CN107769392B - 电力接收装置及其控制方法以及电力输送系统 - Google Patents

电力接收装置及其控制方法以及电力输送系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电力接收装置，包含：电力接收线圈，设置在由来自电力输送装置的磁场感应产生接收电压的位置；测量线圈，设置在由所述磁场感应产生作为与所述接收电压对应的电压的监测感生电压的位置；以及外物检测部分，根据所述电力接收线圈的监测感生电压和感生电流生成所述电力接收线圈的阻抗的变化量，由此基于所述变化量检测磁场中的外物。

Description

电力接收装置及其控制方法以及电力输送系统
本申请是以下发明专利申请的分案申请：申请号：201310115415.9，申请日：20130403，发明名称：电力接收装置及其控制方法以及电力输送系统。
技术领域
本发明涉及一种电力接收装置、控制电力接收装置的方法、以及包括电力接收装置的电力输送(feeding)系统。更具体地讲，本发明涉及一种按非接触方式电输送电力的非接触型电力输送系统中的电力接收装置、控制电力接收装置的方法、以及包括电力接收装置的非接触型电力输送系统。
背景技术
迄今，在某些情况下，在非接触型电力输送系统中，在按非接触方式电输送电力的非接触型电力输送系统中，提供了一种检测按外物形式进入电力输送装置和电力接收装置之间所生成的磁场的物体的电路。之所以提供这样的电路，原因在于，当由电导体构成的外物进入磁场时，在外物中生成一个涡流，而且，在某些情况下，由于涡流，受焦耳热的影响，外物产生热。当外物的热生成量偏大时，人们担心会损坏非接触型电力输送系统中的装置和外壳。特别是，由于快速充电，电力输送装置所输出的磁场力变大，外物的热生成量变大，于是，在许多情况下，外物的存在成为一个问题。
作为检测外物的电路，例如，人们推荐了一种依据电力接收侧所感应的电压的振幅是否小于一个参照值，判断外物存在与否的电路。例如，申请号为2012-16125的日本专利公开物中描述了这一电路。使用这一电路，当外物存在时，由于外物中所产生的涡流，产生电力损耗，于是，降低了电力输送效率。因此，当电力接收侧的电压的振幅降低，低至小于参照值时，则断定外物存在。
发明内容
然而，使用以上所描述的相关技术，在某些情况下，不能精确地检测外物的存在。具体地讲，在某些情况下，因除外物进入之外的其它原因致使电力接收线圈中的电压的振幅降低时，以上所描述的电力接收装置会错误地检测外物。除了外物的进入之外，因为电力输送装置的故障、老化等导致所输送的电力或者电力输送效率的降低等，也会致使电力接收线圈中电压的振幅降低。然而，以上所描述的电力接收装置不获取所输送的电力的量，也不获取电力传输效率。另外，在以上所描述的电力接收装置中，未考虑电力输送线圈和电力接收线圈的位置相互位移的情况。为此，当电力接收线圈中电压的振幅降低时，不能判断电压振幅的降低是由于外物的进入还是由于所输送的电力或者电力传输效率的降低。而且，当在电力接收线圈中电压的振幅降低时，也不能判断电压振幅的降低是由于电力输送线圈和电力接收线圈的位置的相互位移还是由于外物的进入。因此，在某些情况下，当因除外物的进入之外的其它原因致使电力接收线圈中电压振幅降低时，会错误地检测外物。
本发明的发明旨在解决以上所描述的问题，因此可望提供一种能够精确检测外物的电力接收装置、控制电力接收装置的方法、以及包括电力接收装置的电力输送系统。
在本公开的一个方面中，提供了一种电力接收装置，包含：电力接收线圈，设置在由来自电力输送装置的磁场感应产生接收电压的位置；测量线圈，设置在由所述磁场感应产生作为与所述接收电压对应的电压的监测感生电压的位置；以及外物检测部分，根据所述电力接收线圈的监测感生电压和感生电流生成所述电力接收线圈的阻抗的变化量，由此基于所述变化量检测磁场中的外物；其中，所述测量线圈设置在其中所述测量线圈跨接所述电力接收线圈的一部分的位置。
为了实现以上所描述的所希望的装置、方法、以及系统，根据本发明的一个实施例，提供了一种电力接收装置，包含：电力接收线圈，设置在由来自电力输送装置的磁场感应产生接收电压的位置；测量线圈，设置在由所述磁场感应产生作为与所述接收电压对应的电压的监测感生电压的位置；以及外物检测部分，根据所述电力接收线圈的监测感生电压和感生电流生成所述电力接收线圈的阻抗的变化量，由此基于所述变化量检测磁场中的外物。
因此，根据本发明所述实施例的电力接收装置提供了一个根据电力接收线圈的阻抗的改变量检测外物的操作。
较佳的做法是，所述测量线圈设置在作为由来自所述电力接收线圈的磁场在所述测量线圈中感应产生的电压的互感应电压小于预定值的位置。于是，提供了互感应电压变得小于预定值的操作。
较佳的做法是，所述测量线圈设置在其中所述测量线圈跨接所述电力接收线圈的一部分的位置。因此，提供了把测量线圈设置在其中测量线圈跨接一部分电力接收线圈的位置的操作。
较佳的做法是，所述测量线圈的线圈表面的面积小于所述电力接收线圈的线圈表面的面积，并且所述测量线圈设置在所述电力接收线圈的中心。于是，提供了把测量线圈设置在电力接收线圈的中心的操作。
较佳的做法是，所述阻抗包括所述电力接收线圈的电阻和电抗至少之一。因此，提供了把电力接收线圈的电阻和电抗至少之一包括在阻抗中的操作。
较佳的做法是，当所述变化量超过预定阈值时，所述外物检测部分确定所述外物存在。因此，提供了当所述变化量超过预定阈值时，外物检测部分断定外物存在的操作。
较佳的做法是，所述阻抗包括所述电力接收线圈的电阻，并且当所述外物的涡流损耗因电阻的变化量和所述感生电流而产生并且超过阈值时，所述外物检测部分确定所述外物存在。于是，提供了当涡流损耗超过阈值时，断定外物存在的操作。
较佳的做法是，根据本发明所述实施例的电力接收装置还可以包括控制信号传输电路，如果在检测所述外物时确定所述外物存在的情况下，将控制信号传输给所述电力输送装置，通过磁场从所述电力输送装置供应来的电源根据该控制信号进行控制。因此，提供了把控制信号传输给电力输送装置的操作。
较佳的做法是，如果在所述检测外物时断定所述外物存在的情况下，所述外物检测部分基于所述变化量和所述感生电流确定对所述电源的控制量；以及所述控制信号传输电路传输根据其控制所述电源的控制信号，以便对应于所述控制量。因此，提供了一种传输根据其控制电源的控制信号以便对应于控制量的操作。
较佳的做法是，令根据本发明所述实施例的电力接收装置还可以包括充电控制电路，基于检测所述外物的结果控制到与所述电力接收装置连接的负载的充电电流。于是，提供了根据检测外物的结果控制充电电流的操作。
较佳的做法是，令根据本发明所述实施例的电力接收装置还可以包括控制结果传输电路，将对所述充电电流的所述控制的结果传输给所述电力输送装置。因此，提供了把对充电电流的控制的结果传输给电力输送装置的操作。
较佳的做法是，令根据本发明所述实施例的电力接收装置还可以包括比率生成部分，生成所述接收电压和监测感生电压之间的比率，其中，所述外物检测部分基于如此获得的比率、所述监测感生电压、以及所述感生电流生成所述变化量。因此，提供了生成接收电压和监测感生电压之间的比率的操作。
较佳的做法是，当所述外物不存在时，所述外物检测部分还获取所述电力接收线圈的电阻作为次级线圈电阻，并且基于所述次级线圈电阻、所述监测感生电压、以及所述感生电流生成所述变化量。因此，提供了根据次级线圈电阻、监测感生电压、以及感生电流生成变化量的操作。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种控制电力接收装置的方法，包含：由外物检测部分根据测量线圈中的监测感生电压以及接收线圈的感生电流生成电力接收线圈的阻抗的变化量，所述测量线圈设置由磁场感应产生作为与接收电压对应的电压的监测感生电压的位置，而所述接收线圈设置在由来自电力输送装置的磁场感应产生接收电压的位置；而且由所述外物检测部分基于所述变化量检测磁场中的外物。
因此，根据本发明另一个实施例的控制电力接收装置的方法提供了根据电力接收线圈的阻抗的变化量检测外物的操作。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种电力输送系统，包括：电力输送装置，通过磁场供应电源；以及电力接收装置，包括：电力接收线圈，设置在由所述磁场感应产生接收电压的位置；测量线圈，设置在由所述磁场感应产生作为与所述接收电压对应的电压的监测感生电压的位置；以及外物检测部分，根据所述电力接收线圈的监测感生电压和感生电流生成所述电力接收线圈的阻抗的变化量，由此基于所述变化量检测所述磁场中的外物。
因此，根据本发明另一个实施例的电力输送系统提供了根据阻抗的变化量检测外物的操作。
如以上所阐述的，根据本发明，能够提供电力接收装置可以精确检测外物的良好效果。
附图说明
图1为描述作为根据本发明第一实施例的电力输送系统的非接触型电力输送系统的整个配置的一个结构图(图中部分地进行了描述)；
图2A和2B描述了根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中电力接收线圈所生成的磁场的一个实例；
图3解释了根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中电力接收线圈中参数变化的原因；
图4为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统的一个等效电路的电路图；
图5为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中电力输送控制部分的配置的一个结构图；
图6为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中充电控制部分的配置的一个结构图；
图7为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中外物检测部分的配置的一个结构图；
图8为解释根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中计算感应电压的方法的一个图形表示；
图9为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中控制电力输送的处理的流程图；
图10为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中控制充电的处理的流程图；
图11描述了根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中具有7mm厚度的铁材料的温度和电力接收线圈的电阻值之间的关系；
图12描述了根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中具有13mm厚度的铁材料的温度和电力接收线圈的电阻值之间的关系；
图13描述了根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中具有20mm厚度的铁材料的温度和电力接收线圈的电阻值之间的关系；
图14描述了根据本发明第一实施例第一变化的非接触型电力输送系统中测量线圈的结构；
图15描述了根据本发明第一实施例第二变化的非接触型电力输送系统中测量线圈的结构；
图16描述了根据本发明第一实施例第三变化的非接触型电力输送系统中测量线圈的结构；
图17为描述根据本发明第二实施例的非接触型电力输送系统中外物检测部分的配置的一个结构图；
图18为描述根据本发明第二实施例的非接触型电力输送系统中控制充电的处理的流程图；
图19为描述根据本发明第三实施例的非接触型电力输送系统中控制充电的处理的流程图；
图20为描述根据本发明第三实施例的非接触型电力输送系统中控制电力输送的处理的流程图；
图21为描述作为根据本发明第四实施例的电力输送系统的非接触型电力输送系统的整个配置的一个结构图(图中部分地进行了描述)；
图22为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统中充电控制部分的配置的一个结构图；
图23为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统中外物检测部分的配置的一个结构图；
图24为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统中电动力比率获取部分的配置的一个结构图；
图25为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统中监测感生电压和感生电流、以及次级线圈电阻之间的关系的一个图形表示；
图26为描述作为根据本发明第五实施例的电力输送系统的非接触型电力输送系统中外物检测部分的配置的一个结构图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明的实施例。注意，将按下列次序进行描述。
1.第一实施例(其中根据电力接收线圈的电阻和电感的变化量检测外物的情况)
2.第二实施例(其中根据电力接收线圈的电阻的变化量检测外物的情况)
3.第三实施例(其中根据电力接收线圈的电阻的变化量进行外物的检测和控制量计算的情况)
4.第四实施例(其中获得电动力的比率的情况)
5.第五实施例(其中通过改变负载电阻检测外物的情况)
1.第一实施例
[非接触型电力输送系统的配置]
图1为描述作为根据本发明第一实施例的电力输送系统的非接触型电力输送系统的整个配置的一个结构图(图中部分地进行了描述)。非接触型电力输送系统为一种在非接触状态下把电力电供给于一个装置的系统。非接触型电力输送系统包括电力输送装置100和电力接收装置200。
电力输送装置100使用电磁波把交流电源供给于电力接收装置200。电力输送装置100包括电力输送控制部分110和电力输送线圈120。
电力输送控制部分110控制将供给于电力接收装置200的电力的量。电力输送控制部分110通过信号线128和信号线129把交流电力供给于电力输送线圈120，并且控制交流电力的量。另外，电力输送控制部分110还根据从电力接收装置200接收一个根据其控制所输送电力的量控制信号。当电力输送控制部分110已经接收到控制信号时，电力输送控制部分110根据相关控制信号控制所输送的电力的量。例如，把根据其停止电力输送的控制信号包括在相关控制信号中。
当已经从电力输送控制部分110向电力输送线圈120供给了电力时，电力输送线圈120根据安培法则生成电磁波。通过如此生成的电磁波把电源供给于电力接收装置200。
电力接收装置200通过电磁波接收供给于其的电源。电力接收装置200包括充电控制部分210、电力接收线圈220、测量线圈230、以及外物检测部分240。
充电控制部分210通过二次电池等中的接线228和接线229向从电力接收线圈220接收的电源充电，并且控制充电阶段的电流和电压。具体地讲，充电控制部分210把如此接收的交流电源转换为直流电源。而且，充电控制部分210还根据二次电池的特性、充电时间等控制电压和电流。
另外，充电控制部分210还测量电力接收线圈220中的感生电流I2，并且通过信号线219把感生电流I2的所测量的值供给于外物检测部分240。例如，把安培(A)用作感生电流I2的单位。除此之外，充电控制部分210还通过信号线249从外物检测部分240接收外物检测阶段中的检测结果。而且，外物检测部分240还根据外物检测阶段中的检测结果把一个控制信号传输给电力输送装置100。例如，当已经检测到外物时，充电控制部分210传输一个根据其停止电力输送的控制信号。注意，充电控制部分210还可以传输一个根据其进行以下操作的控制信号：当检测到外物时，根据所给定的量减少电力量，甚至是在外物的检测阶段中，也能够连续地输送电力。
电力接收线圈220为设置在已经从电力输送线圈120向电力接收线圈220供给了电磁波时，根据电磁感应法则感应相应于电磁波磁通量变化的感应电压的位置的线圈。
测量线圈230为设置在来自电力输送线圈120的电磁波感应相应于电力接收线圈220中的接收电压的电压的位置的线圈。较佳的做法是按这样的方式设置测量线圈230：电力接收线圈220所生成的磁场在测量线圈230中所感应的感应电压的值变为小于一个预定的值的值。例如，如果把测量线圈230设置在其中跨接电力接收线圈220的一部分的位置，则电力接收线圈220所生成的磁场的互感应作用变得非常小，从而相关磁场的感应电压变得非常小。
另外，基本上不导致电流流过测量线圈230。此处，“基本上不导致电流流过”这句话意味着测量线圈230的相对的端点为开放的，不导致除了磁场所感应的其它电流流过测量线圈230。或者，“基本上不导致电流流过”这句话意味着即使当测量线圈230的相对的端点不开放，也设置具有高电阻值的电阻器。因此，即使在生成了电压情况下，也仅导致小的电流流动。然而，通过信号线238和信号线239把以下将加以描述的外物检测部分240连接在如此开放的测量线圈230的相对的端点之间。通过开放测量线圈230的相对的端点，来自测量线圈230的磁场难以作用在电力接收线圈220上。因此，电力接收装置200可以检测外物，而无需对充电控制部分210施加任何影响。注意，也可以把一个具有高阻抗值的电阻器设置在测量线圈230的相对的端点之间，而不开放测量线圈230的相对的端点。
此处，根据电磁感应的法拉第法则，线圈中生成的感应电压V与表达式(1)的磁通量Φ的变化成正比。例如，磁通量的单位为韦伯(Wb)，例如，感应电压V的单位为伏特(V)：
Figure BDA0001432031850000081
其中，N为线圈的圈数，t为时间，其单位例如为秒(s)。
当可以把电力输送装置100供给的磁场的能级视为近似均匀时，通过充电控制部分210和测量线圈230的磁通量的磁通量密度B变得互相相等。例如，磁通量密度B的单位为每平方米韦伯(Wb/m2)。当磁通量密度B互相相等时，流过电力接收线圈220的磁通量Φ2与流过测量线圈230的磁通量Φ3的比率变为等于电力接收线圈220的线圈表面和测量线圈230的线圈表面的面积比率。即，当令S2和S3分别为电力接收线圈220的线圈面积和测量线圈230的线圈面积时，Φ2/Φ3等于S2/S3。例如，线圈面积S2和S3的单位均为平方米(m2)。因此，当电力接收线圈220的圈数和测量线圈230的圈数分别为N2和N3时，根据表达式(1)得到表达式(2)：
Figure BDA0001432031850000091
其中，V21为接收线圈220中的感应电压，
Figure BDA0001432031850000092
为电力输送线圈120中所生成的磁场在测量线圈230中的感应电压，Vmon为跨越测量线圈230的相对的端点形成的电压。从表达式(2)可以看出，电力接收线圈220与测量线圈230的比率与把圈数之间的比率(N2/N3)乘以线圈面积之间的面积比率(S2/S3)所得到的值一致。因此，如果已知圈数之间的比率和线圈面积之间的面积比率(S2/S3)，则根据测量线圈230中的感应电压V31获得电力接收线圈220中的感应电压V21。注意，电力接收线圈220中的感应电压V21为所附权利要求中所要求的接收电压的一个实例。即，电力接收线圈220中的接收电压为感应电压V21。
严格地讲，除了电力输送线圈120所生成的磁场的感应电压V31之外，测量线圈230中也生成电力接收线圈220所生成的磁场的感应电压V32。然而，如先前所陈述的，由于把测量线圈230设置在电力接收线圈220所生成的磁场的变得非常小的位置，所以感应电压V32变得非常小。因此，跨越测量线圈230的相对的端点形成的电压Vmon近似地与电力接收线圈220中的感应电压V21一致。注意，感应电压V32为所附权利要求中所要求的互感应电压的一个实例。即，测量线圈230中的互感应电压为感应电压V32。
注意，难以直接测量感应电压V21。其原因在于，把诸如充电控制部分210的负载连接于电力接收线圈220，由于这一影响，跨越测量线圈230的相对的端点形成的电压不变为感应电压V21，而且外物本身的存在施加了对感应电压的影响。如果把负载与电力接收线圈220断开，以把电力接收线圈220的相对的端点设置为开放状态，则测量到一个接近感应电压V21的值。然而，在这一情况下，不能计算接近感应电压V21的值，除非在计算的同时获得电流值，包括相位关系。通过提供测量线圈230，在从感应电压Vmon充电期间，获得了精确的感应电压V21。
外物检测部分240根据测量线圈230中的感应电压Vmon和电力接收线圈220中的感生电流I2估计电力接收线圈220中变化的参数，从而检测了阻止电磁波接收的外物的存在与否。由于外物的存在电力接收线圈220中改变的参数包括阻抗中的电阻分量和电抗分量等。外物检测部分240通过信号线249向充电控制部分210输出代表外物存在与否的检测结果。
图2A和2B描述了第一实施例的非接触型电力输送系统中电力接收线圈220所生成的磁场。图2A中的虚线表示电力接收线圈220所生成的磁场中的磁通量224。当来自电力输送装置100的磁场在电力接收线圈220中生成感生电流时，如图2A中所示，电力接收线圈220根据安培法则生成磁场。此处，在把测量线圈230设置在其中跨接电力接收线圈220的一部分的位置时，在测量线圈230的线圈面积中，把与电力接收线圈220的线圈面积相重叠的面积称为面积A，把不与电力接收线圈220的线圈面积相重叠的面积称为面积B。
如图2A中所示，电力接收线圈220所生成的磁通量224穿过面积A，一半穿越电力接收线圈220的圈的一部分周边，穿过面积B。为此，如图2B中所示，穿过面积A的磁通量224的方向与穿过面积B的磁通量224的方向相互相反。因此，这些磁通量的互感应作用互相抵消。于是，电力接收线圈220所生成的磁场致使测量线圈230中所生成的感应电压V32变得非常小。把测量线圈230的位置按这样的方式加以调整：就测量而言，感应电压V32落入不成问题的范围(变得小于一个预定的值)。注意，在基于安培法则的磁场分布中，电力接收线圈220的线圈表面内部所生成的磁场力变得大于电力接收线圈220的线圈表面外部所生成的磁场力。为此，较佳的做法是，按这样的方式设置测量线圈230：位于电力接收线圈220外部的面积B变得稍微大于位于电力接收线圈220内部的面积A。
图3解释了第一实施例的非接触型电力输送系统中电力接收线圈220中参数变化的原因。假设了这样一种情况：其中，诸如金属的导电外物300存在于电力接收线圈220所生成的磁场中。当改变磁场时，由于电磁感应效应，在导电外物300中生成涡流。由于涡流所导致的焦耳热，导电外物300产生热。另外，涡流所生成的磁流作用于电力接收线圈220，从而改变了电力接收线圈220的等效电路中的电阻和电抗。因此，电力接收装置200能够根据电力接收线圈220中电阻和电抗的改变量判断导电外物300的存在与否。在图3中，实线的箭头表示涡流。另外，点划线的箭头表示涡流所生成的磁场。
图4为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统的一个等效电路的电路图。用一个包括初级线圈电感(L1)121、初级线圈电容(C1)122的等效电路取代电力输送线圈120。用一个包括次级线圈电感(L2)221、次级线圈电阻(r2)222、以及次级线圈电容(C2)223的等效电路取代电力接收线圈220。用一个包括负载电阻(R2)215的等效电路取代充电控制部分210。在充电控制部分210中，省略了整流器。用一个包括电感(L3)231的等效电路取代测量线圈230。如先前所陈述的，当外物存在时，由于在电力接收线圈220的等效电路中改变了次级线圈电阻r2和次级线圈电感L2至少之一，所以根据次级线圈电阻r2和次级线圈电感L2的变化量检测外物。注意，在这一等效电路中，忽略了测量线圈230的电阻和电力输送线圈120的电阻。
在这一等效电路中，令V21为电力输送线圈120所生成的磁场在电力接收线圈220的次级线圈电感221中所生成的感应电压。另外，令V31为电力输送线圈120所生成的磁场在测量线圈230中所生成的感应电压。另一方面，令V32为电力接收线圈220所生成的磁场在测量线圈230中所生成的感应电压。然而，由于按电力接收线圈220所生成的磁场的互感应作用非常小的方式设置测量线圈230，所以感应电压V32变得非常小。因此，跨越测量线圈230的相对的端点形成的电压近似等于感应电压V31。外物检测部分240按监测感生电压Vmon(≈感应电压V31)的形式获取跨越测量线圈230的相对的端点形成的电压。另外，充电控制部分210获取致使其流过电力接收线圈220的感生电流I2。
[电力输送控制部分的配置]
图5为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中电力输送控制部分110的配置的一个结构图。电力输送控制部分110包括解调电路111和电力输送控制电路112。
解调电路111对从电力接收装置200供给于其的交流信号进行解调，从而取出重叠在交流信号上的控制信号。解调电路111把如此取出的控制信号输出于电力输送控制电路112。电力输送控制电路112根据控制信号控制供给于电力接收装置200的电力的量。
[充电控制部分的配置]
图6为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中充电控制部分210的配置的一个结构图。充电控制部分210包括调制电路211、整流器212、充电控制电路213、以及感生电流获取电路214。
调制电路211对供给于电力输送装置100的交流信号的振幅等进行调制，从而把控制信号重叠在交流信号上。例如，调制电路211根据充电控制电路213所进行的控制把根据其停止电力输送的控制信号重叠在交流电流上，从而把所得到的交流信号传输给电力输送装置100。注意，调制电路211为所附权利要求中所要求的控制信号传输电路的一个实例。
整流器212把交流电力转换为直流电力，并且把所得到的直流电力供给于充电控制电路213。充电控制电路213通过控制通过A/D转换所获得的直流电力的电压或者电流，向二次电池等充电。另外，在外物的检测阶段中，充电控制电路213停止或者减少充电电流向二次电池等的供给。由于来自电力接收装置200的磁场，充电电流的减少抑制了外物中温度的上升。当不能应对外物中温度的上升时，甚至是在根据对充电电流进行控制的情况下(例如，当不能够再减少充电电流时)，充电控制电路213通过调制电路211传输控制信号。注意，充电控制电路213可以把对充电电流的控制的结果传输给电力输送装置100。另外，充电控制电路213可以仅向电力输送装置100传输控制信号，而无需在外物的检测阶段中进行对接收电流的控制。
感生电流获取电路214获取致使其流过电力接收线圈220的感生电流I2。感生电流获取电路214测量感生电流I2，并且当需要时使模拟测量值经历模拟至数字(A/D)转换，从而把所得到的数字测量值供给于外物检测部分240。注意，尽管感生电流获取电路214获取交流感生电流，然而其也可以在整流器212中获取通过A/D转换所获得的直流感生电流，而不获取交流感生电流。
[外物检测部分的配置]
图7为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中外物检测部分240的配置的一个结构图。外物检测部分240包括监测感生电压获取电路241、次级线圈电阻变化量获取电路242、次级线圈电感变化量获取电路243、以及外物检测电路244。
监测感生电压获取电路241获取测量线圈230中的监测感生电压Vmon。例如，监测感生电压获取电路241使用连接于测量线圈230的相对的端点的交流伏特计测量监测感生电压Vmon。当需要时，监测感生电压获取电路241使监测感生电压Vmon的测量值经历A/D转换，并且把监测感生电压Vmon的所得到的数字测量值分别供给于次级线圈电阻变化量获取电路242和次级线圈电感变化量获取电路243。注意，监测感生电压获取电路241为所附权利要求中所要求的电压获取电路的一个实例。
次级线圈电阻变化量获取电路242按次级线圈电阻变化量△r2的形式从监测感生电压Vmon的测量值和感生电流I2的测量值中获取电力接收线圈220中电阻的变化量。例如，次级线圈电阻变化量获取电路242使用表达式(3)计算次级线圈电阻R2：
Figure BDA0001432031850000131
其中，“Re()”为一个返回()中所表示的一个复数的实部的函数，V21为因电力输送线圈120所生成的磁场中的变化在电力接收线圈220中所生成的交流感应电压，R2为充电控制部分210中负载的负载电阻，N2为电力接收装置200的圈数，N3为测量线圈230的圈数，S2为电力接收线圈220的线圈表面的面积，S3为测量线圈230的线圈表面的面积。此处，其中在其顶部添加了一个点的电压V和电流I代表用复数描述的交流电压或者交流电流。另外，例如，R2的单位为欧姆(Ω)，线圈表面S2和S3的线圈表面的面积的单位均为平方米(m2)。以下将描述推导表达式(3)的方法。
次级线圈电阻变化量获取电路242使用表达式(4)，根据如此计算的次级线圈电阻r2计算次级线圈电阻变化量△r2。次级线圈电阻变化量获取电路242把如此计算的次级线圈电阻变化量△r2输出于外物检测电路244。
Δr2＝r2-r0 …(4)
其中，r0为电力接收线圈220的一个原始次级线圈电阻，其为不外物存在时测量的。
次级线圈电感变化量获取电路243按△次级线圈电感变化量△L2的形式从监测感生电压Vmon的测量值和感生电流I2的测量值中获取电力接收线圈220的等效电路中电感的变化量。例如，次级线圈电感变化量获取电路243使用表达式(5)计算次级线圈电感L2：
Figure BDA0001432031850000141
其中，“Im()”为一个返回()中所表示的一个复数的虚部的函数，ω为角频率，C2为电力接收线圈220的等效电路中的电容。此处，角频率ω的单位为弧度/秒(rad/s)，例如，电容C2的单位为法拉(F)。
次级线圈电感变化量获取电路243使用表达式(6)，根据如此计算的次级线圈电感L2计算次级线圈电感变化量△L2。次级线圈电阻变化量获取电路242把如此计算的次级线圈电感变化量△L2输出于外物检测电路244：
ΔL2＝L2-L0 …(6)
其中，L0为电力接收线圈220的一个原始电感，其为不外物存在时测量的。
外物检测电路244分别从次级线圈电阻变化量△r2和次级线圈电感变化量△L2检测外物的存在与否。例如，外物检测电路244把次级线圈电阻变化量△r2和次级线圈电感变化量△L2分别与极限值Th1和Th2进行比较。极限值Th1为把次级线圈电阻变化量△r2与其进行比较的阈值。另外，极限值Th2为把次级线圈电感变化量△L2与其进行比较的阈值。而且，例如，当次级线圈电阻变化量△r2等于或者大于极限值Th1时，或者当次级线圈电感变化量△L2等于或者大于极限值Th2时，外物检测电路244断定外物存在。外物检测电路244把外物的检测的结果输出于充电控制部分210。
注意，当次级线圈电阻变化量△r2等于或者大于极限值Th1时，或者当次级线圈电感变化量△L2等于或者大于极限值Th2时，外物检测部分240可以断定外物存在。外物检测部分240把外物的检测的结果输出于充电控制部分210。如以下在本发明第二实施例中将加以描述的，当不获取次级线圈电感变化量△L2以及次级线圈电阻变化量△r2等于或者大于极限值Th1时，外物检测部分240可以断定外物存在。或者，当不获取次级线圈电阻变化量△r2以及次级线圈电感变化量△L2等于或者大于极限值Th2时，外物检测部分240也可以断定外物存在。或者，当次级线圈电阻变化量△r2和次级线圈电感变化量△L2的相加值等于或者大于阈值时，外物检测部分240也可以断定外物存在。
此处，对于所供给的电压而言，次级线圈电阻变化量△r2的值与次级线圈电感变化量△L2的值不同，取决于外物的大小和物理特性。为此，可以根据这些值指出材料物体的种类。特别是，由于外物的温度随次级线圈电阻变化量△r2的增加而升高，所以按外物的温度变得低于某值的方式控制将加以接收的电流，从而抑制了外物温度的升高。
图8为解释本发明第一实施例中计算感应电压的方法的一个图形表示。在图8中，纵轴代表按复数形式表示的交流电流的虚部，横轴代表其实部。从图3中示范性描述的等效电路可以看出，因电力输送线圈120所生成的磁场的变化，在测量线圈230中生成感应电压V31(≈Vmon)。
另外，根据表达式(7)，依据电力接收线圈220的圈数N2等获得电力接收线圈220中的感应电压V21：
Figure BDA0001432031850000151
其中，μ为导磁率，Hd21为电力接收线圈220的线圈表面中所生成的磁场力、以及n为法线矢量。此处，例如，磁场力的单位为安培/米(A/m)。
另一方面，根据表达式(8)，依据测量线圈230的圈数N3等获得测量线圈230中的感应电压V31：
Figure BDA0001432031850000161
其中，Hd31为测量线圈230的线圈表面中所生成的磁场力。
在电力输送装置100所辐射的磁场为均匀的情况下，电力接收线圈220的磁场力Hd21和测量线圈230的磁场力Hd31变为大约互相相等。因此，表达式(9)成立：
Figure BDA0001432031850000162
从表达式(7)、(8)、以及(9)获得以上所描述的表达式(2)。
另外，从图4中示范性描述的等效电路获得表达式(10)：
Figure BDA0001432031850000163
把表达式(2)的右项代入表达式(10)，得到表达式(10)的两项的实部，于是，导出了表达式(4)。另外，把表达式(2)的右项代入表达式(10)，得到表达式(10)的两项的虚部，于是，导出了表达式(6)。
[电力输送装置的操作]
图9为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中控制电力输送的处理的流程图。例如，当把电源施加于电力输送装置100时，电力输送装置100开始控制电力输送的处理。
电力输送装置100开始交流电源的电力输送(步骤S901)。电力输送装置100判断是否已经接收到根据其停止电力输送的控制信号(步骤S902)。当在步骤S902中的处理中断定没有接收到根据其停止电力输送的控制信号时(步骤S902：否)，电力输送装置100的操作返回至步骤S902中的处理，电力输送装置100继续进行电力输送。另一方面，当在步骤S902中的处理中断定已经接收到根据其停止电力输送的控制信号时(步骤S902：是)，电力输送装置100停止电力输送(步骤S903)。在完成了步骤S903中的处理之后，电力输送装置100结束控制电力输送的处理。
[电力接收装置的操作]
图10为描述根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中控制充电的处理的流程图。例如，当开始了从电力输送装置100的电源的供给时，电力接收装置200开始控制充电的处理。
电力接收装置200分别测量感生电流I2和监测感生电压Vmon(步骤S951)。电力接收装置200通过把感生电流I2和监测感生电压Vmon代入表达式(3)和(4)计算次级线圈电阻变化量△r2(步骤S952)。另外，电力接收装置200还通过把感生电流I2和监测感生电压Vmon代入表达式(5)和(6)计算次级线圈电感变化量△L2(步骤S953)。
电力接收装置200依据次级线圈电阻变化量△r2是否等于或者大于极限值Th1，或者次级线圈电感变化量△L2是否等于或者大于极限值Th2，判断是否已经检测到外物(步骤S954)。当在步骤S954中的处理中断定没有检测到外物时(步骤S954：否)，电力接收装置200的操作返回至步骤S951中的处理。另一方面，当在步骤S954中的处理中断定已经检测到外物时(步骤S954：是)，当需要时，电力接收装置200通过控制充电电流把根据其停止电力输送的控制信号传输给电力输送装置100(步骤S955)。在完成了步骤S955中的处理之后，电力接收装置200结束控制充电的处理。
图11、12、以及13描述了根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中外物的温度和线圈的电阻之间的关系。在图11、12、以及13中，纵轴代表外物的温度或者线圈的电阻值，横轴代表外物的位置。此处，温度的单位为度(℃)，电阻值的单位为毫欧姆(mΩ)。另外，位置的单位为毫米(mm)。在横轴中，把一条包括线圈的中心，并且与线圈表面平行的一条预定的直线上的一个位置测量为外物的位置，其中，线圈的中心为原点。另外，在图11、12、以及13中，圆形标记代表针对外物温度测量结果所描绘的数据，四边形标记代表针对电力接收线圈220电阻值测量结果所描绘的数据。
图11描述了当在线圈之间插入了作为外物的0.5mm厚、7mm见方的铁材料时的测量结果。图12描述了当在线圈之间插入了作为外物的0.5mm厚、13mm见方的铁材料时的测量结果。另外，图13描述了当在线圈之间插入了作为外物的0.5mm厚、20mm见方的铁材料时的测量结果。
如图11、12、以及13中示范性描述的，当把外物放置在稍微离开每一线圈的中心的一个位置上时，每一线圈(120和220)的电阻值也增加。另一方面，当把外物放置在每一线圈(120和220)的中心附近时，外物的温度变低，每一线圈的电阻值也降低。如先前所陈述的，其原因在于外物中涡流所生成的焦耳热，由于涡流所生成的磁场的作用，改变了诸如线圈电阻值等的参数。
注意，在图11、12、以及13中，当负数表示位置时，不测量温度。其原因在于，负数表示位置时温度的变化与正数表示位置时温度的变化相同。
如已经描述的，根据本发明的第一实施例，电力接收装置200可以根据从电力接收线圈220的监测感生电压Vmon和感生电流I2所获取的电力接收线圈220中的阻抗的变化量检测以上所描述的磁场中的外物，。由于当外物进入线圈之间时电力接收线圈220的电阻的变化量改变，所以能够根据电力接收线圈220的电阻的变化量精确地检测外物。
可以任意地设置测量线圈230的形状和位置，只要电力接收线圈220所生成的磁场的互感应作用变得很小即可。例如，如图14中示范性描述的，测量线圈230的线圈表面可以具有接近于矩形形状的椭圆形形状。另外，如图15中所示，为了把测量线圈230设置在电力接收线圈220的中心，可以把测量线圈230的线圈表面制作得小于电力接收线圈220的线圈表面。与在电力接收线圈220的线圈表面的外周边附近相比，在电力接收线圈220的线圈表面的中心，磁场(A/m)变弱。其原因在于，距电力接收线圈220的圈的距离长于电力接收线圈220外周边附近的距离。由于电力接收线圈220的中心处的磁场相对较弱，所以把测量线圈230设置在电力接收线圈220的中心部分中，于是，能够降低电力接收线圈220所生成的磁场的作用。
另外，如图16中示范性描述的，也可以设置多个测量线圈230。在这一情况下，外物检测部分240测量所述多个测量线圈230的各电阻的变化量。而且，例如，当所述多个测量线圈230中任何之一的变化量等于或者大于极限值时，外物检测部分240断定外物存在。或者，外物检测部分240检测所述多个测量线圈230的各电阻的变化量的统计量(例如，平均值)，并且当统计量等于或者大于极限值时，断定外物存在。
注意，根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统使用电力输送线圈120和电力接收线圈220输送电力，并且传输和接收控制信号。然而，在根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中分别从电力输送线圈120和电力接收线圈220提供传输和接收控制信号的线圈，电力输送装置100和电力接收装置200使用相关线圈传输和接收控制信号。
2.第二实施例
[外物检测部分的配置]
图17为描述根据本发明第二实施例的非接触型电力输送系统中外物检测部分240的配置的一个结构图。根据本发明第二实施例的非接触型电力输送系统中的外物检测部分240与根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中的外物检测部分240的不同之处在于，外物检测部分240不获取次级线圈电感变化量△L2，而仅根据次级线圈电阻变化量△r2检测外物的存在与否。特别是，根据本发明第二实施例的非接触型电力输送系统中的外物检测部分240与根据本发明第一实施例的非接触型电力输送系统中的外物检测部分240的不同之处在于，外物检测部分240不包括次级线圈电感变化量获取电路243。
第二实施例中的外物检测部分240的外物检测电路244根据次级线圈电阻变化量△r2和感生电流I2检测外物。例如，第二实施例中的外物检测电路244计算(△r2×I2×I2)，而且，当(△r2×I2×I2)的值等于或者大于极限值Th1′时，断定外物存在。其原因在于，由于涡流，焦耳热的热量与(△r2×I2×I2)的值成正比。
[电力接收装置的操作]
图18为描述根据本发明第二实施例的非接触型电力输送系统中控制充电的处理的流程图。第二实施例中控制充电的处理与第一实施例中控制充电的处理的不同之处在于，执行步骤S961中的处理，而不执行步骤S953和S954中的处理。
在次级线圈电阻变化量△r2的计算完成之后(步骤S952)，电力接收装置200依据(△r2×I2×I2)的值是否等于或者大于极限值Th1′，判断是否已经检测到外物(步骤S961)。当在步骤S961中的处理中断定没有检测到外物时(步骤S961：否)，电力接收装置200的操作返回至步骤S951中的处理。另一方面，当在步骤S961中的处理中断定已经检测到外物时(步骤S961：是)，当需要时，电力接收装置200通过控制充电电流向电力输送装置100传输根据其停止电力输送的控制信号。
如以上已经描述的，根据本发明的第二实施例，第二实施例的非接触型电力输送系统中的电力接收装置200可以根据次级线圈电阻变化量△r2和感生电流I2检测生成热的外物。为此，在外物检测阶段中控制所输送的电力的量，于是，第二实施例的非接触型电力输送系统可以防止外物产生热。
3.第三实施例
[电力接收装置的操作]
图19为描述根据本发明第三实施例的非接触型电力输送系统中控制充电的处理的流程图。第三实施例中控制充电的处理与第二实施例中控制充电的处理的不同之处在于，在外物的检测阶段中进一步计算控制所输送的电力的量的控制量。第三实施例中外物检测部分240的配置与第二实施例中外物检测部分240的配置相同。然而，在外物的检测阶段中，第三实施例中的外物检测电路244计算控制所输送的电力的量的控制量△W。另外，第三实施例中的充电控制部分210相应控制所输送的电力的量的控制量△W控制充电电流。
此处，通常根据外物的热阻Rt从表达式(11)获得外物的温度的上升量△T。例如，外物的热阻Rt的单位为度/瓦特(℃/W)。
ΔT≒Δr2×I2×I2/Rt …(11)
其中，为向其添加点的感生电流I2代表交流感生电流I2的绝对值。
在表达式(11)中，在表达式(11)所表示的温度的上升量△T变为不导致装置损坏等的温度的上升量△T的情况下，令I2L为电力接收线圈220中感生电流的值。根据表达式(12)计算生成感生电流的值I2L所需要的所供给的电力W1L：
W1L＝η×W2L
＝η×(R2+r0)×I2L×I2L …(12)
其中，η为电力输送效率，当感生电流的值为I2L时，W2L为所接收的电力。
另一方面，当检测到外物时令I2H为电力接收线圈220中的感生电流的值时，根据表达式(13)计算生成感生电流I2H所需的所供给的WIH：
Figure BDA0001432031850000211
其中，当感生电流的值为I2H时，W2H为所接收的电力。
根据基于表达式(12)和(13)的表达式(14)计算控制的△W。注意，存在着其中电力接收装置200所假设的电力输送效率不同于实际值的情况，或者其中电力接收装置200自身不能够达到电力输送效率的情况。为了应对这样的情况，电力接收装置200可以把控制量△W与所接收的电力W2H的比率(△W/W2H)或者值(W2H-W2L)传输给电力输送装置100，而不是向其传输控制量△W。仅需电力输送装置100根据表达式(12)～(14)把如此接收的值转换为控制量△W，从而控制了所输送的电力的量。
ΔW＝W1H-W1L …(14)
[电力接收装置的操作]
图19中示范性描述的控制充电的处理与第二实施例中控制充电的处理的不同之处在于，执行步骤S962～S964中的三段处理，而不执行步骤S955中的处理。当在步骤S961中的处理中断定已经检测到外物时(步骤S961：是)，电力接收装置200根据表达式(14)计算所输送的电力的控制量△W(步骤S962)。然后，当需要时，电力接收装置200传输一个根据其把所输送的电力的量降低控制量△W的控制信号(步骤S963)。电力接收装置200相应控制量△W控制充电电流(步骤S964)。
图20为描述根据本发明第三实施例的非接触型电力输送系统中控制电力输送的处理的流程图。第三实施例中控制电力输送的处理与第二实施例中控制电力输送的处理的不同之处在于，还执行步骤S911～S912中的两段处理。
在电力输送的开始之后(步骤S901)，电力输送装置100判断是否已经接收到根据其、相应控制量△W控制所输送的电力的量的控制信号。当在步骤S911中的处理中断定已经接收到根据其、相应控制量△W控制所输送的电力的量的控制信号时(步骤S911：是)，电力输送装置100根据控制信号、相应控制量△W控制所输送的电力的量(步骤S912)。另外，电力输送装置100的操作返回至步骤S911中的处理。
另一方面，当在步骤S911中的处理中断定没有接收到根据其、相应控制量△W控制所输送的电力的量的控制信号时(步骤S911：否)，电力输送装置100在步骤S902中的处理中以及处理之后执行预定的处理段。
如以上已经描述的，根据公开专利的第三实施例，电力接收装置200可以检测外物，并且能够获得所输送的电力的量的控制量。因此，同样在外物的检测的阶段中，第三实施例的非接触型电力输送系统能够以适当的电力量连续地输送电力。
4.第四实施例
[非接触型电力输送系统的配置]
图21为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统的整个配置的一个结构图(图中部分地进行了描述)。在第一实施例的非接触型电力输送系统中，根据这样的假设计算电阻：电力接收线圈220中感应电压V21和测量线圈230中感应电压V31的比率(以下，将其称为“电动力比率”)与通过乘以电力接收线圈220和测量线圈230线圈圈数的比率所获得的值、以及电力接收线圈220和测量线圈230的面积比率一致。然而，实际上，在某些情况下，由于制造阶段线圈的特性差异、位置的位移等，电动力比率k(＝V21/V31)与圈比率和面积比率的乘法值(N2/N3×S2/S3)不一致。第四实施例的非接触型电力输送系统与第一实施例的非接触型电力输送系统的不同之处在于，在外物的检测之前，电力接收装置200获取电动力比率k的精确值。特别是，第四实施例的非接触型电力输送系统与第一实施例的非接触型电力输送系统的不同之处在于，非接触型电力输送系统还包括电动力比率获取部分260。
另外，第四实施例的非接触型电力输送系统的充电控制部分210通过信号线218和219分别向电动力比率获取部分260输出输入电压Vin、输入电流Iin、以及次级线圈电流I2。输入电压Vin为跨越充电控制电路213的相对的输入端所输入的电压。输入电流Iin为致使其流过电力接收控制电路213的电流。而且，第四实施例中的外物检测部分240还通过信号线248向电动力比率获取部分260输出监测感生电压Vmon。
电动力比率获取部分260根据输入电压Vin和输入电流Iin计算负载电阻R2。电动力比率获取部分260获取至少两组数据，每一组数据由监测感生电压Vmon、次级线圈电流I2、以及负载电阻R2构成。例如，电动力比率获取部分260把所述两组数据的值代入表达式(15)，以生成一个线性方程系，通过解如此生成的线性方程系，计算电动力比率k的值。注意，电动力比率获取部分260可以使用最小二乘法计算电动力比率k的最佳值。另外，可以任意设置计算电动力比率k的时间，只要计算电动力比率k的时间在电力输送开始之前，例如在工厂发货阶段或者修理阶段即可。
Figure BDA0001432031850000231
在表达式(15)中，用电动力比率k替换表达式(3)中的“(N2/N3)(S2/S3)”。假设电动力比率k与“(N2/N3)(S2/S3)”一致时，表达式(3)成立。如以上所描述的，然而，在某些情况下，由于电动力比率k与“(N2/N3)(S2/S3)”不一致，所以较佳的做法是把所述至少两组中每一组中的监测感生电压Vmon、次级线圈电流I2、负载电阻R2代入表达式(15)，从而计算了电动力比率k的精确值。电动力比率获取部分260把如此计算的电动力比率k输出于外物检测部分240。外物检测部分240使用表达式(15)，根据电动力比率k计算次级线圈电阻变化量△r2。
注意，尽管采用了把电动力比率获取部分260提供在电力接收装置200的内部的配置，然而也可以采用把电动力比率获取部分260提供在电力接收装置200的外部的配置。另外，还能够采用第四实施例中不在电动力比率k的获取阶段提供外物检测部分240的配置。
[充电控制部分的配置]
图22为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统中充电控制部分210的配置的一个结构图。本发明第四实施例中的充电控制电路213包括电压控制电路251和电流控制电路252。另外，把二次电池253连接于充电控制电路213。
例如，电压控制电路251使用串联调节器等控制直流电压，以按给定值控制输出电压。另外，例如，电压控制电路251分别按输入电压Vin和输入电流Iin的形式测量串联调节器输入端之间的电压和电流，并且把跨越串联调节器输入端的电压和电流的所测量的值输出于电动力比率获取部分260。电流控制电路252把电力供给于二次电池253，以向二次电池253充电，并且控制充电电流。控制充电电流旨在对应二次电池253的特性、充电时间等。二次电池253在其中累积从电流控制电路252供给于其的电力。
注意，为了测量多个相互间值不同的输入电压Vin以及多个相互间值不同的输入电流Iin，调制电路211可以在电动力比率k的测量阶段向调制电路211可以输出一个根据其改变所供给电力的量的控制信号。于是，有效地测量了所述多个输入电压Vin和所述多个输入电流Iin。
图23为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统中外物检测部分240的配置的一个结构图。第四实施例中的监测感生电压获取电路241把监测感生电压Vmon的所测量的值输出于电动力比率获取部分260。另外，第四实施例中的次级线圈电阻变化量获取电路242在其中存储从电动力比率获取部分260所获取的电动力比率k，并且使用电动力比率k获取次级线圈电阻变化量△r2。
[电动力比率获取部分的配置]
图24为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统中电动力比率获取部分260的配置的一个结构图。电动力比率获取部分260包括负载电阻获取电路261、测量结果存储部分262、以及电动力比率获取电路263。
负载电阻获取电路261获取负载电阻R2。负载电阻获取电路261从充电控制部分210接收输入电压Vin和输入电流Iin。另外，负载电阻获取电路261还根据先前获取的输出电压Vout、以及输入电压Vin和输入电流Iin从串联调节器获取串联调节器的电阻。负载电阻获取电路261把串联调节器的电阻和除串联调节器之外先前所获取的电阻互相相加，从而计算了整个负载的负载电阻R2。负载电阻获取电路261把如此计算的负载电阻R2保存在测量结果存储部分262中。
测量结果存储部分262在其中存储多组所测量的值，每一组由监测感生电压Vmon、次级线圈电流I2、以及负载电阻R2构成。电动力比率获取电路263从所述多组所测量的值以及表达式(15)获取电动力比率k。电动力比率获取电路263把如此计算的电动力比率k输出于外物检测部分240中的次级线圈电阻变化量获取电路242。
注意，尽管按从多个输入电压Vin和输入电流Iin获取多个负载电阻R2的方式配置电动力比率获取部分260，然而本发明并不局限于这一配置，只要可以获取所述多个负载电阻R2即可。例如，在本发明第四实施例中的电力接收装置200中，还可以提供一个连接控制部分，用于执行根据其添加负载并且将负载连接于充电控制部分210的控制。使用这一配置，当通过工作人员的操纵等指示开始电动力比率k的测量时，连接控制部分把负载串行或者并行地与充电控制部分210相连，并且输出一个使用其向电动力比率获取部分260通知已经把负载连接于充电控制部分210的结果的信号。把连接之前与之后的负载电阻R2、以及连接之前的监测感生电压Vmon和次级线圈电流I2预先存储在测量结果存储部分262中。在接收到已经把负载连接于充电控制部分210的结果的通知之后，电动力比率获取部分260获取连接之后的监测感生电压Vmon和次级线圈电流I2，并且根据监测感生电压Vmon和次级线圈电流I2、以及连接之前与之后的负载电阻R2计算接收电动力比率k。
图25为描述根据本发明第四实施例的非接触型电力输送系统中监测感生电压Vmon和次级线圈电流I2、以及负载电阻R2之间的关系的一个图形表示。在图25中，横轴表示“R2”，纵轴表示“Re(Vmon/I2)”。点A为根据全部使用所接收的电力WA所测量的R2A、VmonA、以及I2A所描绘的测量点。另外，点B为使用所接收的电力WB根据R2B、VmonB、以及I2B所描绘的测量点。连接点A和B的直线的梯度相应于表达式(15)中的电动力比率k。另外所述直线的截距相应于次级线圈电阻r2。注意，由于在某些情况下会产生测量误差，所以可以使用最小二乘法获得电动力比率k。在这一情况下，最小二乘法为这样一种方法：按使用表达式(15)在从测量点所获得的R2X和从测量点的VmonX和I2X所获得的R2X′之间的差dX的平方和E变为最小的情况下获得电动力比率k。
如已经描述的，根据本发明的第四实施例，第四实施例的非接触型电力输送系统中的电力接收装置200可以从监测感生电压Vmon、次级线圈电流I2、以及负载电阻R2获取电动力比率k。因此，精确地检测了外物。
5.第五实施例
[外物检测部分的配置]
图26为描述根据本发明第五实施例的非接触型电力输送系统中外物检测部分240的配置的一个结构图。在第四实施例的非接触型电力输送系统中，外物检测部分240在假设电动力比率k为常数的情况下计算阻抗。然而，如第四实施例中所描述的，电动力比率k不必为常数。第五实施例中的外物检测部分240与第一实施例中的外物检测部分240的不同之处在于，不使用电动力比率k计算次级线圈电阻变化量△r2。第五实施例中的充电控制部分210具有与第四实施例中的充电控制部分210的配置相同的配置，因此，在充电期间，既测量输入电压Vin也测量输入电流Iin，并且把输入电压Vin和输入电流Iin的测量值输出于外物检测部分240。另外，第五实施例中的外物检测部分240与第一实施例中的外物检测部分240的不同之处还在于，外物检测部分240包括负载电阻获取电路245和测量结果存储部分246，而不包括次级线圈电感变化量获取电路243。
注意，为了测量多个相互间值不同的输入电压Vin和多个相互间值不同的输入电流Iin，第五实施例中的充电控制部分210可以在充电期间把一个根据其请求改变所供给的电力的量的控制信号传输给电力输送装置100。因此，有效地测量了多个输入电压Vin和多个输入电流Iin。
负载电阻获取电路245的配置与在第四实施例中负载电阻获取电路261的配置相同。另外，测量结果存储部分246的配置与第四实施例中测量结果存储部分262的配置相同。第五实施例中的次级线圈电阻变化量获取电路242根据测量结果获得次级线圈电阻变化量△r2。如参照图20所描述的，把至少两组测量结果代入表达式(15)中，从而可以获得次级线圈电阻r2，甚至是在电动力比率k不清楚的情况下。特别是，图23中示范性描述的直线的截距等于次级线圈电阻r2。次级线圈电阻变化量获取电路242使用表达式(3)，根据次级线圈电阻r2计算次级线圈电阻变化量△r2，并且把如此计算的次级线圈电阻变化量△r2输出于外物检测电路244。
如已经描述的，根据本发明的第五实施例，第五实施例的非接触型电力输送系统中的电力接收装置200可以从监测感生电压Vmon、次级线圈电流I2、以及负载电阻R2获取阻抗的精确变化量。因此，即使当改变了电动力比率k时，也能够精确地检测外物。
注意，以上所描述的实施例描述了体现本发明的一个实例，因此，以上所描述的实施例中的内容和所附权利要求中的本发明标识的内容具有对应关系。同样，所附权利要求中的本发明标识的内容和由与所附权利要求中的本发明标识的内容中的名称相同的名称所指出的本发明的以上所描述的实施例中的内容具有对应关系。然而，本发明并不局限于以上所描述的实施例，因此，可以在不背离本发明主题的情况下，对以上所描述的实施例进行多方面的修改。
另外，可以把以上所描述的实施例中所解释的处理规程作为一种具有这些规程序列的方法，也可以将这些规程序列作为一种致使计算机根据其执行它们的程序，或者一种用于存储所述程序的记录媒体。可以把紧致盘(CD)、小型盘(MD)、数字通用盘(DVD)、存储卡、蓝射线盘(注册商标)等用作这一记录媒体。
注意，本发明也可以采用以下结构。
(1)一种电力接收装置，包含：
电力接收线圈，设置在由来自电力输送装置的磁场感应产生接收电压的位置；
测量线圈，设置在由所述磁场感应产生作为与所述接收电压对应的电压的监测感生电压的位置；以及
外物检测部分，根据所述电力接收线圈的监测感生电压和感生电流生成所述电力接收线圈的阻抗的变化量，由此基于所述变化量检测磁场中的外物。
(2)根据段落(1)中所述的电力接收装置，其中，所述测量线圈设置在作为由来自所述电力接收线圈的磁场在所述测量线圈中感应产生的电压的互感应电压小于预定值的位置。
(3)根据段落(2)中所述的电力接收装置，其中，所述测量线圈设置在其中所述测量线圈跨接所述电力接收线圈的一部分的位置。
(4)根据段落(2)中所述的电力接收装置，其中，所述测量线圈的线圈表面的面积小于所述电力接收线圈的线圈表面的面积，并且所述测量线圈设置在所述电力接收线圈的中心。
(5)根据段落(1)～(4)任何之一中所述的电力接收装置，其中，所述阻抗包括所述电力接收线圈的电阻和电抗至少之一。
(6)根据段落(1)～(5)任何之一中所述的电力接收装置，其中，当所述变化量超过预定阈值时，所述外物检测部分确定所述外物存在。
(7)根据段落(1)～(6)任何之一中所述的电力接收装置，其中，所述阻抗包括所述电力接收线圈的电阻，并且当所述外物的涡流损耗因电阻的变化量和所述感生电流而产生并且超过阈值时，所述外物检测部分确定所述外物存在。
(8)根据段落(1)～(7)任何之一中所述的电力接收装置，还包括：
控制信号传输电路，如果在检测所述外物时确定所述外物存在的情况下，将控制信号传输给所述电力输送装置，通过磁场从所述电力输送装置供应来的电源根据该控制信号进行控制。
(9)根据段落(8)中所述的电力接收装置，其中，如果在所述检测外物时断定所述外物存在的情况下，所述外物检测部分基于所述变化量和所述感生电流确定对所述电源的控制量；以及，
所述控制信号传输电路传输根据其控制所述电源的控制信号，以便对应于所述控制量。
(10)根据段落(1)～(9)任何之一中所述的电力接收装置，还包含：
充电控制电路，基于检测所述外物的结果控制到与所述电力接收装置连接的负载的充电电流。
(11)根据段落(10)中所述的电力接收装置，还包括：
一个控制结果传输电路，其把对充电电流的控制的结果传输给电力输送装置。
11.根据权利要求10所述的电力接收装置，还包含：
控制结果传输电路，将对所述充电电流的所述控制的结果传输给所述电力输送装置。
(12)根据段落(1)～(11)任何之一中所述的电力接收装置，还包含：
比率生成部分，生成所述接收电压和监测感生电压之间的比率，
其中，所述外物检测部分基于如此获得的比率、所述监测感生电压、以及所述感生电流生成所述变化量。
(13)根据段落(1)～(12)任何之一中所述的电力接收装置，其中，当所述外物不存在时，所述外物检测部分还获取所述电力接收线圈的电阻作为次级线圈电阻，并且基于所述次级线圈电阻、所述监测感生电压、以及所述感生电流生成所述变化量。
(14)一种控制电力接收装置的方法，包含：
由外物检测部分根据测量线圈中的监测感生电压以及接收线圈的感生电流生成电力接收线圈的阻抗的变化量，所述测量线圈设置由磁场感应产生作为与接收电压对应的电压的监测感生电压的位置，而所述接收线圈设置在由来自电力输送装置的磁场感应产生接收电压的位置；而且
由所述外物检测部分基于所述变化量检测磁场中的外物。
(15)一种电力输送系统，包含：
电力输送装置，通过磁场供应电源；以及
电力接收装置，包括：
电力接收线圈，设置在由所述磁场感应产生接收电压的位置；
测量线圈，设置在由所述磁场感应产生作为与所述接收电压对应的电压的监测感生电压的位置；以及
外物检测部分，根据所述电力接收线圈的监测感生电压和感生电流生成所述电力接收线圈的阻抗的变化量，由此基于所述变化量检测所述磁场中的外物。
本申请包含与2012年4月10日日本专利局归档的日本优先专利申请JP2012-089054中所公开的主题相关的主题，特将其全部内容并入此处，以作参考。

Claims (11)

1.一种电力接收装置，包含：
电力接收线圈，设置在由来自电力输送装置的磁场感应产生接收电压的位置；
测量线圈，设置在由所述磁场感应产生作为与所述接收电压对应的电压的监测感生电压的位置；以及
外物检测部分，根据所述测量线圈中感生的监测感生电压和所述电力接收线圈的感生电流生成所述电力接收线圈的阻抗的变化量，由此基于所述变化量检测磁场中的外物；
其中，所述测量线圈设置在其中所述测量线圈跨接所述电力接收线圈的一部分的位置。
2.根据权利要求1所述的电力接收装置，其中，所述测量线圈设置在作为由来自所述电力接收线圈的磁场在所述测量线圈中感应产生的电压的互感应电压小于预定值的位置，其中，所述测量线圈的线圈表面的面积小于所述电力接收线圈的线圈表面的面积，并且所述测量线圈设置在所述电力接收线圈的中心。
3.根据权利要求1所述的电力接收装置，其中，所述阻抗包括所述电力接收线圈的电阻和电抗至少之一。
4.根据权利要求1所述的电力接收装置，其中，当所述变化量超过预定阈值时，所述外物检测部分确定所述外物存在。
5.根据权利要求1所述的电力接收装置，其中，所述阻抗包括所述电力接收线圈的电阻，并且当所述外物的涡流损耗因电阻的变化量和所述感生电流而产生并且超过阈值时，所述外物检测部分确定所述外物存在。
6.根据权利要求1所述的电力接收装置，还包含：
控制信号传输电路，在检测所述外物时确定所述外物存在的情况下，将控制信号传输给所述电力输送装置，通过磁场从所述电力输送装置供应来的电源根据该控制信号进行控制。
7.根据权利要求6所述的电力接收装置，其中，在所述检测外物时断定所述外物存在的情况下，所述外物检测部分基于所述变化量和所述感生电流确定对所述电源的控制量；以及所述控制信号传输电路传输根据其控制所述电源的控制信号，以便对应于所述控制量。
8.根据权利要求1所述的电力接收装置，还包含：
充电控制电路，基于检测所述外物的结果控制到与所述电力接收装置连接的负载的充电电流。
9.根据权利要求8所述的电力接收装置，还包含：
控制结果传输电路，将对所述充电电流的所述控制的结果传输给所述电力输送装置。
10.根据权利要求1所述的电力接收装置，还包含：
比率生成部分，生成所述接收电压和监测感生电压之间的比率，其中，所述外物检测部分基于如此获得的比率、所述监测感生电压、以及所述感生电流生成所述变化量。
11.根据权利要求1所述的电力接收装置，其中，当所述外物不存在时，所述外物检测部分还获取所述电力接收线圈的电阻作为次级线圈电阻，并且基于所述次级线圈电阻、所述监测感生电压、以及所述感生电流生成所述变化量。
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