感应电力发射器制造技术

感应电力发射器(2)包括：至少一个电力发射线圈(7)，其被配置为产生感应电力传输(IPT)场；以及物体检测(OD)系统(200)，其被配置为基于或与发射线圈集成或耦合的谐振电路的能量衰减的变化或谐振频率的变化来检测物体的存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】感应电力发射器
本专利技术总体而言涉及一种用于感应电力传输(IPT)，特别是用于异物检测的感应电力发射器。
技术介绍
IPT是用于许多应用(包括便携式电子设备的无线充电)的众所周知的完善的
充电垫是为便携式设备提供充电表面的一种方式，并且具有使电力发射器与产生时变磁场的一个或多个发射线圈结合的接口表面。磁场在电力接收器的合适的接收线圈中引起交流电，然后该交流电可以用于对电池充电，或为设备或其他负载供电。特别重要的是，无线电力发射器的IPT系统仅将电力传输到电力接收器，而不传输到所谓的“异物”。异物被定义为位于充电垫上但不是接收器设备的一部分的任何物体。这种异物的典型示例是诸如硬币、钥匙、回形针等金属元件。例如，如果金属物体接近有源IPT场，则其可能被由振荡磁场产生的涡流加热。为了防止这种寄生金属的温度上升到不可接受的水平，电力传输器应该能够区分电力接收器与异物，并减少被传输的电力或完全中止操作。本领域中已知的一种用于检测异物的方法被称为电力损耗法。在该方法中，所接收的电力表示由电力发射器产生的磁场引起的在包含在手持设备中的电力接收器内耗散的电力总量。所接收的电力等于从电力接收器的输出所获得的电力加上在产生该输出电力时损耗的任何电力。电力接收器将其接收的电力通知(communicate)回电力发射器，使得电力发射器能够确定电力损耗是否在可接受的规定限度内，如果不是，则电力发射器确定异常行为指示异物存在。然而，电力损耗核算本身并不提供异物的实际检测，只检测出现了非预期行为。此外，发射器和接收器必须预配置为彼此通信，从而限制设备的通用性，并且精确度根据发射器和接收器之间的距离而大幅变动。国际专利公开号WO2014/095722中描述了本领域的另一种方法，其中通过发射器内单独的励磁线圈和检测线圈检测异物。该方法描述了检测检测线圈中输出电压的变化或检测线圈的电感的变化，以确定异物的存在。然而，该方法需要复杂的校准来确定基础电感特性。该方法也不能区分含铁金属物体或磁性物体，因此不提供用于区分异物与友好物体(例如接收器设备)的方法。初级IPT场的操作对检测的任何不良影响也被不考虑或表征，因此该方法是不可靠的。美国专利申请20130176023中描述了本领域的另一种方法，其中通过测量穿过电感器的电压的变化来主动监测接收器线圈的品质因数或Q值，从而检测异物。通过在接收器或检测线圈中主动产生谐振电压然后经由发射器线圈检测Q值变化来检测异物。然而，该方法包括来自发射器和接收器线圈两者的损耗，并且因为由接收器引起的损耗无法与由系统中的其他组件(例如异物)引起的损耗区分，所以导致不精确。此外，需要接收器和发射器上的单独电路提供该功能，因而会增加制造成本和物理尺寸要求。本专利技术可以提供一种改进的感应电力发射器，或者至少可以向公众提供有用的选择。
技术实现思路
根据一个示例性的实施例，提供一种感应电力发射器，包括：至少一个电力发射线圈，其被配置为产生感应电力传输(IPT，inductivepowertransfer)场；以及物体检测(OD，objectdetection)系统，其被配置为基于与发射线圈集成或耦接的谐振电路的能量衰减的变化或谐振频率的变化来检测物体的存在。公认的是，术语“包括”、“包括了”和“包括有”可以根据不同的司法权具有封闭式的或开放式的含义。针对本说明书的目的，除非另外注明，这些术语倾向于具有开放式的含义，即，它们用于意指包括使用直接涉及的所列举的组件，以及还可能包括其它未指定的组件或要素。在本说明书中提及的任何文件可以与其它文件有效组合，但不应视为承认其是现有技术，或其构成公知常识的一部分。附图说明包含于说明书并且构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同以上给出的本专利技术的一般说明，以及如下给出的实施例的详细说明，用于解释本专利技术的原理。图1a是感应电力传输系统的示意图。图1b是物体检测系统的框图。图2是感应电力传输系统中谐振网络的示意图。图3是图2的谐振网络中能量衰减的示图。图4(a)是谐振电路的电路图。图4(b)是作为时间的函数的图4(a)的电路中能量衰减的示图。图5(a)是谐振电路和附近的感应电力接收器的电路图。图5(b)是作为时间的函数的图4(a)的电路中能量衰减的示图。图6(a)是谐振电路和附近的异物的模型的电路图。图6(b)是作为时间的函数的谐振电路中相应能量的示图。图7是包括三个感应电力发射线圈的感应电力发射器电路的一个示例的电路图。图8是包括三个谐振电路的感应电力发射器电路的另一示例的电路图，该三个谐振电路是分开的但在三个感应电力发射线圈附近。图9a是感应电力发射器电路的另一示例的电路图。图9b是在电感耦合至电力发射线圈的谐振电路(诸如图9(a)所示的示例)的操作中电压的示图。图10是可以产生多种不同频率的示例电路的示意图。图11是使能量通过另一线圈来电感耦合至谐振器电路的线圈L10的电路图。图12是使能量通过控制来自直流电源的电力耦合的开关M2来耦合到谐振器的电路图。图13是图1所示的振荡电路的频率响应的示图。图14a是位于同心布置的谐振器线圈内的源线圈的俯视图。图14b示出了替代布置的俯视图，其中谐振器线圈位于同心布置的源线圈内。图14c示出了另一替代布置的俯视图，其中源线圈定被定位于与两个谐振器线圈交叠。图14d示出了另一替代布置的俯视图，其中内部中心源线圈位于级联配置的两个外部同心谐振器线圈内。具体实施方式感应电力传输(IPT)系统1总体上在图1a中示出。IPT系统通常包括感应电力发射器2和感应电力接收器3。感应电力发射器2连接到适当的电源4，例如主电源或电池。感应电力发射器2可以包括具有转换器5(例如AC-DC转换器(取决于所使用的电源的类型))和逆变器6(例如如果存在的话连接到转换器5)中的一种或多种的发射器的电路。逆变器6向发射单线圈或多线圈7提供AC信号，使得发射单线圈或多线圈7产生交变磁场。在一些配置中，发射线圈7也可以被认为与逆变器5分离。发射线圈或线圈7可以并联或串联连接到电容器(未示出)，以产生谐振电路。控制器8可以连接到IPT发射器2的每个部分。控制器8可以适于从IPT发射器2的每个部分接收输入，并产生控制每个部分的操作的输出。控制器8可以被实现为单个单元或独立的多个单元，单个单元或独立的多个单元被配置为根据其能力来控制IPT发射器2的各个方面，包括例如：异物检测、电力流、调谐、选择性地激励发射线圈、感应电力接收器检测和/或通信。控制器8可以具有一个或多个单元/组件，并且可以是诸如微控制器、PID(比例积分微分)、FPGA(现场可编程门阵列)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)、ASIC(专用集成电路)等的控制器。此外，可以将整个无线接收器电路的重要部分集成到单集成电路。感应电力接收器3包括连接到接收器电路的接收单线圈或多线圈9，该接收器电路可以包括电力调节电路10，电力调节电路10于是向负载11供电。当IPT发射器2和感应电力接收器3的线圈被合适地耦合时，由发射单线圈或多线圈7产生的交变磁场在接收单线圈或多线圈9中引起交流电流。电力调节电路10被配置为将产生的电流转换成适合于负载11的形式，并且可以包括例如电力整流器、电力调整电路或两者的组合。接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电力发射器，包括：至少一个电力发射线圈，其被配置为产生感应电力传输(IPT)场；以及物体检测(OD)系统，其被配置为基于与发射线圈集成或耦合的谐振电路的能量衰减的变化或谐振频率的变化来检测物体的存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.02 US 62/142,0231.一种感应电力发射器，包括：至少一个电力发射线圈，其被配置为产生感应电力传输(IPT)场；以及物体检测(OD)系统，其被配置为基于与发射线圈集成或耦合的谐振电路的能量衰减的变化或谐振频率的变化来检测物体的存在。2.根据权利要求1所述的发射器，其中，OD系统被配置为以与IPT场显著不同的频率产生OD场。3.根据权利要求1所述的发射器，其中，谐振电路具有高Q值。4.根据权利要求3所述的发射器，其中，Q值是至少10。5.根据权利要求3所述的发射器，其中，谐振电路耦合至发射线圈并且被配置为将OD场叠加至IPT场使得这两个场能够同步操作。6.根据权利要求3所述的发射器，其中，谐振电路被配置为与IPT场串行地产生OD场。7.根据权利要求1所述的发射器，其中，通过与没有物体存在时的能量衰减比较来确定能量衰减的变化。8.根据权利要求1所述的发射器，其中，能量衰减的增加表示OP场中存在金属物体。9.根据权利要求7所述的发射器，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，
申请(专利权)人：鲍尔拜普罗克西有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰,NZ