用于损耗电力检测的设备和方法_3

文档序号:9713850阅读:来源:国知局
力评3。4^^^)。^上两个测量值容差(例如,阔值)问题在表2中用数值展 示,其中表明实际(PmMWgi)与所报告(PaclVepMt)么间的偏差。
[0058]给定W上情形,可使用等式(6)计算损耗电力(PiDSt),如表3中所展示,其表明将在 S个例子中的两个中产生假阳性。产生假阳性是因为PRU 484报告比其实际上消耗的电力 少的电力,且PTU 404报告比其实际上输出的电力多的电力。在此情况下的净差呈现为损耗 电力(PlDSt)。
[0060] 表3突出显示假阳性情况,假定Rl损耗是0。
[0061] 为避免产生假阳性,计算并入单元间容差(例如,变化)和测量值容差(例如,误 差)。如表3中可W看出,PTU 404和PRU 484的所报告电力具有最小值(例如,任一列中的最 低值)和最大值(例如,任一列中的最高值)。使用最小Pin(Pin_min)(由AC电力测量测得的最小 电力)和最大Pack诉化.maxw)(最大可能确认电力)值,针对PlDSt的计算可不再含有假阳性, 如表4中所展示。
[006引 表4
[0064]可在考虑测量值容差和单元间容差(例如,变化)时应用W上方法(例如,使用最小 值Pin和最大值Pack计算损耗电力)。调整等式(6) W考虑W上情形会产生等式(7):
[006引 Plo化-.Ptijnin -巧ackjnaxi + Packjnaxi + Pacfc_maxw) :(巧
[0066]当计算所报告变数的最小和最大值时,±20%误差基于变数的实际值而非所报告 值(例如,容差误差之后)。举例来说,如果实际电压为10V,且归因于20%的电压容差(VtDi), 所报告电压(Vrepwt)为8V,那么最大电压(Vmax)可根据等式(8)计算:
(巧
[0068] 此方法在其中准确性是未知的针对所报告变数的最大值的计算中使用。
[0069] 当计算最小可能Pin(Pin_min)时,考虑测量误差和单元间容差(例如,所引起的误 差)。在等式(2b )上扩展,针对Pin_min的等式在(9 )中展示。
[0070] Pin_min = Pin-Prl (9)
[0071] 因为Pin包含恒定容差,所W从所报告值减去所述误差(巧nw.),如等式(10)中所展 示:
[0072] 巧打_.如71 _ 巧n. _ 戶扣..t。; _ 戶ri (10)
[007引可通过减去此误差(6nt。:,)而考虑实际值(巧nactu:。,)与所报告值(Pin)之间的任何偏 差。类似方法用于测量值和单元间误差Pri,其使用等式(2b)发现。PTU 404线圈可具有线圈 电阻值,其在一个实施例中可为标称电阻值。如上文关于单元间容差值所描述,制造变化可 致使电阻值在不同线圈间不同。因此,计算可实施线圈电阻容差值。使用如描述于等式(10) 中的类似方法,且为考虑当前容差(如下文所描述)和线圈电阻容差,针对Pin_"in的最终计算 在等式(11)中展示。
(H)
[0075] 第N个PRU 484处确认的最大电力可使用等式12计算。
[0076] PfZ浊-械I乂扣=S 心Z PR 化(Pfe也饥axjv + PdtSS-Jtete扣 + 巧7td_m£UTw) (1.口)
[0077] 每一?抓484上的最大?16。1;,巧'化'〇麗*況,可使用等式(13)计算:
[0078] P're它tjnax'N = Vre。-化ax巧'* !'rectjrmx'M 113)
[0079] 为计算吟e心naxw,假定咚ectw包含最大容差±3%,等式将如等式(14)中展示:
(14)
[0081]可W类似方式计算屯6心面W;然而,IrectN的当前容差(例如,A^eato!)并不恒定,因 此为使用IrectN计算Jre心naxw,使用对IrectN求解的迭代过程。此过程并入有实际PRU 484Prect和容差,其可使用表5识别。
[0084]表 5
[008引举例来说,如果Prect为3W且正使用类别3PRU 484,那么可W值(例如)21.7% W 4'扣£扣讲算私e把maxw。在内插来自表5的值之后,可在斜率等式中将IrectN计算为y值,如下 文所展示:
[0086]斜率(m)使用等式(15)找到: (15)
[008引举例来说,可使用等式(16)计算类别3PRU 484上的1.2W的实际Prect的斜率:
(16)
[0090] 偏移(b)使用等式(17)找到:
[0091] b = y2-m*X2 (17)
[0092] 举例来说,将使用等式(18)计算类别3PRU 484上的1.2W的实际Preet的偏移:
[009引 b = y2_m*X2 = 43.3-(-43.4)*1.5 = 108.4 (18)
[0094] 最后,使用W上值(作为一实例)的/rectw容差将被计算为如等式19中展示。
[0095] Y=mX+b = -43.4*1.^108.4 = 56.32% (19)
[0096] 使用此方法,可计算IreetN;然而,因为Preet的实值是未知的,所W其也可W W下方 式使用所报告的Prect基于迭代过程确定。首先,可假定Pre心naxw的值(例如,2W)。使用2W作 为一实例,基于等式(19)且使用类别3PRU 484的Awtw容差将为±32.5%。的容差为 大体±3%。使用运些容差,可计算最小可能所报告的Pre。*。如果所计算的最小可能所报告 的Prect等于实际所报告值(在下文描述的某一阔值内),那么是原始假定的值(例 如,2W)。然而,如果所计算的最小可能所报告的Prwt不等于实际所报告值(在下文描述的某 一阔值内),那么可假定新的Preeonaxw且过程重复直到找到匹配(在下文描述的某一阔值 内)为止。
[0097] 如上文所提及,Preet的实际所报告值与所计算的最小可能所报告Preet之间的"匹 配"可在阔值内。所述阔值可基于理论、模拟或实验数据。所述阔值还可设定为尽可能低,而 不在计算中强加存储器约束或时间延迟。举例来说,为避免长且复杂的计算,阔值可设定为 大于10邮。所述阔值还可设定为足够低(例如,低于1W) W维持测得的电力损耗的准确性。在 一个实施例中,所述阔值可设定成约lOmW。举例来说,如果使用IOmW的阔值,那么最小可能 所报告Prect可比实际所报告Prect大高达lOmW。因此,最小可能所报告值可不大于实际所报告 值。
[009引每一PRU 484可报告不同Prect,且4姑崎的容差依据PRU 484类别而变化。由此,可 针对每一PRU 484完成此迭代计算。
[0099] PRU 484所导致的感应加热建模为与PTU 404线圈电流串联的电阻器,被称为 deltaRl。具有大deltaRl值的PRU 484可与具有较小deltaRl的PRU 484相比耗散更多电力 (例如,产生更多热)。特定PRU 484上的感应加热可使用等式(20)计算。
[0誦]巧n% = * 山心Klw 口0)
[0101] (Accur)2为流动到PRU 484的AC电流。使用特定PTU 404上的特定PRU 484的最大 de;UaRl值,PRU 484所导致的感应加热可低于每一PRU 484所导致的最大感应加热,如等式 (21)中计算: (21)
[0103] 如所展示,PRU 484耗散的电力由等式(3)计算。然而,因为不可能测量PRU 484的 电路块中的每一者中耗散的电力,所W等式(22)表明PRU 484如何计算每一PRU 484上耗散 的最大可能电力:
[0104] PdiSSN - PtCCLCOW-N * Vf钻t.N *'!netN 口巧
[010引P抓484通过使用恒定比例因子Prect_conv_N将其Prect转换为其耗散的电力。此转换 因子可针对每一PRU 484设计而不同,且可W至少±50%的电力耗散容差报告PRU 484的 Pdww。因为耗散的电力包含容差,所W最大耗散电力可从PRU 484报告到PTU 404的值计 算,如等式(23)中所展示。
(23)
[0107]等式(23)确保实际耗散的电力绝不会大于所计算的最大耗散的电力。如果PRU 484设计包括较大准确性,那么可报告小于50%的最大容差。在此情况下,PRU 484将报告变 量Pdfcstwjv且使用等式(24)而非等式(23)来计算Ptfiss._wi£Mfjv。
(24)
[0109] 在PRU 484需要可变量的电力(例如,PRU 484为"动态负载')的情况下,PTU 404可 失去PTU 404和PRU 484上测得的电力之间的同步。此同步的失去可产生误差且可导致非相 容对象或非相容装置的假阳性检测。为防止动态负载的情况下的运些问题,使用等式(25) 检测动态负载的存在:
[0110] ABS ( Acpwr-Acpwr jrev ) >Dynthresh (25)
[0111] ABS(X)表示圆括号(X)内的值的绝对值。Acpwr表示在当前时间到PTU 404线圈中测 得的AC电力,且ACpwrprev表示到PTU 404线圈中的先前测得的AC电力。如果到PTU404线圈中 测得的电力改变超过阔值(Dynthresh),那么认为存在动态负载且设定动态负载计数器旗标 Dynfiag(如下文进一步描述)。
[0112] 图5为根据本发明的示范性实施例可用于图1的无线电力传递系统中的PTU 504 (例如PTU 404)的功能框图。PTU 504可经由若干电源接收电力,所述电源例如用W转换存 在于建筑物中的常规AC电力的AC-DC转换器(未图示)、用W将常规DC电源转换为适合于PTU 504的电压的DC-DC转换器(未图示),或直接从常规DC电源(未图示)接收电力。
[0113] PTU 504可包含用于产生电磁场或磁场(下文称为"充电区")的发射天线514。发射 天线514可为线圈(例如,感应线圈)和/或RF天线,或用W W无线方式输出电力的任何其它 合适的装置。发射天线514可W利兹线实施或实施为针对低电阻设计的天线条带。在一个实 施方案中,发射天线514可与例如台子、垫子、灯或其它静止构型等较大结构相关联。因此, 发射天线514可不需要"应"具有实用的尺寸。发射天线514的示范性实施方案可"电学上较 小"(例如,波长的分数)且通过使用电容器(例如,图3的电容器354和356)来界定谐振频率 而经调谐W在可使用的低频率下谐振。在一示范性实施例中,发射天线514(或另一天线)可 将电力发射到充电区内、附近或周围的接收器装置(例如,PRU 484)。在一示范性实施例中, 发射天线514(或另一天线)可从PRU 484接收关于其已接收的电力量的确认,如结合图4所 描述。发射天线514(或另一天线)还可从PRU 484接收关于PRU 484的各种规格的信息,如下 文所描述。发射天线514(或另一天线)还可从PRU 484接收PRU 484充满电的确认。在一个实 施例中,发射天线514(或另一天线)可经由低功耗蓝牙(BLE)链路与PRU 484通信。
[0114] 在一个示范性实施例中,PTU 504可不无限地保持开启。此防止PTU 504在其周界 中的PRU 484充满电之后长时间运行,运可在发射天线514在其充满电时未能接收或接收到 来自PRU 484的故障确认的情况下发生。用户可对PTU 504编程W在所要时间量之后关闭。 为防止PTU 504在另一PRU 484放置于其周界中的情况下自动关闭,PTU 504可在其周界中 检测到缺乏运动的所设定周期之后自动关闭,如下文所描述。用户可能够设定
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