TW202234789A - 無線電力轉移 - 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輸出諧振電路的一驅動信號，該輸出諧振電路包含產生一電力轉移信號的傳輸器線圈(103)。一諧振偵測器(307)判定該輸出諧振電路的一耦合諧振頻率，其中該耦合諧振頻率係該輸出諧振電路針對將該傳輸器線圈(103)耦合至該電力接收器(105)之一電力轉移輸入諧振電路的一部分的一接收器線圈(107)時的一諧振頻率。該輸入諧振電路具有不小於十的一品質因子。一評估電路(309)回應於該輸出諧振電路的非耦合諧振頻率及該第一有效諧振頻率，而針對該傳輸器線圈(103)與該接收器線圈(107)之間的一耦合來判定一耦合因子評估。配接器(311)回應於該耦合因子評估而設定一操作參數。

Description

無線電力轉移

本發明係關於無線電力轉移系統，且具體而言，但非排他地，係關於提供感應式電力轉移給高電力裝置（諸如例如，廚房器具）之電力傳輸器的操作。

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。

無線充電聯盟在Qi規格的基礎上持續開發Ki規格（亦稱為無線廚房規格(Cordless Kitchen Specification)），其致力於提供安全、可靠、且有效率的無線電力轉移至廚房器具。Ki支援至多2.2 KW之更高的電力位準。

EP2940415A1揭示一種使用專用偵測諧振電路來偵測異物的方法。

無線電力轉移的一潛在問題係電力轉移性能可顯著地取決於特定的條件。具體而言，就效率、可達成的電力位準、調適響應時間等而言，電力轉移性能往往很大程度地取決於傳輸器線圈與接收器線圈係如何彼此相對地定位。通常，使線圈對準及彼此更靠近往往可達成更有效率且可靠的電力轉移。

一般而言，電力轉移性能取決於耦合因子或係數，且耦合因子越高，電力轉移便越有效率。

雖然可藉由設計裝置使得電力接收器裝置相對於電力傳輸器裝置的定位嚴格受限（例如，限定電力接收器在一個特定定位）來達成較靠近的對準及較高的耦合因數，此通常並非所欲，因為其限定系統的可實施性。例如，對於將電力傳輸器實施在操作台中的廚房器具，較佳的是使用者可單純將器具定位為近接地接近電力傳輸器線圈，其中系統接著進行相應地調適。亦較佳的是，電力轉移功能係在不需要例如限制電力接收器裝置之例如機械或實體導引特徵的情況下實施，例如，所欲的是可使用一完全平坦的操作台表面實施電力傳輸器。

為考慮到操作條件可實質上改變，可使用可為最糟情況條件提供可接受性能的初始操作點來起始電力轉移。在電力轉移期間，控制迴路可將操作點調適至一更為最佳的操作點。具體而言，可以一低電力位準起始電力轉移，且接著在電力轉移期間漸進地增加位準。

然而，此類方法往往係次最佳解，且無法提供理想的性能。其往往在達成最佳性能之前引入延遲。在許多情景及情況下，該方法可能無法導致最佳操作點的到達，例如由於控制迴路設定在局部極限上而非繼續至全域最佳值。

因此，電力轉移系統的改善操作將係有利的，且具體而言，一允許增加的靈活性、降低的成本、降低的複雜性、改善的耦合因子評估、反向相容性、改善的較高電力位準轉移之合適性、改善的電力轉移之初始化、改善的對特定操作條件之調適、及/或改善的性能的方法將係有利的。

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：一輸出諧振電路，其包含一傳輸器線圈及至少一電容器；一驅動器，其經配置以產生用於該輸出諧振電路的一驅動信號，以產生該感應式電力轉移信號；一諧振偵測器，其經配置以在一諧振測量時間區間期間判定該輸出諧振電路的一第一耦合諧振頻率，該第一耦合諧振頻率係該輸出諧振電路針對將該傳輸器線圈耦合至該電力接收器之一電力轉移輸入諧振電路的一接收器線圈時的一諧振頻率，該電力轉移輸入諧振電路在該諧振測量時間區間期間具有不小於十的一品質因子；一評估電路，其經配置以回應於該輸出諧振電路的一非耦合諧振頻率及該第一耦合諧振頻率，而針對該傳輸器線圈與該接收器線圈之間的一耦合來判定一耦合因子評估；一配接器，其用於回應於該耦合因子評估而設定一操作參數。

本發明在許多實施例中可提供改善的電力轉移。在許多實施例中，其可提供改善的初始性能及/或對一較佳操作點之更快的調適及會聚。在許多實施例中，該方法可提供電力轉移對改變的操作條件之改善的調適。該方法一般可提供有利的電力轉移操作及性能，同時允許低複雜性的實施方案。該方法可允許一耦合因子之有效率及/或可靠及/或準確的判定，其可允許電力轉移之一般係重要的參數之改善的調適，從而允許改善的電力轉移。

該方法的一具體優點在於，在許多實施例中，其可完全以電力傳輸器為基礎，其中不必然在電力接收器處執行具體評估程序或計算。此在許多情景中可降低成本。其可促進實施方案及/或提供改善的反向相容性。

耦合因子評估可係一耦合因子改變評估。

諧振電路的非耦合諧振頻率可係當從該諧振電路至不屬於該諧振電路之一部分的電感器不存在電感耦合時的一諧振頻率。輸出諧振電路的非耦合諧振頻率可係當傳輸器線圈未耦合至接收器線圈（一般亦未耦合至任何其他電感器）時的一諧振頻率。

第一耦合諧振頻率可係輸出諧振電路在此經耦合至接收器線圈107時且當電力接收器係位於用於電力傳輸之一電力傳輸定位時的一諧振頻率。

在一些實施例中，在諧振測量時間區間期間，電力轉移輸入諧振電路具有不小於20、50、100、或甚至500的一品質因子。

根據本發明之一可選特徵，該諧振偵測器經配置以在該諧振測量時間區間期間控制該驅動器以產生該驅動信號以具有一變動的頻率，並回應於該驅動信號的一電壓、該驅動信號的一電流、及該驅動信號的該電壓與該驅動信號的該電流之間的一相位差中之至少一者而判定該第一耦合諧振頻率。

此可提供一特別有利的方法，且可導致耦合因子之高度有效且實際的判定，且因此導致一改善的操作參數設定。

根據本發明之一可選特徵，該諧振偵測器經配置以控制該驅動器從較高頻率朝向較低頻率對該驅動信號執行一頻率掃描，並將該第一耦合諧振頻率判定作為符合針對該驅動信號的一諧振標準的一第一偵測頻率。

此在許多實施例中可針對輸出諧振電路之耦合諧振頻率提供改善的偵測，且因此提供改善的耦合因子評估及改善的操作參數的設定，從而導致改善的電力轉移。

根據本發明之一可選特徵，該諧振測量時間區間係在一電力轉移操作的一初始化期間，且該操作參數係用於該電力轉移操作的一初始操作參數。

該方法可允許改善的電力轉移之初始化。該方法可允許朝向電力轉移的一最佳操作點之更快及/或更可靠的會聚。

根據本發明之一可選特徵，該驅動器經配置以在一電力轉移階段期間根據一重複時間框產生該驅動信號，該重複時間框包含至少一電力轉移時間區間及至少一測量時間區間，且其中該諧振測量時間區間係包含在一測量時間區間中。

該方法可允許在一電力轉移期間對改變的操作條件之改善的調適，諸如具體而言，對電力接收器相對於電力傳輸器之移動的改善調適。

在許多實施例中，該測量時間區間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）偵測時間區間的該持續時間不小於該時間框的70%、80%、或90%。該（等）測量時間區間的一持續時間在許多場景中可不超過5msec、10msec、或50msec。

根據本發明之一可選特徵，該操作參數係控制該電力轉移信號之一電力位準的一參數。

在許多實施例中，此可提供特別有利的操作。

該控制電力轉移信號之一電力位準的參數可具體地係驅動信號的一參數，諸如驅動信號的頻率、工作週期、相位、電流、及/或電壓。

根據本發明之一可選特徵，該操作參數係一電力迴路參數，該電力迴路參數係一電力控制迴路的一迴路參數，該電力控制迴路經配置以回應於從該電力接收器接收的電力控制訊息而調適該電力轉移信號的一電力位準。

在許多實施例中，此可提供特別有利的操作。其可允許針對目前情況來動態地調適及/或最佳化電力轉移的控制響應。該方法可在許多情況中允許更快的控制操作，同時仍確保控制迴路的穩定性。

該迴路參數可具體地係一迴路增益及/或迴路延遲。

根據本發明之一可選特徵，該評估電路進一步經配置以回應於該電力轉移輸入諧振電路的一非耦合諧振頻率來判定該耦合因子評估。

在許多情景中，此可允許改善的耦合因子之評估。其可促進耦合因子評估的判定。

電力轉移輸入諧振電路的非耦合諧振頻率可係該電力轉移輸入諧振電路在接收器線圈未耦合至傳輸器線圈（一般亦未耦合至任何其他電感器）時的一諧振頻率。

根據本發明之可選特徵，該諧振偵測器進一步經配置以在該諧振測量時間區間期間判定該輸出諧振電路的一第二耦合諧振頻率，該第二操作諧振頻率係該輸出諧振電路在該電力接收器存在時的一不同諧振頻率；且該評估電路進一步經配置以回應於該第二操作諧振頻率而判定該耦合因子評估。

在許多實施例中，此可提供特別有利的及/或增易的操作及/或效能。

根據本發明之一可選特徵，該評估電路經配置以回應於下列方程式中之至少一者而判定該耦合因子評估 及

其中f _p係該諧振輸出電路的該非耦合諧振頻率，f _s係該電力轉移輸入諧振電路的一非耦合諧振頻率，Fres1係該第一耦合諧振頻率，Fres2係一第二耦合諧振頻率，且k係該耦合因子。

在許多實施例中，此可提供特別有利的及/或增易的操作及/或效能。

根據本發明之另一態樣，提供一種無線電力轉移系統，其包含一電力傳輸器及一電力接收器，該電力傳輸器經配置以經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至該電力接收器；該電力傳輸器包含：一輸出諧振電路，其包含一傳輸器線圈及至少一電容器；一驅動器，其經配置以產生用於該輸出諧振電路的一驅動信號，以產生該感應式電力轉移信號；一諧振偵測器，其經配置以在一諧振測量時間區間期間判定該輸出諧振電路的一第一耦合諧振頻率，該第一耦合諧振頻率係該輸出諧振電路針對將該傳輸器線圈耦合至該電力接收器之一電力轉移輸入諧振電路的一接收器線圈時的一諧振頻率，該電力轉移輸入諧振電路在該諧振測量時間區間期間具有不小於十的一品質因子；一評估電路，其經配置以回應於該輸出諧振電路的一非耦合諧振頻率及該第一耦合諧振頻率，而針對該傳輸器線圈與該接收器線圈之間的一耦合來判定一耦合因子評估；一配接器，其用於回應於該耦合因子評估而設定一操作參數；且該電力接收器包含一電力轉移輸入諧振電路，該電力轉移輸入諧振電路包含用於從該電力傳輸器提取電力的一接收器線圈107及至少一電容器；該電力轉移輸入諧振電路在該諧振測量時間區間期間具有不小於十的一品質因子。

根據本發明之一可選特徵，該電力接收器進一步包含一電路，該電路用於在該諧振測量時間區間期間從一電力轉移模式切換至一測量模式，在該電力轉移模式中該品質因子未經限制為不小於十，該品質因子在當該電力接收器於該測量模式中操作時不小於十。

在許多實施例中，此可提供特別有利的及/或增易的操作及/或效能。

根據本發明之一可選特徵，該電力接收器進一步包含一電路，該電路用於在該諧振測量時間區間期間使該電力轉移輸入諧振電路短路。

在許多實施例中，此可提供特別有利的及/或增易的操作及/或效能。

根據本發明之另一態樣，提供一種操作用於一電力傳輸器之操作方法，該電力傳輸器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；該電力傳輸器包含：一輸出諧振電路，其包含一傳輸器線圈及至少一電容器；且該方法包含：產生用於該輸出諧振電路的一驅動信號，以產生該感應式電力轉移信號；在一諧振測量時間區間期間判定該輸出諧振電路的一第一耦合諧振頻率，該第一耦合諧振頻率係該輸出諧振電路針對將該傳輸器線圈103耦合至該電力接收器之一電力轉移輸入諧振電路的一接收器線圈107時的一諧振頻率，該電力轉移輸入諧振電路在該諧振測量時間區間期間具有不小於十的一品質因子；回應於該輸出諧振電路的一非耦合諧振頻率及該第一耦合諧振頻率，而針對該傳輸器線圈與該接收器線圈之間的一耦合來判定一耦合因子評估；及回應於該耦合因子評估而設定一操作參數。

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Ki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的感應式電磁電力轉移信號。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相容系統一般係在從95 kHz至205 kHz的範圍中，或對於Ki相容系統一般係在20 kHz至80 kHz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500 mW、1 W、5 W、50 W、100 W、或500 W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5 W的電力範圍中；對於Qi規格版本1.2係至多15 W；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）係在至多100 W的範圍中；且對於非常高電力應用（諸如例如對於Ki廚房應用）係超過100 W且至多多於2000 W。

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或Ki規格（除了本文描述（或隨之發生）的修改及加強外）或適用於正由無線充電聯盟開發之更高電力廚房規格的一實施例來描述。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）。

對於許多無線電力轉移系統（且具體地諸如Ki的高電力系統）利用諧振電力轉移，其中傳輸器線圈103係諧振電路的一部分且一般接收器線圈107亦係諧振電路的一部分。在許多實施例中，諧振電路可係串聯諧振電路，且因此傳輸器線圈103及接收器線圈107可與一對應的諧振電容器串聯耦接。諧振電路的使用往往提供更有效率的電力轉移。

在大多數電力轉移系統中，在電力轉移起始之前建立電力傳輸器101與電力接收器105之間的一通訊通道。當通訊已經設定且已達成兩個裝置之識別時，電力傳輸器101可開始電力傳輸至電力接收器105。

用於電力傳輸器101及電力接收器105之電力轉移函數的電性等效圖之實例係繪示於圖2中。一廣泛的電力傳輸器及電力接收器可存在於一給定系統中，且這些可具有實質上不同的特性及參數。例如，線圈大小、感應值、及負載可實質上改變。因此，如圖2中所具體表示的系統參數在實務上於不同的裝置、機械構造、定位等之間可顯著地改變。具體而言，電力接收器的擺置（且因此接收器線圈107及傳輸器線圈103的相對定位）實質上影響線圈之間的耦合（即，一次（電力傳輸器側）電感器Lp與二次（電力傳輸器側）電感器Ls之間的耦合），且因此可顯著地改變系統行為。

此外，電力接收裝置可具有數種不同模式，其中該等電力接收裝置以諸如在不同模式中將若干負載切換至開或關的方式來操作。例如，對於電力接收器係一氣炸鍋器具，可導通及斷開加熱元件。此可例如導致一非常實質的負載階(load step)，從例如50至1200 W，且反之亦然。進一步，此類負載切換可在裝置操作期間重複，以維持溫度恆定。

系統亦可含有非線性負載，例如，電力接收器可驅動一馬達，諸如一食物處理器的馬達，而非一電阻式組件。此導致系統完全不同的響應，且此特別對於控制系統設計具有大幅影響。

正常來說，無線電力轉移系統採用一電力控制迴路，以將該系統操控導向適當的操作點。此電力控制迴路改變從電力傳輸器傳輸至電力接收器的電力量。所接收之電力（或電壓或電流）可經測量，且一誤差信號可與設定點電力值一起產生。該器具將此誤差信號發送至電力傳輸器中之電力控制功能以減少靜態誤差（理想上減少至零）。

然而，由於系統性能及操作係取決於現有的電力傳輸器及電力接收器組合及擺置而大幅改變，所以適當的操作點亦大幅改變。此包括在電力轉移的起動/初始化的條件，且因此最佳初始操作點亦大幅改變。

影響操作的一個關鍵參數係耦合因子。進一步，耦合因子往往取決於電力接收器相對於電力傳輸器（及具體而言，接收器線圈107相對於傳輸器線圈103）的定位，且因此取決於具體的操作條件。相較之下，大多數圖2的其他參數往往係已知的，且具體電力傳輸器及接收器線圈107組合傾向於相對恆定。因此，除了耦合因子之外，大多數所有相關系統參數可係已知的。耦合因子取決於數個參數，具體而言包括線圈之大小/幾何形狀，以及電力傳輸器與電力接收器之間的距離。

在圖1的系統中，該系統包含評估一耦合因子及回應於該耦合因子而調適一操作參數的功能。具體而言，在許多實施例中，控制迴路的一參數（諸如開迴路轉移函數及/或迴路增益）可經調適以最佳化及控制閉迴路性能。作為另一實例，較佳（一般係初始）的操作點（諸如，電力位準）可取決於耦合因子而調適。在一些實施例中，測量及調適可在電力轉移之前執行，或者可替代地或額外地在電力轉移之後執行。

作為一例示性操作，當一電力接收器放置於一電力傳輸器上時，可建立其等之間的通訊。此可允許電力傳輸器開始傳輸電力，但首先需要建立一合適的操作點。一個選項會是選擇一非常安全且可靠的操作點，其可保證在最糟情景下操作係可能的，之後在電力轉移期間漸進地調適操作點。然而，此一方法往往緩慢且沒效率，且實際上在許多情景中，可能無法漸進地調適最佳操作點（例如，系統可能卡在局部最大值上而無法繼續至全域最大值）。

因此，可係較佳的是，判定一所欲操作點，並且在此所欲操作點處或附近來起始操作。可使用所有已知系統參數來評估所欲操作點。這些可例如包含（或由下列組成）：一次及二次電感；一次與二次諧振；負載電阻、電力、及電壓；及耦合因子。在所有這些參數係已知情況下，可計算電力路徑的轉移函數，並可判定初始操作點。然而，雖然大多數參數可由電力傳輸器得知（例如，基於來自電力接收器之電力接收器參數的通訊），但耦合因子取決於裝置的擺置/錯位，且因此無法事先得知。

在實例中，電力傳輸器可因此繼續測量/評估耦合因子。此可例如藉由判定電力傳輸器諧振電路在由電力接收器加載時的一或多個諧振頻率來完成。電力接收器可在此一測量期間進入至一高Q模式，且諧振頻率可由電力傳輸器藉由一驅動傳輸器線圈103的信號之頻率掃描來判定。基於諧振頻率，耦合因子可基於電力接收器諧振頻率與電力傳輸器諧振頻率的自由振盪諧振頻率來計算。

可接著使用此耦合因子來計算完整的轉移函數，並接著計算初始操作點及所需操作參數（諸如，初始電力位準及/或迴路增益）。將操作參數設定至所計算的值可允許從電力轉移開始時達到該初始操作點，此將導致適當電力/電流遞送至電力接收器。

實際上，藉由在電力轉移之前測量電力轉移系統的耦合因子，可作出系統響應的較佳評估。此可導致初始操作點（頻率、電力信號的工作週期、迴路增益等）的較佳選擇。此可允許更快地達到所欲電力位準。進一步，此一方法可降低發生過電壓或過電流狀況的風險。

再者，在電力轉移期間測量耦合因子並基於此一測量調適該（等）操作參數可提供改善的性能，且一般可提供更精確的最佳化及調適。

圖3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301，該驅動器可產生饋送至傳輸器線圈103的驅動信號，該傳輸器線圈繼而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。傳輸器線圈103係一輸出諧振電路的一部分，其包含傳輸器線圈103及電容器303。在實例中，輸出諧振電路係一串聯諧振電路，但應理解在其他實施例中，該輸出諧振電路可係一並聯諧振電路。應理解，可使用任何合適的諧振電路，包括包括多個電容器及/或電容器者。

驅動器301產生電流及電壓，該電流及電壓經饋送至輸出諧振電路，且因此經饋送至傳輸器線圈103。驅動器301一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301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4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5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305，該電力傳輸器控制器經配置以根據所欲操作原理來控制電力傳輸器101的操作。具體而言，電力傳輸器101可包括根據Qi規格或Ki規格執行電力控制所需的許多功能。

電力傳輸器控制器305經具體配置以控制由驅動器301所進行之驅動信號的產生，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305包含電力迴路控制器，該電力迴路控制器回應於在電力轉移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。

電力傳輸器控制器305可進一步包含用於與電力接收器105通訊的功能。例如，電力傳輸器控制器305可經配置以藉由調變電力轉移信號來傳輸資料至電力接收器105，並藉由偵測電力轉移信號的負載調變來從電力接收器105接收資料。應理解，在其他實施例中，可使用其他通訊手段，諸如可實施一分開的通訊功能，諸如NFC通訊。

使用包括傳輸器線圈103的諧振電路係已眾所周知，以在許多情景中提供一更有效率的電力轉移。此外，具有亦採用諧振電路的電力接收器（即，其中接收器線圈107係諧振電路的一部分）可導致諧振電力轉移，其諸如藉由控制驅動信號的頻率而提供數個優點，該等優點包括高效率的電力轉移及易於控制電力轉移。

圖6繪示電力接收器105的一些例示性元件。

接收器線圈107經由一電容器603耦接至一電力接收器控制器601，該電容器與接收器線圈107一起形成一輸入諧振電路。因此，電力轉移可係諧振電路之間的諧振電力轉移。

電力接收器控制器601經由一開關607將接收器線圈107耦接至一負載605，該開關具體地可能夠使負載605短路。電力接收器控制器601包括一電力控制路徑，該電力控制路徑將由接收器線圈107提取的電力轉換成一用於負載605的合適供應。在一些實施例中，電力接收器控制器601可提供一直接電力路徑，該直接電力路徑僅將輸入諧振電路連接至開關607或負載605，即，電力傳輸器控制器303的電力路徑可僅由兩條電線來實施。在其他實施例中，電力路徑可包括例如整流器及可能的平滑電容器，以提供一DC電壓。在又其他實施例中，電力路徑可包括更複雜的功能，諸如電壓控制電路系統、阻抗匹配電路系統、電流控制電路系統等。類似地，應理解在一些實施例中可僅存在開關607，且在一些實施例中負載605可永久耦接至輸入諧振電路。

此外，電力接收器控制器601可包括執行電力轉移所需的各種電力接收器控制器功能，且具體地包括根據Qi或Ki規格執行電力轉移所需的功能。

電力接收器控制器601可進一步包含用於與電力傳輸器101通訊的功能。例如，其可經配置以解碼及解調變經調變至電力轉移信號上的資料，且其可經配置以藉由負載調變電力轉移信號來傳輸資料至電力傳輸器101。在一些實施例中，可採用一分開的通訊功能，諸如一NFC通訊功能。

在操作中，該系統經配置以控制驅動信號，使得電力轉移信號獲得合適的操作參數/特性，且使得電力轉移在一合適的操作點下操作。為了這樣做，電力傳輸器經配置以使用一電力控制迴路來控制驅動信號的參數，其中該電力轉移信號/驅動信號的一電力特性係回應於從電力接收器接收的電力控制誤差訊息而經控制。

電力接收器在規則的（且一般而言頻繁的）間隔下傳輸一電力控制誤差訊息至電力傳輸器。電力接收器105包含用於支援此一電力控制迴路的功能，例如，電力接收器控制器601可連續地監測提供至負載的負載信號之電力或電壓，並偵測此是否高於或低於一所欲值。其可在規則的間隔下產生請求增加或減少電力轉移信號之電力位準的一電力控制誤差訊息，且其可傳輸此電力控制誤差訊息至電力傳輸器。

當從電力接收器接收電力控制誤差訊息時，傳輸控制器305可判定應如何修改驅動信號參數，以按照請求來增加或減少電力轉移信號之電力位準。接著，其可因此控制及調適驅動信號參數。

因此，採用控制電力轉移信號之電力特性的電力控制迴路，以導致在電力接收器處的所欲操作點。電力轉移的操作因此係藉由一電力控制迴路所控制，且此有效的操作對系統性能而言係重要的。將電力控制迴路初始化或調適至操作條件因此對最佳性能而言係重要的。

在所描述之系統中，電力傳輸器包含用於評估耦合因子及用於基於耦合因子來調適電力轉移系統（及具體而言，電力控制迴路）之操作的功能。

電力傳輸器具體地經配置以在其經耦合至電力接收器（且具體而言，經耦合至接收器線圈107及輸入諧振電路）時，回應於該輸出諧振電路（及/或等效於驅動信號）之一或多個諧振頻率的偵測/測量來判定耦合因子。接著，其可因此調適電力轉移系統的操作。

電力傳輸器101包含諧振偵測器307，該諧振偵測器經配置以在一諧振測量時間區間期間判定輸出諧振電路的一耦合操作諧振頻率，其中該耦合諧振頻率係輸出諧振電路在電力接收器存在時（即，當傳輸器線圈103經耦合至電力接收器的接收器線圈107時）的一諧振頻率。當傳輸器線圈103經耦合至接收器線圈107時，該耦合諧振頻率因此反映出輸出諧振電路的一有效諧振頻率。由於兩個線圈的耦合，因此傳輸器線圈103的有效電感係不同於當其未耦合至任何接收器線圈107時之傳輸器線圈103的自感。類似地，接收器線圈107的有效電感係不同於當其未耦合至任何傳輸器線圈103時之接收器線圈107的自感。結果，當未耦合時，有效諧振將與自諧振不同。此外，由於兩個線圈（且因此兩個諧振電路）的耦合，因此驅動信號將有效地經歷兩個（不同）諧振頻率，即，由於耦合該輸出諧振電路將有效地具有兩個諧振頻率，且其中這些諧振頻率與該輸出諧振電路的自（非耦合）諧振頻率不同。

輸出諧振電路的有效或耦合諧振頻率在其未耦合至任何其他電感器時將與該輸出諧振電路的自諧振頻率不同，且該差值將取決於該耦合。因此，偵測輸出諧振電路的耦合或操作諧振頻率可提供關於耦合至接收器線圈107的資訊，且此可在電力傳輸器101中用以評估耦合因子。

諧振偵測器307經耦接至一評估電路309，該評估電路經配置以至少基於諧振輸出電路之耦合諧振頻率及非耦合諧振頻率，而針對傳輸器線圈103與接收器線圈107之間的耦合來判定一耦合因子評估。輸出諧振電路的非耦合頻率係該輸出諧振電路在其未耦合至一電感器（且具體而言，耦合至接收器線圈107）的諧振頻率。非耦合諧振頻率亦稱為輸出諧振電路的自諧振頻率。

因此，評估電路309經配置以基於傳輸器線圈103與接收器線圈107之間的耦合對輸出諧振電路之諧振頻率所具有的效果來評估耦合因子。

評估電路309經耦接至一配接器311，該配接器經配置以回應於耦合因子評估而設定一操作參數。在一些實施例中，該設定可係一相對或絕對設定。配接器311可藉由以一給定量增加或減少一參數值來執行操作參數的相對設定，例如，其可增加或減少來自電流值的電力位準。

在一些實施例中，配接器311可經配置以針對一電力傳輸信號參數來調適或設定一操作值，且具體而言，針對控制電力轉移信號之電力位準的電力轉移信號來設定一參數值。此類參數值可包括電力轉移信號的頻率（其影響諧振電力轉移系統之電力位準）、相位、振幅（電流及/或電壓）、或工作週期。

例如，對於一高耦合因子，線圈之間的電力轉移可係有效率的且因此可設定一高電力位準，而對於一低耦合因子，該電力轉移係較沒效率且因此應將其設定至一較低位準。

因此，藉由評估耦合因子，有可能判定一合適的電力位準，且當開始一電力轉移操作時，此可以藉由適當地設定電力轉移信號的操作參數來將該電力位準設定為一所欲值而初始化。

適當的電力位準可例如使用已在製造期間產生的一查找表(look-up-table, LUT)來判定。例如，基於針對具有不同特性（例如線圈尺寸、電力接收器電感值等）之不同電力接收器所執行的測量，可針對不同的耦合因子來判定合適的電力位準並將該等電力位準儲存在LUT中。在操作期間，當以一新的電力接收器來初始化一新的電力轉移時，電力接收器可傳輸相關參數值至電力傳輸器，該電力傳輸器可進一步評估耦合因子。可使用所得之值在LUT中執行表查找，且可以對應的電力位準來初始化電力轉移。LUT可具體地輸出合適的值，以用於驅動信號的頻率、工作週期、及/或振幅。配接器311可接著例如將此資訊提供至電力傳輸器控制器305，該電力傳輸器控制器可控制驅動器301以產生具有這些特性的一驅動信號。因此，該系統可以合適的參數來起始電力轉移，接著之後可由電力控制迴路執行調適。

在一些實施例中，配接器311可替代地或額外地調適電力控制迴路的電力控制迴路參數，該電力控制迴路基於從電力接收器(105)接收的電力控制訊息來控制電力轉移信號的電力位準。

電力控制迴路的開迴路性能係很大程度地取決於耦合因子，且因此閉迴路性能亦係如此。實際上，在許多情景中，閉迴路可能僅對於一些耦合因子的值係穩定的。一般而言，迴路的增益可實質上與耦合因子呈比例，且隨著耦合因子可實質上改變，該增益亦可改變。迴路之增益的變化直接影響閉迴路的時間（及頻率）響應，包括迴路的穩定性。配接器311可經配置以修改迴路增益以補償耦合因子的變化，使得整體增益可處於一所欲位準。此可以一更快作用的迴路提供最佳化性能，因為其不必設定迴路增益以在最糟情景下確保穩定性。

在一些實施例中，可作出迴路之更複雜的調適，諸如延遲或（開迴路）頻率響應的調整。此可提供一更靈活的調適，其可允許性能被更精確地客製化。例如，過濾器響應可經調適以防止任何潛在的自振盪及不穩定性。

對於電力轉移信號的電力位準而言，參數可例如藉由在設計/製造期間的測量及實驗來判定，其中將適當的參數儲存在一LUT中。實際上，相同的LUT可儲存用於控制迴路及用於電力位準設定兩者的參數。

應理解，可調適的操作參數不限於電力位準參數或迴路參數，在一些實施例中可替代地或額外地設定其他參數，諸如一異物偵測參數或一通訊參數。

在不同實施例中，評估器309可使用不同的方法來判定耦合因子。如圖7之實例所繪示，輸出諧振電路在耦合至輸入諧振電路時的響應係包括兩個諧振者。圖7顯示一般系統參數之響應（驅動信號之恆定電壓振幅的一次電流之振幅及相位）的一實例，且如所清楚地繪示，該響應包含兩個諧振峰。

圖8繪示耦合輸出諧振電路的諧振頻率如何針對不同的耦合係數k而改變的一實例。在實例中，輸出諧振電路及輸入諧振電路兩者的非耦合諧振頻率係處於0.3×10 ⁵之標準化頻率。如可見，耦合的案例導致高於非耦合頻率的一第一諧振頻率及低於該非耦合頻率的一第二諧振頻率。如亦可見，諧振頻率對耦合因子有強烈的相依性，其中該差異隨著一增加的耦合因子而增加。

圖9繪示對應於圖8的一實例，但其中輸出諧振電路的標準化平均非耦合諧振頻率係在0.268 ×10 ⁵處，且輸入諧振電路的標準化平均非耦合諧振頻率仍在0.3 ×10 ⁵處。如可見，此導致稍微不同的耦合諧振頻率。

在一些實施例中，可在製造及設計期間針對相關電力傳輸器及接收器線圈107組合來執行如圖8及9中所示之此類相依性的測量。結果可儲存在包括於電力傳輸器中的LUT（或例如，集中儲存並在設定一新的電力轉移時提取）。在判定一耦合諧振頻率後，可藉由評估器309來執行一表查找以導出一評估耦合因子。

在一些實施例中，諧振偵測器307可經配置以在諧振測量時間區間期間藉由改變驅動信號的頻率來偵測耦合諧振頻率，且具體而言，其可在可對應於頻率區間的一頻率範圍內執行頻率掃描，其中，預期該耦合諧振頻率係位於該頻率區間中，或在該頻率區間內可將耦合因子視為高到足以提供可接受的電力轉移。諧振偵測器307可接著監測驅動信號，且其可偵測例如電流或電壓振幅的極限。例如，對於串聯諧振電路，諧振偵測器307可控制驅動器301以在一範圍內且以一固定電壓振幅來改變頻率。其可接著針對不同頻率測量電流振幅，並判定其最高電流振幅經判定的耦合諧振頻率。作為另一實例，諧振偵測器307可偵測驅動信號之電流與電壓之間的相位差何時係零（或接近零），即，當輸出諧振電路的負載係純電阻時。若頻率區間內未偵測到耦合諧振頻率，則此可指示耦合因子不在電力轉移的合適區間內，且可終止電力轉移。

在一些實施例中，驅動信號的頻率掃描可係從較高頻率朝向較低頻率，且可將耦合諧振頻率判定成第一偵測頻率符合一諧振標準（例如，信號之電流或電壓振幅的極值、或電壓與電流之間的零相位差）的耦合諧振頻率。因此，可偵測到的是第一局部極限，而非例如偵測全域極限。

此一方法可允許偵測到該兩者之最高耦合諧振頻率。發明人已意識到，耦合諧振頻率針對變動的耦合因子的最大變化發生在最高耦合諧振頻率，且因此，此一般可被有利地使用，尤其是如果僅使用一個耦合諧振頻率。

在一些實施例中，可偵測並使用兩個耦合諧振頻率來判定耦合因子評估。例如，可提供兩個分開的LUT各別用於較低及較高耦合諧振頻率，且可將耦合因子評估判定成兩個表查找結果的平均值。

在其他實施例中，可使用用於判定輸出諧振電路之耦合諧振頻率的其他方法。例如，在一些實施例中，可使用連續近似方法。在以頻率區間上之諧振頻率的判定為基礎時，此一方法將係高度有利的且有用的。該方法可允許諧振頻率或頻率的快速偵測。

在一些實施例中，電力接收器可與系統參數（諸如，非耦合諧振頻率及/或對電力傳輸器的接收器線圈電感）通訊，且此可用於從該耦合諧振頻率判定耦合因子。例如，LUT亦可取決於這些電力接收器因子，或可針對不同的電力接收器提供不同的LUT（實際上在一些實施例中，可由電力接收器提供LUT）。

在一些實施例中，耦合因子的判定可基於解析公式。具體而言，評估電路309可經配置以回應於下列方程式中之至少一者來判定耦合因子評估

其中f _p係該諧振輸出電路的該非耦合諧振頻率，f _s係該電力轉移輸入諧振電路的一非耦合諧振頻率，Fres1係最高耦合操作諧振頻率，Fres2係最低耦合諧振頻率，且k係該耦合因子。

這些方程式應用於耦合諧振電路，且可由諧振偵測器307（直接或間接地）使用。

在一些實施例中，可僅使用方程式之一者，且實際上，耦合因子評估可僅基於耦合諧振頻率之一者。例如，如所描述，可藉由在一掃描中從較高頻率至較低頻率偵測第一峰來判定最高耦合諧振頻率。基於上文之第一方程式，且各別使用輸入諧振電路及輸出諧振電路之非耦合諧振頻率的已知值，此最高耦合諧振頻率可接著用於計算耦合因子評估。

可使用相同的方法以基於最低耦合諧振頻率來判定耦合因子。

在一些實施例中，可測量最高及最低耦合諧振頻率兩者，且兩個方程式均可使用。例如，可各別使用第一及第二方程式及各別測量之耦合諧振頻率來計算兩個耦合因子值，且可將耦合因子評估作為兩者的平均值來產生。在其他實施例中，可計算耦合因子評估作為導致上文之方程式與所測量值之間的最低誤差者。

在一些實施例中，可使用該兩個耦合諧振頻率及該兩個方程式，但不使用輸入諧振電路的非耦合諧振頻率。然而，可使用上文之方程式及該兩個耦合諧振頻率來評估此變數。在此一方法中，可因此使用一更複雜的評估及計算，以免除電力傳輸器得知輸入諧振電路之具體特性的必要性。對於在一些電力接收器可能無法傳達此資訊的一現有系統中之實施方案而言，此一方法可係特別有用的。

所描述之方法係基於由輸出諧振電路對輸入諧振電路的耦合所引起之諧振頻率的改變來評估耦合因子。該改變係取決於耦合因子，但亦取決於輸入諧振電路的品質因子Q。此可見於圖10至圖14中，其等顯示兩個耦合諧振頻率如何針對不同的耦合因子（在各圖表內，k=[0.1, 0.2,…0,9]）而改變，亦顯示該改變係如何取決於Q值（如可藉由比較不同圖表所見，該等圖表各別顯示Q= 1000, 10, 3, 1, 0.1的圖表）。

在該方法中，輸入諧振電路的品質因子在諧振測量時間區間不小於十，且其一般可更高。此可導致該（等）耦合諧振頻率的偵測係可靠的且合理地準確的，且因此在耦合因子評估中同樣地可靠且準確。這可因此確保操作點的調適係可靠的且可允許有效率的操作。

在一些實施例中，可藉由輸入諧振電路的Q值總是高於十（即，藉由將電力接收器設計成輸入諧振電路總是具有一高於10的品質因子）來確保在諧振測量時間區間期間之高的Q。然而，此一般係與將適當電力提供至負載的期望相抵觸。

例如，對於Ki系統，藉由一般電力值之輸入諧振電路的負載導致一般小於5（且通常小於2）的Q值。

在許多實施例中，電力接收器可因此經配置以將操作模式從在該諧振測量時間區間外達至少一些時間之一較低品質因子模式切換至一較高品質因子模式，該較高品質因子模式在諧振測量時間區間期間具有至少10之一Q值。此可允許有效率的電力傳輸及有效率的耦合因子評估。因此，電力接收器可經配置以在品質因子不小於十的諧振測量時間區間期間從一電力轉移模式（其中品質因子未經限制為高於10，且在該電力轉移模式期間，實際上該品質因子可實質上小於10以允許有效率的電力轉移）切換至一測量模式。

此可例如藉由開關607達成。例如，若電力路徑將開關607及負載605直接耦接至輸入諧振電路，則該開關可在該（等）諧振測量時間區間外將正常的負載605耦接至輸入諧振電路。然而，在該（等）諧振測量時間區間期間，開關607可解耦負載605。對於一輸入並聯諧振電路，開關607可例如斷接負載605，使得沒有電流從輸入諧振電路被汲取。相較之下，對於一輸入串聯諧振電路，開關607可藉由使負載605短路來解耦該負載，從而在諧振測量時間區間期間使電力轉移輸入諧振電路短路。

在一些實施例中，此一品質因子的變化可在沒有包含特定功能的電力接收器之情況下發生。例如，在一些實施例中，負載可固有地在本質上於起動期間提供一短路，其可在固有地具有高Q輸入諧振電路的電力轉移之前允許一諧振測量時間區間。例如，當負載係馬達時，其幾乎可作為一短路而起動。作為另一實例，當一整流器及一較大的輸出電容器存在於電力路徑中時，此在該電容器放電時亦將表現的幾乎像一短路。

在許多實施例中，諧振測量時間區間（或至少一諧振測量時間區間）可係在電力轉移之前。具體而言，耦合因子評估的判定及操作參數的設定可在電力轉移操作的初始化期間執行。因此，在電力轉移之前，電力傳輸器可針對具體的電力接收器及該電力接收器的具體定位來判定一合適的操作參數值。其可接著使用此參數值作為初始操作參數值來開始電力轉移。

例如，在許多實施例中，該方法可用於判定電力轉移信號的初始迴路增益及電力位準值。因此，系統可在更可能接近最佳操作點的狀態下起始電力轉移，且不需要緩慢且漸進的調適一初始最糟案例安全操作點。因此，可達成更快速的最佳化，且可降低無法達到最佳操作點的風險。

進一步，在預電力轉移耦合因子評估期間，電力接收器可進入一用於耦合諧振頻率偵測的測量模式。具體而言，開關607可使負載短路，以為輸入諧振電路提供一高的品質因子。當系統進入電力轉移階段時，電力接收器可切換回正常的電力轉移操作模式，且具體而言，可移除該短路。

在一些實施例中，可替代地或額外地在電力轉移階段期間施用該方法。在此一方法中，耦合因子評估對於調適迴路參數及性能可特別有用。例如，其可用於調適迴路參數，使得可針對電力接收器的不同定位來實質上達成相同的控制性能。因此，可達成改善的性能，且具體地降低對電力接收器之定位變化的敏感性。

在電力轉移階段期間採用該方法的許多實施例中，系統可經配置以在一時槽化(time slotted)模式下操作，其中測量及耦合諧振頻率偵測係在測量時間區間期間執行。可具體地在一重複時間框之減少的此類測量時間區間期間執行諧振測量時間區間，該重複時間框進一步包括在其期間電力經轉移至電力接收器的至少一電力轉移時間區間。

在此類實施例中，系統可因此在電力轉移階段期間利用時間劃分。具體而言，耦合諧振頻率的偵測及電力轉移可例如在分開的時間區間中執行，從而允許實質上降低之間的干擾。

在該實例中，驅動器301及傳輸器線圈103在電力轉移區間期間經配置以產生用於轉移電力至電力接收器之目的的一電磁電力轉移信號。此外，可在一測量時間區間期間將驅動信號用於偵測耦合諧振頻率，以判定耦合因子評估。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區間及至少一諧振測量時間區間。此一重複時間框的一實例係繪示於圖15中，其中由PT指示電力轉移時間區間，且由D指示測量時間區間（該等時間區間亦可稱為偵測時間區間）。在實例中，各時間框FRM僅包含一個諧振測量時間區間及一個電力轉移時間區間，且這些（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，其他時間區間亦可經包括在一時間框中（諸如例如，通訊區間），或是複數個諧振測量時間區間及/或電力轉移時間區間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，測量、通訊、及電力轉移因此在時域中分開，從而導致電力轉移對測量及耦合因子評估的交叉干擾降低。因此，可將由電力轉移之操作狀況的變化所導致的變異性及不確定性與測量及評估隔絕，此導致更可靠及準確的評估程序。進一步，其允許驅動信號經產生（及經最佳化）以用於耦合諧振頻率的偵測。具體而言，其允許諧振偵測器307執行頻率掃描，並執行用於此偵測的合適操作。

此外，其允許電力接收器具體地調適，以提供用於偵測之改善的或最佳的特性。具體而言，在許多實施例中，電力接收器可在電力轉移時間區間期間（在電力轉移時間區間期間，負載經耦接至輸入諧振電路，且因此該輸入諧振電路的品質因子係低的）從一電力操作模式切換至一測量模式（其中例如藉由開關607使該負載短路來確保該輸入諧振電路的品質因子係高的）。

因此，該時槽化方法可允許或促進在電力轉移階段期間之耦合因子評估的性能。

在一些實施例中，電力傳輸器可經配置以判定電力接收器相對於電力傳輸器（及具體而言，接收器線圈107相對於傳輸器線圈103）之錯位的指示或測量。具體而言，耦合因子越低，錯位便越高。進一步，在此類實施例中，電力傳輸器可經配置以產生一指示該錯位的使用者輸出。具體而言，其可提供一使用者警示，該使用者警示向使用者指示：若耦合因子低於一臨限，則應將電力接收器重新定位。

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。

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 105:電力接收器 107:接收器線圈/電感器；電力接收線圈 301:驅動器 303:電容器 305:電力傳輸器控制器；傳輸控制器 307:諧振偵測器 309:評估電路；評估器 311:配接器 601:電力接收器控制器 603:電容器 605:負載 607:開關 D:測量時間區間 FRM:時間框 Lp:一次（電力傳輸器側）電感器 Ls:二次（電力傳輸器側）電感器 PT:電力轉移時間區間 S1:開關 S2:開關 S3:開關 S4:開關

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〕繪示圖1之無線電力轉移系統之等效電路的實例； 〔圖3〕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4〕繪示用於電力傳輸器之半橋式反流器的實例； 〔圖5〕繪示用於電力傳輸器之全橋式反流器的實例； 〔圖6〕繪示根據本發明的一些實施例之電力接收器之元件的實例； 〔圖7〕繪示圖3之電力傳輸器之輸出諧振電路之響應的實例； 〔圖8〕繪示圖3之電力傳輸器之輸出諧振電路之耦合諧振頻率隨耦合因子而變動的實例； 〔圖9〕繪示圖3之電力傳輸器之輸出諧振電路之耦合諧振頻率隨耦合因子而變動的實例； 〔圖10〕繪示圖3之電力傳輸器之輸出諧振電路之響應的實例； 〔圖11〕繪示圖3之電力傳輸器之輸出諧振電路之響應的實例； 〔圖12〕繪示圖3之電力傳輸器之輸出諧振電路之響應的實例； 〔圖13〕繪示圖3之電力傳輸器之輸出諧振電路之響應的實例； 〔圖14〕繪示圖3之電力傳輸器之輸出諧振電路之響應的實例；及 〔圖15〕繪示圖1之無線電力轉移系統之時間框的實例。

103:傳輸器線圈/電感器

301:驅動器

303:電容器

305:電力傳輸器控制器；傳輸控制器

307:諧振偵測器

309:評估電路；評估器

311:配接器

Claims (14)

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： 一輸出諧振電路，其包含一傳輸器線圈(103)及至少一電容器(303)； 一驅動器(201)，其經配置以產生用於該輸出諧振電路(103)的一驅動信號，以產生該感應式電力轉移信號； 一諧振偵測器(307)，其經配置以在一諧振測量時間區間期間測量該輸出諧振電路的一第一耦合諧振頻率，該第一耦合諧振頻率係該輸出諧振電路針對將該傳輸器線圈(103)耦合至該電力接收器(105)之一電力轉移輸入諧振電路的一接收器線圈(107)時的一諧振頻率，該電力轉移輸入諧振電路在該諧振測量時間區間期間具有不小於十的一品質因子； 一評估電路(309)，其經配置以回應於該輸出諧振電路的一非耦合諧振頻率及該第一耦合諧振頻率，而針對該傳輸器線圈(103)與該接收器線圈(107)之間的一耦合來判定一耦合因子評估；及 一配接器(311)，其用於回應於該耦合因子評估而設定一操作參數。
2. 如請求項1之電力傳輸器，其中該諧振偵測器(307)經配置以在該諧振測量時間區間期間控制該驅動器(301)以產生該驅動信號以具有一變動的頻率，並回應於該驅動信號的一電壓、該驅動信號的一電流、及該驅動信號的該電壓與該驅動信號的該電流之間的一相位差中之至少一者而測量該第一耦合諧振頻率。
3. 如請求項1或2之電力傳輸器，其中該諧振偵測器(307)經配置以控制該驅動器(301)從較高頻率朝向較低頻率執行一頻率掃描，並將該第一耦合諧振頻率測量作為符合針對該驅動信號的一諧振標準的一第一偵測頻率。
4. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該諧振測量時間區間係在一電力轉移操作的一初始化期間，且該操作參數係用於該電力轉移操作的一初始操作參數。
5. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該驅動器(201)經配置以在一電力轉移階段期間根據一重複時間框產生該驅動信號，該重複時間框包含至少一電力轉移時間區間及至少一測量時間區間，且其中該諧振測量時間區間係包含在一測量時間區間中。
6. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該操作參數係控制該電力轉移信號之一電力位準的一參數。
7. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該操作參數係一電力迴路參數，該電力迴路參數係一電力控制迴路的一迴路參數，該電力控制迴路經配置以回應於從該電力接收器(105)接收的電力控制訊息而調適該電力轉移信號的一電力位準。
8. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該評估電路(309)進一步經配置以回應於該電力轉移輸入諧振電路的一非耦合諧振頻率來判定該耦合因子評估。
9. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該諧振偵測器(307)進一步經配置以在該諧振測量時間區間期間測量該輸出諧振電路的一第二耦合諧振頻率，該第二操作諧振頻率係該輸出諧振電路在該電力接收器(105)存在時的一不同諧振頻率；且該評估電路(309)進一步經配置以回應於該第二操作諧振頻率而判定該耦合因子評估。
10. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該評估電路(309)經配置以回應於下列方程式中之至少一者而判定該耦合因子評估 及

    

    

    其中f _p係該諧振輸出電路的該非耦合諧振頻率，f _s係該電力轉移輸入諧振電路的一非耦合諧振頻率，Fres1係該第一耦合諧振頻率，Fres2係一第二耦合諧振頻率，且k係該耦合因子。
11. 一種無線電力轉移系統，其包含一電力傳輸器及一電力接收器，該電力傳輸器經配置以經由一感應式電力轉移信號將電力無線地提供至該電力接收器(105)； 該電力傳輸器(101)包含： 一輸出諧振電路，其包含一傳輸器線圈(103)及至少一電容器(303)； 一驅動器(201)，其經配置以產生用於該輸出諧振電路(103)的一驅動信號，以產生該感應式電力轉移信號； 一諧振偵測器(307)，其經配置以在一諧振測量時間區間期間測量該輸出諧振電路的一第一耦合諧振頻率，該第一耦合諧振頻率係該輸出諧振電路針對將該傳輸器線圈103耦合至該電力接收器(105)之一電力轉移輸入諧振電路的一接收器線圈107時的一諧振頻率，該電力轉移輸入諧振電路在該諧振測量時間區間期間具有不小於十的一品質因子； 一評估電路(309)，其經配置以回應於該輸出諧振電路的一非耦合諧振頻率及該第一耦合諧振頻率，而針對該傳輸器線圈(103)與該接收器線圈(107)之間的一耦合來判定一耦合因子評估；及 一配接器(311)，其用於回應於該耦合因子評估而設定一操作參數；及 該電力接收器包含一 一電力轉移輸入諧振電路，其包含用於從該電力傳輸器提取電力的一接收器線圈107及至少一電容器；該電力轉移輸入諧振電路在該諧振測量時間區間期間具有不小於十的一品質因子。
12. 該無線電力轉移系統，其中該電力接收器進一步包含一電路，該電路用於在該諧振測量時間區間期間從一電力轉移模式切換至一測量模式，在該電力轉移模式中該品質因子未經限制為不小於十，該品質因子在當該電力接收器於該測量模式中操作時不小於十。
13. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該電力接收器進一步包含一電路，該電路用於在該諧振測量時間區間期間使該電力轉移輸入諧振電路短路。
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)的一電力傳輸器(101)之操作方法；該電力傳輸器(101)包含： 一輸出諧振電路，其包含一傳輸器線圈(103)及至少一電容器(303)； 且該方法包含： 產生用於該輸出諧振電路(103)的一驅動信號，以產生該感應式電力轉移信號； 在一諧振測量時間區間期間測量該輸出諧振電路的一第一耦合諧振頻率，該第一耦合諧振頻率係該輸出諧振電路針對將該傳輸器線圈(103)耦合至該電力接收器(105)之一電力轉移輸入諧振電路的一接收器線圈(107)時的一諧振頻率，該電力轉移輸入諧振電路在該諧振測量時間區間期間具有不小於十的一品質因子； 回應於該輸出諧振電路的一非耦合諧振頻率及該第一耦合諧振頻率，而針對該傳輸器線圈(103)與該接收器線圈(107)之間的一耦合來判定一耦合因子評估；及 回應於該耦合因子評估而設定一操作參數。

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