具有接收器的温度控制的无线感应功率输送的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及感应功率输送，并且具体地但不排他地涉及适合于Qi无线功率输送标准的感应功率输送系统。
【背景技术】
[0002]许多系统需要布线和/或电接触以便向设备供给电功率。省略这些导线和接触提供改进的用户体验。传统地，这已经使用位于设备中的电池实现了，但是该方案具有若干缺点，包括额外的重量、大体积以及频繁更换电池或对电池再充电的需要。近来，使用无线感应功率输送的方案已经收到日益增加的兴趣。
[0003]这种增加的兴趣的部分是由于便携式和移动设备的数量和种类在近十年来爆炸式增长。例如，移动电话、平板电脑、媒体播放器等的使用已经变得无所不在。这样的设备一般通过内部电池供电并且典型的使用场景通常需要电池的再充电或从外部电源对设备的直接有线供电。
[0004]如所提到的，大多数现有设备需要布线和/或明确的电接触以从外部电源进行供电。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它方式建立物理电接触。它还往往由于引入导线的长度而对用户而言是不方便的。典型地，功率要求也是明显不同的，并且当前大多数设备设有其自身专用的电源，这导致典型的用户具有大量不同的电源，其中每一个电源专用于特定设备。尽管，内部电池可以防止对于到外部电源的有线连接的需要，但是该方案仅提供部分解决方案，因为电池将需要再充电(或更换，这是昂贵的)。电池的使用还可能大幅增加重量并且潜在地增加设备的成本和尺寸。
[0005]为了提供明显改进的用户体验，已经提出使用无线电源，其中功率从功率发射器设备中的发射器线圈感应输送至各个设备中的接收器线圈。
[0006]经由磁感应的功率传输是众所周知的概念，其主要应用在具有初级发射器线圈和次级接收器线圈之间的紧密耦合的变压器中。通过分离两个设备之间的初级发射器线圈和次级接收器线圈，设备之间的无线功率输送基于松耦合变压器的原理而成为可能。
[0007]这样的布置允许到设备的无线功率输送而不需要任何导线或物理电连接。事实上，它可以简单地允许设备被邻近于发射器线圈放置或者放置在发射器线圈顶部上以便再充电或者在外部供电。例如，功率发射器设备可以布置有水平表面，其上可以简单地放置设备以便进行供电。
[0008]另外，这样的无线功率输送布置可以有利地设计成使得功率发射器设备可以与一系列功率接收器设备一起使用。特别地，被称为Qi标准的无线功率输送标准已经被定义并且当前正处于进一步发展中。该标准允许满足Qi标准的功率发射器设备与同样满足Qi标准的功率接收器设备一起使用，而这些不是必须来自相同的制造商或者必须专用于彼此。Qi标准进一步包括用于允许该操作适应于特定功率接收器设备的某种功能(例如取决于特定功率耗用)。
[0009]Qi标准由无线功率联盟开发并且更多信息可以例如在其网站http://WWW.wirelesspowerconsortium.com/index, html上找到，其中特别地可以找到所定义的标准文档。
[0010]无线功率输送系统应用在种类和数量日益增加的应用中。例如，将Qi功率输送标准扩展到包括具有高达超过IkW的功率潜力的高功率应用的工作正在进行。这样的高功率能力导致无线功率输送系统对于越来越多的应用而言是实用的。然而，这也引入更多挑战并且特别地增加不合期望的情形发生的风险。因此，存在向无线功率输送系统引入控制方面的期望，其缓解不合期望或甚至潜在地不安全的场景发生的风险。
[0011]例如，据设想，无线功率输送可以用在厨房环境中以向各种厨房器具和设备供电，包括诸如水壶、平底锅、搅拌器等之类的高功率设备。
[0012]然而，在这样的实施例中，必须顾及到附加的考虑以确保不期望的和不安全的场景不会发生。这必须还考虑用户的潜在行为。例如，在厨房应用中，可能存在一系列功率供应点，包括旨在用来加热平底锅或水壶的一些功率供应点、旨在用于诸如搅拌器、混合器等之类的其它设备的一些功率供应点。所使用的特定布局和材料可能取决于若干问题，包括美学和设计偏好，并且因此不同的部分可能使用不同的材料等。
[0013]然而，用户一般将不考虑这样的方面并且将典型地不聚焦于设备可以定位在哪里。例如，用户可能未考虑到一些设备由于其功率输送特性或应用而应当被限制到操作台的特定区域或部分。
[0014]因而，改进的功率输送系统将会是有利的，并且特别地，允许改进的用户体验、增加的可靠性、增加的灵活性、促进的实现方式、改进的安全性和/或改进的性能的系统将会是有利的。
【发明内容】
[0015]因此，本发明设法优选地单个或以任何组合方式缓解、减轻或消除以上提到的缺点中的一个或多个。
[0016]根据本发明的一方面，提供了一种无线功率输送系统，包括功率发射器和功率接收器，功率发射器被布置成生成无线感应功率输送信号以用于为功率接收器供电，无线功率输送系统包括:用于接收受电设备的第一部分的第一温度的接收器，受电设备包括能够通过来自功率输送信号的功率加热的加热部分和作为用于接触功率发射器的受电设备的接触表面的第一部分；用于比较第一温度和第一参考温度的比较器，第一参考温度指示针对用于接收功率接收器的功率发射器的表面而言的最大可允许接触温度；以及用于响应于第一温度超过第一参考温度而约束功率输送信号的功率和生成用户警报中的至少一个的控制器；并且其中功率接收器包括:用于确定受电设备的加热部分的第二温度的第一温度传感器，用于在功率输送期间向功率发射器发射用于请求功率输送信号的功率水平改变的功率控制回路反馈消息的发射器，以及用于响应于第二温度而生成针对功率控制回路反馈消息的功率改变请求的功率控制器。
[0017]本发明可以在许多实施例中允许改进的无线功率输送系统。在许多实施例中，可以实现改进的用户体验。该方案可以在许多实施例和场景中提供更加安全的操作并且防范、防止或缓解不合期望的场景。本发明对于其中各种各样的不同设备可以通过一个或多个功率发射器供电和/或其中功率提供实体可以包括具有不同物理特性和材料属性的不同部分的场景而言可能特别有利。
[0018]在许多实施例中，改进的操作可以利用控制加热部分的操作温度并且因此特别地控制加热操作的一个温度控制功能来实现，而另一温度控制功能确保功率发射器与功率接收器/受电设备之间的热兼容性。该方案可以允许精确的加热和安全的操作二者，而同时维持低复杂性。
[0019]本发明可以在一些实施例中防止或缓解破坏包括功率发射器的物体/设备/器具的表面的风险。这可以在没有一般地限制功率输送系统的操作的情况下实现。因此，该系统可以动态地监视和适应于特定场景。
[0020]第一参考温度可以指示为了功率输送/在功率输送期间用于接收功率接收器的表面的最大可允许接触温度。功率接收器在功率输送期间可以放置在该表面上，并且第一温度可以指示与(功率发射器的)该表面接触的功率接收器的接触表面的温度。该表面可以是包括与布置成生成功率输送信号的功率发射线圈、与其接触或者与其接近(典型地在1，2，3或5cm内)的表面。最大可允许接触温度可以是对于在功率输送期间与(功率发射器的)表面接触的受电设备的表面而言可接受的最大温度。用于接收功率接收器的表面可以特别地为包括无线功率功能性的厨房物体或元件(并且特别地为功率发射器)的工作表面。
[0021]参考温度特别地为用于与功率发射器相关联的表面的最大可允许接触温度，该表面诸如是用于在其通过功率发射器进行供电时接收功率接收器/受电设备的表面。该表面特别地为用于接收包括功率接收器的受电设备的表面以用于功率输送。参考温度可以是形成用于接收受电设备的表面的部分的材料的属性。参考温度可以由功率发射器生成。在一些实施例中，参考温度可以从功率发射器传输到功率接收器。在许多实施例中，第一温度可以是受电设备的外部部分的温度。该部分可以特别地为布置用于与功率发射器实体的表面接触的受电设备的部分，诸如受电设备的底部。
[0022]控制器可以布置成通过终止功率输送操作来限制功率，并且特别地可以布置成响应于检测到第一温度超过参考温度而退出功率输送阶段/模式。
[0023]在一些实施例中，控制器可以通过对功率输送信号的功率施加上限来限制功率。
[0024]在一些实施例中，控制器可以布置成响应于第一温度超过参考温度而限制功率和生成用户警报二者。
[0025]第一温度可以从外部或内部源接收。
[0026]第一温度可以是所测量的温度。依照本发明的可选特征，功率接收器包括布置成测量第一温度的第二温度传感器。
[0027]第一温度可以反映温度的测量，并且可以例如直接是所测量的温度或者从所测量的温度导出的温度。第一温度可以反映当前条件，并且装置可以在许多实施例中布置成检测动态改变并且对其做出反应。例如，它可以检测导致第一温度超过特定参考温度的不期望的用户动作。
[0028]依照本发明的可选特征，第一温度是接触表面的预定的最大温度。
[0029]这可以在许多实施例中允许改进的用户体验和/或降低的复杂性。预定的最大温度可以是链接到特定受电设备的温度。参考温度可以特别地为受电设备的部分的外部表面的预定的最大温度，并且特别地为用于接触到功率发射器实体的接收表面的表面的预定的最大温度。
[0030]依照本发明的可选特征，其中控制器布置成响应于第一温度超过第一参考温度而限制功率输送信号的功率。
[0031]这可以在许多实施例中提供改进的操作并且可以特别地允许系统处理其中用户动作可能导致对功率发射器实体的部分的潜在破坏的潜在情形。
[0032]依照本发明的可选特征，控制器布置成响应于第一温度超过第一参考温度而生成用户警报。
[0033]这可以在许多实施例中提供改进的操作，并且可以特别地允许系统帮助或控制用户防止或处理其中用户动作可能导致对功率发射器实体的部分的潜在破坏的潜在情形。
[0034]依照本发明的可选特征，第一部分是与加热部分相比受电设备的不同部分。
[0035]依照本发明的可选特征，接收器、比较器和控制器包括在功率发射器中。
[0036]这可以在许多实施例中提供有利的操作，并且可以特别地允许功率发射器防范不合期望的情形和潜在的破坏。
[0037]依照本发明的可选特征，接收器布置成从功率接收器接收第一温度。
[0038]这可以在许多实施例和场景中提供改进的性能。特别地，可以在许多场景中实现更精确的操作。在一些实施例中，可以实现降低的复杂性和灵活性。
[0039]第一温度可以例如在功率输送阶段期间接收。
[0040]依照本发明的可选特征，控制器布置成响应于接收器未从功率接收器接收到第一温度而限制功率输送信号的功率或者生成用户警报。
[0041]控制器可以布置成确定第一温度消息是否已经在功率输送期间的时间间隔内从功率接收器接收到；并且被布置成完成下述中的至少一个:如果在时间间隔内没有接收到第一温度消息则生成用户警报并且限制功率输送，以及如果接收到包括用于第一温度未超过第一参考温度的值的第一温度消息则不生成用户警报并且不限制功率输送。
[0042]这可以在许多实施例中提供更可靠和/或安全的操作。
[0043]在许多实施例中，控制器可以布置成响应于(例如在给定时间间隔内)未从功率接收器接收到第一温度而限制功率和生成用户警报二者。
[0044]依照本发明的可选特征，功率发射器布置成向功率接收器传输检测到第一温度超过第一参考温度的指示。
[0045]这可以在许多实施例中允许增强的功能性和/或改进的用户体验。例如，它可以允许在受电设备(诸如可加热平底锅)中而不是通过功率发射器生成用户警报。这可以例如生成将典型地更接近于用户而生成的更引人注意的用户警报。
[0046]依照本发明的可选特征，无线功率输送系统包括第二功率发射器；并且装置进一步包括:用于接收用于第二受电设备的部分的第二温度的第二接收器，第二受电设备通过由第二功率发射器供电的第二功率接收器供电；用于比较第二温度和与第二功率发射器相关联的第二参考温度的第二比较器；以及第二控制器，其用于响应于第二温度超过第二参考温度而而限制第二功率发射器的功率输送信号的功率以及生成用户警报中的至少一个；其中第二参考温度不同于第一参考温度。
[0047]这可以例如允许灵活的布置，其中预防措施可以适应于可能与受电设备接触的装置的各个部分/表面的特定属性。例如，厨房器具可以布置成向一系列受电设备提供功率并且该方案可以允许对器具的不同部分的特定特性的单独适应。
[0048]在一些实施例中，装置可以包括用于响应于针对功率接收器的位置指示而从多个参考温度选择参考温度的选择器，每一个参考温度与一组位置相关联。
[0049]每一组位置可以对应于包括功率发射器的实体的表面区域，或者可以例如是实体的不同部分或元件。
[0050]在一些实施例中，实体可以包括多个发射线圈或功率发射器，并且每一组位置可以与发射线圈或功率发射器的子集相关联。位