本發(fā)明涉及受電器、以及電力傳送系統(tǒng)。
背景技術(shù):
以往,存在具備從供電源的共振元件通過(guò)共振以非接觸的方式來(lái)接受交流電力的供給的共振元件、利用電磁感應(yīng)從上述共振元件接受交流電力的供給的激發(fā)元件、根據(jù)來(lái)自上述激發(fā)元件的交流電力來(lái)生成并輸出直流電力的整流電路、切換對(duì)上述整流電路進(jìn)行的交流電力的供給/非供給的切換電路的非接觸受電裝置(例如,參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-019291號(hào)公報(bào)
然而,以往的非接觸受電裝置(受電器)未考慮向受電器傳送的電力在共振元件感應(yīng)電力時(shí)的受電效率。若能夠調(diào)整受電效率的話,則能夠在送電器和受電器之間高效地傳送電力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)κ茈娦蔬M(jìn)行調(diào)整的受電器、以及電力傳送系統(tǒng)。
本發(fā)明的實(shí)施方式的受電器,具有:次級(jí)側(cè)共振線圈,該次級(jí)側(cè)共振線圈具有共振線圈部,并通過(guò)在與初級(jí)側(cè)共振線圈之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)共振從上述初級(jí)側(cè)共振線圈接受電力;電容器,其被串聯(lián)插入上述次級(jí)側(cè)共振線圈的上述共振線圈部;被并聯(lián)連接于上述電容器的第1開(kāi)關(guān)以及第2開(kāi)關(guān)的串聯(lián)電路;第1整流元件,其被并聯(lián)連接于上述第1開(kāi)關(guān),具有第1整流方向;第2整流元件,其被并聯(lián)連接于上述第2開(kāi)關(guān),具有與上述第1整流方向相反的第2整流方向;檢測(cè)部,其對(duì)被供給至上述次級(jí)側(cè)共振線圈的電源的電壓波形或者電流波形進(jìn)行檢測(cè);以及控制部,其通過(guò)對(duì)上述檢測(cè)部檢測(cè)出的電壓波形或者電流波形、與第1信號(hào)以及第2信號(hào)的相位差進(jìn)行調(diào)整,從而調(diào)整上述次級(jí)側(cè)共振線圈接受的電力量,上述第1信號(hào)是對(duì)上述第1開(kāi)關(guān)的閉合/斷開(kāi)進(jìn)行切換的信號(hào),上述第2信號(hào)是對(duì)上述第2開(kāi)關(guān)的閉合/斷開(kāi)進(jìn)行切換的信號(hào)。
本發(fā)明能夠提供一種能夠?qū)κ茈娦蔬M(jìn)行調(diào)整的受電器、以及電力傳送系統(tǒng)。
附圖說(shuō)明
圖1是表示電力傳送系統(tǒng)50的圖。
圖2是表示從送電器10向電子設(shè)備40a、40b利用磁場(chǎng)共振傳送電力的狀態(tài)的圖。
圖3是表示從送電器10向電子設(shè)備40b1、40b2利用磁場(chǎng)共振傳送電力的狀態(tài)的圖。
圖4是表示實(shí)施方式1的受電器100和送電裝置80的圖。
圖5是表示控制部150的內(nèi)部構(gòu)成的圖。
圖6是表示電容器115以及調(diào)整部130中的電流路徑的圖。
圖7是表示次級(jí)側(cè)共振線圈110產(chǎn)生的交流電壓和驅(qū)動(dòng)信號(hào)所包含的2個(gè)時(shí)鐘的圖。
圖8是表示對(duì)受電效率相對(duì)于相位差的特性進(jìn)行表示的模擬結(jié)果的圖。
圖9是表示使用了實(shí)施方式1的電力傳送系統(tǒng)500的送電裝置80和電子設(shè)備200a以及200b的圖。
圖10是表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差和受電器100a以及100b的受電電力量的關(guān)系的圖。
圖11是表示送電器10和受電器100a以及100b為了設(shè)定相位差而執(zhí)行的處理的任務(wù)圖。
圖12是表示送電裝置80和電子設(shè)備200a以及200b的等效電路的圖。
圖13是表示相位差相對(duì)于相互電感mta與相互電感mtb的關(guān)系建立關(guān)聯(lián)的表數(shù)據(jù)的圖。
圖14是表示將相互電感mta、mtb和受電效率建立關(guān)聯(lián)的表數(shù)據(jù)。
圖15是表示實(shí)施方式1的送電器10對(duì)受電器100a或者100b的相位差進(jìn)行設(shè)定的方法的流程圖。
圖16是表示實(shí)施方式1的變形例的調(diào)整部130v的圖。
圖17是表示電容器115以及調(diào)整部130v中的電流路徑的圖。
圖18是表示實(shí)施方式2的受電器101和送電裝置80的圖。
圖19是表示實(shí)施方式2的受電器101a、101b和送電器10為了設(shè)定相位差而執(zhí)行的處理的任務(wù)圖。
圖20是表示實(shí)施方式2的受電器101a、101b和送電器10為了設(shè)定相位差而執(zhí)行的處理的任務(wù)圖。
圖21是表示實(shí)施方式2的受電器101a、101b和送電器10為了設(shè)定相位差而執(zhí)行的處理的任務(wù)圖。
圖22是表示實(shí)施方式3中的送電器10和n個(gè)受電器101-1、101-2…101-n的圖。
圖23是表示實(shí)施方式3進(jìn)行的相位差和送電輸出p的決定處理的流程圖。
圖24是表示實(shí)施方式3所使用的表形式的數(shù)據(jù)的圖。
具體實(shí)施方式
以下,對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的受電器、以及電力傳送系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
<實(shí)施方式1>
在對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的受電器、以及電力傳送系統(tǒng)的實(shí)施方式1進(jìn)行說(shuō)明之前,使用圖1至圖3對(duì)實(shí)施方式1的受電器、以及電力傳送系統(tǒng)的前提技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是表示電力傳送系統(tǒng)50的圖。
如圖1所示,電力傳送系統(tǒng)50包含交流電源1,初級(jí)側(cè)(送電側(cè))的送電器10,以及次級(jí)側(cè)(受電側(cè))的受電器20。電力傳送系統(tǒng)50也可以包含多個(gè)送電器10以及受電器20。
送電器10具有初級(jí)側(cè)線圈11和初級(jí)側(cè)共振線圈12。受電器20具有次級(jí)側(cè)共振線圈21和次級(jí)側(cè)線圈22。次級(jí)側(cè)線圈22與負(fù)載裝置30連接。
如圖1所示,送電器10以及受電器20通過(guò)初級(jí)側(cè)共振線圈(lc共振器)12與受電共振線圈(lc共振器)21之間的磁場(chǎng)共振(磁共振),從送電器10向受電器20進(jìn)行能量(電力)的傳送。這里,從初級(jí)側(cè)共振線圈12向次級(jí)側(cè)共振線圈21的電力傳送,不僅是磁場(chǎng)共振還可以是電場(chǎng)共振(電共振)等,在以下的說(shuō)明中,主要以磁場(chǎng)共振為例進(jìn)行說(shuō)明。
另外,在實(shí)施方式1中,作為一個(gè)例子,對(duì)交流電源1輸出的交流電壓的頻率是6.78mhz,初級(jí)側(cè)共振線圈12和次級(jí)側(cè)共振線圈21的共振頻率是6.78mhz的情況進(jìn)行說(shuō)明。
此外,從初級(jí)側(cè)線圈11向初級(jí)側(cè)共振線圈12的電力傳送利用電磁感應(yīng)來(lái)進(jìn)行,另外,從次級(jí)側(cè)共振線圈21向次級(jí)側(cè)線圈22的電力傳送也利用電磁感應(yīng)來(lái)進(jìn)行。
另外,在圖1中雖表示電力傳送系統(tǒng)50包含次級(jí)側(cè)線圈22的形態(tài),但電力傳送系統(tǒng)50也可不包含次級(jí)側(cè)線圈22,該情況下只要次級(jí)側(cè)共振線圈21直接與負(fù)載裝置30連接即可。
圖2是表示從送電器10利用磁場(chǎng)共振向電子設(shè)備40a、40b傳送電力的狀態(tài)的圖。
電子設(shè)備40a以及40b分別是平板電腦以及智能手機(jī),分別內(nèi)置有受電器20a,20b。受電器20a以及20b具有從圖1所示的受電器20(參照?qǐng)D1)除去了次級(jí)側(cè)線圈22的構(gòu)成。即,受電器20a以及20b具有次級(jí)側(cè)共振線圈21。此外,在圖2中對(duì)送電器10進(jìn)行了簡(jiǎn)單化地表示,送電器10與交流電源1(參照?qǐng)D1)連接。
在圖2中,電子設(shè)備40a、40b被設(shè)置于距送電器10相互相等的距離,各自內(nèi)置的受電器20a以及20b利用磁場(chǎng)共振從送電器10以非接觸的狀態(tài)同時(shí)接受電力。
這里作為一個(gè)例子,在圖2所示的狀態(tài)下,被內(nèi)置于電子設(shè)備40a的受電器20a的受電效率是40%,被內(nèi)置于電子設(shè)備40b的受電器20b的受電效率是40%。
受電器20a以及20b的受電效率,以受電器20a以及20b的次級(jí)側(cè)線圈22接受的電力相對(duì)于從被連接于交流電源1的初級(jí)側(cè)線圈11傳送來(lái)的電力的比率來(lái)表示。此外,在送電器10不包含初級(jí)側(cè)線圈11而交流電源1直接與初級(jí)側(cè)共振線圈12連接的情況下,代替從初級(jí)側(cè)線圈11傳送的電力,可以使用從初級(jí)側(cè)共振線圈12傳送的電力來(lái)求得受電電力。另外,在受電器20a以及20b不包含次級(jí)側(cè)線圈22的情況下,可以代替次級(jí)側(cè)線圈22接受的電力而使用次級(jí)側(cè)共振線圈21接受的電力來(lái)求得受電電力。
受電器20a以及20b的受電效率由送電器10和受電器20a以及20b的線圈式樣、各自之間的距離/姿勢(shì)決定。在圖2中,受電器20a以及20b的構(gòu)成是相同的,被配置于距離送電器10相互相等的距離/姿勢(shì)的位置,因此受電器20a以及20b的受電效率相互相等,作為一個(gè)例子,是40%。
另外,電子設(shè)備40a的額定輸出是10w,電子設(shè)備40b的額定輸出是5w。
這樣的情況下,從送電器10的初級(jí)側(cè)共振線圈12(參照?qǐng)D1)傳送的電力成為18.75w。18.75w利用(10w+5w)/(40%+40%)來(lái)求出。
然而,若從送電器10向電子設(shè)備40a以及40b傳送18.75w的電力,則受電器20a以及20b合計(jì)接受15w的電力,由于受電器20a以及20b均衡地接受電力,所以分別接受7.5w的電力。
其結(jié)果,電子設(shè)備40a的電力不足2.5w,而電子設(shè)備40b的電力超過(guò)2.5w。
即,即使從送電器10向電子設(shè)備40a以及40b傳送18.75w的電力,電子設(shè)備40a以及40b也無(wú)法均衡地受電。換言之,電子設(shè)備40a以及40b同時(shí)受電時(shí)的電力的供給平衡并不好。
圖3是表示從送電器10向電子設(shè)備40b1、40b2利用磁場(chǎng)共振來(lái)傳送電力的狀態(tài)的圖。
電子設(shè)備40b1、40b2是相同類型的智能手機(jī),各自內(nèi)置有受電器20b1、20b2。受電器20b1以及20b2,與圖2所示的受電器20b相同。即,受電器20b1以及20b2具有次級(jí)側(cè)共振線圈21。此外,在圖3中對(duì)送電器10進(jìn)行了簡(jiǎn)化表示,送電器10與交流電源1(參照?qǐng)D1)連接。
在圖3,電子設(shè)備40b1以及40b2雖相對(duì)于送電器10的角度(姿勢(shì))相同,但電子設(shè)備40b1被配置于與電子設(shè)備40b2相比遠(yuǎn)離送電器10的位置。電子設(shè)備40b1、40b2各自內(nèi)置的受電器20b1以及20b2,利用磁場(chǎng)共振從送電器10以非接觸的狀態(tài)同時(shí)接受電力。
這里作為一個(gè)例子,在圖3所示的狀態(tài)中,被內(nèi)置于電子設(shè)備40b1的受電器20b1的受電效率是35%,被內(nèi)置于電子設(shè)備40b2的受電器20b2的受電效率是45%。
這里,電子設(shè)備40b1以及40b2相對(duì)于送電器10的角度(姿勢(shì))相同,因此受電器20b1以及20b2的受電效率,由受電器20b1以及20b2各自與送電器10之間的距離決定。因此,在圖3中,受電器20b1的受電效率比受電器20b2的受電效率低。此外,電子設(shè)備40b1以及40b2的額定輸出都是5w。
在這樣的情況下,從送電器10的初級(jí)側(cè)共振線圈12(參照?qǐng)D1)傳送的電力是12.5w。12.5w通過(guò)(5w+5w)/(35%+45%)而求出。
然而,若從送電器10向電子設(shè)備40b1以及40b2傳送12.5w的電力,則受電器20b1以及20b2合計(jì)接受10w的電力。另外,在圖3中,受電器20b1的受電效率是35%,受電器20b2的受電效率是45%,因此受電器20b1接受約4.4w的電力,受電器20b2接受約5.6w的電力。
其結(jié)果,電子設(shè)備40b1的電力不到0.6w,電子設(shè)備40b2的電力超過(guò)0.6w。
即,即使從送電器10向電子設(shè)備40b1以及40b2傳送12.5w的電力,電子設(shè)備40b1以及40b2也無(wú)法均衡受電。換言之,電子設(shè)備40b1以及40b2同時(shí)受電際時(shí)的電力的供給平衡并不好(有改善的余地)。
此外,這里對(duì)電子設(shè)備40b1以及40b2相對(duì)于送電器10的角度(姿勢(shì))相同,電子設(shè)備40b1以及40b2距送電器10的距離不同時(shí)的電力的供給平衡進(jìn)行了說(shuō)明。
然而,受電效率由送電器10與受電器20b1以及20b2之間的距離和角度(姿勢(shì))決定,因此若在圖3所示的位置關(guān)系中電子設(shè)備40b1以及40b2的角度(姿勢(shì))不同的話,則受電器20b1以及20b2的受電效率,會(huì)成為與上述的35%以及45%不同的值。
另外,電子設(shè)備40b1以及40b2距送電器10的距離即使相同,若電子設(shè)備40b1以及40b2相對(duì)于送電器10的角度(姿勢(shì))不同的話,受電器20b1以及20b2的受電效率也成為相互不同的值。
以上,如圖2所示,在向額定輸出相互不同的電子設(shè)備40a、40b利用磁場(chǎng)共振從送電器10同時(shí)傳送電力時(shí),電子設(shè)備40a以及40b均衡受電是困難的。
另外,如圖3所示,即使電子設(shè)備40b1以及40b2的額定輸出相互相同,若電子設(shè)備40b1以及40b2相對(duì)于送電器10的角度(姿勢(shì))不同的話,則受電器20b1以及20b2的受電效率相互不同,因此電子設(shè)備40b1以及40b2均衡受電是困難的。
另外,在圖2以及圖3中,對(duì)電子設(shè)備40a以及40b,電子設(shè)備40b1以及40b2各自同時(shí)受電的情況進(jìn)行了說(shuō)明,但也考慮電子設(shè)備40a和40b,或者電子設(shè)備40b1和40b2那樣的多個(gè)電子設(shè)備分別分時(shí)受電的情況。
然而,在多個(gè)電子設(shè)備分別分時(shí)受電情況下,各自的電子設(shè)備受電的期間,其他的電子設(shè)備無(wú)法受電,因此產(chǎn)生為了結(jié)束全部電子設(shè)備的受電而花費(fèi)時(shí)間這樣的問(wèn)題。
接下來(lái),使用圖4至圖9對(duì)實(shí)施方式1的受電器、以及電力傳送系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是表示實(shí)施方式1的受電器100和送電裝置80的圖。送電裝置80包含交流電源1和送電器10。交流電源1和送電器10與圖1所示的相同,在圖4中表示更具體的構(gòu)成。
送電裝置80包含交流電源1和送電器10。
送電器10具有初級(jí)側(cè)線圈11、初級(jí)側(cè)共振線圈12、匹配電路13、電容器14、控制部15以及天線16。
受電器100包含:次級(jí)側(cè)共振線圈110、電容器115、電壓計(jì)116、整流電路120、調(diào)整部130、平滑電容器140、控制部150、電壓計(jì)155、輸出端子160x、160y、以及天線170。輸出端子160x、160y與dc-dc轉(zhuǎn)換器210連接,dc-dc轉(zhuǎn)換器210的輸出側(cè)與電池220連接。
首先,對(duì)送電器10進(jìn)行說(shuō)明。如圖4所示,初級(jí)側(cè)線圈11是環(huán)狀的線圈,兩端間經(jīng)由匹配電路13與交流電源1連接。初級(jí)側(cè)線圈11與初級(jí)側(cè)共振線圈12以非接觸的方式接近地配置,與初級(jí)側(cè)共振線圈12電磁場(chǎng)耦合。初級(jí)側(cè)線圈11被配設(shè)為自己的中心軸與初級(jí)側(cè)共振線圈12的中心軸一致。使中心軸一致是為了提高初級(jí)側(cè)線圈11和初級(jí)側(cè)共振線圈12的耦合強(qiáng)度,并且抑制磁束的泄漏,抑制在初級(jí)側(cè)線圈11以及初級(jí)側(cè)共振線圈12的周圍產(chǎn)生不必要的電磁場(chǎng)。
初級(jí)側(cè)線圈11利用從交流電源1經(jīng)由匹配電路13而被供給的交流電力來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng),通過(guò)電磁感應(yīng)(相互感應(yīng))將電力傳送給初級(jí)側(cè)共振線圈12。
如圖4所示,初級(jí)側(cè)共振線圈12與初級(jí)側(cè)線圈11以非接觸的方式接近地配置并與初級(jí)側(cè)線圈11電磁耦合。另外,初級(jí)側(cè)共振線圈12被設(shè)計(jì)為具有規(guī)定的共振頻率,具有高的q值。初級(jí)側(cè)共振線圈12的共振頻率被設(shè)定為與次級(jí)側(cè)共振線圈110的共振頻率相等。在初級(jí)側(cè)共振線圈12的兩端之間串聯(lián)連接用于調(diào)整共振頻率的電容器14。
初級(jí)側(cè)共振線圈12的共振頻率被設(shè)定為與交流電源1輸出的交流電力的頻率相同的頻率。初級(jí)側(cè)共振線圈12的共振頻率由初級(jí)側(cè)共振線圈12的電感以及電容器14的靜電電容決定。因此,初級(jí)側(cè)共振線圈12的電感及電容器14的靜電電容,以初級(jí)側(cè)共振線圈12的共振頻率成為與從交流電源1輸出的交流電力的頻率相同的頻率方式被設(shè)定。
匹配電路13為了獲得初級(jí)側(cè)線圈11與交流電源1的阻抗匹配而被插入,包括電感l(wèi)電容器c。
交流電源1是輸出磁場(chǎng)共振所需的頻率的交流電力的電源,內(nèi)置放大輸出電力的放大器。交流電源1,例如輸出數(shù)百khz至數(shù)十mhz左右的高頻的交流電力。
電容器14是被以串聯(lián)的方式插入到初級(jí)側(cè)共振線圈12的兩端之間的可變?nèi)萘啃偷碾娙萜?。電容?4為了調(diào)整初級(jí)側(cè)共振線圈12的共振頻率而被設(shè)置,靜電電容由控制部15來(lái)設(shè)定。
控制部15進(jìn)行交流電源1的輸出電壓以及輸出頻率的控制、電容器14的靜電電容的控制等。另外,控制部15通過(guò)天線16與受電器100進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
以上那樣的送電裝置80利用磁感應(yīng)將從交流電源1供給至初級(jí)側(cè)線圈11的交流電力向初級(jí)側(cè)共振線圈12傳送,利用磁場(chǎng)共振將電力從初級(jí)側(cè)共振線圈12向受電器100的次級(jí)側(cè)共振線圈110傳送。
接下來(lái),對(duì)受電器100所包含的次級(jí)側(cè)共振線圈110進(jìn)行說(shuō)明。這里,作為一個(gè)例子,對(duì)共振頻率是6.78mhz的情況進(jìn)行說(shuō)明。
次級(jí)側(cè)共振線圈110被設(shè)計(jì)為具有與初級(jí)側(cè)共振線圈12相同的共振頻率,具有高的q值。次級(jí)側(cè)共振線圈110具有共振線圈部111以及端子112a、112b。這里,共振線圈部111雖實(shí)質(zhì)上是次級(jí)側(cè)共振線圈110,但在這里,將在共振線圈部111的兩端設(shè)置端子112x、112y的元件作為次級(jí)側(cè)共振線圈110來(lái)看待。
共振線圈部111被串聯(lián)插入用于調(diào)整調(diào)共振頻率的電容器115。另外,電容器115與開(kāi)關(guān)130并聯(lián)連接。另外,在共振線圈部111的兩端設(shè)置有端子112x、112y。端子112x、112y與整流電路120連接。端子112x、112y分別是第1端子以及第2端子的一個(gè)例子。
次級(jí)側(cè)共振線圈110未經(jīng)由次級(jí)側(cè)線圈而與整流電路120連接。次級(jí)側(cè)共振線圈110在利用調(diào)整部130而處于可產(chǎn)生共振的狀態(tài)時(shí),將從送電器10的初級(jí)側(cè)共振線圈12利用磁場(chǎng)共振而傳送來(lái)的交流電力向整流電路120輸出。
電容器115為了調(diào)整次級(jí)側(cè)共振線圈110的共振頻率,而被串聯(lián)插入共振線圈部111。電容器115具有端子115x以及115y。電容器115與調(diào)整部130并聯(lián)連接。
電壓計(jì)116與電容器115并聯(lián)連接,對(duì)電容器115的兩端子間電壓進(jìn)行測(cè)定。電壓計(jì)116對(duì)次級(jí)側(cè)共振線圈110接受的交流電力的電壓進(jìn)行檢測(cè),將表示電壓的信號(hào)向控制部150傳送。由電壓計(jì)116測(cè)定的交流電壓被用于獲得對(duì)開(kāi)關(guān)131x以及131y進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的同步。
整流電路120具有4個(gè)二極管121~124。二極管121~124被連接為橋狀,對(duì)從次級(jí)側(cè)共振線圈110輸入的電力進(jìn)行全波整流并輸出。
開(kāi)關(guān)130在次級(jí)側(cè)共振線圈110的共振線圈部111中,與電容器115以并聯(lián)的方式連接。
調(diào)整部130具有開(kāi)關(guān)131x、131y,二極管132x、132y,電容器133x、133y,以及端子134x、134y。
開(kāi)關(guān)131x以及131y在端子134x以及134y之間相互串聯(lián)連接。開(kāi)關(guān)131x以及131y分別是第1開(kāi)關(guān)以及第2開(kāi)關(guān)的一個(gè)例子。端子134x、134y分別與電容器115的端子115x,115y連接。因此,開(kāi)關(guān)131x以及131y的串聯(lián)電路與電容器115并聯(lián)連接。
二極管132x和電容器133x與開(kāi)關(guān)131x并聯(lián)連接。二極管13y和電容器133y與開(kāi)關(guān)131y并聯(lián)連接。對(duì)于二極管132x以及132y而言,相互的陽(yáng)極彼此連接,并且,相互的陰極與電容器115連接。即,二極管132x以及132y以相互的整流方向成為反向的方式連接。
此外,二極管132x以及132y分別是第1整流元件以及第2整流元件的一個(gè)例子。另外,調(diào)整部130也可不包含電容器133x以及133y。
作為閉合關(guān)131x、二極管132x、以及電容器133x,例如,能夠使用fet(fieldeffecttransistor::場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。p溝道型或者n溝道型的fet的漏極-源極間的體二極管以具有二極管132x那樣的整流方向的方式連接即可。在使用n溝道型的fet的情況下,源極是二極管132x的陽(yáng)極,漏極是二極管132x的陰極。
另外,從控制部150輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被向柵極輸入,從而對(duì)漏極-源極間的連接狀態(tài)進(jìn)行切換,由此實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)131x。另外,電容器133x能夠通過(guò)漏極-源極間的寄生電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。
同樣地,作為閉合關(guān)131y、二極管132y、以及電容器133y,例如,能夠使用fet。p溝道型或者n溝道型的fet的漏極-源極間的體二極管以具有二極管132b那樣的整流方向的方式連接即可。在使用n溝道型的fet的情況下,源極是二極管132y的陽(yáng)極,漏極是二極管132y的陰極。
另外,從控制部150輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被向柵極輸入,從而對(duì)漏極-源極間的連接狀態(tài)進(jìn)行切換,由此實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)131y。另外,電容器133y能夠通過(guò)漏極-源極間的寄生電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。
此外,開(kāi)關(guān)131x、二極管132x、以及電容器133x并不限于由fet來(lái)實(shí)現(xiàn),也可通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)、二極管、以及電容器進(jìn)行并聯(lián)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。關(guān)于開(kāi)關(guān)131y、二極管132y、以及電容器133y也同樣。
開(kāi)關(guān)131x和131y以相互逆相來(lái)切換斷開(kāi)/閉合。開(kāi)關(guān)131x為斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)131y為閉合時(shí),成為在調(diào)整部130內(nèi)從端子134x經(jīng)由電容器133x以及開(kāi)關(guān)131y朝向端子134y的方向流動(dòng)共振電流,并且在電容器115從端子115x向端子115y可流動(dòng)共振電流的狀態(tài)。即,在圖4中,次級(jí)側(cè)共振線圈110成為共振電流以順時(shí)針的方向流動(dòng)的狀態(tài)。
另外,開(kāi)關(guān)131x為閉合而開(kāi)關(guān)131y為斷開(kāi)時(shí),在調(diào)整部130內(nèi)產(chǎn)生從端子134x經(jīng)由開(kāi)關(guān)131x以及二極管132y朝向端子134y的電流路徑。該電流路徑與電容器115并列,因此在電容器115中電流不流動(dòng)。
因此,若從設(shè)為開(kāi)關(guān)131x為斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)131y為閉合,次級(jí)側(cè)共振線圈110中以順時(shí)針的方向流動(dòng)共振電流的狀態(tài),切換到開(kāi)關(guān)131x為閉合而開(kāi)關(guān)131y為斷開(kāi)的狀態(tài),則不產(chǎn)生共振電流。這是由于電流路徑中不包含電容器的原因。
另外,在開(kāi)關(guān)131x為閉合而開(kāi)關(guān)131y為斷開(kāi)時(shí),成為在調(diào)整部130內(nèi)從端子134y經(jīng)由電容器133y以及開(kāi)關(guān)131x朝向端子134x的方向流動(dòng)共振電流,并且在電容器115共振電流能夠從端子115y向端子115x流動(dòng)的狀態(tài)。即,在圖4中,次級(jí)側(cè)共振線圈110成為共振電流能夠以逆時(shí)針的方向流動(dòng)的狀態(tài)。
另外,在開(kāi)關(guān)131x為斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)131y為閉合時(shí),在調(diào)整部130內(nèi)產(chǎn)生從端子134y經(jīng)由開(kāi)關(guān)131y以及二極管132x朝向端子134x的電流路徑。該電流路徑與電容器115并列,因此電容器115中電流不流動(dòng)。
因此,若從使開(kāi)關(guān)131x為閉合而開(kāi)關(guān)131y為斷開(kāi),共振電流在次級(jí)側(cè)共振線圈110中以逆時(shí)針的方向流動(dòng)的狀態(tài),切換為開(kāi)關(guān)131x為斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)131y為閉合的狀態(tài),則不產(chǎn)生共振電流。這是由于電流路徑不包含電容器的原因。
調(diào)整部130如上述那樣通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)131x以及131y進(jìn)行切換,來(lái)對(duì)產(chǎn)生共振電流的狀態(tài)和不產(chǎn)生共振電流的狀態(tài)進(jìn)行切換。開(kāi)關(guān)131x以及131y的切換通過(guò)從控制部150輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)進(jìn)行。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率被設(shè)定為次級(jí)側(cè)共振線圈110接受的交流頻率。
開(kāi)關(guān)131x以及131y以上述那樣的高的頻率來(lái)進(jìn)行交流電流的切斷。例如,組合了2個(gè)fet的調(diào)整部130能夠高速地進(jìn)行交流電流的切斷。
此外,關(guān)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)和調(diào)整部130的動(dòng)作將使用圖6后述。
平滑電容器140與整流電路120的輸出側(cè)連接,并對(duì)由整流電路120進(jìn)行了全波整流的電力進(jìn)行平滑化而作為直流電力輸出。平滑電容器140的輸出側(cè)與輸出端子160x、160y連接。由整流電路120進(jìn)行了全波整流的電力由于將交流電力的負(fù)成分反轉(zhuǎn)成正成分,因此能夠作為近似交流電力來(lái)對(duì)待,通過(guò)使用平滑電容器140,即使在被全波整流的電力中包含脈動(dòng)電流的情況下,也能夠得到穩(wěn)定的直流電力。
此外,連結(jié)平滑電容器140的上側(cè)的端子和輸出端子160x的線路是高電壓側(cè)的線路,連結(jié)平滑電容器140的下側(cè)的端子和輸出端子160y的線路是低電壓側(cè)的線路。
控制部150在內(nèi)部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)表示電池220的額定輸出的數(shù)據(jù)。另外,根據(jù)來(lái)自送電器10的控制部15的請(qǐng)求,對(duì)受電器100從送電器10接受的電力(受電電力)進(jìn)行測(cè)定,將表示受電電力的數(shù)據(jù)經(jīng)由天線170向送電器10發(fā)送。
另外,控制部150若從送電器10接收表示相位差的數(shù)據(jù),則使用接收到的相位差來(lái)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào),從而對(duì)開(kāi)關(guān)131x以及131y進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此外,受電電力可以由控制部150基于被電壓計(jì)155測(cè)定出的電壓v和電池220的內(nèi)部電阻值r求出即可。受電電力p通過(guò)p=v2/r而被求出。
這里,使用圖5來(lái)對(duì)控制部150進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示控制部150的內(nèi)部構(gòu)成的圖。
控制部150具有比較器151、pll(phaselockedloop:相位同步電路)152、移相電路153、相位控制部154、變頻器155以及基準(zhǔn)相位檢測(cè)部156。
比較器151將由電壓計(jì)116檢測(cè)出的交流電壓和規(guī)定的基準(zhǔn)電壓vref進(jìn)行比較,將時(shí)鐘向pll152輸出。
pll152具有相位比較器152a、補(bǔ)償器152b、以及vco(voltagecontrolledoscillator:壓控振蕩器)152c。相位比較器152a、補(bǔ)償器152b、以及vco152c被串聯(lián)連接,并且以vco152c的輸出被反饋給相位比較器152a的方式被連接。根據(jù)這樣的構(gòu)成pll152輸出與從比較器151輸入的信號(hào)同步了的時(shí)鐘。
移相電路153與pll152的輸出側(cè)連接,基于從相位控制部154輸入的表示相位差的信號(hào),將從pll152輸出的時(shí)鐘的相位相對(duì)于基準(zhǔn)的相位來(lái)進(jìn)行相位差偏移并輸出。移相電路153例如可以使用移相器(phaseshifter)。
相位控制部154若被輸入從送電器10發(fā)送的表示相位差的信號(hào),則將表示相位差的信號(hào)變換為移相電路153用的信號(hào)并輸出。
基于從相位控制部154輸入的信號(hào),相對(duì)于基準(zhǔn)的相位使相位偏移了相位差的量的時(shí)鐘被分支為兩方,一方被輸出為保持原樣的時(shí)鐘clk1,另一方由變頻器155進(jìn)行了反轉(zhuǎn)而被輸出為時(shí)鐘clk2。時(shí)鐘clk1和clk2是控制部150輸出的控制信號(hào)。
基準(zhǔn)相位檢測(cè)部156通過(guò)移相電路153對(duì)使時(shí)鐘的相位偏移的偏移量進(jìn)行控制,從而對(duì)相對(duì)于pll152輸出的時(shí)鐘的移相電路153輸出的時(shí)鐘的相位進(jìn)行調(diào)整,檢測(cè)得到最大的受電效率的相位。
而且,基準(zhǔn)相位檢測(cè)部156將檢測(cè)出的相位作為基準(zhǔn)的相位保存于內(nèi)部存儲(chǔ)器。受電效率最大的動(dòng)作點(diǎn)是由電壓計(jì)116檢測(cè)的電壓值是最大的點(diǎn),因此基準(zhǔn)相位檢測(cè)部156對(duì)由移相電路153給予的相位的偏移量進(jìn)行調(diào)整,并且對(duì)由電壓計(jì)檢測(cè)的電壓值成為最大的動(dòng)作點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè),將該動(dòng)作點(diǎn)中的相位作為基準(zhǔn)的相位保存于內(nèi)部存儲(chǔ)器。
這里,pll152輸出的時(shí)鐘與由電壓計(jì)116檢測(cè)的基于磁場(chǎng)共振的交流電壓的相位相對(duì)應(yīng)。因此,對(duì)pll152輸出的時(shí)鐘調(diào)整移相電路153所給予的相位的偏移量,是利用移相電路153來(lái)對(duì)相對(duì)于由電壓計(jì)116檢測(cè)的電壓波形的時(shí)鐘的相位的偏移量進(jìn)行控制。
基準(zhǔn)的相位是相對(duì)于得到最大的受電效率的時(shí)鐘clk1和clk2的交流電壓的相位。該基準(zhǔn)的相位被設(shè)為0度,為了對(duì)受電電力進(jìn)行調(diào)整,時(shí)鐘clk1和clk2的相位相對(duì)于基準(zhǔn)的相位(0度)的相位差由移相電路153來(lái)調(diào)整。
這里,由于不對(duì)交流電壓的相位進(jìn)行檢測(cè),所以將得到最大的受電效率時(shí)的移相電路153對(duì)時(shí)鐘clk1和clk2給予的相位的偏移量作為基準(zhǔn)的相位來(lái)處理。
此外,這里雖說(shuō)明了相對(duì)于由電壓計(jì)116檢測(cè)的交流電壓,由移相電路153對(duì)從pll152輸出的時(shí)鐘的相位進(jìn)行調(diào)整的形態(tài),但也可代替電壓計(jì)116而使用電流計(jì),由移相電路153來(lái)對(duì)相對(duì)于交流電流的時(shí)鐘的相位進(jìn)行調(diào)整。
電壓計(jì)155被連接于輸出端子160x和160y之間。電壓計(jì)155用于對(duì)受電器100的受電電力進(jìn)行計(jì)算。若基于由電壓計(jì)155測(cè)定的電壓v和電池220的內(nèi)部電阻值r如上述那樣來(lái)求出受電電力,則與對(duì)電流進(jìn)行測(cè)定從而測(cè)定受電電力的情況相比損失小,因此是優(yōu)選的測(cè)定方法。然而,受電器100的受電電力也可通過(guò)對(duì)電流和電壓進(jìn)行測(cè)定而求出。在對(duì)電流進(jìn)行測(cè)定的情況下,使用霍爾元件、磁電阻元件、檢測(cè)線圈、或者電阻器等來(lái)測(cè)定即可。
dc-dc轉(zhuǎn)換器210與輸出端子160x、160y連接,將從受電器100輸出的直流電力的電壓變換為電池220的額定電壓并輸出。對(duì)于dc-dc轉(zhuǎn)換器210,在整流電路120的輸出電壓比電池220的額定電壓高的情況下,將整流電路120的輸出電壓降壓至電池220的額定電壓。另外,對(duì)于dc-dc轉(zhuǎn)換器210,在整流電路120的輸出電壓比電池220的額定電壓低的情況下,將整流電路120的輸出電壓升壓到電池220的額定電壓。
電池220只要是能夠反復(fù)充電的二次電池即可,例如,能夠使用鋰離子電池。例如,在受電器100被內(nèi)置于平板電腦或者智能手機(jī)等電子設(shè)備的情況下,電池220是這樣的電子設(shè)備的主電池。
此外,初級(jí)側(cè)線圈11、初級(jí)側(cè)共振線圈12、次級(jí)側(cè)共振線圈110,例如通過(guò)對(duì)銅線進(jìn)行卷繞而制成。然而,初級(jí)側(cè)線圈11、初級(jí)側(cè)共振線圈12、次級(jí)側(cè)共振線圈110的材質(zhì),也可是銅以外的金屬(例如,金、鋁等)。另外,初級(jí)側(cè)線圈11、初級(jí)側(cè)共振線圈12、次級(jí)側(cè)共振線圈110的材質(zhì)也可不同。
在這樣的構(gòu)成中,初級(jí)側(cè)線圈11以及初級(jí)側(cè)共振線圈12是電力的送電側(cè),次級(jí)側(cè)共振線圈110是電力的受電側(cè)。
通過(guò)磁場(chǎng)共振方式,利用在初級(jí)側(cè)共振線圈12和次級(jí)側(cè)共振線圈110之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)共振從送電側(cè)向受電側(cè)傳送電力,因此與從送電側(cè)向受電側(cè)利用電磁感應(yīng)傳送電力的電磁感應(yīng)方式相比,能夠進(jìn)行長(zhǎng)距離的電力的傳送。
磁場(chǎng)共振方式對(duì)于共振線圈彼此之間的距離或者位置偏移而言,與電磁感應(yīng)方式相比具有自由度高、位置自由這樣的優(yōu)點(diǎn)。
接下來(lái),使用圖6以及圖7來(lái)對(duì)用驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)131x以及131y進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)的電流路徑進(jìn)行說(shuō)明。
圖6是表示電容器115以及調(diào)整部130中的電流路徑的圖。圖6與圖4相同,將從端子134x通過(guò)電容器115或者調(diào)整部130的內(nèi)部而向端子134y流動(dòng)的電流的朝向稱為順時(shí)針(cw(clockwise))。另外,將從端子134y通過(guò)電容器115或者調(diào)整部130的內(nèi)部而向端子134x流動(dòng)的電流的朝向稱為逆時(shí)針(ccw(counterclockwise))。
首先,在開(kāi)關(guān)131x和131y均為斷開(kāi)而電流是順時(shí)針(cw)的情況下,共振電流沿從端子134x經(jīng)由電容器133x以及二極管132y朝向端子134y的方向流動(dòng),并且,在電容器115中共振電流從端子115x向端子115y流動(dòng)。因此,次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流向順時(shí)針的方向流動(dòng)。
開(kāi)關(guān)131x和131y均為斷開(kāi)而電流是逆時(shí)針(ccw)的情況下,共振電流沿從端子134y經(jīng)由電容器133y以及二極管132x朝向端子134x的方向流動(dòng),并且共振電流在電容器115中從端子115y向端子115x流動(dòng)。因此,次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流以逆時(shí)針的方向流動(dòng)。
在開(kāi)關(guān)131x為閉合而開(kāi)關(guān)131y為斷開(kāi)并且電流是順時(shí)針(cw)的情況下,在調(diào)整部130內(nèi)產(chǎn)生從端子134x經(jīng)由開(kāi)關(guān)131x以及二極管132y朝向端子134y的電流路徑。該電流路徑是與電容器115并列,因此在電容器115中電流不流動(dòng)。因此,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流不流動(dòng)。此外,該情況下,即使將開(kāi)關(guān)131y設(shè)為閉合,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流也不流動(dòng)。
在開(kāi)關(guān)131x為閉合而開(kāi)關(guān)131y為斷開(kāi)、電流是逆時(shí)針(ccw)的情況下,在調(diào)整部130內(nèi)共振電流在從端子134y經(jīng)由電容器133y以及開(kāi)關(guān)131x朝向端子134x的方向上流動(dòng),并且電容器115中共振電流從端子115y向端子115x流動(dòng)。因此,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流以逆時(shí)針的方向流動(dòng)。此外,與開(kāi)關(guān)131x并列的二極管132x中也流動(dòng)電流。
在開(kāi)關(guān)131x為斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)131y為閉合、電流是順時(shí)針(cw)的情況下,在調(diào)整部130內(nèi)共振電流在從端子134x經(jīng)由電容器133x以及開(kāi)關(guān)131y朝向端子134y的方向上流動(dòng),并且在電容器115中共振電流從端子115x向端子115y流動(dòng)。因此,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流以順時(shí)針的方向流動(dòng)。此外,在于開(kāi)關(guān)131y的二極管132y中也流動(dòng)電流。
在開(kāi)關(guān)131x為斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)131y為閉合、電流是逆時(shí)針(ccw)的情況下,在調(diào)整部130內(nèi)產(chǎn)生從端子134y經(jīng)由開(kāi)關(guān)131y以及二極管132x朝向端子134x的電流路徑。該電流路徑由于與電容器115并列,所以在電容器115中電流不流動(dòng)。因此,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流不流動(dòng)。此外,該情況下即使將開(kāi)關(guān)131x設(shè)為閉合,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流也不流動(dòng)。
此外,有助于共振電流的共振頻率的靜電電容由電容器115、電容器132x或者132y來(lái)決定。因此,優(yōu)選電容器132x和132y的靜電電容相等。
圖7是表示次級(jí)側(cè)共振線圈110產(chǎn)生的交流電壓和驅(qū)動(dòng)信號(hào)所包含的2個(gè)時(shí)鐘的圖。
圖7(a)以及(b)所示的交流電壓v0是與送電頻率相同的頻率的波形,例如是次級(jí)側(cè)共振線圈110產(chǎn)生的交流電壓,由電壓計(jì)116(參照?qǐng)D4)檢測(cè)。另外,時(shí)鐘clk1、clk2是驅(qū)動(dòng)信號(hào)所包含的2個(gè)時(shí)鐘。例如,時(shí)鐘clk1被用于開(kāi)關(guān)131x的驅(qū)動(dòng),時(shí)鐘clk2被用于開(kāi)關(guān)131y的驅(qū)動(dòng)。時(shí)鐘clk1以及clk2分別是第1信號(hào)以及第2信號(hào)的一個(gè)例子。
圖7(a)中,時(shí)鐘clk1、clk2與交流電壓v0同步。即,時(shí)鐘clk1、clk2的頻率與交流電壓v0的頻率相同,時(shí)鐘clk1的相位與交流電壓v0的相位相同。此外,時(shí)鐘clk2與時(shí)鐘clk1相差180度相位,是逆相。
圖7(a)中,交流電壓v0的周期t是頻率f的倒數(shù),頻率是6.78mhz。
如圖7(a)那樣,對(duì)于與交流電壓v0同步的時(shí)鐘clk1、clk2,在將開(kāi)關(guān)131x以及131y設(shè)為斷開(kāi)的狀態(tài)下,且在受電器100從送電器10受電而在次級(jí)側(cè)共振線圈110產(chǎn)生共振電流的狀態(tài)下,由控制部150使用pll152來(lái)生成即可。
圖7(b)中,時(shí)鐘clk1、clk2的相位相對(duì)于交流電壓v0延遲θ度。這樣相對(duì)于交流電壓v0具有相位差θ度的時(shí)鐘clk1、clk2由控制部150使用移相電路153來(lái)生成即可。
控制部150對(duì)2個(gè)時(shí)鐘clk1、clk2相對(duì)于交流電壓v0的相位差進(jìn)行調(diào)整并檢測(cè)得到最大的受電效率的相位。得到最大的受電效率的相位是受電器100接受的電力為最大的相位,根據(jù)2個(gè)時(shí)鐘clk1、clk2相對(duì)于交流電壓v0的相位差,在遍及1周期的整個(gè)期間都成為共振狀態(tài)時(shí)受電電力為最大。因此,控制部150一邊使2個(gè)時(shí)鐘clk1、clk2相對(duì)于交流電壓v0的相位差增大以及減少,一邊對(duì)受電電力為最大的相位差進(jìn)行檢測(cè),將檢測(cè)出的相位差作為0度來(lái)處理。
而且,控制部150基于受電電力為最大的相位差(0度)和表示從送電器10接收的相位差的數(shù)據(jù),由移相電路153對(duì)2個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于交流電壓v0的相位差進(jìn)行設(shè)定。
接下來(lái),使用圖8來(lái)對(duì)調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差時(shí),受電器100從送電器10接受的電力的受電效率進(jìn)行說(shuō)明。
圖8是表示受電效率相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差的特性的模擬結(jié)果的圖。橫軸的相位差是將受電電力為最大的相位差設(shè)為0度時(shí)的2個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于交流電壓v0的相位差,縱軸的受電效率是受電器100輸出的電力(pout)相對(duì)于交流電源1(參照?qǐng)D1)向送電器10輸入的電力(pin)之比。受電效率等于在送電器10和受電器100之間的電力的傳送效率。
此外,送電器10傳送的電力的頻率是6.78mhz,將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率也設(shè)定為與其相同的頻率。另外,相位差為0度的狀態(tài)是遍及共振電流的1周期的整個(gè)期間在次級(jí)側(cè)共振線圈110產(chǎn)生基于磁場(chǎng)共振的共振,共振電流在次級(jí)側(cè)共振線圈110中流動(dòng)的狀態(tài)。相位差大意味著在共振電流的1周期中次級(jí)側(cè)共振線圈110沒(méi)有產(chǎn)生共振的期間增加。因此,相位差為180度的狀態(tài),理論上是次級(jí)側(cè)共振線圈110中完全沒(méi)有共振電流流動(dòng)的狀態(tài)。
如圖8所示,若使相位差從0度增大,則受電效率下降。若相位差為約60度以上,則受電效率小于0.1。這樣,若使2個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于交流電壓v0的相位差進(jìn)行變化,則次級(jí)側(cè)共振線圈110中流動(dòng)的共振電流的電力量變化,從而受電效率變化。
圖9是表示使用了實(shí)施方式1的電力傳送系統(tǒng)500的送電裝置80和電子設(shè)備200a以及200b的圖。
送電裝置80是與圖4所示的送電裝置80相同的裝置,在圖9中,將圖4中的初級(jí)側(cè)線圈11、控制部15、以及天線16以外的構(gòu)成要素作為電源部10a來(lái)表示。電源部10a是將初級(jí)側(cè)共振線圈12、整合電路13、電容器14匯總表示的裝置。此外,也可將交流電源1、初級(jí)側(cè)共振線圈12、整合電路13、電容器14匯總而作為電源部來(lái)看待。
天線16例如是能夠進(jìn)行bluetooth(注冊(cè)商標(biāo))那樣的近距離的無(wú)線通信的天線即可。天線16為了從電子設(shè)備200a以及200b所包含的受電器100a以及100b接收表示受電電力以及額定輸出的數(shù)據(jù)而被設(shè)置,接收到的數(shù)據(jù)被輸入到控制部15??刂撇?5是控制部的一個(gè)例子并且是第3通信部的一個(gè)例子。
電子設(shè)備200a以及200b例如分別是平板電腦或者智能手機(jī)等終端機(jī)。電子設(shè)備200a以及200b分別內(nèi)置受電器100a以及100b、dc-dc轉(zhuǎn)換器210a以及210b、以及電池220a以及220b。
受電器100a以及100b具有與圖4所示的受電器100相同的構(gòu)成。dc-dc轉(zhuǎn)換器210a以及210b分別與圖4所示的dc-dc轉(zhuǎn)換器210相同。另外,電池220a以及220b分別與圖4所示的電池220相同。
受電器100a具有次級(jí)側(cè)共振線圈110a、電容器115a、整流電路120a、調(diào)整部130a、平滑電容器140a、控制部150a以及天線170a。次級(jí)側(cè)共振線圈110a是第1次級(jí)側(cè)共振線圈的一個(gè)例子。
次級(jí)側(cè)共振線圈110a、電容器115a、整流電路120a、開(kāi)關(guān)130a、平滑電容器140a、控制部150a分別與圖4所示的次級(jí)側(cè)共振線圈110、電容器115、整流電路120、調(diào)整部130、平滑電容器140、控制部150對(duì)應(yīng)。此外,在圖9中,對(duì)次級(jí)側(cè)共振線圈110a、整流電路120a、平滑電容器140a進(jìn)行簡(jiǎn)化表示,省略電壓計(jì)155以及輸出端子160x、160y。
受電器100b具有次級(jí)側(cè)共振線圈110b、電容器115b、整流電路120b、調(diào)整部130b、平滑電容器140b、控制部150b以及天線170b。受電器100b從受電器100a來(lái)看是其他受電器的一個(gè)例子。另外,次級(jí)側(cè)共振線圈110b是第2次級(jí)側(cè)共振線圈的一個(gè)例子。
次級(jí)側(cè)共振線圈110b、電容器115b、整流電路120b、調(diào)整部130b、平滑電容器140b、控制部150b分別與圖4所示的次級(jí)側(cè)共振線圈110、電容器115、整流電路120、調(diào)整部130、平滑電容器140、控制部150對(duì)應(yīng)。此外,在圖9中,對(duì)次級(jí)側(cè)共振線圈110b、整流電路120b、平滑電容器140b進(jìn)行簡(jiǎn)化表示,省略電壓計(jì)155以及輸出端子160x、160y。
天線170a以及170b,例如是能夠進(jìn)行bluetooth(注冊(cè)商標(biāo))那樣的近距離的無(wú)線通信的天線即可。天線170a以及170b為了與送電器10的天線16進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而被設(shè)置,分別與受電器100a以及100b的控制部150a以及150b連接??刂撇?50a以及150b是驅(qū)動(dòng)控制部的一個(gè)例子,并且分別是第1通信部以及第2通信部的一個(gè)例子。
受電器100a的控制部150a,將表示次級(jí)側(cè)共振線圈110a的受電電力和電池220a的額定輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)由天線170a向送電器10發(fā)送。同樣地,受電器100b的控制部150b,將表示次級(jí)側(cè)共振線圈110b的受電電力和電池220b的額定輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)由天線170b向送電器10發(fā)送。
電子設(shè)備200a以及200b,分別在配置于送電裝置80的附近的狀態(tài)下,能夠不與送電裝置80接觸而對(duì)電池220a以及220b進(jìn)行充電。電池220a以及220b的充電能夠同時(shí)進(jìn)行。
電力傳送系統(tǒng)500由圖9所示的構(gòu)成要素中的送電器10、受電器100a以及100b構(gòu)建。即,送電裝置80、電子設(shè)備200a以及200b,采用能夠進(jìn)行基于磁場(chǎng)共振的非接觸狀態(tài)下的電力傳送的電力傳送系統(tǒng)500。
這里,當(dāng)同時(shí)進(jìn)行電池220a以及220b的充電時(shí),如使用圖2以及圖3所說(shuō)明的那樣,可能產(chǎn)生對(duì)電子設(shè)備200a以及200b的電力的供給平衡不良的狀態(tài)。
因此,送電器10為了改善電力供給的平衡,基于次級(jí)側(cè)共振線圈110a的受電效率、電池220a的額定輸出、次級(jí)側(cè)共振線圈110b的受電效率、以及電池220b的額定輸出,設(shè)定對(duì)調(diào)整部130a以及130b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(時(shí)鐘clk1和clk2)相對(duì)于交流電壓v0的相位差。
圖10是表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差和受電器100a以及100b的受電效率的關(guān)系的圖。
這里,對(duì)將驅(qū)動(dòng)受電器100b的調(diào)整部130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差固定于受電效率成為最大的相位差(0度)的狀態(tài)中,使驅(qū)動(dòng)受電器100a的調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從受電效率成為最大的相位差(0度)進(jìn)行變化的情況進(jìn)行說(shuō)明。
圖10中,橫軸表示對(duì)受電器100a、100b的調(diào)整部130a、130b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差(θa、θb)。另外,左側(cè)的縱軸表示受電器100a以及100b各自的受電效率、和受電器100a以及100b的受電效率的合計(jì)值。
在將對(duì)受電器100b的調(diào)整部130b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差固定于0度的狀態(tài)下,若使對(duì)受電器100a的調(diào)整部130a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從0度增大或者降低,則如圖10所示,受電器100a的受電效率的比率降低。受電器100a的受電效率是相位差為0度時(shí)最大。另外,伴隨著受電器100a的受電效率的降低,受電器100a的受電效率的比率增大。
這樣若使對(duì)受電器100a的調(diào)整部130a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行變化,則受電器100a的受電量減少,因此在受電器100a中流動(dòng)的電流也減少。即,通過(guò)相位差的變化,受電器100a的阻抗發(fā)生變化。
在使用磁場(chǎng)共振的同時(shí)電力傳送中,由受電器100a和100b分配利用磁場(chǎng)共振從送電器10向受電器100a以及100b傳送的電力。因此,若使驅(qū)動(dòng)受電器100a的調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從0度開(kāi)始變化,則受電器100a的受電量減少,相應(yīng)地受電器100b的受電量增加。
因此,如圖10所示,受電器100a的受電效率的比率降低。另外,與此相伴受電器100b的受電效率的比率增大。
若對(duì)受電器100a的調(diào)整部130a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差變化到約±90度,則受電器100a的受電效率的比率大致降低到0,受電器100b的受電效率的比率增大到約0.8。
而且,受電器100a以及100b的受電效率之和,在對(duì)受電器100a的調(diào)整部130a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差為0度時(shí)約0.85,若對(duì)受電器100b的調(diào)整部130a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差下降到約±90度,則受電器100a以及100b的受電效率之和為約0.8。
這樣,在將對(duì)受電器100a的調(diào)整部130b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差固定于0度的狀態(tài)下,若使對(duì)受電器100a的調(diào)整部130a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從0度變化,則受電器100a的受電效率的比率下降,而受電器100b的受電效率的比率增大。而且,受電器100a以及100b的受電效率之和為約0.8前后的值而不會(huì)大幅變動(dòng)。
在使用磁場(chǎng)共振的電力傳送中,由于由受電器100a和100b分配利用磁場(chǎng)共振從送電器10向受電器100a以及100b傳送的電力,因此即使相位差變化,受電器100a以及100b的受電效率之和也不會(huì)大幅變動(dòng)。
同樣地,在將驅(qū)動(dòng)受電器100a的調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差固定于0度的狀態(tài)下,若使驅(qū)動(dòng)受電器100b的調(diào)整部130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從0度降低,則受電器100b的受電效率的比率下降,而受電器100a的受電效率的比率增大。并且,受電器100a以及100b的受電效率之和是約0.8前后的值而并沒(méi)有大幅變動(dòng)。
因此,若調(diào)整對(duì)受電器100a或者100b的調(diào)整部130a或者130b的任一方進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差,則能夠?qū)κ茈娖?00a以及100b的受電效率的比率進(jìn)行調(diào)整。
以上那樣,若使驅(qū)動(dòng)調(diào)整部130a或者130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差變化,則受電器100a以及100b的次級(jí)側(cè)共振線圈110a以及110b的受電效率的比率變化。
因此,在實(shí)施方式1中,使受電器100a以及100b的調(diào)整部130a以及130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中任一方的相位差從基準(zhǔn)的相位差發(fā)生變更。基準(zhǔn)的相位差例如是將受電效率成為最大的相位差定義為基準(zhǔn)的相位差(0度),在該情況下,使任意另一方的相位差從0度變化。
此時(shí),調(diào)整部130a以及130b中的哪個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從基準(zhǔn)的相位差產(chǎn)生變更,如以下那樣進(jìn)行判定。
首先,求出將電池220a的額定輸出除以次級(jí)側(cè)共振線圈110a的受電效率而得到的第1值,和將電池220b的額定輸出除以次級(jí)側(cè)共振線圈110b的受電效率而得到的第2值。
然后,使與第1值和第2值中的、任一個(gè)小的一方的受電器(100a或者100b)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從0度變化而設(shè)定為適當(dāng)?shù)南辔徊睢?/p>
額定輸出除以受電效率而得到的值,表示送電器10向受電器(100a或者100b)傳送的電量(必要送電量)。必要送電量是以受電器(100a或者100b)能夠不產(chǎn)生多余電力或電力不足而進(jìn)行受電的方式,從送電器10傳送的電量。
因此,若消減對(duì)必要送電量小的一方的受電器(100a或者100b)供給的電力供給量,則能夠使對(duì)必要送電量大的一方的受電器(100a或者100b)供給的電力供給量增加。其結(jié)果,能夠改善針對(duì)受電器100a以及100b的電力供給量的平衡。
根據(jù)圖10可知,若使任一方的受電器(100a或者100b)的相位差變化,則該受電器(100a或者100b)的受電電量降低。另外,任一另一方的受電器(100a或者100b)在相位差被固定于0度的狀態(tài)下,受電電量增大。
因此,若使與必要送電量小的一方的受電器(100a或者100b)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從基準(zhǔn)的相位差(0度)變化的話,則針對(duì)必要送電量小的一方的受電器(100a或者100b)的電力供給量被消減,而能夠使針對(duì)必要送電量大的一方的受電器(100a或者100b)的電力供給量增加。
這樣,若能改善針對(duì)受電器100a以及100b的電力供給量的平衡即可。此外,對(duì)于具體的相位差的設(shè)定方法將在后述。
接下來(lái),使用圖11來(lái)對(duì)送電器10從受電器100a以及100b獲得表示受電效率和額定輸出的數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖11是表示送電器10和受電器100a以及100b為了設(shè)定相位差而執(zhí)行的處理的任務(wù)圖。該任務(wù)由控制部15、150a以及150b(參照?qǐng)D9)執(zhí)行。
首先,受電器100a將表示受電電力的數(shù)據(jù)向送電器10發(fā)送(步驟s1a)。同樣的,受電器100b將表示受電電力的數(shù)據(jù)向送電器10發(fā)送(步驟s1b)。由此,送電器10從受電器100a以及100b接收表示受電電力的數(shù)據(jù)(步驟s1)。
表示受電電力的數(shù)據(jù)的發(fā)送,例如,根據(jù)來(lái)自送電器10的請(qǐng)求,控制部150a以及150b經(jīng)由天線170a以及170b來(lái)執(zhí)行即可。另外,表示受電電力的數(shù)據(jù)中還可包含對(duì)受電器100a以及100b進(jìn)行識(shí)別的標(biāo)識(shí)符。
表示受電電力的數(shù)據(jù)如以下那樣獲得即可。首先,以無(wú)線通信的方式從送電器10向受電器100b發(fā)送將調(diào)整部130b的兩開(kāi)關(guān)(圖4的131x以及131y)均設(shè)為閉合的信號(hào),并且,以無(wú)線通信的方式從送電器10向受電器100a發(fā)送將調(diào)整部130a的兩開(kāi)關(guān)均設(shè)為斷開(kāi)的信號(hào)。
這里,若將調(diào)整部130b的兩開(kāi)關(guān)均設(shè)為閉合,則在調(diào)整部130b中不產(chǎn)生共振,受電器100b成為不接受電力的狀態(tài)。即,受電器100b被設(shè)為斷開(kāi)。另外,若將調(diào)整部130a的兩開(kāi)關(guān)均設(shè)為斷開(kāi),則成為在次級(jí)側(cè)共振線圈110a中共振電流流動(dòng)的狀態(tài)。
而且,從送電器10利用磁場(chǎng)共振將規(guī)定的電力向受電器100a傳送,由受電器100a接受電力。此時(shí),若將表示由受電器100a接收的電量的信號(hào)向送電器10發(fā)送,則能夠由送電器10測(cè)定受電器100a的受電效率。
另外,在對(duì)受電器100b的受電效率進(jìn)行測(cè)定中,從送電器10向受電器100a以無(wú)線通信的方式發(fā)送將調(diào)整部130a的兩開(kāi)關(guān)均設(shè)為閉合的信號(hào),并且,從送電器10向受電器100b以無(wú)線通信的方式發(fā)送將調(diào)整部130b的兩開(kāi)關(guān)均設(shè)為斷開(kāi)的信號(hào)。若從送電器10利用磁場(chǎng)共振將規(guī)定的電力向受電器100b傳送,將表示由受電器100b接收的電量的信號(hào)向送電器10發(fā)送的話,則能夠由送電器10對(duì)受電器100b的受電效率進(jìn)行測(cè)定。
接下來(lái),受電器100a將表示額定輸出的數(shù)據(jù)向送電器10發(fā)送(步驟s2a)。同樣地,受電器100b將表示額定輸出的數(shù)據(jù)向送電器10發(fā)送(步驟s2b)。由此,送電器10從受電器100a以及100b接收表示額定輸出的數(shù)據(jù)(步驟s2)。
表示電子設(shè)備200a以及200b的額定輸出的數(shù)據(jù),例如,當(dāng)預(yù)先存儲(chǔ)在控制部150a以及150b的內(nèi)部存儲(chǔ)器時(shí),在發(fā)送表示受電電力的數(shù)據(jù)之后,控制部150a以及150b經(jīng)由天線170a以及170b向送電器10發(fā)送即可。
接下來(lái),送電器10基于表示受電器100a的受電效率的數(shù)據(jù)以及表示額定輸出的數(shù)據(jù)、和表示受電器100b的受電效率的數(shù)據(jù)以及表示額定輸出的數(shù)據(jù),對(duì)與受電器100a以及100b對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行運(yùn)算(步驟s3)。任一方的相位差是受電效率成為最大的基準(zhǔn)的相位差(0度),另一方的相位差是從基準(zhǔn)的相位差(0度)發(fā)生變化而被最佳化的相位差。步驟s3的詳細(xì)內(nèi)容將使用圖15后述。
接下來(lái),送電器10將表示相位差的數(shù)據(jù)向受電器100a以及100b發(fā)送(步驟s4)。而且,受電器100a以及100b,對(duì)相位差進(jìn)行接收(步驟s4a以及s4b)。
這里,送電器10的控制部15被設(shè)定為:對(duì)相位差進(jìn)行運(yùn)算后,經(jīng)由天線16將表示相位差的數(shù)據(jù)向受電器100a以及100b發(fā)送。
受電器100a以及100b的控制部150a以及150b將相位差設(shè)定為驅(qū)動(dòng)信號(hào)(步驟s5a以及s5b)。
送電器10開(kāi)始送電(步驟s6)。步驟s6的處理,例如,在將表示控制部150a以及150b完成了對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差的設(shè)定的通知發(fā)送給送電器10時(shí)來(lái)執(zhí)行即可。
這里,使用圖12以及圖13來(lái)對(duì)表示受電器100a以及100b的受電效率的數(shù)據(jù)的取得方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖12是表示送電裝置80和電子設(shè)備200a以及200b的等效電路的圖。圖12所示的等效電路與圖9所示的送電裝置80和電子設(shè)備200a以及200b對(duì)應(yīng)。但是,這里對(duì)送電裝置80不包含初級(jí)側(cè)線圈11,交流電源1與初級(jí)側(cè)共振線圈12直接連接的情況進(jìn)行說(shuō)明。另外,受電器100a以及100b分別包含電壓計(jì)155a以及155b。
在圖12中,次級(jí)側(cè)共振線圈110a是線圈lra和電阻器rra,電容器115a是電容器cra。另外,平滑電容器140a是電容器csa,dc-dc轉(zhuǎn)換器210a和電池220a是電阻器rla。
同樣地,次級(jí)側(cè)共振線圈110b是線圈lrb和電阻器rrb,電容器115b是電容器crb。另外,平滑電容器140b是電容器csb,dc-dc轉(zhuǎn)換器210b和電池220b是電阻器rlb。
另外,送電裝置80的共振線圈12是電阻器rt和線圈lt,交流電源1是電源vs和電阻器rs。另外,電容器14是電容器ct。
將送電裝置80和電子設(shè)備200a的互感設(shè)為mta,送電裝置80和電子設(shè)備200b的互感設(shè)為mtb,電子設(shè)備200a和200b的互感設(shè)為mab。
這里,與互感mta和互感mtb相比時(shí),互感mab是可以忽略的小,在此對(duì)互感mta和互感mtb進(jìn)行研究。
互感mta由送電裝置80與電子設(shè)備200a的受電器100a的受電效率決定。受電效率由受電器100a相對(duì)于送電裝置80的位置(距離)和姿勢(shì)(角度)決定。同樣,互感mtb由送電裝置80與電子設(shè)備200b的受電器100b的受電效率決定。
對(duì)于受電器100a的受電效率,在將受電器100b設(shè)為斷開(kāi)的狀態(tài)下,從送電器10向受電器100a傳送電力,對(duì)受電器100a接受的電量進(jìn)行計(jì)測(cè),從而能夠求出。同樣,對(duì)于受電器100b的受電效率,在受電器100a處于斷開(kāi)的狀態(tài)下,從送電器10向受電器100b傳送電力,并對(duì)受電器100b接受的電量進(jìn)行計(jì)測(cè),從而能夠求出。
因此,若求出受電器100a和100b各自的受電效率,則能夠求出互感mta和互感mtb。
在實(shí)施方式1中,為了改變受電器100a以及100b的次級(jí)側(cè)共振線圈110a以及110b的受電效率的比率,使驅(qū)動(dòng)調(diào)整部130a或者130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差變化。
因此,預(yù)先準(zhǔn)備將相位差相對(duì)于互感mta與互感mtb的關(guān)系建立了關(guān)聯(lián)的表數(shù)據(jù),使用這樣的表數(shù)據(jù),對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行調(diào)整。
圖13是表示相位差相對(duì)于互感mta與互感mtb的關(guān)系建立了關(guān)聯(lián)的表數(shù)據(jù)的圖。
圖13的(a)是在將驅(qū)動(dòng)調(diào)整部130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差固定于0度的狀態(tài)下,用于對(duì)驅(qū)動(dòng)調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行調(diào)整的表數(shù)據(jù)。
互感mta1、mta2、mta3…實(shí)際上是取具體的互感mta的值。同樣,互感mtb1、mtb2、mtb3…,實(shí)際上是取具體的互感mtb的值。相位差pd1a、pd2a、pd3a…、pd11a、pd12a、pd13a…具體而言是取通過(guò)模擬或?qū)嶒?yàn)而求出的具體的相位差的值。
圖13的(b)是將驅(qū)動(dòng)調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差固定于0度的狀態(tài)下,對(duì)驅(qū)動(dòng)調(diào)整部130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行調(diào)整的表數(shù)據(jù)。
互感mta1、mta2、mta3…和互感mtb1、mtb2、mtb3…與圖13的(a)相同。相位差pd1b、pd2b、pd3b…、pd11b、pd12b、pd13b…具體而言是通過(guò)模擬或?qū)嶒?yàn)而求出的具體的相位差的值。
在通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出圖13的(a)以及(b)所示的表數(shù)據(jù)時(shí),在使受電器100a和100b相對(duì)于送電器10的位置以及姿勢(shì)進(jìn)行種種變化的狀態(tài)下,對(duì)互感mta和mtb進(jìn)行計(jì)測(cè),并實(shí)現(xiàn)相位差的最佳化,從而能夠制成。
圖14是將互感mta、mtb和受電效率進(jìn)行了關(guān)聯(lián)的表數(shù)據(jù)。圖14的(a)是將互感mta和受電器100a的受電效率進(jìn)行了關(guān)聯(lián)的表數(shù)據(jù),圖14的(b)是將互感mtb和受電器100b的受電效率進(jìn)行了關(guān)聯(lián)的表數(shù)據(jù)
互感mta、mtb分別由送電裝置80及受電器100a、100b的受電效率ea、eb來(lái)決定。
在圖14的(a)中將互感mta1、mta2…與受電器100a的受電效率ea1、ea2…進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。另外,在圖14的(b)中將互感mtb1、mtb2…與受電器100b的受電效率eb1、eb2…進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。
若通過(guò)預(yù)先實(shí)驗(yàn)等測(cè)定受電器100a、100b的互感mta、mtb及受電效率,制成圖14的(a)、(b)所示那樣的表數(shù)據(jù)的話,能夠根據(jù)受電器100a、100b的受電效率,求出受電器100a、100b的互感mta、mtb?;蛘?,也可通過(guò)模擬,根據(jù)受電器100a、100b的受電效率求出受電器100a、100b的互感mta、mtb。
接下來(lái),使用圖15對(duì)相位差的設(shè)定方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖15是表示實(shí)施方式1的送電器10設(shè)定受電器100a或者100b的相位差的方法的流程圖。該流程表示由送電器10的控制部15執(zhí)行的處理,并詳細(xì)表示圖11的步驟s3的處理內(nèi)容。
控制部15當(dāng)從受電器100a以及100b接收表示受電電力的信號(hào)并求出受電效率,并從受電器100a以及100b接收表示額定輸出的信號(hào)而進(jìn)入到步驟s3時(shí),開(kāi)始圖15所示的處理。
控制部15求出將電池220a的額定輸出除以次級(jí)側(cè)共振線圈110a的受電效率而得到的第1值,和將電池220b的額定輸出除以次級(jí)側(cè)共振線圈110b的受電效率而得到的第2值,對(duì)第1值是否大于第2值進(jìn)行判定(步驟s31)。
控制部15在判定為第1值比第2值大時(shí)(s31:是),將驅(qū)動(dòng)受電器100a的調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差設(shè)定為0度(步驟s31a)。
接著,控制部15對(duì)驅(qū)動(dòng)受電器100b的調(diào)整部130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行設(shè)定(步驟s32a)。具體而言,控制部15基于圖14的(a)以及(b)所示的表數(shù)據(jù),分別根據(jù)受電器100a、100b的受電效率ea、eb求出受電器100a、100b的互感mta、mtb。而且,控制部15根據(jù)圖13的(b)所示的表數(shù)據(jù),基于受電器100a、100b的互感mta、mtb,求出驅(qū)動(dòng)受電器100b的調(diào)整部130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差。
若步驟s32a的處理結(jié)束,則控制部15使流程進(jìn)入步驟s4(參照?qǐng)D11)。
另外,控制部15在判定為第1值比第2值小(s31:否)時(shí),將驅(qū)動(dòng)受電器100b的調(diào)整部130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差設(shè)定為0度(步驟s31b)。
接著,控制部15對(duì)驅(qū)動(dòng)受電器100a的調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行設(shè)定(步驟s32b)。具體而言,控制部15基于圖14的(a)以及(b)所示的表數(shù)據(jù),分別根據(jù)受電器100a、100b的受電效率ea、eb來(lái)求出受電器100a、100b的互感mta、mtb。并且,控制部15,根據(jù)圖13的(a)所示的表數(shù)據(jù),基于受電器100a、100b的互感mta、mtb,求出驅(qū)動(dòng)受電器100a的調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差。
若步驟s32b的處理結(jié)束,則控制部15使流程進(jìn)入步驟s4(參照?qǐng)D11)。
以上那樣,控制部15對(duì)驅(qū)動(dòng)受電器100a、100b的調(diào)整部130a、130b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行設(shè)定。
以上,根據(jù)實(shí)施方式1,通過(guò)受電器100a以及100b的次級(jí)側(cè)共振線圈110a以及110b的受電效率、和電子設(shè)備200a以及200b的額定輸出,求出針對(duì)受電器100a以及100b的必要送電量。
而且,使與受電器100a以及100b中的、必要送電量小的一方的受電器(100a或者100b)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差從基準(zhǔn)的相位差發(fā)生變化。
其結(jié)果,能夠使針對(duì)必要送電量小的一方的受電器(100a或者100b)的電力供給量消減,而使針對(duì)必要送電量大的一方的受電器(100a或者100b)的電力供給量增加。
這樣,改善針對(duì)受電器100a以及100b的電力供給量的平衡。
因此,根據(jù)實(shí)施方式1,能夠提供可改善電力供給量的平衡的受電器100a或者100b。另外,根據(jù)實(shí)施方式1,能夠提供能夠改善電力供給量的平衡的電力傳送系統(tǒng)500。
另外,以上對(duì)通過(guò)使與2個(gè)受電器100a以及100b中的、必要送電量小的一方的受電器(100a或者100b)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差減少來(lái)改善針對(duì)受電器100a以及100b的電力供給量的平衡的形態(tài)進(jìn)行了說(shuō)明。
然而,還存在3個(gè)以上的受電器同時(shí)充電的情況。該情況下,使必要電量、換句話說(shuō)各額定電力除以各受電效率而得到的電量最大的受電器以外的受電器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差減少即可。
另外,以上作為一個(gè)例子對(duì)電子設(shè)備200a以及200b是平板電腦或者智能手機(jī)等終端機(jī)的情況進(jìn)行了說(shuō)明,但電子設(shè)備200a以及200b,例如,也可以是節(jié)點(diǎn)型的pc(personalcomputer:個(gè)人電腦)、移動(dòng)電話終端機(jī),便攜式的游戲機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)等內(nèi)置充電式的電池的電子設(shè)備。
另外,以上對(duì)根據(jù)2個(gè)受電器100a以及100b的受電效率和額定輸出來(lái)求出相位差,控制部150a或者150b調(diào)整對(duì)開(kāi)關(guān)131a以及131b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差的形態(tài)進(jìn)行了說(shuō)明。
然而,在一個(gè)送電器10和一個(gè)受電器100(參照?qǐng)D4)之間傳送電力的情況下,受電器100的控制部150也可使用通過(guò)實(shí)驗(yàn)等預(yù)先求出的相位差來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)131a以及131b。在該情況下,不需要在控制部150的內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)表示電池220的額定輸出的數(shù)據(jù)。
另外,在一個(gè)送電器10和一個(gè)受電器100(參照?qǐng)D4)之間傳送電力的情況下,通過(guò)受電器100的控制部150對(duì)時(shí)鐘clk1、clk2的相位差進(jìn)行調(diào)整,能夠?qū)κ茈婋娏M(jìn)行調(diào)整。在該情況下,不需要對(duì)受電器100接受的電力為最大的相位差進(jìn)行檢測(cè)。
另外,以上對(duì)受電器100a以及100b對(duì)電池220a以及220b進(jìn)行同時(shí)充電的形態(tài)進(jìn)行了說(shuō)明。然而,電子設(shè)備200a以及200b也可不包含電池220a以及220b,而直接消耗受電器100a以及100b接受的電力來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。由于受電器100a以及100b能夠同時(shí)高效地受電,因此即使在電子設(shè)備200a以及200b不包含電池220a以及220b的情況下,也能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備200a以及200b。這是分時(shí)受電時(shí)所不可能的,因此是同時(shí)受電時(shí)的優(yōu)點(diǎn)之一。此外,在這樣的情況下,使用電子設(shè)備200a以及200b的驅(qū)動(dòng)所需的額定輸出來(lái)設(shè)定相位差即可。
另外,以上對(duì)送電器10的控制部15生成驅(qū)動(dòng)信號(hào),并向受電器100a以及100b發(fā)送的形態(tài)進(jìn)行了說(shuō)明,但也可將表示送電器10的送電電力的數(shù)據(jù)向受電器100a、100b發(fā)送,在受電器100a、100b側(cè)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在這種情況下,在受電器100a和100b之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,由受電器100a或者100b判定哪個(gè)受電電力大,并使受電電力少的一方的受電器(100a或者100b)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差增大,至少任一方的受電器(100a或者100b)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)即可。
另外,也可是送電器10從受電器100a、100b接收表示受電電力和額定輸出的數(shù)據(jù),使必要送電量小的一方的受電器(100a或者100b)的控制部(150a或者150b)對(duì)相位差進(jìn)行調(diào)整。在這種情況下,為了對(duì)相位差進(jìn)行調(diào)整而所需的數(shù)據(jù),由控制部(150a或者150b)存儲(chǔ)于內(nèi)部存儲(chǔ)器即可。
另外,調(diào)整部130的二極管131x以及131y的朝向,也可是與圖4所示的朝向相反。圖16是表示實(shí)施方式1的變形例的調(diào)整部130v的圖。
調(diào)整部130v具有開(kāi)關(guān)131x、131y,二極管132vx、132vy,電容器133x、133y,以及端子134x、134y。二極管132vx、132vy的整流方向分別是與圖4所示的二極管132x、132y相反。此外,與圖4所示的調(diào)整部130相同,因此對(duì)相同的構(gòu)成要素賦予相同附圖標(biāo)記而省略其說(shuō)明。
圖17是表示電容器115以及調(diào)整部130v中的電流路徑的圖。圖17中,將從端子134x通過(guò)電容器115或者調(diào)整部130v的內(nèi)部而向端子134y流動(dòng)的電流的朝向稱為順時(shí)針(cw(clockwise))。另外,將從端子134y通過(guò)電容器115或者調(diào)整部130v的內(nèi)部而向端子134x流動(dòng)的電流的朝向稱為逆時(shí)針(ccw(counterclockwise))。
在開(kāi)關(guān)131x為斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)131y為閉合、電流是順時(shí)針(cw)的情況下,在調(diào)整部130v內(nèi)產(chǎn)生從端子134x經(jīng)由二極管132vx以及開(kāi)關(guān)131y朝向端子134y的電流路徑。該電流路徑與電容器115并列,因此在電容器115中電流不流動(dòng)。因此,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流不流動(dòng)。
開(kāi)關(guān)131x為斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)131y為閉合、電流是逆時(shí)針(ccw)的情況下,在調(diào)整部130v內(nèi)共振電流在從端子134y經(jīng)由開(kāi)關(guān)131y以及電容器133x朝向端子134x的方向上流動(dòng),并且在電容器115中共振電流從端子115y向端子115x流動(dòng)。因此,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流以逆時(shí)針的方向流動(dòng)。
在開(kāi)關(guān)131x為閉合而開(kāi)關(guān)131y為斷開(kāi)、電流是順時(shí)針(cw)的情況下,在調(diào)整部130v內(nèi)共振電流在從端子134x經(jīng)由開(kāi)關(guān)131x以及電容器133y朝向端子134y的方向上流動(dòng),并且在電容器115中共振電流從端子115x向端子115y流動(dòng)。因此,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流以順時(shí)針的方向流動(dòng)。
在開(kāi)關(guān)131x為閉合而開(kāi)關(guān)131y為斷開(kāi)、電流是逆時(shí)針(ccw)的情況下,調(diào)整部130v內(nèi)產(chǎn)生從端子134y經(jīng)由二極管132vy以及開(kāi)關(guān)131x朝向端子134x的電流路徑。該電流路徑與電容器115并列,因此在電容器115中電流不流動(dòng)。因此,在次級(jí)側(cè)共振線圈110中共振電流不流動(dòng)。
<實(shí)施方式2>
圖18是表示實(shí)施方式2的受電器101和送電裝置80的圖。送電裝置80是與圖4所示的裝置相同。
受電器101具有在實(shí)施方式1的受電器100(參照?qǐng)D4)中添加了開(kāi)關(guān)180及虛設(shè)電阻器190的構(gòu)成。其他的構(gòu)成與受電器100相同,因此對(duì)相同的構(gòu)成要素賦予相同的附圖標(biāo)記并省略其說(shuō)明。
開(kāi)關(guān)180是具有3個(gè)端子181、182、183的開(kāi)關(guān)。端子181、182、183分別與整流電路120的高電壓側(cè)(圖中上側(cè))的輸出端子、虛設(shè)電阻器190的上側(cè)的端子以及平滑電容器140的上側(cè)的端子連接。
開(kāi)關(guān)180被控制部150驅(qū)動(dòng),使端子181的連接目標(biāo)切換于端子182以及183的任一方。即,開(kāi)關(guān)180使整流電路120的高電壓側(cè)(圖中上側(cè))的輸出端子的連接目標(biāo)切換于虛設(shè)電阻器190的上側(cè)的端子、以及平滑電容器140的上側(cè)的端子的任一方。
虛設(shè)電阻器190被連接在連結(jié)平滑電容器140的下側(cè)的端子與輸出端子160b的低電壓側(cè)的線路、和開(kāi)關(guān)180的端子182之間。虛設(shè)電阻器190是具有與電池220的阻抗相等的阻抗的電阻器。
在對(duì)受電器101的受電效率進(jìn)行測(cè)定時(shí),為了代替電池220而設(shè)置虛設(shè)電阻器190。與對(duì)電池220進(jìn)行充電來(lái)對(duì)受電效率進(jìn)行測(cè)定的情況相比,對(duì)于使具有與電池220相同的阻抗(電阻值)的虛設(shè)電阻器190中流動(dòng)電流來(lái)對(duì)受電效率進(jìn)行測(cè)定而言則能夠以少的電力消耗來(lái)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施方式2的受電器101利用使用虛設(shè)電阻器190而測(cè)定出的受電效率,對(duì)驅(qū)動(dòng)受電器101的調(diào)整部130的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行決定。
此外,開(kāi)關(guān)180也可在整流電路120與平滑電容器140之間,被插入連結(jié)平滑電容器140的下側(cè)的端子與輸出端子160b的低電壓側(cè)的線路中。該情況下,虛設(shè)電阻器190被連接于對(duì)平滑電容器140的上側(cè)的端子和輸出端子160a進(jìn)行連結(jié)的高電壓側(cè)的線路、與開(kāi)關(guān)180之間即可。
以下,表示受電電力、額定輸出、相位差等的數(shù)據(jù),在受電器101a以及101b的控制部150a以及150b、與接收器10的控制部15之間進(jìn)行通信??刂撇?50a以及150b與控制部15之間的通信,在天線170a以及170b與天線16之間進(jìn)行(參照?qǐng)D9)。
圖19至圖21是表示實(shí)施方式2的受電器101a、101b和送電器10為了設(shè)定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差而執(zhí)行的處理的任務(wù)圖。
受電器101a、101b具有與圖18所示的受電器101相同的構(gòu)成。另外,受電器101a、101b分別與圖9所示的實(shí)施方式1的受電器100a、100b相同,接受從一個(gè)送電器10傳送的電力。這里,為了區(qū)別2個(gè)受電器101而稱為受電器101a、101b。
另外,對(duì)受電器101a作為包含次級(jí)側(cè)共振線圈110a、電容器115a、整流電路120a、調(diào)整部130a、平滑電容器140a、控制部150a、開(kāi)關(guān)180a、虛設(shè)電阻器190a,并與dc-dc轉(zhuǎn)換器210a以及電池220a(參照?qǐng)D9)連接的受電器進(jìn)行說(shuō)明。
同樣,對(duì)受電器101b作為包含次級(jí)側(cè)共振線圈110b、電容器115b、整流電路120b、調(diào)整部130b、平滑電容器140b、控制部150b、開(kāi)關(guān)180b、虛設(shè)電阻器190b,并與dc-dc轉(zhuǎn)換器210b以及電池220b(參照?qǐng)D9)連接的受電器進(jìn)行說(shuō)明。
另外,圖19至圖21所示的處理,雖由送電器10的控制部15(參照?qǐng)D18)、和受電器101a、101b的控制部150(參照?qǐng)D18)來(lái)執(zhí)行,但以下對(duì)送電器10、受電器101a、101b進(jìn)行處理的情況進(jìn)行說(shuō)明。
送電器10和受電器101a、101b開(kāi)始電力傳送的準(zhǔn)備(開(kāi)始)。電力傳送的準(zhǔn)備例如通過(guò)將送電器10和受電器101a、101b設(shè)定為規(guī)定的準(zhǔn)備模式,并從受電器101a、101b向送電器10發(fā)送請(qǐng)求送電的通知而被開(kāi)始。
這里,受電器101a的調(diào)整部130a、及受電器101b的調(diào)整部130b只要沒(méi)有被特別地控制就處于關(guān)(開(kāi)關(guān)131x和開(kāi)關(guān)131y是閉合的狀態(tài))。在調(diào)整部130a以及130b關(guān)的狀態(tài)下,受電器101a以及101b成為不產(chǎn)生基于磁場(chǎng)共振的共振(共振停止的)的狀態(tài)。
首先,送電器10向受電器101a發(fā)送測(cè)試送電通知(步驟s111)。這里,設(shè)為與受電器101b相比受電器101a一方較早地向送電器10發(fā)送送電要求的通知。在步驟s111中,送電器10向最早發(fā)送送電要求的通知的受電器101a,發(fā)送測(cè)試送電通知。此外,送電器10,使用對(duì)受電器101a、101b進(jìn)行識(shí)別的標(biāo)識(shí)符等來(lái)對(duì)受電器101a、101b進(jìn)行識(shí)別。
受電器101a判定是否從送電器10接收到了測(cè)試送電通知(步驟s112a)。此外,受電器101a在從送電器10接收到測(cè)試送電通知之前反復(fù)執(zhí)行步驟s112a的處理。
受電器101a使調(diào)整部130a的開(kāi)關(guān)131x及131y斷開(kāi),將開(kāi)關(guān)180a的連接目標(biāo)切換到虛設(shè)電阻器190a(步驟s113a)。若調(diào)整部130a的開(kāi)關(guān)131x及131y設(shè)為斷開(kāi),則在遍及基于磁場(chǎng)共振的共振的1個(gè)周期的期間成為在次級(jí)側(cè)共振線圈110a中共振電流流動(dòng)的狀態(tài)。受電器101a在步驟s113a的處理結(jié)束時(shí),將結(jié)束的情況通知給送電器10。
送電器10開(kāi)始測(cè)試送電(步驟s114)。由此,受電器101a的受電開(kāi)始。
受電器101a通過(guò)對(duì)控制部150a的移相電路153的偏移量進(jìn)行控制,對(duì)2個(gè)時(shí)鐘clk1、clk2的相位進(jìn)行調(diào)整,并對(duì)得到最大的受電效率的基準(zhǔn)的相位進(jìn)行檢測(cè)。而且,受電器101a在基準(zhǔn)的相位下將表示從送電器10接受的電力的受電電力和電池220a的額定輸出通知給送電器10,并將調(diào)整部130a的開(kāi)關(guān)131x以及131y設(shè)為閉合(步驟s115a)。這樣受電器101a通知給送電器10的受電電力,在基準(zhǔn)的相位中被測(cè)定,因此是受電器101a能夠接受的最大的受電電力。
若將調(diào)整部130a的開(kāi)關(guān)131x以及131y設(shè)為閉合,則受電器101a處于即使受電也不產(chǎn)生基于磁場(chǎng)共振的共振的狀態(tài)。即,成為共振停止的狀態(tài)。使受電器100a的共振停止的狀態(tài)是受電器101b從送電器10受電而對(duì)受電效率進(jìn)行測(cè)定時(shí)不給予影響的狀態(tài)。
送電器10對(duì)表示從受電器101a發(fā)送的受電電力和電池220a的額定輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,對(duì)受電器101a的受電電力和額定輸出進(jìn)行檢測(cè)(步驟s116)。
接下來(lái),送電器10向受電器101b發(fā)送測(cè)試送電通知(步驟s117)。
受電器101b對(duì)是否從送電器10接收了測(cè)試送電通知進(jìn)行判定(步驟s112b)。此外,受電器101b在從送電器10接收到測(cè)試送電通知為止反復(fù)執(zhí)行步驟s112b的處理。
受電器101b使調(diào)整部130b的開(kāi)關(guān)131x以及131y為斷開(kāi),將開(kāi)關(guān)180b的連接目標(biāo)切換到虛設(shè)電阻器190b(步驟s113b)。若將調(diào)整部130b的開(kāi)關(guān)131x以及131y設(shè)為斷開(kāi),則在遍及基于磁場(chǎng)共振的共振的1個(gè)周期的期間成為共振電流在次級(jí)側(cè)共振線圈110中流動(dòng)的狀態(tài)。受電器101b在步驟s113b的處理結(jié)束時(shí),將結(jié)束的情況通知給送電器10。
送電器10開(kāi)始測(cè)試送電(步驟s118)。由此,受電器101b的受電開(kāi)始。
受電器101b通過(guò)對(duì)控制部150b的移相電路153的偏移量進(jìn)行控制,來(lái)對(duì)2個(gè)時(shí)鐘clk1、clk2的相位進(jìn)行調(diào)整,并對(duì)得到最大的受電效率的基準(zhǔn)的相位進(jìn)行檢測(cè)。而且,受電器101b在基準(zhǔn)的相位下,將表示從送電器10接受的電力的受電電力和電池220b的額定輸出通知給送電器10,將調(diào)整部130b的開(kāi)關(guān)131x以及131y設(shè)為閉合(步驟s115b)。這樣,受電器101a向送電器10通知的受電電力,在基準(zhǔn)的相位中被測(cè)定,因此是受電器101a能夠接受的最大的受電電力。
若將調(diào)整部130b的開(kāi)關(guān)131x以及131y設(shè)為閉合,則受電器101b成為即使受電也不產(chǎn)生基于磁場(chǎng)共振的共振的狀態(tài)。即,成為共振停止的狀態(tài)。
送電器10對(duì)表示從受電器101b發(fā)送的受電電力和電池220b的額定輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,對(duì)受電器101b的受電電力和額定輸出進(jìn)行檢測(cè)(步驟s119)。
以上圖19所示的處理結(jié)束。此外,圖19所示的處理的(1)、(1a)、(1b)分別接續(xù)圖20所示的(1)、(1a)、(1b)。
送電器10使用表示從受電器101a以及101b接收到的受電電力和電池220a以及220b的額定輸出的數(shù)據(jù),決定對(duì)受電器101a、101b的調(diào)整部130a、130b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差,將相位差通知給受電器101a以及101b(步驟s121)。相位差以與實(shí)施方式1相同的方法決定即可。
受電器101a使用從送電器10接收到的相位差來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)整部130a(步驟s122a)。同樣,受電器101b使用從送電器10接收到的相位差來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)整部130b(步驟s122b)。
受電器100a的控制部150a在由步驟s122a對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差進(jìn)行設(shè)定之前,在步驟s115a中,對(duì)基準(zhǔn)的相位進(jìn)行檢測(cè)。
控制部150a將在基準(zhǔn)的相位加上從送電器10接收到的相位差而得到的相位作為2個(gè)時(shí)鐘的相位而設(shè)定。這與在步驟s115b中受電器100b的控制部150b對(duì)相位進(jìn)行設(shè)定的情況相同。
送電器10開(kāi)始測(cè)試送電(步驟s123)。該測(cè)試送電與步驟s114以及s118的測(cè)試送電不同,是相對(duì)于受電器101a以及101b這兩者同時(shí)進(jìn)行送電的測(cè)試。受電器101a以及101b在同時(shí)受電的狀態(tài)下,分別對(duì)受電電力進(jìn)行計(jì)測(cè)。
受電器101a將表示從送電器10接受的電力的受電電力通知給送電器10,將調(diào)整部130a的開(kāi)關(guān)131x以及131y設(shè)為閉合(步驟s124a)。同樣,受電器101b將表示從送電器10接受的電力的受電電力通知給送電器10,將調(diào)整部130b的開(kāi)關(guān)131x以及131y設(shè)為閉合(步驟s124b)。
送電器10對(duì)表示從受電器101a以及101b發(fā)送的受電電力的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,對(duì)受電器101a以及101b的受電電力進(jìn)行檢測(cè)(步驟s125)。
送電器10對(duì)在步驟s125中接收到的受電器101a以及101b的受電電力是否在目標(biāo)范圍內(nèi)進(jìn)行判定(步驟s126)。
這里,受電電力的目標(biāo)范圍例如作為以下范圍來(lái)設(shè)定,即將受電器101a以及101b的額定輸出的50%的電力設(shè)為下限值,將受電器101a以及101b的額定輸出的130%設(shè)為上限。
這樣的受電電力的目標(biāo)范圍由送電器10的控制部15基于在步驟s116以及s119中從受電器101a以及101b接收的電池220a以及220b的額定輸出來(lái)設(shè)定即可。這樣的受電電力的目標(biāo)范圍是為了使受電器101a以及101b的受電平衡良好而使用的。
送電器10在步驟s126中,若判定為受電電力的比率未在目標(biāo)范圍內(nèi)(s126:否),則使流程返回步驟s121。對(duì)相位差進(jìn)行再度調(diào)整,這是為了確定受電效率是否收縮在目標(biāo)范圍內(nèi)。此外,返回到步驟s121并對(duì)相位差進(jìn)行再次設(shè)定時(shí),送電器10可以將受電器101a以及101b中的、受電電力在目標(biāo)范圍的下限以下的受電器的相位差的絕對(duì)值變小,也可將受電電力在目標(biāo)范圍的上限以上的受電器的相位差的絕對(duì)值變大。
以上圖20所示的處理結(jié)束。此外,圖20所示的處理的(2)、(2a)、(2b)分別接續(xù)圖21所示的(2)、(2a)、(2b)。
送電器10若判定為受電電力在目標(biāo)范圍內(nèi)(s126:是),則將表示進(jìn)行正式送電的正式送電通知向受電器101a以及101b發(fā)送(步驟s131)。正式送電是指與測(cè)試送電不同,為了正式對(duì)受電器101a以及101b進(jìn)行充電而進(jìn)行送電。正式送電通知是指用于送電器10向受電器101a以及101b通知進(jìn)行正式送電的通知。
受電器101a對(duì)是否從送電器10接收到正式送電通知進(jìn)行判定(步驟s132a)。同樣,受電器101b對(duì)是否從送電器10接收到正式送電通知進(jìn)行判定(步驟s132b)。
此外,受電器101a以及101b在未接收正式送電通知的情況下,分別將流程返回步驟s122a以及122b。在步驟s126中,相當(dāng)于由送電器10判定為受電電力不在目標(biāo)范圍內(nèi)的情況,因此送電器10返回步驟s121而使用發(fā)送至受電器101a以及101b的相位差來(lái)對(duì)調(diào)整部130a以及130b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
受電器101a若判定為從送電器10接收到正式送電通知(s132a:是),則對(duì)使用了相位差的調(diào)整部130a的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行再開(kāi),并且將開(kāi)關(guān)180a的連接目標(biāo)切換到電池220a,將切換的情況通知給送電器10(步驟s133a)。同樣,受電器101b若判定為從送電器10接收到正式送電通知(s132b:是),則對(duì)使用了相位差的調(diào)整部130b的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行再開(kāi),并且將開(kāi)關(guān)180b的連接目標(biāo)切換到電池220b,將切換的情況通知給送電器10(步驟s133b)。
送電器10開(kāi)始正式送電(步驟s134)。
受電器101a對(duì)電池220a是充滿電、或者還是由利用者進(jìn)行的充電的停止操作進(jìn)行判定(步驟s135a)。同樣,受電器101b對(duì)電池220b是充滿電、或者還是由利用者進(jìn)行的充電的停止操作進(jìn)行判定(步驟s135b)。
受電器101a若判定為既不是充滿電也不是充電的停止操作(s135a:否),則對(duì)是否需要相位差的再調(diào)整進(jìn)行判定(步驟s136a)。
例如,在受電器101b充滿電、或者由于充電的停止操作而處于未充電的狀態(tài)時(shí),需要對(duì)受電器101a的相位差進(jìn)行再調(diào)整。因此,送電器10在后述的步驟s139中,判定為受電器101b的充電結(jié)束、或者充電停止,并且受電器101a從送電器10接收到受電器101b的充電結(jié)束、或者充電停止的通知的情況下,受電器101a判定為需要相位差的再調(diào)整。
受電器101b若判定為既不是充滿電也不是充電的停止操作(s135b:否),則對(duì)是否需要相位差的再調(diào)整進(jìn)行判定(步驟s136b)。
例如,在受電器101a充滿電、或者由于充電的停止操作而處于未充電的狀態(tài)的情況下,需要對(duì)受電器101b的相位差進(jìn)行再調(diào)整。因此,送電器10在后述的步驟s139中,判定為受電器101a的充電結(jié)束、或者充電停止,并且受電器101b從送電器10接收到受電器101a的充電結(jié)束、或者充電停止的通知的情況下,受電器101b判定為需要相位差的再調(diào)整。
受電器101a若判定為是電池220a的充滿電、或者充電的停止操作(s135a:是),則將是充電結(jié)束、或者停止操作的情況通知給送電器10。由此,受電器101a結(jié)束處理。
同樣,受電器101b若判定為是電池220b的充滿電、或者充電的停止操作(s135b:是),則將是充電結(jié)束、或者停止操作的情況通知給送電器10。由此,受電器101a結(jié)束處理。
送電器10在受電器101a或者101b中,對(duì)是否存在充電結(jié)束、或者停止操作進(jìn)行判定(步驟s137)。送電器10基于來(lái)自受電器101a或者101b的表示充電結(jié)束、或者停止操作的通知的有無(wú),進(jìn)行步驟s137的判定。此外,步驟137的判定被反復(fù)執(zhí)行直到存在來(lái)自受電器101a或者101b的充電結(jié)束、或者停止操作的通知。
受電器101a若將電池220a的充滿電、或者進(jìn)行了充電的停止操作的情況通知給送電器10,則將調(diào)整部130a的開(kāi)關(guān)131x及131y設(shè)為閉合(步驟s138a)。由此,受電器101a成為不受電的狀態(tài)。同樣,受電器101b在將電池220b的充滿電、或者進(jìn)行了充電的停止操作的情況通知給送電器10時(shí),將調(diào)整部130b的開(kāi)關(guān)131x及131y設(shè)為閉合(步驟s138b)。由此,受電器101b成為不受電的狀態(tài)。
送電器10在判定為存在來(lái)自受電器101a或者101b的表示充電結(jié)束(充滿電)、或者停止操作的通知(s137:是)時(shí),若對(duì)受電器101a以及101b這兩者的充電是結(jié)束、或者還是充電被停止進(jìn)行判定(步驟s139)的受電器101a以及101b中的一方的充電未結(jié)束或者未停止,則需要繼續(xù)送電。
送電器10在判定為受電器101a以及101b中的一方的充電未結(jié)束或者未停止時(shí)(s139:否),使流程返回步驟s121。因?yàn)橐俅螌?duì)相位差進(jìn)行設(shè)定來(lái)進(jìn)行送電。
另外,送電器10在判定為受電器101a的充電結(jié)束、或者充電已停止的情況下,將受電器101a的充電結(jié)束、或者充電已停止的情況通知給受電器101b。同樣,送電器10在判定為受電器101b的充電結(jié)束、或者充電已停止的情況下,將受電器101b的充電結(jié)束、或者充電已停止的情況通知給受電器101a。
送電器10若判定為受電器101a以及101b這兩方的充電已結(jié)束、或者充電已停止(s139:是),則結(jié)束處理。
以上,由送電器10對(duì)受電器101a以及101b的送電處理結(jié)束。
此外,以上,雖對(duì)2個(gè)受電器101a以及101b從送電器10受電時(shí)決定相位差的形態(tài)進(jìn)行了說(shuō)明,但在3個(gè)以上的受電器從送電器10受電的情況下也能夠同樣地決定相位差。例如,在受電器是3個(gè)的情況下,在步驟s115b結(jié)束后,通過(guò)相對(duì)于第3個(gè)受電器進(jìn)行與步驟111、s112a、s113a、s114、s115a以及s116相同的步驟,送電器10獲得第3個(gè)受電器的受電電力和額定輸出即可。
而且,在決定3個(gè)受電器的相位差,并對(duì)受電電力是否在目標(biāo)范圍內(nèi)進(jìn)行判定之后,進(jìn)行正式送電即可。受電器是4個(gè)以上的情況也是同樣。
以上,根據(jù)實(shí)施方式2,能夠提供能夠改善電力供給量的平衡的受電器101a或者101b。另外,根據(jù)實(shí)施方式2,能夠提供能夠改善電力供給量的平衡的電力傳送系統(tǒng)。
另外,在實(shí)施方式2中,在決定受電器101a以及101b的相位差時(shí),進(jìn)行步驟s121~s126的測(cè)試送電的處理。而且,在測(cè)試送電的結(jié)果是受電器101a以及101b的受電電力不在目標(biāo)范圍內(nèi)的情況下,對(duì)相位差進(jìn)行再調(diào)整從而求出能夠進(jìn)一步改善受電平衡的相位差。
因此,根據(jù)實(shí)施方式2,能夠提供進(jìn)一步改善了電力供給量的平衡的受電器101a或者101b。
<實(shí)施方式3>
圖22是表示實(shí)施方式3中的送電器10和n個(gè)受電器101-1、101-2…101-n的圖。圖23是表示實(shí)施方式3的相位差和送電輸出p的決定處理的流程圖。圖24是表示實(shí)施方式3中使用的表形式的數(shù)據(jù)的圖。
在實(shí)施方式3中,對(duì)在從一個(gè)送電器10向n個(gè)受電器101-1、101-2…101-n傳送電力的情況下,決定對(duì)受電器101-1~101-n的調(diào)整部130進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差的方法進(jìn)行說(shuō)明。
這里,n是任意的整數(shù),只要是2以上的整數(shù)即可。
受電器101-1~101-n的各個(gè)具有與實(shí)施方式2的受電器101a以及101b相同的構(gòu)成。另外,對(duì)受電器101-1~101-n分別與dc-dc轉(zhuǎn)換器210和電池220連接的情況進(jìn)行說(shuō)明。
以下,表示受電電力、相位差等的數(shù)據(jù),在受電器101-1~101-n的控制部150與接收器10的控制部15之間通信??刂撇?50與控制部15之間的通信,在天線170與天線16之間進(jìn)行(參照?qǐng)D9)。
在實(shí)施方式3中,具體而言,按照以下那樣的步驟來(lái)決定對(duì)受電器101-1~101-n各自所包含的調(diào)整部130進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差。
首先,送電器10向受電器101-1~101-n的各個(gè)獨(dú)立地傳送電力p0(步驟s201)。另外,受電器101-1~101-n若分別接受電力p0,則將表示受電電力pk(k=1~n)、電池220的額定輸出pbk(k=1~n)的數(shù)據(jù)向送電器10發(fā)送。
接下來(lái),送電器10接收表示受電電力pk(k=1~n)、和電池220的額定輸出pbk(k=1~n)的數(shù)據(jù)(步驟s202)。
受電電力pk在受電器101-1~101-n的內(nèi)部,通過(guò)將開(kāi)關(guān)180連接于虛設(shè)電阻器190而被測(cè)定。額定輸出pbk是與受電器101-1~101-n的各個(gè)連接的電池220的額定輸出。表示電池220的額定輸出的數(shù)據(jù)由受電器101-1~101-n各自的控制部150保存于內(nèi)部存儲(chǔ)器。
電力的傳送相對(duì)于受電器101-1~101-n的各個(gè),是1對(duì)1地進(jìn)行,因此送電器10進(jìn)行n次送電。此外,送電器10向受電器101-1~101-n的各個(gè)傳送的電力p0,對(duì)于受電器101-1~101-n的各個(gè)來(lái)說(shuō)是相等的。
接下來(lái),送電器10針對(duì)受電器101-1~101-n的各個(gè),求出額定輸出pbk(k=1~n)相對(duì)于受電電力pk(k=1~n)之比xk(k=1~n)(步驟s203)。用xk=pbk/pk來(lái)求出。
接下來(lái),送電器10求出比xk中的最大值xs,針對(duì)受電器101-1~101-n的每一個(gè),求出比xk與最大值xs之比yk(k=1~n)(步驟s204)。通過(guò)yk=xk/xs來(lái)求出。
接下來(lái),送電器10求出受電器101-1~101-n的受電電力成為y1~yn倍那樣的相位差d1~dn(步驟s205)。求出成為y1~yn倍那樣的相位差d1~dn例如使用圖24所示那樣的表形式的數(shù)據(jù)即可。
圖24所示的表形式的數(shù)據(jù)是將比y1~yn的組合與相位差d1~dn的組合相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。比y1~yn的組合中存在ya1、ya2…yan、yb1、yb2…ybn等。相位差d1~dn的值的組合中存在da1、da2…dan、db1、db2…dbn等。
比y1~yn的組合ya1、ya2…yan分別與相位差d1~dn的組合da1、da2…dan相關(guān)聯(lián)。比y1~yn的組合yb1、yb2…ybn分別與相位差d1~dn的組合db1、db2…dbn相關(guān)聯(lián)。
準(zhǔn)備多個(gè)這樣的將比y1~yn的組合與相位差d1~dn的組合相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),在步驟s204中根據(jù)圖24所示的表形式的數(shù)據(jù)求出與針對(duì)受電器101-1~101-n而求出的比y1~yn對(duì)應(yīng)的相位差d1~dn即可。
此外,在圖24所示的表形式的數(shù)據(jù)中不存在步驟s204中針對(duì)受電器101-1~101-n而求出的比y1~yn的組合的情況下,使用與和在步驟s204中求出的比y1~yn相近的比y1~yn相關(guān)聯(lián)的相位差d1~dn即可。另外,這樣在圖24所示的數(shù)據(jù)中不存在在步驟s204中求出的比y1~yn的組合的情況下,通過(guò)插補(bǔ)處理等求出與在步驟s204中求出的比y1~yn的組合相近的比y1~yn,從而使用相位差d1~dn即可。
另外,這里雖對(duì)使用圖24所示的表形式的數(shù)據(jù)而求出相位差d1~dn的形態(tài)進(jìn)行了說(shuō)明,但例如也可根據(jù)比y1~yn的值,對(duì)相位差d1~dn進(jìn)行運(yùn)算。比y1~yn的值是在比xk為最大值xs的情況下成為1,而在其他的情況下小于1的值。因此,比y1~yn的值越大,則需要的受電電量越多。因此,比y1~yn的值越大則將相位差d1~dn設(shè)定為越大,比y1~yn的值越小則將相位差d1~dn設(shè)定為越小。
接下來(lái),送電器10向受電器101-1~101-n發(fā)送表示相位差d1~dn的數(shù)據(jù)(步驟s206)。
最后,送電器10以下式來(lái)設(shè)定送電輸出p(步驟s207)。
[數(shù)1]
以上,相位差d1~dn和送電輸出p的設(shè)定結(jié)束。
以上,根據(jù)實(shí)施方式3,能夠提供能夠改善電力供給量的平衡的受電器101-1~101-n。另外,根據(jù)實(shí)施方式3,能夠提供能夠改善電力供給量的平衡的電力傳送系統(tǒng)(受電器101-1~101-n以及送電器10)。
以上,對(duì)本發(fā)明例示的實(shí)施方式的受電器、以及電力傳送系統(tǒng)進(jìn)行了說(shuō)明,但本發(fā)明并不限于具體公開(kāi)的實(shí)施方式,在沒(méi)有脫離技術(shù)方案的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種的變形、變更。
附圖標(biāo)記的說(shuō)明
10送電器
11初級(jí)側(cè)線圈
12初級(jí)側(cè)共振線圈
13整合電路
14電容器
15控制部
100、100a、100b、101、101-1~101-n、103受電器
110、110a、110b次級(jí)側(cè)共振線圈
120、121、122、123、124整流電路
130、130a、130b調(diào)整部
131x、131y開(kāi)關(guān)
132x、132y二極管
133x、133y電容器
134x、134y端子
140、140a、140b平滑電容器
150、150a、150b控制部
160x、160y輸出端子
170a、170b天線
180開(kāi)關(guān)
190虛設(shè)電阻器
200a、200b電子設(shè)備
210、210a、210bdc-dc轉(zhuǎn)換器
220、220a、220b電池
500電力傳送系統(tǒng)