TW201308819A - 偵測裝置，電源接收裝置，電源傳送裝置，非接觸式電源傳送系統，以及偵測方法 - Google Patents

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Hiroaki Nakano
Takaaki Hashiguchi
Yoshitaka Yoshino
Shinji Komiyama
Osamu Kozakai
Shinichi Fukuda
Yuji Murayama
Keigo BUNSEN
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Abstract

一種偵測裝置包括一配置以電磁性耦接於外部的線圈，以及一連接包括此線圈之一電路的偵測部。偵測部係配置以使用與非接觸式饋電之交流信號之頻率不同之頻率下的交流信號來測量電路的Q值。

Description

偵測裝置，電源接收裝置，電源傳送裝置，非接觸式電源傳送系統，以及偵測方法
本揭露係關於一種偵測如金屬之導體的存在(若有任何的話)之偵測裝置，且關於一種電源接收裝置、一種電源傳送裝置、一種非接觸式電源傳送系統、以及一種偵測方法。
有了非接觸式電源傳送，偵測如金屬之導體或包括接近電源傳送/接收線圈之線圈(若有任何的話)的電路對於以高安全及效率的充電係非常重要的。
先前已基於有關在電源接收裝置顯示負載變化時之振幅及相位的資訊，使用電源傳送和接收裝置的組合來偵測插在電源傳送裝置(電源傳送線圈)與電源接收裝置(電源接收線圈)之間的任何金屬物質(例如，參見PTL1)。亦已基於電源傳送/接收效率(也稱為線圈間效率)的變化，或基於使用一磁感測器、一電容感測器、一紅外線感測器、或其它感測器之感測器輸出的變化來偵測任何金屬物質。
引文列表 專利文獻
[PTL1]：日本專利第4413236號(日本未審查專利申請書公開號第2008-206231號
然而，透過上述方法以基於有關在電源接收裝置(二次側)顯示負載變化時之振幅及相位的資訊，使用電源傳送和接收裝置之組合來偵測任何金屬物質、或用來基於電源傳送/接收效率的變化來偵測任何金屬物質，預期電源傳送和接收裝置會彼此通訊以用來偵測金屬物質。例如，若產生於電源傳送裝置與適當電源接收裝置(現在由於金屬物質不是電源接收電路而為不可通訊)的線圈之間的信號產生在電源傳送裝置的線圈中，則不會偵測出金屬物質。此外，由於依賴在電源傳送裝置(電源傳送線圈)與電源接收裝置(電源接收線圈)之間電磁性耦接的程度，以及依賴載波信號的頻率，偵測結果會變化很大並缺乏準確度。
透過使用一磁感測器、一電容感測器、一紅外線感測器、或其它感測器來偵測任何金屬物質的方法，預期電源傳送和接收裝置分別會具有除了電源傳送和接收線圈之外的感測器。這會使裝置底盤受到設計上的限制，而導致在成本方面居於劣勢。
因此希望即使於饋電期間也能以高準確度偵測金屬外來物質。
根據本揭露之一實施例，有提出一種偵測裝置，包括一電磁性耦接於外部的線圈、以及一連接包括此線圈之一電路的偵測部，偵測部使用與非接觸式饋電之交流信號之 頻率不同之頻率下的交流信號來測量電路的Q值。
例如，用於Q值測量的上述線圈係與用於饋電的線圈分開設置。
根據本揭露之一實施例，有提出一種電源接收裝置，一包括從外部接收電源的電源接收線圈、一經由電源接收線圈接收一交流信號的電源接收部、一電磁性耦接於外部的線圈、以及一連接包括此線圈之一電路的偵測部，偵測部使用與電源接收部所接收之交流信號之頻率不同之頻率下的交流信號來測量電路的Q值。
根據本揭露之一實施例，有提出一種電源傳送裝置，包括在非接觸式電源傳送中所使用的電源傳送線圈、一供應一交流信號至電源傳送線圈的電源傳送部、一電磁性耦接於外部的線圈、以及一連接包括此線圈之一電路的偵測部，偵測部使用與電源接收部所接收之交流信號之頻率不同之頻率下的交流信號來測量電路的Q值。
根據本揭露之一實施例，有提出一種非接觸式電源傳送系統，包括一無線地傳送電源的電源傳送裝置、以及一從電源傳送裝置接收電源的電源接收裝置。電源傳送裝置或電源接收裝置，或兩者都包括一在非接觸式饋電中使用的饋電線圈、一電磁性耦接於外部的線圈、以及一連接包括此線圈之一電路的偵測部，偵測部使用與流到饋電線圈之交流信號之頻率不同之頻率下的交流信號來測量電路的Q值。
根據本揭露之一實施例，有提出一種偵測方法，包括 以一連接包括一電磁性耦接於外部的一線圈之一電路的偵測部，使用與流到饋電線圈之交流信號之頻率不同之頻率下的交流信號來測量電路的Q值。
根據本揭露之一實施例，藉由使用與流過饋電線圈之交流信號之頻率不同之頻率下的交流信號，用於饋電的交流信號會與用於Q值測量的交流信號區別，使得能在饋電期間進行Q值測量。
根據本揭露之實施例，甚至在饋電期間能高準確性地進行偵測金屬外來物質。
了解到前述的一般說明和下列的詳細說明都是示範性的，且打算用來提供如所主張之技術的進一步說明。
於下，藉由參考附圖來說明本揭露之實施例。在說明及附圖中，實質上共享相同功能或配置的任何元件具有相同的參考數字，且不說明兩次。
依下列順序來提供說明。
1.第一實施例(分開設置Q值測量線圈和電源接收線圈的實例)
2.第二實施例(一電源接收線圈附有一分接頭的實例)
3.第三實施例(通常使用Q值測量線圈作為電源接收線圈的實例)
4.其它(其它示範性Q值測量)
本揭露之一實施例的特徵在於在使用線圈中的Q值變化來偵測存在於電源傳送端(一次側)和電源接收端(二次側)之間的金屬外來物質時，改變用於使用饋電及用於使用Q值測量的交流信號之頻率。
本文中，金屬外來物質係表示如金屬的導體或包括線圈的電路，其存在於電源傳送與電源接收端之間。本說明書中的導體就廣義來說係表示導體，即，包括半導體。之後，偵測如金屬的導體或包括線圈的電路亦稱為「偵測導體或其它」。
包括線圈的共振電路之Q值係代表能源保存和損失之間關係的指數(共振電路的共振強度)。若有任何事物(例如金屬物質)接近在電源傳送端上的電源傳送線圈或在電源接收端上的電源接收線圈，則磁力線會通過金屬物質，因此在金屬物質中產生渦流。現在關注於線圈，這看起來像線圈係具有透過電磁性耦接於金屬物質與線圈之間的實際阻抗負載，以致於改變線圈之Q值。藉由這樣測量Q值的變化，偵測存在於線圈附近的金屬物質(處於電磁性耦接的狀態)。電磁性耦接亦稱為「電磁性共振耦接」或「電磁性共振」。電磁性耦接包括電場耦接和磁場耦接，這兩者都透過電場耦接或磁場耦接只對共振裝置利用用於電源傳送的共振。
[1.第一實施例] [非接觸式電源傳送系統的概要]
在第一實施例中(以下亦稱為「本實施例」)，所述之第一係為分開設置饋電線圈和Q值測量線圈的實例。
第1圖顯示包括用於Q值測量的Q值測量電路30之非接觸式電源傳送系統的概要。本實施例中的非接觸式電源傳送系統係配置以包括一電源傳送裝置10(一示範性偵測裝置)、以及一包括Q值測量線圈28的電源接收裝置20(另一示範性偵測裝置)。
電源傳送裝置10裝設有一信號源11、一電容器14、及一電源傳送線圈15(一次側線圈)。信號源11包括一產生交流信號的交流電源供應12、及一電組元件13。
電組元件13係為指示交流電源供應12中之內部電阻(輸出阻抗)的圖示。在本實施例中，信號源11連接電容器14和電源傳送線圈15以形成一串聯共振電路。調整電容器14的電容值(C值)和電源傳送線圈15的電感值(L值)以達到在用於饋電之任何頻率下的共振。配置以包括信號源11和電容器14的電源傳送部17係透過電源傳送線圈15非接觸式地傳送電源(進行電源傳送)至外部。
電源接收裝置20裝設有一充電部24、一整流部23、一電源接收線圈21(二次側線圈)、及一電容器22。充電部24包括一電容器25(或二次電池)、及一電阻元件26。整流部23將交流信號轉換成直流(DC)信號。電容器22配置一具有電源接收線圈21的共振電路。電源接收裝置20亦裝設有Q值測量線圈28、一電容器29、及Q 值測量電路30(一示範性偵測部)。電容器29配置一具有Q值測量線圈28的共振電路。
電阻元件26係為指示電容器25中之內部電阻(輸出阻抗)的圖示。在本實施例中，充電部24連接電容器22和電源接收線圈21以形成一串聯共振電路。調整電容器22的電容值(C值)和電源接收線圈21的電感值(L值)以達到在用於饋電之任何頻率下的共振。
同樣地，電容器29和Q值測量線圈28係連接在一起以形成一串聯共振電路，且調整電容器29的電容值(C值)和Q值測量線圈28的電感值(L值)以達到在用於Q值測量之頻率下的共振。如上述形成的串聯共振電路係連接Q值測量電路30。配置以包括充電部24、整流部23、及電容器22的電源接收部27透過電源接收線圈21從外部接收一非接觸式電源供應(電源接收)。如上述送至充電部24的電源會提供至Q值測量電路30。
串聯共振電路的Q值係以公式(1)來表示，這裡的V1表示配置串聯共振電路的Q值測量線圈28與電容器29之間的電壓，而V2表示在Q值測量線圈28之兩端上的電壓。
rs：在頻率f下的有效電阻值
電壓V1的Q倍係為電壓V2。當金屬物質接近Q值測量線圈28時，有效電阻值rs會增加且Q值會減少。確 切而言，當金屬物質接近Q值測量線圈28時，所測得之Q值(處於電磁耦接的狀態)會顯示變化。因此，藉由偵測變化來偵測存在於Q值測量線圈28附近的金屬物質。
本文中，由於第1圖之實例係為裝設有串聯共振電路的基本電路，因此電路可採取各種其它形式的詳細結構，只要是具有上述電路的功能即可。例如，第1圖顯示電容器(二次電池)作為提供給電源接收裝置20的示範性負載，但這並非限制性的。
替代地，電源接收裝置20可裝有信號源11，且可透過電源接收線圈21對外部裝置進行非接觸式電源傳送，或電源傳送裝置10可裝有負載，且可透過電源傳送線圈15從外部裝置提供非接觸式電源供應。
(有關Q值測量電路的說明)
第2圖係顯示提供至第一實施例中的電源接收裝置20之Q值測量電路30的示範性配置之方塊圖。
使用此Q值測量電路30，對如金屬的導體、或包括線圈的電路進行偵測。配置包括在Q值測量電路30中的方塊之電源接收裝置20的方塊係由來自充電部24的電源運作。裝設有Q值測量電路30的電源接收裝置20係為偵測電磁耦接之狀態的示範性偵測裝置。
本實施例中的Q值測量電路30係一示範性偵測部，且配置以包括過濾部31A和31B、整流部32A和32B、類比-數位轉換器(以下稱為ADC)33A和33B、及一主控 制部34。
過濾部31A係為過濾電路，其移除在Q值測量時的任何不要的雜訊成分。不要的雜訊成分包括任何進入的微弱饋電頻率信號及其諧波，其係包括在來自於Q值測量線圈28與電容器29之間的部分之交流信號(交流電壓)中。同樣地，過濾部31B亦係為過濾電路，其移除在Q值測量時的任何不要的雜訊成分。因而待移除之不要的雜訊成分會包括在來自於信號源38與電容器29之間的部分之交流信號(交流電壓)中。
整流部32A和32B各將Q值測量交流信號轉成DC信號(DC電壓)，並輸出DC信號。Q值測量交流信號係由過濾部31A和31B之各者移除雜訊的結果。
ADC 33A和33B各將來自對應整流部32A或32B的類比DC信號轉成數位DC信號，並輸出數位DC信號至主控制部34。
主控制部34係一示範性控制部，且例如係由MPU(微處理單元)配置。主控制部34對整個電源接收裝置20進行控制。此主控制部34當作處理部34A和判斷部34B兩者。
處理部34A係用於預定處理的方塊，且在本實施例中，根據ADC 33A和33B所提供的DC信號來計算電壓V1與V2之間的比例(即，Q值)，並接著輸出計算結果至判斷部34B。
判斷部34B比較處理部34所提供的計算結果與儲存 在非揮發性記憶體35中的臨界電壓，並基於比較結果，判斷附近是否有任何如金屬的導體或任何包括線圈的電路。事先在Q值測量線圈28上或周圍沒有東西的狀態中(即，電源接收線圈21)測量臨界Q值(Ref_Q)，且結果值係儲存在記憶體35中。
通訊控制部36與在電源傳送裝置10中具有相同功能之通訊控制部(未顯示)進行通訊。例如，通訊控制部36在饋電前、或在饋電期間與電源傳送裝置10通訊以進行交涉，依照來自主控制部34的命令將信號送出至電源傳送裝置10，藉此控制電源傳送裝置10中的信號源11以產生或停止產生交流電壓。基於此，會在電源傳送裝置10與電源接收裝置20之間安全地且令人滿意地進行非接觸式電源傳送。通訊控制部36亦控制信號源38以在Q值測量時產生交流信號。本文中，主控制部34可不經由通訊控制部36而直接發出命令至信號源38。
輸入部37根據使用者操作產生輸入信號，並輸出產生的輸入信號至主控制部34。
在本實施例中，描述了電源接收裝置20在內部包括Q值測量電路30的配置。然而，替代地，Q值測量電路30可提供給電源傳送裝置10或電源接收裝置20、或這兩者裝置。
而且，在本實施例中，描述了連接Q值測量電路30與串聯共振電路的應用實例，但亦可使用任何其它共振電路作為共振電路。第3A和3B圖各顯示一示範性共振電路。
在第3A圖之實例中，電容器29A係串聯連接包括電容器29B和Q值測量線圈28的並聯共振電路，以配置一共振電路。
在第3B圖實例中，電容器29B係並聯連接包括電容器29A和Q值測量線圈28的串聯共振電路，以配置一共振電路。Q值測量電路30使用在第3A和3B圖之共振電路中得到的電壓V1和V2來計算Q值。電壓V1係為在Q值測量線圈28與電容器29B之間的電壓，而電壓V2係為在Q值測量線圈28之兩端上的電壓。
上述之串聯共振電路及其它共振電路僅係用來說明根據本揭露之實施例的電磁性耦接偵測方法之原理的實例，且共振電路的配置不以此為限。
[用於饋電及Q值測量的處理]
接下來所描述的是控制根據本揭露之第一實施例的整個非接觸式電源傳送系統之處理。
第4圖係在非接觸式電源傳送系統之饋電期間的處理之流程圖，其中非接觸式電源傳送系統係配置以包括電源傳送裝置10和電源接收裝置20。
首先，啟動電源傳送裝置10，並接著在電源傳送裝置10附近設置電源接收裝置20。對此回應，在電源傳送裝置10中的主控制部(未顯示)與電源接收裝置20中的主控制部34之間進行交涉。在電源傳送裝置10與電源接收裝置20間的相互辨識之後，開始從電源傳送裝置10饋電 至電源接收裝置20(步驟S1)。當開始饋電時，電源傳送裝置10或電源接收裝置20中的主控制部在Q值測量線圈中進行Q值測量，且亦判斷待進行之Q值測量是否為第一次測量(步驟S2)。
作為一實例，若係緊接於導通電源傳送裝置10或電源接收裝置20之後，則裝置的主控制部判斷待進行之Q值測量係為第一次測量。或者，由於交涉，若基於其ID資訊(識別資訊)發現與之通訊的電源接收裝置20係為第一次通訊伙伴，則電源傳送裝置10判斷Q值測量係為第一次測量。替代地，在交涉時，根據電源接收裝置20，電源傳送裝置10可裝有由電源接收裝置20計算的計數數量以追蹤進行Q值測量的次數。
又替代地，自最後一次Q值測量經過的時間可作為用於判斷的基礎。電源傳送裝置10(和電源接收裝置20)裝設有一未顯示的時脈部，且在Q值測量時，允許Q值的測量結果能與測量的時間相互關聯並儲存在記憶體中。之後，電源傳送裝置10(和電源接收裝置20)比較最後一次Q值測量的時間與此次Q值測量的時間，若兩者之間的時間差超過一預定值，則判斷Q值測量係為第一次進行。至於進行Q值測量的次數，例如，假設涉及頻率掃描的Q值測量為第一次，並參考其來計算次數。替代地，可在先前Q值測量時啟動時脈部的計時器功能，且計時器經過的時間可作為用於判斷的基礎。
當電源傳送裝置10判斷待進行之Q值測量係為第一 次測量時，電源接收裝置20的主控制部34便對由信號源38提供的測試信號(正弦波)使用複數個頻率(掃描測量)以供測量使用，並根據產生的Q值得到最大Q值(步驟S3)。具有最大Q值的測試信號之頻率係儲存在記憶體35中。
關於Q值測量，預期為共振頻率的正弦波會輸入至電源接收裝置20。在此關心的是共振頻率顯示隨著任何元件變化或電源接收裝置20中的二次側線圈周圍的環境、任何金屬外來物質的混入、及其它的改變。因此，預期共振頻率的搜尋係藉由考量共振頻率漂移使用一些適當範圍(測量範圍)中的各種頻率的測量(頻率掃描)來處理。在整個非接觸式電源傳送系統中，上述頻率掃描必須用於第一次Q值測量，但向前可對第二次Q值測量跳過。
另一方面，當在步驟S2中判斷討論中的Q值測量不是第一次測量時，電源接收裝置20便使用在第一次Q值測量中發現之頻率下的測試信號來得到Q值(步驟S4)。
基於產生的二次側Q值，電源傳送裝置10或電源接收裝置20接著判斷任何金屬外來物質存在的可能性(步驟S5)。當不可能存在這種金屬外來物質時，程序會進行至步驟S7。
另一方面，當在步驟S5中作出有任何外來物質的可能性之判斷時，程序便回到步驟S3。在步驟S3中，電源接收裝置20的主控制部34對測試信號執行頻率掃描，並從產生的其它Q值得到最大Q值。
在步驟S3中的過程之後，電源傳送裝置10或電源接收裝置20的主控制部基於二次側Q值的計算結果，判斷是否有任何金屬外來物質(步驟S6)。當主控制部判斷有金屬外來物質時，便強制終止饋電或發送使用者警告作為終止過程。作為饋電的強制過程，電源傳送裝置10可停止電源傳送，或即使電源從電源傳送裝置10進來，電源接收裝置20仍可停止電源接收。
關於上述步驟S3至S6中的Q值測量，當電源接收裝置20於此充電時，便因此使用由電源傳送裝置10提供的電源。替代地，例如可使用電容器中或電池之電源儲存部中的電源。
當在步驟S6中作出沒有金屬外來物質的判斷時，電源接收裝置20的主控制部34便判斷電池或其它(負載)(未顯示)是否充飽電(步驟S7)。當完成滿量充電時，則藉由停止由電源傳送裝置10執行的電源傳送過程或由電源接收裝置20執行的電源接收過程來結束充電過程。當尚未完成滿量充電時，程序便回到步驟S2，並重覆上述過程。
(測量結果)
接下來所描述的是當在電源接收裝置20的Q值測量線圈28附近實際設置金屬物質時的Q值測量結果。
如第5圖所示，為了測量，使基底40上的電源傳送裝置10和電源接收裝置20更加接近彼此，金屬物質係置 於其間，並操作Q值測量電路30。關於此測量，使用中的電源傳送線圈15係為如第6圖所示之150mm(W1)×190mm(W2)的螺旋型線圈。此螺旋型線圈係以一繞線式李支線41(線直徑φ為1.0mm)形成，繞線式李支線41是由扭轉複數個薄銅線之結果所致。在螺旋型線圈的底側，放置具有1.0mm厚度之鐵製的磁性物質42。當附近沒有金屬物質時，則電源傳送線圈15具有192.0μH的L值、以及230.7的Q值。共振電容器14具有8.2nF的C值。在此情況下，包括電源傳送線圈15的串聯共振電路具有127.0 kHz的共振頻率。
共振電路的Q值通常係以1/{(1/QC)+(1/QL)}之關係來表示，這裡的QC表示電容器的Q值，而QL表示線圈的Q值。用於此測量之電容器14的Q值係設計成足夠高於電源傳送線圈15的Q值，以致於可忽略其在串聯共振電路上的Q值之作用。替代地，電源傳送線圈15的Q值可設計成足夠高於電容器14的Q值，或這些Q值可為同級。
作為電源接收線圈21的線圈會同樣地對第6圖之線圈配置，且係為具有30mm(W1)×50mm(W2)之線圈尺寸的螺旋型線圈，以具有0.65mm之線直徑φ的繞線式李支線41形成。在此螺旋型線圈的底側上，貼上具有0.2mm之厚度的鐵製磁片作為磁性物質42的替代物。當附近沒有電源接收裝置20時，則電源傳送線圈具有14.0μH的L值、以及48.4的Q值。包括電源接收線圈21的 串聯共振電路具有127.0 kHz的共振頻率。此外，耦接係數k為0.10，其係為在電源傳送線圈15與電源接收線圈21之間的電磁性耦接程度，且線圈間效率為0.83。在本實施例中，一次測線圈(電源傳送線圈15)的尺寸比二次側線圈(電源接收線圈21)還大。這並非限制性的，且例如線圈可為相同的尺寸。
已知線圈間效率(理論最大值)ηmax係以下面公式(2)來表示。
，這裡的S係以下面公式(3)和(4)來表示。
S=kQ total ………(3)
在上面公式中，Qtotal表示整個非接觸式電源傳送系統的Q值，Q1表示一次側Q值，且Q2表示二次側Q值。具體來說，透過磁場共振，線圈間效率ηmax在理論上係使用耦接係數k、以及一次側Q值(Q1)和二次側Q值(Q2)來特有地得到。本文中，耦接係數k係為在一次側線圈與二次側線圈之間的電磁性耦接程度，且Q值Q1和Q2係為在沒有負載下的共振電路之Q值。因此，即使耦接係數k很小，但只要在電源傳送和接收之兩端上的Q值很高，就會以高效率來進行電源傳送。然而，請注意本文中，本實施例當然不限於上述作為示範的那些數值。
除了電源接收線圈21之外，第7圖之Q值測量線圈28還裝設有一具有7mm之直徑φ和6mm之長度的鐵製核心28a。在其側表面上，設置以一具有0.65mm之線直徑φ之繞線式李支線41形成的一線圈。當電源傳送裝置10不在附近時，則電源接收線圈21具有1.0μH的L值以及47.2的Q值。包括Q值測量線圈28的串聯共振電路具有1 MHz的共振頻率。包括核心28a的Q值測量線圈28之配置僅為一實例，且並非限制性的。
使鐵(Fe)的金屬物質以及鋁(Al)的金屬物質之各者更加接近包括這種Q值測量線圈28的串聯共振電路。這些金屬物質各具有1.0mm的厚度。例如，電源傳送線圈15與每個金屬物質之間的距離係以一間隔物固定為8mm。接著由具有各種金屬尺寸的電源接收裝置20之Q值測量電路30進行Q值測量。
第8圖係為在上述測量中的置於電源傳送線圈15和電源接收線圈21之間的金屬物質之示意剖面圖。
在其底側上具有磁性物質42的電源傳送線圈15與具有固定至其底側之磁片52的電源接收線圈21之間，放置Q值測量線圈28、金屬物質53、及間隔物54。
第9圖顯示關於金屬尺寸之Q值的特性圖。第9圖之圖顯示當不存在金屬物質時(對應於0mm之金屬尺寸)，使用標準化之變化率的Q值為100%。
使用鐵(Fe)和鋁(Al)的金屬物質之測量結果顯示出當金屬物質的尺寸增加時，有效電阻值顯然會同等地增 加，而Q值會減少。具體來說，若金屬物質為相同尺寸，則較大的金屬物質表示離電源傳送線圈15的距離較短。判斷部34B接著比較Q值的測量結果(或Q值的變化率)與儲存在記憶體35中的臨界值以查看Q值是否在臨界範圍內，藉此判斷金屬物質的存在。
確切而言，基於Q值測量結果，偵測出Q值測量線圈28附近的金屬物質之存在。雖然Q值減少的程度會隨著金屬材料改變，但具有較大程度Q值減少的金屬容易產生熱。換言之，Q值與產熱係數相關，以致於更容易偵測出這種易加熱金屬(預期能無誤地偵測出)。
現在所描述的是在使用本實施例中的共振電路之Q值來偵測任何金屬物質的方法中，分開設置饋電線圈(電源接收線圈21)和Q值測量線圈(Q值測量線圈28)的理由。
首先，當饋電頻率相同時，且當饋電線圈係為Q值測量線圈時，高電源饋電信號不會受到過濾。所以，可能會由於例如信號源38之驅動輸出上的高準位電源而損壞Q值測量電路30。
此外，若於饋電期間，試圖在對面的電源傳送或接收線圈中進行Q值測量，則表示測量出在有負載狀態下的共振電路之Q值，而這不是原本假設在無負載下(在打開狀態中的共振電路之Q值)進行的Q值之測量。
於是，透過使用共振電路之Q值來偵測任何金屬外來物質的方法，在饋電期間不會以高準確度來進行Q值測量。
另外，當在使用共振電路之Q值來偵測任何金屬物質的方法中，不分開設置饋電線圈和Q值測量線圈以便以高靈敏度來偵測任何金屬外來物質時，預期Q值測量會在藉由停止饋電而產生無負載之狀態之後進行。因此，預期送至電源接收端的饋電會在正常基礎下停止，且這會導致另一預期來可控制地關閉電源接收端單元的電源供應、或可控制地切換從電源接收端單元之電池送至Q值測量電路的電源。因此這會使電源接收端單元的控制流程複雜化，或導致從電源傳送至接收端沒有饋電時間，因而造成降低每單位時間的饋電效率之缺點。
第10圖顯示具有各種共振頻率之電源傳送線圈的Q值測量結果。共振頻率會隨著電源接收端上之共振電路中的電容器之電容值改變。
關於測量，電源接收端具有10Ω的電阻負載。測量結果顯示，當包括電源接收線圈的共振電路之共振頻率接近包括電源傳送線圈的共振電路之共振頻率時，所測得之Q值便顯示下降。即使以不同的耦接係數k進行測量，結果仍似乎具有類似的傾向。
這是因為由於在分別包括電源傳送線圈和電源接收線圈的共振電路中的共振頻率係彼此類似，因此提高這兩者之間的電磁性耦合，且這顯然會影響到二次側負載。
為了避免上述缺點，以改變用於饋電和用於Q值測量之共振頻率為目的，分開設置饋電線圈和Q值測量線圈。這能過濾饋電信號並在實質上無負載之狀態中進行Q值測 量。由於在饋電期間進行Q值測量，因此表示存在了包括不在裝置本身外部而是至少圍繞Q值測量線圈的任意線圈之電路。
根據上述配置中的本實施例，在電源傳送與接收端之間的饋電期間以高準確度來進行Q值測量。
透過上述在饋電期間的Q值測量，控制電源接收端會變得容易。
再者，不會對Q值測量停止饋電，以提高每單位時間的饋電效率。
又，不會對Q值測量停止饋電表示並不預期饋電和Q值測量是同步的。所以，沒有從電源傳送端提供信號至電源接收端來開始或停止電源傳送。
在本實施例中，描述了主要在饋電期間的Q值測量。這當然並非限制性的，並允許不在饋電期間進行Q值測量。另外，描述了提供給電源接收裝置20的Q值測量線圈28，以進行Q值測量並判斷金屬外來物質的存在。替代地，可提供Q值測量線圈28至電源傳送裝置10，或電源傳送裝置10和電源接收裝置20兩者。
[2.第二實施例]
第二實施例係為在第一實施例中的饋電線圈附有一分接頭的實例。
第11圖顯示根據本揭露之第二實施例的一非接觸式電源傳送系統之整體配置。
電源接收裝置20A裝設有附有一分接頭21a的一電源接收線圈21A。分接頭21a經由電容器29連接Q值測量電路30的輸入端以測量電壓V1。分接頭21a亦連接用於測量電壓V2的輸入端。
至於由電容器29和電源接收線圈21A的線圈部分(即，從其接地端的末端部分至分接頭21a)配置的共振電路，其共振頻率會變成饋電期間的共振頻率，並使用所改變之共振頻率來進行Q值測量。
根據第二實施例，使用附有分接頭的電源接收線圈來改變共振頻率以用於饋電和用於Q值測量。透過上述配置，不使用不是電源接收線圈的Q值測量線圈。
就其本身而論，除了根據第一實施例之電源接收裝置達到的效果之外，還能減少電源接收裝置的尺寸。
請注意在本第二實施例中，提供包括分接頭21a的電源接收線圈21A給電源接收裝置20A以進行Q值測量並判斷金屬外來物質的存在。替代地，可提供上述電源接收線圈21A給電源傳送裝置10，或電源傳送裝置10和電源接收裝置20兩者。
[3.第三實施例]
在第三實施例中，不同於第二實施例中的饋電線圈附有分接頭，通常使用Q值測量線圈作為饋電線圈。
第12圖顯示根據本揭露之第三實施例的一非接觸式電源傳送系統的整體配置。
在電源接收裝置20B中，通常使用Q值測量線圈作為饋電線圈(電源接收線圈21)，且用於饋電使用之共振電路的電容器22係與用於Q值測量使用之共振電路的電容器29分開設置。在相對於接地之端點上的電源接收線圈21之末端部分係經由電容器29連接Q值測量電路30的輸入端以測量電壓V1。在相對於接地之端點上的電源接收線圈21之末端部分係連接輸入端以測量電壓V2。
由於用於饋電使用之共振電路的電容器22係與用於Q值測量使用之共振電路的電容器29分開設置，因此它們的電容值彼此不同。因此，Q值測量係以用於Q值測量使用之共振電路的頻率來進行，此頻率不同於用於饋電使用之共振電路的饋電頻率。
根據第三實施例，通常使用Q值測量線圈作為饋電線圈，且用於饋電使用之共振電路的電容器係與用於Q值測量使用之共振電路的電容器分開設置。透過上述配置，對具有不同電容值之饋電和Q值測量來改變共振頻率。這消除了對於與電源接收線圈分開設置的Q值測量線圈之限制。較佳的是不同於第二實施例中，電源接收線圈不附有一分接頭。
就其本身而論，除了藉由根據第一和第二實施例之電源接收裝置達到的效果之外，還能進一步減少電源接收裝置的尺寸。
請注意在本第三實施例中，通常使用Q值測量線圈作為電源接收裝置20B中的電源接收線圈以進行Q值測量並 判斷金屬外來物質的存在。替代地，可同樣地配置電源傳送裝置10，或電源傳送裝置10和電源接收裝置20兩者。
[4.其它] [Q值測量之修改1]
在第一至第三實施例中，Q值測量電路中的處理部使用共振電路中的Q值測量線圈與電容器之間的電壓V1、以及在Q值測量線圈之兩端上的電壓V2來得到Q值。替代地，可藉由半頻寬方法來得到Q值。
透過半頻寬方法，在串聯共振電路中，以一頻帶(頻率f1至f2)藉由公式(5)得到Q值，其中的阻抗係為共振頻率f0下的阻抗(Zpeak)之絕對值的√ 2倍，如第13圖之圖所示。
此外，在並聯共振電路中，亦以一頻帶(頻率f1至f2)藉由公式(5)得到Q值，其中的阻抗係為共振頻率f0下的阻抗(Zpeak)之絕對值的1/√ 2倍，如第14圖之圖所示。
[Q值測量之修改2]
在修改2中，Q值測量電路30中的處理部係使用共振電路之阻抗的實數部分和虛數部分之比來得到Q值。在修改2中，使用一自動平衡電橋電路和一向量比偵測器來 得到阻抗的實數部分和虛數部分。
第15圖係用於使用根據修改2之阻抗的實數部分和虛數部分之比來計算Q值的自動平衡電橋電路之電路圖。
第15圖之自動平衡電橋電路60係配置類似於一熟知的通用反向放大器電路配置。在反向放大器63中，反向輸入端(-)係與線圈62連接，而非反向輸入端(+)係連接地端。使用一反饋電阻元件64，對反向輸入端(-)使用來自反向放大器63之輸出端的負反饋。向量比偵測器65被提供了輸入交流信號至線圈62的交流電源61的輸出(電壓V1)、以及反向放大器63的輸出(電壓V2)。線圈62相當於第1圖之Q值測量線圈28。
此自動平衡電橋電路60藉由使用負反饋來隨時控制反向輸入端(-)的電壓歸零。從交流電源供應61流至線圈62的電流由於反向放大器63的高輸入阻抗，幾乎會全部流到反饋電阻元件64。所以，施加於線圈62的電壓與交流電源供應61的電壓V1有相同準位，且來自反向放大器63的輸出電壓係為流過線圈62的電流I與反饋電阻值Rs的乘積。此反饋電阻值Rs係一已知參考電阻值。這表示阻抗係由所偵測之電壓V1與V2之間的比例來得到。向量比偵測器65得到為複數的電壓V1和V2，因而使用有關交流電源供應61的相位資訊(交錯的長和短虛線)。
在修改2中，如上使用自動平衡電橋電路60、向量比偵測器65及其他，來使用共振電路中之阻抗ZL的實數部分RL和虛數部分XL之比來計算Q值。下面的公式(6) 和(7)係表示Q值計算的過程之公式。
上述在一實施例中的一連串處理可由硬體執行，但亦可由軟體執行。當這些過程由軟體執行時，所使用的係為其中的軟體程式係安裝於專門為其設計之硬體中的電腦，或安裝用於實作各種功能之任何程式的電腦。例如，任何所欲之軟體的程式可安裝在一通用個人電腦中以供運行。
替代地，系統或裝置可裝有記錄了實作上述實施例中的功能之軟體的程式碼的記錄媒體。不用說，實施例中的功能係由讀取並執行儲存在記錄媒體中的程式碼之系統或裝置(或如CPU的控制裝置)的電腦來實作。
用來供應上述程式碼的記錄媒體係以一軟碟、一硬碟、一光碟、一磁光碟、一CD-ROM(光碟唯讀記憶體)、一CD-R(可錄式光碟)、一磁帶、一非揮發性記憶卡、及一ROM(唯讀記憶體)為例。
再者，藉由執行電腦所讀取的程式碼，來實作上述實施例中的功能。此外，基於程式碼的描述，在電腦上執行的OS(作業系統)或其它會負責部分或全部的實際過程。亦包括藉由處理器來實作上述實施例中的功能之情況。
又，在說明中，時間序列處理的處理步驟當然不僅包括以指定時間序列順序進行的處理，而且包括不一定以時間順序，還有以平行或個別(平行處理或目標處理)進行 的處理。
就其本身而論，本揭露並不限於上述實施例，且在不脫離本揭露之申請專利範圍之範疇下可能設想出許多其他修改及變化。
具體來說，上述實施例係關於本揭露之較佳具體實例，而因此具有在較佳之技術考量下的各種限制。然而，除非在說明中有指定為限制性的，否則本揭露之技術範疇不限於上述實施例。例如，說明中之用於使用的材料及其數量、處理時間、處理順序、參數的數值條件、及其它僅為較佳實例，且所參考之圖中的尺寸、形狀、及排列關係亦為示意的。
根據本揭露之上述示範實施例及修改，可至少達到下列的配置。
(1)一種能量接收器，包含：一電源接收線圈，配置以使用具有一第一頻率的一第一交流信號從一電源傳送線圈接收電源；及一Q值測量電路，配置以使用具有不同於第一頻率的一第二頻率之一第二交流信號來偵測在電源接收線圈範圍內的一外來物件。
(2)如第(1)項所述之能量接收器，其中偵測部係配置以測量電路的一Q值並偵測電磁性耦接電源接收線圈的一狀態。
(3)如第(2)項所述之能量接收器，其中，電源傳送線圈係配置用於在一非接觸式饋電中使用， 且電源傳送線圈不同於電源接收線圈。
(4)如第(3)項所述之能量接收器，其中偵測部係配置以偵測一導體或包括一任意線圈之一電路是否接近電源接收線圈。
(5)如第(4)項所述之能量接收器，其中偵測部包括(i)一處理部，配置以得到施加於一共振電路中的線圈與一電容器之間的一第一電壓、及施加於線圈之兩端的一第二電壓，處理部係配置以使用第一電壓與第二電壓之間的比例來計算Q值、及(ii)一判斷部，當導體或任意線圈沒有接近電源接收線圈以允許判斷電磁性耦接的狀態時，判斷部配置以比較由處理部計算出的Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
(6)如第(4)項所述之能量接收器，更包含：一處理部，配置以使用利用一頻帶得到一Q值的一半頻寬方法來計算Q值，其中的一阻抗係為在包括線圈和一電容器之一串聯共振電路之一共振頻率下的一阻抗之絕對值的√ 2倍；及一判斷部，當導體或任意線圈沒有接近電源接收線圈以允許判斷電磁性耦接的狀態時，判斷部配置以比較由處理部計算出的Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
(7)如第(4)項所述之能量接收器，更包含：一處理部，配置以使用利用一頻帶得到一Q值的一半 頻寬方法來計算Q值，其中的一阻抗係為在包括線圈和一電容器之一並聯共振電路之一共振頻率下的阻抗之絕對值的1/√ 2倍；及一判斷部，當導體或任意線圈沒有接近電源接收線圈以允許判斷電磁性耦接的狀態時，判斷部配置以比較由處理部計算出的Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
(8)如第(4)項所述之能量接收器，更包含：一處理部，配置以使用一自動平衡電橋電路和一向量比偵測器來得到包括線圈之一共振電路之一阻抗的一實數部分和一虛數部分，處理部係配置以使用實數部分和虛數部分之比來計算Q值；及一判斷部，當導體或任意線圈沒有接近電源接收線圈以允許判斷電磁性耦接的狀態時，判斷部配置以比較由處理部計算出的Q值與基於事先測得之一Q值而設定的一臨界值。
(9)如第(2)項所述之能量接收器，更包含：一分接頭，連接電源接收線圈並配置用於在一非接觸式饋電中使用。
(10)如第(2)項所述之能量接收器，其中：電源接收線圈係配置用於測量Q值並作為在一非接觸式饋電中的一饋電線圈，且在饋電中所使用之一電路中的一電容器之一電容值不同於在測量Q值中所使用之一電路中的一電容器之一電容 值。
(11)如第(1)項所述之能量接收器，其中偵測部係配置以在饋電期間測量包括電源接收線圈之一電路的一Q值。
(12)一種電源接收裝置，包含：一電源接收線圈，配置以從外部電源供應接收電源；一電源接收部，配置以經由電源接收線圈接收一交流信號；一線圈，電磁性耦接外部電源供應；及一偵測部，連接包括線圈的一電路，偵測部配置以使用與由電源接收部接收的交流信號之頻率不同之頻率下的交流信號來測量電路的Q值。
(13)如第(1)項所述之能量接收器，其中Q值測量電路包括一電容器，電容器連接一Q值測量線圈以形成一共振電路，電容器的一電容值與Q值測量線圈的一電感值可被調整為一希望的共振。
(14)如第(1)項所述之能量接收器，其中電源接收線圈包括一分接頭，其(i)經由一電容器連接Q值測量電路的一第一輸入、及(ii)連接Q值測量電路的一第二輸入，分接頭係配置以測量Q值。
(15)如第(1)項所述之能量接收器，其中電源接收線圈之末端部分係(i)經由一電容器連接Q值測量電路的一第一輸入、及(ii)連接Q值測量電路的一第二輸入，電源接收線圈係配置以測量Q值。
(16)一種偵測方法，包含：使用具有一第一頻率的一第一交流信號從一電源傳送線圈傳送電源至一電源接收線圈；使用具有不同於第一頻率的一第二頻率之一第二交流信號，偵測在電源接收線圈範圍內的一外來物件。
(17)如第(16)項所述之偵測方法，其中外來物件之偵測係至少部分地藉由使用一Q值測量電路以測量一Q值來進行。
(18)如第(17)項所述之偵測方法，其中Q值測量電路包括一電容器，電容器連接一Q值測量線圈以形成一共振電路。
(19)如第(18)項所述之偵測方法，其中Q值係基於(i)電容器與Q值測量線圈之間的一第一電壓、及(ii)Q值測量線圈的一第二電壓。
(20)如第(18)項所述之偵測方法，其中Q值係基於使用一電橋電路和一向量比偵測器所得到的一比例。
(21)如第(18)項所述之偵測方法，更包含：調整電容器的一電容值與Q值測量線圈的一電感值為一希望的共振。
(22)如第(17)項所述之偵測方法，其中電源接收線圈包括一分接頭，其(i)經由一電容器連接測量電路的一第一輸入、及(ii)連接測量電路的一第二輸入，分接頭係配置以測量Q值。
(23)如第(17)項所述之偵測方法，更包含： 將具有一最大Q值的Q值測量儲存在一記憶體中作為一臨界值。
(24)如第(16)項所述之偵測方法，更包含：若外來物件在電源接收線圈的範圍內，則執行一終止過程，終止過程能使電源傳送線圈停止傳送電源或使電源接收線圈停止接收電源。
(25)一種電源傳送系統，包含：一電源傳送器，配置以無線地耦接一電源接受器，並使用具有一第一頻率的一第一交流信號傳送電源至電源接收器；及一Q值測量電路，配置以使用具有不同於第一頻率的一第二頻率之一第二交流信號偵測在電源傳送器和電源接收器之間的一外來物件。
(26)如第(25)項所述之系統，其中Q值測量電路包括一電容器，電容器連接一Q值測量線圈以形成一共振電路，電容器的一電容值與Q值測量線圈的一電感值可被調整為一希望的共振。
(27)如第(25)項所述之系統，其中電源接收器包括具有一分接頭的一電源接收線圈，分接頭(i)經由一電容器連接Q值測量電路的一第一輸入、及(ii)連接Q值測量電路的一第二輸入，分接頭係配置以測量Q值。
(28)如第(25)項所述之系統，其中電源接收器又包括一電源儲存部，配置以儲存從電源傳送器收到的電源。
(29)一種能量傳送器，包含：一電源傳送線圈，配置以使用具有一第一頻率的一第一交流信號無線地傳送電源至一電源接收器；及一偵測部，配置以使用具有不同於第一頻率的一第二頻率之一第二交流信號偵測在電源傳送線圈範圍內的一外來物件。
(30)如第(29)項所述之能量傳送器，其中偵測部包括一具有一電容器的Q值測量電路，電容器連接一Q值測量線圈以形成一共振電路，電容器的一電容值與Q值測量線圈的一電感值可被調整為一希望的共振。
(31)如第(29)項所述之能量傳送器，其中電源接收器包括具有一分接頭的一電源接收線圈，分接頭(i)經由一電容器連接Q值測量電路的一第一輸入、及(ii)連接Q值測量電路的一第二輸入，分接頭係配置以測量Q值。
(32)一種偵測裝置，包含：一偵測部，連接包括一線圈的一電路，偵測部係配置以偵測電磁性耦接線圈的一狀態。
(33)如第(32)項所述之偵測裝置，其中偵測部係配置以測量電路的一Q值。
(34)如第(33)項所述之偵測裝置，更包含：一電源傳送線圈係，配置用於在一非接觸式饋電中使用
(35)如第(32)項所述之偵測裝置，其中偵測部係 配置以偵測一導體或包括一任意線圈之一電路是否接近線圈。
(36)如第(33)項所述之偵測裝置，其中偵測部包括(i)一處理部，配置以得到施加於一共振電路中的線圈與一電容器之間的一第一電壓、及施加於線圈之兩端的一第二電壓，處理部係配置以使用第一電壓與第二電壓之間的比例來計算Q值、及(ii)一判斷部，當導體或任意線圈沒有接近線圈以允許判斷電磁性耦接的狀態時，判斷部配置以比較由處理部計算出的Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
(37)如第(33)項所述之偵測裝置，更包含：一處理部，配置以使用利用一頻帶得到一Q值的一半頻寬方法來計算Q值，其中的一阻抗係為在包括線圈和一電容器之一串聯共振電路之一共振頻率下的一阻抗之絕對值的√ 2倍；及一判斷部，當導體或任意線圈沒有接近線圈以允許判斷電磁性耦接的狀態時，判斷部配置以比較由處理部計算出的Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
(38)如第(33)項所述之偵測裝置，更包含：一處理部，配置以使用利用一頻帶得到一Q值的一半頻寬方法來計算Q值，其中的一阻抗係為在包括線圈和一電容器之一並聯共振電路之一共振頻率下的阻抗之絕對值的1/√ 2倍；及一判斷部，當導體或任意線圈沒有接近線圈以允許判 斷電磁性耦接的狀態時，判斷部配置以比較由處理部計算出的Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
(39)如第(33)項所述之偵測裝置，更包含：一處理部，配置以使用一自動平衡電橋電路和一向量比偵測器來得到包括線圈之一共振電路之一阻抗的一實數部分和一虛數部分，處理部係配置以使用實數部分和虛數部分之比來計算Q值；及一判斷部，當導體或任意線圈沒有接近線圈以允許判斷電磁性耦接的狀態時，判斷部配置以比較由處理部計算出的Q值與基於事先測得之一Q值而設定的一臨界值。
(40)如第(32)項所述之偵測裝置，更包含：一分接頭，連接線圈並配置用於在一非接觸式饋電中使用。
(41)如第(33)項所述之偵測裝置，其中：線圈係配置用於測量Q值並作為在一非接觸式饋電中的一饋電線圈，且在非接觸式饋電中所使用之一電路中的一電容器之一電容值不同於在測量Q值中所使用之一電路中的一電容器之一電容值。
(42)如第(31)項所述之偵測裝置，其中偵測部係配置以在饋電期間測量包括電源接收線圈之一電路的一Q值。
本揭露包含有關於2011/7/21向日本專利局申請的日本優先權專利申請書第JP 2011-160186號所揭露的主體， 特此須合併參考其全部內容。
本領域之熟知技藝者應了解到在本揭露所附之申請專利範圍或其等效之範圍內，取決於設計需求及其它因素可產生各種修正、組合、子組合、及變化。
10‧‧‧電源傳送裝置
11‧‧‧信號源
12‧‧‧交流電源供應
13‧‧‧電組元件
14‧‧‧電容器
15‧‧‧電源傳送線圈
17‧‧‧電源傳送部
20‧‧‧電源接收裝置
21‧‧‧電源接收線圈
22‧‧‧電容器
23‧‧‧整流部
24‧‧‧充電部
25‧‧‧電容器
26‧‧‧電阻元件
27‧‧‧電源接收部
28‧‧‧Q值測量線圈
29‧‧‧電容器
30‧‧‧Q值測量電路
V1‧‧‧電壓
V2‧‧‧電壓
31A‧‧‧過濾部
31B‧‧‧過濾部
32A‧‧‧整流部
32B‧‧‧整流部
33A‧‧‧類比-數位轉換器
33B‧‧‧類比-數位轉換器
34‧‧‧主控制部
34A‧‧‧處理部
34B‧‧‧判斷部
35‧‧‧記憶體
36‧‧‧通訊控制部
37‧‧‧輸入部
38‧‧‧信號源
29A‧‧‧電容器
29B‧‧‧電容器
40‧‧‧基底
41‧‧‧繞線式李支線
42‧‧‧磁性物質
28a‧‧‧鐵製核心
52‧‧‧磁片
53‧‧‧金屬物質
54‧‧‧間隔物
20A‧‧‧電源接收裝置
21A‧‧‧電源接收線圈
21a‧‧‧分接頭
20B‧‧‧電源接收裝置
60‧‧‧自動平衡電橋電路
61‧‧‧交流電源
62‧‧‧線圈
63‧‧‧反向放大器
64‧‧‧反饋電阻元件
65‧‧‧向量比偵測器
I‧‧‧電流
Rs‧‧‧反饋電阻值
包括附圖以提出對本揭露之進一步了解，且附圖被併入並構成本說明中的一部分。圖繪示實施例(連同說明書)並用來說明技術之原理。
[第1圖]第1圖係顯示根據本揭露之第一實施例的一非接觸式電源傳送系統的配置之示意圖。
[第2圖]第2圖係顯示提供至根據本揭露之第一實施例的一電源接收裝置之Q值測量電路30的示範性配置之方塊圖。
[第3A圖]和[第3B圖]第3A和3B圖各係另一示範性共振電路的電路圖。
[第4圖]第4圖係在根據本揭露之第一實施例的非接觸式電源傳送系統之饋電時的過程之流程圖。
[第5圖]第5圖係說明導體偵測之方法的圖。
[第6圖]第6圖係顯示用於在電源傳送和接收裝置中使用的示範性線圈之示意圖。
[第7圖]第7圖係顯示用於使用Q值測量的示範性線圈之示意圖。
[第8圖]第8圖係顯示夾在一電源傳送線圈、一電源 接收線圈、與一Q值測量線圈之間的一金屬物質之示意剖面圖。
[第9圖]第9圖係顯示關於根據本揭露之第一實施例的金屬尺寸之各種特性的圖。
[第10圖]第10圖係顯示在電源傳送端上的Q值之共振頻率特性的圖。
[第11圖]第11圖係顯示根據本揭露之第二實施例的一非接觸式電源傳送系統之整體配置的示意圖。
[第12圖]第12圖係顯示根據本揭露之第三實施例的一非接觸式電源傳送系統的整體配置之示意圖。
[第13圖]第13圖係顯示一串聯共振電路中之阻抗頻率特性的圖。
[第14圖]第14圖係顯示一並聯共振電路中之阻抗頻率特性的圖。
[第15圖]第15圖係用於使用阻抗之實數和虛數部分之比來計算Q值之電路圖。
10‧‧‧電源傳送裝置
11‧‧‧信號源
12‧‧‧交流電源供應
13‧‧‧電組元件
14‧‧‧電容器
15‧‧‧電源傳送線圈
17‧‧‧電源傳送部
20‧‧‧電源接收裝置
21‧‧‧電源接收線圈
22‧‧‧電容器
23‧‧‧整流部
24‧‧‧充電部
25‧‧‧電容器
26‧‧‧電阻元件
27‧‧‧電源接收部
28‧‧‧Q值測量線圈
29‧‧‧電容器
30‧‧‧Q值測量電路
V1‧‧‧電壓
V2‧‧‧電壓

Claims (20)

  1. 一種能量接收器，包含：一電源接收線圈，配置以使用具有一第一頻率的一第一交流信號從一電源傳送線圈接收電源；及一Q值測量電路，配置以使用具有不同於該第一頻率的一第二頻率之一第二交流信號來偵測在該電源接收線圈範圍內的一外來物件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之能量接收器，其中該偵測部係配置以測量該電路的一Q值並偵測電磁性耦接該電源接收線圈的一狀態。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之能量接收器，其中，該電源傳送線圈係配置用於在一非接觸式饋電中使用，且該電源傳送線圈不同於該電源接收線圈。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之能量接收器，其中，該電源接收線圈係配置用於測量該Q值並作為在一非接觸式饋電中的一饋電線圈，且在該饋電中所使用之一電路中的一電容器之一電容值不同於在測量該Q值中所使用之一電路中的一電容器之一電容值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之能量接收器，其中該偵測部係配置以在饋電期間測量包括該電源接收線圈之一電路的一Q值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之能量接收器，其中該 Q值測量電路包括一電容器，該電容器連接一Q值測量線圈以形成一共振電路，該電容器的一電容值與該Q值測量線圈的一電感值可被調整為一希望的共振。
  7. 一種偵測方法，包含：使用具有一第一頻率的一第一交流信號從一電源傳送線圈傳送電源至一電源接收線圈；及使用具有不同於該第一頻率的一第二頻率之一第二交流信號，偵測在該電源接收線圈範圍內的一外來物件。
  8. 一種電源傳送系統，包含：一電源傳送器，配置以無線地耦接一電源接受器，並使用具有一第一頻率的一第一交流信號傳送電源至該電源接收器；及一Q值測量電路，配置以使用具有不同於該第一頻率的一第二頻率之一第二交流信號偵測在該電源傳送器和該電源接收器之間的一外來物件。
  9. 一種能量傳送器，包含：一電源傳送線圈，配置以使用具有一第一頻率的一第一交流信號無線地傳送電源至一電源接收器；及一偵測部，配置以使用具有不同於該第一頻率的一第二頻率之一第二交流信號偵測在該電源傳送線圈範圍內的一外來物件。
  10. 一種偵測裝置，包含：一偵測部，連接包括一線圈的一電路，該偵測部係配置以偵測電磁性耦接該線圈的一狀態。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之偵測裝置，其中該偵測部係配置以測量該電路的一Q值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之偵測裝置，更包含：一電源傳送線圈，係配置用於在非接觸式饋電中的使用。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之偵測裝置，其中該偵測部係配置以偵測一導體或包括一任意線圈之一電路是否接近該線圈。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之偵測裝置，其中該偵測部包括(i)一處理部，配置以得到施加於一共振電路中的該線圈與一電容器之間的一第一電壓、及施加於該線圈之兩端的一第二電壓，該處理部係配置以使用該第一電壓與該第二電壓之間的比例來計算該Q值、及(ii)一判斷部，當該導體或該任意線圈沒有接近該線圈以允許判斷該電磁性耦接的該狀態時，該判斷部配置以比較由該處理部計算出的該Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之偵測裝置，更包含：一處理部，配置以使用利用一頻帶得到一Q值的一半頻寬方法來計算該Q值，其中的一阻抗係為在包括該線圈和一電容器之一串聯共振電路之一共振頻率下的一阻抗之絕對值的√ 2倍；及一判斷部，當該導體或該任意線圈沒有接近該線圈以允許判斷該電磁性耦接的該狀態時，該判斷部配置以比較 由該處理部計算出的該Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之偵測裝置，更包含：一處理部，配置以使用利用一頻帶得到一Q值的一半頻寬方法來計算該Q值，其中的一阻抗係為在包括該線圈和一電容器之一並聯共振電路之一共振頻率下的阻抗之絕對值的1/√ 2倍；及一判斷部，當該導體或該任意線圈沒有接近該線圈以允許判斷該電磁性耦接的該狀態時，該判斷部配置以比較由該處理部計算出的該Q值與基於所測得之一Q值而設定的一臨界值。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之偵測裝置，更包含：一處理部，配置以使用一自動平衡電橋電路和一向量比偵測器來得到包括該線圈之一共振電路之一阻抗的一實數部分和一虛數部分，該處理部係配置以使用該實數部分和該虛數部分之比來計算該Q值；及一判斷部，當該導體或該任意線圈沒有接近該線圈以允許判斷該電磁性耦接的該狀態時，該判斷部配置以比較由該處理部計算出的該Q值與基於事先測得之一Q值而設定的一臨界值。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之偵測裝置，更包含：一分接頭，連接該線圈並配置用於在一非接觸式饋電中使用。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之偵測裝置，其中， 該線圈係配置用於測量該Q值並作為在一非接觸式饋電中的一饋電線圈，且在一非接觸式饋電中所使用之一電路中的一電容器之一電容值不同於在測量該Q值中所使用之一電路中的一電容器之一電容值。
  20. 如申請專利範圍第10項所述之偵測裝置，其中該偵測部係配置以在一饋電期間測量包括該電源接收線圈之一電路的一Q值。
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