用于无线功率传输的设备和方法技术

一种功率传输设备是使用电磁功率传输信号实行功率传输的功率发射器(201)或功率接收器(205)，所述电磁功率传输信号采用重复时间帧，所述重复时间帧包括功率传输时间间隔和对象检测时间间隔。功率传输电路(303、307)包括在功率传输时间间隔期间接收或者生成功率传输信号的功率传输线圈(203、207)。通信器(315、323)经由电磁通信信号与其他设备通信。通信谐振电路(317、321)包括用于发送或者接收电磁通信信号的通信天线(319、325)。在通信期间，所述通信谐振电路(317、321)向所述通信器(315、323)提供第一谐振频率处的谐振。控制器(333、335)将所述通信谐振电路调整为在对象检测时间间隔期间不向所述通信器提供所述第一谐振频率处的谐振。所述方法可以提供对诸如智能卡(例如，NFC卡)的谐振对象的经改进的检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线功率传输的设备和方法
本专利技术涉及无线功率传输，并且特别地但是非排他地涉及高功率水平功率传输，诸如例如用于支持厨房电器。
技术介绍
当今大多数电气产品需要专用的电气接触部以便从外部电源供电。然而，这往往是不现实的并且需要用户物理地插入连接器或者以其他方式建立物理电气接触。通常，功率要求也显著不同，并且当前大多数设备被提供有其自身的专用电源，导致典型的用户具有大量不同的电源，而每个电源专用于特定设备。尽管内部电池的使用可以避免在使用期间对有线连接到电源的需要，但是这仅仅提供了部分解决方法，因为电池将需要再充电(或更换)。电池的使用也可能显著增加设备的重量以及潜在的成本和尺寸。为了提供显著改进的用户体验，已经提出了使用无线电源，其中，功率从功率发射器设备中的发射器线圈感应地传输到个体设备中的接收器线圈。经由磁感应的功率传输是公知概念，主要应用在初级发射器感应器/线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器中。通过在两个设备之间分离初级发射器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合变压器的原理，在这些设备之间的无线功率传输变得可能。这样的布置允许在不要求进行任何有线或物理电气连接的情况下对设备进行无线功率传输。实际上，其可以简单地允许设备被放置在发射器线圈的附近或顶部以便在外部进行再充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，设备能够被简单地放置在所述水平表面上以便进行供电。此外，这样的无线功率传输布置可以被有利地设计为使得功率发射器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。具体地，被称为Qi规范的无线功率传输方法已经被定义并且目前正在进一步开发。该方法允许满足Qi规范的功率发射器设备与也满足Qi规范的功率接收器设备一起使用，而无需这些设备必须来自相同的制造商或者必须彼此专用。Qi标准还包括用于允许操作适于特定功率接收器设备(例如，取决于特定功率消耗)的某项功能。Qi规范是由无线充电联盟开发的并且例如能够在其网站找到更多信息：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中，具体地，能够找到所定义的规范文档。为了支持高效的无线功率传输，无线功率传输系统，诸如基于Qi的系统，利用功率发射器与功率接收器之间的大量的通信。初始地，Qi仅使用功率传输信号的负载调制支持从功率接收器到功率发射器的通信。然而，标准的开发已经引入双向通信并且许多功能由功率接收器与功率发射器之间的通信交换支持。在许多系统中，从功率发射器到功率接收器的通信通过调制功率传输信号完成。然而，还已经提出使用独立于功率传输信号并且不使用功率传输信号作为正被调制的载波的通信功能。例如，功率发射器与功率接收器之间的通信可以由诸如RFID/NFC通信方法的短程通信系统实现。在许多情况下，使用单独的通信方法可以提供改进的性能并且可以例如提供具有更高的通信可靠性的更快的通信和对正在进行的功率传输的减少的影响。在功率传输系统(诸如Qi)中，被生成以将所要求的功率水平传输到功率接收器的电磁场常常是非常实质性的。在许多情况下，这样的强场的存在对周围环境具有影响。例如，关于无线功率传输的潜在问题在于，功率可能无意地传输到例如碰巧在功率发射器附近的金属对象。为了降低出现这样的情形的风险，已经提出引入异物检测，其中，功率发射器能够检测异物的存在并且当发生肯定性检测时降低发送功率和/或生成用户警报。例如，Qi系统包括用于检测异物的功能，以及用于在检测到异物时降低功率的功能。具体地，Qi规范版本1.2.1，第11节描述了检测异物的各种方法。在WO2015018868A1中公开了检测这样的异物的一种方法。在公开基于确定未知功率损耗的方法的WO2012127335中提供了另一范例。在方法中，功率接收器和功率发射器两者测量其功率，并且接收器将其测量的接收到的功率传递到功率发射器。当功率发射器检测到由发射器发送的功率与由接收器接收到的功率之间的显著差异时，可能潜在地存在不想要的异物，并且出于安全原因可以降低或中止功率传输。该功率损耗方法需要由功率发射器和功率接收器执行的同步、准确的功率测量。例如，在Qi功率传输标准中，功率接收器估计其接收到的功率，例如通过测量经整流的电压和电流，将其相乘并且加上对功率接收器中的内部功率损耗的估计(例如，作为接收器的部分的整流器、接收器线圈、金属部件等的损耗)。功率接收器以例如每四秒的最小速率向功率发射器报告所确定的接收到的功率。功率发射器估计其发送的功率，例如通过测量逆变器的DC输入电压和电流，将其相乘并且通过减去发射器中内部功率损耗(诸如，例如作为功率发射器的部分的逆变器、初级线圈和金属部件中的估计的功率损耗)的估计来校正结果。功率发射器能够通过从发送的功率中减去所报告的接收到的功率来估计功率损耗。如果差异超过阈值，则发射器将假设在异物中消耗了太多功率，并且然后其能够前进到终止功率传输。备选地，已经提出了测量由初级线圈和次级线圈以及对应的电容和电阻形成的谐振电路的质量因子或Q因子。测量的Q因子的减小可以指示存在异物。在实践中，使用在Qi规范中所描述的方法实现足够的检测准确度往往是困难的。特定问题已经被识别为智能卡和类似项目(诸如例如NFC卡)的检测。无接触智能卡通常是用于使用阅读器的调谐天线与接收器的谐振电路之间的电磁耦合的无接触通信的小设备。在许多情况下，智能卡是由谐振电路中引起的信号供电的无源设备。这允许便宜的卡被生产并且与一系列阅读器一起使用。常常地，智能卡被用作无接触凭证并且倾向于是信用卡大小的。通常，嵌入式集成电路(芯片)可以存储(以及有时处理)数据并且经由适合的协议/标准(诸如特别地使用近场通信(NFC))与阅读器通信。普通的用途包括交通票、银行卡和护照。如由图1的范例所图示的，NFC智能卡101可以电子地通常包括天线线圈L、调谐电容器C、整流器103和由信号供电的NFC芯片105，该信号由谐振电路提取，该谐振电路由电容器C和线圈L形成。在大多数情况下，智能卡的并联谐振被调谐到13.56MHz的谐振频率。图1还图示了用于读取存储在智能卡中的数据的NFC阅读器107的简化模型。NFC阅读器通常包括NFC阅读器芯片109和也调谐在13.56MHz的谐振频率处的NFC天线111。如果智能卡101被带到为进入NFC阅读器107附近，则天线线圈L暴露于来自NFC阅读器107的13.56MHz磁场并且NFC芯片105经由Vcc引脚加电。在加电后，智能卡中的NFC芯片105能够借助于负载调制来调制它自身的Vcc，从而将数据发送回到NFC阅读器107。将对智能卡中的NFC芯片加电与将信息发送回到NFC阅读器之间的时间通常在大约30-50mSec的范围内。由于其是非常受欢迎的并且在用于无线功率传输的许多典型使用环境中(例如，在家中)几乎普遍存在并且由于这样的卡对强电磁场的存在的灵敏度，因此这样的卡的检测已经被发现是特别重要的。实际上，已经发现，在许多无线功率传输系统中采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率传输设备，用于使用电磁功率传输信号从功率发射器(201)到功率接收器(205)进行无线功率传输，所述功率传输设备是所述功率发射器(201)和所述功率接收器(205)中的一项，并且功率传输阶段期间的所述功率传输信号采用重复时间帧，所述重复时间帧包括：功率传输时间间隔以及不与所述功率传输时间间隔交叠的对象检测时间间隔，所述功率传输信号的功率限制对于所述对象检测时间间隔比对于所述功率传输时间间隔更低，所述功率传输设备包括：/n功率传输电路(303、307)，其包括用于在所述功率传输时间间隔期间接收或者生成所述功率传输信号的功率传输线圈(203、207)；/n通信器(315、323)，其用于经由电磁通信信号与互补设备通信，所述互补设备是所述功率接收器(205)和所述功率发射器(201)中的另一设备；/n通信谐振电路(317、321)，其包括用于发送或者接收所述电磁通信信号的通信天线(319、325)，所述通信谐振电路(317、321)在通信期间被布置为向所述通信器(315、323)提供第一谐振频率处的谐振；以及/n控制器(333、335)，其用于将所述通信谐振电路调整为在对象检测时间间隔期间不向所述通信器提供所述第一谐振频率处的所述谐振。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181205 EP 18210392.91.一种功率传输设备，用于使用电磁功率传输信号从功率发射器(201)到功率接收器(205)进行无线功率传输，所述功率传输设备是所述功率发射器(201)和所述功率接收器(205)中的一项，并且功率传输阶段期间的所述功率传输信号采用重复时间帧，所述重复时间帧包括：功率传输时间间隔以及不与所述功率传输时间间隔交叠的对象检测时间间隔，所述功率传输信号的功率限制对于所述对象检测时间间隔比对于所述功率传输时间间隔更低，所述功率传输设备包括：
功率传输电路(303、307)，其包括用于在所述功率传输时间间隔期间接收或者生成所述功率传输信号的功率传输线圈(203、207)；
通信器(315、323)，其用于经由电磁通信信号与互补设备通信，所述互补设备是所述功率接收器(205)和所述功率发射器(201)中的另一设备；
通信谐振电路(317、321)，其包括用于发送或者接收所述电磁通信信号的通信天线(319、325)，所述通信谐振电路(317、321)在通信期间被布置为向所述通信器(315、323)提供第一谐振频率处的谐振；以及
控制器(333、335)，其用于将所述通信谐振电路调整为在对象检测时间间隔期间不向所述通信器提供所述第一谐振频率处的所述谐振。


2.根据权利要求1所述的功率传输设备，其中，所述控制器(333、335)被布置为在对象检测时间间隔期间将所述通信谐振电路(317、321)与所述通信器(315、323)解耦合。


3.根据权利要求1所述的功率传输设备，其中，所述控制器(333、335)被布置为在对象检测时间间隔期间将所述通信谐振电路(317、321)从所述第一谐振频率解谐。


4.根据权利要求3所述的功率传输设备，其中，所述控制器(333、335)被布置为在所述对象检测时间间隔期间将所述通信谐振电路(317、321)解谐到第二谐振频率。


5.根据权利要求4所述的功率传输设备，其中，所述第二频率在从所述第一谐振频率的90％到所述第一谐振频率的110％的频率范围外部。


6.根据权利要求3至5中的任一项所述的功率传输设备，其中，所述控制器(333、335)被布置为相对于在通信期间而在所述对象检测时间间隔期间改变所述通信谐振电路(317、321)的谐振电容。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的功率传输设备，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·G·M·艾特斯，E·G·韦尔特曼，H·A·G·范武格特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL