CN113852218A - 用于无线功率传输系统的物体检测设备和方法 - Google Patents

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CN113852218A CN202010597967.8A CN202010597967A CN113852218A CN 113852218 A CN113852218 A CN 113852218A CN 202010597967 A CN202010597967 A CN 202010597967A CN 113852218 A CN113852218 A CN 113852218A
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Abstract

一种方法包括：将无线功率传输系统配置成工作在睡眠模式，以减少无线功率传输系统的静态电流；将无线功率传输系统配置成工作在磁检测模式，其中在磁检测模式中，激励被施加到无线功率传输系统的谐振回路；检测具有谐振衰减包络的信号，其中信号由谐振回路来生成；以及将无线功率传输系统配置成在发现物体磁耦合到无线功率传输系统之后工作在主动工作模式。

Description

用于无线功率传输系统的物体检测设备和方法
技术领域
本发明涉及物体检测设备和方法，以及在特定实施例中涉及用于无线功率传输系统的物体检测设备。
背景技术
随着技术进一步进步，无线功率传输已经成为用于对基于电池的移动装置(例如移动电话、平板PC、数码相机、MP3播放器等)供电或充电的有效便利机制。无线功率传输系统通常包括一次侧发射器和二次侧接收器。一次侧发射器经由磁耦合来磁耦合到二次侧接收器。磁耦合可实现为松耦合变压器，该变压器具有一次侧发射器中形成的一次侧线圈以及二次侧接收器中形成的二次侧线圈。
一次侧发射器可包括功率转换单元，例如功率转换器的一次侧。功率转换单元耦合到电源，并且能够将电力转换成无线功率信号。二次侧接收器能够经由松耦合变压器来接收无线功率信号，并且将所接收无线功率信号转换成适合于负载的电力。
为了增加无线功率传输系统的系统效率，需要尽可能多地降低功率消耗。例如，当接收器没有磁耦合到发射器时，发射器配置成离开主动工作模式(例如正常操作模式)，并且进入降低功率模式(例如睡眠模式)。在主动工作模式中，无线功率传输系统的控制电路(例如微控制器)和电源管理电路(例如耦合到发射器的功率级)被完全供电。功率从发射器传输给接收器。在睡眠模式中，只有控制电路和唤醒源被供电。由于禁用几乎全部功率消耗电路，无线功率传输系统的静态电流在睡眠模式中已经减少。
多个唤醒源可用来使无线功率传输系统能够在物体(例如要充电的移动电话)磁耦合到无线功率传输系统之后离开睡眠模式并且进入主动工作模式(正常操作模式)。取决于不同应用和设计需要，无线功率传输系统的唤醒源可按照各种方式来实现。例如，当用户激活开关(例如按钮或按键)时，可生成唤醒信号。在另一些实施例中，唤醒信号可由定时器来生成。特别是，在无线功率传输系统进入睡眠模式之后，发起定时器。当定时器达到预定时间阈值(例如100秒)时，唤醒中断被断言，以唤醒无线功率传输系统。此外，传感器检测设备(例如电容传感器)可用来唤醒系统。在物体(例如移动电话)被放置成邻近电容传感器之后，该物体引起电容传感器的电容的变化。这种变化能够用来唤醒无线功率传输系统。
上述唤醒解决方案引起一些不利影响，例如不良用户体验、不可靠操作、额外成本、延迟响应、它们的任何组合等。期望具有一种简单可靠的唤醒设备和方法，以便在多种操作条件下提供快速、准确和用户友好唤醒解决方案。
发明内容
一般通过本公开的优选实施例，来解决或防止这些及其他问题并且实现技术优点，所述优选实施例提供用于无线功率传输系统的物体检测设备。
按照实施例，一种设备包括：功率转换装置，经由电容器耦合到第一线圈；以及控制器，配置成工作在磁检测模式，其中在磁检测模式中，控制器经由功率转换装置将激励施加到电容器和第一线圈，并且检测具有谐振衰减包络的信号，以及其中控制器配置成基于谐振衰减包络的多个参数来确定物体是否磁耦合到第一线圈。
按照另一个实施例，一种方法包括：将无线功率传输系统的控制器配置成工作在睡眠模式，其中无线功率传输系统包括经由电容器来连接到第一线圈的功率级；将无线功率传输系统的控制器配置成工作在磁检测模式，其中在磁检测模式中，控制器经由功率级将激励施加到电容器和第一线圈；检测具有谐振衰减包络的信号，其中该信号由电容器和第一线圈响应该激励来生成；以及基于谐振衰减包络的多个参数来确定物体是否磁耦合到第一线圈。
按照又一个实施例，一种方法包括：将无线功率传输系统配置成工作在睡眠模式，以减少无线功率传输系统的静态电流；将无线功率传输系统配置成工作在磁检测模式，其中在磁检测模式中，激励被施加到无线功率传输系统的谐振回路；检测具有谐振衰减包络的信号，其中该信号由谐振回路来生成；以及将无线功率传输系统配置成在发现物体磁耦合到无线功率传输系统之后工作在主动工作模式。
以上相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可更好地了解随后的本公开的详细描述。以下将描述形成本公开的权利要求书的主题的本公开的附加特征和优点。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可易于用作用于修改或设计执行本公开的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当知道，这类等效构造没有背离如所附权利要求书所述的本公开的精神和范围。
附图说明
为了更全面了解本公开及其优点，现在参照以下结合附图的描述，附图包括：
图1示出按照本公开的各个实施例的无线功率传输系统的框图；
图2示出按照本公开的各个实施例、图1所示无线功率传输系统的示意图；
图3示出按照本公开的各个实施例、用于唤醒图1所示的无线功率传输系统的设备；
图4示出按照本公开的各个实施例、图1所示无线功率传输系统的各种波形；
图5示出按照本公开的各个实施例、具有谐振衰减包络的电流；以及
图6示出按照本公开的各个实施例、控制图1所示无线功率传输系统的方法的流程图。
不同附图中的对应数字和标号一般表示对应部件，除非另加说明。绘制附图以清楚地示出各个实施例的相关方面，而不一定按比例绘制。
具体实施方式
下面详细论述当前优选实施例的制作和使用。但是应当理解，本公开提供能够在大量具体上下文中体现的许多可适用发明概念。所述的具体实施例只是说明制作和使用本公开的具体方式，而不是限制本公开的范围。
将在具体上下文(即，用于无线功率传输系统的物体检测设备)中针对优选实施例来描述本公开。但是，本发明还可适用于多种功率系统。下面将参照附图来说明各个实施例。
图1示出按照本公开的各个实施例的无线功率传输系统的框图。无线功率传输系统100包括功率转换器104和无线功率传输装置101，级联连接在输入电源102与负载114之间。无线功率传输装置101包括发射器110和接收器120。如图1所示，发射器110包括级联连接的发射器电路107和发射器线圈L1。发射器电路107的输入耦合到功率转换器104的输出。接收器120包括级联连接的接收器线圈L2和整流器112。整流器112的输出耦合到负载114。
当接收器120被放置在发射器110附近时，发射器110经由磁场磁耦合到接收器120。松耦合变压器115通过发射器线圈L1(所述发射器线圈L1是发射器110的组成部分)和接收器线圈L2(所述接收器线圈L2是接收器120的组成部分)来形成。因此，功率可从发射器110传输给接收器120。
在一些实施例中，发射器110可在充电垫内部。发射器线圈被放置在充电垫的顶面下面。接收器120可包含在移动电话中。当移动电话被放置在充电垫附近时，可在发射器线圈与接收器线圈之间建立磁耦合。换言之，发射器线圈和接收器线圈可形成松耦合变压器，经由该变压器，功率传输在发射器110与接收器120之间进行。发射器线圈L1与接收器线圈L2之间的耦合强度通过耦合系数k来量化。在一些实施例中，k处于从大约0.05至大约0.9的范围中。
在一些实施例中，在发射器线圈L1与接收器线圈L2之间已经建立磁耦合之后，发射器110和接收器120可形成功率系统，经由该功率系统，功率从输入电源102无线传输给负载114。
输入电源102可以是将电网线电压转换成直流(dc)电压的电源适配器。在另一些实施例中，输入电源102可以是再生电源，例如太阳能电池板阵列。此外，输入电源102可以是能量存储装置，例如可充电电池、燃料电池等。
负载114表示耦合到接收器120的移动装置(例如移动电话)所消耗的功率。在另一些实施例中，负载114可表示可充电电池和/或串联/并联连接并且耦合到接收器120的输出的电池。
发射器电路107按照一些实施例可包括全桥功率转换器的一次侧开关。全桥又称作H桥。在另一些实施例中，发射器电路107可包括其他转换器(例如半桥转换器、推挽转换器等)的一次侧开关。下面将针对图2来描述发射器电路107的详细配置。
应当注意，上述转换器只是示例。本领域的技术人员将会知道，在另一些实施例中可使用其他适当功率转换器，例如基于E类拓扑的功率转换器(例如E类放大器)。
发射器电路107可进一步包括谐振电容器。谐振电容器和发射器线圈的磁电感可形成谐振回路。取决于设计需要和不同应用，谐振回路可进一步包括谐振电感器。在一些实施例中，谐振电感器可实现为外部电感器。在备选实施例中，谐振电感器可实现为连接导线。
接收器120包括接收器线圈L2，所述接收器线圈L2在接收器120被放置在发射器110附近之后磁耦合到发射器线圈L1。因此，功率可被传输给接收器线圈，并且经由整流器112进一步传递给负载114。接收器120可包括二次谐振电容器。
整流器112将从接收器线圈L2的输出所接收的交替极性波形转换成单极性波形。在一些实施例中，整流器112实现为包括四个开关的同步整流器。在备选实施例中，整流器112包括全波二极管桥和输出电容器。
此外，同步整流器可通过任何可控装置(例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)装置、双极结晶体管(BJT)装置、超结晶体管(SJT)装置、绝缘栅双极晶体管(IGBT)装置、基于氮化镓(GaN)的功率装置等)来形成。下面将针对图2来论述整流器112的详细结构。
功率转换器104耦合在输入电源102与无线功率传输装置101的输入之间。取决于设计需要和不同应用，功率转换器104可包括许多不同配置。在一些实施例中，功率转换器104可以是非隔离功率转换器，例如降压转换器。在一些实施例中，功率转换器104可实现为线性调节器。在一些实施例中，功率转换器104可以是隔离功率转换器，例如正激式转换器。
上述功率转换器104的实现只是示例，不应当不适当地限制权利要求书的范围。本领域的技术人员会知道许多变化、替代和修改。此外，取决于不同应用和设计需要，功率转换器104可以是无线功率传输系统100的可选元件。换言之，输入电源102可直接连接到发射器电路107。
图2示出按照本公开的各个实施例、图1所示无线功率传输系统的示意图。无线功率传输装置101包括级联连接的发射器电路107、谐振电容器Cp、松耦合变压器115、谐振电容器Cs和整流器112。松耦合变压器115通过发射器线圈L1和接收器线圈L2来形成。发射器电路107实现为如图2所示的全桥。在以下的文本中，图2所示的全桥又被称作功率级。
全桥107包括四个开关元件，即，S1、S2、S3和S4。如图2所示，开关元件S1和S2串联连接在输入电压母线VIN与地之间。输入电压母线VIN连接到图1所示的功率转换器104的输出。同样，开关元件S3和S4串联连接在输入电压母线VIN与地之间。开关元件S1和S2的公共结点耦合到发射器线圈L1的第一输入端子。开关元件S3和S4的公共结点经由谐振电容器Cp耦合到发射器线圈L1的第二输入端子。
按照一些实施例，开关元件S1、S2、S3和S4实现为MOSFET或者并联连接的MOSFET、它们的任何组合等。按照备选实施例，开关元件(例如开关S1)可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)装置。备选地，一次开关能够是任何可控开关，例如集成栅换向晶闸管(IGCT)装置、栅关断晶闸管(GTO)装置、可控硅整流器(SCR)装置、结型栅场效应晶体管(JFET)装置、MOS可控晶闸管(MCT)装置、基于氮化镓(GaN)的功率装置等。
应当注意，虽然本描述中的示例通篇基于全桥转换器(例如图2所示的全桥107)，但是图2所示的发射器电路107的实现可具有许多变化、替代和修改。例如，备选地可采用半桥转换器、推挽转换器、基于E类的功率转换器(例如E类放大器)。此外，当发射器线圈L1在一些应用中与接收器线圈L2紧耦合时，可形成电感器-电感器-电容器(LLC)谐振转换器。
总之，仅为了便于清楚地示出各个实施例的发明方面而限制本文所示的全桥107。本发明并不局限于任何特定功率拓扑。
还应当注意，虽然图2示出四个开关S1-S4，但是本公开的各个实施例可包括其他变化、修改和替代。例如，独立电容器可与全桥107的每个开关并联连接。这种独立电容器帮助更好地控制全桥107的谐振过程的定时。
接收器线圈L2的输出经由谐振电容器Cs、整流器112和电容器Co耦合到负载RL。整流器将从接收器线圈L2的输出所接收的交替极性波形转换成单极性波形。电容器Co用来衰减噪声并且提供稳态输出电压。谐振电容器Cs帮助实现无线功率传输系统的软切换。
在一些实施例中，整流器112实现为同步整流器。整流器112包括四个开关元件，即，S5、S6、S7和S8。如图2所示，开关元件S5和S6串联连接在整流器112的输出端子与地之间。同样，开关元件S7和S8串联连接在整流器112的输出端子与地之间。如图2所示，开关元件S5和S6的公共结点耦合到接收器线圈L2的第一端子。开关元件S7和S8的公共结点经由谐振电容器Cs耦合到接收器线圈L2的第二端子。
按照一些实施例，开关元件S5、S6、S7和S8实现为MOSFET或者并联连接的MOSFET、它们的任何组合等。
在运行中，当接收器(线圈L2)没有磁耦合到发射器(线圈L1)或者接收器未被加载时，无线功率传输系统可工作在睡眠模式。在接收器磁耦合到发射器之后，无线功率传输系统的控制电路(例如控制器)能够检测这个变化，并且使无线功率传输系统能够离开睡眠模式并且进入主动工作模式(正常操作模式)。为了具有这个变化的快速和准确检测，无线功率传输系统的控制电路可经由全桥107将激励施加到谐振回路。控制电路测量信号(流经谐振回路的电流或者跨谐振电容器的电压)，并且确定物体(例如接收器)是否已经磁耦合到发射器。下面将针对图3-6来描述这种目标检测方法的详细工作原理及其关联系统配置。
图3示出按照本公开的各个实施例、用于唤醒图1所示的无线功率传输系统的设备。该设备包括微控制器(MCU)302、功率级304、第一功率转换器306、第二功率转换器308、电容器Cr和第一线圈L。如图3所示，功率级304经由电容器Cr耦合到第一线圈L。在一些实施例中，功率级304实现为全桥转换器。MCU 302耦合到功率级304和第一功率转换器306。如图3所示，MCU 302配置成从功率级304接收各种操作参数，并且生成多个操作命令，以控制功率级304和第一功率转换器306。
应当注意，将功率级304实现为全桥转换器只是示例。仅为了便于清楚地示出各个实施例的发明方面而限制这个实现。本发明并不局限于任何特定功率拓扑。例如，取决于不同设计需要，功率级304可实现为半桥转换器。
如图3所示，第一功率转换器306连接在输入电源VB与功率级304之间。第二功率转换器308连接在输入电源VB与MCU 302之间。第一功率转换器306和第二功率转换器308由相同输入电源VB来供电。
在一些实施例中，第一功率转换器306配置成为功率级304提供功率。第一功率转换器306可实现为任何适当功率转换器，例如降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器、电荷泵转换器、它们的任何组合等。在本描述中，第一功率转换器306通篇可备选地称作功率转换装置。在一些实施例中，第二功率转换器308配置成为MCU 302提供功率。第二功率转换器308是偏置功率转换器。第二功率转换器308实现为低功率降压转换器。
应当注意，将第二功率转换器308实现为降压转换器只是示例。本发明并不局限于任何特定功率拓扑。例如，取决于不同设计需要，第二功率转换器308可实现为降压-升压转换器。
应当注意，图3所示的框图与图1所示的发射器侧的框图相似，只不过已经添加第二功率转换器308和MCU 302，以更好地示出物体检测设备如何能够唤醒无线功率传输系统。
在操作中，无线功率传输系统可配置成工作在各种操作模式，包括主动工作模式和睡眠模式。当物体(例如接收器、移动电话、外物)磁耦合到第一线圈L时，无线功率传输系统配置成工作在主动工作模式。在主动工作模式中，在第一线圈L与第二线圈(该第二线圈作为接收器的组成部分)之间传输功率。在一些实施例中，第一线圈是发射器线圈。第二线圈是接收器线圈。
在操作中，当无线功率传输系统未被加载时，无线功率传输系统是空闲的。为了降低功率消耗，无线功率传输系统配置成工作在睡眠模式。在睡眠模式期间，提供给第一功率转换器306和功率级304的功率已经被切断。提供给第二功率转换器308和MCU 302的功率保持为接通，以用于控制无线功率传输系统。
在睡眠模式中，物体(例如移动电话)可磁耦合到第一线圈L。为了改进响应时间并且提供更好的用户体验，MCU 302可周期地工作在磁检测模式。
在睡眠模式中，适当唤醒源(例如定时器)可用来唤醒MCU 302。定时器可以是MCU302的组成部分。备选地，定时器可以是MCU 302外部的独立装置。响应来自定时器的唤醒，MCU 302离开睡眠模式，并且进入磁检测模式。在磁检测模式中，MCU 302使功率级304能够执行磁检测。特别是，MCU 302经由功率级304将激励(例如电压脉冲)施加到电容器Cr和第一线圈L，并且接收具有谐振衰减包络的信号。在一些实施例中，具有谐振衰减包络的信号是流经谐振回路的电流。谐振回路通过电容器Cr和第一线圈L来形成。在备选实施例中，具有谐振衰减包络的信号是跨电容器Cr的电压。MCU 302配置成基于谐振衰减包络的衰减系数和谐振频率来确定物体是否磁耦合到第一线圈L。在发现物体已经耦合到第一线圈L之后，MCU 302可离开睡眠模式并且进入主动工作模式。在主动工作模式中，按照快速和准确方式将功率从第一线圈L传输给物体，以便满足物体的功率需求。
具有磁检测模式的一个有利特征是磁检测模式操作不要求专用机械元件(例如按钮)以用于确定物体是否磁耦合到第一线圈L。此外，上述磁检测方法提供快速响应，由此改进用户体验。这种技术使快速和准确物体检测和识别是可能的。
应当注意，图3所示的系统架构基于功率发射器(PTX)。图3所示的这个系统架构只是示例，不应当不适当地限制权利要求书的范围。本领域的技术人员会知道许多变化、替代和修改。例如，上述磁检测方法可以可适用于其他无线功率传输系统，例如反向无线充电系统，其中移动电话的功率接收器配置为功率发射器。
图4示出按照本公开的各个实施例、图1所示无线功率传输系统的各种波形。第一波形402表示无线功率传输系统的静态电流。第二波形404示出睡眠模式和磁检测模式的时长。第三波形406示出磁检测模式的周期中的多个电压脉冲。
当发射器未被加载时，无线功率传输系统配置成工作在睡眠模式。在睡眠模式期间，为了确定物体是否磁耦合到无线功率传输系统，无线功率传输系统偶尔可工作在磁检测模式。
如图4所示，从t1到t2，无线传输系统工作在磁检测模式。从t2到t3，无线传输系统工作在睡眠模式。在一些实施例中，睡眠模式的时长处于大约100毫秒至大约10秒的范围中。磁检测模式的时长处于大约1毫秒至大约50毫秒的范围中。
如图4所示，磁检测模式期间的静态电流高于睡眠模式期间的静态电流。在睡眠模式中，静态电流可处于从大约1微安至大约10微安的范围中。磁检测模式的静态电流可高于100微安。总静态电流是睡眠模式和磁检测模式中的电流的平均电流。平均电流能够通过下式来表达：
Figure BDA0002558046840000101
在等式(1)中，Iquiescent_mag_detect是磁检测模式的静态电流。如图4所示，(t2-t1)表示磁检测模式的时长。同样，Iquiescent_sleep是睡眠模式的静态电流。如图4所示，(t3-t2)表示睡眠模式的时长。此外，(t3-t2)表示磁检测模式和睡眠模式的总时间。
如通过等式(1)所示，能够通过改变睡眠模式的时长与磁检测模式的时长的比率总静态电流，来调整总静态电流。在一些实施例中，睡眠模式的时长与磁检测模式的时长的比率大于10。由于具有这个比率，总静态电流小于100微安。
图4进一步示出，在磁检测模式中，可存在多个磁检测测试。如第三波形406所示，在磁检测模式期间(从t1到t2)，多个磁检测测试可应用于谐振回路，以用于进一步改进检测精度。每个磁检测测试可实现为电压脉冲。在一些实施例中，磁检测测试的数量处于从大约1至大约10的范围中。
图5示出按照本公开的各个实施例、具有谐振衰减包络的电流。在激励(例如电压脉冲)被施加到通过线圈和谐振回路所形成的谐振回路之后，流经谐振回路的电流是如图5所示具有谐振衰减包络的电流。
流经谐振回路的电流能够表达为：
Figure BDA0002558046840000102
在等式(2)中，Ipeak是如图5所示的初始峰值。初始峰值是预定值，该预定值取决于激励的幅度。τ是谐振衰减包络的衰减系数。ω是谐振衰减包络的谐振频率。谐振衰减包络的衰减系数能够通过下式来表达：
Figure BDA0002558046840000111
谐振衰减包络的谐振频率能够通过下式来表达：
Figure BDA0002558046840000112
在等式(3)中，L是谐振回路的等效电感。R是谐振回路的等效电阻。在等式(4)中，C是谐振回路的电容。
在操作中，不同物体可经由线圈L来磁耦合到谐振回路。不同物体可对L和R的值具有不同影响。因此，R和L的值可表示哪一种类型的物体已经磁耦合到图3所示的线圈L。此外，R和L的值还指示物体是否已经磁耦合到线圈L。
在操作中，R和L的值可经由适当表征测试来预先确定。R和L的预定值可存储在查找表中。MCU 302经由功率级304将激励施加到谐振回路。适当装置(例如电流传感器)可用来测量流经谐振回路的电流。MCU 302接收所测量电流。算法用来分析所测量电流(例如图5所示的电流波形)，以得到衰减系数和谐振频率。如等式(3)和(4)所示，算法能够基于衰减系数和谐振频率来获取L和R的值。通过将R和L的所测量值与查找表中存储的R和L的值进行比较，算法能够确定物体是否已经磁耦合到线圈L。此外，如果物体已经磁耦合到线圈L，则算法能够进一步确定哪一种类型的物体已经磁耦合到线圈L。
应当注意，以上针对电流波形所述的磁检测方法可适用于跨谐振电容器的电压信号。跨谐振回路的谐振电容器的电压能够表达为：
Figure BDA0002558046840000113
在等式(5)中，Vpeak是跨谐振电容器的电压的初始峰值。等式(5)与等式(2)相似。因此，上述磁检测方法可适用于等式(5)。通过分析跨谐振电容器的所测量电压，算法能够确定物体是否已经磁耦合到线圈L。此外，如果物体已经磁耦合到线圈L，则算法能够进一步确定哪一种类型的物体已经磁耦合到线圈L。
图6示出按照本公开的各个实施例、控制图1所示无线功率传输系统的方法的流程图。图6所示的这个流程图只是示例，不应当不适当地限制权利要求书的范围。本领域的技术人员会知道许多变化、替代和修改。例如，图6所示的各种步骤可被添加、去除、替代、重新布置和重复。
无线功率传输系统包括发射器和接收器。发射器包括功率级、谐振电容器和发射器线圈。接收器包括接收器线圈和整流器。发射器线圈磁耦合到接收器线圈。在一些实施例中，发射器可以是充电垫。接收器可以是移动电话。
在操作中，接收器(例如移动电话)可以没有磁耦合到发射器(例如充电垫)。换言之，发射器未被加载。为了降低发射器的功率消耗，发射器和关联控制电路可进入睡眠模式。在睡眠模式中，几乎全部功率已经被切断，以减少发射器的静态电流，由此降低功率消耗。只有提供给唤醒源的功率保持为接通。在睡眠模式中，接收器(例如移动电话)可再次磁耦合到发射器(例如充电垫)。接收器与发射器之间的磁耦合需要按照快速和准确方式的模式变更(从睡眠模式到主动工作模式)。为了改进用户体验，磁检测模式用来提供从睡眠模式到主动工作模式的快速和准确转变。
在步骤602，无线功率传输系统未被加载。无线功率传输系统配置成工作在睡眠模式，以减少无线功率传输系统的静态电流。在睡眠模式期间，提供给无线功率传输系统的功率级的功率已经被切断。只有提供给唤醒源的功率保持为接通，以用于控制无线功率传输系统。
在步骤604，在对预定时长停留于睡眠模式之后，无线功率传输系统配置成工作在磁检测模式。在磁检测模式中，启用无线功率传输系统的功率级。激励(例如电压脉冲或者多个电压脉冲)经由功率级来施加到无线功率传输系统的谐振回路。
在步骤606，检测流经谐振回路的电流。该电流具有谐振衰减包络。算法用来测量来自谐振衰减包络的电流的衰减系数和谐振频率。算法能够确定物体(例如接收器)是否磁耦合到无线功率传输系统。
应当注意，基于流经谐振回路的电流的参数来确定物体(例如接收器)是否磁耦合到无线功率传输系统只是示例。在备选实施例中，算法能够基于跨谐振回路的谐振电容器的电压的参数来确定物体(例如接收器)是否磁耦合到无线功率传输系统。
在步骤608，在发现物体(例如接收器)磁耦合到无线功率传输系统之后，无线功率传输系统配置成工作在主动工作模式。
虽然详细描述了本公开的实施例及其优点，但是应当理解，本文中能够进行各种变更、置换和改变，而没有背离如所附权利要求书所限定的本公开的精神和范围。
此外，本申请的范围不是意在局限于本说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、部件、方法和步骤的特定实施例。如本领域的技术人员通过本公开的公开将易于理解，按照本公开可利用执行与本文所述的对应实施例基本上相同的功能或者实现基本上相同的结果的当前存在或者以后将要开发的过程、机器、制造、物质组成、部件、方法或步骤。相应地，所附权利要求书预计在其范围之内包含这类过程、机器、制造、物质组成、部件、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
功率转换装置，经由电容器耦合到第一线圈；以及
控制器，配置成工作在磁检测模式，其中在所述磁检测模式中，所述控制器经由所述功率转换装置将激励施加到所述电容器和所述第一线圈，并且检测具有谐振衰减包络的信号，以及其中所述控制器配置成基于所述谐振衰减包络的多个参数来确定物体是否磁耦合到所述第一线圈。
2.如权利要求1所述的设备，其中：
所述功率转换装置是全桥转换器。
3.如权利要求1所述的设备，其中：
所述控制器配置成基于所述谐振衰减包络的衰减系数和谐振频率来确定所述物体是否磁耦合到所述第一线圈。
4.如权利要求1所述的设备，还包括：
第一功率转换器，配置成为所述功率转换装置提供功率；以及
第二功率转换器，配置成为所述控制器提供功率，其中所述第一功率转换器和所述第二功率转换器由相同输入电源来供电。
5.如权利要求4所述的设备，其中：
所述第二功率转换器是低功率降压转换器，所述低功率降压转换器配置成为所述控制器提供偏置功率。
6.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一线圈配置成磁耦合到第二线圈，并且其中：
所述第一线圈是无线功率传输系统的发射器线圈；以及
所述第二线圈是所述无线功率传输系统的接收器线圈。
7.如权利要求1所述的设备，其中：
在工作在所述磁检测模式之前，所述控制器配置成工作在睡眠模式，并且其中：
所述睡眠模式的时长处于大约100毫秒至大约10秒的范围中；以及
所述磁检测模式的时长处于大约1毫秒至大约50毫秒的范围中。
8.如权利要求7所述的设备，其中：
所述睡眠模式的所述时长是所述磁检测模式的所述时长的至少十倍。
9.如权利要求1所述的设备，其中：
从流入由所述电容器和所述第一线圈所形成的谐振回路中的电流来检测所述信号。
10.一种方法，包括：
将无线功率传输系统的控制器配置成工作在睡眠模式，其中所述无线功率传输系统包括经由电容器连接到第一线圈的功率级；
将所述无线功率传输系统的所述控制器配置成工作在磁检测模式，其中在所述磁检测模式中，所述控制器经由所述功率级将激励施加到所述电容器和所述第一线圈；
检测具有谐振衰减包络的信号，其中所述信号由所述电容器和所述第一线圈响应所述激励而生成；以及
基于所述谐振衰减包络的多个参数来确定物体是否磁耦合到所述第一线圈。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
在发现所述物体磁耦合到所述第一线圈之后，将所述无线功率传输系统配置成工作在主动工作模式，其中在所述主动工作模式期间，在所述第一线圈与第二线圈之间传输功率，并且其中所述第二线圈是所述物体的组成部分。
12.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
基于所述谐振衰减包络的衰减系数和谐振频率来确定所述物体是否磁耦合到所述第一线圈。
13.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
在所述磁检测模式中，将多个电压脉冲施加到由所述第一线圈和所述电容器所形成的谐振回路；以及
检测流经所述谐振回路的电流，其中基于流经所述谐振回路的所述电流的波形得到具有所述谐振衰减包络的所述信号。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
基于流经所述谐振回路的所述电流的所述波形来确定所述谐振衰减包络的衰减系数；以及
基于流经所述谐振回路的所述电流的所述波形来确定所述谐振衰减包络的谐振频率。
15.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
在所述磁检测模式中，将多个电压脉冲施加到由所述第一线圈和所述电容器所形成的谐振回路；以及
检测跨所述谐振回路的所述电容器的电压，其中基于跨所述谐振回路的所述电容器的所述电压的波形来得到具有所述谐振衰减包络的所述信号。
16.一种方法，包括：
将无线功率传输系统配置成工作在睡眠模式，以减少所述无线功率传输系统的静态电流；
将所述无线功率传输系统配置成工作在磁检测模式，其中在所述磁检测模式中，激励被施加到所述无线功率传输系统的谐振回路；
检测具有谐振衰减包络的信号，其中所述信号由所述谐振回路来生成；以及
在发现物体磁耦合到所述无线功率传输系统之后，将所述无线功率传输系统配置成工作在主动工作模式。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述无线功率传输系统包括：
所述谐振回路，包括谐振电容器和第一线圈；
功率级，连接到所述谐振回路；
控制器，配置成确定所述物体是否磁耦合到所述第一线圈；
第一功率转换器，配置成为所述功率级提供功率；以及
第二功率转换器，配置成为所述控制器提供功率，其中所述第一功率转换器和所述第二功率转换器由相同输入电源来供电。
18.如权利要求17所述的方法，其中：
所述功率级是全桥功率转换器；以及
所述第一功率转换器和所述第二功率转换器是非隔离功率转换器。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：
检测具有所述谐振衰减包络的所述信号，所述信号由所述谐振电容器和所述第一线圈来生成；以及
基于所述谐振衰减包络的衰减系数和谐振频率来确定所述物体是否磁耦合到所述第一线圈。
20.如权利要求16所述的方法，其中：
所述激励包括多个磁检测测试。
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