DE102020121212A1 - Wireless performance system with object detection - Google Patents

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DE102020121212A1
DE102020121212A1 DE102020121212.7A DE102020121212A DE102020121212A1 DE 102020121212 A1 DE102020121212 A1 DE 102020121212A1 DE 102020121212 A DE102020121212 A DE 102020121212A DE 102020121212 A1 DE102020121212 A1 DE 102020121212A1
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Abstract

Ein drahtloses Ladesystem weist eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung auf. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung kann eine drahtlose Ladematte oder eine andere Vorrichtung mit einer oder mehr Spulen zur drahtlosen Leistungsübertragung zum Übertragen von drahtlosen Leistungssignalen sein. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung kann eine tragbare elektronische Vorrichtung mit einer oder mehreren Spulen zum drahtlosen Leistungsempfang zum Empfangen der übertragenen drahtlosen Leistungssignale sein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung kann Fremdobjekterfassungsspulen aufweisen. An der Übertragungsspule können während einer drahtlosen Leistungsübertragung Gütemessungen erfolgen und/oder unter Verwendung der Fremdobjekterfassungsspulen können Spannungsmessungen zum Erfassen, ob ein Fremdobjekt vorhanden ist, erfolgen. Die Fremdobjekterfassungsspulen können überlappende Spulen mit unterschiedlichen Wicklungsmustern einschließen, um die Fremdobjekterfassungsabdeckung zu verbessern.A wireless charging system includes a wireless power transmission device and a wireless power receiving device. The wireless power transmission device may be a wireless charging mat or other device having one or more wireless power transmission coils for transmitting wireless power signals. The wireless power receiving device may be a handheld electronic device having one or more wireless power receiving coils for receiving the transmitted wireless power signals. The wireless power transmission device may have foreign object detection coils. Quality measurements can be carried out on the transmission coil during a wireless power transmission and / or voltage measurements can be carried out using the foreign object detection coils to detect whether a foreign object is present. The foreign object detection coils may include overlapping coils with different winding patterns to improve the foreign object detection coverage.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der nicht vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 16/867.460 , eingereicht am 5. Mai 2020, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/889.162 , eingereicht am 20. August 2019, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.This application claims priority from U.S. non-provisional patent application no. 16 / 867.460 , filed May 5, 2020 and U.S. Provisional Patent Application No. 62 / 889.162 , filed August 20, 2019, which are hereby incorporated in their entirety by reference.

GEBIETAREA

Dies bezieht sich im Allgemeinen auf Leistungssysteme und insbesondere auf drahtlose Leistungssysteme zum Laden von elektronischen Vorrichtungen.This relates to power systems in general and, more particularly, to wireless power systems for charging electronic devices.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

In einem drahtlosen Ladesystem überträgt eine drahtlose Sendevorrichtung wie eine Ladematte drahtlos Leistung zu einer drahtlosen Ladeempfangsvorrichtung wie einer tragbaren elektronischen Vorrichtung. Die tragbare elektronische Vorrichtung weist eine Spule und eine Gleichrichterschaltlogik auf. Die Spule der tragbaren elektronischen Vorrichtung empfängt drahtlose Wechselstrom-Leistungssignale von der drahtlosen Ladematte. Die Gleichrichterschaltlogik wandelt die empfangenen Signale in Gleichstrom um. Um einen zufriedenstellenden Betrieb sicherzustellen, kann das drahtlose Ladesystem eine Schaltlogik zum Erfassen von Fremdobjekten aufweisen.In a wireless charging system, a wireless transmitting device such as a charging mat wirelessly transmits power to a wireless charging receiving device such as a portable electronic device. The portable electronic device includes a coil and rectifier circuitry. The coil of the handheld electronic device receives wireless AC power signals from the wireless charging mat. The rectifier switching logic converts the received signals into direct current. In order to ensure satisfactory operation, the wireless charging system can have switching logic for detecting foreign objects.

KURZDARSTELLUNGABSTRACT

Ein drahtloses Ladesystem weist eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung auf. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung kann eine drahtlose Ladematte oder eine andere Vorrichtung mit einer oder mehr Spulen zur drahtlosen Leistungsübertragung zum Übertragen von drahtlosen Leistungssignalen sein. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung kann eine tragbare elektronische Vorrichtung mit einer oder mehreren Spulen zum drahtlosen Leistungsempfang zum Empfangen der übertragenen drahtlosen Leistungssignale sein.A wireless charging system includes a wireless power transmission device and a wireless power receiving device. The wireless power transmission device may be a wireless charging mat or other device having one or more wireless power transmission coils for transmitting wireless power signals. The wireless power receiving device may be a handheld electronic device having one or more wireless power receiving coils for receiving the transmitted wireless power signals.

Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung weist Fremdobjekterfassungsspulen eines oder mehrerer Wicklungstypen auf. An einer Übertragungsspule können während einer drahtlosen Leistungsübertragung Gütemessungen erfolgen und/oder unter Verwendung der Fremdobjekterfassungsspulen können Magnetfeldmessungen zum Erfassen, ob ein Fremdobjekt vorhanden ist, erfolgen.The wireless power transmission device has foreign object detection coils of one or more types of winding. Quality measurements can be carried out on a transmission coil during a wireless power transmission and / or magnetic field measurements can be carried out using the foreign object detection coils to detect whether a foreign object is present.

Die Fremdobjekterfassungsspulen können sich überlappende Spulen verschiedenen Typs einschließen. Zum Beispiel können die Fremdobjekterfassungsspulen einen ersten Satz Spulen mit Spiralwicklungen und einen zweiten Satz Spulen mit achtförmigen Wicklungen einschließen. Indem die ersten Spulen und die zweiten Spulen überlappend angeordnet werden, kann die Genauigkeit der Fremdobjekterfassung verbessert werden.The foreign object detection coils may include overlapping coils of various types. For example, the foreign object detection coils may include a first set of coils with spiral windings and a second set of coils with eight-shaped windings. By overlapping the first coils and the second coils, the foreign object detection accuracy can be improved.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines veranschaulichenden drahtlosen Leistungssystems, das eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung einschließt, gemäß einer Ausführungsform. 1 FIG. 13 is a schematic diagram of an illustrative wireless power system including a wireless power transmitting device and a wireless power receiving device, according to an embodiment.
  • 2 ist ein Graph eines veranschaulichenden drahtlosen Leistungsübertragungssignals gemäß einer Ausführungsform. 2 Figure 4 is a graph of an illustrative wireless power transmission signal, according to an embodiment.
  • 3 ist ein Schaltplan, der eine veranschaulichende Messschaltlogik in einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt. 3 Figure 13 is a circuit diagram showing illustrative measurement circuitry in a wireless power transmission device according to an embodiment.
  • 4, 5, 6 und 7 sind Diagramme veranschaulichender Spulen zur drahtlosen Leistungsübertragung und Fremdobjekterfassungsspulen gemäß einer Ausführungsform. 4th , 5 , 6th and 7th 12 are diagrams of illustrative wireless power transmission coils and foreign object detection coils in accordance with one embodiment.
  • 8 ist eine Querschnittsseitenansicht eines veranschaulichenden drahtlosen Leistungssystems gemäß einer Ausführungsform. 8th Figure 4 is a cross-sectional side view of an illustrative wireless power system, according to an embodiment.
  • 9 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Fremdobjekterfassungsspule mit einer Spiralwicklung gemäß einer Ausführungsform. 9 Figure 4 is a diagram of an illustrative foreign object detection coil with a spiral wrap in accordance with one embodiment.
  • 10 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Fremdobjekterfassungsspule mit einer achtförmigen Wicklung, die ein Paar von Teilspulen mit jeweiligen Wicklungsrichtungen im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn gemäß einer Ausführungsform bildet. 10 13 is a diagram of an illustrative foreign object detection coil having a figure-eight winding forming a pair of sub-coils with respective clockwise and counterclockwise winding directions according to one embodiment.
  • 11 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts einer veranschaulichenden Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung und überlappender Teilspulen in einer Fremdobjekterfassungsspule gemäß einer Ausführungsform. 11 10 is a cross-sectional side view of a portion of an illustrative wireless power transmission coil and overlapping sub-coils in a foreign object detection coil, according to one embodiment.
  • 12 ist ein Graph, der potenzielle Ausgabemesswerte überlappender Fremdobjekterfassungsspulen mit Spiral- und achtförmigen Wicklungen als eine Funktion der Fremdobjektposition gemäß einer Ausführungsform zeigt. 12 FIG. 13 is a graph showing potential output readings of overlapping foreign object detection coils with spiral and figure eight windings as a function of foreign object position according to one embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ein drahtloses Leistungssystem schließt eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, wie eine drahtlose Ladematte, ein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung überträgt drahtlos Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, wie eine Armbanduhr, ein Mobiltelefon, einen Tablet-Computer, einen Laptop-Computer oder eine andere elektronische Vorrichtung. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung verwendet Leistung von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung, um die Vorrichtung mit Strom zu versorgen und um einen internen Akku zu laden.A wireless power system includes a wireless power transfer device such as a wireless charging mat. The wireless power transmission device wirelessly transmits power to a wireless power receiving device such as a wrist watch, cell phone, tablet computer, laptop computer, or other electronic device. The wireless power receiving device uses power from the wireless power transmitting device to provide power to the device and to charge an internal battery.

Drahtlose Leistung wird unter Verwendung einer oder mehr Spulen zur drahtlosen Leistungsübertragung von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung an die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung übertragen, um einen Akku in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung zu laden und/oder um andere Lastschaltlogiken mit Strom zu versorgen. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung weist eine oder mehrere drahtlose Leistungsempfangsspulen auf, die mit einer Gleichrichterschaltlogik gekoppelt sind, die empfangene drahtlose Leistungssignale in Gleichstromleistung umwandelt.Wireless power is transmitted from the wireless power transfer device to the wireless power receiving device using one or more wireless power transfer coils to charge a battery in the wireless power receiving device and / or to power other load switching logic. The wireless power receiving device includes one or more wireless power receiving coils coupled to rectifier circuitry that converts received wireless power signals to DC power.

Ein veranschaulichendes drahtloses Leistungssystem (drahtloses Ladesystem) ist in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, schließt das drahtlose Leistungssystem 8 eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, wie eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12, ein und schließt eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, wie eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24, ein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 schließt eine Steuerschaltlogik 16 ein. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24 schließt eine Steuerschaltlogik 30 ein. Die Steuerschaltlogik in dem System 8, wie die Steuerschaltlogik 16 und die Steuerschaltlogik 30, wird bei der Steuerung des Betriebs des Systems 8 verwendet. Diese Steuerschaltlogik kann eine Verarbeitungsschaltlogik einschließen, die Mikroprozessoren, Leistungsverwaltungseinheiten, Basisbandprozessoren, digitalen Signalprozessoren, Mikrocontrollern und/oder anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen mit Verarbeitungsschaltungen zugeordnet ist. Die Verarbeitungsschaltlogik implementiert gewünschte Steuer- und Kommunikationsmerkmale in den Vorrichtungen 12 und 24. Zum Beispiel kann die Verarbeitungsschaltlogik bei der Auswahl von Spulen, zur Bestimmung von Leistungsübertragungsniveaus, zur Verarbeitung von Sensordaten und anderen Daten zum Erfassen von Fremdobjekten und Durchführen anderer Aufgaben, zur Verarbeitung von Benutzereingaben, zur Handhabung von Verhandlungen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24, zum Senden und Empfangen von In-Band- und Out-of-Band-Daten, zur Vornahme von Messungen und zum sonstigen Steuern des Betriebs des Systems 8 verwendet werden. In einer veranschaulichenden Anordnung verwendet die Verarbeitungsschaltlogik der Vorrichtung 12 Fremdobjekterfassungsspulen, um das Vorhandensein von Fremdobjekten, wie Münzen, Büroklammern, Kreditkarten usw., zu überwachen, und ergreift als Reaktion auf das Erkennen des Vorhandenseins eines Fremdobjekts geeignete Maßnahmen (z. B. Stoppen der Leistungsübertragung).An illustrative wireless power system (wireless charging system) is shown in FIG 1 shown. As in 1 shown closes the wireless power system 8th a wireless power transmission device such as a wireless power transmission device 12 , and includes a wireless power receiving device such as a wireless power receiving device 24 , on. The wireless power transmission device 12 closes a control circuit logic 16 on. The wireless power receiving device 24 closes a control circuit logic 30th on. The control circuitry in the system 8th , like the control switching logic 16 and the control circuit logic 30th , is used in controlling the operation of the system 8th used. This control circuitry may include processing circuitry associated with microprocessors, power management units, baseband processors, digital signal processors, microcontrollers, and / or application specific integrated circuits with processing circuitry. The processing circuitry implements desired control and communication features in the devices 12 and 24 . For example, the processing circuitry can be used in selecting coils, determining power transmission levels, processing sensor and other data, detecting foreign objects and performing other tasks, processing user input, handling negotiations between devices 12 and 24 , to send and receive in-band and out-of-band data, to take measurements, and to otherwise control the operation of the system 8th be used. In one illustrative arrangement, the processing uses circuitry of the device 12 Foreign object detection coils to monitor the presence of foreign objects such as coins, paper clips, credit cards, etc., and take appropriate action (e.g., stop power transmission) in response to detecting the presence of a foreign object.

Eine Steuerschaltlogik in dem System 8 kann dazu konfiguriert sein, Vorgänge in dem System 8 unter Verwendung von Hardware (z. B. einer dedizierten Hardware oder Schaltlogik), Firmware und/oder Software durchzuführen. Softwarecode für die Durchführung von Vorgängen in dem System 8 wird auf nicht-transitorischen, computerlesbaren Speichermedien (z. B. materiellen, computerlesbaren Speichermedien) in der Steuerschaltlogik 8 gespeichert. Der Softwarecode kann manchmal als Software, Daten, Programmanweisungen, Anweisungen oder Code bezeichnet werden. Die nicht-transitorischen, computerlesbaren Speichermedien können nichtflüchtigen Speicher, wie nichtflüchtigen Arbeitsspeicher (NVRAM), eine oder mehrere Festplatten (z. B. magnetische Laufwerke oder Solid-State-Laufwerke), eine oder mehrere austauschbare Flash-Laufwerke oder andere austauschbare Medien oder dergleichen, einschließen. Auf den nicht-transitorischen, computerlesbaren Speichermedien gespeicherte Software kann auf der Verarbeitungsschaltlogik der Steuerschaltlogik 16 und/oder 30 ausgeführt werden. Die Verarbeitungsschaltlogik kann anwendungsspezifische integrierte Schaltungen mit Verarbeitungsschaltlogik, einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine Zentraleinheit (CPU) oder eine andere Verarbeitungsschaltlogik einschließen.Control circuitry in the system 8th can be configured to handle operations in the system 8th using hardware (e.g. dedicated hardware or switching logic), firmware and / or software. Software code for performing operations on the system 8th is stored on non-transitory, computer-readable storage media (e.g. tangible, computer-readable storage media) in the control circuit logic 8th saved. The software code can sometimes be referred to as software, data, program instructions, instructions, or code. The non-transitory, computer-readable storage media can be non-volatile memory, such as non-volatile memory (NVRAM), one or more hard drives (e.g. magnetic drives or solid-state drives), one or more removable flash drives or other removable media, or the like , lock in. Software stored on the non-transitory, computer-readable storage media can be based on the processing circuitry of the control circuitry 16 and or 30th are executed. The processing circuitry may include application specific integrated circuits with processing circuitry, one or more microprocessors, a central processing unit (CPU), or other processing circuitry.

Die Vorrichtung 12 kann ein eigenständiger Stromadapter sein (z. B. eine drahtlose Ladematte oder eine Ladescheibe, die eine Stromadapterschaltlogik einschließt), kann eine drahtlose Ladematte oder eine Ladescheibe sein, die mit einem Stromadapter oder einer anderen Ausrüstung durch ein Kabel gekoppelt ist, kann eine tragbare Vorrichtung sein, kann eine Ausrüstung sein, die in Möbel, ein Fahrzeug oder ein anderes System eingebaut wurde, kann eine abnehmbare Akkuhülle sein oder kann eine andere drahtlose Stromübertragungsausrüstung sein. Veranschaulichende Konfigurationen, in denen die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 eine drahtlose Ladematte ist, werden hierin manchmal als ein Beispiel beschrieben.The device 12 Can be a stand-alone power adapter (e.g., a wireless charging mat or a charging disk that includes power adapter circuitry), can be a wireless charging mat or a charging disk that is wired to a power adapter or other equipment, can be a portable device can be equipment built into furniture, a vehicle, or other system, can be a detachable battery case, or can be other wireless power transmission equipment. Illustrative configurations in which the wireless power transmission device 12 is a wireless charging mat are sometimes described herein as an example.

Die Leistungsempfangsvorrichtung 24 kann eine tragbare elektronische Vorrichtung, wie eine Armbanduhr, ein Mobiltelefon, ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein Zubehör, wie ein Ohrhörer, oder eine andere elektronische Ausrüstung, sein. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann mit einer Steckdose (z. B. einer Wechselstromquelle) gekoppelt werden, kann einen Akku zum Liefern von Leistung aufweisen und/oder kann eine andere Leistungsquelle aufweisen. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann einen Wechselstrom-Gleichstrom-Leistungswandler (AC-DC-Leistungswandler), wie einen AC-DC-Leistungswandler 14, zum Umwandeln von Wechselstromleistung von einer Steckdose oder einer anderen Leistungsquelle in Gleichstromleistung aufweisen. Gleichstromleistung kann verwendet werden, um die Steuerschaltlogik 16 mit Strom zu versorgen. Während des Betriebs verwendet eine Steuerung in der Steuerschaltlogik 16 eine Leistungsübertragungsschaltlogik 52, um drahtlose Leistung an eine Leistungsempfangsschaltlogik 54 der Vorrichtung 24 zu übertragen. Die Leistungsübertragungsschaltlogik 52 kann eine Schaltschaltlogik (z. B. einen aus Transistoren gebildeten Wechselrichter 61) aufweisen, die basierend auf Steuersignalen der Steuerschaltlogik 16 ein- und ausgeschaltet wird, um Wechselstromsignale durch eine oder mehrere Spulen 36 zu erzeugen. Diese Spulenansteuersignale bewirken, dass die Spule(n) 36 drahtlose Leistung übertragen. Die Spulen 36 können in einer planaren Spulenanordnung angeordnet sein (z. B. in Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 12 eine drahtlose Ladematte ist) oder können so angeordnet sein, dass sie einen Cluster von Spulen bilden (z. B. in Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 12 eine drahtlose Ladescheibe ist). In einigen Anordnungen kann die Vorrichtung 12 (z. B. eine Ladematte, eine Ladescheibe usw.) nur eine einzige Spule aufweisen. In anderen Anordnungen kann eine drahtlose Ladevorrichtung mehrere Spulen (z. B. zwei oder mehr Spulen, 5-10 Spulen, mindestens 10 Spulen, 10-30 Spulen, weniger als 35 Spulen, weniger als 25 Spulen oder eine andere geeignete Anzahl von Spulen) aufweisen. The power receiving device 24 can be a portable electronic device such as a wrist watch, cell phone, laptop computer, tablet computer, accessory such as earphone, or other electronic equipment. The power transmission device 12 can be mated to an electrical outlet (e.g., an AC power source), can have a battery pack to provide power, and / or can have another source of power. The Power transmission device 12 can be an AC-to-DC power converter (AC-DC power converter) such as an AC-DC power converter 14th , for converting AC power from an electrical outlet or other power source to DC power. DC power can be used to provide control circuitry 16 to provide electricity. During operation, a controller uses in the control circuit logic 16 a power transfer switching logic 52 to connect wireless power to power receiving circuitry 54 the device 24 transferred to. The power transfer switching logic 52 can be a switching logic (e.g. an inverter made up of transistors 61 ), which are based on control signals of the control circuit logic 16 is switched on and off to alternate current signals through one or more coils 36 to create. These coil control signals cause the coil (s) 36 transmit wireless power. The spools 36 may be arranged in a planar coil arrangement (e.g., in configurations in which the device 12 is a wireless charging mat) or can be arranged to form a cluster of coils (e.g. in configurations in which the device 12 is a wireless charging disc). In some arrangements, the device 12 (e.g. a charging mat, a charging disc, etc.) only have a single spool. In other arrangements, a wireless charging device may have multiple coils (e.g., two or more coils, 5-10 coils, at least 10 coils, 10-30 coils, less than 35 Coils, less than 25th Coils or some other suitable number of coils).

Wenn die Wechselströme durch eine oder mehrere Spulen 36 hindurchgehen, werden elektromagnetische Wechselstromfelder (z. B. Magnetfelder) (drahtlose Leistungssignale 44) erzeugt, die von einer oder mehreren entsprechenden Empfängerspulen, wie der/den Spule(n) 48 in der Leistungsempfangsvorrichtung 24, empfangen werden. Die Vorrichtung 24 kann eine einzelne Spule 48, mindestens zwei Spulen 48, mindestens drei Spulen 48, mindestens vier Spulen 48 oder eine andere geeignete Anzahl von Spulen 48 aufweisen. Wenn die elektromagnetischen Wechselstromfelder durch die Spule(n) 48 empfangen werden, werden entsprechende Wechselströme in der/den Spule(n) 48 induziert. Eine Gleichrichterschaltlogik, wie die Gleichrichterschaltlogik 50, die Gleichrichterkomponenten, wie in einem Brückennetz angeordnete synchrone Gleichrichter-Metalloxid-Halbleitertransistoren enthält, wandelt empfangene Wechselstromsignale (empfangene Wechselstromsignale, die elektromagnetischen Signalen 44 zugeordnet sind) von einer oder mehreren Spule(n) 48 in Gleichspannungssignale für die Versorgung der Vorrichtung 24 um.When the alternating currents through one or more coils 36 Passing through it, AC electromagnetic fields (e.g., magnetic fields) (wireless power signals 44 ) generated by one or more corresponding receiver coils, such as the coil (s) 48 in the power receiving device 24 received. The device 24 can be a single coil 48 , at least two coils 48 , at least three coils 48 , at least four coils 48 or any other suitable number of coils 48 exhibit. When the electromagnetic alternating current fields through the coil (s) 48 are received, corresponding alternating currents in the coil (s) 48 induced. A rectifier switching logic, like the rectifier switching logic 50 containing rectifier components such as synchronous rectifier metal-oxide semiconductor transistors arranged in a bridge network, converts received AC signals (received AC signals, the electromagnetic signals 44 assigned) of one or more coil (s) 48 into DC voltage signals for supplying the device 24 around.

Die von der Gleichrichterschaltlogik 50 erzeugte Gleichspannung (manchmal als Gleichrichterausgangsspannung Vrect bezeichnet) kann beim Laden eines Akkus, wie des Akkus 58, verwendet werden und kann bei der Versorgung anderer Komponenten in der Vorrichtung 24 mit Strom verwendet werden. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 24 Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 56, wie eine Anzeige, einen Berührungssensor, Kommunikationsschaltungen, Audiokomponenten, Sensoren, lichtemittierende Diodenstatusanzeiger, andere lichtemittierende und lichterfassende Komponenten und andere Komponenten einschließen, und diese Komponenten (die eine Last für die Vorrichtung 24 bilden) können mit den von der Gleichrichterschaltlogik 50 erzeugten Gleichspannungen (und/oder von dem Akku 58 erzeugten Gleichspannungen) betrieben werden.The one from the rectifier switching logic 50 The DC voltage generated (sometimes referred to as the rectifier output voltage Vrect) can be generated when charging a battery such as the battery pack 58 , and can be used in the supply of other components in the device 24 be used with electricity. For example, the device 24 Input-output devices 56 such as a display, a touch sensor, communication circuits, audio components, sensors, light emitting diode status indicators, other light emitting and light sensing components, and other components, and these components (which place a load on the device 24 form) can be matched by the rectifier switching logic 50 generated DC voltages (and / or from the battery 58 generated DC voltages).

Die Vorrichtung 12 und/oder die Vorrichtung 24 können drahtlos unter Verwendung von In-Band- oder Out-of-Band-Kommunikationen kommunizieren. Die Vorrichtung 12 kann zum Beispiel eine drahtlose Transceiver-Schaltlogik 40 aufweisen, die unter Verwendung einer Antenne drahtlos Out-of-Band-Signale an die Vorrichtung 24 überträgt. Die drahtlose Transceiver-Schaltlogik 40 kann verwendet werden, um unter Verwendung der Antenne drahtlos Out-of-Band-Signale von der Vorrichtung 24 zu empfangen. Die Vorrichtung 24 kann eine drahtlose Transceiver-Schaltlogik 46 aufweisen, die Out-of-Band-Signale an die Vorrichtung 12 überträgt. Eine Empfängerschaltlogik in dem drahtlosen Transceiver 46 kann eine Antenne verwenden, um Out-of-Band-Signale von der Vorrichtung 12 zu empfangen. In-Band-Übertragungen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24 können unter Verwendung der Spulen 36 und 48 durchgeführt werden. In einer veranschaulichenden Konfiguration wird die Frequenzumtastung (FSK) verwendet, um In-Band-Daten von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 zu übertragen, und wird die Amplitudenumtastung (ASK) verwendet, um In-Band-Daten von der Vorrichtung 24 an die Vorrichtung 12 zu übertragen. Leistung kann während dieser FSK- und ASK-Übertragungen drahtlos von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 übermittelt werden.The device 12 and / or the device 24 can communicate wirelessly using in-band or out-of-band communications. The device 12 for example, wireless transceiver switching logic 40 that wirelessly send out-of-band signals to the device using an antenna 24 transmits. The wireless transceiver switching logic 40 Can be used to wirelessly receive out-of-band signals from the device using the antenna 24 to recieve. The device 24 can be a wireless transceiver switching logic 46 have the out-of-band signals to the device 12 transmits. Receiver circuitry in the wireless transceiver 46 can use an antenna to receive out-of-band signals from the device 12 to recieve. In-band transmissions between devices 12 and 24 can using the coils 36 and 48 be performed. In an illustrative configuration, frequency shift keying (FSK) is used to receive in-band data from the device 12 to the device 24 and amplitude shift keying (ASK) is used to transfer in-band data from the device 24 to the device 12 transferred to. Power can wirelessly from the device during these FSK and ASK transmissions 12 to the device 24 be transmitted.

Es ist wünschenswert, dass die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 und die Leistungsempfangsvorrichtung 24 dazu in der Lage sind, Informationen, wie die empfangene Leistung, Ladezustände und dergleichen, zum Steuern der drahtlosen Leistungsübertragung zu kommunizieren. Die oben beschriebene Technologie muss jedoch nicht die Übertragung von persönlich identifizierbaren Informationen einschließen, um zu funktionieren. Vorsorglich sei darauf hingewiesen, dass insoweit als eine Implementierung dieser Ladetechnologie die Verwendung persönlich identifizierbarer Informationen beinhaltet, Implementierer Datenschutzrichtlinien und -praktiken einhalten sollten, von denen allgemein anerkannt wird, dass sie Industrie- oder behördliche Anforderungen zur Wahrung der Privatsphäre von Benutzern erfüllen oder überschreiten. Insbesondere sollten persönlich identifizierbare Informationsdaten so verwaltet und gehandhabt werden, dass Risiken eines unbeabsichtigten oder unautorisierten Zugangs oder einer unbeabsichtigten oder unautorisierten Verwendung minimiert werden, und die Art einer autorisierten Verwendung sollte den Benutzern klar angegeben werden.It is desirable that the power transmission device 12 and the power receiving device 24 are able to communicate information such as the received power, state of charge and the like for controlling the wireless power transmission. However, the technology described above need not involve the transmission of personally identifiable information in order to function. As a precaution, to the extent that an implementation of this charging technology involves the use of personally identifiable information, implementers should adhere to privacy policies and practices, of which general are recognized as meeting or exceeding industry or governmental requirements for user privacy. In particular, personally identifiable information data should be managed and handled in such a way as to minimize risks of accidental or unauthorized access or use, and the type of authorized use should be clearly indicated to users.

Die Steuerschaltlogik 16 weist die externe Objektmessschaltlogik 41 auf, die verwendet werden kann, um externe Objekte auf der Ladefläche der Vorrichtung 12 (z. B. auf der Oberseite einer Ladematte zu erfassen oder, wenn gewünscht, um Objekte in der Nähe der Kopplungsoberfläche einer Ladescheibe zu erfassen). Die Schaltlogik 41 kann Fremdobjekte, wie Spulen, Büroklammern und andere metallische Objekte, erfassen und kann das Vorhandensein von drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtungen 24 erfassen (z. B. kann die Schaltlogik 41 das Vorhandensein einer oder mehrerer Spulen 48 erfassen). Während Objekterfassungs- und -charakterisierungsvorgängen kann die externe Objektmessschaltlogik 41 verwendet werden, um Messungen an Spulen 36 und/oder an Fremdobjekterfassungsspulen durchzuführen, um zu bestimmen, ob Vorrichtungen 24 an der Vorrichtung 12 vorhanden sind.The control switching logic 16 assigns the external object measurement switching logic 41 on that can be used to place external objects on the back of the device 12 (e.g. to detect on the top of a charging mat or, if desired, to detect objects in the vicinity of the coupling surface of a charging disc). The switching logic 41 can detect foreign objects such as coils, paper clips, and other metallic objects; and can detect the presence of wireless power receiving devices 24 detect (e.g. the switching logic 41 the presence of one or more coils 48 capture). During object detection and characterization processes, the external object measurement switching logic 41 used to take measurements on coils 36 and / or on foreign object detection coils to determine whether devices 24 on the device 12 available.

In einer veranschaulichenden Anordnung enthält die Messschaltlogik 41 der Steuerschaltlogik 16 eine Signalerzeugungsschaltlogik (z. B. eine Oszillatorschaltlogik zur Erzeugung von Wechselstromsondensignalen mit einer oder mehreren Sondenfrequenzen, einem Impulsgenerator, der Impulse erzeugen kann, sodass Impulsantworten gemessen werden können, um Induktanzinformationen, Q-Faktor-Informationen usw. zu sammeln) und eine Signalerfassungsschaltlogik (z. B. Filter, Analog-Digital-Wandler, Impulsantwortmessschaltlogiken usw.). In einigen Konfigurationen können Q-Faktor-Messungen und andere Messungen während drahtloser Leistungsübertragungsvorgänge durchgeführt werden. Eine Schaltschaltlogik in der Vorrichtung 12 kann verwendet werden, um gewünschte Spulen während einer drahtlosen Leistungsübertragung und/oder Fremdobjekterfassungsvorgängen in Betrieb zu schalten.In an illustrative arrangement, the measurement includes switching logic 41 the control switching logic 16 signal generation circuitry (e.g., oscillator circuitry to generate AC probe signals at one or more probe frequencies, a pulse generator that can generate pulses so that impulse responses can be measured to collect inductance information, Q-factor information, etc.) and signal acquisition circuitry ( e.g. filters, analog-to-digital converters, impulse response measurement switching logic, etc.). In some configurations, Q-factor measurements and other measurements can be taken during wireless power transmission operations. Switching logic in the device 12 can be used to activate desired coils during wireless power transmission and / or foreign object detection operations.

Eine Messschaltlogik 43 in der Steuerschaltlogik 30 und/oder eine Messschaltlogik 41 in der Steuerschaltlogik 16 kann auch bei der Durchführung von Strom- und Spannungsmessungen verwendet werden. Basierend auf diesen Informationen oder anderen Informationen kann die Steuerschaltlogik 30 die Gleichrichterschaltlogik 50 konfigurieren, um zur Verbesserung des drahtlosen Empfangs durch die Spulen 48 beizutragen.A measurement switching logic 43 in the control circuit logic 30th and / or a measuring switching logic 41 in the control circuit logic 16 can also be used when making current and voltage measurements. Based on this information or other information, the control circuit logic 30th the rectifier switching logic 50 configure to improve wireless reception through the coils 48 to contribute.

2 ist ein Graph, der ein veranschaulichendes drahtloses Leistungsübertragungssignal während einer drahtlosen Leistungsübertragung zeigt. Das drahtlose Leistungsübertragungsspulensignal 72 (z. B. Spulenspannung) ist durch eine Wechselstromwellenform gekennzeichnet, die durch einen Wechselrichter 61 festgelegt wird, wenn der Wechselrichter 61 eine drahtlose Leistungsübertragungsspule ansteuert. Im Beispiel aus 2 ist diese Wellenform eine Rechteckschwingung. Falls gewünscht, können andere Arten von Wechselstromwellenformen (AC-Wellenformen) angelegt werden. Die Frequenz des AC-Ansteuersignals kann 10 kHz bis 1 MHz, mindestens 50 kHz, weniger als 300 kHz oder eine andere geeignete Frequenz betragen. 2 Figure 13 is a graph showing an illustrative wireless power transmission signal during wireless power transmission. The wireless power transmission coil signal 72 (e.g. coil voltage) is characterized by an AC waveform generated by an inverter 61 is set when the inverter 61 drives a wireless power transmission coil. In the example from 2 this waveform is a square wave. If desired, other types of alternating current waveforms (AC waveforms) can be applied. The frequency of the AC drive signal can be 10 kHz to 1 MHz, at least 50 kHz, less than 300 kHz or another suitable frequency.

Wie in 2 gezeigt, kann in das drahtlose Leistungsübertragungsspulensignal 72 Überschwingen 74 induziert werden (z. B. aus den einzelnen Rechteckschwingungszyklen des AC-Ansteuersignals resultierendes Überschwingen und/oder aus Impulsen, die separat von der Steuerschaltlogik 16 während der drahtlosen Leistungsübertragung an die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung angelegt werden, resultierendes Überschwingen). Unter Verwendung einer Analog-Digital-Wandlungsschaltlogik, einer Spitzenerfassungsschaltlogik, einer Hüllkurvenerfassungsschaltlogik und/oder einer anderen Messschaltlogik 41 in der Steuerschaltlogik 16 können die Größe und Frequenz der Überschwingungskomponente des drahtlosen Leistungsübertragungsspulensignals und der Abklinghüllkurve 76 gemessen werden, wodurch ermöglicht wird, dass Spulenparameter wie Induktivität L und Spulengüte Q gemessen werden. Ist kein Fremdobjekt vorhanden, kann die Abklinghülle eine Form des Typs aufweisen, der (beispielhaft) durch die veranschaulichende Abklinghülle 76 gezeigt wird. Ist ein Fremdobjekt vorhanden, wird möglicherweise eine gedämpfte Reaktion (siehe z. B. gedämpfte Hülle 76') gezeigt.As in 2 shown can be in the wireless power transmission coil signal 72 Overshoot 74 are induced (e.g. overshoot resulting from the individual square wave cycles of the AC control signal and / or from pulses that are separate from the control circuit logic 16 are applied to the wireless power transmission coil during wireless power transmission, resulting overshoot). Using analog-to-digital conversion switching logic, peak detection switching logic, envelope curve detection switching logic and / or other measurement switching logic 41 in the control circuit logic 16 can adjust the size and frequency of the overshoot component of the wireless power transmission coil signal and the decay envelope 76 can be measured, thereby enabling coil parameters such as inductance L and coil quality Q to be measured. In the absence of a foreign object, the evanescent case may have a shape of the type identified (by way of example) by the illustrative decay case 76 will be shown. If a foreign object is present, there may be a dampened reaction (see e.g. dampened envelope 76 ' ) shown.

3 ist ein Schaltplan einer veranschaulichenden Übertragungsspulenschaltung. Wie in 3 gezeigt, kann die Messschaltlogik 41 einen Spannungssensor aufweisen, der dazu konfiguriert ist, das Signal 72 (einschließlich des Überschwingungsabschnitts des Signals 72) an der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung 36 zu messen. Die Komponenten aus 3 (z. B. Spule 36 und Kondensator C) bilden einen Parallelschwingkreis, der auf eine messbare Frequenz (z. B. eine Frequenz von mindestens 0,2 MHz, mindestens 0,5 MHz, etwa 1 MHz, weniger als 2 MHz, weniger als 1,5 MHz oder eine andere geeignete Frequenz) abgestimmt ist. Der Kondensator C kann verwendet werden, um die Frequenz des Überschwingens 74 zu reduzieren. Der Wert des Kondensators C kann mindestens 0,2 nF, mindestens 2 nF, 22 nF, weniger als 200 nF, weniger als 400 nF oder ein anderer geeigneter Wert sein. Bei Nichtvorhandensein des Kondensators C kann die Frequenz des Überschwingens 74 im zweistelligen MHz-Bereich liegen, in dem sich Messungen schwierig gestalten können. Bei Vorhandensein des Kondensators C, der über die Spule 36 gekoppelt ist, kann die Frequenz des Überschwingens 74 reduziert werden (z. B. auf hunderte kHz, 1 MHz oder eine andere geeignete Frequenz), womit die Messung des Überschwingens 74 mit der Messschaltlogik 41 möglich wird. 3 Figure 4 is a circuit diagram of an illustrative transmit coil circuit. As in 3 shown, the measurement switching logic 41 a voltage sensor configured to receive the signal 72 (including the overshoot portion of the signal 72 ) on the coil for wireless power transmission 36 to eat. The components from 3 (e.g. coil 36 and capacitor C) form a parallel resonant circuit that operates on a measurable frequency (e.g. a frequency of at least 0.2 MHz, at least 0.5 MHz, about 1 MHz, less than 2 MHz, less than 1.5 MHz or a other suitable frequency) is tuned. The capacitor C can be used to reduce the frequency of the overshoot 74 to reduce. The value of capacitor C can be at least 0.2 nF, at least 2 nF, 22 nF, less than 200 nF, less than 400 nF, or some other suitable value. In the absence of the capacitor C can the frequency of the overshoot 74 are in the double-digit MHz range, in which measurements can be difficult. In the presence of the capacitor C across the coil 36 coupled, the frequency of the overshoot may be 74 can be reduced (e.g. to hundreds of kHz, 1 MHz or another suitable frequency), thus measuring the overshoot 74 with the measurement switching logic 41 becomes possible.

Während des Betriebs kann die Steuerschaltlogik 16 die Messschaltlogik 41 verwenden, um Spuleneigenschaften, wie die Spulengüte Q, (z. B. durch Messen der Abklinghüllkurve 76) zu messen, um zu ermitteln, ob an der Spule 36 ein Fremdobjekt vorhanden ist. Bei Vorhandensein von Fremdobjekten (z. B. metallische Objekte) induzieren drahtlose Leistungssignale in dem Fremdobjekt Wirbelströme, durch die geringere Werte der Spulengüte Q hervorgerufen werden. Als Reaktion auf das Erfassen, dass der gemessene Wert von Q kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (oder unter Verwendung anderer geeigneter Erfassungskriterien), kann die Steuerschaltlogik 16 darauf schließen, dass wahrscheinlich ein Fremdobjekt vorhanden ist, und geeignete Maßnahmen ergreifen (z. B. Benachrichtigen eines Benutzers des Systems 8, Stoppen der drahtlosen Leistungsübertragung, Reduzieren der übertragenen Leistungsmenge auf einen relativ niedrigen Wert usw.). Die Analyse des Überschwingungssignals kann im Leistungsübertragungsbetrieb erfolgen, sodass die Leistungsübertragung nicht zur Erkennung von Fremdobjekten unterbrochen werden muss.During operation, the control switching logic 16 the measurement switching logic 41 use to determine coil properties, such as the coil quality Q, (e.g. by measuring the decay envelope 76 ) to determine if the coil 36 a foreign object is present. If foreign objects (e.g. metallic objects) are present, wireless power signals induce eddy currents in the foreign object, which cause lower values of the coil quality Q. In response to detecting that the measured value of Q is less than a predetermined threshold (or using other suitable detection criteria), the control circuitry may 16 Conclude that a foreign object is likely to be present and take appropriate action (for example, notifying a user of the system 8th , Stop the wireless power transmission, reduce the amount of power transmitted to a relatively low value, etc.). The analysis of the overshoot signal can take place in the power transmission mode, so that the power transmission does not have to be interrupted in order to detect foreign objects.

Falls gewünscht, kann die Steuerschaltlogik 16 Fremdobjekte unter Verwendung der Fremdobjekterfassungsspulen 70 erfassen. Die Spulen 70 können so angeordnet sein, dass sie eine oder mehrere der Spulen 36 ganz oder teilweise überlappen. 4, 5, 6 und 7 zeigen, auf welche Weise die Spulen 70 vier überlappende Schichten von Spulen einschließen können, die dazu konfiguriert sind, für eine überlappte Übertragungsspule 36 Fremdobjekterfassung bereitzustellen. Im Ausführungsbeispiel aus 4 und 5 bilden die Spulen 70 Segmente eines Ringes. Der Aufbau der Spulen 70 unterscheidet sich zwischen den 4 und 5 zur Erhöhung der Erfassungsempfindlichkeit. Im Ausführungsbeispiel aus 6 und 7 haben die Spulen 70 die Form von Kreissektoren (z. B. Keile). Die Muster der Spulen 70 aus 6 und 7 unterscheiden sich voneinander und unterscheiden sich von den Spulenmustern der Spulen 70 aus 4 und 5, um Empfindlichkeit in verschiedenen Bereichen hervorzurufen und dadurch die Fremdobjekterfassungsabdeckung zu verbessern. In der veranschaulichenden Konfiguration der 4, 5, 6 und 7 gibt es insgesamt vier Schichten von Spulen 70 und 16 Spulen 70. Im Allgemeinen kann es eine Lage Spulen 70, mindestens zwei Lagen Spulen 70, mindestens drei Lagen Spulen 70, mindestens vier Lagen Spulen 70 oder eine andere geeignete Anzahl von Lagen Fremdobjekterfassungsspulen geben. Die Spulen 70 können aus Signalleitungen, wie Metallleiterbahnen auf Substraten flexibler Leiterplatten und/oder anderen Substraten, Metalldrähten oder anderen Signalpfaden gebildet sein. Bei einigen Anordnungen können die Spulen 70 Spiralspulen und/oder achtförmige Spulen einschließen.If desired, the control circuit logic 16 Foreign objects using the foreign object detection coils 70 capture. The spools 70 can be arranged to have one or more of the coils 36 completely or partially overlap. 4th , 5 , 6th and 7th show the way the coils 70 may include four overlapping layers of coils configured for an overlapped transmission coil 36 Provide foreign object detection. In the exemplary embodiment from 4th and 5 form the coils 70 Segments of a ring. The structure of the coils 70 differs between the 4th and 5 to increase the detection sensitivity. In the exemplary embodiment from 6th and 7th have the coils 70 the shape of circular sectors (e.g. wedges). The patterns of the coils 70 out 6th and 7th differ from each other and differ from the coil patterns of the coils 70 out 4th and 5 to create sensitivity in various areas, thereby improving foreign object detection coverage. In the illustrative configuration of the 4th , 5 , 6th and 7th there are a total of four layers of coils 70 and 16 Do the washing up 70 . Generally it can be a layer of coils 70 , at least two layers of coils 70 , at least three layers of spools 70 , at least four layers of spools 70 or some other suitable number of layers of foreign object detection coils. The spools 70 can be formed from signal lines, such as metal conductor tracks on substrates of flexible printed circuit boards and / or other substrates, metal wires or other signal paths. In some arrangements, the coils 70 Include spiral coils and / or figure-eight shaped coils.

8 ist eine Querschnittsseitenansicht des Systems 8. In der veranschaulichenden Anordnung aus 8 weist die Vorrichtung 12 eine einzelne Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung 36 auf, die eine flexible Leiterplatte 78 überlappt. Eine Schicht aus magnetischem Material, wie eine Ferritschicht 80, kann von der Spule 36 und der flexiblen Leiterplatte 78 überlappt werden. Die Fremdobjekterfassungsspulen 70 sind aus Metallleiterbahnen in der flexiblen Leiterplatte 78 gebildet. Die flexible Leiterplatte 78 ist zwischen der Spule 36 und der Schicht aus magnetischem Material (z. B. Schicht 80) angeordnet. Eine Fehlausrichtung der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung 24 erzeugt ein Ungleichgewicht zwischen Erfassungsspulenspannungen, durch das in einigen Situationen das Erscheinungsbild eines Fremdobjekts imitiert werden kann. Durch Platzieren der Leiterplatte 78 unterhalb der Spule(n) 36 sind die Leiterplatte 78 und die Spulen 70 zwischen der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung 36 und der Ferritschicht 80 angeordnet, sodass die Empfindlichkeit gegenüber einer Fehlausrichtung der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung 24 bezüglich der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung 36 verringert wird. 8th Figure 3 is a cross-sectional side view of the system 8th . In the illustrative arrangement from 8th instructs the device 12 a single coil for wireless power transmission 36 on that a flexible circuit board 78 overlaps. A layer of magnetic material, such as a ferrite layer 80 , can off the spool 36 and the flexible circuit board 78 be overlapped. The foreign object detection coils 70 are made of metal conductor tracks in the flexible circuit board 78 educated. The flexible circuit board 78 is between the coil 36 and the layer of magnetic material (e.g., layer 80 ) arranged. Misalignment of the wireless power receiving device 24 creates an imbalance between detection coil voltages which, in some situations, may mimic the appearance of a foreign object. By placing the circuit board 78 below the coil (s) 36 are the circuit board 78 and the coils 70 between the coil for wireless power transmission 36 and the ferrite layer 80 arranged so that the sensitivity to misalignment of the wireless power receiving device 24 with respect to the coil for wireless power transmission 36 is decreased.

Die Schaltlogik der Vorrichtung 12 kann aus Komponenten 82 gebildet sein, die auf der Leiterplatte 84 angeordnet sind. Ein Verbindungselement 86 koppelt die Schaltlogik auf der Leiterplatte 84 elektrisch mit den Fremdobjekterfassungsspulen 70 in der Leiterplatte 78. Drähte (z. B. Stücke von Hochfrequenzlitzen) koppeln den Wechselrichter 61 elektrisch mit jeweiligen Anschlüssen der Spule 36.The switching logic of the device 12 can be made from components 82 be formed on the circuit board 84 are arranged. A connector 86 couples the switching logic on the circuit board 84 electrically with the foreign object detection coils 70 in the circuit board 78 . Wires (e.g. pieces of high-frequency stranded wire) couple the inverter 61 electrically with respective terminals of the coil 36 .

Fremdobjekte, wie das Fremdobjekt 90, können sich über der Spule 36 befinden (z. B. in einem Abstand R von der Mitte der Spule 36). Die Steuerschaltlogik 16 verwendet die Fremdobjekterfassungsspulen 70, um Magnetfelder B zu messen, um das Vorhandensein von Objekten, wie dem Objekt 90, zu überwachen.Foreign objects, such as the foreign object 90 , can look over the coil 36 (e.g. at a distance R from the center of the coil 36 ). The control switching logic 16 uses the foreign object detection coils 70 to measure magnetic fields B to detect the presence of objects such as the object 90 to monitor.

Zur Verbesserung der Erfassungsempfindlichkeit können die Fremdobjekterfassungsspulen 70 Spulen unterschiedlicher Wicklungstypen einschließen. Zum Beispiel können einige der Spulen 70 Spiralwicklungsmuster und einige der Spulen 70 achtförmige Wicklungsmuster aufweisen. Jeder Spulentyp kann bei der Empfindlichkeit gegenüber Fremdobjekten unterschiedliche Spitzen und Täler aufweisen, sodass durch Überlappen von Spulen mit unterschiedlichen Wicklungsmustern blinde Flecken vermieden werden können.To improve the detection sensitivity, the foreign object detection coils 70 Include coils of different winding types. For example, some of the coils can 70 Spiral winding pattern and some of the coils 70 have eight-shaped winding pattern. Each type of coil can have different peaks and valleys in sensitivity to foreign objects, so overlapping coils with different winding patterns can help avoid blind spots.

9 ist eine veranschaulichende Fremdobjekterfassungsspule mit einer Spiralwicklung. Ein leitender Pfad (Leitung) 92 der Wicklung der veranschaulichenden Spule 70 aus 9 weist eine Spiralform auf, die in eine gewünschten Spulenkontur passt. Spule 70 aus 9 hat die Form eines Viertelringsegments. Ein Abstand (Radius) R ist mit dem Abstand von der Mitte der Spule 36 verbunden. Keilförmige Spulenformen und andere Spulenkonturen können, falls gewünscht, verwendet werden. Die Anschlüsse 94 sind elektrisch mit der Steuerschaltlogik 16 (z. B. Messschaltlogik 41) gekoppelt. Während des Betriebs werden Änderungen der Spannung (ΔV) an den Anschlüssen 94 durch die Schaltlogik 41 überwacht, um zu bestimmen, ob ein Fremdobjekt 90 vorhanden ist. Es kann bei der Spiralspulenwicklung aus 9 jede geeignete Anzahl von Wicklungen (z. B. mindestens eine, mindestens zwei, mindestens drei, mindestens fünf, mindestens 10, weniger als 20 usw.) geben. 9 Figure 13 is an illustrative foreign object detection coil with a spiral wrap. A guiding path (lead) 92 the winding of the illustrative coil 70 out 9 has a spiral shape that fits into a desired coil contour. Kitchen sink 70 out 9 has the shape of a quarter ring segment. A distance (radius) R is the distance from the center of the coil 36 connected. Wedge-shaped coil shapes and other coil contours can be used if desired. The connections 94 are electrical with the control circuit logic 16 (e.g. measuring switching logic 41 ) coupled. During operation, there are changes in voltage (ΔV) on the terminals 94 through the switching logic 41 monitors to determine if a foreign object 90 is available. It can look at the spiral coil winding 9 give any suitable number of wraps (e.g. at least one, at least two, at least three, at least five, at least 10, less than 20, etc.).

10 ist eine veranschaulichende Fremdobjekterfassungsspule mit einer achtförmigen Wicklung. Ein leitender Pfad (Leitung) 96 der veranschaulichenden Spule 70 aus 10 weist (beispielsweise) eine Kontur mit der Form eines Viertelringsegments auf. Durch die Verwendung einer gemeinsamen Form für die Spule 70 aus 10 und die Spule 70 aus 9 (z. B. übereinstimmende Spulenkonturen) ist es möglich, dass die Spule 70 aus 10 die Kontur der Spule 70 auf 9 überlappt und mit ihr übereinstimmt. Falls gewünscht, können andere Formen verwendet werden (z. B. andere Formen wie die Keilformen aus 6 oder andere Formen, die mit der Form einer überlappten Spiralspule übereinstimmen). 10 Figure 13 is an illustrative foreign object detection coil having a figure-eight winding. A guiding path (lead) 96 the illustrative coil 70 out 10 has (for example) a contour with the shape of a quarter ring segment. By using a common shape for the coil 70 out 10 and the coil 70 out 9 (e.g. matching coil contours) it is possible that the coil 70 out 10 the contour of the coil 70 on 9 overlaps and coincides with it. If desired, other shapes can be used (e.g., other shapes such as the wedge shapes from 6th or other shapes that match the shape of an overlapped spiral coil).

Der leitende Pfad 96 ist über Anschlüsse 98 mit der Messschaltlogik 41 gekoppelt. Ein erster Abschnitt der Spule 70 aus 10 bildet eine erste Teilspule C1 mit einer ersten Wicklungsrichtung (z. B. im Uhrzeigersinn), während ein zweiter Abschnitt der Spule 70 aus 10 eine zweite Teilspule C2 mit einer zweiten Wicklungsrichtung (z. B. einer Wickelungsrichtung im Uhrzeigersinn) bildet. Da die Teilspulen C1 und C2 entgegengesetzte Wicklungsrichtungen aufweisen, neigt die Spule 70 aus 10 dazu, empfindlich gegenüber Störungen in seitlichen Magnetfeldern zu sein. Diese Empfindlichkeit ist komplementär zur Empfindlichkeit der Spule 70 aus 9, sodass durch die Verwendung sowohl der Spule 70 aus 9 als auch der Spule 70 aus 10 blinde Flecken der Fremdobjekterfassung vermieden werden. Die Spulen C1 und/oder C2 können (wie in 10 gezeigt) jeweils eine einzige Wicklung aufweisen und/oder die Spule C1 und/oder die Spule C2 können zwei oder mehr Wicklungen aufweisen.The guiding path 96 is about connections 98 with the measurement switching logic 41 coupled. A first section of the coil 70 out 10 forms a first coil section C1 with a first winding direction (e.g. clockwise), while a second section of the coil 70 out 10 forms a second sub-coil C2 with a second winding direction (for example a winding direction clockwise). Since the coil sections C1 and C2 have opposite winding directions, the coil is inclined 70 out 10 to be sensitive to interference in lateral magnetic fields. This sensitivity is complementary to the sensitivity of the coil 70 out 9 so by using both the coil 70 out 9 as well as the coil 70 out 10 blind spots in the detection of foreign objects are avoided. The coils C1 and / or C2 can (as in 10 shown) each have a single winding and / or the coil C1 and / or the coil C2 can have two or more windings.

11 ist ein Diagramm, das zeigt, auf welche Weise die Spule 36 während der drahtlosen Leistungsübertragung seitliche Magnetfelder B1, B1', B2 und B2' erzeugen kann. Die achtförmige Spule 70 aus 8 weist eine erste Teilspule C1 und eine zweite Teilspule C2 in Bereichen auf, die jeweilige Abschnitte der Spule 36 überlappen (z. B. Spule 70 kann eine Viertelringsegmentform der Art wie in 4 und 5 gezeigt) aufweisen. Im Betrieb hängt das Verhalten der mit der Spule 36 verbundenen Magnetfelder davon ab, ob das Fremdobjekt 90 vorhanden ist. Bei Nichtvorhandensein des Objekts 90 erzeugen die Spulen 36 die Magnetfelder B1 und B2. Das Magnetfeld B1 weist einen ersten Abschnitt auf, der nach oben durch die Spule C1 verläuft, und einen zweiten Abschnitt, der nach unten durch die Spule C2 verläuft. Dadurch werden zwei Spannungskomponenten induziert, die sich konstruktiv zu einem resultierenden ΔV-WERT an den Anschlüssen der Spule 70 summieren. Das Magnetfeld B2 durchsetzt die Spule C1, nicht aber die Spule C2, sodass das Magnetfeld B2 in diesem Beispiel weniger zur induzierten Spannung ΔV beiträgt. 11 Fig. 3 is a diagram showing how the spool is operated 36 can generate lateral magnetic fields B1, B1 ', B2 and B2' during wireless power transmission. The figure eight-shaped coil 70 out 8th has a first coil section C1 and a second coil section C2 in areas that correspond to sections of the coil 36 overlap (e.g. coil 70 may be a quarter ring segment shape of the type in 4th and 5 shown). In operation, the behavior of the coil depends 36 associated magnetic fields depend on whether the foreign object 90 is available. In the absence of the object 90 generate the coils 36 the magnetic fields B1 and B2. The magnetic field B1 has a first section that runs up through coil C1 and a second section that runs down through coil C2. This induces two voltage components, which constructively lead to a resulting ΔV VALUE at the coil connections 70 sum up. The magnetic field B2 penetrates the coil C1, but not the coil C2, so that the magnetic field B2 in this example contributes less to the induced voltage ΔV.

Beim Vorhandensein eines magnetischen Fremdobjekts, wie einer aus magnetischem Stahl gebildeten Büroklammer oder eines anderen aus magnetischem Material gebildeten Gegenstands (z. B. das Fremdobjekt 90 aus 11), werden die Magnetfelder gestört. In dem Ausführungsbeispiel aus 11 kann das Magnetfeld B1 bei Vorhandensein des Fremdobjekts 90 dem Pfad des Magnetfelds B1' aus 11 folgen, wodurch eine zur beim Nichtvorhandensein des Fremdobjekts 90 induzierten Spannung ähnliche Spannung induziert wird. Andererseits folgt nun das Magnetfeld B2 dem Verlauf des Magnetfeldes B2' aus 11, da das magnetische Material des Fremdobjekts 90 aus 11 eine Brücke bildet. Dadurch verläuft das Magnetfeld B2' nach oben durch die Spule C1 und nach unten durch die Spule C2 und induziert daher eine höhere Spannung ΔV als das Magnetfeld B2. Unter Verwendung der Messschaltlogik 41 misst die Schaltlogik 16 die Differenz des Werts von ΔV, die sich aus dem Vorhandensein des Objekts 90 ergibt, und erfasst dadurch, wann das Objekt 90 vorhanden ist.In the presence of a magnetic foreign object such as a paper clip made of magnetic steel or another object made of magnetic material (e.g. the foreign object 90 out 11 ), the magnetic fields are disturbed. In the exemplary embodiment from 11 can the magnetic field B1 in the presence of the foreign object 90 the path of the magnetic field B1 ' 11 follow, whereby one to in the absence of the foreign object 90 induced voltage similar voltage is induced. On the other hand, the magnetic field B2 now follows the course of the magnetic field B2 ' 11 because the magnetic material of the foreign object 90 out 11 forms a bridge. As a result, the magnetic field B2 'runs up through the coil C1 and down through the coil C2 and therefore induces a higher voltage ΔV than the magnetic field B2. Using the measurement switching logic 41 measures the switching logic 16 the difference in the value of ΔV resulting from the presence of the object 90 results, and thereby records when the object 90 is available.

12 ist ein Graph, der die Reaktion (ΔV1) einer spiralförmigen Fremdobjekterfassungsspule (z. B. Spule 70 aus 9) und die Reaktion (ΔV2) einer überlappenden achtförmigen Spule mit derselben Kontur veranschaulicht, wenn sich ein Fremdobjekt, wie ein magnetisches Fremdobjekt, in einem Abstand R von der Mitte der Spule 36 befindet. Wie der Graph zeigt, kann die Spiralspule eine minimale Empfindlichkeit bezüglich des Vorhandenseins von Fremdobjekten im Abstand XM aufweisen. An dieser Stelle weist die achtförmige Spule ein Maximum an Empfindlichkeit auf, sodass die Reaktionen der Spulen mit unterschiedlichen Wicklungsmustern komplementär sind und bei der Erfassung blinde Flecken vermieden werden. Wie dieses Ausführungsbeispiel zeigt, unterstützt die Verwendung überlappender Erfassungsspulen 70 das Erfassen magnetischer Fremdobjekt durch die Vorrichtung 12. 12 Fig. 13 is a graph showing the response (ΔV1) of a spiral foreign object detection coil (e.g., coil 70 out 9 ) and the response (ΔV2) of an overlapping figure-eight coil with the same contour when a foreign object such as a magnetic foreign object is at a distance R from the center of the coil 36 is located. Like the graph shows, the spiral coil may have minimal sensitivity to the presence of foreign objects at distance XM. At this point, the figure-eight-shaped coil has a maximum of sensitivity, so that the reactions of the coils with different winding patterns are complementary and blind spots are avoided during detection. As this embodiment shows, the use of overlapping detection coils is beneficial 70 the detection of foreign magnetic objects by the device 12 .

Bei Vorhandensein eines nichtmagnetischen Fremdobjekts kann das Fremdobjekt Magnetfelder unterschiedlich stören. Insbesondere kann ein nichtmagnetisches Fremdobjekt, statt wie ein magnetisches Fremdobjekt eine Brücke für Magnetfelder zu bilden, den magnetischen Fluss eher blockieren. Infolgedessen werden induzierte Spannungen bei den Spulen 70, wie Spiral- und achtförmige Spulen, im Vergleich zu anderen Spulen in der Gruppe ohne vorhandenem Fremdobjekt eher reduziert sein. Wenn der Fluss in einem Teil des Senders blockiert ist, wird er durch andere Abschnitte (Erfassungsspulen), deren Spannungen in diesem Fall erhöht sind, erhöht (Nettofluss bleibt gleich). Bei Vorhandensein eines magnetischen Fremdobjekts wird der Fluss jedoch nur in unmittelbarer Nähe des Fremdobjekts gestört, da er überbrückt und nicht blockiert wird.If a non-magnetic foreign object is present, the foreign object can interfere with magnetic fields in different ways. In particular, a non-magnetic foreign object, instead of forming a bridge for magnetic fields like a magnetic foreign object, can rather block the magnetic flux. As a result, induced voltages are applied to the coils 70 such as spiral and figure-eight coils, may be reduced in comparison to other coils in the group with no foreign object present. If the flow is blocked in one part of the transmitter, it is increased by other sections (detection coils), the voltages of which are increased in this case (net flow remains the same). If a magnetic foreign object is present, however, the flow is only disturbed in the immediate vicinity of the foreign object, since it is bridged and not blocked.

Im Ausführungsbeispiel aus 9, 10, 11 und 12 schließen Fremdobjekterfassungsspulen 70 einen ersten Satz von Spulen eines ersten Typs (z. B. ein Satz von vier oder mehr Spiralspulen) und einen zweiten Satz von Spulen eines zweiten Typs, der sich von dem ersten Typ unterscheidet (z. B. ein Satz von vier oder mehr achtförmigen Spulen) ein. Diese Spulen können Viertelringsegmentformen oder andere geeignete Formen aufweisen. Falls gewünscht, können andere Spulentypen 70 und/oder andere Spulenformen verwendet werden. Die Konturen der Spulen 70 können sich gegenseitig ganz oder teilweise überlappen und ganz oder teilweise die Wicklungen der Spule 36 überlappen. Die veranschaulichenden Viertelringsegmentspulen 70 aus 4 und 5 überlappen die Wicklungen der Spule 36 vollständig (z. B. liegt keine der Wicklungen der Spulen 70 außerhalb der Grundfläche der Spule 36), während die veranschaulichenden keilförmigen Spulen 70 aus 6 und 7 teilweise die Wicklungen der Spule 36 und teilweise das leere Zentrum der ringförmigen Spule 36 überlappen. Die Spulen 70 können nur eine Schicht Spulen (z. B. die Spulenschicht aus 4) einschließen, können nur zwei Schichten Spulen (z. B. eine erste Schicht mit dem Muster aus 4 und Spiralwicklungen und eine zweite Schicht mit dem Muster aus 4 und passender achtförmiger Wicklung), können drei oder mehr Schichten von Spulen einschließen, können Spulenschichten mit unterschiedlichen Spulenformen und/oder -ausrichtungen einschließen (siehe z. B. die Schichten auch 4, 5, 6 und 7) und/oder können andere Anordnungen von Spulen einschließen.In the exemplary embodiment from 9 , 10 , 11 and 12 close foreign object detection coils 70 a first set of coils of a first type (e.g. a set of four or more spiral coils) and a second set of coils of a second type different from the first type (e.g. a set of four or more figure-of-eight Coils). These coils can have quarter ring segment shapes or other suitable shapes. Other types of coils can be used if desired 70 and / or other coil shapes can be used. The contours of the coils 70 can completely or partially overlap each other and completely or partially the windings of the coil 36 overlap. The illustrative quarter ring segment coils 70 out 4th and 5 overlap the turns of the coil 36 completely (e.g. none of the windings of the coils are lying 70 outside the base of the coil 36 ), while the illustrative wedge-shaped coils 70 out 6th and 7th partly the windings of the coil 36 and partially the empty center of the annular coil 36 overlap. The spools 70 can only use one layer of coils (e.g. the coil layer 4th ) can include only two layers of coils (e.g. a first layer made with the pattern 4th and spiral wraps and a second layer with the pattern 4th and matching figure-eight winding), can include three or more layers of coils, can include coil layers with different coil shapes and / or orientations (see e.g. the layers also 4th , 5 , 6th and 7th ) and / or may include other arrangements of coils.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zum Übertragen von drahtloser Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung vorgesehen, die eine Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung einschließt, die eine zum Übertragen von drahtlosen Leistungssignalen konfigurierte, drahtlose Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung, die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung überlappende Fremdobjekterfassungsspulen mit mindestens ersten und zweiten unterschiedlichen Wicklungsmustern und eine zum Überwachen des Vorhandenseins eines Fremdobjekts unter Verwendung der Fremdobjekterfassungsspulen konfigurierte Steuerschaltlogik einschließt.According to one embodiment, a wireless power transmission device for transmitting wireless power to a wireless power receiving device is provided, which includes a switching logic for wireless power transmission, the wireless power transmission coil configured to transmit wireless power signals, the coil for wireless power transmission overlapping foreign object detection coils with at least includes first and second different winding patterns and control circuitry configured to monitor the presence of a foreign object using the foreign object detection coils.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das erste Wicklungsmuster ein Spiralwicklungsmuster ein.In another embodiment, the first winding pattern includes a spiral winding pattern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das zweite Wicklungsmuster ein achtförmiges Wicklungsmuster ein.According to another embodiment, the second winding pattern includes a figure eight-shaped winding pattern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließen die Fremdobjekterfassungsspulen einen ersten Satz das erste Wicklungsmuster aufweisender Fremdobjekterfassungsspulen und einen zweiten Satz das zweite Wicklungsmuster aufweisender Fremdobjekterfassungsspulen ein.According to another embodiment, the foreign object detection coils include a first set of foreign object detection coils having the first winding pattern and a second set of foreign object detection coils having the second winding pattern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform gibt es im ersten Satz mindestens vier Fremdobjekterfassungsspulen mit dem ersten Wicklungsmuster.According to a further embodiment, there are at least four foreign object detection coils with the first winding pattern in the first set.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform gibt es im zweiten Satz mindestens vier Fremdobjekterfassungsspulen mit dem zweiten Wicklungsmuster.According to a further embodiment, there are at least four foreign object detection coils with the second winding pattern in the second set.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das erste Wicklungsmuster ein oder mehrere Spiralspulenwicklungsmuster und der zweite Typ ein oder mehr achtförmige Wicklungsmuster ein.According to another embodiment, the first winding pattern includes one or more spiral coil winding patterns and the second type includes one or more eight-shaped winding patterns.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jede der Fremdobjekterfassungsspulen eine Viertelringsegmentkontur auf.According to a further embodiment, each of the foreign object detection coils has a quarter-ring segment contour.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform überlappt jede der Fremdobjekterfassungsspulen des ersten Satzes eine jeweilige der Fremdobjekterfassungsspulen des zweiten Satzes.According to a further embodiment, each of the foreign object detection coils of the first set overlaps a respective one of the foreign object detection coils of the second set.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung mehrere Wicklungen auf und jede der Fremdobjekterfassungsspulen überlappt die Wicklungen vollständig und überlappt eine zentrale Öffnung in der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung nicht.According to a further embodiment, the coil has for wireless power transmission multiple windings and each of the foreign object detection coils completely overlaps the windings and does not overlap a central opening in the coil for wireless power transmission.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform überlappt jede der Fremdobjekterfassungsspulen mit dem ersten Wicklungsmuster eine jeweilige der Fremdobjekterfassungsspulen mit dem zweiten Wicklungsmuster und weist die gleiche Form wie sie auf.According to another embodiment, each of the foreign object detection coils with the first winding pattern overlaps a respective one of the foreign object detection coils with the second winding pattern and has the same shape as them.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zum Übertragen von drahtloser Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung vorgesehen, die eine Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung, eine Spule und eine Steuerschaltlogik einschließt, die dazu konfiguriert ist, Gütemessungen an der Spule vorzunehmen, um, während die Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung zum Übertragen drahtloser Leistung an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung an der Spule ein Spulenansteuersignal anlegt, Fremdobjekte zu erfassen.According to one embodiment, a wireless power transmission device for transmitting wireless power to a wireless power receiving device is provided that includes circuitry for wireless power transmission, a coil, and control circuitry that is configured to take quality measurements on the coil in order to, while the circuitry for wireless Power transmission for transmitting wireless power to the wireless power transmission device applies a coil drive signal to the coil to detect foreign objects.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung eine Fremdobjekterkennungsspule ein und schließt die Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung eine Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung, durch die das Spulenansteuersignal fließt, und einen zum Anlegen des Spulenansteuersignals an die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung konfigurierten Wechselrichter ein, wobei das Spulenansteuersignal ein Wechselstromsignal einschließt.According to a further embodiment, the wireless power transmission device includes a foreign object detection coil and the switching logic for wireless power transmission includes a coil for wireless power transmission, through which the coil control signal flows, and an inverter configured for applying the coil control signal to the coil for wireless power transmission, the coil control signal including AC signal includes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Steuerschaltlogik eine Messschaltlogik ein, die dazu konfiguriert ist, die Gütemessungen durch Messen einer oder mehrerer Resonanzcharakteristiken des Spulenansteuersignals vorzunehmen.According to a further embodiment, the control circuit logic includes a measuring circuit which is configured to perform the quality measurements by measuring one or more resonance characteristics of the coil control signal.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung einen über die Spulen gekoppelten Kondensator ein.According to a further embodiment, the switching logic for wireless power transmission includes a capacitor coupled across the coils.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik dazu konfiguriert, die Übertragung der drahtlosen Leistung als Reaktion auf das Erfassen, dass eine der Gütemessungen unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, anzuhalten.According to another embodiment, the control circuitry is configured to halt the transmission of the wireless power in response to detecting that one of the quality measurements is below a predetermined threshold.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zum Übertragen von drahtloser Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung vorgesehen, die eine Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung einschließt, die eine zum Übertragen von drahtlosen Leistungssignalen konfigurierte Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung, eine spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule mit einem Spiralwicklungsmuster und eine achtförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule mit einem achtförmigen Wicklungsmuster einschließt.According to one embodiment, a wireless power transmission device for transmitting wireless power to a wireless power receiving device is provided that includes wireless power transmission circuitry including a wireless power transmission coil configured to transmit wireless power signals, a spirally wound foreign object detection coil with a spiral winding pattern, and an eight-shaped wound Includes foreign object detection coil having a figure-eight winding pattern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform überlappen sich die spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule und die achtförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule. Gemäß einer weiteren Ausführungsform überlappen die spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule und die achtförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule zumindest teilweise die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung.According to a further embodiment, the spirally wound foreign object detection coil and the eight-shaped wound foreign object detection coil overlap. According to a further embodiment, the spirally wound foreign object detection coil and the eight-shaped wound foreign object detection coil at least partially overlap the coil for wireless power transmission.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung vorgesehen, die eine Schicht aus magnetischem Material und eine Leiterplatte mit Metallbahnen einschließt, die die spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule und die achtförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule bilden, wobei die Leiterplatte zwischen der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung und der Schicht aus magnetischem Material angeordnet ist.According to another embodiment, the wireless power transmission device is provided, which includes a layer of magnetic material and a circuit board with metal tracks that form the spirally wound foreign object detection coil and the figure-eight-wound foreign object detection coil, the circuit board between the coil for wireless power transmission and the layer of magnetic material is arranged.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung vorgesehen, die eine Schicht aus magnetischem Material und eine Leiterplatte mit Metallbahnen einschließt, die die spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule und die achtförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule bilden, wobei die Leiterplatte zwischen der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung und der Schicht aus magnetischem Material angeordnet ist, um die Empfindlichkeit gegenüber einer Fehlausrichtung der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung bezüglich der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung zu verringern.According to another embodiment, the wireless power transmission device is provided, which includes a layer of magnetic material and a circuit board with metal tracks that form the spirally wound foreign object detection coil and the figure-eight-wound foreign object detection coil, the circuit board between the coil for wireless power transmission and the layer of magnetic material is arranged to reduce sensitivity to misalignment of the wireless power receiving device with respect to the wireless power transmission coil.

Das Vorstehende ist lediglich veranschaulichend, und verschiedene Modifikationen können an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die vorstehenden Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination implementiert werden.The foregoing is merely illustrative and various modifications can be made to the described embodiments. The above embodiments can be implemented individually or in any combination.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 16/867460 [0001]US 16/867460 [0001]
  • US 62/889162 [0001]US 62/889162 [0001]

Claims (15)

Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zum Übertragen von drahtloser Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, umfassend: eine Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung, die eine zum Übertragen von drahtlosen Leistungssignalen konfigurierte Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung einschließt; die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung überlappende Fremdobjekterfassungsspulen mit mindestens ersten und zweiten unterschiedlichen Wicklungsmustern; und eine zum Überwachen des Vorhandenseins eines Fremdobjekts unter Verwendung der Fremdobjekterfassungsspulen konfigurierte Steuerschaltlogik.A wireless power transmission device for transmitting wireless power to a wireless power receiving device comprising: wireless power transmission circuitry including a wireless power transmission coil configured to transmit wireless power signals; the coil for wireless power transmission overlapping Foreign object detection coils having at least first and second different winding patterns; and control circuitry configured to monitor the presence of a foreign object using the foreign object detection coils. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Wicklungsmuster ein Spiralwicklungsmuster umfasst.Wireless power transmission device according to Claim 1 wherein the first winding pattern comprises a spiral winding pattern. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das zweite Wicklungsmuster ein achtförmiges Wicklungsmuster umfasst.Wireless power transmission device according to Claim 2 wherein the second winding pattern comprises a figure eight-shaped winding pattern. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fremdobjekterfassungsspulen einen ersten Satz das erste Wicklungsmuster aufweisender Fremdobjekterfassungsspulen und einen zweiten Satz das zweite Wicklungsmuster aufweisender Fremdobjekterfassungsspulen einschließen.Wireless power transmission device according to Claim 1 wherein the foreign object detection coils include a first set of foreign object detection coils having the first winding pattern and a second set of foreign object detection coils having the second winding pattern. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei im ersten Satz mindestens vier Fremdobjekterfassungsspulen mit dem ersten Wicklungsmuster gibt, wobei es in dem zweiten Satz mindestens vier Fremdobjekterfassungsspulen mit dem zweiten Wicklungsmusters gibt, wobei das erste Wicklungsmuster ein oder mehrere Spiralspulenwicklungsmuster und wobei der zweite Typ ein oder mehrere achtförmige Wicklungsmuster einschließt.Wireless power transmission device according to Claim 4 wherein in the first set there are at least four foreign object detection coils with the first winding pattern, wherein in the second set there are at least four foreign object detection coils with the second winding pattern, the first winding pattern including one or more spiral coil winding patterns and the second type including one or more figure eight-shaped winding patterns. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei jede der Fremdobjekterfassungsspulen eine Viertelringsegmentkontur aufweist.Wireless power transmission device according to Claim 5 wherein each of the foreign object detection coils has a quarter ring segment contour. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede der Fremdobjekterfassungsspulen des ersten Satzes eine jeweilige der Fremdobjekterfassungsspulen des zweiten Satzes überlappt und wobei die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung mehrere Wicklungen aufweist und wobei jede der Fremdobjekterfassungsspulen die Wicklungen vollständig überlappt und eine zentrale Öffnung in der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung nicht überlappt.Wireless power transmission device according to Claim 6 wherein each of the foreign object detection coils of the first set overlaps a respective one of the foreign object detection coils of the second set, and wherein the wireless power transmission coil has multiple windings, and wherein each of the foreign object detection coils completely overlaps the windings and does not overlap a central opening in the wireless power transmission coil. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zum Übertragen von drahtloser Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, umfassend: Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung; eine Spule; und Steuerschaltlogik, die dazu konfiguriert ist, Gütemessungen an der Spule vorzunehmen, um, während die Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung zum Übertragen drahtloser Leistung an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung an der Spule ein Spulenansteuersignal anlegt, Fremdobjekte zu erfassen.A wireless power transmission device for transmitting wireless power to a wireless power receiving device comprising: Switching logic for wireless power transmission; a coil; and Control circuitry configured to perform quality measurements on the coil in order, while the wireless power transmission circuitry to transmit wireless power to the wireless Power transmission device applies a coil control signal to the coil, To capture foreign objects. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung eine Fremdobjekterfassungsspule umfasst und wobei die Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung umfasst: eine Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung, durch die das Spulenansteuersignal fließt; und einen zum Anlegen des Spulenansteuersignals an die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung konfigurierten Wechselrichter, wobei das Spulenansteuersignal ein Wechselstromsignal umfasst.Wireless power transmission device according to Claim 8 wherein the wireless power transmission device comprises a foreign object detection coil, and wherein the wireless power transmission circuitry comprises: a wireless power transmission coil through which the coil drive signal flows; and an inverter configured to apply the coil control signal to the coil for wireless power transmission, the coil control signal comprising an alternating current signal. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuerschaltlogik eine Messschaltlogik umfasst, die dazu konfiguriert ist, die Gütemessungen durch Messen einer oder mehrerer Resonanzcharakteristiken des Spulenansteuersignals vorzunehmen, und wobei die Steuerschaltlogik dazu konfiguriert ist, die Übertragung der drahtlosen Leistung als Reaktion auf das Erfassen, dass eine der Gütemessungen unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, anzuhalten.Wireless power transmission device according to Claim 9 , wherein the control circuitry includes measurement circuitry configured to make the quality measurements by measuring one or more resonance characteristics of the coil drive signal, and wherein the control circuitry is configured to control the transmission of the wireless power in response to detecting that one of the quality measurements is below a predetermined threshold is to stop. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zum Übertragen von drahtloser Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, umfassend: eine Schaltlogik zur drahtlosen Leistungsübertragung, die eine zum Übertragen von drahtlosen Leistungssignalen konfigurierte Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung einschließt; eine spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule mit einem Spiralwickelmuster; und ein achtförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule mit einem achtförmig gewickelten Muster.A wireless power transmission device for transmitting wireless power to a wireless power receiving device comprising: wireless power transmission circuitry including a wireless power transmission coil configured to transmit wireless power signals; a spirally wound foreign object detection coil having a spiral winding pattern; and an eight-shaped wound foreign object detection coil with an eight-shaped wound pattern. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei sich die spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule und die achtförmig gewickelte Fremdobj ekterfassungsspule überlappen.Wireless power transmission device according to Claim 11 , wherein the spirally wound foreign object detection coil and the figure-eight wound foreign object detection coil overlap. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule und die achtförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule die Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung zumindest teilweise überlappen.Wireless power transmission device according to Claim 12 , wherein the spirally wound foreign object detection coil and the eight-shaped wound foreign object detection coil the coil for at least partially overlap wireless power transmission. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend: eine Schicht aus magnetischem Material; und Leiterplatte mit Metallbahnen, die die spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule und die achtförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule bilden, wobei die Leiterplatte zwischen der Spule zur drahtlosen Leistungsübertragung und der Schicht aus magnetischem Material angeordnet ist.Wireless power transmission device according to Claim 13 further comprising: a layer of magnetic material; and a circuit board having metal lanes constituting the spiral-wound foreign object detection coil and the figure-eight-wound foreign object detection coil, the circuit board being interposed between the wireless power transmission coil and the magnetic material layer. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend: eine Schicht aus magnetischem Material; und Leiterplatte mit Metallbahnen, die spiralförmig gewickelte Fremdobjekterfassungsspule und die achtgewickelte Fremdobjekterfassungsspule bilden, wobei die Leiterplatte zwischen der Drahtlosleistungsübertragungsspule und der Schicht aus magnetischem Material angeordnet ist, um die Empfindlichkeit gegenüber Fehlausrichtung der Drahtlosleistungsempfangsvorrichtung in Bezug auf die Drahtlosleistungsübertragungsspule zu verringern.Wireless power transmission device according to Claim 13 further comprising: a layer of magnetic material; and circuit board with metal tracks forming spirally wound foreign object detection coil and the eight-wound foreign object detection coil, the circuit board being interposed between the wireless power transmission coil and the layer of magnetic material to reduce the sensitivity to misalignment of the wireless power receiving device with respect to the wireless power transmission coil.
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