CN111273357B - 可控式异物侦测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种可控式异物侦测装置包含处理单元、电连接该处理单元的侦测单元、电连接该侦测单元的线圈、电连接该处理单元及该线圈的线圈配置电路，及电连接该处理单元及该线圈的讯号产生电路，该侦测单元接收来自该处理单元的一个侦测控制讯号，该线圈配置电路接收来自该处理单元的一个线圈控制讯号，且根据该线圈控制讯号控制该线圈在开回路及闭回路间切换，该讯号产生电路接收来自该处理单元的一个讯号产生控制讯号，当线圈在该开回路时，该讯号产生电路输出一个测试讯号到该线圈，以达到一个线圈可侦测生物异物及金属异物。

Description

可控式异物侦测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种异物侦测装置及方法，特别是涉及一种可控式异物侦测装置及方法。

背景技术

现有应用在如电动车辆充电装置之大型充电装置上的生物感测与金属异物侦测都是独立分开的侦测系统及方法，举例来说，现有的做法有的是生物感测采用雷达感测技术，而金属异物侦测采用线圈达到磁场感应技术，也有生物感测采用极板达到电容感测技术，而金属异物侦测采用线圈达到磁场感应技术，然而独立分开的侦测系统及方法除了导致外加在充电装置之传电线圈上的电路增多，对充电装置之传电效率影响越大的问题外，独立两套的侦测系统也面临生产成本随侦测系统的整体复杂度提高而增加的问题。

发明内容

本发明的有益效果在于，提供一种可控式异物侦测方法，可侦测金属异物及侦测生物异物，解决现有需要两套独立分开的侦测系统及方法所造成传电效率较低的问题。

本发明提供了一种可控式异物侦测方法，用以侦测位于一个无线能量传输空间内的金属异物及生物异物，所述可控式异物侦测方法由一个可控式异物侦测装置根据一个设定信息来执行，所述可控式异物侦测装置包含处理单元、一个电连接所述处理单元的侦测电路，及一个电连接所述侦测电路的线圈，所述线圈受控制在闭回路与开回路间切换，所述可控式异物侦测方法包含以下步骤：

(S01)所述处理单元输出一个线圈控制讯号将所述线圈设定在所述闭回路，且接收来自所述侦测电路量测所述线圈之电压的带有一个量测电压大小之一个电压量测讯号；

(S02)所述处理单元根据所述电压量测讯号判断所述量测电压大小是否超出一个默认电压范围；

(S03)若步骤(S02)的判断结果为是，则所述处理单元记录一个金属异物指示信息为首次侦测到金属异物；

(S04)所述处理单元输出所述线圈控制讯号使所述线圈被设定在开回路，及控制一个测试讯号被传送到所述线圈，且接收来自所述侦测电路之一个带有一个量测频率的频率量测讯号；

(S05)所述处理单元根据所述频率量测讯号判断所述量测频率是否超出一个默认频率范围；

(S06)若步骤(S05)的判断结果为是，则所述处理单元记录一个生物异物指示信息为首次侦测到生物异物；

(S07)所述处理单元接收来自所述侦测电路之一个带有一个量测电容大小的电容量测讯号；

(S08)所述处理单元根据所述电容量测讯号判断所述量测电容大小是否超出一个默认电容大小范围；

(S09)若步骤(S08)的判断结果为是，则所述处理单元记录一个生物异物指示信息为首次侦测到生物异物；

(S10)所述处理单元根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，以判断侦测到的是金属异物、生物异物，或金属异物及生物异物；

(S11)所述处理单元根据金属异物指示信息及生物异物指示信息产生一个警报讯号；

(S12)所述处理单元重置所述金属异物指示信息、所述生物异物指示信息，及所述警报讯号；

(S13)所述处理单元根据所述金属异物指示信息判断是否已有侦测到金属异物；

(S14)若步骤(S13)的判断结果为是，则所述处理单元输出所述线圈控制讯号使所述线圈被设定在所述闭回路，以接收来自所述侦测电路量测所述线圈之所述电压量测讯号；

(S15)所述处理单元根据所述电压量测讯号判断所述量测电压大小是否超出一个默认二次电压范围；

(S16)若步骤(S15)的判断结果为是，则所述处理单元更新所述金属异物指示信息为二次侦测到金属异物；

(S17)所述处理单元根据所述生物异物指示信息判断是否已有侦测到生物异物；

(S18)若步骤(S17)的判断结果为是，则所述处理单元输出一个线圈控制讯号使所述线圈被设定在所述开回路，及产生一个测试讯号到所述线圈，且接收来自所述侦测电路之所述频率量测讯号；

(S19)所述处理单元根据所述频率量测讯号判断所述量测频率是否超出一个默认二次频率范围；

(S20)若步骤(S19)的判断结果为是，则所述处理单元记录一个生物异物指示信息为二次侦测到生物异物；

(S21)所述处理单元接收来所述侦测电路之所述电容量测讯号；

(S22)所述处理单元根据所述电容量测讯号判断所述量测电容大小是否超出一个默认二次电容大小范围；及

(S23)若步骤(S22)的判断结果为是，则所述处理单元更新所述生物异物指示信息为二次侦测到生物异物。

所述设定信息包含一个是否进行二次侦测指示，所述可控式异物侦测方法还包含以下步骤，

(S24)所述处理单元根据所述是否进行二次侦测指示判断是否要做异物二次侦测流程，该异物二侦测流程包含步骤(S13)-(S23)；及(S25)若步骤(S24)的判断结果为是，则所述处理单元根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，判断是否为首次侦测到异物，若是，则执行所述异物二次侦测流程。

此外，所述可控式异物侦测装置还包含N-1个电连接所述处理单元的侦测电路及N-1个线圈，其中，N为一个2以上的整数；每一个侦测电路电连接所述线圈中的一者，该处理单元使每一个线圈在闭回路与开回路间切换，使所述N个线圈形成一个第一线圈配置图样，所述可控式异物侦测方法还包含以下步骤，

(U01)所述处理单元记录一个循环计数值及一个侦测次数值；

(U02)所述处理单元根据所述循环计数值判断是否完成N个线圈的侦测；

(U03)若步骤(U02)的判断结果为否，则所述处理单元根据所述第一线圈配置图样及所述循环计数值，判断对应所述循环计数值的一个线圈设定在所述闭回路或所述开回路；

(U04)若所述处理单元判断对应所述循环计数值的所述线圈被设定在所述闭回路时，该处理单元执行步骤(S01)-步骤(S02)，若所述处理单元判断对应所述循环计数值的所述线圈被设定在所述开回路时，该处理单元执行步骤(S03)-步骤(S09)；

(U05)所述处理单元更新所述循环计数值；

(U06)若步骤(U02)的判断结果为是，则所述处理单元根据所述是否进行二次侦测指示判断是否要做二次侦测；

(U07)若步骤(U06)的判断结果为是，则所述处理单元根据所述侦测次数值判断是否已完成二次侦测；

(U08)若步骤(U07)的判断结果为否，则所述处理单元根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，判断是否为首次侦测到异物；

(U09)若步骤(U08)的判断结果为是，则所述处理单元重置所述循环计数值且更新所述侦测次数，并根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，将所述线圈配置图样设定为一个第二线圈配置图样并循循环执行步骤(U02)-U(05)直至(U02)判断结果为是；

(U10)所述处理单元根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，以判断侦测到的是金属异物、生物异物，或金属异物及生物异物；

(U11)所述处理单元根据金属异物指示信息及生物异物指示信息产生一个警报讯号；

(U12)所述处理单元重置所述金属异物指示信息、所述生物异物指示信息、所述警报讯号、所述循环计数值，及所述侦测次数，且将所述线圈配置图样设定为一个默认的第一线圈配置图样。

本发明的另一个目的在于提供一种可控式异物侦测装置，解决现有需要两个独立分开的侦测系统所要面临制作成本随侦测系统的整体复杂度提高而增加的问题。

本发明提供了一种可控式异物侦测装置，用以侦测一个无线能量传输系统的金属异物及生物异物，所述可控式异物侦测装置包含处理单元、一个电连接所述处理单元的侦测电路、一个电连接所述侦测电路的线圈、一个电连接所述处理单元及所述线圈的线圈配置电路，及一个电连接所述处理单元、所述线圈及所述侦测电路的讯号产生电路；所述侦测电路接收来自所述处理单元的一个侦测控制讯号，所述线圈配置电路接收来自所述处理单元的一个线圈控制讯号，且根据所述线圈控制讯号控制所述线圈在开回路及闭回路间切换，所述讯号产生电路接收来自所述处理单元的一个讯号产生控制讯号，当所述线圈在所述开回路时，所述讯号产生电路输出一个测试讯号到所述线圈。

所述可控式异物侦测装置还包含N-1个侦测电路，每一个侦测电路电连接所述处理单元，其中，N为一个大于等于2的整数；N-1个线圈，每一个线圈电连接每一个侦测电路；N-1个线圈配置电路，每一个线圈配置电路电连接每一个线圈及所述处理单元，以接收来自所述处理单元的所述线圈切换讯号，且根据所述线圈切换讯号控制每一个线圈在开回路及闭回路间切换，使所述N个线圈形成一个线圈配置图样；及N-1个讯号产生电路，每一个讯号产生电路电连接每一个线圈及所述处理单元，以接收来自所述处理单元的一个讯号产生控制讯号，当对应一个讯号产生电路的一个线圈在所述开回路时，所述讯号产生电路输出一个测试讯号到所述线圈。每一个侦测电路包括一个用以侦测金属异物的金属侦测电路，及一个用以侦测生物异物的生物侦测电路，且每一个线圈为一个异物侦测线圈，所述异物侦测线圈为形成于一个绝缘基板的三个线圈单元串接所组成，且所述三个线圈单元间隔排列。

本发明的功效在于：借由所述可控式异物侦测装置执行所述可控式异物侦测方法，使所述可控式异物侦测装置使用一个线圈就能侦测金属异物及生物异物，将金属异物侦测及生物异物侦测整合在一个侦测装置，有效地降低异物侦测系统对无线能量传输的传电效率之影响，及异物侦测系统的制作成本。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是一个本发明可控式异物侦测装置之第一实施例的系统方块图；

图2是一个该第一实施例的一个线圈与一个金属侦测电路的示意图；

图3是一个该第一实施例的该线圈与一个生物侦测电路的示意图；

图4是一个流程图，说明该第一实施例执行本发明可控式异物侦测方法的步骤；

图5是一个子流程图，说明该第一实施例执行一个异物一次侦测子流程的步骤；

图6是一个子流程图，说明该第一实施例执行一个异物二次侦测子流程的步骤；

图7是一个本发明可控式异物侦测装置之第二实施例的系统方块图；

图8及图9是一个流程图，说明该第二实施例执行本发明可控式异物侦测方法的步骤；

图10是一个示意图，说明该第二实施例之一个线圈单元的线圈数组被设定为一个网状配置图样；

图11是一个示意图，说明该第二实施例之一个线圈单元的线圈数组被设定为一个米字状配置图样；

图12是一个示意图，说明该第二实施例之一个线圈单元的线圈数组被设定为一个环状配置图样；

图13是一个示意图，说明该第二实施例之一个线圈单元的线圈数组被设定为一个混和状配置图样；及

图14是一个示意图，说明该第二实施例之该线圈单元的每一个线圈之结构。

具体实施方式

在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

参阅图1，本发明可控式异物侦测装置2的一个第一实施例，电连接一个无线能量传输系统3，该无线能量传输系统3包含一个传送端31及一个接收端32，该无线能量传输系统3在本实施例中为一个供车辆充电用之大型无线充电系统；该可控式异物侦测装置2设置在该传送端31及该接收端32之间，该可控式异物侦测装置2包含一个处理单元21、一个电连接该处理单元21的侦测单元22、一个电连接该侦测单元22的线圈单元23、一个电连接该处理单元21及该线圈单元23的线圈配置单元24，及一个电连接该处理单元21、该线圈单元23，及该侦测单元22的讯号产生单元25。

该处理单元21根据一个可由使用者调整与设定的设定信息，依序产生多个侦测流程执行指令，且输出一个给该侦测单元22的侦测选择讯号、一个给该线圈配置单元24的线圈控制讯号、一个给该讯号产生单元25的讯号产生控制讯号，及一个警报讯号。该设定信息包含一个进行二次侦测参数、一个线圈数量参数、一个线圈配置选择参数、一个默认电压范围上限参数、一个默认电压范围下限参数、一个默认频率范围上限参数、一个默认频率范围下限参数、一个默认电容大小范围上限参数、一个默认电容大小范围下限参数、一个默认二次电压范围上限参数、一个默认二次电压范围下限参数、一个默认二次频率范围上限参数、一个默认二次频率范围下限参数、一个默认二次电容大小范围上限参数，及一个默认二次电容大小范围下限参数。该处理单元21接收来自该侦测单元22的一个电压量测讯号、一个频率量测讯号，及一个电容量测讯号，且存储一个金属异物指示信息及一个生物异物指示信息。该金属异物指示信息包含一个对应该线圈侦测到金属的金属侦测次数，该生物异物指示信息包含一个对应该线圈侦测到生物的生物侦测次数。该处理单元21可以是一个中央处理单元(CPU)或一个微处理器单元(MCU)，但不以此为限，在本实施例中，该处理单元21为一个微处理器单元。

该侦测单元22包括一个侦测电路221，该侦测电路221具有一个金属侦测电路222及一个生物侦测电路223，该侦测单元22接收一个来自该处理单元21的侦测选择讯号，该侦测单元22根据该侦测选择讯号决定启动该金属侦测电路222或该生物侦测电路223。

该线圈单元23包括一个线圈231，且接收来自该线圈配置单元24的一个线圈切换讯号，该线圈切换讯号控制一个回路开关(图未示)的导通与否，当该回路开关导通且侦测电路221依该侦测选择讯号启动该金属侦测电路222时，该线圈231与该金属侦测电路222形成一个闭回路(如图2所示)；当该回路开关不导通且侦测电路221依该侦测选择讯号启动该生物侦测电路223时，该线圈231与该生物侦测电路223形成一个开回路(如图3所示)。该线圈231可以是一个单线圈或是由多个线圈串接成，例如可为一个形成于一个绝缘基板上的三个线圈单元串接所组成且该三个线圈单元间隔排列之异物侦测线圈(如图14所示)，在本实施例中，该线圈231为异物侦测线圈。

该线圈配置单元24包括一个线圈配置电路241，该线圈配置单元24接收一个来自该处理单元21的该线圈控制讯号，且根据该线圈控制讯号输出该线圈切换讯号到该线圈231。

该讯号产生单元25包括一个讯号产生电路251，该讯号产生单元25接收来自该处理单元21的该讯号产生控制讯号，以输出一个测试讯号经该生物侦测电路223到该线圈231。

参阅图2，当该线圈231处在该闭回路时，该线圈231是呈电感性，该金属侦测电路222的一个讯号处理电路(图未示)借由量测该线圈231之两端的一个交流电电压变化值后，该金属侦测电路222的一个交流到直流转换器(AD/DC Converter)(图未示)将该交流电电压变化值转换成一个直流有效电压值(Vrms)且传送到该处理单元21，该处理单元21根据该直流有效电压值(也就是包含在该电压量测讯号的一个量测电压大小)来判断是否侦测到金属异物。

参阅图3，当该线圈231处在该开回路时，该线圈231是呈电容性，该讯号产生单元25根据该处理单元21的该讯号产生控制讯号，输出该测试讯号(例如，一个固定频率(1MHz)之交流电压)经该生物侦测电路223的一个电感电容(LC)共振电路(图未示)到该线圈231后，该生物侦测电路223接收来自该线圈231所产生的一个交流电流，且量测该交流电流的一个相位差值并传送回该处理单元21，使该处理单元21调整该讯号产生控制讯号，直到该开回路达到一个谐振状态后，该处理单元21接收且根据该生物侦测电路223所传送之一个共振频率变化量(也就是包含在该频率量测讯号的一个量测频率)来判断是否侦测到生物异物。

参阅图1及图4，该可控式异物侦测装置2执行一个可控式异物侦测方法为一个单线圈侦测流程，该单线圈侦测流程包含单线圈侦测步骤一S12～单线圈侦测步骤八S11，开始后，首先进到单线圈侦测步骤一S12。

在单线圈侦测步骤一S12中，该处理单元21根据该设定信息执行侦测参数设定初始化，该处理单元21重置该侦测选择讯号、该线圈控制讯号、该讯号产生控制讯号、该警报讯号、该金属异物指示信息、该生物异物指示信息，在本实施例中，该金属异物指示信息的该金属侦测次数及该生物异物指示信息的该生物侦测次数重置为零，之后进入单线圈侦测步骤二S24。

在单线圈侦测步骤二S24中，该处理单元21根据该进行二次侦测参数的值，以判断是否需执行一个异物二次侦测子流程D2，以降低误警报(False alarm)的发生频率，若是，则进入单线圈侦测步骤三S25；若否，则进入单线圈侦测步骤六S28。在本实施例中，当该进行二次侦测参数的值为1，表示需要执行该异物二次侦测子流程D2，当该进行二次侦测参数的值为0，表示不需要执行该异物二次侦测子流程D2。

在单线圈侦测步骤三S25中，该处理单元21根据该金属异物指示信息的该金属侦测次数及该生物异物指示信息的该生物侦测次数，判断是否为首次侦测到异物(金属侦测次数或生物侦测次数为1代表首次侦测到异物)，若是，则进入单线圈侦测步骤五S26；若否，则进入单线圈侦测步骤四S27。

在单线圈侦测步骤四S27中，该处理单元21执行一个异物一次侦测子流程D1(如图5)后，之后回到单线圈侦测步骤三S25。

在单线圈侦测步骤五S26中，该处理单元21执行该异物二次侦测子流程D2(如图6)后，之后进入单线圈侦测步骤七S10。

在单线圈侦测步骤六S28中，该处理单元21执行该异物一次侦测子流程D1后，之后进入单线圈侦测步骤七S10。

在单线圈侦测步骤七S10中，该处理单元21根据该金属异物指示信息及该生物异物指示信息，判断侦测到的是金属异物、生物异物，或金属异物及生物异物；之后进入单线圈侦测步骤八S11。

在单线圈侦测步骤八S11中，该处理单元21根据金属异物指示信息及生物异物指示信息，判断是否产生一个警报讯号，以借由该警报讯号启动一个无线充电系统保护程序而可中断无线充电，最后侦测结束，完成该单线圈侦测流程。

参阅图1及图5，该异物一次侦测子流程D1包括一次侦测步骤一S01～一次侦测步骤九S09，在异物一次侦测子流程开始后，首先进到一次侦测步骤一S01。

在一次侦测步骤一S01中，该处理单元21输出该线圈控制讯号经线圈配置电路241将该线圈231设定在该闭回路，且接收一个来自该金属侦测电路222的电压量测讯号，该电压量测讯号带有经量测该线圈231后所得到的该量测电压大小，之后进入一次侦测步骤二S02。

在一次侦测步骤二S02中，该处理单元21根据该电压量测讯号判断该量测电压大小是否超出一个默认电压范围，该默认电压范围由该设定信息的该默认电压范围上限参数及该默认电压范围下限参数所界定出，若是，则进入一次侦测步骤三S03；若否，则跳到一次侦测步骤四S04。

在一次侦测步骤三S03中，该处理单元21记录该金属异物指示信息的该金属侦测次数的数值为1，代表金属侦测次数为一次，其代表为首次侦测到金属异物，之后进入一次侦测步骤四S04。

在一次侦测步骤四S04中，该处理单元21输出该线圈控制讯号给该线圈配置电路241，使该线圈配置电路241输出该线圈切换讯号以将该线圈231设定在该开回路后，该处理单元21输出该讯号产生控制讯号给该讯号产生单元25，该讯号产生单元25输出一个测试讯号经该生物侦测电路223到该线圈231，直到该开回路达到该谐振状态，该处理单元21接收来自该生物侦测电路223的一个频率量测讯号，该频率量测讯号带有经量测该开回路之共振频率的该量测频率，之后进入一次侦测步骤五S05。

在一次侦测步骤五S05中，该处理单元21根据该频率量测讯号判断该量测频率是否超出一个默认频率范围，该默认频率范围由该设定信息的该默认频率范围上限参数及该默认频率范围下限参数所界定出，若是，则进入一次侦测步骤六S06；若否，则进入一次侦测步骤七S07。

在一次侦测步骤六S06中，该处理单元21记录该生物异物指示信息的该生物侦测次数为1，其代表为首次侦测到生物异物，之后结束子流程。

在一次侦测步骤七S07中，该处理单元21接收来自该生物侦测电路223量测的一个电容量测讯号，该电容量测讯号带有一个侦测该线圈231之等效电容值的量测电容大小，之后进入一次侦测步骤八S08。

在一次侦测步骤八S08中，该处理单元21根据该电容量测讯号判断该量测电容大小是否超出一个默认电容大小范围，该默认电容大小范围由该设定信息的该默认电容大小范围上限参数及该默认电容大小范围下限参数所界定出，若是，则进入一次侦测步骤九S09；若否，则跳到子流程结束。

在一次侦测步骤九S09中的动作与一次侦测步骤六S06相同，不再赘述，之后进到子流程结束。

参阅图1及图6，该异物二次侦测子流程D2包括二次侦测步骤一S13～二次侦测步骤十一S23，在子流程开始后，首先进到二次侦测步骤一S13。

在二次侦测步骤一S13中，该处理单元21根据该金属异物指示信息的该金属侦测次数，判断是否已有侦测到金属异物，若是，则进入二次侦测步骤二S14；若否，则跳到二次侦测步骤五S17。

二次侦测步骤二S14的动作与前述的一次侦测步骤一S01相同(请参照图5)，不再赘述，之后进入二次侦测步骤三S15。

在二次侦测步骤三S15中，该处理单元21根据该电压量测讯号判断该量测电压大小是否超出一个默认二次电压范围，若是，则进入二次侦测步骤四S16；若否，则跳到二次侦测子流程结束。其中，该默认二次电压范围由该设定信息的该默认二次电压范围上限参数及该默认二次电压范围下限参数所界定出，该默认二次电压范围可以被设定成相同于该默认电压范围，或被设定成不相同于该默认电压范围，在本实施例中，该默认二次电压范围与该默认电压范围相同。

在二次侦测步骤四S16中，该处理单元21更新该金属异物指示信息的该金属侦测次数为2，其代表为二次侦测到金属异物，之后进入二次侦测步骤五S17。

在二次侦测步骤五S17中，该处理单元21根据该生物异物指示信息的该生物侦测次数，判断是否已有侦测到生物异物，若是，则进入二次侦测步骤六S18；若否，则二次侦测子流程结束。

在二次侦测步骤六S18中，该处理单元21输出该线圈控制讯号使该线圈231被设定在该开回路，该讯号产生单元25产生一个测试讯号经该生物侦测电路223到该线圈231，直到该开回路达到该谐振状态，其余动作与一次侦测步骤四S04相同(请参照图5)，不再赘述，之后进入二次侦测步骤七S19。

在二次侦测步骤七S19中，该处理单元21根据该量测频率讯号判断该量测频率是否超出一个默认二次频率范围，若是，则进入二次侦测步骤八S20；若否，则进入二次侦测步骤九S21。其中，该默认二次频率范围由该设定信息的该默认二次频率范围上限参数及该默认二次频率范围下限参数所界定出，该默认二次频率范围可以被设定成相同于该默认频率范围，或被设定成不相同于该默认频率范围，在本实施例中，该默认二次频率范围与该默认频率范围相同。

在二次侦测步骤八S20中，该处理单元21更新该生物异物指示信息的该生物侦测次数为2，其代表为二次侦测到生物异物，之后结束二次侦测子流程。

在二次侦测步骤九S21中，该处理单元21接收来自该生物侦测电路223量测的该电容量测讯号，其余动作与一次侦测步骤七S07相同(请参照图5)，不再赘述，之后进入二次侦测步骤十S22。

在二次侦测步骤十S22中，该处理单元21根据该量测电容讯号判断该量测电容大小是否超出一个默认二次电容大小范围，若是，则进入二次侦测步骤十一S23；若否，则结束二次侦测子流程。其中，该默认二次电容大小范围由该设定信息的该默认二次电容大小范围上限参数及该默认二次电容大小范围下限参数所界定出，该默认二次电容大小范围可以被设定成相同于该默认电容大小范围，或被设定成不相同于该默认电容大小范围，在本实施例中，该默认二次电容大小范围与该默认电容大小范围相同。

如此，当该二次侦测指示的值为1，在单线圈侦测步骤七S10与单线圈侦测步骤八S11中，处理单元21于金属/生物异物指示信息为二次侦测到金属/生物异物时才判断侦测金属/生物异物，若金属/生物异物指示信息为一次侦测到金属/生物异物时，处理单元21判断未侦测到金属/生物异物且不产生警报讯号，以避免误判断与误警报。

值得一提的是，在一个更简化后的该可控式异物侦测方法，可以只有该异物一次侦测子流程D1，甚者可仅借由判断量测频率与量测电容中一者，亦能达到金属异物侦测及生物异物侦测，本实施例所提的该单线圈侦测流程是应用在该可控式异物侦测装置2只有一个线圈之最佳的侦测流程实施方式。

参阅图7，本发明可控式异物侦测装置2的一个第二实施例，电连接该无线能量传输系统3，该可控式异物侦测装置2设置在该传送端31及该接收端32之间，本实施例与该第一实施例不同之处在于，该线圈单元23包括N个线圈231，形成一个线圈数组，该线圈数组具有多个用于金属侦测的线圈231及多个用于生物侦测的线圈231，以增加异物侦测的范围及准确率；该侦测单元22包括N个侦测电路221，每一个侦测电路221具有一个金属侦测电路222及一个生物侦测电路223，每一个侦测电路221电连接该线圈单元23中所述线圈231中对应的一者。该线圈配置单元24包括N个线圈配置电路241，且每一个线圈配置电路241电连接所述线圈231中对应的一者。该讯号产生单元25包括N个讯号产生电路251，且每一个讯号产生电路251电连接该线圈单元23中对应的一个线圈231，及该侦测单元22中对应的一个侦测电路221。其中，该线圈数量N为一个大于等于2的整数，在本实施例中该线圈数量N为一个(7×7)共49个线圈231之线圈数组，侦测电路221、线圈231、线圈配置电路241、讯号产生电路251间是一一对应。每个线圈231具有其专属的序号，本实施例中线圈231的序号为1至49中的一个。该处理单元21还具有运算及计数功能，以记录并更新一个循环计数值X与一个侦测次数值。该处理单元21根据一个默认的第一线圈配置图样，输出该线圈控制讯号到该线圈配置单元24，使该线圈配置单元24输出N个N线圈切换讯号到该线圈单元23，以设定该线圈单元23的该多个线圈231形成该默认的第一线圈配置图样，部分线圈231为闭回路以进行金属异物侦测，其余线圈231为开回路以进行生物异物侦测。该处理单元21根据该默认的第一线圈配置图样，输出该侦测选择讯号到该侦测单元22，该侦测单元22的该多个侦测电路221依序地根据该侦测选择讯号启动该金属侦测电路222或该生物侦测电路223，以与其所电连接的该线圈231进行异物侦测，即以金属侦测电路222对闭回路的线圈231进行金属异物侦测，以生物侦测电路223对开回路的线圈231进行生物异物侦测。该处理单元21根据该默认的第一线圈配置图样，输出该讯号产生控制讯号到该讯号产生单元25，该讯号产生单元25的这些讯号产生电路251依序地根据该讯号产生控制讯号，输出该测试讯号经生物侦测电路223到其所对应且电连接的为开回路的线圈231。

参阅图7、图8，及图9，该可控式异物侦测装置2执行一个可控式异物侦测方法为一个多线圈侦测流程，该多线圈侦测流程包含多线圈侦测步骤一U12～多线圈侦测步骤十九U11，侦测开始后，首先进到多线圈侦测步骤一U12。

在多线圈侦测步骤一U12中，该处理单元21根据该设定信息执行侦测设定初始化，该处理单元21重置该侦测选择讯号、该线圈控制讯号、该讯号产生控制讯号、该警报讯号、该金属异物指示信息、该生物异物指示信息、该循环计数值X，及一个侦测次数，在本实施例中，该金属异物指示信息的该金属侦测次数及该生物异物指示信息的该生物侦测次数被重置为0，该循环计数值X被重置为1，该侦测次数被重置为0，之后进入多线圈侦测步骤二U01。

在多线圈侦测步骤二U01中，该处理单元21开始记录该循环计数值X及该侦测次数，其中，该循环计数值X用以记录在该多线圈侦测流程中，已经进行过异物侦测的线圈之数量，该侦测次数用以记录完成该线圈数组之所有线圈的异物侦测的次数，之后进入多线圈侦测步骤三U02。

在多线圈侦测步骤三U02中，该处理单元21判断该循环计数值X是否大于49(该线圈数量N)，若是，代表该线圈数组的所有线圈231皆已执行过异物侦测，进入多线圈侦测步骤十四U06；若否，代表该线圈数组还有线圈未执行异物侦测，则进入多线圈侦测步骤四U03。

在多线圈侦测步骤四U03中，该处理单元21根据该默认的第一线圈配置图样及该循环计数值X，判断对应该循环计数值X的该侦测电路221及该线圈231(即序号为X的线圈)要被设定在该闭回路或该开回路，之后进入多线圈侦测步骤五U04。

在多线圈侦测步骤五U04中，该处理单元21判断对应该循环计数值X的该侦测电路221及该线圈231是否要被设定在该闭回路，若是，则进入多线圈侦测步骤六U13；若否，则进入多线圈侦测步骤八U14。

在多线圈侦测步骤六U13中，该处理单元21输出该线圈控制讯号将该线圈231设定在该闭回路，且接收一个来自该金属侦测电路222的电压量测讯号，以判断电压量测讯号中量测电压是否超出默认电压范围，若超过，记录金属异物指示信息为首次侦测到金属异物，本实施例中金属异物指示信息更记录对应循环计数值X的线圈231(例如线圈231的序号)，让处理单元21可知道位于哪一个位置的线圈231首次侦测到金属异物。多线圈侦测步骤六U13与一次侦测步骤一S01～一次侦测步骤三S03大致相同(请参照图5)，不再赘述，之后进入多线圈侦测步骤七U05。

在多线圈侦测步骤七U05中，该处理单元21更新该循环计数值X，在本实施例中，该循环计数值X为往上加1(也就是X＝X+1)，之后回到多线圈侦测步骤三U02，以进行下一个线圈231侦测。

多线圈侦测步骤八U14～多线圈侦测步骤十三U19的动作与一次侦测步骤四S04～一次侦测步骤九S09大致相同(请参照图5)，不同仅在多次线圈侦测步骤十U16与步骤十三U19中生物异物指示信息更记录对应循环计数值X的线圈231(例如线圈231的序号)，让处理单元21可知道位于哪一个位置的线圈231首次侦测到生物异物，之后回到多线圈侦测步骤七U05。

在多线圈侦测步骤十四U06中，该处理单元21根据该进行二次侦测参数判断是否要做二次侦测，若是，则进入多线圈侦测步骤十五U07；若否，则跳到多线圈侦测步骤十八U10。

在多线圈侦测步骤十五U07中，该处理单元21根据该侦测次数判断是否已完成二次侦测(即侦测次数为2)，若是，则进入多线圈侦测步骤十八U10；若否，则进入多线圈侦测步骤十六U08。

在多线圈侦测步骤十六U08中，该处理单元21根据该金属异物指示信息的该金属侦测次数，及该生物异物指示信息的该生物侦测次数，以判断是否为首次侦测到异物，若是，则进入多线圈侦测步骤十七U09；若否，则跳到侦测结束。

在多线圈侦测步骤十七U09中，该处理单元21重置该循环计数值X为1，递增侦测次数(例如由0变成1)并将该线圈配置图样设定为一个第二线圈配置图样，相较于该默认的第一线圈配置图样所欲达到金属异物与生物异物有差不多的侦测涵盖范围，该第二线圈配置图样可根据首次侦测的结果，例如有金属异物、有生物异物，或有金属及生物异物，以及有侦测反应的线圈数量或位置，来决定该第二线圈配置图样是哪一个配置，以达到可控式地选择线圈配置图样，甚至进一步地配置该线圈数组的图样，而提高二次侦测时的准确率，降低误警报发生机率。之后回到多线圈侦测步骤三U02，开始进行二次侦测。

值得一提的是，在本实施例中，该线圈数组可依照该设定信息的该默认线圈配置参数，设定该默认的第一线圈配置图样为一个网状配置图样(如图10所示)、一个米状配置图样(如图11所示)、一个环状配置图样(如图12所示)，或一个混和状配置图样(如图13所示)，其中，白色方框代表该线圈231在开回路，用于侦测生物异物，灰色方框代表该线圈231在闭回路，用于侦测金属异物，因此各线圈配置图样具有不同的金属异物侦测与生物异物侦测的量测灵敏度，同理，该第一线圈配置图样亦可透过第一次侦测的结果来选择要采用的线圈配置图样。

在多线圈侦测步骤十八U10中，该处理单元21根据该金属异物指示信息及该生物异物指示信息，以判断侦测到的是金属异物、生物异物，或金属异物及生物异物，之后进入多线圈侦测步骤十九U11。

在多线圈侦测步骤十九U11中，该处理单元21根据金属异物指示信息及生物异物指示信息，以判断是否产生该警报讯号，以启动该无线充电系统保护程序，最后进入侦测结束，完成该多线圈侦测流程。

值得一提的是，在一个简化后的该可控式异物侦测方法，可以不做二次侦测，亦能达到金属异物侦测及生物异物侦测，本实施例所提的该多线圈侦测流程是应用在该可控式异物侦测装置2具有多个线圈之最佳的侦测流程实施方式。

综上该，上述实施例的优点是：借由该可控式异物侦测装置2执行该可控式异物侦测方法，使同一个线圈或同一个线圈数组即可达到金属异物侦测及生物异物侦测，解决现有金属与生物独立分开之侦测系统外加在充电装置之传电线圈上，影响充电装置之传电效率的问题外，也解决独立分开的侦测系统在制作成本上的问题。

惟以上该者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (16)

1.一种可控式异物侦测方法，用于无线能量传输空间内并由可控式异物侦测装置来执行，所述可控式异物侦测装置包含处理单元、一个电连接所述处理单元的侦测电路，及一个电连接所述侦测电路的线圈，所述线圈受控制在闭回路与开回路间切换，其特征在于：所述可控式异物侦测方法包含以下步骤：

(S01)所述处理单元输出线圈控制讯号使所述线圈设定在所述闭回路，且接收来自所述侦测电路量测所述线圈之电压的带有量测电压大小之电压量测讯号；

(S02)所述处理单元根据所述电压量测讯号判断所述量测电压大小是否超出默认电压范围；

(S03)若步骤(S02)的判断结果为是，则所述处理单元记录金属异物指示信息为首次侦测到金属异物；

(S04)所述处理单元输出所述线圈控制讯号使所述线圈被设定在所述开回路，及控制测试讯号被传送到所述线圈，且接收来自所述侦测电路之带有量测频率的频率量测讯号；

(S05)所述处理单元根据所述频率量测讯号判断所述量测频率是否超出默认频率范围；及

(S06)若步骤(S05)的判断结果为是，则所述处理单元记录生物异物指示信息为首次侦测到生物异物。

2.根据权利要求1所述的可控式异物侦测方法，其特征在于：还包含以下步骤，

(S07)若步骤(S05)的判断结果为否，则所述处理单元接收来自所述侦测电路之带有量测电容大小的电容量测讯号；

(S08)所述处理单元根据所述电容量测讯号判断所述量测电容大小是否超出默认电容大小范围；

(S09)若步骤(S08)的判断结果为是，则所述处理单元记录所述生物异物指示信息为首次侦测到生物异物。

3.根据权利要求2所述的可控式异物侦测方法，其特征在于：还包含以下步骤，

(S10)所述处理单元根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，以判断侦测到的是金属异物、生物异物，或金属异物及生物异物；

(S11)所述处理单元根据金属异物指示信息及生物异物指示信息产生警报讯号；及

(S12)所述处理单元重置所述金属异物指示信息、所述生物异物指示信息，及所述警报讯号。

4.根据权利要求3所述的可控式异物侦测方法，其特征在于：还包含以下步骤，

(S13)所述处理单元根据所述金属异物指示信息判断是否已有侦测到金属异物；

(S14)若步骤(S13)的判断结果为是，则所述处理单元输出所述线圈控制讯号使所述线圈被设定在所述闭回路，以接收来自所述侦测电路量测所述线圈之所述电压量测讯号；

(S15)所述处理单元根据所述电压量测讯号判断所述量测电压大小是否超出默认二次电压范围；

(S16)若步骤(S15)的判断结果为是，则所述处理单元更新所述金属异物指示信息为二次侦测到金属异物；

(S17)所述处理单元根据所述生物异物指示信息判断是否已有侦测到生物异物；

(S18)若步骤(S17)的判断结果为是，则所述处理单元输出一个线圈控制讯号使所述线圈被设定在所述开回路，及产生所述测试讯号到所述线圈，且接收来自所述侦测电路之所述频率量测讯号；

(S19)所述处理单元根据所述频率量测讯号判断其量测频率是否超出默认二次频率范围；及

(S20)若步骤(S19)的判断结果为是，则所述处理单元记录一个生物异物指示信息为二次侦测到生物异物。

5.根据权利要求4所述的可控式异物侦测方法，其特征在于：还包含以下步骤，

(S21)若步骤(S19)的判断结果为否，则所述处理单元接收来自所述侦测电路之所述电容量测讯号；

(S22)所述处理单元根据所述电容量测讯号判断其量测电容大小是否超出一个默认二次电容大小范围；及

(S23)若步骤(S22)的判断结果为是，则所述处理单元更新所述生物异物指示信息为二次侦测到生物异物。

6.根据权利要求5所述的可控式异物侦测方法，其特征在于：所述可控式异物侦测装置根据一个设定信息来执行，所述设定信息包含一个二次侦测指示，所述可控式异物侦测方法还包含以下步骤，

(S24)所述处理单元根据所述二次侦测指示判断是否要做异物二次侦测流程，该异物二侦测流程包含步骤(S13)-(S23)；及

(S25)若步骤(S24)的判断结果为是，则所述处理单元根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，判断是否为首次侦测到异物，若是，则执行所述异物二次侦测流程。

7.根据权利要求2所述的可控式异物侦测方法，其特征在于：所述可控式异物侦测装置还包含N-1个电连接所述处理单元的侦测电路及N-1个线圈，其中，N为一个2以上的整数；每一个侦测电路电连接所述线圈中的一者，该处理单元使每一个线圈在闭回路与开回路间切换，使所述N个线圈形成一个第一线圈配置图样，所述可控式异物侦测方法还包含以下步骤，

(U01)所述处理单元记录循环计数值；

(U02)所述处理单元根据所述循环计数值判断是否完成N个线圈的侦测；

(U03)若步骤(U02)的判断结果为否，则所述处理单元根据所述第一线圈配置图样及所述循环计数值，判断对应所述循环计数值的一个线圈设定在所述闭回路或所述开回路；

(U04)若所述处理单元判断对应所述循环计数值的所述线圈被设定在所述闭回路时，该处理单元执行步骤(S01)-步骤(S02)，若所述处理单元判断对应所述循环计数值的所述线圈被设定在所述开回路时，该处理单元执行步骤(S03)-步骤(S09)；及

(U05)所述处理单元更新所述循环计数值。

8.根据权利要求7所述的可控式异物侦测方法，其特征在于：该(U01)所述处理单元还记录侦测次数值，所述可控式异物侦测方法还包含以下步骤，

(U06)若步骤(U02)的判断结果为是，该处理单元根据是否进行二次侦测指示判断是否要做二次侦测；

(U07)若步骤(U06)的判断结果为是，则所述处理单元根据所述侦测次数值判断是否已完成二次侦测；

(U08)若步骤(U07)的判断结果为否，则所述处理单元根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，判断是否为首次侦测到异物；及

(U09)若步骤(U08)的判断结果为是，则所述处理单元重置所述循环计数值且更新所述侦测次数值，并根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，将所述线圈配置图样设定为一个第二线圈配置图样并循环执行步骤(U02)-U(05)直至(U02)判断结果为是。

9.根据权利要求8所述的可控式异物侦测方法，其特征在于：还包含以下步骤，

(U10)所述处理单元根据所述金属异物指示信息及所述生物异物指示信息，以判断侦测到的是金属异物、生物异物，或金属异物及生物异物；

(U11)所述处理单元根据金属异物指示信息及生物异物指示信息产生一个警报讯号；及

(U12)所述处理单元重置所述金属异物指示信息、所述生物异物指示信息、所述循环计数值，及所述侦测次数值，且将所述线圈配置图样设定为一个默认的第一线圈配置图样。

10.一种可控式异物侦测装置，用于无线能量传输空间,其特征在于：包含：

处理单元；

一个侦测电路，电连接所述处理单元，以接收来自所述处理单元的侦测控制讯号；

一个电连接所述侦测电路的线圈；

一个线圈配置电路，电连接所述处理单元及所述线圈，以接收来自所述处理单元的线圈控制讯号，且根据所述线圈控制讯号控制所述线圈在开回路及闭回路间切换，该线圈处在该闭回路时，该线圈是呈电感性；及

一个讯号产生电路，电连接所述处理单元、所述线圈，及所述侦测电路，以接收来自所述处理单元的讯号产生控制讯号，当线圈在所述开回路时，所述讯号产生电路输出一个测试讯号到所述线圈，

所述侦测电路量测所述线圈之电压的带有量测电压大小之电压量测讯号，且将电压量测讯号传送到所述处理单元，处理单元根据所述电压量测讯号判断所述量测电压大小是否超出默认电压范围，以判断是否侦测到金属异物，

所述处理单元接收来自所述侦测电路之带有量测频率的频率量测讯号，根据所述频率量测讯号判断所述量测频率是否超出默认频率范围，以判断是否侦测到生物异物。

11.根据权利要求10所述的可控式异物侦测装置，其特征在于：所述侦测电路包括一个用以侦测金属异物的金属侦测电路，及一个用以侦测生物异物的生物侦测电路。

12.根据权利要求10所述的可控式异物侦测装置，其特征在于：所述线圈为一个异物侦测线圈，所述异物侦测线圈为形成于一个绝缘基板的三个线圈单元串接所组成，且所述三个线圈单元间隔排列。

13.根据权利要求10所述的可控式异物侦测装置，其特征在于：还包含，

N-1个侦测电路，每一个侦测电路电连接所述处理单元，其中，N为一个大于等于2的整数；

N-1个线圈，每一个线圈电连接所述侦测电路中对应的一者；

N-1个线圈配置电路，每一个线圈配置电路电连接所述线圈中对应一者及所述处理单元，以接收来自所述处理单元的所述线圈控制讯号，且根据所述线圈控制讯号控制对应线圈在开回路及闭回路间切换，使所述N个线圈形成一个线圈配置图样；及

N-1个讯号产生电路，每一个讯号产生电路电连接所述线圈中对应的一者及所述处理单元，以接收来自所述处理单元的讯号产生控制讯号，当对应任一个讯号产生电路的线圈在所述开回路时，依据讯号产生控制讯号输出测试讯号到对应线圈。

14.根据权利要求13所述的可控式异物侦测装置，其特征在于：每一个侦测电路包括一个用以侦测金属异物的金属侦测电路，及一个用以侦测生物异物的生物侦测电路。

15.根据权利要求13所述的可控式异物侦测装置，其特征在于：所述线圈配置图样为一个可程序化的配置图样。

16.根据权利要求13所述的可控式异物侦测装置，其特征在于：每一个线圈为一个异物侦测线圈，所述异物侦测线圈为形成于一个绝缘基板的三个线圈单元串接所组成，且所述三个线圈单元间隔排列。

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