具有干扰检测的无线电力传输的系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示具有干扰检测的无线电力传输系统的系统及方法，其检测与放置得极靠近系统线圈的寄生金属物体相关联的可能过度的能量传输。将在所述系统的接收侧上接收的电力与在初级侧上消耗的电力进行比较(610到640)。如果在所述初级侧上消耗的电力大大超过在次级侧上接收的电力，那么中断电力传输(650、660)。如果在所述初级侧上消耗的电力不超过在次级侧上接收的电力，那么继续电力传输(650、670)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力电子器件，且更明确地说，涉及无线电力传输。
技术介绍
无线能量传输或无线电力是在没有互联线的情况下从电源到电负载的电能发射。无线发射在互联线不便捷、危险或不可能存在的情况下是有用的。无线电力不同于无线通信，其中仅当对于信号太低而不能充分恢复时，信噪比(SNR)或所接收能量的百分比才变得关键。对于无线电力发射，效率是更重要的参数。无线电力发射中两种常见的耦合形式是电感耦合及谐振电感耦合。无线电力传输系统通常由经电磁耦合的发射与接收线圈组成。归因于线圈耦合，来自初级侧的能量可在一定距离上传输到次级侧。电磁感应无线发射技术在距离上为近场，相当于靠近所使用的波长的四分之一的装置的直径的几倍。近场能量自身是不辐射的，但确实发生一些辐射损耗。另外，通常存在电阻性损耗。通过感应的能量传输通常是由磁性引起的，但同样可实现电容耦合。电磁感应按初级线圈产生主要的磁场且次级线圈在所述场内的原理工作，以便电流在次级中被感应。为了实现高效率，耦合应为紧的。随着距初级的距离的增大，越来越多的磁场未达到次级。甚至在相对短的范围上，感应方法也相当无效率，从而浪费许多所发射的能量。电变压器的动作是通过感应进行无线电力发射的最简单实例。变压器的初级及次级电路未直接连接。能量传输通过被称为互感的过程而通过电磁耦合发生。主要功能是逐步上调或下调初级电压及电绝缘。移动电话及电动牙刷电池充电器及配电变压器是如何使用此原理的实例。电磁炉使用此方法。此基本形式的无线发射的主要缺点是短范围。为了有效地与发射器或感应单元耦合，接收器必须直接邻近于发射器或感应单元。共振增强电动感应的常见用途是对便携式装置(例如膝上型计算机、手机、医疗用植入器及电动车)的电池充电。共振用于无线充电板(发射器电路)及接收器模块(嵌入在负载中)以使能量传输效率最大化。此方法适用于用于便携式电子器件(例如移动电话)的通用无线充电板。其已被采用为Qi无线充电标准的一部分。其同样用于为例如RFID贴片及非接触式智能卡等没有电池的装置供电，及将电能从初级电感器耦合到特斯拉线圈无线电力发射器的螺旋共振器。Qi是使用由无线电力联盟(WPC)建立的协议的感应充电的系统的实例。Qi为感应充电器与装置建立通用语言以彼此对话。所以任何具有Qi允用配件或将Qi直接建置在内的装置可在任何Qi感应充电板上充电。感应充电是当两个装置(一个经设计以发送电力，且另一个经设计以接收电力)彼此触碰且能量在它们之间传输时所发生的情况。在过去，此些两个装置必须针对彼此经专门设计；但经设计以支持由WPC建立的标准的装置与充电器可自由地互充。WPC标准允许兼容的智能手机、相机、mp3播放器及任何其它者的通用充电，在不需要直接插入这些装置的情况下，消耗达5W。通过使用电磁场来传输能量，充电板能够智能地与它们正在充电的装置来回通信。
技术实现思路
实施实施例提供。在一个实施例中，次级侧控制器经配置以监测经感测电力，且产生包括关于所述经感测电力的参数的反馈信号，且调制模块经配置以调制所述反馈信号的表示。所述调制发射到初级侧控制器，所述初级侧控制器经配置以基于如应用到电力损耗等式的所述参数而抑制充电。实例实施例还可以用初级侧控制器广泛地实施，所述初级侧控制器经配置以控制跨越电感耦合所发射的电力，接收包括关于次级经感测电力的参数的表示，且通过将所述参数应用到电力损耗等式以确定次级经感测电力对初级电力的效率而确定是否存在寄生金属兀件。实施例还可被视作提供具有干扰检测的无线电力传输方法。在此方面，一个实施例包含感测在电感耦合的次级侧上的电力；产生包括关于所述经感测电力的参数的表示；调制所述经感测电力的表示；以及将所述经感测电力的所述经调制的表示发射到所述电感耦合的初级侧，所述初级侧经配置以基于如应用到电力损耗等式的所述参数而抑制电力传输。另一个实施例包含接收包括关于来自电感耦合的次级侧的经感测电力的参数的表示，将所述参数应用到电力损耗等式以确定从初级到次级的电力传输的效率，以及基于所述效率确定寄生金属元件的存在。附图说明参考附图描述实例实施例，其中图1是无线电力传输的实例实施例的系统图。图2是具有干扰传输的物体的图1的无线电力传输的实例实施例的系统图。图3是具有干扰检测的无线电力传输的能量传输的实例实施例的系统图。图4是具有干扰检测的无线电力传输的能量传输的实施实施例的系统图。图5是图4的具有干扰检测的无线电力传输的能量传输的实例实施例的电路图。图6是图4的具有干扰检测的无线电力传输的能量传输的实例实施例的流程图。具体实施例方式通过无线充电，系统的接收部分可周期性地将例如其所操作的电压、电流及功率电平以及来自初级侧要求的校正动作传达到初级侧以保持次级电力参数在需要的操作范围内。当寄生金属物体偶然或蓄意地极靠近发射线圈时，此系统的性能可能会显著地降级。所发射能量中的一些可被这些金属物体耦合且作为热浪费掉。这不仅使系统的性能降级，而且还可能会形成如像线圈及电键的金属物体变得足够热而形成火灾、引起塑料部分变形或当触碰时烧伤操作者皮肤的危险。本文所揭示的具有干扰检测的无线电力传输系统的系统及方法通过比较在系统的接收侧上接收的电力与在初级侧上消耗的电力而检测与放置得极为靠近系统线圈的寄生金属物体相关联的可能过度的能量传输。如果此比较的结果显示在初级侧上消耗的电力大大超过在次级侧上接收的电力，那么系统积极地做出终止操作的决定，从而防止不利影响继续发展。具有干扰检测的无线电力传输系统的系统及方法可包含初级侧，其经耦合以输入电能量源(举例来说，初级DC源)；半导体电路，其将输入电力转变成激发发射线圈且朝向接收线圈发射的电磁能量；及接收线圈，其与发射线圈电磁耦合以从发射线圈接收能量。接收器电路可利用所接收的能量及待由负载使用的条件参数。负载可耦合到次级侧，且消耗由接收线圈耦合的能量的某一部分。次级侧电路可监测所接收的能量且周期性地将所接收能量的参数报告给发射电路，以试图在次级侧上实现能量参数的闭路调节。在实例实施例中，次级侧测量电路可感测由次级侧接收的电力。初级侧测量电路感测在初级侧上消耗的电力。调制电路可放置在次级侧上，且在实例实施例中可能够以可从次级侧发送二进制代码且在初级侧上接收二进制代码的方式来改变耦合发射及接收线圈的电磁场。次级侧控制器可耦合到次级侧测量电路及调制电路，且在实例实施例中有效地控制这些电路以周期性地发送与在次级侧上接收的电力相关联的二进制代码。初级侧解调电路对耦合发射及接收线圈的电磁能量的变化敏感，且能够解调从次级侧发送的二进制代码。耦合到初级侧解调电路及输入电力测量电路的初级侧控制器将所接收的电力值与在初级侧上测量的所消耗电力值进行比较，且基于比较结果有效地指挥系统的操作。通信方法可包含数个不同协议或方式，所述数个不同协议或方式包含跨越耦合、红外通道及射频通道发射经调制的信号，以及其它方式。在实例实施例中，初级侧可将所接收的电力与所消耗的电力进行比较，且通过用所接收的次级侧与所测量的初级侧功率电平来执行数学函数而计算与寄生金属物体相关联的电力。数学函数可包含所接收及测量的功率电平的按比例缩放，从按比例缩放的所测量电力减去按比例缩放的所接收电力，及减去与在初级侧与次级侧中耗散的静态电力相关联的预定常数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.23 US 61/385,836;2011.02.22 US 13/032,5241.一种系统，其包括 次级侧控制器，其经配置以监测经感测的电力，且产生包括关于所述经感测电力的参数的反馈信号；以及 调制模块，其经配置以调制所述反馈信号的表示，所述调制发射到初级侧控制器，其中所述初级侧控制器经配置以基于如应用到电力损耗等式的所述参数而抑制充电。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述参数包括关于所述经感测的次级电力的常数与在所述次级侧上的静态耗散中的至少一者。3.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括感测电阻器及放大器，用于感测待被所述次级侧控制器监测的次级侧电流。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述调制模块发射振幅调制、脉宽调制、频率调制、相移键控、红外及射频信号中的至少一者。5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括所述初级侧控制器，所述初级侧控制器经配置以解调来自所述调制模块的所述调制，将所述反馈信号的经解调的表示与初级电力进行比较，且如果次级电力对初级电力的效率小于预定水平，那么禁止充电。6.一种方法，其包括 感测在电感耦合的次级侧上的电力； 产生包括关于所述经感测的电力的参数的表示；以及 调制所述经感测电力的所述表示；且将所述经感测电力的所述经调制的表示发射到所述电感耦合的初级侧，所述初级侧经配置以基于如应用到电力损耗等式的所述参数而抑制电力传输。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述参数包括关于所述经感测的次级电力的常数及在所述次级侧上的静态耗散中的至少一者。...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔·A·穆拉托夫，埃里克·G·奥廷格，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：
国别省市：