TWI682607B - 可控式異物偵測裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種可控式異物偵測裝置包含一處理單元、一電連接該處理單元的偵測單元、一電連接該偵測單元的線圈、一電連接該處理單元及該線圈的線圈配置電路，及一電連接該處理單元及該線圈的訊號產生電路，該偵測單元接收來自該處理單元的一偵測控制訊號，該線圈配置電路接收來自該處理單元的一線圈控制訊號，且根據該線圈控制訊號控制該線圈在一開迴路及一閉迴路間切換，該訊號產生電路接收來自該處理單元的一訊號產生控制訊號，當線圈在該開迴路時，該訊號產生電路輸出一測試訊號到該線圈，以達到一組線圈可偵測生物異物與金屬異物。

Description

可控式異物偵測裝置及方法

本發明是有關於一種異物偵測裝置及方法，特別是指一種可控式異物偵測裝置及方法。

現有應用在如電動車輛充電裝置之大型充電裝置上的生物感測與金屬異物偵測都是獨立分開的偵測系統及方法，舉例來說，現有的做法有的是生物感測採用雷達感測技術，而金屬異物偵測採用線圈達到磁場感應技術，也有生物感測採用極板達到電容感測技術，而金屬異物偵測採用線圈達到磁場感應技術，然而獨立分開的偵測系統及方法除了導致外加在充電裝置之傳電線圈上的電路增多，對充電裝置之傳電效率影響越大的問題外，獨立兩套的偵測系統也面臨生產成本隨偵測系統的整體複雜度提高而增加的問題。

因此，本發明的目的，即在提供一種可控式異物偵測方法，可偵測金屬異物及偵測生物異物，解決習知需要兩套獨立分開 的偵測系統及方法所造成傳電效率較低的問題。

於是，本發明提供了一種可控式異物偵測方法，用以偵測位於一無線能量傳輸空間內的金屬異物及生物異物，該可控式異物偵測方法由一可控式異物偵測裝置根據一設定資訊來執行，該可控式異物偵測裝置包含一處理單元、電連接該處理單元的一偵測電路，及一電連接該偵測電路的線圈，該線圈受控制在一閉迴路與一開迴路間切換，該可控式異物偵測方法包含以下步驟：(S01)該處理單元輸出一線圈控制訊號將該線圈設定在該閉迴路，且接收來自該偵測電路量測該線圈之電壓的帶有一量測電壓大小之一量測電壓訊號；(S02)該處理單元根據該量測電壓訊號判斷該量測電壓大小是否超出一預設電壓範圍；(S03)若步驟(S02)的判斷結果為是，則該處理單元記錄一金屬異物指示資訊為首次偵測到金屬異物；(S04)該處理單元輸出一線圈控制訊號使該線圈被設定在開迴路，及控制一測試訊號被傳送到該線圈，且接收來自該偵測電路之一帶有一量測頻率的頻率量測訊號；(S05)該處理單元根據該頻率量測訊號判斷該量測頻率是否超出一預設頻率範圍；及(S06)若步驟(S05)的判斷結果為是，則該處理單元記錄一生物異物指示資訊為首次偵測到生物異物。

因此，本發明的另一目的，即在提供一種可控式異物偵測裝置，解決習知需要兩個獨立分開的偵測系統所要面臨製作成本 隨偵測系統的整體複雜度提高而增加的問題。

於是，本發明提供了一種可控式異物偵測裝置，用以偵測一無線能量傳輸空間的金屬異物及生物異物，該可控式異物偵測裝置包含一處理單元、一電連接該處理單元的偵測電路、一電連接該偵測電路的線圈、一電連接該處理單元及該線圈的線圈配置電路，及一電連接該處理單元及該線圈的訊號產生電路；該偵測電路接收來自該處理單元的一偵測控制訊號，該線圈配置電路接收來自該處理單元的一線圈控制訊號，且根據該線圈控制訊號控制該線圈在一開迴路及一閉迴路間切換，該訊號產生電路接收來自該處理單元的一訊號產生控制訊號，當該線圈在該開迴路時，該訊號產生電路輸出一測試訊號到該線圈。

本發明的功效在於：藉由該可控式異物偵測裝置執行該可控式異物偵測方法，使該可控式異物偵測裝置使用一線圈就能偵測金屬異物及生物異物，將金屬異物偵測及生物異物偵測整合在一偵測裝置，有效地降低異物偵測系統對無線能量傳輸的傳電效率之影響，及異物偵測系統的製作成本。

2‧‧‧可控式異物偵測裝置

21‧‧‧處理單元

22‧‧‧偵測單元

221‧‧‧金屬偵測電路

222‧‧‧生物偵測電路

23‧‧‧線圈單元

231‧‧‧線圈

24‧‧‧線圈配置單元

241‧‧‧線圈配置電路

25‧‧‧訊號產生單元

251‧‧‧訊號產生電路

3‧‧‧充電裝置

31‧‧‧傳電端

32‧‧‧接收端

S12‧‧‧單線圈偵測流程步驟一

S24‧‧‧單線圈偵測流程步驟二

S25‧‧‧單線圈偵測流程步驟三

S27‧‧‧單線圈偵測流程步驟四

S26‧‧‧單線圈偵測流程步驟五

S28‧‧‧單線圈偵測流程步驟六

S10‧‧‧單線圈偵測流程步驟七

S14‧‧‧二次偵測子流程步驟二

S15‧‧‧二次偵測子流程步驟三

S16‧‧‧二次偵測子流程步驟四

S17‧‧‧二次偵測子流程步驟五

S18‧‧‧二次偵測子流程步驟六

S19‧‧‧二次偵測子流程步驟七

S20‧‧‧二次偵測子流程步驟八

S21‧‧‧二次偵測子流程步驟九

S22‧‧‧二次偵測子流程步驟十

S23‧‧‧二次偵測子流程步驟十一

U12‧‧‧多線圈偵測流程步驟一

U01‧‧‧多線圈偵測流程步驟二

U02‧‧‧多線圈偵測流程步驟三

U03‧‧‧多線圈偵測流程步驟四

U13‧‧‧多線圈偵測流程步驟五

U04‧‧‧多線圈偵測流程步驟六

U14‧‧‧多線圈偵測流程步驟七

U15‧‧‧多線圈偵測流程步驟八

U16‧‧‧多線圈偵測流程步驟九

U17‧‧‧多線圈偵測流程步驟十

U18‧‧‧多線圈偵測流程步驟十一

S11‧‧‧單線圈偵測流程步驟八

S01‧‧‧一次偵測子流程步驟一

S02‧‧‧一次偵測子流程步驟二

S03‧‧‧一次偵測子流程步驟三

S04‧‧‧一次偵測子流程步驟四

S05‧‧‧一次偵測子流程步驟五

S06‧‧‧一次偵測子流程步驟六

S07‧‧‧一次偵測子流程步驟七

S08‧‧‧一次偵測子流程步驟八

S09‧‧‧一次偵測子流程步驟九

S13‧‧‧二次偵測子流程步驟一

U19‧‧‧多線圈偵測流程步驟十二

U05‧‧‧多線圈偵測流程步驟十三

U06‧‧‧多線圈偵測流程步驟十四

U07‧‧‧多線圈偵測流程步驟十五

U08‧‧‧多線圈偵測流程步驟十六

U09‧‧‧多線圈偵測流程步驟十七

U10‧‧‧多線圈偵測流程步驟十八

N‧‧‧線圈數量

X‧‧‧迴圈計數值

D1‧‧‧異物一次偵測子流程

D2‧‧‧異物二次偵測子流程

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一本發明可控式異物偵測裝置之第一實施例的系統方塊圖；圖2是一該第一實施例的一線圈與一金屬偵測電路的示意圖；圖3是一該第一實施例的該線圈與一生物偵測電路的示意圖；圖4是一流程圖，說明該第一實施例執行本發明可控式異物偵測方法的步驟；圖5是一子流程圖，說明該第一實施例執行一異物一次偵測子流程的步驟；圖6是一子流程圖，說明該第一實施例執行一異物二次偵測子流程的步驟；圖7是一本發明可控式異物偵測裝置之第二實施例的系統方塊圖；圖8A及8B是一流程圖，說明該第二實施例執行本發明可控式異物偵測方法的步驟；圖9是一示意圖，說明該第二實施例之一線圈單元的線圈陣列被設定為一網狀配置圖樣；圖10是一示意圖，說明該第二實施例之一線圈單元的線圈陣列被設定為一米字狀配置圖樣；圖11是一示意圖，說明該第二實施例之一線圈單元的線圈陣列被設定為一環狀配置圖樣； 圖12是一示意圖，說明該第二實施例之一線圈單元的線圈陣列被設定為一混和狀配置圖樣；及圖13是一示意圖，說明該第二實施例之該線圈單元的每一線圈之結構。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明可控式異物偵測裝置2的一第一實施例，電連接一無線能量傳輸系統3，該無線能量傳輸系統3包含一傳送端31及一接收端32，該無線能量傳輸系統3在本實施例中為一供車輛充電用之大型無線充電系統；該可控式異物偵測裝置2設置在該傳送端31及該接收端32之間，該可控式異物偵測裝置2包含一處理單元21、一電連接該處理單元21的偵測單元22、一電連接該偵測單元22的線圈單元23、一電連接該處理單元21及該線圈單元23的線圈配置單元24，及一電連接該處理單元21、該線圈單元23，及該偵測單元22的訊號產生單元25。

該處理單元21根據一可由使用者調整與設定的設定資訊，依序產生多個偵測流程執行指令，且輸出一給該偵測單元22的偵測控制訊號、一給該線圈配置單元24的線圈控制訊號、一給該訊號產生單元25的訊號產生控制訊號，及一警示訊號。該設定資訊 包含一進行二次偵測參數、一線圈數量參數、一線圈配置選擇參數、一預設電壓範圍上限參數、一預設電壓範圍下限參數、一預設頻率範圍上限參數、一預設頻率範圍下限參數、一預設電容大小範圍上限參數、一預設電容大小範圍下限參數、一預設二次電壓範圍上限參數、一預設二次電壓範圍下限參數、一預設二次頻率範圍上限參數、一預設二次頻率範圍下限參數、一預設二次電容大小範圍上限參數，及一預設二次電容大小範圍下限參數。該處理單元21接收來自該偵測單元的一量測電壓訊號、一頻率量測訊號，及一電容量測訊號，且儲存一金屬異物指示資訊及一生物異物指示資訊。該金屬異物指示資訊包含一對應該線圈偵測到金屬的金屬偵測次數，該生物異物指示資訊包含一對應該線圈偵測到生物的生物偵測次數。該處理單元21還具有運算及計數功能，以產生一迴圈計數值X。該處理單元21可以是一中央處理單元(CPU)或一微處理器單元(MCU)，但不以此為限，在本實施例中，該處理單元21為一微處理器單元。

該偵測單元22包括一偵測電路221，該偵測電路221具有一金屬偵測電路222及一生物偵測電路223，該偵測單元22接收來自該處理單元21的該偵測控制訊號，該偵測單元22根據該偵測控制訊號決定啟動該金屬偵測電路222或該生物偵測電路223。

該線圈單元23包括一線圈231，且接收一來自該線圈配 置單元24的一線圈切換訊號，該線圈切換訊號控制一迴路開關(圖未示)的導通與否，當該迴路開關導通且該偵測控制訊號啟動該金屬偵測電路222時，該線圈231與該金屬偵測電路222形成一閉迴路(如圖2所示)；當該迴路開關不導通且該偵測控制訊號啟動該生物偵測電路223時，該線圈231與該生物偵測電路223形成一開迴路(如圖3所示)。該線圈231可以是一單線圈，或一形成於一絕緣基板的三個線圈單元串接所組成且該三個線圈單元間隔排列之異物偵測線圈(如圖13所示)，在本實施例中，該線圈231為該異物偵測線圈。

該線圈配置單元24包括一線圈配置電路241，該線圈配置單元24接收一來自該處理單元21的該線圈控制訊號，且根據該線圈控制訊號輸出該線圈切換訊號到該線圈231。

該訊號產生單元25包括一訊號產生電路251，該訊號產生單元25接收來自該處理單元21的該訊號產生控制訊號，以輸出一測試訊號經該生物偵測電路223到該線圈231。

參閱圖2，當該線圈231處在該閉迴路時，該線圈231時呈電感性，該金屬偵測電路222的一訊號處理電路(圖未示)藉由量測該線圈231之兩端的一交流電電壓變化值後，該金屬偵測電路222的一交流到直流轉換器(AD/DC Converter)(圖未示)將該交流電電壓變化值轉換成一直流有效電壓值(Vrms)且傳送到該處理 單元21，該處理單元21根據該直流有效電壓值(也就是包含在該量測電壓訊號的一量測電壓大小)來判斷是否偵測到金屬異物。

參閱圖3，當該線圈231處在該開迴路時，該線圈231時呈電容性，該訊號產生單元25根據該處理單元21的該訊號產生控制訊號，輸出該測試訊號(例如，一固定頻率(1MHz)之交流電壓)經該生物偵測電路223的一電感電容(LC)共振電路(圖未示)到該線圈231後，該生物偵測電路223接收來自該線圈231所產生的一交流電流，且量測該交流電流的一相位差值並傳送回該處理單元21，使該處理單元21調整該訊號產生控制訊號，直到該開迴路達到一諧振狀態後，該處理單元21接收且根據該生物偵測電路223所傳送之一共振頻率變化量(也就是包含在該頻率量測訊號的一量測頻率)來判斷是否偵測到生物異物。

參閱圖1及圖4，該可控式異物偵測裝置2執行一可控式異物偵測方法為一單線圈偵測流程，該單線圈偵測流程包含單線圈偵測步驟一S12~單線圈偵測步驟八S11，開始後，首先進到單線圈偵測步驟一S12。

在單線圈偵測步驟一S12中，該處理單元21根據該設定資訊執行偵測參數設定初始化，該處理單元21重置該偵測控制訊號、該線圈控制訊號、該訊號產生控制訊號、該警示訊號、該金屬異物指示資訊、該生物異物指示資訊，該進行二次偵測參數、及該 迴圈計數值X，在本實施例中，該金屬異物指示資訊的該金屬偵測次數及該生物異物指示資訊的該生物偵測次數重置為零，之後進入單線圈偵測步驟二S24。

在單線圈偵測步驟二S24中，該處理單元21根據該進行二次偵測參數的值，以判斷是否需執行一異物二次偵測子流程D2，以降低誤警報(False alarm)的發生頻率，若是，則進入單線圈偵測步驟三S25；若否，則進入單線圈偵測步驟六S28。在本實施例中，當該進行二次偵測參數的值為1，表示需要執行該異物二次偵測子流程D2，當該進行二次偵測參數的值為0，表示不需要執行該異物二次偵測子流程D2。

在單線圈偵測步驟三S25中，該處理單元21根據該金屬異物指示資訊的該金屬偵測次數及該生物異物指示資訊的該生物偵測次數，判斷是否為首次偵測到異物，若是，則進入單線圈偵測步驟五S26；若否，則進入單線圈偵測步驟四S27。

在單線圈偵測步驟四S27中，該處理單元21執行一異物一次偵測子流程D1後，之後回到單線圈偵測步驟三S25。

在單線圈偵測步驟五S26中，該處理單元21執行該異物二次偵測子流程D2後，之後進入單線圈偵測步驟七S10。

在單線圈偵測步驟六S28中，該處理單元21執行該異物一次偵測子流程D1後，之後進入單線圈偵測步驟七S10。

在單線圈偵測步驟七S10中，該處理單元21根據該金屬異物指示資訊及該生物異物指示資訊，判斷偵測到的是金屬異物、生物異物，或金屬異物及生物異物；之後進入單線圈偵測步驟八S11。

在單線圈偵測步驟八S11中，該處理單元21根據金屬異物指示資訊及生物異物指示資訊，判斷是否產生一警報訊號，以藉由該警報訊號啟動一無線充電系統保護程序，最後進入偵測結束，完成該單線圈偵測流程。

參閱圖1及圖5，該異物一次偵測子流程D1包括一次偵測步驟一S01~一次偵測步驟九S09，在子流程開始後，首先進到一次偵測步驟一S01。

在一次偵測步驟一S01中，該處理單元21輸出該線圈控制訊號將該線圈231設定在該閉迴路，且接收一來自該金屬偵測電路222的量測電壓訊號，該量測電壓訊號帶有經量測該線圈231後所得到的該量測電壓大小，之後進入一次偵測步驟二S02。

在一次偵測步驟二S02中，該處理單元21根據該量測電壓訊號判斷該量測電壓大小是否超出一預設電壓範圍，該預設電壓範圍由該設定資訊的該預設電壓範圍上限參數及該預設電壓範圍下限參數所界定出，若是，則進入一次偵測步驟二S03；若否，則跳到一次偵測步驟二S04。

在一次偵測步驟三S03中，該處理單元21記錄該金屬異物指示資訊的該金屬偵測次數為一次，其代表為首次偵測到金屬異物，之後進入一次偵測步驟四S04。

在一次偵測步驟四S04中，該處理單元21輸出該線圈控制訊號給該線圈配置電路241，使該線圈配置電路241輸出該線圈切換訊號以將該線圈231設定在該開迴路後，該處理單元21輸出該訊號產生控制訊號給該訊號產生單元25，該訊號產生單元25輸出一測試訊號經該生物偵測電路223到該線圈231，直到該開迴路達到該諧振狀態，該處理單元21接收來自該生物偵測電路223的一頻率量測訊號，該頻率量測訊號帶有經量測該開迴路之共振頻率的該量測頻率，之後進入一次偵測步驟五S05。

在一次偵測步驟五S05中，該處理單元21根據該頻率量測訊號判斷該量測頻率是否超出一預設頻率範圍，該預設頻率範圍由該設定資訊的該預設頻率範圍上限參數及該預設頻率範圍下限參數所界定出，若是，則進入一次偵測步驟六S06；若否，則進入一次偵測步驟七S07。

在一次偵測步驟六S06中，該處理單元21記錄該生物異物指示資訊的該生物偵測次數為一次，其代表為首次偵測到生物異物，之後進入子流程結束。

在一次偵測步驟七S07中，該處理單元21接收來自該生 物偵測電路量測223的一電容量測訊號，該電容量測訊號帶有一偵測該線圈231之等效電容值的量測電容大小，之後進入一次偵測步驟八S08。

在一次偵測步驟七S08中，該處理單元21根據該電容量測訊號判斷該量測電容大小是否超出一預設電容大小範圍，該預設電容大小由該設定資訊的該預設電容大小範圍上限參數及該預設電容大小範圍下限參數所界定出，若是，則進入一次偵測步驟九S09；若否，則跳到子流程結束。

在一次偵測步驟九S09中的動作與一次偵測步驟六S06相同，不再贅述，之後進到子流程結束。

參閱圖1及圖6，該異物二次偵測子流程D2包括二次偵測步驟一S13~二次偵測步驟十一S23，在子流程開始後，首先進到二次偵測步驟一S13。

在二次偵測步驟一S13中，該處理單元21根據該金屬異物指示資訊的該金屬偵測次數，判斷是否已有偵測到金屬異物，若是，則進入二次偵測步驟二S14；若否，則跳到二次偵測步驟五S17。

二次偵測步驟二S14的動作與一次偵測步驟一S01相同(請參照圖5)，不再贅述，之後進入二次偵測步驟三S15。

在二次偵測步驟三S15中，該處理單元21根據該量測電壓訊號判斷該量測電壓大小是否超出一預設二次電壓範圍，若是， 則進入二次偵測步驟四S16；若否，則跳到子流程結束。其中，該預設二次電壓範圍由該設定資訊的該預設二次電壓範圍上限參數及該預設二次電壓範圍下限參數所界定出，該預設二次電壓範圍可以被設定成相同於該預設電壓範圍，或被設定成不相同於該預設電壓範圍，在本實施例中，該預設二次電壓範圍與該預設電壓範圍相同。

在二次偵測步驟四S16中，該處理單元21更新該金屬異物指示資訊的該金屬偵測次數為二次，其代表為二次偵測到金屬異物，之後進入二次偵測步驟五S17。

在二次偵測步驟五S17中，該處理單元21根據該生物異物指示資訊的該生物偵測次數，判斷是否已有偵測到生物異物，若是，則進入二次偵測步驟六S18；若否，則跳到子流程結束。

在二次偵測步驟六S18中，該處理單元21輸出該線圈控制訊號使該線圈231被設定在該開迴路，該訊號產生單元25產生一測試訊號經該生物偵測電路223到該線圈231，直到該開迴路達到該諧振狀態，其餘動作與一次偵測步驟四S04相同(請參照圖5)，不再贅述，之後進入二次偵測步驟七S19。

在二次偵測步驟七S19中，該處理單元21根據該量測頻率訊號判斷該量測頻率是否超出一預設二次頻率範圍，若是，則進入二次偵測步驟八S20；若否，則進入二次偵測步驟九S21。其中， 該預設二次頻率範圍由該設定資訊的該預設二次頻率範圍上限參數及該預設二次頻率範圍下限參數所界定出，該預設二次頻率範圍可以被設定成相同於該預設頻率範圍，或被設定成不相同於該預設頻率範圍，在本實施例中，該預設二次頻率範圍與該預設頻率範圍相同。

在二次偵測步驟八S20中，該處理單元21更新該生物異物指示資訊的該生物偵測次數為二次，其代表為二次偵測到生物異物，之後跳到子流程結束。

在二次偵測步驟九S21中，該處理單元21接收來自該生物偵測電路223量測的該電容量測訊號，其餘動作與一次偵測步驟七S07相同(請參照圖5)，不再贅述，之後進入二次偵測步驟十S22。

在二次偵測步驟十S22中，該處理單元21根據該量測電容訊號判斷該量測電容大小是否超出一預設二次電容大小範圍值，若是，則進入二次偵測步驟十一S23；若否，則跳到子流程結束。其中，該預設二次電容大小範圍由該設定資訊的該預設二次電容大小範圍上限參數及該預設二次電容大小範圍下限參數所界定出，該預設二次電容大小範圍可以被設定成相同於該預設電容大小範圍，或被設定成不相同於該預設電容大小範圍，在本實施例中，該預設二次電容大小範圍與該預設電容大小範圍相同。

二次偵測步驟十一S23的執行內容與二次偵測步驟八 S20相同，故，不在贅述。之後，結束該異物二次偵測子流程D2。

值得一提的是，在一更簡化後的該可控式異物偵測方法，可以只有該異物一次偵測子流程D1，亦能達到金屬異物偵測及生物異物偵測，本實施例所提的該單線圈偵測流程是應用在該可控式異物偵測裝置2只有一個線圈之最佳的偵測流程實施方式。

參閱圖7，本發明可控式異物偵測裝置2的一第二實施例，電連接該無線能量傳輸系統3，該可控式異物偵測裝置2設置在該傳送端31及該接收端32之間，本實施例與該第一實施例不同之處在於，該線圈單元23包括多個數量為一線圈數量N的線圈231，形成一線圈陣列，該線圈陣列具有多個用於金屬偵測的線圈231及多個用於生物偵測的線圈231，以增加異物偵測的範圍及準確率；對應該線圈數量為該線圈數量N的該線圈單元23，該偵測單元22包括多個數量為該線圈數量N的偵測電路221，每一偵測電路221具有一金屬偵測電路222及一生物偵測電路223，且每一偵測電路221電連接該線圈單元23的每一線圈231。該線圈配置單元24包括多個數量為該線圈數量N的線圈配置電路241，且每一線圈配置電路241電連接該線圈單元23的每一線圈231。該訊號產生單元25包括多個數量為該線圈數量N的訊號產生電路251，且每一訊號產生電路251電連接該線圈單元23的每一線圈231，及該偵測單元22的每一偵測電路221。其中，該線圈數量N為一大於等於2的整數，在 本實施例中該線圈數量N為一(7×7)共49個線圈231之線圈陣列。

該處理單元21根據一預設的第一線圈配置圖樣，輸出該線圈控制訊號到該線圈配置單元24，使該線圈配置單元24輸出多個數量為該線圈數量N的線圈切換訊號到該線圈單元23，以設定該線圈單元23的該多個線圈231形成該預設的第一線圈配置圖樣。該處理單元21根據該預設的第一線圈配置圖樣，輸出該偵測控制訊號到該偵測單元22，該偵測單元22的該多個偵測電路221依序地根據該偵測控制訊號啟動該金屬偵測電路222或該生物偵測電路223，以與其所電連接的該線圈231形成該閉迴路或該開迴路。該處理單元21根據該預設的第一線圈配置圖樣，輸出該訊號產生控制訊號到該訊號產生單元25，該訊號產生單元25的該多個訊號產生電路251依序地根據該訊號產生控制訊號，輸出該測試訊號到其所對應且電連接的該開迴路。

參閱圖7、圖8A，及圖8B，該可控式異物偵測裝置2執行一可控式異物偵測方法為一多線圈偵測流程，該多線圈偵測流程包含多線圈偵測步驟一U12~多線圈偵測步驟十八U10，偵測開始後，首先進到多線圈偵測步驟一U12。

在多線圈偵測步驟一U12中，該處理單元21根據該設定資訊執行偵測設定初始化，該處理單元21重置該偵測控制訊號、該線圈控制訊號、該訊號產生控制訊號、該警示訊號、該金屬異物指 示資訊、該生物異物指示資訊、該迴圈計數值X，及一偵測次數，在本實施例中，該金屬異物指示資訊的該金屬偵測次數及該生物異物指示資訊的該生物偵測次數被重置為0，該迴圈計數值X被重置為1，該偵測次數被重置為0，之後進入多線圈偵測步驟二U01。

在多線圈偵測步驟二U01中，該處理單元21開始記錄該迴圈計數值X及該偵測次數，其中，該迴圈計數值X用以記錄在該多線圈偵測流程中，已經進行過異物偵測的線圈之數量，該偵測次數用以記錄完成該線圈陣列之所有線圈的異物偵測的次數，之後進入多線圈偵測步驟三U02。

在多線圈偵測步驟三U02中，該處理單元21判斷該迴圈計數值X是否大於49(該線圈數量N)，若是，代表該線圈陣列的所有線圈231皆已執行過異物偵測，進入多線圈偵測步驟十三U05；若否，代表該線圈陣列還有線圈未執行異物偵測，則進入多線圈偵測步驟四U03。

在多線圈偵測步驟四U03中，該處理單元21根據該預設的第一線圈配置圖樣及該迴圈計數值X，判斷對應該迴圈計數值X的該偵測電路221及該線圈231是否要被設定在該閉迴路，若是，則進入多線圈偵測步驟五U13；若否，則進入多線圈偵測步驟六U14。

在多線圈偵測步驟五U13中，該處理單元21輸出該線圈 控制訊號將該線圈231設定在該閉迴路，且接收一來自該金屬偵測電路222的量測電壓訊號，其餘動作與一次偵測步驟一S01~一次偵測步驟三S03相同(請參照圖5)，不再贅述，之後進入多線圈偵測步驟六U04。

在多線圈偵測步驟六U04中，該處理單元21更新該迴圈計數值X，在本實施例中，該迴圈計數值X為往上加1(也就是X=X+1)，之後回到多線圈偵測步驟三U02。

多線圈偵測步驟七U14~多線圈偵測步驟十二U19的動作與一次偵測步驟四S04~一次偵測步驟九S09相同(請參照圖5)，不再贅述，之後回到多線圈偵測步驟六U04。

在多線圈偵測步驟十三U05中，該處理單元21根據該進行二次偵測參數判斷是否要做二次偵測，若是，則進入多線圈偵測步驟十四U06；若否，則跳到多線圈偵測步驟十七U09。

在多線圈偵測步驟十四U06中，該處理單元21根據該偵測次數判斷是否已完成二次偵測，若是，則進入多線圈偵測步驟十十七U09；若否，則進入多線圈偵測步驟十五U07。

在多線圈偵測步驟十五U07中，該處理單元21根據該金屬異物指示資訊的該金屬偵測次數，及該生物異物指示資訊的該生物偵測次數，以判斷是否為首次偵測到異物，若是，則進入多線圈偵測步驟十六U08；若否，則跳到偵測結束。

在多線圈偵測步驟十六U08中，該處理單元21重置該迴圈計數值X為1，且更新該偵測次數為1，並將該線圈配置圖樣設定為一第二線圈配置圖樣，相較於該預設的第一線圈配置圖樣所欲達到金屬異物與生物異物有差不多的偵測涵蓋範圍，該第二線圈配置圖樣可根據首次偵測的結果，例如有金屬異物、有生物異物，或有金屬及生物異物，以及有偵測反應的線圈數量，來決定該第二線圈配置圖樣是哪一個配置，以達到可控式地選擇圈配置圖樣，甚至進一步地配置該線圈陣列的圖樣，而提高二次偵測時的準確率，降低誤警報發生機率。之後回到多線圈偵測步驟三U02，開始進行二次偵測。

值得一提的是，在本實施例中，該線圈陣列可依照該設定資訊的該預設線圈配置參數，設定該預設的第一線圈配置圖樣為一網狀配置圖樣(如圖9所示)、一米狀配置圖樣(如圖10所示)、一環狀配置圖樣(如圖11所示)，或一混和狀配置圖樣(如圖12所示)，其中，白色方框代表該線圈231在開迴路，用於偵測生物異物，灰色方框代表該線圈231在閉迴路，用於偵測金屬異物，因此各線圈配置圖樣具有不同的金屬異物偵測與生物異物偵測的量測靈敏度，同理，該第一線圈配置圖樣亦可透過第一次偵測的結果來選擇要採用的線圈配置圖樣。

在多線圈偵測步驟十七U09中，該處理單元21根據該金 屬異物指示資訊及該生物異物指示資訊，以判斷偵測到的是金屬異物、生物異物，或金屬異物及生物異物，之後進入多線圈偵測步驟十八U10。

在多線圈偵測步驟十八U10中，該處理單元21根據金屬異物指示資訊及生物異物指示資訊，以判斷是否產生該警報訊號，以啟動該無線充電系統保護程序，最後進入偵測結束，完成該多線圈偵測流程。

值得一提的是，在一簡化後的該可控式異物偵測方法，可以不做二次偵測，亦能達到金屬異物偵測及生物異物偵測，本實施例所提的該多線圈偵測流程是應用在該可控式異物偵測裝置2具有多個線圈之最佳的偵測流程實施方式。

綜上所述，上述實施例的優點是：藉由該可控式異物偵測裝置2執行該可控式異物偵測方法，使同一線圈或同一線圈陣列即可達到金屬異物偵測及生物異物偵測，解決現有金屬與生物獨立分開之偵測系統外加在充電裝置之傳電線圈上，影響充電裝置之傳電效率的問題外，也解決獨立分開的偵測系統在製作成本上的問題。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍 內。

2‧‧‧可控式異物偵測裝置

21‧‧‧處理單元

22‧‧‧偵測單元

221‧‧‧偵測電路

222‧‧‧金屬偵測電路

223‧‧‧生物偵測電路

23‧‧‧線圈單元

231‧‧‧線圈

24‧‧‧線圈配置單元

241‧‧‧線圈配置電路

25‧‧‧訊號產生單元

251‧‧‧訊號產生電路

3‧‧‧無線能量傳輸系統

31‧‧‧傳送端

32‧‧‧接收端

Claims (14)

1. 一種用於無線能量傳輸空間的可控式異物偵測方法，由一可控式異物偵測裝置來執行，該可控式異物偵測裝置包含一處理單元、電連接該處理單元的一偵測電路，及一電連接該偵測電路的線圈，該線圈受控制在一閉迴路與一開迴路間切換，該可控式異物偵測方法包含以下步驟：(S01)該處理單元輸出一線圈控制訊號使該線圈設定在該閉迴路，且接收來自該偵測電路量測該線圈之電壓的帶有一量測電壓大小之一量測電壓訊號；(S02)該處理單元根據該量測電壓訊號判斷該量測電壓大小是否超出一預設電壓範圍；(S03)若步驟(S02)的判斷結果為是，則該處理單元記錄一金屬異物指示資訊為首次偵測到金屬異物；(S04)該處理單元輸出一線圈切換訊號使該線圈被設定在該開迴路，及控制一測試訊號被傳送到該線圈，且接收來自該偵測電路之一帶有一量測頻率的頻率量測訊號；(S05)該處理單元根據該頻率量測訊號判斷該量測頻率是否超出一預設頻率範圍；及(S06)若步驟(S05)的判斷結果為是，則該處理單元記錄一生物異物指示資訊為首次偵測到生物異物。
2. 如請求項1所述的可控式異物偵測方法，還包含以下步驟，(S07)該處理單元接收來自該偵測電路之一帶有一量測電容大小的電容量測訊號；(S08)該處理單元根據該電容量測訊號判斷該量測電 容大小是否超出一預設電容大小範圍；(S09)若步驟(S08)的判斷結果為是，則該處理單元記錄該生物異物指示資訊為首次偵測到生物異物。
3. 如請求項2所述的可控式異物偵測方法，還包含以下步驟，(S10)該處理單元根據該金屬異物指示資訊及該生物異物指示資訊，以判斷偵測到的是金屬異物、生物異物，或金屬異物及生物異物；(S11)該處理單元根據金屬異物指示資訊及生物異物指示資訊產生一警報訊號；及(S12)該處理單元重置該金屬異物指示資訊、該生物異物指示資訊，及該警報訊號。
4. 如請求項3所述的可控式異物偵測方法，還包含以下步驟，(S13)該處理單元根據該金屬異物指示資訊判斷是否已有偵測到金屬異物；(S14)若步驟(S13)的判斷結果為是，則該處理單元輸出該線圈切換訊號使該線圈被設定在該閉迴路，以接收來自該偵測電路量測該線圈之一帶有一量測電壓大小的該電壓量測訊號；(S15)該處理單元根據該電壓量測訊號判斷該量測電壓大小是否超出一預設二次電壓範圍；(S16)若步驟(S15)的判斷結果為是，則該處理單元更新該金屬異物指示資訊為二次偵測到金屬異物；(S17)該處理單元根據該生物異物指示資訊判斷是否已有偵測到生物異物； (S18)若步驟(S17)的判斷結果為是，則該處理單元輸出一線圈切換訊號使該線圈被設定在該開迴路，及產生一測試訊號到該線圈，且接收來自該偵測電路之帶有一量測頻率的該頻率量測訊號；(S19)該處理單元根據該頻率量測訊號判斷該量測頻率是否超出一預設二次頻率範圍；及(S20)若步驟(S19)的判斷結果為是，則該處理單元記錄一生物異物指示資訊為二次偵測到生物異物。
5. 如請求項4所述的可控式異物偵測方法，還包含以下步驟，(S21)該處理單元接收來該偵測電路之帶有一量測電容大小的該電容量測訊號；(S22)該處理單元根據該電容量測訊號判斷該量測電容大小是否超出一預設二次電容大小範圍；及(S23)若步驟(S22)的判斷結果為是，則該處理單元更新該生物異物指示資訊為二次偵測到生物異物。
6. 如請求項5所述的可控式異物偵測方法，其中，由該可控式異物偵測裝置根據一設定資訊來執行，該設定資訊包含一是否進行二次偵測指示，該可控式異物偵測方法還包含以下步驟，(S24)該處理單元根據該是否進行二次偵測指示判斷是否要做二次偵測流程；及(S25)若步驟(S22)的判斷結果為是，則該處理單元根據該金屬異物指示資訊及該生物異物指示資訊，判斷是否為首次偵測到異物，若是，則執行該異物二次偵測流程。
7. 如請求項2所述的可控式異物偵測方法，其中，該可控式異物偵測裝置還包含N-1個電連接該處理單元的偵測電路及N-1個線圈，且根據一設定資訊來執行該可控式異物偵測方法，其中，N為一大於等於2的整數；每一線圈配置電路及每一訊號產生電路電連接每一線圈，以設定每一線圈在一閉迴路與一開迴路間切換，使該N個線圈形成一第一線圈配置圖樣，該可控式異物偵測方法還包含以下步驟，(U01)該處理單元記錄一迴圈計數值及一偵測次數值；(U02)該處理單元根據該迴圈計數值判斷是否完成N個線圈的偵測；(U03)當步驟(U02)的判斷結果為否，則該處理單元根據該第一線圈配置圖樣及該迴圈計數值，判斷對應該迴圈計數值的一線圈是否要被設定在該閉迴路；及(U04)該處理單元更新該迴圈計數值。
8. 如請求項7所述的可控式異物偵測方法，還包含以下步驟，(U05)若步驟(U02)的判斷結果為是，則該處理單元根據該設定資訊判斷是否要做二次偵測；(U06)若步驟(U05)的判斷結果為是，則該處理單元根據該偵測次數判斷是否已完成二次偵測；(U07)若步驟(U06)的判斷結果為否，則該處理單元根據該金屬異物指示資訊及該生物異物指示資訊，判斷是否為首次偵測到異物；及(U08)若步驟(U07)的判斷結果為是，則該處理單元 重置該迴圈計數值且更新該偵測次數，並根據該金屬異物指示資訊及該生物異物指示資訊，將該線圈配置圖樣設定為一第二線圈配置圖樣。
9. 如請求項8所述的可控式異物偵測方法，還包含以下步驟，(U09)該處理單元根據該金屬異物指示資訊及該生物異物指示資訊，以判斷偵測到的是金屬異物、生物異物，或金屬異物及生物異物；(U10)該處理單元根據金屬異物指示資訊及生物異物指示資訊產生一警報訊號；及(U11)該處理單元重置該金屬異物指示資訊、該生物異物指示資訊、該警報訊號、該迴圈計數值，及該偵測次數，且將該線圈配置圖樣設定為一預設的第一線圈配置圖樣。
10. 一種用於無線能量傳輸空間的可控式異物偵測裝置，包含：一處理單元；一偵測電路，電連接該處理單元，以接收來自該處理單元的一偵測控制訊號，且包括一用以偵測金屬異物的金屬偵測電路，及一用以偵測生物異物的生物偵測電路；一電連接該偵測電路的線圈；一線圈配置電路，電連接該處理單元及該線圈，以接收來自該處理單元的一線圈切換訊號，且根據該線圈切換訊號控制該線圈在一開迴路及一閉迴路間切換；及一訊號產生電路，電連接該處理單元、該線圈，及該 偵測電路，以接收來自該處理單元的一訊號產生控制訊號，當線圈在該開迴路時，該訊號產生電路輸出一測試訊號到該線圈。
11. 如請求項10所述的可控式異物偵測裝置，其中，該線圈為一金屬異物偵測線圈，該金屬異物偵測線圈為形成於一絕緣基板的三個線圈單元串接所組成，且該三個線圈單元間隔排列。
12. 如請求項10所述的可控式異物偵測裝置，還包含，N-1個偵測電路，每一偵測電路電連接該處理單元，其中，N為一大於等於2的整數；N-1個線圈，每一線圈電連接每一偵測電路；N-1個線圈配置電路，每一線圈配置電路電連接每一線圈及該處理單元，以接收來自該處理單元的該線圈切換訊號，且根據該線圈切換訊號控制每一線圈在一開迴路及一閉迴路間切換，使該N個線圈形成一線圈配置圖樣；及N-1個訊號產生電路，每一訊號產生電路電連接每一線圈及該處理單元，以接收來自該處理單元的該訊號產生控制訊號，當對應其中之一訊號產生電路的一線圈在該開迴路時，該訊號產生電路輸出一測試訊號到該線圈。
13. 如請求項12所述的可控式異物偵測裝置，其中，該線圈配置圖樣為一可程式化的配置圖樣。
14. 如請求項12所述的可控式異物偵測裝置，其中，每一線圈為一異物偵測線圈，該異物偵測線圈為形成於一絕緣基板的三個線圈單元串接所組成，且該三個線圈單元間隔排 列。

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