檢測裝置、供電系統與檢測裝置的控制方法

檢測裝置、供電系統與檢測裝置的控制方法
【專利摘要】本發明公開了檢測裝置、供電系統與檢測裝置的控制方法。其中，所述檢測裝置包括：由以下各項構成的測量線圈：第一部分線圈，由供應給被配置為接收電力的受電線圈的磁場對第一部分線圈感應特定方向上的電流，以及第二部分線圈，由磁場對所述第二部分線圈感應特定方向的反方向上的電流；被配置為測量所述測量線圈的電壓作為測量線圈電壓的測量單元；以及被配置為基于所述測量線圈電壓來檢測磁場內的異物的異物檢測單元。
【專利說明】檢測裝置、供電系統與檢測裝置的控制方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]該申請要求于2013年5月16日提交的日本優先權專利申請JP2013-103630的權益，其全部內容通過引用并入本文。

【技術領域】
[0003]本發明涉及一種檢測裝置、供電系統與檢測裝置的控制方法，具體地涉及檢測磁場內的異物的一種檢測裝置、供電系統與檢測裝置的控制方法。

【背景技術】
[0004]近年來，以電非接觸的方式向諸如蜂窩電話、便攜式音樂播放器等消費電子(CE)裝置供電的供電系統受到關注。這樣的供電系統已經被稱為非接觸供電系統、非接觸電力傳輸系統或無線供電系統。這樣的系統使二次側裝置(例如，電子裝置等)能夠使用諸如將二次側裝置放置在一次側裝置(例如，供電裝置等)上這樣的簡單的方法來充電。也就是說，這樣的系統消除了電子裝置和供電裝置之間的端子連接。
[0005]作為以這樣的非接觸的方式執行供電的方法，電磁感應已被廣泛應用。最近，利用諧振現象采用磁場諧振(或磁諧振)的非接觸供電系統也受到了關注。
[0006]使用磁場諧振方法的非接觸供電系統比電磁感應方法優點在于利用被稱為諧振現象的原理可在其間具有更大距離的設備之間執行電力的傳輸。另外，使用磁場諧振方法的非接觸供電系統的優點使得甚至當在用作供電源的供電線圈與用作供電目的地的受電線圈之間的軸向匹配很差時電力傳輸效率(即，供電效率)也不會降低。
[0007]然而，事實仍然是:磁場諧振方法和電磁感應方法都是利用用作供電源的供電線圈和用作供電目的地的受電線圈之間的磁耦合的非接觸供電系統。
[0008]順便說一句，作為非接觸供電系統中的重要因素之一，已經開發了關于由于磁場線而可以發熱的諸如金屬、磁性材料、磁體等異物的發熱對策。在電磁感應方法或磁場諧振方法中當異物進入非接觸供電系統中的供電線圈和受電線圈之間的間隙時，存在異物由于磁場線穿過該異物而發熱的可能性。由于在磁場線穿過的金屬異物處產生的過電流損耗、在磁場線穿過的異物磁性材料或異物磁體等處產生磁滯損耗等導致的這樣的異物發熱。
[0009]由于異物發熱可以導致供電裝置或電子裝置出現故障或損壞等，因此防止異物發熱可以說是非接觸供電系統中的主要問題。
[0010]雖然存在涉及添加溫度傳感器以檢測異物發熱來處理這樣的發熱的技術，但是因為這樣的技術檢測已經發熱的異物的溫度，所以這樣的技術遠不是異物發熱的基本解決方案。也就是說，一種在異物過度發熱之前能夠檢測異物的方法作為檢測由于磁場線而可以發熱的異物的方法是可期望的。
[0011]因此，已經提出了一種用于通過監控當金屬異物進入供電側和受電側之間時其將改變的電參數(電流、電壓等)來確定是否存在金屬異物的技術。這樣的技術能夠在異物過度發熱之前檢測是否存在異物。具體地，已經提出了一種用于通過在供電側和受電側之間通信時監控幅度和相位的變化來檢測金屬異物的技術(例如，參見日本未審查專利申請公開N0.2008-206231)。另外，已經提出了一種用于根據過電流損耗檢測金屬異物的方法(例如，參見日本未審查的專利申請公開N0.2001-275280)。


【發明內容】

[0012]然而，以上現有技術存在難以精確檢測異物的可能性。在上述系統中金屬外殼對受電側的影響尚未被納入考慮。普通電子裝置很可能將包括某種金屬(例如金屬外殼、金屬部件等)。因此，難以區分參數的變化是由于金屬外殼等的影響，還是由于誤入該空間中的金屬異物的影響所產生。例如，在根據過電流損耗的變化檢測異物的情況下，難以確定過電流損耗是在電子裝置的金屬外殼處導致還是由供電側和受電側之間的金屬異物導致。在根據幅度和相位的變化檢測異物的情況下這也同樣如此。
[0013]已經發現可期望的精確檢測磁場內的異物。
[0014]根據本技術的實施方式，一種檢測裝置包括:由以下各項構成的測量線圈:第一部分線圈，由供應給被配置為接收電力的受電線圈的磁場對第一部分線圈感應特定方向上的電流，以及第二部分線圈，由磁場對所述第二部分線圈感應特定方向的反方向上的電流；被配置為測量所述測量線圈的電壓作為測量線圈電壓的測量單元；以及被配置為基于所述測量線圈電壓來檢測磁場內的異物的異物檢測單元，以及測量裝置控制方法。因此，提供的優點在于，其中，基于所述測量線圈電壓來檢測異物。
[0015]所述測量單元可以進一步測量所述受電線圈的電壓和電流，并且所述異物檢測單元可以從測量線圈電壓和所述受電線圈的電壓和電流獲取所述受電線圈的阻抗，并基于此阻抗來檢測異物。因此，提供的優點在于，其中基于阻抗來檢測異物。
[0016]所述測量單元可以進一步測量所述受電線圈的電壓作為受電線圈電壓，并且所述異物檢測單元可以獲取測量線圈電壓與受電線圈電壓之間的電壓比，并基于該電壓比來檢測異物。因此，提供的優點在于，其中基于電壓比來檢測異物。
[0017]所述受電線圈可以按順序接收電能不同的第一和第二電力，并且所述異物檢測單元可以基于在已經接收第一電力的情況下獲取的電壓比，與在已經接收第二電力的情況下獲取的電壓比之間的差來檢測異物。因此，提供的優點在于，其中基于電壓比之間的差來檢測異物。
[0018]測量線圈可以由串聯連接的所述第一部分線圈和所述第二部分線圈構成。因此，提供的優點在于，其中基于由串聯連接的部分線圈構成的測量線圈的電壓來檢測異物。
[0019]所述第一部分線圈與所述第二部分線圈的各自線圈表面的面積可以不同。因此，提供的優點在于，其中基于由線圈表面的面積可以不同的部分線圈構成的測量線圈的電壓來檢測異物。
[0020]所述第一部分線圈和所述第二部分線圈可以布置在夾在所述受電線圈的最外邊緣和最內邊緣的中間的位置。因此，提供的優點在于，其中，基于其中兩個線圈可以布置在夾在所述受電線圈的最外邊緣和最內邊緣的中間的位置的測量線圈的電壓來檢測異物。
[0021]所述第一部分線圈和所述第二部分線圈中的一個可以布置在所述受電線圈的最外邊緣的外側。因此，提供的優點在于，其中，基于其中部分線圈中的一個布置在所述受電線圈的最外邊緣的外側的測量線圈的電壓來檢測異物。
[0022]所述第一部分線圈和所述第二部分線圈中的一個可以布置在所述受電線圈的最內邊緣的內側。因此，提供的優點在于，其中，基于部分線圈中的一個可以布置在所述受電線圈的最內邊緣的內側的測量線圈的電壓來檢測異物。
[0023]所述第一部分線圈和所述第二部分線圈可大體上布置在同一平面上。因此，提供的優點在于，其中，基于由大體上布置在同一平面上的部分線圈構成的測量線圈的電壓來檢測異物。
[0024]所述第一部分線圈和所述第二部分線圈可以布置在其線圈表面的中心大體上一致的位置。因此，提供的優點在于，其中，基于由布置在其線圈表面的中心大體上一致的位置的部分線圈構成的測量線圈的電壓來檢測異物。
[0025]所述檢測裝置可以進一步包括:被配置為供應電力的供電裝置；以及傳輸單元，被配置為在已經檢測到異物的情況下將用于請求減小電力的電能的控制信號傳輸至所述供電裝置。因此，提供的優點在于，其中在已經檢測到異物的情況下傳輸用于請求減小電力的電能的控制信號。
[0026]根據實施方式的一種檢測裝置包括:由以下各項構成的測量線圈:第一部分線圈，由被配置為供應電力的供電線圈向被配置為接收電力的受電線圈供應的磁場對所述第一部分線圈感應特定方向上的電流，以及第二部分線圈，由磁場對所述第二部分線圈感應特定方向的反方向上的電流；被配置為測量所述測量線圈的電壓作為測量線圈電壓的測量單元；以及被配置為基于所述測量線圈電壓來檢測磁場內的異物的異物檢測單元。因此，提供的優點在于，其中基于所述測量線圈電壓來檢測異物。
[0027]根據實施方式的一種供電系統包括:被配置為經由磁場供應電力的供電線圈；被配置為接收電力的受電線圈；由以下各項構成的測量線圈:第一部分線圈，由磁場對第一部分線圈感應特定方向上的電流，以及第二部分線圈，由磁場對所述第二部分線圈感應特定方向的反方向上的電流；被配置為測量所述測量線圈的電壓作為測量線圈電壓的測量單元；以及被配置為基于所述測量線圈電壓來檢測磁場內的異物的異物檢測單元。因此，提供的優點在于，其中基于所述測量線圈電壓來檢測異物。
[0028]根據本技術，產生了其中可以精確地測量磁場內的異物的優良的優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是示出了根據第一實施方式的非接觸供電系統的配置實例的透視圖；
[0030]圖2是示出了根據第一實施方式的供電裝置的配置實例的框圖；
[0031]圖3是示出了根據第一實施方式的受電裝置的配置實例的框圖；
[0032]圖4A和圖4B是示出了根據第一實施方式的受電線圈和檢測線圈的實例的示圖；
[0033]圖5是示出了根據第一實施方式的檢測線圈產生的磁場的分布的實例的示圖；
[0034]圖6是示出了根據第一實施方式的異物檢測單元的配置實例的框圖；
[0035]圖7是示出了根據第一實施方式的供電裝置的操作的實例的流程圖；
[0036]圖8是示出了根據第一實施方式的受電裝置的操作的實例的流程曲線圖；
[0037]圖9是示出了根據第一實施方式的異物的溫度變化的實例的曲線圖；
[0038]圖10是示出了根據第一實施方式的受電線圈的阻抗變化的實例的曲線圖；
[0039]圖11是示出了根據第二實施方式的Λ K變化的實例的曲線圖；
[0040]圖12是示出了根據第三實施方式的電壓比變化的實例的曲線圖；
[0041]圖13是示出了根據第四實施方式的檢測線圈的電壓變化的實例的曲線圖；以及
[0042]圖14A-14J是示出了根據變形例的受電線圈和檢測線圈的布局的第一實例的橫截面圖。

【具體實施方式】
[0043]在下文中，將描述用于實現本技術的方式(在下文中，被稱為實施方式)。描述將按以下順序做出。
[0044]1、第一實施方式(基于阻抗來檢測異物的實施例)
[0045]2、第二實施方式(基于Λ K來檢測異物的實施例)
[0046]3、第三實施方式(基于電壓比來檢測異物的實施例)
[0047]4、第四實施方式(基于檢測線圈電壓來檢測異物的實施例)
[0048]5、變形例
[0049]1、第一實施方式
[0050]非接觸供電系統的配置實例
[0051]圖1是示出了根據第一實施方式的非接觸供電系統的配置實例的透視圖。該非接觸供電系統是被配置為經由磁場以電非接觸方式供應電力的系統。所述非接觸供電系統包括供電裝置100和受電裝置400和401。注意，受電裝置的數量不局限于兩個，并且可以是一個或三個或更多。
[0052]所述供電裝置100是被配置為使用磁力以電非接觸方式將供電至所述受電裝置400和401的裝置。用戶可以使用非接觸供電執行受電裝置400和401的充電,而不通過簡單操作(例如將受電裝置400和401布置在供電裝置100上)執行與交流電流(AC)適配器等的端子連接。這樣的充電方法減少了用戶的負擔。
[0053]所述供電裝置100以具有一定面積的平面形狀形成。具體地，所述供電裝置100以淺盒型的形狀(我們可稱為托盤形狀)、墊狀形狀(我們可稱為墊狀形狀)、或具有平頂的略升高的形狀(我們稱為梯形臺形狀)形成。被配置為產生磁場的供電線圈布置在該平面(在下文中被稱為供電面)的下部或表面上。
[0054]期望供電面的平面面積足夠大于多個受電裝置(例如，受電裝置400和401等)的受電面的面積，使得多個受電裝置可以放置到供電裝置上。這里，受電面是其中被配置為接收經由磁場供應的電力的受電線圈布置在其下部或表面上的平面。多個受電裝置布置在供電面上，非接觸供電系統由此可以順序地或同時地給這些裝置充電。
[0055]注意，盡管供電面的面積被配置使得大于受電面的面積，但是這些表面不局限于該被配置。這些表面的面積可以是相同水平，或者供電面的面積可以小于受電面的面積。另夕卜，受電裝置400等可以僅通過將這些設備移動到更接近供電裝置的位置來充電，因此供電裝置100的形狀不局限于具有平面的形狀。例如，所述供電裝置100可以具有站立式形狀，例如桌子支架或托架。
[0056]另外，盡管供電裝置100被配置為僅執行充電，但是供電裝置100可以在充電時執行與受電裝置400的雙向數據傳送。
[0057]所述受電裝置400被配置為接收經由磁場從供電裝置100供應的電力。例如，例如蜂窩手機端子或電子靜態照相機等的電子裝置被采用為受電裝置400。該受電裝置400檢測磁場內是否存在異物，并且當存在異物時，請求所述供電裝置100減少供電量。響應于該請求，所述供電裝置100減少供電量。因此，抑制異物的發熱。所述受電裝置401的配置與所述受電裝置400的配置相同。
[0058]注意，所述受電裝置400可以是除電子裝置之外的裝置，例如電動車等。在所述受電裝置400是電動車的情況下，所述受電裝置400可以檢測混合在粘附在車身上的泥土等中的金屬異物。
[0059]供電裝置的配置實例
[0060]圖2是示出了根據第一實施方式的供電裝置100的配置實例的框圖。該供電裝置100包括電力轉換電路110、供電控制單元120、解調電路130、阻抗匹配電路140、電容器150及供電線圈160。
[0061]所述電力轉換電路110是被配置為轉換從供電裝置100的外側供電源供應的電力的電壓或頻率以產生用于執行電力傳輸的AC電力的電路。另外，在由供電控制單元120指示頻率的變化時，所述電力轉換電路110改變將要產生的AC電力的頻率。這里，外側供電源的實例包括要經由插座(我們稱之為電源插座)供電的商用電源。
[0062]所述供電控制單元120被配置為控制將要供應至受電裝置400的電能。在供電裝置100的電力接通時，供電控制單元120控制電力轉換電路110開始向受電裝置400供應預定電能W1。這里，電能Wl被設定為足以操作受電裝置400的最小電能。
[0063]接下來，所述供電控制單元120經由解調電路130接受來自受電裝置400的用于控制供電量的供電控制信號。所述供電控制單元120根據其供電控制信號控制供電量。這樣的供電控制信號包括用于請求供電量增加的信號和用于請求供電量減少的信號。
[0064]在已經請求供電量增加時，所述供電控制單元120控制所述電力轉換電路110向所述受電裝置400供應比電能Wl更高的電能W2。這里，電能W2被設定為足以受電裝置400執行二次電池等的充電的電能。
[0065]在已經請求供電量減小時，當電能為W2時，所述供電控制單元120控制電力轉換電路110將電能返回到W1。注意，盡管所述供電控制單元120以Wl和W2的兩個階段控制電能，但是所述供電控制單元120可以以三個或更多階段控制電能，或可以控制供電的開始和結束。
[0066]例如，由控制電力轉換電路110改變AC頻率的供電控制單元120來實現供電量的控制。具體地，在增加供電量的情況下，所述供電控制單元120使AC頻率大體上與特定頻率(例如，諧振頻率)一致，并且在減少供電量的情況下，執行控制以便將AC頻率變為不同于特定頻率的值。
[0067]注意，供電量的控制不局限于AC頻率的改變。例如，所述供電控制單元120可以通過控制所述電力轉換電路I1降低或升高AC電壓來控制供電量。另外，在所述電力轉換電路110使用開關電源等產生脈沖信號并將其供應至供電線圈160的配置的情況下，所述供電控制單元120可以通過改變其脈沖信號的占空比來控制供電量。
[0068]所述解調電路130被配置為解調來自所述受電裝置400的AC信號并提取疊加在其AC信號上的供電控制信號。所述解調電路130將其供電控制信號供應至所述供電控制單元120。
[0069]所述阻抗匹配電路140是被配置為控制供電側電路的阻抗以使其與受電側電路的阻抗匹配的電路。電力的傳輸效率通過執行阻抗匹配來提高。注意，在傳輸效率足夠高的情況下，或在只通過受電側上的阻抗匹配就足以提高傳輸效率的情況下，所述阻抗匹配電路140可以從該配置中省略。
[0070]所述電容器150是被配置為存儲或釋放電能的裝置。例如，該電容器150與供電線圈160串聯連接并連同供電線圈160 —起構成LC諧振電路。設定所述電容器150的電容值經使得該LC諧振電路的諧振頻率f I大體上與受電側上的LC諧振電路的諧振頻率f2一致，或變成接近諧振頻率f2的頻率。
[0071]注意，在通過包括供電線圈160內的布線電容、供電線圈160和稍后描述的受電線圈之間的電容等配置的寄生電容組件獲得諧振頻率fl的情況下，所述電容器150可以從該配置中省略。另外，在電力的傳輸效率足夠高的情況下或在類似情況下，所述電容器150可以從該配置中省略。
[0072]另外，所述電容器150可以是可變電容電容器。在這種情況下，所述供電控制單元120控制其電容以調整諧振頻率。
[0073]在從所述電力轉換電路110已經供應AC電力時，所述供電線圈160根據安培定律產生電磁波。電力經由電磁波供應至受電裝置400。
[0074]注意，盡管所述供電裝置100被配置為包括單個供電線圈160，但是所述供電裝置100可以被配置為包括多個供電線圈160。
[0075]受電裝置的配置實例
[0076]圖3是示出了根據第一實施方式的受電裝置400的配置實例的框圖。所述受電裝置400包括:檢測線圈410、電容器420、受電線圈430、電容器440和441及受電控制單元450。另外，所述受電裝置400包括充電控制單元480、二次電池481及負載電路482。
[0077]所述檢測線圈410是布置在受電線圈430附近的線圈，測量檢測線圈的電壓以檢測異物。注意，所述檢測線圈410是如在
【發明內容】
中提及的測量線圈的實例。
[0078]所述電容器420是被配置為存儲或釋放電能的裝置。該電容器420例如與檢測線圈410串聯連接。所述電容器420用于諧振應用、濾波應用、耦合應用等。特別地，在諧振應用的情況下，所述電容器420連同檢測線圈410 —起構成LC諧振電路。設定所述電容器420的電容值使得LC諧振電路的諧振頻率變成頻率f3。另外，在減少自供電側產生的電磁干擾的情況下，期望設定諧振頻率f3使其不同于供電側上的諧振頻率fl。相反，在積極利用自供電側產生的電磁干擾的情況下，可設定頻率f3以大體上與供電側上的諧振頻率Π一致。不言而喻，在所述電容器420不用于諧振應用、濾波應用、耦合應用等的情況下，不必一定設置所述電容器420。
[0079]所述受電線圈430被配置為接收從所述供電裝置100供應的電力。具體地，根據電磁感應定律，在從所述供電裝置100已經供應電磁波時，所述受電線圈430根據其電磁波的電磁通量的變化產生感應電壓。
[0080]注意，盡管所述受電裝置400被配置為包括單個受電線圈430，但是所述受電裝置400可以被配置為包括多個受電線圈430。另外，在所述受電裝置400包括多個受電線圈430的情況下，所述檢測線圈410布置在受電線圈430中的至少一個附近。
[0081]所述電容器440和441是被配置為存儲或釋放電能的裝置。所述電容器440與所述受電線圈430串聯連接，并且所述電容器441與所述受電線圈430并聯連接。這些電容器440和441連同所述受電線圈430 —起構成LC諧振電路。所述電容器440等的電容值被設定使得該LC諧振電路的諧振頻率f2大體上與供電側上的諧振頻率f I 一致，或變成接近諧振頻率Π的頻率。
[0082]注意，所述電容器420和440中的至少一個可以是可變電容電容器。在這種情況下，所述受電控制單元450控制其電容以調整諧振頻率。另一方面，在通過包括受電線圈430內的布線電容、供電線圈160和受電線圈430之間的電容等配置的寄生電容組件獲得諧振頻率f2的情況下，電容器420和440可以從該配置中省略。另外，在電力的傳輸效率足夠高的情況下或在類似情況下，所述電容器420和440可以從該配置中省略。
[0083]另外，所述受電裝置400可以進一步包括除包括檢測線圈410的諧振電路和包括受電線圈430的諧振電路之外的諧振電路。
[0084]所述受電控制單元450被配置為控制整個受電裝置400。該受電控制單元450包括:測量單元451、異物檢測單元460、調制電路452、受電控制電路453、阻抗匹配電路454、整流電路455、電壓穩定電路456及負載連接電路457。
[0085]另外，所述受電控制單元450包括端子471、472、473和474。檢測線圈410的一端經由電容器420連接至端子471。包括受電線圈430的LC諧振電路連接至端子472和473。充電控制單元480連接至端子474。
[0086]所述測量單元451被配置為測量所述受電線圈430的電壓V2和電流12，以及所述檢測線圈410的電壓V3。電壓通過儀器互感器等進行測量。例如，在將分流電阻器串聯連接至受電線圈之后，從其兩者的電位差獲得電流。在測量中，伏特(V)被用作電壓的單位并且安培(A)被用作電流的單位。
[0087]注意，電流可以通過電流互感器獲得。另外，測量單元451包括被配置為放大AC信號的放大電路，并且可以測量由其放大電路放大的電壓等。根據AC信號的放大，所述測量單元451可以高精度地測量電壓等。
[0088]在下文中，所述受電線圈430的電壓V2將被稱為“受電線圈電壓”，并且所述受電線圈430的電流I2將被稱為“受電線圈電流”。另外，在下文中，所述檢測線圈的電壓V3將被稱為“檢測線圈電壓”。所述測量單元451供應這些測量值至異物檢測單元460。
[0089]這里，假定將測量的受電線圈電壓和受電線圈電流是在被整流電路455整流之前的電壓和電流。注意，所述測量單元451可以被配置為測量整流之后的受電線圈電壓和受電線圈電流。
[0090]所述異物檢測單元460被配置為基于由測量單元451測量的測量值檢測來自供電裝置100的磁場內的異物。所述異物檢測單元460基于來自受電控制單元450的連接控制信號確定負載是否連接。接下來，所述異物檢測單元460獲得當負載連接時和當負載不連接時每次的測量值，并基于其測量值檢測異物。檢測方法的細節將在稍后描述。所述異物檢測單元460然后供應異物檢測結果至受電控制單元450。
[0091]注意，包括檢測線圈410、測量單元451及異物檢測單元460的裝置是
【發明內容】
中提及的檢測裝置的實例。另外，盡管所述檢測裝置被配置為收納在受電裝置400中，但是所述檢測裝置可以被配置為布置在受電裝置400外側。
[0092]所述調制電路452被配置為通過調制用于供電裝置100的AC信號的幅度等來疊加供電控制信號。在接收到來自受電控制電路453的供電控制信號時，該調制電路452將其供電控制信號疊加在AC信號上。因此，供電控制信號被傳輸至供電裝置100。
[0093]注意，盡管所述調制電路452執行負載調制，但是調制可以通過除負載調制之外的另一種調制方法來執行。另外，盡管所述受電裝置400通過負載調制傳輸供電控制信號，但是供電控制信號可以通過另一種方法傳輸。例如，可以進行其中所述受電裝置400包括通信線圈和天線，并使用所述通信線圈和天線傳輸供電控制信號的布置。
[0094]所述受電控制電路453被配置為基于異物檢測結果來控制供電量。在已經從供電裝置100供應具有電能Wl的電力時，所述供電控制電路453像負載連接電路457供應用于指示負載斷開的連接控制信號。
[0095]在從異物檢測單元460接收到測量完成通知時，所述受電控制電路453供應用于指示負載連接的連接控制信號至負載連接電路457，并供應用于請求供電量增加的供電控制信號至調制電路452。因此，供電量從Wl增加至W2。
[0096]在供應供電量W2之后，在接收到指示已經檢測到異物的檢測結果時，所述受電控制電路453供應用于指示負載斷開的連接控制信號至負載連接電路457，并供應用于請求供電量減少的供電控制信號至調制電路452。因此，供電量從W2減少至W1，并抑制異物發熱。
[0097]注意，盡管所述受電控制電路453在檢測異物時請求將供電量返回至初始W1，但是所述受電控制電路453可以被配置以便請求減少至進一步低于Wl的供電量。另外，所述受電控制電路453在檢測異物時可以請求低于W2但高于Wl的供電量。可選地，所述受電控制電路453可以被配置以便在檢測異物時請求停止供電，或可以被配置以便當檢測異物時只指示負載斷開并不請求減少供電量。在不請求減少供電量的情況下，不必一定設置所述調制電路452。另外，盡管所述受電控制電路453在檢測異物時斷開負載，但是所述受電控制電路453可以被配置以便在檢測異物時請求減少供電量并同時保持負載連接。
[0098]另外，盡管所述受電控制電路453單獨傳輸供電控制信號，但是所述受電控制電路453可以進一步傳輸從供電控制信號分離的異物檢測結果。在這種情況下，所述供電裝置100應在檢測到異物時減少供電量。
[0099]另外，所述受電控制電路453控制整流電路455和電壓穩定電路456。例如，在已經供應電能W2時，所述受電控制電路453激活整流電路455和電壓穩定電路456，并在檢測異物時停止這些電路。
[0100]所述阻抗匹配電路454是被配置為控制受電側電路的阻抗以匹配供電側電路的阻抗的電路。電力的傳輸效率通過執行阻抗匹配來提高。注意，在傳輸效率足夠高的情況下，或在只通過供電側上的阻抗匹配就足以提高傳輸效率的情況下，所述阻抗匹配電路454可以從該配置中省略。
[0101]所述整流電路455被配置為整流從供電裝置100供應的AC電力以產生DC電力。該整流電路455經由電壓穩定電路456和負載連接電路457將所產生的DC電力供應至充電控制單元480。所述電壓穩定電路456被配置為以穩定的方式控制DC電力的電壓。
[0102]注意，盡管所述整流電路455被配置為在自身整流之后將電力供應至電壓穩定電路456而無變化，但是本技術不局限于該配置。例如，被配置為在整流之后平滑化電力的平滑化電路可以設置在整流電路455和電壓穩定電路456之間。
[0103]所述負載連接電路457被配置為根據受電控制電路453的控制來控制作出至連接負載的狀態或不連接負載的狀態的過渡。具體地，在已經指示負載斷開時，所述負載連接電路457將整流電路455和充電控制單元480之間的電路徑變為斷開狀態以切斷DC電力的供應。另一方面，在已經指示負載連接時，所述負載連接電路457將整流電路455和充電控制單元480之間的電路徑變為閉合狀態。
[0104]所述充電控制單元480被配置為控制DC電力的電壓或電流以給二次電池481充電。另外，在二次電池481的充電期間，所述充電控制單元480將其充電電力的一部分供應至負載電路482。所述二次電池481被配置為存儲由充電控制單元480充入的電力。例如，鋰離子電池等被采用為二次電池481。所述負載電路482是被配置為使用來自二次電池481或充電控制單元480的電力來操作的電路。
[0105]注意，盡管所述充電控制單元480設置在所述受電控制單元450外側，但是所述充電控制單元480可以收納在所述受電控制單元450中。因此，所述受電控制單元450可以有效地限制或停止二次電池481或負載電路482的供電。在這種情況下，所述充電控制單元480可以收納在所述受電控制電路453中。另一方面，盡管將所述充電控制單元48設置在所述受電控制單元450的外側，但是所述充電控制單元480可以控制所述受電控制單元450的至少一部分。
[0106]另外，盡管所述檢測裝置設置到所述受電側上，但是該檢測裝置可以設置到所述供電側上而不是所述受電側上。在這種情況下，所述檢測線圈410布置在所述供電線圈160附近，并且所述異物檢測單元460檢測其供電線圈160產生的磁場內的異物。另外，所述檢測裝置設置在所述供電裝置100內側或外側。可選地，所述檢測裝置可以設置到所述供電側和所述受電側這兩者上。
[0107]另外，所述供電裝置100和受電裝置400可以根據需要進一步包括除圖2和圖3中示例性的配置之外的電路等。例如,所述供電裝置100和受電裝置400中的至少一個可以進一步包括被配置為顯示異物檢測結果等的顯示單元、被配置為執行雙向通信的通信單元以及被配置為檢測所述受電裝置400是否布置在所述供電裝置100中的檢測單元等。
[0108]圖4A和圖4B是示出了根據第一實施方式的受電線圈430和檢測線圈410的實例的示圖。圖4A是受電線圈430和檢測線圈410的平面圖的實例。
[0109]所述檢測線圈410包括兩個部分線圈411和412。這些線圈布置在所述受電線圈430附近。例如，所述檢測線圈410布置在電力被供應至所述受電線圈430的磁場內。
[0110]所述檢測線圈410的部分線圈411和412同心地布置以便在相鄰的部分線圈之間產生一定的間隙。所述部分線圈411布置在外側，并且所述部分線圈412布置在內側。換句話說，所述部分線圈411的線圈表面的面積大于所述部分線圈412的線圈表面的面積。
[0111]部分線圈之間的間隙例如是空氣間隙。注意，間隙可以不是通過提供或填充例如樹脂、玻璃或磁性材料等材料的空氣間隙，這些材料并不較大的干擾間隙中的磁場線。另夕卜，受電線圈430的至少一些繞組線可以布置在部分線圈之間。
[0112]另外，所述部分線圈411是其通過來自供電裝置100的磁場對所述部分線圈411感應的感應電流的方向為通過其磁場對所述部分線圈412感應的感應電流的方向的反方向的線圈。例如，通過磁場感應電流在關于垂直于所述受電線圈430的線圈表面的垂直軸的順時針方向流向部分線圈411。另一方面，通過磁場感應電流在關于縱軸的逆時針方向上流向部分線圈412。
[0113]因此，例如，串聯電連接地布置部分線圈411和412。注意，盡管存在從實施和批量生產的觀點來看期望串聯連接的許多情況，但是這些部分線圈可以并聯連接。
[0114]期望布置這些部分線圈411和412使得其中心大體上一致。另外，期望布置這些部分線圈使得其中心大體上與受電線圈430的中心一致。
[0115]另外，期望具有較大半徑的部分線圈411的最外部分定位在受電線圈430的軌道中心部分外側(受電線圈的最外邊緣和最內邊緣的中間)。另外，期望具有較小半徑的部分線圈412的最內部分定位在受電線圈430的軌道中心部分內側。
[0116]另外，期望具有較大半徑的部分線圈411的最內部分定位在受電線圈430的最外部分外側。另外，還期望具有較小半徑的部分線圈412的最外部分定位在受電線圈430的最內部分的內側。注意，在這種情況下，所述檢測線圈410和受電線圈430可以大體上被配置在同一平面上。
[0117]圖4B是沿圖4A中的IVB-1VB的受電線圈430和檢測線圈410的橫截面圖的實例。如在圖4B中所示例的，為了減小整個檢測線圈410的厚度，并且從可安裝性和批量生產的觀點來看，期望所述部分線圈411和412大體上布置在同一平面上。
[0118]注意，盡管所述檢測線圈410布置在不同于圖4B中的受電線圈430的平面上，但是這些線圈可以布置在同一平面上。
[0119]所述受電線圈430、檢測線圈410、及供電線圈160例如通過纏繞導電繞組線來形成，并且繞組的數量是可選的。注意，這些線圈可以通過除纏繞導電繞組線的方法之外的另一種方法來形成。例如，這些線圈可以利用導電圖案形成在印刷線路板或柔性印刷板上。這樣的線圈被稱為圖案線圈或圖案回路。所述圖案線圈也可以通過處理在其上印刷或蒸汽沉積導電材料的板、導電金屬片或薄層等來形成。
[0120]另外，這些線圈可以利用用于纏繞通過捆扎多條導電線獲得的繞組線的方法來配置。具體地，利用用于纏繞通過捆扎兩條導電線獲得的繞組線的方法或者利用用于纏繞通過捆扎三條導電線獲得的繞組線的方法等來配置這些線圈。前者被稱為雙線繞組，后者被稱為三線繞組。另外，所述線圈的繞組線可以是通過捆扎并纏繞多條導電線(例如，利茲線)獲得的繞組線。
[0121]另外，其繞組線在厚度方向上纏繞的螺旋形或螺線形線圈可以被采用為這些線圈。另外，所述線圈可以以阿爾法繞組的形狀形成，其中螺旋形線圈被布置成具有兩層、更多層螺旋形狀等向后折疊。
[0122]另外，為了防止磁通量泄漏并提高傳輸效率，由磁性材料、磁體、導電體、金屬等制成的護罩可以設置到這些線圈的周圍。
[0123]另外，所述檢測線圈410可以設置在纏繞受電線圈430的繞組線的部分(S卩，軌道)內側。進一步地，用于除了非接觸供電之外的應用的線圈，例如感應加熱線圈、無線通信線圈等可以一起被用作檢測線圈410。此外，所述受電線圈430可以一起被用作檢測線圈410，這取決于非接觸供電系統的配置。注意，除一起采用完全相同的線圈的情況之外，這種并用的預期實例還包括一起采用作為線圈的一部分的開關的情況。
[0124]圖5是示出了根據第一實施方式的檢測線圈410產生的磁場的分布的實例的示圖。具有互不相同的方向的電流是由磁場對外側上的部分線圈411感應和由磁場對其內側上的部分線圈412感應的。因此，由部分線圈411的感應電流產生的磁場線和由部分線圈412的感應電流產生的磁場線在這些線圈之間的區域602中不抵銷。類似地，在部分線圈412和413之間的區域603中不引起磁場線的抵銷。因此，磁場線是均勻分布在部分線圈411外側的區域601和602以及部分線圈412內側的區域603的每一個上。
[0125]當這樣的磁場內存在導電異物例如金屬等時，因電磁感應效應而在異物處產生過電流。異物被由于該過電流導致的焦耳熱加熱。另外，產生其過電流的磁場會影響檢測線圈410和受電線圈430以改變電性能，例如其等效電路的阻抗等。因此，所述供電裝置400可以基于其線圈的電壓等來檢測異物。
[0126]另一方面，如果采用相同的纏繞方法作為相鄰部分線圈411和412的纏繞方法，則感應電流在這些線圈中以相同的方向流動。因此，這些部分線圈產生的磁場在部分線圈之間相互抵銷，這使異物的檢測復雜化。
[0127]異物檢測單元的配置實例
[0128]圖6是示出了根據第一實施方式的異物檢測單元460的配置實例的框圖。該異物檢測單元460包括信號處理單元461、測量值保存單元462、電性能獲取單元463及比較單元 464。
[0129]所述信號處理單元461被配置為使測量值受到預定信號處理。具體地，AC信號的實分量和虛分量的分離被作為信號處理執行。所述信號處理單元461導致測量值保存單元462保存當不連接負載時測量的受電線圈電流I2t5ff。另外，所述信號處理單元461導致測量值保存單元462保存當不連接負載時測量的受電線圈電壓V2t5ff和檢測線圈電壓V3t5ff的每一個的實分量。在保存不連接負載時的測量值之后，所述信號處理單元461產生測量完成通知，并將其供應至受電控制電路453。
[0130]在已經連接負載時，所述信號處理單元461導致測量值保存單元462保存在此時測量的受電線圈電流12。?。另外，所述信號處理單元461導致測量值保存單元462保存當連接負載時測量的受電線圈電壓V2m和檢測線圈電壓V3m的每一個的實分量。所述測量值保存單元462被配置為保存測量值。
[0131]注意，所述信號處理單元461可以進一步執行用于分離基本分量、諧波分量及噪聲分量的處理，并單獨提取基本分量作為信號處理。另外，所述信號處理單元461可以進一步執行處理以獲取關于載頻的信息，以及關于載頻的占空比的信息，并將這些信息通知受電控制電路453。另外，在所述測量單元451被配置為測量DC電壓等的情況下，所述信號處理單兀461不必執行實分量和虛分量的分尚。
[0132]所述電特性獲取單元463被配置為從測量值獲取指示受電線圈430和檢測線圈410的至少一個的電特性的參數。該電特性獲取單元463例如獲取等效電路上的受電線圈430的阻抗作為參數。具體地，所述電特性獲取單元463從測量值保存單元462讀取受電線圈電流I2m和I2t5ff、受電線圈電壓V2m和V2t5ff、及檢測線圈電壓V3m和VMf。接下來，所述電特性獲取單元463使用下列表達式1-4從其測量值獲得電阻R2作為受電線圈430的阻抗。所述電特性獲取單元463將所獲得的電阻R2供應至所述比較單元464。
「0133l K—- 衷i大式 I
L _/mmg^ w、mmamk-V-、-1^-V ^ 丄

hm /real(F1o|l) ^ J2off /real(F1ofr)
[0134]Δ K = Koff-Kon 表達式 2

【權利要求】
1.一種檢測裝置，包括: 測量線圈，由以下各項構成: 第一部分線圈，由供應給被配置為接收電力的受電線圈的磁場對所述第一部分線圈感應特定方向上的電流，以及 第二部分線圈，由所述磁場對所述第二部分線圈感應所述特定方向的反方向上的電流； 測量單元，被配置為測量所述測量線圈的電壓作為測量線圈電壓；以及 異物檢測單元，被配置為基于所述測量線圈電壓來檢測所述磁場內的異物。
2.根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述測量單元進一步測量所述受電線圈的電壓和電流； 以及其中，所述異物檢測單元從所述測量線圈電壓和所述受電線圈的所述電壓和所述電流獲取所述受電線圈的阻抗，并基于這種阻抗來檢測所述異物。
3.根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述測量單元進一步測量所述受電線圈的電壓作為受電線圈電壓； 以及其中，所述異物檢測單元獲取所述測量線圈電壓與所述受電線圈電壓之間的電壓比，并基于這樣的電壓比來檢測所述異物。
4.根據權利要求3所述的檢測裝置，其中，所述受電線圈按順序接收電能不同的第一電力和第二電力； 以及其中，所述異物檢測單元基于在已經接收所述第一電力的情況下獲取的所述電壓比與在已經接收所述第二電力的情況下獲取的所述電壓比之間的差來檢測所述異物。
5.根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述測量線圈由串聯連接的所述第一部分線圈和所述第二部分線圈構成。
6.根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述第一部分線圈和所述第二部分線圈的各自線圈表面的面積不同。
7.根據權利要求6所述的檢測裝置，其中，所述第一部分線圈和所述第二部分線圈布置在夾在所述受電線圈的最外邊緣和最內邊緣的中間的位置。
8.根據權利要求7所述的檢測裝置，其中，所述第一部分線圈和所述第二部分線圈中的一個布置在所述受電線圈的最外邊緣的外側。
9.根據權利要求7所述的檢測裝置，其中，所述第一部分線圈和所述第二部分線圈中的一個布置在所述受電線圈的最內邊緣的內側。
10.根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述第一部分線圈和所述第二部分線圈大體上布置在同一平面上。
11.根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述第一部分線圈和所述第二部分線圈布置在所述第一部分線圈和所述第二部分線圈的線圈表面的中心大體上一致的位置。
12.根據權利要求1所述的檢測裝置，進一步包括: 供電裝置，被配置為供應所述電力；以及 傳輸單元，被配置為在已經檢測到所述異物的情況下將用于請求減小所述電力的電能的控制信號傳輸至所述供電裝置。
13.根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，布置所述第一部分線圈和所述第二部分線圈以在所述第一部分線圈和所述第二部分線圈之間產生一定的間隙。
14.一種檢測裝置，包括: 測量線圈，由以下各項構成: 第一部分線圈，由被配置為供應電力的供電線圈向被配置為接收電力的受電線圈供應的磁場對所述第一部分線圈感應特定方向上的電流，以及 第二部分線圈，由所述磁場對所述第二部分線圈感應所述特定方向的反方向上的電流； 測量單元，被配置為測量所述測量線圈的電壓作為測量線圈電壓；以及 異物檢測單元，被配置為基于所述測量線圈電壓來檢測所述磁場內的異物。
15.—種供電系統,包括: 供電線圈，被配置為經由磁場供應電力； 受電線圈，被配置為接收所述電力； 測量線圈，由以下各項構成: 第一部分線圈，由磁場對所述第一部分線圈感應特定方向上的電流，以及 第二部分線圈，由所述磁場對所述第二部分線圈感應所述特定方向的反方向上的電流； 測量單元，被配置為測量所述測量線圈的電壓作為測量線圈電壓；以及 異物檢測單元，被配置為基于所述測量線圈電壓來檢測所述磁場內的異物。
16.一種檢測裝置的控制方法，包括: 在測量單元測量由以下各項構成的測量線圈的電壓: 第一部分線圈，由供應給被配置為接收電力的受電線圈的磁場對所述第一部分線圈感應特定方向上的電流，以及 第二部分線圈，由所述磁場對所述第二部分線圈感應所述特定方向的反方向上的電流；以及 在異物檢測單元基于所述測量線圈的所述電壓來檢測所述磁場內的異物。
【文檔編號】G01V3/12GK104167823SQ201410196071
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2013年5月16日
【發明者】宮本宗, 大前宇一郎 申請人:索尼公司