CN103545937B - 在无线电力传输***中检测外来物体的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在无线电力传输***中检测外来物体的设备和方法。特别提供一种检测外来物体的无线电力接收设备，包括：电力测量单元，其用于产生表示无线电力接收设备的需求电力的需求电力信息，将需求电力信息发送给无线电力传输设备，以及测量所述无线电力传输设备感应的电力；次级线圈，其用于接收由所述无线电力传输设备感应的电力。根据本发明，在无线电力传输设备和无线电力接收设备之间干扰的外来物体可被识别，无线电力接收设备可以被识别出来，以便用户移除该外来物体。从而，可防止外来物体损坏设备。

Description

在无线电力传输***中检测外来物体的设备和方法

相关交叉技术

本发明要求申请号为2012-0075276，申请日为2012年7月10日的韩国专利的优先权，该韩国专利所公开的内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及无线电力的传输，并且更具体地，涉及一种在无线电力传输***中检测外来物体的设备和方法。

背景技术

通常，电池组的功能是在充电状态下从外部充电器接收电力（电能）和提供电源以驱动便携式终端（例如，移动电话或PDA）。电池组包括用于补充电能的电池，用于对电池进行充电或放电的电路（即，将电能供应到便携式终端）等等。

耦合利用电能的便携式终端中使用的电池组和对电池组进行充电的充电器的电耦合连接方法包括：接收商业电源，将商业电源转化为适合电池组的电压和电流，以及通过电池组终端将电能供应给电池组的终端供应方法。

但是，终端供应方法存在一些问题，如由于终端之间的电势差所导致的瞬间放电现象，由于外来物体导致的损坏和发生火灾，自然放电，以及电池组的寿命和性能的降低等。

为了解决上述问题，近来提出一种使用无线电力传输方法的无线充电***及控制方法。

该无线充电***包括：根据无线电力传输方法供应电能的无线电力传输设备，接收无线电力传输设备的电力并利用该电力为电池充电的无线电力接收设备，等等。

同时，由于无线方法的特性，在无线充电***中，在无线电力接收设备被置于无线电力传输设备中时进行充电操作。

这里，如果诸如金属等外来物体被置于无线电力传输设备中，则由于外来物体的存在，无线电力的传输不能顺利的进行，并且还存在由于因过载所导致产品损坏等问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在无线电力传输***中检测外来物体的设备和方法。

根据本发明的一方面，提供一种检测外来物体的无线电力接收设备。该设备包括：次级线圈，其与无线电力传输设备的初级线圈磁耦合或谐振耦合，并被配置为接收无线电力；以及电力测量单元，其被配置为产生表示所述无线电力接收设备所需的电力的需求电力信息，将所述需求电力信息发送给所述无线电力传输设备，以及测量接收的无线电力。

所述电力测量单元配置为通过比较需求电力和测量的无线电力所获得的接收电力测量结果，并将所述接收电力测量结果发送给所述无线电力传输设备。

根据本发明的另一方面，提供一种检测外来物体的无线电力接收设备。该设备包括：次级线圈，其与无线电力传输设备的初级线圈耦合，并被配置为接收无线电力；以及电力测量单元，其被配置为产生表示所述无线电力接收设备所需的电力的需求电力信息，接收无线电力传输设备生成的，表示由无线电力传输设备产生的无线电力的电力测量报告，设置通过比较需求电力和产生的无线电力并分析比较结果所获得的接收电力测量结果，以及向无线电力传输设备发送需求电力信息和接收电力测量结果。

根据本发明的再一个方面，提供一种检测外来物体的无线电力接收设备的无线电力接收方法。该方法包括：产生表示无线充电需要的电力的需求电力信息；发送所述需求电力信息至无线电力传输设备；通过与无线电力传输设备的初级线圈耦合的次级线圈来接收无线电力；测量接收到的无线电力；配置通过比较需求电力和测量的无线电力并分析比较结果获得的接收电力测量结果；向所述无线电力传输设备发送所述接收电力测量结果。

根据本发明的再一个方面，提供一种检测外来物体的无线电力传输设备。该设备包括：控制单元，被配置为接收无线电力接收设备发送的表示为无线电力接收设备充电需要的电力的需求电力信息，产生为了提供需要的电力的控制信号，以及将所述控制信号发送给电力驱动单元；所述电力驱动单元被配置为根据所述控制信号向初级线圈施加电力驱动信号；以及所述初级线圈与所述电力驱动单元耦合连接，及与无线电力接收设备中的次级线圈耦合连接，以及被配置为传送无线电力。

所述控制单元从所述无线电力接收设备处接收通过比较由无线电力接收设备测量的无线电力和需求电力获得的接收电力测量结果。

根据本发明的再一个方面，提供一种检测外来物体的无线电力传输设备。该设备包括：控制单元，被配置为接收无线电力接收设备发送的表示为无线电力接收设备充电需要的电力的需求电力信息，产生为了提供需要的电力的控制信号，以及将所述控制信号发送给电力驱动单元；所述电力驱动单元被配置为根据所述控制信号向初级线圈施加电力驱动信号；所述初级线圈与所述电力驱动单元耦合连接，及与无线电力接收设备中的次级线圈耦合连接，以及被配置为传送无线电力；电力测量单元，被配置为测量所述初级线圈产生的无线电力。

所述控制单元配置为生成表示产生的无线电力的电力测量报告，将所述生成的电力测量报告发送给无线电力接收设备，以及从所述无线电力接收设备处接收通过比较产生的无线电力和需求电力并分析比较结果获得的接收电力测量结果。

根据本发明的再一个方面，提供一种检测外来物体的无线电力传输设备的无线电力传输方法。该方法包括：从无线电力接收设备处接收表示对所述无线电力接收设备进行充电需要的电力的需求电力信息；产生为提供需求电力的控制信号，并向无线电力传输设备的初级线圈施加电力驱动信号；向所述无线电力接收设备，包括与所述初级线圈耦合的次级线圈发送由所述初级线圈为产生的、响应所述电力驱动信号的无线电力；以及从所述无线电力接收设备处接收通过比较由所述无线电力接收设备测量的无线电力和需求电力并分析比较结果获得的接收电力测量结果。

附图说明

图1是根据本发明实施例的无线电力传输***的元件示意图；

图2是无线电力接收设备使用本发明检测外来物体的方法示例图；

图3是无线电力传输设备使用本发明检测外来物体的方法示例图；

图4是无线电力传输设备使用本发明检测外来物体的另一个方法示例图；

图5是根据本发明另一个实施例的无线电力传输***的元件示意图；

图6是根据本发明的又一个实施例的无线电力传输***的元件示意图；

图7是无线电力接收设备使用本发明检测外来物体的另一个方法示例图；

图8是无线电力传输设备使用本发明检测外来物体的另一个方法示例图；

图9是使用本发明的无线电力传输设备和无线电力接收设备的操作流程图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施例进行详细描述以使得它们能够被本领域技术人员能够容易实现。用于此处的术语“无线电力”表示具有特定的形式的能量，其涉及不使用物理电磁导体从传输设备向接收设备传送电场、磁场或电磁场。无线电力也可称作电力信号，可表示由初级线圈和次级线圈环绕的振荡磁通。例如，在***中的功率转换以对设备无线充电，设备如此处记载的移动手机、无绳电话、IPod、MP3播放器和耳机等。通常，无线能量的基本转移原理包括，例如，磁感应耦合方法和磁共振耦合（即谐振感应）方法都使用小于30MHz的频率。但是，包括在相对高辐射水平中免许可操作的频率在内的不同类型的频率，例如，小于135kHz(LF)或13.56MHz(HF)的频率可被允许使用。

图1是根据本发明实施例的无线电力传输***的元件示意图。

参照图1，该无线电力传输***1包括无线电力传输设备10以及至少一个无线电力接收设备30。无线电力传输设备10包括初级线圈12和电力驱动单元14，电力驱动单元14与初级线圈12耦合连接且被配置为提供电力驱动信号到初级线圈12以产生电磁场。控制单元16，其与电力驱动单元14耦合连接。当初级线圈12产生感应磁场时，控制单元16产生控制AC信号所需的控制信号106。

无线电力传输设备10可具有特定且合适的形状，并且一个无线电力传输设备10的示例性的形状为具备电力传输表面的平台。无线电力接收设备30可置于平台上或平台附近。

无线电力接收设备30可与无线电力传输设备10分离。无线电力接收设备30包括次级线圈32，当无线电力接收设备30置于接近无线电力传输设备10的位置时，次级线圈32与无线电力传输设备10产生的电磁场耦合连接。在这种方法中，电力可不通过直接电接触而被从无线电力传输设备10传送到无线电力接收设备30中。此时，就是说初级线圈12和次级线圈32已相互进行磁感应耦合或谐振感应耦合。

初级线圈12和次级线圈32可具有特定适当的形状。每个初级线圈12和次级线圈32可以是由铜线缠绕在高传导率的磁性材料，如铁素体或非晶态金属上制成。次级线圈32可具有单一线圈的形状或双重线圈形状。或者，次级线圈32也可以包括两个或更多个线圈。

通常，无线电力接收设备30与外部负载（未图示）（这里，外部负载也称为无线电力接收设备的实际负载）耦合连接，并被配置为将从无线电力传输设备10接收的无线电力提供给该外部负载。无线电力接收设备30可将电力传送给有需求的装置，如便携式电器或电子设备、可再充电电池或电池。

图1中的无线电力传输***1的无线电力接收设备30还包括与次级线圈32耦合连接的电力测量单元31。

电力测量单元31产生表示无线电力接收设备30所需的电力或要求的需求电力信息33，并且将需求电力信息33发送给控制单元16。需求电力信息33是用于控制提供给无线电力接收设备30的无线电力的控制信息。图1中的无线电力传输***1支持单向通信方法，通过该方法，控制信息沿路径从无线电力接收设备30传送到无线电力传输设备10。

例如，需求电力信息33可用数字来表示无线电力接收设备30所需的电力。例如，如果无线电力接收设备30需要10W的电力，则电力测量单元31可产生表示10W的需求电力信息33。

控制单元16检查需求电力信息33并产生控制信号106，以产生需求电力信息33所表示的电力。例如，当需求电力信息33表示10W时，控制单元16产生控制信号106以传送10W的电力。电力驱动单元14接收控制信号106并将接收的控制信号106在初级线圈12中转化为AC信号，以在初级线圈12附近产生感应磁场或谐振磁场。

电力测量单元13测量响应AC信号的由初级线圈12向次级线圈32传送的无线电力（或接收的无线电力）。通过电力测量单元13测量的无线电力可通过初级线圈12向次级线圈32传送的无线电力之间的差额，即由例如外来物体例如无线电力传送***1附近的寄生负载等所造成的其他损失计算出来。

例如，假定初级线圈12产生响应需求电力信息33的并传送给次级线圈32的无线电力为10W，其中由于外来物体造成的损失为2W。因此，实际传送到次级线圈32（即由次级线圈32实际接收的电力）的电力为8W。由次级线圈32实际接收的电力就称为接收的电力，并且接收的电力为无线电力传输设备在无线电力接收设备30中产生的转化为磁场的电力总和。

电力测量单元31发送或提供接收电力测量结果34给控制单元16，接收电力测量结果34反映了通过比较需求电力和测量的（或实际接收的）电力而获得的测量电力的结果，以及分析比较结果。

在一个实施例中，电力测量单元31可将需求电力和测量的电力之间的差额表示为接收电力测量结果34。在这种情况下，接收电力测量结果34表示2W。

在另一个实施例中，电力测量单元31可将测量的电力值的本身表示为接收电力测量结果34。在这种情况下，接收电力测量结果34表示8W。

在另一个实施例中，电力测量单元31可以一个标志的形式（0或1）来表示在需求电力和测量的电力之间的差额是否存在，以此作为接收电力测量结果34。例如，如果需求电力和测量的电力之间不存在差额，则标志被设置为1（即标志=1）。如果需求电力和测量的电力之间存在差额，则标志被设置为0（即标志=0），并且反之亦然。在上述实施例中，接收电力测量结果34表示1。

在再一个实施例中，电力测量单元31可判断需求电力和测量的电力之间的差额是否大于、等于或小于一个阀值，并且将判断结果表示为接收电力测量结果34。例如，如果需求电力和测量的电力之间的差额大于阀值，则接收电力测量结果34可设为1。如果需求电力和测量的电力之间的差额小于或等于阀值，则接收电力测量结果34可设为0。在上述实施例中，如果阀值为1W，则接收电力测量结果34表示1，因为损失的电力2W大于阈值1W。如果需求电力和测量的电力之间的差额大于阀值，接收电力测量结果34（=1）具有与外来物体检测（Foreign Object Detection，以下简称FOD）通知相同的意思，因为它意味着检测到外来物体。例如，如果接收电力测量结果34在特定时间内持续为1而没发生变化，则无线电力传输设备10可停止或暂停无线电力传输，因为它表示外来物体持续存在。

在另一个实施例中，如果需求电力和测量的电力之间存在差额，这具有与FOD通知相同的意思。在这种情况下，电力测量单元31可向控制单元16提供表示FOD通知的接收电力测量结果34。如果需求电力和测量的电力之间不存在差额，电力测量单元31可不向控制单元16提供任何信号。

控制单元16接收该接收电力测量结果34。如果基于接收电力测量结果34判断在无线电力传输设备10附近存在一个显著的寄生负载，则控制单元16可进入暂停模式，在该暂停模式中，初级线圈12的驱动被减少或停止以阻止寄生负载的产生。因此，可限制或停止低效感应电力的供应。也就是说，无线电力传输设备10检测到外来物体时会进行反制行动。或者，电力测量单元31可进入暂停模式，在该暂停模式中，初级线圈12的驱动被减少或停止以阻止寄生负载的产生。也就是说，电力测量单元31检测到外来物体时会进行反制行动。

综上所述，本发明提供单向电力控制技术，其中，无线电力接收设备30发送信号给无线电力传输设备10，以及额外的电力测量单元31也测量由无线电力传输设备10传送的电力，比较测量的电力和需求电力，以及提供比较结果给无线电力传输设备10。

图2是无线电力接收设备30使用本发明检测外来物体的方法示例图。

参照图2，在步骤S200中，无线电力接收设备30产生表示无线电力接收设备30需要的电力的需求电力信息。

在步骤S205中，无线电力接收设备30发送需求电力信息给无线电力传输设备10。当无线电力传输设备10的初级线圈12产生与需求电力信息相对应的需求电力时，在步骤210中，无线电力接收设备30通过次级线圈32根据磁感应或磁谐振来接收来自无线电力传输设备10无线电力。

在步骤S215中，无线电力接收设备30测量接收到的响应需求电力信息的无线电力。这里，测量的电力可基于由无线电力传输设备10向无线电力接收设备30传输的最初无线电力（或需求电力）之间的差额，即由于外来物体，如附近的寄生负载造成的其他损失计算出来。

在步骤S225中，无线电力接收设备30将反应需求电力和测量的电力的比较和分析结果的接收电力测量结果提供给无线电力传输设备10。

在一个实施例中，无线电力接收设备30可将需求电力和测量的电力之间的差额表示为接收电力测量结果34。

在一个实施例中，无线电力接收设备30可将测量的电力值本身表示为接收电力测量结果34。

在另一个实施例中，无线电力接收设备30可将一个标志形式（0或1），来表示在需求电力和测量的电力之间的差额是否存在，以表示接收电力测量结果。在再一个实施例中，无线电力接收设备30可判断需求电力和测量的电力之间的差额是否大于、等于或小于一个阀值并且将判断结果表示为接收电力测量结果34。

在另一个实施例中，如果需求电力和测量的电力之间存在差额，则无线电力接收设备30将表示差额的接收电力测量结果34提供给无线电力传输设备10。如果需求电力和测量的电力之间不存在差额，则无线电力接收设备30可将不提供给无线电力传输设备10接收电力测量结果34。在这种情况下，步骤S225可省略。

在另一个实施例中，电力测量单元31可判断测量的电力是否大于或小于需求电力，并且将判断结果表示为接收电力测量结果34。例如，接收电力测量结果可用“高”或“低”来表示。这里，“高”表示测量的电力大于需求电力，以及“低”表示测量的电力小于需求电力。或者，接收电力测量结果可用包括“高”、“低”和“等于”的三种状态中的一种来表示。

图3是无线电力传输设备10使用本发明检测外来物体的方法示例图。

参照图3，在步骤S300中，无线电力传输设备10接收来自无线电力接收设备30的需求电力信息33。在步骤S305中，无线电力传输设备10响应需求电力信息33，根据磁感应或磁谐振方法将无线电力发送给无线电力接收设备30。

在步骤S310中，无线电力传输设备10接收来自无线电力接收设备30的接收电力测量结果34，接收电力测量结果34反映响应无线电力接收设备30的需求电力而传输的无线电力的实际测量结果。

如果分析接收电力测量结果34的结果是判定检测到外来物体，则无线电力传输设备10进入暂停模式，在该暂停模式中，初级线圈12的驱动被减少或停止。因此，可阻止寄生负载产生热量，以及限制或停止低效感应电力的供应。

图4是无线电力传输设备10使用本发明检测外来物体的另一个方法示例图。

参照图4，步骤S400至S410分别与图3中的步骤S300至S310相同，以及因此省略对它们的详细介绍。同时，步骤S410可由以下不同实施例来限定。

例如，在一个实施例中，接收电力测量结果表示测量的电力是否大于（“高”）或小于（“低”）需求电力，在步骤S415中，无线电力传输设备10判断表示“低”或“高”的接收电力测量结果34是否被相同且连续地接收N次。此处，N表示“低”或“高”连续接收的次数的数目，其对于无线电力传输设备10判断停止无线电力的传输是必要的，且N可以为2（即N=2）。例如，在步骤S420中，如果表示“低”的接收电力测量结果被连续接收两次，则无线电力传输设备10可停止无线电力的传送作为检测到外来物体的反制措施。相反，在步骤S420中，如果表示“高”的接收电力测量结果被连续接收两次，则无线电力传输设备10可停止无线电力的传送作为检测到外来物体的反制措施。

相反，在步骤S405中，表示“低”或“高”的接收电力测量结果被连续接收的次数小于两次，则无线电力传输设备10继续向无线电力接收设备30发送无线电力。例如，如果最初表示“低”的接收电力测量结果已经被接收，但是又接收到目前表示“高”的接收电力测量结果，那么无线电力传输设备10不停止无线电力的输送，因为没有连续的接收相同的接收电力测量结果。

作为另一个例子，在一个实施例中，接收电力测量结果34表示需求电力和测量的电力之间存在差额，如果无线电力传输设备10连续的接收到表示“存在差额”的接收电力测量结果N次，则在步骤S420中，无线电力传输设备10可停止电力输送作为检测到外来物体的反制措施。

作为另一例子，在一个实施例中，接收电力测量结果34表示需求电力和测量的电力之间的差额大于、等于或小于一个阀值，如果无线电力传输设备10连续的接收到表示“大于”或“小于”的接收电力测量结果34N次，则在步骤S420中，无线电力传输设备10可停止电力输送作为检测到外来物体的反制措施。

图5是根据本发明另一个实施例的无线电力传输***的元件示意图。

参照图5，无线电力传送***4包括无线电力传输设备40和至少一个无线电力接收设备50。无线电力传输设备40包括初级线圈44和电力驱动单元43，该电力驱动单元43与初级线圈44耦合连接并被配置为将电力驱动信号供应给初级线圈44以产生电磁场。控制单元42与电力驱动单元43耦合连接。控制单元42产生控制信号45。电力驱动单元43接收控制信号45并将接收到的控制信号45在初级线圈44中转换为AC信号，以在初级线圈44附近产生感应或谐振磁场。

无线电力传输设备40可具有特定且适当的形状，并且无线电力传输设备40的一个示例性的形状为具备电力传输表面的平台。无线电力接收设备50可置于平台上或平台附近。

无线电力接收设备50可与无线电力传输设备40分离。无线电力接收设备50包括，次级线圈52，其与当无线电力接收设备50置于接近无线电力传输设备40的位置时，次级线圈52与无线电力传输设备40产生的电磁场耦合连接。在这种方法中，电力可不通过直接电接触而被从无线电力传输设备40传送到无线电力接收设备50中。

初级线圈44和次级线圈52可具有特定适当的形状。每个初级线圈44和次级线圈52可以是由铜线缠绕在高传导率的磁性材料，如铁素体或非晶态金属上制成。次级线圈52可具有单一线圈的形状或双重线圈形状。

或者，次级线圈52可包括两个或更多个线圈。

图5中的无线电力传输***4的无线电力接收设备50还包括与次级线圈52耦合连接的电力测量单元51。

电力测量单元51产生无线电力接收设备50所需的电力的需求电力信息53，并且将需求电力信息53发送给控制单元42。需求电力信息53是用于控制提供到无线电力接收设备50的无线电力的控制信息。

例如，需求电力信息53可用数字来表示无线电力接收设备50所需的电力。例如，如果无线电力接收设备50需要10W的电力，则电力测量单元51可产生表示10W的需求电力信息53。

控制单元42检查需求电力信息53并产生控制信号45，以产生需求电力信息53所表示的电力。例如，当需求电力信息33表示10W时，控制单元42产生控制信号45以传送10W的电力。电力驱动单元43接收控制信号45并将接收的控制信号45在初级线圈44中转化为AC信号，以在初级线圈44附近产生感应磁场或谐振磁场。

无线电力传输设备40还包括初级电力测量单元41。初级电力测量单元41测量由初级线圈44产生的响应AC信号的电力。例如，需求电力信息53表示10W，但是测量的实际产生的电力可能为12W。也就是说，为了被无线电力接收设备实际接收的电力为响应于需求电力信息53的10W，则初级线圈44产生高于10W的12W的电力。这是因为在无线电力从初级线圈44传送到次级线圈52的过程中，由于属于无线电力传输***4附近的寄生负载的外来物体，而损失了2W的电力。

控制单元42配置或产生表示由初级测量单元41测量的产生电力的生成的电力测量报告54，并将生成的电力测量报告54发送给电力测量单元51。如上所述，无线电力传输***4支持双向通信方法，通过该方法，控制信息53可沿某一路径从无线电力接收设备50传送到无线电力传输设备40，并且部分控制信息53可沿某一路径从无线电力传输设备40传送到无线电力接收设备50。

电力测量单元51比较需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力，分析需求电力和指示电力之间的差额，并且基于分析结果确定是否生成FOD通知。

在一个实施例中，电力测量单元51可判断需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力之间的差额是否大于、等于或小于一个阀值，以及将判断结果表示为接收电力测量结果55。例如，如果需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力之间的差额大于阀值，则电力测量单元51可将接收电力测量结果55设为1。如果需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力之间的差额小于或等于阀值，则电力测量单元51可将接收电力测量结果55设为0。或，如果需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力之间的差额大于或等于阀值，则电力测量单元51可将接收电力测量结果55设为1。如果需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力之间的差额小于阀值，则电力测量单元51可将接收电力测量结果55设为0。在这种情况下，由接收电力测量结果55的阀值0和1表示的对象可被改变。

例如，假定阀值为1W。在上述例子中，如果由生成的电力测量报告54表示的指示电力为12W以及需求电力为10W，则指示电力和需求电力之间的差额为2W，其大于阀值1W。在这种情况下，接收电力测量结果55表示1。如果需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力之间的差额大于阀值，可能意味着已检测到外来物体。

在一个实施例中，电力测量单元51比较需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力，并分析需求电力和指示电力之间的差额以生成如上所述的FOD通知。但是，电力测量单元51可比较被无线电力接收设备50实际接收的电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力，分析实际接收的电力和指示电力之间的差额，并基于分析结果生成FOD通知。此处，比较和分析的方法可像比较需求电力和由生成的电力测量报告54表示的指示电力和分析需求电力和指示电力之间的差额那样执行。

如果无线电力传输设备40以恒定的增量或根据外来物体而造成的损失为增量发送大于需求电力（或者实际被无线电力接收设备50接收的电力）的无线电力，以此使传输的无线电力满足需求电力，生成FOD通知是为了停止或暂停无线电力的传输，这是因为无线电力效率可能下降。在这部分，接收电力测量结果55（=1）可具有与FOD通知的相同的意思。例如，如果接收电力测量结果55（=1）在特定时间内连续保持不变，则意味着外来物体持续存在并且无线电力传输设备40可停止或暂停无线电力的传输。

控制单元42接收接收电力测量结果55。如果基于接收电力测量结果55判断出在无线电力传输设备40附近存在一个显著的寄生负载，控制单元42可进入暂停模式，在该模式中，可减少或停止初级线圈44的驱动以阻止寄生负载的产生。也就是，无线电力传输设备40检测到外来物体时会进行反制行动。或，电力测量单元51可进入暂停模式，在该模式中，可减少或停止初级线圈44的驱动以阻止寄生负载产生热量。也就是，无线电力接收设备50检测到外来物体时会进行反制行动。

如上所述，本发明提供双向电力控制技术，其中，无线电力传输设备40发送电力给无线电力接收设备50，以及控制单元42也发送表示由无线电力传输设备40产生或传送的电力的生成的电力测量报告54给无线电力接收设备50。

图6是根据本发明的又一个实施例的无线电力传输***的元件示意图。

参照图6，无线电力传送设备60具有与图1所示的无线电力传送设备10相同的元件。同时，无线电力接收设备70除了还包括测量线圈71外，具有与图1所示的无线电力接收设备30相同的元件。电力测量单元31与测量线圈71耦合连接。测量线圈71可配置为缠绕在次级线圈52外部的方式，也可配置为在次级线圈52中缠绕在次级线圈52的内部的方式。

当通过初级线圈12和次级线圈52之间的磁感应或磁谐振在次级线圈52上产生感应磁场或电流或电压首先时，随即在测量线圈71会产生感应磁场或电流或电压。电力测量单元31可通过测量线圈71上随即产生的感应磁场或电流或电压来测量接收到的无线电力。

图6示出的例子中，测量线圈71还增加到图1中的无线电力接收设备30中，但是测量线圈71可同样被包括在图5中的无线电力接收设备50中。

图7是无线电力接收设备50使用本发明检测外来物体的另一个方法示例图。

参照图7，在步骤S700中，无线电力接收设备产生表示无线电力接收设备所需的需求电力的需求电力信息。

在步骤S705中，无线电力接收设备发送需求电力信息给无线电力传输设备。在步骤S710中，当无线电力传输设备产生响应需求电力信息的电力时，无线电力接收设备基于磁感应或谐振感应接收来自无线电力传输设备的无线电力。

在步骤S715中，无线电力接收设备接收生成的电力测量报告，其测量（或表示）由无线电力传输设备40产生的电力。此处，由无线电力传输设备产生的电力不包括属于外来物体造成的损失并可与无线电力接收设备实际接收的无线电力不同。例如，如果属于外来物体的损失包括在由无线电力传输设备产生的电力中，那么测量的由无线电力接收设备实际接收的无线电力将小于产生的电力。

在步骤S720中，无线电力接收设备比较需求电力（或实际接收的电力）和由生成的电力测量报告表示的指示电力，分析比较结果，并基于分析结果确定是否生成FOD通知。

在一个实施例中，无线电力接收设备可判断需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间的差额是否大于、等于或小于一个阀值，并且将判断结果表示为接收电力测量结果。例如，如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间的差额大于阀值，无线电力接收设备可将接收电力测量结果设为1。如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间的差额小于或等于阀值，无线电力接收设备可将接收电力测量结果设为0。或者，如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间的差额大于或等于阀值，无线电力接收设备可将接收电力测量结果设为1。如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间的差额小于阀值，无线电力接收设备可将接收电力测量结果设为0。由接收电力测量结果的阀值0和1表示的对象可被改变。

例如，假定阀值为1W。如果在上述例子中，由生成的电力测量报告表示的指示电力为12W以及需求电力为10W，则指示电力和需求电力之间的差额为2W，其大于阀值1W。在这种情况下，接收电力测量结果表示1。如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间的差额大于阀值，则可能意味着已检测到外来物体。

在步骤S725中，无线电力接收设备发送报告比较和分析的结果的接收电力测量结果给无线电力传输设备。

图8是无线电力传输设备使用本发明检测外来物体的另一个方法示例图。

参照图8，在步骤S800中，无线电力传输设备接收来自无线电力接收设备的需求电力信息。基于磁感应，无线电力传输设备产生响应于需求电力信息表示的需求电力的无线电力。也就是，无线电力传输设备检查需求电力信息并产生控制信号以感应由需求电力信息表示的电力。例如，当需求电力信息表示10W时，无线电力传输设备产生控制信号以传送10W的电力。电力驱动单元接收控制信号并将接收的控制信号在初级线圈中转为AC信号，以在初级线圈的附近产生感应电磁场。

在步骤S805中，无线电力传输设备发送产生的无线电力给无线电力接收设备。

此时，在步骤S810中，无线电力传输设备测量由初级线圈的产生的响应于AC信号的电力。例如，尽管需求电力信息表示10W，但是测量的实际产生的电力为12W。也就是，为了响应需求电力信息向无线电力接收设备传送的10W电力，初级线圈产生高于10W电力的12W电力。这是因为在无线电力从初级线圈传送到次级线圈的过程中，由于属于寄生负载的外来物体，而损失了2W的电力。

在步骤S815中，无线电力传输设备配置表示测量到的生成电力的生成的电力测量报告，并发送经配置的生成的电力测量报告给无线电力接收设备。如上所述，一种双向通信方法，其中的控制信息可沿某一路经从无线电力传输设备传送至无线电力接收设备，以及控制信息也可能沿某一路经从无线电力接收设备传送至无线电力传输设备。

在步骤S820中，无线电力传输设备从无线电力接收设备处接收接收电力测量结果，也就是，需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力的比较和分析结果。

接收电力测量结果是表示需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间差额是否大于、等于或小于阀值的信息。例如，如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间差额大于阀值，则次要接收电力测量结果可被设为1。如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间差额小于或等于阀值，则接收电力测量结果可被设为0。相反，如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间差额大于或等于阀值，则接收电力测量结果可被设为1。如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间差额小于阀值，则接收电力测量结果可被设为0。由接收电力测量结果的值0和1表示的对象可被改变。

例如，假定阀值为1W。在上述例子中，如果由生成的电力测量报告表示的指示电力为12W并且需求电力为10W，则指示电力和需求电力之间的差额为2W，其大于阀值1W。在这种情况下，接收电力测量结果表示1。如果需求电力和由生成的电力测量报告表示的指示电力之间的差额大于阀值，则可能意味着已检测到外来物体。因此，无线电力传输设备40可以将其识别为FOD通知。

如果确定分析接收电力测量结果的结果是检测到外来物体，那么在步骤S825中，无线电力传输设备检测到外来物体时会进行反制措施。例如，无线电力传输设备可以进入暂停模式，在该暂停模式中，初级线圈12的驱动被减少或停止。因此，可阻止寄生负载产生热量，以及可限制或停止低效感应电力的供应。

图9是使用本发明的无线电力传输设备和无线电力接收设备的操作流程图。

参照图9，在步骤S900中，无线电力接收设备产生表示无线电力接收设备请求的电力需求电力信息。

在步骤S905中，无线电力接收设备向无线电力传输设备发送需求电力信息。当无线电力传输设备的初级线圈产生响应需求电力信息的需求电力时，在步骤S910中，无线电力接收设备的次级线圈基于磁感应或磁谐振接收来自无线电力传输设备的无线电力。

在步骤S915中，无线电力接收设备接收响应需求电力信息的无线电力。电力测量单元可以测量次级线圈感应的无线电力或测量从次级线圈感应到测量线圈的无线电力。此处，测量的电力可基于由无线电力传输设备向无线电力接收设备传送的初始无线电力（或需求电力）之间的差额，即由于外来物体，如存在附近的寄生负载造成的损失来计算。

在步骤S920中，无线电力接收设备向无线电力传输设备提供接收电力测量结果，以反映需求电力和测量的电力的比较和分析结果。

在一个实施例中，接收电力测量结果可被定义为需求电力和测量的电力之间的差额。

在另一个实施例中，接收电力测量结果可被定义为测量的电力本身。

在又另一个实施例中，接收电力测量结果可被定义为为标志（0或1）的形式，表示需求电力和测量的电力之间是否存在差额。

在进一步的又另一个实施例中，接收电力测量结果可被定义为表示需求电力和测量的电力之间的差额是否大于、等于或小于阀值。

在进一步的又另一个实施例中，接收电力测量结果可被定义为仅当需求电力和测量的电力之间存在差额时被传送到无线电力传输设备的信息。也就是，如果需求电力和测量的电力之间不存在差额，则接收电力测量结果不传送到无线电力传输设备。在这种情况下，步骤S920可省略。

在进一步的又另一个实施例中，接收电力测量结果可被定义为表示测量的电力是否大于或小于需求电力。例如，接收电力测量结果可用“高”或“低”来表示。这里，“高”表示测量的电力大于需求电力，以及“低”表示测量的电力小于需求电力。或者，接收电力测量结果可用包括“高”或“低”和“等于”的三种状态中的一种来表示。

如果确定分析接收电力测量结果的结果是检测到外来物体，那么在步骤S925中，无线电力传输设备检测到外来物体时会进行反制措施。例如，无线电力传输设备进入暂停模式，在该暂停模式中，初级线圈的驱动被减少或停止。因此，可阻止寄生负载产生热量，以及可限制或停止低效感应电力的供应。

无线电力传输设备检测到外来物体时进行的反制措施可包括以下实施例。例如，在一个实施例中，接收电力测量结果表示测量的电力是否大于（“高”）或小于（“低”）需求电力，无线电力传输设备判断表示“低”或“高”的接收电力测量结果是否已经被相同且连续地接收N次。此处，N表示“低”或“高”被连续接收的次数，其对于无线电力传输设备判断停止无线电力的传输是必要的，且N可以为2（即N=2）。例如，如果表示“低”的接收电力测量结果被连续接收两次，则无线电力传输设备可停止无线电力的传送来作为检测到外来物体时进行的反制措施。相反，如果表示“高”的接收电力测量结果被连续地接收两次，则无线电力传输设备可停止无线电力的传送来作为检测到外来物体时进行的反制措施。

相反，如果表示“低”或“高”的接收电力测量结果被连续接收的次数小于两次，则无线电力传输设备判断没有检测到外来物体，因此向无线电力接收设备发送无线电力。例如，如果最初表示“低”的接收电力测量结果已经被接收，但是又接收到目前表示“高”的接收电力测量结果，那么无线电力传输设备不停止无线电力的输送，因为没有连续的接收相同的接收电力测量结果。

作为另一个例子，在一个实施例中，接收电力测量结果表示需求电力和测量的电力之间存在差额，如果无线电力传输设备连续的接收到表示“存在差额”的接收电力测量结果N次，则无线电力传输设备可停止无线电力输送来作为检测到外来物体的反制措施。

作为另一例子，在一个实施例中，接收电力测量结果表示需求电力和测量的电力之间的差额大于、等于或小于阀值，如果无线电力传输设备连续的接收到表示“大于”或“小于”的接收电力测量结果N次，则无线电力传输设备可停止无线电力输送来作为检测到外来物体的反制措施。

所有的功能可通过处理器来执行，例如根据实现上述功能的软件或编码程序代码的微处理器、控制器、微控制器，或专用集成电路（ASIC）。可见，根据本发明的描述，对于本领域技术人员来说，这些设计、开发和代码的实施是显而易见的。

根据本发明，在无线电力传输设备和无线电力接收设备之间干扰的外来物体可被识别，直到用户移除该外来物体。因此，可防止外来物体损坏设备。

尽管本发明的实施例已经作了如上描述，但是本领域的普通技术人员将应理解的是，在不脱离该技术精神和本发明范围内，本发明可以做各种修改、改变和实施。因此，本发明并不限于这些实施例，并且本发明可包括以下权利要求范围中的所有实施例。

Claims (8)

1.一种用于检测外来物体的无线电力接收设备，包括：

次级线圈，所述次级线圈与无线电力传输设备中的初级线圈磁耦合，并被配置成接收无线电力；以及

电力测量单元，所述电力测量单元被配置成：产生表示由所述无线电力接收设备所需的电力的需求电力信息；将所述需求电力信息发送至所述无线电力传输设备；以及测量接收到的无线电力，

其中所述电力测量单元进一步被配置成产生表示外来物体是否被检测到的接收电力测量结果；

其中所述电力测量单元确定在预定时间内所述无线电力接收设备处的需求电力和测量电力之间的差额是否大于或等于或小于阈值，并且将所述确定的结果配置为所述接收电力测量结果；

其中所述电力测量单元将所述接收电力测量结果发送至所述无线电力传输设备。

2.根据权利要求1所述的无线电力接收设备，其中所述接收电力测量结果包括表示是否存在所述需求电力和测量的无线电力之间的差额的标志。

3.一种检测外来物体的无线电力接收设备的无线电力接收方法，包括：

产生表示由所述无线电力接收设备所需的电力的需求电力信息；

发送所述需求电力信息至无线电力传输设备；

通过与所述无线电力传输设备中的初级线圈磁耦合的次级线圈来接收无线电力；

测量接收到的无线电力；

产生表示外来物体是否被检测到的接收电力测量结果，其中所述接收电力测量结果包括在预定时间内所述无线电力接收设备处的需求电力和测量电力之间的差额是否大于或等于或小于阈值的确定；

发送所述接收电力测量结果至所述无线电力传输设备。

4.根据权利要求3所述的无线电力接收方法，其中所述接收电力测量结果包括表示是否存在所述需求电力和测量的无线电力之间的差额的标志。

5.一种用于检测外来物体的无线电力传输设备，包括：

控制单元，所述控制单元被配置成：从无线电力接收设备接收表示由所述无线电力接收设备所需的电力的需求电力信息；产生用于提供需求电力的控制信号；以及将所述控制信号发送至电力驱动单元；

所述电力驱动单元被配置成响应于所述控制信号而将电力驱动信号提供至初级线圈；以及

所述初级线圈与所述电力驱动单元耦合，与所述无线电力接收设备中的次级线圈磁耦合，以及被配置成传送无线电力；

其中所述控制单元从所述无线电力接收设备接收表示外来物体是否被检测到的接收电力测量结果；

其中所述接收电力测量结果包括在预定时间内所述无线电力接收设备处的所述需求电力和测量电力之间的差额是否大于或等于或小于阈值的确定。

6.根据权利要求5所述的无线电力传输设备，其中当所述接收电力测量结果表示存在外来物体时，所述控制单元暂停来自所述初级线圈的所述无线电力的传输。

7.一种检测外来物体的无线电力传输设备的无线电力传输方法，包括：

从无线电力接收设备接收表示由所述无线电力接收设备所需的电力的需求电力信息；

产生电力驱动信号并将所述电力驱动信号提供至所述无线电力传输设备中的初级线圈以提供需求电力；

向所述无线电力接收设备发送响应于所述电力驱动信号由所述初级线圈产生的无线电力，所述无线电力接收设备包括与所述初级线圈磁耦合的次级线圈；以及

从所述无线电力接收设备接收表示外来物体是否被检测到的接收电力测量结果；

其中所述接收电力测量结果包括在预定时间内所述无线电力接收设备处的所述需求电力和测量电力之间的差额是否大于或等于或小于阈值的确定。

8.根据权利要求7所述的无线电力传输方法，其中所述接收电力测量结果包括表示是否存在所述需求电力和测量的无线电力之间的差额的标志。

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