CN112398238A - 异物检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够提高在送电侧的装置的发送线圈和受电侧的装置的接收线圈之间混入的异物的检测精度的异物检测装置。异物检测装置包括：多个检测线圈，相互能够电磁耦合地配置在以非接触方式传输电力的、送电装置的发送线圈和受电装置的接收线圈之间；多个电容器，对于多个检测线圈的每一个，与该检测线圈一起构成谐振电路；电力供给电路，对多个检测线圈中的输入线圈供给具有规定的频率的交流电力；检测电路，从多个检测线圈中的与输入线圈不同的输出线圈，检测经由多个检测线圈传递的交流电力的电压，根据检测到的电压，检测在发送线圈和接收线圈之间混入的异物。

Description

异物检测装置

技术领域

本发明涉及以非接触方式检测传输电力的电力传输系统内的异物的异物检测装置。

背景技术

历来，在研究不经由金属的触点等而通过空间传输电力的所谓非接触供电(也称为无线供电)技术。作为这样的非接触供电技术之一，已知通过电磁感应进行供电的方式。在通过电磁感应进行供电的方式中，通过初级侧(送电侧或者供电侧)的线圈(以下，称为发送线圈)和次级侧(受电侧)的线圈(以下，称为接收线圈)进行电磁耦合，从发送线圈向接收线圈传输电力。

在这样的利用了非接触供电技术的电力传输系统中，有时金属等异物进入发送线圈和接收线圈之间。在这样的情况下，有时在电力传输中该异物被感应加热而着火，或者，装置因异物的发热而产生故障。而且，在这样的电力传输系统中，有时在电力传输中发送线圈和接收线圈的相对的位置关系变动，作为其结果，发送线圈和接收线圈之间的耦合度变化。因此，提出即使在发送线圈和接收线圈之间的耦合度变化的情况下，也防止在发送线圈和接收线圈之间混入的异物造成的故障的技术(例如，参照专利文献1)。在该技术中，即使使对非接触供电装置具有的送电装置的发送线圈供给的交流电力的频率在整个规定的频率区域变化，在非接触供电装置不进行恒压输出动作的情况下，非接触供电装置也判定为在发送线圈、和受电装置具有的接收线圈之间混入了某些异物，停止对发送线圈的电力供给。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-207764号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在发送线圈和接收线圈之间混入了非常小的异物的情况下，从送电装置至受电装置的电力传输特性不会变化，作为其结果，有时无法检测在发送线圈和接收线圈之间混入的异物。

因此，本发明的目的是提供能够提高在送电侧的装置的发送线圈和受电侧的装置的接收线圈之间混入的异物的检测精度的异物检测装置。

用于解决课题的手段

作为本发明的一方式，提供一种异物检测装置。该异物检测装置包括：多个检测线圈，相互能够电磁耦合地配置在以非接触方式传输电力的、送电装置的发送线圈和受电装置的接收线圈之间；多个电容器，对于多个检测线圈的每一个，与该检测线圈一起构成谐振电路；电力供给电路，对多个检测线圈中的输入线圈，供给具有规定的频率的交流电力；以及检测电路，从与多个检测线圈中的输入线圈不同的输出线圈，检测经由多个检测线圈传递的交流电力的电压，根据检测到的电压，检测在发送线圈和接收线圈之间混入的异物。

本发明的异物检测装置由于具有这样的结构，能够提高在送电侧的装置的发送线圈和受电侧的装置的接收线圈之间混入的异物的检测精度。

在该异物检测装置中，优选在检测到的电压超出规定的基准电压范围的情况下，检测电路判定为有在发送线圈和接收线圈之间混入的异物。

由此，异物检测装置能够更高精度地检测在发送线圈和接收线圈之间混入的异物。

而且，在该异物检测装置中，优选对于多个检测线圈的每一个，该检测线圈与多个电容器中的对应的电容器一起构成的谐振电路的谐振频率与对发送线圈供给的交流电力的频率不同。

由此，异物检测装置能够防止从送电装置传输至受电装置的电力影响在发送线圈和接收线圈之间混入的异物的检测，能够高精度地检测该异物。

或者，在该异物检测装置中，优选从电力供给电路供给的交流电力的规定的频率与对发送线圈供给的交流电力的频率不同。

由此，异物检测装置能够防止异物检测用的交流电力影响从送电装置向受电装置的电力传输，并且能够防止从送电装置向受电装置传输的电力影响在发送线圈和接收线圈之间混入的异物的检测，能够高精度地检测该异物。

进而，在该异物检测装置中，优选多个检测线圈被配置为，从发送线圈的中心轴方向观察，覆盖发送线圈全体。

由此，该异物检测装置能够高精度地检测该异物，而不依赖于在发送线圈和接收线圈之间混入的异物的位置。

在该情况下，优选多个检测线圈的每一个的从发送线圈的中心轴方向观察的尺寸比发送线圈的从中心轴方向观察的尺寸小。

由此，即使在发送线圈和接收线圈之间混入的异物比发送线圈小，该异物检测装置也能够高精度地检测该异物。

附图说明

图1是包含发明的一个实施方式的异物检测装置的电力传输系统的概略结构图。

图2是异物检测装置的概略结构图。

图3是表示设置异物检测装置的基板和发送线圈的位置关系的一例的概略侧面截面图。

图4是表示异物检测装置具有的、多个检测线圈的配置的一例的概略平面图。

图5是表示电力供给电路的一例的电路结构图。

图6是表示检测电路的一例的电路结构图。

图7(a)、(b)是表示有无异物混入导致的检测电压的变化的模拟结果的一例的图。

图8(a)、(b)是表示变形例的、有无异物混入导致的检测电压的变化的模拟结果的另一例的图。

图9(a)、(b)是表示其它变形例的、有无异物混入导致的检测电压的变化的模拟结果的再一例的图。

标号说明

1 电力传输系统

2 送电装置

11 电力供给电路

12 发送线圈

3 受电装置

21 接收线圈

22 谐振电容器

23 受电电路

4 异物检测装置

41 电力供给电路

42-1～42-n 检测线圈

43-1～43-n 电容器

44 检测电路

45 基板

51 直流电源

52 供电线圈

53 电容器

54 逆变器电路

55 控制电路

61 接收线圈

62 谐振电容器

63 谐振电路

64 高通滤波器

65 放大器

66 半波整流电路

67 低通滤波器

68 电压检测电路

69 判定电路

具体实施方式

以下，一边参照图一边说明本发明的一个实施方式的异物检测装置。该异物检测装置具有被配置在通过非接触方式传输电力的电力传输系统所具有的送电侧的装置(以下，简称为送电装置)的发送线圈、和受电侧的装置(以下，简称为受电装置)的接收线圈之间的基板，并具有在该基板上形成的、能够相互电磁耦合地配置的多个检测线圈。多个检测线圈的每一个能够以与对送电装置的发送线圈供给的电力的频率不同且与包含发送线圈的谐振电路(在送电侧设置谐振电路的情况下)以及包含接收线圈的谐振电路的任意一个都不谐振的频率进行谐振。该异物检测装置对多个检测线圈的其中一个供给具有这些检测线圈进行谐振的频率的交流电力，另一方面，检测从多个检测线圈的另一个输出的电压。若在发送线圈和接收线圈之间混入金属等具有导电性的异物，则多个检测线圈的其中一个的谐振特性发生变化，作为其结果，被检测的电压变化。因此，该异物检测装置监视被检测的电压，若该电压超出了与没有混入异物的情况相当的规定的基准范围，则判定为在发送线圈和接收线圈之间混入了异物。

图1是表示包含本发明的一个实施方式的异物检测装置的电力传输系统的概略结构图。如图1所示，电力传输系统1包括送电装置2、受电装置3和异物检测装置4。送电装置2和受电装置3构成非接触供电装置，经由空间以非接触方式从送电装置2向受电装置3传输电力。送电装置2包括电力供给电路11、发送线圈12。另一方面，受电装置3包括接收线圈21、谐振电容器22、受电电路23。电力传输系统1例如可以设为所谓初级串联次级串联谐振电容器方式(SS方式)，或者初级串联次级并联谐振电容器方式(SP方式)的非接触供电装置。或者，电力传输系统1也可以是不利用初级侧的谐振而在次级侧中接收线圈和谐振电容器进行串联谐振的方式(NS方式)，或者不利用初级侧的谐振而在次级侧中接收线圈和谐振电容器进行并联谐振的方式(NP方式)的非接触供电装置。

首先对送电装置2进行说明。

电力供给电路11将交流电力提供至发送线圈12。为此，电力供给电路11例如包括：供给直流电力的直流电源、将从直流电源供给的直流电力变换为交流电力后提供给发送线圈12的逆变器电路、以及控制逆变器电路的控制电路。逆变器电路可以是4个开关元件(例如，MOSFET)被连接为全桥状的全桥逆变器，或者也可以是2个开关元件被连接为半桥状的半桥逆变器。控制电路控制逆变器电路具有的各开关元件的接通/关断的切换，使得被提供给发送线圈12的交流电力的频率为规定的频率(例如，受电装置3的谐振电路进行谐振的频率)。电力供给电路11也可以进一步在直流电源和逆变器电路之间具有DC-DC转换器。或者，电力供给电路11也可以包括：取代与直流电源连接而与交流电源连接，将来自交流电源的交流电力进行整流的整流电路；以及与整流电路连接，将从整流电路输出的脉动电流电力变换为直流电力的功率因数改善电路。在该情况下，控制电路例如为了将受电装置3所受电的电力的电压保持固定，也可以控制功率因数改善电路，调整对逆变器电路供给的直流电力的电压。

发送线圈12将从电力供给电路11供给的交流电力经由空间传输到受电装置3的接收线圈21。而且，送电装置2也可以在发送线圈12和电力供给电路11的逆变器电路之间具有与发送线圈12串联地连接的电容器。该电容器可以是用于截断直流电力的电容器，或者也可以是用于构成以对发送线圈12供给的交流电力的频率与发送线圈12一起进行谐振的谐振电路的电容器。

而且，送电装置2也可以还具有接收表示受电装置3的受电状况的信号的通信器。在该情况下，电力供给电路11的控制电路也可以根据受电状况，变更逆变器电路的各开关元件的接通/关断的切换定时，以变更对发送线圈12供给的交流电力的频率。

进一步，也可以是，若从异物检测装置4接收到表示在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物被检测到的信号，则电力供给电路11的控制电路关断逆变器具有的各开关元件，停止从电力供给电路11至发送线圈12的电力供给。

接着，对受电装置3进行说明。

接收线圈21通过与谐振电容器22一起构成谐振电路，与送电装置2的发送线圈12中流过的交流电流进行谐振，从而从发送线圈12接收电力。为此，谐振电容器22可以与接收线圈21串联地连接，或者也可以与接收线圈21并联地连接。并且从由接收线圈21和谐振电容器22形成的谐振电路输出的交流电力被输出至受电电路23。而且，接收线圈21的匝数可以与发送线圈12的匝数相同，或者也可以互不相同。

受电电路23将来自由接收线圈21和谐振电容器22形成的谐振电路的交流电力变换为直流电力，将直流电力输出至与受电电路23连接的负载电路(未图示)。为此，受电电路23例如包括：将来自谐振电路的交流电力变换为脉动电流电力的全波整流电路；以及用于使从全波整流电路输出的脉动电流电力进行平滑化后输出至负载电路的平滑电容器。进一步，受电电路23也可以包括：用于测量被输出至负载电路的电压的电压计；用于将由电压计测量的电压等表示受电状况的信号发送至送电装置2的通信器；用于切换负载电路和受电电路23的连接或者切断的开关元件；以及控制该开关元件的接通/关断的切换的控制电路等。

接着，对本实施方式的异物检测装置4进行说明。异物检测装置4被配置为送电装置2和受电装置3能够传输电力的位置关系，即，被配置在发送线圈12和接收线圈21能够电磁耦合的位置关系的情况下的、发送线圈12和接收线圈21之间。并且异物检测装置4检测在发送线圈12和接收线圈21之间混入的、金属等具有导电性的异物。

图2是异物检测装置4的概略结构图。图3是表示设置异物检测装置4的基板和发送线圈12的位置关系的一例的概略侧面截面图。进一步，图4表示异物检测装置4具有的多个检测线圈的配置的一例的概略平面图。

如图2中表示的那样，异物检测装置4包括：电力供给电路41；多个检测线圈42-1～42-n(n是2以上的整数)；多个电容器43-1～43-n以及检测电路44。电力供给电路41、多个检测线圈42-1～42-n、多个电容器43-1～43-n以及检测电路44被设置在发送线圈12和接收线圈21能够电磁耦合的位置关系的情况下的、位于发送线圈12和接收线圈21之间的基板45上。在本实施方式中，基板45被安装在送电装置2中。并且表示来自检测电路44的异物的检测结果的信号被输出至送电装置2的电力供给电路11。

图5是表示电力供给电路41的一例的电路结构图。电力供给电路41例如包括：供给直流电力的直流电源51、供电线圈52、电容器53、逆变器电路54、控制逆变器电路54的控制电路55。

供电线圈52其一端经由电容器53与逆变器电路54连接，另一端接地。并且供电线圈52被配置为能够与作为多个检测线圈42-1～42-n的其中一个的输入线圈(在本实施方式中，检测线圈42-1)电磁耦合，将从逆变器电路54供给的交流电力提供给输入线圈。而且，供电线圈52和电容器53的连接顺序也可以调换。

逆变器电路54将从直流电源51供给的直流电力变换为交流电力后提供给供电线圈52。在该例中，逆变器电路54被构成为2个开关元件(例如，MOSFET)被半桥状地连接的半桥逆变器，但是逆变器电路54也可以是4个开关元件被全桥状地连接的全桥逆变器。控制电路55控制逆变器电路具有的各开关元件的接通/关断的切换，以使对供电线圈52供给的交流电力的频率成为规定的频率。

而且，优选经由供电线圈52从电力供给电路41供给至输入线圈的交流电力的频率设为与提供给送电装置2的发送线圈12的交流电力的频率不同且包含发送线圈12的谐振电路(在送电装置2设置谐振电路的情况下)以及包含接收线圈21的谐振电路的任意一个都不进行谐振的频率。例如，电力供给电路41供给的交流电力的频率能够设为比对发送线圈12供给的交流电力的频率(例如，85kHz或者150kHz)高的频率，例如，属于ISM频带的13.56MHz，27.12MHz或者40.68MHz。由此，防止从电力供给电路41供给的交流电力影响从送电装置2至受电装置3的电力传输。并且，通过这样设定电力供给电路41供给的交流电力的频率，能够相对地减小异物检测装置4具有的多个检测线圈42-1～42-n各自的电感，因此容易使各检测线圈的尺寸比发送线圈12的尺寸小。

再次参照图3以及图4，多个检测线圈42-1～42-n的每一个构成为在基板45上设置的、基于金属等导体的布线图案。并且各检测线圈42-i与对应的电容器43-i(i＝1,2,...,n)被相互连接，分别构成一个谐振电路。优选各检测线圈的电感以及各电容器的静电容量被设定为使得由该检测线圈和电容器构成的谐振电路的谐振频率成为在对发送线圈12供给的交流电力的频率下不进行谐振的频率。由此，因为异物检测装置4的各谐振电路对于从送电装置2传输至受电装置3的交流电力不会进行谐振，所以异物检测装置4能够防止从送电装置2传输至受电装置3的交流电力影响异物的检测。进一步，优选各检测线圈的电感以及各电容器的静电容量被设定为使得由该检测线圈和电容器构成的谐振电路的谐振频率成为在从电力供给电路41供给的交流电力的频率下进行谐振的频率。由此，由于从电力供给电路41供给的交流电力到达检测电路44为止的损失被抑制，所以异物检测装置4能够抑制异物的检测精度降低。而且，只要从电力供给电路41供给的交流电力到达检测电路44，则各谐振电路的谐振频率与从电力供给电路41供给的交流电力的频率也可以不一致。

而且，多个检测线圈42-1～42-n的每一个以相互不电接触且能够相互电磁耦合的方式被配置在基板45上。例如，多个检测线圈42-1～42-n的每一个以与该多个检测线圈中的其它任意一个以上的检测线圈能够直接电磁耦合的方式被配置在基板45上。因此，通过对于从电力供给电路41供给的交流电力，各检测线圈与对应的电容器一起进行谐振，该交流电力被传递到检测电路44。

基板45被配置为发送线圈12的中心轴方向与基板45的法线方向大致平行。并且，多个检测线圈42-1～42-n被配置为，在从其中心轴方向观察发送线圈12时，覆盖发送线圈12全体。

而且，图4中，在多个检测线圈42-1～42-n中，以实线表示的检测线圈表示被配置在与接收线圈21相对的一侧的基板45的面(以下，为了方便，称为表面)上，另一方面，多个检测线圈42-1～42-n中，以虚线表示的检测线圈表示被配置在与发送线圈12相对的一侧的基板45的面(以下，为了方便，称为背面)上。

在该例中，多个检测线圈42-1～42-n被配置为2维阵列状。并且各检测线圈被配置为，相邻的检测线圈彼此被设置在基板45的相互不同的面上。优选相邻的检测线圈彼此被配置为，例如从基板45的表面的法线方向看，相互至少一部分重叠。由此，相邻的检测线圈彼此的耦合度变高，作为其结果，从电力供给电路41供给的交流电力被传递至检测电路44为止的损失被减轻。

而且，在图4中表示的例子中，多个检测线圈42-1～42-n的每一个被形成为大致圆形，但是各检测线圈的形状不限于圆形，例如也可以是椭圆形或者矩形。而且，多个检测线圈42-1～42-n的每一个的形状以及尺寸既可以相互相同，或者也可以相互不同。进一步，优选从发送线圈12的中心轴方向观察的、多个检测线圈42-1～42-n的每一个的尺寸比发送线圈12的尺寸小。由此，即使在比发送线圈12小的异物混入了发送线圈12和接收线圈21之间的情况下，多个检测线圈42-1～42-n的其中一个容易受到该异物的影响，因此异物检测装置4能够高精度地检测这样小的异物。

检测电路44检测经由多个检测线圈42-1～42-n传递的交流电力的电压，基于检测到的电压，检测在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物。

在本实施方式中，从送电装置2传输至受电装置3的交流电力不影响经由多个检测线圈42-1～42-n的、从电力供给电路41至检测电路44的交流电力的传递。另一方面，若在发送线圈12和接收线圈21之间混入异物，则由于该异物，多个检测线圈42-1～42-n的其中一个的谐振特性变化，对从电力供给电路41至检测电路44的交流电力的传递产生影响。作为其结果，通过检测电路44检测的电压发生变化。例如，由于被供给的交流电力，若金属接近电流流过的其中一个检测线圈，则因该电流在检测线圈附近产生的磁通而在该金属中产生涡电流而产生损耗。而且，由于产生的涡电流导致的磁通，检测线圈的电感降低。特别是，在该金属为磁性体的情况下，有时尽管电感的变化小，但损耗变得较大。作为这些的结果，包含该检测线圈的谐振电路的谐振特性变化。因此，检测电路44判定被检测到的电压是否包含在规定的基准范围内，在超出规定的基准范围的情况下，判定为在发送线圈12和接收线圈21之间混入了异物。而且，作为规定的基准范围，可以仅设定下限值，或者也可以设定上限值和下限值这两方。在仅设定下限值的情况下，在检测到的电压比该下限值低的情况下，判定为被检测到的电压超出规定的基准范围。而且，在设定上限值和下限值这两方的情况下，在检测到的电压比该下限值低、或者比该上限值高的情况下，判定为检测到的电压超出规定的基准范围。而且，在该例中，异物检测装置4中包含的检测电路44为一个，但是不限于此，异物检测装置4也可以具有2个以上的检测电路44。例如，在图4中，多个检测线圈42-1～42-n的阵列中的右上端部以及左下端部作为从电力供给电路41至检测电路44的交流电力的传输路径的功能没有那么高。因此，可以在多个检测线圈42-1～42-n的阵列的右上端以及左下端的其中一方或者双方中追加检测电路44。由此，异物检测装置4能够高精度地检测异物的范围变得更宽。

图6是表示检测电路44的一例的电路结构图。检测电路44包括：具有接收线圈61以及谐振电容器62的谐振电路63；高通滤波器64；放大器65；半波整流电路66；低通滤波器67；电压检测电路68；以及判定电路69。而且，检测电路44的电路结构不限于图6所示的结构，能够设为检测通过各检测线圈被传递的交流电力的电压来判定被检测到的电压是否超出规定的基准范围的各种电路的其中一种。

谐振电路63检测从电力供给电路41供给、经由多个检测线圈42-1～42-n传递的交流电力。为此，谐振电路63的接收线圈61被配置为能够与多个检测线圈42-1～42-n中的、从电力供给电路41被供给交流电力的输入线圈以外的输出线圈(在本实施方式中，检测线圈42-n)直接地(即，不经由其它检测线圈地)电磁耦合。并且，谐振电路63被设定接收线圈61的电感以及谐振电容器62的静电容量，使得对于从电力供给电路41供给的交流电力进行谐振。而且，在图6中，示出两个谐振电容器62与接收线圈61并联地连接的情况，但是谐振电路63具有的谐振电容器62的数不限于两个，也可以是一个或者三个以上。而且，接收线圈61和谐振电容器62也可以被串联地连接。

而且，优选与接收线圈61能够电磁耦合的输出线圈(检测线圈42-n)是，从电力供给电路41供给的交流电力经由全部多个检测线圈42-1～42-n后传递到接收线圈61那样的、对于从电力供给电路41供给交流电力的输入线圈(检测线圈42-1)不直接地电磁耦合的检测线圈。在本实施方式中，如图4所示那样，输出线圈位于与输入线圈所位于的一侧的端部相反侧的端部。

高通滤波器64被连接在谐振电路63和放大器65之间，使谐振电路63接收到的交流电力中的具有比从电力供给电路41供给的交流电力的频率小的频率的噪声成分衰减。放大器65被连接在高通滤波器64和半波整流电路66之间，将从高通滤波器64输出的交流电力放大。

半波整流电路66被连接在放大器65和低通滤波器67之间，将从放大器65输出的、被放大后的交流电力进行半波整流而变换为脉动电流电力。低通滤波器67被连接在半波整流电路66和电压检测电路68之间，将从半波整流电路66输出的脉动电流电力进行平滑化而变换为直流电力。

电压检测电路68与低通滤波器67连接，检测从低通滤波器67输出的直流电力的电压。并且判定电路69判定被检测到的电压是否包含在规定的基准范围内。在被检测到的电压包含在规定的基准范围内的情况下，判定电路69判定为在发送线圈12和接收线圈21之间无异物。另一方面，在检测到的电压超出规定的基准范围时，判定电路69判定为有在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物。然后判定电路69将表示异物的检测结果的信号输出至送电装置2的电力供给电路11。而且，电压检测电路68能够设为用于检测直流电压的电压检测电路的其中一种。而且，判定电路69能够设为能够对检测到的电压和规定的基准范围进行比较而输出与该比较结果相应的信号的各种电路的其中一种。

图7(a)以及图7(b)是示出表示基于有无异物混入的、检测电路44中检测到的电压(以下，有时简称为检测电压)的变化的模拟结果的一例的图。在该模拟中，为了简化，如图7(a)所示，将异物检测装置4具有的检测线圈的数目设为3个(即，n＝3)，设这些检测线圈42-1～42-3在电力供给电路41和检测电路44之间被配置为一列。而且，设检测线圈42-1和检测线圈42-3被配置在基板45的表面，另一方面，检测线圈42-2被配置在基板45的背面。而且，在该模拟中，将各检测线圈的电感L设为50nH，将电容器43-1～43-3的静电容量C设为2.755nF。而且，将由各检测线圈和对应的电容器构成的谐振电路的电阻R分别设为0.1Ω。即，各谐振电路的谐振频率f为13.56MHz。而且，将检测线圈42-1和检测线圈42-2之间的耦合度k₁₂、以及检测线圈42-2和检测线圈42-3之间的耦合度k₂₃分别设为0.01。而且，将检测线圈42-1和检测线圈42-3之间的耦合度k₁₃设为(k₁₂ ²＝0.0001)。

在图7(b)中，横轴表示频率，纵轴表示检测电压。曲线图701表示在发送线圈12和接收线圈21之间无异物的情况下的检测电压的频率特性。曲线图702表示假定了由于异物的混入，检测线圈42－1的电感降低了10％的情况下的检测电压的频率特性。而且，曲线图703表示假定了由于因异物的混入而产生的损耗，包含检测线圈42-1的谐振电路的电阻变为了3倍的情况下的检测电压的频率特性。同样，曲线图704表示假定了由于异物的混入，检测线圈42-2的电感降低了10％的情况下的检测电压的频率特性，曲线图705表示在假定了由于因异物的混入而产生的损耗，包含检测线圈42-2的谐振电路的电阻变为了3倍的情况下的检测电压的频率特性。进一步，曲线图706表示假定了由于异物的混入，检测线圈42-3的电感降低了10％的情况下的检测电压的频率特性，曲线图707表示假定了由于因异物的混入而产生的损耗，包含检测线圈42-3的谐振电路的电阻变为了3倍的情况下的检测电压的频率特性。

如曲线图701～707所示可知，在假定在发送线圈12和接收线圈21之间混入了异物的情况下的检测电压比没有那样的异物的情况下的检测电压降低。特别是，在从电力供给电路41供给具有与各谐振电路的谐振频率(13.56MHz)相等的频率的交流电力的情况下，其电压变化变得显著。

因此可知，通过调查检测电压，异物检测装置4能够检测在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物。

而且，按照变形例，异物检测装置4具有的各检测线圈也可以被设置在基板45的相同的面上。

图8(a)以及图8(b)是示出表示该变形例的、基于有无异物混入的检测电压的变化的模拟结果的另一例的图。在该模拟中，如图8(a)所示，将异物检测装置4具有的检测线圈的数目设为3个(即，n＝3)，设这些检测线圈42-1～42-3在电力供给电路41和检测电路44之间被配置为一列。而且，设全部检测线圈被配置在基板45的表面。进一步，在该模拟中，各电路元件的参数的值设为与图7(a)以及图7(b)中表示的模拟中使用的参数的值相同。其中，关于各检测线圈间的耦合度，设为图7(a)以及图7(b)所示的模拟中的耦合度的1/2。

在图8(b)中，横轴表示频率，纵轴表示检测电压。曲线图801表示发送线圈12和接收线圈21之间无异物的情况下的检测电压的频率特性。曲线图802表示假定由于异物的混入，检测线圈42-1的电感降低了10％的情况下的检测电压的频率特性。而且，曲线图803表示假定由于因异物的混入而产生的损耗，包含检测线圈42-1的谐振电路的电阻变为了3倍的情况下的检测电压的频率特性。同样，曲线图804表示假定由于异物的混入，检测线圈42-2的电感降低了10％的情况下的检测电压的频率特性，曲线图805表示假定由于异物的混入而产生的损耗，包含检测线圈42-2的谐振电路的电阻变为了3倍的情况下的检测电压的频率特性。进而，曲线图806表示假设由于异物的混入，检测线圈42-3的电感降低了10％的情况下的检测电压的频率特性，曲线图807表示假设由于因异物的混入而产生的损耗，包含检测线圈42-3的谐振电路的电阻变为了3倍的情况下的检测电压的频率特性。

如曲线图801～807所示可知，在该变形例中，假设了发送线圈12和接收线圈21之间混入了异物的情况下的检测电压也比没有这样的异物的情况下的检测电压降低。

因此可知，即使在各检测线圈被配置在基板45的相同的面上的情况下，通过调查检测电压，异物检测装置4也能够检测在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物。

而且，也可以是，异物检测装置4具有的各检测线圈被设置为配置密度变得更高，检测线圈间的耦合度变高。

图9(a)以及图9(b)是示出表示该变形例的、基于有无异物混入的检测电压的变化的模拟结果再一例的图。在该模拟中，如图9(a)所示，将异物检测装置4具有的检测线圈的数目设为3个(即，n＝3)，设这些检测线圈42-1～42-3在电力供给电路41和检测电路44之间被配置为一列。而且，与图7(a)所示的例子一样，设检测线圈42-1和检测线圈42-3被配置在基板45的表面，另一方面，检测线圈42-2被配置在基板45的背面。但是，与图7(a)所示的例子比较，设为以各检测线圈间的重叠程度大的方式配置各检测线圈。进一步，在该模拟中，各电路元件的参数的值设为与图7(a)以及图7(b)所示的模拟中使用的参数的值相同。但是，对于各检测线圈间的耦合度，设为图7(a)以及图7(b)所示的模拟中的耦合度的10倍。

在图9(b)中，横轴表示频率，纵轴表示检测电压。曲线图901表示发送线圈12和接收线圈21之间无异物的情况下的检测电压的频率特性。曲线图902表示假定由于异物的混入，检测线圈42-1的电感降低了10％的情况下的检测电压的频率特性。而且，曲线图903表示假定由于因异物的混入而产生的损耗，包含检测线圈42-1的谐振电路的电阻变为了3倍的情况下的检测电压的频率特性。

如曲线图901～903所示可知，在该变形例中，虽然在多个频率下出现检测电压的极值，但是在假定发送线圈12和接收线圈21之间混入了异物的情况下的检测电压与没有这样的异物的情况下的检测电压比较发生变化。而且，如该例子所示，在各谐振电路的谐振频率(13.56MHz)与从电力供给电路41供给的交流电力的频率(例如，13.9MHz)不同的情况下，有时由于异物的混入，检测电压会上升。但是，如上述那样，通过对基准电压的范围设定上限值，从而即使在由于异物的混入而检测电压上升的情况下，异物检测装置4也能够高精度地检测混入的异物。

如以上说明的那样，该异物检测装置包括在送电装置和受电装置为从送电装置向受电装置能够传输电力的位置关系的情况下被配置在发送线圈和接收线圈之间的、相互能够电磁耦合的多个检测线圈，通过检测电路检测对该多个检测线圈的其中一个供给的、并且在该多个检测线圈传递的交流电力的电压。并且，在检测到的电压超出规定的基准范围的情况下，该异物检测装置判定为在发送线圈和接收线圈之间混入了异物。因此，即使混入比发送线圈以及接收线圈小的异物，该异物检测装置也能够高精度地检测该异物。作为其结果，该异物检测装置能够提高异物的检测精度。进一步，由于该异物检测装置使用与从送电装置向受电装置传输的交流电力不同的交流电力来检测异物，所以能够检测异物而不影响从送电装置向受电装置的电力传输。

而且，按照变形例，异物检测装置4也可以安装在受电装置3中。在该情况下，受电装置3也可以还具有与接收线圈21并联且用于切换是否将接收线圈21的两端短路的开关元件(未图示)、以及用于切换将该开关元件接通还是关断的控制电路(未图示)。并且表示来自检测电路44的异物的检测结果的信号被输出至受电装置3的控制电路，在该信号表示检测到在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物的情况下，控制电路将开关元件接通，将接收线圈21的两端短路。由此，从送电装置2至受电装置3的电力传输被中断，防止混入的异物导致的故障的发生。

而且，在送电装置2和受电装置3分别具有用于相互通信的通信器(未图示)的情况下，在从异物检测装置4的检测电路44接收到的信号表示检测到在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物的情况下，受电装置3的控制电路也可以经由通信器向送电装置2发送用于指示停止电力传输的信号。并且也可以是，若送电装置2的电力供给电路11的控制电路经由通信器接收到用于指示停止电力传输的信号，则停止从电力供给电路11向发送线圈12的电力供给。

进而，也可以在送电装置2和受电装置3的每一个中安装异物检测装置4。即，也可以在发送线圈12和接收线圈21之间配置两个异物检测装置4。

并且，按照其它变形例，异物检测装置4也可以还具有用于去除在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物的除去机构(未图示)。在该情况下，也可以是，若检测到在发送线圈12和接收线圈21之间混入的异物，则检测电路44使该除去机构动作，除去异物。而且，这样的除去机构例如能够设为擦拭送电装置2的框体的与受电装置3相对的一侧的面、或者擦拭受电装置3的框体的与送电装置2相对的一侧的面的擦拭器、或者对送电装置2和受电装置3之间吹出空气而去除异物的气枪。由此，即使在异物被检测到的情况下，异物检测装置4也能够防止异物的着火以及异物的发热导致的送电装置2或者受电装置3的故障，能够继续进行从送电装置2向受电装置3的电力传输。

这样，本领域的技术人员能够在本发明的范围内与被实施的方式相应地进行各种变更。

Claims (6)

1.一种异物检测装置，包括：

多个检测线圈，相互能够电磁耦合地配置在以非接触方式传输电力的、送电装置的发送线圈和受电装置的接收线圈之间；

多个电容器，对于所述多个检测线圈的每一个，与该检测线圈一起构成谐振电路；

电力供给电路，对所述多个检测线圈中的输入线圈，供给具有规定的频率的交流电力；以及

检测电路，从所述多个检测线圈中的与所述输入线圈不同的输出线圈，检测经由所述多个检测线圈传递的所述交流电力的电压，根据检测到的电压，检测在所述发送线圈和所述接收线圈之间混入的异物。

2.如权利要求1所述的异物检测装置，

在所述检测到的电压超出规定的基准电压范围的情况下，所述检测电路判定为有在所述发送线圈和所述接收线圈之间混入的异物。

3.如权利要求1或2所述的异物检测装置，

对于所述多个检测线圈的每一个，该检测线圈与所述多个电容器中的对应的电容器一起构成的谐振电路的谐振频率与所述发送线圈被供给的交流电力的频率不同。

4.如权利要求1至3的任意一项所述的异物检测装置，

所述规定的频率与所述发送线圈被供给的交流电力的频率不同。

5.如权利要求1至4的任意一项所述的异物检测装置，

所述多个检测线圈被配置为，从所述发送线圈的中心轴方向观察，覆盖所述发送线圈全体。

6.如权利要求5所述的异物检测装置，

所述多个检测线圈的每一个的从所述发送线圈的中心轴方向观察的尺寸比所述发送线圈的从所述中心轴方向观察的尺寸小。

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