具有对象检测的无线充电系统技术方案

无线电力传输设备使用包括无线电力传输线圈的输出电路将无线电力信号传输至无线电力接收设备。测量电路耦接到输出电路以帮助确定无线电力接收设备是否存在并且准备接受无线电力的传输。测量电路包括测量电路，该测量电路耦接至输出电路并且测量信号，而振荡器电路以探测频率向输出电路提供信号。测量电路还包括测量电路，该测量电路耦接至输出电路并且测量信号，而振荡器电路在第一频率和第二频率之间扫描施加到输出电路的信号来检测敏感设备诸如射频识别设备。测量电路中的脉冲响应电路用于进行电感和Q因子测量。

Wireless Charging System with Object Detection

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有对象检测的无线充电系统本专利申请要求于2017年11月6日提交的美国临时专利申请15/804,145、于2017年6月28日提交的美国临时专利申请62/526,285、以及于2017年2月2日提交的美国临时专利申请62/453,850的优先权，这些美国专利申请据此全文以引用方式并入本文。
本专利技术整体涉及无线系统，并且更具体地涉及在其中对设备无线地充电的系统。
技术介绍
在无线充电系统中，诸如具有充电表面的设备的无线电力传输设备将电力无线传输至便携式电子设备。便携式电子设备接收无线传输的电力并且使用该电力来对内部电池充电或向设备供电。在一些情况下，异物可能意外地放置在充电表面上。这可能在执行无线电力传输操作时带来挑战。
技术实现思路
无线电力传输设备将无线电力信号传输至无线电力接收设备。无线电力传输设备具有向包括无线电力传输线圈的输出电路提供信号的逆变器。无线电力传输线圈可为覆盖与无线电力传输设备相关联的无线充电表面的无线电力传输线圈阵列的一部分。信号测量电路耦接到输出电路以帮助确定无线电力接收设备是否存在并且准备接受无线电力的传输。测量电路包括测量电路，该测量电路耦接至输出电路并且测量信号，而振荡器电路以探测频率向输出电路提供信号。使用来自测量电路的一个或多个探测频率下的测量，无线电力传输设备确定在线圈上是否存在外部对象。测量电路中的脉冲响应电路耦接到输出电路并且用于测量输出电路对由无线电力传输设备中的逆变器提供的脉冲信号的响应。脉冲响应电路用于进行电感和Q因子测量。在操作期间，来自脉冲响应电路的信息和在探测频率处的测量可用于确定无线接收设备是否存在于无线充电表面中的特定线圈上方，并因此可用于调节与无线电力传输设备的无线电力传输。测量电路还包括测量电路，该测量电路耦接至输出电路并且测量信号，而振荡器电路在第一频率和第二频率之间扫描交流电输出信号。由频率扫描操作产生的测量用于检测敏感设备，诸如射频识别设备。如果检测到敏感设备，则可避免潜在破坏性的无线电力传输操作。切换电路用于将所选线圈从与充电表面重叠的线圈阵列动态地切换到输出电路中，使得可探测线圈阵列中的适当线圈是否存在外部对象和敏感设备诸如射频识别设备。附图说明图1为根据一些实施方案的例示性无线充电系统的示意图。图2是根据一个实施方案的具有形成无线充电表面的线圈阵列的例示性无线电力传输设备的顶视图。图3是根据一个实施方案的例示性无线电力传输电路的电路图，其中在无线电力传输设备中具有输出电路信号测量电路。图4为示出根据一个实施方案的无线电力传输设备的表面上的各种示例性对象的响应的曲线图。图5为根据实施方案的可用于表征无线电力传输设备上的对象类型的例示性脉冲响应的曲线图。图6为示出根据一个实施方案的可与将敏感对象诸如射频识别设备放置在无线电力传输设备的表面上相关联的类型的输出信号迹线的曲线图。图7为根据一个实施方案的示例性便携式电子设备的横截面侧视图，该示例性便携式电子设备具有形成谐振电路的无线电力接收线圈和辅助线圈。图8是根据一个实施方案的曲线图，其中针对无线电力传输设备的表面上的多种类型的示例性对象绘制了作为频率函数的输出电路信号测量。图9是根据一个实施方案的操作无线电力传输系统诸如图1的无线充电系统所涉及的例示性操作的流程图。图10是示出根据实施方案的与在有噪声的无线充电环境中执行脉冲响应测量相关联的信号的曲线图。图11为根据实施方案的与进行脉冲响应测量相关联的示例性操作的流程图。具体实施方式无线电力系统具有无线电力传输设备，其以无线方式将电力传输至无线电力接收设备。无线电力传输设备为诸如无线充电垫、无线充电盘、无线充电支架、无线充电台或其他无线电力传输设备的设备。无线电力传输设备具有用于将无线电力传输至无线电力接收设备中的一个或多个无线电力接收线圈的一个或多个线圈。无线电力接收设备是诸如蜂窝电话，手表，媒体播放器，平板电脑，一对耳塞，遥控器，膝上型计算机，其他便携式电子设备或其他无线电力接收设备的设备。在操作期间，无线电力传输设备向一个或多个无线电力传输线圈提供交流信号。这使得线圈将交流电磁信号(有时称为无线电力信号)传输至无线电力接收设备中的一个或多个对应线圈。无线电力接收设备中的整流器电路将所接收的无线电力信号转换成直流(DC)电力，以用于为无线电力接收设备供电。图1中示出了例示性无线电力系统(无线充电系统)。如图1所示，无线电力系统8包括无线电力传输设备12以及一个或多个无线电力接收设备，诸如无线电力接收设备10。设备12可为独立设备诸如无线充电垫，可内置到家具中，或者可为其他无线充电装备。设备10为便携式电子设备，诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑或其他电子设备。设备12为垫或形成无线充电表面的其他设备并且设备10为在无线电力传输操作期间停留在无线充电表面上的便携式电子设备的示例性配置在本文中有时可作为实施例被描述。在系统8的操作期间，用户将一个或多个设备10放置在设备12的充电表面上。电力传输设备12耦接到交流电源，诸如交流电源50(例如，供应线路功率或其他主电源的墙壁式插座)，具有用于供电的电池诸如电池38，和/或耦接到另一个电源。功率转换器诸如AC-DC功率转换器40可将功率从主电源或其他AC电源转换为用于功率控制电路42和设备12中的其他电路的DC功率。在操作期间，控制电路42使用无线电力传输电路34和耦接到电路34的一个或多个线圈36将交流电磁信号48传输至设备10，以及从而将无线电力传输至设备10的无线电力接收电路46。电力传输电路34具有切换电路(例如，逆变器电路中的晶体管)，所述晶体管基于由控制电路42提供的控制信号接通和关闭以产生通过适当的线圈36的AC电流信号。当AC电流通过由逆变电路驱动的线圈36时，产生由耦接到接收设备10中的无线电力接收电路46的一个或多个对应线圈14接收的交流电磁场(无线电力信号48)。当交流电磁场被线圈14接收时，在线圈14中感生出对应的交流电流和电压。电路46中的整流器电路46将来自一个或多个线圈14的接收的AC信号(所接收的与无线电力信号相关联的交流电流和电压)转换为DC电压信号用以给设备10供电。DC电压用于为设备10中的部件供电，诸如显示器52，触摸传感器部件和其他传感器54(例如，加速度计，力传感器，温度传感器，光传感器，压力传感器，气体传感器，湿度传感器，磁传感器等)，用于对设备12的控制电路42和/或其他设备无线通信的无线通信电路56，音频部件和其他部件(例如，输入-输出设备22和/或控制电路20)并且用于为设备10中的内部电池(诸如电池18)进行充电。设备12和10包括控制电路42和20。控制电路42和20包括存储和处理电路，诸如微处理器、电源管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路。控制电路42和20被配置为执行用于在系统8中实现所需的控制和通信特征的指令。例如，控制电路42和/或20可用于确定电力传输水平，处理传感器数据，处理用户输入，处理来自传输电路34的其他信息诸如关于无线耦接效率的信息，处理来自接收电路46的信息，使用来自电路34和/或46中的信息，诸如电路34中的输出电路上的信号测量值和来自电路34和/或46的其他信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有充电表面的无线电力传输设备，包括：多个线圈；测量电路，所述测量电路耦接到所述线圈；无线电力传输电路，所述无线电力传输电路耦接到所述线圈并且被配置为利用所述线圈中的一个或多个将无线电力信号传输到无线电力接收设备；和控制电路，所述控制电路被配置为控制所述无线电力信号的传输，其中所述控制电路被配置为在以下模式下操作：第一模式，其中所述控制电路使用所述无线电力传输电路和所述线圈中的第一组一个或多个线圈来将所述无线电力信号传输到所述无线电力接收设备，而不将无线电力传输到使用所述测量电路检测到的射频识别设备，所述射频识别设备与不同于所述第一组线圈的所述线圈中的第二组一个或多个线圈重叠；和第二模式，其中当利用所述测量电路检测到所述射频识别设备由所述无线电力接收设备重叠时，所述控制电路放弃使用所述无线电力传输电路将所述无线电力信号传输到所述无线电力接收设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.02 US 62/453,850;2017.06.28 US 62/526,285;1.一种具有充电表面的无线电力传输设备，包括：多个线圈；测量电路，所述测量电路耦接到所述线圈；无线电力传输电路，所述无线电力传输电路耦接到所述线圈并且被配置为利用所述线圈中的一个或多个将无线电力信号传输到无线电力接收设备；和控制电路，所述控制电路被配置为控制所述无线电力信号的传输，其中所述控制电路被配置为在以下模式下操作：第一模式，其中所述控制电路使用所述无线电力传输电路和所述线圈中的第一组一个或多个线圈来将所述无线电力信号传输到所述无线电力接收设备，而不将无线电力传输到使用所述测量电路检测到的射频识别设备，所述射频识别设备与不同于所述第一组线圈的所述线圈中的第二组一个或多个线圈重叠；和第二模式，其中当利用所述测量电路检测到所述射频识别设备由所述无线电力接收设备重叠时，所述控制电路放弃使用所述无线电力传输电路将所述无线电力信号传输到所述无线电力接收设备。2.根据权利要求1所述的无线电力传输设备，其中所述控制电路被进一步配置为至少部分地基于来自所述测量电路的线圈电感信息利用所述线圈来检测异物。3.根据权利要求1所述的无线电力传输设备，其中所述测量电路包括：输出电路，所述输出电路包括所述线圈中的所选择的一个；振荡器电路，所述振荡器电路耦接到所述输出电路；第一测量电路，所述第一测量电路被配置为在所述振荡器电路以探测频率产生输出时测量所述输出电路中的信号；和第二测量电路，所述第二测量电路被配置为在所述振荡器电路产生从第一频率到第二频率范围内的频率扫描输出时测量所述输出电路中的信号。4.根据权利要求3所述的无线电力传输设备，其中所述测量电路还包括脉冲响应测量电路，所述脉冲响应测量电路被配置为测量包括所述线圈中的所选择的一个的所述输出电路对脉冲信号的响应，其中所述无线电力传输电路包括逆变器，其中所述控制电路被配置为利用所述逆变器向所述线圈中的所选择的一个提供所述脉冲信号，并且其中所述控制电路被配置为使用所述脉冲响应测量电路来测量与所述线圈中的所选择的一个相关联的电感。5.根据权利要求4所述的无线电力传输设备，其中所述控制电路被配置为使用所述脉冲响应测量电路来测量与所选择的线圈相关联的Q因子。6.根据权利要求5所述的无线电力传输设备，其中13.56MHz的频率位于所述第一频率和所述第二频率之间。7.根据权利要求3所述的无线电力传输设备，其中所述测量电路还包括脉冲响应测量电路，所述脉冲响应测量电路耦接到所述输出电路并且被配置为进行电感和Q因子测量，其中所述控制电路被配置为至少部分地基于来自所述脉冲响应测量电路的信息利用所述无线电力传输电路来控制无线电力向所述无线电力接收设备的传输。8.根据权利要求3所述的无线电力传输设备，其中所述控制电路被配置为至少部分地基于来自所述第一测量电路的信息来检测与所述线圈阵列重叠的异物。9.根据权利要求3所述的无线电力传输设备，其中所述控制电路被配置为至少部分地基于来自所述第二测量电路的信息来检测由所述无线电力接收设备重叠的所述射频识别设备。10.根据权利要求3所述的无线电力传输设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·鲁塞尔，B·K·帕特尔，M·P·潘德亚，Z·穆萨欧，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US