CN110945745B - 无线功率传输***中的异物侦测 - Google Patents

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Abstract

对无线功率发送器来说，利用基准Q因子和测量得到的Q因子能够执行异物侦测。基准Q因子和测量得到的Q因子被比较，以确定是否存在异物。该比较是根据一个或多个附加参数调整的。

Description

无线功率传输***中的异物侦测
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年7月19日递交的申请号为62/700,371的美国临时申请案的优先权，在此合并参考该申请案的全部内容。
技术领域
本文描述的技术通常涉及无线功率传送，以及具体地涉及在无线功率发送器(wireless power transmitter)产生的场(field)中进行异物侦测。
背景技术
无线功率传输***(Wireless Power Transfer Systems，WPTS)作为一种无需电线或连接器即可传送电力的便捷方式而越来越受欢迎。目前行业中正在开发的WPTS可以分为两大类：磁感应(magnetic induction，MI)***和磁谐振(magnetic resonance，MR)***。这两种类型的***都包括无线功率发送器和无线功率接收器(wireless powerreceiver)。这样的***可以用于为诸如智能手机或平板计算机之类的移动装置供电或为其充电。这样的移动装置包括无线功率接收器，该无线功率接收器能够具有通过无线功率发送器无线地传送到其上的电力。例如，在无线充电期间，无线功率发送器可位于垫子(pad)内或台面(stand)上，其上可以放置移动装置。
感应式WPTS利用频率变化作为功率流控制机制，通常操作在几百千赫兹的分配频率范围内。
MR WPTS利用输入电压调节器来调节输出功率，通常操作在单个的谐振频率上。在典型应用中，MR WPTS操作在6.78MHz的频率上。
几个行业委员会一直在努力开发基于无线功率传输用于消费产品的国际标准。
发明内容
一些实施例涉及一种针对无线功率发送器和无线功率接收器之间的无线功率传输执行异物侦测的方法，该方法包括：无线功率发送器测量包括该无线功率发送器和该无线功率接收器在内的***的Q因子(Q-factor)，以产生Q因子测量值(Q-factormeasurement)；该无线功率发送器从该无线功率接收器接收基准Q因子(reference Q-factor)；以及，通过比较该基准Q因子和该Q因子测量值来确定是否存在异物，其中，该比较是考虑以下一项或多项进行的：该无线功率发送器存储的参数；以及，从该无线功率接收器接收到的参数。
该比较是在考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的。
该无线功率发送器存储的参数包括以下一项或多项：该无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；参考无线功率发送器在该参考无线功率发送器没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，参考无线功率发送器在没有加载无线功率接收器时的电感值与该参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器时的电感值之比；其中，该参考无线功率发送器是用来测量该基准Q因子的无线功率发送器。
该参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器时的电感值是利用两种以上类型的无线功率接收器所表现出的电感值的平均值。
该比较是在考虑从该无线功率接收器接收到的参数的情况下进行的。
从该无线功率接收器接收到的参数包括：参考无线功率发送器在加载有该无线功率接收器时的谐振频率。
该比较是在进一步考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的，以及，该无线功率发送器存储的参数包括：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
该无线功率发送器存储的参数还包括以下一项或多项：该无线功率发送器在该无线功率发送器没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子。
该比较是在进一步考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的，其中，该无线功率发送器存储的参数包括以下一项或多项：在该参考无线功率发送器没有加载无线功率接收器时该参考无线功率发送器的Q因子；以及，该无线功率发送器在利用谐振电容终止且该无线功率发送器没有加载无线功率接收器时该无线功率发送器的谐振频率。
该无线功率发送器存储的参数还包括：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
该方法还包括：基于确定出的是否存在异物，允许或禁止无线功率传输或调整所传送的功率电平，或与该无线功率接收器通信。
该方法还包括：在该确定之前，评估该Q因子测量值，以确定是否存在无线功率接收器；其中，在确定出存在无线功率接收器的情况下执行确定是否存在异物的操作。
该Q因子测量值是通过部分考虑该无线功率发送器测量Q因子的谐振频率进行的。
该方法还包括：当确定出存在无线功率接收器时，在从该无线功率接收器接收该基准Q因子之前，增大该无线功率发送器产生的场的强度。
一些实施例涉及一种用于无线功率发送器的控制器，包括：电路，该电路被配置为：测量***的Q因子，以产生Q因子测量值，该***包括该无线功率发送器和无线功率接收器；接收该无线功率接收器的基准Q因子；以及，通过比较该基准Q因子和该Q因子测量值来确定是否存在异物，其中，该比较是考虑以下一项或多项进行的：该无线功率发送器存储的参数；以及，从该无线功率接收器接收到的参数。
该比较是在考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的。
该无线功率发送器存储的参数包括以下一项或多项：该无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，参考无线功率发送器在没有加载无线功率接收器时的电感值与该参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器时的电感值之比；其中，该参考无线功率发送器是用来测量该基准Q因子的无线功率发送器。
该参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器时的电感值是利用两种以上类型的无线功率接收器所表现出的电感值的平均值。
该比较是在考虑从该无线功率接收器接收到的参数的情况下进行的。
从该无线功率接收器接收到的参数包括：参考无线功率发送器在加载有该无线功率接收器时的谐振频率。
该比较是在进一步考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的，其中，该无线功率发送器存储的参数包括：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
该无线功率发送器存储的参数还包括以下一项或多项：该无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子。
该比较是在进一步考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的，其中，该无线功率发送器存储的参数包括以下一项或多项：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，该无线功率发送器在利用谐振电容终止且该无线功率发送器没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
该无线功率发送器存储的参数还包括：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
该电路被配置为：基于确定出的是否存在异物，允许或禁止无线功率传输或调整所传送的功率电平，或与该无线功率接收器通信。
该电路被配置为：在该确定之前，评估该Q因子测量值，以确定是否存在无线功率接收器；其中，在确定出存在无线功率接收器的情况下执行确定是否存在异物的操作。
该Q因子测量值是通过部分考虑该无线功率发送器测量Q因子的谐振频率进行的。
该电路被配置为：当确定出存在无线功率接收器时，在从该无线功率接收器接收该基准Q因子之前，增大该无线功率发送器产生的场的强度。
一些实施例涉及一种无线功率发送器，包括控制器，该控制器被配置为：测量***的Q因子，以产生Q因子测量值，该***包括该无线功率发送器和无线功率接收器；接收该无线功率接收器的基准Q因子；以及，通过比较该基准Q因子和该Q因子测量值来确定是否存在异物，其中，该比较是考虑以下一项或多项进行的：该无线功率发送器存储的参数；以及，从该无线功率接收器接收到的参数。
以上发明内容是通过示例的方式提供的，并且不旨在进行限制。
附图说明
在附图中，在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的元件由相同的附图标记表示。为了清楚起见，并非每个元件都在每个附图中标记。附图不一定按比例绘制，而是着重于说明本文描述的技术和装置的各个方面。
图1示出了无线电力***的框图，该无线电力***包括无线功率发送器和无线功率接收器，无线功率接收器向无线功率发送器提供基准Q因子(reference Q-factor)和可选地提供基准频率(reference frequency)，以用于异物侦测(foreign objectdetection，FOD)。
图2根据一些实施例示出了一种执行异物侦测的方法的流程图。
图3示出了包括无线功率发送器和无线功率接收器的无线电力***的框图。
图4示出了校准数据，其是在没有异物存在的情况下利用加载有各种类型的无线功率接收器(被标记为1-5)(例如，移动装置)的参考发送器测量得到的Q因子。
图5示出了原始数据，其是在存在无线功率接收器1-5而没有异物存在的情况下在实际的无线功率发送器(类型1)上测量得到的Q因子。
图6示出了与图5类似的图，但用于类型2的实际的无线功率发送器。
具体实施方式
无线功率传输会因无线功率发送器产生的场中存在异物而降低。诸如金属物体之类的导电物体由于在导电物体中引起涡流而吸收功率。这种物体的存在会大大降低无线功率传输的效率。如果存在金属物体，则效率会大大降低(例如，从90％降至40％)。此外，由于吸收功率，物体的温度显著升高，这是不希望的。已经开发出无线功率接收器针对无线功率传输测量品质因子(quality factor，Q-fact，Q因子)来感测异物的存在的技术。根据这样的技术，由于异物的存在会降低***的Q因子，因此，测量该Q因子能够用来确定是否存在异物。如果Q因子在可接受范围之外，则确定出存在异物，以及，无线功率传输被禁用(disabled)。另一方面，如果Q因子在可接受的范围内，则确定出不存在异物，以及，无线功率传输被允许。为了确定出测量得到的Q因子是否在可接受的范围内，一种技术是无线功率接收器存储用于无线功率接收器的基准Q因子(reference Q-factor)。无线功率接收器的基准Q因子是已利用参考无线功率发送器(reference wireless power transmitter)测得的。为了执行异物侦测，无线功率接收器将其基准Q因子发送至无线功率发送器。无线功率发送器将基准Q因子与无线功率发送器测量得到的Q因子进行比较。如果基准Q因子和测量得到的Q因子彼此足够接近(例如，在一阈值量之内)，则确定出不存在异物。然而，如果基准Q因子和测量得到的Q因子彼此之间不是足够接近，则确定出存在异物。
本发明人已经认识并意识到，上述用于侦测异物的技术在某些情况下无法准确地侦测到是否存在异物。例如，如果无线功率发送器测量Q因子的频率不同于确定基准Q因子的频率，则基准Q因子和测量得到的Q因子之间的比较不是合适的比较，因为Q因子会随***的谐振频率(resonant frequency)变化。一种技术涉及以100kHz的频率测量基准Q因子。发明人已经意识到，在实践中，当无线功率发送器在存在无线功率接收器的情况下测量Q因子时，谐振频率在90-110kHz的范围内，例如，可从测量无线功率接收器的基准Q因子的频率(100kHz)处变化。
发明人已经意识到，当比较基准Q因子与测量得到的Q因子时，可以通过考虑(taking into account)附加信息来提高异物侦测的准确度。例如，该附加信息可以是无线功率接收器、无线功率发送器和/或被用来测量基准Q因子的参考无线功率发送器的一个或多个参数。一个或多个参数被存储在无线功率发送器中，并在表达式(expression)或方程式(equation)中进行评估(evaluated)，以对基准Q因子和测量得到的Q因子执行调整后的比较(adjusted comparison)。对基准Q因子和测量得到的Q因子执行调整后的比较能够提高异物侦测的准确度。
图1示出了包括无线功率发送器1和无线功率接收器11的无线电力***100的框图。无线功率发送器1和无线功率接收器11通过带内(in-band)或带外(out of band)通信彼此通信。本文描述的技术不限于用于传输该信息的通信技术。在无线功率发送器1开始(initiate)无线功率传输之前，无线功率接收器11将参考信息(reference information)发送给无线功率发送器1。该参考信息包括基准Q因子(QREF.MD)。可选地，该参考信息还包括基准频率(FREF.MD)，该基准频率是参考发送器在具有被安装在充电位置中的无线功率接收器11时的自谐振频率(self-resonant frequency)。
在一些实施例中，基准Q因子和/或基准频率已经在校准过程中测得并且被存储在无线功率接收器11的至少一个存储装置19中，存储装置19可以是任何合适类型的计算机可读存储装置，例如存储器或寄存器。该校准过程是由具有已知参数的参考无线功率发送器或由诸如LCR仪表的测量设备执行的。LCR仪表通常在固定频率下同时执行Q因子和线圈电感(coil inductance)的测量。此频率不同于测试发送器(test transmitter)所呈现的自激振荡频率(self-oscillating frequency)，因此，Q因子的测量值需要被归一化(normalized)，以进行比较。然而，本文描述的技术对用于测量无线功率接收器的基准频率和基准Q因子的技术不做限制。
无线功率发送器1执行测量，以测量包括无线功率发送器1和无线功率接收器11的***100的Q因子。测量得到的Q因子是QPR.MD.FO。可以使用用于测量Q因子的任何合适的技术，其中一些是本领域已知的，以及，本文通过示例方式描述了其中的一些。在一些实施例中，为了测量Q因子，可以将无功率传输时间窗(no-power transfer time window)合并到无线功率发送器操作例程(operating routine)中。
图2根据一些实施例示出了执行异物侦测(FOD)的方法的流程图。举例来说，图2的方法可由无线功率发送器的控制器执行。
在步骤201中，无线功率发送器1针对无线功率传输测量Q因子。该测量是在无线功率接收器与无线功率发送器通信之前进行的。可以通过以相对较低的能量激励(energize)无线功率发送器的发射线圈(transmit coil)来进行该测量，该能量低于将激励无线功率接收器的能量的电平。这样的测量能够有助于确定是否存在无线功率接收器。无线功率发送器的控制器控制这样的测量。可以使用多种合适的测量技术中的任何一种，例如，时域测量或频域测量。合适的测量的示例在Muratov等人的美国公开专利申请2018/0241257中进行了描述，在此合并参考该申请案的全部内容。
在步骤202中，基于测量得到的Q因子来确定是否存在潜在的(potential)无线功率接收器，或者，基于测量得到的Q因子而没有来自无线功率接收器的任何参考信息来确定是否存在异物。例如，相对于没有负载的(unloaded)无线功率发送器的情形，该Q因子的适度改变(moderate change)可能表明存在潜在的无线功率接收器。而该Q因子的显著改变(significant change)可能表明存在异物。例如，如果测量得到非常低的Q因子，则这表明存在异物。如果确定出存在异物或没有侦测到潜在的无线功率接收器，则该过程从头开始。无线功率发送器以此方式重复执行测量，直到检测到潜在的无线功率接收器。
在步骤203中，如果侦测到潜在的无线功率接收器，则无线功率发送器增大发射功率，以尝试激励无线功率接收器并发起通信。如果存在无线功率接收器，则在无线功率发送器和无线功率接收器之间启动通信。然后，他们可以交换信息，以及，无线功率接收器提供其参考信息，以执行更深入的(more fine-grained)异物侦测技术。
在步骤204中，无线功率发送器接收无线功率接收器的基准Q因子以及可选地接收无线功率接收器的基准频率(例如，由控制器透过无线功率发送器的通信接口接收)。如上所述，例如，可从无线功率接收器接收基准Q因子和/或基准频率。可以使用任何适当的通信技术来发送信息，例如无线通信。
在步骤205中，鉴于附加信息(例如，无线功率接收器、无线功率发送器和/或用来测量该基准Q因子的参考无线功率发送器的一个或多个参数)，在基准Q因子和测量得到的Q因子之间执行调整后的比较。此类参数是从无线功率接收器接收到的或是被存储在无线功率发送器中的(例如，在制造和/或编程时)。该参数与基准Q因子、测量得到的Q因子一起进行评估(evaluate)，以及，该参数被作为表达式或方程式进行评估，以对基准Q因子和测量得到的Q因子执行调整后的比较。
在步骤206中，基于该比较来确定是否存在异物。例如，如果在调整一个或多个附加参数之后，该比较表明基准Q因子和测量得到的Q因子彼此相似(are similar to oneanother)，则可以确定出不存在异物。如果在调整一个或多个附加参数之后，该比较表明基准Q因子和测量得到的Q因子彼此不相似(are not similar to one another)，则可以确定出存在异物。如果确定出不存在异物，则允许无线功率发送器发起或继续无线功率传输，或者允许无线功率发送器增大无线功率传输的功率电平。如果确定出存在异物，则阻止(prevent)无线功率发送器发起或继续无线功率传输，或者控制无线功率发送器降低无线功率传输的功率电平。
调整后的比较的示例
可以以各种合适的方式并利用许多不同的参数来执行测量得到的Q因子和基准Q因子之间的调整后的比较，下面描述其示例。首先提供方程式和表达式中使用的参数的列表，然后提供调整后的比较的几个示例。应当理解，这些是示例，以及，可以对该比较进行各种适当的调整。
参数说明
是当无线功率接收器11被放置在无线功率发送器1上时无线功率发送器1的Q因子的期望值(expected value)。
是无载(not loaded)的参考无线功率发送器的参考线圈的电感值与加载有(loaded with)移动装置的参考无线功率发送器的参考线圈的电感值之比(ratio)。加载(loaded)表示移动装置配备了无线充电器且被放置在无线功率发送器的充电位置中。该值可以是利用不同移动装置的大量表示获得的平均值。
QPR.MD.FO--无线功率发送器1在加载有无线功率接收器11且存在预期的异物时的Q因子的测量值。
QREF.C--无载的参考无线功率发送器的参考线圈的Q因子。
fREF.C--测量QREF.C的频率，或者，参考无线功率发送器的参考线圈在测量QREF.C时自激振荡(self-oscillate)。
QREF.MD--参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器11且确定没有异物时该参考无线功率发送器的参考线圈的Q因子。
fREF.MD--参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器11时该参考无线功率发送器的参考线圈的自谐振频率(self-resonant frequency)。
QPR.C--无载的无线功率发送器1的Q因子。
fPR.C--实际的发送器1处于无载状态并利用CPR终止(terminated)时的线圈自谐振频率，CPR-谐振电容。
QPR.MD--无线功率发送器1在加载有无线功率接收器且没有异物时的Q因子。
fPR.MD--在存在有无线功率接收器11且没有异物时，无线功率发送器1的发射线圈谐振的频率。
余量(margin)–Q因子“好”值(‘good’value)和“差”值(‘bad’value)之间的阈值差。可以具有正值或负值。
fPR.MD.FO--在存在有移动装置和异物时，实际的发射线圈谐振的频率。
例子1
异物侦测准则：
如果则存在FO。
公知参数：
QREF.C；fREF.C；
基于对移动装置(MD)的校准的参数，该参数是在参考公知线圈上执行的，并被从无线功率接收器发送到无线功率发送器：
QREF.MD；fREF.MD；
无线功率发送器中可得到的参数：
通过设计--QPR.C；fPR.C；CPR；QPR.MD；fPR.MD；余量；RATL；
通过在无线功率发送器操作期间执行测量--QPR.MD.FO；fPR.MD.FO。
可选地比例方程式(Alternative Scaling Equations)
RATL–电感比。参考线圈的固有电感(native inductance)与加载有给定(given)移动装置或具有代表数量的各种移动装置的参考TX线圈的电感之比的平均值。
所示表达式的其它替代派生形式或简化形式可用于实现相同或接近的结果。
例子2
代替
异物侦测准则：
如果则存在FO。
公知参数：
QREF.C；fREF.C；
基于对移动装置(MD)的校准的参数，该参数是在参考公知线圈上执行的，并被从无线功率接收器发送到无线功率发送器：
QREF.MD；fREF.MD；
无线功率发送器中可得到的参数：
通过设计--QPR.C；fPR.C；CPR；QPR.MD；fPR.MD；余量；
通过在无线功率发送器操作期间执行测量--QPR.MD.FO；fPR.MD.FO。
例子3
通过参考线圈和实际的线圈的固有频率之比对示例2进行附加校准：
异物侦测准则：
如果则存在FO。
公知参数：
QREF.C；fREF.C；
基于对移动装置(MD)的校准的参数，该参数是在参考公知线圈上执行的，并被从无线功率接收器发送到无线功率发送器：
QREF.MD；fREF.MD；
无线功率发送器中可得到的参数：
通过设计--QPR.C；fPR.C；CPR；QPR.MD；fPR.MD；余量；
通过在无线功率发送器操作期间执行测量--QPR.MD.FO；fPR.MD.FO。
例子4
异物侦测准则：
如果则存在FO。
公知参数：
QREF.C；fREF.C；
基于对移动装置(MD)的校准的参数，该参数是在参考公知线圈上执行的，并被从无线功率接收器发送到无线功率发送器：
QREF.MD；fREF.MD；
无线功率发送器中可得到的参数：
通过设计--QPR.C；fPR.C；CPR；QPR.MD；fPR.MD；余量；
通过在无线功率发送器操作期间执行测量--QPR.MD.FO；fPR.MD.FO。
***描述及Q因子和Fo测量
本文描述的技术和装置使得能够使用相对较低的功率电平来侦测异物。在一些实施例中，可以通过激励和控制无线功率发送器的驱动电路并测量无线功率发送器中的瞬态的特性(characteristic of a transient)来执行侦测，以测量Q因子。基于瞬态特性，无线功率发送器能够确定出在无线功率发送器产生的场中是否存在异物。然而，可以以任何合适的方式来测量Q因子，且不限于测量瞬态的特性。在一些实施例中，可以通过频域测量或时域和频域测量的组合来检测Q因子。
图3示出了包括无线功率发送器1和无线功率接收器11的无线电力***100的框图。无线功率发送器1具有驱动电路7，驱动电路7包括逆变器3，逆变器3通过匹配网络6驱动发射线圈10。无线功率发送器1包括稳压源(regulated voltage source)2(例如，电压调节器)，稳压源2提供经调节的DC电压给逆变器3。稳压源2响应于来自控制器5的控制激励(control stimulus)而产生经调节的DC输出电压。在一些实施例中，驱动电路7可以是D类或E类放大器，其将逆变器3的输入处的DC电压转换成AC输出电压，以驱动发射线圈10。AC输出电压的产生使能通过电磁感应的无线功率传输。控制器5控制信号发生器9，以利用所选择的无线功率传输频率的信号来驱动逆变器3。作为示例，逆变器3可在100与205kHz之间的频率上切换，以将功率发送到无线功率接收器，该无线功率接收器被设计为根据用于低功率Qi接收器的Qi规范和用于中等功率Qi接收器的80-300kHz来接收无线功率。逆变器3可以在更高频率上(诸如ISM频带内大于1MHz的频率，如6.765MHz至6.795MHz)切换，以向被设计为使用MR技术接收无线功率的接收器发射功率。但是，这些频率仅作为示例进行描述，因为根据任何合适的规范，无线功率可以以各种合适的频率进行传输。控制器5可以是模拟电路或数字电路。控制器5可以是可编程的，且可以命令信号发生器9基于所存储的程序指令在期望的传输频率上产生信号，从而逆变器3在该期望的传输频率上进行切换。匹配网络6通过向逆变器3呈现适当的阻抗来促进无线功率传输。(一个或多个)匹配网络可以具有一个或多个电容性或电感性组件或电容性和电感性组件的任何适当的组合。由于发射线圈10具有电感性阻抗，因此在一些实施例中，匹配网络6可以包括一个或多个电容性组件，当与发射线圈10的一个或多个阻抗相结合时，其向逆变器的输出呈现适于驱动发射线圈10的阻抗。在一些实施例中，在无线功率传输期间，匹配网络6的谐振频率被设置为等于或近似等于逆变器3的切换频率(switching frequency)。发射线圈10可以通过任何合适类型的导体来实现。该导体可以是导线，包括实心线或Litz线，或被图案化的导体，例如PC板或集成电路的图案化导体。
发射线圈10中的AC电流根据安培定律产生振荡磁场。振荡磁场根据法拉第定律将AC电压感应到无线功率接收器11的接收线圈12中。在接收线圈12中感应出的AC电压通过匹配网络13提供给整流器14，整流器14产生未调节的DC电压。整流器14可以是同步整流器，或者可以使用二极管来实现。使用DC/DC转换器15来调节未调节的DC电压，该DC/DC转换器的输出被滤波并且作为输出电压Vout被提供给负载。在一些替代实施例中，DC/DC转换器15能够被线性调节器或电池充电器代替，或者完全省去。在一些实施例中，无线功率发送器1可具有通信电路(例如，在控制器5内)，用于通过带内通信或带外通信与无线功率接收器11通信。类似地，无线功率接收器11可具有用于与无线功率发送器1进行通信的通信电路。无线功率接收器11可向无线功率发送器1发送反馈信息，该信息指示无线功率接收器11处所需的功率或者在要提供的功率电平中的改变。作为响应，无线功率发送器1相应地增大或减少其功率输出。无线功率发送器1可通过改变电压驱动电平，所发送的信号的频率或这两者来控制发送的功率量。可以使用任何合适的功率控制技术。
如图3所示，如果导电的异物20进入无线功率发送器1的发射线圈10产生的场，则无线功率传输效率降低和/或导电的异物20会经历明显的加热。举例来说，导电的异物20的示例包括硬币、回形针和钥匙。
实验数据
图4至图6示出了能够提高区分不存在异物的情况和存在异物的情况的能力的示例计算。
图4示出了校准数据(calibration data)，该校准数据是参考发送器在加载有各种类型的无线功率接收器(例如，移动装置)(标记为1-5)但没有异物存在时测量得到的Q因子。还示出了该参考发送器在加载了相同类型的无线功率接收器但存在不同类型的异物(标记为FO#1至FO#4)时的Q因子测量值。使用了四种Qi标准的异物：FO#1–不锈钢圆盘(stainless disk)；FO#2–不锈钢环(stainless ring)；F0#3–铝箔盘(Aluminum foildisk)；FO#4–厚铝盘(thick aluminum disk)。如图所示，在没有异物的情况下，测量得到的Q因子在35-50的范围内。对于不同的异物和接收器类型，异物的存在使测量得到的Q因子降低不同的量。区分存在异物和不存在异物具有挑战性，因为这两种情况下的Q因子差异可能相对较小。例如，对于移动装置类型5，不存在异物和存在FO#4的Q因子测量值之间的余量仅约为5。
图5示出了原始数据(raw data)，其是在存在无线功率接收器1-5但没有异物的情况下在实际的无线功率发送器(类型1)上测量得到的Q因子。在图5中也示出了当类型1的无线功率发送器在加载有相同类型的无线功率接收器但存在不同类型的异物(标记为FO#1至FO#4)时，由类型1的无线功率发送器进行的Q因子测量值。在存在异物和不存在异物之间的Q因子的差异小于图4中的参考线圈的情况，特别是针对无线功率接收器5和FO#4。在图5中也示出了预测器(predictor)1-4，其分别是基于本文描述的与例子1至4相对应的方程式计算出的被补偿后的Q因子值。如图5所示，预测器的值(补偿后的Q因子)高于原始数据，以及，在存在异物时和不存在异物时的情况之间提供更大的余量。
图6示出了与图5类似的图，但用于类型2的实际的无线功率发送器。图6示出了原始数据，该原始数据是在存在无线功率接收器1-5但没有异物的情况下，在实际的无线功率发送器(类型2)上测量得到的Q因子。在图6中也示出了当类型2的无线功率发送器加载有相同类型的无线功率接收器且存在不同类型的异物(标记为FO#1至FO#4)时，由类型2的无线功率发送器进行的Q因子测量。存在异物和不存在异物之间的Q因子的差异小于图4中的参考线圈的情况，特别是对于无线功率接收器5和FO#4，以及，除非执行补偿，否则实际上是不可侦测的。在图6中也示出了预测器1-4，其分别是基于本文描述的对应于例子1-4的方程式计算出的被补偿后的Q因子值。如图6所示，预测器的值(补偿后的Q因子)高于原始数据，且在存在异物时和不存在异物时的情况之间提供更大的余量。
上述线圈类型的参数：
1、参考线圈
a.电感值–24uH
b.匝数–两层20(20in two layers)
c.外径
d.内径
2、实际的发送器类型1
a.电感值–10uH
b.匝数–一层12
c.外形尺寸48mmx48mm
d.内尺寸19mmx19mm
3、实际的变送器类型2
a.电感值–8.9uH
b.匝数–一层11
c.外径
d.内径
附加方面
如上所述，可以使用控制器5来控制多模式无线功率发送器，该控制器可以由任何适当类型的电路来实现。例如，控制器5可以使用硬件或者硬件和软件的组合来实现。当使用软件实施时，可以在任何合适的处理器(例如，微处理器)或处理器的集合上执行合适的软件代码。可以以多种方式来实现一个或多个控制器，例如利用专用硬件或通用硬件(例如，一个或多个处理器)，其是利用微码(microcode)或软件进行编程的，以执行上述功能。
在这方面，应当理解，本文所述实施例的一种实现方式包括至少一种计算机可读存储介质(例如，RAM，ROM，EEPROM，闪存或其它存储技术，或者其它有形的，非暂时性的计算机可读介质)，其编码有计算机程序(即，多个可执行指令)，当被一个或多个处理器执行时，执行上述一个或多个实施例的功能。另外，应当理解，对计算机程序的引用不限于在主计算机上运行的应用程序，该计算机程序被执行时执行上述任何功能。而是，本文在一般意义上使用术语计算机程序和软件来指代可以用来对一个或多个处理器进行编程的任何类型的计算机代码(例如，应用软件，固件，微代码或任何其它形式的计算机指令)，以实现本文讨论的技术的各个方面。
本文描述的装置和技术的各个方面可以单独使用，组合使用或以在先前描述中描述的实施例中未具体讨论的各种布置使用，因此，其应用不限于在前面的描述中或在附图中示出的组件的详情和安排。例如，一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其它实施例中描述的方面组合。
权利要求书中用以修饰权利要求元素的诸如“第一”，“第二”，“第三”等序数词的使用本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一个的任何优先级，优先次序或顺序，或所执行的方法的动作的时间顺序，但仅用作区分具有相同名称的一个权利要求书元素与具有相同名称的另一个元素(但使用序数词)，以区分权利要求元素。
另外，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制。本文中“包括”，“由…组成”或“具有”，“包含”，“涉及”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其它项目。

Claims (29)

1.一种针对无线功率发送器和无线功率接收器之间的无线功率传输执行异物侦测的方法，该方法包括：
该无线功率发送器测量***的Q因子，以产生Q因子测量值，该***包括该无线功率发送器和该无线功率接收器；
该无线功率发送器接收该无线功率接收器的基准Q因子；以及，
该无线功率发送器通过比较该基准Q因子和该Q因子测量值来确定是否存在异物，其中，该比较是考虑以下一项或多项进行的：
该无线功率发送器存储的参数；以及，
从该无线功率接收器接收到的参数；
其中，该参数是指该基准Q因子以外的附加信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该比较是在考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该无线功率发送器存储的参数包括以下一项或多项：
该无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；
参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，
参考无线功率发送器在没有加载无线功率接收器时的电感值与该参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器时的电感值之比；
其中，该参考无线功率发送器是用来测量该基准Q因子的无线功率发送器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器时的电感值是利用两种以上类型的无线功率接收器所表现出的电感值的平均值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该比较是在考虑从该无线功率接收器接收到的参数的情况下进行的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从该无线功率接收器接收到的参数包括：参考无线功率发送器在加载有该无线功率接收器时的谐振频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该比较是在进一步考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的，其中，该无线功率发送器存储的参数包括：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该无线功率发送器存储的参数还包括以下一项或多项：
该无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，
该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该比较是在进一步考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的，其中，该无线功率发送器存储的参数包括以下一项或多项：
该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，
该无线功率发送器在利用谐振电容终止且没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该无线功率发送器存储的参数还包括：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
11.根据权利要求1项所述的方法，还包括：基于确定出的是否存在异物，允许或禁止无线功率传输或调整所传送的功率电平，或与该无线功率接收器通信。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在该确定之前，评估该Q因子测量值，以确定是否存在无线功率接收器；
其中，在确定出存在无线功率接收器的情况下执行确定是否存在异物的操作。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该Q因子测量值是通过部分考虑该无线功率发送器测量Q因子的谐振频率进行的。
14.根据权利要求12项所述的方法，还包括：
当确定出存在无线功率接收器时，在从该无线功率接收器接收该基准Q因子之前，增大该无线功率发送器产生的场的强度。
15.一种用于无线功率发送器的控制器，包括：
电路，被配置为：
测量***的Q因子，以产生Q因子测量值，该***包括该无线功率发送器和无线功率接收器；
接收该无线功率接收器的基准Q因子；以及，
通过比较该基准Q因子和该Q因子测量值来确定是否存在异物，其中，该比较是考虑以下一项或多项进行的：
该无线功率发送器存储的参数；以及，
从该无线功率接收器接收到的参数；
其中，该参数是指该基准Q因子以外的附加信息。
16.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，该比较是在考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的。
17.根据权利要求16所述的控制器，其特征在于，该无线功率发送器存储的参数包括以下一项或多项：
该无线功率发送器在没有加载无线功率接收器时的Q因子；
参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，
参考无线功率发送器在没有加载无线功率接收器时的电感值与该参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器时的电感值之比；
其中，该参考无线功率发送器是用来测量该基准Q因子的无线功率发送器。
18.根据权利要求17所述的控制器，其特征在于，该参考无线功率发送器在加载有无线功率接收器时的电感值是利用两种以上类型的无线功率接收器所表现出的电感值的平均值。
19.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，该比较是在考虑从该无线功率接收器接收到的参数的情况下进行的。
20.根据权利要求19所述的控制器，其特征在于，从该无线功率接收器接收到的参数包括：参考无线功率发送器在加载有该无线功率接收器时的谐振频率。
21.根据权利要求20所述的控制器，其特征在于，该比较是在进一步考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的，其中，该无线功率发送器存储的参数包括：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
22.根据权利要求21所述的控制器，其特征在于，该无线功率发送器存储的参数还包括以下一项或多项：
该无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，
该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子。
23.根据权利要求20所述的控制器，其特征在于，该比较是在进一步考虑该无线功率发送器存储的参数的情况下进行的，以及，该无线功率发送器存储的参数包括以下一项或多项：
该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的Q因子；以及，
该无线功率发送器在利用谐振电容终止且没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
24.根据权利要求23所述的控制器，其特征在于，该无线功率发送器存储的参数还包括：该参考无线功率发送器在其没有加载无线功率接收器时的谐振频率。
25.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，该电路还被配置为：基于确定出的是否存在异物，允许或禁止无线功率传输或调整所传送的功率电平，或与该无线功率接收器通信。
26.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，该电路还被配置为：
在该确定之前，评估该Q因子测量值，以确定是否存在无线功率接收器；
其中，在确定出存在无线功率接收器的情况下执行确定是否存在异物的操作。
27.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，该Q因子测量值是通过部分考虑该无线功率发送器测量Q因子的谐振频率进行的。
28.根据权利要求26所述的控制器，其特征在于，该电路还被配置为：
当确定出存在无线功率接收器时，在从该无线功率接收器接收该基准Q因子之前，增大该无线功率发送器产生的场的强度。
29.一种无线功率发送器，包括：
控制器，被配置为：
测量***的Q因子，以产生Q因子测量值，该***包括该无线功率发送器和无线功率接收器；
接收该无线功率接收器的基准Q因子；以及，
通过比较该基准Q因子和该Q因子测量值来确定是否存在异物，其中，该比较是考虑以下一项或多项进行的：
该无线功率发送器存储的参数；以及，
从该无线功率接收器接收到的参数；
其中，该参数是指该基准Q因子以外的附加信息。
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