無線送電裝置及無線電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及通過送電線圈及受電線圈間的電磁感應以非接觸方式發(fā)送電力的無線送電裝置及無線電力傳輸系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近年來，以便攜電話機為代表的各種移動設備日益普及。移動設備的消耗電量由于功能及性能的提高以及內容的多樣化而持續(xù)增大。在利用預定容量的電池而工作的移動設備中，其消耗電量增大時，該移動設備的工作時間變短。作為用于補償電池的容量有限的技術，無線電力傳輸系統(tǒng)受到關注。無線電力傳輸系統(tǒng)通過在無線送電裝置的送電線圈和無線受電裝置的受電線圈之間的電磁感應，從無線送電裝置向無線受電裝置以非接觸方式發(fā)送電力。特別地，采用了諧振型的送電線圈及受電線圈(諧振磁場耦合)的無線電力傳輸系統(tǒng)即使在送電線圈及受電線圈的位置相互錯開時也能夠維持高傳輸效率，因此可以期待在各種領域中的應用。
[0003]例如，已知專利文獻I?3的無線電力傳輸系統(tǒng)。
[0004]現(xiàn)有技術文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2010-016985號公報
[0006]專利文獻2:國際公開第2012/081519號手冊
[0007]專利文獻3:國際公開第2012/164744號手冊

【發(fā)明內容】

[0008]專利文獻I?3僅僅公開了具有送電線圈的I個無線送電裝置向具有受電線圈的I個無線受電裝置傳輸電力的通常的無線電力傳輸系統(tǒng)。
[0009]本公開的一個方式的無線送電裝置提供一種能夠從I個無線送電裝置向多個無線受電裝置供給電力的無線送電裝置及無線電力傳輸系統(tǒng)。
[0010]本公開的一個方式，是向具備受電天線的多個無線受電裝置傳輸高頻電力的無線電力傳輸系統(tǒng)的無線送電裝置，上述受電天線包含受電線圈，上述無線送電裝置具備:
[0011]至少一個送電天線，能夠與上述多個無線受電裝置的受電天線電磁耦合；
[0012]一個變換電路，產生上述高頻電力并向上述至少一個送電天線供給；
[0013]接收電路，從上述多個無線受電裝置的各個無線受電裝置接收上述各受電線圈的輸出電壓值；以及
[0014]控制電路，根據(jù)上述接收到的輸出電壓值，控制包括從上述變換電路供給的上述高頻電力的頻率或振幅的傳輸條件，
[0015]上述控制電路，
[0016]在對上述多個無線受電裝置中的第I無線受電裝置傳輸上述高頻電力時，檢測到上述多個無線受電裝置中的第2上述無線受電裝置新與上述至少一個送電天線電磁耦合時，變更向上述多個無線受電裝置中與上述至少一個送電天線電磁耦合的無線受電裝置傳輸?shù)纳鲜鰝鬏敆l件，
[0017]使用上述變換電路，變更向與上述至少一個送電天線電磁耦合的無線受電裝置傳輸?shù)母哳l電力的頻率或振幅，將從與上述至少一個送電天線電磁耦合的上述至少一個無線受電裝置接收的上述輸出電壓值，控制在與上述至少一個送電天線電磁耦合的上述至少一個無線受電裝置所包含的電路元件的限制電壓以下。
[0018]此外，這些整體的或具體的方式可以由系統(tǒng)、方法、集成電路、計算機程序或記錄介質實現(xiàn)，也可以由系統(tǒng)、裝置、方法、集成電路、計算機程序及記錄介質的任意組合實現(xiàn)。
[0019]根據(jù)上述方式，能夠從一個無線送電裝置向多個無線受電裝置供給電力。
【附圖說明】
[0020]圖1是表示第I實施例的無線電力傳輸系統(tǒng)的構成的框圖。
[0021]圖2是表示圖1的無線受電裝置3-1的詳細構成的一例的框圖。
[0022]圖3是表示圖1的送電天線24-1的第I變形例的送電天線24a_l的電路圖。
[0023]圖4是表示圖1的送電天線24-1的第2變形例的送電天線24b_l的電路圖。
[0024]圖5是表示圖1的送電天線24-1的第3變形例的送電天線24c_l的電路圖。
[0025]圖6是表示圖1的送電天線24-1?24_N的第I實施例的俯視圖。
[0026]圖7是表示圖1的位置檢測線圈25的詳細構成的一例的立體圖。
[0027]圖8是用于說明采用了圖7的位置檢測線圈25的受電天線31-1的定位的立體圖。
[0028]圖9是表示圖2的負載調制電路34-1的詳細構成的一例的電路圖。
[0029]圖10是表示第I實施方式的第I變形例的無線電力傳輸系統(tǒng)的構成的框圖。
[0030]圖11是表示由圖1的無線送電裝置2的控制電路20執(zhí)行的送電控制處理的流程圖。
[0031]圖12是表示圖1的無線受電裝置3-1及3-2的負載阻抗相等時的各受電天線31-1及31-2的輸出電壓Vrl及Vr2和無線電力傳輸系統(tǒng)的傳輸效率的圖。
[0032]圖13是表示圖1的無線受電裝置3-1及3-2的負載阻抗不同時的各受電天線31-1及31-2的輸出電壓Vrl及Vr2和無線電力傳輸系統(tǒng)的傳輸效率的圖。
[0033]圖14是表示第2實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的構成的框圖。
[0034]圖15是表示圖14的無線受電裝置3B-1的詳細構成的一例的框圖。
[0035]圖16是表示圖15的負載調制電路34B-1的詳細構成的一例的電路圖。
[0036]圖17是表不由圖15的負載調制電路34B-1產生的負載調制信號的時序圖。
[0037]圖18是表示在圖14的無線電力傳輸系統(tǒng)中使用的例示性的負載調制信號的符號的時序圖。
[0038]圖19是表示第I實施方式的第2變形例的無線電力傳輸系統(tǒng)的構成的框圖。
[0039]圖20是表示第2實施方式的變形例的無線電力傳輸系統(tǒng)的構成的框圖。
【具體實施方式】
[0040]〈成為發(fā)明基礎的見解〉
[0041]本發(fā)明人對“【背景技術】”一欄中所記載的無線電力傳輸系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了以下的問題。
[0042]如前所述，專利文獻I到3僅僅公開了具有送電線圈的一個無線送電裝置向具有受電線圈的一個無線受電裝置傳輸電力的一般的無線電力傳輸系統(tǒng)。
[0043]在現(xiàn)有的電磁感應型的無線電力傳輸系統(tǒng)中，具備一個高頻電力源(變換電路)的一個無線送電裝置始終只能向一個無線受電裝置供給電力。從而，例如為了充電，在一個無線送電裝置的送電區(qū)域上配置有多個無線受電裝置的情況下，進行了在一個無線受電裝置充電結束后對另一個無線受電裝置充電這樣的依次充電。
[0044]在利用了諧振磁場耦合的無線電力傳輸系統(tǒng)中，送電線圈及受電線圈的耦合系數(shù)小，與電磁感應型的無線電力傳輸系統(tǒng)的情況相比，可以拉開無線送電裝置及無線受電裝置之間的距離而傳輸電力，因此能夠從一個無線送電裝置對多個無線受電裝置充電。
[0045]但是，例如，在研究從一個無線送電裝置向多個無線受電裝置供給電力的無線電力傳輸系統(tǒng)時，需要假定新追加與當前正接受電力供給的無線受電裝置不同的無線受電裝置，所追加的上述無線受電裝置也接受電力供給的情況。
[0046]作為一個解決方案，若假定包含所追加的無線受電裝置的多個無線受電裝置全部具有相同的負載特性(負載阻抗)，則采用與向一個無線受電裝置供給電力時相同的送電頻率，增大與無線受電裝置的個數(shù)相應的電力，繼續(xù)傳輸即可。
[0047]但是，一般來說，多個無線受電裝置的負載特性互不相同(充電電池的剩余量不同等)。該情況下，認為根據(jù)所輸送的高頻電力的頻率或對變換電路的輸入電壓等的設定的不同，會發(fā)生在任一個無線受電裝置中受電線圈接受的輸出電壓過高而超過與受電線圈連接的無線受電裝置的電路元件(整流電路等)的限制電壓這樣的問題。
[0048]上述問題的原因認為如下。
[0049]為了簡化，例如，考慮從一個無線送電裝置向一個無線受電裝置進行電力供給的情況。
[0050]作為第一動作條件，第I無線受電裝置具有例如5Ω (重負載:負載要求大電流的狀態(tài))的負載，要求電力設為5W。此時，為了滿足上述要求電力即5W，通過向上述一個無線送電裝置的變換電路施加1V電壓而生成的高頻電力(以后，也僅稱為電力)向上述第I無線受電裝置傳輸。此時，上述第I無線受電裝置的受電線圈的輸出電壓成為5V。
[0051]接著，作為第二動作條件，考慮用要求電力例如為0.25W、負載為100 Ω (輕負載:負載要求小電流的狀態(tài))的第2無線受電裝置更換上述第I無線受電裝置的情況。該情況下，為了滿足上述第2無線受電裝置的要求電力即0.25W，通過向上述無線送電裝置的變換電路施加3V電壓而生成的電力向上述第2無線受電裝置傳輸。此時，上述第2無線受電裝置的受電線圈的輸出電壓也成為5V。
[0052]但是，在從一個無線送電裝置的一個變換電路向多個無線受電裝置供給電力時，從上述變換電路向送電線圈輸出的電力的送電頻率(以后也僅稱為頻率)和電壓(也可以換言之稱為振幅)被唯一確定，無法采用用于使多個無線受電裝置的受電狀態(tài)一個個最優(yōu)化的頻率、電壓參數(shù)使上述變換電路進行動作。
[0053]從而，例如在向第I無線受電裝置供給電力時進而也要開始向第2無線受電裝置供給電力時，第2無線受電裝置被分配接受最初向第I無線受電裝置輸送的1V電壓的電力的一部分。在向第2無線受電裝置傳輸1V的電壓的電力時，上述第2無線受電裝置的受電線圈的輸出電壓高達16.5V。該情況下，在上述第2無線受電裝置中受電線圈接受的輸出電壓過高，超過與受電線圈連接的上述第2無線受電裝置的電路元件(整流電路等)的限制電壓。其結果，上述第2無線受電裝置所包含的電路元件可能被破壞。在此，16.5V這一值是根據(jù)向第一動作條件和第二動作條件下的變換電路施加的電壓比與第二動作條件下的上述第2無線受電裝置的受電線圈的輸出電壓之積算出的(=10V/3VX5V)。
[0054]例如，即使決定向送電線圈輸出的最佳的電力的頻率和電壓(例如，3V)以符合負載更輕的第2無線受電裝置的條件，在從一個無線送電裝置的一個變換電路向多個無線受電裝置供給電力時，也只能傳輸從上述變換電路向送電線圈輸出的電力的頻率和電壓一定的電力。因此，在向第2無線受電裝置傳輸電力時，在上述第I無線受電裝置的條件下(例如，10V)輸送電力。其結果，認為向負載更輕的第2無線受電裝置供給過剩的電力，受電線圈的輸出電壓變高。
[0055]這樣，認為具有輕負載的無線受電裝置的受電線圈的輸出電壓變高的一個原因是，在從一個無線送電裝置的一個變換電路向多個無線受電裝置供給電力時，只能在從上述變換電路向送電線圈輸出的電力的頻率和電壓一定的情況下傳輸。
[0056]另外，在上述例中，為了應對超過無線受電裝置的電路元件的耐電壓的上述問題，考慮在無線受電裝置中使用具有大余裕的耐壓