[发明专利]能量接收器、能量发送器、检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测诸如金属等的导体的存在的检测装置、电力接收装置、电力输送装置、无线电力输送系统以及检测方法。

背景技术

近年来，越来越盛行对以非接触方式供给电力（无线电力供给）的非接触式电力输送系统的开发。实现无线电力供给的方法大致包括两类技术。

技术之一是已经广泛使用的电磁感应法，在该方法中，电力输送侧和电力接收侧之间的耦合度是非常高的，且能够高效率地进行电力供给。然而，必须保持电力输送侧和电力接收侧之间的耦合系数。因此，在电力输送侧和电力接收侧彼此间隔开的情况下或存在位置移动的情况下，电力输送侧的线圈与电力接收侧的线圈之间的电力输送效率（以下简称“线圈间效率”）大大降低。

另一项技术是被称为磁场谐振法的技术，在该方法中，积极利用谐振现象，因此电力供给源和电力供给目的地共用的磁通量可以较小。在磁场谐振法中，如果Q值（品质因数）较高，即便耦合系数较小，线圈间效率也不会降低。Q值是表示具有电力输送侧或电力接收侧的线圈的电路的能量保持和损失间的关系的指标（表示谐振电路的谐振强度）。也就是，电力输送侧线圈和电力接收侧线圈之间不必轴重合，并具有电力输送侧和电力接收侧的位置和距离的自由度高的优点。

在非接触式或无线电力输送系统中，重要的元件是用于金属异物的发热对策的元件。不限于电磁感应法还是磁场谐振法，当以非接触方式进行电力供给时，当在电力输送侧和电力接收侧之间存在金属时，都产生涡电流，具有金属发热的风险。为了减少该发热，提出了许多用于检测金属异物的技术。例如，利用光传感器或温度传感器的技术被广泛使用。然而，在利用传感器的检测方法中，在电力供给范围像磁场谐振法一样宽泛的情况下，会产生成本。此外，例如，在温度传感器的情况下，由于温度传感器的输出结果取决于其周围环境的热导率，因此对输送侧和接收侧上的设备施加设计限制。

因此，提出了这样一项技术，即，当金属异物进入电力输送侧和电力接收侧之间的空间时，通过观察参数（电流，电压等）变化来确定金属异物是否存在。利用此项技术，不必施加设计限制，并且可以降低成本。例如，在日本未审查专利申请公开第2008-206231号中，已经提出了一种利用电力输送侧和电力接收侧之间通信时的调制度来检测金属异物的方法。在日本未审查专利申请公开第2001-275280号中，提出了一种利用涡电流损耗检测金属异物的方法（利用DC-DC效率进行的异物检测）。

发明内容

然而，在由日本未审查专利申请公开第2008-206231和2001-275280号提出的技术中，未考虑金属壳体对电力接收侧的影响。在考虑典型的便携式设备的充电的情况下，在便携式设备中使用某些类别金属（金属壳体，金属部件等）的几率很高，因此很难区分参数的变化是由“金属壳体等的影响”还是由“金属异物的混合”引起的。当以日本未审查专利申请公开第2001-275280号用作示例时，很难确定便携式设备的金属壳体中是否产生涡电流损耗或涡电流损耗是否是由于金属异物混合在电力输送侧和电力接收侧之间而产生的。如上所述，很难说在日本未审查专利申请公开第2008-206231和2001-275280号中提出的技术能够高精度地检测金属异物。

需要提高检测存在于电力输送侧和电力接收侧之间的金属异物的精度。

在本发明的实施方式中，在测量Q值时，包括至少电感器（例如线圈）和电容器的谐振电路的电路构造从电力供给时的电路构造切换，该电感器和电容器包括在构成无线（非接触式）电力输送系统的电力输送装置或电力接收装置中，以使得与线圈并联的静电电容元件的静电电容值增加。然后，切换电路构造之后，对谐振电路的Q值进行测量。

根据本发明的实施方式，与线圈并联的静电电容元件的静电电容值增加，且谐振电路的阻抗增加。结果，在测量Q值时，谐振电路检测出的电压的幅值水平增加，且谐振电路的Q值的SN比提高。

根据本发明，通过将电力供给时的谐振电路和利用Q值测量检测金属异物时的谐振电路分别构造成最适宜，在不降低电力供给性能的情况下，可以提高金属异物的检测精度。

附图说明

图1是示出了频率和Q值之间的关系的示例的曲线图；

图2是存在金属异物的情况下和不存在金属异物的情况下比较对于每个频率的Q值的曲线图；

图3是示出了存在金属异物的情况下和不存在金属异物的情况下的Q值变化量和频率之间的关系的曲线图；

图4是示出了用于无线或非接触式电力输送系统的电力输送装置的概要的电路图；