CN111224472A

CN111224472A - 用于补偿无线电力发射设备的功率损失的校准方法

Info

Publication number: CN111224472A
Application number: CN201811423683.6A
Authority: CN
Inventors: 姚斌; 修罗
Original assignee: Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Current assignee: Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-06-02

Abstract

提供了一种用于补偿无线电力发射设备的功率损失的校准方法、用于无线电力发射设备的功率计量方法、无线电力发射设备、存储介质以及车辆，所述校准方法包括：将无线电力接收设备设置在相对于所述无线电力发射设备的第一位置，其中所述无线电力接收设备连接有负载；确定所述无线电力发射设备的功率发射电路的第一输入功率和对应于所述第一输入功率的所述无线电力接收设备的第一接收功率；基于所述第一输入功率和所述第一接收功率确定对应于所述输入功率的第一功率损失参考值。

Description

用于补偿无线电力发射设备的功率损失的校准方法

技术领域

本公开涉及一种用于无线电力发射设备的功率计量和校准的方法，具体涉及一种无线电力发射设备的功率发射电路的功率损失的自动校准方法、功率计量方法以及功率校正方法。

背景技术

在现有的无线电力传输装置(例如无线充电设备)中，为了保证无线电力发射设备和无线电力接收设备安全地工作，避免出现高温、失控起火等事故，可以通过比较无线电力发射设备的发射功率以及无线电力接收设备的接收功率之间的差异确定两者之间是否存在异物或其他异常现象。然而，由于电力发射设备内部的元器件众多，包括多路开关、检测元件、天线、无源器件、印刷电路板(PCB)线路等等，它们在高频功率信号下工作时均会产生不同的损耗，并且这样的损耗会根据无线电力发射电路的工作状态发生变化。因此目前尚不存在可以精确计算无线电力发射电路的损耗的方法。

发明内容

针对上述问题，本公开提供了一种功率发射电路的功率损失的自动校准方法、功率计量方法以及功率校正方法。

根据本公开的一方面，提出了一种用于补偿无线电力发射设备的功率损失的校准方法，所述方法包括：将无线电力接收设备放置在相对于所述无线电力发射设备的第一位置，其中所述无线电力接收设备连接有负载；确定所述无线电力发射设备的功率发射电路的第一输入功率和对应于所述第一输入功率的所述无线电力接收设备的第一接收功率；基于所述第一输入功率和所述第一接收功率确定对应于所述输入功率的第一功率损失参考值。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于功率发射电路的功率计量方法，利用所述功率发射电路的输入功率与所述功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系，通过所述功率发射电路的当前输入功率确定所述功率发射电路当前的功率损失参考值，所述功率损失参考值指示所述功率发射电路的输入功率与发射功率之间的损失；利用所述功率发射电路的输入功率与所述功率发射电路的振幅参考值之间的映射关系，基于所述功率发射电路的当前输入功率确定所述功率发射电路的LC谐振回路的振幅参考值；确定所述LC谐振回路的当前振幅；基于所述LC谐振回路的振幅参考值、当前振幅以及补偿参数确定功率损失校正值；以及利用所述功率损失校正值校正所述功率损失参考值，得到所述功率发射电路的当前功率损失。

根据本公开的另一方面，提供了一种处理器可读的非暂态的存储介质，其上存储有指令，使得当由处理器执行所述指令时，处理器执行如前所述的方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种无线电力传输装置，所述无线电力传输装置包括无线电力发射设备和无线电力接收设备，所述无线电力发射设备包括处理器，，所述处理器配置成执行如前所述的方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种车辆，其中包括前所述的无线电力传输装置。

利用本公开提供的功率发射电路的自动校准方法、功率计量方法以及功率校正方法，可以更准确地估计功率发射电路的内部功率损失。

附图说明

通过下面的附图，本领域技术人员将对本公开有更好的理解，并且更能清楚地体现出本公开的优点。这里描述的附图仅为了说明实施例的目的，而不是全部可能的实施方式，且旨在不限制本公开的范围。

图1示出了无线电力传输装置进行异物检测的一种示意性的工作状态；

图2A示出了功率发射电路的一种示意性的电路结构；

图2B示出了功率发射电路的内部功率损失的一种示意性的变化规律；

图3示出了根据本公开的实施例的功率校准装置的一种示意性的框图；

图4示出了根据本公开的实施例的功率校准曲线的一种示例性的示意图；

图5示出了根据本公开的实施例的功率校准方法的示例性的流程图；

图6示出了根据本公开的实施例的功率计量方法的示例性的流程图；

图7示出了根据本公开的实施例的功率校正方法的示例性的流程图；以及

图8示出了根据本公开的实施例的一种功率校正方法的示例性拟合曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1示出了无线电力传输装置的一种示意性的工作状态。

如图1所示的功率发射设备和功率接收设备可以构成用于无线能量传输的无线电力传输装置。例如，功率发射设备可以是无线电力发射设备如无线充电座，功率接收设备可以是无线电力接收设备，如经由无线充电座为电池进行充电的手机。其中，功率发射设备中可以包括功率发射电路，例如可以包括至少谐振电容和发射线圈等电路元件。功率接收设备中可以包括功率接收电路，例如可以包括至少接收线圈。通过发射线圈和接收线圈的电磁场耦合可以实现能量的无线传输。

如图1所示，用户可以向功率发射电路提供一定的电流和电压，这形成了功率发射电路的输入功率P_in。此时，功率发射电路的发射功率可以是P_PT。经由无线传输后，功率接收电路接收到的接收功率是P_PR。在现有的无线功率传输应用中，功率接收电路可以将其接收到的接收功率P_PR反馈给功率发射电路。

可以理解的是，在功率发射电路的输入功率P_in和发射功率P_PT之间，由于如前所述的电路元件的存在，功率发射电路的内部将存在功率损失。下文中将采用符号P_Loss表示功率发射电路的内部功率损失。这里所说的功率损失可以指示功率发射电路的输入功率转换为发射功率之间的损失。

如果功率发射电路与功率接收电路之间不存在造成功率损耗的物体，那么，功率发射电路的发射功率与功率接收电路的接收功率基本是相等的。然而，如图1所示，如果在功率发射电路和功率接收电路之间存在造成功率损耗的物体(如图1中示出的金属对象)，那么功率接收电路的接收功率将小于功率发射电路的发射功率。这之间的损耗可以表示为P_PT-P_PR。也就是说，功率发射电路发出的功率不能被功率接收电路完整地接收。

由于现有的功率接收电路可以将接收功率反馈给功率发射电路，因此，可以在功率发射电路一端检测到异常的功率损耗并采取相应的应对措施。例如，如果传输过程中的功率损失超过预设的阈值，则可以中断功率发射。

如果可以准确地获得功率发射电路的当前发射功率，则可以利用功率发射电路的当前发射功率和功率接收电路的接收功率确定在功率发射电路和功率接收电路之间是否存在功率损耗。可以通过比较上述功率发射电路的当前发射功率和功率接收电路的接收功率执行异物检测。

如前所述，功率发射电路的发射功率可以表示为P_PT＝P_in-P_Loss。也就是说只要确定了功率发射电路的内部功率损失，就可以基于输入功率计算出功率发射电路的发射功率。然而，在此过程中，由于功率发射电路的内部功率损失并不是固定的，而是受到输入功率、发射功率以及功率发射电路的发射线圈与功率接收电路的接收线圈的耦合情况等多个参数的影响，因此，如何确定在某一时刻功率发射电路的功率损失成为了解决上述问题的关键。

图2A示出了功率发射电路的一种示意性的电路结构。其中，功率发射电路包括谐振电容C、用作发射线圈的电感L以及其它所需的电路元件。

在目前使用的一种确定功率发射电路的功率损失的方法中，用户可以在功率发射电路开环负载(Open load)的状态下测量功率发射电路内部阻抗。这里所说的开环负载指的是向功率发射电路输入输入功率，但没有功率接收电路接收发射线圈发射的功率的状态。

如图2A所示，利用上述方法，可以通过以一定的步长(例如1V)逐步调整功率发射电路的输入电压至最大输入电压。同时测量并记录图2A中电感与电容的连接点处的电压V_o以及功率发射电路的内部损耗功率。由于此时没有任何负载，因此可以将此时线圈L的输入功率近似认为是功率发射电路的内部损耗功率。

在该方法中，可以认为功率发射电路内部的功率损耗P_Loss符合公式P_Loss＝R₀(V_o/Z_c)^2，其中R₀表示功率发射电路内部的所有阻抗的和，这里说的阻抗可以包括晶体管、发射线圈、电路板布线等所有电路元件形成的阻抗。V_o表示测量点O处的电压，Z_c表示LC回路中的阻抗，V_o/Z_c相当于LC回路的电流。图2B示出了功率损耗P_Loss与电压V_o之间示例性的曲线关系。

因此，通过预先测量在不同的电压V_o下的功率损耗P_Loss的值，可以基于公式P_Loss＝R₀(V_o/Z_c)^2和测量值确定公式中的系数R₀和Z_c。在之后的实际使用过程中可以使用预先确定的功率发射电路内部阻抗R₀以及系数b估计功率发射电路的内部功率损失。

然而上述方法的缺点在于，由于上述功率发射电路的阻抗是在开环的情况下测量而得的，在实际使用过程中由于接收线圈的存在，实际工作状态中的此路与上述在没有功率接收电路的开环状态下进行测量时的电磁场路径是不同的。因此，利用上述方法测量得到的功率发射电路的内部损失可能出现一定的偏差。此外，在上述测量过程中，如果在功率发射电路内部的LC回路前段使用了T型、Pi型等用于抑制电磁干扰EMI的滤波器，由于串、并联元件分压和分流的影响，可能造成无法准确地依据上述方程计算发射电路的内部损耗，从而造成异物检测的失效。这限制了功率发射电路的应用和功能。

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种新的功率发射电路的内部功率损失的计量、校正以及自动校准方法。

图3示出了根据本公开的实施例的一种用于校准功率发射电路的内部功率损失的校准装置的框图。如图3所示，校准装置可以包括功率发射设备、功率接收设备、连接到功率接收设备的电子负载以及与电子负载和功率发射设备之间进行通信的计算机。其中功率发射设备包括用作功率发射电路的电路，功率接收设备包括用作功率接收电路的电路。计算机中可以存储用于控制电子负载和功率发射电路的程序指令。在一些实施例中，计算机向功率发射设备发出校准命令，并监视整个校准过程。在每个功率校准点，功率发射设备读取功率接收设备反馈的接收功率，测量功率发射电路的输入功率，并根据接收功率以及输入功率计算自身功率损耗的功率损失参考值。计算机可以配置成将N个输入功率及功率损失参考值，连同它们之间的映射关系，储存至内部存储器中。利用上述功率校准装置可以实现本公开提供的自动校准过程。

如图3所示，功率接收设备布置在相对于功率发射设备标准的接收位置。例如，功率接收电路的接收线圈与功率发射电路的发射线圈是同心平行布置的，并且接收线圈距离发射线圈的距离是固定的。在一些实施例中，这里的功率接收设备可以是经过测定并校准的无线电力接收设备，从而使得功率接收设备可以向功率发射设备反馈准确地接收功率。

利用图3中公开的校准装置，可以利用计算机向连接到功率接收设备的电子负载发送用于调整电子负载的阻值的命令。在此过程中，功率接收设备基于连接的电子负载的变化向功率发射设备发出用于调整功率发射设备的发射功率的反馈信号，以满足电子负载的功率需求，并同时将接收功率反馈至功率发射设备。基于来自功率接收设备的反馈，计算机向功率发射设备发送发送用于调整功率发射电路的输入功率的信号。

在此过程中，功率发射设备将当前的输入功率、接收功率作为测量点发送给计算机。由于此时由功率发射设备和功率接收设备组成的无线电力传输设备处于标准的工作状态，并且在功率发射设备和功率接收设备之间并不存在造成功率损耗的其他物体，因此，在该校准过程中，可以认为功率接收电路反馈的接收功率即是功率发射电路发送的发射功率。那么此时功率发射电路的输入功率与功率接收电路的接收功率之间的差值即是功率发射电路的内部功率损失。

表1

测量点	U/mV	I/mA	U*I(P<sub>in</sub>)/mW	P<sub>PR</sub>/mW	P<sub>Loss</sub>
						1	5600	300	1680	1000	680
2	5800	600	3480	3000	480
						…	…	…	…	…	…

表1中示意性地示出了校准装置在校准过程中采集的测量点的数据。其中P_in表示功率发射电路的输入功率，P_Loss表示功率发射电路的内部功率损失。计算机可以将上述测量点的数据存储在存储介质中，并根据上述测量点的数据确定用于功率发射电路的输入功率与内部功率损失之间的映射关系。

图4示出了根据本公开的实施例的功率发射电路的输入功率与内部功率损失之间的关系一种示例性的曲线。其中横轴是功率发射电路的输入功率，纵轴是功率发射电路的内部功率损失。其中点A、B、C是利用图3所示的校准装置测量获得的测量点。其中针对每一个测量点，确定对应于该点的输入功率和损失功率参考值。通过获得足够多的测量点，可以利用输入功率与内部功率损失之间的映射关系拟合获得输入功率和内部功率损失之间的变化曲线。例如如图4示出的多段分段线性拟合曲线。利用输入功率与内部功率损失之间的变化关系可以在功率发射电路的实际使用过程中基于其输入功率确定功率发射电路的内部功率损失。

在一些实施例中，利用输入功率与内部功率损失之间的映射关系可以确定在功率发射电路在特定的输入功率下的内部功率损失。例如，如果功率发射电路的输入功率的值落入图4中示出的A点对应的第一输入功率和B点对应的第二输入功率之间，那么可以通过下式，在图4示出的曲线中利用A、B两点对当前的实际输入功率进行线性内插：

y＝(x-x_A)*(y_A-y_B)/(x_A-x_B)+y_A

其中x表示功率发射电路的当前输入功率，y表示对应于当前输入功率的当前内部功率损失。

利用图3示出的校准装置，还可以校准功率发射电路的功率损失随功率接收电路与功率发射电路之间的位置变化而产生的变化。在一些实施例中，这样的位置变化限制在无线功率传输的传输范围以内。

此外，由于接收线圈相对于发射线圈处于不同的位置致使传输的耦合系数不同。又例如，当接收设备的负载处于轻载或重载下，功率损失也可能随之发生变化。上述情况都可能造成无功功率占比升高，视在功率骤增，损耗增加。以上特别当天线的品质因数不高的时候更明显。其中，在无线充电的桥式逆变回路执行的是由直流电力转换为交流电力的过程，其中包括有功功率，无功功率，它们的和则是视在功率；输入功率在整个系统就是有功功率。

本公开的发明人在研究时发现，在发射功率不变的情况下，如果发射电路与接收检录之间耦合系数变差，比如存在偏离中心，或增加距离；或当接收器轻载，比如增加终端阻值，提高输出电压，均可能出现损耗功率升高的情况。

由于系统的功率因数下降，导致的无功功率占比升高；多增加的一部分有功功率将会通过增加初级天线回路的振幅，以进行消耗。此时，回路振幅的幂(如平方值)将与损耗功率呈近似线性关系

在一些实施例中，可以通过测量功率发射电路的LC谐振回路的特定检测点(如图2中示出的O点)处的电压或电流的振幅确定LC谐振回路的电压或电流的振幅。又例如，可以利用电磁感应的方式测量LC谐振回路中的电流振幅，如罗氏线圈或霍尔传感器。这里的电压/电流振幅可以是电压/电流的峰值或有效值。

在一些实施例中，可以测量在特定输入功率下，利用图3中示出的校准装置确定功率发射电路的LC谐振回路的电压振幅作为功率发射电路对应于该特定输入功率的电压振幅参考值。在输入功率不变的情况下，可以调整功率接收电路与功率发射电路之间的相对位置。例如，在固定功率发射电路的情况下，利用机械装置改变功率接收电路的位置，例如旋转或平移。当功率接收电路的位置发生变化时，由于发射线圈与接收线圈之间的电磁场耦合也随之发生变化，功率发射电路的内部功率损失也会变化。如前所述，可以认为功率发射电路的内部功率损耗的变化与其内部的LC谐振回路的电压振幅或电压振幅的幂值(如平方值)之间是线性的关系，因此可以通过测量在该输入功率下功率发射电路的内部功率损失与LC谐振回路的电压振幅确定线性函数的参数。例如，可以通过对多个测量点的测量值进行线性拟合确定线性函数的参数。

在一些实施例中，可以针对多个预定的输入功率测量功率发射电路的内部功率损失与LC谐振回路的电压振幅之间的线性函数。

在一些实施例中，上述线性函数的斜率对于不同的输入功率来说是相同的。

利用上述方法，可以校准功率发射电路在多个预定的输入功率的情况下的LC谐振回路的电压振幅参考值。在实际使用过程当中，对于特定的当前输入功率，可以利用多段分段线性插值的方法确定当前输入功率对应的LC谐振回路的电压振幅参考值。

利用本公开实施例提供的校准装置，可以实现对于功率发射电路的输入功率与内部功率损耗之间的映射关系的自动校准。

图5示出了根据本公开的实施例的一种用于功率发射电路的内部损失的自动校准方法的流程图。该方法可以由图3中示出的校准装置实现。如图5所示，校准方法500可以包括以下步骤：

在步骤S501中，确定所述功率发射电路的第一输入功率和对应于所述第一输入功率的无线电力接收设备的第一接收功率。在一些实施例中，步骤501可以包括：通过设置所述功率接收电路的负载，使得所述功率发射电路达到预设的第一输入功率。在一些实施例中，确定对应于所述第一输入功率的第一接收功率可以包括：根据所述无线电力接收设备的反馈确定所述第一接收功率。其中，由于无线电力发射设备与无线电力接收设备之间不存在金属异物，可以认为上述第一接收功率能够表示无线电力发射设备的发射功率。在步骤S502中，基于所述第一接收功率和所述第一输入功率确定对应于所述第一输入功率的第一功率损失参考值。在步骤S503中，调整连接到功率接收电路的负载的大小以将所述功率发射电路的输入功率从所述第一输入功率改变为第二输入功率。

在步骤S504中，确定对应于所述第二输入功率的无线电力接收设备的第二接收功率。

在步骤S505中，基于所述第二输入功率和所述第二接收功率确定对应于所述第二输入功率的第二功率损失参考值。在步骤S506中，利用所述第一输入功率、所述第一功率损失参考值、所述第二输入功率以及所述第二功率损失参考值确定所述功率发射电路的输入功率与所述功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系。

在一些实施例中，方法500还可以进一步包括：调整所述负载使得所述功率发射电路达到预设的N个输入功率，其中N是大于2的整数；确定与所述N个输入功率对应的N个功率损失参考值；以及基于所述N个功率与对应的所述N个功率损失参考值确定所述功率发射电路的输入功率与所述功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系。例如，该映射关系可以是多段分段线性函数。

在一些实施例中，方法500还可以包括：在所述N个输入功率下，分别确定所述功率发射电路的LC谐振回路的振幅参考值。例如，当所述功率接收电路处于第一位置时，确定所述功率发射电路LC谐振回路的第一振幅值和对应于第一振幅值的所述功率发射电路的第一功率损失值。

维持所述功率发射电路的输入功率不变的同时，将所述功率接收电路从第一位置调整到第二位置，确定所述LC谐振回路的第二振幅值和对应于第二振幅值的所述功率发射电路的第二功率损失值，基于所述第一振幅值、所述第二振幅值、所述第一功率损失值和所述第二功率损失值进行线性拟合，确定用于校正所述功率发射电路的补偿参数。在一些实施例中，所述功率发射电路的功率损失值是所述LC谐振回路的振幅参考值的幂值的线性函数，所述补偿参数是所述线性函数的斜率。

利用本公开提供的校准方法，可以利用计算设备调整功率接收电路的负载大小，并利用功率接收电路发送到功率发射电路的反馈信号自动调整功率发射电路的输入功率。通过记录上述功率调整过程中的测量点对应的输入功率以及接收功率，可以确定该功率发射电路的输入功率与功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系。该映射关系可以用于在功率发射电路的使用中根据当前输入功率确定功率发射电路使用中的当前内部功率损失的大小。

利用本公开提供的校准方法，还可以进一步确定功率发射电路内部功率损失在功率接收电路的位置发生变化的情况下随内部LC谐振回路的电压振幅的变化关系。

图6示出了根据本公开的功率发射电路的内部功率损失的计量方法的示意性的流程图。

如前所述，基于通过校准装置获得的输入功率与内部功率损失之间的映射关系可以确定功率发射电路在工作状态下的的内部功率损失。

在图6示出的功率损失计量方法600中可以包括以下步骤：

在步骤S601中，确定功率发射电路的当前输入功率。

在步骤S602中，利用线性内插，基于功率发射电路的输入功率与功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系确定对应于当前输入功率的当前功率损失参考值。

在一些实施例中，步骤S602可以进一步包括：确定功率发射电路的当前输入功率，其中第一输入功率小于等于当前输入功率，第二输入功率大于等于当前输入功率；利用线性内插，基于第一输入功率、第二输入功率、第一功率损失参考值、第二功率损失参考值确定对应于当前输入功率的当前功率损失参考值。例如，可以利用公式y＝(x-x_A)*(y_A-y_B)/(x_A-x_B)+y_A实现内部功率损失的计量。其中x_A表示第一输入功率，x_B表示第二输入功率，y_A表示第一功率损失参考值，y_B表示第二功率损失参考值。x表示当前输入功率，y表示当前功率损失参考值。

在一些实施例中，可以利用多段线性内插的方法实现上述线性内插的过程。例如，当通过多个测量点的值确定功率发射电路的输入功率与功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系时，可以在上述多个测量点之间进行分段的线性内插。

利用本公开提供的功率发射电路的内部功率损失的计量方法，可以基于功率发射电路的输入功率与功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系确定功率发射电路在实际工作状态下的内部功率损失，从而更准确地确定无线传输装置中的传输功率损失的情况。

图7示出了根据本公开的实施例的一种用于功率发射电路的功率损失的校正方法。

如前所述，上述用于功率发射电路的内部功率损失的测量方法是基于在标准位置上测得的功率发射电路的内部损失。然而，在实际使用过程中，功率接收电路可能被放置在相对于功率发射电路不标准的位置上。例如，接收线圈可能与发射线圈不同心、接收线圈与发射线圈之间的距离可能过近或过远，等等。在这种情况下，发射线圈需要建立比标准位置的情况下更强的电磁场。即发射线圈需要更多的电流。本领域技术人员可以理解的是，在实际电路中，发射线圈并不是理想电感，因此在交流的工作状态下存在一定的电阻。这将造成功率发射电路的内部功率损失的增加。

此外，当接收线圈远离发射线圈时，线圈的耦合系数较低，这将造成发射线圈的Q值升高，大大降低功率发射电路的功率因数，增大反射系数，因此功率发射电路中的LC谐振回路中的振幅(电压或电流振幅)也随之增大。

因此，基于以上原理，为了补偿这样的由于低Q值(品质因数)天线的使用所产生的功率损耗，提高异物检测精度，本公开提供了一种新的用于功率发射电路的内部功率损失的校正方法。

如图7所示，功率校正方法700可以包括以下步骤：

在步骤S701中，确定功率发射电路的当前的功率损失参考值。

在步骤S702中，基于功率发射电路的当前输入功率确定对应于当前输入功率的功率发射电路的LC谐振回路的振幅参考值。其中该振幅参考值可以是该LC谐振回路的电压峰值，也可以是该天线回路的等效电压，也可以是基于该LC谐振回路的电压振幅确定的任何等效的电压值。

在步骤S703中，基于所述LC谐振回路的振幅参考值、当前振幅以及补偿参数确定功率损失校正值。其中所述校正值是以所述LC谐振回路的振幅参考值的幂值作为横轴截距，以所述补偿参数作为斜率的线性函数。

在步骤S704中，利用功率损失校正值校准功率损失参考值。

具体地，在步骤S701中，可以利用本公开图6中示出的功率计量方法确定功率发射电路的当前功率损失参考值。也就是说，可以基于功率发射电路的当前输入功率，并利用该功率发射电路的当前输入功率与内部功率损失的映射关系，采用线性内插的方法确定该功率发射电路的当前功率损失参考值。该功率损失参考值指示在标准状态下功率发射电路的当前内部功率损失。

在另一些实施例中，也可以利用前述现有的确定功率发射电路的内部功率损失的方法确定功率发射电路当前的内部功率损失。例如，可以利用预先测量功率发射电路内部阻抗的方式估计功率发射电路的当前内部功率损失的参考值，也可以利用基于功率接收电路的接收功率估计功率发射电路的当前内部功率损失的方法确定功率发射电路当前的内部功率损失的参考值。

如前所述，功率发射电路的内部功率损失是随着LC谐振回路的电压值的幂值线性变化的。在一些实施例中，在不同的输入功率下，上述线性变化的程度是不同的。因此，可以基于功率发射电路的当前输入功率确定用于当前状态的补偿参数。在另一些实施例中，对于所有的输入功率采用相同的补偿参数。这里的补偿参数指示功率发射电路的内部功率损失是随着LC谐振回路的电压值的幂值的线性变化程度。

在步骤S702中，基于功率发射电路的当前输入功率确定对应于当前输入功率处的功率发射电路的LC谐振回路的振幅参考值可以具体包括：

确定所述功率发射电路的当前输入功率；确定第一输入功率与所述功率发射电路对应于所述第一输入功率的第一振幅参考值，确定第二输入功率与所述功率发射电路对应于所述第二输入功率的第二振幅参考值，其中所述第一输入功率小于等于所述当前输入功率，所述第二输入功率大于等于所述当前输入功率；利用线性内插，基于所述第一输入功率、第二输入功率、第一振幅参考值、第二振幅参考值确定对应于当前输入功率的当前振幅参考值。

图8示出了功率发射电路的内部功率损失随LC谐振回路的电压的变化关系。可以理解的是，在无线电力传输装置中，LC谐振回路的电压是交流变化的。在图8示出的曲线中，LC谐振回路的电压采用该点的电压振幅表示。图8示出的曲线中以LC谐振回路的振幅的平方值作为示例。在实际应用过程中，也可以采用LC谐振回路的振幅的其他幂次值作为线性拟合的参数。例如1次幂或3次幂，等等。本领域技术人员可以理解，LC谐振回路处的等效电压和峰值电压之间存在固定的线性关系，如峰值电压＝等效电压×√2。因此，在实际计算过程中，本领域技术人员可以根据实际情况选择LC谐振回路处的电压最大振幅或等效电压的幅度作为该点的电压表示。

通过实际测量，发明人发现对于不同的输入功率，功率发射电路的内部功率损失随LC谐振回路处的电压变化均成几乎线性的关系。根据实际测量结果得到的线性拟合曲线的相关系数R²均接近于1。因此，可以认为功率发射电路的内部功率损失随LC谐振回路的电压变化具有线性关系。

如图8所示，图中的曲线分别代表在不同的输入功率的情况下对于不同的内部功率损失参考值，由偏心导致的功率发射电路的内部功率损失随LC谐振回路的电压振幅的幂值变化的关系。例如，在第一功率、第二功率或第三功率的情况下。上述内部功率损失的变化符合下式：P_loss＝P_lossref+Δ(V_o ¹)*Slop，其中P_loss是当前功率发射电路的实际内部功率损失，P_lossref是当前功率发射电路的内部功率损失的参考值，V_o ¹代表当前测量点电压振幅的幂值，Δ(V_o ¹)表示LC谐振回路振幅的i次幂相对于振幅参考值的i次幂的变化量。Slop表示补偿参数，即功率发射电路的内部功率损失是随着LC谐振回路的电压振幅的幂值的线性变化的。Slop越大，则功率发射电路的内部功率损失是随着检测点处的电压值的幂值的线性变化越快。这说明功率发射电路的发射天线的品质因数较低。

在根据本公开提供的方法中，用户可以在功率发射电路实际使用之前，测量并记录与标准的功率损失参考值对应的LC谐振回路的电压振幅参考值。在实际使用过程中，可以在确定当前的功率损失参考值后，测量LC谐振回路的电压是否偏离检测点电压参考值。如果LC谐振回路的电压与LC谐振回路的电压参考值相等，那么可以认为当前功率发射电路工作在标准状态下，并可以确定功率发射电路的当前的功率损失参考值。如果LC谐振回路的电压与LC谐振回路的电压振幅参考值之间存在电压差，那么可以认为当前功率发射电路工作在非标准状态下，并可以利用公式P_loss＝P_lossref+Δ(V_o ²)*Slop确定校正后的功率发射电路的当前功率损失。

因此，回到图7，在步骤S703中，基于功率发射电路的当前输入功率可以确定功率发射电路的内部功率损失对LC谐振回路的电压振幅变化符合如图8中示出的多条线性函数中的哪一条线性变化的曲线。

进一步地，在步骤S704中，通过将上述计算得到的校正值加到功率损失参考值上，可以得到功率发射电路实际的功率损失值。

因此，利用本公开提供的上述功率校准，可以通过功率发射电路内部的测量点的电压振幅确定功率发射电路的功率损失变化，并利用上述测量点的电压振幅对功率发射电路的内部损失进行校正，从而更准确地确定功率发射电路的内部功率损失。

根据本公开的另一方面，还提供了一种无线电力传输设备，所述无线电力传输设备包括功率发射电路和功率接收电路，所述无线电力传输设备的功率发射电路包括处理器，所述处理器可以配置成执行如前所述的功率校准方法和功率计量方法。这里所说的处理器可以是任何常规的处理单元，例如SoC、CPU、微控制器、可编程门阵列FPGA或其组合。利用本公开的实施例的无线电力传输设备可以更准确地计量功率发射电路的内部功率损失，并确定功率发射电路的当前发射功率。如前所述，在目前的无线电力传输设备中，功率接收电路可以向功率发射电路反馈当前的接收功率。在确定了无线电力传输设备中的发射功率和接收功率后，可以按照如图1中所示的原理确定无线电力传输设备中的异物(如图1中的金属对象)损失功率。

本领域技术人员可以理解，在确定了上述功率发射电路的发射功率以及功率接收电路的接收功率后，本领域技术人员可以根据异物检测标准(如Qi标准、PMA标准、A4WP标准、iNPOFi技术或Wi-Po技术)中的任何现有方案执行异物检测的方法。

根据本公开的另一方面，还提供了一种处理器可读的非暂态的存储介质，其上存储有指令，使得当由处理器执行所述指令时，处理器执行如前所述的功率校准方法和功率计量方法。

根据本公开的另一方面，还提供了一种车辆，其中包括如前所述的无线电力传输设备。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用的硬件，但很多情况下前者可能是优选的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上以软件、硬件、固件或它们的任意组合的方式体现，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如磁性存储介质(例如硬盘)或电子存储介质(例如ROM、闪存)等，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可实现为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明的实施例可以为硬件、软件、固件或它们任意组合的形式。而且，本发明的实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。其应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器得到机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims

1.一种用于补偿无线电力发射设备的功率损失的校准方法，所述方法包括：

将无线电力接收设备放置在相对于所述无线电力发射设备的第一位置，其中所述无线电力接收设备连接有负载；

确定所述无线电力发射设备的功率发射电路的第一输入功率和对应于所述第一输入功率的所述无线电力接收设备的第一接收功率；

基于所述第一输入功率和所述第一接收功率确定对应于所述第一输入功率的第一功率损失参考值。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

调整所述负载的大小以将所述功率发射电路的输入功率从所述第一输入功率改变为第二输入功率；

确定对应于所述第二输入功率的无线电力接收设备的第二接收功率；

基于所述第二输入功率和所述第二接收功率确定对应于所述第二输入功率的第二功率损失参考值；

利用所述第一输入功率、所述第一功率损失参考值、所述第二输入功率以及所述第二功率损失参考值确定所述功率发射电路的输入功率与所述功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系。

3.如权利要求1所述的方法，其中确定所述功率发射电路的第一输入功率包括：

通过调节所述负载将所述功率发射电路的输入功率调整至预设的第一输入功率。

4.如权利要求1所述的方法，其中确定对应于所述第一输入功率的第一接收功率包括：

根据所述无线电力接收设备的反馈确定所述第一接收功率。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

调节所述负载设置所述功率发射电路的输入功率达到预设的N个输入功率，其中N是大于2的整数；

确定与所述N个输入功率对应的N个功率损失参考值；以及

基于所述N个功率与对应的所述N个功率损失参考值确定所述功率发射电路的输入功率与所述功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述映射关系是多段分段回归函数。

7.如权利要求5所述的方法，还包括：

在所述N个输入功率下，分别确定所述功率发射电路的LC谐振回路的振幅参考值以及所述N个输入功率与对应的所述功率发射电路的LC谐振回路的振幅参考值之间的映射关系。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：

当所述无线电力接收设备处于第一位置时，确定所述功率发射电路的LC谐振回路的第一振幅值和对应于第一振幅值的所述功率发射电路的第一功率损失值，

维持所述功率发射电路的输入功率不变的同时，将所述无线电力接收设备从第一位置调整到第二位置，确定所述LC谐振回路的第二振幅值和对应于第二振幅值的所述功率发射电路的第二功率损失值；

基于所述第一振幅值的幂、所述第二振幅值的幂、所述第一功率损失值和所述第二功率损失值进行线性拟合，确定用于校正所述功率发射电路的补偿参数。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述功率发射电路的功率损失值是所述LC谐振回路的振幅参考值的幂值的线性函数，所述补偿参数是所述线性函数的斜率。

10.如权利要求8所述的方法，所述线性拟合包括：

利用对应于M个不同位置的M个振幅值的幂以及相应的M个功率损失值进行线性拟合，其中M是大于等于2的整数。

11.一种用于无线电力发射设备的功率计量方法，包括：

利用所述功率发射电路的输入功率与所述功率发射电路的功率损失参考值之间的映射关系，通过所述功率发射电路的当前输入功率确定所述功率发射电路当前的功率损失参考值，所述功率损失参考值指示所述功率发射电路的输入功率与发射功率之间的损失；

利用所述功率发射电路的输入功率与所述功率发射电路的振幅参考值之间的映射关系，基于所述功率发射电路的当前输入功率确定所述功率发射电路的LC谐振回路的振幅参考值；

确定所述LC谐振回路的当前振幅；

基于所述LC谐振回路的振幅参考值、当前振幅以及补偿参数确定功率损失校正值；以及

利用所述功率损失校正值校正所述功率损失参考值，得到所述功率发射电路的当前功率损失。

12.如权利要求11所述的功率计量方法，其中通过所述功率发射电路的当前输入功率确定所述功率发射电路当前的功率损失参考值包括：

确定所述功率发射电路的当前输入功率；

确定第一输入功率与所述功率发射电路对应于所述第一输入功率的第一功率损失参考值，

确定第二输入功率与所述功率发射电路对应于所述第二输入功率的第二功率损失参考值，其中所述第一输入功率小于等于所述当前输入功率，所述第二输入功率大于等于所述当前输入功率；

利用线性内插，基于所述第一输入功率、第二输入功率、第一功率损失参考值、第二功率损失参考值确定对应于当前输入功率的当前功率损失参考值。

13.如权利要求11所述的功率计量方法，其中通过所述功率发射电路的当前输入功率确定功率发射电路振幅参考值包括：

确定所述功率发射电路的当前输入功率；

确定第一输入功率与所述功率发射电路对应于所述第一输入功率的第一振幅参考值，

确定第二输入功率与所述功率发射电路对应于所述第二输入功率的第二振幅参考值，其中所述第一输入功率小于等于所述当前输入功率，所述第二输入功率大于等于所述当前输入功率；

利用线性内插，基于所述第一输入功率、第二输入功率、第一振幅参考值、第二振幅参考值确定对应于当前输入功率的当前振幅参考值。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述LC谐振回路是功率发射线圈连接谐振电容所构成的回路，所述LC谐振回路的振幅是电压峰值或有效值，或者电流的峰值或有效值。

15.如权利要求11所述的功率计量方法，其中所述校正值是以所述LC谐振回路的振幅参考值的幂值作为横轴截距，以所述补偿参数作为斜率的线性函数。

16.一种处理器可读的非暂态的存储介质，其上存储有指令，使得当由处理器执行所述指令时，处理器执行如权利要求1-15任一所述的方法。

17.一种无线电力发射设备，所述无线电力发射设备包括处理器，所述处理器配置成执行如权利要求1-15任一所述的方法。

18.如权利要求17所述的无线电力发射设备，其中所述处理器进一步配置成执行以下步骤：

基于所述无线电力发射设备的功率发射电路的当前功率损失和当前输入功率确定所述功率发射电路的当前发射功率；

接收来自无线电力接收设备反馈的当前接收功率；

通过比较所述当前发射功率和所述当前接收功率执行异物检测。

19.一种车辆，其中包括权利要求18所述的无线电力发射设备。