具有外来对象检测的无线功率系统技术方案

一种无线功率系统具有无线功率传输设备和无线功率接收设备。无线功率传输设备使用无线功率传输线圈向无线功率接收设备发射无线功率信号。无线功率传输设备确定是否存在外部对象。外部对象可以是诸如硬币或回形针的外来对象，或者可以是无线功率接收设备。使用品质因数测量来检测外部对象。无线通信用于区分外来对象和无线功率接收设备。针对老化效应和温度效应，可以使用温度测量和基于频率和测得的电阻来补偿品质因数测量。电阻来补偿品质因数测量。电阻来补偿品质因数测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有外来对象检测的无线功率系统
[0001]本专利申请要求2020年12月2日提交的美国专利申请第17/109793号、2019年12月3日提交的美国临时专利申请第62/943043号以及2020年4月20日提交的美国临时专利申请第63/012813号的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。


[0002]本公开整体涉及功率系统，并且更具体地，涉及用于给电子设备充电的无线功率系统。

技术介绍

[0003]在无线充电系统中，无线功率传输设备诸如充电垫以无线方式向无线功率接收设备诸如便携式电子设备传输功率。该无线功率传输设备使用无线功率传输线圈向无线功率接收设备发射无线功率信号。无线功率接收设备具有线圈和整流器电路。该无线功率接收设备的线圈接收来自无线功率传输设备的交流无线功率信号。整流器电路将接收的信号转换为直流功率。

技术实现思路

[0004]希望获悉无线功率接收设备接收到的或未接收到的无线功率传输设备所传输的功率的量。
[0005]在一些实施方案中，无线功率传输设备确定外部对象是否存在于无线功率传输线圈附近。外部对象可以是外来对象诸如纽扣或回形针，或者可以是无线功率接收设备。如果检测到外来对象，则可以采取合适的动作，诸如放弃无线功率传输。
[0006]在一些实施方案中，可以使用品质因数测量来检测外部对象。将当前品质因数测量与基线品数测量进行比较，以确定是否存在外部对象。可使用无线通信来对外来对象和无线功率接收设备进行区分。
[0007]品质因数测量可以通过以下方式来进行：向无线功率传输线圈施加脉冲并测量与线圈中的脉冲响应相关联的衰减包络；或直接测量无线功率传输线圈的阻抗并从测得阻抗确定当前品质因数。针对老化效应和温度效应，可以使用温度测量和基于频率和线圈电阻测量来补偿品质因数测量。
附图说明
[0008]图1为根据实施方案的例示性无线功率系统的示意图。
[0009]图2为根据实施方案的例示性无线功率系统的电路图。
[0010]图3为示出根据实施方案的可以分析无线功率传输线圈的脉冲响应以测量线圈的品质因数值的曲线图。
[0011]图4为根据实施方案的例示性无线功率发射器的电路图，其示出可用于进行品质因数测量的电路。
[0012]图5示出了根据实施方案的可用于基于阻抗测量来确定参数(诸如线圈品质因数)的公式。
[0013]图6为示出根据实施方案的可以应用于当前品质因数测量以确定经补偿品质因数值的补偿因数的公式。
[0014]图7和图8为示出根据实施方案的使用无线功率系统所涉及的例示性操作的图。
[0015]图9为示出根据实施方案的无线功率传输电路的脉冲响应的曲线图。
[0016]图10为根据实施方案的将品质因数的变化作为线圈电阻的函数进行绘制的曲线图。
具体实施方式
[0017]无线功率系统包括无线功率传输设备，诸如无线充电垫。无线功率传输设备将功率无线传输到无线功率接收设备。无线功率接收设备可以为以下设备：诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑、膝上型计算机或其他电子装备。无线功率接收设备使用来自无线功率传输设备的功率来为设备供电以及为内部电池充电。
[0018]使用一个或多个无线功率传输线圈来将无线功率从无线功率传输设备传输到无线功率接收设备。无线功率接收设备具有耦接到整流器电路的一个或多个无线功率接收线圈，该整流器电路将所接收的无线功率信号转换为直流功率。
[0019]如果在无线功率传输设备的无线功率传输线圈附近存在外来对象诸如回形针、硬币或其他金属对象等，则可能存在在外来对象中产生涡电流的风险，该涡电流会使外来对象的温度升高。为了确定无线功率传输设备附近是否存在外来对象诸如回形针或硬币，无线功率传输设备测量无线功率传输线圈的品质因数并确定品质因数是否已经受到外来对象的存在的影响。通过检测是否存在外来对象，可以采取合适的动作(例如，每当检测到外来对象时，无线功率传输设备都会放弃无线功率传输操作)。
[0020]图1中示出了例示性无线功率系统(无线充电系统)。如图1所示，无线功率系统8包括无线功率传输设备(诸如无线功率传输设备12)，并且包括无线功率接收设备(诸如无线功率接收设备24)。无线功率传输设备12包括控制电路16。无线功率接收设备24包括控制电路30。在系统8中的控制电路，诸如控制电路16和控制电路30用于控制系统8的操作。此控制电路可包括与微处理器、功率管理单元、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相关联的处理电路。处理电路在设备12和24中实现期望的控制和通信特征。例如，处理电路可用于选择线圈、确定功率传输水平、处理传感器数据和其他数据以检测外来对象并执行其他任务、处理用户输入、处置在设备12和24之间的协商、发送和接收带内和带外数据、进行测量，以及以其他方式控制系统8的操作。
[0021]系统8中的控制电路可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在系统8中执行操作。用于在系统8中执行操作的软件代码存储在控制电路8中的非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱动器(例如，磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器、或其他可移动介质等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可在控制电路16和/或30的处理电路上执行。处理电路可包括具有处理电路的专
用集成电路、一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或其他处理电路。
[0022]功率传输设备12可以是独立的功率适配器(例如，包括功率适配器电路的无线充电垫或充电座(puck))，可以是通过缆线耦接到功率适配器或其他装备的无线充电垫或座，可以是便携式设备，可以是已经结合到家具、交通工具或其他系统中的装备，可以是可移除电池盒或可以是其他无线功率传递装备。其中无线功率传输设备12是无线充电垫的例示性配置在本文中有时作为示例进行描述。
[0023]功率接收设备24可以是便携式电子设备，诸如腕表、蜂窝电话、膝上型计算机、平板电脑、附件诸如耳塞，或其他电子装备。功率传输设备12可耦接到壁装插座(例如，交流功率源)，可具有用于供应功率的电池，和/或可具有另一个功率源。功率传输设备12可具有交流(AC)
‑
直流(DC)功率转换器，诸如AC
‑
DC功率转换器14，用于将来自壁装插座或其他功率源的AC功率转换成DC功率。DC功率可用于为控制电路16供电。在操作期间，控制电路16中的控制器使用功率传输电路52来向设备24的功率接收电路54传输无线功率。功率传输电路52可具有开关电路(例如，由晶体管形成的逆变器电路61)，该开关电路基于由控制电路16提供的控制信号而接通或关闭，以形成通过一个或多个无线功率传输线圈诸如无线功率传输线圈36的AC电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线功率传输设备，包括：无线功率传输电路，所述无线功率传输电路具有被配置为发射无线功率信号的无线功率传输线圈；和控制电路，所述控制电路耦接到所述无线功率传输电路并且被配置为：测量所述无线功率传输线圈的当前品质因数；将所述当前品质因数与基线品质因数进行比较；以及至少部分地基于确定所述当前品质因数是否比所述基线品质因数低至少阈值量来确定是否存在外来对象。2.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为：响应于确定所述当前品质因数比所述基线品质因数低至少所述阈值量，无线地传输从无线功率接收设备请求对应无线数字响应的无线数字请求；以及响应于对应于所述无线数字请求，没有从所述无线功率接收设备接收到无线数字响应，确定存在所述外来对象。3.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为至少部分地通过计算所述当前品质因数与所述基线品质因数之间的差值来将所述当前品质因数与所述基线品质因数进行比较。4.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为至少部分地通过计算所述当前品质因数与所述基线品质因数之间的比率来将所述当前品质因数与所述基线品质因数进行比较。5.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为在初始时间测量所述基线品质因数并且被配置为保存测得基线品质因数以便稍后与所述当前品质因数进行比较。6.根据权利要求5所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为基于历史测量使用滤波操作来周期性地更新所述基线品质因数。7.根据权利要求6所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为在确定存在无线功率接收设备并且不存在外来对象时执行所述滤波操作，并且被配置为使用在不存在所述无线功率接收设备并且不存在所述外来对象的情况下测量的当前品质因数值来执行所述滤波操作。8.根据权利要求6所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为基于在所述初始时间之后进行的品质因数测量使用滤波操作来周期性地更新所述基线品质因数。9.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述阈值量包括预先确定的阈值量。10.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为基于历史测量使用滤波操作来更新所述阈值量。11.根据权利要求10所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为在确定存在无线功率接收设备并且不存在外来对象时执行所述滤波操作以更新所述阈值量，并且被配置为使用在不存在所述无线功率接收设备并且不存在所述外来对象的情况下测量的当前品质因数值来执行所述滤波操作。12.根据权利要求10所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为基于品质因数测量使用滤波操作来周期性地更新所述阈值量。
13.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中在第一频率下测量所述基线品质因数，其中在第二频率下测量所述当前品质因数，并且其中所述控制电路被配置为针对所述第二频率相对于所述第一频率的变化补偿当前品质因数测量。14.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述无线功率传输线圈具有取决于频率的感应线圈电阻，并且其中所述控制电路被配置为针对所述感应线圈电阻因频率变化而发生的变化来补偿当前品质因数测量。15.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括被配置为测量温度的温度传感器，其中所述控制电路被配置为基于所述温度补偿当前品质因数测量。16.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述无线功率传输线圈具有带有直流部分和交流部分的整体感应线圈电阻，并且其中所述控制电路被配置为通过以下方式补偿所述整体感应线圈电阻的变化：从所述整体感应线圈电阻的基线直流部分与整体线圈电阻的当前交流部分的总和，确定所述整体感应线圈电阻的经补偿值；以及使用经补偿整体感应线圈电阻来补偿所述当前品质因数。17.根据权利要求16所述的无线功率传输设备，其中在初始时间测量所述基线直流部分，并且其中在所述初始时间之后测量所述整体线圈电阻的当前测得交流部分。18.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：