CN104137386B - 输电装置以及输电控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种即使使用非对称型的电容耦合仍能够根据受电装置的形状、大小、所载置的位置等切换耦合电极的连接状态的输电装置以及输电控制方法。具有与受电装置的第二有源电极、第二无源电极分别对置配置且进行电容耦合的第一有源电极、第一无源电极作为输电电极。具有有源端子以及电位比该有源端子低的无源端子的电源电路部、与基准电位连接的基准电位端子、在输电面上配置为多个且由一个或多个上述输电电极构成的输电单元、对每个输电单位切换连接状态，使之成为连接于有源端子、连接于无源端子和连接于基准电位端子或不与任何端子连接的任一状态的开关元件，控制电路部基于关于受电装置的第二有源电极以及第二无源电极的位置的信息控制开关元件的动作。
Description
技术领域
本发明涉及在以不进行物理连接的方式传输电力的电力传输系统中使用的输电装置以及输电控制方法。特别是，涉及具有多个耦合电极并能够在电力传输与数据通信双方使用的输电装置以及输电控制方法。
背景技术
近年，开发出多个以非接触的方式传输电力的电子设备。在电子设备中，为了以非接触的方式传输电力，多采用在电力的输电单元(输电装置)与电力的受电单元(受电装置)双方设置线圈模块的磁场耦合方式的电力传输系统。
但是，在磁场耦合方式的电力传输系统中，通过各线圈模块的磁通的大小极大地受电动势影响，为了高效传输电力，对于输电单元侧(一次侧)的线圈模块与受电单元侧(二次侧)的线圈模块的线圈的平面方向的相对位置的控制要求较高的精度。另外，由于使用线圈模块作为耦合电极，因此致使输电单元以及受电单元不易实现小型化。进而，在便携设备等的电子设备中，需要考虑线圈的发热带给蓄电池的影响，存在担心成为配置设计上的瓶颈的问题。
因此，例如开发出使用静电场的电力传输系统。在专利文献1中公开通过使输电单元侧的耦合电极与受电单元侧的耦合电极进行电容耦合来具体实现高电力传输效率的传输系统。另外，在专利文献2中公开有以朝向呈格子状配置于输电台(输电装置)的载置移动终端(受电装置)的面的矩形状的耦合电极中的、载置有受电装置的区域的耦合电极通电的方式进行控制的电容耦合型充电器。
图16示出以往的电力传输系统的结构的示意图。图16(a)为表示使用非对称型的电容耦合的电力传输系统的结构的示意图。如图16(a)所 示，在输电单元(输电装置)1侧具有大尺寸的无源电极3、小尺寸的有源电极4、电源电路(电源)100，在受电单元(受电装置)2侧具有大尺寸的无源电极5、小尺寸的有源电极6、负载电路24。在输电单元1侧的有源电极4与受电单元2侧的有源电极6之间形成强电场7，由此实现高电力传输效率。
另外，图16(b)为示出使用对称型的电容耦合的电力传输系统的结构的示意图。如图16(b)所示，在输电单元(输电装置)1侧具有多个有源电极4与电源电路(电源)100，在受电单元(受电装置)2侧具有多个有源电极6与负载电路24。
专利文献1：日本特开2009-296857号公报
专利文献2：欧洲专利第1689062号
发明内容
-发明要解决的课题-
图17为示出在专利文献2公开的以往的电容耦合型充电器的结构的示意图。在图17中，以开关电路104切换电源电路100的连接状态，使得朝向呈格子状配置于输电台(输电装置)1的载置移动终端(受电装置)2的面的矩形状的耦合电极4中的、载置有受电装置2的区域的耦合电极4通电。在图17所示的电容耦合型充电器中，使用图16(b)所示的对称型的电容耦合进行电力传输，进行对耦合电极4与极性互为相反的2个电压端子的连接的接通截止控制。但是，当使用图16(a)所示的非对称型的电容耦合的情况下，需要进行耦合电极4与极性互为相反的有源电压端子、无源电压端子或者基准电位端子的连接的接通截止控制。在专利文献2中未公开与有源电压端子、无源电压端子或者基准电位端子间的连接的接通截止控制或者进行该接通截止控制的输电装置1的具体结构。
本发明是鉴于上述情况而形成的，其目的在于提供一种即使使用非对称型的电容耦合仍能够根据受电装置的形状、大小、所载置的位置等切换耦合电极的连接状态的输电装置以及输电控制方法。
-用于解决课题的手段-
为了实现上述目的，本发明的输电装置具有与受电装置的第二有源电极、第二无源电极分别对置配置且进行电容耦合的第一有源电极、第一无源电极作为输电电极，该输电装置的特征在于，具备：电源电路部，其具有有源端子以及电位比该有源端子低的无源端子；基准电位端子，其与基准电位连接；输电单位，在输电面上配置多个该输电单位，且每个输电单位由一个或者多个上述输电电极构成；开关元件，其针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或连接于上述基准电位端子的任一状态，或者成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或不与任何端子连接的任一状态；以及控制电路部，其基于与上述受电装置的上述第二有源电极以及上述第二无源电极的位置相关的信息控制上述开关元件的动作。
在上述结构中，能够基于与受电装置的第二有源电极以及第二无源电极的位置相关的信息，针对输电装置的每个输电单位(输电电极)通过开关元件切换连接状态，使得每个输电单位成为连接于有源端子、连接于无源端子、或连接于基准电位端子的任一状态，或者成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或或不与任何端子连接的任一状态，无论将受电装置载置于怎样的位置，都能够可靠地进行高效的电力传输。另外，即使在载置多个受电装置的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置而变动。另外，由于只对有限的输电单位施加电压，因此能够节约消耗电力，并且能够防止不必要的电场向外部辐射。
接下来，为了实现上述目的，本发明的输电装置具有与受电装置的第二有源电极、第二无源电极分别对置配置且进行电容耦合的第一有源电极、第一无源电极作为输电电极，该输电装置的特征在于，具备：电源电路部，其具有有源端子以及电位比该有源端子低的无源端子；基准电位端子，其与基准电位连接；输电单位，在输电面上配置多个该输电单位，且每个输电单位由一个或者多个上述输电电极构成；开关元件，其针对每个上述输电单位切换连接状态，使得每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子、连接于上述基准电位端子或不与任何端子连接的任一状态；以及控制电路部，其基于与上述受电装置的上述第二有源 电极以及上述第二无源电极的位置相关的信息控制上述开关元件的动作。
在上述结构中，能够基于与受电装置的第二有源电极以及第二无源电极的位置相关的信息，针对输电装置的每个输电单位(输电电极)通过开关元件切换连接状态，使得每个输电单位成为连接于有源端子、连接于无源端子、连接于基准电位端子和不与任何端子连接的任一状态，无论将受电装置载置于怎样的位置，都能够可靠地进行高效的电力传输。另外，即使在载置多个受电装置的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置而变动。另外，由于只对有限的输电单位施加电压，因此能够节约消耗电力，并且能够防止不必要的电场向外部辐射。
另外，本发明的输电装置优选为，具有多个上述电源电路部。
在上述结构中，由于具有多个电源电路部，因此即使当受电装置被载置多个的情况下，也能够稳定地传输电力，能够同时对多个受电装置充电。
另外，本发明的输电装置优选为，上述输电单位由一个上述输电电极构成。
在上述结构中，输电单位由一个输电电极构成，因此能够针对每个输电电极切换连接状态，无论将受电装置载置于怎样的位置，都能够可靠地进行高效的电力传输。
另外，本发明的输电装置优选为，上述开关元件与全部的上述输电电极连接。
在上述结构中，开关元件与全部的输电电极连接，因此能够根据受电装置所载置的位置适当对应，能够针对每个输电电极切换连接状态。
另外，本发明的输电装置优选为，使经由上述开关元件连接于上述电源电路部的输电单位所配置的区域进行发光显示。
在上述结构中，使经由开关元件连接于电源电路部的输电单位所配置的区域进行发光显示，因此，能够目视确认受电装置所载置的输电装置的哪一部分被用于电力传输，容易确认能否再多载置1台受电装置。
另外，本发明的输电装置优选为，具有与上述受电装置进行数据通信的通信部，上述控制电路部将上述通信部与上述输电单位依次连接，确定能够与上述受电装置进行数据通信的上述输电单位，基于确定的上述输电 单位的位置，控制上述开关元件针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或连接于上述基准电位端子的任一状态，或者成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或不与任何端子连接的任一状态。
在上述结构中，能够基于与通信部连接的情况下能够与受电装置进行数据通信的输电单位的位置，通过开关元件切换连接状态，使得输电电极分别作为第一有源电极、第一无源电极、基准电位电极或者通信用耦合电极发挥功能，或者不与任何端子连接。
另外，本发明的输电装置优选为，具有与上述受电装置进行数据通信的通信部，上述控制电路部将上述通信部与上述输电单位依次连接，确定能够与上述受电装置进行数据通信的上述输电单位，基于确定的上述输电单位的位置，控制上述开关元件针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子、连接于上述基准电位端子和不与任何端子连接的任一状态。
在上述结构中，能够基于与通信部连接的情况下可与受电装置进行数据通信的输电单位的位置，通过开关元件切换连接状态，使得输电电极分别作为第一有源电极、第一无源电极、基准电位电极或者通信用耦合电极发挥功能，或者不与任何端子连接。
另外，本发明的输电装置优选为，具有与上述受电装置的上述第二有源电极、第二通信用电极以及配置于上述第二有源电极与上述第二通信用电极之间的上述第二无源电极分别对置且电容耦合的上述第一有源电极、第一通信用电极以及上述第一无源电极作为上述输电电极。
在上述结构中，通过与受电装置进行数据通信来确定受电装置的第二通信用电极的位置，能够基于确定的第二通信用电极的位置与受电装置的第二有源电极以及第二无源电极的位置的关系，针对输电装置的每个输电电极切换连接状态，无论将受电装置载置于怎样的位置，都能够可靠地进行高效的电力传输。另外，即便在载置多个受电装置的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置变动。
接下来，为了实现上述目的，本发明的输电控制方法，是对具有与受 电装置的第二有源电极、第二无源电极分别对置配置且进行电容耦合的第一有源电极、第一无源电极作为输电电极的输电装置的输电动作进行控制的输电控制方法，其特征在于，上述输电装置具备：电源电路部，其具有有源端子以及电位比该有源端子低的无源端子；基准电位端子，其与基准电位连接；输电单位，在输电面上配置多个输电单位，且每个输电单位由一个或者多个上述输电电极构成；开关元件，其针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或连接于上述基准电位端子的任一状态，或者成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或不与任何端子连接的任一状态；以及控制电路部，其对该开关元件的动作进行控制，该控制电路部基于与上述受电装置的上述第二有源电极以及上述第二无源电极的位置相关的信息，控制上述开关元件针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或连接于上述基准电位端子的任一状态，成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子或不与任何端子连接的任一状态。
在上述结构中，能够基于与受电装置的第二有源电极以及第二无源电极的位置相关的信息，通过开关元件切换连接状态，使得输电装置的输电电极分别作为第一有源电极、第一无源电极、或者基准电位电极发挥功能，又或者不与任何端子连接，无论将受电装置载置于怎样的位置，都能够可靠地进行高效的电力传输。另外，即使在载置多个受电装置的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置变动。
接下来，为了实现上述目的，本发明的输电控制方法是对具有与受电装置的第二有源电极、第二无源电极分别对置配置且进行电容耦合的第一有源电极、第一无源电极作为输电电极的输电装置的输电动作进行控制的输电控制方法，其特征在于，上述输电装置具备：电源电路部，其具有有源端子以及电位比该有源端子低的无源端子；基准电位端子，其与基准电位连接；输电单位，在输电面上配置多个输电单位，且每个输电单位由一个或者多个上述输电电极构成；开关元件，其针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无 源端子、连接于上述基准电位端子和不与任何端子连接的任一状态；以及控制电路部，其对该开关元件的动作进行控制，该控制电路部基于与上述受电装置的上述第二有源电极以及上述第二无源电极的位置相关的信息，控制上述开关元件针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子、连接于上述基准电位端子和不与任何端子连接的任一状态。
在上述结构中，能够基于与受电装置的第二有源电极以及第二无源电极的位置相关的信息，通过开关元件切换连接状态，使得输电装置的输电电极分别作为第一有源电极、第一无源电极、基准电位电极发挥功能，或者不与任何端子连接，无论将受电装置载置于怎样的位置，都能够可靠地进行高效的电力传输。另外，即使在载置多个受电装置的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置变动。
-发明效果-
在本发明的输电装置或者输电控制方法中，能够基于与受电装置的第二有源电极以及第二无源电极的位置相关的信息，通过开关元件切换连接状态，使得输电装置的输电电极分别作为第一有源电极、第一无源电极或者基准电位电极发挥功能，或者不与任何端子连接，无论将受电装置载置于怎样的位置，都能够可靠地进行高效的电力传输。另外，即使在载置多个受电装置的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置变动。另外，由于只对有限的输电单位施加电压，因此能够节约消耗电力，并且能够防止不必要的电场向外部辐射。
附图说明
图1为示意性示出使用本发明的实施方式1的输电装置的电力传输系统的结构的框图。
图2为使用本发明的实施方式1的输电装置的电力传输系统的等效电路图。
图3为本发明的实施方式1的输电装置的输电单位的例示图。
图4为表示本发明的实施方式1的输电装置的输电电极的配置例以及 切换状态的示意图。
图5A为本发明的实施方式1的输电装置的开关电路的电路结构的例示图。
图5B为本发明的实施方式1的输电装置的开关电路的电路结构的例示图。
图6为表示本发明的实施方式1的输电装置的输电模块的控制部的处理顺序的流程图。
图7为表示本发明的实施方式1的输电装置的输电电极的其他配置例以及切换状态的示意图。
图8为表示本发明的实施方式1的输电装置的输电电极的其他配置例以及切换状态的示意图。
图9为表示使用本发明的实施方式2的输电装置的电力传输系统的受电装置的结构的示意图。
图10为表示本发明的实施方式2的输电装置的输电电极的配置例以及切换状态的示意图。
图11为表示本发明的实施方式2的输电装置的输电电极的其他配置例以及切换状态的示意图。
图12为示意性示出使用本发明的实施方式3的输电装置的电力传输系统的结构的框图。
图13为表示本发明的实施方式3的输电装置的输电电极的配置例以及切换状态的示意图。
图14为表示本发明的实施方式3的输电装置的开关电路的电路结构的例示图。
图15为表示本发明的实施方式3的输电装置的控制部的处理顺序的流程图。
图16为表示以往的电力传输系统的结构的示意图。
图17为表示专利文献2所公开的以往的电容耦合型充电器的结构的示意图。
具体实施方式
以下，使用附图对使用本发明的实施方式的输电装置的电力传输系统进行具体说明。以下的实施方式并非限定权利要求书所记载的发明，当然实施方式中说明的特征的事项的组合也并非解决手段的必须事项。
(实施方式1)
图1为示意性示出使用本发明的实施方式1的输电装置的电力传输系统的结构的框图。图2为使用本发明的实施方式1的输电装置的电力传输系统的等效电路图。在图1以及图2中，在电源(电源电路部)100的比较高的电位亦即有源端子81经由开关电路(开关元件)104连接有源电极11a，在比较低的电位亦即无源端子82经由开关电路104连接无源电极11p。如图1以及图2所示，电源(电源电路部)100为高电压高频电源(交流电源)，由低电压高频电源111以及对低电压高频电源111的输出电压进行升压的升压/共振电路105构成。
低电压高频电源111由直流电源110、阻抗切换部108、驱动控制部103以及直流交流变换元件114构成。直流电源110例如供给规定的直流电压(例如DC5V)。驱动控制部103以及直流交流变换元件114以直流电源110作为电源，例如产生100kHz～数10MHz的高频电压。升压/共振电路105由升压变压器TG以及电感元件LG构成，将高频电压升压后向第一有源电极11a供给。电容CG表示无源电极11p与有源电极11a之间的电容。利用电感元件LG与电容CG形成串联共振电路。I/V检测器101检测从直流电源110供给的直流电压值DCV以及直流电流值DCI并发送给控制部102。控制部(控制电路部)102如后所述基于I/V检测器101、交流电压计106的输出对驱动控制部103的动作进行控制。
控制部102取得由I/V检测器101检测出的直流电压值DCV，并解析取得的直流电压值DCV的频率特性，检测是否载置受电装置2。具体地说，利用切换直流电源110的输出阻抗的阻抗切换部108切换为恒流，在载置受电装置2并开始输电之前使电源100作为恒流电源动作，以比较低的电压进行频率扫描。
在进行频率扫描的情况下，在没有载置受电装置2的状态下不会产生 共振频率，因此在直流电压值DCV不产生极大值。即不存在单位频率内的直流电压值DCV的变动量比规定值大的频率。
另一方面，当载置了受电装置2的情况下，所载置的每个受电装置2都会产生固有的共振频率，因此从电源100观察的受电装置2的阻抗变得极大，在共振频率的附近直流电压值DCV成为极大值。即，存在单位频率内的直流电压值DCV的变动量比规定值大的频率，因此在检测到该频率的情况下，能够检测出载置有受电装置2。在检测出载置有受电装置2的情况下，可以利用阻抗切换部108将电源100切换为恒压电源，并设定检测出的共振频率作为动作频率。
交流电压计106检测升压/共振电路105的输出电压的交流电压值ACV并发送给控制部102。控制部102取得由交流电压计106检测出的交流电压值ACV，监视交流电压值ACV的变动。
另外，控制部102在取得的交流电压值ACV为超过恒定的电压值的过电压的情况下，向驱动控制部103发送电力传输的停止指示从而停止输电。另外，控制部102取得由I/V检测器101检测出的直流电流值DCI，在取得的直流电流值DCI比规定值小的情况下判断为充电完毕，从而停止输电。
控制部102将电力传输的开始指示/停止指示向驱动控制部103发送，驱动控制部103通过直流交流变换元件114进行将直流电压朝交流电压的DC-AC变换。直流交流变换元件114根据驱动控制部103的输出向升压/共振电路105供给交流电压。
升压/共振电路105对供给的交流电压进行升压，并经由开关电路104朝输电电极11(第一有源电极11a、第一无源电极11p)供给。开关电路104针对每个输电电极11或由后述的一个或者多个输电电极11构成的输电单位10设置，但在图1中对此予以简化。输电装置1的输电电极11与受电装置2的受电电极21(第二有源电极21a、第二无源电极21p)之间电容耦合，传输电力。在受电装置2的受电电极21连接由降压变压器TL以及电感元件LL构成的降压/共振电路201。电容CL表示无源电极21p与有源电极21a之间的电容。通过电感元件LL与电容CL形成串联共振 电路。串联共振电路具有固有的共振频率。电容CM表示输电电极11与受电电极21的耦合电容。
受电装置2通过降压/共振电路201将传输的电力降压，并经由整流器202整流，再以整流后的电压对负载电路203(二次电池)进行充电。
在本实施方式1中，针对所希望的每个输电电极11或者每个由一个或者多个输电电极11构成的输电单位10，通过开关电路104切换连接状态，使得上述输电电极11或者输电单位10成为施加比较高的电压、比较低的电压或与基准电位连接的任一状态，或者成为施加比较高的电压、比较低的电压或不施加电压的任一状态。施加比较高的电压的输电电极11或者输电单位10作为第一有源电极11a发挥功能。施加比较低的电压的输电电极11或者输电单位10作为第一无源电极11p发挥功能。与基准电位连接的输电电极11或者输电单位10作为基准电位电极发挥功能。
图3为本发明的实施方式1的输电装置1的输电单位10的例示图。如图3(a)所示，可以由一个输电电极11构成输电单位10。例如当将输电电极11呈阵列状配置于输电装置1的载置受电装置2的面的情况下，可以根据受电装置2所被载置的位置切换连接状态，以使输电电极11分别作为第一有源电极11a、第一无源电极11p或者基准电位电极发挥功能，或者不与任何端子连接。
尽管收效不大但为了降低成本，例如可以如图3(b)～(d)所示，分别将2个输电电极11、3个输电电极11、4个输电电极11作为一组来构成输电单位10，由此能够构成考虑了输电电极11的大小与受电装置2的大小的适当大小的输电单位10。当然，输电单位10并不局限于图3所示的结构，只要是能够高效地进行电力传输的大小，可以由任意数目的输电电极11构成输电单位10。以下，对于输电电极11而言，也包括由一个或者多个输电电极11构成的输电单位10。
图4为表示本发明的实施方式1的输电装置1的输电电极11的配置例以及切换状态的示意图。在图4的例子中，将矩形状的输电电极11配置为阵列状，并且以每9个为单位形成单独的输电模块1a、1b、1c、1d来向受电装置2传输电力。例如当将受电装置2载置于输电模块1a的情况 下，为使输电模块1a的中央部的输电电极11作为第一有源电极11a发挥功能，可通过开关电路104切换连接状态以便施加比较高的电压。另外，为使输电模块1a的配置于中央部的输电电极11的周围的输电电极11作为第一无源电极11p发挥功能，可通过开关电路104切换连接状态以便施加比较低的电压。此外，输电电极11的形状并不局限于矩形状，可以是圆形状，也可以是多边形状。另外，一个输电模块所含的输电电极11的数目并不局限于9个，可以根据输电电极11的个数以及排列进行自由选择。
对于未载置受电装置2的输电模块1b、1c，可以通过由开关电路104切换连接状态以避免向输电电极11施加电压来节约消耗电力，并且防止不必要的电场向外部辐射。
当然，可以在输电模块1a以外的输电模块、例如输电模块1d载置其他的受电装置2。在这种情况下，同样为使输电模块1d的中央部的输电电极11作为第一有源电极11a发挥功能，通过开关电路104切换连接状态以便施加比较高的电压。另外，为使输电模块1d的配置于中央部的输电电极11的周围的输电电极11作为第一无源电极11p发挥功能，通过开关电路104切换连接状态以便施加比较低的电压。
图5A以及图5B为本发明的实施方式1的输电装置1的开关电路104的电路结构的例示图。如图5A所示，将多个输电电极11呈阵列状配置于载置受电装置2的面(输电面)。此外，针对每个输电电极11都可切换与电源100间的连接状态。
在图5A的例子中，在输电模块1a与输电模块1b中，各自所连接的电源100不同。即，输电模块1a具有电源100a与控制部102a，输电模块1b具有电源100b与控制部102b。
此外，开关电路104分别根据控制部102a、102b的指示切换各输电电极11与电源100a、100b的连接状态。即，开关电路104将一端与各个输电电极11进行连接，并且将另一端切换为可与有源端子91、电位比有源端子低的无源端子92或者端子93连接。开关电路104的有源端子91与电源100a(或者电源100b)的有源端子81连接。无源端子92与电源100a (或者电源100b)的无源端子82连接。
端子93为了与基准电位(接地电位)连接，例如与同输电装置1的电路基板的接地电极、输电装置1框体的屏蔽部等连接的基准电位端子83连接。当基准电位与开关电路104之间的布线复杂化的情况下，或者连接于基准电位的输电电极11的存在成为使第一有源电极11a与第一无源电极11p之间的电容增大的原因的情况下，只要如图5B所示将端子93不与任何端子连接即可。针对每个输电电极11切换连接状态，使之成为与有源端子91连接、与无源端子92连接、与端子93连接即与基准电位端子83连接或不与任何端子连接的任一状态。
另一方面，尽管未予图示，但当设置有不同于有源端子91、无源端子92、端子93的其他端子(冗余端子)的情况下，可以通过将端子93与基准电位端子83连接，来针对每个输电电极11切换连接状态，使得每个输电电极11成为与有源端子91连接、与无源端子92连接、与端子93(基准电位端子83)连接或者不与上述任意端子连接(与冗余端子连接)的任一状态。
此外，是否与基准电位端子83连接或者是否未与任意端子连接的判断，可以根据是否应该降低第一有源电极11a与第一无源电极11p之间的电容(电力的传输高效的提高)、是否实施有足够的屏蔽而针对每个输电电极11进行。此外，当在输电模块1a载置有受电装置2的情况下，控制部102a执行以下的处理。
控制部102a为使输电电极11作为第一有源电极11a发挥功能，依次控制开关电路104的动作，使得输电电极11与有源端子91连接。然后，控制部102a向输电电极11依次供给恒流并进行频率扫描，由此解析由I/V检测器101检测出的直流电压值DCV的频率特性。控制部102a针对每个输电电极11判断是否有直流电压值DCV成为极大值的频率，对于判断为具有成为极大值的频率的输电电极11，判定在与输电电极11对应的位置配置有受电装置2的第二有源电极21a。
在本实施方式1中，控制部102预先存储关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息。在此，关于受电装置2的 第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息例如是关于以第二有源电极21a为基准的第二无源电极21p的配置的信息。因此，仅仅依靠判断受电装置2的第二有源电极21a所配置的位置，便能够把握第二无源电极21p的位置，能够减少控制部102a的运算处理负荷。当然，关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息并不局限于此，例如可以是关于基准电位电极(接地电极)与第二有源电极21a以及第二无源电极21p的相对位置关系的信息，当进行数据通信的情况下，还可以是关于通信用耦合电极与第二有源电极21a以及第二无源电极21p的相对位置关系的信息。
在该情况下，首先判断受电装置2的第二有源电极21a所配置的位置，确定对应的位置的输电电极11作为第一有源电极11a。接下来，基于关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息，把握受电装置2的第二无源电极21p的位置，确定对应的位置的输电电极11作为第一无源电极11p。
在图5的例子中，控制部102以受电装置2的第二有源电极21a为中心存储在其周围配置第二无源电极21p的信息，因此能够确定在作为第一有源电极11a确定的输电电极11的周围配置的输电电极11作为第一无源电极11p。控制部102a控制开关电路104的动作，使得决定的输电电极11分别与作为比较高的电位的有源端子91或者作为比较低的电位的无源端子92连接。有源端子91连接于电源100的有源端子81，无源端子92连接于电源100的无源端子82。
输电装置1对于输电模块1b，与输电模块1a相同，决定哪个输电电极11作为第一有源电极11a发挥功能，或者哪个输电电极11作为第一无源电极11p发挥功能。图6为表示本发明的实施方式1的输电装置1的输电模块1a的控制部102a的处理顺序的流程图。在图6中，控制部102a检测插座等的连接进而起动输电装置1(步骤S601)，检测受电装置2是否被载置(步骤S602)。具体地说，如上所述针对每个输电电极11进行频率扫描，判断作为结果是否存在具有直流电压值成为极大值的频率的输电电极11。
控制部102a确定具有直流电压值成为极大值的频率的输电电极11作为第一有源电极11a(步骤S603)，基于关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息确定作为第一无源电极11p发挥功能的输电电极11(步骤S604)。
控制部102a依照确定通过开关电路104切换每个输电电极11的连接状态(步骤S605)。由此，能够根据受电装置2所载置的位置使输电电极11作为第一有源电极11a或者第一无源电极11p发挥功能。控制部102a针对每个输电电极11再次进行频率扫描(步骤S606)，将直流电压值成为极大值的频率设定作为电力传输时的动作频率，对驱动控制部103发送电力传输的开始指示，开始输电(步骤S607)。
此外，还存在受电装置2横跨多个输电模块被载置的情况。在这种情况下，输电装置1的控制部102与每个输电模块的控制部102a、102b等进行数据通信，并且确定使哪个输电模块的哪个输电电极11作为第一有源电极11a发挥功能，使哪个输电模块的哪个输电电极11作为第一无源电极11p发挥功能。
图7为表示本发明的实施方式1的输电装置1的输电电极11的其他配置例以及切换状态的示意图。在图7的例子中，将矩形状的输电电极11配置为阵列状，并以每6个作为单独的输电模块1a、1b、1c、1d朝向受电装置2传输电力。对于处于中央的输电电极11的连接状态的切换由输电模块1a的控制部102a控制。
例如，当将受电装置2横跨输电模块1a、1c载置的情况下，输电模块1a的控制部102a与上述的顺序相同判断受电装置2的第二有源电极21a所载置的位置。输电模块1a的控制部102a基于关于存储的受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息确定作为第一无源电极11p发挥功能的输电电极11。控制部102a在检测到作为第一无源电极11p确定的输电电极11还存在于其他输电模块1c的情况下，经由控制部102与输电模块1c的控制部102c进行数据通信，对于输电模块1c的输电电极11的连接状态的切换由输电模块1c的控制部102c控制。
即，为使输电模块1a的下段中央的输电电极11作为第一有源电极11a 发挥功能，通过开关电路104切换连接状态，使得该输电电极11与作为比较高的电位的有源端子91连接。另外，为使配置于输电模块1a的下段中央的输电电极11的周围的输电电极11作为第一无源电极11p发挥功能，通过开关电路104切换连接状态，使得该输电电极11与作为比较低的电位的无源端子92连接。
对于除此之外的输电电极11，通过开关电路104切换为与冗余元件(未图示)或不与任何端子连接的端子93连接，以便不向这样的输电电极11施加电压。通过开关电路104切换连接状态以便不与任何端子连接，由此能够节约消耗电力，并且能够防止不必要的电场向外部辐射。
此外，还存在由于载置受电装置2的位置致使不易一下确定作为第一有源电极11a发挥功能的输电电极11的情况。图8为表示本发明的实施方式1的输电装置1的输电电极11的其他配置例以及切换状态的示意图。如图8所示，当受电装置2相对于输电电极11的排列方向被倾斜载置的情况下，2个输电电极11’、11”成为第一有源电极11a的候补。
在这种情况下，基于一定的规则确定任意的输电电极11作为第一有源电极11a。例如，对于输电电极11’、11”频率扫描，选择直流电压值的极大值大的输电电极11。当两者为几乎相同的值的情况下，选择更接近输电装置1的中央的输电电极11。其中，只要是能够决定任意一方的规则即可，不对该规则进行特别限定。对于落选的输电电极11’，通过开关电路104切换连接状态使之不与电源100连接。由此，能够节约消耗电力，并且能够防止不必要的电场向外部辐射。另外，当两者为几乎相同的值的情况下，也可以确定输电电极11’、11”双方作为第一有源电极11a。例如，当选择输电电极11’和输电电极11”的任一方的情况下，会产生第一有源电极11a与第二有源电极21a的耦合电容不足的情况。此时，将两方形成为有源电极将能够提高电力传输效率。
如上所述，根据本实施方式1，基于关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息，输电装置1的输电电极11或者输电单位10能够通过开关电路104切换连接状态，从而分别作为第一有源电极11a、第一无源电极11p或者基准电位电极发挥功能，又或者不与 任何端子连接，无论将受电装置2载置于怎样的位置，都能够高效地进行电力传输。另外，即便在载置多个受电装置2的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置而变动。
此外，在本实施方式1中，优选使用例如LED等使经由开关电路104连接于电源100的输电电极11所配置的区域进行发光显示。能够目视确认载置受电装置2的输电装置1的哪个部分被用于电力传输，能够容易确认是否可再多载置1台受电装置2。
(实施方式2)
在本发明的实施方式2中，通过对具有与实施方式1相同的功能的构成要素标注相同的符号并省略详细的说明。使用本实施方式2的输电装置1的电力传输系统与实施方式1的不同之处在于在受电装置2具有接地电极，控制部102控制开关电路104的动作以便将与受电装置2的接地电极对应的位置的输电电极11连接于基准电位端子83。
图9为表示使用本发明的实施方式2的输电装置1的电力传输系统的受电装置2的结构的示意图。如图9所示，受电装置2在中央附近具有第二有源电极21a，并以包围第二有源电极21a的周围的方式具有第二无源电极21p。进而以包围第二无源电极21p的周围的方式设置有接地电极31。接地电极31例如可以作为受电装置2的框体的一部分构成，也可以单独设置。
图10为表示本发明的实施方式2的输电装置1的输电电极11的配置例以及切换状态的示意图。在图10的例子中，对于将矩形状的输电电极11配置为阵列状的单体的输电模块进行说明。
如图10所示，当将图9所示的受电装置2载置于输电装置1的情况下，为使与在受电装置2的中央附近具有的第二有源电极21a对应的位置的输电电极11作为第一有源电极11a发挥功能，通过开关电路104切换连接状态，使得上述输电电极11与作为比较高的电位的有源端子91连接。受电装置2的第二有源电极21a的位置与实施方式1相同判断。即，输电装置1的控制部102针对每个输电电极11进行频率扫描，判断是否具有直流电压值成为极大值的频率。对于判断为具有成为极大值的频率的输电电极11，控制部102判断为在与该输电电极11对应的位置配置受电装置2的第二有源电极21a。
另外，基于关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息，把握受电装置2的第二无源电极21p的位置。此外，为使与受电装置2的第二无源电极21p对应的位置的输电电极11作为第一无源电极11p发挥功能，通过开关电路104切换连接状态，使得上述输电电极11与作为比较低电位的无源端子92连接。
进而，在本实施方式2中，在关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息中还包括关于第二无源电极21p与接地电极31的相对位置关系的信息。因此，通过把握第二无源电极21p的位置，能够把握接地电极31的位置。输电装置1的控制部102为使与受电装置2的接地电极31对应的位置的输电电极11作为基准电位电极41发挥功能，通过开关电路104切换连接状态，使得上述输电电极11与基准电位端子83连接。
此外，受电装置2也可以相对于输电电极11的排列方向倾斜载置。图11为表示本发明的实施方式2的输电装置1的输电电极11的其他配置例以及切换状态的示意图。如图11所示，当受电装置2相对于输电电极11的排列方向被倾斜载置的情况下，2个输电电极11成为第一有源电极11a的候补。按照与实施方式1相同的规则，为使所选的输电电极11作为第一有源电极11a发挥功能，通过开关电路104切换连接状态，使该输电电极11与有源端子91连接。此外，对于落选的输电电极11，通过开关电路104切换连接状态，使得该输电电极11不与电源100连接。
另外，输电装置1的控制部102为使与受电装置2的第二无源电极21p重合的比例大的输电电极11作为第一无源电极11p发挥功能，通过开关电路104切换连接状态，使得该输电电极11与无源端子92连接。同样，输电装置1的控制部102为使与受电装置2的接地电极31重合的比例大的输电电极11作为基准电位电极41发挥功能，通过开关电路104切换连接状态，使得该输电电极11与基准电位端子83连接。如此一来，通过根 据受电装置2所载置的位置切换各输电电极11与电源100的连接状态，能够使输电电极11分别作为第一有源电极11a、第一无源电极11p或者基准电位电极41发挥功能。
如上所述，根据本实施方式2，基于关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息，输电装置1的输电电极11或者输电单位10能够通过开关电路104切换连接状态，从而分别作为第一有源电极11a、第一无源电极11p或者基准电位电极41发挥功能，或者不与任何端子连接，无论将受电装置2载置于怎样的位置，都能够高效地进行电力传输。另外，即便在载置多个受电装置2的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置而变动。
(实施方式3)
在本发明的实施方式3中，通过对具有与实施方式1以及2相同的功能的构成要素标注相同的符号并省略详细的说明。使用本实施方式3的输电装置1的电力传输系统与实施方式1和2的不同之处在于在受电装置2具有第二通信用耦合电极，使与受电装置2的第二通信用耦合电极对应的位置的输电电极11作为第一通信用耦合电极发挥功能。
图12为示意性示出使用本发明的实施方式3的输电装置1的电力传输系统的结构的框图。如图12所示，本实施方式3的电力传输系统的输电装置1具有电源100、第一有源电极11a、第一无源电极11p或者作为第一通信用耦合电极61发挥功能的输电电极11以及第一通信部(通信部)13。受电装置2具有整流电路、负载电路等，并且具有第二有源电极21a、第二无源电极21p、第二通信用耦合电极51以及第二通信部23。
在本实施方式3中，输电装置1的第一通信用耦合电极61经由输电装置1的第一通信部13连接于接地电位，受电装置2的第二通信用耦合电极51经由受电装置2的第二通信部23连接于接地电位，例如连接于受电装置2的电路基板的接地电极、受电装置2的屏蔽部等。输电装置1的第一通信部13将一端连接于第一通信用耦合电极61，将另一端连接于输电装置1的接地电位。另外，受电装置2的第二通信部23将一端连接于 第二通信用耦合电极51，将另一端连接于受电装置2的接地电位。
此外，在第一有源电极11a以及第二有源电极21a与第一通信用耦合电极61以及第二通信用耦合电极51之间分别配置第一无源电极11p以及第二无源电极21p，由此能够提高通信灵敏度，并且能够提高数据通信的稳定性。
此外，通过搜索可稳定进行数据通信的位置，能够使第一通信用电极61以及第二通信用耦合电极51对位。图13为表示本发明的实施方式3的输电装置1的输电电极11的配置例以及切换状态的示意图。在图13的例子中，将矩形状的输电电极11配置为阵列状。连接状态的切换与实施方式1以及2相同，由开关电路104进行。
图14为表示本发明的实施方式3的输电装置1的开关电路104的电路结构的例示图。如图14所示，将多个输电电极11呈阵列状配置于载置受电装置2的面。此外，针对每个输电电极11切换电源100的连接状态。
开关电路104通过控制部102的指示切换各输电电极11与电源100的连接状态。当例如如图14所示载置受电装置2的情况下，控制部102执行以下的处理。
控制部102依次通过开关电路104切换连接状态，使得输电电极11最为第一通信用耦合电极61发挥功能。即，将输电电极11依次与连接于第一通信部13的通信端子94连接，控制部102判断能否确立与受电装置2间的数据通信。此外，通信端子94与通信部13的通信端子84连接。
对于判断为可确立与受电装置2间的数据通信的输电电极11，控制部102判断为在与该输电电极11对应的位置配置受电装置2的第二通信用耦合电极51。在本实施方式3中，在关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息中还包含关于第二通信用耦合电极51与第二有源电极21a以及第二无源电极21p的相对位置关系的信息。因此，仅仅依靠判断受电装置2的第二通信用耦合电极51所配置的位置，便能够把握第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置。
首先，确定与受电装置2的第二通信用耦合电极51对应的位置的输电装置1的输电电极11作为第一通信用耦合电极61。接下来，基于关于 受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息，把握受电装置2的第二有源电极21a、第二无源电极21p的位置，确定对应的位置的输电电极11分别作为第一有源电极11a、第一无源电极11p。
在图14的例子中，控制部102存储以受电装置2的第二有源电极21a为中心周围的电极为第二无源电极21p，且在隔着第2无源电极21p对置的位置配置第二通信用耦合电极51的信息。因此，确定初次判断为可确立数据通信的输电电极11作为第一通信用耦合电极61。然后，确定位于由2个第一通信用耦合电极61包夹的区域的中央的输电电极11作为第一有源电极11a，确定以第一有源电极11a为中心周围的输电电极11作为第一无源电极11p。控制部102通过开关电路104切换连接状态，以便将作为第一有源电极11a或者第一无源电极11p确定的输电电极11分别连接于作为比较高的电位的有源端子91、作为比较低的电位的无源端子92。有源端子91连接于电源100的有源端子81，无源端子92连接于电源100的无源端子82。另外，在图14中，端子93为了与基准电位(接地电位)连接，例如与同输电装置1的电路基板的连接电极、输电装置1框体的屏蔽部等连接的基准电位端子83连接，但也可以不与任何端子连接。
图15为表示本发明的实施方式3的输电装置1的控制部102的处理顺序的流程图。在图15中，控制部102检测插座等的连接并起动输电装置1(步骤S1501)，检测是否载置有受电装置2(步骤S1502)。具体地说，与实施方式1相同，针对每个输电电极11进行频率扫描，判断作为结果是否存在具有直流电压值成为极大值的频率的输电电极11。
控制部102依次通过开关电路104切换连接状态以便使输电电极11作为第一通信用耦合电极61发挥功能，并进行数据通信(步骤S1503)。然后，控制部102确定判断为可确立数据通信的输电电极11作为第一通信用耦合电极61(步骤S1504)。控制部102能够基于具有直流电压值成为极大值的频率的输电电极11的位置，估算可成为第一通信用耦合电极61的输电电极11的位置。通过以依据估算出的位置的输电电极11优先地通过开关电路104切换连接状态的方式来确定顺序，能够在更短的时间确定成为通信用耦合电极61的输电电极11。
控制部102基于关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息，确定作为输电装置1的第一有源电极11a发挥功能的输电电极11以及作为第一无源电极11p发挥功能的输电电极11(步骤S1505)。
控制部102依照上述确定内容通过开关电路104切换每个输电电极11的连接状态(步骤S1506)。由此，能够根据受电装置2所载置的位置以使输电电极11作为第一通信用耦合电极61，第一有源电极11a，或者第一无源电极11p发挥功能的方式进行切换。
控制部102针对每个输电电极11再次进行频率扫描(步骤S1507)，设定直流电压值成为极大值的频率作为电力传输时的动作频率，对于驱动控制部103发送电力传输的开始指示，从而开始输电(步骤S1508)。
如上所述，根据本实施方式3，基于关于受电装置2的第二有源电极21a以及第二无源电极21p的位置的信息，输电装置1的输电电极11或者输电单位10能够通过开关电路104切换连接状态，从而分别作为第一有源电极11a、第一无源电极11p、基准电位电极或者第一通信用耦合电极61发挥功能，或者不与电源100连接，无论将受电装置2载置于怎样的位置，都能够高效地进行电力传输。另外，即便在载置多个受电装置2的情况下，电力传输的效率也不会因载置的位置而变动。
此外，本发明并不局限于上述实施例，只要不脱离本发明的主旨，当然可以进行多种变形、置换等。
符号说明：
1 输电装置
2 受电装置
10 输电单位
11 输电电极
11a 第一有源电极
11p 第一无源电极
13 第一通信部(通信部)
21a 第二有源电极
21p 第二无源电极
51 第二通信用耦合电极
61 第一通信用耦合电极
81、91 有源端子
82、92 无源端子
83 基准电位端子
84、94 通信端子
93 端子
100 电源(电源电路部)
102、102a 控制部(控制电路部)
104 开关电路(开关元件)
Claims (8)
1.一种输电装置，其具有与受电装置的第二有源电极、第二无源电极分别对置配置且进行电容耦合的第一有源电极、第一无源电极，由此来作为输电电极，该输电装置的特征在于，具备：
电源电路部，其具有有源端子以及电位比该有源端子低且不同于基准电位的无源端子；
基准电位端子，其与基准电位连接；
输电单位，在输电面上配置多个该输电单位，且每个输电单位由一个或者多个上述输电电极构成；
开关元件，其针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子、连接于上述基准电位端子、或者不与任何端子连接的任一状态；以及
控制电路部，其基于与上述受电装置的上述第二有源电极以及上述第二无源电极的位置相关的信息控制上述开关元件的动作，
上述控制电路部切换连接状态至：将至少与上述第二有源电极对应的位置的上述输电电极连接到上述有源端子，将至少与上述第二无源电极重合的比例最大的上述输电电极连接到上述无源端子，将不具有与上述第二有源电极、上述第二无源电极均重合的比例的上述输电电极连接到上述基准电位端子，或者与任何端子都不连接的任一种情况。
2.根据权利要求1所述的输电装置，其特征在于，
具有多个上述电源电路部。
3.根据权利要求1或2所述的输电装置，其特征在于，
上述输电单位由一个上述输电电极构成。
4.根据权利要求1或2所述的输电装置，其特征在于，
上述开关元件与全部的上述输电电极连接。
5.根据权利要求1或2所述的输电装置，其特征在于，
使经由上述开关元件而连接于上述电源电路部的输电单位所配置的区域进行发光显示。
6.根据权利要求1或2所述的输电装置，其特征在于，
具有与上述受电装置进行数据通信的通信部，
上述控制电路部将上述通信部与上述输电单位依次连接，确定能够与上述受电装置进行数据通信的上述输电单位，基于所确定出的上述输电单位的位置，控制上述开关元件针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子、连接于上述基准电位端子、或者不与任何端子连接的任一状态。
7.根据权利要求6所述的输电装置，其特征在于，
作为上述输电电极，具有与上述受电装置的上述第二有源电极、第二通信用电极以及配置于上述第二有源电极与上述第二通信用电极之间的上述第二无源电极分别对置且进行电容耦合的上述第一有源电极、第一通信用电极以及上述第一无源电极。
8.一种输电控制方法，是对输电装置的输电动作进行控制的输电控制方法，在该输电装置中，作为输电电极而具有与受电装置的第二有源电极、第二无源电极分别对置配置且进行电容耦合的第一有源电极、第一无源电极，上述输电控制方法的特征在于，
上述输电装置具备：
电源电路部，其具有有源端子以及电位比该有源端子低且不同于基准电位的无源端子；
基准电位端子，其与基准电位连接；
输电单位，在输电面上配置多个该输电单位，且每个输电单位由一个或者多个上述输电电极构成；
开关元件，其针对每个上述输电单位切换连接状态，使每个上述输电单位成为连接于上述有源端子、连接于上述无源端子、连接于上述基准电位端子、或者不与任何端子连接的任一状态；以及
控制电路部，其对该开关元件的动作进行控制，
该控制电路部控制上述开关元件的动作，并切换连接状态至：将至少与上述第二有源电极对应的位置的上述输电电极连接到上述有源端子，将至少与上述第二无源电极重合的比例最大的上述输电电极连接到上述无源端子，将不具有与上述第二有源电极、上述第二无源电极均重合的比例的上述输电电极连接到上述基准电位端子，或者与任何端子都不连接的任一种情况。
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