ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к индукционной передаче энергии и, в частности, но не исключительно, к системе индукционной передачи энергии, подходящей для Qi - стандарта беспроводной передачи энергии.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Многие системы требуют проводного соединения и/или электрических контактов, чтобы поставлять электроэнергию к устройствам. Исключение этих проводов и контактов приводит к улучшению пользовательской практики. Традиционно это достигалось, используя аккумуляторы, находящиеся в устройствах, но этот подход обладает многими недостатками, включающими в себя дополнительный вес, большие размеры и потребность часто заменять или перезаряжать аккумуляторы. Последнее время, подход использования беспроводной индукционной передачи энергии приобрел увеличивающийся интерес.
Часть этого увеличенного интереса возникла из-за количества и разнообразия портативных и мобильных устройств, быстро увеличивавшихся в последнем десятилетии. Например, использование мобильных телефонов, планшетов, мультимедийных плееров и т.д. стало повсеместным. Такие устройства, обычно, снабжаются энергией внутренними аккумуляторами, и сценарий типичного использования часто требует перезарядки аккумуляторов или прямого проводного снабжения энергией устройства от внешнего источника питания.
Как упомянуто, большинство из современных устройств требуют, чтобы проводное соединение и/или явные электрические контакты снабжались энергией от внешнего источника питания. Однако, это, обычно, является непрактичным и требует, чтобы пользователь физически вставлял соединители, или иным способом устанавливал физический электрический контакт. Это также, обычно, бывает неудобным для пользователя, привнося множество проводов. Как правило, потребности в энергии также значительно отличаются, и, к настоящему моменту, большинство из устройств, предоставляются с их собственными специфическими источниками питания, что приводит к тому, что типичный пользователь имеет большое количество различных источников питания, при этом каждый источник питания предназначается для специфического устройства. Хотя внутренние аккумуляторы могут устранять потребность в проводном соединении к внешнему источнику питания, такой подход предоставляет лишь частичное решение, поскольку аккумуляторы будут нуждаться в перезарядке (или их замене, что дорого). Использование аккумуляторов может также значительно увеличить вес и, потенциально, стоимость, и размеры устройств.
Для того чтобы предоставлять значительно улучшенную пользовательскую практику, было предложено использовать беспроводной источник питания, в котором энергия индукционно переносится от обмотки передатчика в устройстве передатчика энергии к обмотке приемника в индивидуальных устройствах.
Передача энергии, посредством магнитной индукции, является хорошо известной концепцией, главным образом, применяемой в трансформаторах, у которых имеется сильное связывание между первичной обмоткой передатчика и вторичной обмоткой приемника. При разделении первичной обмотки передатчика и вторичной обмотки приемника между двумя устройствами, беспроводная передача энергии между устройствами становится возможной на основании принципа трансформатора со слабым связыванием.
Такая конструкция позволяет беспроводную передачу энергии к устройству, не требуя никаких проводов или физических электрических соединений. В действительности, это может просто позволять устройству, которое помещается поблизости, или поверх, обмотки передатчика, перезаряжаться или снабжаться энергией извне. Например, устройства передатчика энергии могут быть выполнены с горизонтальной поверхностью, на которую просто должно быть помещено устройство для того, чтобы снабжаться энергией.
Более того, такие конструкции беспроводной передачи энергии могут, с выгодой, быть разработаны так, что устройство передатчика энергии может использоваться с множеством устройств приемника энергии. В частности, беспроводной стандарт передачи энергии, известный как Qi - стандарт, был определен, и в настоящий момент продолжает разрабатываться. Этот стандарт позволяет, чтобы устройства передатчика энергии, которые удовлетворяют требованиям Qi-стандарта, могли использоваться с устройствами приемника энергии, которые также удовлетворяют требованиям Qi-стандарта, не требуя того, чтобы все они, обязательно, были от одного и того же производителя или обязательно являлись предназначенными друг для друга. Этот Qi-стандарт, дополнительно, включает в себя некоторые функциональные средства, позволяющие адаптировать это функционирование к специфическому устройству приемника энергии (например, зависящему от специфического потребления энергии).
Qi-стандарт разрабатывается Консорциумом беспроводной энергии, и дальнейшая информация может, например, быть найдена на их веб-сайте:
<http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html>, где, в частности, документы с установленными Стандартами могут быть найдены.
Системы беспроводной передачи энергии применяются в увеличивающемся разнообразии и количестве приложений. Например, работа продолжается, чтобы распространить Qi-стандарт передачи энергии так, чтобы он охватывал приложения с большой мощностью и с возможностями мощностей, превышающих 1 кВт. Такая пропускная способность большой мощности приводит к тому, что системы беспроводной передачи энергии становятся практичными для большего и большего числа приложений. Тем не менее, это также привносит множество проблем и, в частности, увеличивает риск появления нежелательных ситуаций. Следовательно, имеется потребность внести на рассмотрение аспекты управления системами беспроводной передачи энергии, которые смягчают риск появления нежелательных или даже потенциально опасных сценариев.
Например, рассматривается вопрос, чтобы беспроводная передача энергии могла использоваться в кухонной обстановке, для снабжения энергией различных кухонных приспособлений и устройств, включающих в себя устройства большой мощности, такие, как чайники, сковороды, измельчители и т.д.
Однако, в таких вариантах осуществления, дополнительные соображения должны быть приняты во внимание, для обеспечения того, чтобы нежелательные и опасные сценарии не происходили. При этом должно также рассматриваться потенциальное поведение пользователя. Например, в кухонном приложении, может существовать множество пунктов поставки энергии, включающих в себя некоторые пункты, предназначенные, чтобы нагревать сковороды или чайники, и некоторые, предназначенные для других устройств, таких, как измельчители, смесители и т.д. Специфическая планировка и используемые материалы могут зависеть от ряда факторов, включающих в себя эстетические и дизайнерские предпочтения, и поэтому различные части могут использовать различные материалы и т.д.
Однако, пользователи, вообще говоря, не будут принимать во внимание такие аспекты и, обычно, не будут задумываться о том, где должны располагаться устройства. Например, пользователь, может не обратить внимания на то, что некоторые устройства должны быть ограничены пределами специфических областей или частей рабочей поверхности, вследствие своих характеристик передачи энергии или своего приложения.
Следовательно, улучшенная система передачи энергии должна быть выгодной, и, в частности, система, позволяющая улучшать пользовательскую практику, увеличенную надежность, увеличенную гибкость, облегченную реализацию, повышенный уровень безопасности и/или улучшенные эксплуатационные характеристики, должна быть выгодной.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с этим, изобретение стремится, предпочтительно, смягчить, облегчить или устранить один, или больше, из вышеупомянутых недостатков, отдельно, или в любой комбинации.
Согласно аспекту изобретения, предоставляется система беспроводной передачи энергии, включающая в себя передатчик энергии и приемник энергии, передатчик энергии выполняется с возможностью генерировать сигнал беспроводной индукционной передачи энергии для снабжения энергией приемника энергии, система беспроводной передачи энергии, содержащая: приемник для приема первой температуры для первой части питаемого устройства, причем питаемое устройство содержит нагревательную часть, способную нагреваться энергией от сигнала передачи энергии, и первая часть представляет собой поверхность соприкосновения питаемого устройства, служащую для того, чтобы входить в соприкосновение с передатчиком энергии; компаратор для того, чтобы сравнивать первую температуру с первой опорной температурой, причем первая опорная температура показывает максимально допустимую контактную температуру для поверхности передатчика энергии, служащей для расположения приемника энергии; и контроллер, по меньшей мере, для одного из: ограничения энергии сигнала передачи энергии, и генерирования предупреждения пользователя в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру; и при этом приемник энергии содержит: первый температурный датчик, для определения второй температуры для нагревательной части питаемого устройства, передатчик, для передачи сообщений обратной связи контура управления энергией, чтобы запрашивать изменения уровня энергии сигнала передачи энергии, к передатчику энергии во время передачи энергии, и контроллер энергии, чтобы генерировать запросы на изменение энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией в ответ на вторую температуру.
Изобретение может позволять улучшенную систему беспроводной передачи энергии, во многих вариантах осуществления. Во многих вариантах осуществления, может достигаться улучшение пользовательской практики. Подход, во многих вариантах осуществления и сценариях, может предоставлять более безопасное функционирование и меры предосторожности, может предотвращать нежелательные сценарии или ослаблять ущерб. Изобретение может, в частности, быть выгодным для сценариев, в которых множество различных устройств может снабжаться энергией одним, или больше, передатчиками энергии и/или там, где модуль предоставления энергии может содержать различные части, с различными физическими характеристиками и свойствами материалов.
Во многих вариантах осуществления, улучшенное функционирование может достигаться с помощью одной функции управления температурой, управляющей эксплуатационной температурой нагревательной части, и, следовательно, специфически, управляющей процессом нагрева, тогда как другая функция управления температурой обеспечивает термическую совместимость между передатчиком энергии и приемником энергии/питаемым устройством. Подход может позволять как точный нагрев, так и безопасное функционирование, при этом поддерживая низкий уровень сложности.
Изобретение, во многих вариантах осуществления, может предотвращать или смягчать риск повреждения поверхности объекта/устройства/приспособления, содержащего передатчик энергии. Это может быть успешно достигнуто, в большинстве случаев, без ограничения функционирования системы передачи энергии. Следовательно, система может динамически отслеживать специфический сценарий и адаптироваться к нему.
Первая опорная температура может показывать максимальную допустимую контактную температуру для поверхности, служащей для расположения приемника энергии для/во время передачи энергии. Приемник энергии может быть помещен на поверхность во время передачи энергии, и первая температура может показывать температуру поверхности соприкосновения приемника энергии, которая соприкасается с поверхностью (передатчика энергии). Поверхность может представлять собой поверхность, содержащую передающую обмотку энергии (соприкасающуюся с ней, или находящуюся вблизи с ней (обычно в пределах 1, 2, 3 или 5 см)), выполненную с возможностью генерировать сигнал передачи энергии. Максимальная допустимая контактная температура может представлять собой максимальную температуру, приемлемую для поверхности питаемого устройства, которая входит в соприкосновение с поверхностью (передатчика энергии) во время передачи энергии. Поверхность для расположения приемника энергии может, специфически, представлять собой рабочую поверхность кухонного объекта или элемента, содержащего функциональные средства беспроводной энергии (и, специфически, передатчик энергии).
Опорная температура, специфически, может представлять собой максимальную допустимую контактную температуру для поверхности, являющейся ассоциируемой с передатчиком энергии, такой, как поверхность, служащая для расположения приемника энергии/питаемого устройства, когда они снабжаются энергией передатчиком энергии. Поверхность представляет собой, специфически, поверхность для расположения питаемого устройства, содержащего приемник энергии, для передачи энергии. Опорная температура может представлять собой свойство материала части, формирующей поверхность для расположения питаемого устройства. Опорная температура может генерироваться передатчиком энергии. В некоторых вариантах осуществления, опорная температура может передаваться от передатчика энергии к приемнику энергии. Во многих вариантах осуществления, первая температура может представлять собой температуру внешней части питаемого устройства. Упомянутая часть может, специфически, представлять собой часть питаемого устройства, выполненную для соприкосновения с поверхностями модуля передатчика энергии, такую как нижняя часть питаемого устройства.
Контроллер может быть выполнен с возможностью ограничивать энергию путем завершения операции передачи энергии, и, специфически, может быть выполнен с возможностью выходить из этапа/режима передачи энергии в ответ на регистрирование того, что первая температура превышает опорную температуру.
В некоторых вариантах осуществления, контроллер может ограничивать энергию, применяя верхний предел к энергии сигнала передачи энергии.
Во многих вариантах осуществления, контроллер может быть выполнен с возможностью как ограничивать энергию, так и генерировать предупреждение пользователя в ответ на первую температуру, превышающую опорную температуру.
Первая температура может быть принята от внешнего или внутреннего источника.
Первая температура может представлять собой измеряемую температуру. В соответствии с дополнительным признаком изобретения, приемник энергии содержит второй температурный датчик, выполненный с возможностью измерять первую температуру.
Первая температура может отражать измерение температуры, и может, например, непосредственно представлять собой измеряемую температуру или температуру, выведенную из измеряемой температуры. Первая температура может отражать текущую обстановку, и аппаратура может, во многих вариантах осуществления, быть выполнена с возможностью регистрировать и реагировать на динамические изменения. Например, он может регистрировать нежелательное действие пользователя, которое приводит к тому, что первая температура превышает специфическую опорную температуру.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, первая температура представляет собой заранее определенную максимальную температуру поверхности соприкосновения.
Это может позволять улучшать пользовательскую практику и/или понижать сложность, во многих вариантах осуществления. Заранее определенная максимальная температура может представлять собой температуру, связанную со специфическим питаемым устройством. Опорная температура может, специфически, представлять собой заранее определенную максимальную температуру внешней поверхности части питаемого устройства, и, специфически, поверхности, служащей для того, чтобы контактировать с приемной поверхностью модуля передатчика энергии.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, при этом контроллер выполняется с возможностью ограничивать энергию сигнала передачи энергии в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру.
Это может предоставлять улучшенное функционирование во многих вариантах осуществления и может, в частности, позволять системе справляться с потенциальными ситуациями, где действия пользователя могут привести к потенциальному повреждению частей модуля передатчика энергии.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, контроллер выполняется с возможностью генерировать предупреждение пользователя в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру.
Это может предоставлять улучшенное функционирование во многих вариантах осуществления и может, в частности, позволять системе помогать пользователю или управлять его действиями, чтобы предотвращать или справляться с потенциальными ситуациями, в которых действия пользователя могут привести к потенциальному повреждению частей модуля передатчика энергии.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, первая часть представляет собой часть питаемого устройства, отличающуюся от нагревательной части.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, приемник, компаратор и контроллер содержатся в передатчике энергии.
Это может предоставлять выгодное функционирование во многих вариантах осуществления, и может, специфически, позволять передатчику энергии предохраняться от нежелательных ситуаций и потенциального повреждения.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, приемник выполняется с возможностью принимать первую температуру от приемника энергии.
Это может предоставлять улучшенные эксплуатационные характеристики, во многих вариантах осуществления и сценариях. В частности, более точное функционирование может достигаться во многих сценариях. В некоторых вариантах осуществления, могут быть достигнуты пониженная сложность и гибкость.
Первая температура может, например, быть принята во время этапа передачи энергии.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, контроллер выполняется с возможностью ограничивать энергию сигнала передачи энергии или генерировать предупреждение пользователя в ответ на то, что приемник не принимает первую температуру от приемника энергии.
Контроллер может быть выполнен с возможностью определять, было ли сообщение первой температуры принято от приемника энергии, в пределах временного интервала во время передачи энергии; и с возможностью, по меньшей мере, одного из: генерировать предупреждение пользователя и ограничивать передачу энергии, если сообщение с первой температурой не было принято, в пределах временного интервала, и не генерировать предупреждение пользователя и не ограничивать передачу энергии, если сообщение с первой температурой было принято, содержащее величину первой температуры, не превышающей первую опорную температуру.
Это может предоставлять более надежное и/или безопасное функционирование во многих вариантах осуществления.
Во многих вариантах осуществления, контроллер может быть выполнен с возможностью того, чтобы как ограничивать энергию, так и генерировать предупреждение пользователя в ответ на то, что он не принимал первую температуру от приемника энергии (например, в пределах данного временного интервала).
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, передатчик энергии выполняется с возможностью передавать указание регистрирования первой температуры, превышающей первую опорную температуру, к приемнику энергии.
Это может, например, позволять улучшенные функциональные средства и/или улучшение пользовательской практики, во многих вариантах осуществления. Например, это может позволять генерировать предупреждение пользователя в питаемом устройстве (таком, как нагреваемая сковорода) быстрее, чем в передатчике энергии. Питаемое устройство может, например, генерировать более заметное предупреждение пользователя, которое будет, обычно, генерироваться ближе к пользователю.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, система беспроводной передачи энергии содержит второй передатчик энергии; и аппаратура, дополнительно, содержит: второй приемник для приема второй температуры части второго питаемого устройства, второе питаемое устройство снабжается энергией вторым приемником энергии, снабжаемым энергией вторым передатчиком энергии; второй компаратор для сравнения второй температуры со второй опорной температурой, ассоциированной со вторым передатчиком энергии; и второй контроллер, по меньшей мере, для одного из: ограничения энергии сигнала передачи энергии второго передатчика энергии и генерирования предупреждения пользователя в ответ на вторую температуру, превышающую вторую опорную температуру; при этом, вторая опорная температура отличается от первой опорной температуры.
Это может, например, позволять гибкую конструкцию, где меры предосторожности могут быть адаптированы к специфическим свойствам индивидуальных частей/поверхности аппаратуры, которые могут входить в соприкосновение с питаемым устройством. В качестве примера, кухонное приспособление может быть выполнено с возможностью предоставлять энергию к множеству питаемых устройств, и подход может позволять индивидуальную адаптацию к специфическим характеристикам различных частей приспособления.
В некоторых вариантах осуществления, аппаратура может содержать переключатель для того, чтобы выбирать опорную температуру из множества опорных температур в ответ на указание расположения для приемника энергии, каждая опорная температура является ассоциируемой с набором расположений.
Каждый набор расположений может соответствовать области поверхности модуля, содержащего передатчик энергии, или может, например, представлять собой другую часть, или элемент, модуля.
В некоторых вариантах осуществления, модуль может содержать множество передающих обмоток, или передатчиков энергии, и каждый набор расположений может являться ассоциируемым с подмножеством передатчиков энергии или передающих обмоток. Указание расположения может представлять собой указание на то, какая передающая обмотка, или какой передатчик энергии, снабжает энергией питаемое устройство или (часто это эквивалентно), какая из передающих обмоток, или какой из передатчиков энергии, находится на связи с приемником энергии.
В соответствии с аспектом изобретения, предоставляется приемник энергии для системы беспроводной передачи энергии, дополнительно включающий в себя передатчик энергии, выполненный с возможностью генерировать сигнал беспроводной индукционной передачи энергии, для снабжения энергией приемника энергии, приемник энергии, содержащий: приемник для того, чтобы принимать первую температуру для первой части питаемого устройства, питаемое устройство содержит нагревательную часть, способную нагреваться энергией от сигнала передачи энергии, и первая часть представляет собой поверхность соприкосновения питаемого устройства, служащую, чтобы входить в соприкосновение с передатчиком энергии; компаратор для того, чтобы сравнивать первую температуру с первой опорной температурой, первая опорная температура показывает максимальную допустимую контактную температуру для поверхности передатчика энергии, служащей для расположения приемника энергии; контроллер, по меньшей мере, для одного из: ограничения энергии сигнала передачи энергии и генерирования предупреждения пользователя в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру; первый температурный датчик для того, чтобы определять вторую температуру для нагревательной части питаемого устройства; передатчик, для передачи сообщений обратной связи контура управления энергией, чтобы запрашивать изменения уровня энергии сигнала передачи энергии, к передатчику энергии, во время передачи энергии; и контроллер энергии для того, чтобы генерировать запросы на изменение энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией в ответ на вторую температуру.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, контроллер выполняется с возможностью генерировать запросы понижения энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру.
Это может предоставлять улучшенное функционирование, во многих вариантах осуществления, и может, в частности, предоставлять более точный нагрев питаемым устройством. Подход может позволять как точный нагрев, так и безопасное функционирование, при этом поддерживая низкий уровень сложности.
В некоторых вариантах осуществления, аппаратура может содержать передатчик для того, чтобы передавать запрос ограничения передачи энергии к передатчику энергии в ответ на регистрирование того, что первая температура превышает опорную температуру.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, приемник энергии, дополнительно, содержит приемник опорной температуры, для приема первой опорной температуры от передатчика энергии.
Это может предоставлять улучшенное функционирование и/или реализацию.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, компаратор выполняется с возможностью того, чтобы устанавливать первую опорную температуру, как заранее определенную величину, в случае отсутствия первой опорной температуры, принимаемой от передатчика энергии.
Это может предоставлять улучшенное функционирование, во многих вариантах осуществления. Это может, например, позволять приемнику энергии обеспечивать то, что он производит операции в безопасном сценарии, даже если он не является управляемым передатчиком энергии.
В соответствии с дополнительным признаком изобретения, нагревательная часть содержит индукционный нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагреваться, посредством индукции от сигнала передачи энергии.
Нагревательный элемент может, специфически, представлять собой нагревательную пластину.
Согласно аспекту изобретения, предоставляется способ функционирования для системы беспроводной передачи энергии, включающей в себя передатчик энергии и приемник энергии, передатчик энергии выполнен с возможностью генерировать сигнал беспроводной индукционной передачи энергии, для снабжения энергией приемника энергии, способ, содержащий: принимают первую температуру для первой части питаемого устройства, питаемое устройства содержит нагревательную часть, способную нагреваться энергией от сигнала передачи энергии; сравнивают измеряемую температуру с первой опорной температурой, первая опорная температура показывает максимальную допустимую контактную температуру для поверхности передатчика энергии, служащей для расположения приемника энергии; и, по меньшей мере, одно из: ограничивают энергию сигнала передачи энергии и генерируют предупреждение пользователя в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру; температурный датчик приемника энергии определяет вторую температуру для нагревательной части питаемого устройства, приемник энергии передает сообщения обратной связи контура управления энергией, запрашивающие изменения уровня энергии сигнала передачи энергии, к передатчику энергии, во время передачи энергии, и приемник энергии генерирует запросы на изменение энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией в ответ на вторую температуру.
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидными из варианта (ов) осуществления и будут разъясняться со ссылкой на вариант (ы), описываемый (ые) далее в этом документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения будут описаны, только в качестве примера, со ссылкой на чертежи, в которых
Фиг. 1 демонстрирует пример системы передачи энергии, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 2 демонстрирует пример системы передачи энергии, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 3 демонстрирует пример элементов полумостового инвертора для передатчика энергии, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 4 демонстрирует пример элементов полномостового инвертора для передатчика энергии, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения; и
Фиг. 5 демонстрирует пример узла для снабжения энергией кухонных приспособлений;
Фиг. 6 демонстрирует пример передатчика энергии, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 7 демонстрирует пример приемника энергии, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения; и
Фиг. 8 демонстрирует пример сценария передачи энергии, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1, демонстрирует пример системы передачи энергии, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Система передачи энергии содержит передатчик 101 энергии, который включает в себя обмотку передатчика/катушку 103 индуктивности (или является связанным с ней). Система, дополнительно, содержит приемник 105 энергии, который включает в себя обмотку приемника/катушку 107 индуктивности (или является связанным с ней).
Система предоставляет беспроводную индукционную передачу энергии от передатчика 101 энергии к приемнику 105 энергии. Специфически, передатчик 101 энергии генерирует сигнал передачи энергии, который распространяется как магнитный поток, посредством обмотки передатчика 103. Сигнал передачи энергии может, обычно, иметь частоту, приблизительно, между 20 кГц и 200 кГц. Обмотка передатчика 103 и обмотка приемника 105 являются слабо связанными, и, следовательно, обмотка приемника подхватывает (по меньшей мере, часть его) сигнал передачи энергии от передатчика 101 энергии. Следовательно, энергия переносится от передатчика 101 энергии к приемнику 105 энергии через беспроводное индукционное связывание от обмотки передатчика 103 к обмотке приемника 107. Термин “сигнал передачи энергии”, главным образом, используется для того, чтобы ссылаться на индукционный сигнал между обмоткой передатчика 103 и обмоткой приемника 107 (сигнал магнитного потока), но следует принимать во внимание, что, в силу эквивалентности, этот термин может также рассматриваться, и использоваться, в качестве ссылки на электрический сигнал, предоставленный к обмотке передатчика 103, или, в действительности, на электрический сигнал обмотки приемника 107.
В дальнейшем, функционирование передатчика 101 энергии и приемника 105 энергии будут описываться со специфической ссылкой на вариант осуществления, в соответствии с Qi-стандартом (за исключением описанных в данном документе (или логически вытекающих) изменений и улучшений). В частности, передатчик 101 энергии и приемник энергии 103 могут, существенно, быть совместимыми с версией 1,0 или 1,1 Qi-стандарта (за исключением описанных в данном документе (или логически вытекающих) изменений и улучшений).
Чтобы подготавливать передачу энергии (и управлять ей) между передатчиком 101 энергии и приемником 105 энергии в системе беспроводной передачи энергии, приемник 105 энергии передает информацию к передатчику 101 энергии. Такая передача была стандартизирована в версии 1,0 и 1,1 Qi-стандарта.
На физическом уровне, канал связи от приемника 105 энергии к передатчику 101 энергии воплощается посредством использования сигнала передачи энергии, в качестве носителя. Приемник 105 энергии модулирует нагрузку обмотки приемника 105. Это приводит к тому, что появляются соответствующие изменения в сигнале передачи энергии на стороне передатчика энергии. Нагрузочная модуляция может регистрироваться через изменение в амплитуде и/или фазе электрических токов обмотки передатчика 105, или, альтернативно или дополнительно, изменение в напряжении обмотки передатчика 105. На основе этого принципа, приемник 105 энергии может модулировать данные, которые передатчик 101 энергии де-модулирует. Эти данные форматируются в байтах и пакетах. Большая информация может быть найдена в “Описание системы, Беспроводная передача энергии, Том I: Пониженная мощность, Часть 1: Определение устройства сопряжения, Версия 1,0 Июль 2010”, опубликовано Консорциумом Беспроводной Энергии” (“System description, Wireless power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1,0 July 2010, published by the Wireless power Consortium”), доступном по адресу http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html, также называемыми техническими условиями беспроводной Qi-энергии, в частности, глава 6: Устройство сопряжения с системой связи (chapter 6: Communications Interface).
Чтобы управлять передачей энергии, система может проходить через различные этапы, в частности, этап отбора, этап проверки связи (ping phase), этап идентификации и конфигурации, и этап передачи энергии. Большая информация может быть найдена в главе 5 части 1 технических условий беспроводной Qi-энергии.
Первоначально, передатчик 101 энергии находится на этапе отбора, на котором он просто отслеживает потенциальное присутствие приемника энергии. Передатчик 101 энергии может использовать множество способов с этой целью, например, как это описано в технических условиях беспроводной Qi-энергии. Если такое потенциальное присутствие регистрируется, передатчик 101 энергии приступает к этапу проверки связи, на котором сигнал передачи энергии временно производится. Приемник 105 энергии может применять принятый сигнал для включения питания своей электроники. После приема сигнала передачи энергии, приемник 105 энергии передает начальный пакет к передатчику 101 энергии. Специфически, пакет силы сигнала, указывающий на степень связывания между передатчиком энергии и приемником энергии, передается. Большая информация может быть найдена в главе 6.3.1 части 1 из технических условий беспроводной Qi - энергии. Следовательно, на этапе проверки связи, определяется, присутствует ли приемник 105 энергии в интерфейсе передатчика 101 энергии.
После приема сообщения силы сигнала, передатчик 101 энергии переходит на этап идентификации и конфигурации (Identification & Configuration). На этом этапе, приемник 105 энергии оставляет свою выходную нагрузку отключенной, и он устанавливает связь с передатчиком 101 энергии, используя нагрузочную модуляцию. Передатчик энергии предоставляет сигнал передачи энергии постоянной амплитуды, частоты и фазы с этой целью (за исключением изменения, вызванного нагрузочной модуляцией). Сообщения используются передатчиком 101 энергии, чтобы сконфигурировать себя, согласно запросу приемника 105 энергии.
Вслед за этапом идентификации и конфигурации, система переходит к этапу передачи энергии, на котором происходит передача фактической энергии. Специфически, передав свою потребность в электроэнергии, приемник 105 энергии подключает выходную нагрузку и поставляет ей принятую энергию. Приемник 105 энергии отслеживает выходную нагрузку и измеряет погрешность управления между текущим значением и требуемым значением определенного эксплуатационного пункта. Он передает такие погрешности управления к передатчику 101 энергии на минимальной скорости, например, каждые 250 мс, чтобы указывать эти погрешности передатчику 101 энергии, так же как и требование для изменения, или никакого изменения, сигнала передачи энергии.
Следовательно, во время этапа передачи энергии, приемник энергии управляет предоставленной энергией. Это может оказаться особенно важным для вариантов осуществления, в которых приемник энергии, непосредственно, не предоставляет энергию на внешнюю нагрузку, но у него принимающая обмотка 107, эффективно, является нагрузкой сама по себе. Например, для питаемого устройства, представляющего собой нагреваемое устройство, которое нагревается сигналом передачи энергии, принимающая обмотка 107 может быть воплощена в виде индукционного нагревательного элемента, выполненного с возможностью нагреваться с помощью индукции от сигнала передачи энергии. Например, приемник энергии может включать в себя нагревательную пластину, в которой сигнал передачи энергии генерирует вихревые токи, с помощью индукции. Нагревательный элемент, следовательно, нагревается в присутствии сигнала передачи энергии, и нагревательный элемент может использоваться, чтобы нагревать другие изделия. Например, питаемое устройство может представлять собой чайник или сковороду, содержащие термический элемент, который нагревается вихревыми токами, генерируемыми сигналом передачи энергии. Нагревающийся элемент, может, следовательно, рассматриваться, как образующий как принимающую обмотку 107,так и нагрузку.
Питаемое устройство является, следовательно, питаемым нагревательным устройством, содержащим нагревательную часть, такую, как нагревательный элемент, например, в форме нагревательной пластины. В примере, сигнал передачи энергии может, непосредственно, нагревать нагревательную часть, индуцируя вихревые токи в ней. В других вариантах осуществления, поставка энергии от сигнала передачи энергии для нагревательной части может включать в себя промежуточные функциональные средства. Например, в некоторых вариантах осуществления, питаемое устройство может включать в себя отдельную принимающую обмотку 107 в форме катушки индуктивности, в которой индуцируется электрический ток. Эта индуцированная энергия может быть преобразована в электрический сигнал, который подается к нагревательной части. Следовательно, нагревательная часть может электрически быть соединена, как обычная нагрузка, с беспроводным приемником энергии.
В системе, функционирование управления энергией основывается на температурном датчике приемника 105 энергии. В частности, приемник энергии содержит температурный датчик нагревательной части, который определяет температуру для нагревательной части, в дальнейшем в данном документе называемой температурой нагревательной части. Приемник 105 энергии выполняется с возможностью того, чтобы определять требуемые изменения энергии, на основе температуры нагревательной части. Специфически, если температура нагревательной части ниже первого критического уровня, приемник 105 энергии может запрашивать увеличение энергии сигнала передачи энергии, и если температура нагревательной части выше второго критического уровня (который выше (или равен) первого критического уровня), приемник 105 энергии может запрашивать уменьшение энергии сигнала передачи энергии. Приемник 105 энергии может затем генерировать соответствующие сообщения обратной связи контура управления энергией и передавать их назад к передатчику 101 энергии. В качестве отклика, передатчик 101 энергии увеличивает, или уменьшает, энергию сигнала передачи энергии.
Следовательно, в системе на Фиг. 1, функционирование управления энергией является основанным на температуре и может, непосредственно, использоваться для того, чтобы управлять эксплуатационной температурой нагревательной части, и, следовательно, может управлять процессом нагрева питаемого нагревательного устройства.
Беспроводная передача энергии, такая, как предоставляемая Qi-системами передачи энергии, становится все более и более популярной, и может, все в большей степени, использоваться в различных приложениях, в различных контекстах, и с возрастающим разнообразием наборов установок, оснащений, окружений и т.д. Современная Qi-система предоставляет поддержку для эффективной передачи энергии, и намеченные улучшения и разработки нацеливаются на обеспечение улучшенных функциональных средств, и пользовательской практики, в более широком множестве приложений. Тем не менее, имеется общее требование, дополнительно улучшать функциональные средства, гибкость и дружелюбие к пользователю, чтобы позволять возрастающее развитие беспроводной передачи энергии. Специфически, увеличение, до более высоких энергий и до гигантского разнообразия приложений, приводит к тому, что возрастают требования и потребность обеспечивать то, чтобы система производила операции безопасно, не позволяя свободно возникать непреднамеренным и нежелательным результатам или сценариям.
Фиг. 2 демонстрирует систему беспроводной передачи энергии, которая может предоставлять улучшенные функциональные средства и/или функционирование. Система на Фиг. 2 может, специфически, продемонстрировать улучшенные функциональные средства управления, употребляемые в системе на Фиг. 1.
Следовательно, система на Фиг. 1 и Фиг. 2 применяет, основанный на температуре, контур управления энергией, чтобы управлять температурой нагревательной части питаемого нагревательного устройства. Контур управления энергией, соответствующим образом, используется, чтобы управлять эксплуатационной температурой нагревательной части, и, следовательно, чтобы управлять эксплуатационными характеристиками нагрева питаемого нагревательного устройства.
В дополнение к этому, основанному на температуре, контуру управления энергией, система выполняется с возможностью устанавливать температуру части питаемого устройства (такой, как внешняя поверхность соприкосновения) по отношению к опорной температуре, ассоциируемой с передатчиком энергии. Следовательно, система, специфически, рассматривает зависимость между двумя температурами, из которых одна имеет отношение к стороне приемника энергии, а другая имеет отношение к стороне передатчика энергии, при передаче энергии. Опорная температура является зависимой от характеристики, которая является ассоциируемой с передатчиком энергии, и которая, обычно, является одной и той же, невзирая на то, какой (или если какой-нибудь) приемник энергии будет представлен. Наоборот, первая температура, обычно, не является зависимой от характеристик передатчика энергии, с которым используется приемник энергии, но она имеет отношение к характеристикам устройства, которое снабжается энергией приемником энергии (питаемое устройство). Как правило, первая температура может представлять собой динамически измеряемую температуру, тогда как опорная температура часто представляет собой заранее определенную величину.
Опорная температура представляет собой, специфически, максимальную приемлемую температуру для поверхности соприкосновения приспособления, содержащего передатчик энергии. Опорная температура может представлять собой максимальную допустимую температуру для поверхности, служащей для расположения питаемого устройства во время передачи энергии. Поверхность может, например, представлять собой плоскую поверхность передатчика энергии, на который питаемое устройство помещается, для функционирований передач энергии, то есть когда передача энергии требуется.
Первая температура, специфически, указывает текущую температуру части приемника энергии, которая войдет в соприкосновение с поверхностью соприкосновения, когда питаемое устройство будет помещено на поверхности соприкосновения. В действительности, первая температура предоставляется для поверхности соприкосновения питаемого устройства, служащей для входа в соприкосновение с передатчиком энергии. Следовательно, опорная температура и первая температура могут показывать температуры (например, максимальную допустимую и измеряемую температуры) поверхностей соприкосновения, соответственно, передатчика энергии и питаемого устройства, которые войдут в соприкосновение друг с другом, во время передачи энергии.
Система выполняется с возможностью регистрировать, превышает ли первая температура опорную температуру. Специфически, если текущая температура поверхности соприкосновения питаемого устройства выше, чем максимальная допустимая поверхностная температура поверхности соприкосновения, на которой питаемое устройство может располагаться во время передачи энергии, то это будет регистрироваться системой.
Фиг. 2 демонстрирует задающее устройство 201 (драйвер), которое является связанным с передающей обмоткой 103, и которое генерирует сигнал передачи энергии и предоставляет его к передающей обмотке 103. Следовательно, во время передачи энергии, задающее устройство 201 предоставляет сигнал передачи энергии к приемнику 105 энергии через передающую обмотку 103 (и принимающую обмотку 107).
Задающее устройство 201, следовательно, генерирует электрический ток и напряжение, которое подается к обмотке передатчика 103. Задающее устройство 201, обычно, представляет собой управляющую схему в форме инвертора, который генерирует переменный сигнал от напряжения постоянного тока. Фиг. 3 показывает полу-мостовой инвертор. Коммутаторы S1 и S2 управляются таким образом, что они никогда не закрываются одновременно. Чередуясь, S1 закрыт, в то время как S2 открытый, и S2 закрыт, в то время как S1 открытый. Коммутаторы открываются и закрываются с требуемой частотой, таким образом, генерируя переменный сигнал на выходе. Как правило, выход инвертора соединяется с обмоткой передатчика через резонансный конденсатор. Фиг. 4 показывает инвертор полного моста. Коммутаторы S1 и S2 управляются таким образом, что они никогда не закрываются одновременно. Коммутаторы S3 и S4 управляются так, что они никогда не закрываются одновременно. Чередуясь, коммутаторы S1and S4 закрыты, в то время как S2 и S3 открытые, и затем S2 и S3 закрыты, в то время как S1 и S4 открытые, таким образом создавая сигнал блокирующей волны на выходе. Коммутаторы открываются и закрываются с требуемой частотой.
Задающее устройство 201 также содержит функциональные средства управления для того, чтобы производить действия функции передачи энергии и может, специфически, содержать контроллер, выполненный с возможностью производить операции передатчика 101 энергии в соответствии с Qi - стандартом. Например, контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять идентификацию и конфигурацию, так же как и этапы передачи энергии Qi-стандарта.
Обмотка 107 приемника является связанной с контроллером 203 приемника энергии, который содержит различные функциональные средства для того, чтобы производить операции функции передачи энергии, и, в специфическом примере, выполнен с возможностью производить операции приемника 105 энергии, в соответствии с Qi-стандартом. Например, контроллер 203 приемника энергии может быть выполнен с возможностью осуществлять идентификацию и конфигурацию, так же как и этапы передачи энергии Qi-стандарта.
Контроллер 203 приемника энергии выполняется с возможностью принимать сигнал передачи энергии и извлекать энергию, во время этапа передачи энергии. Контроллер 203 приемника энергии является связанным с электрической нагрузкой 205, которая представляет собой нагрузку, снабжаемую энергией от передатчика 101 энергии, во время этапа передачи энергии. Электрическая нагрузка 205 может, специфически, представлять собой нагревательную часть, такую, как нагревательный элемент, нагреваемый энергией, извлеченной из сигнала передачи энергии.
Во многих вариантах осуществления, питаемое устройство может содержать нагревательный элемент, который непосредственно нагревается сигналом передачи энергии, индуцирующим вихревые токи в нагревательном элементе. Следовательно, нагрузка 205 и принимающая обмотка 107 могут интегрироваться в один единственный элемент с нагрузкой, снабжаемой энергией, непосредственно, без контроллера 203 приемника энергии, в качестве промежуточного звена. В таких вариантах осуществления, контроллер 203 приемника энергии может, тем не менее, предоставлять заданное управление и технологию согласования (interfacing technology), включая в себя связь с передатчиком энергии, управление энергией в качестве части контура управления энергией, и т.д.
Контроллер 203 энергии может, дополнительно, управлять функционированием управления энергией, основанным на измерении температуры нагревательной части. Специфически, он может генерировать запросы энергии, которые передаются к передатчику 101 энергии в сообщениях обратной связи контура управления энергией. Например, если температура нагревательной части ниже критического уровня, запрашивается увеличение в энергии сигнала передачи энергии, а если она выше критического уровня, запрашивается уменьшение в энергии. Следовательно, контроллер 203 приемника энергии может управлять эксплуатационной температурой нагревательной части/элемента.
Система Фиг. 2 предоставляет улучшенные функциональные средства, посредством предоставления дополнительного управления функционированием, и, особенно, функциональные средства, которые, во многих вариантах осуществления, могут предотвращать реализацию нежелательных, и потенциально наносящих повреждения, сценариев. В частности, система позволяет, чтобы функционирование было адаптируемым, на основе температуры части питаемого устройства по отношению к опорной температуре, которая отражает характеристику передатчика, такого, как устройство, приспособление или другой модуль, частью которого являются функции передатчика энергии. Специфически, модуль может представлять собой модуль, устройство, или объект, которые содержат функции передатчика 101 энергии. Использование контура управления энергией для того, чтобы управлять эксплуатационной температурой нагревательной части, в комбинации с отдельной функцией управления температурой, которая основана на сравнении температур, соответственно, на стороне передачи энергии и на стороне приема энергии, предоставляет эффективное функционирование и дополнительную безопасность. Это может предоставлять дополнительную гибкость, так как позволяет различным типам приемников энергии и передатчиков энергии гибко взаимодействовать, не требуя того, чтобы термическая совместимость была разработана для комбинаций, приводящих к худшим случаям.
Система на Фиг. 2 содержит приемник 207 температуры, который принимает температуру, в дальнейшем в данном документе называемую первой температурой. Первая температура может приниматься от любого подходящего внутреннего или внешнего источника.
Первая температура показывает температуру поверхности соприкосновения питаемого устройства, поверхности, которая выполняется с возможностью входить в соприкосновение с передатчиком энергии. Поверхность соприкосновения питаемого устройства часто представляет собой поверхность основания, которая помещается на поверхность передатчика энергии, чтобы позволять передачу энергии. Следовательно, обычно, сигнал передачи энергии предоставляется к приемнику 105 энергии от передатчика 101 энергии через поверхность соприкосновения передатчика 101 энергии, для которой предоставляется первая опорная температура, и поверхность соприкосновения приемника 105 энергии, для которой предоставляется первая температура. Эти две поверхности соприкосновения находятся, соответствующим образом, в соприкосновении, во время передачи энергии (при типичном использовании).
Первая температура, во многих вариантах осуществления, показывает измеряемую температуру, но, в некоторых вариантах осуществления, может показывать приближенно подсчитанную или максимальную эксплуатационную температуру части. Часть, обычно, представляет собой внешнюю часть, и первая температура может, специфически, показывать текущую температуру поверхности питаемого устройства. Поверхность, обычно, представляет собой поверхность соприкосновения, которая входит в соприкосновение с поверхностью соприкосновения передатчика энергии, во время нормальных операций передач энергии.
Приемник 207 температуры является связанным с компаратором 209, который, дополнительно, является связанным с опорным источником 211, который предоставляет опорную температуру к компаратору 209. Опорная температура является ассоциируемой с передатчиком 101 энергии и, специфически, указывает максимальную допустимую контактную температуру поверхности, служащей для расположения питаемого устройства. Поверхность может, специфически, представлять собой поверхность, через которую питаемое устройство снабжается энергией, такую, как поверхность объекта, содержащего передатчик 101 энергии, и на которой питаемое устройство может располагаться для передачи энергии.
Компаратор 209 выполняется с возможностью сравнивать измеряемую температуру с опорной температурой, ассоциируемой с передатчиком 101 энергии. Компаратор 209 является связанным с первым контроллером 213, которому предоставляется результат сравнения.
Первый контроллер 213 выполняется с возможностью реагировать на регистрирование того, что первая температура превышает опорную температуру. Специфически, если компаратор 209 указывает, что первая температура превышает опорную температуру, первый контроллер 213 может приступать к ограничению энергии сигнала передачи энергии. Сокращение может, специфически, осуществляться посредством завершения передачи энергии, посредством выхода из этапа/режима передачи энергии, или например, посредством сокращения энергии сигнала передачи энергии на заданную величину, или посредством ограничения ее так, чтобы она не превышала заданный критический уровень.
В некоторых вариантах осуществления (особенно, когда первый контроллер 213 воплощается в передатчике 101 энергии), первый контроллер 213 может сокращать энергию посредством модификации функционирования передатчика 101 энергии, и, специфически, модификации функционирования задающего устройства 201. В других вариантах осуществления (особенно, когда первый контроллер 213 воплощается в приемнике 105 энергии), первый контроллер 213 может модифицировать функционирование контроллера 203 энергии. Например, функционирование контура управления энергией может модифицироваться так, что приемник 105 энергии беспрерывно передает запросы понижения энергии до тех пор, пока первая температура больше не будет превышать опорную температуру (обычно с некоторым запасом). Следовательно, в этом случае, первый контроллер 213 может приступать к передаче запросов понижения энергии, даже когда температура нагревательной части падает ниже более низкого критического уровня для запрашивания увеличивающейся энергии.
Альтернативно или дополнительно, первый контроллер 213 может генерировать предупреждение пользователя. Первый контроллер 213, специфически, является связанным с пользовательским интерфейсом 215, который может управляться первым контроллером 213, чтобы предоставлять предупреждение пользователя. Предупреждение пользователя может, например, представлять собой визуальное оповещение (например, мигающий световой сигнал) или аудио оповещение (например, предупреждающий тональный сигнал). В некоторых вариантах осуществления, более сложные предупреждения пользователя могут генерироваться, такие, как текстовое, или графическое, отображение на экране, описывающие причину предупреждения пользователя.
Следовательно, система на Фиг. 2 может регистрировать, что температура части питаемого устройства превышает температуру, подходящую для передатчика 101 энергии. Например, система может регистрировать, что первая температура, отражающая температуру поверхности соприкосновения питаемого устройства, превышает опорную температуру, представляющую собой максимальную допустимую контактную температуру для конкретной поверхности соприкосновения передатчика энергии. В соответствии с этим, система может регистрировать, что, если питаемое устройство располагается на конкретной поверхности передатчика энергии, может произойти повреждение этой поверхности. Система может справляться с такими угрозами, посредством генерирования предупреждения пользователя (возможно до того, как питаемое устройство будет расположено на поверхности) или/и сокращения или выключения энергия (обычно, когда питаемое устройство располагается на поверхности).
Подход, следовательно, предоставляет дополнительную возможность управления, которая позволяет системе регистрировать потенциально нежелательные сценарии и принимать меры, чтобы избежать их или смягчить их последствия.
В системе на Фиг. 1 и на Фиг.2, питаемое без проводов устройство содержит нагревательную часть, которая снабжается энергией сигналом передачи энергии, генерируемым передатчиком энергии. Приемник энергии включает в себя температурный датчик, который определяет температуру нагревательной части, и контроллер энергии, который генерирует сообщения обратной связи контура управления энергией, на основе определенной температуры. Приемник энергии содержит передатчик, чтобы передавать сообщения обратной связи к передатчику энергии.
Следовательно, контур управления энергией может быть воплощен, который позволяет передатчику 101 энергии управлять генерируемым сигналом передачи энергии, с тем, чтобы предоставлять надлежащее количество энергии к приемнику энергии 103. Энергией управляют на основе температуры нагревательной части питаемого устройства, и, соответствующим образом, контур управления энергией может, специфически, управлять энергией сигнала передачи энергии, чтобы генерировать требуемую температуру нагревательной части.
В дополнение к этому, температурой управляемому, контуру управления энергией, система выполняется с возможностью, чтобы также рассматривать другую температуру части питаемого устройства. Эта температура (первая температура), специфически, сравнивается с опорной температурой, которая представляет собой максимальную допустимую контактную температуру для поверхности передатчика энергии, служащей для расположения приемника энергии. Следовательно, в дополнение к, основанному на температуре, контуру управления энергией, который, специфически, может использоваться для поддерживания требуемой температуры нагревательной части/элемента питаемого устройства, система включает в себя функциональные средства для сравнения другой температуры части питаемого устройства с максимальной допустимой температурой для поверхности соприкосновения передатчика 101 энергии, которая выполняется с возможностью располагать приемник 105 энергии. Эта вторая температура (температура нагревательной части) относится к поверхности соприкосновения питаемого устройства, которая войдет в соприкосновение с передатчиком 101 энергии. Если температура этой части питаемого устройства превышает максимальную контактную температуру, система ограничивает энергию сигнала передачи энергии, или генерирует предупреждение пользователя.
Это второе управление температурой не просто соответствует обычному управлению температурой, стремящемуся управлять тем, чтобы эксплуатационная температура нагревательного элемента имела требуемое значение. В действительности, стандартное управление температурой, обычно, бывает основанным на увеличении или уменьшении передаваемой энергии в ответ на то, что питаемое устройство сравнивает измеряемую температуру с локальной температурной ссылкой, отражающей требуемую температуру. Помимо этого, вместо того, чтобы просто устанавливать предпочтительную эксплуатационную температуру, второе управление температурой интересуется взаимодействием между передатчиком энергии и питаемым устройством. В действительности, второе управление температурой предназначается, чтобы сравнивать температурную характеристику питаемого устройства с температурной характеристикой передатчика энергии. Следовательно, оно не просто предназначается, чтобы обеспечивать требуемую температуру для нагревательного элемента, а, скорее, представляет собой относительное сравнение между величинами, представляющими различные устройства. Оно может использовать это для того, чтобы регистрировать, производят ли операции передатчик энергии и питаемое устройство, в некотором отношении, совместимым друг с другом образом.
В качестве примера, передатчик энергии может быть предоставлен, например, в кухонной обстановке, где устройства, которые надлежит снабжать энергией (например, кухонные приспособления), могут располагаться непосредственно на рабочей поверхности, через которую передается сигнал передачи энергии. Этот передатчик энергии может использоваться с множеством различных приспособлений, и множество различных питаемых устройств может располагаться на рабочей поверхности. Различные устройства будут, обычно, иметь различные потребности и будут, также, иметь различные температурные характеристики.
Когда питаемое нагревательное устройство располагается на рабочей поверхности, передатчик энергии может предоставлять сигнал передачи энергии, который приводит к требуемому нагреву в нагревательной части/нагревательном элементе. Энергией сигнала передачи энергии можно управлять через контур управления энергией, и этот контур управления энергией может быть стандартизирован. В соответствии с этим, питаемое нагревательное устройство может управлять энергией сигнала передачи энергии так, чтобы предоставлять требуемую эксплуатационную температуру нагревательного элемента. Контур управления энергией может поддерживать эту температуру, посредством запроса на то, чтобы энергия сигнала передачи энергии была увеличена или уменьшена.
Поскольку контур управления энергией может быть стандартизирован, этот подход может использоваться со всеми питаемыми нагревательного устройствами и со всеми передатчиками энергии, которые являются совместимыми со стандартом. В действительности, те же самые сообщения управления энергией, как и для не нагревательных питаемых устройств могут использоваться. Тем не менее, в то время как этот подход и стандартизация обеспечивают эксплуатационную совместимость между всеми передатчиками энергии и питаемыми устройствами стандарта, это не решает всех проблем.
Изобретатели поняли, что одна проблема таких питаемых нагревательных устройств состоит в том, что питаемое нагревательное устройство может потенциально генерировать температуры, которые могут повреждать передатчик энергии. Для того чтобы предотвращать повреждение поверхностей нагревающего устройства, поверхности изготавливаются из материалов, которые являются термически стойкими и являются способными к противостоянию любой температуре, с которой может столкнуться любое нагревательное устройство. Такой подход накладывает ограничения, как на материалы поверхностей, так и на нагревательные элементы.
Несмотря на это, в подходе на Фиг. 1 и на Фиг. 2, управление второй температурой может использоваться, чтобы динамически измерять термическую совместимость между поверхностью соприкосновения передатчика 101 энергии и соответствующей температурой питаемого нагревательного устройства. Оно может предоставлять увеличенную свободу дизайна для производителей, как передатчиков энергии, так и питаемого нагревательного устройства, при этом, одновременно, предотвращая повреждение. В частности, оно может устранять потребность для производителей разрабатывать все изделия, как обладающие способностью контролировать все сценарии наихудшего случая.
Подход может, например, позволять разрабатывать множество передатчиков энергии, в соответствии со стандартом, но при этом, позволяя, чтобы передатчики энергии использовали различные материалы для поверхностей соприкосновения, служащих для снабжения энергией приемников. Различные материалы могут обладать различными термическими сопротивлениями (в частности, в смысле возможностей противостоять повышенным температурам без повреждения). В то же время, может быть разработано множество питаемых нагревательных устройств, в соответствии со стандартом, где различные нагревательные устройства имеют различные термические свойства, и, специфически, при этом различные нагревательные устройства, проявляют различные температурные характеристики в различных сценариях. Несмотря на то, что все устройства являются совместимыми со стандартом, не требуется, чтобы все питаемые нагревательные устройства являлись термически совместимыми со всеми передатчиками энергии. Скорее, может быть позволено, чтобы некоторые комбинации питаемых нагревательных устройств и передатчиков энергии могли потенциально приводить к таким ситуациям, где питаемое нагреваемое устройство может вызывать повреждение поверхности соприкосновения передатчика энергии.
В качестве примера, множество передатчиков энергии для кухонных приложений может включать в себя один, воплощенный с деревянной поверхностью соприкосновения, и другой, с гранитной поверхностью соприкосновения, с такими, как, например, деревянная или гранитная кухонные рабочие поверхности. Множество питаемых нагревательных устройств может, например, включать в себя чайник, в котором нагревательный элемент находится внутри термически изолирующего материала (что приводит к низкой температуре части, которая помещается на рабочую поверхность). Несмотря на это, чтобы улучшать передачу энергии, другой чайник может иметь нагревательный элемент без покрытия и, действительно, находящийся в прямом соприкосновении с рабочей поверхностью. Первый чайник может использоваться на обеих рабочих поверхностях, тогда как последний чайник должен использоваться только на гранитной поверхности соприкосновения/рабочей поверхности. Хотя пользователь может вручную накладывать ограничения так, чтобы операции происходили между совместимыми изделиями, неизбежные ошибки (например, когда они используются людьми в старшем возрасте) могут привести к потенциальному повреждению рабочей поверхности.
В подходе системы по FIG. 1 и 2, любая такая несовместимость между приемником энергии и передатчиком энергии может регистрироваться автоматически, и в ответ, энергия сигнала передачи энергии может ограничиваться, или предупреждение пользователя (например, сигнал опасности) может генерироваться.
Подход основывается на сравнении термических характеристик передатчика энергии с термическими характеристиками приемника энергии, и это сравнение позволяет системе регистрировать потенциально нежелательную ситуацию. Сравнение величин, представляющих свойства различных устройств, следовательно, употребляется.
Специфически, система сравнивает температуру, которая является присущей приемнику энергии (и, по существу, является неизвестной для передатчика энергии), со свойством (максимальной допустимой контактной температурой для поверхности передатчика энергии, служащей для расположения приемника энергии), которое является присущим передатчику энергии (и, по существу, является неизвестным для приемника энергии). Сравнение температурных характеристик двух различных устройств производится, и оно отражает свойства двух устройств.
Подход может позволять автоматизированное регистрирование термической несовместимости между передатчиком энергии и приемником энергии. При включении в свой состав такой проверки совместимости, система, соответствующим образом, позволяет, чтобы, например, единый стандарт был разработан, который предоставляет увеличенную конструкторскую гибкость, допуская возможность термически несовместимых приемников энергии и питаемых устройств.
Эти два температурных регулирования могут, соответствующим образом, поддерживать различные функции и предоставлять полностью улучшенное функционирование. Специфически, температурой управляемый, контур управления энергией, может управлять тем, чтобы нагревательная часть имела требуемую эксплуатационную температуру, и, следовательно, может предоставлять гибкое управление эксплуатационного пункта так, чтобы он предоставлял требуемые температурные эксплуатационные характеристики. Температурой управляемый, контур управления энергией может, специфически, справляться с операционными требованиями во время нагрева, и должен обеспечивать, чтобы требуемый нагрев предоставлялся нагревательной частью. В дополнение к этому операционному управлению, управление второй температурой должно обеспечивать то, что устройства термически совместимые. Следовательно, в то время, как управление первой температурой должно быть направлено на управление эксплуатационными характеристиками нагрева специфических спариваний передатчиков энергии и питаемых устройств, вторая температура должна справляться с неопределенностью, вытекающей из того, что являются возможными многие комбинации приемников энергии и передатчиков энергии, включающие в себя некоторые комбинации, которые не являются термически совместимыми. Такие комбинации могут включать в себя сценарии, в которых настройки, в пределах нормального эксплуатационного диапазона для приемника энергии, приводят к повреждению поверхности соприкосновения передатчика энергии. Система должна позволять дополнительную защиту безопасности и, таким образом, позволять, существенно, большую конструкторскую гибкость. В последующем, подход будет демонстрироваться на примерах, с особым вниманием на специфическом варианте осуществления, в котором кухонное приспособление/узел/объект/элемент выполняется с возможностью того, чтобы предоставлять беспроводную энергию к множеству различных питаемых устройств, каждое из которых содержит приемник энергии. Питаемые устройства могут, следовательно, специфически, представлять собой кухонные приспособления, такие, как чайники, сковороды, кастрюли, измельчители, и т.д.
Будет описано специфическое образцовое приложение, в котором кухонный узел может содержать две зоны для обработки пищевых продуктов, а именно:
1) Зона приготовления пищи. Эта зона может содержать, например, индукционную плиту, на которой сковороды, кастрюли, чайники и т.д. могут нагреваться. Зона предоставляет некоторое количество передающих обмоток, каждая из которых может снабжать энергией питаемое устройство, которое, специфически, может представлять собой нагреваемое кухонное приспособление, такое, как чайник, сковорода и т.д. Питаемые устройства могут, специфически, содержать нагревательный элемент, в котором нагрев достигается индукцией вихревых токов. Нагреваемые питаемые устройства могут становиться очень горячими, и, в действительности, внешние части и поверхности соприкосновения питаемых устройств могут становиться очень горячими. В соответствии с этим, зона производится с возможностью быть в состоянии противостоять высоким температурам, обычно, такая, чтобы противостоять температурам, по меньшей мере, до 200°C. В соответствии с этим, нагревательные устройства могут нагреваться до высокой температуры, будучи расположены где-нибудь в зоне приготовления пищи. Пользователь может управлять нагревом через подходящий пользовательский интерфейс, и управлять функциональными средствами в надлежащем приемнике энергии, и передатчик энергии может обеспечивать надлежащую передачу энергии и нагрев (например, используя контур энергии обратной связи).
2) Зона подготовительных работ. Зона может также содержать множество передающих обмоток, которые могут снабжать энергией различные питаемые устройства, посредством беспроводной передачи энергии. Питаемые устройства могут, специфически, представлять собой кухонные приспособления, такие, как измельчители, смесители и т.д. Однако, в отличие от зоны приготовления пищи, зона подготовительных работ не разрабатывается для нагревательных приложений. В соответствии с этим, зона подготовительных работ не разрабатывается так, чтобы иметь термическое сопротивление, и, обычно, максимальная приемлемая контактная температура для предмета, расположенного в зону подготовительных работ, существенно ниже, чем температура поверхностей соприкосновения нагреваемых кухонных приспособлений.
В обеих зонах может, следовательно, быть предоставлена рабочая поверхность, которая содержит обмотки передатчика энергии для беспроводной передачи энергии к питаемым устройствам, которые могут располагаться на рабочей поверхности. Однако, в то время как зона приготовления пищи предназначается для нагреваемых устройств и, соответствующим образом, разрабатывается с возможностью противостоять высоким температурам, зона подготовительных работ предназначается для электрических устройств, которые не предназначаются для нагрева, и которые, соответствующим образом, как ожидается, не нагреют рабочую поверхность. В соответствии с этим, рабочая поверхность зоны приготовления пищи может не разрабатываться так, чтобы противостоять высоким температурам, но может, вместо этого, (например, по эстетическим соображениям дизайна) быть изготовлена из материалов, которые уязвимы к высоким температурам.
Рабочие поверхности зоны подготовительных работ и зоны приготовления пищи могут, следовательно, быть сконструированы из различных материалов, таких, как, например, керамика или стекло, обладающих относительно высокой сопротивляемостью к температуре, или, например, из многослойной клееной древесины, с уязвимостью по отношению к относительно высоким температурам. В действительности, в некоторых сценариях, зона приготовления пищи может быть сделана из материала, который уязвим по отношению к более высоким температурам. Такие узлы могут позволять, чтобы нагреваемые устройства могли использоваться, которые эффективно изолируют поверхности соприкосновения от нагревательного элемента, в то же время не позволяя того, чтобы устройства, которые не предоставляют такую температурную изоляцию, могли бы использоваться.
Пример образцового кухонного сценария предоставляется на Фиг. 5. В примере, зона 501 приготовления пищи содержит два передатчика энергии, T×2, T×1, и зона 503 подготовительных работ содержат два передатчика энергии T×4, T×3. В примере, чайник 505 снабжается энергией одним из передатчиков энергии TX1 зоны 501 приготовления пищи. В соответствии с этим, температура чайника 505 может быть высокой. Кастрюля 507 также располагается на рабочей поверхности зоны приготовления пищи, но в настоящий момент не снабжается энергией и, соответствующим образом, видимо, не обладает высокой температурой. В этом сценарии, для пользователя может быть приемлемым переместить кастрюлю 507 в ту часть зоны 503 подготовительных работ, где она не будет снабжаться энергией (и, следовательно, не нагреется). Однако, если чайник 505 будет перемещен в зону 503 подготовительных работ, температура может превысить ту, которой может противостоять материал зоны 503 подготовительных работ, и это может привести к повреждению.
Следовательно, в то время как подход с предоставлением множественных передатчиков энергии с различными предназначениями может предоставлять много преимуществ, он может также допускать потенциальные нежелательные сценарии. Например, если нагреваемое устройство располагается на передатчике энергии из зоны подготовительных работ, вместо передатчика из зоны приготовления пищи, устройство может нагреться до температуры, которая приведет к повреждению рабочей поверхности с низкой температурной сопротивляемостью.
Пример на Фиг. 5, с зоной приготовления пищи и зоной подготовительных работ, может, конечно, быть расширен так, чтобы включать в себя дополнительные зоны. Может, например, оказаться полезным иметь зону на столе, где пользователи поглощают еду/напитки, или в любом другом месте, где питаемые без проводов устройства могли бы помещаться.
Система на Фиг. 2 может предотвращать или понижать риск появления таких ситуаций, при этом позволяя, чтобы различные материалы могли использоваться с различными передатчиками энергии/обмотками передатчика энергии.
Например, приемник энергии может передавать максимальную температуру и/или текущую температуру основания питаемого устройства к передатчику энергии. Передатчик энергии может затем, на основе сравнения температуры, которой может противостоять рабочая поверхность (то есть, это опорная температура, в примере), и максимальной температуры и/или текущей температуры основания питаемого устройства (то есть, это первая температура, в примере) определять, позволять ли передачу энергии и до какого уровня. Следовательно, он может, специфически, предотвращать передачу энергии, или он может ограничивать уровень энергии сигнала передачи энергии до уровня, который, как известно, не вызывает температуру, которая превышает опорную температуру. Если приемник энергии не предоставляет никаких температурных данных, передатчик энергии может предотвращать передачу энергии.
Передатчик энергии, в некоторых примерах, дополнительно, может сообщать пользователю о состоянии системы. Например, он может предоставлять пользовательские указания, которые указывают:
- снабжает ли он энергией приспособление;
- понижается ли уровень энергии;
- является ли приспособление слишком горячим для рабочей поверхности (может генерироваться сигнал опасности);
и/или
- текущую температуру основания приспособления.
В некоторых вариантах осуществления, система, может не модифицировать передачу энергии, но может просто генерировать предупреждение пользователя, которое может, специфически, указывать пользователю, что специфическое питаемое устройство не должно использоваться со специфическим передатчиком энергии. Например, передатчик энергии может быть один в зоне подготовительных работ, и если приемник энергии предназначен для нагревательного устройства, предупреждение пользователя может генерироваться, если пользователь попытается снабжать его энергией от передатчика энергии в зоне подготовительных работ. Пользователь может вместо этого переместить питаемое устройство к передатчику энергии в зоне приготовления пищи. Следовательно, можно избежать повреждения рабочей поверхности зоны подготовительных работ.
Дополнительные управляющие функции, описанные со ссылкой на Фиг. 2, могут воплощаться в различных узле или элементах, в различных вариантах осуществления. В частности, каждый из индивидуальных функциональных блоков/признаков может (обычно, независимо) быть реализованными в передатчике 101 энергии, приемнике 105 энергии, или может быть распределен между ними.
В качестве примера, в некоторых вариантах осуществления, функциональные средства могут воплощаться в передатчике 101 энергии. Пример передатчика 101 энергии, для такого варианта осуществления, демонстрируется на Фиг. 6. Пример соответствует, непосредственно, системе на Фиг. 2, но, с различными дополнительными управляющими функциями, будет демонстрироваться как часть передатчика 101 энергии.
В примере, передатчик энергии содержит приемник 207 температуры, который может принимать первую температуру от внутреннего или внешнего источника. Передатчик энергии, дополнительно, содержит компаратор 209, а также и опорный источник 211. Основываясь на сравнении, первый контроллер 213 приступает к управлению передачей энергии через задающее устройство 201 и/или генерирует предупреждение пользователя через пользовательский интерфейс 215.
В качестве примера системы, где функциональные средства управления предоставляются в передатчике энергии, приемник 207 температуры может принимать первую температуру от первого температурного датчика, расположенного на, или в близлежащем слое, поверхности кухонной рабочей поверхности так, что он может измерять температуру питаемого устройства, помещенного на рабочую поверхность. Например, температурный датчик может располагаться на (или очень близко к) поверхности в месте расположения передающей обмотки одного из передатчиков энергии зоны подготовительных работ. Когда питаемое устройство располагается на передатчике энергии, температурный датчик может войти в соприкосновение с нижней частью питаемого устройства и, таким образом, это позволяет ему измерять температуру этой поверхности соприкосновения.
Компаратор 209 передатчика 101 энергии может сравнивать ее с опорной температурой, которая, специфически, может представлять собой максимальную допустимую контактную температуру для материала рабочей поверхности зоны подготовительных работ. Если измеряемая температура превышает опорную температуру, контроллер энергии 303 передатчика 101 энергии приступает к ограничению или, возможно, прекращению передачи энергии. Альтернативно или дополнительно, контроллер энергии 303 может управлять пользовательским интерфейсом 215, чтобы генерировать предупреждение пользователя. Например, кухонный узел, включающий в себя передатчик 101 энергии, может производить визуальный или аудио сигнал опасности.
Таким образом, передатчик 101 энергии может, соответствующим образом, содержать функциональные средства, которые должны предотвращать или понижать вероятность того, что питаемое устройство нанесет повреждение рабочей поверхности зоны подготовительных работ.
Во многих вариантах осуществления, опорная температура может, соответствующим образом, представлять собой максимальную допустимую контактную температуру для поверхности объекта, содержащего передатчик 101 энергии. Поверхность может, специфически, представлять собой верхнюю поверхность, предназначенную для того, чтобы располагать приемники энергии для беспроводной передачи энергии. Первая температура может представлять максимальную температуру, которой может противостоять рабочая поверхность.
Этот параметр может, например, быть определен во время процесса изготовления и, следовательно, может представлять собой предварительно сконфигурированное температурное ограничение рабочей поверхности. В качестве другого примера, он может быть сохранен во время инсталляции, такой, как, например, посредством настройки dip-переключателя, или через инсталляционный интерфейс. В некоторых вариантах осуществления, опорная температура может представлять собой температурное ограничение, которое определяется посредством регистрирования типа материала, из которого изготовлена рабочая поверхность.
В большинстве вариантов осуществления, приемник 207 температуры выполняется с возможностью принимать первую температуру от приемника 105 энергии.
Передача опорной температуры к передатчику 101 энергии может, в некоторых вариантах осуществления, осуществляться через нагрузочную модуляцию сигнала передачи энергии, такую, например, которая известна из системы Qi - связи. Однако, эта передача требует, чтобы сигнал передачи энергии присутствовал и, следовательно, это ограничивает передачу специфическими операционными режимами, такими, как, например, сценарии, где продолжает происходить активная передача энергии. Более того, нагрузочная модуляция может оказаться восприимчивой к помехам, вызываемым нагрузочными изменениями.
Поэтому, в некоторых вариантах осуществления, первая температура может, альтернативно или дополнительно, передаваться, используя вторичную систему связи или канал (которые часто называются как из зоны передачи сигналов). Например, во многих вариантах осуществления, передатчик 101 энергии и приемник 105 энергии могут содержать функциональные средства связи ближнего поля (NFC, Near Field Communication), позволяющие им обмениваться данными по каналу связи малой дальности.
NFC представляет собой способ связи, в котором передача использует поле в ближней зоне, генерируемое антенной передатчика, которая, обычно, представляет собой (планарную) обмотку. Антенна приемника (которая, обычно, также представляет собой (планарную) обмотку), располагается в поле в ближней зоне передатчика. Передача представляет собой связь (очень) малой дальности, в диапазоне, обычно, не больше чем 10 см, и, часто, всего лишь нескольких сантиметров. Специфическая система NFC была стандартизирована Форумом NFC, и специфическая информация может быть найдена в разработанных технических условиях стандарта, включающих в себя, например, ISO/IEC_18092, “Информационная технология - Телекоммуникации и обмен информацией между системами - Связь малого радиуса действия - Интерфейс и Протокол (NFCIP-1)”, Второй выпуск, 15 марта 2013 (ISO/IEC_18092, “Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Near Field Communication - Interface and Protocol (NFCIP-1)”, Second edition, 15 March 2013).
Использование системы связи малой дальности, с дальностью связи не больше, чем, скажем, 20 см, предоставляет то преимущество, что, если первая температура может передаваться от приемника 105 энергии к передатчику 101 энергии, тогда передатчик 101 энергии будет, безоговорочно, расположен очень близко к (и, обычно, на) передающей обмотке передатчика 101 энергии. Следовательно, используя связь малой дальности, функциональные средства управления автоматически управляют функционированием, основанным на, существенно, близко расположенных устройствах. Например, для передатчика энергии, находящегося в зоне подготовительных работ, можно предполагать, что, если первая температура может приниматься от приемника энергии, тогда этот приемник энергии обязательно располагается в зоне подготовительных работ.
В некоторых вариантах осуществления, первая температура представляет собой заранее определенную максимальную температуру поверхности питаемого устройства. Приемник 105 энергии может быть выполнен с возможностью передавать эту, заранее определенную, максимальную температуру к передатчику 101 энергии, который может приступать к сравнению ее с находящейся на хранении опорной температурой.
Первая температура может, следовательно, в некоторых вариантах осуществления, представлять собой заранее определенную максимальную температуру, а не измеряемую температуру. Заранее определенная максимальная температура может представлять собой температуру, которая отражает максимальную температуру, которой поверхность может достигать во время (не аварийного) функционирования питаемого устройства. Максимальная температура может быть зависящей от функционирования и алгоритма управления приемниками энергии, или может, например, зависеть от физических характеристик приемника энергии, так же как и от максимальной энергии, которая может быть предоставлена передатчиком энергии (например, как это ограничивается стандартами или техническими условиями системы беспроводной передачи). Заранее определенная максимальная температура может, например, определяться во время производства, или на стадии проектирования, для питаемого устройства, и может находиться на хранении в приемнике энергии.
Компаратор 209 может затем сравнивать принятую заранее определенную максимальную температуру с опорной температурой, отражающей максимальную допустимую температуру поверхности, служащей для расположения питаемого устройства. Если заранее определенная максимальная температура, принятая по каналу связи малой дальности (или через нагрузочную модуляцию для активной передачи энергии), превышает опорную температуру для поверхности, тогда у специфического питаемого устройства имеется электрический потенциал для повреждения поверхности. В соответствии с этим, пользовательский сигнал опасности может генерироваться, побуждая пользователя переместить питаемое устройство, и/или передача энергии к приемнику энергии может быть заблокирована. Например, передача энергии может быть предотвращена или позволена, но только ниже заданного предельного значения энергии, которое гарантирует, что она не приведет к температурам, которые могут повредить поверхность.
В большинстве вариантов осуществления, первая температура представляет собой измеряемую температуру, то есть она является величиной, которая непосредственно предоставляется температурным датчиком, или она может представлять собой температуру, которая была выведена из такого измерения. Такие температуры могут позволять динамическую адаптацию управляющих функций, и могут, специфически, предоставлять улучшенную гибкость и удобство использования. Например, питаемое устройство может производить операции без каких-либо изменений, если текущая температура не превышает допустимые уровни. Например, кастрюля может использоваться, при низкотемпературных настройках, даже если она расположена в зоне подготовительных работ, но с ограничиваемой энергией, если температура поверхности увеличивается до уровней, которые могли бы привести к повреждению рабочей поверхности.
В некоторых вариантах осуществления, первая температура может, следовательно, непосредственно быть измерена температурным датчиком, находящимся в соприкосновении с относящейся к делу частью питаемого устройства. Во многих вариантах осуществления, первая температура может отражать температуру поверхности, которая войдет в соприкосновение с поверхностью передатчика энергии, когда приемник энергии будет расположен на передатчике энергии для передачи энергии. Первая температура может, соответствующим образом, быть предоставлена температурным датчиком, который находится в соприкосновении с такой поверхностью.
В некоторых вариантах осуществления, первая температура может вычисляться или приближенно подсчитываться из температуры, предоставленной температурным датчиком, который не находится в прямом соприкосновении со специфической частью или поверхностью питаемого устройства, то есть может быть сделано косвенное измерение.
Например, измерение может быть сделано на другой части питаемого устройства, и термическая модель может использоваться, чтобы давать оценку соответствующей температуры на относящейся к делу части, такой, как, например, на поверхности соприкосновения. Термическая модель может представлять собой сложную модель, принимающую во внимание другие эксплуатационные параметры, множество измерений температуры и т.д. В других вариантах осуществления, модель может, например, представлять собой простую справочную таблицу, которая для заданной величины измеряемой температуры предоставляет приближенно оцениваемую/косвенно измеряемую температуру на относящейся к делу части.
В качестве примера, первая температура может, например, измеряться посредством измерений текущей температуры нагревательного элемента, и, затем, посредством использования термического сопротивления изолирующей прослойки между нагревательным элементом и основанием приспособления, определяется ожидаемая температура основания нагревательного элемента.
Определение температуры, обычно, выполняется в приемнике энергии так, что первая температура, передаваемая к передатчику энергии, может использоваться непосредственно, в качестве приближенного подсчета/измерения текущей температуры на относящейся к делу части питаемого устройства. Это позволяет передатчику энергии использовать стандартный подход для всех питаемых устройств, и он не должен рассматривать специфические характеристики индивидуального питаемого устройства.
Во многих вариантах осуществления, передатчик энергии дополнительно выполняется с возможностью ограничивать энергию сигнала передачи энергии, и/или генерировать предупреждение пользователя в ответ на то, что он не принимал первую температуру от приемника энергии (например, в пределах заданного временного интервала).
Следовательно, если передатчик 101 энергии регистрирует присутствие приемника 105 энергии, который собирается снабжаться энергией (или снабжается энергией), он приступает к отслеживанию принимаемых сообщений данных, которые указывают первую температуру. Если ни одно сообщение не принимается, передатчик энергии может приступать к прекращению любой продолжающейся передачи энергии или предотвращает запуск какой-либо новой передачи. Альтернативно, он может позволять передачу энергии, но ограничивать ее до уровня, который гарантирует, что она не нагреет внешнее устройство до недопустимых температур. Это может обеспечивать то, что недопустимые температуры являются недостижимыми, даже для устройств, которые не поддерживают улучшенные функциональные средства (или неисправные).
Как правило, предупреждение пользователя может также генерироваться в таких сценариях для того, чтобы указывать пользователю причину, по которой питаемое устройство не снабжается энергией. В действительности, в некоторых вариантах осуществления, передача энергии может проходить как нормальная, но с предупреждением пользователя, генерируемым, чтобы предупреждать пользователя о потенциальном риске. В таком варианте осуществления, пользователь может, следовательно, принимать решение о надлежащих действиях (если таковые имеются).
Следует принять во внимание, что подход может использоваться для множества передатчиков энергии. В действительности, в специфическом примере (например, на Фиг. 5), аппаратуре предоставляется множество передатчиков энергии. Функциональные средства на Фиг. 2 или Фиг. 6 могут предоставляться для каждого из этих передатчиков энергии. Более того, опорная температура, которая используется для сравнения, может быть различной для различных передатчиков энергии. Специфически, опорная температура для передатчиков энергии, которые находятся в зоне подготовительных работ, может быть существенно ниже, чем опорная температура для передатчиков энергии, которые находятся в зоне приготовления пищи.
В некоторых вариантах осуществления, система на Фиг. 2 может включать в себя переключатель диапазонов для того, чтобы выбирать опорную температуру из множества опорных температур в ответ на указание расположения для приемника энергии, где каждая опорная температура является ассоциируемой с набором расположений. Опорные температуры для различных наборов будут, обычно, отличаться (и, обычно, существенно отличаться).
Например, приемник 207 температуры может быть выполнен с возможностью принимать первые температуры от множества различных приемников энергии, обычно при этом каждый приемник энергии снабжается энергией различным передатчиком энергии или обмоткой передатчика энергии. Компаратор 209 может сравнивать каждую принятую температуру с опорной температурой, но со специфической опорной температурой, используемой в зависимости от того, где располагается приемник энергии. Специфически, опорная температура может быть зависимой от того, на каком из передатчиков энергии принимается первая температура (по каналу связи малой дальности). Если компаратор 209 регистрирует, что принятая первая температура превышает выбранную опорную температуру, он уведомляет первый контроллер 213 об этом, и, соответствующим образом, первый контроллер 213 приступает к ограничению уровня энергии сигнала передачи энергии, генерируемого передатчиком энергии, ассоциируемым с узлом связи малой дальности, который принял первую температуру.
(Следует принять во внимание, что приемник 207 температуры, в этом случае, может рассматриваться как распределенный, и он может включать в себя все узлы связи малой дальности различных передатчиков энергии, или приемник 207 температуры может рассматриваться как представляющий собой центральный узел, который принимает первые температуры от различных узлов связи малой дальности).
Указание расположения, которое используется, чтобы выбрать опорную температуру для использования, может, обычно, представлять собой указание о том, с какими из передатчиков энергии/обмоток передатчиков энергии является связанным приемник энергии, и это может, обычно, быть показано тем, каким из узлов связи малой дальности принимается первая температура. Следовательно, во многих вариантах осуществления, опорная температура выбирается в зависимости от того, на каком узле связи малой дальности принимается первая температура.
Система может, следовательно, предоставлять различные функциональные средства для передатчиков энергии/обмоток передатчиков энергии в различных зонах. Опорная температура для зоны подготовительных работ может, например, быть выбрана намного ниже, чем опорная температура для зоны приготовления пищи.
В некоторых вариантах осуществления, регистрирование первой температуры, превышающей опорную температуру, приведет к тому, что предупреждение пользователя будет генерироваться стороной передатчика энергии, например, кухонным узлом. Однако, в некоторых вариантах осуществления, узел может содержать передатчик, который выполняется с возможностью передавать указание регистрирования первой температуры, превышающей опорную температуру, к приемнику энергии. Приемник энергии может затем (альтернативно, или дополнительно) генерировать предупреждение пользователя. Например, питаемое устройство может содержать лампу аварийной сигнализации, которая загорается, если оно располагается на передатчике энергии, находящемся под поверхностью, которая может быть повреждена текущей температурой поверхности соприкосновения питаемого устройства. Указание от питаемого устройства, во многих вариантах осуществления, может быть более оперативным, нежели когда оно предоставляется (только) на передающей стороне.
Следует принять во внимание, что любые подходящие средства связи могут использоваться, чтобы передавать данные от передатчика энергии к приемнику энергии. Например, данные могут модулироваться на сигнале передачи энергии, или, во многих вариантах осуществления, связь малой дальности NFC может представлять собой двунаправленную передачу.
В некоторых вариантах осуществления, компаратор 209 может содержаться в приемнике 105 энергии.
В таких вариантах осуществления, опорный источник 211 может содержать приемник, который выполняется с возможностью принимать опорную температуру от передатчика 101 энергии. Например, передатчик 101 энергии может быть выполнен с возможностью передавать опорную температуру к приемнику 105 энергии, когда он регистрирует присутствие приемника 105 энергии. Передача может, специфически, устанавливаться через канал связи малой дальности NFC. Опорный источник 211 может, следовательно, принимать опорную температуру по каналу связи NFC, когда питаемое устройство располагается так, что оно становится связанным с передатчиком 101 энергии.
Опорная температура подается к компаратору 209, который также принимает первую температуру от приемника 207 температуры. Приемник 207 температуры может, в этом случае, принимать первую температуру от внутреннего источника, а именно от температурного датчика, находящегося в соприкосновении с относящейся к делу частью питаемого устройства (или от температурного датчика, предоставляющего измерение, из которого первая температура может быть приближенно подсчитана/ вычислена).
Если компаратор 209 регистрирует, что первая температура превышает опорную температуру, приемник 105 энергии может, в некоторых вариантах осуществления, передавать указание этого регистрирования к передатчику 101 энергии. В качестве отклика, передатчик 101 энергии может приступать к ограничению энергии сигнала передачи энергии и/или он будет генерировать предупреждение пользователя.
Следовательно, в таких сценариях, первый контроллер 213, может рассматриваться, как воплощенный в приемнике 105 энергии, и он ограничивает энергию и/или генерирует предупреждения пользователя, передавая подходящие сообщения к передатчику 101 энергии. Точно так же может рассматриваться, что первый контроллер 213 воплощается в передатчике 101 энергии и принимает сообщения от компаратора 209, содержащегося в приемнике 105 энергии, что приводит к тому, что первый контроллер 213 управляет энергией сигнала передачи энергии.
Следовательно, в примерной варианте осуществления, в котором наибольшая часть улучшенных функциональных средств управления содержится в приемнике 105 энергии, передатчик 101 энергии может передавать позволенную максимальную температуру рабочей поверхности к приемнику 105 энергии. Приемник 105 энергии может затем решать, на основе позволенной температуры рабочей поверхности и максимальной температуры и/или текущей температуры основания приспособления,
- позволяется ли прием энергии и
- до какого уровня энергии.
Он может затем приступать к управлению функционированием передачи энергии соответствующим образом.
Питаемое устройство может дополнительно сообщать пользователю о состоянии системы, и может специфически указывать:
- снабжается ли оно энергией,
- понижается ли уровень энергии,
- не слишком ли горячее питаемое устройство для рабочей поверхности (если да, сигнал опасности),
и/или
- текущую температуру основания приспособления.
Преимущество подхода с наличием в приемнике энергии этих функциональных средств состоит в том, что приемнику энергии не нужно ожидать решения передатчика энергии. Он может зачастую позволять более быстрое указание для пользователя о риске потенциального повреждения рабочей поверхности. Например, приемник энергии может постоянно отслеживать первую температуру и управлять передачей энергии так, чтобы она никогда не превышала первую опорную температуру.
В качестве другого примера, приемник энергии мог использовать дополнительную, обычно определяемую заранее, опорную температуру, которая рассматривается как безопасная для любой поверхности и/ или для того, чтобы с ней соприкоснулся человек. Контроллер (213) может позволять, чтобы эта заранее определенная опорная температура была превышена, только если он принимает первую опорную температуру от передатчика энергии (с которым он ассоциирован для передачи энергии). Тем не менее, если приемник энергии не является ассоциируемым ни с одним передатчиком энергии (или является ассоциируемым с тем передатчиком, который не предоставляет опорную температуру), то он будет использовать заранее определенную опорную температуру. Например, если устройство, содержащее приемник энергии, было снабжено энергией передатчиком энергии в зоне приготовления пищи, и пользователь поднимает устройство, чтобы поместить его где-то еще, приемник энергии может предупреждать пользователя, что первая температура превышает заранее определенную опорную температуру. Это может предотвращать то, что пользователь коснется чрезмерно горячей части устройства и/или может предотвращать то, что пользователь поместит питаемое устройство в области, где приемная поверхность не является способной к противостоянию высокой температуре.
Следовательно, в некоторых вариантах осуществления, приемник энергии может быть выполнен с возможностью определять опорную температуру, как заранее определенную опорную температуру, если опорная температура не была принята от ассоциированного передатчика энергии (то есть от передатчика энергии, обеспечивающего энергией). Заранее определенная опорная температура может находиться на хранении в приемнике энергии и, возможно, не является ассоциируемой ни с какими передатчиками энергии. Скорее, заранее определенная опорная температура может представлять собой стандартную или номинальную опорную температуру, используемую при отсутствии специфической опорной температуры, предоставляемой передатчиком энергии. Если специфическая опорная температура принимается передатчиком энергии, предоставляющим энергию приемнику энергии (или просто сообщается, используя систему связи малой дальности), эта опорная температура может переписать себя поверх заранее определенной опорной температуры, на весь период времени, пока приемник энергии является связанным с этим передатчиком энергии.
Фиг. 7 демонстрирует пример приемника энергии, в котором функциональные средства управления на Фиг. 2 воплощаются в приемнике энергии.
В некоторых вариантах осуществления, первый контроллер 213 может воплощаться в приемнике 105 энергии, и может ограничивать энергию сигнала передачи энергии, путем запроса к передатчику 101 энергии о понижении энергии сигнала передачи энергии. Например, в ответ на регистрирование того, что первая температура превышает опорную температуру, первый контроллер 213 может побуждать, чтобы запросы понижения энергии передавались к передатчику 101 энергии до тех пор, пока первая температура не упадет до разумного уровня. Первый контроллер 213 может, специфически, модифицировать функционирование контура управления энергией, чтобы добиваться того, что передаваемые сообщения управления о погрешностях запрашивают понижение энергии. Это может, например, позволять системе быть использованной со стандартным, не улучшенным, передатчиком энергии.
Следовательно, приемник 105 энергии поддерживает контур управления энергией, где сообщения обратной связи контура управления энергией передаются от приемника 105 энергии к передатчику 101 энергии. Сообщения обратной связи контура управления энергией могут запрашивать, чтобы энергия сигнала передачи энергии была увеличена, уменьшена, или оставалась той же самой. Передатчик 101 энергии может, затем, настроить энергию сигнала передачи энергии, соответствующим образом.
Специфически, как это продемонстрировано на Фиг. 7, приемник 105 энергии может содержать передатчик 701 управления энергией, который выполняется с возможностью передавать сообщения обратной связи контура управления энергией к передатчику 101 энергии. Сообщения обратной связи контура управления энергией могут, специфически, передаваться посредством нагрузочной модуляции, и могут, специфически, передаваться, по меньшей мере, каждые 250 мс, соответствуя техническим условиям Qi. Сообщения обратной связи контура управления энергией могут запрашивать повышение энергии или понижение энергии для сигнала передачи энергии. Когда передатчик 101 энергии принимает сообщение обратной связи контура управления энергией, он может приступать согласно запросу, то есть он может увеличивать или уменьшать уровень энергии на заранее определенную величину.
Приемник 105 энергии, дополнительно, содержит контроллер 703 энергии, который является связанным с передатчиком 701 управления энергией. Контроллер 703 энергии выполняется с возможностью генерировать запросы изменения энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией, то есть он может определять, следует ли запросы повышения энергии или понижения энергии (или без изменений) включать в сообщения обратной связи контура управления энергией.
В приемнике 105 энергии на Фиг. 7 контур управления энергией является основанным на температуре, и запросы изменения энергии определяются на основе температуры, и, специфически, на основе температуры нагревательной части. В соответствии с этим, приемник 105 энергии содержит температурный датчик 705 нагревательной части, который измеряет температуру нагревательной части. Температурный датчик 705 нагревательной части может, например, находиться непосредственно в соприкосновении с температурой нагревательной части, или температура может, например, измеряться, используя другие элементы. В последнем случае, термическая модель может, например, использоваться, чтобы приближенно подсчитывать температуру нагревательной части из измеряемой температуры, или любое приближенно подсчитываемое отклонение может, например, быть включено в создание температуры нагревательной части, так, что, специфически, оно может быть включено в состав эксплуатационной опорной температуры, модифицируемой соответствующим образом.
Температурный датчик 705 нагревательной части является связанным с контроллером 703 энергии. Во время нагрева, контроллер 703 энергии может сравнивать измеряемую температуру нагревательной части с требуемой эксплуатационной температурой нагревательной части. Если измеряемая температура нагревательной части превышает требуемую эксплуатационную температуру, генерируется запрос энергии, запрашивающий, чтобы энергия была уменьшена или, в противном случае, генерируется запрос энергии, запрашивающий, чтобы энергия была увеличена. В результате этого, энергия сигнала передачи энергии будет настраиваться до уровня, который приводит к тому, что нагревательная часть обладает требуемой эксплуатационной температурой.
Приемник 105 энергии на Фиг. 7, и, следовательно, системы на Фиг. 1 и на Фиг. 2, могут, соответствующим образом, поддерживать управляемый температурой, контур управления энергией, который может управлять энергией сигнала передачи энергии, что приводит к требуемой эксплуатационной температуре нагревательной части.
В некоторых вариантах осуществления, этот контур управления энергией может, дополнительно, зависеть от первой температуры, то есть от температуры поверхности соприкосновения питаемого устройства. Специфически, запросы понижения энергии могут передаваться, если первая температура превышает опорную температуру. Следовательно, запросы изменения энергии из сообщений обратной связи контура управления энергией могут также зависеть от первой температуры.
Сообщения обратной связи контура управления энергией, во время нормального функционирования, зависят от требуемых эксплуатационных условий. Специфически, когда первая температура ниже опорной температуры, контур управления энергией может зависеть от требуемой эксплуатационной температуры нагревательной части. Тем не менее, если первая температура превышает опорную температуру, функционирование может модифицироваться так, что запросы понижения энергии передаются, невзирая на разность между текущей и требуемой эксплуатационной температурой. Следовательно, сравнение первой температуры с опорной температурой может представлять собой меры предосторожности, которые могут подавлять нормальное функционирование контура управления энергией.
Приемник энергии, соответствующим образом, может содержать два, или больше, температурных датчика. Первый датчик может использоваться, чтобы определять первую температуру. Например, температурный датчик может быть расположен в соприкосновении с поверхностью соприкосновения питаемого устройства.
Приемник энергии, дополнительно, содержит второй температурный датчик, который используется, чтобы определять вторую температуру, являющуюся температурой нагревательной части питаемого устройства, такой как, например, нагревательный элемент чайника или кастрюли.
Следовательно, система может (прямо или косвенно) измерять температуру нагревательного элемента питаемого устройства, так же как и температуру поверхности соприкосновения питаемого устройства.
Контур управления энергией, в таком варианте осуществления, может основываться на второй температуре, то есть контур управления энергией может управляться так, чтобы предоставлять требуемую температуру нагревательного элемента. Однако, вместо того, чтобы, всего лишь производить операции передачи энергии, с тем, чтобы предоставлять требуемую температуру нагревательного элемента, система, дополнительно, включает в себя и безопасное функционирование, которое регистрирует, если температура поверхности соприкосновения питаемого устройства превышает данную опорную температуру (обычно соответствующую максимальной допустимой температуре поверхности устройства или узла, содержащего передатчик энергии).
Если перегревание регистрируется, система может прекращать передачу энергии, понижать энергию и/или генерировать предупреждение пользователя, в соответствии с любым из ранее описанных подходов.
В некоторых вариантах осуществления, контроллер контура управления энергией может, специфически, генерировать запросы энергии, зависящие как от первой, так и от второй температуры. Специфически, запросы энергии могут генерироваться в зависимости от второй температуры, пока первая температура ниже опорной температуры. Тем не менее, если первая температура превышает опорную температуру, запросы понижения энергии могут генерироваться, независимо от второй температуры.
Специфический пример функционирования системы передачи энергии, в соответствии с описанным подходом будет предоставлен специфической ссылкой на Фиг. 8.
В примере, питаемое устройство 801 в форме чайника может нагреваться передатчиком энергии.
Питаемое устройство 801 содержит нагревательный элемент в форме чугунной пластины 803, один температурный датчик 805 измерений температуры нагревательного элемента, один температурный датчик 807 измерений температуры поверхности соприкосновения (основания) питаемого устройства 801. Чугунная пластина 803 нагревается, когда она подвергается воздействию переменного магнитного поля.
Питаемое устройство 801, дополнительно, содержит вторичную обмотку 809 связи, узел 811 связи малой дальности, и пользовательский интерфейс 813.
В примере, имеется расстояние (например, 1 см) между чугунной пластиной 803 и основанием/поверхностью соприкосновения питаемого устройства 801, чтобы термально изолировать основание от пластины. Первый температурный датчик 801, прикрепляется к чугунной пластине 803 так, что он предоставляет величину, представляющую собой температуру пластины 803. Второй температурный датчик 807 прикрепляется к основанию питаемого устройства 801 так, что он предоставляет величину, представляющую собой температуру основания питаемого устройства 801, которое находит в соприкосновение с рабочей поверхностью 815 из кухонного узла, который может, с помощью беспроводных технологий, снабжать энергией чугунную пластину 803.
Узел содержит, по меньшей мере, один передатчик 101 энергии, и, специфически, содержит обмотку 817 передаваемой энергии, чтобы снабжать энергией питаемое устройство 801 и первичную обмотку 819 связи для того, чтобы обмениваться данными с приемником энергии. Передатчик 101 энергии, дополнительно, содержит узел 821 связи малой дальности NFC для того, чтобы обмениваться данными с узлом 811 связи приемника.
Примерная система может специфически производить операции следующим образом:
1) Передатчик 101 энергии может регистрировать питаемое устройство 801, передавая сигнал проверки связи (ping signal) через первичную обмотку 819 связи. Узел 811 связи из питаемого устройства 801 принимает сигнал проверки связи через вторичную обмотку 809 связи. Узел 811 связи отвечает, например, сообщением идентификации через обмотки (809 и 819) связи, к узлу 821 связи передатчика, чтобы указывать присутствие питаемого устройства 801.
Опционально передатчик энергии может указывать пользователю, что он зарегистрировал приспособление, например, посредством производства звукового сигнала. Опционально, питаемое устройство 801 может указывать пользователю, что оно было проверено передатчиком энергии с помощью сигналов проверки связи, например, указывать посредством включения светодиода (LED) в пользовательском интерфейсе 813.
Первичный узел 821 связи может передавать максимальную позволенную температуру рабочей поверхности к приемнику энергии (то есть опорную температуру).
2) Пользователь запускает питаемое устройство 801, например, посредством назначения требуемой температуры и посредством нажатия кнопки в пользовательском интерфейсе 813. Приемник энергии затем запрашивает передачу энергии и передает начальный расход энергии к передатчику 101 энергии. Передатчик 101 энергии запускает силовой драйвер (power driver), чтобы предоставлять магнитное поле через первичную обмотку 817 передаваемой энергии. Чугунная пластина 803 питаемого устройства 801 подвергается воздействию магнитного поля и начинает нагреваться.
3) Приемник энергии регулирует температуру чугунной пластины 803 на основе разности между требуемой температурой и текущей температурой, как измеренной первым температурным датчиком 801. Управление температурой достигается посредством регулярной передачи обновлений требуемого расхода энергии к передатчику 101 энергии. Передатчик 101 энергии модифицирует магнитное поле посредством управления силовым драйвером, согласно текущему расходу энергии.
Дополнительно, приемник энергии ограничивает свой расход энергии, когда температура основания, указываемая вторым температурным датчиком 807, достигает опорной температуры. Дополнительно, приемник энергии может сообщать пользователю о функционировании, через пользовательский интерфейс 813, например, путем отображения на экране текущей температуры чугунной пластины 803, указывая на ограниченные функциональные средства, вызванные ограничением позволенной температуры рабочей поверхности, и т.д.
Если температура основания питаемого устройства 801 превышает позволенное ограничение рабочей поверхности 815, например, потому, что приспособление перемещается от рабочей поверхности, которая может противостоять высокой температуре, к поверхности, которая не может противостоять этой высокой температуре (или просто потому, что питаемое устройство, нагрелось до уровня, который не может поддерживаться рабочей поверхностью), то приемник энергии будет регистрировать это, и предупреждать пользователя о том, что текущая температура основания превышает температурное ограничение рабочей поверхности. Он может, например, указывать опасность с помощью проблесков света, указывая, что пользователь должен удалить приспособление с рабочей поверхности.
4) Приемник энергии передает температуру основания питаемого устройства 801 к передатчику 101 энергии. Если температура основания приспособления достигает максимальной позволенной температуры (например, 50 градусов Цельсия), передатчик 101 энергии понижает энергию сигнала передачи энергии, и может, специфически, отказаться от передачи энергии.
В большинстве случаев, передатчик 101 энергии может также предупреждать пользователя, когда температура основания питаемого устройства 801 достигает позволенного ограничения рабочей поверхности 815, например, посредством производства предупреждающего звукового сигнала. Если температура основания питаемого устройства 801 превышает позволенное ограничение рабочей поверхности 815, например, вследствие того, что питаемое устройство 801 перемещается от рабочей поверхности, которая может противостоять высокой температуре, к поверхности, которая не может противостоять такой высокой температуре, передатчик 101 энергии может предупреждать пользователя о том, что текущая температура основания превышает температурное ограничение рабочей поверхности, например, посредством производства звука опасности, указывая таким образом, что пользователь должен удалить приспособление с рабочей поверхности. В некоторых сценариях, передатчик 101 энергии может сообщать приемнику энергии о регистрировании чрезмерной температуры, и приемник энергии может, затем, предупреждать пользователя через пользовательский интерфейс 813.
Следует принять во внимание, что, в некоторых вариантах осуществления, дублирование может быть введено на рассмотрение, посредством, например, независимых функциональных средств управления, воплощенных как в передатчике 101 энергии, так и в приемнике 105 энергии. Например, передатчик энергии Фиг. 6 может использоваться с приемниками энергии Фиг. 7.
Преимущество этого подхода состоит в том, что, если один из экземпляров компаратора (109), или один из экземпляров контроллера (213), выходит из строя, другой экземпляр все еще может быть задействованным, и предотвращать или понижать риск нежелательных сценариев. Другое преимущество этого подхода состоит в том, что приемник энергии может предоставлять быструю реакцию или непосредственное управление, чтобы предотвращать нежелательную ситуацию до того, как передатчик энергии среагирует. Например, приемник энергии может быть на управлении, чтобы предотвращать то, что первая температура превышает опорную температуру. Если приемник энергии терпит неудачу в этом деле, передатчик энергии может перехватывать управление, в качестве дополнительной меры безопасности и, например, прекращать передачу энергии.
Следует принять во внимание, что вышеупомянутое описание, для ясности, описало варианты осуществления изобретения со ссылкой на различные функциональные схемы, узлы и процессоры. Несмотря на это, будет очевидно, что любое подходящее распределение функциональных средств между различными функциональными схемами, узлами или процессорами может быть использовано, не преуменьшая изобретение. Например, функциональные средства, продемонстрированные, как выполняемые отдельными процессорами или контроллерами, могут быть выполняемыми одним и тем же процессором или контроллерами. Следовательно, ссылки на специфические функциональные узлы или схемы следует рассматривать, как ссылки на подходящие средства для того, чтобы предоставлять описанные функциональные средства, а не как указывающие на строгую логическую или физическую структуру или организацию.
Изобретение может воплощаться в любой подходящей форме, включая сюда технические средства, программное обеспечение, встроенные программы или любую их комбинацию. Изобретение может, дополнительно, воплощаться, по меньшей мере, частично, как программное обеспечение, работающее на одном или более процессорах данных и/или процессорах цифровой обработки сигналов. Элементы и компоненты варианта осуществления изобретения могут физически, функционально и логически воплощаться любым подходящим способом. В действительности, функциональные средства могут воплощаться в единственном узле, во множестве узлов или как часть других функциональных узлов. Как таковое, изобретение может воплощаться в единственном узле, или оно может физически и функционально распределяться между различными узлами, схемами и процессорами.
Хотя данное изобретение было описано в связи с некоторыми вариантами осуществления, оно не предназначается для того, чтобы ограничиваться специфической формой, сформулированной в данном документе. Скорее, поле действия данного изобретения ограничивается только сопутствующими формулами изобретения. Дополнительно, хотя признак, как может показаться, описывается в связи с конкретными вариантами осуществления, специалисты в данной области техники должны распознать, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут быть сочетаемыми, в соответствии с изобретением. В формуле изобретения термин “содержащий” не исключает присутствие других элементов или этапов.
Более того, хотя они индивидуально внесены в список, множество средств, элементов, схем или этапов способа могут воплощаться посредством, например, единственной схемы, узла или процессора. Дополнительно, хотя индивидуальные признаки могут включаться в состав различных пунктов формулы изобретения, они могут, возможно, с выгодой сочетаться, и их включение в состав различных пунктов формулы изобретения не подразумевает, что комбинация признаков является невыполнимой и/или невыгодной. Также включение в себя признака в одной категории пунктов формулы изобретения не подразумевает ограничение в пределах этой категории, а скорее указывает, что признак одинаково применим к другим категориям пунктов формулы изобретения, в качестве подходящего. Более того, порядок признаков в формуле изобретения не подразумевает специфического порядка, в котором должны осуществляться признаки, и, в частности, порядок отдельных этапов в пункте формулы изобретения о способах не подразумевает, что этапы должны выполняться в этом порядке. Скорее, этапы могут выполняться в любом подходящем порядке. Кроме того, одиночные ссылки не исключают множественных ссылок. Следовательно, ссылки на "первый", "второй" и т.д. не препятствуют множественности. Ссылочные позиции в формуле изобретения предоставляются просто в качестве разъясняющего примера, который не следует рассматривать в качестве ограничения области действия формулы изобретения, никоим образом.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ТЕПЛОВОЙ БАРЬЕР ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ | 2014 |
|
RU2666793C2 |
| БЕСПРОВОДНОЙ ИНДУКТИВНЫЙ ПЕРЕНОС ПИТАНИЯ | 2017 |
|
RU2706348C1 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ | 2014 |
|
RU2649907C2 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА ИНДУКТИВНОЙ МОЩНОСТИ | 2014 |
|
RU2658864C2 |
| СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ | 2019 |
|
RU2777986C2 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ | 2019 |
|
RU2786083C2 |
| Устройство и способ беспроводной передачи энергии | 2019 |
|
RU2777966C1 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ | 2015 |
|
RU2692482C2 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ | 2020 |
|
RU2813601C1 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ | 2014 |
|
RU2660479C2 |
Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение безопасности и надежности передачи энергии. Система беспроводной передачи энергии содержит передатчик (101) энергии, выполненный с возможностью генерировать сигнал беспроводной индукционной передачи энергии для снабжения энергией приемника (105) энергии. Система содержит управляемый по температуре контур энергии, устанавливающий эксплуатационную температуру для нагревательной части питаемого устройства. Система дополнительно содержит приемник (207) для приема первой температуры для части питаемого устройства, где питаемое устройство снабжается энергией приемником (105) энергии. Компаратор (209) сравнивает измеряемую температуру с первой опорной температурой, связанной с передатчиком (101) энергии. В ответ на то, что первая температура превышает опорную температуру, контроллер (213) приступает к ограничению энергии сигнала передачи энергии и/или генерирует предупреждение пользователя. Первая температура может, в частности, относиться к поверхности соприкосновения питаемого устройства, и опорная температура может представлять собой максимальную допустимую температуру поверхности соприкосновения, служащей для расположения питаемого устройства во время передачи энергии. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Система беспроводной передачи энергии, включающая в себя передатчик (101) энергии и приемник (105) энергии, причем передатчик (101) энергии выполнен с возможностью генерировать сигнал беспроводной индукционной передачи энергии для снабжения энергией приемника (105) энергии, причем система беспроводной передачи энергии содержит:
приемник (207) для приема первой температуры для первой части питаемого устройства, причем питаемое устройство содержит нагревательную часть, выполненную с возможностью нагреваться энергией от сигнала передачи энергии, и первая часть представляет собой поверхность соприкосновения питаемого устройства для контактирования с передатчиком (101) энергии;
компаратор (209) для сравнения первой температуры с первой опорной температурой, причем первая опорная температура показывает максимальную допустимую контактную температуру для поверхности передатчика (101) энергии, служащей для расположения приемника (105) энергии; и
контроллер (213) по меньшей мере для одного из: ограничения энергии сигнала передачи энергии и генерирования предупреждения пользователя в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру; и при этом
приемник (105) энергии, содержит
первый температурный датчик (705) для определения второй температуры для нагревательной части питаемого устройства,
передатчик (703) для передачи сообщений обратной связи контура управления энергией, для того, чтобы запрашивать изменения уровня энергии сигнала передачи энергии, к передатчику (101) энергии, во время передачи энергии, и
контроллер (701) энергии для генерирования запросов изменения энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией в ответ на вторую температуру.
2. Система беспроводной передачи энергии по п. 1, в которой приемник (105) энергии содержит второй температурный датчик, выполненный с возможностью измерять первую температуру.
3. Система беспроводной передачи энергии по п. 1, в которой первая температура представляет собой заранее определенную максимальную температуру поверхности соприкосновения.
4. Система беспроводной передачи энергии по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью ограничивать энергию сигнала передачи энергии в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру.
5. Система беспроводной передачи энергии по п. 1, в которой контроллер (213) выполнен с возможностью генерировать предупреждение пользователя в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру.
6. Система беспроводной передачи энергии по п. 1, в которой первая часть является частью питаемого устройства, отличной от нагревательной части.
7. Система беспроводной передачи энергии по п. 1 в которой приемник (207), компаратор (209) и контроллер (213) содержатся в передатчике (101) энергии.
8. Система беспроводной передачи энергии по п. 7, в которой приемник (207) выполнен с возможностью принимать первую температуру от приемника (105) энергии.
9. Система беспроводной передачи энергии по п. 8, в которой контроллер (213) выполнен с возможностью ограничивать энергию сигнала передачи энергии или генерировать предупреждение пользователя в ответ на то, что приемник (213) не принимает первую температуру от приемника энергии.
10. Система беспроводной передачи энергии по п. 7, в которой передатчик (101) энергии выполнен с возможностью передавать указание обнаружения первой температуры, превышающей первую опорную температуру, к приемнику (105) энергии.
11. Система беспроводной передачи энергии по п. 1, дополнительно содержащая второй передатчик энергии; и:
второй приемник для приема второй температуры для части второго питаемого устройства, причем второе питаемое устройство снабжается энергией вторым приемником энергии, который снабжается энергией вторым передатчиком энергии;
второй компаратор для сравнения второй температуры со второй опорной температурой, связанной со вторым передатчиком энергии; и
второй контроллер по меньшей мере для одного из: ограничения энергии сигнала передачи энергии второго передатчика энергии и генерирования предупреждения пользователя в ответ на вторую температуру, превышающую вторую опорную температуру; при этом вторая опорная температура отличается от первой опорной температуры.
12. Приемник энергии для системы беспроводной передачи энергии, включающей в себя передатчик (101) энергии, выполненный с возможностью генерировать сигнал беспроводной индукционной передачи энергии для снабжения энергией приемника (105) энергии, причем приемник (105) энергии содержит:
приемник (207) для приема первой температуры для первой части питаемого устройства, причем питаемое устройство содержит нагревательную часть, выполненную с возможностью нагреваться энергией от сигнала передачи энергии, и первая часть представляет собой поверхность соприкосновения питаемого устройства, служащую для контактирования с передатчиком (101) энергии;
компаратор (209) для сравнения первой температуры с первой опорной температурой, причем первая опорная температура показывает максимальную допустимую контактную температуру для поверхности передатчика (101) энергии, служащей для расположения приемника (105) энергии;
контроллер (213) по меньшей мере для одного из: ограничения энергии сигнала передачи энергии и генерирования предупреждения пользователя в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру;
первый температурный датчик (801) для того, чтобы определять вторую температуру для нагревательной части питаемого устройства;
передатчик для передачи сообщений обратной связи контура управления энергией, чтобы запрашивать изменения уровня энергии сигнала передачи энергии, к передатчику (101) энергии во время передачи энергии; и
контроллер энергии для генерирования запросов изменения энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией в ответ на вторую температуру.
13. Приемник энергии по п. 12, в котором контроллер (213) выполнен с возможностью генерировать запросы понижения энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру.
14. Приемник энергии по п. 12, дополнительно содержащий приемник опорной температуры для приема первой опорной температуры от передатчика (101) энергии.
15. Приемник энергии по п. 14, в котором компаратор (209) выполнен с возможностью устанавливать первую опорную температуру равной заранее определенной величине в случае отсутствия первой опорной температуры, принимаемой от передатчика (101) энергии.
16. Приемник энергии по п 12, в котором нагревательная часть представляет собой индукционный нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагреваться посредством индукции от сигнала передачи энергии.
17. Способ функционирования для системы беспроводной передачи энергии, включающей в себя передатчик (101) энергии и приемник (105) энергии, причем передатчик (101) энергии выполнен с возможностью генерировать сигнал беспроводной индукционной передачи энергии для снабжения энергией приемника (105) энергии, причем способ содержит этапы, на которых:
принимают первую температуру для первой части питаемого устройства, причем питаемое устройство содержит нагревательную часть, нагреваемую энергией от сигнала передачи энергии;
сравнивают измеряемую температуру с первой опорной температурой, причем первая опорная температура показывает максимальную допустимую контактную температуру для поверхности передатчика (101) энергии, служащей для расположения приемника (105) энергии; и
по меньшей мере одно из: ограничивают энергию сигнала передачи энергии и генерируют предупреждение пользователя в ответ на первую температуру, превышающую первую опорную температуру;
температурный датчик (801) приемника (105) энергии определяет вторую температуру для нагревательной части питаемого устройства,
приемник (105) энергии передает сообщения обратной связи контура управления энергией, чтобы запрашивать изменения уровня энергии сигнала передачи энергии, к передатчику (101) энергии во время передачи энергии, и
приемник (105) энергии генерирует запросы изменения энергии для сообщений обратной связи контура управления энергией в ответ на вторую температуру.
| WO 2013086064 A1, 13.06.2013 | |||
| WO 2009004542 A2, 08.01.2009 | |||
| Регулятор номера ленты для чесальных и ленточных машин | 1959 |
|
SU124852A2 |
