JP2014126512A - Metal body detector - Google Patents
Metal body detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014126512A JP2014126512A JP2012284970A JP2012284970A JP2014126512A JP 2014126512 A JP2014126512 A JP 2014126512A JP 2012284970 A JP2012284970 A JP 2012284970A JP 2012284970 A JP2012284970 A JP 2012284970A JP 2014126512 A JP2014126512 A JP 2014126512A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- metal object
- detection
- detection device
- object detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 111
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 197
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 29
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 58
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N (3R,4R)-3,4-dihydroxycyclohexa-1,5-diene-1-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1C=CC(C(O)=O)=C[C@H]1O HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N 0.000 description 3
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、１次側コイルと２次側コイルとの間で非接触で電力授受を行う非接触給電装置に適用される金属物体検知装置に関する。 The present invention relates to a metal object detection device applied to a non-contact power supply device that performs power transfer between a primary coil and a secondary coil in a non-contact manner.
この種の装置としては、下記特許文献１に見られるように、１次側コイル上に複数の温度センサを備えるものが知られている。この装置は、非接触給電時に１次側コイル上に金属物体が存在する場合において、金属物体に渦電流が流れることによる金属物体の温度の上昇を温度センサによって検出することで金属物体を検知する。この金属物体検知装置によれば、金属物体が検知された場合に非接触給電の給電電力を低下させたり、給電を停止させたりすることができる。これにより、１次側コイル上に存在する金属物体の温度の上昇を抑制することができ、ひいては非接触給電装置の安全性を高めることができる。
As this type of device, as shown in
しかしながら、上記特許文献１に記載された金属物体検知装置では、以下に説明する不都合が懸念される。詳しくは、１次側コイル上の金属物体及び温度センサ間に空気層などが存在することにより温度センサによって検出される金属物体の温度が金属物体の実際の温度よりも低くなることで、金属物体の検知精度が低下する懸念がある。また、金属物体が大きい場合、非接触給電が開始されてから金属物体が高温となるまでの時間が短くなる。このため、非接触給電により金属物体の温度が上昇し始めてから金属物体の温度が検出すべき温度に到達するまでの間に金属物体を検知することができない懸念もある。さらに、非接触給電装置の動作中にしか金属物体を検知できない懸念もある。
However, the metal object detection device described in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、上記不都合を解消することのできる新たな金属物体検知装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a new metal object detection device that can eliminate the above-described disadvantages.
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、１次側コイル（２２）と２次側コイル（４２）との間で非接触で電力授受を行う非接触給電装置に適用され、前記非接触で電力授受が行われる場合において、前記１次側コイル及び前記２次側コイルのうち少なくとも一方によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知対象とする検知コイル（Ｌｉｊ）と、前記検知コイルに交流電力を供給する供給手段（７０）と、前記供給手段によって交流電力が供給される場合における前記検知コイルのインピーダンスの変化に基づき、前記金属物体を検知する処理を行う処理手段（８０）と、を備え、前記検知コイルは、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間を循環する主磁束が該検知コイルを通過する場合、所定方向に誘導電流が流れる部分と、前記所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
検知コイルに交流電力が供給される状況下、検知コイルに検知対象となる金属物体が接近した場合、電磁誘導によって渦電流損が生じることで、検知コイルのインピーダンスが変化する。この点に鑑み、上記発明では、検知コイルのインピーダンスの変化に基づき、金属物体を検知することができる。こうした検知手法によれば、上記特許文献１に記載された金属物体検知装置とは異なり、温度センサによる金属物体の温度上昇の検出が不十分な場合や、非接触給電装置が動作していない場合であっても、金属物体を検知することができる。
In the situation where AC power is supplied to the detection coil, when a metal object to be detected approaches the detection coil, eddy current loss occurs due to electromagnetic induction, thereby changing the impedance of the detection coil. In view of this point, in the above invention, a metal object can be detected based on a change in impedance of the detection coil. According to such a detection method, unlike the metal object detection device described in
さらに、上記発明では、検知コイルが、１次側コイル及び２次側コイル間を循環する主磁束が検知コイルを通過する場合、所定方向に誘導電流が流れる部分と、上記所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分とを備えている。こうした形状によれば、非接触で電力授受が行われる状況下において１次側コイル及び２次側コイル間を循環する主磁束が検知コイルを通過する場合、検知コイルに電流が流れることを抑制することができ、金属物体検知装置の信頼性が低下する事態を回避したり、１次側コイルから２次側コイルへの電力伝送効率の低下を抑制したりすることができる。すなわち、主磁束が金属物体の検知や非接触の電力授受に及ぼす影響を抑制することができる。 Furthermore, in the above invention, when the main magnetic flux circulating between the primary side coil and the secondary side coil passes through the detection coil, the portion where the induced current flows in a predetermined direction and the direction opposite to the predetermined direction And a portion through which an induced current flows. According to such a shape, when the main magnetic flux that circulates between the primary side coil and the secondary side coil passes through the detection coil in a situation where power is transferred without contact, the current is prevented from flowing through the detection coil. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the reliability of the metal object detection device is reduced, or to suppress a reduction in power transmission efficiency from the primary side coil to the secondary side coil. That is, it is possible to suppress the influence of the main magnetic flux on the detection of metal objects and non-contact power transfer.
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる金属物体検知装置を車載主機として回転機を備える車両（ハイブリッド車や電気自動車）の非接触給電システムに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a metal object detection device according to the present invention is applied to a non-contact power feeding system of a vehicle (hybrid vehicle or electric vehicle) including a rotating machine as an in-vehicle main unit will be described with reference to the drawings.
図１に示すように、非接触給電システムは、車両１０の外部に設けられた送電システムと、車両１０に設けられた受電システムとを備えている。
As shown in FIG. 1, the non-contact power feeding system includes a power transmission system provided outside the
送電システムは、送電部材としての送電パッド２０と、送電回路３０とを備えている。詳しくは、送電回路３０は、車両１０の外部に設けられた交流電源３２（系統電源）の周波数を所定の高周波数（数ｋＨｚ〜十数ＭＨｚ）に変換する電力変換回路（例えばフルブリッジ回路）と、電力変換回路から出力された電力を送電パッド２０に供給する共振回路とを備えている。
The power transmission system includes a
送電パッド２０は、１次側コア及びこれに巻回された送電用の１次側コイルを備え、電磁誘導によって受電システムの備える受電パッド４０に電力を送るための部材である。なお、送電パッド２０の構成については、後に詳述する。
The
一方、受電システムは、受電部材としての受電パッド４０、受電回路５０、ＤＣＤＣコンバータ５２、蓄電手段としてのメインバッテリ５４、及び制御装置５６を備えている。詳しくは、受電パッド４０は、２次側コア及びこれに巻回された受電用コイルとしての２次側コイルを備え、送電パッド２０から送られる電力を受けとるための部材である。受電パッド４０は、車両１０の下部（床面の外側）に配置されている。なお、受電パッド４０の構成については、後に詳述する。
On the other hand, the power receiving system includes a
受電パッド４０によって受けとられた電力は、受電回路５０に供給される。受電回路５０は、受電パッド４０によって受けとられた電力が入力される共振回路と、共振回路から出力される高周波の交流電流を直流電流に変換する整流回路と、整流回路の出力電圧を所定に変換してメインバッテリ５４に印加する電力変換回路とを備えている。受電回路５０やメインバッテリ５４の出力電圧は、ＤＣＤＣコンバータ５２によって降圧されて車載補機５８や補機バッテリ６０に印加される。
The power received by the power receiving
なお、メインバッテリ５４は、その端子電圧が例えば百Ｖ以上となるものであり、具体的には例えば、ニッケル水素２次電池やリチウムイオン２次電池である。また、補機バッテリ６０は、その端子電圧がメインバッテリ５４の端子電圧よりも十分に低いものであり、具体的には例えば、鉛蓄電池である。さらに、車両１０には、受電システムの他に、メインバッテリ５４の直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ６２及びインバータ６２から出力された交流電力によって回転駆動される車載主機としてのモータジェネレータ６４が備えられている。
The main battery 54 has a terminal voltage of, for example, 100 V or more, and is specifically a nickel metal hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery. The
制御装置５６は、モータジェネレータ６４の駆動制御を行うべくインバータ６２を操作したり、車載補機５８や補機バッテリ６０に電力を供給すべくＤＣＤＣコンバータ５２を操作したりする。また、制御装置５６は、車両を給電対象とした充電処理の実行を受電回路５０に指示する。これにより、受電回路５０は、受電回路５０及び送電回路３０のそれぞれに備えられる無線通信用のインターフェースによってこれら回路同士で情報のやりとりを行いながら車両１０を充電すべく動作する。
The
続いて、図２を用いて、本実施形態にかかる送電パッド２０及び受電パッド４０について詳述する。ここで、図２は、送電パッド２０及び受電パッド４０の構成部材の斜視図である。
Next, the
図示されるように、送電パッド２０は、１次側コア２１と、１次側コア２１に巻回された１次側コイル２２とを備え、扁平形状をなしている。詳しくは、１次側コア２１は、矩形板状であってかつ互いに離間した一対の１次側離間部２１ａと、これら１次側離間部２１ａ同士を連結する長方形板状の１次側連結部２１ｂとが一体形成されてなる部材である。一対の１次側離間部２１ａのそれぞれは、板面（平面）と、周縁部２１ｃとを有している。これら１次側離間部２１ａのそれぞれの有する一対の板面のうち受電パッド４０側とは反対側に１次側連結部２１ｂが連結されている。また、これら１次側離間部２１ａのそれぞれの周縁部２１ｃには、１次側コイル２２が複数周巻回されている。なお、本実施形態では、１次側コア２１として、フェライトを用いている。
As illustrated, the
一方、受電パッド４０は、２次側コア４１と、２次側コア４１に巻回された２次側コイル４２とを備え、扁平形状をなしている。詳しくは、２次側コア４１は、矩形板状であってかつ互いに離間した一対の２次側離間部４１ａと、これら２次側離間部４１ａ同士を連結する長方形板状の２次側連結部４１ｂとが一体形成されてなる部材である。一対の２次側離間部４１ａのそれぞれは、板面（平面）と、周縁部４１ｃとを有している。これら２次側離間部４１ａのそれぞれの有する一対の板面のうち送電パッド２０側とは反対側に２次側連結部４１ｂが連結されている。また、これら２次側離間部４１ａのそれぞれの周縁部４１ｃには、２次側コイル４２が複数周巻回されている。なお、本実施形態では、２次側コア４１として、１次側コア２１と同様にフェライトを用いている。
On the other hand, the
１次側コア２１及び２次側コア４１は、非接触給電が行われる場合において、１次側離間部２１ａの板面及び２次側離間部４１ａの板面同士が対向してかつ平行となるように配置されている。
When the non-contact power feeding is performed, the
ここで、図２には、１次側コイル２２に流れる電流Ｉ１の流通方向及び２次側コイル４２に流れる電流Ｉ２の流通方向の一例を矢印にて示している。１次側コイル２２に高周波電流が流れると、１次側コイル２２の内部に磁界が生じることで、図中破線の矢印にて示すように、一対の１次側離間部２１ａのうち一方の板面側からこれに対向する２次側離間部４１ａの板面側に磁束が流入し、２次側コイル４２に誘導電流が流れる。このため、２次側コイル４２の内部に磁界が生じ、一対の２次側離間部４１ａのうち他方の板面側からこれに対向する１次側離間部２１ａの板面側に磁束が流入する。これにより、１次側コア２１及び２次側コア４１間を循環する主磁束が形成されることとなる。そして、これにより、１次側コイル２２から２次側コイル４２へと非接触で電力が供給されることとなる。
Here, in FIG. 2, an example of the flow direction of the current I1 flowing through the
続いて、図３〜図７を用いて、送電システムに備えられる本実施形態にかかる金属物体検知装置について説明する。 Then, the metal object detection apparatus concerning this embodiment with which a power transmission system is equipped is demonstrated using FIGS.
図３に、金属物体検知装置の回路図を示す。 FIG. 3 shows a circuit diagram of the metal object detection device.
図示されるように、金属物体検知装置は、発振回路７０、検出回路８０及び出力回路８２を備えている。本実施形態において、発振回路７０は、コルピッツ型発振回路であり、反転増幅回路７１、抵抗体７２、第１のコンデンサ７３ａ、第２のコンデンサ７３ｂ及び複数の検知コイルＬｉｊ（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜３）を備えている。詳しくは、反転増幅回路７１の出力端子は、抵抗体７２の一端に接続され、抵抗体７２の他端は、第１のスイッチ７４ａを介して複数の検知コイルＬｉｊのそれぞれの一端に接続されている。複数の検知コイルＬｉｊのそれぞれの他端は、第２のスイッチ７４ｂを介して反転増幅回路７１の反転入力端子側に接続されている。第１のスイッチ７４ａ及び第２のスイッチ７４ｂは、切替回路７５によって操作されることで、複数の検知コイルＬｉｊのうちいずれか１つを抵抗体７２の他端及び反転増幅回路７１の反転入力端子側の間に接続する。
As illustrated, the metal object detection device includes an
抵抗体７２の他端と第１のスイッチ７４ａとの間は、第１のコンデンサ７３ａを介して接地されている。また、反転増幅回路７１の反転入力端子側と第２のスイッチ７４ｂとの間は、第２のコンデンサ７３ｂを介して接地されている。
The other end of the
なお、本実施形態において、発振回路７０が供給手段に相当する。また、第１のスイッチ７４ａ及び第２のスイッチ７４ｂが接続手段を構成する。
In the present embodiment, the
ちなみに、図中、第１のコンデンサ７３ａのキャパシタンスを「Ｃ１」にて示し、第２のコンデンサ７３ｂのキャパシタンスを「Ｃ２」にて示している。また、本実施形態では、検知コイルＬｉｊのそれぞれは、互いに同一仕様（形状や材質等）のコイルを用いている。
Incidentally, in the figure, the capacitance of the
こうした構成によれば、発振回路７０の発振周波数ｆｄは、検知コイルＬｉｊのそれぞれのインダクタンスを「Ｌ」とすると、以下の式（ｅｑ１）によって表される。
According to such a configuration, the oscillation frequency fd of the
また、本実施形態において、検知コイルＬｉｊとしては、例えば、フレキシブル基板上にパターン形成されているものを用いることができる。さらに、送電パッド２０は、実際には、１次側コイル２２の上方に検知コイルＬｉｊが配置されてかつ、１次側コア２１、１次側コイル２２及び検知コイルＬｉｊが樹脂モールドされているものとする。すなわち、検知コイルＬｉｊは、送電パッド２０内に埋設されている。なお、受電パッド４０は、送電パッド２０と同様に、２次側コア４１及び２次側コイル４２が樹脂モールドされているものとする。
In the present embodiment, as the detection coil Lij, for example, a pattern formed on a flexible substrate can be used. Further, the
続いて、図４を用いて、本実施形態にかかる検知コイルＬｉｊについて説明する。 Then, the detection coil Lij concerning this embodiment is demonstrated using FIG.
図示されるように、検知コイルＬｉｊは、送電パッド２０上に存在する異物としての金属物体を検知対象とし、本実施形態では、８の字型コイルである。詳しくは、検知コイルＬｉｊは、１次側コイル２２及び２次側コイル４２間を循環する主磁束が検知コイルＬｉｊを通過する場合、所定方向に誘導電流が流れる部分と、上記所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分とからなる。より詳しくは、検知コイルＬｉｊは、これら２つの部分として、互いに平行でかつ離間した第１の軸線Ｐ１及び第２の軸線Ｐ２のうち第１の軸線Ｐ１を中心として規定方向に巻かれた第１の巻線部Ｌａｉｊと、第２の軸線Ｐ２を中心として第１の巻線部Ｌａｉｊとは逆方向に巻かれた第２の巻線部Ｌｂｉｊとの直列接続体を備えている。ここで、第１の巻線部Ｌａｉｊ及び第２の巻線部Ｌｂｉｊは、第１の軸線Ｐ１及び第２の軸線Ｐ２と直交する単一の平面上に形成されている。すなわち、検知コイルＬｉｊは、第１の巻線部Ｌａｉｊ及び第２の巻線部Ｌｂｉｊの直列接続体の両端を巻き始め及び巻き終わりとする平面コイルである。
As shown in the drawing, the detection coil Lij is a metal object as a foreign object existing on the
図５に、送電パッド２０内における複数の検知コイルＬｉｊの配置態様を示す。
FIG. 5 shows an arrangement mode of the plurality of detection coils Lij in the
図示されるように、検知コイルＬｉｊは、１次側コイル２２及び２次側コイル４２のうち少なくとも一方によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知可能なように配置されている。本実施形態では、検知コイルＬｉｊは、コイルが形成される平面と送電パッド２０の板面（１次側離間部２１ａの板面）とが平行となるように整列配置されている。ちなみに、検知コイルＬｉｊの配置について、１次側コイル２２及び２次側コイル４２のうち少なくとも一方によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知可能なようにとしたのは、これらコイル２２，４２間を循環する主磁束に加えて、これらコイル２２，４２のうち一方からの漏洩磁束が存在することによる。
As illustrated, the detection coil Lij is arranged so as to be able to detect a metal object existing in a path of magnetic flux generated by at least one of the
ここで、本実施形態において、上記発振周波数ｆｄは、送電パッド２０上に物体がない状況下において設定されている。このため、送電パッド２０上に金属物体が存在し、金属物体が検知コイルＬｉｊに接近すると、電磁誘導によって渦電流損が生じる。これにより、検知コイルＬｉｊの抵抗の増加及びインダクタンスの増減によって検知コイルＬｉｊのインピーダンスが減少し、発振回路７０の出力電圧Ｖｏｕｔが小さくなる。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔによれば、送電パッド２０上の金属物体を検知することができる。
Here, in the present embodiment, the oscillation frequency fd is set in a situation where there is no object on the
なお、検知コイルＬｉｊを発振回路７０の構成要素として送電パッド２０上の金属物体を検知する構成は、金属物体の検知精度を高めるために採用した。つまり、送電パッド２０上の金属物体が小さいと、検知コイルＬｉｊのインピーダンスの変化が小さくなる。ここで、発振回路７０のゲインを調整することで、インピーダンスの変化による感度を良くすることができるため、金属物体の検知精度を高めることができる。
In addition, the structure which detects the metal object on the
図６に、本実施形態にかかる金属物体検知処理の手順を示す。この処理は、発振回路７０の電源がオンされたことをトリガとして、検出回路８０によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、検出回路８０が処理手段及び検出手段に相当する。
FIG. 6 shows a procedure of metal object detection processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、発振回路７０の構成要素としての検知コイルＬｉｊを選択する。この処理は、第１のスイッチ７４ａ及び第２のスイッチ７４ｂを操作を切替回路７５に指示することによって行われる。この処理によれば、処理周期毎に、発振回路７０を構成する検知コイルが順次切り替えられる。
In this series of processing, first, in step S10, the detection coil Lij as a component of the
続くステップＳ１２では、発振回路７０の出力電圧Ｖｏｕｔの直近の極大値Ｖｍａｘ（波高値ともいう）が上限電圧Ｖα（＞０）未満であるとの条件、及び出力電圧Ｖｏｕｔの直近の極小値Ｖｍｉｎが上限電圧Ｖαよりも低い下限電圧Ｖβ（＞０）未満であるとの条件の論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、送電パッド２０上に金属物体が存在するか否かを判断するための処理である。つまり、図７に示すように、送電パッド２０上に金属物体が存在すると、発振回路７０の出力電圧Ｖｏｕｔの振幅が小さくなることで、出力電圧の極大値Ｖｍａｘが上限電圧Ｖα未満となったり、出力電圧の極小値Ｖｍｉｎが下限電圧Ｖβを超えたりする。
In the subsequent step S12, the condition that the immediate maximum value Vmax (also referred to as peak value) of the output voltage Vout of the
先の図６の説明に戻り、ステップＳ１２において肯定判断された場合には、送電パッド２０上に金属物体が存在すると判断し、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、先の図３に示す出力回路８２に対して、送電パッド２０から受電パッド４０への電力供給の停止と、金属物体が存在する旨のユーザに対する報知とを指示する。これにより、出力回路８２は、送電パッド２０から受電パッド４０への電力供給の停止を送電回路３０に指示することとなる。また、金属物体が存在する旨が何らかの報知手段によってユーザに報知されることとなる。
Returning to the description of FIG. 6 above, if an affirmative determination is made in step S12, it is determined that a metal object is present on the
ちなみに、金属物体が存在すると判断された場合、その後、送電パッド２０上から金属物体が除去されたと判断されるまで、出力回路８２に対する給電の停止指示や報知指示が継続される。
Incidentally, when it is determined that a metal object is present, thereafter, the power supply stop instruction and the notification instruction to the
なお、上記ステップＳ１２において否定判断された場合や、ステップＳ１４の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 If a negative determination is made in step S12, or if the process in step S14 is completed, this series of processes is temporarily terminated.
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
（１）第１の軸線Ｐ１を中心として規定方向に巻かれた第１の巻線部Ｌａｉｊと、第２の軸線Ｐ２を中心として上記規定方向とは逆方向に巻かれた第２の巻線部Ｌｂｉｊとの直列接続体として検知コイルＬｉｊを構成した。このため、１次側コイル２２及び２次側コイル４２間を循環する主磁束によって検知コイルＬｉｊに電流が流れることを抑制することができ、金属物体検知装置の信頼性が低下する事態を回避したり、１次側コイル２２から２次側コイル４２への電力伝送効率の低下を抑制したりすることができる。さらに、非接触給電中においても、金属物体検知処理によって送電パッド２０上の金属物体を検知することもできる。
(1) A first winding portion Laij wound in a prescribed direction around the first axis P1, and a second winding wound around the second axis P2 in a direction opposite to the prescribed direction The detection coil Lij was configured as a serial connection body with the part Lbij. For this reason, it can suppress that an electric current flows into the detection coil Lij by the main magnetic flux which circulates between the
特に、本実施形態では、第１の巻線部Ｌａｉｊ及び第２の巻線部Ｌｂｉｊを、送電パッド２０の表面のうち受電パッド４０と対向する面と平行な単一の平面上に形成した。すなわち、非接触給電が行われる場合において、第１の巻線部Ｌａｉｊを通過する主磁束と第２の巻線部Ｌｂｉｊとを通過する主磁束とが等しくなるように検知コイルＬｉｊを配置した。このため、１次側コイル２２及び２次側コイル４２間を循環する主磁束によって検知コイルＬｉｊに電流が流れることを抑制する効果を大きくすることができる。
In particular, in the present embodiment, the first winding portion Laij and the second winding portion Lbij are formed on a single plane parallel to the surface of the
（２）第１のスイッチ７４ａ及び第２のスイッチ７４ｂの操作によって発振回路７０を構成する検知コイルＬｉｊを検出回路８０の処理周期毎に順次変更した。このため、例えば、検知コイルＬｉｊのそれぞれに対応して発振回路７０及び検出回路８０を備える構成と比較して、検知コイルＬｉｊのインピーダンスの変化を検出するために要求される発振回路７０及び検出回路８０の数を減らすことができる。
(2) The detection coil Lij constituting the
（３）出力電圧Ｖｏｕｔの振幅に基づく金属物体検知処理を行った。このため、金属物体を適切に検知することができる。 (3) A metal object detection process based on the amplitude of the output voltage Vout was performed. For this reason, a metal object can be detected appropriately.
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、金属物体検知処理の手法を変更する。 In this embodiment, the method of metal object detection processing is changed.
図８に、本実施形態にかかる金属物体検知処理の手順を示す。この処理は、発振回路７０の電源がオンされたことをトリガとして、検出回路８０によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図８において、先の図６に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
FIG. 8 shows a procedure of metal object detection processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、ステップＳ１０の処理の完了後、ステップＳ１２ａに進み、発振回路７０の出力電圧Ｖｏｕｔの周波数ｆｒ及び発振周波数ｆｄの差の絶対値が規定値Δを超えたか否かを判断する。この処理は、先の図６のステップＳ１２の処理と同様に、送電パッド２０上に金属物体が存在するか否かを判断するための処理である。つまり、送電パッド２０上に金属物体が存在し、金属物体が検知コイルＬｉｊに接近すると、検知コイルＬｉｊの抵抗が増加してかつ検知コイルＬｉｊのインダクタンスが増減する。これにより、発振回路７０の実際の発振周波数が当初の発振周波数ｆｄからずれることとなる。ここで、図９に、インダクタンスの増大によって発振周波数が低下する様子を示す。なお、出力電圧Ｖｏｕｔの周波数ｆｒは、例えば、周波数カウンタによって検出すればよい。
In this series of processes, after the process of step S10 is completed, the process proceeds to step S12a, and it is determined whether or not the absolute value of the difference between the frequency fr of the output voltage Vout of the
ステップＳ１２ａにおいて肯定判断された場合には、送電パッド２０上に金属物体が存在すると判断し、ステップＳ１４に進む。
When an affirmative determination is made in step S12a, it is determined that a metal object is present on the
なお、上記ステップＳ１２ａにおいて否定判断された場合や、ステップＳ１４の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 If a negative determination is made in step S12a, or if the process in step S14 is completed, this series of processes is temporarily terminated.
以上説明した本実施形態によっても、上記第１の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。 Also according to the present embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、金属物体検知装置の構成を変更する。 In the present embodiment, the configuration of the metal object detection device is changed.
図１０に、本実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図を示す。なお、図１０において、先の図３に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。 FIG. 10 is a circuit diagram of the metal object detection device according to the present embodiment. In FIG. 10, the same members as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、発振回路７０の出力電圧Ｖｏｕｔは、フィルタ回路８４に入力される。本実施形態では、フィルタ回路８４として、抵抗体及びコンデンサからなるハイパスフィルタを用いている。フィルタ回路８４の出力信号は、検出回路８０に取り込まれる。
As illustrated, the output voltage Vout of the
次に、図１１を用いて、フィルタ回路８４を備える技術的意義について説明する。
Next, the technical significance of including the
図示されるように、発振回路７０の出力電圧Ｖｏｕｔには、破線にて示すように、非接触給電の使用周波数成分が重畳することがある。この場合、出力電圧Ｖｏｕｔの波形に歪みが生じることから、金属物体の検知精度が低下する懸念がある。こうした問題を回避すべく、フィルタ回路８４を備えることとした。
As illustrated, the output voltage Vout of the
以上説明した本実施形態によれば、使用周波数の影響を出力電圧Ｖｏｕｔから除去することができる。 According to the present embodiment described above, the influence of the operating frequency can be removed from the output voltage Vout.
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、検知コイルＬｉｊの形状を変更する。詳しくは、図１２に示すように、検知コイルＬｉｊを構成する第１の巻線部Ｌｃｉｊ及び第２の巻線部Ｌｄｉｊのそれぞれを、第１の軸線Ｐ１及び第２の軸線Ｐ２方向からこれら巻線部Ｌｃｉｊ，Ｌｄｉｊを見た場合にこれら巻線部Ｌｃｉｊ，Ｌｄｉｊのそれぞれが渦巻き状となるように形成する。こうした形状は、送電パッド２０上の金属物体の検知精度のばらつきを抑制するためになされたものである。
In the present embodiment, the shape of the detection coil Lij is changed. Specifically, as shown in FIG. 12, the first winding portion Lcij and the second winding portion Ldij constituting the detection coil Lij are respectively wound from the direction of the first axis P1 and the second axis P2. When the line portions Lcij and Ldij are viewed, each of the winding portions Lcij and Ldij is formed to be spiral. Such a shape is made to suppress variation in detection accuracy of the metal object on the
つまり、検知コイルＬｉｊを構成する導線から離れるほど、導線に流れる電流よって形成される電磁界が弱まる。このため、送電パッド２０の板面の正面視において、検知コイルＬｉｊの外形によって区画される領域に含まれるように金属物体が存在したとしても、上記領域における金属物体の位置によっては、検知コイルＬｉｊのインピーダンスの変化量が異なることがある。この場合、出力電圧Ｖｏｕｔに基づく金属物体の検知精度にばらつきが生じる懸念がある。こうした問題を回避すべく、第１の巻線部Ｌｃｉｊ及び第２の巻線部Ｌｄｉｊのそれぞれを渦巻き状とすることで、送電パッド２０の板面の正面視において検知コイルＬｉｊの外形によって区画される領域における電磁界を極力均等にする。これにより、金属物体が検知コイルＬｉｊに接近した場合における検知コイルＬｉｊのインピーダンスの変化量のばらつきを抑制することができ、ひいては金属物体の検知精度のばらつきを抑制することができる。
That is, the farther away from the conducting wire that constitutes the detection coil Lij, the weaker the electromagnetic field formed by the current flowing through the conducting wire. For this reason, in the front view of the plate surface of the
さらに、本実施形態では、図１２に示したように、第１の巻線部Ｌｃｉｊ及び第２の巻線部Ｌｄｉｊのそれぞれの外形を、第１の軸線Ｐ１及び第２の軸線Ｐ２方向からこれら巻線部Ｌｃｉｊ，Ｌｄｉｊを見た場合に、これら一対の軸線Ｐ１，Ｐ２間の中心Ｏを通ってかつこれら一対の軸線Ｐ１，Ｐ２に平行な平面Ｓに対して対称な矩形形状に形成する。これにより、図１３に示すように、送電パッド２０内に検知コイルＬｉｊを整列配置する場合、隣接する検知コイルの隙間を小さくすることができる。こうした構成によっても、送電パッド２０上における金属物体の検知精度のばらつきを抑制することができる。なお、図１３は、先の図５に対応している。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the outer shapes of the first winding portion Lcij and the second winding portion Ldij are respectively determined from the directions of the first axis P1 and the second axis P2. When the winding portions Lcij and Ldij are viewed, they are formed in a rectangular shape symmetrical with respect to a plane S passing through the center O between the pair of axes P1 and P2 and parallel to the pair of axes P1 and P2. Accordingly, as shown in FIG. 13, when the detection coils Lij are arranged in the
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・「検知コイル」の形状としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、図１４に示すように、第１の巻線部Ｌｅｉｊ及び第２の巻線部Ｌｆｉｊのそれぞれの外形を矩形形状としてもよい。また、例えば、図１５に示すように、第１の巻線部Ｌｇｉｊ及び第２の巻線部Ｌｈｉｊのそれぞれの外形を正六角形形状としてもよい。これらの場合であっても、隣接する検知コイルの隙間を小さくすることができることから、送電パッド２０上における金属物体の検知精度のばらつきを抑制することができる。なお、図１６に、先の図１５に示した検知コイルの送電パッド２０内における配置態様の一例を示す。ここで、図１６は、先の図５に対応している。
The shape of the “detection coil” is not limited to that illustrated in the first embodiment. For example, as shown in FIG. 14, the outer shapes of the first winding portion Leij and the second winding portion Lfij may be rectangular. Further, for example, as shown in FIG. 15, the outer shape of each of the first winding portion Lgij and the second winding portion Lhij may be a regular hexagonal shape. Even in these cases, the gap between adjacent detection coils can be reduced, so that variations in the detection accuracy of the metal object on the
また、「検知コイル」としては、第１の巻線部及び第２の巻線部同士で形状が同一のものに限らず、相違していてもよい。この場合であっても、第１の巻線部と第２の巻線部とで巻方向が互いに逆であることから、１次側コイル２２及び２次側コイル４２間を循環する主磁束が検知コイルを通過することによって検知コイルに流れる電流を抑制することはできる。
Further, the “detection coil” is not limited to the same shape in the first winding portion and the second winding portion, but may be different. Even in this case, since the winding directions of the first winding portion and the second winding portion are opposite to each other, the main magnetic flux circulating between the
さらに、「検知コイル」としては、第１の巻線部及び第２の巻線部の直列接続体の両端が検知コイルの巻き始め及び巻き終わりとなるものに限らない。例えば、上記直列接続体の両端のうち少なくとも一方に更に巻線部が直列接続されるものであってもよい。この場合であっても、上記直列接続体の部分が存在することで、主磁束が検知コイルを通過することによって検知コイルに流れる電流の抑制効果を得ることはできる。 Furthermore, the “detection coil” is not limited to one in which both ends of the series connection body of the first winding portion and the second winding portion become the start and end of winding of the detection coil. For example, a winding part may be further connected in series to at least one of both ends of the series connection body. Even in this case, it is possible to obtain the effect of suppressing the current flowing through the detection coil when the main magnetic flux passes through the detection coil due to the presence of the serially connected body portion.
加えて、「検知コイル」としては、第１の巻線部及び第２の巻線部が離間部２１ａ，４１ａの平面と平行な単一の平面上に形成されているものに限らない。例えば、これら巻線部が離間部２１ａ，４１ａの平面と平行でない単一の平面上に形成されてなるものであってもよい。この場合であっても、主磁束が検知コイルを通過することによって検知コイルに流れる電流を抑制することはできる。
In addition, the “detection coil” is not limited to one in which the first winding portion and the second winding portion are formed on a single plane parallel to the planes of the
加えて、「検知コイル」としては、第１の巻線部及び第２の巻線部の直列接続体を備えるものに限らず、例えば図１７に示す８の字型コイルであってもよい。この場合であっても、主磁束が検知コイルを通過する場合、所定方向に誘導電流が流れる部分と上記所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分とを検知コイルＬｉｊが備えることから、主磁束によって検知コイルＬｉｊに電流が流れることを抑制することができる。 In addition, the “detection coil” is not limited to a series connection body of the first winding portion and the second winding portion, and may be, for example, an 8-shaped coil shown in FIG. Even in this case, when the main magnetic flux passes through the detection coil, the detection coil Lij includes a portion where the induced current flows in a predetermined direction and a portion where the induced current flows in a direction opposite to the predetermined direction. It can suppress that an electric current flows into detection coil Lij by magnetic flux.
加えて、「検知コイル」としては、平面コイルに限らない。例えば、図１８に示すように、多層基板にパターン形成されたコイルであってもよい。ここで、図１８には、４つの基板ＣＢ１〜ＣＢ４にパターン形成された検知コイルを例示している。なお、図１８の左側には、４つの基板ＣＢ１〜ＣＢ４のそれぞれの正面図を示し、右側には、これら基板ＣＢ１〜ＣＢ４の断面図を示している。また、図１８では、各基板間の絶縁層の図示を省略している。 In addition, the “detection coil” is not limited to a planar coil. For example, as shown in FIG. 18, it may be a coil patterned on a multilayer substrate. Here, FIG. 18 illustrates a detection coil patterned on four substrates CB1 to CB4. Note that the left side of FIG. 18 shows a front view of each of the four substrates CB1 to CB4, and the right side shows a cross-sectional view of these substrates CB1 to CB4. Further, in FIG. 18, illustration of an insulating layer between the substrates is omitted.
図１８に示すように、第１〜第４の基板ＣＢ１〜ＣＢ４のそれぞれは、その板面の正面視において矩形形状をなしている。詳しくは、図１８（ａ）に示す第１の基板ＣＢ１には、第１の端子Ｔ１に接続された第１のコイル部Ｗ１がパターン形成され、また、第１のコイル部Ｗ１の両端のうち第１の端子Ｔ１とは反対側に接続された第１のスルーホールＳＨ１が形成されている。そして、図１８（ｂ）に示す第２の基板ＣＢ２には、第１のスルーホールＳＨ１を介して一端が第１のコイル部Ｗ１に接続された第２のコイル部Ｗ２がパターン形成されている。また、第２の基板ＣＢ２には、第２のコイル部Ｗ２の両端のうち第１のスルーホールＳＨ１側とは反対側に接続された第２のスルーホールＳＨ２が形成されている。 As shown in FIG. 18, each of the first to fourth substrates CB1 to CB4 has a rectangular shape in front view of the plate surface. Specifically, the first coil portion W1 connected to the first terminal T1 is patterned on the first substrate CB1 shown in FIG. 18A, and the first coil portion W1 is connected to both ends of the first coil portion W1. A first through hole SH1 connected to the side opposite to the first terminal T1 is formed. Then, on the second substrate CB2 shown in FIG. 18B, the second coil portion W2 having one end connected to the first coil portion W1 through the first through hole SH1 is patterned. . The second substrate CB2 is formed with a second through hole SH2 connected to the opposite side of the second coil portion W2 from the first through hole SH1 side.
そして、図１８（ｃ）に示す第３の基板ＣＢ３には、第２のスルーホールＳＨ２を介して一端が第２のコイル部Ｗ２に接続された第３のコイル部Ｗ３がパターン形成されている。また、第３の基板ＣＢ３には、第３のコイル部Ｗ３の両端のうち第２のスルーホールＳＨ２側とは反対側に接続された第３のスルーホールＳＨ３が形成されている。そして、図１８（ｄ）に示す第４の基板ＣＢ４には、第３のスルーホールＳＨ３を介して一端が第３のコイル部Ｗ３に接続された第４のコイル部Ｗ４がパターン形成されている。ここで、第４のコイル部Ｗ４の両端のうち第３のスルーホールＳＨ３側とは反対側には、第２の端子Ｔ２が接続されている。 Then, on the third substrate CB3 shown in FIG. 18C, the third coil part W3 having one end connected to the second coil part W2 through the second through hole SH2 is patterned. . Further, the third substrate CB3 is formed with a third through hole SH3 connected to the opposite side to the second through hole SH2 side of both ends of the third coil portion W3. Then, on the fourth substrate CB4 shown in FIG. 18D, the fourth coil portion W4 having one end connected to the third coil portion W3 through the third through hole SH3 is patterned. . Here, the second terminal T2 is connected to the opposite side of the both ends of the fourth coil portion W4 to the third through hole SH3 side.
こうした構成によれば、図１８（ｅ）に示すように、第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２のうち一方を巻き始めとし、他方を巻き終わりとする検知コイルＬｉｊが形成されることとなる。こうした検知コイルＬｉｊによれば、量産時に製造しやすいといったメリットが得られる。なお、図１８（ｅ）の左側は、第１〜第４の基板ＣＢ１〜ＣＢ４のうちいずれか１つの板面に、他の３つのそれぞれに形成されたパターンを投影した図である。 According to such a configuration, as shown in FIG. 18 (e), the detection coil Lij is formed in which one of the first terminal T1 and the second terminal T2 starts winding and the other ends. Become. According to such a detection coil Lij, there is an advantage that it is easy to manufacture during mass production. Note that the left side of FIG. 18E is a diagram in which patterns formed on the other three are projected onto any one of the first to fourth substrates CB1 to CB4.
加えて、「検知コイル」としては、図１９及び図２０に示すように、両面基板にパターン形成されたコイルであってもよい。ここで、図１９及び図２０には、第１面Ｓａ及び第１面Ｓａの裏面である第２面Ｓｂを有する両面基板ＣＢにパターン形成された８の字型の検知コイルを例示している。なお、図１９及び図２０の左側には、両面基板の正面図（第１面，第２面）を示し、右側には、両面基板の断面図を示している。また、図１９（ｂ），図２０（ｂ）は、両面基板ＣＢの第１面Ｓａに第２面Ｓｂに形成されたパターン等を投影した図である。 In addition, as shown in FIGS. 19 and 20, the “detection coil” may be a coil patterned on a double-sided board. Here, FIG. 19 and FIG. 20 illustrate an 8-shaped detection coil patterned on the double-sided substrate CB having the first surface Sa and the second surface Sb which is the back surface of the first surface Sa. . Note that the left side of FIGS. 19 and 20 shows a front view (first surface, second surface) of the double-sided board, and the right side shows a cross-sectional view of the double-sided board. FIGS. 19B and 20B are diagrams in which a pattern and the like formed on the second surface Sb are projected onto the first surface Sa of the double-sided substrate CB.
まず、図１９について説明すると、第１面Ｓａには、第１の端子Ｔａに接続された８の字型の第１のコイル部Ｗａがパターン形成されている。ここで、第１のコイル部Ｗａの両端のうち第１の端子Ｔａとは反対側は、第１のスルーホールＳＨａを介して第２面Ｓｂにパターン形成された８の字型の第２のコイル部Ｗｂの一端に接続されている。 First, FIG. 19 will be described. On the first surface Sa, an 8-shaped first coil portion Wa connected to the first terminal Ta is patterned. Here, of the both ends of the first coil portion Wa, the side opposite to the first terminal Ta is an 8-shaped second pattern patterned on the second surface Sb via the first through hole SHa. It is connected to one end of the coil part Wb.
第２のコイル部Ｗｂの両端のうち第１のスルーホールＳＨａ側とは反対側は、第２のスルーホールＳＨｂを介して第１面Ｓａにパターン形成された第３のコイル部Ｗｃの一端に接続されている。第３のコイル部Ｗｃは、第１面Ｓａにおいて第２のコイル部Ｗｂを跨ぐようにパターン形成されている。第３のコイル部Ｗｃの両端のうち第２のスルーホールＳＨｂとは反対側は、第３のスルーホールＳＨｃを介して第２面Ｓｂにパターン形成された第４のコイル部Ｗｄの一端に接続されている。 The opposite side of the both ends of the second coil portion Wb to the first through hole SHa side is connected to one end of the third coil portion Wc patterned on the first surface Sa via the second through hole SHb. It is connected. The third coil part Wc is patterned so as to straddle the second coil part Wb on the first surface Sa. The opposite end of the third coil portion Wc from the second through hole SHb is connected to one end of the fourth coil portion Wd patterned on the second surface Sb via the third through hole SHc. Has been.
第４のコイル部Ｗｄは、第２面Ｓｂにおいて第１のコイル部Ｗａを跨ぐようにパターン形成されている。そして、第４のコイル部Ｗｄの両端のうち第３のスルーホールＳＨｃとは反対側は、第４のスルーホールＳＨｄを介して第１面Ｓａにパターン形成された第５のコイル部Ｗｅの一端に接続されている。この第５のコイル部Ｗｅの両端のうち第４のスルーホールＳＨｄとは反対側は、第２の端子Ｔｂに接続されている。 The fourth coil portion Wd is patterned so as to straddle the first coil portion Wa on the second surface Sb. Then, one end of the fifth coil portion We patterned on the first surface Sa via the fourth through hole SHd is on the opposite side of the fourth coil portion Wd from the third through hole SHc. It is connected to the. The opposite side of the fifth coil portion We to the fourth through hole SHd is connected to the second terminal Tb.
続いて、図２０について説明すると、第１面Ｓａには、第１の端子Ｔａに接続された第１のコイル部Ｗａがパターン形成されている。ここで、第１のコイル部Ｗａの両端のうち第１の端子Ｔａとは反対側は、第１のスルーホールＳＨａを介して第２面Ｓｂにパターン形成された８の字型の第２のコイル部Ｗｂの一端に接続されている。 Next, with reference to FIG. 20, the first coil portion Wa connected to the first terminal Ta is patterned on the first surface Sa. Here, of the both ends of the first coil portion Wa, the side opposite to the first terminal Ta is an 8-shaped second pattern patterned on the second surface Sb via the first through hole SHa. It is connected to one end of the coil part Wb.
第２のコイル部Ｗｂの両端のうち第１のスルーホールＳＨａ側とは反対側は、第２のスルーホールＳＨｂを介して第１面Ｓａにパターン形成された第３のコイル部Ｗｃの一端に接続されている。第３のコイルＷｃの両端のうち第２のスルーホールＳＨｂ側とは反対側は、第２の端子Ｔｂが接続されている。 The opposite side of the both ends of the second coil portion Wb to the first through hole SHa side is connected to one end of the third coil portion Wc patterned on the first surface Sa via the second through hole SHb. It is connected. The second terminal Tb is connected to the opposite end of the third coil Wc to the second through hole SHb side.
以上説明した構成によっても、第１の端子Ｔａ及び第２の端子Ｔｂのうち一方を巻き始めとし、他方を巻き終わりとする検知コイルを形成することができる。 Even with the configuration described above, it is possible to form a detection coil in which one of the first terminal Ta and the second terminal Tb starts winding and the other ends.
・「検知コイル」の配置手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、送電パッド２０が車両１０の上方に配置される給電設備があるなら、受電パッド４０が車両の上部に設けられると考えられるため、受電パッド４０上に検知コイルを配置してもよい。この場合であっても、１次側コイル２２及び２次側コイル４２によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知コイルの検知対象とすることができる。また、例えば、送電パッド２０が車両１０の後方に配置される給電設備があるなら、受電パッド４０が車両１０の後部に設けられると考えられるため、送電パッド２０及び受電パッド４０のうち少なくとも一方の上に検知コイルを配置してもよい。この場合であっても、送電パッド２０上や受電パッド４０上に金属物体が付着するおそれがあると考えられることから、本発明の適用が有効である。
The arrangement method of the “detection coil” is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, if there is a power feeding facility in which the
・「検知コイル」の配置数としては、非接触給電によって金属物体が加熱されるエリアをカバーできてかつ、金属物体による検知コイルのインピーダンス変化が金属物体の検知精度を満足する検知コイルのサイズであれば、複数に限らず、１つであってもよい。 ・ The number of “detection coils” should be the size of the detection coil that can cover the area where the metal object is heated by non-contact power feeding and the impedance change of the detection coil by the metal object satisfies the detection accuracy of the metal object. If there is, it is not limited to a plurality and may be one.
・「接続手段」としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、複数の検知コイルＬｉｊのうち一部であってかつ２以上の検知コイルを発振回路７０の構成要素として順次選択するものであってもよい。この場合であっても、発振回路７０及び検出回路８０の数を減らすことはできる。なお、上記構成の場合、検知コイルの選択数によって発振回路７０の発振条件が変化することから、検知コイルの選択数に応じて発振回路７０を構成するコンデンサの静電容量を変更可能な構成を備えればよい。
The “connecting means” is not limited to that exemplified in the first embodiment. For example, a part of the plurality of detection coils Lij and two or more detection coils may be sequentially selected as components of the
・「供給手段」としての発振回路は、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、ハートレー型発振回路であってもよい。この場合、例えば、ハートレー型発振回路を構成する一対のコイルのうちいずれかを検知コイルとすればよい。 The oscillation circuit as the “supplying unit” is not limited to the one exemplified in the first embodiment. For example, a Hartley oscillation circuit may be used. In this case, for example, one of a pair of coils constituting the Hartley oscillation circuit may be used as the detection coil.
また、「供給手段」としては、発振回路に限らず、例えば、所定の振幅を有する交流電流を出力する電源であってもよい。この場合、電源から出力される交流電流に対する検知コイルの両端の電位差（以下、端子間電圧）の基準位相差から実際の位相差がずれると判断された場合、送電パッド２０上に金属物体が存在すると判断すればよい。この手法は、金属物体の接近による検知コイルのインピーダンスの減少によって、電源から出力される交流電流に対する端子間電圧の位相が変化することを用いたものである。
Further, the “supplying unit” is not limited to the oscillation circuit, and may be a power source that outputs an alternating current having a predetermined amplitude, for example. In this case, when it is determined that the actual phase difference is deviated from the reference phase difference of the potential difference (hereinafter referred to as terminal voltage) between both ends of the detection coil with respect to the alternating current output from the power source, there is a metal object on the
・上記第1の実施形態の図６の処理や、上記第２の実施形態の図８の処理を、金属物体検知装置が正常に動作するか否かを判断する初期動作確認ルーチンとしても用いることができる。つまり、図６のステップＳ１２や図８のステップＳ１２ａにおいて肯定判断される状況は、送電パッド２０上に金属異物が存在する状況でもあり、また、金属物体検知装置を構成する検知コイルや回路等が異常である状況であるとも考えられる。
The process of FIG. 6 of the first embodiment and the process of FIG. 8 of the second embodiment are also used as an initial operation confirmation routine for determining whether or not the metal object detection device operates normally. Can do. That is, the situation in which an affirmative determination is made in step S12 in FIG. 6 or step S12a in FIG. 8 is a situation in which a metal foreign object exists on the
・発振回路７０の発振周波数ｆｄを、非接触給電の使用周波数ｆｅよりも低くなるように設定してもよい。
The oscillation frequency fd of the
・「１次側コイル」及び「２次側コイル」としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らず、例えば、渦巻き状の円形平面コイルであってもよい。 The “primary coil” and the “secondary coil” are not limited to those exemplified in the first embodiment, and may be, for example, a spiral circular planar coil.
・上記第１の実施形態において、発振回路７０や、検出回路８０、出力回路８２を送電パッド２０に埋設してもよい。
In the first embodiment, the
・「フィルタ手段」としては、ハイパスフィルタに限らず、バンドパスフィルタであってもよい。また、「フィルタ手段」としては、アナログフィルタに限らず、デジタルフィルタであってもよい。 The “filter means” is not limited to a high-pass filter, and may be a band-pass filter. The “filter means” is not limited to an analog filter, and may be a digital filter.
・上記第１の実施形態の図６のステップＳ１２において、出力電圧Ｖｏｕｔの直近の極大値Ｖｍａｘに関する条件、又は出力電圧Ｖｏｕｔの直近の極小値Ｖｍｉｎに関する条件のいずれかを除去してもよい。 In step S12 of FIG. 6 of the first embodiment, either the condition relating to the immediate maximum value Vmax of the output voltage Vout or the condition relating to the immediate minimum value Vmin of the output voltage Vout may be removed.
・上記第１の実施形態の図６のステップＳ１４では、電力供給の停止を指示したがこれに限らず、給電電力の低下を指示してもよい。 In step S14 of FIG. 6 of the first embodiment, the stop of power supply is instructed. However, the present invention is not limited to this, and a decrease in power supply power may be instructed.
２２…１次側コイル、４２…２次側コイル、７０…発振回路、８０…検出回路、Ｌｉｊ…検知コイル、Ｌａｉｊ…第１の巻線部、Ｌｂｉｊ…第２の巻線部。 22 ... primary coil, 42 ... secondary coil, 70 ... oscillation circuit, 80 ... detection circuit, Lij ... detection coil, Laij ... first winding part, Lbij ... second winding part.
Claims (12)
前記非接触で電力授受が行われる場合において、前記１次側コイル及び前記２次側コイルのうち少なくとも一方によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知対象とする検知コイル（Ｌｉｊ）と、
前記検知コイルに交流電力を供給する供給手段（７０）と、
前記供給手段によって交流電力が供給される場合における前記検知コイルのインピーダンスの変化に基づき、前記金属物体を検知する処理を行う処理手段（８０）と、
を備え、
前記検知コイルは、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間を循環する主磁束が該検知コイルを通過する場合、所定方向に誘導電流が流れる部分と、前記所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分とを備えることを特徴とする金属物体検知装置。 It is applied to a non-contact power feeding device that transfers power in a contactless manner between the primary coil (22) and the secondary coil (42),
A detection coil (Lij) for detecting a metal object present in a path of magnetic flux generated by at least one of the primary side coil and the secondary side coil when power is exchanged without contact; ,
Supply means (70) for supplying AC power to the detection coil;
Processing means (80) for performing processing for detecting the metal object based on a change in impedance of the detection coil when AC power is supplied by the supply means;
With
When the main magnetic flux circulating between the primary side coil and the secondary side coil passes through the detection coil, the detection coil is induced in a direction opposite to the predetermined direction and a portion where an induced current flows in a predetermined direction. A metal object detection device comprising a portion through which a current flows.
前記所定方向に誘導電流が流れる部分及び該所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分は、前記１次側コイル及び前記２次側コイル同士が対向する方向と直交する単一の平面上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属物体検知装置。 The non-contact power feeding device is configured such that the primary side coil and the secondary side coil are opposed to each other when the non-contact power is transferred.
The portion where the induced current flows in the predetermined direction and the portion where the induced current flows in the direction opposite to the predetermined direction are on a single plane orthogonal to the direction in which the primary side coil and the secondary side coil face each other. The metal object detection device according to claim 1, wherein the metal object detection device is formed.
前記供給手段と、複数の前記検知コイルのうち一部であってかつ少なくとも１つとを選択的に接続する接続手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。 The detection coil is plural,
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a connection unit that selectively connects at least one of the supply unit and at least one of the plurality of detection coils. 5. Metal object detection device.
前記発振回路の出力電圧を検出する検出手段（８０）を更に備え、
前記処理手段は、前記検出手段によって検出された出力電圧の振幅に基づき、前記検知する処理を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。 The supply means is an oscillation circuit including the detection coil as a component;
A detector (80) for detecting an output voltage of the oscillation circuit;
The metal object detection device according to claim 1, wherein the processing unit performs the detection process based on an amplitude of an output voltage detected by the detection unit.
前記発振回路の出力電圧を検出する検出手段（８０）を更に備え、
前記処理手段は、前記検出手段によって検出された出力電圧の周波数に基づき、前記検知する処理を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。 The supply means is an oscillation circuit having the detection coil as a component;
A detector (80) for detecting an output voltage of the oscillation circuit;
The metal object detection device according to claim 1, wherein the processing unit performs the detection process based on a frequency of an output voltage detected by the detection unit.
前記処理手段は、前記フィルタ手段によって前記影響が除去された前記検出手段の検出値に基づき、前記検知する処理を行うことを特徴とする請求項９又は１０記載の金属物体検知装置。 A filter means (84) for removing the influence of the frequency of the voltage applied to the primary side coil from the detection value of the detection means when power is exchanged without contact;
11. The metal object detection device according to claim 9, wherein the processing unit performs the detection process based on a detection value of the detection unit from which the influence is removed by the filter unit.
前記１次側コイルが巻回された１次側コア（２１）と、
前記２次側コイルが巻回された２次側コア（４１）と、
を更に備え、
前記１次側コア及び前記２次側コアのそれぞれは、
互いに平行な平面を有してかつ互いに離間した一対の離間部（２１ａ，４１ａ）と、
これら離間部同士を連結する連結部（２１ｂ，４１ｂ）と、
を備え、
前記非接触給電装置は、前記非接触で電力授受が行われる場合において前記１次側コアの備える前記離間部（２１ａ）の平面及び前記２次側コアの備える前記離間部（４１ａ）の平面同士が平行となるように構成され、
前記所定方向に誘導電流が流れる部分及び該所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分は、前記離間部の平面と平行な単一の平面上に形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。 The non-contact power feeding device is:
A primary core (21) around which the primary coil is wound;
A secondary core (41) around which the secondary coil is wound;
Further comprising
Each of the primary side core and the secondary side core is:
A pair of spaced-apart portions (21a, 41a) having planes parallel to each other and spaced apart from each other;
A connecting portion (21b, 41b) that connects these spaced-apart portions;
With
In the non-contact power feeding device, the plane of the separation portion (21a) provided in the primary core and the plane of the separation portion (41a) provided in the secondary core when the non-contact power transfer is performed. Are configured to be parallel,
The portion through which the induced current flows in the predetermined direction and the portion through which the induced current flows in a direction opposite to the predetermined direction are formed on a single plane parallel to the plane of the spacing portion. The metal object detection apparatus of any one of 1-11.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012284970A JP5910490B2 (en) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | Metal object detection device |
| PCT/JP2013/007316 WO2014103222A1 (en) | 2012-12-27 | 2013-12-12 | Metal object detection device |
| US14/758,078 US9841524B2 (en) | 2012-12-27 | 2013-12-12 | Metal object detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012284970A JP5910490B2 (en) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | Metal object detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014126512A true JP2014126512A (en) | 2014-07-07 |
| JP5910490B2 JP5910490B2 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=51406109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012284970A Active JP5910490B2 (en) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | Metal object detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5910490B2 (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016031209A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Foreign matter detection device |
| JP2017093162A (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 富士通株式会社 | Power reception unit |
| JP2017203647A (en) * | 2016-05-09 | 2017-11-16 | 株式会社テクノバ | Foreign matter detecting device, and foreign matter detecting method, for non-contact electric power supply systems |
| JP2018503063A (en) * | 2014-11-11 | 2018-02-01 | パワーバイプロキシ リミテッド | Inductive power transmitter |
| US10461813B2 (en) | 2016-04-04 | 2019-10-29 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| US10511190B2 (en) | 2015-11-27 | 2019-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Power transmission apparatus wirelessly transmitting power to power receiving apparatus |
| US10601264B2 (en) | 2012-05-02 | 2020-03-24 | Apple Inc. | Methods for detecting and identifying a receiver in an inductive power transfer system |
| US10840744B2 (en) | 2015-03-04 | 2020-11-17 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| US10840748B2 (en) | 2012-11-05 | 2020-11-17 | Apple Inc. | Inductively coupled power transfer systems |
| US10923956B2 (en) | 2015-11-19 | 2021-02-16 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| US11329519B2 (en) | 2015-04-02 | 2022-05-10 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| KR102605548B1 (en) * | 2023-03-10 | 2023-11-23 | (주)화인파워엑스 | FOD device of wireless charger |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007170885A (en) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Nikka Densoku Kk | Metallic foreign matter detector |
| JP2010156643A (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-15 | Wellpine Communications Co Ltd | Apparatus for detecting sneaked metal matter |
| JP2012016125A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Non-contact power supply system, and metal foreign substance detector of non-contact power supply system |
| WO2012165244A1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 日産自動車株式会社 | Contactless electricity supply device |
| JP2012244778A (en) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Panasonic Corp | Metal foreign matter detection method of non-contact power supply device, non-contact power supply device, power receiver provided to electrical equipment and non-contact power supply system |
-
2012
- 2012-12-27 JP JP2012284970A patent/JP5910490B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007170885A (en) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Nikka Densoku Kk | Metallic foreign matter detector |
| JP2010156643A (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-15 | Wellpine Communications Co Ltd | Apparatus for detecting sneaked metal matter |
| JP2012016125A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Non-contact power supply system, and metal foreign substance detector of non-contact power supply system |
| JP2012244778A (en) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Panasonic Corp | Metal foreign matter detection method of non-contact power supply device, non-contact power supply device, power receiver provided to electrical equipment and non-contact power supply system |
| WO2012165244A1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 日産自動車株式会社 | Contactless electricity supply device |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10601264B2 (en) | 2012-05-02 | 2020-03-24 | Apple Inc. | Methods for detecting and identifying a receiver in an inductive power transfer system |
| US11283308B2 (en) | 2012-05-02 | 2022-03-22 | Apple Inc. | Methods for detecting and identifying a receiver in an inductive power transfer system |
| US10840748B2 (en) | 2012-11-05 | 2020-11-17 | Apple Inc. | Inductively coupled power transfer systems |
| JPWO2016031209A1 (en) * | 2014-08-28 | 2017-06-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Foreign object detection device |
| WO2016031209A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Foreign matter detection device |
| US10254427B2 (en) | 2014-08-28 | 2019-04-09 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Foreign object detection device |
| JP2018503063A (en) * | 2014-11-11 | 2018-02-01 | パワーバイプロキシ リミテッド | Inductive power transmitter |
| US10840744B2 (en) | 2015-03-04 | 2020-11-17 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| US11329519B2 (en) | 2015-04-02 | 2022-05-10 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| JP2017093162A (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 富士通株式会社 | Power reception unit |
| US10923956B2 (en) | 2015-11-19 | 2021-02-16 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| US11791659B2 (en) | 2015-11-19 | 2023-10-17 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| US10511190B2 (en) | 2015-11-27 | 2019-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Power transmission apparatus wirelessly transmitting power to power receiving apparatus |
| US10461813B2 (en) | 2016-04-04 | 2019-10-29 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| US10771114B2 (en) | 2016-04-04 | 2020-09-08 | Apple Inc. | Inductive power transmitter |
| JP2017203647A (en) * | 2016-05-09 | 2017-11-16 | 株式会社テクノバ | Foreign matter detecting device, and foreign matter detecting method, for non-contact electric power supply systems |
| KR102605548B1 (en) * | 2023-03-10 | 2023-11-23 | (주)화인파워엑스 | FOD device of wireless charger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5910490B2 (en) | 2016-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5910490B2 (en) | Metal object detection device | |
| WO2014103222A1 (en) | Metal object detection device | |
| JP5527407B2 (en) | Wireless power receiving apparatus and power receiving method | |
| JP6920646B2 (en) | Foreign object detectors, wireless power transfer devices, and wireless power transfer systems | |
| JP5904250B2 (en) | Coil unit and non-contact power transmission device | |
| EP2879140B1 (en) | Coil unit and apparatus for detecting foreign matter | |
| KR101330849B1 (en) | Noncontact charger system | |
| JP6119756B2 (en) | Non-contact power supply system and power transmission device | |
| JP6122402B2 (en) | Power transmission device and wireless power transmission system | |
| US20130335015A1 (en) | Contactless power transmitting device, contactless power receiving device, and contactless power transfer system | |
| WO2011121800A1 (en) | Voltage detector, abnormality detection device, non-contact power transfer device, non-contact power receiver device, and vehicle | |
| JP6079026B2 (en) | Coil unit and wireless power feeder using the same | |
| US20150061402A1 (en) | Power reception device, power transmission device and power transfer system | |
| JP5516824B2 (en) | Power transmission system | |
| JP2011066985A (en) | Contactless power receiving apparatus and electric vehicle equipped therewith | |
| JP2016039644A (en) | Power transmission device and radio power transmission system | |
| JP2024010222A (en) | Device, system, and method for detecting of foreign object | |
| JP5474470B2 (en) | Non-contact power receiving apparatus and electric vehicle including the same | |
| US11146121B2 (en) | Foreign material detection apparatus | |
| JP2013138590A (en) | Electronic apparatus, power supply device, and power supply system | |
| JP5384195B2 (en) | Non-contact power supply device | |
| JP5780236B2 (en) | Metal object detection device | |
| JP2015039281A (en) | Power transmitter, power transmission method and power transmission system | |
| JP2011186232A5 (en) | ||
| JP6394123B2 (en) | Coil unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140617 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150616 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150804 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160301 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160314 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5910490 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |