本公開涉及具備檢測線圈間的異物的異物檢測裝置并且用于以非接觸方式傳輸功率的無線功率傳輸?shù)乃碗娧b置。

背景技術：

近年來，在便攜電話機、電動汽車等伴有移動性的電子設備、EV(Electric Vehicle：電動汽車)設備中，為了進行無線充電，正在開發(fā)使用線圈間的感應耦合的無線功率傳輸技術。無線功率傳輸系統(tǒng)具備送電裝置和受電裝置，所述送電裝置具有包括送電線圈的送電天線，所述受電裝置具有包括受電線圈的受電天線。無線功率傳輸系統(tǒng)通過受電線圈捕捉由送電線圈生成的磁場，由此能夠不使電極直接接觸而傳輸功率。

專利文獻1公開了這樣的無線功率傳輸系統(tǒng)的一例。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻1：美國專利申請公開第2012/0077537號說明書

技術實現(xiàn)要素：

但是，在上述現(xiàn)有技術中，在送電線圈與受電線圈之間進入了異物時，不使用按比較長的時間間隔(例如約數(shù)秒的間隔)發(fā)送的受電功率的數(shù)據(jù)的話則無法檢測異物的進入。希望有一種能夠不使用受電功率的數(shù)據(jù)而檢測異物進入的送電裝置。

本公開的一個技術方案涉及的送電裝置，以非接觸方式對具備受電諧振器的受電裝置傳輸交流的送電功率，所述送電裝置具備：送電諧振器，其與所述受電諧振器電磁耦合來傳輸所述送電功率；逆變器電路，其生成 向所述送電諧振器輸出的所述送電功率；以及送電控制電路，其基于從所述受電裝置輸入的表示所述受電裝置內的電壓的值的信息來調整決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q，控制所述逆變器電路輸出的所述送電功率的大小。所述送電控制電路，在從送電開始起經(jīng)過預定的時間所述送電功率收斂于預定的范圍內的狀態(tài)下，算出作為第1單位時間的起點的第1時刻t1的送電功率P(t1)和作為所述第1單位時間的終點的第2時刻t2的送電功率P(t2)，保持作為第2單位時間的起點的第3時刻t3的決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q(t3)和作為所述第2單位時間的終點的第4時刻t4的決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q(t4)，算出功率差ΔP＝P(t2)-P(t1)和控制參數(shù)之差ΔQ＝Q(t4)-Q(t3)，在所述功率差ΔP為第1閾值以上且所述控制參數(shù)之差ΔQ的絕對值為第2閾值以上的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間存在負載，使所述逆變器電路減少所述送電功率，在所述功率差ΔP小于第1閾值的情況下或者所述控制參數(shù)之差ΔQ的絕對值小于第2閾值的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間不存在負載，使所述逆變器電路繼續(xù)進行與所述送電功率相同功率的功率輸送。

這些總括性或具體的技術方案可以由系統(tǒng)、方法、集成電路、計算機程序或記錄介質來實現(xiàn)?；蛘撸部梢杂上到y(tǒng)、裝置、方法、集成電路、計算機程序和記錄介質的任意組合來實現(xiàn)。

根據(jù)本公開的一個技術方案，能夠不使用從受電裝置按較長的定期的間隔(例如，約數(shù)秒的間隔)發(fā)送的受電功率的數(shù)據(jù)，判斷在送電線圈與受電線圈之間是否進入了異物。另外，能夠實現(xiàn)高精度地辨別送電線圈與受電線圈之間的位置偏離和異物進入的送電裝置。

附圖說明

圖1是本公開的實施方式1涉及的無線功率傳輸系統(tǒng)的構成圖。

圖2是表示本公開的實施方式1涉及的逆變器電路的構成例的圖。

圖3A是表示本公開的實施方式1涉及的逆變器電路的工作的一例的 圖。

圖3B是表示本公開的實施方式1涉及的逆變器電路的工作的另一例的圖。

圖4是本公開的實施方式1的變形例涉及的無線功率傳輸系統(tǒng)的構成圖。

圖5A是本公開的實施方式1涉及的送電線圈和受電線圈的概略配置圖。

圖5B是本公開的實施方式1涉及的送電線圈和受電線圈的概略配置圖。

圖5C是本公開的實施方式1涉及的送電功率的時間變化的圖。

圖6是表示本公開的實施方式1涉及的送電諧振器以及受電諧振器的等效電路的圖。

圖7是表示本公開的實施方式1中的工作的流程圖。

圖8是本公開的實施方式2涉及的無線功率傳輸系統(tǒng)的構成圖。

圖9是表示具有顯示部的送電裝置的例子的圖。

圖10是表示本公開的實施例涉及的通過橢圓的方程式來決定閾值的例子的圖。

圖11是表示本公開的實施例涉及的通過一次方程式來決定閾值的例子的圖。

附圖標記說明

0直流電源

1送電裝置

2送電諧振器

2a送電線圈

3受電諧振器

3a受電線圈

4受電電路

5負載

6受電裝置

7發(fā)送電路

10逆變器電路

14存儲器

15送電控制電路

16接收電路

18DC-DC轉換器

19顯示部

20傳感器電路

21～24開關元件

1000異物

具體實施方式

(成為本公開的基礎的見解)

在說明本公開的實施方式之前，說明成為本公開的基礎的見解。

首先，說明“異物”的定義。在本公開中，“異物”是指在位于無線功率傳輸系統(tǒng)中的送電線圈、異物檢測用的線圈或受電線圈的附近時因在線圈間輸送的功率而發(fā)熱的金屬等物體。

對于在“背景技術”一欄中記載的無線功率傳輸系統(tǒng)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)會產(chǎn)生以下的問題。

在無線功率傳輸系統(tǒng)中，在進行功率傳輸時若在送電線圈與受電線圈之間存在金屬等異物，則會發(fā)生在異物產(chǎn)生渦電流并使之加熱的風險。因此，為了安全且高效地進行無線功率傳輸，希望設置檢測送電線圈與受電線圈之間的異物的功能。

在專利文獻1的無線功率傳輸系統(tǒng)中，受電裝置將表示從送電裝置接受的功率(以下，有時稱為“受電功率”。)的值Pr1的數(shù)據(jù)發(fā)送給送電裝置。送電裝置檢測此時的送電功率的值Ps1。送電裝置使用受電功率的 值Pr1和送電功率的值Ps1，算出傳輸效率η(＝受電功率Pr1/送電功率Ps1)。如果傳輸效率η低于預定的閾值，則送電裝置判斷為在送電線圈與受電線圈之間存在異物。

傳輸效率η在效率為100％時為1，因此傳輸效率的變形式1-η表示減少率。因此，傳輸效率的變形式1-η是與送電功率的值Ps1和受電功率的值Pr1的功率差ΔP1(＝Ps1-Pr1)實質上相同的意思。由此，專利文獻1的上述方法換言之可以是如下方法：當送電功率的值Ps1與受電功率的值Pr1的功率差ΔP1(＝Ps1-Pr1)超過預定的閾值ΔPth1時，判斷為在送電線圈與受電線圈之間存在異物。

另一方面，以無線方式進行充電的設備多數(shù)進行遵循無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium：WPC)制定的Qi標準的功率傳輸。在Qi標準中，按約數(shù)秒(sec)的間隔向送電裝置傳送表示受電裝置感知到的受電功率的值Pr2的信息(數(shù)據(jù))。進而，按約250毫秒(msec)的間隔向送電裝置傳輸表示受電裝置感知到的受電功率的電壓的值的數(shù)據(jù)。即，受電裝置以比通知受電功率的值的頻度高的頻度將電壓的值通知給送電裝置。在此，“受電功率的電壓”是指傳輸?shù)绞茈娧b置的功率(也即電功率，電壓與電流之積)的電壓。以下有時將該電壓稱為“受電電壓”。在Qi標準中，該電壓是通過受電裝置內的整流電路整流后的電壓。

送電裝置按約數(shù)秒的間隔算出受電裝置感知到受電功率時的送電功率的值Ps2與所傳輸?shù)氖茈姽β实闹礟r2的功率差ΔP2(＝Ps2-Pr2)。當該功率差ΔP2超過預定的閾值ΔPth2時，送電裝置判斷為在送電線圈與受電線圈之間存在異物。

送電裝置調整向受電裝置傳輸?shù)墓β剩允沟冒?50msec的間隔高速傳輸?shù)氖茈婋妷旱闹第吔谑茈娧b置要求的電壓(例如，5V±0.04V)。其結果是，按約數(shù)百msec～數(shù)秒的間隔，受電電壓趨近于受電裝置要求的電壓。

如此，在專利文獻1公開的系統(tǒng)或者遵循Qi標準的系統(tǒng)中，使用送電功率的值與受電功率的值之差ΔP1或者ΔP2，判斷在送電線圈與受電線圈 之間是否存在異物。

然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在上述的使用送電功率的值與受電功率的值之差ΔP1或ΔP2的以往的異物檢測方法中會產(chǎn)生以下的問題。

首先，作為前提，使上述功率差ΔP1或ΔP2擴大的主要原因有兩個。第一個原因是送電線圈和受電線圈產(chǎn)生位置偏離。位置偏離是指送電線圈與受電線圈的相對的位置關系從能夠實現(xiàn)良好的電磁耦合的關系(例如兩個線圈正對的狀態(tài))偏離。第二個原因是在送電線圈與受電線圈之間進入金屬等異物。

在適用上述的專利文獻1的系統(tǒng)進行研究時如下。在專利文獻1的系統(tǒng)中產(chǎn)生了位置偏離的情況下，送電線圈與受電線圈的電磁耦合下降，因此受電功率下降。由此，該情況下，上述功率差ΔP1擴大。另外，在送電線圈與受電線圈之間進入了異物的情況下，因為功率被異物吸引，所以受電功率也下降。由此，在該情況下上述功率差ΔP1也擴大。

另一方面，在適用上述的Qi標準的系統(tǒng)進行研究時如下。在Qi標準的系統(tǒng)中，與專利文獻1的系統(tǒng)同樣，在產(chǎn)生了位置偏離的情況下和在送電線圈與受電線圈之間進入了異物的情況的任一情況下，由于與上述同樣的理由，受電電壓都下降。

而且，在Qi標準的系統(tǒng)中，為了使已下降的受電電壓恢復到原來的電壓，送電裝置使送電功率增加。其結果是，產(chǎn)生了位置偏離之后的送電功率比產(chǎn)生位置偏離之前的送電功率大。因為同樣的理由，送電線圈與受電線圈之間進入了異物之后的送電功率比送電線圈與受電線圈之間進入異物之前的送電功率大。

在Qi標準的系統(tǒng)中，受電電壓按約數(shù)百msec～數(shù)秒的間隔被調整成趨近于受電裝置的要求電壓。由此，按約數(shù)百msec～數(shù)秒的間隔，受電功率也被調整成大致恒定。其結果是，產(chǎn)生了位置偏離之后的受電功率成為與產(chǎn)生位置偏離之前的受電功率大致相同的值。同樣，送電線圈與受電線圈之間進入了異物之后的受電功率，也成為與在送電線圈與受電線圈之間進入異物之前的受電功率大致相同的值。

根據(jù)以上所述，在產(chǎn)生位置偏離的前后以及送電線圈與受電線圈之間進入異物的前后，受電功率的值Pr2大致恒定而送電功率的值Ps2增加。因此，送電功率的值Ps2與受電功率的值Pr2的功率差ΔP2(＝Ps2-Pr2)擴大。根據(jù)這樣的機制，在產(chǎn)生了位置偏離的情況下和進入了異物的情況下，功率差ΔP2(＝Ps2-Pr2)都擴大。

然而，本發(fā)明人在上述的專利文獻1的系統(tǒng)和Qi標準的系統(tǒng)中，都發(fā)現(xiàn)了存在如下情況：產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔPc和進入了異物時的功率差ΔPo成為大致相同的值(ΔPc≒ΔPo)。即，發(fā)現(xiàn)了存在如下情況這一新的問題：在上述的專利文獻1的系統(tǒng)和Qi標準的系統(tǒng)中，都無法區(qū)分產(chǎn)生了線圈間的位置偏離的情況和線圈間進入了異物的情況。

一般而言，在產(chǎn)生了位置偏離的情況下，僅在沒有異物時，才希望考慮用戶的便利性而不使送電功率的供給停止地驅動受電裝置。另一方面，在送電線圈與受電線圈之間進入了異物的情況下，因為存在過熱的可能性，所以從安全性的觀點出發(fā)希望停止送電功率的供給。

由此，希望能夠區(qū)分產(chǎn)生了位置偏離的情況和送電線圈與受電線圈之間進入了異物的情況。若無法進行上述區(qū)分，則會產(chǎn)生如下問題：例如在沒有異物進入而產(chǎn)生了位置偏離的情況下停止了送電功率的供給，損害了用戶的便利性。

而且，在Qi標準的系統(tǒng)中，送電裝置取得受電功率的值的間隔長約數(shù)秒。因此，有可能無法立即取得異物進入之后的受電功率的值。該情況下，無法立即檢測在判斷為在送電線圈與受電線圈之間沒有異物而繼續(xù)送電之后才進入的異物。其結果是，有可能會使該異物加熱。

因此，希望有一種能高精度地辨別線圈間的位置偏離和線圈間進入異物的送電裝置。另外，希望有一種不使用從受電裝置按較長的定期的間隔(例如，約數(shù)秒的間隔)通知的受電功率的值而能夠判斷線圈間是否進入了異物的送電裝置。

根據(jù)以上的考察，本發(fā)明人想到了以下公開的各技術方案。

本公開的一個技術方案涉及的送電裝置，以非接觸方式對具備受電諧 振器的受電裝置傳輸交流的送電功率，所述送電裝置具備：

送電諧振器，其與所述受電諧振器電磁耦合來傳輸所述送電功率；

逆變器電路，其生成向所述送電諧振器輸出的所述送電功率；以及

送電控制電路，其基于從所述受電裝置輸入的表示所述受電裝置內的電壓的值的信息來調整決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)，控制所述逆變器電路輸出的所述送電功率的大小，

所述送電控制電路，

在從送電開始起經(jīng)過預定的時間所述送電功率收斂于預定的范圍內的狀態(tài)下，

算出作為第1單位時間的起點的第1時刻t1的送電功率P(t1)和作為所述第1單位時間的終點的第2時刻t2的送電功率P(t2)，

保持作為第2單位時間的起點的第3時刻t3的所述送電功率的電壓值V(t3)和作為所述第2單位時間的終點的第4時刻t4的所述送電功率的電壓值V(t4)，

算出功率差ΔP＝P(t2)-P(t1)和電壓值之差ΔV＝V(t4)-V(t3)，

在所述功率差ΔP為第1閾值以上且所述電壓值之差ΔV為第2閾值以上的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間存在負載，使所述逆變器電路減少所述送電功率，

在所述功率差ΔP小于第1閾值的情況下或者所述電壓值之差ΔV小于第2閾值的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間不存在負載，使所述逆變器電路繼續(xù)進行與所述送電功率相同功率的功率輸送。

在送電線圈與受電線圈之間沒有進入異物而僅產(chǎn)生了位置偏離的情況下，因為不存在異物，所以送電線圈的阻抗(負載)的變動小。另一方面，在送電線圈與受電線圈之間進入了異物的情況下，因為異物成為負載，所以阻抗的變動大。

根據(jù)上述物理性質，定性而言，可知：即使功率差△P相同，相比于產(chǎn)生了線圈間的位置偏離時，在線圈間進入了異物時的阻抗(負載)的變動大，送電電壓的變動也大。著眼于該情況，本發(fā)明人通過使用功率差△ P和電壓值之差(電壓差)ΔV這兩方的參數(shù)進行評價，找到了能夠高精度地辨別是產(chǎn)生了位置偏離還是異物進入了線圈間的方法。

根據(jù)上述技術方案，通過基于功率差△P和電壓差ΔV這兩方的參數(shù)進行評價，即使在產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔPc和進入了異物時的功率差ΔPo成為大致相同的值(ΔPc≒ΔPo)的情況下，也就是說即使在功率差△P接近預定的閾值ΔPth的情況下，也能夠高精度地辨別是產(chǎn)生了位置偏離還是線圈間進入了異物。

進而，因為基于送電裝置中的功率差△P和電壓差ΔV進行上述判斷，所以不需要例如按約數(shù)秒的較長間隔取得從受電裝置傳輸?shù)氖茈姽β实臄?shù)據(jù)。通過按比數(shù)秒足夠短的間隔(例如，數(shù)毫秒的間隔)進行功率差ΔP和電壓差ΔV的算出，能夠立即判斷在送電線圈與受電線圈之間是否進入了異物。

此外，也可以取代送電裝置中的電壓V而使用決定電壓V的其他控制參數(shù)Q來進行同樣的判定。這樣的控制參數(shù)例如可以是決定從逆變器電路輸出的電壓的輸出時間比的參數(shù)和該電壓的頻率的至少一方。在此“輸出時間比”是指電壓具有不為零的值的期間相對于周期的比例。決定輸出時間比的參數(shù)例如可以是從送電控制電路向全橋式逆變器電路中的2個開關元件輸出的2個脈沖信號的相位差或各脈沖信號的占空比。在直流電源與逆變器電路之間連接有DC-DC轉換器的技術方案中，也可以是決定DC-DC轉換器的輸出電壓的參數(shù)。控制參數(shù)Q例如可以是由送電控制電路基于送電電壓與受電電壓之差而決定并記錄(保持)在存儲器等記錄介質中的值?；蛘?，控制參數(shù)Q也可以是由傳感器電路計測出的送電裝置內的電壓或頻率等的值。關于上述各技術方案的具體例，在后面敘述。

以下，參照附圖對本公開的實施方式進行詳細說明。此外，以下說明的實施方式都示出了總括性或具體的例子。以下的實施方式中示出的數(shù)值、形狀、材料、構成要素、構成要素的配置以及連接形態(tài)、步驟、步驟的順序等是一例，并非限定本公開的意思。在本說明書中說明的各種技術方案在不發(fā)生矛盾的范圍內可以互相組合。另外，關于以下的實施方式中的構 成要素中的未記載在表示最上位概念的獨立權利要求中的構成要素，是作為任意的構成要素而說明的。在以下的說明中，具有實質上相同或類似的功能的構成要素以相同的參照附圖標記來表示，有時省略說明。

(實施方式1)

<構成>

圖1是表示本公開的實施方式1的無線功率傳輸系統(tǒng)的構成的圖。該無線功率傳輸系統(tǒng)具備送電裝置1和受電裝置6。送電裝置1是具有以無線方式傳輸功率的功能的裝置。送電裝置1例如可以是進行遵循Qi標準的非接觸充電的充電器。送電裝置1具有檢測進入送電裝置1與受電裝置6之間的異物1000的功能。受電裝置2可以是接受從送電裝置1傳輸?shù)墓β识ぷ鞯碾娮釉O備或電動汽車等電動機械。在以下的說明中，作為一例，設為受電裝置2是通過從送電裝置1傳輸?shù)墓β识潆姷木哂卸坞姵氐谋銛y信息終端。

送電裝置1具備直流電源0、逆變器電路10、送電諧振器2、送電控制電路15、存儲器14以及接收電路16。受電裝置6具備受電諧振器3、受電電路4、負載5以及發(fā)送電路7。

直流電源0是輸出直流電壓的電源。直流電源0例如可以是包括將商用交流電壓變換成預定的直流電壓的AC-DC轉換器的設備。逆變器電路10是將從直流電源0輸出的直流電壓變換成交流電壓的電路。

送電諧振器2和受電諧振器3分別是包括線圈和電容器的諧振電路。將送電諧振器2中的線圈稱為“送電線圈”，將受電諧振器3中的線圈稱為“受電線圈”。在送電線圈與受電線圈相對的狀態(tài)下從送電線圈向受電線圈以非接觸方式傳輸功率。如果不需要，各諧振器也可以不包括電容器。即，也可以利用線圈自身具有的自諧振特性來形成諧振器。

送電控制電路15(以下，有時簡稱為“控制電路15”。)是控制送電裝置1的送電工作以及異物檢測工作的電路?？刂齐娐?5與逆變器電路10、接收電路16、存儲器14等其他的電路要素連接?？刂齐娐?5可以通過執(zhí)行后述的控制的CPU、MPU等處理器和生成向逆變器電路10中的各 開關元件輸入的控制信號的門驅動器的組合來實現(xiàn)。存儲器14例如可以是DRAM或SRAM等半導體存儲器。存儲器14保存控制電路15執(zhí)行的控制程序和/或由控制電路15生成的各種數(shù)據(jù)。

受電電路4具備將從受電諧振器3送來的交流功率變換成直流功率而供給到負載5的整流電路。受電電路4可以具備檢測受電裝置6內的電壓等的值的檢測電路和生成使發(fā)送電路7發(fā)送的電壓等數(shù)據(jù)而使發(fā)送電路7發(fā)送的控制電路。

發(fā)送電路7以及接收電路16是進行數(shù)據(jù)通信的電路。受電裝置6中的發(fā)送電路7按照受電電路4的指示以預定的時間間隔發(fā)送受電裝置6內的電壓等數(shù)據(jù)。送電裝置1中的接收電路16接收從發(fā)送電路7發(fā)送來的信息。

負載5例如是二次電池或高容量電容器，可以通過從受電電路4輸出的功率而充電。

從直流電源0輸入的直流功率，通過逆變器電路10變換成交流功率并供給到送電諧振器2。利用通過向送電諧振器2輸入交流功率而產(chǎn)生的電磁場，送電諧振器2與受電諧振器3電磁耦合。其結果是，交流功率從送電諧振器2向受電諧振器3傳輸。傳輸來的交流功率被送至受電電路4。受電電路4將輸送來的交流功率變換成直流功率。由受電電路4變換后的直流功率被供給到負載5。在本說明書中，將從送電裝置1傳輸?shù)慕涣鞴β史Q為“送電功率”，將受電裝置2接受的功率稱為“受電功率”。

受電電路4例如按約250msec的間隔將表示受電電路4感知到的受電功率的電壓的值的數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)送電路7。在此，“受電功率的電壓”是指由受電電路4檢測出的受電裝置6內的電壓(以下，有時稱為“受電電壓”。)。該電壓例如可以是由受電電路4整流后的電壓(以下，有時稱為“整流電壓”。)。表示所傳輸?shù)氖茈婋妷旱闹档臄?shù)據(jù)，通過送電裝置1的接收電路16而取得。控制電路15在每次取得受電電壓的數(shù)據(jù)時(例如按約數(shù)msec～數(shù)百msec的間隔)，調整從逆變器電路10輸出的送電功率，以使得受電電壓的值趨近于受電裝置6的要求電壓(例如，5V±0.04V)?？刂齐娐?5通過調整逆變器電路10所包含的多個開關元件的開關定時來 進行上述調整。該調整的結果是受電電壓例如按約數(shù)msec～數(shù)百msec的間隔趨近于要求電壓。

圖2是表示逆變器電路10的具體構成的例子的圖。該例中的逆變器電路10是全橋式的逆變器電路。如圖2所示，逆變器電路10具有多個開關元件21、22、23、24。更具體而言，逆變器電路10具有在直流電源0的高電位側連接的開關元件21及23和在直流電源0的低電位側連接的開關元件22及24。這4個開關元件21～24被劃分為在導通時輸出與所輸入的電壓相同極性的電壓的第1開關元件對(開關元件21和24)和在導通時輸出與所輸入的電壓相反極性的電壓的第2開關元件對(開關元件22和23)。各開關元件通過從控制電路15輸入的控制信號(例如脈沖信號)而切換導通(ON)狀態(tài)和非導通(OFF)狀態(tài)。

各開關元件例如可以是IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應管)等晶體管。從控制電路15輸入的控制信號可以是向各元件的柵極輸入的脈沖電壓的信號。

若將送電諧振器2和受電諧振器3的諧振頻率設為f0，則各開關元件通斷的切換頻率、即送電頻率可以設定為接近f0的值。若使各開關元件通斷的頻率變化，則送電諧振器2的阻抗變化。其結果是，受電諧振器3的輸出電壓V2的大小也變化。因此，控制電路15通過使各開關元件通斷的切換頻率變化，能夠使受電諧振器3的輸出電壓V2變化。

圖3A是表示向開關元件21～24分別輸入的控制信號S1～S4、從逆變器電路10輸出的電壓V1以及從受電諧振器3輸出的電壓V2的波形的一例的圖。在圖3A中，關于電壓V2，示出了由未圖示的平滑電容器等平滑之后的波形。關于控制信號S1～S4的各信號，電壓值相對高的狀態(tài)為激活(ON)的狀態(tài)，電壓值相對低的狀態(tài)為非激活(OFF)的狀態(tài)。在本例中，向開關元件21輸入的控制信號S1的相位與向開關元件24輸入的控制信號S4的相位一致。同樣，向開關元件22輸入的控制信號S2的相位與向開關元件23輸入的控制信號S3的相位一致?？刂菩盘朣1及S4的相位相對于 控制信號S2及S3的相位偏離半個周期。在本例中，當控制信號S1及S4激活時，電壓V1的值約為E0，當控制信號S2及S3激活時，電壓V1的值約為-E0。從受電諧振器3輸出的平滑后的電壓V2的波形成為正弦波狀。

圖3B是表示控制信號S1～S4、電壓V1、V2的波形的另一例的圖。在本例中，控制信號S1和S4的相位彼此偏離，控制信號S2和S3的相位也彼此偏離。由此，受電電壓V2的振幅比圖3A的例子中的受電電壓V2的振幅小。雖然相位的偏離量(以下，有時稱為“相位偏移量”。)可取各種值，但在圖3B的例子中設為1/4周期。控制信號S1和S2的相位彼此相反且控制信號S3和S4的相位彼此相反這一點與圖3A的例子相同。如此，通過使控制信號S4的相位相對于控制信號S1的相位偏移，并使控制信號S3的相位相對于控制信號S2的相位偏移，產(chǎn)生從逆變器電路10輸出的電壓V1的絕對值實質上為零(0)的期間，電壓V1的絕對值約為E0的期間縮短。換言之，電壓V1的輸出時間比減小。輸出時間比是1個周期中的絕對值比預定值(例如，振幅的絕對值的幾％～20％左右)大的期間的比例。電壓V1的輸出時間比在圖3A的例子中約為1(100％)，而在圖3B的例子中減少到約0.5(50％)。這樣的相位偏移的結果是，從受電諧振器3輸出的平滑后的電壓V2的振幅下降。因此，由受電電路4整流后的電壓即整流電壓也下降。

控制電路15通過調整控制信號S1與S4之間的相位差以及控制信號S2與S3之間的相位差，能夠調整從逆變器電路10輸出的電壓V1的輸出時間比。通過這樣的調整，能夠調整對負載5施加的電壓的大小。

此外，取代調整2個控制信號的相位差而調整各控制信號的占空比，也能夠實現(xiàn)同樣的控制。占空比被定義為值比0(或接近0的預定值)大的期間相對于1個周期的比例。在圖3A所示的例子中，控制信號S1～S4的占空比約為50％。通過使該占空比減小到例如25％，可得到與圖3B所示的電壓V1、V2同樣的輸出。因此，控制電路15通過控制各控制信號的占空比，也能夠控制受電電壓。

在受電裝置6的工作期間，負載5的阻抗可能會根據(jù)工作狀態(tài)而變化。 若負載5的阻抗變化，則對負載5施加的電壓也變化。因此，在向希望以恒定的電壓進行驅動的負載5供電的情況下，需要進行控制以使得受電電壓成為目標的電壓。因此，本實施方式中的控制電路15根據(jù)受電電壓來調整前述的送電頻率或者控制信號的相位偏移量或占空比。換言之，控制電路15將各開關元件通斷的切換頻率、通斷定時的相位偏移量、或決定通斷定時的各脈沖信號的占空比作為控制參數(shù)Q，控制受電諧振器3的輸出電壓的大小(即振幅)。

此外，在此作為逆變器電路10是全橋式逆變器的情況進行了說明，但也可以使用具有2個開關元件和2個電容器的半橋式逆變器。或者，還可以使用具有1個開關元件、2個電感器和2個電容器的E級放大器。在使用了半橋式逆變器或E級放大器的情況下，與上述同樣，也能夠將送電頻率或各控制信號的占空比作為控制參數(shù)Q來控制受電諧振器3的輸出電壓的大小。

控制參數(shù)Q不限定于上述的例子，是送電裝置1內的電壓或決定受電裝置6內的電壓的參數(shù)即可?？刂茀?shù)Q也可以是送電電壓的值本身。

圖4是表示本實施方式的變形例的圖。在本例中，在直流電源0與逆變器電路10之間連接有DC-DC轉換器18。DC-DC轉換器18將從直流電源0輸出的直流電壓變換成不同大小的直流電壓。在這樣的構成中，控制電路15也可以通過控制DC-DC轉換器18的升壓比或降壓比來控制受電電壓。這樣的控制例如可以通過控制向DC-DC轉換器18具有的開關元件輸入的脈沖信號的激活非激活來進行。通過使該開關元件的通斷的占空比或頻率變化，能夠使從DC-DC轉換器18輸出的電壓的大小變化。由此，從逆變器電路10輸出的電壓的大小也變化。

在這樣的技術方案中，控制參數(shù)Q可以是控制DC-DC轉換器18的控制信號的頻率或占空比?；蛘撸部梢詫腄C-DC轉換器18輸出的電壓的值本身設為控制參數(shù)Q。

<異物檢測的機制>

接著，具體說明本實施方式的異物檢測處理。

本實施方式的送電裝置1不是基于上述的Qi標準的系統(tǒng)所使用的送電功率與受電功率的功率差ΔP2，而是基于不同時刻的送電功率的功率差ΔP和決定電壓的控制參數(shù)之差ΔQ來進行異物的檢測。更詳細而言，送電控制電路15在從送電開始起經(jīng)過預定的時間送電功率收斂于預定的范圍內的狀態(tài)下，執(zhí)行以下的處理。

(1)算出作為第1單位時間的起點的第1時刻t1的送電功率P(t1)以及作為第1單位時間的終點的第2時刻t2的送電功率P(t2)。

(2)將作為第2單位時間的起點的第3時刻t3的決定送電功率的電壓的控制參數(shù)Q(t3)以及作為第2單位時間的終點的第4時刻t4的決定送電功率的電壓的控制參數(shù)Q(t4)進行保持(例如保存于存儲器等)。

(3)算出功率差ΔP＝P(t2)-P(t1)和控制參數(shù)之差ΔQ＝Q(t4)-Q(t3)。

(4)在功率差ΔP為第1閾值以上且控制參數(shù)之差ΔQ的絕對值為第2閾值以上的情況下，判斷為在受電諧振器3與送電諧振器2之間存在負載(即異物)，使逆變器電路10減少送電功率。

(5)在所述功率差ΔP小于第1閾值的情況下或者所述控制參數(shù)之差ΔQ的絕對值小于第2閾值的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間不存在負載，使所述逆變器電路繼續(xù)進行與所述送電功率相同功率的功率輸送。

此外，在上述(2)中，第2單位時間與第1單位時間既可以不同也可以相同。在以下的說明中，為了簡單起見，設為第2單位時間與第1單位時間相同(即，t3＝t1，t4＝t2)。另外，在上述(4)中，使送電功率減少的工作包括使送電停止(即使送電功率減少為0)的工作。

不同時刻的送電功率的功率差ΔP產(chǎn)生的主要原因有兩個。第一個原因是在送電線圈與受電線圈之間產(chǎn)生位置偏離。第二個原因是在送電線圈與受電線圈之間進入異物。

圖5A以及圖5B是概略性表示作為第一個原因的產(chǎn)生位置偏離前后的送電線圈2a與受電線圈3a的配置關系的例子的圖。在圖5A所示的初始 狀態(tài)下，受電裝置6靜止在送電裝置1具有的充電臺(即載置臺)上。在該狀態(tài)下，受電線圈3a的中心軸位于由送電線圈2a的最外周的部分規(guī)定的可充電區(qū)域的中央。即，送電線圈2a與受電線圈3a正對?？紤]受電線圈3a從該狀態(tài)向與軸垂直的方向滑動的情況。如圖5B所示，設為受電線圈3a在其軸到達了可充電區(qū)域的端部時停止滑動。

圖5C是表示從圖5A所示的狀態(tài)到圖5B所示的狀態(tài)為止的送電功率P的時間變化的一例的圖。在從圖5A到圖5B的過程中，送電線圈2a與受電線圈3a之間的耦合系數(shù)下降。因此，受電線圈3a接受的功率減少，受電電壓也下降。送電裝置1的控制電路15為了補償該受電電壓的下降而使送電電壓以及送電功率P增加。其結果是，如圖5C所示，送電功率P在受電線圈3a滑動的期間，隨著時間經(jīng)過而單調地增加。在受電線圈3a停止之后，耦合系數(shù)達到恒定，因此送電功率P也趨近于恒定的值。

在此，送電功率P的值例如可以是測定圖1所示的直流電源0輸出的功率而得到的值。除了直流電源0輸出的功率以外，例如也可以是在送電裝置1內的其他部位進行測定而得到的功率的值，如測定逆變器電路10輸出的功率而得到的值。同樣，后述的處理中使用的送電電壓V的值，例如也可以是圖1所示的直流電源0輸出的電壓或逆變器電路10輸出的電壓等在送電裝置1內的任意部位進行測定而得到的電壓的值。送電功率P以及送電電壓V的測定，既可以由逆變器電路10或控制電路15來進行，也可以使用專用的測定器來測定。

圖5C所示的第1時刻t1是送電裝置1的電源接通且送電功率收斂于預定的范圍內之后受電線圈3a開始移動之前的時刻。第2時刻t2是從第1時刻t1經(jīng)過預定的時間且受電線圈3a停止之后每單位時間的送電功率的變化量收斂于預定的范圍內(例如，0.1W/秒)的時刻。也即，以使得在第1時刻t1與第2時刻t2之間包含由圖5C中“●”標記所示的功率P急劇變化的全部點的方式，設定第1時刻t1和第2時刻t2。換言之，時刻t1、t2設定成能獲得因受電裝置6的移動而變化的送電功率的全部輪廓。

送電控制電路15在取得了第1時刻t1的送電功率P(t1)和第2時刻 t2的送電功率P(t2)的值時，根據(jù)送電功率P(t1)和送電功率P(t2)算出送電功率的功率差ΔP＝P(t2)-P(t1)。在圖5C所示的例子中，因為P(t2)>P(t1)，所以ΔP>0。

在此，對本實施方式中的功率差ΔP與上述的Qi標準的系統(tǒng)中的功率差ΔP2的關系進行說明。

在本實施方式中，當線圈間產(chǎn)生位置偏離時，受電電壓雖然暫且下降，但通過使送電功率的值P增加而被調整成趨近于受電裝置的要求電壓。同樣，受電功率在產(chǎn)生位置偏離時也暫且下降，但會被調整成與產(chǎn)生位置偏離之前大致相同的值。由此，增加了的送電功率ΔP的值可以說與因位置偏離導致的受電功率的減少量相等。該機制在Qi標準的系統(tǒng)中也同樣。

因此，本實施方式中的送電功率的功率差ΔP(＝P(t2)-P(t1))和Qi標準的系統(tǒng)中算出的送電功率的值Ps2與受電功率的值Pr2的功率差ΔP2(＝Ps2-Pr2)可以說是同等的值。

另一方面，在送電線圈3a與受電線圈2a之間進入了異物的情況下，與前述的產(chǎn)生了位置偏離的情況同樣，也是受電功率暫且減少，進行調整以使減少后的受電功率恢復原狀。其結果是，P(t2)>P(t1)，ΔP>0。

由此，通過設定預定的閾值ΔPth，能夠基于是否為ΔP>ΔPth來判斷在送電線圈與受電線圈之間是否進入了異物。并且，在送電線圈與受電線圈之間進入了異物的情況下，因為有過熱的可能性，所以從安全性的觀點出發(fā)例如停止送電功率的供給。

但是，在產(chǎn)生了位置偏離的情況下也可能成為ΔP>ΔPth，因此有可能會誤判斷為進入了異物。在盡管實際是產(chǎn)生了位置偏離但卻誤判斷為進入了異物的情況下，從安全性的觀點出發(fā)例如停止了送電功率的供給。在產(chǎn)生了位置偏離的情況下，本來優(yōu)選的是考慮用戶的便利性而不使送電功率的供給停止地繼續(xù)驅動受電裝置。但是，在僅基于ΔP的控制下，難以實現(xiàn)這樣的工作。

如此，在產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔPc和送電線圈與受電線圈之間進入了異物時的功率差ΔPo沒有差別的情況下，即使設定了閾值ΔPth， 也無法判別位置偏離的產(chǎn)生和異物的進入。

一般而言，雖然并非對于所有情況都成立，但具有ΔPo>ΔPc的傾向。其理由可以說明如下。

圖6是用于說明本公開的異物檢測的工作機制的送電諧振器2以及受電諧振器3的等效電路圖。在圖6所示的例子中，送電諧振器2是具有線圈Lp和電容器Cp的串聯(lián)諧振電路，受電諧振器3是具有線圈Ls和電容器Cs的串聯(lián)諧振電路。送電諧振器和受電諧振器分別不限于本例，也可以是并聯(lián)諧振電路。

在此，將送電功率設為Ptx，將受電功率設為Prx，將送電線圈Lp與受電線圈Ls之間的耦合系數(shù)設為k，將送電線圈Lp和受電線圈Ls的Q值的乘積平均設為Qm。于是，受電功率Prx能夠由以下的式(1)來表現(xiàn)。

Prx≒[1-2/(k×Qm)]×Ptx …式(1)

根據(jù)式(1)可知：若耦合系數(shù)k和Qm的至少一方因位置偏離或異物的進入而下降，則受電功率下降。該情況下，送電控制電路15為了補償丟失的功率，使控制參數(shù)Q變化以使得送電功率增加。

當產(chǎn)生了位置偏離時，主要是送電線圈Lp與受電線圈Ls之間的耦合系數(shù)k下降。另一方面，當異物進入了線圈間時，產(chǎn)生因送電線圈Lp與受電線圈Ls之間的磁場被屏蔽而導致的耦合系數(shù)k的下降和因進入了異物而導致的Qm的下降這兩個效果。

因此，與產(chǎn)生了位置偏離的情況相比，在進入了異物的情況下受電功率的下降量更大。其結果是，可以說具有相比于產(chǎn)生了位置偏離時而在進入了異物時送電功率的增加量更大的傾向。

然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有時產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔPc和線圈間進入了異物時的功率差ΔPo成為大致相同的值(ΔPc≒ΔPo)。該情況下，無法區(qū)分產(chǎn)生了位置偏離的情況和線圈間進入了異物的情況。

本發(fā)明人在研究用于解決該新問題的方法的過程中發(fā)現(xiàn)了以下情況。即，即使在產(chǎn)生了位置偏離時的送電功率之差ΔPc和線圈間進入了異物時的送電功率之差ΔPo相同的情況下，也可能在送電電壓V產(chǎn)生差別。

以下，參照表1，雖然是定性但對上述現(xiàn)象進行說明。

【表1】

表1示出了在產(chǎn)生了位置偏離的情況和產(chǎn)生了異物進入的情況的各情況下的送電功率P(t1)、P(t2)以及功率差ΔP的值的一例。更具體而言，示出了在產(chǎn)生位置偏離而功率差ΔPc成為1.25W的情況和送電線圈與受電線圈之間進入異物而功率差ΔPo成為1.25W的情況的各情況下的送電電壓V、電流I以及送電線圈的阻抗R(＝V/I)的變化。

送電功率的功率差ΔP由以下的式(2)表示。

功率差ΔP＝P(t2)-P(t1)＝V(t2)×I(t2)-V(t1)×I(t1)

＝[V(t2)]²/[R(t2)]-[V(t1)]²/[R(t1)] …式(2)

如表1所示，在產(chǎn)生了位置偏離時和進入了異物時P(t1)的值例如同為1W的情況下，根據(jù)式(2)的右邊，[V(t1)]²/[R(t1)]的值相同。通常，產(chǎn)生位置偏離以及異物進入之前的P(t1)的值比產(chǎn)生了位置偏離以及異物進入之后的P(t2)小。與P(t2)相比，位置偏離之前的P(t1)的值和異物進入之前的P(t1)的值可以說大致相等。

由此，功率差ΔP隨著[V(t2)]²/R(t2)的變化而變化。

但是，在此，因為對功率差ΔP相同的2個情況進行比較，所以根據(jù)式(2)的右邊，[V(t2)]²/R(t2)也相同。該情況下，因為以使[V(t2)]²/R(t2)恒定的方式變化，所以R(t2)越大則V(t2)就越大。

在表1所示的例子中，產(chǎn)生了位置偏離時的阻抗R(t2)為1Ω。另一方面，進入了異物時的阻抗R(t2)為2.25Ω。如此，可知進入了異物時的阻抗R(t2)比產(chǎn)生了位置偏離時的阻抗R(t2)大。

由此，在功率差ΔP相同的情況下，關于V(t2)，進入了異物時(2.25V) 比產(chǎn)生了位置偏離時(1.5V)大。

在此，R(t2)變大是指從R(t1)向R(t2)的變化、即送電線圈的阻抗R的變動也變大。另外，V(t2)變大是指從V(t1)向V(t2)的變化、即送電電壓V的變動也變大。

即，在產(chǎn)生了位置偏離的情況下，因為在送電線圈與受電線圈之間沒有異物，所以送電線圈的阻抗的變動小。另一方面，在進入了異物的情況下，因為送電線圈與受電線圈之間的異物成為負載，所以阻抗的變動大。

根據(jù)上述的物理性質，定性而言，可知：即使功率差△P相同，相比于產(chǎn)生了位置偏離時，在進入了異物時，阻抗R的變動大，送電電壓V的變動(也簡稱為電壓值之差ΔV)也大。

著眼于此，本發(fā)明人找到了如下的方法：通過以功率差△P和電壓值之差ΔV這兩方的參數(shù)進行評價，能夠高精度地辨別是產(chǎn)生了送電線圈與受電線圈的位置偏離還是在送電線圈與受電線圈之間進入了異物。

在此，在決定送電電壓V的控制參數(shù)之差ΔQ和送電電壓之差ΔV之間具有一對一的對應關系。由此，能夠將控制參數(shù)之差ΔQ替換成送電電壓之差ΔV。

如上所述，通過以功率差△P和控制參數(shù)之差ΔQ這兩方的參數(shù)進行評價，能夠高精度地辨別是產(chǎn)生了位置偏離還是進入了異物。

<識別位置偏離和異物進入的工作的流程圖>

圖7是表示本實施方式的識別位置偏離和異物進入的工作的一例的流程圖。參照圖7來說明本實施方式的識別位置偏離和異物進入的工作。

首先，當接收到用戶的送電開始指令時，送電控制電路15為了開始送電，從存儲器14讀出決定送電電壓的控制參數(shù)Q的初始值(例如，送電頻率：100kHz，相位差：170度)。然后，以上述控制參數(shù)值來開始送電(步驟S1)。

在此，用戶的送電開始指令例如可以是通過用戶接通直流電源0的開關而向送電控制電路15發(fā)送的信號。或者，可以是通過將內置有受電諧振器3、受電電路4、負載5的受電裝置6(終端)放置在送電裝置1的充電 臺上而向送電控制電路15發(fā)送的送電觸發(fā)。進而，也可以是在完成了送電線圈2與受電線圈3的位置對準時向送電控制電路15發(fā)送的信號。

在送電開始后，送電控制電路15一邊進行送電一邊如上所述調整控制參數(shù)Q以使得向負載5的輸出電壓恒定。然后，送電控制電路15待機，直到送電功率處于預定的范圍內并成為穩(wěn)定狀態(tài)(步驟S2)。由此，具有防止因送電開始時的電壓和/或功率的初始變動而引起的異物檢測處理的誤判定的效果。

然后，轉移到異物檢測處理(步驟S3)。在異物檢測處理中，送電控制電路15將送電功率P(t)的數(shù)據(jù)按采樣間隔Δt逐次記錄于存儲器。但是，因為存儲區(qū)域有限，所以例如按Δt＝1秒并以排列要素數(shù)為10而記錄從當前到過去10秒前為止的數(shù)據(jù)。通過如此僅保持預定期間的數(shù)據(jù)，能夠節(jié)省存儲器區(qū)域。每次記錄時，送電控制電路15都判定送電功率P(t)是否增加(步驟S4)。在送電功率P(t)增加了的情況下，送電控制電路15將即將該增加之前的時刻設為第1時刻t1，將P(t1)的值記錄為變量P1，將Q(t1)的值記錄為變量Q1(步驟S5)。在該時間點無法判定是進入了異物還是終端的位置發(fā)生了偏離。

接著，轉移到靜止狀態(tài)檢測處理(步驟S6)。在靜止狀態(tài)檢測處理中，送電控制電路15判斷送電功率P(t)隨時間的變化是否足夠小。在異物進入送電線圈與受電線圈之間的瞬間，送電功率增加，但進入后異物在線圈間靜止時，送電功率的增加馬上停止，平息在穩(wěn)定狀態(tài)。也即，送電功率P(t)隨時間的變化減小。將該時間點設為t2，送電控制電路15將P(t2)的值記錄為變量P2，將Q(t2)的值記錄為變量Q2(步驟S7)。

當以上的處理完成時，使用變量P2和P1，能夠計算異物進入或產(chǎn)生位置偏離的前后的功率差。另外，使用變量Q2和Q1，能夠計算異物進入或產(chǎn)生位置偏離的前后的控制參數(shù)之差。由此，送電控制電路15計算ΔP＝P2-P1以及ΔQ＝Q2-Q1(步驟S8)。

接著，轉移到異物判定處理(步驟S9)。在異物判定處理中，送電控制電路15在ΔP和ΔQ的至少一方收斂于與ΔP和ΔQ分別關聯(lián)的預定范 圍內的情況下，判定為產(chǎn)生了位置偏離(步驟S12)。該情況下，返回到步驟S4來繼續(xù)送電。另一方面，在ΔP和ΔQ這兩方從與ΔP和ΔQ分別關聯(lián)的預定范圍偏離的情況下，送電控制電路15判定為進入了異物(步驟S10)。該情況下，送電控制電路15停止送電(步驟S11)。

此外，穩(wěn)定時的送電功率P可能會因受電終端的種類而異。另外，控制參數(shù)Q的舉動也可能會因位置偏離或異物進入的程度而異。因此，也可以使用將ΔP和ΔQ分別除以時間t1時的P(t1)和Q(t1)的值而得到的以下的標準化后的評價參數(shù)X、Y來進行判定。

X＝ΔP/P(t1)

Y＝ΔQ/Q(t1)

將X稱為第1評價參數(shù)，將Y稱為第2評價參數(shù)。通過使用這些評價參數(shù)，能夠抑制因終端的種類、或者位置偏離或異物進入的程度的差異而引起的評價參數(shù)的值的不均，能夠進一步降低誤檢測的概率。關于該效果的詳細內容在后述的實施例中說明。

在本實施方式中，說明了使用決定送電電壓V的控制參數(shù)Q的例子，但也可以如上所述使用送電電壓V本身。在該情況下，根據(jù)同樣的處理，也能夠識別位置偏離和異物進入。

如上所述，根據(jù)本實施方式，使用送電功率之差△P、以及送電電壓之差ΔV和控制參數(shù)之差ΔQ的任一方這2個參數(shù)，對位置偏離的產(chǎn)生以及向線圈間進入異物進行評價。由此，即使在產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔPc和送電線圈與受電線圈之間進入了異物時的功率差ΔPo成為大致相同的值(ΔPc≒ΔPo)的情況下，也就是說即使在送電功率之差△P接近預定的閾值ΔPth的情況下，也能夠高精度地辨別是產(chǎn)生了線圈間的位置偏離還是線圈間進入了異物。

在本實施方式的異物檢測方法中，在送電裝置1側算出送電功率之差△P以及送電電壓之差ΔV或控制參數(shù)之差ΔQ，因此不需要從受電裝置6取得受電功率的數(shù)據(jù)。也即，沒有用于取得受電功率的數(shù)據(jù)的時間上的制約(例如，最大約數(shù)秒的待機時間)。因此，能夠在送電裝置1側任意地 設定第1時刻t1以及第2時刻t2。由此，在任何時間均能判斷在送電線圈與受電線圈之間是否進入了異物。

(實施方式2)

圖8是表示實施方式2的無線功率傳輸系統(tǒng)的概略構成圖。本實施方式在送電裝置1具備測定控制參數(shù)Q的傳感器電路20(簡稱為傳感器)這一點上不同于實施方式1。

在實施方式1中，送電控制電路15通過使控制參數(shù)Q變化來使逆變器電路10的輸出波形變化?？刂茀?shù)Q如前所述，例如可以是決定從逆變器電路10輸出的送電電壓的輸出時間比的參數(shù)和頻率中的至少一方。決定送電電壓的輸出時間比的參數(shù)例如可以是從送電控制電路15向逆變器電路10輸出的2個脈沖信號的相位差或各脈沖信號的占空比。

但是，可能存在如下情況：即使為了使送電電壓成為目標值而使控制參數(shù)Q變化，逆變器電路10也會受到噪聲和/或周圍溫度的影響而以與目標電壓不同的電壓進行工作。

因此，在實施方式2中，將測定控制參數(shù)Q的傳感器20設置在送電裝置1內，由傳感器20測定實際的控制參數(shù)Q的值加以利用。由此，能夠準確地保持(例如記錄于存儲器)異物進入時的控制參數(shù)Q的變化量。

若將傳感器的輸出設為S(t)，則本實施方式的控制電路15根據(jù)第1時刻t1的傳感器輸出S(t1)和第2時刻t2的傳感器輸出S(t2)，計算傳感器輸出之差ΔS＝S(t2)-S(t1)。通過將傳感器輸出之差ΔS與上述的控制參數(shù)之差ΔQ進行替換，能夠高精度地辨別是產(chǎn)生了送電線圈與受電線圈的位置偏離還是在送電線圈與受電線圈之間進入了異物。另外，在任何時間均能判斷在送電線圈與受電線圈之間是否進入了異物。

如上所述，穩(wěn)定時的傳感器輸出S可能因受電終端的種類而異。因此，也可以使用標準化成Z＝ΔS/S(t1)的評價參數(shù)來進行判定。如此，能夠抑制評價參數(shù)的值因終端的種類而發(fā)生變化，能夠降低誤檢測的概率。

(其他實施方式)

對于在此之前說明的功率P以及控制參數(shù)Q等的取得時刻t1、t2(以 及t3、t4)，也可以動態(tài)地變更。由此，可以實現(xiàn)檢測精度的進一步提高。實施方式1以及2涉及的送電裝置1，也可以將由接收電路16從受電裝置6接受的受電功率的值與其目標值的誤差減小為比預定的值小的時間點設為第2時刻t2。如此，能夠切實地核查伴隨送電功率增加的受電功率的增加量，能夠提高檢測精度。另外，也可以將從受電裝置6接受的受電功率與目標值的誤差變化為比預定的值大的時間點以前的時刻設為第1時刻t1。如此，具有能夠降低在功率變動微小的情況下發(fā)生異物檢測處理中的誤工作的可能性的效果。

在異物檢測時停止了送電的情況下，雖然能夠確保用戶的安全性，但在重新進行送電時會再次產(chǎn)生發(fā)熱的危險性。通過在本公開的實施方式的送電裝置檢測到異物時將表示檢測到異物這一情況的判定標志(flag)記錄于存儲器等，并將功率P(t2)以及控制參數(shù)Q(t2)繼續(xù)保持于存儲器，能夠避免上述危險性。由于在存儲器中記錄有表示曾存在異物這一情況的數(shù)據(jù)，所以在停止了送電之后也能夠進行控制以使得在異物被去除之前不開始送電。由此，具有能夠確保使用者的安全性的效果。萬一在異物未被去除而直接開始了送電的情況下，通過參照在送電停止時記錄的數(shù)據(jù)，對再送電時的P(t)和Q(t)進行比較，也能夠判定異物是否依然存留。其結果是，在再次送電后也能夠立即再次執(zhí)行送電停止處理，能夠降低發(fā)熱的風險。

由于人眼看不見磁場的分布，所以也可以在送電裝置1或受電裝置6還設置顯示部(LED和/或液晶畫面等)，通過在停止了送電時變更顯示部的狀態(tài)來在視覺上向用戶通知危險。例如，如圖9所示，送電裝置1也可以還具備顯示部19(LED等燈)。在本例中，送電控制電路15例如在檢測到異物而停止送電時，進行變更顯示部19的顯示狀態(tài)(例如，顏色或亮度)的控制。由此，用戶能夠獲知有異物進入，能夠提高安全性。也可以取代顯示部19而變更受電裝置6的顯示部(例如，LED等燈或顯示器)的顯示狀態(tài)?；蛘?，也可以從送電裝置1或受電裝置6具備的揚聲器以聲音信息向用戶通知異物的存在。

(實施例1)

接著，說明本公開的實施例。

以使送電線圈(外形12mm×50mm)與受電線圈正對的狀態(tài)作為初始狀態(tài)，對

1)使送電線圈和受電線圈在水平方向偏離0mm、6mm、12mm的情況、

2)在送電線圈與受電線圈之間按以下的6種組合使異物進入的情況分別測定了功率差ΔP以及電壓差ΔV。

受電線圈對于A類型(SOC＝40％)、B類型(SOC＝60％)、C類型(40×30mm，SOC＝70％)和線圈形狀及充電狀態(tài)(State of Charge)，選定各種條件的線圈。為此，如前所述，進行標準化處理而使終端的個體差異減小。作為金屬異物，使用了直徑15mm的鐵片和直徑22mm的鋁環(huán)。在此，SOC表示被充電的電池的余量。最終消耗在線圈間傳輸?shù)哪芰康氖请姵?。電池的負載電阻值隨著余量而變化。由此，在本實施例中，為了表示即使電池的負載電阻值變化也能夠適用本實施例的判別法，提示了在不同的SOC下測定的數(shù)據(jù)。

將測定結果示出在圖10中。圖中凡例的“移動(move)”示出產(chǎn)生了位置偏離時的結果，“鐵(steel)”示出進入了異物(鐵片)時的結果，“鋁(aluminum)”示出進入了異物(鋁環(huán))時的結果。橫軸示出標準化后的功率差ΔP，縱軸示出標準化后的電壓差ΔV。

如上所述，定性而言，產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔP多數(shù)比進入了異物時的功率差ΔP小。因此，如圖10所示，例如有時如果若ΔP<0.2則可以判斷為產(chǎn)生位置偏離，如果ΔP≧0.2則可以判定為進入了異物。

但是，根據(jù)異物的大小以及送電線圈和受電線圈的形狀和/或材質，有時產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔP和進入了異物時的功率差ΔP成為相同程度的值。

圖10的a點(受電線圈C/“移動”)和b點(受電線圈C/“鐵”)的功率差ΔP接近。如果測定精度不良，則會判斷為a點和b點為大致相 同的功率差ΔP，有可能會無法區(qū)分a點和b點是產(chǎn)生了位置偏離時的結果還是進入了異物時的結果。

因此，通過在縱軸附加電壓差ΔV的參數(shù)，a點(受電線圈C/“移動”)和b點(受電線圈C/“鐵”)之間的歐幾里得距離增大。其結果是，能夠更明確地區(qū)分兩者。

作為區(qū)分兩者的方法，例如也可以是如下方法：在圖10中在由橢圓的方程式表示的曲線部所包圍的范圍內存在測定值的情況下判斷為終端的位置產(chǎn)生了偏離而繼續(xù)送電，在除此以外的情況下判斷為進入了異物而停止送電。

規(guī)定該范圍的閾值的曲線，也可以是相對于功率差ΔP而控制參數(shù)之差ΔQ(例如，電壓差ΔV)唯一確定的函數(shù)。規(guī)定該范圍的閾值的曲線不限定于曲線，也可以是例如圖11中由虛線所示那樣連續(xù)的直線(一次方程式)。在使用直線的情況下，具有用于判定的運算被簡化而能夠使處理高速化的效果。另外，閾值的范圍指定也可以通過曲線和直線的組合來進行。

本公開的異物檢測裝置、無線送電裝置以及無線功率傳輸系統(tǒng)不限定于上述的實施方式，例如具備以下的項目所記載的構成。

[項目1]一種送電裝置，以非接觸方式對具備受電諧振器的受電裝置傳輸交流的送電功率，所述送電裝置具備：

送電諧振器，其與所述受電諧振器電磁耦合來傳輸所述送電功率；

逆變器電路，其生成向所述送電諧振器輸出的所述送電功率；以及

送電控制電路，其基于從所述受電裝置輸入的表示所述受電裝置內的電壓的值的信息來調整決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q，控制所述逆變器電路輸出的所述送電功率的大小，

所述送電控制電路，

在從送電開始起經(jīng)過預定的時間所述送電功率收斂于預定的范圍內的狀態(tài)下，

算出作為第1單位時間的起點的第1時刻t1的送電功率P(t1)和作為所述第1單位時間的終點的第2時刻t2的送電功率P(t2)，

保持作為第2單位時間的起點的第3時刻t3的決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q(t3)和作為所述第2單位時間的終點的第4時刻t4的決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q(t4)，

算出功率差ΔP＝P(t2)-P(t1)和控制參數(shù)之差ΔQ＝Q(t4)-Q(t3)，

在所述功率差ΔP為第1閾值以上且所述控制參數(shù)之差ΔQ的絕對值為第2閾值以上的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間存在負載，使所述逆變器電路減少所述送電功率，

在所述功率差ΔP小于第1閾值的情況下或者所述控制參數(shù)之差ΔQ的絕對值小于第2閾值的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間不存在負載，使所述逆變器電路繼續(xù)進行與所述送電功率相同功率的功率輸送。

根據(jù)上述技術方案，通過基于功率差△P和控制參數(shù)之差ΔQ這兩方的參數(shù)進行評價，即使在產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔPc和進入了異物時的功率差ΔPo成為大致相同的值(ΔPc≒ΔPo)的情況下，也就是說即使在功率差△P接近預定的閾值ΔPth的情況下，也能夠高精度地辨別是產(chǎn)生了位置偏離還是線圈間進入了異物。

進而，因為基于送電裝置中的功率差△P和控制參數(shù)之差ΔQ進行上述判斷，所以不需要例如按約數(shù)秒的較長間隔取得從受電裝置傳輸?shù)氖茈姽β实臄?shù)據(jù)。通過按比數(shù)秒足夠短的間隔(例如，數(shù)毫秒的間隔)進行功率差ΔP和控制參數(shù)之差ΔQ的算出，能夠立即判斷在送電線圈與受電線圈之間是否進入了異物。

[項目2]根據(jù)項目1所述的送電裝置，

所述第2時刻t2是在從所述第1時刻t1起經(jīng)過預定的時間后且所述送電功率增加之后每預定時間的送電功率的變化量收斂于一定范圍內的時間點。

根據(jù)上述技術方案，通過將所述第2時刻t2設為在從所述第1時刻t1起經(jīng)過預定的時間后且所述送電功率增加之后每預定時間的送電功率的變化量收斂于一定范圍內的時間點，能夠高精度地判斷為在所述送電諧振器 的送電線圈與所述受電諧振器的受電線圈之間進入了異物。另外，通過使用所述功率差ΔP以及控制參數(shù)之差ΔQ，能夠高精度地辨別送電線圈與受電線圈的位置偏離和異物進入。

[項目3]根據(jù)項目1或2所述的送電裝置，

所述送電控制電路在所述功率差ΔP為所述第1閾值以上且所述控制參數(shù)之差ΔQ的所述絕對值為所述第2閾值以上的情況下，使所述逆變器電路停止所述送電功率。

根據(jù)上述技術方案，通過停止從所述逆變器電路輸送送電功率，能夠防止異物的過熱。

[項目4]根據(jù)項目1～3中任一項所述的送電裝置，

所述控制參數(shù)Q包括決定從所述逆變器電路輸出的電壓具有不為零的值的期間相對于周期的比例即輸出時間比的參數(shù)和所述電壓的頻率中的至少一方。

根據(jù)上述技術方案，通過使用決定從所述逆變器電路輸出的電壓具有不為零的值的期間相對于周期的比例即輸出時間比的參數(shù)和所述電壓的頻率中的至少一方作為控制參數(shù)Q，能夠更高精度地檢測2個線圈的位置偏離或異物的進入。

[項目5]根據(jù)項目1～4中任一項所述的送電裝置，

所述逆變器電路具有4個開關元件，

所述4個開關元件包括第1開關元件對和第2開關元件對，所述第1開關元件對在導通時輸出與所輸入的電壓相同極性的電壓，所述第2開關元件對在導通時輸出與所輸入的電壓相反極性的電壓，

所述送電控制電路對所述4個開關元件分別輸出切換導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)的脈沖信號，

所述控制參數(shù)Q包括從所述送電控制電路向所述第1開關元件對輸出的2個脈沖信號的相位差和向所述第2開關元件對輸出的另外2個脈沖信號的相位差。

根據(jù)上述技術方案，通過使用向開關元件對輸出的2個脈沖信號的相 位差作為控制參數(shù)Q，能夠更高精度地檢測2個線圈的位置偏離或異物的進入。

[項目6]根據(jù)項目1～5中任一項所述的送電裝置，

在第1評價參數(shù)X＝ΔP/P(t1)和第2評價參數(shù)Y＝ΔQ/Q(t3)分別從與所述第1評價參數(shù)和所述第2評價參數(shù)分別關聯(lián)的預定的范圍偏離時，使所述逆變器電路減少所述送電功率。

根據(jù)上述技術方案，通過進行標準化，能夠抑制因終端的種類和/或位置偏離的方式而引起的變化量的差異，能夠進一步降低誤檢測的概率。

[項目7]根據(jù)項目4～6中任一項所述的送電裝置，

所述送電裝置還具備顯示部，

所述送電控制電路在檢測到所述異物并停止送電時，進行變更所述顯示部的顯示狀態(tài)的控制。

根據(jù)上述技術方案，用戶能夠從所述顯示部獲知送電已停止，因此能夠獲知送電裝置發(fā)生了異常。

[項目8]一種送電裝置，以非接觸方式對具備受電諧振器的受電裝置傳輸交流的送電功率，所述送電裝置具備：

送電諧振器，其與所述受電諧振器電磁耦合來傳輸所述送電功率；

逆變器電路，其生成向所述送電諧振器輸出的所述送電功率；以及

送電控制電路，其基于從所述受電裝置輸入的表示所述受電裝置內的電壓的值的信息來調整決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)，控制所述逆變器電路輸出的所述送電功率的大小，

所述送電控制電路，

在從送電開始起經(jīng)過預定的時間所述送電功率收斂于預定的范圍內的狀態(tài)下，

算出作為第1單位時間的起點的第1時刻t1的送電功率P(t1)和作為所述第1單位時間的終點的第2時刻t2的送電功率P(t2)，

保持作為第2單位時間的起點的第3時刻t3的所述送電功率的電壓值V(t3)和作為所述第2單位時間的終點的第4時刻t4的所述送電功率的 電壓值V(t4)，

算出功率差ΔP＝P(t2)-P(t1)和電壓值之差ΔV＝V(t4)-V(t3)，

在所述功率差ΔP為第1閾值以上且所述電壓值之差ΔV為第2閾值以上的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間存在負載，使所述逆變器電路減少所述送電功率，

在所述功率差ΔP小于第1閾值的情況下或者所述電壓值之差ΔV小于第2閾值的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間不存在負載，使所述逆變器電路繼續(xù)進行與所述送電功率相同功率的功率輸送。

根據(jù)上述技術方案，通過基于功率差△P和電壓差ΔV這兩方的參數(shù)進行評價，即使在產(chǎn)生了位置偏離時的功率差ΔPc和進入了異物時的功率差ΔPo成為大致相同的值(ΔPc≒ΔPo)的情況下，也就是說即使在功率差△P接近預定的閾值ΔPth的情況下，也能夠高精度地辨別是產(chǎn)生了位置偏離還是線圈間進入了異物。

進而，因為基于送電裝置中的功率差△P和電壓差ΔV進行上述判斷，所以不需要例如按約數(shù)秒的較長間隔取得從受電裝置傳輸?shù)氖茈姽β实臄?shù)據(jù)。通過按比數(shù)秒足夠短的間隔(例如，數(shù)毫秒的間隔)進行功率差ΔP和電壓差ΔV的算出，能夠立即判斷在送電線圈與受電線圈之間是否進入了異物。

[項目9]根據(jù)項目8所述的送電裝置，

所述送電控制電路在所述功率差ΔP為所述第1閾值以上且所述電壓值之差ΔV為所述第2閾值以上的情況下，使所述逆變器電路停止所述送電功率。

根據(jù)上述技術方案，通過停止從所述逆變器電路輸送送電功率，能夠防止異物的過熱。

[項目10]根據(jù)項目8或9所述的送電裝置，

在第1評價參數(shù)X＝ΔP/P(t1)和第3評價參數(shù)Z＝ΔV/V(t3)分別從與所述第1評價參數(shù)和所述第3評價參數(shù)分別關聯(lián)的預定的范圍偏離時，使所述逆變器電路減少送電功率。

根據(jù)上述技術方案，通過進行標準化，能夠抑制因終端的種類和/或位置偏離的方式而引起的變化量的差異，能夠進一步降低誤檢測的概率。

[項目11]一種送電裝置，以非接觸方式對具備受電諧振器的受電裝置傳輸交流的送電功率，所述送電裝置具備：

送電諧振器，其與所述受電諧振器電磁耦合來傳輸所述送電功率；

逆變器電路，其生成向所述送電諧振器輸出的所述送電功率；

送電控制電路，其基于從所述受電裝置輸入的表示所述受電裝置內的電壓的值的信息來調整決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q，控制所述逆變器電路輸出的所述送電功率的大?。灰约?/p>

傳感器電路，其計測所述控制參數(shù)Q，

所述送電控制電路，

在從送電開始起經(jīng)過預定的時間所述送電功率收斂于預定的范圍內的狀態(tài)下，

算出作為第1單位時間的起點的第1時刻t1的送電功率P(t1)和作為所述第1單位時間的終點的第2時刻t2的送電功率P(t2)，

保持作為第2單位時間的起點的第3時刻t3的通過計測決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q(t3)而得到的計測值S(t3)和作為所述第2單位時間的終點的第4時刻t4的通過計測決定所述送電功率的電壓的控制參數(shù)Q(t4)而得到的計測值S(t4)，

算出功率差ΔP＝P(t2)-P(t1)和所述控制參數(shù)的計測值之差ΔS＝S(t4)-S(t3)，

在所述功率差ΔP為第1閾值以上且所述控制參數(shù)的計測值之差ΔS的絕對值為第3閾值以上的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間存在負載，使所述逆變器電路減少所述送電功率，

在所述功率差ΔP小于第1閾值的情況下或者所述控制參數(shù)的計測值之差ΔS的絕對值小于第3閾值的情況下，判斷為在所述受電諧振器與所述送電諧振器之間不存在負載，使所述逆變器電路繼續(xù)進行與所述送電功率相同功率量的功率輸送。

根據(jù)上述技術方案，所述逆變器電路有時會受到噪聲和/或周圍溫度的影響而以與作為目標的控制參數(shù)不同的值進行工作。在這樣的情況下，通過具備測定控制參數(shù)Q的傳感器電路，能夠將異物進入時的實際的控制參數(shù)的值的變化記錄于存儲器，因此能夠更高精度地檢測異物。

[項目12]根據(jù)項目11所述的送電裝置，

所述控制參數(shù)Q包括決定從所述逆變器電路輸出的電壓具有不為零的值的期間相對于周期的比例即輸出時間比的參數(shù)和所述電壓的頻率中的至少一方。

根據(jù)上述技術方案，通過使用決定從所述逆變器電路輸出的電壓具有不為零的值的期間相對于周期的比例即輸出時間比的參數(shù)和所述電壓的頻率中的至少一方作為控制參數(shù)Q，能夠更高精度地檢測2個線圈的位置偏離或異物的進入。

[項目13]根據(jù)項目11或12所述的送電裝置，

所述逆變器電路具有4個開關元件，

所述4個開關元件包括第1開關元件對和第2開關元件對，所述第1開關元件對在導通時輸出與所輸入的電壓相同極性的電壓，所述第2開關元件對在導通時輸出與所輸入的電壓相反極性的電壓，

所述送電控制電路對所述4個開關元件分別輸出切換導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)的脈沖信號，

所述控制參數(shù)Q包括從所述送電控制電路向所述第1開關元件對輸出的2個脈沖信號的相位差和向所述第2開關元件對輸出的另外2個脈沖信號的相位差。

根據(jù)上述技術方案，通過使用向開關元件對輸出的2個脈沖信號的相位差作為控制參數(shù)Q，能夠更高精度地檢測2個線圈的位置偏離或異物的進入。

[項目14]根據(jù)項目11～13中任一項所述的送電裝置，

在第1評價參數(shù)X＝ΔP/P(t1)和第4評價參數(shù)Y＝ΔS/S(t3)分別從與所述第1評價參數(shù)和所述第4評價參數(shù)分別關聯(lián)的預定的范圍偏離時， 使所述逆變器電路減少所述送電功率。

根據(jù)上述技術方案，通過進行標準化，能夠抑制因終端的種類和/或位置偏離的方式而引起的變化量的差異，能夠進一步降低誤檢測的概率。

[項目15]一種無線功率傳輸系統(tǒng)，具備：

項目1～14中任一項所述的送電裝置；和

受電裝置。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本公開的送電裝置以及具備送電裝置的無線功率傳輸系統(tǒng)例如能夠廣泛地用于進行向電動汽車、AV設備、電池、醫(yī)療設備等充電或供電的用途。根據(jù)本公開的實施方式，能夠避免位于送受電線圈間的異物的過熱風險，并且能夠降低伴隨異物檢測處理的效率低下。