CN110114957B - 无线供电装置、无线受电装置、及无线电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提高无线供电中的、供电线圈与受电线圈之间的金属异物的检测精度。无线供电装置(10)是通过以规定的电力传输频率振动的交变磁场以无线进行电力传输的无线供电装置(10)，其具备：供电线圈(L1)；天线线圈(L3)；与天线线圈(L3)一起形成谐振电路(RC)的电容器(C3)；检测以比电力传输频率高的频率振动的噪声的噪声检测部(15A)；基于谐振电路(RC)中产生的电压或电流的变化和噪声检测部(15A)的噪声的检测结果，检测金属异物的有无的异物检测部(140)。

Description

无线供电装置、无线受电装置、及无线电力传输系统
技术领域
本发明涉及无线供电装置、无线受电装置、及无线电力传输系统。
背景技术
近年来，积极进行着通过无线供给电力的无线供电的研究。作为这种无线供电的具体的方式，具有各种方式，但作为其之一，已知有利用磁场的方式。利用该磁场的方式更仔细地区分时，分成电磁感应方式和磁场谐振方式两种。
电磁感应方式是已经广泛已知的方式，具有如下特征：供给电力的供电装置与受电电力的受电装置的耦合度非常高，以高效率可进行供电，另一方面，供电装置与受电装置的距离不近时不能供电。与之相对，磁场谐振方式是积极地利用谐振(谐振)现象的方式，具有如下特征：供电装置与受电装置的耦合度也可以较低，即使供电装置和受电装置离开某个程度也能够供电。
电磁感应方式和磁场谐振方式均是利用磁力进行供电的方式。因此，在任意方式中，供电装置均具有用于利用磁场供给电力的线圈即供电线圈，受电装置具有用于利用磁场受电电力的线圈即受电线圈。而且，通过供电线圈与受电线圈进行磁耦合，进行从供电装置向受电装置的供电。
但是，当金属异物进入磁耦合的供电线圈与受电线圈之间时，由于通过磁通向金属异物流通涡电流而进行发热等，供电效率降低。因此，需要检测混入供电装置与受电装置之间的金属异物。
作为检测金属异物的具体的方法，已知有使用由线圈及电容器构成的谐振电路的方式。例如专利文献1中公开有一种装置，对由线圈及电容器构成的谐振电路施加脉冲，基于根据其响应波形(衰减振动波形)的振幅值和时间信息求得的Q值的变化，而检测金属异物。
另外，专利文献2中公开有一种装置，通过在用于电力传输的磁场的强度成为规定值以下的定时进行异物检测，在进行电力传输的期间也可检测异物的有无。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-132133号公报
专利文献1：日本特开2015-211536号公报
发明内容
发明所要解决的课题
关于由线圈及电容器构成的谐振器的异物的检测，有时由于用于电力传输的磁场的影响而难以精确地进行。特别是在将用于从交流转换成直流或从直流转换成交流的开关元件用于供电装置或受电装置内的情况下，随着开关在用于电力传输的交变磁场中产生比电力传输频率高的频率的成分，该高频数成分作为噪声发挥作用，因此，异物的检测更难。
专利文献2所记载的技术要减轻用于电力传输的磁场对异物检测造成的影响。但是，通过该技术，在磁场包含比电力传输频率高的频率的成分的情况下，也不能减轻该影响。相反，用于电力传输的磁场的强度成为规定值以下的定时(即，零交叉的附近)也是伴随开关的高频成分重叠的可能性高的定时，因此，当使用专利文献2所记载的技术时，影响也可能增大。
本发明是鉴于所述问题而研发的，其目的在于，提高无线供电中的、供电线圈与受电线圈之间的金属异物的检测精度。
用于解决课题的方案
本发明提供一种无线供电装置，其特征在于，通过以规定的电力传输频率振动的交变磁场以无线进行电力传输，具备：供电线圈；天线线圈；电容器，其与所述天线线圈一起形成谐振电路；噪声检测部，其检测以比所述电力传输频率高的频率振动的噪声；异物检测部，其基于所述谐振电路中产生的电压或电流的变化和所述噪声检测部的噪声的检测结果，检测金属异物的有无。
另外，本发明提供一种无线受电装置，通过以规定的电力传输频率振动的交变磁场以无线接受电力，其特征在于，具备：受电线圈；天线线圈；电容器，其与所述天线线圈一起形成谐振电路；噪声检测部，其检测以比所述电力传输频率高的频率振动的噪声；异物检测部，其基于所述谐振电路中产生的电压或电流的变化和所述噪声检测部的噪声的检测结果，检测金属异物的有无。
根据本发明，异物检测部也基于噪声检测部的噪声的检测结果检测金属异物的有无，因此，可提高无线供电中的、供电线圈与受电线圈之间的金属异物的检测精度。
所述无线供电装置中，也可以以如下方式构成，所述异物检测部具有：驱动部，其相对于所述谐振电路施加电压；控制部，其以在根据所述噪声检测部的噪声的检测结果表示所述谐振电路中产生的振动信号中未产生失真的定时施加所述电压的方式控制所述驱动部，基于表示信号的比一大的规定波数的量的振动所需要的时间的长度的振动时间长来检测金属异物的有无，该信号是与对应于所述电压而产生于所述谐振电路的振动信号对应的信号。另外，所述无线受电装置中，也可以以如下方式构成，所述异物检测部具有：驱动部，其相对于所述谐振电路施加电压；控制部，其以在根据所述噪声检测部的噪声的检测结果表示所述谐振电路中产生的振动信号中未产生失真的定时施加所述电压的方式控制所述驱动部，基于表示信号的比一大的规定波数的量的振动所需要的时间的长度的振动时间长来检测金属异物的有无，该信号是与对应于所述电压而产生于所述谐振电路的振动信号对应的信号。据此，能够将基于与根据电压产生于谐振电路的振动信号对应的信号的周期检测金属异物的有无的类型的异物检测部以在根据噪声检测部的噪声的检测结果表示噪声的不产生的定时施加电压的方式构成，因此，可提高无线供电中的、供电线圈与受电线圈之间的金属异物的检测精度。
所述无线供电装置中，所述噪声检测部也可以具有至少1个噪声检测用线圈。另外，所述无线受电装置中，所述噪声检测部也可以具有至少1个噪声检测用线圈。据此，噪声检测部可利用与天线线圈不同的专用的线圈检测噪声。另外，通过在噪声检测中使用线圈，可直接测量交流磁场，因此，可高精度地检测无线供电装置中产生的噪声和无线受电装置中产生的噪声双方。
所述无线供电装置中，也可以还具备切换部，该切换部切换所述天线线圈与所述电容器的连接状态，所述噪声检测部基于所述天线线圈中产生的信号检测所述噪声，所述切换部在利用所述异物检测部进行金属异物的有无的检测的期间，将所述天线线圈与所述电容器连接，在利用所述噪声检测部进行所述噪声的检测的期间，将所述电容器从所述天线线圈断开。另外，所述无线受电装置中，也可以还具备切换部，该切换部切换所述天线线圈与所述电容器的连接状态，所述噪声检测部基于所述天线线圈中产生的信号检测所述噪声，所述切换部在利用所述异物检测部进行金属异物的有无的检测的期间，将所述天线线圈与所述电容器连接，在利用所述噪声检测部进行所述噪声的检测的期间，将所述电容器从所述天线线圈断开。据此，也可将天线线圈用作噪声检测用的线圈。
所述无线供电装置中，也可以以如下方式构成，所述异物检测部对应于由所述噪声检测部检测到了噪声，将基于所述谐振电路中产生的电压或电流的变化实施的金属异物的有无的检测的结果废弃。另外，所述无线受电装置中，也可以以如下方式构成，所述异物检测部对应于由所述噪声检测部检测到了噪声，将基于所述谐振电路中产生的电压或电流的变化实施的金属异物的有无的检测的结果废弃。据此，能够仅采用对噪声没有影响的检测结果，因此，可提高无线供电中的、供电线圈与受电线圈之间的金属异物的检测精度。
另外，本发明的一个方面提供一种无线电力传输系统，无线地从供电线圈向受电线圈进行电力传输，其特征在于，具备：无线供电装置，其具有所述供电线圈；无线受电装置，其具有所述受电线圈，所述无线供电装置为所述各无线供电装置的任一种。
另外，本发明的另一方面提供一种无线电力传输系统，无线地从供电线圈向受电线圈进行电力传输，其特征在于，具备：无线供电装置，其具有所述供电线圈；无线受电装置，其具有所述受电线圈，所述无线受电装置为所述各无线受电装置的任一种。
发明效果
根据本发明，可提高无线供电中的、供电线圈与受电线圈之间的金属异物的检测精度。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的无线电力传输系统1的概略结构和连接于该无线电力传输系统1的负载2的图；
图2是表示图1所示的无线供电装置10及无线受电装置20各自内部电路结构的图；
图3是表示图2所示的控制信号SG1～SG4、输出电压O1、电压V1、V2、及电流I1、I2的波形的图；
图4是表示图2所示的电流I1、I2的频谱的图；
图5(a)是表示图2所示的供电线圈L1与天线线圈L3的位置关系的平面图，(b)是与(a)的A-A线对应的供电线圈L1及天线线圈L3的剖面图；
图6是表示图2所示的金属异物检测装置14A的功能块的大致方框图；
图7是表示图2所示的电压V1、V2及电流I1、I2、以及图6所示的振动信号Vb的波形的图；
图8是表示本发明第二实施方式的金属异物检测装置14B的功能块的大致方框图；
图9是表示图8所示的脉冲施加信号PA、振动信号Vb、Vc、及二值信号Vd的波形的图；
图10是表示本发明第三实施方式的无线供电装置10及无线受电装置20各自内部电路结构的图；
图11是表示图10所示的电压V1、V2及电流I1、I2、I4、以及高通滤波器电路151的输出信号I4a的波形的图；
图12是表示本发明第四实施方式的无线供电装置10及无线受电装置20各自内部电路结构的图；
图13是表示本发明第五实施方式的无线供电装置10及无线受电装置20各自内部电路结构的图；
图14是表示本发明的实施例中振动信号Vb及输出信号I4a的波形及周期C的测量结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。此外，不是通过以下说明的内容限定本发明。另外，以下所记载的构成要素中包含本领域技术人员能够容易假定的要素、实际上相同的要素。另外，说明中对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复的说明。
(第一实施方式)
图1是表示本发明第一实施方式的无线电力传输系统1的概略结构和连接于该无线电力传输系统1的负载2的图。如同图所示，无线电力传输系统1构成为具有无线供电装置10和无线受电装置20。负载2连接于无线受电装置20。
无线电力传输系统1是例如利用二次电池的电力的电动汽车(EV：ElectricVehicle)及混合动力汽车(HV：Hybrid Vehicle)等的用于向移动体的供电用的系统。在该情况下，无线供电装置10搭载于在地上配设的供电设备内，无线受电装置20搭载于车辆。以下，设为无线电力传输系统1是向电动汽车的供电用的系统继续说明。
图2是表示无线供电装置10及无线受电装置20各自内部电路结构的图。以下，不仅参照图1，还适宜参照该图2，同时首先说明无线电力传输系统1的结构的概略，然后，对本发明中特征性的结构进行详细地说明。
如图1及图2所示，无线供电装置10构成为具有：直流电源11、电力转换器12、供电线圈部13、金属异物检测装置14A、及噪声检测部15A。
直流电源11发挥向电力转换器12供给直流电力的作用。直流电源11的具体的种类如果能够供给直流电力，则没有特别限定。例如，可将对商用交流电源进行了整流·平滑的直流电源、二次电池、太阳光发电的直流电源或开关变换器等的开关电源适当用作直流电源11。
电力转换器12是将从直流电源11供给的直流电力转换成交流电力，由此，向供电线圈部13供给图2所示的交流电流I1的逆变器。具体而言，如图2所示，构成为具有多个开关元件SW1～SW4桥接而成的开关电路(全桥电路)和开关驱动部120。此外，在此表示将电力转换器12内的开关电路通过全桥电路构成的例子，但也可使用其它种类的开关电路。
开关元件SW1～SW4以如下方式构成，根据从开关驱动部120向各个栅极供给的控制信号SG1～SG4，相互独立地进行开关动作。作为开关元件SW1～SW4的具体的种类，适当使用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)或IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)。
开关驱动部120是以由开关元件SW1～SW4构成的开关电路的输出电压O1成为以规定周期振动的矩形的交流电压信号的方式，进行控制信号SG1～SG4的生成的信号生成部。因此，向后述的供电线圈L1供给以该规定周期振动的矩形的交流电压信号。以下，将该规定周期的倒数称为电力传输频率fp。电力传输频率fp的具体的值设定成例如20〔kHz〕～200〔kHz〕。
图3(a)～图3(e)分别是表示控制信号SG1、SG4、SG3、SG2及输出电压O1的波形的图。此外，同图中各信号成为“ON”的期间与对应的开关元件成为闭状态的期间对应，各信号成为“OFF”的期间与对应的开关元件成为开状态的期间对应。如这些图所示，控制信号SG1～SG4均是以电力传输频率fp振动的矩形波信号，控制信号SG1、SG4与控制信号SG2、SG3中，相位相差180度。其结果，输出电压O1也成为以电力传输频率fp振动的矩形波信号。
返回图2，供电线圈部13是由串联地连接的供电侧电容器C1及供电线圈L1构成的谐振电路(供电侧谐振电路)，发挥基于从电力转换器12供给的交流电压生成交变磁场的作用。构成供电线圈部13的供电侧谐振电路的谐振频率设定成与上述的电力传输频率fp相同或与其接近的频率。此外，供电侧电容器C1也可以与供电线圈L1并联地连接。
供电线圈L1是通过将例如绞合2千根左右的
Figure BDA0002109645680000071
(mm)的绝缘的铜线的绞合线以数匝～数十匝左右卷绕成平面状而形成的螺旋结构的线圈，例如配置于地下或地面附近。当从电力转换器12向供电线圈L1供给交流电压时，向供电线圈L1流通图2所示的交流电流I1，由此，产生交变磁场。该交变磁场通过供电线圈L1与后述的受电线圈L2之间的互感M12在受电线圈L2内产生电动势，由此，实现电力的传输。
图3(f)及图3(g)分别是表示供电线圈L1的两端间的电压V1、及向供电线圈L1流通的电流I1的波形的图。如这些图所示，电压V1及电流I1分别成为以电力传输频率fp振动的大致正弦波信号。这是由于，利用供电侧电容器C1及供电线圈L1构成的谐振电路，高频成分被滤波。
图4(a)是表示电流I1的频谱的图。如同图所示，电流I1中，在比电力传输频率fp高的频段确认到多个峰值。也就是，电流I1不是完全的正弦波，包含多个高频成分。如图3(f)所示，这主要与在开关元件SW1～SW4的开关的定时，电压V1中产生高频成分对应。这些高频成分重叠于由供电线圈部13生成的交变磁场，对金属异物检测装置14A的谐振电路RC(后述)中出现的信号波形造成影响。本发明的目的之一在于，抑制由于该影响产生的金属异物检测装置14A的检测精度的降低。
返回图2。金属异物检测装置14A是具有检测向供电线圈L1接近的金属异物的有无的功能的装置，构成为具有分别包含天线线圈L3及金属异物检测装置用电容器C3的多个谐振电路RC和连接于各谐振电路RC的异物检测部140。此外，图2所示的电阻R3是明示了天线线圈L3的串联电阻的电阻。
设置金属异物检测装置14A的目的在于，检测处于供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物。因此，如图1所示，金属异物检测装置14A的至少一部分(更具体而言各天线线圈L3)配置于供电线圈L1的与受电线圈L2的对置面上即供电线圈L1与受电线圈L2之间。此外，金属异物检测装置14A和供电线圈L1也可以作为一体的单元进行构成，也可以作为分开的单元进行构成。
噪声检测部15A构成为可检测比电力传输频率fp高的频率的信号(以下，称为“噪声”)。噪声检测部15A的具体的结构没有特别限定，但可检测利用例如检测流通于供电线圈L1的电流波形的电流检测电路、从该输出信号仅取出高频数成分的高通滤波器、在高通滤波器的输出信号的振幅超过规定值的情况即高频成分的产生期间发出同步信号的同步信号生成部，构成噪声检测部15A。也可以代替电流检测电路，而使用电阻分压电路等的电压检测电路。另外，优选高通滤波器的截止频率设定成比电力传输频率fp高的频率。另外，通过在供电线圈L1与受电线圈L2之间配置霍尔元件或磁阻效应元件等的磁传感器，也可构成噪声检测部15A。
接着，如图1及图2所示，无线受电装置20构成为具有受电线圈部21和整流器22。
如图2所示，受电线圈部21构成为具有由串联地连接的受电侧电容器C2和受电线圈L2构成的谐振电路(受电侧谐振电路)，发挥作为将从供电线圈L1传输的交流电力通过无线进行受电的受电部的作用。构成受电线圈部21的受电侧谐振电路的谐振频率也设定成与上述的电力传输频率fp相同或与其接近的频率。此外，受电侧电容器C2也可以与受电线圈L2并联地连接。
与供电线圈L1一样，受电线圈L2是通过将例如绞合2千根左右的
Figure BDA0002109645680000091
(mm)的绝缘的铜线的绞合线以数匝～数十匝左右卷绕成平面状而形成的螺旋结构的线圈。另一方面，受电线圈L2的设置位置与供电线圈L1不同，例如成为电动汽车的车辆下部。当由供电线圈L1生成的磁通与受电线圈L2交链时，电磁感应作用的电动势产生于受电线圈L2，而流通图2所示的交流电流I2。该交流电流I2通过整流器22转换成直流电流之后，供给至负载2。由此，实现对负载2供给直流电力。
整流器22是具有通过将从受电线圈部21输出的交流电流整流成直流电流，而对负载2供给直流电力的功能的电路。具体而言，如图2所示，利用4个二极管D1～D4桥接而成的桥电路、和与该桥电路并联地连接的平滑用电容器C0构成。
图3(h)及图3(i)分别是表示受电线圈L2的两端间的电压V2、及向受电线圈L2流通的电流I2的波形的图。如这些图所示，电压V2及电流I2分别与电压V1及电流I1一样成为以电力传输频率fp振动的大致正弦波信号。这是由于，利用受电侧电容器C2和受电线圈L2构成的谐振电路，高频成分被滤波。但是，电压V2及电流I2分别成为相对于电压V1及电流I1稍微(图3的例子中，1/4周期强)延迟的信号。
图4(b)是表示电流I2的频谱的图。如同图所示，电流I2中，也与电流I1一样，在比电力传输频率fp高的频段确认到多个峰值。也就是，电流I2也不是完全的正弦波，包含多个高频成分。如图3(h)所示，这主要与在二极管D1～D4流通的电流路径的切换所引起的高频成分在电压V2下产生对应。这些高频成分也重叠于由供电线圈部13生成的交变磁场，对金属异物检测装置14A的谐振电路RC(后述)中出现的信号波形造成影响。抑制由于该影响产生的金属异物检测装置14A的检测精度的降低也是本发明的目的之一。
负载2包含未图示的充电器及电池而构成。其中，充电器是具有基于从整流器22输出的直流电力对电池进行充电的功能的电路。该充电通过例如定电压定电流充电(CVCC充电)执行。电池的具体的种类如果具有储存电力的功能则没有特别限定。例如，可将二次电池(锂离子电池，锂聚合物电池，镍电池等)或容量元件(双电层电容器等)作为构成负载2的电池适当使用。
接着，参照图5及图6说明金属异物检测装置14A的详情。图5(a)是表示供电线圈L1与天线线圈L3的位置关系的平面图，图5(b)是与图5(a)的A-A线对应的供电线圈L1及天线线圈L3的剖面图，图6是表示金属异物检测装置14A的功能块的大致方框图。
首先，参照图5(a)及图5(b)时，设置于金属异物检测装置14A的多个谐振电路RC在俯视时相当于供电线圈L1的内侧的区域内排列配置成矩阵状。这种谐振电路RC的配置能够通过将在表面形成有导电性的线圈图案的印刷基板(未图示)设置于供电线圈L1上而实现。
通过该配置，当供电线圈L1中产生上述的交变磁场(以电力传输频率fp振动的磁场)时，利用图2所示的供电线圈L1与各天线线圈L3之间的互感M13、及受电线圈L2与各天线线圈L3之间的互感M23，在各天线线圈L3感应电动势。该电动势使各天线线圈L3产生振动信号Vb(参照图6)。也就是，本实施方式的天线线圈L3接受磁场并产生振动信号Vb。
产生于各天线线圈L3的振动信号Vb成为不仅包含交变磁场的频率即电力传输频率fp的成分，而且包含各谐振电路RC的谐振频率fr的成分的信号。谐振频率fr的具体的值通过调整天线线圈L3的电感和电容器C3的电容，而设定成比电力传输频率fp高且数量级不同的单一值。具体的例子中，优选设为fr＝3000〔kHz〕。此外，电容器C3的电容优选设为数百～数千〔pF〕程度的值。
接着，参照图6时，异物检测部140在功能上构成为具有：检测切换开关141、滤波器电路142、二值化电路143、计数器电路144、振动时间长测量电路145、判定电路146、及控制电路147A。其中，检测切换开关141及滤波器电路142与各谐振电路RC一起构成传感器部S。
检测切换开关141是具有连接于滤波器电路142的共用端子和连接于各谐振电路RC的多个选择端子的1回路多接点的开关，以根据从控制电路147A供给的线圈选择信号CS，将任一个选择端子连接于共用端子的方式构成。作为检测切换开关141，具体而言，优选使用半导体开关及多路转换器。
控制电路147A是生成线圈选择信号CS且向检测切换开关141供给，并且基于包含选择的天线线圈L3的谐振电路RC中产生的电压或电流的变化和噪声检测部15A的噪声的检测结果，进行金属异物的有无的检测的电路(控制部)。每当进行金属异物的有无的检测时，控制电路147A还进行向计数器电路144供给计数开始信号ST，且向振动时间长测量电路145供给参照期间指示信号RP的处理。
线圈选择信号CS是表示多个天线线圈L3中的一个的信号。控制电路147A以如下方式构成，以相等的时间间隔逐一依次选择各天线线圈L3，并将表示选择的天线线圈L3的线圈选择信号CS供给至检测切换开关141。由此，各天线线圈L3逐一依次连接于滤波器电路142。控制电路147A选择最后的天线线圈L3之后，返回最初的天线线圈L3并重复进行选择动作。
此外，控制电路147A也可以以如下方式构成，对应于用户的设定等，将多个天线线圈L3中的一些从上述选择的对象除去。这样，可限定成为金属异物的检测对象的区域，并且与使用所有的天线线圈L3的情况相比，能够延长一个接一个的天线线圈L3的金属异物的检测时间。
以下，关于控制电路147A进行的金属异物的有无的检测，还包含异物检测部140内的其它电路的动作说明，并详细地说明。此外，以下说明的用于异物检测的动作在选择1个天线线圈L3的期间，由控制电路147A重复执行一次以上。
选择中的天线线圈L3中产生的振动信号Vb经由检测切换开关141输入至滤波器电路142。滤波器电路142是通过从振动信号Vb去除电力传输频率fp的成分，而生成振动信号Vc的电路。具体而言，也可以利用取出与谐振频率fr相同的频带的频率的带通滤波器构成滤波器电路142，也可以利用仅取出比电力传输频率fp高的频率的成分的高通滤波器构成滤波器电路142。另外，滤波器电路142也可以利用有源滤波器构成，也可以利用无源滤波器构成。
二值化电路143具有通过比较从滤波器电路142输出的振动信号Vc的电压值和预先设定的基准电压值，生成二值信号Vd的功能。二值信号Vd成为如下二值的信号，在振动信号Vc的电压值为基准电压值以上的情况下成为高电平，在振动信号Vc的电压值比基准电压值小的情况下成为低电平。
计数器电路144具有通过计数从二值化电路143输出的二值信号Vd的波数，而对振动信号Vc的波数进行计数的功能。计数器电路144开始计数的定时由从控制电路147A供给的计数开始信号ST指示。
振动时间长测量电路145是测量表示比1大的规定波数的量的振动信号Vc(与谐振电路中产生的振动信号Vb对应的信号)的振动所需要的时间的长度的振动时间长TL的电路。此外，这里所说的波数换句话说也可为周期。具体而言，以如下方式构成，从计数器电路144的计数值达到第一计数值的时点到计数器电路144的计数值达到第二计数值的时点的时间长，并作为振动时间长TL输出。第一及第二计数值由从控制电路147A供给的参照期间指示信号RP指示。振动时间长TL利用振动时间长测量电路145供给至判定电路146。
判定电路146是比较从振动时间长测量电路145供给的振动时间长TL和预先设定于控制电路147A的基准时间长CTL，并基于其结果，检测供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的有无的功能部。具体的例子中，在振动时间长TL与基准时间长CTL的差为规定值以上的情况下，判定为检测到金属异物，在其以外的情况下判定为未检测到金属异物。判定的结果通过控制电路147A，发送至控制无线电力传输系统1内的系统整体的控制部(未图示)。该控制部在供给检测到金属异物时的判定结果的情况下，进行停止图2所示的电力转换器12的电力的转换的动作。即，以不从电力转换器12输出交流电力的方式，控制图2所示的开关驱动部120的控制信号SG1～SG4的生成。由此，无线供电装置10的供电动作停止，因此，可防止由于产生于供电线圈L1与受电线圈L2之间的交变磁场而在金属异物中产生涡电流及由此导致的金属异物发热。
控制电路147A决定通过基于噪声检测部15A的噪声的检测结果将计数开始信号ST设为有效而向计数器电路144指示计数开始的定时、和根据参照期间指示信号RP向振动时间长测量电路145通知的第一及第二计数值的内容。本实施方式中，通过该决定，实现无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度的提高。以下，也参照图7详细地说明。
图7是表示电压V1、V2、电流I1、I2、及振动信号Vb的波形的图。此外，同图中表示电力传输频率fp的1个周期。如上述，振动信号Vb是包含谐振电路RC的谐振频率fr的成分的信号，但如图7所示，振动信号Vb中还包含多个其它频率成分。特别是在高频成分重叠于电压V1、V2的定时(图7的例子中，时刻t1，t2，t3，t4)，振动信号Vb的波形中产生较大的失真(用于电力传输的交变磁场引起的失真)。这种失真导致异物检测的精度的降低，因此，控制电路147A以在尽可能不产生这种失真的定时进行金属异物的检测的方式，决定计数开始信号ST的有效化定时以及第一及第二计数值的内容。
更具体地说明时，控制电路147A根据噪声检测部15A的噪声的检测结果的履历，预测用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的定时。图7的例子中，时刻t2与时刻t3之间的期间(以下，称为“无噪声期间NLP”)是用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的定时。无噪声期间NLP由开关元件SW1～SW4的开关产生，因此，定期地出现。控制电路147A通过从噪声检测结果的履历取得这种定期地出现的无噪声期间NLP的出现周期，预测下一无噪声期间NLP的出现定时。然后，以基于该预测结果，在下一无噪声期间NLP中进行金属异物的检测的方式，决定计数开始信号ST的有效化定时及第一及第二计数值的内容。
具体的例子中，控制电路147A只要在无噪声期间NLP的开始之后立即将计数开始信号ST设为有效即可。另外，第一计数值只要设为例如2即可。将第一计数值不设为1而设为2是由于，无噪声期间NLP开始之后的振动信号Vb中可能残留失真。另外，第二计数值只要以金属异物的检测期间不超过无噪声期间NLP的方式决定即可。具体而言，只要根据无噪声期间NLP的时间长和谐振电路RC的谐振频率fr，算出期待无噪声期间NLP内所包含的振动信号Vc的波数，并将不超过算出结果的值设为第二计数值即可。例如如果是图7的例子，则期待无噪声期间NLP内所包含的振动信号Vc的波数成为6(与带圆圈的数字的1～6对应)，因此，作为第二计数值，只要使用不超过6的数字即可。
控制电路147A这样决定计数开始信号ST的有效化定时及第一及第二计数值的内容，由此，在用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的无噪声期间NLP内，进行金属异物的检测。因此，可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。
如以上说明，根据本实施方式的无线供电装置10，异物检测部140也基于噪声检测部15A的噪声的检测结果检测金属异物的有无，因此，可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。更具体而言，控制电路147A以在用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的无噪声期间NLP内进行金属异物的检测的方式，决定计数开始信号ST的有效化定时及第一及第二计数值的内容，因此，可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。
另外，根据本实施方式的无线供电装置10，控制电路147A根据噪声的检测结果的履历预测无噪声期间NLP，因此，即使暂时产生开关元件SW1～SW4的开关以外的主要原因的噪声，只要该噪声为周期的噪声，则也可避开该噪声并进行金属异物的检测。
(第二实施方式)
接着，对本发明的第二实施方式的无线电力传输系统1进行说明。本实施方式的无线电力传输系统1在使用金属异物检测装置14B代替金属异物检测装置14A的点上，与第一实施方式的无线电力传输系统1不同。其它点与第一实施方式的无线电力传输系统1一样，因此，以下，对与第一实施方式一样的结构标注相同的符号，并仅着眼于与第一实施方式的不同点进行说明。
图8是表示本实施方式的金属异物检测装置14B的功能块的大致方框图。如同图所示，金属异物检测装置14B对第一实施方式的金属异物检测装置14A的异物检测部140追加驱动电路148，并且将控制电路147A置换成控制电路147B。驱动电路148是相对于各谐振电路RC供给电压的电路(驱动部)，各天线线圈L3以接受从驱动电路148供给的电压，并产生振动信号Vb的方式构成。
对驱动电路148进行更详细地说明。如图8所示，驱动电路148具有开关电路148a及电源148b而构成。
开关电路148a是具有连接于电源148b的端子和连接于检测切换开关141的共用端子的端子的1电路1接点的开关，以根据从控制电路147B供给的脉冲施加信号PA进行开闭动作的方式构成。作为开关电路148a，具体而言，优选使用双极晶体管或MOSFET。
电源148b是用于向天线线圈L3流通电流的电源，也可以是直流电源、交流电源的任一种。以下，设为电源148b为直流电源继续说明。电源148b的一端连接于开关电路148a，另一端进行接地。
本实施方式的控制电路147B不仅进行线圈选择信号CS的检测切换开关141的控制、计数开始信号ST的计数器电路144的控制、及参照期间指示信号RP的振动时间长测量电路145的控制，还进行脉冲施加信号PA的开关电路148a的控制。以下，还参照图9详细地说明。
图9是表示图8所示的脉冲施加信号PA、振动信号Vb、Vc、及二值信号Vd的波形的图。控制电路147B每执行金属异物的检测时，首先，在同图所示的期间P1的期间将脉冲施加信号PA设为有效状态。于是，在期间P1的期间，从驱动电路148相对于由线圈选择信号CS选择中的谐振电路RC供给电压。通过该电压在天线线圈L3蓄积能量，通过这样蓄积的能量，脉冲施加信号PA恢复成无效之后，振动信号Vb中产生频率fr的衰减振动。
相对于包含衰减振动的振动信号Vb的处理与第一实施方式中说明的处理一样。即，利用滤波器电路142生成从振动信号Vb去除电力传输频率fp的成分而成的振动信号Vc，并利用二值化电路143，生成比较振动信号Vc的电压值和预先设定的基准电压值而成的二值信号Vd，利用计数器电路144计数二值信号Vd的波数。计数器电路144开始计数的定时与第一实施方式一样，根据从控制电路147B供给的计数开始信号ST控制。此外，控制电路147B只要将脉冲施加信号PA恢复成无效，同时将计数开始信号ST设为有效即可。之后的振动时间长测量电路145及控制电路147B的处理如第一实施方式中说明的那样。
本实施方式的控制电路147B通过与第一实施方式的控制电路147A一样的处理，取得用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的定时(图7所示的无噪声期间NLP)。然后，以在该无噪声期间NLP中进行异物检测的方式，决定脉冲施加信号PA的有效化定时和通过参照期间指示信号RP向振动时间长测量电路145通知的第一及第二计数值的内容。
具体的例子中，控制电路147B只要在无噪声期间NLP的开始之后立即将脉冲施加信号PA设为有效即可。通过这样，控制电路147B能够以在根据噪声检测部15A的噪声的检测结果表示振动信号Vb中未产生失真的定时施加电压的方式，控制驱动电路148。另一方面，第一及第二计数值的内容只要与第一实施方式一样地决定即可。也就是，第一计数值只要设为例如2即可，第二计数值只要以金属异物的检测期间不超过无噪声期间NLP的方式决定即可。例如图9的例子中，通过将第一及第二计数值分别设为2及6，与从图示的带圆圈的数字2到带圆圈的数字6对应的期间成为金属异物的检测期间。
控制电路147B这样决定脉冲施加信号PA的有效化定时及第一及第二计数值的内容，由此，在用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的无噪声期间NLP内，进行金属异物的检测。因此，本实施方式中，也可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。
如以上说明，根据本实施方式的无线供电装置10，控制电路147B以在用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的无噪声期间NLP内进行金属异物的检测的方式，决定脉冲施加信号PA的有效化定时及第一及第二计数值的内容，因此，可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。
(第三实施方式)
接着，对本发明的第三实施方式的无线电力传输系统1进行说明。本实施方式的无线电力传输系统1在使用噪声检测部15B代替噪声检测部15A的点，与第一实施方式的无线电力传输系统1不同。其它点与第一实施方式的无线电力传输系统1一样，因此，以下，对与第一实施方式一样的结构标注相同的符号，并仅着眼于与第一实施方式的不同点进行说明。
图10是表示本实施方式的无线供电装置10及无线受电装置20各自内部电路结构的图。如同图所示，噪声检测部15B具有噪声检测用线圈L4和检测部150而构成。在检测部150的内部设置高通滤波器电路(HPF)151。此外，图10所示的电阻R4明示了噪声检测用线圈L4的串联电阻。另外，噪声检测用线圈L4的个数也可以为1个，也可以为多个。
噪声检测用线圈L4配置于无线电力传输的实施中产生的交变磁场内。具体而言，优选在与供电线圈L1对置的位置配置噪声检测用线圈L4。通过这种配置，供电线圈L1中产生上述的交变磁场(以电力传输频率fp振动的磁场)时，利用图10所示的供电线圈L1与噪声检测用线圈L4之间的互感M14、及受电线圈L2与噪声检测用线圈L4之间的互感M24，在噪声检测用线圈L4感应电动势。通过该电动势，向噪声检测用线圈L4流通交流电流I4。
高通滤波器电路151是通过从交流电流I4仅取出比电力传输频率fp高的频率的成分(噪声成分)，而生成输出信号I4a(参照图11)的电路。高通滤波器电路151也可以利用有源滤波器构成，也可以利用无源滤波器构成。由高通滤波器电路151生成的输出信号I4a作为噪声的检测结果，相对于异物检测部140(具体而言，图6所示的控制电路147A)供给。
图11是表示图10所示的电压V1、V2及电流I1、I2、I4、以及高通滤波器电路151的输出信号I4a的波形的图。此外，同图中表示电力传输频率fp的1个周期。如同图所示，电流I4中除了以电力传输频率fp振动的成分之外，由于开关元件SW1～SW4的开关等还出现重叠于电压V1、V2及电流I1、I2的噪声。输出信号I4a从该电流I4除去了以电力传输频率fp振动的成分，因此，如图11所示，成为仅包含噪声成分的信号。
输出信号I4a中出现噪声的定时(时刻t1，t2，t3，t4)与图7所示的时刻t1、t2、t3、t4一致。这是指，如果参照输出信号I4a的履历，则能够取得上述的无噪声期间NLP。因此，本实施方式的控制电路147A(参照图6)通过参照从噪声检测部15B供给的输出信号I4a的履历，预测下一无噪声期间NLP的出现定时。预测无噪声期间NLP之后的控制电路147A的处理如第一实施方式中说明那样。
如以上说明，根据本实施方式的无线供电装置10，控制电路147A能够基于从噪声检测部15B供给的输出信号I4a，预测下一无噪声期间NLP的出现定时。因此，通过本实施方式，也可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。
此外，本实施方式中，采取无线供电装置10具有第一实施方式的金属异物检测装置14A的例子进行了说明，但在无线供电装置10具有第二实施方式的金属异物检测装置14B的情况下，也同样可使用噪声检测部15B来代替噪声检测部15A。在该情况下，图8所示的控制电路147B只要通过参照从噪声检测部15B供给的输出信号I4a的履历，并预测下一无噪声期间NLP的出现定时即可。
(第四实施方式)
接着，说明本发明的第四实施方式的无线电力传输系统1。本实施方式的无线电力传输系统1在具有合并金属异物检测装置14A及噪声检测部15B的功能而成的金属异物检测装置16的点，与第三实施方式的无线电力传输系统1不同。其它点与第三实施方式的无线电力传输系统1一样，因此，以下，对与第三实施方式一样的结构标注相同的符号，并着眼于与第三实施方式的不同点进行说明。
图12是表示本实施方式的无线供电装置10及无线受电装置20各自内部电路结构的图。金属异物检测装置16是具有检测接近供电线圈L1的金属异物的有无的功能(异物检测部)和检测比电力传输频率fp高的频率的信号(噪声)的功能(噪声检测部)的装置，如图12所示，分别构成为具有包含天线线圈L3及金属异物检测装置用电容器C3的多个谐振电路RC、和连接于各谐振电路RC的检测部160。此外，图12所示的电阻R3明示了天线线圈L3的串联电阻。
本实施方式的谐振电路RC中设置切换天线线圈L3与电容器C3的连接状态的切换部SW。切换部SW进行在利用异物检测功能进行金属异物的有无的检测的期间将天线线圈L3与电容器C3连接，在利用噪声检测功能进行噪声的检测的期间将电容器C3从天线线圈L3断开的动作。切换部SW的该动作由检测部160控制。
检测部160首先在规定时间长的期间，执行噪声检测功能的噪声的检测动作。具体而言，首先，以将电容器C3从天线线圈L3断开的方式，控制切换部SW。接着，检测部160基于不是噪声检测用线圈L4(参照图10)而是由天线线圈L3接收的信号，执行第三实施方式中说明的检测部150的动作(输出信号I4a的生成)、和基于输出信号I4a的无噪声期间NLP的预测。
完成了下一无噪声期间NLP的出现定时的预测的检测部160继续执行异物检测功能的金属异物的有无的检测动作。具体而言，首先，以将天线线圈L3与电容器C3连接的方式控制切换部SW。接着，检测部160使用取得的无噪声期间NLP，执行与第三实施方式中说明的异物检测部140一样的异物检测动作。由此，检测部160能够在无噪声期间NLP中进行异物检测，因此，通过本实施方式，与第三实施方式一样，也可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。
如以上说明，根据本实施方式，也将天线线圈L3用作噪声检测用的线圈。因此，不需要图10所示的噪声检测用线圈L4，因此，可将无线供电装置10小尺寸化。
(第五实施方式)
接着，说明本发明的第五实施方式的无线电力传输系统1。本实施方式的无线电力传输系统1在金属异物检测装置14A及噪声检测部15B未设置于无线供电装置10而设置于无线受电装置20的点上，与第三实施方式的无线电力传输系统1不同。其它点与第三实施方式的无线电力传输系统1一样，因此，以下，对与第三实施方式一样的结构标注相同的符号，并着眼于与第三实施方式的不同点进行说明。
图13是表示本实施方式的无线供电装置10及无线受电装置20各自内部电路结构的图。如同图所示，本实施方式的金属异物检测装置14A及噪声检测部15B配置于无线受电装置20内。本实施方式中，天线线圈L3及噪声检测用线圈L4也分别配置于供电线圈L1与受电线圈L2之间(实施无线电力传输中产生的交变磁场的内部)。
通过本实施方式，金属异物检测装置14A及噪声检测部15B也能够进行与第三实施方式中说明的动作一样的动作。因此，通过本实施方式，与第三实施方式一样，也可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。
以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，但本发明不丝毫限定于这样的实施方式，当然本发明可在不脱离其宗旨的范围内以各种方式实施。
例如，上述各实施方式中，控制电路147A、147B均根据噪声检测部15A的噪声的检测结果的履历预测用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的定时，基于其结果，在用于电力传输的交变磁场引起的较大的失真未产生于振动信号Vb的定时进行金属异物的检测，但也可以不进行预测，将噪声检测部15A的噪声的检测结果的确认和金属异物的检测动作同时进行并实施，根据由噪声检测部15A检测到噪声，将金属异物的有无的检测的结果废弃。也就是，也可以将在由噪声检测部15A检测到噪声定时得到的金属异物的有无的检测结果看作受到噪声的影响的不适当的结果，并进行废弃。通过这样，也可提高无线供电中的、供电线圈L1与受电线圈L2之间的金属异物的检测精度。
另外，图13中表示将金属异物检测装置14A及噪声检测部15B设置于无线受电装置20内的例子，但也可以代替金属异物检测装置14A，而将金属异物检测装置14B(参照图8)设置于无线受电装置20内，也可以代替噪声检测部15B而将噪声检测部15A(参照图2)设置于无线受电装置20内，也可以代替金属异物检测装置14A及噪声检测部15B而将金属异物检测装置16(参照图12)设置于无线受电装置20内。
实施例
以下，参照图14说明本发明的实施例。
图14是表示本发明的实施例的信号Vb、I4a的波形及周期C的测量结果的图。此外，得到同图所示的测量结果时，使用具有图10所示的结构的无线电力传输系统1。另外，在开始测量之前，目视确认到在供电线圈L1与受电线圈L2之间没有金属异物。
作为直流电源11，使用了450V的直流电压。另外，电力传输频率fp设为89kHz。因此，开关元件SW1～SW4的开关动作的频率也为89kHz，产生于供电线圈L1与受电线圈L2之间的交变磁场的频率也为89kHz。供电侧电容器C1及受电侧电容器C2的电容分别设为7nF及18nF，供电线圈L1、受电线圈L2、天线线圈L3、及噪声检测用线圈L4的电感分别设为500μH、200μH、0.7μH、及0.7μH。电容器C3的电容以由天线线圈L3和电容器C3构成的谐振电路RC的谐振频率成为1.73MHz的方式设定。另外，作为负载2，使用了27.3Ω的电阻元件，以负载2的耗电量成为3.3kW的方式调节了供电线圈L1与受电线圈L2的对置位置。天线线圈L3及噪声检测用线圈L4分别配置于供电线圈L1的附近且与供电线圈L1对置的位置。
另外，作为图8所示的电源148b使用了5V的直流电压，作为滤波器电路142使用了截止频率为1.5MHz的高通滤波器。预先设定于二值化电路143的基准电压值设为0V。
图14(a)及图14(b)分别表示振动信号Vb及高通滤波器电路151(参照图10)的输出信号I4a的波形的测量结果。如图14(b)所示，输出信号I4a中，在电力传输频率fp的1个周期内观测到4次噪声产生(时刻t1，t2，t3，t4)。这是与图11所示的结果一样的结果。另外，如图14(a)所示，4次噪声产生时刻中，时刻t1、t3与振动信号Vb零交叉的定时大致一致。这是指，如上述的专利文献2那样在用于电力传输的磁场的强度成为规定值以下的定时进行异物检测时，异物检测的噪声的影响会增大。
图14(c)中图示了，在图14(a)及图14(b)所示的电力传输频率fp的周期的下一周期，从振动时间长测量电路145输出的振动时间长TL。但是，得到同图的振动时间长TL时，计数器电路144中连续地实施计数。另外，振动时间长测量电路145中，计数器电路144的计数值每次增加1，将之后直到下一计数值的期间的时间长作为振动时间长TL输出。由此，图14(c)中的振动时间长TL与振动信号Vc的周期相等。
如图14(c)所示，振动时间长TL在时刻t1+1/fp与时刻t2+1/fp之间、及时刻t3+1/fp与时刻t4+1/fp之间大幅变动，另一方面，在时刻t2+1/fp与时刻t3+1/fp之间不怎么变动，维持与谐振电路RC的谐振频率fr的倒数大致相等的值。根据该结果可理解，如果将时刻t2+1/fp与时刻t3+1/fp之间用作无噪声期间NLP，则能够不受到噪声的影响而进行金属异物的检测。
符号说明
1 无线电力传输系统
2 负载
10 无线供电装置
11 直流电源
12 电力转换器
13 供电线圈部
14A、14B、16 金属异物检测装置
15A、15B 噪声检测部
20 无线受电装置
21 受电线圈部
22 整流器
120 开关驱动部
140 异物检测部
141 检测切换开关
142 滤波器电路
143 二值化电路
144 计数器电路
145 振动时间长测量电路
146 判定电路
147 存储器部
147A、147B 控制电路
148 驱动电路
148a 开关电路
148b 电源
150、160 检测部
151 高通滤波器电路
C0 平滑用电容器
C1 供电侧电容器
C2 受电侧电容器
C3 金属异物检测装置用电容器
D1～D4 二极管
L1 供电线圈
L2 受电线圈
L3 天线线圈
L4 噪声检测用线圈
RC 谐振电路
S 传感器部
SW 切换部
SW1～SW4 开关元件

Claims (12)

1.一种无线供电装置，其特征在于，
是向无线受电装置以无线进行电力传输的无线供电装置，
其具备：
将从直流电源供给的直流电力转换为交流电力的电力转换器；
基于从所述电力转换器供给的规定的电力传输频率的交流电压产生交变磁场的供电线圈；
包含天线线圈的谐振电路，所述天线线圈在所述供电线圈中产生所述电力传输频率的交变磁场时感应出电动势；
噪声检测部，其检测在所述供电线圈中产生所述交变磁场时从所述天线线圈产生的振动信号中所包含的比所述电力传输频率高的频率的噪声；以及
异物检测部，其基于所述谐振电路中产生的电压或电流的变化和所述噪声检测部的噪声的检测结果，检测金属异物的有无。
2.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，
所述异物检测部具有：驱动部，其相对于所述谐振电路施加电压；以及控制部，其以在根据所述噪声检测部的噪声的检测结果表示所述谐振电路中产生的振动信号中未产生失真的定时施加所述电压的方式控制所述驱动部，所述异物检测部被构成为，基于表示信号的比一大的规定波数的量的振动所需要的时间的长度的振动时间长来检测金属异物的有无，该信号是与对应于所述电压而产生于所述谐振电路的振动信号对应的信号。
3.根据权利要求1或2所述的无线供电装置，其特征在于，
所述噪声检测部具有至少1个噪声检测用线圈。
4.根据权利要求1或2所述的无线供电装置，其特征在于，
还具备：
电容器，其与所述天线线圈一起形成所述谐振电路；
切换部，其切换所述天线线圈与所述电容器的连接状态，
所述噪声检测部基于所述天线线圈中产生的信号检测所述噪声，
所述切换部在利用所述异物检测部进行金属异物的有无的检测的期间，将所述天线线圈与所述电容器连接，在利用所述噪声检测部进行所述噪声的检测的期间，将所述电容器从所述天线线圈断开。
5.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，
所述异物检测部被构成为，对应于由所述噪声检测部检测到了噪声，将基于所述谐振电路中产生的电压或电流的变化实施的金属异物的有无的检测的结果废弃。
6.一种无线受电装置，其特征在于，
是从无线供电装置以无线接受电力的无线受电装置，
其具备：
受电线圈，以无线接受从所述无线供电装置的供电线圈传输的规定的电力传输频率的交流电力；
包含天线线圈的谐振电路，所述天线线圈在所述供电线圈中产生所述电力传输频率的交变磁场时感应出电动势；
噪声检测部，其检测在所述供电线圈中产生所述交变磁场时从所述天线线圈产生的振动信号中所包含的比所述电力传输频率高的频率的噪声；以及
异物检测部，其基于所述谐振电路中产生的电压或电流的变化和所述噪声检测部的噪声的检测结果，检测金属异物的有无。
7.根据权利要求6所述的无线受电装置，其特征在于，
所述异物检测部具有：驱动部，其相对于所述谐振电路施加电压；以及控制部，其以在根据所述噪声检测部的噪声的检测结果表示所述谐振电路中产生的振动信号中未产生失真的定时施加所述电压的方式控制所述驱动部，所述异物检测部被构成为，基于表示信号的比一大的规定波数的量的振动所需要的时间的长度的振动时间长来检测金属异物的有无，该信号是与对应于所述电压而产生于所述谐振电路的振动信号对应的信号。
8.根据权利要求6或7所述的无线受电装置，其特征在于，
所述噪声检测部具有至少1个噪声检测用线圈。
9.根据权利要求6或7所述的无线受电装置，其特征在于，
还具备：
电容器，其与所述天线线圈一起形成所述谐振电路；
切换部，其切换所述天线线圈与所述电容器的连接状态，
所述噪声检测部基于所述天线线圈中产生的信号检测所述噪声，
所述切换部在利用所述异物检测部进行金属异物的有无的检测的期间，将所述天线线圈与所述电容器连接，在利用所述噪声检测部进行所述噪声的检测的期间，将所述电容器从所述天线线圈断开。
10.根据权利要求6所述的无线受电装置，其特征在于，
所述异物检测部被构成为，对应于由所述噪声检测部检测到了噪声，将基于所述谐振电路中产生的电压或电流的变化实施的金属异物的有无的检测的结果废弃。
11.一种无线电力传输系统，其特征在于，
是从供电线圈向受电线圈无线地进行电力传输的无线电力传输系统，
其具备：
无线供电装置，其具有所述供电线圈；以及
无线受电装置，其具有所述受电线圈，
所述无线供电装置为权利要求1～5中任一项所述的无线供电装置。
12.一种无线电力传输系统，其特征在于，
是从供电线圈向受电线圈无线地进行电力传输的无线电力传输系统，
其具备：
无线供电装置，其具有所述供电线圈；以及
无线受电装置，其具有所述受电线圈，
所述无线受电装置为权利要求6～10中任一项所述的无线受电装置。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6753307B2 (ja) * 2016-12-27 2020-09-09 Tdk株式会社 ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システム
JP6740894B2 (ja) * 2016-12-27 2020-08-19 Tdk株式会社 金属異物検出装置、ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システム
KR102625659B1 (ko) 2019-02-15 2024-01-15 엘지전자 주식회사 다중 송신 코일을 이용한 다중 충전 조건에서 수신 코일 및 이물질 감지 장치
KR20210015558A (ko) * 2019-08-02 2021-02-10 삼성전자주식회사 금속 물질을 탐지하는 전력 송신 장치 및 방법
JP7404706B2 (ja) * 2019-08-19 2023-12-26 オムロン株式会社 異物検出装置
TWI695573B (zh) * 2019-10-02 2020-06-01 群光電能科技股份有限公司 電源轉換裝置
CN111030412B (zh) * 2019-12-04 2022-04-29 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种振动波形的设计方法及振动马达
US11316383B1 (en) * 2019-12-10 2022-04-26 Apple Inc. Wireless power systems with foreign object detection
JP2023041074A (ja) * 2019-12-27 2023-03-24 Tdk株式会社 異物検出装置、送電装置、受電装置および電力伝送システム
CN111478329A (zh) * 2020-05-29 2020-07-31 武汉大学 一种多耦合线圈混合谐波滤波器及其谐波电流补偿方法
CN112026574B (zh) * 2020-07-16 2022-07-29 华为技术有限公司 基于低频磁场的定位系统、设备及方法
US11848573B2 (en) 2021-04-08 2023-12-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmission apparatus and control method thereof
CN114583809B (zh) * 2022-04-28 2022-08-09 深圳市坤仑科技有限公司 便携式储能双向逆变充电系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03252564A (ja) * 1990-03-02 1991-11-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 環境電磁雑音記録装置
JP2009300392A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Shinshu Univ 磁性異物検出装置
CN103135138A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 索尼公司 检测装置和方法、电力接收装置及非接触式电力传输系统
CN103716931A (zh) * 2012-10-05 2014-04-09 松下电器产业株式会社 高频介质加热用电力控制装置
CN105594098A (zh) * 2014-02-28 2016-05-18 松下知识产权经营株式会社 异物检测装置、用于无线电力传输的送电装置和受电装置以及无线电力传输系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5756925B2 (ja) * 2011-05-19 2015-07-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電気機器に設けられた受電装置
JP2013027076A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Panasonic Corp 非接触給電装置
JP6029278B2 (ja) 2011-12-21 2016-11-24 ソニー株式会社 受電装置及び非接触電力伝送システム
JP2013192391A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Sony Corp 検知装置、受電装置、送電装置及び非接触給電システム
JP5915904B2 (ja) * 2012-06-22 2016-05-11 ソニー株式会社 処理装置、処理方法、及び、プログラム
JP5904250B2 (ja) * 2013-11-28 2016-04-13 Tdk株式会社 コイルユニットおよび非接触電力伝送装置
JP6399482B2 (ja) * 2014-03-25 2018-10-03 国立大学法人埼玉大学 金属異物検出装置
JP6248785B2 (ja) 2014-04-25 2017-12-20 トヨタ自動車株式会社 送電装置および受電装置
WO2016031209A1 (ja) * 2014-08-28 2016-03-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 異物検出装置
JP6753307B2 (ja) * 2016-12-27 2020-09-09 Tdk株式会社 ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03252564A (ja) * 1990-03-02 1991-11-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 環境電磁雑音記録装置
JP2009300392A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Shinshu Univ 磁性異物検出装置
CN103135138A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 索尼公司 检测装置和方法、电力接收装置及非接触式电力传输系统
CN103716931A (zh) * 2012-10-05 2014-04-09 松下电器产业株式会社 高频介质加热用电力控制装置
CN105594098A (zh) * 2014-02-28 2016-05-18 松下知识产权经营株式会社 异物检测装置、用于无线电力传输的送电装置和受电装置以及无线电力传输系统

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