TW201001867A - Inductive power transfer - Google Patents

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201001867 ‘六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於感應式電力轉移方法、裝置與系統，以供用 於（舉例來說）供電給可攜式電力或電子裝置。 【先前技術】 適用於供電給可攜式裝置的感應式電力轉移系統，其可由 兩部分組成· • 一初級單元，其具有至少一初級線圈，藉此初級線圈 f 驅動一交流電流，產生一隨時間變化的磁通量。 •一次級單元，與初級單元分開，其具有一次級線圈。 當次級線圈置於由該初級線圈所產生的時變磁通附近，該 變化的磁通量在該次級線圈中引發一交流電流，因此電力可由 初級單元感應式轉移至次級單元。 一般來說，次級單元把轉移而來的電力供給一外部負載， 且該次級單元可由該負載所包含的一主機體（一次級線圈裝 置）搭配或内含。舉例來說，該主機可為具有一可充電電池的 一可攜式電力或電子裝置。在此例中，負載可能是用於充電該 電池的一電池充電器電路。或者，次級單元可被納入如此的可 充電電池（次級裝置），還有一合適的電池充電電路。 在GB-A-2388716文件中描述一類如此的感應式電力轉移 系統。此類系統的明顯特徵是初級單元之磁性系統的實體「開 放」本質；其磁通路徑有很大部分是穿過空氣。如此做法容許 初級單元供電給不同形狀及尺寸的次級單元，並同時供電給多 個次級單元。此一「開放」系統的另一範例描述於 201001867 GB-A-2389720文件中。雖然現在要把重點擺在此類「開放」 以及「多裝置」的系統，如此僅為示範而應理解本發明可擴展 至所有感應式系統，舉例來說像是擴展至「封閉」系統，其中 初級和次級單元之間有幾乎1:1的對應關係而有很少的位置安 排自由度。 回過來看「開放」系統，此類系統受許多困擾所苦。第一 個問題是該初級單元無法100%發揮效率。舉例來說，電子裝 置中的切換耗損和初級線圈中的I2r耗損消散電力，即使並沒 / 有次級單元或出現的次級單元並不需要充電。如此會浪費能 源，因此在此情況時該初級單元最好進入一低功率的待機模 式。 此類系統第二個問題，他們一般來說並不能機械式地避免 (由金屬製成的）外來物體被放到該初級線圈附近並搞合至初 級線圈。由金屬製成的外來物體可在初級線圈中引發渦流。此 類渦流的作用傾向於取銷磁通量’但由於該材質具有電阻，流 動的渦流可能導致I2R耗損’會導致該物體升溫。 此加熱升溫現象有兩個特定例子尤其重要： V.. •若金屬的電I1且很大，例如若該物體不純或很薄。 •若該材質為亞鐵磁性的，舉例來說包括鋼。此類材質 具有高通透性，助長該材質當中的高磁通密度，並造 成大渦流益因此造成大i2R耗損。 在本申請案中，導致功率流失的此類外來物體稱之為「寄 生負載」。視需要地，當寄生負載出現時初級單元可進入關閉 模式’以避免加熱升溫。 4 201001867 之前己有人想出許多方式要解決這兩個問題。 先前想出要解決第一問題（沒有次級單元需要充電時不浪 費電力）的方法包括下列： •第一方法，次級單元在充電期間調節其感應式負載，造成由 初級單元所攫取的電力有一相應變異，以便將資訊回傳至初 級單元。此資訊指示初級單元應離開待機狀態。 •第二方法，初級單元依據流入電流以及（或）跨該初級線圈的 電壓變化，判定是否出現次級單元或外來物體。若測得次級 單元需要充電，初級單元可離開待機狀態。 •第三方法，初級單元改變其驅動頻率，並因而改變耦合至一 調諧次級單元的因素（也就是依據其諧振）。若次級單元並 未取得電力，掃描至該頻率時被攫取的電力就沒有實質上的 差異，且因此該初級單元進入一待機狀態。 •第四方法，初級單元測量初級線圈當中的電力流動，且如果 此值低於一閥限就進入一脈衝式待機狀態。 •第五方法，初級單元包括偵測線圈，其依據次級單元的位置 ' 讓所耦合的電力回送。若裝置並未出現，初級單元進入一待 機模式。 •第六方法，次級單元具有機械式的突出物，其符合初級單元 當中的凹槽，並將之啟用。 •第七方法，初級單元驅動兩線圈，並在次級單元中有相應的 兩個接收次級線圈。初級單元測量由各初級線圈轉移的電 力，若其低於一閥值即進入待機模式。 201001867 •第八方法，初級單元包括一諧振儲能以及控制電路，其用來 在諧振儲能電路中維持比所需稍多的能量，以隔著感應式連 線供電。若電力需求下降，控制電路發揮作用以關閉諧振儲 能電路中進一步的能量累積。 •第九方法，初級單元包括一比較器，其偵測初級線圈的平均 電流並和一參考值比較。若平均電流低於參考值，就假設初 級單元是處於無負載狀態。 •第十方法，在測量階段時初級單元把初級線圈置入一不受驅 動的諧振狀況，以致其如同一諧振儲能電路作用，並測量該 諧振儲能電路中的能量衰減，以判定要由其間移去多少能 量。次級單元被迫要在初級線圈加上不同負載以區分此等測 量階段，因此若出現一次級單元，由初級單元所攫取電力的 差異將被偵測出。若不存在一次級單元，初級單元可進入一 待機模式。 •第十一方法，在測量階段期間次級單元設定為無負載狀態， 在此期間初級單元測量由其初級線圈所攫取的電力，若由初 級線圈攫取的電力實質上並不隨著進入測量階段而改變，便 假設並未出現需要電力的次級單元，且初級單元可進入一待 機模式。 •第十二方法，次級單元將關於其電力需求的資訊通信至初級 單元。初級單元接著測量由其初級線圈取得的電力，並將它 和該電力需求做比較。若未收到此資訊，初級單元可判定並 未出現次級單元，並可進入一待機模式。 之前所想到對於第二問題（寄生負載）的解決方法包括： 201001867 •第十三方法，初級單元變化其驅動頻率。在此系統中，次級 單元經過調諧，以致其頻率變異將會導致由初級單元所取得 電力的變異。若該負載是一塊金屬，那麼改變該頻率將不會 有實質上的作用，且實質上會進入一關閉狀態。 •第十四方法，次級單元中的一按鍵啟用該初級單元。其假定 如下：若次級單元存在，就會實體上排除任何外來物體。 •第十五方法，初級單元藉由驅動兩個初級線圈供給電力至次 級單元。若由該兩線圈所供應的電力數量不同，初級單元便 假設該負載並不是合格的次級單元，並進入一關閉模式。 •第十六方法，初級單元包括多個比較器，其係用來偵測初級 單元當中多個線圈之間的電壓及電流不平衡。此等不平衡被 認為指示出偵測到一外來物體。 •第十七方法，次級單元在充電期間調節其感應式負載，造成 由初級單元所獲取的電力有一相應的變異，以便將資訊回傳 至初級單元。其假定如下：若此資訊並未在初級單元中接收 到，若非沒有次級單元出現就是有一外來物體出現。 •第十八方法，初級單元依據流入電流以及（或）跨該初級線圈 的電壓改變，判定是否出現次級單元或外來物體。若偵測到 一外來物體，該初級單元可進入一關閉模式。 •第十九方法，在測量階段期間，初級單元將初級線圈置入一 未受驅動的諧振狀態。實施一序列測量階段，在此期間該（該 等）次級單元加不同負載至該初級線圈。測量階段係經配 置，以致初級單元可判定是否出現一突如其來的寄生負載 (也就是一外來物體）。若判定有一外來物體出現，該初級 單元可進入一關機模式。 201001867 •第二十方法，在測量階段期間次級單元設定為無負載狀態， 在此期間初級單元測量由其初級線圈取得的電力，舉例來 說，若測量階段期間所攫取的電力高過一閥限值，就判定有 一外來物體出現，且初級單元可進入關閉模式。 •第二十一方法，次級單元將關於其電力需求的資訊通信至初 級單元。初級單元接著測量由其初級線圈取得的電力，並將 它和該電力需求做比較。若所取得電力超過所需電力達一閥 值以上，就判定有一外來物體出現，且初級單元可進入關機 模式。 這些方法有許多假定初級單元和次級單元之間為1:1關 係。因此，對於像是GB-A-2388716文件所描述的系統來說他 們並不有效，其中同時出現一個以上的次級單元（或次級裝 置）。舉例來說，出現一個需要充電而另一個不需充電的兩個 次級單元時，他們無法運作， 上述方法有些在有合格的次級單元出現時不能處理外來 物體（例如一塊金屬）。這些方法很多都假定一合格次級單元 的實體或電性存在，必然意味著所有外來物體都被該次級單元 實體排除。實際上並非如此，尤其是若該等次級單元相對於該 初級單元是隨意放置，如GB-A-2388716文件所描述的那些系 統。 依EMC (電磁相容性）表現來看，這些方法有的並不受 歡迎。舉例來說，上述的第三和第四方法涉及頻率的變異，而 此類變異會導致與其他系統的干擾。通常，感應式裝置是經設 計以便在一指定的頻率「開口」或「窗口」之中運作，也就是 在遠離其他系統所用頻率範圍的某個頻率範圍當中運作。藉由

C.'iigCunlc· 2009^£ΐΡβ CASE&fid-QOAP»-(l07-O001^>a-007-0001Spt-TMl.DtK 8 201001867 波動或變動運作頻率，感應式系統可能會增加不符EMC規範 的風險。接下來將會更詳細討論這些方法，以強調其可能的缺 第三方法中，系統在次級線圈側諧振，但在初級線圈侧並 未諸振。因此，若一合格的次級裝置被放在初級單元附近，總 體的電路會具有一共振頻率。結果，改變驅動頻率將會改變轉 移至次級線圈側的電力，也就因此改變主線圈偵測電阻器當中 的電流。若沒有合格次級裝置出現，該系統並未諧振，因此驅 動頻率的改變可能並不具有明白的顯著效果。 沒有一諧振的初級線圈側可能有缺點。少了對抗電感器之 阻抗的電容，就會是個難以驅動的高阻抗負載。該系統可能因 此效率頗差。在一諧振系統中，能量係隨著即時的電壓改變而 在電感器以及電容器之間循環。缺少電容，流出電感器的能量 會很容易在驅動器電子元件之中消散。 若加入一諧振電容器至該初級線圈，那麼該系統可能並不 能正常運作，詳情如下。若非諧振的外來物體靠近初級線圈 側，因為諧振的初級電路側，所轉移電力以及感應電流仍然會 隨著頻率變化。外來物體可能會以無法預期的方式改變電感和 共振頻率。若在初級和次級線圈之間有極強的耦合，憑藉次級 線圈上的電容器，也可使初級電路諧振而不需在初級線圈上有 電容器。然而，此做法並不能實施於至少有部分磁路是空氣的 不接觸系統。 之前想出的第三方法便用10%的頻率調變，以得到足夠訊 噪比。以頻譜的角度而論，10%確實是相當大的變化。通常， 會有某些「開口」以容許放射性，而且這些開口可能並不夠寬 9 C:\@£unrc« 2009^©n CASe&^B-OtmPB-OOJ-OOOISPB-OOT-OOOI-Spt-Tsuti.Doe 201001867 以容納此頻率變異。另一考量是該調變本身可生出多重諧波， 其可在頻率方面之基諧級的兩個方向均延伸很遠。頻率的改變 也導致在相同時間間隔期間所傳遞的電力較少；負載可能必須 能夠處理可用電力的週期性縮減。 接著來看先前想出的第十方法，該系統藉由允許初級單元 暫時停止轉移電力至初級線圈而發揮作用。如此做法容許系統 中的能量衰減至零，並且藉由測量衰減率可測量系統中的耗 損。做三次測量，以將寄生損耗與負載耗損還有「友善的寄生 耗損」（例如，包含在一可用次級單元中的金屬元件）分開。 此特定方法的主要缺點是電力被暫停，也就是要在未驅動狀態 取得測量值，此時電力並未有效地轉移。因此最好能夠在次級 裝置中有一大電容器。此一電容器可能實體上很大，也因而不 適於整合入現代的次級裝置，像是行動電話。然而有一缺點， 那就是突然把電力關掉造成一瞬變，導致寬廣的頻譜（參照一 階梯響應的傅立葉轉換）。隨著能量衰減，在電感器和電容器 之間循環，在一開放系統中，由初級線圈所發射出的此能量可 能曝露出來。發射能量的寬廣頻譜可能對EMC造成問題。 先前想出的第二十方法中，次級單元在測量階段設定為無 負載狀態，可能需要在各個次級單元中使用大的停滯電容器， 以便在測量階段期間維持電力轉移。這做法在支出和尺寸方面 方面可能會有缺點。 先前想出的第二十一方法中，次級單元把關於其電力需求 的資訊通信至初級單元，其需要裝置一通信連接。此做法在技 術上會很複雜，而且（舉例來說）若有多重次級單元出現，可 能需要某程度的碰撞偵測。 10 2009<gn®pe CASi(§Ve-007iPe-fl07-0O)ftf«-007.000f.Sp*-riuei.0«>e 201001867 最好能夠解決某些或全部的上述問題。 【發明内容】 依據本發明之第一觀點的具體實施例，提供一偵測方法以 用在一感應式電力轉移系統中的初級單元中，該初級單元係可 用來藉由電磁感應無線地轉移電力給該系統的至少一個次級 單元，此次級單元位於初級單元的鄰近處，並接近位於上述鄰 近處的外來物體，該方法包括：驅動該初級單元，以至在一驅 動狀態時供給該初級單元之一或多個初級線圈的驅動信號由 第一數值改變至第二數值；評估如此驅動對於該初級單元之電 特性的影響；並依據置於該初級單元鄰近處的該次級單元及 (或）一外來物體的所評估作用，進行偵測。 初級單元的電特性可為由該初級單元所攫取電力的位 準，或（舉例來說）係隨取得電力之位準變化而為其函數的某 一特性。 本發明的具體實施例中，評估（例如測量）是在被驅動狀 態實施，而不是在未受驅動狀態中實施。也就是說，可能並不 需要暫時中止電力轉移，並且在次級單元中可能不需要相當大 的儲存電容器。進一步，本發明的具體實施例並不依靠頻率變 異技術，這在系統電容以及EMC性能方面而論有優勢。「受 驅動狀態」可解釋為意謂驅動信號為主動供應，而非被動供 應。初級單元可進入此一受驅動狀態，即使它是在「待機」或 「關機」模式，舉例來說係藉由暫時地主動供應驅動信號。 有益地，藉著由如此方法驅動初級單元，能夠偵測靠近該 初級單元的一或多個次級單元及（或）外來物體。也就是說，本 11 C;t@iun>n CA5i&P6-007\PS-007-0001\n-007-0001-Sp€-TsiMi.Do< 201001867 方法能夠處理初級單元與次級單元和（或）外來物體之間的一 對多關係，也能處理一對一關係。 此一方法包括驅動初級單元以至於一信號強度實質改 變。此一改變最好是實質的（也就是實體的），以致所攫取電 力當中的噪訊或其他較小變異可被補償。如此驅動初級單元的 一種可能方式，就是改變跨該初級單元之一或多個初級線圈的 電壓位準，如下述將變得明顯易見。 此一方法可調適於偵測需要電力以及不需要電力的次級 單元是否存在，並且視需要地區辨兩者。此一方法可適用於控 制在此一感應式電力轉移系統當中的感應式電力轉移，並可包 括若偵出一外來物體並且（或）未測得需要電力的次級單元， 限制或停止由初級單元而來的感應式電源供應。 此類驅動方法包括控制初級單元，以致於把供應至該初級 單元之一或多個初級線圈的一電驅動信號，由第一數值改變至 第二數值。改變驅動信號的強度是相對直接的驅動方式，因此 這方法也在成本和複雜度方面而論具優勢。反之，改變關於驅 動信號的其他參數可能複雜而具有不想要的副作用。舉例來 說，改變驅動信號的頻率會導致不良的EMC (電磁相容性） 表現。在一具體實施例中，可緩慢地漸增或漸減驅動信號的強 度，而不採步進方式改變其強度，以致於避免關於瞬變的困擾。 第一數值與第二數值可為該電驅動信號的特徵。舉例來 說，驅動信號可為波動或變動信號，其強度自然地隨時間改 變，而且該等數值可做為該波動或變動信號的特徵（舉例來 說，依據其峰值或均方根值）。 12 C:\S€unlet 2009^©fiB CASE&fiB-OtmPB-OOJ-OOOIVB-IXff-OOOI-Spt-Tsuti.Ooc 201001867 此等數值可為跨該初級單元之一或多個初級線圈所施加 的交流電位差之峰值或均方根數值。同樣地，此等數值可為谅 經該初級單元之一或多個初級線圈的交流電流之變動峰值咬 均方根數值。這些種類的數值可能相對容易控制和維持。 若他們的強度改變，一卻双平TL H刀趿跟—· M G ^可^ 時間穩定。因此，該方法視需要地包括維持第一和第二數值^ 變一段夠久時間，以便讓初級單元的運作穩定。 第二數值可大於第一數值，或反過來，第二數值可 一數值。第二數值可以是較第-數值更大或更小的祝至= :間（舉例來說’關。在一具體實施例中，第二 。 物數值’以用於增加所攫取電力的數量，例如在有外來 =出：的例子中。次、:單元中的電力調整可藉由一降壓轉換 電壓時rrgulat°r) ’匕的運作通常是在其輸入電接近其輸出 壓轉換器一般而_朝下調降= J凋升電壓的升壓轉換器通常要 电魘 :對增加所獲取電力的份量，也效率。藉由 大部分的時間内該«都會在^:測置階段升高電 好。在一具體實施例中，最好是用一電壓，而且效率會比較 降壓轉換器。 —升墨轉換器而不是使用一 該初級單元可包括一交直流 其他直流至交流轉換器），以用於、裴置（例如一反相器，或 時間變化的電驅動信號，以供應至轉換直流f驅動信號成為隨 在該例中，所稱的驅動可包括:4目_—或多個初級線圈。 置的運作可藉由一工作週期管二，該轉換裝置的運作。轉換裝 該交直流轉換裝置的工作週^。其中所稱的驅動可包括控制 13 201001867 初級單元也可包括直流至直流轉換裝置，以用來依據直流 輸入信號輸出直流電驅動信號。在該例中，所稱的驅動可包括 控制該直流至直流轉換裝置的運作。直流至直流轉換裝置的運 作可藉由一工作週期管理，其中所稱的驅動可包括控制該直流 至直流轉換裝置的工作週期。 更好能控制直流至直流轉換裝置，而不是控制直流至交流 轉換裝置。交直流轉換裝置中的非50%工作週期可導致奇次與 偶次諧波。一偶次（例如第二次）諧波可能比一奇次諧波更不 好被一諸振電路過濾、，因為它的頻率範圍較接近。 如此驅動可設想為包括重新組態該初級單元的操作，由改 變之前的一現存狀態至改變之後的變更狀態，兩狀態皆係該初 級單元的驅動態。此評估可因而包括獲取初級單元在現存狀態 與變更狀態的電特性位準之測量值，例如被攫取電力的位準， 或如被攫取電力位準之函數變化的一特性。該方法可包括在現 存狀態期間維持第一數值，並在變更狀態期間維持第二數值。 此方法最好涉及確保第一與第二數值維持一段夠長的時間，以 供取得有用的測量值。 此評估可包括取得關於初級線圈信號的電壓及電流測量 值。此等測量值不需直接在初級線圈取得，並可以（舉例來說） 是有關上述直流電驅動信號的電壓及（或）電流測量值。該等 測量值可直接在初級線圈取得，或至少在此轉換裝置的交流側 取得，其中他們可能是有關上述隨時間改變之電驅動信號的電 壓及（或）電流測量值。 此方法可包含取得一系列該等電壓及電流的抽樣，並將此 評估建立在這一系列抽樣的基礎之上。該等抽樣可取其平均或 14 C:\Sfunr<« 2009^®n CASe&n-007\PB-007-0001\P6-0070001-SpfTtu*i.Doe 201001867 以其他方式結合，以改進此評估的可靠度。為進一步改進，驅 動和評估可設想為形成一套方法步驟，且該方法可包括實行複 數個此等整套步驟，並將此偵測建立在兩個以上此等整套步驟 的基礎之上。如此一來，可實施進一步的平均運算。 若判定初級單元的電特性已經由於如此驅動的結果而實 質上改變，可判定該外來物體出現在該初級單元附近。舉例來 說，若跨該（等）初級線圈的電壓係實質上增加，一外來物體 (如一副鑰匙或一疊金屬）可攫取實質上更多的電力，或者若 該電壓實質上係減少則外來物體攫取實質上較少電力。 該系統的一或多個次級線圈可各自視需要地經過配置，以 致於當它靠近初級線圈並感應地由其接收到的電力，該次級單 元的電特性以一可預期的方式回應此驅動（例如，係一調節的 次級線圈裝置），該方法進一步包括依據此評估以及各個預期 回應的結果，判定是否有一次級單元和（或）一外來物體出現 在該初級單元附近。舉例來說，可將結果與各個預期回應做比 較。 就各個次級單元來說，該次級單元的電特性可以是由初級 單元所攫取的電力，或舉例來說是隨著由初級線圈所攫取之電 力變化而如其函數的某一種特性。 若評估結果至少一部分並不與任何的所稱預期回應有相 關（或對應、映射，或帶有其跡證），可判定外來物體存在， 若評估結果至少部分的確與某個或每個預期回應相關，可判定 存在一次級單元。就那個或至少一個該次級單元而論，可能預 期的回應是其電特性並未實質上回應此驅動而改變。舉例來 15 CiX^eunict 2009&,@fB CAie&M*a-0〇nP6-007-0001\n-007-0001-5pe-TstMi.Ooe 201001867 說，次級單元可受調節，以致他們由初級單元攫取相同數量的 電力，只要能夠取得此數量的電力。 一個該次級單元的預期回應，可不同於另一個該次級單元 的預期回應。此等預期回應可能不同，因為涉及的次級單元屬 於不同類型，且（或）因為該等次級單元係被納入不同類型的 次級裝置。 有此認識，該方法可進一步包括（在初級單元中）從處於 電力需求狀態的各個次級單元接收資訊，此資訊係關於用在所 涉及次級單元的預期回應。該資訊並不需要直接地詳列相關的 預期回應。舉例來說，該資訊可能僅辨別所涉及次級單元的種 類，且該方法可進一步包括依據所提及次級單元之識別類型， 判定預期反應。舉例來說，初級單元可儲存（或可存取）詳列 用於不同類型次級單元之預期反應的資訊。 視需要地，該方法包括（當實施偵測時）運用次級單元補 償資訊，以便補償各個次級單元的寄生負載，該資訊是關於由 各個次級單元所加在初級單元上的寄生負載。舉例來說，如此 一來或許能夠補償在次級單元中預期會出現而無法避免的金 屬（或一些其他的寄生負載）。若無此補償，可能次級單元中 的實質寄生負載會被偵測為由一外來物體所形成。此次級單元 補償資訊可由初級單元從各個次級單元接收。 在初級單元中由一或多個次級單元所接收的一部分或全 部的此資訊，可經由一通信連結接收，該通信連結與感應式電 力轉移所構成的連結分開，例如透過一射頻識別連結或其他分 離的通信連結、無線電，或其他方式。舉例來說，可用紅外線 或超音波通信。部分或全部此資訊可經由一感應式通信連結接 16 C:V@lfur><c* 2009<^iSiPB CAS£&Pe^O7iPe-007-CO0t\P^007-00Q1-Sp*~TnMf.0ot 201001867 收，該連結係由感應式電力轉移所構成。可運用任何通信連結 的組合。 該方法可進一步包括（當實施此偵測時）運用關於初級單 元之耗損的初級單元補償資訊，以便補償該耗損。舉例來說， 如此一來或許能夠補償在初級單元中預期會出現而無法避免 的金屬（或一些其他的寄生負載）。若無此補償，可能初級單 元中的實質寄生負載會被偵測為由一外來物體所形成。部分或 全部此初級單元補償資訊可由初級單元所取得的測量值導 出，上述測量值係初級單元有效地電磁隔離時所測得。 在偵測到有一外來物體在該初級單元鄰近處之後，該方法 可包括限制或中止由該初級單元而來的感應式電源供應。如此 做法可稱為進入操作的「關機」模式。在偵測到有一或多個需 要電力的次級單元之後，該方法可包括維持或調整由初級單元 而來的感應式電源供應以符合此需求。如此可稱為進入操作的 「運作」或「正常」模式。偵測到一或多個次級單元並不需要 電力而缺乏一或多個需要電力的次級單元之後，該方法可包括 限制或中止由初級單元而來的感應式電源供應。如此做法可稱 為進入操作的「待機」模式。 除了偵測何時進入關機模式，最好能偵測用來進入待機模 式的狀況。舉例來說，第一觀點的方法中，如果並沒有偵測到 需要電力之次級單元的預期行為，可以限制或中止感應式電源 供應，此狀況可能是全部出現的次級單元都不需要電力所導致 (而不是出現了外來物體所導致）。初級單元可經配置以需要 使用者輸入才能離開關機模式，但並不需要使用者輸入才能離 開待機模式。 17 C:\©Cuni<t 2009^©ΡΒ CASr£VS-0(^\Pe-0O7-OOOf\PB-O07-0OOf-5p«'rj«w/.Oec 201001867 本發明可在某些具體實施例出現以驅動一單獨的初級線 圈，而出現在另外的具體實施例中以驅動複數個不同初級線 圈。舉例來說，一具體實施例可包括在用第一信號強度所驅動 的一初級線圈和用第二信號強度所驅動之第二初級線圈之間 切換，或舉例來說，在驅動第一數目的初級線圈（例如一個） 和同時驅動第二數目的初級線圈（例如兩個或更多）之間切 換，該第二數目係與第一數目不同。 依據本發明之第二觀點的具體實施例，提供一初級單元以 用在一感應式電力轉移系統中，該初級單元係可用來藉由電磁 感應無線地轉移電力給該系統的至少一個次級單元，此次級單 元位於初級單元的鄰近處，並接近位於上述鄰近處的外來物 體，該初級單元包括：驅動裝置（例如驅動電路）可運作以驅 動初級單元，以致位於其鄰近處的一純電阻負載從初級單元所 攫取的某一份量之電力會實質改變；評估裝置（例如電路）， 用來評估此驅動對於初級單元的某一電特性的效果；以及偵測 裝置（例如電路），用來依據次級單元和（或）一外來物體位 於該初級單元鄰近處的估計效果偵測。 依據本發明之第三觀點的具體實施例，提供一感應式電力 轉移系統，其一初級單元以及至少一次級單元，該初級單元係 可用來藉由電磁感應無線地轉移電力給該系統的至少一個次 級單元，此次級單元位於初級單元的鄰近處，並（或）接近位 於上述鄰近處的外來物體，該系統包括：驅動裝置（例如驅動 電路）可運作以驅動初級單元，以致位於其鄰近處的一純電阻 負載從初級單元所攫取的某一分量之電力會實質改變；評估裝 置（例如電路），用來評估此驅動對於初級單元的某一電特性 18 C:\&€unie· 2009^iSPB CA5£^tn-007V>B-007-0001\PB-0a7-0001-Sp*-TMi.0oe 201001867 的效果；以及偵測裝置（例如電路），用來依據次級單元和（或） 一外來物體位於該初級單元鄰近處的估計效果偵測。 依據本發明的第四觀點，提供一電腦程式，當此程式在初 級單元的一運算裝置上執行時，造成該初級單元實施符合上述 本發明第一觀點的偵測方法。此電腦程式可儲存在任何適當的 攜帶媒材，並可跨過一通信連結當作一載波信號傳送，上述連 結（舉例來說）係網際網路的一部分。 依據本發明之第五觀點的一具體實施例，提供一系統用來 藉由電磁感應從一初級單元傳送電力至與該初級單元分離的 一次級單元；該初級單元包括：一初級線圈；一交流電壓或電 流源耦合至該初級線圈；調整裝置（例如電路），用來在至少 兩位準之間調整該初級線圈的電壓或電流；判定裝置（例如電 路），用來判定由該初級線圈攫取的電力；該次級單元包括： 一次級線圈；一電壓或電流轉換器；其中該電壓或電流調整器 發揮功能以致由次級線圈攫取的電力是一已知的電壓或電流 輸入位準方程式；其中該初級單元測量由初級線圈在至少兩初 級線圈電壓或電流位準所攫取的電力，並依此停止或限制轉移 至初級線圈的電力。 依據本發明之第六觀點的一具體實施例，提供一初級單元 用來藉由電磁感應從該初級單元轉移電力至一次級單元，該初 級單元包括：一初級線圈；一交流電壓或電流源柄合至該初級 線圈；調整裝置（例如電路），用來在至少兩位準之間調整該 初級線圈的電壓或電流；判定裝置（例如電路），用來判定由 該初級線圈攫取的電力；其中該初級單元測量由該初級線圈在 至少兩個初級線圈電壓或電流位準處所攫取的電力，並依此中 止或限制轉移至初級線圈的電力。 19 C:\©euntee 2009^,©P6 CASe&PB-007W-007-0001\P9-007-0001-Sp*-Tsuti.0oc 201001867 拉μ 發明之第七觀點的—具體實施例，提供—方法用來 =電，錢從-初級單元轉移電力至與該初級單元分離的 ，級早7G ’該方法包括如下步驟··供應交流電流或電壓至初 級=中的-初級線圈；實施第—單元中所攫取電力的第一次 測置，改變供應至初級單元之電流或電壓的強度；實施第一單 兀中所攫取電力的第二次測量；依第—和第二次測量的結果， 中止或限制供應至初級單元之初級線圈的交流電流或電壓強 度。 —依據本發明之第八觀點的一具體實施例，提供一系統用來 藉=電磁感應從-初級單S轉移電力至與該初級單元分離的 :次級單元；該初級單元包括：一初級線圈；一交流電壓或電 流源耦合至該初級線圈；調整裝置（例如電路），用來在至少 兩位準之間調整該初級線圈的電壓或電流；判定裝置（例如電 路），用來判定由該初級線圈攫取的電力；該次級單元包括： 一次級線圈；一電壓或電流轉換器；其中該電壓或電流轉換器 發揮功能以致由次級線圈攫取的電力實質上獨立於第二線圈 的電壓或電流’其中該初級單元測量由初級線圈在至少兩初級 線圈電壓或電流位準所攫取的電力，並且若有實質差異則中止 或限制電力。 依據本發明之第九觀點的一具體實施例，提供一初級單元 用來藉由電磁感應從該初級單元轉移電力至一次級單元，該初 級單7G包括：一初級線圈；一交流電壓或電流源耦合至該初級 線圈；調整裝置（例如電路用來在至少兩位準之間調整該 初級線圈的電壓或電流；判定裝置（例如電路），用來判定由 該初級線圈攫取的電力；其中該初級單元測量由該初級線圈在 201001867 至少兩個初級線圈電壓或電流位準處所攫取的電力，並且若有 實質差異則中止或限制電力。 依據本發明之第十觀點的一具體實施例，提供一方法用來 藉由電磁感應從一初級單元轉移電力至與該初級單元分離的 一次級單元；該方法包括如下步驟：供應交流電流或電壓至初 級單元中的一初級線圈；實施第一單元中所攫取電力的第一次 測量；改變供應至初級單元之電流或電壓的強度；實施第一單 元中所攫取電力的第二次測量；若第一和第二次測量之間有實 質差異，中止或限制轉移至初級單元之初級線圈的電流或電壓 供應。 依據本發明之第十一觀點的具體實施例，提供一偵測方法 以用在一感應式電力轉移系統中的初級單元中，該初級單元係 可用來藉由電磁感應無線地轉移電力給該系統的至少一個次 級單元，此次級單元位於初級單元的鄰近處，並接近位於上述 鄰近處的外來物體，該方法包括：驅動初級單元，以致由靠近 初級單元的一純電阻負載（或一未調節負載，或實質上僅包含 一純電阻負載的測試單元，或在該初級單元之操作頻率的鄰近 頻率不共振的負載）從該初級單元所攫取之某數量電力將會實 質改變；評估此驅動對初級單元之電特性（例如，由其所攫取 之電力的位準）的影響；並依據次級單元和（或）一外來物體 位於該初級單元鄰近處的估計效果偵測。 依據本發明之第十二觀點的具體實施例，提供一電壓和 (或）電流模式的偵測方法以用在一感應式電力轉移系統中的 初級單元中，該初級單元係可用來藉由電磁感應無線地轉移電 力給該系統的至少一個次級單元，此次級單元位於初級單元的 鄰近處，並接近位於上述鄰近處的外來物體，該方法包括：驅 21 C;\®funfc# CAS£^,P5-〇a7\n.〇〇7〇001\n^a7-0001-Sp«-TMJtl.Doe 201001867 動初級單元，以致由靠近初級單元的一純電阻負載（或一未調 節負載，或實質上僅包含一純電阻負載的測試單元，或在該初 級單元之操作頻率的鄰近頻率不共振的負載）從該初級單元所 攫取之某數量電力將會實質改變；評估此驅動對初級單元之電 特性（例如，由其所攫取之電力的位準）的影響；並依據次級 單元和（或）一外來物體位於該初級單元鄰近處的估計效果偵 測。 依據本發明之第十三觀點的具體實施例，提供一偵測方法 以用在一感應式電力轉移系統中的初級單元中，該初級單元係 可用來藉由電磁感應無線地轉移電力給該系統的至少一個次 級單元，此次級單元位於初級單元的鄰近處，並接近位於上述 鄰近處的外來物體，該方法包括：驅動初級單元，以致在一受 驅動狀態時由靠近初級單元的一純電阻負載（或一未調節負 載，或實質上僅包含一純電阻負載的測試單元，或在該初級單 元之操作頻率的鄰近頻率不共振的負載）從該初級單元所攫取 之某數量電力將會實質改變；評估此驅動對初級單元之電特性 (例如，由其所攫取之電力的位準）的影響；並依據次級單元 和（或）一外來物體位於該初級單元鄰近處的估計效果偵測。 可設想本發明的進一步觀點（及其具體實施例），舉例來 說在上述觀點中的次級單元具有一電壓調整器，一電流調整 器，電壓和電流調整的組合，或一功率調整器、 【實施方式】 圖是依據本發明之一具體實施例的感應式電力轉移系統 (1)的元件示意圖。系統（1)包括一初級單元（10)和至少一次級單 元(20)。初級單元（10)本身也具體實現本發明。 22 C:\(g)fun(c· 2009^ι§!Ρβ CA5e^M>B-0〇nP8-007-0001Vta-〇〇7-0001-Sp9-TsiMi.Ooe 201001867 初級單元（ίο)包括—初級線圈（12)以及一電驅動單元（i4) 連接至该初級線圈（12)，以用於施加電驅動信號給它，以致於 產生一電磁場。一控制單元（15)連接至該電驅動單元（丨句，並 包括一調整單元（16)，一評估單元（17)以及一偵測單元（18)。 調整單元（16)係連接至該電驅動單元（14)以調整施加給初 級線圈（12)的多個電驅動信號，或至少一電驅動信號。評估單 元（17)係連接至電驅動單元（17)以評估從初級線圈經由所製造 電磁場所攫取電力的數量。偵測單元（18)係連接至評估單元 (17)’、以（依據由評估單元（Π)所做的評估）偵測在該初級單 元附近出現的物體，如後文詳述。 偵測單元（18)係視需要地連接至調整單元〇6)，以使得實 施至初級線圈（12)的電驅動信號能夠依據其偵測而加以控 制。舉例來說，初級單元⑽的操作模式可依據該偵測控制， 例如將初級單元⑽設定至「充電」、「待機」或「關機」等 操作模式其中之一。 如上述，初級單元（10)係經配置以產生一電磁場，且此電 磁場可在初級線圈（12)的鄰近之處被感應（相對於初級單元的 一充電表面或電力轉移表面，為水平或垂直電磁場）。此磁 場係用在系統（10)中，以供轉移電力至於該初級單元（1〇)鄰近 處的一或多個需要電力之次級單元（20)，並（或）不好地轉移電 力至也位於此鄰近處的一或多個外來物體。此外來物體可想像 為一塊金屬。此類外來物體（如前述）可視之為實質上的「寄 生負載」。 該初級單元（10)可具有任何適當形狀，舉例來說具有一形 成一電力轉移表面的平台，各個次級單元（20)可置於其上或其 23 201001867 鄰近處。在-示範例中，電磁場可分布在該表面的電力轉移 區，如GB-A-2388716文件所描述，此案以其完整内容納入本 文列為參考。可想而知，此形式的初級單元可允許一或多個次 級單tl(20)以及一或多個外來物體（3〇)同時位於該初級單元的 鄰近處，以便從那接收電力。可想而知，許多其他形式的初級 單元（10)可允許一或多個次級單元(20)以及一或多個外來物體 (30)同時位於該初級單元的鄰近處，以便從那接收電力。另一 用於初級單元（10)的可能形狀是一架子，次級單元(2〇)可放在 那上面以接收電力。此一形狀可有助於允許次級裝置的元件落 在磁場以外。 次級單元(2 0)係與初級單元（1 〇)分開並包含一次級線圈 (22)，當次級單元(20)靠近初級單元時，該次級線圈與初級線 圈（10)所產生的電磁場编合。如此一來，電力可從初級單元（1〇) 感應式轉移至次級單元(20)，在兩者之間不需直接的電傳導連 接。 初級線圈（12)和各個次級線圈（22)可具有任何適當形狀， 但是舉例來說可為繞著一高通透成形物（像是一亞鐵或非晶性 金屬）捲起的銅線。李支線（Litz wire)是一特殊種類的導線， 可用於此狀況。李支線具有許多股導線交纒在一起並可協助減 少集膚效應和鄰近效應。初級線圈（12)和次級線圈（22)可能（例 如）在尺寸、圈數、核芯種類，以及實體配置等方面彼此不同 也可運用多重初級和次級線圈。初級和次級線圈的數目可彼此 不同。 次級單元(20)可連接一外部負載（未顯示，本文中也稱為 次級單元的「實際負載」），並可經配置以供應感應式接收到 的電力給外部負載。次級單元(20)可由一需要電力的物體（次 24 201001867 級襞置）内含或夾帶，像是一可攜式電力或電子裝置，或一可 充電的電池。關於次級單元(20)及可由次級單元（2〇)供電之物 件（次級裝置）的可能設計，其進一步的資訊可在 GB-A_2388716文件中找到（參考前文）。GB-A-2^87!6文件 中，此類次級單元可稱之為次級裝置。 ^在本發明的脈絡中，次級單元（以及（或）包括此等單元的 次級裝置）可推想為需要電力的任何電力或電子裝置，並可能 是可攜帶的裝置，舉例來說（也就是並未窮盡）像是行動電話、 個人數位助理（PDA，Personal Digital Assistant)、手提電腦、 個人音響設備、MP3播放器以及類似品、無線耳機、車用充電 組件、家庭用品像是廚房用具、個人卡片像是***，以及可 用於追踪商品的無線標籤。 使用時，初級單元（10)可進入一測量階段，在此期間調整 單元（16)發揮功能以驅動該單元，以致供給初級單元之一或多 個初級線圈的電驅動信號強度改變，像是由第一數值（為該信 號的特徵）改變至第二數值（為該信號的特徵）^此驅動可視 為改變從初級單元所攫取之電力的數量，其係藉由靠近它的一 預先決疋純電組負载，或一未調節負載，或包含實質上僅有一 純電阻負載的一測試單元。評估單元（1乃評估從初級單元所攫 取電力之位準改變的效應。一般而言，此電力可由一次級單元 (20)和（或）一外來物體(30)攫取，雖然所謂「友善的」寄生負載 (如後文進一步討論）中的耗損可能也需要被列入考量。偵測 單元（18)可依據在評估單元（17)所做的評估，偵測鄰近初級單 元處的次級單元(20)和（或）外來物體(30)是否出現。 若偵測到一外來物體（30)，該初級單元（10)可進入一關機 模式。若沒有此類外來物體(3…被偵測出，如果偵測到有一需 25 201001867 要電力的次級單元（20)，初級單元（10)可進入（或維持）一充 電狀態，或者如果未偵測到需要電力的此次級單元(2〇)可進入 一待機模式。舉例來說，若出現次級單元(2〇)但不需電力，可 進入待機模式。 ^的具體實把例可設想為依據以下概念操作。在一具 體實施例中，次級單元(20)係經配置以使得一已知的電力需^ 特徵回應初級單元（10)的調整單元（16)所實現的改變。另一具 體實施例中，次級單元(20)係經調整以從初級單元（1〇)攫取^ 質上固定數量的電力（此係較佳的電力需求特徵），不管調整 單元(16)所實現的改變。反之’外來物體—般來說係未經調整 的負載，且由外來物體⑽攫取的電力因此可依據調整單 所實施之變化而改變。只要次級單元㈣的電力需求特性（也 就是具有實質上固定的電力攫取，或某些其他此類特性 上與外來物體的特性不同，初級單元⑽可在_單元、 由在評估單位（17)評估從減單元關取的電力，偵測次級^ 兀（20)以及（或）外來物體（30)的出現。 法—流程圖’繪出符合本發明之—具體實施例的方 在初級單元⑽内實施。方綱包括步驟 步驟⑽、㈣和（S6)是在同時（或通常為平行 =叙步驟⑽中，供給初級單元⑽的—或多個初級線圈的 電^信號強度改變。這可藉由調整/控制單元(16)實施。步驟 =中，評估所做改韻於從初級單元倾取電力 響。這可藉由評估單元（17)實施。 °°7-〇〇〇1\P6-007-OOOU$pfTw9t.Do« 26 201001867 步驟（S6)是在步驟（S2)和（S4)之後實施。步驟（S6)中，次級 單元(20)和（或）外來物體(30)的出現是根據步驟（S4)所測得效 應而加以偵測。這可藉由偵測單元（18)實施。 雖然並末在第二圖中顯示’在步驟(S6)的偵測之後’初級 單元可設定至充電、待機或關機的操作模式。 如前述，初級單元（10)可採用平板或其他形狀，舉例來 說，可讓多個次級單元(20)能夠由其同時接收電力。此外形可 讓單獨的次級單元(20)能夠從多個不同位置或相對於初級單 元（10)的不同位置或定位，接收電力。讀者要參考 GB-A-2388716，以作為如何建造這種初級單元的範例。第三 圖是系統（1)由上方俯視的示意圖，指出如此配置的可能性。 初級單元（10)具有三個次級單元(2〇)(顯示為納入可攜式電力 (電子）裝置），後者放在前者的電力轉移表面以由那感應式接 收電力。此三個次級單元（20)顯示為屬於不同類型（種類）（且 (或）納入不同類型（種類）的裝置中），但他們可能彼此相同。 初級單元（10)也有一外來物體（30)放在其電力轉移表面上，其 可能是一金屬物體像是一副鑰匙。若是如此，外來物體（30)的 偵測可造成初級單元進入關機模式。 在待機或關閉模式，藉感應從初級單元而來的電力供應可 受限或中止，以節省電力，並（或）避免外來物體升溫。初級單 元可保持在關機模式，直到它被以某方式重設。此重設可由該 初級單元（10)的使用者手動啟始，或控制單元（15)可定期（或 有時）啟動以再度供應感應式電力，並藉由重覆第二圖之方法 (40)的步驟而實施一測量階段。也就是說，可不時實施測量階 段以判定外來物體（30)是否已由初級單元（10)的鄰近處移開。 這些測量階段也可偵測需要電力的次級單元(20)是否存在。 27 201001867 第四圖的示意圖顯示在系統（1)的不同操作模式，以及在 這些不同模式之間切換的條件；所顯示的三個操作模式是運轉 模示（或充電模式）（60)、關機模式(62)以及待機模式（64)β可 想而知’在一具體實施例中可存在其他操作模式，像是「設定」 模式。 在運轉模式（60)中，初級單元（1〇)大部分時間是在充電狀 態（也就是供應感應式電力）’但定期進入測量階段(66,68)， 如上述。若測量階段(66)的結果是判定並無次級單元(20)需要 ?力1初級單元（10)進入待機模式（64)。若測量階段(68)的結果 疋判^有―明顯的寄生負載（也就是—外來物體(3G))存在， 初級單元（10)進入關機模式（62)。 在待機模式（64)時，電驅動信單元（U)大部分時間中止， f此耗少電力。初級單元⑽錢（或偶爾）進入充電狀 了 ^就疋感應式供應電力），並實施-測量階段(70)、（72) 它是否能進人運轉模式(6())或關閉模式㈣其中之一。 或者，它保持在待機模式(64)。 相η關應至測量階段(74,76)的待機模式在功能上 過兩模式可藉由某些使用者介面特徵加以區別， 外ΐ物體醒使用者移開任何實f的寄生負載（也就是一 選擇第四圖的模式。第==在/統⑴之中是在哪種狀況下 初級單元（1〇)附近。如中，並沒有次級單元(20)出現在 (64)。第五⑻圖中，來’初級單元⑽是在待機模式 的附近有-實4現，但在她單元（1 〇) 王員載（也就是一外來物體(3〇))出現。 28 C:»<S«urKM CA5Et 201001867 如此一來，初級單兀（10)是在關閉模式。第五圖中，次 級單tg(2G)和-實質的寄生負載兩者都同時出現在初級單元 (10)的附近。如此-纟’初級單元(1〇)是在關閉模式(62)。第五 (D) 圖中，一次級單元（2〇)出現在初級單元p〇)的附近，但連結 至該次級單元(20)的負载（實際負載）在目前並不需要任何電 力。如此一來，初級單元（1〇)是在待機模式（64：^最後，第五 (E) 圖中，一次級單元(2〇)出現，且其負載需要電力以充電或運 作。因此，初級單元（10)是在運轉模式（6〇)。 第六圖是符合本發明—具體實施例的一系統（1〇〇)之示意 圖，系統（100)可視為等同於第一圖的系統，並因此包括具 有一初級線圈（12)的一初級單元（1〇)，以及具有一次級線圈（22) 的一次級單元(20)。電力是藉由電磁感應從初級線圈（12)轉移 至次級線圈（22) ’其方式實質上與上述關於系統所解釋者相 同。 雖然並未顯示在第六圖中，可想而知系統（100)可包括複 數個次級單元（20)，而且這些次級單元（20)可同時從該初級單 元（1〇)接收感應式電力。進一步，外來物體(3〇)(未顯示）可 和此等次級單元(20)同時出現。 除了初級線圈（12)，系統（1〇〇)的初級單元（1〇)包括一 DC/DC轉換器（102)，一反相器（104)，一電容器（106)，一電阻 器（108)，一差動放大器（110)，緩衝器（112)和（114)，以及一微 處理器單元（MPU) (116)。除了次級線圈（22)之外，系統（1〇〇) 的次級單元(20)包括一整流器（118)，一 DC/DC轉換器（120)， 一負載（122)，一電容器（124)以及一差動放大器（126)。缓衝器 (114)可當作是一峰值偵測器，並且是用來測量跨線圈（12)的尖 峰電壓。 29 C;\£ru»K· CASZC^S-〇07^t-007-00〇1\PB-0(ff-0001-5p*'Tiutf.De< 201001867 可由弟六圖得知，次級單元(20)係顯示為納入一可攜式裝 置當中’也就是一需要電力的物件。為求簡明，該可攜式裝置 是晝成和次級單元(20)相同，不過次級單元(2〇)可以是該可攜 式裝置的某個元件（例如可移除的部分）。因此可將負載（丨22) 視為次級單元(20)的實際負載，雖然它可以和該次級單元（2〇) 分離。系統（100)的初級單元（10)顯示為一充電器，其可用來藉 由電磁感應為可攜式裝置（20)充電。 在系統（100)的初級單元（10)之中，連接DC/DC轉換器（1〇2) 以接收一外部直流輸入，並可用來把所接收到的DC輸入降壓 至較低的直流電壓Vd。為求高效能，該DC/DC轉換器（1〇2) 可以是一切換模式降壓轉換器。該DC/DC轉換器（1〇2)接上， 以驅動反相器（1〇4)，該反相器在其輸出端產生一 ac電壓。反 相器（104)可以是一 MOSFET半橋式，由一基準振盪器（未顯 示）驅動。 反相器（104)的AC電壓輸出是用來驅動初級感應線圈 (12)。電容器（106)與初級線圈（12)串聯，且線圈/電容器組合係 經配置以致於在反相器（104)的操作頻率共振。為了減少由初 級線圈所驅動的驅動信號（也就是反相器（1〇4)的輸出）當中 的諧波’最好能在反相器（104)和初級線圈（12)之間提供一 LC 鎮流器電路（未顯示）。主線圈（12)的線圈電壓(Vpc)的峰值典 型上是比DC電壓（Vd)高得多，因為反相器（也就是包括初級 線圈（12)和電容器（106))之後的電路是經配置以便能夠諧振。 在本具體實施例中，操作頻率視為常數因此並不再進一步 5兒明。不論如何’操作頻率當然可為了效率的緣故而變化（也 就是可調整）。確實，可調整該頻率以作為調節線圈電壓（也 就是線圈中電氣驅動信號的強度）的方法。舉例來說，若初級 201001867 線圈經配置成為諧振，那麼可能藉由改變頻率而改變驅動作號 的強度。 ， 系統（100)的次級單元(20)(可攜式裝置）當中，次級線圈 (22)係與電容器（124)串聯連接至整流器（118)的輪入端，同樣地 該線圈/電容器組合為諧振的。使用中，次級線圈把從初級 線圈（12)經由電磁感應所接收的Ac電壓送至該整流器。整流 器（118)整流此AC電壓以輸出一 DC電壓至Dc/Dc轉換器 (120) ° DC/DC轉換器把從線圈而來的整流過電 ' 合負載(122)所需的電壓。 降壓 DC/DC轉換器（120)可能是一切換模式轉換器（與轉換器） 而不是一線性轉換器。切換模式轉換器通常能夠比 更有效率地由一 DC電壓轉換至另一電壓。進一步V，切換模式 轉換器典型上要比線性轉換器有較少的輸入電壓效率變異。一 線性轉換器降低跨一電阻的任何過多電壓。因此，輸入和輸出 電壓之的差異越大，效率越低。關於輸入電壓的欵率變異可造 成由系統（100)之次級單元(20)所攫取的電力並非獨立於輸入 電壓，使得本發明的實施更加困難。 次級單元(20)的DC/DC轉換器（120)係經配置以轉移一固 定電壓至該負載（122)。此固定電壓是藉由反饋迴路的方式維 持’包括差動放大器（126)。基本上，DC/DC轉換器（丨2〇)的輸 出電壓是用來控制DC/DC轉換器（120)的工作週期，以維持負 載（122)所需的輸入電壓（vload)，無關DC/DC轉換器（120)的 輸入電壓改變。 長時間下來，負載（122)的電壓需求可能改變，例如負載 (122)是具有一充電周期的電池。dc/DC轉換器（120)因而可經 31 201001867 配置’以為此-充電賤的不同部分維持其所需負載電壓Vi_ 在不同位準。然而’所需負载電壓典型上以相對慢的時 間尺度改變，以致於跨階段或-組測量階段似乎相 對為常數。 系統（100)的初級單元（1〇)調節初級線圈⑽電壓在一預 先设定的電壓位準。這疋藉由一反饋迴路所達成，反饋迴路包 括緩衝器（114)(峰值偵測器）以及微處理器單元（116)。如第 六圖所示，初級線圈電壓基本上是由緩衝器（114)缓衝，並輸 入至微處理器單元（116)。依據初級線圈電壓，微處理器單元 (116)可控制該DC/DC轉換器（1〇2)的工作週期，以便維持vpc 的預先設定位準。反饋可能是類比回饋的組合，以供快速反 應’以及經由微處理器單元（116)的數位反饋以用於大動態範 圍。初級單元（10)係經配置以維持此預先設定的初級線圈電 壓，不論由次級單元(20)所提出的負載為何（以及/或任何其他 此類次級單元(20)或外來物體(30))。 系統（100)的初級單元（1〇)也能夠判定經由初級線圈（12) 所攫取的電力數量。在此具體實施例中’這是藉由測量電壓 Vd以及由DC/DC轉換器（102)所攫取的電流Id。電壓位準vd 經過緩衝器（112)被輸入至微處理器單元（116)，該緩衝器提供 適當的電位轉換及緩衝。電阻器（108)係連接在DC/DC轉換器 (102)與反相器（104)之間，以致電流Id經此流過。此電流Id因 而是用差動放大器（110)藉由測量跨電阻器（108)的電壓測量， 並且差動放大器（110)的輸出係輸入到微處理器單元（116)。在 此位置測量電壓與電流有優勢，因為信號是直流電。在微處理 器單元（116)當中，電壓是用類比至數位轉換器（ADC)取樣， 並經低通過濾以減少噪訊。求平均值可用來做為濾波運算的一 32 C^^tunict 2009^^6 CASe^B-O0nn>007-00D1\P»-007-000l-Spt-nMi.Doe 201001867 部分。在本發明中，電壓vd和電流14的數值是在微處理器單 元（116)之内判定，並且相乘以判定所攫取的電力。 如上述，若一金屬物體（也就是一外來物體(3〇))係耦合 至由初級線圈（12)所引發的電磁場，在金屬表面導致電渦流。 由於這些渦流被限制在金屬表面（由表面深度判定），他們具 有縮小的流動剖面，並因而可能受到相對高的交流電阻。因此 該金屬物件像是一電阻式負載，其電阻數值係依據物質種類、 體形，以及操作頻率（也就是AC電流通過初級線圈（12)的頻 率）。 第七圖顯示一初級線圈（12)和諧振電容器（ι〇6)的等效電路，以 示範就初級線圈（12)來看一外來物體(30)對該等效電路的可能 影響。 第七（a)圖顯不具有初級線圈（12)以及諸振電容器（1 〇6)的 初級電路，在其附近有一外來物體（3 0)。可知在第七（a)至第七 (d)圖中也都出現該外來物體，但為求簡明並未顯示。第七 圖中，外來物體被認為並無作用，也就是就如同它並不存在。 因此，第七（a)圖的等效電路和第六圖的等效電路相同。 在實際的電路中，電感器（12)和電容器（1〇6)會有寄生負 载二致他們並不是純電阻和電感（例如，電容器電串聯電阻、 電感裔電阻以及繞組間電容等等）。 是銅或紹）在該物體(3〇)中引發循環 路二電導體^象 減少電感。該金屬也會 A / ^些發揮作用以 其電阻率以及磁場頰率。、3合 又據該導體的厚度、 /電感（132)和-電$的耗損。該效應係如同 電阪_的串聯組合，且係與初級線圈（12) '〇〇W-〇〇7-〇〇〇i\p$.〇(ff.〇〇〇i.Spe. Tsui i. Doe 33 201001867 電感改變（舉例來說

存在的金屬也就可被看做是從電源所攫取的電力增加。 並聯。若外來物體(30)是一厚片銅塊會有屬 像是在相對低的頻率）的明顯效果❶然而， 來物體(30)會有電阻改變的顯著效果。一 第七(c)圖顯示當所出現的外來物體(3〇)為一不導電或低 導電磁性材質（例如亞鐵鹽）時的等效電路。磁性材料的出現 改變總體磁路的磁阻。這就有增加有效電感的效果。然而，將 會引入損耗，這可用一串聯電阻代表。該效應係如同一電感 (13 2)和一電阻（13 4)的串聯組合，且係與初級線圈（丨2)串聯。因 此一磁性材料的出現會增加電感，並降低該初級電路的共振頻 率。電阻（134)的出現會引入耗損，這又接著會增加從電源攫 取的電力。 第七（d)顯示若有一外來物體(30)出現時的等效電路，該物 體具有磁性以及導電性（例如矽鋼）。其效果就像是一電感（132) 和一電阻（134)的串聯組合和一初級線圈（12)並聯。此一材料可 增加或少電感，依據其組成而決定。或者’若兩電感的改變類 似，電感最好可以實際上沒有變化。因此’共振頻率會增加、 減少或維持相同。然而，電阻（134)的出現會引入耗損，這又 接著會增加從電源攫取的電力。 因此，檢查共振頻率的變化可能並非外來物體是否存在的 可靠指示。或許可認為磁性材料的外來物體不太可能與該系統 接觸。不過，仍有可能會在一合格次級裝置出現的同時有一導 電的外來物體。該合格次級裝置通常會有一繞著一磁心捲曲的

34 C:\CEunic· 2009<S^(glPe CAX^n.〇〇7\n.〇〇7.〇〇〇np^〇〇7-0001-Sp*-Tsuei.t>M 201001867 線圈，或者是具有一磁遮罩在其背面的一平面線圈 。磁性物質 和該裝置一起出現可能會増加電感，而導電外來物體的出現可 降低電感。依據相對強度，電感可能會增加、減少或沒有變化， 但通常合格裝置的電感變化為主。實際上可能相當難以隔離該 外來物體的影響，以便可靠地用此方法偵測。 帛人圖顯示-組三張各別顯示從初級單元⑽所攫取 之電壓（vd)、電流（Id)和所得電力（p)的波型；所獲取 電力（P)的波型是藉由把電屋(Vd)和電流(Id)的波型相乘而得。 S八圖中，假設需要電力的次級單元(20)接近初級單元⑽， 且沒有外來物體（30)出現。 大部分時間，初級單元⑽是處於「正常」狀態，並提供 -固定電壓(Vd)至反相器⑽)的輪入端。定期或偶爾可實施一 測量階段。在此階段期間，電壓位準㈤變化，在此例中是增 加約10%。電壓Vd已增加10%的狀況，將稱做「增壓」狀態， 並在第八®中以此識別。由第八圖可知，電壓％由增壓狀態 回復正常狀態時發生第二次變化。因此，可知出現兩次測量階 段’然而就本發明目的將專注於第一改變，也就是從正常狀態 i. 到增壓狀態的第一改變。 測罝階段是用來檢查外來物體(3〇)是否出現。為因應在增 壓狀態期間電壓位準％增壓，AC線圈電壓也可被增壓。因 此，次級單元(20)中W AC線圈電壓也會增加，並且由整流器 (118)二到的整流DC電壓輪出也會增加。不過，如前文解釋， 次級單元(20)中W DC/Dc轉換器（⑽可經由反饋迴路調適， =致=在負載（122)處持續地提供一穩定的位準(Vi〇ad)。如此接 著可思明較少電流被DC/DC轉換器（12〇)攫取，α致由次級線 圈（122)攫取的總電力近似常數（忽略由整流器（⑻和dc/dc 35 201001867 轉換器兩者之輸入電壓以及效能的相對不明顯改變）。因此， 較少電流可由該初級線圈（12)攫取，並因此該電流(Id)也可減 低，如第八(b)圖所示因此，雖然在升壓狀態時電壓Vd增加， 對應的電流Id可能減少，以致從初級單元（1〇)中的DC/DC轉 換器所攫取而來的電力P仍保持近似常數，如第八(c)圖所示。 第九圖和第八圖類似，除了它的圖形代表了有一金屬物體 (外來物體（30))在初級線圈（12)近旁的例子，而且沒有需要 電力的次級單元（20)存在。初級單元（10)以如同第八圖的一樣 方式提升其電壓位準Vd，也是由正常狀態提供至升壓狀態。 / 不論如何，本例中並不是有一經過調節的負載攫取固定電力， 而是有與第七（b)至第七（d)圖所顯示者等同的一電阻式負載存 在。此一電阻式負載未經調節，且因此當電壓Vd增加時電流 Id也就增加約10%如如第九（b)圖所示，並因此所攫取電力P 增加約21%。 在實際系統中可能會有些非線性，應將此納入考慮。舉例 來說，若在整流器（118)中運用二極體那麼跨這些二極體的電 壓通常並不會顯著改變，以致整流器的效能在較高電壓（也就 、 是在已提升的電壓時）時增加。此外，DC/DC轉換器（120)的 效能事實上會隨變化的輸入電壓而改變。因此最好能夠把第九 (c)圖中的電力改變與一閥值位準比較，並要求該電力差異高於 此閥限以證實有一外來物體存在（假定在閥值以下的電力差異 可由於此非線性所造成）。 第十圖及第十一圖與第八圖及第九圖類似，除了現在是假 設有一需要電力的次級單元(20)以及一塊金屬（外來物體（30)) 兩者均同時出現。在此情況，次級單元(20)的調節負載會造成 電壓(Vd)增加時電流(Id)減少，但金屬（外來物體(30))會導致 1 乙 C:\S€unfet 2009S\©P9 CASS@^PA-0〇nPB-007-0001\PB-007-0001-Spt-Ttu«I.D»< 201001867 電壓(vd)增加時電流(Id)增加。第十圖顯示的例子，其中歸因於 次級單元(2_電流改變大於歸因於金屬者，而且第六圖頻示 的例子中，歸因於金屬的電流改變大於歸因於次級單元(2〇) 者。可想而知，由於一塊金屬構成缺乏調節的電阻式負載，若 有出現金屬那麼所攫取電力應增加。 ' 依上述’可想而知藉由評估當電廢位準(Vd)改變時所碑取 電力（P)的變化’有辦法判定是否有—需要電力的次級單元^ 以及（或）一外來物體（30)出現在初級單元（1〇)的鄰近處。實施此 評估的示範方法之一，是在改變之後和改變之後進行測量。第 十二圖是第人⑷圖的放大版本，是要提供—例說明何時可進行 此等測量。所攫取電力（P)可在正常狀態時第一次測量。容許 足夠的時間（51)以供系統由任何其他可能發生的事件恢復。°在 此時間⑻期間’遽、波器可被重設。接下來電流ω和電壓 可在正常狀態期間跨一測量時間間隔（A)取樣，並取一平均值 或過渡值（filtered value)。如上述，所攫取電力（p)是藉由把 電壓(vd)和電流(Id)數值相乘起來所算出。接下來，電壓位9準(Vd) 增加10%成為升壓狀態。距前一次測量另一穩定期間（82)之d 後，再次取樣電流和電壓並在第二測量時間間隔(B)期間求平 均/過U«地’升壓狀態中的所攫取電力（p)是藉由把電壓 和電流數值相乘在一起算出》 技術上而論，有可能在一具體實施例中僅測量電流（因為 電壓是受到㈣）以評估f力位準。也就是說，測量電壓並把 電壓乘上電流某程度是多餘的。在一簡單型式中，本發明的具 ，實踐可藉由訊定一電壓並測量電流然後設定另一電壓並測、 夏電流。也就是說，並不必定要取得特定電力數值，反而只是

Pt'Thitf.Ooe 1-〇〇^^〇〇7-00〇1^〇〇7〇〇〇1^( 37 201001867 電力位準的「測量值」《「指示」。本文所揭示的具體實施例 也就應該被依此解讀。 若升壓狀態中的所攫取電力（Ρ)超過在正常狀態所攫取者 某-預定數量（舉例來說，超過一閥值），接著它可能被判定 是否有一外來物體出現在初級單元的鄰近處。然而，在一具體 實施例中，次級單元當中的負載可能在兩測量之間㈣，^例 來說若一負載（122)(像是一電池）由零變化至另一數值。因 此最好連續實施兩套的測量。可知這些測量套組可包括不同測 量階段，或可考慮合起來形成單獨的測量相。若測量的兩組數 值一致，它可判定一外來物體(3〇)確實存在。 第十二圖顯不用於系統（1〇〇)在不同狀況下的時序圖。第 十三(a)圖顯示正常操作時的系統（1〇〇)，其中次級單元(2〇)靠近 初級單元（10)並且沒有外來物體（3〇)出現。初級單元…定期 (或不時）檢查是否有外來物體(3〇)出現，其方式是藉由提升 電壓位準（Vd)並實行兩次為一套的測量，如前所述。若兩次測 量的結果是在某個容許範圍内，那麼系統可推論並無外來物體 (30)出現，並且可能不需要進行另一組測量。系統接著等待一 段預先設定的週期，再實施另一組此類的測量。在第十三(a) 圖中所示的範例中，在各組此等測量之間有一 5〇〇毫秒的範例 週期，且升壓狀態（例如說）維持1〇毫秒週期。 第十二圖（b)顯示有—外來物體(3〇)被偵測出來時的該系 統。此時’設想為第一測量組顯示出電力位準的明顯差異，所 以立即接著第二組的此等測量。若此兩組測量的結果一致，系 統就減電源供應至零，以避免電力轉移至外來物體（3〇)並加熱 此物體。這做法也可視為等同上述的系統進入關機模式。 C:\tffMW(g^0Pe c^S^Pt'<)〇APt^gff-<)〇〇nftt^)07-00〇t~Sp»mTtu»I.Do< 38 201001867 第十—圖(C),’、’員7Γ有外來物體⑽出現時的該系統。因此 假定該系統是在關機模式，而且系統不時檢查外來物體⑽是 ^被㈣°因此’Α部分時間當中，並沒有電壓出現（也就 疋電壓位準Vd疋零）’以避免外來物體升溫。在進行測量之 *，電壓位準^)定期地提升至正常狀態。若外來物體(3。)依 然存在’初級單兀（10)會進行兩組測量並接著又再減少電壓位 '準(Vd)至零。不論如何’若外來物體⑽已被移除，那麼第-組電力測量實質上將會彼此相同，就能恢復正常的操作狀態。 這可視為等同於系統離開關閉模式並進入操作模式。 在某些例子裡’若施加較低電麗（比正常和升壓電壓低广 次級裝置負載調節會發揮作用。在此例中，可在（兩者其中之 一）低於正$以及升壓狀態的兩電壓位準進行測量。 第十四圖的流程圖，是符合本發明一具體實施例的一方法 (200)’方法(20G)包括步驟⑻⑻)至(S244)，並可由系統(1〇〇) 實施。 ν驟(200)中，電源（也就是電壓位準（ν〇 )設定為「正常 狀態J，接著讓系統停留在步驟(2〇2)，在此例中為1〇ms。步 驟（S204)中，測量所攫取電力（p)並在步驟（S2〇6)中儲存為數值 P1。步驟(208)中，進行檢查以了解是否所攫取電力（ρι)大於某 一閥限電力位準（X)。若所擭取電力（ρι)小於或等於X，那麼就 假設並沒有需要電力的裝置存在，並且在步驟(S21〇)中電源被 關閉（也就是電壓位準(Vd)設定為〇)。若沒有需要電力的次 級單兀，那麼該系統回到步驟（S200)之前會在步驟（S212)等待 一預先決疋的時間’在此例中為5〇〇 ms，以了解是否有一次 級單兀出現。可能會有一次級單元出現（例如納入一次級裝 置），但次級單元並不需要電力，如下述。

39 201001867 若在步驟(208)中判定所攫取電力大於χ，那麼在步驟 (S214)中電力（也就是電壓位準（Vd))被提升至「升壓」狀態。 接著讓系統在步驟（S216)中又再停留i〇ms。步驟（S218)中，測 里所攫取電力（P)並在步驟(S220)中儲存為數值P2。在步驟 (S222)，電力接著回復至「正常」狀態。 步驟（S224)中，判定P2和P1之間的差異（也就是ρ2_ρι) 是否小於或等於一已知閥限Y。若是如此，P2和P1的數值就 被認為是實質上彼此相等，並因此假定並無金屬（也就是沒有 ， 外來物體(30))出現。在此例中，本方法讓電力保持在「正常 狀態」並進到步驟（S212)，在此系統在回復步驟（S2〇〇)之前會 等待一段預先決定的時間’此例中為5〇0ms。 若P2-P1被判定為較閥限值γ大，可能意謂有金屬（也 就是外來物體(3〇))存在’或可能意味著在兩次測量間一現有 次級單元(20)的實際負載已改變。為了解決此模擬兩可，各別 為「正常」和「升壓」狀態再多做兩次測量。 依此觀點，該方法進行到步驟（S226),其中讓系統留置在 (「正常」狀態，此例中為l〇mse步驟(S228)中，測量所獲取電 力（p)並在步驟(smo)中儲存為數值η。步驟(Μ2)中，電源（也 就是電壓位準(Vd))被提升至「升壓」㈣，接著讓系統停留 在步驟(S234) ’仍然為1〇 ms。步驟(Μ36)中，㈨量所獲取電 力（P)並在步驟(S238)中儲存為數纟p4。在步驟(s24〇)，電力接 著回復至「正常」狀態。 步驟(S242)中，判定p4和p3之間的差異（也就是p4_p3) 是否小於或等於-已知閱限值丫。這和步驟(s224)中所做的判 40 fnefunfe. 2009ϋΛ&» ^^-907^6-007.0001^007 0001^-^ °91 201001867 定類似，並且因而可知在此方法中第二組測量值(P 3，P 4)可和第 一組測量值(P1，P2)比較。 若第二組測量值也指示出大於Y的差異，那麼該系統判 定有一金屬（也就是一外來物體(30))出現，並藉由行進至步 驟（S210)設定電源至「關閉」。不然，本方法讓電力保持在「正 常狀態」並進到步驟（S212)，在此系統在回復步驟（S200)之前 會等待一段預先決定的時間，此例中為5〇〇ms。藉著回復步驟 (S200)系統再檢查—次，以了解是否有任何變化（例如，有些 金屬放置在充電器線圈鄰近處）。 閥限值Y必需夠大’以適應由於噪訊和系統中任何不確 定因素而來的任何誤差。有可能能夠減少不確定性，它會容許 較低的寄生耗損位準被偵測出。 系統中的耗損可分類為： 1. 固定塾板耗損（也就是在初級單元（丨〇)當中） 2. 可變塾板耗損（也就是在初級單元（1〇)當中） 3. 固定接收器耗損（也就是在次級單元(2〇)中，或在次 級裝置中） 4. 變動接收器耗損（也就是在次級單元(2…中，或在次 級裝置中） 5. 負載（也就是實際負載（122)) 6. 「寄生」耗損（也就是在外來的金屬物體中） 7_ 「友善的寄生性」耗損（例如，出現在次級單元或裝 置内的金屬） C:\etijnie· CASee^n-007\n-007-0001\P8-007 0001-ipt-Ttuil.[bc 41 201001867 固定耗損（1，3)在測量之間應保持彳目同a :」或「升廢」狀態。測量之間負載也應保持相同；在正 夏是用來處理在冽量之間顯著改變的負载-= 能而補償此不確定性。所得測量會偵測「3 = 耗損（6,7)的組合。可，生」和友善寄生」 '二例口攜式裝置(次級單元⑽或二)該 因此’㈣ 专圖第Γ五岐符合本發明—具體實施例的—系統⑽)之示 二’、統(3GG)可視為等同於系統⑴及（⑽），並因此 有—初級線圈（12)的一初铋留-,1Λ、 „ 八 的-次級單元20二()，以及具有一次級線圈(22) 電力7^藉由電磁感應從初級線圈（12)轉移 ^次級線圈（22)，其方式實質上與上述關於系統⑴所解釋者相 —雖然並未顯示在第十五圓中，可想而知系統（300)可包括 ，數個次級單元（20)，而且這些次級單元（2〇)可同時從該初級 單元（10)接收感應式電力。進一步，外來物體（30)(也未顯示 在第六圖）可和此等次級單元(2〇)同時出現。 系統(300)相當類似於系統（1〇0)，因此為求簡化可運用相 同參照數字而且省略重複的描述。系統（300)和系統（1〇〇)不同 之處在於’藉由測量初級線圈（12)的電壓和電流判定所攫取電 力（ρ)。如此做法具有測量更為準確的優勢，因為它是直接測 量初級線圈（12)，而不是如系統（1 〇 〇)之中測量反相器（丨〇 4)的輸 42 Κ09&®η €λΒε^Ρ&·00ΆΡβ-007-Ο<Χ>1\Ρ^ΟΟ7-ΟΟΟ1·5ρτ Tt»*I.Ooc 201001867 入。不過，系統(300)可能較系統（100)沒有優勢，因為i)在初 級線圈（12)所測量的電壓和電流是直流，也因此較難判定，尤 其是如果波型扭曲；ii)或許最好能判定電壓和電流之間的相位 差，以證實所攫取電力是與儲存在諧振電路（包括初級線圈（Η) 和電容器（106))中的能量區別；出)在初級線圈（12)的電壓要比 反相1§( 104)的輸入高得多。 在系統(300)之中，在初級線圈（12)的電壓是用一峰值偵測 器測得，且電流是以—電流變壓器/感測器（3〇2)測得（經由— 緩衝器(312))。同樣地’電流可用__串聯的感測電阻器測量， 與系統(⑽）中相…為了藉由線圈（12)狀所攫取電力(p) 處理器單70(316)(等同在祕中的微處理旨單元⑴6)) 測量跨該初級線圈（12)的方均根直流電壓，Vac (等同電壓 (V)) ’測量經過初級線圈（12)的方均根直流電流⑽，並判 兩者之間的相角差(cp)。所攫取電力就由PH丨⑽•出。 在測量AC電流與電壓時，最好可使用—放大器（若不 處理器（316)之⑽數位式就是在其外部的類比式）。 :在反相器（HH)中的基準振m器以「鎖定」所需的訊號 度地改善訊號對雜訊比（SNR)。 觀察系統(100)與(300)，在其他具體實施例中可 系統中的各種其他位置測量電壓與電流，以用 ς 力（Ρ)，例如在連至DC/DC轉換器（102)的輪入端、攫取電 在上述具體實施例中，主要考量的構造 ^(122) 〇 ^^ 電池。第十六圖顯示用於充電一鋰離子電的 ^ ==池:其他衍^的曲心曲 右電池疋顯者地已放電，以-低電壓（大約极值的·)施加 «WeUfi^CASfeW-OOTVe-Wooojyie.oo/.OOCj.s^.rjuef.Oof 43 201001867 一固定電流，且這通常稱為涓流充電（trickle charging)。如 此持續直到電池達到約3V。在此之後，以最大位準施加固定 電流直到電池達到4.2V。此時，輸出電壓係調節至4.2V且電 流逐漸地減少直到充電電流約為極值的7%。因此在充電循環 期間的不同時點可實施定流調整和定壓調整兩者。 第十七圖是次級單元（420)的簡圖，其可取代系統（1，1〇〇 和300)當中的次級單元(20)，以形成本發明的進一步具體實施 例。因此，次級單元（420)中的那些元件已在前文參照次級單 元（20)描述過，並指定相同的參照數字且省略重覆描述。 次級單元(420)具有一電池(422)作為其實際負載（也就是 代替負載（122))。一充電控制器（424)位於整流器（118)和該電 池(422)之間，並包括一 DC/DC轉換器（426)，差動（或甚至運 算）放大器（428, 430和432)，以及一電阻器（434)。DC/DC轉 換器（426)是連結在整流器（118)和電池(422)之間，其方法與次 級單元（20)中的DC/DC轉換器（120)類似，也就是要由整流器 (118)降轉電壓輸出以用來供應至電池(422)。電阻器（434)是連 結在DC/DC轉換器（426)與電池(422)之間，以致流入電池的電 流(W流過它。差動放大器（428)和（430)相連，以跨此電阻器 (434)之電壓作為此電流的測量，並將電流(IlQad)的測量值（目前 感測值）輸入至DC/DC轉換器（426)。連接運算放大器（432)以 測量供應至該電池(422)的電壓（V1()ad)，並將該測量值（目前感測 值）輸入至DC/DC轉換器（426)。回過頭參見第十六圖，固定電 壓期間的目標是要調整電壓，且在固定電流期的目標是要調整 電流。 差動放大器（或運算放大器）（428,430,432)的兩輸出端都 是用來控制該DC/DC轉換器的工作週期。改變工作週期，改 44 201001867 變輸入電壓對輸出電壓的比例。同樣地，在給定時間瞬時，會 在其輸出上有某種負載，因此DC/DC電壓輸出可經調整以得 到所需電流。次級單元(420)可視之為具有一控制單元，其取 上述兩輸出端做為輸入，並因此調整該DC/DC轉換器的工作 週期。該控制功能可採許多不同方式内含，舉例來說像是包括 適當邏輯電路控制MOSFET的一電子晶片。 附帶一提，顯然在本發明任一具體實施例中的DC/DC轉 換器可以是（升壓轉換器）或升壓/降壓轉換器（升降壓轉換 器）而不是降壓轉換器。不過，降壓轉換器傾向於更有效率。 在固定電流期間，電流感測器主要是用來調節電流(I1()ad) 為常數。若初級單元（10)中的電壓(Vd)增加，在跨接收器線圈 (22)的電壓會有相應的增加，並因而在輸入至該DC/DC轉換 器（426)的整流電壓亦增加。若沒有反饋，（VlDad)和（Ilc)ad)兩者都 將增加。然而，由電流感測而來的反饋發揮作用以確保負載電 流(Lload)保時固定。如此導致接收器線圈（次級線圈）（22)當 中的電流被減少。結果，初級線圈（12)中的電流被減少。因此 由初級線圈所攫取電力（P)應保持幾近相同，不管電壓位準之 效能的任何變化或其他可變耗損。 在電壓調整和電流調整兩模式中，由充電器控制器（424) 所攫取電力可幾近和次級線圈（22)的電壓無關。次級線圈電壓 的任何改變，可反應於次級線圈電流的改變。充電控制器（424) 的電力需求會隨時間改變，但相較於上述使用本發明具體實施 例期間所做的測量相對緩慢。因此，若初級線圈電壓增加，在 初級線圈電流會有相應的減少，以致總攫取電力（P)維持大致 相同。 45 C:\§€inic· 2009S^@PB CASEeW-007\P5-007-0001\PB-007-0001-Spt-TnMl.0ot 201001867 已知某些充電控制器（424)在涓流充電期期間具有持續的 電流尖峰脈脈衝發生。若這些尖峰脈衝週期恰好和進行測量的 週期，時，那麼它會造成不正確的結果。可藉由取三組測量值 而不是二組，並藉由確定第二與第三組之間的時間差和第一與 第二組之間的時間差足夠不同，可克服此問題。 可想而知DC/DC轉換器（120,426)不需要在固定電流或電 壓的情况下運作。若由次級單元所#取的電力（P)並不隨著跨 次級，圈（22)的輸入電壓改變（或可預期地改變，也就是以預 先決疋的方法改變），系統就會適當地運作。這與施加至負載 (122’422)的哪種電壓或電流無關。 第十八和第十九圖是次級單元（520)和（62〇)的示意圖，分 别‘配置以使得系統（進一步包括一初級單元）能夠專注於所 攫取電力（P)的調整，而不是專屬施加給負載（122,422)之電壓 或電/;IL。次級單元(420)和（620)可用來取代次級單元（2〇)和 (420) ’以形成本發明的進一步具體實施例。 參照第十八圖’次級單元（520)包括（除了如第六圖之次 級單疋(20)相同參照數字所指稱的元件之外）一運算放大器 (5〇2) ’ 一電阻器（504)，一電壓感測點（505)以及一控制單元 (5〇6)。與第六圖比較後可知，運算放大器（502)，電阻器（504)， 以及電髮感測點（5〇5)相連，以提供電壓和電流測量值至控制 單兀（5〇6)，分別表示輸入至DC/DC轉換器（120)的電壓和電 流。控制單元（506)實際上可調整DC/DC轉換器（120)的運作以 改良輸入電流，以致於當輸入電壓改變時由初級單元而來的總 體所攫取電力（P)保持一致。 201001867 參照第十九圖，次級單元（620)包括（除了如第六圖之次 級單元(20)相同參照數字所指稱的元件之外）一 Ac電流感測 點（602)，一緩衝器（604)，一 AC電壓感測點（6〇5)以及一控制 單元(606)。與第十五圖比較應可看出，Ac電流感測點（6〇2)， 緩衝器（604) ’以及AC電壓感測點（605)相連結以提供ac；電壓 與電流測量值給控制單元(606)，代表要輸入整流器（i丨8)的AC 電壓與電流。控制單元(606)可運作以監測Ac線圈電壓，並調 整DC/DC轉換器（120)的運作，以致總體擭取電力（p)與（初級 或次級）線圈電壓無關。 第二十圖是符合本發明之一具體實施例的初級單元（71〇) 示意圖，它和第六圖的初級單元（10)—模—樣，除了在反相器 (104)和初級線圈（12)以及電容器（106)之間存在一 lc鎮定器電 路(702)。因此，初級單元（71〇)和（1〇)之間的那些共同元件是用 相同參照數字指稱’並省略重覆的描述。LC鎮定器電路(702) 包括一串聯電感器（704)和一並聯電容器（706)，相連以形成一 低通濾波器。提供該LC鎮定器電路(702)具有優勢，因為低通 濾波具有減少從反相器（104)而來之諧波的效果。這可能有所 助益’因為不想要的諧波會造成在其他設備（例如無線電接收 器）中的干涉，或避免系統順應調節性發射^。 第二十一圖至第二十三圖分別是初級單元（810)、（910)和 (1010)的示意圖，其中各個都很類似上述的初級單元，也就因 此形成本發明的進一步之具體實施例❶因此，前文已描述過的 初級單元（810)、（910)和（1010)的那些元件是用相同參照數字指 稱，並省略重覆的描述。 初級單元（810)、（910)和（1010)之間的共同特徵是他們各 具有多重初級線圈（12A)、（12B)、（12C)......而不是單獨一個初 47 CASiSM^OOTfi^-OOT-OOOIV^Oe^-OOOI-SpfTtiMl.Dot 201001867 級線圈（12)。可以運用多重初級線圈，因此多重次級單元（或 納入此次級單元中的次級裝置）可同時被充電。初級線圈 (12A)、（12B)、（12C)......係經配置以彼此並聯。為了處理多重 次級單元之外的其他理由，可出現多重初級線圈。舉例來說， 多重初級線圈可為冗餘理由提出，或以致一單獨的次級裝置可 在相對該初級單元的多個位置其中之一（由不同初級線圈定 義）接收電力。此外，並不藉由改變供應至一單個初級線圈的 電壓（或某些其他訊號的強度）造成可得電力改變，它可由一 在第電壓運作的初級線圈切換至在與第一電壓不同之第二電 壓運作的第二初級線圈。也就是說，「正常」和「升壓」狀態 之間的差異可藉由在多個初級線圈之間切換造成，或藉由改變 同時作用之初級線圈的數目，或改變實施至不同初級線圈的訊 號強度，或這些方法的某種組合。 當運用到初級單元（810)、（910)、（1010)時，可用相同方 式使用上述具體實施本發明的方法，有一差別是存在多個初級 線圈的並聯組合而不是單個如此的初級線圈。可想而知，初級 線圈（810)類似於第六圖的初級單元（10)，其中所攫取電力（P) 是在反相器（104)之前測量，而且初級單元（910)是和第十五圖 的初級單元（10)類似，其中電力是在反相器（104)之後測量。 以此配置，也可在諧振電容器之前的節點取得測量值，以 便減少相誤差並改進電力測量準確度。並非僅有一個單獨的電 流感測器用於所有線圈，在一具體實施例中最好具在每個個別 線圈上有一電流感測器，如第二十三圖所示。如此可較為容易 推論出所攫取電力的總量，尤其是有廣泛各異的負載時，或某 些線圈有得到供電的裝置而其他線圈並沒有反應處。舉例來 48 C:\^hnk« 2009€^@Ρβ CAS£S^PS-007\Pe-007-0001\P6-007 0001-Sp«-Tsu«f.Doe 201001867 說，不同初級線圈可彼此相隔很遠放置，雖然他們可能是相對 緊密地放在一起，例如成一陣列。 或者，就AC電流測量來說，所使用的若不是一電流變壓 器（如第二十二圖）就是一感測電阻器，如第二十三圖。其中 一方法可包含一鋒值偵測器或該測量的平均器。一電流感測器 有個好處，那就是它引入比電阻器更小的耗損。不論如何，一 電流感測器通常要比一電阻器更昂貴。若有一大的線圈陣列， 如第二十三圖中，使用感測電阻器可能會有成本效率。 第二十四圖和第二十五圖是符合本發明某些具體實施例 之初級單元之充電表面的可能配置示意圖；在某些類具體實施 例中，次級單元可放在充電表面上任何地方，或實質上任何地 方，以便充電。在所示的各例中，相關的初級單元包括複數個 初級線圈。第二十四圖中，充電表面具有一繞圈鐵心（1100)的 陣列，也就是在一亞鐵背板（1102)上的繞圈線圈（1100)之陣 列。第二十五圖中，充電表面有一陣列是由蝕刻在PCB (印刷 電路板）（1202)上的多個印刷六角形螺旋線圈（1200)構成，其 中該PCB可具有一亞鐵鹽（或）金屬屏障在它的下方。第二十五 圖中，各個六角形構造（1200)可視為一單獨的線圈。矩形（1204) 代表放在該初級單元之充電表面上，要被充電（也就是由其感 應式接收電力）的一次級單元（或包含有此次級單元的次級裝 置）的可能預定放置區可想而知，次級單元之預定放置區的一 具體實施例會小於充電表面上的充電區域，以致可有複數個次 級單元同時充電。 具體實施本發明並有複數個初級線圈（12A)、（12B)、 (12C)……的初級單元可經配置，藉著在有一次級單元的次級 線圈（22)靠近時施加電流至這些初級線圈，並且不施加電流至 49 C:\S>fui<C( 2009&&P6 CAS£SHJ>B-007iPe-(l07-a〇01\P6-007-0001-Sp«-T»Mt.Dot 201001867 其他初級線圈（以便節省電力），如此運作。上述具體實施本 發明的方法也就能運用在這些初級單元中。也就是說，可視為 有一電路上並聯之初級線圈陣列，而不僅是單個線圈。然而， 在此例中初級單元可經配置以致各個初級線圈可「切換」加入 或離開電路，以致只有適當的線圈被啟動。第二十六圖是此種 初級單元（1310)的示意圖。 初級單元（1310)非常類似上述第二十一圖的初級單元 (810)。因此，前文已描述過的初級單元（1310)之元件是用相同 參照數字指稱，並省略重覆的描述。初級單元（810)包括開關 (SW-A)、（SW-B)、（SW-C)……，分別以串聯方式連接至初級 線圈（12A)、（12B)、（12C)……，並可用來切換其對應的初級線 圈加入和離開電路。可想而知，也可藉由類比實施類似於第二 十二圖和第二十三圖中顯示之初級單元。 最好能確保總體電感維持不變，以保持系統諧振。可藉由 在初級單元中具有分離的電感器作為「虛設線圈」達成。因此， 若供電（切換進入電路）的初級線圈數目小於最大值，就需要 某數目的額外「虛設線圈」切換進入電路以保持總體電感相同。 在本發明的某些具體實施例中，有可能運用許多不同種類 的DC/DC轉換器，包括降壓轉換器、升壓轉換器以及許多不 同構造的升降壓轉換器。實現本發明的次級單元可包括多種負 載（甚至多重負載），其可為固定電流，固定電壓負載，或此 兩者的某些其他組合。例如，除了由充電控制器需要用來充電 一電池的電力，一攜帶式裝置（含有一次級單元的次級電路） 可能需要電力以用於其内部功能。 50 C:\(gfur*/c* 2009S\&V CASe&iPB-007\n-007-0001V>e^07-0001-Sp^TMi.Ci 201001867 需要些具體實施例令，次級單元所實施的調整並不 疋*口疋電^或固定電塵。若由攜帶式裝置所禮取的電 士’隨著輸入電愿（例如初級單元中的電麼(Vd))改變，實現 = Γ可運作。這與施加至次級單元_的負载是哪種 5電關。該調節也可能並不是固定功率， =至所㈣電力_於輸人„具有已知㈣感。若為此 y 初級單凡（充電器）可在兩初級線圈電壓位準取得測量 、（形成測得電力需求變項）。了解初級線圈和次級線圈之間 的，合’可因而判定兩相應次級線圈的電屋。了解隨著次級線 圈單位之輸入電壓的電力需求變異，可因此判定用於兩測量值 的電力需求變異。若測得電力需求變異實質上與預期的電力需 求變異不同（例如大於），那麼充電器推論一定有金屬（也就 疋一外來物體）出現。接收者（次級單元）最好把關於充電器 和接收器之間的耦合程度轉移資訊至充電器（初級單元），或 直接溝通其接收電壓。最好能實施多於兩次的測量並代入一多 項式。其他衍生的資訊（例如導數）可用來判定是否有外來物 體出現。 雖然上述具體實施例輸出DC電壓至一負載，並因此有一 整流器在該攜帶式裝置（次級單元）當中，並不一定要如此。 例如，可實施一 AC電壓至該負載。在此例中，仍有可能實現 本發明，也就是確保由次級單元所攫取電力（p)若不是保持常 數’就是和沒有外來物體時的輸入電壓有已知的相依關係。 本發明某些具體實施例具有優勢，因為可攜式裝置（次級 單元）和充電器（初級單元）之間的通信並非不可或缺，也就 疋可視需要選用。因此，比起必定需要上述兩方通信的系統， 本發明某些具體實施例可能成本更低。本發明的某些具體實施 51 C:\igieunttt 3〇〇9〇>t&fioCAU^n-ce7\Pt.〇〇7-<ioonpe-<ie7-ooot-5pfTsMi.o〇e 201001867 例中，也能夠在有一合格攜帶式裝置（次級單元）時偵測金屬 (外來物體）。本發明某些實施例也並不會被鋼或矽鋼「欺 騙」，也就是他們可區辨次級單元和此類外來物體，因為他們 並不依賴相位/頻率偏移測量。本發明某些實施例也可在硬體 方面具成本效益，因為本發明許多特徵可實現在一微處理器内 的軟體中。 任一項上述本發明的觀點中，尤其是方法的觀點，不同特 徵可實現在硬體中’或可實現為一或多個處理器所執行的軟體 模組。一觀點的特徵可應用至任一個其他的觀點。 本發明也提出一電腦程式或一電腦程式產品用來實施本 文所描述的任何方法’以及-電腦可讀媒財其上諸存一程 二，Π文所#述的任何方法。實現本發明的—電腦程式可 儲存在一電腦可讀媒體上， 像是從網際麟提供的可=1 能是訊號的型式， 式。 卜載數據訊號，或可為任何其他形 【圖式簡單說明】 具體實施例的感應式電力轉移 第一圖是依據本發明之 系統的元件示意圖。 法 第二圖是-流程圖’“符合本發明之—具體實施例的方 第 個示意圖 圖是第的另 第四圖的示意圖顯示 式，以及在這些不轉的 系統中不同的運作模 、八之間切換的條件； 52 f 200»^^ CASe<S^PB-0O7\Pt-007-0001\n-007-0001-Spe-Tsuei.Doe 201001867 第五(A)至第五(E)圖顯示是在哪種狀況下選擇第四圖的 模式； 第六圖是符合本發明一具體實施例的另一系統； 弟七圖顯不' 一初級線圈和Ί皆振電容的等效電路，以不範 就初級線圈來看一外來物體對一等效電路的可能影響； 第八圖顯示一組三張圖，個別顯示電壓（Vd)、電流（Id) 和所得電力（P)的波型； 第九圖至第十一圖所顯示的圖表類似於第八圖所顯示者； 第十二圖是第八(A)圖的放大版本，是要提供一例說明何 時可進行測量； 第十三（A)至第十三（C)圖顯示第六圖之系統在不同狀況 下的時序圖； 第十四圖是符合本發明一具體實施例之另一方法的流程 圖； 第十五圖是符合本發明一具體實施例的另一系統之示意 圖； 第十六圖顯示用來充電一鋰離子電池的典型電流和電壓 曲線圖；第十七圖是一次級單元的示意圖，其可取代上述系統 中的次級單元； 第十八和第十九圖是進一步之次級單元的示意圖； 第二十圖是符合本發明一具體實施例的另一初級單元之 不意圖， 53 2009φβ^6 CAS€^P6-007\Pa-007-0001\Pe-007-0001-S()fTM*i.Do< 201001867 第二十一圖至第二十三圖分別是初級單元（810)、（910)和 (1010)的示意圖； 第二十四圖和第二十五圖是符合本發明某些具體實施例 之初級單元充電表面的可能配置示意圖； 第二十六圖是符合本發明一具體實施例的一初級單元之 示意圖。 54 CASfun/c· 2009§Λ®Ρ8 CASe§»>60〇nP5-0〇7-0001\Pe-007-0001-Sf>fTsu*I.Oot 201001867 【主要元件符號說明】 1 system 系統 10 primary unit 初級單元 12 primary coil 初級線圈 12A primary coil 初級線圈 12B primary coil 相級線圈 12C primary coil 初級線圈 14 electrical drive unit 電驅動單元 15 control unit 控制單元 16 adjustment unit 調整單元 17 assessment unit 評估單元 18 detection unit 偵測單元 20 second unit 次級單元 22 secondary coil 次級線圈 30 foreign object 外來物體 40 method 方法 51 time 時間 60 operating mode 運轉模式 62 shutdown mode 關機模式 64 standby mode 待機模式 66 measurement phase 測量階段 55 C:\@iunlc* 2009&,@P6 CASe^P6-007\P8-007-0001\n-007-0001-Sp*-TsiMl.Doe 201001867 70 measurement phase 測量階段 72 measurement phase 測量階段 74 measurement phase 測量階段 76 measurement phase 測量階段 100 system 系統 102 DC/DC converter DC/DC轉換器 104 inverter 反相器 106 capacitor 電容器 108 resistor 電阻器 110 differential amplifier 差動放大器 112 buffer 缓衝器 114 buffer 缓衝器 116 microprocessor unit 微處理器單元 118 rectifier 整流器 120 DC/DC converter DC/DC轉換器 122 load 負載 124 capacitor 電容器 126 differential amplifier 差動放大器 132 inductance 電感 134 resistance 電阻 200 method 方法 56 C:\i$fun<c« 2009^<glM ζΑίε§Μ·6·0ΟΛΡβ·ΰ07·0Ο01\ΡΒ·007·0001·ίρ«-ΤΛΜΐ.Οος 201001867 300 system 系統 302 transformer 變壓器 312 buffer 缓衝器 316 microprocessor unit 微處理器單元 420 secondary unit 次級單元 422 battery 電池 424 controller 控制器 426 DC/DC converter 直流至直流轉換器 428 amplifier 放大器 430 amplifier 放大器 432 amplifier 放大器 434 resistor 電阻器 502 operational amplifier 運算放大器 504 resistor 電阻器 505 voltage sense point 電壓感測點 506 control unit 控制單元 520 second unit 次級單元 602 AC current sense point AC電流感測點 604 buffer 缓衝器 605 AC voltage sense point AC電壓感測點 606 control unit 控制單元 57 C:\(5tuniet Χ09ι§\@ΐΡβ CA5£&J>BO〇rJ>»-0070001\Pe-007-0001-5pfTnj«i.Doe 201001867 620 second unit 次級單元 702 LC ballast circuit LC鎮定器電路 704 inductor 電感器 706 capacitor 電容器 710 primary unit 初級單元 810 primary unit 初級單元 910 primary unit 初級單元 1010 primary unit 初級單元 1100 coil 線圈 1102 back-plate 背板 1200 hexagonal coil 六角形線圈 1202 printed circuit board 印刷電路板 1204 rectangle 矩形 1310 primary unit 初級單元 A measurement time interval 測量時間間隔 B measurement time interval 測量時間間隔 lac rms AC current 均方根直流電流 Id current 電流 Iload current 電流 P power drawn 所攫取電力 PI value 數值 58 2009^©P9 CAX&P»-007^-007-OOOt\n-007-0001-Sp€-TnMl.Doc 201001867 Ρ2 value 數值 Ρ3 value 數值 Ρ4 value 數值 S2 settling period 穩定期間 S2 step 步驟 S4 step 步驟 S6 step 步驟 S200 step 步驟 S202 step 步驟 S204 step 步驟 S206 step 步驟 S208 step 步驟 S210 step 步驟 S212 step 步驟 S214 step 步驟 S216 step 步驟 S218 step 步驟 S220 step 步驟 S222 step 步驟 S224 step 步驟 S226 step 步驟 59 C:\SCun<c# 2009^^β €Αίε^Β·007\η·ίΧ)7·0ΟΟί\ΡΒ·007·0Ο01·Ζρβ·Τιυβί.0〇ί 201001867 S228 step 步驟 S230 step 步驟 S232 step 步驟 S234 step 步驟 S236 step 步驟 S238 step 步驟 S240 step 步驟 SW-A switch 開關 SW-B switch 開關 SW-C switch 開關 Vac rms AC voltage 均方根直流電壓 Vd DC voltage DC電壓 V i〇ad input voltage of load 負載輸入電壓 Vpo primary coil voltage 尖峰線圈電壓 X threshold power level 閥限電力位準 Y threshold 閥限值

60 C:\©eunUt 2009<§H©n CASTSV>S-{XmP9-007-00〇rU>e-007-000r-Spc-TAJei.OoC

Claims (1)

1. 201001867 七、申請專利範圍： 1. 一種偵測方法，以便用在一感應式電力轉移系統内的初級 單元中，該初級單元係可用來藉由電磁感應無線地轉移電力給 該系統的至少一個次級單元，此次級單元位於該初級單元的鄰 近處，並接近位於上述鄰近處的外來物體，該方法包括： 驅動該初級單元，以致在一驅動狀態中供應至該初級單元 之一或多個初級線圈的一電驅動信號強度，由第一數值改變至 第二數值； 評估該驅動對於該初級單元的一電特性的影響；以及 依據所評估的影響，偵測置於該初級單元鄰近處的該次級 單元與/或一外來物體。 2. 如申請專利範圍第1項的偵測方法，其中該初級單元的電 特性是從該初級單元被攫取的電力位準。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項的偵測方法，其中該數值 是該電驅動信號的特徵。 4. 如前述申請專利範圍任一項的偵測方法，其中該數值是跨 一或多個該初級單元之初級線圈所施加一交流電壓的峰值或 均方根數值。 5. 如前述申請專利範圍任一項的偵測方法，其中該數值是流 經一或多個該初級單元之初級線圈電流的峰值或均方根數值。 6· 如前述申請專利範圍任一項的偵測方法，包含維持該第一 和第二數值不變一段足夠長的時間，以供該初級單元的操作穩 定下來。 61 C:\<g€un/c« 2009<S^i§fid CASEmPB-007\PB-007-0001\PS-007-0001-Sp*-T3Utl.Do< 201001867 7大於專利範圍任-項的憤測方法’其中該第二數值 8包含::轉述:!直專項的罐法，其中該初級單元 "IL電驅動信號成為一時變電驅動信號的裝 含』=:::或多個初級線圈，並且其中該驅動包 利範ΐ第7項㈣測方法，其中該轉換裝置的操 的=作週L週期轉’並且其中該驅動包含控制該轉換裝置 10· 如 人㈣ΓΪ 利範財心項的_方法，其中該驅動包 二= 級單元的操作，由該改變前的—現存狀態至該 規广2變更狀態’並且其巾該評估包含取得該初級單元在該 現存狀態和在該變更狀態中的電特性之測量。 如巾料鄕圍第1G韻方法，包括在現存狀態期間維 符第一數值，並在變更狀態期間維持第二數值。 以如前述申請專利範圍任一項的偵測方法，其中該評估包含 取得關於初級線圈信號的電壓和（或）電流測量值。 3’如申咐專利範圍第12項的方法並視之為申請專利範圍第 8項的依附項’進—步包含取得關於該沉電驅動信號之電壓 和（或）電流的測量值。 如申請專利範圍第12項或第13項的偵測方法並視之為申 β專利範圍第8項的依附項’進—步包含取得，該等時變電 驅動信號之電壓和（或）電流的測量值。 62 201001867 :5.如申請專利範圍第12項至第i4項的偵測方法，包含 =抽ί壓和（或）電流的—系列抽樣，並且將該評估依據該“ :二申請專利範圍任一項的偵測方法，其中該驅動和評 步驟套組’該方法包含實施複數個該等步驟並將 Μ偵測依據兩個或更多該等套組。 17时如則述申請專利範圍任一項的偵測方法，包含若 電特性已經由於該驅動的結果而實質上改變，可判定 〇卜來物體出現在該初級單元的鄰近處。 18夕=述中請專利範圍任—項的_方法，其中該系統的一 或夕個-人級線圈可各自經過配置， (等）·5财錢-步包括依據此評估以及—或多個該 外l㈣應的結果，判定是否有—次級線圈單元和（或）一 外來物體出現在該初級單元的鄰近處。 ^的偵測方法’其中就—或多個該 攫取的電力=而5，該次級早元的電特性是它從該初級單元所 18項或第19項的㈣方法，包含若該 果至少部分地並不和一或多個該（等）預期反應相 關判疋該外來物體存在。 請專利範圍第18項至第2g獅侧方法，包含若該 該次級部分地和一或多個該(等)預期反應相關，判定 63 201001867 22. 如申請專利範圍第18項至第21項的測偵方法，其中就至 少個該次級單元而s，該預期反應是其電特性並不實質上回 應該驅動而改變。 23. 如申請專利範圍第18項至第22項的測偵方法，其中對於 一個該次級單元的該預期反應與另一個該次級單元的該預期、 反應不同。 24. 如申请專利範圍第18項至第23項的測偵方法，進一步包 括，在初級線圈單元中，由處於電力需求狀態的一或多個該（等） 次級單元接收資訊，此資訊係係關於用在所涉及該次級單元的 該預期回應。 、 25. 如申請專利範圍第24項的測偵方法，其中該資訊識別所 涉及次級單元的種類，而且其中該方法進一步包含依據所涉及 次級單元的識別種類判定預期反應。 26. 如刖述申請專利範圍任一項的偵測方法，進一步包括當實 ，偵測時運用次級線圈單元補償資訊，以便補償各個次級線圈 單元的寄生負載，該資訊是關於由各個次級線圈單元所加在該 初級線圈單元上的寄生負載。 27. 如申請專利範圍第26項的偵測方法，包含從一或多個該 (等）次級單元接收該次級單元補償資訊。 28·如申請專利範圍第24項至第27項的測偵方法，進一步包 括:其中部分或全部的該資訊是經由一通信連接所接收，該連 接是與該感應式電力轉移所構成的連接分離開來。 士申β專利範圍第28項的偵測方法，其中該通信連接是 一射頻識別（RFID)連接。 & 64 C:\iS€u,it, CASEenPi-0〇rin-007>0001\n-007-0001>SpfTMit.D〇e 201001867 30. 如申請專利範圍第24項至第29項的測偵方法，進一步包 括，其中部分或全部的該資訊是經由一感應式通信連接所接 收，該連接是由該感應式電力轉移所構成。 31. 如前述申請專利範圍中任一項的债測方法，進一步包含當 實施此偵測時運用關於初級單元本身之耗損的初級單元補償 資訊，以便補償該耗損。 32. 如申請專利範圍第31項的偵測方法，進一步包含由初級 單元有效地電磁分離時所取得的測量值，推導出部分或全部的 該等初級單元補償資訊。 3 3.如前述申請專利範圍任一項的彳貞測方法，進一步包含在摘 測到一外來物體在該初級單元附近時，限制或停止從該初級單 元而來的感應式電源供應。 34.如前述申請專利範圍任一項的偵測方法，進一步包含在摘 測到一或多個需要電力的次級單元之後，維持或調整從該初級 單元而來的感應式電源供應以滿足此需求。 3 5.如前述申請專利範圍任一項的偵測方法，進一步包含在偵 測到一或多個次級單元並不需要電力而缺乏一或多個需要電 力的次級單元之後，該方法可包括限制或中止由初級線圈單元 而來的感應式電源供應。 3 6. —種用於一感應式電力轉移系統的初級單元，該初級單元 係可用來藉由電磁感應無線地轉移電力給該系統的至少一個 次級單元，此次級單元位於該初級單元的鄰近處，並接近位於 上述鄰近處的外來物體，該初級單元包括： 65 2009&@PB CAS£i§hPB-00?\PB-007-0001\t>a-007-〇D01-Sp4-r%u*i.D(>c 201001867 驅動裝置，用來驅動該初級單元，以致在一驅動狀態中供 應至該初級單元之一或多個初級線圈的一電驅動信號強度，由 第一數值改變至第二數值； 評估裝置，用來評估此驅動對於該初級單元的一電特性的 影響；以及 偵測裝置，依據所評估的影響，偵測置於該初級單元鄰近 處的該次級單元和（或）一外來物體。 37. 如申請專利範圍第36項的一種初級單元，其中該初級單 元的電特性是從該初級單元所攫取的電力位準。 38. —種感應式電力轉移系統，包含一初級單元以及至少一次 級單元，該初級單元係可用來藉由電磁感應無線地轉移電力至 該系統的至少一個次級單元，該次級單元位於初級單元的鄰近 處並（或）接近位於上述鄰近處的外來物體，該系統包括： 驅動裝置，用來驅動該初級單元，以致在一驅動狀態中供 應至該初級單元之一或多個初級線圈的一電驅動信號強度，由 第一數值改變至第二數值； 評估裝置，用來評估此驅動對於該初級單元的一電特性的 影響；以及 偵測裝置，依據所評估的影響，偵測置於該初級單元鄰近 處的該次級單元和（或）一外來物體。 39. 如申請專利範圍第38項的一種感應式電力轉移系統，其 中該初級單元的電特性是從該初級單元被攫取的電力位準。 40. 如申請專利範圍第38項或第39項的一種感應式電力轉移 系統，其中該系統的一或多個次級線圈可各自經過配置，以致 66 C:t<SCunic* 2009^&PB CASe^Pe-007\PS-007-0001V>e-〇07-0001-ipt-7suei.Doc 201001867 二；二二、：級單元並感應地由其接收電力時，該次級單元的 二碰:、以—可預期的方式回應此驅動，該偵測方係用於依據 §"δ ^及一或多個該（等）預期回應的結果，判定是否有一次 級線圈單元和（或）—外來物體出現在該初級單元的鄰近處。 41. 如申明專利範圍第4〇項的一種感應式電力轉移系統，其 中就一或多個該（等）次級單元而言，該次級單元的該電特性^ 它從該初級單元所攫取的電力。 42. 如申請專利範圍第40項或第41項的一種感應式電力轉移 系統，其中就至少一個該次級單元而言，該預期反應是其電特 性並不實質上回應該驅動而改變。 43. —種偵測方法，一初級單元或一感應式電力轉移系統，實 質上如同本文之前參照隨附圖示的描述。 67 20099t«P8 CA5g^〇〇7^m.0〇01^B.〇〇7.〇〇〇f.5p,.-nutl,Dot