異物檢測裝置、送電裝置、受電裝置以及無線電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及檢測接近線圈的異物的異物檢測裝置。另外，本公開也涉及具備這種異物檢測裝置，且以非接觸方式輸送電力的用于無線電力傳輸?shù)乃碗娧b置、受電裝置以及無線電力傳輸系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近年來，在移動電話、電動汽車等伴隨著移動性的電子設備、EV (ElectricVehicle:電動汽車)設備中，為了進行無線充電，正在推進使用了線圈間的感應耦合的無線電力傳輸技術的開發(fā)。無線電力傳輸系統(tǒng)包括具備送電線圈(送電天線)的送電裝置和具備受電線圈(受電天線)的受電裝置，通過受電線圈捕捉由送電線圈產(chǎn)生的磁場，從而能夠輸送電力而不使電極直接接觸。
[0003]專利文獻1公開了這種無線電力傳輸系統(tǒng)的一例。
[0004]在先技術文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2012-244732號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]在無線電力傳輸系統(tǒng)中，在進行電力傳輸時，當金屬異物接近送電線圈或受電線圈時，會產(chǎn)生在金屬異物中產(chǎn)生渦電流，并使之加熱的風險。另外，在電力傳輸期間人體等接近送電線圈或受電線圈時，會產(chǎn)生在人體中產(chǎn)生感應電流的風險。因此，為了安全且高效率地進行無線電力傳輸，接近線圈的金屬和/或人體等異物的檢測是必須的功能。
[0008]對于該問題，專利文獻1公開了:測量包括與次級側(cè)線圈電磁耦合的初級側(cè)線圈的電路的初級側(cè)Q值，并用初級側(cè)線圈的Q值校正電力傳輸效率，基于得到的校正值檢測與次級側(cè)線圈的電磁耦合的狀態(tài)。
[0009]但是，在專利文獻1的方法中，為了進行Q值測量而使用了交流電壓，由于僅將交流分量的變化作為指標檢測接近線圈的異物，所以存在異物的檢測靈敏度低這樣的問題。
[0010]本公開的實施方式提供一種能夠以高的靈敏度檢測接近線圈的金屬或人體等異物的異物檢測裝置。另外，本公開的實施方式提供具備這種異物檢測裝置的用于無線電力傳輸?shù)乃碗娧b置、受電裝置以及無線電力傳輸系統(tǒng)。
[0011]用于解決問題的技術方案
[0012]為了解決上述問題，本公開的一個技術方案涉及的異物檢測裝置具備:振蕩電路，其具有線圈和諧振電容器，構(gòu)成為輸出包括交流分量和直流分量的電壓，所述交流分量具有正的周期和負的周期；和電線路，其檢測異物接近所述線圈時，從所述振蕩電路輸出的所述電壓中的所述交流分量的變化和所述直流分量的變化。
[0013]上述一般性且特定的方式可使用系統(tǒng)、方法以及計算機程序安裝，或使用系統(tǒng)、方法以及計算機程序的組合來實現(xiàn)。
[0014]發(fā)明的效果
[0015]根據(jù)本公開的實施方式，通過在檢測金屬和/或人體等異物接近線圈時的電壓的交流分量(正的周期和/或負的周期)的變化的基礎上，進一步檢測直流分量的變化，從而能夠以高的靈敏度檢測接近線圈的異物。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示本公開的實施方式1涉及的異物檢測裝置的概略構(gòu)成的電路圖。
[0017]圖2是表示振蕩電路100的輸出端X的輸出電壓Vin_X的時間變化的一例的圖。
[0018]圖3是表示本公開的實施方式2涉及的異物檢測裝置的概略構(gòu)成的電路圖。
[0019]圖4A是表示本公開的實施方式3涉及的異物檢測裝置中的振蕩電路的概略構(gòu)成的電路圖。
[0020]圖4B是表不振蕩電路中的端子A-B間的第一連接例的圖。
[0021 ] 圖4C是表示振蕩電路中的端子A-B間的第二連接例的圖。
[0022]圖4D是表示振蕩電路中的端子A-B間的第三連接例的圖。
[0023]圖4E是表示振蕩電路中的端子A-B間的第四連接例的圖。
[0024]圖5是表示本公開的實施方式4涉及的異物檢測裝置中的振蕩電路的概略構(gòu)成的一例的電路圖。
[0025]圖6是用于說明實施方式4中的第一電路例和工作的圖。(a)表示電路構(gòu)成，(B)表示點X處的電壓Vin_X的時間變化的一例，(c)表示金屬異物接近線圈110時的電壓Vin_X的時間變化的一例。
[0026]圖7是用于說明實施方式4中的第二電路例和工作的圖。(a)表示電路構(gòu)成，(B)表不點X’處的電壓Vin_X’的時間變化的一例，(c)表不金屬異物接近線圈110時的電壓Vin_X’的時間變化的一例。
[0027]圖8是用于說明實施方式4中的第三電路例和工作的圖。(a)表示電路構(gòu)成，(B)表不點X’處的電壓Vin_X’的時間變化的一例，(c)表不金屬異物接近線圈110時的電壓Vin_X’的時間變化的一例。
[0028]圖9是表示實施方式4的變形例的圖。
[0029]圖10是表示本公開的實施方式5涉及的異物檢測裝置的概略構(gòu)成的電路圖。
[0030]圖11是表示本公開的實施方式6涉及的無線電力傳輸系統(tǒng)的概略構(gòu)成的框圖。
[0031]圖12是表示實施方式6中的送電裝置的處理的一例的流程圖。
[0032]圖13是表示本公開的實施方式7涉及的無線電力傳輸系統(tǒng)的概略構(gòu)成的框圖。
[0033]圖14是表示實施方式7中的受電裝置的處理的一例的流程圖。
[0034]圖15是表示本公開的第一實施例中的測量結(jié)果的圖。
[0035]圖16A是表示本公開的第二實施例中的模擬結(jié)果的圖。
[0036]圖16B是表不本公開的第二實施例中的模擬結(jié)果的圖。標號說明
[0037]100振蕩電路
[0038]110 線圈
[0039]150 電線路(electrical circuit)
[0040]200、200a 整流電路
[0041]300測量電路
[0042]400電流限制電路
[0043]500送電裝置
[0044]510送電線圈
[0045]520送電電路
[0046]530 電源
[0047]540送電控制電路
[0048]570 光源
[0049]600受電裝置
[0050]610受電線圈
[0051]620受電電路
[0052]630 負載
[0053]640受電控制電路
[0054]670 光源
[0055]Lp線圈的電感
[0056]Rp線圈的電阻
[0057]Rd 阻尼(damping)電阻
[0058]Cx諧振電容器
[0059]Cy諧振電容器
[0060]C1分壓電容器
[0061]C2平滑電容器
[0062]D1整流元件
[0063]D2整流元件
[0064]INV反相器
[0065]S1、S2 開關
【具體實施方式】
[0066]如上所述，在無線電力傳輸系統(tǒng)中，需要可靠地檢測接近線圈的金屬和/或人體(包括動物)等異物。對于該要求，在專利文獻1所代表的以往的檢測電路中，主流的判定方法著眼于金屬異物接近線圈時振蕩電壓的交流分量會發(fā)生變化這一點。在本申請的實施方式中，構(gòu)成振蕩電路使得異物接近線圈時除了振蕩電壓的交流分量之外直流分量也發(fā)生變化，且使用能夠測量交流分量和直流分量雙方的變化的測量電路。利用該構(gòu)成，在本公開的實施方式中，能夠以高的靈敏度檢測接近線圈的異物。另外，本公開的實施方式能夠?qū)崿F(xiàn)具備這種異物檢測裝置的用于無線電力傳輸?shù)乃碗娧b置、受電裝置以及無線電力傳輸系統(tǒng)。
[0067]本申請的實施方式的概要如以下。
[0068](1)本公開的一個技術方案涉及的異物檢測裝置具備:振蕩電路，其具有線圈和諧振電容器，構(gòu)成為輸出包括交流分量和直流分量的電壓，所述交流分量具有正的周期和負的周期；和電線路，其檢測異物接近所述線圈時，從所述振蕩電路輸出的所述電壓中的所述交流分量的變化和所述直流分量的變化。
[0069](2)在某個實施方式中，所述電線路具備整流電路，所述整流電路對從所述振蕩電路輸出的所述電壓進行整流并輸出，所述整流電路具有:對所述正的周期的電壓進行整流的第一整流元件；使所述直流分量下降的第一電容器；以及第二整流元件，其對通過使所述直流分量下降而變?yōu)樾∮?的所述負的周期的電壓進行整流。
[0070](3)在某個實施方式中，所述整流電路還具有第二電容器，所述第二電容器將從所述第一整流元件輸出的電壓平滑化，在將所述第一電容器與所述第二電容器的分壓比設為U時，滿足0<U彡0.5。
[0071](4)在某個實施方式中，所述電線路還具備測量電路，所述測量電路直接或間接地測量從所述振蕩電路輸出的電壓。
[0072](5)在某個實施方式中，所述電線路還具備測量電路，所述測量電路測量從所述整流電路輸出的電壓。
[0073](6)在某個實施方式中，所述振蕩電路還具有電阻Rd，所述電阻Rd配置成使從所述振蕩電路輸出的所述電壓下降，所述電阻Rd設定為使得:在所述異物離所述線圈足夠遠的情況下，輸入到所述測量電路的電壓處于所述測量電路的可測量范圍內(nèi)，且在比所述線圈大的異物與線圈緊貼的情況下，所述電壓處于所述可測量范圍的下限值以上。
[0074](7)在某個實施方式中，在輸入到所述測量電路的電壓與預定的基準電壓之差為預定的閾值以上時，所述測量電路輸出表示存在所述異物的信息。
[0075](8)在某個實施方式中，在將所述諧振電容器設為第一諧振電容器時，所述振蕩電路還具備第二諧振電容器，所述第二諧振電容器具有與所述第一諧振電容器的電容不同的電容，所述第一諧振電容器的一方的電極與所述線圈和所述振蕩電路的輸出端子連接，所述第一諧振電容器和第二諧振電容器相對于所述線圈并聯(lián)連接。
[0076](9)在某個實施方式中，在將所述第一諧振電容器的電容設為Cx，并將所述第二諧振電容器的電容設為Cy = a Cx時，α設定為1 < α < 100的范圍內(nèi)的值。
[0077](10)在某個實施方式中，在將所述第一諧振電容器的電容設為Cx，并將所述第二諧振電容器的電容設為Cy = a Cx時，α設定為0.01 < α < 1的范圍內(nèi)的值。
[0078](11)在某個實施方式中，所述線圈構(gòu)成為也作為以無線方式送出電力的送電線圈發(fā)揮功能，所述異物檢測裝置還具備切換所述線圈與所述振蕩電路之間的電連接的開關，所述開關構(gòu)成為在異物檢測模式下將所述線圈與所述振蕩電路電連接，在送電模式下將所述線圈與所述振蕩電路電切斷。
[0079](12)在某個實施方式中，所述線圈構(gòu)成為也作為以無線方式接受電力的受電線圈發(fā)揮功能，所述異物檢測裝置還具備切換所述線圈與所述振蕩電路之間的電連接的開關，所述開關構(gòu)成為在異物檢測模式下將所述線圈與所述振蕩電路電連接，在送電模式下將所述線圈與所述振蕩電路電切斷。
[0080](13)本公開的另一方式涉及的送電裝置是以無線方式送出電力的送電裝置，具備:上述(1)至(11)中任一項所述的異物檢測裝置；和控制電路，其根據(jù)所述異物檢測裝置的檢測結(jié)果決定送電頻率和送電電壓。
[0081](14)本公開的另一方式涉及的受電裝置是一種接受以無線方式從送電裝置送出的電力的受電裝置，具備:上