[发明专利]用于无线功率传输的设备和方法以及改善的异物检测

说明书

无线功率发送器(101)或功率接收器(105)包括用于接收或生成功率传输信号的功率传输线圈(103、107)和用于控制设备在功率传输阶段期间执行功率传输的控制器(201、301)。所述功率传输阶段包括功率传输间隔和异物检测时间间隔，在所述功率传输间隔处功率被传输，在所述异物检测时间间隔期间所述功率传输信号的功率水平被降低。磁屏蔽元件(503、505)被定位在所述功率传输线圈(103、107)与互补设备的功率传输线圈之间。所述磁屏蔽元件(503、505)包括具有饱和点的磁屏蔽材料，使得它分别在功率传输间隔和异物检测时间间隔期间以饱和模式和非饱和模式操作。所述饱和点高于在所述功率传输时间间隔期间由所述功率传输信号生成的磁场强度并且低于在所述异物检测时间间隔期间生成的磁场强度。

技术领域

本发明涉及无线功率传输系统，并且特别地但非排他地涉及用于支持高功率无线功率传输(例如用于支持厨房器具)的设备和方法。

背景技术

当今大多数电气产品都需要专用的电气接触以从外部电源供电。然而，这往往是不切实际的，并且要求用户物理地插入连接器或以其他方式建立物理电气接触。通常，功率要求也有很大不同，并且当前大多数设备都被提供有自己的专用电源，从而导致典型的用户拥有大量不同的电源，而每个电源都专用于特定设备。虽然使用内部电池可以避免在使用期间需要与电源的有线连接，但是这仅提供了部分解决方案，因为电池需要充电(或更换)。使用电池还会显著增加设备的重量以及潜在的成本和尺寸。

为了提供显著改善的用户体验，已经提出了使用无线电源，其中，将功率从功率发送器设备中的发送器线圈感应式传输到个体设备中的接收器线圈。

经由磁感应进行的功率传输是众所周知的概念，它主要应用于在初级发送器电感器/线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器。通过在两个设备之间分离初级发送器线圈与次级接收器线圈，基于松散耦合的变压器的原理，可以在它们之间进行无线功率传输。

这样的布置允许到设备的无线功率传输，而无需进行任何电线或物理电气连接。实际上，它可以简单地允许将设备放置在发送器线圈附近或顶部，以便从外部进行充电或供电。例如，功率发送器设备可以被布置有水平表面，能够简单地将设备放置在该水平表面上以便进行供电。

此外，可以有利地设计这样的无线功率传输布置，使得功率发送器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。特别地，已经定义了被称为Qi规范的无线功率传输方法，并且目前正在进一步开发该方法。这种方法允许符合Qi规范的功率发送器设备与也符合Qi规范的功率接收器设备一起使用，而不必来自同一制造商或不必是彼此专用的。Qi标准还包括一些功能以允许针对特定的功率接收器设备而调整操作(例如取决于特定的功率消耗)。

Qi规范是由无线功率联盟开发的，并且更多信息能够例如在其网站http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html上找到，其中特别地，能够找到定义的规范文档。

在诸如Qi的功率传输系统中，为将所需的功率水平传输到功率接收器而生成的电磁场通常非常大。在许多情况下，这样的强磁场的存在可能会对周围环境产生影响。例如，无线功率传输的潜在问题是功率可能被无意地传输到例如恰好在功率发送器附近的金属物体。

例如，如果有异物(例如，硬币、钥匙、戒指等)被放置到被布置为接收功率接收器的功率发送器平台上，由发送器线圈生成的磁通量将会在金属物体中引入涡电流，这将导致物体发热。热量增加可能会非常显著并且可能非常不利。

为了降低发生这种情况的风险，已经提出了引入异物检测，其中，当发生肯定的检测时，功率发送器能够检测异物的存在并降低发送功率和/或生成用户警报。例如，Qi系统包括用于检测异物并在检测到异物时降低功率的功能。特别地，Qi规范版本1.2.1的第11节描述了各种检测异物的方法。