TWI470897B - 非接觸式供電裝置 - Google Patents

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Description

非接觸式供電裝置
本發明係關於一種非接觸式供電裝置。
在電磁感應方式之非接觸式供電系統中係在非接觸式供電裝置之載置面載置有具備受電裝置的電子機器。在此狀態下，非接觸式供電裝置係激磁該裝置所備置的一次線圈，並利用電磁感應來激磁設置於電子機器之受電裝置的二次線圈。在二次線圈產生的二次電力係在受電裝置內轉換成直流電源。然後，該直流電源係當作驅動電源供應至電子機器之負載。
在該非接觸式供電裝置中，已有揭示一種具備偵測金屬異物的金屬檢測裝置，且在該金屬檢測裝置檢測出金屬異物時停止供電者。此係因當在非接觸式供電裝置與電子機器(受電裝置)之間夾介存在有金屬異物時，金屬異物會在供電中被感應加熱，而用以防止該金屬異物之加熱者。
日本特開2000-295796號公報係記載非接觸式供電裝置所備置的金屬檢測裝置之一例。該公報中所記載的金屬檢測裝置係以與對非接觸式供電裝置之一次線圈供電時的激磁頻率(180kHz)存有差異的預定之頻率(210kHz)來激磁。然後，金屬檢測裝置係藉由以預定之頻率所激磁的一次線圈之電感(inductance)的變化來檢測金屬異物之有無，而在有金屬異物時停止供電。
上述金屬檢測裝置係依一次線圈之電感的變化、即包含一次線圈的振盪電路之諧振頻率的變化而檢測金屬異物 之有無。然而，一次線圈之電感的變化，亦會藉由一次線圈及二次線圈之位置關係變化而產生。因此，會產生以下之情況：無法區別是存在金屬異物、或是發生一次線圈與二次線圈之相對的位置偏移。因而，在上述金屬檢測裝置中，若不將一次線圈及二次線圈適合地配置在預先設定之位置關係的話則無法正確地檢測出金屬異物之有無。
更且，在上述金屬檢測裝置中，在鄰接配置有複數個一次線圈的情況時，當存在供電準備中之線圈(以初期頻率210kHz或是追蹤中頻率180kHz至210kHz激磁)與供電中之線圈(以180kHz激磁)時，就會產生與該差分之頻率相應的差頻信號。該差頻信號雖然相對於金屬檢測裝置成為雜訊(noise)，但是由於追蹤中頻率係隨著時間經過而變化，所以差頻信號亦會隨著時間經過而變化。因此，抑制該雜訊的手段變得複雜。
本發明係為了解決上述問題而開發完成者，其目的係在於提供一種不用改變設置於供電區域的供電線圈之激磁頻率就可精度佳地進行金屬異物之檢測的非接觸式供電裝置。
本發明之一態樣係非接觸式供電裝置利用電磁感應現象來對設置於電子機器之受電裝置進行供電的非接觸式供電裝置。該非接觸式供電裝置係具備：一次線圈，分別設置於在載置前述電子機器之載置面所區劃而成的一個以上之供電區域，且在對應的供電區域中以電磁感應方式將二次電力供電至前述受電裝置之二次線圈。又，非接觸式供電裝置係具備：基本供電單元電路，設置於每一前述供電區域，且為了以電磁感應方式將二次電力供電至前述二次 線圈而激磁該對應的供電區域之前述一次線圈。前述基本供電單元電路係進而從前述對應的供電區域對前述受電裝置發送振盪信號，且從自該振盪信號中檢測出相應於磁通變化之調變波的前述受電裝置接收被調變波信號，並將該被調變波信號進行檢波以解調前述調變波。更且，非接觸式供電裝置係具備系統控制部，基於經前述基本供電單元電路解調所得的前述調變波，來判定在對應前述基本供電單元電路之供電區域是否有金屬異物存在。
做為其一例，前述基本供電單元電路係包含：振盪電路部，將前述振盪信號發送至前述受電裝置；一次偵測線圈，接收前述被調變波信號；檢波電路部，將在前述一次偵測線圈所接收到之前述被調變波信號進行檢波，以解調前述調變波；以及工作比運算電路部，運算經前述檢波電路部解調所得的前述調變波之工作比。前述系統控制部係基於經前述工作比運算電路部運算所得的前述工作比，來判定在對應前述基本供電單元電路之供電區域是否有金屬異物存在，在判定有金屬異物存在時，停止對該對應的供電區域之供電。
做為其一例，前述受電裝置係以二次偵測線圈來接收來自前述基本供電單元電路之載波信號，且產生具有按照該二次偵測線圈之磁通變化而變化之工作比的接通/斷開信號做為前述調變波。前述被調變波信號係藉由依前述接通/斷開信號來振幅調變前述載波信號之振幅而產生。前述檢波電路部係藉由波封檢波前述被調變波信號而解調前述接通/斷開信號。前述工作比運算電路部係檢測經前述檢波電路部解調所得的前述接通/斷開信號之工作比。
做為其一例，前述載波信號係從前述振盪電路部發送至前述受電裝置之前述振盪信號。
做為其一例，前述基本供電單元電路係包含：振盪電路部，將前述振盪信號發送至前述受電裝置；一次偵測線圈，接收前述被調變波信號；以及檢波電路部，將在前述一次偵測線圈所接收到之前述被調變波信號進行檢波，以解調前述調變波。前述系統控制部係接收經前述檢波電路部解調所得的前述調變波，並運算該調變波之工作比，且基於該運算後的工作比，來判定在對應前述基本供電單元電路之供電區域是否有金屬異物存在，在判定有金屬異物存在時，停止對該對應的供電區域之供電。
做為其一例，前述振盪電路部係激磁前述一次線圈之激磁驅動電路，前述一次偵測線圈係前述一次線圈。
做為其一例，前述基本供電單元電路係使用與將前述二次電力供電至前述二次線圈用的前述一次線圈獨立設置之一次偵測線圈來發送前述振盪信號。
做為其一例，前述一次偵測線圈係在彼此鄰接之前述供電區域共用。
做為其一例，前述基本供電單元電路係使用將前述二次電力供電至前述二次線圈用的前述一次線圈來發送前述振盪信號。
依據本發明，即便不固定一次線圈與二次線圈之相對位置，亦可進行金屬異物之檢測。更且，由於沒有必要改變設置於供電區域的供電線圈之激磁頻率，所以可有效率地抑制雜訊。因而，可期待檢測精度之提高。
本發明之其他態樣及優點係可說明如下並且可從該說 明中明白，又此等態樣及優點可藉由申請專利範圍所記載的要素及組合而達成。
上述之原理說明及以下之詳細說明係為例示，可理解並非被申請專利範圍所記載之發明所限制。
本發明暨本發明之其他態樣及優點係可藉由參照所附圖式以及以下所記載之現時點的較佳實施形態而理解。
以下，按照圖式說明本發明之非接觸式供電裝置具體化的實施形態。
圖1係顯示非接觸式供電裝置(以下，簡稱供電裝置)1與從該供電裝置1非接觸式供電的電子機器(以下，簡稱機器)E的整體立體圖。
供電裝置1係具有四角形板狀之框體2，而其上面為平面且形成有載置機器E的載置面3。在載置面3係區劃有複數個四角形狀之供電區域AR。在本實施形態中係以在左右方向排列四個、在前後方向排列六個之方式區劃有24個供電區域AR。
如圖2所示，在框體2內係於對應各供電區域AR之位置，配置有配合供電區域AR之外形而捲繞成四角形狀的一次線圈L1。又，在框體2內係針對每一供電區域AR，配置有捲繞成圓形狀(亦可與一次線圈L1同樣為四角形狀)的一次側金屬偵測線圈La。一次側金屬偵測線圈La係一次偵測線圈之一例。在本實施形態中，一次側金屬偵測線圈La係配置於一次線圈L1之上側位置，並且直徑比一次線圈L1還小。又，一次側金屬偵測線圈La係以其中心位置與供電區域AR之中心位置一致的方式所配置。更且，在設置 於每一供電區域AR的各一次側金屬偵測線圈La之內側係配置有信號接收天線線圈A1。
在各供電區域AR中，一次線圈L1、一次側金屬偵測線圈La及信號接收天線線圈A1係與針對每一供電區域AR而設置於框體2內的各自之基本供電單元電路4(參照圖3)連接。
各一次線圈L1係由對應的基本供電單元電路4所激磁驅動。而且，各一次線圈L1係可單獨或與其他的一次線圈L1協同激磁驅動，並對載置於供電區域AR之機器E內的二次線圈L2以非接觸方式進行供電。
各一次側金屬偵測線圈La係利用對應的基本供電單元電路4而激磁驅動，藉此產生金屬偵測用的振盪信號Φt。基本供電單元電路4係透過一次側金屬偵測線圈La，而檢測在其對應的供電區域AR上是否有金屬異物。
如圖1所示，從供電裝置1以電磁感應方式接受供電的機器E係包含設置於該機器E內的二次側金屬偵測線圈Lb。二次側金屬偵測線圈Lb係二次偵測線圈之一例。在本實施形態中，二次側金屬偵測線圈Lb係配置在二次線圈L2之下側。然後，機器E係當載置於供電裝置1之載置面3時，在位置於其正下方的供電區域AR之一次側金屬偵測線圈La與機器E之二次側金屬偵測線圈Lb之間，進行金屬偵測用的信號之授受。
又，機器E係包含設置於二次側金屬偵測線圈Lb之內側的信號發送天線線圈A2。機器E係當載置於供電裝置1之載置面3時，在位置於其正下方的供電區域AR之信號接收天線線圈A1與機器E之信號發送天線線圈A2之間，以 無線通信方式進行資料及資訊之授受。
其次，按照圖3說明供電裝置1與機器E之電子構成。
(機器E)
如圖3所示，機器E係包含：做為受電裝置之受電電路10，以無線方式從供電裝置1接受二次電力；以及調變電路20，調變由二次側金屬偵測線圈Lb所接收之來自供電裝置1的振盪信號Φt。
如圖4所示，受電電路10係包含整流平滑電路部11、DC/DC轉換器電路12、資料產生電路部13及發送電路部14。
整流平滑電路部11係與二次線圈L2連接。整流平滑電路部11係將二次電力轉換成沒有漣波(ripple)之直流電壓，該二次電力係以因供電裝置1之一次線圈L1之激磁而引起的電磁感應來激磁供電至二次線圈L2而得。DC/DC轉換器電路12係將在整流平滑電路部11所產生之直流電壓，DC/DC轉換成所期望的電壓。該經DC/DC轉換過之直流電壓係供應至機器E之負載Z。
在此，負載Z係只要是以在二次線圈L2產生之二次電力所驅動的機器即可。例如，負載Z，亦可為將經DC/DC轉換過之直流電壓當作驅動電源來使用並在載置面3上驅動的機器。或是，負載Z，亦可為將二次電力直接當作交流電源來使用並在載置面3上驅動的機器。或者，負載Z，亦可為使用經DC/DC轉換過之直流電源來對內建充電池(二次電池)進行充電的機器。
又，經DC/DC轉換過之直流電壓，亦可當作資料產生電路部13及發送電路部14之驅動源來利用。
資料產生電路部13係產生機器認證信號ID及激磁要求信號RQ，且將此等信號供應至發送電路部14。機器認證信號ID係顯示機器E為可利用供電裝置1來接受供電的正當機器。激磁要求信號RQ係用以對供電裝置1要求供電者。
資料產生電路部13，例如是在由整流平滑電路部11所產生的直流電源、或能夠以內建於機器E的二次電池等來驅動的狀態時，產生機器認證信號ID及激磁要求信號RQ。資料產生電路部13，例如是在用以驅動設置於機器E之負載Z的電源開關斷開(OFF)時，不產生機器認證信號ID及激磁要求信號RQ。
又，在機器E設置有微電腦的情況下，在微電腦已判斷暫停供電時，資料產生電路部13，亦不會產生機器認證信號ID及激磁要求信號RQ。
發送電路部14係與信號發送天線線圈A2連接。發送電路部14係將來自資料產生電路部13之機器認證信號ID及激磁要求信號RQ，透過信號發送天線線圈A2而發送至供電裝置1。
調變電路20係調變在二次側金屬偵測線圈Lb接收到之來自供電裝置1的振盪信號Φt。如圖5所示，調變電路20係包含匹配電路MC、整流電路21、調變波信號產生電路部22及調變電路部23。
匹配電路MC係在從一次側金屬偵測線圈La發送來的振盪信號Φt之頻率附近以二次側金屬偵測線圈Lb具有諧振點的方式進行阻抗(impedance)匹配。在本實施形態中，匹配電路MC係例如由諧振電容器Cx(參照圖6)所構成。
整流電路21係半波整流電路。如圖6所示，整流電路 21係包含整流用二極體D0、充放電電容器C0及電阻R0。整流用二極體D0之陽極端子係透過匹配電路MC之諧振電容器Cx而連接於二次側金屬偵測線圈Lb之正極端子PT。整流用二極體D0之陰極端子係連接於充放電電容器C0之正端子。充放電電容器C0之負端子係連接於二次側金屬偵測線圈Lb之負極端子NT。電阻R0係與充放電電容器C0並聯連接。整流電路21係透過二次側金屬偵測線圈Lb而接收從供電裝置1之一次側金屬偵測線圈La發送來的振盪信號Φt。整流電路21係對該振盪信號Φt進行半波整流。
如圖10所示，在本實施形態中，振盪信號Φt係振幅值及頻率為一定的正弦波。因而，當由二次側金屬偵測線圈Lb所接收到的振盪信號Φt在整流用二極體D0進行半波整流時，充放電電容器C0就會反覆進行充放電。換句話說，在振盪信號Φt為正電位時，充放電電容器C0係可利用來自整流用二極體D0之電流進行充電。在振盪信號Φt為負電位時，經充放電電容器C0充電後的電荷係透過電阻R0而放電。
在此，當在一次側金屬偵測線圈La與二次側金屬偵測線圈Lb之間存在物體(負載)時，流動至二次側金屬偵測線圈Lb的電流之值就會依空間上耦合的該物體(負載)而變化。
例如，在載置面3沒有載置任何物時、即沒有負載的斷路(open)狀態時，如圖10(a)所示，振盪信號Φt之振幅會變為最大。因此，流動至二次側金屬偵測線圈Lb之電流的值係變為最大。
另一方面，在載置面3載置有金屬片M時，如圖10(e) 所示，振盪信號Φt之頻率會變化，並且振盪信號Φt之振幅例如會變為最小。因此，流動至二次側金屬偵測線圈Lb之電流的值變為最小。
換句話說，在載置面3沒有載置任何物時，充放電電容器C0之充電電壓Vt係變為最大值。相對於此，在載置面3載置有金屬片M時，充放電電容器C0之充電電壓Vt係變為最小值。
如圖5所示，充放電電容器C0之充電電壓Vt係當作電源電壓VG而施加於調變波信號產生電路部2。此時，當一次側金屬偵測線圈La與二次側金屬偵測線圈Lb之相對的位置關係變化時，一次側金屬偵測線圈La與二次側金屬偵測線圈Lb之電感就會變化，隨之振盪信號Φt之振幅值及頻率會變化。在此情況下，與因一次側金屬偵測線圈La與二次側金屬偵測線圈Lb之間的位置偏移而引起的振幅值及頻率之變化相較，在此等之間有夾入金屬片M時的振幅值及頻率之變化量為較大。因此，能夠依振盪信號Φt之變化來區別是發生了線圈La、Lb之位置偏移還是金屬片M存在於線圈La、Lb間。
如圖7所示，調變波信號產生電路部22係例如由不穩定多諧振盪器(astable multivibrator)(以下，簡稱多諧振盪器)22a所構成。多諧振盪器22a係由二個電晶體Q1、Q2、二個電容器C1、C2及四個電阻R1a、R1b、R2a、R2b所構成的一般多諧振盪器。
多諧振盪器22a係連接於電源線25。在電源線25上係從整流電路21之充放電電容器C0施加充電電壓Vt做為電源電壓VG。而且，本實施形態之多諧振盪器22a係從電晶 體Q1之集極端子輸出接通/斷開(ON/OFF)信號MP(調變波)。該接通/斷開信號MP係供應至調變電路部23。
多諧振盪器22a係依其時常的電源電壓VG之值而控制接通/斷開信號MP之工作比(duty)DU(DU=t1/Tn)。此係起因於以下情事：電晶體Q1從接通切換至斷開時的基極˙射極間之電位的初始值變化，並且電晶體Q2斷開時的基極˙射極間之充電速度變化。
如圖10(b)所示，多諧振盪器22a係以電源電壓VG越大值，工作比DU(DU=t1/Tn)就越小、即接通時間t1相對於週期Tn變短的方式，產生接通/斷開信號MP。
反之，如圖10(f)所示，多諧振盪器22a係以在載置面3載置有金屬片M且電源電壓VG越小值，工作比DU(DU=t1/Tn)就越大、即接通時間t1相對於週期Tn變長的方式，產生接通/斷開信號MP。
換言之，與不夾介存在金屬片M時相較，夾介存在金屬片M時，多諧振盪器22a係從電晶體Q1之集極端子輸出具有較大的工作比DU之接通/斷開信號MP。
如圖5所示，從多諧振盪器22a之電晶體Q1的集極端子輸出的接通/斷開信號MP係供應至調變電路部23。
如圖6所示，調變電路部23係包含電晶體Q3與二極體D1。二極體D1係具有：陽極端子，連接於整流電路21之整流用二極體D0的陽極端子並且連接於諧振電容器Cx；以及陰極端子，連接於電晶體Q3之集極端子。電晶體Q3之基極端子係連接於多諧振盪器22a之電晶體Q1的集極端子。電晶體Q3之射極端子係接地。
電晶體Q3係依供應至基極端子之來自多諧振盪器22a 的接通/斷開信號MP而接通/斷開。
因而，在電晶體Q3接通時，透過整流用二極體D0而充電於充放電電容器C0的充電電流之一部分係流動至調變電路部23、即透過整流用二極體D1而流動至電晶體Q3。反之，在電晶體Q3斷開時，透過整流用二極體D0而充電於充放電電容器C0的充電電流，並不會流動至電晶體Q3(調變電路部23)，而是透過整流用二極體D0流動至充放電電容器C0。
結果，根據振盪信號Φt而流動於二次側金屬偵測線圈Lb之端子PT、NT間的二次電流之值係依電晶體Q3之接通/斷開而變化。從二次側金屬偵測線圈Lb放射的磁通係依該二次電流之變化而變化。然後，該經變化後的磁通係以電磁感應方式傳播至一次側金屬偵測線圈La，並使流動至一次側金屬偵測線圈La的一次電流之值產生變化。
因而，依電晶體Q3之接通/斷開(依接通/斷開信號MP之工作比DU)，流動於二次側金屬偵測線圈Lb之端子PT、NT間的電流(振盪信號Φt)之振幅會被調變並產生被調變波信號Φm。該被調變波信號Φm係從二次側金屬偵測線圈Lb發送至一次側金屬偵測線圈La。
換言之，由二次側金屬偵測線圈Lb所接收的振盪信號Φt係發揮做為載波信號(carrier signal)的功能。另一方面，在機器E內，可產生基於該載波信號之振幅值而得的充電電壓Vt即電源電壓VG，且產生與該電源電壓VG之值相應的工作比DU之接通/斷開信號MP做為調變波信號。然後，藉由該載波信號(振盪信號Φt)之振幅，依該調變波信號(經工作比控制後之接通/斷開信號MP)而被調變，可產生 圖10(c)或(g)所示的被調變波信號Φm。
例如，在供電區域AR沒有金屬片M的情況，藉由以圖10(b)所示之接通/斷開信號MP來調變振盪信號Φt，可產生圖10(c)所示的被調變波信號Φm。
另一方面，在供電區域AR有金屬片M時，藉由以圖10(f)所示之接通/斷開信號MP來調變振盪信號Φt，可產生圖10(g)所示的被調變波信號Φm。
因而，被調變波信號Φm之波封(envelope)波形係以接通/斷開信號MP(調變波)對工作比DU之波形表示。
(供電裝置1)
如圖3所示，供電裝置1係包含共通單元部30與基本單元部40。
共通單元部30係包含：對基本單元部40供應電源的電源電路31；總括控制基本單元部40之系統控制部32；以及儲存各種資料之非揮發性記憶體33。
電源電路31係包含整流電路及DC/DC轉換器(皆未圖示)，用以將從外部供應的商用電源利用整流電路整流成直流電壓。電源電路31係將直流電壓利用DC/DC轉換器轉換成所期望之直流電壓Vdd。該直流電壓Vdd係當作驅動電源而供應至系統控制部32、非揮發性記憶體33及基本單元部40。
系統控制部32係由微電腦所構成，用以控制基本單元部40。非揮發性記憶體33係儲存系統控制部32進行各種判定處理時所使用的各種資料。
如圖3所示，基本單元部40係包含對供電區域AR(一次線圈L1)設置的複數個基本供電單元電路4。然後，基本 供電單元電路4係在系統控制部32之控制下，在與系統控制部32之間進行資料之授受。
基本供電單元電路4之構成係為相同。因此，為了方便說明起見，按照圖8就一個基本供電單元電路4加以說明。
如圖8所示，基本供電單元電路4係包含接收電路部41、信號抽出電路部42、供電線圈激磁驅動電路部43及金屬偵測電路部44。
接收電路部41係與信號接收天線線圈A1連接。接收電路部41係透過信號接收天線線圈A1而接收從載置於載置面3的機器E之信號發送天線線圈A2發送來的發送信號。接收電路部41係將該接收到的發送信號供應至信號抽出電路部42。
信號抽出電路部42係從由接收電路部41所接收到的發送信號中抽出機器認證信號ID及激磁要求信號RQ。信號抽出電路部42係當抽出機器認證信號ID及激磁要求信號RQ之雙方時，就對系統控制部32發送許可信號EN。順便一提，信號抽出電路部42係在僅抽出機器認證信號ID及激磁要求信號RQ之其中一方時，或同時沒有抽出兩信號時，不對系統控制部32發送許可信號EN。
供電線圈激磁驅動電路部43係與一次線圈L1連接。在本實施形態中係包含激磁一次線圈L1之全橋接電路43a、驅動該全橋接電路43a之驅動電路43b、及存在偵測電路43c。存在偵測電路43c係檢測電路之一例。
全橋接電路43a係一般的全橋接電路。如圖9所示，全橋接電路43a係包含四個MOS電晶體Qa、Qb、Qc、Qd。 MOS電晶體Qa、Qd之組與MOS電晶體Qb、Qc之組係透過一次線圈L1與諧振電容器C之串聯電路，交叉連接。而且，藉由二個組交互地接通/斷開，而激磁一次線圈L1。
驅動電路43b係從共通單元部30之系統控制部32接收激磁控制信號CT，而產生驅動信號PSa、PSb、PSc、PSd。驅動信號PSa、PSb、PSc、PSd係供應至MOS電晶體Qa、Qb、Qc、Qd之閘極端子。
對機器E供電時，基於來自系統控制部32之激磁控制信號CT，驅動電路43b係以交互地使全橋接電路43a之二個組接通/斷開的方式來產生驅動信號PSa、PSb、PSc、PSd。如此，驅動電路43b係藉由使電路43a進行全橋接動作而激磁一次線圈L1。
驅動電路43b係將相同的脈衝波形之驅動信號PSa、PSd供應至MOS電晶體Qa、Qd之閘極端子。又，驅動電路43b係將相同的脈衝波形之驅動信號PSb、PSc供應至MOS電晶體Qb、Qc之閘極端子。驅動信號PSa、PSd之脈衝與驅動信號PSb、PSc之脈衝係彼此為互補的信號。
因而，在對機器E供電時，MOS電晶體Qa、Qd之組與MOS電晶體Qb、Qc之組交互地接通/斷開(全橋接動作)而激磁一次線圈L1。
又，在待機時，驅動電路43b係基於來自系統控制部32之激磁控制信號CT，以將激磁一次線圈L1的全橋接電路43a之動作從全橋接動作變更為半橋接動作的方式來產生驅動信號PSa、PSb、PSc、PSd。
在半橋接動作中，例如在MOS電晶體Qd接通、且MOS電晶體Qc斷開之狀態下，MOS電晶體Qa與MOS電 晶體Qb會交互地接通/斷開。
例如，在MOS電晶體Qa、Qb、Qc、Qd為N通道型的情況，驅動電路43b係對MOS電晶體Qd供應高位準之驅動信號PSd，並且對MOS電晶體Qc供應低位準之驅動信號PSc。然後，驅動電路43b係以MOS電晶體Qa與MOS電晶體Qb交互地接通/斷開的方式，將彼此為互補的驅動信號PSa、PSb分別供應至MOS電晶體Qa、Qb。
在待機時，使全橋接電路43a進行半橋接動作以激磁一次線圈L1的理由係為了要降低在鄰接的一次線圈L1間之磁性耦合所引起的干涉。藉此，在待機中可提高載置於供電區域AR的機器E之存在偵測精度。
當在供電區域AR載置有物體時，流動至一次線圈L1的電流之值就會依空間上耦合的該物體(負載)而變化。如上述般，在供電區域AR沒有載置任何物時(沒有負載之斷路狀態時)，流動至一次線圈L1的電流之值變為最大值。另一方面，在供電區域AR載置有物體時(有負載時)，隨著負載變大，流動至一次線圈L1的電流之值會變小。
在此，在系統控制部32對全橋接電路43a輸出用以進行全橋接動作的激磁控制信號CT時，驅動電路43b係持續輸出驅動信號PSa、PSb、PSc、PSd。因而，在此情況下，全橋接電路43a係連續激磁驅動一次線圈L1。
相對於此，在系統控制部32對全橋接電路43a輸出用以進行半橋接動作的激磁控制信號CT時，驅動電路43b係在每一預定之期間(例如一定之期間)間歇地輸出驅動信號PSa、PSb、PSc、PSd。因而，在此情況下，全橋接電路43a係間歇激磁驅動一次線圈L1。
依該一次線圈L1之間歇激磁驅動而供應至受電裝置(機器E)的二次電力，並非是在載置面3載置有機器E時可立即驅動該機器E之負載Z程度的電力，在此情況下，機器E之資料產生電路部13及發送電路部14亦可依該二次電力而驅動並在機器E與供電裝置1之間進行無線通信。
又，在系統控制部32判定在供電區域AR載置有金屬片M時，激磁驅動電路43亦會同樣地，基於激磁控制信號CT而間歇激磁驅動一次線圈L1。因而，在進行一次線圈L1之間歇激磁驅動的期間，雖然可對負載Z之充電池進行充電，但是可抑制載置於供電區域AR的金屬片M之溫度因感應加熱而大幅地上升。
更且，在信號抽出電路部42未對系統控制部32輸出許可信號EN時，亦與在供電區域AR未載置有機器E時同樣，激磁驅動電路43係基於激磁控制信號CT而間歇激磁驅動一次線圈L1。
存在偵測電路43c係檢測流動至一次線圈L1之電流，並產生對應該電側電流之電流值的電壓做為存在檢測電壓Vx。存在檢測電壓Vx係供應至系統控制部32。存在檢測電壓Vx係檢測信號之一例。
在一次線圈L1被激磁驅動時，若在該一次線圈L1(供電區域AR)上不存在物體(負載)的話，則沒有空間上耦合的物體(負載)。因此，流動至一次線圈L1的電流之值會變大。反之，若在一次線圈L1(供電區域AR)上有存在物體(負載)的話，則依空間上耦合的該物體(負載)，流動至一次線圈L1的電流之值會變小。
因而，存在偵測電路43c係在一次線圈L1(供電區域 AR)上沒有物體(負載)時使存在檢測電壓Vx之值增加。反之，存在偵測電路43c係在一次線圈L1(供電區域AR)上有物體(負載)時使存在檢測電壓Vx之值降低。
系統控制部32係接收存在檢測電壓Vx，且在存在檢測電壓Vx位在預先決定的下側基準電壓Vk1與上側基準電壓Vk2之間(Vk1<Vx<Vk2)時，判斷在供電區域AR載置有某物。
又，在存在檢測電壓Vx為上側基準電壓Vk2以上時，系統控制部32係判斷在供電區域AR上沒有載置任何物。另一方面，在存在檢測電壓Vx為下側基準電壓Vk1以下時，系統控制部32係判斷雖然在供電區域AR上載置有某物但是載置著並非應明確供電之機器E的物體(負載)。
另外，下側基準電壓Vk1及上側基準電壓Vk2係預先設定在依實驗、試驗、計算等而求得的值，且預先記憶在共通單元部30之非揮發性記憶體33。然後，系統控制部32係從非揮發性記憶體33讀出下側基準電壓Vk1及上側基準電壓Vk2，且與存在檢測電壓Vx做比較。
如圖8所示，金屬偵測電路部44係包含振盪電路44a、信號抽出電路44b及工作比運算電路44c。振盪電路44a係振盪電路部之一例。信號抽出電路44b係信號抽出電路44b之一例。工作比運算電路44c係工作比運算電路部之一例。
振盪電路44a係與一次側金屬偵測線圈La連接。在本實施形態中係由振盪電路44a與一次側金屬偵測線圈La來構成柯比茲(Colpitts)振盪電路。振盪電路44a係基於從電源電路31施加之直流電壓而進行振盪動作。而且，振盪電路44a係將由圖10(a)所示之振幅值及頻率為一定之正弦波所 構成的振盪信號Φt從一次側金屬偵測線圈La朝向載置於載置面3的機器E之二次側金屬偵測線圈Lb發送。
從振盪電路44a振盪之振盪信號Φt係如上述般地構成載波信號。換言之，機器E係基於該振盪信號Φt之振幅值而產生接通/斷開信號MP。而且，機器E係依相應於該振幅值的工作比DU之接通/斷開信號MP而調變載波信號之振幅，藉此產生被調變波信號Φm，且將該被調變波信號Φm從二次側金屬偵測線圈Lb發送。此時，當一次側金屬偵測線圈La與二次側金屬偵測線圈Lb之相對的位置關係變化時，一次側金屬偵測線圈La與二次側金屬偵測線圈Lb之電感就會變化，隨之振盪信號Φt之振幅值及頻率會變化。在此情況下，與因一次側金屬偵測線圈La與二次側金屬偵測線圈Lb之間的位置偏移而引起的振幅值及頻率之變化相較，在此等之間有夾入金屬片M時的振幅值及頻率之變化量為較大。因此，能夠依振盪信號Φt之變化來區別是發生了線圈La、Lb之位置偏移還是金屬片M存在於線圈La、Lb間。
然後，在機器E產生之圖10(c)或(g)所示的被調變波信號Φm係利用供電裝置1之一次側金屬偵測線圈La來接收，且透過振盪電路44a而供應至信號抽出電路44b。
信號抽出電路44b係包含波封檢波電路，且利用波封檢波電路來檢測透過振盪電路44a而供給之被調變波信號Φm。信號抽出電路44b(波封檢波電路)係從被調變波信號Φm，解調該被調變波信號Φm之波封波形信號(解調信號DMP)、即接通/斷開信號MP。信號抽出電路44b(波封檢波電路)係包含波形整形電路，且利用波形整形電路來整形解 調信號DMP(接通/斷開信號MP)之波形。
工作比運算電路44c係運算解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之工作比DU。在本實施形態中，工作比運算電路44c係求出解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之週期Tn及接通時間t1。然後，工作比運算電路44c係根據週期Tn與接通時間t1來運算工作比DU(DU=t1/Tn)。工作比運算電路44c係將獲得做為運算值的接通/斷開信號MP之工作比DU供應至系統控制部32。
系統控制部32係基於從工作比運算電路44供給的解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之工作比DU來判定金屬片M之有無。例如，系統控制部32係藉由比較預先儲存於共通單元部30之非揮發性記憶體33內的基準工作比DUk與解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之工作比DU而判定金屬片M之有無。
基準工作比DUk係在供電區域AR與機器E之間未夾介存在金屬片的狀態下基於藉由金屬偵測電路部44所接收的被調變波信號Φm而在工作比運算電路44c進行運算所得的工作比DU。該基準工作比DUk係預先設定為依實驗、試驗、計算等而求得的值，且預先儲存於非揮發性記憶體33。
因而，在供電區域AR有夾介存在金屬片M的狀態下，振盪信號Φt之振幅會變小，接通/斷開信號MP之工作比DU亦會變長。結果，系統控制部32係在來自工作比運算電路44c之工作比DU超過基準工作比DUk時，判定在供電區域AR有金屬片M。反之，系統控制部32係在來自工作比運算電路44c之工作比DU為基準工作比DUk以下 時，判定在供電區域AR沒有金屬片M。
系統控制部32係從存在偵測電路43c接收存在檢測電壓Vx，且在判定該存在檢測電壓Vx在下側基準電壓Vk1與上側基準電壓Vk2之間之後，等待來自工作比運算電路44c的接通/斷開信號MP之工作比DU的供應。之後，系統控制部32係當判定在供電區域AR沒有金屬片M時，就從信號抽出電路部42等待許可信號EN。在此狀態下，系統控制部32係當從信號抽出電路部42接收許可信號EN時，就對基本供電單元電路4之供電線圈激磁驅動電路部43，供應全橋接動作用的激磁控制信號CT。
另一方面，系統控制部32係在來自存在偵測電路43c之存在檢測電壓Vx未在下側基準電壓Vk1與上側基準電壓Vk2之間時，不對供電線圈激磁驅動電路部43，供應全橋接動作用的激磁控制信號CT。此時，系統控制部32係對供電線圈激磁驅動電路部43，供應半橋接動作用的激磁控制信號CT以使一次線圈L1間歇激磁驅動。
又，系統控制部32係在未從信號抽出電路部42接收許可信號EN時，同樣地對供電線圈激磁驅動電路部43，供應半橋接動作用的激磁控制信號CT以使一次線圈L1間歇激磁驅動。
更且，系統控制部32係在判定在供電區域AR有金屬片M時，同樣地對供電線圈激磁驅動電路部43，供應半橋接動作用的激磁控制信號CT以使一次線圈L1間歇激磁驅動。
其次，就如上述構成的供電裝置1之作用加以說明。
當未圖示之電源開關接通，而對電源電路31供應商用 電源時，電源電路31係將直流電壓當作驅動電源而供應至系統控制部32、非揮發性記憶體33及各基本供電單元電路4。
系統控制部32係當從電源電路31供應驅動電源時，就將使基本供電單元電路4之全橋接電路43進行半橋接動作用的激磁控制信號CT供應至驅動電路43b。
基本供電單元電路4之驅動電路43b係響應激磁控制信號CT，而使全橋接電路43a進行半橋接動作以間歇激磁驅動一次線圈L1。
之後，供電裝置1係等待在載置面3之供電區域AR載置有機器E。在此狀態下，系統控制部32係反覆執行(1)存在偵測處理動作、(2)金屬異物檢測處理動作、(3)機種檢測處理動作。
在存在偵測處理動作中，系統控制部32係控制基本供電單元電路4(供電線圈激磁驅動電路部43)，並檢測在供電區域AR是否載置有物體。
在金屬異物檢測處理動作中，系統控制部32係控制基本供電單元電路4(金屬偵測電路部44)，並進行供電區域AR中的金屬片M之偵測。
在機種檢測處理動作中，系統控制部32係控制基本供電單元電路4(接收電路部41及信號抽出電路部42)，並進行機器E的供電要求之偵測。
以下，就存在偵測處理動作、金屬異物檢測處理動作及機種檢測處理動作加以詳細說明。
(存在偵測處理動作)
設置於各基本供電單元電路4之供電線圈激磁驅動電 路部43的存在偵測電路43c係檢測流動至對應之一次線圈L1的電流之值做為存在檢測電壓Vx。然後，各存在偵測電路43c係將該存在檢測電壓Vx供應至系統控制部32。
系統控制部32係當從各存在偵測電路43c接收存在偵測電壓Vx時，就判定該存在檢測電壓Vx是否在下側基準電壓Vk1與上側基準電壓Vk2之間。然後，在存在檢測電壓Vx在下側基準電壓Vk1與上側基準電壓Vk2之間的情況時，系統控制部32係判定在該存在偵測電路43c所屬之供電區域AR有存在物體。
又，在存在檢測電壓Vx為上側基準電壓Vk2以上的情況時，系統控制部32係判定在該存在偵測電路43c所屬之供電區域AR不存在物體。
(金屬異物檢測處理動作)
各基本供電單元電路4中的金屬偵測電路部44之振盪電路44a係基於直流電壓之供應而振盪動作，且從對應的一次側金屬偵測線圈La發送振盪信號Φt。
機器E之二次側金屬偵測線圈Lb係從一次側金屬偵測線圈La接收振盪信號Φt。調變電路20之整流電路21係將由二次側金屬偵測線圈Lb而接收到的振盪信號Φt進行半波整流(參照圖6)。
藉由將振盪信號Φt進行半波整流而得的直流電壓係當作充電電壓Vt(電源電壓VG)而供應至調變波信號產生電路部22(多諧振盪器22a)(參照圖7)。
在此，在整流電路21產生的直流電壓(電源電壓VG)之值係依振盪信號Φt之振幅值、即依在供電區域AR是否載置有金屬片M而變動。
在供電區域AR沒有載置金屬片M的情況，振盪信號Φt係如圖10(a)般地振幅。反之，在供電區域AR載置有金屬片M的情況，振盪信號Φt係如圖10(e)般地振幅。因而，比起有金屬片M的情況，在供電區域AR沒有金屬片M的情況時，振盪信號Φt之振幅值、換句話說充電電壓Vt會變大。
結果，從多諧振盪器22a輸出的接通/斷開信號MP之工作比DU係在供電區域AR沒有載置金屬片M的情況，成為圖10(b)，相對於此，在供電區域AR載置有金屬片M的情況，成為圖10(f)。換句話說，如圖10(b)(f)所示，比起在供電區域AR沒有載置金屬片M的情況，在載置有金屬片M的情況，接通/斷開信號MP之工作比DU會變大。
接通/斷開信號MP係施加於調變電路部23的電晶體Q3之閘極端子以將電晶體Q3接通/斷開。依該電晶體Q3之接通/斷開，流動至二次側金屬偵測線圈Lb之電流(振盪信號Φt)係被振幅調變並產生做為被調變波信號Φm。該被調變波信號Φm係從二次側金屬偵測線圈Lb發送至一次側金屬偵測線圈La。
此時，在供電區域AR沒有載置金屬片M的情況，被調變波信號Φm之波形係配合圖10(b)所示的接通/斷開信號之工作比DU而產生如圖10(c)所示。另一方面，在供電區域AR載置有金屬片M的情況，被調變波信號Φm之波形係配合圖10(f)所示的接通/斷開信號之工作比DU而產生如圖10(g)所示。
一次側金屬偵測線圈La係接收從二次側金屬偵測線圈Lb發送來的被調變波信號Φm。在一次側金屬偵測線圈La 接收到的被調變波信號Φm係透過振盪電路44a而供應至信號抽出電路44b(檢波電路部)。
信號抽出電路44b(檢波電路部)係從被調變波信號Φm來解調包圍該被調變波信號Φm之外側的波封波形信號(解調信號DMP)、即接通/斷開信號MP。信號抽出電路44b(檢波電路部)係將該解調信號DMP(接通/斷開信號MP)供應至工作比運算電路44c。
因而，在信號抽出電路44b產生的解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之工作比DU係在供電區域AR沒有載置金屬片M的情況，成為圖10(d)，相對於此，在供電區域AR載置有金屬片M的情況，成為圖10(h)。換句話說，如圖10(b)(f)所示，比起在供電區域AR沒有載置金屬片M的情況，在載置有金屬片M的情況，解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之工作比DU會變大。
信號抽出電路44b(檢波電路部)係將解調信號DMP(接通/斷開信號MP)供應至工作比運算電路44c。工作比運算電路44c係運算該解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之工作比，且將該運算值(DU)供應至系統控制部32。
系統控制部32係將從各基本供電單元電路4供應來的解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之工作比DU來與基準工作比DUk做比較。
系統控制部32係在解調信號DMP(接通/斷開信號MP)之工作比DU超過基準工作比DUk時，判定在由對應的金屬偵測電路部44所激磁的一次側金屬偵測線圈La之正上方的供電區域AR存在金屬片M。
又，系統控制部32係在接通/斷開信號MP之工作比 DU為基準工作比DUk以下時，判定在由對應的金屬偵測電路部44所激磁的一次側金屬偵測線圈La之正上方的供電區域AR沒有金屬片M。
(機種檢測處理動作)
當機器E置放於供電區域AR時，機器E之二次線圈L2，就會接受基於一次線圈L1之間歇激磁驅動而得的二次電力。機器E係基於該二次電力，藉由受電電路10之資料產生電路部13而產生機器認證信號ID及激磁要求信號RQ。發送電路部14係將機器認證信號ID及激磁要求信號RQ從信號發送天線線圈A2朝向供電裝置1之信號接收天線線圈A1發送。
供電裝置1之信號抽出電路部42係透過信號接收天線線圈A1從在接收電路部41所接收到的發送信號中抽出機器認證信號ID及激磁要求信號RQ。信號抽出電路部42係當抽出機器認證信號ID及激磁要求信號RQ之雙方時，就對系統控制部32供應許可信號EN。
系統控制部32係當從信號抽出電路部42接收許可信號EN時，就判斷能夠由供電裝置1所供電的機種之機器E，已被載置於該信號抽出電路部42所屬之供電區域AR。
又，系統控制部32係在未從信號抽出電路部42接收許可信號EN的情況，即便在存在偵測處理動作中被判定載置有物體，亦會判斷無法由供電裝置1所供電的機器E或物體被載置於供電區域AR。
(對機器E之供電)
系統控制部32係反覆進行存在偵測處理動作、金屬異物檢測處理動作及機種檢測處理動作。而且，系統控制部 32係在其中一個供電區域AR中檢測物體之存在，且判定沒有金屬片M，而且在接收當該物體為機器E時所產生的許可信號EN時，使位在該供電區域AR之正下方的一次線圈L1連續激磁驅動。亦即，系統控制部32係對載置有機器E的供電區域AR之基本供電單元電路4之驅動電路43b，供應使全橋接電路43a進行全橋接動作用的激磁控制信號CT。
藉由一次線圈L1連續激磁驅動，載置於供電裝置1之供電區域AR的機器E，就會透過二次線圈L2，接受基於一次線圈L1之連續激磁驅動而得的二次電力。藉此，機器E係從受電電路10(整流平滑電路部11及DC/DC轉換器電路12)對負載Z，供應使該負載Z驅動用的電源。
另外，系統控制部32係在藉由金屬異物檢測處理動作而檢測出在供電中之供電區域AR有金屬片M時，停止對機器E之供電。在此情況下，系統控制部32係將該供電區域AR之一次線圈L1的激磁動作從連續激磁驅動切換成間歇激磁驅動。亦即，系統控制部32係對位在機器E之正下方的基本供電單元電路4之驅動電路43b，供應使全橋接電路43a進行半橋接動作用的激磁控制信號CT。
又，系統控制部32係在藉由存在偵測處理動作而檢測出機器E已從供電中之供電區域AR被拿起時，亦停止對機器E之供電。在此情況下亦同樣，系統控制部32係將該供電區域AR之一次線圈L1的激磁動作從連續激磁驅動切換成間歇激磁驅動。亦即，系統控制部32係對激磁位在機器E之正下方的一次線圈L1之驅動電路43b，供應使全橋接電路43a進行半橋接動作用的激磁控制信號CT。
更且，系統控制部32係在藉由機種檢測處理動作而檢測出無法從供電中之機器E輸出激磁要求信號RQ且許可信號EN已消失時，亦停止對機器E之供電。在此情況下亦同樣，系統控制部32係將位在該供電區域AR之正下方的一次線圈L1之激磁動作從連續激磁驅動切換成間歇激磁驅動。亦即，系統控制部32係對激磁位在機器E之正下方的一次線圈L1之驅動電路43b，供應使全橋接電路43a進行半橋接動作用的激磁控制信號CT。
如上述構成的第1實施形態之非接觸式供電裝置係具有以下的優點。
(1)將供電裝置1之載置面3區劃成複數個供電區域AR，並在各供電區域AR配置有一次線圈L1。因而，即便機器E載置於載置面3之哪個供電區域AR，該被載置的供電區域AR之一次線圈L1亦可被激磁驅動。因而，供電裝置1係即便機器E被載置於載置面3之哪個供電區域AR亦可對機器E供電。
(2)在各供電區域AR，設置有進行金屬偵測用的一次側金屬偵測線圈La。因而，即便金屬片M被置放於載置面3之哪個供電區域AR，供電裝置1，亦可偵測金屬片M。
(3)供電裝置1係藉由接通/斷開信號MP之工作比DU而判定金屬片M之有無。亦即，接通/斷開信號MP係產生做為調變波。因此，在鄰接配置有複數個一次線圈L1之供電裝置1中，即便因彼此相鄰之一次線圈L1相互地干涉而使激磁頻率產生變動，亦幾乎不受該激磁頻率之變動影響而可精度佳地進行金屬偵測。
(4)系統控制部32係基於藉由各基本供電單元電路4之 金屬偵測電路部44而運算所得的工作比DU，來判定各供電區域AR中的金屬片M之有無。
在此構成中，系統控制部32係只要將來自各基本供電單元電路4之金屬偵測電路部44的工作比DU來與基準工作比DUk做比較就可判定金屬片M之有無。結果，可使系統控制部32之負荷降得非常低。
(5)顯示金屬片M之有無的資訊、即接通/斷開信號MP係在機器E產生。因而，可減輕供電裝置1之電路構成及處理負荷。藉此，可實現廉價的非接觸式供電裝置。
(6)在產生被調變波信號Φm時，來自金屬偵測電路部44之振盪電路44a的振盪信號Φt可當作載波信號來利用。藉此，可省略另外產生載波信號的振盪電路。
(7)被調變波信號Φm係藉由振幅調變而產生。因此，比起藉由其他的頻率調變等而產生的情況，產生被調變波信號Φm的電路之構成較為簡單，且可廉價地構成該電路。又，解調被調變波信號Φm之信號抽出電路44b(檢波電路部)亦可既簡單又廉價地構成。
(8)將整流電路21之充放電電容器C0的充電電壓Vt當作電源電壓VG供應至調變波信號產生電路部22之多諧振盪器22a。在此構成中，可藉由依金屬片M之有無而變動的電源電壓VG，來變更多諧振盪器22a之接通/斷開信號MP的工作比DU。因而，可以多諧振盪器22a之簡單的電路構成來產生顯示金屬片M之有無的調變波(接通/斷開信號MP)。
(9)供電裝置1係在進行金屬偵測時，不在各基本供電單元電路4中變更供電用的一次線圈L1之激磁頻率。結 果，不需要在一次線圈L1設定複數個激磁頻率，且在每次進行金屬偵測時，不需要切換一次線圈L1之激磁頻率。因此，不需要既複雜又高價的控制電路。藉此，可實現廉價的非接觸式供電裝置。
(10)供電裝置1係在待機中，使全橋接電路43a進行半橋接動作。藉此，在待機中，可降低因在相鄰之一次線圈L1間的磁性耦合而引起的干涉。因而，可提高載置於供電區域AR的機器E之存在偵測精度。
另外，上述實施形態，只要不脫離發明之範圍仍可以各種形態加以實施，此為該發明所屬技術領域中具有通常知識者所能明白。例如，上述實施形態係可理解能以以下的形態來實施。
在上述實施形態中，雖然係在供電裝置1之各供電區域AR設置信號接收天線線圈A1，並且在機器E設置信號發送天線線圈A2，但是亦可省略天線線圈A1、A2。
例如，如圖11所示，將接收電路部41之輸入端子及存在偵測電路43c之輸入端子連接於一次線圈L1。在此情況下，接收電路部41，亦可從由一次線圈L1接收到之經調變後的激磁信號中抽出振盪信號Φt及被調變波信號Φm。
又，在此構成中，存在偵測電路43c，亦可檢測出流動至一次線圈L1的電流之值做為存在檢測電壓Vx，並判定在供電區域AR是否有物體存在。
又，在省略天線線圈A1、A2之情況下，如圖12所示，在機器E中係將發送電路部14之輸出端子連接於二次線圈L2。在此情況下，發送電路部14係將來自資料產生電路部13之機器認證信號ID及激磁要求信號RQ透過二次線圈 L2而發送至供電裝置1之一次線圈L1。
換句話說，基於在資料產生電路部13所產生的機器認證信號ID及激磁要求信號RQ，與在調變電路部23之金屬偵測處理同樣，可以在二次線圈L2接收到之來自一次線圈L1的激磁信號包含信號ID、RQ之位元(bit)的方式來調變。然後，亦可從在一次線圈L1接收到之經調變後的激磁信號中抽出機器認證信號ID及激磁要求信號RQ。
又，亦可省略各供電區域AR之一次側金屬偵測線圈La及二次側金屬偵測線圈Lb、以及機器E之信號接收天線線圈A1及信號發送天線線圈A2。
例如，如圖13所示，將接收電路部41之輸入端子、存在偵測電路43c之輸入端子、及信號抽出電路44b之輸入端子連接於一次線圈L1。在此情況下，取代一次側金屬偵測線圈La，使一次線圈L1發揮做為一次偵測線圈之功能，而使全橋接電路43a發揮做為激磁驅動電路之功能。接收電路部41，亦可從在一次線圈L1接收到之經調變後的激磁信號中抽出機器認證信號ID及激磁要求信號RQ。又，存在偵測電路43c，亦可檢測出流動至一次線圈L1的電流之值做為存在檢測電壓Vx，並判定在供電區域AR是否有物體存在。
又，信號抽出電路44b係透過一次線圈L1接收被調變波信號Φm。然後，信號抽出電路44b係從該被調變波信號Φm來解調包圍該被調變波信號Φm之外側的波封波形信號(解調信號DMP)、即接通/斷開信號MP。信號抽出電路44b(檢波電路部)係將該解調信號DMP(接通/斷開信號MP)供應至工作比運算電路44c。
又，在省略線圈La、Lb、A1、A2的情況，如圖14所示，在機器E中係將調變電路20之輸入端子連接於二次線圈L2。在此情況下，取代二次側金屬偵測線圈Lb，使二次線圈L2發揮做為二次偵測線圈之功能，且調變電路20係將藉由振幅調變而產生之被調變波信號Φm透過二次線圈L2發送至一次線圈L1。
換句話說，在利用一次線圈L1與二次線圈L2而進行金屬偵測的情況，調變波信號產生電路部22係基於從受電電路10之整流平滑電路部11供給來的電源電壓而產生接通/斷開信號MP，且將該接通/斷開信號MP供應至調變電路部23。
調變電路部23係依該接通/斷開信號MP(接通/斷開信號MP之工作比DU)而調變流動於二次線圈L2的二次電流之振幅，且將經振幅調變後的激磁信號、換句話說被調變波信號Φm從二次線圈L2發送至一次線圈L1。然後，基於在一次線圈L1接收到之激磁信號(被調變波信號Φm)，基本供電單元電路4之金屬偵測電路部44會運算接通/斷開信號MP之工作比DU。
藉此，可省略各供電區域AR之一次側金屬偵測線圈La及二次側金屬偵測線圈Lb、以及信號接收天線線圈A1及信號發送天線線圈A2，且可實現廉價的供電裝置1。
在上述實施形態中，為了降低系統控制部32之負荷，各基本供電單元電路4之金屬偵測電路部44係運算接通/斷開信號MP之工作比DU，並將該運算值(DU)供應至系統控制部32。取而代之，各基本供電單元電路4之金屬偵測電路部44，亦可將被調變波信號Φm之解調信號DMP供 應至系統控制部32。然後，系統控制部32，亦可運算解調信號DMP、即接通/斷開信號MP之工作比DU，且基於該運算值(DU)而進行金屬片M之有無的判定(金屬異物檢測處理動作)。
在上述實施形態中，雖然是將一次側金屬偵測線圈La之中心，以與供電區域AR之中心一致的方式而設置，但是亦可將一次側金屬偵測線圈La之中心，從供電區域AR之中心錯開而配置。
在上述實施形態中，雖然是將金屬偵測電路部44之振盪電路44a設為柯比茲振盪電路，但是並非被限定於柯比茲振盪電路，亦可為哈特萊振盪電路(Hartley oscillation circuit)等之其他的振盪電路。
在上述實施形態中，雖然是將一次線圈L1、二次線圈L2之形狀形成四角形狀，但是並未被限定於四角形狀。例如，一次線圈L1、二次線圈L2，亦可為四角形以外之多角形或圓形等其他的形狀。又，一次線圈L1、二次線圈L2之大小亦非為被特別限定，例如，一次線圈L1之大小與二次線圈L2之大小亦可為相對地不同。
又，一次側金屬偵測線圈La及二次側金屬偵測線圈Lb之形狀亦非為被限定於上述實施形態之形狀，亦可為圓形以外之四角形等的多角形或橢圓形等其他的形狀。
當然，信號接收天線線圈A1及信號發送天線線圈A2之形狀亦非為被限定於上述實施形態之形狀，亦可以圓形以外之四角形等的多角形或橢圓形等其他的形狀來實施。
在上述實施形態中係將一次線圈L1之數量與一次側金屬偵測線圈La之數量設為同數。換言之，對一個一次線圈 L1配置一個一次側金屬偵測線圈La，換句話說，在一個供電區域AR配置一個一次側金屬偵測線圈La。但是，亦可將一次線圈L1之數量與一次側金屬偵測線圈La之數量設為不同數。
例如，亦可相對於一次線圈L1之數量而減少一次側金屬偵測線圈La之數量。例如對複數個(例如，四個)一次線圈L1分配一個一次側金屬偵測線圈La。在此情況下，以能夠進行複數個供電區域AR對複數個一次線圈L1之金屬偵測的方式來增大一個一次側金屬偵測線圈La之尺寸。
在上述實施形態中，雖然配合供電區域AR而將一次線圈L1形成四角形狀，且將各一次線圈L1配置成格子狀，但是一次線圈L1之形狀及配置並未被限定於上述實施形態。例如，亦可將一次線圈L1之形狀形成六角形狀，且將各一次線圈L1配置成蜂巢(honeycomb)狀。
在上述實施形態中係在載置面3載置有機器E為止之期間，反覆執行：(1)存在偵測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→(3)機種檢測處理動作→(1)存在偵測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→(3)機種檢測處理動作→……。
亦可將此以如下之順序反覆執行：(1)存在偵測處理動作→(3)機種檢測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→(1)存在偵測處理動作→(3)機種檢測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→……。
又，亦可以如下之順序反覆執行：(1)存在偵測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→(3)機種檢測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→(3)機種檢測處理動作→(2)金屬異 物檢測處理動作→(3)機種檢測處理動作→……。在此情況下，當以最初的存在偵測處理動作偵測到存在之情況時，以後，藉由反覆進行金屬異物檢測處理動作與機種檢測處理動作，就能夠停止一次線圈L1之激磁。
更且，亦可以如下之順序反覆執行：(1)存在偵測處理動作→(3)機種檢測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→(3)機種檢測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→(3)機種檢測處理動作→(2)金屬異物檢測處理動作→……。在此情況下亦同樣，當以最初的存在偵測處理動作偵測到存在之情況時，以後，藉由反覆進行金屬異物檢測處理動作與機種檢測處理動作，就能夠停止一次線圈L1之激磁。
在上述實施形態中係在共通單元部30設置非揮發性記憶體33，且在非揮發性記憶體33儲存用以判定金屬片M之有無的基準工作比DUk。取而代之，例如，亦可在各供電單元電路4之工作比運算電路44c儲存基準工作比DUk。
在此情況下，各供電單元電路4之工作比運算電路44c係將工作比DU來與基準工作比DUk做比較並判定金屬片M之有無。換句話說，在各基本供電單元電路4中，進行金屬片M之有無的判定。然後，工作比運算電路44c係將該判定結果通知系統控制部32。
系統控制部32係基於該判定結果，進行各基本供電單元電路4之一次線圈L1的激磁控制。藉此，可減輕系統控制部32之負荷。
更且，將用以判定在供電區域AR是否已載置有物體(負載)之下側基準電壓Vk1及上側基準電壓Vk2儲存於非揮發性記憶體33。亦可將此，例如在各供電單元電路4之 存在偵測電路43c儲存下側基準電壓Vk1及上側基準電壓Vk2。
在此情況下，各基本供電單元電路4之存在偵測電路43c係將存在檢測電壓Vx，來與下側基準電壓Vk1及上側基準電壓Vk2做比較並判定供電區域AR上之物體(負載)的有無。換句話說，在各供電單元電路4中，進行物體(負載)之有無的判定。然後，存在偵測電路43c係將該判定結果通知系統控制部32。
藉此，系統控制部32之負荷可更進一步減輕。而且，當從非揮發性記憶體33省略基準工作比DUk、下側基準電壓Vk1及上側基準電壓Vk2之儲存時，就不需要非揮發性記憶體33。藉此，可謀求非接觸式供電裝置1之成本降低。
在上述實施形態中，當供電裝置1成為待機狀態時，全橋接電路43a之動作就會從全橋接動作切換成半橋接動作。取代該半橋接動作，例如，亦可在待機中，將全橋接電路43a之四個MOS電晶體Qa、Qb、Qc、Qd全部斷開。當然，亦可將上側之二個MOS電晶體Qa、Qc斷開，將下側之二個MOS電晶體Qb、Qd接通，且以與其他的磁通磁性耦合之方式來控制。
要言之，只要控制四個MOS電晶體Qa、Qb、Qc、Qd，即可避免在待機中透過全橋接電路43a而使電源電路31之電源線與接地短路。另外，此情況之最適的控制模式(pattern)係可利用實驗等來預先求得。
在此構成中係在待機中一次側金屬偵測線圈La為了要偵測金屬片M而振盪時，會切斷供至鄰接之一次線圈L1的直流電壓Vdd。因而，可抑制通過一次線圈L1與諧振電 容器C之串聯電路的再生電流之產生。換句話說，藉由切斷供至一次線圈L1之直流電壓Vdd，可抑制與為了偵測金屬片M而振盪之鄰接的一次側金屬偵測線圈La之磁性耦合。
結果，一次側金屬偵測線圈La之振盪能量不會因磁性耦合而變弱。更且，亦不會使設置於機器E之調變電路20的調變波信號產生電路部22之不穩定多諧振盪器22a變得無法驅動。因而，金屬片M之偵測精度不會降低。
全橋接電路43a亦可構成如圖15所示。如圖15所示，在上側之二個MOS電晶體Qa、Qc的汲極端子間之連接點N1連接逆流防止用二極體Dx。逆流防止用二極體Dx之陽極端子係連接於電源電路31之電源線。逆流防止用二極體Dx之陰極端子係連接於連接點N1。因而，在全橋接電路43a係透過逆流防止用二極體Dx而施加有直流電壓Vdd。
在MOS電晶體Qa、Qb、Qc、Qd係分別並聯連接有續流(flywheel)用二極體Da、Db、Dc、Dd。另外，即便省略該二極體Da、Db、Dc、Dd，只要各MOS電晶體Qa、Qb、Qc、Qd具有內接二極體(body diode)亦可實質為等效。
在如此構成之全橋接電路43a中係使上側之MOS電晶體Qa、Qc斷開，且使下側之MOS電晶體Qb、Qd接通。藉此，藉由切斷供至一次線圈L1之直流電壓Vdd，可抑制與為了偵測金屬片M而振盪之鄰接的一次側金屬偵測線圈La之磁性耦合。
而且，在全橋接電路43a與電源電路31之電源線之間，連接有逆流防止用二極體Dx。因此，即便在電源電路31之電源線中因某種要因而使阻抗變低且電位下降，亦可 藉由逆流防止用二極體Dx來阻止在一次線圈L1因與一次側金屬偵測線圈La之磁性耦合而感應所得的電流流入電源電路31之電源線中。換句話說，可抑制一次側金屬偵測線圈La之振盪能量，透過一次線圈L1變成電流而流入電源電路31之電源線中。
結果，一次側金屬偵測線圈La之振盪能量不會變弱，且金屬片M之偵測精度不會降低。
在上述實施形態中係比較在工作比運算電路44c運算所得的工作比DU與基準工作比DUk，並進行金屬片M之有無判定。
但是，會有以下的情況：在沒有載置金屬片M時、與載置有金屬片M時使接通/斷開信號MP之接通時間t1(工作比DU)產生極端差異。例如，以下的情況：在沒有載置金屬片M時，接通/斷開信號MP之接通時間t1變得非常短，而在載置有金屬片M時，接通/斷開信號MP之接通時間t1非常長。
在此情況下，並非是基於解調信號DMP之工作比DU來判定金屬片M之有無，而是亦可判定解調信號DMP之接通(高位準)期間較長、或斷開(低位準)期間較長，且基於該判定結果來進行金屬片M之有無判定。在如此的判定控制之情況，由於沒有必要運算工作比DU，所以可以簡單的處理來進行金屬片M之有無判定。
在上述實施形態中，雖然是以不穩定多諧振盪器22a來構成調變電路20之調變波信號產生電路部22，但是亦可以比較器(comparator)來取代。在此情況下，比較器，亦可比較來自整流電路21之電源電壓VG與預先決定之電壓而 產生接通/斷開信號MP。
在上述實施形態中，雖然是以諧振電容器Cx來構成調變電路20之匹配電路MC，但是亦可為其他的電路構成。又，雖然是以半波整流電路來構成調變電路20之整流電路21，但是亦可為其他的整流電路。更且，雖然是以電晶體Q3與二極體D1來構成調變電路20之調變電路部23，但是亦可為其他的電路構成。
在上述實施形態中，雖然是在載置面3形成24個供電區域AR，但是供電區域AR之數量並未被限定於特定數。亦即，本發明係可適用於具備一個以上之供電區域AR的供電裝置1。
雖然已詳細說明本發明之實施形態，但是只要未脫離本發明之思想仍可進行各種的變更、置換、變化。
1‧‧‧非接觸式供電裝置(供電裝置)
2‧‧‧框體
3‧‧‧載置面
4‧‧‧基本供電單元電路
10‧‧‧受電電路
11‧‧‧整流平滑電路部
12‧‧‧DC/DC轉換器電路
13‧‧‧資料產生電路部
14‧‧‧發送電路部
20‧‧‧調變電路
21‧‧‧整流電路
22‧‧‧調變波信號產生電路部
22a‧‧‧不穩定多諧振盪器(多諧振盪器)
23‧‧‧調變電路部
25‧‧‧電源線
30‧‧‧共通單元部
31‧‧‧電源電路
32‧‧‧系統控制部
33‧‧‧非揮發性記憶體
40‧‧‧基本單元部
41‧‧‧接收電路部
42‧‧‧信號抽出電路部
43‧‧‧供電線圈激磁驅動電路部
43a‧‧‧全橋接電路
43b‧‧‧驅動電路
43c‧‧‧存在偵測電路
44‧‧‧金屬偵測電路部
44a‧‧‧振盪電路
44b‧‧‧信號抽出電路(波封檢波電路)
44c‧‧‧工作比運算電路
A1‧‧‧信號接收天線線圈
A2‧‧‧信號發送天線線圈
AR‧‧‧供電區域
C0‧‧‧充放電電容器
C1、C2‧‧‧電容器
CT‧‧‧激磁控制信號
Cx‧‧‧諧振電容器
D0‧‧‧整流用二極體
Da、Db、Dc、Dd‧‧‧續流用二極體
DMP‧‧‧解調信號(波封波形信號)
DU‧‧‧工作比
DUk‧‧‧基準工作比
Dx‧‧‧逆流防止用二極體
E‧‧‧電子機器(機器)
EN‧‧‧許可信號
ID‧‧‧機器認證信號
L1‧‧‧一次線圈
L2‧‧‧二次線圈
La‧‧‧一次側金屬偵測線圈
Lb‧‧‧二次側金屬偵測線圈
M‧‧‧金屬片
MC‧‧‧匹配電路
MP‧‧‧接通/斷開信號(調變波)
N1‧‧‧連接點
PSa、PSb、PSc、PSd‧‧‧驅動信號
PN‧‧‧負極端子
PT‧‧‧正極端子
Q1、Q2、Q3‧‧‧電晶體
Qa、Qb、Qc、Qd‧‧‧MOS電晶體
R0、R1a、R1b、R2a、R2b‧‧‧電阻
RQ‧‧‧激磁要求信號
t1‧‧‧接通時間
Tn‧‧‧週期
Vdd‧‧‧直流電壓
Vk1‧‧‧下側基準電壓
Vk2‧‧‧上側基準電壓
VG‧‧‧電源電壓
Vt‧‧‧充電電壓
Vx‧‧‧存在檢測電壓
Z‧‧‧負載
Φm‧‧‧被調變波信號
Φt‧‧‧振盪信號
圖1係顯示非接觸式供電系統中的非接觸式供電裝置與電子機器之整體立體圖。
圖2係顯示一次線圈之排列狀態的說明圖。
圖3係非接觸式供電裝置與電子機器之電子方塊電路圖。
圖4係設置於電子機器的受電電路之電子方塊電路圖。
圖5係設置於電子機器的調變電路之電子方塊電路圖。
圖6係電子機器之調變電路中的整流電路部與調變電路部之電子電路圖。
圖7係電子機器之調變電路中的調變波信號產生部之電子電路圖。
圖8係設置於非接觸式供電裝置的基本供電單元電路 之電子方塊電路圖。
圖9係全橋接電路之電子電路圖。
圖10(a)至(d)係沒有金屬片時的振盪信號、接通/斷開信號、被調變波信號及解調信號之波形圖。
圖10(e)至(h)係有金屬片時的振盪信號、接通/斷開信號、被調變波信號及解調信號之波形圖。
圖11係其他例的基本供電單元電路之電子方塊電路圖。
圖12係其他例的受電電路之電子方塊電路圖。
圖13係另一其他例的基本供電單元電路之電子方塊電路圖。
圖14係另一其他例的電子機器之電子方塊電路圖。
圖15係其他例的全橋接電路之電子電路圖。
1‧‧‧非接觸式供電裝置(供電裝置)
4‧‧‧基本供電單元電路
10‧‧‧受電電路
20‧‧‧調變電路
30‧‧‧共通單元部
31‧‧‧電源電路
32‧‧‧系統控制部
33‧‧‧非揮發性記憶體
40‧‧‧基本單元部
A1‧‧‧信號接收天線線圈
A2‧‧‧信號發送天線線圈
L1‧‧‧一次線圈
L2‧‧‧二次線圈
La‧‧‧一次側金屬偵測線圈
Lb‧‧‧二次側金屬偵測線圈

Claims (8)

  1. 一種非接觸式供電裝置，係利用電磁感應現象來對設置於電子機器之受電裝置進行供電，其特徵在於，具備：一次線圈，其分別設置於在載置前述電子機器之載置面所區劃而成的一個以上之供電區域，且在對應的供電區域中以電磁感應方式將二次電力供電至前述受電裝置之二次線圈；基本供電單元電路，係設置於每一前述供電區域，且為了以電磁感應方式將二次電力供電至前述二次線圈而激磁該對應的供電區域之前述一次線圈，且該基本供電單元電路係從前述對應的供電區域對前述受電裝置發送振盪信號，且從自該振盪信號中檢測出相應於磁通變化之調變波的前述受電裝置接收被調變波信號，並將該被調變波信號進行檢波以解調前述調變波；以及系統控制部，其基於經前述基本供電單元電路解調所得的前述調變波，來判定在對應前述基本供電單元電路之供電區域是否有金屬異物存在；前述基本供電單元電路係包含：振盪電路部，其將前述振盪信號發送至前述受電裝置；一次偵測線圈，其接收前述被調變波信號；檢波電路部，其將在前述一次偵測線圈所接收到之前述被調變波信號進行檢波，以解調前述調變波；以及工作比運算電路部，其運算經前述檢波電路部解調所得的前述調變波之工作比；前述系統控制部係基於經前述工作比運算電路部運算 所得的前述工作比，來判定在對應前述基本供電單元電路之供電區域是否有金屬異物存在，在判定有金屬異物存在時，停止對該對應的供電區域之供電。
  2. 如申請專利範圍第1項之非接觸式供電裝置，其中前述受電裝置係以二次偵測線圈來接收來自前述基本供電單元電路之載波信號，且產生具有按照該二次偵測線圈之磁通變化而變化之工作比的接通/斷開信號來做為前述調變波；前述被調變波信號係藉由依前述接通/斷開信號來振幅調變前述載波信號之振幅而產生；前述檢波電路部係藉由將前述被調變波信號進行波封檢波而解調前述接通/斷開信號；前述工作比運算電路部係檢測經前述檢波電路部解調所得的前述接通/斷開信號之工作比。
  3. 如申請專利範圍第2項之非接觸式供電裝置，其中前述載波信號係從前述振盪電路部發送至前述受電裝置之前述振盪信號。
  4. 一種非接觸式供電裝置，係利用電磁感應現象來對設置於電子機器之受電裝置進行供電，其特徵在於，具備：一次線圈，其分別設置於在載置前述電子機器之載置面所區劃而成的一個以上之供電區域，且在對應的供電區域中以電磁感應方式將二次電力供電至前述受電裝置之二次線圈；基本供電單元電路，係設置於每一前述供電區域，且為了以電磁感應方式將二次電力供電至前述二次線圈而激磁該對應的供電區域之前述一次線圈，且該基本供電單元電路係從前述對應的供電區域對前述受電裝置發送振盪 信號，且從自該振盪信號中檢測出相應於磁通變化之調變波的前述受電裝置接收被調變波信號，並將該被調變波信號進行檢波以解調前述調變波；以及系統控制部，其基於經前述基本供電單元電路解調所得的前述調變波，來判定在對應前述基本供電單元電路之供電區域是否有金屬異物存在；前述基本供電單元電路係包含：振盪電路部，其將前述振盪信號發送至前述受電裝置；一次偵測線圈，其接收前述被調變波信號；以及檢波電路部，其將在前述一次偵測線圈所接收到之前述被調變波信號進行檢波，以解調前述調變波；前述系統控制部係接收經前述檢波電路部解調所得的前述調變波，並運算該調變波之工作比，且基於該運算後的工作比，來判定在對應前述基本供電單元電路之供電區域是否有金屬異物存在，在判定有金屬異物存在時，停止對該對應的供電區域之供電。
  5. 如申請專利範圍第1或4項之非接觸式供電裝置，其中前述振盪電路部係激磁前述一次線圈之激磁驅動電路；前述一次偵測線圈係前述一次線圈。
  6. 如申請專利範圍第1項之非接觸式供電裝置，其中前述基本供電單元電路係使用與用以將前述二次電力供電至前述二次線圈用的前述一次線圈獨立設置之一次偵測線圈，來發送前述振盪信號。
  7. 如申請專利範圍第6項之非接觸式供電裝置，其中前述一次偵測線圈係在彼此鄰接之前述供電區域共用。
  8. 如申請專利範圍第1項之非接觸式供電裝置，其中前述基本供電單元電路係使用用以將前述二次電力供電至前述二次線圈用的前述一次線圈，來發送前述振盪信號。
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