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CN103135138A - 检测装置和方法、电力接收装置及非接触式电力传输系统 - Google Patents

检测装置和方法、电力接收装置及非接触式电力传输系统 Download PDF

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CN103135138A CN201210484433XA CN201210484433A CN103135138A CN 103135138 A CN103135138 A CN 103135138A CN 201210484433X A CN201210484433X A CN 201210484433XA CN 201210484433 A CN201210484433 A CN 201210484433A CN 103135138 A CN103135138 A CN 103135138A
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Abstract

本发明涉及检测装置和方法、电力接收装置及非接触式电力传输系统。此处公开了一种检测装置，包括：线圈，该线圈被电磁耦合到外部；谐振电路，该谐振电路至少包括所述线圈；以及检测部，该检测部将用于测量谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号，并且从通过将测量信号叠加在电力发送信号上而获得的交流信号中去除电力发送信号。检测部通过使用从中去除了电力发送信号的交流信号来测量Q因数。

Description

检测装置和方法、电力接收装置及非接触式电力传输系统
技术领域
本公开涉及用于检测诸如金属之类的导体的存在的检测装置、电力接收装置、非接触式电力传输系统和检测方法。
背景技术
近年来，正积极开发以非接触方式供电（无线馈电）的非接触式电力传输系统。作为用于实现无线馈电的系统，按大致分类存在两种技术。
一种是已广为人知的电磁感应系统。在电磁感应系统中，电力发送侧与电力接收侧之间的耦合程度非常高，并且有可能实现高效馈电。然而，需要将电力发送侧与电力接收侧之间的耦合系数保持为高。因此，当电力发送侧与电力接收侧之间的距离长时，或者当位置不对准时，电力发送侧与电力接收侧的线圈之间的电力传输效率（下称“线圈间效率”）大大恶化。
另一种是称作磁谐振系统的技术。该技术的一个特点是，充分利用了谐振现象，因而甚至很小的磁通量也允许作为由馈电源与馈电目标共享的磁通量。在磁谐振系统中，即使当耦合系数小的时候，如果品质因数（Q因数）高，则线圈间效率也不恶化。Q因数是表示具有电力发送侧或电力接收侧的线圈的电路中的能量保留与能量损耗之间的关系的指数（指示出谐振电路的谐振的强度）。即，发送侧线圈与接收侧线圈之间的轴线对准是不必要的，并且电力发送侧与电力接收侧的位置和距离的灵活性高。
非接触式电力传输系统中的重要因素之一是针对金属异物的发热的对策。无论该系统是电磁感应系统还是磁谐振系统，在非接触式馈电中，如果在电力发送侧与电力接收侧之间存在金属，就有可能在金属中产生涡电流并引起金属的发热。作为针对这种发热的对策，已提出了很多用于检测金属异物的技术。例如，已知一些使用光学传感器或温度传感器的技术。然而，在使用传感器的检测方法中，与在磁谐振系统中一样，当馈电范围广时，成本高。另外，例如，在温度传感器的情况下，温度传感器的输出结果取决于其周围环境的热导率，这对电力发送侧和电力接收侧的装置施加了设计限制。
为了解决这个问题，已提出了以下技术。具体地说，金属异物的存在与否是通过监视当金属异物侵入电力发送侧与电力接收侧之间时的参数（电流、电压等）的变化来确定的。这种技术能够降低成本而无需施以设计限制等。例如，日本专利特开No.2008-206231（专利文献1）提出了一种基于在电力发送侧与电力接收侧之间的通信中的调制程度（关于幅度与相位的变化的信息）来检测金属异物的方法。另外，日本专利特开No.2001-275280（专利文献2）提出了一种基于涡电流损耗来检测金属异物的方法（基于DC（直流）-DC效率的异物检测）。
发明内容
然而，在专利文献1和2提出的技术中，未考虑电力接收侧的金属底盘的影响。考虑到一般便携式装置的充电，在便携式装置中使用某种金属（金属底盘、金属部件等）的可能性大，并且难以分辨参数的变化是由于“金属底盘等的影响”还是由于“金属异物的混入”。例如，在专利文件2的情况下，不清楚涡电流损耗是在便携式装置的金属底盘中引起的还是由于在电力发送侧与电力接收侧之间混入了金属异物引起的。如上所述，可以认为专利文献1和2提出的技术不能以高精确度检测金属异物。
本公开需要在不新提供传感器的情况下检测线圈附近存在的金属异物并且提高检测的精确度。
根据本公开的一个实施例，提供了一种检测装置，所述检测装置包括：线圈，所述线圈被配置为电磁耦合到外部；谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种电力接收装置，所述电力接收装置包括：线圈，所述线圈被配置为用于从外部接收电力；谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
根据本公开的又一个实施例，提供了一种非接触式电力传输系统，所述非接触式电力传输系统包括无线地发送电力的电力发送装置和从所述电力发送装置接收电力的电力接收装置，所述电力接收装置包括：线圈，所述线圈被配置为用于从外部接收电力；谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
根据本公开的再一个实施例，提供了一种检测方法，所述检测方法包括：由包括在检测装置中的检测部将用于测量至少包括线圈的谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上；从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号；以及通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
根据本公开的实施例，可以在不新提供传感器的情况下检测线圈附近存在的金属异物，并且提高了检测的精确度。
另外，可以在不停止从初级侧向次级侧的电力发送的情况下在次级侧实现高精确度的金属异物检测。
附图说明
图1是说明本公开的实施例中的用于检测金属异物的Q因数测量的示意电路图；
图2是示出了根据本公开的第一实施例的非接触式电力传输系统中的电力接收装置的配置示例的示意电路图；
图3是示出了图2中的发送载波去除滤波部的内部配置示例的一部分的电路图；
图4是示出了图3的发送载波去除滤波部的阻抗的频率特性示例的曲线图；
图5是示出了发送载波去除滤波部的频率与滤波损耗之间的关系的示例的曲线图；
图6是示出了图2中的电压V1和电压V2的波形示例的曲线图；
图7A是示出了电压V1的频谱特性示例的曲线图，并且图7B是示出了电压V2的频谱特性示例的曲线图；
图8是示出了当通过使用LCR（电感-电容-电阻）测量仪来测量电力接收线圈的Q因数时频率与Q因数之间的关系的示例的曲线图；
图9A至图9C是示出了谐振电路的配置示例的电路图；
图10是示出了根据本公开的第一实施例的修改示例的非接触式电力传输系统中的电力接收装置的配置示例的示意电路图；
图11A和图11B是示出了谐振电路的配置示例的电路图；
图12是示出了根据本公开的第二实施例的电力接收装置的配置示例的电路图；
图13是示出了根据第二实施例的非接触式电力传输系统的Q因数测量中的操作示例的流程图；
图14是示出了根据第二实施例的非接触式电力传输系统的Q因数测量中的操作示例（Q因数测量结果被发送）的流程图；
图15是示出了根据本公开的第三实施例的电力接收装置的配置示例的电路图；
图16是图15的电力接收装置的针对电力发送频率的等效电路图；
图17是图15的电力接收装置的针对Q因数测量频率的等效电路图；
图18是示出了根据第三实施例的非接触式电力传输系统的Q因数测量中的操作示例的流程图；
图19是示出了根据第三实施例的非接触式电力传输系统的Q因数测量中的操作示例（Q因数测量结果被发送）的流程图；
图20是示出了串联谐振电路中的阻抗的频率特性示例的曲线图；并且
图21是示出了并联谐振电路中的阻抗的频率特性示例的曲线图。
具体实施方式
以下将参照附图来说明用于实现本公开的模式示例。在本说明书和附图中，基本上具有相同的功能或配置的组成元素被给予相同的标号，由此省略了重复说明。
将以如下顺序进行说明。
1.引言
2.第一实施例（检测部：包括谐振频率调整器和第一频率去除器的示例）
3.第二实施例（分离器：在谐振电路的负载侧设有分离器的示例）
4.第三实施例（频率去除器：设有第二频率去除器代替分离器的示例）
5.其他
<1.引言>
本公开的实施例是如下技术：当从电力发送侧（初级侧）馈电以对电力接收侧（次级侧）充电时，测量包括耦合到外部的线圈的电路的品质因数（Q因数）；并且基于Q因数的测量结果判断在线圈附近是否存在金属异物。
Q因数是表示能量保留与能量损耗之间的关系的指数，并且通常被用作表示谐振电路的谐振峰值的锐度（谐振的强度）的值。
金属异物包含在电力发送侧和电力接收侧之间存在的诸如金属之类的导体以及包括无意的线圈的电路。广义的导体，即半导体，也涵盖在本说明书的导体中。在下文中，“检测诸如金属之类的导体和包括线圈的电路”也将被表述为“检测导体等”。
【Q因数测量原理】
以下将参照附图说明Q因数测量的原理。
图1是说明本公开的实施例中的用于检测金属异物的Q因数测量的示意电路图。
图1所示的电路是表示（在磁场耦合的情况下）Q因数的测量原理的最基本的电路配置的一个示例。虽然图1示出了包括由线圈5和电容器4构成的串联谐振电路的电路，但各种模式都将可以作为详细配置的模式，只要该配置具有谐振电路的功能即可。该谐振电路的Q因数测量是一种也在测量仪器（LCR测量仪）中使用的技术。
如果例如在线圈5附近存在作为金属异物的金属片，则磁场线穿过该金属片并在该金属片中产生涡电流。从线圈5的角度来说，这就犹如金属片被电磁耦合到线圈5并且电阻负载被施加到在线圈5上，并且这改变了线圈（谐振电路）的Q因数。测量该Q因数引起了对在线圈5附近存在的金属异物（在电磁耦合状态下）的检测。
图1所示的用于Q因数测量的电路包括信号源1、电容器4和线圈5，信号源1包括生成AC信号（正弦波）的交流（AC）电源2和电阻元件3。电阻元件3与AC电源2的内部电阻（输出阻抗）的图示等效。电容器4和线圈5以形成串联谐振电路（谐振电路的一个示例）的方式连接到信号源1。另外，电容器4的电容的值（C值）和线圈5的电感的值（L值）被调整，使得谐振电路可以以希望被测量的频率谐振。
如果将构成串联谐振电路的线圈5和电容器4的两端之间的电压定义为V1（施加到谐振电路的电压的一个示例），并且将线圈5的两端之间的电压定义为V2，则该串联谐振电路的Q因数由表达式（1）表示。R表示频率为f时的串联电阻值。L表示电感值，并且C表示电容值。当满足电压V2>>电压V1的关系时，该表达式可以近似地表示。
Q = 1 R L C = V 2 - V 1 V 1 &cong; V 2 V 1 . . . ( 1 )
电压V2是通过将电压V1与大约Q相乘而获得的。已知表达式（1）所示的串联电阻值R和电感值L由于金属的靠近或在金属中产生的涡电流的影响而变化。例如，当金属片靠近线圈5时，有效的电阻值R变大，并且Q因数减小。即，谐振电路的Q因数和谐振频率由于线圈5周围存在的金属的影响而发生很大变化。因此，通过检测这一变化，可以检测在线圈5附近存在的金属片。另外，该Q因数测量可被应用于对在初级侧与次级侧之间插入的金属异物的检测。
通过利用上述Q因数的变化来检测金属异物，无论该系统是电磁感应系统还是磁谐振系统，都可以以高精确度去除金属异物。具体而言，在电力接收侧（次级侧）的装置中设有的线圈的Q因数使得能够去除金属底盘对线圈的影响，并且可以是对金属异物具有高敏感度的参数，这是因为接收侧的装置的金属底盘与该线圈之间的位置关系几乎是固定的。即，电力接收侧的Q因数适合于检测金属异物。
【本公开的概述】
然而，当通过Q因数测量进行的异物检测被应用于次级侧时，来自初级侧的电力发送信号对于精确测量次级侧线圈的Q因数而言是一个障碍。如果在Q因数测量之时执行来自初级侧的馈电（电力发送信号的输出），则由于从初级侧输出的磁场，在次级侧的线圈中产生了高电力，这妨碍了对Q因数测量信号的电压V2等的正常测量。
次级侧线圈的Q因数是通过使用图1所示的技术并向由该次级侧线圈和电容器构成的谐振电路施加电压（Q因数测量信号）来测量的。如果在从初级侧发送电力时执行该测量，则由于来自初级侧的电力发送，在次级侧线圈中产生电压。这引起了Q因数测量的误差。一般而言，电力发送是以高功率执行的，因此与Q因数测量信号相比，电力发送信号的幅度大得多。因此，不能精确地执行Q因数的测量。
因此，为了避免这一点，需要通过复杂的控制流来停止从初级侧到次级侧的电力发送，并且需要在停止该电力发送的情况下测量次级侧的Q因数。为此目的，这样的通信系统和控制是必要的：执行初级侧与次级侧之间的通信，并且每当测量次级侧的Q因数时，都发送电力发送停止信号。这引起了以下问题：电力发送装置和电力接收装置的控制流和硬件的复杂性增大，并且由此引起的Q因数测量过程中的冗余时间增加。
另外，例如，当对于一个电力发送装置存在着多个电力接收装置时，同样，每当测量一个电力接收装置的Q因数时，甚至需要停止对其他电力接收装置的馈电。
为了解决这样的问题，采用以下方法将是有效的：通过与线圈相关的改进（诸如与电力接收线圈分开地设有用于Q因数测量的线圈，或者增加电力接收线圈的匝数）在馈电过程中执行Q因数测量，来实现异物检测。然而，毕竟这种方法有可能对电力接收侧的装置的设计灵活性以及成本造成不利影响。
因此，本公开提出了一种用于在不停止初级侧的电力发送的情况下测量次级侧的Q因数的技术。在该技术中，Q因数测量信号被叠加在频率不同于发送载波的频率的电力发送载波（电力发送信号）上，并且在Q因数测量（电压测量）中只提取Q因数测量信号。基于此，与来自初级侧的电力发送同时地执行Q因数测量。
<2.第一实施例>
在本公开的实施例中，在作为电力从电力发送侧馈给的AC信号（下称“电力发送信号”）上叠加频率不同于电力发送信号的频率的用于Q因数测量的AC信号（下称“Q因数测量信号”）。另外，通过使用从组合两个AC信号得到的AC信号中去除电力发送信号而获得的AC信号来测量Q因数。
【电力接收装置的配置示例】
图2是示出了根据本公开的第一实施例的非接触式电力传输系统中的电力接收装置的配置示例的示意电路图。
非接触式电力传输系统100包括电力发送装置10（初级侧）和电力接收装置20（次级侧），电力发送装置10至少包括电力发送线圈10A。电力接收装置20是检测装置的一个示例。
作为一个示例，电力接收装置20包括电力接收线圈21（线圈的一个示例）、电容器22和23、整流器24、负载25和检测部26（检测部的一个示例）。
在电力接收装置20中，并联连接的电力接收线圈21和电容器22的一个端子连接到与该电力接收线圈21串联连接的电容器23的一个端子，使得谐振电路被配置而成。该谐振电路通过整流器24连接到负载25。电力接收线圈21的电感值（L值）和电容器22和23的电容值（C值）被调整，使得该谐振电路可以以用于Q因数测量的频率来谐振。电力接收部由电容器22和23以及整流器24配置而成。
在电力接收装置20中，由电力发送装置10产生的AC磁场通过例如磁谐振系统被电力接收线圈21接收，并且通过包括电力接收线圈21以及电容器22和23的谐振电路来提取AC信号。提取的AC信号通过整流器24的整流和平滑化被转换成DC信号。通过由调节器（regulator）（未示出）利用该DC信号产生了恒定电压，该恒定电压被供应到诸如电池之类的负载25。
检测部26连接到电容器23的两端的各点，并且检测电容器23的两端的这些点处的电压以测量Q因数。
【检测部的配置示例】
检测部26具有以下功能：将频率不同于电力发送信号的频率的Q因数测量信号叠加在通过电力接收线圈21接收的电力发送信号上，并且通过使用从组合两个AC信号得到的AC信号中去除电力发送信号而获得的AC信号来测量Q因数。在通过从组合这两个AC信号得到的AC信号中去除电力发送信号而获得的AC信号中，包含Q因数测量信号。
为了实现这样的功能，作为一个示例，检测部26包括Q因数测量信号源31、谐振频率调整器32、发送载波去除滤波部33和Q因数测量电路34。
Q因数测量信号源31具有与图1中的信号源1（AC电源2）的功能类似的功能，并且在Q因数测量之时输出用于Q因数测量的AC信号。Q因数测量信号的频率被设定为与从电力发送侧传输的电力发送信号（电力发送载波）的频率（以下也称作“电力发送频率”）不同的频率。这允许了电力发送信号与Q因数测量信号之间的分离。因此，可以同时执行馈电和Q因数的测量。
谐振频率调整器32用于改变电力接收装置20的谐振电路的谐振频率。如上所述，可以通过将电力发送信号的频率设置成不同于与Q因数测量信号的频率来将电力发送信号与Q因数测量信号分离。然而，连接到电力接收线圈21的用于谐振的电容器22和23被设定为使得以电力发送频率来执行谐振的值。因此，使用了在谐振状态下测量Q因数的用于Q因数测量的谐振频率调整器32。作为一个示例，电容器可以被应用于谐振频率调整器32。然而，不限于该示例。例如，可以通过使用与电力接收线圈21不同的线圈或者通过使用线圈和电容器来构成调整器32。
发送载波去除滤波部33被插入在Q因数测量信号源31与谐振频率调整器32之间。将发送载波去除滤波部33设置在Q因数测量信号源31的后面（下游侧）的目的是为了防止Q因数测量信号源31对电力发送信号（电力发送载波）造成影响。另外，该目的还为了防止Q因数测量信号源被其中产生了大幅度的电力发送信号破坏。
类似地，发送载波去除滤波部33还被设置在Q因数测量电路34的前面（上游侧）。这是为了从叠加在电力发送信号上的Q因数测量信号去除电力发送信号，并且只测量Q因数测量信号。
Q因数测量电路34通过使用从两个信号（即：通过电力接收线圈21接收的电力发送信号和频率不同于电力发送信号的频率的Q因数测量信号）组合而成的AC信号中去除电力发送信号而获得的AC信号来测量Q因数。然后，检测部26将由Q因数测量电路34获得的Q因数与预先设置的参考值相比较，由此确定电力接收线圈21与外部（具体地说，例如，电力发送装置10的电力发送线圈10A）之间的电磁耦合的状态，即：是否存在电力接收线圈21附近的金属异物。
在通过Q因数测量对金属异物的该检测处理中，可以执行扫频处理来识别谐振频率。
以下将关于发送载波去除滤波部33作出进一步说明。发送载波去除滤波部33被配置为使得所见到的阻抗取决于查看方向而不同。
图3是示出了发送载波去除滤波部33的内部配置示例的一部分的电路图。
在图3所示的示例中，线圈L1和电容器C1的并联电路的一个端子连接到接地端子，并且其另一个端子连接到Q因数测量信号源31那侧的端子33a。另外，线圈L1和电容器C1的并联电路的这另一个端子连接到线圈L2和电容器C2的并联电路的一个端子。线圈L2和电容器C2的并联电路的另一个端子连接到谐振电路侧的端子33b，电力发送信号被输入到该端子33b。
通过图3所示的该电路配置，从Q因数测量信号源31那侧的端子33a输入的Q因数测量信号到达谐振电路侧的端子33b（通过）。另一方面，从谐振电路侧的端子33b输入的电力发送信号不到达Q因数测量信号源31那侧的端子33a（阻挡）。通过适当地选择线圈L1和L2以及电容器C1和C2的值，可以控制关于具有希望的频率的AC信号的通过或阻挡。在该示例中，例如，通过选择线圈L1和L2以及电容器C1和C2的值，电力发送信号的频率被设定为120kHz，并且Q因数测量信号的频率被设定为2MHz。
图4是示出了关于图3所示的发送载波去除滤波部33的电路的阻抗的频率特性示例的曲线图。
图4的示例表示从谐振电路侧和从Q因数测量信号源31那侧见到的发送载波去除滤波部33的阻抗。
从谐振电路侧见到的阻抗在120kHz（为电力发送频率）附近表现为3000Ω或更高的高阻抗（实线特性曲线）。在该情况下，Q因数测量信号源31看起来对电力发送信号没有影响，并且不妨碍馈电。
另一方面，当从Q因数测量信号源31查看时，阻抗在2MHz（用于Q因数测量的频率）附近表现为低（虚线特性曲线）。因此，可以将Q因数测量信号叠加到谐振电路侧。
图5是示出了发送载波去除滤波部33的频率与滤波通带特性之间的关系的一个示例。
在图5的示例中，在120kHz（为电力发送频率）附近，损耗很大。因此，结果可以防止由于向Q因数测量信号源31输入电力发送信号的高电力而造成Q因数测量信号源31被破坏。
另一方面，在作为用于Q因数测量的频率的2MHz附近，与作为电力发送频率的120kHz相比，Q因数测量信号具有较小损耗，并因此通过。因此，Q因数测量信号可被叠加在电力发送信号上。Q因数测量信号在2MHz附近的损耗L约为18dB。然而，该损耗水平不引起问题，这是因为大约50mV就足以作为输入到包括电力接收线圈21的谐振电路的电压的幅度。
以此方式，检测部26（图2）的发送载波去除滤波部33允许由Q因数测量信号源31产生的Q因数测量信号通过，并且不允许电力发送信号在从谐振电路侧（包括谐振频率调整器32）向Q因数测量信号源31和Q因数测量电路34的方向上通过。
图6示出了实际上120kHz的电力发送信号与2MHz的Q因数测量信号被叠加的状态。图6是示出了图2中的电压V1和电压V2的波形示例的曲线图。
根据图6，可以看出2MHz的Q因数测量信号（电压V2）经过电容器23被放大。当实际上按频率分离了这些信号并且看到了Q因数测量信号的幅度时，可以确认的是电容器23的后侧（整流器24的那侧）的电压V2（图6的上侧）是电容器23的前侧（电力接收线圈21的那侧）的电压V1（图6的下侧）的Q倍。
图7A和图7B是示出了各个电压的频谱特性示例的曲线图。图7A示出了电压V1的频谱特性，并且图7B示出了电压V2的频谱特性。
如图7A和图7B所示，当在频率轴上查看各个电压时，2MHz的Q因数测量信号被从16mV放大到220mV，并且在被转换成Q因数时被计算为大约14。另一方面，关于电力接收线圈21，在图8中示出了当通过LCR测量仪查看Q因数测量状态下的Q因数时的测量结果。在图8的示例中，在2MHz附近，Q因数为15至16。因此，可以确认的是可以以高精确度测量Q因数。
如上所述，根据第一实施例，提供了检测部26的谐振频率调整器32，并且如此进行配置使得该谐振电路以不同于由电力接收线圈21与电容器22和23构成的谐振电路的谐振频率（第一频率）的新频率（第二频率）谐振。
另外，通过检测部26的发送载波去除滤波部33，将频率不同于电力发送信号的频率的Q因数测量信号叠加在通过电力接收线圈21接收的电力发送信号上，并且通过使用从两个信号组合而成的AC信号中去除电力发送信号而获得的AC信号来测量Q因数。
因此，电力接收装置能够在从电力发送装置接收电力发送信号的同时执行Q因数测量。因为不存在停止电力发送的操作，所以可以减少发送侧与接收侧之间的通信并且预期到简化了控制流。
另外，无需增加新的线圈和传感器。
此外，与基于DC-DC效率的用于异物检测等的现有技术方法相比，可以以高精确度检测金属异物。
而且，因为简化了控制流，所以减少了对于Q因数测量的控制所必要的冗余时间，并且提高了单位时间的电力传输效率。或者可以以更短的时间间隔执行检测金属异物的操作，这引起对金属异物的及早检测。
另外，当电力接收装置的数量为两个或更多时，不需要停止对除了在其中正在执行Q因数测量的电力接收装置之外的电力接收装置的电力传输。因此，可以在多个电力接收装置中的每一个中并行地执行电力传输、Q因数测量等。
（谐振电路的其他配置示例）
在上述第一实施例中，说明了以下示例：与电力接收线圈21并联的电容器22和与电力接收线圈21和电容器22的并联连接相串联的电容器23，用于在谐振频率调整器32不连接到谐振电路的状态下对谐振电路的电力接收线圈21的阻抗匹配。然而，可以采用其他配置作为谐振电路。
图9A至图9C是示出了谐振电路的其他配置示例的电路图。
图9A示出了以下示例：通过使用与电力接收线圈21并联的电容器22构成在谐振频率调整器32不连接到谐振电路的状态下的谐振电路。谐振频率调整器32连接到构成该谐振电路的电力接收线圈21与电容器22之间的连接点。
图9B示出了以下示例：通过使用与电力接收线圈21串联的电容器23A来构成在谐振频率调整器32不连接到谐振电路的状态下的谐振电路。谐振频率调整器32连接到构成该谐振电路的电容器23A的整流器侧。
图9C示出了以下示例：通过使用形成闭合电路的电力接收线圈21、电容器23A和电容器22A来构成在谐振频率调整器32不连接到谐振电路的状态下的谐振电路。谐振频率调整器32连接到构成该谐振电路的电容器23A与电容器22A之间的连接中点。
在所有谐振电路中，检测电力接收线圈21的两端之间的电压V2和从电力接收线圈21到谐振频率调整器32的电压V1以测量Q因数。
这些谐振电路是一个示例，并且谐振电路的配置不限于这些示例。
【第一实施例的修改示例】
作为第一实施例的修改示例，将说明电力接收装置的谐振频率调整器32的连接点被改变的示例。
图10是示出了根据本公开的第一实施例的修改示例（以下也被称作“该示例”）的非接触式电力传输系统中的电力接收装置的配置示例的示意电路图。在图10的说明中，省略了关于与图2的配置相同的配置的说明。
图10所示的非接触式电力传输系统100A包括电力发送装置10（初级侧）和电力接收装置20A（次级侧），电力发送装置10至少包括电力发送线圈10A。电力接收装置20A是检测装置的一个示例。
该示例的电力接收装置20A与图2的电力接收装置20的不同之处在于谐振电路与谐振频率调整器32之间的连接。
在电力接收装置20中，谐振频率调整器32连接到电容器23与整流器24之间的连接中点。在该示例的电力接收装置20A中，谐振频率调整器32连接到线圈21和电容器22的并联连接与电容器23’之间的连接中点。电容器23’还连接到整流器24。电力接收装置20A的电容器23’对应于电力接收装置20的电容器23并且构成谐振电路。
与电力接收装置20类似，电力接收装置20A的谐振频率调整器32用于测量谐振状态下的Q因数并且改变电力接收装置20A的谐振电路的谐振频率。
同样，在以此方式配置的电力接收装置20A中，可以类似地测量Q因数测量信号的电压V1和电压V2，并且可以类似地测量电力接收线圈21的Q因数。
与图2相比，在图10的配置中，即使当谐振频率调整器32只由电容器来构成时，Q因数测量信号的谐振频率也可被设定为低于电力发送信号的频率。在该情况下，可以利用频率比电力发送信号的频率低的Q因数测量信号来执行Q因数测量，并且可以减轻电力发送信号噪声的谐波分量等对Q因数测量信号的影响。
（谐振电路的其他配置示例）
在第一实施例的上述修改示例中，说明了以下示例：与电力接收线圈21并联的电容器22以及与电力接收线圈21和电容器22的并联连接相串联的电容器23’用于在谐振频率调整器期32不连接到谐振电路的状态下对谐振电路的电力接收线圈21的阻抗匹配。然而，可以采用另一种配置作为谐振电路。
图11A和图11B是示出了谐振电路的其他配置示例的电路图。
图11A示出了以下示例：通过使用与电力接收线圈21串联的电容器23A’来构成在谐振频率调整器32不连接到谐振电路的状态下的谐振电路。谐振频率调整器32连接到构成该谐振电路的电力接收线圈21与电容器23A’之间的连接中点。
图11B示出了以下示例：通过使用形成闭合电路的电力接收线圈21、电容器23A’和电容器22A’来构成在谐振频率调整器32不连接到谐振电路的状态下的谐振电路。谐振频率调整器32连接到构成该谐振电路的电力接收线圈21与电容器23A’之间的连接中点。
在所有谐振电路中，检测电力接收线圈21的两端之间的电压V2和从电力接收线圈21到谐振频率调整器32的电压V1以测量Q因数。
这些谐振电路是一个示例，并且谐振电路的配置不限于这些示例。
<3.第二实施例>
为了精确地测量谐振电路的Q因数，从谐振电路的角度来看的整流器的阻抗应该为高。为此目的，作为一个示例，整流器可以被分离以被设定为开路状态。
因此，在第二实施例中，将说明以下示例：为根据第一实施例的电力接收装置20（参见图2）设置了用于分离负载的分离器，使得在Q因数测量中可以将检测部与负载分离。
当整流器被分离时，不能接收电力。然而，即使在该情况下，也有以下优点：系统无需经历停止初级侧的电力发送的复杂控制流。在该情况下对Q因数测量电路的供电是通过使用在次级侧拥有的负载25（电池等）或在电容器中存储的电荷来驱动的。
【电力接收装置的配置示例】
图12是示出了根据本公开的第二实施例的电力接收装置的配置示例的电路图。在下文中，将主要说明图12所示的电力接收装置40和根据第一实施例的电力接收装置20之间的不同之处，并且将省略其他部分的说明。
根据该实施例的电力接收装置40与图2所示的电力接收装置20的不同之处主要在于提供了用于向外部发送数据的通信部41、用于充电的电容器42和分离器44。
通信部41是由电阻元件41R和开关部件41S的串联电路形成的并且被并联连接在谐振电路与整流器24之间。具体地说，电阻元件41R和开关部件41S的串联电路的一个端子连接到电容器23，并且另一个端子连接到电力接收线圈21和电容器22。
当执行从电力接收装置20到电力发送装置10的数据发送时，可以通过使用例如负载调制系统来执行。具体地说，通过由控制部46与发送数据字符串（基带信号）相关联地切换开关部件41S的打开/闭合来改变与电力接收线圈21并联的负载电阻部件的值。因而，对由电力发送装置10输出的AC信号进行了幅度调制，并且在电力发送装置10的那侧观察来自电力接收装置20的发送数字符据串。
虽然在该示例中说明了通过使用负载调制系统来执行通信的示例，但也可以使用诸如Bluetooth（注册商标）或ZigBee（注册商标）之类的另一短距离无线通信系统。
在整流器24的下一级的那侧，电容器42和开关部件43被串联连接。该电容器42的一个端子连接到整流器24的一个输出端子，并且开关部件43的一个端子连接到整流器24的另一个输出端子。另外，整流器24的一个输出端子和另一个输出端子连接到调节器27的一个输入端子和另一个输入端子。调节器27的一个输出端子和另一个输出端子连接到负载。
调节器27进行控制，使得输出电压和电流可以总是被保持恒定。作为一个示例，该调节器向馈电目标（负载）和以检测部26为代表的各个块供应恒定电压信号（电源）。可以提供与调节器27不同的调节器，来将供应到馈电目标的恒定电压信号与供应到各个块的恒定电压信号分离。
作为一个示例，分离器44设在通信部41与整流器24之间。在控制部46的控制下，在馈电时该分离器被接通以向负载供电，而在Q因数测量时该分离器被关断以分离负载。布置分离器44的位置不限于此。例如，以下位置将是可用的：整流器24的内部；整流器24与用于充电的电容器42之间的位置；以及调节器27的前面或后面的位置。
作为一个示例，诸如晶体管或MOSFET之类的开关元件可以被应用于开关部件41S和43以及分离器44。
确定部45连接到检测部26的Q因数测量电路34，并且将从Q因数测量电路34输入的Q因数与在非易失性存储器47中存储的参考值相比较。然后，确定部45基于比较结果判断在电力接收线圈21附近是否存在金属异物，并输出判断结果到控制部46。
控制部46是控制部的一个示例。该控制部根据需要来控制通信部41，并且将金属异物的判断结果从电力接收线圈21发送到电力发送装置10。此外，控制部46对开关部件43的接通/关断进行切换，并且执行控制以利用从整流器24供应的DC信号对用于充电的电容器42进行充电。诸如微处理单元（MPU）之类的算术处理装置可以被应用于控制部46。
确定部45和控制部46的处理可以由一个MPU来应对。作为替代，可以采用以下配置：确定部45、控制部46和Q因数测量电路34的处理或者确定部45、控制部46、Q因数测量电路34和发送载波去除滤波部33的处理由模数转换器和MPU来应对。
存储器47在逐个频率的基础上存储次级侧Q因数的参考值，这些参考值是在电力接收线圈21附近不存在物体或没有物体被放在电力接收线圈21上的状态下预先测量的。另外，存储器47可以存储分配给每个电力接收装置的ID号码（识别信息）、从电力发送装置获取的ID号码等。
在图12所示的电力接收装置40中，采用图2所示的连接形式作为谐振电路与谐振频率调整器32之间的连接形式。然而，显然可以采用图10所示的连接形式。另外，电力接收装置40的谐振电路可以采用与图9A至图9C以及图11A和11B所示的谐振电路的配置类似的各种配置。
【电力接收装置的操作示例】
（第一示例）
将说明电力接收装置40的操作示例。图13是示出了在对包括电力发送装置10（图2）和电力接收装置40的非接触式电力传输系统的Q因数测量过程中的操作示例（第一示例）的流程图。
首先，电力发送装置10（初级侧）开始电力发送（步骤S 1），并且继续电力发送直到电力发送停止等的命令被发出为止（步骤S2）。
另一方面，电力接收装置40（次级侧）接收从电力发送装置10输出的电力发送信号并开始电力接收（步骤S3）。于是，控制部46控制通信部41向电力发送装置10发送电力接收确认信号（步骤S4）。电力接收确认信号由当前正在接收电力的电力接收装置输出到电力发送装置，并且包括指示出其输出源当前正在接收电力的信息。在这些步骤S3和S4的处理中，电力接收装置40通过使用从初级侧接收的电力发送信号的电力来操作。
电力发送装置10判断是否从电力接收装置40接收到电力接收确认信号（步骤S5）。如果没有接收到电力接收确认信号，则电力发送装置10停止电力传输并且执行结束处理（步骤S6）。如果接收到电力接收确认信号，则电力发送装置10转移到步骤S2的处理以继续电力发送。
在发送了电力接收确认信号之后，电力接收装置40的控制部46接通开关部件43，以从电力发送信号获得至少在Q因数测量过程中在检测部26等中消耗的电力，并且利用获得的电力对用于充电的电容器42进行充电（步骤S7）。在对电容器42充入对于Q因数测量而言必要的电力之后，控制部46关断分离部44以分离负载（步骤S8）。
在负载与检测部26分离之后，检测部26中的各个部分执行Q因数测量。首先，Q因数测量信号源31生成频率不同于由电力接收线圈21接收的电力发送信号的频率的Q因数测量信号（步骤S9）。
由Q因数测量信号源31生成的Q因数测量信号经过发送载波去除滤波部33而叠加在电力发送信号上。然后，由发送载波去除滤波部33从电力发送信号与Q因数测量信号组合得到的AC信号中去除电力发送信号，并且将从中去除了电力发送信号的该AC信号，即Q因数测量信号（电压V1和V2）输入到Q因数测量电路34。
Q因数测量电路34根据输入的Q因数测量信号检测谐振频率调整器32与发送载波去除滤波部33之间的电压V1以及电容器23的前侧的电压V2。然后，Q因数测量电路34将电压V1和V2记录在例如存储器47中并且计算Q因数（步骤S10）。
确定部45将由Q因数测量电路34计算出的Q因数与在存储器47中保存的参考值相比较，并判断在电力接收线圈21的附近是否存在金属异物（步骤S11）。
如果确定部45确定不存在金属异物，则控制部46接通分离器44以将谐振电路和检测部26连接到负载（步骤S12），并移到步骤S4中的发送电力接收确认信号的处理。
如果确定存在金属异物，则控制部46执行电力接收结束处理（步骤S13）。
在这些步骤S7至S13的处理中，电力接收装置40通过使用在次级侧电池或电容器中存储的电力来操作。在该示例中，电力接收装置40使用在电容器42中存储的电力。
如上所述，进行配置，使得在馈电过程中接通分离器44以对负载供电，而在Q因数测量过程中关断分离器44以分离负载。因此，可以在Q因数测量过程中不受负载侧的影响的情况下执行精确的Q因数测量。
（第二示例）
图14是示出了在对包括电力发送装置10（图2）和电力接收装置40的非接触式电力传输系统的Q因数测量过程中的操作示例（第二示例）的流程图。第二示例与第一示例的不同之处在于金属异物的判断结果被从电力接收装置40传输到电力发送装置10。
图14中的步骤S41至S52的处理与图13中的步骤S1至S12相同，因此省略其说明。
如果在步骤S51的判断处理中确定存在金属异物，则控制部46控制通信部41向电力发送装置10发送金属异物检测信号（步骤S53）。然后，在向电力发送装置10发送金属异物检测信号之后，控制部46执行电力接收结束处理（步骤S54）。
电力发送装置10判断是否从电力接收装置40接收到异物检测信号（步骤S55）。如果没有接收到异物检测信号，则电力发送装置10移到步骤S42的处理以继续电力发送。如果接收到异物检测信号，则电力发送装置10停止电力发送并且执行异常结束处理（步骤S56）。
以此方式，当确定存在金属异物时，电力接收装置40向电力发送装置10发送异物检测信号。因而，即使当没有从电力接收装置40发送电力接收确认信号时，电力接收装置10也能够理解其原因。例如，当得知在电力发送装置10与电力接收装置40之间存在金属异物时，电力发送装置10可以对金属异物的发热采取适当对策，诸如停止电力发送或者进行异常结束。
<4.第三实施例>
【电力接收装置的配置示例】
例如，当在图2中的整流器24的前面（谐振电路侧）布置滤波部时，虽然存在电力发送信号的损耗增大的可能性，但是可以在不停止电力接收的情况下执行Q因数测量。
因此，在第三实施例中，将说明在根据第一实施例的电力接收装置20（参见图2）的整流器24的前面（谐振电路侧）设有测量信号去除滤波部56的示例。该配置使得整流器侧的阻抗对于Q因数测量信号而言表现为高。
图15是示出了根据本公开的第三实施例的电力接收装置的配置示例的电路图。
在电力接收装置50中，测量信号去除滤波部56被设在电容器23与整流器24之间。与发送载波去除滤波部33相对比，测量信号去除滤波部56允许由电力接收线圈21接收的具有第一频率的电力发送信号通过，并且阻挡由Q因数测量信号源31生成的具有第二频率的Q因数测量信号。
在图15的示例中，作为一个示例，检测部26A包括放大器52A和52B、在放大器的后一级的发送载波去除滤波部33A和33B、整流器53A和53B、模数转换器（下称“ADC”）54、算术处理器55以及电容器32A。另外，检测部26A包括Q因数测量信号源31、放大器51和发送载波去除滤波部33C。发送载波去除滤波部33A至33C对应于发送载波去除滤波部33。
此外，电力接收装置50包括与检测部26A的算术处理器55连接的确定部45、与该确定部45连接的控制部46、以及与确定部45和控制部46连接的存储器47。
电容器32A是谐振频率调整器32（参见图2）的一个示例。电容器32A的一个端子连接到电容器23与测量信号去除滤波部56之间的连接中点。电容器32A的另一个端子连接到发送载波去除滤波部33C。
放大器52A的输入端子连接到用于谐振频率调整的电容器32A的另一个端子。放大器52B的输入端子连接到电容器22与电容器23之间的连接中点。
放大器52A的输出端子连接到发送载波去除滤波部33A，并且放大器52B的输出端子连接到发送载波去除滤波部33B。发送载波去除滤波部33A和33B从输入电力发送信号与Q因数测量信号组合而成的AC信号中去除电力发送信号。然后，发送载波去除滤波部33A将去除电力发送信号而产生的AC信号（对应于电压V1）输入到整流器53A。另外，发送载波去除滤波部33B将去除电力发送信号而产生的AC信号（对应于电压V2）输入到整流器53B。
整流器53A检测（整流）输入的AC信号并将检测到的信号输入到ADC 54，并且整流器53B检测（整流）输入的AC信号并将检测到的信号输入到ADC 54。
ADC 54将从整流器53A和53B输入的模拟检测信号转换成数字信号并将各个信号输出到算术处理器55。
作为图2中的Q因数测量电路34的一个示例，算术处理器55根据从ADC 54输入的检测到的信号来计算电压V1和电压V2之间的比率，即Q因数，并将该Q因数输出到确定部45。例如，诸如微处理单元（MPU）之类的算术处理装置可以被应用于算术处理器55。
然后，确定部45将由Q算术处理器55计算出的Q因数与在存储器47中保存的参考值相比较，并判断是否存在金属异物。确定部45将判断结果输出到到控制部46。
虽然与图12的电力接收装置40中的通信部类似的通信部41未在图15所示的电力接收装置50中示出，但电力接收装置50也包括通信部41。
在图15所示的配置中，通过提供发送载波去除滤波部33A至33C以及测量信号去除滤波部56，对于电力发送频率而言实现了图16所示的等效电路50A，并且对于Q因数测量频率而言实现了图17所示的等效电路50B。
具体地说，对于电力发送频率而言，如图16所示，获得了与不存在检测部26A的状态等效的电路。对于Q因数测量频率而言，如图17所示，获得了与以下状态等效的电路：检测部26A的配置犹如变为检测部26A’的配置那样而发生变化，并且不连接整流器24后面的负载。
在图15所示的电力接收装置50中，图2所示的连接形式被用作谐振电路与谐振频率调整器32之间的连接形式。然而，显然可以采用图10所示的连接形式。另外，电力接收装置50的谐振电路可以采用与图9A至图9C以及图11A和11B所示的谐振电路的配置类似的各种配置。
【电力接收装置的操作示例】
（第一示例）
将说明电力接收装置50的一个操作示例。图18是示出了在对包括电力发送装置10（图2）和电力接收装置50的非接触式电力传输系统的Q因数测量过程中的操作示例（第一示例）的流程图。在该示例中，与图13的流程图相比，电容器充电和负载分离的处理是不必要的。
从步骤S21至S26的处理（其中，首先电力发送装置10（初级侧）开始电力发送，然后电力接收装置50开始电力接收并向电力发送装置10发送电力接收确认信号，之后电力发送装置10根据是否接收到该电力接收确认信号而做出反应）与图13中从步骤S1至S6的处理相同，因此省略了其说明。
在步骤S24的处理结束之后，检测部26A中的各个部分执行Q因数测量。首先，Q因数测量信号源31生成频率不同于由电力接收线圈21接收的电力发送信号的频率的Q因数测量信号（步骤S27）。
由Q因数测量信号源31生成的Q因数测量信号经过发送载波去除滤波部33C而叠加在电力发送信号上。然后，由发送载波去除滤波部33A和33B从通过将电力发送信号与Q因数测量信号组合而获得的AC信号中去除电力发送信号。从中去除了电力发送信号的AC信号，即Q因数测量信号（电压V1和V2）被输入到整流器53A和53B而最终被供应到算术处理器55。
算术处理器55从输入的Q因数测量信号检测被施加到电力接收线圈21及电容器23和32A的全体的电压V1以及电容器23的前侧的电压V2。然后，算术处理器55将电压V1和V2记录在例如存储器47中并且计算Q因数（步骤S28）。
确定部45将由算术处理器55计算的Q因数与在存储器47中保存的参考值相比较，并判断在电力接收线圈21的附近是否存在金属异物（步骤S29）。
如果确定部45确定不存在金属异物，则控制部46移到步骤S24的发送电力接收确认信号的处理。
如果确定存在金属异物，则控制部46执行电力接收结束处理（步骤S30）。
以此方式，在不由分离器分离负载的情况下，可以通过发送载波去除滤波部和测量信号去除滤波部执行精确的Q因数测量。另外，因为不执行负载分离，所以初级侧的电力发送信号可以被用作电力接收装置50的电源。因此，电力接收装置50可以在不使用电池或电容器的情况下通过使用从初级侧接收的电力发送信号的电力来进行这一系列操作。
（第二示例）
图19是示出了在对包括电力发送装置10（图2）和电力接收装置50的非接触式电力传输系统的Q因数测量过程中的操作示例（第二示例）的流程图。第二示例与第一示例的不同之处在于金属异物的判断结果被从电力接收装置50发送到电力发送装置10。
图19中的步骤S61至S69的处理与图18的步骤S21至S29的处理相同，因此省略其说明。
如果在步骤S69的判断处理中确定存在金属异物，则控制部46控制通信部41向电力发送装置10发送金属异物检测信号（步骤S70）。然后，在向电力发送装置10发送金属异物检测信号之后，控制部46执行电力接收结束处理（步骤S71）。
电力发送装置10判断是否从电力接收装置50接收到异物检测信号（步骤S72）。如果没有接收到异物检测信号，则电力发送装置10移到步骤S62的处理以继续电力发送。如果接收到异物检测信号，则电力发送装置10停止电力发送并且执行异常结束处理（步骤S73）。
以此方式，当确定存在金属异物时，电力接收装置50向电力发送装置10发送异物检测信号。因而，即使当没有从电力接收装置50发送电力接收确认信号时，电力接收装置10也能够理解其原因。例如，当得知在电力发送装置10与电力接收装置50之间存在金属异物时，电力发送装置10可以对金属异物的发热采取适当对策，例如停止电力发送或进行异常结束。
<5.其他>
在上述第一至第三实施例的示例中，电力接收装置20、20A、40和50的检测部26和26A根据谐振电路的线圈和谐振频率调整器32（作为一个示例，电容）的两端之间的电压V1以及电力接收线圈21的两端之间的电压V2获得Q因数。然而，Q因数可以通过半宽方法来获得。
在半宽方法中，当串联谐振电路被构成时，Q因数是基于与在谐振频率为f0时的阻抗（Zpeak）的绝对值的
Figure BDA00002458391200251
倍的阻抗相对应的频带（频率f1至f2）（如图20的曲线图所示）通过以下表达式（2）获得的。
Q = f 0 f 2 - f 1 . . . ( 2 )
当并联谐振电路被构成时，Q因数是基于与在谐振频率为f0时的阻抗（Zpeak）的绝对值的
Figure BDA00002458391200253
倍的阻抗相对应的频带（频率f1至f2）（如图21的曲线图所示）通过表达式（2）获得的。
在上述实施例的示例中，Q因数测量和检测金属异物的处理是在电力接收装置中执行的。然而，配置不限于这些示例。还可以采用以下配置。具体地说，关于在电力接收装置20、20A、40和50中测量的电压V1和V2、在测量之时的Q因数测量信号的频率、以及在该频率的Q因数参考值被发送到电力发送装置10。然后，例如在电力发送装置10的确定部45中执行次级侧Q因数的计算以及关于是否存在金属异物的判断。在该情况下，减小了电力接收装置的处理负担。
在上述实施例示例中，基于磁谐振系统的非接触式电力传输系统被构成的假设进行说明。然而，如已经说明的，本公开的实施例不限于磁谐振系统，并且还可以被应用于电磁感应系统，其中耦合系数k被设得高，并且Q因数被设得低。
在上述实施例示例中，电力发送装置10被说明为只具有电力发送功能的配置，并且电力接收装置20、20A、40和50被说明为只具有电力接收功能的配置。然而，配置不限于此。例如，电力发送装置10可以具有电力接收功能并且能够通过电力发送线圈10A从外部接收电力。相反，电力接收装置20可以具有电力发送功能并且能够通过电力接收线圈21向外部发送电力。
在上述实施例示例中，测量在谐振频率时的Q因数。然而，测量Q因数所在的频率不一定需要与谐振频率相对应。即使当通过使用在允许范围内从谐振频率偏移的频率来测量Q因数时，也可以通过利用本公开的实施例的技术来提高在电力发送侧与电力接收侧之间存在的金属异物的检测精确度。
由于诸如金属之类的导体向电力发送线圈或电力接收线圈的靠近，不仅Q因数发生变化，而且L值发生变化，使得谐振频率偏移。可以通过使用由于L值的变化引起的谐振频率的偏移量和Q因数二者相组合来检测电磁耦合的状态。
当金属异物被夹在电力发送线圈与电力接收线圈之间时，耦合系数k的值也发生变化。耦合系数k的值与Q因数二者的变化可以被组合地用于检测电磁耦合的状态。
在上述实施例示例中，没有磁芯的线圈的示例被说明为电力发送线圈和电力接收线圈。然而，也可以采用具有被缠绕在具有磁体的磁芯周围的这种结构的线圈。
在本公开的实施例示例中，次级侧的便携式装置可以被应用于各种需要电力的装置，诸如手机、便携式音乐播放器和数字照相机。
本公开还可以采用以下配置。
（1）
一种检测装置，包括：
线圈，所述线圈被配置为电磁耦合到外部；
谐振电路，所述谐振电路被配置为包括至少所述线圈；以及
检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
（2）
根据上述（1）所述的检测装置，其中
所述电力发送信号是具有第一频率的交流信号，并且所述测量信号是具有与第一频率不同的第二频率的交流信号。
（3）
根据上述（1）或（2）所述的检测装置，其中
所述检测部包括
谐振频率调整器，所述谐振频率调整器连接到所述谐振电路并且用于将所述谐振电路的谐振频率从所述第一频率变为所述第二频率，
第一频率去除器，所述第一频率去除器不允许所述具有第一频率的交流信号通过，并且至少允许所述具有第二频率的交流信号通过，以及
Q因数测量部，所述Q因数测量部通过使用已经通过所述第一频率去除器并且包括所述测量信号的交流信号来计算所述Q因数。
（4）
根据上述（1）至（3）中任一项所述的检测装置，还包括
分离器，所述分离器被配置为连接到相对于所述谐振电路而位于至少所述线圈的相反侧的负载被连接到的那一侧，并且当所述检测部测量所述Q因数时将所述负载与所述谐振电路电分离。
（5）
根据上述（1）至（4）中任一项所述的检测装置，还包括
蓄电部，所述蓄电部被配置为通过使用由所述线圈从外部接收的电力发送信号而被至少充有在所述检测部的Q因数测量过程中所消耗的电力，
其中所述检测部通过使用当所述谐振电路与所述负载之间的连接被切断时的时段内在所述蓄电部中储存的电力来测量Q因数。
（6）
根据上述（3）至（5）中任一项所述的检测装置，还包括
第二频率去除器，所述第二频率去除器被配置为连接到相对于所述谐振电路而位于至少所述线圈的相反侧的负载被连接到的那一侧，并且允许所述具有第一频率的交流信号通过，所述第二频率去除器至少不允许所述具有第二频率的交流信号通过。
（7）
根据上述（3）至（6）中任一项所述的检测装置，其中
所述谐振频率调整器至少包括电容器或线圈，并且被连接在所述谐振电路与所述第一频率去除器之间。
（8）
根据上述（3）至（7）中任一项所述的检测装置，还包括
确定部，所述确定部被配置为将由所述Q因数测量部获得的Q因数与预先设置的参考值相比较，以确定所述线圈与外部之间的电磁耦合的状态。
（9）
根据上述（8）所述的检测装置，其中
所述线圈与外部之间的电磁耦合的状态为是否存在在所述线圈附近的导体或者包括任何线圈的电路。
（10）
根据上述（3）至（9）中任一项所述的检测装置，其中
所述Q因数测量部从已通过所述第一频率去除器的交流信号获取在构成所述谐振电路的线圈和所述谐振频率调整器的两端之间施加的第一电压以及在所述线圈的两端之间施加的第二电压，并且根据所述第一电压与所述第二电压之间的比率来计算Q因数。
（11）
根据上述（3）至（10）中任一项所述的检测装置，其中
所述Q因数测量部通过使用从与包括所述线圈的串联谐振电路在所述谐振频率时的阻抗绝对值的倍相对应的频带获得Q因数的半宽方法来计算所述Q因数。
（12）
根据上述（3）至（11）中任一项所述的检测装置，其中
所述Q因数测量部通过使用从与包括所述线圈的并联谐振电路在所述谐振频率时的阻抗绝对值的
Figure BDA00002458391200282
倍相对应的频带获得Q因数的半宽方法来计算所述Q因数。
（13）
根据上述（3）至（11）中任一项所述的检测装置，还包括
通信部，所述通信部被配置为将由所述检测部测量的所述Q因数发送到所述电力发送信号的电力发送侧。
（14）
一种电力接收装置，包括：
线圈，所述线圈被配置为用于从外部接收电力；
谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及
检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
（15）
根据上述（14）所述的电力接收装置，其中
所述检测部包括
谐振频率调整器，所述谐振频率调整器连接到所述谐振电路并且用于将所述谐振电路的谐振频率从第一频率变为与所述第一频率不同的第二频率，
第一频率去除器，所述第一频率去除器不允许具有所述第一频率的交流信号通过，并且至少允许具有所述第二频率的交流信号通过，以及
Q因数测量部，所述Q因数测量部通过使用已经通过所述第一频率去除器并且包括所述测量信号的交流信号来计算所述Q因数。
（16）
一种非接触式电力传输系统，包括：
无线地发送电力的电力发送装置；以及
从所述电力接收装置接收电力的电力接收装置，
其中所述电力接收装置包括
线圈，所述线圈被配置为用于从外部接收电力；
谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及
检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
（17）
根据（16）所述的非接触式电力传输系统，其中
所述检测部包括
谐振频率调整器，所述谐振频率调整器连接到所述谐振电路并且用于将所述谐振电路的谐振频率从所述频率变为与所述第一频率不同的第二频率，
第一频率去除器，所述第一频率去除器不允许具有所述第一频率的交流信号通过，并且至少允许具有所述第二频率的交流信号通过，以及
Q因数测量部，所述Q因数测量部通过使用已经通过所述第一频率去除器并且包括所述测量信号的交流信号来计算所述Q因数。
（18）
一种检测方法，包括：
由包含在检测装置中的检测部将用于测量至少包括线圈的谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上；
从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号去除所述电力发送信号；以及
通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
（19）
根据上述（18）所述的检测方法，其中
所述电力发送信号是具有第一频率的交流信号，并且所述测量信号是具有与第一频率不同的第二频率的交流信号，并且
所述检测部中包括的谐振频率调整器连接到所述谐振电路，以将所述谐振电路的谐振频率从所述第一频率变为所述第二频率。
上述实施例示例中的一系列处理可以由硬件来执行并且还可以由软件来执行。在由软件执行所述一系列处理的情况下，所述处理可以由其中构成所述软件的程序被并入专用硬件的计算机或者其中安装了用于执行各种功能的程序的计算机来执行。例如，所述处理可以通过在例如通用个人计算机中安装构成希望的软件的程序来执行。
可以为系统或装置提供在其中记录了用于实现上述实施例的功能的软件的程序代码的记录介质。另外，显然这些功能还可以通过由所述系统或所述装置的计算机（或控制装置，诸如CPU（中央处理器））读取和运行在所述记录介质中存储的程序代码来实现。
作为在该情况下用于提供程序代码的记录介质，例如可以使用以下介质：软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡和ROM。
另外，上述实施例的功能可以通过执行由计算机读出的程序代码来实现。此外，在计算机上运行的OS（操作系统）等基于该程序代码的指令来执行部分或所有的实际处理。还包括由该处理来实现上述实施例的功能的情况。
在本说明书中，说明时间序列处理的处理步骤不仅包括按照所述顺序以时间序列方式执行的处理，而且还包括不一定以时间顺序方式进行处理而是并行地或单独地执行的处理（例如并行处理或按对象处理）。
显然本公开不限于上述各个的实施例，并且在不脱离权利要求的范围中所列出的要点的情况下可以采用其他各种修改示例和应用示例。
具体地说，上述各个实施例的示例是本公开的优选的具体示例，并且因此被给予技术上优选的各种限制。然而，本公开的技术范围不限于这些模式，除非在相应的说明中存在对具体限制本公开的效果的说明。例如，在上述说明中采用的所用材料、上述材料的用量、处理时间、处理顺序、各个参数的数值条件等只是优选的示例，并且用于说明书的各附图中的尺寸、形状和的排布关系也是示意性的。
本公开包含与2011年11月30日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2011-261816相关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。

Claims (19)

1.一种检测装置，包括：
线圈，所述线圈被配置为电磁耦合到外部；
谐振电路，所述谐振电路被配置为包括至少所述线圈；以及
检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中
所述电力发送信号是具有第一频率的交流信号，并且所述测量信号是具有与第一频率不同的第二频率的交流信号。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其中
所述检测部包括
谐振频率调整器，所述谐振频率调整器连接到所述谐振电路并且用于将所述谐振电路的谐振频率从所述第一频率改变为所述第二频率，
第一频率去除器，所述第一频率去除器不允许所述具有第一频率的交流信号通过，并且至少允许所述具有第二频率的交流信号通过，以及
Q因数测量部，所述Q因数测量部通过使用已经经过所述第一频率去除器并且包括所述测量信号的交流信号来计算所述Q因数。
4.根据权利要求3所述的检测装置，还包括
分离器，所述分离器被配置为连接到相对于所述谐振电路位于至少所述线圈的相反侧的负载被连接到的那一侧，并且当所述检测部测量所述Q因数时将所述负载与所述谐振电路电分离。
5.根据权利要求4所述的检测装置，还包括
蓄电部，所述蓄电部被配置为通过使用由所述线圈从外部接收的电力发送信号而被至少充有在所述检测部的Q因数的测量过程中所消耗的电力，
其中所述检测部通过使用在所述谐振电路与所述负载之间的连接被切断时的时段内在所述蓄电部中储存的电力来测量Q因数。
6.根据权利要求3所述的检测装置，还包括
第二频率去除器，所述第二频率去除器被配置为连接到相对于所述谐振电路位于至少所述线圈的相反侧的负载被连接到的那一侧，并且允许所述具有第一频率的交流信号通过，所述第二频率去除器至少不允许所述具有第二频率的交流信号通过。
7.根据权利要求3所述的检测装置，其中
所述谐振频率调整器至少包括电容器或线圈，并且被连接在所述谐振电路与所述第一频率去除器之间。
8.根据权利要求3所述的检测装置，还包括
确定部，所述确定部被配置为将由所述Q因数测量部获得的Q因数与预先设置的参考值相比较，以确定所述线圈与外部之间的电磁耦合的状态。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其中
所述线圈与外部之间的电磁耦合的状态为是否存在在所述线圈附近的导体或者包括任何线圈的电路。
10.根据权利要求3所述的检测装置，其中
所述Q因数测量部从已通过所述第一频率去除器的交流信号来获取在构成所述谐振电路的线圈和所述谐振频率调整器的两端之间施加的第一电压以及在所述线圈的两端之间施加的第二电压，并且根据所述第一电压与所述第二电压之间的比率来计算所述Q因数。
11.根据权利要求3所述的检测装置，其中
所述Q因数测量部通过使用从与包括至少所述线圈的串联谐振电路在谐振频率时的阻抗绝对值的
Figure FDA00002458391100021
倍相对应的频带获得Q因数的半宽方法来计算所述Q因数。
12.根据权利要求3所述的检测装置，其中
所述Q因数测量部通过使用从与包括至少所述线圈的并联谐振电路在谐振频率时的阻抗绝对值的
Figure FDA00002458391100031
倍相对应的频带获得Q因数的半宽方法来计算所述Q因数。
13.根据权利要求3所述的检测装置，还包括
通信部，所述通信部被配置为将由所述检测部测量的所述Q因数发送到所述电力发送信号的电力发送侧。
14.一种电力接收装置，包括：
线圈，所述线圈被配置为用于从外部接收电力；
谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及
检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加到以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
15.根据权利要求14所述的电力接收装置，其中
所述检测部包括
谐振频率调整器，所述谐振频率调整器连接到所述谐振电路，并且用于将所述谐振电路的谐振频率从第一频率改变为与所述第一频率不同的第二频率，
第一频率去除器，所述第一频率去除器不允许具有所述第一频率的交流信号通过，并且至少允许具有所述第二频率的交流信号通过，以及
Q因数测量部，所述Q因数测量部通过使用已经通过所述第一频率去除器并且包括所述测量信号的交流信号来计算所述Q因数。
16.一种非接触式电力传输系统，包括：
无线地发送电力的电力发送装置；以及
从所述电力发送装置接收电力的电力接收装置，
其中所述电力接收装置包括
线圈，所述线圈被配置为用于从外部接收电力，
谐振电路，所述谐振电路被配置为至少包括所述线圈；以及
检测部，所述检测部被配置为将用于测量所述谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上，并且从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号，所述检测部通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
17.根据权利要求16所述的非接触式电力传输系统，其中
所述检测部包括
谐振频率调整器，所述谐振频率调整器连接到所述谐振电路，并且用于将所述谐振电路的谐振频率从第一频率改变为与所述第一频率不同的第二频率，
第一频率去除器，所述第一频率去除器不允许具有所述第一频率的交流信号通过，并且至少允许具有所述第二频率的交流信号通过，以及
Q因数测量部，所述Q因数测量部通过使用已经通过所述第一频率去除器并且包括所述测量信号的交流信号来计算所述Q因数。
18.一种检测方法，包括：
由包括在检测装置中的检测部将用于测量至少包括线圈的谐振电路的Q因数的测量信号叠加在以非接触方式传输到所述线圈的电力发送信号上；
从通过将所述测量信号叠加在所述电力发送信号上而获得的交流信号中去除所述电力发送信号；以及
通过使用从中去除了所述电力发送信号的交流信号来测量所述Q因数。
19.根据权利要求18所述的检测方法，其中
所述电力发送信号是具有第一频率的交流信号，并且所述测量信号是具有与所述第一频率不同的第二频率的交流信号，以及
所述检测部中包括的谐振频率调整器连接到所述谐振电路，以将所述谐振电路的谐振频率从所述第一频率改变为所述第二频率。
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