低進行說明。由于充電時從送電線圈302產(chǎn)生的交流磁場，而在檢測用線圈103感應(yīng)較大的電壓。由于該較大的感應(yīng)電壓，有可能破壞與檢測用線圈103連接的各電路。為了防止該情況而提高了從發(fā)送電路101為了異物檢測而輸出的高頻功率的頻率的情況下，高頻功率的波長變短，其結(jié)果，向檢測用線圈103供給功率的布線的長度在電磁上變長。
[0054]此時，布線作為偶極天線等那樣的線狀天線而工作。由此，檢測用線圈103的輻射電阻增加，檢測用線圈103的Q值下降，從而異物檢測性能下降。即，由于檢測用線圈103不作為電感而發(fā)揮作用，因此產(chǎn)生無法進行異物的檢測的問題。
[0055]特別是，在向電動汽車的充電用途中利用的送電線圈302由于尺寸(例如，在圓形線圈的情況下為直徑)非常大，因此需要配置很多的檢測用線圈103。在此情況下，布線的長度在物理上變長。
[0056]因此，在圖2所示的本發(fā)明的異物檢測裝置100的構(gòu)成中，采取用泄露電磁場的抑制效果高的同軸電纜102來對檢測用線圈103與各電路之間進行連接，并根據(jù)檢測用線圈103的反射功率的頻率特性來檢測異物的方法。進而，為了降低在同軸電纜102的外皮感應(yīng)的漏電流，經(jīng)由平衡不平衡變換電路104來向檢測用線圈103進行平衡供電。由此，在向檢測用線圈103供電時被供電的功率在同軸電纜102的屏蔽內(nèi)傳遞，即使在同軸電纜102在電磁上較長的情況下也能夠防止作為線狀天線而工作。
[0057](實施方式2)
[0058]以下，對圖7所示的異物檢測裝置200中的電路破壞的防止進行說明。
[0059]如圖2那樣，通過對在實施方式I中說明過的異物檢測裝置100、送電線圈302、和高頻振蕩源305進行組合，來構(gòu)成非接觸充電系統(tǒng)。高頻振蕩源305為了非接觸充電而向送電線圈302供給給定頻率的高頻功率。
[0060]由于高頻振蕩源305傳輸大功率，因此若在檢測用線圈103與送電線圈302之間產(chǎn)生磁場耦合，則向發(fā)送電路101、檢測電路108、以及開關(guān)電路109輸入大功率，產(chǎn)生各電路被破壞的危險。因此，從發(fā)送電路101輸出的高頻功率的頻率被設(shè)定為高于從高頻振蕩源305輸出的高頻功率的頻率的值。
[0061]進而，如圖7的異物檢測裝置200所示那樣，將電路保護濾波器110配置在例如匹配電路105與寄生電容106之間，并與檢測用線圈103連接，所述電路保護濾波器110是具有使從發(fā)送電路101輸出的高頻功率的頻率通過，并阻止從高頻振蕩源305輸出的高頻功率的頻率的特性的濾波器電路。由此，能夠保護發(fā)送電路101、檢測電路108、以及開關(guān)電路109等。另外，在圖7中，示出將作為高通濾波器而工作的電容器連接在檢測用線圈103的兩端的例子。
[0062]此外，如圖4所示，檢測用線圈103的各個線圈的尺寸(例如，在圓形線圈的情況下為直徑)被設(shè)定為比送電線圈302的尺寸(例如，在圓形線圈的情況下為直徑)更小。由此，能夠減小檢測用線圈103與送電線圈302之間的磁場耦合，降低輸入到發(fā)送電路101、檢測電路108、以及開關(guān)電路109的功率。
[0063](實施方式3)
[0064]以下，對圖8所示的異物檢測裝置300中的構(gòu)成檢測用線圈103的線圈間的相互耦合的降低進行說明。
[0065]如圖4所示，由于多個檢測用線圈103被相互接近地配置，因此分別產(chǎn)生相互耦合。在圖2中，在檢測用線圈103中選擇了線圈LI的情況下，線圈LI以外的未被選擇的線圈與線圈LI耦合，電流被感應(yīng)。由此金屬的異物201所引起的接收功率的變化變小，異物檢測性能劣化。
[0066]因此在本實施方式中，如圖8所示，用短路電路111將未被選擇的檢測用線圈103的2個端子短路。另外，在此示出短路電路111設(shè)置在匹配電路105與寄生電容106之間的情況。
[0067]由此，未被選擇的檢測用線圈103的阻抗較大地變化，在檢測用線圈103與平衡不平衡變換電路104之間產(chǎn)生阻抗的不匹配狀態(tài)。因此，能夠防止在各個未被選擇的檢測用線圈103由于相互耦合而感應(yīng)電流。
[0068]此外，如圖9的異物檢測裝置300所示，短路電路111也可以經(jīng)由電路保護濾波器110、即設(shè)置在電路保護濾波器110與匹配電路105之間，而與檢測用線圈103連接。由此，能夠防止由于從送電線圈302產(chǎn)生的交流磁場而在檢測用線圈103感應(yīng)的較大的感應(yīng)電壓導致短路電路111被破壞。
[0069]利用等效電路的計算結(jié)果，對相互耦合降低所產(chǎn)生的異物檢測性能的改善效果進行說明。
[0070]圖10是圖9的異物檢測裝置300的等效電路模型。從檢測用線圈103到匹配電路105用等效電路來表現(xiàn)，用電阻和電感的串聯(lián)電路來表現(xiàn)金屬的異物201。在異物201位于線圈LI附近的情況下，假設(shè)在金屬的異物201的電感與線圈LI之間產(chǎn)生耦合系數(shù)k( = -0.1)的磁場耦合，另一方面，在雨水位于線圈LI附近的情況下，假設(shè)因電容耦合而導致寄生電容106中的線圈LI的寄生電容增加而進行了計算。
[0071 ] 匹配電路105由串并聯(lián)連接的電容器構(gòu)成。此外，假設(shè)平衡不平衡變換電路104的平衡側(cè)阻抗為50 Ω，并假設(shè)檢測用線圈103由線圈LI以及線圈L2構(gòu)成而進行了計算。無異物時的基準匹配頻率fO被調(diào)整為170MHz。
[0072]以下，示出計算結(jié)果。圖11(a)、圖11(b)以及圖11(c)表示沒有構(gòu)成檢測用線圈103的線圈間的相互耦合的情況下的線圈LI的反射功率的頻率特性?？芍?，圖11(b)的有異物(金屬)的情況下的匹配頻率比圖11(a)的沒有異物以及雨水的情況下的基準匹配頻率fO高，圖11(c)的有雨水的情況下的匹配頻率比圖11(a)的沒有異物以及雨水的情況下的基準匹配頻率fO低。
[0073]圖12(a)、圖12(b)以及圖12 (C)表示存在構(gòu)成檢測用線圈103的線圈間的相互耦合的情況下的線圈LI的反射功率的頻率特性。假設(shè)線圈LI與線圈L2之間的磁場的耦合系數(shù)kl2為一 0.1而進行了計算。可知，匹配頻率的變化量比圖11(a)?圖11(c)的情況小。
[0074]圖13(a)、圖13(b)以及圖13 (C)表示在存在構(gòu)成檢測用線圈103的線圈間的相互耦合的情況下，將線圈L2的短路電路111短路的條件下的線圈LI的反射功率的頻率特性?？芍?，匹配頻率的變化量與圖11(a)?圖11(c)的情況大致等同。
[0075]圖14表示使用了二極管的短路電路111。在檢測用線圈103的兩端子并聯(lián)連接二極管120，在該二極管120的兩端分別經(jīng)由偏壓電阻121、122施加直流電壓￥1^2。通過使直流電壓V1、V2的電位差發(fā)生變化，從而將二極管120切換為導通狀態(tài)(短路狀態(tài))或截止狀態(tài)(開路狀態(tài))。
[0076]另外，在上述實施方式3中，對將檢測用線圈103的兩端子短路的方法進行了說明，但也可以通過將圖10所示的匹配電路105的電容器的一部分短路，來將未選擇的檢測用線圈103設(shè)為阻抗不匹配狀態(tài)。
[0077]通過以上說明的異物檢測裝置以及異物檢測方法，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)分了水和金屬的異物檢測。此外，即使在檢測用線圈與檢測電路之間的布線較長的情況下，也能夠不使布線作為線狀天線而工作地維持異物檢測精度。
[0078]工業(yè)實用性
[0079]本發(fā)明的異物檢測裝置以及異物檢測方法能夠應(yīng)用于便攜式設(shè)備、電推進車輛等非接觸充電器的異物檢測裝置以及異物檢測方法。
[0080]符號說明
[0081]100、200、300異物檢測裝置
[0082]101發(fā)送電路
[0083]102同軸電纜
[0084]103檢測用線圈
[0085]104平衡不平衡變換電路
[0086]105 匹配電路
[0087]106寄生電容
[0088]107方向性耦合器
[0089]108檢測電路
[0090]109開關(guān)電路
[0091]110電路保護濾波器
[0092]111短路電路
[0093]120二極管
[0094]121、122 偏壓電阻
[0095]201金屬的異物
[0096]301車輛
[0097]302送電線圈
[0098]303受電線圈
[0099]304送電線圈殼體
[0100]305高頻振蕩源
【主權(quán)項】
1.一種異物檢測裝置，具備: 檢測用線圈； 發(fā)送電路，其生成給定的頻率的高頻功率； 方向性耦合器，其將來自所述發(fā)送電路的高頻功率輸出到所述檢測用線圈，并提取從所述檢測用線圈反射的功率分量即反射功率；和 檢測電路，其接收由所述方向性耦合器提取的反射功率，根據(jù)所述反射功率的頻率特性的變化來檢測異物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異物檢測裝置，其中， 所述檢測電路根據(jù)所述反射功率的匹配頻率的變化量來檢測異物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異物檢測裝置，其中， 所述檢測電路在所述反射功率的匹配頻率高于基準匹配頻率的情況下檢測為異物是金屬，在所述反射功率的匹配頻率低于基準匹配頻率的情況下檢測為異物是水。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異物檢測裝置，其中， 所述檢測用線圈由多個線圈構(gòu)成， 所述異物檢測裝置還具備短路電路，該短路電路將所述檢測用線圈中未被選擇的線圈的兩端子短路。5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任意I項所述的異物檢測裝置，其中， 還具備收納送電線圈的送電線圈殼體， 所述檢測用線圈配置在所述送電線圈的上方并收納在所述送電線圈殼體中， 所述檢測用線圈被配置成所述送電線圈殼體的表面與所述檢測用線圈之間的距離比所述送電線圈與所述檢測用線圈之間的距離短。6.—種非接觸充電系統(tǒng)，具備: 權(quán)利要求1?5中任意I項所述的異物檢測裝置； 送電線圈；和 高頻振蕩源，其向所述送電線圈供給給定頻率的高頻功率。7.一種異物檢測方法， 將以給定的頻率生成的高頻功率輸出到檢測用線圈， 根據(jù)從所述檢測用線圈反射的功率分量即反射功率的頻率特性的變化來檢測異物。
【專利摘要】異物檢測裝置(100)為了能夠區(qū)分水和金屬來檢測異物，具備：檢測用線圈(103)；發(fā)送電路(101)，其生成給定的頻率的高頻功率；方向性耦合器(107)，其將來自發(fā)送電路(101)的高頻功率輸出到檢測用線圈(103)，并提取從檢測用線圈(103)反射的功率分量即反射功率；和檢測電路(108)，其接收由方向性耦合器(107)提取的反射功率，根據(jù)反射功率的頻率特性的變化來檢測異物。
【IPC分類】H02J7/00, H01M10/46, G01V3/10, H02J17/00
【公開號】CN105075062
【申請?zhí)枴緾N201480008212
【發(fā)明人】宮下功寬
【申請人】松下知識產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會社
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2014年2月18日
【公告號】EP2961036A1, US20150355359, WO2014129181A1