本發明專利技術公開了能量接收器、能量發送器、檢測裝置及檢測方法。無線電力輸送方法包括通過Q值電路獲取諧振電路的第一節點和第二節點的相應第一電壓和第二電壓。第一電壓和第二電壓用于確定空間中是否存在影響無線電力輸送的異物。該方法包括控制Q值電路和諧振電路之間的切換部，以使得電力輸送處理的至少一部分發生在與獲取第一電壓和第二電壓時不同的時間。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種檢測諸如金屬等的導體的存在的檢測裝置、電力接收裝置、電力輸送裝置、無線電力輸送系統以及檢測方法。
技術介紹
近年來，越來越盛行對以非接觸方式供給電力(無線電力供給)的非接觸式電力輸送系統的開發。實現無線電力供給的方法大致包括兩類技術。技術之一是已經廣泛使用的電磁感應法，在該方法中，電力輸送側和電力接收側之間的耦合度是非常高的，且能夠高效率地進行電力供給。然而，必須保持電力輸送側和電·力接收側之間的耦合系數。因此，在電力輸送側和電力接收側彼此間隔開的情況下或存在位置移動的情況下，電力輸送側的線圈與電力接收側的線圈之間的電力輸送效率(以下簡稱“線圈間效率”)大大降低。另一項技術是被稱為磁場諧振法的技術，在該方法中，積極利用諧振現象，因此電力供給源和電力供給目的地共用的磁通量可以較小。在磁場諧振法中，如果Q值(品質因數)較高，即便耦合系數較小，線圈間效率也不會降低。Q值是表示具有電力輸送側或電力接收側的線圈的電路的能量保持和損失間的關系的指標(表示諧振電路的諧振強度)。也就是，電力輸送側線圈和電力接收側線圈之間不必軸重合，并具有電力輸送側和電力接收側的位置和距離的自由度高的優點。在非接觸式或無線電力輸送系統中，重要的元件是用于金屬異物的發熱對策的元件。不限于電磁感應法還是磁場諧振法，當以非接觸方式進行電力供給時，當在電力輸送側和電力接收側之間存在金屬時，都產生渦電流，具有金屬發熱的風險。為了減少該發熱，提出了許多用于檢測金屬異物的技術。例如，利用光傳感器或溫度傳感器的技術被廣泛使用。然而，在利用傳感器的檢測方法中，在電力供給范圍像磁場諧振法一樣寬泛的情況下，會產生成本。此外，例如，在溫度傳感器的情況下，由于溫度傳感器的輸出結果取決于其周圍環境的熱導率，因此對輸送側和接收側上的設備施加設計限制。因此，提出了這樣一項技術，S卩，當金屬異物進入電力輸送側和電力接收側之間的空間時，通過觀察參數(電流，電壓等)變化來確定金屬異物是否存在。利用此項技術，不必施加設計限制，并且可以降低成本。例如，在日本未審查專利申請公開第2008-206231號中，已經提出了一種利用電力輸送側和電力接收側之間通信時的調制度來檢測金屬異物的方法。在日本未審查專利申請公開第2001-275280號中，提出了一種利用渦電流損耗檢測金屬異物的方法(利用DC-DC效率進行的異物檢測)。
技術實現思路
然而，在由日本未審查專利申請公開第2008-206231和2001-275280號提出的技術中，未考慮金屬殼體對電力接收側的影響。在考慮典型的便攜式設備的充電的情況下，在便攜式設備中使用某些類別金屬(金屬殼體，金屬部件等)的幾率很高，因此很難區分參數的變化是由“金屬殼體等的影響”還是由“金屬異物的混合”引起的。當以日本未審查專利申請公開第2001-275280號用作示例時，很難確定便攜式設備的金屬殼體中是否產生渦電流損耗或渦電流損耗是否是由于金屬異物混合在電力輸送側和電力接收側之間而產生的。如上所述，很難說在日本未審查專利申請公開第2008-206231和2001-275280號中提出的技術能夠高精度地檢測金屬異物。需要提高檢測存在于電力輸送側和電力接收側之間的金屬異物的精度。在本專利技術的實施方式中，在測量Q值時，包括至少電感器(例如線圈)和電容器的諧振電路的電路構造從電力供給時的電路構造切換，該電感器和電容器包括在構成無線(非接觸式)電力輸送系統的電力輸送裝置或電力接收裝置中，以使得與線圈并聯的靜電電容元件的靜電電容值增加。然后，切換電路構造之后，對諧振電路的Q值進行測量。根據本專利技術的實施方式，與線圈并聯的靜電電容元件的靜電電容值增加，且諧振電路的阻抗增加。結果，在測量Q值時，諧振電路檢測出的電壓的幅值水平增加，且諧振電路的Q值的SN比提聞。 根據本專利技術，通過將電力供給時的諧振電路和利用Q值測量檢測金屬異物時的諧振電路分別構造成最適宜，在不降低電力供給性能的情況下，可以提高金屬異物的檢測精度。附圖說明圖I是示出了頻率和Q值之間的關系的示例的曲線圖；圖2是存在金屬異物的情況下和不存在金屬異物的情況下比較對于每個頻率的Q值的曲線圖；圖3是示出了存在金屬異物的情況下和不存在金屬異物的情況下的Q值變化量和頻率之間的關系的曲線圖；圖4是示出了用于無線或非接觸式電力輸送系統的電力輸送裝置的概要的電路圖；圖5是示出了用于無線或非接觸式電力輸送系統的電力輸送裝置(初級側)的內部構造示例的框圖；圖6是示出了用于無線或非接觸式電力輸送系統的無電池電力接收裝置(次級側)的內部構造示例的框圖；圖7是假定為串聯諧振電路的等效電路中分壓的概念的圖示；圖8是示出了在圖7所示的等效電路的指定點觀察到的電壓信號的示例的波形圖；圖9A、圖9B和圖9C是示出了不同諧振電路的構成的電路圖；圖10是示出了圖9A所示的諧振電路的阻抗的頻率特性的曲線圖；圖11是示出了圖9B所示的諧振電路的阻抗的頻率特性的曲線圖；圖12是示出了圖9C所示的諧振電路的阻抗的頻率特性的曲線圖；圖13示出了通過利用傳遞函數計算諧振電路的阻抗值的方法；圖14是示出了耦合系數和阻抗之間的關系的曲線圖的示例；圖15A、圖15B和圖15C是相對于諧振電路的線圈的電容器的連接示例的電路圖16是示出了根據本專利技術第一示例性實施方式的電力接收裝置(次級側)的內部構造示例的主要部分的框圖；圖17是示出了根據本專利技術第一示例性實施方式的無線或非接觸式電力輸送系統的電力供給時的處理的流程圖；圖18是示出了其中在初級側(電力輸送裝置)反映頻率掃描時對Q值進行計算的情況下的處理的流程圖；圖19是根據本專利技術第一示例性實施方式的無線或非接觸式電力輸送系統的操作定時圖；圖20是示出了諧振電路中多個頻率與Q值之間的關系的示例的曲線圖；圖21是示出了在初級側(電力輸送裝置)進行Q值計算的情況下的處理的流程圖； 圖22是示出了根據本專利技術第二示例性實施方式的電力輸送裝置(初級側)的內部構造的示例的主要部分的框圖；圖23是示出了圖22所示的電力輸送裝置(初級側)的第三開關接通和斷開時諧振電路的構造的等效電路圖；圖24是示出了串聯諧振電路中阻抗的頻率特性的曲線圖；圖25是示出了并聯諧振電路中阻抗的頻率特性的曲線圖；圖26是根據本專利技術第三示例性實施方式的基于阻抗的實部分量和虛部分量的比值計算Q值的電路圖。具體實施例方式下面將參照附圖對本專利技術的實施方式進行描述。在本說明書和附圖中，具有基本相同功能或構造的部件用相同的參考標號表示，并且省略其重復描述。將按下列順序進行描述。I、第一實施方式(電路切換單元在電力接收側，在電力供給時和Q值測量時之間切換電容器的靜電電容值的示例)2、第二實施方式(電路切換單元在電力輸送側，在電力供給時和Q值測量時之間切換電容器的靜電電容值的示例)3、其他(Q值測量電路Q值測量處理的變形例)I、第一實施方式介紹性描述在本專利技術中，用于檢測金屬異物的技術是通過利用上述Q值的變化檢測金屬異物的技術。Q值是表示能量保持和損失之間的關系的指標，并且通常用作表示諧振電路的諧振峰值的銳度(諧振強度)的值。術語“金屬異物”指的是存在于電力輸送側(初級側)和電力接收側(次級側)之間的諸如金屬等的導體，所述導體包括廣義上的導體，例如可以包括半導體本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種以無線方式接收來自能量發送器的能量的能量接收器，所述能量接收器包括：諧振電路，所述諧振電路包括至少電感器、第一電容器以及第二電容器；以及Q值電路，所述Q值電路連接至所述諧振電路，所述Q值電路被構造為獲取在所述諧振電路的第一節點獲得的第一電壓以及在所述諧振電路的第二節點獲得的第二電壓，其中，所述第一電容器和所述第二電容器串聯連接于所述第一節點和所述第二節點之間。
【技術特征摘要】
2011.07.25 JP 2011-1625891.一種以無線方式接收來自能量發送器的能量的能量接收器，所述能量接收器包括 諧振電路，所述諧振電路包括至少電感器、第一電容器以及第二電容器；以及 Q值電路，所述Q值電路連接至所述諧振電路，所述Q值電路被構造為獲取在所述諧振電路的第一節點獲得的第一電壓以及在所述諧振電路的第二節點獲得的第二電壓， 其中，所述第一電容器和所述第二電容器串聯連接于所述第一節點和所述第二節點之間。2.根據權利要求I所述的能量接收器，其中，所述Q值電路包括計算部，所述計算部基于所述第一電壓和所述第二電壓計算Q值，所述Q值是所述第一電壓與所述第二電壓的比值；以及 控制部，所述控制部比較所述Q值與閾值，以確定在空間中是否存在影響能量的無線接收的異物。3.根據權利要求I所述的能量接收器，進一步包括 切換部，所述切換部具有多個開關以選擇性地將所述諧振電路連接至所述Q值電路，其中，所述Q值電路包括控制部，所述控制部被構造為控制所述切換部，以使得所述能量接收器在與獲取所述第一電壓和所述第二電壓的時間不同的時間接收電力，以及所述Q值電路被構造為檢測至少所述電感器的電磁耦合狀態。4.根據權利要求3所述的能量接收器，其中 所述切換部能夠被操作為切換至所述諧振電路的靜電電容值減小的狀態。5.根據權利要求3所述的能量接收器，其中 所述能量接收器被構造為從第一諧振頻率切換至第二諧振頻率，并增加所述諧振電路的阻抗。6.根據權利要求3所述的能量接收器，其中 所述電感器是抽頭線圈，以及 所述切換部被構造為選擇所述抽頭線圈的抽頭。7.根據權利要求3所述的能量接收器，進一步包括 第三電容器和第四電容器， 其中， 所述第三電容器耦接至所述電感器， 所述第四電容器耦接在所述電感器和所述第三電容器中每一個的第一端與地電位之間。8.—種檢測空間中是否存在影響從發射器至接收器的電力的無線輸送的異物的方法，所述方法包括 接收來自諧振電路的電能，所述諧振電路包括至少電感器、第一電容器以及第二電容器；以及 獲取在所述諧振電路的第一節點獲得的第一電壓以及在所述諧振電路的第二節點獲得的第二電壓， 其中， 所述第一電容器和所述第二電容器串聯連接于所述第一節點和所述第二節點之間...
【專利技術屬性】
技術研發人員：中野裕章，橋口宜明，福田伸一，藤卷健一，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：
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