DE102012020670A1

DE102012020670A1 - Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem, kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung, Leistungsempfangsvorrichtung und kontaktloses Leistungsversorgungssystem

Info

Publication number: DE102012020670A1
Application number: DE102012020670.4A
Authority: DE
Inventors: Hiromichi Goto
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: US20130093257A1; JP2013046526A; TWI469468B; TW201417439A; JP5853199B2; DE102012020670B4; US9177716B2; KR20140057013A

Abstract

Ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem (1) umfasst Leistungsversorgungsbereiche (AR1), die jeweils mit einer Primärspule (L1) und einer primären Authentifizierungsspule (A1) versehen sind. Die Primärspule (L1) und die primäre Authentifizierungsspule (A1) sind an verschiedenen Stellen angeordnet. Ein elektrisches Gerät (E) umfasst einen Leistungsempfangsbereich, der mit einer Sekundärspule (L2) und einer sekundären Authentifizierungsspule (A2) versehen ist. Die Sekundärspule (L1) und die sekundäre Authentifizierungsspule (A2) sind an verschiedenen Stellen angeordnet. Das Vorhandensein eines metallischen Fremdkörpers wird zwischen der Primärspule (L1) und der Sekundärspule (L2) basierend auf einem Leistungsübertragungsoszillationssignal, das von der Primärspule (L1) erzeugt wird, erfasst, und das Vorhandensein eines metallischen Fremdkörpers wird zwischen der primären Authentifizierungsspule (A1) und der sekundären Authentifizierungsspule (A2) basierend auf einem Authentifizierungsoszillationssignal, das von der primären Authentifizierungsspule (A1) erzeugt wird, erfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektierung bzw. Erfassung eines metallischen Fremdkörpers in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem, eine kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung, eine Leistungsempfangsvorrichtung und ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem.
Stand der Technik
Ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem mit elektromagnetischer Induktion ist mit einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung, die eine Primärspule umfasst, und einer Leistungsempfangsvorrichtung, die eine Sekundärspule umfasst, bereitgestellt. Wenn ein elektrisches Gerät, das eine Leistungsempfangsvorrichtung umfasst, auf eine Auflagefläche bzw. Setzfläche einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung gesetzt wird, regt die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung eine Primärspule an. Dies regt durch elektromagnetische Induktion eine Leistungsempfangsspule an, die die in der Leistungsempfangsvorrichtung des elektrischen Geräts angeordnet ist. Die Leistungsempfangsvorrichtung erzeugt Sekundärleistung, die in Gleichstrom-(DC-)Leistung umgewandelt und an eine Last bzw. einen Verbraucher des elektrischen Geräts geliefert wird.
Wenn zwischen der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung und dem elektrischen Gerät (Leistungsempfangsvorrichtung) ein metallischer Fremdkörper vorhanden ist, kann der metallische Fremdkörper induktiv erhitzt werden, wenn Leistung zugeführt wird. Folglich können die kontaktlosen Leistungsversorgungssysteme eine Metalldetektionsvorrichtung enthalten, die einen metallischen Fremdkörper erfasst. Wenn die Metalldetektionsvorrichtung einen metallischen Fremdkörper detektiert, stoppt die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung die Zuführung von Leistung.
Ein herkömmliches kontaktloses Leistungsversorgungssystem umfasst eine primäre Authentifizierungsspule, die in einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung angeordnet ist, und eine sekundäre Authentifizierungsspule, die in einer Leistungsempfangsvorrichtung angeordnet ist, um Authentifizierungssignale zwischen der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung und der Leistungsempfangsvorrichtung auszutauschen. Das kontaktlose Leistungsversorgungssystem verwendet die primären und sekundären Authentifizierungsspulen, um einen metallischen Fremdkörperzu erfassen (zum Beispiel WO 2011/036863 ).
In der obigen Veröffentlichung findet eine magnetische Kopplung zwischen den primären und sekundären Authentifizierungsspulen statt, wenn ein metallischer Fremdkörper zwischen der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung und der Leistungsempfangsvorrichtung vorhanden ist, und das kontaktlose Leistungsversorgungssystem nutzt diesen Effekt, um einen metallischen Fremdkörper zu detektieren. Im Einzelnen, wenn ein metallischer Fremdkörper vorhanden ist, wird die Amplitude eines elektromagnetischen Induktionssignals der sekundären Authentifizierungsspulen, die auf die Anregung der primären Authentifizierungsspule reagieren, verringert. Das elektromagnetische Induktionssignal der sekundären Authentifizierungsspule wird an die primären Authentifizierungsspulen als ein Lastmodulationssignal bereitgestellt. Die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung detektiert einen metallischen Fremdkörper aus der Amplitude des bereitgestellten Lastmodulationssignals.
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn sich jedoch in der Technik der obigen Veröffentlichung ein kleiner metallischer Fremdkörper an einer Position befindet, die von den Zentren entgegengesetzter primärer und sekundärer Authentifizierungsspulen getrennt ist, wird die magnetische Kopplung zwischen den primären und sekundären Authentifizierungsspulen nicht verringert. Folglich kann keine hohe Detektionsgenauigkeit erwartet werden.
In dem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem der obigen Veröffentlichung sind zwei primäre Authentifizierungsspulen an der Innenseite der Leistungsversorgungsspule angeordnet, und zwei sekundäre Authentifizierungsspulen sind an der Innenseite der Leistungsempfangsspule angeordnet. Ferner weicht die Mittelachse jeder primären Authentifizierungsspule von der Mittelachse der Leistungsversorgungsspule ab. Die Mittelachse jeder sekundären Authentifizierungsspule weicht von der Mittelachse der Leistungsempfangsspule ab.
Wenn sich in diesem Fall ein metallischer Fremdkörper zwischen den Zentren entgegengesetzter primärer und sekundärer Authentifizierungsspulen befindet, kann der metallische Fremdkörper genau detektiert werden. Jedoch hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung bemerkt, dass, wenn sich ein kleiner metallischer Fremdkörper zwischen den Zentren der Leistungsversorgungsspule und der Leistungsempfangsspule, die entgegengesetzt zueinander sind, befindet, die magnetische Kopplung zwischen den primären und sekundären Authentifizierungsspulen nicht abnimmt. Folglich kann der metallische Fremdkörper nicht genau detektiert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers mit verbesserter Detektionsgenauigkeit in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung, eine Leistungsempfangsvorrichtung und ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem bereit, die dazu geeignet sind, dieses Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers zu implementieren.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem, das eine kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung und einer Leistungsempfangsvorrichtung umfasst, bereit. Die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst wenigstens einen Leistungsversorgungsbereich und eine Primärspule und eine primäre Authentifizierungsspule, die dem Leistungsversorgungsbereich entsprechen. Die Leistungsempfangsvorrichtung ist in einem elektrischen Gerät angeordnet, das wenigstens einen Leistungsempfangsbereich umfasst, und eine Sekundärspule und eine sekundäre Authentifizierungsspule umfasst, die dem Leistungsempfangsbereich entsprechen. Das Verfahren umfasst das Übertragen eines Authentifizierungsoszillationssignals von der primären Authentifizierungsspule; das Erzeugen eines Authentifizierungssignals mit der sekundären Authentifizierungsspule in Antwort auf bzw. in Reaktion auf bzw. ansprechend auf das Authentifizierungsoszillationssignal; nachdem das Authentifizierungssignal von der primären Authentifizierungsspule empfangen und authentifiziert wurde, Erzeugen von Sekundärleistung an der Sekundärspule mit einem Leistungsübertragungsoszillationssignal, das von der Primärspule erzeugt wird; das Detektieren, ob ein metallischer Fremdkörper zwischen der Primärspule und der Sekundärspule vorhanden ist oder nicht, basierend auf dem Leistungsübertragungsoszillationssignal von der Primärspule; und das Detektieren, ob ein metallischer Fremdkörper zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule vorhanden ist oder nicht, basierend auf dem Authentifizierungsoszillationssignal von der primären Authentifizierungsspule. Die Primärspule und die primäre Authentifizierungsspule sind in dem Leistungsversorgungsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet. Die Sekundärspule und die sekundäre Authentifizierungsspule sind in dem Leistungsempfangsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet.
In einem Beispiel wird die Erfassung eines metallischen Fremdkörpers zwischen der Primärspule und der Sekundärspule vor der Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule durchgeführt. Wenn detektiert wird, dass ein metallischer Fremdkörper zwischen der Primärspule und der Sekundärspule vorhanden ist, wird die Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule nicht durchgeführt.
In einem Beispiel hat das von der Primärspule erzeugte Leistungsübertragungsoszillationssignal eine niedrigere Oszillationsfrequenz als die des Authentifizierungsoszillationssignals, das von der primären Authentifizierungsspule erzeugt wird.
In einem Beispiel wird die Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule vor der Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der Primärspule und der Sekundärspule durchgeführt. Wenn detektiert wird, dass ein metallischer Fremdkörper zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule vorhanden ist, wird die Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der Primärspule und der Sekundärspule nicht durchgeführt.
In einem Beispiel hat das von der primären Authentifizierungsspule erzeugte Authentifizierungsoszillationssignal eine niedrigere Oszillationsfrequenz als die des von der Primärspule erzeugten Leistungsübertragungsoszillationssignals.
In einem Beispiel ist die Primärspule in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs angeordnet. Die primäre Authentifizierungsspule umfasst eine erste primäre Authentifizierungsspule und eine zweite primäre Authentifizierungsspule, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen. Die erste primäre Authentifizierungsspule und die zweite primäre Authentifizierungsspule sind in dem Leistungsversorgungsbereich an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die Primärspule dazwischen angeordnet ist. Die Sekundärspule ist in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs angeordnet. Die sekundäre Authentifizierungsspule umfasst eine erste sekundäre Authentifizierungsspule und eine zweite sekundäre Authentifizierungsspule, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen. Die erste sekundäre Authentifizierungsspule und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule sind in dem Leistungsempfangsbereich an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die Sekundärspule dazwischen angeordnet ist.
In einem Beispiel ist die primäre Authentifizierungsspule in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs angeordnet. Die Primärspule umfasst eine erste Primärspule und eine zweite Primärspule, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen. Die erste Primärspule und die zweite Primärspule sind in dem Leistungsversorgungsbereich an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die primäre Authentifizierungsspule dazwischen angeordnet ist. Die sekundäre Authentifizierungsspule ist in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs angeordnet. Die Sekundärspule umfasst eine erste Sekundärspule und eine zweite Sekundärspule, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen. Die zweite Sekundärspule und die zweite Sekundärspule sind in dem Leistungsempfangsbereich an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die sekundäre Authentifizierungsspule dazwischen angeordnet ist.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung für die Verwendung mit einer Leistungsempfangsvorrichtung bereit, die eine Sekundärspule, die in Antwort auf bzw. in Reaktion auf bzw. ansprechend auf ein Leistungsübertragungsoszillationssignal Sekundärleistung erzeugt, und eine sekundäre Authentifizierungsspule, die in Antwort auf bzw. in Reaktion bzw. ansprechend auf ein Authentifizierungsoszillationssignal ein Authentifizierungssignal erzeugt, umfasst. Die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst wenigstens einen Leistungsversorgungsbereich, eine Primärspule, die das Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt, und eine primäre Authentifizierungsspule, die das Authentifizierungsoszillationssignal erzeugt. Die Primärspule und die primäre Authentifizierungsspule entsprechen dem Leistungsversorgungsbereich. Eine mittlere Stelle der Primärspule und eine mittlere Stelle der primären Authentifizierungsspule unterscheiden sich voneinander in dem Leistungsversorgungsbereich. Eine erste Detektionsschaltung für eine Einhüllende wandelt ein Leistungsübertragungslastmodulationssignal durch ein Detektieren einer Einhüllenden des Leistungsübertragungslastmodulationssignals in ein erstes Lastmodulationssignal um, wenn die Primärspule das Leistungsübertragungslastmodulationssignal empfängt, das eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der Primärspule und der Sekundärspule widerspiegelt, die sich aus dem von der Primärspule erzeugten Leistungsübertragungsoszillationssignal ergibt. Eine zweite Detektionsschaltung für eine Einhüllende wandelt ein Authentifizierungslastmodulationssignal durch Detektieren einer Einhüllenden des Authentifizierungslastmodulationssignals in ein zweites Lastmodulationssignal um, wenn die primäre Authentifizierungsspule das Authentifizierungslastmodulationssignal empfängt, das eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule widerspiegelt, die sich aus dem von der primären Authentifizierungsspule erzeugten Authentifizierungsoszillationssignal ergibt. Ein Systemcontroller bzw. ein Systemsteuerer bzw. -regler bestimmt basierend auf dem ersten Lastmodulationssignal, das von der ersten Detektionsschaltung für eine Einhüllende bereitgestellt wird, und dem zweiten Lastmodulationssignal, das von der zweiten Detektionsschaltung für eine Einhüllende bereitgestellt wird, ob ein metallischer Fremdkörper in dem Leistungsversorgungsbereich vorhanden ist oder nicht.
In einem Beispiel ist der wenigstens eine Leistungsversorgungsbereich eine Vielzahl von Leistungsversorgungsbereichen. Die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst ferner eine Vielzahl von Anregungsschaltungen, die jeweils der Vielzahl von Leistungsversorgungsbereichen entsprechen. Eine Vielzahl von Oszillationsschaltungen entspricht jeweils der Vielzahl von Leistungsversorgungsbereichen. Jede der Anregungsschaltungen regt die Primärspule in dem entsprechenden Leistungsversorgungsbereich an, um das Leistungsübertragungsoszillationssignal zu übertragen. Jede der Oszillationsschaltungen regt die primäre Authentifizierungsspule in dem entsprechenden Leistungsversorgungsbereich an, um das Authentifizierungsoszillationssignal zu übertragen.
In einem Beispiel ist die Primärspule in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs angeordnet. Die primäre Authentifizierungsspule umfasst eine erste primäre Authentifizierungsspule und eine zweite primäre Authentifizierungsspule, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen. Die erste primäre Authentifizierungsspule und die zweite primäre Authentifizierungsspule sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die Primärspule dazwischen angeordnet ist.
In einem Beispiel ist die primäre Authentifizierungsspule in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs angeordnet. Die Primärspule umfasst eine erste Primärspule und eine zweite Primärspule, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen. Die erste Primärspule und die zweite Primärspule sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die primäre Authentifizierungsspule dazwischen angeordnet ist.
In einem Beispiel ist die Primärspule auf bzw. an einer unteren Seite der primären Authentifizierungsspule angeordnet, so dass die primäre Authentifizierungsspule proximal zu der Leistungsempfangsvorrichtung ist. Die Primärspule ist um einen Kern gewickelt, der von einem magnetischen Körper nach oben vorsteht, der eine größere Spulenfläche als die Primärspule hat.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leistungsempfangsvorrichtung für die Verwendung mit einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung, die eine Primärspule, die ein Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt, und eine primäre Authentifizierungsspule, die ein Authentifizierungsoszillationssignal erzeugt, umfasst. Die Leistungsempfangsvorrichtung ist in einem elektrischen Gerät angeordnet, das wenigstens einen Leistungsempfangsbereich umfasst. Die Leistungsempfangsvorrichtung umfasst eine Sekundärspule und eine sekundäre Authentifizierungsspule, die dem Leistungsempfangsbereich entsprechen. Die sekundäre Authentifizierungsspule überträgt in Antwort auf bzw. in Reaktion auf bzw. ansprechend auf das von der primären Authentifizierungsspule erzeugte Authentifizierungsoszillationssignal ein Authentifizierungssignal an die primäre Authentifizierungsspule. Die Sekundärspule erzeugt mit dem Leistungsübertragungsoszillationssignal von der Primärspule Sekundärleistung. Die Sekundärspule und die sekundäre Authentifizierungsspule sind in dem Leistungsempfangsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet. Eine erste Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung erzeugt ein erstes Modulationswellensignal aus dem von der Sekundärspule empfangenen Leistungsübertragungsoszillationssignal. Das erste Modulationswellensignal spiegelt eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der Primärspule und der Sekundärspule wider. Eine erste Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung erzeugt ein Leistungsübertragungslastmodulationssignal durch Modulieren des Leistungsübertragungsoszillationssignals mit dem ersten Modulationswellensignal. Eine zweite Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung erzeugt ein zweites Modulationswellensignal aus dem Authentifizierungsoszillationssignal, das von der sekundären Authentifizierungsspule empfangen wird. Das zweite Modulationswellensignal spiegelt eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule wider. Eine zweite Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung erzeugt ein Authentifizierungslastmodulationssignal durch Modulieren des Authentifizierungsoszillationssignals mit dem zweiten Modulationswellensignal.
In einem Beispiel ist die Sekundärspule in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs angeordnet. Die sekundäre Authentifizierungsspule umfasst eine erste sekundäre Authentifizierungsspule und eine zweite sekundäre Authentifizierungsspule, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen. Die erste sekundäre Authentifizierungsspule und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die Sekundärspule dazwischen angeordnet ist.
In einem Beispiel ist die sekundäre Authentifizierungsspule in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs angeordnet. Die Sekundärspule umfasst eine erste Sekundärspule und eine zweite Sekundärspule, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen. Die erste Sekundärspule und die zweite Sekundärspule sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die sekundäre Authentifizierungsspule dazwischen angeordnet ist.
In einem Beispiel ist die Sekundärspule auf bzw. an einer Oberseite der sekundären Authentifizierungsspule angeordnet, so dass die sekundäre Authentifizierungsspule proximal zu der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung ist. Die Sekundärspule ist um einen Kern gewickelt, der von einem magnetischen Körper nach unten vorsteht, der eine größere Spulenfläche hat als die Sekundärspule.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem, das mit einem elektrischen Gerät, das wenigstens einen Leistungsempfangsbereich und eine Leistungsempfangsvorrichtung umfasst, und einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung versehen ist. Die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst wenigstens einen Leistungsversorgungsbereich, eine Primärspule, die dem Leistungsversorgungsbereich entspricht und ein Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt, und eine primäre Authentifizierungsspule, die dem Leistungsversorgungsbereich entspricht und ein Authentifizierungsoszillationssignal erzeugt. Die Leistungsempfangsvorrichtung umfasst eine Sekundärspule, die dem Leistungsempfangsbereich entspricht und in Antwort auf bzw. in Reaktion auf bzw. ansprechend auf das Leistungsübertragungsoszillationssignal Sekundärleistung erzeugt, und eine sekundäre Authentifizierungsspule, die dem Leistungsempfangsbereich entspricht und in Antwort auf bzw. in Reaktion auf bzw. ansprechend auf das Authentifizierungsoszillationssignal ein Authentifizierungssignal erzeugt. Die Primärspule und die primäre Authentifizierungsspule sind in dem Leistungsversorgungsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet. Die Sekundärspule und die sekundäre Authentifizierungsspule sind in dem Leistungsempfangsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet. Die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst eine erste Detektionsschaltung für eine Einhüllende, die ein Leistungsübertragungslastmodulationssignal in ein erstes Lastmodulationssignal umwandelt, indem sie eine Einhüllende des Leistungsübertragungslastmodulationssignals detektiert, wenn die Primärspule das Leistungsübertragungslastmodulationssignal empfängt, das eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der Primärspule und der Sekundärspule widerspiegelt, die sich aus dem Leistungsübertragungsoszillationssignal ergibt, das von der Primärspule erzeugt wird. Eine zweite Detektionsschaltung für eine Einhüllende wandelt ein Authentifizierungslastmodulationssignal in ein zweites Lastmodulationssignal um, indem sie eine Einhüllende des Authentifizierungslastmodulationssignals detektiert, wenn die primäre Authentifizierungsspule das Authentifizierungslastmodulationssignal empfängt, das eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule widerspiegelt, die sich aus dem Authentifizierungsoszillationssignal ergibt, das von der primären Authentifizierungsspule erzeugt wird. Ein Systemcontroller bzw. eine Systemsteuerung bzw. -regelung bestimmt basierend auf dem ersten Lastmodulationssignal, das von der ersten Detektionsschaltung für eine Einhüllende bereitgestellt wird, und dem zweiten Lastmodulationssignal, das von der zweiten Detektionsschaltung für eine Einhüllende bereitgestellt wird, ob in dem Leistungsversorgungsbereich ein metallischer Fremdkörper vorhanden ist oder nicht. Die Leistungsempfangsvorrichtung umfasst eine erste Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung, die ein erstes Modulationswellensignal aus dem von der Sekundärspule empfangenen Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt. Das erste Modulationswellensignal spiegelt eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der Primärspule und der Sekundärspule wider. Eine erste Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung erzeugt das Leistungsübertragungslastmodulationssignal durch Modulieren des Leistungsübertragungsoszillationssignal mit dem ersten Modulationswellensignal. Eine zweite Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung erzeugt ein zweites Modulationswellensignal aus dem von der sekundären Authentifizierungsspule empfangenen Authentifizierungsoszillationssignal. Eine zweite Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung erzeugt das Authentifizierungslastmodulationssignal durch Modulieren des Authentifizierungsoszillationssignals mit der zweiten Modulationswelle.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen, welche die Prinzipien der Erfindung beispielhaft darstellen, offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezug auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, wobei:
1 eine Perspektivansicht ist, die ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Ansicht ist, die Primärspulen und primäre Authentifizierungsspulen darstellt, die in der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung angeordnet sind;
3A eine Querschnittansicht der um einen magnetischen Körper gewickelten Primärspule ist, und 3B eine Draufsicht der um den magnetischen Körper gewickelten Primärspule ist;
4A eine Querschnittansicht der an einem Harzsubstrat fixierten primären Authentifizierungsspule ist, und 4B eine Draufsicht der an dem Harzsubstrat fixierten primären Authentifizierungsspule ist;
5 eine Querschnittansicht der Primärspule und der primären Authentifizierungsspule ist, die in jedem Leistungsversorgungsbereich der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung angeordnet sind;
6A eine Querschnittansicht der um einen magnetischen Körper gewickelten Sekundärspule ist, und 6B eine Ansicht von unten der um den magnetischen Körper gewickelten Sekundärspule ist;
7A eine Querschnittansicht der an einem Harzsubstrat fixierten sekundären Authentifizierungsspule ist, und 7B eine untere Ansicht der an dem Harzsubstrat fixierten sekundären Authentifizierungsspule ist;
8 eine Querschnittansicht der Sekundärspule und der sekundären Authentifizierungsspule ist, die in einem elektrischen Gerät angeordnet sind;
9A eine Querschnittansicht ist, die einen Zustand darstellt, in dem die Primärspule und die primäre Authentifizierungsspule in der Leistungsversorgungsvorrichtung entgegengesetzt zu der Sekundärspule und der sekundären Authentifizierungsspule in dem elektrischen Gerät sind, 9B eine schematische Ansicht ist, die einen Magnetkreis darstellt, der durch die Anregung der Primärspule erzeugt wird, und 9C eine schematische Ansicht ist, die einen Magnetkreis darstellt, der durch die Anregung der primären Authentifizierungsspule erzeugt wird;
10 ein Blockdiagramm der Leistungsversorgungsvorrichtung und des elektrischen Geräts ist;
11 ein Blockdiagramm einer Leistungsempfangsschaltung ist, die in dem elektrischen Gerät von 10 angeordnet ist;
12 ein Blockdiagramm einer Authentifizierungsschaltung ist, die in dem elektrischen Gerät von 10 angeordnet ist;
13 ein Blockdiagramm einer Basisleistungsversorgungseinheitsschaltung ist, die in der Leistungsversorgungsvorrichtung von 10 angeordnet ist;
14A ein Wellenformdiagramm eines Leistungsübertragungsoszillationssignals ist, und 14B ein Wellenformdiagramm eines Leistungsübertragungslastmodulationssignals ist;
15A ein Wellenformdiagramm eines Authentifizierungsoszillationssignals ist, und 15B ein Wellenformdiagramm eines Authentifizierungslastmodulationssignals ist;
16A ein Wellenformdiagramm einer Spannung ist, das eine erste Detektionsschaltung für eine Einhüllende von der Primärspule erlangt, wenn kein Objekt vorhanden ist, 16B ein Wellenformdiagramm einer Spannung ist, das die erste Detektionsschaltung für eine Einhüllende von der Primärspule erlangt, wenn kein Metallstück vorhanden ist, und 16C ein Wellenformdiagramm einer Spannung ist, das die erste Detektionsschaltung für eine Einhüllende von der Primärspule erlangt, wenn ein Metallstück vorhanden ist;
17A ein Wellenformdiagramm einer Spannung ist, das eine zweite Detektionsschaltung für eine Einhüllende von der primären Authentifizierungsspule erlangt, wenn kein Objekt vorhanden ist, 17B ein Wellenformdiagramm einer Spannung ist, das die zweite Detektionsschaltung für eine Einhüllende von der primären Authentifizierungsspule erlangt, wenn kein Metallstück vorhanden ist, und 17C ein Wellenformdiagramm einer Spannung ist, das die zweite Detektionsschaltung für eine Einhüllende von der primären Authentifizierungsspule erlangt, wenn ein Metallstück vorhanden ist;
18 ein Flussdiagramm ist, das Arbeitsgänge darstellt, die von einer Systemsteuerung verarbeitet werden;
19A eine Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, in dem kein Objekt auf die Leistungsversorgungsvorrichtung gesetzt ist, 19B eine Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, in dem ein Metallstück zwischen einem Kern der Primärspule und einem Kern der Sekundärspule vorhanden ist, 19C eine Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, in dem ein Metallstück zwischen den primären und sekundären Authentifizierungsspulen vorhanden ist, und 19D eine Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, in dem kein Metallstück zwischen der Leistungsversorgungsvorrichtung und dem elektrischen Gerät vorhanden ist;
20 eine Querschnittansicht ist, die einen Zustand darstellt, in dem eine Primärspule und eine primäre Authentifizierungsspule der Leistungsversorgungsvorrichtung entgegengesetzt zu einer Sekundärspule und einer sekundären Authentifizierungsspule eines elektrischen Geräts in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
21A eine Ansicht ist, die einen Magnetkreis darstellt, wenn die Primärspule angeregt wird, und 21B eine Ansicht ist, die einen Magnetkreis darstellt, wenn die primäre Authentifizierungsspule angeregt wird;
22 ein Flussdiagramm ist, das Arbeitsgänge darstellt, die von einer Systemsteuerung in einer dritten Ausführungsform verarbeitet werden;
23 eine Querschnittansicht ist, die einen Zustand darstellt, in dem eine Primärspule und eine primäre Authentifizierungsspule in einer Leistungsversorgungsvorrichtung entgegengesetzt zu einer Sekundärspule und einer sekundären Authentifizierungsspule in einem elektrischen Gerät einer Modifikation sind; und
24A eine Querschnittansicht ist, die einen Magnetkreis darstellt, wenn die Primärspule in einer Modifikation angeregt wird, und 24B eine Querschnittansicht ist, die einen Magnetkreis darstellt, wenn die primäre Authentifizierungsspule in einer Modifikation angeregt wird.
Ausführungsformen der Erfindung
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform eines kontaktlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das kontaktlose Leistungsversorgungssystem eine kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung (auf die hier nachstehend einfach als eine Leistungsversorgungsvorrichtung Bezug genommen wird) 1 und ein elektrisches Gerät E, das von der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 in einer kontaktlosen Weise mit Leistung versorgt wird.
Die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 umfasst ein tetragonales plattenförmiges Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 umfasst eine flache obere Fläche, die eine Auflagefläche 3 bildet, auf die das elektrische Gerät E gesetzt wird. Eine Vielzahl von tetragonalen Leistungsversorgungsbereichen AR1 ist auf der Auflagefläche 3 ausgebildet. In der ersten Ausführungsform sind die Leistungsversorgungsbereiche AR1 in einer Drei-mal-Vier-Matrix auf der Auflagefläche 3 angeordnet.
Wie in 2 dargestellt, ist eine Vielzahl von Primärspulen L1 jeweils an Stellen in dem Gehäuse 2 angeordnet, die den Leistungsversorgungsbereichen AR1 entsprechen, um in die Leistungsversorgungsbereiche AR1 zu passen.
Wie in 3A und 3B gezeigt, umfasst die Primärspule L1 einen Draht, der um einen magnetischen Körper 10 gewickelt ist, der aus Ferrit gefertigt ist. Der magnetische Körper 10 ist derart ausgebildet, dass er entsprechend dem Profil des Leistungsversorgungsbereichs AR1 eine tetragonale Plattenform hat. Der magnetische Körper 10 umfasst einen Kern 12 und einen Rand 11, der den Kern 12 umgibt. Der Kern 12 ist ein Vorsprung, der sich nach oben erstreckt. Der Kern 12 hat von oben gesehen eine rechteckige Form, kann aber stattdessen quadratisch sein.
Die Primärspule L1 ist um den Kern 12 des magnetischen Körpers 10 gewickelt. Die magnetischen Körper 10, welche die um die Kerne 12 gewickelten Primärspulen L1 haben, sind in dem Gehäuse 2 an Stellen angeordnet, die den Leistungsversorgungsbereichen AR1 entsprechen.
Wie in 5 dargestellt, ist die primäre Authentifizierungsspule A1 über dem magnetischen Körper 10 angeordnet. Wie in 4A und 4B dargestellt, umfasst die primäre Authentifizierungsspule A1 eine erste primäre Authentifizierungsspule A1a und eines zweite primäre Authentifizierungsspule A1b, die durch einen Klebstoff an einem Harzsubstrat SB1 fixiert sind, das aus einem nicht magnetischen Harz gefertigt ist.
Die erste primäre Authentifizierungsspule A1a und die zweite primäre Authentifizierungsspule A1b sind jeweils um einen ersten Primärkern C1a und einen zweiten Primärkern C1b gewickelt. Der erste Primärkern C1a und der zweite Primärkern C1b sind jeweils aus nichtmagnetischem Harz gefertigt. Die erste Primärspule A1a und die zweite Primärspule A1b sind in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 angeordnet. In der ersten Ausführungsform überlappen die erste Primärspule A1a und die zweite Primärspule A1b einander von oben gesehen nicht. Vorzugsweise ist die erste Primärspule A1a in der Region der linken Hälfte des Leistungsversorgungsbereichs AR1 angeordnet, und die zweite Primärspule A1b ist in der Region der rechten Hälfte angeordnet, so dass sie in der Horizontalrichtung voneinander beabstandet sind.
Wie in 5 dargestellt, ist das Harzsubstrat SB1 an der Oberseite des entsprechenden magnetischen Körpers 10 fixiert. Die Primärspule L1 ist in dem mittleren Abschnitt des entsprechenden Leistungsversorgungsbereichs AR1 angeordnet. Die erste primäre Authentifizierungsspule A1a und die zweite primäre Authentifizierungsspule A1b sind an symmetrischen Stellen angeordnet, die den mittleren Abschnitt des Leistungsversorgungsbereichs AR1 eingeschoben haben.
Die erste primäre Authentifizierungsspule A1a und die zweite primäre Authentifizierungsspule A1b sind in Reihe miteinander geschaltet und sind gewickelt, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen.
Das Gehäuse 2 beherbergt auf einer Leiterplatte an Stellen außer den Leistungsversorgungsbereichen AR1 Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 für jeden Leistungsversorgungsbereich AR1 oder die Primärspule L1 (primäre Authentifizierungsspule A1), eine Systemsteuerung 52, welche die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 zentral steuert, und eine Leistungsschaltung 51, die Antriebsleistung an die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 und die Systemsteuerung 52 liefert. Die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 liefern in einer kontaktlosen Weise Leistung an das elektrische Gerät E, das auf einen der Leistungsversorgungsbereiche AR1 gesetzt ist, und regen eine entsprechende der Primärspulen L1 allein oder in Zusammenwirkung mit einer anderen Primärspule L1 an.
Die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 regen die entsprechenden primären Authentifizierungsspulen A1 an und führen die drahtlose Kommunikation mit dem elektrischen Gerät E aus, das auf die Auflagefläche 3 gestellt ist, um verschiedene Arten von Daten, einschließlich Authentifizierungsdaten, auszutauschen und einen metallischen Fremdkörper auf einem Leistungsversorgungsbereich AR1 zu erfassen.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das elektrische Gerät E ein Gehäuse 5 mit einer unteren Fläche, die einen Leistungsempfangsbereich AR2 bildet. Das Gehäuse 5 beherbergt eine Sekundärspule L2. Die Sekundärspule L2 ist derart ausgebildet, dass sie in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 die gleiche Form wie die Primärspule L1 hat.
Wie in 6A und 6B dargestellt, ist die Sekundärspule L2 um einen magnetischen Körper 20 gewickelt, der aus Ferrit gefertigt ist. In der ersten Ausführungsform ist der magnetische Körper 20 derart ausgebildet, dass er entsprechend dem Profil des Leistungsempfangsbereichs AR2 eine tetragonale Plattenform hat. Der magnetische Körper 20 umfasst einen Kern 22 und einen Rand 21, der den Kern 22 umgibt. Der Kern 22 ist ein Vorsprung, der sich nach unten erstreckt. Der Kern 22 hat von unten gesehen eine rechteckige Form, kann aber stattdessen eine quadratische Form haben. Die Sekundärspule L2 ist in dem Gehäuse 5 des elektrischen Geräts E zusammen mit dem magnetischen Körper 20 angeordnet.
Wie in 8 dargestellt, ist eine sekundäre Authentifizierungsspule A2 an der Unterseite des magnetischen Körpers 20 angeordnet. Wie in 7A und 7B dargestellt, umfasst die sekundäre Authentifizierungsspule A2 eine erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a und eine zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b, die an einem Harzsubstrat SB2 fixiert sind, das aus einem nichtmagnetischen Harz gefertigt ist.
Die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b sind jeweils um einen ersten Sekundärkern C2a und einen zweiten Sekundärkern C2b gewickelt. Der erste Sekundärkern C2a und der zweite Sekundärkern C2b sind aus einem nichtmagnetischen Harz gefertigt. Die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b sind durch einen Klebstoff an dem Harzsubstrat SB2 fixiert. In der ersten Ausführungsform sind die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b derart angeordnet, dass sie einander von unten gesehen nicht überlappen. Vorzugsweise ist die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a in der Region der linken Hälfte des Leistungsempfangsbereichs AR2 angeordnet, und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b ist in der Region der rechten Hälfte angeordnet, so dass sie voneinander in der Horizontalrichtung getrennt sind.
Wenn, wie in 8 dargestellt, das Harzsubstrat SB2 an der Unterseite des magnetischen Körpers 20 fixiert ist, ist die Sekundärspule L2 in dem mittleren Abschnitt des Leistungsempfangsbereichs AR2 angeordnet. Die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei sie den mittleren Abschnitt des Leistungsempfangsbereichs AR2 eingeschoben haben.
Die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b sind in Reihe geschaltet und gewickelt, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen.
In dem dargestellten Beispiel hat die Sekundärspule L2 die gleiche Form wie die Primärspule L1. Außerdem hat die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a die gleiche Form wie die erste primäre Authentifizierungsspule A1a in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1, und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b hat die gleiche Form wie die zweite primäre Authentifizierungsspule A1b in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1.
Wenn, wie in 9A dargestellt, der Leistungsempfangsbereich AR2 des elektrischen Geräts E entgegengesetzt zu einem Leistungsversorgungsbereich AR1 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist, ist die Mitte oder der Kern 12 der Primärspule L1 mit der Mitte oder dem Kern 22 der Sekundärspule L2 ausgerichtet. Außerdem ist der erste Kern C1a der ersten primären Authentifizierungsspule A1a mit dem ersten Kern C2a der ersten sekundären Authentifizierungsspule A2a ausgerichtet. Ebenso ist der zweite Kern C1b der zweiten primären Authentifizierungsspule A1b mit dem zweiten Kern C2b der zweiten sekundären Authentifizierungsspule A2b ausgerichtet.
Wenn die Primärspule L1 angeregt wird, wobei der Leistungsempfangsbereich AR2 und der Leistungsversorgungsbereich AR1 entgegengesetzt zueinander sind, wird, wie in 9B dargestellt, ein Magnetkreis Φa ausgebildet. Wenn ferner die primäre Authentifizierungsspule A1 angeregt wird, wobei der Leistungsempfangsbereich AR2 und der Leistungsversorgungsbereich AR1 entgegengesetzt zueinander sind, wird, wie in 9C gezeigt, ein Magnetkreis Φb ausgebildet.
Elektrische Schaltungen und die Steuerung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 und des elektrischen Geräts E werden nun unter Bezug auf 10 beschrieben.
Das elektrische Gerät E umfasst die Leistungsempfangsvorrichtung und eine Last Z. In dem Beispiel von 10 umfasst die Leistungsempfangsvorrichtung eine Leistungsempfangsschaltung 30, eine Authentifizierungsschaltung 40, die Sekundärspule L2 und die sekundäre Authentifizierungsspule A2. Die Leistungsempfangsschaltung 30 ist mit der Sekundärspule L2 verbunden. Wenn ein Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 (siehe 14A) von der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 empfangen wird, erzeugt die Sekundärspule L2 durch elektromagnetische Induktion Sekundärleistung. Die Authentifizierungsschaltung 40 ist mit der sekundären Authentifizierungsspule A2 verbunden. Die Authentifizierungsschaltung 40 empfängt ein Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 (siehe 15A) von der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 durch die sekundäre Authentifizierungsspule A2.
Wie in 11 dargestellt, umfasst die Leistungsempfangsschaltung 30 eine erste Gleichrichtungsschaltung 31, eine Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 32, einen ersten Multivibrator 33, eine erste Lastmodulationsschaltung 34 und einen sekundären Mikrocomputer 35.
Die erste Gleichrichtungsschaltung 31 ist mit der Sekundärspule L2 verbunden. Die erste Gleichrichtungsschaltung 31 wandelt die Sekundärleistung an der Sekundärspule L2 in eine wellenfreie Gleichspannung um. Das Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 ist, wie in 14A dargestellt, eine sinusförmige Welle mit einer festen Amplitude und einer festen Frequenz.
Die DC/DC-Wandlerschaltung 32 DC/DC-wandelt die durch die erste Gleichrichtungsschaltung 31 erzeugte Gleichspannung in eine gewünschte Spannung um und legt die DC/DC-gewandelte Spannung an die Last Z des elektrischen Geräts E an. Die Last Z braucht nur eine Vorrichtung sein, die durch die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 angetrieben wird. Zum Beispiel kann die Last Z eine Vorrichtung sein, die auf die Auflagefläche 3 gesetzt ist und von Gleichstromleistung angetrieben wird, die DC/DC-gewandelte Leistung ist, oder direkt durch die Sekundärleistung als Wechselstromleistung angetrieben wird. Alternativ kann die Last Z eine Vorrichtung sein, die eine eingebaute aufladbare Batterie (Sekundärbatterie) mit der DC/DC-gewandelten Leistung lädt.
Die von der ersten Gleichrichtungsschaltung 31 erzeugte Gleichspannung wird als Antriebsleistung an den ersten Multivibrator 33 und den sekundären Mikrocomputer 35 geliefert. Der erste Multivibrator 33 kann als ein bekannter astabiler Multivibrator ausgebildet sein. Der erste Multivibrator 33 führt einen Vibrationsbetrieb gemäß einem Steuersignal von dem sekundären Mikrocomputer 35 durch und stellt ein erstes EIN/AUS-Signal MP1 an die erste Lastmodulationsschaltung 34 bereit.
Wie in 11 dargestellt, ist ein Ausgangsanschluss der ersten Lastmodulationsschaltung 34 mit einem Ende der Sekundärspule L2 verbunden. Wenn die Aktivierung des ersten EIN/AUS-Signals MP1 angewiesen wird, verbindet die erste Lastmodulationsschaltung 34 das Ende der Sekundärspule L2 durch einen (nicht dargestellten) Widerstand, der in der ersten Lastmodulationsschaltung 34 angeordnet ist, mit der Erde. Wenn die Deaktivierung des ersten EIN/AUS-Signals angewiesen wird, trennt die erste Lastmodulationsschaltung 34 das Ende der Sekundärspule L2 von der Erde.
Wenn folglich das Ende der Sekundärspule L2 durch den Widerstand der ersten Lastmodulationsschaltung 34 mit der Erde verbunden ist, fließt etwas von dem Strom, der zu der ersten Gleichrichtungsschaltung 31 fließt zu der Erde. Wenn das Ende der Sekundärspule L2 durch die erste Lastmodulationsschaltung 34 von der Erde getrennt wird, fließt der gesamte Strom von der Sekundärspule L2 zu der ersten Gleichrichtungsschaltung 31.
Als ein Ergebnis wird der Sekundärstrom, der basierend auf dem Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 zwischen den zwei Anschlüssen der Sekundärspule L2 fließt, gemäß dem ersten EIN/AUS-Signal MP1 geändert. Die Änderung in dem sekundären Strom ändert den Magnetfluss, der von der Sekundärspule L2 erzeugt wird. Der geänderte Magnetfluss ändert aufgrund elektromagnetischer Induktion einen Primärstrom an der Primärspule L1.
Im Detail wird der Strom, der gemäß dem ersten EIN/AUS-Signal MP1 (dem Strom basierend auf dem Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1) zwischen den zwei Anschlüssen der Sekundärspule L2 fließt, wie in 14B dargestellt, in ein Leistungsübertragungslastmodulationssignal Φm1 amplitudenmoduliert (lastmoduliert). Das Leistungsübertragungslastmodulationssignal Φm1 wird von der Sekundärspule L2 an die Primärspule L1 übertragen.
Mit anderen Worten wirkt das von der Sekundärspule L2 empfangene Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 als ein Trägersignal. Die erste Lastmodulationsschaltung 34 moduliert die Amplitude des Trägersignals (Leistungsübertragungsoszillationssignals Φ1) gemäß dem ersten EIN/AUS-Signal MP1, um das in 14B dargestellte Leistungsübertragungslastmodulationssignal Φm1 zu erzeugen.
Wie in 12 dargestellt, umfasst die Authentifizierungsschaltung 40 eine zweite Gleichrichtungsschaltung 41, einen zweiten Multivibrator 42 und eine zweite Lastmodulationsschaltung 43.
Die zweite Gleichrichtungsschaltung 41 ist mit der sekundären Authentifizierungsspule A2 verbunden. Wenn das Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 von der primären Authentifizierungsspule A1 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 empfangen wird, erzeugt die sekundäre Authentifizierungsspule A2 durch elektromagnetische Induktion die Sekundärleistung. Die zweite Gleichrichtungsschaltung 41 wandelt die Sekundärleistung an der sekundären Authentifizierungsspule A2 in wellenfreie Gleichspannung um. Das Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 ist, wie in 51A dargestellt, eine sinusförmige Welle mit einer festen Amplitude und einer festen Frequenz.
Der zweite Multivibrator 42 kann durch einen bekannten astabilen Multivibrator ausgebildet sein, an den von der zweiten Gleichrichtungsschaltung 41 erzeugte Gleichspannung als Antriebsleistung angelegt wird. Wenn von der zweiten Gleichrichtungsschaltung 41 die Gleichspannung an den zweiten Multivibrator 42 angelegt wird, führt der zweite Multivibrator 42 einen Vibrationsbetrieb durch, um ein zweites EIN/AUS-Signal MP2 an die zweite Lastmodulationsschaltung 43 bereitzustellen.
Wie in 12 dargestellt, ist ein Ausgangsanschluss der zweiten Lastmodulationsschaltung 43 mit einem Ende der sekundären Authentifizierungsspule A2 verbunden. Wenn die Aktivierung des zweiten EIN/AUS-Signals MP2 angewiesen wird, verbindet die zweite Lastmodulationsschaltung 43 das Ende der sekundären Authentifizierungsspule A2 durch einen (nicht dargestellten) Widerstand, der in der zweiten Lastmodulationsschaltung 43 angeordnet ist, mit der Erde. Wenn die Deaktivierung des zweiten EIN/AUS-Signals MP2 angewiesen wird, trennt die zweite Lastmodulationsschaltung 43 das Ende der sekundären Authentifizierungsspule A2 von der Erde.
Wenn folglich das Ende der sekundären Authentifizierungsspule A2 durch den Widerstand der zweiten Lastmodulationsschaltung 43 mit der Erde verbunden ist, fließt etwas von dem Strom, der zu der zweiten Gleichrichtungsschaltung 41 fließt, zur Erde. Wenn das Ende der sekundären Authentifizierungsspule A2 durch die zweite Lastmodulationsschaltung 43 von der Erde getrennt wird, fließt der gesamte Strom von der sekundären Authentifizierungsspule A2 zu der zweiten Gleichrichtungsschaltung 41.
Als ein Ergebnis wird der Sekundärstrom, der basierend auf dem Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 zwischen den zwei Anschlüssen der sekundären Authentifizierungsspule A2 fließt, gemäß dem zweiten EIN/AUS-Signal MP2 geändert. Die Änderung in dem Sekundärstrom ändert den durch die sekundäre Authentifizierungsspule A2 erzeugten Magnetfluss. Die Änderung in dem Magnetfluss ändert durch elektromagnetische Induktion den Primärstrom an der Primärspule L1.
Detaillierter wird der Strom, der gemäß dem zweiten EIN/AUS-Signal MP2 (der Strom basierend auf dem Authentifizierungsoszillationssignal Φ2) zwischen den zwei Anschlüssen der sekundären Authentifizierungsspule A1 fließt, einer Amplituden-(Last-)Modulation in ein Authentifizierungslastmodulationssignal Φm2, wie in 15B gezeigt, unterzogen. Das Authentifizierungslastmodulationssignal Φm2 wird von der sekundären Authentifizierungsspule A2 an die primäre Authentifizierungsspule A1 übertragen.
Mit anderen Worten wirkt das von der sekundären Authentifizierungsspule A2 empfangene Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 als ein Trägersignal. Die zweite Lastmodulationsschaltung 43 moduliert die Amplitude dieses Trägersignals (Authentifizierungsoszillationssignal Φ2) gemäß dem zweiten EIN/AUS-Signal MP2, um das Authentifizierungslastmodulationssignal Φm2, wie in 15B dargestellt, zu erzeugen.
Nun wird die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 beschrieben. Wie in 10 dargestellt, umfasst die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 eine gemeinsame Einheit 50 und eine Basiseinheit 60.
Die gemeinsame Einheit 50 umfasst die Leistungsschaltung 51 und die Systemsteuerung 52, welche die Basiseinheit 60 zentral steuert. Die Leistungsschaltung 51 umfasst eine Gleichrichtungsschaltung und einen DC/DC-Wandler und richtet von außen gelieferte Netzleistung mit der Gleichrichtungsschaltung gleich. Die Leistungsschaltung 51 wandelt die gleichgerichtete Gleichspannung mit einem DC/DC-Wandler in eine gewünschte Spannung um und legt die Gleichspannung dann als Antriebsleistung an die Systemsteuerung 52 und die Basiseinheit 60 an. Die Systemsteuerung 52 ist durch einen Mikrocomputer ausgebildet und steuert die Basiseinheit 60 zentral.
Die Basiseinheit 60 umfasst die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6, die jeweils für die Leistungsversorgungbereiche AR1 (Primärspulen L1) bereitgestellt sind. Jede Basisleistungsversorgungseinheitsschaltung 6 tauscht Daten mit der Systemsteuerung 52 aus und wird von der Systemsteuerung 52 gesteuert.
Jede Basisleistungsversorgungseinheitsschaltung 6 hat den gleichen Schaltungsaufbau. Folglich wird der Kürze halber nur eine der Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 unter Bezug auf 13 beschrieben.
Wie in 13 dargestellt, umfasst die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltung 6 eine Primärspulenantriebssteuerschaltung 61, eine Antriebsoszillationsschaltung 62 für die primäre Authentifizierungsspule, eine erste Detektionsschaltung 63 für eine Einhüllende und eine zweite Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende.
Die Primärspulenantriebsschaltung 61 ist mit der Primärspule L1 verbunden. Die Primärspulenantriebssteuerschaltung 61, die ein erstes Anregungssteuersignal CT1 von der Systemsteuerung 52 empfängt, treibt und regt die Primärspule L1 basierend auf dem ersten Anregungssteuersignal CT1 an.
In der ersten Ausführungsform umfasst die Primärspulenantriebssteuerschaltung 61 eine Vollbrückenschaltung. Die Primärspulenantriebssteuerschaltung 61 treibt und regt die Primärspule L1 basierend auf dem ersten Anregungssteuersignal CT1 von der Systemsteuerung 52 bei einer vorgegebenen Frequenz (z. B. 140 kHz) an, so dass die Primärspule L1 ein Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 erzeugt.
Die Antriebsoszillationsschaltung 62 für die primäre Authentifizierungsspule ist mit der primären Authentifizierungsspule A1 verbunden. Die Antriebsoszillationsschaltung 62 für die primäre Authentifizierungsspule empfängt ein zweites Anregungssteuersignal CT2 von der Systemsteuerung 52 und treibt und regt die primäre Authentifizierungsspule A1 basierend auf dem zweiten Anregungssteuersignal CT2 an.
In der ersten Ausführungsform umfasst die Antriebsoszillationsschaltung 62 für die primäre Authentifizierungsspule eine Colpitts-Oszillationsschaltung. Die Antriebsoszillationsschaltung 62 für die primäre Authentifizierungsspule treibt und regt die primäre Authentifizierungsspule A1 basierend auf dem zweiten Anregungssteuersignal CT2 von der Systemsteuerung 52 bei einer vorgegebenen Frequenz (z. B. 2 MHz bis 3 MHz) an, so dass die primäre Authentifizierungsspule A1 ein Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 erzeugt. Insbesondere überträgt die Antriebsoszillationsschaltung 62 für die primäre Authentifizierungsspule das Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 mit einer höheren Frequenz als der des Authentifizierungsoszillationssignals Φ1 von der primären Authentifizierungsspule A1.
Die erste Detektionsschaltung 63 für eine Einhüllende ist mit der Primärspule L1 verbunden. Die erste Erfassungsschaltung 63 für eine Einhüllende erfasst Strom, der zu der Primärspule L1 fließt und wandelt den erfassten Strom in ein erstes Spannungssignal Vx1 (siehe 16A, 16B und 16c) um. Die erste Detektionsschaltung 63 für eine Einhüllende erfasst eine Einhüllende des ersten Spannungssignals Vx1, erzeugt ein erstes Lastmodulationssignal Ve1 und stellt das erste Lastmodulationssignal Ve1 an die Systemsteuerung 52 bereit.
Wenn kein Objekt auf die Auflagefläche 3 (Leistungsversorgungsbereiche AR1) gesetzt ist, sind die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 (Primärspule L1) und das elektrische Gerät E (Sekundärspule L2) nicht magnetisch gekoppelt. Da die Primärspule L1 nicht durch den Magnetfluss von dem elektrischen Gerät E (Sekundärspule L2) beeinflusst wird, überträgt die Primärspule L1 das Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1, wie in 14A dargestellt.
Hier ist das erste Spannungssignal Vx1, das die erste Detektionsschaltung 63 für eine Einhüllende erfasst, eine sinusförmige Welle, wie in 16A dargestellt, die der Wellenform des Leistungsübertragungsoszillationssignals Φ1 entspricht. Wenn kein Objekt auf die Auflagefläche 3 (Leistungsversorgungsbereich AR1) gesetzt ist, wird die Amplitude des ersten Spannungssignals Vx1 maximal.
Wenn das elektrische Gerät E (und/oder ein Metallstück M) auf die Auflagefläche 3 gesetzt wird, werden die Primärspule L1 und die Sekundärspule L2 (und/oder die Primärspule L1 und das Metallstück M) magnetisch gekoppelt. Die Impedanz in Bezug auf die Primärspule L1 wird gemäß der magnetischen Kopplung vergrößert.
Hier empfängt die Primärspule L1 das Leistungsübertragungslastmodulationssignal Φm1 (siehe 14B) von der Sekundärspule L2. Dies ändert das erste Spannungssignal Vx1, das die erste Detektionsschaltung 63 für eine Einhüllende erlangt, in eine Wellenform, die in 16B oder 16C dargestellt ist, die dem Leistungsübertragungslastmodulationssignal Φm1 entspricht.
Wenn zum Beispiel kein Metallstück M zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 vorhanden ist, wird die Wellenform des ersten Spannungssignals Vx1 in die in 16B dargestellte Wellenform geändert. Wenn ein Metallstück M zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 vorhanden ist, ändert sich das erste Spannungssignal Vx1 in die in 16C dargestellte Wellenform.
Die ersten Spannungssignale Vx1 von 16B und 16C haben jeweils eine Zeitspanne (Hochpegelzeitspanne), während der entsprechend der Wellenform des Leistungsübertragungslastmodulationssignals Φm1 von der Sekundärspule L2 eine relativ große Amplitude andauert, und eine Zeitspanne (Niederpegelzeitspanne), während der eine relativ kleine Amplitude andauert.
Zum Beispiel hat das erste Spannungssignal Vx1 von 16B eine Differenz Δta zwischen dem Amplitudenwert Va1 in der Hochpegelzeitspanne und dem Amplitudenwert Va2 in der Niederpegelzeitspanne. Das erste Spannungssignal Vx1 von 16C hat eine Differenz Δtb zwischen dem Amplitudenwert Vb1 in der Hochpegelzeitspanne und dem Amplitudenwert Vb2 in der Niederpegelzeitspanne. Die Differenz Δta ist größer als die Differenz Δtb. Folglich ist die Differenz zwischen den jeweiligen Amplituden in den Hoch- und Niederpegelzeitspannen des ersten Spannungssignals Vx1 kleiner, wenn ein Metallstück M zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 vorhanden ist, als wenn kein Metallstück M vorhanden ist (Δtb < Δta).
Dies liegt daran, dass das Vorhandensein des Metallstücks M zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 die magnetische Kopplung der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 schwächt. Folglich wird die Primärspule L1 weniger von der Impedanz des elektrischen Geräts E beeinflusst und die Amplitude in der Niederpegelzeitspanne, während der die Primärspule L1 stark durch die Impedanz des elektrischen Geräts E beeinflusst wird, wird um einen größeren Betrag geändert als die Amplitude in der Hochpegelzeitspanne, während der die Primärspule L1 nicht stark durch die Impedanz des elektrischen Geräts E beeinflusst wird.
Die erste Detektionsschaltung 63 für eine Einhüllende detektiert eine Einhüllende des ersten Spannungssignals Vx1, das dem zu der Primärspule L1 fließenden Strom entspricht, wandelt das erste Spannungssignal Vx1 in das erste Lastmodulationssignal Ve1 um und stellt das Signal Ve1 an die Systemsteuerung 52 bereit.
Die zweite Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende ist mit der primären Authentifizierungsspule A1 verbunden. Die zweite Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende detektiert einen Strom, der zu der primären Authentifizierungsspule A1 fließt, und wandelt den detektierten Strom in ein zweites Spannungssignal Vx2 um (siehe 17). Die zweite Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende detektiert eine Einhüllende des zweiten Spannungssignals Vx2, wandelt das zweite Spannungssignal Vx2 in ein zweites Lastmodulationssignal Ve2 um und stellt das Signal Vx2 an die Systemsteuerung 52 bereit.
Wenn kein Objekt auf die Auflagefläche 3 (Leistungsversorgungsbereich AR1) gesetzt ist, wird die primäre Authentifizierungsspule A1 nicht durch den Magnetfluss von dem elektrischen Gerät E (Sekundärspule L2) beeinflusst. Somit überträgt die primäre Authentifizierungsspule A1 das in 15A dargestellte Authentifizierungsoszillationssignal Φ2.
Hier ist das zweite Spannungssignal Vx2, das die zweite Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende erlangt, eine sinusförmige Welle, wie in 17A dargestellt, die der Wellenform des Authentifizierungsoszillationssignals Φ2 entspricht. Wenn kein Objekt auf der Auflagefläche 3 (Leistungsversorgungsbereich AR1) ist, wird die Amplitude des zweiten Spannungssignals Vx2 maximal.
Wenn das elektrische Gerät E (und/oder das Metallstück M) auf die Auflagefläche 3 gesetzt wird, werden die primäre Authentifizierungsspule A1 und die sekundäre Authentifizierungsspule A2 (und/oder die primäre Authentifizierungsspule A1 und das Metallstück M) magnetisch gekoppelt. Die Impedanz in Bezug auf die primäre Authentifizierungsspule A1 wird gemäß der magnetischen Kopplung erhöht.
Hier empfängt die primäre Authentifizierungsspule A1 das Authentifizierungslastmodulationssignal Φm2 (siehe 15B) von der sekundären Authentifizierungsspule A2. Somit wird das zweite Spannungssignal Vx2, das die zweite Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende erlangt, in eine in 17B oder 17C dargestellte Wellenform geändert, die dem Authentifizierungslastmodulationssignal Φm2 entspricht.
Wenn zum Beispiel kein Metallstück M zwischen der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 vorhanden ist, wird das zweite Spannungssignal Vx2 in die in 17B dargestellte Wellenform geändert. Wenn ein Metallstück M zwischen der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 vorhanden ist, wird das zweite Spannungssignal Vx2 in die in 17C dargestellte Wellenform geändert.
Die zweiten Spannungssignale Vx2 von 17B und 17C haben jeweils eine Zeitspanne (Hochpegelzeitspanne), während der entsprechend der Wellenform des Leistungsübertragungslastmodulationssignals Φm2 von der sekundären Authentifizierungsspule A2 eine relativ große Amplitude andauert, und eine Zeitspanne (Niederpegelzeitspanne), während der eine relativ kleine Amplitude andauert.
Zum Beispiel hat das zweite Spannungssignal Vx2 von 17B eine Differenz Δtc zwischen dem Amplitudenwert Vc1 in der Hochpegelzeitspanne und dem Amplitudenwert Vc2 in der Niederpegelzeitspanne. Das zweite Spannungssignal Vx2 von 17C hat eine Differenz Δtd zwischen dem Amplitudenwert Vd1 in der Hochpegelzeitspanne und dem Amplitudenwert Vd2 in der Niederpegelzeitspanne. Die Differenz Δtc ist größer als die Differenz Δtd. Folglich ist die Differenz zwischen den jeweiligen Amplituden in den Hoch- und Niederpegelzeitspannen des ersten Spannungssignals Vx2 kleiner, wenn das Metallstück M zwischen der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 vorhanden ist, als wenn kein Metallstück M vorhanden ist (Δtd < Δtc).
Dies liegt daran, dass das Vorhandensein des Metallstücks M zwischen der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 die magnetische Kopplung der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 schwächt. Folglich wird die primäre Authentifizierungsspule A1 weniger durch die Impedanz des elektrischen Geräts E beeinflusst und die Amplitude in der Niederpegelzeitspanne, während der die primäre Authentifizierungsspule A1 stark durch die Impedanz des elektrischen Geräts E beeinflusst wird, wird um einen größeren Betrag geändert als die Amplitude in der Hochpegelzeitspanne, während der die primäre Authentifizierungsspule nicht stark durch die Impedanz des elektrischen Geräts E beeinflusst wird.
Die zweite Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende wandelt den Strom, der zu der primären Authentifizierungsspule A1 fließt, in das zweite Spannungssignal Vx2 um, erzeugt durch Detektieren einer Einhüllenden des zweiten Spannungssignals Vx2 das zweite Lastmodulationssignal Ve2 und stellt das Signal Ve2 der Systemsteuerung 52 bereit.
Die Systemsteuerung 52 umfasst eine A/D-Wandlerschaltung, die das erste Lastmodulationssignal Ve1 und das zweite Lastmodulationssignal Ve2, die jeweils von der ersten Detektionsschaltung 63 für eine Einhüllende und der zweiten Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende bereitgestellt werden, A/D-wandelt.
Die Systemsteuerung 52 bestimmt basierend auf den A/D-gewandelten ersten und zweiten Lastmodulationssignalen Ve1 und Ve2, ob das elektrische Gerät E auf der Auflagefläche 3 der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung vorhanden ist oder nicht, und ob ein Metallstück M vorhanden ist oder nicht.
Nun wird der Betrieb des kontaktlosen Leistungsversorgungssystems beschrieben. 18 ist ein Flussdiagramm, das Arbeitsgänge darstellt, die von der Systemsteuerung 52 in der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 durchgeführt werden.
Wenn ein (nicht gezeigter) Leistungsschalter EIN-geschaltet wird, wird Netzleistung an die Leistungsschaltung 51 geliefert. Dann legt die Leistungsschaltung 51 die Gleichspannung als Antriebsleistung an die Systemsteuerung 52 und die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 an.
Die Systemsteuerung 52 stellt nacheinander die ersten Anregungssteuersignale CT1 an die Primärspulenantriebssteuerschaltung 61 der Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 bereit. Dies regt nacheinander die Primärspulen L1 der Leistungsversorgungsbereiche AR1 an, um über feste Zeitspannen Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1 zu erzeugen (Schritt S1-1).
Wenn die Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1 erzeugt werden, A/D-wandelt die Systemsteuerung 52 nacheinander die ersten Lastmodulationssignale Ve1, die von der entsprechenden ersten Detektionsschaltung 63 für eine Einhüllende bereitgestellt werden (Schritt S1-2).
Die Systemsteuerung 52 bestimmt, ob der Amplitudenwert (Amplitude in der Hochpegelzeitspanne) Vh1 der A/D-gewandelten ersten Lastmodulationssignale Ve1 größer als eine vorgegebene Referenzamplitude Vk1 ist oder nicht (Schritt S1-3). Zum Beispiel ist die vorgegebene Referenzamplitude Vk1 ein Amplitudenwert (Hochpegelwert) des ersten Lastmodulationssignals Ve1, der dem Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 entspricht, wenn kein Objekt auf der Primärspule L1 und dem Kern 12 ist, das heißt, die Amplitude des ersten Spannungssignals Vx1 von 16A. Die Referenzamplitude Vk1 kann durch Experimente oder ähnliches im Voraus bestimmt werden. Außerdem wird die Referenzamplitude Vk1 in einem Speicher gespeichert, der in die Systemsteuerung 52 eingebaut ist.
Wenn der Amplitudenwert Vh1 des ersten Lastmodulationssignals Ve1 als größer als die Referenzamplitude Vk1 bestimmt wird (Ja in Schritt S1-3), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass das elektrische Gerät E, wie in 19A dargestellt, nicht über der Primärspule L1 und dem Kern 12 aufgesetzt ist (Schritt S1-4).
Dann prüft die Systemsteuerung 52, ob der Leistungsschalter AUS-geschaltet ist oder nicht (Schritt S1-5).
Wenn der Leistungsschalter nicht AUS-geschaltet ist (Nein in Schritt S1-5), kehrt das Verfahren zu Schritt S1-1 zurück, und die Systemsteuerung 52 wartet, bis das elektrische Gerät E aufgesetzt wird, während die Schritte S1-1 bis S1-5 wiederholt werden. Mit anderen Worten wartet die Systemsteuerung 52 darauf, dass das elektrische Gerät E, das mit der Leistung versorgt werden soll, aufgesetzt wird, während sie nacheinander und intermittierend die Primärspulen L1 in den Leistungsversorgungsbereichen AR1 anregt, um die Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1 zu erzeugen, bis der Leistungsschalter AUS-geschaltet wird.
Wenn wenigstens einer der Amplitudenwerte Vh1 als kleiner oder gleich der Referenzamplitude Vk1 bestimmt wird (Nein in Schritt S1-3), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass, wie in 19B, 19C und 19D dargestellt, ein Objekt (das elektrische Gerät E und/oder das Metallstück M) über der entsprechenden Primärspule L1 und dem Kern 12 vorhanden ist, und geht weiter zu Schritt S1-6.
In Schritt S1-6 bestimmt die Systemsteuerung 52 die Amplitudendifferenz Δtx1 zwischen den Amplituden des ersten Lastmodulationssignals Ve1 in den Hoch- und Niederpegelzeitspannen. Dann bestimmt die Systemsteuerung 52, ob die Amplitudendifferenz Δtx1 kleiner als die vorgegebene Referenzdifferenz Δtk1 ist oder nicht.
Zum Beispiel ist die Referenzdifferenz Δtk1 eine Amplitudendifferenz des ersten Lastmodulationssignals Ve1, wenn ein Metallstück M zwischen der Primärspule L1 und dem Kern 12 und der Sekundärspule L2 und dem Kern 22 vorhanden ist, das heißt, die Amplitudendifferenz des ersten Lastmodulationssignals Ve1, die der Amplitudendifferenz Δtb des ersten Spannungssignals Vx1 von 16C entspricht. Die Referenzdifferenz Δtk1 kann durch Experimente oder ähnliches im Voraus bestimmt werden. Außerdem wird die Referenzdifferenz Δtk1 in einem Speicher gespeichert, der in die Systemsteuerung 52 eingebaut ist.
Wenn die Amplitudendifferenz Δtx1 kleiner als die Referenzdifferenz Δtk1 ist, zeigt die Amplitudendifferenz Δtx1 an, dass kein Metallstück M über der Primärspule L1 und dem Kern 12 vorhanden ist. Wenn die Amplitudendifferenz Δtx1 größer oder gleich der Referenzdifferenz Δtk1 ist, zeigt die Amplitudendifferenz Δtx1 an, dass ein Metallstück M über der Primärspule L1 und dem Kern L2 vorhanden ist.
Wenn bestimmt wird, dass die Amplitudendifferenz Δtx1 kleiner als die Referenzdifferenz Δtk1 ist (Ja in Schritt S1-6), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass, wie in 19B dargestellt, ein Metallstück M über der Primärspule L1 und dem Kern 12 vorhanden ist (Schritt S1-7). Dann prüft die Systemsteuerung 52, ob der Leistungsschalter AUS-geschaltet ist oder nicht (Schritt S1-5).
Wenn der Leistungsschalter nicht AUS-geschaltet ist (Nein in Schritt S1-5), kehrt das Verfahren zu Schritt S1-1 zurück, und die Systemsteuerung 52 wartet, bis das Metallstück M entfernt wird und das elektrische Gerät E aufgesetzt wird, während die Schritte S1-1 bis S1-3, S1-6, S1-7 und S1-5 wiederholt werden. Mit anderen Worten wartet die Systemsteuerung 52, dass das elektrische Gerät E aufgesetzt wird, während sie nacheinander und intermittierend die Primärspulen L1 in den Leistungsversorgungsbereichen AR1 anregt, um die Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1 zu erzeugen, bis der Leistungsschalter AUS-geschaltet wird.
Wenn ein Metallstück M vorhanden ist, werden die Primärspulen L1 nacheinander und intermittierend angeregt. Das intermittierende Anregen und das Antreiben werden derart bestimmt, dass die Temperatur des Metallstücks M fast unmerklich steigt oder überhaupt nicht steigt.
Wenn bestimmt wird, dass die Amplitudendifferenz Δtx1 größer oder gleich der Referenzdifferenz Δtk1 ist (Nein in Schritt S1-6), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass kein Metallstück M zwischen der Primärspule L1 und dem Kern 12 und der Sekundärspule L2 und dem Kern 22 vorhanden ist.
Als nächstes prüft die Steuerung 52, ob, wie in 19C dargestellt, ein Metallstück M zwischen jeder der primären Authentifizierungsspulen A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 vorhanden ist oder nicht. Die Systemsteuerung 52 liefert nacheinander die zweiten Anregungssteuersignale CT2 an die Antriebsoszillationsschaltungen 62 für die primäre Authentifizierungsspule der Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6. Dies regt nacheinander die primären Authentifizierungsspulen A1 in den Leistungsversorgungsbereichen AR1 an, um über feste Zeitspannen die Authentifizierungsoszillationssignale Φ2 zu erzeugen (Schritt S1-8).
Wenn die Authentifizierungsoszillationssignale Φ2 erzeugt werden, A/D-wandelt die Systemsteuerung 52 nacheinander die zweiten Lastmodulationssignale Ve2, die von den entsprechenden zweiten Erfassungsschaltungen 64 für eine Einhüllende bereitgestellt werden (Schritt S1-9).
Die Systemsteuerung 52 erhält eine Differenz Δtx2 zwischen einem Hochpegelwert und einem Niederpegelwert des A/D-gewandelten zweiten Lastmodulationssignals Ve2 und bestimmt, ob die Differenz Δtx2 kleiner als die vorgegebene Referenzdifferenz Δtk2 ist oder nicht (Schritt S1-10). Zum Beispiel ist die Referenzdifferenz Δtk2 die Differenz in dem zweiten Lastmodulationssignal Ve2, die der Differenz Δtd in dem zweiten Spannungssignal Vx2 von 17C entspricht. Die Referenzdifferenz Δtk2 wird durch Experimente oder ähnliches im Voraus erhalten. Außerdem wird die Referenzdifferenz Δtk2 in einem Speicher gespeichert, der in die Systemsteuerung 52 eingebaut ist.
Wenn die Differenz Δtx2 kleiner als die Referenzdifferenz Δtk2 ist, zeigt die Differenz Δtx2 an, dass ein Metallstück M über dem ersten Primärkern C1a und dem zweiten Primärkern C1b der primären Authentifizierungsspule A1 (A1a und A1b) vorhanden ist. Wenn die Differenz Δtx2 größer oder gleich der Referenzdifferenz Δtk2 ist, zeigt die Differenz Δtx2 an, das kein Metallstück über dem ersten Primärkern C1a und dem zweiten Primärkern C1b der primären Authentifizierungsspule A1 (A1a und A1b) vorhanden ist.
Wenn wenigstens eine der Differenzen Δtx2 als kleiner als die Referenzdifferenz Δtk2 bestimmt wird (Ja in Schritt S1-10), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass, wie in 19C dargestellt, ein Metallstück M über dem entsprechenden ersten Primärkern C1a oder dem zweiten Primärkern C1b vorhanden ist (Schritt S1-11). Dann prüft die Systemsteuerung 52, ob der Leistungsschalter AUS-geschaltet ist oder nicht (Schritt S1-5).
Wenn der Leistungsschalter nicht AUS-geschaltet ist (Nein in Schritt S1-5), kehrt die Systemsteuerung 52 zu Schritt S1-1 zurück und wartet, dass das elektrische Gerät E aufgesetzt wird, während die Schritte S1-1 bis S1-3, S1-6, S1-8 bis S1-11 und S1-5 wiederholt werden. Mit anderen Worten wartet die Systemsteuerung 52, bis das Metallstück M entfernt wird und das elektrische Gerät E, das mit Leistung versorgt werden soll, aufgesetzt wird, während nacheinander und intermittierend die Primärspulen L1 und die primären Authentifizierungsspulen A1 in den Leistungsversorgungsbereichen AR1 angeregt werden, bis der Leistungsschalter AUS-geschaltet wird.
Wenn ein Metallstück M vorhanden ist, wird die primäre Authentifizierungsspule A1 nacheinander und intermittierend angeregt. Das intermittierende Anregen und Antreiben können derart bestimmt werden, dass die Temperatur des Metallstücks M fast unmerklich steigt oder überhaupt nicht steigt.
Wenn in Schritt S1-10 bestimmt wird, dass die Differenz Δtx2 größer oder gleich der Referenzdifferenz Δtk2 ist (Nein in Schritt S1-10), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass, wie in 19D dargestellt, kein Metallstück zwischen den primären Authentifizierungsspulen A1 (A1a und A1b) und den sekundären Authentifizierungsspulen A2 (A2a und A2b) vorhanden ist (Schritt S1-12).
Wenn auf diese Weise bestimmt wird, dass auch kein Metallstück M zwischen der Primärspule L1 und dem Kern 12 und der Sekundärspule L2 und dem Kern 22 und zwischen den primären Authentifizierungsspulen A1 (A1a und A1b) und den sekundären Authentifizierungsspulen A2 (A2a und A2b) vorhanden ist, führt die Systemsteuerung 52 ein Geräteauthentifizierungsverfahren durch.
Insbesondere erzeugt die Systemsteuerung 52 während des Geräteauthentifizierungsverfahrens nacheinander die Authentifizierungsoszillationssignale Φ1 mit den primären Authentifizierungsspulen A1. Die Systemsteuerung 52 bestimmt, ob es zulässig ist, das elektrische Gerät E mit Leistung von der Wellenform des zweiten Lastmodulationssignals Ve2 zu versorgen, die von der entsprechenden zweiten Detektionsschaltung 64 für eine Einhüllende gewonnen wird.
Nachdem die Authentifizierung vollendet ist, regt die Systemsteuerung 52 die Primärspule L1 in dem Leistungsversorgungsbereich AR1 an, auf den das elektrische Gerät E, dessen Versorgung mit Leistung zulässig ist, gestellt ist, und liefert dadurch Leistung an das elektrische Gerät E.
Die Vorteile der ersten Ausführungsform werden nun beschrieben.

(1) Gemäß der ersten Ausführungsform sind in der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 die Primärspule L1 und die primäre Authentifizierungsspule A1 (A1a und A1b) in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 an verschiedenen Stellen angeordnet. In dem elektrischen Gerät E sind die Sekundärspule L2 und die sekundäre Authentifizierungsspule A2 (A2a und A2b) in dem Leistungsempfangsbereich AR2 an verschiedenen Stellen angeordnet. Ferner wird ein Metallstück M zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 und zwischen der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 detektiert. Dies vergrößert den Bereich, über den ein metallischer Fremdkörper in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 detektiert werden kann, und verbessert die Genauigkeit für die Detektierung eines metallischen Fremdkörpers in dem Leistungsversorgungsbereich AR1.
(2) Gemäß der ersten Ausführungsform sind die erste primäre Authentifizierungsspule A1a und die zweite primäre Authentifizierungsspule A1b, die als die primäre Authentifizierungsspule A1 arbeiten, an symmetrischen Stellen zu der Primärspule L1 angeordnet, die sich dazwischen angeordnet in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs AR1 befindet. Ferner sind die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b, die als die sekundäre Authentifizierungsspule A2 arbeiten, an symmetrischen Stellen in Bezug auf die Sekundärspule L2 angeordnet, die sich dazwischen angeordnet in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs AR2 befindet. Die erhöhte Anzahl der primären Authentifizierungsspulen A1 vergrößert den Bereich jedes Leistungsversorgungsbereichs AR1, über den ein metallischer Fremdkörper detektiert werden kann und verbessert die Genauigkeit zur Detektierung eines metallischen Fremdkörpers in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1. Überdies erzeugen die primäre Authentifizierungsspule A1a und die zweite primäre Authentifizierungsspule A1b, die sich an symmetrischen Stellen in Bezug auf die dazwischen angeordnete Primärspule L2 befinden, Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen. Auf die gleiche Weise erzeugen die erste sekundäre Authentifizierungsspule A2a und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule A2b, die an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die Sekundärspule L2 dazwischen angeordnet ist, Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen. Wenn folglich die primäre Authentifizierungsspule A1 angeregt wird, wird der in 9C dargestellte Magnetkreis Φb ausgebildet. Dies erlaubt das Detektieren eines metallischen Fremdkörpers in einem Bereich, der nicht nur mit der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 detektiert werden kann. Wenn die Primärspule L1 angeregt wird, wird der in 9B dargestellte Magnetfluss Φa ausgebildet. Dies erlaubt das Detektieren eines metallischen Fremdkörpers in einem Bereich, der nicht nur mit der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 detektiert werden kann.
(3) Was gemäß der ersten Ausführungsform die Metallerfassung anbetrifft, bewirkten die Primärspulenantriebssteuerschaltungen 61, dass die entsprechenden Primärspulen L1 die Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1 erzeugen; dann wurde bestimmt, ob ein Metallstück M über jeder Primärspule L1 vorhanden ist oder nicht. Wenn bestimmt wurde, dass ein Metallstück M über wenigstens einer der Primärspulen L1 vorhanden ist (Ja in Schritt S1-6) trat die Systemsteuerung 52 in einen Bereitschaftszustand ein, ohne die Antriebsoszillationsschaltungen 62 für die primäre Authentifizierungsspule anzutreiben und zu bewirken, dass die primären Authentifizierungsspulen A1 die Authentifizierungsoszillationssignale Φ2 erzeugen. Folglich kann die Systemsteuerung 52 unverzüglicher in den Bereitschaftszustand zurückkehren, so dass die Last der Systemsteuerung 52 verringert wird.
(4) Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Primärspule L1 um den Kern 12 gewickelt, der auf dem magnetischen Körper 10 ausgebildet ist, der eine größere Fläche als die Spulenfläche der primären Authentifizierungsspule A1 hat. Ferner ist die sekundäre Spule L2 um den Kern 22 gewickelt, der auf dem magnetischen Körper 20 ausgebildet ist, der eine größere Fläche als die Spulenfläche der sekundären Authentifizierungsspule A2 hat. Ferner ist die primäre Authentifizierungsspule A1, die um den ersten Primärkern C1a und den zweiten Primärkern C1b, die aus Harz gefertigt sind, gewickelt ist, an dem Harzsubstrat SB1 fixiert. Die sekundäre Authentifizierungsspule A2, die um den ersten Sekundärkern C2a und den zweiten Sekundärkern C2b, die aus Harz gefertigt sind, gewickelt ist, ist an dem Harzsubstrat SB2 fixiert. Folglich wird die magnetische Kopplung, die zwischen der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 gebildet wird, durch die magnetischen Körper 10 und 20 verstärkt. Das heißt, wenn der erste Primärkern C1a, der zweite Primärkern C1b, der erste Sekundärkern C2a, der zweite Sekundärkern C2b und die Harzsubstrate SB1 und SB2 in magnetische Körper geändert werden, erzeugt die magnetische Kopplung zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 einen Wirbelstrom, der zu den geänderten magnetischen Körpern fließt und sie heizt. As ein Ergebnis wird die magnetische Kopplung zwischen der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 geschwächt.

In der ersten Ausführungsform hat die erste Authentifizierungsspule A1a (jede zweite primäre Authentifizierungsspule A1b) die gleiche Spulenfläche wie die Primärspule L1. Jedoch kann die Primärspule L1 eine größere Spulenfläche haben.
In der ersten Ausführungsform hat das Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 eine niedrigere Frequenz als das Authentifizierungsoszillationssignal Φ2.
Die Resonanzschaltungscharakteristiken der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 maximieren den Q-Faktor. Um folglich die Induktivitäten zu optimieren, wird die Frequenz des Leistungsübertragungsoszillationssignals Φ1 verringert, und die Anzahl der Spulenwicklungen wird erhöht. Dies vergrößert die Spulenfläche. Da die Spulenfläche zunimmt, schneiden mehr Magnetflüsse einander, und ein Metallstück M kann über einen breiteren Bereich erfasst werden.
Folglich kann die Metallerfassung zuerst über einen breiteren Bereich des Leistungsversorgungsbereichs AR1 durchgeführt werden, wobei das Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 eine niedrige Frequenz hat. Dann kann die Metallerfassung über einen schmalen Bereich des Leistungsversorgungsbereichs AR1 durchgeführt werden, wobei das Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ2 eine hohe Frequenz hat. Mit anderen Worten wird zuerst die Metallerfassung über einen breiten Teil des Leistungsversorgungsbereichs AR1 durchgeführt und dann über einen schmalen Teil des Leistungsversorgungsbereichs AR1 durchgeführt.
Wenn folglich die Systemsteuerung 52 zuerst ein Metallstück M über einen breiten Bereich des Leistungsversorgungsbereichs AR1 erfasst, wobei das Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 eine niedrige Frequenz hat, und ein Metallstück M in dem derzeitigen Zustand erfasst wird, führt die Systemsteuerung 52 keine Metallerfassung mit dem Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 durch und lässt somit einen Metallerfassungsverfahrensfluss aus. Dies verkürzt die Zeit, die für die Metallerfassung notwendig ist.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf 20 und 21 im Detail beschrieben, wobei die Konzentration auf Teile erfolgt, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in den Strukturen der Primärspule L1, der Sekundärspule L2, der primären Authentifizierungsspule A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2.
Wie in 20 dargestellt, ist in der zweiten Ausführungsform die Primärspule L1, die in dem Leistungsversorgungsbereich AR1 angeordnet ist, über der primären Authentifizierungsspule A1 angeordnet. Die Sekundärspule L2, die in dem Leistungsempfangsbereich AR2 angeordnet ist, ist unter der sekundären Authentifizierungsspule A2 angeordnet.
In 20 ist die primäre Authentifizierungsspule A1 um einen magnetischen Körper 10 gewickelt, der wie derjenige, um den die Primärspule L1 der ersten Ausführungsform gewickelt ist, aus Ferrit gefertigt ist. Der magnetische Körper 10 ist derart ausgebildet, dass er entsprechend dem Profil des Leistungsversorgungsbereichs AR1 eine tetragonale Plattenform hat. Der magnetische Körper 10 umfasst einen Kern 12 und einen Rand 11, der den Kern 12 umgibt. Der Kern 12 ist in der Form von oben gesehen rechteckig (kann quadratisch sein).
Die primäre Authentifizierungsspule A1 ist um den Kern 12 des magnetischen Körpers 10 gewickelt. Die primäre Authentifizierungsspule A1 und der magnetische Körper 10 sind in dem Gehäuse 2 an Stellen, die jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 entsprechen, angeordnet.
Die Oberseite jedes magnetischen Körpers 10 ist an einem Harzsubstrat SB1 fixiert, das aus nichtmagnetischem Harz gefertigt ist. Die Primärspule L1 ist durch einen Klebstoff an dem Harzsubstrat SB1 fixiert. Die Primärspule L1, die an dem Harzsubstrat SB1 fixiert ist, umfasst eine erste Primärspule L1a und eine zweite Primärspule L1b.
Die erste Primärspule L1a und die zweite Primärspule L1b sind jeweils um den ersten Primärkern C1a und den zweiten Primärkern C1b gewickelt, die aus einem nichtmagnetischen Harz gefertigt sind. Die erste Primärspule L1a und die zweite Primärspule L1b sind durch einen Klebstoff an dem Harzsubstrat SB1 fixiert. Die erste Primärspule L1a und die zweite Primärspule L1b überlappen einander von oben gesehen nicht und sind vorzugsweise in der Horizontalrichtung getrennt, wobei sie sich in der Region der linken Hälfte und der Region der rechten Hälfte jedes Leistungsversorgungsbereichs AR befinden.
Wenn folglich das Harzsubstrat SB1 an der Oberseite des magnetischen Körpers 10 fixiert ist, ist die primäre Authentifizierungsspule A1 in dem mittleren Abschnitt des Leistungsversorgungsbereichs AR1 angeordnet. Die erste Primärspule L1a und die zweite Primärspule L1b sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die Mitte des Leistungsversorgungsbereichs AR1 zwischen ihnen angeordnet ist.
Die erste Primärspule L1a und die zweite Primärspule L1b sind in Reihe geschaltet und gewickelt, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen.
Die sekundäre Authentifizierungsspule A2 ist um einen magnetischen Körper 20 gewickelt, der wie derjenige, um den die Sekundärspule L2 der ersten Ausführungsform gewickelt ist, aus Ferrit gefertigt ist. In der zweiten Ausführungsform ist der magnetische Körper 20 derart ausgebildet, dass er eine tetragonale Plattenform hat, die dem Profil des Leistungsempfangsbereichs AR2 entspricht. Der magnetische Körper 20 umfasst einen Kern 22 und einen Rand 21, der den Kern 22 umgibt. Der Kern 22 ist ein Vorsprung, der sich nach unten erstreckt. Der Kern 22 ist in der Form von unten gesehen rechteckig (kann quadratisch sein). Der magnetische Körper 20, in dem die sekundäre Authentifizierungsspule A2 um den Sekundärkern 22 gewickelt ist, ist in dem Gehäuse 5 des elektrischen Geräts E angeordnet.
In dem Gehäuse 5 des elektrischen Geräts E ist ein Harzsubstrat SB2, das aus einem nichtmagnetischen Harz gefertigt ist, an der Unterseite des magnetischen Körpers 20 fixiert. Die Sekundärspule L2 ist durch einen Klebstoff an dem Harzsubstrat SB2 fixiert. Die an dem Harzsubstrat SB2 fixierte Sekundärspule L2 umfasst eine erste Sekundärspule L2a und eine zweite Sekundärspule L2b.
Die erste Sekundärspule L2a und die zweite Sekundärspule L2b sind jeweils um einen ersten Sekundärkern C2a und einen zweiten Sekundärkern C2b gewickelt. Der erste Sekundärkern C2a und der zweite Sekundärkern C2b sind aus einem nichtmagnetischen Harz gefertigt und durch einen Klebstoff an dem Harzsubstrat SB2 fixiert. Die erste Sekundärspule L2a und die zweite Sekundärspule L2b überlappen einander von unten gesehen nicht und sind vorzugsweise in der Horizontalrichtung getrennt, so dass sie jeweils in der Region der linken Hälfte und der Region der rechten Hälfte des Leistungsempfangsbereichs AR2 angeordnet sind.
Wenn folglich das Harzsubstrat SB2 an der Unterseite des magnetischen Körpers 20 fixiert ist, ist die sekundäre Authentifizierungsspule A2 in dem mittleren Abschnitt des unteren Empfangsbereichs AR2 angeordnet. Die erste Sekundärspule L2a und die zweite Sekundärspule L2b sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei der mittlere Abschnitt des Leistungsempfangsbereichs AR2 dazwischen angeordnet ist.
Die erste Sekundärspule L2a und die zweite Sekundärspule L2b sind in Reihe geschaltet und gewickelt, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen.
Die sekundäre Authentifizierungsspule A2 hat die gleiche Form wie die primäre Authentifizierungsspule A1. Außerdem ist die erste Sekundärspule L2a derart ausgebildet, dass sie in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 die gleiche Form wie die erste Primärspule L1a hat, und die zweite Sekundärspule L2b ist derart ausgebildet, dass sie in jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 die gleiche Form wie die zweite Primärspule L1b hat.
Wenn der Leistungsempfangsbereich AR2 des elektrischen Geräts E, wie in 20 dargestellt, dem Leistungsversorgungsbereich AR1 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 entgegengesetzt ist, ist der Kern 12 der primären Authentifizierungsspule A1 mit dem Kern 22 der sekundären Authentifizierungsspule A2 ausgerichtet. Außerdem ist der erste Primärkern C1a der ersten Primärspule L1a mit dem ersten Sekundärkern C2a der ersten Sekundärspule L2a ausgerichtet. Ferner ist der zweite Primärkern C1b der zweiten Primärspule L1b mit dem zweiten Sekundärkern C2b der zweiten Sekundärspule L2b ausgerichtet.
Wenn die Primärspule L1 angeregt wird, wobei der Leistungsempfangsbereich AR2 und der Leistungsversorgungsbereich AR1 entgegengesetzt zueinander sind, wird, wie in 21A dargestellt, ein Magnetkreis Φc ausgebildet. Wenn die primäre Authentifizierungsspule A1 angeregt wird, wobei der Leistungsempfangsbereich AR2 und der Leistungsversorgungsbereich AR1 entgegengesetzt zueinander sind, wird, wie in 21B dargestellt, ein Magnetkreis Φd ausgebildet.
Die Primärspule L1 und die primäre Authentifizierungsspule A1 sind elektrisch mit der Basisleistungsversorgungseinheitsschaltung 6 verbunden, die jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 entspricht. Zum Beispiel ist die Primärspule L1 mit der Primärspulenantriebssteuerschaltung 61 und der ersten Detektierschaltungschaltung 63 für eine Einhüllende verbunden. Die primäre Authentifizierungsspule A1 ist mit der entsprechenden Antriebsoszillationsschaltung 62 für die primäre Authentifizierungsspule und der ersten Detektierschaltung 63 für eine Einhüllende verbunden.
Die Sekundärspule L2 ist mit der Leistungsempfangsschaltung 30 verbunden, und die sekundäre Authentifizierungsspule A2 ist mit der Authentifizierungsschaltung 40 verbunden. Zum Beispiel ist die Sekundärspule L2 mit der ersten Gleichrichtungsschaltung 31 und der ersten Lastmodulationsschaltung 34 verbunden. Die sekundäre Authentifizierungsspule A2 ist mit der zweiten Gleichrichtungsschaltung 41 und der zweiten Lastmodulationsschaltung 43 verbunden.
In der zweiten Ausführungsform steuert die Systemsteuerung 52 die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 auf die gleiche Weise wie die erste Ausführungsform. Folglich werden die Vorteile (1) bis (3) der ersten Ausführungsform erhalten.
Ferner ist gemäß der zweiten Ausführungsform die primäre Authentifizierungsspule A1 um den Kern 12 gewickelt, der auf dem magnetischen Körper 10 ausgebildet ist, der eine breitere Fläche als die Spulenfläche der Primärspule L1 hat. Auch ist die sekundäre Authentifizierungsspule A2 um den Kern 22 gewickelt, der auf dem magnetischen Körper 20 ausgebildet ist, der eine breitere Fläche als die Spulenfläche der Sekundärspule L1 hat.
Die erste Primärspule L1a und die zweite Primärspule L1b, die jeweils um den ersten Primärkern C1a und zweiten Primärkern C1b, die aus Harz gefertigt sind, gewickelt sind, sind an dem Harzsubstrat SB1 fixiert. Ferner sind die erste Sekundärspule L2a und die zweite Sekundärspule L2b, die um den ersten Sekundärkern C2a und den zweiten Sekundärkern C2b, die aus Harz gefertigt sind, gewickelt sind, an dem Harzsubstrat SB2 fixiert.
Folglich kann die magnetische Kopplung der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 durch die magnetischen Körper 10 und 20 verstärkt werden. Wenn zum Beispiel der erste Primärkern C1a, der zweite Primärkern C1b, der erste Sekundärkern C2a, der zweite Sekundärkern C2b und die Harzsubstrate SB1 und SB2 in magnetische Körper geändert werden, erzeugt die magnetische Kopplung zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 Wirbelströme und heizt die geänderten magnetischen Körper. Als ein Ergebnis wird die magnetische Kopplung der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 geschwächt.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 22 beschrieben.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die primären Authentifizierungsspulen A1 die Authentifizierungsoszillationssignale Φ2 erzeugen, um ein Metallstück M zu erfassen, und die Primärspule L1 die Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1 erzeugt, um ein Metallstück M zu erfassen. Außerdem ist die Frequenz der Authentifizierungsoszillationssignale Φ2 niedriger als die Frequenz der Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1.
Folglich unterscheiden sich die Arbeitsgänge, die von der Systemsteuerung 52 verarbeitet werden, von der ersten Ausführungsform.
Folglich werden der Kürze halber die Arbeitsgänge, die von der in der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 angeordneten Systemsteuerung 52 verarbeitet werden, nun unter Bezug auf das Flussdiagramm von 22 beschrieben.
Wenn sie mit Antriebsleistung versorgt wird, stellt die Systemsteuerung nacheinander die zweiten Anregungssteuersignale CT2 an die Antriebsoszillationsschaltungen 62 für die primäre Authentifizierungsspule der Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 bereit. Dies regt eine feste Zeitspanne lang jede primäre Authentifizierungsspule A1 an, um das Authentifizierungsoszillationssignal Φ2 zu erzeugen (Schritt S2-1). Die primären Authentifizierungsspulen A1 der Leistungsversorgungsbereiche AR1 erzeugen nacheinander feste Zeitspannen lang die Authentifizierungsoszillationssignale Φ2.
Mit der Oszillation des Authentifizierungsoszillationssignals Φ2 jeder primären Authentifizierungsspule A1 A/D-wandelt und gewinnt die Systemsteuerung 52 nacheinander die zweiten Lastmodulationssignale Ve2 von den zweiten Erfassungsschaltungen 64 für eine Einhüllende (Schritt S2-2).
Die Systemsteuerung 52 bestimmt, ob die Amplitudenwerte (Hochpegelzeitspanne) Vh2 der gewonnen A/D-gewandelten zweiten Lastmodulationssignale Ve2 größer als eine vorgegebene Referenzamplitude Vk2 ist oder nicht (Schritt S2-3). Hier ist die vorgegebene Referenzamplitude Vk2 ein Amplitudenwert (Hochpegelwert) des zweiten Lastmodulationssignals Ve2, der dem Amplitudenwert (Hochpegelwert) des in 17 dargestellten zweiten Spannungssignals Vx2 entspricht, basierend auf dem Authentifizierungsoszillationssignal Φ2, wenn kein Objekt über die primäre Authentifizierungsspule A1 gesetzt ist. Diese Referenzamplitude Vk2 wird durch Experimente oder ähnliches im Voraus erhalten. Außerdem wird die Referenzamplitude Vk2 in einem Speicher gespeichert, der in die Systemsteuerung 52 eingebaut ist.
Wenn bestimmt wird, dass der Amplitudenwert Vh2 des zweiten Lastmodulationssignals Ve2 größer als die Referenzamplitude Vk2 ist (Ja in Schritt S2-3), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass das elektrische Gerät E nicht über den primären Authentifizierungsspulen A1 aufgesetzt ist (Schritt S2-4).
Wenn bestimmt wird, dass das elektrische Gerät E, das mit Leistung versorgt werden soll, nicht über den primären Authentifizierungsspulen A1 aufgesetzt ist (Schritt S2-4), prüft die Systemsteuerung 52, ob der Leistungsschalter AUS-geschaltet ist oder nicht (Schritt S2-5).
Wenn der Leistungsschalter nicht AUS-geschaltet ist (Nein in Schritt S2-5), kehrt das Verfahren zu Schritt S2-1 zurück, und die Systemsteuerung 52 wartet darauf, dass das elektrische Gerät E aufgesetzt wird, während die Schritte S1-1 bis S1-5 wiederholt werden.
Wenn bestimmt wird, dass die Amplitudenwerte Vh2 kleiner oder gleich der Referenzamplitude Vk2 sind (Nein in Schritt S2-3), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass ein Objekt (elektrisches Gerät E) über der primären Authentifizierungsspule A1 vorhanden ist und geht weiter zu Schritt S2-6.
In Schritt S2-6 erhält die Systemsteuerung 52 eine Differenz Δtx2 zwischen den Hoch- und Niederpegelwerten des zweiten Lastmodulationssignals Ve2. Dann bestimmt die Systemsteuerung 52, ob die Differenz Δtx2 kleiner als eine vorgegebene Referenzdifferenz Δtk2 ist oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass die Differenz Δtx2 kleiner als die Referenzdifferenz Δtk2 ist (Ja in Schritt S2-6), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass ein Metallstück M über der primären Authentifizierungsspule A1 vorhanden ist (Schritt S2-7). Wenn bestimmt wird, dass ein Metallstück M über einer der primären Authentifizierungsspulen A1 vorhanden ist (Schritt S2-7), prüft die Systemsteuerung 52, ob der Leistungsschalter AUS-geschaltet ist oder nicht (Schritt S2-5).
Wenn der Leistungsschalter nicht AUS-geschaltet ist (Nein in Schritt S2-5), kehrt die Systemsteuerung 52 zu Schritt S2-1 zurück, wiederholt die Schritte S2-1 bis S2-3, S2-6, S2-7 und S2-5 und wartet auf die Entfernung des Metallstücks M und das Aufsetzen des elektrischen Geräts E.
Wenn in Schritt S2-6 bestimmt wird, dass die Differenz Δtx2 größer oder gleich der Referenzdifferenz Δtk2 ist (Nein in Schritt S2-6), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass kein Metallstück M zwischen den primären Authentifizierungsspulen A1 und der sekundären Authentifizierungsspule A2 vorhanden ist. Die Systemsteuerung 52 geht dann weiter zu Schritt S2-8 und erfasst, ob ein Metallstück M zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 vorhanden ist oder nicht.
Die Systemsteuerung 52 stellt nacheinander die ersten Anregungssteuersignale CT1 an die Primärspulenantriebssteuerschaltungen 61 der Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 bereit, wodurch jede Primärspule L1 eine feste Zeitspanne lang angeregt wird und das Leistungsübertragungsoszillationssignal Φ1 oszilliert wird (Schritt S2-8). Folglich erzeugen die Primärspulen L1 in den Leistungsversorgungsbereichen AR1 über feste Zeitspannen nacheinander die Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1.
Aufgrund der Oszillation der Leistungsübertragungsoszillationssignale Φ1 der Primärspulen L1 über die festen Zeitspannen A/D-wandelt und gewinnt die Systemsteuerung 52 nacheinander die ersten Lastmodulationssignale Ve1 von den ersten Detektionsschaltungen 63 für eine Einhüllende (Schritt S2-9).
Dann erhält die Systemsteuerung 52 eine Amplitudendifferenz Δtx1 zwischen den Hoch- und Niederpegelwerten des gewonnenen ersten Lastmodulationssignals Ve1 und bestimmt, ob die Amplitudendifferenz Δtx1 kleiner als eine vorgegebene Referenzdifferenz Δtk1 ist oder nicht (Schritt S2-10).
Wenn bestimmt wird, dass die Amplitudendifferenz Δtx1 kleiner als die Referenzdifferenz Δtk1 ist (Ja in Schritt S2-10), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass ein Metallstück M über der Primärspule L1 vorhanden ist (Schritt S2-11). Wenn bestimmt wird, dass ein Metallstück M über der Primärspule vorhanden ist (Schritt S2-11), prüft die Systemsteuerung 52, ob der Leistungsschalter AUS-geschaltet ist oder nicht (Schritt S2-5).
Wenn der Leistungsschalter nicht AUS-geschaltet ist (Nein in Schritt S2-5), kehrt die Systemsteuerung 52 zu Schritt S2-1 zurück, wiederholt die Schritte S2-1 bis S2-3, S2-6, S2-8 bis S2-11 und S2-5 und wartet, dass das elektrische Gerät E aufgesetzt wird. Mit anderen Worten regt die Systemsteuerung 52 nacheinander und intermittierend die Primärspulen L1 und die primären Authentifizierungsspulen A1 in den Leistungsversorgungsbereichen AR1 an, bis der Leistungsschalter AUS-geschaltet wird, und wartet auf die Entfernung des Metallstücks M und das Aufsetzen des elektrischen Geräts E.
Wenn in Schritt S2-10 bestimmt wird, dass die Amplitudendifferenz Δtx1 größer oder gleich der vorgegebenen Referenzdifferenz Δtk1 ist (Nein in Schritt S2-10), bestimmt die Systemsteuerung 52, dass kein Metallstück M zwischen den Primärspulen L1 und der Sekundärspule L2 vorhanden ist (Schritt S2-12).
Wenn bestimmt wird, dass kein Metallstück M in den Leistungsversorgungsbereichen AR1 vorhanden ist, führt die Systemsteuerung ein Geräteauthentifizierungsverfahren und dann ein Leistungsversorgungsverfahren durch.
Folglich steuert die Systemsteuerung 52 in der dritten Ausführungsform die Basisleistungsversorgungseinheitsschaltungen 6 auf die gleiche Weise wie die erste Ausführungsform. Dies erreicht die Vorteile (1) bis (4) der ersten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform betreibt die Systemsteuerung 52 jede Primärspule L1, Sekundärspule L2, primäre Authentifizierungsspule A1 und sekundäre Authentifizierungsspule A2 gemäß dem Aufbau der ersten Ausführungsform. Dies kann auf jede Primärspule L1 und jede Sekundärspule L2 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 und jede primäre Authentifizierungsspule A1 und sekundäre Authentifizierungsspule A2 des elektrischen Geräts E, die in der zweiten Ausführungsform beschrieben sind, angewendet werden.
Die ersten bis dritten Ausführungsformen können, wie nachstehend beschrieben, modifiziert werden.
In der ersten Ausführungsform ist eine einzige Primärspule L1 um den entsprechenden magnetischen Körper 10 in der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gewickelt und eine einzige Sekundärspule L2 ist um den magnetischen Körper 20 in dem elektrischen Gerät E gewickelt. In einem in 23 dargestellten Beispiel ist eine Primärspule L1, die eine erste Primärspule L1a und eine zweite Primärspule L1b umfasst, um einen magnetischen Körper 10 gewickelt, und eine Sekundärspule L2, die eine erste Sekundärspule L2a und eine zweite Sekundärspule L2b umfasst, ist um einen magnetischen Körper 20 gewickelt.
Der magnetische Körper 10 umfasst zwei Kerne 12a und 12b, von denen jeder eine flache und tetragonale Form hat, und einen Rand 11, der die Kerne 12a und 12b umgibt. Die Kerne 12a und 12b sind Vorsprünge, die sich nach oben erstrecken. Die erste Primärspule L1a ist um den ersten Kern 12a gewickelt, und die zweite Primärspule L1b ist um den zweiten Kern 12b gewickelt. Die erste Primärspule L1a und die zweite Primärspule L1b überlappen einander von oben gesehen nicht und sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die Mitte des Leistungsversorgungsbereichs AR1 dazwischen angeordnet ist.
Die erste Primärspule L1a und die zweite Primärspule L1b sind in Reihe miteinander geschaltet und sind gewickelt, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen.
Der magnetische Körper 20 umfasst Kerne 22a und 22b. Die Kerne 22a und 22b sind Vorsprünge, die sich nach unten erstrecken und haben zum Beispiel eine tetragonale Form. Die erste Sekundärspule L2a und die zweite Sekundärspule L2b sind jeweils um den ersten Kern 22a und den zweiten Kern 22b gewickelt. Die erste Sekundärspule L2a und die zweite Sekundärspule L2b überlappen einander von unten gesehen nicht uns sind an symmetrischen Stellen angeordnet, wobei die Mitte des Leistungsempfangsbereichs AR2 dazwischen angeordnet ist.
Die erste Sekundärspule L2a und die zweite Sekundärspule L2b sind in Reihe geschaltet und gewickelt, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen.
In diesem Fall ist eine einzige primäre Authentifizierungsspule A1 notwendig, und die einzige primäre Authentifizierungsspule A1 ist von oben gesehen in einer Zwischenposition zwischen der ersten Primärspule L1a und der zweiten Primärspule L1b angeordnet. Insbesondere ist ein Harzsubstrat SB1 an der Oberseite des magnetischen Körpers 10 fixiert. Die primäre Authentifizierungsspule A1 ist durch einen Klebstoff an dem Harzsubstrat SB1 fixiert. Die primäre Authentifizierungsspule A1 ist um einen Kern C1 gewickelt, der aus einem nichtmagnetischen Harz gefertigt ist.
Ferner ist in dem elektrischen Gerät E eine einzige sekundäre Authentifizierungsspule A2 notwendig, und die einzige sekundäre Authentifizierungsspule A2 ist von unten gesehen an einer Zwischenposition zwischen der ersten Sekundärspule L2a und der zweiten Sekundärspule L2b angeordnet. Insbesondere ist ein Harzsubstrat SB2 an der Unterseite des magnetischen Körpers 20 fixiert. Die sekundäre Authentifizierungsspule A2 ist durch einen Klebstoff an dem Harzsubstrat SB2 fixiert. Die sekundäre Authentifizierungsspule A2 ist um einen Kern C2 gewickelt, der aus nichtmagnetischem Harz gefertigt ist.
Wenn die Primärspule L1 (L1a und L1b) in einem Zustand angeregt wird, in dem der Leistungsempfangsbereich AR2 und der Leistungsversorgungsbereich AR1 entgegengesetzt zueinander sind, wird, wie in 24A dargestellt, ein Magnetkreis Φe ausgebildet. Wenn ferner die primäre Authentifizierungsspule A1 in einem Zustand angeregt wird, in dem der Leistungsempfangsbereich AR2 und der Leistungsversorgungsbereich AR1 entgegengesetzt zueinander sind, wird, wie in 24B dargestellt, ein Magnetkreis Φf ausgebildet. Diese Struktur erreicht die gleichen Vorteile wie die erste Ausführungsform.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen sind zwölf Leistungsversorgungsbereiche AR1 in der Auflagefläche 3 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ausgebildet. Jedoch besteht keine Beschränkung der Anzahl der Leistungsversorgungsbereiche AR1. Zum Beispiel kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 einen oder mehrere Leistungsversorgungsbereiche AR1 umfassen.
Auf den ersten Multivibrator 33 wird auch als eine erste Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung Bezug genommen. Auf die erste Lastmodulationsschaltung 34 wird auch als eine erste Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung Bezug genommen. Auf den zweiten Multivibrator 42 wird auch als eine zweite Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung Bezug genommen. Auf die zweite Lastmodulationsschaltung 43 wird auch als eine zweite Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung Bezug genommen. Auf die Primärspulenantriebssteuerschaltung 61 wird auch als eine Anregungsschaltung Bezug genommen. Auf die Antriebsoszillationsschaltung 62 für die primäre Authentifizierungsspule wird auch als eine Oszillationsschaltung Bezug genommen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehende Beschreibung beschränkt und kann innerhalb des Bereichs und der Äquivalenz der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/036863 [0004]

Claims

Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem mit einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung und einer Leistungsempfangsvorrichtung, wobei die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung wenigstens einen Leistungsversorgungsbereich und eine Primärspule und eine primäre Authentifizierungsspule, die dem Leistungsversorgungsbereich entsprechen, umfasst, und wobei die Leistungsempfangsvorrichtung in einem elektrischen Gerät angeordnet ist, das wenigstens einen Leistungsempfangsbereich umfasst und eine Sekundärspule und eine sekundäre Authentifizierungsspule umfasst, die dem Leistungsempfangsbereich entsprechen, wobei das Verfahren umfasst: Übertragen eines Authentifizierungsoszillationssignals von der primären Authentifizierungsspule; Erzeugen eines Authentifizierungssignals mit der sekundären Authentifizierungsspule in Antwort bzw. in Reaktion auf das Authentifizierungsoszillationssignal; nachdem das Authentifizierungssignal von der primären Authentifizierungsspule empfangen und authentifiziert wurde, Erzeugen einer Sekundärleistung an der Sekundärspule mit einem Leistungsübertragungsoszillationssignal, das von der Primärspule erzeugt wird; Detektieren, ob ein metallischer Fremdkörper zwischen der Primärspule und der Sekundärspule vorhanden ist oder nicht, basierend auf dem Leistungsübertragungsoszillationssignal von der Primärspule; und Detektieren, ob ein metallischer Fremdkörper zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule vorhanden ist oder nicht, basierend auf dem Authentifizierungsoszillationssignal von der primären Authentifizierungsspule, wobei die Primärspule und die primäre Authentifizierungsspule in dem Leistungsversorgungsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet sind, und die Sekundärspule und die sekundäre Authentifizierungsspule in dem Leistungsempfangsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet.
Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers nach Anspruch 1, wobei die Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der Primärspule und der Sekundärspule vor der Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule durchgeführt wird, und wenn detektiert wird, dass ein metallischer Fremdkörper zwischen der Primärspule und der Sekundärspule vorhanden ist, die Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule nicht durchgeführt wird.
Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers nach Anspruch 1 oder 2, wobei das von der Primärspule erzeugte Leistungsübertragungsoszillationssignal eine niedrigere Oszillationsfrequenz als die des Authentifizierungsoszillationssignals, das von der primären Authentifizierungsspule erzeugt wird, hat.
Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers nach Anspruch 1, wobei die Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule vor der Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der Primärspule und der Sekundärspule durchgeführt wird, und wenn detektiert wird, dass ein metallischer Fremdkörper zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule vorhanden ist, die Detektion eines metallischen Fremdkörpers zwischen der Primärspule und der Sekundärspule nicht durchgeführt wird.
Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers nach Anspruch 1 oder 4, wobei das von der primären Authentifizierungsspule erzeugte Authentifizierungsoszillationssignal eine niedrigere Oszillationsfrequenz als die des von der Primärspule erzeugten Leistungsübertragungsoszillationssignals hat.
Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Primärspule in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs angeordnet ist, die primäre Authentifizierungsspule eine erste primäre Authentifizierungsspule und eine zweite primäre Authentifizierungsspule umfasst, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen, und die erste primäre Authentifizierungsspule und die zweite primäre Authentifizierungsspule in dem Leistungsversorgungsbereich an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die Primärspule dazwischen angeordnet ist, die Sekundärspule in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs angeordnet ist, die sekundäre Authentifizierungsspule eine erste sekundäre Authentifizierungsspule und eine zweite sekundäre Authentifizierungsspule umfasst, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen, und die erste sekundäre Authentifizierungsspule und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule in dem Leistungsempfangsbereich an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die Sekundärspule dazwischen angeordnet ist.
Verfahren zum Detektieren eines metallischen Fremdkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die primäre Authentifizierungsspule in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs angeordnet ist, die Primärspule eine erste Primärspule und eine zweite Primärspule umfasst, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen, und die erste Primärspule und die zweite Primärspule in dem Leistungsversorgungsbereich an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die primäre Authentifizierungsspule dazwischen angeordnet ist, die sekundäre Authentifizierungsspule in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs angeordnet ist, die Sekundärspule eine erste Sekundärspule und eine zweite Sekundärspule umfasst, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen, und die zweite Sekundärspule und die zweite Sekundärspule in dem Leistungsempfangsbereich an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die sekundäre Authentifizierungsspule dazwischen angeordnet ist.
Kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung für die Verwendung mit einer Leistungsempfangsvorrichtung, die eine Sekundärspule, die in Antwort bzw. in Reaktion auf ein Leistungsübertragungsoszillationssignal Sekundärleistung erzeugt, und eine sekundäre Authentifizierungsspule, die in Antwort bzw. in Reaktion auf ein Authentifizierungsoszillationssignal ein Authentifizierungssignal erzeugt, umfasst, wobei die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst: wenigstens einen Leistungsversorgungsbereich; eine Primärspule, die das Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt, und eine primäre Authentifizierungsspule, die das Authentifizierungsoszillationssignal erzeugt, wobei die Primärspule und die primäre Authentifizierungsspule dem Leistungsversorgungsbereich entsprechen, wobei sich eine mittlere Stelle der Primärspule und eine mittlere Stelle der primären Authentifizierungsspule in dem Leistungsversorgungsbereich voneinander unterscheiden; eine erste Detektionsschaltung für eine Einhüllende, die ein Leistungsübertragungslastmodulationssignal durch Detektieren einer Einhüllenden des Leistungsübertragungslastmodulationssignals in ein erstes Lastmodulationssignal umwandelt, wenn die Primärspule das Leistungsübertragungslastmodulationssignal empfängt, das eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der Primärspule und der Sekundärspule widerspiegelt, die sich aus dem von der Primärspule erzeugten Leistungsübertragungslastmodulationssignal ergibt; eine zweite Detektionsschaltung für eine Einhüllende, die ein Authentifizierungslastmodulationssignal durch Detektieren einer Einhüllenden des Authentifizierungslastmodulationssignals in ein zweites Lastmodulationssignal umwandelt, wenn die primäre Authentifizierungsspule das Authentifizierungslastmodulationssignal empfängt, das eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule widerspiegelt, die sich aus dem von der primären Authentifizierungsspule erzeugten Authentifizierungsoszillationssignal ergibt; und ein Systemcontroller, der basierend auf dem ersten Lastmodulationssignal, das von der ersten Detektionsschaltung für eine Einhüllende bereitgestellt wird, und dem zweiten Lastmodulationssignal, das von der zweiten Detektionsschaltung für eine Einhüllende bereitgestellt wird, bestimmt, ob ein metallischer Fremdkörper in dem Leistungsversorgungsbereich vorhanden ist oder nicht.
Kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der wenigstens eine Leistungsversorgungsbereich eine Vielzahl von Leistungsversorgungsbereichen ist, wobei die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung ferner umfasst: eine Vielzahl von Anregungsschaltungen, die jeweils der Vielzahl von Leistungsversorgungsbereichen entsprechen; und eine Vielzahl von Oszillationsschaltungen, die jeweils der Vielzahl von Leistungsversorgungsbereichen entsprechen, wobei jede der Anregungsschaltungen die Primärspule in dem entsprechenden Leistungsversorgungsbereich anregt, um das Leistungsübertragungsoszillationssignal zu übertragen, und jede der Oszillationsschaltungen die primäre Authentifizierungsspule in dem entsprechenden Leistungsversorgungsbereich anregt, um das Authentifizierungsoszillationssignal zu übertragen.
Kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Primärspule in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs angeordnet ist, die primäre Authentifizierungsspule eine erste primäre Authentifizierungsspule und eine zweite primäre Authentifizierungsspule umfasst, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen, und die erste primäre Authentifizierungsspule und die zweite primäre Authentifizierungsspule an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die Primärspule dazwischen angeordnet ist.
Kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die primäre Authentifizierungsspule in der Mitte des Leistungsversorgungsbereichs angeordnet ist, die Primärspule eine erste Primärspule und eine zweite Primärspule umfasst, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen, und die erste Primärspule und die zweite Primärspule an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die primäre Authentifizierungsspule dazwischen angeordnet ist.
Kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Primärspule auf einer unteren Seite der primären Authentifizierungsspule angeordnet ist, so dass die primäre Authentifizierungsspule proximal zu der Leistungsempfangsvorrichtung ist, und die Primärspule um einen Kern gewickelt ist, der von einem magnetischen Körper nach oben vorsteht, der eine größere Spulenfläche als die Primärspule hat.
Leistungsempfangsvorrichtung für die Verwendung mit einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung, die eine Primärspule, die ein Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt, und eine primäre Authentifizierungsspule, die ein Authentifizierungsoszillationssignal erzeugt, umfasst, wobei die Leistungsempfangsvorrichtung in einem elektrischen Gerät angeordnet ist, das wenigstens einen Leistungsempfangsbereich umfasst, wobei die Leistungsempfangsvorrichtung umfasst: eine Sekundärspule und eine sekundäre Authentifizierungsspule, die dem Leistungsempfangsbereich entsprechen, wobei die sekundäre Authentifizierungsspule in Antwort bzw. in Reaktion auf das von der primären Authentifizierungsspule erzeugte Authentifizierungsoszillationssignal ein Authentifizierungssignal an die primäre Authentifizierungsspule überträgt, die Sekundärspule mit dem Leistungsübertragungsoszillationssignal von der Primärspule Sekundärleistung erzeugt, und die Sekundärspule und die sekundäre Authentifizierungsspule in dem Leistungsempfangsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet sind; eine erste Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung, die ein erstes Modulationswellensignal aus dem von der Sekundärspule empfangenen Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt, wobei das erste Modulationswellensignal eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der Primärspule und der Sekundärspule widerspiegelt; eine erste Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung, die ein Leistungsübertragungslastmodulationssignal durch Modulieren des Leistungsübertragungsoszillationssignals mit dem ersten Modulationswellensignal erzeugt; eine zweite Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung, die ein zweites Modulationswellensignal aus dem Authentifizierungsoszillationssignal, das von der sekundären Authentifizierungsspule empfangen wird, erzeugt, wobei das zweite Modulationswellensignal eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule widerspiegelt; und eine zweite Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung, die ein Authentifizierungslastmodulationssignal durch Modulieren des Authentifizierungsoszillationssignals mit dem zweiten Modulationswellensignal erzeugt.
Leistungsempfangsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Sekundärspule in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs angeordnet ist, die sekundäre Authentifizierungsspule eine erste sekundäre Authentifizierungsspule und eine zweite sekundäre Authentifizierungsspule umfasst, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen, und die erste sekundäre Authentifizierungsspule und die zweite sekundäre Authentifizierungsspule an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die Sekundärspule dazwischen angeordnet ist.
Leistungsempfangsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die sekundäre Authentifizierungsspule in der Mitte des Leistungsempfangsbereichs angeordnet ist, die Sekundärspule eine erste Sekundärspule und eine zweite Sekundärspule umfasst, die in Reihe geschaltet sind, um Magnetflüsse in entgegengesetzte Richtungen zu erzeugen, und die erste Sekundärspule und die zweite Sekundärspule an symmetrischen Stellen angeordnet sind, wobei die sekundäre Authentifizierungsspule dazwischen angeordnet ist.
Leistungsempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Sekundärspule auf einer Oberseite der sekundären Authentifizierungsspule angeordnet ist, so dass die sekundäre Authentifizierungsspule proximal zu der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung ist, und die Sekundärspule um einen Kern gewickelt ist, der von einem magnetischen Körper nach unten vorsteht, der eine größere Spulenfläche hat als die Sekundärspule.
Kontaktloses Leistungsversorgungssystem, das umfasst: ein elektrisches Gerät, das wenigstens einen Leistungsempfangsbereich und eine Leistungsempfangsvorrichtung umfasst; und eine kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung, wobei: die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung wenigstens einen Leistungsversorgungsbereich, eine Primärspule, die dem Leistungsversorgungsbereich entspricht und ein Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt, und eine primäre Authentifizierungsspule umfasst, die dem Leistungsversorgungsbereich entspricht und ein Authentifizierungsoszillationssignal erzeugt, die Leistungsempfangsvorrichtung eine Sekundärspule, die dem Leistungsempfangsbereich entspricht und in Antwort bzw. in Reaktion auf das Leistungsübertragungsoszillationssignal Sekundärleistung erzeugt, und eine sekundäre Authentifizierungsspule, die dem Leistungsempfangsbereich entspricht und in Antwort bzw. in Reaktion auf das Authentifizierungsoszillationssignal ein Authentifizierungssignal erzeugt, umfasst, die Primärspule und die primäre Authentifizierungsspule in dem Leistungsversorgungsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet sind, und die Sekundärspule und die sekundäre Authentifizierungsspule in dem Leistungsempfangsbereich an verschiedenen Stellen angeordnet sind, wobei die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst: eine erste Detektionsschaltung für eine Einhüllende, die ein Leistungsübertragungslastmodulationssignal in ein erstes Lastmodulationssignal umwandelt, indem sie eine Einhüllende des Leistungsübertragungslastmodulationssignals erfasst, wenn die Primärspule das Leistungsübertragungslastmodulationssignal empfängt, das eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der Primärspule und der Sekundärspule widerspiegelt, die sich aus dem Leistungsübertragungsoszillationssignal ergibt, das von der Primärspule erzeugt wird, eine zweite Detektionsschaltung für eine Einhüllende, die ein Authentifizierungslastmodulationssignal in ein zweites Lastmodulationssignal umwandelt, indem sie eine Einhüllende des Authentifizierungslastmodulationssignals erfasst, wenn die primäre Authentifizierungsspule das Authentifizierungslastmodulationssignal empfängt, das eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der primären Authentifizierungsspule und der sekundären Authentifizierungsspule widerspiegelt, die sich aus dem Authentifizierungsoszillationssignal ergibt, das von der primären Authentifizierungsspule erzeugt wird, und ein Systemcontroller, der basierend auf dem ersten Lastmodulationssignal, das von der ersten Detektionsschaltung für eine Einhüllende bereitgestellt wird, und dem zweiten Lastmodulationssignal, das von der zweiten Detektionsschaltung für eine Einhüllende bereitgestellt wird, bestimmt, ob in dem Leistungsversorgungsbereich ein metallischer Fremdkörper vorhanden ist oder nicht, und wobei die Leistungsempfangsvorrichtung umfasst: eine erste Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung, die ein erstes Modulationswellensignal aus dem von der Sekundärspule empfangenen Leistungsübertragungsoszillationssignal erzeugt, wobei das erste Modulationswellensignal eine Schwankung in einem Magnetfluss zwischen der Primärspule und der Sekundärspule widerspiegelt, eine erste Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung, die das Leistungsübertragungslastmodulationssignal durch Modulieren des Leistungsübertragungsoszillationssignal mit dem ersten Modulationswellensignal erzeugt, eine zweite Modulationswellensignal-Erzeugungsschaltung, die ein zweites Modulationswellensignal aus dem von der sekundären Authentifizierungsspule empfangenen Authentifizierungsoszillationssignal erzeugt, und eine zweite Lastmodulationssignal-Erzeugungsschaltung, die das Authentifizierungslastmodulationssignal durch Modulieren des Authentifizierungsoszillationssignals mit der zweiten Modulationswelle erzeugt.