無線電力傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開涉及通過電磁感應(yīng)來進行電力的非接觸傳輸?shù)臒o線電力傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，以移動電話為代表的各種便攜式設(shè)備正在普及之中，作為對伴隨于功能的高性能化、內(nèi)容的多樣化所引起的消耗電力的增加的蓄電池的容量不足進行彌補的技術(shù)，無線電力傳輸技術(shù)備受關(guān)注。
[0003]在以非接觸方式傳輸電力之際，便攜式設(shè)備的消耗電力或蓄電池的每個充電狀態(tài)的負載并非是恒定的，因此無線電力傳輸技術(shù)謀求能向各種負載穩(wěn)定地供給電力、也就是說無負載依存性。
[0004]作為具備這種無負載依存性的無線電力傳輸技術(shù)，公開了以下構(gòu)成的非接觸供電裝置:將輸電側(cè)的輸電天線與諧振電容器串聯(lián)地連接，將受電側(cè)的受電天線與諧振電容器并聯(lián)地連接。可以根據(jù)輸電受電的諧振電容器的電容值的獲取方式，作為理想變壓器來動作(例如、參照專利文獻I)。
[0005]在先技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利第4644827號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]-發(fā)明所要解決的課題-
[0009]然而，【背景技術(shù)】關(guān)于受電天線與進行整流的受電部之間的連接的公開并不充分，尤其是具有因受電部的開關(guān)切換動作時產(chǎn)生的高次諧波所引起的整流效率的劣化會導(dǎo)致消耗電力的增大或散熱性的不足這樣的課題。
[0010]本公開解決所述現(xiàn)有例涉及的課題，其目的在于，提供一種能夠降低受電部中的整流損耗并實現(xiàn)高效的非接觸供電的無線電力傳輸裝置。
[0011]-用于解決課題的手段-
[0012]為了解決所述現(xiàn)有例涉及的課題，本公開的無線電力傳輸裝置具備:
[0013]輸電部，其進行頻率變換；
[0014]輸電天線，其與所述輸電部連接；
[0015]第I諧振電容器，其被連接于所述輸電部與所述輸電天線之間且按照使所述輸電部的輸電頻率通過的方式與所述輸電天線進行諧振；
[0016]受電天線，其與所述輸電天線對置配置；
[0017]受電部，其與所述受電天線連接并進行整流及平滑；
[0018]第2諧振電容器，其被連接于所述受電天線與所述受電部之間且按照使所述輸電部的輸電頻率通過的方式與所述受電天線進行諧振；以及
[0019]濾波器，其被連接于所述第2諧振電容器與所述受電部之間且使所述受電部所產(chǎn)生的高次諧波反射。
[0020]-發(fā)明的效果-
[0021]根據(jù)本公開，可以提供一種能夠降低受電部中的整流損耗且實現(xiàn)高效的非接觸供電的無線電力傳輸裝置。
【附圖說明】
[0022]圖1是本公開的實施方式I中的無線電力傳輸裝置的框圖。
[0023]圖2是示出了圖1的無線電力傳輸裝置的受電裝置中的濾波器的詳細內(nèi)容的框圖。
[0024]圖3A是圖2的濾波器的輸出阻抗的模擬所采用的電路圖，是表示圖8的比較例涉及的輸電受電天線部的詳細構(gòu)成的電路圖。
[0025]圖3B是圖2的濾波器的輸出阻抗的模擬所采用電路圖，是表示圖1的實施方式I涉及的輸電受電天線部的詳細構(gòu)成的電路圖。
[0026]圖4是表示圖3A及圖3B的電路的模擬結(jié)果的史密斯圓圖。
[0027]圖5是表示利用圖3A及圖3B的電路對3次高次諧波的相位進行了 360度掃描時的無線電力傳輸裝的傳輸效率的模擬結(jié)果、即3次高次諧波相位所對應(yīng)的傳輸效率的曲線圖。
[0028]圖6是本公開的實施方式2中的受電裝置的框圖。
[0029]圖7是示出了圖6的受電裝置中的可變?yōu)V波器的詳細內(nèi)容的框圖。
[0030]圖8是比較例涉及的無線電力傳輸裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0031]以下，參照附圖來說明本公開涉及的實施方式。其中，在以下的各實施方式中針對同樣的構(gòu)成要素賦予同一符號。
[0032](實施方式I)
[0033]圖8是比較例涉及的無線電力傳輸裝置的框圖。圖8中，該無線電力傳輸裝置以非接觸方式從輸電裝置I向受電裝置5傳輸電力。在此，輸電裝置I構(gòu)成為具備:例如從直流向交流進行頻率變換的輸電部2、對電力進行輸電的輸電天線3、以及串聯(lián)連接在輸電部2與輸電天線3之間的諧振電容器4。再有，受電裝置5構(gòu)成為具備:對電力進行受電的受電天線6、進行整流的受電部7、并聯(lián)連接在受電天線6與受電部7之間的諧振電容器8、以及負載9。在此，負載9將搭載受電裝置的電子設(shè)備所消耗的電力作為負載來表現(xiàn)。負載9當然也可以置換為蓄電池。
[0034]輸電裝置I利用輸電天線3與諧振電容器4產(chǎn)生的諧振頻率及受電天線6與諧振電容器8產(chǎn)生的諧振頻率附近的頻率，自輸電部2對電力進行輸電。從輸電天線3通過電磁感應(yīng)向受電天線6進行電力的非接觸傳輸。另一方面，受電裝置5利用受電部7對由受電天線6接受到的交流電力進行整流及平滑，并將直流電力向負載9供給。雖然未圖示，但也可以在受電部7與負載9之間插入DC/DC變換器。由此，可以與輸電受電天線的耦合系數(shù)或負載的阻抗無關(guān)地向負載9供給恒定電壓的電力。
[0035]在以上的無線電力傳輸裝置中，如何高效地傳輸電力變得尤為重要。尤其，搭載受電裝置5的設(shè)備大部分為便攜式設(shè)備或車輛那樣的謀求小型化的設(shè)備，因此，需要盡可能降低受電部7中的整流損耗并使散熱構(gòu)造簡易。
[0036]然而，在圖8這種在輸電裝置I側(cè)具備串聯(lián)的諧振電容器4、且在受電裝置5側(cè)具備并聯(lián)的諧振電容器8的無線電力傳輸裝置中，從受電部7的輸入端觀察受電天線6側(cè)之際的天線的輸出阻抗成為高頻中容性的短路狀態(tài)附近。由此，受電部7中整流時所產(chǎn)生的高次諧波被容性的短路狀態(tài)附近的阻抗反射而向受電部7返回，但該容性的短路狀態(tài)附近的阻抗并非是使受電部7的效率最大化的最佳的阻抗。
[0037]因此，本實施方式中如圖1所示，在受電裝置5A的受電部7的最前級、即受電部7與諧振電容器8之間插入濾波器10，通過任意地設(shè)計濾波器10的高次諧波中的輸出阻抗，從而提供向使整流效率最大化的受電部的高次諧波中的輸入阻抗。
[0038]圖1是本公開的實施方式I中的無線電力傳輸裝置的框圖。其中，針對與圖8同樣的構(gòu)成部分賦予同一符號，并省略其說明。
[0039]濾波器10具有利用任意的阻抗使受電部7的整流時產(chǎn)生的高次諧波反射的特性。在此，輸電部2 —般而言通過方形波進行電力的傳輸。方形波與基本波一起由奇數(shù)次的高次諧波構(gòu)成，其中電平最高的高次諧波為3次高次諧波。由此，作為濾波器10的特性，即便僅僅是利用任意的阻抗使3次高次諧波反射，也能充分地獲得效果。關(guān)于使整流損耗降低的濾波器10的3倍波阻抗，以下進行說明。
[0040]圖2是示出了圖1的濾波器10的詳細構(gòu)成的受電裝置5A的框圖。圖2中，作為圖1的濾波器10，采用將由電感器11及電容器12構(gòu)成的并聯(lián)的LC諧振電路串聯(lián)地連接至電容器8與受電部7之間的頻帶元件濾波器。在此，將電感器11的電感值與受電天線6的電感值相比，選擇小的值，由此對基本波來說影響少且比較容易具有僅使高次諧波反射的特性，并且根據(jù)電容器12的電容值能夠?qū)V波器10的高次諧波中的輸出阻抗設(shè)計為任意的相位。
[0041 ] 圖3A及圖3B是濾波器10的輸出阻抗的模擬所采用的電路圖，圖3A表示無濾波器10的比較例的輸電受電天線部的電路圖、圖3B表示本實施方式I中的有濾波器10的輸電受電天線部的電路圖。
[0042]在圖3A的比較例的電路中，將輸入輸出阻抗Zl、Z2設(shè)為50Ω，將第I諧振電容器4 (Cl)設(shè)為10.007nF，將輸電天線3的電感器LI設(shè)為50 μ H，將受電天線6的電感器L2設(shè)為8 μΗ，將第2諧振電容器8 (C2)設(shè)為50.66 InF，將輸電受電天線3、6間的耦合系數(shù)設(shè)為0.4，將傳輸頻率設(shè)為250kHz。在圖3B的本實施方式I的電路中，除了上述比較例的電路以夕卜，將濾波器10的電感器11 (L3)設(shè)為I μΗ，將濾波器10的電容器12 (C3)設(shè)為41.211nF。
[0043]圖4以史密斯圓圖表示圖3A及圖3B的電路的輸出阻抗的模擬結(jié)果。根據(jù)圖4可知，根據(jù)濾波器的有無，對于基本波阻抗而言為幾乎是相同的阻抗101，而對于3倍波阻抗而言，在無濾波器的3倍波阻抗102與有濾波器的3倍波阻抗103中設(shè)計成大大不同，根據(jù)濾波器的LC的參數(shù)的獲取方式而能夠設(shè)計為任意的相位。另一方面，無濾波器的電路的3倍波阻抗位于接近容性短路的位置，但只要為該電路構(gòu)成，無論取何種LC的值都能成為與之接近的阻抗。
[0044]圖5是利用圖3A及圖3B的電路對3次高次諧波的相位進行了 360度掃描時的無線電力傳輸裝置的傳輸效率的模擬結(jié)果。根據(jù)圖5可知，本實施方式I中3次高次諧波的相位在-90?+180度的范圍內(nèi)，與無濾波器的情況相比效率有所提高。再有，可知:在+