具有接收器的温度控制的无线感应功率输送的制作方法_4

文档序号:9423112阅读:来源:国知局
能并且提供总体改进的操作。特别地,温度受控功率控制回路可以控制加热部分以具有期望的操作温度,并且因此可以提供操作点的灵活控制以提供期望的温度性能。温度受控功率控制回路可以特别地处理加热期间的操作要求并且可以确保加热部分提供期望的加热。除了该操作控制之外,第二温度控制可以确保设备是热兼容的。因此,虽然第一温度控制可以针对控制功率发射器和受电设备的特定配对的加热性能,但是第二温度可以处理源自存在功率接收器和功率发射器的许多可能组合(包括不热兼容的一些组合)的不确定性。这样的组合可以包括其中功率接收器的正常操作范围内的设置将导致对功率发射器的接触表面的破坏的场景。系统可以提供附加的安全性保护并且从而允许显著更多的设计灵活性。在下文中,将通过聚焦于特定实施例来例示该方法,在该特定实施例中厨房器具/单元/物体/元件布置成向其中的每一个包括功率接收器的多个不同受电设备提供无线功率。受电设备可以因此特别地为厨房器具,诸如水壶、平底锅、锅、搅拌器等。
[0118]将描述特定示例性应用,其中厨房单元可以包括用于食物处理的两个区域,即:
1.烹饪区域。该区域可以包括例如其上可以加热平底锅、锅、水壶等的感应厨灶。该区域提供若干发射线圈,其中每一个可以为受电设备供电,受电设备特别地可以是诸如水壶、平底锅等之类的可加热厨房器具。受电设备可以特别地包括其中通过涡电流的感应实现加热的加热元件。可加热受电设备可以变得非常热并且事实上受电设备的外部部分和接触表面可以变得非常热。因此,该区域被生成为能够承受高温,例如典型地承受高达至少200°C的温度。因此,可加热设备可以加热到高温而同时定位在烹饪区域中的某处。用户可以经由合适的用户接口控制加热,并且适当功率接收器和功率发射器中的控制功能性可以确保适当的功率输送和加热(例如使用反馈功率回路)。
[0119]2.准备区域。该区域也可以包括若干发射线圈,其可以通过无线功率输送为各种受电设备供电。受电设备可以特别地为诸如搅拌器、混合器等之类的厨房器具。然而,相比于烹饪区域,准备区域并非设计用于加热应用。因此,准备区域未被设计成具有热阻,并且典型地对于定位在准备区域中的项目而言的最大可接受接触温度大幅低于可加热厨房器具的接触表面的温度。
[0120]在两个区域中,可以因此提供包括用于到可以定位在工作表面上的受电设备的无线功率输送的功率发射器线圈的工作表面。然而,虽然烹饪区域旨在用于可加热设备并且因此被设计成承受高温,但是准备区域旨在用于不旨在用于加热的功率设备,并且因此未被预计加热工作表面。因此,准备区域工作表面可能未被设计成承受高温而是作为替代可以(例如出于美学设计原因)由对高温敏感的材料制成。
[0121]准备区域和烹饪区域的工作表面可能因此由不同的材料构造,诸如例如具有相对高温阻抗的陶瓷或玻璃或者例如具有相对高温脆弱性的层压木材。事实上,在一些场景中,烹饪区域可能由对较高温敏感的材料制成。这样的单元可能允许可加热设备,其实际上将接触表面从要使用的加热元件隔离,而不允许使用不提供这样的温度隔离的设备。
[0122]在图5中提供示例性厨房场景的示例。在该示例中,烹饪区域501包括两个功率发射器Tx2、Txl并且准备区域503包括两个功率发射器Τχ4、Τχ3。在示例中,水壶505通过烹饪区域501的一个功率发射器TXl供电。因此,水壶505的温度可以为高。锅507也定位在烹饪区域的工作表面上,但是当前未被供电并且因此可能不具有高温度。在该场景中,对于用户而言,将锅507移动到其中其将不被供电(并且因此不被加热)的准备区域503的部分可以是可接受的。然而,如果水壶505被移动到准备区域503,温度可能超过准备区域503的材料可以承受的温度并且这可能导致破坏。
[0123]因此,虽然提供具有不同目的的多个功率发射器的方案可以提供若干优点,但是其还可能易受潜在不期望的场景影响。例如,如果可加热设备定位在准备区域而不是烹饪区域之一的功率发射器上,则设备可能被加热到将导致对耐低温工作表面的破坏的温度。
[0124]具有烹饪区域和食物准备的图5中的示例当然可以扩展到包括另外的区域。例如可能有利的是,具有其中用户食用食物/饮料的桌子处的区域或者其中可以放置被无线供电设备的任何其它地方。
[0125]图2的系统可以防止或降低这样的情形发生的风险而同时仍旧允许与不同的功率发射器/功率发射器线圈一起使用不同的材料。
[0126]例如,功率接收器可以向功率发射器传送受电设备的底座的最大温度和/或实际温度。功率发射器然后可以在工作表面可以承受的温度(即示例中的参考温度)与受电设备的底座的最大温度和/或实际温度(即示例中的第一温度)的比较的基础上确定是否允许功率传输和到哪一水平。因此,它可以特别地防止功率输送,或者它可以将功率输送信号的功率水平限制到已知不会导致超过可允许温度的温度的水平。如果功率接收器不提供任何温度数据,功率发射器可以防止功率输送。
[0127]功率发射器在一些示例中可以可选地通知用户系统的状态。例如,它可以提供用户指示,其指示:
-它是否为器具供电;
-功率水平是否降低;
-器具对于工作表面是否过热(可以生成警告);和/或 -器具底座的实际温度。
[0128]在一些实施例中,系统可以不修改功率输送,而是可以简单地生成可以特别地向用户指示特定受电设备不应当与特定功率发射器一起使用的用户警报。例如,功率发射器可以是准备区域中的一个,并且如果功率接收器是用于可加热设备,用户警报可以在用户试图从准备区域的功率发射器为其供电的情况下生成。用户可以作为替代将受电设备移动到烹饪区域中的功率发射器。因此可以避免对准备区域的工作表面的破坏。
[0129]参考图2描述的附加控制功能在不同的实施例中可以实现在不同的单元或元件中。特别地,各个功能块/特征中的每一个可以(典型地独立)实现在功率发射器101、功率接收器105中或者可以在这些之间分布。
[0130]作为示例,在一些实施例中,可以在功率发射器101中实现功能性。用于这样的实施例的功率发射器101的示例图示在图6中。该示例直接对应于图2的系统,但是具有图示为功率发射器101的部分的不同附加控制功能。
[0131 ] 在该示例中,功率发射器包括温度接收器207,其可以从内部或外部源接收第一温度。功率发射器进一步包括比较器209以及参考源211。基于比较,第一控制器213经由驱动器201接着控制功率输送和/或经由用户接口 215生成用户警报。
[0132]作为其中控制功能性提供在功率发射器中的系统的示例,温度接收器207可以从定位在厨房工作表面的表面上或者与其非常靠近的第一温度传感器接收第一温度,以使得它可以测量放置在工作表面上的受电设备的温度。例如,温度传感器可以定位在准备区域的功率发射器中的一个的发射线圈的位置处的表面上或者与其非常靠近。当受电设备定位在功率发射器上时,温度传感器可以与受电设备的底部接触从而允许其测量该接触表面的温度。
[0133]功率发射器101的比较器209可以将此与特别地可以表示对于准备区域的工作表面的材料而言的最大可允许接触温度的参考温度进行比较。如果所测量的温度超过参考温度,功率发射器101的功率控制器303接着限制或可能地终止功率输送。可替换地或此外,功率控制器303可以控制用户接口 215生成用户警报。例如,包括功率发射器101的厨房单元可以生成视觉或音频警告。
[0134]以此方式,功率发射器101可以因此包括可以防止或降低受电设备破坏准备区域的工作表面的概率的功能性。
[0135]在许多实施例中,参考温度可以因此表示对于包括功率发射器101的物体的表面而言的最大可允许接触温度。表面可以特别地为旨在接收功率接收器以用于无线功率输送的上表面。第一温度可以表示工作表面可以承受的最大温度。
[0136]该参数可以例如在制造期间确定并且因此可以是工作表面的预配置的温度限制。作为另一示例,它可以在安装期间存储,诸如例如通过设置变光开关或经由安装接口。在一些实施例中,参考温度可以是通过检测工作表面由哪种类型的材料制成来确定的温度限制。
[0137]在大多数实施例中,温度接收器207布置成从功率接收器105接收第一温度。
[0138]参考温度到功率发射器101的通信在一些实施例中可以经由功率输送信号的负载调制进行,诸如例如从Qi通信系统得知的那样。然而,该通信要求存在功率输送信号并且因此将通信限制到特定操作模式,诸如例如限制到其中活动功率输送正在进行的场景。另外,负载调制可能易受负载变化造成的噪声影响。
[0139]因此,在一些实施例中,第一温度可以可替换地或者此外使用次级通信系统或信道(通常称为带外信令)来传送。例如,在许多实施例中,功率发射器101和功率接收器105可以包括近场通信(NFC)功能性,其允许它们通过短程通信链路交换数据。
[0140]NFC是其中通信使用由典型地为(平面)线圈的发射器天线生成的近场的通信技术。接收器天线(其同样典型地为(平面)线圈)定位在发射器的近场中。通信是具有典型地不大于1cm并且通常仅几cm的范围的(超)短程通信。特定NFC系统已经由NFC论坛标准化并且特定信息可以在已开发的标准规范中找到,包括例如IS0/IEC_18092,“Informat1ntechnology - Telecommunicat1ns and informat1n exchange between systems -Near Field Communicat1n -1nterface and Protocol (NFCIP-1) ”,第二版,2013 年 3月15日。
[0141]具有不大于比方说20cm的通信范围的短程通信系统的使用提供了以下优点:如果第一温度可以从功率接收器105传送到功率发射器101,则功率发射器101将固有地定位成非常接近于功率发射器101的发射线圈并且典型地在发射线圈上。因此,通过使用短程通信,控制功能性基于基本上共同定位的设备自动控制操作。例如,对于位于准备区域中的功率发射器,可以假定如果第一温度可以从功率接收器接收,则该功率接收器必须定位在准备区域中。
[0142]在一些实施例中,第一温度是受电设备的表面的预定的最大温度。功率接收器105可以布置成将该预定的最大温度传输到功率发射器101,功率发射器101可以接着将此与所存储的参考温度进行比较。
[0143]第一温度可以因此在一些实施例中为预定的最大温度而不是所测量的温度。预定的最大温度可以是反映表面在受电设备的(非故障)操作期间可以达到的最大温度的温度。最大温度可以取决于功率接收器的操作和控制算法或者可以例如取决于功率接收器的物理特性以及功率发射器可以提供的最大功率(例如如无线输送系统的标准或规范所限制的那样)。预定的最大温度可以例如在受电设备的制造或设计阶段期间确定并且可以存储在功率接收器中。
[0144]比较器209然后可以将所接收的预定的最大温度与反映用于接收受电设备的表面的最大可允许温度的参考温度进行比较。如果通过短程通信链路(或通过用于活动功率输送的负载调制)接收的预定的最大温度超过用于该表面的参考温度,则特定受电设备具有破坏表面的潜能。因此,可以生成用户警告以促使用户移动受电设备,和/或可以抑制到功率接收器的功率输送。例如,可以防止或者仅允许保证不导致可以破坏表面的温度的给定功率限制以下的功率输送。
[0145]在大多数实施例中,第一温度是所测量的温度,即它是由温度传感器直接提供的值,或者它可以是从这样的测量导出的温度。这样的温度可以允许控制功能的动态调试,并且可以特别地提供改进的灵活性和适用性。例如,受电设备可以在没有任何修改的情况下进行操作,倘若当前温度不超过可接受水平的话。例如,锅可以在低热量设置处使用,即使定位在准备区域中但是具有被限制的功率,如果表面的温度增加至可能导致对工作表面的破坏的水平的话。
[0146]在一些实施例中,第一温度可以因此直接通过与受电设备的相关部分接触的温度传感器来测量。在许多实施例中,第一温度可以反映当功率接收器定位在功率发射器上以用于功率输送时将与功率发射器的表面接触的表面的温度。第一温度可以因此通过与这样的表面接触的温度传感器来提供。
[0147]在一些实施例中,第一温度可以从由并未与受电设备的特定部分或表面直接接触的温度传感器提供的温度进行计算或估计,即可以进行间接测量。
[0148]例如,可以在受电设备的另一部分上进行测量并且热学模型可以用于评价相关部分上的对应温度,诸如例如接触表面上的对应温度。热学模型可以是顾及到其它操作参数、多个温度测量等的复杂模型。在其它实施例中,模型可以例如是简单的查找表,对于给定测量温度值,其提供相关部分的估计/间接测量的温度。
[0149]例如,第一温度可以例如通过测量加热元件的实际温度并且然后使用加热元件与器具的底座之间的隔离层的热阻以确定加热元件的底座上的预期温度来测量。
[0150]温度的确定典型地在功率接收器中执行,以使得传输到功率发射器的第一温度可以
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