用于無線電力傳輸?shù)姆椒?br>【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于傳送器與接收器之間的無線電力傳輸?shù)姆椒ǎ龇椒òü╇婋A段和測量階段，其中接收器在測量階段期間測量接收功率并且向傳送器傳送關(guān)于所測量的功率的信息，其中傳送器把從該處傳輸?shù)墓β逝c由接收器測量的功率進(jìn)行比較并且由此識別功率損失，其中如果功率損失超出最大可允許閾值則供電階段不發(fā)生，其中傳送器在測量階段期間傳輸?shù)墓β市∮谠诠╇婋A段期間傳輸?shù)墓β省?br>【專利說明】
用于無線電力傳輸?shù)姆椒?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于傳送器與接收器之間的無線電力傳輸?shù)姆椒?，所述方法包括供電階段和測量階段，其中接收器在測量階段期間測量接收功率并且向傳送器傳送關(guān)于所測量的功率的信息，其中傳送器把從該處傳輸?shù)墓β逝c由接收器測量的功率進(jìn)行比較并且由此識別功率損失，其中如果功率損失超出最大可允許閾值則供電階段不發(fā)生。
【背景技術(shù)】
[0002]用于無線電力傳輸?shù)姆椒ㄔ诂F(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這些方法例如用來為無繩電話之類的電子器件再充電。為此目的，將被充電的對象被放置在充電板上，其中傳送器(充電板)與接收器(將被充電的器件)持續(xù)地交換數(shù)據(jù)以便保證最優(yōu)電力傳輸。在此過程期間，接收器以規(guī)則的間隔從傳送器請求功率水平的改變。為了保證來自不同制造商的充電器件與接收器之間的互操作性，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)建立了所謂的“無線充電標(biāo)準(zhǔn)(WPC)”，其中例如傳輸功率之類的特定技術(shù)數(shù)據(jù)已被標(biāo)準(zhǔn)化。所謂的“低功率標(biāo)準(zhǔn)”(LP)就代表這樣的一種標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)通過無線方式在傳送器與接收器之間傳輸5W。
[0003]為了只有在傳送器的充電區(qū)塊中實(shí)際上存在“有效”接收器的情況下才實(shí)施傳送器與接收器之間的傳輸，現(xiàn)有技術(shù)還提供了所謂的外來物體檢測，其被用于驗(yàn)證傳送器實(shí)際上與“有效”接收器連接，并且除了有效接收器之外，在傳輸區(qū)塊中實(shí)際上并不存在例如可能由于意外而存在于充電區(qū)塊中的比如硬幣之類的金屬外來物體。金屬外來物體吸收從傳送器傳輸?shù)浇邮掌鞯碾姶泡椛洹Ｒ虼?，這一外來物體檢測防止外來物體由于所吸收的功率而被加熱到高溫。
[0004]外來物體檢測通過以下方式工作:接收器測量其從傳送器接收到多少功率，并且把所測量的該數(shù)值作為信息發(fā)送到傳送器。傳送器隨后把向其發(fā)送的所述信息與輸出自該處的功率進(jìn)行比較。如果功率損失(傳輸功率減去接收功率)超出預(yù)定數(shù)值，則認(rèn)為在傳送器的傳輸區(qū)塊中存在外來物體并且其接收多于所允許的功率。在這種情況下，中斷電力傳輸。對于功率損失預(yù)先確定的閾值數(shù)值取決于所采用的測量系統(tǒng)的測量精度，并且取決于從傳送器向接收器傳輸電力的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。在低功率標(biāo)準(zhǔn)中，輸出5W的功率。在近似5 %的常規(guī)測量精度下，有可能以低到250mW的精度測量功率損失。這一250mW的功率損失例如導(dǎo)致外來物體被加熱到80°。這樣的加熱在安全性方面將仍然是可接受的。
[0005]但是如果將在傳送器與接收器之間傳輸更高功率水平，則在5%的測量精度下，關(guān)于可能的外來物體會導(dǎo)致顯著更高的溫度。在傳輸15W的輸出功率的所謂中等功率標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行電力傳輸時，對于功率損失的精確測量可能低到750mW，但是這將導(dǎo)致外來物體的過度加熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于前面描述的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于傳送器與接收器之間的輸出功率的無線傳輸?shù)姆椒ǎ龇椒ㄔ试S按照精確測量的方式并且特別是按照獨(dú)立于特定功率標(biāo)準(zhǔn)的使用的方式進(jìn)行外來物體檢測，從而防止對于外來物體的過度的和危險的加熱。
[0007]針對前面描述的目的的解決方案，本發(fā)明提出一種用于傳送器與接收器之間的輸出功率的無線傳輸?shù)姆椒?，所述方法包括供電階段和測量階段，其中傳送器在測量階段期間所傳輸?shù)墓β市∮谠诠╇婋A段期間所傳輸?shù)墓β?。因此，根?jù)本發(fā)明，實(shí)施外來物體檢測的功率水平與供電階段的功率水平相比較低，并且其大小被確定成使得功率損失不會導(dǎo)致對于可能的外來物體的過度加熱。相應(yīng)地，為了實(shí)施測量階段，從傳送器傳輸?shù)墓β时唤档偷皆谟薪饘偻鈦砦矬w存在的情況下也保證安全性的數(shù)量。
[0008]可以想到測量階段和供電階段按照時間順序交替。在相繼的供電階段之間以特定的時間間隔重復(fù)測量階段，從而以規(guī)則的間隔保證高度安全性。
[0009]或者還可以想到按照時間順序在供電階段之前實(shí)施一次性測量階段。所述測量階段充當(dāng)較長的連續(xù)供電階段之前的初始處理。這一實(shí)施例變型是基于以下假設(shè):在傳送器和接收器的特定結(jié)構(gòu)條件下，外來物體在再充電過程期間來到傳送器與接收器之間并且從而可以被加熱的可能性相對較低。在被應(yīng)用于15W的輸出功率(中等功率標(biāo)準(zhǔn))的傳輸時，例如可以在5W測量階段(低功率標(biāo)準(zhǔn))內(nèi)測量功率損失，并且可以記住所計算的功率損失，從而使其充當(dāng)校準(zhǔn)以便在15W下仍然保證測量精度。從15W供電階段到5W測量階段的此類切換以及相反的切換是可能的，這是因?yàn)樗鰞煞N標(biāo)準(zhǔn)彼此兼容，并且特別具有相同的傳輸頻率。如果在測量階段期間沒有檢測到外來物體，也就是說功率損失低于最大可允許閾值，則切換到供電階段。
[0010]特別想到傳送器在供電階段期間輸出高于5W的功率，特別是15W。對于這樣的配置，有可能通過特別有利的方式受益于本發(fā)明。具有高于5W(特別是15W)的輸出功率的供電階段不適合于取得功率損失的安全測量。如果測量是在供電階段的輸出功率(例如15W)下取得的，則所得到的功率損失在5%的測量精度下將是250mW，并且所得到的外來物體溫度將相應(yīng)地例如高于80°C。這可能導(dǎo)致危險的灼傷或者甚至導(dǎo)致起火。在這種情況下，每當(dāng)在供電階段期間傳輸高于5W時，本發(fā)明是有用的并且是有利的。
[0011]特別值得建議的是，傳送器在測量階段期間傳輸最大5W的功率。但是還可以傳輸明顯低于5W的功率。因此，在測量階段期間傳輸?shù)墓β蕛?yōu)選地低于在供電階段期間所傳輸?shù)母哂?W的功率(特別在中等功率標(biāo)準(zhǔn)中是15W)。相應(yīng)地，這種配置有利地得到具有高功率的供電階段和具有低功率的測量階段，從而使得一方面可以在供電階段期間傳輸高功率，另一方面可以在測量階段期間實(shí)施外來物體檢測而不會有起火或受傷的風(fēng)險。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，傳送器發(fā)起測量階段。在這種情況下，傳送器主動傳輸例如5W的輸出功率。測量階段期間的測量的重復(fù)頻率有利地對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)中已知的供電階段期間的測量的重復(fù)頻率。在當(dāng)前的中等功率標(biāo)準(zhǔn)中，外來物體測量的重復(fù)頻率通常是
1.5s并且最大是4s。這意味著兩次相繼測量之間的時間差等于1.5s并且最大等于4s。這樣就同時定義了接收器需要在其中向傳送器報告關(guān)于接收功率的信息的時間間隔。相應(yīng)地，兩次報告之間的周期應(yīng)當(dāng)通常是1.5s，但是也可以是最大4s。接收器通過功率降低到5W辨識出測量階段，并且隨即在該測量階段期間測量所接收到的功率，并且將關(guān)于所接收到的功率的信息傳送回到傳送器。在接收器接收到所述信息之后，如果所測量的傳輸功率與接收功率之間的功率損失沒有超出預(yù)定閾值，則其把傳輸功率提高到供電階段的功率，也就是提高到高于5W(特別是15W)。對于這一傳送器發(fā)起的功率水平改變，僅需要具有簡單結(jié)構(gòu)的接收器。
[0013]或者可以想到由接收器發(fā)起測量階段。在這一實(shí)施例變型中，接收器提示傳送器降低傳輸功率，例如降低到5W。在這種情況下，測量階段期間的測量的重復(fù)頻率同樣有利地對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)中已知的供電階段期間的測量的重復(fù)頻率，其中所述重復(fù)頻率或多或少地改變，這是因?yàn)楦鶕?jù)該變型，只要其仍然處在兩次測量之間的最大可允許時間周期(4s)內(nèi)，接收器可以決定其何時取得測量。有利的是，接收器的這一“請求”是利用特定數(shù)據(jù)格式“夕卜來物體檢測”發(fā)出的，其與常見的錯誤實(shí)施(misperformance)數(shù)據(jù)分組相比可以加速所述過程。在功率降低之后，接收器在測量階段內(nèi)測量所接收到的功率，并且將該信息報告給傳送器。傳送器接收該信息，并且把從該處傳輸?shù)墓β逝c由接收器接收到的功率進(jìn)行比較。取決于通過這種方式確定的功率損失，繼續(xù)或者不繼續(xù)電力傳輸，也就是說如果功率損失低于預(yù)定閾值，則接收器可以再次請求高于測量功率的輸出功率。有利的是，接收器本身可以自行決定最適合于發(fā)起測量階段的時間點(diǎn)。特別有可能的是，接收器選擇使得對于傳送器和接收器本身全部二者在供電階段與測量階段之間都存在較小功率差異的發(fā)起時間點(diǎn)。接收器可以特別根據(jù)當(dāng)前的充電電流來選擇最佳時間點(diǎn)。此外，由于從傳送器傳輸?shù)墓β适怯山邮掌髡埱蟮模虼私邮掌饔锌赡馨l(fā)起傳輸功率的逐漸降低，從而使得在供電階段的功率與測量階段的功率之間沒有逐漸的功率改變，而是連續(xù)的功率損失。從而防止了在接收器和傳送器全部二者的集成電路內(nèi)出現(xiàn)電磁干擾場。
【附圖說明】
[0014]下面將通過實(shí)例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0015]在附圖中:
[0016]圖1示出了a)其上放置有接收器的傳送器，b)其上放置有外來物體的傳送器，c)其上放置有接收器和外來物體的傳送器；
[0017]圖2示出了傳送器發(fā)起的處理期間的傳送器和接收器的功率特性；
[0018]圖3示出了接收器發(fā)起的處理期間的傳送器和接收器的功率特性。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1a)到c)示出了傳送器I所可能處于的不同情況。
[0020]根據(jù)a)，接收器2例如是無繩電話，其與傳送器I通信。在傳輸電力之前，接收器2向傳送器I標(biāo)識其自身。在這一階段中，傳送器I優(yōu)選地處于測量階段5，因此其僅輸出低功率。出于測量的目的，傳送器I從接收器2接收響應(yīng)信號，所述響應(yīng)信號包括關(guān)于接收器2從傳送器I接收到的功率的信息?，F(xiàn)在，傳送器把功率損失計算成從該處傳輸?shù)墓β逝c從接收器2傳輸回的功率的差異。如果該功率損失的數(shù)量低于最大閾值，則傳送器I把接收器2識別成“有效對象”，并且從測量階段5(例如5W)切換到供電階段(例如15W)。隨后，利用15W功率對接收器2進(jìn)行充電。
[0021]根據(jù)b)，只有外來物體3被放置在傳送器I上。該外來物體3例如可以是硬幣。基于電磁場中的改變，傳送器I辨識出場吸收物體3被放置在傳送器上。其結(jié)果是，傳送器I短時間提高輸出功率，借助于此，接收器2通常通過反饋向傳送器I標(biāo)識其自身。但是由于外來物體3不具有這樣的反饋能力，因此傳送器I可以作為缺少反饋的結(jié)果而再次切斷輸出功率。
[0022]在c)中示出了其中接收器2和外來物體3全部二者都與傳送器I接觸的情況。在這種情況下，傳送器I從接收器2接收關(guān)于接收器2接收自傳送器I的功率的信息。由于也被放置在傳送器I上的外來物體3，接收器2接收自傳送器I的功率低于在沒有外來物體3的情況下所將接收到的功率。傳送器I隨后把從該處傳輸?shù)墓β逝c接收器2所接收到的功率進(jìn)行比較，并且計算差異，也就是功率損失。如果該功率損失超出預(yù)定閾值，則不發(fā)起供電階段，也就是說傳送器I保持在測量階段5中直到外來物體3被移除為止。由于只能以取決于測量方法的精度來確定功率損失，因此產(chǎn)生一個“暗區(qū)”，其中外來物體3的存在無法被檢測到并且因此被加熱。相應(yīng)地，對應(yīng)于功率損失的閾值由測量系統(tǒng)的測量精度預(yù)先決定。
[0023]圖2示出了其中由傳送器I發(fā)起供電階段4與測量階段5之間的切換的一個實(shí)例。該實(shí)例是針對一個實(shí)施例變型，其中通過交替供電階段4和測量階段5來實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法?；谄渲袀魉推鱅傳輸15W功率的供電階段4，傳送器I在一個預(yù)定時間周期之后把傳輸功率從15W切換到5W ο 5W的功率傳輸在這里對應(yīng)于測量階段。從圖中可以看到，這導(dǎo)致從15W到5W的逐漸減小。所提到的輸出功率分別對應(yīng)于中等功率標(biāo)準(zhǔn)和低功率標(biāo)準(zhǔn)的功率，但是也可以通過其他功率數(shù)值來實(shí)施本發(fā)明。在WPC MP標(biāo)準(zhǔn)(中等功率標(biāo)準(zhǔn))中，各次單獨(dú)的傳輸之間的周期通常對應(yīng)于1.5s，并且最大對應(yīng)于4s。在測量階段5期間，接收器2測量接收自傳送器I的功率，并且相應(yīng)地向傳送器I通知其所接收到的功率。在本例中，接收功率等于4W。隨后，傳送器I計算從該處傳輸?shù)墓β?5W)與接收器2所接收到的功率(4W)之間的差異。所述差異(0.2W)即功率損失，如果其低于預(yù)定閾值，則將推斷出在傳送器上不存在外來物體3(在本例中假設(shè)這種情況)。隨后，傳送器I再次把從該處傳輸?shù)墓β蕪?W切換到15W。通過這一動作，下一個供電階段4開始。供電階段4與測量階段5之間的切換可以按照預(yù)定間隔發(fā)生。但是這一切換也將有可能按照不規(guī)則的間隔發(fā)生，例如基于傳送自接收器2的指令發(fā)生，其中所述指令是在由接收器2認(rèn)為適當(dāng)?shù)臅r刻傳送的。
[0024]圖3示出了其中由接收器2發(fā)起功率水平改變的方法。在可以由傳送器I自由決定的某一時間點(diǎn)，由接收器2提示傳送器I降低傳輸功率，從而可以利用較低的輸出功率來實(shí)施測量階段5。如圖1中所示，接收器2可以逐漸地請求傳送器I連續(xù)降低傳輸功率，直到功率從15W降低到5W為止。接收器2可以根據(jù)其當(dāng)前的充電和負(fù)載電流情況決定用于切換傳輸功率的最佳時間點(diǎn)。如在所給出的實(shí)例中，如果接收器2只接收到15W當(dāng)中的13W，則接收器2可以立即促發(fā)測量階段5，其中驗(yàn)證在傳送器I與接收器2之間是否存在外來物體3。在測量階段5期間，接收器2測量接收自傳送器I的功率，并且向傳送器I通知其測量結(jié)果。在傳送器I從接收器2接收到該信息之后，其計算功率損失，并且如果認(rèn)為存在外來物體則防止切換到供電階段4，直到外來物體3被移除為止。另一方面，如果功率損失低于對應(yīng)的預(yù)定閾值，則傳送器I在來自接收器2的請求下把功率從測量功率(例如5W)切換回到對應(yīng)于供電階段4的功率(例如15W)。
[0025]附圖標(biāo)記列表
[0026]1、傳送器
[0027]2、接收器
[0028]3、外來物體
[0029]4、供電階段
[0030] 5、測量階段。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于傳送器(I)與接收器(2)之間的無線電力傳輸?shù)姆椒?，所述方法包括供電階段(4)和測量階段(5)，其中接收器(2)在測量階段(5)期間測量接收功率并且向傳送器(I)傳送關(guān)于所測量的功率的信息，其中傳送器(I)把從該處傳輸?shù)墓β逝c由接收器(2)測量的功率進(jìn)行比較并且由此識別出功率損失，其中如果功率損失超出最大可允許閾值則供電階段(4)不發(fā)生， 其特征在于，傳送器(I)在測量階段(5)期間輸出的功率低于在供電階段(4)期間輸出的功率。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，測量階段(5)和供電階段(4)按照時間順序交替。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，按照規(guī)則的時間間隔實(shí)施測量階段(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在供電階段(4)之前實(shí)施一次性測量階段(5)。5.根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的方法，其特征在于，在供電階段(4)期間，傳送器(I)輸出高于5W的功率，特別是15W。6.根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的方法，其特征在于，在測量階段(5)期間，傳送器(I)輸出最大5W的功率。7.根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的方法，其特征在于，傳送器(I)發(fā)起測量階段(5)。8.根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的方法，其特征在于，接收器(2)發(fā)起測量階段(5)。
【文檔編號】H02J5/00GK105850001SQ201480056073
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年3月12日
【發(fā)明人】馬庫斯·司高普
【申請人】東芝電子歐洲有限公司