[發(fā)明專利]具有用于異物檢測的電力水平計算電路的無線充電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711323963.5
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN109921524A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳非;李剛;趙萍
• 申請（專利權(quán)）人: 恩智浦美國有限公司
• 主分類號: H02J50/80
• 分類號: H02J50/80
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張小穩(wěn)

本公開涉及具有用于異物檢測的電力水平計算電路的無線充電系統(tǒng)。在無線充電系統(tǒng)中，電力發(fā)送節(jié)點(TX)具有用于將電力無線地發(fā)送到電力接收節(jié)點(RX)的發(fā)送器以及用于從RX接收信號的信號接收器。在電力輸送會話期間，TX累積對應(yīng)于其發(fā)送電力水平的數(shù)據(jù)，檢測來自RX的接收電力(RP)包的結(jié)束，然后識別累積數(shù)據(jù)的子集。TX使用累積數(shù)據(jù)的子集來計算其發(fā)送電力水平。TX從所接收的RP包中提取RX的接收電力水平，并將其計算的發(fā)送電力水平與RX的接收電力水平進(jìn)行比較，以確定異物的存在。改善了當(dāng)來自RX的包沒有被TX正確接收時的FO檢測的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及無線充電系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于檢測無線充電系統(tǒng)中的異物(foreign object)的存在的技術(shù)。

背景技術(shù)

在常規(guī)的無線充電系統(tǒng)中，電源(在此被稱為電力發(fā)送節(jié)點或TX)經(jīng)由電感耦合將電力無線地發(fā)送至放置在TX上或至少在TX附近的電源宿(power sink)(在此稱為電力接收節(jié)點或RX)，以便對RX充電或供電。TX和RX之間的電感耦合是經(jīng)由每個節(jié)點中的諧振換能器電路系統(tǒng)而實現(xiàn)的，諧振換能器電路系統(tǒng)具有如果不相同則相似的諧振頻率。為了確定RX是否存在，TX將周期性或間歇地執(zhí)行數(shù)字ping，并且如果RX存在，則RX將通過發(fā)送確認(rèn)其存在的ack消息進(jìn)行響應(yīng)。術(shù)語“數(shù)字ping”是指TX將能量插入到其諧振換能器電路系統(tǒng)中，由此將電力輸送到RX的諧振換能器電路系統(tǒng)，這又使得RX將ack消息發(fā)送回TX。在從RX接收到ack消息之后，TX將啟動電力輸送會話(power-transfer session)以將電力發(fā)送到RX。在電力輸送會話期間，RX將發(fā)送指令TX增加或減少其發(fā)送電力水平的CEP(控制錯誤包)消息。

如果在電力輸送會話期間金屬異物(FO)(像硬幣、鑰匙或其它金屬物體等)被放置在TX上或至少在TX附近，則TX和FO之間的電感耦合可能導(dǎo)致FO中產(chǎn)生熱量，這可能存在火災(zāi)危險或會導(dǎo)致FO、TX和/或RX的損壞。照此，常規(guī)的TX被設(shè)計為監(jiān)視其電力輸送會話期間的電力損耗，其中電力損耗被定義為由TX發(fā)送的未被RX接收的電力量。

為了使TX能夠確定電力損耗，常規(guī)的RX監(jiān)視其接收電力的水平，并周期性地或間歇地向TX發(fā)送RP(接收電力)包，通知TX RX的接收電力水平。TX監(jiān)視其發(fā)送電力的水平，并確定電力損耗為TX的發(fā)送電力水平與RX的接收電力水平之間的差。如果TX確定電力損耗超過指定電力損耗閾值，則TX確定FO存在，并且在這種情況下，TX終止電力輸送會話并進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，在保護(hù)狀態(tài)下，TX不能將電力輸送給RX。

常規(guī)的RX通過監(jiān)測其諧振換能器電路系統(tǒng)內(nèi)的電流和電壓水平來確定其接收電力水平。類似地，常規(guī)的TX通過監(jiān)測其自身諧振換能器電路系統(tǒng)內(nèi)的電流和電壓水平來確定其發(fā)送電力水平。由于RX和TX電力水平隨著時間而變化，所以TX將RX的接收電力水平的當(dāng)前值與對應(yīng)于RX測量其接收電力水平期間的相同時間段的其自身的發(fā)送電力水平的當(dāng)前值進(jìn)行比較。

當(dāng)在電力輸送會話期間將CEP或RP包從RX輸送到TX時，RX和TX的諧振換能器電路系統(tǒng)中的電流和電壓水平可被被充分破壞，使得相應(yīng)確定的接收和發(fā)送電力水平可能不準(zhǔn)確。如此，RX和TX在包輸送的時間段期間沒有測量它們相應(yīng)的接收和發(fā)送電力水平。

圖1是表示在常規(guī)RX和常規(guī)TX處執(zhí)行的與TX的FO存在檢測相關(guān)聯(lián)的處理的時序圖。圖1表示RX發(fā)送兩個連續(xù)的CEP包并隨后發(fā)送RP包期間的示例性時間段。如所指示的，RX在到TX的包發(fā)送之間的時間段期間累積對應(yīng)于其接收電力水平的數(shù)據(jù)。RX基于到TX的每個包的其發(fā)送的已知開始和結(jié)束來知道何時停止和開始其接收電力水平數(shù)據(jù)的累積。類似地，TX在來自RX的包的接收之間的時段期間累積對應(yīng)于其發(fā)送電力水平的數(shù)據(jù)。當(dāng)TX檢測到每個接收到的包的開始時，TX停止累積其發(fā)送電力水平數(shù)據(jù)，并且當(dāng)TX檢測到每個接收到的包的結(jié)束時恢復(fù)數(shù)據(jù)累積。

例如，在CEP包#1的發(fā)送結(jié)束時，RX恢復(fù)累積對應(yīng)于其接收電力水平的數(shù)據(jù)。類似地，在CEP包#1的接收的結(jié)束時，TX恢復(fù)累積對應(yīng)于其發(fā)送電力水平的數(shù)據(jù)。