本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年4月10日、申請(qǐng)?zhí)枮?01280022828.6、發(fā)明名稱為“電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路、電力輸送裝置、非接觸式電力輸送系統(tǒng)以及電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。

本公開涉及電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路、電力輸送裝置、非接觸式電力輸送系統(tǒng)以及電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

近年來，已積極地開發(fā)出了無線供電(即，以非接觸的方式)的非接觸式電力輸送系統(tǒng)。引起關(guān)注的實(shí)現(xiàn)非接觸式電力輸送方法是磁諧振法。磁諧振法使用傳輸線圈與接收線圈之間的電磁耦合來進(jìn)行電力輸送。通過積極地利用諧振現(xiàn)象，磁諧振法的特征在于，在供電電源與供電目的地之間共用的磁通量的量會(huì)很小。

根據(jù)廣泛熟知的電磁感應(yīng)法，傳輸側(cè)與接收側(cè)之間的耦合度是非常高的并且能夠高效率地供電。然而，因?yàn)樾枰獙Ⅰ詈舷禂?shù)保持在高水平，故如果傳輸側(cè)與接收側(cè)相距很遠(yuǎn)或被移動(dòng)，則傳輸側(cè)與接收側(cè)上的線圈之間的電力輸送效率(在下文中，稱為“線圈間效率”)將大幅降低。另一方面，磁諧振法的特征在于，當(dāng)q值很大時(shí)，即使耦合系數(shù)小，線圈間效率也不會(huì)降低。即，有利地消除了對(duì)傳輸側(cè)線圈與接收側(cè)線圈的軸進(jìn)行調(diào)整的需要，并且還提供了傳輸側(cè)與接收側(cè)的位置以及其間的距離的高度靈活性。q值是具有傳輸側(cè)或接收側(cè)線圈的電路中用以表示能量的保持與損失之間的關(guān)系(指示諧振電路的諧振強(qiáng)度)的指標(biāo)。稍后將再次描述線圈間效率。

非接觸式電力輸送系統(tǒng)中最重要的要素之一在于，應(yīng)對(duì)金屬異物的發(fā)熱的對(duì)策。當(dāng)以無論是電磁感應(yīng)法還是磁諧振法的非接觸方式供電時(shí)，如果傳輸側(cè)與接收側(cè)之間存在金屬，則產(chǎn)生渦電流，并且金屬會(huì)被加熱。為了減少發(fā)熱，已提出了很多技術(shù)來檢測(cè)金屬異物。例如，已知的有使用光學(xué)傳感器或者溫度傳感器的技術(shù)。然而，當(dāng)類似于使用磁諧振法時(shí)供電范圍很大，則使用傳感器的檢測(cè)方法將很昂貴。此外，當(dāng)使用溫度傳感器時(shí)，溫度傳感器的輸出結(jié)果取決于其附近的熱傳導(dǎo)率，這將對(duì)傳輸側(cè)與接收側(cè)的設(shè)備施加設(shè)計(jì)上的制約。

因此，提出了當(dāng)在傳輸側(cè)與接收側(cè)之間存在金屬異物時(shí)，通過檢查參數(shù)(電流、電壓等)的變化來判斷是否存在金屬異物的技術(shù)。這種技術(shù)能夠降低成本而無需強(qiáng)加設(shè)計(jì)限制等。例如，專利文獻(xiàn)1提出了在傳輸側(cè)與接收側(cè)之間進(jìn)行通信期間，基于調(diào)制度檢測(cè)金屬異物的方法，以及專利文獻(xiàn)2提出了基于渦流損耗檢測(cè)金屬異物的方法(通過dc-dc效率檢測(cè)異物)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：jp2008-206231a

專利文獻(xiàn)2：jp2001-275280a

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

然而，根據(jù)在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中所提出的技術(shù)，沒有考慮位于接收側(cè)的金屬殼的影響。當(dāng)考慮普通的便攜設(shè)備(移動(dòng)設(shè)備)的充電時(shí)，很可能一些金屬(諸如金屬殼、金屬部件等)用在便攜設(shè)備中并且難以斷定參數(shù)變化是由“金屬殼等的影響”還是“金屬異物的混入”所引起的。對(duì)于采用專利文獻(xiàn)2作為示例，渦流損耗是由便攜設(shè)備的金屬殼還是在傳輸側(cè)與接收側(cè)之間混入金屬異物引起的是未知的。

此外，當(dāng)考慮到類似于磁諧振法的配置自由度高的供電范圍時(shí)，金屬殼對(duì)接收側(cè)上的設(shè)備的影響根據(jù)接收側(cè)上的設(shè)備(諸如便攜式電話的便攜設(shè)備)相對(duì)于供電范圍如何布置而改變。因而，將參照?qǐng)D1(a)至圖1(c)描述便攜設(shè)備相對(duì)于傳輸側(cè)線圈(初級(jí)側(cè)線圈)的位置與金屬異物的影響之間的關(guān)系。

圖1(a)示出了其中便攜設(shè)備4被布置在環(huán)形初級(jí)側(cè)線圈1(螺旋線圈)的一端(接近鐵芯3的位置)的示例，其中例如通過繞著環(huán)形鐵芯3纏繞細(xì)導(dǎo)線2來構(gòu)成環(huán)形初級(jí)側(cè)線圈1。在這種情況下，對(duì)于包含在便攜設(shè)備4中的初級(jí)側(cè)線圈1與次級(jí)側(cè)線圈之間的線圈間效率，獲得了相對(duì)較大的值。圖1(b)示出了其中便攜設(shè)備4被布置在初級(jí)側(cè)線圈1的一端并且在傳輸側(cè)與接收側(cè)之間存在金屬異物5的示例。在這種情況下，線圈間效率的值處于中等水平。此外，圖1(c)示出了其中便攜設(shè)備4被布置在初級(jí)側(cè)線圈1的中心的示例，并且在這種情況下，線圈間效率的值處于中等水平。

在圖1(a)至圖1(c)的示例中，將具有其中細(xì)導(dǎo)線纏繞在具有磁體的鐵芯3上的結(jié)構(gòu)的線圈作為初級(jí)側(cè)線圈1的示例，但從具有無鐵芯的結(jié)構(gòu)的線圈中也獲得了相似的測(cè)量結(jié)果。

因此，當(dāng)便攜設(shè)備相對(duì)于初級(jí)側(cè)線圈被布置在某個(gè)位置時(shí)，根據(jù)是否如同圖1(a)與1(b)的情況存在金屬異物而在線圈間效率的值之間產(chǎn)生差值，并且該差值能夠用于檢測(cè)金屬異物。然而，例如，通過使便攜設(shè)備的位置更接近于環(huán)形初級(jí)側(cè)線圈的中心，增加了便攜設(shè)備的金屬殼的影響并且與便攜設(shè)備處于初級(jí)側(cè)線圈的端部時(shí)的情況相比時(shí)，線圈間效率會(huì)降低。如果金屬外殼的影響程度超過金屬異物的影響程度，則非接觸式電力輸送系統(tǒng)不可能檢測(cè)到金屬異物。因?yàn)榛烊雮鬏攤?cè)與接收側(cè)之間的金屬異物通常被假定為小于接收側(cè)上的金屬殼，故當(dāng)通過將金屬殼的影響考慮在內(nèi)并還保持配置的自由度來構(gòu)造非接觸式電力輸送系統(tǒng)時(shí)，檢測(cè)金屬異物的精確度成為問題。

考慮到上述情況創(chuàng)作了本公開，并且通過減少金屬殼對(duì)接收側(cè)(次級(jí)側(cè))的影響來提高檢測(cè)存在于非接觸電力輸送系統(tǒng)中的傳輸側(cè)與接收側(cè)之間的金屬異物的精確度。

問題的解決方案

本公開的一個(gè)方面采用了這樣的構(gòu)造：即，其中測(cè)量包括初級(jí)側(cè)線圈的電路的初級(jí)側(cè)q值以及至次級(jí)側(cè)線圈的電力輸送效率的構(gòu)造，其中初級(jí)側(cè)線圈與次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合；基于初級(jí)側(cè)線圈的q值校正電力輸送效率；并基于所獲得的電力輸送效率的校正值檢測(cè)與次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，即使在次級(jí)側(cè)存在金屬殼，也能夠校正其影響。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)本公開，校正了金屬殼等對(duì)接收側(cè)(次級(jí)側(cè))的影響，使得可提高檢測(cè)金屬異物的精確度。此外，能夠減少在初級(jí)側(cè)線圈的平面中改變次級(jí)側(cè)線圈的位置的影響。

附圖說明

[圖1](a)～(c)是示出了便攜設(shè)備相對(duì)于初級(jí)側(cè)線圈的位置與金屬異物的影響之間的關(guān)系的示圖。

[圖2](a)～(c)是示出了當(dāng)通過改變金屬的位置測(cè)量初級(jí)側(cè)的q值時(shí)的測(cè)量條件的示圖。

[圖3]是示出了在根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的非接觸式電力輸送系統(tǒng)中所使用的電力輸送裝置的概要的說明圖。

[圖4]是在圖3中所示的電力輸送裝置的電壓v1和電壓v2的波形圖。

[圖5]是示出了根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的電力輸送裝置(初級(jí)側(cè))的內(nèi)部構(gòu)造示例的框圖。

[圖6]是示出了根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的電力接收裝置(次級(jí)側(cè))的內(nèi)部構(gòu)造示例的框圖。

[圖7](a)～(c)是示出了當(dāng)通過改變便攜設(shè)備的金屬殼的類型來測(cè)量每個(gè)參數(shù)時(shí)的測(cè)量條件的示圖。

[圖8]是示出了根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的金屬異物檢測(cè)處理的示例的流程圖。

[圖9](a)、(b)是示出了諧振電路的其他示例(并聯(lián)諧振電路)的電路圖。

[圖10]是示出了在根據(jù)本公開第二實(shí)施方式的串聯(lián)諧振電路中的阻抗的頻率特性的曲線圖。

[圖11]是示出了在根據(jù)本公開第二實(shí)施方式的并聯(lián)諧振電路中的阻抗的頻率特性的曲線圖。

[圖12]圖12是根據(jù)本公開第三實(shí)施方式的從阻抗的實(shí)部與虛部的比計(jì)算q值的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖描述實(shí)施本公開的實(shí)施方式。將以以下順序進(jìn)行描述。對(duì)于每個(gè)圖共同的元件將被賦予相同的參考標(biāo)號(hào)，以省略重復(fù)的描述。

1.第一實(shí)施方式(檢測(cè)單元：從初級(jí)側(cè)上的q值與線圈間效率檢測(cè)金屬異物的示例)

2.第二實(shí)施方式(q值運(yùn)算單元：通過半功率帶寬法計(jì)算q值的示例)

3.第三實(shí)施方式(q值運(yùn)算單元：從阻抗的實(shí)部與虛部的比計(jì)算q值的示例)

4.其他(各種變形)

<1.第一實(shí)施方式>

[介紹性說明]

在本公開的第一實(shí)施方式(在下文中，也被稱為“本示例”)中，將描述通過使用非接觸式電力輸送系統(tǒng)的這些裝置檢測(cè)在電力輸送裝置或者電力接收裝置附近的諸如金屬的導(dǎo)體的構(gòu)造和方法。在下文中，檢測(cè)諸如金屬的導(dǎo)體也可被描述為“檢測(cè)金屬”。本文中的導(dǎo)體包括廣義上的導(dǎo)體，即，半導(dǎo)體。

首先，將描述在磁諧振法的非接觸式電力輸送系統(tǒng)中傳輸側(cè)(初級(jí)側(cè))與接收側(cè)(次級(jí)側(cè))的線圈之間的電力輸送效率(線圈間效率)。

由公式(1)給出已知的線圈間效率的理論最大值ηmax：

[數(shù)學(xué)式1]

[數(shù)學(xué)式2]

s＝kq·····(2)

[數(shù)學(xué)式3]

q表示整個(gè)非接觸式電力輸送系統(tǒng)的q值，q1表示初級(jí)側(cè)的q值，以及q2表示次級(jí)側(cè)的q值。即，在磁諧振法中，線圈間效率ηmax理論上由作為初級(jí)側(cè)線圈與次級(jí)側(cè)線圈的電磁耦合度的耦合系數(shù)k以及作為空載諧振電路的q值的初級(jí)側(cè)q值(q1)與次級(jí)側(cè)q值(q2)唯一確定。因此，即使耦合系數(shù)k較小，如果傳輸側(cè)與接收側(cè)兩者的q值較大，則仍能夠以高效率傳輸電力。

在使用電磁耦合的本示例中，即使耦合系數(shù)k較小，通過增加初級(jí)側(cè)線圈與次級(jí)側(cè)線圈的串聯(lián)諧振電路的q值，來增加初級(jí)側(cè)線圈與次級(jí)側(cè)線圈的配置自由度。舉例來說，該系統(tǒng)是通過將初級(jí)側(cè)線圈與次級(jí)側(cè)線圈的耦合系數(shù)k設(shè)置為0.5以下并且將初級(jí)側(cè)線圈與次級(jí)側(cè)線圈中的至少一個(gè)的q值設(shè)置為100以上而設(shè)計(jì)成的。這也適用于稍后描述的第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式。然而，本示例必然不限于上述數(shù)值示例。

現(xiàn)在，將通過使用公式(1)至公式(3)檢查金屬殼對(duì)接收側(cè)的的影響將影響到哪個(gè)參數(shù)。

假定如在圖1中所示的大的初級(jí)側(cè)線圈1和小的次級(jí)側(cè)線圈。耦合系數(shù)k是可以根據(jù)其物理關(guān)系改變的參數(shù)。日本專利申請(qǐng)公開第2008-136311號(hào)、日本未審查專利申請(qǐng)公開(pct申請(qǐng)的譯文)第2009-504115號(hào)等提出了這樣的初級(jí)側(cè)構(gòu)造：即，該構(gòu)造在磁諧振法中保持耦合系數(shù)k均一，并且可通過對(duì)初級(jí)側(cè)的精心設(shè)計(jì)來使耦合系數(shù)k均一。因此，在本公開中，假定耦合系數(shù)k被保持為均一并且將在下面探討q值。

關(guān)于次級(jí)側(cè)線圈的q值，次級(jí)側(cè)線圈被包含在便攜設(shè)備等的金屬殼內(nèi)，并且因此無論將便攜設(shè)備放置在大的初級(jí)側(cè)線圈中的何處，次級(jí)側(cè)線圈與金屬殼之間的物理關(guān)系是不變的。大的金屬附接至初級(jí)側(cè)線圈，否則在金屬異物進(jìn)入的情況下，也認(rèn)為次級(jí)側(cè)線圈的q值保持不變。通過類似于將磁體粘到與桌子等相對(duì)的平面初級(jí)側(cè)線圈的側(cè)面的精心設(shè)計(jì)，能夠很容易地去除桌子等的影響。因此，很明顯，受便攜設(shè)備的金屬殼影響的是初級(jí)側(cè)的值。

圖2的(a)～(c)示出了當(dāng)通過改變金屬的位置來測(cè)量初級(jí)側(cè)的q值時(shí)的測(cè)量條件。

150mm(縱向的)×190mm(橫向的)的螺旋形線圈用作初級(jí)側(cè)線圈1，繞該螺旋形線圈纏繞作為導(dǎo)線的絞合線(線徑φ：1.0mm)，該絞合線中交織有多條細(xì)銅線。被視作金屬外殼的50mm(縱向的)×60mm(橫向的)×0.05mm(厚度)的金屬片6被用在次級(jí)側(cè)上。使用由鋁和不銹鋼制成的兩種類型的金屬片6。然后，當(dāng)金屬片6處于三個(gè)位置：(1)初級(jí)側(cè)線圈1的中心(圖2的(a))；(2)從中心在橫向方向上偏移(移動(dòng))(圖2的(b))以及(3)在初級(jí)側(cè)線圈1的端部(圖2的(c))時(shí)進(jìn)行測(cè)量。

表1示出了對(duì)于每個(gè)金屬的每個(gè)位置，初級(jí)側(cè)的q值的測(cè)量結(jié)果。

[表1]

表1中示出的測(cè)量結(jié)果也驗(yàn)證了初級(jí)側(cè)上的q值根據(jù)金屬片6的位置或者金屬材料而發(fā)生相當(dāng)大的改變。從上述公式(1)至(3)，初級(jí)側(cè)的q值顯著地影響線圈間效率(渦流損耗)，并且因此，很明顯，金屬殼的影響度的變化而非小的金屬異物的影響度的變化支配線圈間效率的降低(增加的渦流損耗)，并且難以檢測(cè)小的金屬異物。

因此，通過測(cè)量初級(jí)側(cè)上動(dòng)態(tài)改變的q值并且使用線圈間效率和初級(jí)側(cè)的q值，來檢查將金屬外殼對(duì)次級(jí)側(cè)的影響考慮進(jìn)去而設(shè)定的閾值

[q值的測(cè)量原理]

將參考圖3描述初級(jí)側(cè)的q值的測(cè)量原理。

圖3示出了在根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的非接觸式電力輸送系統(tǒng)中使用的電力輸送裝置(初級(jí)側(cè))的概要。在圖3中示出的電力輸送裝置10的電路是表示初級(jí)側(cè)的q值的測(cè)量原理的最基本電路構(gòu)造(在磁耦合的情況下)的示例。使用該電路的q值測(cè)量也是被測(cè)量設(shè)備所使用的并且是眾所周知的技術(shù)。下面將簡(jiǎn)要描述電力輸送裝置10的電路構(gòu)造和q值測(cè)量方法。

如果在電力輸送裝置10的初級(jí)側(cè)線圈15附近存在金屬片，則磁力線穿過金屬并且在金屬中引起渦流。當(dāng)從初級(jí)側(cè)線圈15觀看時(shí)，金屬和初級(jí)側(cè)線圈15是電磁耦合的，以將實(shí)電阻負(fù)載附接于初級(jí)側(cè)線圈15，從而改變初級(jí)側(cè)的q值。測(cè)量q值會(huì)導(dǎo)致將初級(jí)側(cè)線圈15附近存在的金屬(電磁耦合狀態(tài))檢測(cè)出。

本示例中的電力輸送裝置10包括：包含產(chǎn)生ac信號(hào)的ac電源12和電阻元件13的信號(hào)源11、電容器14以及初級(jí)側(cè)線圈15(電力輸送線圈)。電阻元件13是ac電源12的內(nèi)阻(輸出阻抗)的示例。電容器14和初級(jí)側(cè)線圈15(線圈的示例)連接至信號(hào)源11以形成串聯(lián)諧振電路(諧振電路的示例)。然后，電容器14的電容值(c值)和初級(jí)側(cè)線圈15的電感值(l值)被調(diào)整，以使得在應(yīng)該進(jìn)行測(cè)量所在的頻率處發(fā)生諧振。包括信號(hào)源11和電容器14的輸送單元以非接觸的方式通過初級(jí)側(cè)線圈15將電力輸送至外部。

如果構(gòu)成串聯(lián)諧振電路的初級(jí)側(cè)線圈15和電容器14之間的電壓是v1(施加至諧振電路的電壓的示例)，并且初級(jí)側(cè)線圈15的兩端間的電壓是v2，則通過公式(4)表示串聯(lián)諧振電路的q值。

[數(shù)4]

rs：頻率f處的有效電阻

電壓v1乘以q得到電壓v2。當(dāng)金屬片接近初級(jí)側(cè)線圈15時(shí)，有效電阻rs增加并且q值降低。因此，當(dāng)金屬片接近初級(jí)側(cè)線圈15時(shí)，所測(cè)量的q值(電磁耦合狀態(tài))改變。

通常，如果電容器的q值是qc并且線圈的q值是ql，則諧振電路的q值通過關(guān)系1/{(1/qc)+(1/ql)}來表示。用于測(cè)量的電容器14的q值被設(shè)計(jì)為充分大于初級(jí)側(cè)線圈15的q值，并且可忽視其對(duì)串聯(lián)諧振電路的q值的影響。然而，初級(jí)側(cè)線圈15的q值可被設(shè)計(jì)為充分大于電容器14的q值或者兩者可具有同程度的q值。

在圖4中示出當(dāng)用于確認(rèn)的ac電源12產(chǎn)生預(yù)定頻率的正弦波時(shí)，初級(jí)側(cè)線圈15兩端間的電壓v2和初級(jí)側(cè)線圈15與電容器14之間的電壓v1的波形的示例。

在這個(gè)示例中，正弦波的電壓v2的振幅是8.64v，電壓v1的振幅是46.4mv，并且因而正弦波的電壓v2的振幅大約是電壓v1的振幅的186倍，并且串聯(lián)諧振電路的q值被認(rèn)為是186。

已描述了電力輸送裝置10的串聯(lián)諧振電路，但電力接收裝置同樣具有諧振電路。圖3示出了包括串聯(lián)諧振電路的傳輸側(cè)上的基本電路，并且因此只要包括上述電路的功能，能夠考慮各種形式來用于詳細(xì)構(gòu)造。

[電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)方法]

下面將描述根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的使用初級(jí)側(cè)q值的耦合狀態(tài)檢測(cè)方法。

從公式(2)、公式(3)來計(jì)算在如上所述的磁諧振法中的線圈間效率，得到[數(shù)學(xué)式5]和[數(shù)學(xué)式6]。

[數(shù)學(xué)式5]

[數(shù)學(xué)式6]

將公式(6)中的s代入到公式(1)中產(chǎn)生不包括q2的三個(gè)變量ηmax、q1、x的等式。如果初級(jí)側(cè)q值(q1)和線圈間效率的值ηmax是已知的，則確定了值x。通過上述方法能夠測(cè)量初級(jí)側(cè)q值(q1)并且通過在專利文獻(xiàn)2(參見[0041]至[0043]等)中所描述的技術(shù)(以監(jiān)控初級(jí)側(cè)的電流值和電壓值以及次級(jí)側(cè)的電流值和電壓值)，能夠測(cè)量線圈間效率ηmax的值。

如在公式(5)中所示，x的值是通過從線圈間效率ηmax的值中省略初級(jí)側(cè)的q值的變化而獲得的公式，并且因此通過使用x的值檢測(cè)金屬異物，能夠減少由金屬殼引起的初級(jí)側(cè)q值變化的影響。將公式(6)代入公式(1)并使x作為求解對(duì)象而產(chǎn)生，

[數(shù)7]

并且x的值能夠從所測(cè)量的兩個(gè)變量(q1、ηmax)實(shí)時(shí)確定。

[電力輸送裝置的構(gòu)造示例]

接下來，將描述根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的電力輸送裝置(初級(jí)側(cè))的具體示例。

圖5是示出了配備有測(cè)量初級(jí)側(cè)q值功能的電力輸送裝置(初級(jí)側(cè))的詳細(xì)內(nèi)部構(gòu)造示例的框圖。電力輸送裝置10包括通過上述電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)方法檢測(cè)諸如金屬的導(dǎo)體的檢測(cè)電路。電力輸送裝置10與稍后描述的電力接收裝置結(jié)合一起構(gòu)成非接觸式電力輸送系統(tǒng)。

電力輸送裝置10包括電力輸送控制器21、電力輸送驅(qū)動(dòng)器22、構(gòu)成串聯(lián)諧振電路的電容器14以及初級(jí)側(cè)線圈15、用于分壓的電阻元件23a、23b、24a、24b、放大器25、27、整流器26、整流器28以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(在下文中，“adc”)29。此外，包括檢測(cè)單元30和通信單元36。當(dāng)與傳統(tǒng)技術(shù)相比時(shí)，檢測(cè)單元30和通信單元36是新的。

在本示例中的電力輸送裝置10中，電阻元件23a與電阻元件23b的串聯(lián)電路被連接至電容器14的一端，并且電阻元件24a與電阻元件24b的串聯(lián)電路被連接至電容器14的另一端。然后，其電壓被電阻元件23a和電阻元件23b分成適當(dāng)?shù)碾妷旱男盘?hào)(對(duì)應(yīng)于電壓v1)經(jīng)由放大器25和整流器26提供給adc29。類似地，其電壓被電阻元件24a和電阻元件24b分成適當(dāng)?shù)碾妷旱男盘?hào)(對(duì)應(yīng)于電壓v2)經(jīng)由放大器27和整流器28被輸入至adc29。adc29將通過整流器26和整流器28整流的模擬dc信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字dc信號(hào)并將該數(shù)字dc信號(hào)輸出至檢測(cè)單元30。

檢測(cè)單元30是控制器的示例，并且其整體或部分是由例如mpu(微處理單元)構(gòu)成的以控制整個(gè)電力輸送裝置10。檢測(cè)單元30包括：q值運(yùn)算單元31、電流/電壓檢測(cè)單元32、x值運(yùn)算單元33、存儲(chǔ)器35以及功能為將控制信號(hào)輸出至電力輸送控制器21并控制ac電壓的產(chǎn)生的確定單元34。

q值運(yùn)算單元31通過將與從adc29輸出的初級(jí)側(cè)線圈15兩端的電壓v2對(duì)應(yīng)的信號(hào)的振幅除以與初級(jí)側(cè)線圈15與電容器14之間的電壓v1對(duì)應(yīng)的信號(hào)的振幅，來計(jì)算初級(jí)側(cè)q值(＝v2/v1)，并將計(jì)算結(jié)果輸出至x值運(yùn)算單元33。q值運(yùn)算單元31也將計(jì)算結(jié)果輸出至電力輸送控制器21。通過以這樣的方式對(duì)每個(gè)信號(hào)的振幅做除法，可實(shí)時(shí)測(cè)量初級(jí)側(cè)q值。

電流/電壓檢測(cè)單元32檢測(cè)在初級(jí)側(cè)線圈15中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(初級(jí)側(cè)電壓)和感應(yīng)電流(初級(jí)側(cè)電流)，并將檢測(cè)結(jié)果輸出至x值運(yùn)算單元33。此外，通信單元36從電力接收裝置接收在次級(jí)側(cè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(次級(jí)側(cè)電壓)和感應(yīng)電流(次級(jí)側(cè)電流)的信息，并且電流/電壓檢測(cè)單元32將該信息輸出至x值運(yùn)算單元33。

x值運(yùn)算單元33是校正值運(yùn)算單元的示例，并且計(jì)算從電流/電壓檢測(cè)單元32輸入的初級(jí)側(cè)電壓與初級(jí)側(cè)電流的乘積來作為初級(jí)側(cè)功率，并且還計(jì)算通過通信單元36所接收的次級(jí)側(cè)電壓和次級(jí)側(cè)電流的乘積來作為次級(jí)側(cè)功率。然后，x值運(yùn)算單元33計(jì)算初級(jí)側(cè)功率與次級(jí)側(cè)功率的比值來作為線圈間效率ηmax。x值運(yùn)算單元33使用從q值運(yùn)算單元31輸入的初級(jí)側(cè)q值(q1)和線圈間效率的值ηmax，根據(jù)公式(7)計(jì)算x值，并將該x值輸出至確定單元34。順便提及，通過電流/電壓檢測(cè)單元32可執(zhí)行線圈間效率ηmax的運(yùn)算。

確定單元34將從x值運(yùn)算單元33輸入的x值與存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器35中的閾值相比較，并基于比較結(jié)果確定附近是否存在諸如金屬的導(dǎo)體。例如，如果所測(cè)量的x值與閾值相當(dāng)(例如，在沒有金屬異物時(shí)為90％)，并且x值小于90％，則確定單元34可確定在初級(jí)側(cè)線圈與次級(jí)側(cè)線圈之間存在金屬異物。在初級(jí)側(cè)線圈15附近不存在任何東西或者在次級(jí)側(cè)線圈中未放置任何東西的狀態(tài)下的初級(jí)側(cè)q值和x值的閾值被提前測(cè)量，并將所測(cè)量的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器35中。

通信單元36是初級(jí)側(cè)通信單元的示例，并與稍后描述的電力接收裝置的通信單元進(jìn)行通信。例如，通信單元36接收在電力接收裝置的次級(jí)側(cè)線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(次級(jí)側(cè)電壓)和感應(yīng)電流(次級(jí)側(cè)電流)的信息，并通知電力接收裝置q值是根據(jù)檢測(cè)電路30的控制所測(cè)量的。作為通信標(biāo)準(zhǔn)，例如，可以使用ieee802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線lan或者藍(lán)牙(注冊(cè)商標(biāo))。順便提及，可采用經(jīng)由初級(jí)側(cè)線圈15和電力接收裝置的次級(jí)側(cè)線圈傳輸信息的構(gòu)造。

[電力接收裝置的構(gòu)造示例]

接下來，將描述根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的電力接收裝置(次級(jí)側(cè))的具體示例。

圖6是示出了應(yīng)用于便攜設(shè)備的電力接收裝置(次級(jí)側(cè))的內(nèi)部構(gòu)造示例的框圖。電力接收裝置40包括：形成并聯(lián)諧振電路的次級(jí)側(cè)線圈41與電容器42、整流器43、電源單元44、電源控制器45、負(fù)載調(diào)制單元46、電流/電壓檢測(cè)單元47以及通信單元48。在本示例中的電力接收裝置40的電路構(gòu)造是眾所周知的電路，故將簡(jiǎn)要描述如下。

在電力接收裝置40中，包括次級(jí)側(cè)線圈41和電容器42的并聯(lián)諧振電路經(jīng)由整流器43連接至電源單元44。電容器42的電容值(c值)和次級(jí)側(cè)線圈41的電感值(l值)被調(diào)整，以使得在應(yīng)該進(jìn)行測(cè)量所在的頻率處產(chǎn)生諧振。通過電容器42和整流器43構(gòu)成的電力接收單元以非接觸的方式通過次級(jí)側(cè)線圈41從外部接收電力。次級(jí)側(cè)線圈41的ac感應(yīng)電壓在通過整流器43轉(zhuǎn)換成dc電壓之后提供給電源單元44。

電源單元44通過對(duì)被整流器43轉(zhuǎn)換之后所獲得的dc電壓的電壓電平進(jìn)行調(diào)整來產(chǎn)生供電電壓，并將電力提供給負(fù)載50或者每個(gè)塊。例如，負(fù)載50是電容器(備用電池)、處理電信號(hào)的電子電路等。

電源控制器45控制電源單元44進(jìn)行的供電電壓的產(chǎn)生以及向負(fù)載50等的電力供應(yīng)。電源控制器45還控制負(fù)載調(diào)制單元46的操作。

負(fù)載調(diào)制單元46根據(jù)電源控制器45的控制執(zhí)行負(fù)載調(diào)制處理。當(dāng)q值是通過電力輸送裝置10(初級(jí)側(cè))測(cè)量時(shí)，初級(jí)側(cè)q值改變，從而導(dǎo)致在電力接收裝置40(次級(jí)側(cè))的負(fù)載改變的條件下產(chǎn)生誤差。因此，期望的是在次級(jí)側(cè)的負(fù)載不變的條件下測(cè)量初級(jí)側(cè)上的負(fù)載。

因此，通過串聯(lián)連接的電阻元件46r和開關(guān)元件46t構(gòu)造的負(fù)載調(diào)制單元46被并聯(lián)連接至電源單元44之前。然后，在電力輸送裝置10測(cè)量q值時(shí)，電源控制器45經(jīng)由通信單元48接收電力輸送裝置10正在測(cè)量q值的通知，并接通開關(guān)元件?？赏ㄟ^使電阻元件46r的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載50的電阻而抑制負(fù)載50的影響。因此，通過控制位于電源單元44之前的負(fù)載調(diào)制單元46，可以使得在測(cè)量初級(jí)側(cè)q值時(shí)次級(jí)側(cè)上的負(fù)載電阻保持不變。因此，能夠提高初級(jí)側(cè)q值的測(cè)量精度。舉例來說，諸如功率mos晶體管的晶體管能夠用作開關(guān)元件46t。

電流/電壓檢測(cè)單元47檢測(cè)在次級(jí)側(cè)線圈41中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(次級(jí)側(cè)電壓)和感應(yīng)電流(次級(jí)側(cè)電流)，并且將檢測(cè)結(jié)果輸出至通信單元48。

通信單元48是次級(jí)側(cè)通信單元的示例，并且與電力輸送裝置10的通信單元36進(jìn)行通信。例如，通信單元48將在電力接收裝置40的次級(jí)側(cè)線圈41中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(次級(jí)側(cè)電壓)和感應(yīng)電流(次級(jí)側(cè)電流)的信息傳輸至電力輸送裝置10，并從電力輸送裝置10接收正在測(cè)量q值的通知。應(yīng)用于電力輸送裝置10的通信單元36的通信標(biāo)準(zhǔn)同樣適用。

通過假定電力輸送裝置10僅有電力輸送功能以及電力接收裝置40僅有電力接收功能描述了本示例，但本公開不限于這樣的示例。例如，電力輸送裝置10可具有電力接收功能，使得通過初級(jí)側(cè)線圈15能夠從外部接收電力，或相反地，電力接收裝置40可具有電力輸送功能，使得電力可通過次級(jí)側(cè)線圈41輸送至外部。

[由金屬殼產(chǎn)生的初級(jí)側(cè)q值的變化的校正效果]

將描述通過根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的耦合狀態(tài)檢測(cè)方法進(jìn)行的對(duì)由金屬殼引起的初級(jí)側(cè)q值的變化校正的效果。

圖7(a)～(c)示出了通過改變便攜設(shè)備的金屬殼的金屬類型來測(cè)量每個(gè)參數(shù)時(shí)的測(cè)量條件。條件(1)是當(dāng)由次級(jí)側(cè)(便攜設(shè)備4a)所主要擁有的鋁被假定為與初級(jí)側(cè)相對(duì)時(shí)的情況(圖7的(a))。條件(2)是當(dāng)小的金屬異物5被假定為混入(1)中時(shí)的情況(圖7的(b))。在(2)中，從初級(jí)側(cè)可看見大的金屬殼，并且因此即使混入了小的金屬異物5，初級(jí)側(cè)q值也幾乎不變。另一方面，次級(jí)側(cè)q值和耦合系數(shù)k在金屬殼的影響下降低。此外，條件(3)是當(dāng)由次級(jí)側(cè)(便攜設(shè)備4b)所主要擁有的不銹鋼被假定為與初級(jí)側(cè)相對(duì)時(shí)的情況(圖7的(c))。

表2示出了當(dāng)在上述條件(1)至(3)中測(cè)量每個(gè)參數(shù)時(shí)的測(cè)量結(jié)果。

[表2]

從表2的(3)中，很明顯，隨著使具有不銹鋼金屬殼的便攜設(shè)備4a更接近于初級(jí)側(cè)線圈15，初級(jí)側(cè)q值顯著降低。在上述表1中的金屬尺寸是50mm(縱向的)×60mm(橫向的)，但是便攜設(shè)備的金屬殼可稍大些并確定為待降低，所以初級(jí)側(cè)上的q值被假定為40。條件(3)中次級(jí)側(cè)上的q值和耦合系數(shù)k被假定為近似等于條件(1)中的那些值。在表2中示出了這些條件下計(jì)算線圈間效率和x值的結(jié)果。

如果關(guān)注表2中的線圈間效率，很明顯，金屬殼的影響大于金屬異物的影響，并且(3)中的線圈間效率(57.58070118)低于其中混入了金屬異物的(2)中的線圈間效率(67.20257032)。這使得即使設(shè)定了閾值，仍就難以高精度地檢測(cè)金屬異物。另一方面，如果關(guān)注x值，則其中混入了金屬異物的(2)中的值較低(0.383406)。因此，通過使用x值將電磁耦合狀態(tài)時(shí)的金屬殼的影響減去，能夠提高檢測(cè)金屬異物的精確度。順便提及，在便攜設(shè)備中存在金屬殼時(shí)的x值與不存在金屬殼時(shí)的x值之間出現(xiàn)十分顯著的差異。

[金屬異物檢測(cè)過程]

接下來，將參照?qǐng)D8中的流程圖描述根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的金屬異物檢測(cè)處理的示例。

首先，電力輸送裝置10的檢測(cè)單元30(參見圖5)需要通過掃描由ac電源所產(chǎn)生的正弦波的頻率，搜索出初級(jí)側(cè)上的最大q值。即，從電力輸送裝置10輸出的正弦波的頻率被連續(xù)改變以掃描初級(jí)側(cè)上的最大q值。例如，電力輸送驅(qū)動(dòng)器22(參見圖5)產(chǎn)生并輸出任一ahz的正弦波(步驟s1)并且q值運(yùn)算單元31根據(jù)電力輸送裝置10的電壓v1和電壓v2測(cè)量初級(jí)側(cè)q值(步驟s2)。

檢測(cè)單元30確定所測(cè)量的初級(jí)側(cè)q值是否大于存儲(chǔ)在包括在檢測(cè)單元30中的寄存器(臨時(shí)存儲(chǔ)單元的示例)(未示出)中的值(在下文中，稱之為“寄存器值”)(步驟s3)?？梢允构ぷ鞔鎯?chǔ)器(未示出)或者存儲(chǔ)器35存儲(chǔ)該值。

在步驟s3中的確定處理中，如果初級(jí)側(cè)q值大于寄存器值，則檢測(cè)單元30更新寄存器值(步驟s4)并且接下來將正弦波的頻率ahz增加bhz(步驟s5)。然后，檢測(cè)單元30通過電力輸送驅(qū)動(dòng)器22產(chǎn)生并輸出(a+b)hz的正弦波，以在步驟s2中測(cè)量初級(jí)側(cè)q值。然后，處理進(jìn)行至步驟s3。

另一方面，如果在步驟s3中的確定處理中初級(jí)側(cè)q值小于寄存器值，則檢測(cè)單元30確定初級(jí)側(cè)q值(步驟s6)。

檢測(cè)單元30確定所確定的初級(jí)側(cè)q值是否是異常值(步驟s7)。如果所確定的初級(jí)側(cè)q值是異常值(在閾值范圍之外)，則檢測(cè)單元30強(qiáng)制終止電力輸送裝置10的操作(步驟s8)。順便提及，可省略步驟s7、步驟s8中的處理。

如果在步驟s7中的確定處理中所確定的初級(jí)側(cè)q值是正常值(在閾值范圍之內(nèi))，則檢測(cè)單元30啟動(dòng)從電力輸送裝置10向接收裝置40的電力輸送，并且x值運(yùn)算單元33還計(jì)算dc-dc效率，即，線圈間效率(步驟9)。

x值運(yùn)算單元33使用公式(7)從線圈間效率和初級(jí)側(cè)q值計(jì)算x值(參見公式(7))(步驟s10)。

確定單元34確定所計(jì)算出的x值是否等于或小于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器35中的閾值z(mì)(步驟s11)。如果x值等于或小于閾值z(mì)，則確定單元34確定存在金屬異物并強(qiáng)制終止傳輸電力(步驟s12)。

另一方面，如果x值大于閾值z(mì)，則確定單元34確定不存在金屬異物并繼續(xù)傳輸電力。通過以一定的時(shí)間間隔執(zhí)行一系列處理，可在不受金屬殼影響的情況下檢測(cè)出金屬異物。即，確定單元34確定是否逝去了預(yù)定時(shí)間(步驟s13)，并且如果已經(jīng)逝去了預(yù)定時(shí)間，則進(jìn)行至步驟s1以重復(fù)在步驟s1至s13中的一系列處理。

[第一實(shí)施方式的效果]

根據(jù)第一實(shí)施方式，基于初級(jí)側(cè)q值校正電力輸送裝置10(初級(jí)側(cè))的q值和非接觸式電力輸送系統(tǒng)的線圈間效率(電力輸送效率)以及線圈間效率。然后，事實(shí)是所獲得的校正值(x值)從沒檢測(cè)到障礙物時(shí)的閾值變化，并且檢測(cè)到在非接觸式電力輸送系統(tǒng)附近存在金屬異物。因此，校正金屬外殼對(duì)次級(jí)側(cè)(諸如便攜設(shè)備)的影響，使得提高檢測(cè)金屬異物的精確度。

此外，當(dāng)次級(jí)側(cè)線圈被放置在相對(duì)于平面初級(jí)側(cè)線圈的任意位置時(shí)，能夠減少次級(jí)側(cè)線圈在初級(jí)側(cè)線圈的平面內(nèi)的位置變化的影響。

因此，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的安全性并改善可用性。

在本實(shí)施方式中描述了其中包括串聯(lián)諧振電路的電力輸送裝置10的示例，但是其他諧振電路也可用作諧振電路。圖9的(a)、(b)示出了各個(gè)示例。在圖9的(a)的示例中，通過將電容器14a串聯(lián)連接至電容器14b與初級(jí)側(cè)線圈15的并聯(lián)諧振電路來構(gòu)造諧振電路。在圖9的(b)的示例中，通過將電容器14b并聯(lián)連接至電容器14a與初級(jí)側(cè)線圈15的串聯(lián)諧振電路來構(gòu)造諧振電路。檢測(cè)單元30使用從圖9的(a)、(b)中所示的諧振電路中所獲得的初級(jí)側(cè)線圈15與電容器14a之間的電壓v1以及初級(jí)側(cè)線圈15兩端間的電壓v2，來計(jì)算初級(jí)側(cè)q值。串聯(lián)諧振電路和其他諧振電路均作為示例，而諧振電路的構(gòu)造不限于這樣的示例。類似于電力輸送裝置10，各種諧振電路也可應(yīng)用于電力接收裝置40。

<2.第二實(shí)施方式>

在第一實(shí)施方式中，檢測(cè)單元30的q值運(yùn)算單元31從初級(jí)側(cè)線圈與串聯(lián)諧振電路的電容器之間的電壓v1和電力輸送線圈兩端間的電壓v2，確定q值，但是在第二實(shí)施方式中，通過半功率帶寬法確定q值。

如在圖10的曲線圖中所示，在半功率帶寬法中，當(dāng)配置串聯(lián)諧振電路時(shí)，從其中阻抗是諧振頻率f0處的阻抗(zpeak)的絕對(duì)值的倍的頻帶(頻率：f1至f2)中通過公式(8)確定q值。

[數(shù)學(xué)式8]

如圖11的曲線圖中所示，當(dāng)配置并聯(lián)諧振電路時(shí)，從其中阻抗是諧振頻率f0處的阻抗(zpeak)的絕對(duì)值的倍的頻帶(頻率：f1至f2)，通過公式(8)確定q值。

<3.第三實(shí)施方式>

與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式相比，第三實(shí)施方式是其中檢測(cè)單元30的q值運(yùn)算單元31從諧振電路的阻抗的實(shí)部和虛部計(jì)算q值的示例。在本示例中，通過使用自平衡電橋電路和矢量比檢測(cè)器確定阻抗的實(shí)部和虛部。

圖12是根據(jù)第三實(shí)施方式的從阻抗的實(shí)部和虛部的比率來計(jì)算q值的自平衡電橋的電路圖。

在圖12中所示的自平衡電橋電路60具有類似于一般的眾所周知的反相放大器的構(gòu)造。線圈62被連接至反相放大器63的反相輸入端(-)并且同相輸入端(+)被連接至地。然后，通過反饋電阻元件64將負(fù)反饋從反相放大器63的輸出端施加至反相輸入端(-)。此外，ac電源61的輸出(電壓v1)將ac信號(hào)輸入至線圈62并且反相放大器63的輸出(電壓v2)被輸入至矢量比檢測(cè)器65。線圈62對(duì)應(yīng)于圖5中的初級(jí)側(cè)線圈或者圖6中的次級(jí)側(cè)線圈。

自平衡電橋電路60以這樣的方式操作：由于負(fù)反饋使得反相輸入端(-)的電壓總是零。因?yàn)榉聪喾糯笃?3的輸入阻抗大，所以從ac電源61流入線圈62的電流幾乎全部流入反饋電阻元件64。因此，施加至線圈62的電壓變得與ac電源61的電壓v1相等，并且反相放大器63的輸出電壓等于流經(jīng)線圈62的電流i與反饋電阻rs的乘積。反饋電阻rs是已知的參考電阻。因此，通過檢測(cè)電壓v1和電壓v2并計(jì)算其比率來確定阻抗。矢量比檢測(cè)器65使用ac電源61的相位信息(長(zhǎng)短交替的虛線)以確定作為復(fù)數(shù)的電壓v1和電壓v2。

在本示例中，通過使用自平衡電橋電路60、矢量比檢測(cè)器65等確定諧振電路的阻抗zl的實(shí)部rl和虛部xl，并且從其比率確定q值。公式(9)和公式(10)是示出了確定q值的過程的計(jì)算公式。

[數(shù)學(xué)式9]

[數(shù)學(xué)式10]

<4.其他>

在上述的本公開的第一至第三實(shí)施方式中，q值是在諧振頻率處測(cè)量的，但是如果允許稍微降低檢測(cè)靈敏度，則測(cè)量q值所在的頻率不必與諧振頻率一致，并且還可使用在偏離諧振頻率的頻率處測(cè)量的q值。

當(dāng)本公開應(yīng)用于電磁感應(yīng)法時(shí)，最好增加初級(jí)側(cè)和/或次級(jí)側(cè)的q值。因此，能夠更加容易地檢測(cè)線圈間效率的改變，即，x值的改變。

將未具有鐵芯的線圈的示例作為根據(jù)本公開的初級(jí)側(cè)線圈和次級(jí)側(cè)線圈進(jìn)行描述，但是也可采用細(xì)導(dǎo)線纏繞在具有磁體的鐵芯上的結(jié)構(gòu)的線圈。

此外，在本公開的第一至第三實(shí)施方式中描述了將便攜式電話作為便攜設(shè)備應(yīng)用于次級(jí)側(cè)上的示例，但是本公開不限于這樣的示例，并且可適用于需要電力的各種便攜設(shè)備，諸如便攜式音樂播放器、數(shù)字式照相機(jī)等。

此外，本公開還可以配置為如下。

(1)一種電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路，包括：

檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元測(cè)量包括與次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的初級(jí)側(cè)線圈的電路的初級(jí)側(cè)q值以及向所述次級(jí)側(cè)線圈的電力輸送效率；用所述初級(jí)側(cè)線圈的所述q值校正所述電力輸送效率；以及根據(jù)所獲得的所述電力輸送效率的校正值檢測(cè)與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(2)根據(jù)(1)的電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路，

其中，通過檢測(cè)與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)確定所述次級(jí)側(cè)線圈附近是否存在導(dǎo)體。

(3)根據(jù)(2)的電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路，

其中，所述q值是諧振電路的q值，所述諧振電路包括所述初級(jí)側(cè)線圈和電容器。

(4)根據(jù)(3)的電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路，

其中，所述檢測(cè)單元包括：

q值運(yùn)算單元，獲取施加至所述諧振電路的所述初級(jí)側(cè)線圈與所述電容器之間的第一電壓以及施加于所述初級(jí)側(cè)線圈兩端間的第二電壓，并從所述第一電壓與所述第二電壓之間的比率計(jì)算所述初級(jí)側(cè)q值，所述諧振電路包括所述初級(jí)側(cè)線圈和所述電容器，

校正值運(yùn)算單元，當(dāng)所述初級(jí)側(cè)q值是q1并且所述電力輸送效率是ηmax時(shí)，根據(jù)以下公式計(jì)算校正值：

以及確定單元，通過對(duì)由所述校正值運(yùn)算單元算出的所述校正值與根據(jù)在所述初級(jí)側(cè)線圈附近不存在導(dǎo)體時(shí)預(yù)先測(cè)量出的校正值所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，來確定與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(5)根據(jù)(3)的電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路，

其中，所述檢測(cè)單元包括：

q值運(yùn)算單元，使用半功率帶寬法計(jì)算所述初級(jí)側(cè)q值，所述半功率帶寬法從阻抗是串聯(lián)諧振電路的諧振頻率處的阻抗的絕對(duì)值的倍的頻帶確定所述q值，所述串聯(lián)諧振電路包括所述初級(jí)側(cè)線圈和所述電容器，

校正值運(yùn)算單元，當(dāng)所述初級(jí)側(cè)q值是q1并且所述電力輸送效率是ηmax時(shí)，根據(jù)以下公式計(jì)算校正值

以及確定單元，通過對(duì)由所述校正值運(yùn)算單元計(jì)算出的校正值與根據(jù)在所述初級(jí)側(cè)線圈附近不存在導(dǎo)體時(shí)預(yù)先測(cè)量出的校正值所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，來確定與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(6)根據(jù)(3)的電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路，進(jìn)一步包括：

q值運(yùn)算單元，使用半功率帶寬法計(jì)算所述初級(jí)側(cè)q值，所述半功率帶寬法從阻抗是并聯(lián)諧振電路的諧振頻率處的阻抗的絕對(duì)值的倍的頻帶確定所述q值，所述并聯(lián)諧振電路包括所述初級(jí)側(cè)線圈和所述電容器；

校正值運(yùn)算單元，當(dāng)所述初級(jí)側(cè)q值是q1并且所述電力輸送效率是ηmax時(shí)，根據(jù)以下公式計(jì)算校正值：

以及判定單元，通過對(duì)由所述校正值運(yùn)算單元計(jì)算出的校正值和根據(jù)在所述初級(jí)側(cè)線圈附近沒有導(dǎo)體時(shí)預(yù)先測(cè)量出的校正值所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，來確定與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(7)根據(jù)(3)的電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路，進(jìn)一步包括：

q值運(yùn)算單元，使用自平衡電橋電路和矢量比檢測(cè)器確定所述諧振電路的阻抗的實(shí)部和虛部分量，并從所述實(shí)部分量和所述虛部分量的比率計(jì)算所述初級(jí)側(cè)q值；以及

確定單元，通過對(duì)由所述q值運(yùn)算單元確定出的所述初級(jí)側(cè)q值與根據(jù)在所述初級(jí)側(cè)線圈附近不存在導(dǎo)體時(shí)預(yù)先測(cè)量出的初級(jí)側(cè)q值所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，來確定與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(8)根據(jù)(4)的電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)電路，

其中，所述電力輸送效率是初級(jí)側(cè)功率與次級(jí)側(cè)功率的比值，所述初級(jí)側(cè)功率為所述初級(jí)側(cè)線圈的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的乘積，以及所述次級(jí)側(cè)功率為所述次級(jí)側(cè)線圈的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的乘積。

(9)一種電力輸送裝置，包括：

初級(jí)側(cè)線圈，與次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合；以及

檢測(cè)單元，測(cè)量包括所述初級(jí)側(cè)線圈的電路的初級(jí)側(cè)q值以及向所述次級(jí)側(cè)線圈的電力輸送效率；基于所述初級(jí)側(cè)線圈的所述q值校正所述電力輸送效率；以及根據(jù)所獲得的所述電力輸送效率的校正值檢測(cè)與所述次級(jí)側(cè)線圈的電磁耦合的狀態(tài)。

(10)根據(jù)(9)的電力輸送裝置，

其中，通過檢測(cè)與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)確定在所述次級(jí)側(cè)線圈附近是否存在導(dǎo)體。

(11)根據(jù)(9)的電力輸送裝置，

其中，所述q值是諧振電路的q值，所述諧振電路包括所述初級(jí)側(cè)線圈和電容器。

(12)根據(jù)(11)的電力輸送裝置，

其中，所述檢測(cè)單元包括：

q值運(yùn)算單元，獲取施加至所述諧振電路的所述初級(jí)側(cè)線圈與所述電容器之間的第一電壓以及施加于所述初級(jí)側(cè)線圈兩端間的第二電壓，并從所述第一電壓與所述第二電壓之間的比率計(jì)算所述初級(jí)側(cè)q值，所述諧振電路包括所述初級(jí)側(cè)線圈和所述電容器，

校正值計(jì)算單元，當(dāng)所述初級(jí)側(cè)q值是q1并且所述電力輸送效率是ηmax時(shí)，根據(jù)以下公式計(jì)算校正值：

以及確定單元，通過對(duì)由所述校正值運(yùn)算單元算出的所述校正值與根據(jù)在所述初級(jí)側(cè)線圈附近不存在導(dǎo)體時(shí)預(yù)先測(cè)量出的校正值所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，來確定與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(13)根據(jù)(11)的電力輸送裝置，

其中，所述檢測(cè)單元包括：

q值運(yùn)算單元，使用半功率帶寬法計(jì)算所述初級(jí)側(cè)q值，所述半功率帶寬法從阻抗是串聯(lián)諧振電路的諧振頻率處的阻抗的絕對(duì)值的倍的頻帶確定所述q值，所述串聯(lián)諧振電路包括所述初級(jí)側(cè)線圈和所述電容器，

校正值運(yùn)算單元，當(dāng)所述初級(jí)側(cè)q值是q1并且所述電力輸送效率是ηmax時(shí)，根據(jù)以下公式計(jì)算校正值

以及確定單元，通過對(duì)由所述校正值運(yùn)算單元計(jì)算出的校正值與根據(jù)在所述初級(jí)側(cè)線圈附近不存在導(dǎo)體時(shí)預(yù)先測(cè)量出的校正值所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，來確定與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(14)根據(jù)(11)的電力輸送裝置，進(jìn)一步包括：

q值運(yùn)算單元，使用半功率帶寬法計(jì)算所述初級(jí)側(cè)q值，所述半功率帶寬法從阻抗是并聯(lián)諧振電路的諧振頻率處的阻抗的絕對(duì)值的倍的頻帶確定所述q值，所述并聯(lián)諧振電路包括所述初級(jí)側(cè)線圈和所述電容器；

校正值運(yùn)算單元，當(dāng)所述初級(jí)側(cè)q值是q1并且所述電力輸送效率是ηmax時(shí)，根據(jù)以下公式計(jì)算校正值：

以及判定單元，通過對(duì)由所述校正值運(yùn)算單元計(jì)算出的校正值和根據(jù)在所述初級(jí)側(cè)線圈附近沒有導(dǎo)體時(shí)預(yù)先測(cè)量出的校正值所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，來確定與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(15)根據(jù)(11)的電力輸送裝置，進(jìn)一步包括：

q值運(yùn)算單元，使用自平衡電橋電路和矢量比檢測(cè)器確定所述諧振電路的阻抗的實(shí)部分量和虛部分量，并從所述實(shí)部分量和所述虛部分量的比率計(jì)算所述初級(jí)側(cè)q值；以及

確定單元，通過對(duì)由所述q值運(yùn)算單元確定出的所述初級(jí)側(cè)q值與根據(jù)在所述初級(jí)側(cè)線圈附近不存在導(dǎo)體時(shí)預(yù)先測(cè)量出的初級(jí)側(cè)q值所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，來確定與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(16)根據(jù)(12)的電力輸送裝置，

其中，所述電力輸送效率是初級(jí)側(cè)功率與次級(jí)側(cè)功率的比值，所述初級(jí)側(cè)功率為所述初級(jí)側(cè)線圈的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的乘積，以及所述次級(jí)側(cè)功率為所述次級(jí)側(cè)線圈的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的乘積。

(17)一種非接觸式電力輸送系統(tǒng)，包括：

電力輸送裝置，無線輸送電力；以及

電力接收裝置，從所述電力輸送裝置接收所述電力，

其中，所述電力接收裝置包括：

次級(jí)側(cè)線圈，與所述電力輸送裝置的初級(jí)側(cè)線圈電磁耦合，以及

次級(jí)側(cè)通信單元，與所述電力輸送裝置通信，并且

其中，所述電力輸送裝置包括：

所述初級(jí)側(cè)線圈，與所述電力接收裝置的所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合，以及

初級(jí)側(cè)通信單元，與所述電力接收裝置通信，以及

檢測(cè)單元，根據(jù)所述初級(jí)側(cè)通信單元接收的關(guān)于所述電力接收裝置的信息，測(cè)量包括所述初級(jí)側(cè)線圈的電路的初級(jí)側(cè)q值以及向所述次級(jí)側(cè)線圈的電力輸送效率；基于所述初級(jí)側(cè)線圈的所述q值校正所述電力輸送效率；以及根據(jù)所獲得的所述電力輸送效率的校正值檢測(cè)與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

(18)一種電磁耦合狀態(tài)檢測(cè)方法，包括：

測(cè)量包括與次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的初級(jí)側(cè)線圈的電路的初級(jí)側(cè)q值以及向所述次級(jí)側(cè)線圈的電力輸送效率；并且

基于所述初級(jí)側(cè)的q值校正所述電力輸送效率，并根據(jù)所獲得的所述電力輸送效率的校正值檢測(cè)與所述次級(jí)側(cè)線圈電磁耦合的狀態(tài)。

此外，可通過硬件執(zhí)行實(shí)施方式中的上述一系列處理，但是也能夠使軟件執(zhí)行該一系列處理。當(dāng)由軟件執(zhí)行該一系列處理時(shí)，通過將其中構(gòu)成軟件的程序整合到專用硬件中的計(jì)算機(jī)(mpu等)或者在其上安裝了執(zhí)行各種功能的程序的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行該一系列處理。

本文中用于所描述時(shí)序處理的處理步驟包括按所描述的順序時(shí)序執(zhí)行的處理，并且還包括不需要按時(shí)序執(zhí)行的以及并行或者單獨(dú)執(zhí)行的處理(例如，并行處理或者通過對(duì)象處理)。

本公開不限于上述實(shí)施方式并且在不背離權(quán)利要求中所述的精神和范圍的前提下自然地可以采用各種修改及應(yīng)用例。

參考標(biāo)記列表

1初級(jí)側(cè)線圈4、4a、4b便攜設(shè)備5金屬異物

6金屬片10電力輸送裝置11信號(hào)源12交流電源

13電阻元件14電容器15初級(jí)側(cè)線圈

21電力輸送控制器22電力輸送驅(qū)動(dòng)器30檢測(cè)單元

31q值運(yùn)算單元32電流/電壓檢測(cè)單元33x值運(yùn)算單元

34確定單元35存儲(chǔ)器36通信單元40電力接收裝置

41次級(jí)側(cè)線圈42電容器43整流器44電源單元

45電源控制器46負(fù)載調(diào)制單元47電流/電壓檢測(cè)單元

48通信單元