专利名称：无接点充电方法
技术领域：
本发明涉及将送电线圈和受电线圈按照进行电磁耦合的方式互相接近地配置，通过电磁感应作用从送电线圈向受电线圈进行电力输送并以被受电线圈所感应的电力对电池进行充电的无接点充电方法，尤其涉及检测出在充电座放置有异物的无接点充电方法。
背景技术：
目前已经开发了以下的无接点充电方法，即在内置有送电线圈的充电座中放置(set)内置有受电线圈的电池内置设备，并从送电线圈向受电线圈进行电力输送，来对电池内置设备的电池进行充电。(参照专利文献I)该无接点充电方法，如果按照将充电座的送电线圈和电池内置设备的受电线圈进行电磁耦合的方式将电池内置设备放置于充电座，则采用从送电线圈向受电线圈输送电力，并由受电线圈感应的电力对内置电池进行充电。该充电方法不需要经由连接器将电池内置设备与充电座连接，而能以无接点方式便利地对内置电池进行充电。该充电方法具有以下弊端，即在对电池内置设备进行充电的状态下，如果装载有夹子等金属片之类的异物，则在异物中会流动介质电流(dielectric current)从而因焦耳热而产生发热。此外，由于在异物中流动感应电流导致不必要地消耗电力，因此还存在不能从充电座高效地对电池进行充电的缺点。为了克服该缺点，专利文献I的充电座在上表面纵横地排列配置多个温度传感器。温度传感器对载置于充电座的异物产生的发热进行检测。在该充电座之上载置有金属制的异物的状态下，如果对送电线圈提供交流电，则由于在异物中流动介质电流而产生发热，因此由接近地配置的温度传感器检测该异物的发热。专利文献I JP特开2008-17562号公报以上的充电座，由于没有确定异物被放置在上表面的哪个位置，因此需要在载置台的上表面配置多个温度传感器。因此，温度传感器的数目增多而部件成本提高。此外，由于不能根据异物被搁置的位置来确定由哪个温度传感器检测发热，因此需要根据所设置的多个温度传感器中的所有温度传感器的检测温度来判定载置有异物，根据多个温度传感器的检测温度来检测载置有异物的检测电路也变得复杂，还存在不能由简单的电路检测出异物的缺点。进而，该充电座由于在载置有电池内置设备的载置台上配置有多个温度传感器，温度传感器或配置有温度传感器的部件位于送电线圈和受电线圈之间，由此扩大送电线圈与受电线圈的间隔而且还存在使电力输送效率恶化的缺点。送电线圈和受电线圈进行电磁耦合来进行电力输送，因此为了更有效地进行电力输送使送电线圈和受电线圈互相接近来缩小它们的间隔是为重要。然而，由于在送电线圈和受电线圈之间配置温度传感器的构造不能使送电线圈和受电线圈接近，从而存在电力输送效率降低的缺点。
发明内容
本发明的目的在于开发一种以进一步消除以上弊病为目的的方法，因此本发明的重要目的在于提供一种以简单的电路结构能够可靠且稳定地检测出在充电座中放置了异物的情况，而且一边从送电线圈向受电线圈高效地进行电力输送一边能够充电的无接点充电方法。本发明的无接点充电方法在充电座10中放置电池内置设备50并将电池内置设备50的受电线圈51与充电座10的送电线圈11进行电磁耦合，以电磁感应作用从送电线圈11向受电线圈51进行电力输送，以被受电线圈51感应的电力对电池内置设备50的电池52进行充电。进而，无接点充电方法，在电池内置设备50侧检测电池52的充电电流，根据所检测的充电电流检测传送效率，将检测传送效率与效率阈值进行比较，在检测传送效率比效率阈值小的状态下，判定为充电座10中放置有异物，在检测传送效率比效率阈值大的状态下，判定为充电座10中没有放置异物，进而在充电电流产生变动的充电电流变动时间段将异物检测中断。然而，电池以被受电线圈感应的电力充电。因此，电池的充电电流成为受电线圈的输出、即将受电线圈的交流变换为直流的整流电路的输出电力。因此，在本说明书中“电池的充电电流”是指包括整流电路的输出电流在内的意思，能够检测整流电路的输出电流作为电池的充电电流。以上的无接点充电方法能够以简单的电路结构可靠地检测在充电座中放置有异物。这是由于在电池内置设备侧，检测电池的充电电流并检测传送效率，将该检测传送效率与效率阈值进行比较，能够检测异物的缘故。进而，采用以上方法，检测异物消耗送电线圈的一部分电力，被受电线圈感应的电力减少而传送效率降低这一情况。因此，不需要如以往那样在充电座中设置多个温度传感器，能够使充电座的构造或电子电路非常简单。此外，电池内置设备为了检测电池的满充电，而装备对充电电流进行检测的电流检测电路，因此不必为了检测充电电流设置专用的电路，便能够判定异物。进而，以上的方法根据电池的充电电流检测传送效率并进行异物检测，因此还能实现一旦充电座中放置有异物便能够快速地检测出异物的特征。进而，以上的无接点充电方法，还能实现防止因与电池连接的负载变动所引起的异物检测的误判定的特征。如果充电电流产生变动而传送效率发生变动，则根据电池的充电电流检测传送效率并将所检测的传送效率与效率阈值进行比较来进行异物检测的方法有时会误判定为被放置了异物。然而，以上的无接点充电方法，由于在充电电流变动时间段中断异物检测，因此能够防止该状态下的异物检测的误判定并可靠并稳定地进行异物检测。本发明的无接点充电方法，在电池52的充电电流产生变动而暂时地与电流变化判别阈值相比降低或上升了的状态下，能够将充电电流与电流变化判别阈值相比降低或者超过的时间短于设定时间的时间段作为充电电流变动时间段，来中断异物的检测。以上的无接点充电方法，能够以根据电池的充电电流所检测的传送效率进行异物检测，并且可靠地防止由于与电池连接的负载变动所引起的异物检测的误判定。如果电池的负载产生变动而电池的充电电流产生变动，则根据传送效率进行异物检测的方法有时误判定为检测出异物。例如，如果进行充电的电池的负载降低，或者在电池内置设备侧暂时地停止电池的充电，则存在电池的充电电流减少而传送效率降低的情况。如果处于该状态，则尽管没有放置异物，采用以根据充电电流所检测的传送效率进行异物检测的方法都会误判定为放置了异物。然而，以上的无接点充电方法，由于将充电电流比电流变化判别阈值低或者高的时间短于设定时间的时间段作为充电电流变动时间段来中断异物检测，因此能够防止电池的负载变动所引起的异物检测的误判定。由于在现实中异物被放置的状态下，传送效率连续地降低，因此在传送效率连续地比效率阈值低的状态下判定为放置了异物。但是，即使由于负载变动而传送效率暂时变得比效率阈值低也不会误判定为放置了异物。此外，如果充电电流成为固定的电流，则由于根据传送效率重新开始异物检测，因此能够可靠地检测异物被放置的状态。本发明的无接点充电方法，如果比电流变化判别阈值大的充电电流变得小于电流变化判别阈值，或者比电流变化判别阈值小的充电电流变得大于电流变化判别阈值，从而充电电流经过电流变化判别阈值，则能够将从所经过的时间起的、预先设定的设定时间作为充电电流变动时间段来中断异物检测。本发明的无接点充电方法能够在电池内置设备50侧检测电池52的充电电流，并将所检测的充电电流和效率阈值传送到充电座10，充电座10根据充电电流和效率阈值进行异物检测。以上的无接点充电方法，由于根据从电池内置设备传送来的电池的充电电流和效率阈值进行异物检测，因此在对异物进行检测的状态下控制对送电线圈的供电，从而能够防止异物所引起的发热等。本发明的无接点充电方法能够在充电座10对异物进行检测的状态下控制对送电线圈11的供电。以上的无接点充电方法按照在对异物进行检测的状态下减小对送电线圈的供电或者对送电线圈不供电的方式进行控制，从而能够可靠地防止异物的发热等弊病。本发明的无接点充电方法，在充电电流变动时间段，将与检测传送效率进行比较的效率阈值设定为最低阈值，能实质地停止异物检测。该方法通过降低效率阈值而能实质地中断异物检测。进而，本发明的无接点充电方法能够将最低阈值设定为O水平。该无接点充电方法通过变更效率阈值能够可靠地中断异物检测。本发明的无接点充电方法，能够在对异物进行检测的状态下，停止送电线圈11的电力输送并停止电池52的充电，或者对送电线圈11将输入电力控制为比设定电力小，减小电池52的充电电流。以上方法的特征在于，能够防止在充电座中放置的异物的加热，或者减小异物的加温，并且对电池内置设备的电池进行充电。
图1为表示采用与本发明的一实施例相关的无接点充电方法对载置于充电座的电池内置设备的电池进行充电的状态的模块图。图2为表示传送效率随着充电电流的变化而发生变化的特性和充电电流对应的效率阈值的一例的图表。图3为表示在充电电流发生变化的状态下进行异物检测的一例的图。图4为表示在充电电流发生变化的状态下进行异物检测的另一例的图。
图5为由图3所示的方法进行异物检测的流程图。图6为由图4所示的方法进行异物检测的流程图。符号说明10...充电座11...送电线圈12...交流电源13...控制器电路14...接收电路15...异物检测电路20...壳体 50...电池内置设备51...受电线圈52...电池53...充电控制电路54...传送电路55...阈值设定电路56...整流电路57...电流检测电路 57A...电流检测电阻57B...差动放大器
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施例进行说明。其中，以下所示的实施例对用于将本发明的技术思想进行具体化的无接点充电方法进行例示，本发明并不将无接点充电方法特定为以下的方法或电路结构。进而，本说明书按照容易理解权利要求的方式将与实施例中所示的构件相对应的编号附记于“权利要求书”以及“用于解决课题的方法一栏”中所示的构件。但是，并不将权利要求书中所示的构件特定为实施例的构件。图1表示采用本发明的无接点充电方法，在充电座10上载置电池内置设备50并对电池内置设备50的电池52进行充电的状态。充电座10在壳体20的上表面设置载置有电池内置设备50的上表面板(未图不),在该上表面板的内侧配置送电线圈11。送电线圈11连接交流电源12并由控制器电路13控制交流电源12。控制器电路13采用接收电路14检测从电池内置设备50的传送电路54所传送的检测信号并以所检测的检测信号对提供给送电线圈11的电力进行控制。进而，充电座10具备异物检测电路15，该异物检测电路15根据从电池内置设备50传送的电池的充电电流、充电电压检测传送效率(=送电效率)，将检测传送效率与预先设定的效率阈值进行比较，在对电池内置设备50进行充电的状态下，判定在充电座10中是否放置了异物。充电座10将送电线圈11与受电线圈51进行电磁I禹合,并从送电线圈11向受电线圈51进行电力输送。将电池内置设备50放置于上表面板的任意的位置，对电池52进行充电的充电座10内置有使送电线圈11按照与受电线圈51相接近的方式进行移动的机构(未图示)。该充电座10将送电线圈11配设于壳体20的上表面板的下方，并使送电线圈11沿着上表面板进行移动而接近受电线圈51。其中，充电座未必需要内置使送电线圈接近受电线圈的机构，也可为而将电池内置设备配置于充电座的固定位置的构造。送电线圈11为在与上表面板相平行的面缠绕成螺旋状的平面线圈，且在上表面板的上方放射交流磁通。该送电线圈11将与上表面板正交的交流磁通放射到上表面板的上方。送电线圈11被从交流电源12提供交流电，并在上表面板的上方放射交流磁通。送电线圈11能够在由磁性材料构成的芯(未图示)上缠绕线材并使电感增大。有芯的送电线圈将磁通聚集在特定部分，并能够高效地将电力传送到受电线圈。但是，送电线圈未必需要设置芯，还能成为空芯线圈。空芯线圈较轻，因此设置成使送电线圈在上表面板的内面进行移动的构造能使移送机构变得简单。送电线圈11与受电线圈51的外径大致相等，并对受电线圈51高效地进行电力输送。交流电源12将例如20kHz IMHz的高频电力提供给送电线圈11。使送电线圈11按照接近受电线圈51的方式进行移动的充电座10，将交流电源12经由挠性的导线与送电线圈11连接。交流电源12具备振荡电路和对从该振荡电路输出的交流进行电力放大的功率放大器。充电座10在使送电线圈11接近受电线圈51的状态下，由交流电源12对送电线圈11提供交流电。送电线圈11的交流电被电力输送到受电线圈51并对电池52进行充电。如果电池52被满充电，则充电座10根据从电池内置设备50传送来的满充电信号而停止对送电线圈11的供电，并停止电池52的充电。异物检测电路15检测从充电座10对电池内置设备50进行电力输送的传送效率，并将检测传送效率与预先设定的效率阈值进行比较来进行异物检测。如果传送效率比效率阈值低，则异物检测电路15判定在充电座10中放置有异物，并且由控制器电路13控制交流电源12。进而，异物检测电路15在电池52的充电电流产生变动的充电电流变动时间段，中断异物检测。因此，在充电电流变动时间段，即使所检测的传送效率比效率阈值还低，也中断异物检测而不判定为放置有异物。这是因为在没有放置异物的状态下，有时会有电池52的负载产生变动、充电电流发生变化且传送效率产生变动的情况的缘故。异物检测电路15在充电电流变动时间段以外的时间段中，在检测传送效率比效率阈值小的状态下判定为放置有异物，在检测传送效率比效率阈值大的状态下，判定为没有放置有异物并对电池52进行充电。图1的充电座10具备异物检测电路15，但异物检测电路也可设置在电池内置设备中。设置于电池内置设备的异物检测电路将根据电池的充电电流、充电电压所检测的检测传送效率与效率阈值进行比较来进行异物检测。内置有异物检测电路的电池内置设备将表示检测出了异物的异物检测信号传送到充电座。充电座接收异物检测信号而由控制器电路控制交流电源的输出。电池内置设备50内置有与充电座10的送电线圈11进行电磁I禹合的受电线圈51,并以被该受电线圈51感应的电力对电池52进行充电。电池内置设备50为具备能够充电的电池52的便携设备，并且是具备内置有组电池、对便携电话机、便携式音响设备、便携设备进行充电的电池的充电器等电池的便携设备。图1的电池内置设备50具备:电池52 ;受电线圈51 ;将被该受电线圈51感应的交流变换为直流的整流电路56 ；以从整流电路56输出的直流对电池52进行充电的充电控制电路53 ;检测电池52的充电电流的电流检测电路57 ;设定效率阈值的阈值设定电路55 ；将由电流检测电路57所检测的检测电流和由阈值设定电路55所设定的效率阈值传送到充电座10的传送电路54。图中所示的电池内置设备50经由充电控制电路53对内置的电池52进行充电，但电池内置设备也可不必设置充电控制电路而将从整流电路输出的电力直接地提供给电池并对电池进行充电。此外，电池内置设备也可将被充电的电池作为电池组并能自由安装拆卸地内置。该电池组虽然未图示，但内置有电池、以从整流电路输出的直流对电池进行充电的充电控制电路和检测电池的充电电流的电流检测电路,将由该电流检测电路所检测的电池的充电电流作为信号，从电池组输出并输入到阈值设定电路。电池52为锂离子电池或者锂聚合物电池。其中，电池也可为镍氢电池或镍镉电池等能充电的所有的电池。电池内置设备50内置有一个或多个电池52。多个电池被串联或者并联连接，或者串并联连接。整流电路56虽然未图示，但由二极管桥对被受电线圈51所感应的交流进行全波整流并由平滑电容器对脉动电流进行平滑化。整流电路采用二极管桥对交流电进行整流，但在整流电路中也可以使用将FET与桥连接，与交流电同步地将FET切换为接通断开来进行整流的同步整流电路。FET的同步整流电路的接通电阻小，使整流电路的发热减少，从而能够减小电池内置设备的壳体内温度的上升。此外，未必需要平滑电容器，也可通过二极管桥或同步整流电路的输出对电池进行充电。 充电控制电路53对锂离子电池和锂聚合物电池等进行恒压和恒流充电，并对镍氢电池和镍镉电池进行恒流充电。进而，充电控制电路53检测电池52的满充电并经由传送电路54将满充电信号传送到充电座10。充电座10采用接收电路14检测从传送电路54所传送的满充电信号。如果检测到满充电信号，则控制器电路13控制交流电源12并使对送电线圈11的供电停止。传送电路54从电池内置设备50向充电座10传送电池52的充电电流、充电电压、效率阈值信号、电池52的满充电信号、ID信号等各种传送信号。传送电路54使受电线圈51的负载阻抗发生变化并对送电线圈11传送各种传送信号。该传送电路54虽然没有图示，但将受电线圈51与调制电路连接。调制电路将电容器或电阻等负载与开关元件串联连接，对开关元件的接通断开进行控制并将各种传送信号传送到充电座10。充电座10的接收电路14检测送电线圈11的阻抗变化、电压变化、电流变化等并检测从传送电路54传送来的传送信号。如果受电线圈51的负载阻抗发生变化，则与该负载阻抗进行电磁耦合的送电线圈11的阻抗、电压和电流也发生变化，因此接收电路14能够检测这些变化并检测电池内置设备50的传送信号。其中，传送电路也可为对载波进行调制来进行传送的电路即发送器。从该传送电路传送来的传送信号的接收电路为接收载波并检测传送信号的接收机。传送电路和接收电路也可为能从电池内置设备向充电座传送传送信号的所有电路结构。电流检测电路57检测电池52的充电电流。图1的电流检测电路57具备与电池52串联连接的电流检测电阻57A和放大该电流检测电阻57A的两端的电压的差动放大器57B，根据差动放大器57B的输出检测电池52的充电电流。电池52的充电电流成为整流电路56的输出、即被受电线圈51所感应的电力的输出。因此，能够检测整流电路56的输出电流来检测电池52的充电电流，此外还能检测受电线圈51的输出来检测电池52的充电电流。阈值设定电路55与检测传送效率相比较来设定进行异物检测的效率阈值。效率阈值为与检测传送效率相比较来判定在充电座10是否放置有异物、即异物检测的传送效率的阈值。如果从充电座10向电池内置设备50被电力输送的传送效率比效率阈值小，则判定为充电座10中放置有异物，如果传送效率比效率阈值大，则判定为没有放置异物。考虑充电电流而设定效率阈值。阈值设定电路55存储与电池52的充电电流对应的效率阈值。这是因为如果充电电流变大，则被受电线圈51感应的电力变大而传送效率变大的缘故。使充电电流随着接近满充电而减少的充电方法、或者在电池内置设备50中消耗从电池52输出的电力的负载发生变动的情况、进而由于AC/DC适配器(未图不)与电池内置设备50连接等理由而切断从受电线圈51向电池52的输入等情况下，考虑电池52的充电电流来变更效率阈值。这是因为如果充电电流变小，则能够减小效率阈值来正确地进行异物检测的缘故。阈值设定电路55能够将与电池52的充电电流对应的效率阈值作为表格进行存储，或者作为函数进行存储。图2的曲线B示出与电池52的充电电流对应的效率阈值的一例。该曲线B所示的效率阈值相对于充电电流阶梯状地变化。该曲线B将与360mA以上的充电电流对应的效率阈值设定为41%，将与360mA和300mA之间的充电电流对应的效率阈值设定为35%，将与300mA和200mA之间的充电电流对应的效率阈值设定为30%，将与200mA和IOOmA之间的充电电流对应的效率阈值设定为20%。此外，相对于IOOmA以下的充电电流，在该电流段中，由于异物所引起的发热小，因此将效率阈值设定为0%。但是，也能使效率阈值相对于充电电流呈直线状或者曲线状变化。关于传送效率，在将电池内置设备50放置在充电座10的固定位置，并使异物不载置于充电座10的状态下，根据送电线圈11的输入电力和被受电线圈51所感应的电力之间的比率由下式来检测该传送效率。传送效率[% ]=(被受电线圈所感应的电力/送电线圈的输入电力)XlOO被受电线圈51所感应的电力根据整流电路56的输出电压(=充电电压)与电流的积来检测，送电线圈11的输入电力根据交流电源12的输出、即交流电源12的输出电压与电流的积来检测。对电池52进行充电的电流根据电池52的状态而变化。例如如果电池52的温度提高，或者进行恒压和恒流充电的电池52的电压上升到设定电压为止，则逐渐减小充电电流。电池52的状态被从电池内置设备50的传送电路54传送到充电座10的接收电路14。充电座10采用接收电路14检测从电池内置设备50传送来的信号并输入到控制器电路13中。控制器电路13按照所输入的信号控制交流电源12的输出并控制送电线圈11的供电。例如如果充电座10经由接收电路14检测到电池52的温度比设定值高的情况，则控制器电路13减小交流电源12的输出并减小被受电线圈51感应的电力，将电池52的充电电流限制为较小。此外，如果锂离子电池或锂聚合物电池进行恒流充电而电池的电压上升直到设定电压为止，则进行恒压充电来逐渐减小充电电流。与电池52的充电电流对应的传送效率根据电池52的充电电流而变化。图2的曲线A表示传送效率根据电池52的充电电流的变化而变化的特性。如该曲线A所示那样，如果电池52的充电电流变小，则传送效率降低。曲线A表示没有放置异物的状态下的传送效率。曲线A表示在设电池52的充电电流为400mA的状态下，传送效率为约55%，传送效率随着充电电流的减小而降低的状态。传送效率在异物被放置于充电座10的状态下降低。这是因为异物吸收送电线圈11的一部分电力并且被受电线圈51感应的电力变小的缘故。在此，图2的曲线B阶梯状地表示与上述的充电电流对应的效率阈值，设比由曲线A所示的传送效率低10%到30%的传送效率为效率阈值。但是，检测异物的效率阈值能够设定为比由曲线A所示的传送效率低5% 40%的阈值。在充电座10中放置电池内置设备50并对电池52进行了充电的状态下，如果在充电座10中载置有电池内置设备50和异物，则由于异物而导致传送效率降低，电池52的充电电流比没有放置异物的正常状态的充电电流小。如果传送效率比效率阈值小，则判定为放置有异物。为了实现这种方法，电池内置设备50检测充电电流、充电电压并传送到充电座10。此外，电池内置设备50将与充电电流对应的效率阈值也传送到充电座。充电座10根据从电池内置设备50所传送的充电电流和充电电压的积、送电线圈11的输入电力基于上述计算式运算传送效率并检测，将该传送效率与效率阈值进行比较来判定是否放置有异物。电池52的充电电流与传送效率也由于放置异物以外的因素、例如电池52的负载变动而变化。这是因为如果进行充电的电池52的负载变小且电池52的电压上升，则充电电流减少。此外，有时也会有在电池内置设备50侧进行各种控制而电池52的充电电流产生变化的情况。如果由于电池52的负载变动等、充电电流发生变化而传送效率比效率阈值低，则会有误判定为放置有异物的情况。消除该弊病的异物检测电路15将电池52的充电电流比电流变化判别阈值低的时间段作为充电电流变动时间段，并中断异物检测。由于电池52的负载变动等而充电电流减少的状态不会持续较长时间。与此相对放置有异物而充电电流减少的状态只要异物未被除去就一直继续。因此，在中断了异物检测之后，如果充电电流稳定的状态继续，则能够重新开始异物检测并检测异物。在充电座10中放置有异物的状态下，异物吸收送电线圈11的一部分电力并使电池52的充电电流减少来保持为固定的电流值。与此相对，电池52的负载变动所引起的充电电流的减少不是成为固定的电流而是产生变动。虽然图1中没有图示，但电池52的两端与电池内置设备50的负载连接，例如如果为便携电话，则会因液晶画面的启动、切断或者来自电池52的输出的启动断开等而造成负载的变动。如果在负载变动产生的时间段、即充电电流变动时间段进行异物检测，则有时会进行误检测。为了防止该弊病，在充电电流变动时间段中断异物检测。异物检测在电池52的充电电流稳定且不产生变动的状态下，将传送效率与效率阈值进行比较，只在传送效率降低到效率阈值以下的状态下，判定为放置了异物，从而能够防止由于电池52的负载变动所引起的误检测。充电电流变动时间段由将充电电流与电流变化判别阈值相比较来决定。将充电电流产生变动而比电流变化判别阈值降低或者上升之后的固定的时间作为充电电流变动时间段而中断异物检测。图3为在未放置异物的正常状态下，设以400mA被充电的电池52的电流变化判别阈值为360mA。即为了检测电池52的充电电流的变动，设置360mA的电流变化判别阈值。每次电池52的充电电流超过电流变化判别阈值时，在固定的时间里中断异物检测。
在此，在本说明书中，所谓电池的充电电流超过了电流变化判别阈值意味着电池的充电电流从比电流变化判别阈值大的值减少到比电流变化判别阈值小的值的状态、或者充电电流从比电流变化判别阈值小的值增加到比电流变化判别阈值大的值的状态。即意味着电池的充电电流跨越电流变化判别阈值而变化的状态。如果电池52的充电电流减少到360mA以下，则将固定的时间作为充电电流变动时间段，将效率阈值设定为最低阈值(图3中为O水平)并中断异物检测。由于最低阈值在任何状态下都比传送效率高于该阈值的最低值小，因此传送效率不会降低到最低阈值以下而异物检测被实质上停止。如果充电电流减少到360mA以下的状态继续所设定时间(例如60秒、参照后述的流程图的计时器(timer) 2)，则即电流变得稳定并开始异物检测。为了实现这种方法，设置在充电电流降低到360mA以下的定时开始计时的计时器(后述的流程图中的计时器2)。至该计时器已到时限的状态为止都设为充电电流变动时间段，如果充电电流没有超过电流变化判别阈值而计时器已到时限，并且充电电流继续处于360mA以下，则将效率阈值从最低阈值变更为由充电电流设定的阈值并重新开始异物检测。如果重新开始异物检测并处于进行检测的传送效率比效率阈值低的状态，则判定为放置有异物。如果检测到放置有异物，则异物检测电路15将异物检测信号输入到控制器电路
13。如果检测到异物检测信号，则控制器电路13控制交流电源12的输出并停止对送电线圈11的供电或者使对送电线圈11的供电降低。但是，如果送电线圈11的输出比设定值小、电池52的充电电流相当地小而处于异物所引起的弊病能够忽略的程度，则控制器电路13在检测异物检测信号的状态下不停止对送电线圈11的供电，也不降低对送电线圈11的供电。图3中，如果降低到360mA以下的充电电流增加到360mA以上并经过了设定时间(例如15秒、参照后述的流程图的计时器I)，则充电电流变动时间段结束，将设定为最低阈值的阈值变更为与充电电流对应的效率阈值(例如41% )，重新开始异物检测。由于对充电电流超过了 360mA的时间进行计时，因此例如设置将设定时间设为15秒的计时器(后述的流程图中的计时器I)。如果该计时器在充电电流超过了 360mA的定时开始计时，并继续至到时限而充电电流处于360mA以上，则充电电流变动时间段已结束，将设定为最低阈值的阈值重新设定为与充电电流对应的效率阈值并重新开始异物检测。在此，使对充电电流增加到360mA以上的时间进行计时的计时器(后述的流程图的计时器I)的设定时间(15秒)比对充电电流减少到360mA以下的时间进行计时的计时器(后述的流程图的计时器2)的设定时间(60秒)短的原因在于，充电电流处于恒流充电区域且充电电流处于稳定的情况较多的缘故。为了判定充电电流变动时间段，如图3所示那样，具备:如果充电电流变得比360mA大则开始计时的计时器I (设定时间为15秒)；和如果充电电流降低到360mA以下则开始计时的计时器2 (设定时间为60秒)。计时器I和计时器2进行计时的时间段成为充电电流变动时间段。计时器I在充电电流变得比电流变化判别阈值的360mA大的定时开始计时，但如果在到时限之前充电电流降低到360mA以下，则计时器I被复位并停止计时，不开始计时直到充电电流再次超过360mA为止。计时器2在充电电流变成电流变化判别阈值的360mA以下的定时开始计时，但如果在到时限之前充电电流变得比360mA大，则计时器2被复位而停止计时，不开始计时直到充电电流再次处于360mA以下。在没有放置异物的正常状态下，电池52不限于始终以固定的电流被充电。例如锂离子电池或锂聚合物电池以固定的电流被充电直到电压上升至规定的电压(4.1V/单电池 4.2V/单电池)。例如以400mA进行恒流充电直到上升至该电压。在电池52的电压上升至该电压之后，按照电池52的电压不上升的方式使充电电流逐渐减少。图4表示在设置多个电流变化判别阈值且充电电流减少的状态下、或者进行负载变动时，能可靠地进行异物检测的状态。该图的充电方法，如果设置多个电流变化判别阈值，且电池52的充电电流处于最初的电流变化判别阈值(图4中360mA)以下，则通过将效率阈值设定为最低阈值(图4中O水平)来中止异物检测，并且充电电流降低而每次超过电流变化判别阈值时，将固定的时间作为充电电流变动时间段来中断异物检测，如果电池52的充电电流连续设定时间(例如60秒)不超过电流变化判别阈值，则充电电流处于稳定的状态，作为充电电流变动时间段已结束的情况，变更效率阈值来重新开始异物检测。图4中设第I 第4电流变化判别阈值为360mA、300mA、200mA、100mA。针对超过各个电流变化判别阈值的状态下的充电电流设定不同的效率阈值。即针对第I电流变化判别阈值即360mA以上的充电电流设定第I效率阈值，针对与第I电流变化判别阈值即360mA和第2电流变化判别阈值即300mA之间的充电电流设定第2效率阈值，针对与第2电流变化判别阈值即300mA和第3电流变化判别阈值即200mA之间的充电电流设定第3效率阈值，针对第3电流变化判别阈值即200mA和第4电流变化判别阈值即IOOmA之间的充电电流设定第4效率阈值，如果电池52的充电电流连续所设定时间不超过电流变化判别阈值，则充电电流处于稳定的状态，作为充电电流变动时间段已结束的情况，设定为与充电电流对应的效率阈值并重新开始异物检测。在该图中，将第I效率阈值设定为41%，将第2效率阈值设定为35%，将第3效率阈值设定为30%，将第4效率阈值设定为20%。图4表示在没有放置异物的正常状态下，以400mA对电池52进行充电的状态且电池52的负载发生变动从而充电电流产生变动的状态。在该图中，电池52的充电电流从正常状态的400mA经过多个电流变化判别阈值而降低。即400mA的充电电流依次经过电流变化判别阈值即360mA、300mA、200mA、IOOmA而降低。在每次经过电流变化判别阈值时，计时器被复位并开始计时。即在经过360mA的电流变化判别阈值时计时器开始计时，如果经过300mA,则将进行计时的计时器复位并再次开始计时。在经过200mA、IOOmA时也同样地将进行计时的计时器复位并开始计时。如果进行计时的计时器在到时限为止都没有经过电流变化判别阈值，则判定为充电电流变动时间段已结束。图4中，直至经过第4电流变化判别阈值而开始了计时的计时器到时限为止，充电电流一直增加，由于再次经过第4电流变化判别阈值，因此不会判定为充电电流变动时间段结束了。充电电流逐渐增加，经过100mA、200mA、300mA的电流变化判别阈值，因此在每次经过电流变化判别阈值时，将进行计时的计时器复位并使之开始计时。在经过了 300mA的电流变化判别阈值后，直到计时器到时限为止都未经过电流变化判别阈值，因此判定为充电电流变动时间段结束了。图4中，由于负载变动而降低的电池52的充电电流增加，经过了 300mA的电流变化判别阈值之后，处于充电电流不经过电流变化判别阈值且充电电流不变化的状态，直到计时器到时限、即经过了设定时间(60秒)。因此，如果经过了设定时间，则作为充电电流变动时间段已结束的状况，将设定为最低阈值的阈值变更为与充电电流对应的效率阈值，并重新开始异物检测。在该图中，在重新开始异物检测的状态下，由于充电电流处于第I电流变化判别阈值和第2电流变化判别阈值之间，因此将效率阈值设定为第2效率阈值并重新开始异物检测。图4中，由于充电电流超过300mA的电流变化判别阈值且在由符号X所示的时间段未超过360mA的电流变化判别阈值的状态继续所设定时间(60秒)，因此效率阈值被变更为第2效率阈值并重新开始异物检测。图4中，充电电流在经过了第I电流变化判别阈值之后，经过(充电电流减少或者增加后经过)第2、第3、第4电流变化判别阈值，但由于没有经过上述设定时间，因此将异物检测阈值保持为最低阈值(O水平)的状态而未对异物进行检测。如图4所示，设定多个效率阈值并进行异物检测的方法能够在减小电池52的充电电流的状态下进行异物检测。如果在充电电流小的状态下进行异物检测，则虽然指示异物检测但不停止充电而是减少充电电流，或者还可以不使充电电流减少，而是指示异物检测并继续电池的充电。这是因为由于在电池52以小的充电电流被充电的状态下会减小送电线圈11的供电，因此即使与电池内置设备50 —起放置异物，对异物提供的电力也小，能够减少异物的发热的缘故。图4中表示在电池52的充电电流处于300mA到360mA之间，且直到经过了设定时间都没有通过上下的电流变化判别阈值的状态下，设定为第2效率阈值(35%)并重新开始异物检测的状态，但在电池52的充电电流处于200mA到300mA之间且直到所设定时间经过都没有经过上下的电流变化判别阈值的情况下，设定为第3效率阈值(30%)并重新开始异物检测。进而此外，电池52的充电电流例如处于200mA到IOOmA之间且直到所设定时间经过都没有经过上下的电流变化判别阈值的情况下，设定为第4效率阈值(20%)并重新开始异物检测。在如图3所示那样充电电流发生变化的状态下，如图5所示那样，按照以下的流程图进行异物检测。以下的充电方法在电池的充电电流变动时间段中断异物检测。[η = I 的步骤]由电流检测电路57检测电池52的充电电流并将所检测的充电电流与判定电池52的电流是否产生了变化的阈值即电流变化判别阈值的360mA进行比较，来判定充电电流比电流变化判别阈值大还是小。图3中，在正常状态下，以400mA对电池52进行充电，因此如果没有经过360mA的电流变化判别阈值，则判定为充电电流没有变化，如果经过电流变化判别阈值的360mA，则判定为充电电流产生了变化。[η = 2 的步骤]在电池52的充电电流比电流变化判别阈值的360mA大的状态、即充电电流没有从正常状态的400mA发生变化的状态下，对将设定时间设置为60秒的计时器2进行复位。计时器2为对充电电流处于360mA以下的时间进行计时的计时器。从计时器2开始计时至到时限为止为充电电流变动时间段。因此，如果在计时器2到时限而充电电流变动时间段结束之后，所检测的传送效率比效率阈值即41%小，则判定为放置有异物。[η = 3 的步骤]判定计时器I是否到时限。计时器I将设定时间设置为15秒。计时器I为对充电电流超过了电流变化判别阈值即360mA的时间进行计时的计时器。从计时器I开始计时至到时限为止的时间段也是充电电流变动时间段。
[η = 4 6的步骤]在计时器I到时限之前，循环η = I 5的步骤来中断异物检测。即、处于充电电流超过电流变化判别阈值即360mA的状态且设15秒期间为充电电流变动时间段来中断异物检测。如果计时器I到时限，则进入η = 6的步骤，作为充电电流变动时间段已结束的状况，重新开始异物检测。图3中，在正常状态下电池52以400mA的充电电流被充电，因此充电电流始终超过电流变化判别阈值即360mA。因此，最初的15秒中断异物检测，但此后继续被异物检测。充电电流减少而处于360mA以下之后，充电电流增加而超过了电流变化判别阈值即360mA之后，中断异物检测直到经过了 15秒，但如果经过15秒后计时器I到时限，则在η = 6的步骤重新开始异物检测。即、如果电池52的充电电流降低到电流变化判别阈值即360mA以下之后，充电电流增加而超过电流变化判别阈值即360mA，则在15秒之后重新开始异物检测。异物检测根据所检测的充电电流检测传送效率并将检测传送效率与效率阈值进行比较来进行检测，但此时效率阈值被设定为例如41%。[η = 7、8 的步骤]如果充电电流减少到电流变化判别阈值即360mA以下，则判定为处于充电电流变动时间段且将效率阈值设定为最低阈值(0% )，实质上中断异物检测并对计时器I进行复位。[η = 9 14 的步骤]η = 9的步骤中,判定效率阈值是否被变更。在η = I的步骤中,第一次判定为充电电流减少到了 360mA以下时，将效率阈值变更为最低阈值即0%来中断异物检测，因此在η = 9的步骤中判定为效率阈值被变更了，进入到η = 10的步骤而对计时器2进行了复位之后，返回到η = I的步骤。之后，在η = I的步骤中，即使判定为充电电流处于360mA以下，效率阈值也已经被变更为最低阈值，因此在效率阈值被重新设定为最低阈值以外的阈值之前，在η = 9的步骤中不判定为效率阈值被变更，并进入到η = 11的步骤。进而，此后，在从η = 11的步骤到η = 13的步骤中将计时器2到时限为止的期间设为充电电流变动时间段，即对η = 1、7 9、11 13的步骤进行循环直到经过了计时器2到时限的60秒为止。如果计时器2到时限，则在η= 14的步骤中重新开始异物检测。即如果充电电流降低到电流变化判别阈值即360mA以下且经过计时器2到时限的60秒，则设充电电流变动时间段结束了并重新开始异物检测。然而，即使充电电流降低到电流变化判别阈值即360mA以下，如果该电流继续的时间为60秒以下，则作为充电电流变动时间段，中断异物检测且不进行异物检测。即判定为负载变动所引起的充电电流的降低，且不进行异物检测。在η = 14的步骤中，在重新开始异物检测的状态下，效率阈值被从最低阈值即0%重新设定为41%。如果重新开始异物检测，则根据充电电流检测传送效率，检测传送效率与被重新设定的效率阈值进行比较。如果所检测的传送效率小于41%，则判定为异物被放置。进而，如图4所示那样，图6的流程图中表示设置多个电流变化判别阈值并进行异物检测的状态。但是，以下所示的流程图表示如下状态:在充电电流减少到360mA以下的状态下，设判定为电流稳定的设定时间为60秒(计时器2),在降低到360mA以下的充电电流增加到360mA以上的状态下，设判定为电流稳定的设定时间为15秒(计时器I)来判定充电电流变动时间段的结束。然而，在降低到360mA以下的充电电流增加到360mA以上的状态下，判定为电流稳定的设定时间也能设为60秒。该方法使用一个计时器,也能判定充电电流变动时间段的结束。[η= I 的步骤]由电流检测电路57检测电池52的充电电流并将所检测的充电电流与第I电流变化判别阈值即360mA进行比较，判定充电电流比第I电流变化判别阈值大还是小。图4中，由于在正常状态下，以400mA对电池52进行充电，因此如果所检测的最新的充电电流比第I电流变化判别阈值即360mA大，则判定为充电电流不变化，如果所检测的最新的充电电流处于第I电流变化判别阈值即360mA以下，则判定为充电电流跨越电流变化判别阈值而发生了变化。[η = 2 的步骤]在电池52的充电电流比电流变化判别阈值即360mA大的状态、即充电电流从正常状态的400mA开始没有发生变化的状态下，对将设定时间设置为60秒的计时器2进行复位。[η = 3 的步骤]对计时器I是否到时限进行判定。计时器I将设定时间设置为15秒。计时器I为对降低到360mA以下的充电电流超过了第I电流变化判别阈值即360mA的时间进行计时的计时器。从计时器I开始计时至到时限为止的时间段为充电电流变动时间段。[η = 4 6的步骤]在计时器I到时限之前，对η = I 5的步骤进行循环并中断异物检测。即、处于充电电流超过第I电流变化判别阈值即360mA的状态，15秒期间作为充电电流变动时间段，来中断异物检测。如果计时器I到时限，则进入到η = 6的步骤，作为充电电流变动时间段已结束的状况，重新开始异物检测。根据所检测的充电电流检测传送效率，将检测传送效率与效率阈值进行比较来检测异物检测。在此，由于变动时间段结束时的充电电流比第I电流变化判别阈值即360mA大，因此将在异物检测中使用的效率阈值设定为第I效率阈值的41%来进行异物检测。图4中，在正常状态下电池52被400mA的充电电流充电，因此充电电流始终超过电流变化判别阈值即360mA。因此，最初的15秒中断异物检测，但之后继续被异物检测。在充电电流减少而处于360mA以下之后，充电电流增加而超过了电流变化判别阈值即360mA之后，中断异物检测直到经过15秒，但如果经过15秒而计时器I到时限，则在η = 6的步骤中重新开始异物检测。即、如果在电池52的充电电流降低到电流变化判别阈值即360mA以下之后、充电电流增加而超过电流变化判别阈值即360mA，则在15秒之后重新开始异物检测。[η = 7、8 的步骤]如果充电电流减少到第I电流变化判别阈值即360mA以下，则判定为处于充电电流变动时间段，将效率阈值设定为最低阈值(0% )，实质上中断异物检测并且复位计时器
1[η = 9 的步骤]
由电流检测电路57检测电池52的充电电流，将所检测的充电电流与电流变化判别阈值进行比较，判定充电电流是否跨越电流变化判别阈值而产生了变化。图4所示的充电方法设置由第I电流变化判别阈值(360mA)、第2电流变化判别阈值(300mA)、第3电流变化判别阈值(200mA)以及第4电流变化判别阈值(IOOmA)构成的多个电流变化判别阈值，但针对第I电流变化判别阈值(360mA)，在η = I的步骤中，判定充电电流是否跨越电流变化判别阈值而产生了变化，因此在该步骤中，针对第2电流变化判别阈值(300mA)、第3电流变化判别阈值(200mA)以及第4电流变化判别阈值(IOOmA)判定充电电流是否跨越电流变化判别阈值而产生了变化。在该步骤中，如果在上次所检测的充电电流与最新的充电电流之间存在第2电流变化判别阈值(300mA)、第3电流变化判别阈值(200mA)、以及第4电流变化判别阈值(IOOmA)中的任一个阈值，则判定为充电电流跨越电流变化判别阈值而产生了变化。例如，如果在上一次所检测的充电电流处于300mA(第2电流变化判别阈值) 200mA(第3电流变化判别阈值)的范围的状态下，本次所检测的最新的充电电流继续处于300mA 200mA的范围中，则判定为充电电流没有变化，如果最新的充电电流变得比300mA (第2电流变化判别阈值)大，或者如果处于200mA (第3电流变化判别阈值)以下，则判定为充电电流跨越电流变化判别阈值而产生了变化。同样地，针对其他的电流变化判别阈值，通过将上一次所检测的充电电流和最新的充电电流进行比较，来判定充电电流是否跨越电流变化判别阈值而产生了变化。[n =10 的步骤]如果电池52的充电电流跨越第2到第4电流变化判别阈值中的任一个而变化,则对将设定时间设置为60秒的计时器2进行复位，返回到η = I的步骤。计时器2为对充电电流未经过电流变化判别阈值而继续地维持在规定的范围内的时间进行计时的计时器。计时器2中从开始计时至到时限为止的时间段为充电电流变动时间段。[n = 11 13 的步骤]在η = 9的步骤中，如果判定为电池52的充电电流没有跨越电流变化判别阈值产生变化，则在η = 11的步骤中，对计时器2是否到时限进行判定。在η = 11的步骤中设计时器2到时限为止的时间段为充电电流变动时间段，对η = 1、7 9、11 13的步骤进行循环，或者对η = 1、7 10的步骤进行循环。即，到经过计时器2到时限的60秒为止，作为充电电流变动时间段中断异物检测，不进行异物检测。[η =14 的步骤]如果在η = 9的步骤中计时器2到时限，则充电电流处于稳定的状态继续所设定时间，作为充电电流变动时间段已结束的情况，在该步骤重新开始异物检测。在此，使用于异物检测的效率阈值被重新设定为与在η = 9的步骤中被检测的最新的充电电流的大小相对应的效率阈值。S卩、在变动时间段结束时的充电电流处于第I电流变化判别阈值即360mA和第2电流变化判别阈值即300mA之间的情况下，设定第2效率阈值为35%来进行异物检测，在充电电流处于第2电流变化判别阈值即300mA和第3电流变化判别阈值即200mA之间的情况下，设定第3效率阈值为30%来进行异物检测，在充电电流处于第3电流变化判别阈值即200mA和第4电流变化判别阈值即IOOmA之间的情况下，设定第4效率阈值为20%来进行异物检测。进而，在变动时间段结束时的充电电流处于第4电流变化判别阈值即IOOmA以下的情况下，设定充电电流对应的效率阈值为0%。但是，在变动时间段结束时的充电电流处于第4电流变化判别阈值即IOOmA以下的情况下，也能将效率阈值设定为10%以下。在重新开始异物检测的状态下，根据充电电流和充电电压检测传送效率，将所检测的传送效率与重新设定的效率阈值进行比较。如果所检测的传送效率小于重新设定的效率阈值，则判定为放置了异物。以上的无接点充电方法，为了检测充电电流的变动而设置电流变化判别阈值，在每次充电电流超过电流变化判别阈值时计时器开始计时，将计时器到时限为止的时间段作为充电电流变动时间段来中断异物检测，因此不会将电池的充电电流微小变化的状态判别为电流变化，能够可靠地进行异物检测。但是，本发明的无接点充电方法并不将检测电池的充电电流的变化的方法限制为以上的方法。例如根据充电电流按单位时间发生变化的变化值判别电流变化，或者此外也能检测充电电流以时间作为函数进行变化的比例、即充电电流随着时间推移而变化的斜率来检测充电电流的变化。
权利要求
1.一种无接点充电方法，在充电座(10)中放置电池内置设备(50)，将电池内置设备(50)的受电线圈(51)与充电座(10)的送电线圈(11)进行电磁耦合，通过电磁感应作用从送电线圈(11)向受电线圈(51)进行电力输送，以被受电线圈(51)感应的电力对电池内置设备(50)的电池(52)进行充电， 在电池内置设备(50)侧检测电池(52)的充电电流，根据该充电电流检测传送效率，将检测传送效率与效率阈值进行比较，在检测传送效率比效率阈值小的状态下，判定为充电座(10)中放置有异物，在检测传送效率比效率阈值大的状态下，判定为充电座(10)中没有放置异物，进而在充电电流发生变动的充电电流变动时间段将异物检测中断。
2.根据权利要求1所述的无接点充电方法，其特征在于， 在上述电池(52)的充电电流产生变动而暂时地与电流变化判别阈值相比降低或者上升的状态下，将充电电流与电流变化判别阈值相比降低或者超过的时间短于设定时间的时间段设为充电电流变动时间段，来中断异物的检测。
3.根据权利要求2所述的无接点充电方法，其中， 如果比电流变化判别阈值大的充电电流变得小于电流变化判别阈值，或者比电流变化判别阈值小的充电电流变得大于电流变化判别阈值，从而充电电流经过了电流变化判别阈值，则将从所经过的时间起的、预先设定的设定时间作为充电电流变动时间段来中断异物检测。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的无接点充电方法，其中， 在上述电池内置设备(50)侧检测电池(52)的充电电流并将所检测的充电电流与效率阈值传送到充电座(10)，充电座(10)根据充电电流和效率阈值进行异物检测。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的无接点充电方法，其中， 在上述充电座(10)对异物进行检测的状态下，控制对送电线圈(11)的供电。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的无接点充电方法，其中， 在上述充电电流变动时间段，将与检测传送效率进行比较的效率阈值设定为最低阈值，并实质上停止异物检测。
7.根据权利要求6所述的无接点充电方法，其中， 将最低阈值设为O水平。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的无接点充电方法，其中， 在对异物进行检测的状态下，停止送电线圈(11)的供电并停止电池(52)的充电，或者对送电线圈(11)将输入电力控制为比设定电力小并减小电池(52)的充电电流。
全文摘要
本发明提供无接点充电方法，能够以简单的电路结构可靠地检测在充电座中放置了异物，能够从送电线圈向受电线圈高效地进行电力输送并充电。无接点充电方法在充电座中放置电池内置设备，将电池内置设备的受电线圈与充电座的送电线圈进行电磁耦合，以电磁感应作用从送电线圈向受电线圈进行电力输送，并对电池内置设备的电池充电。进而，无接点充电方法在电池内置设备侧检测电池的充电电流，根据所检测的充电电流检测传送效率，将检测传送效率与效率阈值进行比较，在检测传送效率比效率阈值小的状态下，判定为充电座中放置有异物，在检测传送效率比效率阈值大的状态下，判定为充电座中未放置异物，进而在充电电流产生变动的充电电流变动时间段中断异物检测中断。
文档编号H02J17/00GK103187755SQ201210567759
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月24日 优先权日2011年12月27日
发明者饭岛靖博, 南定男, 牧田祐树 申请人:三洋电机株式会社