CN116470664A - 用于检测异物的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于检测无线电力发送器中的异物的方法,所述无线电力发送器通过包括在该无线电力发送器中的谐振电路向无线电力接收器无线地发送电力,根据本发明的一个实施方式,所述方法可以包括以下步骤:测量在电力传输步骤中通过谐振电路传送的电力的强度;从无线电力接收器接收包括关于接收电力强度的信息的反馈分组;确定关于接收电力强度的信息是否正常;当确定与关于接收电力强度的信息对应的接收电力强度异常时,通过向所述接收电力强度施加预定偏移来校正接收电力强度;基于所测量的发送电力强度和所校正的接收电力强度来计算路径损耗;以及通过将所计算的路径损耗与路径损耗阈值进行比较来检测异物。
Description
本申请为于2019年7月8日提交、申请号为201780082669.1、发明名称为“用于检测异物的方法和设备”的中国专利申请的分案申请。所述母案申请的国际申请日为2017年11月14日,国际申请号为PCT/KR2017/012877。
技术领域
实施方式涉及无线电力传输技术,更具体地,涉及能够检测存在于无线电力传输路径上的异物的异物检测方法及其设备。
背景技术
近来,随着信息和通信技术快速发展,基于信息和通信技术的无处不在的社会正在发展。
为了随时随地连接信息通信装置,应该在所有公共设施中安装配备有具有通信功能的计算机芯片的传感器。因此,向这样的装置或传感器提供电力是新的挑战。另外,随着移动装置例如音乐播放器(例如,蓝牙手机或iPod)的类型以及移动电话的类型快速增加,用户需要花费更多的时间和精力来对电池进行充电。作为解决这些问题的方法,无线电力传送技术最近引起了关注。
无线电力传输或无线能量传输是指使用磁感应原理从发送器向接收器无线地传送电能的技术。在19世纪,已经开始使用利用电磁感应原理的电动马达或变压器,并且此后已经尝试辐射电磁波例如高频、微波和激光来传送电能。使用电磁感应原理对经常使用的电动牙刷或一些无线剃须刀进行充电。
到目前为止,无线能量传输方法可以大致分为磁感应方法、电磁谐振方法和短波长射频的射频(RF)传输方法。
磁感应方法使用以下现象并且在小型装置例如移动电话领域被快速地商业化:当两个线圈彼此邻近,然后电流被施加到一个线圈,磁通量被产生以引起另一个线圈中的电动势。磁感应方法可以传送高达数百千瓦(kW)的电力并且具有高效率。然而,由于最大传输距离为1厘米(cm)或更小,所以要充电的装置应该邻近充电器或地板。
电磁谐振方法使用电场或磁场,而不是使用电磁波或电流。电磁谐振方法很少受到电磁波的影响,因此有助于其他电子装置或人体的安全。相比之下,该方法可以在有限的距离和空间中使用,并且能量传输效率稍低。
短波无线电力传输方法(被简称为RF传输方法)利用了可以以无线电波的形式直接发送和接收能量的事实。该技术是使用整流天线的RF无线电力传输方法。整流天线是天线和整流器的组合,并且是指用于将RF电力直接转换为DC电力的元件。也就是说,RF方法是用于将AC无线电波转换为DC的技术。近来,随着RF方法的效率提高,已经对RF方法的商业化进行了积极地研究。
无线电力传输技术不仅可以在移动相关行业中使用,而且还可以在诸如IT、铁路和家用电器的各种行业中使用。
如果在无线充电区域中存在不是无线电力接收器的导体即异物(FO),则可以在异物中引起从无线电力发送器接收的电磁信号。例如,FO可以包括硬币、夹子、别针和圆珠笔。
如果在无线电力接收器与无线电力发送器之间存在FO,则无线充电效率可能显著降低,并且无线电力接收器和无线电力发送器的温度可能由于FO的环境温度的升高而升高。如果未快速移除位于充电区域中的FO,则可能出现电力浪费,并且设备可能由于过热而损坏。
因此,准确检测无线电力传输路径上的FO正在成为无线充电技术中的重要问题。
在根据当前Qi的无线充电系统中,基于发送电力的路径损耗的方法和基于品质因数值的改变的方法被用作检测置于充电区域中的异物的代表性方法。
然而,在基于发送电力的路径损耗的异物检测方法的情况下,当从无线电力接收器没有接收到关于准确接收电力强度的信息时,无线电力发送器可能对异物检测失败。
如果关于接收电力强度的信息不正常,则虽然异物未置于无线电力传输路径上,但是无线电力发送器可能错误地确定异物置于无线电力传输路径上,从而停止充电。
发明内容
技术问题
实施方式提供了一种能够检测存在于无线电力传输路径上的异物的异物检测方法及其设备。
实施方式提供了一种异物检测方法及其设备,该异物检测方法能够根据接收电力强度是否正常来自适应地校正用于异物检测的阈值(或阈值范围)。
实施方式提供了一种异物检测方法及其设备,当在固定频率类型的无线电力发送器中识别出与发送电力强度相比接收电力强度异常的接收器时,该异物检测方法能够校正路径损耗以检测异物。
实施方式提供了一种异物检测方法及其设备,该异物检测方法能够通过根据关于从无线电力接收器反馈的接收电力强度的信息是否正常自适应地校正接收电力强度来防止即使当不存在异物时电力传输也被停止。
实施方式提供了一种异物检测方法及其设备,该异物检测方法能够当在固定频率类型的无线电力发送器中识别出与发送电力强度相比接收电力强度异常的接收器时校正接收电力强度以检测异物。
由实施方式解决的技术问题不限于上述技术问题,并且根据以下描述,本文中未描述的其他技术问题对本领域技术人员而言将变得明显。
技术解决方案
实施方式提供了一种异物检测方法及其设备。
一种无线电力发送器中的异物检测方法,所述无线电力发送器用于向无线电力接收器发送无线电力,根据实施方式,所述方法包括:从无线电力接收器接收关于接收电力强度的信息;确定接收电力强度是否正常;在确定接收电力强度不正常时,校正接收电力强度;基于所校正的接收电力强度计算发送电力的路径损耗;以及基于所计算的路径损耗检测异物。
在此,关于接收电力强度的信息可以被包括并被容纳在在电力传送阶段中周期性反馈的分组中,反馈分组是在WPC标准中定义的信号强度分组。
例如,确定接收电力强度是否正常可以包括:确定指示能够由无线电力接收器接收的与当前发送电力强度对应的最大接收电力强度的第一阈值;以及当接收电力强度超过第一阈值时,确定接收电力强度不正常。
在另一示例中,确定接收电力强度是否正常可以包括:基于当前发送电力强度和预定义的传输效率来确定指示能够由无线电力接收器接收的电力水平的第一阈值范围;以及当接收电力强度在第一阈值范围之外时,确定接收电力强度不正常。
另外,接收电力强度的校正可以包括:基于当前发送电力强度确定偏移值;以及从接收电力强度中减去偏移值来校正接收电力强度。
另外,异物的检测可以包括:基于当前发送电力强度确定路径损耗阈值;以及当所计算的路径损耗超过路径损耗阈值时,确定在无线电力的传输路径上存在异物。
异物检测方法还可以包括:在相位传送阶段中接收用于电力控制的反馈信号;以及可以基于反馈信号来调整当前发送电力强度。
异物检测方法还可以包括:在检测到物体之后在进入探测阶段之前,测量品质因数值;当包括参考品质因数值的异物检测状态分组在协商阶段中被接收时,基于参考品质因数值确定与第二无线电力接收器对应的品质因数阈值;以及将所测量的品质因数值与所确定的品质因数值进行比较以检测异物。
在另一实施方式中,一种用于将无线电力发送至无线电力接收器的无线电力发送器,包括:解调器,其被配置成从无线电力接收器接收用于电力控制的第一分组以及包括关于接收电力强度的信息的第一分组;确定单元,其被配置成确定接收电力强度是否正常;校正单元,其被配置成:在确定接收电力强度不正常时,校正接收电力强度;以及检测器,其被配置成:基于所校正的接收电力强度来计算发送电力的路径损耗以检测异物。
在此,第一分组和第二分组可以周期性地被接收,无线电力发送器还可以包括调整器,所述调整器被配置成基于第一分组来调整发送电力强度。
另外,第一分组和第二分组可以是在WPC标准中分别定义的控制错误分组和信号强度分组。
例如,确定单元可以:基于由调整器调整的当前发送电力强度来确定指示能够由无线电力接收器接收的最大接收电力强度的第一阈值;并且当接收电力强度超过第一阈值时,确定接收电力强度不正常。
在另一示例中,确定单元可以:基于由调整器调整的当前发送电力强度和预定义的传输效率来确定指示能够由无线电力接收器接收的电力水平的第一阈值范围;并且当接收电力强度在第一阈值范围之外时,确定接收电力强度不正常。
校正单元可以基于当前发送电力强度确定偏移值,并从接收电力强度中减去偏移值来校正接收电力强度。
另外,检测器可以:基于当前发送电力强度确定路径损耗阈值,并且当所计算的路径损耗超过路径损耗阈值时,确定在无线电力的传输路径上存在异物。
无线电力发送器还可以包括:测量单元,其被配置成:在检测到物体之后在进入探测阶段之前,测量品质因数值;以及控制器,其被配置成:当包括参考品质因数值的异物检测状态分组在协商阶段中被接收时,基于参考品质因数值确定与第二无线电力接收器对应的品质因数阈值,并且将所测量的品质因数值与所确定的品质因数值进行比较以检测异物。
在另一实施方式中,一种无线电力发送器中的异物检测方法,所述无线电力发送器用于使用设置在该无线电力发送器中的谐振电路向无线电力接收器无线地发送电力,所述方法包括:测量在电力传送阶段中通过谐振电路传送的电力的强度;接收反馈分组,该反馈分组包括关于来自无线电力接收器的接收电力强度的信息;确定关于接收电力强度的信息是否正常;在确定接收电力强度不正常时,向与关于接收电力强度的信息对应的接收电力强度施加预定偏移以校正接收电力强度;基于所测量的发送电力强度和所校正的接收电力强度来计算路径损耗;以及将所计算的路径损耗与路径损耗阈值进行比较以检测异物。
在此,关于接收电力强度的信息可以是在电力传送阶段中周期性地接收的在Qi标准中定义的信号强度分组。
例如,确定关于接收电力强度的信息是否正常可以包括:基于关于接收电力强度的信息来计算接收电力强度;确定指示能够由无线电力接收器接收的与所测量的发送电力强度对应的最小接收电力强度的阈值;以及当所计算的接收电力强度小于所述阈值时,确定关于接收电力强度的信息不正常。
在另一示例中,确定关于接收电力强度的信息是否正常可以包括:基于关于接收电力强度的信息来计算接收电力强度;计算所计算的接收电力强度与所测量的发送电力的比率;以及当所计算的比率小于与无线电力发送器对应的预先测量的最大路径损耗比率时,确定关于接收电力强度的信息不正常。
另外,异物检测方法还包括设置充电模式。
确定关于接收电力强度的信息是否正常可以包括:基于关于接收电力强度的信息来计算接收电力强度;确定与设置的充电模式对应的接收电力强度阈值;以及当计算的接收电力强度小于接收电力强度阈值时,确定关于接收电力强度的信息不正常。
另外,当设置的充电模式是快速充电模式时,接收电力强度的校正可以包括:确定与设置的充电模式对应的偏移,并且向接收电力强度添加所确定的偏移以校正接收电力强度。
另外,异物的检测可以包括:基于设置的充电模式确定路径损耗阈值;并且当计算的路径损耗超过路径损耗阈值时,确定无线电力的传输路径上是否存在异物。
另外,异物检测方法还可以包括:基于协商阶段中的品质因数值来检测异物,并且当在协商阶段或电力传送阶段中的至少一个中检测到异物时,可以最终确定检测到异物。
在另一实施方式中,一种无线电力发送器中的异物检测方法,所述无线电力发送器用于使用设置在该无线电力发送器中的谐振电路向无线电力接收器无线地发送电力,所述方法包括:在没有执行基于协商阶段中的品质因数值的异物检测程序的情况下,进入电力传送阶段以开始基于路径损耗的异物检测程序;在接收到包括关于接收电力强度的信息的反馈分组时,确定关于接收电力强度的信息是否正常;以及在确定关于接收电力强度的信息不正常时,结束所开始的基于路径损耗的异物检测程序并执行基于品质因数值的异物检测程序。
在另一实施方式中,一种用于将无线电力发送至无线电力接收器的无线电力发送器,包括:谐振电路,其被配置成无线地发送电力信号;测量单元,其被配置成测量发送的电力信号的强度;解调器,其被配置成接收包括关于接收电力强度的信息的反馈分组;以及控制器,其被配置成确定关于接收电力强度的信息是否正常。在确定关于接收电力强度的信息不正常时,控制器对与关于接收电力强度的信息对应的接收电力强度施加预定偏移以校正接收电力强度,并且基于所测量的电力信号强度和所校正的接收电力强度来计算路径损耗以检测异物。
在此,关于接收电力强度的信息可以是在电力传送阶段中周期性地接收的在Qi标准中定义的信号强度分组。
例如,控制器可以:基于关于接收电力强度的信息来计算接收电力强度;确定指示能够由无线电力接收器接收的与所测量的发送电力强度对应的最小接收电力强度的阈值;并且当所计算的接收电力强度小于所述阈值时,确定关于接收电力强度的信息不正常。
在另一示例中,控制器可以:基于关于接收电力强度的信息来计算接收电力强度;计算所计算的接收电力强度与所测量的发送电力的比率;并且当所计算的比率小于与无线电力发送器对应的预先测量的最大路径损耗比率时,确定关于接收电力强度的信息不正常。
在另一示例中,控制器可以:设置充电模式;基于关于接收电力强度的信息来计算接收电力强度;确定与设置的充电模式对应的接收电力强度阈值;并且当所计算的接收电力强度小于接收电力强度阈值时,确定关于接收电力强度的信息不正常。
另外,当设置的充电模式是快速充电模式时,控制器可以确定与设置的充电模式对应的偏移,并且向接收电力强度添加所确定的偏移以校正接收电力强度。
另外,控制器可以:基于设置的充电模式来确定路径损耗阈值,并且当所计算的路径损耗超过路径损耗阈值时,确定在无线电力的传输路径上是否存在异物。
另外,控制器还可以执行用于基于协商阶段中的品质因数值检测异物的程序,并且当在协商阶段或电力传送阶段中的至少一个中检测到异物时,可以最终确定检测到异物。
在另一实施方式中,可以提供一种计算机可读记录介质,该计算机可读记录介质上记录有用于执行上述方法中的任何一种方法的程序。
本公开内容的各方面仅是本公开内容的优选实施方式的一部分,基于本公开内容的详细描述,本领域普通技术人员可以设计并理解基于本公开内容的技术特征的各种实施方式。
有利效果
根据实施方式的方法和设备的效果如下。
实施方式具有提供能够检测存在于无线电力传输路径上的异物的异物检测方法及其设备的优点。
实施方式具有提供如下异物检测方法及其设备的优点,该异物检测方法能够根据接收电力强度是否正常来自适应地校正用于异物检测的阈值(或阈值范围)。
实施方式具有提供如下异物检测方法及其设备的优点,该异物检测方法能够当在固定频率类型的无线电力发送器中识别出与发送电力强度相比接收电力强度异常的接收器时校正路径损耗以检测异物。
实施方式具有提供异物检测方法及其设备的优点,该异物检测方法能够通过根据关于从无线电力接收器反馈的接收电力强度的信息是否正常自适应地校正接收电力强度来防止即使当存在异物时电力传输也被停止。
实施方式具有提供异物检测方法及其设备的优点,该异物检测方法能够当在固定频率类型的无线电力发送器中识别出与发送电力强度相比接收电力强度异常的接收器时校正接收电力强度以检测异物。
实施方式具有以下优点:使异物检测错误最小化以及使由于充电延迟而导致的用户不便最小化。
本公开内容的效果不限于上述效果,根据对本开内容的实施方式的以下描述,本领域技术人员可以得到本文中未描述的其他效果。也就是说,根据本公开内容的实施方式,本领域技术人员可以得到通过本公开内容未预期的效果。
附图说明
被包括以提供对本公开内容的进一步理解并且并入本申请并构成本申请的一部分的附图示出了本公开内容的(一个或多个)实施方式,并且与说明书一起用于说明本公开内容的原理。在附图中:
图1是示出根据实施方式的无线充电系统的框图;
图2是示出根据另一实施方式的无线充电系统的框图;
图3是示出根据实施方式的用于在无线充电系统中传送感测信号的程序的图;
图4是说明根据实施方式的无线电力传输程序的状态转换图;
图5是说明根据另一实施方式的无线电力传输程序的状态转换图;
图6是示出根据实施方式的无线电力发送器的结构的框图;
图7是示出与图6中所示的无线电力发送器互相配合的无线电力接收器的结构的框图;
图8是示出根据实施方式的调制无线电力信号和解调无线电力信号的方法的视图;
图9是示出根据实施方式的分组的格式的视图;
图10是示出根据实施方式的分组的类型的视图;
图11是示出根据实施方式的异物检测设备的结构的视图;
图12是示出异物检测状态分组消息的结构的视图;
图13是示出根据实施方式的无线电力传输设备中的异物检测方法的状态转换图;
图14是示出根据另一个实施方式的无线电力传输设备中的异物检测方法的状态转换图;
图15是示出根据实施方式的异物检测方法的流程图;
图16是示出根据实施方式的异物检测设备的配置的框图;以及
图17是示出根据实施方式的异物检测方法的流程图。
【最佳实施方式】
用于向无线电力接收器发送无线电力的无线电力发送器中的异物检测方法包括:从无线电力接收器接收关于接收电力强度的信息;确定接收电力强度是否正常;在确定接收电力强度不正常时,校正该接收电力强度;基于所校正的接收电力强度计算发送电力的路径损耗;以及基于所计算的路径损耗来检测异物。
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细描述根据实施方式的设备和各种方法。通常,诸如“模块”或“单元”的后缀可以用于指代元件或组件。本文中对这样的后缀的使用仅意在便于说明书的描述,并且后缀本身并不意在具有任何特殊的含义或功能。
在以下描述中使用的后缀例如“模块”或“单元”可以指代通过执行加载在微处理器上的程序而实现的软件配置,但仅仅是示例。一些“模块”和“单元”可以以硬件实现,或者可以以软件配置和硬件配置的组合来实现。因此,以下描述中使用的“模块”和“单元”不应仅被解释为软件组件。
在以下对实施方式的描述中,应当理解,当每个要素被称为形成在另一要素“上方”或“下方”时,它可以直接在另一要素“上方”或“下方”或者在它们之间间接地形成有一个或更多个中间要素。另外,还应当理解,在要素“上方”或“下方”可以表示要素的向上方向和向下方向。
在实施方式的描述中,在无线电力传输设备与无线电力接收设备之间发送的信号能够与分组互换地使用。
在对实施方式的描述中,为了便于描述,具有在无线充电系统中发送无线电力的功能的设备可以与无线电力发送器、无线电力传输设备、无线电功率传输设备、无线电功率发送器、传输端、发送器、传输设备、传输侧、无线电力传输设备、无线电力传送器等互换地使用。具有从无线电力传输设备接收无线电力的功能的设备可以与无线电功率接收设备、无线电功率接收器、无线电力接收设备、无线电力接收器、接收终端、接收侧、接收设备、接收器等可互换地使用。
根据实施方式的发送器可以以焊盘、托架、接入点(AP)、小型基站、支架、天花板嵌入式结构或壁挂式结构的形式被配置。一个发送器可以向多个无线电力接收设备传送电力。为此,发送器可以包括至少一个无线电力传输装置。在此,无线电力传输装置可以使用基于电磁感应方法的各种无线电力传输标准,所述电磁感应方法使用以下电磁感应原理执行充电:在电力传输端线圈中产生磁场,并且由磁场在接收端线圈中感应出电流。在此,无线电力传输装置可以包括在作为无线充电技术组织的无线充电联盟(WPC)或Qi以及电力事物联盟(PMA)中定义的电磁感应方法的无线充电技术。
另外,根据实施方式的接收器可以包括至少一个无线电力接收装置,并且可以同时从两个或更多个发送器接收无线电力。在此,无线电力接收装置可以包括在作为无线充电技术组织的无线充电联盟(WPC)(或Qi)以及电力事物联盟(PMA)中定义的电磁感应方法的无线充电技术。
根据实施方式的接收器可以用于小型电子设备例如移动电话、智能电话、膝上型计算机、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航系统、MP3播放器、电动牙刷、电子标签、照明装置、遥控器、钓鱼浮漂、诸如智能手表的可穿戴装置等,但小型电子设备不限于此,并且根据实施方式的接收器可以用于包括根据对电池进行充电的实施方式的无线电力接收装置的任何设备。
图1是示出根据实施方式的无线充电系统的框图。
参照图1,无线充电系统大致包括:用于无线地传送电力的无线电力传输端10、用于接收所发送的电力的无线电力接收端20和用于接收所接收的电力的电子设备20。
例如,无线电力传输端10和无线电力接收端20可以执行带内通信,在带内通信中,使用与用于无线电力传输的操作频率相同的频带来交换信息。在另一示例中,无线电力传输端10和无线电力接收端20可以执行带外通信,在带外通信中,使用与用于无线电力传输的操作频率不同的频带来交换信息。
例如,在无线电力传输端10与无线电力接收端20之间交换的信息可以包括彼此的状态信息和控制信息。在此,通过下面对实施方式的描述,在传输端与接收端之间交换的状态信息和控制信息将变得更明显。
带内通信和带外通信可以提供双向通信,但是实施方式不限于此。在另一实施方式中,带内通信和带外通信可以提供单向通信或半双工通信。
例如,单向通信可以但不限于表示从无线电力接收端20至无线电力传输端10的信息传输或者从无线电力传输端10至无线电力接收端20的信息传输。
半双工通信方法的特征在于,无线电力接收端20与无线电力传输端10之间的双向通信被启用,但是在特定时间点处仅可以由一个装置发送信息。
根据实施方式的无线电力接收端20可以获取电子设备30的各种状态信息。例如,电子设备30的状态信息可以包括但不限于当前电力使用信息、当前电力使用信息、用于识别所执行的应用的信息、CPU使用信息、电池充电状态信息、电池输出电压/电流信息等,并且可以包括能够从电子设备30获取并用于无线电力控制的信息。
具体地,根据实施方式的无线电力传输端10可以向无线电力接收端20发送指示是否支持快速充电的预定分组。在确定无线电力传输端10支持快速充电模式时,无线电力接收端20可以向电子设备30通知无线电力传输端10支持快速充电模式。电子设备30可以通过预定的显示装置例如液晶显示器来显示指示可以进行快速充电的信息。
另外,电子设备30的用户可以选择显示在液晶显示装置上的预定的快速充电请求按钮,并且控制无线电力传输端10以快速充电模式进行操作。在这种情况下,当用户选择快速充电请求按钮时,电子设备30可以向无线电力接收端20发送预定的快速充电请求信号。无线电力接收端20可以生成与接收到的快速充电请求信号对应的充电模式分组并向无线电力传输端10发送与接收到的快速充电请求信号对应的充电模式分组,从而将正常的低功率充电模式(或基线充电模式)切换到快速充电模式。
图2是示出根据另一实施方式的无线充电系统的框图。
例如,如附图标记200a所指示的,无线电力接收端20可以包括连接至一个无线电力传输端10以执行无线充电的多个无线电力接收设备。此时,无线电力传输端10可以以时间划分方式——但是不限于此——来划分电力并将电力传送至多个无线电力接收设备。在另一示例中,无线电力传输端10可以划分电力并使用分别分配给无线电力接收设备的不同频带将电力传送至多个无线电力接收设备。
此时,可以基于每个无线电力接收设备的所需电力、电池充电状态、电子设备的电力消耗以及无线电力传输设备的可用电力中的至少一个来自适应地确定能够连接至一个无线电力传输端10的无线电力接收设备的数量。
在另一示例中,如附图标记200b所指示的,无线电力传输端10可以包括多个无线电力传输设备。在这种情况下,无线电力接收端20可以同时连接至多个无线电力传输设备,并且可以同时接收来自所连接的无线电力传输设备的电力以执行充电。此时,可以基于无线电力接收端20的所需电力、电池充电状态、电子设备的电力消耗以及无线电力传输设备的可用电力来自适应地确定连接至无线电力接收端20的无线电力传输设备的数量。
图3是示出根据实施方式的用于感测无线充电系统中的无线电力接收器的程序的图。
例如,无线电力发送器可以包括三个传输线圈111、112和113。每个传输线圈可以与另一个传输线圈部分交叠,并且无线电力发送器以预定义的顺序通过每个传输线圈顺序地发送用于感测无线电力接收器的存在的预定的感测信号117和127,例如,数字探测信号。
如图3所示的,无线电力发送器可以通过由附图标记110指示的初级感测信号传输程序顺序地发送感测信号117,并且识别用于从无线电力接收器115接收信号强度信号116的传输线圈111和112。在此,信号强度信号可以包括关于在无线电力接收器115中测量的与感测信号对应的信号强度的信息(为了便于描述,在下文中被称为信号强度指示符)。
随后,无线电力发送器可以:通过由附图标记120指示的次级感测信号传输程序顺序地发送感测信号127;在用于接收信号强度指示符126的传输线圈111和112之间识别具有良好的电力传输效率(或充电效率)——即,传输线圈与接收线圈之间良好的对准状态——的传输线圈;以及执行控制以通过所识别的传输线圈来传送电力,即,执行无线充电。
如图3所示的,无线电力发送两个感测信号传输程序,以便更准确地确定无线电力接收器的接收线圈与哪个传输线圈良好对准。
如图3的附图标记110和120所指示的,如果在第一传输线圈111和第二传输线圈112中接收信号强度指示符116和126,则无线电力发送器基于在第一传输线圈111和第二传输线圈112中接收的信号强度指示符126来选择最佳对准的传输线圈,并且使用所选择的传输线圈来执行无线充电。
图4是说明根据实施方式的无线电力传输程序的状态转换图;
参照图4,可以将用于无线电力传输的无线电力发送器的状态大致分为:选择阶段410、探测阶段420、识别和配置阶段430以及电力传送阶段440。
选择阶段410可以当电力传输开始时或者当在保持电力传输时感测到特定错误或特定事件时进行转换。根据下面的描述,特定错误和特定事件将变得明显。另外,在选择阶段410中,发送器可以监测接口表面上是否存在物体。当感测到接口表面上存在物体时,发送器可以转换到探测阶段420(S401)。在选择阶段410中,发送器发送具有非常短的脉冲的模拟探测信号,并且基于传输线圈的电流变化来感测接口表面的有效区域中是否存在物体。
在探测阶段420中,当感测到物体时,发送器激活接收器并且发送用于识别接收器是否与无线充电标准兼容的数字探测。在探测阶段420中,当没有从接收器接收到对数字探测的响应信号例如信号强度信号时,发送器可以再次转换到选择阶段410(S402)。另外,在探测阶段420中,当从接收器接收到指示电力传输已经终止的信号即充电终止信号时,发送器可以转换到选择阶段410(S403)。
如果探测阶段420结束,则发送器可以转换到用于识别接收器并收集接收配置和状态信息的识别和配置阶段430(S404)。
在识别和配置阶段430中,当接收到意外分组时,当在预定时间期间没有接收到预期分组(超时)时,当发生分组传输错误时或者当没有建立电力传输合同(无电力传输合同)时,发送器可以转换到选择阶段410(S405)。
当完成接收器的识别和配置时,发送器可以转换到用于发送无线电力的电力传送阶段240(S406)。
在电力传送阶段440中,当接收到意外分组时,当在预定时间期间没有接收到预期分组(超时)时,当发生预定的电力传输合同违约时或者当充电终止时,发送器可以转换到选择阶段410(S407)。
另外,在电力传送阶段440中,当需要根据发送器状态改变来重新配置电力传输合同时,发送器可以转换到识别和配置阶段430(S408)。
可以基于发送器状态信息和特征信息以及接收器状态信息和特征信息来配置电力传输合同。例如,发送器状态信息可以包括关于可发送电力的最大量的信息、关于可接收接收器的最大数量的信息等,并且接收器状态信息可以包括关于所需电力的信息。
图5是说明无线电力传输程序的状态转换图。
参照图5,可以将根据实施方式的从发送器到接收器的电力传输大致分为:选择阶段510、探测阶段520、识别和配置阶段530、协商阶段540、校准阶段550、电力传送阶段560和重新协商阶段570。
当在电力传输开始或电力传输被保持期间感测到特定错误或特定事件时,选择阶段510可以进行转换,即,例如可以包括附图标记S502、S504、S508、S510和S512。根据以下描述,特定错误和特定事件将变得明显。另外,在选择阶段510中,发送器可以监测接口表面上是否存在物体。当感测到接口表面上存在物体时,发送器可以转换到探测阶段520。在选择阶段510中,发送器发送具有非常短脉冲的模拟探测信号,并且基于传输线圈或初级线圈的电流变化感测在接口表面的有效区域中是否存在物体。
如果在选择阶段510中检测到物体,则无线电力发送器可以测量无线电力谐振电路——例如,用于无线电力传输的传输线圈和/或谐振电容器——的品质因数。
无线电力发送器可以测量无线电力谐振电路(例如,电力传输线圈和/或谐振电容器)的电感。
将使用其他附图来描述详细的测量方法。
将来可以使用品质因数和/或电感来确定在协商阶段540中是否存在异物。
当在探测阶段520中检测到物体时,发送器唤醒接收器并发送用于识别检测到的物体是否是无线电力接收器的数字探测(S501)。在探测阶段520中,当没有从接收器接收到对数字探测的响应信号例如信号强度分组时,发送器可以再次转换到选择阶段510。另外,在探测阶段520中,当从接收器接收到指示电力传输已经终止的信号即充电终止分组时,发送器可以转换到选择阶段510(S502)。
如果探测阶段520结束,则发送器可以转换到用于识别接收器并收集接收器的配置和状态信息的识别和配置阶段530(S503)。
在识别和配置阶段530中,当接收到意外分组时,当在预定时间期间没有接收到预期分组(超时)时,当出现分组传输错误时或者当未建立电力传输协议(没有电力传送协议)时,发送器可以转换到选择阶段510(S504)。
发送器可以基于在识别和配置阶段530中接收到的配置分组的协商字段值来确定是否需要进入协商阶段540。
在确定需要协商时,发送器可以进入协商阶段(S505)。在协商阶段540中,发送器可以执行预定FOD程序。
相反,在确定不需要协商时,发送器可以立即转换到电力传送阶段560(S506)。
在协商阶段540中,发送器可以接收包括参考品质因数值的异物检测(FOD)状态分组。可替选地,可以接收包括参考电感值的FOD状态分组。可替选地,可以接收包括参考品质因数值和参考电感值的状态分组。此时,发送器可以基于参考品质因数值来确定用于FO检测的品质因数阈值。
发送器可以使用用于FO检测的所确定的品质因数阈值和当前测量的品质因数值例如在探测阶段之前测量的品质因数值来检测充电区域中是否存在FO,并且根据FO检测的结果来控制电力传输。例如,当检测到FO时,可以停止电力传输,但不限于此。
发送器可以使用用于FO检测的所确定的电感阈值和当前测量的品质因数值例如在探测阶段之前测量的电感值来检测充电区域中是否存在FO,并且根据FO检测的结果来控制电力传输。例如,当检测到FO时,可以停止电力传输,但不限于此。
在检测到FO时,发送器可以返回到选择阶段510(S508)。相比之下,当未检测到FO时,发送器可以通过校准阶段550转换到电力传送阶段560(S507和S509)。具体地,当未检测到FO时,发送器可以测量接收端和传输端中的电力损耗,以便在校准阶段550中确定由接收端接收的电力的强度并且确定由传输端发送的电力的强度。也就是说,在校准阶段550中,发送器可以基于传输端的传输电力与接收端的接收电力之间的差来预测电力损耗。根据一个实施方式的发送器可以使用预测的电力损耗校准用于FOD的阈值。
在电力传送阶段560中,当接收到意外分组时,当在预定时间期间未接收到预期分组(超时)时,当发生电力传输合同违约或者当充电结束时,发送器可以转换到选择阶段510(S510)。
另外,在电力传送阶段560中,如果需要根据发送器状态变化等重新配置电力传输合同,则发送器可以转换到重新协商阶段570(S511)。此时,当重新协商正常结束时,发送器可以返回到电力传送阶段560(S513)。
可以基于发送器状态信息和特征信息以及接收器状态信息和特征信息来配置电力传输合同。例如,发送器状态信息可以包括关于可发送电力的最大量的信息、关于可接收接收器的最大数量的信息等,并且接收器状态信息可以包括关于所需电力的信息。
当重新协商未正常完成时,发送器可以停止向接收器的电力传输并且转换到选择阶段510(S512)。
图6是示出根据实施方式的无线电力发送器的结构的框图。
参照图6,无线电力发送器600可以大致包括:电力转换器610、电力传输单元620、通信单元630、控制器640和感测单元650。无线电力发送器600的配置不一定是必须的,因此可以包括更多或更少的部件。
如图6所示的,电力转换器610可以从电源660接收DC电力并将该DC电力转换为具有预定强度的AC电力。
为此,电力转换器610可以包括:DC-DC转换器611、逆变器612和频率发生器613。在此,逆变器612可以是半桥逆变器或全桥逆变器,不限于此。可以使用能够将DC电力转换为具有特定操作频率的AC电力的任何电路配置。
DC-DC转换器611可以执行用于根据控制器640的控制信号将从电源650接收的DC电力转换为具有特定强度的DC电力的功能。
此时,感测单元650可以测量经转换的DC电力的电压/电流并将经转换的DC电力的电压/电流提供给控制器640。
另外,感测单元650可以测量无线电力发送器600的内部温度并将测量结果提供给控制器640,以便确定是否发生过热。
例如,控制器640可以基于由感测单元650测量的电压值/电流值来自适应地切断从电源650提供的电力或者防止将电力提供给逆变器612。可以在电力转换器610的一侧处还设置用于切断从电源650提供的电力或者提供给逆变器612的电力的预定电力切断电路。
逆变器612可以基于由频率发生器613生成的参考AC信号将经DC-DC转换的电力转换为AC电力。此时,可以根据控制器640的控制信号动态地改变参考AC信号的频率,即工作频率。根据实施方式的无线电力发送器600可以调整操作频率以调整发送电力的强度。例如,控制器640可以:通过通信单元630接收无线电力接收器的电力接收状态信息和/或电力控制信号,基于接收到的电力接收状态信息和/或电力控制信号来确定操作频率,并且动态地控制频率发生器613以生成确定的工作频率。例如,电力接收状态信息可以包括但不限于:整流器输出电压的强度信息、施加到接收线圈的电流的强度信息等。电力控制信号可以包括用于请求电力增加的信号、用于请求电力减少的信号等。
电力传输单元620可以包括多路复用器621和传输线圈单元622。在此,传输线圈单元622可以包括第一传输线圈至第n传输线圈。另外,电力传输单元620还可以包括用于生成用于电力传输的特定载波频率的载波发生器(未示出)。在这种情况下,载波发生器可以生成用于与逆变器612的通过多路复用器621接收的输出AC电力混合的具有特定载波频率的AC信号。在一个实施方式中,应当注意,发送给传输线圈的AC电力的频率可以彼此不同。在另一个实施方式中,可以使用具有用于不同地调节传输线圈的LC谐振特性的功能的预定频率控制器来不同地设置传输线圈的谐振频率。
多路复用器621可以执行用于将AC电力发送至由控制器640选择的传输线圈的切换功能。控制器640可以基于每个传输线圈的信号强度指示符来选择用于向无线电力接收器发送电力的传输线圈。
如果多个无线电力接收器被连接,则根据一个实施方式的控制器640可以通过传输线圈的时间划分多路复用来传送电力。例如,如果无线电力发送器600通过三个不同的传输线圈——即,第一传输线圈到第三传输线圈——识别三个无线电力接收器,即第一接收器到第三接收器,则控制器640可以控制多路复用器621以在特定时隙中仅通过特定传输线圈来传送AC电力。此时,尽管可以根据分配给每个传输线圈的时隙的长度来控制被发送到无线电力接收器的电力的量,但这仅仅是实施方式。在另一示例中,可以在分配给每个传输线圈的时隙期间控制DC-DC转换器611的输出DC电力的强度,以控制每个无线电力接收器的发送电力。
控制器640可以控制多路复用器621,使得在初级感测信号传输程序期间通过第一传输线圈至第n传输线圈622顺序地传送感测信号。此时,控制器640可以使用计时器655识别将传送感测信号的时间,并且当感测信号传送时间到达时,控制多路复用器621通过相应的传输线圈传送感测信号。例如,在探测传输阶段期间,计时器650可以在预定时段处向控制器640发送特定事件信号,并且每当相应的事件信号被感测到时,控制器640可以控制多路复用器621通过相应的传输线圈传送数字探测。
另外,控制器640可以从解调器632接收预定的传输线圈标识符,该预定的传输线圈标识符用于识别在初级感测信号传输程序期间通过哪个传输线圈接收响应信号,例如,信号强度信号。此时,控制器640可以从解调器632接收与传输线圈标识符对应的信号强度指示符。随后,在次级感测信号发送程序中,控制器640可以控制多路复用器621仅通过如下(一个或多个)传输线圈传送感测信号,在初级感测信号传送程序期间通过所述(一个或多个)传输线圈接收信号强度指示符。在另一示例中,如果在初级感测信号传送程序期间通过多个传输线圈接收信号强度指示符,则控制器640可以将通过其接收具有最大值的信号强度指示符的传输线圈确定为将在次级感测信号传送程序中通过其首先传送感测信号的传输线圈,并且根据确定的结果控制多路复用器621。
通信单元630可以包括调制器631或解调器632中的至少一个。
调制器631可以对由控制器640生成的控制信号进行调制,并将经调制的信号发送至多路复用器621。在此,对控制信号进行调制的调制方法可以包括但不限于:频移键控(FSK)调制方法、曼彻斯特编码调制方法、相移键控(PSK)调制方法、脉冲宽度调制方法、差分双相调制方法等。
当通过传输线圈接收的信号被感测时,解调器632可以对感测信号进行解调并将感测信号发送至控制器640。在此,经解调的信号可以包括但不限于:信号强度指示符、在无线电力传输期间用于电力控制的错误校正(EC)指示符、充电结束(EOC)指示符、过电压/过电流指示符等,并且还可以包括用于识别无线电力接收器的状态的各种状态信息。
另外,解调器632可以识别通过哪个传输线圈来接收解调信号,并且向控制器640提供与所识别的传输线圈对应的预定传输线圈标识符。
另外,解调器632可以对通过传输线圈623接收的信号进行解调并向控制器640发送经解调的信号。例如,经解调的信号可以包括但不限于信号强度指示符,并且经解调的信号可以包括无线电力接收器的各种状态信息。
例如,无线电力发送器600可以通过带内通信来获取信号强度指示符,所述带内通信用于使用与用于无线电力传输的频率相同的频率来执行与无线电力接收器的通信。
另外,无线电力发送器600不仅可以通过传输线圈单元622传送无线电力,还可以通过传输线圈单元622与无线电力接收器交换各种控制信号和状态信息。在另一个示例中,与传输线圈单元622的第一传输线圈至第n传输线圈分别对应的单独线圈还可以被包括在无线电力发送器600中,并且使用单独线圈执行与无线电力接收器的带内通信。
尽管在图6的描述中无线电力发送器600和无线电力接收器执行带内通信,但这仅仅是示例性的,并且可以通过与用于发送无线电力信号的频带不同的频带来执行短程双向通信。例如,短程双向低能耗通信可以是蓝牙通信、RFID通信、UWB通信和ZigBee通信中的任何一种。
另外,尽管在图6的描述中无线电力发送器600的电力传输单元620包括多路复用器621和多个传输线圈622,但这仅仅是实施方式。在另一实施方式中,电力传输单元620可以包括一个传输线圈。
图7是示出与图6所示的无线电力发送器互相配合的无线电力接收器的结构的框图。
参照图7,无线电力接收器700可以包括接收线圈710、整流器720、DC-DC转换器730、负载740、感测单元750、通信单元760和主控制器770。通信单元760可以包括解调器761和调制器762。
尽管在图7的示例中所示的无线电力接收器700被示出为通过带内通信与无线电力发送器600交换信息,但是这仅仅是示例性的,并且根据另一实施方式的通信单元760可以通过与用于发送无线电力信号的频带不同的频带提供短程双向通信。
通过接收线圈710接收的AC电力可以被发送到整流器720。整流器720可以将AC电力转换成DC电力,并且将DC电力发送至DC-DC转换器730。DC-DC转换器730可以将从整流器输出的DC电力的强度转换成负载740所需的特定强度,并且将经转换的电力发送至负载740。
感测单元750可以测量从整流器720输出的DC电力的强度,并将该强度提供给主控制器770。另外,感测单元750可以根据无线电力接收来测量施加到接收线圈710的电流的强度,并且将测量结果发送至主控制器770。另外,感测单元750可以测量无线电力接收器700的内部温度,并将测量的温度值提供给主控制器770。
例如,主控制器770可以将从整流器输出的DC电力的强度与预定的参考值进行比较,并且确定是否出现过电压。在确定出现过电压时,可以生成指示已经出现过电压的预定分组并将该预定分组发送到调制器762。由调制器762调制的信号可以通过接收线圈710或单独线圈(未示出)被发送到无线电力发送器600。如果从整流器输出的DC电力的强度等于或大于预定的参考值,则主控制器770可以确定感测信号被接收,并且在感测信号被接收时执行控制以通过调制器762将与感测信号对应的信号强度指示符发送到无线电力发送器600。在另一示例中,解调器761可以对接收线圈710与整流器720之间的AC电力信号或者从整流器720输出的DC电力信号进行解调,识别感测信号是否被接收,并且将所识别的结果提供给主控制器770。此时,主控制器770可以执行控制以通过调制器761发送与感测信号对应的信号强度指示符。
具体地,根据实施方式的主控制器770可以基于由解调器760解调的信息来确定所连接的无线电力发送器是否执行快速充电。
另外,当从图1的电子设备30接收到用于请求快速充电的预定快速充电请求信号时,主控制器770可以生成与接收到的快速充电请求信号对应的充电模式分组并将该充电模式分组发送至调制器761。可以根据预定用户界面上的用户菜单选择来接收来自电子设备的快速充电请求信号。
在确定所连接的无线电力发送器支持快速充电模式时,根据另一实施方式的主控制器770可以基于电池剩余量来执行控制以自动地请求来自无线电力发送器的快速充电或者使得无线电力发送器能够停止快速充电并且切换到正常的低功率充电模式。
根据另一实施方式的主控制器770可以在以正常的低功率充电模式执行充电的同时实时地监测电子设备的电力消耗。如果电子设备的电力消耗等于或大于预定的参考值,则主控制器770可以生成用于请求切换到快速充电模式的预定的充电模式分组并将该预定的充电模式分组发送至调制器761。
根据另一实施方式的主控制器770可以将由感测单元750测量的内部温度值与预定的参考值进行比较,并且确定是否出现过热。如果在快速充电期间出现过热,则主控制器770可以生成充电模式分组并发送充电模式分组,使得无线电力发送器被切换到正常的低功率充电模式。
根据另一实施方式的主控制器770可以基于电池充电速率、从整流器输出的电压的强度、安装在电子设备中的CPU的使用率和用户菜单选择中的至少一个来确定是否需要改变充电模式,如果需要改变充电模式,则主控制器770可以生成包括要改变的充电模式的值的充电模式分组并将该充电模式分组发送至无线电力发送器。
图8是示出根据实施方式的调制无线电力信号和解调无线电力信号的方法的视图。
如图8的附图标记810所指示的,无线电力传输端10和无线电力接收端20可以基于具有相同周期的内部时钟信号对要发送的分组进行编码或解码。
在下文中,将参照图1至图8来详细描述对要发送的分组进行编码的方法。
参照图1,如果无线电力传输端10或无线电力接收端20不发送特殊分组,则无线电力信号可以是如图1的附图标记41所指示的具有特定频率的未调制的AC信号。相比之下,如果无线电力传输端10或无线电力接收端20发送特殊分组,则无线电力信号可以是如图1的附图标记42所指示的使用特定调制方法调制的AC信号。例如,调制方法可以包括但不限于:幅值调制方法、频率调制方法、频率和幅值调制方法、相位调制方法等。
差分双相编码适用于对如附图标记820所指示的由无线电力传输端10或无线电力接收端20生成的分组的二进制数据。具体地,差分双相编码具有用于对数据位1进行编码的两个状态转换以及用于对数据位0进行编码的一个状态转换。也就是说,数据位1被编码成使得HI状态与LO状态之间的转换发生在时钟信号的上升沿和下降沿,并且数据位0被编码成使得HI状态与LO状态之间的转换发生在时钟信号的上升沿。
由附图标记830指示的字节编码方法适用于编码的二进制数据。参考附图标记830,根据实施方式的字节编码方法可以是如下方法:插入用于识别与8比特编码的二进制比特流有关的比特流的开始和停止的起始位和停止位以及用于感测是否发生比特流(字节)的错误的校验位。
图9是示出根据实施方式的分组的格式的视图。
参照图9,用于无线电力传输端10与无线电力接收端20之间的信息交换的分组格式900可以包括:用于获取用于相应分组的解调的同步并识别相应分组的准确开始位的前同步码910字段;用于识别包括在相应分组中的消息的类型的头部920字段;用于传送相应分组的内容(或有效载荷)的消息930字段;以及用于识别相应分组中是否出现了错误的校验和940字段。
如图9所示出的,分组接收端可以基于头部920的值来识别包括在相应分组中的消息930的大小。
另外,可以针对无线电力传输程序的每个步骤定义头部920,并且在不同阶段中可以将头部920的值定义为相同值。例如,参照图9,应当注意,与探测阶段的结束电力传输和电力传送阶段的结束电力传输对应的头部值是0x02。
消息930包括要由相应分组的传输端发送的数据。例如,包括在消息930字段中的数据可以是报告、请求或响应,但不限于此。
根据另一实施方式的分组900还可以包括用于识别用于传送相应分组的传输端的传输端识别信息和用于识别用于接收相应分组的接收端的接收端识别信息中的至少一个。传输端识别信息和接收端识别可以包括IP地址信息、MAC地址信息、产品识别信息等。然而,本公开内容不限于此,并且可以包括用于区分无线充电系统中的接收端和传输端的信息。
如果相应分组被多个设备接收,则根据另一实施方式的分组900还可以包括用于识别接收组的预定的组识别信息。
图10是示出根据实施方式的从无线电力接收器被传送到无线电力发送器的分组的类型的视图。
参照图10,从无线电力接收器被传送至无线电力发送器的分组可以包括:信号强度分组,其用于传送感测到的探测信号的强度信息;电力传输终止(结束电力传送),其用于请求发送器停止从该发送器的电力传输结束;电力控制延迟分组,其用于传送在接收到用于控制的控制错误分组之后直到控制了实际电力所等待的时间信息;配置分组,其用于传送接收器的配置信息;识别分组和扩展识别分组,其用于传送接收器识别信息;一般请求分组,其用于传送一般请求消息;特殊请求分组,其用于传送特殊请求消息;FOD状态分组,其用于传送用于FO检测的参考品质因数值;控制错误分组,其用于控制由发送器发送的电力;重新协商分组,其用于开始重新协商;24比特接收的电力分组,其用于传送接收的电力的强度信息;以及充电状态分组,其用于传送负载的当前充电状态信息。
可以使用带内通信来传送从无线电力接收器被传送至无线电力发送器的分组,带内通信使用与用于发送无线电力的频带相同的频带。
图11是示出根据实施方式的异物检测设备的结构的视图。
可以在无线电力传输设备中实现根据本实施方式的异物检测设备1100,但是这仅仅是一种实施方式。还可以在用于认证无线电力接收设备的测量设备中实现异物检测设备。
参照图11,异物检测设备100可以包括电源1101、DC-DC转换器1110、逆变器1120、谐振电容器1130、测量单元1140、通信单元1160、感测单元1170和控制器1180。根据本实施方式的异物检测设备1100可以被包括在无线电力传输设备中。
谐振电路1130包括谐振电容器1131和传输线圈(或电感器)1132,通信单元1160可以包括解调器1161和调制器1162中的至少一个。
电源1101可以通过外部电力端子接收DC电力,并将DC电力传送至DC-DC转换器1110。
DC-DC转换器1110可以在控制器1180的控制下将从电源1101输入的DC电力的强度转换成特定的DC电力的强度。例如,DC-DC转换器1110可以包括能够调整电压的强度的可变电压发生器,但不限于此。
逆变器1120可以将经转换的DC电力转换成AC电力。逆变器1120可以将通过多个开关的控制而输入的DC电力转换成AC电力信号,并输出AC电力信号。
例如,逆变器1120可以是半桥逆变器或全桥逆变器中的至少一个。
如果逆变器1120包括半桥电路和全桥电路两者,则控制器1180可以动态地确定逆变器1120操作为半桥电路还是操作为全桥电路。根据一个实施方式的无线电力传输设备可以根据无线电力接收设备所需的电力的强度或无线电力接收设备的电力等级来自适应地控制逆变器1120的桥模式。在此,桥模式包括用于使用半桥电路产生AC电力信号的半桥模式和用于使用全桥电路产生AC信号的全桥模式。
例如,如果无线电力接收设备请求5W或更低的低电力或者如果无线电力接收设备的电力等级与预定的低电力(LP)等级对应,则控制器1180可以控制逆变器1120在半桥模式下运行。相比之下,如果无线电力接收设备请求15W的高电力或者如果电力等级与中间电力(MP)等级对应,则控制器1180可以控制逆变器1120在全桥模式下运行。
在另一示例中,无线电力传输设备可以根据充电模式自适应地确定桥模式。在此,充电模式可以包括基线充电模式和快速充电模式。在基线充电模式中,逆变器1120可以在半桥模式下运行。在快速充电模式中,逆变器1120可以在全桥模式下运行。发送器在快速充电模式下的输出电力被设置为高于发送器在基线充电模式下的输出电力。
在另一示例中,无线电力传输设备可以根据由感测单元1170感测的温度自适应地确定桥模式,并且根据确定的桥模式来控制逆变器1120。例如,如果在通过半桥模式发送无线电力的情况下无线电力传输设备的温度超过预定的参考值,则控制器1180可以执行控制以去激活半桥模式并激活全桥模式。也就是说,无线电力传输设备可以使通过用于具有相同强度的电力的传输的全桥电路的电压增加,并使在谐振电路1130中流动的电流的强度降低,从而将无线电力传输设备的内部温度保持在预定的参考值或更小。通常,安装在电子设备中的电子部件中产生的热量可能对电流的强度比对施加到电子部件的电压的强度更敏感。
另外,逆变器1120不仅可以将DC电力转换为AC电力,而且还可以动态地改变被传送到谐振电路1130的AC电力的强度。
例如,逆变器1120可以在控制器1180的控制下通过调整用于生成AC电力的参考交流信号的频率来调整输出AC电力的强度。为此,逆变器1120可以包括用于生成具有特定频率的参考交流信号的频率振荡器。然而,这仅是示例性的,并且频率振荡器可以独立于逆变器1120被安装在异物检测设备1100的一侧处。
在另一示例中,固定频率适用于无线电力传输设备。在这种情况下,异物检测设备1100还可以包括用于控制设置在逆变器1120中的开关的栅极驱动器(未示出)。在这种情况下,栅极驱动器可以从控制器1180接收至少一个脉冲宽度调制信号,并且根据接收到的脉冲宽度调制信号来控制逆变器1120的开关,例如,配置所选择的桥电路的MOFET开关,但不限于此。控制器1180可以对占空比即占空率(duty rate)和脉冲宽度调制信号的相位进行控制,以控制逆变器1120的输出电力的强度。控制器1180可以基于从无线电力接收设备接收的反馈信号来自适应地控制脉冲宽度调制信号的占空比和相位,从而控制通过谐振电路1130传送的电力的强度。
测量单元1140可以根据控制器1180的控制信号对谐振电容器1131两端的电压的水平或者在传输线圈1132中流动的电流的水平中的至少一个进行测量。为此,测量单元1140可以包括电压传感器和电流传感器。控制器1180可以基于从测量单元1140接收的感测信息来计算通过谐振电路1130传送的电力的强度。另外,测量单元1140可以包括用以对与设备的特定位置和/或设备的内部对应的温度进行测量并且将该温度传送到控制器1180的温度传感器。
在进入探测阶段420或520之前,当在选择阶段410或510中检测到置于充电区域中的物体时,测量单元1140可以在停止电力传输的状态下测量谐振电容器1131两端的电压并且计算与谐振电路1130对应的品质因数值。
另外,测量单元1140还可以计算与谐振电路1130对应的电感值。
所计算的品质因数或电感值中的至少一个可以被发送到控制器1180,控制器1180可以将从测量单元1140接收的值存储在预定存储器(未示出)的预定记录区域中。
当在协商阶段中从调制器1162接收到FOD状态分组时,控制器1180可以基于FOD状态分组中包括的信息来对用于确定是否存在异物的阈值(或阈值范围)进行确定。在此,确定的阈值可以包括品质因数阈值,但不限于此,并且可以使用针对异物检测预定义的任何阈值。
如果被设置为确定是否存在异物的值是阈值范围,则该阈值范围可以是品质因数阈值范围。
另外,控制器1180可以基于发送电力的路径损耗来确定是否存在异物。在此,可以通过从通过谐振电路1130传送的电力的强度中减去由无线电力接收设备实际接收的电力的强度来获得传送电力的路径损耗。控制器1180可以基于从无线电力接收设备反馈的信息来确认由无线电力接收设备当前接收的电力的强度。控制器1180可以将所计算的路径损耗与预定的路径损耗阈值(或阈值范围)进行比较,以确定是否存在异物。
具体地,可以根据充电模式不同地设置路径损耗阈值(或阈值范围)。例如,与快速充电模式对应的路径损耗阈值(或阈值范围)可以大于与基线充电模式对应的路径损耗阈值(或阈值范围)。
控制器1180可以在电力传送阶段440或510中接收包括关于接收电力强度的信息的信号强度分组。
控制器1180可以将对应于当前发送电力强度而预定义或确定的接收电力强度阈值(或阈值范围)与基于从无线电力接收设备接收的反馈信息而获取(或计算)的接收电力强度进行比较,以确定从无线电力接收器接收的关于接收电力强度的信息是否具有正常值。在此,可以基于充电模式来确定接收电力强度阈值(或阈值范围)。例如,在快速充电模式下可传送的电力范围可以在10瓦与20瓦之间。此时,假设与快速充电模式对应的接收电力强度阈值是6W。
当基于信号强度分组确认的接收电力强度是6W或更大时,控制器1180可以确定关于包括在信号强度分组中的接收电力强度的信息是正常的。
然而,当基于信号强度分组确认的接收电力强度小于6W时,控制器1180确定关于包括在信号强度分组中的接收电力强度的信息是异常的。
在另一示例中,控制器1180可以将当前发送电力强度的接收电力强度的比率与预定的阈值比率进行比较,以确定关于接收电力强度的信息是否正常。在此,可以基于与发送器对应地预先测量的最大路径损耗比率来确定阈值比率。
在确定关于接收电力强度的信息不正常时,控制器1180可以对接收电力强度施加预定的偏移以执行校正。例如,当确定在快速充电模式下信息不正常时,控制器1180可以通过将预定的偏移添加到接收电力强度来校正接收电力强度。
控制器1180可以基于当前发送电力强度和所校正的接收电力强度来计算路径损耗。随后,控制器1180可以将所计算的路径损耗与预定的路径损耗阈值进行比较,以确定在无线电力传输路径上是否放置异物。
在另一示例中,可以基于在充电模式下的可发送电力范围和预定的最大路径损耗比率(或最大路径损耗值)来确定接收电力强度阈值。如果在当前充电模式下可发送电力范围是10瓦到18瓦并且预定的最大路径损耗比率是50%,则接收器的接收电力强度具有5瓦到9瓦的范围。然而,如果基于实际信号强度分组获取的接收电力强度小于5瓦,则控制器1180可以确定包括在信号强度分组中的关于接收电力强度的信息不正常。在这种情况下,控制器1180可以施加与当前充电模式对应的预定偏移来校正接收电力强度。
当然,如果关于接收电力强度的信息是正常的,则控制器1180可以基于当前发送电力强度和接收电力强度来计算无线电力路径损耗,但不执行单独的校正程序。
根据实施方式的控制器1180可以根据用户设置选择性地执行基于品质因数值的异物检测程序或基于路径损耗的异物检测程序中的至少一个。
根据另一实施方式的控制器1180可以将基于在协商阶段中接收的FOD状态分组确定的品质因数阈值与测量的品质因数值进行比较以确定是否存在异物,并且可以基于电力传送阶段中的当前发送电力强度和接收信号强度分组来计算路径损耗,并且基于所计算的路径损耗来确定是否存在异物。
例如,当在两个确定结果中确定存在异物时,控制器1180可以最终确定存在异物。
在另一示例中,当在两个确定结果中的任何一个确定结果中确定存在异物时,控制器1180可以最终确定存在异物。
根据另一实施方式的控制器1180可以根据在识别和配置阶段420和520中识别的无线电力接收器的类型基于路径损耗来动态地执行异物检测程序。在此,可以基于软件/固件/协议版本信息、制造商信息、型号信息、接收器类别或种类等来确定识别的无线电力接收器的类型。例如,如果确认识别的无线电力接收器是特定制造商和/或特定型号,则控制器1180可以执行基于路径损耗的异物检测程序,并且将另一个无线电力接收器控制成执行基于品质因数值的异物检测程序。
图12是示出异物检测状态分组消息的结构的视图。
参照图12,异物检测状态分组消息可以具有2字节的长度并且包括:具有6比特长度的保留1201字段、具有2比特长度的模式1202字段和具有1字节长度的参考品质因数值1203字段。在此,保留1201字段的所有比特都用0来记录。
如附图标记1204所指示的,如果模式1202字段被设置为二进制数字“00”,则这可能意味着:在无线电力接收器断电的状态下测量和确定的参考品质因数值被记录在参考品质因数值1203字段中。
参考品质因数值可以被设置为第一品质因数值和第二品质因数值中的最小值,其中第一品质因数值在置于充电区域中的无线电力接收器附近不存在FO的状态下传输线圈(初级线圈)和接收线圈(次级线圈)很好地对准的中心处被测量,并且第二品质因数值在没有无线电力接收器的旋转的情况下从中心以预定距离偏移(例如,在x轴上+/-5mm以及在y轴上+/-5mm)移动时被测量。在此,第二品质因数值可以包括在至少四个位置处测量的品质因数值。
图13是示出根据实施方式的异物检测设备中的异物检测方法的状态转换图。
参照图13,当检测到置于充电区域中的物体时(S1301),异物检测设备可以对处于暂时停止无线电力传输的状态下的谐振电路的品质因数值进行测量并存储该品质因数值,然后进入探测阶段1320(S1302)。
在探测阶段1320中,异物检测设备可以周期性地发送用于识别无线电力接收器的预定电力信号,例如,数字探测信号。
当在探测阶段1320中接收到响应信号例如信号强度信号(或信号强度分组)时,异物检测设备可以进入识别和配置阶段1330以接收识别分组和配置分组。异物检测设备可以基于所接收的识别分组来认证接收器,并且设置用于向接收器进行电力传输的预定配置参数(S1303)。
当正常完成无线电力接收器的识别和配置时,异物检测设备可以进入协商阶段1340以接收包括参考品质因数值的异物检测状态分组。异物检测设备可以基于包括在异物检测状态分组中的信息来确定用于确定是否存在异物的品质因数阈值,并且将所确定的品质因数阈值与先前测量并存储的品质因数值进行比较,以确定是否存在异物(S1304)。
在确定存在异物时,异物检测设备可以停止电力传输并返回到选择阶段1310。相比之下,在确定不存在异物时,异物检测设备可以进入电力传送阶段1350以开始对识别的无线电力接收器进行无线充电。
在电力传送阶段1350中,异物检测设备可以执行基于路径损耗的异物检测程序。
在电力传送阶段1350中,异物检测设备可以基于预定的第一反馈信号例如控制错误分组来执行电力控制。
在下文中,将详细描述由附图标记1305指示的基于路径损耗的异物检测程序。
在电力控制期间,异物检测设备可以基于包括关于接收电力强度的信息的预定的第二反馈信号例如信号强度分组来识别(或计算)无线电力接收器的当前接收电力强度。此时,异物检测设备可以基于当前发送电力强度和接收电力强度来确定从接收器接收的信息是否正常。
例如,异物检测设备可以将对应于当前发送电力强度(或当前充电模式)确定的接收电力强度阈值与当前接收电力强度进行比较,以确定从无线电力接收器接收的信息是否正常。
在确定所接收的信息不正常时,异物检测设备可以通过向接收电力强度施加预定偏移来校正接收电力强度。当然,当所接收的信息正常时,异物检测设备不执行单独的校正程序。
异物检测设备可以基于当前发送电力强度和当前(或所校正的)接收电力强度来计算路径损耗,并将所计算的路径损耗与预定的路径损耗阈值(或阈值范围)进行比较以确定是否存在异物。在此,可以根据充电模式不同地确定路径损耗阈值。在另一示例中,可以与当前发送电力强度成比例地确定路径损耗阈值。
当在步骤1305中确定检测到异物时,异物检测设备可以返回至选择阶段1310。另外,当从充电区域异常地移除无线电力接收器或者充电完成时,异物检测设备可以返回至选择阶段1310。
当然,当在步骤1305中未检测到异物时,异物检测设备可以保持电力传送阶段1350。
图14是示出根据另一实施方式的无线电力传输设备中的异物检测方法的状态转换图。
参照图14,当检测到置于充电区域中的物体时(S1401),异物检测设备可以在暂时停止无线电力传输的状态下测量谐振电路的品质因数值,并将品质因数值存储在预定的记录区域中,然后进入探测阶段1420(S1402)。
在探测阶段1420中,异物检测设备可以周期性地发送用于识别无线电力接收器的预定电力信号,例如,数字探测信号。
当在探测阶段1420中接收到响应信号例如信号强度信号(或信号强度分组)时,异物检测设备可以进入识别和配置阶段1430以接收识别分组和配置分组。
异物检测设备可以基于所接收的识别分组来识别置于充电区域中的接收器的类型。此时,异物检测设备可以确定基于路径损耗的异物检测程序是否适用于所识别的接收器类型(S1403)。
在本实施方式中,假设基于路径损耗的异物检测程序适用于所识别的接收器类型。当然,如果基于路径损耗的异物检测程序不适用于所识别的接收器类型,则异物检测设备可以执行基于协商阶段中的品质因数值的异物检测程序(或另一个异物检测程序)。
当正常完成无线电力接收器的识别和配置时,异物检测设备可以进入协商阶段1440。此时,当基于路径损耗的异物检测程序适用于所识别的接收器类型时,异物检测设备可以不执行基于品质因数值的异物检测程序,并且可以在协商程序被正常完成时进入电力传送阶段1450(S1404)。
在下文中,将详细描述图14中示出的步骤1405。
异物检测设备可以基于在电力传送阶段1450中接收的控制错误分组来动态地控制发送电力强度。
在电力控制期间,异物检测设备可以从接收器周期性地接收包括关于接收电力强度的信息的信号强度分组。
异物检测设备可以确定从接收器接收的关于接收电力强度的信息是否正常。
例如,异物检测设备可以基于接收电力强度与当前发送电力强度的比率来确定关于接收电力强度的信息是否正常。
在另一示例中,异物检测设备可以将根据当前设置的充电模式确定的接收电力强度阈值与接收电力强度进行比较,以确定接收的信息是否正常。
在另一示例中,异物检测设备可以根据当前设置的充电模式来确定接收电力强度是否被包括在预定义的接收电力强度阈值范围中,以确定所接收的信息是否正常。
在另一示例中,异物检测设备可以确定与当前发送电力强度对应的接收电力强度阈值。在此,接收电力强度阈值可以被设置为无线电力接收器可接收的与当前发送电力强度对应的最小接收电力强度。在这种情况下,当基于信号强度分组确认(或计算)的接收电力强度小于所确定的接收电力强度阈值时,异物检测设备可以确定从接收器接收的关于接收电力强度的信息不正常。
当从接收器接收的关于接收电力强度的信息不正常时,异物检测设备可以向接收电力强度施加预定的偏移以执行校正。在此,可以与当前发送电力强度或电力等级(或充电模式)或者接收器请求的接收器种类成比例地动态确定偏移。在此,电力等级可以被划分为低电力等级、中间电力等级等,但不限于此。可以根据所应用的标准和本领域技术人员的设计不同地定义电力等级。在另一示例中,偏移可以是固定值。
例如,可以通过向获取的(或所计算的)接收电力强度RP添加偏移来计算所校正的接收电力强度ARP,但不限于此。
异物检测设备可以基于当前发送电力强度和所校正的接收电力强度来计算路径损耗,并将所计算的路径损耗与预定的路径损耗阈值进行比较,以确定无线电力传递路径上是否存在异物。
例如,路径损耗阈值可以是预定义的固定值。
在另一示例中,可以根据发送器和接收器的类型来动态地确定路径损耗阈值。
在另一示例中,可以根据当前发送电力强度来动态地确定路径损耗阈值。
在另一示例中,可以与当前设置的充电模式对应地确定路径损耗阈值。
当所计算的路径损耗超过预定的路径损耗阈值时,异物检测设备可以确定在无线传输路径上存在异物。
在步骤1405中确定检测到异物时,异物检测设备可以返回至选择阶段1310。另外,当从充电区域异常移除无线电力接收器或者充电完成时,异物检测设备可以返回至选择阶段1410。
当然,当在步骤1405中未检测到异物时,异物检测设备可以保持电力传送阶段1450。
图15是示出根据实施方式的异物检测方法的流程图。
参照图15,当进入电力传送阶段时,无线电力发送器可以基于第一反馈分组来控制发送电力强度TP(S1501)。此时,无线电力发送器可以使用在该无线电力发送器中设置的测量单元来测量通过谐振电路传送的电力的强度。在此,第一反馈分组可以是Qi标准中定义的控制错误分组,但是这仅仅是实施方式。应当注意,用于电力控制的反馈信号可以根据应用于无线电力发送器的无线电力传输标准而变化。
在电力传送阶段中,无线电力发送器可以接收包括关于来自无线电力接收器的接收电力强度的信息的第二反馈分组(S1502)。此时,无线电力发送器可以基于接收电力的强度信息来计算接收电力强度RP。在此,第二反馈分组可以是Qi标准中定义的信号强度分组,但仅仅是实施方式。应当注意,用于获取关于接收电力强度的信息的反馈信号可以根据应用于无线电力发送器的无线电力传输标准而变化。
无线电力发送器可以确定关于包括在第二反馈分组中的接收电力强度的信息是否是正常值(S1503)。对于确定关于接收电力强度的信息是否正常的方法,请参考对上述附图的描述。
在确定关于接收电力强度的信息不正常时,无线电力发送器可以使用预定的偏移来校正接收电力强度(S1504)。
无线电力发送器可以基于当前发送电力强度和接收电力强度(或所校正的接收电力强度)来计算路径损耗PL(S1505)。
无线电力发送器可以确定所计算的路径损耗值是否超过路径损耗阈值(S1506)。
在确定所计算的路径损耗值超过路径损耗阈值时,无线电力发送器可以确定异物置于无线电力传输路径上(S1507)。此时,无线电力发送器可以通过其中设置的警报单元输出预定的警告警报,然后进入选择阶段。
当在步骤1506中确定所计算的路径损耗值小于路径损耗阈值时,无线电力发送器可以确定无线电力传输路径上不存在异物(S1508)。由于内部电路元件的错误、安装的软件的错误或传感器的错误,无线电力接收器可以确定具有比实际接收的电力的强度更小强度的电力被接收。如果接收电力强度没有被校正,则路径损耗可以具有非常大的值,因此即使在无线电力传输路径上不存在异物,无线电力发送器也可以确定存在异物。
如上所述,在本实施方式中,通过确定关于接收电力强度的信息是否正常并且根据确定的结果自适应地校正接收电力强度,可以防止电力传输被停止。
另外,在本实施方式中,通过当接收器中的接收电力强度与固定频率类型无线电力发送器中的发送电力强度相比异常时校正接收电力强度,可以更准确地检测异物。
图16是示出根据实施方式的异物检测设备的配置的框图。
可以以用于认证无线电力传输设备或无线电力接收设备的测量设备的形式对根据本实施方式的异物检测设备1600进行配置。
参照图16,异物检测设备1600可以包括:解调器1610、调整器1620,谐振单元1630、确定单元1640、校正单元1650、检测器1660和控制器1670。在下文中,可以将异物检测设备1600的一些部件集成在至少一个微处理器中,并且可以以电路元件、传感器、集成电路等的形式对其他部件进行配置。例如,谐振单元1630可以是图11的谐振电路1130,调整器1620可以包括DC-DC转换器1110或逆变器1120中的至少一个。另外,解调器1610可以包括用于无线信号处理的频率滤波器、放大器或积分器中的至少一个,并且可以以ASIC和/或数字信号处理器(DSP)的形式来实现,但不限于此。
控制器1670可以控制异物检测设备1600的整体操作和输入/输出。
当由无线电力接收器发送的无线信号通过其中设置的天线(或传输线圈)被接收时,解调器1610可以解调无线信号并将经解调的分组发送至控制器1670。例如,解调器1610可以在电力传输期间对接收的用于电力控制的反馈分组即控制错误分组以及用于反馈由无线电力接收器接收的无线电力信号的强度信息的预定分组例如信号强度分组进行解调,并将经解调的分组发送至控制器1670。
调整器1620可以基于用于请求电力控制的反馈分组来动态地调整通过谐振单元1630传送的电力的强度。
谐振单元1630可以包括用于无线地传输具有特定频率的AC电力信号的谐振电路。
确定单元1640可以确定从无线电力接收器接收的信息例如关于接收电力强度的信息是否正常。
例如,确定单元1640可以将对应于当前充电模式而确定的接收电力强度阈值与接收电力强度进行比较,以确定所接收的信息是否正常。具体地,当接收电力强度小于接收电力强度阈值时,确定单元1640可以确定关于从接收器获取的接收电力强度的信息不正常。
在另一示例中,确定单元1640可以基于接收电力强度与当前发送电力强度的比率来确定所接收的信息是否正常。具体地,当通过将接收电力强度值除以当前发送电力强度而获得的值小于预定的比率阈值时,确定单元1640可以确定关于从接收器获取的接收电力强度的信息不正常。
当确定单元1640确定所接收的信息不正常时,校正单元1650可以使用预定的偏移来校正接收电力强度。例如,当获取的关于接收电力强度的信息不正常时,校正单元1650可以向接收电力强度值添加偏移以计算所校正的接收电力强度值。在此,可以基于充电模式、当前发送电力强度、安装在异物检测设备中的发送器的类型或接收器的类型中的至少一个来动态地确定偏移,但是这仅仅是一个实施方式。可以将特定的固定值用作偏移。
检测器1660可以基于当前发送电力强度和接收电力强度(或所校正的接收电力强度)来计算路径损耗。例如,可以将路径损耗计算为当前发送电力强度与接收电力强度之间的差。
检测器1660可以将所计算的路径损耗与路径损耗阈值(或阈值范围)进行比较,以确定是否存在异物。例如,当所计算的路径损耗大于路径损耗阈值时,确定在无线电力传输路径上放置了异物。
另外,检测器1660可以基于在协商阶段中接收的异物检测状态分组来确定品质因数阈值,并且将品质因数阈值与在物体检测之后进入探测阶段之前测量的品质因数值进行比较以确定是否存在异物。
尽管在上述实施方式中,检测器1660执行基于路径损耗的异物检测程序以及基于品质因数值的异物检测程序,但这仅仅是实施方式并且可以另外执行本领域技术人员定义的各种异物检测程序。
异物检测设备1600的部件的操作和功能还可以包括在以上附图的描述中公开的部件和功能。
在上述实施方式中,尽管无线电力发送器(或异物检测设备)对接收电力强度进行校正并且当包括在反馈分组中的关于接收电力强度的信息不正常时确定是否存在异物,但这仅仅是实施方式。当关于接收电力强度的信息不正常时,根据另一实施方式的无线电力发送器(或异物检测设备)可以结束基于路径损耗的异物检测程序,并且执行基于品质因数值的异物检测程序。
例如,当在电力传送阶段中基于路径损耗的异物检测程序期间确定关于接收电力强度的信息不正常时,无线电力发送器(或异物检测设备)可以暂时停止电力传输并进入协商阶段以执行基于品质因数值的异物检测程序。
图17是示出根据实施方式的异物检测方法的流程图。
参照图17,异物检测设备可以不执行基于协商阶段中的品质因数值的异物检测程序,并且可以进入电力传送阶段以开始基于路径损耗的异物检测程序(S1701)。
在充电期间,异物检测设备可以周期性地接收包括关于接收电力强度的信息的反馈分组(S1702)。
异物检测设备可以确定关于接收电力强度的信息是否正常(S1703)。
在确定信息正常时,异物检测设备可以基于当前发送电力强度和接收电力强度计算路径损耗,并将所计算的路径损耗与预定的路径损耗阈值进行比较以确定是否存在异物(S1705至S1706)。
当在步骤1703中确定信息不正常时,异物检测设备可以暂时停止电力传输并执行基于品质因数值的异物检测程序。
例如,在图17的实施方式中描述的根据关于接收电力强度的信息是否正常来切换异物检测程序的方法适用于根据无线电力接收器设置的充电模式是快速充电模式的情况,但不限于此,并且无论充电模式如何,此方法都适用于根据无线电力接收器设置的充电模式是快速充电模式的情况。
因此,在本实施方式中,通过根据关于接收电力强度的信息是否正常来自适应地切换异物检测程序,可以更准确地检测异物。
尽管在上述实施方式中,将基于品质因数值切换到异物检测程序描述为当在电力传送阶段中基于路径损耗的异物检测程序期间确定关于接收电力强度的信息不正常时被执行,但是这仅仅是一个实施方式,并且切换至根据本领域技术人员的设计单独定义的另一个异物检测程序或者切换至在无线电力传输标准中定义的另一个异物检测程序也是可以的。
根据前述实施方式的方法可以被实现为可以被写到计算机可读记录介质并且从而可以由计算机读取的代码。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(例如,经由因特网的数据传输)。
计算机可读记录介质可以分布在连接至网络的多个计算机系统上,使得计算机可读代码被写入到其中并以分散的方式从其被执行。本领域普通技术人员可以理解实现本文中的实施方式所需的功能程序、代码和代码段。
本领域的技术人员将理解,在不偏离本公开内容的精神和本质特征的情况下,可以以除了本文中阐述的方式之外的其他特定方式来实现本公开内容。
因此,上述示例性实施方式在所有方面都应该被解释为说明性的而非限制性的。本公开内容的范围应当由所附权利要求及其法律等同物来确定,而不是由上述说明书来确定,并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化意在被包括在所附权利要求中。
【工业实用性】
实施方式涉及无线电力传输技术,并且适用于使用设置在其中的谐振电路向无线电力接收器无线地发送电力的无线电力发送器。
Claims (10)
1.一种无线电力发送器中的异物检测方法,所述无线电力发送器用于向无线电力接收器发送无线电力,所述异物检测方法包括:
从所述无线电力接收器接收关于接收电力强度的信息;
确定所述接收电力强度是否正常;
在确定所述接收电力强度不正常时,校正所述接收电力强度;
基于所校正的接收电力强度来计算发送电力的路径损耗;以及
基于所计算的路径损耗来检测异物。
2.根据权利要求1所述的异物检测方法,其中,关于所述接收电力强度的信息被包括并被容纳在电力传送阶段中周期性反馈的分组中。
3.根据权利要求2所述的异物检测方法,其中,确定所述接收电力强度是否正常包括:
确定指示能够由所述无线电力接收器接收的与当前发送电力强度对应的最大接收信号强度的第一阈值;以及
当所述接收电力强度超过所述第一阈值时,确定所述接收电力强度不正常。
4.根据权利要求2所述的异物检测方法,其中,确定所述接收电力强度是否正常包括:
基于当前发送电力强度和预定义的传输效率来确定指示能够由所述无线电力接收器接收的电力水平的第一阈值范围;以及
当所述接收电力强度在所述第一阈值范围之外时,确定所述接收电力强度不正常。
5.根据权利要求1所述的异物检测方法,其中,所述接收电力强度的校正包括:
基于当前发送电力强度确定偏移值;以及
从所述接收电力强度中减去所述偏移值以校正所述接收电力强度。
6.根据权利要求1所述的异物检测方法,其中,所述异物的检测包括:
基于当前发送电力强度来确定路径损耗阈值;以及
当所计算的路径损耗超过所述路径损耗阈值时,确定在所述无线电力的传输路径上存在异物。
7.根据权利要求1所述的异物检测方法,还包括:
在检测到物体之后在进入探测阶段之前,测量品质因数值;
当在协商阶段中接收到包括参考品质因数值的异物检测状态分组时,基于所述参考品质因数值确定与第二无线电力接收器对应的品质因数阈值;以及
将所测量的品质因数值与所确定的品质因数值进行比较以检测异物。
8.一种用于向无线电力接收器发送无线电力的无线电力发送器,所述无线电力发送器包括:
解调器,其被配置成从所述无线电力接收器接收用于电力控制的第一分组以及包括关于接收电力强度的信息的第二分组;
确定单元,其被配置成确定所述接收电力强度是否正常;
校正单元,其被配置成:在确定所述接收电力强度不正常时,校正所述接收电力强度;以及
检测器,其被配置成:基于所校正的接收电力强度来计算发送电力的路径损耗以检测异物。
9.根据权利要求8所述的无线电力发送器,其中,所述第一分组和所述第二分组周期性地被接收,并且所述无线电力发送器还包括调整器,所述调整器被配置成基于所述第一分组来调整发送电力强度。
10.根据权利要求8所述的无线电力发送器,还包括:
测量单元,其被配置成:在检测到物体之后在进入探测阶段之前,测量品质因数值;以及
控制器,其被配置成:当包括参考品质因数值的异物检测状态分组在协商阶段中被接收时,基于所述参考品质因数值确定与第二无线电力接收器对应的品质因数阈值,并且将所测量的品质因数值与所确定的品质因数值进行比较以检测异物。
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US11444493B2 (en) * | 2020-10-20 | 2022-09-13 | Aptiv Technologies Limited | Techniques for detecting the presence of a foreign object on the surface of a wireless charging transmitter by measuring quality factor during a charging session |
US11876386B2 (en) * | 2020-12-22 | 2024-01-16 | Nucurrent, Inc. | Detection of foreign objects in large charging volume applications |
US11881716B2 (en) | 2020-12-22 | 2024-01-23 | Nucurrent, Inc. | Ruggedized communication for wireless power systems in multi-device environments |
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CN115882615A (zh) * | 2021-09-28 | 2023-03-31 | 华润微集成电路(无锡)有限公司 | 针对无线充电系统实现异物检测的方法、装置及其处理器 |
DE102021212550A1 (de) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH | Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Energie in Richtung eines elektrischen Verbrauchers mittels induktiver Kopplung und Vorrichtung |
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KR101397624B1 (ko) * | 2011-03-23 | 2014-05-22 | 주식회사 한림포스텍 | 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 제어 방법 및 전력 전송 장치 |
JP2012244732A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Sony Corp | 電磁結合状態検知回路、送電装置、非接触電力伝送システム及び電磁結合状態検知方法 |
JP2013070580A (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-18 | Sony Corp | 受電装置、送電装置、非接触電力伝送システム及び非接触電力伝送方法 |
US9450648B2 (en) * | 2011-10-13 | 2016-09-20 | Integrated Device Technology, Inc. | Apparatus, system, and method for detecting a foreign object in an inductive wireless power transfer system |
JP6029278B2 (ja) * | 2011-12-21 | 2016-11-24 | ソニー株式会社 | 受電装置及び非接触電力伝送システム |
KR101962667B1 (ko) * | 2012-07-12 | 2019-03-27 | 삼성전자주식회사 | 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기 및 각각의 제어 방법 |
KR102049118B1 (ko) | 2013-02-20 | 2020-01-08 | 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨 | 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 장치 및 방법 |
KR102051682B1 (ko) * | 2013-03-15 | 2019-12-03 | 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨 | 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 장치 및 방법 |
JP2014212662A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | キヤノン株式会社 | 送電装置およびその制御方法、電力伝送システム |
JP6505097B2 (ja) * | 2013-07-17 | 2019-04-24 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 無線誘導電力伝送 |
JP6387222B2 (ja) * | 2013-08-28 | 2018-09-05 | ソニー株式会社 | 給電装置、受電装置、給電システム、および、給電装置の制御方法 |
KR101667725B1 (ko) * | 2013-11-21 | 2016-10-20 | 엘지전자 주식회사 | 무선 전력 전송 장치 및 그 제어 방법 |
US10097041B2 (en) | 2013-10-31 | 2018-10-09 | Lg Electronics Inc. | Wireless power transmission device and control method therefor |
US9391470B2 (en) * | 2013-11-06 | 2016-07-12 | Blackberry Limited | Energy transfer optimization by detecting and mitigating magnetic saturation in wireless charging with foreign object detection |
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