CN107482791B - 受电装置、送电装置及送电系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及受电装置、送电装置及送电系统，其中，提供了一种受电装置，包括：谐振电路，包括电耦合到谐振电容器的受电线圈；存储器，被配置为存储预先确定的参考Q值；以及控制电路，被配置为控制关于电池的充电操作，并且控制负载调制电路与送电装置通信，其中，当在所述受电装置和所述送电装置之间不存在异物时，测量所述预先确定的参考Q值。

Description

受电装置、送电装置及送电系统
本申请是申请日为2013年4月28日、申请号为201310156684.X、发明名称为“检测装置、受电装置、送电装置及非接触供电系统”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本公开涉及一种与另一磁耦合元件、异物等磁耦合的磁耦合元件、使用该磁耦合元件的装置(磁耦合装置)和系统(磁耦合系统)。
具体地，本公开涉及一种检测由非接触供电装置与构成非接触供电系统的电子装置之间的磁通量加热的异物(诸如金属、磁性材料和磁体)的混合物的检测装置、一种受电装置、送电装置和非接触供电系统。
背景技术
近年来，例如，以非接触方式对诸如手机和便携式音乐播放器的消费性电子(CE)装置(供消费者使用的电子装置)进行供电(送电)的供电系统(被称为非接触供电系统或非接触送电系统)已引发大量关注。相应地，可通过简单将电子装置(次级装置)放置于充电托盘(初级侧装置)上而代替将诸如AC适配器的供电装置的连接器插接(连接)至CE装置来开始充电。因此，电子装置与充电托盘之间不需要终端连接。
以此方式，作为一种以非接触方式提供电力的方法，电磁感应法已众所周知。另外，近年来，采用被称为利用谐振现象的磁场共振法的方法的非接触供电系统也已引起关注。
利用磁场共振法的非接触供电系统具有的优点在于，与电磁感应法相比可在进一步远离彼此而定位的装置之间传送电力。另外，即使供电源(送电线圈)与供电目标(受电线圈)之间的对齐不太良好，也仍具有传送效率(供电效率)不会降低太多的优点。然而，不变的是，磁场共振法和电磁感应法中的任何一种均采用利用供电源(送电线圈；磁耦合元件)与供电目标(受电线圈；磁耦合系统)之间的磁耦合的非接触供电系统(磁耦合系统)。
顺便地，非接触供电系统中的重要因素之一是防止因磁通量而发热的诸如金属、磁性材料和磁体等的异物的发热的对策。当在不限于磁感应法或磁场共振法的情况下以非接触方式供电时，若在送电线圈与受电线圈之间的间隙中混入异物，则有该异物可能会因经过异物的磁通量而发热的可能性。另外，异物发热是由金属异物中通过磁通量产生的电流(涡电流、环电流、圆电流)以及磁性材料异物或磁体异物中因通过异物、磁性材料异物或磁体异物的磁通量而出现的磁损耗(磁滞损耗)造成的。
作为防止发热的对策，已提出了多种方法，这些方法通过向非接触供电系统增设异物检测系统来检测异物。例如，已知一种使用光学传感器或温度传感器的方法。然而，使用传感器的方法在供电范围较广的情况下与磁场共振方法一样会导致成本增加。另外，例如，根据温度传感器，由于温度传感器上的输出结果取决于传感器周围的热导率，所以送电侧和受电侧的装置也受到设计约束。
因此，通过在金属异物进入送电侧与受电侧之间时关注参数(电流、电压等)的变化，已提出了一种确定是否存在异物的方法。根据该方法，由于没有理由施加任何设计约束等，所以可以降低成本。
例如，日本待审查专利申请公开第2008-206231号公开了一种在送电层与受电侧之间进行通信期间利用调制度(振幅变化和相位变化)来检测金属异物的方法，且日本待审查专利申请公开第2001-275280号公开了一种利用涡电流损耗检测金属异物(利用DC-DC效率检测异物)的方法。
然而，在日本待审查专利申请公开第2008-206231号和第2001-275280号中提出的方法未考虑到因受电侧的金属外壳造成的影响。当考虑到向通用便携式装置充电时，有可在便携式装置中使用任何类型的金属(金属外壳、金属组件等)的很大的可能性。因此，难以识别是由“因金属外壳产生的影响”还是由“混入金属异物”造成的参数变化。若作为一个实例例举日本待审查专利申请公开第2001-275280号，则不可能识别涡电流损耗是发生在金属外壳中还是因送电侧与受电侧之间混入的金属异物而发生。以此方式，应理解，在日本待审查专利申请公开第2008-206231号和第2001-275280号中提出的技术不能准确检测金属异物。
发明内容
期望通过检测在检测线圈(即，无需设置新传感器的磁耦合元件)附近存在的异物来提高检测精度。
根据本公开的一种实施方式，提供了一种检测装置，包括：一个或多个磁耦合元件，被配置为具有一个或多个线圈；以及检测单元，测量或计算所述磁耦合元件的有效电阻值或至少包括所述磁耦合元件的电路的有效电阻值并基于所述有效电阻值的变化来确定是否存在异物。
在磁耦合元件与金属异物磁耦合的情况下，磁耦合元件(谐振电路)的Q值由于两个原因而降低：磁耦合元件的有效电阻值增加；以及磁耦合元件的电感值降低。因此，在磁耦合元件的电感值由于某种因素而显著变化的情况下，关注磁耦合元件(谐振电路)的有效电阻值能使金属异物的检测精度比关注磁耦合元件(谐振电路)的Q值更高。
根据本公开的一种实施方式，提供了一种受电装置，包括：谐振电路，包括电耦合到谐振电容器的受电线圈；存储器，被配置为存储预先确定的参考Q值；以及控制电路，被配置为控制关于电池的充电操作，并且控制负载调制电路与送电装置通信，其中，当在所述受电装置和所述送电装置之间不存在异物时，测量所述预先确定的参考Q值。
根据本公开的一种实施方式，提供了一种送电装置，包括：送电线圈，被配置为向受电装置发送电力；以及异物检测电路，被配置为测量所述送电线圈的Q值，并对所测得的Q值与预先确定的参考Q值进行比较，其中，当在所述受电装置和所述送电装置之间不存在异物时，测量所述预先确定的参考Q值。
根据本公开的一种实施方式，提供了一种送电系统，包括：受电装置，包括：谐振电路，包括电耦合到谐振电容器的受电线圈；存储器，被配置为存储预先确定的参考Q值；以及控制电路，被配置为控制关于电池的充电操作，并且控制负载调制电路与送电装置通信；送电装置，包括异物检测电路，所述异物检测电路被配置为测量送电线圈的Q值并将所测得的Q值与所述预先确定的参考Q值进行比较，其中，当在所述受电装置和所述送电装置之间不存在异物时，测量所述预先确定的参考Q值。
根据本公开的至少一种实施方式，在无需设置新传感器的情况下可检测磁耦合元件附近存在的异物并可提高检测精度。
附图说明
图1是示出用作本公开中的金属异物检测的一个实例的Q值测量的示意性电路图；
图2是根据本公开的一种实施方式的非接触供电系统的示意性概览图；
图3是示出根据本公开的实施方式的非接触供电系统的配置实例的框图；
图4A至图4C是示出谐振电路的配置实例的电路图；
图5A和图5B是示出与检测线圈的电学特性(Q值、R值)因金属异物的存在与否而发生变化相关的测量结果的一个实例的曲线图；
图6是示出检测线圈与金属异物之间的距离调整的示图；
图7A和图7B是示出与受电线圈的Q值因金属异物的存在与否而发生变化相关的测量结果的一个实例的曲线图；
图8是示出金属异物相对于受电线圈的布置位置的调整的示图；
图9A和图9B是示出与受电线圈的R值因金属异物的存在与否而发生变化相关的测量结果的一个实例的曲线图；
图10是示出根据本公开的另一实施方式的非接触供电系统的变形例的框图；以及
图11是示出当在非接触供电系统中供电时的处理的一个实例的流程图。
具体实施方式
下文中，将对体现本公开的实例(下文中称为实施方式)进行描述。
将按以下顺序进行描述。另外，在说明书和附图中，具有大致相同功能和配置的组件元件将用相同附图标记来表示且将不对其进行重复描述。
1.介绍描述
2.Q值测量原理
3.R值测量原理
4.对非接触供电系统的描述
5.测量数据(1)
6.测量数据(2)
7.变形例
8.其他
1.介绍描述
在本公开中，提出了一种磁耦合系统，其中，当通过从送电侧(第一侧)供电来给受电侧(第二侧)的电池进行充电时，异物金属检测基于送电侧或受电侧的磁耦合元件的有效电阻值(高频电阻值，Rs值、R值)或至少包括磁耦合元件的电路的有效电阻值来执行。根据本公开实施方式的磁耦合系统在送电侧或受电侧测量或计算向外磁耦合的一个或多个磁耦合元件的有效电阻值或至少包括一个或多个磁耦合元件的电路的有效电阻值。随后，基于关于有效电阻值的测量结果或计算结果来确定磁耦合元件附近是否存在异物。
然而，在使用与诸如LCR测量仪或阻抗分析仪的测量装置相同的测量原理的情况下，以在谐振电路的谐振频率附近的频率难以准确测量谐振电路的有效电阻值、Q值(品质因子)等。这些测量装置能实现将预定高频电力施加至磁耦合元件，测量在此期间生成的电压和电流的振幅和相位，以及计算磁耦合元件的有效电阻值或Q值。然而，电压和电流的振幅和相位会因高频电力的频率变化而迅速改变。相应地，不可能获得足够的测量精度。因此，将对一个实例进行描述，其中，谐振电路的Q值利用谐振电路的电压比(振幅比)、半值宽度法等进行测量，且随后有效电阻值利用测量结果进行计算(估算)。Q值是表示能量存留与损失之间的关系的指数且通常用作表示谐振电路的谐振峰尖锐度(谐振强度)的值。
另外，在根据本公开的每种实施方式的描述中，作为一个实例，将对金属异物的检测进行描述，但其他异物(磁性材料异物、磁体异物等)的检测也是如此。
2.Q值测量原理
下文中，将参照附图对Q值原理进行描述。
图1是示出根据本公开的当检测金属异物时所使用的Q值测量的示意性电路图。
图1中所示的电路是指示Q值测量原理的基本电路配置的实例(磁耦合的情况)且例如，设置有包括生成AC信号(正弦波)的AC电源2和电阻元件3的信号源1、电容器(被称为电容装置)4和线圈5。电阻元件3示出了AC电源2的内部电阻(输出阻抗)。电容器4和线圈5被连接以相对于信号源1形成串联谐振电路(谐振电路的实例)。随后，谐振电路利用电容器4的电容值(C值以及C)和线圈5的电感值(L值以及L)以预定谐振频率(fr)进行谐振。
这里，若将构成串联谐振电路的线圈5和电容器4的两端之间的电压(振幅)假定为V1(施加给谐振电路的电压的实例)并将线圈5的两端之间的电压(振幅)假定为V2，则串联谐振电路的Q值在AC电源2的AC信号的频率下用公式(1)表示。另外，当电压V2≥电压V1时，公式可近似表示如下。
Figure BDA0001375578970000061
例如，在图1所示的电路中，将电压V1乘以Q倍以得到电压V2。另外，在AC电源2的AC信号频率改变的情况下，电压V2与电压V1的电压比(V2/V1)成为最大值的频率变为LC谐振电路的谐振频率(fr)，该LC谐振电路被配置为具有线圈5和谐振电容器4。以此方式，关注电压V2与电压V1的电压比(V2/V1)，也可以高精度测量谐振电路的谐振频率(fr)和谐振电路在谐振频率下的Q值(Q)。
此外，即使采用从谐振电路的谐振峰的尖锐度(谐振强度)的半值宽度获得谐振电路的Q值的半值宽度法，也可以高精度测量谐振电路的谐振频率(fr)和谐振电路在谐振频率下的Q值(Q)。在该情况下，与谐振电路的阻抗(Z)或导纳(Y)相关的频率特性处于峰值的频率变为谐振频率。
3.R值测量原理
顺便地，例如，若存在金属件作为线圈5附近的金属异物，则磁力线穿过金属件并由此生成涡电流。至于线圈5，由于金属件和线圈5磁耦合且类似地将电阻负载施加给线圈5，所以磁耦合元件的R值(有效电阻值R)增加且磁耦合元件(谐振电路)的Q值(Q)降低。此外，由于金属件和线圈5磁耦合，所以磁耦合元件的L值(L)降低且磁耦合元件(谐振电路)的Q值(Q)以相同方式降低。
即，在磁耦合元件与金属异物磁耦合的情况下，磁耦合元件(谐振电路)的Q值(Q)由于如下两个原因而降低：磁耦合元件的R值(R)增加以及磁耦合元件的L值(L)降低。这也可从公式(2)明显看出。另外，在AC电源2的AC信号频率与谐振电路的谐振频率(fr)大致相同的情况下，可以利用公式(2)表示谐振电路的Q值。然而，R是谐振电路在谐振频率(fr)下的有效电阻值，L是线圈5在谐振频率(fr)下的电感值，以及C是谐振电容器4在谐振频率(fr)下的电容值。
Figure BDA0001375578970000071
因此，在L值由于某些因素而发生明显变化的情况下，关注磁耦合元件(谐振电路)的R值比关注磁耦合元件(谐振电路)的Q值具有更高的金属异物检测精度。另外，由于在磁耦合元件与金属异物磁耦合的情况下的磁耦合元件(谐振电路)的R值的增加量与金属异物的发热程度之间具有极其密切的关系，所以具有关注磁耦合元件(谐振电路)的R值的增加量的异物检测系统是非常有利的。
然而，如上所述，利用与诸如LCR测量仪或阻抗分析仪的测量装置相同的原理很难以在谐振电路的谐振频率附近的频率测量有效电阻值。相应地，提出了一种技术，其中，谐振电路的Q值利用谐振电路的电压比或半宽法等进行测量，且随后R值根据其测量结果来计算(估算)。
Figure BDA0001375578970000081
Figure BDA0001375578970000082
Figure BDA0001375578970000083
这里，谐振电路的R值(R)可用公式(3)表示。这是因为谐振电路的谐振频率(fr)可用公式(4)表示，以及磁耦合元件(谐振电路)的L值(L)可用公式(5)表示。用公式(5)表示的L被代入公式(3)的L。若已知构成谐振电路的电容器的C值(C)、谐振电路的谐振频率(fr)和磁耦合元件(谐振电路)的Q值(Q)这三个值，则通过公式(3)可以算出谐振电路在谐振频率下的R值(R)。然而，电容器的C值被视为几乎已知的值。因此，若大致已知谐振电路的谐振频率和谐振电路的Q值这两个值，则可算出(估算出)谐振电路的R值。即，若利用上述谐振电路的电压比、半值宽度法等测量出谐振电路的谐振频率和谐振电路的Q值这两个值，则可以算出(估算出)谐振电路在谐振频率下的R值。
如上所述，若在线圈5附近存在金属件，则磁耦合元件(谐振电路)的R值会因金属件中生成的涡电流的影响而增加，且由此金属件因涡电流而发热。因此，若检测到R值变化(增加)，则可检测出在线圈5附近存在金属件。换句话说，如上所述的R值测量可适用于检测送电侧(初级侧)与受电侧(次级侧)之间插有的金属异物。
随后，通过执行利用关注如上所述的R值变化来检测金属异物的过程，在不采用电磁感应方法或磁场谐振方法的情况下可以高精度检测出金属异物。因此，用户可以从其中除去金属异物。
另外，在与谐振电路的谐振频率明显不同的频率下，可利用与诸如LCR测量仪和阻抗分析仪的测量装置相同的测量原理以高精度测量出谐振电路的R值。然而，在该情况下，为方便起见，谐振电路的R值在与谐振电路的谐振频率明显不同的频率下被进行测量。因此，由于减少了谐振电路的R值因金属异物的存在与否而发生的变化，所以存在金属异物的检测精度可能会降低的很高可能性。
另一方面，在通过利用开关等使构成谐振电路的谐振电容器4和线圈5电分离来直接测量线圈5的R值的情况下，甚至在与谐振电路的谐振频率基本相同的频率下，也可以利用与诸如LCR测量仪、阻抗分析仪等的测量装置相同的测量原理以高精度测量线圈5的R值。即，若设置有通过仅切换用于检测异物的时间段的方式来改变谐振电路的配置的异物检测系统，则即使在与谐振电路的谐振频率基本相同的频率下，也可以利用与诸如LCR测量仪、阻抗分析仪等的相同的测量原理来检测是否存在金属异物。然而，在该情况下，有许多问题要解决，诸如切换部分的电阻值、因切换导致的损失。
如上所述，存在用于测量(计算、估算)磁耦合元件(谐振电路)的R值的多种技术。在本说明书中提出的异物检测系统中，为利用某种方法测量(计算、估算)磁耦合元件(谐振电路)的R值，可利用R值的变化来确定是否存在金属异物。
4.对非接触供电系统的描述
接下来，将对采用本公开的技术的非接触供电系统进行描述。
非接触供电系统的整体配置
图2示出了根据本公开的一种实施方式的非接触供电系统的示意性配置实例，以及图3示出了根据本公开的一种实施方式的非接触供电系统的块配置实例。
图2中所示的非接触供电系统100是利用磁场(利用本实施方式中的磁场谐振方法)以非接触方式进行送电(供电)的系统。非接触供电系统100设置有供电装置10(初级侧装置)或作为一个或多个供电目标装置的电子装置(次级侧装置)。这里，供电目标装置设置有例如手机终端装置适用的电子装置20A和电子静态照相机适用的电子装置20B作为例如供电目标装置。供电目标装置不限于此且可以是能够以非接触方式从供电装置10接收电力的电子装置。
非接触供电系统100例如具有如图2所示的配置，其中，电子装置20A和20B被定位在供电装置10中的供电表面(送电表面)S1上或靠近该供电表面，使得可以从供电装置10对电子装置20A和20B进行送电。这里，考虑到同时或以分时方式(按顺序)对多个电子装置20A和20B进行送电的情况，供电装置10具有呈比供电目标电子装置20A和20B的区域更大的垫形状(或托盘形状)的供电表面S1。
供电装置的配置实例
如上所述，供电装置10是用于利用磁场对电子装置20A和20B进行送电的装置(例如，充电托盘)。例如，如图3所示的供电装置10设置有用于利用从供电装置10的外部供电源9提供的电力进行送电的送电装置11。外部供电源9是经由作为一个实例的所谓的电源插座、插头插座等提供的商用电源。
送电装置11被配置为例如具有送电单元12、高频电力生成电路13、检测电路14、阻抗匹配电路15、控制电路16和电容器C1(电容元件)。该实例中的送电装置11设置有检测电路14和控制电路16，并由此成为能使非接触供电系统100利用负载调制进行单向通信的块配置。然而，当考虑以除负载调制之外的其他方式进行单向通信或双向通信时，该配置不限于此。
送电单元12被配置为包括稍后将描述的送电线圈(初级侧线圈)L1等。送电单元12进行利用送电线圈L1和谐振电容器C1通过磁场对电子装置20A和20B(具体地，稍后将描述的受电单元22)进行的送电。具体地，送电单元12具有从供电表面S1朝向电子装置20A和20B辐射磁场(磁通量)的功能。
高频电力生成电路13是一种用于例如利用从供电装置10的外部供电源9提供的电力来产生用于进行送电的预定高频电力(AC信号)以进行送电的电路。
检测电路14具有利用稍后将描述的负载调制电路29检测(解调)调制信号的功能并且是一种用于向控制电路16提供检测结果的电路。
阻抗匹配电路15是一种用于在进行送电时进行阻抗匹配的电路。这允许在送电期间提高效率(传输效率)。另外，根据送电线圈L1、稍后将描述的受电线圈L2或谐振电容器C1和C2的配置，可不用设置阻抗匹配电路15。此外，若降低传输效率没有问题，则可不用设置该阻抗匹配电路15。
谐振电容器C1是用于构成送电单元12的LC谐振装置(谐振电路)和送电线圈L1的电容元件，且被设置为以串联、并联或串并联组合的方式与送电线圈L1电连接。被配置为具有送电线圈L1和谐振电容器C1的LC谐振装置能够利用从与高频电力生成电路13中产生的高频电力大致相同或接近的频率形成的谐振频率f1(第一谐振频率)执行谐振操作。另外，将谐振电容器C1的电容值设定为该谐振频率f1。
然而，若上述谐振频率f1可通过利用由送电线圈L1中的线之间的电容和送电线圈L1与稍后将描述的受电线圈L2之间的电容配置的寄生电容组件(浮动电容组件)的谐振操作来实现，则可不用设置谐振电容器C1。另外，若降低传输效率没有问题，则类似地，可不用设置谐振电容器C1。
控制电路16是一种用于接收关于检测电路14的检查结果以及用于控制高频电力生成电路13、阻抗匹配电路15、谐振电容器C1、送电单元12等的电路。
例如，假设金属异物是否存在于送电单元12与受电单元22之间的情况由电子装置20A和20B中的异物检测装置31(稍后将描述)检测。此时，在电子装置20A和20B内的负载调制电路29(稍后将类似描述)中进行负载调制，以改变关于检测电路14的检测结果。因此，可以利用送电装置11侧的控制电路16来识别金属异物的存在并利用控制电路16的控制来限制或停止送电。另一方面，控制电路16接收关于检测电路14的检测结果并对高频电力生成电路13进行脉冲宽度调制控制(PWM控制)或对阻抗匹配电路15、谐振电容器C1、送电单元12等进行切换控制。还可利用控制电路16的这种控制来进行自动控制以保持高传输效率(供电效率)。
电子装置的配置实例
电子装置20A和20B采用由电视接收器表示的固定式电子装置，或者例如由手机或数码相机表示的包括充电电池(蓄电池)的便携式电子装置。电子装置20A和20B对于电源而言具有相同功能，且因此在本文中，电子装置20A将作为代表而被描述。
例如，如图3所示，电子装置20A设置有受电装置21和基于从受电装置21提供的电力来进行预定操作(表现出电子装置功能的操作)的负载27。另外，电子装置20A还设置有用于检测送电单元12与受电单元22之间(间隙中)是否存在金属异物的异物检测装置31。
下文中，将对受电装置21进行描述。
受电装置21例如具有受电单元22、谐振电容器(电容元件)C2、阻抗匹配电路23、整流电路24、稳压电路25、控制电路26和电池28。该实例中的受电装置21设置有负载调制电路29和控制电路26，并由此构成能使非接触供电系统100利用负载调制进行单向通信的块配置。然而，当考虑到利用除负载调制之外的其他方式进行单向通信或双向通信时，该配置不限于此。
受电单元22被配置为包括稍后将描述的受电线圈(次级线圈)L2。受电单元22具有接收电力的功能，该电力是利用受电线圈L2和谐振电容器C2从供电装置10中的送电单元12传送的。
谐振电容器C2是用于与受电单元22的受电线圈L2一起构成LC谐振装置(谐振电路)的电容元件，且被设置为以串联、并联或串并联组合的方式与受电线圈L2电连接。被配置为具有受电线圈L2和谐振电容器C2的LC谐振装置使谐振操作利用从与送电装置11的高频电力生成电路13中产生的高频电力大致相同或接近的频率形成的谐振频率f2来进行。即，使从送电线圈L1和谐振电容C1形成的送电装置11中的LC谐振装置以及从受电线圈L2和谐振电容器C2形成的受电装置21中的LC谐振装置利用彼此大致相等的谐振频率(f1≈f2)来进行谐振操作。另外，将谐振电容器C2的电容值设定为该谐振频率f2。
然而，若谐振频率f2通过利用被配置为具有受电线圈L2中的线之间的电容以及送电线圈L1与受电线圈L2之间的电容的寄生电容组件的谐振操作来实现，则也可不用设置谐振电容器C2。另外，若降低传输效率没有问题，则谐振频率f1和f2可彼此不同(f2≠f1)或者可以不用设置谐振电容器C2。
阻抗匹配电路23是一种与上述送电装置11的阻抗匹配电路15类似的在进行送电时用于进行阻抗匹配的电路。另外，根据送电线圈L1或稍后将描述的受电线圈L2或者谐振电容器C1和C2的配置，可以不用设置阻抗匹配电路23。此外，若降低传输效率没有问题，则类似地可以不用设置该阻抗匹配电路23。
整流电路24是一种用于对从受电单元22提供的电力(AC电力)进行整流并生成DC电力的电路。另外，存在以下多种情况：在整流电路24与稍后将描述的稳压电路25之间设置有用于在进行整流之后对电力进行平滑处理的平滑电路(未示出)。
稳压电路25是一种用于基于从整流电路24提供的DC电力来进行预定稳压操作并用于对电池28或负载27中的电池(未示出)进行充电的电路。
电池28用于响应由稳压电路25的充电来储备电力且例如利用诸如锂电池等的充电电池(二次电池)来进行配置。另外，在仅使用负载27中的电池的情况下，可不需要设置电池28。
负载调制电路29是一种用于调制负载的电路，且可利用送电装置11中的检测电路14来检测由负载调制产生的电力状态的变化。即，若设置了负载调制电路29或控制电路26，则即使电子装置20A中未设置专用通信设备，也可向送电装置11侧发送受电装置21侧的信息。
控制电路26是一种用于对电池28或负载27中的电池(未示出)进行充电操作控制的电路。此外，控制电路26是一种用于控制负载调制电路29中的负载调制的电路，且控制送电装置11侧以便能够以由送电装置11内的检测电路14检测出电力状态因负载调制而发生的变化的这种方式识别已检测到金属异物。另外，在控制电路26中，在电子装置20A内的异物检测装置31(稍后将描述)检测到在送电单元12与受电单元22之间存在金属异物的情况下，可以通过进行充电控制来限制或停止向电子装置20A内的受电装置21送电。
下文中，将对异物检测装置31进行描述。
异物检测装置31例如具有检测线圈L3、谐振电容器C3、异物检测电路32和控制电路33。例如，检测单元被配置为具有异物检测电路32和控制电路33。
检测线圈L3是根据送电线圈L1和受电线圈L2单独设置的磁耦合元件的实例，其对金属异物进行检测。
谐振电容器C3是与检测线圈L3连接以便以串联方式电配置的单个电容器(参照图4A)或者是与检测线圈L3连接以便以串并联组合方式电配置的多个电容器(谐振电容器C3-1和C3-2)(参照图4B和图4C)。通过将检测线圈L3与谐振电容器C3相连接，检测线圈L3以预定频率f3进行谐振(LC谐振)。
此外，在根据电压比计算LC谐振装置(谐振电路)的Q值的情况下，如稍后所述，谐振电容器C3的至少任何一个必须与检测线圈L3串联连接(参照图4A、图4B和图4C)。然而，在利用除电压比之外的其他方式(诸如半值宽度法等)对LC谐振装置的Q值进行计算的情况下，谐振电容器C3可与相对于检测线圈L3以并联方式电连接的配置(未示出)连接。
异物检测电路32是用于测量检测线圈L3的Q值或被配置为具有检测线圈L3和谐振电容器C3的LC谐振装置的Q值的电路。另外，还有一种情况，其中，期望利用与流入送电线圈L1和受电线圈L2的AC信号频率(f1，f2；f1≈f2)不同的AC信号频率(f3；f3≠f1，f3≠f2)来测量Q值以便减少检测线圈L3中产生的不必要噪声，但该情况不限于此。
例如，通过利用异物检测电路32测量如上所述的图4A、图4B和图4C所示的两个位置的电压值(电压值V1和电压值V2)来测量检测线圈L3的Q值或被配置为具有检测线圈L3和谐振电容器C3的LC谐振装置的Q值，并因此可根据比值(V2/V1)来进行计算。
另外，若可利用异物检测电路32来测量与阻抗、导纳等相关的频率特性，则检测线圈L3或LC谐振装置的Q值也可根据频率特性为峰值的峰值频率与峰值减半的频率宽度(半值宽度)之比(峰值频率/半值宽度)来进行计算。
另外，Q值可根据谐振电路的阻抗的实部分量与虚部分量之比来进行计算。阻抗的实部分量和虚部分量例如可利用自动平衡电桥电路和矢量比检测器来获得。
随后，异物检测电路32通过计算磁耦合元件或至少包括该磁耦合元件的谐振电路的谐振频率下的有效电阻值(R值)，根据构成谐振电路的电容器的C值，获得谐振电路的谐振频率和磁耦合元件(谐振电路)的Q值。
控制电路33是用于控制异物检测电路32以及用于基于利用异物检测电路32的测量结果来确定送电单元12与受电单元22之间(间隙中)是否存在金属异物的电路，并且也是用于向受电装置21的控制电路26传输确定结果的电路。例如，控制电路33将基于所测量的Q值计算出的谐振电路的R值与事先存储在存储器(未示出)中的阈值相比较并在R值和阈值具有预定关系的情况下确定检测线圈附近是否存在金属异物。
此外，本实施方式中使用的送电单元12具有至少一个(这里为一个)送电线圈L1，且受电单元22具有至少一个(这里为一个)受电线圈L2。这些送电线圈L1和L2可彼此磁耦合。除了送电线圈L1和受电线圈L2之外，送电单元12和受电单元22可具有被配置为具有一个或多个线圈或者线圈和电容器的一个或多个LC谐振装置。
这些线圈(送电线圈L1、受电线圈L2等)不限于具有导线(材料)被缠绕成多圈的形状的开放式线圈(导电线圈)。例如，可以是具有导线被缠绕一圈的形状的开放式回路(导电回路)。另外，使用缠绕有导线的线圈(缠绕线圈)或回路(缠绕回路)，以及被配置为在印刷板(印刷线路板)或柔性印刷板(柔性印刷线路板)等上具有导电图案的线圈(图案线圈)或回路(图案回路)，作为导电线圈或导电回路。另外，图案线圈和图案回路还可被配置为具有印刷或淀积的导电材料，或者经加工的导电金属板或板。
非接触供电系统的操作实例
在非接触供电系统100中，高频电力生成电路13提供预定高频电力(AC信号)以在供电装置10中对位于受电单元12内的送电线圈L1和谐振电容器C1(LC谐振装置)进行送电。由此，在受电单元12内的送电线圈L1中产生磁场(磁通量)。此时，若将作为供电目标(充电目标)的电子装置20A置于(或靠近)供电装置10的上表面(供电表面S1)上，则供电装置10内的送电线圈L1和电子装置20A内的受电线圈L2会在供电表面S1附近彼此靠近。
以此方式，若受电线圈L2被设置为靠近产生磁场(磁通量)的送电线圈L1，则受电线圈L2被从送电线圈L1产生的磁通量诱导以在受电线圈L2中产生电动势。换句话说，产生磁场，从而通过电磁感应或磁场谐振与送电线圈L1和受电线圈L2中的每一个交叉耦合。因此，将电力从送电线圈L1(初级侧、供电装置10侧、送电单元12侧)传送至受电线圈L2(次级侧、电子装置20A侧、受电单元22侧)。此时，在供电装置10侧，利用送电线圈L1和谐振电容器C1进行谐振操作(谐振频率f1)，以及在电子装置20A侧，利用受电线圈L2和谐振电容器C2进行谐振操作(谐振频率f2≈f1)。
随后，在电子装置20A中，将从受电线圈L2获得的AC电力提供给整流电路24和稳压电路25以进行如下充电操作。即，利用整流电路24将AC电力转换为预定DC电力，且此后，基于整流后的DC电力，利用稳压电路25进行稳压操作，且随后给电池28或者负载27内的电池(未示出)充电。以此方式，在电子装置20A中，基于从受电单元22获得的电力来进行充电操作。
即，在本实施方式中，当给电子装置20A充电时，例如，不需要与AC适配器等进行终端连接且仅通过将该装置置于(靠近)供电装置10的供电表面S1上即可轻易开始充电(进行非接触供电)。这使得用户的负担减轻。
另一方面，在电子装置20A的异物检测装置31中，被配置为具有检测线圈L3或者检测线圈L3和谐振电容器C3的LC谐振装置的Q值测量以及R值计算利用与流入送电线圈L1和受电线圈L2的AC信号的频率(f1、f2)不同的频率(f3；f3≠f1，f3≠f2)的AC信号来进行。另外，异物检测装置31可基于R值的变化来确定在送电单元12与受电单元22之间是否存在金属异物。
随后，通过诸如负载调制的通信方法将利用异物检测装置31确定是否存在金属异物的结果从电子装置20A内的受电装置21传输至供电装置10内的送电装置11。
此外，在异物检测装置31检测到在送电单元12与受电单元22之间(间隙中)存在金属异物的情况下，利用送电装置11内的控制电路16或受电装置21内的控制电路26来对限制或停止送电进行控制。因此，可以事先防止因金属异物导致的发热或着火、或者非接触供电系统的故障或损坏。
5.测量数据(1)(检测线圈L3的情况)
对检测线圈的电学特性(Q值、R值)因金属异物的存在与否而发生的变化进行测量。这里，将对测量结果进行描述。
图5A和图5B分别示出了在利用与送电线圈L1和受电线圈L2不同的磁耦合元件(检测线圈L3)进行金属异物检测的情况下，与检测线圈L3的电学特性(Q值、R值)因金属异物的存在与否而发生的变化相关的测量结果的一个实例。图5A是上述电学特性为Q值的情况的一个实例，以及图5B是上述电学特性为R值的情况的一个实例。
另外，图5A和图5B将对改变检测线圈L3与金属异物之间的距离的情况进行比较。此外，还对仅次级侧装置的情况下的检测线圈L3的电学特性(用虚线示出)、次级侧装置设置在初级侧装置上的情况下的检测线圈L3的电学特性(用圆圈和实线示出)、以及金属异物设置在次级侧装置与初级侧装置之间的情况下的检测线圈L3的电学特性(用三角和虚线示出)进行比较。各横轴均表示检测线圈L3与金属异物之间的距离(mm)，以及各纵轴均表示检测线圈L3的Q值的变化(％)。
如图6所示的检测线圈L3与金属异物(金属异物43)之间的距离通过沿Y轴方向改变检测线圈L3与次级侧装置的外壳之间的距离Y来调整。另外，在图5A和图5B中，“最小(Min)”和“最大(Max)”分别表示通过在预定范围内沿x轴方向改变金属异物相对于受电线圈L2的布置位置而获得的测量值的最小值和最大值。
如图5A和图5B所示，若检测线圈L3的电学特性(Q值、R值)在仅次级侧装置的情况下为100％，则在次级侧装置设置在初级侧装置上的情况下，检测线圈L3的R值增加(变糟)，等于或大于100％，且检测线圈L3的Q值降低(变糟)，等于或小于100％。这是因为检测线圈L3因初级侧装置内或附近设置的金属或磁性材料、磁体等而受到影响。
在金属异物设置在次级侧装置与初级侧装置之间的情况下，检测线圈L3的R值进一步增加(变糟)且检测线圈L3的Q值进一步降低(变糟)。这是因为除了初级侧装置内或附近设置的金属或磁性材料、磁体等之外，检测线圈L3同样也因次级侧装置与初级侧装置之间设置的金属异物而受到影响。
另一方面，应理解，在次级侧装置设置在初级侧装置上的情况下的检测线圈L3的电学特性与在金属异物设置在次级侧装置与初级侧装置之间的情况下的检测线圈L3的电学特性之间的差在R值方面比在Q值方面更大。该差越大，金属异物检测精度就越高。然而，R值大于Q值的原因如在上述“R值测量原理”中所述。
另外，应理解，由于检测线圈L3与金属异物之间的距离很近，所以R值的差大于Q值。这是因为，若检测线圈L3与金属异物之间的距离变近，则检测线圈L3与初级侧装置内或附近设置的金属或磁性材料、磁体等之间的距离也变近。即，由于检测线圈L3因初级侧装置内或附近设置的金属或磁性材料、磁体等而易受到影响，所以检测线圈L3的L值明显变化，且检测线圈L3的Q值不可能因金属异物的存在或不存在而改变。
同样如上述“R值测量原理”中所述，在检测线圈L3的L值明显改变的配置的情况下，关注R值而非Q值会更高地增强金属异物的检测精度。
6.测量数据(2)(受电线圈L2的情况)
对受电线圈的Q值因金属异物的存在与否而发生的变化进行测量。下文中，将对测量结果进行描述。
图7A和图7B分别示出了在利用受电线圈L2进行异物检测的情况下与受电线圈L2的Q值因金属异物的存在与否而发生的变化相关的测量结果的一个实例。即，示出了使用受电线圈L2和检测线圈L3的情况的一个实例。
然而，在该情况下，需要在受电装置21内添加异物检测功能(异物检测装置31)，诸如异物检测电路32和控制电路33。另外，在该情况下，除了进行非接触供电或异物检测的受电装置21之外，可以设置异物检测装置31或者可不用设置该异物检测装置31。
这里，图7A示出了在初级侧装置内使用具有较小尺寸的金属和磁性材料的情况(宽松测量条件)的一个实例，以及图7B示出了在初级侧装置内使用具有较大尺寸的金属、磁性材料和磁体的情况(严格测量条件)的一个实例。
另外，在图7A和图7B中，比较金属异物的布置位置相对于受电线圈L2改变的情况。此外，还对在仅次级侧装置(电子装置)的情况下的受电线圈L2的电学特性(用虚线示出)、次级侧装置设置在初级侧装置上的情况下的受电线圈L2的电学特性(用圆圈和实线示出)、以及金属异物设置在次级侧装置与初级侧装置之间的情况下的受电线圈L2的电学特性的最大值(用三角和虚线示出)和最小值(用菱形和点划线示出)进行比较。横轴表示金属异物相对于受电线圈L2的布置位置，以及纵轴表示受电线圈L2的Q值的变化(％)。这里，金属异物相对于受电线圈L2的布置位置按顺序位移几毫米至几厘米。
如图8所示，金属异物(金属异物43)相对于受电线圈L2的布置位置通过沿x轴方向改变受电线圈L2的预定位置(例如，x轴方向上的中心或重心)与金属异物43之间的距离X来调整。
如图7A和图7B所示，应理解，与仅次级侧装置的情况下的受电线圈L2的Q值相比，当次级侧装置设置在初级侧装置上时，受电线圈L2的Q值降低，且当金属异物设置在次级侧装置与初级侧装置之间时，受电线圈L2的Q值进一步降低。
另外，应理解，当次级侧装置设置在初级侧装置上时，受电线圈L2的Q值的变化量(减少量，用实线示出)在初级侧装置内使用具有较小尺寸的金属、磁性材料和磁体的情况(宽松测量条件)与在初级侧装置内使用具有较大尺寸的金属、磁性材料和磁体的情况(严格测量条件)之间明显改变。例如，异物检测装置31设置在某个次级侧装置内，在该情况下，非常难以设定用于确定是否存在金属异物的Q值的参考值(阈值)，存在能够对次级侧装置进行非接触供电的多种类型的初级侧装置，且多种类型的初级侧装置内或附近设置的金属、磁性材料等明显改变。
另外，在非接触供电和金属异物检测系统被构造成对应于多种类型的初级侧装置的情况下，必须任意设置Q值的参考值(阈值)。因此，存在金属异物的检测精度可能会明显降低的很大可能性。
另外，在不属于对象的初级侧装置中，当设置Q值的参考值(阈值)时，要准备将来设置一种新类型的初级侧装置。因此，由于不可预计兼容性，所以存在非接触供电和异物检测系统本身可能出故障的可能性。
接下来，对受电线圈的R值因金属异物的存在与否而发生的变化进行测量。下文中，将对测量结果进行描述。
图9A和图9B分别示出了在利用受电线圈L2进行异物检测的情况下与受电线圈L2的R值因金属异物的存在与否而发生的变化相关的测量结果的一个实例。
这里，图9A示出了在初级侧装置内使用较小尺寸的金属和磁性材料的情况(宽松测量条件)的一个实例，以及图9B示出了在初级侧装置内使用较大尺寸的金属、磁性材料和磁体的情况(严格测量条件)的一个实例。
如图9A和图9B所示，应理解，与在仅次级侧装置的情况下的受电线圈L2的R值相比，当次级侧装置设置在初级侧装置上时，受电线圈L2的R值降低，以及当金属异物设置在次级侧装置与初级侧装置之间时，受电线圈L2的R值明显增加。
另外，应理解，当次级侧装置设置在初级侧装置上时，受电线圈L2的R值的变化量(减少量，用实线示出)在初级侧装置内使用具有较小尺寸的金属和磁性材料的情况(宽松测量条件)与在初级侧装置内使用具有较大尺寸的金属、磁性材料和磁体的情况(严格测量条件)之间明显改变。以此方式，在形成关注R值的变化量的异物检测系统的情况下，可认识到很容易设定用于确定是否存在金属异物的R值的参考值(阈值)。例如，在仅次级侧装置的情况下(在其周围不存在能够因磁通量而发热的异物的状态下)，若将受电线圈L2(或谐振电路)的R值设定为确定是否存在金属异物所需的参考值(阈值)，则这非常容易且是足够的。
如上所述，在关注R值的变化量的异物检测系统中，可获得的优点在于，与关注Q值的变化量的异物检测系统相比，金属异物的检测精度更高，设定用于确定是否存在金属异物的R值的参考值(阈值)更容易。
另外，在上述“测量数据(2)”中，已描述了利用受电线圈L2进行异物检测的情况，但同样也假设了利用送电线圈L1进行异物检测的情况。
7.变形例
一般地，在非接触供电系统中，为提高金属异物的检测精度，在异物检测过程中频繁停止从供电装置的供电。此时，不从供电装置提供电力，且因此在异物检测装置设置在受电侧的电子装置中的情况下，大型电池被设置为激活用于测量谐振电路的Q值的电路。然而，不方便的是，大型电池可能会对电子装置的产品寿命产生负面影响，可能会难以使电子装置小型化，或者可能使异物检测不被执行，因为在电池容量变空时无法立即进行充电。在该变形例中，将对没有大型电池的无电池电子装置(受电装置)进行描述。
图10是示出根据本公开的一种实施方式的非接触供电系统的变形例的框图。
图10中所示的非接触供电系统100A与上述非接触供电系统100的不同之处在于，为受电装置21A设置了电容器51(充电单元的实例)和开关52(切换单元的实例)。在图10所示的实例中，电容器51的一端与整流电路24和稳压电路25之间的连接中间点连接，以及另一端经由开关52接地。另外，受电装置21A设置有电池28，但也可不用设置电池28，因为设置有电容器51。
例如，当从供电装置10开始供电时，在停止供电之后的预定时间段内“打开”开关52并在“打开”之后“关闭”。例如，开关52的开/关操作由控制电路26控制。通过操作开关52，在开始供电之后以及在停止供电之后给谐振电容器51充电，利用从电容器51释放出的电力执行异物检测装置31的异物检测处理。例如，诸如晶体管、MOSFET等的开关元件适用于开关52。在本实施方式中，使用MOSFET。
图11是示出在非接触供电系统100A中供电时的处理的流程图。
首先，若激活供电装置10(初级侧)并将电子装置20A(次级侧)置于靠近供电装置10，则在供电装置10与电子装置20A之间进行协商。在供电装置10和电子装置20A识别出彼此之后开始供电。在开始供电时，电子装置20A的异物检测装置31对Q值进行测量并对R值进行计算，但确定Q值测量的次数是否为第一次(步骤S1)。
作为一个实例，若在供电装置10的供电之后紧接着打开电子装置20A，则每个装置确定是第一次测量Q值。可选地，作为关于协商的结果，当电子装置20A是第一通信伙伴时，供电装置10基于电子装置20A的ID信息(标识信息)来确定该Q值测量是第一次。可选地，供电装置10可在协商时通过接收关于由电子装置20A计算并提供的Q值测量次数的结果来掌握Q值测量的次数。
另外，作为另一实例，第一次Q值测量可通过从Q值测量的先前时间起经过时间段来确定。供电装置10(和电子装置20A)具有时钟单元(未示出)，且当进行测量时，在与测量时间相关联的存储器(未示出)中存储所测出的值。随后，若时间差超过预定值，则通过比较Q值测量时间的先前时间与当前Q值测量时间来确定是第一次Q值测量。例如，基于产生频率扫描的Q值测量是第一次的参考来计算Q值测量次数。另外，在Q值测量的先前时间内可启动时钟单元的定时器功能，且还可基于定时器经过的时间来确定第一Q值测量。
随后，在确定是第一次测量Q值的情况下，电子装置20A的异物检测装置31从谐振电路的所获得的多个Q值中获得最大Q值，所述多个Q值是利用内部生成的测量用的测试信号(正弦波)中的多个频率(扫描测量)获得的(步骤S2)。当Q值最大时将测试信号的频率存储在存储器中。
为测量Q值，必须向电子装置20A的谐振电路输入具有谐振电路的谐振频率的正弦波。然而，谐振频率因电子装置20A的组件质量的变化、当将线圈设置在外壳中时在装置(例如，外壳)内的线圈与金属之间的位置关系的变化、检测线圈L3周围的环境或金属异物等的混入而发生改变。因此，考虑到谐振频率的变化，优选通过测量(频率扫描)并在一定程度上利用合适的范围(测量范围)中的多个不同频率来检测谐振频率。
关于频率扫描，当考虑到整个非接触供电系统100A时，第一次Q值测量是必须的，但从第二次测量开始可省略频率扫描。存在与第一次Q值测量相比时供电装置10与电子装置20A之间的位置关系不明显改变的情况，作为频率扫描可在第二次之后的Q值测量中省略的实例。
另一方面，在步骤S1的确定处理中，若Q值测量不是第一次，则电子装置20A的异物检测装置31利用在第一次Q值测量中获得的频率的测试信号来获得Q值(步骤S3)。
电子装置20A的异物检测装置31确定是否具有可能存在金属异物的可能性(步骤S4)。若没有可能存在金属异物的可能性，则该处理进入步骤S6。
另一方面，在步骤S4的确定处理中，若具有可能存在金属异物的可能性，则该处理继续步骤S2，且电子装置20A的异物检测装置31对测试信号进行频率扫描并从多个Q值中获得最大Q值。
在完成步骤S2的处理之后，电子装置20A的异物检测装置31基于通过计算获得的Q值来确定是否存在金属异物(步骤S5)。若存在金属异物，则强制结束供电或向用户发出警示以作为最终处理。作为对供电的强制处理，有一种即使供电装置10进行送电供电装置10也停止供电或电子装置20A也停止接收电力的方法。
在上述步骤S2至S5中，利用电力存储单元(电容器35)中所充的电力来进行Q值测量。例如，在频率扫描的情况下，在针对一个频率的测试信号向电容器35充入足以测量Q值(即，电压V1和V2)的电荷之后，进行Q值测量，进行再充电，且随后针对下一频率的测试信号重复Q值测量。
随后，在步骤S5中，若没有金属异物，则在预定时间段内从供电装置10向电子装置20A进行供电(步骤S6)。
最后，电子装置20A确定电池(未示出)是否已充满电并与供电装置10传送结果(步骤S7)。若充满电，则完成充电处理，以及若未充满，则该处理返回步骤S1并重复上述处理。另外，在供电期间可进行关于是否充满和通信的确定。
以此方式，仅第一次Q值测量利用频率扫描进行，且接下来从第二次开始的Q值测量可仅利用第一次优化的频率的测试信号来进行。然而，若确定具有可能存在金属异物的可能性，则由于受电线圈L2与次级侧线圈之间变化的位置关系而具有频率偏移的可能性。因此，再次通过扫频来进行确定。即使扫频，若确定存在金属异物，则强制结束供电或向用户发出警示。这种方法能使Q值测量次数明显减少。
若异物检测装置31的消耗电流小到一定程度且用于Q值测量和R值计算的时间较短，则在停止从供电装置10供电的时间内可对Q值进行测量。另外，当停止从供电装置10输出磁场(磁通量)时(当测量Q值时)，期望负载27可靠地与受电装置21A电断开。例如，装置与负载27之间设置有开关以便在将磁场(磁通量)提供至受电装置21A时断开。当向除装置之外的电容器51进行充电时或当与外界进行通信时，负载可与受电装置21断开。
在测量Q值时，异物检测装置31在停止供电时将测试信号提供至被配置为具有检测线圈L3和谐振电容器C3的谐振电路，并利用在谐振电容器C3的一端和另一端检测到的两个电压波(电压V1和V2)来测量谐振电路的Q值。R值根据所测出的Q值得出，并通过比较所获得的R值与预设阈值来进行金属异物检测。
每当测量Q值时，本实施方式的受电装置21A给电容器51充电并利用该电力来驱动异物检测装置31。由此，若不从初级侧向次级侧进行供电，则受电装置21A可在不使用次级侧电池的情况下进行Q值测量和R值计算。因此，不需要设置用于检测次级侧中的金属异物的大型电池或用于控制电力的电容电路，由此能使诸如便携式装置的电子装置小型化、变轻或节约成本。
8.其他
在上述实施方式中，已描述了将包括检测线圈的异物检测装置设置在作为次级侧装置的电子装置(供电目标装置)内的情况。然而，本公开不限于此，且还可将包括检测线圈的异物检测装置设置在作为初级侧装置的供电装置内。在该情况下，可认为在上述第一实施方式中描述的预定线圈可用送电线圈替换，且送电线圈可用受电线圈替换。另外，可将包括检测线圈的异物检测装置设置在初级侧装置和次级侧装置内。
因此，可将包括检测线圈的异物检测装置设置在其他装置内，该其他装置是与初级侧装置和次级侧装置独立的主体。即，可将在上述实施方式中描述的包括检测线圈的异物检测装置设置在初级侧装置、作为供电目标装置的次级侧装置和作为与初级侧装置和次级侧装置独立的主体的其他装置的至少任何一个内。
另外，在上述每种实施方式中，仅描述了送电线圈和受电线圈逐个设置的情况，但不限于该情况。例如，送电线圈和受电线圈可被设置为多个(两个或更多个)。
此外，除了上述LC谐振装置(谐振电路)之外，在非接触供电系统(非接触供电功能或异物检测功能)中可使用其他LC谐振装置(谐振电路)。
另外，在上述每种实施方式中，沿厚度方向缠绕有绕组的螺旋形(平面形)线圈或螺线形线圈可适用于每个线圈(送电线圈、受电线圈、检测线圈)，但本实施方式不限于该实例。例如，每个线圈可被配置为具有设置螺旋形线圈以便在两层或更多层中折叠的阿尔法绕组形状。
另外，送电线圈或受电线圈可被配置为具有8字形、棋盘形状或格栅形状，其能够减少磁通量泄漏。
另外，检测线圈与送电线圈、受电线圈等集成为一体，且因此诸如送电线圈或受电线圈等的非接触供电线圈可作为检测线圈共享。此外，除非接触供电之外的用途的线圈(诸如感应热线圈或无线电通信线圈)可作为检测线圈共享。
即，在上述每种实施方式中，描述了磁耦合元件用作检测线圈的情况的实例，但该实施方式不限于此。例如，可能还有磁耦合元件是非接触供电线圈(送电线圈、受电线圈)、感应热线圈、无线电通信线圈等且这些线圈用于具有异物检测功能的情况。
另外，可在送电装置的供电单元内、受电装置的受电单元内以及检测线圈附近设置磁性材料、金属材料等，以防止不需要的磁通量(磁力线、磁场)泄漏，或者以提高传输效率(供电效率)等。
另外，作为每个谐振电容器(具体地，异物检测装置内的谐振电容器)，不限于使用固定静电电容值的情况，可使用能使静电电容值改变的配置(例如，在多个电容元件之间利用开关来切换连接路径的配置等)。在该配置中，可通过调整静电电容值来控制(优化)谐振频率。
此外，在上述每种实施方式中，具体描述了诸如供电装置和电子装置等的各个配置元件，但不一定要包括所有组件元件，且还可包括其他配置元件。例如，在供电装置(送电装置)或电子装置(受电装置)内可提供通信功能、检测功能、控制功能、显示功能、次级装置认证功能、确定初级侧装置上是否存在次级侧装置的功能、利用本公开的独立方法检测混入金属异物的功能。
另外，在上述每种实施方式中，作为一个实例，描述了负载调制用作通信功能的情况，但本实施方式不限于这种情况。例如，可使用除负载调制之外的调制方法作为通信功能，且可通过设置用于无线电通信的天线或用于无线电通信的线圈，并利用除调制方法之外的其他方法来进行通信。另一方面，可不提供通信功能自身，这取决于非接触供电功能(送电装置和受电装置)以及异物检测功能(异物检测装置)的配置。类似地，在上述每种实施方式中使用的各个组件元件(站点、组件、电路等)可能不提供其中一些功能，这取决于非接触供电功能(送电装置和受电装置)以及异物检测功能(异物检测装置)的配置。
另外，在上述每种实施方式中，描述了在非接触供电系统内设置多个(两个)电子装置的情况作为一个实例，但本实施方式不限于该实例，且在非接触供电系统内可设置一个、三个或更多电子装置。
另外，在上述每种实施方式中，描述了诸如便携式电话的小型电子装置(CE装置)用的充电托盘作为供电装置的实例，但供电装置不限于该家用充电托盘且可用作各个电子装置的充电装置。此外，供电装置可能不一定具有这类托盘，且例如，可能是电子装置的支架，诸如所谓的支承座等。
另外，在上述每种实施方式中，描述了电子装置作为供电目标装置的实例，但不限于此，除电子装置之外还可使用供电目标装置(例如，诸如电动车的车辆)。例如，在供电目标装置用作电动车的情况下，可检测存在于电动车中设置的检测线圈与供电装置之间、混入泥浆中并粘附在车身上的金属异物。
另外，本公开可采用以下配置。
(1)一种检测装置，包括：一个或多个磁耦合元件，被配置为具有一个或多个线圈；以及检测单元，测量或计算所述磁耦合元件的有效电阻值或至少包括所述磁耦合元件的电路的有效电阻值并基于所述有效电阻值的变化来确定是否存在异物。
(2)根据上述(1)所述的检测装置，其中，所述至少包括所述磁耦合元件的电路是谐振电路。
(3)根据上述(2)所述的检测装置，其中，所述有效电阻值至少是在所述谐振电路的谐振频率附近的有效电阻值。
(4)根据上述(3)所述的检测装置，其中，所述有效电阻值至少利用关于所述谐振电路的Q值和所述谐振电路的所述谐振频率中的至少任何一个的测量结果或计算结果来测量或计算。
(5)根据上述(3)或(4)所述的检测装置，其中，在所述一个或多个磁耦合元件周围没有异物的状态下，将所述磁耦合元件的所述有效电阻值或至少包括所述磁耦合元件的所述谐振电路的所述有效电阻值设定为用于确定是否存在异物的阈值。
(6)根据上述(4)或(6)所述的检测装置，其中，所述Q值和所述谐振频率中的至少任何一个至少利用关于在所述磁耦合元件或所述谐振电路中流动的高频电力的电压振幅的测量结果或计算结果来测量或计算。
(7)根据上述(6)所述的检测装置，其中，所述有效电阻值至少利用关于所述谐振电路的所述Q值和所述谐振电路的所述谐振频率的测量结果或计算结果来测量或计算。
(8)根据上述(1)所述的检测装置，其中，所述有效电阻值至少利用关于在所述磁耦合元件中流动的高频电力或在所述至少包括所述磁耦合元件的电路中流动的高频电力的电压振幅的测量结果或计算结果来测量或计算。
(9)根据上述(8)所述的检测装置，其中，所述有效电阻值至少利用在所述磁耦合元件中流动的所述高频电力或在所述至少包括所述磁耦合元件的电路中流动的所述高频电力的电压振幅、电压相位、电流振幅和电流相位中的至少两个或更多个测量结果或计算结果来测量或计算。
(10)根据上述(1)所述的检测装置，其中，所述磁耦合元件是用于从供电源进行非接触供电的受电线圈、用于向所述供电目标进行所述非接触供电的送电线圈以及与所述受电线圈和所述送电线圈不同的线圈中的至少任何一个。
(11)根据上述(10)所述的检测装置，其中，所述磁耦合元件是用于从所述供电源进行非接触供电的所述受电线圈和用于向所述供电目标进行所述非接触供电的送电线圈中的至少任何一个。
(12)一种受电装置，包括：受电线圈，被用于从供电源进行非接触供电；一个或多个磁耦合元件，被配置为具有一个或多个线圈；以及检测单元，测量或计算所述磁耦合元件的有效电阻值或至少包括所述磁耦合元件的电路的有效电阻值并基于所述有效电阻值的变化来确定是否存在异物。
(13)一种送电装置，包括：送电线圈，被用于向供电目标进行非接触供电；一个或多个磁耦合元件，被配置为具有一个或多个线圈；以及检测单元，测量或计算所述磁耦合元件的有效电阻值或至少包括所述磁耦合元件的电路的有效电阻值并基于所述有效电阻值的变化来确定是否存在异物。
(14)一种非接触供电系统，被配置为包括用于向供电目标进行非接触供电的送电装置和以非接触方式从所述送电装置接收电力的受电装置，其中，所配置的所述送电装置和所述受电装置中的至少任何一个包括：一个或多个磁耦合元件，被配置为具有一个或多个线圈；以及检测单元，测量或计算所述磁耦合元件的有效电阻值或至少包括所述磁耦合元件的电路的有效电阻值并基于所述有效电阻值的变化来确定是否存在异物。
另外，上述每种实施方式中的一系列处理可利用硬件来实现，但也可以利用软件来实现。在一系列处理利用软件来实现的情况下，所述处理可以利用将配置软件的程序结合到专用硬件中的计算机，或安装有用于执行各项功能的程序的计算机来实现。例如，可将配置所需软件的程序安装在通用个人计算机中。
另外，可向系统或装置提供记录有实现上述每种实施方式的功能的软件的程序代码的记录介质。此外，毋庸质疑，系统或装置的计算机(或诸如CPU等的控制装置)可通过读取并实现记录介质中存储的程序代码来获得其功能。
可使用软盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡、ROM等作为用于在该情况下提供程序代码的记录介质。
另外，上述实施方式的功能通过实现由计算机读出的程序代码来获得。此外，在计算机上运行的OS部分或全部基于程序代码的命令来执行。还可包括上述实施方式中的功能利用该过程来获得的情况。
另外，在本说明书中，描述时间序列过程的处理步骤包括根据所描述的顺序在时间序列中实现的处理以及并行或单独实现的处理(例如，并行处理或取决于对象的处理)。
到目前为止，本公开不限于上述实施方式，且当然，可在不背离权利要求的宗旨的范围内采用各种变形例和应用实例。
即，由于上述实施方式的实例是本公开的优选实例，所以可对其施加各种技术上优选的限制。然而，本公开的技术范围远不限于该实施方式，各种描述中都不特别包括限制本公开的任何意图。例如，在上述描述中举例说明的材料和所使用的量、处理时间、处理顺序以及每个参数的数值条件等仅是优选实例，且还示意性举例说明了描述中所使用的每个附图中的尺寸、形状及布置之间的关系。
本公开包括涉及于2012年5月7日在日本专利局提交的日本在先专利申请第JP2012-105768号中所公开的主题，将其全部内容结合于此供参考。
本领域技术人员应理解，可根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (24)

1.一种受电装置，包括：
谐振电路，包括电耦合到谐振电容器的受电线圈；
存储器，被配置为存储预先确定的参考Q值；以及
控制电路，被配置为控制关于电池的充电操作，并且控制负载调制电路与送电装置通信，
其中，当在所述受电装置和所述送电装置之间不存在异物时，测量所述预先确定的参考Q值。
2.根据权利要求1所述的受电装置，其中，在所述受电装置设置在所述送电装置上的情况下，确定所述预先确定的参考Q值。
3.根据权利要求1所述的受电装置，其中，所述控制电路从所述送电装置中的异物检测电路接收结果，所述结果表示所述受电装置与所述送电装置之间是否存在异物。
4.根据权利要求1所述的受电装置，其中，所述受电装置被配置为向所述送电装置输出结果，所述结果表示所述受电装置的充电完成。
5.根据权利要求1所述的受电装置，还包括电容器，所述电容器被配置为存储从所述送电装置接收的电力。
6.根据权利要求5所述的受电装置，其中，所述控制电路控制开关，以允许所述电容器存储所述电力以及禁止所述电容器存储所述电力。
7.根据权利要求3所述的受电装置，其中，所述异物检测电路被配置为将送电线圈的Q值与所述预先确定的参考Q值进行比较。
8.根据权利要求7所述的受电装置，其中，所述Q值包括基于所述送电装置中的谐振电路的电压V2与电压V1的电压比的测量值。
9.根据权利要求1所述的受电装置，其中，所述控制电路被配置为控制从所述受电装置向所述送电装置发送所述预先确定的参考Q值。
10.一种送电装置，包括：
送电线圈，被配置为向受电装置发送电力；以及
异物检测电路，被配置为测量所述送电线圈的Q值，并对所测得的Q值与预先确定的参考Q值进行比较，
其中，当在所述受电装置和所述送电装置之间不存在异物时，测量所述预先确定的参考Q值。
11.根据权利要求10所述的送电装置，其中，在所述受电装置设置在所述送电装置上的情况下，确定所述预先确定的参考Q值。
12.根据权利要求10所述的送电装置，还包括控制电路，所述控制电路被配置为控制负载调制电路与所述受电装置通信。
13.根据权利要求12所述的送电装置，其中，所述控制电路被配置为执行向所述受电装置发送结果，所述结果表示所述受电装置与所述送电装置之间是否存在异物。
14.根据权利要求10所述的送电装置，其中，所述送电装置被配置为从所述受电装置接收所述预先确定的参考Q值。
15.根据权利要求10所述的送电装置，其中，所述送电装置被配置为从所述受电装置接收结果，所述结果表示所述受电装置的充电完成。
16.根据权利要求15所述的送电装置，其中，所测得的Q值包括基于谐振电路的电压V2与电压V1的电压比测得的值。
17.一种送电系统，包括：
受电装置，包括：
谐振电路，包括电耦合到谐振电容器的受电线圈；
存储器，被配置为存储预先确定的参考Q值；以及
控制电路，被配置为控制关于电池的充电操作，并且控制负载调制电路与送电装置通信；以及
送电装置，包括异物检测电路，所述异物检测电路被配置为测量送电线圈的Q值并将所测得的Q值与所述预先确定的参考Q值进行比较，
其中，当在所述受电装置和所述送电装置之间不存在异物时，测量所述预先确定的参考Q值。
18.根据权利要求17所述的送电系统，其中，在所述受电装置设置在所述送电装置上的情况下，确定所述预先确定的参考Q值。
19.根据权利要求17所述的送电系统，其中，所述送电装置向所述受电装置输出结果，所述结果表示所述送电装置与所述受电装置之间是否存在异物。
20.根据权利要求17所述的送电系统，其中，所述受电装置被配置为向所述送电装置输出结果，所述结果表示所述受电装置的充电完成。
21.根据权利要求17所述的送电系统，其中，所述受电装置还包括电容器，所述电容器被配置为存储从所述送电装置接收的电力。
22.根据权利要求21所述的送电系统，其中，所述受电装置还包括：开关，所述开关可控制以允许所述电容器存储所接收的电力，并且可控制以禁止所述电容器存储所接收的电力。
23.根据权利要求17所述的送电系统，其中，所测得的Q值包括基于所述送电装置中的谐振电路的电压V2与电压V1的电压比测得的值。
24.根据权利要求17所述的送电系统，其中，所述控制电路被配置为控制从所述受电装置向所述送电装置发送所述预先确定的参考Q值。
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