[发明专利]检测装置和方法、电力接收装置及非接触式电力传输系统

说明书

技术领域

本公开涉及用于检测诸如金属之类的导体的存在的检测装置、电力接收装置、非接触式电力传输系统和检测方法。

背景技术

近年来，正积极开发以非接触方式供电（无线馈电）的非接触式电力传输系统。作为用于实现无线馈电的系统，按大致分类存在两种技术。

一种是已广为人知的电磁感应系统。在电磁感应系统中，电力发送侧与电力接收侧之间的耦合程度非常高，并且有可能实现高效馈电。然而，需要将电力发送侧与电力接收侧之间的耦合系数保持为高。因此，当电力发送侧与电力接收侧之间的距离长时，或者当位置不对准时，电力发送侧与电力接收侧的线圈之间的电力传输效率（下称“线圈间效率”）大大恶化。

另一种是称作磁谐振系统的技术。该技术的一个特点是，充分利用了谐振现象，因而甚至很小的磁通量也允许作为由馈电源与馈电目标共享的磁通量。在磁谐振系统中，即使当耦合系数小的时候，如果品质因数（Q因数）高，则线圈间效率也不恶化。Q因数是表示具有电力发送侧或电力接收侧的线圈的电路中的能量保留与能量损耗之间的关系的指数（指示出谐振电路的谐振的强度）。即，发送侧线圈与接收侧线圈之间的轴线对准是不必要的，并且电力发送侧与电力接收侧的位置和距离的灵活性高。

非接触式电力传输系统中的重要因素之一是针对金属异物的发热的对策。无论该系统是电磁感应系统还是磁谐振系统，在非接触式馈电中，如果在电力发送侧与电力接收侧之间存在金属，就有可能在金属中产生涡电流并引起金属的发热。作为针对这种发热的对策，已提出了很多用于检测金属异物的技术。例如，已知一些使用光学传感器或温度传感器的技术。然而，在使用传感器的检测方法中，与在磁谐振系统中一样，当馈电范围广时，成本高。另外，例如，在温度传感器的情况下，温度传感器的输出结果取决于其周围环境的热导率，这对电力发送侧和电力接收侧的装置施加了设计限制。

为了解决这个问题，已提出了以下技术。具体地说，金属异物的存在与否是通过监视当金属异物侵入电力发送侧与电力接收侧之间时的参数（电流、电压等）的变化来确定的。这种技术能够降低成本而无需施以设计限制等。例如，日本专利特开No.2008-206231（专利文献1）提出了一种基于在电力发送侧与电力接收侧之间的通信中的调制程度（关于幅度与相位的变化的信息）来检测金属异物的方法。另外，日本专利特开No.2001-275280（专利文献2）提出了一种基于涡电流损耗来检测金属异物的方法（基于DC（直流）-DC效率的异物检测）。

发明内容

然而，在专利文献1和2提出的技术中，未考虑电力接收侧的金属底盘的影响。考虑到一般便携式装置的充电，在便携式装置中使用某种金属（金属底盘、金属部件等）的可能性大，并且难以分辨参数的变化是由于“金属底盘等的影响”还是由于“金属异物的混入”。例如，在专利文件2的情况下，不清楚涡电流损耗是在便携式装置的金属底盘中引起的还是由于在电力发送侧与电力接收侧之间混入了金属异物引起的。如上所述，可以认为专利文献1和2提出的技术不能以高精确度检测金属异物。

本公开需要在不新提供传感器的情况下检测线圈附近存在的金属异物并且提高检测的精确度。

根据本公开的一个实施例，提供了一种检测装置，所述检测装置包括：线圈，所述线圈被配置为电磁耦合到外部；谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种电力接收装置，所述电力接收装置包括：线圈，所述线圈被配置为用于从外部接收电力；谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。