EP3072204A1 - Method for wireless power transmission - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method for wireless power transmission between a transmitter and a receiver, comprising a power phase and a measurement phase, wherein the receiver measures a received power during the measurement phase and transmits information on the measured power to the transmitter, wherein the transmitter compares the power output by said transmitter with the power measured by the receiver and from this determines a power loss, wherein the power phase is suppressed when the power loss exceeds a maximum permissible limit value, wherein, during the measurement phase, the transmitter outputs a power which is less than the power output during the power phase.

Description

Verfahren zur kabellosen Übertragung einer Leistung  Method for the wireless transmission of a power

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kabellosen Übertragung einer Leistung zwischen einem Sender und einem Empfänger aufweisend eine Leistungsphase und eine Messphase, wobei der Empfänger während der Messphase eine empfangene Leistung misst und eine Information über die gemessene Leistung an den Sender übermittelt, wobei der Sender die von ihm ausgesendete Leistung mit der von dem Empfänger gemessenen Leistung vergleicht und daraus eine Verlustleistung ermittelt, wobei die Leistungsphase unterbleibt, wenn die Verlustleistung einen maximal zulässigen Grenzwert überschreitet. The invention relates to a method for wireless transmission of power between a transmitter and a receiver comprising a power phase and a measurement phase, wherein the receiver measures a received power during the measurement phase and transmits information about the measured power to the transmitter, wherein the transmitter of It compares emitted power with the power measured by the receiver and determines a power loss, wherein the power phase is omitted when the power loss exceeds a maximum allowable limit.

Verfahren zur kabellosen Übertragung einer Leistung sind im Stand der Technik bekannt. Diese Verfahren dienen dazu, elektronische Geräte wie beispielsweise schnurlose Telefone zu laden. Dafür wird der zu ladende Gegenstand beispielsweise auf einer Ladeplatte abgelegt, wobei der Sender (Ladepfatte) und der Empfänger (zu ladendes Gerät) permanent Daten austauschen, um eine optimale Leistungsübertragung zu gewährleisten. Dabei fordert der Empfänger in gleichmäßigen Zeitabständen Leistungsänderungen von dem Sender an. Um eine Interoperabilität zwischen Ladegeräten und Empfängern unterschiedlicher Hersteller zu gewährleisten, wurde im Stand der Technik ein sogenannter„Wireless Power Standard" (WPC) geschaffen, wobei bestimmte technische Daten wie beispielsweise die übertragene Leistung vereinheitlicht wurden. Einen solchen Standard gibt der sogenannte„Low Power Standard" (LP) an. Bei diesem werden 5 W kabellos zwischen Sender und Empfänger übertragen. Um gleichzeitig die Übertragung zwischen Sender und Empfänger nur dann durchzuführen, wenn tatsächlich auch ein „gültiger" Empfänger im Ladebereich des Senders vorhanden ist, ist im Stand der Technik eine sogenannte Fremdobjektdetektion vorgesehen, mittels welcher geprüft wird, ob der Sender tatsächlich mit einem „gültigen" Empfänger verbunden ist und sich nicht zusätzlich zum gültigen Empfänger ein fremdes Metallobjekt im Übertragungsbereich befindet, wie beispielsweise eine Münze, welche ausversehen in den Ladebereich des Senders gelangt ist. Metallische Fremdobjekte absorbieren die elektromagnetische Strahlung welche vom Sender zum Empfänger gesendet wird. Diese Fremdobjektdetektion verhindert somit, dass sich ein Fremdobjekt durch absorbierte Leistung stark erwärmt. Methods for wireless transmission of power are known in the art. These methods are used to load electronic devices such as cordless phones. For this purpose, the object to be loaded is stored, for example, on a pallet, wherein the transmitter (Ladepfatte) and the receiver (device to be charged) permanently exchange data in order to ensure optimum power transmission. At the same time, the receiver requests power changes from the transmitter at regular intervals. In order to ensure interoperability between chargers and receivers of different manufacturers, a so-called "Wireless Power Standard" (WPC) has been created in the prior art, whereby certain technical data such as the transmitted power have been standardized Standard "(LP) on. In this case, 5 W wirelessly transmitted between the transmitter and receiver. In order to simultaneously carry out the transmission between transmitter and receiver only if a "valid" receiver is actually present in the loading area of the transmitter, a so-called foreign object detection is provided in the prior art, by means of which it is checked whether the transmitter is actually provided with a "valid""Receiver is connected and not in addition to the valid receiver is a foreign metal object in the transmission area, such as a coin, which has accidentally entered the loading area of the transmitter. Metallic foreign objects absorb the electromagnetic radiation which is sent from the transmitter to the receiver. This foreign object detection thus prevents a foreign object from being strongly heated by absorbed power.

Die Fremdobjektdetektion funktioniert so, dass der Empfänger misst wie viel Leistung er von dem Sender empfängt und diesen gemessenen Wert als Information an den Sender übermittelt. Der Sender wiederum vergleicht die an ihn übermittelte Information mit der von ihm ausgesendeten Leistung. Sofern die Verlustleistung (gesendete Leistung minus empfangene Leistung) größer als ein vorgegebener Wert ist, wird angenommen, dass ein Fremdobjekt im Übertragungsfeld des Senders liegt und mehr Leistung als erlaubt empfängt. In diesem Fall wird die Leistungsübertragung unterbrochen. Der für die Verlustleistung vorgegebene Grenzwert hängt von der Messgenauigkeit der verwendeten Messeinrichtung und von dem jeweiligen Standard ab, mit welchem Leistung von dem Sender an den Empfänger übertragen wird. Im Low-Power-Standard erfolgt eine Leistungsübertragung von 5 W. Bei einer regelmäßigen Messgenauigkeit von ca. 5% kann die Verlustleistung somit bis auf 250 mW genau gemessen werden. Diese Verlustleistung von 250 mW führt bei einem Fremdobjekt zu dessen Erhitzung, beispielsweise auf 80°C. Eine solche Erhitzung wäre unter Sicherheitsgesichtspunkten noch akzeptabel. The foreign object detection functions so that the receiver measures how much power it receives from the transmitter and transmits this measured value as information to the transmitter. The sender in turn compares the information transmitted to him with the power transmitted by him. If the power loss (transmitted power minus received power) is greater than a predetermined value, it is assumed that a foreign object is in the transmission field of the transmitter and receives more power than allowed. In this case the power transmission is interrupted. The limit value specified for the power loss depends on the measuring accuracy of the measuring device used and on the respective standard with which power is transmitted from the transmitter to the receiver. In the low-power standard, a power transfer of 5 W. With a regular measurement accuracy of about 5%, the power loss can thus be measured accurately to 250 mW. This power loss of 250 mW causes a foreign object to its heating, for example, to 80 ° C. Such heating would still be acceptable from a safety point of view.

Sofern nunmehr jedoch eine größere Leistung zwischen dem Sender und dem Empfänger übertragen werden soll, entstehen bei einer Messgenauigkeit von 5% wesentlich höhere Temperaturen in Bezug auf ein etwaiges Fremdobjekt. Bei Übertragung einer Leistung im sogenannten Medium Power Standard, welcher die Übertragung von 15 W vorsieht, kann die Verlustleistung bis auf 750 mW genau gemessen werden, was jedoch zu einer übermäßigen Erhitzung eines Fremdobjektes führen würde. However, if now a greater power to be transmitted between the transmitter and the receiver, arise at a measurement accuracy of 5% much higher temperatures with respect to any foreign object. When transmitting a power in the so-called Medium Power Standard, which provides the transmission of 15 W, the power loss can be measured up to 750 mW accurate, but this would lead to excessive heating of a foreign object.

Ausgehend von dem vorbeschriebenen Problem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur kabellosen Übertragung einer Leistung zwischen einem Sender und einem Empfänger zu schaffen, welches eine messgenaue Fremdobjektdetektion, insbesondere unabhängig von der Verwendung eines bestimmten Power Standards, ermöglicht und somit eine übermäßige, gefährliche Erhitzung von Fremdobjekten zuverlässig verhindert. Based on the problem described above, it is an object of the invention to provide a method for wireless transmission of power between a transmitter and a To provide a receiver, which provides accurate measurement foreign object detection, in particular independent of the use of a particular power standard, and thus reliably prevents excessive, dangerous heating of foreign objects.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur kabellosen Übertragung einer Leistung zwischen einem Sender und einem Empfänger aufweisend eine Leistungsphase und eine Messphase vor, wobei der Sender während der Messphase eine Leistung aussendet, welche geringer ist als die während der Leistungsphase ausgesendete Leistung. To achieve the above object, the invention proposes a method for the wireless transmission of power between a transmitter and a receiver comprising a power phase and a measurement phase, wherein the transmitter emits a power during the measurement phase, which is less than the power emitted during the power phase.

Erfindungsgemäß erfolgt die Fremdobjektdetektion damit auf einem zu der Leistungsphase niedrigeren Leistungsniveau, welches so ausgelegt ist, dass die Verlustleistung nicht zu einer übermäßigen Erhitzung eines etwaigen Fremdobjektes führt. Zur Durchführung der Messphase wird somit die von dem Sender ausgesendete Leistung auf einen Betrag reduziert, welcher auch bei Anwesenheit eines metallischen Fremdobjektes Sicherheit gewährleistet. According to the invention, the foreign object detection thus takes place at a lower power level than the power phase, which is designed such that the power loss does not lead to excessive heating of any foreign object. To carry out the measurement phase, the power emitted by the transmitter is thus reduced to an amount which ensures safety even in the presence of a metallic foreign object.

Die Erfindung umfasst darüber hinaus weitere Merkmale, welche jeweils einzeln oder in Kombination mit dem zuvor beschriebenen Gegenstand verwendet werden können. The invention also includes further features which may be used individually or in combination with the object described above.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird während der Messphase eine Kalibrierung der Messeinrichtung durchgeführt. According to a feature of the invention, a calibration of the measuring device is performed during the measuring phase.

Die Kalibration wird benutzt, um Messungenauigkeiten beim Messen der Leistung zu verringern. Im erfindungsgemäßen Anwendungsfall der kabellosen Leistungsübertragung von einem Sender, beispielsweise einer Ladestation, zu einem Empfänger, beispielsweise einem mobilen Endgerät, kann eine Kalibration insbesondere die nachfolgend genannten Aspekte kompensieren. Hierbei handelt es sich erstens um Herstellungstoleranzen des Senders und/oder Empfängers, insbesondere des Sender- und/oder Empfänger-IC sowie zugehöriger diskreter Bauelemente (Transistoren, Dioden, passive Bauelemente, Senderund Empfängerspulen inclusive derer Ferrite), die zum Betrieb des Senders und/oder Empfängers notwendig sind. Zweitens handelt es sich um mechanische Herstellungstoleranzen des Senders und/oder Empfängers (z.B. Ladestation, Mobiltelefon), z.B. Platzierung der Komponenten die sich in der unmittelbaren Nähe der Sender- und Empfängerspule befinden. Diese umgebenden Komponenten können das elektromagnetische Feld und dadurch die Verlustleistung der Übertragung beeinflussen, wodurch wiederum die Messgenauigkeit beeinträchtigt wird. Es kann nämlich vorgesehen sein, dass der Empfänger an den Sender die gesamte Leistung, die vom mobilen Gerät empfangen wird, berichten muss. Dies kann dann auch z.B. die Verlustleistung in den umgebenden Komponenten umfassen. Toleranzen in der Platzierung der umgebenden Komponenten wirken sich dadurch auch auf die Genauigkeit der Messergebnisse aus. Zum dritten können diese Aspekte Herstellungstoleranzen der Leistung aufnehmenden Last des Empfängers, beispielsweise physikalische oder chemische Herstellungstoleranzen einer aufladbaren Batterie umfassen. Die aufladbare Batterie befindet sich in kabellos ladbaren Geräten oft in unmittelbarer Nähe der Empfängerspule und hat dadurch einen großen Einfluss auf die Verlustleistung des Systems, falls nicht die gesamte Batterie durch ein Ferrit oder eine metallische Abschirmung geschützt ist. Das Schirmen der gesamten aufladbaren Batterie ist oftmals aber aus mechanischen oder Kostengründen nicht plausibel, weshalb der Einfluss der Batterie auf das kabellose Leistungsübertragungssystem oft sehr stark ist. Aufladbare Batterien (Akkus) unterliegen sehr starken Herstellungstoleranzen und zeigen zudem auch einen starken Alterungseffekt. Weiterhin werden oft auch Akkus von verschiedenen Herstellern eingesetzt, welche recht unterschiedliche Einflüsse auf das elektromagnetische Feld haben können. Diesen Einfluss kann man prinzipbedingt bei der Herstellung des kabellos ladbaren Gerätes nicht mit in Betracht ziehen. Viertens kann es sich um Ungenauigkeiten bei der Einstellung der Fremdobjekterkennung während der Geräteentwicklung handeln. Fünftens kommen Ungenauigkeiten bei der Berechnung der empfangenen Leistung im Empfänger- oder Sender-IC in Betracht. IC-interne Berechnungen können aufgrund verschiedener Faktoren weitere Ungenauigkeiten in die Leistungsberechnung einbringen. Manche Empfänger-ICs bieten zum Beispiel nur eine begrenzte, diskrete Anzahl von Leistungskorrekturwerten an. Der optimale Leistungskorrekturwert kann somit einige Prozent vom in der Praxis wählbaren, vorprogrammierten Leistungskorrekturwert entfernt liegen, was zusätzlich zu den zuvor genannten Toleranzen die Messgenauigkeit deutlich verschlechtern kann. The calibration is used to reduce measurement inaccuracies when measuring power. In the application according to the invention of the wireless power transmission from a transmitter, for example a charging station, to a receiver, for example a mobile terminal, a calibration can in particular compensate for the following aspects. These are, first, manufacturing tolerances of the transmitter and / or receiver, in particular of the transmitter and / or receiver IC and associated discrete components (transistors, diodes, passive components, transmitter and receiver coils including ferrites) that are responsible for the operation of the transmitter and / or or recipient are necessary. Second, there are mechanical manufacturing tolerances of the transmitter and / or receiver (eg charging station, mobile phone), eg placement of the components located in the immediate vicinity of the transmitter and receiver coil. These surrounding components can do that electromagnetic field and thereby affect the power loss of the transmission, which in turn affects the accuracy of measurement. It can namely be provided that the receiver must report to the transmitter all the power that is received by the mobile device. This can then include, for example, the power loss in the surrounding components. Tolerances in the placement of the surrounding components also affect the accuracy of the measurement results. Third, these aspects may include manufacturing tolerances of the power receiving load of the receiver, for example, physical or chemical manufacturing tolerances of a rechargeable battery. The rechargeable battery is often in close proximity to the receiver coil in wireless chargers, and therefore has a major impact on system power loss unless the entire battery is protected by a ferrite or metallic shield. However, the shielding of the entire rechargeable battery is often implausible for mechanical or cost reasons, and therefore the battery's impact on the wireless power transmission system is often very high. Rechargeable batteries are subject to very high manufacturing tolerances and also show a strong aging effect. Furthermore, batteries from different manufacturers are often used, which can have quite different influences on the electromagnetic field. In principle, this influence can not be taken into consideration when manufacturing the wirelessly chargeable device. Fourth, these may be inaccuracies in setting foreign object detection during device development. Fifth, inaccuracies in the calculation of the received power in the receiver or transmitter IC come into consideration. IC-internal calculations can introduce further inaccuracies in the performance calculation due to various factors. For example, some receiver ICs offer only a limited, discrete number of power correction values. The optimum power correction value may thus be a few percent away from the practical selectable preprogrammed power correction value, which, in addition to the aforementioned tolerances, can significantly degrade the measurement accuracy.

Derartige Fehlerquellen können zwei Auswirkungen haben. Berichtet der Empfänger aufgrund der oben genannten Ungenauigkeiten beispielsweise eine empfangene Leistung, welche höher ist als die tatsächlich empfangene Leistung, dann kann ein zusätzlich vorhandenes Fremdobjekt mehr Leistung aufnehmen als zulässig, ohne dass der Sender diesen Zustand erkennen kann. Berichtet der Empfänger jedoch beispielsweise aufgrund der oben genannten Ungenauigkeiten eine empfangene Leistung, die geringer ist als die tatsächlich empfangene Leistung, dann stoppt der Sender die Leistungsübertragung möglicherweise auch dann, wenn im System kein Fremdobjekt vorhanden ist. Such sources of error can have two effects. For example, if the receiver reports a received power higher than the actual received power due to the above inaccuracies, then an additional foreign object may receive more power than allowed without the transmitter being able to detect that condition. However, the receiver reports, for example, due to Of the above inaccuracies, a received power that is less than the actual received power, then the transmitter may stop the power transmission even if there is no foreign object in the system.

Das Ziel der im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Kalibrierung ist es, die genannten Ungenauigkeiten zu erkennen und zu kompensieren. Dazu misst der Empfänger in einem fest definierten Zustand (während der Messphase) die empfangene Leistung. The aim of the calibration proposed in the invention is to recognize and compensate for the aforementioned inaccuracies. To do this, the receiver measures the received power in a defined state (during the measuring phase).

Dieser Zustand zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er durch feste Definition einer oder mehrerer Messgrößen fehlerbehaftete bzw. toleranzbehaftete Größen in der Messstrecke ausschließt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Eingangsleistung für den Empfänger auf einem vorbestimmten Wert konstant gehalten wird und nicht beispielsweise in Abhängigkeit anderer Messparameter variiert wird. Dadurch können Fehlerquellen ausgeschlossen werden, wodurch sich die Messung der tatsächlichen Parameter der Messstrecke verbessern lässt. This state is characterized in particular by the fact that it excludes erroneous or tolerance-prone variables in the measuring path by fixed definition of one or more measured variables. For example, it may be provided that the input power for the receiver is kept constant at a predetermined value and is not varied, for example, as a function of other measurement parameters. As a result, sources of error can be excluded, which can improve the measurement of the actual parameters of the test section.

So kann der Empfänger in der Messphase, insbesondere während der Kalibrierung, eine vordefinierte Messlast benutzen, welche sich von der realen Last während eines Normalbetriebs unterscheidet. Die empfangene Messleistung wird dann insbesondere ausschließlich in die Messlast gespeist. Die Größe dieser Messlast sollte sehr genau bekannt sein, um nicht weitere Messungenauigkeiten einzuführen. Da die reale (externe) Last (z.B. ein zu ladender Akku) die Messung beeinflussen würde, kann während der Messphase der Leistungsausgang des Empfänger-IC ausgeschaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass alle vom kabellosen Leistungssender empfangene Energie in die Messlast fließt. Thus, during the measurement phase, in particular during calibration, the receiver can use a predefined measurement load, which differs from the real load during normal operation. The received measurement power is then fed in particular exclusively in the measurement load. The size of this measurement load should be known very precisely in order not to introduce further measurement inaccuracies. Since the real (external) load (for example, a battery to be charged) would affect the measurement, the power output of the receiver IC can be turned off during the measurement phase. This has the advantage that all energy received by the wireless power transmitter flows into the measuring load.

In der Messphase, insbesondere während der Kalibrierung, sendet der Sender eine vordefinierte Leistung an den Empfänger. Der Betrag dieser Leistung kann im Empfänger gespeichert sein. Anhand der empfangenen Leistung, welche der Empfänger anhand der Messlast sehr genau messen kann, kann der Empfänger feststellen, wie viel Verlustleistung in der späteren Leistungsübertragungsphase zu berücksichtigen ist. During the measurement phase, especially during calibration, the transmitter sends a predefined power to the receiver. The amount of this service can be stored in the receiver. Based on the received power, which the receiver can measure very accurately based on the measuring load, the receiver can determine how much power loss has to be taken into account in the later power transmission phase.

Die Verlustleistung bei höherer Leistungsübertragung in der Leistungsphase verhält sich in Relation zur gemessenen Leistung der Messphase nahezu linear. In manchen Fällen ist jedoch ein nichtlineares Verhalten z.B. durch Sättigung des Ferrits bei hohen Sendeleistungen mit in Betracht zu ziehen. Dies kann prinzipbedingt bei geringer Leistungsübertragung nicht gemessen werden. Um den entsprechenden Gradienten und die Verschiebung (Offset) der Verlustleistung zu bestimmen, kann es von Vorteil sein, die Kalibration bei unterschiedlichen Leistungen durchzuführen, d.h. Verlustleistungsmessungen mit mehreren voneinander verschiedenen Messle istungen durchzuführen. Der Gradient der Verlustleistung wird durch normale Absorption von elektromagnetischer Strahlung verursacht. Der Offset kann durch Verluste z.B. im Empfänger-IC hervorgerufen werden, welche nicht von der Stärke der übertragenen Leistung abhängen. The power loss at higher power transmission in the power phase behaves almost linearly in relation to the measured power of the measuring phase. In some cases, however, a non-linear behavior, for example due to saturation of the ferrite at high Transmission powers to be taken into account. Due to the principle, this can not be measured with low power transmission. In order to determine the corresponding gradient and the offset of the power loss, it may be advantageous to carry out the calibration at different powers, ie perform power loss measurements with several mutually different Messle tions. The gradient of power dissipation is caused by normal absorption of electromagnetic radiation. The offset can be caused by losses, for example in the receiver IC, which do not depend on the strength of the transmitted power.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann eine Messlast (z.B. ein Widerstand) direkt in den Empfänger, insbesondere in ein Empfänger-IC, integriert sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die übertragene Leistung während der Messphase begrenzt wird. Eine solche integrierte Messlast kann während der Empfänger-, insbesondere IC-Herstellung auf einen sehr genauen Wert eingestellt werden. Dadurch ist eine entsprechend genaue Messung der empfangenen Leistung (und damit auch der Verlustleistung) möglich. Das Messen der Verlustleistung mit integrierten Messlasten während der Übertragung von hohen Leistungen ist wegen der thermischen Belastung des ICs schwierig. Die gesamte übertragene Leistung abzüglich der Verlustleistungen müsste durch die Messlast abgeführt werden. Eine Messlast außerhalb des ICs, welche höhere Verlustleistungen akzeptieren könnte, wäre möglich, ist aber nicht zu bevorzugen. Die Messlast unterläge dann nämlich wiederum Unabwägbarkeiten, welche das System sehr stark beeinträchtigen könnten, z.B. die oben genannten Herstellungstoleranzen als auch Ungenauigkeiten bei der Implementierung der Schaltung. Weiterhin benötigt eine solche Messlast für höhere Lasten erheblich Platz, was in den gegebenen Anwendungen oftmals nicht von Vorteil ist. Außerdem erzeugt das Messen bei hoher Messlast im Endgerät eine sehr hohe thermische Belastung, wenn auch nur kurzzeitig während der (sich wiederholenden) Messphase. Insgesamt können also mit der in den Empfänger integrierten Messlast diese Nachteile überwunden werden, weshalb diese Ausführungsform besonders vorteilhaft ist. According to an advantageous feature of the invention, a measuring load (e.g., a resistor) may be integrated directly into the receiver, in particular into a receiver IC. This is particularly advantageous if the transmitted power is limited during the measurement phase. Such an integrated measuring load can be set to a very accurate value during the receiver, in particular IC production. As a result, a correspondingly accurate measurement of the received power (and thus the power loss) is possible. Measuring the power dissipation with integrated measuring loads during the transmission of high powers is difficult because of the thermal load of the IC. The total transmitted power minus the power losses would have to be dissipated by the measuring load. A load outside the IC that could accept higher power dissipation would be possible, but not preferable. The measurement load would in turn be subject to imponderabilities which could severely affect the system, e.g. the above manufacturing tolerances as well as inaccuracies in the implementation of the circuit. Furthermore, such a measuring load requires considerable space for higher loads, which is often not advantageous in the given applications. In addition, the measurement at high load in the terminal generates a very high thermal load, albeit only briefly during the (repetitive) measurement phase. Overall, therefore, these disadvantages can be overcome with the measuring load integrated in the receiver, which is why this embodiment is particularly advantageous.

Bis dato ist es ohne die beschriebene Kalibrierung mit in der Massenproduktion üblichem Aufwand nur möglich, Geräte herzustellen, welche Messgenauigkeiten im Empfänger im Bereich von 5% aufzeigen. Bei 5W übertragener Leistung ist somit eine Messungenauigkeit von +/-250mW erreichbar, was die Erwärmung eines typischen Fremdobjektes innerhalb vertretbarer Grenzen hält. Wird die Leistungsübertragung auf 15W erhöht, erhöht sich die mögliche Verlustleistung in einem Fremdobjekt entsprechend auf Temperaturen, die nicht mehr als sicher angesehen werden können. Bei 5% Messtoleranz ergibt sich nämlich eine nicht sicher bestimmbare Verlustleistung imTo date, it is only possible without the described calibration with customary in mass production effort to produce devices that show measurement accuracies in the receiver in the range of 5%. At 5W transmitted power, a measurement inaccuracy of +/- 250mW is thus achievable, which is the heating of a typical Foreign objects within reasonable limits. If the power transfer is increased to 15W, the potential power dissipation in a foreign object increases accordingly to temperatures that can no longer be considered safe. At 5% measuring tolerance, this results in a power loss which can not be determined with certainty

Fremdobjekt von 750mW. Foreign object of 750mW.

Es hat sich herausgestellt, dass mit der zuvor erläuterten Kalibrierung die Messgenauigkeit auf z.B. 2% verbessert werden kann, ohne hierbei merklich Mehraufwand und Mehrkosten für die Systemkomponenten zu erzeugen. Bei 15W und 2% Messgenauigkeit entspricht dies einer möglichen Verlustleistung im Fremdobjekt von maximal 300mW, was derzeit auch noch als sicher angesehen werden kann. Insofern kann bei Anwendung der zuvor beschriebenen Kalibration die Messgenauigkeit bei weitestgehender Verwendung von Standard-Bauteilen erheblich gesteigert werden, und zwar sogar soweit, dass bei Übertragung einer vergleichsweise hohen Leistung von 15 W noch eine zuverlässige Fremdobjektdetektion durchführbar ist. It has been found that, with the calibration explained above, the measurement accuracy can be reduced to e.g. 2% can be improved without noticeably more overhead and additional costs for the system components. At 15W and 2% measurement accuracy, this corresponds to a possible power loss in the foreign object of a maximum of 300mW, which can currently also be considered safe. In this respect, when using the calibration described above, the measurement accuracy can be significantly increased with the broadest use of standard components, even to the extent that when transmitting a comparatively high power of 15 W still a reliable foreign object detection is feasible.

Gemäß eines alternativen oder ergänzenden Merkmals der Erfindung kann eine schrittweise Änderung der Leistung zwischen der Messphase, insbesondere Kalibrierung, und der Leistungsphase erfolgen. Diese Art der Änderung der Leistung kann empfängerund/oder senderseitig initiiert werden. Die schrittweise Änderung kann in einer definierten Zeitspanne erfolgen, d.h. es kann eine maximale Zeitdauer vorgesehen sein, in welcher die Änderung auf den gewünschten Leistungswert erfolgt sein muss. Es kann mit anderen Worten eine Art Änderungscharakteristik vorgegeben werden. Durch Detektion einer vorbekannten Änderungscharakteristik kann der Sender und/oder Empfänger sich darauf einstellen, dass ein Übergang zwischen der Messphase und der Leistungsphase erfolgt. According to an alternative or supplementary feature of the invention, a gradual change of power between the measuring phase, in particular calibration, and the power phase can take place. This type of change of the power can be initiated receiver and / or sender side. The incremental change can be done in a defined amount of time, i. It may be provided a maximum period of time in which the change must be made to the desired power value. In other words, a kind of change characteristic can be specified. By detecting a known change characteristic, the transmitter and / or receiver can be prepared for a transition between the measurement phase and the power phase.

Erkennt beispielsweise ein Empfänger eine sich reduzierende übertragene Leistung trotz seiner Anforderungen an den Sender, die Leistung konstant zu halten oder zu erhöhen, und reduziert sich die Leistung in einem zuvor definierten Zeitintervall um einen zuvor definierten Betrag, so muss der Empfänger davon ausgehen, dass der Sender eine Messphase einleiten möchte. Der Empfänger kann sich dementsprechend auf die Messphase vorbereiten, da ihm nicht plötzlich die zur Verfügung stehende Leistung entzogen wird. Oftmals bezieht der Empfänger seine zum Betrieb notwendige Leistung nur aus der kabellos übertragenen Leistung. Bei plötzlichem Verlust dieser kabellos übertragenen Leistung kann der Empfänger z.B. das Gerät, welches durch ihn mit Leistung versorgt wird, nicht vor dem Leistungsverlust warnen. For example, if a receiver recognizes a reducing transmitted power despite its demands on the transmitter to maintain or increase power, and if the power is reduced by a pre-defined amount over a predefined time interval, then the receiver must assume that the Sender would like to initiate a measurement phase. The receiver can accordingly prepare for the measurement phase, since it is not suddenly deprived of the available power. Often, the receiver derives its power necessary for operation only from the wirelessly transmitted power. In the event of a sudden loss of this wirelessly transmitted power, the receiver may, for example, connect the device passing through it Power is not warned against the loss of power.

Die Leistungsreduzierung sollte in einem vordefinierten Zeitintervall geschehen und auch einen vordefinierten Wert einhalten, da sonst der Empfänger andere Leistungsreduzierungen als Messphasen-initiierung missverstehen könnte. Solche Leistungsreduzierungen können z.B. durch Stromverlust des Senders oder durch das Entfernen des Empfängergerätes von der Ladestation hervorgerufen werden. The power reduction should be done in a predefined time interval and also comply with a predefined value, otherwise the receiver could misunderstand other power reductions than the measurement phase initiation. Such power reductions may e.g. caused by power loss of the transmitter or by removing the receiver device from the charging station.

Es kann als Änderungscharakteristik beispielsweise auch ein Wert„Leistungsänderung pro Sekunde" vorgegeben werden, bei dessen Detektion eine Messphase bzw. Leistungsphase einzuleiten ist. As a change characteristic, it is also possible, for example, to specify a value "power change per second" at whose detection a measurement phase or power phase is to be initiated.

Gemäß einem ergänzenden oder alternativen Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich Messphasen und Leistungsphasen zeitlich aufeinanderfolgend abwechseln. Dabei wird die Messphase in einem gewissen Zeitrhythmus zwischen aufeinanderfolgenden Leistungsphasen wiederholt, um auf diese Weise in regelmäßigen Abständen eine hohe Sicherheit gewährleisten zu können. According to a supplementary or alternative feature of the invention, it can be provided that measuring phases and power phases alternate in chronological succession. The measuring phase is repeated in a certain time rhythm between successive phases of performance in order to be able to ensure a high level of safety at regular intervals in this way.

Alternativ kann jedoch ebenfalls vorgesehen sein, dass vor einer Leistungsphase zeitlich aufeinanderfolgend einmalig eine Messphase ausgeführt wird. Dabei dient die Messphase als Initialvorgang vor einer langen, kontinuierlichen Leistungsphase. Diese Ausführungsvariante fußt auf der Annahme, dass es bei bestimmten baulichen Gegebenheiten vom Sender und Empfänger relativ unwahrscheinlich ist, dass sich während des Ladevorgangs ein Fremdobjekt zwischen den Sender und den Empfänger schiebt und somit erhitzt werden kann. Angewandt auf die Übertragung einer Leistung von 15 W (Medium Power Standard) kann die Verlustleistung beispielsweise innerhalb einer 5 W-Messphase (Low Power Standard) gemessen werden und die errechnete Verlustleistung abgespeichert werden, so dass diese als Kalibrierung dient, um die Messgenauigkeit auch bei 15 W zu gewährleisten. Eine solche Umschaltung von einer Leistungsphase mit 15 W in eine Messphase mit 5 W und umgekehrt ist möglich, weil beide Standards zueinander kompatibel sind und insbesondere eine gleiche Übertragungsfrequenz aufweisen. Sofern während der Messphase kein Fremdobjekt detektiert wird, d. h. die ermittelte Verlustleistung unter dem maximal zulässigen Grenzwert liegt, wird die Leistungsphase geschaltet. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Sender während einer Leistungsphase eine Leistung von mehr als 5 W, insbesondere von 15 W, aussendet. Bei einer solchen Konfiguration lässt sich besonders vorteilhaft von der Erfindung profitieren. Leistungsphasen mit einer Leistung von mehr als 5 W, und insbesondere von 15 W, sind nicht geeignet, um eine gefahrlose Messung der Verlustleistung durchzuführen. Sofern man mit der Leistung der Leistungsphase (z. B, 15 W) messen würde, ergäbe sich bei einer Messgenauigkeit von 5% eine Verlustleistung von mehr als 250 mW und damit Fremdobjekt-Temperaturen von beispielsweise mehr als 80°C. Dies kann zu gefährlichen Verbrennungen oder auch Bränden führen. Insofern ist die Erfindung überall dort vorteilhaft, wo während der Leistungsphase mehr als 5 W übertragen werden. Alternatively, however, it can also be provided that a measuring phase is carried out in chronological succession before a power phase. The measuring phase serves as an initial process before a long, continuous power phase. This embodiment is based on the assumption that it is relatively unlikely in certain structural conditions of the transmitter and receiver that pushes a foreign object between the transmitter and the receiver during charging and thus can be heated. Applied to the transmission of a power of 15 W (Medium Power Standard), the power loss can be measured, for example, within a 5 W measurement phase (Low Power Standard) and the calculated power loss can be stored so that it serves as a calibration to ensure the measurement accuracy 15 W to ensure. Such a switch from a power phase with 15 W in a measurement phase with 5 W and vice versa is possible because both standards are compatible with each other and in particular have a same transmission frequency. If no foreign object is detected during the measurement phase, ie the determined power loss is below the maximum permissible limit value, the power phase is switched. It is provided in particular that the transmitter emits a power of more than 5 W, in particular 15 W, during a power phase. With such a configuration, it is particularly advantageous to profit from the invention. Power phases with a power of more than 5 W, and in particular 15 W, are not suitable for carrying out a safe measurement of the power loss. If one were to measure with the power of the power phase (eg, 15 W), with a measuring accuracy of 5%, a power loss of more than 250 mW and thus foreign object temperatures of, for example, more than 80 ° C would result. This can lead to dangerous burns or even fires. In this respect, the invention is advantageous wherever more than 5 W are transmitted during the power phase.

Insbesondere empfiehlt es sich, dass der Sender während einer Messphase eine Leistung von höchstens 5 W aussendet. Dabei kann auch eine Leistung, welche deutlich kleiner als 5 W ist, ausgesendet werden. Dadurch beträgt die während der Messphase übertragene Leistung vorteilhaft weniger als die während der Leistungsphase übertragene Leistung von mehr als 5 W, insbesondere von 15 W im Medium Power Standard. Es ergibt sich somit in dieser Konfiguration vorteilhaft eine Leistungsphase mit hoher Leistung und eine Messphase mit niedriger Leistung, so dass zum einen während der Leistungsphase eine hohe Leistung übertragen werden kann und zum anderen in der Messphase die Fremdobjektdetektion durchgeführt werden kann ohne die Gefahr eines Brandes oder einer Verletzung. In particular, it is recommended that the transmitter emits a power of at most 5 W during a measurement phase. In this case, a power which is significantly smaller than 5 W, be sent out. As a result, the power transmitted during the measuring phase is advantageously less than the power transmitted during the power phase of more than 5 W, in particular 15 W in the medium Power Standard. Thus, in this configuration, it is advantageous to have a power phase with high power and a measurement phase with low power, so that high power can be transmitted during the power phase and, on the other hand, the foreign object detection can be carried out in the measurement phase without the risk of fire or fire an injury.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung initiiert der Sender eine Messphase. Dabei sendet der Sender auf eigene Initiative eine Leistung von beispielsweise 5 W aus. Die Wiederholungsfrequenz der Messungen in den Messphasen entspricht vorteilhafterweise der Wiederholungsfrequenz der im Stand der Technik bekannten Messungen in den Leistungsphasen. Im momentanen Medium Power Standard beträgt diese Wiederholungsfrequenz der Fremdobjektmessung typischerweise 1 ,5 Sekunden, maximal 4 Sekunden. Dies bedeutet, dass die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen 1 ,5s, maximal 4s, beträgt. Dadurch wird gleichzeitig auch die Zeitspanne definiert, innerhalb welcher der Empfänger die Information über die empfangene Leistung an den Sender zu berichten hat. Die Dauer zwischen zwei Berichten soll also typischerweise 1 ,5s sein, kann aber auch maximal 4s betragen. Der Empfänger erkennt durch die Reduzierung der Leistung auf 5 W die Messphase und misst daraufhin die empfangene Leistung während dieser Messphase und sendet eine Information darüber zurück an den Sender. Nachdem der Sender die Information erhalten hat, erhöht dieser die übertragene Leistung auf die Leistung der Leistungsphase, d. h. auf mehr als 5 W, insbesondere 15 W, sofern die gemessene Verlustleistung zwischen ausgesendeter Leistung und empfangener Leistung nicht größer ist als ein vorgegebener Grenzwert. Für diese senderinitiierte Leistungsänderung wird lediglich ein einfach aufgebauter Empfänger benötigt. According to a first embodiment of the invention, the transmitter initiates a measurement phase. The transmitter sends on its own initiative a power of, for example, 5W. The repetition frequency of the measurements in the measurement phases advantageously corresponds to the repetition frequency of the measurements known in the prior art in the power phases. In the current Medium Power Standard this repetition frequency of the foreign object measurement is typically 1.5 seconds, maximum 4 seconds. This means that the time difference between two consecutive measurements is 1, 5s, maximum 4s. This also defines the time span within which the receiver has to report the information about the received power to the transmitter. The duration between two reports should therefore typically be 1, 5s, but can also be a maximum of 4s. The receiver detects the measurement phase by reducing the power to 5 W and then measures the received power during this measurement phase and sends information about it back to the transmitter. After the transmitter has received the information, it increases the transmitted power to the power phase power, ie to more than 5 W, in particular 15 W, unless the measured power loss between transmitted power and received power is greater than a predetermined limit. For this transmitter-initiated power change only a simply constructed receiver is needed.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Empfänger eine Messphase initiiert. In dieser Ausführungsvariante fordert der Empfänger den Sender auf, die übertragene Leistung zu reduzieren, beispielsweise auf 5 W. Die Wiederholungsfrequenz der Messungen in den Messphasen entspricht vorteilhafterweise auch hier der Wiederholungsfrequenz der im Stand der Technik bekannten Messungen in den Leistungsphasen, wobei sich die Wiederholungsfrequenz mehr oder weniger ändert, da der Empfänger gemäß dieser Variante bestimmen kann, wann er misst, solange er innerhalb der maximal zulässigen Zeitspanne zwischen zwei Messungen (4s) bleibt. Diese„Aufforderung" des Empfängers erfolgt vorteilhaft in einem besonderen Datenformat„Fremdobjektdetektion", welches den Prozess gegenüber einem üblichen Fehlleistungs-Datenpaket beschleunigen kann. Nach der Leistungsreduzierung misst der Empfänger die empfangene Leistung innerhalb der Messphase und berichtet diese Information an den Sender. Der Sender empfängt diese Information und vergleicht die von ihm ausgesendete Leistung mit der von dem Empfänger empfangenen Leistung. In Abhängigkeit von der dadurch ermittelten Verlustleistung wird die Leistungsübertragung fortgesetzt oder nicht, d. h. sofern die Verlustleistung unter dem vorgegebenen Grenzwert liegt, kann der Empfänger wieder eine höhere Leistung als die Messleistung anfordern. Vorteilhaft ist dabei, dass der Empfänger von sich aus den besten Zeitpunkt für die Initiierung der Messphase bestimmen kann. Insbesondere ist es möglich, dass der Empfänger für die Initiierung einen Zeitpunkt wählt, in welchem geringere Leistungsdifferenzen sowohl für den Sender als auch den Empfänger selbst zwischen der Leistungsphase und der Messphase bestehen. Insbesondere kann der Empfänger den besten Zeitpunkt in Abhängigkeit des aktuellen Ladestroms wählen. Da die von dem Sender ausgesendete Leistung darüber hinaus von dem Empfänger angefordert wird, ist es möglich, dass der Empfänger eine schrittweise Herabsetzung der übertragenen Leistung initiiert, so dass zwischen der Leistung der Leistungsphase und der Leistung der Messphase keine stufenartige Leistungsänderung erfolgt, sondern vielmehr ein kontinuierlicher Leistungsabfall. Dadurch wird innerhalb des integrierten Schaltkreises sowohl des Empfängers als auch des Senders die Entstehung elektromagnetischer Störfelder verhindert. Alternatively it can be provided that the receiver initiates a measurement phase. In this embodiment variant, the receiver requests the transmitter to reduce the transmitted power, for example to 5 W. The repetition frequency of the measurements in the measuring phases advantageously also corresponds here to the repetition frequency of the measurements known in the prior art in the power phases, whereby the repetition frequency increases or less, since the receiver according to this variant can determine when it measures, as long as it remains within the maximum allowable time interval between two measurements (4s). This "request" of the receiver is advantageously carried out in a special data format "foreign object detection", which can accelerate the process compared to a standard faulty data packet. After the power reduction, the receiver measures the received power within the measurement phase and reports this information to the transmitter. The transmitter receives this information and compares the power it sends with the power received by the receiver. Depending on the power loss determined thereby, the power transmission is continued or not, ie, if the power loss is below the predetermined limit, the receiver can again request a higher power than the measurement performance. It is advantageous that the receiver can determine by itself the best time for the initiation of the measurement phase. In particular, it is possible for the receiver to choose a time for initiation in which there are lower power differences between the power phase and the measurement phase for both the transmitter and the receiver itself. In particular, the receiver can choose the best time depending on the current charging current. Moreover, since the power emitted by the transmitter is requested by the receiver, it is possible for the receiver to initiate a gradual reduction of the transmitted power so that there is no step change in power between the power phase power and the power of the measurement phase continuous power loss. As a result, within the integrated circuit of both the receiver and the transmitter, the formation of electromagnetic Interference fields prevented.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: a) einen Sender mit darauf liegendem Empfänger, b) einen Sender mit darauf liegendem Fremdobjekt, c) einen Sender mit darauf liegendem Empfänger und Fremdobjekt; In the following the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. 1 shows a) a transmitter with a receiver lying on it, b) a transmitter with a foreign object lying thereon, c) a transmitter with a receiver located thereon and a foreign object;

Fig. 2: Leistungsverläufe von Sender und Empfänger während eines senderinitiierten Verfahrens; FIG. 2: power curves of transmitter and receiver during a transmitter-initiated method; FIG.

Fig. 3: Leistungsverläufe von Sender und Empfänger während eines empfängerinitiierten Verfahrens; und FIG. 3: Performance curves of transmitter and receiver during a receiver-initiated method; FIG. and

Fig. 4: ein Blockschaltbild eines möglichen Leistungsflusses zwischen Sender und Empfänger. 4 shows a block diagram of a possible power flow between transmitter and receiver.

Die Figuren 1a) bis c) stellen die unterschiedlichen Situationen dar, in welchen sich der Sender 1 befinden kann. Figures 1a) to c) illustrate the different situations in which the transmitter 1 can be located.

Gemäß a) steht ein Empfänger 2, beispielsweise ein schnurloses Telefon, mit dem Sender 1 in Verbindung. Vor der Leistungsübertragung identifiziert sich der Empfänger 2 gegenüber dem Sender 1. In dieser Phase befindet sich der Sender 1 vorteilhaft in der Messphase 5, so dass er eine nur geringe Leistung aussendet. Zum Zwecke der Messung erhält der Sender 1 ein Antwortsignal von dem Empfänger 2, welches eine Information über die Leistung erhält, welche der Empfänger 2 von dem Sender 1 empfangen hat. Der Sender 1 errechnet nun aus der von ihm ausgesendeten Leistung und der von dem Empfänger 2 rückübertragenen Leistung eine Verlustleistung als Differenz. Sofern der Betrag dieser Verlustleistung unter einem maximalen Grenzwert liegt, erkennt der Sender 1 den Empfänger 2 als „gültiges Objekt" und schaltet von der Messphase 5 (beispielsweise 5 W) in die Leistungsphase 4 (beispielsweise 15 W). Der Empfänger 2 wird anschließend mit einer Leistung von 15 W geladen. According to a), a receiver 2, for example a cordless telephone, is connected to the transmitter 1. Before the power transmission, the receiver 2 identifies with respect to the transmitter 1. In this phase, the transmitter 1 is advantageously in the measuring phase 5, so that it emits only a small power. For the purpose of the measurement, the transmitter 1 receives a response signal from the receiver 2, which receives information about the power that the receiver 2 has received from the transmitter 1. The transmitter 1 now calculates a power loss as a difference from the power transmitted by it and the power transmitted back from the receiver 2. If the amount of this power loss is below a maximum limit, the transmitter detects 1, the receiver 2 as a "valid object" and switches from the measuring phase 5 (for example, 5 W) in the power phase 4 (for example, 15 W.) The receiver 2 is then loaded with a power of 15 W.

Gemäß b) befindet sich auf dem Sender 1 ausschließlich ein Fremdobjekt 3. Dieses Fremdobjekt 3 kann beispielsweise eine Münze sein. Der Sender 1 erkennt anhand der Änderungen des elektromagnetischen Feldes, dass sich auf dem Sender 1 ein feldabsorbierendes Objekt 3 befindet. Daraufhin erhöht der Sender 1 kurzzeitig die Sendeleistung, mit deren Hilfe sich typischerweise der Empfänger 1 beim Sender 1 per RückÜbertragung identifiziert. Da das Fremdobjekt 3 jedoch nicht über solche Rückübertragungsfähigkeiten verfügt, schaltet der Sender 1 die Sendeleistung aufgrund der fehlenden Rück Übertragung wieder ab. According to b) is located on the transmitter 1 exclusively a foreign object 3. This foreign object 3 may be, for example, a coin. The transmitter 1 recognizes from the changes in the electromagnetic field that a field-absorbing object 3 is located on the transmitter 1. Thereupon, the transmitter 1 briefly increases the transmission power, with the aid of which typically the receiver 1 at the transmitter 1 identifies by return transmission. However, since the foreign object 3 does not have such retransmission capabilities, the transmitter 1 shuts off the transmission power due to the missing retransmission.

In c) ist eine Situation dargestellt, in welcher sowohl ein Empfänger 2 als auch ein Fremdobjekt 3 mit dem Sender 1 in Kontakt stehen. In dieser Situation empfängt der Sender 1 von dem Empfänger 2 eine Information darüber, welche Leistung der EmpfängerIn c), a situation is shown in which both a receiver 2 and a foreign object 3 are in contact with the transmitter 1. In this situation, the transmitter 1 receives from the receiver 2 information about which power the receiver

2 von dem Sender 1 empfängt. Aufgrund des zusätzlich auf dem Sender 1 liegenden Fremdobjektes 3 empfängt der Empfänger 2 eine geringere Leistung von dem Sender 1 als dies der Fall ohne Fremdobjekt 3 wäre. Der Sender 1 vergleicht daraufhin die von ihm ausgesendete Leistung mit der von dem Empfänger 2 empfangenen Leistung und errechnet die Differenz, d. h. die Verlustleistung. Sofern diese Verlustleistung einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird die Leistungsphase nicht initiiert, d. h. der Sender 1 bleibt in der Messphase 5 bis das Fremdobjekt 3 entfernt wurde. Da die Verlustleistung nur mit einer von der Messmethode abhängenden Genauigkeit bestimmt werden kann, entsteht ein „Dunkelbereich" in welchem die Anwesenheit des Fremdobjektes 3 nicht detektiert werden kann und dieses somit aufgeheizt wird. Der Grenzwert für die Verlustleistung ist somit durch die Messgenauigkeit des Messsystems vorgegeben. 2 from the transmitter 1 receives. Due to the additional lying on the transmitter 1 foreign object 3, the receiver 2 receives a lower power from the transmitter 1 than would be the case without foreign object 3. The transmitter 1 then compares the power emitted by it with the power received by the receiver 2 and calculates the difference, i. H. the power loss. If this power loss exceeds a predetermined limit, the power phase is not initiated, d. H. the transmitter 1 remains in the measuring phase 5 until the foreign object 3 has been removed. Since the power loss can only be determined with an accuracy dependent on the measuring method, a "dark area" arises in which the presence of the foreign object 3 can not be detected and the latter is thus heated up ,

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, gemäß welchem die Umschaltung zwischen der Leistungsphase 4 und der Messphase 5 von dem Sender 1 initiiert wird. Das Beispiel ist dabei auf eine Ausführungsvariante gerichtet, in weicher das erfindungsgemäße Verfahren mit sich abwechselnden Leistungsphasen 4 und Messphasen 5 durchgeführt wird. Ausgehend von einer Leistungsphase 4, in welcher der Sender 1 15 W Leistung überträgt, schaltet der Sender 1 nach einer vorbestimmten Zeitspanne die ausgesendete Leistung von 15 W auf 5 W um. Das Aussenden einer Leistung von 5 W entspricht dabei der Messphase. Wie man anhand der Figur sieht ergibt sich dadurch ein stufenartiger Abfall von 15 W auf 5 W. Die angegebenen Leistungen sind dabei willkürlich gewählt und entsprechen der Leistung des Medium Power Standards und des Low Power Standards. Allerdings ist die Erfindung ebenfalls mit anderen Leistungswerten durchführbar. Im WPC MP Standard (Medium Power Standard) entspricht die Zeitspanne zwischen den einzelnen Übertragungen typischerweise 1 ,5 Sekunden, maximal jedoch 4 Sekunden. In der Messphase 5 misst der Empfänger 2 die von dem Sender 1 empfangene Leistung und informiert den Sender 1 entsprechend über die empfangene Leistung. Die empfangene Leistung beträgt in diesem Beispiel 4 W, Daraufhin berechnet der Sender 1 die Differenz zwischen der von ihm ausgesendeten Leistung (5 W) und der von dem Empfänger 2 empfangenen Leistungen (4 W). Sofern die Differenz (0,2 W), d. h. die Verlustleistung, unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt, wird darauf geschlossen, dass sich kein Fremdobjekt 3 auf dem Sender 1 befindet (dies wird hier angenommen). Sodann schaltet der Sender 1 die von ihm ausgesendete Leistung wieder von 5 W auf 15 W. Damit beginnt eine weitere Leistungsphase 4. Der Wechsel zwischen Leistungsphase 4 und Messphase 5 kann in einem vorbestimmten Zeitabstand erfolgen, jedoch wäre es alternativ auch möglich, dass dieser Wechsel zeitlich unregelmäßig erfolgt, zum Beispiel aufgrund einer vom Empfänger 2 ausgesendeten Anweisung, welche zu einem dem Empfänger 2 passenden Augenblick ausgesendet wird. FIG. 2 shows an exemplary embodiment according to which the switchover between the power phase 4 and the measurement phase 5 is initiated by the transmitter 1. The example is directed to a variant in which the method according to the invention is carried out with alternating power phases 4 and measuring phases 5. Starting from a power phase 4, in which the transmitter 1 transmits 15 W power, the transmitter 1 switches the emitted power after a predetermined period of time from 15 W to 5 W around. The transmission of a power of 5 W corresponds to the measuring phase. As can be seen from the figure, this results in a gradual drop from 15 W to 5 W. The specified powers are chosen arbitrarily and correspond to the performance of the medium power standard and the low power standard. However, the invention is also feasible with other performance values. In the WPC MP standard (Medium Power Standard), the time between transmissions is typically 1.5 seconds, but no more than 4 seconds. In the measuring phase 5, the receiver 2 measures the power received by the transmitter 1 and informs the transmitter 1 accordingly about the received power. The received power is in this example 4 W, then the transmitter 1 calculates the difference between the power emitted by it (5 W) and the power received by the receiver 2 (4 W). If the difference (0.2 W), ie the power loss, is below a predetermined limit, it is concluded that there is no foreign object 3 on the transmitter 1 (this is assumed here). Then, the transmitter 1 switches the power emitted by him back from 5 W to 15 W. This begins another power phase 4. The change between power phase 4 and 5 measuring phase can be done at a predetermined time interval, but it would alternatively also possible that this change takes place irregularly in time, for example on the basis of an instruction transmitted by the receiver 2, which is sent out at a time appropriate to the receiver 2.

Fig. 3 zeigt ein Verfahren, bei welchem die Leistungsänderung von dem Empfänger 2 initiiert wird. Dabei fordert der Empfänger 2 zu einem von ihm frei bestimmbaren Zeitpunkt den Sender 1 auf, die übertragene Leistung zu reduzieren, so dass eine Messphase 5 mit geringerer Leistung ausgeführt werden kann. Wie in der Figur dargestellt kann der Empfänger 2 den Sender 1 schrittweise auffordern, die ausgesendete Leistung kontinuierlich zu reduzieren, bis die Leistung von 15 W auf 5 W reduziert wurde. Den besten Zeitpunkt für die Umschaltung der ausgesendeten Leistung kann der Empfänger 2 dabei nach seiner aktuellen Ladungs- und Laststromsituation bestimmen. Sofern der Empfänger 2 wie in dem gegebenen Beispiel nur 13 W von 15 W empfängt, kann dieser eine umgehende Messphase 5 veranlassen, in welcher überprüft wird, ob sich ein Fremdobjekt 3 zwischen Sender 1 und Empfänger 2 befindet. Während der Messphase 5 misst der Empfänger 2 die von dem Sender 1 empfangene Leistung und informiert den Sender 1 über sein Messergebnis. Nachdem der Sender 1 diese Information von dem Empfänger 2 erhalten hat, errechnet dieser die Verlustleistung und verhindert das Umschaltung in die Leistungsphase 4 solange bis das Fremdobjekt 3 entfernt wurde, falls ein Fremdobjekt vermutet wird. Sofern die Verlustleistung jedoch unter dem jeweiligen vorgegebenen Grenzwert liegt, schaltet der Sender 1 auf Anfrage des Empfänger 2 die Leistung wieder von der Messleistung, beispielsweise 5 W, auf die Leistung für die Leistungsphase 4, beispielsweise 15 W, um. FIG. 3 shows a method in which the power change is initiated by the receiver 2. In this case, the receiver 2 prompts the transmitter 1 to reduce the transmitted power at a time which it can determine freely, so that a measuring phase 5 with a lower power can be executed. As shown in the figure, the receiver 2 can gradually request the transmitter 1 to continuously reduce the transmitted power until the power has been reduced from 15W to 5W. The best time for the switching of the transmitted power, the receiver 2 can determine according to its current charge and load current situation. If, as in the example given, the receiver 2 receives only 13 W of 15 W, it can initiate an immediate measurement phase 5, in which it is checked whether there is a foreign object 3 between transmitter 1 and receiver 2. During the measurement phase 5, the receiver 2 measures the power received by the transmitter 1 and informs the transmitter 1 of its measurement result. After the transmitter 1 has received this information from the receiver 2, this calculates the power loss and prevents the Switching into the service phase 4 until the foreign object 3 has been removed, if a foreign object is suspected. However, if the power loss is below the respective predetermined limit value, the transmitter 1 switches the power back from the measuring power, for example 5 W, to the power for the power phase 4, for example 15 W, at the request of the receiver 2.

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines möglichen Leistungsflusses zwischen Sender 1 und Empfänger 2. Der Sender 1 emittiert eine Leistung, welche als Eingangsleistung 10 in den Empfänger 2 eingespeist wird. Im Empfänger 2 ist modellhaft eine reale Last 7 einerseits und eine Messeinrichtung 9 andererseits dargestellt. Die reale Last 7 stellt die Übertragungsstrecke im Empfänger 2, abzüglich der Messeinrichtung 9, dar. Die reale Last 7 umfasst insbesondere die aufzuladen Batterie (beispielsweise eines Smartphones). Darüber hinaus umfasst sie aber auch Fehler wie Herstellungstoleranzen der Batterie und/oder des Empfängers, insbesondere eines Empfänger-ICs, mechanische Herstellungstoleranzen der Batterie und/oder des Empfängers, Fehler bei der Einstellung der Fremdobjekterkennung, rechentechnische Ungenauigkeiten durch Analog-Digital- Wandlung und/oder dergleichen. 4 shows an embodiment of a possible power flow between transmitter 1 and receiver 2. The transmitter 1 emits a power, which is fed as input power 10 in the receiver 2. In the receiver 2 a real load 7 on the one hand and a measuring device 9 on the other hand is modeled on the other hand. The real load 7 represents the transmission path in the receiver 2, minus the measuring device 9. The real load 7 comprises in particular the battery to be charged (for example, a smartphone). In addition, however, it also includes errors such as manufacturing tolerances of the battery and / or the receiver, in particular a receiver IC, mechanical manufacturing tolerances of the battery and / or the receiver, errors in setting the Fremdobjekterkennung, computational inaccuracies by analog-to-digital conversion and / or similar.

Im Normalbetrieb misst die Messeinrichtung 9 diese reale Last 7 und somit alle damit verbundenen Fehler und Toleranzen mit. Zum Zwecke der Kalibration ist nun vorgesehen, dass innerhalb des Empfängers 2 umgeschaltet werden kann zwischen der realen Last 7 und einer Messlast 8. Hierzu dient ein Schalter 6. Der Schalter 6 kann Bestandteil eines integrierten Schaltkreises sein und/oder von einer entsprechenden Steuerung Signale zum Schalten empfangen. In normal operation, the measuring device 9 measures this real load 7 and thus all associated errors and tolerances. For the purpose of calibration is now provided that can be switched within the receiver 2 between the real load 7 and a measuring load 8. This is a switch 6. The switch 6 may be part of an integrated circuit and / or signals from a corresponding control Switch received.

Je nach Schaltstellung des Schalters 6 wird die Eingangsleistung 10 entweder ausschließlich auf die reale Last 7 oder aber die Messlast 8 gegeben. Beide Lasten sind mit der Messeinrichtung 9 verbunden. Somit kann die Messeinrichtung 9 sowohl die an der realen Last 7 anliegende Leistung, als auch die an der Messlast 8 anliegende Leistung messen. Depending on the switching position of the switch 6, the input power 10 is given either exclusively to the real load 7 or the measuring load 8. Both loads are connected to the measuring device 9. Thus, the measuring device 9 can measure both the power applied to the real load 7 and the power applied to the measuring load 8.

Die Messlast 8 hat den zuvor bereits beschriebenen Vorteil, dass die Last, beispielsweise ein Widerstand, sehr präzise bestimmt werden kann. D.h., es liegt in der Messeinrichtung 9 eine sehr präzise Information darüber vor, welche Leistung an der Messlast 8 gemessen werden sollte. Aus einer eventuell gemessenen Abweichung kann somit präzise auf die Qualität der zuvor beschriebenen Fehler rückgeschlossen werden. The measuring load 8 has the advantage already described above that the load, for example a resistance, can be determined very precisely. That means it is in the measuring system 9 provides very precise information about which power should be measured at the measuring load 8. From a possibly measured deviation can thus be deduced precisely on the quality of the error described above.

Die Messeinrichtung 9 gibt eine Messleistung 11 aus. Diese kann an den Sender 1 übermittelt werden, sodass dieser einen Vergleich zwischen der von ihm ausgesendeten Eingangsleistung 10 in den Empfänger 2 einerseits und der gemessenen Messleistung 11 durchführen kann. The measuring device 9 outputs a measuring power 11. This can be transmitted to the transmitter 1 so that it can perform a comparison between the input power 10 emitted by it into the receiver 2 on the one hand and the measured measurement power 11.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Messlast 8 zusammen mit der Messeinrichtung 9 in ein IC 12 integriert sein. Dadurch kann die Messung weiter präzisiert werden, sodass die Fehler noch genauer bestimmt werden können. According to an advantageous development, the measuring load 8 can be integrated together with the measuring device 9 in an IC 12. As a result, the measurement can be further refined, so that the errors can be determined even more accurately.

Die zuvor beschriebene Kalibration hat den Vorteil, dass die Fehler im Empfänger 2, welche jeweils zu Verlustleistungsanteilen führen, sehr präzise ermittelt werden können. Dadurch kann die Genauigkeit des Messsystems deutlich gesteigert werden, ohne dass teurere Bauteile verwendet werden müssten. Auf diese Weise lässt sich sogar eine kabellose Leistungsübertragung von mittelgroßen Leistungen wie beispielsweise 15 W realisieren, wobei Fremdobjekte nach wie vor mit der erforderlichen Genauigkeit (ca. 250mW) erkannt werden können. The calibration described above has the advantage that the errors in the receiver 2, which each lead to power loss components, can be determined very precisely. As a result, the accuracy of the measuring system can be significantly increased without the need for more expensive components. In this way, even a wireless power transmission of medium-sized services such as 15 W can be realized, whereby foreign objects can still be recognized with the required accuracy (about 250mW).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Sender 1 transmitter

2 Empfänger 2 receivers

3 Fremdobjekt3 foreign object

4 Leistungsphase4 service phase

5 Messphase5 measuring phase

6 Schalter6 switches

7 reale Last7 real load

8 Messlast8 measuring load

9 Messeinrichtung9 measuring device

10 Eingangsleistung10 input power

1 1 Messleistung1 1 measuring performance

12 IC 12 IC

Claims

Patentansprüche claims

1. Verfahren zur kabellosen Übertragung einer Leistung zwischen einem Sender (1 ) und einem Empfänger (2), aufweisend eine Leistungsphase (4) und eine Messphase (5), wobei der Empfänger (2) während der Messphase (5) mithilfe einer Messeinrichtung eine empfangene Leistung misst und eine Information über die gemessene Leistung an den Sender (1 ) übermittelt, wobei der Sender (1 ) die von ihm ausgesendete Leistung mit der von dem Empfänger (2) gemessenen Leistung vergleicht und daraus eine Verlustleistung ermittelt, wobei die Leistungsphase (4) unterbleibt, wenn die Verlustleistung einen maximal zulässigen Grenzwert überschreitet, A method for wireless transmission of power between a transmitter (1) and a receiver (2), comprising a power phase (4) and a measuring phase (5), wherein the receiver (2) during the measuring phase (5) by means of a measuring device measures received power and transmits information about the measured power to the transmitter (1), wherein the transmitter (1) compares the power emitted by it with the power measured by the receiver (2) and determines therefrom a power loss, wherein the power phase ( 4) is omitted if the power loss exceeds a maximum permissible limit,

dadurch gekennzeichnet,  characterized,

dass der Sender (1 ) während der Messphase (5) eine Leistung aussendet, welche geringer ist als die während der Leistungsphase (4) ausgesendete Leistung, wobei während der Messphase (5) eine Kalibrierung der Messeinrichtung durchgeführt wird.  the transmitter (1) emits during the measuring phase (5) a power which is lower than the power emitted during the power phase (4), wherein a calibration of the measuring device is carried out during the measuring phase (5).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger zum Zwecke der Durchführung der Kalibrierung zwischen einer realen Last und einer Messlast umgeschaltet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the receiver for the purpose of performing the calibration between a real load and a measuring load is switched.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Kalibrierung auf eine in die Messeinrichtung des Empfängers integrierte Messlast umgeschaltet wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that is switched for the purpose of calibration to an integrated into the measuring device of the receiver measuring load.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kalibrierung eine vordefinierte und in der Messeinrichtung gespeicherte Leistung vom Sender an den Empfänger übertragen wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the calibration, a predefined and stored in the measuring device power is transmitted from the transmitter to the receiver.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kalibrierung zumindest zwei betragsmäßig voneinander verschiedene Leistungen vom Sender an den Empfänger übertragen werden, 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the calibration, at least two different amounts of power from one another are transmitted from the transmitter to the receiver,

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sender an der Empfänger übertragene Leistung während der Messphase, insbesondere während der Kalibrierung auf einen Maximalwert begrenzt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the power transmitted by the transmitter to the receiver during the Measuring phase, in particular during the calibration is limited to a maximum value.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Messphasen (5) und Leistungsphasen (4) zeitlich aufeinanderfolgend abwechseln. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that alternating measuring phases (5) and power phases (4) in time succession.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messphasen (5), insbesondere auch die Kalibrierung, in zeitlich regelmäßigen Abständen durchgeführt werden. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that measuring phases (5), in particular also the calibration, are carried out at regular intervals.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Leistungsphase (4) einmalig eine Messphase (5) und/oder Kalibrierung ausgeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that before a power phase (4) once a measurement phase (5) and / or calibration is performed.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (1 ) während einer Leistungsphase (4) eine Leistung von mehr als 5 W, insbesondere von 15 W, aussendet. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmitter (1) during a power phase (4) a power of more than 5 W, in particular of 15 W emits.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (1 ) während einer Messphase (5) eine Leistung von höchstens 5 W aussendet. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmitter (1) emits a power of at most 5 W during a measurement phase (5).

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (1 ) eine Messphase (5) initiiert. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmitter (1) initiates a measurement phase (5).

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (2) eine Messphase (5) initiiert. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the receiver (2) initiates a measurement phase (5).

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung beim Übergang zwischen der Leistungsphase und der Messphase schrittweise geändert wird. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the power is changed stepwise during the transition between the power phase and the measurement phase.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die schrittweise Änderung der Leistung in einem vordefinierten Zeitintervall durchgeführt wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that the stepwise change of the power is performed in a predefined time interval.