(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)【申请公布号】CN110518714A
(43)【申请公布日】20191129

(21)【申请号】201910785848.2
(22)【申请日】20140819
(30)【优先权数据】2013-176235_20130828_JP
(71)【申请人】 索尼公司 ; 【地址】 日本东京 ;
(72)【发明人】 中野裕章 ; 寺岛彻 ; 文仙启吾 ; 小堺修 ; 藤卷健一 ;
(74)【专利代理机构】北京康信知识产权代理有限责任公司 11240【代理人】余刚 ;
(51)【Int.CI.】 H02J 50/60 (2016.01) ; H02J 50/12 (2016.01) ; H02J 7/02 (2016.01) ;

(54)【发明名称】供电设备、受电设备、供电系统及控制供电的方法
(57)【摘要】本申请涉及供电设备、受电设备、供电系统及控制供电的方法。该供电设备包括:被配置为通过磁场向受电设备提供电力的供电单元;被配置为测量电特性值并且生成测量值的测量单元;被配置为提供设定值的受电单元;以及被配置为基于设定值和测量值检测磁场中的异物的异物检测单元。

【权利要求书】


1.一种供电设备,包括:

供电单元,被配置为通过磁场向受电设备提供电力;

测量单元,被配置为测量电特性值并且生成测量值;

受电单元,被配置为提供设定值;以及

异物检测单元,被配置为基于所述设定值和所述测量值检测所述磁场中的异物。

2.根据权利要求1所述的供电设备,其中,至少所述受电单元被配置为设定所述设定值。

3.根据权利要求1所述的供电设备,其中,所述设定值基于设置在所述受电设备中的导体的量。

4.根据权利要求1所述的供电设备,其中,所述设定值基于设置在所述受电设备中的导体的表面积。

5.根据权利要求1所述的供电设备,其中,所述设定值基于由于所述受电设备在所述磁场中的布置而导致的所述电特性值的变化。

6.根据权利要求1所述的供电设备,其中,所述供电单元和所述测量单元中的至少一个被配置为基于具有不同频率的多个AC信号通过所述磁场提供多个测试信号,并且其中,所述测量单元被配置为在每次提供所述多个测试信号中的一个测试信号时测量所述电特性值,并且向所述异物检测单元提供基于所述电特性值的统计量的所述测量值。

7.根据权利要求1所述的供电设备,其中,所述供电单元包括共振电路,并且其中,所述测量单元被配置为基于与所述共振电路相关的品质因子、电感和共振频率中的至少一个来测量所述电特性值。

8.一种受电设备,包括:

受电单元,被配置为通过磁场接收由供电设备提供的电力;以及

发送单元,被配置为向所述供电设备发送设定值。

9.一种供电系统,包括:

受电设备,包括:被配置为通过磁场接收电力的受电单元以及被配置为发送设定值的发送单元;

供电设备,包括:被配置为通过所述磁场向所述受电设备提供所述电力的供电单元、被配置为测量电特性值并且生成测量值的测量单元、以及被配置为基于所述设定值和所述测量值来检测所述磁场中的异物的异物检测单元。

10.一种控制供电的方法,包括:

通过磁场从供电设备向受电设备提供电力;

测量电特性值并且基于所述电特性值生成测量值;

确定设定值;以及

基于所述设定值和所述测量值检测所述磁场中的异物。

【说明书】


供电设备、受电设备、供电系统及控制供电的方法

【0001】本申请是申请号为2014800458713,申请日为2014年8月19日,发明创造名称为“供电设备、受电设备、供电系统及控制供电的方法”的分案申请。

【0002】技术领域

【0003】本技术涉及供电设备、受电设备、供电系统、以及控制供电的方法。特别地,本技术涉及一种用来检测磁场中的异物(foreign substance,外来杂质)的供电设备、受电设备、供电系统、以及控制供电的方法。

【0004】背景技术

【0005】近来,无线地提供电力的系统已受到广泛地考虑。实现无线供电有两种主要系统。这些系统之一是广为人知的电磁感应系统。在电磁感应系统中,送电侧和受电侧之间的耦合度非常高,并且可以高效地执行供电。另一系统是磁场共振系统。在磁场共振系统中,通过积极地利用共振现象,供电源和供电目的地没有必要共享大量磁通。这两个系统之间有一个共同的问题,这就是由于异物生热而引起的安全问题。这些系统中的每个都使用磁场进行供电,从而当导体(诸如金属)异物进入磁场时,涡流可能会流经异物,并且异物可能生热。

【0006】因此,已经提出了从设备的电特性值的变化检测是否存在异物的方法。借助于这种方法,设计限制等是不必要的,因此,可以以低成本检测异物。特别地,已经提出了一种供电系统(例如,见专利文献1),检测发送功率和接收功率之间的功率差作为电特性值并从功率差的变化检测异物。此外,还有一种供电系统,其通过测量品质因子(所谓的Q因子)作为电特性值并且通过比较测量的Q因子和阈值来检测异物(例如,见专利文献2)。

【0007】引用列表

【0008】专利文献

【0009】PTL 1:JP 2011-30422 A

【0010】PTL 2:JP 5071574 B1

【0011】发明内容

【0012】技术问题

【0013】然而,在相关技术中,不能准确地检测磁场中的异物。在供电系统中,在磁场中,不仅仅有包括在异物中的导体,还有包括在受电设备中的导体。诸如Q因子的电特性值也可能会根据受电设备中导体的量而波动。因此,考虑到受电设备中导体的量,有必要设置与电特性值比较的阈值。然而,导体的量通常因受电设备的类型而有所不同。因此,在假设向多种受电设备供电的情况下,难以设置适当阈值。因此,供电系统可能不能从电特性值的变化中准确地检测磁场中的异物。

【0014】鉴于上述内容,为了准确地检测磁场中的异物而作出本发明。

【0015】问题的解决方案

【0016】根据本技术的实施例,其第一方面是一种供电设备及其控制方法,供电设备包括:供电单元,配置为通过磁场向受电设备提供电力;测量单元,配置为测量供电单元的电特性值并且生成测量值;接收单元,配置为接收受电设备中设定的设定值;以及异物检测单元,配置为基于所述设定值和测量值检测磁场中的异物。借助于此,基于受电设备中设定的设定值和测量值来检测磁场中的异物。

【0017】另外,在第一方面中,设定值可基于包含在受电设备中的导体的量来设定。由此,基于设定值和测量值检测磁场中的异物,该设定值基于受电设备中包含的导体的量来设置。

【0018】另外,在第一方面,设定值可以是用于检测异物的阈值,并且异物检测单元可以比较阈值和测量值,并且基于比较结果检测异物。借助于此,基于阈值和测量值之间的比较结果来检测异物。

【0019】另外,在第一方面,设定值可以是由于磁场中的受电设备的布置而变化的电特性值的变化量。借助于此,基于变化量和测量值来检测异物。

【0020】另外,在第一方面,设定值可以是导体的表面积。借助于此,基于表面积和测量值来检测异物。

【0021】另外,在第一方面,供电单元进一步可以通过磁场连续地提供具有不同频率的多个AC信号作为测试信号,并且测量单元可以在每当多个测试信号中的任一个被提供时测量电特性值,并且将测量的电特性值的统计量提供到异物检测单元作为测量值。借助于此,在每当多个测试信号中的任一个被提供时测量的电特性值的统计量,被提供作为测量值。

【0022】另外,在第一方面,测量单元可以通过磁场连续地提供具有不同频率的多个AC信号作为测试信号,并且可以向异物检测单元提供在每当测试信号中的每个被提供时测量的电特性值的统计量作为测量值。借助于此,在每当多个测试信号被提供时测量的电特性值的统计量,被提供作为测量值。

【0023】另外,在第一方面,供电单元可以包括配置为通过磁场提供电力的供电线圈,并且测量单元可以包括连接至供电线圈的可变电容、配置为通过可变电容向供电单元提供具有预定频率的AC信号作为测试信号的AC电源、配置为通过将可变电容的电容改变预定次数来改变测试信号的频率的可变电容控制单元、配置为在每当电容变化时测量电特性值并且向异物检测单元提供测量的电特性值的统计量作为测量值的测量值提供单元。借助于此,在每当电容变化时测量的电特性值的统计量,被提供作为测量值。

【0024】另外,在第一方面,可以进一步包括:配置为控制AC电的电能并且提供所控制的AC电作为电力的供电控制单元以及介于供电控制单元和供电单元之间的滤波器电路。借助于此,通过滤波器电路提供了AC电。

【0025】另外,在第一方面,供电单元可以包括共振电路,并且测量单元可以测量共振电路的品质因子作为电特性值。借助于此,测量共振电路的品质因子作为电特性值。

【0026】另外,在第一方面,测量单元可以测量供电单元的电感作为电特性值。借助于此,测量共振电路的电感作为电特性值。

【0027】另外,本技术的第二方面是一种受电设备,包括:受电单元,配置为通过磁场接收供电设备提供的电力;包括导体的底盘;发送单元,配置为向供电设备发送预先设置的设定值。借助于此,将基于底盘中包括的导体的量设置的设定值发送到供电设备。

【0028】另外,在本技术的第二方面,可以基于受电设备中包括的导体的量来设置设定值。借助于此,基于受电设备中包括的导体的量而设置的值被发送到供电设备。

【0029】另外,在本技术的第二方面,可以进一步包括底盘,并且导体可以包括在底盘中。借助于此,基于底盘中包括的导体的量而设置的值被发送到供电设备。

【0030】另外,在第二方面,设定值可以是待与供电设备中的共振电路的品质因子比较的阈值。借助于此,待与共振电路的品质因子比较的阈值被发送到供电设备。

【0031】另外,本技术的第三方面是一种供电系统,包括:受电设备,包括:配置为通过磁场接收提供的电力的接收单元、配置为发送预先设置的设定值的发送单元;以及供电设备,包括:配置为通过磁场向受电设备提供电力的供电单元,配置为测量供电单元的电特性值并且生成测量值的测量单元、配置为接收发送单元发送的设定值的接收单元、以及配置为基于设定值和测量值检测异物的异物检测单元。借助于此,基于设定值和测量值检测磁场中的异物,该设定值基于底盘中包括的导体量来设置。

【0032】另外,在本技术的第三方面,可以基于受电设备中包括的导体的量来设置设定值。借助于此,基于受电设备中包括的导体的量设置的值被发送到供电设备。

【0033】另外,在第三方面,供电单元可以包括共振电路,并且测量单元可以测量共振电路的品质因子作为电特性值。借助于此,测量共振电路的品质因子作为电特性值。

【0034】根据本技术的另一方面,提供了一种供电设备。该供电设备包括:配置为通过磁场向受电设备提供电力的供电单元;配置为测量电特性值并且生成测量值的测量单元;配置为提供设定值的受电单元;以及配置为基于设定值和测量值检测磁场中的异物的异物检测单元。

【0035】根据本技术的另一方面,提供了一种受电设备。受电设备包括:配置为通过磁场接收供电设备提供的电力的受电单元;以及配置为向供电设备发送设定值的发送单元。

【0036】根据本技术的另一方面,提供了一种供电系统。供电系统包括:受电设备,包括:配置为通过磁场接收电力的受电单元以及配置为发送设定值的发送单元;供电设备,包括:配置为通过磁场向受电设备提供电力的供电单元,配置为测量电特性值并且生成测量值的测量单元,以及配置为基于设定值和测量值检测磁场中的异物的异物检测单元。

【0037】根据本技术的另一方面,提供了一种控制供电的方法。该方法包括:通过磁场从供电设备向受电设备提供电力;测量电特性值并且基于电特性值生成测量值;确定设定值;并且基于设定值和测量值检测磁场中的异物。

【0038】本发明的有益效果

【0039】根据本技术实施例,可以准确地检测磁场中的异物。值得注意的是,文中所描述的效果不一定局限于此,而是可以是本公开中描述的任意效果。

【0040】附图说明

【0041】图1是示出根据第一实施例的非接触式(无触点,contactless)供电系统的示例性透视图。

【0042】图2是示出根据第一实施例的供电设备的示例性结构的框图。

【0043】图3是示出根据第一实施例的Q因子和异物金属大小之间的关系的实例的曲线图。

【0044】图4是示出根据第一实施例的供电控制单元的示例性结构的框图。

【0045】图5是示出根据第一实施例的测量单元的示例性结构的框图。

【0046】图6是示出根据第一实施例的Q因子和AC频率之间的关系的实例的曲线图。

【0047】图7是示出根据第一实施例的测试信号的频率和信号水平的变化的实例的视图。

【0048】图8是示出根据第一实施例的受电设备的示例性结构的框图。

【0049】图9是示出根据第一实施例的供电设备的操作的实例的流程图。

【0050】图10是示出根据第一实施例的Q因子测量处理的实例的流程图。

【0051】图11是示出根据第一实施例的受电设备的操作实例的流程图。

【0052】图12是示出根据第一实施例的修改例的异物检测单元的示例性结构的框图。

【0053】图13是示出根据第一实施例的修改例的阈值表的实例的视图。

【0054】图14是示出根据第二实施例的供电设备的示例性结构的框图。

【0055】图15是示出根据第二实施例的测量单元的示例性结构的框图。

【0056】图16是示出根据第三实施例的供电设备的示例性结构的框图。

【0057】图17是示出根据第三实施例的滤波器电路的示例性结构的框图。

【0058】图18是示出根据第三实施例的测量单元的示例性结构的框图。

【0059】图19是示出根据第三实施例的Q因子测量处理的实例的流程图。

【0060】图20是示出根据第三实施例的修改例的供电设备的示例性结构的框图。

【0061】图21是示出根据第三实施例的修改例的滤波器电路的示例性结构的框图。

【0062】图22是示出根据第三实施例的修改例的测量单元的示例性结构的框图。

【0063】图23是示出根据第四实施例的异物检测单元的示例性结构的框图。

【0064】图24是示出根据第四实施例的每个受电设备的Q因子减小量的实例的曲线图。

【0065】具体实施方式

【0066】以下是执行本技术的模式(以下称为实施例)的描述。将按如下的顺序进行描述。

【0067】1.第一实施例(接收阈值并将接收的阈值与Q因子的测量值相比较的实例)

【0068】2.第二实施例(控制可变容量、测量Q因子、并将测量的Q因子与阈值比较的实例)

【0069】3.第三实施例(接收阈值、将接收的阈值与Q因子的测量值比较、并且通过滤波器电路供电的实例)

【0070】4.第四实施例(接收Q因子的减小量、计算阈值、并且将计算的阈值与Q因子的测量值相比较的实例)

【0071】<1.第一实施例>

【0072】“非接触式供电系统的示例性结构”

【0073】图1是根据第一实施例的非接触式供电系统的示例性结构的透视图。非接触式供电系统是通过磁场以电非接触方式供电的系统。非接触式供电系统包括供电设备100、受电设备400和401。值得注意的是,受电设备的数量不限于两个,该数量可以是一个、或者三个以上。

【0074】供电设备100通过磁场以电非接触方式向受电设备400和401供电。通过这种非接触式供电,可以通过用户的简单操作执行充电,诸如将受电设备400或401放置在供电设备100上,而无需到交流电(AC)适配器等的终端连接。这种充电系统减轻了用户的负担。

【0075】供电设备100例如形成为包括具有特定面积的平面表面。产生磁场的供电线圈布置到平面表面的下部或表面(以下称为“供电表面”)。为了使得可以放置多个受电设备,诸如受电设备400和401,供电表面的平面表面优选地并且充分地大于其受电表面的面积。这里,受电表面是其中接收通过磁场提供的电源的受电线圈布置到其下部或表面的平面表面。通过在供电表面上放置多个受电设备,可以通过非接触式供电系统同时或并行地对这些设备充电。

【0076】值得注意的是,供电表面的面积大于受电表面的面积,但是不限于这种结构。这两个面积可以具有类似的大小,或者,供电表面的面积可以小于受电表面的面积。此外,由于可以仅通过使受电设备400靠近来执行充电,因此供电设备100的形状不限于具有平面表面的形状。例如,供电设备100可以具有站式(stand-type)形状,诸如桌面支架或托架。

【0077】当电源激活时,供电设备100检测受电设备400是否布置在供电设备100的供电表面上。从电阻值或者供电表面上的重量的变化来检测是否放置了受电设备400。

【0078】当放置了受电设备400时,供电设备100向受电设备400提供电能量W1,W1是发送/接收数据的必要的最小量。然后,供电设备100从受电设备400和401接收指示设定值的数据,并且基于设定值检测在磁场中是否有异物。设定值的内容将在后面描述。当在磁场中没有异物时,供电设备100向受电设备400提供电能W2,W2大于电能W1。电能W2被设置成受电设备400对二次电池充电的充足量。以下,将供应电能W2称为“主要供电”。另一方面,当存在异物时,供电设备100停止向受电设备400供电。因此,可以防止异物生热。

【0079】这里,其中检测到异物的磁场范围例如是其中供电侧和受电侧之间的功率传输效率变得高于预定值的范围。

【0080】值得注意的是,供电设备100在受电设备400布置在供电表面上的情况下执行异物检测,但是不限于该结构。例如,当电源在供电设备100中激活时或者当执行了开始供电的操作时(例如,按下开关),可以执行异物检测。另外,当接收到来自受电设备400的请求供电的命令时,供电设备100可以执行异物的检测。可选地,供电设备100可以以特定时间间隔检测异物。

【0081】受电设备400通过磁场接收供电设备100提供的电力。例如,使用诸如移动电话终端或者电子相机的电子装置作为受电设备400。当接收电能W1时,受电设备400将指示设定值的数据传输到供电设备100。然后,当接收电能W2时,受电设备400使用电能W2并执行二次电池的充电等等。受电设备401的结构与受电设备400的结构类似。值得注意的是,受电设备400或401可以是不同于诸如电动车的电子装置的装置。

【0082】“供电设备的示例性结构”

【0083】图2是示出根据第一实施例的供电设备100的示例性结构的框图。供电设备100包括共振电路110、供电控制单元120、通信单元130、测量单元140、以及异物检测单元160。

【0084】共振电路110包括电容器111和供电线圈112。供电线圈112的一端通过信号布线117连接至供电控制单元120和通信单元130,并且另一端连接至电容器111。此外,电容器111的一端连接至供电线圈112,并通过信号布线119连接至测量单元140。电容器111的另一端通过信号布线116连接至供电控制单元120,还通过信号布线118连接至测量单元140。

【0085】供电线圈112从供电控制单元120接收AC电力,并且根据安培定律产生磁场。通过磁场,将AC电力提供到受电设备400。

【0086】例如,通过绕制导线材形成供电线圈112。匝数是任意的。值得注意的是,可以通过不同于绕制导线材的方法来形成供电线圈112。例如,可以通过在印刷布线板或柔性印刷板上形成导电图案来形成供电线圈112。这种线圈称为图案线圈或图案环。还可以通过处理例如其上印刷或沉淀(evaporated)了导电材料的板、导电片金属、或导电片来形成图案线圈。受电侧上的线圈以类似方式形成。

【0087】电容器111是累积或释放电能的元件。以如下方式设置电容器111的电容值:使得共振电路110的共振频率f1大致匹配受电侧的共振频率f2,或者在共振频率f2附近。

【0088】值得注意的是,共振电路110是权利要求中描述的供电单元的实例。此外,供电设备100包括一个共振电路110,但是可以包括多个共振电路110。

【0089】供电控制单元120向共振电路110提供AC电力,且还控制其电能。当受电设备400放置在供电表面上时,供电控制单元120在特定时间段内通过信号布线116和117发送AC信号作为测试信号。测试信号是测量Q因子的信号,并且测试信号提供的电能低于电能W1。

【0090】当测试信号的传输结束时,供电控制单元120将具有电能W1的电力提供到共振电路110。然后,供电控制单元120接收来自异物检测单元160的异物检测结果,并且在没有异物时,执行主要供电。即,供电控制单元120向共振电路110提供具有电能W2的电力。另一方面,当有异物时,供电控制单元120停止向共振电路110供电。

【0091】通信单元130向/从受电设备400发送/接收数据。例如,通信单元130通过供电线圈112向/从受电设备400发送/接收数据,该数据被负载调制系统叠加到AC信号。通信单元130从受电设备400接收的数据包括作为设定值的指示阈值的数据。在磁场中除了受电设备400之外还有异物的情况下,阈值是共振电路110的Q因子。导体的量(quantity,量)根据受电设备400的类型而有所不同,因此,基于其量在受电设备400中预先设置阈值。Q因子的定义和测量方法将在后面描述。通信单元130将接收的阈值提供到异物检测单元160。

【0092】值得注意的是,通信单元130是权利要求中描述的接收单元的实例。另外,通信单元130通过供电线圈112发送/接收数据,但是不限于该结构。例如,除了供电线圈112,供电设备100还可以包括执行通信的通信线圈或天线,并且通信单元130可以通过通信线圈等发送/接收数据。

【0093】另外,通信单元130可以向受电设备400发送请求传输指示阈值的数据的传输请求命令。在该情况下,受电设备400发送传输请求命令所请求的数据,并且通信单元130接收该数据。

【0094】此外,通信单元130可以接收充电完成的通知或者请求供电的命令。当接收到充电完成的通知时,供电设备100停止供电。另外,通信单元130可以将异物的检测结果发送到受电设备400。当接收到指示有异物的检测结果时,例如,受电设备400停止对二次电池充电以及停止向受电设备中的负载供电。

【0095】另外,通信单元130接收作为设定值的阈值。然而,设定值只需是基于受电设备400中包括的导体量预先设置的值,并且不限于阈值。例如,如同将在第二实施例中描述的,通信单元130可以接收受电设备400中的导体的面积或体积作为设定值。这里,例如,基于受电设备400的底盘中包括的导体的量来设置设定值。然而,设定值不限于该结构,并且例如可以是基于用于受电设备400中的电路或部件的多个导体的量设置的值。另外,设定值可以是基于作为整体包括在受电设备400中的导体(诸如底盘(chassis)、电路、部件等等)量而设置的值。

【0096】测量单元140测量共振电路的品质因子,所谓的Q因子。这里,Q因子是与非接触式供电系统的供电(初级)侧和受电(次级)侧的线圈之间的功率传输效率(线圈间的效率)相关的电特性值。

【0097】以如下的公式表示线圈之间的效率的理论最大值Emax。

【0098】[公式1]

【0099】

【0100】另外,以下面的公式表示上述公式中的S。

【0101】[公式2]

【0102】

【0103】整个非接触式供电系统的Q因子是上述公式中的Qtotal。另外,k是指示初级侧的线圈和次级侧的线圈之间的电磁耦合度的耦合因子,并且例如根据初级侧的线圈和次级侧的线圈之间的位置关系有所波动。Q1是初级侧的Q因子(即,共振电路110的Q因子),Q2是次级侧的Q因子。从公式1和公式2,从初级侧和次级侧的Q因子以及耦合因子k理论上唯一地计算线圈之间的效率Emax。另外,公式1和公式2指示,耦合因子k以及值Q1和Q2中的每个越高,线圈之间的效率Emax变得越高。因此,即使在耦合因子k很低的情况下,只要供电侧的Q1或者受电侧的Q2高,也可以高效地执行功率传输。

【0104】另外,当在供电设备100提供的磁场中有诸如金属片的异物时,Q1波动。这是因为,磁场中的磁力线穿过金属片,并且在金属片中产生涡流。由于涡流的产生,在等效电路中,看起来像金属片和供电线圈112电磁耦合并且电阻负载被施加到供电线圈112。因此,包括送电线圈112的共振电路110的Q因子(Q1)变低。因此,从共振电路110的Q因子,供电设备100可以检测是否有异物。

【0105】测量单元140测量共振电路110的Q因子。测量单元140在传输测试信号的同时测量共振电路110的Q因子。具体地,测量单元140测量电容器111两端之间的供电控制单元120侧的电压V1,并且测量电容器111两端之间的供电线圈112侧的电压V2。每个V1和V2的单位例如是伏特(V)。这样,测量单元140从V1和V2,通过使用如下公式计算共振电路110的Q因子(Q1)。测量单元140将测量的Q因子作为测量值提供到异物检测单元160。

【0106】Q1=V2/V1=2fL/rs 公式3

【0107】在上述公式中,f指提供到供电线圈112的AC信号(诸如测试信号)的频率,其单位例如是赫兹(Hz)。另外,rs指频率f时的有效电阻值,并且其单位例如是欧姆(ohm)。另外,L是共振电路110的电感,并且其单位是亨利(H)。

【0108】如上所述,当在供电线圈112生成的磁场中有异物时,有效电阻值rs增大。当有效电阻值rs增大时,根据公式3Q1变小。即,当在磁场中有异物时,Q1变小。异物检测单元160从阈值和Q因子的测量值来检测磁场中的异物。异物检测单元160将阈值和测量值相比较,并且当测量值等于或小于阈值时,确定有异物,且当测量值不等于或不小于阈值时,确定没有异物。异物检测单元160将检测结果提供到供电控制单元120。

【0109】值得注意的是,异物检测单元160直接将阈值和Q因子相比较,但是不限于该结构。阈值是在受电设备400中预先设置的值。然而,由于产品质量残次不齐以及线圈的移位,可以从适当阈值导出设定阈值。因此,异物检测单元160可以将接收的阈值调整到低一点的值,并且将调整的阈值与测量值相比较。例如,通过从阈值减去预定值或者通过将阈值乘以小于1的预定系数,执行阈值调整。

【0110】另外,异物检测单元160从阈值和Q因子之间的比较结果检测异物,但是不限于该结构。异物检测单元160可以将共振电路110中的电特性值而不是Q因子与阈值比较,并且从比较结果检测异物。例如,测量单元140可以测量共振电路110的电感而不是Q因子,并且异物检测单元160可以从电感和阈值之间的比较结果检测异物。根据异物的材料的质量,电感的变化可能比Q因子的变化大,因此,异物检测单元160可以从电感和阈值之间的比较来检测这种异物。

【0111】此外,测量单元140可以测量共振电路110的共振频率而不是Q因子,并且异物检测单元160可以从测量值和阈值之间的比较结果来检测异物。

【0112】图3是根据第一实施例的示出Q因子和异物金属的大小之间的关系的曲线图的实例。图3中的纵轴指示在磁场中有异物的情况下,供电设备100中的供电线圈112的Q因子,横轴表示异物金属的大小。

【0113】这里,使用是具有正方形上表面和正方形底面的六面体的铁样本作为异物金属。异物的底面和顶面之间的距离(厚度)例如是一毫米(mm)。顶面和底面中的每个的边的长度表示图3的横轴所指的异物金属的大小。

【0114】另外,圆圈标记指示在受电设备A放置在磁场中的情况下测得的异物金属的每个大小的Q因子的绘制测量值。方形标记指示在受电设备B放置在磁场中的情况下测得的每个绘制测量值。三角形标记指示在受电设备C放置在磁场中的情况下测得的每个绘制测量值。十字标记指示在受电设备D放置在磁场中的情况下测得的每个绘制测量值。这里,对于受电设备A、B、C、和D中的每个的底盘表面上的导体面积,假设A最小,B第二小,C第三小,D最大。

【0115】值得注意的是,Q因子还根据异物或受电设备的布置位置而有所波动,但是,假设上述每个布置位置在每个测量中都相同。此外,还假设可能会引起Q因子波动的各测量条件中的每个在每个测量中都相同。

【0116】如图3中所举例说明的,没有异物时(即,异物金属的大小是零毫米时)的Q因子根据受电设备的类型而有很大不同。在受电设备A中,该情况下的Q因子是80以上,但是在受电设备D中,Q因子是40以下。由于每个受电设备中包括的导体的量彼此不同,因此Q因子在相同的条件下也不同。例如,在诸如智能电话的移动装置中,将诸如金属的导体用作包括底盘的相当大的部分。难以防止磁场中的磁力线完全穿过导体。当磁力线穿过这种受电设备中的导体时,由于电磁感应效应而引起涡流流动。该机制与异物的热生成机制相当类似。因此,难以从供电侧确定涡流是否流经受电设备中的导体或者由于金属异物而引起涡流流动。

【0117】根据这种背景,有必要基于受电设备中包括的导体的量设置阈值,其用于确定是否有异物。当对所有受电设备设置相同阈值时,可能不能准确地检测异物。例如,在没有异物的情况下受电设备C的Q因子大约是55,因此,推测出对应于5毫米的检测对象的大小的阈值被确定为45。另一方面,在受电设备A的测量结果中,对应于阈值45的异物金属的大小是12毫米。因此,当将受电设备C的阈值应用于受电设备A时,在对受电设备A充电的情况下,可以仅检测等于或大于12毫米的异物。

【0118】因此,分别为受电设备A、B、C、和D设置不同阈值。例如,在检测对象S1的大小是大约5毫米(mm)并且放置了受电设备A、B、和C的情况下,将对应于S1的Q因子分别设置为阈值Th_A、Th_B、和Th_C。然而,在放置了受电设备D的情况下,对应于检测对象S1的大小的Q因子与没有异物情况下的Q因子没有太大区别。因此,对于受电设备D,作为一种例外,将比S1大的S2设置为检测对象的大小,并且将对应于S2的Q因子设置为阈值Th_D。

【0119】值得注意的是,将对应于检测对象的大小的Q因子设置为阈值。然而,只要可以基于受电设备中的导体量设置使得可以检测异物的阈值,则设置方法不限于该设置方法。例如,可以计算放置了受电设备且没有异物时的Q因子,并且可以将从Q因子减去预定值所计算的至设置为阈值。可选地,可以将通过将放置了受电设备且没有异物时的Q因子乘以小于1的预定系数所计算的值设置为阈值。

【0120】如图3所举例说明的,受电设备400存储根据其中的导体面积预先设置的阈值,并且将指示设定值的数据发送到供电设备100。

【0121】“供电控制单元的示例性结构”

【0122】图4是示出根据第一实施例的供电控制单元120的示例性结构的框图。供电控制单元120包括开关控制单元121和开关单元122。开关单元122包括晶体管123、124、125和126。

【0123】开关控制单元121控制开关单元122的切换操作。当供电设备100的电源激活时,开关控制单元121向开关单元122提供控制信号,并且使得开关单元122以特定的切换频率开始切换操作。在切换操作中,控制一对晶体管123和124以及一堆晶体管125和126中的一个打开并且控制另一个关闭。打开的一对以对应于切换频率的周期变化。因此,一对晶体管123和124与一对晶体管125和126交替地打开和关闭。

【0124】首先,开关控制单元121以特定间隔连续地将切换频率控制到n(n是2或大于2的整数)个不同频率,并且搜索共振频率。因此,连续地生成具有不同频率的多个测试信号并且从供电控制单元120输出。其中频率以这种方式在特定间隔中连续地变化的控制,称为扫频。

【0125】这里,共振频率根据供电设备100中的部件的不均衡质量、供电线圈和受电线圈之间的位置关系以及供电线圈或受电线圈和底盘中包括的金属之间的位置关系的变异性、异物的位置或大小等,而有所波动。因此,有必要将没有异物且各位置关系之间没有变异性的理想情况下的共振频率设置为设定值,并且在包括设定值的特定范围的频带中执行扫频,以搜索实际共振频率。

【0126】例如,在设定值时100千赫(kHz)的情况下,在从88到105千赫的频带中,在42个频率上以400Hz步阶执行扫频。在这些频率中,获取具有共振电路110的最高Q因子的频率作为共振频率。

【0127】另外,当频率在扫频中改变时,由于瞬态响应,在测试信号的振幅变成恒定水平之前,要花费一段时间。因此,在测量单元140中,当从频率改变经过了一段时间且振幅变成恒定水平时,开始测量。

【0128】在执行扫频之后,开关控制单元121以共振频率将具有电能W1的电功率提供到开关单元122。例如,通过提供到开关单元122的控制信号的电压来控制电能。

【0129】在提供具有电能W1的电力之后,开关控制单元121从异物检测单元160接收异物检测结果,并且在有异物时,停止开关单元122的切换操作。因此,停止供电。另一方面,当没有异物时,开关控制单元121使得开关单元122以共振频率执行切换操作,并且通过具有电能W2的电功率执行主要供电。

【0130】晶体管123、124、125、和126是根据开关控制单元121的控制进行导通和截止的开关元件。例如,使用MOS晶体管作为晶体管123、124、125、和126中的每个。晶体管123和124的栅极连接至开关控制单元121,其源极连接至地端,并且其漏极连接至电容器111。晶体管125和126的栅极连接至开关控制单元121,其源极连接至地端,并且其漏极连接至供电线圈112。在图4中,省略了连接开关单元122中的晶体管和开关控制单元121的信号线。

【0131】图5是示出根据第一实施例的测量单元140的示例性结构的框图。测量单元140包括缓冲电路141和142、整流单元143和144、A/D转换器145、以及Q因子获取单元146。

【0132】缓冲电路141以一定比例除从共振电路110通过信号线118接收的测试信号的电压,并且将被除以电压提供到整流单元143。缓冲电路142以一定比例除从共振电路110通过信号线119接收的测试信号的电压,并且将被除的电压提供到整流单元144。例如,使用衰减器作为缓冲电路141和142中的每个。

【0133】整流单元143和144中的每个都将AC测试信号整流成DC信号。整流单元143和144中的每个都将整流的DC信号提供到A/D转换器145。

【0134】A/D转换器145将模拟DC信号转换成数字信号,并且将转换后的信号提供到Q因子获取单元146。

【0135】Q因子获取单元146从DC信号的电压计算Q因子。Q因子获取单元146将来自整流单元143的DC信号的电压作为电压V1并且将来自整流单元144的DC信号的电压作为电压V2,通过使用公式3来计算Q因子,并将计算出的Q因子保持在存储器(未示出)等等中。每当测试信号的频率改变时,Q因子获取单元146都计算Q因子。例如,当相对于n个频率执行扫频时,计算n个Q因子。

【0136】然而,如上所述,由于瞬态响应,在从频率改变的一段时间内,振幅不会变成恒定水平。因此,Q因子获取单元146在上述一段时间之后直到下一频率改变的测量周期内计算Q因子。

【0137】当计算n个Q因子时,Q因子获取单元146选择这些Q因子中的最大值,并且将最大值作为测量值提供到异物检测单元160。

【0138】值得注意的是,测量单元140通过测量整流的DC信号的电压来计算Q因子,但是可以通过测量还没有被整流的AC信号的振幅来计算Q因子。

【0139】图6是示出根据第一实施例的Q因子和AC频率之间的关系实例的图标。图6的纵轴表示供电(初级)侧的Q因子,并且横轴表示测试信号的AC频率。如图6所示,供电设备100相对于n个AC频率中的每个执行扫频,并且测量Q因子n次。当AC频率大致匹配共振频率fp时,Q因子变成最高。供电设备100将共振频率fp处的测量值Qp与阈值相比较,并且根据比较结果检测异物。

【0140】图7是示出根据第一实施例的测试信号的频率和信号水平的变化实例的视图。在图7中,纵轴表示测试信号的信号水平,横轴表示时间。如图7所示,测试信号的频率以特定时间间隔变化。这样,例如,当自测试信号被控制到特定频率经过了X毫秒(ms)时,测试信号的振幅变成恒定水平。供电设备100在从经过了片刻X毫秒(ms)且直到进一步经过片刻Y毫秒(ms)的测量周期中测量Q因子。当经过了测量周期时,将测试信号的频率控制到下一频率。

【0141】“受电设备的示例性结构”

【0142】图8是示出根据第一实施例的受电设备400的示例性结构的框图。受电设备400包括共振电路410、充电控制单元420、通信单元430、存储单元440、以及二次电池450。

【0143】共振电路410通过磁场接收供电设备100提供的电力。共振电路410包括电容器411和受电线圈412。受电线圈412的一端连接至充电控制单元420和通信单元430,并且另一端连接至电容器411。另外,电容器411的一端连接至受电线圈412,并且另一端连接至充电控制单元420。

【0144】受电线圈412通过磁场接收供电设备100提供的电力。当由供电设备100提供磁场时,根据电磁感应定律,受电线圈412生成对应于磁场的磁通量变化的感应电压。

【0145】电容器411是累积或释放电能的元件。以如下方式设置电容器411的电容值:使得共振电路410的共振频率f2大致匹配供电侧的共振频率f1或者在共振频率f1附近。

【0146】值得注意的是,共振电路410是权利要求中描述的受电单元的实例。此外,受电设备400包括一个共振电路410,但是可以包括多个共振电路410。

【0147】充电控制单元420对二次电池450充电。充电控制单元420将通过共振电路410接收的AC电力转换成DC电力,并且通过使用DC电力对二次电池450充电。另外,在对二次电池450充电的同事,充电控制单元420将待充电的电力的一部分提供到包括各种功能(诸如电话呼叫功能、显示功能)的负载电路(未示出)。

【0148】通信单元430向/从供电设备100发送/接收数据。例如,通信单元430通过受电线圈412向/从受电设备400发送/接收数据,该数据通过负载调制系统等被叠加到AC信号。当通过共振电路410接收电能W1时,通信单元430从存储单元440读取阈值,并且将指示阈值的数据叠加到AC信号,并且将AC信号发送到供电设备100。

【0149】值得注意的是,通信单元430是权利要求中描述的发送单元的实例。另外,通信单元430通过受电线圈412发送/接收数据,但是不限于该结构。例如,除了受电线圈412,受电设备400可以包括执行通信的通信线圈或天线,并且通信单元430可以通过通信线圈等发送/接收数据。

【0150】另外,通信单元430可以从供电设备100接收传输请求命令,以请求发送指示阈值的数据。在该情况下,通信单元430发送传输请求命令所请求的数据。

【0151】另外,通信单元430可以发送充电完成通知或请求供电的命令。另外,通信单元430可以从受电设备400接收异物检测结果。存储单元440存储阈值。二次电池450存储充电控制单元420充电的电力。例如,使用锂离子电池作为二次电池450。

【0152】“供电设备的操作实例”

【0153】图9是示出根据第一实施例的供电设备100的操作实例的流程图。例如,当供电设备100检测到受电设备400放置在供电表面上时,开始该操作。

【0154】首先,供电设备100执行Q因子测量处理,以测量Q因子(步骤S910)。然后,供电设备100通过磁场提供电能W1,电能W1是使得受电设备400可以通信的最小量(步骤S901)。

【0155】然后,供电设备100从受电设备400接收指示阈值的数据(步骤S902)。供电设备100将测量的Q因子和阈值相比较,并且确定Q因子是否高于阈值(即,没有异物)(步骤S903)。

【0156】当Q因子高于阈值时(步骤S903:是),供电设备100提供具有电能W2的电功率,电能W2高于电能W1(步骤S904)。另一方面,当Q因子等于或低于阈值时(步骤S903:否),供电设备100停止供电(步骤S905)。在步骤S904或S905之后,供电设备100停止操作。

【0157】图10是示出根据第一实施例的Q因子测量处理的实例的流程图。供电设备100提供测试信号,并且确定自提供开始是否已经经过了一段时间(步骤S913)。当没有经过一段时间时(步骤S913:否),供电设备100返回到步骤S913。

【0158】当已经经过了一段时间时(步骤S913:是),供电设备100测量电压V1和V2(步骤S914)。然后,供电设备100通过使用公式3根据电压计算Q因子(步骤S915)。供电设备100确定测量次数是否已经达到n(步骤S916)。

【0159】当测量次数小于n时(步骤S916:否),供电设备100改变测试信号的AC频率(步骤S917),并且返回到步骤S913。另一方面,当测量次数达到n时(步骤S916:是),供电设备100从n个Q因子中选择最大值作为确切测量值(步骤S918)。在步骤S918之后,供电设备100结束Q因子测量处理。

【0160】“受电设备的操作实例”

【0161】图11是示出根据第一实施例的受电设备400的操作实例的流程图。例如,当受电设备400接收到具有电能W1的电功率时,操作开始。

【0162】受电设备400将指示阈值的数据发送到供电设备100(步骤S951)。然后,受电设备400确定是否接收到具有电能W2的电力(步骤S952)。当没有接收到具有电能W2的电力时(步骤S952:否),受电设备400返回到步骤S952。

【0163】当接收到具有电能W2的电力时(步骤S952:是),受电设备400例如使用电力对二次电池充电(步骤S953)。在步骤S953之后,受电设备400结束操作。

【0164】这样,根据本技术的第一实施例,供电设备100接收基于受电设备中的导体量设置的阈值,并且将接收的阈值与Q因子测量值向比较。因此,在使用多种受电设备的系统中,可以准确地检测磁场中的异物。

【0165】“修改例”

【0166】在第一实施例中,供电设备100接收Q因子的阈值作为设定值,但是只要该值是基于受电设备中的导体量而设置的,则可以接收阈值以外的值作为设定值。例如,供电设备100可以接收受电设备400的底盘表面上的导体的表面积作为设定值。第一实施例的修改例的供电设备100与第一实施例的不同点在于,接收受电设备400中的导体的表面积作为设定值。

【0167】图12是示出根据第一实施例的修改例的异物检测单元160的示例性结构的框图。异物检测单元160包括阈值表161、阈值获取单元162、以及比较单元163。

【0168】阈值表161是一个表,其中,阈值分别对应于受电设备中的导体的表面积的可能范围。阈值获取单元162从通信单元130接收受电设备400中的导体的面积,并且从阈值表161读取对应于该面积的阈值。阈值获取单元162将所获取的阈值提供到比较单元163。比较单元163将获取的阈值和Q因子的测量值相比较,并且根据比较结果检测异物。比较单元163将检测结果提供到供电控制单元120。

【0169】值得注意的是,阈值获取单元162从阈值表161读取阈值,但是不限于该结构。例如,阈值获取单元162可以使用面积和阈值之间的关系表达式并且从面积计算阈值,以获取阈值。

【0170】图13是根据第一实施例的修改例的阈值表161的实例的视图。在该阈值表161中,描述了分别对应于受电设备中的导体的表面积的可能范围的阈值。例如,描述了对应于从0至A1平方毫米(mm2)的面积范围的阈值Th_A,并且描述了对应于从A1至A2平方毫米的面积范围的阈值Th_B。另外,描述了对应于从A2至A3平方毫米的面积范围的阈值Th_C,并且描述了对应于从A3至A4平方毫米的面积范围的阈值Th_D。

【0171】<2.第二实施例>

【0172】在第一实施例中,供电设备100通过控制切换频率控制测试信号的频率。然而,为了以少的步骤控制切换频率,以高时钟运行的电路就是必要的,因此,供电设备100的负荷变高。另一方面,在通过控制共振电路的电容控制测试信号的频率的结构中,以高时钟运行的电路不是必要的。因此,供电设备100的负荷变低。根据第二实施例的供电设备100与第一实施例的不同点在于,通过控制共振电路的电容来控制测试信号的频率。

【0173】“供电设备的示例性结构”

【0174】图14是示出根据第二实施例的供电设备100的示例性结构的框图。根据第二实施例的供电设备100与第一实施例的不同点在于,包括了测量单元150,而不是测量单元140。另外,在第二实施例中,只有供电线圈112的在电容器111侧上的一端通过信号线119连接至测量单元150。

【0175】测量单元150生成测试信号并且通过控制共振电路的电容来控制测试信号的频率。另外,测量单元150在每当频率变化时测量Q因子。

【0176】另外,第二实施例的开关控制单元121不发送测试信号。在测量单元150发送测试信号时,开关控制单元121控制晶体管123和124截止且晶体管125和126导通。当接收到指示没有异物的检测结果时,开关控制单元121使得开关单元122开始切换操作。

【0177】“测量单元的示例性结构”

【0178】图15是示出根据第二实施例的测量单元150的示例性结构的框图。第二实施例的测量单元150与第一实施例的不同点在于,进一步包括了可变电容147、AC电源151、以及可变电容控制单元152。

【0179】可变电容147是其电容根据可变电容控制单元152的控制改变的元件。例如,可以使用可变电容二极管(所谓的变容二极管(varicap))或微机电系统(MEMS)可变电容元件作为可变电容147。可变电容147的一端连接至缓冲电路141和供电线圈112,并且另一端连接至缓冲电路142和AC电源151。AC电源151提供固定频率的AC信号作为测试信号。可变电容控制单元152以特定间隔连续地改变可变电容147的电容。串联共振电路包括供电线圈112和可变电容147。可变电容控制单元152改变电路的电容,因此,通过电路输出的测试信号的频率改变。

【0180】这样,根据第二实施例,供电设备100改变可变电容147的电容,以改变测试信号的频率,因此,没有必要在测量Q因子时控制切换频率。因此,减小了供电设备100的负荷。

【0181】<3.第三实施例>

【0182】在第一实施例中,供电控制单元120不穿过滤波器电路供电,但是可以穿过滤波器电路等供电以减小谐波。根据第三实施例的供电控制单元120与第一实施例的不同点在于,穿过滤波器电路供电。

【0183】“供电设备的示例性结构”

【0184】图16是示出根据第三实施例的供电设备100的示例性结构的框图。根据第三实施例的供电设备100与第一实施例的不同点在于,包括了测量单元155来代替测量单元140,并且进一步包括了滤波器电路170。另外,根据第三实施例的供电设备100与第一实施例的不同点在于,在共振电路110中进一步包括了电容器113。

【0185】滤波器电路170让预定频带的AC信号通过。例如,将使得低于截止频率的频带中的频率通过的低通滤波器用作滤波器电路170。滤波器电路170设置在供电控制单元120和共振电路110之间,供电控制单元120通过滤波器电路170向共振电路110供电。因此,供电设备100可以控制谐波产生。

【0186】电容器113的一端连接至供电线圈112。另外,电容器113的另一端通过信号线117连接至滤波器电路170并且通过信号线115连接至测量单元155。

【0187】另外,第三实施例的电容器111的在滤波器电路170侧的一端通过信号线114和118连接至测量单元155,并且另一端通过信号线119连接至测量单元155。

【0188】测量单元155生成测试信号,并且以特定间隔改变测试信号的频率。另外,测试单元155在每当频率改变时测试Q因子。

【0189】第三实施例的供电控制单元120在生成了测试信号的一段时间内停止供电。当该一段时间结束时,供电控制单元120提供具有电能W1的电功率。后续,当接收到指示没有异物的检测结果时,供电控制单元120提供具有电能W2的电功率。

【0190】“滤波器电路的示例性结构”

【0191】图17是示出根据第三实施例的滤波器电路170的示例性结构的框图。滤波器电路170包括电感器171和173以及电容器172。

【0192】电容器172的一端连接至电容器111和电感器171,并且另一端连接至电容器111和电感器173。电感器171的一端连接至电容器172和电容器111,另一端连接至供电控制单元120。电感器173的一端连接至电容器172和电容器113,并且另一端连接至供电控制单元120。

【0193】这样,通过与被供给AC电的信号线并联连接的电容器172以及与上述信号线串联连接的电感器171和173形成了二次低通滤波器。

【0194】“测量单元的示例性结构”

【0195】图18是示出根据第三实施例的测量单元155的示例性结构的框图。测量单元155与第一实施例的测量单元140的不同点在于,进一步包括了测量控制单元156、测试信号提供单元157、以及晶体管158和159。

【0196】晶体管158和159中的每个都是根据测量控制单元156的控制导通和截止的开关元件。例如,使用MOS晶体管作为晶体管158和159中的每个。晶体管158的栅极连接至测量控制单元156,其源极连接至测试信号提供单元157,并且其漏极通过信号线114连接至电容器111。另外,晶体管159的栅极连接至测量控制单元156,其源极连接至地端,并且其漏极通过信号线115连接至电容器113。

【0197】测试信号提供单元157不通过滤波器电路170提供测试信号,并且以特定间隔控制测试信号的频率(执行扫频)。因为当通过滤波器电路170提供测试信号时,由于滤波器电路170中的电容部件而变得难以计算Q因子,因此不通过滤波器电路170提供测试信号。

【0198】测量控制单元156控制测量信号提供单元157和晶体管158和159。当受电设备400布置在供电表面上时,测量控制单元156控制晶体管158和159导通,并且使得测试信号提供单元157开始扫频。当扫频结束时,测量控制单元156控制晶体管158和159截止。

【0199】“供电设备的操作实例”

【0200】图19是示出根据第三实施例的Q因子测量处理的实例的流程图。第三实施例的Q因子测量处理与第一实施例的不同点在于,进一步执行步骤S911和步骤S912。

【0201】供电设备100停止通过滤波器电路170供电(步骤S911),并且不通过滤波器电路170输出测试信号(步骤S912)。然后,供电设备100执行步骤S913至S918。

【0202】这样,根据第三实施例,供电设备100不通过滤波器电路170提供测试信号,并且测量Q因子,因此,可以在包括滤波器电路170的系统中容易地测量Q因子。

【0203】“修改例”

【0204】在第三实施例中,使用了包括两个电感器的滤波器电路170。然而,在滤波器电路170中可以有一个电感器。第三实施例的修改例的供电设备100与第三实施例的不同点在于,使用了包括一个电感器的滤波器电路170。

【0205】“供电设备的示例性结构”

【0206】图20是示出根据第三实施例的修改例的供电设备100的示例性结构的框图。修改例的共振电路110与第一实例的共振电路类似。

【0207】修改例的滤波器电路170与第三实施例的滤波器电路170的不同点在于,包括了一个电感器。修改例的测量单元155与第三实施例的测量单元的不同点在于,没有与其连接的信号线115。

【0208】“滤波器电路的示例性结构”

【0209】图21是示出根据第三实施例的修改例的滤波器电路170的示例性结构的框图。修改例的滤波器电路170与第三实施例的不同点在于,没有包括电感器173。

【0210】“测量单元的示例性结构”

【0211】图22是示出根据第三实施例的修改例的测量单元155的示例性结构的框图。修改例的测量单元155与第三实施例的不同点在于,没有包括晶体管159。

【0212】这样,根据修改例,可以减少诸如滤波器电路170的电感器的元件的数量。

【0213】<4.第四实施例>

【0214】在第一实施例中,供电设备100接收Q因子的阈值作为设定值,但是可以接收不同于阈值的值作为设定值,只要该值是基于受电设备中的导体量而设置的即可。例如,供电设备100可以接收由于磁场中的受电设备400的布置而导致的Q因子减少量作为设定值。第四实施例的供电设备100与第一实施例的不同点在于,接收由于磁场中受电设备400的布置而导致的Q因子减少量作为设定值。

【0215】“异物检测单元的示例性结构”

【0216】图23是示出根据第四实施例的异物检测单元160的示例性结构的框图。异物检测单元160包括阈值获取单元164和比较单元163。

【0217】阈值获取单元164基于由于磁场中受电设备400的布置而导致的Q因子减少量dQ来获取阈值。这里,假设磁场中没有布置受电设备400且没有异物时供电侧的Q因子是基本值Qs,并且假设磁场中布置了受电设备400且没有异物时供电侧的Q因子是Qt。使用Qs和Qt之间的差作为减少量dQ。阈值获取单元164从减少量dQ和基本值Qs计算布置了受电设备400时的Qt。例如,通过从基本值Qs减去dQ来计算Qt。值得注意的是,可以使用Qt和Qs的比而不是Qs和Qt的差作为减少量。

【0218】然后,阈值获取单元164以特定量或特定比来减小计算出的Qt,并将减小的值作为阈值。例如,通过从Qt减去固定量dQ_f的处理或者将Qt乘以小于1的预定系数的处理来计算阈值。阈值获取单元164将所获取的阈值提供到比较单元163。比较单元163将阈值与Q因子的测量值相比较,并且从比较结果检测异物。

【0219】图24是示出根据第四实施例的每个受电设备的Q因子减少量的实例的曲线图。图24的纵轴指示在磁场中有异物金属的情况下供电设备100中的供电线圈112的Q因子。图24的横轴表示异物金属的大小。

【0220】预先测量磁场中没有异物和受电设备A、B、C、和D时初级侧的Q因子作为基本值Qs。另外,预先测量磁场中没有异物且只有受电设备A时初级侧的Q因子作为Qt_A,并且测量在磁场中只有受电设备B时初级侧的Q因子作为Qt_B。预先测量磁场中没有异物且只有受电设备C时的Q因子作为Qt_C,并且测量磁场中只有受电设备D时的Q因子作为Qt_D。

【0221】将基本值Qs和Qt_A之间的差设置为由于布置了受电设备A而导致的减少量dQ_A,并且将基本值Qs和Qt_B之间的差设置为由于布置了受电设备B而导致的减少量dQ_B。另外,将基本值Qs和Qt_C之间的差设置为由于布置了受电设备C而导致的减少量dQ_C,并且将基本值Qs和Qt_D之间的差设置为由于布置了受电设备D而导致的减少量dQ_C。

【0222】由于受电设备A、B、C、和D具有不同量的导体,因此上述受电设备具有不同的减少量。

【0223】当接收到减少量时,供电设备100获取其中从基本值减去减少量dQ和固定量dQ_f的值作为阈值。

【0224】这样,根据第四实施例,供电设备100接收由于布置了受电设备而导致的Q因子减少量作为设定值,并且检测异物。因此,在使用具有不同减少量的各种受电设备的系统中,可以准确地检测磁场中的异物。

【0225】值得注意的是,上述实施例是体现本技术的实例,并且根据实施例的主题和用于根据权利要求指定本发明的主题彼此对应。类似地,用于根据权利要求指定本发明的主题和分配了相同名称的根据本技术的实施例的主题彼此对应。然而,本技术不限于其实施例,并且可以通过在其范围内对实施例进行各种修改来体现。

【0226】另外,在上述实施例中描述的处理步骤可以看作是包括一系列步骤的方法,或者还可以看作是使得计算机执行一系列步骤的程序或者存储程序的记录介质。可以使用光盘(CD)、迷你盘(MD)、数字多功能盘(DVD)、存储卡、蓝光盘(注册商标)作为该记录介质。

【0227】值得注意的是,文中描述的效果不一定受限制,并且可以是本公开中描述的任意效果。

【0228】本技术还可以体现在如下的结构中。

【0229】(1)一种供电设备,包括:供电单元,配置为通过磁场向受电设备提供电力;测量单元,配置为测量供电单元的电特性值并且生成测量值;接收单元,配置为接收受电设备中设置的设定值;以及异物检测单元,配置为基于设定值和测量值检测磁场中的异物。

【0230】(2)根据(1)的供电设备,其中,基于受电设备中包括的导体的量来设置设定值。

【0231】(3)根据(1)或(2)的供电设备,其中,设定值是用于检测异物的阈值,并且异物检测单元将阈值和测量值比较,并且基于比较结果检测异物。

【0232】(4)根据(1)至(3)中任一个的供电设备,其中,设定值是由于磁场中受电设备的布置而变化的电特定值的变化量。

【0233】(5)根据(1)至(4)中任一个的供电设备,其中,设定值是导体的表面积。

【0234】(6)根据(1)至(5)中任一个的供电设备,其中,供电单元进一步通过磁场连续地提供具有不同频率的多个AC信号作为测试信号,并且测试单元在每当多个测试信号中的任一个被提供时测量电特性值,并且向异物检测单元提供测量的电特性值的统计量作为测量值。

【0235】(7)根据(1)至(6)中任一个的供电设备,其中,测量单元通过磁场连续地提供具有不同频率的多个AC信号作为测试信号,并且向异物检测单元提供每当测试信号中的每个被提供时测量电特性值的统计量作为测量值。

【0236】(8)根据(1)至(7)中任一个的供电设备,其中,供电单元包括:配置为通过磁场提供电力的供电线圈,并且测量单元包括连接至供电线圈的可变电容,配置为通过可变电容向供电单元提供具有预定频率的AC信号作为测试信号的AC电源,配置为通过将可变电容的电容改变预定次数来改变测试信号的频率的可变电容控制单元,配置为在每当电容改变时测量电特性值并且向异物检测单元提供测量的电特性值的统计量作为测量值的测量值提供单元。

【0237】(9)根据(1)至(8)中任一个的供电设备,进一步包括:配置为控制AC电的电能并且提供所控制的AC电作为电力的供电控制单元;以及介于供电控制单元和供电单元之间的滤波器电路。

【0238】(10)根据(1)至(9)中任一个的供电设备,其中,供电单元包括共振电路,并且测量单元测量共振电路的品质因子作为电特性值。

【0239】(11)根据(1)至(9)中任一个的供电设备,其中,测量单元测量供电单元的电感作为电特性值。

【0240】(12)一种受电设备,包括:受电单元,配置为通过磁场接收供电设备提供的电力;包括导体的底盘;以及发送单元,配置为向供电设备发送预先设置的设定值。

【0241】(13)根据(12)的受电设备,其中,基于受电设备中包括的导体的量来设置设定值。

【0242】(14)根据(13)的受电设备,进一步包括底盘,其中,导体包括在底盘中。

【0243】(15)根据(12)至(14)中任一个的受电设备,其中,设定值是待与供电设备中的共振电路的品质因子比较的阈值。

【0244】(16)一种供电系统,包括:受电设备,包括:配置为通过磁场接收提供的电力的接收单元,以及配置为发送预先设置的设定值的发送单元;供电设备,包括:配置为通过磁场向受电设备提供电力的供电单元,配置为测量供电单元的电特性值并且生成测量值的测量单元,配置为接收发送单元发送的设定值的接收单元,以及配置为基于设定值和测量值检测异物的异物检测单元。

【0245】(17)根据(16)的供电系统,其中,基于受电设备中包括的导体的量来设置设定值。

【0246】(18)根据(16)或(17)的供电系统,其中,供电单元包括共振电路,并且测量单元测量共振电路的品质因子作为电特性值。

【0247】(19)一种供电设备控制方法,包括:测量配置为通过磁场向受电设备提供电力的供电单元的电特性值并且生成测量值,由测量单元执行上述测量和生成,接收在受电设备中设定的设定值,由接收单元执行该接收;基于设定值和测量值检测异物,该检测由异物检测单元执行。

【0248】(20)根据(19)的供电设备控制方法,其中,基于受电设备中包括的导体的量来设置设定值。

【0249】(21)根据(19)或(20)的供电设备控制方法,其中,供电单元包括共振电路,并且在测量中,测量单元测量共振电路的品质因子作为电特性值。

【0250】(22)一种供电设备,包括:

【0251】供电单元,配置为通过磁场向受电设备提供电力;

【0252】测量单元,配置为测量电特性值且生成测量值;

【0253】受电单元,配置为提供设定值;以及

【0254】异物检测单元,配置为基于设定值和测量值检测磁场中的异物。

【0255】(23)根据(22)的供电设备,其中,至少受电单元配置为设置设定感知。

【0256】(24)根据(22)的供电设备,其中,设定值基于受电设备中设置的导体的量。

【0257】(25)根据(22)的供电设备,其中,设定值基于受电设备中设置的导体的表面积。

【0258】(26)根据(22)的供电设备,其中,设定值基于由于磁场中的受电设备的布置而导致的电特性值的变化。

【0259】(27)根据(22)的供电设备,其中,供电单元和测量单元中的至少一个配置为基于具有不同频率的多个AC信号通过磁场提供多个测试信号,并且其中,测量单元配置为在每当多个测试信号中的一个被提供时测量电特性值,并且向异物检测单元提供基于电特性值的统计量的测量值。

【0260】(28)根据(22)的供电设备,其中,供电单元包括共振电路,并且其中,测量单元配置为基于与共振电路相关的品质因子、电感、以及共振频率中的至少一个测量电特性值。

【0261】(29)根据(22)的供电设备,进一步包括:配置为控制AC电的电能并且提供所控制的AC电作为电力的供电控制单元;以及介于供电控制单元和供电单元之间的滤波器电路。

【0262】(30)根据(22)的供电设备,其中,测量单元配置为测量供电单元的电感作为电特性值。

【0263】(31)根据(22)的供电设备,其中,供电单元包括配置为通过磁场提供电力的供电线圈,并且测量单元包括连接至供电线圈的可变电容。

【0264】(32)一种受电设备,包括:

【0265】受电单元,配置为通过磁场接收由供电设备提供的电力;以及

【0266】发送单元,配置为向供电设备发送设定值。

【0267】(33)根据(32)的受电设备,其中,至少受电单元配置为设置设定值。

【0268】(34)根据(32)的受电设备,其中,设定值基于受电设备中设置的导体的量。

【0269】(35)根据(32)的受电设备,其中,设定值基于受电设备中设置的导体的表面积。

【0270】(36)根据(32)的受电设备,其中,设定值基于由于磁场中的受电设备的布置而导致的电特性值的变化。

【0271】(37)一种供电系统,包括:

【0272】受电设备,包括:配置为通过磁场接收电力的受电单元,以及配置为发送设定值的发送单元;

【0273】供电设备,包括:配置为通过磁场向受电设备提供电力的供电单元,配置为测量电特性值并且生成测量值的测量单元,以及配置为基于设定值和测量值检测磁场中的异物的异物检测单元。

【0274】(38)根据(37)的供电系统,其中,至少受电单元配置为设置设定值。

【0275】(39)根据(37)的供电系统,其中,供电单元包括共振电路,并且其中,测量单元配置为基于与共振电路相关的品质因子、电感和共振频率中的至少一个来测量电特性值。

【0276】(40)一种供电控制方法,包括:

【0277】通过磁场从供电设备向受电设备提供电力;

【0278】测量电特性值并且基于电特性值生成测量值;

【0279】确定设定值;以及

【0280】基于设定值和测量值检测磁场中的异物。

【0281】参考标号列表

【0282】100 供电设备

【0283】110、410 共振电路

【0284】112、113、172、411 电容器

【0285】112 供电线圈

【0286】120 供电控制单元

【0287】121 开关控制单元

【0288】122 开关单元

【0289】123、124、125、126、158、159 晶体管

【0290】130、430 通信单元

【0291】140、150、155 测量单元

【0292】141、142 缓冲电路

【0293】143、144 整流单元

【0294】145 A/D转换器

【0295】146 Q因子获取单元

【0296】147 可变电容

【0297】151 AC电源

【0298】152 可变电容控制单元

【0299】156 测量控制单元

【0300】157 测试信号提供单元

【0301】160 异物检测单元

【0302】161 阈值表

【0303】162、164 阈值获取单元

【0304】163 比较单元

【0305】170 滤波器电路

【0306】171、173 电感器

【0307】400、401 受电设备

【0308】412 受电线圈

【0309】420 充电控制单元

【0310】440 存储单元

【0311】450 二次电池。

【说明书附图】


【0001】


图1

【0002】


图2

【0003】


图3

【0004】


图4

【0005】


图5

【0006】


图6

【0007】


图7

【0008】


图8

【0009】


图9

【0010】


图10

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图11

【0012】


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【0013】


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图23

【0024】


图24