Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к обнаружению посторонних объектов в системе беспроводной передачи мощности и, в частности, но не только, к обнаружению посторонних объектов для устройства передачи мощности, предоставляющего индуктивную передачу мощности в устройства с более высоким уровнем мощности, такие как, например, кухонная бытовая техника.
Уровень техники
Большинство современных электрических продуктов требуют выделенного электрического контакта для того, чтобы снабжаться мощностью из внешнего источника мощности. Тем не менее, зачастую это является непрактичным и требует от пользователя физически вставлять соединители или иным образом устанавливать физический электрический контакт. Типично, требования по мощности также значительно отличаются, и в данный момент большинство устройств содержат собственный выделенный источник мощности, что приводит к тому, что типичный пользователь имеет большое число различных источников мощности, при этом каждый из источников мощности выделяется конкретному устройству. Хотя использование внутренних аккумуляторов позволяет исключать необходимость проводного соединения с источником мощности во время использования, оно предоставляет только частичное решение, поскольку аккумуляторам требуется перезаряд (или замена). Использование аккумуляторов также может существенно увеличивать вес и потенциально стоимость и размер устройств.
Чтобы предоставлять значительно более широкие возможности работы пользователей, предложено использовать беспроводной источник мощности, в котором мощность индуктивно передается из индуктора передающего устройства в устройстве передачи мощности в катушку приемного устройства в отдельных устройствах.
Передача мощности через магнитную индукцию представляет собой известный принцип, применяемый главным образом в трансформаторах, имеющим сильное связывание между первичной катушкой/индуктором передающего устройства и вторичной катушкой приемного устройства. Посредством разделения первичной катушки передающего устройства и вторичной катушки приемного устройства между двумя устройствами, беспроводная передача мощности между ними становится возможной на основе принципа слабосвязанного трансформатора.
Такая компоновка обеспечивает возможность беспроводной передачи мощности в устройство без необходимости проводов или выполнения физических электрических соединений. Фактически, она может просто обеспечивать возможность размещения устройства рядом или поверх катушки передающего устройства для внешнего перезаряда или снабжения мощностью. Например, устройства передачи мощности могут компоноваться с горизонтальной поверхностью, на которую устройство может просто помещаться для снабжения мощностью.
Кроме того, такие компоновки беспроводной передачи мощности преимущественно могут конструироваться таким образом, что устройство передачи мощности может использоваться с широким спектром устройств приема мощности. В частности, подход на основе беспроводной передачи мощности, известный как технические Qi–требования, задан и в данный момент дополнительно прорабатывается. Этот подход обеспечивает возможность использования устройств передачи мощности, которые удовлетворяют техническим Qi–требованиям, с устройствами приема мощности, которые также удовлетворяют техническим Qi–требованиям, без необходимости их поставки от идентичного изготовителя или необходимости выделения друг другу. Qi–стандарт дополнительно включает в себя некоторую функциональность для обеспечения возможности адаптации работы к конкретному устройству приема мощности (например, в зависимости от конкретного потребления мощности).
Технические Qi–требования разрабатываются посредством Консорциума по беспроводной передаче мощности, и дополнительная информация содержится, например, на их веб–узле: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, на котором, в частности, содержатся заданные документы по техническим требованиям.
Потенциальная проблема с беспроводной передачей мощности состоит в том, что мощность может непреднамеренно передаваться, например, в металлические объекты, которые оказываются около устройства передачи мощности. Например, если посторонний объект, такой как, например, монета, ключ, кольцо и т.д., помещается на платформу устройства передачи мощности, выполненную с возможностью принимать устройство приема мощности, магнитный поток, сформированный посредством катушки передающего устройства, должен вводить вихревые токи в металлических объектах, которые заставляют объекты нагреваться. Увеличение нагрева может быть очень значительным и может быть очень невыгодным.
Чтобы снижать риск возникновения таких сценариев, предложено вводить обнаружение посторонних объектов, при котором устройство передачи мощности может обнаруживать присутствие постороннего объекта и уменьшать мощность передачи и/или формировать предупреждение пользователю, когда возникает положительное обнаружение. Например, Qi–система включает в себя функциональность для обнаружения постороннего объекта и для уменьшения мощности, если обнаруживается посторонний объект. В частности, технические Qi–требования версия 1.2.1, раздел 11, описывают различные способы обнаружения постороннего объекта.
Один способ для того, чтобы обнаруживать такие посторонние объекты, раскрывается в WO2015018868A1. Другой пример предоставляется в WO 2012127335, который раскрывает подход на основе определения неизвестных потерь мощности. В подходе, как устройство приема мощности, так и устройство передачи мощности измеряют свою мощность, и приемное устройство передает свою измеренную принимаемую мощность в устройство передачи мощности. Когда устройство передачи мощности обнаруживает значительную разницу между мощностью, отправленной посредством передающего устройства, и мощностью, принимаемой посредством приемного устройства, нежелательный посторонний объект может потенциально присутствовать, и передача мощности может уменьшаться или прерываться из соображений безопасности. Этот способ на основе потерь мощности требует синхронизированных точных измерений мощности, выполняемых посредством устройства передачи мощности и устройства приема мощности.
Например, в Qi–стандарте передачи мощности, устройство приема мощности оценивает свою принимаемую мощность, например, посредством измерения выпрямленного напряжения и тока, их умножения и суммирования оценки внутренних потерь мощности в устройстве приема мощности (например, потерь выпрямителя, катушки приемного устройства, металлических частей, составляющих часть приемного устройства, и т.д.). Устройство приема мощности сообщает определенную принимаемую мощность в устройство передачи мощности с минимальным темпом, например, каждые четыре секунды.
Устройство передачи мощности оценивает свою передаваемую мощность, например, посредством измерения постоянного входного напряжения и тока инвертора, х умножения и коррекции результата посредством вычитания оценки внутренних потерь мощности в передающем устройстве, таких как, например, оцененные потери мощности в инверторе, первичной катушке и металлических частях, которые составляют часть устройства передачи мощности.
Устройство передачи мощности может оценивать потери мощности посредством вычитания сообщенной принимаемой мощности из передаваемой мощности. Если разность превышает пороговое значение, передающее устройство предполагает, что слишком большая величина мощности рассеивается в постороннем объекте, и в таком случае оно может переходить к завершению передачи мощности.
Альтернативно, предложено измерять качество или коэффициент Q резонансной схемы, сформированной посредством первичных и вторичных катушек вместе с соответствующими емкостями и сопротивлениями. Уменьшение измеренного коэффициента Q может служить признаком присутствующего постороннего объекта.
На практике, зачастую затруднительно достигать достаточной точности обнаружения с использованием способов, описанных в технических Qi–требованиях. Эта трудность возрастает в силу ряда неопределенностей касательно конкретных текущих рабочих условий.
Например, конкретная проблема представляет собой потенциальное присутствие дружественных металлов (т.е. металлических частей устройства, которое осуществляет устройство приема мощности или устройство передачи мощности), поскольку их магнитные и электрические свойства могут быть неизвестными (и варьироваться между различными устройствами), и в силу этого их может быть затруднительным компенсировать.
Дополнительно, нежелательный нагрев может получаться в результате даже относительно небольших величин рассеяния мощности в металлическом постороннем объекте. Следовательно, необходимо обнаруживать даже небольшое несоответствие по мощности между передаваемой и принимаемой мощностью, и это может быть особенно затруднительно, когда уровни мощности при передаче мощности увеличиваются.
Подход на основе ухудшения коэффициента Q во многих сценариях может иметь лучшую чувствительность для обнаружения присутствия металлических объектов. Тем не менее, он по–прежнему может не предоставлять достаточную точность и, например, также может страдать от влияния дружественного металла.
Производительность обнаружения посторонних объектов подвергается конкретным рабочим условиям, которые присутствуют, когда фактически выполняется тест. Например, если, как описано в технических Qi–требованиях, измерение для обнаружения посторонних объектов выполняется в фазе выбора процесса инициализации передачи мощности, сигнал, который устройство передачи мощности предоставляет для измерения, должен быть достаточно малым, чтобы предотвращать то, что он активирует устройство приема мощности. Тем не менее, для такого малого сигнала, отношение "сигнал–шум" типично является плохим, приводя к уменьшенной точности измерения.
Требование для малого измерительного сигнала может приводить к другим невыгодным эффектам. Устройство приема мощности, открытое для малого измерительного сигнала, может демонстрировать ток утечки, который зависит от уровня измерительного сигнала, связывания между первичной и вторичной катушкой и состояния заряда конденсатора в выводе выпрямителя. Этот ток утечки в силу этого может отличаться в зависимости от фактических условий. Поскольку ток утечки оказывает влияние на отраженный импеданс в катушке устройства передачи мощности, измерение коэффициента качества также должно зависеть от конкретных существующих условий.
Другая сложность заключается в том, что обнаружение посторонних объектов типично представляет собой очень чувствительный тест, в котором требуется то, что относительно незначительные изменения, вызываемые посредством присутствия постороннего объекта, обнаруживаются в окружении с возможно большим варьированием рабочих условий и сценариев, для которых выполняется тест.
Соответственно, текущие алгоритмы имеют тенденцию быть субоптимальными и в некоторых сценариях и примерах могут предоставлять неоптимальную производительность. В частности, они могут приводить к необнаружению присутствия посторонних объектов или к ложным обнаружениям посторонних объектов, когда ни один из них не присутствует.
Следовательно, должно быть преимущественным улучшенное обнаружение объектов, и, в частности, должен быть преимущественным подход, обеспечивающий повышенную гибкость, сокращенные затраты, меньшую сложность, улучшенное обнаружение объектов, меньшее количество ложных обнаружений и пропущенных обнаружений, обратную совместимость и/или повышенную производительность.
Сущность изобретения
Следовательно, изобретение предпочтительно нацелено на уменьшение, облегчение или устранение одного, или более вышеуказанных недостатков по отдельности или в любой комбинации.
Согласно аспекту изобретения, предусмотрено устройство передачи мощности для беспроводного предоставления мощности в устройство приема мощности через сигнал индуктивной передачи мощности, причем устройство передачи мощности содержит: катушку передающего устройства для формирования сигнала передачи мощности; формирователь сигналов управления для формирования возбуждающего сигнала для катушки передающего устройства, причем формирователь сигналов управления выполнен с возможностью, в течение фазы передачи мощности, формировать возбуждающий сигнал для того, чтобы использовать повторяющийся временной кадр, содержащий, по меньшей мере, временной интервал передачи мощности и временной интервал обнаружения посторонних объектов; приемное устройство для приема сообщений из устройства приема мощности; тестовую катушку для формирования электромагнитного тестового сигнала; тестовый генератор, выполненный с возможностью формировать тестовый возбуждающий сигнал для тестовой катушки для того, чтобы предоставлять электромагнитный тестовый сигнал в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов; детектор посторонних объектов, выполненный с возможностью выполнять тест для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренный параметр для тестового возбуждающего сигнала; адаптер для, до перехода к фазе передачи мощности, управления устройством передачи мощности таким образом, что оно работает в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором предпочтительное значение параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала определяется в ответ, по меньшей мере, на первое сообщение, принимаемое из устройства приема мощности; и при этом тестовый генератор выполнен с возможностью задавать параметр сигналов тестового возбуждающего сигнала равным предпочтительному значению в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов.
Изобретение позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов во многих вариантах осуществления. Во многих сценариях и системах, может достигаться более точное обнаружение посторонних объектов. Подход во многих вариантах осуществления может уменьшать сложность и во многих системах может предоставлять высокую степень обратной совместимости. В частности, подход может быть конкретно подходящим для улучшения обнаружения посторонних объектов в системах беспроводной Qi–передачи мощности, например, работающих в соответствии с версией 1.2 или ниже технических Qi–требований.
Подход позволяет обеспечивать повышенную точность и/или надежность тестов для обнаружения посторонних объектов в течение фазы передачи мощности. Во многих вариантах осуществления, подход позволяет уменьшать неопределенность и варьирование для тестов для обнаружения посторонних объектов, за счет этого повышая производительность. Подход, в частности, может уменьшать влияние на варьирования передачи мощности и рабочие условия при обнаружении посторонних объектов. Подход, например, может настраивать систему на работу при конкретном, например, предварительно определенном опорном сценарии и рабочей точке во время обнаружения посторонних объектов. Это позволяет улучшать согласованность и прогнозируемость для теста для обнаружения посторонних объектов. В частности, это позволяет обеспечивать возможность более точной и более надежной оценки влияния устройства приема мощности на электромагнитный тестовый сигнал и в силу этого позволяет обеспечивать возможность детектору посторонних объектов улучшать компенсацию для этого.
Во многих вариантах осуществления, тестовая катушка и катушка передающего устройства могут представлять собой идентичную катушку. Во многих вариантах осуществления, формирователь сигналов управления и тестовый генератор могут представлять собой идентичный объект, в силу чего идентичная схема может формировать как возбуждающий сигнал, так и тестовый возбуждающий сигнал. Во многих вариантах осуществления, сигнал передачи мощности и тестовый возбуждающий сигнал могут совместно использовать множество значений параметров, например, они могут иметь идентичную частоту.
Параметр сигналов, для которого определяется предпочтительное значение, в частности, может представлять собой частоту, напряжение, ток, уровень сигнала, фазу, временную синхронизацию и/или амплитуду.
Предпочтительное значение может составлять любое значение, которое определяется посредством адаптера для параметра сигналов и может эквивалентно упоминаться, например, как первый параметр.
Во многих вариантах осуществления, длительность временного интервала обнаружения посторонних объектов не превышает 5%, 10% или 20% от длительности временного кадра. Во многих вариантах осуществления, длительность временного интервала(ов) обнаружения посторонних объектов не меньше 70%, 80% или 90% от временного кадра. Адаптер может управлять устройством передачи мощности таким образом, что оно работает в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов во временном интервале адаптации. Во многих вариантах осуществления, длительность временного интервала обнаружения посторонних объектов не превышает 5%, 10% или 20% от длительности временного интервала адаптации.
Подход, например, может вводить временной интервал обнаружения посторонних объектов, в котором устройство приема мощности может работать с высоким наведенным напряжением и при этом при неполной нагрузке, соответствующим высокой напряженности магнитного поля и при этом низкой нагрузке электромагнитного сигнала. В таких сценариях, влияние постороннего объекта может быть более заметным, поскольку мощность, вызванная в таком объекте, должно представлять более высокую пропорцию извлеченной полной мощности. Фактически, более высокая магнитная индукция может приводить к присутствию более высокого наведенного сигнала в любом постороннем объекте, и уменьшенная нагрузка может уменьшать влияние присутствия устройства приема мощности при обнаружении того, присутствует или нет посторонний объект.
Детектор посторонних объектов может быть выполнен с возможностью определять то, что посторонний объект обнаруживается, если разность между уровнем мощности электромагнитного тестового сигнала и мощностью, указываемой посредством индикатора нагрузки, принимаемого из устройства приема мощности и указывающего ожидаемую нагрузку электромагнитного тестового сигнала, выше порогового значения. Если разность ниже порогового значения, детектор посторонних объектов может определять то, что посторонний объект не обнаруживается.
Детектор посторонних объектов может быть выполнен с возможностью определять то, что посторонний объект обнаруживается, если показатель качества (определенный из измерений возбуждающего сигнала) для резонансной схемы, содержащей тестовую катушку, ниже порогового значения. Пороговое значение типично может зависеть от сообщения, принимаемого из устройства приема мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, первое сообщение содержит индикатор относительно свойства устройства приема мощности.
Это позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, позволяет предоставлять повышенную надежность и точность теста для обнаружения посторонних объектов. Это позволяет, в частности, обеспечивать возможность теста для обнаружения посторонних объектов для того, чтобы предоставлять улучшенную компенсацию конкретных свойств устройства приема мощности при определении предпочтительного значения. Это также позволяет обеспечивать возможность теста для обнаружения посторонних объектов для того, чтобы компенсировать свойства отдельного устройства приема мощности.
Свойство, например, может представлять собой индикатор относительно типа/класса/категории устройства приема мощности и/или может представлять собой идентификационные данные устройства приема мощности. В некоторых вариантах осуществления, индикатор относительно свойства может служить признаком оцененной нагрузки электромагнитного тестового сигнала посредством устройства приема мощности, таким как, например, индикатор относительно нагрузки посредством дружественного металла устройства приема мощности. В некоторых вариантах осуществления, индикатор относительно свойства может представлять собой индикатор относительно предпочтительной настройки параметров, такой как, например, индикатор относительно резонансной частоты резонансной схемы устройства приема мощности, включающего в себя катушку для приема мощности.
В некоторых вариантах осуществления, индикатор относительно свойства может служить признаком оцененной нагрузки электромагнитного тестового сигнала посредством устройства приема мощности, таким как, например, индикатор относительно нагрузки посредством дружественного металла устройства приема мощности.
В некоторых вариантах осуществления, индикатор относительно свойства может служить признаком оцененной нагрузки электромагнитного тестового сигнала посредством устройства приема мощности, таким как, например, индикатор относительно нагрузки посредством дружественного металла устройства приема мощности. В некоторых вариантах осуществления, индикатор относительно свойства может служить признаком оцененного влияния на показатель качества для резонансной схемы, содержащей катушку передающего устройства, таким как, например, индикатор относительно влияния дружественного металла устройства приема мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, первое сообщение содержит индикатор относительно ожидаемого влияния устройства приема мощности на опорный электромагнитный тестовый сигнал.
Это позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, позволяет предоставлять повышенную надежность и точность теста для обнаружения посторонних объектов. Это позволяет, в частности, обеспечивать возможность теста для обнаружения посторонних объектов для того, чтобы предоставлять улучшенную компенсацию влияния устройства приема мощности при определении предпочтительного значения. Это также позволяет обеспечивать возможность теста для обнаружения посторонних объектов для того, чтобы компенсировать влияние отдельного устройства приема мощности.
В некоторых вариантах осуществления, индикатор относительно свойства может служить признаком оцененной нагрузки электромагнитного тестового сигнала посредством устройства приема мощности, таким как, например, индикатор относительно нагрузки посредством дружественного металла устройства приема мощности.
В некоторых вариантах осуществления, индикатор относительно свойства может служить признаком оцененной нагрузки электромагнитного тестового сигнала посредством устройства приема мощности, таким как, например, индикатор относительно нагрузки посредством дружественного металла устройства приема мощности. В некоторых вариантах осуществления, индикатор относительно свойства может служить признаком оцененного влияния на показатель качества для резонансной схемы, содержащей катушку передающего устройства, таким как, например, индикатор относительно влияния дружественного металла устройства приема мощности.
Индикатор относительно ожидаемого влияния, например, может представлять собой индикатор относительно ожидаемого рассеяния мощности устройства приема мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов или индикатор относительно ожидаемого влияния на показатель качества для резонансной схемы, содержащей тестовую катушку.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, первое сообщение содержит индикатор относительно ограничения для параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала.
Это позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, позволяет предоставлять повышенную надежность и точность теста для обнаружения посторонних объектов. Это позволяет, в частности, обеспечивать возможность формирования тестового возбуждающего сигнала и в силу этого электромагнитного тестового сигнала с возможностью иметь свойства, которые обеспечивают возможность улучшенного обнаружения посторонних объектов и/или могут обеспечивать приемлемый режим работы (например, достаточную мощность во время обнаружения посторонних объектов).
Ограничение, в частности, может представлять собой ограничение на уровень сигнала (ток, напряжение и/или мощность) или частоту (например, максимальную и/или минимальную) тестового возбуждающего сигнала.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, первое сообщение содержит индикатор относительно разности между текущим рабочим значением устройства приема мощности и тестовым рабочим значением опорного устройства приема мощности.
Это позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, позволяет предоставлять повышенную надежность и точность теста для обнаружения посторонних объектов. Это позволяет, в частности, обеспечивать возможность устройству передачи мощности формировать тестовый возбуждающий сигнал для того, чтобы приводить к свойствам электромагнитного тестового сигнала, соответствующим требуемому опорному уровню (или интервалу).
В соответствии с необязательным признаком изобретения, адаптер дополнительно выполнен с возможностью определять предпочтительное значение в ответ на ограничение теста для обнаружения посторонних объектов детектора посторонних объектов.
Это позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, позволяет предоставлять повышенную надежность и точность теста для обнаружения посторонних объектов. В частности, это позволяет обеспечивать то, что обнаружение посторонних объектов выполняется с подходящим электромагнитным тестовым сигналом для теста, даже если устройство приема мощности запрашивает или указывает то, что должны использоваться другие значения.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, ограничение представляет собой, по меньшей мере, одно из минимального уровня сигнала и ограничения на частоту тестового возбуждающего сигнала.
Это позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, позволяет предоставлять повышенную надежность и точность теста для обнаружения посторонних объектов.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, тестовый генератор выполнен с возможностью формировать тестовый возбуждающий сигнал с параметром возбуждения тестового возбуждающего сигнала, адаптированным к предпочтительному значению в начальном тестовом интервале до фазы передачи мощности; и детектор посторонних объектов выполнен с возможностью выполнять тест для обнаружения посторонних объектов в начальном тестовом интервале.
Это позволяет предоставлять улучшенную работу и, в частности, типично позволяет исключать инициализацию фазы передачи мощности при присутствующем постороннем объекте. Это также позволяет повышать надежность и снижать риск задания параметра сигналов равным значению, которое является подходящим для обнаружения посторонних объектов.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, если тест для обнаружения посторонних объектов во временном интервале обнаружения посторонних объектов служит признаком присутствующего постороннего объекта, детектор посторонних объектов выполнен с возможностью повторно переводить устройство передачи мощности в режим инициализации обнаружения посторонних объектов.
Это позволяет предоставлять улучшенную работу во многих сценариях. Например, во многих вариантах осуществления это позволяет обеспечивать возможность системе автоматически перекалиброваться согласно внезапным изменениям рабочих условий, к примеру, вызываемым посредством перемещения устройства приема мощности относительно устройства передачи мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, адаптер выполнен с возможностью предотвращать переход к фазе передачи мощности устройства передачи мощности, если предпочтительное значение не соответствует критерию.
Это позволяет предоставлять улучшенную работу и, в частности, типично позволяет исключать инициализацию фазы передачи мощности при присутствующем постороннем объекте. Это также позволяет повышать надежность и снижать риск задания параметра сигналов равным значению, которое является подходящим для обнаружения посторонних объектов (или потенциально любой другой операции).
В соответствии с необязательным признаком изобретения, детектор посторонних объектов выполнен с возможностью адаптировать параметр теста для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренное значение возбуждающего сигнала в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов.
Это позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, позволяет предоставлять повышенную надежность и точность теста для обнаружения посторонних объектов.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, адаптер выполнен с возможностью задавать максимальный уровень для сигнала передачи мощности в течение интервала передачи мощности в ответ на измерение тестового возбуждающего сигнала в течение интервала обнаружения посторонних объектов.
Это позволяет обеспечивать улучшенную работу во многих вариантах осуществления.
Согласно аспекту изобретения, предусмотрена система беспроводной передачи мощности, содержащая устройство передачи мощности для беспроводного предоставления мощности в устройство приема мощности через сигнал индуктивной передачи мощности, причем устройство передачи мощности содержит: катушку передающего устройства для формирования сигнала передачи мощности; формирователь сигналов управления для формирования возбуждающего сигнала для катушки передающего устройства, причем формирователь сигналов управления выполнен с возможностью, в течение фазы передачи мощности, формировать возбуждающий сигнал для того, чтобы использовать повторяющийся временной кадр, содержащий, по меньшей мере, временной интервал передачи мощности и временной интервал обнаружения посторонних объектов, причем мощность сигнала передачи мощности уменьшается в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов относительно временного интервала передачи мощности; приемное устройство для приема сообщений из устройства приема мощности; тестовую катушку для формирования электромагнитного тестового сигнала; тестовый генератор, выполненный с возможностью формировать тестовый возбуждающий сигнал для тестовой катушки для того, чтобы предоставлять электромагнитный тестовый сигнал в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов; детектор посторонних объектов, выполненный с возможностью выполнять тест для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренный параметр для тестового возбуждающего сигнала; адаптер для, до перехода к фазе передачи мощности, управления устройством передачи мощности таким образом, что оно работает в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором предпочтительное значение параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала определяется в ответ, по меньшей мере, на первое сообщение, принимаемое из устройства приема мощности; и при этом тестовый генератор выполнен с возможностью задавать параметр сигналов тестового возбуждающего сигнала равным предпочтительному значению в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов; и причем устройство приема мощности содержит: катушку для приема мощности для извлечения мощности из сигнала передачи мощности; контроллер обнаружения посторонних объектов для уменьшения нагрузки устройства приема мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов; устройство передачи сообщений для передачи первого сообщения в устройство передачи мощности.
В соответствии с необязательным признаком изобретения, устройство приема мощности дополнительно содержит контроллер устройства приема мощности, выполненный с возможностью управлять устройством приема мощности таким образом, что оно работает в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором устройство приема мощности передает, по меньшей мере, одно сообщение в устройство передачи мощности, чтобы настраивать тестовый возбуждающий сигнал на вызывание опорного условия в устройстве приема мощности.
Это позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, позволяет предоставлять повышенную надежность и точность теста для обнаружения посторонних объектов.
Во многих вариантах осуществления, адаптер может быть выполнен с возможностью определять предпочтительное значение параметра сигналов в ответ на измерение тестового возбуждающего сигнала для устройства приема мощности, выполняемое при опорном условии.
Согласно аспекту изобретения, предусмотрен способ работы для устройства передачи мощности, предоставляющего в беспроводном режиме мощность в устройство приема мощности через сигнал индуктивной передачи мощности, причем устройство передачи мощности содержит: катушку передающего устройства для формирования сигнала передачи мощности, тестовую катушку для формирования электромагнитного тестового сигнала и приемное устройство для приема сообщений из устройства приема мощности; и при этом способ содержит: формирование возбуждающего сигнала для катушки передающего устройства, причем возбуждающий сигнал, в течение фазы передачи мощности, использует повторяющийся временной кадр, содержащий, по меньшей мере, временной интервал передачи мощности и временной интервал обнаружения посторонних объектов; формирование тестового возбуждающего сигнала для тестовой катушки, чтобы предоставлять электромагнитный тестовый сигнал в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов; выполнение теста для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренный параметр для тестового возбуждающего сигнала; и до перехода к фазе передачи мощности, управление устройством передачи мощности таким образом, что оно работает в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором предпочтительное значение параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала определяется в ответ, по меньшей мере, на первое сообщение, принимаемое из устройства приема мощности; и при этом тестовый возбуждающий сигнал формируется с параметром сигналов, заданным равным предпочтительному значению в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения должны становиться очевидными и должны истолковываться со ссылкой на описанные далее варианты осуществления.
Краткое описание чертежей
Далее описываются варианты осуществления изобретения только в качестве примера со ссылкой на чертежи, из которых:
Фиг. 1 иллюстрирует пример элементов системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 2 иллюстрирует пример элементов устройства передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 3 иллюстрирует пример элементов устройства приема мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 4 иллюстрирует пример элементов устройства приема мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 5 иллюстрирует пример временного кадра для системы беспроводной передачи мощности по фиг. 1; и
Фиг. 6 иллюстрирует пример временного кадра для системы беспроводной передачи мощности по фиг. 1.
Подробное описание вариантов осуществления
Нижеприведенное описание акцентирует внимание на вариантах осуществления изобретения, применимых к системе беспроводной передачи мощности с использованием подхода к передаче мощности, к примеру, известного из технических Qi–требований. Тем не менее, следует принимать во внимание, что изобретение не ограничено этим вариантом применения, а может применяться ко многим другим системам беспроводной передачи мощности.
Фиг. 1 иллюстрирует пример системы передачи мощности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Система передачи мощности содержит устройство 101 передачи мощности, которое включает в себя (или связывается) катушку 103 передающего устройства/индуктор. Система дополнительно содержит устройство 105 приема мощности, которое включает в себя (или связывается) катушку 107 приемного устройства/индуктор.
Система предоставляет электромагнитный сигнал передачи мощности, который может индуктивно передавать мощность из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности. В частности, устройство 101 передачи мощности формирует электромагнитный сигнал, который распространяется в качестве магнитного потока посредством катушки или индуктора 103 передающего устройства. Сигнал передачи мощности типично может иметь частоту приблизительно в 20–500 кГц и зачастую для Qi–совместимых систем типично в диапазоне 95–205 кГц (или, например, для вариантов применения для кухни с высоким уровнем мощности, частота, например, типично может составлять в диапазоне 20–80 кГц). Катушка 103 передающего устройства и катушка 107 приемного устройства слабо связываются, и в силу этого катушка 107 приемного устройства снимает (по меньшей мере, часть) сигнал передачи мощности из устройства 101 передачи мощности. Таким образом, мощность передается из устройства 101 передачи мощности в устройство 105 приема мощности через беспроводное индуктивное связывание из катушки 103 передающего устройства с катушкой 107 приемного устройства. Термин "сигнал передачи мощности" главным образом используется для того, чтобы означать индуктивный сигнал/магнитное поле между катушкой 103 передающего устройства и катушкой 107 приемного устройства (сигнал магнитного потока), но следует принимать во внимание, что в силу эквивалентности он также может рассматриваться и использоваться в качестве ссылки на электрический сигнал, предоставленный в катушку 103 передающего устройства или снимаемый посредством катушки 107 приемного устройства.
В примере, устройство 105 приема мощности, в частности, представляет собой устройство приема мощности, которое принимает мощность через катушку 107 приемного устройства. Тем не менее, в других вариантах осуществления, устройство 105 приема мощности может содержать металлический элемент, такой как металлический нагревательный элемент, причем в этом случае сигнал передачи мощности непосредственно вызывает вихревые токи, приводящие к прямому нагреву элемента.
Система выполнена с возможностью передавать существенные уровни мощности, и, в частности, устройство передачи мощности может поддерживать уровни мощности выше 500 мВт, 1 Вт, 5 Вт, 50 Вт, 100 Вт или 500 Вт во многих вариантах осуществления. Например, для соответствующих Qi–вариантов применения, передачи мощности типично могут выполняться в диапазоне мощности 1–5 Вт для вариантов применения с низким уровнем мощности (базовый профиль мощности), вплоть до 15 Вт для версии 1.2 технических Qi–требований, в диапазоне вплоть до 100 Вт для вариантов применения с более высоким уровнем мощности, таких как электроинструменты, переносные компьютеры, беспилотные аппараты, роботы и т.д., и сверх 100 Вт и вплоть до более чем 1000 Вт для вариантов применения с очень высоким уровнем мощности, таких как, например, варианты применения для кухни.
Далее, в общем, описывается работа устройства 101 передачи мощности и устройства 105 приема мощности с конкретной ссылкой на вариант осуществления в соответствии с техническими Qi–требованиями (за исключением описанных в данном документе (или сопутствующих) модификаций и улучшений) или подходящий для технических требований для кухонной бытовой техники с более высоким уровнем мощности, разрабатываемых посредством Консорциума по беспроводной передаче мощности. В частности, устройство 101 передачи мощности и устройство 105 приема мощности могут соответствовать или быть фактически совместимыми с версией 1.0, 1.1 или 1.2 технических Qi–требований (за исключением описанных в данном документе (или сопутствующих) модификаций и улучшений).
В системах беспроводной передачи мощности, присутствие объекта (типично проводящего элемента, извлекающего мощность из сигнала передачи мощности и не составляющего часть устройства 101 передачи мощности или устройства 105 приема мощности, т.е. представляющего собой непреднамеренный, нежелательный и/или создающий помехи элемент для передачи мощности) может быть очень невыгодным в ходе передачи мощности. Такой нежелательный объект известен в данной области техники в качестве постороннего объекта.
Посторонний объект может не только уменьшать эффективность посредством добавления потерь мощности в операцию, но также может ухудшать непосредственно операцию передачи мощности (например, посредством создания помех эффективности передачи мощности или извлечения мощности, не управляемого непосредственно, например, посредством контура передачи мощности). Помимо этого, индукция токов в постороннем объекте (в частности, вихревых токов в металлической части постороннего объекта) зачастую может приводить к очень нежелательному нагреву постороннего объекта.
Чтобы разрешать такие сценарии, системы беспроводной передачи мощности, такие как Qi, включают в себя функциональность для обнаружения посторонних объектов. В частности, устройство передачи мощности содержит функциональность, нацеленную на обнаружение того, присутствует или нет посторонний объект. Если да, устройство передачи мощности, например, может завершать передачу мощности или уменьшать максимальную величину мощности, которая может передаваться.
Текущие подходы, предложенные посредством технических Qi–требований, основаны на обнаружении потерь мощности (посредством сравнения передаваемой и сообщенной принимаемой мощности) или на обнаружении ухудшений качества Q выходной резонансной схемы. Тем не менее, при текущем использовании, обнаружено, что эти подходы предоставляют субоптимальную производительность во многих сценариях, и они, в частности, могут влечь за собой неточное обнаружение, приводя к пропущенным обнаружениям и/или ложноположительным суждениям, при которых посторонний объект не обнаруживается, несмотря на неприсутствие такого объекта.
Обнаружение посторонних объектов может выполняться до того, как устройство приема мощности переходит к фазе передачи мощности (например, во время инициализации передачи мощности) или в течение фазы передачи мощности. Обнаружение в течение фазы передачи мощности зачастую основано на сравнениях измеренной передаваемой мощности и принимаемой мощности, тогда как обнаружение, которые осуществляются перед фазой передачи мощности, зачастую основано на измерениях отраженного импеданса, например, посредством измерения коэффициента качества катушки передающего устройства посредством использования малого измерительного сигнала.
Авторы изобретения выяснили то, что традиционное обнаружение посторонних объектов работает субоптимально, и то, что оно частично обусловлено варьированиями и неопределенностями в конкретных рабочих условиях и сценарии, в котором выполняется обнаружение посторонних объектов, включающими в себя варьирования и неопределенности в свойствах устройства передачи мощности, свойствах устройства приема мощности, применяемых тестовых условиях и т.д.
Пример сложностей в тестах для обнаружения посторонних объектов представляет собой требование выполнять достаточно точные измерения, чтобы достигать достаточно надежного обнаружения посторонних объектов. Например, если измерение для обнаружения посторонних объектов осуществляется в фазе выбора фазы инициализации Qi–передачи мощности, сигнал, который устройство передачи мощности предоставляет для этого измерения, должен быть достаточно малым, чтобы не активировать устройство приема мощности. Тем не менее, это типично приводит к плохим отношениям "сигнал–шум", влекущим за собой уменьшенную точность обнаружения. Следовательно, производительность обнаружения может быть чувствительной к применяемому конкретному уровню сигнала, и типично возникают конфликтующие требования.
Устройство приема мощности, открытое для малого электромагнитного сигнала, может показывать ток утечки, который зависит от уровня электромагнитного сигнала, связывания между первичной и вторичной катушкой и состояния заряда конденсатора в выводе выпрямителя. Этот ток утечки в силу этого может варьироваться в зависимости от фактических условий, в данный момент испытываемых, и в зависимости от конкретных параметров (например, свойств конденсатора) отдельного устройства приема мощности. Поскольку ток утечки оказывает влияние на отраженный импеданс в первичной катушке, измерение коэффициента качества также зависит от фактических условий, и это типично предотвращает оптимальное обнаружение.
Еще одна другая проблема заключается в том, что обнаружение постороннего объекта, например, на основе индикаторов сообщенной принимаемой мощности при различных нагрузках или уровнях сигнала может быть менее надежным, чем требуется, вследствие отличия взаимосвязей между передаваемой и принимаемой мощностью для различных нагрузок и уровней сигналов.
Система по фиг. 1 использует подход для обнаружения посторонних объектов, который нацелен на уменьшение неопределенности и чувствительности к варьированиям, и, соответственно, она нацелена на предоставление улучшенного обнаружения посторонних объектов. Подход во многих вариантах осуществления позволяет предоставлять улучшенное обнаружение посторонних объектов и, в частности, во многих вариантах осуществления позволяет предоставлять более точное и/или надежное обнаружение посторонних объектов. Подход дополнительно позволяет обеспечивать низкую сложность и низкие требования к ресурсам. Преимущество подхода состоит в том, что он может быть подходящим для включения во многие существующие системы, к примеру, в частности, в систему беспроводной Qi–передачи мощности, и фактически что он зачастую может достигаться с незначительными модификациями.
Как подробнее описано далее, подход использует подход с временным разделением каналов в течение фазы передачи мощности, при этом обнаружение посторонних объектов и передача мощности, например, могут выполняться в отдельных временных интервалах, за счет этого обеспечивая возможность существенного уменьшения помех между ними (в частности, влияния передачи мощности на обнаружение посторонних объектов). Кроме того, параметры сформированного электромагнитного сигнала могут быть адаптированы к конкретному сценарию тестирования, включающие в себя параметры потенциально как устройства передачи мощности, так и устройства приема мощности. Это может достигаться посредством процесса адаптации, который выполняется до перехода системы к фазе передачи мощности, при этом одно или более предпочтительных значений параметров тестового сигнала определяются на основе, по меньшей мере, одного сообщения, принимаемого из устройства приема мощности.
Подход позволяет существенно уменьшать варьирования и неопределенности и типично влечь за собой гораздо более точное обнаружение посторонних предметов.
Например, влияние и соответствующая неопределенность в нагрузке устройства приема мощности могут уменьшаться или даже исключаться посредством устройства приема мощности, отсоединяющего нагрузку в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов, когда обнаружение посторонних объектов выполняется. Хотя это, например, может приводить к обеспечению прерывистой мощности, это может преодолеваться посредством энергетического буфера, такого как большой конденсатор, предоставляющего мощность в течение типично коротких интервалов обнаружения посторонних объектов.
В качестве другого примера, например, частота или уровень сигнала тестового сигнала, сформированного в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, в течение фазы до передачи мощности может определяться таким образом, что в приемном устройстве она должна соответствовать конкретной опорной рабочей точке/условию. Параметры/свойства устройства приема мощности могут быть известны для этого конкретного задания, и, соответственно, они могут компенсироваться /рассматриваться в тесте для обнаружения посторонних объектов, приводя к более надежному и точному тесту.
Еще одна другая проблема существующих способов представляет собой различие между конструкциями устройства передачи мощности и конструкцией опорного устройства передачи мощности, для которого разработан тест для обнаружения посторонних объектов, или на основе которого определены тестовые параметры (например, через технические условия системы). Это, например, может влечь за собой разности измеренного коэффициента качества в устройстве передачи мощности по сравнению с опорным устройством передачи мощности. Устройство передачи мощности, соответственно, не может непосредственно использовать информацию относительно ожидаемого коэффициента качества/опорного коэффициента Q, принимаемого из устройства приема мощности. Фактически, устройство передачи мощности должно преобразовывать измеренный коэффициент Q в соответствующий коэффициент Q опорного устройства передачи мощности или преобразовывать принимаемый опорный коэффициент качества в новое значение, которое целесообразно для его измеренного коэффициента Q. Кроме того, хотя коэффициент Q предоставляет индикатор относительно потерь мощности в постороннем объекте, наблюдаемый из катушки подачи мощности передающего устройства, он также зависит от других аспектов, которые не связаны непосредственно с нагревом постороннего объекта. Тем не менее, посредством соответствующего определения параметров для измерительного сигнала в ходе адаптации фазы до передачи мощности, измерительный сигнал может задаваться для того, чтобы потенциально компенсировать такие разности.
Далее подробнее описывается система по фиг. 1. В примере, электромагнитный сигнал передачи мощности и электромагнитный тестовый сигнал, используемый для обнаружения посторонних объектов, формируются посредством двух различных катушек (возбуждаемых посредством различных формирователей сигналов управления). Дополнительно, сигналы упоминаются посредством различных терминов, а именно, электромагнитный сигнал, сформированный в течение временных интервалов передачи мощности, упоминается как сигнал передачи мощности, и электромагнитный сигнал, сформированный в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов, упоминается как электромагнитный тестовый сигнал или просто тестовый сигнал. Тем не менее, следует принимать во внимание, что во многих вариантах осуществления, электромагнитный сигнал может формироваться из идентичной катушки как во временном интервале передачи мощности, так и во временном интервале обнаружения посторонних объектов, и фактически идентичный формирователь сигналов управления и т.д. может использоваться как для временного интервала передачи мощности, так и для временного интервала обнаружения посторонних объектов. Фактически, ссылки на тестовые сигналы во многих вариантах осуществления могут считаться эквивалентными сигналу передачи мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов.
Фиг. 2 иллюстрирует элементы устройства 101 передачи мощности, а фиг. 3 иллюстрирует элементы устройства 105 приема мощности по фиг. 1 подробнее.
Устройство 101 передачи мощности включает в себя формирователь 201 сигналов управления, который может формировать возбуждающий сигнал, который подается в катушку 103 передающего устройства, которая в ответ формирует электромагнитный сигнал передачи мощности, который может предоставлять передачу мощности в устройство 105 приема мощности. Сигнал передачи мощности предоставляется в течение временных интервалов передачи мощности фазы передачи мощности.
Формирователь 201 сигналов управления типично может содержать выходную схему в форме инвертора, типично сформированного посредством возбуждения полного или полумоста, как должно быть известно специалистам в данной области техники.
Устройство 101 передачи мощности дополнительно содержит контроллер 203 устройства передачи мощности, который выполнен с возможностью управлять работой устройства 101 передачи мощности в соответствии с требуемыми принципами работы. В частности, устройство 101 передачи мощности может включать в себя многие функциональности, требуемые для того, чтобы выполнять управление мощностью в соответствии с техническими Qi–требованиями.
Контроллер 203 устройства передачи мощности, в частности, выполнен с возможностью управлять формированием возбуждающего сигнала посредством формирователя 201 сигналов управления, и он, в частности, может управлять уровнем мощности возбуждающего сигнала и, соответственно, уровнем сформированного сигнала передачи мощности. Контроллер 203 устройства передачи мощности содержит контроллер контура мощности, управляющий уровнем мощности сигнала передачи мощности в ответ на управляющие сообщения по мощности, принимаемые из устройства 105 приема мощности в течение фазы управления мощностью.
Чтобы принимать данные и сообщения из устройства 105 приема мощности, устройство 101 передачи мощности содержит устройство 205 приема сообщений, которое выполнено с возможностью принимать данные и сообщения из устройства 105 приема мощности (как должны принимать во внимание специалисты в данной области техники, сообщение с данными может предоставлять один или более битов информации). В примере, устройство 105 приема мощности выполнено с возможностью нагрузочно модулировать сигнал передачи мощности, сформированный посредством катушки 103 передающего устройства, и устройство 205 приема сообщений выполнено с возможностью считывать варьирования напряжения и/или тока катушки 103 передающего устройства и демодулировать нагрузочную модуляцию на их основе. Специалисты в данной области техники должны знать принципы нагрузочной модуляции, например, используемые в системах беспроводной Qi–передачи мощности, и в силу этого они не описываются подробнее.
В некоторых вариантах осуществления, связь может выполняться с использованием отдельного канала связи, который может достигаться с использованием отдельной катушки связи или фактически с использованием катушки 103 передающего устройства. Например, в некоторых вариантах осуществления связь ближнего радиуса действия может реализовываться, или высокочастотная несущая (например, с несущей частотой в 13,56 МГц) может налагаться на сигнал передачи мощности.
Устройство 101 передачи мощности дополнительно содержит детектор 207 посторонних объектов, который выполнен с возможностью выполнять тесты для обнаружения посторонних объектов, т.е., в частности, обнаруживать то, должны или нет нежелательные проводящие элементы с большой вероятностью присутствовать в сформированном электромагнитном поле.
В системе, тесты для обнаружения посторонних объектов основаны на измерениях, выполняемых в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов.
В течение этих временных интервалов обнаружения посторонних объектов, контроллер 203 передающего устройства выполнен с возможностью уменьшать уровень мощности сигнала передачи мощности и, в частности, в примере использования различных катушек для формирования сигнала передачи мощности и электромагнитного тестового сигнала, он может выключать полностью сигнал передачи мощности.
В течение интервала, в котором обнаружение посторонних объектов выполняется, т.е. в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, детектор 207 посторонних объектов может оценивать условия, чтобы определять то, считается или нет посторонний объект присутствующим. В течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, устройство 101 передачи мощности формирует электромагнитный тестовый сигнал, и обнаружение посторонних объектов основано на оценке характеристик и свойств этого сигнала.
Например, уровень мощности (мощность, извлеченная из) сформированного тестового сигнала может использоваться в качестве индикатора относительно мощности, извлекаемой посредством потенциальных посторонних объектов (типично посредством ее сравнения с ожидаемым извлечением мощности из устройства 105 приема мощности). Уровень мощности электромагнитного тестового сигнала отражает мощность, которая извлекается из электромагнитного тестового сигнала посредством проводящих элементов (включающих в себя катушку 107 приемного устройства), в электромагнитном поле. В силу этого он указывает мощность, извлеченную посредством комбинации устройства 105 приема мощности, а также всех посторонних объектов, которые могут присутствовать. Разность между уровнем мощности электромагнитного сигнала и мощностью, извлеченной посредством устройства 105 приема мощности, соответственно, отражает мощность, извлеченную посредством присутствующих посторонних объектов. Обнаружение посторонних объектов, например, может представлять собой обнаружение с низкой сложностью, в котором обнаружение постороннего объекта считается возникающим, если разность между уровнем мощности электромагнитного сигнала (далее называемым "уровнем мощности передачи") превышает сообщенную мощность, извлеченную посредством устройства 105 приема мощности (далее называемую "уровнем принимаемой мощности").
В подходе, обнаружение посторонних объектов, соответственно, основано на сравнении уровня мощности между уровнем передаваемой мощности и сообщенным уровнем принимаемой мощности. Реакция на обнаружение постороннего объекта может отличаться в различных вариантах осуществления. Тем не менее, во многих вариантах осуществления, устройство 101 передачи мощности может быть выполнено с возможностью завершать передачу мощности (по меньшей мере, временно) в ответ на обнаружение постороннего объекта.
Чтобы формировать тестовый сигнал, устройство 101 передачи мощности содержит тестовую катушку 209, которая связывается с тестовым генератором 211. Тестовый генератор 211 выполнен с возможностью формировать тестовый возбуждающий сигнал для тестовой катушки 209, чтобы предоставлять электромагнитный тестовый сигнал в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов. Тестовый возбуждающий сигнал представлять собой электрический сигнал, подаваемый в тестовую катушку 209, приводящий к формированию электромагнитного тестового сигнала, т.е. тестовая катушка 209 формирует соответствующее электромагнитное поле с напряженностью поля в зависимости от тестового возбуждающего сигнала.
Тестовый генератор 211 может содержать функциональность, практически идентичную функциональности формирователя 201 сигналов управления, например, вывод тестового генератора 211 может представлять собой полу– или полномостовой инвертор. Фактически, как упомянуто выше, во многих вариантах осуществления, тестовый генератор 211 может реализовываться посредством формирователя 201 сигналов управления, и тестовая катушка 209 может реализовываться посредством катушки 103 передающего устройства. Соответственно, далее, все ссылки на тестовый генератор 211 и тестовую катушку 209 могут надлежащим образом рассматриваться как ссылки на формирователь 201 сигналов управления и тестовую катушку 209 для вариантов осуществления, в которых идентичная катушка используется для формирования как сигнала передачи мощности, так и электромагнитного тестового сигнала. В такой ситуации, мощность сформированного электромагнитного сигнала типично может быть адаптирована к фиксированному опорному уровню в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов относительно временного интервала передачи мощности.
Устройство передачи мощности дополнительно содержит адаптер, который выполнен с возможностью, до перехода устройства 101 передачи мощности к фазе передачи мощности, определять подходящее значение для одного или более параметров тестового возбуждающего сигнала. Эти значения затем применяются в течение (по меньшей мере, одного) временных интервалов обнаружения посторонних объектов фазы передачи мощности. В дальнейшем подробнее описывается адаптер 213.
Фиг. 3 иллюстрирует некоторые примерные элементы устройства 105 приема мощности.
Катушка 107 приемного устройства связывается с контроллером 301 устройства приема мощности, который связывает катушку 107 приемного устройства с нагрузкой 303 через переключатель 305 (т.е. он представляет собой переключаемую нагрузку 305). Контроллер 301 устройства приема мощности включает в себя тракт управления мощностью, который преобразует мощность, извлеченную посредством катушки 107 приемного устройства, в подходящее питание для нагрузки. Помимо этого, контроллер 301 устройства приема мощности может включать в себя различную функциональность контроллера устройства приема мощности, требуемую для того, чтобы выполнять передачу мощности и в частности, функции, требуемые для того, чтобы выполнять передачу мощности в соответствии с техническими Qi–требованиями.
Чтобы поддерживать связь из устройства 105 приема мощности с устройством 101 передачи мощности, устройство 105 приема мощности содержит нагрузочный модулятор 307. Нагрузочный модулятор 307 выполнен с возможностью варьировать нагрузку катушки 107 приемного устройства в ответ на данные, которые должны передаваться в устройство 101 передачи мощности. Варьирования нагрузки затем обнаруживаются и демодулируются посредством устройства 101 передачи мощности, как должно быть известно специалистам в данной области техники.
Фиг. 4 иллюстрирует принципиальную схему элементов примера тракта передачи мощности устройства 105 приема мощности. В примере, устройство 105 приема мощности содержит катушку 107 приемного устройства, указываемую посредством обозначения LRX. В примере, катушка 107 приемного устройства составляет часть резонансной схемы, и устройство 105 приема мощности, соответственно, также включает в себя резонансный конденсатор CRX. Катушка 107 приемного устройства подвергается электромагнитному сигналу, и, соответственно, переменное напряжение/ток вызывается в катушке. Резонансная схема связывается с выпрямительным мостом со сглаживающим конденсатором C1, связанным с выводом моста. Таким образом, постоянное напряжение формируется по конденсатору C1. Абсолютная величина пульсации для постоянного напряжения должна зависеть от размера сглаживающего конденсатора, а также от нагрузки.
Мост B1 и сглаживающий конденсатор C1 связываются с нагрузкой 303, которая указывается посредством ссылочного обозначения RL, через переключатель 305, который проиллюстрирован посредством переключателя S1. Переключатель 305, соответственно, может использоваться для того, чтобы соединять или отсоединять нагрузку от тракта передачи мощности, и в силу этого нагрузка представляет собой переключаемую нагрузку 305. Следует принимать во внимание, что хотя переключатель S1 показан как традиционный переключатель, он, конечно, может реализовываться посредством любого подходящего средства, в том числе типично посредством MOSFET. Также следует принимать во внимание, что нагрузка 303 проиллюстрирована в качестве простого пассивного порта, но что она, конечно, может представлять собой любую подходящую нагрузку. Например, нагрузка 303 может представлять собой аккумулятор, который должен заряжаться, мобильный телефон либо другое устройство связи или вычислительное устройство, может представлять собой простую пассивную нагрузку и т.д. Фактически, нагрузка 303 не должна представлять собой внешнюю или выделенную внутреннюю нагрузку, но, например, может включать в себя элементы непосредственно устройства 105 приема мощности. Таким образом, нагрузка 303, проиллюстрированная на фиг. 3 и 4, может рассматриваться как представляющая любую нагрузку катушки 107 приемного устройства/электромагнитного сигнала, которая может отсоединяться посредством переключателя 305/S1, и он, соответственно, также упоминается в качестве переключаемой нагрузки 305.
Фиг. 4 дополнительно иллюстрирует конденсатор C2 для нагрузочной модуляции, который может соединяться или отсоединяться параллельно резонансную схеме на основе переключения переключателя S2. Нагрузочный модулятор 307 может быть выполнен с возможностью управлять переключателем S2 таким образом, что нагрузка конденсатора C2 модуляции может соединяться и отсоединяться в ответ на данные, которые должны передаваться в устройство 101 передачи мощности, за счет этого предоставляя нагрузочную модуляцию.
Устройство 105 приема мощности выполнено с возможностью переходить к режиму обнаружения посторонних объектов в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов каждого временного кадра в течение фазы передачи мощности. В примере, устройство 105 приема мощности содержит нагрузочный контроллер 309, который управляет переключателем 305 (эквивалентно, переключатель 305 может считаться частью нагрузочного контроллера). В течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, нагрузочный контроллер 309 может отсоединять нагрузку 303 от устройства приема мощности, т.е. он отсоединяет нагрузку контроллера 301 устройства приема мощности и в силу этого нагрузку катушки 107 приемного устройства. Таким образом, в силу этого нагрузочный контроллер 309 может уменьшать нагрузку катушки 107 приемного устройства в течение интервала обнаружения посторонних объектов. Кроме того, не только нагрузка устройства 105 приема мощности уменьшается, за счет этого упрощая обнаружение других потерь мощности, но зачастую, что еще более важно, устройство 105 приема мощности переходит в более четко определенное или определенное состояние, в котором влияние варьирований нагрузки электромагнитного тестового сигнала уменьшается.
Следует принимать во внимание, что нагрузка катушки 107 приемного устройства может не полностью отключаться в течение интервала обнаружения посторонних объектов. Например, устройство 105 приема мощности по–прежнему может извлекать мощность, например, для управления некоторой внутренней схемой. Таким образом, нагрузочный контроллер 309 может быть выполнен с возможностью отсоединять нагрузку от нагрузки катушки 107 приемного устройства при одновременном обеспечении возможности нагрузки катушки 107 приемного устройства посредством одной или более других нагрузок. Фактически, нагрузка катушки 107 приемного устройства может рассматриваться как состоящая из нагрузки, которая отсоединяется посредством нагрузочного контроллера 309 в течение интервала обнаружения посторонних объектов, и нагрузки, которая не отсоединяется посредством нагрузочного контроллера 309. Таким образом, нагрузка 303 может рассматриваться как представляющая нагрузку, которая отсоединяется посредством катушки 107 приемного устройства в течение интервала обнаружения посторонних объектов. Эта нагрузка может включать в себя внешнюю или внутреннюю нагрузку, для которой передача мощности устанавливается, но также может включать в себя, например, внутреннюю функциональность управления, временно отключаемую в течение интервала обнаружения посторонних объектов.
В некоторых вариантах осуществления, переключаемая нагрузка, например, может отсоединяться посредством уменьшения наведенного напряжения во вводе выпрямителя B1 при одновременно поддержании высокого уровня напряжения в выводе выпрямителя посредством накопленной энергии в переключаемой нагрузке (которая может представлять собой аккумулятор) и/или в конденсаторе C1. Это может останавливать ток через выпрямитель B1 и в силу этого может эффективно отсоединять переключаемую нагрузку.
Устройство 105 приема мощности включает в себя контроллер 311 мощности, который выполнен с возможностью устанавливать контур управления мощностью с устройством 101 передачи мощности. В частности, контроллер 311 мощности может передавать управляющие сообщения по мощности в устройство 101 передачи мощности, и в ответ устройство 101 передачи мощности может изменять уровень мощности сигнала передачи мощности в течение временных интервалов передачи мощности. Типично, контроллер 311 мощности может формировать сообщения об ошибках управления мощностью, которые указывают запрос в устройство 101 передачи мощности на предмет того, чтобы увеличивать или уменьшать уровень мощности. Контроллер 311 мощности может определять соответствующие сообщения об ошибках посредством сравнения измеренного значения с опорным значением. В ходе передачи мощности, контроллер 311 мощности может сравнивать предоставляемый уровень мощности с требуемым уровнем мощности и запрашивать повышенный или пониженный уровень мощности на основе этого сравнения.
Как упомянуто выше, система применяет повторяющийся временной кадр в течение фазы передачи мощности, причем временной кадр содержит, по меньшей мере, один временной интервал передачи мощности и один временной интервал обнаружения посторонних объектов. Пример такого повторяющегося временного кадра проиллюстрирован на фиг. 5, на котором временные интервалы передачи мощности указываются посредством PT, и временные интервалы обнаружения посторонних объектов указываются посредством D. В примере, каждый временной кадр FRM содержит только один временной интервал обнаружения посторонних объектов и один временной интервал передачи мощности, и они (а также непосредственно временной кадр) имеют идентичную длительность в каждом кадре. Тем не менее, следует принимать во внимание, что в других вариантах осуществления, другие временные интервалы также могут быть включены во временной кадр (такие как, например, интервалы связи), либо множество временных интервалов обнаружения посторонних объектов и/или временных интервалов передачи мощности могут быть включены в каждый временной кадр. Кроме того, длительность различных временных интервалов (и фактически непосредственно временной кадр) может в некоторых вариантах осуществления варьироваться динамически.
В подходе, обнаружение посторонних объектов и передача мощности в силу этого отделяются во временной области, за счет этого приводя к уменьшенным перекрестным помехам от передачи мощности обнаружению посторонних объектов. Таким образом, переменность и неопределенность, получающиеся в результате варьирований рабочих условий для передачи мощности, могут изолироваться от обнаружения посторонних объектов, приводя к более надежному и точному обнаружению посторонних объектов.
Во временном интервале передачи сигналов передачи мощности, устройство передачи мощности в силу этого выполнено с возможностью выполнять передачу мощности в течение временного интервала передачи мощности временных кадров фазы передачи мощности. В частности, в течение этих временных интервалов, устройство 101 передачи мощности и устройство 105 приема мощности могут управлять контуром управления мощностью (контур управления мощностью может быть основан на связи во временном интервале передачи сигналов передачи мощности либо, например, может быть основан на связи за пределами временного интервала передачи сигналов передачи мощности, к примеру, в выделенных временных интервалах на осуществление связи. Например, каждый временной интервал постороннего объекта может быть отделен посредством множества чередующихся временных интервалов передачи сигналов передачи мощности и временных интервалов на осуществление связи). Таким образом, уровень передаваемой мощности может динамически варьироваться. Во временных интервалах обнаружения посторонних объектов временных кадров фазы передачи мощности, по меньшей мере, один параметр возбуждающего сигнала и в силу этого электромагнитного тестового сигнала задается равным значению, определенному во время операции адаптации, выполняемой до фазы передачи мощности. Таким образом, во временном интервале обнаружения посторонних объектов, параметр может задаваться равным предварительно определенному значению (т.е. определяться до фазы передачи мощности). Напротив, параметр может не ограничиваться этим предварительно определенным значением в течение временных интервалов передачи мощности.
Например, в течение временного интервала передачи мощности, система может управлять контуром управления мощностью, который обеспечивает возможность варьирования уровня мощности сигнала передачи мощности в ответ на управляющие сообщения по мощности из устройства приема мощности. Контур управления мощностью может управлять/варьировать, по меньшей мере, одним из тока, напряжения и частоты возбуждающего сигнала/сигнала передачи мощности. Напротив, в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, параметр, варьируемый посредством контура управления мощностью в течение временного интервала передачи мощности, может задаваться равным предварительно определенному значению, определенному до фазы передачи мощности.
Во многих вариантах осуществления, в которых идентичная катушка используется как для сигнала передачи мощности, так и для электромагнитного тестового сигнала, устройство передачи мощности может быть выполнено с возможностью снижать уровень сигнала передачи мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов относительно временного интервала передачи мощности. Во многих ситуациях, уровню мощности сигнала передачи мощности может разрешаться увеличиваться до высоких уровней, к примеру, до уровней 10–100 Вт или даже существенно выше во множестве вариантов применения (например, для передачи мощности в кухонную бытовую технику). Тем не менее, в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, уровень мощности сформированного электромагнитного сигнала может уменьшаться до предварительно определенного уровня, который гораздо ниже текущей или максимально допустимой мощности в течение временного интервала передачи мощности. Например, уровень мощности может задаваться равным предварительно определенному уровню, не превышающему 1 Вт. Другими словами, мощность электромагнитного тестового сигнала в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов может ограничиваться до уровня мощности, который существенно (например, на коэффициент не менее чем 2, 5 или 10) ниже максимального разрешенного уровня мощности сигнала передачи мощности в течение временного интервала передачи мощности.
Дополнительно, устройство 105 приема мощности выполнено с возможностью уменьшать нагрузку сформированного электромагнитного сигнала/поля в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов относительно в течение временного интервала передачи мощности, т.е. устройство 105 приема мощности выполнено с возможностью снижать нагрузку устройства 105 приема мощности электромагнитного тестового сигнала в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов относительно нагрузки сигнала передачи мощности в течение временного интервала передачи мощности. В частности, в примере по фиг. 3 устройство 105 приема мощности выполнено с возможностью отсоединять переключаемую нагрузку в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов и соединять ее в течение временного интервала передачи мощности. Таким образом, в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, устройство 105 приема мощности может (типично) отключать главную нагрузку, и фактически во многих вариантах осуществления только минимальная нагрузка, требуемая для длительной работы устройства 105 приема мощности, может поддерживаться.
В примере по фиг. 4, переключатель S1 может использоваться для того, чтобы отсоединять нагрузку в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов. Следует принимать во внимание, что в вариантах осуществления, в которых переключаемая нагрузка 303 требует обеспечения более постоянной мощности, переключатель S1 может позиционироваться перед конденсатором C1, либо другой резервуар энергии может предоставляться после переключателя S1, чтобы подавать мощность в переключаемую нагрузку 303 в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов (либо, например, может использоваться вышеописанный подход для уменьшения наведенного напряжения во вводе выпрямителя B1 при одновременном поддержании высокого уровня напряжения в выводе выпрямителя B1 посредством накопленной энергии в переключаемой нагрузке (например, в аккумуляторе) и/или в конденсаторе C1).
Устройство 105 приема мощности, соответственно, может уменьшать нагрузку устройства приема мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов. В частности, нагрузка электромагнитного тестового сигнала посредством устройства приема мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов должна быть меньше нагрузки сигнала передачи мощности посредством устройства приема мощности в течение временного интервала передачи мощности (нагрузка, например, может считаться эффективным активным сопротивлением, соответственно, катушки 103 передающего устройства и тестовой катушки 209 в течение временного интервала передачи мощности и временного интервала обнаружения посторонних объектов, соответственно). Типично, сигнал передачи мощности и электромагнитный тестовый сигнал должны иметь соответствующие свойства, и в силу этого оба из них наводят сигнал в приемной катушке 107. Следовательно, отсоединение переключаемой нагрузки 303 в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов должно уменьшать нагрузку электромагнитного тестового сигнала относительно нагрузки, которая испытывается посредством сигнала передачи мощности (и в силу этого должна испытываться посредством электромагнитного тестового сигнала), сформированного в течение временного интервала передачи мощности, когда нагрузка соединяется.
Отсоединение переключаемой нагрузки 303 не только уменьшает нагрузку электромагнитного тестового сигнала, но и также может предусматривать большую прогнозированность и уменьшенное варьирование для этой нагрузки. Типично, нагрузка устройства передачи мощности посредством устройства приема мощности может существенно варьироваться не только в зависимости от варианта применения, но также и в качестве функции от времени для идентичного варианта применения и сеанса передачи мощности. Контур управления мощностью управляется в течение фазы передачи мощности с возможностью адаптироваться к таким варьированиям. Тем не менее, посредством введения временного интервала обнаружения посторонних объектов, в который нагрузка может отсоединяться (или иначе задаваться, например, равной предварительно определенному уровню), можно переводить устройство приема мощности в опорный режим, в котором нагрузка электромагнитного поля является более прогнозируемой. Таким образом, тесты для обнаружения посторонних объектов могут выполняться при условии, что устройство приема мощности находится в этом опорном или тестовом режиме, и в силу этого, например, может предполагаться предварительно определенная нагрузка электромагнитного тестового сигнала. Подход в силу этого позволяет не только обеспечивать возможность уменьшения нагрузки посредством устройства 105 приема мощности (за счет этого повышая точность посредством более высокого относительного влияния любых посторонних объектов), но также и обеспечивает возможность ей быть более прогнозируемой, за счет этого упрощая компенсацию присутствия устройства приема мощности во время теста для обнаружения посторонних объектов.
В дополнение к применению временного кадра, содержащего конкретные временные интервалы обнаружения посторонних объектов, система также применяет подход, в котором значение одного или более параметров (или свойств) сформированного электромагнитного тестового сигнала адаптируется на основе процесса адаптации фазы до передачи мощности. Этот процесс адаптации за счет этого определяет предпочтительное значение для одного или более параметров/свойств электромагнитного тестового сигнала до фазы передачи мощности и затем применяет это предпочтительное значение в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов последующей фазы передачи мощности. Дополнительно, определение параметра основано на информации, передаваемой из устройства 105 приема мощности в устройство 101 передачи мощности.
Таким образом, в течение интервала адаптации до фазы передачи мощности, устройство 101 передачи мощности переходит в режим инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором предпочтительное значение для параметра электромагнитного тестового сигнала определяется на основе одного или более сообщений из устройства 105 приема мощности.
Аналогично, контроллер 301 устройства приема мощности выполнен с возможностью управлять устройством приема мощности 101 с возможностью, в течение интервала адаптации до фазы передачи мощности, работать в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором устройство приема мощности 101 передает, по меньшей мере, одно сообщение в устройство 101 передачи мощности.
Это проиллюстрировано на фиг. 6, который в дополнение к фазе передачи мощности (PTP) также иллюстрирует временной интервал ADP адаптации, в котором устройство 101 передачи мощности и устройство 105 приема мощности могут переходить в режим инициализации обнаружения посторонних объектов, чтобы определять предпочтительное значение для одного или более параметров электромагнитного тестового сигнала, который должен применяться в течение одного или более и типично всех временных интервалов обнаружения посторонних объектов последующей фазы передачи мощности.
Подход дополнительно позволяет обеспечивать возможность выполнения тестов для обнаружения посторонних объектов последующих временных интервалов обнаружения посторонних объектов фазы передачи мощности при более прогнозируемых и управляемых условиях с уменьшенной переменностью и неопределенностью. Например, параметр электромагнитного тестового сигнала может задаваться равным значению, которое соответствует опорному условию, для которого известно свойство устройства приема мощности 101. Например, нагрузка посредством устройства 105 приема мощности на электромагнитный тестовый сигнал, приводящая к данному уровню наведенного сигнала в устройстве 105 приема мощности, может определяться в ходе конструирования/изготовления и сохраняться в устройстве 105 приема мощности. Во время использования устройство 105 приема мощности, при работе в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, может передавать одно или более сообщений в устройство 101 передачи мощности, которые предоставляют информацию относительно задания возбуждающего сигнала, чтобы достигать этого уровня наведенного сигнала, а также соответствующей нагрузки посредством устройства 105 приема мощности. В течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов фазы передачи мощности, устройство 101 передачи мощности затем может задавать параметр возбуждающего сигнала (например, уровень сигнала) равным соответствующему значению, и детектор 207 посторонних объектов, например, может выполнять тест для обнаружения посторонних объектов на основе анализа потерь мощности, который включает в себя компенсацию известных/оцененных потерь мощности посредством устройства 105 приема мощности.
Таким образом, система фиг. 1–4 предоставляет серьезно улучшенный подход на основе теста для обнаружения посторонних объектов, при котором тесты для обнаружения посторонних объектов выполняются при гораздо более управляемых условиях, за счет этого обеспечивая возможность выполнения более точных и надежных тестов для обнаружения посторонних объектов.
Задание параметра на основе работы в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов может зависеть от предпочтений и требований отдельного варианта осуществления и сценария применения. Типично, устройство 101 передачи мощности может иметь возможность определять предпочтительное значение, по меньшей мере, для одного из напряжения, тока и частоты тестового возбуждающего сигнала и в силу этого электромагнитного тестового сигнала.
Например, в некоторых вариантах осуществления, сообщение, принимаемое из устройства 105 приема мощности, может указывать требуемую напряженность магнитного поля на данном расстоянии от катушки 103 передающего устройства (например, устройство 105 приема мощности может указывать требуемую напряженность магнитного поля на расстоянии, соответствующем ожидаемому расстоянию от тестовой катушки 201 (которая может предположительно совместно размещаться с катушкой 103 передающего устройства) до приемной катушки 107, когда устройство 105 приема мощности оптимально позиционируется на устройстве 101 передачи мощности). Устройство 101 передачи мощности может преобразовывать эту требуемую напряженность магнитного поля в требуемый ток тестового возбуждающего сигнала, который должен обуславливать напряженность поля, соответствующую требуемой напряженности. Устройство 105 приема мощности дополнительно может предоставлять индикатор относительно потерь мощности в устройстве 105 приема мощности для этой напряженности поля (в частности, потерь мощности из дружественного металла и внутренней схемы и с отсоединенной переключаемой нагрузкой 303).
Устройство 101 передачи мощности затем может переходить к заданию тока тестового возбуждающего сигнала равным этому значению в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов последующей фазы передачи мощности, и при выполнении тестов для обнаружения посторонних объектов на основе потерь мощности, оно может определять потери мощности в качестве мощности тестового возбуждающего сигнала минус потери мощности, ожидаемые от устройства приема мощности 101.
Во многих вариантах осуществления, сообщение, принимаемое из устройства 105 приема мощности, может содержать индикатор относительно свойства устройства 105 приема мощности, и адаптер 213 может быть выполнен с возможностью определять предпочтительное значение для данного параметра тестового возбуждающего сигнала/электромагнитного тестового сигнала в ответ на индикатор относительно свойства устройства 105 приема мощности.
Например, как указано выше, сообщение может указывать потери мощности в дружественном металле и нагрузке посредством схемы устройства приема мощности для данного опорного рабочего условия. В качестве другого примера, индикатор сообщения может просто указывать тип или класс устройства приема мощности, и адаптер 213 может быть выполнен с возможностью, например, извлекать соответствующие предварительно определенные значения параметров для электромагнитного тестового сигнала из локального хранилища, которое содержит подходящие значения для диапазона типов/классов устройств приема мощности.
В некоторых вариантах осуществления, индикатор может представлять собой индикатор относительно, например, резонансной частоты (или частотного диапазона) для устройства 105 приема мощности. Это, например, может использоваться посредством устройства 101 передачи мощности для того, чтобы задавать частоту тестового возбуждающего сигнала/электромагнитного тестового сигнала равной указываемой частоте, и фактически может в некоторых вариантах осуществления обеспечивать возможность устройству 101 передачи мощности регулировать резонансную частоту выходной резонансной схемы, заключающей в себе тестовую катушку 209. Такой сценарий может быть, в частности, подходящим для тестов для обнаружения посторонних объектов, которые основаны на измерении коэффициента Q (или другого показателя качества) выходной резонансной схемы.
В некоторых вариантах осуществления, сообщение, принимаемое из устройства 105 приема мощности, может содержать индикатор относительно ожидаемого влияния устройства приема мощности на опорный тестовый возбуждающий сигнал, и адаптер 213 может быть выполнен с возможностью определять предпочтительное значение и/или адаптировать тест для обнаружения посторонних объектов в ответ на индикатор относительно ожидаемого влияния устройства приема мощности.
Например, как описано выше, устройство 105 приема мощности может указывать предпочтительное задание, например, для интенсивности электромагнитного тестового сигнала и в силу этого предпочтительное задание для тока через тестовую катушку 209. Устройство 101 передачи мощности затем может предоставлять опорный тестовый возбуждающий сигнал, соответствующий этому опорному электромагнитному тестовому сигналу.
Альтернативно или дополнительно, устройство 105 приема мощности может указывать, например, потери мощности в устройстве 105 приема мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов (т.е. при отсоединенной переключаемой нагрузке 303), когда предоставляется опорный электромагнитный тестовый сигнал. Затем оно может, как описано выше, адаптировать тест для обнаружения посторонних объектов, например, посредством вычитания сообщенных потерь мощности в устройстве 105 приема мощности из измеренного уровня мощности для тестового возбуждающего сигнала.
В качестве другого примера, устройство 105 приема мощности может предоставлять индикатор относительно качества резонансной схемы устройства приема мощности, содержащей приемную катушку 107. Например, может предоставляться индикатор относительно резистивной нагрузки или коэффициента Q. Адаптер 213 затем может адаптировать, например, тест для обнаружения посторонних объектов на основе измерения коэффициента Q выходной резонансной схемы устройства передачи мощности, содержащей тестовую катушку 209, на основе сообщенного коэффициента Q устройства приема мощности. Например, более низкий сообщенный коэффициент Q может уменьшать пороговое значение для обнаружения того, может или нет уменьшенный показатель качества для выходной резонансной схемы служить признаком присутствующего постороннего объекта.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, устройство 105 приема мощности может передавать данные, которые могут служить признаком влияния устройства 105 приема мощности на электромагнитный тестовый сигнал, когда устройство 101 передачи мощности предоставляет ожидаемый опорный электромагнитный тестовый сигнал, т.е. когда электромагнитный тестовый сигнал имеет ожидаемые опорные свойства.
Устройство 101 передачи мощности может использовать их для того, чтобы определять ожидаемые значения для параметров тестового возбуждающего сигнала/электромагнитного тестового сигнала, и в силу этого может адаптировать тест для обнаружения посторонних объектов и, в частности, критерии решения обнаружения посторонних объектов, соответственно.
Информация, предоставляемая посредством устройства 105 приема мощности, во многих вариантах осуществления может предоставлять или обеспечивать возможность определения одного или более из следующего:
– ожидаемое рассеяние мощности посредством устройства приема мощности (типично включающего в себя дружественный металл),
– ожидаемый (минимальный) коэффициент Q, и/или
– ожидаемая максимальная резонансная частота.
Адаптер 213 затем может адаптировать тестовый возбуждающий сигнал и/или тест для обнаружения посторонних объектов в ответ.
В некоторых вариантах осуществления, сообщение из устройства приема мощности может содержать индикатор относительно разности между текущим рабочим значением устройства приема мощности и тестовым рабочим значением опорного устройства приема мощности. Например, сообщение может содержать индикатор относительно разности между текущим уровнем сигнала, наведенного в приемной катушке 107, и опорным/требуемым уровнем сигнала, наведенного в приемной катушке 107. Устройство 101 передачи мощности может быть выполнено с возможностью модифицировать параметр сигнала передачи мощности в ответ на индикатор и, в частности, может иметь возможность возбуждать значение до уровня, при котором сообщение из устройства приема мощности указывает то, что текущее рабочее значение равно требуемому рабочему значению.
В качестве примера, в течение фазы адаптации фазы до передачи мощности, в которой устройство 101 передачи мощности и устройство 105 приема мощности работают в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, устройство 105 приема мощности может измерять, например, текущую амплитуду напряжения по выпрямительному мосту B1. Оно может сравнивать ее с требуемым уровнем и отправлять сообщение в устройство 101 передачи мощности, которое указывает разность. Например, если измеренное напряжение составляет только половину требуемого уровня, оно может передавать запрос для увеличения уровня сигнала электромагнитного тестового сигнала на 6 дБ. Устройство 101 передачи мощности, в ответ на прием сообщения, может задавать предпочтительное значение для уровня тестового возбуждающего сигнала на 6 дБ выше текущего значения. Это предпочтительное значение затем может использоваться для формирования электромагнитного тестового сигнала в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов фазы передачи мощности.
В качестве другого примера, наведенное напряжение в устройстве приема мощности может измеряться с использованием выделенной катушки. Это позволяет предоставлять непосредственный индикатор поля, для которого дружественный металл является открытым. Результат измерений может передаваться в устройство 101 передачи мощности, которое затем может адаптировать тестовый возбуждающий сигнал в ответ.
В некоторых вариантах осуществления, процесс передачи, устройством 105 приема мощности, сообщений, указывающих разность между текущим рабочим значением и опорным значением, может итеративно повторяться, и, в частности, устройство 105 приема мощности и устройство 101 передачи мощности в течение интервала адаптации могут реализовывать контур управления, который возбуждает тестовый возбуждающий сигнал до требуемого уровня для работы устройства 105 приема мощности в требуемой опорной рабочей точке, например, типично при требуемом уровне сигнала, наведенного в приемной катушке 107. Устройство 105 приема мощности может просто многократно передавать индикаторы для увеличения или уменьшения уровня электромагнитного тестового сигнала. Результирующее значение для сигнала передачи мощности затем может сохраняться в качестве предпочтительного значения, и это может применяться в течение временных интервалов постороннего объекта фазы передачи мощности.
Подробнее, в течение интервала адаптации, контроллер 301 устройства приема мощности может быть выполнен с возможностью определять разность между уровнем сигнала, наведенного в катушке устройства приема мощности, и опорным уровнем. Уровень типично может определяться в качестве уровня напряжения (в частности, уровня наведенного напряжения), но в других вариантах осуществления, например, может представлять собой уровень мощности (в частности, уровень мощности наведенного сигнала) или уровень тока (в частности, уровень наведенного тока). Следует принимать во внимание, что может использоваться любой подходящий индикатор относительно уровня наведенного сигнала.
Во многих вариантах осуществления, контроллер 301 устройства приема мощности выполнен с возможностью сравнивать индикатор уровня напряжения относительно наведенного сигнала с опорным напряжением и формировать управляющие сообщения тестового сигнала на основе этого сравнения. Если напряжение ниже опорного значения, передается управляющее сообщение тестового сигнала, запрашивающее увеличение уровня электромагнитного тестового сигнала, а если оно выше опорного значения, передается управляющее сообщение тестового сигнала, запрашивающее уменьшение уровня электромагнитного тестового сигнала. В ответ, адаптер 213 увеличивает или уменьшает уровень тестового возбуждающего сигнала, чтобы предоставлять соответствующее изменение электромагнитного тестового сигнала. В частности, вместо простой передач одного сообщения, устройство 105 приема мощности и устройство 101 передачи мощности могут эффективно реализовывать контур управления в течение интервала адаптации, который возбуждает тестовый возбуждающий сигнал для того, чтобы формировать требуемое опорное рабочее условие для теста на предмет посторонних объектов. Предпочтительное значение параметра тестового возбуждающего сигнала может задаваться равным конечному значению после того, как контур сходится к данному значению, соответствующему опорному условию.
Таким образом, устройство 105 приема мощности может управлять уровнем электромагнитного тестового сигнала таким образом, что уровень наведенного сигнала возбуждается к опорному значению. В частности, напряжение по катушке 107 приемного устройства может возбуждаться таким образом, что оно равно данному опорному напряжению.
Подход за счет этого предоставляет возможность устройству 105 приема мощности управлять установлением предварительно определенной конфигурации, в которой типично предоставляется предварительно определенная нагрузка, и наведенный сигнал и, в частности, наведенное напряжение имеют предварительно определенный уровень. Таким образом, опорное рабочее условие устанавливается для устройства 105 приема мощности (посредством самого устройства 105 приема мощности).
В некоторых таких системах, сообщение(я), передаваемое в устройство 101 передачи мощности, может содержать индикатор относительно нагрузки устройства 101 передачи мощности посредством устройства 105 приема мощности, когда устройство 105 приема мощности работает в данной опорной рабочей точке для обнаружения посторонних объектов, т.е. когда переключаемая нагрузка 303 отсоединяется, и уровень наведенного сигнала имеет/равен опорному уровню. В частности, индикатор может служить признаком мощности, которая должна извлекаться из электромагнитного тестового сигнала, когда система работает в сценарии и рабочей конфигурации при отсоединенной переключаемой нагрузке 303 и при опорном уровне наведенного сигнала в катушке устройства приема мощности.
Этот индикатор нагрузки, соответственно, предоставляет информацию относительно эффекта, который устройство 105 приема мощности имеет на электромагнитный тестовый сигнал в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов. В течение этого интервала, устройство 101 передачи мощности задает значение тестового возбуждающего сигнала таким образом, что результирующий уровень наведенного сигнала имеет практически опорное значение (когда посторонний объект не присутствует, и при отсоединенной переключаемой нагрузке 303).
Индикатор нагрузки типично может представлять собой предварительно определенный индикатор нагрузки. Он может быть основан на таких допущениях, что уровень наведенного сигнала имеет опорный уровень, и что переключаемая нагрузка 303 отсоединяется. Во многих вариантах осуществления, предварительно определенный индикатор нагрузки может фактически представлять собой сохраненное значение, которое передается в устройство 101 передачи мощности просто посредством извлечения из запоминающего устройства и передачи без модификации посредством измерений или модификаций на основе существующих условий. Фактически, во многих вариантах осуществления, единственное выполненное измерение представляет собой измерение уровня наведенного сигнала таким образом, что он может возбуждаться до опорного уровня. Тем не менее, во многих вариантах осуществления, предварительно определенный индикатор нагрузки также является независимым от этого, т.е. предварительно определенный индикатор нагрузки извлекается и передается в устройство 101 передачи мощности, и измерения наведенного сигнала затем используются для того, чтобы возбуждать уровень до опорного уровня таким образом, что фактическое рабочее условие равно условию, предполагаемому для предварительно определенного индикатора нагрузки.
Например, в ходе фазы конструирования или изготовления для устройства приема мощности, оно может позиционироваться в тестовой установке, в которой предоставляется электромагнитный сигнал, и в которой обеспечивается то, что другие объекты не присутствуют для того, чтобы извлекать мощность из электромагнитного сигнала обнаружения. Устройство приема мощности может задаваться в конфигурации, соответствующей отсоединенной переключаемой нагрузке 303 (например, нагрузка может не быть включена, или переключатель устройства приема мощности может отсоединять нагрузку). Устройство приема мощности затем может управляться в режиме обнаружения посторонних объектов с помощью тестовой установки, формирующей электромагнитный тестовый сигнал при соответствующих опорных уровнях. Когда достаточно устойчивый режим работы достигается, мощность, извлеченная из электромагнитного тестового сигнала, измеряется (например, посредством измерения мощности возбуждающего сигнала, возбуждающего катушку, формирующую электромагнитный сигнал). Измерение может выполняться при строго управляемых условиях и с высокоточными измерительными устройствами, и в силу этого извлеченная мощность может очень точно измеряться. Измеренное значение затем может программироваться в изготовленных устройствах приема мощности и использоваться в качестве предварительно определенного индикатора нагрузки.
Предварительно определенный индикатор нагрузки в силу этого может составлять предварительно определенное значение, которое передается в устройство передачи мощности и которое предоставляет индикатор относительно нагрузки, которую устройство приема мощности предположительно должно прикладывать к электромагнитному тестовому сигналу, когда устройство 105 приема мощности работает в рабочей конфигурации обнаружения посторонних объектов. Значение представляет собой не просто измерение фактической мощности сигнала, наведенного в катушке 107 приемного устройства, а составляет предварительно определенное значение, которое может включать в себя, например, нагрузку, вызываемую посредством проводящих элементов непосредственно устройства 105 приема мощности (зачастую называемых "дружественным металлом"). Таким образом, устройство 313 передачи сообщений в таких вариантах осуществления передает предварительно определенный индикатор нагрузки, который указывает ожидаемую нагрузку электромагнитного сигнала обнаружения посредством присутствия устройства 105 приема мощности, работающего в конфигурации обнаружения посторонних объектов.
Устройство 205 приема сообщений устройства 101 передачи мощности может принимать предварительно определенный индикатор нагрузки и перенаправлять его в детектор 207 посторонних объектов. Детектор 207 посторонних объектов может выполнять тест для обнаружения посторонних объектов посредством сравнения уровня мощности сформированного электромагнитного тестового сигнала, т.е. уровня мощности передачи, с предварительно определенным индикатором нагрузки. Во многих вариантах осуществления, детектор 207 посторонних объектов может просто вычитать предварительно определенный индикатор нагрузки из уровня мощности передающего устройства. Если результат превышает данное пороговое значение, детектор 207 посторонних объектов может определять то, что посторонний объект обнаружен, а в противном случае считается, что посторонний объект не обнаружен.
В частности, устройство передачи мощности может определять свой уровень передаваемой мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, для которого принимаемая мощность сообщается из устройства 105 приема мощности посредством предварительно определенного индикатора нагрузки. На основе этих значений, детектор 207 посторонних объектов может вычислять разность между передаваемой и принимаемой мощностью и проверять то, находится или нет разность в пределах небольшого диапазона допусков. Если разность находится за пределами диапазона, детектор 207 посторонних объектов указывает то, что посторонний объект обнаружен. Если она находится в пределах диапазона, детектор 207 посторонних объектов указывает то, что обнаружение постороннего объекта не возникает. Этот диапазон может выбираться таким образом, что рассеяние мощности в металлическом объекте, не обнаруженном посредством этой разности мощности, считается допустимо низким.
Конечно, следует принимать во внимание, что другие и типично более сложные критерии принятия решения могут использоваться в других вариантах осуществления.
В качестве другого примера, устройство 101 передачи мощности и устройство 105 приема мощности могут выполнять операцию, которая адаптирует частоту тестового возбуждающего сигнала в ответ на сообщения из устройства 105 приема мощности. Например, устройство 101 передачи мощности может последовательно задавать частоту равной диапазону значений, и устройство 105 приема мощности может передавать индикатор, задание которого приводит к наибольшему принимаемому значению (соответствующему наиболее энергоэффективной передаче и, оптимально, равным частоте возбуждающего сигнала и частотам резонансных схем устройства 101 передачи мощности и устройства 105 приема мощности). Эта частота затем может использоваться для последующих тестов для обнаружения посторонних объектов в течение фазы передачи мощности.
В некоторых вариантах осуществления, адаптер 213 дополнительно может быть выполнен с возможностью определять предпочтительное значение в ответ на ограничение теста для обнаружения посторонних объектов детектора посторонних объектов. Во многих вариантах осуществления, ограничение может представлять собой, по меньшей мере, одно из ограничения на частоту тестового возбуждающего сигнала и ограничения минимального уровня сигнала для тестового возбуждающего сигнала.
Например, во многих вариантах осуществления, желательно, если тестовый возбуждающий сигнал и электромагнитный тестовый сигнал являются максимально возможно слабыми, поскольку это уменьшает любое тепло, вызываемое в потенциальных посторонних объектах, уменьшает потребление мощности, уменьшает конструктивные требования, например, для тестовой катушки 209 и т.д. Тем не менее, одновременно обнаружение посторонних объектов имеет тенденцию быть тем точнее, чем выше уровень сигнала/напряженность поля. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, адаптер 213 может определять предпочтительное значение для уровня сигнала тестового возбуждающего сигнала, но с этот уровень подвергается ограничению минимального уровня сигнала. Таким образом, независимо от информации, принимаемой из устройства 105 приема мощности, адаптер 213 не должен задавать предпочтительный уровень сигнала, который используется для тестового возбуждающего сигнала/электромагнитного тестового сигнала в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов фазы передачи мощности, ниже этого данного порогового значения.
В качестве другого примера, в вариантах осуществления, в которых тестовая катушка 209 составляет часть выходной резонансной схемы, адаптер 213 может быть выполнен с возможностью задавать частоту тестового возбуждающего сигнала по запросу посредством устройства приема мощности, но с подверганием такому ограничению, что эта частота находится в пределах данного частотного диапазона. Это, в частности, позволяет обеспечивать то, что тестовая выходная резонансная схема, содержащая тестовую катушку 209, не возбуждается со слишком большим отклонением от своей оптимальной резонансной частоты.
В некоторых вариантах осуществления, адаптер 213 дополнительно может быть выполнен с возможностью предотвращать переход к фазе передачи мощности устройства передачи мощности, если предпочтительное значение не соответствует критерию. Например, предпочтительное значение может определяться на основе информации, принимаемой из устройства 105 приема мощности, и этот процесс может влечь за собой значение, которое находится за пределами ожидаемого диапазона для параметра. Например, устройство 105 приема мощности может непрерывно запрашивать увеличенную мощность электромагнитного тестового сигнала до тех пор, пока она не имеет очень высокий уровень. Это может служить признаком возникновения аномальной ситуации, например, вызываемой посредством ошибки в устройстве 101 передачи мощности, устройстве 105 приема мощности или присутствия постороннего объекта. Соответственно, адаптер 213 может считать, что определенный параметр находится за пределами рабочего диапазона, и может предотвращаться переход к фазе передачи мощности устройства 101 передачи мощности, за счет этого предотвращая то, что передача высокого уровня мощности начинается в ситуации ошибки. Таким образом, может достигаться более устойчивая и надежная инициализация передачи мощности.
В некоторых вариантах осуществления, детектор 207 посторонних объектов может быть выполнен с возможностью адаптировать параметр теста для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренное значение возбуждающего сигнала в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов.
Например, когда предпочтительное значение определено, тестовый возбуждающий сигнал может формироваться с параметром, заданным равным предпочтительному значению. В частности, тестовый возбуждающий сигнал может формироваться с уровнем и частотой, которые используются в течение временных интервалов обнаружения посторонних объектов фазы передачи мощности. Свойство возбуждающего тестового сигнала может измеряться для этого задания, такое как, например, напряжение или ток, которое предоставляет индикатор относительно полной мощности, извлеченной из электромагнитного тестового сигнала. Измеренное значение может сохраняться и использоваться в качестве опорного для последующих измерений в течение фазы передачи мощности. Таким образом, обнаружение посторонних объектов может быть основано на сравнении с опорным измерением, выполненным в ходе работы в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, т.е. в течение интервала адаптации фазы до передачи мощности. В качестве конкретного примера, тест для обнаружения посторонних объектов может считать, что посторонний объект обнаруживается, если измеренная извлеченная мощность в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов фазы передачи мощности превышает измеренную извлеченную мощность в течение интервала адаптации посредством данного порогового значения.
Такой подход типично позволяет предоставлять улучшенную адаптацию к локальным условиям и позволяет устанавливать типично точную основу для обнаружения изменений, возникающих посредством перехода постороннего объекта в присутствие для устройства передачи мощности в течение фазы передачи мощности. Это позволяет обеспечивать возможность более точного обнаружения посторонних объектов во многих сценариях.
Во многих вариантах осуществления, устройство 101 передачи мощности дополнительно может быть выполнено с возможностью выполнять тесты для обнаружения посторонних объектов до инициализации фазы передачи мощности. Например, как проиллюстрировано на фиг. 6, фаза до передачи мощности может включать в себя один или более временных интервалов обнаружения посторонних объектов после интервала адаптации и до перехода к фазе передачи мощности.
Тесты для обнаружения посторонних объектов, выполняемые в течение этих временных интервалов обнаружения посторонних объектов фазы до передачи мощности, могут выполняться с использованием значений параметров для тестового возбуждающего сигнала, определенных при работе в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, т.е. в интервале адаптации. В связи с этим, тесты для обнаружения посторонних объектов до перехода к фазе передачи мощности могут быть идентичными тестам, выполняемым в течение фазы передачи мощности, т.е. идентичные параметры могут использоваться как для теста для обнаружения посторонних объектов, так и для сформированного тестового возбуждающего сигнала/электромагнитного тестового сигнала.
В таких подходах, детектор 207 посторонних объектов в силу этого может также выполнять тесты для обнаружения посторонних объектов в одном или более начальных тестовых интервалов до передачи мощности. Кроме того, устройство передачи мощности может быть выполнено с возможностью переходить к фазе передачи мощности, только если тесты для обнаружения посторонних объектов, выполняемые в этих начальных тестовых интервалах, указывают то, что обнаружение посторонних объектов не присутствует. Такой подход позволяет снижать риск начала передачи высокого уровня мощности в сценариях, в которых она может вызывать избыточное тепло в постороннем объекте. Кроме того, тесты могут выполняться со всеми преимуществами тестов для обнаружения посторонних объектов, выполняемых в течение фазы передачи мощности (в частности, с системой, работающей в выделенной опорной конфигурации).
Следует принимать во внимание, что положительная реакция устройства 101 передачи мощности в тест для обнаружения посторонних объектов, т.е. указывающая то, что посторонний объект присутствует, может отличаться в различных вариантах осуществления. Фактически, во многих вариантах осуществления, устройство 101 передачи мощности может быть выполнено с возможностью завершать передачу мощности, если тест для обнаружения посторонних объектов указывает то, что посторонний объект может присутствовать.
В некоторых вариантах осуществления, обнаружение посторонних объектов выполнено с возможностью повторно переводить устройство передачи мощности в режим инициализации обнаружения посторонних объектов, если тест для обнаружения посторонних объектов указывает то, что посторонний объект может присутствовать. Устройство 101 передачи мощности дополнительно может передавать в устройство 105 приема мощности индикатор того, что оно переходит в этот режим инициализации обнаружения посторонних объектов, и в ответ устройство 105 приема мощности может переходить в режим инициализации обнаружения посторонних объектов. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, система может эффективно возвращаться в интервал адаптации/режим работы в ответ на положительный тест для обнаружения посторонних объектов. Это может приводить к тому, что система повторяет процесс перехода в предварительно определенную конфигурацию и определяет предпочтительное значение для параметра(ов) тестового возбуждающего сигнала (и в силу этого электромагнитного тестового сигнала). После этого процесса, устройство 101 передачи мощности может снова выполнять определенное число тестов для обнаружения посторонних объектов, и если они указывают то, что посторонний объект не присутствует, оно может продолжать повторный переход к фазе передачи мощности.
Подход позволяет предоставлять повышенную устойчивость и более надежную работу во многих вариантах осуществления. Он, например, позволяет обеспечивать возможность системе автоматически восстанавливаться из ситуаций, когда, например, положительный тест для обнаружения посторонних объектов обусловлен не присутствием постороннего объекта, а вместо этого возникает вследствие неточного теста для обнаружения посторонних объектов на основе неточных допущений. Например, если тест для обнаружения посторонних объектов возникает вследствие слишком высокого сформированного электромагнитного тестового сигнала и в силу этого более высоких фактических потерь мощности в дружественном металле устройства приема мощности, чем ожидаемые, подход позволяет обеспечивать возможность автоматической "перекалибровки" тестового возбуждающего сигнала и теста для обнаружения посторонних объектов. Если это завершается удачно (без последующего обнаружения посторонних объектов), система может повторно начинать передачу мощности.
Такое событие, например, может иметь место, когда изменена позиция устройства приема мощности относительно тестовой катушки устройства передачи мощности. Такое изменение позиции может приводить к тому, что дружественный металл устройства приема мощности изменяет измеренный сигнал устройства передачи мощности и в силу этого затрагивает тест на предмет посторонних объектов. Описанный подход может приводить к тому, что система автоматически перекалибруется согласно измененным условиям.
В некоторых вариантах осуществления, устройство 101 передачи мощности может быть выполнено с возможностью задавать параметр передачи мощности/сигнала передачи мощности в ответ на измерение тестового возбуждающего сигнала в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов. В частности, адаптер 213 может быть выполнен с возможностью задавать максимальный уровень для сигнала передачи мощности в течение интервала передачи мощности в ответ на измерение тестового возбуждающего сигнала в течение интервала обнаружения посторонних объектов.
Например, мощность тестового возбуждающего сигнала может определяться на основе измерений тока и/или напряжения тестового возбуждающего сигнала. Этот уровень мощности отражает мощность, которая извлекается из электромагнитного тестового сигнала. Она может сравниваться с ожидаемой мощностью, которая должна извлекаться из электромагнитного тестового сигнала посредством устройства 105 приема мощности. Если два значения являются очень близкими, можно предполагать, что присутствует только устройство 105 приема мощности, и высокий уровень мощности сигнала передачи мощности в течение временного интервала передачи мощности должен разрешаться. Тем не менее, если разность является более высокой, но по–прежнему недостаточно высокой для того, чтобы приводить к положительному обнаружению посторонних объектов, измерение по–прежнему может отражать риск того, что некоторая мощность потеряна в объекте, отличном от устройства 105 приема мощности. Устройство 101 передачи мощности может в этом случае уменьшать максимальный уровень мощности сигнала передачи мощности таким образом, что потенциальные потери мощности за пределами устройства приема мощности обеспечиваются достаточно низкими, чтобы, например, не рисковать нагревом до чрезмерных температур.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, устройство 101 передачи мощности может использовать измерения в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов, чтобы определять максимальную амплитуду (и/или частоту) сигнала передачи мощности, которые считаются приемлемыми в то, что предполагается то, что любые результирующие потери мощности за пределами устройства 105 приема мощности по–прежнему должны приводить к потенциальным повышениям температуры, которые находятся в приемлемых пределах. Устройство 101 передачи мощности затем может ограничивать сигнал передачи мощности этим максимальным значением и, например, формировать оповещение или передавать предупреждающее сообщение в устройство 105 приема мощности, если оно пытается увеличивать уровень мощности выше этого определенного максимального уровня.
Следует принимать во внимание, что вышеприведенное описание для понятности описывает варианты осуществления со ссылкой на различные функциональные схемы, модули и процессоры. Тем не менее, должно быть очевидным, что любое надлежащее распределение функциональности между различными функциональными схемами, модулями или процессорами может использоваться без отступления от изобретения. Например, функциональность, проиллюстрированная как выполняемая посредством отдельных процессоров или контроллеров, может выполняться посредством одного процессора или контроллера. Следовательно, ссылки на конкретные функциональные модули или схемы должны рассматриваться только как ссылки на надлежащее средство предоставления описанной функциональности, а не обозначать точную логическую или физическую структуру либо организацию.
Изобретение может реализовываться в любой надлежащей форме, включающей в себя аппаратные средства, программное обеспечение, микропрограммное обеспечение или любую комбинацию вышеозначенного. Необязательно, изобретение может реализовываться, по меньшей мере, частично как вычислительное программное обеспечение, выполняемое на одном или более процессоров данных и/или процессоров цифровых сигналов. Элементы и компоненты варианта осуществления изобретения могут физически, функционально и логически реализовываться любым надлежащим образом. Фактически, функциональность может реализовываться в одном модуле, во множестве моделей или как часть других функциональных модулей. По существу, изобретение может реализовываться в одном модуле или может быть физически и функционально распределено между различными модулями, схемами и процессорами.
Хотя настоящее изобретение описано в связи с некоторыми вариантами осуществления, оно не имеет намерение быть ограниченным конкретной изложенной в данном документе формой. Вместо этого, объем настоящего изобретения ограничен только посредством прилагаемой формулы изобретения. Дополнительно, хотя предположительно признак описывается в данном документе в связи с конкретными вариантами осуществления, специалисты в данной области техники должны признавать, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут комбинироваться в соответствии с изобретением. В формуле изобретения, термин "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов.
Следует принимать во внимание, что ссылка на предпочтительное значение не подразумевает ограничения за его пределами как значения, определенного в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, т.е. предпочтительно на основе его определения в процессе адаптации. Ссылки на предпочтительное значение могут подставляться вместо ссылок, например, на первое значение.
Более того, хотя перечислены по отдельности, множество средств, элементов, схем или этапов способа могут реализовываться посредством, к примеру, одной схемы, модуля или процессора. Дополнительно, хотя отдельные признаки могут быть включены в различные пункты формулы изобретения, они могут преимущественно комбинироваться, и их включение в различные пункты формулы изобретения не подразумевает то, что комбинация признаков не является выполнимой и/или преимущественной. Так же, включение признака в одну категорию пунктов формулы изобретения не налагает ограничение на эту категорию, а вместо этого указывает то, что признак является в равной степени применимым к другим категориям пунктов формулы изобретения по мере необходимости. Более того, порядок признаков в пунктах формулы изобретения не налагает какой–либо конкретный порядок, в котором должны осуществляться признаки, и, в частности, порядок отдельных этапов в пункте формулы изобретения на способ не подразумевает то, что этапы должны выполняться в этом порядке. Вместо этого, этапы могут выполняться в любом надлежащем порядке. Кроме того, ссылки в единственном числе не исключают множественность. Таким образом, ссылки на "первый", "второй" и т.д. не исключают множественность. Ссылки с номерами в формуле изобретения предоставлены просто в качестве поясняющего примера, и они не должны истолковываться как каким–либо образом ограничивающие объем формулы изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ | 2019 |
|
RU2777986C2 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ | 2019 |
|
RU2786083C2 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ | 2014 |
|
RU2649907C2 |
| БЕСПРОВОДНОЙ ИНДУКТИВНЫЙ ПЕРЕНОС ПИТАНИЯ | 2017 |
|
RU2706348C1 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА ИНДУКТИВНОЙ МОЩНОСТИ | 2014 |
|
RU2658864C2 |
| Устройство и способ беспроводной передачи энергии | 2019 |
|
RU2777966C1 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ | 2015 |
|
RU2692482C2 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ | 2015 |
|
RU2667506C1 |
| ТЕПЛОВОЙ БАРЬЕР ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ | 2014 |
|
RU2666793C2 |
| БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ | 2015 |
|
RU2674436C2 |
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении повышенной точности и/или надежности тестов для обнаружения посторонних объектов в течение фазы передачи мощности. Устройство (101) передачи мощности для системы беспроводной передачи мощности содержит катушку (103) передающего устройства, и формирователь (201) сигналов управления формирует возбуждающий сигнал для катушки (103) передающего устройства с использованием повторяющегося временного кадра с временным интервалом передачи мощности и временным интервалом обнаружения посторонних объектов. Тестовый генератор (211) формирует тестовый возбуждающий сигнал для тестовой катушки (209) в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов. Детектор (207) посторонних объектов выполняет тест для обнаружения посторонних объектов на основе измеренного параметра для тестового возбуждающего сигнала. До перехода к фазе передачи мощности адаптер (213) управляет устройством (101) передачи мощности таким образом, что оно работает в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором предпочтительное значение параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала определяется в ответ, по меньшей мере, на первое сообщение, принимаемое из устройства (105) приема мощности. В течение временного интервала обнаружения посторонних объектов параметр сигналов задается равным предпочтительному значению. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Устройство (101) передачи мощности для беспроводного предоставления мощности в устройство (105) приема мощности через сигнал индуктивной передачи мощности; причем устройство (101) передачи мощности содержит:
– катушку (103) устройства передачи для формирования сигнала передачи мощности;
– формирователь (201) сигналов управления для формирования возбуждающего сигнала для катушки (103) устройства передачи, причем формирователь (201) сигналов управления выполнен с возможностью, в течение фазы передачи мощности, формировать возбуждающий сигнал для того, чтобы использовать повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал обнаружения посторонних объектов;
– приемное устройство (205) для приема сообщений из устройства (105) приема мощности;
причем устройство передачи мощности отличается тем, что дополнительно содержит:
– тестовую катушку (209) для формирования электромагнитного тестового сигнала;
– тестовый генератор (211), выполненный с возможностью формировать тестовый возбуждающий сигнал для тестовой катушки (209), чтобы предоставлять электромагнитный тестовый сигнал в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов;
– детектор (207) посторонних объектов, выполненный с возможностью выполнять тест для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренный параметр для тестового возбуждающего сигнала;
– адаптер (213) для, до перехода к фазе передачи мощности, управления устройством (101) передачи мощности для работы в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором предпочтительное значение параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала определяется в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принимаемое из устройства (105) приема мощности; и
– при этом тестовый генератор (211) выполнен с возможностью установки параметра сигналов тестового возбуждающего сигнала на предпочтительное значение в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов.
2. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором первое сообщение содержит индикатор свойства устройства приема мощности.
3. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором первое сообщение содержит индикатор ожидаемого влияния устройства приема мощности на опорный электромагнитный тестовый сигнал.
4. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором первое сообщение содержит индикатор ограничения для параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала.
5. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором первое сообщение содержит индикатор разности между текущим рабочим значением устройства приема мощности и тестовым рабочим значением опорного устройства приема мощности.
6. Устройство передачи мощности по п. 1, в котором адаптер дополнительно выполнен с возможностью определять предпочтительное значение в ответ на ограничение теста для обнаружения посторонних объектов детектора посторонних объектов.
7. Устройство передачи мощности по п. 6, в котором ограничение представляет собой по меньшей мере одно из минимального уровня сигнала и ограничения на частоту тестового возбуждающего сигнала.
8. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором тестовый генератор (211) выполнен с возможностью формировать тестовый возбуждающий сигнал с параметром возбуждения тестового возбуждающего сигнала, адаптированным к предпочтительному значению в начальном тестовом интервале до фазы передачи мощности; и детектор (207) посторонних объектов выполнен с возможностью выполнять тест для обнаружения посторонних объектов в начальном тестовом интервале.
9. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором если тест для обнаружения посторонних объектов во временном интервале обнаружения посторонних объектов указывает на присутствующий посторонний объект, детектор (207) посторонних объектов выполнен с возможностью повторно переводить устройство (101) передачи мощности в режим инициализации обнаружения посторонних объектов.
10. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором адаптер (213) выполнен с возможностью предотвращать устройство (101) передачи мощности, от перехода к фазе передачи мощности, если предпочтительное значение не соответствует критерию.
11. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором детектор (207) посторонних объектов выполнен с возможностью адаптировать параметр теста для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренное значение возбуждающего сигнала в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов.
12. Устройство передачи мощности по любому из предшествующих пунктов, в котором адаптер (213) выполнен с возможностью задавать максимальный уровень для сигнала передачи мощности в течение интервала передачи мощности в ответ на измерение тестового возбуждающего сигнала в течение интервала обнаружения посторонних объектов.
13. Система беспроводной передачи мощности, содержащая устройство (101) передачи мощности для беспроводного предоставления мощности в устройство (105) приема мощности через сигнал индуктивной передачи мощности, причем устройство (101) передачи мощности содержит:
– катушку (103) устройства передачи для формирования сигнала передачи мощности;
– формирователь (201) сигналов управления для формирования возбуждающего сигнала для катушки (103) устройства передачи, причем формирователь (201) сигналов управления выполнен с возможностью, в течение фазы передачи мощности, формировать возбуждающий сигнал для того, чтобы использовать повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал обнаружения посторонних объектов, причем мощность сигнала передачи мощности уменьшается в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов относительно временного интервала передачи мощности;
– приемное устройство (205) для приема сообщений из устройства (105) приема мощности;
– тестовую катушку (209) для формирования электромагнитного тестового сигнала;
– тестовый генератор (211), выполненный с возможностью формировать тестовый возбуждающий сигнал для тестовой катушки (209), чтобы предоставлять электромагнитный тестовый сигнал в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов;
– детектор (207) посторонних объектов, выполненный с возможностью выполнять тест для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренный параметр для тестового возбуждающего сигнала;
– адаптер (213) для, до перехода к фазе передачи мощности, управления устройством (101) передачи мощности для работы в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором предпочтительное значение параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала определяется в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принимаемое из устройства (105) приема мощности; и
– при этом тестовый генератор (211) выполнен с возможностью установки параметра сигналов тестового возбуждающего сигнала на предпочтительное значение в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов;
– и причем устройство (105) приема мощности содержит:
– катушку (107) для приема мощности для извлечения мощности из сигнала передачи мощности;
– контроллер (305, 309) обнаружения посторонних объектов для уменьшения нагрузки устройства приема мощности в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов;
– устройство (313) передачи сообщений для передачи первого сообщения в устройство передачи мощности.
14. Система беспроводной передачи мощности по п. 13, в которой устройство приема мощности дополнительно содержит контроллер (301) устройства приема мощности, выполненный с возможностью управлять устройством приема мощности для работы в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором устройство приема мощности передает по меньшей мере одно сообщение в устройство передачи мощности для смещения тестового возбуждающего сигнала в сторону возникновения опорного состояния на устройстве приема мощности.
15. Способ работы для устройства (101) передачи мощности, предоставляющего в беспроводном режиме мощность в устройство (105) приема мощности через сигнал индуктивной передачи мощности; причем устройство (101) передачи мощности содержит:
– катушку (103) устройства передачи для формирования сигнала передачи мощности,
– тестовую катушку (209) для формирования электромагнитного тестового сигнала, и
– приемное устройство (205) для приема сообщений из устройства (105) приема мощности; и
– причем способ содержит этапы, на которых:
– формируют возбуждающий сигнал для катушки (103) устройства передачи, причем возбуждающий сигнал в течение фазы передачи мощности использует повторяющийся временной кадр, содержащий по меньшей мере временной интервал передачи мощности и временной интервал обнаружения посторонних объектов;
– формируют тестовый возбуждающий сигнал для тестовой катушки (209), чтобы предоставлять электромагнитный тестовый сигнал в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов;
– выполняют тест для обнаружения посторонних объектов в ответ на измеренный параметр для тестового возбуждающего сигнала; и
– до перехода к фазе передачи мощности, управляют устройством (101) передачи мощности для работы в режиме инициализации обнаружения посторонних объектов, в котором предпочтительное значение параметра сигналов для тестового возбуждающего сигнала определяется в ответ по меньшей мере на первое сообщение, принимаемое из устройства (105) приема мощности; и
– при этом тестовый возбуждающий сигнал формируется с параметром сигналов, установленным на предпочтительное значение в течение временного интервала обнаружения посторонних объектов.
| US 2016087690 A1, 24.03.2016 | |||
| US 2016126747 A1, 05.05.2016 | |||
| US 2010013322 A1, 21.01.2010 | |||
| СИСТЕМА БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ | 2010 |
|
RU2408124C1 |
