TW202245377A - 無線電力傳輸器及其操作方法 - 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測量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。一估計電路(205)在該至少一測量時間間隔期間，回應於來自該複數組平衡偵測線圈(207、209)之信號而判定用於該電力接收器(105)的一定位/耦合因數估計。

Description

無線電力傳輸器及其操作方法

本發明係關於無線電力轉移系統，且具體地但未排他地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。

無線充電聯盟係基於Qi規格的持續進行以開發出Ki規格（亦已知為無線廚房規格(Cordless Kitchen Specification)），其致力於將安全、可靠、及有效率的無線電力轉移提供給廚房器具。Ki支援至多2.2KW之更高的電力位準。

無線電力轉移的一潛在問題在於電力轉移性能明顯可取決於特定條件。具體而言，在效率、可達成的電力位準、調適回應時間等方面，電力轉移性能有重度取決於傳輸器線圈及接收器線圈如何相對於彼此定位的趨勢。大致上，針對對準且彼此更靠近的線圈，有達成更有效率及可靠的電力轉移之趨勢。

一般而言，電力轉移性能取決於耦合因數或係數，且耦合因數越高，則電力轉移越有效率。

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，對於欲在無需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之電力轉移功能，例如，所欲的是可使用完全平坦的操作台表面實施電力傳輸器。

實際上，電力傳輸器與電力接收器之間的空間關係，且因此耦合因數實質上可變化。在許多方案中，將係所欲的是能夠判定此類變化性質並調適例如電力轉移或提供使用者反饋。具體將所欲的是能夠判定電力接收器的相對定位及/或線圈之間的耦合因數。

已提出用於達成此目的之一些方法。一個此類方法係在主動表面上方包括複數個傳輸器線圈，且接著電力傳輸器在傳輸器線圈之間循序地切換，直到已判定傳輸器線圈的何者提供最佳的電力轉移。此傳輸器線圈接著係用於電力轉移。

然而，此類方法有得出次最佳解的趨勢，且無法提供理想的性能。電力接收器的定位判定有非常粗略的趨勢，且電力轉移操作的調適亦有受限的趨勢。

因此，用於電力傳輸器之經改善的操作將係有利的，且具體而言，允許增加靈活性、降低成本、降低複雜度、改善電力接收器定位及/或耦合因數估計、反向相容性、改善用於較高電力位準轉移的適用性、及/或改善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測量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；複數組串聯耦合的平衡偵測線圈，各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；一估計電路，其用於在該至少一測量時間間隔期間回應於來自該複數組平衡偵測線圈的信號而判定用於該傳輸器線圈與該電力接收器之一接收器線圈之間的一電磁耦合之一耦合因數估計。

本發明在許多實施例及方案中可提供用於該傳輸器線圈與該電力接收器之該接收器線圈之間的該電磁耦合之一耦合因數的改善估計。本發明在許多實施例中可允許改善的電力轉移，且具體可提供該電力轉移對改變的操作條件之改善的調適。

該重複時間框之該測量時間間隔可明確地定時以符合/包括該電力轉移信號及/或至該驅動器之該輸出級的一變化（例如AC）供應電壓的振幅之零交叉、與該等零交叉同步。

該耦合因數估計可係一耦合因數改變估計。

在許多實施例中，該測量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）測量時間間隔的該持續時間不小於該時間框的70%、80%、或90%。該（等）測量時間間隔的一持續時間在許多方案中可不超過5msec、10msec、或50msec。

該等偵測線圈係經平衡，因為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。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/該組平衡偵測線圈可串聯耦合。對於串聯耦合的偵測線圈/繞組，通過該等偵測線圈/繞組的電流可完全相同。在該至少一測量時間間隔期間來自該複數組平衡偵測線圈之該等信號可係由該電磁測試信號感應/引發/導致的信號。

在一些實施例中，該驅動信號在該測量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%。

在許多實施例中，此可針對該等偵測線圈提供指示不平衡的信號之改善及/或增易的測量/判定。具體可藉由該電力接收器的一負載提供對該加載的降低衝擊。在許多實施例中，該負載的降低衝擊可導致更準確的定位估計。

在一些實施例中，該驅動信號在該測量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%。

在一些實施例中，該驅動信號在該測量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%。

在一些實施例中，該驅動信號在該測量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%。

在一些實施例中，該驅動信號的一電壓振幅在該測量時間間隔期間實質上係恆定的。

此可在許多實施例中提供改善及/或增易的電力接收器定位估計。

各組平衡偵測線圈可包含兩個經配置的偵測線圈，使得由一電磁場在該兩個偵測線圈中感應且具體地由該傳輸器線圈產生的信號在來自該組平衡偵測線圈的該信號中彼此抵銷/補償/至少部分地對消。

來自一組平衡偵測線圈之一信號具體可係來自該組偵測線圈之該等偵測線圈之該等感應信號的一組合信號。該信號可係在該等偵測線圈之各者中所感應之電壓的合併/加總電壓（或包括此類電壓貢獻）。針對一組給定的偵測線圈，在該兩偵測線圈中感應的信號之間的不平衡可由該信號的一電壓（且具體一電壓振幅）及/或相位指示。

該估計電路經配置以在該至少一測量時間間隔期間回應於來自該複數組平衡偵測線圈的信號而判定用於該傳輸器線圈與該電力接收器之一接收器線圈之間的一電磁耦合之一耦合因數估計。

此具體可提供該電力轉移之改善的操作，並可允許該電力轉移對改變條件的調適。

根據本發明之一可選特徵，該耦合因數估計係一相對耦合因數估計。

此在許多實施例及方案中具體可提供有利的性能。該相對耦合因數估計可指示該耦合因數之改變。

根據本發明之一可選特徵，該估計電路經配置以針對該等平衡偵測線圈組之至少一第一者的一增加振幅將該耦合因數估計判定為一減小的耦合因數。

此在許多實施例及方案中具體可提供有利的性能。

根據本發明之一可選特徵，該估計電路經配置以針對該等平衡偵測線圈組之至少兩者之間的一增加的振幅差異將該耦合因數估計判定為一減小的耦合因數。

此在許多實施例及方案中具體可提供有利的性能。

根據本發明之一可選特徵，該電力傳輸器包含一配接器，其經配置以回應於該耦合因數估計而調適一電力迴路參數，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接收自該電力接收器之電力控制訊息而調適該電力轉移信號的一電力位準。

此在許多實施例及方案中具體可提供有利的性能。其可提供改善的電力轉移，並可允許該操作對改變條件之改善的調適。

根據本發明之一可選特徵，該電力迴路參數係一迴路時間常數、一迴路濾波器之一頻率回應、及一迴路增益中之至少一者。

此在許多實施例及方案中具體可提供有利的性能，且在許多實施例中具體可提供該電力轉移操作之改善及/或增易的調適。

根據本發明之一可選特徵，該估計電路經配置以在該至少一測量時間間隔期間，回應於來自該複數組平衡偵測線圈之信號而判定用於該電力接收器的一定位估計。

在許多實施例及方案中，該方法可提供一無線電力轉移之一電力接收器的一定位之改善估計。本發明在許多實施例中可允許改善的電力轉移，且具體可提供該電力轉移對改變的操作條件之改善的調適。

根據本發明之一可選特徵，該電力傳輸器進一步包含一使用者介面，該使用者介面經配置以回應於該定位估計滿足一要求而提供一使用者輸出，該使用者輸出提供該電力接收器之一失準指示。

此在許多實施例中可提供改善及/或增易的操作。其可允許一使用者防止有效率的電力轉移在其中不可行之非所欲的情況。

該要求具體可包括該定位估計與一標稱或較佳定位之間的一差異/距離超過一臨限的一要求。

該指示可包括該電力接收器之一移動方向的一指示，以用於減少該失準。

在一些實施例中，該電力傳輸器可包含一使用者介面，該使用者介面經配置以回應於該定位估計而提供一使用者輸出，該使用者輸出提供該電力接收器之一定位指示。

在一些實施例中，該電力傳輸器可包含一通信器，其用於傳達該定位估計之一指示至該電力接收器。該電力接收器可包含一使用者介面，該使用者介面經配置以回應於該定位估計而提供一使用者輸出，該使用者輸出提供該電力接收器之一定位指示。

根據本發明之一可選特徵，該電力傳輸器進一步包含一配接器，其經配置以回應於該定位估計而調適該電力轉移之一操作參數。

此在許多實施例中具體可提供有利的性能，且在許多實施例及方案中具體可提供改善的電力接收器定位估計及/或改善的電力轉移。

此在許多實施例及方案中具體可提供有利的性能。該操作參數可係例如用於該電力轉移信號的一最大電力限制及/或用於該電力轉移信號的一當前電力位準。

在一些實施例中，該配接器經配置以回應於該定位估計改變而調適一電力迴路參數，該電力迴路參數係一電力控制迴路之一迴路參數，該電力控制迴路經配置以回應於接收自該電力接收器之電力控制訊息而調適該電力轉移信號的一電力位準。

根據本發明之一可選特徵，該配接器經配置以回應於該定位估計而調適一電力迴路參數，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接收自該電力接收器之電力控制訊息而調適該電力轉移信號的一電力位準。

此可在許多實施例中提供特別有利的效能。其可提供改善的電力轉移，並可允許該操作對改變條件之改善的調適。

根據本發明之一可選特徵，該定位電路經配置以在該等信號符合一準則時針對該電力接收器偵測一定位改變，該準則包括指示該組平衡偵測線圈之該兩偵測線圈中感應的該等信號之間的一不平衡超過一第二臨限之來自該組平衡偵測線圈的信號的一數量小於一臨限數量的一要求，該臨限數量係至少兩個。

此在許多實施例及方案中具體可提供有利的性能，且在許多實施例中具體可提供改善的定位估計。其可允許對該等當前條件及操作方案之改善的調適。在許多實施例中，該臨限數量可係至少三個，且在許多實施例中，該臨限數量可等於該等平衡偵測線圈的組數。

根據本發明之一可選特徵，該電力傳輸器進一步包含一補償器，其經配置以在無異物存在時針對該兩偵測線圈中感應的該等信號之間的一不平衡補償用於至少一組平衡偵測線圈的該信號，且該估計器經配置以回應於用於該至少一組平衡偵測線圈之一補償量而判定該定位估計。

此在許多實施例及方案中具體可提供有利的性能，且在許多實施例中具體可提供改善的定位估計。其具體可增易定位估計，並可增易不平衡指示的判定。

在許多實施例中，該電力傳輸器可包含一異物偵測器，其經耦合至複數組平衡偵測線圈，並經配置以在該測量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複數組平衡偵測線圈的信號符合一異物偵測準則而偵測一異物。該等信號可係補償之後來自該複數組平衡偵測線圈的該等信號。

該異物偵測準則可包括來自該複數組平衡偵測線圈中之至少一者的一信號指示該複數組平衡偵測線圈中之至少一者的該兩偵測線圈中感應的信號之間的一不平衡超過一第一臨限之一第一要求。

該異物偵測準則可包括指示該組平衡偵測線圈之該兩偵測線圈中感應的信號之間的一不平衡超過一第二臨限之來自該複數組平衡偵測線圈之信號的一數量小於一臨限數量的一第二要求，該臨限數量係至少兩個。

根據本發明之一可選特徵，該補償器經配置以判定該補償的一靜態分量及一動態分量，該靜態分量獨立於該電力接收器的存在，且該動態分量與該電力接收器的存在相依；且該估計器經配置以回應於該動態分量而判定該定位估計。

根據本發明之另一態樣，提供一種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；該方法包含：一傳輸器線圈；複數組串聯耦合的平衡偵測線圈，各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：一驅動器，其產生用於該傳輸器線圈的一驅動信號，該驅動器產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生該電力轉移信號，並產生用於該傳輸器線圈的該驅動信號以在該重複時間框的至少一測量時間間隔期間產生一電磁測試信號；及在該至少一測量時間間隔期間，回應於來自該複數組平衡偵測線圈之信號而判定用於該電力接收器的一定位估計。

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，或者對於Ki相容系統，一般在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，例如用於Ki廚房應用，超過100 W且至多多於2000W。

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）。

在許多無線電力轉移系統中，電力轉移操作條件可例如依據傳輸器線圈103與接收器線圈107之空間配置而動態地改變。在許多系統中，將係所欲的是能夠測量電磁條件之性質並繼續進行以相應地調適操作。

如將於下文更詳細描述者，圖2之系統採用在電力轉移階段期間利用時間分割的測量方法。具體而言，當前條件及電力轉移的測量可例如在分開的時間間隔中執行，從而允許實質上減少這些者之間的干擾（具體係電力轉移在測量及相關聯的操作參數估計上的衝擊）。

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測量的電磁測試信號係由相同線圈產生。此外，信號/場可以不同用語指稱，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，且在測量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Ki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之系統使用電磁場中的性質（且具體係空間變化）經測量並用以估計電力接收器相對於電力傳輸器之定位及/或傳輸器線圈與接收器線圈之間的耦合因數之方法。該方法在許多實施例中可提供改善的操作，因為可進行操作調適以反映當前條件。該方法在許多實施例中可達成此同時維持低複雜度及/或低資源需求。

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執行測量的電磁測試信號二者，該等測量可例如用於定位及/或耦合因數估計。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測量時間間隔。此一重複時間框之一實例係繪示於圖5中，其中電力轉移時間間隔係藉由PT來指示，且測量時間間隔係藉由D來指示（時間間隔亦可稱為偵測時間間隔）。在實例中，各時間框FRM僅包含一個測量時間間隔及一個電力轉移時間間隔，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，其他時間間隔亦可包括在時間框中（諸如例如，通訊間隔）或複數個測量時間間隔及/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，測量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估計的交叉干擾降低。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測量及估計隔絕，導致更可靠及準確的估計程序。

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，在這些時間間隔期間，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之通訊，或者可例如基於電力轉移時間間隔外（諸如，在專用的通訊時間間隔中）的通訊。例如，各測量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測量時間間隔中，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，在測量時間間隔之前執行之調適操作期間判定的值。因此，在測量時間間隔中，參數可設定成預定值（亦即，在測量時間間隔之前判定，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，在測量時間間隔期間，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，在測量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，在測量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）一般具有與在測量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，且在測量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測量時間間隔二者中，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測量時間間隔二者。實際上，對測試信號的參考在許多實施例中可視為等效於測量時間間隔期間的電力轉移信號。

電力傳輸器101包含估計器205，其經配置以執行測量以及基於所產生電磁場之測量估計定位及/或耦合因數。所判定的耦合因數可係相對耦合因數或耦合因數改變。

在執行測量的間隔期間（亦即，在測量時間間隔期間），估計器205因而估計電磁場的條件以判定可用於估計的測量。在測量時間間隔期間，電力傳輸器101產生電磁測試信號，且估計係基於評估電磁場之特性及性質。

在系統中，測量/估計係基於在平衡偵測線圈組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，電力傳輸器包含複數組平衡偵測線圈，其等包含第一偵測線圈207及第二偵測線圈209，該等偵測線圈耦合成使得由傳輸器線圈產生的電磁場（至少部分地）彼此補償。平衡偵測線圈組亦將稱為感應平衡。

下列描述首先將聚焦於針對單一感應平衡（亦即，針對單組平衡偵測線圈）（諸如，例如圖6所繪示者）的操作。針對該組平衡偵測線圈，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，當均勻磁場存在於兩線圈上方時，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測量。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由例如電力接收器裝置相對於偵測線圈之不對稱定位所導致，或者其可能導因於異物存在。

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207、209形成在傳輸器線圈103內側。進一步地，將偵測線圈207、209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207、209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，且二個串聯耦合的偵測線圈207、209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。

金屬異物的存在可使電磁場扭曲，導致用於兩偵測線圈207、209的場之間的不對稱性。此可係金屬異物存在於傳輸器線圈103之近接處時的情況，但亦可係包含相對於偵測線圈207、209不對稱之金屬組件的電力接收器存在時的情況（一般導因於電力接收器裝置相對於偵測線圈207、209的定位不對稱）。因此，在此類情況下，兩偵測線圈207、209的場中將存在不對稱性。

一般而言，對於金屬物體，所產生的電磁測試信號將感應渦電流，其導致物體產生電磁場，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。在電力接收器裝置相對於偵測線圈207、209對稱且無異物存在的狀況下，通過兩個偵測線圈207、209的通量將對稱，導致實質上零的組合電壓。然而，在電力接收器不提供對稱扭曲的情況下或若異物存在，感應信號中將發生差異。二個偵測線圈207、209之感應信號的差異可用以估計電力接收器定位及/或耦合因數。亦可用以偵測異物存在。

在圖2的系統中，成對的偵測線圈207、209之組合電壓可直接測量並用以執行測量。在一些實施例中，可使用更複雜的方法（諸如，將偵測線圈與變壓器串聯地耦合，使得通過偵測線圈207、209的電流亦流過變壓器的一次繞組）。因此，偵測線圈207、209及一次繞組可係串聯電路的部分，在偵測線圈207、209中感應的電流通過其流動。二次繞組接著可耦合至估計器205，且例如通過二次繞組之電流可經測量並用作兩偵測線圈207、209中的感應信號之間的不平衡之測量。

由來自感應平衡的信號所指示的不平衡（具體係輸出電壓）可用作下列之指示：電力接收器控制器的定位、傳輸器線圈103與接收器線圈107之間的耦合係數（且具體係耦合係數改變）、及/或異物存在。例如，若來自平衡偵測線圈組的信號符合準則（諸如，絕對值超過偵測臨限），此可視為異物可存在的指示。在一些實施例中，使用平衡偵測線圈可因而允許估計器205實施異物偵測。作為另一實例，指示不平衡之信號的存在可用作電力接收器之不對稱定位的指示，或者用作耦合因數（且具體係耦合因數改變）的指示。

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。

在圖式的實例中，偵測線圈207、209係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。

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的輸出係耦合至估計器205。因此，信號係在偵測線圈207、209中（由傳輸器線圈產生的電磁場）感應，且跨平衡偵測線圈207、209之輸出所得的（差異）感應信號係饋送至估計器205。接著藉由估計器205評估所得信號。由估計器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異/加總感應信號。

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。估計器205可經配置以回應於來自感應平衡之感應信號的性質符合異物偵測準則而偵測異物。因此，使用感應平衡的一具體優點在於其在許多實施例中可提供非常有利的異物偵測。

類似地，若電力接收器經定位使得電力接收器的金屬組件偏移至感應平衡側（如圖7），偵測電磁測試信號/場的密度亦不再對稱，並可在感應平衡的端子處進行電壓測量。估計器205可經配置以基於不平衡估計定位及耦合因數（其可係相對耦合因數）。因此，使用感應平衡的一具體優點在於其在許多實施例中可提供非常有利的定位及/或耦合因數估計。在許多實施例中，估計器205可使用接收器所提供之其性質資訊（諸如，例如接觸電力傳輸器之表面直徑），以計算絕對失準。

如先前所提及，電力傳輸器可經配置以控制驅動信號，以在測量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。

已提出在短測量時間間隔期間斷開電力接收器的負載（例如，藉由將電力接收器實施為具有開關，該開關為此目的主動地打開）。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，在測量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測量上的效應。

在許多實施例中，驅動器201經配置以在測量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。

在許多方案中，增加頻率可實質改善測量、估計、及偵測，並可減少電力接收器負載的衝擊。例如，電力傳輸器及電力接收器兩者可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107兩者可係例如具有f _res=25 kHz之諧振頻率的諧振電路之部分）。在測量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中的電流減少。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可經配置以在測量時間間隔期間相對於電力轉移時間間隔減少驅動信號的電壓，且具體可將測量時間間隔期間之驅動信號的電壓振幅設定成不高於電力轉移時間間隔期間之驅動信號之電壓振幅的50%（或常不高於25或甚至10%）。

經減少的電壓可產生具有降低強度的電磁測試信號，且因此在測量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。此在許多方案中可允許基於測量時間間隔中的測量之改善的估計。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。此將有效地從電磁測試信號斷開負載，其可改善測量性能。

在許多實施例中，驅動器201可經配置以在測量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之測量及實際的異物偵測。例如，若電壓振幅係時變的，測試信號，且因此來自感應平衡之指示的不平衡信號將改變，且除非可補償此變化或納入考量，估計的準確度將降低。

在許多實施例中，驅動器201可經配置以產生驅動信號以在測量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。

在測量時間間隔期間，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，且在測量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。測量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產生對應於在測量時間間隔期間用於測量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。估計電磁場/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。

在所述的特定系統中，電力傳輸器包含複數個感應平衡（亦即，複數組平衡偵測線圈），且定位/耦合係數估計、以及異物偵測可基於來自這些平衡偵測線圈組中之二或更多者的輸出信號。

例如，如圖11所繪示，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，估計器205可測量來自三個平衡偵測線圈對之各者的輸出信號，並使用這些信號以執行定位估計、耦合係數補償、及/或異物偵測。所使用的確切準則將取決於個別實施例的偏好及要求。

在許多實施例中，如實際上在圖11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。

多個感應平衡的使用在許多實施例中可提供改善的性能，且具體可提供磁場之不均勻性的額外資訊。具體而言，其可提供不均勻性之空間性質的指示。此可用以產生導致不均勻性之物體的定位估計，且具體用以產生電力接收器的定位估計，因為此在許多方案中（且尤其在無異物的情況下）將係不均勻性的來源。同樣地，來自多個感應平衡的信號可用以產生電力傳輸器與電力接收器之間的（例如相對）耦合因數的估計。此（例如相對）耦合因數估計可藉由首先產生用於電力接收器的定位估計並接著將此轉換成耦合因數估計來產生，其在許多實施例中將係相對耦合因數估計。在其他實施例中，可在不依靠產生詳細中間定位估計的情況下產生（相對）耦合因數估計。

因此，在圖2的電力傳輸器中，估計器215經配置以在至少一測量時間間隔期間，回應於來自複數組平衡偵測線圈之信號而判定用於電力接收器的定位估計。在一些實施例中，估計器可經配置以在至少一測量時間間隔期間，回應於來自複數組平衡偵測線圈之信號而判定用於電力接收器之（一般係相對的）耦合因數估計。可在不產生定位估計的情況下產生（一般係相對的）耦合因數估計。

作為一實例，在圖11的配置中，三個感應平衡可用以提供不均勻性之來源所在的指示。例如，若物體1101（其原則上可係小型電力接收器裝置）存在於偵測線圈L1內，L1-L2的感應平衡可產生實質信號，而其他感應平衡L3-L4、L5-L6可產生低信號，因為通過對應偵測線圈的場實質上係均勻的。因此，可推斷物體1101的定位最靠近L1（且在特定情況下於L1內）。物體1101靠近L1或L2之間的區別一般可藉由比較感應平衡信號與產生電磁測試信號之驅動信號的相位來判定（因為兩偵測線圈將感應具有相對相位的信號）。

在許多實施例中，且如圖2所指示，所有感應平衡/平衡偵測線圈組的輸出係饋送至估計器205，該估計器可測量來自感應平衡之全部者的信號。估計器205可在測量時間間隔期間針對平衡偵測線圈組之各者判定電壓及/或電流，例如，一般而言，各組平衡偵測線圈的電壓可經判定並用於定位/耦合因數估計。

在許多實施例中，圖2的電力傳輸器包含補償器211，該補償器經配置以在無異物存在時（且可能亦在電力接收器處於標稱或較佳定位時），針對兩偵測線圈中所感應的信號之間的不平衡補償來自平衡偵測線圈組之一者、多者、且一般係全部者之信號。在一些實施例中，補償可包括靜態補償，該靜態補償例如補償相同平衡偵測線圈組中之不同偵測線圈之幾何性質中的差異。靜態補償可係針對不平衡的補償，其獨立於電力接收器的存在，且具體可係在無電力接收器存在時針對不平衡的補償。

在許多實施例中，補償器211可經配置以執行動態補償，該動態補償與電力接收器的存在相依，且具體可與電力接收器的定位相依。在動態補償中，可在操作期間（諸如，例如當特定事件發生時）調適補償值。動態補償一般可判定經組合的補償值，其亦包括用於靜態不平衡的補償，該等靜態不平衡係導因於電力傳輸器的不對稱性，且甚至在無電力接收器存在時存在。

動態補償可在操作及電力轉移期間執行，並可判定包括靜態補償分量及動態補償分量兩者的補償。靜態補償分量可係在無電力接收器存在時或在電力接收器符合標稱要求（諸如，具有特定的預定性質及/或經定位在預定的定位（一般係相對於傳輸器線圈之較佳及/或中心定位））時補償不平衡的補償分量。動態補償分量可係隨不同操作條件變化的補償分量，且因此係可在操作期間變化的分量。其具體可隨電力接收器的定位改變。

動態補償分量在許多實施例中可藉由動態補償程序來判定，該動態補償程序針對當前條件判定經組合的補償，並接著減去靜態補償分量（例如，在電力轉移之前判定）。

實際上，偵測線圈207、209可經產生以儘可能彼此相同，並可經設計以盡可能多地對消感應信號。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且在無（或對稱的）電力接收器存在時）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電力接收器定位偏移或者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/偵測線圈在一些實施例中仍可能導致困難或小於理想的估計及偵測性能。

補償器211可經配置以藉由在測量時間間隔期間測量一值來補償信號，且一般係在無異物存在的假設下進行（亦即，得自測試信號的信號可在假設無異物存在時進行判定）。此可例如藉由已得出未偵測到異物之合適的異物偵測來指示，或者可例如視為回應於經提供以指示無異物存在之特定使用者輸入的情況。例如，使用者可按下按鈕以初始化校準/補償測量。在一些情況下，補償測量可在下列時間執行：當偵測到新的電力接收裝置時，以及當使用者將新的電力接收裝置定位在電力傳輸器上指示使用者已檢查到無異物存在時。

在許多實施例中，靜態補償可在無異物且無電力接收器存在時執行，且所得的補償值可儲存作為靜態補償分量，其例如可在動態補償期間用以判定動態補償分量。

基於不平衡（其反映無異物存在時來自平衡偵測線圈組之信號）的測量，可判定補償值並將補償值施加至信號之各者。一般而言，補償值可係所測量之不平衡的相反，諸如以（至少部分地）對消不平衡。例如，來自平衡偵測線圈組之輸出信號的電壓或電流振幅可在無異物存在時進行測量。隨後，可由來自平衡偵測線圈組之信號的測量振幅減去此測量振幅，以產生經補償的信號振幅。這些經補償的信號振幅接著可用於評估異物偵測準則而非信號的測量振幅。

補償器211具體可產生補償值，該補償值從在無（假設無）異物存在時所測量之一組平衡偵測線圈的信號值偏移（具有相反的相位/極性）。

在一些實施例中，補償可非單一值（諸如，補償電流或電壓振幅），但可係補償信號（諸如，例如，與所測量的信號具有相同振幅，但具有相反相位者（因此與不平衡信號對消））。例如，可產生補償信號，以具有與所測量之信號相同（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。

補償在許多實施例中可提供改善的估計還有異物偵測。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。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。此在許多方案中可提供改善的性能，且具體可提供更準確的估計及異物偵測。

補償在許多實施例中可提供實質上更準確的異物偵測，因為可補償由其他特徵而非異物所導致的不平衡。然而，此外，補償可用以產生定位/耦合因數估計。在許多實施例中，經施加以便在無異物存在時（至少部分地）對消不平衡信號之補償值（且具體係動態補償值）亦可用以產生此類估計。因此，補償不僅可改善異物偵測，且其亦可增易並可能改善定位估計/耦合因數估計（包括耦合因數改變估計）。

在許多方案及實施例中，此一方法的一具體優點在於可個別調適用於不同操作的性質。一般而言，異物偵測係頻繁且以快速反應時間執行，使得可極快速地偵測異物的存在。異物偵測一般亦基於小的不平衡信號。

補償在許多實施例及方案中可較不頻繁並以較慢的更新速率/反應時間執行。不同操作的特性因此可不同，且這些可針對特定操作最佳化。定位及耦合因數估計一般可具有類似於補償所需者的性質，因為實際的補償改變一般係由電力接收器的定位改變所導致。

作為一實例，可針對異物偵測在其中基於來自各包含兩偵測線圈(L1, L2)、(L3,L4)、及(L5, L6)之平衡偵測線圈組的測量電壓振幅Ufod的系統考慮圖12之配置。

在此實例中，於起始電力轉移之前，可執行異物偵測系統的靜態校準，以從電壓Ufod(L1-L2)、Ufod(L3-L4)、及Ufod(L5-L6)補償/移除原始偏移。這些偏移電壓可導因於不均勻的偵測H場。在實例中，傳輸器線圈103之繞組並非對稱地安裝在線圈成形器上的完整圓形。在此實例中，感應平衡L3-L4及L5-L6擷取更多或更少相同的均勻偵測H場。然而，由感應平衡L1-L2所擷取的磁場並不均勻，導因於傳輸器線圈103在線圈L2下方的局部配線佈局。對於此狀態，可藉由以針對電壓U_Tx具有正確振幅及相位的信號Ucomp(L1-L2)補償感應平衡L1-L2的電壓Ufod (L1-L2)而施加主動校準。

可在無電力接收器存在的情況下執行此初始補償，且因此電力傳輸器本身之不對稱性的判定可經判定並用以反映靜態補償分量。

圖13顯示當電力接收器存在時，偏移電壓的另一起因。若電力接收器裝置/器具1301在失準的情況下經定位在電力傳輸器的主動區域上，咸預期來自傳輸器線圈103的偵測H場甚至更為扭曲且變得不均勻，若器具包括金屬部分尤是如此。

在此實例中，亦可執行主動偏移校準。導因於相對主動區域大小之器具1301的大小，來自傳輸器線圈103之偵測H場的分布在大區域上方且可能在整個區域上方變得不均勻係有可能的。結果，所有三個感應平衡均受影響，並產生具有偏移的信號。在此情況下，三個獨立的補償電壓Ucomp(L1-L2)、Ucomp(L3-L4)、及Ucomp(L5–L6)可經判定並分別施加至三個感應平衡，其中這些者之各者具有針對電壓感應偏移不平衡信號之正確的振幅及相位。

在電力接收器存在的情況下之此第二補償可在操作期間，且具體在測量時間間隔期間來執行。所得的補償值在執行異物偵測時可施加至來自感應平衡的信號。然而，此外，補償值可用以產生定位估計及/或耦合因數估計。可從所測量的補償值減去在無電力接收器的情況下於測試期間判定的靜態補償值，以產生動態補償分量，其更準確地（僅）反映電力接收器之不對稱定位的效應。估計接著可基於來自感應平衡的這些動態補償分量而產生。

在圖14之實例中，在已執行主動校準/補償之後，且在補償經施加的情況下，將異物FO放置在主動區域上。導因於其在主動區域上的位置，咸預期來自傳輸器線圈103的偵測H場在感應平衡L1-L2及L5-L6附近變得不均勻。結果，偵測電壓出現在這些感應平衡兩者的端子處，導致異物存在的指示。然而，異物不太可能會導致第三感應平衡L3-L4中的不平衡。估計器205可判定已偵測到異物。因此，如所繪示，即使失準器具位在主動區域的頂部上，三重感應平衡系統仍能夠偵測異物。

在圖15之實例中，不存在異物，取而代之地，器具1301已在主動區域上移離原始定位。此位移導致全偵測區域上方之傳輸器線圈103之偵測H場（亦即，測試場）的分布改變。結果，來自感應平衡的信號顯著地改變，其可使異物偵測較不準確。

當在移動之後執行補償時，補償值實質上將變得與先前不同，以便補償新的不對稱性。施加新的補償值將再次導致準確的異物偵測。此外，經改變的補償值可用以更新定位及/或耦合因數估計。

補償器211可經配置以依據個別實施例的偏好及要求在不同時間及不同狀況下更新/調適/校準補償。在許多實施例中，補償器211可經配置以在偵測到新的電力接收器具經定位在電力傳輸器上時起始補償之調適。此可允許補償不僅適於靜電性質，且亦例如適於電力接收裝置在電力傳輸器上的定位。進一步地，在許多實施例中，新的動態補償可以規則間隔且一般相對頻繁地執行。在一些實施例中，當信號值改變已經偵測，但異物偵測演算法已判定異物不存在（例如，導因於所有感應平衡均顯示顯著改變）時，可執行新的補償。

估計器205在不同實施例中可使用用於估計之不同方法。定位及/或耦合因數的估計係基於由來自感應平衡的信號所指示的不平衡。在一些實施例中，信號係直接測量及直接使用。例如，估計器205可包含測量電路系統，其在測量時間間隔期間測量來自感應平衡的信號，並使用該等信號估計定位。此方法可例如用在未使用（動態）補償的實施例中，或者可例如用以判定相對於執行（最新近的）補償/校準時的定位/耦合因數之相對定位/耦合因數。

在其他實施例中，不平衡及來自感應平衡的信號係由補償/校準期間所判定的補償值表示。可將補償值視為對應於來自感應平衡之信號在補償判定時（且在無異物存在時）的測量，並可將動態補償分量視為對應於可能導因於電力接收器的存在及定位之不平衡分量。使用補償信號而非直接進行信號測量可增易處理及操作，且具體可增易將感應平衡組用於定位/耦合因數估計兩者以及用於例如異物偵測。

在下文中，用語測量信號將用以指稱來自感應平衡的信號，其等係用於定位/耦合因數估計。將理解，測量信號在不同實施例中可對應於補償信號、這些者之動態補償分量、或來自感應平衡之直接（當前）測量的信號。

在大多數實施例（諸如圖式中所繪示者）中，電力接收器越偏離中心定位，則用於給定感應平衡的不平衡將傾向於增加。不平衡的振幅因而可係電力接收器偏離此中心定位多遠的指示。振幅亦可與正交於感應平衡之主方向的方向上之距離相依，且因此可隨此方向上的偏移而減小。偏移方向將影響偵測線圈中的何者將經歷最大感應信號，且因此測量信號的相位可指示偏移方向。相位可藉由比較測量信號的相位與測試信號的相位來判定，且其中相位差異指示電力接收器的偏移方向。

因此，在一些實施例中，沿著感應平衡的軸之定位估計可根據來自該感應平衡之估計信號的振幅及相位而判定。此可針對所有感應平衡重複，得出沿著感應平衡的軸之定位指示。用於電力接收器的定位估計之後可藉由組合這些定位估計來判定。例如，定位估計可產生為各別感應平衡軸上的投射針對其得出最小平方和誤差的定位。

在許多實施例中，定位估計並未針對各感應平衡分開地判定，而是產生組合及聯合的估計。例如，如所提及，測量信號的振幅可不僅與沿著感應平衡的軸之偏移相依，且亦可與正交方向上的方向相依。然而，此方向上的定位偏移可能在用於其他感應平衡的不平衡上具有顯著衝擊，且用於這些者的測量信號可用以補償用於正交方向上之定位偏移的第一測量信號。例如，在判定沿著感應平衡的軸之定位估計之前，測量信號可基於其他測量信號之信號振幅而正規化。

在許多實施例中，定位估計可基於先前的特徵化（例如，製造期間）。例如，在製造期間，用於給定的電力傳輸器及電力接收器組合之測量信號可針對許多不同定位進行測量。結果可在電力傳輸器的記憶體中儲存為N輸入LUT（查找表），其中N等於感應平衡的數量。在操作期間，測量信號可用以執行表的查找，在其中檢索最靠近測量信號值（例如，由振幅及相位表示）的條目。所檢索的此定位接著可用作定位估計。

在此類實施例中，LUT可針對各種不同的電力接收器或電力接收器類型產生。這些LUT可全部儲存在電力傳輸器的記憶體中，並可例如回應於指示電力接收器類型（且因此指示哪一個LUT最接近地反映出當前所支援的電力接收器）之接收自電力接收器的資料而選擇適當的LUT。

在許多實施例中，關於電力接收器性質的資訊可儲存在電力接收器的記憶體中，並例如在初始化或組態期間傳達至電力傳輸器。此資訊可例如係接收器線圈之直徑、諧振頻率、負載阻抗等。電力傳輸器之後可將該資訊用於判定定位/耦合因數。例如，其可用以選擇包含針對具有類似性質之電力接收器產生之資料的LUT。

在一些實施例中，定位估計可基於正交於線圈之方向（z方向）上的已知距離之考慮。在許多方案中，Z距離可係未知或可變的，但在一些實施例中，其可係恆定及/或已知的（且例如在製造期間經儲存）。在一些實施例中，可在操作期間判定或學習z距離。在z方向已知的情況下，此可在判定定位及/或耦合因數時列入考慮。此可移除未知的參數/變數，從而允許例如判定絕對值。

在許多實施例中，定位估計可係相對定位估計，並可例如用以指示電力接收器已從先前定位移動多遠。實際上，在許多實施例中，距離中之一者將傾向於非已知，且具體而言，在正交於平面狀傳輸器及接收器線圈之平面的方向上之z距離將係非已知的。例如，一般而言，電力接收器線圈與傳輸器線圈與感應平衡之間的距離係非已知的，因為這些在不同的電力接收器之間可改變，或者例如在設計時可係電力傳輸器的未知性質。例如，若電力傳輸器欲實施為廚房操作台的部分，操作台的厚度可係非已知的。

測量信號的性質可與z距離相依，且因此判定絕對定位可係困難或不可靠的。然而，在此類系統中，該方法常可用以判定相對定位，且具體係定位改變。

此一方法可例如與補償組合。例如，在操作期間於給定點上，可執行補償/校準，其對消由感應平衡測量的不平衡。接著可測量來自感應平衡之信號，並可回應於電流信號而判定定位改變，亦即，補償之後的電流信號可用作測量信號以判定相對於補償之定位改變。

在一些實施例中，電力傳輸器及/或接收器可包含使用者介面215，其可經配置以提供指示電力接收器存在失準的使用者輸出。可回應於定位估計符合要求而判定失準。例如，若定位估計指示電力接收器與較佳定位偏離太遠，則可產生使用者警示或指示。較佳定位具體可對應於來自感應平衡之信號針對其指示不存在不平衡的定位。在許多實施例中，較佳定位可係相對於傳輸器線圈的中心定位及/或可係傳輸器線圈與接收器線圈之間的耦合因數（或耦合因數改變）針對其為最大值的定位。在電力接收器處（可能亦）提供使用者界面的實例中，電力傳輸器可包含通信器，其可向電力接收器傳達及指示定位估計，該電力接收器之後可處理此以提供合適的使用者輸出。

在一些實施例中，要求可包括相對考慮，使得例如回應於電力接收器之定位改變的偵測而產生使用者失準指示。因此，在一些實施例中，若定位估計指示電力接收器已（經）移動，則可產生使用者失準指示或警示。

作為一實例，若符合要求，則可起始光或例如警示/聲音以指示已偵測到失準。

在一些實施例中，使用者介面可經配置以提供使用者輸出，其提供電力接收器之定位指示，其中該指示係回應於定位估計而判定。定位指示可係相對定位的指示（諸如，相對於較佳或標稱定位之定位的指示）。

定位指示在一些實施例中可提供作為電力接收器應如何朝較佳位置移動的指示。例如，顯示器可顯示指示電力接收器應在其上移動以接近較佳定位之方向的箭頭。至較佳定位的距離亦可例如藉由直接指示從當前定位估計至較佳定位的距離，或者例如間接地藉由依據距離調適箭頭大小而給定。

作為一實例，圖16中顯示電力接收器1301在其中相對於傳輸器線圈失準的方案，而實際上在失準如此極端的情況下，有效率的電力轉移係無法實行的。在實例中，接收器裝置太過遠離並「超出」主動區域的觸及範圍，且重校準程序可無法起始。然而，感應平衡L1-L2將受器具的影響，感應平衡L3-L4及L5-L6亦將受影響但影響程度少很多。

在實例中，估計器205仍可用以估計電力接收器裝置的定位，且此可用以偵測器具是否正接近電力傳輸器的主動區域且甚至偵測其由哪個方向接近。此資訊可用以例如經由顯示器或藉由可聽手段導引電力接收器器具至中心定位。

在一些實施例中，電力傳輸器可經配置以回應於偵測到定位估計改變而產生定位改變指示。定位/改變移動指示可用於不同實施例中的不同事物。在一些實施例中，其可如所提及般用以產生使用者指示（諸如聲音警報），向使用者指示電力接收器器具已移動且可能應（由使用者）移回至更佳定位以進行充電。

在其他實施例中，移動指示可用以調適電力轉移的操作參數（諸如最大電力轉移位準）。例如，若偵測到移動，則可在偵測之後立即將電力位準限制在電力下限。電力位準之後可針對新的操作狀況逐漸增加，同時確保電力轉移係可靠且安全的（例如，藉由確保持續一段延長時間未偵測到異物）。

在一些實施例中，移動指示可用以指示電力控制迴路的改變。例如，迴路增益、迴路濾波器回應、或迴路的時間常數可經調適。例如，在正規操作期間，迴路性能可已藉由緩慢地調適迴路增益同時確保迴路穩定性而針對當前操作方案最佳化。若電力接收器快速地移動，耦合因數之改變可導致實質上經改變的迴路行為，且此可針對當前迴路參數潛在地導致潛在的不穩定性。因此，電力控制器203可在產生移動指示時改變迴路增益至預定的安全值，其針對所有耦合因數確保穩定性。系統之後可再次開始調適迴路（且具體係迴路增益）以提供例如更快的迴路回應，同時仍針對當前條件確保穩定性。

在許多實施例中，電力傳輸器可包含配接器213，其經配置以回應於定位及/或耦合估計而調適電力轉移之操作參數。例如，若定位估計指示電力接收器太過遠離中心定位，或如先前所提及，若定位估計指示移動，則可減少電力轉移信號之最大電力位準，或實際上可完全切斷電力轉移。

在一些實施例中，配接器209可經配置以回應於定位估計而調適電力轉移，其中調適可係電力轉移之操作參數（諸如電力位準、頻率、工作循環、電力轉移時間間隔的持續時間等）。

例如，若定位估計指示電力接收器已移動，此可導致不同的操作條件。估計器205在此情況下可減少電力位準以確保安全且可靠的操作，且實際上作為一特定情況甚至可終止電力轉移。電力接收器接著可繼續進行以進入操作模式，其中完整的電力轉移係藉由系統逐漸地調適至新的操作條件而逐漸地達成（例如，可使用慢速電力控制操作，或者若進行中的電力轉移經終止，可執行電力轉移的完整重初始化）。

在許多實施例中，估計器205可經配置以偵測若測量信號符合準則，則針對電力接收器已發生定位改變，該準則包括指示超過第二臨限之不平衡的測量信號的一數量小於至少為二的臨限數量之要求。

若感應平衡系統（且具體係圖式之三重感應平衡系統）在此位移之前經適當校準，此將導致用於全部三個感應平衡的平衡條件受影響，並針對全部三個感應平衡產生偵測電壓。在此情況下，將符合異物偵測的第一要求，且因此觸發異物可存在之初始指示。然而，並不符合全部三個感應平衡必須不顯示實質上不平衡/偵測信號的第二要求。在此情況下，第一指示係經覆設，且估計器205不產生異物偵測。因此，可避免誤判為正的異物偵測。

在一些實施例中，補償器211經配置以回應於符合異物偵測準則之第二要求而起始補償調適。因此，若超出臨限數量的感應平衡偵測到不平衡，且常若針對所有感應平衡偵測到不平衡，則補償器211可起始新的補償調適。具體而言，來自不同感應平衡之信號（例如，電壓及/或電流的振幅及相位）的新值可經測量並用作向前的新補償信號。

如先前所述，影響所有感應平衡的不平衡可能導因於電力接收器的定位改變而非異物存在。因此，補償調適可允許改善的異物偵測，因為其可調適至新的定位，允許更準確地測量可能由異物導致的不平衡。

因此，在該方法中，異物偵測準則包括評估有多少測量信號指示高於臨限的不平衡。此評定可例如藉由將信號振幅與臨限相比來執行，其中測試係振幅是否超過臨限。要求可與正在評估何組平衡偵測線圈相依，且因此針對不同組可不相同。

不平衡超過臨限之感應平衡的數量可經判定，且異物偵測準則要求此數量係至少臨限數量，亦即，至少與指示不平衡高於臨限之感應平衡的臨限數量一樣多。僅在該情況下會認為異物偵測存在，否則將認為無異物存在而是電力接收器已經移動。在許多實施例中，僅當不平衡的數量低於臨限時會認為已偵測到異物，否則將認為電力接收器已經移動。

在許多實施例中，臨限數量可不少於三個，及/或臨限數量可等於複數組平衡偵測線圈中的平衡偵測線圈組的一數量。

例如，對於電力傳輸器在其中包含三個感應平衡之圖11至圖16的實例，要求可使用三作為臨限數量，導致例如若測量信號的全部者指示足夠高的不平衡則偵測到定位改變。

該方法在許多實施例及方案中可提供改善的性能，並可提供電力接收器經移動的準確指示。

在許多實施例中，特別有效率的操作可藉由使臨限數量等於平衡偵測線圈組的數量來達成。此在一些實施例中可提供更可靠的定位改變偵測。其可將定位改變指示限制為僅在大到足以影響感應平衡的全部者之物體存在並經移動時啟動（例如，可將較小型裝置視為異物）。

類似地，相較於使用二作為臨限數量，使用三作為臨限數量可提供一些具體優點。具體而言，鑑於可定位異物使得其將導致兩組平衡偵測線圈中的不平衡係可行或甚至有可能的（例如，若跨用於不同平衡偵測線圈組之兩偵測線圈的區域定位），可定位異物使得其將對三組平衡偵測線圈造成強烈衝擊係較為不可能的。實際上，此一般將要求異物跨三個不同的偵測線圈延伸，鑑於為了發生電力轉移而必須要有電力接收器存在，其在許多應用中將係高度不可能的（或甚至不可行的）。

該方法可提供電力接收裝置之移動之特別有效率且可靠的偵測。該方法在實施例中亦可提供改善的異物偵測。例如，異物偵測可依靠指示不平衡超過給定位準的感應平衡中之至少一者，且若此經偵測，則認為異物可潛在地存在以導致不平衡。然而，若偵測到所有測量信號均顯示足夠高的不平衡，則此偵測可經覆設，因為此更可能係由（相對大型）電力接收器的移動而非小型異物所導致（實際上，在許多情況下，電力接收器的大小可使異物無法存在，使得其可充分地影響所有感應平衡）。

因此，在一些實施例中，異物偵測準則不僅包括不平衡必須超過臨限的要求，且亦要求並非所有感應平衡均必須顯示不平衡。在許多實施例中，並未認為異物偵測的發生僅因為測量信號中的一者指示（足夠）高的不平衡。而是，此外，必須符合將偵測信號（或偵測信號的至少一些者）一起列入考慮的第二要求。

在一些實施例中，電力傳輸器可經配置以回應於測量/偵測信號的振幅而區別導因於電力接收器之定位改變及導因於異物存在的不平衡。在所述系統中，（多個）感應平衡可由於器具移動/定位改變或者由於異物而顯示不平衡。在前者的情況下，一般偵測到大的振幅改變（且一般在多於兩個感應平衡處），而第二種情況下的振幅改變一般係更小，因為異物相較於電力接收裝置一般係小型的（且一般僅一或二個感應平衡受影響）。因此，在許多實施例中，定位估計及/或耦合因數（改變）估計亦與所偵測之不平衡的大小相依。具體而言，在許多實施例中，定位改變及/或耦合因數改變可（僅）在（多個）測量信號指示不平衡高於給定臨限時進行偵測。否則，可認為不平衡更可能導因於異物。

在一些實施例中，電力傳輸器可包含接收器，其經配置以從電力接收器接收資料。在此類實施例中，電力接收器可經配置以傳輸物理性質資料至電力傳輸器，其中物理性質資料指示電力接收器之一或多個物理性質（且具體係延伸物理性質）。例如，物理性質資料可指示電力接收裝置之大小、延伸、尺寸等。物理性質資料因此可指示電力接收裝置的空間延伸性質。在一些實施例中，物理性質資料可替代或額外地指示空間延伸或例如為電力接收裝置之部分之導電材料（金屬）的量。

在此類實施例中，物理性質資料可饋送至估計器205，其可經配置以回應於物理性質資料而調適定位估計/耦合因數（改變）估計。例如，取決於實際尺寸，可執行根據測量信號而沿著感應平衡軸判定定位的功能。作為另一實例，可依據所接收的資料選擇包含用於不同的測量信號性質組合之定位估計的LUT。

估計器205可回應於測量時間間隔期間來自感應平衡的信號（且一般具體係回應於測量信號）而針對傳輸器線圈103與接收器線圈107之間的電磁耦合估計耦合因數（改變）估計。在許多實施例中，估計器205可經配置以判定相對耦合因數估計而非絕對耦合因數估計。具體而言，估計器205可經配置以監測測量信號，以便偵測耦合因數改變，且若如此則用以估計改變有多大（及在哪個方向上）。

耦合因數係與接收器線圈107相對於傳輸器線圈103的相對位置相依，且在許多實施例中，估計器205可經配置以首先判定電力接收器相對於電力傳輸器的位置，且之後從此定位判定對應的耦合因數。例如，測量信號可用以執行表之查找，提供相對定位估計。相對定位估計之後可用作第二查找表之查找，其提供耦合因數估計。在其他實施例中，可在未將定位估計明確判定為明確值的情況下直接產生耦合因數。在此類實施例中，可由估計器205直接判定耦合因數，且定位估計可未經判定（但可視為耦合因數估計之產生的固有及隱含部分）。例如，第一查找表可直接輸出之後與第二查找表併用的耦合因數估計，而非定位估計。

估計器205可向配接器213提供耦合因數估計的指示，該配接器可經配置以回應於耦合因數估計而調適該電力轉移操作之參數。具體而言，配接器213可經配置以回應於耦合因數估計而調適電力迴路參數，其中該電力迴路參數係電力控制迴路之迴路參數，該電力控制迴路回應於接收自電力接收器之電力控制訊息而調適電力轉移信號的電力位準。電力迴路參數具體可係迴路時間常數、迴路濾波器之頻率回應、及/或迴路增益。

電力控制迴路的性能係與耦合因數重度相依。通常，閉迴路系統之迴路穩定性（頻域）及安定時間（時域）係由迴路增益及其相關聯之相位邊限來判定。通常，對於控制迴路，迴路參數（諸如迴路增益及迴路濾波器性質）對於迴路之性能而言係關鍵的，且一般係緊密受控的，或實際上在許多控制迴路中係恆定的，以便不僅達成所欲性能，且亦達成回饋迴路之基本穩定性。然而，對於無線電力轉移系統之電力控制迴路，迴路參數（且具體係迴路增益）係與耦合因數重度相依。進一步地，耦合因數一般可大量變化，且除非採取實質的密切關注，否則會有非所欲的迴路性能或甚至不穩定性的實質風險。在所述方法中，耦合因數可經動態估計，且迴路行為可相應地調適。例如，可調整迴路增益以補償由耦合因數變動所導致的增益變動。作為另一實例，迴路濾波器或迴路延遲可經修改以改變相位回饋行為，以避免導致振盪及不穩定性之360 °回饋。

作為一實例，圖17繪示耦合因數（稱為K因數1701）的變動及針對接收器線圈107及傳輸器線圈103之不同位移1705的迴路增益1703。如可見者，影響迴路增益的重要參數係接收器線圈107與傳輸器線圈103之間的K因數。K因數係藉由線圈大小、線圈之間的Z距離、及線圈平面中的失準來判定。能夠估計K因數的電力傳輸器允許其在較大區域上方且針對較大範圍的失準支援電力接收器，同時仍保持閉迴路穩定。

圖17顯示針對給定Z距離之隨失準而變動之K因數及迴路增益的函數。若接收器線圈107遠離傳輸器線圈103的中心移動，則K因數減少至零，且在某一位移下，K因數的符號改變。另一方面，由於由傳輸器線圈103及一或多個電容器形成之電力傳輸器之諧振槽的諧振行為，系統迴路增益首先隨著電力接收器遠離中心移動而增加。然而，在某一位移下，由於電力因為缺乏耦合而無法再轉移，迴路增益下降至零。此行為清楚地表明，關於K因數的知識可係保持閉迴路穩定的實質協助。

耦合因數的知識因而可協助保持控制迴路針對迴路穩定性、過衝而最佳化，並依所欲保持安定時間。

關於定位估計，耦合因數估計一般可係相對估計，且耦合因數改變可隨迴路參數經相應調適而估計及偵測（例如，藉由對增益施加相對改變）。實際上，z方向距離常非已知，且耦合因數可與此距離相依。此可防止判定耦合因數的絕對估計，但可允許偵測相對改變。

用於估計耦合因數的特定方法在不同實施例中可係不同的。在許多實施例中，測量可在製造期間進行，且結果以各種LUT儲存在電力傳輸器中以用於不同的電力接收器。電力傳輸器可識別最合適的LUT（最緊密匹配電力接收器者），並將測量信號用於表之查找以檢索耦合因數估計。

在一些實施例中，估計器205可經配置以針對平衡偵測線圈組之至少一第一者的增加振幅將耦合因數估計判定為減小的耦合因數。如圖17所指示，此可反映較大的位移將傾向於導致較低的耦合因數，且較大的位移將傾向於導致較大的不平衡，且從而導致針對感應平衡中之至少一者之測量信號的較大振幅。

在一些實施例中，估計器205可經配置以針對平衡偵測線圈組之至少兩者之間的增加振幅差異將耦合因數估計判定為減小的耦合因數。

例如，在製造期間，可進行測量以針對不同電力接收器或電力接收器類型的理想布局判定最大耦合因數。例如，測量可判定用於具有給定大小之置中布局的電力接收器器具的耦合因數。可將測量儲存在查找表LUT中。

在操作期間，估計電路205可存取LUT並針對當前的電力接收器提取最大耦合因數值。其之後可基於感應平衡之不平衡的差異估計電力接收器的定位與理想定位的偏移量。感應平衡之間的振幅差異越大，電力接收器與中心平衡定位的偏移量越多，且因此耦合因數越低。可使用在製造期間所判定的函數計算從LUT提供的最大耦合因數減少的量，其中該函數對於增加的振幅差異具有增加的減少量。之後可將減少的量施加至最大耦合因數以產生耦合因數的當前估計。

更詳細地，估計器205在一些實施例中可例如經配置以依據實施方案使用下列程序判定耦合因數：

電力接收器具係放置在傳輸器區域上，並由電力傳輸器識別。器具將其涵蓋區直徑傳達至電力傳輸器。之後，電力傳輸器可定址LUT以便針對給定的直徑涵蓋區取得最大K因數（耦合係數）。此係接收器線圈恰好放置在電力線圈中心的情況。接下來，補償電路211可補償三重感應平衡的三個輸出信號，使得輸出信號經調整至實質上零。若三個補償信號足夠類似（例如，相等或數量級相同），則此可視為由LUT提供的K因數靠近實際的當前狀況之指示。可基於K因數值調整控制迴路。然而，若三個補償信號相當不同，則器具並未在電力線圈中心。此意指由LUT提供之K因數可能不準確，且具體而言，由LUT提供的值高於實際值。估計電路205可相應地減少耦合因數（K因數）以反映信號之間的差異。例如，在一些實施例中，若輸出信號的差異符合指示差異足夠高的準則，則可提供固定的低K因數值。在其他實施例中，可使用函數以減少K因數值，其中該函數與來自感應平衡的輸出信號之間的差異相依。傳輸器之後可設定初始迴路增益參數以反映所估計（且一般經減少）的耦合因數，使得可避免或減少輸出處的過衝等。

在許多實施例中，耦合因數估計可係相對耦合因數估計，使得當偵測到來自感應平衡的信號之改變時，其可轉換成耦合因數估計的改變。在許多實施例中，來自感應平衡之信號的改變（諸如，例如不平衡增加）可直接視為反映耦合因數估計的改變（諸如，已發生耦合因數減少的指示）。電力傳輸器之後可藉由相對量來快速地修改操作（諸如，例如修改電力控制迴路）。

在一些實施例中，電力傳輸器可經配置以回應於耦合因數估計而改變驅動器的操作點，且具體可回應於偵測到耦合因數估計之相對改變而將相對改變施加至操作參數（諸如，例如產生驅動信號之反相器的電壓或其他參數）。

在一些實施例中，電力傳輸器可經配置以回應於耦合因數估計而改變驅動信號的頻率，且具體可回應於偵測到耦合因數估計的相對改變而將相對改變施加至頻率。

電力傳輸器可例如將用於電力轉移的操作/驅動頻率維持在頻率間隔內，其中此頻率間隔與耦合因數估計相依。

作為一實例，電力傳輸器可經配置以尋求輸送恆定電壓至輸出/負載。一般而言，當耦合因數改變時，（電力）轉移函數改變，且耦合因數估計的改變可用以調適電力轉移參數以反映及補償電力轉移函數的此類改變。具體而言，電力傳輸器可基於耦合因數估計調適工作循環及/或頻率。

電力傳輸器可例如經配置以判定耦合因數估計的改變已發生（例如，由電力接收器突然移動所導致的突然步級改變）。電力傳輸器之後可經配置以判定對驅動信號之工作循環及/或頻率的對應改變，且此改變可即刻施加至驅動信號。系統之後可繼續進行，其中電力控制迴路緩慢地調適頻率及/或工作循環。初始步級改變可例如相對不準確，其中電力控制迴路隨後朝最佳值調適。然而，基於耦合因數估計的初始快速步級改變可提供大為改善的暫態性能，且實質上可減少例如過電壓或欠電壓狀態。

在許多實施例中，電力傳輸器可例如包含預定函數或查找表，其具有絕對或相對耦合因數估計作為輸入，且其提供絕對或相對工作循環或頻率作為輸出。可例如在製造或設計階段期間判定函數或查找表。

基於耦合因數估計的方法及操作調適可提供實質上改善的性能。一般而言，無線電力轉移系統及電力轉移函數係非線性，且耦合因數估計可提供系統之特性及增益的額外資訊。

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 201:驅動器 203:電力傳輸器控制器/電力控制器 205:估計器/估計電路 207:偵測線圈 209:偵測線圈 211:補償器/補償電路 213:配接器 215:使用者介面 1101:物體 1301:電力接收器裝置/器具/電力接收器 1701:K因數 1703:迴路增益 1705:位移

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用於電力傳輸器之偵測線圈的實例； ［圖12］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13］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之電力接收器裝置及偵測線圈的實例； ［圖14］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之電力接收器裝置及偵測線圈的實例； ［圖15］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之電力接收器裝置及偵測線圈的實例； ［圖16］繪示根據本發明的一些實施例之用於電力傳輸器之電力接收器裝置及偵測線圈的實例；及 ［圖17］繪示隨電力傳輸器線圈與電力接收器線圈之間的位移而變動之用於電力轉移系統的耦合因數及迴路增益的實例。

103:傳輸器線圈/電感器

201:驅動器

203:電力傳輸器控制器/電力控制器

205:估計器/估計電路

207:偵測線圈

209:偵測線圈

211:補償器/補償電路

213:配接器

215:使用者介面

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： 一傳輸器線圈(103)； 一驅動器(201)，其經配置以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(103)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測量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； 複數組串聯耦合的平衡偵測線圈(207、209)，各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(103)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； 一估計電路(205)，其經配置以在該至少一測量時間間隔期間回應於來自該複數組平衡偵測線圈(207、209)的信號而判定用於該傳輸器線圈(103)與該電力接收器(105)之一接收器線圈(107)之間的一電磁耦合之一耦合因數估計。
2. 如請求項1之電力傳輸器，其中該耦合因數估計係一相對耦合因數估計。
3. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該估計電路(205)經配置以針對該等平衡偵測線圈組之一至少一第一者的一增加振幅將該耦合因數估計判定為一減小的耦合因數。
4. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該估計電路(205)經配置以針對該等平衡偵測線圈組之至少兩者之間的一增加的振幅差異將該耦合因數估計判定為一減小的耦合因數。
5. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其包含一配接器(213)，該配接器經配置以回應於該耦合因數估計而調適一電力迴路參數，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接收自該電力接收器(105)之電力控制訊息而調適該電力轉移信號的一電力位準。
6. 如請求項5之電力傳輸器，其中該電力迴路參數係一迴路時間常數、一迴路濾波器之一頻率回應、及一迴路增益中之至少一者。
7. 如前述請求項中任一項之電力傳輸器，其中該估計電路(205)經配置以在該至少一測量時間間隔期間，回應於來自該複數組平衡偵測線圈之信號而判定用於該電力接收器(105)的一定位估計。
8. 如請求項7之電力傳輸器，其進一步包含一使用者介面(215)，該使用者介面經配置以回應於該定位估計符合一要求而提供一使用者輸出，該使用者輸出提供該電力接收器之一失準指示。
9. 如請求項7或8之電力傳輸器，其進一步包含一配接器(213)，該配接器經配置以回應於該定位估計而調適該電力轉移之一操作參數。
10. 如請求項9之電力傳輸器，其中該配接器(213)經配置以回應於該定位估計而調適一電力迴路參數，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接收自該電力接收器(105)之電力控制訊息而調適該電力轉移信號的一電力位準。
11. 如前述請求項7至10中任一項之電力傳輸器，其中該估計電路(205)經配置以在該等信號符合一準則時針對該電力接收器(105)偵測一定位改變，該準則包括指示該組平衡偵測線圈(207、209)之該二個偵測線圈中感應的該等信號之間的一不平衡超過一第二臨限之來自該組平衡偵測線圈(207、209)的信號的一數量小於一臨限數量的一要求，該臨限數量係至少兩個。
12. 如前述請求項7至11中任一項之電力傳輸器(101)，其進一步包含一補償器(211)，該補償器經配置以在無異物存在時針對該二個偵測線圈中感應的該等信號之間的一不平衡補償用於至少一組平衡偵測線圈的該信號，且該估計器(211)經配置以回應於用於該至少一組平衡偵測線圈之一補償量而判定該耦合因數估計。
13. 如請求項12之電力傳輸器(101)，其中該補償器(211)經配置以判定該補償的一靜態分量及一動態分量，該靜態分量獨立於該電力接收器(105)的一存在，且該動態分量與該電力接收器(105)的該存在相依；且該估計器(211)經配置以回應於該動態分量而判定該定位估計。
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；該方法包含： 一傳輸器線圈(103)； 複數組串聯耦合的平衡偵測線圈(207、209)，各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(103)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： 一驅動器(201)，其產生用於該傳輸器線圈(103)的一驅動信號，該驅動器(201)產生用於該傳輸器線圈(103)的該驅動信號以在一重複時間框之至少一電力轉移時間間隔期間產生該電力轉移信號，並產生用於該傳輸器線圈(103)的該驅動信號以在該重複時間框的至少一測量時間間隔期間產生一電磁測試信號；及 在該至少一測量時間間隔期間回應於來自該複數組平衡偵測線圈(207、209)的信號而判定用於該傳輸器線圈(103)與該電力接收器(105)之一接收器線圈(107)之間的一電磁耦合之一耦合因數估計。

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