[发明专利]具有同步功率测量的感应无线功率传输

说明书

提出了一种感应无线功率发射机，其用于将感应无线功率信号发射到至少两个感应无线功率接收机。功率发射机在时隙中协调与功率接收机的通信。它通过功率发射机和功率接收机为同步功率测量分配测量时隙。在测量时隙期间，功率发射机测量它发射的功率的量。在测量时隙结束之后，它从功率接收机接收所测量的接收功率的量。从所测量的发射功率和接收功率，它确定损耗的功率的量。如果损耗的功率的量超过阈值，则它减小感应无线功率信号的功率。

技术领域

本发明涉及感应无线功率发射机、感应无线功率接收机和确定感应无线功率传输系统中的功率损耗的方法。

背景技术

感应无线功率传输正变得越来越普遍。在这种技术中，功率发射机设备使用初级线圈来产生磁场。功率接收机设备通过使用次级线圈而利用来自这个磁场的能量，该次级线圈通过紧密靠近而感应地耦合到初级线圈。因此功率被传输而没有建立电接触。一种这样的技术在无线充电联盟中被标准化，且被称为Qi。

在这种技术的应用示例中，移动电话充当功率接收机并具有内置的次级线圈。为了电话的电池的充电，它放置在具有内置的初级线圈的无线充电板的表面上。这两个线圈通过电话在充电板上的恰当放置而被耦合，且功率通过感应从充电器无线地传输到电话。因此，可通过简单地将电话放置在专用充电器表面上来给电话充电，而不需要将连接器和电线附接到电话。移动电话或其它便携式设备的充电是低功率应用，一般大约1到5瓦的功率从发射机传输到接收机。感应无线功率传输的高功率应用可用于烹饪食物或甚至无线地给电动汽车充电。

感应无线功率传输的Qi标准规定用于无线功率发射机和无线功率接收机之间的通信的通信接口。需要这样的通信来将功率传输与接收设备的特性适当地匹配等等。此通信只针对与单个接收机一起工作的单个发射机而规定。只支持接收机到发射机通信，其通过接收机侧上的负载调制实现。负载调制导致所发射的功率的调制，其可以在发射机侧上作为初级线圈中的电压或电流的调制而被检测。单个接收机传达它的功率需求，且发射机满足要求。这例如在WO2014020464中得到描述。

当金属物体存在于功率发射机附近时，初级线圈的磁场可在物体中引起涡电流，该涡电流使该物体变热。如果物体的温度变得太高，则这可能在接触时使皮肤灼伤。避免此的一种方法是通过确定功率损耗来检测这样的外来物体，如在WO 2012127335和US 2013/0307348 A1中所描述的。功率接收机和功率发射机两者都测量它们的功率，且接收机将它测量的接收功率传达到功率发射机。当功率发射机检测到由发射机发送的功率和由接收机接收的功率之间的明显差异时，则可能存在不想要的外来物体，且功率传输为了安全原因应减少或中止。

上面所描述的解决方案只对功率发射机和一个功率接收机起作用。需要用于在下述情况下检测外来物体的解决方案：其中，功率发射机中的单个初级线圈（或串联或并联地操作的多个初级线圈）耦合到多个功率接收机设备中的多个次级线圈。这例如可能在能够同时容纳若干个便携式设备的较大充电板（其将功率并行地传输到多个设备）的情况下产生，诸如在US 2010/0181961 A1中描述的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种感应无线供电技术，其使得能够实现通过将功率传输到多个感应无线功率接收机的单个感应无线功率发射机检测外来物体。发明人已经认识到，多个功率接收机可以各自使用负载调制来与单个功率发射机通信，但功率接收机将不能够检测来自另一接收机的任何通信，因为两个接收机的次级线圈之间的感应耦合极其弱。此外，发明人已经认识到，因为感应无线功率发射机和多个感应无线功率接收机之间的通信通过功率信号的调制而发生，这样的通信可干扰在检测外来物体的过程中执行的任何功率测量。因此，需要一种新的方案，其中单个功率发射机和多个功率接收机之间的通信以及功率测量由发射机协调，并被组织成使得它使可靠的功率测量能够由功率发射机以及功率接收机执行。

根据本发明的第一方面，这通过用于将具有至少2瓦的功率的感应无线功率信号发射到至少两个感应无线功率接收机的感应无线功率发射机来实现，该感应无线功率发射机包括：