异物检测装置、异物检测方法以及非接触充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及异物检测装置、异物检测方法以及非接触充电系统。
【背景技术】
[0002]近年来，为了向例如电动汽车等的非接触充电，开发了无线功率传输系统(非接触充电系统)。在无线功率传输系统中，在充电装置侧设置有送电线圈和高频振荡源，在电动汽车侧设置有受电线圈。此外，在无线功率传输系统中，通过使用电磁感应方式，能够非接触地实现高效率的功率传输。
[0003]在基于电磁感应方式的无线功率传输系统中，由于传输大功率，因此若在送电线圈与受电线圈之间以及/或者其周围混入金属的异物则有系统发热的危险。因此，充电前以及充电中的金属的异物的检测在安全方面成为重要的课题。
[0004]以往，作为无线功率传输系统中的异物的检测方法，有对通过金属与检测用线圈之间的电磁感应而产生的检测用线圈的电感的变化进行检测的方法(例如参照专利文献1)0
[0005]为了检测位于送电线圈上以及/或者其周围的金属的异物，在送电线圈的附近配置了多个检测用线圈的情况下，通过从送电线圈产生的交流磁场而在检测用线圈感应较大的电压。其结果，引起检测电路的破坏或误动作。
[0006]此外，充电装置的高频振荡源为了输出大功率而一般由逆变器电路构成，由于逆变器电路的基于矩形波的开关动作，因此在检测用线圈不仅感应振荡频率的电压，还感应开关动作噪声等充分高于振荡频率的频率分量的电压。在专利文献I中，记载了通过将在金属检测中利用的频率设定得高于从送电线圈产生的磁场的频率，从而降低对检测的影响。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:JP特开2012-16125号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]但是，在上述专利文献I的方法中，在检测用线圈感应的电压的频率分量达到非常高的频率域的情况下，若使在金属检测中利用的频率高于从送电线圈产生的磁场的频率，则在金属检测中利用的频率的波长变得非常短。因此，检测用线圈与检测电路之间的布线长度在电磁上变长，布线作为偶极天线等那样的线状天线而工作。
[0012]由此，产生由于检测用线圈的辐射电阻增加且Q值下降而导致异物检测性能下降、检测用线圈无法作为电感充分发挥作用因而无法进行异物的检测之类的问题。
[0013]此外，由于在向电动汽车的充电用途中利用的送电线圈的尺寸(例如，在圆形线圈的情况下为直径)非常大，因此需要配置很多的检测用线圈。此时，检测用线圈与检测电路之间的布线在物理上变长。在该情况下，布线也作为偶极天线等那样的线状天线而工作，产生与上述同样的问题。
[0014]本发明鉴于上述课题，目的在于提供一种即使在检测用线圈与检测电路之间的布线较长的情况下也能够抑制布线作为线状天线而工作、能够进行异物的检测的异物检测装置、异物检测方法以及非接触充电系统。
[0015]解决课题的手段
[0016]为了解决上述课题，本发明的异物检测装置具备:检测用线圈；生成不平衡信号的发送电路；将来自所述发送电路的不平衡信号变换为平衡信号的平衡不平衡变换电路；和根据从所述检测用线圈反射的功率分量即反射功率的频率特性的变化来检测异物的检测电路。
[0017]此外，本发明的异物检测方法将不平衡信号变换为平衡信号来向检测用线圈供电，根据从所述检测用线圈反射的功率分量即反射功率的频率特性的变化来检测异物。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，即使在检测用线圈与检测电路之间的布线较长的情况下也能够不使布线作为线状天线而工作来进行异物的检测。
【附图说明】
[0020]图1是表示本发明中的异物检测装置的基本构成的框图。
[0021]图2是表示本发明的实施方式I中的异物检测装置的详细构成的图。
[0022]图3是表示向车辆的无线功率传输系统的应用例的主视图。
[0023]图4是图3中的送电线圈壳体的放大俯视图。
[0024]图5是图3中的送电线圈壳体的放大剖面图。
[0025]图6是表示本发明中的异物所引起的反射功率的频率特性的变化的图。
[0026]图7表示本发明的实施方式2中的异物检测装置的详细构成的图。
[0027]图8是表示本发明的实施方式3中的异物检测装置的详细构成的图。
[0028]图9是表示图8的变形例中的异物检测装置的详细构成的图。
[0029]图10是表示图9的异物检测装置的等效电路模型的图。
[0030]图11是没有图10中的线圈LI与线圈L2之间的相互耦合的情况下的线圈LI的反射功率的频率特性图，(a)表示没有异物以及雨水的情况，(b)表示有异物(金属)的情况，(C)表示有雨水的情况。
[0031]图12是考虑图10中的线圈LI与线圈L2之间的相互耦合且不使用短路电路的情况下的线圈LI的反射功率的频率特性图，(a)表示没有异物以及雨水的情况，(b)表示有异物(金属)的情况，(C)表示有雨水的情况。
[0032]图13是考虑图10中的线圈LI与线圈L2之间的相互耦合且使用了短路电路的情况下的线圈LI的反射功率的频率特性图，(a)表示没有异物以及雨水的情况，(b)表示有异物(金属)的情况，(C)表示有雨水的情况。
[0033]图14是表示图9中的短路电路的详细构成例的电路图。
【具体实施方式】
[0034]以下，按照附图对用于实施本发明的异物检测装置、异物检测方法以及非接触充电系统的方式进行说明。另外，并非通过该实施方式来限定本发明，能够使用同样领域的类似的用语或类似的描述来表现，这对于本领域技术人员来说应当容易理解。
[0035]图1是表示本发明的异物检测装置100的基本构成的图。发送电路101由电压源Vg生成不平衡信号，并向平衡不平衡变换电路104输出不平衡信号。平衡不平衡变换电路104将从发送电路101输入的不平衡信号变换为平衡信号来输出到检测用线圈103。检测电路108根据从检测用线圈103反射的功率分量即反射功率的频率特性的变化来检测异物。具体来说，根据反射功率的匹配频率的变化量来检测异物。
[0036]通过该构成，即使在检测用线圈103与检测电路108之间的布线较长的情况下也能够抑制布线作为线状天线而工作，能够检测金属的异物201等。其结果，能够防止异物检测的精度的劣化。
[0037](实施方式I)
[0038]图2是表示实施方式I中的异物检测装置100的详细构成的图。发送电路101生成给定频率的高频功率(high-frequency power)，经由对高频的不平衡信号进行传输的同轴电缆102等，向后述的检测用线圈103输出高频功率。同轴电缆102是用外部导体对中心导体的周围进行了屏蔽的传输线路。检测用线圈103是为了检测金属的异物201而产生高频的磁场的线圈，由n(n为2以上的整数)个排列的线圈LI，L2，…，Ln构成。
[0039]平衡不平衡变换电路104与后述的匹配电路105和同轴电缆102连接，将从同轴电缆102输入的不平衡信号变换为平衡信号并输出到匹配电路105。
[0040]匹配电路105在检测用线圈103与平衡不平衡变换电路104之间进行阻抗匹配。匹配电路105进行检测用线圈103的阻抗变换，使得在给定的匹配频率f0下，与平衡不平衡变换电路104的平衡侧阻抗一致。
[0041]平衡不平衡变换电路104以及匹配电路105被连接在越接近检测用线圈103的部位越好。在本发明的装置中，如后述那样，利用伴随检测对象物所引起的检测用线圈103的电感变化的频率特性来检测异物。但是，若对检测用线圈103与平衡不