电力输送装置以及电力接收装置及包含其的电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了电力输送装置、电力接收装置及包含其的电子设备。一种电力输送装置，包括：谐振电路，包括线圈和电容器；检测电路，被配置为测量所述谐振电路的第一Q值；以及控制电路，被配置为将交流电流提供给所述谐振电路以测量所述第一Q值并且被配置为控制所述检测电路在所述谐振电路不输送电力的状态下测量所述第一Q值。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年7月18日、申请号为201210249583.2、专利技术名称为“能量接收器、能量发送器、检测装置及检测方法”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
本专利技术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。
技术介绍
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)。
技术实现思路
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。在本专利技术的实施方式中，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。根据本专利技术的实施方式，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。根据本专利技术，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；图5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(初级侧)的内部构造示例的框图；图6是示出了用于无线或非接触式电力输送系统的无电池电力接收装置(次级侧)的内部构造示例的框图；图7是假定为串联谐振电路的等效电路中分压的概念的图示；图8是示出了在图7所示的等效电路的指定点观察到的电压信号的示例的波形图；图9A、图9B和图9C是示出了不同谐振电路的构成的电路图；图10是示出了图9A所示的谐振电路的阻抗的频率特性的曲线图；图11是示出了图9B所示的谐振电路的阻抗的频率特性的曲线图；图12是示出了图9C所示的谐振电路的阻抗的频率特性的曲线图；图13示出了通过利用传递函数计算谐振电路的阻抗值的方法；图14是示出了耦合系数和阻抗之间的关系的曲线图的示例；图15A、图15B和图15C是相对于谐振电路的线圈的电容器的连接示例的电路图；图16是示出了根据本专利技术第一示例性实施方式的电力接收装置(次级侧)的内部构造示例的主要部分的框图；图17是示出了根据本专利技术第一示例性实施方式的无线或非接触式电力输送系统的电力供给时的处理的流程图；图18是示出了其中在初级侧(电力输送装置)反映频率扫描时对Q值进行计算的情况下的处理的流程图；图19是根据本专利技术第一示例性实施方式的无线或非接触式电力输送系统的操作定时图；图20是示出了谐振电路中多个频率与Q值之间的关系的示例的曲线图；图21是示出了在初级侧(电力输送装置)进行Q值计算的情况下的处理的流程图；图22是示出了根据本专利技术第二示例性实施方式的电力输送装置(初级侧)的内部构造的示例的主要部分的框图；图23是示出了图22所示的电力输送装置(初级侧)的第三开关接通和断开时谐振电路的构造的等效电路图；图24是示出了串联谐振电路中阻抗的频率特性的曲线图；图25是示出了并联谐振电路中阻抗的频率特性的曲线图；图26是根据本专利技术第三示例性实施方式的基于阻抗的实部分量和虚部分量的比值计算Q值的电路图。具体实施方式下面将参照附图对本专利技术的实施方式进行描述。在本说明书和附图中，具有基本相同功能或构造的部件用相同的参考标号表示，并且省略其重复描述。将按下列顺序进行描述。1、第一实施方式(电路切换单元：在电力接收侧，在电力供给时和Q值测量时之间切换电容器的静电电容值的示例)2、第二实施方式(电路切换单元：在电力输送侧，在电力供给时和Q值测量时之间切换电容器的静电电容值的示例)3、其他(Q值测量电路：Q值测量处理的变形例)1、第一实施方式介绍性描述在本专利技术中，用于检测金属异物的技术是通过利用上述Q值的变化检测金属异物的技术。Q值是表示能量保持和损失之间的关系的指标，并且通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力输送装置，包括：谐振电路，包括线圈和电容器；检测电路，被配置为测量所述谐振电路的第一Q值；以及控制电路，被配置为将交流电流提供给所述谐振电路以测量所述第一Q值并且被配置为控制所述检测电路在所述谐振电路不输送电力的状态下测量所述第一Q值。

【技术特征摘要】
2011.07.25 JP 2011-1625891.一种电力输送装置，包括：谐振电路，包括线圈和电容器；检测电路，被配置为测量所述谐振电路的第一Q值；以及控制电路，被配置为将交流电流提供给所述谐振电路以测量所述第一Q值并且被配置为控制所述检测电路在所述谐振电路不输送电力的状态下测量所述第一Q值。2.根据权利要求1所述的电力输送装置，其中，所述检测电路包括确定电路，被配置为将所述第一Q值与阈值比较以确定异物是否存在于影响电力输送的空间中。3.根据权利要求2所述的电力输送装置，其中，所述阈值基于从与所述电力输送装置通信的电力接收装置接收的信息。4.根据权利要求2所述的电力输送装置，其中所述阈值是第二Q值，所述第二Q值基于自所述电力接收装置接收的测量值。5.根据权利要求2所述的电力输送装置，其中：在所述第一Q值大于等于所述阈值的情况下，所述电力输送装置向电力接收装置输送电力。6.根据权利要求2所述的电力输送装置，其中：在所述第一Q值小于所述阈值的情况下，所述电力输送装置不向电力接收装置输送电力。7.根据权利要求2所述的电力输送装置，进一步包括：通信电路，被配置为与电力接收装置通信。8.根据权利要求7所述的电力输送装置，其中，所述通信电路被配置为接收用于确定所述异物是否存在于影响电力输送的空间中的指令。9.根据权利要求1所述的电力输送装置，其中，所述检测电路被配置为获得所述谐振电路的第一节点处的第一电压以及所述谐振电路的第二节点处的第二电压，其中所述电容器连接于所述第一节点与所述第二节点之间，以及所述检测电路包括：计算电路，被配置为基于所述第一电压和所述第二电压计算所述第一Q值，以及确定电路，被配置为将所述第一Q值与阈值比较以确定异物是否存在于影响电力输送的空间中。10.根据权利要求9所述的电力输送装置，其中，所述检测电路进一步包括：第一模拟数字转换器，被配置为将所述第一电压转换为第一数字信号，以及将所述第一数字信号输出至所述计算电路；以及第二模拟数字转换器，被配置为将所述第二电压转换为第二数字信号，以及将所述第二数字信号输出至所述计算电路。11.根据权利要求9所述的电力输送装置，进一步包括存储器，被配置为存储所述阈值。12.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：中野裕章，桥口宜明，福田伸一，藤卷健一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP