CN104065172A - 无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置 - Google Patents

无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置。无线供电系统具备：送电单元，输送电力；和受电单元，接受从送电单元输出的电力。

Description

无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置
相关申请的引用：本申请以2013年3月22日提交的在先日本国专利申请第2013-060315号的优先权利益为基础，且要求该优先权利益，通过引用在本申请中包含该在先申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置。
背景技术
以往，存在基于热传感器的测定结果、送电侧的阻抗的测定结果或者系统的整体效率的测定结果来检测异物的附着的无线供电系统。
发明内容
本发明所要解决的课题为提供一种能够基于送信送电频率来检测异物的无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置。
一实施方式的无线供电系统，其特征在于，具备：送电单元，输送电力；以及受电单元，接受从所述送电单元输出的电力；所述送电单元具有：送电用线圈；第一电容器，与所述送电用线圈串联连接，并与所述送电用线圈一起构成第一LC共振电路；驱动器，向所述送电用线圈供给交流电压而使送电用线圈中流动一次电流，由此驱动所述送电用线圈；消息解读器，对接收到的消息进行解读，输出所述消息所包含的信息；以及调频器，根据从所述消息解读器输出的所述信息，控制所述驱动器向所述送电用线圈供给的交流电压的频率；所述受电单元具有：受电用线圈；第二电容器，与所述受电用线圈串联连接，并与所述受电用线圈一起构成第二LC共振电路；整流器，将所述受电用线圈中流动的二次电流整流后输出；计数器，对所述二次电流的频率进行计数；电流检测电路，检测从所述整流器输出且经由输出端子向负载供给的输出电流；判定电路，输出基于由所述电流检测电路检测到的电流检测值、由所述计数器计数到的频率的计数值和所述整流器输出的输出电压而得到的判定结果；以及消息发送器，向所述消息解读器发送包含有所述判定电路的判定结果的信息的消息。
其他实施方式的受电控制装置，应用在具备受电用线圈和电容器的受电单元中，该受电用线圈用于接受从来自送电用线圈的送电而实现无线供电，该电容器与所述受电用线圈串联连接，并与所述受电用线圈一起构成LC共振电路，其特征在于，具备：整流器，将所述受电用线圈中流动的二次电流整流后输出；计数器，对所述二次电流的频率进行计数；电流检测电路，检测从所述整流器输出且经由输出端子向负载供给的输出电流；判定电路，输出基于由所述电流检测电路检测到的电流检测值、由所述计数器计数到的频率的计数值和所述整流器输出的输出电压而得到的判定结果；以及消息发送器，向所述消息解读器发送包含有所述判定电路的判定结果的信息的消息。
此外，又一实施方式的送电控制装置，应用在用于对受电单元输送电力的具备送电用线圈的送电单元中，该受电单元具备：受电用线圈；电容器，与所述受电用线圈串联连接，并与所述受电用线圈一起构成LC共振电路；整流器，将所述受电用线圈中流动的二次电流整流后输出；计数器，对所述二次电流的频率进行计数；电流检测电路，检测从所述整流器输出且经由输出端子向负载供给的输出电流；判定电路，输出基于由所述电流检测电路检测到的电流检测值、由所述计数器计数到的频率的计数值和所述整流器输出的输出电压而得到的判定结果；以及消息发送器，向所述消息解读器发送包含有所述判定电路的判定结果的信息的消息；其特征在于，具备：驱动器，向所述送电用线圈供给交流电压而使送电用线圈中流动一次电流，由此驱动所述送电用线圈；消息解读器，对接收到的消息进行解读，输出所述消息所包含的信息；以及调频器，根据从所述消息解读器输出的所述信息，控制所述驱动器向所述送电用线圈供给的交流电压的频率；所述调频器根据所述信息，在所述电流检测值为稳定值但所述计数值超过规定的阈值地进行了变化的情况下，使得停止所述驱动器对送电用线圈的驱动。
根据上述构成的无线供电系统、受电控制装置及送电控制装置，能够基于送信送电频率来检测异物。
附图说明
图1是表示实施例1所涉及的无线供电系统100的构成的一个例子的图。
图2是表示图1所示的送电单元TX向送电用线圈L1供给的交流电压的频率和送电的电力E之间的关系的一个例子的图。
具体实施方式
实施例的无线供电系统具备输送电力的送电单元。无线供电系统具备接受从所述送电单元输出的电力的受电单元。
所述送电单元具有：送电用线圈；第一电容器，与所述送电用线圈串联连接，并与所述送电用线圈一起构成第一LC共振电路；驱动器，向所述送电用线圈供给交流电压而使送电用线圈中流动一次电流，由此驱动所述送电用线圈；消息解读器，对接收到的消息进行解读，输出所述消息所包含的信息；以及调频器，根据从所述消息解读器输出的所述信息，控制所述驱动器向所述送电用线圈供给的交流电压的频率。
所述受电单元具有：受电用线圈；第二电容器，与所述受电用线圈串联连接，并与所述受电用线圈一起构成第二LC共振电路；整流器，将所述受电用线圈中流动的二次电流进行整流后输出；计数器，对所述二次电流的频率进行计数；电流检测电路，检测从所述整流器输出且经由输出端子被向负载供给的输出电流；判定电路，输出基于由所述电流检测电路检测到的电流检测值、由所述计数器计数到的频率的计数值和所述整流器输出的输出电压而得到的判定结果；以及消息发送器，向所述消息解读器发送包含有所述判定电路的判定结果的信息的消息。
以下，基于附图来说明各实施例。
【实施例1】
图1是表示实施例1所涉及的无线供电系统100的构成的一个例子的图。此外，图2是表示图1所示的送电单元TX向送电用线圈L1供给的交流电压的频率与输送的电力E之间的关系的一个例子的图。
如图1所示，无线供电系统100具备送电单元TX和受电单元RX。
并且，送电单元TX构成为输送电力。
受电单元RX构成为接受从送电单元TX输出的电力。
在此，从送电单元TX向受电单元RX的电力传送是通过使设置于送电单元TX的送电用线圈（一次线圈）C1与设置于受电单元RX的受电用线圈（二次线圈）C2磁耦合而形成电力传送变压器来实现的。由此，能够非接触地实现电力传送。
并且，送电单元TX例如图1所示，具有送电用线圈L1、第一电容器C1、驱动器DR、消息解读器MR和调频器FM。在此，驱动器DR、消息解读器MR和调频器FM构成作为半导体集成电路的送电控制装置。另外，该送电控制装置中也可以包含有送电用线圈L1和第一电容器C1。
送电用线圈L1构成第一LC共振电路LC1。
第一电容器C1在驱动器DR的2个输出间与送电用线圈L1串联连接，与送电用线圈L1一起构成第一LC共振电路LC1。
驱动器DR向送电用线圈L1供给交流电压而使送电用线圈L1中流动一次电流，由此驱动送电用线圈L1。
消息解读器MR对接收到的消息进行解读，并输出该消息所包含的信息。例如，消息解读器MR经由送电用线圈L1接收从消息发送器MS发送来的消息。并且，消息解读器MR通过包络线检波来解读消息。
调频器FM根据从消息解读器MR输出的信息，控制驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率。
受电单元RX具有受电用线圈L2、第二电容器C2、整流器REC、计数器TC、电流检测电路ID、判定电路DC和消息发送器MS。在此，整流器REC、计数器TC、电流检测电路ID、判定电路DC和消息发送器MS构成作为半导体集成电路的受电控制装置。另外，该受电控制装置中也可以包含受电用线圈L2和第二电容器C2。
受电用线圈L2构成第二LC共振电路LC2，能够与送电用线圈L1电磁耦合。
第二电容器C2在整流器REC的2个输入间与受电用线圈L2串联连接，与受电用线圈L2一起构成第二LC共振电路LC2。
另外，为了提高电力的传送效率，将第一LC共振电路LC1的共振频率与第二LC共振电路LC2的共振频率设定为相等。
整流器REC将受电用线圈L2中流动的二次电流整流后输出。
计数器TC对二次电流的频率进行计数。
电流检测电路ID检测从整流器REC输出且经由输出端子Tout向负载R供给的输出电流（整流后的二次电流）。
判定电路DC输出基于由电流检测电路ID检测到的电流检测值、由计数器TC计数到的频率的计数值和整流器REC输出的输出电压而得到的判定结果。
例如，判定电路DC在整流器REC输出的输出电压偏离了目标电压的情况下，输出对以使输出电压向目标电压接近的方式改变驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率进行规定的判定结果。
此外，例如，判定电路DC在电流检测值一定（稳定的值）但计数值发生了变化的情况下，输出对停止驱动器DR对送电用线圈L1的驱动进行规定的判定结果。更详细地讲，判定电路DC在由计数器TC计数的频率的计数值变为计数值的变化量被预先设定的阈值以上的情况下，输出对停止驱动器DR对送电用线圈L1的驱动进行规定的判定结果。
此外，消息发送器MS将包含有判定电路DC的判定结果的信息的消息，经由受电用线圈L2及送电用线圈L1，向消息解读器MR发送。例如，消息发送器MS作为由受电用线圈L2及送电用线圈L1构成的电力传送变压器所传送的信号的包络线，发送消息。
在此，例如若从消息发送器MS向送电单元TX的消息解读器MR发送了包含有对停止驱动器DR对送电用线圈L1的驱动进行规定的判定结果的消息，则送电单元TX的消息解读器MR解读包含有对停止驱动器DR对送电用线圈L1的驱动进行规定的判定结果的消息后，将包含有该判定结果的信息向调频器FM输出。
然后，调频器FM根据从消息解读器MR输出的信息进行控制，使得停止从驱动器DR向送电用线圈L1的交流电压的供给。
由此，驱动器DR对送电用线圈L1的驱动被停止。
在此，说明图1所示的无线供电系统100的动作的例子。
首先，说明在异物与无线供电系统100靠近的程度还没有达到影响电磁耦合的程度的情况下，通过负载R的变动等使输出电压（整流器REC向输出端子Tout输出的电压）变动时的动作。
如以上所述，判定电路DC在整流器REC输出的输出电压偏离了目标电压的情况下，输出对以使输出电压向目标电压接近的方式改变驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率进行规定的判定结果。
例如，判定电路DC在整流器REC输出的输出电压变得低于目标电压的情况下，输出对使驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率以接近第一LC共振电路LC1的共振频率的方式变化的（从图2的频率f2向频率f1变化，或者从频率f4向频率f3变化）进行规定的判定结果。
在此，如上所述，第一LC共振电路LC1的共振频率与第二LC共振电路LC2的共振频率被设定为相等。因此，换言之，判定电路DC在整流器REC输出的输出电压变得低于目标电压的情况下，输出对使驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率以计数值接近第二LC共振电路LC2的共振频率的方式变化进行规定的判定结果。
然后，消息发送器MS将包含有判定电路DC的判定结果的信息的消息经由受电用线圈L2及送电用线圈L1向消息解读器MR发送。
然后，消息解读器MR对接收到的消息进行解读，输出该消息所包含的信息（即，对使驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率以接近第一LC共振电路LC1的共振频率的方式变化进行规定的信息）。
然后，调频器FM根据从消息解读器MR输出的信息进行控制，使得驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率接近第一LC共振电路LC1的共振频率。
由此，被传送的电力增加（图2），结果，整流器REC所输出的输出电压上升而接近目标电压。
另一方面，判定电路DC在整流器REC输出的输出电压变得高于目标电压的情况下，输出对使驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率以远离第一共振电路LC1的共振频率的方式变化的（从图2的频率f1向频率f2变化，或者从频率f3向频率f4变化）进行规定的判定结果。
在此，如上所述，第一LC共振电路LC1的共振频率与第二LC共振电路LC2的共振频率被设定为相等。因此，换言之，判定电路DC在整流器REC输出的输出电压变得高于目标电压的情况下，输出对使驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率以计数值远离第二共振电路的共振频率的方式变化进行规定的判定结果。
然后，消息发送器MS将包含有判定电路DC的判定结果的信息的消息经由受电用线圈L2及送电用线圈L1向消息解读器MR发送。
然后，消息解读器MR对接收到的消息进行解读，输出该消息所包含的信息（即，对使驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率以远离第一LC共振电路LC1的共振频率的方式变化进行规定的信息）。
然后，调频器FM根据从消息解读器MR输出的信息进行控制，使得驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率远离第一LC共振电路LC1的共振频率。
由此，被传送的电力减少（图2），结果，整流器REC输出的输出电压下降而接近目标电压。
接下来，说明异物以影响电磁耦合的程度靠近了无线供电系统100的情况的动作的例子。
例如，若异物以影响电磁耦合的程度靠近了无线供电系统100，则被传送的电力的一部分被异物夺取，电力的传送效率降低。因此，为了避免从整流器REC1输出的输出电压降低，判定电路DC输出对使计数值向接近第二LC共振电路的共振频率的方向变化（从图2的频率f2向频率f1变化，或者从频率f4向频率f3变化）进行规定的判定结果。
由此，调频器FM以使从驱动器DR向送电用线圈L1供给的交流电压的频率接近第一LC共振电路LC1的共振频率的方式进行控制，以便计数值向接近第二LC共振电路的共振频率的方向变化。
作为结果，计数值向接近第一LC共振电路的共振频率的方向变化与异物所夺取的电力相当的量。
此时，从整流器REC输出的输出电压被控制成维持目标电压，因此，从整流器REC输出且经由输出端子Tout向负载R供给的输出电流（整流后的电流）、即由电流检测电路ID检测到的电流检测值，持续被保持为大致稳定的值（基于负载R的动作而收敛的值）。
因此，判定电路DC在处于电流检测值被持续保持为稳定值的状态、但计数值向接近第一LC共振电路的共振频率的方向、超过了以消除负载R引起的输出电压的变动的影响的程度而预先设定的规定阈值地进行了变化的情况下，判断为异物靠近了无线供电系统100，输出对停止驱动器DR对送电用线圈L1的驱动进行规定的判定结果。
由此，例如，在异物靠近了无线供电系统100时，能够停止向负载R的电流供给。
根据这样的构成，能够基于无线供电系统中的送电频率的变化来进行异物的检测，能够避免从送电单元过度送电和持续进行对异物的不必要的送电，有助于系统的安全性。
此时，消息发送器MS可以向外部输出或者显示表示异物靠近了（附着于）无线供电系统100的信息。而且，消息发送器MS也可以输出或显示对异物靠近了（附着于）无线供电系统100时的用户应对进行指示的信息。也可以是使无线供电系统100还具备用于这些输出或者显示的输出装置。
如以上所述，根据本实施例1所涉及的无线供电系统，能够基于送电频率来检测异物。
以上说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提示，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨内，并且包含在权利要求所记载的发明及其等同范围内。

Claims (19)

1.一种无线供电系统，其特征在于，具备：
送电单元，输送电力；以及
受电单元，接受从所述送电单元输出的电力；
所述送电单元具有：
送电用线圈；
第一电容器，与所述送电用线圈串联连接，并与所述送电用线圈一起构成第一LC共振电路；
驱动器，向所述送电用线圈供给交流电压而使送电用线圈中流动一次电流，由此驱动所述送电用线圈；
消息解读器，对接收到的消息进行解读，输出所述消息所包含的信息；以及
调频器，根据从所述消息解读器输出的所述信息，控制所述驱动器向所述送电用线圈供给的交流电压的频率；
所述受电单元具有：
受电用线圈；
第二电容器，与所述受电用线圈串联连接，并与所述受电用线圈一起构成第二LC共振电路；
整流器，将所述受电用线圈中流动的二次电流整流后输出；
计数器，对所述二次电流的频率进行计数；
电流检测电路，检测从所述整流器输出且经由输出端子向负载供给的输出电流；
判定电路，输出基于由所述电流检测电路检测到的电流检测值、由所述计数器计数到的频率的计数值和所述整流器输出的输出电压而得到的判定结果；以及
消息发送器，向所述消息解读器发送包含有所述判定电路的判定结果的信息的消息。
2.如权利要求1所述的无线供电系统，其特征在于，
所述判定电路在所述电流检测值为稳定值但所述计数值超过规定的阈值地进行了变化的情况下，输出对停止所述驱动器对送电用线圈的驱动进行规定的判定结果。
3.如权利要求2所述的无线供电系统，其特征在于，
所述判定电路在所述电流检测值为稳定值但所述计数值超过规定的阈值向接近所述第二LC共振电路的共振频率的方向进行了变化的情况下，输出对停止所述驱动器对送电用线圈的驱动进行规定的判定结果。
4.如权利要求1所述的无线供电系统，其特征在于，
所述消息发送器向外部输出或显示表示异物靠近了所述无线供电系统的信息。
5.如权利要求2所述的无线供电系统，其特征在于，
所述消息发送器向外部输出或显示表示异物靠近了所述无线供电系统的信息。
6.如权利要求4所述的无线供电系统，其特征在于，
还具备：
输出装置，用于输出或显示对异物靠近了所述无线供电系统时的用户应对进行指示的信息。
7.如权利要求5所述的无线供电系统，其特征在于，
还具备：
输出装置，用于输出或显示对异物靠近了所述无线供电系统时的用户应对进行指示的信息。
8.一种受电控制装置，应用在具备受电用线圈和电容器的受电单元中，该受电用线圈用于接受来自送电用线圈的送电而实现无线供电，该电容器与所述受电用线圈串联连接，并与所述受电用线圈一起构成LC共振电路，其特征在于，具备：
整流器，将所述受电用线圈中流动的二次电流整流后输出；
计数器，对所述二次电流的频率进行计数；
电流检测电路，检测从所述整流器输出且经由输出端子向负载供给的输出电流；
判定电路，输出基于由所述电流检测电路检测到的电流检测值、由所述计数器计数到的频率的计数值和所述整流器输出的输出电压而得到的判定结果；以及
消息发送器，向所述消息解读器发送包含有所述判定电路的判定结果的信息的消息。
9.如权利要求8所述的受电控制装置，其特征在于，还具备：
所述受电用线圈；和
所述电容器。
10.如权利要求8所述的受电控制装置，其特征在于，
所述判定电路在所述电流检测值为稳定值但所述计数值超过规定的阈值地进行了变化的情况下，输出对停止从所述送电用线圈的送电进行规定的判定结果。
11.如权利要求9所述的受电控制装置，其特征在于，
所述判定电路在所述电流检测值为稳定值但所述计数值超过规定的阈值地进行了变化的情况下，输出对停止从所述送电用线圈的送电进行规定的判定结果。
12.如权利要求8所述的受电控制装置，其特征在于，
所述消息发送器向外部输出或显示表示异物靠近了所述无线供电系统的信息。
13.如权利要求9所述的受电控制装置，其特征在于，
所述消息发送器向外部输出或显示表示异物靠近了所述无线供电系统的信息。
14.如权利要求12所述的受电控制装置，其特征在于，
还具备：
输出装置，用于输出或显示对异物靠近了所述无线供电系统时的用户应对进行指示的信息。
15.如权利要求13所述的受电控制装置，其特征在于，
还具备：
输出装置，用于输出或显示对异物靠近了所述无线供电系统时的用户应对进行指示的信息。
16.一种送电控制装置，应用在用于对受电单元输送电力的具备送电用线圈的送电单元中，该受电单元具备：
受电用线圈；
电容器，与所述受电用线圈串联连接，并与所述受电用线圈一起构成LC共振电路；
整流器，将所述受电用线圈中流动的二次电流整流后输出；
计数器，对所述二次电流的频率进行计数；
电流检测电路，检测从所述整流器输出且经由输出端子向负载供给的输出电流；
判定电路，输出基于由所述电流检测电路检测到的电流检测值、由所述计数器计数到的频率的计数值和所述整流器输出的输出电压而得到的判定结果；以及
消息发送器，向所述消息解读器发送包含有所述判定电路的判定结果的信息的消息；其特征在于，具备：
驱动器，向所述送电用线圈供给交流电压而使送电用线圈中流动一次电流，由此驱动所述送电用线圈；
消息解读器，对接收到的消息进行解读，输出所述消息所包含的信息；以及
调频器，根据从所述消息解读器输出的所述信息，控制所述驱动器向所述送电用线圈供给的交流电压的频率；
所述调频器根据所述信息，在所述电流检测值为稳定值但所述计数值超过规定的阈值地进行了变化的情况下，使得停止所述驱动器对送电用线圈的驱动。
17.如权利要求16所述的送电控制装置，其特征在于，还具备：
所述送电用线圈；以及
电容器，与所述送电用线圈串联连接，并与所述送电用线圈一起构成LC共振电路。
18.如权利要求16所述的送电控制装置，其特征在于，
所述消息发送器向外部输出或显示表示异物靠近了所述无线供电系统的信息。
19.如权利要求18所述的送电控制装置，其特征在于，
还具备：
输出装置，用于输出或显示对异物靠近了所述无线供电系统时的用户应对进行指示的信息。
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