用于无线电力传输的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于传送器与接收器之间的无线电力传输的方法，所述方法包括供电阶段和测量阶段，其中接收器在测量阶段期间测量接收功率并且向传送器传送关于所测量的功率的信息，其中传送器把从该处传输的功率与由接收器测量的功率进行比较并且由此识别功率损失，其中如果功率损失超出最大可允许阈值则供电阶段不发生，其中传送器在测量阶段期间传输的功率小于在供电阶段期间传输的功率。
【专利说明】
用于无线电力传输的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于传送器与接收器之间的无线电力传输的方法，所述方法包括供电阶段和测量阶段，其中接收器在测量阶段期间测量接收功率并且向传送器传送关于所测量的功率的信息，其中传送器把从该处传输的功率与由接收器测量的功率进行比较并且由此识别功率损失，其中如果功率损失超出最大可允许阈值则供电阶段不发生。
【背景技术】
[0002]用于无线电力传输的方法在现有技术中是已知的。这些方法例如用来为无绳电话之类的电子器件再充电。为此目的，将被充电的对象被放置在充电板上，其中传送器(充电板)与接收器(将被充电的器件)持续地交换数据以便保证最优电力传输。在此过程期间，接收器以规则的间隔从传送器请求功率水平的改变。为了保证来自不同制造商的充电器件与接收器之间的互操作性，在现有技术中已经建立了所谓的“无线充电标准(WPC)”，其中例如传输功率之类的特定技术数据已被标准化。所谓的“低功率标准”(LP)就代表这样的一种标准。该标准通过无线方式在传送器与接收器之间传输5W。
[0003]为了只有在传送器的充电区块中实际上存在“有效”接收器的情况下才实施传送器与接收器之间的传输，现有技术还提供了所谓的外来物体检测，其被用于验证传送器实际上与“有效”接收器连接，并且除了有效接收器之外，在传输区块中实际上并不存在例如可能由于意外而存在于充电区块中的比如硬币之类的金属外来物体。金属外来物体吸收从传送器传输到接收器的电磁辐射。因此，这一外来物体检测防止外来物体由于所吸收的功率而被加热到高温。
[0004]外来物体检测通过以下方式工作:接收器测量其从传送器接收到多少功率，并且把所测量的该数值作为信息发送到传送器。传送器随后把向其发送的所述信息与输出自该处的功率进行比较。如果功率损失(传输功率减去接收功率)超出预定数值，则认为在传送器的传输区块中存在外来物体并且其接收多于所允许的功率。在这种情况下，中断电力传输。对于功率损失预先确定的阈值数值取决于所采用的测量系统的测量精度，并且取决于从传送器向接收器传输电力的对应标准。在低功率标准中，输出5W的功率。在近似5 %的常规测量精度下，有可能以低到250mW的精度测量功率损失。这一250mW的功率损失例如导致外来物体被加热到80°。这样的加热在安全性方面将仍然是可接受的。
[0005]但是如果将在传送器与接收器之间传输更高功率水平，则在5%的测量精度下，关于可能的外来物体会导致显著更高的温度。在传输15W的输出功率的所谓中等功率标准下进行电力传输时，对于功率损失的精确测量可能低到750mW，但是这将导致外来物体的过度加热。
【发明内容】
[0006]基于前面描述的问题，本发明的一个目的是提供一种用于传送器与接收器之间的输出功率的无线传输的方法，所述方法允许按照精确测量的方式并且特别是按照独立于特定功率标准的使用的方式进行外来物体检测，从而防止对于外来物体的过度的和危险的加热。
[0007]针对前面描述的目的的解决方案，本发明提出一种用于传送器与接收器之间的输出功率的无线传输的方法，所述方法包括供电阶段和测量阶段，其中传送器在测量阶段期间所传输的功率小于在供电阶段期间所传输的功率。因此，根据本发明，实施外来物体检测的功率水平与供电阶段的功率水平相比较低，并且其大小被确定成使得功率损失不会导致对于可能的外来物体的过度加热。相应地，为了实施测量阶段，从传送器传输的功率被降低到在有金属外来物体存在的情况下也保证安全性的数量。
[0008]可以想到测量阶段和供电阶段按照时间顺序交替。在相继的供电阶段之间以特定的时间间隔重复测量阶段，从而以规则的间隔保证高度安全性。
[0009]或者还可以想到按照时间顺序在供电阶段之前实施一次性测量阶段。所述测量阶段充当较长的连续供电阶段之前的初始处理。这一实施例变型是基于以下假设:在传送器和接收器的特定结构条件下，外来物体在再充电过程期间来到传送器与接收器之间并且从而可以被加热的可能性相对较低。在被应用于15W的输出功率(中等功率标准)的传输时，例如可以在5W测量阶段(低功率标准)内测量功率损失，并且可以记住所计算的功率损失，从而使其充当校准以便在15W下仍然保证测量精度。从15W供电阶段到5W测量阶段的此类切换以及相反的切换是可能的，这是因为所述两种标准彼此兼容，并且特别具有相同的传输频率。如果在测量阶段期间没有检测到外来物体，也就是说功率损失低于最大可允许阈值，则切换到供电阶段。
[0010]特别想到传送器在供电阶段期间输出高于5W的功率，特别是15W。对于这样的配置，有可能通过特别有利的方式受益于本发明。具有高于5W(特别是15W)的输出功率的供电阶段不适合于取得功率损失的安全测量。如果测量是在供电阶段的输出功率(例如15W)下取得的，则所得到的功率损失在5%的测量精度下将是250mW，并且所得到的外来物体温度将相应地例如高于80°C。这可能导致危险的灼伤或者甚至导致起火。在这种情况下，每当在供电阶段期间传输高于5W时，本发明是有用的并且是有利的。
[0011]特别值得建议的是，传送器在测量阶段期间传输最大5W的功率。但是还可以传输明显低于5W的功率。因此，在测量阶段期间传输的功率优选地低于在供电阶段期间所传输的高于5W的功率(特别在中等功率标准中是15W)。相应地，这种配置有利地得到具有高功率的供电阶段和具有低功率的测量阶段，从而使得一方面可以在供电阶段期间传输高功率，另一方面可以在测量阶段期间实施外来物体检测而不会有起火或受伤的风险。
[0012]根据本发明的第一实施例，传送器发起测量阶段。在这种情况下，传送器主动传输例如5W的输出功率。测量阶段期间的测量的重复频率有利地对应于现有技术中已知的供电阶段期间的测量的重复频率。在当前的中等功率标准中，外来物体测量的重复频率通常是
1.5s并且最大是4s。这意味着两次相继测量之间的时间差等于1.5s并且最大等于4s。这样就同时定义了接收器需要在其中向传送器报告关于接收功率的信息的时间间隔。相应地，两次报告之间的周期应当通常是1.5s，但是也可以是最大4s。接收器通过功率降低到5W辨识出测量阶段，并且随即在该测量阶段期间测量所接收到的功率，并且将关于所接收到的功率的信息传送回到传送器。在接收器接收到所述信息之后，如果所测量的传输功率与接收功率之间的功率损失没有超出预定阈值，则其把传输功率提高到供电阶段的功率，也就是提高到高于5W(特别是15W)。对于这一传送器发起的功率水平改变，仅需要具有简单结构的接收器。
[0013]或者可以想到由接收器发起测量阶段。在这一实施例变型中，接收器提示传送器降低传输功率，例如降低到5W。在这种情况下，测量阶段期间的测量的重复频率同样有利地对应于现有技术中已知的供电阶段期间的测量的重复频率，其中所述重复频率或多或少地改变，这是因为根据该变型，只要其仍然处在两次测量之间的最大可允许时间周期(4s)内，接收器可以决定其何时取得测量。有利的是，接收器的这一“请求”是利用特定数据格式“夕卜来物体检测”发出的，其与常见的错误实施(misperformance)数据分组相比可以加速所述过程。在功率降低之后，接收器在测量阶段内测量所接收到的功率，并且将该信息报告给传送器。传送器接收该信息，并且把从该处传输的功率与由接收器接收到的功率进行比较。取决于通过这种方式确定的功率损失，继续或者不继续电力传输，也就是说如果功率损失低于预定阈值，则接收器可以再次请求高于测量功率的输出功率。有利的是，接收器本身可以自行决定最适合于发起测量阶段的时间点。特别有可能的是，接收器选择使得对于传送器和接收器本身全部二者在供电阶段与测量阶段之间都存在较小功率差异的发起时间点。接收器可以特别根据当前的充电电流来选择最佳时间点。此外，由于从传送器传输的功率是由接收器请求的，因此接收器有可能发起传输功率的逐渐降低，从而使得在供电阶段的功率与测量阶段的功率之间没有逐渐的功率改变，而是连续的功率损失。从而防止了在接收器和传送器全部二者的集成电路内出现电磁干扰场。
【附图说明】
[0014]下面将通过实例更加详细地描述本发明。
[0015]在附图中:
[0016]图1示出了a)其上放置有接收器的传送器，b)其上放置有外来物体的传送器，c)其上放置有接收器和外来物体的传送器；
[0017]图2示出了传送器发起的处理期间的传送器和接收器的功率特性；
[0018]图3示出了接收器发起的处理期间的传送器和接收器的功率特性。
【具体实施方式】
[0019]图1a)到c)示出了传送器I所可能处于的不同情况。
[0020]根据a)，接收器2例如是无绳电话，其与传送器I通信。在传输电力之前，接收器2向传送器I标识其自身。在这一阶段中，传送器I优选地处于测量阶段5，因此其仅输出低功率。出于测量的目的，传送器I从接收器2接收响应信号，所述响应信号包括关于接收器2从传送器I接收到的功率的信息。现在，传送器把功率损失计算成从该处传输的功率与从接收器2传输回的功率的差异。如果该功率损失的数量低于最大阈值，则传送器I把接收器2识别成“有效对象”，并且从测量阶段5(例如5W)切换到供电阶段(例如15W)。随后，利用15W功率对接收器2进行充电。
[0021]根据b)，只有外来物体3被放置在传送器I上。该外来物体3例如可以是硬币。基于电磁场中的改变，传送器I辨识出场吸收物体3被放置在传送器上。其结果是，传送器I短时间提高输出功率，借助于此，接收器2通常通过反馈向传送器I标识其自身。但是由于外来物体3不具有这样的反馈能力，因此传送器I可以作为缺少反馈的结果而再次切断输出功率。
[0022]在c)中示出了其中接收器2和外来物体3全部二者都与传送器I接触的情况。在这种情况下，传送器I从接收器2接收关于接收器2接收自传送器I的功率的信息。由于也被放置在传送器I上的外来物体3，接收器2接收自传送器I的功率低于在没有外来物体3的情况下所将接收到的功率。传送器I随后把从该处传输的功率与接收器2所接收到的功率进行比较，并且计算差异，也就是功率损失。如果该功率损失超出预定阈值，则不发起供电阶段，也就是说传送器I保持在测量阶段5中直到外来物体3被移除为止。由于只能以取决于测量方法的精度来确定功率损失，因此产生一个“暗区”，其中外来物体3的存在无法被检测到并且因此被加热。相应地，对应于功率损失的阈值由测量系统的测量精度预先决定。
[0023]图2示出了其中由传送器I发起供电阶段4与测量阶段5之间的切换的一个实例。该实例是针对一个实施例变型，其中通过交替供电阶段4和测量阶段5来实施根据本发明的方法。基于其中传送器I传输15W功率的供电阶段4，传送器I在一个预定时间周期之后把传输功率从15W切换到5W ο 5W的功率传输在这里对应于测量阶段。从图中可以看到，这导致从15W到5W的逐渐减小。所提到的输出功率分别对应于中等功率标准和低功率标准的功率，但是也可以通过其他功率数值来实施本发明。在WPC MP标准(中等功率标准)中，各次单独的传输之间的周期通常对应于1.5s，并且最大对应于4s。在测量阶段5期间，接收器2测量接收自传送器I的功率，并且相应地向传送器I通知其所接收到的功率。在本例中，接收功率等于4W。随后，传送器I计算从该处传输的功率(5W)与接收器2所接收到的功率(4W)之间的差异。所述差异(0.2W)即功率损失，如果其低于预定阈值，则将推断出在传送器上不存在外来物体3(在本例中假设这种情况)。随后，传送器I再次把从该处传输的功率从5W切换到15W。通过这一动作，下一个供电阶段4开始。供电阶段4与测量阶段5之间的切换可以按照预定间隔发生。但是这一切换也将有可能按照不规则的间隔发生，例如基于传送自接收器2的指令发生，其中所述指令是在由接收器2认为适当的时刻传送的。
[0024]图3示出了其中由接收器2发起功率水平改变的方法。在可以由传送器I自由决定的某一时间点，由接收器2提示传送器I降低传输功率，从而可以利用较低的输出功率来实施测量阶段5。如图1中所示，接收器2可以逐渐地请求传送器I连续降低传输功率，直到功率从15W降低到5W为止。接收器2可以根据其当前的充电和负载电流情况决定用于切换传输功率的最佳时间点。如在所给出的实例中，如果接收器2只接收到15W当中的13W，则接收器2可以立即促发测量阶段5，其中验证在传送器I与接收器2之间是否存在外来物体3。在测量阶段5期间，接收器2测量接收自传送器I的功率，并且向传送器I通知其测量结果。在传送器I从接收器2接收到该信息之后，其计算功率损失，并且如果认为存在外来物体则防止切换到供电阶段4，直到外来物体3被移除为止。另一方面，如果功率损失低于对应的预定阈值，则传送器I在来自接收器2的请求下把功率从测量功率(例如5W)切换回到对应于供电阶段4的功率(例如15W)。
[0025]附图标记列表
[0026]1、传送器
[0027]2、接收器
[0028]3、外来物体
[0029]4、供电阶段
[0030] 5、测量阶段。
【主权项】
1.用于传送器(I)与接收器(2)之间的无线电力传输的方法，所述方法包括供电阶段(4)和测量阶段(5)，其中接收器(2)在测量阶段(5)期间测量接收功率并且向传送器(I)传送关于所测量的功率的信息，其中传送器(I)把从该处传输的功率与由接收器(2)测量的功率进行比较并且由此识别出功率损失，其中如果功率损失超出最大可允许阈值则供电阶段(4)不发生， 其特征在于，传送器(I)在测量阶段(5)期间输出的功率低于在供电阶段(4)期间输出的功率。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，测量阶段(5)和供电阶段(4)按照时间顺序交替。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，按照规则的时间间隔实施测量阶段(5)。4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在供电阶段(4)之前实施一次性测量阶段(5)。5.根据任一条在前权利要求的方法，其特征在于，在供电阶段(4)期间，传送器(I)输出高于5W的功率，特别是15W。6.根据任一条在前权利要求的方法，其特征在于，在测量阶段(5)期间，传送器(I)输出最大5W的功率。7.根据任一条在前权利要求的方法，其特征在于，传送器(I)发起测量阶段(5)。8.根据任一条在前权利要求的方法，其特征在于，接收器(2)发起测量阶段(5)。
【文档编号】H02J5/00GK105850001SQ201480056073
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年3月12日
【发明人】马库斯·司高普
【申请人】东芝电子欧洲有限公司