针对无线功率传输的设备、功率发射器和方法技术

一种用于支持从功率发射器(201)到电磁负载(505)的功率传输的中间设备包括谐振电路(507)，所述谐振电路包括电感器(801)和电容器(803)，其中，所述电感器(801)被布置为通过所述第一表面区域(509)耦合到所述功率发射器(201)并且通过所述第二表面区域(511)耦合到所述电磁负载(505)。所述谐振电路(507)被布置为5将功率传输电磁信号的能量从所述第一表面区域(509)向所述第二表面区域(511)集中。所述设备还包括通信器(807)，所述通信器用于与所述功率发射器(201)交换消息。所述通信器(807)向所述功率发射器(201)发送请求消息，所述请求消息包括针对所述功率发射器(201)生成测量电磁信号的请求。负载指示10处理器(813)确定指示测量电磁信号的负载的负载指示，并且检测器(815)响应于所述负载指示来检测所述电磁负载的存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对无线功率传输的设备、功率发射器和方法
本专利技术涉及无线功率传输，并且具体地但非排他地，涉及用于加热器具的无线功率传输。
技术介绍
目前大多数电气系统和设备需要专用的电接触，以便从外部电源供电。然而，这往往是不切实际的并且需要用户物理地插入连接器或以其他方式建立物理电接触。通常，功率要求也显著不同，并且当前大多数设备被提供有它们自己的专用电源，导致通常用户具有大量不同的电源，每个电源专用于特定设备。尽管使用内部电池可以避免在使用期间对有线连接到电源的需要，但这仅提供部分解决方案，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和潜在的成本和尺寸。为了提供显著改善的用户体验，已经提出使用无线电源，其中，功率从功率发射器设备中的发射器线圈感应地传送到各个设备中的接收器线圈。通过磁感应的功率传输是众所周知的概念，主要应用于在初级发射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，基于松散耦合的变压器的原理，这些之间的无线功率传输变得可能。这样的布置允许到设备的无线功率传输，而不需要进行任何电线或物理电连接。实际上，其可以简单地允许将设备放置在发射器线圈附近或之上，以便从外部再充电或供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，在该水平表面上可以简单地放置设备以便被供电。此外，可以有利地设计这样的无线功率传输设备，使得功率发射器设备可以与一系列功率接收器设备一起使用。特别地，已经定义了称为Qi规范的无线功率传输方法，并且目前正在进一步开发。该方法允许符合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，而不是必须来自同一制造商或必须对彼此专用。Qi规范还包括用于允许操作适应特定功率接收器设备的一些功能(例如，取决于特定的功率抽取)。Qi规范由无线充电联盟(WirelessPowerConsortium)开发，并且更多信息可以在他们的网站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，在其上特别是可以找到定义的规范文档。为了支持功率发射器和功率接收器的交互工作和交互操作性，优选的是这些设备可以彼此通信，即，如果支持功率发射器与功率接收器之间的通信，并且优选地如果支持两个方向上的通信，则是期望的。Qi规范支持从功率接收器到功率发射器的通信，从而使功率接收器能够提供可以允许功率发射器适应特定功率接收器的信息。在当前的规范中，已经定义了从功率接收器到功率发射器的单向通信链路，并且所述方法基于功率接收器作为控制元件的原理。为了准备和控制功率发射器与功率接收器之间的功率传输，功率接收器专门将信息传送到功率发射器。Qi规范正在开发中，以支持越来越高功率要求的应用。例如，该规范旨在结合消耗几千瓦功率的设备使用。此外，正在开发新的无线功率传输规范和标准以解决这种更高功率的应用。例如，预期无线功率传输将越来越多地结合例如，诸如水壶、搅拌器、食物处理器等的厨房用具使用。具体地，设想无线功率传输用于向各种加热设备提供功率。例如，预期该概念被广泛使用，例如在支撑借助于磁感应加热的水壶和平底锅的烹饪炉中。作为示例，图1示出了向加热器具(例如平底锅或水壶)提供无线功率的示例。在该示例中，功率提供装置包括功率发射器101，其被示为被细分为电源103、发射器线圈105和从电源103接收功率并生成用于电源103的驱动信号的逆变器107。发射器线圈105邻近厨房台面109定位或集成在厨房台面109内。诸如水壶的加热器具111定位在工作台上并且包括加热元件113，其中，功率发射器101可以在其中引起涡流，这导致加热元件升温。锅或水壶的底部可能会变得很热。然而，工作台可以由不耐受这种高温的材料制成。例如，典型的厨房台面可以由诸如木材或花岗岩的材料制成。然而，这些材料可能具有低得多的耐热性，并且如果经受水壶的高温可能甚至可能被损坏。实际上，通常，在越来越高的功率水平(特别是功率传输可能支持加热的功率消耗设备)的无线功率传输的应用的增加的灵活性和变化已经导致增加的风险和复杂性。对于使用无线功率传输的厨房场景尤其可以是这种情况，但不限于这些应用。为了支持这样的温度应用，在WO2015062947A1中提出了可以引入能够保护台面的热屏障。此外建议，该热屏障包括用于将电场聚焦到器具的功率中继器(以补偿额外的距离Z)，并且该功率中继器包括过热保护，其被配置为在温度超过阈值时降低磁场强度。然而，尽管这种方法可以为例如厨房用具的无线供电提供改进的支持，但仍然存在许多突出的问题、问题和挑战。例如，市场上对厨房和功率发射器的无线供电设备的接受度可能会受到所谓的鸡和蛋问题的影响，因为无线供电的新设备将需要功率发射器的可用性和安装，并且功率发射器的安装将仅在器具可用的情况下才有意义。因此，为支持无线功率传输而对设备的要求可以减少，将是有利的。实际上，使用非专门为无线电源开发的传统设备的可能性将是非常有吸引力的。例如，如果传统的平底锅(除了通过定位在加热元件上的常规加热)也可以通过来自电磁信号的无线功率传输来供电，将是非常期望的。尽管WO2015062947A1中描述的热屏障可以有助于许多实际应用，但是它可能并不是在所有场景中都是最佳的。例如，在一些场景中，热功率提供更多功能将是有利的。然而，同时期望热屏障具有低的复杂性以便例如降低价格和增加可靠性。因此，改进的无线功率传输方法将是有利的，并且特别地，允许增加的灵活性，对不同应用和使用场景的改进支持，额外的或增强的功能，便利用户操作和/或改进性能的方法将是有利的。
技术实现思路
因此，本专利技术寻求单独地或以任何组合来优选地减弱、减轻或消除一个或多个上述缺点。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于支持从功率发射器到电磁负载的功率传输的设备，所述功率发射器包括当在功率传输模式中时提供功率传输电磁信号的功率传输线圈；所述设备具有第一表面区域和第二表面区域，并且包括：谐振电路，其包括电感器和电容器，所述电感器被布置为通过所述第一表面区域耦合到所述功率发射器并且通过所述第二表面区域耦合到所述电磁负载；所述谐振电路被布置为将功率传输电磁信号的能量从所述第一表面区域向所述第二表面区域集中；通信器，其用于与所述功率发射器交换消息，所述通信器被配置为向所述功率发射器发送请求消息，包括针对功率发射器生成测量电磁信号的请求；负载指示处理器，其用于确定指示测量电磁信号的负载的负载指示；以及检测器，其用于响应于所述负载指示而检测所述电磁负载的存在。本专利技术可以针对中间设备检测针对来自功率发射器的功率传输是否存在电磁负载提供有效且在许多实施例中非常实用的方法。所述方法可以允许设备根据是否存在电磁负载来调整其操作。所述中间设备可以包括控制器，所述控制器用于响应于检测到电磁负载的存在而调整无线功率传输系统的操作，并且特别是所述中间设备的操作。在许多实施例中，所述中间设备可以被布置为响应于检测到所述电磁负载的存在而调整功率传输操作。具体地，所述中间设备可以被布置为响应于检测到所述电磁负载的存在而启动功率传输。具体地，所述方法可以在许多系统中允许设备初始化和/或控制从功率发射器到电磁负载的功率传输，并且实际上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于支持从功率发射器(201)到电磁负载(505)的功率传输的设备，所述功率发射器包括当在功率传输模式中时提供功率传输电磁信号的功率传输线圈(801)；所述设备具有第一表面区域(509)和第二表面区域(511)并且包括：谐振电路(507)，其包括电感器(801)和电容器(803)，所述电感器(801)被布置为通过所述第一表面区域(509)耦合到所述功率发射器(201)并且通过所述第二表面区域(511)耦合到所述电磁负载(505)；所述谐振电路(507)被布置为将所述功率传输电磁信号的能量从所述第一表面区域(509)向所述第二表面区域(511)集中；通信器(807)，其用于与所述功率发射器(201)交换消息，所述通信器(807)被布置为向所述功率发射器(201)发送请求消息，所述请求消息包括针对所述功率发射器(201)生成测量电磁信号的请求；负载指示处理器(813)，其用于确定指示所述测量电磁信号的负载的负载指示；以及检测器(815)，其用于响应于所述负载指示而检测所述电磁负载的存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.02 EP 16153749.31.一种用于支持从功率发射器(201)到电磁负载(505)的功率传输的设备，所述功率发射器包括当在功率传输模式中时提供功率传输电磁信号的功率传输线圈(801)；所述设备具有第一表面区域(509)和第二表面区域(511)并且包括：谐振电路(507)，其包括电感器(801)和电容器(803)，所述电感器(801)被布置为通过所述第一表面区域(509)耦合到所述功率发射器(201)并且通过所述第二表面区域(511)耦合到所述电磁负载(505)；所述谐振电路(507)被布置为将所述功率传输电磁信号的能量从所述第一表面区域(509)向所述第二表面区域(511)集中；通信器(807)，其用于与所述功率发射器(201)交换消息，所述通信器(807)被布置为向所述功率发射器(201)发送请求消息，所述请求消息包括针对所述功率发射器(201)生成测量电磁信号的请求；负载指示处理器(813)，其用于确定指示所述测量电磁信号的负载的负载指示；以及检测器(815)，其用于响应于所述负载指示而检测所述电磁负载的存在。2.根据权利要求1所述的设备，还包括功率传输控制器(805)，所述功率传输控制器被布置为通过与所述功率发射器(201)交换功率传输控制消息来控制所述功率发射器(201)的所述功率传输操作，所述传输功率控制消息的所述交换的性质取决于对所述电磁负载(505)的所述存在的所述检测。3.根据权利要求1所述的设备，还包括功率传输控制器(805)，所述功率传输控制器被布置为通过将功率控制消息发送到所述功率发射器(201)来控制所述功率传输电磁信号的功率水平。4.根据权利要求3所述的设备，还包括温度传感器(817)，所述温度传感器用于确定针对所述第二表面的温度指示，并且其中，所述功率传输控制器(805)被布置为响应于所述温度指示而生成所述功率控制消息。5.根据权利要求1所述的设备，还包括功率传输控制器(805)，所述功率传输控制器被布置为响应于检测到电磁信号的存在而通过与所述功率发射器(201)交换功率传输控制消息来初始化功率传输阶段。6.根据权利要求1所述的设备，还包括功率传输控制器(805)，所述功率传输控制器被布置为响应于检测器(815)确定负载指示不指示所述电磁负载的存在而通过向所述功率发射器(201)发送功率传输终止消息和抑制针对所述功率发射器(201)功率传输控制消息中的至少一项来终止功率传输操作。7.根据权利要求1所述的设备，还包括功率提取器，所述功率提取器被布置为从由所述功率发射器(201)生成的电磁信号提取功率，以至少部分地为所述设备加电；并且其中，所述通信器(807)被布置为将所述请求消息作为被加电的一部分发送到所述功率发射器(201)。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述通信器被布置为从所述功率发射器(201)接收负载消息，所述负载消息包括指示由所述功率发射器(201)确定的所述测量电磁信号的所述负载的负载数据；并且所述负载指示处理器(813)被布置为响应于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·范瓦格宁根，
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