CN101483358A - 输电控制装置、输电装置、无触点电力传输系统及电子设备 - Google Patents

输电控制装置、输电装置、无触点电力传输系统及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种输电控制装置、输电装置、无触点电力传输系统以及电子设备,其可以应对多种的用户需求,便利性高。所述无触点电力传输系统包括:动作模式切换端子(AUTO),用于输入切换自动模式和开关模式的动作模式切换控制信号,所述自动模式是指在自动地检测出包括受电装置(40)的受电侧设备(510)被设置在可以进行基于无触点电力传输的可以接收电力的位置之后,开始用于向受电侧设备(510)的负载提供电力的正常输电,上述开关模式是指在开启动作触发开关(SW1)之后,开始上述正常输电;动作触发端子(SWONX),用于输入基于上述动作触发开关(SW1)的操作而产生的动作触发信号;输电侧控制电路(20),在控制对于受电装置(40)的输电的同时,基于上述动作模式切换控制信号,切换上述输电装置的动作模式。

Description

输电控制装置、输电装置、无触点电力传输系统及电子设备
技术领域
本发明涉及输电控制装置、输电装置、无触点电力传输系统以及电子设备等。
背景技术
近年来,无触点电力传输(非接触式电力传输)技术备受关注,该无触点电力传输利用电磁感应,即使没有金属部分的触点也可以实现电力传输。作为该无触点电力传输的适用例,提出了便携式电话终端或家庭用设备(例如、电话终端的子机或钟表)的充电等。
使用原级线圈和次级线圈的无触点电力传输装置例如记载在专利文件1中。
日本专利文献特开2006-60909号公报
在无触点电力传输装置中,例如、为了实现电子设备的电池(蓄电池)长寿命化,严格要求低功耗。因此,尽量抑制从输电侧设备(输电侧设备)向受电侧设备(受电侧设备)的不必要的电力传输则非常重要。
此外,在无触点电力传输装置中,对于高安全性以及可靠性的要求高于一切。例如、如果错误地向不合标准的受电侧设备进行电力传输,则会出现设备发生破损的情况。
此外,即使是在向符合标准的受电侧设备进行电力传输的情况下,当输电环境不适当时,必须停止输电。例如,在存在金属异物的环境下进行输电时,存在发生异常发热的危险性,在这种情况下,必须停止输电。但是,关于金属异物的大小,既有中、小程度的金属异物,也有很大的金属异物(例如,呈薄板状、完全遮挡住输电侧设备和受电侧设备的金属异物),优选对任何异物都可以采取安全对策。
此外,无触点电力传输装置是一种为了具有提高用户日常生活的便利性的目的而方便使用的装置。此外,在无触点电力传输装置中,减少部件数量,实现小型化以及低成本化也很重要。
此外,为了满足利用无触点电力传输系统的顾客的需求,提供富于便利性以及灵活性的系统也很重要。顾客的需求是多种多样的。例如、既有期望可以自己开启/关闭(ON/OFF)动作开关、自主地控制系统的动作/不动作的系统(即、具有开关模式的系统)的顾客,也有由于开关操作很麻烦而期望以全自动的形式进行动作的系统(即、具有自动模式的系统)的顾客。此外,也有例如顾客期望根据设置系统的环境来适当地分别使用开关模式和自动模式的情况。为了广泛地普及无触点电力传输系统,能够细致地满足这样的顾客的多种需求非常重要。
发明内容
根据本发明的几个实施方式,可以提供一种如下所述的无触点电力传输技术,该无触点电力传输技术例如能够根据顾客的需求适当地切换开关模式和自动模式,用户的使用便利性高,并且,能够抑制功耗。此外,还可以提供一种例如能够实施万全的安全对策的、高可靠性的无触点电力传输技术。
(1)根据本发明的输电控制装置的一个方面,提供一种输电控制装置,上述输电控制装置设置于无触点电力传输系统中的输电装置中,上述无触点电力传输系统从上述输电装置经由电磁耦合的初级线圈以及次级线圈以无触点的方式向受电装置传输电力,上述输电控制装置其特征在于,包括:动作模式切换端子,输入用于切换自动模式和开关模式的动作模式切换控制信号,其中,上述自动模式是指,在自动检测出包括上述受电装置的受电侧设备被设置在可以接受基于无触点电力传输的电力的位置之后,开始用于向上述受电侧设备的负载提供电力的正常输电,上述开关模式是指,在动作触发开关接通之后,开始上述正常输电;动作触发端子,用于输入根据上述动作触发开关的操作而产生的动作触发信号;以及输电侧控制电路,在控制向上述受电装置输电的同时,基于上述动作模式切换控制信号,切换上述输电装置的动作模式。
在本形态的输电控制装置中,通过将动作模式切换信号付与输电侧控制电路,可以切换开关模式(以动作触发开关的接通为契机开始规定动作的模式)和自动模式(自动地检测输电侧设备的设置,并开始规定动作的模式)。在开关模式的情况下,可以在用户将受电侧装置放置在规定位置后,以适当的定时开启动作触发开关,并开始输电。此外,通过再次操作动作触发开关,将动作触发信号再次输入输电侧控制电路,可以强制性地停止输电。即、利用开关模式,可以按照用户的想法利用无触点电力传输系统。此外,在接通动作触发开关之前,不进行任何来自于输电装置的输电,因此,不会产生不必要的功耗。另一方面,在自动模式中,输电控制装置自动地检测受电侧设备的设置,并开始输电,因此,用户不需要进行开关操作,提高了无触点电力传输系统的便利性以及使用方便性。由于动作模式的切换成为可能,所以,可以实现能够适合多种需求的无触点电力传输系统。
(2)在本发明的输电侧控制电路的其他形态中,上述输电侧控制电路在基于上述动作模式切换控制信号选择自动模式时,上述输电侧控制电路使上述输电装置执行间歇性的暂时输电,通过检测来自于接收到上述暂时输电的上述受电装置的应答,上述输电侧控制电路检测上述受电侧设备的上述设置,在检测出上述设置时,上述输电侧控制电路使上述输电装置执行对于上述受电装置的连续的上述正常输电,在未检测出上述设置时,上述输电侧控制电路使上述输电装置继续执行上述间歇性的暂时输电的状态,在基于上述动作模式切换控制信号选择上述开关模式时,上述输电侧控制电路控制上述输电装置,以使每当对上述动作触发端子输入上述动作触发信号时,重复进行对上述受电装置输电的开始以及停止。
在本方式中,如果选择自动模式,则输电侧控制电路使输电装置执行间歇性的暂时输电,通过检测来自于受电装置的应答,自动地检测受电侧设备的设置。进行间歇性的暂时输电的状态持续到检测到受电侧设备的设置为止。此外,在选择开关模式的情况下,如果用户开启了动作触发开关,则开始对受电装置输电(暂时输电),另外,如果用户再次操作动作触发开关,则强制地停止输电(包括暂时输电以及正常输电双方)。在每次开启动作触发开关时、之后、反复进行相同的动作。
(3)在本发明的输电控制装置的其他形态中,上述输电侧控制电路无论是选择上述自动模式还是选择上述开关模式,在上述正常输电之前,上述输电侧控制电路均执行ID认证处理,判断上述受电侧设备是否具有对于上述无触点电力传输系统的适应性,在上述ID认证成功之后,使上述输电装置执行上述正常输电。
在正常输电之前,执行基于从受电装置发送来的ID认证信息(例如、表示制作者的号码、设备ID号码、电力额度信息等)的ID认证处理,可以可靠地防止对于不适当对象的正常输电,进一步提高可靠性、安全性。
(4)在本发明的输电控制装置的其他形态中,上述输电侧控制电路在根据上述动作模式切换控制信号选择上述自动模式时,上述输电侧控制电路使上述输电装置执行间歇性的暂时输电,并根据从上述暂时输电的开始时刻开始,在规定时间内是否可以接收来自于接收了上述暂时输电的上述受电装置的ID认证信息,检测包括上述受电装置的受电侧设备的设置,在检测出了上述受电侧设备的设置时,上述输电侧控制电路以上述ID认证成功为条件,使上述输电装置执行对于上述受电装置的正常输电,从上述暂时输电的开始时刻开始,在规定时间内未能接收来自于上述受电装置的ID认证信息时、以及上述ID认证失败时,上述输电侧控制电路使上述输电装置继续执行上述间歇性的暂时输电的状态。
在自动模式时,输电侧控制电路间歇性地执行暂时输电,基于在从暂时输电的开始定时开始的规定时间内,是否可以接收来自于受电装置的ID认证信息,来检测受电侧设备的设置。即、如果设置有受电侧设备,则在执行暂时输电的情况下,在规定时间内应该有ID认证信息的应答。因此,根据在规定时间内ID认证信息是否返回,可以实现受电侧设备的设置的检测。这里,自动模式时的暂时输电是指向受电装置进行正常输电(根据给负载供电这样的本来目的的输电)之前的输电,例如、间歇性的输电。
(5)在本发明的输电控制装置的其他形态中,上述输电侧控制电路在上述正常输电的期间中,上述输电侧控制电路如果检测到来自于上述受电装置的满充电通知,则使上述输电装置停止上述正常输电的同时,执行用于满充电后的去除检测的输电以及用于判断满充电后是否需要再次充电的输电,在基于从接收到用于上述满充电后的去除检测的输电的上述受电装置发送来的信号检测出上述去除时,上述输电侧控制电路使上述输电装置恢复到执行上述间歇性的暂时输电的状态,在基于从接收到用于判断上述满充电后是否需要再次充电的输电的上述受电装置发送来的信号判断为需要再次充电时,上述输电侧控制电路使上述输电装置再次开始执行上述正常输电。
在本形态中,在自动模式时,在受电侧设备的负载为满充电之后,还进一步监控负载状态,自动地进行再次充电的管理。即、在满充电之后,还放置着受电侧设备的情况下,存在随着时间经过,负载(蓄电池)放电,然后需要再次充电的情况。于是,输电装置在检测达满充电之后,执行代替正常输电的输电(既可以是间歇性的输电,也可以是用于使频率不同的弱电平的连续输电),还自动地进行负载的再次充电需要与否判断,如果需要再次充电,则再次执行输电。由此,自动地执行负载的再次充电。因此,即使是在满充电后长时间地放置受电侧设备的情况下,在用户使用受电侧设备的时候,蓄电池总是满充电的状态。因此,不会出现好不容易进行了充电,但是,由于之后的放电,结果导致了不充分充电状态这样的不方便的情况,因此,不会出现不满足用户期待的现象。但是,在满充电之后去除受电侧设备的情况下,不需要进行再次充电的管理。因此,还同时执行用于满充电后的去除检测的输电(既可以是间歇性的输电,也可以是用于使频率不同的弱电平的连续输电)。如果没有来自于接收了去除检测用的间歇输电的受电侧设备的应答,则可以判断为受电侧设备已经被去除。如果检测到了去除,输电侧控制电路使输电装置恢复到初始状态。此外,上述的“满充电”的意思例如可以广义地解释为“受电装置侧的负载状态是规定的状态”。因此,负载并不仅限定于蓄电池。例如,也可以是受电侧设备的规定电路成为负载的情况。即、例如,“在接收了来自于输电装置的输电、规定的电路进行了动作之后,该规定的电路成为不需要进行动作的状态”相当于负载成为了满充电状态,这样的情况也包括在本方式的技术范围之内。
(6)在本发明的输电控制装置的其他形态中,上述输电侧控制电路在基于上述动作模式切换控制信号选择上述开关模式时,上述输电侧控制电路在设置于输电侧设备中的上述动作触发开关接通时,为了能够进行ID认证处理,使上述输电装置执行对上述受电装置的暂时输电,从开始了上述暂时输电的时刻开始,在规定时间内上述输电侧控制电路接收到来自于接受了上述暂时输电的上述受电装置的ID认证信息,则基于上述ID认证信息执行上述ID认证处理,在上述ID认证成功之后,使上述输电装置执行对上述受电装置的上述正常输电,从开始了上述暂时输电的时刻开始,在上述规定时间内如果未能接收来自于上述受电装置的ID认证信息时、以及上述ID认证失败时,上述输电侧控制电路控制上述输电装置,以便停止上述暂时输电,并返回等待上述动作触发开关的接通的初始状态。
在开关模式时,以设置在输电侧设备中的动作触发开关的接通(基于开关的触发生成)为契机,开始从输电侧向受电侧的暂时输电。这里,“开关模式时的暂时输电”是指用于使ID认证成为可能的、正常输电前的输电(例如、连续输电)。作为动作触发开关的使用形式,有如下所述的情况:例如、在设置了受电侧设备之后,用户开启动作触发开关的情况、以及在开启了动作触发开关之后,设置受电侧设备的情况。在任何一种情况下,都是以基于用户的动作触发开关的接通(即、基于用户的充电开始的明确的意思表示)来作为输电(包括暂时输电)的条件,不会在用户不知情的情况下,非本意地开始输电,提高了用户的放心度。此外,还存在通过设置受电侧设备,由于其自重而开启动作触发开关的情况。在这种情况下,可以节省用户的开启开关的劳动。根据该结构,可以在动作触发开关开启前,不进行任何输电(即、不需要进行用于检测受电侧设备的设置的、间歇性的暂时输电)。由于不进行不必要的电力传输,所以,可以实现降低功耗以及安全性的提高。
(7)在本发明的输电控制装置的其他形态中,上述输电侧控制电路在开始上述正常输电之后,如果接收到来自于上述受电装置的满充电通知时,上述输电侧控制电路则控制上述输电装置,以便停止上述正常输电,并返回等待上述动作触发开关接通的初始状态。
通过来自于受电侧设备的满充电通知(广义上的输电停止要求),停止正常输电,因此不会产生不必要的电力传输,也没有由此导致的发热的担心。因此,可以进一步实现安全性的提高,进一步实现低功耗化。
(8)在本发明的输电控制装置的其他形态中,上述输电侧控制电路基于上述初级线圈的感应电压信号的波形的变化判断有无异物,在上述正常输电中检测到异物时,使上述输电装置停止上述正常输电。
(9)在本发明的输电控制装置的其他形态中,上述输电侧控制电路检测侵占状态,如果在上述正常输电中检测到上述侵占状态,则使上述输电装置停止上述正常输电,其中,上述侵占状态是将放置在上述初级线圈和上述次级线圈之间的异物误认为上述受电侧设备而继续进行上述正常输电的状态。
在正常输电期间中,执行所谓的“侵占状态”的检测,可以实现进一步提高无触点电力传输系统的安全性、可靠性。“侵占状态”是指异物插入被定位为特殊形态的状态,是“将异物误认为受电侧设备并继续进行正常输电的状态”。例如、在以完全切断原级线圈和次级线圈之间的方式插入薄金属板的情况下,如果从输电侧观察,还总是存在相当程度的负载,例如去除检测变得困难。即、即使在受电侧设备去除之后,从输电侧观察,也会检测到相当于受电侧设备的负载,因此,无法实现去除检测,在这种情况下,也不能停止正常输电。在这种情况下,金属板达到高温,存在发生异常发热或起火、设备破损、烧伤等担忧。于是,在“异物检测”、“去除检测”之外,还设置了“侵占检测”,在检测到侵占状态的情况下,迅速地停止正常输电。由此,可以实现进一步提高无触点电力传输系统的安全性、可靠性。
(10)在本发明的输电控制装置的其他形态中,上述输电侧控制电路检测从上述输电装置观察到的上述受电装置侧的负载的间歇性的变化,根据有无上述正常输电中的上述负载的间歇性变化的检测,检测上述侵占状态。
在成为“侵占状态”的情况下,从受电侧向输电侧的信号传输被异物阻挡,因而无法到达输电侧。利用该原理,从受电侧向输电侧发送某种信号,根据是否能够在输电侧检测到该信号,来检测“侵占状态”。例如,受电装置通过负载调制并经由次级线圈以及原级线圈将信号(物理的信号)发送向输电侧,通过在输电侧是否能够检测到该信号(物理的信号)来判断侵占状态。但是,并不仅限定于该方法。例如,也可以在受电侧设置发光单元,在输电侧设置光接收单元,通过在输电侧是否能够检测到来自于受电侧的光(包括红外光等),来检测“侵占状态”。也可以检测外光(周围光)是否未被异物遮挡并到达了输电装置。除了电信号或光之外,也可以通过在输电侧是否能以规定水平检测到来自于受电侧的声音,来进行侵占检测。
(11)在本发明的输电控制装置的其他形态中,提供了一种输电控制装置,设置于向受电装置输送电力的输电装置中,上述输电控制装置包括:第一端子,输入有第一信号;第二端子,输入有第二信号;以及输电控制电路,用于进行上述输电装置的控制,其中,上述输电控制电路基于上述第一信号以第一动作模式或第二动作模式使上述输电装置动作,在上述第一动作模式中,在自动检测到上述受电装置存在于可以接收电力的位置上之后,上述输电装置向与上述受电装置电连接的负载提供电力,在上述第二动作模式中,在向上述第二端子输入上述第二信号之后,进行上述输电。
在本形态的输电控制装置中,设置有用于输入第一信号的第一端子、以及用于输入第二信号的第二端子。此外,作为动作模式,准备了第一动作模式以及第二动作模式。基于输入到第一端子的第一信号来确定选择第一动作模式还是选择第二动作模式。由于可以实现动作模式的切换,所以,可以实现能够适合多种需求的、方便使用的电力传输系统。
此外,在第一动作模式中,输电装置在自动检测出受电装置存在于可以接收电力的位置之后,进行用于向电连接于受电装置的负载提供电力的输电。在第二模式中,输电装置在第二端子上输入了第二信号之后、进行输电。
根据第一动作模式,检测受电装置被放置于可以接收电力的位置、并自动地开始电力传输,因此,可以提高电力传输系统的便利性以及使用方便程度。此外,根据第二动作模式,通过控制向第二端子的第二信号的输入定时,可以自由地控制输电定时。此外,在第二信号被输入第二端子之前,不进行任何基于输电装置的输电,因此,不会产生不必要的功耗。
(12)本发明的输电装置包括:上述的输电控制装置;以及、输电部,生成交流电压并提供给上述原级线圈。
由此,可以实现新的输电装置,该新的输电装置可以适当地切换自动模式和开关模式。
(13)在本发明的电子设备的一个形态中,包括:上述的输电装置;动作模式切换开关,用于发生上述动作模式切换控制信号;以及上述动作触发开关。
例如,在作为输电侧设备的充电器(托板)上设置动作模式切换开关、动作触发开关、上述的输电装置,用户可以适当地切换自动模式和开关模式。
(14)在本发明的电子设备的其他形态中,在用户可以操作上述动作模式切换开关的位置,设置上述动作模式切换开关。
由此,用户可以直接地操作动作模式切换开关,自由地选择开关模式和自动模式中的任意一种。因此,可以提高无触点电力传输系统的便利性。
(15)在本发明的电子设备的其他形态中,上述动作模式切换开关设置在用户无法操作的位置。
在本形态中,用户无法直接地操作动作模式切换开关。在本形态中,例如、厂家在出货输电侧设备时,确定是否选择自动模式。本形态例如适合于不特定的多数的用户利用无触点电力传输系统的情况。即、无触点电力传输系统供不特定的多数的用户利用时,如果使每个用户选择自动模式/开关模式,反而有可能出现导致混乱的结果。因此,例如、在产品发货时,由厂家侧来确定自动模式或开关模式的做法,则不会产生混乱,也容易获得对系统的理解。
(16)本发明的电子设备的其他形态包括多个所述动作模式切换开关。
通过使自动模式的种类更加丰富化,可以满足多种用户的需求。例如,在第一自动模式中,全自动地进行一系列动作,即、受电侧设备设置的自动检测、暂时输电、ID认证、正常输电、去除或异物的检测、满充电的检测、正常输电的停止。在第二自动模式中,还可以自动地进行满充电后的再次充电管理。
(17)本发明的无触点电力传输系统的一个方面涉及了一种无触点电力传输系统,从输电装置经由电磁耦合的初级线圈以及次级线圈以无触点的方式向受电装置传输电力,在上述无触点电力传输系统中,上述输电装置包括输电侧控制装置,上述输电侧控制装置基于初级线圈的感应电压控制对上述受电装置的输电,上述输电侧控制装置包括:动作模式切换端子,输入有用于切换自动模式和开关模式的动作模式切换控制信号,其中,上述自动模式是指,自动检测包括上述受电装置的受电侧设备的设置,在经过ID认证处理后开始正常输电,上述开关模式是指,在动作触发开关接通时开始输电,经过ID认证处理后开始正常输电;动作触发端子,输入有基于上述动作触发开关的操作而产生的动作触发信号;以及输电侧控制电路,在控制向上述受电装置的输电的同时,接收上述动作模式切换控制信号,切换上述输电装置的动作模式,其中,上述受电装置包括用于控制向负载提供电力的供电控制部、以及包括用于控制上述受电装置的受电侧控制电路的受电控制装置,上述输电装置的上述输电侧控制电路在根据上述动作模式切换控制信号选择上述自动模式时,执行间歇性的暂时输电,并根据从上述暂时输电的开始时刻开始,在规定时间内是否可以从接受了上述暂时输电的上述受电装置接收ID认证信息,从而检测包括上述受电装置的受电侧设备的设置,在检测到上述受电侧设备的设置时,上述输电侧控制电路以上述ID认证处理成功为条件,使上述输电装置执行对于上述受电装置的上述正常输电,从上述暂时输电的开始时刻开始,在规定时间内未能从上述受电装置接收ID认证信息、以及上述ID认证失败时,使上述输电装置恢复到执行上述间歇性的暂时输电的状态,在基于上述动作模式切换控制信号选择上述开关模式时,在设置于输电侧设备的开关接通时,为了能够进行上述ID认证处理,上述输电侧控制电路使上述输电装置执行对于上述受电装置的暂时输电,从开始了上述暂时输电的时刻开始,在规定时间内如果接收到来自于接收了上述暂时输电的上述受电装置的ID认证信息,上述输电侧控制电路则基于上述ID认证信息执行上述ID认证处理,在上述ID认证成功之后,使上述输电装置执行对于上述受电装置的上述正常输电,从使上述暂时输电开始的时刻开始,在规定时间内如果未能接收来自于上述受电装置的上述ID认证信息时、以及上述ID认证失败时,上述输电侧控制电路控制上述输电装置,以使上述暂时输电停止,并返回等待上述开关接通的初始状态。
由此,可以根据顾客的需求适当地切换开关模式和自动模式,可以提供一种用户的便利性高、且能够实现抑制功耗的无触点电力传输系统。此外,通过ID认证和异物对策,可以提供一种实施了万全的安全对策的、可靠性高的无触点电力传输系统。
(18)在本发明的无触点电力传输系统的其他形态中,在基于上述动作模式切换控制信号选择上述自动模式时,如果在上述正常输电的期间中检测到来自于上述受电装置的满充电通知时,上述输电侧控制电路则使上述输电装置停止上述正常输电,同时,执行用于满充电后的去除检测的输电、以及用于判断满充电后是否需要再次充电的输电,在基于从接收到用于上述满充电后的去除检测的输电的上述受电装置发送来的信号检测到上述去除时,上述输电侧控制电路使上述输电装置恢复执行上述间歇性的暂时输电的状态,在基于从接收到用于判断上述满充电后是否需要再次充电的输电的上述受电装置送来的信号判断为需要再次充电时,上述输电侧控制电路使上述输电装置再次执行上述正常输电。
由此,在选择了自动模式的情况下,可以全自动地进行满充电后的蓄电池管理,可以实现更加高便利性的无触点电力传输系统。
这样,在本发明的至少一个实施方式中,可以提供例如、用户的使用便利性高、且可以实现抑制功耗的无触点电力传输技术。此外,在本发明的至少一个实施方式中,可以提供实施了万全的安全对策的、高可靠性的无触点电力传输技术。
附图说明
图1(A)~图1(C)示出了可以实现开关模式和自动模式的切换的无触点电力传输系统的结构例的概要;
图2(A)~图2(C)用于说明适用无触点电力传输方法的电子设备的例子、以及使用了感应变压器的无触点电力传输的原理;
图3是表示无触点电力传输系统中各部分的具体结构的一个例子的电路图,该无触点电力传输系统包括输电装置、受电装置;
图4(A)、图4(B)用于说明输电侧设备和受电侧设备之间的信息传送的原理;
图5示出了动作触发开关以及自动模式开关的设置的一个例子;
图6示出了示出了动作触发开关以及自动模式开关的其他设置例;
图7示出了动作触发开关以及自动模式开关的其他设置例;
图8是表示输电装置的动作的一个例子的概要的流程图;
图9是表示输电侧控制电路的结构的一个例子的电路图;
图10示出了无触点电力传输系统的基本顺序例;
图11是表示执行图10的基本顺序的无触点电力传输系统的状态过渡的状态过渡图;
图12是表示执行图10的基本顺序的无触点电力传输系统的动作例的流程图;
图13是表示执行图10的基本顺序的无触点电力传输系统的动作例的流程图;
图14(A)、图14(B)是表示无触点电力传输系统中的、用于满充电后的再次充电的一系列动作步骤的顺序图;
图15是表示自动进行ID认证、正常输电、满充电检测以及再次充电管理的一系列动作的无触点电力传输系统的动作步骤的流程图;
图16用于说明位置检测的原理;
图17(A)~图17(F)用于说明金属异物(导电性异物)检测的原理;
图18(A)~图18(D)用于说明去除检测的原理;
图19(A)、图19(B)是用于说明正常输电开始后的异物插入(侵占状态)的、构成无触点电力传输系统的电子设备的截面图;
图20(A)、图20(B)用于说明为了可以检测到异物插入,而使接收装置侧的负载间歇地变化时的具体形态;
图21是表示从图3所示的无触点电力传输系统中抽出与异物插入(侵占状态)的检测相关的主要结构的电路图;
图22(A)、图22(B)说明用于可以实现异物检测的负载调制的优选且具体的形态;
图23(A)~图23(E)用于说明负载的减轻动作;
图24是表示开关模式时的输电装置的动作的一个例子的概要的流程图;
图25是表示开关模式时的输电侧控制电路的结构的一个例子的电路图;
图26示出了无触点电力传输系统的基本顺序例;
图27是表示执行图26的顺序的无触点电力传输系统的状态过渡的状态过渡图;
图28是表示执行图26的基本顺序的无触点电力传输系统的动作例的流程图;
图29是表示执行图26的基本顺序的无触点电力传输系统的动作例的流程图;以及
图30用于说明满充电后的省电输电的频率。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。此外,以下说明的实施方式并不是对权利要求书所记载的本发明内容进行不适当的限定,在本实施方式中说明的所有结构作为本发明的解决手段也不是必不可少的。
(第一实施方式)
图1(A)~图1(C)示出了可以实现开关模式和自动模式的切换的无触点电力传输系统的结构例的概要。图1(A)的无触点电力传输系统包括:输电侧设备(例如、充电器(托板))500;受电侧设备(例如、便携式电话终端)510,装载在输电侧设备500上,通过无触点电力传输对二次电池(蓄电池)进行充电。在输电侧设备500中内置有输电装置10。此外,在受电侧设备510中内置有受电装置40。受电装置40可以使用转接器等从外侧安装在受电侧设备510上。
图1(A)的无触点电力传输系统可以切换开关模式和自动模式。在受电侧设备510的主面的端部上设置有动作触发开关SW1,在侧面上设置有自动模式开关SW2。自动模式开关SW2作为用于切换输电装置10的动作模式的动作模式切换开关发挥作用。作为开关SW1、SW2可以使用例如机械式的瞬时开关。但是,并不限定于此,可以使用继电器开关或磁式的开关等各种开关。
“开关模式”是用户通过操作动作触发开关SW1,可以自由地决定输电开始/输电结束的定时的模式。在开关模式的情况下,如果检测出了满充电,则自动停止基于输电装置10的正常输电,返回初始状态(等待动作触发开关SW1的开启的状态)。此外,在正常输电中,如果用户按下动作触发开关SW1,则基于输电装置10的正常输电被强制中止,并返回初始状态(等待动作触发开关SW1的开启的状态)。
另一方面,“自动模式”是如下所述的全自动模式,即、如果用户将受电侧设备510装载在输电侧设备500上,输电装置10则自动地检测受电侧设备510的设置,自动地进行例如暂时输电、ID认证、正常输电、去除或异物的检测、满充电的检测、正常输电的停止等一系列的动作。此外,在检测出满充电并停止了正常输电之后,还可以进一步自动执行再次充电需要与否判断、再次充电的开始以及满充电后的去除检测。
在图1(A)的无触点电力传输系统中,用户可以自由地选择开关模式以及自动模式的任意一种。自动模式开关SW2作为用于切换自动模式的开启/关闭的动作模式切换开关发挥作用。如果通过自动模式开关SW2选择了自动模式,则输电控制装置(输电控制IC)20为自动模式。而在没有选择自动模式的情况下,取而代之地使开关模式为有效。在选择了自动模式的情况下,使动作触发开关SW1无效,即使按下动作触发开关SW1,也不会对输电装置10的动作产生影响。
另一方面,在自动模式是未选择的情况下(解除了自动模式的情况),取而代之地是自动地选择开关模式。在选择了开关模式的情况下,使动作触发开关SW1有效,在用户每按下一次动作触发开关SW1时,输电装置10反复进行输电开始或输电结束。
在自动模式中,用户只要将受电侧设备510设置在输电侧设备500上即可,开关操作等均不需要进行,从而,用户没有负担,提高了系统的便利性、以及使用方便度。
另一方面,在开关模式中,用户可以自主地决定输电开始/输电停止的定时,因此,用户可以按照自己的想法利用系统,在这一点上,可以实现便利性高的系统。此外,在开关模式的情况下,在用户开启动作触发开关SW1之前,不进行任何输电。此外,如果检测出满充电,则停止正常输电并返回初始状态,因此,到再次按下动作触发开关SW1为止,不进行任何输电。因此,不会出现不必要的功耗,可以实现省电化。
在图1(B)的无触点电力传输系统中,自动模式开关SW2内置于输电侧设备500中。即、在图1(B)的系统中,例如在厂家发货输电侧设备500时,确定是否选择自动模式。如果是选择自动模式,则厂家的从业员操作自动模式开关SW2,使自动模式激活。在实际使用的情形下,用户不能切换自动模式的选择/未选择。例如在不特定的多个用户利用系统的情况下,适合使用图1(B)的系统。即、系统供不特定的多个用户利用时,如果使每个用户选择自动模式/开关模式,反而有可能出现导致混乱的结果。因此,例如、在产品发货时,在厂家侧来确定自动模式或开关模式的做法,则不会产生混乱,也容易获得对系统的理解。
图1(C)的无触点电力传输系统是图1(A)的系统的变形例。在图1(C)的系统中,准备了两个自动模式开关。即、在输电侧设备500的两侧面的各个侧面上,设置有第一自动模式开关SW2a以及第二自动模式开关SW2b。即、在图1(C)的系统中,可以选择自动模式的种类。
通过第一自动模式开关SW2a所选择的自动模式是如下所述的模式,即、全自动地进行例如受电侧设备510的设置的自动检测、暂时输电、ID认证、正常输电、去除或异物的检测、满充电的检测、正常输电的停止的一系列动作。通过第二自动模式开关SW2b所选择的自动模式是还自动地进行满充电后的再次充电管理的模式。例如,如果通过第二自动模式开关SW2b选择了第二自动模式,则输电装置10自动地执行包括以下动作的一系列动作,即包括受电侧设备510的设置的自动检测、暂时输电、ID认证、正常输电、去除或异物的检测、满充电的检测、正常输电的停止、满充电后的再次充电需要与否判断、再次充电的开始以及满充电后的去除检测。
在满充电后,预定要马上使用受电侧设备510的用户在利用自动模式时,开启第一自动模式开关SW2a。预定要长时间放置受电侧设备510的用户开启第二自动模式开关SW2b。这样,可以根据用户的利用形式,分别使用自动模式的种类。此外,自动模式的种类并不仅限于上述的例子。也可以设置三种以上的自动模式,并且根据自动模式增加自动模式开关的数量。此外,也可以设置只进行满充电后的再次充电监控的自动模式。即、可以将第二自动模式开关SW2b所对应的自动模式指定为用于满充电后的再次充电管理的自动模式。例如,有长时期放置便携式终端的预定的用户将便携式终端设置在输电侧设备500上,并开启第二自动模式开关SW2b。如果便携式终端的蓄电池放电并需要再次充电,则自动地对便携式终端进行再次充电,因此,可以使便携式终端的蓄电池总是保持满充电的状态。
下面,对适用本发明的优选电子设备的例子以及无触点电力传输技术的原理进行说明。
(电子设备的例子和无触点电力传输的原理)
图2(A)~图2(C)用于说明适用无触点电力传输方法的电子设备的例子、以及使用感应变压器的无触点电力传输的原理。如图2(A)、图2(B)所示,作为输电侧电子设备的充电器(托板)500包括输电装置(包括输电侧控制电路(输电侧控制IC)的输电模块等)10。
此外,该充电器(托板)500包括:动作触发开关SW1,付与输电开始和输电停止的契机(机会、触发);自动模式开关SW2;显示部(LED等)16,在充电器的输电时亮灯,并且,通过改变发光色可以进行自动模式/开关模式的识别。
在图2(A)的充电器(托板)500中,动作触发开关SW1设置在装载有受电侧电子设备(便携式电话终端)510的区域之外。希望进行便携式电话终端510的充电的用户在自动模式未选择的状态下,按下动作触发开关SW1。这样,以此为契机(开端),开始从输电装置10进行输电(用于进行位置检测和ID认证的暂时输电)。此外,如果在输电(包括暂时输电以及正常输电)中,按下动作触发开关SW1,则强制地停止输电。
此外,在图2(B)的充电器(托板)500中,动作触发开关SW1设置在装载有受电侧设备(便携式电话终端)510的区域之内。因此,如果将便携式电话终端510装载在充电器(托板)500上,则基于充电器(托板)500的自重自动地按下(开启)动作触发开关SW1。并以此为契机,开始从充电器(托板)500的输电(用于进行位置检测或ID认证的暂时输电)。此外,在输电(包括暂时输电以及正常输电)中,如果再次按下动作触发开关SW1(例如、在拿起便携式电话终端510之后,通过再次设置便携式电话终端而按下动作触发开关SW1的情况),则强制地停止输电。
图2(B)所示情况也和图2(A)所示情况一样,动作触发开关SW1具有付与输电开始的契机(开端)的作用,并不是用于检测便携式电话终端510的存在(基本上,基于原级线圈的感应电压判断便携式电话终端510的去除,将在后面进行叙述)。但是,这并不排除动作触发开关SW1兼备检测便携式电话终端510的存在的功能。
作为受电侧设备的便携式电话终端510包括受电装置(包括受电侧控制电路(受电侧控制IC)的受电模块等)40。该便携式电话终端510包括LCD等的显示部512、由按钮等构成的操作部514、麦克风516(声音输入部)、扬声器518(声音输出部)、天线520。
在充电器500上通过AC转接器502提供有电力。该电力通过无触点电力传输从输电装置10输送到受电装置40。由此,可以对便携式电话终端510的蓄电池进行充电、或者使便携式电话终端510内的器件进行动作。
如图2(C)中示意性的图示,从输电装置10向受电装置40的电力传输是通过电磁耦合原级线圈L1(输电线圈)和次级线圈L2(受电线圈)形成电力传输变压器来实现的,该原级线圈L1设置在输电装置10侧,该次级线圈L2设置在受电装置40侧。由此,可以实现非接触式的电力传输。
此外,适用本实施方式的电子设备并不仅限于便携式电话终端510。例如,也可以适用于手表、无绳电话器、电动剃刀、电动牙刷、腕式计算机(wrist computor)、手提式终端、便携式信息终端或者电动自行车等各种电子设备。
作为特别优选的电子设备的例子,可以举出便携式终端(包括便携式电话终端、PDA终端、可手提的个人计算机终端)或钟表(watch)。本发明的受电装置由于结构简单且小型,因此可以装载在便携式终端等上,由于是低损耗,因此例如可以缩短电子设备中的二次电池的充电时间,此外,由于降低了发热,所以也提高了电子设备的安全面的可靠性。
特别是,便携式终端(包括便携式电话终端、PDA终端、可手提的个人计算机终端)在高负载时的充电电流量增大,也容易出现发热的问题。因此,可以说是可以充分发挥本发明所具有的低损耗且低发热的特性的设备。
(输电装置以及受电装置的内部结构例)
图3是表示无触点电力传输系统中各部分的具体结构的一个例子的电路图,该无触点电力传输系统包括输电装置、受电装置。如图所示,输电装置10包括输电控制装置20、输电部12、波形监控电路14、动作触发开关SW1、自动模式开关SW2。此外,输电控制装置20包括输电侧控制电路22、振荡电路24、驱动控制电路26、波形检测电路28。
此外,在受电装置40中设置有受电部42、负载调制部46、供电控制部48、受电控制装置50。此外,负载90包括充电控制装置92和蓄电池(二次电池)94。下面,将进行具体地说明。充电器500等输电侧的电子设备至少包括图3所示的输电装置10。此外,便携式电话终端510等受电侧的电子设备至少包括受电装置40和负载90。此外,根据图3所示的结构,可以实现如下所述的无触点电力传输(非接触电力传输)系统,即、使原级线圈L1和次级线圈L2电磁耦合,从输电装置10向受电装置40输送电力,从受电装置40的电压输出节点NB6向负载90提供电力(电压VOUT)的无触点电力传输系统。
输电装置10(输电模块、原级模块)可以包括原级线圈L1、输电部12、波形监控电路14、显示部16、输电控制装置20。此外,输电装置10或输电控制装置20并不仅限定于图3所示的结构,也可以是省略其结构要素的一部分(例如显示部、波形监控电路)、或增加其他的结构要素、或变更连接关系等的各种变形实施。输电部12在电力传输时生成规定频率的交流电压,在数据传送时,根据数据生成频率不同的交流电压,并提供给原级线圈L1。
图4(A)以及图4(B)用于说明输电侧设备和受电侧设备之间的信息传送原理的一个例子。在从原级侧向次级侧的信息传送中利用了频率调制。此外,在从次级侧向原级侧的信息传送中利用了负载调制。如图4(A)所示,在从输电装置10向受电装置40发送数据“1”的情况下,生成频率f1的交流电压,在发送数据“0”的情况下,生成频率f2的交流电压。此外,如图4(B)所示,受电装置40可以通过负载调制切换低负载状态/高负载状态,由此,可以将“0”、“1”发送至原级侧(输电装置10)。
返回到图3继续进行说明。图3的输电部12可以包括:用于驱动原级线圈L1的一端的第一输电驱动器;用于驱动原级线圈L1的另一端的第二输电驱动器;和原级线圈L1共同构成谐振电路的至少一个电容器。此外,输电部12所包括的第一输电驱动器、第二输电驱动器分别是例如由功率MOS晶体管构成的倒相电路(或缓冲电路),并由输电控制装置20的驱动控制电路26进行控制。
原级线圈L1(输电侧线圈)和次级线圈L2(受电侧线圈)电磁耦合,形成电力传输用变压器。例如,在需要电力传输时,如图1所示,将便携式电话终端510放置在充电器500上,成为原级线圈L1的磁通通过次级线圈L2的状态。另一方面,在不需要电力传输时,使充电器500和便携式电话终端510物理性地分离,成为原级线圈L1的磁通不通过次级线圈L2的状态。
波形监控电路14是用于检测原级线圈L1的感应电压的电路,包括例如电阻RA1、RA2、以及RA1和RA2的连接节点NA3和GND(广义上的低电位侧电源)之间的二极管DA1。具体地说,将通过电阻RA1、RA2分压原级线圈的感应电压所获得的信号PHIN输入输电控制装置20的波形检测电路28。
显示部16利用颜色或图像等来显示无触点电力传输系统的各种状态(电力传输中、ID认证等),例如通过LED(发光二极管)或LCD(液晶显示装置)等来实现。
输电控制装置20是用于进行输电装置10的各种控制的装置,可以通过集成电路装置(IC)等来实现。该输电控制装置20包括输电侧控制电路22、振荡电路24、驱动控制电路26、波形检测电路28。
此外,输电侧控制电路22用于进行输电装置10或输电控制装置20的控制,例如通过门阵列或微型计算机等来实现。
具体地说,输电侧控制电路22进行电力传输、负载检测、频率调制、异物检测、或装卸检测等所需要的各种顺序控制或判断处理。如上所述,输电侧控制电路22以开关(SW)的开启为契机,开始对于受电装置40的位置检测或ID认证用的暂时输电(在后面叙述)。
振荡电路24例如由水晶振荡电路构成,生成原级侧的时钟信号。驱动控制电路26基于由振荡电路24生成的时钟信号或来自于控制电路22的频率设定信号等,生成期望的频率的控制信号,并输出至输电部12的输电驱动器(未图示),控制该输电驱动器的动作。
波形检测电路28监控相当于原级线圈L1的一端的感应电压的信号PHIN的波形,进行负载检测、异物检测等。例如,如果受电装置40的负载调制部46进行用于对输电装置10发送数据的负载调制,则原级线圈L1的感应电压的信号波形与之对应地进行变化。
具体地说,例如如图4(B)所示,如果为了发送数据“0”,受电装置40的负载调制部46降低负载,则信号波形的振幅(峰值电压)变小,如果为了发送数据“1”而升高负载,则信号波形的振幅增大。因此,波形检测电路28进行感应电压的信号波形的峰值保持处理等,判断峰值电压是否超过了阈值电压,从而可以判断来自于受电装置40的数据是“0”还是“1”。此外,波形检测的方法并不仅限于上述的方法。例如也可以利用峰值电压以外的物理量判断受电侧的负载是变高了还是变低了。
受电装置40(受电模块、次级模块)可以包括次级线圈L2、受电部42、负载调制部46、供电控制部48、受电控制装置50。此外,受电装置40或受电控制装置50并不仅限定于图3所示的结构,可以是省略其结构要素的一部分,或增加其结构要素、或变更连接关系等各种变形实施。
受电部42将次级线圈L2的交流的感应电压转换为直流电压。该转换是由受电部42所包括的整流电路43所进行的。该整流电路43包括二极管DB1~DB4。二极管DB1设置在次级线圈L2的一端的节点NB1和直流电压VDC的生成节点NB3之间,DB2设置在节点NB3和次级线圈L2的另一端的节点NB2之间,DB3设置在节点NB2和VSS的节点NB4之间,DB4设置在节点NB4和NB1之间。
受电部42的电阻RB1、RB2设置在节点NB1和NB4之间。此外,将信号CCMPI输入至受电控制装置50的频率检测电路60,该信号CCMPI是通过电阻RB1、RB2分压节点NB1、NB4之间的电压而获得的信号。
受电部42的电容器CB1以及电阻RB4、RB5设置在直流电压VDC的节点NB3和VSS的节点NB4之间。此外,将通过电阻RB4、RB5分压节点NB3、NB4之间的电压获得分压电压VD4经由信号线LP2、输入受电侧控制电路52以及位置检测电路56。关于位置检测电路56,其分压电压VD4为用于位置检测的信号输入(ADIN)。
负载调制部46进行负载调制处理。具体地说,在从受电装置40向输电装置10发送期望的数据时,根据发送数据使负载调制部46(次级侧)中的负载可变地变化,使原级线圈L1的感应电压的信号波形变化。因此,负载调制部46包括串联设置在节点NB3、NB4之间的电阻RB3、晶体管TB3(N型的CMOS晶体管)。
该晶体管TB3由控制信号P3Q进行导通·截止控制,该控制信号P3Q是从受电控制装置50的受电侧控制电路52经由信号线LP3所付与的。在开始正常输电前的认证阶段,通过导通·截止控制晶体管TB3进行负载调制并向输电装置发送信号时,使供电控制部48的晶体管TB2为截止,成为负载90与受电装置40电连接的状态。
例如,在为了发送数据“0”而使次级侧为低负载(阻抗大)的情况下,信号P3Q成为L电平,晶体管TB3截止。由此,负载调制部46的负载成为几乎无限大(无负载)。另一方面,在为了发送数据“1”而使次级侧为高负载(阻抗小)的情况下,信号P3Q成为H电平,晶体管TB3导通。由此,负载调制部46的负载为电阻RB3(高负载)。
供电控制部48控制对于负载90供电。稳压器(LDO)49调整通过整流电路43中的转换而获得的直流电压VDC的电平,生成电源电压VD5(例如5V)。例如、将该电源电压VD5提供给受电控制装置50,受电控制装置50进行动作。
此外,在稳压器(LDO)49的输入端和输出端之间,设置有由PMOS晶体管(M1)构成的开关电路。通过导通作为该开关电路的PMOS晶体管(M1),形成旁路(by-pass)稳压器(LDO)49的路径。例如,在高负载时(例如、在消耗剧烈的二次电池的充电初期,需要稳定地流动大致恒定的大电流,这种情况即相当于高负载时),通过稳压器49自身的等效阻抗,电力损耗增大,发热也增大,因此,绕过稳压器,经由旁路路径将电流提供给负载。
为了控制作为开关电路的PMOS晶体管(M1)的导通/截止,设置有作为旁路控制电路发挥功能的NMOS晶体管(M2)以及上拉电阻R8。
如果从受电侧控制电路52经过信号线LP4将高电平的控制信号付与NMOS晶体管(M2)的栅极,则NMOS晶体管(M2)导通。于是,PMOS晶体管(M1)的栅极成为低电平,PMOS晶体管(M1)导通,形成旁路稳压器(LDO)49的路径。另一方面,在NMOS晶体管(M2)为截止状态时,PMOS晶体管(M1)的栅极通过上拉电阻R8被维持在高电平,因此,PMOS晶体管(M1)截止,不形成旁路路径。
NMOS晶体管(M2)的导通/截止是由受电控制装置50所包括的受电侧控制电路52控制的。
此外,晶体管TB2(P型CMOS晶体管)设置在电源电压VD5的生成节点NB5(稳压器49的输出节点)和节点NB6(受电装置40的电压输出节点)之间,由来自于受电控制装置50的受电侧控制电路52的信号P1Q进行控制。具体地说,晶体管TB2在结束ID认证(确立)、进行正常的电力传输(即、正常输电)的情况下,成为导通状态。
此外,在电源电压生成节点NB5和晶体管TB2的栅极的节点NB8之间,设置上拉电阻RU2。
受电控制装置50是用于进行受电装置40的各种控制的装置,可以通过集成电路装置(IC)等来实现。该受电控制装置50可以通过基于次级线圈L2的感应电压所生成的电源电压VD5来进行动作。此外,受电控制装置50可以包括控制电路52(受电侧),位置检测电路56、振荡电路58、频率检测电路60、满充电检测电路62、以及再次充电监控电路64。
受电侧控制电路52用于进行受电装置40或受电控制装置50的控制,例如、可以通过门阵列或微型计算机等来实现。该受电侧控制电路52将串联稳压器(LDO)49的输出端的恒定电压(VD5)作为电源进行动作。该电源电压(VD5)经由电源提供线LP1被提供给受电侧控制电路52。
该受电侧控制电路52进行所需要的各种时序控制或判断处理,具体地说,包括ID认证、位置检测、频率检测、满充电检测、再次充电需要与否判断、认证用的通信的负载调制、用于可以进行异物插入检测的通信的负载调制等。
位置检测电路56监控相当于次级线圈L2的感应电压的波形的信号ADIN的波形,判断原级线圈L1和次级线圈L2的位置关系是否适当。
具体地说,通过比较仪将信号ADIN转换为二进制,判断位置关系是否适当。
振荡电路58例如由CR振荡电路构成,生成次级侧的时钟信号。频率检测电路60检测信号CCMPI的频率(f1、f2),判断来自于输电装置10的发送数据是“1”还是“0”。
满充电检测电路62(充电检测电路)是用于检测负载90的蓄电池94是否为满充电状态(充电状态)的电路。具体地说,满充电检测电路62例如通过检测充电状态的显示所使用的LEDR的导通/截止,来检测满充电状态。即、在LEDR灭灯持续规定时间(例如5秒)的情况下,判断为蓄电池94为满充电状态(充电结束)。
此外,在满充电之后,如果将受电侧设备510长时间放置在托板500上,由于放电,蓄电池电压VBAT的电压降低。再次充电监控电路64基于蓄电池电压VBAT判断是否需要再次充电。即、例如蓄电池电压VBAT低于阈值电压,则再次充电监控电路64判断需要进行再次充电。
此外,负载90包括用于进行蓄电池94的充电控制等的充电控制装置92。充电控制装置92可以基于发光装置(LEDR)的亮灯状态检测满充电状态。该充电控制装置92(充电控制IC)可以通过集成电路装置等来实现。此外,也可以象智能蓄电池一样,使蓄电池94自身具有充电控制装置92的功能。此外,负载90不仅限于二次电池。例如,也有通过规定的电路进行动作,该电路成为负载的情况。
(关于动作触发开关以及自动模式开关的设置情况)
图5~图7示出了动作触发开关以及自动模式开关的具体设置例。图5示出了图1(A)的系统中的输电装置10的内部结构。
在图5中,输电控制装置(输电控制IC)20包括两个端子,即动作触发输入端子SWONX和自动模式端子AUTO。在动作触发输入端子SWONX上连接有动作触发开关SW1的一端。通过上拉电阻RX上拉动作触发开关SW1的一端。由此,如果动作触发开关SW1为打开状态,则动作触发输入端子SWONX维持在H电平。动作触发开关SW1的另一端接地。因此,如果动作触发开关SW1为闭合状态,则动作触发输入端子SWONX变化为L电平。对应每个动作触发的负沿(negative edge)NT,输电侧控制电路22反复进行输电/停止输电。
此外,自动模式端子AUTO上连接有自动模式端子SW2的一端。通过上拉电阻RY1上拉自动模式开关SW2的一端。由此,如果自动模式开关SW2为打开状态,则自动模式端子AUTO维持在H电平。自动模式开关SW2的另一端接地。因此,如果自动模式开关SW2为闭合状态,则自动模式端子AUTO为L电平。在自动模式端子AUTO为H电平时,输电侧控制电路22为自动模式,以全自动的形式执行自动设置检测、暂时输电、ID认证、正常输电、去除检测以及异物检测、满充电检测、正常输电中断等一系列的动作。在自动模式端子AUTO为L电平时,自动模式关闭。在自动模式关闭的情况下,动作触发模式为激活。因此,来自于动作触发开关SW1的负沿NT的输入为有效,如上所述,在每次进行负沿NT的输入时,输电侧控制电路22反复进行输电/停止输电。
在图5中,动作触发开关SW1以及上拉电阻RX构成动作触发电路3。动作触发电路3发挥以下作用,即、在自动模式为非激活时,向输电控制装置(输电控制IC)20提供用于指示输电/停止输电的动作触发。此外,自动模式开关SW2以及上拉电阻RY1构成自动模式电路5。自动模式电路5作为切换自动模式的接通(ON)/断开(OFF)的动作模式切换电路发挥功能。即、在自动模式电路5的输出为H电平的情况下,输电控制装置(输电控制IC)20为自动模式,在自动模式电路5的输出为L电平的情况下,解除自动模式,取而代之使开关模式有效化。
图6示出了图1(B)的系统中的输电装置10的内部结构。在图6中,自动模式电路5(包括自动模式开关SW2)设置在输电装置10的内部。基于自动模式电路5的自动模式的选择例如是在产品发货时,由厂家的从业员进行的。
图7示出了图1(C)的系统中的输电装置10的内部结构。在图7中,自动模式电路5中包括第一自动模式开关SW2a以及第二自动模式开关SW2b。如上所述,在第一自动模式开关SW2a接通(ON)的情况下,输电侧控制电路22以全自动的形式执行一系列的动作,例如受电侧设备510的设置的自动检测、暂时输电、ID认证、正常输电、去除或异物检测、满充电的检测、正常输电的停止。此外,在第二自动模式开关SW2b接通(ON)的情况下,输电侧控制电路22自动地执行包括以下动作的一系列动作,即包括受电侧设备510的设置的自动检测、暂时输电、ID认证、正常输电、去除或异物检测、满充电的检测、正常输电的停止、满充电后的再次充电需要与否判断、再次充电的开始、以及满充电后的去除检测。此外,图7的输电控制装置(输电控制IC)20中设置有两个自动模式端子(AUTO1、AUTO2)。
(第二实施方式)
在本实施方式中,对选择了自动模式时的无触点电力传输系统的动作进行说明。
(自动模式时的输电装置的动作概要)
图8是表示自动模式时的输电装置动作的一个例子的概要流程图。如上所述,本发明的输电装置10的输电侧控制电路22可以自动地检测受电侧设备510的设置,还可以执行满充电后的再次充电管理。由此,将输电装置10自动地执行一系列的动作的动作模式称为自动模式。
在图8中,如粗虚线包围的部分所示,自动模式的输电装置10的动作大体分为“设置检测以及确认输电对象(步骤SA)”、“正常输电中的输电环境的确认(步骤SB)”、“满充电检测(步骤SC)”、“满充电后的监控(步骤SD)”。下面,依次进行说明。
如果接通电源(步骤S0),则执行设置检测以及输电对象的确认(步骤SA)。在步骤SA中包括步骤S1~步骤S4。通过步骤S1以及步骤S2,输电装置10以规定周期(例如、0.3秒)自动、且间歇地驱动原级线圈L1,执行间歇的暂时输电。接着,确认受电侧设备510的设置位置是否适当(步骤S3),执行受电侧设备510(或受电装置40)的ID认证,判断是否是适当的输电对象(步骤S4)。
在受电装置40成功地进行了位置检测(步骤S3)的情况下,在规定时间内,将ID认证信息发送至输电装置10。输电装置10基于从间歇的暂时输电的定时开始在规定时间内是否从受电装置发回了ID认证信息,进行受电侧设备510的设置检测。在无法检测受电侧设备510的设置、或者在ID认证(步骤S4)中失败的情况下(步骤S5),停止暂时输电,返回间歇地进行暂时输电的状态(初始状态)。
上述位置检测(步骤S3)例如是基于图3的受电装置40内的位置检测电路56整流次级线圈(L2)的感应电压所获得的直流电压(ADIN)来判断的。图16用于说明位置检测的原理。如图16所示,根据原级线圈(L1)和次级线圈(L2)的位置关系,ADIN的电平发生变化。
例如受电侧设备的设置位置不适当时,不会获得规定电平(V3电平)的直流电压(ADIN),从而判断为位置不适当,其位置检测结果例如可以利用负载调制从受电装置40传递到输电装置10。此外,也可以基于受电装置40接收暂时输电开始之后在规定时间内没有向输电装置10发送ID认证信息,来传输位置不适当。
返回图8继续进行说明。在图8中,如果成功进行了ID认证(步骤S4),则开始正常输电(步骤S6)。在正常输电中,在输电装置10中执行金属异物检测(步骤S7)以及基于定期负载变动检测的侵占状态的检测(步骤S8、S9)。此外,还执行受电侧设备510的去除(脱离)检测(步骤S10)。在检测出金属异物、侵占状态以及去除中的任一种情形的情况下(步骤S11),停止正常输电(步骤S12),返回步骤S1(进行自动间歇动作的步骤)。
金属异物检测(步骤S7)以及去除检测(步骤S10)可以基于原级线圈(L1)的感应电压信号的波形变化来进行检测。下面,进行具体地说明。
图17(A)~图17(F)用于说明金属异物(导电性异物)检测的原理。图17(B)~图17(F)分别示出了根据原级线圈和金属异物(导电性异物)MET的相对位置,图17(A)所示的原级线圈L1的感应电压信号(V(NA2))如何进行变化。如图所示,完全不存在金属异物(MET)的状态(图17(F))和存在金属异物(MET)的状态(图17(B)~图17(E)),V(NA2)的波形(振幅)明显不同。因此,通过波形监控电路14(参照图3)监控原级线圈(L1)的感应电压信号V(NA2)的波形,可以检测金属异物(MET)。此外,“监控波形”中,除了监控振幅的情况之外,例如还包括监控电流和电压的相位的情况等。
图18(A)~图18(D)用于说明去除检测的原理。如图18(A)所示,在设置了受电侧设备510的情况下,原级线圈(L1)的感应电压信号V(NA2)的波形如图18(B)所示。另一方面,如图18(C)所示,在去除了受电侧设备510时(脱离时),原级线圈(L1)的感应电压信号V(NA2)的波形如图18(D)所示,其波形(振幅)明显与图18(B)的波形区别开来。因此,通过波形监控电路14(参照图3)监控原级线圈(L1)的感应电压信号V(NA2)的波形,可以检测去除(脱离)。
此外,侵占状态的检测(图8的步骤S9)可以通过是否能够在输电侧检测受电侧的间歇的(例如定期的)负载调制信号来进行检测(关于这一点,将在后面进行叙述)。
返回图8继续进行说明。在图8中,输电装置10的输电侧控制电路22如果检测到从受电装置40发送来的、表示蓄电池的满充电的满充电通知(步骤S13),则截至正常输电(步骤S14),转到满充电后的监控步骤(步骤SD)。
此外,蓄电池94的满充电是由图3的受电装置40所包括的满充电检测电路62来进行检测的。如果检测到满充电,则由受电装置40所包括的受电侧控制电路52向输电装置10发送满充电通知。输电装置10的输电侧控制电路22如果检测到来自于受电装置40的满充电通知,如上所述,执行满充电后的监控步骤(步骤SD)。
满充电后的监控步骤(步骤SD)包括执行用于检测满充电后的去除的周期T1的间歇输电的步骤(步骤S15)、以及去除检测步骤(步骤S16)、执行用于再次充电需要与否检测的周期T2的间歇输电的步骤(步骤S17)、以及再次充电需要与否检测步骤(步骤S18)。由此,在受电侧设备510的负载(蓄电池)94成为满充电之后,还可以进一步监控负载状态,自动地进行再次充电的再次执行。
即、在充满电之后仍然是设置着受电侧设备510的状态下,存在随着时间的经过,负载(蓄电池)94放电,从而需要进行再次充电的情况。于是,在检测到满充电之后,执行适当周期的间歇输电来代替正常输电,还自动进行负载的再次充电需要与否判断,如果需要再次充电,则再次执行正常输电(步骤S6)。由此,自动地执行负载(蓄电池)94的再次充电。因此,即使在满充电之后长时间放置了受电侧设备510的情况下,在用户使用受电侧设备510时,负载(蓄电池)94也总是满充电的状态。因此,不会出现好不容易进行了充电,但是,由于之后的放电,结果导致了不充分充电状态这样的不方便的情况,因此,不会出现不满足用户期待的现象。
但是,在满充电之后去除受电侧设备的情况下,不需要进行再次充电的管理。因此,优选与再次充电管理用的间歇输电(步骤S15)不同,执行用于满充电后的去除检测的间歇输电。例如,如果没有来自接收了去除检测用的间歇输电的受电侧设备510的应答,则可以判断为去除了受电侧设备510。如果检测到了去除,则输电装置10所包括的输电侧控制电路22恢复到初始状态(进行间歇的暂时输电的状态)。此外,去除检测用的间歇输电以及用于再次充电管理的间歇输电没有必要很频繁地进行,而且,为了不无谓地增大功耗,优选以适当的周期来进行。因此,以第一周期T10来进行去除检测用的间歇输电,以第二周期T20来进行用于再次充电的管理的间歇输电。
之所以区别为第一周期T10以及第二周期T20,是因为期望根据各自的目的而使周期最优化。但是,第一周期T10和第二周期T20也可以相同。此外,上述“满充电”的意思也可以广义地解释为例如“受电装置40侧的负载的状态为规定的状态”。因此,负载并不仅限定于蓄电池。例如,也可以是受电侧设备510的规定的电路成为负载的情况。即、例如,“在接收了来自于输电装置的输电、规定的电路进行了动作之后,该规定的电路成为不需要进行动作的状态”相当于“负载成为满充电状态”,这样的情况也包括在本方式的技术范围之内。
此外,间歇的暂时输电的周期(图8的步骤S1中的自动间歇动作的周期)由于可以迅速地检测出受电侧设备510的设置的重要性,因此,优选以很短的周期(例如、0.5秒的周期)来进行。对此,满充电后的去除检测即使大于暂时输电的周期也不会有什么问题,如果频繁地进行去除检测,则会增大不必要的功耗。因此,将满充电后的去除检测的第一周期T10设定为大于暂时输电的周期的周期(例如、5秒的周期),以抑制功耗的增大。此外,因为满充电后的再次充电需要与否检测的频率还可以进一步降低(因为满充电的蓄电池进行放电、到需要再次充电为止,需要相当长的时间,此外,再次充电需要与否判断即使稍微延迟,在实用上也不会产生任何问题),所以,将用于满充电检测的第二周期T20设定得大于第一周期T10(例如、设定为10分的周期)。由此,可以以根据各自目的的周期进行间歇的输电,能够最小限度地抑制功耗。
(自动模式时的输电侧控制电路结构的一个例子)
图9是表示自动模式时的输电侧控制电路结构的一个例子的电路图。如图所示,输电侧控制电路22包括逻辑电路100。逻辑电路100包括位置检测部106、ID认证部108、去除检测部110、异物检测部112(包括侵占状态检测部114)、满充电通知(输电停止要求)检测部116、再次充电要求检测部117、用于管理时间的计时器119、基于各部分的检测结果控制输电(暂时输电以及正常输电)的接通/中断的输电控制部118。输电控制部118包括满充电后的间歇输电控制部121。
(自动模式的无触点电力传输系统的基本时序例)
图10示出了自动模式的无触点电力传输系统的基本时序例。例如用户将受电侧设备510设置在充电器500的规定位置上。如上所述,输电装置10进行自动间歇动作,并总是执行间歇的暂时输电(步骤S19、S20)。执行接收暂时输电的受电侧设备510的位置检测(步骤S21),如果位置不适当,则停止暂时输电(步骤S22)。
如果受电侧设备510的设置位置适当,则执行ID认证(步骤S23)。即、将ID认证信息(厂家信息、设备ID号码、额定信息等)从受电装置40发送至输电装置10。
如果ID认证成功,则输电装置10开始向受电装置40进行正常输电(步骤S26)。在正常输电期间中,如上所述,执行去除检测(步骤S29)、金属异物检测(步骤S30)、次级侧的定期负载认证(包括根据需要的次级侧负载减轻处理:步骤S31)、侵占状态检测(步骤S32),在检测出任一种情形的情况下,停止正常输电(步骤S33)。此外,伴随次级侧的定期负载认证的负载减轻是指:由于存在在负载(蓄电池等)重的状态下,即使进行负载调制,在原级侧也无法很好地接收其调制信号的情况,所以,在进行负载调制时,缩小(或者停止)对于负载的供电,表面看起来使负载的负载状态强制性地减轻(关于这一点,将利用图23在后面进行叙述)。
在图10中,受电装置40如果检测到满充电,则制作满充电通知(保存帧:输电停止要求帧)并发送至输电装置10(步骤S34)。输电装置10如果检测到满充电通知(输电停止要求帧)(步骤S35),则截止正常输电(步骤S36),取而代之地执行满充电后的间歇输电(步骤S37)。执行间歇的再次充电需要与否判断(步骤S38),再次执行再次充电以及正常输电(步骤S26)。此外,执行满充电后的受电侧设备510的去除检测(步骤S39),如果检测到去除,则返回到初始状态。
图11是表示执行图10的时序的无触点电力传输系统的状态过渡的状态转换图。如图所示,系统的状态可以大致分为初始状态(空闲状态:ST1)、位置检测状态(ST2)、ID认证状态(ST3)、输电(正常输电)状态(ST4)、定期负载认证状态(ST5)(以及负载减轻状态ST6)、满充电后的间歇输电的状态(ST7)。
通过基于自动间歇动作的受电侧设备的设置检测(Q1),从ST1转到ST2,在位置检测NG时,返回ST1(Q2)。如果位置检测OK,则转到ST3。如果ID认证OK(Q6),则转到正常输电状态(ST4)。
在正常输电状态ST4中,执行去除检测(Q12)、金属检测(Q10)、侵占状态检测(Q17)、满充电检测(Q14)。如果检测到Q10、Q12、Q17的任一种情形,则恢复到初始状态(Q9、Q11、Q13)。此外,如果检测到满充电(Q14),则转移到间歇输电状态ST7(Q15)。在间歇输电状态ST7中,执行再次充电需要与否检测(Q18)以及去除检测(Q16)。如果检测到了去除,则返回初始状态(Q20)。此外,在需要再次充电的情况下,则再次执行正常输电(Q19)。
用于执行图10以及图11的基本时序的无触点电力传输系统可以自动地检测作为输电对象的受电侧设备的设置。因此,完全不需要用户操作动作开关等,就可以实现非常方便使用的无触点电力传输系统。此外,通过将ID认证作为正常输电的条件,从而不会对不适当的设备进行输电,提高了可靠性和安全性。此外,在正常输电中,执行各种检测动作(去除检测、金属异物检测、基于次级侧的定期负载认证的侵占状态检测、满充电检测),在检测到任一种情形的情况下,迅速停止正常输电,并返回初始状态,因此,完全不会产生不必要的输电,对于异物也可以实施万全的对策,能够实现具有极高可靠性(安全性)的系统。而且,如果检测到满充电(广义上的负载成为规定的状态),则执行用于进行满充电后的负载状态的监控的间歇输电(具体地说,例如、去除检测用间歇输电以及再次充电需要与否判断用的间歇输电),从而,即使在满充电之后,仍继续进行用于将受电侧设备保持在最适当状态的动作。因此,进一步提高了用户的满意度。
图12以及图13是表示执行图10的基本时序的无触点电力传输系统的动作例的流程图。在图12以及图13中,左侧示出了输电侧(原级侧)的动作流程,右侧示出了受电侧(次级侧)的动作流程。
如图12所示,输电侧控制电路22执行自动间歇动作(步骤S40)。即、以规定的时间间隔从输电侧开始暂时输电(例如、输送频率为f1:步骤S41),并开始基于计数器的计数(步骤S42)。
在受电侧,如果接收了暂时输电,则从停止状态(步骤S60)转移至接通状态(步骤S61),执行位置水平的判断(位置检测)。如果位置水平NG,则返回初始状态(步骤S60),如果位置水平OK,则生成ID认证帧(步骤S63),执行ID认证帧的发送(步骤S64)。
在输电侧,进行ID认证帧的接收处理(步骤S44)以及超时判断(步骤S43),在无法在规定时间内接收ID认证帧的情况下,停止暂时输电(步骤S51),返回初始状态。
另一方面,在无法在规定时间内接收ID认证帧的情况下,执行帧认证处理(步骤S45),如果认证OK,则将许可帧发送至受电侧(步骤S47),在认证NG的情况下,停止暂时输电(步骤S51),返回初始状态。
受电装置40验证来自于输电装置10的许可帧(步骤S65),将开始帧发送至输电装置10(步骤S66)。
在输电装置10中,验证开始帧(步骤S48),接通定期负载变动(侵占状态检测用)的检测(步骤S49),并开始正常输电(步骤S50)。在受电装置40中,接收正常输电,开始负载(例如蓄电池)的充电(步骤S67)。
接着,通过图13说明其后的流程。在输电装置10中,继续执行去除、金属异物、侵占状态的各个检测(步骤S70),等待来自于受电装置40的满充电通知(输电停止要求)(步骤S71)。
在受电装置40中,继续进行负载的充电,执行用于侵占检测的定期负载调制(步骤S80),此外,检测负载的满充电(步骤S81)。即、满充电检测电路62在发光二极管LEDR的灭灯持续规定时间(例如、5秒)以上并截止的情况下,判断为满充电。如果检测出满充电,则受电装置40将满充电通知帧(保存帧:输电停止要求)发送至输电装置10(步骤S82)。
在输电装置10中,如果接收了来自于受电装置40的满充电通知帧(保存帧:输电停止要求),则断开定期负载变动检测(步骤S72),停止输电(步骤S73)。
(关于侵占状态的检测)
下面,对侵占状态的检测(侵占发热对策)进行具体地说明。“侵占状态”是指插入异物的定位于特殊形态的状态,是“将异物误认为受电侧设备并继续进行正常输电的状态”。例如、在以完全遮断原级线圈和次级线圈之间的方式插入薄金属板的情况下,如果从输电侧观察,还总是存在相当程度的负载,例如、去除检测变得困难。
(侵占发热对策)
首先,对“侵占状态”进行具体地说明。在受电装置(或受电侧设备)的认证结束并开始正常输电之后,可能会在原级线圈L1和次级线圈L2之间插入例如大面积的异物。如利用图17所进行的说明,可以通过监控原级线圈(L1)的感应电压来检测金属异物的存在。
但是,如图19(B)所示,在输电侧设备和受电侧设备之间,例如插入遮断原级线圈L1和次级线圈L2的金属异物(例如薄金属板)时,来自于原级侧的输电能量被该金属异物消耗(即该金属异物成为负载),因此,如果从输电装置10侧观察,则看做总是存在负载(受电侧设备)。因此,例如即使去除了受电侧设备,也会产生无法进行采用图18所说明的、基于原级线圈L1的感应电压进行去除检测的情况,在这种情况下,虽然没有受电侧设备,也会继续进行来自于输电装置10的输电,金属异物达到高温度。
这样,在本说明书中,将金属异物代替原来的受电侧设备510的现象称为“侵占”。为了将无触点电力传输系统的安全性、可靠性提高到实用水平,对于这样的“侵占发热”也需要采取充分的对策。作为插入异物的情况,可以假设偶发的插入异物的情况、以及恶意地插入异物的情况。如果插入侵发生占现象的异物,则会产生发热,产生烧伤、设备的损伤或破损的危险性,因此,要求在无触点电力传输系统中,完全地实现对于异物插入的安全对策。下面,对侵占发热对策进行具体地说明。
图19(A)、图19(B)是用于说明正常输电开始后的异物插入(侵占状态)的、构成无触点电力传输系统的电子设备的截面图。
在图19(A)中,在托板500(包括输电装置10的电子设备)中的规定位置上,设置便携式电话终端510(包括受电装置40的电子设备),在该状态下,经由原级线圈L1和次级线圈L2,从托板(充电器)500向便携式电话终端510进行无触点电力传输,进行内置于便携式电话终端510中的二次电池(例如、电池组件)94的充电。
在图19(B)中,在正常输电时,恶意地在托板(充电器)500和便携式电话终端510之间插入薄板状的金属异物(导电性的异物)AR。如果插入了异物AR,从原级侧的设备(托板500)提供给次级侧设备(便携式电话终端510)的电力几乎都被异物(AR)消耗(即、产生输电电力的侵占),异物AR发热的危险性增高。于是,在成为图19(B)所示状态的情况下,需要原级侧的设备(托板500)所包括的输电装置10检测异物AR的插入,并立即停止正常输电。
但是,通过利用图17进行了说明的金属异物的检测方法,难以充分地把握图19(B)所示的侵占状态。
例如,在受电装置侧的负载大的情况下,被原级线圈L1感应的电压的振幅增大,如果受电装置侧的负载小,被原级线圈L1感应的电压的振幅减小。如果便携式电话终端510的二次电池94正常充电,则应该随着时间的经过,受电装置40侧的负载渐渐地减少。这里,如果受电装置40侧的负载突然增大,由于输电装置10在监控受电装置40侧的负载变动,因此,可以检测负载突然增大的情况。但是,无法判断该负载增大的产生是起因于负载(便携式电话终端的二次电池94)、还是起因于便携式电话终端510和托板500之间的位置偏离、或者是起因于异物插入。因此,输电装置10只通过检测受电装置40侧的负载变动的方法,无法检测出异物插入。
于是,在本发明中,在正常输电中,持续进行对于负载(二次电池等)的电力提供,受电装置40间歇地、有意识地使从输电装置10观察到的负载进行变化(定期负载调制动作),并对输电装置10发送信息。
在输电装置10可以以规定定时检测到该基于间歇的负载变化的信息的情况下,可以证明以下情况。
(1)受电装置40侧的设备(便携式电话终端510)正确地设置在输电装置10侧的设备(托板500)上。
(2)受电装置40侧的设备(包括便携式电话终端510的二次电池)正常地进行动作。
(3)未插入异物AR。
另一方面,如果在正常输电时插入异物AR,则从受电装置40发送的信息不会到达被该异物AR阻碍的输电装置10。即、在输电装置10中无法检测到受电装置侧的间歇的负载变化(例如、定期的负载变化)。作为在确认了上述的(1)~(3)后,未检测到间歇的负载变化的原因,上述(3)的原因最值得怀疑。即、可以判断为由于插入了异物AR,所以无法检测到间歇的负载变化。
图20(A)、图20(B)用于说明为了能够检测到异物插入,而使受电装置侧的负载间歇地变化时的具体形态。
在图20(A)中,通过次级电流(流入次级线圈L2的电流)的变化来表示受电装置侧的负载的间歇变化的情形。如图所示,在时刻t1、t2、t3、t4、t5...,受电装置侧的负载间歇地进行变化。
具体地说,在图20(A)中,负载在周期T3中进行变化。此外,例如在以时刻t1为起点的期间T2中,负载降低(decrease),在其后的期间T1中,负载增加(increase)。在周期T3中,反复进行这样的周期性的变化。
图20(B)示出了相对于次级负载电流的变化的原级线圈电压(原级线圈的一端的感应电压)的变化。如上所述,在期间T1中,次级侧的负载大,在期间T2中,负载小。根据该次级侧的负载的变化,原级线圈(L1)的一端的感应电压(原级线圈电压)的振幅(峰值)进行变化。即、在负载重的期间T1,振幅增大,在负载轻的期间T2,振幅减小。因此,在输电装置10中,通过波形检测电路28(参照图3),进行例如原级线圈电压的峰值检测,从而可以检测受电装置40侧的负载变动。但是,负载变动的检测方法并不仅限于该方法,例如、也可以检测原级线圈电压或原级线圈电流的相位。
负载调制例如可以通过晶体管的导通与否简单地进行,此外,原级线圈的峰值电压的检测等可以利用模拟或数字基本电路来精确地进行,对于设备的负担小,比较容易实现。此外,在控制安装面积或成本方面也比较有利。
这样,通过采用如下所述的新的方式,可以不增加特别的构成,以简单的方法高精度地检测异物插入,该新的方式是指在正常输电时,受电装置40进行基于间歇的(且周期性的)负载调制的信息发送,输电装置10检测其负载变动。
(异物插入检测的具体例)
图21是抽出表示图3所示的无触点电力传输系统中、与检测异物插入(侵占状态)相关的主要构成的电路图。在图21中,与图3共通的部分标注了相同的参考符号。此外,在图21中,用粗线示出了在异物检测中发挥重要作用的部分。
在图21所示的受电装置40中,应该注意的电路构成是构成负载调制部46(参照图3)的负载调制用晶体管TB3、构成供电控制部48(参照图3)的供电控制晶体管TB2、控制两个晶体管(TB2、TB3)的导通/截止的受电控制电路52。此外,串联稳压器(LDO)49的输入端以及输出端的电压经由信号线LP2以及LP1被输入到受电控制电路52,通过监控LDO49的两端电压,可以检测负载90所包括的蓄电池(二次电池)94的负载状态(负载的大小),这一点也很重要。
此外,在输电装置10(参照图3)中,应该注意的是输电控制装置20的构成。即、通过波形检测电路28检测原级线圈(L1)的感应电压的峰值(振幅)、通过输电控制电路22检测受电装置40侧的负载变动也很重要。
在图21中,受电装置40在正常输电(认证后的连续输电)中进行负载调制,并对输电装置10发送异物检测用图案PT1,输电装置10的输电侧控制电路22在正常输电中监控受电装置40侧的负载变化(既可以是连续的监控,也可以是间歇的监控),在无法接收该异物检测图案PT1的情况下,判断为插入了异物AR,并停止正常输电。
(异物检测图案PT1的具体形态)
图22(A)、图22(B)说明用于能够实现异物检测的负载调制的优选且具体的形态,图22(A)示出了负载调制的定时例,图22(B)具体地示出了通过输电装置检测的受电装置侧的负载变动的情形。
如图22(A)所示,例如以5秒(10sec)的周期周期性地(定期地)进行用于可以实现异物检测的负载调制。
此外,时刻t1~t6以及时刻t7~t12是执行用于可以实现异物检测的负载调制的期间。从时刻t1至t6(从时刻t7至t12)是0.5秒(0.5sec),将0.5秒五等分所获得的0.1秒(100msec)为单位,来切换负载的大小。
在图22(A)中,粗线的双向箭头所示的期间是负载大的期间。即、时刻t1~t2、时刻t3~t4、时刻t5~t6、时刻t7~t8、时刻t9~t10、时刻t11~t12的各个期间中,负载增加。负载增加的期间是TA。
另一方面,在时刻t2~t3、时刻t4~t5、时刻t8~t9、时刻t10~t11的各个期间中,负载减小。负载减小的期间是TB。
在图22(A)中,很明显,周期性地(即对应每个周期)执行正常输电中的受电装置侧的负载的间歇的变化,并且,在一个周期内,负载以规定间隔间歇性地变化多次。
根据执行周期性的负载变化,可以在输电装置10和受电装置40确保同步的同时,进行基于负载变化的信息的发送与接收(即、可以在输电装置10侧,容易地得知受电装置40侧的负载进行变化的定时)。
此外,在图22(A)中,仅在一个周期内(例如时刻t1~t7)的部分期间(时刻t1~t6)中,以规定间隔使负载间歇性地进行变化。即、在一个周期(10sec)的前半部分的初始期间(最初的0.5sec),集中地进行负载调制。进行这种形式的负载调制的原因,将在下面进行叙述。
即、正常输电中的负载变化(负载调制)会影响对于负载(图21的蓄电池94)的电力提供,因此,并不期望过于频繁地进行。因此,例如使负载调制的一个周期一定程度地延长(这样,即使周期稍稍延长,但在异物检测这一点上也不会出现问题)。
此外,仅在该一个周期中的部分期间,以规定间隔使负载间歇性地变化多次。限定于部分期间是由于考虑了以下原因,即、如果负载变化的间隔拉开很大,则伴随着时间的经过,负载的负载状况发生变化,或者周围的条件发生变化,其结果是,会对输电装置检测受电装置侧的间歇性的负载变化造成不希望看到的影响。即、例如是一个周期比较长(在图22(A)中,为10sec),然后,在该比较长的一个周期内的、一部分比较短的期间(在图22(A)中,为0.5sec)中集中地进行多次(图22(A)中,为五次)的间歇的负载调制。
通过执行这种形式的负载调制,可以将对于向负载(94)提供电力(例如、电池组件的充电)的影响控制在最小限度,能够实现输电装置10侧的高精度的异物(AR)检测。
图22(B)示出了与从输电装置观察到的受电装置侧的负载对应的、输电装置10的原级线圈(L1)的一端的感应电压的振幅变化的一个例子。但是,在图22(B)中,在前半部分的一个周期的负载调制期(t1~t6)、以及在后半部分的一个周期的负载调制期(t7~t12)中,负载(蓄电池94)的负载状态发生变化,在后半部分的周期中,负载(蓄电池94)的负载状态增加,因此,原级线圈电压的峰值增大。
在图22(B)的时刻t1~t6中,负载增大的期间TA中的原级线圈电压和负载降低的期间TB中的原级线圈电压的差是ΔV1。基于该原级线圈电压的振幅差ΔV1,输电装置10的输电侧控制电路22可以检测受电装置40的负载变化。
但是,在后半部分的负载调制期间(时刻t7~t12)中,负载(蓄电池94)的负载状态增加,负载94的充电电流(Iload)增大,因此,相对于充电电流(Iload)的、负载调制所伴随的调制电流(Imod)的比例减小,基于调制电流(Imod)的接通/截止(ON/OFF)的原级线圈电压的差分缩小为ΔV2(ΔV2<ΔV1)。即、变为调制电流(Imod)淹没在负载(蓄电池94)的充电电流(Iload)中的形式。因此,在负载(蓄电池94)较大的情况下,与负载较小的情况相比,难以实现输电装置10侧的负载变化的检测是无可否认的。于是,在本实施方式中,强制性地减少对于负载(蓄电池94)的电力提供,减轻负载(蓄电池94)的负载状态,从而,在原级侧易于检测基于负载调制的负载变化。下面,对于负载的减轻措施进行说明。
(强制性地减轻负载的措施)
在本发明中,在正常输电中,在不停止对于负载94输电的情况下,进行负载调制,因此,基于该负载调制的对于输电装置10侧的信号的发送总是会受到对于负载94的供电状况(即、负载的负载状态)的影响。
如上所述,在对负载94(电池组件等)提供大的充电电流时,即使为了负载调制而接通/截止较小的电流,与负载(蓄电池94)的充电电流(Iload)的电流量相比,该接通/截止电流(Imod)的电流量仍较小,因此,无可否认,难以在输电装置10侧检测到基于负载调制的负载变化的情形(即、难以检测是噪声、还是基于负载调制的信号)。另一方面,在提供给负载94的电流较小时(负载小时),基于负载调制的接通/截止电流(Imod)的相对比例增加,易于从输电装置10把握该基于接通/截止的负载变化。
基于上述考虑,在本实施方式中,在正常输电中,受电装置40自身监控负载94的负载状态,进行可以进行异物检测的负载调制时,在负载94较大的情况下(即、将大电流提供给负载94时),采取强制性地降低对于负载94的电力提供的措施。此外,降低电力提供,还包括使电力提供暂时(或间歇性地)停止的情况。
如果缩小对于负载94的电力提供,则该负载94的负载状态看起来降低了,易于在输电装置10侧检测基于负载调制的信号,因此,即使在负载94较大的状态下,异物检测精度也可以维持在期望的水平。此外,即使在进行了强制性的负载94的降低的情况下,在负载94中至少也总是被提供所需要的最小限度的电力,因此,不会产生负载94侧的电子电路(充电控制装置92)无法进行动作的问题。
此外,如上所述,间歇性地进行可以检测异物插入的负载调制,并且,该负载调制考虑了对于向负载94的电力提供的影响、并以适当的间隔来进行的,因为进行了强制性的负载降低,所以,不会对向负载94进行电力传输产生特别的恶劣影响。例如,绝不会产生电池组件的充电时间极度增长的弊端。
由此,在受电装置40侧监控负载94的状态,进行可以检测异物插入的负载调制时,如果需要,也可以同时执行负载94的负载状态的强制性降低,从而,即使在负载94较大的情况下,也可以将输电装置10侧的负载变化的检测精度维持在期望水平。
图23(A)~图23(E)用于说明负载的减低动作。具体地说,图23(A)示出了负载较小的状态,图23(B)示出了负载较大的状态,图23(C)示出了图23(B)所示状态中的原级线圈电压的变化情形,图23(D)表示连续地导通/截止供电控制晶体管、或者使供电控制晶体管呈半导通状态而进行负载的降低的状态,图23(E)示出了图23(D)所示的状态中的原级线圈电压的变化情形。
在图23所示的情况下,由于负载(蓄电池)94较小(即、负载的充电电流Iload较小),所以,即使在受电装置40侧不进行负载的降低动作,也可以在输电装置10侧充分地检测到基于负载调制的负载变化。因此,供电控制晶体管TB2总是导通状态。间歇性地导通/截止负载调制晶体管TB3,并由此执行负载调制。
在图23(B)中,由于负载(蓄电池)94较大(即、负载的充电电流Iload较大),所以,难以看到基于调制电流(Imod)的接通/截止的电流变化。如图23(C)所示,如果负载从较小的状态变化为较大的状态,则原级线圈电压的振幅的变化量从ΔV1缩小为ΔV2,难以检测基于负载调制的负载变化。
于是,在图23(D)中,在进行负载调制时,也一起进行负载的降低动作。即、在图23(D)中,执行连续地导通/截止供电控制晶体管TB2、或者使供电控制晶体管TB2为半导通状态这样的动作。
即,通过使存在于供电路径中的供电控制晶体管TB3连续地导通/截止而间歇性地进行电力提供这样的数字式方法,可以强制地缩小对于负载94的输电(包括暂时地停止输电的情况)。使晶体管连续地开关是在数字电路中通常进行的动作,实现起来比较容易。此外,通过选择开关频率,具有可以高精度地控制将对于负载的输电功耗消减到什么程度这样的优点。
此外,采用模拟的方法,向供电控制晶体管(PMOS晶体管)的栅极提供完全导通时的电压和完全截止时的电压的中间的电压,使该PMOS晶体管成为例如所谓的半导通状态,从而,也可以缩小提供给负载94的电力。并且,具有通过控制栅极电压,可以微调整供电控制晶体管(PMOS晶体管)的导通电阻这样的优点。
在图23(E)中,通过负载的强制性的降低,负载较大状态下的原级线圈电压的振幅从V10变化为V20。在图中,“X”表示负载94的强制性的降低量。通过负载94的强制性的降低,原级线圈电压的振幅的变化量从ΔV2(参照图23(C))扩大为ΔV3(ΔV3>ΔV2),在输电装置10中,易于检测基于负载调制的受电装置40侧的负载变化。
由此,通过与负载调制同时进行负载降低动作(包括暂时停止负载电流的动作),即使在负载较大的情况下,仍可以在输电装置侧可靠地检测负载变化。
(输电装置的具体的动作)
这里,对于图21的输电控制装置20的具体动作进行说明。如前面所做说明,输电控制装置20所包括的输电侧控制电路22的定期负载变动检测部114(参照图9)在正常输电时不能检测到受电装置40侧的负载的间歇性的变化时,判断为在原级线圈(L1)和次级线圈(L2)之间插入了异物(AR),并停止输电。由此,可以可靠地防止异物(AR)的发热、烧伤、或者设备损伤或破损。因此,可以在无触点电力传输系统中,实现高可靠性的异物插入对策。
此外,在有无异物插入的判断中,需要慎重比较,因此,优选以下方式,即、输电侧控制电路22在多个周期的每个周期检测负载的变化,在连续规定数量的周期未能检测到负载变化的情况下,判断为在原级线圈和次级线圈之间插入了异物。
例如,在多个周期的每个周期检测受电装置侧的负载的变化,连续规定数量的周期(例如三个周期)未能检测到负载变化时,停止正常输电。由此,提高了异物插入的检测精度,不会发生例如在由于偶发的原因而未能检测到负载变化时,错误地停止正常输电这样的事态。
此外,可以通过检测原级线圈(L1)的感应电压的波形来检测从输电装置10侧看到的受电装置40侧的负载变化,该波形检测可以通过波形检测电路22来进行。
如上所述,原级线圈(L1)的感应电压的波形的峰值(振幅)在受电装置40侧的负载大时增大、在受电装置40侧的负载低时减少,因此,可以通过波形的峰值检测来检测受电装置40侧的负载变化。但是,并不仅限定于该检测方法,也可以采用其他方法,例如检测原级线圈的感应电压或电流的相位的方法。
由此,根据本实施方式,可以实现具有进行基于定期负载认证的异物插入(侵占)检测功能的、新的输电装置10。根据本实施方式,在控制部件数量的同时,可以通过简单的信号处理,高精度地检测到在原级线圈和次级线圈之间插入了异物,能够实现无触点电力传输中高可靠性的安全对策。
此外,基于定期负载认证的输电停止功能不仅可以用于侵占检测,也可以作为强制停止不适当输电的最后的壁垒。例如,即使在由于某种原因未能有效地进行受电侧设备的侵占检测的情况、或者在受电侧设备发生破损或故障未能进行定期负载调制等情况下,也可以可靠地停止来自于输电侧设备的输电。因此,由于具有定期负载认证功能,显著地提高了无触点电力传输系统的安全性。可靠性。
(关于满充电后的再次充电需要与否判断以及满充电后的去除检测)
在下面的说明中,对于满充电后的再次充电需要与否判断以及满充电后的去除检测进行说明。例如,在图1(C)的无触点电力传输系统中,接通第二自动模式开关SW2a时,不仅执行自动设置检测~满充电检测、以及正常输电的自动断开,还一定会执行满充电后的再次充电需要与否判断以及满充电后的去除检测。在这种情况下,输电侧控制电路22执行图14以及图15所示的动作。下面,依次进行说明。
(满充电后的再次充电)
下面,对于满充电后的再次充电进行说明。在满充电后,例如将作为受电侧设备的便携式电话终端长时间放置在充电台(托板)上,则基于蓄电池的放电,电压降低,会出现蓄电池需要再次充电的状态。因此,在本实施方式中,可以在满充电后,自动地检测输电装置再次充电的必要性。
图14(A)以及图14(B)是表示无触点电力传输系统中的、用于满充电后的再次充电管理的一系列动作步骤的时序图。此外,图14(B)的步骤在图14(A)的步骤之后执行。
如果蓄电池94(参照图3)为满充电状态,则转移至满充电后的待机模式。在该满充电后待机模式中,输电装置10向受电装置40间歇性地输电,此时,向受电装置40发送表示满充电后待机模式的内容。受电装置40在接收到该满充电后待机模式的内容后,确认蓄电池电压VBAT。此外,在蓄电池电压VBAT小于等于再次充电电压(例如3.9V)的情况下,判断为是需要再次充电的状态,并向输电装置10发送再次充电指令。由此,输电装置10再次执行对于受电装置40的正常输电。由此,开始蓄电池94的再次充电。此时,解除满充电后待机模式。另一方面,在蓄电池电压VBAT大于再次充电电压时,继续满充电后待机模式。下面,将具体进行说明。
图3的输电侧控制电路22在检测到负载所包括的蓄电池94为满充电状态时,停止对于受电装置40的正常输电,进行间歇性输电。此外,输电侧控制电路22在该间歇输电期间检测到蓄电池94变成需要再次充电状态时,进行再次执行对于受电装置40的正常输电的控制。
另一方面,在蓄电池94成为满充电状态、输电装置10停止正常输电并进行间歇输电时,图3的受电侧控制电路52进行以下控制,即、在该间歇输电期间内,向输电装置10发送再次充电指令,该再次充电指令用于通知蓄电池94的再次充电状态的相关信息。在这种情况下,由满充电检测电路62检测蓄电池94的满充电状态,由再次充电监控电路64监控蓄电池94的再次充电状态。此外,再次充电状态的相关信息是指用于判断蓄电池94是否成为再次充电状态的信息、是否需要进行再次充电的信息、满充电后的蓄电池电压VBAT的信息。
更加具体地说,如图14(A)的A1所示,在蓄电池94成为满充电状态的情况下,受电侧的控制电路52进行以下控制,即、通过例如基于负载调制部46的负载调制,向输电装置10发送用于通知成为了满充电状态的满充电指令(充满电信息)。此外,如A2所示,进行以下控制,即、停止向充电控制装置92进行VOUT的电压输出(电力提供)。例如,如果通过满充电检测电路62检测出了用于显示充电状态的LEDR例如持续灭灯5秒,控制电路52则判断为蓄电池94为满充电状态(充电结束)。然后,示出用于发送满充电指令的帧,控制信号P3Q,进行负载调制,将所生成的帧发送至输电装置10。
另一方面,在向受电装置40的正常输电中接收到了满充电指令时,输电侧的控制电路22进行以下控制,即、如图14(A)的A3所示,将满充电标志FC设定为1,如A4所示,在第一期间T1(例如1秒)中,停止对于受电装置40的输电。之后,如A5所示,再次执行输电,进行间歇输电。此外,如A6所示,在输电再次执行后的间歇输电期间进行控制,以使向受电装置40发送用于指示蓄电池94的再次充电状态的检测(是否是需要再次充电的状态的检测、或者满充电后的蓄电池电压的检测)的再次充电检测指令。即、输电装置10通过图4(A)中说明的方法生成再次充电检测指令的帧,并进行发送。此外,在发送了再次充电检测指令之后,如A7所示,到经过了超时等待期间T2(例如30msec。T2<T1:T1是输电停止期间)为止,未能从受电装置40接收到再次充电指令的情况下,控制电路22判断为超时。此外,在超时的情况下,进行以下控制,即、如A8所示,在期间T1中,再次停止对于受电装置40的输电,如A9所示,在输电再次执行后的间歇输电期间,向受电装置40再次发送再次充电检测指令。此外,在下面的说明中,有将输电停止期间T1称为第一期间、将超时等待期间T2称为第二期间的情况。
如图14(A)的A10所示,受电控制装置50通过在发送满充电指令后停止从输电装置10输电变为复位状态。即、由于没有从输电装置10输电,所以电源电压为0V,变为复位状态。此外,受电侧的控制电路52在如A11所示的基于来自于输电装置10的间歇输电而解除了复位状态之后,如果从输电装置10接收再次充电检测指令,则如A12所示的进行蓄电池94的再次充电状态的监视处理。即、监控并判断蓄电池94是否是需要再次充电状态。或者,也可以进行用于监控蓄电池电压VBAT、并向输电装置10发送的处理。该再次充电状态的监控处理是基于图3的再次充电监控电路64中的监控结果进行的。
在图14(B)的B1中,受电侧的控制电路52向输电装置10发送用于通知蓄电池94的再次充电状态的相关信息的再次充电指令。例如,在受电侧的控制电路52基于再次充电监控电路64中的监控结果判断为蓄电池94是需要再次充电状态的情况下,向输电装置10发送再次充电指令。此外,在输电侧的控制电路22从受电装置40接收再次充电指令的情况下,如B2所示、将满充电标志FC复位为0,如B3所示,再次执行对于受电装置40的正常输电。即、基于再次充电指令,判断为蓄电池94是需要再次充电状态的情况下,再次执行正常输电。由此,可以开始蓄电池94的再次充电,并对于电压降低的蓄电池94进行再次充电。
如果对自动进行ID认证、正常输电、满充电检测以及再次充电管理的一系列动作的无触点电力传输系统的动作步骤进行归纳,则如图15所示。图15是表示自动进行ID认证、正常输电、满充电检测以及再次充电管理的一系列动作的无触点电力传输系统的动作步骤的流程图。
首先,对输电侧的处理进行说明。输电侧(原级侧)在结束了与受电侧(次级侧)的ID认证之后,将满充电标志FC复位为0(步骤S1、S2)。并且,开始对于受电侧的正常输电(步骤S3)。之后,进行装卸(去除)检测(步骤S4),在检测到装卸(去除)的情况下,转移至正常待机模式。即、在图2(A)(或图2(B))中,在便携式电话机510与充电器500物理地脱离而成为原级线圈L1的磁通不通过次级线圈L2的状态的情况下,检测装卸(去除),并转移至正常待机模式。在该正常待机模式中,不进行满充电待机模式这样的间歇输电,到再次将便携式电话机510放置在充电器500上之前,完全停止电力传输。
接着,判断输电侧是否从受电侧接收了满充电指令(步骤S5),在没有接收的情况下,返回步骤S4。另一方面,在接收了满充电指令的情况下,将满充电标志FC设置为1(步骤S6)。此外,在第一期间(输电停止期间)T1中,停止从输电侧向受电侧的输电(步骤S7)。该期间T1是通过基于输电侧的时钟信号的计数处理来计量的。
在经过了第一期间T1的情况下,输电侧再次执行输电并进行间歇输电,并将再次充电检测指令发送至受电侧(步骤S8)。即、生成用于指示检测再次充电状态的帧,并基于频率调制发送至受电侧。此外,经过第二期间(超时等待时间)T2,等待超时(步骤S9)。即、受电侧基于间歇输电而解除了复位状态并开始动作,并等待发送来再次充电指令。并且,在到经过了第二期间T2为止的期间内,进行装卸检测(去除检测)(步骤S10),在检测到装卸(去除)的情况下,转移至正常待机模式。此外,在到经过了第二期间T2为止的期间内,监控是否从受电侧接收了再次充电指令(步骤S11),在没有接收再次充电指令的情况下,返回步骤S9。此外,在经过第二期间T2并超时的情况下,返回步骤S7,再次停止从输电侧向受电侧的输电。此外,在输电停止期间T1经过之后,进行间歇输电,再次向受电侧发送再次充电检测指令(步骤S8)。这样,输电侧到从受电侧接收了再次充电指令为止,反复进行输电停止和间歇输电。
如果输电侧在步骤S11中从受电侧接收了再次充电指令,则返回步骤S2,使充满电标志FC复位为0。此外,再次执行用于对蓄电池94进行再次充电的正常输电(步骤S3)。由此,开始电压降低的蓄电池94的再次充电。
下面,对受电侧的处理进行说明。受电侧在结束了与输电侧的ID认证之后,开始正常受电(步骤S21、S22)。之后,判断蓄电池94是否为充满电状态,在蓄电池94成为了满充电状态的情况下,将满充电指令发送至输电侧(步骤S23、S24)。即、生成用于通知满充电的帧,并基于负载调制发送至输电侧。由此,输电侧将满充电标志FC设定为1,并停止输电(步骤S6、S7)。此外,受电侧停止对于充电控制装置92的VOUT的电压输出(步骤S25)。即、断开图3的晶体管TB2、TB1,并中断和负载90的电连接。具体地说,通过控制电路52使信号P1Q成为H电平,从而使晶体管TB2断开。
如果在图15的步骤S7中,输电侧停止了输电,则受电侧成为未被输电的状态,因此,变为复位状态。之后,如果输电侧开始间歇输电,则对受电侧提供电力,受电侧的电源电压上升,复位状态解除(步骤S26)。于是,判断受电侧是否接收了再次充电检测指令(步骤S27)。并且,在未接收再次充电检测指令的情况下,转移至正常的ID认证处理。即、进行正常的待机模式的处理。
在接收了再次充电检测指令的情况下,判断是否需要进行蓄电池94的再次充电(步骤S28)。具体地说,判断蓄电池电压VBAT是否小于再次充电电压(例如、3.9V)。并且,在判断为不需要进行再次充电的情况下,不对输电侧进行应答。由此,在输电侧的步骤S9中变为超时,并再次停止从输电侧进行输电,受电侧成为复位状态。
另一方面,在步骤S28中判断为需要再次充电的情况下,受电侧发送再次充电指令(步骤S29)。输电侧接收了再次充电指令后,使充满电标志FC复位为0,再次开始正常输电(步骤S2、S3)。由此,受电侧也再次执行正常受电(步骤S22),从满充电后待机模式中脱离。
如上所述,根据本实施方式检测到蓄电池94的满充电之后,输电侧停止输电(步骤S7)。此外,受电侧停止向充电控制装置92的VOUT输出(步骤S25),并转移至满充电后待机模式。在该满充电后待机模式中,停止来自于输电侧的输电,因此,受电控制装置50成为复位状态,并且,停止VOUT输出,从而充电控制装置92也成为复位状态。因此,可以大幅减小受电控制装置50或充电控制装置92中流入的待机电流,实现省电化。
此外,根据本实施方式,在受电侧变为复位状态后,输电侧进行间歇性的输电,并发送再次充电检测指令(步骤S8)。由此,受电侧在解除了复位状态时,通过基于所接收的再次充电检测指令的指示,进行再次充电状态的监控处理(步骤S27、S28)。此外,在判断为需要再次充电的情况下,发送再次充电指令(步骤S29)。
即、受电侧由于输电停止而成为复位状态,因此,无法保持满充电或再次充电的相关信息。相对于此,输电侧可以保持这些信息。在本实施方式中,着眼于这一点,在输电停止后的间歇输电期间,输电侧向受电侧发送再次充电检测指令。如果这样,即使解除了复位状态的受电侧未保持满充电或再次充电的相关信息,也可以将来自于输电侧的再次充电检测指令作为触发,开始再次充电状态的监控处理。此外,受电侧在判断为是需要再次充电状态的情况下,通过发送再次充电指令,可以通知输电侧是需要再次充电状态。由此,可以对满充电后的蓄电池94进行适当的再次充电。
另一方面,输电侧在期间T2内未接收再次充电指令、且超时的情况下,再次停止输电(步骤S9、S7)。即、到接收到再次充电指令为止,反复进行输电停止和间歇输电。因此,受电侧仅在间歇输电期间内未进行动作就结束了,通过使输电停止期间足够长,可以大幅降低满充电后待机模式中的待机电流。因此,可以在将不必要的功耗控制在最小限度的同时,实现蓄电池94的最适当的再次充电。
(满充电后的去除检测处理)
在满充电后,去除了受电侧设备510的情况下,无需继续进行间歇性的输电。因此,为了不进行不必要的输电,在满充电后,需要检测去除了受电侧设备510。下面,对于满充电后的去除检测进行具体说明。
满充电后的受电侧设备的去除(装卸)可以基于以下情况来进行检测,即、例如,输电装置10对受电装置40执行间歇输电,在规定时间内,是否可以从受电装置40接收到上述ID认证信息。即、蓄电池94如果成为了满充电状态,则停止正常输电。由此,负载90中设置的充电控制装置92(参照图3)复位,并返回初始状态。在蓄电池的满充电后,如果从输电装置10以规定间隔进行间歇输电,则接收了基于该间歇输电的受电装置40进行动作,如上所述,将受电侧设备510(或受电装置40)的ID认证信息发送至输电装置10(参照图4的步骤S4)。因此,如果没有去除受电侧设备510,则从间歇输电开始时刻开始在规定时间内,应该从受电装置40将ID认证信息发送到输电装置10。在规定时间内,没有从受电装置40向输电装置10发送ID认证信息的情况下,判断为去除了受电侧设备510。此外,如图19所示,通过观测原级线圈L1的线圈端的交流波形(即、交流电压的振幅),也可以检测受电侧设备510的去除。
在本实施方式中,与用于再次充电需要与否检测的间歇输电不同,执行用于去除检测的间歇输电。如上所述,满充电后的去除检测的第一周期T10设定为比暂时输电的周期(例如0.3秒)长的周期(例如、5秒),由此抑制功耗的增大。此外,满充电后的再次充电需要与否检测的频率可以更少一些,因此,将用于满充电检测的第二周期T20设定为长于第一周期T10(例如、设定为10分钟)。由此,可以持续地将功耗抑制在最小限度,并且,以最适当的周期进行次级侧设备的设置检测、满充电后的再次充电需要与否检测、以及满充电后的去除检测的各个检测。此外,无需使用特别的硬件,可以基于软件来进行满充电后的受电侧设备的去除(脱离)检测。因此,即使没有设置受电侧设备,也不会发生进行了不必要的电力传输这样的事态。
如上述说明,在选择了自动模式的情况下,可以实现便利性高的无触点电力传输系统。即、根据上述实施方式的至少一种,可以获得以下的主要效果。但是,并不限定于同时获得下述效果,下述效果的列举不能被用作对本发明的技术范围进行不当限定的根据。
(1)在选择了自动模式的无触点电力传输系统中,自动地检测受电侧设备的设置并开始正常输电,因此,不需要用户进行开关操作等,提高了用户的便利性。
(2)通过在执行了ID认证之后进行正常输电,不会对不适合系统的设备执行正常输电,提高了可靠性以及安全性。
(3)在正常输电中,执行各种检测动作(去除检测、金属异物检测、基于受电侧的定期负载认证的侵占状态检测、满充电检测),在检测出任一种的情况下,迅速地停止正常输电并返回初始状态,因此,不会产生任何不必要的输电,对于异物也可以实施万全的对策,所以,可以实现具有极高可靠性(安全性)的系统。
(4)不仅实施正常的异物对策,还并用侵占发热对策,从而进一步提高系统的安全性。此外,在受电装置中,在执行用于侵占检测的间歇性的负载调制(定期负载调制)时,执行降低负载,从而,输电装置可以可靠地检测负载变动,提高侵占检测的精度。
(5)而且,在满充电后,自动地执行再次充电管理(以及去除检测),因此,即使将受电侧设备长时间放置在充电器上,蓄电池也总是满充电的状态。因此,用户可以安心地利用无触点电力传输系统,能够获得充分的满足感。
(6)本发明的无触点电力传输系统具有自动模式(自动执行模式),在自动模式中,全部自动地执行上述一系列的动作。因此,不会给用户造成负担,可以实现便利性极高、非常方便使用的无触点电力传输系统。
(7)基于来自于输电装置的间歇性的输电来执行受电侧设备的设置检测、满充电后的再次充电管理以及去除检测,因此,可以抑制功耗,实现低功耗的无触点电力传输系统。如果根据上述目的来使间歇输电的周期分别最优化,则可以进一步抑制功耗。
(8)装置构成简单化,可以实现无触点电力传输系统的小型化、低成本化。
(第三实施方式)
在本实施方式中,关于开关模式时的无触点电力传输系统的动作步骤进行说明。
(开关模式时的输电装置的动作概要)
图24是表示开关模式时的输电装置动作的一个例子的概要流程图。如粗虚线包围的部分所示,输电装置10的动作大体分为输电前的“输电对象的确认(步骤SA)”、以及“输电中(包括输电前)的输电环境的确认(步骤SB)”。
如上所述,输电装置10以开关(SW1)的开启为契机开始暂时输电(步骤S1、S2)。
接着,确认受电侧设备510的设置位置是否适当(步骤S3),执行受电侧设备510(受电装置40)的ID认证,判断是否是适当的输电对象(步骤S4)。在进行ID认证时,由于容许多次的重试,所以可以防止用户由于偶发的ID认证错误不得已进行开关(SW1)的再次接通,从而,提高了用户的便利性。
如果位置检测或ID认证失败(步骤S5),则停止暂时输电,返回等待开关接通的初始状态(即、等待步骤S1的状态)。
此外,位置检测是基于图3的受电装置40内的位置检测电路56整流次级线圈(L2)的感应电压所获得的直流电压(ADIN)来进行判断的。
在ID认证之后,开始正常输电(充电输电)(步骤S6)。在正常输电中,执行金属异物检测(步骤S7)、基于定期负载变动检测的侵占状态的检测(步骤S8、S9),此外,执行受电侧设备的去除(脱离)检测(步骤S10),并且,执行开关的强制关闭检测(步骤S11)、满充电通知(输电停止要求)检测(步骤S12)。在确认了任一种检测后(步骤S13),中断正常输电(步骤S14),并返回初始状态(等待步骤S1的状态)。
可以基于原级线圈(L1)的感应电压信号的波形变化进行检测金属异物检测(步骤S7)以及去除检测(步骤S10)。
(开关模式时的输电侧控制电路构成的一个例子)
图25是表示开关模式时的输电侧控制电路构成的一个例子的电路图。如图所示,输电侧控制电路22包括逻辑电路100。
逻辑电路100包括:噪声除去电路102,用于除去伴随着开关SW1的接通/截止所产生的噪声;双稳态多谐振荡器(F/F)104,用于存储当前的状态是输电状态还是初始状态;位置检测部106;ID认证部108;去除检测部110;异物检测部112(包括侵占状态检测部114);满充电通知(输电停止要求)检测部116;输电控制部118,基于各部分的检测结果,控制输电的接通/截止。
(无触点电力传输系统的基本时序例)
图26示出了无触点电力传输系统的基本时序例。如图中左侧部分所示,在输电侧电子设备(输电侧设备)500中设置有开关SW1。用户将受电侧电子设备(受电侧设备)510设置在规定位置并按下开关SW1。将由此所产生的沿(例如、负沿NT)作为触发(契机),开始来自于输电装置10的暂时输电(步骤S20),进行位置检测(步骤S21),如果位置不适当,则停止暂时输电(步骤S22)。
如果受电侧设备510的设置位置适当,则执行ID认证(步骤S23)。即、将ID认证信息(厂家信息、设备ID号码、额度信息等)从受电侧设备发送至输电侧设备。因为有可能出现偶发地不许可ID认证的情况,考虑到用户的便利性(为了节省多次地再次接通开关SW1的时间),优选容许进行规定次数(例如、三次)的重试,在连续失败的情况下(NG的情况下),判断为ID认证失败(步骤S24)。
在ID认证之后,输电装置10开始对受电装置40进行正常输电(步骤S26)。在正常输电期间中,如果检测到按下(强制关闭)了开关(SW1)(步骤S27),则停止正常输电并返回初始状态(步骤S28)。
此外,如上所述,执行去除检测(步骤S29)、金属异物检测(步骤S30)、次级侧的定期负载认证(包括次级侧负载降低处理:步骤S31)、侵占状态检测(步骤S32),在检测出任一种时,停止正常输电(步骤S33)。此外,次级侧的定期负载认证所伴随的负载降低是指以下处理,即、由于存在即使在负载(蓄电池等)较大的状态下进行了负载调制,在原级侧也无法很好地接收其调制信号的情况,所以,在进行负载调制时,缩小(或者停止)对于负载的供电,从而,使本来负载的负载状态看起来强制性地降低(关于这一点,利用图17进行详细描述)。
在图26中,受电装置40在检测到满充电的情况下,制作满充电通知(保存帧:输电停止要求帧)并发送至输电侧(步骤S34)。输电装置10在检测到满充电通知(输电停止要求帧)的情况下(步骤S35),切断正常输电并返回初始状态(步骤S36)。
图27是表示执行图26的时序的无触点电力传输系统的状态过渡的状态转换图。如图所示,系统的状态大体分为初始状态(空闲状态:ST1)、位置检测状态(ST2)、ID认证状态(ST3)、输电(正常输电)状态(ST4)、定期负载认证状态(ST5)(以及负载降低状态ST6)。
通过开关导通(Q1),从ST1转到ST2,在位置检测NG时,返回ST1(Q2)。如果位置检测OK,则转到ST3(Q3),监控ID认证是否连续多次失败(Q4),如果是连续NG(Q5)则返回到ST1。如果ID认证OK(Q6),则转到ST4。
在正常输电状态下,执行SW1关闭检测(Q7)、去除检测(Q12)、金属检测(Q10)、侵占状态检测(Q17)、满充电检测(Q14),在检测出任一种的情况下,恢复到初始状态(Q8、Q9、Q11、Q13、Q15)。
在执行图26的基本时序的无触点电力传输系统中,以开关的接通为契机开始输电,在该契机之前,不进行任何输电,因此,可以实现低功耗化、以及安全性的提高。此外,如果接收了满充电通知(输电停止要求),则停止输电并返回初始状态(等待开关导通的状态),因此,这里也不会产生任何不必要的输电,可以实现低功耗化、以及安全性的提高。
此外,由于将ID认证作为正常输电的条件,所以,不会对不适当的设备进行输电,可以提高可靠性和安全性。
此外,在正常输电中,执行各种检测动作(去除检测、金属异物检测、基于次级侧的定期负载认证的侵占状态检测、满充电检测),在检测出任一种的情况下,迅速地停止正常输电并返回初始状态,因此,不会产生任何不必要的输电,对于异物也可以实施万全的对策,所以,可以实现具有极高可靠性(安全性)的系统。
图28以及图29是表示执行图26的基本时序的无触点电力传输系统动作例的流程图。在图28以及图29中,在左侧示出了原级侧的动作流程,在右侧示出了次级侧的动作流程。
如图28所示,如果开关SW1导通(步骤S40),则从输电侧开始暂时输电(例如输送频率为f1:步骤S41),并开始基于计数器的计数(步骤S42)。在受电侧,如果接收了暂时输电,则从停止状态(步骤S60)转移至通电状态(步骤S61),执行位置水平的判断(位置检测),如果位置水平NG,则返回初始状态(步骤S60),如果位置水平OK,则生成ID认证帧(步骤S63),执行ID认证帧的发送(步骤S64)。
在输电侧,进行ID认证帧的接收处理(步骤S44)以及超时判断(步骤S43),在无法在规定时间内接收ID认证帧的情况下,停止输电(步骤S51)。另一方面,在无法在规定时间内接收ID认证帧的情况下,执行帧认证处理(步骤S45),如果认证OK,则将许可帧发送至受电侧(步骤S47),在认证NG的情况下,停止输电(步骤S51)。
受电侧验证来自于输电侧的许可帧(步骤S65),并将开始帧发送至输电侧(步骤S66)。
在输电侧中,验证开始帧(步骤S48),开启定期负载变动(侵占状态检测用)的检测(步骤S49),开始充电输电(正常输电)(步骤S50)。在受电侧中,接收充电输电(正常输电),开始本来的负载(例如蓄电池)的充电(步骤S67)。接着,通过图29说明其后的流程。在输电侧中,继续执行去除、金属异物、侵占状态、开关截止的各个检测(步骤S70),等待来自于受电侧的满充电通知(输电停止要求)(步骤S71)。
在受电侧中,继续进行本来负载的充电,执行用于侵占检测的定期负载调制(步骤S80),此外,检测本来负载的满充电(步骤S81)。如果检测到满充电,则向输电侧发送满充电通知帧(保持帧:输电停止要求)(步骤S82)。
在输电侧中,如果接收了来自于受电侧的满充电通知帧(保存帧:输电停止要求),则关闭定期负载变动检测(步骤S72),停止输电(步骤S73)。
如以上说明,在开关模式时的无触点电力传输系统中,可以按照用户的期望利用系统。此外,可以降低功耗。即、根据基于第二实施方式的开关模式时的无触点电力传输系统,可以获得以下的主要效果。但是,并不限定于同时获得下述效果,下述效果的列举不能被用作对本发明的技术范围进行不当限定的根据。
(1)在开关模式时的无触点电力传输系统中,以开关的导通为契机开始输电,开关导通之前不进行任何输电,因此,可以提高用户的便利性,实现低功耗化、以及安全性的提高。
(2)如果接收了满充电通知(输电停止要求),则停止输电并返回初始状态(等待开关开启的状态),因此,这里也不会产生任何不必要的输电,可以实现低功耗化、以及安全性的提高。
(3)由于以ID认证为正常输电的条件,所以,不会对不适合系统的设备执行正常输电,提高了可靠性以及安全性。
(4)在正常输电中,执行各种检测动作(去除检测、金属异物检测、基于次级侧的定期负载认证的侵占状态检测、满充电检测),在检测出任一种的情况下,迅速地停止正常输电并返回初始状态,因此,不会产生任何不必要的输电,对于异物也可以实施万全的对策,所以,可以实现具有极高可靠性(安全性)的系统。
以上,参照本实施方式对本发明进行了说明,但是,本发明并不仅限于此,可以有各种变形、应用。即、本领域技术人员可以容易地理解,在不脱离本发明宗旨的范围内,可以有很多的变形。
因此,这样的变形例均包括在本发明的范围内。例如,在说明书或附图中,至少一次和更加广义或同义的不同用语(低电位侧电源、电子设备等)一起被记载的用语(GND、便携式电话终端·充电器等),在说明书或附图的任何地方,可以被替换为该不同的用语。此外,本实施方式以及变形例的所有的组合也包括在本发明的范围内。
此外,输电控制装置、输电装置、受电控制装置、受电装置的构成以及动作、或者输电装置中的受电侧的负载检测的方法也并不仅限定于本实施方式中说明的内容,可以有各种变形实施。
此外,在自动模式时,为了判断满充电后的再次充电需要与否,也可以不利用间歇输电,而是利用基于弱电的连续输电(省电输电)。图30用于说明满充电后的省电输电的频率。图30表示原级线圈L1的谐振特性。在图中,f0表示有负载时的谐振频率,f1表示发送“1”时的频率,f2表示发送“0”时的频率,f3表示省电输电时的频率。即、在省电模式中,采用距离谐振频率f0最远的频率f3进行连续输电。由于省电输电是连续输电,所以与间歇输电相比功耗有所增大,但是,通过连续地电力提供,即使在满充电后,设置在负载90内的充电控制装置92也总是进行动作,因此,具有可以时常进行再次充电需要与否判断以及去除检测的优点。
本发明可以发挥提供一种方便使用、高可靠性且低功耗的无触点电力传输系统的效果,因此,特别是作为输电控制装置(输电控制IC)、输电装置(IC模块等)、无触点电力传输系统以及电子设备(例如便携式终端以及充电器)非常有用。
此外,本发明除了可以适用于无触点电力传输系统之外,还可以适用于其他输送方式的系统(例如、有线输送方式的电力传输系统、或将触点相互连接并进行电力传输的点接触型输送方式的电力传输系统)。
符号说明
L1   原级线圈               L2   次级线圈
10   输电装置               12   输电部
14   波形监控电路           16   显示部
20   输电控制装置           22   输电侧控制电路
24   振荡电路               26   驱动控制电路
28   波形检测电路           40   受电装置
42   受电部                 43   整流电路
46   负载调制部             48   供电控制部
50   受电控制装置           52   受电侧控制电路
56   位置检测电路           58   谐振电路
60   频率检测电路           62   满充电检测电路
90   受电侧设备的负载
92   充电控制装置(充电控制IC)
94   作为负载的蓄电池(二次电池)、LE
DR   作为电池残留或电池的状态的指示器的发光装置

Claims (18)

1.一种输电控制装置,所述输电控制装置设置于无触点电力传输系统中的输电装置中,所述无触点电力传输系统从所述输电装置经由电磁耦合的初级线圈以及次级线圈以无触点的方式向受电装置传输电力,所述输电控制装置其特征在于,包括:
动作模式切换端子,输入用于切换自动模式和开关模式的动作模式切换控制信号,其中,所述自动模式是指,在自动检测出包括所述受电装置的受电侧设备被设置在可以接受基于无触点电力传输的电力的位置之后,开始用于向所述受电侧设备的负载提供电力的正常输电,所述开关模式是指,在动作触发开关接通之后,开始所述正常输电;
动作触发端子,用于输入根据所述动作触发开关的操作而产生的动作触发信号;以及
输电侧控制电路,在控制向所述受电装置输电的同时,基于所述动作模式切换控制信号,切换所述输电装置的动作模式。
2.根据权利要求1所述的输电控制装置,其特征在于,
在基于所述动作模式切换控制信号选择自动模式时,所述输电侧控制电路使所述输电装置执行间歇性的暂时输电,通过检测来自于接收到所述暂时输电的所述受电装置的应答,所述输电侧控制电路检测所述受电侧设备的所述设置,在检测出所述设置时,所述输电侧控制电路使所述输电装置执行对于所述受电装置的连续的所述正常输电,在未检测出所述设置时,所述输电侧控制电路使所述输电装置继续执行所述间歇性的暂时输电的状态,
在基于所述动作模式切换控制信号选择所述开关模式时,所述输电侧控制电路控制所述输电装置,以使每当对所述动作触发端子输入所述动作触发信号时,重复进行对所述受电装置输电的开始以及停止。
3.根据权利要求2所述的输电控制装置,其特征在于,
无论是选择所述自动模式还是选择所述开关模式,在所述正常输电之前,所述输电侧控制电路均执行ID认证处理,判断所述受电侧设备是否具有对于所述无触点电力传输系统的适应性,在所述ID认证成功之后,使所述输电装置执行所述正常输电。
4.根据权利要求3所述的输电控制装置,其特征在于,
在根据所述动作模式切换控制信号选择所述自动模式时,所述输电侧控制电路使所述输电装置执行间歇性的暂时输电,并根据从所述暂时输电的开始时刻开始,在规定时间内是否可以接收来自于接收了所述暂时输电的所述受电装置的ID认证信息,检测包括所述受电装置的受电侧设备的设置,
在检测出了所述受电侧设备的设置时,所述输电侧控制电路以所述ID认证成功为条件,使所述输电装置执行对于所述受电装置的正常输电,
从所述暂时输电的开始时刻开始,在规定时间内未能接收来自于所述受电装置的ID认证信息时、以及所述ID认证失败时,所述输电侧控制电路使所述输电装置继续执行所述间歇性的暂时输电的状态。
5.根据权利要求4所述的输电控制装置,其特征在于,
在所述正常输电的期间中,所述输电侧控制电路如果检测到来自于所述受电装置的满充电通知,则使所述输电装置停止所述正常输电的同时,执行用于满充电后的去除检测的输电以及用于判断满充电后是否需要再次充电的输电,
在基于从接收到用于所述满充电后的去除检测的输电的所述受电装置发送来的信号检测出所述去除时,所述输电侧控制电路使所述输电装置恢复到执行所述间歇性的暂时输电的状态,
在基于从接收到用于判断所述满充电后是否需要再次充电的输电的所述受电装置发送来的信号判断为需要再次充电时,所述输电侧控制电路使所述输电装置再次开始执行所述正常输电。
6.根据权利要求3所述的输电控制装置,其特征在于,
在基于所述动作模式切换控制信号选择所述开关模式时,所述输电侧控制电路在设置于输电侧设备中的所述动作触发开关接通时,为了能够进行ID认证处理,使所述输电装置执行对所述受电装置的暂时输电,
从开始了所述暂时输电的时刻开始,在规定时间内所述输电侧控制电路接收到来自于接受了所述暂时输电的所述受电装置的ID认证信息,则基于所述ID认证信息执行所述ID认证处理,在所述ID认证成功之后,使所述输电装置执行对所述受电装置的所述正常输电,从开始了所述暂时输电的时刻开始,在所述规定时间内如果未能接收来自于所述受电装置的ID认证信息时、以及所述ID认证失败时,所述输电侧控制电路控制所述输电装置,以便停止所述暂时输电,并返回等待所述动作触发开关的接通的初始状态。
7.根据权利要求6所述的输电控制装置,其特征在于,
在开始所述正常输电之后,如果接收到来自于所述受电装置的满充电通知时,所述输电侧控制电路则控制所述输电装置,以便停止所述正常输电,并返回等待所述动作触发开关接通的初始状态。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的输电控制装置,其特征在于,
所述输电侧控制电路基于所述初级线圈的感应电压信号的波形的变化判断有无异物,在所述正常输电中检测到异物时,使所述输电装置停止所述正常输电。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的输电控制装置,其特征在于,
所述输电侧控制电路检测侵占状态,如果在所述正常输电中检测到所述侵占状态,则使所述输电装置停止所述正常输电,其中,所述侵占状态是将放置在所述初级线圈和所述次级线圈之间的异物误认为所述受电侧设备而继续进行所述正常输电的状态。
10.根据权利要求9所述的输电控制装置,其特征在于,
所述输电侧控制电路检测从所述输电装置观察到的所述受电装置侧的负载的间歇性的变化,根据有无所述正常输电中的所述负载的间歇性变化的检测,检测所述侵占状态。
11.一种输电控制装置,设置于向受电装置输送电力的输电装置中,所述输电控制装置其特征在于,包括:
第一端子,用于输入第一信号;
第二端子,用于输入第二信号;以及
输电控制电路,用于进行所述输电装置的控制,
其中,所述输电控制电路基于所述第一信号以第一动作模式或第二动作模式使所述输电装置动作,在所述第一动作模式中,在自动检测到所述受电装置存在于可以接收电力的位置上之后,所述输电装置向与所述受电装置电连接的负载提供电力,
在所述第二动作模式中,在向所述第二端子输入所述第二信号之后,进行所述输电。
12.一种输电装置,其特征在于,包括:
根据权利要求1至11中任一项所述的输电控制装置;以及
输电部,生成交流电压并提供给所述初级线圈。
13.一种电子设备,其特征在于,包括:
根据权利要求12所述的输电装置;
动作模式切换开关,用于产生所述动作模式切换控制信号;以及
所述动作触发开关。
14.根据权利要求13所述的电子设备,其特征在于,在用户可以操作所述动作模式切换开关的位置,设置所述动作模式切换开关。
15.根据权利要求13所述的电子设备,其特征在于,所述动作模式切换开关设置在用户无法操作的位置。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的电子设备,其特征在于,包括多个所述动作模式切换开关。
17.一种无触点电力传输系统,从输电装置经由电磁耦合的初级线圈以及次级线圈以无触点的方式向受电装置传输电力,所述无触点电力传输系统其特征在于,
所述输电装置包括输电侧控制装置,所述输电侧控制装置基于初级线圈的感应电压控制对所述受电装置的输电,所述输电侧控制装置包括:动作模式切换端子,输入有用于切换自动模式和开关模式的动作模式切换控制信号,其中,所述自动模式是指,自动检测包括所述受电装置的受电侧设备的设置,在经过ID认证处理后开始正常输电,所述开关模式是指,在动作触发开关接通时开始输电,经过ID认证处理后开始正常输电;动作触发端子,输入有基于所述动作触发开关的操作而产生的动作触发信号;以及输电侧控制电路,在控制向所述受电装置的输电的同时,接收所述动作模式切换控制信号,切换所述输电装置的动作模式,
其中,所述受电装置包括用于控制向负载提供电力的供电控制部、以及包括用于控制所述受电装置的受电侧控制电路的受电控制装置,
所述输电装置的所述输电侧控制电路在根据所述动作模式切换控制信号选择所述自动模式时,执行间歇性的暂时输电,并根据从所述暂时输电的开始时刻开始,在规定时间内是否可以从接受了所述暂时输电的所述受电装置接收ID认证信息,从而检测包括所述受电装置的受电侧设备的设置,在检测到所述受电侧设备的设置时,所述输电侧控制电路以所述ID认证处理成功为条件,使所述输电装置执行对于所述受电装置的所述正常输电,从所述暂时输电的开始时刻开始,在规定时间内未能从所述受电装置接收ID认证信息、以及所述ID认证失败时,使所述输电装置恢复到执行所述间歇性的暂时输电的状态,
在基于所述动作模式切换控制信号选择所述开关模式时,在设置于输电侧设备的开关接通时,为了能够进行所述ID认证处理,所述输电侧控制电路使所述输电装置执行对于所述受电装置的暂时输电,
从开始了所述暂时输电的时刻开始,在规定时间内如果接收到来自于接收了所述暂时输电的所述受电装置的ID认证信息,所述输电侧控制电路则基于所述ID认证信息执行所述ID认证处理,在所述ID认证成功之后,使所述输电装置执行对于所述受电装置的所述正常输电,从使所述暂时输电开始的时刻开始,在规定时间内如果未能接收来自于所述受电装置的所述ID认证信息时、以及所述ID认证失败时,所述输电侧控制电路控制所述输电装置,以使所述暂时输电停止,并返回等待所述开关接通的初始状态。
18.根据权利要求17所述的无触点电力传输系统,其特征在于,
在基于所述动作模式切换控制信号选择所述自动模式时,如果在所述正常输电的期间中检测到来自于所述受电装置的满充电通知时,所述输电侧控制电路则使所述输电装置停止所述正常输电,同时,
执行用于满充电后的去除检测的输电、以及用于判断满充电后是否需要再次充电的输电,
在基于从接收到用于所述满充电后的去除检测的输电的所述受电装置发送来的信号检测到所述去除时,所述输电侧控制电路使所述输电装置恢复执行所述间歇性的暂时输电的状态,
在基于从接收到用于判断所述满充电后是否需要再次充电的输电的所述受电装置送来的信号判断为需要再次充电时,所述输电侧控制电路使所述输电装置再次执行所述正常输电。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102156531A (zh) * 2010-01-04 2011-08-17 Nec爱克赛斯科技株式会社 用于管理省电功能的装置和方法
CN102983611A (zh) * 2011-09-05 2013-03-20 株式会社丰田自动织机 电池监视和充电系统及电动机驱动车辆
CN103094991A (zh) * 2011-11-02 2013-05-08 翰林Postech株式会社 具备过热保护功能的无线电力传输系统及方法
CN103947074A (zh) * 2011-11-29 2014-07-23 索尼公司 电子设备、馈电装置和馈电系统
CN105071446A (zh) * 2010-03-11 2015-11-18 高通股份有限公司 对无线电力系统内的装置的检测和保护
CN107919692A (zh) * 2016-10-05 2018-04-17 拉碧斯半导体株式会社 电力传输装置以及电力传输方法
CN107979183A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 松下知识产权经营株式会社 移动体以及无线电力传输系统
CN108667135A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 腾讯科技(深圳)有限公司 实现电力调度的方法和装置
WO2020024578A1 (zh) * 2018-08-03 2020-02-06 深圳市魅动智能股份有限公司 音响的无线充电结构
CN110809847A (zh) * 2017-07-28 2020-02-18 欧姆龙健康医疗事业株式会社 充电系统、充电装置及电疗仪的控制装置

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013511255A (ja) * 2009-11-17 2013-03-28 アップル インコーポレイテッド ローカルコンピューティング環境での無線電力の利用
JP2013513350A (ja) * 2009-12-04 2013-04-18 パワーマッド テクノロジーズ リミテッド 電源から誘導電力アウトレットへの接続を制御するためのシステムおよび方法
CN102804542B (zh) * 2010-01-25 2016-09-14 捷通国际有限公司 用于检测经无线电力链路的数据通信的系统和方法
JP2011211866A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Panasonic Electric Works Co Ltd 非接触送電装置、非接触受電装置及び非接触充電システム
JP2011250615A (ja) * 2010-05-28 2011-12-08 Nec Tokin Corp 非接触電力伝送及び通信システム
US9099885B2 (en) 2011-06-17 2015-08-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wireless power feeding system
NZ593764A (en) * 2011-06-27 2013-12-20 Auckland Uniservices Ltd Load control for bi-directional inductive power transfer systems
KR101349551B1 (ko) 2011-11-02 2014-01-08 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그 방법
US9847675B2 (en) 2011-12-16 2017-12-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power receiving device and power feeding system
US9641223B2 (en) 2012-03-26 2017-05-02 Semiconductor Enegry Laboratory Co., Ltd. Power receiving device and power feeding system
US9431844B2 (en) * 2012-04-03 2016-08-30 Qualcomm Incorporated System and method for wireless power control communication using bluetooth low energy
US9285848B2 (en) 2012-04-27 2016-03-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power reception control device, power reception device, power transmission and reception system, and electronic device
JP5814858B2 (ja) * 2012-05-23 2015-11-17 株式会社東芝 送電装置
JP2013252011A (ja) * 2012-06-01 2013-12-12 Panasonic Corp 非接触給電装置、及び非接触給電システム
US10097042B2 (en) 2013-10-28 2018-10-09 Kyocera Corporation Control apparatus
DE112015003635B4 (de) 2014-08-04 2021-09-09 Apple Inc. Kommunikation zwischen einem Zubehörteil und einer Dockingstation über Stromversorgungsstifte
JP6880547B2 (ja) * 2015-11-25 2021-06-02 セイコーエプソン株式会社 無接点電力伝送システム
JP6880546B2 (ja) 2015-11-25 2021-06-02 セイコーエプソン株式会社 制御装置、受電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム
KR102434405B1 (ko) 2017-10-16 2022-08-22 삼성전자주식회사 전자 장치의 상태에 기반하여, 무선 전력 수신 회로를 비활성화하는 방법 및 그 전자 장치
KR102217265B1 (ko) * 2018-12-05 2021-02-18 엘지전자 주식회사 무선전력 전송 시스템에서 인증을 수행하는 방법 및 이를 수행하는 장치
JP7278855B2 (ja) * 2019-04-24 2023-05-22 キヤノン株式会社 送電装置、送電装置が実行する制御方法、及びプログラム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2870969B2 (ja) * 1990-04-25 1999-03-17 神鋼電機株式会社 無人車のバッテリー自動充電システム
JP2879285B2 (ja) * 1993-02-19 1999-04-05 富士通電装株式会社 電気自動車の通信制御方式
DE19837675A1 (de) * 1998-08-19 2000-02-24 Nokia Technology Gmbh Ladevorrichtung für Akkumulatoren in einem mobilen elektrischen Gerät mit induktiver Energieübertragung
US7522878B2 (en) * 1999-06-21 2009-04-21 Access Business Group International Llc Adaptive inductive power supply with communication
JP2001218391A (ja) * 2000-02-04 2001-08-10 Sony Corp 被充電機器、充電器および非接触充電システム
JP2003018757A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Toko Inc 無接点型充電装置
JP2005072366A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Riso Kagaku Corp 給電装置
JP2005143181A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Seiko Epson Corp 非接触電力伝送装置
GB2414120B (en) * 2004-05-11 2008-04-02 Splashpower Ltd Controlling inductive power transfer systems
JP2006060909A (ja) * 2004-08-19 2006-03-02 Seiko Epson Corp 非接触電力伝送装置
JP2006141170A (ja) * 2004-11-15 2006-06-01 Sharp Corp 電力供給システム及びこれに用いられる送電装置並びに受電装置
JP4318044B2 (ja) * 2005-03-03 2009-08-19 ソニー株式会社 電力供給システム、電力供給装置および方法、受電装置および方法、記録媒体、並びにプログラム
KR100554889B1 (ko) * 2005-03-21 2006-03-03 주식회사 한림포스텍 무접점 충전 시스템
CN100367624C (zh) * 2005-11-07 2008-02-06 珠海市共创有限公司 一种高转换效率非接触式充电装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102156531A (zh) * 2010-01-04 2011-08-17 Nec爱克赛斯科技株式会社 用于管理省电功能的装置和方法
CN102156531B (zh) * 2010-01-04 2014-11-05 Nec爱克赛斯科技株式会社 用于管理省电功能的装置和方法
CN105071446A (zh) * 2010-03-11 2015-11-18 高通股份有限公司 对无线电力系统内的装置的检测和保护
CN102983611A (zh) * 2011-09-05 2013-03-20 株式会社丰田自动织机 电池监视和充电系统及电动机驱动车辆
CN103094991B (zh) * 2011-11-02 2017-04-12 翰林Postech株式会社 具备过热保护功能的无线电力传输系统及方法
CN103094991A (zh) * 2011-11-02 2013-05-08 翰林Postech株式会社 具备过热保护功能的无线电力传输系统及方法
CN103947074B (zh) * 2011-11-29 2017-10-17 索尼公司 电子设备、馈电装置和馈电系统
US9577475B2 (en) 2011-11-29 2017-02-21 Sony Corporation Electronic device, feed unit, and feed system for reliably informing user of electronic device state during wireless electric power transmission
CN103947074A (zh) * 2011-11-29 2014-07-23 索尼公司 电子设备、馈电装置和馈电系统
CN107919692A (zh) * 2016-10-05 2018-04-17 拉碧斯半导体株式会社 电力传输装置以及电力传输方法
CN107979183A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 松下知识产权经营株式会社 移动体以及无线电力传输系统
CN107979183B (zh) * 2016-10-21 2023-05-02 松下知识产权经营株式会社 移动体以及无线电力传输系统
CN108667135A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 腾讯科技(深圳)有限公司 实现电力调度的方法和装置
CN108667135B (zh) * 2017-03-31 2022-12-30 腾讯科技(深圳)有限公司 实现电力调度的方法和装置
CN110809847A (zh) * 2017-07-28 2020-02-18 欧姆龙健康医疗事业株式会社 充电系统、充电装置及电疗仪的控制装置
WO2020024578A1 (zh) * 2018-08-03 2020-02-06 深圳市魅动智能股份有限公司 音响的无线充电结构

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