異物檢測(cè)裝置、用于無(wú)線電力傳輸?shù)乃碗娧b置和受電裝置以及無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及檢測(cè)線圈間的異物的異物檢測(cè)裝置。另外，本公開也涉及具備這種異物檢測(cè)裝置，且以非接觸方式輸送電力的用于無(wú)線電力傳輸?shù)乃碗娧b置和受電裝置以及無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，在移動(dòng)電話、電動(dòng)汽車等伴隨著移動(dòng)性的電子設(shè)備、EV(ElectricVehicle:電動(dòng)汽車)設(shè)備中，正在推進(jìn)用于進(jìn)行無(wú)線充電的各種無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的開發(fā)。在無(wú)線電力傳輸技術(shù)中，有使多個(gè)線圈相向(對(duì)置)的電磁感應(yīng)方式和磁場(chǎng)共振方式以及使多塊金屬板相向的電場(chǎng)耦合方式。利用電磁感應(yīng)方式的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)包括:具備送電線圈(送電天線)的送電裝置和具備受電線圈(受電天線)的受電裝置，通過(guò)受電線圈捕捉由送電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而能夠輸送電力而不使電極直接接觸。
[0003]專利文獻(xiàn)I公開了這種無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的一例。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本特開2012-244732號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0008]在無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)中，在進(jìn)行電力傳輸時(shí)，當(dāng)在送受電線圈間存在金屬異物時(shí)，會(huì)產(chǎn)生在金屬異物中產(chǎn)生渦電流，并使之加熱的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了安全且高效率地進(jìn)行無(wú)線電力傳輸，送電線圈與受電線圈之間的異物檢測(cè)是必需的功能。
[0009]對(duì)于該問(wèn)題，專利文獻(xiàn)I中，測(cè)量(測(cè)定)包括與次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的初級(jí)側(cè)線圈的電路的初級(jí)側(cè)Q值、與所述次級(jí)側(cè)線圈之間的電力送電效率，并用初級(jí)側(cè)線圈的Q值校正所述電力傳輸效率，基于得到的校正值檢測(cè)與所述次級(jí)側(cè)線圈的電磁耦合的狀態(tài)。
[0010]在專利文獻(xiàn)I的方法中，由于需要測(cè)量送受電線圈間的效率，需要從受電側(cè)向送電側(cè)反饋效率的測(cè)量結(jié)果。
[0011]本公開的實(shí)施方式提供一種無(wú)需從受電側(cè)向送電側(cè)反饋效率的測(cè)量結(jié)果的異物檢測(cè)裝置。另外，本公開的實(shí)施方式能夠提供具備這種異物檢測(cè)裝置的用于無(wú)線電力傳輸?shù)乃碗娧b置和受電裝置以及無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)。
[0012]用于解決問(wèn)題的技術(shù)方案
[0013]為了解決上述問(wèn)題，本公開的一個(gè)實(shí)施方式涉及的異物檢測(cè)裝置是檢測(cè)第一諧振器與第二諧振器之間的金屬異物的異物檢測(cè)裝置，所述第二諧振器由包括線圈和電容器的并聯(lián)諧振電路構(gòu)成，并與所述第一諧振器電磁耦合，所述異物檢測(cè)裝置具備:第一諧振器；振蕩電路，其能夠以比第二諧振器的諧振頻率(fr)低的第一頻率(fl)和比所述諧振頻率(fr)高的第二頻率(f2)振蕩；以及測(cè)量電路，其測(cè)量所述第一諧振器的輸入阻抗的變化，所述測(cè)量電路構(gòu)成為:基于所述振蕩電路以所述第一頻率Π振蕩時(shí)所述測(cè)量電路測(cè)量到的所述第一諧振器的輸入阻抗的變化、和所述振蕩電路以所述第二頻率f2振蕩時(shí)所述測(cè)量電路測(cè)量到的所述第一諧振器的輸入阻抗的變化，檢測(cè)所述第一諧振器與所述第二諧振器之間的金屬異物。
[0014]上述一般性且特定的方案可使用系統(tǒng)、方法以及計(jì)算機(jī)程序安裝，或使用系統(tǒng)、方法以及計(jì)算機(jī)程序的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0015]發(fā)明的效果
[0016]根據(jù)本公開的實(shí)施方式，能夠檢測(cè)線圈間的異物，安全地進(jìn)行送電。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是表示本公開的異物檢測(cè)裝置的非限定性例示性實(shí)施方式的基本構(gòu)成的框圖。
[0018]圖2是表示測(cè)量電路與第二諧振器連接，振蕩器與第一諧振器連接的構(gòu)成例的圖。
[0019]圖3是表示振蕩電路和測(cè)量電路雙方與第二諧振器連接的構(gòu)成例的圖。
[0020]圖4是用于說(shuō)明本公開的異物檢測(cè)裝置的基本工作的圖。
[0021]圖5是表示實(shí)施方式I涉及的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的概略構(gòu)成的框圖。
[0022]圖6是用于說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的工作原理的圖。
[0023]圖7是表示實(shí)施方式I涉及的無(wú)線電力傳輸裝置的異物檢測(cè)工作的流程圖。
[0024]圖8是表示實(shí)施方式I涉及的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的具體電路構(gòu)成例的圖。
[0025]圖9是表示實(shí)施方式2涉及的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的概略構(gòu)成的框圖。
[0026]圖10是表示實(shí)施方式3涉及的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的概略構(gòu)成的框圖。
[0027]圖11是表示實(shí)施方式4涉及的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的概略構(gòu)成的框圖。
[0028]圖12是表示實(shí)施方式5涉及的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的工作的流程圖。
[0029]圖13A是表示第一諧振器10與第二諧振器20在頻率fl電磁耦合時(shí)的工作模式下的磁通的流動(dòng)的概略圖。
[0030]圖13B是表示第一諧振器10與第二諧振器20在頻率f2電磁耦合時(shí)的工作模式下的磁通的流動(dòng)的概略圖。
[0031]圖14A是表示基于多個(gè)參數(shù)判定有無(wú)異物的方法的第一例的圖。
[0032]圖14B是表示基于多個(gè)參數(shù)判定有無(wú)異物的方法的第二例的圖。
[0033]圖14C是表示基于多個(gè)參數(shù)判定有無(wú)異物的方法的第三例的圖。
[0034]圖14D是表示基于多個(gè)參數(shù)判定有無(wú)異物的方法的第四例的圖。
[0035]圖15是表示閾值的更新方法的例子的示意圖。
[0036]圖16是表不實(shí)施例的驗(yàn)證結(jié)果的第一圖。
[0037]圖17是表示實(shí)施例的驗(yàn)證結(jié)果的第二圖。
[0038]圖18是表示實(shí)施例的驗(yàn)證結(jié)果的第三圖。
[0039]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0040]100送電裝置
[0041]HO送電諧振器(第一諧振器)
[0042]120送電電路
[0043]130 電源
[0044]140送電控制電路
[0045]150振蕩電路
[0046]160測(cè)量電路
[0047]170表示元件
[0048]200受電裝置
[0049]210受電諧振器(第二諧振器)
[0050]220受電電路[0051 ]230 負(fù)載
[0052]240受電控制電路
[0053]250振蕩電路
[0054]260測(cè)量電路
[0055]270表示元件
[0056]SI?S3 開關(guān)
【具體實(shí)施方式】
[0057]本申請(qǐng)的實(shí)施方式的概要如以下。
[0058](I)本公開的一個(gè)實(shí)施方式涉及的異物檢測(cè)裝置是檢測(cè)第一諧振器與第二諧振器之間的金屬異物的異物檢測(cè)裝置，所述第二諧振器由包括線圈和電容器的并聯(lián)諧振電路構(gòu)成，并與所述第一諧振器電磁耦合，所述異物檢測(cè)裝置具備:第一諧振器;振蕩電路，其能夠以比第二諧振器的諧振頻率(fr)低的第一頻率(Π)和比所述諧振頻率(fr)高的第二頻率(f2)振蕩；以及測(cè)量電路，其測(cè)量所述第一諧振器的輸入阻抗的變化。所述測(cè)量電路構(gòu)成為:基于所述振蕩電路以所述第一頻率fl振蕩時(shí)所述測(cè)量電路測(cè)量到的所述第一諧振器的輸入阻抗的變化、和所述振蕩電路以所述第二頻率f2振蕩時(shí)所述測(cè)量電路測(cè)量到的所述第一諧振器的輸入阻抗的變化，檢測(cè)所述第一諧振器與所述第二諧振器之間的金屬異物。
[0059](2)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述測(cè)量電路構(gòu)成為通過(guò)至少測(cè)量所述第一諧振器的輸入電感值來(lái)測(cè)量所述輸入阻抗的變化，基于所述振蕩電路以所述第一頻率fl振蕩時(shí)測(cè)量到的所述第一諧振器的輸入電感值Lin(fl)和所述振蕩電路以所述第二頻率f2振蕩時(shí)所述測(cè)量電路測(cè)量到的所述第一諧振器的輸入電感值Lin(f2)之比，檢測(cè)所述第一諧振器與所述第二諧振器之間的金屬異物。
[0060](3)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述測(cè)量電路基于所述第一諧振器的輸入阻抗變化后的所述輸入電感值Lin(fl)與所述輸入電感值Lin(f2)之比，檢測(cè)所述第一諧振器與所述第二諧振器之間的金屬異物。
[0061](4)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述測(cè)量電路根據(jù)利用k2 = l-Lin(f2)/Lin(fl)這一式或基于所述式的校正式而算出的耦合系數(shù)k，檢測(cè)所述第一諧振器與所述第二諧振器之間的金屬異物。
[0062](5)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述振蕩電路為自激式振蕩電路，且構(gòu)成為所述輸入電感值與振蕩頻率的平方成反比，所述測(cè)量電路根據(jù)利用k2 = l_f!2/f22這一式或基于所述式的校正式而算出的耦合系數(shù)k，檢測(cè)所述第一諧振器與所述第二諧振器之間的金屬異物。
[0063](6)在某個(gè)實(shí)施方式中，構(gòu)成為所述線圈短路時(shí)的所述輸入電感值在第一頻率fl和第二頻率f2下一致。
[0064](7)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述測(cè)量電路構(gòu)成為執(zhí)行以下處理:基于所述第一諧振器的輸入電感值是否為第一閾值以下，判定有無(wú)金屬異物。
[0065](8)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述測(cè)量電路構(gòu)成為執(zhí)行:基于所述振蕩電路以所述第一頻率fl振蕩時(shí)的所述第一諧振器的電壓是否為第二閾值以下，判定有無(wú)金屬異物的處理；和基于所述振蕩電路以所述第二頻率f2振蕩時(shí)的所述第一諧振器的電壓是否為第三閾值以下，判定有無(wú)金屬異物的處理。
[0066](9)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述測(cè)量電路構(gòu)成為:通過(guò)測(cè)量根據(jù)所述第一諧振器的輸入阻抗的變化而變化的至少一個(gè)參數(shù)，測(cè)量所述第一諧振器的輸入阻抗的變化，所述至少一個(gè)參數(shù)是其他參數(shù)的函數(shù)。
[0067](10)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述第一諧振器包括使用于無(wú)線電力傳輸?shù)乃碗娋€圈，具備切換所述振蕩電路與所述送電線圈之間的電連接的開關(guān)，利用所述開關(guān)切換無(wú)線電力傳輸?shù)乃碗娔Ｊ胶彤愇餀z測(cè)模式。
[0068](11)在某個(gè)實(shí)施方式中，所述第一諧振器包括與使用于無(wú)線電力傳輸?shù)乃碗娋€圈不同的檢測(cè)線圈，基于所述第二諧振器的線圈與所述檢測(cè)線圈之間的耦合系數(shù)的算出值，檢測(cè)所述第一諧振器與所述第二諧振器之間的金屬異物。
[0069](12)本公開的另一實(shí)施方式涉及的送電裝置具備:上述(10)或(11)所述的異物檢測(cè)裝置；向所述送電線圈供給電力的送電電路；以及控制所述送電電路和所述振蕩電路的送電控制電路。所述送電控制電路構(gòu)成為:根據(jù)所述異物檢測(cè)裝置的測(cè)量結(jié)果，控制所述送電電路，調(diào)整送電狀態(tài)。
[0070](13)本公開的另一實(shí)施方式涉及的異物檢測(cè)裝置是檢測(cè)電磁耦合的第一諧振器與第二諧振器之間的金屬異物的異物檢測(cè)裝置，所述第一諧振器與振蕩電路連接，所述振蕩電路能夠以比所述第二諧振器的諧振頻率(fr)低的第一頻率(f I)和比所述諧振頻率(fr)高的第二頻率(f2)振蕩，所述振蕩電路為自激式振蕩電路，且構(gòu)成為所述第一諧振器的輸入電感值與振蕩頻率的平方成反比。所述異物檢測(cè)裝置還具備:由包括線圈和電容器的并聯(lián)諧振電路構(gòu)成的第二諧振器;和測(cè)量所述第二諧振器的頻率的測(cè)量電路。所述測(cè)量電路基于所述振蕩電路