CN106981889A - 功率馈送设备和功率馈送方法 - Google Patents

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Abstract

一种功率馈送设备和用于功率馈送设备的功率馈送方法，所述功率馈送设备包括：功率馈送线圈，其配置为提供馈送至功率接收设备的功率；功率馈送控制部分，其配置为从包括功率接收线圈的功率接收设备接收控制信号以控制所述馈送至功率接收设备的功率，其中，所述控制信号基于根据所述功率接收线圈的阻抗的改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物的结果而生成，所述改变量从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压而生成。

Description

功率馈送设备和功率馈送方法
本申请是申请日为2013年4月10日、申请号为201310122230.0、发明名称为“功率接收设备、功率接收设备的控制方法和功率馈送系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本技术涉及功率接收设备、功率接收设备的控制方法和功率馈送系统，具体地涉及用于以电非接触方式馈送功率的非接触功率馈送系统中的功率接收设备、该功率接收设备的控制方法和该功率馈送系统。
背景技术
现有技术中，用于以电非接触方式馈送功率的非接触功率馈送系统可以包括用于检测功率馈送设备和功率接收设备之间的磁场中混入的、作为异物的对象的电路。这是因为当作为导体的异物混入磁场中时，在异物内出现涡流，并且由于涡流导致的焦耳热效应，异物可能产生热。异物产生的大量热可能导致对非接触馈送系统中的设备或外壳的损坏。在快速充电中，具体地，功率馈送设备输出的磁场强度增加，使得异物产生的热量也增加。因此，异物的存在通常变成问题。
例如，已经提出基于功率接收侧感应的电压的幅度是否小于参考值确定是否存在异物的电路作为用于检测异物的电路(例如，见日本专利申请公开No.2012-16125)。当存在异物时，异物的涡流导致功率损失，并且减少功率传输效率。因此，当功率接收侧的电压的幅度减少到小于参考值时，确定存在异物。
发明内容
然而，上述现有技术可能不能正确地检测异物的存在。具体地，当功率接收线圈的电压幅度由于不同于异物的混入的原因而减少时，上述功率接收设备可能错误地检测异物。电压幅度的减少不仅由于异物的混入导致，而且还由于例如功率馈送设备的故障、长期劣化等导致的馈送功率或功率馈送效率的减少导致。然而，上述功率接收设备没有获得馈送功率的量或功率传输效率。此外，上述功率接收设备没有假设这样的情况，其中功率馈送线圈和功率接收线圈相互移位。因此，当电压幅度减少时，不能确定该减少是由异物的混入导致或是由馈送功率或功率传输效率的减少导致。此外，当电压幅度减少时，不能确定该减少是由功率馈送线圈和功率接收线圈的相互位置移位导致或是由异物的混入导致。结果，当由于不同于异物的混入的因素电压幅度减少时，错误的异物检测可能出现。
已经考虑这样的情况做出本技术，并且期望提供能够正确地检测异物的功率接收设备。
根据本技术的一方面，提供了一种功率馈送设备，其包括：功率馈送线圈，其配置为提供馈送至功率接收设备的功率；功率馈送控制部分，其配置为从包括功率接收线圈的功率接收设备接收控制信号以控制所述馈送至功率接收设备的功率，其中，所述控制信号基于根据所述功率接收线圈的阻抗的改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物的结果而生成，所述改变量从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压而生成。
根据本技术的另一方面，提供了一种功率馈送方法，其包括从包括功率接收线圈的功率接收设备接收控制信号；以及根据所述控制信号，提供馈送至所述功率接收设备的功率，其中，所述控制信号基于根据所述功率接收线圈的阻抗的改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物的结果而生成，所述改变量从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压而生成。
根据本技术的第一实施例，提供了一种功率接收设备和功率接收设备的控制方法。所述功率接收设备包括：功率接收线圈，配置为当功率馈送设备经由磁场提供功率时接收功率；交流电源，配置为对所述功率接收线圈施加交流电压；异物检测部分，配置为从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压生成所述功率接收线圈的阻抗的改变量，并且基于所述改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物。这产生基于功率接收线圈的阻抗的改变量检测异物的效果。
此外，在第一实施例中，所述功率接收设备还可以包括电源控制块，配置为基于异物检测的结果控制所述功率馈送设备。这产生基于异物检测的结果控制功率馈送设备的效果。
此外，在第一实施例中，在检测提供功率的所述功率馈送设备和所述功率接收设备之间的异物时，所述电源控制块可以在控制所述功率馈送设备以使得所述功率馈送设备停止提供功率之后，控制所述交流电源以使得所述交流电源施加交流电压。这产生在检测异物时，在停止功率的提供之后施加交流电压的效果。
此外，在第一实施例中，所述电源控制块可以交替地重复用于控制所述功率馈送设备的功率馈送时段和用于检测异物的监视时段，并且在功率馈送时段中使得所述功率馈送设备提供功率、以及在监视时段中使得所述交流电源施加交流电压。这产生在功率馈送时段中提供功率并且在监视时段中施加交流电压的效果。
此外，在第一实施例中，当确定不存在异物时，所述电源控制块可以在功率馈送时段中使得所述功率馈送设备提供功率。这产生当确定不存在异物时提供功率的效果。
此外，在第一实施例中，所述功率接收设备还可以包括控制量确定部分，配置为当在异物检测中确定存在异物时，基于改变量和感应电流确定对于功率的控制量。当确定控制量时，所述功率接收设备中的所述电源控制块在功率馈送时段中根据所述控制量控制所述功率馈送设备。这产生当确定存在异物时，根据控制量控制功率馈送设备的效果。
此外，在第一实施例中，所述功率接收设备还可以包括控制信号发送电路，配置为发送用于控制所述功率馈送设备的控制信号到所述功率馈送设备。所述功率接收设备中的所述电源控制块通过生成所述控制信号并使得所述控制信号发送电路发送所述控制信号，来控制所述功率馈送设备。这产生通过发送控制信号控制功率馈送设备的效果。
此外，在第一实施例中，所述功率接收设备还可以包括充电控制电路，配置为基于异物检测的结果控制对连接到所述功率接收设备的负载的充电电流。这产生基于异物检测的结果控制充电电流的效果。
此外，在第一实施例中，所述功率接收设备还可以包括控制结果发送电路，配置为发送充电电流的控制结果到所述功率馈送设备。这产生发送充电电流的控制结果到所述功率馈送设备的效果。
此外，在第一实施例中，所述阻抗可以包括所述功率接收线圈的电阻和电抗的至少一个。这产生基于线圈的阻抗和电抗的至少一个的改变量检测异物的效果。
此外，在第一实施例中，当所述改变量超过预定阈值时，所述异物检测部分可以确定存在异物。这产生当改变量超过阈值时确定存在异物的效果。
此外，在第一实施例中，所述阻抗可以包括所述功率接收线圈的电阻，以及所述异物检测部分可以从电阻的改变量和感应电流生成异物的涡流损失，并且当所述涡流损失超过预定阈值时确定存在异物。这产生当涡流损失超过阈值时确定存在异物的效果。
根据本技术的第二实施例，提供了一种功率馈送系统，包括：功率馈送设备，配置为经由磁场提供功率；以及功率接收设备，配置为包括用于接收功率的功率接收线圈、用于对所述功率接收线圈施加交流电压的交流电源以及异物检测部分，所述异物检测部分配置为从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压生成所述功率接收线圈的阻抗的改变量，并且基于所述改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物。这产生基于功率接收线圈的阻抗的改变量检测异物的效果。
根据本技术，可以产生能够正确地检测异物的功率接收设备的优异效果。
附图说明
图1是第一实施例中的功率馈送系统的配置示例的一般视图；
图2是帮助说明第一实施例中的功率接收线圈中的参数改变的原因的图；
图3是示出第一实施例中的非接触功率馈送系统的等效电路的示例的电路图；
图4是示出第一实施例中的功率馈送控制部分的配置示例的框图；
图5是示出第一实施例中的充电控制部分的配置示例的框图；
图6是示出第一实施例中的电源控制块的配置示例的框图；
图7是示出第一实施例中的功率馈送设备控制部分和交流电源控制部分的操作示例的图；
图8是示出第一实施例中的异物检测部分的配置示例的框图；
图9是第一实施例中的功率馈送控制处理的示例的流程图；
图10是第一实施例中的充电控制处理的示例的流程图；
图11是第一实施例中的异物检测处理的示例的流程图；
图12是示出第一实施例中的7mm的铁的温度和功率接收线圈的电阻值之间的关系的示例的曲线图；
图13是示出第一实施例中的13mm的铁的温度和功率接收线圈的电阻值之间的关系的示例的曲线图；
图14是示出第一实施例中的20mm的铁的温度和功率接收线圈的电阻值之间的关系的示例的曲线图；
图15是示出第二实施例中的异物检测部分的配置示例的框图；
图16是第二实施例中的异物检测处理的示例的流程图；
图17是示出第三实施例中的异物检测部分的配置示例的框图；
图18是第三实施例中的异物检测处理的示例的流程图；以及
图19是第三实施例中的充电控制处理的示例的流程图。
具体实施方式
以下将描述用于执行本技术的模式(该模式以下将称为实施例)。将按照以下顺序进行描述。
1.第一实施例(基于功率接收线圈的电阻和电感的改变量检测异物的示例)
2.第二实施例(基于功率接收线圈的电阻的改变量检测异物的示例)
3.第三实施例(基于功率接收线圈的电阻的改变量检测异物并计算控制量的示例)
<1.第一实施例>
[非接触功率馈送系统的配置示例]
图1是实施例中的功率馈送系统的配置示例的一般视图。该非接触功率馈送系统是用于在电非接触状态下向设备提供功率的系统。该非接触功率馈送系统包括功率馈送设备100和功率接收设备200。
功率馈送设备100通过电磁波提供交流功率给功率接收设备200。功率馈送设备100包括功率馈送控制部分110和功率馈送线圈120。
功率馈送控制部分110控制提供给功率接收设备200的功率量。功率馈送控制部分110经由信号线128和129提供交流功率给功率馈送线圈120，并且控制功率量。此外，功率馈送控制部分110从功率接收设备200接收用于控制馈送的功率量的控制信号。当功率馈送控制部分110已经接收控制信号时，功率馈送控制部分110根据控制信号控制馈送的功率量。该控制信号例如包括用于停止功率馈送的控制信号。
当通过功率馈送控制部分110给功率馈送线圈120提供功率时，功率馈送线圈120根据安培定律生成电磁波。经由该电磁波给功率接收设备200提供功率。
功率接收设备200接收通过电磁波提供的功率。功率接收设备200包括充电控制部分210、功率接收线圈220和异物检测部分240。
充电控制部分210经由布线228和229利用从功率接收线圈220接收的功率给二次电池等充电，并且控制充电中的电流和电压。具体地，充电控制部分210将接收的交流功率转换为直流。然后，充电控制部分210基于二次电池的特性、充电时间等控制电压和电流。
在监视时段开始时，该监视时段是其中要检测异物的时段，充电控制部分210通过发送用于停止将功率馈送的控制信号给功率馈送设备100，使得时段功率馈送停止。在停止功率馈送之后，充电控制部分210施加交流电压Vt给功率接收线圈220，并且经由信号线219提供电流It和交流电压Vt的测量值给异物检测部分240，该电流It通过交流电压Vt的施加在功率接收线圈220中生成。充电控制部分210然后从异物检测部分240接收作为确定功率馈送设备100和功率接收设备200之间是否存在异物的结果的检测结果。
在监视时段过去之后，充电控制部分210停止施加交流电压Vt。在停止施加交流电压Vt之后，充电控制部分210通过发送用于使得功率馈送开始的控制信号给功率馈送设备100，以使得功率馈送重新开始。然而，当存在异物时，充电控制部分210停止或减少充电电流。当不能通过控制充电电流处理异物时(例如，当不能进一步减少充电电流时)，充电控制部分210不发送控制信号给功率馈送设备100。这防止功率馈送重新开始。顺带提及，当检测到异物时，在监视时段过去之后，充电控制部分210也可以发送开始馈送比停止功率馈送之前少特定量的功率量的控制信号。这使得即使在检测到异物时也可以继续功率馈送。
功率接收线圈220布置的这样的位置，其中当从功率馈送线圈120给功率接收线圈220提供电磁波时，根据电磁感应定律感应对应于电磁波的磁通量的改变的感应电压。
异物检测部分240从交流电压Vt和电流It获得功率接收线圈220的阻抗的改变量，并且基于改变量检测异物。异物检测部分240经由信号线249将检测是否存在异物的检测结果输出到充电控制部分210。
图2是帮助说明第一实施例中的功率接收线圈220中的参数改变的原因的图。假设在通过功率接收线圈220生成的电磁场中存在诸如金属等的导电异物300。当电磁场改变时，由于电磁感应的作用在异物300中出现涡流。异物由于涡流导致的焦耳热产生热。此外，由涡流产生的磁场作用于功率接收线圈220，改变功率接收线圈220的等效电路中的电阻和电抗。功率接收设备200因此可以从功率接收线圈220的电阻和电抗的改变量确定是否存在异物。在图2中，虚线箭头表示功率接收线圈220产生的磁场。实线箭头表示涡流。点画线的箭头表示涡流产生的磁场。
图3是示出第一实施例中的非接触功率馈送系统的等效电路的示例的电路图。功率馈送线圈120可以由包括初级电感(L1)121和初级电容(C1)122的等效电路替代。功率接收线圈220可以由包括次级电感(L2)221、次级电阻(r2)222和次级电容(C2)223的等效电路替代。充电控制部分210可以由包括负载电阻(R2)211的等效电路替代。在充电控制部分210中省略了整流器。此外，在监视时段中在充电控制部分210中插入交流电源213。如上所述，当存在异物时，在功率接收线圈220的等效电路中，次级电阻(r2)和次级电感L2的至少一个改变。因此，从次级电阻r2和次级电感L2的改变量检测异物。顺带提及，在等效电路中省略了功率馈送线圈120的电阻。
[功率馈送控制部分的配置示例]
图4是示出第一实施例中的功率馈送控制部分110的配置示例的框图。功率馈送控制部分110包括解调电路111和功率馈送控制电路112。
解调电路111解调来自功率接收设备200的交流信号，并且提取叠加在交流信号上的控制信号。解调电路111将控制信号输出到功率馈送控制电路112。功率馈送控制电路112根据控制信号控制提供给功率接收设备200的功率量。
[充电控制部分的配置示例]
图5是示出第一实施例中的充电控制部分210的配置示例的框图。充电控制部分210包括调制电路212、交流电源213、整流器214、开关215、电压测量电路216、电流测量电路217、充电控制电路218和电源控制块250。此外，当二次电池260安装在功率接收设备200中时，充电控制部分210连接到二次电池260。顺带提及，二次电池260可以是并入功率接收设备200中的内置电池。
调制电路212通过调制用于功率馈送设备100的交流信号的幅度等叠加控制信号。顺带提及，调制电路212是权利要求中描述的发送电路的示例。
交流电源213在电源控制块250的控制下，将来自二次电池260的直流功率转换为交流功率，并且将交流功率提供给功率接收线圈220。在提供交流功率时，交流电压的频率和幅度期望是恒定值。例如，逆变器用作交流电源213。交流电源213具有输入端子、输出端子和使能端子EN。输入端子经由开关215连接到二次电池260。输出端子连接到功率接收线圈220。使能端子EN连接到电源控制块250。用于使能或禁止交流电源213的使能信号输入到使能端子EN。当使得交流电源213提供交流功率时(使能)，使能信号例如设为高电平。另一方面，当不使得交流电源213提供交流功率时(禁止)，使能信号例如设为低电平。当禁止交流电源213时，交流电源213的阻抗上升到这样的程度，使得电流不在相反方向从输出端子流到交流电源213的内部。
整流器214将来自功率馈送设备100的交流功率转换为直流功率，并且经由开关215将直流功率提供给充电控制电路218。
开关215在电源控制块250的控制下，将直流功率的提供源变为电源控制块250和交流电源213。开关215具有两个输入端子、一个输出端子和控制端子。输入端子之一连接到整流器214。另一个输入端子连接到二次电池260的高电势侧的端子。输出端子连接到电源控制块250和交流电源213。使能信号输入到控制端子。当输入使能信号为低电平时，开关215例如将直流功率的提供源变为整流器214，并且当输入使能信号为高电平时，将直流功率的提供源变为二次电池260。
电压测量电路216测量交流电源213施加的交流电压Vt。电压测量电路216根据需要使得测量值经历A/D(模拟到数字)转换，并且将测量值提供给异物检测部分240和电源控制块250。电流测量电路217测量通过交流电压Vt在功率接收线圈220中产生的交流电流It。电流测量电路217根据需要使得测量值经历A/D转换，并且将测量值提供给异物检测部分240和电源控制块250。顺带提及，替代交流电流，电流测量电路217还可以测量与充电控制部分210串联插入的直流电路的电流。
充电控制电路218控制转换后的直流功率的电压和电流，并且充电二次电池260。具体地，充电控制电路218通过使用调节器等将电压控制为恒定电平，并且根据充电时间控制电流。例如，充电控制电路218根据是否设置其中在短时间内要完成充电的快速充电模式，增加或减少充电电流。此外，当检测到异物时，充电控制电路218控制(例如停止)充电电流到二次电池260等的提供。充电电流的减少抑制由于来自功率接收设备200的磁场导致的异物的温度的升高。在该情况下，当检测到异物时，功率接收设备200可以将充电电流的控制结果发送给功率馈送设备100。
电源控制块250基于异物检测结果控制功率馈送设备100和交流电源213。电源控制块250通过经由调制电路212发送控制信号到功率馈送设备100，控制功率馈送设备100。电源控制块250还通过输出使能信号到交流电源213和开关215控制交流电源213和开关215。稍后将描述电源控制块250的操作细节。
顺带提及，在充电控制部分210通过电压测量电路216测量交流电压Vt的幅度和相位的同时，当交流电压Vt的幅度在监视时段中恒定时，充电控制部分210可以配置为只测量交流电压Vt的相位。在该情况下，满足预先在异物检测部分240中设置交流电压Vt的幅度值，并且满足异物检测部分240使用该幅度值和测量的相位检测异物。
图6是示出第一实施例中的电源控制块250的配置示例的框图。电源控制块250包括接收电压测量部分251、监视时段定时器252、功率馈送设备控制部分253、交流电源控制部分254和检测结果存储部分255。
接收电压测量部分251测量通过整流器214转换为直流的功率的电压作为接收电压Vin。接收电压测量部分251根据需要使得测量值经历A/D转换，并且将测量值提供给功率馈送设备控制部分253和交流电源控制部分254。
监视时段定时器252重复地交替计时功率馈送时段和监视时段。功率馈送时段是用于控制功率馈送设备100以使得功率馈送设备100提供交流功率给功率接收设备200的时段。监视时段是用于检测异物的时段。监视时段定时器252将定时器值提供给功率馈送设备控制部分253和交流电源控制部分254。
功率馈送设备控制部分253控制功率馈送设备100以使得功率馈送设备100提供交流功率给功率接收设备200。当定时器值是监视时段内的值时，功率馈送设备控制部分253生成控制信号以停止功率馈送，并且经由调制电路212发送控制信号给功率馈送设备100。此外，功率馈送设备控制部分253使得检测结果存储部分255在监视时段内的某些定时(例如监视时段结束时)保持检测结果。
另一方面，当定时器值是功率馈送时段内的值时，功率馈送设备控制部分253获得交流电压Vt的测量值，并且从检测结果存储部分255读取检测结果。功率馈送设备控制部分253然后基于交流电压Vt是否等于或小于预定值确定是否停止交流电压Vt的施加。当停止施加交流电压Vt时，功率馈送设备控制部分253生成开始功率馈送控制信号，并且发送控制信号给功率馈送设备100。然而，当检测到异物并且不能通过充电控制电路218的充电电流的控制来处理异物时(例如，当充电电流不能进一步减少时)，功率馈送设备控制部分253既不生成开始功率馈送控制信号，也不发送控制信号给功率馈送设备100。在开始功率馈送之后，功率馈送设备控制部分253发送基于接收电压Vin的值控制馈送的功率量的控制信号，直到开始监视时段。例如，功率馈送设备控制部分253发送增加或减少馈送的功率量的控制信号，使得接收电压Vin落入特定范围内。
顺带提及，保持检测结果的定时不限于监视时段的结束。该定时可以是任何定时，只要该定时在从响应于交流电压Vt的施加通过异物检测部分240的检测结果的返回到监视时段的结束的时段内。此外，在功率馈送设备控制部分253基于交流电压Vt的测量值确定是否停止交流电压Vt的施加的同时，功率馈送设备控制部分253还可以通过其他方法确定停止交流电压Vt的施加。例如，当从监视时段结束起已经经过特定时段时，功率馈送设备控制部分253也可以确定停止交流电压Vt的施加。
交流电源控制部分254控制交流电源213以使得交流电源213施加交流电压Vt。当定时器值是在监视时段内的值时，交流电源控制部分254获得接收电压Vin的测量值。交流电源控制部分254然后基于接收电压Vin是否等于或小于预定值，确定是否停止功率馈送。当停止功率馈送时，交流电源控制部分254设置使能信号为高电平以使得交流电源213施加交流电压Vt。另一方面，当定时器值是在功率馈送时段内的值时，交流电源控制部分254设置使能信号为低电平以使得交流电压Vt的施加停止。
顺带提及，当交流电源控制部分254基于交流电压Vt的测量值确定是否停止功率馈送的同时，交流电源控制部分254还可以通过其他方法确定停止功率馈送。例如，当从监视时段开始起已经经过特定时段时，交流电源控制部分254也可以确定停止功率馈送。
检测结果存储部分255在功率馈送设备控制部分253的控制下保持异物检测结果。
图7是示出第一实施例中的功率馈送设备控制部分253和交流电源控制部分254的操作示例的图。假设监视时段定时器252从0到Te重复地计时定时器值T。此外，假设其中定时器值T是0到Ts-1(Ts是大于0并且小于Te的值)的时段是功率馈送时段，并且Ts到Te的时段是监视时段。
在功率馈送时段中，在停止施加交流电压Vt之后，功率馈送设备控制部分253通过使得功率馈送设备100开始功率馈送的控制信号控制功率馈送设备100。然而，当检测到异物并且不能通过控制充电控制电路218的充电电流来处理异物时，功率馈送设备控制部分253既不生成开始功率馈送的控制信号，也不发送控制信号给功率馈送设备100。在开始功率馈送之后，功率馈送设备控制部分253基于接收电压Vin的值控制馈送的功率量。在监视时段开始时(T＝Ts)，功率馈送设备控制部分253控制功率馈送设备100以使得功率馈送停止。
另一方面，在监视时段中，在停止功率馈送之后，交流电源控制部分254设置使能信号为高电平以使得交流电压Vt的施加开始。然后，在监视时段结束时(T＝Te)，交流电源控制部分254设置使能信号为低电平以使得交流电压Vt的施加停止。
顺带提及，尽管电源控制块250配置为使得即使在检测到异物之后，也在每次监视时段开始时开始交流电压Vt的施加，但是电源控制块250也可以配置为在检测到异物之后使得不施加交流电压Vt。可替代地，电源控制块250可以配置为当检测到异物时减少监视频率。
此外，尽管首先开始功率馈送时段，但是也可以首先开始监视时段。此外，电源控制块250配置为重复地计时监视时段，电源控制块250可以配置为只计时监视时段一次。在该配置中，当存在异物时，满足电源控制块250保持功率馈送停止，并且当不存在异物时使得功率馈送重新开始。
此外，只要可以控制功率馈送，控制信号不限于用于开始或结束功率馈送的信号。例如，功率接收设备200可以发送用于停止功率馈送特定时段的控制信号或者用于取消功率馈送的重新开始的控制信号。在该配置中，满足功率接收设备200在监视时段开始时发送用于停止功率馈送特定时段的控制信号，并且当存在异物时发送用于取消功率馈送的重新开始的控制信号。
此外，虽然功率接收设备200配置为控制功率馈送设备100时，但是功率馈送设备100可以配置为控制功率接收设备200。在该配置中，功率馈送设备100包括监视时段定时器，在监视时段开始时停止功率馈送，并且此后发送用于给出开始交流电压Vt的施加的指令的控制信号到功率接收设备200。功率接收设备200然后在监视时段中发送指示异物检测的结果的信号给功率馈送设备100。在监视时段结束时，功率馈送设备100发送用于给出停止交流电压Vt的施加的指令的控制信号到功率接收设备200。当不存在异物时，功率馈送设备100在功率馈送时段中开始功率馈送，或者当存在异物时不开始功率馈送。
图8是示出第一实施例中的异物检测部分240的配置示例的框图。异物检测部分240包括次级电阻改变量获得电路241、次级电感改变量获得电路242和异物检测电路243。
次级电阻改变量获得电路241从交流电压Vt和电流It的测量值，获得功率接收线圈220的电阻的改变量作为次级电阻的改变量Δr2。次级电阻改变量获得电路241例如使用以下等式1计算次级电阻r2。
在等式1中，“Re()”是返回括号中的复数的实部的函数。其上部附有点的电压V或电流I表示用复数表示的交流电压或交流电流。R2是充电控制部分210中的负载的负载电阻。R2的单位例如是欧姆(Ω)。稍后将描述用于导出等式1的方法。
次级电阻改变量获得电路241使用以下等式2从计算的次级电阻r2计算次级电阻的改变量Δr2。次级电阻改变量获得电路241将计算的改变量Δr2输出到异物检测电路243。
Δr2＝r2-r0…等式2
在等式2中，r0是当不存在异物时测量的功率接收线圈220的原始次级电阻。
次级电感改变量获得电路242从交流电压Vt和电流It的测量值，获得功率接收线圈220的等效电路中的电感的改变量作为次级电压的改变量ΔL2。次级电感改变量获得电路242例如使用以下等式3计算次级电感L2。
在等式3中，“Im()”是返回括号中的复数的虚部的函数。ω是角频率。ω的单位是弧度/秒(rad/s)。C2是功率接收线圈220的等效电路中的电容。C2的单位例如是法拉利(F)。稍后将描述用于导出等式3的方法。
次级电感改变量获得电路242使用以下等式4从计算的次级电感L2计算次级电感的改变量ΔL2。次级电感改变量获得电路242将计算的改变量ΔL2输出到异物检测电路243。
ΔL2＝L2-L0…等式4
在等式4中，L0是当不存在异物时测量的功率接收线圈220的原始电感。
下面将描述用于导出等式1和等式3的方法。图3所示的功率接收设备200的等效电路中的阻抗Z从下面等式5获得。
当施加交流电压Vt时，从等式5和电流It获得下面等式6。
通过获得等式6的两侧的实部导出等式1。此外，通过获得等式6的两侧的虚部导出等式3。
异物检测电路243从次级电阻的改变量Δr2和次级电感的改变量ΔL2检测是否存在异物。例如，异物检测电路243将改变量Δr2和改变量ΔL2与阈值Th1和Th2比较。阈值Th1是要与改变量Δr2比较的阈值。阈值Th2是要与改变量ΔL2比较的阈值。然后，例如当改变量Δr2等于或大于阈值Th1或者改变量ΔL2等于或大于阈值Th2时，异物检测电路243确定存在异物。异物检测电路243将异物检测的结果输出到充电控制部分210。
顺带提及，当改变量Δr2等于或大于阈值Th1并且改变量ΔL2等于或大于阈值Th2时，异物检测部分240可以确定存在异物。此外，如稍后将在第二实施例中描述的，当改变量Δr2等于或大于阈值而没有获得改变量ΔL2时，异物检测部分240可以确定存在异物。可替代地，当改变量ΔL2等于或大于阈值而没有获得改变量Δr2时，异物检测部分240可以确定存在异物。可替代地，当通过将改变量Δr2和改变量ΔωL2加到一起获得的相加值等于或大于阈值时，异物检测部分240可以确定存在异物。
改变量Δr2和改变量ΔL2关于提供的电压的值根据异物的大小和物理属性而不同。因此，通过这些值识别物质种类。具体地，异物的温度根据改变量Δr2的增加而升高。因此，通过控制接收电流抑制温度的升高，以便温度低于特定值。
[功率馈送设备的操作示例]
图9是第一实施例中的功率馈送控制处理的示例的流程图。例如，当接通功率馈送设备100时，该功率馈送控制处理开始。
功率馈送设备100开始馈送交流功率(步骤S901)。功率馈送设备100然后确定是否接收用于控制馈送的功率量的控制信号(步骤S902)。当接收用于控制馈送的功率量的控制信号时(步骤S902：是)(步骤S906)，功率馈送设备100返回步骤S902。当没有接收用于控制馈送的功率量的控制信号时(步骤S902：否)，功率馈送设备100确定是否接收用于停止功率馈送的控制信号(步骤S903)。当没有接收用于停止功率馈送的控制信号时(步骤S903：否)，功率馈送设备100返回步骤S902。当接收用于停止功率馈送的控制信号时(步骤S903：是)，功率馈送设备100停止功率馈送(步骤S904)。
在停止功率馈送之后，功率馈送设备100确定是否接收用于开始功率馈送的控制信号(步骤S905)。当没有接收用于开始功率馈送的控制信号时(步骤S905：否)，功率馈送设备100返回步骤S905。当接收用于开始功率馈送的控制信号时(步骤S905：是)，功率馈送设备100返回步骤S901。
[功率接收设备的操作示例]
图10是第一实施例中的充电控制处理的示例的流程图。例如，当开始从功率馈送设备100提供功率时，通过功率接收设备200开始该充电控制处理。
功率接收设备200确定监视时段是否开始(步骤S951)。当监视时段开始时(步骤S951：是)，功率接收设备200发送用于停止功率馈送的控制信号到功率馈送设备100(步骤S952)。然后，在停止功率馈送之后，功率接收设备200开始施加交流电压Vt到功率接收线圈220(步骤S953)。功率接收设备200执行用于检测异物的异物检测处理(步骤S970)。
功率接收设备200确定监视时段是否结束(步骤S954)。当监视时段没有结束时(步骤S954：否)，功率接收设备200返回步骤S954。另一方面，当监视时段结束时(步骤S954：是)，功率接收设备200停止将交流电压Vt施加给功率接收线圈220(步骤S955)。功率接收设备200确定异物检测标志是否为开(步骤S956)。异物检测标志是指示异物检测的结果的变量。例如，当检测到异物时，异物检测标志设为开状态，并且当没有检测到异物时，异物检测标志设为关状态。当异物检测标志为关时(步骤S956：否)，功率接收设备200发送用于开始功率馈送的控制信号到功率馈送设备100(步骤S957)。当异物检测标志为开时(步骤S956：是)，功率接收设备200控制充电电流。然后，功率接收设备200根据需要发送控制信号(步骤S961)。在步骤S961或步骤S957之后，功率接收设备200返回步骤S951。
当没有开始监视时段时(步骤S951：否)，功率接收设备200测量接收电压Vin(步骤S958)。功率接收设备200将用于基于接收电压Vin增加或减少馈送的功率量的控制信号发送到功率馈送设备100(步骤S959)。在步骤S959之后，功率接收设备200返回步骤S951。
图11是第一实施例中的异物检测处理的示例的流程图。功率接收设备200测量交流电压Vt和电流It(步骤S971)。功率接收设备200通过将交流电压Vt和电流It代入等式1和等式2中，计算次级电阻的改变量Δr2(步骤S972)。功率接收设备200还通过将交流电压Vt和电流It代入等式3和等式4中，计算次级电感的改变量ΔL2(步骤S973)。
功率接收设备200基于改变量Δr2是否等于或大于阈值Th1或者改变量ΔL2是否等于或大于阈值Th2，确定是否检测到异物(步骤S974)。当检测到异物时(步骤S974：是)，功率接收设备200打开异物检测标志(步骤S975)。当没有检测到异物时(步骤S974：否)，功率接收设备200关闭异物检测标志(步骤S976)。在步骤S975或S976之后，功率接收设备200结束异物检测标志。
图12到14是示出第一实施例中的异物的温度和功率接收线圈的电阻值之间的关系的示例的曲线图。图12到14中的纵坐标轴指示异物的温度或线圈的电阻值。图12到14中的横坐标轴指示异物的位置。温度的单位是度(℃)。电阻值的单位是毫欧(mΩ)。位置的单位是毫米(mm)。在横坐标轴上，以线圈的中心作为原点，测量与线圈的线圈表面平行的预定直线上的位置作为异物的位置，该直线包括线圈的中心。此外，绘制异物的温度的测量结果作为图12到14中的圆形标记。绘制功率接收线圈220的电阻值的测量结果作为图12到14中的方形标记。
图12示出在0.5mm厚和7mm方形的铁作为异物插入线圈之间的情况下的测量结果。图13示出在0.5mm厚和13mm方形的铁作为异物插入线圈之间的情况下的测量结果。图14示出在0.5mm厚和20mm方形的铁作为异物插入线圈之间的情况下的测量结果。
如图12到图14所示，当异物放在稍微远离线圈中心的位置时，异物的温度升高，并且线圈(220)的电阻值也增加。另一方面，当异物放在中心周围时，异物的温度降低，并且线圈的电阻值也减小。如上所述，这是因为由于异物中的涡流产生焦耳热，并且通过涡流产生的磁场的作用改变注入线圈的电阻值等的参数。
顺带提及，在图12到14中，没有测量当位置为负数时的温度。这是因为估计当位置为负数时的温度改变与当位置为正数时的改变相似。
因此，根据第一实施例，功率接收设备200可以施加交流电压到功率接收线圈，从交流电压和功率接收线圈中产生的电流获得功率接收线圈220的阻抗的改变量，并且基于该改变量检测异物。因为当异物混入线圈之间时阻抗的改变量改变，所以可以从阻抗的改变量正确地检测异物。
顺带提及，第一实施例中的非接触功率馈送系统使用功率馈送线圈120和功率接收线圈220来馈送功率以及发送和接收控制信号。然而，非接触功率馈送系统可以与功率馈送线圈120和功率接收线圈220分开地提供有用于发送和接收控制信号的线圈，并且功率馈送设备100和功率接收设备200可以使用该线圈发送和接收控制信号。
<2.第二实施例>
[异物检测部分的配置示例]
图15是示出第二实施例中的异物检测部分240的配置示例的框图。第二实施例中的异物检测部分240与第一实施例中的异物检测部分的不同在于：第二实施例中的异物检测部分240不获得次级电感的改变量ΔL2，而是只从次级电阻的改变量Δr2检测是否存在异物。具体地，第二实施例中的异物检测部分240与第一实施例的异物检测部分的不同在于：第二实施例中的异物检测部分240不包括次级电感改变量获得电路242。
第二实施例中的异物检测电路243从次级电阻的改变量Δr2和电流It检测异物。例如，异物检测电路243计算Δr2×It×It，并且当Δr2×It×It的值等于或大于阈值Th1’时确定存在异物。这是因为由涡流产生的焦耳热量与Δr2×It×It成比例。
[功率接收设备的操作示例]
图16是第二实施例中的异物检测处理的示例的流程图。第二实施例中的异物检测处理与第一实施例中的异物检测处理的不同在于：第二实施例中的异物检测处理执行步骤S977来替代步骤S973和S974。
在功率接收设备200计算次级电阻的改变量Δr2(步骤S972)之后，功率接收设备200基于Δr2×It×It是否等于或大于阈值Th1’确定是否存在异物(步骤S977)。当检测到异物时(步骤S977：是)，功率接收设备200打开异物检测标志(步骤S975)。另一方面，当没有检测到异物时(步骤S977：否)，功率接收设备200关闭异物检测标志(步骤S976)。
因此，根据本技术的第二实施例，功率接收设备200可以从次级电阻的改变量Δr2和电流It检测产生热的异物。因此，当检测到异物时，非接触功率馈送系统可以通过控制馈送的功率量来防止异物的热产生。
<3.第三实施例>
[异物检测部分的配置示例]
图17是示出第三实施例中的异物检测部分240的配置示例的框图。第三实施例中的异物检测部分240与第一实施例的异物检测部分的不同在于：第三实施例中的异物检测部分240还包括控制量确定电路244。当存在异物时，控制量确定电路244计算对于馈送的功率量的控制量ΔW。另一方面，当不存在异物时，控制量确定电路244将值“0”设置为控制量ΔW。控制量确定电路244将控制量ΔW作为检测结果输出到充电控制部分210。顺带提及，控制量确定电路244是权利要求中描述的控制量确定部分的示例。
通常从异物的热电阻Rt通过以下的等式7获得异物的温度的上升量ΔT。热电阻Rt的单位例如是度/瓦(℃/W)。
ΔT≈Δr2×It×It/Rt…等式7
在等式7中，没有附加到其的点的It表示交流电流It的绝对值。
假设在上升量ΔT达到不导致对设备等的损坏的这样程度的情况下，功率接收线圈220的电流It的值为等式7中的I2L。令η为功率馈送效率，从下面的等式8计算产生电流I2L所需的电源W1L。
W1L＝η×W2L＝η×(R2+r0)×I2L×I2L…等式8
在等式8中，W2L是当电流It为I2L时的接收功率。
同时，令I2H是当检测到异物时功率接收线圈220的感应电流，从下面的等式9计算产生电流I2H所需的电源W1H。
W1H＝η×W2H＝η×(R2+r2)×I2H×I2H…等式9
在等式9中，W2H是当电流It为I2H时的接收功率。
基于等式7和等式9，从下面的等式10计算控制量ΔW。顺带提及，功率接收设备200假定的功率馈送效率可能不同于实际值，或者功率接收设备200可能不能获得自身的功率馈送效率。相应地，功率接收设备200可以发送接收功率W2H和控制量ΔW之间的比率(ΔW/W2H)或W2H-W2L的值给功率馈送设备100来替代控制量ΔW。满足功率馈送设备100基于等式7到9将接收的值转换为控制量ΔW，并且控制馈送的功率量。
ΔW＝W1H-W1L…等式10
[功率接收设备的操作示例]
图18是第三实施例中的异物检测处理的示例的流程图。第三实施例中的异物检测处理与第一实施例中的异物检测处理的不同在于：第三实施例中的异物检测处理执行步骤S978和S979来替代步骤S975和S976。当存在异物时(步骤S977：是)，功率接收设备200使用等式10计算控制量ΔW(步骤S978)。另一方面，当不存在异物时(步骤S977：否)，功率接收设备200将“0”设置给控制量ΔW(步骤S979)。
[功率接收设备的操作示例]
图19是第三实施例中的充电控制处理的示例的流程图。第三实施例中的充电控制处理与第一实施例中的充电控制处理的不同在于：第三实施例中的充电控制处理执行步骤S960来替代步骤S956。
在功率接收设备200停止交流电压的施加(步骤S955)之后，功率接收设备200执行步骤S957而不执行步骤S956。当没有开始监视时段时(步骤S951)，功率接收设备200确定控制量ΔW是否为零(步骤S960)。当控制量ΔW不为零时(步骤S960：否)，功率接收设备200控制充电电流。然后，功率接收设备200根据需要发送用于执行馈送的功率量的ΔW控制的控制信号到功率馈送设备100(步骤S961)，并且返回步骤S951。当控制量ΔW为零时(步骤S960：是)，功率接收线圈200执行步骤S958和S959。
因此，根据本技术的第三实施例，功率接收设备200能够检测异物，并且获得对于功率量的控制量。因此，即使在检测到异物时，非接触功率馈送系统也能够以适当的功率量继续功率馈送。
要注意，前述实施例表示用于实现本技术的示例，并且各实施例中的项目与权利要求中的特定发明项目具有各自的对应关系。类似地，权利要求中的特定发明项目与本技术的各实施例中给予与特定发明项目相同名称的项目具有各自的对应关系。然而，本技术不限于该实施例，并且可以通过对实施例进行各种修改来实现，而不偏离本技术的精神。
此外，前述实施例中描述的处理过程可以解释为具有一系列过程的方法，并且可以解释为用于使得计算机执行一系列过程的程序或用于存储该程序的记录介质。例如，CD(致密盘)、MD(迷你盘)、DVD(数字多功能盘)、存储卡或蓝光盘(注册商标)可用作记录介质。
顺带提及，本技术还可以采用以下构成。
(1)一种功率接收设备，包括：
功率接收线圈，配置为当功率馈送设备经由磁场提供功率时接收功率；
交流电源，配置为对所述功率接收线圈施加交流电压；
异物检测部分，配置为从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压生成所述功率接收线圈的阻抗的改变量，并且基于所述改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物。
(2)根据上面(1)所述的功率接收设备，还包括
电源控制块，配置为基于异物检测的结果控制所述功率馈送设备。
(3)根据上面(2)所述的功率接收设备，
其中，在检测提供功率的所述功率馈送设备和所述功率接收设备之间的异物时，所述电源控制块在控制所述功率馈送设备以使得所述功率馈送设备停止提供功率之后，控制所述交流电源以使得所述交流电源施加交流电压。
(4)根据上面(3)所述的功率接收设备，
其中，所述电源控制块交替地重复用于控制所述功率馈送设备的功率馈送时段和用于检测异物的监视时段，并且在功率馈送时段中使得所述功率馈送设备提供功率以及在监视时段中使得所述交流电源施加交流电压。
(5)根据上面(4)所述的功率接收设备，
其中，当确定不存在异物时，所述电源控制块在功率馈送时段中使得所述功率馈送设备提供功率。
(6)根据上面(4)所述的功率接收设备，还包括
控制量确定部分，配置为当在异物检测中确定存在异物时，基于改变量和感应电流确定对于功率的控制量，
其中，当确定控制量时，所述电源控制块在功率馈送时段中根据所述控制量控制所述功率馈送设备。
(7)根据上面(2)到(6)的任一所述的功率接收设备，还包括
控制信号发送电路，配置为发送用于控制所述功率馈送设备的控制信号到所述功率馈送设备，
其中，所述电源控制块通过生成所述控制信号并使得所述控制信号发送电路发送所述控制信号，来控制所述功率馈送设备。
(8)根据上面(1)到(7)的任一所述的功率接收设备，还包括
充电控制电路，配置为基于异物检测的结果控制对连接到所述功率接收设备的负载的充电电流。
(9)根据上面(8)所述的功率接收设备，还包括
控制结果发送电路，配置为发送充电电流的控制结果到所述功率馈送设备。
(10)根据上面(1)到(9)的任一所述的功率接收设备，
其中，所述阻抗包括所述功率接收线圈的电阻和电抗的至少一个。
(11)根据上面(1)到(10)的任一所述的功率接收设备，
其中，当所述改变量超过预定阈值时，所述异物检测部分确定存在异物。
(12)根据上面(1)到(11)的任一所述的功率接收设备，
其中所述阻抗包括所述功率接收线圈的电阻，以及
所述异物检测部分从电阻的改变量和感应电流生成异物的涡流损失，并且当所述涡流损失超过预定阈值时确定存在异物。
(13)一种功率接收设备的控制方法，所述控制方法包括：
通过异物检测部分，从对其施加交流电压的功率接收线圈中感应的电流和交流电压生成所述功率接收线圈的阻抗的改变量；以及
通过异物检测部分，基于所述改变量检测所述功率接收线圈和功率馈送设备之间的异物。
(14)一种功率馈送系统，包括：
功率馈送设备，配置为经由磁场提供功率；以及
功率接收设备，配置为包括用于接收功率的功率接收线圈、用于对所述功率接收线圈施加交流电压的交流电源以及异物检测部分，所述异物检测部分配置为从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压生成所述功率接收线圈的阻抗的改变量，并且基于所述改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物。
本公开包含于2012年4月10日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2012-089053中公开的主题有关的主题，将其全部内容通过引用的方式合并在此。

Claims (15)

1.一种功率馈送设备，包括：
功率馈送线圈，其配置为提供馈送至功率接收设备的功率；
功率馈送控制部分，其配置为从包括功率接收线圈的功率接收设备接收控制信号以控制所述馈送至功率接收设备的功率；
其中，所述控制信号基于根据所述功率接收线圈的阻抗的改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物的结果而生成，所述改变量从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压而生成。
2.根据权利要求1所述的功率馈送设备，其中，所述功率馈送控制部分配置为执行以下操作中的至少一种：
当从所述功率接收设备接收用于响应于监视时段开始而停止功率馈送的控制信号时，停止功率馈送；或
当从所述功率接收设备接收用于响应于检测到异物而减少功率馈送的控制信号时，相应地减少功率馈送；或
当由于所述功率接收设备检测到异物而未从所述功率接收设备接收到控制信号时，相应地不开始功率馈送；或
当从所述功率接收设备接收用于响应于没有检测到异物而重新开始功率馈送的控制信号时，重新开始功率馈送。
3.根据权利要求1所述的功率馈送设备，还包括：
监视时段定时器，其重复地交替计时功率馈送时段和监视时段；
其中，当所述监视时段开始时，所述功率馈送控制部分停止功率馈送，并且发送用于给出开始施加交流电压的指令的控制信号到功率接收设备；
当所述监视时段结束时，所述功率馈送控制部分发送用于给出停止施加交流电压的指令的控制信号到功率接收设备。
4.根据权利要求3所述的功率馈送设备，其中，所述功率馈送控制部分配置为执行以下操作中的至少一种：
当从所述功率接收设备接收用于指示检测到异物的控制信号时，相应地减少功率馈送；或
当从所述功率接收设备接收用于指示检测到异物的控制信号时，相应地不开始功率馈送；或
当从所述功率接收设备接收用于指示未检测到异物的控制信号时，重新开始功率馈送。
5.根据权利要求1所述的功率馈送设备，其中，所述功率馈送控制部分包括：
解调电路，其配置为调制来自所述功率接收设备的交流信号，并且提取叠加在交流信号上的控制信号；以及
功率馈送控制电路，其配置为根据所述控制信号控制所述馈送至功率接收设备的功率量。
6.根据权利要求1所述的功率馈送设备，其中，所述功率接收线圈配置为接收功率；所述功率接收设备还包括：
交流电源，配置为对所述功率接收线圈施加交流电压；以及
异物检测部分，配置为从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压生成所述改变量，并且基于所述改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物。
7.根据权利要求6所述的功率馈送设备，其中，所述功率接收设备还包括：
电源控制块，配置为基于异物检测的结果控制所述功率馈送设备。
8.根据权利要求7所述的功率馈送设备，其中，
在检测提供功率的所述功率馈送设备和所述功率接收设备之间的异物时，所述电源控制块在控制所述功率馈送设备以使得所述功率馈送设备停止提供功率之后，控制所述交流电源以使得所述交流电源施加交流电压。
9.根据权利要求8所述的功率馈送设备，其中，
所述电源控制块交替地重复用于控制所述功率馈送设备的功率馈送时段和用于检测异物的监视时段，并且在功率馈送时段中使得所述功率馈送设备提供功率以及在监视时段中使得所述交流电源施加交流电压。
10.根据权利要求9所述的功率馈送设备，其中，
当确定不存在异物时，所述电源控制块在功率馈送时段中使得所述功率馈送设备提供功率。
11.根据权利要求9所述的功率馈送设备，其中，所述功率接收设备还包括：
控制量确定部分，配置为当在异物检测中确定存在异物时，基于改变量和感应电流确定对于功率的控制量，
其中，当确定控制量时，所述电源控制块在功率馈送时段中根据所述控制量控制所述功率馈送设备。
12.根据权利要求6所述的功率馈送设备，其中，
所述阻抗包括所述功率接收线圈的电阻和电抗的至少一个。
13.根据权利要求6所述的功率馈送设备，其中，
当所述改变量超过预定阈值时，所述异物检测部分确定存在异物。
14.根据权利要求6所述的功率馈送设备，其中，
所述阻抗包括所述功率接收线圈的电阻，以及
所述异物检测部分从电阻的改变量和感应电流生成异物的涡流损失，并且当所述涡流损失超过预定阈值时确定存在异物。
15.一种用于功率馈送设备的功率馈送方法，包括：
从包括功率接收线圈的功率接收设备接收控制信号；以及
根据所述控制信号，提供馈送至所述功率接收设备的功率；
其中，所述控制信号基于根据所述功率接收线圈的阻抗的改变量检测所述功率接收线圈和所述功率馈送设备之间的异物的结果而生成，所述改变量从对其施加交流电压的所述功率接收线圈中感应的电流和交流电压而生成。
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