[发明专利]电力计算的方法

说明书

【技术领域】

本发明关于一种电力计算的方法，特别是一种适用于无线电力系统，用以进行异物侦测（foreign object detection，FOD）的电力计算的方法。

【背景技术】

无线电力（wireless power），或称无线能量传输（wireless energy transmission），是利用近场感应的方式，例如电感耦合（inductive coupling），由供电设备将能量传送至电力电子装置的一种技术。例如在无线充电（wireless charging）的应用中，电子装置通过无线电力接收能量，对其所包括的电池充电，并可同时供电子装置本身运作的用。由于电子装置与供电装置之间以电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此电子装置与供电装置都可以做到无导电接点外露。由于无导电接点设计，无线电力技术可以避免触电的危险，且电力传送元件无外露，因此不会被空气中的水份、氧气等侵蚀。另外，也由于无接点的存在，因此不会有在连接与分离时的机械磨损的损耗或是火花（spark）造成的可能危险性。

无线电力的技术发展在医疗应用以及消费性电子的使用方面带来了很大的贡献。无线电力的技术使医疗植入装置较为安全，使用者可以在不损害身体组织的情况下，对植入人体内的医疗装置进行充电，而不需要有电线穿过皮肤及其他自体组织，免去感染的风险。另外，无线充电也带来了消费性电子装置在使用上相当大的便利性，因为装置充电时无需以电线连接，只要放到充电器附近即可；而且，技术上一个充电器可以对多个用电装置进行进电，因此在有多个用电装置的情况下可以省去多个充电器，不用占用多个电源插座，而且也没有多条电线互相缠绕的麻烦。

图1为习知的无线电力系统100的示意图。无线电力系统100中以电源供应器110、供电端耦合电容120以及一次线圈130形成一无线电力发射端，并以二次线圈150、共振电容160以及共振电容165形成一无线电力接收端。无线电力发射端产生具有交流电态样的无线电力140，并利用近场感应的方式，例如利用（但并不限于）一次线圈130以及二次线圈150的电感耦合，使得无线电力接收端得以接收无线电力140，并产生一交流电态样的电力以输入整流器170。另外，二次线圈150、共振电容160以及共振电容165形成的共振电路，可以产生带通（bandpass）的效果，藉以使得无线电力接收端对电线电力140的交流频率产生选择性。整流器170是用以将接收的交流电转成一直流电压并输出所述直流电压。无线电力系统100可以更进一步包括稳压单元180，接收整流器170所输出的直流电压，并产生一稳定的输出电压以供后级的负载190使用，或是稳压单元180产生一稳定的输出电压或输出电流以对一电池进行充电，此即无线充电的应用。

然而，当无线电力发射端与无线电力接收端之间的无线电力路径存在其他金属异物（图中未示）时，所述金属异物倾向于吸收无线电力140的能量，而造成无线电力系统100在电力传输上的损失，所述金属异物甚至会影响无线电力140的磁场分布，导致温度不正常的变化，例如局部温度异常升高，而可能产生危险。因此，无线电力系统中进行异物侦测的目的，便是在判断无线电力路径上是否存在造成电力传输损失的异物，以利系统排除此一异常的状况，回复正常使用情形。目前在无线电力系统中的异物侦测的作法，是利用比较无线电力发射端所发射的电力大小与无线电力接收端所接收的电力大小之间的差异，当判断两者差异太大时，即判断为无线电力路径上可能存在异物的状况，而必须进一步排除此一异常状况方能保证继续正常并且安全地使用无线电力系统。

图2为习知的无线电力系统中电力计算的方法的示意图，是配合图1的无线电力系统100作说明。无线电力系统100中的稳压器是为一线性稳压器，在一般操作情况下，线性稳压器的输入电流与输出电流几乎相等。在无线电力系统100中，是利用侦测线性稳压器的瞬间输入电压以及瞬间输出电流，以得到如图2中所示的侦测电压以及侦测电流；将侦测电压以及侦测电流相乘后，可得到一接收电力值；接着更将接收电力值传送至电力发射端进行利用，例如进行异物侦测等等。此一习知技术至少有下面的缺点，导致在应用上的不准确性：第一、图2中所计算的接收电力值是为一瞬间电力值，其随着时间所组成的数列具有较剧烈的变化，因此需要较大的频宽将资料传送回电力发射端；第二、所计算出的接收电力值并未考虑无线电力接收端的前端以及整流器所造成的功率损耗，因而与实际上无线电力接收端所接收到的电力大小相比，可能具有一不算小的误差量。

【发明内容】