CN104242488B - 无线电能传输装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线电能传输装置与方法，用以提供电能至一远端装置。在所述无线电能传输方法中，首先使能无线传输模组中第一主线圈以传输第一电能至远端装置，第一主线圈依据第一主线圈与远端装置的相对位置感应有第一感应信号。以及，使能无线传输模组中第二主线圈以传输第二电能至远端装置，第二主线圈依据第二主线圈与远端装置的相对位置感应有第二感应信号。并且，依据第一感应信号及第二感应信号调整第一电能和/或第二电能的大小。本发明改善了远端装置与无线电能传输装置对位不准确或者位置偏移时，供电效率低落的问题。

Description

无线电能传输装置与方法

技术领域

本发明涉及一种无线电能传输装置与方法，特别是一种使用多个线圈供电的无线电能传输装置与方法。

背景技术

一般来说，显示装置的设置地点应以方便使用者观看为主，但是较佳的设置地点往往不一定有电源插座可供使用，且会面临电源线可能影响美观的问题。举日常生活中的实际例子来说，假设预定将电视挂设在墙的正中央，而电源插座在墙的底部，除了可能需要另外使用延长线，电视的电源线也将面临无处隐藏的窘境。

为了解决前述电视不易连接至电源插座的问题，业界提出了非接触式供电的手段。然而，非接触式供电的技术中，电视与电源供电端需要被设置在精确的位置，若产生对位不准确或者位置偏移的问题，供电效率会大幅降低，且使得传递功率不足。

发明内容

有鉴于以上的问题，本发明提出一种无线电能传输装置与方法，可通过调整无线电能传输装置中多个线圈供电的电能，改善远端装置与无线电能传输装置对位不准确或者位置偏移时，供电效率低下的问题。

本发明实施例提供一种无线电能传输方法，用以提供电能至一远端装置。在所述无线电能传输方法中，首先使能无线传输模组中第一主线圈以传输第一电能至远端装置，第一主线圈依据第一主线圈与远端装置的相对位置感应有第一感应信号。以及，使能无线传输模组中第二主线圈以传输第二电能至远端装置，第二主线圈依据第二主线圈与远端装置的相对位置感应有第二感应信号。并且，依据第一感应信号及第二感应信号调整第一电能及/或第二电能的大小。

依据本发明又一实施例，在依据第一感应信号及第二感应信号调整第一电能及/或第二电能的大小的步骤中，首先分别换算第一感应信号以及第二感应信号，以产生第一数值与第二数值。接着，至少依据第一数值与第二数值，计算第一比例关系。接着，依据第一比例关系以控制驱动模组的多个开关。在此，在依据第一比例关系以控制驱动模组的些开关的步骤中，依据第一比例关系更改所述多个开关的占空比(duty ratio)，以改变第一电流路径或第二电流路径的导通时间，其中第一电流路为使能第一主线圈的电流路径，第二电流路径为使能第二主线圈的电流路径。此外，更依据第一比例关系查找开关使能对照表以更改所述多个开关的占空比。

依据本发明的一实施例，在分别换算第一感应信号以及第二感应信号，以产生第一数值与第二数值的步骤中，首先分别对第一感应信号的电压信号和第一感应信号的电流信号以加权方式计算，以产生第一数值。以及，分别对第二感应信号的电压信号和第二感应信号的电流信号以加权方式计算，以产生第二数值。

另外，本发明再一实施例提供一种无线电能传输装置，用以提供电能至远端装置。所述无线电能传输装置具有无线传输模组、驱动模组以及传输控制单元。无线传输模组具有第一主线圈与第二主线圈，第一主线圈用以传输第一电能至远端装置，并依据第一主线圈与远端装置的相对位置感应有第一感应信号，第二主线圈用以传输第二电能至远端装置，并依据第二主线圈与远端装置的相对位置感应有第二感应信号。驱动模组电性连接无线传输模组，用以分别使能无线传输模组中第一主线圈及第二主线圈。传输控制单元用以依据第一感应信号及第二感应信号控制驱动模组，以调整第一电能和/或第二电能的大小。

依据本发明的一实施例，驱动模组包含第一至第四开关，第一及第二开关电性连接第一主线圈，用以控制第一主线圈两端的电压，第三及第四开关电性连接第二主线圈，用以控制第二主线圈的电压。传输控制单元更依据第一感应信号及第二感应信号控制第一至第四开关的占空比以调整第一电能和/或第二电能的大小。

依据本发明的一实施例，传输控制单元具有信号转换单元与信号控制单元。信号转换单元电性连接无线传输模组，用以分别换算第一感应信号以及第二感应信号，以产生第一数值与第二数值。信号控制单元电性连接信号转换单元，至少依据第一数值与第二数值，计算第一比例关系，且信号控制单元依据第一比例关系控制驱动模组的多个开关。在此，信号控制单元系依据第一比例关系更改所述多个开关的占空比(duty ratio)，以改变第一电流路径或第二电流路径的导通时间，其中第一电流路径为使能第一主线圈的电流路径，第二电流路径为使能第二主线圈的电流路径。此外，信号控制单元更依据第一比例关系查找开关使能对照表以更改所述多个开关的占空比。

依据本发明的一实施例，其中信号转换单元更用以分别对第一感应信号的电压信号和第一感应信号的电流信号以加权方式计算，以产生第一数值，以及分别对第二感应信号的电压信号和第二感应信号的电流信号以加权方式，以产生第二数值。

综上所述，本发明所揭露的无线电能传输装置与方法，通过侦测无线电能传输装置中多个线圈的感应信号，计算出多个线圈的感应信号的比例关系，从而依据所述比例关系决定提供给对应线圈的电能大小。借此，本发明改善了远端装置与无线电能传输装置对位不准确或者位置偏移时，供电效率低落的问题。

以上关于本揭露内容的说明及以下的实施方式的说明系用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的无线电能传输装置的功能方块图。

图2为依据本发明另一实施例的无线电能传输装置的电路示意图。

图3A为依据本发明一实施例的传输控制单元的功能方块图。

图3B为依据本发明一实施例的信号控制单元的功能方块图。

图3C为依据本发明一实施例的信号控制单元的电路示意图。

图3D为依据本发明一实施例的信号控制单元的功能方块图。

图4A为依据本发明一实施例的驱动信号占空比的示意图。

图4B为依据本发明另一实施例的驱动信号占空比的示意图。

图4C为依据本发明另一实施例的驱动信号占空比的示意图。

图5为依据本发明一实施例的无线电能传输方法的流程图。

图6为依据本发明另一实施例的无线电能传输方法的部分流程图。

图7为依据本发明再一实施例的无线电能传输装置的电路示意图。

图8A为依据本发明一实施例的第一主线圈、第二主线圈、第三主线圈与副线圈的相对关系示意图。

图8B为依据本发明另一实施例的第一主线圈、第二主线圈、第三主线圈与副线圈的相对关系示意图。

图8C为依据本发明再一实施例的第一主线圈、第二主线圈、第三主线圈与副线圈的相对关系示意图。

图9为依据本发明再一实施例的无线电能传输方法的流程图。

[主要元件附图标记说明]

1：无线电能传输装置

10：无线传输模组

102：第一主线圈

104：第二主线圈

12：驱动模组

122：直流电源

14：传输控制单元

142：信号转换单元

1422a、1422b：整流器

1424a、1424b：增益调整器

1426a、1426b：加法器

144：信号控制单元

1442：比较器

1444：占空比决定器

1446：驱动信号产生器

2：远端装置

202：副线圈

3：无线电能传输装置

30：无线传输模组

302：第一主线圈

304：第二主线圈

306：第三主线圈

32：驱动模组

322：直流电源

34：传输控制单元

342：信号转换单元

344：信号控制单元

C1～C3、CS：电容

D1～D3：感应信号

S1～S6：开关

SVP1～SVP3：电压信号

SiP1～SiP3：电流信号

VC1～VC3：数值

VS1～VS6：驱动信号

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且依据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范围。

请参考第1图，第1图为依据本发明一实施例的无线电能传输装置的功能方块图。如第1图所示，无线电能传输装置1用以提供电能至远端装置2，且本实施例的精神是在无线电能传输装置1能够主动侦测出远端装置2对位不准确的问题，并据以调整传输至远端装置2的电能。远端装置2可以例如为手持通讯装置、平板电脑、电视机或其他家电等。

无线电能传输装置1具有无线传输模组10、驱动模组12以及传输控制单元14。无线传输模组10具有第一主线圈(未绘示在图1)与第二主线圈(未绘示在图1)，第一主线圈与第二主线圈分别用以传输第一电能与第二电能至远端装置2。在此，无线传输模组10依据第一主线圈与远端装置2的相对位置感应有第一感应信号，并依据第二主线圈与远端装置2的相对位置感应有第二感应信号。

在实务上，远端装置2具有副线圈(未绘示在图1)，第一主线圈与第二主线圈系做为一次侧的感应线圈，而远端装置2的副线圈系做为二次侧的感应线圈。也就是说，电能系从一次侧的感应线圈传输到二次侧的感应线圈，且无线传输模组10能够直接侦测自己(一次侧)的感应线圈所承载的电压与电流成分，据以对应产生感应信号。

驱动模组12电性连接无线传输模组10，用以分别使能无线传输模组10中的第一主线圈及第二主线圈。在实务上，驱动模组12系用以选择性地导通电能至第一主线圈及第二主线圈，据以提供电压与电流给第一主线圈及第二主线圈。此外，传输控制单元14用以依据第一感应信号及第二感应信号控制驱动模组12，以调整第一电能和/或第二电能的大小。在原理上，传输控制单元14系依据第一感应信号及第二感应信号，分别计算第一主线圈及第二主线圈对远端装置2的副线圈的感应磁场强度关系。举例来说，所述感应磁场强度关系应用线圈耦合关系与线圈互感关系加以判断，在所属技术领域具有通常知识者应可以明白，本实施例在此不予赘述。

以实际的电路结构来说，请参考图2，图2系依据本发明另一实施例的无线电能传输装置的电路示意图。如图所示，无线传输模组10中除了第一主线圈102及第二主线圈104之外，第一主线圈102还可串联可调式电容(谐振补偿电容)C1，而第二主线圈104亦串联可调式电容(谐振补偿电容)C2。在此，可调式电容C1与C2当然也可以用并联的方式分别电性连接第一主线圈102与第二主线圈104，本实施例在此不加以限制。

承接上述，所述可调式电容C1与C2用以依据远端装置2的副线圈202的两端点的电容值CS，以及副线圈202的电感值而调整其电容值。在所属技术领域具有通常知识者可知，通过增加了可调式电容C1与C2，应可以改变第一主线圈102、第二主线圈104与副线圈202的电磁共振频率。借此，第一主线圈102、第二主线圈104可分别与远端装置2的副线圈202电磁共振以传输第一电能及第二电能。

驱动模组12系可以包括直流电源122与多个开关S1～S6。在实务上，开关S1与S2电性连接第一主线圈102，开关S3与开关S4电性连接第一主线圈102与第二主线圈104，而开关S5与S6电性连接第二主线圈104，所述开关S1～S6可为一种开关电晶体。开关S1、开关S2、开关S3与开关S4搭配可用以控制第一主线圈102两端的电压，开关S3、开关S4、开关S5与开关S6搭配可用以控制第二主线圈104两端的电压。在本实施例中，开关S1与开关S2串联，开关S3与开关S4串联而开关S5与开关S6串联，第一主线圈102的一端电性耦接开关S1与开关S2之间，第一主线圈102的另一端电性耦接开关S3与开关S4之间。第二主线圈104的一端电性耦接开关S5与开关S6之间，第二主线圈104的另一端电性耦接开关S3与开关S4之间。在一个例子中，驱动模组12系为一种换流器用以调整输出至第一主线圈102及第二主线圈104的电压。

从实际操作的角度来说，首先无线传输模组10会依据第一主线圈102与远端装置2的副线圈202相对位置，感应有第一感应信号(举例来说，包含了电压信号SVP1与电流信号SiP1)，同样的，无线传输模组10依据第二主线圈104与远端装置2的副线圈202的相对位置，感应有第二感应信号(举例来说，包含了电压信号SVP2与电流信号SiP2)。接着，传输控制单元14将会分析第一感应信号及第二感应信号，据以控制开关S1至开关S6的占空比以调整第一电能和/或第二电能的大小。其中，电压信号SVP1系关联于第一主线圈102两端的电压，而电流信号SiP1系关联于流经第一主线圈102的电流。也就是第一感应信号的电压可以被用作电压信号SVP1而第一感应信号的电流可以被用做电流信号SiP1，而电压信号SVP2与电流信号SiP2类同。

举例来说，传输控制单元14内部又可以区分有信号转换单元142与信号控制单元144，请一并参考图2与图3A，图3A系依据本发明一实施例的传输控制单元的功能方块图。如图所示，传输控制单元14具有互相电性连接的信号转换单元142与信号控制单元144，信号转换单元142可分别换算第一感应信号(如电压信号SVP1与电流信号SiP1)以及第二感应信号(如电压信号SVP2与电流信号SiP2)，以产生第一数值SVC1与第二数值SVC2。在一个例子中，信号转换单元142更用以分别对第一感应信号的电压信号SVP1和电流信号SiP1以加权方式计算，以产生第一数值VC1。信号转换单元142更用以分别对第一感应信号的电压信号SVP1和电流信号SiP1以加权方式计算，以产生第一数值VC1。以同样的方法，信号转换单元142也同样地对第二感应信号的电压信号SVP2和电流信号SiP2进行同样的处理，从而产生第二数值VC2。

以实际的例子来说，请参考图3B，图3B系依据本发明一实施例的信号控制单元的功能方块图。如图3B所示，信号转换单元142中可具有整流器1422a与1422b、增益调整器1424a与1424b、加法器1426a与1426b。本实施例系以一组整流器1422a、增益调整器1424a与加法器1426a为例，这组整流器1422a、增益调整器1424a与加法器1426a系用以接收电压信号SVP1与电流信号SiP1以计算出第一数值VC1。当然，另一组整流器1422b、增益调整器1424b与加法器1426b系用以接收电压信号SVP2与电流信号SiP2以计算出第二数值VC2。

在实务上，其中一组的整流器1422a、增益调整器1424a与加法器1426a的电路实施如图3C的例子，但本发明不以此为限。请参考图3C，图3C系依据本发明一实施例的信号控制单元的电路示意图。如图3C所示，整流器1422a可例如是一种整流二极体，分别将输入的电压信号SVP1与电流信号SiP1整流后输出，整流过后的电压信号VP1与电流信号iP1系各对应一个电压数值。增益调整器1424a可具有电阻R1～R4以及放大器OP1～OP2，通过设计电阻R1～R4的电阻值的大小，可分别改变电压信号SVP1(其对应的电压数值)与电流信号SiP1(其对应的电压数值)的增益倍率，本实施例在此不予赘述。另外，加法器1426a可具有电阻R5～R8以及放大器OP3，用以接收增益调整器1424a的输出(即放大器OP1～OP2放大后的电压数值)，加总后得到前述的第一数值VC1。

当然，信号转换单元142中另一组的整流器1422b、增益调整器1424b与加法器1426b亦可同前述电路设计，从而分别对第二感应信号的电压信号VP2和电流信号iP2以加权方式计算，以产生第二数值VC2，本实施例在此不予赘述。在取得第一数值VC1以及第二数值VC2之后，信号控制单元144依据第一数值VC1以及第二数值VC2计算驱动信号VS1～VS6，驱动信号VS1～VS6分别用以控制开关S1至开关S6的导通与否。

以实际的例子来说，请参考图3D，图3D系依据本发明一实施例的信号控制单元的功能方块图。如图3D所示，信号控制单元144系可具有比较器1442、占空比决定器1444以及驱动信号产生器1446。实务上，比较器1442系接收第一数值VC1以及第二数值VC2，并计算出第一比例关系，使得占空比决定器1444可依据第一比例关系更改开关S1至开关S6的占空比(duty ratio)，以改变使能第一主线圈102的电流路径的导通时间，或者改变使能第二主线圈104的电流路径的导通时间。驱动信号产生器1446可依据占空比决定器1444的判断结果，控制驱动模组12中的开关S1至开关S6是否导通或截止。在此，所述第一比例关系可以直接是第一数值VC1比上第二数值VC2的比例关系，又或者可以是基于第一数值VC1与第二数值VC2而加以修饰过的比例关系。

详细来说，第一主线圈102及第二主线圈104分别受控于驱动电压(也就是第一、二主线圈两端的电压)，且驱动电压的电压波形导通时间(包括正向导通与负向导通)越长，即代表所传递的功率越大。除此之外，占空比决定器1444更可依据第一比例关系查找一个预先储存好的开关使能对照表，以查表的方式更改开关S1～S4的占空比。当传输控制单元14提供驱动信号给开关S1至开关S6，控制开关S1至开关S6分别依序切换导通与截止，即可提供对应的电压于第一主线圈102及第二主线圈104。换句话说，传输控制单元14可以通过控制开关S1至开关S6，调整每个一次侧感应线圈(第一主线圈102及第二主线圈104)的输出功率。在此，本实施例不限制所述驱动信号的性质，例如驱动信号可能是一种时序可变、导通时间可变与/或频率可变的驱动信号。

在一个例子中，若无线电能传输装置1与远端装置2没有对位不准确的问题时，第一比例关系应指示第一主线圈102与远端装置2的副线圈202的距离相同于第二主线圈104与远端装置2的副线圈202的距离。此时，传输控制单元14分别控制驱动模组12中的开关S1至开关S4中的一个或多个开关，使得第一主线圈102及第二主线圈104的输出功率相等。请参考图4A，图4A系依据本发明一实施例的驱动信号占空比的示意图。如图4A所示，当第一主线圈102、第二主线圈104与副线圈202等距时，信号控制单元144可以控制驱动信号VS1～VS6的占空比使得第一主线圈102的跨压(Vd1)对应导通时间T1，第二主线圈104的跨压(Vd2)对应导通时间T2，此时导通时间T1等于导通时间T2。

实作上，开关S1与开关S2基本上不会同时导通，开关S3与开关S4基本上不会同时导通，开关S5与开关S6基本上不会同时导通。举例来说，当开关S1导通而开关S4和/或开关S6导通的时候，跨压Vd1的电压值会大于零。当开关S1与开关S3导通时，跨压Vd1的电压值等于零。当开关S2导通，且开关S3和/或开关S5导通的时候，跨压Vd1的电压值小于零。当开关S5导通，且开关S2和/或开关S4导通的时候，跨压Vd2的电压值小于零。当开关S5与开关S3导通的时候，跨压Vd2的电压值等于零。当开关S6导通，且开关S1和/或开关S3导通的时候，跨压Vd2的电压值大于零。简而言之，开关S1至开关S6的导通与否与跨压Vd1及跨压Vd2的关系可以整理为下列表一。因此，信号控制单元144可以在任意时间点依据下表一来控制开关S1至开关S6的导通与否(甚或调整占空比)，从而调整跨压Vd1与跨压Vd2的电压值乃至于波形。

表一

反之，若无线电能传输装置1与远端装置2存在着对位不准确的问题，例如第一比例关系指示了第一主线圈102与远端装置2的副线圈202相对位置较近，换言之，远端装置2的副线圈202与第一主线圈102产生的磁场耦合比较好，而第二主线圈104与远端装置2的副线圈202的相对位置较远时，传输控制单元14可以控制第一主线圈102提供较多电能(或输出较大功率)给远端装置2的副线圈202。请参考图4B，图4B系依据本发明另一实施例的驱动信号占空比的示意图。如图4B所示，当第一主线圈102比第二主线圈104更靠近副线圈202时，信号控制单元144控制驱动信号VS1～VS6的占空比，使导通时间T3大于导通时间T4。

另一方面，若第一主线圈102与远端装置2的副线圈202的相对位置较远，即远端装置2的副线圈202与第二主线圈104产生的磁场耦合比较好时，传输控制单元14可以控制第二主线圈104提供较多电能(或输出较大功率)给远端装置2的副线圈202。请参考图4C，图4C系依据本发明另一实施例的驱动信号占空比的示意图。如图4C所示，当第二主线圈104比第一主线圈102更靠近副线圈202时，信号控制单元144控制驱动信号VS1～VS6的占空比，使导通时间T6大于导通时间T5。

由此可知，本实施例的无线电能传输装置1会选更对位较准确的一次侧感应线圈(例如距离副线圈202较近的第一主线圈102或第二主线圈104)，并使其传输较高的电能，从而可以更有效率地传输电能给远端装置2。

为了使本发明的无线电能传输装置更容易了解，以下搭配本发明的无线电能传输方法做进一步的说明。请一并参考图2与图5，图5系依据本发明一实施例的无线电能传输方法的流程图。如图所示，在步骤S40中，驱动模组12使能无线传输模组10中第一主线圈102以传输第一电能至远端装置2，第一主线圈102依据第一主线圈102与远端装置2的相对位置感应有第一感应信号。在步骤S42中，驱动模组12使能无线传输模组10中第二主线圈104以传输第二电能至远端装置2，第二主线圈104依据第二主线圈104与远端装置2的相对位置感应有第二感应信号。接着，在步骤S44中，传输控制单元14依据第一感应信号及第二感应信号控制驱动模组12，以调整第一电能和/或第二电能的大小。请注意，步骤S40与S42并无先后顺序之分，本实施例在此不加以限制。

此外，为了使本发明的传输控制单元更容易了解，以下搭配关联于传输控制单元的无线电能传输方法做进一步的说明。请一并参考图2、图3A与图6，图6系依据本发明另一实施例的无线电能传输方法的部分流程图。如图所示，在步骤S442中，信号转换单元142分别换算第一感应信号以及第二感应信号，以产生第一数值VC1与第二数值VC2。接着在步骤S444中，信号控制单元144至少依据第一数值VC1与第二数值VC2，计算第一比例关系。最后，在步骤S446中，信号控制单元144再根据第一比例关系以控制驱动模组12的多个开关S1～S4。

虽然图2绘示了两个一次侧感应线圈(第一主线圈102及第二主线圈104)，但本发明实际上不限制一次侧感应线圈，例如可以有三个一次侧感应线圈，而驱动模组则为三相换流器。再者，驱动模组不仅适用于三相换流器架构，亦可次用于n相换流器或其他变形架构的换流器应用。请参考图7，图7系依据本发明再一实施例的无线电能传输装置的电路示意图。如图所示，无线电能传输装置3同样具有无线传输模组30、驱动模组32以及传输控制单元34。然而，无线传输模组30中除了第一主线圈302及第二主线圈304之外，更具有第三主线圈306。当然，第一主线圈302、第二主线圈304与第三主线圈306可分别串联于可调式电容C1～C3，关于可调式电容C1～C3的描述与图2相同，本实施例在此不予赘述。

相较于图2的例子，由于无线传输模组30具有第三主线圈306，驱动模组32当然应具备更多的开关以控制第一主线圈302、第二主线圈304与第三主线圈306。在此，驱动模组32具有开关S1～S6，开关S1与S2电性连接第一主线圈302，开关S3与S4电性连接第二主线圈304，开关S5与S6电性连接第三主线圈306，所述开关S1～S6均可为开关电晶体。换句话说，开关S1与S2系用以控制第一主线圈302两端的电压，开关S3与S4系用以控制第二主线圈304两端的电压，开关S5与S6系用以控制第三主线圈306两端的电压。在本实施例，驱动模组32系为一种三相换流器用以调整输出至第一主线圈302、第二主线圈304与第三主线圈306的电压。

当无线电能传输装置3欲传输电能至远端装置2时，与图2的例子相同的是，每一个一次侧感应线圈(第一主线圈302、第二主线圈304与第三主线圈306)同样会分别感应有第一感应信号(包含了电压信号VP1与电流信号iP1)、第二感应信号(包含了电压信号VP2与电流信号iP2)与第三感应信号(包含了电压信号VP3与电流信号iP3)。传输控制单元34中的信号转换单元342会依据第一感应信号、第二感应信号与第三感应信号分别计算出第一数值VC1、第二数值VC2与第三数值VC3。而传输控制单元34中的信号控制单元344可以依据第一数值VC1、第二数值VC2与第三数值VC3计算出第二比例关系，所述第二比例关系可以直接是第一数值VC1比上第二数值VC2比上第三数值VC3的比例关系，又或者可以是基于第一数值VC1、第二数值VC2与第三数值VC3而加以修饰过的比例关系。

同样的，在计算出第二比例关系后，信号控制单元344可依据第二比例关系更改开关S1～S6的占空比(duty ratio)，以改变使能第一主线圈302、第二主线圈304或第三主线圈306的电流路径的导通时间。当然，信号控制单元344更可依据第二比例关系查找开关使能对照表，以查表的方式更改开关S1～S6的占空比，藉以调整每个一次侧感应线圈(第一主线圈302、第二主线圈304与第三主线圈306)的输出功率。

在一个例子中，若第一数值VC1、第二数值VC2与第三数值VC3分别是5、2.5、2.5时，信号控制单元344则控制第一主线圈302对应开关的占空比在80％，第二、三主线圈304、306对应开关的占空比在40％。在另一个例子中，若第一数值VC1、第二数值VC2与第三数值VC3分别是4.5、2.5、2时，信号控制单元344则控制第一主线圈302对应开关的占空比在70％，第二主线圈304对应开关的占空比在39％，第三主线圈306对应开关的占空比在31％。在再一个例子中，若第一数值VC1、第二数值VC2与第三数值VC3分别是4、1、2时，信号控制单元344则控制第一主线圈302对应开关的占空比在60％，第二主线圈304对应开关的占空比在15％，第三主线圈306对应开关的占空比在30％。

请注意，上述的多个例子中，信号控制单元344系以第一数值VC1为参考基准，在设定好第一主线圈302对应开关的占空比后，再参考第二数值VC2与第三数值VC3分别对比第一数值VC1的比例，设定第二、三主线圈304、306对应开关的占空比。当然，信号控制单元344除了可以使用在第一数值VC1、第二数值VC2与第三数值VC3间对应有最大值者(或对应有最大输出功率的线圈)为参考基准外，同样可以使用对应有最小值或中间值者为参考基准，本实施例不加以限制。

从实际操作的角度来说，第一主线圈302、第二主线圈304以及第三主线圈306可以在无线传输模组30中在同一个平面上排列成三角形(任意三角形或正三角形)。较佳的是，也可以分别排列在一个虚拟圆的圆周边缘上，任两个主线圈之间的距离相等(正三角形)。在安装无线电能传输装置3时，若预先将所述虚拟圆的圆心系对准于远端装置2，将有助于无线电能传输装置3传输电能给远端装置2。然而，就算远端装置2未能正对所述虚拟圆的圆心，或远端装置2甚至在所述虚拟圆之外，无线电能传输装置3也能够通过前述侦测第一感应信号、第二感应信号与第三感应信号，计算第二比例关系，调整每个一次侧感应线圈(第一主线圈302、第二主线圈304与第三主线圈306)输出功率等步骤，以最有效率的方式将电能传输给远端装置2。

请参考图8A，图8A系依据本发明一实施例的第一主线圈、第二主线圈、第三主线圈与副线圈的相对关系示意图。如图8A所示，当副线圈202与第一主线圈302、第二主线圈304、第三主线圈306均等距时，驱动信号VS1～VS2、驱动信号VS3～VS4、驱动信号VS5～VS6的占空比相等，从而第一主线圈302、第二主线圈304、第三主线圈306均有相同的导通时间。

但是，当远端装置2设置偏斜时，请参考第8B与8C图，8B系依据本发明另一实施例的第一主线圈、第二主线圈、第三主线圈与副线圈的相对关系示意图，8C系依据本发明再一实施例的第一主线圈、第二主线圈、第三主线圈与副线圈的相对关系示意图。如8B所示，当第一主线圈302比第二主线圈304、第三主线圈306更靠近副线圈202时，即远端装置2的副线圈202与第一主线圈302产生的磁场耦合比较好，此时驱动信号VS1～VS2的占空比应被给定较大的数值，使得第一主线圈302相较于第二主线圈304与第三主线圈306应有更长的导通时间。另一方面，若如8C中远端装置2的副线圈202与第二主线圈304产生的磁场耦合比较好时，此时驱动信号VS3～VS4的占空比应被给定较大的数值，使得第二主线圈304相较于第一主线圈302与第三主线圈306应有更长的导通时间。

为了使图7的无线电能传输装置更容易了解，以下搭配本发明的无线电能传输方法做进一步的说明。请一并参考图7与图9，图9系依据本发明再一实施例的无线电能传输方法的流程图。如图所示，在步骤S50中，驱动模组32使能无线传输模组30中第一主线圈302以传输第一电能至远端装置2，第一主线圈302依据第一主线圈302与远端装置2的相对位置感应有第一感应信号D1。在步骤S52中，驱动模组32使能无线传输模组30中第二主线圈304以传输第二电能至远端装置2，第二主线圈304依据第二主线圈304与远端装置2的相对位置感应有第二感应信号D2。在步骤S54中，驱动模组32使能无线传输模组30中第三主线圈306以传输第三电能至远端装置2，第三主线圈306依据第三主线圈306与远端装置2的相对位置感应有第三感应信号D3。接着，在步骤S56中，传输控制单元34依据第一感应信号D1、第二感应信号D2及第三感应信号D3控制驱动模组12，以调整第一电能、第二电能和/或第三电能的大小。请注意，步骤S50～S54并无先后顺序之分，本实施例在此不加以限制。

综上所述，本发明所揭露的无线电能传输装置与方法，通过侦测无线电能传输装置中多个线圈的感应信号，计算出多个线圈的感应信号的比例关系，从而依据所述比例关系决定提供给对应线圈的电能大小。借此，不论远端装置的相对位置是在无线电能传输装置中多个线圈的中心点或者偏离于多个线圈外，本发明都可以改善远端装置与无线电能传输装置对位不准确或者位置偏移时，供电效率低落的问题。

虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的申请专利范围。

Claims (16)

1.一种无线电能传输方法，用以提供电能至一远端装置，所述无线电能传输方法包括：

使能一无线传输模组中一第一主线圈以传输一第一电能至该远端装置，该第一主线圈依据该第一主线圈与该远端装置的相对位置感应有一第一感应信号，其中，该无线传输模组包括一可调式电容，电性耦接该第一主线圈；

使能该无线传输模组中一第二主线圈以传输一第二电能至该远端装置，该第二主线圈依据该第二主线圈与该远端装置的相对位置感应有一第二感应信号；

依据该第一感应信号及该第二感应信号调整该第一电能和/或该第二电能的大小；

依据该远端装置的一副线圈的两端点的电容值以及该副线圈的电感值而调整其电容值，以改变该第一主线圈与该副线圈的电磁共振频率；以及

通过该第一主线圈与该远端装置的该副线圈电磁共振以传输该第一电能。

2.如权利要求1所述的无线电能传输方法，在依据该第一感应信号及该第二感应信号调整该第一电能和/或该第二电能的大小的步骤中，包括：

分别换算该第一感应信号以及该第二感应信号，以产生一第一数值与一第二数值；

至少依据该第一数值与该第二数值，计算一第一比例关系；以及

依据该第一比例关系以控制一驱动模组的多个开关。

3.如权利要求2所述的无线电能传输方法，在依据该第一比例关系以控制该驱动模组的该些开关的步骤中，包括：

依据该第一比例关系更改该些开关的占空比，以改变一第一电流路径或一第二电流路径的导通时间，其中该第一电流路径为使能该第一主线圈的电流路径，该第二电流路径为使能该第二主线圈的电流路径。

4.如权利要求3所述的无线电能传输方法，其中系依据该第一比例关系查找一开关使能对照表以更改该些开关的占空比。

5.如权利要求2所述的无线电能传输方法，其中在分别换算该第一感应信号以及该第二感应信号，以产生该第一数值与该第二数值的步骤中，包括：

分别对该第一感应信号的电压信号和该第一感应信号的电流信号以加权方式计算，以产生该第一数值；以及

分别对该第二感应信号的电压信号和该第二感应信号的电流信号以加权方式计算，以产生该第二数值。

6.如权利要求1所述的无线电能传输方法，其中依据该第一感应信号及该第二感应信号调整该第一电能和/或该第二电能的大小包括当该远端装置较接近该第一主线圈而较远离该第二主线圈时，增加该第一电能。

7.如权利要求1所述的无线电能传输方法，更包括：

使能该无线传输模组中一第三主线圈以传输一第三电能至该远端装置，该第三主线圈依据该第三主线圈与该远端装置的相对位置感应有一第三感应信号；以及

依据该第一感应信号、该第二感应信号及该第三感应信号调整该第一电能、该第二电能和/或该第三电能的大小。

8.一种无线电能传输装置，用以提供电能至一远端装置，该远端装置包括一副线圈，所述无线电能传输装置包括：

一无线传输模组，包含：

一第一主线圈，用以传输一第一电能至该远端装置，并依据该第一主线圈与该远端装置的相对位置感应有一第一感应信号；以及

一第二主线圈，用以传输一第二电能至该远端装置，并依据该第二主线圈与该远端装置的相对位置感应有一第二感应信号；

一驱动模组，电性连接该无线传输模组，该驱动模组用以分别使能该无线传输模组中该第一主线圈及该第二主线圈；

一传输控制单元，用以依据该第一感应信号及该第二感应信号控制该驱动模组，以调整该第一电能和/或该第二电能的大小；以及

至少一可调式电容，电性耦接该第一主线圈，该至少一可调式电容用以依据该远端装置的该副线圈的两端点的电容值以及该副线圈的电感值而调整其电容值，以改变该第一主线圈与该副线圈的电磁共振频率，该第一主线圈更用以与该远端装置的该副线圈电磁共振以传输该第一电能。

9.如权利要求8所述的无线电能传输装置，其中该驱动模组包含一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关、一第五开关与一第六开关，该第一开关及该第二开关电性连接该第一主线圈的一端，该第三开关及该第四开关电性连接该第一主线圈的另一端与该第二主线圈的一端，该第五开关及该第六开关电性连接该第二主线圈的另一端，用以控制该第一主线圈与该第二主线圈的电压；该传输控制单元更用以依据该第一感应信号及该第二感应信号控制该第一开关至该第六开关的占空比以调整该第一电能和/或该第二电能的大小。

10.如权利要求8所述的无线电能传输装置，其中该传输控制单元包含：

一信号转换单元，电性连接该无线传输模组，该信号转换单元用以分别换算该第一感应信号以及该第二感应信号，以产生一第一数值与一第二数值；以及

一信号控制单元，电性连接该信号转换单元，该信号控制单元至少依据该第一数值与该第二数值，计算一第一比例关系，该信号控制单元并用以依据该第一比例关系控制该驱动模组的多个开关。

11.如权利要求10所述的无线电能传输装置，其中该信号控制单元更用以依据该第一比例关系更改该些开关的占空比，以改变一第一电流路径或一第二电流路径的导通时间，其中该第一电流路径为使能该第一主线圈的电流路径，该第二电流路径为使能该第二主线圈的电流路径。

12.如权利要求11所述的无线电能传输装置，其中该信号控制单元更用以依据该第一比例关系查找一开关使能对照表以更改该些开关的占空比。

13.如权利要求10所述的无线电能传输装置，其中该信号转换单元更用以分别对该第一感应信号的电压信号和该第一感应信号的电流信号以加权方式计算，以产生该第一数值，以及分别对该第二感应信号的电压信号和该第二感应信号的电流信号以加权方式计算，以产生该第二数值。

14.如权利要求8所述的无线电能传输装置，其中该无线传输模组更包含一第三主线圈，用以传输一第三电能至该远端装置，并依据该第三主线圈与该远端装置的相对位置感应有一第三感应信号，该驱动模组更用以使能该无线传输模组中该第三主线圈，该传输控制单元更用以依据该第一感应信号、该第二感应信号及该第三感应信号控制该驱动模组以调整该第一电能、该第二电能和/或该第三电能的大小。

15.如权利要求14所述的无线电能传输装置，其中该驱动模组包含一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关、一第五开关及一第六开关，该第一开关及该第二开关电性连接该第一主线圈的一端与该第三主线圈的一端，该第三开关及该第四开关电性连接该第一主线圈的另一端与该第二主线圈的一端，该第五开关及该第六开关电性连接该第二主线圈的另一端与该第三主线圈的另一端，用以控制该第一主线圈、该第二主线圈及该第三主线圈两端的电压；该传输控制单元更用以依据该第一感应信号、该第二感应信号及该第三感应信号控制该驱动模组以调整该第一电能、该第二电能和/或该第三电能的大小包含该传输控制单元依据该第一感应信号及该第二感应信号控制该第一开关至该第六开关的占空比，以使该第一开关、该第三开关及该第五开关至少其中的任两个具有不同的导通时间，以调整该第一电能、该第二电能和/或该第三电能的大小。

16.如权利要求14所述的无线电能传输装置，其中该第一主线圈、该第二主线圈以及该第三主线圈在该无线传输模组中系排列成一三角型形状，或依据一个圆的圆周设置该第一主线圈、该第二主线圈以及该第三主线圈在该无线传输模组中的位置。