CN107026516B - 无线充电***中的接收机移除检测 - Google Patents
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Abstract
无线充电***具有发射机和接收机。发射机具有(i)对接收机无线地传输功率的发射机线圈;以及(ii)发射机电路,发射机电路对发射机线圈供电并且通过比较发射机输入功率和发射机功率损耗来检测接收机的移除。发射机电路可以确定(1)作为采样的发射机输入电流和电压的乘积的发射机输入功率,以及(2)基于采样的发射机线圈电流使用映射的发射机功率损耗。当存在接收机时,发射机输入功率和发射机功率损耗之间的差值具有第一值,以及当接收机被移除时,该差值具有第二较小值。发射机通过确定何时该差值下降到规定的阈值以下来检测接收机的移除。通过频繁地生成和分析该差值,发射机能够快速地检测出接收机的移除并安全地将发射机线圈断电。
Description
技术领域
本文涉及无线充电***,更具体地,涉及用于检测何时接收机已经被从无线充电***中移除的技术。
背景技术
传统的无线充电***包括发射机(TX)和接收机(RX),发射机对接收机无线充电。具体地,发射机包括发射机电路,发射机电路对发射机线圈提供电功率。接收机包括接收机线圈,当接收机线圈与发射机线圈靠近时,接收机线圈与发射机线圈感应耦合,以致电功率从发射机线圈传输到接收机线圈,从而给接收机电路供电和/或充电,接收机电路通常包括可充电电池。
在传统的无线充电***中,接收机周期性地例如每200-500兆秒(通过接收机线圈)将短距离无线通信包(通过发射机线圈)传输到发射机,该无线通信包指示控制误差和输出功率。只要发射机从接收机接收到这样的通信包,发射机就知道接收机仍然存在。如果接收机线圈被从发射机线圈旁边移除,则发射机将不再检测到来自接收机的通信包。如果发射机在规定的连续周期(例如5-6个周期)中不能接收到来自接收机的通信包,则发射机确定接收机不再存在,发射机通过将发射机线圈断电来作出响应。
在接收机已经被移除后,但是在发射机将发射机线圈断电(例如1-2秒之后)之前,如果不同的接收机被放置在发射机线圈附近,则发射机线圈现有的高功率状态可能会损坏新放置的接收机。此外,在相同的间隔期间,不管是否存在不同的接收机,辐射的发射机线圈可能会导致EMC问题。因此,具有能够快速检测接收机移除的发射机将会是有利的。
发明内容
在一个实施例中,本申请是用于检测从无线充电***中移除接收机(RX)的方法,无线充电***包括发射机(TX),发射机具有发射机线圈。该方法包括:(a)确定施加到发射机的发射机输入功率;(b)确定发射机内的发射机功率损耗;以及(c)基于对所确定的发射机输入功率和所确定的发射机功率损耗的比较来检测接收机的移除。在一个实施例中,该方法可以包括响应于检测到接收机的移除,将发射机线圈断电。
在另一个实施例中,本申请是用于无线充电***的发射机(TX)。发射机包括发射机线圈和发射机电路,发射机线圈无线地将功率传输到无线充电***的接收机,发射机电路对发射机线圈供电。发射机电路通过以下步骤检测接收机的移除:(a)确定施加到发射机的发射机输入功率;(b)确定发射机内的发射机功率损耗;以及(c)基于对所确定的发射机输入功率和所确定的发射机功率损耗的比较来检测接收机的移除。
在又一个实施例中,本申请是无线充电***,该无线充电***包括发射机(TX)和接收机(RX),接收机被配置为从发射机无线地接收功率。发射机通过以下步骤检测接收机的移除:(a)确定施加到发射机的发射机输入功率;(b)确定发射机内的发射机功率损耗;以及(c)基于对所确定的发射机输入功率和所确定的发射机功率损耗的比较来检测接收机的移除。
附图说明
由下文中的详细描述、所附权利要求书和附图会使本文的实施例变得更加清楚,在附图中,类似的参考标号标识相似的或相同的元件。
图1是图示根据本文的一个实施例的无线充电***的示例性框图;
图2是表示发射机输入功率和发射机线圈电流之间的关系的图;
图3是图示由图1的发射机执行的确定何时接收机已经被移除的处理的流程图;以及
图4是图示图1的发射机电路的简化框图。
具体实施方式
本文中揭示了详细的示例性实施例。然而,本文中描述的特定结构和功能细节仅仅是用于描述本文的示例实施例。本申请可以以许多替代形式来实施,本申请并不应该被解释为仅限于本文中描述的实施例。此外,本文中所使用的术语仅仅是用于描述特定实施例,而并不是用于限制本申请的示例实施例。
如本文中所使用的,单数的表述形式“一”、“一个”和“该”也用于包括复数形式,除非在上下文中清楚地指示了不同的情况。应该理解,术语“包括”、“包含”表示的是存在所陈述的特征、步骤或组成部分,但是并不排除存在或增加一个或多个其他的特征、步骤或组成部分。还应当注意,在一些替代实现方式中,功能/动作发生的顺序可以与附图中表示的顺序不同。例如,连续示出的两个图事实上可能实质是同时发生的,或者有时可以是以相反的顺序执行的,这取决于所涉及的功能/动作。
图1是表示本申请的无线充电***100的示意图。该无线充电***100包括发射机(TX)110和接收机(RX)120,发射机110无线地对接收机120充电。具体地,发射机110包括发射机电路112,发射机电路112对发射机线圈114提供电功率。接收机120包括接收机线圈122,当接收机线圈122与发射机线圈114靠近时,接收机线圈122与发射机线圈114感应耦合,以致电功率从发射机线圈114传输到接收机线圈122,从而给接收机电路124供电和/或充电,接收机电路124通常包括可充电电池(未在图中示出)。
当发射机110无线地对接收机120充电时,施加到发射机110上的电功率(又称发射机输入功率)等于传输到接收机120的电功率(又称接收机功率)加上在发射机110内损耗的电功率(又称发射机功率损耗)加上传输到任何外部物体(FO)的任何电功率(又称FO功率损耗),外部物体也可能被放置在发射机线圈114的附近。注意,在图1的结构中没有这样的外部物体。
在无线充电期间,接收机120周期性地并且无线地将通信包传输到发射机110,通知发射机110接收机功率大小。另外,发射机110监控它的发射机输入功率值。如果发射机110确定发射机输出功率(即发射机输入功率-发射机功率损耗)和接收机功率之间的差值太大(例如,该差值大于规定的阈值功率,或者该差值与发射机输入功率的比率大于规定的阈值比率值),则发射机110假定该差值的大部分是由于FO功率损耗造成的,发射机110会将发射机线圈114断电,即使接收机120仍然存在。
假定不存在外部物体(或者只存在FO功率损耗非常低的一个或多个外部物体),则发射机输入功率将会实质上等于接收机功率加上发射机功率损耗。在那种情况下,由于典型的接收机功率值大于空载状态下的最小的接收机功率(例如,超过300mW),因此发射机输入功率值将至少比发射机功率损耗大300mW。
然而,在将接收机120已经从发射机110移除之后,接收机功率消失,发射机输入功率值下降,然后发射机输入功率将实质上等于发射机功率损耗。通过频繁地确定与各种功率值有关的信息以及分析发射机输入功率和发射机功率损耗之间的差值,发射机110能够快速地检测到接收机120的移除并适当地作出反应,例如,快速地将发射机线圈114断电,从而避免现有技术的一些问题。
在某些可能的实现方式中,用发射机线圈114中的电流和发射机功率损耗之间的关系的先验映射来对发射机110进行校准和预编程。利用先验映射,发射机110能够基于对发射机线圈114中的电流的测量来确定当前的发射机功率损耗值。
图2是表示发射机输入功率和发射机线圈电流之间的关系的图。(在离线校准阶段期间)可以通过以下方式来表征这个关系:(i)在没有接收机120和外部物体存在的情况下,以稳定的频率对发射机线圈114进行供电,以及(ii)对发射机110采样发射机输入电流,对发射机110采样发射机输入电压,以及采样发射机线圈中的电流。利用这种配置,发射机输入功率(即,采样的发射机输入电流乘以采样的发射机输入电压)等于发射机功率损耗,以致将为所采样的发射机线圈电流确定对应的发射机功率损耗的值。由于发射机功率损耗随发射机线圈电流的频率变化,因此可以调节施加到发射机线圈114上的功率的频率以改变发射机功率损耗值并确定对应的发射机线圈电流。通过在所支持的频率范围内逐级地改变频率,能够确定图2中所示的图中的不同的点。或者,可以通过改变相移占空比或者输入电压来确定不同的数据点。然后可以通过二次方程式,用发射机线圈电流Icoil来表示发射机功率损耗,如下面的方程式(1)所示:
TX power loss=C1*Icoil 2+C2*Icoil+C3, (1)
其中,C1、C2和C3是通过对图2中的点应用适当的曲线拟合操作所确定的常系数。注意,取决于实际结果和所要求的精度值,映射可以是线性的或者甚至可以是一些适当的大于2的阶数。
在任何情况中,在在线处理期间,发射机110可以基于方程式(1)使用映射从最近采样的发射机线圈电流值来确定存在的发射机功率损耗值。注意,映射例如可以是查找表或者是方程式(1)的实际的二次方程。
图3是图示由图1的发射机110执行的确定何时接收机120已经被移除的处理的流程图。在步骤302中,该处理开始于发射机110被配置成无线地向接收机120传输功率。
在步骤304中,发射机110利用传统的适当的电流和电压检测电路(未在图1中显示)采样发射机线圈电流,发射机输入电流,以及发射机输入电压,例如是用电容分压电路和电阻分压电路或者电流变压器来检测发射机线圈电流,用电流感应电阻器和放大器来检测发射机输入电流,用电阻分压电路来检测发射机输入电压。
在步骤306中,发射机110基于方程式(1)通过将采样的发射机线圈电流应用到映射上来确定(i)当前的发射机功率损耗,以及通过将采样的发射机输入电流和采样的发射机输入电压相乘来确定(ii)发射机输入功率。
在步骤308中,发射机110确定发射机输入功率和发射机功率损耗之间的差值。
在步骤310中,发射机110将所确定的差值与规定的阈值进行比较。如果该差值不小于阈值,则发射机110确定接收机120仍然存在,处理返回到步骤302,继续无线地对接收机120传输功率。然而,如果该差值小于阈值,然后在步骤312中,发射机110确定接收机120已经被移除,则发射机110立即将发射机线圈114断电。
为了限制误报检测的发生,在一些实施方式中,为了减少噪音样品的影响,可以对连续的差值进行过滤(例如取平均),可以用所得到的经过滤的差值与阈值进行比较。也可以选择使用其他的用于过滤虚假的离群值的适当的技术。
通过频繁地对电流和电压进行采样(例如每兆秒),发射机110能够比通过使用基于检测到缺少来自接收机120的通信包这种现有技术更快地检测到接收机120的移除。
图4是图示图1的发射机电路112的简化框图。如图4所示,发射机电路112包括感测发射机输入信号的电压的输入电压传感器402,感测发射机输入信号的电流的输入电流传感器404,感测发射机线圈114中的电流的线圈电流传感器406,以及接收这三个感测信号并执行图3的步骤306-312的处理的信号处理器408。
以方法和用于实施这些方法的装置的形式使本申请的实施例清楚明了。以包括在有形介质中的程序代码的形式电能够使本申请的实施例清楚明了,有形介质诸如是磁记录介质,光记录介质,固态存储器,软盘,CD-ROM,硬盘驱动器,或任何其他的非瞬时机器可读存储介质,其中,当程序代码被加载到机器诸如计算机中并且被机器执行时,该机器成为用于实施本申请的机器。以程序代码的形式也能够使本申请的实施例清楚明了,例如,当存储在非瞬时机器可读存储介质中的程序代码被加载到机器诸如计算机中并且被机器执行时,该机器成为用于实施本申请的机器。当在通用处理器上实施时,程序代码与处理器相结合,提供类似特定逻辑电路操作的独特设备。
可以利用任何适当的处理器可用的/可读的或者计算机可用的/可读的存储介质。存储介质可以是(没有限制)电子的、磁的、光的、电磁的、红外的或者半导体***、装置或设备。更具体的非详尽清单的可能的存储介质包括:磁带、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或者闪速存储器、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器和磁存储器。注意,存储介质甚至可以是纸或者在上面能够印制程序的任何适当的介质,因为例如通过对印刷品进行光学扫描,然后编译,译码,如有必要或者相反以包括但不限于光学字符识别的方式处理,然后存储在处理器或者计算机存储器这种方式能够电子地获取程序。在本文的上下文中,适当的存储介质可以是能够包含或存储指令执行***、设备或装置要使用的或者与指令执行***、设备或装置有关的计算机程序的任何介质。
在图中所示的各种元件的功能,包括标记为“处理器”的任何功能模块,可以通过使用专用硬件和能够执行与适当的软件有关的软件的硬件来提供。当有处理器来提供时,可以由单个专用处理器、单个共用处理器、或者多个某些可以共用的个体处理器来提供这些功能。而且,术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被解释为只是指能够执行软件的硬件,可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。也可以包括其他的硬件、传统的和/或惯用的。类似的,在图中所示的任何开关仅仅是概念上的。可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的相互作用、或者甚至手动地、由更具体地从上下文理解的工具可选择的特殊技术来执行它们的功能。
除了明确说明以外,否则如果“大约”或者“近似”这样的词在数值或范围之前的话,每个数值或范围应当被解释为近似的。
还应当理解,本领域技术人员不脱离所附权利要求包括的本申请的实施例,能够对已经描述和图解的用于解释本申请的实施例的各个部分的细节、材料和配置作出各种改变。
在包括权利要求书的申请文本中,术语“每个”或“每一个”可以被用来指多个之前表述的元件或步骤的一个或多个特定特征。当与开放式术语“包括”一起使用时,术语“每个”或“每一个”这种表述并不排除另外的未表述的元件或步骤。因此,应当理解,设备可以具有另外的未表述的元件,方法可以具有另外的未表述的步骤,其中另外的未表述的元件或步骤不具有一个或多个特定的特征。
应当理解的是,本文中描述的示例方法的各个步骤并不必须是以所描述的顺序进行的,这种方法的各步骤的顺序应当被理解为仅是示范性的。同样地,在这种方法中也可以包括另外的步骤,并且在与本申请的不同实施例一致的方法中,某些步骤可以被省略或合并。
虽然在下文中的方法权利要求中的各个元件,如果有的话,是用对应的标号以特定的顺序描述的,然而除非权利要求引述表明了用于实现一些货所有这些元件的特定顺序,否则,这些元件并不必然是限于特定的顺序来实现。
本文中的“一个实施例”或“实施例”是指与该实施例相关联描述的特定的特征、结构或特点可以被包括在本申请的至少一个实施例中。在本文中的不同位置中出现的“在一个实施例中”并不必然是指同一个实施例,也不是指是分离的实施例或者必须与其他实施例相互排斥的替代实施例。这一原则同样适用于术语“实施方式”或“实现方式”。
Claims (9)
1.一种用于无线充电***的发射机,其特征在于,该发射机包括:
对无线充电***的接收机无线地传输功率的发射机线圈;以及
对发射机线圈供电的发射机电路,其中发射机电路通过以下方式检测接收机的移除:
(a)确定施加到发射机的发射机输入功率;
(b)确定发射机内的发射机功率损耗;以及
(c)比较所确定的发射机输入功率和所确定的发射机功率损耗之间的差值,如果所述差值小于规定的阈值,确定接收机已被移除。
2.如权利要求1所述的发射机,其特征在于,发射机电路响应于检测到接收机的移除,将发射机线圈断电。
3.如权利要求1所述的发射机,其特征在于,发射机电路包括:
(a1)输入电流传感器,确定施加到发射机的发射机输入电流;
(a2)输入电压传感器,确定施加到发射机的发射机输入电压;以及
(a3)信号处理器,基于所确定的发射机输入电流和所确定的发射机输入电压来确定所述发射机输入功率。
4.如权利要求1所述的发射机,其特征在于,发射机电路包括:
(b1)线圈电流传感器,确定发射机线圈的发射机线圈电流;和
(b2)信号处理器,将所确定的发射机线圈电流映射到所确定的发射机功率损耗。
5.如权利要求1所述的发射机,其特征在于,发射机电路:
确定施加到发射机的发射机输入电流;
确定施加到发射机的发射机输入电压;
基于所确定的发射机输入电流和所确定的发射机输入电压来确定所述发射机输入功率;
确定发射机线圈的发射机线圈电流;
将所确定的发射机线圈电流映射到所确定的发射机功率损耗,其中该映射是基于根据发射机线圈电流对发射机功率损耗的校准;
确定所述发射机输入功率和所确定的发射机功率损耗之间的差值;
比较所确定的差值和规定的阈值;
如果所确定的差值小于规定的阈值,则确定接收机已经被移除;以及
响应于检测到接收机的移除,将发射机线圈断电。
6.一种无线充电***,其特征在于,该无线充电***包括发射机和接收机,接收机被配置为从发射机无线地接收功率,发射机通过以下方式检测接收机的移除:
(a)确定施加到发射机的发射机输入功率;
(b)确定发射机内的发射机功率损耗;以及
(c)比较所确定的发射机输入功率和所确定的发射机功率损耗的之间的差值,如果所述差值小于规定的阈值,确定接收机已被移除,以及
其中发射机响应于检测到接收机的移除,将发射机线圈断电。
7.如权利要求6所述的***,其特征在于,发射机包括:
(a1)输入电流传感器,确定施加到发射机的发射机输入电流;
(a2)输入电压传感器,确定施加到发射机的发射机输入电压;以及
(a3)信号处理器,基于所确定的发射机输入电流和所确定的发射机输入电压来确定所述发射机输入功率。
8.如权利要求6所述的***,其特征在于,发射机包括:
(b1)线圈电流传感器,确定发射机线圈的发射机线圈电流;以及
(b2)信号处理器,将所确定的发射机线圈电流映射到所确定的发射机功率损耗。
9.如权利要求6所述的***,其特征在于,发射机:
确定施加到发射机的发射机输入电流;
确定施加到发射机的发射机输入电压;
基于所确定的发射机输入电流和所确定的发射机输入电压来确定所述发射机输入功率;
确定发射机线圈的发射机线圈电流;
将所确定的发射机线圈电流映射到所确定的发射机功率损耗,其中该映射是基于根据发射机线圈电流对发射机功率损耗的校准;
确定所述发射机输入功率和所确定的发射机功率损耗之间的差值;
比较所确定的差值和规定的阈值;以及
如果所确定的差值小于规定的阈值,则确定接收机已经被移除。
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