電力計(jì)算的方法
【專利說明】電力計(jì)算的方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于一種電力計(jì)算的方法，特別是一種適用于無線電力系統(tǒng)，用以進(jìn)行異 物偵測（foreign object detection, F0D)的電力計(jì)算的方法。 【【背景技術(shù)】】
[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(yīng)的方式，例如電感稱合（inductive coupling),由供電設(shè) 備將能量傳送至電力電子裝置的一種技術(shù)。例如在無線充電（wireless charging)的應(yīng)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(shí)供電子裝置本身運(yùn) 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(dǎo)電接點(diǎn)外露。由于無導(dǎo)電接點(diǎn)設(shè)計(jì)，無線電力技術(shù)可 以避免觸電的危險(xiǎn)，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(diǎn)的存在，因此不會有在連接與分離時(shí)的機(jī)械磨損的損耗或是火花（spark)造 成的可能危險(xiǎn)性。
[0003] 無線電力的技術(shù)發(fā)展在醫(yī)療應(yīng)用以及消費(fèi)性電子的使用方面帶來了很大的貢獻(xiàn)。 無線電力的技術(shù)使醫(yī)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(nèi)的醫(yī)療裝置進(jìn)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(fēng) 險(xiǎn)。另外，無線充電也帶來了消費(fèi)性電子裝置在使用上相當(dāng)大的便利性，因?yàn)檠b置充電時(shí)無 需以電線連接，只要放到充電器附近即可；而且，技術(shù)上一個(gè)充電器可以對多個(gè)用電裝置進(jìn) 行進(jìn)電，因此在有多個(gè)用電裝置的情況下可以省去多個(gè)充電器，不用占用多個(gè)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(xí)知的無線電力系統(tǒng)100的示意圖。無線電力系統(tǒng)100中以電源供應(yīng)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(fā)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(fā)射端產(chǎn)生具有交流電態(tài) 樣的無線電力140,并利用近場感應(yīng)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(chǎn)生一交流電態(tài)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(chǎn)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(chǎn)生選擇性。整流器170是用以將接收的交流電轉(zhuǎn)成一直流電壓并輸出所述直流電壓。 無線電力系統(tǒng)100可以更進(jìn)一步包括穩(wěn)壓單元180,接收整流器170所輸出的直流電壓，并 產(chǎn)生一穩(wěn)定的輸出電壓以供后級的負(fù)載190使用，或是穩(wěn)壓單兀180產(chǎn)生一穩(wěn)定的輸出電 壓或輸出電流以對一電池進(jìn)行充電，此即無線充電的應(yīng)用。
[0005] 然而，當(dāng)無線電力發(fā)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(shí)，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(tǒng)100 在電力傳輸上的損失，所述金屬異物甚至?xí)绊憻o線電力140的磁場分布，導(dǎo)致溫度不正 常的變化，例如局部溫度異常升高，而可能產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此，無線電力系統(tǒng)中進(jìn)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(tǒng)排除此 一異常的狀況，回復(fù)正常使用情形。目前在無線電力系統(tǒng)中的異物偵測的作法，是利用比較 無線電力發(fā)射端所發(fā)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(dāng)判 斷兩者差異太大時(shí)，即判斷為無線電力路徑上可能存在異物的狀況，而必須進(jìn)一步排除此 一異常狀況方能保證繼續(xù)正常并且安全地使用無線電力系統(tǒng)。
[0006] 圖2為習(xí)知的無線電力系統(tǒng)中電力計(jì)算的方法的示意圖，是配合圖1的無線電力 系統(tǒng)100作說明。無線電力系統(tǒng)100中的穩(wěn)壓器是為一線性穩(wěn)壓器，在一般操作情況下，線 性穩(wěn)壓器的輸入電流與輸出電流幾乎相等。在無線電力系統(tǒng)100中，是利用偵測線性穩(wěn)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(fā) 射端進(jìn)行利用，例如進(jìn)行異物偵測等等。此一習(xí)知技術(shù)至少有下面的缺點(diǎn)，導(dǎo)致在應(yīng)用上的 不準(zhǔn)確性：第一、圖2中所計(jì)算的接收電力值是為一瞬間電力值，其隨著時(shí)間所組成的數(shù)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(fā)射端；第二、所計(jì)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(shí)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(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 鑒于以上的問題，本發(fā)明提供一種電力計(jì)算的方法，特別是一種適用于無線電力 系統(tǒng)，用以進(jìn)行異物偵測的電力計(jì)算的方法。
[0008] 本發(fā)明提出一種電力計(jì)算的方法，適用于一無線電力系統(tǒng)的一電力接收端，用以 進(jìn)行無線電力系統(tǒng)的異物偵測，電力計(jì)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(wěn)壓單元的輸入電流或輸出電流進(jìn)行多點(diǎn)取 樣，并就電流的多點(diǎn)取樣的結(jié)果進(jìn)行方均根的計(jì)算，以得到一電流方均根值。接著，對穩(wěn)壓 單元的輸入電壓或輸出電壓進(jìn)行多點(diǎn)取樣，并就電壓的多點(diǎn)取樣的結(jié)果進(jìn)行方均根的計(jì) 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(wěn)壓單元電力值，其中所述夾角相關(guān)于所取樣的穩(wěn)壓單元的輸入電壓或 輸出電壓，以及所取樣的穩(wěn)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(wěn)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(shù)。最后，將接收電力值傳送至無線電力系統(tǒng)的一電力發(fā)射端，以進(jìn)行 異物偵測。
[0010] 本發(fā)明更提出一種電力計(jì)算的方法，適用于一無線電力系統(tǒng)的一電力接收端，用 以進(jìn)行無線電力系統(tǒng)的異物偵測，電力計(jì)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(wěn)壓單元的輸入電流或輸出電流進(jìn)行電流取 樣，并同時(shí)對穩(wěn)壓單元的輸入電壓或輸出電壓進(jìn)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(shù)。然后，重復(fù)進(jìn) 行電流取樣以及電壓取樣若干次，并得到對應(yīng)的若干個(gè)瞬間接收電力值后，計(jì)算若干個(gè)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(tǒng)的 一電力發(fā)射端，以進(jìn)行異物偵測。
[0012] 本發(fā)明的功效在于，本發(fā)明所揭露的電力計(jì)算的方法，能夠在適用的無線電力系 統(tǒng)中得到更為準(zhǔn)確的電力計(jì)算結(jié)果，以利無線電力系統(tǒng)進(jìn)行諸如異物偵測或是電力效率最 佳化等等工作。
[0013] 有關(guān)本發(fā)明的特征、實(shí)作與功效，茲配合圖式作最佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。 【【附圖說明】】
[0014] 圖1為習(xí)知的無線電力系統(tǒng)的示意圖。
[0015] 圖2為習(xí)知的無線電力系統(tǒng)中電力計(jì)算的方法的示意圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明所揭露的第一實(shí)施例的電力計(jì)算的方法的示意圖。
[0017] 圖4為本發(fā)明所揭露的第二實(shí)施例的電力計(jì)算的方法的示意圖。
[0018] 圖5為對應(yīng)于本發(fā)明所揭露的第一實(shí)施例而歸納出的步驟流程圖。
[0019] 圖6為本發(fā)明所揭露的第三實(shí)施例的電力計(jì)算的方法的示意圖。
[0020] 圖7為本發(fā)明所揭露的第四實(shí)施例的電力計(jì)算的方法的示意圖。
[0021] 圖8為對應(yīng)于本發(fā)明所揭露的第三實(shí)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(tǒng) 150二次線圈
[0024] 110電源供應(yīng)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(wěn)壓單元
[0027] 140無線電力 190負(fù)載 【【具體實(shí)施方式】】
[0028] 圖3為本