CN115398773A - 送电设备、受电设备及其控制方法和程序 - Google Patents
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Abstract
根据本发明,测量用于向受电设备进行无线电力传送的送电部件的Q因子,以基于从受电设备接收到的基准Q因子和所测量的Q因子来判断与受电设备不同的物体的有无。送电设备在Q因子的测量之后获得与不同于Q因子的预定物理量有关的第一指标值,在以上判断中判断为不存在与受电设备不同的物体之后在向受电设备的无线电力传送开始之前,获得与预定物理量有关的第二指标值,并且基于第一指标值和第二指标值来判断与受电设备不同的物体的有无。
Description
技术领域
本公开涉及无线电力传送中的送电设备和受电设备及其控制方法和程序。
背景技术
用于无线电力传送系统的技术已广泛进行了开发。专利文献1描述了一种在送电/受电时检测异物的方法。该方法符合作为无线充电标准的标准组织的无线电力联盟(Wireless Power Consortium)(WPC)所开发的标准(WPC标准)。在专利文献1中,在送电/受电开始之前测量无线电力传送系统的线圈的Q因子(品质因子),并且基于所测量的Q因子和从受电设备接收到的基准Q因子来进行异物检测。当通过基于Q因子的异物检测而判断为不存在异物时,计算送电/受电设备与受电设备之间的电力损耗的估计值。在送电/受电开始后,基于电力损耗的估计值与测量值之间的差来进行异物检测。这里,异物是除了受电设备之外的物体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-113849
发明内容
发明要解决的问题
根据WPC标准,在利用送电设备对Q因子的测量之后,在送电设备和受电设备之间进行识别信息和能力信息的交换以及与送电/受电有关的各种参数的协商等。然后,送电设备基于基准Q因子和所测量的Q因子来进行异物检测,并且如果未检测到异物,则计算电力损耗的估计值。当异物在测量Q因子之后直到计算出电力损耗的估计值为止的时间期间进入时,送电设备无法检测异物。如果异物在该时间期间进入,则在存在异物的情况下计算电力损耗的估计值。因此,基于送电开始后的电力损耗的异物检测的准确度降低。
本公开提供了一种用于抑制异物检测的准确度的降低的技术。
用于解决问题的方案
根据本公开的一方面的送电设备具有以下布置。也就是说,该送电设备包括:送电部件,用于向受电设备进行无线电力传送;测量部件,用于测量所述送电部件的Q因子;第一获得部件,用于在所述Q因子的测量之后获得与不同于所述Q因子的预定物理量有关的第一指标值;第一判断部件,用于基于从所述受电设备接收到的信息所表示的Q因子和所述测量部件所测量的Q因子,来判断与所述受电设备不同的物体的有无;第二获得部件,用于在所述第一判断部件判断为不存在与所述受电设备不同的物体之后、在向所述受电设备的无线电力传送开始之前,获得与所述预定物理量有关的第二指标值;以及第二判断部件,用于基于所述第一指标值和所述第二指标值来判断与所述受电设备不同的物体的有无。
发明的效果
根据本公开,可以抑制异物检测的准确度的降低。
通过以下结合附图所进行的描述,本公开的其他特征和优点将是明显的。注意,在整个附图中,相同的附图标记表示相同或相似的组件。
附图说明
包含在说明书中并构成了说明书一部分的附图示出本公开的实施例,并且与描述一起用于说明本公开的原理。
图1是示出根据第一实施例的无线电力传送系统的配置的示例的图;
图2是示出根据第一实施例的受电设备的布置的示例的框图;
图3是示出根据第一实施例的送电设备的布置的示例的框图;
图4是示出根据第一实施例的送电设备的控制单元的功能布置的示例的框图;
图5是示出根据第一实施例的送电设备的处理的示例的流程图;
图6是示出根据第一实施例的无线电力传送系统所执行的处理的示例的图;
图7是用于说明利用电力损耗方法的异物检测的曲线图;
图8A是用于说明时域中的Q因子的测量方法的曲线图;
图8B是用于说明时域中的Q因子的测量方法的曲线图;
图9A是示出根据第二实施例的送电设备的处理的示例的流程图;
图9B是示出根据第二实施例的送电设备的处理的示例的流程图;以及
图10是示出根据第二实施例的无线电力传送系统所执行的处理的示例的图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图来详细描述实施例。注意,以下实施例不意在限制所要求保护的发明的范围。在实施例中描述了多个特征,但不局限于需要所有这些特征的发明,并且可以适当地组合多个这样的特征。此外,在附图中,向相同或类似的结构赋予相同的附图标记,并且省略了其冗余描述。
<第一实施例>
(系统配置)
图1示出根据第一实施例的无线充电系统(无线电力传送系统)的配置的示例。该系统例如包括受电设备101和送电设备102。在一些情况下,受电设备101被称为RX,并且送电设备102被称为TX。RX是从TX接收电力并对内部电池进行充电的电子装置。TX是向放置在充电台103上的RX无线地发送电力的电子装置。范围104表示RX可以接收从TX送电的电力的送电范围。注意,RX和TX可以具有执行除了无线充电以外的应用的功能。RX的示例是智能电话,并且TX的示例是用于对智能电话进行充电的配件装置。RX和TX可以是诸如硬盘装置或存储器装置等的存储装置、或者诸如个人计算机(PC)等的信息处理设备。RX和TX可以是诸如拍摄设备(例如,照相机或摄像机)和扫描器等的图像输入设备、或者诸如打印机、复印机或投影仪等的图像输出设备。此外,TX可以是智能电话。在这种情况下,RX例如可以是其他智能电话或无线耳机。RX可以是诸如汽车等的运载工具或运输机,并且TX可以是例如安装在诸如汽车等的运载工具或运输机的控制台中的充电器。
系统基于WPC(无线电力联盟)所定义的WPC标准,使用用于无线充电的电磁感应方法来进行无线电力传送。也就是说,RX和TX在RX的受电线圈和TX的送电线圈之间基于WPC标准进行用于无线充电的无线电力传送。注意,无线电力传送方法不限于WPC标准所定义的方法,并且可以是其他电磁感应方法、磁场谐振方法、电场谐振方法、微波方法或使用激光等的方法。在该实施例中,无线电力传送用于无线充电,但是可以出于除了无线充电之外的目的而进行。
在WPC标准中,当RX从TX接收电力时所保证的电力的大小由被称为保证电力(在下文中被称为“GP”)的值来定义。GP表示即使RX和TX之间的位置关系变化、并且受电线圈和送电线圈之间的送电效率降低,也保证输出到RX的负载(诸如充电用电路等)的电力值。例如,在GP为15W的情况下,即使受电线圈和送电线圈之间的位置关系变化、并且送电效率降低,TX也控制送电以使得可以将15W的电力输出到RX的负载。WPC标准定义了一种检测TX周围(受电天线附近)除了受电设备之外的物体(异物)的存在的方法。更具体地,WPC标准定义了根据TX中的送电天线(送电线圈303)的品质因子(Q因子)的变化来检测异物的方法、以及根据TX的送电电力和RX的受电电力之间的差来检测异物的电力损耗方法。在电力传送之前(协商(Negotiation)阶段或重新协商(Renegotiation)阶段)执行基于Q因子的异物检测。基于通过进行校准(稍后描述)所获得的数据,在电力传送(送电)期间(稍后描述的电力传送(Power Transfer)阶段)执行利用电力损耗方法的异物检测。注意,异物例如是诸如金属片或IC卡等的导电物体。
根据本实施例的RX和TX进行基于WPC标准的送电/受电控制用的通信、以及用于装置认证的通信。这里,将说明基于WPC标准的送电/受电控制用的通信。
WPC标准定义了多个阶段,该多个阶段包括执行电力传送的电力传送阶段、以及在进行实际电力传送之前的阶段。在各个阶段中,进行送电/受电控制所需的通信。电力传送之前的阶段可以包括选择(Selection)阶段、Ping阶段、识别和配置(Identification andConfiguration)阶段、协商(Negotiation)阶段和校准(Calibration)阶段。注意,识别和配置阶段将被称为I&C阶段。
在选择阶段中,TX间歇地发送模拟Ping(Analog Ping)并检测到物体存在于送电范围中(例如,RX或导电片等放置在充电台103上)。在Ping阶段中,TX发送与模拟Ping相比电力更大的数字Ping(Digital Ping)。数字Ping的电力具有大得足以启动放置在TX上的RX的控制单元的大小。RX通过信号强度包向TX通知受电电压的大小。TX从已接收到TX所发送的数字Ping的RX接收响应(通知受电电压的包),并且识别出选择阶段中所检测到的物体是RX。在从RX接收到受电电压通知时,TX变换到I&C阶段。在发送数字Ping之前,TX测量送电天线(送电线圈303)的Q因子(Q-Factor)。在执行使用Q因子的异物检测处理时使用测量结果。
在I&C阶段中,TX识别RX并从RX获得装置配置信息(能力信息)。为此,RX发送ID包(ID Packet)和配置包(Configuration Packet)。ID包包括RX的标识符信息。配置包包括RX的装置配置信息(能力信息)。TX接收ID包和配置包,并且通过确认(ACK)进行响应。然后,I&C阶段结束。
在协商阶段中,基于RX所请求的GP值和TX的送电能力等来决定GP值。TX基于所测量的Q因子和基于来自RX的请求中所包括的Q因子的基准Q因子(稍后描述),执行使用Q因子的异物检测处理。WPC标准定义了临时变换到电力传送阶段、然后根据来自RX的请求再次进行与协商阶段中的处理类似的处理的方法。在从电力传送阶段变换之后进行这些处理的阶段将被称为重新协商阶段。在校准阶段中,RX基于WPC标准向TX通知预定受电电力值(例如,轻负载(Light Load)状态下的受电电力值和最大负载状态下的受电电力值),并进行调整以使得TX高效地送电。通知给TX的受电电力值也可以用于利用电力损耗方法的异物检测处理。
在电力传送阶段中,进行控制以供继续送电以及由于错误或满充电而停止送电等。TX和RX基于WPC标准进行用于这些送电/受电控制操作的通信。在实施例中,这些通信通过使用与用于无线电力传送的天线(线圈)相同的天线(线圈)来叠加信号的带内(In-band)通信来进行。注意,TX和RX能够基于WPC标准进行带内通信的范围与送电范围几乎相同。在图1中,范围104表示可以通过TX和RX的送电/受电线圈进行无线电力传送的范围、以及可以进行带内通信的范围。在以下描述中,“RX被放置在充电台103上”意味着RX进入范围104,并且包括RX实际上未放置在充电台103上的状态。
(受电设备101和送电设备102的布置)
接下来,将描述根据实施例的受电设备101(RX)和送电设备102(TX)的布置。注意,以下布置仅仅是示例,并且要描述的布置的一部分(或在一些情况下为全部)可以用具有类似功能的其他布置替换或被省略,并且可以将另外的布置添加到要描述的布置。此外,可以将下面要描述的一个块划分为多个块,或者可以将多个块集成为一个块。
·Rx的布置
图2是示出根据实施例的RX的硬件布置的示例的框图。根据实施例的RX符合WPC标准。RX例如包括控制单元200、受电线圈201、整流单元202、电压控制单元203、通信单元204、充电单元205、电池206、谐振电容器207、开关208、存储器209和计时器210。
控制单元200通过例如执行存储器209中所存储的控制程序来控制整个RX。控制单元200可以进行控制以执行除了无线电力传送之外的应用。控制单元200被构成为至少包括一个或多于一个处理器(诸如CPU(中央处理单元)和MPU(微处理单元)等)。注意,控制单元200可以被构成为包括专用于特定处理的硬件(诸如ASIC(专用集成电路)等)或被编译以执行预定处理的阵列电路(诸如FPGA(现场可编程门阵列)等)。控制单元200将在执行各种处理期间应当存储的信息存储在存储器209中。控制单元200可以使用计时器210测量时间。
受电线圈201从送电设备的送电线圈接收电力。受电线圈201连接到谐振电容器207并且以特定频率谐振。整流单元202将经由受电线圈201接收到的来自送电线圈的AC电压和AC电流转换为DC电压和DC电流。电压控制单元203将从整流单元输入的DC电压的电平转换为控制单元200和充电单元205等进行操作的DC电压的电平。通信单元204通过与TX的带内通信进行基于上述WPC标准的控制通信。通信单元204对从受电线圈201输入的电磁波进行解调,以获得从TX发送的信息。然后,通信单元204利用负载调制电磁波,以在电磁波上叠加应当发送到TX的信息,从而与TX进行通信。也就是说,通信单元204所进行的通信叠加在从送电设备的送电线圈发送的电力上。充电单元205使用经由受电线圈201接收到的电力对电池206进行充电。电池206向整个RX供给控制、受电和通信所需的电力。电池206累积经由受电线圈201所接收到的电力。
开关208是用于使受电线圈201和谐振电容器207短路的开关,并且由控制单元200控制。当开关208接通时,受电线圈201和谐振电容器207构成串联谐振电路。此时,电流仅流过受电线圈201、谐振电容器207和开关208的闭合电路,而不流过整流单元202和电压控制单元203。当开关208断开时,电流经由受电线圈201和谐振电容器207流过整流单元202和电压控制单元203。如上所述,存储器209存储各种信息。注意,存储器209可以存储与控制单元200不同的功能单元所获得的信息。计时器210例如包括用于测量从启动时间起经过的时间的向上计数计时器(count-up timer)、或者用于从设置时间起对时间向下计数的向下计数计时器(count-down timer)。计时器210使用这些计时器来测量时间。
·TX的布置
图3是示出根据实施例的TX的硬件布置的示例的框图。根据实施例的TX符合WPC标准。TX例如包括控制单元300、电源301、送电单元302、送电线圈303、通信单元304、谐振电容器305、开关306、存储器307和计时器308。
控制单元300通过例如执行存储器307中所存储的控制程序来控制整个TX。控制单元300可以进行控制以执行除了无线电力传送之外的应用。控制单元300被构成为至少包括一个或多于一个处理器(诸如CPU(中央处理单元)和MPU(微处理单元)等)。注意,控制单元300可以被构成为包括专用于特定处理的硬件(诸如专用集成电路(ASIC)等)或被编译以执行预定处理的阵列电路(诸如FPGA(现场可编程门阵列)等)。控制单元300将在执行各种处理期间应当存储的信息存储在存储器307中。控制单元300可以使用计时器308测量时间。
电源301向整个TX供给控制、送电和通信所需的电力。电源301例如是商用电源或电池。送电单元302将从电源301输入的DC或AC电力转换为用于无线电力传送的频带的AC电力,并将AC电力输入到送电线圈303,从而生成用于使RX受电的电磁波。注意,送电单元302所生成的AC电力的频率(AC频率)约为数百kHz(例如,110kHz至205kHz)。基于来自控制单元300的指令,送电单元302将上述AC频率的AC电力输入到送电线圈303,以便从送电线圈303输出用于向RX送电的电磁波。送电单元302通过调整输入到送电线圈303的电压(送电电压)或电流(送电电流)来控制输出电磁波的强度。电磁波的强度通过增加送电电压或送电电流而增加,并且通过减少送电电压或送电电流而减少。送电单元302基于来自控制单元300的指令来控制AC频率的电力的输出,以便使从送电线圈303的送电开始或停止。送电线圈303连接到谐振电容器305并且以特定频率谐振。
通信单元304通过与RX的带内通信进行基于上述WPC标准的控制通信。通信单元304对从送电线圈303输入的电磁波进行解调,并将信息传送到RX。通信单元304对已从送电线圈303输出并由RX调制的电磁波进行解调,从而获得从RX发送的信息。也就是说,通信单元304所进行的通信叠加在来自送电线圈303的送电上。开关306是用于使送电线圈303和谐振电容器305短路的开关,并且由控制单元300控制。当开关306接通时,送电线圈303和谐振电容器305构成串联谐振电路。此时,电流仅流过送电线圈303、谐振电容器305和开关306的闭合电路。当开关306断开时,电力从送电单元302供给到送电线圈303和谐振电容器305。如上所述,存储器307存储各种信息。注意,存储器307可以存储与控制单元300不同的功能单元所获得的信息。计时器308例如使用用于测量从启动时间起经过的时间的向上计数计时器、或者用于对从设置时间起经过的时间向下计数的向下计数计时器来测量时间。
·TX的功能布置
接下来,将参考图4描述TX的控制单元300的功能布置。控制单元300包括通信处理单元401、送电处理单元402、异物检测处理单元403和计算处理单元404。
通信处理单元401控制基于WPC标准的经由通信单元304与RX的通信。送电处理单元402控制送电单元302并基于WPC标准控制向RX的送电。
异物检测处理单元403通过测量送电设备和受电设备之间的电力损耗以及送电天线(送电线圈303)中的Q因子来检测异物。异物检测处理单元403可以实现利用电力损耗方法的异物检测功能以及基于Q因子的异物检测功能。稍后将描述这些异物检测功能。注意,异物检测处理单元403可以使用其他方法来进行异物检测处理。例如,在具有NFC通信功能的TX中,可以使用基于NFC标准的相对装置检测功能来进行异物检测处理。注意,NFC代表近场通信。异物检测处理单元403还可以测量时域中的Q因子,并基于测量结果进行异物检测。稍后将描述时域中的Q因子测量。作为除了异物检测之外的功能,异物检测处理单元403还可以检测TX上的状态的改变。例如,异物检测处理单元403还可以检测范围104中的受电设备的数量的增加/减少。
计算处理单元404测量经由送电单元302输出到RX的电力,并且按每单位时间计算平均输出电力值。异物检测处理单元403基于计算处理单元404所获得的计算结果和经由通信处理单元401从受电设备接收的受电电力值,执行利用电力损耗方法的异物检测处理。通信处理单元401、送电处理单元402、异物检测处理单元403和计算处理单元404将它们的功能实现为在控制单元300中运行的程序。各个处理单元被构成为独立程序,并且可以在通过事件处理等在程序之间建立同步的同时,并行地操作。
(异物检测方法)
·基于Q因子的异物检测方法
接下来,将说明异物检测处理单元403所执行的基于WPC标准所定义的Q因子的异物检测方法。首先,TX在频域中实际测量在异物的影响下变化的Q因子(Q因子测量)。在发送模拟Ping之后直到发送数字Ping为止,执行Q因子测量。更具体地,送电单元302扫描从送电线圈303输出的无线电力的频率,并且测量串联(或并联)连接到送电线圈303的谐振电容器305的端部处的电压值。送电单元302搜索电压值达到峰值的谐振频率f1,并且使用表示比峰值电压值(在谐振频率下测量的电压值)小了3dB的电压值的频率f2和f3,来计算送电线圈的Q因子(f1/(f2-f3))。Q因子测量方法的另一示例如下:送电单元302扫描从送电线圈303输出的无线电力的频率,测量串联连接到送电线圈303的谐振电容器305的端部处的电压值,并且搜索电压值达到峰值的谐振频率。送电单元302在谐振频率下测量谐振电容器305的两端处的电压值,并且根据所测量的电压值的比来计算送电线圈303的Q因子。
然后,TX从RX获得用作异物检测的判断基准的Q因子。更具体地,当RX放置在WPC标准所定义的可以进行送电线圈303的送电的范围104中时,TX从RX接收送电线圈303的Q因子。Q因子存储在从RX接收到的FOD(异物检测)状态包中。根据FOD状态包中所存储的Q因子(由RX保持的Q因子),TX对在RX放置在TX上时的送电线圈303的Q因子进行模拟。在实施例中,所模拟的Q因子将被称为基准Q因子。注意,FOD状态包中所存储的Q因子预先存储在RX的非易失性存储器(例如,存储器209)中。TX的异物检测处理单元403对基准Q因子和实际测量的Q因子进行比较,并且基于比较结果判断异物的有无。更具体地,将比基准Q因子小了a%的Q因子设置为阈值。如果实际测量的Q因子小于阈值,则判断为存在异物;否则,判断为不存在异物。
·基于电力损耗方法的异物检测方法
接下来,将参考图7说明异物检测处理单元403所执行的基于WPC标准所定义的电力损耗方法的异物检测方法。在图7中,横坐标表示TX的送电电力,纵坐标表示RX的受电电力。TX获得RX所接收到的电力的受电电力值Pr1。受电电力值Pr1例如存储在从RX发送并由TX接收的受电电力包(Received Power Packet)(模式1(mode1))中。此时,RX不向负载(例如,充电电路和电池)供给受电电力,并且受电电力值Pr1表示轻负载状态下的受电电力值。TX将此时的受电电力值Pr1和送电电力值Pt1存储在存储器307中(点700)。TX识别出在发送送电电力值Pt1的电力时的TX和RX之间的电力损耗量是Pt1-Pr1(Ploss1)。然后,TX获得RX所接收到的电力的受电电力值Pr2。受电电力值Pr2例如存储在从RX发送并由TX接收的受电电力包(模式2)中。受电电力值Pr2是RX向负载供给受电电力的连接负载状态下的受电电力值。TX将此时的受电电力值Pr2和送电电力值Pt2存储在存储器307中(点701)。TX识别出在发送送电电力值Pt2的电力时的TX和RX之间的电力损耗量是Pt2-Pr2(Ploss2)。
此后,TX通过用直线对点700和701进行插值来创建直线702。直线702表示在TX和RX周围不存在异物的状态下的送电电力和受电电力之间的关系。根据送电电力值和直线702,TX可以预测在不太可能存在异物的状态下的受电电力值。例如,当送电电力值是Pt3时,TX从直线702上的点703预测RX中的受电电力值是Pr3。假定当TX将送电电力值Pt3的电力发送到RX时,从RX接收受电电力值Pr3’。TX通过从不存在异物的状态下的估计受电电力值Pr3减去从RX实际接收到的受电电力值Pr3’,来计算值Pr3-Pr3’(=Ploss_FO)。Ploss_FO可以被认为是在TX和RX之间(例如,在范围104中)存在异物时该异物所消耗的电力损耗。因此,当被认为由异物消耗的电力Ploss_FO超过预定阈值时,TX判断为异物存在。
注意,异物检测过程不限于上述那些过程。例如,可以采用以下过程。也就是说,TX预先从在不存在异物的状态下的受电电力值Pr3获得TX和RX之间的电力损耗量Pt3-Pr3(Ploss3)。然后,TX从在存在异物的状态下自RX接收到的受电电力值Pr3’,获得在存在异物的状态下的送电设备和受电设备之间的电力损耗量Pt3-Pr3’(Ploss3’)。根据Ploss3’-Ploss3(=Ploss_FO),TX获得被认为由异物消耗的电力Ploss_FO。如上所述,被认为由异物消耗的电力Ploss_FO可以被获得为Pr3-Pr3’(=Ploss_FO)或Ploss3’-Ploss3(=Ploss_FO)。
在获得直线702之后,送电设备定期从受电设备接收当前受电电力值Pr3’。由受电设备定期发送的当前受电电力值作为受电电力包(模式0)而发送到送电设备。送电设备基于直线702和受电电力包(模式0)中所存储的受电电力值来进行异物检测。前述是基于电力损耗方法的异物检测的描述。注意,在实施例中,用于获得直线702的点700和701将被称为校准数据点,该直线702表示在送电设备和受电设备周围不存在异物的状态下的送电电力和受电电力之间的关系。通过对至少两个校准数据点进行插值所获得的线段(直线702)将被称为校准曲线。注意,所使用的“曲线”可以包括作为校准曲线的一部分或全部的直线。
(送电设备102所进行的处理序列)
将描述TX所执行的处理序列的示例。图5示出TX所执行的处理序列的示例。该处理可以例如通过执行由TX的控制单元300从存储器307读出的程序来实现。注意,以下过程中的至少一些过程可以由硬件实现。这种情况下的硬件可以通过从用于通过使用预定编译器实现各个处理步骤的程序自动生成使用诸如FPGA等的门阵列电路的专用电路来实现。可以根据TX的电源的开启(ON)操作、TX的用户输入开始无线充电应用的指令或者TX连接到商用电源以接收电力供给来执行该处理。该处理可以通过其他触发而开始。
首先,TX开始被定义为WPC标准中的选择阶段的处理。在选择阶段中,TX重复WPC标准中的模拟Ping的间歇发送,并且搜索存在于送电范围104内的物体(步骤S501)。如果TX检测到送电范围104内存在的物体,则TX测量Q因子(测量频域中的Q因子)以便进行基于Q因子的上述异物检测并存储结果(步骤S502)。在测量Q因子之后,TX变换到WPC标准中的Ping阶段以发送数字Ping。如果TX接收到对数字Ping的预定响应,则判断为所检测到的物体是RX并且RX已放置在充电台103上(步骤S503)。如果TX检测到RX已放置在充电台103上,则TX计算电力损耗Ploss0(步骤S504)。此时,根据从RX接收到的受电电力值与此时TX中的送电电力值之间的差来计算电力损耗。注意,此时计算出的电力损耗相当于在RX不向负载供给受电电力的轻负载状态下的值。
在计算电力损耗之后,TX变换到WPC标准中的I&C阶段,以获得RX的标识符信息和能力信息(步骤S505)。RX的标识符信息可以包括WPC标准中的制造商码和基本装置ID(basic device ID)。RX的能力信息包括用于指定相应WPC标准的版本的信息元素、用于指定可由RX供给到负载的最大电力的值(最大电力值)以及表示RX是否具有WPC标准中的协商功能的信息。注意,这些仅仅是示例,并且RX的标识符信息和能力信息可以用其他信息来代替,或者除了上述信息之外包括其他信息。例如,标识符信息可以包括能够识别RX个体的其他任意标识符信息(诸如无线电力ID(wireless power ID)等)。TX可以通过除了I&C阶段中的通信之外的方法来获得RX的标识符信息和能力信息。
随后,TX变换到WPC标准中的协商阶段,以从RX接收FOD状态包并基于包的内容获得基准Q因子(步骤S506)。在获得基准Q因子之后,TX进行上述“基于Q因子的异物检测”(步骤S507),并且判断范围104中是否存在异物(步骤S508)。更具体地,TX通过比较步骤S502中所测量的Q因子和步骤S503中所获得的基准Q因子来判断异物的有无。如果TX判断为存在异物(步骤S508中的“是”),则TX停止处理(步骤S515)。如果TX判断为不存在异物(步骤S508中的“否”),则决定与RX的GP值(步骤S509)。在步骤S509中,该过程不限于WPC标准的协商阶段中的通信,并且可以执行用于决定GP的其他过程。如果RX不支持协商阶段,则TX可以在不进行协商阶段中的通信的情况下将GP值设置为例如由WPC标准预先定义的预定值。例如,基于步骤S505(I&C阶段)中所获得的信息,TX可以判断RX是否支持协商阶段。
在决定GP之后,TX变换到WPC标准中的校准阶段,以计算用于创建上述校准曲线的第一基准电力损耗(步骤S510)。第一基准电力损耗是RX不向负载供给受电电力的轻负载状态下的电力损耗Ploss1。如上面参考图7所述,根据从RX接收到的受电电力值Pr1和此时的送电电力值Pt1来计算第一基准电力损耗。在计算第一基准电力损耗之后,TX基于步骤S504中所计算出的电力损耗Ploss0和第一基准电力损耗Ploss1来进行异物检测(步骤S511),并且判断是否存在异物(步骤S512)。通过计算步骤S504中所计算出的电力损耗与第一基准电力损耗之间的差(Ploss1-Ploss0)并判断该差是否等于或大于阈值,来判断是否存在异物。如果TX判断为存在异物(步骤S512中的“是”),则停止处理(或送电)(步骤S515)。
如果TX判断为不存在异物(步骤S512中的“否”),则计算第二基准电力损耗(步骤S513)。第二基准电力损耗是RX向负载供给受电电力的连接负载状态下的电力损耗Ploss2。如上所述,根据从RX接收到的受电电力值Pr2和此时的送电电力值Pt2来计算第二基准电力损耗。在计算第二基准电力损耗之后,TX根据第一基准电力损耗Ploss1和第二基准电力损耗Ploss2来创建校准曲线,并执行送电(步骤S514)。TX的送电通过WPC标准的电力传送阶段中的处理来进行。然而,送电不限于此,并且可以通过除了WPC标准之外的方法来进行。
(系统所执行的处理序列)
将参考图6描述根据第一实施例的系统(TX和RX)中的操作序列。假设如下:作为初始状态,RX未被放置在TX的送电范围中,并且TX具有足以执行RX所请求的GP的送电的送电能力。将说明在TX检测到RX的放置并进行Q因子的测量(步骤S502)和电力损耗的计算(步骤S504)之后异物进入的情况。在这种情况下,在异物进入之前测量Q因子,因此通过“基于Q因子的异物检测方法”而判断为不存在异物,并且执行校准阶段中的处理。然而,第一基准电力损耗(步骤S510)与在检测到RX的放置时所计算出的电力损耗(步骤S504)之间的差变得等于或大于阈值。因此,TX判断为存在异物,并且在送电开始之前停止处理。这将参考图6进行描述。
TX基于模拟Ping而等待,直到放置了物体为止(步骤S501和F601)。如果RX被放置在充电台103上(F602),则模拟Ping变化(F603)。TX检测到该变化并检测到任何物体已放置在充电台103上(F604)。在TX检测到物体已放置在充电台103上之后,测量送电线圈的Q因子(步骤S502和F605)。TX发送数字Ping作为放置检测请求(步骤S503和F606)。在接收到数字Ping时,RX检测到RX已放置在TX的充电台103上(F607),并且发送用于向TX通知受电电压值的包(受电电压通知)(F608)。TX接收用作对数字Ping的响应的受电电压通知(F608),并且检测到所放置的物体是RX(F609)。受电电压通知例如可以是WPC标准中的信号强度包。
TX调整送电电力,并且如果TX从RX接收到受电电力值为250mW的受电电力通知(F610),则根据此时的送电电力值和所接收到的受电电力值之间的差来计算电力损耗Ploss0(步骤S504和F611)。此时,从TX发送并由RX接收的电力大得足以启动RX的控制单元200。此时计算出的电力损耗可以相当于RX不向负载供给受电电力的轻负载状态下的电力损耗(即,第一基准电力损耗Ploss1)。注意,受电电力通知可以是WPC标准中的受电电力包(模式0)。然而,受电电力通知不限于此,并且例如可以使用WPC标准所定义的特定请求。此外,可以通过将受电电力值包括在F608中的受电电压通知(即,信号强度包)中,来通知该受电电力值。在这种情况下,可以省略F610中的受电电力通知。
随后,TX通过I&C阶段中的通信从RX获得识别信息和能力信息(步骤S505和F612)。此时,假设异物进入TX的送电范围104(F613)。TX基于从RX通知的Q因子来获得基准Q因子(步骤S506和F614),并且基于F605中所测量的Q因子和基准Q因子来进行异物检测(步骤S507和F615)。由于在F605中测量Q因子之后异物进入,因此TX在该异物检测中判断为不存在异物(步骤S508中的“否”和F616)。
通过TX和RX之间的协商阶段中的通信来决定GP(步骤S509和F617)。在该示例中,决定GP=15W。然后,TX调整送电电力,并且通过校准阶段中的通信接收第一基准受电电力通知(F618)。例如,将送电电力调整成等于在F610中接收到250mW的受电电力通知时的送电电力。在图6的示例中,异物已进入(F613),因此从RX接收受电电力值=100mW的第一基准受电电力通知。TX根据所接收到的第一基准受电电力通知中所存储的受电电力值与TX的送电电力值之间的差,来计算电力损耗Ploss1(步骤S510和F619),并且发送用作表示确认的响应的ACK(F620)。在发送ACK时,TX基于F611中所计算出的电力损耗Ploss0与F619中所计算出的第一基准电力损耗Ploss1之间的差,来进行异物检测(步骤S511和F621)。在图6的示例中,F611中所计算出的电力损耗与F619中所计算出的电力损耗之间的差由于异物的进入而变得等于或大于阈值。TX判断为存在异物(步骤S512中的“是”和F622),将EPT(结束电力传送包)发送到RX并停止处理(F623)。
如上所述,根据第一实施例,TX测量用于异物检测的Q因子,然后获得用作与用于异物检测的Q因子不同的预定物理量的指标值的电力损耗。TX基于在基于Q因子的异物检测之后进行的校准阶段中所获得的电力损耗、以及在Q因子的测量之后所获得的电力损耗,来进行异物检测。在Q因子的测量之后的电力损耗是在Q因子的测量后的短时段内获得的。因此,当通过基于Q因子的异物检测而判断为不存在异物时,该电力损耗被认为是在几乎不存在异物的状态下获得的。即使在Q因子的测量之后直到校准阶段中的处理开始为止的间隔中异物进入,也可以以高概率检测异物,并且可以实现更安全的无线电力传送系统。
(变形例)
在上述示例中,获得在Q因子的测量之后RX不向负载供给受电电力的轻负载状态下的电力损耗Ploss0,并且基于电力损耗Ploss0与第一基准电力损耗Ploss1之间的差来进行异物检测。当获得电力损耗Ploss0时,调整TX的送电电力,使得从RX接收到的受电电力通知表示250mW。然而,本发明不限于此。例如,还可以将RX的状态设置为向负载供给受电电力的连接负载状态,使TX的送电输出增加为GP等效受电(送电)电力值,然后使用受电电力通知所表示的受电电力来获得电力损耗。在这种情况下,可以基于在Q因子的测量之后所获得的电力损耗与第二基准电力损耗Ploss2之间的差,来进行异物检测。可替代地,TX可以将送电输出调整(增加)为预定受电(送电)电力值,然后获得电力损耗。在这种情况下,例如可以基于Q因子的测量之后的电力损耗与校准阶段中所获得的校准曲线上的预定受电(送电)电力值下的电力损耗之间的差,来进行异物检测。可以通过在校准阶段中的处理期间(在校准曲线的生成期间)增加送电输出的同时获得预定受电(送电)电力值下的电力损耗,来进行异物检测。也就是说,在生成校准曲线时从受电设备接收到的受电电力值可以用于异物检测。基于与RX不向负载供给受电电力的轻负载状态下相比更大的受电(送电)电力的电力损耗,来进行异物检测。因此,可以进行相对抑制了由噪声等生成的异常值的影响的稳定异物检测。
尽管在上述示例中获得一个受电(送电)电力值下的电力损耗作为Q因子的测量之后的电力损耗,但是可以获得多个受电(送电)电力值下的电力损耗。在这种情况下,可以通过与相对于校准阶段中的处理结束之后所获得的校准曲线上的多个受电(送电)电力值下的电力损耗的差的总和、平均值和中值等进行比较,来进行异物检测。可以通过测量在Q因子的测量之后的不同受电(送电)电力值下的电力损耗,来生成表示电力值和电力损耗之间的对应关系的曲线(被称为估计曲线)。在这种情况下,可以通过估计曲线和校准曲线之间的比较来检测异物的有无。例如,通过对多个测量值进行线性插值来获得估计曲线,将估计曲线的斜率与校准曲线进行比较,并且当斜率的差或比例(比)等大于或等于阈值时,可以判断为存在异物。注意,与校准曲线类似地,估计曲线的部分或全部可以是直线。
在获得Q因子的测量之后的电力损耗时,可以通过获得校准数据点(Ploss1和Ploss2)作为多个受电(送电)电力值下的电力损耗,来获得校准曲线。在这种情况下,如果通过基于Q因子的异物检测判断为不存在异物,则可以判断为甚至校准曲线也是在几乎不存在异物的状态下获得的。因此,可以省略校准阶段中的处理。如上所述,即使当异物在Q因子的测量之后进入时,也可以通过基于在送电期间执行的电力损耗方法的异物检测来检测。可以实现更安全的无线电力传送系统。
如果在步骤S508中判断为不存在异物,则步骤S504中所获得的电力损耗可以用作形成校准曲线的点。也就是说,可以将步骤S504中所获得的电力损耗设置为第一基准电力损耗。在这种情况下,可以跳过步骤S511和S512。这是因为,当通过基于Q因子的异物检测判断为不存在异物时,在步骤S502中测量Q因子时不存在异物,并且即使在步骤S504中也很可能不存在异物。如果在步骤S502和S504之间异物很可能进入,则TX如上所述在步骤S510中再次从RX获得受电电力。
在TX和RX之间的协商之前进行步骤S504即可。例如,TX可以在I&C阶段中从RX获得识别信息和能力信息之前从RX获得受电电力值。
可以在步骤S503和S505之间进行步骤S504中从RX获得受电电力值的处理,并且可以在步骤S505之后进行步骤S504中计算电力损耗的处理。也就是说,只要存储了与从RX获得的受电电力值相对应的送电电力,就可以在步骤S505之后计算电力损耗。
<第二实施例>
在第一实施例中,电力损耗被用作与Q因子不同的用于异物检测的预定物理量的指标。然而,基于电力损耗的异物检测易受到发热等的影响,并且可能发生异物检测错误以及尽管存在异物但判断为不存在异物的判断错误。为了进一步提高异物检测的准确度,可以使用与电力损耗不同的其他物理量来执行异物检测。在第二实施例中,用于检测在送电单元302停止送电时的送电线圈303的电气变化的测量值被用作指标值。作为其示例,将描述用于基于表示送电波形的衰减状态的指标(时域中的Q因子)来进行异物检测的方法。注意,第二实施例中的无线电力传送系统的配置以及受电设备和送电设备的布置与第一实施例(图1至图4)类似。
首先,将说明时域中的Q因子的测量方法。图8A所示的波形表示TX中的送电线圈303或谐振电容器305的端部处的电压值(在下文中称为送电线圈单元的电压值)的时间变化。横坐标表示时间,并且纵坐标表示电压值。波形800表示施加到送电线圈303的高频电压。在时间T0停止施加高频电压时,送电线圈单元的电压值随着时间的经过而衰减。点801是衰减的高频电压的包络线的一部分,并且表示送电线圈单元在时间T1处的电压值。在图8A中,(T1,A1)表示时间T1处的电压值为A1。类似地,点802是高频电压的包络线的一部分,并且表示送电线圈单元在时间T2处的电压值。在图8A中,(T2,A2)表示时间T2处的电压值为A2。基于时间T0之后的电压值的时间变化来获得时域中的Q因子。更具体地,时域中的Q因子通过基于电压值的包络线上的点801和802处的时间和电压值、以及高频电压的频率f(在下文中被称为操作频率)的式(1)来计算:
Q=πf(T2-T1)/In(A1/A2)...(1)
接下来,将参考图8B描述用于由根据第二实施例的TX在时域中测量Q因子的处理。波形803表示施加到送电线圈的高频电压,并且频率落入在Qi标准中使用的110kHz至148.5kHz的范围内。点804和805是电压值的包络线的一部分。TX在从时间T0至时间T5的区间中停止送电。此时,RX接通开关208以使受电线圈201和谐振电容器207短路,构成串联谐振电路,并停止受电。TX接通开关306以使送电线圈303和谐振电容器305短路,构成串联谐振电路,并停止送电。TX基于送电线圈单元在时间T3处的电压值A3(点804)、送电线圈单元在时间T4处的电压值A4(点805)、高频电压的操作频率f和式(1)来测量Q因子。注意,TX在时间T5处重新开始送电。在实施例中,基于在TX瞬时中断送电期间的时间经过、电压值和操作频率所计算出的Q因子将被称为第二Q因子。
即使不测量时域中的Q因子,也可以通过测量(T3,A3)和(T4,A4)来检测异物的有无。也就是说,可以如式(1)所示使用基于(T4-T3)的值、以及A4与A3的比率A4/A3或者A3与A4的比率A3/A4的指标来检测异物的有无。更具体地,可以通过将指标与阈值进行比较来检测异物的有无。
还可以测量电流值来代替电压值,并且使用基于电流值的指标来检测异物的有无。也就是说,测量T3处的电流值和时间T4处的电流值。可替代地,可以基于电流值来获得第二Q因子。
(送电设备所进行的处理序列)
将描述在上述第二Q因子被应用为与Q因子不同的第二值时的TX所执行的处理序列的示例。图9A和图9B示出根据第二实施例的TX所执行的处理序列的示例。该处理可以例如通过由TX的控制单元300执行从存储器307读出的程序来实现。注意,以下过程中的至少一些过程可以由硬件实现。这种情况下的硬件可以通过从用于经由使用预定编译器实现各个处理步骤的程序自动生成使用诸如FPGA等的门阵列电路的专用电路来实现。可以根据TX的电源的开启操作、TX的用户输入用于开始无线充电应用的指令或者TX连接到商用电源以接收电力供给,来执行该处理。该处理可以通过其他触发而开始。
在步骤S901到S903中,进行与第一实施例的步骤S501到S503(图5)中的处理类似的处理。当在步骤S903中检测到RX的放置时,TX通过参考图8B所描述的过程来测量第二Q因子(步骤S904)。步骤S904中所测量的第二Q因子将被称为基准第二Q因子。在测量基准第二Q因子结束之后,TX变换到WPC标准中的I&C阶段,以获得RX的标识符信息和能力信息(步骤S905)。在步骤S905至S909中,进行与第一实施例的步骤S505至S509(图5)中的处理类似的处理。
在决定GP之后,TX变换到WPC标准中的校准阶段,以计算第一基准电力损耗Ploss1(步骤S910)。然后,TX计算第二基准电力损耗Ploss2(步骤S911)。TX根据第一基准电力损耗Ploss1和第二基准电力损耗Ploss2获得校准曲线。TX通过步骤S904中所描述的过程来测量第二Q因子(步骤S912)。TX基于步骤S904中所测量的基准第二Q因子和步骤S912中所测量的第二Q因子来进行异物检测(步骤S913),并且判断是否存在异物(步骤S914)。可以基于基准第二Q因子与第二Q因子之间的差是否等于或大于阈值,来进行基于第二Q因子的异物检测。如果TX判断为存在异物(步骤S914中的“是”),则停止处理(或送电)(步骤S916)。如果TX判断为不存在异物(步骤S914中的“否”),则执行送电(步骤S915)。通过WPC标准的电力传送阶段的处理来进行送电。然而,送电不限于此,并且可以通过除了WPC标准之外的方法来进行。步骤S912中的处理在上述描述中在校准阶段之后执行,但不限于此。例如,可以在校准阶段开始之前执行步骤S912中的处理。
(系统所执行的处理序列)
将参考图10描述在第二Q因子(时域中的Q因子)被应用为与频域中的Q因子不同类型的物理量的指标时的系统(TX和RX)的操作序列。假设:作为初始状态,RX未放置在TX上,并且TX具有足以执行RX所请求的GP的送电的送电能力。在第二实施例中,将说明在TX检测到RX的放置并测量Q因子和基准第二Q因子之后异物进入的情况。由于在异物进入之前测量Q因子,因此通过基于Q因子的异物检测而判断为不存在异物。TX在获得校准曲线之后测量第二Q因子。由于异物的进入,所测量的第二Q因子与在放置RX时所测量的基准第二Q因子之间的差变得等于或大于阈值。结果,TX判断为存在异物。这将参考图10进行描述。
F1001至F1008是与第一实施例的F601至F608(图6)类似的处理。RX发送受电电压通知,在第一时段之后通过控制单元200接通开关208以使受电线圈201和谐振电容器207短路,构成串联谐振电路,并停止受电(F1009)。类似地,TX接收受电电压通知,在第一时段之后通过控制单元300接通开关306以使送电线圈303和谐振电容器305短路,构成串联谐振电路,并停止送电(F1010)。第一时段是用于TX和RX同步地停止送电和受电的时段,并且可以取预定值。在停止送电之后,TX测量第二Q因子(步骤S904和F1011),并且将其作为基准第二Q因子存储在存储器307中。在F1010中停止送电之后经过第二时段,TX断开开关306以重新开始送电(F1012)。类似地,在F1009中停止受电之后经过第二时段,RX断开开关208以重新开始受电(F1013)。第二时段是用于TX和RX同步地重新开始送电和受电的时段,并且可以取预定值。
F1014至F1022是与第一实施例的F612至F620(图6)类似的处理。随后,TX从RX接收受电电力值为13W的第二基准受电电力通知(F1023)。TX根据存储在所接收的第二基准受电电力通知中的受电电力值与TX的送电电力值之间的差,来计算第二基准电力损耗Ploss2(步骤S911和F1024)。TX基于第一基准电力损耗Ploss1和第二基准电力损耗Ploss2来获得校准曲线(F1025)。在获得校准曲线之后,TX向RX发送用作表示确认的响应的ACK(F1026)。
在发送ACK之后经过第一时段,TX接通开关306以停止送电(F1027)。类似地,在接收到ACK之后经过第一时段,RX接通开关208以停止受电(F1028)。在停止送电之后,TX测量第二Q因子(步骤S912和F1029)。在停止送电之后经过第二时段,TX断开开关306以重新开始送电(F1030)。类似地,在停止受电之后经过第二时段,RX断开开关208以重新开始受电(F1031)。TX基于F1011中所计算出的基准第二Q因子与F1027中所计算出的第二Q因子之间的差,来进行异物检测(步骤S913和F1032)。在该示例中,由于异物的进入,基准第二Q因子和第二Q因子之间的差变得等于或大于阈值。TX判断为存在异物(步骤S914中的“是”和F1033),并且发送EPT以停止送电(F1034)。
如上所述,根据第二实施例,TX在测量Q因子之后测量基准第二Q因子,并且基于基准Q因子和在获得校准曲线之后测量的第二Q因子来进行异物检测。在测量Q因子之后直到基准第二Q因子的测量为止的时间间隔是短的。如果通过基于Q因子的异物检测而判断为不存在异物,则在几乎不存在异物的状态下测量第二Q因子。通过使用基准第二Q因子进行异物检测,即使在Q因子的测量之后异物进入时,也可以以高概率检测异物,并且可以实现更安全的无线电力传送系统。
(变形例)
在上述示例中,在RX停止受电的状态下(即,在开关208接通以使受电线圈201和谐振电容器207短路的状态下)测量第二Q因子。然而,可以在受电线圈201和谐振电容器207未短路的状态下测量第二Q因子。在这种情况下,电流经由受电线圈201和谐振电容器207流入整流单元202和电压控制单元203,并且要测量的第二Q因子可能根据送电停止时的操作频率而受到影响。当在RX未短路的状态下使用第二Q因子进行异物检测时,期望测量多个频率的第二Q因子。
例如,在步骤S904中,以110kHz至148.5kHz的频率范围内的三个操作频率110kHz、125kHz和145kHz测量第二Q因子,并且针对频率对这三个点处的测量值进行插值。例如,TX通过在三个点之间对Q因子进行线性插值来获得插值数据作为基准值,这三个点是通过在横坐标表示频率并且纵坐标表示Q因子的曲线图上绘制100kHz、125kHz和145kHz的操作频率处的Q因子而获得的。在步骤S912中,TX从插值数据获得与测量第二Q因子时的操作频率相对应的基准第二Q因子,并且基于所测量的第二Q因子和从插值数据获得的基准第二Q因子来进行异物检测。当在RX不停止受电的状态下测量第二Q因子时,即使在Q因子的测量之后异物进入,也可以检测异物,并且可以实现更安全的无线电力传送系统。
在第二实施例中,在步骤S904和S912中,在与送电单元302相同的操作条件(例如,以相同频率和相同电力值(电压)的电力传送)下获得第二Q因子。然而,本发明不限于此。例如,在步骤S904中,TX可以在不同操作条件下获得多个第二Q因子,并且获得表示操作条件和基准第二Q因子之间的关系的估计曲线。在这种情况下,在步骤S913中,TX从步骤S904中所生成的估计曲线中获得与在步骤S912中获得第二Q因子时的送电单元302的操作条件相对应的基准第二Q因子。TX基于步骤S912中所获得的第二Q因子和从估计曲线获得的基准第二Q因子来判断异物的有无。
尽管描述了使用第二Q因子作为用于检测送电线圈303的电气变化的指标值的示例,但是也可以使用其他可测量的电气特性作为指标值。例如,指标值可以是点804和805之间的电压值的斜率(A4-A3/T4-T3)。在这种情况下,在步骤S904和S912中,TX不计算第二Q因子,而是根据时间和所测量的电压值来计算电压值的斜率。指标值不限于电压值的斜率,而是例如可以计算电流值的斜率,或者可以使用根据电压值和电流值所计算出的值(阻抗、负载电阻或电力)。此外,在步骤S904和S912中,TX可以获得表示送电线圈和受电线圈之间的耦合强度的耦合系数。任何布置都具有与上述布置相同的效果。
如上所述,根据第一实施例和第二实施例,即使在Q因子的测量之后直到计算出电力损耗的估计值为止的间隔中异物进入时,也可以检测异物以停止送电。
<其它实施例>
在第一实施例和第二实施例中,使用电力损耗和第二Q因子中的任一个作为与Q因子不同的物理量的指标值,来进行异物检测。然而,可以使用电力损耗和第二Q因子这两者。例如,可以在Q因子的测量之后获得电力损耗和第二Q因子,并且可以顺次地进行基于Q因子的异物检测、基于电力损耗的异物检测(F621)和基于第二Q因子的异物检测(F1032)。异物检测的执行顺序不限于此,并且可以在基于电力损耗的异物检测(F621)之前进行基于第二Q因子的异物检测(F1032)。通过组合多个异物检测方法,可以以更高概率检测异物,并且可以实现更安全的无线电力传送系统。
在第一实施例和第二实施例中,当TX通过异物检测而检测到异物时,停止处理(或送电)(步骤S515和S916)。然而,本发明不限于此。例如,TX也可以向RX进行送电,但是抑制送电输出,使得RX的受电电力值变小(例如,5W或更小)。当TX从RX接收到包括超过受电电力值=5W的值的受电电力通知时,可以发送否定应答(negative acknowledgement)NAK并请求RX将受电电力值抑制为等于或小于5W。此时,当之后RX未将受电电力值减少为等于或小于5W时,TX自身可以降低送电输出或停止送电。可替代地,可以通过在TX和RX之间再次执行协商阶段中的通信、并再次决定小的值(例如,5W或更小)作为GP,来限制可送电/可受电电力。在这种情况下,在假设可能存在异物的情况下,送电/受电可以以适当的送电输出而继续。
在第一实施例和第二实施例中,RX可以执行基于同与Q因子不同的预定物理量有关的指标值进行异物检测所需的处理。然而,当RX无法执行此操作时,TX可以省略与基于与预定物理量有关的指标的异物检测有关的处理。例如,在电力损耗被用作与预定物理量有关的指标的情况下,在检测到RX的放置之后的预定时间期间尚未从RX接收到受电电力通知(F608)时,TX可以省略该处理。在这种情况下,TX可以抑制电力传送。例如,TX可以不增加送电输出,使得RX中的受电电力值变小(例如,5W或更小)。例如,TX和RX之间的协商阶段中的通信所决定的GP值可以被设置为小的值(例如,5W或更小)。即使当RX无法执行使用与Q因子不同的第二值的异物检测时,在假设异物可能存在的情况下,送电/受电也可以以适当的送电输出而继续。
在第一实施例和第二实施例中,在检测到RX的放置之后(即,响应于接收到针对数字Ping的信号强度包而)执行用于获得与Q因子不同的指标的计算或测量。然而,本发明不限于此。例如,在检测到RX的放置之后(例如,在I&C阶段中的处理结束之后)直到校准阶段中的处理开始为止的间隔中进行计算或测量就足够了。无论获得与Q因子不同的指标值的定时如何,与不执行基于指标值的异物检测的情况相比,可以以更高概率检测异物。也就是说,根据上述实施例,可以更准确地判断直到计算出电力损耗的估计值为止发生的异物进入,从而增加异物检测的可靠性。
(其他实施例)
本发明还可以通过经由网络或存储介质向系统或设备供给用于实现上述实施例中的一个或多于一个功能的程序、并使系统或设备的计算机中的一个或多于一个处理器读出和执行该程序的处理来实现。本发明还可以通过用于实现一个或多于一个功能的电路(例如,ASIC)来实现。
本发明不限于以上实施例,并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。因此,为了向公众告知本发明的范围而作出所附权利要求书。
本申请要求于2020年3月31日提交的日本专利申请2020-064203的优先权,其全部内容通过引用并入本文。
Claims (21)
1.一种送电设备,其特征在于,包括:
送电部件,用于向受电设备进行无线电力传送;
测量部件,用于测量所述送电部件的Q因子;
第一获得部件,用于在所述Q因子的测量之后获得与不同于所述Q因子的预定物理量有关的第一指标值;
第一判断部件,用于基于从所述受电设备接收到的信息所表示的Q因子和所述测量部件所测量的Q因子,来判断与所述受电设备不同的物体的有无;
第二获得部件,用于在所述第一判断部件判断为不存在与所述受电设备不同的物体之后、在向所述受电设备的无线电力传送开始之前,获得与所述预定物理量有关的第二指标值;以及
第二判断部件,用于基于所述第一指标值和所述第二指标值来判断与所述受电设备不同的物体的有无。
2.根据权利要求1所述的送电设备,其特征在于,所述第一指标值和所述第二指标值是根据所述送电部件的送电电力值和从所述受电设备通知的受电电力值所计算出的电力损耗值。
3.根据权利要求2所述的送电设备,其特征在于,用于获得所述第一指标值的受电电力值被包括在WPC标准中的Ping阶段从所述受电设备接收到的受电电压通知的包中、或者被包括在所述受电电压通知之后从所述受电设备接收到的受电电力通知的包中。
4.根据权利要求2或3所述的送电设备,其特征在于,还包括生成部件,所述生成部件用于使用从所述受电设备通知的受电电力值来生成用于估计与送电电力相对应的电力损耗的校准曲线,
其中,所述第二获得部件使用在生成所述校准曲线时从所述受电设备通知的受电电力值作为用于获得所述第二指标值的受电电力值。
5.根据权利要求2或3所述的送电设备,其特征在于,还包括生成部件,所述生成部件用于使用从所述受电设备通知的受电电力值来生成用于估计与送电电力相对应的电力损耗的校准曲线,
其中,所述第二获得部件通过从所述校准曲线估计在获得所述第一指标值时的送电电力下的电力损耗,来获得所述第二指标值。
6.根据权利要求2或3所述的送电设备,其特征在于,
所述第一获得部件获得与多个不同送电电力相对应的多个电力损耗,
所述第二获得部件在校准阶段中基于针对多个不同送电电力从所述受电设备通知的多个受电电力值,来生成表示送电电力和电力损耗之间的关系的校准曲线,以及
所述第二判断部件基于所述第一获得部件所获得的多个电力损耗和从所述校准曲线获得的电力损耗,来判断与所述受电设备不同的物体的有无。
7.根据权利要求2或3所述的送电设备,其特征在于,
所述第一获得部件在WPC标准中的校准阶段开始之前基于针对多个不同送电电力从所述受电设备通知的多个受电电力值,来生成表示送电电力和电力损耗之间的关系的估计曲线,
所述第二获得部件在所述校准阶段中基于针对多个不同送电电力从所述受电设备通知的多个受电电力值,来生成表示送电电力和电力损耗之间的关系的校准曲线,以及
所述第二判断部件基于所述估计曲线和所述校准曲线之间的比较来判断与所述受电设备不同的物体的有无。
8.根据权利要求1所述的送电设备,其特征在于,所述第一指标值和所述第二指标值是用于检测在所述送电部件停止送电时的所述送电部件所包括的送电线圈中的电气变化的指标值。
9.根据权利要求8所述的送电设备,其特征在于,所述第一获得部件和所述第二获得部件在所述送电部件的相同操作条件下获得所述第一指标值和所述第二指标值。
10.根据权利要求9所述的送电设备,其特征在于,所述第一获得部件基于在多个不同操作条件下获得的多个第一指标值,获得表示操作条件和第一指标值之间的关系的估计曲线。
11.根据权利要求10所述的送电设备,其特征在于,
所述第二判断部件从所述估计曲线获得与在所述第二获得部件获得所述第二指标值时的所述送电部件的操作条件相对应的指标值,以及
基于所述第二获得部件所获得的第二指标值和从所述估计曲线获得的指标值来判断与所述受电设备不同的物体的有无。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的送电设备,其特征在于,所述指标值是基于在所述送电部件停止送电时的所述送电部件的送电波形的衰减状态的时域中的Q因子。
13.根据权利要求12所述的送电设备,其特征在于,所述第一获得部件和所述第二获得部件构成所述送电部件中的包括送电线圈和电容器的谐振电路,并且测量时域中的Q因子。
14.根据权利要求8至11中任一项所述的送电设备,其特征在于,所述指标值是基于电压值、电流值、电力值和负载电阻其中至少之一的测量值。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的送电设备,其特征在于,所述第一获得部件在WPC标准中的校准阶段开始之前获得所述第一指标值。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的送电设备,其特征在于,所述第二获得部件在WPC标准中的校准阶段结束之后获得所述第二指标值。
17.一种受电设备,其特征在于,包括:
受电部件,用于接收通过无线电力传送从送电设备传送的电力;以及
通知部件,用于在与所述送电设备进行与无线电力传送有关的协商之前,向所述送电设备通知所述受电设备中所保持的Q因子以及与不同于所述Q因子的预定物理量有关的指标值。
18.一种受电设备,用于接收通过无线电力传送从送电设备传送的电力,所述受电设备的特征在于包括:
发送部件,用于发送受电电压值作为对来自所述送电设备的放置检测请求的响应;以及
控制部件,用于在发送所述受电电压值之后经过预定时间后以及在接收到在利用所述送电设备开始电力传送之前所发送的预定信号之后经过预定时间后,使受电停止预定时段。
19.一种送电设备的控制方法,所述送电设备包括用于向受电设备进行无线电力传送的送电部件,所述控制方法的特征在于包括:
测量步骤,用于测量所述送电部件的Q因子;
第一获得步骤,用于在所述Q因子的测量之后获得与不同于所述Q因子的预定物理量有关的第一指标值;
第一判断步骤,用于基于从所述受电设备接收到的信息所表示的Q因子和所述测量步骤中所测量的Q因子,来判断与所述受电设备不同的物体的有无;
第二获得步骤,用于在所述第一判断步骤中判断为不存在与所述受电设备不同的物体之后、在向所述受电设备的无线电力传送开始之前,获得与所述预定物理量有关的第二指标值;以及
第二判断步骤,用于基于所述第一指标值和所述第二指标值来判断与所述受电设备不同的物体的有无。
20.一种受电设备的控制方法,所述受电设备包括用于接收通过无线电力传送从送电设备传送的电力的受电部件,所述控制方法的特征在于包括:
通知步骤,用于在与所述送电设备进行与无线电力传送有关的协商之前,向所述送电设备通知所述受电设备中所保持的Q因子以及与不同于所述Q因子的预定物理量有关的指标值。
21.一种程序,用于使计算机用作根据权利要求1至16中任一项所述的送电设备或根据权利要求17或18所述的受电设备。
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