CN112868162A

CN112868162A - 确定q因子的系统和方法

Info

Publication number: CN112868162A
Application number: CN201980048384.5A
Authority: CN
Inventors: I·谢尔曼
Original assignee: Ballmat Technology Co ltd
Current assignee: Ballmat Technology Co ltd; Powermat Technologies Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2021-05-28
Also published as: US11496002B2; WO2019229750A1; US20220200358A1; DE112019002750T5; US20210167636A1; US11218030B2; EP3874580A1; EP3874580A4

Abstract

根据本公开主题的第一方面，用于通过与中继器感应耦合的主机发射器来检测异物的方法，该方法包括：从放置在中继器上的接收器获得Q因子；以及测量至少一个联合共振频率(JRF)的衰减模式；根据衰减模式确定中继器的Q因子；以及根据中继器的Q因子和从接收器获得的校正后的Q因子确定异物存在。

Description

确定Q因子的系统和方法

技术领域

本公开的主题涉及无线电力充电系统。更具体地，本公开的主题涉及确定用于使用中继器的无线充电器的Q因子。

相关申请的交叉引用

本申请要求由Itay Sherman于2018年5月31日提交的题为“中继器Tx的Q因子估计(Q factor estimation for repeater Tx)”的美国临时专利申请第62/678,276号的优先权，出于所有目的将其全部内容合并于此作为参考。

背景技术

无线充电系统通常部署在公共场所，例如餐馆、咖啡店、机场、汽车站、火车站、银行、学校、图书馆、旅馆、官邸等。通常，系统安装在用户可触及的装饰性表面(如桌子、酒吧等)的顶部，因此需要无缝且无危险的安装。

为了满足这些要求，在不损坏装饰表面的情况下，可以将一个或多个中继器安装在表面上，同时将电力发射器隐藏在表面之下。在电力发射器和被充电设备之间的这种延长距离中，中继器用于维持/增强无线充电能力。这样的拓扑结构引起放置在充电表面上的异物的问题，这可能影响发射器、充电表面(中继器)和被充电设备(接收器)之间的电感。

如无线电力联盟(WPC)所建议，可商购的系统使用接收器的Q因子测量和报告的Q因子，以检测放置在发射器上的异物。但是，检测利用中继器的异物系统的问题仍未解决。

品质因数或Q因子是描述存储在谐振电路中的能量耗散并表征其相对于其指定频率的带宽的参数。Q越高表示能量损失率越低，即振荡衰减越慢。Q因子的一般定义基于设备中视在功率与功率损耗的比率。根据此定义，线圈的品质因数为：Q＝2πfL/R，其中[f]是频率；[L]是电感；[R]是电阻，并且Q的值可以在0到无穷大之间。

发明内容

根据本公开的主题的第一方面，一种用于通过与中继器感应耦合的主机发射器来检测异物的方法，该方法包括：从放置在该中继器上的接收器获得Q因子；测量至少一个联合共振频率(JRF)的衰减模式；根据衰减模式确定中继器的Q因子；根据中继器的Q因子和从接收器获得的校正后的Q因子确定异物的存在。

在一些示例性实施方案中，测量衰减模式还包括：由主机发射器对发射器初级线圈的激励，以及在激励之后测量衰减模式，其中，该激励包括至少一个脉冲序列，每个脉冲序列具有基极频率，并且其中衰减模式具有对应于第一JRF和第二JRF的振荡频率。

在一些示例性实施方案中，基本频率是通过经验获得的频率，并且其中在激励之后测量衰减模式包括：针对每个序列测量两个JRF的衰减模式。

在一些示例性实施方案中，基本频率基本上在第一JRF附近，并且其中在激励之后测量衰减模式包括测量第一JRF的衰减模式。

在一些示例性实施方案中，激励包括具有附加脉冲序列，该附加脉冲序列具有基本在所述第二JRF附近的基本频率，并且其中在激励之后测量衰减模式包括：针对每个序列测量第二JRF的衰减模式。

在一些示例性实施方案中，还基于至少一个JRF的振荡的衰减模式的衰减因子来确定中继器的Q因子。

在一些示例性实施方案中，确定异物的存在还包括计算由主机发射器从接收器获得的校正后的Q因子。

在一些示例性实施方案中，确定异物的存在还包括将校正后的Q因子与中继器的Q因子进行比较，并且其中，如果中继器的Q因子小于校正后的Q因子，则检测到至少一个异物的存在。

在一些示例性实施方案中，在检测到至少一个异物的存在之后，主机发射器停止或最小化对中继器的供电。

在一些示例性实施方案中，在检测到至少一个异物存在时周期性地重复该方法。

在一些示例性实施方案中，该方法被周期性地重复。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与该公开主题所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的方法和材料可以用于本公开主题的实践或测试中，但是在下面描述了合适的方法和材料。如有冲突，以说明书(包括定义)为准。另外，材料、方法和实施例仅是说明性的，并不意图是限制性的。

附图说明

仅通过示例的方式，参考附图描述了所公开的主题的一些实施方案。现在具体地具体参考附图，要强调的是，所示出的细节仅是示例性的，并且仅是出于对本公开主题的优选实施方案进行说明性讨论的目的，并且出于提供所提供的内容被认为是所公开主题的原理和概念方面的最有用和最容易理解的描述的目的而呈现。就这一点而言，没有试图比基本理解所公开的主题所必需的更详细地示出所公开的主题的结构细节，结合附图进行的描述使得所公开主题的各种形式可以在实践中体现的方式对于本领域技术人员来说是显而易见的。

在图中：

图1示出了根据所公开的主题的一些示例性实施方案的无线电力充电系统的布局的截面图；

图2示出了根据所公开主题的一些示例性实施方案的用于无线电力充电的系统的框图；并且

图3示出了根据所公开的主题的一些示例性实施方案的方法的流程图。

具体实施方式

在详细解释所公开的主题的至少一个实施方案之前，应理解，所公开的主题的应用不限于在以下描述中阐述的或在附图中说明的构造细节和组件的布置。所公开的主题能够具有其他实施方案，或者能够以各种方式被实践或执行。同样，应当理解，本文采用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。附图通常不按比例绘制。为了清楚起见，在一些附图中省略了不必要的元件。

术语“包括”、“包括有”、“包含”、“包含有”和“具有”以及它们的结合词是指“包括但不限于”。术语“由……组成”具有与“包括并限于”相同的含义。

术语“基本上由……组成”是指该组合物、方法或结构可包括其他成分、步骤和/或部分，但前提是该其他成分、步骤和/或部分不会实质性地改变所要求保护的组合物、方法或结构的基本特征和新颖特征。

如本文所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数形式，除非上下文另外明确指出。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物”可以包括多种化合物，包括其混合物。

在整个本申请中，可以以范围格式呈现本公开主题的各种实施方案。应当理解，范围格式的描述仅是为了方便和简洁，并且不应被解释为对所公开主题的范围的不灵活的限制。因此，应该认为范围的描述已经具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。

应当理解，为清楚起见，在单独的实施方案的上下文中描述的所公开的主题的某些特征也可以在单个实施方案中组合提供。相反，为简洁起见，在单个实施方案的上下文中描述的所公开主题的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合提供，或者适当地以所公开主题的任何其他所描述的实施方案来提供。在各种实施方案的上下文中描述的某些特征不应被认为是那些实施方案的必要特征，除非该实施方案没有那些要素就不能工作。

现在参考图1，图1示出了根据所公开主题的一些示例性实施方案的无线电力充电系统的安装的截面图。无线充电系统可以包括发射器100和至少一个中继器200。

在一些示例性实施方案中，发射器100可以安装在介质10的一侧，而中继器200可以安装在介质10的相对侧。介质10可以由不导电的任何材料制成，例如木材、塑料花岗岩、大理石、其组合等。将注意的是，在本公开中，介质10是指在公共场所用户可访问的表面，例如桌子、书桌、酒吧等。例如：饭店、咖啡店、机场、汽车站；火车站、银行、学校、图书馆、酒店、官邸等。

在一些示例性实施方案中，发射器100包括发射器线圈(Lt)110；发射电容器(Ct)130；发射器铁氧体119和发射器电子设备；所有部件都集成在可以固定到介质10的发射器外壳内。

在一些示例性实施方案中，中继器200可以包括中继器线圈(Lr)210；中继器铁氧体219和中继器电容器(Cr)230；它们全部结合在可以固定到介质10的相对侧的中继器外壳中。中继器外壳可以具有垫子、衬垫、碟、杯垫、其组合等的形状和形状因子。可以将中继器200以确保与发射器100重叠的方式固定到介质10。应注意的是，中继器200和发射器100彼此重叠，因此Lt 110和Lr 210应该基本对齐，彼此面对，用于优化两者之间的电感，如图1所示。

在一些示例性实施方案中，发射器100可以被配置为利用中继器200来对放置在中继器200上的设备20进行感应(无线)充电。设备20可以是用户的设备，例如平板电脑、膝上型计算机、智能手机或包括接收器线圈22的任何可充电移动手机，接收器线圈22被配置为接收感应功率以对设备20的电池充电。

类似于Lr 210和Lt 110，线圈22和Lr 210可以彼此基本面对并且重叠，即，线圈22和Lr 210的中心可以对齐，以便满足有效充电标准之一。为了确保对齐，中继器200的外壳可以用向用户指示将设备20定位在中继器200之上的最佳位置的布局进行标记，从而获得有效的充电。然而，即使设备20没有如图1所示精确地定位在中继器200的顶部，无线电力充电系统也可以适于提供功率充电。

在一些示例性实施方案中，Lr 210和Lt 100都可以是扁平螺旋空心线圈，尽管介质10的厚度较大，但仍允许Lr 210和Lt 100之间的相对较高的耦合。在图1所示的实施方案中，Lr 210和Lt 100之间的耦合系数可以大于0.25，而典型线圈22和Lr 210之间的耦合系数可以大于0.15。

在一些示例性实施方案中，发射器100包括发射器铁氧体119，其可以是由具有合适的磁导率和铁损的磁特性的铁氧体材料制成的层。利用发射器-铁氧体119的一个技术原因是提供用于保护发射器电子器件不受感应能量影响的缓冲器。利用发射器-铁氧体119的另一个技术原因可以是增强面向中继器200的磁场；因此，可以增加Lt 110的电感。因此，可以通过提供本公开的系统的应用来规定发射器-铁氧体119的特性，例如厚度、挠性、脆性、它们的组合等。例如，介质10的厚度和制作材料。由于Lt 110可以具有圆形形状，因此发射器-铁氧体119的形状也可以是直径等于或大于Lt 110外径的圆形。可替代地，发射器-铁氧体119可以具有任何几何平面图的形状，只要Lt 110的外径是该几何平面图内的内切圆即可。

在一些示例性实施方案中，中继器200可以包括中继器铁氧体219，其可以是类似于发射器-铁氧体119的由铁氧体材料制成的层。使用中继器铁氧体219的一个技术原因是提供用于保护设备20的电子电路免于感应能量影响的缓冲器。利用中继器铁氧体219的另一个技术原因可能是增强面向发射器100的磁场，从而增加Lr 210的电感。中继器铁氧体219可以具有类似于发射器-铁氧体119的特性。由于Lr 210可以具有圆的形状，中继器铁氧体219的形状也可以是直径等于或大于Lr 210外径的圆形。可替代地，中继器铁氧体219可以具有任何几何平面图的形状，只要Lr 210的外径是该几何平面图内的内切圆即可。

在公开的主题的一些示例性实施方案中，至少一个谐振电容器(Ct)130可以串联连接到Lt 110，并且至少一个谐振电容器(Cr)230可以串联连接到Lr 210。谐振电容器可以相应地放置在每个线圈的内径空间内。可替代地，谐振电容器可以相应地被放置在每个线圈的外径空间附近，或者在所关注的外壳内的其他地方。

本公开的中继器铁氧体219增加了线圈22和Lr 210的耦合因子，以更好地模拟具有市售标准传输线圈的线圈22的行为，并且还减少了从Lt110到线圈22的任何直接耦合，这在本公开的系统中是不期望的。另外，发射器100和中继器200两者的谐振电容器旨在稳定系统工作点，线圈22负载的依赖性并允许功率传输的高效率。

在一些示例性实施方案中，当不存在负载时，发射器100和中继器200LC电路的组合可以形成两个不同的谐振频率，以下称为联合谐振频率(JRF)。JRF的第一谐振频率可能与发射器100LC电路的谐振频率相邻；但是，无论如何都要较低。JRF的第二谐振频率可能与中继器200LC电路的谐振频率相邻，但是在任何情况下都较高。应当注意，在本公开中，短语“发射器100和中继器200LC电路的组合”指的是其中发射器100和中继器200彼此面对(如图1所示)并且功率施加于发射器100的状态。还应当注意，第二谐振频率，即更高的谐振频率，应被视为本公开系统的主谐振频率(MRF)。

发射器100LC电路和中继器200LC电路的谐振频率设计为，将其上没有线圈22的JRF调整为低于发射器100的期望最大工作频率频率并且高于线圈22的谐振频率的特定范围(通常为20-50kHz)。

在一些示例性实施方案中，工作频率(OPF)通常在121kHz至140kHz之间，其中该范围的较低OPF可以比MRF高4kHz，其中最大频率可以比调节极限低5kHz。可替代地，可以将最大OPF设置为低于MRF和规定的最大频率极限。将理解的是，本公开的系统避免了在共振频率下的操作。本公开系统的优选OPF可以处于被移至低于或高于主谐振频率(MRF)的频率的频率范围内。

现在参考图2，图2示出了根据所公开主题的一些示例性实施方案的，使用中继器200的无线电力充电系统的框图。用于无线电力充电的系统包括PS 160、发射器100和用于通过接收器线圈22为设备20充电的中继器200。

在一些示例性实施方案中，该系统可以适于利用发射器100通过中继器200对用户的可充电设备(例如设备20)进行充电。中继器200可以是用作中继器的无源电子电路，用于将充电能量无线地发送到设备20等。中继器200可包括形成中继器LC谐振电路的至少一个线圈(电感器)Lr 210和至少一个电容器Cr 230。

在一些示例性实施方案中，发射器100可以包括至少一个Lx 110线圈和至少一个电容器Ct 130，其被配置为在中继器200的线圈中感应电流。发射器100还包括控制器151；全桥和/或半桥驱动器152，DC电流传感器153，DC电压传感器154和AC电流传感器155。

控制器151可以是中央处理单元(CPU)、微处理器、电子电路、集成电路(IC)等。另外地或可替代地，控制器151可以被实现为为诸如数字信号处理器(DSP)或微控制器之类的特定处理器而编写或移植到其的固件，或者可以被实现为诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)之类的硬件或可配置硬件。在一些示例性实施方案中，控制器151可以用于执行发射器110或其任何子组件所需的计算。

在所公开的主题的一些示例性实施方案中，控制器151可以被配置为利用传感器154和153分别确定PS 160两端的DC电压和由PS 160提供的DC电流。控制器151还可以被配置为利用传感器155来确定提供给Lt110的AC电流。可替代地，可以通过利用DC电流传感器153感测从电源流向驱动器的瞬时电流来确定输出AC电流。值得注意的是，确定交流电流参数可以包括峰值电流、绝对电流的平均值、RMS电流、一次谐波的振幅及其任意组合等。

在一些示例性实施方案中，控制器151包括半导体存储器组件(未示出)。存储器可以是永久性或易失性存储器，例如闪存、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可重编程存储器(FLASH)及其任意组合或类似物。

在一些示例性实施方案中，存储器可以被配置为保留程序代码以激活控制器151以执行与确定控制全桥或半桥驱动器152的脉冲宽度调制(PWM)信号相关联的动作。另外地或可替代地，控制器151的存储器可以保留适于使控制器151执行诸如图3所示的方法之类的指令和代码。

在一些示例性实施方案中，驱动器152可以通过调制流过Lt 110的电流的OPF和/或占空比来调节流过Lt 110的输出电流，即由发射器100提供的功率。另外，由控制器151产生的PWM信号可调节调制以满足诸如设备20之类的负载的无线充电需求。应注意，如前所述，控制器151可在OPF范围内设置PWM信号频率和占空比。另外，控制器151可以基于设备20的功率需求在OPF范围内改变OPF。

在一些示例性实施方案中，控制器151可以利用其存储器来保持与本公开系统的计费管理相关联的连接软件、监视信息、配置和控制信息以及应用。

在一些示例性实施方案中，控制器151可以被配置为基于符合以下通信标准的协议与设备20进行通信：电源联盟(PM)；无线电力联盟(WPC)和空中燃料联盟(AirFuelAlliance)。根据这些通信方法，但不限于，控制器151可以被配置为从设备20获取用户的凭证，以便认证用于授予和调节充电服务的用户。附加地或可替代地，控制器151还可以被配置成从设备20获取其功率需求以及由设备20的制造商提供的接收器线圈22的Q因子。

将注意的是，下文中描述的解决方案/过程/方法不限于本公开的图1-3所示的系统，并且实际上可以适用于增强市售的感应电力传输系统的操作。下文中的实施方案的描述是指图1至图3中所描绘的系统的元件，它们被用作描述以下可应用于其他感应式电力传输系统的解决方案/过程的实施例。

还应注意，本公开可以利用专利申请PCT/IL2018/050258和PCT/IL2018/050266中描述的解决方案、程序和/或方法，通过引用将其全部内容并入本说明书中，程度与具体地和单独地指示通过引用并入本文的程度相同。

上面详细描述的组件可以被实现为一组或多组相互关联的计算机指令，例如由控制器151或另一处理器执行以检测可能影响磁场的异物。组件可以被布置为一个或多个可执行文件、动态库、静态库、方法、功能、服务等。

无线电力联盟(WPC)建议在设备上存在接收器(被充电设备)的情况下，通过主机发射器获取接收器(被充电设备)的Q因子并测量Q因子。并根据主机对接收器的获得的Q因子进行归一化后，比较两个Q因子。应当注意，测得的Q因子小于归一化的获得的Q因子，表明存在异物。所获得的Q因子是一个保留在设备中的数字，并在初始化充电后将其传达给主机发射器。Q因子数是特定于厂商的值，通常是通过在将给定厂商设备放置在参考发射器上并与参考发射器一起运行时测量参考发射器的Q因子得出的。可以由主机发射器对获得的Q因子进行归一化，以弥补参考发射器和主机发射器之间的不同特性。

无线充电系统的电磁场内存在的异物会通过吸收电磁场的部分并加热而导致效率损失和可能的安全隐患。通常，异物是不需要的金属物体，例如硬币、回形针或附着在手机壳上的金属物体，它们可能位于用户的设备(例如设备20)和中继器200之间或附近。

虽然WPC仅针对由发射器和接收器组成的系统处理异物检测，但是本发明的目的是为还包括至少一个与主机发射器没有电流连接的中继器的系统提供异物检测。在所公开的主题的一些示例性实施方案中；发射器可以是(图1和图2的)至少一个发射器100；中继器可以是(图1和图2的)中继器200；该设备可以是(图1和图2的)设备20；它们的组合等。应当注意，设备20可以是包括接收器线圈(例如线圈22)的任何可商购的可充电设备。

本公开的另一个目的是通过引起发射器100在异物检测之后关闭或者最小化功率传递来防止异物问题。

现在参考图3，其示出了根据所公开主题的一些示例性实施方案的用于确定Q因子的方法的流程图。用于确定Q因子的方法可以用于无线充电系统中的异物检测，该无线充电系统包括至少一个发射器100(图1和图2)；至少一个中继器200(图1和图2)；和设备20(图1和图2)。其中发射器和中继器不具有电流连接，因此不能直接测量中继器200的Q因子，并且唯一可能的测量是主机发射器100的测量。应当理解，与本公开有关的异物是中继器200和/或设备20上或附近的物体。

在步骤301，可以获得接收器的Q因子[Q_wpc]。在一些示例性实施方案中，发射器100的控制器151可以从设备20获得Q_wpc。发射器100，在本文中也称为主机发射器，可以被配置为基于本领域已知的协议与设备20进行通信。除了本公开中详细描述的信息之外，主机发射器还可以被配置为获得设备20的接收器的Q_wpc。在一些示例性实施方案中，Q_wpc号是设备20的制造商在设备20中注册的值。Q_wpc表示与已知参考发射器一起工作时设备的Q因子。

在步骤302中，可以测量Q因子。在某些示例性实施方案中，Q因子测量包括主机发射器在给定时间段内激励系统的谐振电路。激励结束后，电容器和电感器中充电的功率衰减。相对于时间线的衰减模式指示整个系统的Q因子，即主机发射器100、中继器200和接收器的Q因子。

在一些示例性实施方案中，激励包括由主机发射器100以至少一个确定的频率发送脉冲序列。应当注意，除了接收器的L22和C22之外，本公开的系统还包括两个谐振电路，即，用于发射器100的Lt 110+Ct 130和用于中继器200的Lt 210+Ct 230。从本公开的结构(图1)将得出结论，可以在激励处形成两个不同的JRF(第一JRF和第二JRF)。

应当注意，对于发射器100和中继器200的给定安装，第一JRF对于主机发射器是已知的，而第二JRF可以由发射器100基于对振荡频率的衰减的测量来确定。

在一个示例性实施方案中，激励包括两个脉冲序列，其中一个序列具有与已知的第一JRF相关的基频，而另一个序列具有与所确定的第二JRF相关的基频。在激励结束之后，发射器100可以利用其传感器的任何组合，即传感器153、154和155，以便于测量两个序列的衰减模式/时间。

在另一个示例性实施方案中，激励包括一个脉冲序列，其中该序列具有与已知的第一JRF相关的基频。在激励结束之后，发射器100可以利用其传感器的任何组合，以便于测量序列的衰减模式/时间。

在又一示例性实施方案中，激励包括一个脉冲序列，其中该序列具有根据经验实现的频率，该频率被配置为触发两个JRF。在激励结束之后，发射器100可以利用其传感器的任何组合，以便于测量两个JRF的衰减模式/时间。

在一些示例性实施方案中，可以使用上面列出的用于测量衰减模式/时间的实施方案的任何组合。

在步骤303中，可以确定中继器的Q因子。在一些示例性实施方案中，可以通过利用以下数学方程式来确定中继器Q因子(Qr)，该数学方程式除了使用所获得的接收器的Q因子之外，还使用从衰减模式/时间测量获得的信息。

应当注意，与电容器和电感器(即，高Q系统)的阻抗相比，包括异物反射电阻的寄生电阻通常较小。因此，这意味着Q因子更接近于没有寄生电阻但衰减时间更短的系统，因此该方程式应具有以下格式：

ω_jn是系统的JRF；ρ_n是每个JRF的衰减因子。由于有四个解，即每个JRF有两个阶段。可以将解指定为w＝w_jn+iρ_n，其中n是JRF的数量。下面的方程式[Y]定义了给定谐振电路的激励频率[w]与自谐振频率的关系(接近度)。因此，要考虑到谐振电路的阻抗。W_x是特定电路的JRF，例如每个电路的发射器或中继器，w是激励频率。

以下等式表示激励结束之后的时间：

其中，K_pr是Lt 110线圈和Lr 210线圈之间的耦合。经过以上转换：

其中，

且k＝K_pr

在分析了Y_x(W)之后，用W_j→W_j+iρ代入时，可获得以下各式。

忽略最后一项，因为它实质上较小，应得到：

将第一JRF的Q因子定义为：

上文针对ρ₁和ρ₂得出了两个方程，它们与两种振荡模式有关。可以从衰减因子中提取ρ₁和ρ₂的值。在一些示例性实施方案中，衰减因子的测量可以基于在两个不同的时间点k＝1和k＝2之间具有Δ_t的两个频率为ω_jn的衰减模式A_n，k的幅度的测量，因此衰减因子计算如下：

在一些示例性实施方案中，求解两个线性方程得到R_p和R_r以及它们的匹配Q_p和Q_r。应该注意的是，对于特定的设备(实际系统)，R_p和Q_p的值是恒定的，因此由于系统的结构(图1)，不受放置在中继器上的异物的影响。因此，只允许在较高的谐振频率下使用具有单个衰减测量的一个方程式来求解上述方程式。

在步骤304中，可以确定异物的存在。在一些示例性实施方案中，如果先前在步骤303中确定的中继器电路Q因子(Qr)小于先前在步骤301中从接收器获得的校正后的(归一化的)Q因子(Qwpc)，则可以确定异物的存在。

将会注意到，由于在给定的[f]和[L]下Qr＝2πfL/Rr，因此先前在步骤303中确定的中继器的有效电阻(Rr)等于中继器的Q因子。还应注意，接收器报告的Qwpc需要进行校正，以补偿参考发射器(如上所述)和中继器磁路之间的磁特性差异。

在一些示例性实施方案中，补偿考虑到中继器线圈和主发射器线圈的电感，所报告的参考发射器线圈的寄生电阻，影响到典型接收器线圈的耦合的几何差异；以及它们的组合等等。

在一些示例性实施方案中，以下等式可以用于计算所报告的Q_wpc的校正后的Q_wpc′：

在上式中，R_ref，w_ref和L_ref分别是参考发射器的寄生电阻、谐振频率和电感。R_r，w_j，L_r，S_c分别是中继器200的寄生电阻(无负载)；JRF和中继器200电感；比例因子，用于补偿参考发射器线圈和中继器线圈尺寸之间的差异。

在所公开的主题的一些示例性实施方案中，Q_wpc′＞Q_r是异物存在的指示，其将因此导致发射器100关闭或最小化其功率传输。

在一些示例性实施方案中，可以在给同一设备20充电的同时周期性地重复步骤302至304。另外地，或可替代地，可以在检测到异物之后重复步骤302至304。可选地，可以在检测到异物之后重复整个方法，即步骤301至304。

在所公开的主题的一些示例性实施方案中，异物检测方法可以基于在激励结束之后的预定时间间隔期间的Lt 110的电压或电流的幅度。在激励处于较高共振频率的情况下，即在较高共振频率下产生大部分激励。在一些示例性实施方案中，该值，即振幅，可以与预定阈值进行比较。随后，如果振幅低于阈值，则表明存在异物。应当注意，阈值的确定可以基于当没有设备被放置在中继器上时响应幅度的测量。附加地或可替代地，上述异物检测方法可以与图3所示的全部或部分步骤结合使用。

在所公开的主题的一些示例性实施方案中，异物检测方法可以从测量系统的较高JRF中得出。可以将该频率与JRF的参考测量进行比较，即在没有设备或物体放置在中继器200上的情况下进行JRF测量。在该示例性实施方案中，异物的存在将导致系统的较高JRF大于参考测量值以上的允许阈值。在一些示例性实施方案中，可以根据放置在系统上的设备的类型来设置允许阈值。应当注意，作为WPC协议的一部分，诸如设备20之类的设备在它们与主机发射器的通信中结合了允许诸如发射器100之类的发射器区分设备类型的信息。

作为示例，来自供应商X的电话使共振频率降低了3kHz。如果检测到特定电话，则允许阈值设置为-1kHz。因此，如果测得的JRF大于参考JRF以下1khz，则检测到异物。相反，来自供应商Y的电话的典型谐振增加为1khz，则可以将阈值设置为+3kHz。因此，如果测得的JRF大于参考JRF以上3khz，则检测到异物。

在所公开的主题的一些示例性实施方案中，以上方法的任何组合和图3中描绘的步骤的任何组合可以用于检测异物。

本公开的主题可以是系统、方法和/或计算机程序产品。该计算机程序产品可以包括其上具有用于使处理器执行本公开主题的各方面的计算机可读程序指令的计算机可读存储介质。

计算机可读存储介质可以是有形设备，其可以保留和存储由指令执行设备使用的指令。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举列表包括以下内容：便携式计算机软盘，硬盘，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦可编程只读存储器存储器(EPROM或闪存)，静态随机存取存储器(SRAM)，便携式光盘只读存储器(CD-ROM)，数字多功能磁盘(DVD)，记忆棒，软盘，机械编码设备(例如打孔卡或凹槽中的凸起结构，上面记录了指令)，以及上述内容的任何适当组合。如本文所使用的，计算机可读存储介质不应被理解为本身是瞬时信号，例如无线电波或其他自由传播的电磁波，通过波导或其他传输介质(例如，穿过光纤电缆的光脉冲)传播的电磁波或通过电线传输的电信号。

此处描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或者通过网络(例如，因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到外部计算机或外部存储设备。该网络可以包括铜传输电缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令以存储在相应的计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开主题的操作的计算机可读程序指令可以是汇编程序指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据或以一种或多种编程语言(包括面向对象的编程语言，例如Smalltalk，C++等)和常规过程编程语言(例如“C”编程语言或类似编程语言)的任意组合编写的源代码或目标代码。计算机可读程序指令可以完全在用户计算机上，部分在用户计算机上，作为独立软件包执行，部分在用户计算机上并且部分在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者可以与外部计算机建立连接(用于例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)。在一些实施方案中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令来个性化电子电路，以便执行本公开主题的各方面。

在此参考根据所公开主题的实施方案的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了所公开主题的各方面。将理解的是，流程图图示和/或框图的每个框以及流程图图示和/或框图中的框的组合可以由计算机可读程序指令来实现。

可以将这些计算机可读程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器，以产生机器，使得该指令在经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行时创建用于实现流程图和/或框图方框中指定的功能/动作的装置。这些计算机可读程序指令还可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可以指导计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式起作用，从而使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制品，该制品包括实现在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的各方面的指令。

计算机可读程序指令还可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的指令实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。

附图中的流程图和框图示出了根据本公开主题的各个实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的体系结构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可以代表指令的模块、片段或部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代实施方式中，框中指出的功能可以不按图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行这些框。还应注意，框图和/或流程图的每个框以及框图和/或流程图的框的组合可以由执行指定功能或动作或执行特殊用途的硬件和计算机指令的组合的基于特殊用途硬件的系统来实现。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制所公开的主题。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组。

所附权利要求中的所有装置或步骤加上功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于与具体要求保护的其他要求保护的元件组合地执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的主题的描述，但并不意图是穷举的或将本公开的主题限于公开的形式。在不脱离所公开主题的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述实施方案是为了最好地解释所公开的主题的原理和实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有各种修改的各种实施方案的所公开的主题，这些修改适合于预期的特定用途。

Claims

1.通过与中继器感应耦合的主机发射器检测异物的方法，该方法包括：

从放置在所述中继器上的接收器获得Q因子；

测量至少一个联合共振频率(JRF)的衰减模式；

根据所述衰减模式确定所述中继器的Q因子；

根据中继器的Q因子和从接收器获得的校正后的Q因子确定异物的存在。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量衰减模式还包括由所述主机发射器对所述发射器初级线圈的激励，以及在所述激励之后测量所述衰减模式，其中，所述激励包括至少一个脉冲序列，每个脉冲序列具有基本频率，并且其中，所述衰减模式具有对应于第一JRF和第二JRF的振荡频率。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基本频率是根据经验获得的频率，并且其中，所述在激励之后测量所述衰减模式包括：测量每个序列的两个JRF的衰减模式。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基本频率基本接近所述第一JRF，并且其中，所述在激励之后测量所述衰减模式包括：测量所述第一JRF的衰减模式。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述激励包括：具有附加脉冲序列，该附加脉冲序列具有基本在所述第二JRF附近的基本频率；以及其中，所述在激励之后测量所述衰减模式包括：针对每个顺序测量所述第二JRF的衰减模式。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述中继器的Q因子还基于至少一个JRF的振荡的所述衰减模式的衰减因子。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定异物的存在还包括计算由主机发射器从接收器获得的校正后的Q因子。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定异物的存在还包括将校正后的Q因子与所述中继器的Q因子进行比较，并且其中，如果所述中继器的Q因子小于校正后的Q因子，则检测到至少一个异物的存在。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在检测到所述至少一个异物的存在之后，所述主机发射器停止或最小化对所述中继器的供电。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，一旦检测到所述至少一个异物的存在，则周期性地重复所述方法。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法被周期性地重复。