DE102022101902A1

DE102022101902A1 - Verfahren und schaltlogik zur abschwächung der sättigung in drahtlosen leistungssystemen

Info

Publication number: DE102022101902A1
Application number: DE102022101902.0A
Authority: DE
Inventors: Adam L. Schwartz; Alireza Safaee; Stephen C. Terry; Zhiyuan Hu
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-08-04
Also published as: US20220247232A1; JP2022117484A; KR20220110109A; US20230327495A1; US11984737B2; US11735962B2; CN117439283A; JP2024026092A; US20240250561A1; CN114825662A

Abstract

Ein drahtloses Ladesystem, das einen Leistungsüberträger aufweist, kann drahtlos Leistung an einen Leistungsempfänger übertragen. Eine Abschirmungssättigung, wie eine Sättigung einer Ferritstruktur, im drahtlosen Leistungsempfänger kann unter einigen Betriebsbedingungen auftreten. Eine Sättigung kann zu störenden Oszillationen bei der Leistungsübertragung führen. Die Leistungsübertragung kann eine Steuerschaltlogik zum Erkennen und Abschwächen einer Sättigung einschließen.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 17/198.116 , eingereicht am 10. März 2021, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/143.704 , eingereicht am 29. Januar 2021, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
GEBIET
Dies bezieht sich im Allgemeinen auf Leistungssysteme und insbesondere auf drahtlose Leistungssysteme zum Laden von elektronischen Vorrichtungen.
STAND DER TECHNIK
In einem drahtlosen Ladesystem überträgt eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, wie eine Ladematte, drahtlos Leistung zu einer drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung, wie einer batteriebetriebenen tragbaren elektronischen Vorrichtung. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung weist eine Spule auf, die elektromagnetischen Fluss erzeugt. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung weist eine Spule und eine Gleichrichterschaltlogik auf, die einen elektromagnetischen Fluss verwendet, der von dem Sender erzeugt wird, um eine Gleichstromleistung zu erzeugen, die verwendet werden kann, um elektrische Lasten in der batteriebetriebenen tragbaren elektronischen Vorrichtung zu versorgen. Es kann schwierig sein, ein drahtloses Ladesystem zu entwickeln.
Figurenliste

1A ist ein Blockdiagramm eines veranschaulichenden drahtlosen Ladesystems, das eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung einschließt, gemäß einigen Ausführungsformen.
1B ist eine Explosionsansicht einer veranschaulichenden drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist ein Schaltungsschema einer drahtlosen Leistungsübertragungs- und -empfangsschaltlogik gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist eine grafische Darstellung, die eine durch Sättigung verursachte Verringerung der angepassten Induktivität gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
4 ist ein Zeitdiagramm, welches das Verhalten eines Übertragungsspulenstroms in einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung mit und ohne Sättigung gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm von veranschaulichenden Schritten zum Durchführen einer Leistungserhöhung gemäß einigen Ausführungsformen.
6 ist ein Flussdiagramm von veranschaulichenden Schritten zum Durchführen einer Sättigungserkennung und -abschwächung gemäß einigen Ausführungsformen.
7 ist ein Schaltplan eines Wechselrichters, der eine Resonanzschaltung ansteuert, gemäß einigen Ausführungsformen.
8A ist ein Zeitdiagramm, das einen Wechselrichterausgang mit einer Phasenverschiebung von 180° und einem symmetrischen Schalttastverhältnis gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
8B ist ein Zeitdiagramm, das einen Wechselrichterausgang mit einer Phasenverschiebung von 180° und einem asymmetrischen Tastverhältnis gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
8C ist ein Zeitdiagramm, das einen Wechselrichterausgang mit einer Phasenverschiebung von 90° und einem asymmetrischen Tastverhältnis gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein drahtloses Leistungssystem schließt eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung ein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung überträgt Leistung drahtlos zu einer oder mehreren drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtungen. Die drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtungen können elektronische Vorrichtungen, wie Armbanduhren, Mobiltelefone, Tablet-Computer, Laptop-Computer, Ohrhörer, Batteriegehäuse für Ohrhörer und andere Vorrichtungen, Tablet-Computer-Eingabestifte (Stifte) und andere Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen, tragbare Vorrichtungen oder andere elektronische Ausrüstung einschließen. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung kann eine elektronische Vorrichtung, wie eine drahtlose Ladematte oder -scheibe, ein Tablet-Computer oder eine andere batteriebetriebene elektronische Vorrichtung mit drahtloser Leistungsübertragungsschaltlogik, oder eine andere drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung sein. Die drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtungen verwenden Leistung von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung, um interne Komponenten mit Strom zu versorgen und um eine interne Batterie zu laden. Da übertragene drahtlose Leistung häufig zum Laden interner Batterien verwendet wird, werden drahtlose Leistungsübertragungsvorgänge manchmal als drahtlose Ladevorgänge bezeichnet.
Ein veranschaulichendes drahtloses Leistungssystem, das manchmal als ein drahtloses Ladesystem bezeichnet wird, ist in 1A gezeigt. Wie in 1A gezeigt, schließt das drahtlose Leistungssystem 8 eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, wie eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12, ein und schließt eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, wie eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24, ein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 schließt eine Steuerschaltlogik 16 ein. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24 schließt eine Steuerschaltlogik 30 ein. Steuerschaltlogiken in System 8, wie die Steuerschaltlogik 16 und die Steuerschaltlogik 30, werden beim Steuern des Betriebs des Systems 8 verwendet. Diese Steuerschaltlogik kann eine Verarbeitungsschaltlogik einschließen, die Mikroprozessoren, Leistungsverwaltungseinheiten, Basisbandprozessoren, Anwendungsprozessoren, Digitalsignalprozessoren, Mikrocontrollern, Batterieladegeräten und/oder anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen mit Verarbeitungsschaltungen zugeordnet ist. Die Verarbeitungsschaltlogik implementiert gewünschte Steuer- und Kommunikationsmerkmale in den Vorrichtungen 12 und 24.
Zum Beispiel kann die Verarbeitungsschaltlogik beim Auswählen von drahtlosen Leistungsspulen, Bestimmen von Leistungsübertragungsniveaus, Verarbeiten von Sensordaten und anderen Daten, Verarbeiten von Benutzereingaben, Handhaben von Verhandlungen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24, Senden und Empfangen von In-Band- und Out-of-Band-Daten, Vornehmen von Messungen und auf andere Weise Steuern des Betriebs des Systems 8 verwendet werden. Als weiteres Beispiel kann die Verarbeitungsschaltlogik einen oder mehrere Prozessoren einschließen, wie einen Anwendungsprozessor, der verwendet wird, um Software auszuführen, wie Internet-Browsing-Anwendungen, Voice-Over-Internet-Protokoll-Telefonanrufanwendungen (VOIP-Telefonanrufanwendungen), E-Mail-Anwendungen, Medienwiedergabeanwendungen, Betriebssystemfunktionen, Leistungsverwaltungsfunktionen zum Steuern, wenn ein oder mehrere Prozessoren reaktiviert werden, Spielanwendungen, Karten, Instant-Messaging-Anwendungen, Zahlungsanwendungen, Kalenderanwendungen, Benachrichtigungs-/Erinnerungsanwendungen und dergleichen.
Steuerschaltlogik in dem System 8 kann konfiguriert sein, um Vorgänge in dem System 8 unter Verwendung von Hardware (z. B. einer dedizierten Hardware oder Schaltlogik), Firmware und/oder Software durchzuführen. Softwarecode zum Durchführen von Vorgängen in dem System 8 wird auf nichttransitorischen computerlesbaren Speicherungsmedien (z. B. materiellen computerlesbaren Speicherungsmedien) in der Steuerschaltlogik 8 gespeichert. Der Softwarecode kann manchmal als Software, Daten, Programmanweisungen, Anweisungen oder Code bezeichnet werden. Die nichttransitorischen computerlesbaren Speicherungsmedien können nichtflüchtigen Speicher, wie nichtflüchtigen Arbeitsspeicher (NVRAM), eine oder mehrere Festplatten (z. B. magnetische Laufwerke oder Solid-State-Laufwerke), eine oder mehrere austauschbare Flash-Laufwerke oder andere austauschbare Medien oder dergleichen, einschließen. Auf den nichttransitorischen computerlesbaren Speicherungsmedien gespeicherte Software kann auf der Verarbeitungsschaltlogik der Steuerschaltlogik 16 und/oder 30 ausgeführt werden. Die Verarbeitungsschaltlogik kann anwendungsspezifische integrierte Schaltungen mit Verarbeitungsschaltlogik, einen oder mehrere Mikroprozessoren, wie einen Anwendungsprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder eine andere Verarbeitungsschaltlogik einschließen.
Bei der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann es sich um einen eigenständigen Leistungsadapter handeln (z. B. eine drahtlose Ladematte oder -scheibe, die eine Leistungsadapterschaltlogik einschließt), kann es sich um eine drahtlose Ladematte oder -scheibe handeln, die mit einem Leistungsadapter oder einer anderen Ausrüstung durch ein Kabel gekoppelt ist, kann es sich um eine batteriebetriebene elektronische Vorrichtung handeln (Mobiltelefon, Tablet-Computer, Laptop-Computer, entfernbares Gehäuse usw.), kann es sich um eine Ausrüstung handeln, die in Möbel, ein Fahrzeug oder ein anderes System eingebaut wurde, oder kann es sich um eine andere drahtlose Leistungsübertragungsausrüstung handeln. Veranschaulichende Konfigurationen, in denen die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 eine drahtlose Ladescheibe oder eine batteriebetriebene elektronische Vorrichtung ist, werden hierin manchmal als ein Beispiel beschrieben.
Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24 kann eine tragbare elektronische Vorrichtung, wie eine Armbanduhr, ein Mobiltelefon, ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein Zubehör, wie ein Ohrhörer, eine Tablet-Computer-Eingabevorrichtung, wie ein drahtloser Tablet-Computer-Eingabestift (Stift), ein Batteriegehäuse oder eine andere elektronische Ausrüstung, sein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann eine oder mehrere Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 62 (z. B. Eingabevorrichtungen und/oder Ausgabevorrichtungen des in Verbindung mit Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 56 beschriebenen Typs) einschließen, oder die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 62 können weggelassen werden (z. B., um die Komplexität der Vorrichtung zu reduzieren). Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann mit einer Steckdose (z. B. einer Wechselstromquelle) gekoppelt werden, kann eine Batterie zum Liefern von Leistung aufweisen und/oder kann eine andere Leistungsquelle aufweisen. Die Vorrichtung 12 kann einen Wechselstrom-Gleichstrom-Leistungswandler (AC-DC-Leistungswandler), wie einen AC-DC-Leistungswandler 14, zum Umwandeln von Wechselstromleistung von einer Steckdose oder einer anderen Leistungsquelle in Gleichstromleistung aufweisen.
In einigen Konfigurationen kann der AC-DC-Leistungswandler 14 in einem Gehäuse (z. B. einem Gehäuse eines externen Netzteils) bereitgestellt sein, das von dem Gehäuse der Vorrichtung 12 (z. B. einem Gehäuse einer drahtlosen Ladescheibe oder einem Gehäuse einer batteriebetriebenen elektronischen Vorrichtung) getrennt ist, und ein Kabel kann verwendet werden, um Gleichstromleistung vom Leistungswandler an die Vorrichtung 12 zu koppeln. Gleichstromleistung kann verwendet werden, um die Steuerschaltlogik 16 mit Strom zu versorgen. Während des Betriebs kann eine Steuerung in der Steuerschaltlogik 16 eine Leistungsübertragungsschaltlogik 52 verwenden, um drahtlos Leistung an eine Leistungsempfangsschaltlogik 54 der Vorrichtung 24 zu übertragen. Die Leistungsübertragungsschaltlogik 52 kann eine Schaltschaltlogik (z. B. eine aus Transistoren gebildeten Wechselrichterschaltlogik 60) aufweisen, die basierend auf Steuersignalen, die durch die Steuerschaltlogik 16 bereitgestellt werden, ein- und ausgeschaltet wird, um Wechselstromsignale durch eine oder mehrere Übertragungsspulen 42 zu erzeugen. Die Spulen 42 können in einer planaren Spulenanordnung angeordnet sein (z. B. in Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 12 eine drahtlose Ladematte ist) oder können so angeordnet sein, dass sie einen Cluster von Spulen bilden (z. B. in Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 12 eine drahtlose Ladescheibe ist). In einigen Anordnungen kann die Vorrichtung 12 (z. B. eine Ladematte, eine Ladescheibe, eine batteriebetriebene Vorrichtung usw.) nur eine einzige Spule aufweisen. In anderen Anordnungen kann die drahtlose Ladevorrichtung 12 mehrere Spulen (z. B. zwei oder mehr Spulen, 5-10 Spulen, mindestens 10 Spulen, 10-30 Spulen, weniger als 35 Spulen, weniger als 25 Spulen oder eine andere geeignete Anzahl von Spulen) aufweisen.
Wenn die Wechselstromströme durch eine oder mehrere Spulen 42 verlaufen, erzeugen die Spulen 42 als Reaktion auf die Wechselstromsignale elektromagnetische Feldsignale 44. Elektromagnetische Feldsignale (manchmal als drahtlose Leistungssignale bezeichnet) 44 können dann einen entsprechenden Wechselstrom induzieren, der in einer oder mehreren nahegelegenen Empfängerspulen, wie der Spule 48 in der Leistungsempfangsvorrichtung 24, fließt. Wenn die elektromagnetischen Wechselstromfelder durch die Spule 48 empfangen werden, werden entsprechende Wechselströme in der Spule 48 induziert. Eine Gleichrichterschaltlogik, wie der Gleichrichter 50, der Gleichrichterkomponenten, wie in einem Brückennetz angeordnete synchrone Gleichrichter-Metalloxid-Halbleitertransistoren enthält, wandelt empfangene Wechselstromsignale (empfangene Wechselstromsignale, die dem elektromagnetischen Feld 44 zugeordnet sind) von der Spule 48 in Gleichspannungssignale für die Stromversorgung von Lasten in der Vorrichtung 24, wie für die Stromversorgung von Anwendungsprozessoren, sowie für das Laden einer Batterie in der Vorrichtung um. Dieses Prinzip der drahtlosen Leistungsübertragung kann als das Übertragen und Empfangen von drahtlosen Leistungssignalen bezeichnet werden.
Die von dem Gleichrichter 50 erzeugten Gleichspannungen können zum Versorgen einer Energiespeicherungsvorrichtung, wie einer Batterie 58, verwendet werden und können zum Versorgen anderer Komponenten in der Vorrichtung 24 verwendet werden. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 24 Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 56, wie eine Anzeige, einen Berührungssensor, Kommunikationsschaltungen, Audiokomponenten, Sensoren, Komponenten, die elektromagnetische Signale erzeugen, die von einem Berührungssensor in einem Tablet-Computer oder einer anderen Vorrichtung mit einem Berührungssensor (z. B. zum Bereitstellen einer Eingabe von einem Eingabestift) erfasst werden, und andere Komponenten einschließen, und diese Komponenten können durch die Gleichstromspannungen, die von dem Gleichrichter 50 erzeugt werden, in Kombination mit anderen verfügbaren Energiequellen, wie der Batterie 58, versorgt werden.
Während Vorgängen der drahtlosen Leistungsübertragung liefert die Schaltlogik 52 Wechselstromansteuersignale, wie Wechselstromsignale, an eine oder mehrere Spulen 42 mit einer bestimmten Leistungsübertragungsfrequenz. Die Leistungsübertragungsfrequenz wird manchmal als Trägerfrequenz, Leistungsträgerfrequenz, Ansteuerfrequenz oder Wechselrichterschaltfrequenz Fs bezeichnet. Die Wechselrichterschaltfrequenz Fs kann zum Beispiel eine vorbestimmte Frequenz von etwa 125 kHz, etwa 128 kHz, etwa 200 kHz, etwa 326 kHz, etwa 360 kHz, mindestens 80 kHz, mindestens 100 kHz, weniger als 500 kHz, weniger als 300 kHz oder eine andere geeignete drahtlose Leistungsfrequenz sein. Vorrichtungen, die unter dem Standard für drahtloses Laden Qi arbeiten, der durch das Wireless Power Consortium festgelegt wurde, arbeiten im Allgemeinen zwischen 110-205 kHz oder zwischen 80-300 kHz. In einigen Konfigurationen wird die Schaltfrequenz Fs in Kommunikationen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24 verhandelt. In anderen Konfigurationen kann die Leistungsübertragungsfrequenz festgelegt sein.
Die Steuerschaltlogik 16 kann auch eine externe Objektmessschaltlogik 41 einschließen, die konfiguriert ist, um externe Objekte auf einer Ladeoberfläche der Vorrichtung 12 zu erkennen und andere gewünschte Messungen, wie Strommessungen, Spannungsmessungen, Leistungsmessungen und/oder Energiemessungen, vorzunehmen. Die Messschaltlogik 41 kann Angaben von Objekten, die an die Vorrichtung 12 angrenzen, erkennen. Die Messschaltlogik 41 kann die Erkennung unterstützen, ob ein nahegelegenes Objekt mit drahtlosen Ladevorgängen kompatibel ist oder ob das nahegelegene Objekt wahrscheinlich ein Fremdkörper, wie Spulen, Büroklammern, Münzen und andere allgemein metallische Objekte, ist, die auf induktive Felder reagieren, jedoch mit einem drahtlosen Laden inkompatibel sind.
1B zeigt eine Explosionsansicht der Leistungsempfangsvorrichtung 24. Wie in 1B gezeigt, schließt die beispielhafte Leistungsempfangsvorrichtung 24 ein Vorrichtungsgehäuse, wie eine Gehäuseschicht 300, die drahtlose Leistungsspule 48, Abschirmschichten 302 und 304, die Batterie 58, eine Anzeige 306 und eine Deckschicht, wie ein Deckglas 308, das über der Anzeige 306 angeordnet ist, ein. Das Vorrichtungsgehäuse 300 und das Deckglas 308 dienen jeweils als eine untere und eine obere äußere Schutzschicht. Obwohl nicht explizit gezeigt, sind zusätzliche Komponenten, wie Kommunikations-, Speicherungs- und Verarbeitungskomponenten, innerhalb des Stapels der Vorrichtung 24 eingeschlossen. Die Anordnungen von Komponenten in einer Vorrichtung, wie der Vorrichtung 24, können variieren.
Elektronische Komponenten innerhalb der Vorrichtung 24 unterliegen Signalstörungen. Die Abschirmschicht 302 kann eine Metallabschirmung sein, die konfiguriert ist, um elektromagnetische Störungen zu unterdrücken. Die Abschirmschicht 302 dieses Typs kann aus Materialien, wie Kupfer, Nickel, Silber, Gold, anderen Metallen, einer Kombination dieser Materialien oder einem anderen geeigneten leitfähigen Material, das Signale bei Funkfrequenzen unterdrückt und manchmal als Funkfrequenzabschirmungen oder e-Abschirmungen bezeichnet werden kann, gebildet sein.
Die Abschirmschicht 304 leitet Magnetfelder bei relativ niedrigeren Frequenzen, um als eine Führung für den elektromagnetischen Fluss zu fungieren, der von einem drahtlosen Leistungsüberträger empfangen wird. Die Schicht 304 kann eine Schicht aus magnetischem Material sein, die als magnetische Abschirmung dienen kann (d. h., die Schicht 304 kann einen Magnetfluss blockieren und kann eine relative Permeabilität von 500 oder mehr 1000 oder mehr oder einen anderen geeigneten Wert aufweisen). Ein Beispiel eines Materials, das beim Bilden der magnetischen Abschirmschicht 304 verwendet werden kann, ist Ferrit. Ein weiteres Beispiel eines Materials, das beim Bilden einer magnetischen Abschirmschicht 304 verwendet werden kann, ist eine magnetische Nickel-Eisen-Legierung mit hoher Permeabilität, die manchmal als Mu-Metall oder Permalloy bezeichnet wird. Ein weiteres Beispiel eines Materials, das beim Bilden einer magnetischen Abschirmschicht 304 verwendet werden kann, ist ein eisenbasiertes nanokristallines Material.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 einen oder mehrere Magnete einschließen, die zu bestimmten charakteristischen Bedingungen in einer Abschirmstruktur innerhalb der Leistungsempfangsvorrichtung 24 beitragen können. Wie in 1B gezeigt, kann die Leistungsempfangsvorrichtung 24 eine Abschirmschicht 304 einschließen. Während der drahtlosen Leistungsübertragung kann der Wechselrichter 60 Wechselstromsignale durch die Spule 42 ansteuern. Der Wechselstrom, der durch die Spule 42 fließt, induziert einen Wechselstrommagnetfluss, der den Gleichstrommagnetfluss erhöhen kann, der dem Magneten innerhalb der Vorrichtung 12 zugeordnet ist. Die Kombination aus dem Wechselstrom- und Gleichstrommagnetfluss an der Übertragungsvorrichtung 12 kann zu einer charakteristischen Bedingung, wie einer Sättigung an der Abschirmung 304, führen. Eine Sättigung tritt auf, wenn eine Erhöhung des angelegten Magnetfelds die Magnetisierung des Materials nicht weiter erhöhen kann. Eine Sättigung kann auch bei Ferrit- oder nanokristallinen Materialien mit hoher magnetischer Sättigung oder hohem Wechselstromfluss erfolgen. Eine Sättigung (z. B. eine magnetische Sättigung oder Magnetflusssättigung) kann eine Verringerung des Werts der angepassten Induktivität zwischen den Vorrichtungen 12 und 24 bewirken, wodurch die Leistungsfähigkeit des drahtlosen Ladens beeinträchtigt wird. 3 veranschaulicht eine Verringerung der angepassten Induktivität, die durch eine Sättigung verursacht wird. 3 stellt den Wert der angepassten Induktivität L_TX in Abhängigkeit von dem Strom I_TX dar, der durch die drahtlose Leistungsübertragungsspule 42 fließt. Wie durch Kurve 110 gezeigt, führt eine Verringerung des Werts der angepassten Induktivität, der aus einer Sättigung resultiert, zu einem Anstieg des Stroms I_TX.
4 ist ein Zeitdiagramm, welches das Verhalten des Übertragungsspulenstroms I_TX mit und ohne Sättigung veranschaulicht. Die Wellenform 120 stellt das Verhalten des Stroms I_TX bei Nichtvorhandensein einer Sättigung dar, während die Wellenform 122 das Verhalten des Stroms I_TX bei Vorhandensein einer Sättigung darstellt. Wie in 4 gezeigt, schaltet die Wellenform 120 bei einer Wechselrichterschaltfrequenz Fs mit einer Zeitdauer Ts um, die gleich der Inversen von Fs ist (z. B. ist die Dauer Ts gleich dem Kehrwert der Leistungsträgerfrequenz). Die Wellenform 120 weist relativ stabile Spitzen und Täler von Zyklus zu Zyklus auf, was ein erwartetes Energieniveau bei der Grundschaltfrequenz Fs ergibt.
Im Gegensatz dazu weist die Wellenform 122 jeden anderen Zyklus (wie durch erhöhte Spitzen 124 gezeigt) viel hohe Spitzenstromniveaus als Ergebnis der Sättigung und verringerten angepassten Induktivität auf. Die Wellenform 122 wird jeden anderen Zyklus auf relativ niedrigere Spitzenstromniveaus wiederhergestellt (wie durch abgesenkte Spitzen 126 gezeigt). Die Wellenform 122 weist daher bei der Hälfte der Schaltfrequenz Fs/2 mit einer Zeitdauer 2*Ts deutlich höhere Energieniveaus auf. Dieses Phänomen, bei dem höhere Energieniveaus bei einem Bruchteil der Schaltfrequenz Fs, insbesondere Subharmonischen von Fs, vorhanden sind, gibt eine Sättigung an.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 kann die Messschaltlogik 41 eine Fremdkörpererkennungsschaltung (FOD-Schaltung), wie eine FOD-Schaltung 100, und/oder eine Sättigungserkennungsschaltung, wie eine Sättigungserkennungsschaltung 102, einschließen. Die Sättigungserkennungsschaltung 102 kann eine Energiemessschaltung einschließen, die konfiguriert ist, um einen Wert zu messen, der Energieniveaus im Schwingkreis bei verschiedenen Frequenzbändern darstellt, um zu bestimmen, ob eine Sättigung und daher eine Oszillation aufgetreten ist. Die Sättigungserkennungsschaltung 102 kann auch konfiguriert sein, um die Gleichspannung über den Kondensator 70 zu messen. Eine Nicht-Null-Gleichspannung über den Kondensator 70 impliziert nicht notwendigerweise eine Sättigung, aber eine Sättigung führt zu einer Nicht-Null-Gleichvorspannung über den Kondensator 70.
Ferrit oder eine andere magnetische Sättigung, die innerhalb der Leistungsempfangsvorrichtung 24 auftreten kann, und die resultierenden Oszillationen können potentiell zum Ausfallen der Kommunikationen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24 führen. Wie vorstehend beschrieben, treten Oszillationen auf, wenn der übertragene elektromagnetische Fluss ausreichend hoch wird, um eine Sättigung in der Leistungsempfangsvorrichtung 24 zu induzieren. In einem typischen drahtlosen Ladesystem beginnt die Übertragungsleistung beim Start, von einem niedrigen Leistungsniveau auf ein Zielleistungsniveau anzusteigen. Wenn das Übertragungsleistungsniveau ansteigt, kann eine Sättigung (und charakteristische Oszillationen) auftreten. Eine Sättigung kann auch nach der Leistungsanstiegsphase auftreten oder erneut auftreten, zum Beispiel, wenn der drahtlose Leistungsempfänger während der Leistungsübertragung relativ zu dem drahtlosen Leistungsüberträger bewegt wird. Dies kann auch auftreten, wenn sich eine bestimmte Umgebungs- oder Betriebsbedingung, wie eine Temperatur, ändert.
5 ist ein Flussdiagramm von veranschaulichenden Schritten zum Durchführen von Leistungsanstiegsvorgängen. Bei Schritt 130 kann die Wechselrichterleistungsversorgungsspannung Vin auf ein anfängliches Spannungsniveau eingestellt werden. Als ein Beispiel kann die Spannung Vin auf 9 V initialisiert werden. Dies dient lediglich der Veranschaulichung. Die Wechselrichterversorgungsspannung Vin kann auf 4 V, 5 V, 6 V, 7 V, 8 V, 10 V, 11 V, 1-10 V oder ein anderes Startspannungsniveau initialisiert werden.
Bei Schritt 132 kann die von dem Wechselrichter 60 ausgegebene Phase des Wechselstromansteuersignals auf einen anfänglichen Phasenwert eingestellt werden. Als ein Beispiel kann die Phase des Wechselstromansteuersignals auf 90 Grad eingestellt werden. Eine 90-°-Phase kann zu einem Tastverhältnis von 25 % führen.
Dies dient lediglich der Veranschaulichung. Die Wechselstromansteuersignalphase kann auf 45 Grad (z. B. ein Tastverhältnis von 12,5 %), auf 60 Grad (z. B. ein Tastverhältnis von 16,7 %), auf 120 Grad (z. B. ein Tastverhältnis von 33,3 %), auf 135 Grad (z. B. ein Tastverhältnis von 37,5 %), auf 80-100 Grad, 70-110 Grad, 60-120 Grad oder einen anderen Anfangsphasenwert initialisiert werden.
Bei Schritt 134 kann die Steuerschaltlogik, wie die Steuerung 16M, bestimmen, ob die maximale Phase erreicht wurde. Die Steuerschaltlogik kann das aktuellen Phasenniveau mit dem maximalen Phasenniveau vergleichen. Als ein Beispiel kann das maximale Phasenniveau auf 180 Grad eingestellt werden, was zu einem Tastverhältnis von 50 % führt. Dies dient lediglich der Veranschaulichung. Die maximale Phase kann auf 160 Grad, 170 Grad, 190 Grad, 200 Grad, weniger als 180 Grad, mehr als 180 Grad, 120-180 Grad, 180-360 Grad, 170-190 Grad, 160-200 Grad, 150-210 Grad, 140-220 Grad oder einen anderen Wert der maximalen Phasen eingestellt werden.
Wenn die maximale Phase nicht erreicht wurde (d. h., wenn die aktuelle Phase gleich der Grenze der maximalen Phasen ist), erhöht die Steuerschaltlogik die Phase des Wechselstromansteuersignals um einen Phasenschrittwert bei Block 136. Der Phasenschrittwert kann 5 Grad, 10 Grad, 15 Grad, 20 Grad oder ein anderes Phasendelta betragen. Die Wechselrichterwechselstromansteuersignalphase kann durch Erhöhen des Tastverhältnisses des Wechselstromansteuersignals erhöht werden. Wenn das Maximum erreicht wurde (d. h., wenn die aktuelle Phase gleich der oder größer als die Grenze der maximalen Phase ist), erhöht die Steuerschaltlogik die Wechselrichterversorgungsspannung Vin um einen Spannungsschrittwert bei Block 138. Der Spannungsschrittwert kann 1 V, 0,5 V, 2 V, 1,5 V, 0,1 V, 0,2 V 0,3 V, 0,1-2 V oder ein anderes Spannungsdelta betragen.
Bei Schritt 140 bestimmt die Steuerschaltlogik, ob das Übertragungsleistungsniveau das Zielleistungsniveau erreicht hat. Das Zielleistungsniveau kann 12 V, 13 V, 14 V, 15 V, 16 V, 17 V, 18 V, 9-18 V, gleich oder größer als 12 V, gleich oder größer als 18 V oder ein anderes Zielleistungsniveau sein. Wenn das Zielleistungsniveau nicht erreicht wurde, kann die Verarbeitung zu Schritt 134 zurückkehren, wie durch Pfad 141 angegeben. Wenn das Zielleistungsniveau erreicht wurde, ist der Leistungsanstieg abgeschlossen (Schritt 142).
Wie vorstehend beschrieben, kann eine Sättigung während der Leistungsanstiegsphase oder nach der Leistungsanstiegsphase auftreten. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltlogik 16 innerhalb der Leistungsübertragungsvorrichtung 12 (siehe z. B. 1) verwendet werden, um eine Sättigungserkennung und -abschwächung während der Leistungsanstiegsphase und/oder nach der Leistungsanstiegsphase durchzuführen. Wenn während der Leistungsanstiegsphase keine Oszillation erkannt wird, kann die Vorrichtung 12 mit dem Erhöhen ihres Leistungsniveaus fortfahren. 6 ist ein Flussdiagramm von veranschaulichenden Schritten zum Durchführen von Sättigungserkennungs- und Abschwächungsvorgängen.
Bei Schritt 200 kann ein Datenempfänger 40R ein Steuerfehlerpaket (CEP) empfangen, die Kommunikationen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24 können eine Zeitüberschreitung erreichen oder ein Sättigungserkennungszeitgeber kann ablaufen. Der Qi-Mechanismus zum Steuern des Übertragungsleistungsniveaus verwendet die Leistungsempfangsvorrichtung 24, um Leistungsanpassungsanforderungen, wie ASKmodulierte Pakete, die manchmal als ein Steuerfehlerpaket (CEP) bezeichnet werden, an die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 zu senden. Die Steuerschaltlogik 16 kann einen Sättigungserkennungszeitgeber einschließen, der abläuft, um einen entsprechenden Sättigungserkennungsvorgang auszulösen. Der Sättigungserkennungszeitgeber kann periodisch oder als Reaktion auf bestimmte Ereignisse, wie den Beginn der Leistungsanstiegsphase, gestartet werden.
Als Reaktion darauf, dass die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 ein Steuerfehlerpaket von der Leistungsempfangsvorrichtung 24 empfängt, als Reaktion auf ein Kommunikationszeitüberschreitungsereignis oder als Reaktion auf das Ablaufen des Sättigungserkennungszeitgebers kann die Sättigungserkennungsschaltung 102 (siehe z. B. 2) konfiguriert sein, um Sättigungserkennungsvorgänge bei Schritt 202 durchzuführen. Verschiedene Sättigungserkennungsschemata können verwendet werden.
Als ein Beispiel kann die Sättigungserkennungsschaltung 102 eine Messschaltung einschließen, die konfiguriert ist, um ein Energieniveau des Schwingkreises oder einen Wert, der das Energieniveau darstellt, wie ein gemessenes Stromniveau oder ein gemessenes Spannungsniveau bei einer Messfrequenz, die gleich der Hälfte der Wechselrichterschaltfrequenz ist (z. B. kann die Messfrequenz gleich Fs/2 sein) zu messen. Die Messschaltung 102 wird daher manchmal als eine Energiemessschaltung bezeichnet. Die Energiemessschaltung kann ein frequenzselektiver Energieberechnungsblock sein, der ein Bandpassfilter aufweist, gefolgt von einem Energieintegrator (als ein Beispiel). Als weiteres Beispiel kann die Energiemessschaltung einen Block einer schnellen FourierTransformation (FFT-Block) einschließen. Die Sättigungserkennungsschaltung 102 kann den Messwert mit einem Schwellenwert vergleichen.
Der Schwellenwert kann gleich einem Prozent eines Energieniveaus oder einem anderen Wert sein, der das Energieniveau des Schwingkreises bei der Schaltfrequenz Fs darstellt. Das Energieniveau bei der Frequenz Fs kann eine voraussichtliche Energiemenge sein, die durch das Wechselstromansteuersignal am Ausgang des Wechselrichters 60 bei Nichtvorhandensein einer Sättigung erzeugt wird (z. B. das erwartete Energieniveau bei Fs, das durch die Wellenform 120 in 4 erzeugt wird). Die voraussichtliche (erwartete) Energiemenge kann unter Verwendung von Simulation oder experimentell vorbestimmt werden. Das Energieniveau bei der Schaltfrequenz Fs kann auch in Echtzeit unter Verwendung der Messschaltung 102 (z. B. durch Abstimmen des Bandpassfilters auf Fs) gemessen werden. Dieser Schwellenwert von 1 % dient lediglich der Veranschaulichung. In anderen Ausführungsformen kann der Schwellenwert gleich 0,1 % des erwarteten/gemessenen Energieniveaus bei Fs, 0,1-1,0 % des erwarteten/gemessenen Energieniveaus bei Fs, 2 % des erwarteten/gemessenen Energieniveaus bei Fs, 1-5 % des erwarteten/gemessenen Energieniveaus bei Fs, 1-10 % des erwarteten/gemessenen Energieniveaus bei Fs, weniger als 1 % des erwarteten/gemessenen Energieniveaus bei Fs, mehr als 1 % des erwarteten/gemessenen Energieniveaus bei Fs oder ein anderer gewünschter Bruchteil des Energieniveaus bei Fs sein. Wenn der Messwert den Schwellenwert überschreitet, wurde eine Sättigung erkannt. Wenn der Messwert den Schwellenwert nicht überschreitet, wurde keine Sättigung erkannt und die Sättigungserkennung endet (bei Schritt 204).
Das vorstehende Beispiel, in dem die Messschaltung das Energieniveau (oder einen Wert, der das Energieniveau darstellt) bei Fs/2 misst, dient lediglich der Veranschaulichung. Als weiteres Beispiel könnte die Messschaltung einen Energie darstellenden Wert bei Fs/3 messen. Als weiteres Beispiel könnte die Messschaltung einen Energie darstellenden Wert bei 2*Fs/3 messen. Als weiteres Beispiel könnte die Messschaltung einen Energie darstellenden Wert bei Fs/4 messen. Als weiteres Beispiel könnte die Messschaltung einen Energie darstellenden Wert bei 3*Fs/4 messen. Im Allgemeinen kann die Sättigungserkennungsschaltung 102 konfiguriert sein, um einen Energie darstellenden Wert (z. B. einen gemessenen Stromwert oder einen gemessenen Spannungswert) bei jedem geeigneten Subharmonischenbereich oder Bruchteil der Schaltfrequenz Fs zu messen.
Das vorstehende Beispiel, in dem die Energiemessschaltung einen Wert misst, der das Energieniveau bei einem Bruchteil der Schaltfrequenz Fs darstellt, dient lediglich der Veranschaulichung. Wie in 3 gezeigt, können die niedrigeren Spitzen 126 der Wellenform 122, welche eine Sättigung zeigen, Energie an die geradzahligen Harmonischen anregen. Somit könnte die Messschaltung das Energieniveau bei 2*Fs, 4*Fs, 6*Fs und so weiter messen und das gemessene Energieniveau mit einem Schwellenwert vergleichen, der ein Bruchteil des erwarteten Energieniveaus bei Fs ist. Falls gewünscht, kann die Sättigungserkennungsschaltung 102 konfiguriert sein, um das Energieniveau bei ungeradzahligen Harmonischen der Schaltfrequenz (z. B. 3*Fs, 5*Fs, 7*Fs usw.) zu messen.
Die vorstehenden Beispiele, in denen die Sättigungserkennungsschaltung 102 Energieniveaus in verschiedenen Frequenzunterbändern misst, dient lediglich der Veranschaulichung. In anderen Ausführungsformen kann die Schaltung 102 eine Sättigungserkennung in der Zeitdomäne durchführen. Zum Beispiel kann die Sättigungserkennungsschaltung 102 die Spitze-zu-Spitze-Variation über N ≥ 2 Zyklen messen und die während eines Zyklus gemessene, Spitze mit der während eines nachfolgenden Zyklus gemessenen Spitze vergleichen (z. B. durch Berechnen eines Verhältnisses der ausgehend von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Zyklen gemessenen Spitzenwerte). Die Sättigungserkennungsschaltung 102 kann einen Spitze-zu-Spitze-Strom, eine Spitze-zu-Spitze-Spannung und/oder Spitze-zu-Spitze-Leistungsniveaus überwachen.
Wie in 4 gezeigt, kann die Spitze-zu-Tal-Variation in der Wellenform 122 von einem Zyklus zu einem anderen ziemlich groß sein, wenn eine Sättigung vorhanden ist. Zum Beispiel kann ein erster Deltawert erhalten werden, indem die Differenz zwischen der Spitze und dem Tal während eines ersten Zyklus berechnet wird, wobei ein zweiter Deltawert erhalten werden kann, indem die Differenz zwischen der Spitze und dem Tal während eines zweiten Zyklus nach dem ersten Zyklus berechnet wird. Wenn der maximale Deltawert oder wenn die Varianz der zwei Deltawerte über N Zyklen ein Deltaschwellenwertniveau überschreitet, wird eine Sättigung erkannt. Wenn der maximale Deltawert oder wenn die Varianz der zwei Deltawerte über N aufeinanderfolgende Zyklen das Deltaschwellenwertniveau nicht überschreitet, wurde keine Sättigung erkannt und die Sättigungserkennung endet (bei Schritt 204). Diese Zeitdomänen-Spitze-zu-Spitze-Variation kann auch durch Anlegen eines Glättungsfilters (z. B. unter Verwendung eines Fensters eines gleitenden Durchschnitts) berechnet werden. Das Schwellenwertniveau, das während der Zeitdomänensättigungserkennung verwendet wird, kann ein deterministischer Schwellenwert sein, der experimentell oder durch Simulation identifiziert wird.
Die vorstehenden Beispiele, in denen die Sättigungserkennungsschaltung 102 Energieniveaus bei einer oder mehreren Frequenzen misst, dient lediglich der Veranschaulichung. Als weiteres Beispiel kann die Messschaltlogik 41 einen separaten Indikator für verlorene Energie als eine Ersatzgröße für Sättigung verwenden. Eine Sättigung kann zu übermäßigen Energieverlusten führen, die versehentlich FOD auslösen und zu einem Abschalten führen können. Um zu verhindern, dass FOD versehentlich ausgelöst wird, kann ein Austastzeitgeber verwendet werden, um die FOD-Schaltung 100 während der Leistungsanstiegsphase oder während Sättigungserkennungsvorgängen vorübergehend zu deaktivieren. Als noch ein weiteres Beispiel kann die Messschaltlogik 41 konfiguriert sein, um die Gleichvorspannung über den Reihenkondensator (siehe Kondensator 70 in 2) zu messen. Wenn eine Sättigung auftritt, wird eine Nicht-Null-Vorspannung über den Reihenkondensator festgestellt.
In dem Beispiel von 6 können M zusammenhängende positive Sättigungserkennungen bei Schritt 202 erforderlich sein, bevor mit den Sättigungsabschwächungsvorgängen fortgefahren wird. M kann gleich eins, zwei, drei, vier, fünf, 1-5, mehr als eins, mehr als fünf, 5-10 oder eine andere ganze Zahl sein. Höhere M-Werte können dazu beitragen, möglicherweise verrauschte Sättigungsmessungen herauszufiltern und eine falsch positive Sättigungserkennung zu verhindern.
Wenn eine Sättigung erkannt wird, können verschiedene Sättigungsabschwächungsvorgänge durchgeführt werden (siehe z. B. Schritte 206, 208, 210 und/oder 212 in 6). Bei Schritt 206 kann die Steuerschaltlogik die Phase (z. B. das Tastverhältnis) des Wechselstromansteuersignals reduzieren, bis eine minimale Phase erreicht ist oder bis keine Sättigung mehr erkannt wird. Die minimale Phase kann gleich 70 Grad, weniger als 70 Grad, mehr als 70 Grad, 60-80 Grad, 50-90 Grad oder ein anderer Phasenwert sein. Zum Beispiel kann die Steuerschaltlogik die Phase um 5° verringern und erneut eine Sättigungserkennung durchführen, um zu überprüfen, ob die Sättigung abgeschwächt wurde. Die Schrittgröße von 5° dient lediglich der Veranschaulichung. Falls gewünscht, kann eine Phasenschrittgröße von weniger als 5°, mehr als 5°, 1-5°, 5-10°, 1-10° oder ein anderes Phasendelta verwendet werden. Falls gewünscht, kann die Phase bei höheren Phasenniveaus schneller abnehmen und bei niedrigeren Phasenniveaus allmählicher abnehmen. Sobald keine Sättigung mehr erkannt wird, sind Sättigungsabschwächungsvorgänge abgeschlossen.
Wenn die minimale Phase erreicht ist, eine Sättigung jedoch noch vorhanden ist, kann die Steuerschaltlogik die Wechselrichterversorgungsspannung Vin reduzieren, bis keine Sättigung mehr erkannt wird (Schritt 208). Zum Beispiel kann die Steuerschaltlogik die Spannung Vin um 200 mV verringern und erneut eine Sättigungserkennung durchführen, um zu überprüfen, ob die Sättigung abgeklungen ist. Die Schrittgröße von 200 mV dient lediglich der Veranschaulichung. Falls gewünscht, kann eine Spannungsschrittgröße von 10 mV, 50 mV, 100 mV, 300 mV, 10-300 mV, 190-210 mV, 180-220 mV, 150-250 mV, 100-300 mV oder ein anderes Spannungsdelta verwendet werden. Sobald keine Sättigung mehr erkannt wird, können Sättigungsabschwächungsvorgänge beendet werden.
Als weiteres Beispiel kann die Steuerschaltlogik optional die Schaltfrequenz des Wechselstromansteuersignals anpassen, bis keine Sättigung mehr erkannt wird (Schritt 210). Das Anpassen der Schaltfrequenz (z. B. Erhöhen oder Verringern von Fs) kann sowohl die Kopplungsverstärkung als auch den Halbzykluszeitraum reduzieren, was dazu beitragen kann, die Erhöhung des Übertragungsspulenstroms zu begrenzen und somit eine Sättigung zu verhindern. Es ist auch möglich, Leistungsübertragungsniveaus zu ändern, um zu erkennen, ob Leistungsübertragungswattniveaus die Sättigung beeinflussen. Zum Beispiel ermöglicht der Qi-Standard unterschiedliche Leistungsprofile. In einigen Implementierungen kann ein drahtloser Leistungsüberträger die Sättigung berücksichtigen, in dem er bestimmt, ob er unter zum Beispiel Basis- oder erweiterten Leistungsprofilen arbeitet.
Als weiteres Beispiel kann die Steuerschaltlogik optional den Wechselrichter 60 unter Verwendung eines asymmetrischen Schaltschemas betreiben, um die Sättigung abzuschwächen (Schritt 212). 7 zeigt den Wechselrichter 60, der eine Schwingkreisschaltung 72 ansteuert, bei der die Spule 42 mit dem Kondensator 70 in Reihe geschaltet ist. Wie in 7 gezeigt, kann der Wechselrichter 60 (z. B. ein Vollbrückenwechselrichter) Schalter S1 und S2 einschließen, die in Reihe zwischen der Vin-Versorgung und Masse gekoppelt sind, und kann Schalter S3 und S4 einschließen, die in Reihe zwischen der Vin-Versorgung und Masse gekoppelt sind. Der Schwingkreis weist einen Anschluss auf, der mit einem ersten Schaltknoten N1 verbunden ist, der zwischen den Wechselrichterschaltern S1 und S2 geschaltet ist, und weist einen weiteren Anschluss auf, der mit einem zweiten Schaltknoten N2 verbunden ist, der zwischen den Wechselrichterschaltern S3 und S4 geschaltet ist.
8A ist ein Zeitdiagramm, das ein Wechselrichterausgangsverhalten mit einer Phasenverschiebung von 180° und einem symmetrischen Schalttastverhältnis veranschaulicht. Wie in 8A gezeigt, wird der Knoten N1 hoch angesteuert, um Spannung Vin für eine Dauer T1 zu liefern, die gleich der Hälfte der Wechselrichterschaltzeitdauer Ts/2 ist. Die Zeitverzögerung zwischen der steigenden Flanke von N1 und der steigenden Flanke von N2 ist als die Phasenverschiebung definiert und ist in diesem Beispiel gleich 180°. Nach der Phasenverzögerung von 180° wird der Knoten N2 hoch angesteuert, um Spannung Vin für eine Dauer T2 zu liefern, die gleich Ts/2 ist. Die dritte Wellenform zeigt das Ergebnis von N1 minus N2, das die an den Schwingkreis 72 angelegte Ansteuerspannung ist. Das Ergebnis ist eine positive Vin für die Dauer T 1, gefolgt von einer negativen Vin für die Dauer T2. 8A zeigt, wie sowohl N1 als auch N2 gleiche Dauern aufweisen, was zu einer symmetrischen Schaltwellenform (einem symmetrischen Tastverhältnis) auf N1 minus N2 führt, wobei die Dauer von + Vin gleich der Dauer von -Vin ist.
Eine symmetrische Anregung durch den Wechselrichter führt üblicherweise zu einer symmetrischen Resonanzwellenform. Insbesondere wird die Spannungswellenform über den Reihenkondensator 70 in den zwei Halbschaltzeiträumen symmetrisch und gleicht sich auf null aus. Wenn jedoch die Ferritstruktur oder ein anderes magnetisch permeables Material in der Vorrichtung 24 durch nahegelegene Gleichstrommagnete gesättigt wird, nimmt die Permeabilität eines solchen Materials ab, wenn sich der Resonanzstrom in eine Richtung bewegt, und nimmt zu, wenn sich der Resonanzstrom in die andere Richtung bewegt. Dies bewirkt, dass sich ein Resonanzinduktivitätswert in den zwei Halbschaltzeiträumen unterscheidet. Wenn hypothetisch die Spannung über den Kondensator 70 in den zwei Halbschaltzeiträumen anfänglich symmetrisch bleibt, würde die Spannung über die Spule 42 in den zwei Halbschaltzeiträumen symmetrisch bleiben, so dass die variierende Induktivität der Spule 42 ungleiche Ströme in den zwei Halbschaltzeiträumen verursachen würde. Die ungleichen Ströme würden die durchschnittliche Spannung des Kondensators 70 von null weg bewegen. Ein neuer Gleichgewichtszustand wird geschaffen, wenn die Spannung über den Kondensator 70 (hierin manchmal als Vctx bezeichnet) ein durchschnittliches Spannungsniveau (hierin manchmal als Gleichvorspannung bezeichnet) erreicht, das die Ladungsausgleichsbedingung für den Kondensator 70 wiederherstellt. Infolgedessen bewirkt eine magnetische Sättigung (z. B. Ferritsättigung) eine Gleichvorspannung in Vctx, obwohl die Wechselrichteranregung symmetrisch ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Entfernen einer solchen Gleichvorspannung in Vctx dazu beitragen, eine Oszillation zu entfernen, die durch Sättigung verursacht wird. Eine Nicht-Null-Gleichvorspannung in Vctx, wie sie unter Verwendung der Messschaltlogik 41 (siehe 2) erkannt wird, kann einen Rückkopplungssteuermechanismus auslösen, der den Wechselrichter 60 in einer Weise anpasst, die die durchschnittliche Vctx in Richtung null führt. Als Reaktion auf die Verwendung der Messschaltlogik 41 zum Erkennen einer Nicht-Null-Gleichvorspannung in Vctx, kann als ein Beispiel die Steuerschaltlogik 16M (siehe 2) den Wechselrichter 60 anpassen, um das Tastverhältnis der von dem Wechselrichter 60 ausgegebenen Wechselstromansteuersignale zu reduzieren. Das Reduzieren des Tastverhältnisses der Wechselrichterausgangssignale kann dazu beitragen, die durchschnittliche Vctx in Richtung null zu führen, um die Sättigung abzuschwächen. Andere Arten des Anpassens des Wechselrichters 60 zum Reduzieren der durchschnittlichen Vctx können ebenfalls verwendet werden.
Als weiteres Beispiel kann die unerwünschte Gleichvorspannung in Vctx entfernt werden, indem entgegengesetzte Offsets auf die Tastverhältnisse der Knoten N1 und N2 angewendet werden. 8B ist ein Zeitdiagramm, das einen Wechselrichterausgang mit einer Phasenverschiebung von 180° und einem asymmetrischen Schalttastverhältnis zeigt. Im Vergleich zu 8A wird der Knoten N1 hoch angesteuert, um Vin für eine modifizierte Dauer T 1' zu liefern, die durch den Offset Toffset verlängert wird, während der Knoten N2 hoch angesteuert wird (nach einer Phasenverschiebung Phase'), um Vin für eine modifizierte Dauer T2' zu liefern, die durch den Offset Toffset verkürzt wird. Die Phasenverschiebungszeit des Knotens N2 (wie durch Phase' bezeichnet) wird effektiv (Ts/2+Toffset). Hier ist Toffset als positiver Wert gezeigt, aber Toffset kann auch ein negativer Wert sein. Dies führt zu einer unterschiedlichen Wellenform (z. B. N1 minus N2) mit einer +Vin für die Dauer T 1' und -Vin für die Dauer T2'. Dieses Verhalten, bei dem sich das Tastverhältnis der Knoten N1 und N2 unterscheidet, wird hierin manchmal als ein Wechselrichterschaltvorgang mit einem asymmetrischen Tastverhältnis bezeichnet.
8C ist ein Zeitdiagramm, das einen Wechselrichterausgang mit einer Phasenverschiebung von 90° und einem asymmetrischen Schalttastverhältnis zeigt. Im Vergleich zu 8B wird der Knoten N1 hoch angesteuert, um Vin für eine modifizierte Dauer T 1' zu liefern, die durch den Offset Toffset verlängert wird, während der Knoten N2 hoch angesteuert wird (nach einer Phasenverschiebung Phase'), um Vin für eine modifizierte Dauer T2' zu liefern, die wiederum durch den Offset Toffset verkürzt wird. Die Phasenverschiebungszeit des Knotens N2 (wie durch Phase'' bezeichnet) wird effektiv (Ts/4+Toffset). Hier ist Toffset als positiver Wert gezeigt, aber Toffset kann auch ein negativer Wert sein. Dies führt zu einer unterschiedlichen Wellenform (z. B. N1 minus N2) mit einer +Vin für die Dauer T1" und -Vin für die Dauer T2". Dieses Verhalten, bei dem sich das Tastverhältnis der Knoten N1 und N2 unterscheidet, wird hierin manchmal als ein Wechselrichterschaltvorgang mit asymmetrischem Tastverhältnis bezeichnet.
Der Offset Toffset kann durch einen Kompensatorblock innerhalb der Steuerschaltlogik 16 (1) berechnet werden, wobei der Vctx-Gleichvorspannungs-Wert als ein negativer Rückkopplungseingang verwendet wird. Wenn die Gleichvorspannung negativ ist (wie durch die in 7 gezeigte Vctx-Polarität definiert), ist der Offset ein positiver Wert, der T1 verlängert, während T2 verkürzt wird. Wenn die Gleichvorspannung positiv ist, ist der Offset ein negativer Wert, der T1 verkürzt, während T2 verlängert wird. Dieser Kompensatorblock kann verschiedene Formen annehmen, wie eine proportional-integral-Ableitungs-Steuerung (PID-Steuerung), eine proportional-integral-Steuerung (PI-Steuerung) oder einen einfachen Integrator. Der Kompensatorblock sollte eine integrale Komponente einschließen, weil die Sättigungsabschwächungsschleife einen Toffset-Wert beibehalten muss, selbst wenn die Gleichvorspannung auf null geführt wird.
Wie in dem Beispiel von 6 gezeigt, wird die Phase bis auf einen minimalen Phasenwert verringert, und dann wird die Spannung Vin reduziert. Als weiteres Beispiel kann die Steuerschaltlogik das Spannungsniveau von Vin sperren oder festlegen, sobald eine Sättigung erkannt wird. Dadurch wird verhindert, dass die Versorgungsspannung Vin weiter zunimmt, wodurch eine der Sättigungsursachen abgeschwächt wird. Die Beispiele hierin zum Abschwächen der Sättigung als Reaktion auf das Erkennen einer Sättigung, die durch Sättigung verursacht wird, dienen lediglich der Veranschaulichung.
Im Allgemeinen können die verschiedenen Ausführungsformen zum Abschwächen der Sättigung auch als Reaktion auf das Erkennen angewendet werden, wenn ein magnetisch permeables Material sein magnetisches Sättigungsniveau überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung bereitgestellt, die eine Resonanzschaltung mit einer drahtlosen Leistungsübertragungsspule, die konfiguriert ist, um drahtlos Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung zu übertragen, einen Wechselrichter, der konfiguriert ist, um Wechselstromsignale mit einer Schaltfrequenz auf die drahtlose Leistungsübertragungsspule zu führen, eine Messschaltung, die konfiguriert ist, um einen Wert zu messen, der ein Energieniveau in der Resonanzschaltung darstellt, und eine Steuerschaltlogik, die konfiguriert ist, um eine Sättigung in der Resonanzschaltung zu erkennen, indem sie den Messwert mit einem Schwellenwert vergleicht und die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung steuert, einschließt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt der Messwert ein gemessenes Stromniveau ein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt der Messwert ein gemessenes Spannungsniveau ein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Messschaltung konfiguriert, um den Wert bei einer Messfrequenz zu messen, die in einem Subharmonischenbereich der Schaltfrequenz liegt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Messfrequenz die Hälfte der Schaltfrequenz.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Messschaltung konfiguriert, um den Wert bei einer Messfrequenz zu messen, die eine Harmonische der Schaltfrequenz ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Messfrequenz ein geradzahliges Vielfaches der Schaltfrequenz.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Messschaltung konfiguriert, um einen zusätzlichen Wert zu messen, der ein Energieniveau in der Resonanzschaltung bei der Schaltfrequenz darstellt, und der Schwellenwert ist ein Bruchteil des zusätzlichen Werts.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt der Messwert ein gemessenes Stromniveau oder ein gemessenes Spannungsniveau ein, und die Steuerschaltlogik erkennt die Sättigung durch Vergleichen einer Varianz des Messwerts mit dem Schwellenwert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst der Messwert eine Spitze-zu-Tal-Differenz, und die Steuerschaltlogik erkennt die Sättigung durch Vergleichen einer Varianz der Spitze-zu-Tal-Differenz mit dem Schwellenwert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt der Messwert eine Spitze-zu-Tal-Differenz ein, und die Steuerschaltlogik erkennt die Sättigung durch Vergleichen der Spitze-zu-Tal-Differenz mit dem Schwellenwert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt der Messwert ein gemessenes Stromniveau oder ein gemessenes Spannungsniveau ein, und die Steuerschaltlogik erkennt die Sättigung durch Vergleichen eines Verhältnisses des Messwerts in zwei aufeinanderfolgenden Zyklen mit dem Schwellenwert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik konfiguriert, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung durch Reduzieren eines Tastverhältnisses der Wechselstromsignale, die auf die drahtlose Leistungsübertragungsspule geführt werden, zu steuern.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik konfiguriert, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung durch Reduzieren einer den Wechselrichter speisenden Leistungsversorgungsspannung zu steuern.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik konfiguriert, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung durch Begrenzen der drahtlosen Leistung auf ein vorbestimmtes Leistungsniveau zu steuern, um die Sättigung abzuschwächen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik konfiguriert, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung durch Anpassen der Schaltfrequenz des Wechselrichters zu steuern.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die Resonanzschaltung ferner einen Kondensator ein, der in Reihe mit der drahtlosen Leistungsübertragungsspule gekoppelt ist, und die Steuerschaltlogik ist konfiguriert, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung zu steuern, indem der Wechselrichter unter Verwendung eines asymmetrischen Tastverhältnisses betrieben wird, um eine Gleichvorspannung über den Kondensator zu entfernen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik konfiguriert, um als Reaktion darauf, dass keine Sättigung erkannt wird, die drahtlose Leistung zu erhöhen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die drahtlose Leistungsübertragung eine Fremdkörpererkennungsschaltung ein, die konfiguriert ist, um zu erkennen, ob ein Fremdkörper auf der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung vorhanden ist, wobei die Fremdkörpererkennungsschaltung deaktiviert wird, während die Steuerschaltlogik die drahtlose Leistung erhöht.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik konfiguriert, um nach dem Erkennen der Sättigung eine Anforderung von der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung zu empfangen, um die drahtlose Leistung zu erhöhen und die Anforderung zu ignorieren, bis keine Sättigung mehr erkannt wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung bereitgestellt, die eine drahtlose Leistungsübertragungsspule, die konfiguriert ist, um drahtlos Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung zu übertragen, einen Wechselrichter, der konfiguriert ist, um ein Wechselstromsignal auf die drahtlose Leistungsübertragungsspule zu führen, und eine Steuerschaltlogik, die konfiguriert ist, um eine charakteristische Bedingung an einer magnetisch permeablen Struktur der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung zu erkennen und als Reaktion auf das Erkennen der charakteristischen Bedingung an der magnetisch permeablen Struktur der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung den Wechselrichter anzupassen, einschließt. Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die magnetische permeable Struktur eine Ferritstruktur ein, und die charakteristische Bedingung schließt eine Ferritsättigung an der Ferritstruktur ein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik konfiguriert, um die charakteristische Bedingung durch Messen eines Strom- oder Spannungsniveaus und Vergleichen des gemessenen Strom- oder Spannungsniveaus mit einem Schwellenwert zu erkennen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltlogik konfiguriert, um den Wechselrichter durch Reduzieren eines Tastverhältnisses des Wechselstromsignals, das auf die drahtlose Leistungsübertragungsspule geführt wird, als Reaktion auf das Erkennen der charakteristischen Bedingung anzupassen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Wechselrichter konfiguriert, um eine Leistungsversorgungsspannung zu empfangen, und die Steuerschaltlogik ist konfiguriert, um den Wechselrichter durch Reduzieren der Leistungsversorgungsspannung als Reaktion auf das Erkennen der charakteristischen Bedingung anzupassen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Wechselrichter konfiguriert, um eine Leistungsversorgungsspannung zu empfangen, und die Steuerschaltlogik ist konfiguriert, um die Leistungsversorgungsspannung als Reaktion auf das Erkennen der charakteristischen Bedingung festzulegen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Wechselrichter konfiguriert, um das Wechselstromsignal mit einer Schaltfrequenz anzusteuern, und die Steuerschaltlogik ist konfiguriert, um den Wechselrichter durch Anpassen der Schaltfrequenz anzupassen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung eine Fremdkörpererkennungsschaltung ein, die konfiguriert ist, um zu erkennen, ob ein Fremdkörper auf der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung vorhanden ist, ist der Wechselrichter konfiguriert, um eine Leistungsversorgungsspannung zu empfangen, und wird die Fremdkörpererkennungsschaltung deaktiviert, während die Steuerschaltlogik die Leistungsversorgungsspannung erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein drahtloses Ladesystem bereitgestellt, das einen drahtlosen Leistungsempfänger mit einem magnetisch permeablen Material und einen drahtlosen Leistungsüberträger, der konfiguriert ist, um drahtlos Leistung an den drahtlosen Leistungsempfänger zu übertragen, wobei der drahtlose Leistungsüberträger eine Schwingkreisschaltung mit einer drahtlosen Leistungsübertragungsspule aufweist, die konfiguriert ist, um die drahtlose Leistung an die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung zu übertragen, einen Wechselrichter, der konfiguriert ist, um Wechselstromsignale mit einer Schaltfrequenz auf die drahtlose Leistungsübertragungsspule zu führen, und eine Steuerschaltlogik, die konfiguriert ist, um eine charakteristische Bedingung an dem magnetisch permeablen Material in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung zu erkennen und als Reaktion auf das Erkennen der charakteristischen Bedingung eine drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule zu steuern, einschließt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die charakteristische Bedingung eine Sättigung an dem magnetisch permeablen Material ein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt das magnetisch permeable Material Ferrit ein, und die charakteristische Bedingung schließt eine Ferritsättigung am Ferrit ein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform bewirkt die charakteristische Bedingung eine Oszillation in der Schwingkreisschaltung.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt der drahtlose Leistungsüberträger eine Messschaltung ein, die konfiguriert ist, um einen Wert zu messen, der ein Energieniveau in der Schwingkreisschaltung bei einer Messfrequenz darstellt, die abhängig von der Schaltschaltlogik ist, und die Steuerschaltlogik ist konfiguriert, um die charakteristische Bedingung durch Vergleichen des Messwerts mit einem Schwellenwert zu erkennen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt der drahtlose Leistungsüberträger eine Messschaltung ein, die konfiguriert ist, um einen Spitzenwert zu messen, und die Steuerschaltlogik ist konfiguriert, um die charakteristische Bedingung durch Vergleichen einer Metrik, die abhängig von dem gemessenen Spitzenwert ist, mit einem Schwellenwert zu erkennen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt der drahtlose Leistungsüberträger eine Fremdkörpererkennungsschaltung ein, die konfiguriert ist, um zu erkennen, ob ein Fremdkörper auf der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung vorhanden ist, und die Fremdkörpererkennungsschaltung wird deaktiviert, während die Steuerschaltlogik die charakteristische Bedingung erkennt.
Das Vorstehende dient lediglich der Veranschaulichung, und verschiedene Modifikationen können an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die vorstehenden Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 17/198116 [0001]
US 63/143704 [0001]

Claims

Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, umfassend: eine Resonanzschaltung mit einer drahtlosen Leistungsübertragungsspule, die konfiguriert ist, um drahtlos Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung zu übertragen; einen Wechselrichter, der konfiguriert ist, um Wechselstromsignale mit einer Schaltfrequenz auf die drahtlose Leistungsübertragungsspule zu führen, eine Messschaltung, die konfiguriert ist, um einen Wert zu messen, der ein Energieniveau in der Resonanzschaltung darstellt; und Steuerschaltlogik, die konfiguriert ist zum: Erkennen einer Sättigung in der Resonanzschaltung durch Vergleichen des Messwerts mit einem Schwellenwert und Steuern der drahtlosen Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen einer Sättigung.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Messwert ein gemessenes Stromniveau oder ein gemessenes Spannungsniveau umfasst.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messschaltung konfiguriert ist, um den Wert bei einer Messfrequenz zu messen, die sich in einem Subharmonischenbereich der Schaltfrequenz befindet.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Messfrequenz die Hälfte der Schaltfrequenz ist.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messschaltung konfiguriert ist, um den Wert bei einer Messfrequenz zu messen, die eine Harmonische der Schaltfrequenz ist.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Messschaltung konfiguriert ist, um einen zusätzlichen Wert zu messen, der ein Energieniveau in der Resonanzschaltung bei der Schaltfrequenz darstellt; und der Schwellenwert ein Bruchteil des zusätzlichen Werts ist.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Messwert ein gemessenes Stromniveau oder ein gemessenes Spannungsniveau umfasst; und die Steuerschaltlogik die Sättigung durch Vergleichen einer Varianz des Messwerts oder eines Verhältnisses des Messwerts in zwei aufeinanderfolgenden Zyklen mit dem Schwellenwert erkennt.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Messwert eine Spitze-zu-Tal-Differenz umfasst und die Steuerschaltlogik die Sättigung durch Vergleichen der Spitze-zu-Tal-Differenz oder einer Varianz der Spitze-zu-Tal-Differenz mit dem Schwellenwert erkennt.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltlogik konfiguriert ist, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung durch Reduzieren eines Tastverhältnisses der Wechselstromsignale, die auf die drahtlose Leistungsübertragungsspule geführt werden, zu steuern.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltlogik konfiguriert ist, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung durch Reduzieren einer den Wechselrichter speisenden Leistungsversorgungsspannung zu steuern.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltlogik konfiguriert ist, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung durch Anpassen der Schaltfrequenz des Wechselrichters zu steuern.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Resonanzschaltung ferner einen Kondensator umfasst, der mit der drahtlosen Leistungsübertragungsspule in Reihe gekoppelt ist; und die Steuerschaltlogik konfiguriert ist, um die drahtlose Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule als Reaktion auf das Erkennen der Sättigung durch Betreiben des Wechselrichters unter Verwendung eines asymmetrischen Tastverhältnisses zu steuern, um eine Gleichvorspannung über den Kondensator zu entfernen.
Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltlogik konfiguriert ist, um die drahtlose Leistung als Reaktion auf das Nichterkennen einer Sättigung zu erhöhen, ferner umfassend: eine Fremdkörpererkennungsschaltung, die konfiguriert ist, um zu erkennen, ob ein Fremdkörper auf der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung vorhanden ist, wobei die Fremdkörpererkennungsschaltung deaktiviert wird, während die Steuerschaltlogik die drahtlose Leistung erhöht.
Drahtloses Ladesystem, umfassend: einen drahtlosen Leistungsempfänger mit einem magnetisch permeablen Material und einen drahtlosen Leistungsüberträger, der konfiguriert ist, um drahtlos Leistung an den drahtlosen Leistungsempfänger zu übertragen, wobei der drahtlose Leistungsüberträger aufweist: eine Schwingkreisschaltung mit einer drahtlosen Leistungsübertragungsspule, die konfiguriert ist, um die drahtlose Leistung an die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung zu übertragen; einen Wechselrichter, der konfiguriert ist, um Wechselstromsignale mit einer Schaltfrequenz auf die drahtlose Leistungsübertragungsspule zu führen, und Steuerschaltlogik, die konfiguriert ist zum: Erkennen einer charakteristischen Bedingung an dem magnetisch permeablen Material in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung und als Reaktion auf das Erkennen der charakteristischen Bedingung, Steuern der drahtlosen Leistungsübertragung über die drahtlose Leistungsübertragungsspule.
Drahtloses Ladesystem nach Anspruch 14, wobei: die charakteristische Bedingung eine Sättigung an dem magnetisch permeablen Material umfasst; das magnetisch permeable Material Ferrit umfasst und die charakteristische Bedingung eine Ferritsättigung am Ferrit umfasst.