專利名稱：供電裝置和設置有供電裝置的非接觸式供電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及供電裝置和設置有供電裝置的非接觸式供電系統(tǒng)。
背景技術：
近年來，各種類型的電子裝置已經普及并且市場上存在各種產品。近年來，盡管諸如移動電話和數(shù)碼攝像機的便攜式電子裝置的普及是顯著的，但諸如電動汽車和混合動力汽車的由電力驅動的電動車輛開始在市場上出現(xiàn)。這樣的電子裝置和電動車輛通常包括作為蓄電裝置的電池。目前，對電池充電的供電方法是家用交流電源和電池之間的直接接觸。另一方面，已經研發(fā)了無需接觸而對電池充電的供電(power feeding)方法。其典型方法的示例是電磁耦合方法(也被稱為電磁感應方法)、電波方法(也被稱為微波方法)、電磁諧振方法(也被稱為電磁諧振耦合方法)等。注意，如專利文件1至3中所示，開發(fā)了使用電磁諧振方法的各種非接觸式供電方法以增加電力傳輸效率。在使用電磁諧振方法的非接觸式供電方法的情況下，即使在供應電力的裝置(在下文中，供電裝置)和接收電力的裝置(在下文中，受電裝置)的諧振頻率彼此一致時也不能一直獲得最大的電力傳輸效率。在傳輸效率的提高中，一個重要因素是供電裝置和受電裝置之間的電磁諧振耦合的耦合系數(shù)，但太高的耦合系數(shù)導致傳輸效率的減少。電磁諧振耦合的耦合系數(shù)依據(jù)供電裝置和受電裝置的位置(之間的距離)而改變。 因此，為了使用諧振非接觸式供電技術穩(wěn)定地傳輸電力，重要的是將傳輸效率控制為最大， 而不論供電裝置和受電裝置的位置(電磁諧振耦合的耦合系數(shù))如何。[參考文獻][專利文獻1]日本公開的專利申請No.2010-193598[專利文獻2]日本公開的專利申請No.2010-239690[專利文獻3]日本公開的專利申請No.2010-252468

發(fā)明內容
在本發(fā)明的一個實施例中，可以提供使用電磁諧振耦合方法的供電裝置以及設置有所述供電裝置的非接觸式供電系統(tǒng)，其中在電磁諧振耦合方法的非接觸式供電中，對供電裝置中和/或受電裝置內部的電磁感應耦合的耦合系數(shù)進行優(yōu)化，以提高諧振頻率的電力傳輸效率而不論供電裝置和受電裝置的位置(電磁諧振耦合的耦合系數(shù))如何。本發(fā)明的一個實施例是供電裝置或者非接觸式供電系統(tǒng)，其中監(jiān)控Sll參數(shù)，所述參數(shù)是從供電裝置的高頻電源輸出的電力的反射部分，并且改變供電裝置中傳輸線圈和第一諧振線圈的位置(之間的距離)以及受電裝置中接收線圈和第二諧振線圈的位置(之間的距離)中的一個或者兩者，以調整電磁感應耦合的耦合系數(shù)。依此，可以最小化Sll參數(shù)并且可以提高電力傳輸效率而不論供電裝置和受電裝置的位置(電磁諧振耦合的耦合系數(shù))如何。
本發(fā)明的一個實施例是供電裝置，其包括電連接到高頻電源的傳輸線圈；包含諧振線圈的諧振電路，所述諧振線圈被配置成與傳輸線圈進行電磁感應耦合；檢測器，被配置成檢測從高頻電源輸出的電力的反射；電連接到檢測器的控制電路；以及電連接到控制電路的移動單元。移動單元根據(jù)控制電路依照所述反射而傳輸?shù)男盘杹砜刂浦C振電路的位置。注意，在上述結構中，移動單元可以控制傳輸線圈的位置。本發(fā)明的一個實施例是非接觸式供電系統(tǒng)，所述非接觸式供電系統(tǒng)包括供電裝置和受電裝置，所述供電裝置被配置成根據(jù)電磁諧振耦合傳輸電力。供電裝置包括電連接到高頻電源的傳輸線圈；包含諧振線圈的諧振電路，所述諧振線圈被配置成與傳輸線圈進行電磁感應耦合；檢測器，被配置成檢測從高頻電源輸出的電力的反射；電連接到檢測器的控制電路；以及電連接到控制電路的移動單元。移動單元根據(jù)控制電路依照所述反射而傳輸?shù)男盘杹砜刂浦C振電路的位置。注意，在上述結構中，移動單元可以控制傳輸線圈的位置。本發(fā)明的一個實施例是非接觸式供電系統(tǒng)，所述非接觸式供電系統(tǒng)包括供電裝置和受電裝置，所述供電裝置被配置成根據(jù)電磁諧振耦合傳輸電力。供電裝置包括電連接到高頻電源的傳輸線圈；包含第一諧振線圈的第一諧振電路，所述第一諧振線圈被配置成與傳輸線圈進行電磁感應耦合；檢測器，被配置成檢測從高頻電源輸出的電力的反射；電連接到檢測器的第一控制電路；以及電連接到第一控制電路的第一傳輸/接收電路。受電裝置包括電連接到負載的接收線圈；包括第二諧振線圈的第二諧振電路，所述第二諧振線圈被配置成與接收線圈進行電磁感應耦合；第二傳輸/接收電路；電連接到第二傳輸/接收電路的第二控制電路；以及電連接到第二控制電路的移動單元。根據(jù)所述反射，將由第一控制電路傳輸?shù)男盘枏牡谝粋鬏?接收電路傳輸?shù)降诙鬏?接收電路并且接著傳輸?shù)降诙刂齐娐?，并且移動單元根?jù)由第二控制電路傳輸?shù)男盘柨刂频诙C振電路的位置。注意，在上述結構中，移動單元可以控制傳輸線圈的位置。進一步，在上述結構中， 可以控制第一諧振電路和第二諧振電路的位置和/或傳輸線圈和接收線圈的位置。在上述結構的每一個中，Sll參數(shù)可以被用作反射部分的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以提供使用電磁諧振耦合方法的供電裝置以及設置有所述供電裝置的非接觸式供電系統(tǒng)，其中對供電裝置或受電裝置中電磁感應耦合的耦合系數(shù)進行優(yōu)化，以提高諧振頻率的電力傳輸效率，而不論供電裝置和受電裝置的位置(之間的距離)如何。


圖1是例示實施例1的圖。
圖2是例示實施例1的流程圖。圖3是例示實施例1的圖。圖4A和圖4B是例示實施例1的圖。圖5是例示實施例1的圖。圖6是例示實施例2的圖。圖7是例示實施例2的流程圖。
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圖8是例示實施例2的圖。圖9A和圖9B是例示實施例2的圖。圖IOA和圖IOB是例示實施例2的圖。圖1IA和圖1IB是例示實施例3的圖。圖12是例示示例1的圖。圖13是例示示例1中傳輸效率的測量結果的圖表。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。然而，可以以多種不同的方式實現(xiàn)本發(fā)明，并且對于本領域技術人員而言容易理解的是，在不脫離本發(fā)明的目的和范圍的前提下，可以以各種方式來修改本發(fā)明的方式和細節(jié)。因此，不應當將下面的實施例描述理解為對本發(fā)明的限制。注意，在以下描述的本發(fā)明的結構中，不同附圖中表示相同部分的附圖標記是共用的。(實施例1)在該實施例中，將會描述作為本發(fā)明實施例的使用電磁諧振方法進行非接觸式供電的供電裝置和使用電磁諧振方法的非接觸式供電系統(tǒng)。具體地，為了最小化從供電裝置的高頻電源輸出的電力的反射部分，基于表示反射部分的Sll參數(shù)，移動(transfer)供電裝置101的第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)。注意，最小化表示反射部分的Sll參數(shù)意味著最大化表示傳輸效率的S21參數(shù)。圖1例示了供電裝置101和受電裝置102的框圖。注意，供電裝置101可以通過裝置的諧振線圈的諧振耦合(也被稱為電磁諧振耦合)無接觸地傳輸電力到受電裝置102。供電裝置101包括高頻電源103、耦合器(也被稱為定向耦合器)104、傳輸線圈 105、第一諧振線圈106、電容器107、檢測器108、控制電路109、移動單元110和第一諧振電路111。注意，電容器107可以是浮置電容(floating capacitance)。受電裝置102包括第二諧振線圈112、電容器113、接收線圈114和負載115。注意，電容器113可以是浮置電容。在供電裝置101中，傳輸線圈105通過耦合器104電連接到高頻電源103。注意， 傳輸線圈105可以是由繞線等構成的線圈，并且通常是環(huán)形線圈的一匝。高頻電源103是可以輸出預定高頻電壓(例如，大約幾MHz到十幾MHz)的電源電路。在本實施例中，可以使用根據(jù)從供電裝置101的高頻電源103輸出的AC電壓信號進行振蕩的任何頻率(振蕩頻率)，只要使用電磁諧振方法以該振蕩頻率可以傳輸電力。用于供電的電磁波的振蕩頻率可以處于例如幾KHz頻段到幾GHz頻段。特別地，在本實施例的情況下，優(yōu)選地使用幾MHz頻段，因為可以出現(xiàn)基于簡單LC諧振的電磁諧振；也就是說，電力傳輸效率可以很高，并且平滑地設計裝置。耦合器104可以檢測從高頻電源103輸出的電力的損失部分(在下文中，被稱為反射部分)，其在傳輸線圈105處被反射。第一諧振線圈106設置有電容器107。第一諧振線圈106可以是繞線等構成的線圈?？梢酝ㄟ^材料、截面積、布線長度、線圈直徑等控制第一諧振線圈106的阻抗(諧振頻率、Q值)。優(yōu)選地將第一諧振線圈106的Q值設置為高(例如，100或者更多)。電容器107可以是第一諧振線圈106的寄生電容或者可以與第一諧振線圈106相分離地設置電容器107。在本實施例中，第一諧振電路包括第一諧振線圈106和電容器107。注意，通過電磁感應耦合(也被稱為感應耦合)，從第一諧振線圈106的傳輸線圈 105無接觸地傳輸提供電力的信號。檢測器108檢測耦合器104所獲得的Sll參數(shù)的強度。具體地，檢測器108將 Sll參數(shù)的強度從模擬值轉換為數(shù)字值并且將Sll參數(shù)的強度作為數(shù)字值傳輸?shù)娇刂齐娐?109?？梢栽隈詈掀?04和檢測器108之間提供放大器或者整流器電路?？刂齐娐?09將與移動相關的信號傳輸?shù)揭苿訂卧?10 (其可以依據(jù)從檢測器108 輸出的Sll參數(shù)的強度改變第一諧振電路111的位置或者第一諧振電路111中包含的第一諧振線圈106的位置)，并且控制移動單元110的操作。注意，移動單元110依據(jù)從控制電路109傳輸?shù)男盘杹聿僮?；例如，移動單?10可以是電動機。在受電裝置102中，第二諧振線圈112設置有電容器113。第二諧振線圈112可以是繞線等構成的線圈?？梢酝ㄟ^材料、截面積、布線長度、線圈直徑等控制第二諧振線圈 112的阻抗(諧振頻率、Q值)。優(yōu)選地將第二諧振線圈112的Q值設置為高(例如，100或者更多)，并且第二諧振線圈112可以在匝數(shù)、形狀、尺寸等方面與供電裝置101的第一諧振線圈106相似。電容器113可以是第二諧振線圈112的寄生電容，或者可以與第二諧振線圈112相分離地設置電容器113。受電裝置101的接收線圈114電連接到負載115。注意，接收線圈114可以是由繞線等構成的線圈，并且通常是環(huán)形線圈的一匝。負載115通過非接觸式供電來操作；例如，可以給出電池、電動機等。具體地，可以給出諸如移動電話和電動車輛的使用電池來操作的電子裝置。注意，在受電裝置102中，可以在負載115和接收線圈114之間提供將傳輸?shù)浇邮站€圈114的AC電壓轉換為負載115 中使用的DC電壓的電路(諸如整流器電路和DCDC轉換器)。在供電裝置101的第一諧振線圈106和受電裝置102的第二諧振線圈112之間傳輸和接收用于在通過電磁諧振耦合而無需接觸的情況下提供電力的信號。作為非接觸式供電方法之一的電磁諧振耦合是如下方法可以在1米或者更短距離的情況下由電場或者磁場高效地傳輸電力，并且可以傳輸比電磁感應耦合(其也是非接觸式供電方法之一)更大的電力。接下來，圖2是為本發(fā)明一個實施例的非接觸式供電系統(tǒng)的流程圖。注意，將參考圖1中的框圖來說明圖2中的流程圖。在圖2中的步驟201中，高頻電源103開啟。因此，持續(xù)地輸出具有預定振蕩頻率 (f0)的AC電壓。接下來，在步驟202中，設置第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d) 的初始值(d = 0)。接下來，在步驟203中，獲得從檢測器108輸出的表示傳輸線圈105的反射部分的 Sll參數(shù)。接下來，在步驟204中，移動單元110依據(jù)控制電路109依照在步驟203獲得的Sll參數(shù)而傳輸?shù)男盘枌⒌谝恢C振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)移動 Δ d ( — + Δ d)。
接下來，在步驟205中，再次獲得從檢測器108輸出的表示傳輸線圈105的反射部分的Sll參數(shù)。接下來，在步驟206中，檢測是否以最大值(d — max)移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)，在沒有以最大值(d —max)移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)的情況下，跟隨在步驟206之后的是步驟204，并且移動單元110 移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)以獲得Sll參數(shù)。另一方面，在以最大值(d — max)移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)的情況下， 步驟206進行到步驟207，并且第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)返回到在第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)曾經所在的位置中Sll參數(shù)再次變?yōu)樽钚≈禃r的位置。注意，如圖3中所示地移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(d)。 也就是說，移動單元110將第一諧振線圈106的位置(d)從初始值(d = 0)移動到最大值 (d = max)。注意，按照圖4A中所示的與圖3 (其中省略了電容器)中相似的方式移動包括電容器的第一諧振電路111。進一步，如圖4B中所示，移動方向可以與圖4A中的不同。也就是說，只要所在的位置處Sll參數(shù)為最小值，則可以使用任何移動方向。進一步，在本實施例所示的結構中，移動單元110可以依據(jù)控制電路109依照圖5 中所示的Sll參數(shù)而傳輸?shù)男盘杹硪苿觽鬏斁€圈105的位置。還注意，在此情況下，除移動單元110移動傳輸線圈105之外，此結構與移動第一諧振線圈106或第一諧振電路11的上述結構相似；因此，省略其說明。本實施例中所示的本發(fā)明的實施例可以提供使用電磁諧振耦合方法的供電裝置， 以及設置有該供電裝置的非接觸式供電系統(tǒng)。在供電裝置中，不論供電裝置和受電裝置 (電磁諧振耦合的耦合系數(shù))如何，通過供電裝置中傳輸線圈和諧振線圈的位置上的改變來調整電磁感應耦合的耦合系數(shù)，并且可以最小化從高頻電源輸出的電力的反射部分(Sll 參數(shù))；因此，可以提高電力傳輸效率。注意，可以與其它實施例中描述的結構中的任何一個適當組合來實現(xiàn)本實施例。(實施例2)在本實施例中，將會描述作為本發(fā)明實施例的使用電磁諧振方法進行非接觸式供電的供電裝置和使用電磁諧振方法的非接觸式供電系統(tǒng)。具體地，為了最小化從供電裝置的高頻電源輸出的電力的反射部分，基于表示反射部分的Sll參數(shù)移動供電裝置101的第一諧振線圈106或者第一諧振電路111以及受電裝置102的第二諧振線圈112的位置(d)， 或者第二諧振電路116的位置(d)。注意，最小化表示反射部分的Sll參數(shù)意味著最大化表示傳輸效率的S21參數(shù)。圖6例示了供電裝置101和受電裝置102的框圖。注意，供電裝置101可以通過裝置的諧振線圈的諧振耦合(也被稱為電磁諧振耦合)無接觸地傳輸電力到受電裝置102。供電裝置101包括高頻電源103、耦合器(也被稱為定向耦合器)104、傳輸線圈 105、第一諧振線圈106、電容器107、檢測器108、第一控制電路117、第一移動單元118、第一諧振電路111和第一傳輸/接收電路120。受電裝置102包括第二諧振線圈102、電容器113、接收線圈114、第二諧振電路 116、第二傳輸/接收電路121、第二控制電路122和第二移動單元123。
供電裝置101中高頻電源103、耦合器104、傳輸線圈105、第一諧振線圈106、電容器107和檢測器108的結構與實施例1中的那些相似；因此，省略其說明。第一控制電路117將與移動相關的信號傳輸?shù)降谝灰苿訂卧?18(其可以依據(jù)從檢測器108輸出的Sll參數(shù)的強度改變第一諧振電路111的位置或者第一諧振電路111中包含的第一諧振線圈106的位置)，并且控制第一移動單元118的操作。進一步，第一控制電路117通過第一傳輸/接收電路120將以Sll參數(shù)(其從檢測器108輸出)的強度為依據(jù)的信號傳輸?shù)降诙鬏?接收電路121，并且接著傳輸?shù)降诙刂齐娐?22。在此，接收到以Sll參數(shù)的強度為依據(jù)的信號的第二控制電路122將與移動相關的信號傳輸?shù)降诙苿訂卧?23(其依據(jù)Sll參數(shù)的強度移動第二諧振電路116的位置或者第二諧振電路116 中包含的第二諧振線圈112的位置)并且控制第二移動單元123的操作。接下來，圖7是為本發(fā)明一個實施例的非接觸式供電系統(tǒng)的流程圖。注意，將參考圖6中的框圖來說明圖7中的流程圖。在圖7中的步驟701中，高頻電源103開啟。因此，持續(xù)地輸出具有預定振蕩頻率 (f0)的AC電壓。接下來，在步驟702中，設置第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl) 的初始值(dl = 0)并且設置第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(業(yè))的初始值(d2 = 0)。接下來，在步驟703中，獲得從檢測器108輸出的表示傳輸線圈105的反射部分的 Sll參數(shù)。在步驟703中，在圖6所示的框圖中，第一控制電路117接收以Sll參數(shù)(其從檢測器108輸出)的強度為依據(jù)的信號。接下來，在步驟704中，第一移動單元118依據(jù)由第一控制電路117依照在步驟 703中獲得的Sll參數(shù)而傳輸?shù)男盘枌⒌谝恢C振線圈106或者第一諧振電路111的位置 (dl)移動 —+Ad)。接下來，在步驟705中，再次獲得從檢測器108輸出的表示傳輸線圈105的反射部分的Sll參數(shù)。在步驟705中，在圖6所示的框圖中，第一控制電路117從檢測器108接收以Sll參數(shù)(其依據(jù)第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl)的移動而變化) 的強度為依據(jù)的信號。接下來，在步驟706中，檢測是否以最大值(dl — max)移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl)，在沒有以最大值(dl — max)移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl)的情況下，跟隨在步驟706之后的是步驟704，并且第一移動單元118移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl)以獲得Sll參數(shù)。另一方面，在以最大值(dl — max)移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl) 的情況下，步驟706進行到步驟707。在步驟706中，在圖6所示的框圖中，第一控制電路 117將移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl)的信號傳輸?shù)降谝灰苿訂卧?18，并且從檢測器108接收以Sll參數(shù)(其依據(jù)第一諧振線圈106或者第一諧振電路 111的位置(dl)的移動而變化)的強度為依據(jù)的信號。接下來，在步驟707中，移動單元110再次移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl)到初始值(dl = 0)，并且第二移動單元123依據(jù)從第一控制電路117傳輸?shù)降诙刂齐娐?22的信號將第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(業(yè))移動Ad( — + Ad)。在步驟707中，在圖6的框圖中，將來自第一控制電路117的信號從第一傳輸/接收電路120傳輸?shù)降诙鬏?接收電路121并且接著傳輸?shù)降诙刂齐娐?22。第二移動單元123依據(jù)從第二控制電路122傳輸?shù)男盘枌⒌诙C振線圈112或者第二諧振電路116的位置(d2)移動—+Ad)。接下來，在步驟708中，再次獲得從檢測器108輸出的表示傳輸線圈105的反射部分的Sll參數(shù)。在步驟708中，在圖6所示的框圖中，第二控制電路122從檢測器108接收以Sll參數(shù)(其依據(jù)第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(業(yè))的移動而變化) 的強度為依據(jù)的信號。接下來，步驟709中，檢測是否以最大值(d2 — max)移動第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(d2)，在沒有以最大值(d2 —max)移動第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(業(yè))的情況下，跟隨在步驟709之后的是步驟706，并且第二移動單元123移動第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(業(yè))以獲得Sll參數(shù)。另一方面，在以最大值(d2 — max)移動第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(d2) 的情況下，步驟709進行到步驟710。在步驟710中，第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl)和第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(d2)返回到Sll參數(shù)為最小值時的位置(在分別由第一移動單元118和第二移動單元123所移動的位置(dl)和位置(業(yè))的組合的位置中)。 因此，完成信號的傳輸/接收。注意，如圖8中所示地移動第一諧振線圈106或者第一諧振電路111的位置(dl) 和第二諧振線圈112或者第二諧振電路116的位置(業(yè))。也就是說，第一移動單元118將第一諧振線圈106的位置(dl)從初始值(dl = 0)移動到最大值(dl = max)。進一步，第二移動單元123將第二諧振線圈112的位置(業(yè))從初始值(d2 = 0)移動到最大值(d2 = max)。注意，按照與其中省略了電容器的圖8相似的方式相似地移動包括電容器的諧振電路(例如，第一諧振電路111和第二諧振電路116)。進一步，在本實施例所示的結構中，第一移動單元118可以依據(jù)從第一控制電路 117傳輸?shù)男盘杹硪苿觽鬏斁€圈105的位置，并且第二移動單元123可以依據(jù)第二控制電路122依照圖9A中所示的Sll參數(shù)而傳輸?shù)男盘杹硪苿拥诙C振線圈112或者第二諧振電路116的位置。而且，第一移動單元118可以依據(jù)從第一控制電路117傳輸?shù)男盘杹硪苿拥谝恢C振線圈106或者第一諧振電路111的位置，并且第二移動單元123可以依據(jù)第二控制電路122依照圖9B中所示的Sll參數(shù)而傳輸?shù)男盘杹硪苿咏邮站€圈114的位置。進一步，在本實施例所示的結構中，第一控制電路117可以將以Sll參數(shù)為依據(jù)的信號從第一傳輸/接收電路120傳輸?shù)降诙鬏?接收電路121并且接著傳輸?shù)降诙刂齐娐?22 ；接下來，第二移動單元123可以依據(jù)從第二控制電路122傳輸?shù)男盘杹硪苿拥诙C振線圈112或者第二諧振電路116的位置，如圖IOA中所示。而且，第一控制電路117可以將以Sll參數(shù)為依據(jù)的信號從第一傳輸/接收電路120傳輸?shù)降诙鬏?接收電路121 并且接著傳輸?shù)降诙刂齐娐?22 ；接下來，第二移動單元123可以依據(jù)從第二控制電路 122傳輸?shù)男盘杹硪苿咏邮站€圈114的位置，如圖IOB中所示。本實施例中所示的本發(fā)明的實施例可以提供使用電磁諧振耦合方法的供電裝置， 以及設置有該供電裝置的非接觸式供電系統(tǒng)。在供電裝置中，不論供電裝置和受電裝置(電磁諧振耦合的耦合系數(shù))如何，通過供電裝置中傳輸線圈和諧振線圈的位置上的改變來調整電磁感應耦合的耦合系數(shù)，并且可以最小化從高頻電源輸出的電力的反射部分(Sll 參數(shù))；因此，可以提高電力傳輸效率。注意，可以與其它實施例中描述的結構中的任何一個適當組合來實現(xiàn)本實施例。(實施例3)在本實施例中，將描述上述實施例中所說明的非接觸式供電系統(tǒng)的應用。注意，本發(fā)明的非接觸式供電系統(tǒng)的應用示例是便攜式電話、數(shù)碼攝像機、計算機、便攜式信息終端 (諸如移動計算機、便攜式電話、便攜式游戲機或者電子書)以及包括記錄介質(具體地，數(shù)字通用盤或者“DVD”)的圖像再現(xiàn)裝置，它們是便攜式電子裝置；諸如電飯鍋、電視或者冰箱的家用電器；以及通過使用電力來驅動的電力推進移動單元，諸如電動汽車等。下面將參考附圖描述它們的示例。圖IlA例示了給出移動電話和便攜式信息終端作為非接觸式供電系統(tǒng)的應用的示例，其包括供電裝置1101、包括受電裝置1102的移動電話1103和包括受電裝置1104的移動電話1105。可以在供電裝置1101和受電裝置1102之間以及供電裝置1101和受電裝置1104之間應用上述實施例中說明的非接觸式供電系統(tǒng)。依此，可以提供電力傳輸效率提高的移動電話和便攜式信息終端。圖IlB例示了給出電動汽車(其為電動車輛)作為非接觸式供電系統(tǒng)的應用的示例。非接觸式供電系統(tǒng)包括供電裝置1201和包括受電裝置1202的電動汽車1203。可以在供電裝置1201和受電裝置1202之間應用上述實施例中說明的非接觸式供電系統(tǒng)。依此， 可以提供電力傳輸效率提高的電動汽車?？梢韵蛴呻娏︱寗拥娜魏萎a品提供上述實施例中說明的非接觸式供電系統(tǒng)。注意，可以與其它實施例中描述的結構中的任何一個適當組合來實現(xiàn)本實施例。[示例 1]在本示例中，按照如下方式評估包括供電裝置101和受電裝置102的非接觸式供電系統(tǒng)的傳輸效率如圖12中所示，提供供電裝置101和受電裝置102，改變供電裝置101 和受電裝置102中包含的線圈(傳輸線圈105、第一諧振線圈106、第二諧振線圈112和接收線圈114)的位置，并且測量S21參數(shù)。注意，S21參數(shù)是傳輸效率的參數(shù)并且表示載波功率與入射波功率之比((載波功率)/ (入射波功率))。將直徑(Φ)為150mm的線圈的1匝用作傳輸線圈105和接收線圈114，并且將直徑 (Φ)為150mm的線圈的5匝用作第一諧振線圈106和第二諧振線圈112。將從高頻電源103 輸出的諧振頻率設置為13. 56MHz (添加150pF或者更小的空氣可變電容器(air variable condenser))。注意，使用網(wǎng)絡分析器(E4071B)(由 Agilent Technology Inc.制造)測量 S21參數(shù)。注意，在本示例中，如圖12中所示，第一諧振線圈106和傳輸線圈105之間的距離以及第二諧振線圈112和接收線圈114之間的距離均為A(cm)，而第一諧振線圈106和第二諧振線圈112之間的距離為B(cm)。圖13顯示了在B為固定距離(B = 10cm、17cm、25cm) 的情況下A改變時所測量的傳輸效率的結果。從圖13所示的結果中發(fā)現(xiàn)，隨著第一諧振線圈106和第二諧振線圈112之間的距離(B)變長，通過延長第一諧振線圈106和傳輸線圈105之間以及第二諧振線圈112和接收線圈114之間的距離(A)可以獲得高傳輸效率。 本申請基于2010年12月M日向日本專利局提交的、序列號為2010-287380的日本專利申請，其全部內容在此通過引用而被并入。
權利要求
1.一種供電裝置，包含 高頻電源；電連接到所述高頻電源的傳輸線圈； 包含諧振線圈的諧振電路； 檢測器；電連接到所述檢測器的控制電路；以及電連接到所述控制電路的移動單元， 其中所述高頻電源被配置成通過所述傳輸線圈輸出電力， 其中所述諧振線圈被配置成與所述傳輸線圈進行電磁感應耦合， 其中所述檢測器被配置成檢測在所述傳輸線圈處反射的所述電力的反射部分， 其中所述控制電路被配置成依據(jù)所述電力的所述反射部分輸出信號，并且其中所述移動單元被配置成依據(jù)所述信號控制所述傳輸線圈和所述諧振電路之間的距離。
2.如權利要求1所述的供電裝置， 其中所述移動單元包含電動機。
3.如權利要求1所述的供電裝置，其中所述移動單元被配置成依據(jù)所述信號控制所述傳輸線圈的位置。
4.如權利要求3所述的供電裝置，其中所述檢測器被配置成檢測所述傳輸線圈的Sll參數(shù)，并且其中所述控制電路被配置成依據(jù)所述Sll參數(shù)輸出所述信號。
5.如權利要求1所述的供電裝置，其中所述移動單元被配置成依據(jù)所述信號控制所述諧振電路的位置。
6.如權利要求5所述的供電裝置，其中所述檢測器被配置成檢測所述傳輸線圈的Sll參數(shù)，并且其中所述控制電路被配置成依據(jù)所述Sll參數(shù)輸出所述信號。
7.一種包含如權利要求1所述的供電裝置的非接觸式供電系統(tǒng)。
8.一種非接觸式供電系統(tǒng)，包含 供電裝置；以及受電裝置，其中所述供電裝置包含 高頻電源；電連接到所述高頻電源的傳輸線圈； 包含第一諧振線圈的第一諧振電路； 檢測器；電連接到所述檢測器的第一控制電路；以及電連接到所述第一控制電路的第一傳輸/接收電路， 其中所述受電裝置包含 負載；電連接到所述負載的接收線圈；包含第二諧振線圈的第二諧振電路； 第二傳輸/接收電路；電連接到所述第二傳輸/接收電路的第二控制電路；以及電連接到所述第二控制電路的第二移動單元， 其中所述供電裝置被配置成與所述受電裝置進行電磁諧振耦合， 其中所述高頻電源被配置成通過所述傳輸線圈輸出電力， 其中所述第一諧振線圈被配置成與所述傳輸線圈進行電磁感應耦合， 其中所述檢測器被配置成檢測在所述傳輸線圈處反射的所述電力的反射部分， 其中所述第一控制電路被配置成將以所述電力的所述反射部分為依據(jù)的信號輸出到所述第一傳輸/接收電路，其中所述第一傳輸/接收電路被配置成傳輸所述信號， 其中所述第二諧振線圈被配置成與所述接收線圈進行電磁感應耦合， 其中所述第二傳輸/接收電路被配置成接收所述信號并且輸出所述信號到所述第二控制電路，其中所述第二控制電路被配置成輸出所述信號到第二移動單元， 其中所述第二移動單元被配置成依據(jù)所述信號控制所述接收線圈和所述第二諧振電路之間的距離，并且其中所述第二移動單元被配置成依據(jù)所述信號控制所述第二諧振電路的位置。
9.如權利要求8所述的非接觸式供電系統(tǒng)， 其中所述第二移動單元包含電動機。
10.如權利要求8所述的非接觸式供電系統(tǒng)，其中所述供電裝置包含電連接到所述第一控制電路的第一移動單元， 其中所述第一移動單元被配置成從所述第一控制電路接收所述信號并且依據(jù)所述信號控制所述第一諧振電路的位置。
11.如權利要求10所述的非接觸式供電系統(tǒng)， 其中所述第一移動單元包含電動機。
12.如權利要求8所述的非接觸式供電系統(tǒng)，其中所述供電裝置包含電連接到所述第一控制電路的第一移動單元， 其中所述第一移動單元被配置成從所述第一控制電路接收所述信號并且依據(jù)所述信號控制所述傳輸線圈的位置。
13.如權利要求12所述的非接觸式供電系統(tǒng)， 其中所述第一移動單元包含電動機。
14.一種非接觸式供電系統(tǒng)，包含 供電裝置；以及受電裝置，其中所述供電裝置包含 高頻電源；電連接到所述高頻電源的傳輸線圈； 包含第一諧振線圈的第一諧振電路；檢測器；電連接到所述檢測器的第一控制電路；以及電連接到所述第一控制電路的第一傳輸/接收電路， 其中所述受電裝置包含 負載；電連接到所述負載的接收線圈； 包含第二諧振線圈的第二諧振電路； 第二傳輸/接收電路；電連接到所述第二傳輸/接收電路的第二控制電路；以及電連接到所述第二控制電路的第二移動單元， 其中所述供電裝置被配置成與所述受電裝置進行電磁諧振耦合， 其中所述高頻電源被配置成通過所述傳輸線圈輸出電力， 其中所述第一諧振線圈被配置成與所述傳輸線圈進行電磁感應耦合， 其中所述檢測器被配置成檢測在所述傳輸線圈處反射的所述電力的反射部分， 其中所述第一控制電路被配置成將以所述電力的所述反射部分為依據(jù)的信號輸出到所述第一傳輸/接收電路，其中所述第一傳輸/接收電路被配置成傳輸所述信號， 其中所述第二諧振線圈被配置成與所述接收線圈進行電磁感應耦合， 其中所述第二傳輸/接收電路被配置成接收所述信號并且輸出所述信號到所述第二控制電路，其中所述第二控制電路被配置成輸出所述信號到第二移動單元， 其中所述第二移動單元被配置成依據(jù)所述信號控制所述接收線圈和所述第二諧振電路之間的距離，并且其中所述第二移動單元被配置成依據(jù)所述信號控制所述接收線圈的位置。
15.如權利要求14所述的非接觸式供電系統(tǒng)， 其中所述第二移動單元包含電動機。
16.如權利要求14所述的非接觸式供電系統(tǒng)，其中所述供電裝置包含電連接到所述第一控制電路的第一移動單元， 其中所述第一移動單元被配置成從所述第一控制電路接收所述信號并且依據(jù)所述信號控制所述第一諧振電路的位置。
17.如權利要求16所述的非接觸式供電系統(tǒng)， 其中所述第一移動單元包含電動機。
18.如權利要求14所述的非接觸式供電系統(tǒng)，其中所述供電裝置包含電連接到所述第一控制電路的第一移動單元， 其中所述第一移動單元被配置成從所述第一控制電路接收所述信號并且依據(jù)所述信號控制所述傳輸線圈的位置。
19.如權利要求18所述的非接觸式供電系統(tǒng)， 其中所述第一移動單元包含電動機。
全文摘要
本發(fā)明涉及供電裝置和設置有供電裝置的非接觸式供電系統(tǒng)?？梢蕴峁┮环N使用電磁諧振耦合方法的供電裝置和一種非接觸式供電系統(tǒng)。對供電裝置中和/或受電裝置內部的電磁感應耦合的耦合系數(shù)進行優(yōu)化，以提高諧振頻率的電力傳輸效率而不論供電裝置和受電裝置的位置如何。提供了一種供電裝置或者一種非接觸式供電系統(tǒng)，其中監(jiān)控S11參數(shù)，S11參數(shù)是從供電裝置的高頻電源輸出的電力的反射部分，并且改變供電裝置中傳輸線圈和第一諧振線圈的位置以及受電裝置中接收線圈和第二諧振線圈的位置中的一個或者兩者，以調整電磁感應耦合的耦合系數(shù)。
文檔編號H02J17/00GK102570627SQ201110436920
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權日2010年12月24日
發(fā)明者鐮田康一郎 申請人:株式會社半導體能源研究所