計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸?shù)碾娔軗p耗的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法，所述感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)包括電能發(fā)送器（112），電能發(fā)送器（112）用于經(jīng)由發(fā)送器線圈（114）和接收器線圈（104）將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收器（110），所述方法包括：獲取步驟，由電能發(fā)送器獲取用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，以使所述電能發(fā)送器與所述電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能損耗的時(shí)間；以及計(jì)算步驟，根據(jù)所獲得的時(shí)間信息和從所述電能接收器傳送來的所接收電能參數(shù)，計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗。
【專利說明】計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸?shù)碾娔軗p耗
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在電能發(fā)送器中計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法。
[0002]本發(fā)明還涉及一種在電能接收器中使得能夠計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法。
[0003]本發(fā)明還涉及一種電能發(fā)送器、一種電能接收器和一種通信信號(hào)。
[0004]本發(fā)明涉及電能傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，特別地，涉及一種用于計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的方法和裝置。
[0005]經(jīng)由磁感應(yīng)的電能傳輸是眾所周知的方法，主要應(yīng)用于在初級(jí)和次級(jí)線圈之間具有緊密耦合的變壓器中。通過將初級(jí)和次級(jí)線圈分離到兩個(gè)裝置中，基于松耦合變壓器的原理，在這些裝置之間的無線電能傳輸變得可能。這種系統(tǒng)的基本元件是包含初級(jí)線圈的電能發(fā)送器和包含次級(jí)線圈的電能接收器。
【背景技術(shù)】
[0006]經(jīng) 由 http://www.wirelesspowerconsortium.com/ downloads/wireless-power-specification-part-1.html 可獲得的文獻(xiàn)“System description, Wireless PowerTransfer,第 I 卷:Low Power,第 I 部分！Interface Definition,版本 1.0, 2010 年 7 月，Wireless Power Consortium出版”,也被稱為Qi無線電能規(guī)范，描述了電能的無線傳輸。
[0007]為了準(zhǔn)備和控制這種無線、感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)中的電能發(fā)送器和電能接收器之間的電能傳輸，電能接收器將信息傳送給電能發(fā)送器。例如，電能接收器可以傳送指示接收的電能(例如，整流的電能)的數(shù)據(jù)包。
[0008]問題是，由于由電能發(fā)送器產(chǎn)生的磁場(chǎng)而引起的渦流，放置在電能發(fā)送器的表面上的金屬物體會(huì)達(dá)到不希望的高溫(高于65° C)。這是不想要的情形。這種加熱能引起外殼燃燒和塑料熔化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種用于電能傳輸?shù)姆椒ê脱b置，其允許發(fā)送器避免加熱金屬物體。
[0010]為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法包括由電能發(fā)送器執(zhí)行的以下步驟，所述感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)包括電能發(fā)送器，電能發(fā)送器用于經(jīng)由發(fā)送器線圈和接收器線圈將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收器:
-獲取從電能接收器傳送來的所接收電能參數(shù)；
-獲取從電能接收器傳送來的用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，以使能電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間；
-根據(jù)所獲得的時(shí)間信息和所接收電能參數(shù)來計(jì)算電能損耗。
[0011]為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種使能計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法包括由電能接收器執(zhí)行的以下步驟，所述感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)包括電能發(fā)送器，電能發(fā)送器用于經(jīng)由發(fā)送器線圈和接收器線圈將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收器:
-將用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息傳送到電能發(fā)送器，以使電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間；
-根據(jù)所述時(shí)間信息來確定所接收電能參數(shù)，以及-將所接收電能參數(shù)傳送到電能發(fā)送器。
[0012]這些措施具有的效果是電能損耗被精確地確定，這是因?yàn)樗邮针娔芎退l(fā)送電能是根據(jù)相同的時(shí)間信息來確定的，例如在相同的、經(jīng)對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間窗口中?？梢酝ㄟ^獲取凈的所發(fā)送電能與總的所接收電能之間的差來估算金屬物體中的電能損耗。為了防止太多的電能被耗費(fèi)在金屬物體中，如果電能損耗超出閾值，則電能發(fā)送器終止電能傳輸。有利地，通過確定不是系統(tǒng)正常的電能損耗的一部分的電能損耗而防止金屬物體變熱。
[0013]為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種電能接收器包括通信單元，通信單元用于與電能發(fā)送器通信，電能發(fā)送器用于經(jīng)由發(fā)送器線圈和接收器線圈將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收器，電能接收器被布置為根據(jù)時(shí)間信息確定所接收電能參數(shù)，以及通信單元被布置為傳送所接收電能參數(shù)并傳送用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的所述時(shí)間信息，以使能電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間。
[0014]為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種電能發(fā)送器包括通信單元，通信單元用于與電能接收器相通信，電能接收器被布置為經(jīng)由發(fā)送器線圈和接收器線圈從電能發(fā)送器感應(yīng)式地接收電能，通信單元被布置為傳送所接收電能參數(shù)和用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，電能發(fā)送器被布置為:根據(jù)在電能傳輸期間從電能接收器傳送來的所接收電能參數(shù)以及通過應(yīng)用從電能接收器傳送來的時(shí)間信息計(jì)算從電能發(fā)送器至電能接收器的電能的傳輸期間的電能損耗，以計(jì)算電能發(fā)送器和電能接收器之間的電能損耗。
[0015]為了這個(gè)目的，按照本發(fā)明的另一方面，一種從電能接收器傳送到電能發(fā)送器的通信信號(hào)被布置為傳送所接收電能參數(shù)和用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，以使電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間，以計(jì)算電能發(fā)送器和電能接收器之間的電能損耗，其中，電能接收器被布置為經(jīng)由發(fā)送器線圈和接收器線圈從電能發(fā)送器感應(yīng)式地接收電能。
[0016]有利地，這些裝置和信號(hào)組成了一種用于無線電能傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)被使能根據(jù)所接收電能參數(shù)和時(shí)間信息，計(jì)算從電能發(fā)送器到電能接收器的電能的傳輸期間的電能損耗，以計(jì)算電能發(fā)送器和電能接收器之間的電能損耗。
[0017]可選地，在方法、裝置和/或信號(hào)中，時(shí)間信息包括時(shí)間窗口的大小和時(shí)間窗口相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)的偏移量。
[0018]可選地,一種計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法，感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)包括電能發(fā)送器，電能發(fā)送器用于經(jīng)由發(fā)送器線圈和接收器線圈將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收器，所述方法包括以下步驟:
-由電能發(fā)送器獲取用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，以使電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能損耗的時(shí)間；
-根據(jù)所獲得的時(shí)間信息和從電能接收器傳送來的所接收電能參數(shù)，計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗。
[0019]可選地，定時(shí)信息包括時(shí)間窗口的大小和時(shí)間窗口相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)的偏移量。[0020]可選地，時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)與從電能接收器到電能發(fā)送器的包的傳送有關(guān)。
[0021]可選地，時(shí)間基準(zhǔn)對(duì)應(yīng)于傳送給定位的包的結(jié)束。
[0022]可選地，與時(shí)間基準(zhǔn)有關(guān)的包包含所接收電能信息，所述所接收電能信息被電能發(fā)送器用來計(jì)算電能損耗。
[0023]可選地，與時(shí)間基準(zhǔn)有關(guān)的包先于包含所接收電能參數(shù)信息的包，所述所接收電能信息被電能發(fā)送器用來計(jì)算電能損耗。
[0024]可選地，所述時(shí)間窗口的大小被降為零或相對(duì)小的值，電能接收器由此獲取單個(gè)測(cè)量結(jié)果來確定所接收電能，并且電能發(fā)送器計(jì)算與該測(cè)量結(jié)果對(duì)準(zhǔn)的電能損耗。
[0025]可選地，電能接收器包括一單元，該單元用于在電能傳輸之前傳送與時(shí)間對(duì)準(zhǔn)參數(shù)有關(guān)的參數(shù)，以使電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間。
[0026]可選地，電能接收器還包括一單元，該單元用于通過以下項(xiàng)將其接收的電能傳送到電能發(fā)送器:
-單個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體，或者
-通過兩個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體，其中，第一數(shù)據(jù)實(shí)體包括輸出值，且第二個(gè)實(shí)體包括與接收器或移動(dòng)裝置內(nèi)的電能損耗有關(guān)的電能發(fā)送器能夠據(jù)以計(jì)算所接收電能的信息。
[0027]可選地，電能發(fā)送器包括一單元，該單元用于根據(jù)電能傳輸期間從電能接收器傳送來的所接收電能并通過應(yīng)用在電能傳輸之前從電能接收器傳送來的用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的計(jì)時(shí)信息，計(jì)算在從電能發(fā)送器至電能接收器的電能的傳輸期間的電能損耗，以計(jì)算電能發(fā)送器和電能接收器之間的電能損耗。
[0028]可選地，電能發(fā)送器還可以包括:
-一單元，用于應(yīng)用由電能接收器傳送來的所接收電能信息的多個(gè)實(shí)例，以改善電能損耗計(jì)算方法的魯棒性；
-一單元，用于如果對(duì)于兩個(gè)或更多個(gè)接連的實(shí)例，電能損耗都超出閾值，則終止電能傳輸；
-一單元，用于獲取兩個(gè)或更多個(gè)接連的實(shí)例的平均，以計(jì)算這些實(shí)例上的平均電能損耗。
[0029]本發(fā)明還包括電能傳輸系統(tǒng)，電能傳輸系統(tǒng)包含如上所述的電能發(fā)送器以及如上所述的電能接收器。
[0030]在所附權(quán)利要求中給出了根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的另外的優(yōu)選實(shí)施例，其公開通過引用被合并于此。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]根據(jù)下列描述中作為示例而描述的實(shí)施例以及附圖，本發(fā)明的這些以及其它方面將顯而易見，并且將參照下列描述中作為示例而描述的實(shí)施例以及參照附圖來進(jìn)一步闡明本發(fā)明的這些以及其它方面。
[0032]圖1示出了作為負(fù)載階躍(load step)的結(jié)果的所接收電能和所發(fā)送電能的變化的示例；
圖2根據(jù)實(shí)施例圖示了時(shí)間窗口的定義；以及
圖3描述了如何確定時(shí)間基準(zhǔn)的實(shí)施例。這些圖純粹是圖示性的，而非按比例繪制。在圖中，與已經(jīng)描述的元素相對(duì)應(yīng)的元素具有相同的標(biāo)記數(shù)字。
[0033]圖4示出了一種計(jì)算電能損耗的方法，以及一種使得能夠計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法。
[0034]圖5示出了感應(yīng)式電能系統(tǒng)中的發(fā)送器和接收器。
【具體實(shí)施方式】
[0035]一種用于防止金屬物體變熱的方法將是，確定并非是系統(tǒng)的正常電能損耗的一部分的電能損耗?？梢酝ㄟ^獲得凈的所發(fā)送電能和總的所接收電能之間的差來估算金屬物體內(nèi)的電能損耗。為了防止太多的電能被耗費(fèi)到金屬物體中，如果電能損耗超出閾值，則電能發(fā)送器終止電能傳輸。
[0036]為了確定電能損耗，電能接收器例如通過測(cè)量它的整流的電壓和電流、將電流和電壓相乘、并加上電能接收器中的內(nèi)部電能損耗的估算來估算其總所接收電能。電能接收器將所接收電能傳送到電能發(fā)送器，例如，以諸如每5秒的最小速率進(jìn)行傳送。這種最小速率表示，兩個(gè)接連的所接收電能信息數(shù)據(jù)的結(jié)尾之間在時(shí)間上的距離最大是5秒。
[0037]電能發(fā)送器例如通過測(cè)量輸入電壓和電流、將輸入電壓和電流相乘、以及從中間結(jié)果中減去電能發(fā)送器的內(nèi)部電能損耗的估算來估算其凈的所發(fā)送電能。然后，電能發(fā)送器通過從所發(fā)送電能中減去傳送的所接收電能來計(jì)算電能損耗。如果差超出閾值，則電能發(fā)送器假定太多電能被耗費(fèi)在金屬物體中并終止電能傳輸。通過下式定義終止標(biāo)準(zhǔn):
Ρχ-ΡΕ>閾值其中:
Pt=估算的凈的所發(fā)送電能Pk=估算的總的所接收電能Pt-Pr=估算的電能損耗閾值=安全界限
該閾值可能并入估算的所發(fā)送電能和所接收電能的不精確。重要的是，在估算發(fā)送和所接收電能中實(shí)現(xiàn)高精度以及在計(jì)算電能損耗中減少誤差(error)。
[0038]如果輸出負(fù)載隨時(shí)間而波動(dòng)，如果測(cè)量結(jié)果以及所發(fā)送和所接收電能的估算在時(shí)間上沒有對(duì)準(zhǔn)，則在電能損耗的計(jì)算中將出現(xiàn)誤差。通過在某一較長(zhǎng)時(shí)段上獲取所發(fā)送電能和所接收電能的平均來減少這個(gè)誤差。
[0039]平均電能測(cè)量結(jié)果的可能的實(shí)現(xiàn)方式是將瞬時(shí)測(cè)量結(jié)果的多個(gè)采樣相加并用一段時(shí)間上的采樣的數(shù)目除該結(jié)果。
[0040]另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式是，與先前計(jì)算的平均成比例地獲取每個(gè)新采樣的貢獻(xiàn)。因此，例如，如果電能接收器在某一時(shí)段內(nèi)獲得20個(gè)采樣，則新平均將是:
新采樣*1/20+舊平均*19/20。
[0041]再一種可能性是，應(yīng)用低通濾波器來使實(shí)際測(cè)得的值的貢獻(xiàn)衰減。例如，可以使用經(jīng)由電阻器連接到所測(cè)得信號(hào)的電容器來對(duì)此進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
[0042]圖1示出了作為負(fù)載階躍的結(jié)果的所接收電能和所發(fā)送電能的變化的示例。電能接收器在其上平均其所接收電能的時(shí)段并不為電能發(fā)送器所知，并且可以隨著設(shè)計(jì)而改變。通過圖1圖示了這個(gè)問題。該圖示出了作為負(fù)載階躍(負(fù)載的急劇增大或減小)的結(jié)果的所接收電能(Rx-電能)和所發(fā)送電能(Tx-電能)的變化。
[0043]在圖1中，在其上獲取平均的所發(fā)送電能的窗口(Tx-窗口)沒有對(duì)準(zhǔn)在其上獲取平均的所接收電能的窗口(Rx-窗口)。例如，如果作為負(fù)載階躍的結(jié)果，Tx和Rx電能都從IW變化到5W，則在Rx-窗口中的平均的所接收電能將是3W，而在Tx-窗口中的所發(fā)送電能將是4W，這在電能損耗的估算中導(dǎo)致了 IW的(額外的)誤差。
[0044]作為解決方法，電能發(fā)送器和電能接收器可以分別測(cè)量在兩個(gè)接連的所接收電能包之間的時(shí)段上的平均的所發(fā)送電能和平均的所接收電能。然而，如果所接收電能包由于通信錯(cuò)誤而未到達(dá)電能發(fā)送器，則這種方法將會(huì)失敗。
[0045]本發(fā)明通過將所發(fā)送電能的估算在時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)所接收電能的估算來降低由動(dòng)態(tài)輸出負(fù)載導(dǎo)致的電能損耗檢測(cè)方法中的誤差。為了這個(gè)目的，電能發(fā)送器將獲取用于對(duì)準(zhǔn)測(cè)量所發(fā)送電能和所接收電能的時(shí)間的信息。該信息例如可以是時(shí)間窗口參數(shù)，其用于在配置階段期間設(shè)置電能發(fā)送器的時(shí)間窗口，以使能電能發(fā)送器通過應(yīng)用這個(gè)時(shí)間窗口而將其所發(fā)送電能估算對(duì)準(zhǔn)所接收電能估算。
[0046]對(duì)于上述的電能損耗方法，如果輸出負(fù)載波動(dòng)，為了使電能發(fā)送器能消除或減少電能損耗的計(jì)算誤差，電能發(fā)送器需要電能損耗必須被計(jì)算的時(shí)間上的時(shí)段。
[0047]為了這個(gè)目的，電能接收器在系統(tǒng)的配置期間傳送用于確定時(shí)間窗口的設(shè)置的參數(shù)。電能發(fā)送器應(yīng)用窗口設(shè)置，以將其所發(fā)送電能的估算對(duì)準(zhǔn)所接收電能的估算。
[0048]在電能發(fā)送器中，可以預(yù)先存儲(chǔ)默認(rèn)時(shí)間窗口在那兒。如果電能接收器沒有傳送這樣的定時(shí)參數(shù)(timing parameter),則電能發(fā)送器應(yīng)用它們的默認(rèn)值。
[0049]時(shí)間窗口由下列兩個(gè)參數(shù)來決定。
[0050]1、窗口大小——例如8位值。例如，這個(gè)參數(shù)的范圍可以是例如O秒至12.750秒。窗口大小的合理值可以是I秒。同樣，默認(rèn)值可以是I秒。窗口大小也可以減為相對(duì)小的值,例如100毫秒或255毫秒。
[0051]2、窗口偏移量-例如8位值。這個(gè)值表不時(shí)間窗口相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)的偏移量。
優(yōu)選地，偏移量被定義在時(shí)間窗口的結(jié)尾和基準(zhǔn)點(diǎn)之間，但是也可能使用時(shí)間窗口的起點(diǎn)來確定相對(duì)于基準(zhǔn)的偏移量。例如，偏移量參數(shù)的范圍可以是從O毫秒至255毫秒。偏移量的合理值可以是100毫秒。同樣，默認(rèn)值可以是100毫秒。
[0052]3、可以根據(jù)包的某一位被從電能接收器傳送到電能發(fā)送器的時(shí)刻來定義時(shí)間基準(zhǔn)。該包優(yōu)選地是電能發(fā)送器用來計(jì)算電能損耗的所接收電能包，這是因?yàn)椋ㄟ^接收這個(gè)包，在所接收電能信息和電能發(fā)送器需要來計(jì)算電能損耗的時(shí)間窗口之間，電能發(fā)送器可以一定具有正確的關(guān)系。
[0053]確定時(shí)間基準(zhǔn)的示例性實(shí)施例如下:
a.通過所接收電能包的最后一位的傳送(的結(jié)束)來確定時(shí)間基準(zhǔn)。典型地，電能接收器知道傳送所接收電能包的長(zhǎng)度以及因而的時(shí)間(例如，20毫秒)，并且電能接收器設(shè)計(jì)者還知道根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算所接收電能的時(shí)間(例如，80毫秒)——這意味著可以相當(dāng)精確地確定窗口偏移量(例如，100毫秒)。
[0054]b.通過所接收電能包的第一位的傳送來確定時(shí)間基準(zhǔn)。這個(gè)定時(shí)可以是更加精確一點(diǎn)的，因?yàn)榇藭r(shí)消除了包傳輸時(shí)間的不精確。然而，電能發(fā)送器必須存儲(chǔ)包的第一位的接收的時(shí)間，并且在電能發(fā)送器知道該位是所接收電能包的一部分之前，等待該包的剩余部分的接收。
[0055]圖2圖示了根據(jù)實(shí)施例a.的時(shí)間窗口的定義，其中，由所接收電能包(Rx-電能)的最后一位的傳送的結(jié)束來定義基準(zhǔn)時(shí)間。時(shí)間窗口的結(jié)束和基準(zhǔn)時(shí)間之間的時(shí)間由窗口偏移量來決定。窗口的開始和結(jié)束之間的時(shí)間由窗口大小來決定。
[0056]電能發(fā)送器的可能的實(shí)現(xiàn)方式是對(duì)在小的時(shí)間步長(zhǎng)上的其平均電能進(jìn)行采樣，并且將這些值存入存儲(chǔ)器中。步長(zhǎng)值例如可以是10毫秒。在接收到所接收電能包之后，電能發(fā)送器查找存儲(chǔ)的值，并且計(jì)算在配置的時(shí)間窗口上的平均值。對(duì)于1000毫秒的窗口大小以及100毫秒的相對(duì)于所接收電能包的最后一位的窗口偏移量，電能發(fā)送器必須存儲(chǔ)例如110個(gè)采樣。電能發(fā)送器可以循環(huán)地存儲(chǔ)所發(fā)送電能采樣，由此，其用最新的采樣蓋寫最舊的采樣。
[0057]如果電能發(fā)送器沒有基于在單個(gè)電能接收消息中攜帶的信息而終止電能傳輸，則可以改善電能損耗方法的魯棒性。
[0058]在終止電能傳輸之前，電能發(fā)送器可以等待一個(gè)或多個(gè)附加的所接收電能包。因此，如果根據(jù)與單個(gè)所接收電能包有關(guān)的信息將超出電能損耗閾值，則電能發(fā)送器可以決定將終止電能傳輸?shù)臎Q策延遲到接連的包的接收。
[0059]如果對(duì)于兩個(gè)或更多個(gè)接連的所接收電能包中的每個(gè)來說，電能損耗都超出閾值，則它可以終止電能傳輸。
[0060]它可以對(duì)與最后兩個(gè)或更多個(gè)所接收電能包相對(duì)應(yīng)的所計(jì)算的電能損耗進(jìn)行平均，并且如果該平均超出閾值，則終止電能傳輸。
[0061]依靠于如上述描述中所所示的所接收電能包，可以將所接收電能從電能接收器傳送到電能發(fā)送器。然而，本發(fā)明并不局限于傳送所接收電能的這種形式。
`[0062]電能接收器還可以以其它形式傳送其所接收電能，像:
?傳送像例如整流的輸出電能的(任何形式的)輸出電能，以及附加地，傳送使能電能發(fā)送器根據(jù)輸出電能計(jì)算所接收電能的信息?？梢詫⒏郊有畔⒆鳛閱为?dú)的包進(jìn)行傳送，但是也可以將附加信息與輸出電能信息一起包括在單個(gè)包中，附加信息例如可以包含:
1、接收器中的實(shí)際電能損耗，其中，電能發(fā)送器應(yīng)該將其加到輸出電能中來計(jì)算所接收電能。優(yōu)選地，在與輸出電能相同的包內(nèi)傳送該信息，或者在輸出電能包之前或之后不久，在單獨(dú)的包中傳送該信息。
[0063]2、電能校正因數(shù)和電能偏移量因數(shù)，其中，電能發(fā)送器應(yīng)該將電能校正因數(shù)與輸出電能相乘，以及電能發(fā)送器應(yīng)該將電能偏移量因數(shù)加到輸出電能中以計(jì)算所接收電能。為了減少電能傳輸期間的傳送開銷，可以在配置期間由接收器傳送這種校正信息。
[0064]本發(fā)明應(yīng)用向著基準(zhǔn)時(shí)間的窗口偏移量。上述描述使用所接收電能包來關(guān)聯(lián)這種基準(zhǔn)時(shí)間，這種基準(zhǔn)時(shí)間遲于為電能損耗計(jì)算而應(yīng)用的時(shí)間窗口。然而，確定這種基準(zhǔn)點(diǎn)的其它方法也是可能的。以下是時(shí)間基準(zhǔn)的一些另外的示例。
[0065]圖3描述了如何確定時(shí)間基準(zhǔn)的實(shí)施例。電能接收器可以以均等時(shí)間間距發(fā)送所接收電能包；如果電能發(fā)送器被告知這些包之間的時(shí)間間距，則能夠?qū)⑾惹皞魉偷乃邮针娔馨糜跁r(shí)間基準(zhǔn)。圖3圖示了如何將先前傳送的所接收電能包用于時(shí)間基準(zhǔn)。先前的所接收電能包的最后一位是基準(zhǔn)時(shí)間。時(shí)間窗口起始于在這個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間之后的窗口偏移量處。優(yōu)點(diǎn)是，電能發(fā)送器并非必須存儲(chǔ)采樣，以便根據(jù)過去的確定其平均的所發(fā)送電能。它可以確定在該時(shí)間窗口期間的其平均的所發(fā)送電能。它在下一個(gè)所接收電能包被接收之前僅僅必須存儲(chǔ)在該時(shí)間窗口期間的所得到的平均電能。如果電能發(fā)送器由于通信錯(cuò)誤而不會(huì)接收到所述下一個(gè)所接收電能包，則它可以應(yīng)用超時(shí)(time-out)來丟棄上一次存儲(chǔ)的平均的所發(fā)送電能，以及使用與兩個(gè)接連的所接收電能包之間的期望時(shí)間有關(guān)的信息，來開始為下一個(gè)時(shí)間窗口確定平均的所發(fā)送電能。
[0066]對(duì)于這種方法，需要的是，電能發(fā)送器被告知兩個(gè)接連的所接收電能包之間的時(shí)間間距?？梢酝ㄟ^使用默認(rèn)值和/或通過例如在系統(tǒng)的配置階段將這個(gè)值從電能接收器傳送到電能發(fā)送器，來對(duì)此進(jìn)行布置。在這種方法中，電能接收器應(yīng)該不會(huì)使傳送兩個(gè)接連的包之間的時(shí)間偏離太多來保持電能發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)。這可能是一個(gè)問題，如果其它控制包必須以更高優(yōu)先級(jí)被傳送并且造成了在傳送所接收電能包上的延遲的話。因此，所接收電能包必須具有高優(yōu)先級(jí)。
[0067]另一種可能性是，電能接收器與來自電能發(fā)送器的信號(hào)相同步。如果該系統(tǒng)允許從電能發(fā)送器到電能接收器的通信，例如，通過調(diào)制電能信號(hào)的幅度，頻率或者相位，則電能發(fā)送器可以以規(guī)則的時(shí)間間隔發(fā)送同步數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)也可以用作時(shí)間窗口的時(shí)間基準(zhǔn)。例如，該時(shí)間窗口可以正好是兩個(gè)接連的同步數(shù)據(jù)之間的時(shí)間。
[0068]該系統(tǒng)應(yīng)用在其上所接收電能和所發(fā)送電能被平均的窗口。實(shí)施例包括將窗口大小降為零的可能性。這意味著，代替所接收電能和所發(fā)送電能的平均值，實(shí)例值被獲取來實(shí)現(xiàn)該電能損耗方法。一種實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方式可以是應(yīng)用非常小的窗口大小，其中電能接收器獲取(單個(gè))測(cè)量結(jié)果來確定其所接收電能，并且其中，電能發(fā)送器獲取(單個(gè))測(cè)量結(jié)果來確定其所發(fā)送電能。相比于較大尺寸的時(shí)間窗口上的多個(gè)測(cè)量值的平均被獲取的實(shí)施例來說，這個(gè)實(shí)施例具有較差的魯棒性。然而，如早前所述，可以改善魯棒性。
[0069]在實(shí)際的實(shí)施例中，窗口偏移量表不在用于平均所接收電能的窗口和相應(yīng)的所接收電能包(Received Power Packet)的傳輸?shù)拈_始之間的間隔。窗口偏移量的值可以以將從電能接收器傳輸?shù)诫娔馨l(fā)送器的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)值的單位來表示，例如，3位。另外的數(shù)據(jù)值可以表示窗口大小，例如5位。這些值可以以幾毫秒的單位來表示，例如4毫秒。有利地，使用8毫秒的單位，這允許252毫秒的最大窗口大小，而不是124毫秒。
[0070]注意的是，時(shí)間窗口可以是相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)段，例如I秒，但是也可以是相對(duì)短的時(shí)段，例如64毫秒。當(dāng)在Rx和Tx之間沒有出現(xiàn)通信時(shí)，較短的時(shí)段使得能夠測(cè)量?jī)H僅電能。由于通信而導(dǎo)致的振幅調(diào)制使測(cè)量結(jié)果不太精確。例如，較短的時(shí)段允許將時(shí)間窗口定義為從在前的包(例如，在前的所接收電能包)的結(jié)束至當(dāng)前的所接收電能包的開始，或者從在前的包的結(jié)束至在前的包的結(jié)束+所定義的窗口大小。
[0071]圖4示出了一種計(jì)算電能損耗的方法，以及一種使得能夠計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)中的電能損耗的方法。感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)具有電能發(fā)送器，其用于經(jīng)由發(fā)送器線圈和接收器線圈將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收器。計(jì)算電能損耗的方法開始于如步驟INITTR (初始化發(fā)送)所示，感應(yīng)式電能系統(tǒng)具有初始傳輸電能之后。然后，該方法由電能發(fā)送器通過執(zhí)行下列步驟而繼續(xù)進(jìn)行。在步驟OTI (獲取時(shí)間信息)中，該方法獲取從電能接收器傳送來的用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息。該時(shí)間信息使能電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算在電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間。在步驟DTro (確定所發(fā)送電能數(shù)據(jù))中，該方法確定所發(fā)送電能數(shù)據(jù)。在步驟OPP (獲取電能參數(shù))中，該方法獲取從電能接收器傳送來的所接收電能參數(shù)。然后，該方法繼續(xù)進(jìn)行，在步驟CALC (計(jì)算)中，根據(jù)所獲得的時(shí)間信息、所確定的所發(fā)送電能數(shù)據(jù)和所接收電能參數(shù)來計(jì)算電能損耗。
[0072]該圖還示出了一種通過由電能接收器執(zhí)行的步驟使能計(jì)算電能損耗的方法。在如步驟INIT RC (初始化接收)所示，感應(yīng)式電能系統(tǒng)具有初始傳輸電能之后，該方法開始。在步驟CTI (傳送時(shí)間信息)中，該方法由電能接收器將用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息傳送到電能發(fā)送器。該時(shí)間信息使能電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算在電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間。在步驟DPP (確定電能參數(shù))中，根據(jù)時(shí)間信息來確定所接收電能參數(shù)，例如在由時(shí)間信息定義的時(shí)間窗口中。然后，該方法繼續(xù)進(jìn)行，以在步驟CPP (傳送電能參數(shù))中，將所接收電能參數(shù)傳送到電能發(fā)送器。
[0073]圖5示出了感應(yīng)式電能系統(tǒng)中的發(fā)送器和接收器。供電裝置110，也稱為基站，具有至少一個(gè)電能發(fā)送器112，112a以及用于控制感應(yīng)式電能系統(tǒng)的系統(tǒng)單元115。發(fā)送器線圈114，也稱為初級(jí)線圈，被示為連接到發(fā)送器電能轉(zhuǎn)換單元113，發(fā)送器電能轉(zhuǎn)換單元113耦合到也被稱為通信和控制單元的控制器111。發(fā)送器電能轉(zhuǎn)換單元113將輸入電能轉(zhuǎn)換為傳輸電能，該傳輸電能被從發(fā)送器線圈磁性地傳輸?shù)浇邮掌骶€圈。發(fā)送器通信單元111耦合到電能轉(zhuǎn)換單元，用于經(jīng)由發(fā)送器線圈接收來自接收器線圈的通信信號(hào)。
[0074]電能接收器100，通常是移動(dòng)裝置，具有接收器線圈104，接收器線圈104也被稱為次級(jí)線圈，被示為連接到電能獲得單元103，電能獲得單元103將輸出電能提供給負(fù)載102。電能獲得單元耦合到接收器通信和控制單元101。接收器通信和控制單元被布置為驅(qū)動(dòng)接收器線圈，以將通信信號(hào)經(jīng)由接收器線圈傳輸至發(fā)送器線圈，并且該接收器通信和控制單元耦合到負(fù)載102，以感測(cè)和控制負(fù)載電能狀態(tài)。如圖4所示的感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)是基于公知的Qi標(biāo)準(zhǔn)的。在發(fā)送器和接收器中的通信和控制單元適合于執(zhí)行如以上參照?qǐng)D1、2和3所定義的功能。
[0075]總之，本發(fā)明提出了一種計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法，該感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)包括電能發(fā)送器，電能發(fā)送器用于經(jīng)由發(fā)送器線圈和接收器線圈將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收器，該方法包括:獲取步驟，由電能發(fā)送器獲取用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，以使能電能發(fā)送器與電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能損耗的時(shí)間；以及計(jì)算步驟，根據(jù)所獲得的時(shí)間信息和從電能接收器傳送來的所接收電能參數(shù)，計(jì)算在電能傳輸期間的電能損耗。
[0076]應(yīng)當(dāng)注意的是，可以通過使用可編程組件而以硬件和/或軟件來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法具有與為如上所述的系統(tǒng)定義的功能相對(duì)應(yīng)的步驟。
[0077]盡管已經(jīng)連同一些實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不被期望局限于本文所闡述的具體形式。另外，盡管特征可能看似連同特定實(shí)施例而被描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明可以組合所描述實(shí)施例的各種特征。在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”并不排除其它元件或步驟的存在。
[0078]此外，盡管被單獨(dú)列出，但是多個(gè)設(shè)備、元件或方法步驟可以由例如，單個(gè)單元或處理器來實(shí)現(xiàn)。另外，盡管單獨(dú)的特征可以被包括在不同權(quán)利要求中，但是這些特征也許可以被有利地組合，并且不同權(quán)利要求中的包括并不暗示，特征的組合是不可行的和/或有利的。同樣，在一種類型的權(quán)利要求中的特征的包括并不暗示對(duì)這種類型的限制，而是表示該特征可以視情況等同地應(yīng)用于其它的權(quán)利要求類型。此外，在權(quán)利要求中的特征的順序并不暗示這些特征所必須據(jù)以運(yùn)轉(zhuǎn)的任何具體的順序，并且特別地，在方法權(quán)利要求中的單獨(dú)的步驟的順序并不暗示，必須以這個(gè)順序執(zhí)行這些步驟。相反，可以以任何適當(dāng)?shù)捻樞驁?zhí)行這些步驟。另外，單數(shù)的引用并不排除多個(gè)。因此，“一個(gè)”、“一種”、“第一”、“第二”等的引用并不排除多個(gè)。權(quán)利要求中的參考標(biāo)記僅作為闡明示例而提供，無論如何，應(yīng)該不被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法，所述感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)包括電能發(fā)送器(112)，電能發(fā)送器(112)用于經(jīng)由發(fā)送器線圈(114)和接收器線圈(104)將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收器(100)，所述方法包括由所述電能發(fā)送器執(zhí)行的以下步驟: -獲取從所述電能接收器傳送來的所接收電能參數(shù)； -獲取從所述電能接收器傳送來的用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，以使所述電能發(fā)送器與所述電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間； -根據(jù)所獲得的時(shí)間信息和所述所接收電能參數(shù)來計(jì)算電能損耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述時(shí)間信息包括時(shí)間窗口的大小以及時(shí)間窗口相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)的偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，所述時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)與從所述電能接收器到所述電能發(fā)送器的包的傳送有關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，與所述時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)有關(guān)的包包含所述所接收電能參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，所述時(shí)間窗口的大小被降為相對(duì)小的值，所述電能接收器由此獲取在這種時(shí)間窗口中的測(cè)量結(jié)果來確定所接收電能，以及所述電能發(fā)送器計(jì)算與該測(cè)量結(jié)果對(duì)準(zhǔn)的電能損耗。
6.—種使能計(jì)算感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)內(nèi)的電能損耗的方法,所述感應(yīng)式電能傳輸系統(tǒng)包括電能發(fā)送器(112)，電能發(fā)送器(112)用于經(jīng)由發(fā)送器線圈(114)和接收器線圈(104)將電能感應(yīng)式地發(fā)送到電能接收 器(100)，所述方法包括由所述電能接收器執(zhí)行的以下步驟: -將用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息傳送到所述電能發(fā)送器，以使所述電能發(fā)送器與所述電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間； -根據(jù)所述時(shí)間信息確定所接收電能參數(shù)；以及 -將所述所接收電能參數(shù)傳送到所述電能發(fā)送器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述時(shí)間信息包括時(shí)間窗口的大小以及所述時(shí)間窗口相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)的偏移量。
8.一種電能接收器，包括通信單元(101)，通信單元(101)用于與電能發(fā)送器(112)相通信，所述電能發(fā)送器(112)用于經(jīng)由發(fā)送器線圈(114)和接收器線圈(104)將電能感應(yīng)式地發(fā)送到所述電能接收器， 所述電能接收器被布置為根據(jù)時(shí)間信息來確定所接收電能參數(shù)，以及 所述通信單元被布置為傳送所述所接收電能參數(shù)，以及傳送用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，以使所述電能發(fā)送器與所述電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的電能接收器，其中，所述時(shí)間信息包括時(shí)間窗口的大小以及所述時(shí)間窗口相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)的偏移量。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的電能接收器，包括用于通過以下項(xiàng)將所接收電能參數(shù)傳送到所述電能發(fā)送器的單元: -單個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體，或者 -兩個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體，其中，第一數(shù)據(jù)實(shí)體包括輸出值，且第二實(shí)體包括與接收器或移動(dòng)裝置內(nèi)的電能損耗有關(guān)的電能發(fā)送器能夠據(jù)以計(jì)算所接收電能的信息。
11.一種電能發(fā)送器，包括通信單元(111)，通信單元(111)用于與電能接收器(100)相通信，所述電能接收器(100)被布置為經(jīng)由發(fā)送器線圈(114)和接收器線圈(104)從所述電能發(fā)送器(112)感應(yīng)式地接收電能，所述通信單元被布置為傳送所接收電能參數(shù)和用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，所述電能發(fā)送器被布置為根據(jù)電能傳輸期間從所述電能接收器傳送來的所述所接收電能參數(shù)以及通過應(yīng)用從所述電能接收器傳送來的時(shí)間信息，計(jì)算從所述電能發(fā)送器到所述電能接收器的電能的傳輸期間的電能損耗，以計(jì)算電能發(fā)送器和電能接收器之間的電能損耗。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電能發(fā)送器，其中，所述時(shí)間信息包括時(shí)間窗口的大小以及所述時(shí)間窗口相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)的偏移量。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的電能發(fā)送器，包括:單元(115)，用于如果對(duì)于兩個(gè)或更多個(gè)接連的實(shí)例，所述電能損耗超出閾值，則終止電能傳輸。
14.一種電能傳輸系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求8、9或10所述的電能接收器以及如權(quán)利要求11、12或13所述的電能發(fā)送器。
15.一種從電能接收器(100)傳送到電能發(fā)送器(112)的通信信號(hào)，所述電能接收器(100)被布置為經(jīng)由發(fā)送器線圈(114)和接收器線圈(104)從所述電能接收器感應(yīng)式地接收電能，所述通信信號(hào)被布置為傳送所接收電能參數(shù)和用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間信息，以使所述電能發(fā)送器與所述電能接收器對(duì)準(zhǔn)計(jì)算電能傳輸期間的電能損耗的時(shí)間，以計(jì)算電能發(fā)送器和電能接收器之間的電 能損耗。
【文檔編號(hào)】H02J5/00GK103430415SQ201280014058
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月21日
【發(fā)明者】A.范瓦根恩根 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司