用于損耗電力檢測的設備和方法
【技術領域】
[0001] 所描述技術大體上設及無線電力。更具體來說，本發明針對與檢測存在于磁場中 的非相容的對象相關的裝置、系統及方法。
【背景技術】
[0002] 松散禪合的無線電力系統包含電力傳遞單元(例如，充電裝置)和待充電的一或多 個電力接收單元(例如，手機、膝上型計算機等）。當非相容對象存在于電力傳遞單元的充電 區內、附近或周圍時，無線電力系統中的電能可能損耗。所損耗的電能可能傷害用戶，損壞 裝置或對象，引發火災等。由此，需要檢測何時電力系統體驗電力損耗且恰當地作出反應。
【發明內容】
[0003] 本發明提供一種用于W無線方式傳遞電力的設備。所述設備包括無線電力發射 器，其經配置W在足W為定位于充電區內的可充電裝置供電或充電的第一電力電平處W無 線方式發射電力。所述設備進一步包括控制器電路，其操作上禪合到所述無線電力發射器 且經配置W獲得無線電力發射器的第一電力電平的第一電力測量值。控制器電路進一步經 配置W基于無線電力發射器的至少一個組件的容差值確定第一電力測量值的第一經調整 電力測量值。控制器電路進一步經配置W獲得由可充電裝置接收的第二電力電平的第二電 力測量值。控制器電路進一步經配置W基于可充電裝置的至少一個組件的容差值確定第二 電力測量值的第二經調整電力測量值。控制器電路進一步經配置W確定所述第一與第二經 調整電力測量值之間的電力差是否超出闊值。
[0004] 本發明提供一種用于W無線方式傳遞電力的方法。所述方法包括在足W為定位于 充電區內的可充電裝置供電或充電的第一電力電平處W無線方式發射電力。所述方法進一 步包括獲得無線電力發射器的第一電力電平的第一電力測量值。所述方法進一步包括基于 無線電力發射器的至少一個組件的容差值確定第一電力測量值的第一經調整電力測量值。 所述方法進一步包括獲得由可充電裝置接收的第二電力電平的第二電力測量值。所述方法 進一步包括基于可充電裝置的至少一個組件的容差值確定第二電力測量值的第二經調整 電力測量值。所述方法進一步包括確定所述第一與第二經調整電力測量值之間的電力差是 否超出闊值。
[000引本發明提供一種用于W無線方式傳遞電力的設備。所述設備包括用于在足W為定 位于充電區內的可充電裝置供電或充電的第一電力電平處W無線方式發射電力的裝置。所 述設備進一步包括用于獲得無線電力發射器的第一電力電平的第一電力測量值的裝置。所 述設備進一步包括用于基于無線電力發射器的至少一個組件的容差值確定第一電力測量 值的第一經調整電力測量值的裝置。所述設備進一步包括用于獲得由可充電裝置接收的第 二電力電平的第二電力測量值的裝置。所述設備進一步包括用于基于可充電裝置的至少一 個組件的容差值確定第二電力測量值的第二經調整電力測量值的裝置。所述設備進一步包 括用于確定所述第一與第二經調整電力測量值之間的電力差是否超出闊值的裝置。
[0006] 本發明提供一種非暫時性計算機可讀媒體。所述媒體包括代碼，所述代碼在執行 時致使一設備在足W為定位于充電區內的可充電裝置供電或充電的第一電力電平處W無 線方式發射電力。所述媒體進一步包括代碼，所述代碼在執行時致使一設備獲得無線電力 發射器的第一電力電平的第一電力測量值。所述媒體進一步包括代碼，所述代碼在執行時 致使一設備基于無線電力發射器的至少一個組件的容差值確定第一電力測量值的第一經 調整電力測量值。所述媒體進一步包括代碼，所述在執行時致使一設備獲得由可充電裝置 接收的第二電力電平的第二電力測量值。所述媒體進一步包括代碼，所述代碼在執行時致 使一設備基于可充電裝置的至少一個組件的容差值確定第二電力測量值的第二經調整電 力測量值。所述媒體進一步包括代碼，所述代碼在執行時致使一設備確定所述第一與第二 經調整電力測量值之間的電力差是否超出闊值。
【附圖說明】
[0007] 圖1是根據本發明的示范性實施例的示范性無線電力傳遞系統的功能框圖。
[0008] 圖2是根據本發明的各種示范性實施例的可用于圖1的無線電力傳遞系統中的示 范性組件的功能框圖。
[0009] 圖3是根據本發明的示范性實施例的包含發射或接收天線的圖2的發射電路或接 收電路的一部分的示意圖。
[0010] 圖4說明根據本發明的示范性實施例的包含無線電力發射器及接收器的無線電力 系統。
[0011] 圖5是根據本發明的示范性實施例的可用于圖1的無線電力傳遞系統中的發射器 的功能框圖。
[0012] 圖6是根據本發明的示范性實施例的可用于圖1的無線電力傳遞系統中的接收器 的功能框圖。
[0013] 圖7A和圖7B說明用于確定非相容對象是否存在于充電區內、附近或周圍的示范性 方法的流程圖。
[0014] 圖8為用W設定和變化由圖5的發射器執行的電力損耗闊值的示范性過程的流程 圖。
[0015] 圖9為用于W無線方式傳遞電力且確定第一與第二經調整電力測量值之間的電力 差是否超出闊值的示范性方法的流程圖。
[0016] 圖式中說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，為了清晰起見，可能任意擴大或 減小各種特征的尺寸。此外，圖式中的一些可能并未描繪給定系統、方法或裝置的所有組 件。最后，可在整個說明書和圖式中使用相同的參考標號指代相同的特征。
【具體實施方式】
[0017] W下結合附圖闡述的詳細描述既定為本發明的某些實施方案的描述且無意表示 其中可實踐本發明的僅有實施方案。在整個此描述中使用的術語"示范性"意指"充當實例、 例子或說明"且不一定應被解釋為比其它示范性實施方案優選或有利。出于提供對所掲示 實施方案的透徹理解的目的，所述詳細描述包含具體細節。在一些情況下，W框圖形式展示 一些裝置。
[0018] W無線方式傳遞電力可指將與電場、磁場、電磁場或其它者相關聯的任何形式的 能量從發射器傳遞到接收器，而不使用物理電導體(例如，可通過自由空間來傳遞電力）。輸 出到無線場（例如，磁場）中的電力可由"接收天線（receiving antenna)(或"接收天線 (receive antenna)" r接收、俘獲或禪合W實現電力傳遞。
[0019] 圖1是根據本發明的示范性實施例的示范性無線電力傳遞系統100的功能框圖，所 述示范性無線電力傳遞系統可為松散禪合的無線電力系統。輸入電力102可從電源（未展 示)提供到發射器104W用于產生用于提供能量傳遞的場105。接收器108可禪合到場105且 產生輸出電力now供禪合到輸出電力110的裝置(未展示)存儲或消耗。發射器104與接收 器108兩者分開距離112。在一個示范性實施例中，發射器104與接收器108是根據相互諧振 關系而配置。當接收器108的諧振頻率與發射器104的諧振頻率實質上相同或接近時，發射 器104與接收器108之間的發射損耗最小。因此，與可能需要大線圈的純電感解決方案(需要 線圈極接近(例如，幾毫米））相比較，可在較大距離上提供無線電力傳遞。諧振電感截合技 術因此可允許在各種距離上且利用多種電感線圈配置的改進的效率和電力傳遞。
[0020] 當接收器108位于發射器104產生的能量場105中時，接收器108可接收電力。場105 對應于其中由發射器104輸出的能量可由接收器105俘獲的區。在一些情況下，場105可對應 于發射器104的"近場"，如下文將進一步描述。發射器104可包含用于輸出能量發射的發射 天線114。接收器108進一步包含用于接收或俘獲來自能量發射的能量的接收天線118。近場 可對應于其中存在由發射天線114中的電流及電荷產生的最低限度地福射電力遠離發射天 線114的強反應性場的區。在一些情況下，近場可對應于在發射天線114的約一個波長(或其 分數）內的區。發射天線114和接收天線118根據應用和待與其相關聯的裝置而設定大小。如 上文所描述，高效能量傳遞可W通過將發射天線114的場105中的大部分能量禪合到接收天 線118而非在電磁波中將大多數能量傳播到遠場而發生。當定位在場105內時，可W在發射 天線114與接收天線118之間形成"禪合模式"。發射天線114和接收天線118周圍的可發生此 禪合的區域在本文中被稱作禪合模式區。在一個實施例中，發射天線114及接收天線118可 經由低功耗藍牙(BLE)鏈路進行通信。
[0021] 圖2是根據本發明的各種示范性實施例的可用于圖1的無線電力傳遞系統100中的 示范性組件的功能框圖。發射器204可包含發射電路206,其可包含振蕩器222、驅動器電路 224和濾波與匹配電路226。振蕩器222可經配置W產生所要頻率（例如，8化化、6.78MHz或 13.56MHz)下的信號，所述所要頻率可響應于頻率控制信號223來調整。可將振蕩器信號提 供到經配置W在(例如)發射天線214的諧振頻率下驅動發射天線214的驅動器電路224。驅 動電路224可為經配置W從振蕩器222接收方波并且輸出正弦波的開關放大器。舉例來說， 驅動器電路224可為E類放大器。還可包含濾波與匹配電路226W濾出諧波或其它不必要的 頻率，且將發射器204的阻抗匹配到發射天線214。作為驅動發射天線214的結果，發射器204 可在足W對電子裝置充電或供電的電平處W無線方式輸出電力。作為一個實例，所提供的 電力可為例如約300毫瓦到20瓦W對具有不同電力需求的不同裝置供電或充電。也可提供 更高或更低電力電平。在一個實施例中，發射天線214及接收天線218可經由低功耗藍牙 (BLE)鏈路進行通信。
[0022] 接收器208可包含接收電路210,接收電路210可包含匹配電路232和整流器與切換 電路234W從AC電力輸入產生DC電力輸出，W便為如圖2中所展示的電池236充電，或者為禪 合到接收器108的裝置(未圖示)供電。可包含匹配電路232W將接收電路210的阻抗匹配到 接收天線218。接收器208和發射器204可另外在單獨的通信信道219(例如，藍牙、紫蜂、蜂窩 式等)上通信。接收器208及發射器204可或者使用無線場206的特性經由帶內信令通信。
[0023] 如下文更完全描述，接收器208(其最初可W具有可選擇性停用的相關聯負載(例 如，電池236))可經配置W確定由發射器204發射并且由接收器208接收的電力量是否適于 為電池236充電。此外，接收器208可W經配置W在確定電力量適當后即刻啟用負載(例如， 電池236)。在一些實施例中，接收器208可經配置W直接利用從無線電力傳遞場接收的電 力，而不為電池236充電。舉例來說，例如近場通信(NFC)或射頻識別裝置(RFID等通信裝置 可經配置W從無線電力傳遞場接收電力，且通過與無線電力傳遞場交互而通信和/或利用 所接收電力與發射器204或其它裝置通信。
[0024] 圖3是根據本發明的示范性實施例的包含發射或接收天線352的圖2的發射電路 206或接收電路210的一部分的示意圖。如圖3中所說明，用于示范性實施例中的發射或接收 電路350(包含下文描述的發射或接收電路)可包含天線352(或"環路"天線）。天線352可W 經配置W包含空氣忍或物理忍，例如鐵氧體忍（未圖示）。空氣忍環路天線可在對放置在忍 附近的外來物理裝置更容忍。此外，空氣忍環路天線352允許將其它組件放置在忍區域內。 此外，空氣忍環路可更容易實現將接收天線218(圖2)放置在發射天線214(圖2)的平面內， 在所述平面中，發射天線214(圖2)的禪合模式區可能更加強大。天線352可為線圈（例如，感 應線圈）和/或RF天線，或用W W無線方式接收或輸出電力的任何其它合適的裝置。天線352 可W利茲線實施或實施為針對低電阻設計的天線條帶。天線352可不需要"應"為實用的尺 寸。天線352的示范性實施方案可為"電學上較小"（例如，波長的分數)且通過使用電容器來 界定諧振頻率而經調諧W在可用的低頻率下諧振。
[0025] 如上所述，在發射器104與接收器108之間匹配或幾乎匹配的諧振期間，可發