CN112787411A - 具有基于耦合系数的线圈选择的无线功率系统 - Google Patents

具有基于耦合系数的线圈选择的无线功率系统 Download PDF

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Abstract

无线功率系统可具有无线功率传输设备和无线功率接收设备。无线功率接收设备可具有接收来自无线功率传输设备的无线功率信号的接收线圈，并且可具有由接收的无线功率信号产生直流功率的整流器。无线功率传输设备可具有传输线圈的阵列。每个传输线圈具有表征其与接收线圈的磁耦合的相应磁耦合系数。无线功率传输设备可具有控制电路，该控制电路在选择传输线圈以用于将无线功率传输至无线功率接收设备时使用磁耦合系数值。

Description

具有基于耦合系数的线圈选择的无线功率系统
本申请是于国际申请日2018年1月26日提交的、2020年1月21日进入中国国家阶段的、申请号为201880049193.6、发明名称为“具有基于耦合系数的线圈选择的无线功率系统”的分案申请。
相关引用
本专利申请要求于2018年1月25日提交的美国专利申请号15/880,214以及于2017年8月23日提交的临时专利申请号62/549,258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
本发明整体涉及功率系统，并且更具体地，涉及用于给电子装置充电的无线功率系统。
背景技术
在无线充电系统中，无线充电垫向放置在垫上的便携式电子设备无线传输功率。便携式电子设备具有线圈和整流器电路系统。线圈接收来自在无线充电垫中的线圈的交流电无线功率信号，所述无线充电垫被在便携式电子设备中的线圈重叠。整流器电路系统将接收的信号转换为直流功率。
发明内容
无线功率系统具有无线功率传输装置和无线功率接收装置。无线功率接收装置具有接收来自无线功率传输装置的无线功率信号的接收线圈并且具有由接收的无线功率信号产生直流功率的整流器。
无线功率传输设备具有传输线圈的阵列。每个传输线圈具有表征其与接收线圈的磁耦合的相应磁耦合系数。无线功率传输设备具有控制电路，该控制电路在选择哪个传输线圈以用于将无线功率信号传输至无线功率接收设备时使用磁耦合系数值。
耦合系数值可由控制电路基于功率接收设备中的整流器输出电压、到无线功率传输设备中的逆变器电路的电压输入值的信息、耦合到传输线圈的电容器上的电压的信息以及(如果需要)其他信息来确定。
附图说明
图1是根据一个实施方案的包括无线功率传输设备和无线功率接收设备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上面已放置无线功率接收装置的充电表面的例示性无线功率传输装置的顶视图。
图3是根据一个实施方案的例示性无线功率传输电路和例示性无线功率接收电路的电路图。
图4是根据一个实施方案的图3的电路的等效电路的电路图。
图5是根据一个实施方案的校准并使用无线功率传输和接收设备所涉及的例示性操作的流程图。
具体实施方式
无线功率系统包括无线功率传输装置，诸如无线充电垫。无线功率传输装置向无线功率接收装置(诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑、膝上型计算机或其它电子设备)无线地传输功率。无线功率接收装置使用来自无线功率传输装置的功率用于为装置供电以及为内部电池充电。
无线功率传输设备与无线功率接收设备通信并且获得关于无线功率接收设备的特性的信息。无线功率传输设备使用来自无线功率接收设备的信息和在无线功率传输设备中进行的测量来确定无线功率传输设备中的多个传输线圈中的每一个与无线功率接收设备中的接收线圈之间的磁耦合系数的值。然后，基于耦合系数测量值来在无线功率传输设备中执行线圈选择。
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包括无线功率传输装置(诸如无线功率传输装置12)，并且包括无线功率接收装置(诸如无线功率接收装置24)。无线功率传输装置12包括控制电路系统16。无线功率接收装置24包括控制电路系统30。在系统8中的控制电路系统，诸如控制电路系统16和控制电路系统30用于控制系统8的操作。此控制电路可包括与微处理器、功率管理单元、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相关联的处理电路。处理电路系统在装置12和24中实现期望的控制和通信特征。例如，处理电路系统能够用于选择线圈、确定功率传输水平、处理传感器数据和其它数据、处理用户输入、处置在装置12和24之间的协商、发送和接收带内和带外数据、进行测量，以及其他控制系统8的操作。
系统8中的控制电路可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在系统8中执行操作。用于在系统8中执行操作的软件代码存储在控制电路8中的非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令、或代码。非暂态计算机可读存储介质可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、或其它可移动介质等。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16和/或30的处理电路上执行。处理电路可包括具有处理电路的专用集成电路、一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或其他处理电路。
功率传输设备12可以是独立的功率适配器(例如，包括功率适配器电路的无线充电垫)，可以是通过缆线耦合到功率适配器或其它设备的无线充电垫，可以是便携式设备，可以是已经结合到家具、车辆或其它系统中的设备，或可以是其它无线功率传递设备。其中无线功率传输装置12是无线充电垫的例示性配置在本文中有时作为示例进行描述。
功率接收装置24可以是便携式电子装置，诸如腕表、蜂窝电话、膝上型计算机、平板电脑、附件诸如耳塞，或其它电子设备。功率传输装置12能够耦合到壁装插座(例如，交流功率源)，可具有用于供应功率的电池，和/或可具有另一个功率源。功率传输装置12可具有交流(AC)-直流(DC)功率转换器，诸如AC-DC功率转换器14，用于将来自壁装插座或其它功率源的AC功率转换成DC功率。DC功率可用于为控制电路16供电。在操作期间，控制电路16中的控制器可使用功率传输电路52来向设备24的功率接收电路54传输无线功率。功率传输电路系统52可具有切换电路系统(例如，由晶体管形成的逆变器电路系统60)，所述切换电路系统基于由控制电路系统16提供的控制信号而接通或截止，以形成通过一个或多个传输线圈42的AC电流信号。线圈42可布置成平面线圈阵列(例如，在其中设备12是无线充电垫的配置中)。
当AC电流通过一个或多个线圈42时，产生交流电磁(例如，磁)场(信号44)，这些交流电磁场由一个或多个对应的接收器线圈，诸如在功率接收装置24中的线圈48接收。当交流电磁场被线圈48接收时，在线圈48中诱导出对应的交流电流。整流器电路诸如整流器50(其包含整流部件，诸如布置在桥式网络中的同步整流金属氧化物半导体晶体管)将从线圈48接收的AC信号(与电磁信号44相关联的接收的交流信号)转换成DC电压信号以用于给设备24供电。
由整流器50产生的DC电压可用于给电池诸如电池58供电，并且可用于给设备24中的其它部件供电。例如，装置24可包括输入输出装置56诸如显示器、触摸传感器、通信电路、音频部件、传感器和其它部件，并且这些部件可由整流器50所产生的DC电压(和/或电池58所产生的DC电压)供电。
设备12和/或设备24可使用带内或带外通信进行无线通信。装置12可例如具有无线收发器电路系统40，该无线收发器电路系统40使用天线来向装置24无线地传输带外信号。无线收发器电路40可用于使用天线从设备24无线地接收带外信号。设备24可具有向设备12传输带外信号的无线收发器电路46。无线收发器46中的接收器电路系统可使用天线来从装置12接收带外信号。
无线收发器电路系统40可以使用一个或多个线圈42来向无线收发器电路系统46发射带内信号，所述带内信号由无线收发器电路系统46利用线圈48接收。可使用任何合适的调制方案来支持设备12与设备24之间的带内通信。在一种例示性配置的情况下，使用频移键控(FSK)来将数据从设备12带内传送至设备24，并且使用幅移键控(ASK)来将数据从设备24带内传送至设备12。在这些FSK和ASK传输期间，功率可从设备12无线传送至设备24。如果需要，可使用其他类型的带内通信。
在无线功率传输操作期间，电路52在给定功率传输频率下向一个或多个线圈42供应AC驱动信号。功率传输频率可以是例如约125kHz、至少80kHz、至少100khz、小于500khz、小于300khz或其它合适的无线功率频率的预先确定的频率。在一些配置中，功率传输频率可在设备12和24之间的通信中进行协商。在其它配置中，功率传输频率可以是固定的。
在无线功率传输操作期间，虽然功率传输电路52在功率传输频率下将AC信号驱动到一个或多个的线圈42中以产生信号44，但无线收发器电路40使用FSK调制来调节驱动AC信号的功率传输频率，并由此调节信号44的频率。在设备24中，线圈48用于接收信号44。功率接收电路54使用在线圈48上接收的信号和整流器50来产生DC功率。同时，无线收发器电路46使用FSK解调来从信号44提取传输的带内数据。这种方法允许通过线圈42和48将FSK数据(例如，FSK数据分组)从设备12带内传输至设备24，同时使用线圈42和48将功率从设备12无线传送至设备24。
设备24与设备12之间的带内通信使用ASK调制和解调技术。无线收发器电路46通过使用切换器(例如，收发器46中的耦接线圈48的一个或多个晶体管)将数据带内传输至设备12以调节功率接收电路54(例如，线圈48)的阻抗。这继而调制信号44的振幅以及通过一个或多个线圈42的AC信号的振幅。无线收发器电路40监测通过一个或多个线圈42的AC信号的振幅，并且使用ASK解调从由无线收发器电路46传输的这些信号提取传输的带内数据。使用ASK通信允许通过线圈48和42将ASK数据位(例如，ASK数据分组)从设备24带内传输至设备12，同时使用线圈42和48将功率从设备12无线传送至设备24。
控制电路16具有检测与设备12相关联的充电表面上的外部物体的外部物体测量电路41(有时称为外来物体检测电路或外部物体检测电路)。电路系统41可检测外来物体诸如线圈、回形针和其它金属物体，并且可检测无线功率接收装置24的存在。在物体检测和表征操作期间，外部物体测量电路系统41能够用于在线圈42上进行测量以确定在装置12上是否存在任何装置24。
在例示性布置方式中，控制电路16的测量电路41包含信号发生器电路(例如，脉冲发生器、用于在一个或多个探针频率下生成AC探针信号的振荡器电路等)和信号检测电路(例如，滤波器、模数转换器、脉冲响应测量电路等)。在测量操作期间，设备12中的切换电路可由控制电路16进行调整以将线圈42中的每一个切换到使用中。当每个线圈42选择性地切换到使用中时，控制电路系统16使用信号测量电路系统41的信号发生器电路系统来向那个线圈施加探针信号，同时使用信号测量电路系统41的信号检测电路系统来测量对应的响应。在控制电路系统30和/或在控制电路系统16中的测量电路系统43可也用于进行电流和电压测量。
每个线圈42的特性取决于是否有任何外来物体与该线圈(例如，硬币、无线功率接收装置等)重叠，并且还取决于是否存在具有线圈诸如图1的线圈48的无线功率接收装置，这可提高任何重叠的线圈42的测量的电感。信号测量电路41被配置为向线圈施加信号并且测量对应的信号响应。例如，信号测量电路41可施加交流探针信号，同时监测在耦接到线圈的节点处的所得信号。又如，信号测量电路41可向线圈施加脉冲并且测量所得脉冲响应(例如，测量线圈电感)。使用来自测量电路系统41的测量，无线功率传输装置可确定在线圈上是否存在外部物体。例如，如果所有线圈42都表现出其对所施加信号的预期标称响应，则控制电路16可推断出不存在外部设备。如果线圈42中的一个表现出不同的响应(例如，与正常的不存在物体的基线不同的响应)，则控制电路16可推断出存在外部物体(可能是兼容的无线功率接收设备)。
控制电路系统30具有测量电路系统43。在例示性布置方式中，控制电路30的测量电路43包含信号发生器电路(例如，脉冲发生器、用于在一个或多个探针频率下生成AC探针信号的振荡器电路等)和信号检测电路(例如，滤波器、模数转换器、脉冲响应测量电路等)。在测量操作期间，装置24可使用测量电路系统43来进行测量以表征装置24以及装置24的部件。例如，设备24可使用测量电路43来测量线圈48的电感(例如，信号测量电路43能够被配置为测量在线圈48处的信号，同时向线圈48供应在一个或多个频率下的信号以测量线圈电感)、信号脉冲(例如，使得在测量电路中的脉冲响应测量电路能够用于进行电感和Q因数测量)等。测量电路43可也进行整流器50的输出电压、整流器50的输出电流等的测量。
在图2中示出了设备12的例示性配置的顶视图，其中设备12具有线圈42的阵列。设备12总体上可具有任何合适数量的线圈42(例如，22个线圈、至少5个线圈、至少10个线圈、至少15个线圈、少于30个线圈、少于50个线圈等)。线圈42可布置成行和列，并且可能或可能没有彼此部分地重叠。系统8能够被配置为适应多个装置24的同时充电。涉及操作系统8向单个设备24无线地提供功率的例示性操作在本文作为示例描述。
系统8的用户可将无线功率接收装置诸如图2的装置24放置在装置12上用于充电。磁耦合系数k表示系统8中的传输线圈与接收线圈之间的磁耦合量。无线功率传输效率随k缩放，因此可通过以下方式获得最佳充电(例如，峰值效率)：评估每个线圈的耦合系数k，并基于耦合系数选择适当的线圈来用于向设备24传输无线功率。
在图3中示出可用于形成图1的功率传输电路52和功率接收电路54的类型的例示性电路。如图3所示，功率传输电路52可包括用于向线圈42供应交流驱动信号的驱动电路(逆变器电路)。在一种例示性配置的情况下，逆变器电路包括多个逆变器电路、诸如图3的逆变器60，每个逆变器电路由设备12的控制电路16控制并且每个逆变器电路耦接到线圈42的相应一个。在已经确定每个线圈42的耦合系数k之后，控制电路16可通过以下方式来将适当的线圈42切换到使用中：选择相应的逆变器60以用于将信号驱动到线圈中。
每个逆变器60具有金属氧化物半导体晶体管或其它合适的晶体管。这些晶体管由在控制信号输入端62上从控制电路16(图1)接收的AC控制信号来调制。AC控制信号控制调制晶体管，使得将直流功率(跨直流电源输入端子63的输入电压Vindc)转换成对应AC驱动信号，该对应AC驱动信号通过线圈42(具有Ltx的自电感)的相关联的电容器Ctx被施加至线圈42。这产生电磁信号44(磁场)，这些电磁信号44电磁(磁性)耦合到无线功率接收设备54中的线圈48中。
线圈42与48之间的电磁(磁)耦合程度由磁耦合系数k表示。信号44由线圈48(具有Lrx的自电感)接收。线圈48和电容器Crx连接到整流器50。在操作期间，来自线圈48的响应于所接收信号44而产生的AC信号由整流器50整流，以跨输出端子65产生直流输出功率(例如，直流整流器输出电压Vo)。端子65连接到功率接收装置24的负载(例如，电池58以及装置24中由从整流器50供应的直流功率供电的其它部件)并且为所述负载提供功率。
图4中示出了图3的电路的等效电路。互感Lm由线圈42和48之间的耦合产生。传输线圈泄漏电感Ltx1等于Ltx—Lm。接收线圈泄漏电感Lrx1等于Lrx—Lm。在操作期间，在电容器Ctx上产生峰间电压Vctx。电压Vrx存在于电感Lrx1和电容器Crx之间的节点处。电容Cp和电阻Rload表示与整流器50相关联的电容以及设备24中电路的负载的等效电阻。电压Vo为正用于电阻Rload的整流器50的输出电压。电流Io为线圈48的输出电流。
可使用公式1和2计算耦合系数k。
Vrx＝(Io/2fswCrx)+Vdiode+Vo (1)
k＝2Vrx(Ltx/Lrx)1/2/(Vctx+Vindc) (2)
在公式1中，fsw为施加到传输线圈42的信号的频率，并且Vdiode为与整流器50的晶体管相关联的电压降。公式1的前两个项很小，可以忽略。因此，Vrx可视为等于公式2中的Vo。在操作期间，设备24的控制电路30中的测量电路43(例如，电压和电流测量电路)测量Vo和Io。这允许设备12通过设备24和设备12之间的带内通信链路或其他无线通信链路来无线地获得Io和Vo(以及因此Vrx)的值。
在公式2中，Vrx从公式1中得知，并且Vctx和Vindc由控制电路16中的测量电路测量。可使用在制造期间在系统8(或代表性系统)上进行的测量和/或在制造之后由系统8进行的测量(例如，当用户在现场使用时)来获得Ltx和Lrx的值。在系统8的操作期间，无线功率接收设备24可使用带内通信来将设备类型信息、电感测量值(诸如Lrx的测量值)和/或其他功率接收设备特性(诸如整流器输出电压Vo)传送至设备12。使用该信息和/或设备12中的信息(例如，在制造期间存储的信息和/或使用控制电路16进行的测量)，控制电路16可从公式2确定k。
在一个例示性配置中，系统8在制造期间被表征为确定Ltx/Lrx。该电感比率可根据被表征的设备24的类型(例如，蜂窝电话、手表等的模型)而变化，存储在设备12中(例如，在电路16中的存储器中)，并且与设备24的设备类型(例如，设备标识符等)相关联。随后，设备12从设备24无线接收设备类型信息(例如，ID或其他信息识别设备24)，并且使用该信息从电路16中的存储器检索Ltx/Lrx的适当的设备类型特定值。
在另一个例示性配置中，控制电路16中的测量电路用于测量Ltx并且设备24中的测量电路43用于测量Lrx。在操作期间，设备12从设备24无线获得Lrx并且使用该信息来确定Ltx/Lrx的值。
使用k值确定在充电操作期间要切换到使用中的线圈42比使用其他参数(例如，测量的Vo值)更准确。例如，考虑其中第一线圈42以第一耦合系数k1耦合到线圈48并且在整流器50的输出处产生电压Vo1，而第二线圈42以第二耦合系数k2耦合到线圈48并且在整流器50的输出处产生电压Vo2的情形。该示例中的第一线圈可定位成更靠近设备12底部处的铁氧体层，并且因此可具有更高的电感，而第二线圈可位于远离铁氧体层的位置，并且因此可具有较低的电感。在该例示性场景中，Vo1的值可小于Vo2(例如，由于与具有较低电感的第二线圈相比，与线圈48形成了较大“绕线比率”的第一线圈的较大电感，电压Vo1可较低)，而k1可大于k2(因为第一线圈比第二线圈更好地耦合到线圈48)。在该示例中，最大的无线功率传输效率是在使用第一线圈(具有较大耦合系数的线圈)时获得的，而不是使用第二线圈(产生较大整流器输出电压V02值的线圈)。
设备12中的线圈42的阵列位于平行于其上放置设备24的充电表面的平面中。当设备24围绕给定的一个线圈42移动并且具有适当的k以进行充电时(例如，当设备24被放置在图2的横向尺寸X和Y中的不同横向位置处，使得耦合系数k足够高以充电时)，Ltx/Lrx的值没有显著变化。根据高于充电表面的设备24的高度的变化，Ltx/Lrx的值也将不会有显著变化。在一些情况下，设备24不容纳在可移除的电池壳体中，并且将直接位于充电表面上(例如，高度Z＝0)。在其他情况下，用户可将设备24包封在可移除的壳体(例如，可移除的电池壳体或没有电池的可移除的保护壳体)中。当设备24在可移除的壳体中，当放置在充电表面上时，线圈48可处于非零高度(例如，相对于其无壳体高度，Z＝Z1)。随着线圈48在设备12上方的高度增大，Lrx将减小(因为与线圈42的距离增大)。随着线圈48的高度在线圈42上方增大(因为线圈42变得与线圈48相距较远)，Ltx的值也下降。因此，Ltx/Lrx的比率随线圈48的高度变化而不发生显著变化。这使得Ltx/Lrx的值与诸如用户是否将可移除的壳体放置在设备24上的因素无关。因此，在表征测量值期间(例如，在制造期间)获得Ltx/Lrx(例如，在高度Z＝0处测量的)并且将测得的Ltx/Lrx值存储在设备12中(针对每种类型的受支持设备24)以供设备12后续用于评估公式2并准确地确定k是有益的。然而，如果需要，Lrx可由设备24在场中测量，而Ltx可由设备12在该场中测量。
图5是操作系统8所涉及的例示性步骤的流程图。
在框200的操作期间，测试设备可用于测量系统8中的Lrx和Ltx(或在一些布置中仅Lrx)。其中测量Lrx和Ltx的系统可以是具有代表性(样品)设备12和代表性(样品)设备24的代表性系统。测试设备可位于制造设施中。在测量Lrx和Ltx(并确定Ltx/Lrx)之后，可使用测试设备或相关联的编程设备将识别与所存储的Ltx/Lrx测量值相关联的设备24的类型的该信息和相关联的设备类型信息存储在设备12中的存储器中，以供控制电路16后续检索和使用。
稍后，在该领域中，设备12和24可根据框202、204和208进行操作。具体地讲，在框202的操作期间，设备12可利用线圈42中的一个将功率传输至设备24。设备24可使用线圈48来接收所传输的无线功率信号，并且可使用整流器50在输出端子65上产生输出功率(电压Vo)(图3)。在以这种方式接收功率的同时，设备24可使用带内通信(或如果需要，使用带外通信)来与设备12通信。
在一个例示性布置中，设备24在框202期间向设备12提供设备类型信息(例如，识别要充电的蜂窝电话或其他设备的类型的设备标识符)。
在另一个例示性布置中，设备24测量Lrx并在框202期间向设备12提供Lrx。
设备24还可使用控制电路30来测量整流器50的输出处的Vo的值并且测量其他期望的功率接收设备特性。这些功率接收设备特性(例如，整流器输出电压Vo)也可在框202期间无线地提供至设备12。
在框204的操作期间，功率传输设备12可测量设备12的特性，诸如电容器Ctx上的电压Vctx的值(例如，峰间电压测量值)、端子63上的直流输入电压Vindc的值、以及其他无线功率传输设备特性。Lrx的值可在框202期间从设备24获得，并且Ltx的值可由设备12测量，或者可在框202期间基于从设备24接收的设备类型信息来从电路16中的存储装置检索Ltx/Lrx的值。
然后，设备12可使用公式1和2来确定当前线圈42的k。如线206所示，如果尚未测量所感兴趣的所有线圈42(例如，设备12中的线圈42阵列中的所有线圈、根据来自外部物体测量电路41的结果据信由外部物体重叠的设备12中的线圈42阵列中的所有线圈等)，则可选择不同的线圈42(例如，通过使用不同的逆变器60来产生信号44)，并且可重复框202和204的操作。然而，如果所有感兴趣的线圈已被表征，则处理可前进至框208。
在框208的操作期间，设备12的控制电路16可分析已测量的k的值，并且基于该分析来选择在将无线功率传输到设备12时要使用哪个线圈42或多个线圈42中的哪组(例如，哪对线圈42)。
在一个例示性配置中，选择具有最高耦合系数k值的线圈42并将其用于传输功率，除非这两个耦合系数值中的较小值小于预定的最小耦合系数阈值或次高k与最高k的比率小于预定阈值比率。如果具有最高k值的一对线圈中的线圈42中的任一个具有小于阈值的k值或次高k值与最高k值的比率小于预定阈值比率，则设备12将选择具有最高k值的单个线圈42，并且将使用该单个选定线圈来传输无线功率。
如果需要，可使用基于耦合系数k的测量值的其他线圈选择标准(例如，导致选择三个或更多个有源线圈以将功率传输至每个无线功率接收设备12的选择标准等)。例如，可选择具有大于预定阈值的耦合系数的所有线圈并将其用于传输无线功率，等等。在设备12的充电表面上存在单个无线功率接收设备以及存在多于一个的无线功率接收设备的情形中，可基于所测量的k值来选择线圈。例如，如果设备12上存在三个设备24，则设备12可选择三组线圈42(各自包含一个或多个线圈)以提供无线功率。
根据一个实施方案，提供了一种被配置为将功率无线传输至具有接收线圈的无线功率接收设备的无线功率传输设备，其包括：无线功率传输电路，所述无线功率传输电路包括传输线圈，所述传输线圈的特征在于耦合系数，所述耦合系数与所述传输线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合相关联；和控制电路，所述控制电路被配置为：在接收来自所述无线功率接收设备的整流器输出电压测量值时，使用所述无线功率传输电路将无线功率传输至所述无线功率接收设备；基于所述整流器输出电压测量值和传输线圈电感与接收线圈电感比率信息来确定所述传输线圈中的每一个的磁耦合系数值；以及使用所述无线功率传输电路来将无线功率传输至所述无线功率接收设备，其中所述传输线圈的子集是基于所述磁耦合系数值来选择的。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为从所述无线功率接收设备获得设备类型信息并且被配置为基于所述设备类型信息来确定所述传输线圈电感与接收线圈电感比率信息。
根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括耦合到所述传输线圈中的每一个的电容器，所述电容器的特征在于电容器电压，所述控制电路被配置为：测量所述电容器电压；以及在确定所述磁耦合系数值时，使用所测量的电容器电压。
根据另一个实施方案，所述无线功率传输电路包括逆变器电路，所述逆变器电路由所述控制电路控制以向所述传输线圈提供交流信号，所述控制电路被配置为测量到所述逆变器电路的直流输入电压，并且所述控制电路被配置为在确定所述磁耦合系数值时使用所测量的直流输入电压。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为将所述磁耦合系数值与最小耦合系数阈值进行比较。
根据另一个实施方案，传输线圈的所述子集包括具有超过所述最小耦合系数值的相应磁耦合系数值的一对传输线圈，所述对传输线圈中的第一传输线圈具有第一耦合系数值，所述对传输线圈中的第二传输线圈具有比所述第一耦合系数值高的第二耦合系数值，并且所述第一耦合系数值与所述第二耦合系数值的比率超过预定比率阈值。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为使用具有超过所述最小耦合系数值的磁耦合系数值的所述传输线圈中的每一个来传输无线功率。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为从所述无线功率接收设备获得接收线圈电感信息并且被配置为基于所述接收线圈电感信息来确定所述传输线圈电感与接收线圈电感比率信息。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为测量所述传输线圈中的每一个的传输线圈电感，并且被配置为确定所述传输线圈电感中的每一个与所述接收线圈电感的比率以用于确定所述磁耦合系数值。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为在接收来自所述无线功率接收设备的所述整流器输出电压测量值时，使用所述无线功率传输电路将无线功率传输至所述无线功率接收设备。
根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括耦合到所述传输线圈中的每一个的电容器，所述电容器的特征在于电容器电压，所述控制电路被配置为：测量所述电容器电压；以及在确定所述磁耦合系数值时，使用所测量的电容器电压。
根据另一个实施方案，所述无线功率传输电路包括逆变器电路，所述逆变器电路由所述控制电路控制以向所述传输线圈提供交流信号，所述控制电路被配置为测量到所述逆变器电路的直流输入电压，并且所述控制电路被配置为在确定所述磁耦合系数值时使用所测量的直流输入电压。
根据一个实施方案，提供了一种被配置为将功率无线传输至具有接收线圈的无线功率接收设备的无线功率传输设备，其包括：无线功率传输电路，所述无线功率传输电路包括传输线圈，所述传输线圈中的每一个的特征在于耦合系数值，所述耦合系数值与所述传输线圈和所述接收线圈之间的磁耦合相关联；和控制电路，所述控制电路被配置为：从所述无线功率接收设备接收无线功率接收设备类型信息；使用所述无线功率接收设备类型信息来确定所述耦合系数值；以及基于所述耦合系数值来选择所述传输线圈中的哪一个以用于将无线功率传输至所述无线功率接收设备。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为识别耦合系数值大于所述传输线圈中的所有其他的耦合系数值的所述传输线圈的子集。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为使用所述传输线圈的所述子集来传输所述无线功率。
根据另一个实施方案，所述传输线圈的所述子集为一对传输线圈。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为存储传输线圈电感与接收线圈电感比率信息。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为使用所述设备类型信息来检索所存储的传输线圈电感与接收线圈电感比率信息，并且被配置为使用所检索的传输线圈电感与接收线圈电感比率信息来确定所述耦合系数值。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为使用整流器输出电压测量值来确定所述耦合系数值。
根据一个实施方案，提供了一种被配置为将功率无线传输至具有接收线圈的无线功率接收设备的无线功率传输设备，其包括：无线功率传输电路，所述无线功率传输电路包括传输线圈的阵列，所述传输线圈的阵列中的每个传输线圈的特征在于磁耦合系数值，所述磁耦合系数值与所述传输线圈和所述接收线圈之间的磁耦合相关联；和控制电路，所述控制电路被配置为使用具有至少两个最高磁耦合系数值的所述传输线圈来将无线功率传输至所述无线功率接收设备，具有所述两个最高磁耦合系数值的所述传输线圈包括具有第一耦合系数值的第一传输线圈和具有高于所述第一耦合系数值的第二耦合系数值的第二传输线圈，并且所述第一耦合系数值与所述第二耦合系数值的比率超过预定阈值比率。
根据另一个实施方案，所述控制电路被配置为在确定所述磁耦合系数值时，使用整流器输出电压测量值、传输线圈电感与接收线圈电感比率信息、逆变器输入电压信息和电容器电压信息。
前述内容仅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 (20)

1.一种无线功率传输设备，被配置为将功率无线传输至具有接收线圈的无线功率接收设备，所述无线功率传输设备包括：
无线功率传输电路，所述无线功率传输电路包括传输线圈，所述传输线圈的特征在于磁耦合系数值，所述磁耦合系数值与所述传输线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合相关联；和
控制电路，所述控制电路被配置为：
使用所述无线功率传输电路向所述无线功率接收设备发送探针信号；
从所述无线功率接收设备接收响应于所述探针信号而生成的非零整流器输出电压测量值；
确定所述传输线圈的磁耦合系数值，所述磁耦合系数值作为与所述非零整流器输出电压测量值以及传输线圈电感与接收线圈电感比率成比例的函数；以及
使用所述传输线圈，基于所述磁耦合系数值将无线功率传输至所述无线功率接收设备。
2.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为：响应于所述磁耦合系数值超过阈值，使用所述传输线圈将所述无线功率传输至所述无线功率接收设备。
3.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为从所述无线功率接收设备获得设备类型信息，并且被配置为基于所述设备类型信息来确定所述传输线圈电感与接收线圈电感比率。
4.根据权利要求3所述的无线功率传输设备，还包括耦合到所述传输线圈的电容器，所述电容器的特征在于电容器电压，其中所述控制电路还被配置为：
测量所述电容器电压；以及
在确定所述磁耦合系数值时，使用所测量的电容器电压。
5.根据权利要求4所述的无线功率传输设备，其中：
所述无线功率传输电路包括逆变器电路，所述逆变器电路由所述控制电路控制以向所述传输线圈提供交流信号；
所述控制电路被配置为测量到所述逆变器电路的直流输入电压；并且
所述控制电路被配置为在确定所述磁耦合系数值时使用所测量的直流输入电压。
6.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为从所述无线功率接收设备获得接收线圈电感信息，并且被配置为基于所述接收线圈电感信息来确定所述传输线圈电感与接收线圈电感比率。
7.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为测量所述传输线圈的传输线圈电感，并且被配置为在确定所述磁耦合系数值时使用所测量的传输线圈电感。
8.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述函数与所述传输线圈电感与接收线圈电感比率的平方根成比例。
9.根据权利要求8所述的无线功率传输设备，其中所述函数与所述非零整流器输出电压测量值乘以所述传输线圈电感与接收线圈电感比率的平方根成比例。
10.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述传输线圈电感与接收线圈电感比率与所述传输线圈的电感成正比，并且其中所述传输线圈电感与接收线圈电感比率与所述接收线圈的电感成反比。
11.根据权利要求10所述的无线功率传输设备，其中所述函数与所述传输线圈的电感的平方根成正比，并且与所述接收线圈的电感的平方根成反比。
12.一种无线功率传输设备，被配置为将功率无线传输至具有接收线圈的无线功率接收设备，所述无线功率传输设备包括：
无线功率传输电路，所述无线功率传输电路包括传输线圈，所述传输线圈的特征在于耦合系数值，所述耦合系数值与所述传输线圈和所述接收线圈之间的磁耦合相关联；和
控制电路，所述控制电路被配置为：
存储对应于不同设备标识符的多个传输线圈电感与接收线圈电感比率值；
从所述无线功率接收设备接收识别所述无线功率接收设备的设备类型的设备标识符；
从所存储的多个传输线圈电感与接收线圈电感比率值中识别传输线圈电感与接收线圈电感比率值，所述传输线圈电感与接收线圈电感比率值对应于从所述无线功率接收设备接收到的所述设备标识符；
确定所述耦合系数值，所述耦合系数值作为所识别的所述传输线圈电感与接收线圈电感比率的函数；以及
使用所述传输线圈，基于所述耦合系数值将无线功率传输至所述无线功率接收设备。
13.根据权利要求12所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路还被配置为：
将所述耦合系数值与阈值进行比较；以及
响应于所述耦合系数值超过所述阈值，使用所述传输线圈将所述无线功率传输至所述无线功率接收设备。
14.根据权利要求12所述的无线功率传输设备，其中所述函数与所述无线功率接收设备的整流器输出电压成比例。
15.根据权利要求14所述的无线功率传输设备，其中所述函数与所述无线功率接收设备的整流器输出电压乘以所识别的所述传输线圈电感与接收线圈电感比率的平方根成比例。
16.根据权利要求14所述的无线功率传输设备，其中所述整流器输出电压是非零的。
17.一种操作无线功率传输设备的方法，用于将功率无线传输至具有接收线圈的无线功率接收设备，其中所述无线功率传输设备包括控制电路和传输线圈，所述传输线圈的特征在于磁耦合系数，所述磁耦合系数与所述传输线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合相关联，所述方法包括：
使用所述传输线圈，向所述无线功率接收设备发送探针信号；
使用所述控制电路，从所述无线功率接收设备接收响应于所述探针信号而生成的非零整流器输出电压测量值；
使用所述控制电路，确定所述传输线圈的磁耦合系数值，所述磁耦合系数值作为与所述非零整流器输出电压测量值以及传输线圈电感与接收线圈电感比率成比例的函数；以及
使用所述传输线圈，基于所述磁耦合系数值将无线功率传输至所述无线功率接收设备。
18.根据权利要求17所述的方法，其中基于所述磁耦合系数值将无线功率传输至所述无线功率接收设备包括：
将所述磁耦合系数值与阈值进行比较；以及
响应于确定所述磁耦合系数值超过所述阈值，将所述无线功率传输至所述无线功率接收设备。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述函数与所述传输线圈电感与接收线圈电感比率的平方根成比例。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述函数与所述整流器输出电压测量值乘以所述传输线圈电感与接收线圈电感比率的平方根成比例。
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