電力計算的方法
【專利說明】電力計算的方法 【技術領域】
[0001] 本發明關于一種電力計算的方法，特別是一種適用于無線電力系統，用以進行異 物偵測（foreign object detection, F0D)的電力計算的方法。 【【背景技術】】
[0002] 無線電力（wireless power),或稱無線能量傳輸（wireless energy transmission),是利用近場感應的方式，例如電感稱合（inductive coupling),由供電設 備將能量傳送至電力電子裝置的一種技術。例如在無線充電（wireless charging)的應用 中，電子裝置通過無線電力接收能量，對其所包括的電池充電，并可同時供電子裝置本身運 作的用。由于電子裝置與供電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此 電子裝置與供電裝置都可以做到無導電接點外露。由于無導電接點設計，無線電力技術可 以避免觸電的危險，且電力傳送元件無外露，因此不會被空氣中的水份、氧氣等侵蝕。另外， 也由于無接點的存在，因此不會有在連接與分離時的機械磨損的損耗或是火花（spark)造 成的可能危險性。
[0003] 無線電力的技術發展在醫療應用以及消費性電子的使用方面帶來了很大的貢獻。 無線電力的技術使醫療植入裝置較為安全，使用者可以在不損害身體組織的情況下，對植 入人體內的醫療裝置進行充電，而不需要有電線穿過皮膚及其他自體組織，免去感染的風 險。另外，無線充電也帶來了消費性電子裝置在使用上相當大的便利性，因為裝置充電時無 需以電線連接，只要放到充電器附近即可；而且，技術上一個充電器可以對多個用電裝置進 行進電，因此在有多個用電裝置的情況下可以省去多個充電器，不用占用多個電源插座，而 且也沒有多條電線互相纏繞的麻煩。
[0004] 圖1為習知的無線電力系統100的示意圖。無線電力系統100中以電源供應器 110、供電端耦合電容120以及一次線圈130形成一無線電力發射端，并以二次線圈150、共 振電容160以及共振電容165形成一無線電力接收端。無線電力發射端產生具有交流電態 樣的無線電力140,并利用近場感應的方式，例如利用(但并不限于)一次線圈130以及二次 線圈150的電感耦合，使得無線電力接收端得以接收無線電力140,并產生一交流電態樣的 電力以輸入整流器170。另外，二次線圈150、共振電容160以及共振電容165形成的共振電 路，可以產生帶通（bandpass)的效果，藉以使得無線電力接收端對電線電力140的交流頻 率產生選擇性。整流器170是用以將接收的交流電轉成一直流電壓并輸出所述直流電壓。 無線電力系統100可以更進一步包括穩壓單元180,接收整流器170所輸出的直流電壓，并 產生一穩定的輸出電壓以供后級的負載190使用，或是穩壓單兀180產生一穩定的輸出電 壓或輸出電流以對一電池進行充電，此即無線充電的應用。
[0005] 然而，當無線電力發射端與無線電力接收端之間的無線電力路徑存在其他金屬異 物（圖中未示)時，所述金屬異物傾向于吸收無線電力140的能量，而造成無線電力系統100 在電力傳輸上的損失，所述金屬異物甚至會影響無線電力140的磁場分布，導致溫度不正 常的變化，例如局部溫度異常升高，而可能產生危險。因此，無線電力系統中進行異物偵測 的目的，便是在判斷無線電力路徑上是否存在造成電力傳輸損失的異物，以利系統排除此 一異常的狀況，回復正常使用情形。目前在無線電力系統中的異物偵測的作法，是利用比較 無線電力發射端所發射的電力大小與無線電力接收端所接收的電力大小之間的差異，當判 斷兩者差異太大時，即判斷為無線電力路徑上可能存在異物的狀況，而必須進一步排除此 一異常狀況方能保證繼續正常并且安全地使用無線電力系統。
[0006] 圖2為習知的無線電力系統中電力計算的方法的示意圖，是配合圖1的無線電力 系統100作說明。無線電力系統100中的穩壓器是為一線性穩壓器，在一般操作情況下，線 性穩壓器的輸入電流與輸出電流幾乎相等。在無線電力系統100中，是利用偵測線性穩壓 器的瞬間輸入電壓以及瞬間輸出電流，以得到如圖2中所示的偵測電壓以及偵測電流；將 偵測電壓以及偵測電流相乘后，可得到一接收電力值；接著更將接收電力值傳送至電力發 射端進行利用，例如進行異物偵測等等。此一習知技術至少有下面的缺點，導致在應用上的 不準確性：第一、圖2中所計算的接收電力值是為一瞬間電力值，其隨著時間所組成的數列 具有較劇烈的變化，因此需要較大的頻寬將資料傳送回電力發射端；第二、所計算出的接收 電力值并未考慮無線電力接收端的前端以及整流器所造成的功率損耗，因而與實際上無線 電力接收端所接收到的電力大小相比，可能具有一不算小的誤差量。 【
【發明內容】
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[0007] 鑒于以上的問題，本發明提供一種電力計算的方法，特別是一種適用于無線電力 系統，用以進行異物偵測的電力計算的方法。
[0008] 本發明提出一種電力計算的方法，適用于一無線電力系統的一電力接收端，用以 進行無線電力系統的異物偵測，電力計算的方法包含以下步驟：
[0009] 首先，對電力接收端中所包含的一穩壓單元的輸入電流或輸出電流進行多點取 樣，并就電流的多點取樣的結果進行方均根的計算，以得到一電流方均根值。接著，對穩壓 單元的輸入電壓或輸出電壓進行多點取樣，并就電壓的多點取樣的結果進行方均根的計 算，以得到一電壓方均根值。然后，將電壓方均根值乘以電流方均根值，并又乘上一夾角的 余弦值，以得到一穩壓單元電力值，其中所述夾角相關于所取樣的穩壓單元的輸入電壓或 輸出電壓，以及所取樣的穩壓單元的輸入電流或輸出電流之間的訊號相位差。再者，將穩壓 單元電力值除以一電力接收端效率值，以得到一接收電力值，其中電力接收端效率值是為 電流方均根值的一函數。最后，將接收電力值傳送至無線電力系統的一電力發射端，以進行 異物偵測。
[0010] 本發明更提出一種電力計算的方法，適用于一無線電力系統的一電力接收端，用 以進行無線電力系統的異物偵測，電力計算的方法包含以下步驟：
[0011] 首先，對電力接收端中所包含的一穩壓單元的輸入電流或輸出電流進行電流取 樣，并同時對穩壓單元的輸入電壓或輸出電壓進行電壓取樣，以分別得到一電流取樣值以 及一電壓取樣值。接著，將電流取樣值以及電壓取樣值相乘，并除以一電力接收端效率值， 以得到一瞬間接收電力值，其中電力接收端效率值是為電流取樣值的一函數。然后，重復進 行電流取樣以及電壓取樣若干次，并得到對應的若干個瞬間接收電力值后，計算若干個瞬 間接收電力值的平均值，以得到一接收電力值。最后，將接收電力值傳送至無線電力系統的 一電力發射端，以進行異物偵測。
[0012] 本發明的功效在于，本發明所揭露的電力計算的方法，能夠在適用的無線電力系 統中得到更為準確的電力計算結果，以利無線電力系統進行諸如異物偵測或是電力效率最 佳化等等工作。
[0013] 有關本發明的特征、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。 【【附圖說明】】
[0014] 圖1為習知的無線電力系統的示意圖。
[0015] 圖2為習知的無線電力系統中電力計算的方法的示意圖。
[0016] 圖3為本發明所揭露的第一實施例的電力計算的方法的示意圖。
[0017] 圖4為本發明所揭露的第二實施例的電力計算的方法的示意圖。
[0018] 圖5為對應于本發明所揭露的第一實施例而歸納出的步驟流程圖。
[0019] 圖6為本發明所揭露的第三實施例的電力計算的方法的示意圖。
[0020] 圖7為本發明所揭露的第四實施例的電力計算的方法的示意圖。
[0021] 圖8為對應于本發明所揭露的第三實施例而歸納出的步驟流程圖。
[0022] 主要組件符號說明：
[0023] 100無線電力系統 150二次線圈
[0024] 110電源供應器 160、165共振電容
[0025] 120供電端耦合電容170整流器
[0026] 130 -次線圈 180穩壓單元
[0027] 140無線電力 190負載 【【具體實施方式】】
[0028] 圖3為本