CN108112279A - 具有同步功率测量的感应无线功率传输 - Google Patents

Abstract

提出了一种感应无线功率发射机，其用于将感应无线功率信号发射到至少两个感应无线功率接收机。功率发射机在时隙中协调与功率接收机的通信。它通过功率发射机和功率接收机为同步功率测量分配测量时隙。在测量时隙期间，功率发射机测量它发射的功率的量。在测量时隙结束之后，它从功率接收机接收所测量的接收功率的量。从所测量的发射功率和接收功率，它确定损耗的功率的量。如果损耗的功率的量超过阈值，则它减小感应无线功率信号的功率。

Description

具有同步功率测量的感应无线功率传输

技术领域

本发明涉及感应无线功率发射机、感应无线功率接收机和确定感应无线功率传输***中的功率损耗的方法。

背景技术

感应无线功率传输正变得越来越普遍。在这种技术中，功率发射机设备使用初级线圈来产生磁场。功率接收机设备通过使用次级线圈而利用来自这个磁场的能量，该次级线圈通过紧密靠近而感应地耦合到初级线圈。因此功率被传输而没有建立电接触。一种这样的技术在无线充电联盟中被标准化，且被称为Qi。

在这种技术的应用示例中，移动电话充当功率接收机并具有内置的次级线圈。为了电话的电池的充电，它放置在具有内置的初级线圈的无线充电板的表面上。这两个线圈通过电话在充电板上的恰当放置而被耦合，且功率通过感应从充电器无线地传输到电话。因此，可通过简单地将电话放置在专用充电器表面上来给电话充电，而不需要将连接器和电线附接到电话。移动电话或其它便携式设备的充电是低功率应用，一般大约1到5瓦的功率从发射机传输到接收机。感应无线功率传输的高功率应用可用于烹饪食物或甚至无线地给电动汽车充电。

感应无线功率传输的Qi标准规定用于无线功率发射机和无线功率接收机之间的通信的通信接口。需要这样的通信来将功率传输与接收设备的特性适当地匹配等等。此通信只针对与单个接收机一起工作的单个发射机而规定。只支持接收机到发射机通信，其通过接收机侧上的负载调制实现。负载调制导致所发射的功率的调制，其可以在发射机侧上作为初级线圈中的电压或电流的调制而被检测。单个接收机传达它的功率需求，且发射机满足要求。这例如在WO2014020464中得到描述。

当金属物体存在于功率发射机附近时，初级线圈的磁场可在物体中引起涡电流，该涡电流使该物体变热。如果物体的温度变得太高，则这可能在接触时使皮肤灼伤。避免此的一种方法是通过确定功率损耗来检测这样的外来物体，如在WO 2012127335和US 2013/0307348 A1中所描述的。功率接收机和功率发射机两者都测量它们的功率，且接收机将它测量的接收功率传达到功率发射机。当功率发射机检测到由发射机发送的功率和由接收机接收的功率之间的明显差异时，则可能存在不想要的外来物体，且功率传输为了安全原因应减少或中止。

上面所描述的解决方案只对功率发射机和一个功率接收机起作用。需要用于在下述情况下检测外来物体的解决方案：其中，功率发射机中的单个初级线圈（或串联或并联地操作的多个初级线圈）耦合到多个功率接收机设备中的多个次级线圈。这例如可能在能够同时容纳若干个便携式设备的较大充电板（其将功率并行地传输到多个设备）的情况下产生，诸如在US 2010/0181961 A1中描述的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种感应无线供电技术，其使得能够实现通过将功率传输到多个感应无线功率接收机的单个感应无线功率发射机检测外来物体。发明人已经认识到，多个功率接收机可以各自使用负载调制来与单个功率发射机通信，但功率接收机将不能够检测来自另一接收机的任何通信，因为两个接收机的次级线圈之间的感应耦合极其弱。此外，发明人已经认识到，因为感应无线功率发射机和多个感应无线功率接收机之间的通信通过功率信号的调制而发生，这样的通信可干扰在检测外来物体的过程中执行的任何功率测量。因此，需要一种新的方案，其中单个功率发射机和多个功率接收机之间的通信以及功率测量由发射机协调，并被组织成使得它使可靠的功率测量能够由功率发射机以及功率接收机执行。

根据本发明的第一方面，这通过用于将具有至少2瓦的功率的感应无线功率信号发射到至少两个感应无线功率接收机的感应无线功率发射机来实现，该感应无线功率发射机包括：

- 初级线圈，其用于发射感应无线功率信号，

- 功率转换器，其用于向初级线圈提供功率，

- 功率测量单元，其用于确定由功率发射机发射的感应无线功率的量，

- 功率调制和解调单元，其用于调制和解调感应无线功率信号，以及

- 通信协调和控制单元，

通信协调和控制单元布置成控制功率调制和解调单元，以在存在于重复的通信帧中的时隙中协调与至少两个感应无线功率接收机的通信，且通信协调和控制单元进一步布置成：

- 为同步功率测量分配功率测量时隙，以及向无线功率接收机通告功率测量时隙，

- 激活功率测量单元以确定由功率发射机在功率测量时隙期间发射的感应功率的量，

- 在功率测量时隙之后，从每个无线功率接收机接收指示由该功率接收机在功率测量时隙期间接收的感应功率的量的消息，以及

- 由所确定的所发射的功率的量和所接收的功率的量，计算损耗的功率的量，

其中感应无线功率发射机进一步布置成如果所计算的损耗的功率的量超过阈值则减小感应无线功率信号的功率。

这个功率发射机具有下述优点：它可使用功率损耗方法，以用于确定外来物体在具有耦合到单个无线功率发射机的多个功率接收机的***中的存在。因为通信和功率测量被充分协调和同步，功率测量可由功率发射机和功率接收机两者准确地执行。当功率损耗阈值被超过时的功率减小具有下述优点：当已检测到外来物体的存在时，阻止这样的物体的过度加热。

在另一实施例中，功率测量时隙的持续时间在30到60毫秒的范围内。这提供了与较老的无线功率发射机的兼容性的优点。

根据本发明的第二方面，该目的通过用于从无线功率传输***中的感应无线功率发射机接收具有至少2瓦的功率的感应无线功率信号的感应无线功率接收机来实现，该无线功率传输***包括至少一个另外的感应无线功率接收机，该感应无线功率接收机包括：

- 次级线圈，其用于接收感应无线功率信号，

- 功率调制和解调单元，其用于调制和解调感应无线功率信号，

- 功率测量单元，其用于确定由功率接收机接收的感应无线功率的量，

- 以及通信和控制单元，

通信和控制单元布置成控制功率调制和解调单元，以在存在于重复的通信帧中的通信时隙中与感应无线功率发射机通信，且其由感应无线功率发射机协调，且通信和控制单元进一步布置成：

- 从感应无线功率发射机接收用于同步功率测量的所分配的功率测量时隙的通告，

- 激活功率测量单元以确定由功率发射机在功率测量时隙期间接收的感应功率的量，

- 在功率测量时隙之后，向无线功率发射机发送指示所接收的感应功率的量的消息，其用于由无线功率发射机在基于无线功率传输***中的经计算的损耗的功率的量的外来物体的检测中使用。

这具有下述优点：功率接收机与无线功率发射机协作，以使用功率损耗方法来确定外来物体的在具有耦合到单个无线功率发射机的多个功率接收机的***中的存在。因为通信和功率测量被充分协调和同步，功率测量可准确地由功率发射机和功率接收机两者执行。

根据本发明的第三方面，该目的由一种通过确定感应无线功率传输***中的功率损耗来检测外来物体的方法来实现，该感应无线功率传输***包括用于发射具有至少2瓦的功率的感应无线功率信号的感应无线功率发射机，和用于接收感应无线功率信号的至少两个感应无线功率接收机，其中功率发射机和功率接收机布置成借助于感应无线功率信号的调制和解调来通信，其中通信在时隙中被分摊并由功率发射机协调，

该方法包括下述步骤：

- 功率发射机分配同步功率测量时隙并将通告同步功率测量时隙的消息发送到功率接收机，

- 功率发射机在功率测量时隙期间测量由功率发射机发射的感应无线功率，

- 每个功率接收机在功率测量时隙期间测量由该功率接收机接收的感应无线功率，

- 每个功率接收机在功率测量时隙之后将指示所测量的由该功率接收机接收的功率的消息发送到功率发射机，

- 功率发射机从所测量的由功率发射机发射的感应无线功率和所测量的由每个功率接收机接收的感应无线功率计算功率损耗，

- 如果所计算的功率损耗超过阈值，则功率发射机减小感应无线功率信号的功率。

这具有下述的优点：功率发射机和功率接收机在功率发射机的控制下协作，以使用功率损耗方法，从而使得能够实现外来物体的检测。因为通信和功率测量被充分协调和同步，功率测量可由功率发射机和功率接收机二者准确地执行。当功率损耗阈值被超过时的功率减小具有下述优点：当已经检测到外来物体的存在时，阻止这样的物体的过度加热。

附图说明

根据本发明的方法和装置的这些和其它方面将从下文所描述的实现方式和实施例以及附图显而易见，并将参考下文所描述的实现方式和实施例以及参考附图而阐明，所述附图仅用作举例说明更一般的概念的非限制性特定图示。

图1图示出具有两个可充电移动设备的充电板；

图2图示出无线功率发射机和两个接收机；

图3图示出无线功率发射机；

图4图示出无线功率接收机；

图5图示出包括时隙的通信帧；

图6图示出包括测量隙的通信帧；

图7图示出包括测量隙和同步时隙的通信帧；

图8图示出确定功率损耗的方法。

具体实施方式

下面的描述以示例的方式主要聚焦于在例如给移动电话的电池无线地充电中应用的本发明的实施例。然而必须认识到，本发明并非仅仅限于该应用，而是可应用于很多其它设备，诸如智能手表、平板计算机、膝上型计算机、剃须刀、电动牙刷、烹饪或厨房用具，这些设备在功率传输需要的方面范围从针对较小设备的1-5瓦到针对烹饪和厨房工具的1000瓦或更大。

在整个文档中，感应无线功率发射机和感应无线功率接收机也被称为（无线）功率发射机和（无线）功率接收机或甚至仅被称为发射机和接收机。

图1图示出无线功率应用的示例。两个移动设备12和12a放置在无线充电板10的表面上。这个充电板仅仅是一个示例，且可以出现在很多形式中，它可以是单独的设备或例如是汽车仪表板的部分或内置到工作顶表面或集成在一件装备中。充电板在这个示例中配备有单个初级线圈11，并充当感应无线功率发射机。移动设备各自分别配备有次级线圈13和13a，并充当感应无线功率接收机。充电板发送穿过初级线圈的交变电流，其引起交变磁场。这个磁场进而在两个次级线圈中感应出交变电压和电流，其可被整流并用于给移动设备的电池充电。因此，功率作为感应无线功率信号从充电器无线地传输到移动设备。原理类似于传统变压器，但具有弱得多的耦合，且两个线圈现在存在于单独的设备中。

一般，要传输的功率的量对于小型移动设备是大约1到5瓦，这取决于接收机的要求和应用。例如在可能需要1000瓦或更大的厨房应用中，功率可能高得多。在这些应用中，无线功率接收机中的次级线圈一般将在适合便携式设备的尺寸范围内，比如对于范围从智能手表到厨房用具的设备而言直径是1到15cm。初级线圈可以是大约相同的尺寸，或可以更大，以便容纳多个接收机，如图1所图示的。替代于单个大初级线圈，也可使用串联或并联的多个较小的初级线圈，且这些可以几乎与单个线圈相同地操作。

在图1的示例中，两个移动设备同时充电。很有可能一个设备具有与另一设备不同的功率需求，例如因为一个设备已经完全充电而另一设备还没有，或因为设备之一不能处理与另一设备能够处理的功率水平一样高的功率水平。两个设备都必须能够将它们的功率需求传达到充电板。这可通过经过接收机侧上的负载调制而传输的功率的调制来实现：如果接收机例如通过切换附加负载（诸如串联或并联的电阻器）来改变穿过次级线圈的电流，则这由于初级和次级线圈之间的相互感应而将导致也穿过初级线圈的电流的调制。因此，接收机可以调制感应无线功率信号。这些调制可以在功率发射机中容易地检测到，且以这种方式，比特或字节编码消息可从功率接收机传输到功率发射机。然而，两个移动设备的两个次级线圈13和13a之间的相互感应由于它们的差的对准而非常低，且因此两个移动设备不能以相同的方式与彼此通信，事实上它们可能甚至不能检测另一接收机设备是否正在通信。因此可能出现两个设备试图同时与充电板通信，这导致通信的接收中的错误和失去两个消息。简单地稍后再次尝试不是可接受的解决方案，因为一些数据可能是时间关键的。例如，功率必须立即切断的消息不应被过多地延迟，因为那可能潜在地导致损坏。

在图1中，示出了放置在充电板的表面上的外来物体15。这可以是任何金属物体，诸如硬币或钥匙。由充电板产生的交变磁场将在外来金属物体中感应出涡电流，这使物体变热。这可在物体被拾起时导致灼伤，或它可导致对充电板的损坏。这样的外来物体需要被检测，且根据检测，磁场需要被减小或切断，以便阻止任何损坏。可选地或此外，可听和/或可见警报可吸引用户的注意并建议移除物体。

图2示意性地图示出耦合到两个感应无线功率接收机23和23a（PRx）的单个感应无线功率发射机22（PTx）。功率发射机包括初级线圈25并从电源21得到功率，电源21可以例如是市电电力。两个功率接收机各自包括次级线圈26和26a，并将它们接收的功率发送到负载24和24a。这个负载可以例如是要被充电的电池，但很多其它选项是可能的，例如，电动机可被供电或电阻元件可被供电以用于加热目的。

图3示意性地示出感应无线功率发射机的更多细节。发射机包括用于将感应无线功率信号传输到耦合的感应无线功率接收机的初级线圈25，和用于来自电源21的功率的输入部。此外，它包括功率转换器31、功率调制和解调单元32、通信协调和控制单元33以及功率测量单元36。

功率转换器31将从电源21接收的输入功率转换成适合于驱动初级线圈的功率信号。例如，它可将AC或DC输入功率转换成具有适合于感应无线功率传输的频率的AC功率。在Qi应用中，一般使用大约100 kHz的频率。

通过调制和解调感应无线功率信号，功率调制/解调单元32使得能够实现与耦合的接收机的通信。当接收机如上面所描述的通过调制穿过它的次级线圈的电流来发送通信消息时，穿过发射机中的初级线圈的电流由于线圈的感应耦合也将被调制。以这种方式，感应无线功率信号由接收机调制。这可通过监控穿过初级线圈的电流或调制/解调单元32中的初级线圈两端的电压来检测到。电压或电流变化被解调并转换成比特和字节，并由通信协调和控制单元33解释。

为了将形式为比特或字节的模式的通信消息发送到接收机，调制/解调单元32调制穿过初级线圈的电流，从而调制被传输的感应无线功率信号，这由于相互感应也导致穿过次级线圈的电流中的调制。调制可以是振幅调制，其可例如通过切换串联或并联到初级线圈的电阻器来实现。可选地，可应用频率或相位调制，其中穿过初级线圈的AC电流的频率或相位被调制，这再次可在接收机中被检测到。对于通信的定时方面，诸如确定时隙和字节与比特的持续时间，以及表示比特的调制的持续时间，调制/解调单元可包括例如时基发生器或参考时钟。可选地，这可以例如也被包括在通信协调和控制单元33中。

功率测量单元36测量由感应无线功率发射机产生的功率。这可通过测量初级线圈25两端的电压和穿过它流动的电流这两者来实现。可选地，可测量这两者之一，且可以应用所测量的电流或电压与由功率发射机传输的实际功率之间的已知关系，以确定功率。可以例如在产品的设计和测试阶段中确定这个已知的关系。

在为了解调目的而需要时，可与调制和解调单元32共享电压和/或电流测量能力，或每个单元可具有它自己的用于电流和/或电压测量的单独的设施。

通信协调和控制单元33控制功率转换器，并结合调制和解调单元32来协调通信。它通过控制调制/解调单元来发送并接收消息，且它控制功率发射机的操作。例如，它可发送短感应功率脉冲—“声脉冲”—以检查是否存在任何接收机。如果存在接收机，则它可以用指示它的功率需求的消息做出响应。通信和控制单元在接收到这个消息时可连续地接通功率传输，从而控制功率转换器31以维持所需的功率水平。当接收机不再需要功率时，例如因为电池被完全充电，这再次将通过将消息从接收机发送到发射机来传达，且通信协调和控制单元33将在接收到这个消息时通过控制转换器31来切断功率传输（至少在没有其它设备仍然需要供电的情况下）。

通信协调和控制单元33还控制测量单元36，从而激活它以在需要时执行功率测量，且在完成测量之后从它接收功率测量的结果。

通信协调和控制单元33可以以很多方式实现，包括专用电子电路、现场可编程门阵列或如图3所示利用通用微处理器34和存储器35，其被配置或编程以运行用于根据本发明的通信和控制的所需方法和协议。

图4示意性地示出感应无线功率接收机的更多细节。接收机包括次级线圈26和用于到负载24的功率的输出部。此外它包括功率转换器41、功率调制和解调单元42、通信和控制单元43以及功率测量单元46。功率转换器41将由次级线圈接收的AC感应功率信号转换成适合于驱动负载的输出功率。例如，它可将所接收的功率信号转换成适合于负载的AC或DC功率。

功率调制/解调单元42使得能够实现与耦合的功率发射机的通信。它可通过如上面所描述的负载调制来调制感应无线功率信号。当发射机通过如上面所描述的调制感应无线功率信号的振幅来发送通信消息时，穿过接收机中的次级26线圈的电流也将在振幅上得到调制。这可通过监控穿过次级线圈的电流或调制/解调单元42中的次级线圈两端的电压来检测到。电压或电流变化转换成比特和字节，并由通信和控制单元43解释。在功率发射机为了通信而使用功率信号的频率调制的情况下，则穿过接收机中的次级线圈的电流也将是频率调制的。这可通过监控频率，例如通过检测次级线圈中的电流、或次级线圈两端的电压的零过渡，以及测量一个或多个周期的持续时间来检测到。对于通信中的定时，诸如确定比特和表示比特的调制的持续时间，调制/解调单元可包括例如时基发生器或参考时钟。可选地，这可以例如也被包括在通信和控制单元43中。

功率测量单元46测量由感应无线功率接收机接收的功率。这可通过测量次级线圈26两端的电压和穿过它流动的电流这两者来实现。可选地，可测量这两者之一，且可应用所测量的电流或电压和实际功率之间的已知关系来确定功率。例如在产品的设计和测试阶段中可以确定这个已知的关系。

在为了解调目的而需要的情况下，可与调制和解调单元42共享电压和/或电流测量能力，或每个单元可具有它自己的用于电流和/或电压测量的单独的设施。

通信和控制单元43控制功率转换器，并结合调制/解调单元来处理通信。它通过控制调制/解调单元来发送并接收消息，且它控制功率接收机的操作。例如，它可检测由功率发射机发送的短感应功率脉冲—“声脉冲”—以检查是否存在任何接收机。然后它可以利用指示它的功率需求的消息做出响应。当随后功率发射机连续地接通功率传输时，通信和控制单元43接合功率转换器41以将无线地接收的功率适当地馈送到负载24。当负载不再需要功率时，例如因为电池被完全充电，功率接收机中的通信和控制单元可将消息发送到发射机，以指示不再需要功率，并使功率转换器脱离。

通信和控制单元43还控制测量单元46，从而激活它以在需要时执行功率测量，且在完成测量之后从它接收功率测量的结果。

通信和控制单元43可以用很多方式实现，包括专用电子电路、现场可编程门阵列或如图4所示利用通用微处理器44和存储器45，其被配置或被编程以运行用于根据本发明的通信和控制的所需方法和协议。

由于放置在充电板上的两个无线功率接收机的次级线圈之间的非常弱的感应耦合，两个功率接收机之间的直接通信不是可行的。即使仅仅在一个功率接收机中检测另一接收机正在通信也是实际上不可能的。因此，无线功率发射机和一个或多个无线功率接收机之间的通信必须由功率发射机组织并协调，该功率发射机与每个功率接收机通信。这可通过在重复的通信帧中进行通信来完成，如在图5中所图示的。通信帧51包括被标记为H的帧头52和被标记为S₁-S_N的多个时隙53。在帧头H期间，无线功率发射机发送形式为存在于头部时隙中的多个比特的的消息。因此，功率发射机发起每个帧，且所以协调帧和帧中的隙的定时。时隙的数量N可被选择为等于存在的无线功率接收机的数量，或例如等于可由无线功率发射机支持的无线功率接收机或最大数量。时隙的数量可以是固定的和预先约定的，或它可以是可变的并且例如在帧头中由协调通信的功率发射机通告。向特定接收机分配特定时隙可由协调通信的发射机完成。当功率接收机放置在充电板上并首先与无线功率发射机通信时，它可以例如在握手过程期间发生。

在一些实施例中，通信帧的结构可以是不同的或更复杂。例如，每个通信时隙S₁-S_N（其中功率接收机可通信）的前面可以是同步时隙（其中功率发射机可通信）。这可例如使功率发射机能够关于前面或后面的时隙更及时地通信。以这种方式，功率发射机更严格地控制和协调通信的定时。

发明人已经认识到，为了使得能够实现使用功率损耗方法的外来物体检测，由功率发射机发送的功率和由存在的每个功率接收机接收的功率的可靠测量是必要的。对于功率发射机来说，不可能确定它单独地发送到每个接收机的功率的量，所以功率损耗确定必须基于所发射的功率的总量和由存在的每个功率接收机接收的功率的量的总和。

不幸的是，功率发射机和功率接收机之间的通信干扰功率测量，因为通信基于既由接收机又由发射机传输的功率的调制。此外，由设备进行的功率测量需要被同步，以避免功率随着时间的变化导致功率损耗的不正确的确定和因而外来物体的虚假检测。例如由于当电池充电时功率接收机之一的负载的变化，功率可随着时间而改变。

图6图示出修改的通信帧。除了帧头H和通信时隙S₁-S_N以外，被标记为M的附加功率测量时隙54现在由功率发射机的通信协调和控制单元分配。在这个功率测量时隙期间，所有单元将执行功率测量，且将没有通信。在随后的通信时隙期间，在同一帧中或在接下来的几个帧之一中，每个功率接收机将它的功率测量的结果传达到功率发射机。所测量的值可包括校正因子，例如以校正设备内的已知损耗，其起因于设备中的金属部分，或起因于电子电路中的耗散等。可约定，所有设备测量在功率测量时隙的持续时间内被平均或求积分的功率。可以预先确定功率测量时隙的这个持续时间。

功率发射机然后由所发送的功率和所接收的功率的总和之间的差异计算功率损耗。该计算可能不是高度准确的，但将至少是损耗功率的足够准确的近似。如果功率损耗超过某预定阈值，则外来物体显然存在且正吸收过多的能量，且因此功率传输可能需要被中止或减少，或某种形式的警报可被激活以警告用户。可基于安全限制的实验确定来选择阈值。例如，1 mW的非常小的损耗将不导致危险的情况，实际上可使用例如在100 mW到2 W的范围内的阈值。在高功率应用中，例如在烹饪用具中，可以甚至稍微更高地选择阈值。

功率测量时隙M可在所有通信帧中由功率发射机分配，并然后在位于每个帧的开始处的头部中隐含地通告。它在通信帧内的位置和持续时间可以是固定的，例如总是如图6所示在帧头后面，具有被约定的持续时间。在那种情况下，头部用作功率测量时隙的开始的隐含通告。

可选地，可以只在一些通信帧中分配功率测量时隙，在这种情况下，帧中的功率测量时隙的存在或缺乏可由无线功率发射机在帧头中例如通过相应地设置预定标记或比特值来通告。实际上，以例如1到5秒的间隔规律地重复用于外来物体检测的功率测量可能是足够的。帧内的功率测量时隙的位置和长度也可能是可变的，在这种情况下信息在帧头中由功率发射机传达以通告功率测量时隙的开始和结束。

图7图示出通信帧，其中通信时隙S₁-S_N各自前面是同步时隙55，其中发射机发送消息或固定比特模式。这可例如使功率发射机能够关于前面或随后的时隙更及时地通信。以这种方式，功率发射机更严格地控制和协调通信的定时。这使得能够实现功率发射机和功率接收机之间的更好的同步。

由于兼容性原因，可在30到60毫秒的范围内选择功率测量时隙M、通信时隙S₁-S_N和同步时隙的持续时间。这具有使通信方案与现有的Qi无线功率规范（其中规定了65毫秒的“数字声脉冲窗口”持续时间）兼容的优点。30到60毫秒（例如50毫秒）的功率测量时隙持续时间很好地起作用。持续时间必须足够长以执行良好的测量，但充分地低于65毫秒的限制。充分地保持在65毫秒内确保运行具有同步功率测试时隙的上述通信协议的功率发射机也可检测只与已经存在的规范兼容的功率接收机，并与该功率接收机一起正确地操作。此外，功率接收机可因此总是在65毫秒的暂停时间内检测功率发射机通信，并确定规定的通信的哪个版本正由功率发射机使用。

图8图示出确定功率损耗的典型方法，其用于包括感应无线功率发射机22和至少两个感应无线功率接收机23的感应无线功率传输***中的外来物体的检测。发射机和接收机之间的通信在帧和时隙中组织，并由功率发射机协调，如上面所描述的。

在第一步骤81中，功率发射机分配功率测量时隙，并通过发送消息来向功率接收机通告时隙。

在下一步骤82中，功率发射机和功率接收机这两者在所分配的功率测量时隙期间执行功率测量。功率发射机测量它已发射的无线感应功率，且功率接收机各自测量它们已接收的感应无线功率。可以针对已知偏差（例如由发射机和接收机本身的金属部分、由电子电路中的耗散或其它瑕疵等引起）来校正这些测量。在下一步骤83中，每个功率接收机将它的功率测量的结果发送到功率发射机。这将顺序地发生，即每个接收机将在它自己的通信时隙中传达它的测量结果。

在下一步骤84中，功率发射机基于由功率发射机发射的功率和由每个功率接收机接收的功率的总和之间的差异来计算功率损耗。

在进一步的步骤85中，发射机比较所计算的功率损耗与阈值。如果阈值被超过，则功率可减小或甚至完全中断，或警报可被触发以通知用户外来物体的可疑存在。

虽然已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明，这样的图示和描述应被考虑为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能用于获利。事实上，可以组合技术人员将认为相互可兼容的很多特征，诸如，如在整个文本中提到的所讨论的不同的时隙选项、不同的调制方法、不同的功率水平或定时方面。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。

权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一（a或an）”不排除复数。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中列举的若干项目的功能。权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制范围。

Claims (8)

1.一种感应无线功率发射机（22），用于将具有至少2瓦的功率的感应无线功率信号发射到至少两个感应无线功率接收机（23），所述感应无线功率发射机（22）包括：

- 初级线圈（25），其用于发射所述感应无线功率信号，

- 功率转换器（31），其用于向所述初级线圈提供功率，

- 功率测量单元（36），其用于确定由所述功率发射机发射的感应无线功率的量，

- 功率调制和解调单元（32），其用于调制和解调所述感应无线功率信号，以及

- 通信协调和控制单元（33），

所述通信协调和控制单元布置成控制所述功率调制和解调单元，以在存在于重复的通信帧（51）中的时隙（52、53、55）中协调与所述至少两个感应无线功率接收机的通信，且所述通信协调和控制单元进一步布置成：

- 为同步功率测量分配功率测量时隙（54），以及向所述无线功率接收机通告所述功率测量时隙，

- 激活所述功率测量单元，以确定由所述功率发射机在所述功率测量时隙期间发射的感应功率的量，

- 在所述功率测量时隙之后，从每个所述无线功率接收机接收消息，所述消息指示由该功率接收机在所述功率测量时隙期间接收的感应功率的量，以及

- 由所确定的发射的功率的量和接收的功率的量计算损耗的功率的量，

其中所述感应无线功率发射机进一步布置成如果所计算的损耗的功率的量超过阈值则减小所述感应无线功率信号的功率。

2.如权利要求1所述的感应无线功率发射机，其中所述功率测量时隙的持续时间在30到60毫秒的范围内。

3.一种感应无线功率接收机（23），用于从包括至少一个另外的感应无线功率接收机的无线功率传输***中的感应无线功率发射机（22）接收具有至少2瓦的功率的感应无线功率信号，所述感应无线功率接收机（23）包括：

- 次级线圈（26），其用于接收所述感应无线功率信号，

- 功率调制和解调单元（42），其用于调制和解调所述感应无线功率信号，

- 功率测量单元（46），其用于确定由所述功率接收机接收的感应无线功率的量，

- 以及通信和控制单元（43），

所述通信和控制单元布置成控制所述功率调制和解调单元，以在存在于重复的通信帧中的通信时隙中与所述感应无线功率发射机（22）通信，并且其由所述感应无线功率发射机协调，并且所述通信协调和控制单元进一步布置成：

- 从所述感应无线功率发射机接收用于同步功率测量的所分配的功率测量时隙（54）的通告，

- 激活所述功率测量单元以确定由所述功率发射机在所述功率测量时隙期间接收的感应功率的量，

- 在所述功率测量时隙之后，向所述无线功率发射机发送指示所接收的感应功率的量的消息，其用于由所述无线功率发射机在基于所述无线功率传输***中的所计算的损耗的功率的量的外来物体的检测中使用。

4.如权利要求3所述的感应无线功率接收机，其中所述功率测量时隙的持续时间在30到60毫秒的范围内。

5.一种通过确定感应无线功率传输***中的功率损耗来检测外来物体的方法，所述感应无线功率传输***包括用于发射具有至少2瓦的功率的感应无线功率信号的感应无线功率发射机（22）和用于接收所述感应无线功率信号的至少两个感应无线功率接收机（23），其中所述功率发射机和所述功率接收机布置成借助于所述感应无线功率信号的调制和解调来通信，其中所述通信在时隙中被分摊并由所述功率发射机协调，

所述方法包括下述步骤：

- 所述功率发射机（22）分配同步功率测量时隙并将通告所述同步功率测量时隙的消息发送到所述功率接收机（23），

- 所述功率发射机在所述功率测量时隙期间测量由所述功率发射机发射的感应无线功率，

- 每个所述功率接收机在所述功率测量时隙期间测量由该功率接收机接收的感应无线功率，

- 在所述功率测量时隙之后，每个所述功率接收机将指示所测量的由该功率接收机接收的功率的消息发送到所述功率发射机，

- 所述功率发射机由所测量的由所述功率发射机发射的感应无线功率和所测量的由每个所述功率接收机接收的感应无线功率计算功率损耗，

- 如果所计算的功率损耗超过阈值，则所述功率发射机减小所述感应无线功率信号的功率。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述功率测量时隙的持续时间在30到60毫秒的范围内。

7.一种通过确定感应无线功率发射机（22）中的功率损耗来检测外来物体的方法，所述感应无线功率发射机（22）用于将具有至少2瓦的功率的感应无线功率信号的发射到用于接收所述感应无线功率信号的至少两个感应无线功率接收机（23），其中所述功率发射机布置成借助于所述感应无线功率信号的调制和解调来与所述功率接收机通信，其中所述通信在时隙中被分摊并由所述功率发射机协调，

所述方法包括下述步骤：

- 所述功率发射机（22）分配同步功率测量时隙并将通告所述同步功率测量时隙的消息发送到所述功率接收机（23），

- 所述功率发射机在所述功率测量时隙期间测量由所述功率发射机发射的感应无线功率，

- 在所述功率测量时隙之后，所述功率发射机从每个所述功率接收机接收指示所测量的由该功率接收机接收的功率的消息，

- 所述功率发射机由所测量的由所述功率发射机发射的感应无线功率和所测量的由每个所述功率接收机接收的感应无线功率计算功率损耗，

- 如果所计算的功率损耗超过阈值，则所述功率发射机减小所述感应无线功率信号的功率。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述功率测量时隙的持续时间在30到60毫秒的范围内。