TW202130092A - 無線電力轉移系統中的異物偵測 - Google Patents

Abstract

一種電力傳輸器(101)包含一驅動器(201)，該驅動器產生用於一傳輸器線圈的一驅動信號以在一電力轉移時間間隔期間產生一電力轉移信號及在一異物偵測時間間隔期間產生一電磁測試信號。一組平衡偵測線圈(207, 209)包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償。一異物偵測器(205)耦接至該等偵測線圈並在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測。該異物偵測器(205)經配置以回應於來自該等偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準而偵測一異物。一變壓器(1101)具有一一次繞組及與該組平衡偵測線圈串聯耦接的一二次繞組，一補償電路(1103)耦接至該一次繞組且經配置以產生用於該一次繞組之抵銷該組偵測線圈的一組合電壓的一補償驅動信號。

Description

無線電力轉移系統中的異物偵測

本發明係關於無線電力轉移系統中的異物偵測，且具體但未排他地關於提供感應式電力轉移給較高電力裝置（諸如例如，廚房器具）之電力傳輸器的異物偵測。

現今大多數的電產品需要專用電接觸件，以從外部電源供電。然而，此往往係不切實際的並要求使用者實體地插入連接器或以其他方式建立實體電接觸。一般而言，電力需求亦顯著地不同，且目前大多數裝置具備其自己的專用電源，導致一般使用者具有大數目的不同電力供應器，其中各電力供應器專用於特定裝置。雖然，內部電池組的使用可在使用期間避免至電源之有線連接的要求，由於電池組會需要再充電（或更換），此僅提供部分解決方案。電池組的使用亦可實質增加裝置的重量及潛在成本及大小。

為提供經顯著改善的使用者體驗，已建議使用無線電力供應器，其中電力係從電力傳輸器裝置中的傳輸器電感器感應地轉移至個別裝置中的接收器線圈。

經由磁感應的電力傳輸係已為人熟知的概念，大部分施用在具有在一次傳輸器電感器/線圈與二次接收器線圈之間之緊密耦合的變壓器中。藉由分開二個裝置之間的一次傳輸器線圈及二次接收器線圈，基於鬆耦合變壓器之原理，其等之間的無線電力轉移變得可能。

此一配置允許無線電力轉移至裝置，而不需要任何導線或進行實體電連接。實際上，可簡單地允許裝置放置成相鄰於傳輸器線圈或在該傳輸器線圈的頂部上以再充電或外部供電。例如，電力傳輸器裝置可配置有裝置可簡單地放置於其上以供電的水平表面。

此外，此類無線電力轉移配置可有利地設計使得電力傳輸器裝置可搭配各種電力接收器裝置使用。具體而言，已定義稱為Qi規格的一種無線電力轉移方法，且目前正進一步發展。此方法允許符合Qi規格的電力傳輸器裝置搭配亦符合Qi規格的電力接收器裝置使用，而不需要其等必需來自相同製造商或必需專用於彼此。Qi標準進一步包括允許調適於特定電力接收器裝置之操作（例如，取決於特定電力消耗）的一些功能。

Qi規格係由無線充電聯盟(Wireless Power Consortium)開發，而更多資訊可在，例如，其網站上發現：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中具體而言可發現已定義規格的文獻。

無線電力轉移的潛在問題係電力可無意地轉移至，例如，恰巧在電力傳輸器附近的金屬物體。例如，若異物（諸如例如，硬幣、鑰匙、環等）放置在經配置以接收電力接收器的電力傳輸器平台上，由傳輸器線圈產生的磁通量會將渦電流引入金屬物體中，其將導致物體升溫。熱增加可係非常顯著的且可係高度不利的。

為減少此類場景出現的風險，已建議引入異物偵測，其中電力傳輸器可偵測異物的存在，且在正偵測發生時減少傳輸電力及/或產生使用者警示。例如，Qi系統包括用於偵測異物的功能性，及若偵測到異物，用於減少電力的功能性。具體而言，Qi規格版本1.2.1、第11節描述偵測異物的各種方法。

一種偵測此類異物的方法揭示於WO2015018868A1中。另一實例提供在WO 2012127335中，其揭示一種基於判定未知電力損失的方法。在該方法中，電力接收器及電力傳輸器二者測量其電力，且接收器將其所測量的經接收電力傳達給電力傳輸器。當電力傳輸器偵測到由傳輸器發送的電力與由接收器接收的電力之間的顯著差異時，可能潛在地存在非所要異物，且電力轉移可為安全理由而減少或中止。此電力損耗方法需要由電力傳輸器及電力接收器執行的同步準確電力測量。

例如，在Qi電力轉移標準中，電力接收器評估其所接收的電力，例如，藉由測量經整流電壓及電流、將其等相乘、並加上電力接收器中的內部電力損耗的評估（例如，整流器、接收器線圈、接收器之部分的金屬部件等的損耗）。電力接收器以，例如，每四秒的最小速率將所判定的經接收電力報告至電力傳輸器。

電力傳輸器評估其經傳輸電力，例如，藉由測量逆變器的DC輸入電壓及電流、將其等相乘、並藉由減去傳輸器中的內部電力損耗的評估（諸如例如，在逆變器、一次線圈、及電力傳輸器之部分的金屬部件中的經評估電力損耗）校正結果。

電力傳輸器可藉由從經傳輸電力減去所報告的經接收電力而評估電力損耗。若差異超過一臨限，傳輸器將假設太多電力耗散在異物上，且其接著可進行終止電力轉移。

替代地，已提議測量由一次線圈及二次線圈與對應電容及電阻一起形成的諧振電路的品質或Q因子。所測量之Q因子上的減少可指示異物存在。此方法常在電力轉移前使用。

在實務上，往往難以使用描述於Qi規格中的方法達成足夠的偵測準確度。此困難由與特定電流操作狀況有關的數個不確定性所加劇。

例如，特定問題係潛在地存在有用金屬（亦即，具現電力接收器或電力傳輸器之裝置的金屬部分），由於此等金屬的磁及電性質可能係未知的（且在不同裝置之間改變）且因此可能難以補償。

進一步地，非所欲的加熱可能源自甚至相對小量的電力耗散在金屬異物中。因此，甚至需要偵測在經傳輸電力與經接收電力之間的小電力差異，且當電力轉移的電力位準增加時，此可能特別困難。

Q因子劣化方法在許多場景中對偵測金屬物體的存在可具有較佳的敏感度。然而，其可能仍無法提供足夠的準確度且，例如，亦可能會遭受有用金屬的影響。

異物偵測的效能受制於在實際執行測試時存在的特定操作條件。例如，若如Qi規格中所描述的用於異物偵測的測量係在電力轉移初始化程序的選擇階段中執行，電力傳輸器提供以用於測量的信號必須足夠小以防止其喚醒電力接收器。然而，信號/雜訊比對此一小信號一般而言不佳，導致測量的準確度降低。

另一個問題係異物偵測一般係非常敏感的測試，其中所欲的是在正對其執行測試之可能具有巨大變化的操作狀況及場景的環境中偵測到由異物的存在所導致的相對小變化。

該等問題往往在較高電力位準惡化，且無線電力趨勢的目前發展傾向於朝向更高電力位準轉移。例如，無線充電聯盟正在發展無線廚房規格(Cordless Kitchen Specification)，其意圖支援至多達2000W或可能甚至更高的高電力位準。

對於更高電力位準，異物偵測演算法需要更準確，以防止將異物加熱至高於安全溫度。實際上，溫度上昇係由絕對電力位準所給予，且因此對於更高電力位準，需要偵測的相對電力損耗可實質降低。

已於WO2019053194中提議在電力轉移期間在將電力接收器的負載斷開的時槽中操作異物偵測，以使耗散在異物中的較小絕對電力位準能夠偵測到。然而，由於切斷開關一般會引入額外損耗及/或成本增加，在異物偵測期間切斷負載在許多高電力應用中可能會有問題。再者，對於許多應用，諸如例如，若負載係由產生直接在加熱元件中產生渦電流之電磁場的電力傳輸器加熱的加熱元件，實施此類切斷係不可行的。

再者，對於更高電力位準，異物偵測的偵測準確度變得越來越關鍵，且因此對準確測量方法的要求變得越來越嚴格。實際上，許多適用於低電力使用的異物偵測方法不適合用於較高電力轉移的偵測。

用於異物偵測的目前方法及測量技術往往係次佳的，且在一些場景及實例中，可能提供小於最佳效能的效能。具體而言，其等可能導致異物的存在未被偵測到，或在無異物存在時誤偵測到異物。此外，更準確的方法往往係複雜且昂貴的。

因此，經改善的物體偵測會係有利的，且具體而言，允許增加靈活性、降低成本、降低複雜度、改善物體偵測、較少的誤偵測及錯漏偵測、反向相容性、改善較高電力位準轉移的適用性、及/或改善效能的方法會係有利的。

因此，本發明尋求單獨或採用任何組合較佳地緩和、減輕、或消除上文提及之缺點的一或多者。

根據本發明的一態樣，提供一種用於經由一感應式電力轉移信號無線地提供電力至一電力接收器的電力傳輸器；該電力傳輸器包含：一傳輸器線圈；一驅動器，其用於產生用於該傳輸器線圈的一驅動信號，該驅動器經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號；一組串聯耦接的平衡偵測線圈，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；一異物偵測器，其耦接至該組平衡偵測線圈並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器經配置以回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物；一變壓器，其具有一一次繞組及一二次繞組，該二次繞組與該組平衡偵測線圈串聯耦接；及一補償電路，其耦接至該一次繞組並經配置以產生用於該一次繞組的一補償驅動信號，該補償驅動信號抵銷該組偵測線圈的一組合電壓

本發明可在許多實施例中提供改善的異物偵測。在許多場景及系統中，可達成更準確的異物偵測。該方法在許多實施例中可降低複雜度。具體而言，該方法可明確地適用於改善較高電力位準電力轉移系統中的異物偵測。

該方法可允許在該電力轉移階段期間改善異物偵測測試的準確性及/或可靠性。在許多實施例中，該方法可降低該等異物偵測測試的不確定性，從而改善效能。

該方法在許多實施例中可提供降低的對實施方案不準確性的敏感度，諸如例如，在偵測線圈之該等幾何上的不平衡與變化。

本發明可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。當使用平衡偵測線圈時，該方法可提供用於改善偵測準確度之特別有效率的方法。其可高度適於搭配產生待評估的一信號的一第一變壓器使用，但亦可不搭配此一變壓器使用。

該補償方法可具體允許及/或改善一異物的位置評估。

該重複時間框的該異物偵測時間間隔可具體地定時以與該等電力轉移信號的零交叉重合/包括該等零交叉、與該等零交叉同步。                   可產生該補償驅動信號，使得該二次繞組產生抵銷/至少部分對消該第一組平衡偵測線圈的該組合電壓的一信號。可產生該補償驅動信號，使得當無異物存在時，導致抵銷/至少部分對消該組合電壓。

在許多實施例中，該異物偵測時間間隔的一持續時間不多於該時間框的該持續時間的5%、10%、或20%。在許多實施例中，該（等）異物偵測時間間隔的該持續時間不小於該時間框的70%、80%、或90%。該（等）異物偵測時間間隔的一持續時間在許多場景中可不超過5msec、10msec、或50msec。

該等偵測線圈以該等偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償來平衡。該二個平衡偵測線圈上的該組合電壓低於在該二個平衡偵測線圈之各者上的該等電壓的最大者。該補償可係該二個信號之至少部分對消。

該二次繞組可具有比該一次繞組更少的匝。

該異物偵測器可經配置以判定若來自該等偵測線圈的一相位及/或振幅信號超過一臨限，則偵測到一異物。

該電磁測試信號亦可稱為一測試電磁場，且該等用語可視為可互換的。該等偵測線圈/繞組串聯耦接意指通過該等偵測線圈/繞組的該電流係相同的。

根據本發明的一可選特徵，該組平衡偵測線圈與該二次繞組之間的一耦接的一組合電阻小於100歐姆。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。在一些實施例中，該組平衡偵測線圈與該二次繞組之間的一耦接的該組合電阻小於50、10、5、或1歐姆。該電阻可係該（串聯）耦接/連接之該阻抗的該電阻性（實數）分量。

根據本發明的一可選特徵，該二次繞組的一匝數比該一次繞組的一匝數低不小於十倍。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該補償電路經配置以產生該補償驅動信號以具有一頻率，該頻率匹配該驅動信號在該等異物偵測時間間隔期間的一頻率。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的補償，導致改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該補償電路經配置以動態地調適該驅動信號的一參數，該參數係該驅動信號的一電壓振幅及一相位中之至少一者。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的補償，導致改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該補償電路經配置以改變該驅動信號的該參數以判定來自該第一二次繞組的該信號具有一最小振幅的一參考參數值，且當執行異物偵測時將該驅動信號設定成該參考參數值。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的補償，導致改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該設備包含：複數組平衡偵測線圈，其包括該組平衡偵測線圈及至少一第二組平衡偵測線圈，該第二組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；一開關電路，其用於經由一串聯耦接依時間循序地將該複數個平衡偵測線圈的一者耦接至該二次繞組；且其中該補償電路經配置以取決於何組平衡偵測線圈耦接至該二次繞組而對該驅動信號施加不同的參數值。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的補償，導致改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一頻率比該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一頻率高不低於50%。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的異物偵測。可具體藉由該電力接收器的一負載提供降低的該加載的影響，並解諧，例如，一諧振負載。降低該負載的影響在許多實施例中可導致更準確的異物偵測。

在一些實施例中，該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的該頻率比該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一頻率高不小於100%或甚至200%。

根據本發明的一可選特徵，該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一電壓振幅不高於該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一電壓振幅的50%。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的異物偵測。可具體藉由該電力接收器的一負載提供降低的該加載的影響，並解諧，例如，一諧振負載。降低該負載的影響在許多實施例中可導致更準確的異物偵測。

在一些實施例中，該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的該電壓振幅不高於該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一電壓振幅的25%或10%。

根據本發明的一可選特徵，該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一電壓振幅係恆定的。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一態樣，提供一種操作用於經由一感應式電力轉移信號無線地提供電力至一電力接收器的一電力傳輸器的方法；該電力傳輸器包含：一傳輸器線圈；一組串聯耦接的平衡偵測線圈，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；一變壓器，其具有一一次繞組及一二次繞組，該二次繞組與該組平衡偵測線圈串聯耦接；該方法包含：一驅動器，其用於產生用於該傳輸器線圈的一驅動信號，該驅動器經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號；一異物偵測器，其耦接至該組平衡偵測線圈並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器經配置以回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物；一補償電路，其耦接至該一次繞組並經配置以產生用於該一次繞組的一補償驅動信號，該補償驅動信號抵銷該組偵測線圈的一組合電壓。

根據本發明的另一態樣，提供一種用於經由一感應式電力轉移信號無線地提供電力至一電力接收器的電力傳輸器；該電力傳輸器包含：一傳輸器線圈；一驅動器，其用於產生用於該傳輸器線圈的一驅動信號，該驅動器經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號；一第一組串聯耦接的平衡偵測線圈，該第一組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；一第一變壓器，其具有一第一二次繞組及第一一次繞組，該第一一次繞組與該第一組平衡偵測線圈串聯耦接；一異物偵測器，其耦接至該第一二次繞組並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器經配置以回應於來自該第一二次繞組的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物。

本方法可在許多實施例中提供改善的異物偵測。在許多場景及系統中，可達成更準確的異物偵測。該方法在許多實施例中可降低複雜度。具體而言，該方法可明確地適用於改善較高電力位準電力轉移系統中的異物偵測。

該方法可允許在該電力轉移階段期間改善異物偵測測試的準確性及/或可靠性。在許多實施例中，該方法可降低該等異物偵測測試的不確定性，從而改善效能。

在許多實施例中，該方法可提供降低的對雜訊的敏感度，諸如例如，由該驅動器的一切換輸出電路產生的雜訊。

在許多實施例中，該異物偵測時間間隔的一持續時間不多於該時間框的該持續時間的5%、10%、或20%。在許多實施例中，該（等）異物偵測時間間隔的該持續時間不小於該時間框的70%、80%、或90%。該（等）異物偵測時間間隔的一持續時間在許多場景中可不超過5msec、10msec、或50msec。

該等偵測線圈以該等偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償來平衡。該二個平衡偵測線圈上的該組合電壓低於在該二個平衡偵測線圈之各者上的該等電壓的最大者。該補償可係該二個信號之至少部分對消。

該第一一次繞組可具有比該第一二次繞組更少的匝。該第一變壓器可經配置以執行從該第一一次繞組的一較低阻抗至該第二一次繞組的一較高阻抗的阻抗變換。

該異物偵測器可經配置以判定若來自該第一二次繞組的一相位及/或振幅信號超過一臨限，則偵測到一異物。

該電磁測試信號亦可稱為一測試電磁場，且該等用語可視為可互換的。該等偵測線圈/繞組串聯耦接意指通過該等偵測線圈/繞組的該電流係相同的。

根據本發明的一可選特徵，該二次繞組係被動加載的。

該二次繞組可連接至一負載電路，該負載電路將一被動負載提供至該二次繞組。該二次繞組可連接至一電路，該電路不提供任何電力至該二次繞組。該二次繞組中的該信號/電壓/電流可僅源自在該（等）組平衡偵測線圈中感應的一信號。

根據本發明的一可選特徵，該組平衡偵測線圈係被動加載的。

該組平衡偵測線圈可連接至一負載電路，該負載電路將一被動負載提供至該組平衡偵測線圈。該組平衡偵測線圈可連接至一電路（包括該第一變壓器），該電路不提供任何電力至該組平衡偵測線圈。該等平衡偵測線圈中的該信號/電壓/電流可僅源自該（等）組平衡偵測線圈中的感應。

該異物偵測器可經配置以回應於來自該第一二次繞組的一感應信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測該異物，該感應信號係在該第一組平衡偵測線圈中感應的一信號。

該電力傳輸器可經配置以將來自該等平衡偵測線圈的能量輸送至該異物偵測器。

根據本發明的一可選特徵，該設備進一步包含耦接至該第一二次繞組的至少一第一諧振電容器以形成一諧振電路，該諧振電路的一諧振頻率具有實質等於該電磁測試信號的一頻率的一頻率。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。其可具體降低雜訊敏感度並促進用於異物偵測評估的測量。

根據本發明的一可選特徵，該第一組平衡偵測線圈與該第一一次繞組之間的一耦接的一組合電阻小於100歐姆。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。在一些實施例中，該第一組平衡偵測線圈與該第一一次繞組之間的一耦接的該組合電阻小於50、10、5、或1歐姆。該電阻可係該（串聯）耦接/連接之該阻抗的該電阻性（實數）分量。

根據本發明的一可選特徵，該第一二次繞組的一匝數比該第一一次繞組的一匝數高不小於十倍。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該設備包含：複數組平衡偵測線圈，其包括該第一組平衡偵測線圈及至少一第二組平衡偵測線圈，該第二組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；且該異物偵測器經配置以回應於來自該至少第二組平衡偵測線圈的一輸出信號而執行異物偵測。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該設備進一步包含一開關電路，該開關電路用於經由一串聯耦接依時間循序地將該複數個平衡偵測線圈的一者耦接至該第一一次繞組；且該異物偵測器經配置以針對該複數個平衡偵測線圈的至少二者耦接至該第一變流器而回應於來自該第一二次繞組之該信號的性質而執行該異物偵測。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該開關電路經配置以在連續的異物偵測時間間隔之間在將該複數個平衡偵測線圈的不同組平衡偵測線圈耦接至該第一一次繞組之間切換。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該開關電路經配置以在一個異物偵測時間間隔期間在將該複數個平衡偵測線圈的不同組平衡偵測線圈耦接至該第一一次繞組之間切換。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。

根據本發明的一可選特徵，該異物偵測器經配置以針對該複數個平衡偵測線圈的至少二者耦接至該第一變壓器而回應於來自該第一二次繞組之該信號的該等性質而判定一位置指示評估。

此在許多實施例及場景中可提供關於該異物的額外資訊。

根據本發明的一可選特徵，該複數組平衡偵測線圈定位在該傳輸器線圈內。

此可在許多實施例及場景中提供改善及/或便利的異物偵測。

該傳輸器線圈及該等偵測線圈可係平面線圈，且由該等偵測線圈覆蓋的該區域可在由該傳輸器線圈覆蓋的該區域內。通過一偵測線圈的該電磁測試信號的該等電磁場力線亦可通過該傳輸器線圈。

該電力傳輸器可包含：複數組平衡偵測線圈，其包括該第一組平衡偵測線圈及至少一第二組平衡偵測線圈，該第二組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；一開關電路，其用於經由一串聯耦接依時間循序地將該複數個平衡偵測線圈的一者耦接至該第一一次繞組；且其中該補償電路經配置以取決於何組平衡偵測線圈耦接至該第一一次繞組而對該驅動信號施加不同的參數值。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的補償，導致改善及/或便利的異物偵測。

該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一頻率可比該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一頻率高不低於50%。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的異物偵測。可具體藉由該電力接收器的一負載提供降低的該加載的影響，並解諧，例如，一諧振負載。降低該負載的影響在許多實施例中可導致更準確的異物偵測。

該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的該頻率可比該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一頻率高不小於100%或甚至200%。

該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一電壓振幅可不高於該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一電壓振幅的50%。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的異物偵測。可具體藉由該電力接收器的一負載提供降低的該加載的影響，並解諧，例如，一諧振負載。降低該負載的影響在許多實施例中可導致更準確的異物偵測。

該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的該電壓振幅可不高於該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一電壓振幅的25%或10%。

在該異物偵測時間間隔期間該驅動信號的一電壓振幅可係恆定的。

此可在許多實施例中提供改善及/或便利的異物偵測。

可提供用於一電力傳輸器之操作的方法，該電力傳輸器用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器；該電力傳輸器包含：一傳輸器線圈；一組串聯耦接的平衡偵測線圈，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；一變壓器，其具有一二次繞組及一次繞組，該一次繞組與該組平衡偵測線圈串聯耦接；而該方法包含：產生用於該傳輸器線圈的一驅動信號以在一重複時間框的至少一電力轉移時間間隔期間產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生一電磁測試信號；及在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器經配置以回應於來自該二次繞組的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物。

在一些系統中，可提供下列： 一種用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器的電力傳輸器；該電力傳輸器包含：一傳輸器線圈；一驅動器，其用於產生用於該傳輸器線圈的一驅動信號，該驅動器經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號；一組串聯耦接的平衡偵測線圈，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；一異物偵測器，其耦接至該組平衡偵測線圈並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器經配置以回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物；其中該驅動器經配置以產生該驅動信號，使得該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一頻率比該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一頻率高不低於50%。

一種用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器的電力傳輸器；該電力傳輸器包含：一傳輸器線圈；一驅動器，其用於產生用於該傳輸器線圈的一驅動信號，該驅動器經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號；一組串聯耦接的平衡偵測線圈，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；一異物偵測器，其耦接至該組平衡偵測線圈並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器經配置以回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物；其中該驅動器經配置以產生該驅動信號，使得該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一電壓振幅不高於該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一電壓振幅的50%。

本發明的此等及其他態樣、特徵、及優點將參考下文描述的（一或多個）實施例闡明且將係顯而易見的。

以下描述聚焦在可應用至使用電力轉移方法（諸如自Qi規格或無線廚房規格所知者）之無線電力轉移系統之本發明的實施例。然而，將理解本發明不限於此應用，而可應用至許多其他無線電力轉移系統。

圖1繪示根據本發明的一些實施例之電力轉移系統的實例。電力轉移系統包含電力傳輸器101，該電力傳輸器包括（或耦接至）傳輸器線圈/電感器103。系統進一步包含電力接收器105，該電力接收器包括（或耦接至）接收器線圈/電感器107。

系統提供可將電力從電力傳輸器101感應地轉移至電力接收器105的電磁電力轉移信號。具體而言，電力傳輸器101產生電磁信號，該電磁信號藉由傳輸器線圈或電感器103傳播為磁通量。電力轉移信號一般可具有在約20 kHz至約500 kHz之間的頻率，且通常對於Qi相容系統，一般在從95 kHz至205 kHz的範圍中（或例如，對於高電力廚房應用，頻率一般可在，例如，20kHz至80kHz之間的範圍中）。傳輸器線圈103及電力接收線圈107係鬆耦合的，且因此電力接收線圈107拾取來自電力傳輸器101的（至少部分）電力轉移信號。因此，電力經由從傳輸器線圈103至電力接收線圈107的無線電感耦合從電力傳輸器101轉移至電力接收器105。用語電力轉移信號主要用於指在傳輸器線圈103與電力接收線圈107之間的感應信號/磁場（磁通量信號），但應理解藉由等效性，其亦可視為並使用為對提供至傳輸器線圈103或由電力接收線圈107拾取之電信號的參考。

在實例中，電力接收器105具體而言係經由接收器線圈107接收電力的電力接收器。然而，在其他實施例中，電力接收器105可包含金屬元件，諸如金屬加熱元件，在該情形中，電力轉移信號直接感應渦電流，導致元件的直接加熱。

系統經配置以轉移實質電力位準，且具體而言，電力傳輸器在許多實施例中可支援超過500mW、1W、5W、50W、100W、或500W的電力位準。例如，對於Qi對應應用，電力轉移對於低電力應用（基本電力曲線），一般可在1至5W的電力範圍中，對於Qi規格版本1.2，至多15W；對於較高的電力應用，諸如電力工具、膝上型電腦、無人機、機器人等，在至多100W的範圍中；且對於非常高電力應用，諸如，廚房應用，超過100 W且至多多於1000W。

在下文中，電力傳輸器101及電力接收器105的操作將具體參考通常根據Qi規格或適於正由無線充電聯盟發展之更高電力廚房規格的實施例描述（除了本文描述（或隨之而來）的修改及加強外）。具體而言，電力傳輸器101及電力接收器105可遵循或實質上相容於Qi規格版本1.0、1.1、或1.2的要件（除了本文描述（或隨之而來）的修改及變化）。

在無線電力轉移系統中，物體（一般係從電力轉移信號提取電力且非電力傳輸器101或電力接收器105之部分的導電元件，亦即，係電力轉移的非預期、非期望、及/或干擾元件）的存在在電力轉移期間可能係高度不利的。此一非期望物體在本領域中稱為異物。

異物可不僅藉由將電力損耗加至操作而減少效率，且亦可使電力轉移操作本身劣化（例如，藉由干擾電力轉移效率或提取不直接由，例如，電力轉移迴路控制的電力）。此外，電流在異物中的感應（具體而言，在異物之金屬部件中的渦電流）可能導致常高度非所欲之異物的加熱。

為處理此類場景，無線電力轉移系統（諸如Qi或無線廚房規格）包括用於異物偵測的功能性。具體而言，電力傳輸器包含尋求偵測異物是否存在的功能性。若如此，電力傳輸器可，例如，終止電力轉移或降低可轉移之電力的最大量。

異物偵測可在電力接收器進入電力轉移階段之前（例如，在電力轉移的初始化期間）或在電力轉移階段期間執行。電力轉移階段期間的偵測常基於經測量的經傳輸電力及經接收電力的比較，然而在電力轉移階段前發生的偵測常基於反射阻抗的測量，例如，藉由使用小測量信號測量傳輸器線圈的品質因子。

Qi規格所提議的電流方法係基於偵測電力損失（藉由比較經傳輸電力及所報告的經接收電力）或偵測在輸出諧振電路之品質Q上的劣化。然而，在目前使用中，已發現此等方法在許多場景中提供次佳效能，且其等可具體地引起導致錯漏偵測及/或誤警的不準確偵測，其中儘管沒有此類異物存在，卻偵測到異物。

習知異物偵測往往係次佳的，部分歸因於執行異物偵測之特定操作狀況及場景中的變化及不確定性，包括在電力傳輸器性質、電力接收器性質、所施用之測試條件等上的變化及不確定性。

異物偵測測試之挑戰性的實例係執行足夠準確測量以達成充分可靠的異物偵測的要求。此可能引起產生盡可能強大的信號以增加偵測準確度的期望。然而，此可能增加電力接收器中及存在的任何異物中的電力消耗。偵測效能可對所施加的特定信號位準敏感，且一般會有衝突要求。

圖1之系統使用尋求為異物偵測提供經改善權衡之用於異物偵測的方法。該方法在許多實施例中可提供改善的異物偵測，且在許多實施例中可具體地提供更準確及/或可靠的異物偵測。該方法可進一步允許低複雜性及低資源需求。

如將於下文更詳細地描述的，該方法在電力轉移階段期間利用分時方法，其中異物偵測及電力轉移可，例如，在分開的時間間隔中執行，從而允許其等之間的干擾（具體而言，電力轉移在異物偵測上的影響）實質地降低。

在下文中，圖1的系統將更詳細地描述。在實例中，電磁電力轉移信號及用於異物偵測的電磁測試信號係由相同線圈產生。此外，信號/場將以不同用語指稱，亦即在電力轉移時間間隔期間產生的電磁信號/場將稱為電力轉移信號，且在異物偵測時間間隔期間產生的電磁信號/場將稱為電磁測試信號，或僅稱為測試信號。

圖2更詳細地繪示圖1之電力傳輸器101的元件。

電力傳輸器101包括驅動器201，該驅動器可產生饋送至傳輸器線圈103的驅動信號，該傳輸器線圈作為回報地產生電磁電力轉移信號，從而將電力轉移提供給電力接收器105。電力轉移信號係在電力轉移階段的電力轉移時間間隔期間提供。

驅動器201產生饋送至傳輸器電感器103的電流及電壓。驅動器201一般係呈反流器之形式的驅動電路，該反流器從DC電壓產生交流信號。驅動器201的輸出一般係藉由開關電橋之開關的適當切換而產生驅動信號的開關電橋。圖3顯示半橋式開關電橋/反流器。控制開關S1及S2使得其等絕不在同一時間閉合。替代地，當S2斷開時，S1閉合，且當S1斷開時，S2閉合。開關以所欲頻率斷開及閉合，從而在輸出處產生交流信號。一般而言，反流器的輸出經由諧振電容器連接至傳輸器電感器。圖4顯示全橋式開關電橋/反流器。控制開關S1及S2使得其等絕不在同一時間閉合。控制開關S3及S4使得其等絕不在同一時間閉合。替代地，在S2及S3斷開時，開關S1及S4閉合，且接著在S1及S4或斷開時，S2及S3閉合，從而在輸出處產生方波信號。開關係以所欲頻率斷開及閉合。

電力傳輸器101進一步包含電力傳輸器控制器203，該電力傳輸器控制器經配置以根據所欲操作原理控制電力傳輸器101的操作。具體而言，電力傳輸器101可包括根據Qi規格或無線廚房規格執行電力控制所需的許多功能性。

電力傳輸器控制器203經具體配置以藉由驅動器201控制驅動信號的產生，且其可具體地控制驅動信號的電力位準，並因此控制所產生之電力轉移信號的位準。電力傳輸器控制器203包含電力迴路控制器，該電力迴路控制器回應於在電力控制階段期間從電力接收器105接收的電力控制訊息而控制電力轉移信號的電力位準。

圖1之系統使用尋求調適操作以為異物偵測提供經改善權衡之用於異物偵測的方法。該方法在許多實施例中可提供改善的異物偵測，且在許多實施例中可具體地提供更準確及/或可靠的異物偵測。該方法可進一步允許低複雜性及低資源需求。

在實例中，驅動器201及傳輸器線圈103經配置以產生針對轉移電力至電力接收器之目的的電磁電力轉移信號及用於異物偵測的電磁測試信號二者。電力傳輸器可在電力轉移階段期間將重複時間框用於驅動信號，其中該時間框包含至少一電力轉移時間間隔及一個異物偵測時間間隔。此一重複時間框的實例繪示於圖5中，其中電力轉移時間間隔係藉由PT指示，而異物偵測時間間隔係藉由D指示。在實例中，各時間框FRM僅包含一個異物偵測時間間隔及一個電力轉移時間間隔且此等間隔（以及時間框本身）在各框中具有相同的持續時間。然而，將理解在其他實施例中，其他時間間隔亦可包括在時間框中（諸如例如，通訊間隔）或複數個異物偵測時間間隔及/或電力轉移時間間隔可包括在各時間框中。此外，不同時間間隔（及實際上時間框本身）的持續時間在一些實施例中可動態地改變。

在該方法中，異物偵測及電力轉移因此在時域中分開，從而導致電力轉移對異物偵測的交叉干擾降低。因此，可將由電力轉移之操作狀況中的變化所導致的變異性及不確定性與異物偵測隔絕，導致更可靠及準確的異物偵測。

在電力轉移相位中，電力傳輸器因此經配置以在時間框的電力轉移時間間隔期間執行電力轉移。具體而言，在此等時間間隔期間，電力傳輸器101及電力接收器105可操作電力控制迴路（電力控制迴路可基於電力轉移時間間隔內的通訊，或可，例如，基於在電力轉移時間間隔外（諸如在專用通訊時間間隔中）的通訊。例如，各異物時間間隔可由複數個交替的電力轉移時間間隔及通訊時間間隔分開。因此，可動態地改變正在轉移之電力的位準。在電力轉移階段之時間框的異物偵測時間間隔中，一般將驅動信號的至少一參數，且因此將電磁測試信號的至少一參數設定成預定值，或，例如，在異物偵測時間間隔之前執行之調適操作期間判定的值。因此，在異物偵測時間間隔中，參數可設定成預定值（亦即，在異物偵測時間間隔之前判定，且常在電力轉移階段之前判定）。相反地，參數在電力轉移時間間隔期間可不受限於此預定值。

例如，在電力轉移時間間隔期間，系統可操作電力控制迴路，該電力控制迴路允許電力轉移信號的電力位準回應於來自電力接收器的電力控制訊息而改變。電力控制迴路可控制/改變驅動信號/電力轉移信號之電流、電壓、及頻率中之至少一者。相反地，在異物偵測時間間隔期間，在電力轉移時間間隔期間由電力控制迴路改變的參數可設定成在電力轉移階段之前判定之用於電流、電壓、及/或頻率的預定值。

在許多實施例中，在異物偵測時間間隔期間設定驅動信號的恆定（一般較低）振幅（一般係電壓）。額外地或替代地，在異物偵測時間間隔期間可設定用於驅動信號的預定頻率，且此一般可實質高於在電力轉移時間間隔期間的驅動信號。

因此，在電力轉移時間間隔期間產生的電磁信號（電力轉移信號）一般具有與在異物偵測時間間隔期間產生的電磁信號（電磁測試信號）實質不同的性質。在電力轉移時間間隔期間產生的電磁信號或場將稱為電力轉移信號，且在異物偵測時間間隔期間產生的電磁信號或場將稱為電磁測試信號，或僅稱為測試信號。然而，將理解，在圖2的系統中，在電力轉移時間間隔及異物偵測時間間隔二者中，電磁信號從相同線圈產生，且實際上相同的驅動器等用於電力轉移時間間隔及異物偵測時間間隔二者。實際上，對測試信號的參考在許多實施例中可視為等效於異物偵測時間間隔期間的電力轉移信號。

電力傳輸器101包含異物偵測器205，該異物偵測器經配置以執行異物偵測測試，亦即，以具體偵測任何非所欲導電元件是否可能存在於所產生的電磁場內。

在執行異物偵測的間隔期間，亦即，在異物偵測時間間隔期間，異物偵測器205因此評估狀況以判定是否將異物視為存在。在異物偵測時間間隔期間，電力傳輸器101產生電磁測試信號，且異物偵測係基於評估此信號之特性及性質。

在系統中，異物偵測係基於在一組平衡偵測線圈中由電磁測試信號感應的偵測信號，該組平衡偵測線圈包含至少二個偵測線圈207、209，該二個偵測線圈經配置使得其等在均質磁場存在且在由傳輸器線圈103產生的電磁場存在（諸如具體而言電磁測試信號）時彼此負抵銷。具體而言，電力傳輸器包含第一偵測線圈207及第二偵測線圈209，該等偵測線圈耦接成使得由傳輸器線圈產生的電磁場（至少部分地）彼此補償。

因此，由傳輸器線圈103產生的電磁場將在第一偵測線圈207中感應信號，且將在第二偵測線圈209中感應信號。然而，感應電壓將具有相對極性，使得由傳輸器線圈103產生之電磁場所導致的偵測線圈207、209之串聯耦接的電壓（振幅）低於由傳輸器線圈103產生之電磁場所導致的個別偵測線圈207、209之其中一者的至少該最大者之上的電壓（振幅）且一般低於其中任一者的電壓（振幅）。因此，第一偵測線圈207及第二偵測線圈209耦接成使得來自由傳輸器線圈103產生之電磁場的感應電壓至少部分地彼此對消。

偵測線圈具體地經配置以對應於至少二個繞組，當無異物存在時，在該至少二個繞組中的相對信號係由電磁測試信號產生。相對信號可因此至少部分地彼此對消，且因此，跨偵測線圈207、209之串聯耦接的經測量感應信號的位準將降低，且可能實質上對消。此可允許將大幅增加的磁場強度用於異物偵測。實際上，在許多實施例及場景中，所得的感應電壓可（理想地）僅歸因於繞組之間的磁通量的差。繞組之間的此類差異或不對稱性可能由異物導致，且因此在許多場景中可達成異物在磁場上之效應（且因此達成感應信號）的更準確測量。

偵測線圈配置的實例顯示於圖6中。在實例中，將第一偵測線圈207形成為第一繞組L1，並將第二偵測線圈209形成為（反）串聯耦接的第二繞組L2，使得對於均質電磁場，該二個繞組的組合電壓彼此抵銷。在實例中，將偵測線圈207、209/繞組L1、L2定位成相對且對稱地圍繞中心點。其等進一步形成在平面中，且傳輸器線圈103進一步形成在相同平面（或至少實質平行的平面）中。在實例中，偵測線圈213形成在傳輸器線圈103內側。進一步地，將偵測線圈213形成為具有實質相同的輪廓並覆蓋實質相同的區域。

結果，通過二個偵測線圈213的電磁通量實質相同，但係在相對方向上。結果，二個偵測線圈207、209中的感應電壓實質相同，但具有相對相位/極性，且二個串聯耦接的偵測線圈213上的組合電壓對消至實質零。

因此，偵測線圈207、209經配置使得在均質場存在時及/或在不具有其他物體存在的情況下由傳輸器線圈103產生的電磁場存在時，感應信號/電壓至少部分地彼此對消/補償，理想地導致零組合電壓。

圖2及圖6的配置使得二個偵測線圈之第一者的感應信號具有與該二個偵測線圈之第二者的感應信號相對的電壓。二個偵測線圈的感應信號對均質場具有相對相位。二個偵測線圈中的感應信號具有相對相位。二個偵測線圈串聯地且反相地耦接，使得感應信號具有相對極性。此等性質對均質場且對由傳輸器線圈103產生的無扭曲場存在。

然而，在金屬異物存在時，磁場將扭曲，一般在二個偵測線圈207、209的場之間導致不對稱性。一般而言，對於金屬異物，所產生的電磁測試信號將感應渦電流，其導致異物產生電磁場，使得組合電磁場相對於所產生之電磁測試信號的場扭曲。所得的不對稱場將導致在第一偵測線圈207及第二偵測線圈209中感應不同信號，如圖7所指示。因此，與無異物存在且通過二個偵測線圈207、209的通量對稱導致實質零之組合電壓的情況相反，異物的存在導致不對稱且因此導致所得電壓。二個偵測線圈207、209之感應信號的差可用以偵測異物的存在。

在圖2的系統中，該對偵測線圈207、209的組合電壓不直接測量而用以執行異物偵測。更確切而言，偵測線圈與第一變壓器211串聯耦接，使得通過偵測線圈207、209的電流亦流過第一變壓器211的一次繞組。因此，偵測線圈207、209及一次繞組係串聯電路的部分，在偵測線圈207、209中感應的電流通過其流動。

應注意變壓器的一次繞組係從來源汲取電力/能量的繞組，且二次繞組係將能量遞送至負載的繞組，亦即，將能量從一次繞組轉移至二次繞組。

電路可包含其他組件及元件，但在特定實例中，偵測線圈207、209與一次繞組之間的耦接係低歐姆的。在大多數實施例中，偵測線圈207、209與一次繞組之間的耦接的組合電阻小於100歐姆，且在許多實施例中小於50歐姆、10歐姆、5歐姆、或甚至在許多實施例中小於1歐姆。在許多實施例中，如圖2所示，一次繞組可直接耦接至偵測線圈207、209。

在實例中將第一變壓器211實施為變流器而非電壓變壓器。具體而言，第一變壓器211經配置以具有二次繞組上的匝數實質高於一次繞組上之匝數的繞組比。在許多實施例中，二次繞組的匝數比一次繞組上的匝數高不小於10、20、50、或100倍。

第一變壓器211因此可提供非常大的阻抗變換，甚至使得二次繞組上的相對高阻抗將在一次繞組上導致非常低的阻抗。因此，第一變壓器211的一次繞組阻抗可非常低，從而導致低電壓及高電流。進一步地，由於至偵測線圈207、209的耦接具有低阻抗，由偵測線圈207、209形成的偵測電路、第一變壓器211的一次繞組、及此等之間的耦接具有導致低電壓及高電流的整體低阻抗。實際上，在許多情況中，偵測線圈207、209中的電流將產生與來自傳輸器線圈103之場相對的磁場，一般導致在其中電壓非常接近零，但具有實質電流流動的偵測電路。

第一變壓器211的一次繞組的阻抗可對應於二次繞組上的阻抗除以二次繞組與一次繞組之間的匝比的平方。在許多實施例中，一次阻抗可經配置成對於所有頻率不多於1歐姆、10歐姆、或50歐姆。因此，在許多實施例中，二次阻抗可經配置成不多於1歐姆、10歐姆、或50歐姆乘以匝比平方。

第一變壓器211因此耦接成使得其對偵測線圈207、209展現低阻抗。因此，偵測電路基本上變成電流測量電路。

第一變壓器211的二次耦接至異物偵測器205，該異物偵測器經配置以基於來自第一二次繞組之信號的性質在異物偵測時間間隔期間執行異物偵測。若信號符合合適的異物偵測準則，判定異物存在，且若不符合，判定異物不存在。具體的異物偵測準則將取決於個別實施例的具體偏好及要求。在許多實施例中，可能需要在第一變壓器211的二次處的信號的振幅高於臨限，例如，可能需要二次繞組之電壓及/或電流的振幅超過臨限。

在許多實施例中，二次繞組可耦接至其至少部分係電容性的負載。在圖2的實例中，電力傳輸器具體包含耦接至第一二次繞組以形成諧振電路的諧振電容器213。可具體地耦接諧振電容器213以形成並聯諧振電路。

諧振電容器213可具體地配置以形成一諧振電路，該諧振電路具有實質等於在異物偵測時間間隔期間電磁測試信號/驅動信號之頻率的諧振頻率（比如說，在電磁測試信號的1%、2%、或5%內）。因此，將諧振電路調諧至電磁測試信號，其可達成經改善偵測振幅並減少由偵測線圈207、209拾取的，例如，雜訊及干擾。

在具體實例中，諧振電路與二次繞組一起形成在驅動信號/電磁測試信號頻率具有特別高阻抗的並聯諧振。此最大化並對二次繞組的電壓濾波，允許改善的異物偵測效能。例如，異物偵測器205在許多實施例中可單純地針對諧振電路上的電壓比較電壓振幅，並在此振幅超過給定臨限時產生偵測指示。在許多實施例中，執行若相位與預期參考相位偏離太多，可指定偵測到異物的相位偵測可係有利的。此特別適於所產生的偵測信號係近正弦（對稱）信號的目前方法。

與二次繞組形成並聯諧振之諧振電容器213的使用導致最高阻抗在諧振頻率，亦即，在電磁測試信號的頻率。進一步地，可將電阻器並聯加入諧振電路，使得品質Q（選擇性）可控（例如，在從1至3的範圍中）。在此情形中，L-C-R並聯組合的行為相似於具有受控最大阻抗的帶通濾波器。帶通濾波可在端子處導致近正弦形電壓

在許多實施例中，在諧振頻率的二次阻抗可經配置成不多於1歐姆、10歐姆、或50歐姆乘以匝比平方。

測量（電流）變壓器與平衡偵測線圈一起使用的方法在許多場景中提供改善的異物偵測，並允許以增加的電力位準使用電力傳輸器。其進一步允許低複雜度並可降低成本及增加整體效能。

該方法因此可實施利用一或多組平衡偵測線圈207、209的異物偵測，亦稱為所謂的感應平衡。在具體實例中，二個偵測線圈207、209定位成彼此相對且在與傳輸器線圈103相同的磁平面中。若將此一感應平衡暴露於由傳輸器線圈103產生的對稱偵測電磁場，在偵測線圈207、209之端子處的電壓在理想理論情形中實質為零。

若將金屬片置於感應平衡的一側上，如圖7，偵測電磁測試信號/場的密度不再對稱，且可在感應平衡的端子處測量到電壓。

一般而言，使用感應平衡系統，當通過線圈的場係對稱時，在偵測線圈207、209之端子處測量的電壓非常接近零。然而，即使對於導因於異物的不對稱性，該電壓可能非常小且常在，例如，10mV的區域中。準確地測量並評估此類小電壓係非常有挑戰性的。此在雜訊電磁環境中尤其如此，諸如，其常在，例如，雜訊係由高電力切換反流器等產生的電力傳輸器中經歷到。雖然屏蔽可改善情況，仍非常難以產生的充分無雜訊的測量信號。

此等問題可在所描述之可將第一變壓器211使用為有效地測量通過（多個）感應平衡之偵測線圈207、209的電流的變流器的系統中減輕。其可在電流正被測量的狀態下有效地允許偵測線圈207、209的低歐姆短路。

在該方法中，在平衡偵測線圈在均質場的情形（一般係在無異物存在的情形）中彼此實質補償的情況下，信號在各偵測線圈中感應。偵測線圈207、209的輸出耦接至第一變壓器211。因此，信號（由傳輸器線圈產生的電磁場）在偵測線圈207、209中感應，並將跨平衡偵測線圈207、209之輸出的所得的（差）感應信號饋送至第一變壓器211的一次。在二次信號的所得信號接著由異物偵測器205評估。由異物偵測器205評估的信號因此係在偵測線圈207、209中感應之信號的表示，且具體地係經補償差/加總感應信號。

在該系統中，第一變壓器211的二次繞組係被動加載的。該二次繞組可連接至一負載電路，該負載電路將一被動負載提供至該二次繞組。該二次繞組可連接至一電路，該電路不提供任何電力或能量至該二次繞組。該二次繞組中的該信號/電壓/電流可僅源自在該（等）組平衡偵測線圈中感應的一信號。

等效地，該組平衡偵測線圈在所描述系統中係被動加載的。

該組平衡偵測線圈可連接至一負載電路，該負載電路將一被動負載提供至該組平衡偵測線圈。該組平衡偵測線圈可連接至一電路（包括該第一變壓器），該電路不提供任何電力至該組平衡偵測線圈。該等平衡偵測線圈中的該信號/電壓/電流可僅源自該（等）組平衡偵測線圈中的感應。

該異物偵測器可經配置以回應於來自該第一二次繞組的一感應信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測該異物，該感應信號係在該第一組平衡偵測線圈中感應的一信號。

在許多實施例中，僅在第一變壓器211的繞組之間交換的能量/電力係源自偵測線圈207、209中的感應。

使用測量變壓器且具體使用低阻抗/電流測量耦接變壓器的方法可提供許多優點。

實際上，變壓器的使用允許系統打斷可電磁地耦合雜訊的偽迴路或意外迴路。實際上，實際實施方案要求將偵測線圈耦接至測量/異物偵測電路，其一般導致需要相當長的導線。此可導致電動勢電壓係由普遍磁場所感應的大的導線迴路形成。然而，對於電力轉移系統，常有高度的電磁雜訊及干擾（例如，驅動反流器的切換往往產生大量的電磁雜訊），且此可被耦合成對偵測及測量系統的雜訊中。實際上，此可提供實質雜訊分量至相對敏感的測量，並可能導致效能劣化。

測量變壓器的使用允許將大的連接迴路打斷且具體地可允許將該迴路轉換成二個較小迴路，亦即第一變壓器211的一次側上的偵測迴路及在第一變壓器211的二次側上的測量迴路。此不僅降低各迴路之有效面積，且亦實際允許具有更多設計/實施方案自由度的實施方案，其促成經改善的最佳化以降低雜訊的影響。

此外，低一次阻抗/電流測量的方法可提供經改善的雜訊效能，並可減少不同迴路之間的雜訊傳播。

例如，僅使用耦接在偵測線圈207、209上的直接測量電阻器並測量此電阻器上的電壓將需要相對大的電阻器以產生足夠電壓。然而，此也將導致高雜訊電動勢電壓的感應並覆蓋偵測信號。雜訊信號將由在偵測迴路及測量迴路二者中感應的雜訊影響，且此可使偵測效能劣化。使用低匝比變壓器可導致類似的行為，並具體地可維持二迴路之間的閉合連接，導致在一個迴路中感應的雜訊影響另一迴路（例如，測量迴路中的雜訊將導致偵測迴路中的不平衡）。

使用高匝比電流耦接變壓器可改善效能。具體而言，其可在維持一次側上之低電壓的同時將高偵測電壓提供給異物偵測。進一步地，偵測迴路中的雜訊拾取對偵測電壓將具有低影響，因為其可由諧振電路濾除。

由於電壓由匝比降低，由測量迴路拾取的雜訊在偵測迴路的操作上將具有非常少的影響，且因此確實實質地降低任何不平衡效應。該方法允許偵測迴路中的電流增加/最大化，同時仍允許將偵測電壓提供給異物偵測。

諧振電容器的使用，且具體地用於形成並聯諧振電路，可進一步改善測量/偵測效能。其可具體地導因於有效濾波降低雜訊及以適當頻率提供更正弦波形的信號所導致的經改善信號整合性而提供更準確的相位及/或振幅偵測。其亦提供頻帶外信號的衰減，且因此衰減由電磁測試信號以外的來源所導致的雜訊。

如先前提及的，電力傳輸器經配置以控制驅動信號，以在異物偵測時間間隔期間展現與在電力轉移時間間隔期間不同的參數。此可具體由電力接收器利用以降低加載在電磁測試信號上的效應及影響。

已提議在短異物偵測時間間隔期間斷開電力接收器的負載，例如，藉由裝備有主動地針對此目的斷開的開關的電力接收器。然而對於在kW範圍中的更高電力位準，由於斷開開關引入額外損耗並增加成本，此解決方案並不理想。實際上，在諸如例如負載係在其中渦電流直接由電力轉移信號感應以導致加熱的感應加熱金屬元件的一些高電力應用中，實施此類切換簡單而言係不可行的。

相對於電力轉移時間間隔，在異物偵測時間間隔期間調適用於驅動信號的參數可解決此並可用以減輕電力接收器之負載在異物偵測上的效應。

在許多實施例中，驅動器201經配置以在異物偵測時間間隔期間相較於電力轉移時間間隔期間增加驅動信號的頻率，且具體地經配置以將驅動信號頻率設定成比在電力轉移時間間隔期間驅動信號的頻率高不小於50%。驅動器201可因此產生電磁測試信號，以具有比電力轉移信號實質更高的頻率。

在許多場景中，增加頻率可實質改善偵測並減少電力接收器負載的影響。例如，電力傳輸器及電力接收器二者可均具有針對電力轉移形成的諧振電路，例如，傳輸器線圈103及接收器線圈107二者可均係，例如，具有fres = 25 kHz之諧振頻率的諧振電路的部分。在異物偵測時間間隔期間增加驅動頻率（例如，至50 kHz）將導致電力傳輸器諧振電路以感應模式操作，導致傳輸器線圈103中的電流降低。此外，因為不再調諧系統，接收器線圈電流亦減少。此將進一步降低電力傳輸器電流。整體效應將對應於由部分切斷負載所導致的效應。

在許多實施例中，驅動器201可經配置以在異物偵測時間間隔期間相對於電力轉移時間間隔降低驅動信號的電壓，且可具體地將在異物偵測時間間隔期間該驅動信號的電壓振幅設定成不高於在電力轉移時間間隔期間該驅動信號之電壓振幅的50%（或常不高於25或甚至10%）。

該經降低電壓可產生具有降低強度的電磁測試信號，且因此在異物偵測時間間隔期間產生的電磁場比在電力轉移時間間隔期間更低，且藉由負載的加載可對應地降低。在許多場景中，此可允許改善偵測。在一些實施例中，由於經降低電壓可導致電力接收器負載的斷開，其可係優點。例如，若電壓降低至某個位準，由於感應電壓不會變得足以使整流器運行，包括整流器及電池組的電力接收器將由電池組驅動。此將有效地將負載與電磁測試信號斷開，其可改善異物偵測效能。

在許多實施例中，驅動器201可經配置以在異物偵測時間間隔期間將驅動信號的電壓振幅設定成恆定。此可導致產生更均質的電磁測試信號，其可改善基於平衡偵測線圈207、209的異物偵測。例如，若電壓振幅係時變的，偵測信號將改變，且除非可補償此變化或納入考量，偵測準確度將降低。

在許多實施例中，驅動器201可經配置以產生驅動信號以在異物偵測時間間隔期間具有恆定且比在電力轉移時間間隔時間的驅動信號低至少50%的電壓振幅及高至少50%的頻率。

作為一實例，在電力轉移時間間隔期間，將驅動信號經產生具有接近電力傳輸器及電力接收器二者之諧振頻率的第一操作頻率，以高效率傳輸無線電力。

在異物偵測時間間隔期間，驅動信號的第一操作頻率從電力傳輸器及電力接收器二者的諧振頻率移離至第二較高操作頻率。驅動信號的此第二較高操作頻率可固定在預定值，該預定值比第一操作頻率（亦即，電力轉移信號的頻率）高至少1.5倍。

此外，將驅動信號電壓Uinv改變成其係恆定的且比電力轉移時間間隔期間低的第二振幅（例如，由不同電壓源提供）。

使用具有第二較高操作頻率及第二較低且恆定電壓振幅的驅動信號，通過傳輸器線圈103線圈的電流強烈地降低並保持恆定。此外，因為驅動器電流係滯後於驅動器信號電壓，切換雜訊因為在驅動器201之輸出處的反流器係在零電壓切換場景中操作而強烈地降低。

用於此一場景之驅動信號振幅的實例顯示於圖8中，其中在電力轉移時間間隔期間的操作稱為模式1，且在異物偵測時間間隔期間的操作稱為模式2。在此實例中，電壓振幅在電力轉移時間間隔期間亦係恆定的，例如，導因於反流器係以恆定電壓源供應。

圖9繪示電壓振幅在電力轉移時間間隔期間改變的對應實例。此可例如藉由其以係經整流（但未經平滑）AC電壓之電壓供應的反流器達成。異物偵測時間間隔期間的供應電壓（其可與AC信號的零交叉同步）係由提供實質恆定電壓的交流電源提供。可產生此一驅動信號之電路的實例繪示於圖10中。在該電路中，除了當經整流電壓下降至低於由第二供應電路（第2 Udc）饋送之平滑電容器C3的給定電壓（在此實例中係48V）外，輸出反流器電路(M1, M2, Cp1, Cp2)係由經整流AC幹線電壓驅動。在此時間期間，反流器電路係由平滑電容器C3經由D5供應，導致實質恆定的供應電壓且因此恆定的驅動信號電壓振幅。

在此類實例中，傳輸器線圈103產生對應於在異物偵測時間間隔期間用於異物偵測之實質恆定電磁場的電磁測試信號，其中該電磁測試信號具有預定較高的第二操作頻率。異物偵測電磁場/電磁測試信號的振幅主要係由驅動器201的第二較低輸出電壓決定。在此情形中，電力接收器的非斷開負載有效地自電力傳輸器解諧，且因此其對電磁場/電磁測試信號具有降低的影響。

實際上，偵測線圈207、209可經產生以盡可能相同，並可經設計以盡可能多地對消。然而，實際上，已發現在偵測線圈207、209的參數上以及可能在電磁環境上（甚至在無異物存在時）往往有一些不對稱及不同。進一步地，不對稱及不平衡在許多場景中可在偵測線圈207、209上導致組合電壓，該組合電壓具有與由所欲偵測到的一些異物所導致的電壓相同的數量級。因此，即使使用平衡電感/偵測線圈在許多實施例中仍可能導致困難或小於理想偵測效能。

圖11繪示圖2的電力傳輸器進一步包含補償電路的實例，該補償電路經配置以補償平衡偵測線圈207、209之平衡操作中的缺陷。補償電路具體地包含變壓器，該變壓器在後文中稱為補償變壓器1101，其具有二次繞組（在後文中亦稱為補償二次繞組），該二次繞組與該組平衡偵測線圈，亦即，與偵測線圈207、209串聯耦接。

一次繞組（在後文中稱為補償一次繞組）耦接至補償電路1103，該補償電路經配置以產生用於第二一次繞組的補償驅動信號。產生補償驅動信號，使得其抵銷/至少部分對消偵測線圈207、209的組合電壓。具體而言，補償驅動信號經產生以抵銷（至少部分地對消）來自由傳輸器線圈103所產生之未扭曲電磁測試場/信號的感應電壓。因此，若無異物存在，產生補償驅動信號以相對於偵測線圈207、209上的組合電壓降低補償二次繞組及偵測線圈207、209上的組合電壓。

當無異物存在時，可產生補償驅動信號以抵銷偵測線圈207、209上的電壓。具體而言，在圖11的系統中，產生補償驅動信號，使得補償二次繞組產生抵銷第一偵測線圈205及第二偵測線圈207上之組合電壓（具有相對相位/極性）的電壓。因此，第一變壓器211（在後文中亦稱為測量變壓器211）上的電壓係藉由補償變壓器1101及所產生的補償電壓降低。

亦應注意產生此一補償信號（其抵銷二個偵測線圈中的感應電壓（電動勢）之間的電壓差）導致在串聯耦接中流動的電流降低，且因此可將補償電路相等地視為電流補償/對消電路。

補償電路1103耦接至補償一次繞組並產生補償驅動信號，導致在補償二次繞組處產生補償信號，以抵銷在偵測線圈207、209中感應的信號（當無異物存在時）。產生補償信號以具有與驅動信號/電磁測試信號相同的頻率，並具有與偵測線圈207、209之組合電壓實質相對的相位。因此，若第一偵測線圈205上的電壓超過第二偵測線圈207上的電壓，則產生補償信號/補償驅動信號以具有與在第二偵測線圈207中感應的電壓實質相同且與在第一偵測線圈205中感應之電壓的相位相對。若第二偵測線圈207上的電壓超過第一偵測線圈205上的電壓，則產生補償信號/補償驅動信號以具有與在第一偵測線圈205中感應的電壓實質相同且與在第二偵測線圈207中感應之電壓的相位相對。

在圖11的系統中，補償變壓器1101經配置以具有一次繞組上的匝數實質高於二次繞組上之匝數的繞組比。在許多實施例中，一次繞組的匝數比二次繞組上的匝數高不小於10、20、50、或100倍。

補償變壓器1101因此可提供非常大的阻抗變換，甚至使得一次繞組上的相對高阻抗將在二次繞組上導致非常低的阻抗。因此，對應於低阻抗，二次繞組可產生具有低電壓及高電流的信號。因此，補償方法維持電流聚焦偵測，並支援具有非常低阻抗的偵測迴路。

電路可包含其他組件及元件，但在特定實例中，偵測線圈207、209與補償變壓器1101的二次繞組之間的耦接係低歐姆的。在大多數實施例中，偵測線圈207、209與二次繞組之間的耦接的組合電阻小於100歐姆，且在許多實施例中小於50歐姆、10歐姆、5歐姆、或甚至在許多實施例中小於1歐姆。在許多實施例中，如圖11及圖12所示，二次繞組可直接耦接至偵測線圈207、209。

在圖11的方法中，補償驅動信號且因此補償信號經產生以具有與驅動信號相同且因此與電磁測試信號相同的頻率。可將相位及/或振幅設定成提供所欲補償的值。

在一些實施例中，相位及/或振幅可係預定值。例如，在製造或設計期間，可評估（基於理論分析及/或測量）偵測線圈207、209之間相關於所產生的電磁測試信號的不對稱性，並可判定合適的補償驅動信號參數值。此等接著可在異物偵測時間間隔期間施加。

然而在許多實施例中，可配置補償電路1103以動態地調適驅動信號的參數，且可具體地配置以調適驅動信號的電壓振幅及/或相位。

此在許多實施例中可提供改善的補償/對消。實際上，即使在製造階段期間將偵測線圈207、209完美地平衡及/或完美地特徵化，電磁場及因此感應信號亦將取決於特定環境，且尤其將傾向於取決於例如使用哪個電力接收器具及其確切地定位的位置而改變。因此，能夠動態地調適補償並具體地對目前電磁環境校準可實質改善效能。

在許多實施例中，補償電路1103可經配置以改變驅動信號的參數（具體而言，相位或振幅），以判定在補償二次繞組、第一偵測線圈205、及第二偵測線圈207上的組合電壓係最小的參考參數值。補償電路1103可因此評估候選參數值的範圍，並判定該對消在本背景中係最佳的（多個）值。

在圖11的具體實例中，補償電路1103可具體地經配置以改變補償驅動信號的電壓及相位，並測量測量變壓器211之二次繞組的輸出信號。此可導致適應目前場景/背景的高效率適應性異物偵測系統。

然而，應瞭解圖11描述補償電路1103與圖2之基於變壓器的測量方法一起使用，不限於此應用。更確切而言，補償方法可與基於平衡偵測線圈的其他異物偵測方法一起使用。例如，如圖12所繪示的，補償電路1103可與在補償後直接測量來自偵測圈207、209之電壓且無需使用測量變壓器的系統一起使用。

當與第一變壓器211一起使用作為測量變壓器時，使用其提供用於平衡偵測線圈207、209之補償信號的補償電路的所描述方法係有利的。然而，補償電路對平衡偵測線圈207、209通常係有利的，且該方法不依賴第一變壓器211的使用且實際上不依賴任何測量變壓器的使用。該方法可使用在許多不同實施例中，與偵測線圈207、209之輸出的測量如何測量無關。

亦應理解針對使用第一變壓器211之系統所描述的特徵及性質亦可適用於不使用此一第一變壓器211的實施例。例如，前述功能、特徵、及性質施用至在圖11及圖12的系統二者上。例如，在參考圖2及圖11描述之頻率或電壓上的變化亦可應用至圖12的系統。

補償可有用的減輕或降低偵測線圈之間及/或此等線圈周圍的環境的不平衡。此可在許多場景中提供改善的效能，並可具體地提供更準確的異物偵測。

其亦可在許多實施例中允許或改善異物偵測的位置評估。具體而言，異物位置指示評估可藉由考慮在偵測線圈之平衡組的二個偵測線圈中感應的信號之間的不對稱性而產生。一組平衡偵測線圈之輸出信號的相位及/或極性可指示異物被定位成更接近偵測線圈的何者。例如，在電力傳輸器之表面上的異物可導致電動勢在相鄰偵測線圈中以特定極性感應。來自偵測線圈之平衡組之輸出信號的極性可因此指示異物被定位成接近偵測線圈的何者。當無異物存在時，補償可減輕不平衡存在，從而允許更準確地判定異物的影響，且因此允許更準確的位置評估。其可例如偵測較小的不平衡，從而例如特別允許接近偵測線圈之間的重疊的經改善位置評估。

在先前實例中，實施例已僅使用單一組平衡偵測線圈描述。然而，在其他實施例中，可使用複數組平衡偵測線圈，且異物偵測可經配置以基於來自此等組平衡偵測線圈的一或多者的輸出信號來執行異物偵測。

例如，如圖13所繪示的，電力傳輸器可經產生以包括三組平衡偵測線圈，其中各組包含二個楔形線圈。在此實例中，異物偵測可測量來自三個平衡偵測線圈對之各者的輸出信號，並使用此等信號執行異物偵測。所使用的確切準則將取決於個別實施例的偏好及要求。作為低複雜性實例，若該等組平衡偵測線圈的至少一者產生超過給定臨限的信號，可將異物偵測判定成偵測到。在一些實施例中，可評定及比較不同信號以例如產生用於偵測異物的位置評估。

在許多實施例中，如實際上在圖13的實例中，平衡偵測線圈係位於傳輸器線圈103內。此一般可提供改善效能，且可具體提供針對不同線圈均質的電磁測試信號/場。

在許多實施例中，複數組平衡偵測線圈係與單一測量變壓器一起使用。具體而言，如圖14所示，電力傳輸器可包括開關電路1401，該開關電路耦接至該複數組平衡偵測線圈1403（在圖13中表示其之三者）。

在實例中，開關電路1401經配置以在將該等組平衡偵測線圈1403之各者耦接至測量變壓器211之間切換。將開關電路1401具體地經配置以依時間循序地將複數個平衡偵測線圈1403的一者耦接至測量變壓器211的一次繞組。耦接使得偵測線圈及一次繞組串聯耦接，亦即，通過線圈的一者的電流與通過另一線圈/繞組的電流相同。

異物偵測器205可在開關時間間隔之各者期間判定測量變壓器211之二次上的電壓，亦即，可判定各組平衡偵測線圈的電壓並用於異物偵測。因此，可執行時間循序測量，且異物偵測可基於此等測量判定。

進一步地，如所提及，信號可用以針對複數個平衡偵測線圈的至少二者耦接至第一變壓器回應於來自二次繞組之信號的性質而判定異物的位置指示評估。例如，若異物FO係位於線圈L1的頂部上（見圖13），感應平衡失去平衡，且具有相關於相位參考信號的特定相位關係的偵測信號出現在來自變壓器211的輸出處。若相同異物位於線圈L2的頂部上（見圖13），感應平衡再次失去平衡，但來自變壓器211的偵測信號顯示相對於相位參考信號的相對相位。

切換的時序且尤其係切換的頻率可在實施例之間改變，且實際上可在一個實施例內動態地改變。

在一些實施例中，開關電路1401可經配置以在連續異物偵測時間間隔之間在將不同組平衡偵測線圈耦接至映射器203的一次繞組之間切換。

具體而言，該方法可在各異物偵測時間間隔中且常在各框中循序地測量一組平衡偵測線圈。此可允許持續時間增加且因此允許更準確的測量。其亦可允許降低切換上的需求，其可在例如電力轉移時間間隔期間相對緩慢地執行。

在其他實施例中，開關電路1401經配置以在一個異物偵測時間間隔期間在將複數個平衡偵測線圈的不同組平衡偵測線圈耦接至第一一次繞組之間切換。因此，在一個異物偵測時間間隔期間，可將該等組平衡偵測線圈的一者、多者、或全部耦接至測量變壓器211，且二次繞組的信號可由異物偵測器205測量。

此可提供更快且更相關的測量，其在一些實施例中可促成更具反應性或改善的異物偵測。

圖15繪示用於使用三組平衡偵測線圈之場景的開關電路1401原理的一實例。在實例中，該等組係使用3通道多工器循序地掃描。因此，在該方法中，僅需要單一測量變壓器211，且因此僅需要一個測量信號路徑，從而一般地避免相位及/或振幅測量誤差（偏移、漂移等）

圖16繪示圖15的對應實例，但具有補償變壓器1101加入。因此，將測量變壓器211及補償變壓器1101串聯耦接並在不同組的平衡偵測線圈之間一起切換。在此一系統中，補償電路1103可分開針對各組平衡偵測線圈判定及儲存參考參數值。接著可擷取用於目前所選擇之該組平衡偵測線圈的適當參考參數值並將此施用至所產生的補償驅動信號。因此，補償電路1103可取決於將何組平衡偵測線圈耦接至測量變壓器211的一次繞組而施用不同的補償驅動信號參數。此在許多實施例中可提供實質改善的補償，導致改善的異物偵測效能。

該特定方法可因此降低或甚至從感應平衡測量系統移除偏移。因為構造公差、線圈佈局等，即使在沒有異物存在於傳輸器線圈103的有效磁場區域內時，測量變壓器211二次繞組電壓「Ufod」一般係非零。此偏移信號可因為異物而在與測量信號相同的數量級。此使異物的偵測變得困難且相等地顯著，異物在有效磁場區域內側的位置變得難以判定。

圖16的電路將AC電壓Ucomp加在偵測線圈L1至L6的共同迴路內側。電壓Ucomp具體地具有與電力轉移信號相同的頻率，與驅動器201的驅動信號具有特定相位關係。取決於選擇何組平衡偵測線圈，此相位關係可改變。

進一步地，電壓Ucomp具有特定振幅。取決於選擇何組平衡偵測線圈，此振幅可不同。

電壓Ucomp可例如具有對應於對稱方形波的波形，或其在許多實施例中可例如係正弦或三角形波形。

在許多實施例中，由於方波電壓導致三角形波形補償電流，可將補償電壓產生為方波電壓。由於傳輸器線圈103一般可係其因為驅動頻率高於諧振頻率而以感應模式驅動之諧振電路的部分，此將與線圈中的電流匹配。此導致在偵測線圈207、209中感應的對應信號的三角形波形。

在許多實施例中，驅動頻率校準方法可用以調適頻率，以提供改善的波形匹配。因此，在一些實施例中，補償電路1103亦可經配置以調適所產生之補償驅動信號的頻率。例如，其可改變頻率並選擇使來自測量變壓器211的測量電壓最小化的頻率。

例如，對於48 kHz補償信號，可使用並調整具有（例如）480 kHz載波的PWM類型D類放大器，以提供具有較高解析度的所欲電壓形狀。

該方法的具體實例係參照繪示於圖16中的電力傳輸器描述，且該電力傳輸器包括許多先前描述的特徵。

在此一系統中，電力傳輸器最初可校準補償系統以降低或較佳地移除不同組的平衡偵測線圈的偏移。

電力傳輸器可首先設定校準的初始參數。驅動器201可產生具有第二較高操作/驅動頻率的驅動信號，例如，作為對稱方波。可將此第二較高操作頻率設定成由測量變壓器211、Ls1之電感及諧振電容器C1給定的諧振頻率。合適值在一些實施例中可係例如48 kHz。可將電壓振幅設定成恆定電壓，諸如例如，48V。

補償電路1103接著可繼續使用下列方法來判定第一組平衡偵測線圈（線圈L1、L2）的合適補償信號：

補償電路1103可經由「Channel select」埠首先選擇第一偵測線圈對L1-L2

補償電路1103可提供如圖18所示的「Phase comp」及「Ampl. comp」信號至乘法器1701。

最初，「Phase comp」信號相關於「Phase ref」信號同相，將「Ampl. comp」的振幅調整至相對低位準。

補償電路1103可接著在360度的全跨距上以小步幅增加「Phase comp」信號的延遲。將偏移電壓Ufod’在其具有最小值的延遲值儲存在補償電路1103中。

補償電路1103使用此經儲存延遲值並以小步幅增加信號「Ampl. comp」的振幅。接著，其儲存該偏移電壓對其具有最小值的該值。

為降低發現最佳延遲及振幅值的時間，步驟4及步驟5可利用連續近似。

所儲存的相位/延遲及振幅值接著將反映偏移電壓Ufod’對其最小化的設定，且因此平衡偵測線圈之間的不平衡已對於其受最大補償。該程序接著可針對平衡偵測線圈的所有組重複。

補償電路1103接著可將多工器切換至次一組平衡偵測線圈(L3, L4)並重複該程序以發現此組平衡偵測線圈的補償值。

圖19繪示乘法器1701之實施例的實例。該實例說明建立在低電力半橋式反流器周圍的切換乘法器。低功率MOSFET Q1及Q2係使用顯示於圖18中的對稱驅動信號「Phase comp」以交替模式驅動。接著將乘法器1701的瞬間輸出電壓Ucomp(t)給定為：

使用電容器CBuf1及CBuf2，移除電壓Ufod(t)的DC分量，從而導致補償變壓器1101由AC電壓驅動。

應理解用於調適補償信號之相位/延遲及/或振幅的其他方法可在其他實施例中使用。

在最初校準後（在已知無異物存在時執行），異物偵測可在異物偵測時間間隔期間執行。

作為一特定實例，異物偵測器205可循序地使用3通道多工器掃描三組平衡偵測線圈。使用此類MOSFET的可能實施方案的實例顯示於圖20中。掃描可在單一異物偵測時間間隔中執行或可分散在多個異物偵測時間間隔上。

因為諧振電路，信號Ufod係正弦的並由放大器1703放大，以產生放大信號Ufod’。將此訊號饋送至相位偵測器1705及比較器1707。應理解雖然在圖17中分開顯示，一般將此等功能視為係補償電路1103的部分。

若相位偵測器1705偵測到信號Ufod’與「Phase ref」之間的相位差高於預定值，判定偵測到異物且補償電路1103可將例如驅動器201切換至關斷狀態並終止電力轉移。

若信號Ufod’的振幅變得高於預定值「Ampl. ref」，比較器1707發送控制信號至補償電路1103。在此情形中，再次判定偵測到異物，且補償電路1103可將驅動器201切換至關斷狀態並終止電力轉移。

應理解，為了清楚起見，上文描述已參考不同功能電路、單元、及處理器描述本發明之實施例。然而，將明白，可在不同功能電路、單元、或處理器之間使用任何合適的功能分布，而不減損本發明。例如，繪示為由分開的處理器或控制器執行之功能可由相同處理器或控制器實施例。因此，參考特定功能單元或電路僅被視為參考用於提供所描述之功能的合適手段，而非指示嚴格的邏輯或實體結構或組織。

本發明能以包括硬體、軟體、韌體、或彼等之任何組合的任何合適形式實作。本發明可任選地至少部分地實作為在一或多個資料處理及/或數位信號處理器上運行的電腦軟體。本發明之實施例的元件及組件可以任何合適方式實體地、功能地、及邏輯地實作。實際上，功能可以單一單元實作、以複數個單元實作、或實作為其他功能單元的一部分。因此，本發明可以單一單元實作，或可實體地及功能地分布在不同單元、電路、及處理器之間。

雖然本發明已相關於一些實施例描述，未意圖受限於本文陳述的具體形式。更確切地說，本發明的範圍僅由隨附的申請專利範圍限制。額外地，雖然特徵可顯現為結合特定實施例描述，所屬技術領域中具有通常知識者會認知所描述之實施例的各種特徵可根據本發明組合。在申請專利範圍中，用語包含不排除其他元件或步驟的存在。

除了較佳值係在異物偵測初始化模式中判定的值之外，將理解對較佳值的參考並未暗示任何限制，亦即，由於其係在調適程序中判定的而係較佳的。對較佳值的參考可為對例如第一值的參考所取代。

另外，雖然個別地列舉，複數個構件、元件、電路、或方法步驟可藉由，例如，單一電路、單元、或處理器實作。額外地，雖然個別特徵可包括在不同的申請專利範圍中，可能有有利的組合，且包括在不同申請專利範圍中不暗示特徵的組合係可行及/或有利的。特徵包括在一類別之請求項中並未暗示對此類別的限制，反而指示該特徵可視需要同等地適用於其他請求項。包含在一獨立請求項的一依附請求項中的一特徵未暗示對此獨立請求項的限制，而是視情況，指示該特徵可同等地適用於其他獨立請求項。另外，在申請專利範圍中的特徵次序並未暗示特徵必須以該次序作用的任何具體次序，且方法項中之個別步驟的次序未特別暗示步驟必須以此次序執行。更確切地說，步驟可以任何合適次序執行。此外，單數型參照未排除複數型。因此，對「一(a)」、「一(an)」、「第一(first)」、「第二(second)」等的參照不排除複數。申請專利範圍中的參考標誌僅提供為闡明實例，不應以任何方式解釋為限制申請專利範圍的範圍。

101:電力傳輸器 103:傳輸器線圈/電感器/傳輸器電感器 105:電力接收器 107:接收器線圈/電感器/電力接收線圈 201:驅動器 203:電力傳輸器控制器/映射器 205:異物偵測器 207:偵測線圈 209:偵測線圈 211:第一變壓器/測量變壓器 213:偵測線圈/諧振電容器 1101:補償變壓器 1103:補償電路 1401:開關電路 1403:平衡偵測線圈 1701:乘法器 1703:放大器 1705:相位偵測器 1707:比較器 2nd Udc:第二供應電路 Ampl. comp:信號 Ampl. ref:預定值 C1:諧振電容器 C3:平滑電容器 CBuf1:電容器 CBuf2:電容器 Channelselect:埠 Cp1:輸出反向器電路 Cp2:輸出反向器電路 D:異物偵測時間間隔 FO:異物 FRM:時間框 L1:第一繞組 L2:第二繞組 L3:偵測線圈 L4:偵測線圈 L5:偵測線圈 L6:偵測線圈 Ls1:測量變壓器 M1:輸出反向器電路 M2:輸出反向器電路 Offset balancing: Phase comp:信號 Phase ref:信號 PT:電力傳輸時間間隔 Q1:低功率MOSFET Q2:低功率MOSFET S1:開關 S2:開關 S3:開關 S4:開關 Ucomp:AC電壓 Ucomp(t):瞬間輸出電壓 Ufod:二次繞組電壓 Ufod(t):電壓 Ufod':偏移電壓

將僅以舉例之方式參考圖式描述本發明的實施例，其中 ［圖1］繪示根據本發明的一些實施例之電力轉移系統之元件的實例； ［圖2］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖3］繪示用於電力傳輸器之半橋式反流器的實例； ［圖4］繪示用於電力傳輸器之全橋式反流器的實例； ［圖5］繪示用於圖1之無線電力轉移系統之時間框的實例； ［圖6］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之偵測線圈的實例； ［圖7］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之電磁場及偵測線圈的實例； ［圖8］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之驅動信號的實例； ［圖9］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之驅動信號的實例； ［圖10］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖11］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖12］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖13］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之偵測線圈的實例； ［圖14］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖15］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖16］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖17］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖18］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之信號的實例； ［圖19］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例； ［圖20］繪示根據本發明的一些實施例之電力傳輸器之元件的實例；

103:傳輸器線圈/電感器/傳輸器電感器

201:驅動器

203:電力傳輸器控制器/映射器

205:異物偵測器

207:偵測線圈

209:偵測線圈

211:第一變壓器/測量變壓器

213:偵測線圈/諧振電容器

Claims (20)

1. 一種用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器(105)的電力傳輸器(101)；該電力傳輸器(101)包含： 一傳輸器線圈(103)； 一驅動器(201)，其用於產生用於該傳輸器線圈(103)的一驅動信號，該驅動器(201)經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號； 一組串聯耦接的平衡偵測線圈(207, 209)，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償； 一異物偵測器(205)，其耦接至該組平衡偵測線圈並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器(205)經配置以回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物； 一變壓器(1101)，其具有一一次繞組及一二次繞組，該二次繞組與該組平衡偵測線圈串聯耦接；及 一補償電路(1103)，其耦接至該一次繞組並經配置以產生用於該一次繞組的一補償驅動信號，該補償驅動信號抵銷該組偵測線圈的一組合電壓。
2. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器(101)，其中該第一組平衡偵測線圈與該二次繞組之間的一耦接的一組合電阻小於100歐姆。
3. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器(101)，其中該二次繞組的一匝數比該一次繞組的一匝數低不小於十倍。
4. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器(101)，其中該補償電路(1103)經配置以產生該補償驅動信號以具有一頻率，該頻率匹配該驅動信號在該等異物偵測時間間隔期間的一頻率。
5. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器(101)，其中該補償電路(1103)經配置以動態地調適該驅動信號的一參數，該參數係該驅動信號的一電壓振幅及一相位中之至少一者。
6. 如請求項5之電力傳輸器(101)，其中該補償電路(1103)經配置以改變該驅動信號的該參數以判定來自該第一二次繞組的該信號具有一最小振幅的一參考參數值，且當執行異物偵測時將該驅動信號設定成該參考參數值。
7. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器(101)，其包含： 複數組平衡偵測線圈，其包括該組平衡偵測線圈及至少一第二組平衡偵測線圈，該第二組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償； 一開關電路(1401)，其用於經由一串聯耦接依時間循序地將該複數個平衡偵測線圈的一者耦接至該二次繞組；及 其中該補償電路(1103)經配置以取決於何組平衡偵測線圈耦接至該二次繞組而對該驅動信號施加不同的參數值。
8. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器(101)，其中該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一頻率比該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一頻率高不低於50%。
9. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器(101)，其中該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一電壓振幅不高於該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一電壓振幅的50%。
10. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器(101)，其中該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一電壓振幅係恆定的。
11. 一種操作用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器(105)的一電力傳輸器(101)的方法；該電力傳輸器(101)包含： 一傳輸器線圈(103)； 一組串聯耦接的平衡偵測線圈(207, 209)，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償； 一變壓器(1101)，其具有一一次繞組及一二次繞組，該二次繞組與該組平衡偵測線圈串聯耦接；該方法包含： 產生用於該傳輸器線圈(103)的一驅動信號，包括在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，及在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號； 耦接至該組平衡偵測線圈的一異物偵測器(205)在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器(205)經配置以回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物； 耦接至該一次繞組的一補償電路(1103)產生用於該一次繞組的一補償驅動信號，該補償驅動信號抵銷該組偵測線圈的一組合電壓。
12. 一種用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器(105)的電力傳輸器(101)；該電力傳輸器(101)包含： 一傳輸器線圈(103)； 一驅動器(201)，其用於產生用於該傳輸器線圈(103)的一驅動信號，該驅動器(201)經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號； 一組串聯耦接的平衡偵測線圈(207, 209)，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償； 一異物偵測器(205)，其耦接至該組平衡偵測線圈並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器(205)經配置以回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物； 其中該驅動器(201)經配置以產生該驅動信號，使得該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一電壓振幅不高於該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一電壓振幅的50%。
13. 一種操作用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器(105)的一電力傳輸器(101)的方法；該電力傳輸器(101)包含： 一傳輸器線圈(103)； 一組串聯耦接的平衡偵測線圈(207, 209)，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償； 且該方法包含： 在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈(103)的一驅動信號以產生該電力轉移信號，及在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號； 在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物； 其中產生該驅動信號使得該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一電壓振幅不高於該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一電壓振幅的50%。
14. 一種用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器(105)的電力傳輸器(101)；該電力傳輸器(101)包含： 一傳輸器線圈(103)； 一驅動器(201)，其用於產生用於該傳輸器線圈(103)的一驅動信號，該驅動器(201)經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號； 一第一組串聯耦接的平衡偵測線圈(207, 209)，該第一組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償； 一第一變壓器(211)，其具有一第一二次繞組及第一一次繞組，該第一一次繞組與該第一組平衡偵測線圈串聯耦接； 一異物偵測器(205)，其耦接至該第一二次繞組並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器(205)經配置以回應於來自該第一二次繞組的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物。
15. 如請求項14之電力傳輸器(101)，其中該第一二次繞組係被動加載的。
16. 如請求項14或15之電力傳輸器(101)，其中該組平衡偵測線圈係被動加載的。
17. 如請求項14至16中任一項之電力傳輸器(101)，其進一步包含耦接至該第一二次繞組的至少一第一諧振電容器以形成一諧振電路，該諧振電路的一諧振頻率具有實質等於該電磁測試信號的一頻率的一頻率。
18. 如請求項14至17中任一項之電力傳輸器(101)，其包含複數組平衡偵測線圈，該複數組平衡偵測線圈包括該第一組平衡偵測線圈及至少一第二組平衡偵測線圈，該第二組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償；且該異物偵測器(205)經配置以回應於來自該至少第二組平衡偵測線圈的一輸出信號而執行異物偵測。
19. 如請求項18之電力傳輸器(101)，其進一步包含一開關電路(1401)，該開關電路用於經由一串聯耦接依時間循序地將該複數個平衡偵測線圈的一者耦接至該第一一次繞組；且其中該異物偵測器(205)經配置以針對該複數個平衡偵測線圈的至少二者耦接至該第一變流器而回應於來自該第一二次繞組之該信號的性質而執行該異物偵測。
20. 一種用於經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至一電力接收器(105)的電力傳輸器(101)；該電力傳輸器(101)包含： 一傳輸器線圈(103)； 一驅動器(201)，其用於產生用於該傳輸器線圈(103)的一驅動信號，該驅動器(201)經配置以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生該電力轉移信號，並在該重複時間框的至少一異物偵測時間間隔期間產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以產生一電磁測試信號； 一組串聯耦接的平衡偵測線圈(207, 209)，該組平衡偵測線圈包含二個偵測線圈，該二個偵測線圈經配置使得由該傳輸器線圈產生的一電磁場在該二個偵測線圈中感應的信號彼此補償； 一異物偵測器(205)，其耦接至該組平衡偵測線圈並經配置以在該異物偵測時間間隔期間執行異物偵測，該異物偵測器(205)經配置以回應於來自該組平衡偵測線圈的一信號的一性質符合一異物偵測準則而偵測一異物； 其中該驅動器(201)經配置以產生該驅動信號，使得該驅動信號在該異物偵測時間間隔期間的一頻率比該驅動信號在電力轉移時間間隔期間的一頻率高不低於50%。

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