)接收消息的接收器(205)，并且其中，所述适配器(213)被布置为响应于从所述功率接收器(105)接收到的消息而确定所述测试驱动信号参数值。

3.根据权利要求2所述的功率发射器(101)，其中，所述适配器(213)被布置为在由从所述功率接收器(105)接收到的所述消息所指示的时间响应于所述变化的测试驱动信号的变化的属性来确定所述测试驱动信号参数值。

4.根据任一前述权利要求所述的功率发射器(101)，其中，所述适配器(213)被布置为在改变所述测试驱动信号时测量所述测试驱动信号的信号属性；并且被布置为响应于所述信号属性而确定所述测试驱动信号参数值。

5.根据权利要求4所述的功率发射器(101)，其中，所述适配器(213)被布置为响应于所述信号属性的变化率来确定所述测试驱动信号参数值。

6.根据权利要求5所述的功率发射器(101)，其中，所述适配器(213)被布置为当检测到所述信号属性的所述变化率的变化时，响应于所述测试驱动参数的值来确定所述测试驱动信号参数值。

7.根据权利要求4所述的功率发射器，其中，所述测试驱动信号的所述信号属性是所述测试驱动信号的电流或电压，并且所述测试驱动信号参数值是所述测试驱动信号的频率。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的功率发射器，其中，所述测试生成器(211)包括全桥开关输出电路，所述全桥开关输出电路被布置为生成所述测试驱动信号，并且所述测试生成器(211)被布置为将所述全桥开关输出电路的操作模式从在功率传输时间间隔期间的全桥操作模式改变转换为在异物检测时间间隔期间的半桥操作模式。

9.根据权利要求1-3中的任一项所述的功率发射器(101)，其中，所述适配器(213)被布置为响应于所述变化的测试驱动信号的属性值来确定所述测试驱动信号参数值，针对所述属性值，检测到所述功率接收器(105)的电路开始从所述测试驱动信号中提取功率。

10.根据权利要求1-3中的任一项所述的功率发射器(101)，其中，单个线圈形成所述发射器线圈(103)和所述测试线圈(209)两者。

11.根据权利要求10所述的功率发射器(101)，其中，所述测试生成器(211)被布置为在异物检测时间间隔的初始时间间隔期间将所述测试驱动信号的信号属性从初始值逐渐改变为所述测试驱动信号参数值，所述初始时间间隔具有不小于20毫秒的持续时间。

12.一种无线功率传输系统，包括：功率接收器(105)和用于经由感应功率传输信号来向所述功率接收器(105)无线地提供功率的功率发射器(101)；所述功率发射器(101)包括：

发射器线圈(103)，其用于生成所述功率传输信号；

驱动器(201)，其用于生成用于所述发射器线圈(103)的驱动信号，所述驱动器(201)被布置为在功率传输阶段期间生成所述驱动信号以在重复时间帧的功率传输时间间隔内生成所述功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔；

测试线圈(209)，其用于生成电磁测试信号；

测试生成器(211)，其被布置为生成针对所述测试线圈(209)的测试驱动信号以在所述重复时间帧的异物检测时间间隔内生成所述电磁测试信号；

异物检测器(207)，其被布置为在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的测量参数而执行异物检测测试；

适配器(213)，其被布置为通过改变所述测试驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一项来控制所述测试生成器(211)在适配时间间隔内生成针对所述测试线圈(209)的变化的测试驱动信号，并且被布置为响应于所述变化的测试驱动信号和从所述功率接收器(105)接收到的消息来确定一个测试驱动信号参数值，所述测试驱动信号参数值为频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一项的值；

存储器(215)，其用于存储所述测试驱动信号参数值；并且

其中，所述测试生成器(211)被布置为响应于所述测试驱动信号参数值，在所述适配时间间隔之后的至少一个异物检测时间间隔期间设置所述测试驱动信号的信号属性；

以及功率接收器(105)，其包括：

功率接收线圈(107)，其用于从所述功率传输信号中提取功率，

消息发射器(507)，其用于在所述适配时间间隔期间响应于检测到操作准则得以满足而将所述消息发送到所述功率发射器(101)。

13.根据权利要求12所述的无线功率传输系统，其中，所述操作准则包括对所述功率接收器(105)的电路开始从所述功率传输信号提取功率的要求。

14.一种用于功率发射器(101)的方法，所述功率发射器用于经由感应功率传输信号向功率接收器(105)无线地提供功率；所述功率发射器(101)包括用于生成所述功率传输信号的发射器线圈(103)和用于生成电磁测试信号的测试线圈(209)；所述方法包括：

在功率传输阶段期间，生成驱动信号，所述驱动信号用于使所述发射器线圈(103)在重复时间帧的功率传输时间间隔内生成所述功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔；

生成针对所述测试线圈(209)的测试驱动信号以在所述重复时间帧的异物检测时间间隔内生成所述电磁测试信号；

在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的测量的参数来执行异物检测测试；

通过改变所述测试驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一项来控制测试生成器(211)在适配时间间隔内生成针对所述测试线圈(209)的变化的测试驱动信号，

响应于所述变化的测试驱动信号来确定一个测试驱动信号参数值，所述测试驱动信号参数值是频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一项的值；

存储所述测试驱动信号参数值；并且

在所述适配时间间隔之后的至少一个异物检测时间间隔内，检索所述所述测试驱动信号参数值并且响应于所述测试驱动信号参数值来设置所述测试驱动信号的信号属性。

15.一种用于无线功率传输系统的方法，所述无线功率传输系统包括：功率接收器(105)和用于经由感应功率传输信号向所述功率接收器(105)无线地提供功率的功率发射器(101)；所述功率发射器(101)包括用于生成所述功率传输信号的发射器线圈(103)和用于生成电磁测试信号的测试线圈(209)；所述方法包括所述功率发射器(101)执行以下步骤：

在功率传输阶段期间，生成驱动信号，所述驱动信号用于使所述发射器线圈(103)在重复时间帧的功率传输时间间隔内生成所述功率传输信号，所述重复时间帧包括至少一个功率传输时间间隔和一个异物检测时间间隔；

生成针对所述测试线圈(209)的测试驱动信号以在所述重复时间帧的异物检测时间间隔内生成所述电磁测试信号；

在所述异物检测时间间隔期间响应于针对所述测试驱动信号的测量的参数来执行异物检测测试；

通过改变所述测试驱动信号的频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一项来控制测试生成器(211)在适配时间间隔内生成针对所述测试线圈(209)的变化的测试驱动信号，

响应于所述变化的测试驱动信号来确定一个测试驱动信号参数值，所述测试驱动信号参数值是频率、电压、电流、占空比、信号水平和幅值中的至少一项的值；

存储所述测试驱动信号参数值；并且

在所述适配时间间隔之后的至少一个异物检测时间间隔内，检索所述测试驱动信号参数值并且响应于所述测试驱动信号参数值来设置所述测试驱动信号的信号属性；

并且所述功率接收器(105)响应于在所述适配时间间隔期间检测到操作准则得以满足而执行将消息发送到所述功率发射器(101)的步骤。