TW202329582A - 發射器線圈功率外物偵測 - Google Patents

Abstract

本發明揭示用於無線充電之系統、方法及設備。一種無線充電裝置具有一諧振電路，該諧振電路包含在該充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈、經組態以將一充電電流提供至該諧振電路之一驅動器電路及一控制器。該控制器經組態以使用自該諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率，且當該平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與該無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於該充電表面上或附近。在一個實例中，藉由量測在該諧振電路中流動之一電流而獲得電流之各樣本，且藉由量測跨該一或多個功率發射線圈之一電壓而獲得電壓之各樣本。

Description

發射器線圈功率外物偵測

本發明大體上係關於電池(包含行動運算裝置中之電池)之無線充電，且更特定言之，係關於放置於一充電裝置附近之裝置之偵測。

已部署無線充電系統以使某些類型之裝置能夠在不使用一實體充電連接之情況下對內部電池充電。可利用無線充電之裝置包含行動處理及/或通信裝置。諸如由無線電力聯盟定義之Qi標準之標準使由一第一供應商製造的裝置能夠使用由一第二供應商製造之一充電器進行無線充電。無線充電標準針對裝置之相對簡單之組態最佳化且傾向於提供基本充電能力。

需要無線充電能力之改良以支援行動裝置之不斷增加之複雜性及不斷改變之外觀尺寸。例如，需要使一充電裝置能夠偵測並定位一充電裝置之一表面上之可充電裝置之一更快速、更低功率偵測技術及用於熱管理之經改良技術。

優先權主張

本申請案主張2022年8月12日在美國專利局申請之專利申請案第17/887,395號及在2021年8月16日在美國專利局申請之臨時專利申請案第63/233,716號之優先權及權利，且此等申請案之完整內容以宛如在下文全文陳述引用之方式且為了全部適用目的併入本文中。

下文結合隨附圖式闡述之詳細描述旨在作為各種組態之一描述且不旨在表示可實踐本文中描述之概念之唯一組態。詳細描述包含用於提供各種概念之一透徹理解之目的之具體細節。然而，熟習此項技術者將明白，可在無此等具體細節之情況下實踐此等概念。在一些例項中，熟知結構及組件以方塊圖形式展示以免使此等概念不清楚。

現將參考各種設備及方法呈現無線充電系統之若干態樣。此等設備及方法將在以下詳細描述中描述且在隨附圖式中藉由各種區塊、模組、組件、電路、步驟、程序、演算法等(統稱為「元件」)繪示。此等元件可使用電子硬體、電腦軟體或其等之任何組合實施。此等元件係實施為硬體或軟體取決於施加於整體系統上之特定應用及設計約束。

藉由實例，一元件或一元件之任何部分或元件之任何組合可使用包含一或多個處理器之一「處理系統」實施。處理器之實例包含微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置(PLD)、狀態機、閘控邏輯、離散硬體電路及經組態以執行貫穿本發明描述之各種功能性之其他適合硬體。處理系統中之一或多個處理器可執行軟體。軟體應被廣泛地解釋為意謂指令、指令集、碼、碼片段、程式碼、程式、副程式、軟體模組、應用程式、軟體應用程式、軟體套件、常式、副常式、物件、可執行碼、執行緒、程序、函式等(無論是否被稱為軟體、韌體、中介軟體、微碼、硬體描述語言或其他)。軟體可駐留在一電腦可讀媒體上。一處理器可讀儲存媒體(其在本文中亦可被稱為一電腦可讀媒體)可包含(藉由實例)一磁性儲存裝置(例如，硬碟、軟碟、磁條)、一光碟(例如，光碟(CD)、數位光碟(DVD))、一智慧卡、一快閃記憶體裝置(例如，記憶體卡、記憶體棒、隨身碟)、近場通信(NFC)符記、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可程式化ROM (PROM)、可擦除PROM (EPROM)、電可擦除PROM (EEPROM)、一暫存器、一可抽換式磁碟、一載波、一傳輸線及用於儲存或傳輸軟體之任何其他適合媒體。電腦可讀媒體可常駐在處理系統中，在處理系統外部或跨包含處理系統之多個實體分佈。電腦可讀媒體可體現於一電腦程式產品中。藉由實例，一電腦程式產品可包含在封裝材料中之一電腦可讀媒體。熟習此項技術者將認知，如何取決於特定應用及施加於整體系統上之整體設計約束最佳實施貫穿本發明呈現之所述功能性。 概述

本發明之某些態樣係關於與無線充電裝置有關之系統、設備及方法，該等無線充電裝置使用多個發射線圈提供一自由定位充電表面或可對多個接收裝置並行充電。在一個態樣中，無線充電裝置中之一控制器可定位一待充電裝置且可組態經最佳定位以將功率遞送至接收裝置之一或多個發射線圈。充電單元可配備有或經組態有一或多個感應發射線圈且多個充電單元可經配置或經組態以提供充電表面。一待充電裝置之位置可透過將裝置之位置與在充電表面上之一已知位置處居中之一實體特性之改變相關聯之感測技術偵測。在一些實例中，位置之感測可使用電容、電阻、電感、觸碰、壓力、負載、應變及/或其他適當類型之感測實施。

在本發明之一個態樣中，一種用於操作一充電裝置之方法包含：自充電裝置發射一激發通量，該激發通量係在包含與相容可充電裝置相關聯之一第一標稱諧振頻率之一第一頻率範圍中發射；當回應於激發通量而偵測到諧振時，判定一相容可充電裝置可用於藉由充電裝置充電；及將一充電電流提供至充電裝置之一功率發射線圈，該充電電流係在包含與相容可充電裝置相關聯之一第二標稱諧振頻率之一第二頻率範圍中提供。

在一些例項中，充電裝置可提供一充電表面，藉此功率可被無線地傳送至定位於充電表面上之任何處之一接收裝置。接收裝置可具有一經任意定義之大小及/或形狀且可經放置而無關於經啟用以進行充電之任何離散放置位置。可在一單一表面上對多個裝置同時或並行充電。設備可追蹤一或多個裝置跨表面之運動。 充電單元

根據本文中揭示之某些態樣，一充電裝置可使用鄰近充電裝置之一表面部署之充電單元提供。在一個實例中，充電單元可根據一蜂巢封裝組態部署。一充電單元可使用可各沿著實質上正交於充電裝置之表面且鄰近線圈之一軸感應一磁場之一或多個線圈實施。在此描述中，一充電單元可係指具有一或多個線圈之一元件，其中各線圈經組態以產生一電磁場，該電磁場相對於由充電單元中之其他線圈產生之場係加性的且沿著或接近一共同軸引導。

在一些實施方案中，一充電單元包含沿著一共同軸堆疊及/或重疊使得其等促成實質上正交於充電裝置之表面之一感應磁場之線圈。在一些實施方案中，一充電單元包含配置於充電裝置之表面之一經定義部分內且在與充電單元相關聯之充電裝置之表面之實質上正交部分內促成一感應磁場之線圈。在一些實施方案中，充電單元可藉由將一啟動電流提供至包含於一經動態定義充電單元中之線圈而組態。例如，一充電裝置可包含跨充電裝置之一表面部署之線圈之多個堆疊，且充電裝置可偵測一待充電裝置之位置且可選擇線圈堆疊之某一組合以提供鄰近待充電裝置之一充電單元。在一些例項中，一充電單元可包含或特性化為一單一線圈。然而，應瞭解，一充電單元可包含多個經堆疊線圈及/或多個鄰近線圈或線圈堆疊。線圈在本文中可被稱為充電線圈、無線充電線圈、發射器線圈、發射線圈、功率發射線圈、功率發射器線圈或類似者。

圖1繪示可經部署及/或組態以提供包含於一充電系統中之一充電表面之一充電單元100之一實例。充電系統可提供多個充電表面。在一些實例中，充電表面可遍及一房間或在一車輛之一乘客或其他車廂內分佈。

在本發明中提供之一些實施例中，可將一充電表面理解為包含設置於一或多個基板106上之充電單元100之一陣列。具有一或多個積體電路(IC)及/或離散電子組件之一電路可設置於一或多個基板106上。電路可包含用於控制提供至線圈之電流之驅動器及開關，該等線圈用於將功率發射至一接收裝置。電路可經組態為一處理電路，其包含可經組態以執行本文中揭示之某些功能之一或多個處理器及/或一或多個控制器。在一些例項中，處理電路之一些或全部可設置於充電裝置外部。在一些例項中，一電源供應器可耦合至充電裝置。

充電單元100可設置為緊密接近充電裝置之一外表面區域，一或多個裝置可放置於該外表面區域上以進行充電。充電裝置可包含充電單元100之多個例項。

在一些實例中，充電單元100具有圍封一或多個線圈102之一實質上六邊形形狀，該一或多個線圈102可使用可接收足以在一功率傳送區域104中產生一電磁場之一電流之導體、導線或電路板跡線建構。在各種實施方案中，一些線圈102可具有實質上多邊形之一形狀，包含圖1中繪示之六邊形充電單元100。其他實施方案提供具有其他形狀之線圈102。線圈102之形狀可至少部分由製造技術之能力或限制判定，及/或用於最佳化一基板106 (諸如一印刷電路板基板)上之充電單元之佈局。各線圈102可使用呈一螺旋組態之導線、印刷電路板跡線及/或其他連接器實施。各充電單元100可跨越由一絕緣體或基板106分離之兩個或更多個層使得不同層中之線圈102繞一共同軸108居中。

圖2繪示設置於可包含於根據本文中揭示之某些態樣調適之一充電系統中之一充電表面之一片段或部分之一單一層上之充電單元202之一配置200之一實例。充電單元202係根據一蜂巢封裝組態而配置。在此實例中，充電單元202經端對端配置而無重疊。可在無通孔或導線互連件之情況下提供此配置。其他配置係可行的，包含其中充電單元202之某一部分重疊之配置。例如，兩個或更多個線圈之導線可交錯至某一程度。

圖3自兩個視角300、310 (例如，俯視圖及輪廓視圖)繪示當多個層覆疊在可根據本文中揭示之某些態樣調適之一充電表面之一片段或部分內時充電單元之一配置之一實例。充電單元302、304、306、308之層設置於一充電表面之一片段內。充電單元302、304、306、308之各層內之充電單元係根據一蜂巢封裝組態而配置。在一個實例中，充電單元302、304、306、308之層可形成於具有四個或更多個層之一印刷電路板上。充電單元100之配置可經選擇以提供鄰近經繪示片段之一經指定充電區域之完整覆蓋範圍。充電單元可為圖3中繪示之302、304、306、308，其等對應於由形狀為多邊形之發射線圈提供之功率傳送區域。在其他實施方案中，充電線圈可包括由導線建構之螺旋捲繞平坦線圈，各導線經捲繞以提供一實質上圓形功率傳送區域。在後種實例中，多個螺旋捲繞平坦線圈可部署於一無線充電裝置之充電表面下方之堆疊平面中。

圖4繪示設置於由一充電系統提供之一充電表面400中之功率傳送區域之配置。在一個實例中，充電表面400採用根據本文中揭示之某些態樣組態之充電單元之多個層。經繪示充電表面400係使用四層充電單元402、404、406、408建構。在圖4中，由第一層充電單元402中之一充電單元提供之各功率傳送區域被標記為「L1」，由第二層充電單元404中之一充電單元提供之各功率傳送區域被標記為「L2」，由第三層充電單元406中之一充電單元提供之各功率傳送區域被標記為「L3」，且由第四層充電單元408中之一充電單元提供之各功率傳送區域被標記為「L4」。 無線發射器

圖5繪示可設置於於一充電器基地台中之一無線發射器500。一控制器502可接收藉由一調節電路508濾波或以其他方式處理之一回饋信號。控制器可控制將一交流(AC)信號提供至包含一電容器512及電感器514之一諧振電路506之一驅動器電路504之操作。諧振電路506在本文中亦可被稱為一槽電路、一LC槽電路及/或為一LC槽，且在諧振電路506之一LC節點510處量測之電壓516可被稱為槽電壓。

無線發射器500可由一充電裝置使用以判定一相容裝置是否已放置於充電裝置之一表面上。例如，充電裝置可藉由透過無線發射器500發送一斷續測試信號(主動回音(ping))而判定一相容裝置已放置於充電裝置之表面上，其中當一相容裝置回應於測試信號時，諧振電路506可偵測或接收經編碼信號。充電裝置可經組態以在接收由標準、慣例、製造商或應用程式定義之一回應信號之後啟動至少一個充電單元中之一或多個線圈。在一些實例中，相容裝置可藉由傳達經接收信號強度而回應於一回音，使得充電裝置可找到待用於對相容裝置充電之一最佳充電單元。

被動裝置發現技術(包含本文中揭示之某些技術)可使用不需要來自可充電裝置之一主動回應之測試信號判定一可充電裝置已放置於充電表面上。一被動裝置發現技術可涉及透過充電裝置之表面發射一脈衝以便模擬指示一可充電裝置之存在或不存在之一回應。在一個實例中，一被動回音可監測在充電裝置內之LC節點510處量測或觀察到之電壓及/或電流以識別接近根據本文中揭示之某些態樣調適之一裝置之充電墊之一接收線圈之存在。在許多習知無線充電器發射器中，設置電路以量測LC節點510處之電壓或量測LC網路中之電流。可監測此等電壓及電流以用於功率調節目的或用於支援裝置之間之通信。在圖5中繪示之實例中，監測LC節點510處之電壓，雖然經審慎考慮，可另外或替代地監測電流以支援其中將一短脈衝提供至諧振電路506之被動回音。諧振電路506對一被動回音(初始電壓 V ₀)之一回應可由LC節點510處之電壓( V _LC )表示，使得： (方程式1)

根據本文中揭示之某些態樣，可選擇性地啟動一或多個充電單元中之線圈以提供用於對一相容裝置充電之一最佳電磁場。在一些例項中，線圈可經指派至充電單元，且一些充電單元可與其他充電單元重疊。在後種例項中，可在充電單元位準下選擇最佳充電組態。在其他例項中，可基於一待充電裝置在充電裝置之一表面上之放置定義充電單元。在此等其他例項中，針對各充電事件啟動之線圈之組合可變化。在一些實施方案中，一充電裝置可包含可選擇用於在一充電事件中啟動之一或多個單元及/或一或多個經預定義充電單元之一驅動器電路。

本發明之某些態樣量測或監測一無線功率發射器之特性以偵測影響無線功率傳送之效率之一外物之存在或不存在。

在理想操作條件下，在無線功率傳送期間產生之磁通量限於發射器及接收器線圈。然而，通常金屬或導磁物件(諸如硬幣、鑰匙、螺絲及導線)經定位使得其等曝露至在無線功率傳送期間產生之磁場。當一物件在曝露至一磁場時傾向於變得磁化時，可將其視為導磁的。例如，當回應於一經施加磁場而在物件內形成一內部磁場時，物件變得磁化。一材料之導磁率描述或量化材料對經施加磁場之回應。在本描述中，術語「導磁」及「磁性」在用於(例如)描述一物件材料或組件時係可互換的。

一不斷改變之磁場可在金屬或導磁物件中感應渦流且渦流之能量可轉換為熱能。在無線功率傳送中招致之功率損失之一大百分比可由渦流引起，渦流可導致無線充電裝置或被充電裝置之加熱。即使數百mW之功率損失可引起金屬或導磁物件中之大溫度增加且可導致嚴重的安全問題。

根據本發明之某些態樣，無線功率傳送中之發射器可經組態以偵測任何外物是否定位於一無線充電裝置之表面上之一主動充電區域內及/或在主動充電區域內產生之磁場之範圍內，且可進一步經組態以緩解由存在此等物件而引起之溫度升高。

溫度升高可起因於一干擾外物或無線充電裝置或被充電裝置之內部組件中感應之渦流之流動。為了本發明之目的，一干擾外物可包含定位於在無線功率傳送期間產生之磁通量內之任何金屬或導磁物件。無線充電裝置或被充電裝置之一內部組件包含無線充電裝置或被充電裝置之接收或回應於在無線功率傳送期間產生之磁通量之一部分之任何金屬或導磁物件。

圖6繪示當存在一干擾外物630時在無線功率傳送中涉及之裝置600之一組態。一無線功率發射器602包含產生一充電電流以驅動一諧振電路606之一驅動器電路604。諧振電路606可表示為一LC槽電路，其包含一電容器(C _p)及一電感器612 (L _p)。充電電流可與電感器612中之電流實質上相同。一控制器610可經操作以藉由監測代表跨電感器612之電壓及/或通過電感器612之充電電流之一量測信號614而控制經發射功率。在一個實例中，量測信號614可藉由一調節電路608濾波或以其他方式調節以組態控制器610對經量測量之改變之回應性且使控制器610能夠忽略短暫的瞬變。

接收器622可併入一行動裝置(諸如一無線通信裝置、耳機等)中。接收器622包含可經調諧至由無線功率發射器602產生之磁通量之頻率或預期頻率之一諧振電路624。一整流器電路626對來自諧振電路624之一感應電流進行整流以將直流(DC)功率提供至一負載。在無線功率傳送期間由無線功率發射器602產生之磁通量通常不限於耦合由發射器中之電感器612表示之發射線圈及由接收器622之諧振電路624中之電感器628表示之接收線圈之通量。在所繪示實例中，一外物630部分定位於發射線圈與接收線圈之間使得在無線功率傳送期間由無線功率發射器602產生之磁通量之一部分行進穿過外物630。

圖7提供繪示在無線功率傳送期間之一無線功率發射器702及一無線功率接收器720之一部分之一橫截面視圖700。橫截面視圖700展示設置於一基板706上且於無線功率發射器702之一充電表面712正下方之一單一平坦繞線發射線圈704a、704b之一橫截面。無線功率發射器702可為能夠對多個裝置並行充電之一多線圈裝置。在一個實例中，其他發射線圈可由基板706支撐或嵌入基板706中且經設定使得其等不與橫截面視圖700之平面相交。在所繪示實例中，兩個內部組件708a、708b定位於基板706下方。內部組件708a、708b可使用一金屬或導磁材料製造。在一個實例中，內部組件708a、708b可包含緊固件或墊圈。在另一實例中，內部組件708a、708b可包含為一內部腔室提供電磁屏蔽之導線導管。

無線功率接收器720定位於充電表面712之頂部上且可由充電表面712之上表面支撐。無線功率接收器720具有一接收線圈722，該接收線圈至少部分與由無線功率發射器702提供之發射線圈704a、704b對準，使得在功率傳送期間，由無線功率發射器702之發射線圈704a、704b產生之一磁通量710之至少一些行進穿過接收線圈722之繞組。磁通量710之一部分亦行進穿過無線功率接收器720之一內部組件724。內部組件724可使用一金屬或導磁材料製造。在一些實例中，內部組件724可包含一緊固件或無線功率接收器720之一框架或其他內部結構之一部分。

在所繪示實例中，磁通量710之一返回部分714行進穿過無線功率發射器702之一內部組件708a，從而產生一渦流716。此渦流716及在無線功率接收器720之內部組件724中感應之一渦流可引起經發射功率之一損失，且損失之經發射功率可作為熱能耗散。熱能可影響無線功率發射器702或無線功率接收器720之可操作性。例如，溫度之經偵測增加可引起無線功率發射器702降低功率發射之位準且可因此增加對無線功率接收器720完全充電所需之時間。

根據本發明之某些態樣，一無線功率發射器702可藉由偵測發射功率損失或低效率且藉由在溫度上升至足以需要協定指定之溫度管理程序之前降低功率傳送速率而防止或限制溫度增加。

各種標準及協定規定，預期或需要一接收裝置報告在無線功率傳送期間接收之功率之位準。功率位準可在自充電裝置發射之磁通量之調變中編碼之資訊中報告。接收裝置可藉由切換由其功率接收電路呈現之阻抗之位準而引起此磁通量之調變。經接收功率之週期性報告可由一功率發射裝置使用以判定功率發射之效率及在無線功率傳送期間招致之損失之位準。功率發射裝置可使用此等判定以緩解功率損失。在一個實例中，功率發射裝置可嘗試藉由改變提供至一或多個功率發射線圈之充電電流之頻率而改良功率發射裝置與接收裝置之間之電磁耦合。在另一實例中，一多線圈功率發射裝置可藉由添加某些發射線圈或自充電組態刪除某些發射線圈而產生一不同充電組態以改良功率發射裝置與接收裝置之間之電磁耦合或減少寄生耦合。

一功率發射裝置亦可使用由接收裝置提供之經接收功率之報告判定存在一外物。在理想情況中，由接收裝置報告之功率( P _rx )等於由發射裝置發射之功率( P _tx )。亦即： 方程式1 遇到磁通量之一部分之一外物亦接收來自發射裝置之功率( P _FO )。在以下情況時，發射裝置可斷定存在一外物： 方程式2 在實際應用中，完美的功率傳送係不可能的，且歸因於起因於發射裝置及接收裝置之實體設計及組態之不完美耦合及其他寄生效應，預期 P _tx 始終超過 P _rx 。

根據本發明之某些態樣組態之一無線充電裝置可以某一準確度量測經發射功率及寄生損失，從而使無線充電裝置能夠偵測一外物相對於無線充電裝置之到達、存在及離開。無線充電裝置可如下判定經發射功率之分佈： 方程式3 其中： V _coil 係跨(若干)發射線圈量測之電壓， I _coil 係在(若干)發射線圈中流動之電流， 1/ T _sw 係切換頻率， 包含歸因於線圈電阻及鐵氧體之損失，且 表示在無線功率傳送期間歸因於在發射裝置之金屬或導磁部分中感應之渦流之損失。

方程式3中之經發射功率被計算為 V _coil 及 I _coil 之乘積之平均值。根據本發明之一個態樣，方程式3中之連續積分項可使用離散項重寫並根據以下方程式使用電壓及電流之樣本導出： 方程式4 其中： 表示跨(若干)發射線圈量測之電壓之第 n樣本， 表示經量測通過諧振電路、(若干)發射線圈之電流之第 n樣本，且 N _samp 表示樣本之數目。

使用方程式4計算之平均功率 P _tx 之準確度依賴於在充電電流或磁通量之一循環中足夠數目( N _samp )個均勻分佈取樣點之可用性，且進一步假定各對樣本( 及 )經同時捕獲。

圖8繪示根據本發明之某些態樣之經組態以對 V _Coil 824及 I _Coil 826取樣之一無線充電裝置800之一實例。一處理電路802可包含在本文中被稱為處理器810之一微處理器、微控制器、DSP、有限狀態機或其他類型之控制器。在所繪示實例中，處理電路802包含一對類比轉數位轉換器(ADC 814及ADC 816)及一時脈產生電路812。根據本發明之某些態樣，時脈產生電路812向ADC 814、816提供用於控制 V _Coil 824及 I _Coil 826之取樣之時序之一取樣時脈信號818。ADC 814、816及時脈產生電路812可藉由處理器810組態及/或控制。在一些例項中，ADC 814、816及時脈產生電路812可實施於處理器810內或藉由處理器810實施。在一些例項中，ADC 814、816及時脈產生電路812可相對於處理電路802在外部設置。

時脈產生電路812可用於產生用於控制一切換電路之頻率之一功率傳送時脈信號828。切換電路可包含於一驅動器電路806中，驅動器電路806向包含一或多個無線功率發射線圈822之諧振電路804提供一充電電流。切換電路可用於轉換DC功率以在由功率傳送時脈信號828控制之一頻率下獲得一AC充電電流。在一些例項中，功率傳送時脈信號828由除時脈產生電路812之外之一時脈產生電路產生。

處理器810可另外組態或控制向一諧振電路804提供功率之驅動器電路806之操作。諧振電路804可基於充電組態及功率發射線圈822之數目而組態。可在諧振電路804中之一節點820處監測 V _Coil 824，且可使用一電流感測電路監測 I _Coil 826。在一個實例中，電流感測電路可包含用於產生代表通過電阻器之電流之一小電壓降之一低值電阻器。 V _Coil 824被提供至一第一ADC 814且 I _Coil 826被提供至一第二ADC 816。在所繪示實例中，根據本發明之某些態樣，ADC 814、816由相同取樣時脈信號818計時以確保 V _Coil 824及 I _Coil 826之同時取樣。

用於實施ADC 814、816之裝置之有限取樣速度可限制使用方程式4計算之平均功率 P _tx 之準確度。習知ADC可能夠 V _Coil 824或 I _Coil 826之每切換循環捕獲相對小數目個樣本。在一個實例中， V _Coil 824及 I _Coil 826係使用以10 µS之一週期切換之一切換電路導出且ADC 814、816可經組態以按一1 MHz頻率取樣，從而導致 V _Coil 824及 I _Coil 826之波形之每循環10個樣本。每循環之樣本之此數目可不足以偵測外物之存在或移除。

根據本發明之一個態樣，當使用在若干切換循環內捕獲之樣本饋入方程式4時，以經改良準確度計算平均功率 P _tx 。在穩態條件中，波形可靠地重複且取樣可以由ADC 814、816指定之速率執行，直至足夠樣本經收集以確保平均功率 P _tx 之一準確判定。以一固定速率捕獲樣本以確保取樣點貫穿經取樣波形之循環之均勻分佈。

取樣點之分佈可使用經同步之一取樣時脈信號818及一功率傳送時脈信號828組態。在一些實例中，取樣時脈信號818之頻率可為功率傳送時脈信號828之頻率之一整數倍。在一些實例中，取樣時脈信號818及功率傳送時脈信號828兩者可自一較高頻率共同根時脈信號產生。在後種實例中，處理器810可選擇用於自共同根時脈信號產生各自時脈信號818、828之除法器值。在一些例項中，除法器值可經選擇以獲得取樣時脈信號818與功率傳送時脈信號828之頻率之間之一所要關係。其他電路可用於固定取樣時脈信號818與功率傳送時脈信號828之間之一關係。在各種實例中，延遲鎖定迴路、注入鎖定振盪器及其他振盪器電路可用於產生時脈信號818、828之一者或兩者。

在某些實例中，經均勻分佈樣本可使用可計算為以下之一取樣頻率( f _s )獲得： 方程式5 其中： f _sw 係切換頻率(功率傳送時脈信號828)， N _Samp 係每計算之樣本之數目，且 N _Cycles 係在其間捕獲樣本之循環之數目。 在方程式5中， N _Samp 及 N _Cycles 係一最大公因數為1之整數。在圖9中繪示之一取樣方案900之實例中，一取樣週期(取樣循環902)包含以 V _Coil 824之一第一取樣點904及 I _Coil 826之一第一取樣點908開始之25個時間間隔，其中樣本經均勻分佈。亦展示後續樣本時槽之第一取樣點906、910。在圖9中繪示之實例中，25個樣本分佈在電壓及電流之4個循環內。在所繪示實例中，同時捕獲 V _Coil 824及 I _Coil 826之樣本。

圖10繪示根據本發明之某些態樣之自經取樣值之信號重建之一實例。圖9中繪示之取樣方案900可用於自 V _Coil 波形1000及 I _Coil 波形1020之4個循環獲得樣本。藉由疊加自四個循環捕獲之樣本而獲得一經重建 V' _Coil 波形1010及一經重建 I' _Coil 波形1030。在一個實例中，電壓之一樣本1012及電流之一對應樣本1032可用於判定或估計在4循環取樣循環中之一取樣點處之瞬時功率。取樣點可藉由參考時間偏移或藉由 V _Coil 波形1000或 I _Coil 波形1020之相位定位。

根據本發明之某些態樣，一單一ADC可用於取樣及數位化電壓及電流波形兩者之量測。可在可另外適用於一無線充電裝置中之一些處理電路、處理器、數位信號處理器或其他控制器中設置一單一ADC。在穩態條件中，電壓及電流波形通常可靠地重複且可在多個取樣循環902 (參見圖9)內執行電壓及電流之取樣。在一個實例中，電壓波形或電流波形之四個循環可使用經組態以按1 MHz頻率取樣之一ADC產生所要25個樣本。兩個取樣循環902提供可經均勻地分配以獲得電壓波形之25個樣本及電流波形之25個樣本之總共50個取樣機會。

圖11繪示根據本發明之某些態樣之經組態以使用一個ADC 1114對 V _Coil 1124及 I _Coil 1126取樣之一無線充電裝置1100之一實例。一處理電路1102可包含在本文中被稱為處理器1110之一微處理器、微控制器、DSP、有限狀態機或其他類型之控制器。在所繪示實例中，處理電路1102或處理器1110包含一時脈產生電路1112、ADC 1114及一開關1116。在所繪示實例中，時脈產生電路1112向ADC 1114提供一取樣時脈信號1118且向開關1116提供一選擇信號1130。選擇信號1130在 V _Coil 1124與 I _Coil 1126之間進行選擇以將一輸入提供至ADC 1114以供捕獲及數位化。在一個實例中，選擇信號1130引起開關1116在交替樣本時間間隔中提供 V _Coil 1124及 I _Coil 1126。在一個實例中，在兩個取樣時槽(參見圖9中之取樣循環902)之一者中之各取樣點對 V _Coil 1124取樣，且在兩個取樣循環902之第二者中之各取樣點對 I _Coil 1126取樣。在另一實例中，採用經交錯取樣，藉此在兩個取樣時槽之一第一者中之奇數取樣點(1至25)處且在兩個取樣時槽之一第二者中之偶數取樣點(2至24)處對 V _Coil 1124取樣，同時在兩個取樣時槽之第一者中之耦合取樣點(2至24)處且在兩個取樣時槽之第二者中之奇數取樣點(1至25)處對 I _Coil 1126取樣。例如，可使用其他取樣方案，且可基於穩態條件之穩定性進行選擇以供使用。

時脈產生電路1112、ADC 1114及開關1116可藉由處理器1110組態及/或控制。在一些例項中，時脈產生電路1112、ADC 1114及開關1116可實施於處理器1110內或藉由處理器1110實施。在一些例項中，時脈產生電路1112、ADC 1114及開關1116可相對於處理器1110或處理電路1102在外部設置。

時脈產生電路1112可用於產生用於控制驅動器中之一切換電路之頻率之一功率傳送時脈信號1128。切換電路可包含於一驅動器電路1106中，驅動器電路1106向包含一或多個無線功率發射線圈1122之諧振電路1104提供一充電電流。切換電路可用於轉換DC功率以在由功率傳送時脈信號1128控制之一頻率下獲得一AC充電電流。在一些例項中，功率傳送時脈信號1128由一不同時脈產生電路產生。

處理器1110可另外組態或控制向一諧振電路1104提供功率之驅動器電路1106之操作。諧振電路1104可基於充電組態及功率發射線圈1122之數目而組態。可在諧振電路1104中之一節點1120處監測 V _Coil 1124，且可使用一電流感測電路監測 I _Coil 1126。在一個簡單實例中，電流感測電路可包含用於產生代表通過電阻器之電流之一小電壓降之一低值電阻器。

根據本發明之一個態樣，可使用在若干切換循環內捕獲之樣本運用方程式4準確地計算平均功率 P _tx 。在穩態條件中，波形可靠地重複且取樣可以由ADC 1114指定之速率執行，直至足夠樣本經獲得以確保平均功率 P _tx 之一準確判定。以一固定速率捕獲樣本以確保取樣點貫穿經取樣波形之循環之均勻分佈。

取樣點之分佈可使用經同步之一取樣時脈信號1118及一功率傳送時脈信號1128組態。在一些實例中，取樣時脈信號1118之頻率可為功率傳送時脈信號1128之頻率之一整數倍。在一些實例中，取樣時脈信號1118及功率傳送時脈信號1128兩者可自一較高頻率共同根時脈信號產生。在後種實例中，處理器1110可選擇用於自共同根時脈信號產生各自時脈信號1118、1128之除法器值。在一些例項中，除法器值可經選擇以獲得取樣時脈信號1118與功率傳送時脈信號1128之頻率之間之一所要關係。其他電路可用於固定取樣時脈信號1118與功率傳送時脈信號1128之間之一關係。在各種實例中，延遲鎖定迴路、注入鎖定振盪器及其他振盪器電路可用於產生時脈信號1118、1128之一者或兩者。

圖12繪示當一單一取樣裝置(例如，一ADC)可用時可根據本文中揭示之某些態樣採用之取樣策略1200之一實例。在此實例中，可使用圖11之處理電路1102執行取樣。提供總共50個取樣點，其中25個取樣點經分配用於對 V _Coil 1202取樣且25個取樣點經分配用於對 I _Coil 1204取樣。在一個實例中，針對在一第一取樣循環1210內之一時間捕獲之 V _Coil 1202之各樣本1206，在一第二取樣循環1212內之一對應時間捕獲 I _Coil 1204之一樣本1208。可以說，在取樣循環1210、1212之特定階段捕獲樣本，且當在第一取樣循環1210之一特定階段捕獲 V _Coil 1202之一樣本1206時，在第二取樣循環1212中之特定階段捕獲 I _Coil 1204之一樣本1208。一取樣循環1210、1212之階段對應於 V _Coil 1202或 I _Coil 1204之相互不同相位；亦即， V _Coil 1202或 I _Coil 1204之各經取樣相位在各取樣循環1210、1212中被取樣不多於一次。

取樣頻率可經選擇以實現待在不同取樣循環1210、1212中取樣之 V _Coil 1202及 I _Coil 1204波形中之等效即時位置。在所繪示實例中， V _Coil 1202之一樣本1206係在時間1210 t= t ₀ 獲取，且 I _Coil 1204之一樣本1208係在時間1210 t= t ₁ 獲取，其中 t ₁ 在 t ₀ 之後 V _coil 1202之四個時脈週期發生。換言之： 方程式6 及 方程式7 此類型之取樣可提供等效於藉由對電壓及電流同時取樣而獲得之結果之結果。

在一個實例中，可將經選擇以在八個電壓/電流循環之一週期內獲得各波形之25個樣本之一取樣頻率( f _s )計算為： 方程式8

將瞭解，基於應用要求、可用電路及電路能力，可採用其他取樣頻率且可使用其他取樣方案。可以不同於本文中描述之序列之序列獲取樣本。在一些例項中，可使用交錯取樣使得在交替取樣點中獲取樣本(例如，一個電壓樣本之後接著一個電流樣本)。在一些例項中，可在一個取樣循環中捕獲全部電壓樣本且可在另一取樣循環中捕獲全部電流樣本。

根據本發明之某些態樣，對於用於判定一發射線圈之功率之同步取樣之需要可藉由跨包含兩個或更多個功率切換循環之一取樣循環均勻分佈之取樣滿足。一取樣方案可經組態以特性化電流及電壓波形之不同部分以便實現功率之準確計算。可藉由選擇一適合取樣頻率而組態取樣方案。當充分數目個足夠ADC模組可用時，可同時對電流及電壓取樣。可使用一單一ADC模組依序對電流及電壓取樣。在一些實例中，可調整取樣頻率，或當收集對應於相同重複時刻之電壓及電流樣本時，可在取樣點之間添加一時間延遲。

再次參考方程式3，可自三個項計算藉由一充電裝置發射之功率。第一項使用電壓及電流之兩種樣本以尋找提供至發射線圈之總功率。第二及第三項係歸因於發射線圈中之損失及內部寄生金屬或導磁組件之影響之損失。損失項與線圈電壓及線圈電流之均方根(RMS)值成正比。可如下般自經收集樣本計算電壓及電流之RMS值： 方程式9 方程式10

無線充電裝置可在一校準程序期間計算損失項且可接著判定額外損失或新損失係歸因於在充電裝置之一充電表面上或附近放置一外物。無線充電裝置可判定減少之損失係歸因於自充電表面移除一外物。

在一些實例中，無線充電裝置可累積針對不同無線功率傳送計算之功率損失值之一歷史。歷史可用於建立可用作用於判定一新經計算功率損失值是否指示一外物之存在之一基線值之一最小功率損失。在一個實例中，歷史可用於建立用於指示歸因於一外物之功率損失值之一或多個臨限功率損失值。在一些例項中，可使用可考量製造程序、電壓及溫度(PVT)以及可隨著時間影響功率損失之其他因素之變動之統計方法判定基線值。在一些實例中，基線值或臨限功率損失值可與發射器與接收器之間之耦合品質相關聯以考量無線功率傳送期間之線圈對準或間隔。 一處理電路之實例

圖13繪示可併入使一電池能夠無線充電之一充電裝置或一接收裝置中之一設備1300之一硬體實施方案之一實例。在一些實例中，設備1300可執行本文中揭示之一或多個功能。根據本發明之各種態樣，如本文中揭示之一元件或一元件之任何部分或元件之任何組合可使用一處理電路1302實施。處理電路1302可包含由硬體及軟體模組之某一組合控制之一或多個處理器1304。處理器1304之實例包含微處理器、微控制器、DSP、SoC、ASIC、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置(PLD)、狀態機、閘控邏輯、離散硬體電路及經組態以執行貫穿本發明描述之各種功能性之其他適合硬體。一或多個處理器1304可包含執行特定功能且可藉由一個軟體模組1316組態、擴增或控制之專用處理器。一或多個處理器1304可透過在初始化期間載入之軟體模組1316之一組合而組態，且藉由在操作期間載入或卸載一或多個軟體模組1316而進一步組態。

在所繪示實例中，處理電路1302可使用由匯流排1310大體上表示之一匯流排架構實施。取決於處理電路1302之特定應用及整體設計約束，匯流排1310可包含任何數目個互連匯流排及橋接器。匯流排1310將包含一或多個處理器1304及儲存器1306之各種電路連結在一起。儲存器1306可包含記憶體裝置及大容量儲存裝置，且在本文中可被稱為電腦可讀媒體及/或處理器可讀媒體。儲存器1306可包含暫時性儲存媒體及/或非暫時性儲存媒體。

匯流排1310亦可連結各種其他電路，諸如時序源、計時器、周邊設備、電壓調節器及功率管理電路。一匯流排介面1308可提供匯流排1310與一或多個收發器1312之間之一介面。在一個實例中，可提供一收發器1312以使設備1300能夠根據一標準定義之協定與一充電或接收裝置通信。取決於設備1300之性質，亦可提供一使用者介面1318 (例如，小鍵盤、顯示器、揚聲器、麥克風、操縱桿)，且其可直接或透過匯流排介面1308通信地耦合至匯流排1310。

一處理器1304可負責管理匯流排1310及一般處理，該一般處理可包含儲存於可包含儲存器1306之一電腦可讀媒體中之軟體之執行。在此方面，包含處理器1304之處理電路1302可用於實施本文中揭示之任何方法、功能及技術。儲存器1306可用於儲存由處理器1304在執行軟體時操縱之資料，且軟體可經組態以實施本文中揭示之方法之任一者。

處理電路1302中之一或多個處理器1304可執行軟體。軟體應被廣泛地解釋為意謂指令、指令集、碼、碼片段、程式碼、程式、副程式、軟體模組、應用程式、軟體應用程式、軟體套件、常式、副常式、物件、可執行碼、執行緒、程序、函式、演算法等(無論是否稱為軟體、韌體、中介軟體、微碼、硬體描述語言或其他)。軟體可以電腦可讀形式駐留在儲存器1306中或一外部電腦可讀媒體中。外部電腦可讀媒體及/或儲存器1306可包含一非暫時性電腦可讀媒體。一非暫時性電腦可讀媒體包含(藉由實例)一磁性儲存裝置(例如，硬碟、軟碟、磁條)、一光碟(例如，一光碟(CD)或一數位光碟(DVD))、一智慧卡、一快閃記憶體裝置(例如，一「快閃驅動器」、一記憶體卡、一記憶體棒或一隨身碟)、RAM、ROM、一可程式化唯讀記憶體(PROM)、一可擦除PROM (EPROM) (包含EEPROM)、一暫存器、一可抽換式磁碟及用於儲存可藉由一電腦存取及讀取之軟體及/或指令之任何其他適合媒體。電腦可讀媒體及/或儲存器1306亦可包含(藉由實例)一載波、一傳輸線及用於傳輸可藉由一電腦存取及讀取之軟體及/或指令之任何其他適合媒體。電腦可讀媒體及/或儲存器1306可駐留在處理電路1302中，處理器1304中，處理電路1302外部或跨包含處理電路1302之多個實體分佈。電腦可讀媒體及/或儲存器1306可體現於一電腦程式產品中。藉由實例，一電腦程式產品可包含在封裝材料中之一電腦可讀媒體。熟習此項技術者將認知，取決於特定應用及施加於整體系統上之整體設計約束如何最佳實施貫穿本發明呈現之所述功能性。

儲存器1306可維持及/或組織可載入碼片段、模組、應用程式、程式等(其等在本文中可被稱為軟體模組1316)中之軟體。軟體模組1316之各者可包含在被安裝或載入處理電路1302上且藉由一或多個處理器1304執行時促成控制一或多個處理器1304之操作之一運行時間影像1314之指令及資料。當被執行時，某些指令可引起處理電路1302根據本文中描述之某些方法、演算法及程序執行功能。

一些軟體模組1316可在處理電路1302之初始化期間載入，且此等軟體模組1316可組態處理電路1302以實現本文中揭示之各種功能之執行。例如，一些軟體模組1316可組態處理器1304之內部裝置及/或邏輯電路1322，且可管理對外部裝置(諸如一收發器1312、匯流排介面1308、使用者介面1318、計時器、數學協處理器等)之存取。軟體模組1316可包含與中斷處理程序及裝置驅動器互動且控制對由處理電路1302提供之各種資源之存取之一控制程式及/或一作業系統。資源可包含記憶體、處理時間、對一收發器1312之存取、使用者介面1318等。

處理電路1302之一或多個處理器1304可係多功能的，藉此一些軟體模組1316經載入且經組態以執行不同功能或相同功能之不同例項。例如，一或多個處理器1304可另外經調適以管理回應於來自使用者介面1318、收發器1312及裝置驅動器之輸入而起始之背景任務。為了支援多個功能之執行，一或多個處理器1304可經組態以提供一多任務環境，藉此複數個功能之各者視需要或期望被實施為由一或多個處理器1304服務之一組任務。在一個實例中，可使用一分時程式1320實施多任務環境，該分時程式在不同任務之間傳遞對一處理器1304之控制，藉此各任務在完成任何未處理操作之後及/或回應於諸如一中斷之一輸入而將對一或多個處理器1304之控制返回給分時程式1320。當一任務具有對一或多個處理器1304之控制時，處理電路有效地專用於由與控制任務相關聯之功能解決之目的。分時程式1320可包含一作業系統、在一循環基礎上轉移控制之一主迴路、根據功能之一優先級分配對一或多個處理器1304之控制之一功能及/或藉由將對一或多個處理器1304之控制提供至一處置功能而回應於外部事件之一中斷驅動主迴路。

在一個實施方案中，設備1300包含或操作為一無線充電裝置，其具有耦合至一充電電路、複數個充電單元及一控制器(其可包含於一或多個處理器1304中)之一電池充電電源。複數個充電單元可經組態以提供一充電表面。至少一個線圈可經組態以引導一電磁場通過各充電單元之一電荷傳送區域。

無線充電裝置可具有一諧振電路，該諧振電路包括在充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈、經組態以將一充電電流提供至諧振電路之一驅動器電路及一控制器。控制器可經組態以使用自諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率，且當平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於充電表面上或附近。在一些例項中，寄生損失係歸因於無線充電裝置之金屬或導磁組件。在一個實例中，藉由量測在諧振電路中流動之一電流而獲得電流之各樣本，且藉由量測跨一或多個功率發射線圈之一電壓而獲得電壓之各樣本。

在某些實例中，充電裝置包含經組態以基於具有跨越充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一或多個取樣循環捕獲電流及電壓之樣本之一或多個ADC。各取樣循環可包含或定義複數個取樣點。在一個實例中，與複數個取樣點中之各其他樣本相比，複數個取樣點之各者發生在充電電流之循環之一不同階段。一或多個ADC包括經組態以在一第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本且在第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本之一單一ADC。在另一實例中，一第一ADC經組態以在一第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本且一第二ADC經組態以在第一取樣循環中之第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。

在某些實例中，充電裝置包含一時脈產生電路，該時脈產生電路經組態以將一根時脈除以一第一整數以獲得具有判定其中自諧振電路捕獲電流及電壓之樣本之一取樣循環之頻率之一取樣時脈頻率之一取樣時脈，且將根時脈除以一第二整數以獲得控制充電電流之頻率之一充電時脈。在此實例中，第一整數及第二整數具有1之一最大公因數。

在一些實施方案中，處理器1306維持指令及資訊，其中指令經組態以引起一或多個處理器1304引起一充電電流被提供至包含在一無線充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈之一諧振電路，使用自諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率，且當平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於充電表面上或附近。

在一個實例中，指令引起處理器在一第一取樣循環及一第二取樣循環中捕獲電流及電壓之樣本，各取樣循環具有跨越充電電流之一循環之複數個週期之一週期。各取樣循環可包含發生在充電電流之循環之相互不同階段之複數個取樣點。可在第一取樣點捕獲電流之一第一樣本且在第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。

在另一實例中，指令引起處理器在具有跨越充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一單一取樣循環中捕獲電流及電壓之樣本。在此實例中，各取樣循環包含發生在充電電流之循環之相互不同階段之複數個取樣點，且在一單一取樣循環中之複數個取樣點中之各取樣點同時捕獲電流及電壓之樣本。

圖14係繪示根據本發明之某些態樣之用於操作一充電裝置之一方法之一流程圖1400。方法可藉由充電裝置中之一DSP、處理器或其他控制器執行。在方塊1402處，可將一充電電流提供至包含在一無線充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈之一諧振電路。在方塊1404處，可使用自諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率。在方塊1406處，當平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於充電表面上或附近。在一些例項中，寄生損失係歸因於無線充電裝置之金屬或導磁組件。在一個實例中，藉由量測在諧振電路中流動之一電流而獲得電流之各樣本，且藉由量測跨一或多個功率發射線圈之一電壓而獲得電壓之各樣本。

在某些實例中，在具有跨越充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一或多個取樣循環中捕獲電流及電壓之樣本。各取樣循環可包含複數個取樣點。在一個實例中，與複數個取樣點中之各其他樣本相比，複數個取樣點之各者發生在充電電流之循環之一不同階段。一或多個取樣循環可包含一第一取樣循環及一第二取樣循環。可在第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本，且在第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。在另一實例中，在一單一取樣循環中之複數個取樣點中之各取樣點同時捕獲電流及電壓之樣本。

在一些實例中，將具有一根時脈頻率之一根時脈信號提供至一時脈產生電路。時脈產生電路可將根時脈除以一第一整數以獲得具有判定其中自諧振電路捕獲電流及電壓之樣本之一取樣循環之頻率之一取樣時脈頻率之一取樣時脈。時脈產生電路可將根時脈除以一第二整數以獲得控制充電電流之頻率之一充電時脈。第一整數及第二整數可具有1之一最大公因數。

在以下編號條款中描述一些實施方案實例： 1. 一種用於操作一無線充電裝置之方法，其包括：將一充電電流提供至包含在一無線充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈之一諧振電路；使用自該諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率；及當該平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與該無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於該充電表面上或附近。 2. 如條款1中描述之方法，其中藉由量測在該諧振電路中流動之一電流而獲得電流之各樣本，且藉由量測跨該一或多個功率發射線圈之一電壓而獲得電壓之各樣本。 3. 如條款1或條款2中描述之方法，其進一步包括：在具有跨越該充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一或多個取樣循環中捕獲電流及電壓之該等樣本，其中各取樣循環包含複數個取樣點。 4. 如條款3中描述之方法，其中與該複數個取樣點中之各其他樣本相比，該複數個取樣點之各者發生在該充電電流之該循環之一不同階段。 5. 如條款4中描述之方法，其中該一或多個取樣循環包含一第一取樣循環及一第二取樣循環，其中在該第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本，且其中在該第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。 6. 如條款3中描述之方法，其中在一單一取樣循環中之該複數個取樣點中之各取樣點同時捕獲電流及電壓之樣本。 7. 如條款1至6之任何者中描述之方法，其進一步包括：提供具有一根時脈頻率之一根時脈信號；將該根時脈頻率除以一第一整數以獲得判定其中自該諧振電路捕獲電流及電壓之該等樣本之一取樣循環之頻率之一取樣時脈頻率；及將該根時脈信號除以一第二整數以獲得控制該充電電流之頻率之一充電時脈頻率，其中該第一整數及該第二整數具有1之一最大公因數。 8. 如條款1至7之任何者中描述之方法，其中該等寄生損失係歸因於該無線充電裝置之金屬或導磁組件。 9. 一種充電裝置，其包括：一諧振電路，其包括在該充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈；一驅動器電路，其經組態以將一充電電流提供至該諧振電路；及一控制器，其經組態以：使用自該諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率；且當該平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與該無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於該充電表面上或附近。 10.   如條款9中描述之充電裝置，其中藉由量測在該諧振電路中流動之一電流而獲得電流之各樣本，且藉由量測跨該一或多個功率發射線圈之一電壓而獲得電壓之各樣本。 11.   如條款9或條款10中描述之充電裝置，其進一步包括一或多個類比轉數位轉換器(ADC)，該一或多個ADC經組態以：基於具有跨越該充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一或多個取樣循環捕獲電流及電壓之該等樣本，其中各取樣循環包含複數個取樣點。 12.   如條款11中描述之充電裝置，其中與該複數個取樣點中之各其他樣本相比，該複數個取樣點之各者發生在該充電電流之該循環之一不同階段。 13.   如條款12中描述之充電裝置，其中該一或多個ADC包括經組態以進行以下操作之一單一ADC：在一第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本；且在一第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。 14.   如條款11中描述之充電裝置，其中該一或多個ADC包括：一第一ADC，其經組態以在一第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本；及一第二ADC，其經組態以在該第一取樣循環中之該第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。 15.   如條款9至14之任何者中描述之充電裝置，其進一步包括一時脈產生電路，該時脈產生電路經組態以：將一根時脈頻率除以一第一整數以獲得判定其中自該諧振電路捕獲電流及電壓之該等樣本之一取樣循環之頻率之一取樣時脈頻率；且將該根時脈頻率除以一第二整數以獲得控制該充電電流之頻率之一充電時脈頻率，其中該第一整數及該第二整數具有1之一最大公因數。 16.   如條款9至15之任何者中描述之充電裝置，其中該等寄生損失係歸因於該無線充電裝置之金屬或導磁組件。 17.   一種其上儲存有指令之處理器可讀儲存媒體，該等指令在藉由一充電裝置中之至少一個處理器執行時，引起該處理器：引起一充電電流被提供至包含在一無線充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈之一諧振電路；使用自該諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率；且當該平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與該無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於該充電表面上或附近。 18.   如條款17中描述之處理器可讀儲存媒體，其中該等指令引起該處理器：在一第一取樣循環及一第二取樣循環中捕獲電流及電壓之該等樣本，各取樣循環具有跨越該充電電流之一循環之複數個週期之一週期，其中各取樣循環包含發生在該充電電流之該循環之相互不同階段之複數個取樣點，且其中在第一取樣點捕獲電流之一第一樣本且在該第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。 19.   如條款17中描述之處理器可讀儲存媒體，其中該等指令引起該處理器：在具有跨越該充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一單一取樣循環中捕獲電流及電壓之該等樣本，其中各取樣循環包含發生在該充電電流之該循環之相互不同階段之複數個取樣點，且其中在一單一取樣循環中之該複數個取樣點中之各取樣點同時捕獲電流及電壓之樣本。 20.   如條款19中描述之處理器可讀儲存媒體，其中該等指令引起該處理器：將一根時脈頻率除以一第一整數以獲得判定其中自該諧振電路捕獲電流及電壓之該等樣本之一取樣循環之頻率之一取樣時脈頻率；且將該根時脈頻率除以一第二整數以獲得控制該充電電流之頻率之一充電時脈頻率，其中該第一整數及該第二整數具有1之一最大公因數。

提供先前描述以使熟習此項技術者能夠實踐本文中描述之各種態樣。熟習此項技術者將容易明白對此等態樣之各種修改，且本文中定義之通用原理可應用至其他態樣。因此，發明申請專利範圍不旨在限於本文中展示之態樣，但要符合與語言請求項一致之全範疇，其中除非具體如此陳述，否則以單數形式提及之一元件不旨在意謂「一個且僅一個」，而係「一或多個」。除非另外具體陳述，否則術語「一些」係指一或多個。一般技術者已知或隨後知道之貫穿本發明描述之各種態樣之元件之全部結構及功能等效物以引用的方式明確併入本文中且旨在由發明申請專利範圍涵蓋。除非另有明確說明，否則術語“一些”是指一個或多個。再者，本文中揭示之任何內容皆不旨在獻給公眾，無論此揭示內容是否在發明申請專利範圍中明確敘述。不應根據35 U.S.C. §112，第六段之佈建解釋任何請求項元件，除非該元件係使用片語「用於...之構件」明確敘述，或在一方法請求項之情況中，該元件係使用片語「用於...之步驟」敘述。

100: 充電單元 102: 線圈 104: 功率傳送區域 106: 基板 108: 共同軸 200: 配置 202: 充電單元 300: 視角 302: 充電單元 304: 充電單元 306: 充電單元 308: 充電單元 310: 視角 400: 充電表面 402: 充電單元 404: 充電單元 406: 充電單元 408: 充電單元 500: 無線發射器 502: 控制器 504: 驅動器電路 506: 諧振電路 508: 調節電路 510: LC節點 512: 電容器 514: 電感器 516: 電壓 600: 裝置 602: 無線功率發射器 604: 驅動器電路 606: 諧振電路 608: 調節電路 610: 控制器 612: 電感器 614: 量測信號 622: 接收器 624: 諧振電路 626: 整流器電路 628: 電感器 630: 干擾外物 700: 橫截面視圖 702: 無線功率發射器 704a: 平坦繞線發射線圈 704b: 平坦繞線發射線圈 706: 基板 708a: 內部組件 708b: 內部組件 710: 磁通量 712: 充電表面 714: 返回部分 716: 渦流 720: 無線功率接收器 722: 接收線圈 724: 內部組件 800: 無線充電裝置 802: 處理電路 804: 諧振電路 806: 驅動器電路 810: 處理器 812: 時脈產生電路 814: 類比轉數位轉換器(ADC) 816: 類比轉數位轉換器(ADC) 818: 取樣時脈信號 820: 節點 822: 無線功率發射線圈 824: V _Coil 826: I _Coil 828: 功率傳送時脈信號 900: 取樣方案 902: 取樣循環 904: 第一取樣點 906: 第一取樣點 908: 第一取樣點 910: 第一取樣點 1000: V _Coil 波形 1010: 經重建 V' _Coil 波形 1012: 樣本 1020: I _Coil 波形 1030: 經重建 I' _Coil 波形 1032: 樣本 1100: 無線充電裝置 1102: 處理電路 1104: 諧振電路 1106: 驅動器電路 1110: 處理器 1112: 時脈產生電路 1114: 類比轉數位轉換器(ADC) 1116: 開關 1118: 取樣時脈信號 1120: 節點 1122: 無線功率發射線圈 1124: V _Coil 1126: I _Coil 1128: 功率傳送時脈信號 1130: 選擇信號 1200: 取樣策略 1202: V _Coil 1204: I _Coil 1206: 樣本 1208: 樣本 1210: 第一取樣循環 1212: 第二取樣循環 1300: 設備 1302: 處理電路 1304: 處理器 1306: 儲存器 1308: 匯流排介面 1310: 匯流排 1312: 收發器 1314: 運行時間影像 1316: 軟體模組 1318: 使用者介面 1320: 分時程式 1322: 邏輯電路 1400: 流程圖 1402: 方塊 1404: 方塊 1406: 方塊 C _p: 電容器

圖1繪示根據本文中揭示之某些態樣之可設置於由一無線充電裝置提供之一充電表面上之一充電單元之一實例。

圖2繪示根據本文中揭示之某些態樣之設置於由一無線充電裝置提供之一充電表面之一片段之一單一層上之充電單元之一配置之一實例。

圖3繪示根據本文中揭示之某些態樣之當充電單元之多個層覆疊在由一無線充電裝置提供之一充電表面之一片段內時充電單元之一配置之一實例。

圖4繪示由採用根據本文中揭示之某些態樣組態之充電單元之多個層之一充電裝置之一充電表面提供之功率傳送區域之配置。

圖5繪示根據本文中揭示之某些態樣之可設置於一充電器基地台中之一無線功率發射器。

圖6繪示當存在一干擾外物時在一無線功率傳送中涉及之裝置之一組態。

圖7提供繪示在一無線功率傳送期間之一無線功率發射器及一無線功率接收器之一部分之一橫截面視圖之一實例。

圖8繪示根據本發明之某些態樣之經組態以在一諧振電路中對電壓及電流取樣之一無線充電裝置之一第一實例。

圖9繪示根據本發明之某些態樣組態之一取樣方案之一實例。

圖10繪示自根據本發明之某些態樣取樣之電壓及電流值之信號重建之一實例。

圖11繪示根據本發明之某些態樣之經組態以在一諧振電路中對電壓及電流取樣之一無線充電裝置之一第二實例。

圖12繪示使用根據本發明之某些態樣組態之一單一取樣裝置之一取樣方案之一實例。

圖13繪示採用可根據本文中揭示之某些態樣調適之一處理電路之一設備之一個實例。

圖14繪示根據本發明之某些態樣之用於操作一充電裝置之一方法。

700:橫截面視圖

702:無線功率發射器

704a:平坦繞線發射線圈

704b:平坦繞線發射線圈

706:基板

708a:內部組件

708b:內部組件

710:磁通量

712:充電表面

714:返回部分

716:渦流

720:無線功率接收器

722:接收線圈

724:內部組件

Claims (20)

1. 一種用於操作一無線充電裝置之方法，其包括： 將一充電電流提供至包含在一無線充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈之一諧振電路； 使用自該諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率；及 當該平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與該無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於該充電表面上或附近。
2. 如請求項1之方法，其中藉由量測在該諧振電路中流動之一電流而獲得電流之各樣本，且藉由量測跨該一或多個功率發射線圈之一電壓而獲得電壓之各樣本。
3. 如請求項1之方法，其進一步包括： 在具有跨越該充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一或多個取樣循環中捕獲電流及電壓之該等樣本，其中各取樣循環包含複數個取樣點。
4. 如請求項3之方法，其中與該複數個取樣點中之各其他樣本相比，該複數個取樣點之各者發生在該充電電流之該循環之一不同階段。
5. 如請求項4之方法，其中該一或多個取樣循環包含一第一取樣循環及一第二取樣循環，其中在該第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本，且其中在該第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。
6. 如請求項3之方法，其中在一單一取樣循環中之該複數個取樣點中之各取樣點同時捕獲電流及電壓之樣本。
7. 如請求項1之方法，其進一步包括： 提供具有一根時脈頻率之一根時脈信號； 將該根時脈頻率除以一第一整數以獲得判定其中自該諧振電路捕獲電流及電壓之該等樣本之一取樣循環之頻率之一取樣時脈頻率；及 將該根時脈信號除以一第二整數以獲得控制該充電電流之頻率之一充電時脈頻率，其中該第一整數及該第二整數具有1之一最大公因數。
8. 如請求項1之方法，其中該等寄生損失係歸因於該無線充電裝置之金屬或導磁組件。
9. 一種充電裝置，其包括： 一諧振電路，其包括在該充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈； 一驅動器電路，其經組態以將一充電電流提供至該諧振電路；及 一控制器，其經組態以： 使用自該諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率；且 當該平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與該充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於該充電表面上或附近。
10. 如請求項9之充電裝置，其中藉由量測在該諧振電路中流動之一電流而獲得電流之各樣本，且藉由量測跨該一或多個功率發射線圈之一電壓而獲得電壓之各樣本。
11. 如請求項9之充電裝置，其進一步包括一或多個類比轉數位轉換器(ADC)，該一或多個ADC經組態以： 基於具有跨越該充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一或多個取樣循環捕獲電流及電壓之該等樣本，其中各取樣循環包含複數個取樣點。
12. 如請求項11之充電裝置，其中與該複數個取樣點中之各其他樣本相比，該複數個取樣點之各者發生在該充電電流之該循環之一不同階段。
13. 如請求項12之充電裝置，其中該一或多個ADC包括經組態以進行以下操作之一單一ADC： 在一第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本；且 在一第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。
14. 如請求項11之充電裝置，其中該一或多個ADC包括： 一第一ADC，其經組態以在一第一取樣循環中之一第一取樣點捕獲電流之一第一樣本；及 一第二ADC，其經組態以在該第一取樣循環中之該第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。
15. 如請求項9之充電裝置，其進一步包括一時脈產生電路，該時脈產生電路經組態以： 將一根時脈頻率除以一第一整數以獲得判定其中自該諧振電路捕獲電流及電壓之該等樣本之一取樣循環之頻率之一取樣時脈頻率；且 將該根時脈頻率除以一第二整數以獲得控制該充電電流之頻率之一充電時脈頻率，其中該第一整數及該第二整數具有1之一最大公因數。
16. 如請求項9之充電裝置，其中該等寄生損失係歸因於該充電裝置之金屬或導磁組件。
17. 一種其上儲存有指令之處理器可讀儲存媒體，該等指令在藉由一充電裝置中之至少一個處理器執行時，引起該處理器： 引起一充電電流被提供至包含在一無線充電裝置之一充電表面中之一或多個功率發射線圈之一諧振電路； 使用自該諧振電路捕獲之電流及電壓之樣本判定一平均發射功率；且 當該平均發射功率超過由一接收裝置提供之經接收功率及與該無線充電裝置相關聯之寄生損失之一量測時，判定一外物定位於該充電表面上或附近。
18. 如請求項17之處理器可讀儲存媒體，其中該等指令引起該處理器： 在一第一取樣循環及一第二取樣循環中捕獲電流及電壓之該等樣本，各取樣循環具有跨越該充電電流之一循環之複數個週期之一週期， 其中各取樣循環包含發生在該充電電流之該循環之相互不同階段之複數個取樣點，且 其中在第一取樣點捕獲電流之一第一樣本且在該第二取樣循環中之一對應第一取樣點捕獲電壓之一第一樣本。
19. 如請求項18之處理器可讀儲存媒體，其中該等指令引起該處理器： 在具有跨越該充電電流之一循環之複數個週期之一週期之一單一取樣循環中捕獲電流及電壓之該等樣本， 其中各取樣循環包含發生在該充電電流之該循環之相互不同階段之複數個取樣點，且 其中在一單一取樣循環中之該複數個取樣點中之各取樣點同時捕獲電流及電壓之樣本。
20. 如請求項18之處理器可讀儲存媒體，其中該等指令引起該處理器： 將一根時脈頻率除以一第一整數以獲得判定其中自該諧振電路捕獲電流及電壓之該等樣本之一取樣循環之頻率之一取樣時脈頻率；且 將該根時脈頻率除以一第二整數以獲得控制該充電電流之頻率之一充電時脈頻率，其中該第一整數及該第二整數具有1之一最大公因數。