CN104578447A - 送电装置及无线电力传送系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种送电装置及无线电力传送系统,该送电装置,是以非接触的方式向受电装置输送电力的送电装置,其中,具备:位置检测线圈,其从配置于送电装置的设置面的受电线圈检测信号;位置检测电路,其通过经由位置检测线圈检测到的信号而判断为在设置面配置有受电装置;接收电路,其经由位置检测线圈接收从受电装置发送的无线信号;开关电路,其对位置检测线圈与位置检测电路的电连接和位置检测线圈与接收电路的电连接进行切换;以及送电控制电路,其在判断为位置检测电路检测的信号的电压或电流在预定时间内未超过基准值的情况下,将位置检测线圈的电连接对象从位置检测电路切换为接收电路,使无线信号经由位置检测线圈输入接收电路。

Description

送电装置及无线电力传送系统
技术领域
本公开涉及通过送电线圈及受电线圈之间的电磁感应以非接触的方式输送交流电力的送电装置及无线电力传送系统。
背景技术
近年来,以便携电话机为首的各种便携设备不断普及,便携设备的消耗电力量因功能及性能的提高以及内容的多样化而不断增大。如果利用预先确定的容量的电池工作的便携设备的消耗电力量增大,则该便携设备的工作时间变短。作为用于弥补对电池容量的限制的技术,无线电力传送系统受到关注。无线电力传送系统通过送电装置的送电线圈与受电装置的受电线圈之间的电磁感应而以非接触的方式从送电装置向受电装置传送交流电力。特别地,使用谐振型的送电线圈及受电线圈的无线电力传送系统,即使在送电线圈及受电线圈的位置互相错位时也能够维持较高的传送效率,所以期待应用于各种领域。
在无线电力传送系统中,在对电池充电的情况下,施加于电池的最合适的电压与电流根据被充电的能量的量而随时间变化。另外,在充电期间存在电池的温度上升的情况,在该情况下需要使对电池的充电量降低。这样,在对电池充电的情况下,除了所希望的电压、电流的信息,还需要从受电装置向送电装置反馈温度信息、充电量等信息来进行最合适的送电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-16985号公报
专利文献2:国际公开2012/081519号手册
专利文献3:国际公开2012/164744号手册
发明内容
但是,在该以往技术中,要求更可靠地接收来自受电装置的通信的送电装置。
本公开的一技术方案所涉及的送电装置,
是以非接触的方式向具备受电线圈的受电装置输送电力的送电装置,其中,具备:
送电线圈,其与设置上述受电装置的上述送电装置的设置面相对地配置,能够与上述受电线圈电磁性耦合;
至少1个位置检测线圈,其配置于上述设置面与上述送电线圈之间,从配置于上述设置面的上述受电线圈检测信号;
位置检测电路,其在经由上述至少1个位置检测线圈检测到的上述信号的电压或电流比基准值小的情况下,判断为在上述设置面配置有上述受电装置;
接收电路,其将从上述受电装置经由上述至少1个位置检测线圈发送到上述送电装置的无线信号解调为数据信号;
开关电路,其对上述至少1个位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接和上述位置检测线圈与上述接收电路的电连接进行切换;以及
送电控制电路,其在判断为上述位置检测电路检测到的上述信号的电压或电流在预定时间内未超过上述基准值的情况下,从上述位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接切换为上述位置检测线圈与上述接收电路的电连接,使上述无线信号经由上述至少1个位置检测线圈输入上述接收电路。
根据上述技术方案,能够提供更可靠地接收来自受电装置的通信的送电装置。
此外,这些包括性的或具体的技术方案可以以系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质实现,也可以以系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合实现。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图2是表示图1的送电线圈11和受电线圈21的配置的纵剖图。
图3是表示图1的送电线圈11、受电线圈21和位置检测线圈15的构成例的立体图。
图4是图3的变形例,是表示受电线圈21和位置检测线圈15的构成例的立体图。
图5是表示图1的位置检测线圈15的电路例的构成的框图。
图6是表示图1的送电线圈11的构成例的俯视图。
图7是表示图1的送电线圈11的电路例的框图。
图8是表示图1的送电线圈11的另外的构成例的俯视图。
图9是表示实施方式1的第1变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图10是表示实施方式1的第2变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图11是表示实施方式2所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图12是表示图11的受电线圈21、31和位置检测线圈15的构成例的立体图。
图13是表示实施方式2的第1变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图14是表示实施方式2的第2变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图15是表示实施方式3所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图16是表示图15的送电线圈电路11A的电路例的构成的框图。
图17是表示实施方式3的第1变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图18是表示实施方式3的第2变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。
图19是表示图5的其他的位置检测线圈15的电路例的构成的框图。
标号说明
10…送电装置,
11…送电线圈,
11a~11i、11q、11r、11t…送电线圈元件,
11s…开关电路,
11m、11p…马达,
11k、11n…轨道,
11A…送电线圈电路,
12、12a、12b…送电电路,
13…位置检测电路,
14…送电控制电路,
15…位置检测线圈,
15a~15i…位置检测线圈元件,
15j、15k…开关电路,
16…接收电路,
17…磁性体,
18、18a、18b…发送电路,
19…开关电路,
20…受电装置,
21…受电线圈,
22…受电电路,
23…负载装置,
24…受电控制电路,
25…发送电路,
26…磁性体,
27…接收电路,
30…受电装置,
31…受电线圈,
32…受电电路,
33…负载装置,
34…受电控制电路,
35…发送电路,
37…接收电路,
41…多终端控制电路。
具体实施方式
(作为本公开的基础的知识)
本发明人关于在“背景技术”一栏中记载的无线电力传送系统,发现产生以下的问题。
在专利文献1中,公开了在非接触电力传送装置中从受电装置向送电装置传送信息的方法。在专利文献1中,上述送电装置从上述送电装置的送电线圈向上述受电装置输送电力,使用上述送电线圈从上述受电装置的受电线圈接收信息。此外,专利文献1没有公开对在上述送电装置的设置面设置有上述受电装置的情况进行检测的位置检测线圈。
另外,在专利文献2中,公开了在非接触电力传送装置中从受电装置向送电装置传送信息的方法。在专利文献2中,送电装置具备位置检测线圈,使上述送电装置的送电线圈及上述受电装置的受电线圈的位置更准确地一致,而进行从上述受电装置向上述送电装置的信息的接收。
另外,在专利文献3中,送电装置及受电装置具备通信装置,该通信装置另外于送电线圈及受电线圈,送电装置及受电装置使用与在电力的传送中使用的第1频率不同的(不是输送电力的频率的整数倍的)第2频率来传发送息。
然而,专利文献1中,上述受电装置使与受电线圈连接的负载的电阻变化,检测从送电线圈输送的电力对于负载变动的电压变化。上述受电装置从上述受电线圈向上述送电线圈传送表示上述检测结果的信息。在上述受电线圈及上述送电线圈分离的情况下、或上述送电线圈及上述受电线圈的位置互相错位的情况下,上述送电线圈及上述受电线圈间的耦合变弱。因此,从上述受电装置到达上述送电装置的信号强度下降,存在无法进行准确的信息传递的可能性。
另外,在上述送电装置中,上述送电线圈连接于将从外部直流电源输入的电力转换成预定的频率的交流而向上述送电线圈供给的电源电路。因此,上述信息作为从上述电源电路供给的交流电压的振幅的时间变化而重叠。因此,容易受到来自上述电源电路的噪声等的影响。
进而,与上述交流电力的电压的平均的振幅相比较,传递上述信息的振幅的时间变化非常小。因此,无法将上述信息信号与上述交流电压的噪声辨别开,存在无法准确进行信息传递的可能性。
专利文献1的上述问题可认为是因在相同送电线圈同时从上述受电线圈通过送电线圈接收小功率的上述信息和通过上述送电线圈输送交流的大电力而引起的。
另外,专利文献2通过在送电装置具备位置检测线圈而能够一直进行准确的对位,由此防止了信号强度的下降。然而,在受电装置与送电装置之间具有位置检测线圈,所以受电装置与送电装置的距离变远。因此,由于位置检测线圈由导体构成,所以到达送电装置侧的信号强度下降,存在无法进行准确的信息传递的可能性。
专利文献2的上述问题起因于:为了检测受电装置的位置而使用位置检测线圈,所以受电装置与送电装置的距离变远,结果,信号强度下降。另外,专利文献2的上述问题可认为由下述情况引起:在从受电装置向送电装置发送信号时,由导体构成的位置检测线圈起到了衰减滤波器的作用,所以信号强度下降。
另外,专利文献3,送电装置及受电装置具备通信装置,该通信装置另外于送电线圈及受电线圈,并且通过使用不是传送频率的整数倍的、与在电力的传送中使用的第1频率不同的第2频率而使信息通信的可靠性提高。然而,在送电装置及受电装置双方增加与传送频率不同的信号发生器等新的通信装置的构件。因此,难以在要求小型、薄型形状及低成本的便携设备等的送电装置及受电装置新设置通信装置。
如上所述,专利文献1~3均未经由位置检测线圈接收从受电装置的受电线圈向送电装置发送的上述信息,该位置检测线圈在对在送电装置的设置面设置有受电装置的情况进行检测时使用。因此,无法提供在谋求送电装置的小型·薄型化的同时从受电装置向送电装置更可靠地进行通信的无线电力传送系统的送电装置。
因此,要求在谋求送电装置的小型·薄型化的同时从受电装置向送电装置更可靠地进行通信的送电装置。
通过以上的考察,本发明人想到了以下的发明的各技术方案。
本公开所涉及的一技术方案,
是以非接触的方式向具备受电线圈的受电装置输送电力的送电装置,其中,具备:
送电线圈,其与设置上述受电装置的上述送电装置的设置面相对地配置,能够与上述受电线圈电磁性耦合;
至少1个位置检测线圈,其配置于上述设置面与上述送电线圈之间,从配置于上述设置面的上述受电线圈检测信号;
位置检测电路,其在经由上述至少1个位置检测线圈检测到的上述信号的电压或电流比基准值小的情况下,判断为在上述设置面配置有上述受电装置;
接收电路,其将从上述受电装置经由上述至少1个位置检测线圈发送到上述送电装置的无线信号解调为数据信号;
开关电路,其对上述至少1个位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接和上述位置检测线圈与上述接收电路的电连接进行切换;以及
送电控制电路,其在判断为上述位置检测电路检测到的上述信号的电压或电流在预定时间内未超过上述基准值的情况下,从上述位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接切换为上述位置检测线圈与上述接收电路的电连接,使上述无线信号经由上述至少1个位置检测线圈输入上述接收电路。
根据上述技术方案,经由上述位置检测线圈,进行从上述受电装置向上述送电装置的上述信息的接收,上述位置检测线圈在对在上述送电装置的设置面设置有上述受电装置的情况进行检测时使用。因此,上述送电装置在接收上述信息时,不使用输送大功率的交流电的上述送电线圈,而使用上述位置检测线圈。结果,与上述送电线圈的情况相比,能够防止信号强度的劣化。
另外,上述送电装置在接收上述信息时,使用另外于上述送电线圈的上述位置检测线圈,所以也能够防止无法将从上述受电装置接收的上述信息与上述送电装置输送的电力的噪声辨别开。
另外,使用位置检测线圈这一现有部件而没有追加新的通信装置,该位置检测线圈在对在上述送电装置的设置面设置有上述受电装置的情况进行检测时使用,所以能够谋求上述送电装置及上述受电装置的小型·薄型化。
综上,上述技术方案能够提供在谋求送电装置的小型·薄型化的同时更可靠地从受电装置向送电装置进行通信的送电装置。
本公开所涉及的其他的技术方案,是一种送电装置,
是以非接触的方式向具备受电线圈的1个以上的受电装置输送电力的送电装置,其中,具备:
送电线圈,其与设置上述受电装置的上述送电装置的设置面相对地配置,能够与上述受电线圈电磁性耦合;
多个位置检测线圈,它们排列配置于上述设置面与上述送电线圈之间,从配置于上述设置面的上述受电线圈检测信号;
位置检测电路,其从上述多个位置检测线圈的每一个输入上述多个位置检测线圈各自检测到的上述信号的电压或电流;
送电控制电路,其对上述信号的电压或电流的每一个进行比较而对设置于上述设置面的上述受电装置的位置进行判断;
接收电路,其将从上述受电装置发送到上述送电装置的无线信号解调为数据信号并向上述送电控制电路输出;和
开关电路,其对上述多个位置检测线圈的每一个与上述位置检测电路或上述接收电路的电连接进行切换;
上述送电控制电路,在判断为在上述判断出的设置面的位置以预定时间设置有上述受电装置的情况下,将与设置于上述设置面的上述受电装置的位置相对应的位置检测线圈的连接对象从上述位置检测电路切换为上述接收电路,使上述无线信号经由上述位置检测线圈输入上述接收电路。
根据上述技术方案,经由位置检测线圈进行从上述受电装置向上述送电装置的上述信息的接收,上述位置检测线圈在对在送电装置的设置面设置有受电装置的情况进行检测时使用。因此,上述送电装置在接收上述信息时,不使用输送大功率的交流电的上述送电线圈,而使用上述位置检测线圈。结果,与上述送电线圈的情况相比较能够防止信号强度的劣化。
另外,从上述多个位置检测线圈之中,使用与设置于上述设置面的上述受电装置的位置相对应的位置检测线圈来接收上述信息。因此,在上述多个位置检测线圈之中从信号强度强的位置检测线圈接收上述信息,所以能够进行准确的信息的接收。
另外,使用位置检测线圈这一现有部件而不追加新的通信装置,该位置检测线圈在对在送电装置的设置面设置有受电装置的情况进行检测时使用,所以能够谋求上述送电装置及上述受电装置的小型·薄型化。
以下,参照附图对本公开所涉及的实施方式进行说明。另外,在以下的各实施方式中,对于同样的构成要素标注同一标号。
实施方式1.
以下,一边参照附图一边对本公开的实施方式1所涉及的无线电力传送系统进行说明。
图1是表示实施方式1所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。另外,图2是表示图1的送电线圈11和受电线圈21的配置的纵剖图。即,图2表示送电装置10与受电装置20以及、它们的送电线圈11及受电线圈21的位置关系。本实施方式所涉及的无线电力传送系统,具备送电装置10及受电装置20,以非接触的方式从送电装置10向受电装置20传送交流电力。如图1所示,送电装置10构成为具备送电线圈11、送电电路12、位置检测电路13、送电控制电路14、位置检测线圈15和接收电路16。另外,受电装置20构成为具备受电线圈21、受电电路22、负载装置23、受电控制电路24和发送电路25。
在图1中,送电电路12从电源装置(未图示)接受直流或交流的电力供给,向送电线圈11供给交流电力。在这里,送电电路12产生具有能够在送电线圈11及受电线圈21之间通过的频率(传送频率)的交流电力。通常,送电线圈11为了使交流电力通过,具有与交流电力的频率相等的谐振频率。但是,只要交流电力通过,交流电力的频率与送电线圈11的谐振频率也可以不一致。同样,受电线圈21为了使交流电力通过,具有与交流电力的频率相等的谐振频率。但是,只要交流电力通过,交流电力的频率与受电线圈21的谐振频率也可以不一致。
如图2所示,受电线圈21在受电装置20与送电装置10相对地配置时能够与送电线圈11电磁性耦合,能够以无触点的方式输送电力。然而,在受电线圈21不与送电线圈11相对而彼此的位置错位的情况下,耦合下降,所以变得无法高效率地输送电力。因此,在受电线圈21与送电线圈11之间具备位置检测线圈15,使受电线圈21与送电线圈11的位置一致(例如参照专利文献2)。此时,位置检测电路13通过向位置检测线圈15供给检测脉冲、检测从受电装置20的受电线圈21反射而返回的电压或者电流,来检测受电线圈21。进而,如图2所示,位置检测线圈15为了能够更准确地进行受电线圈21的位置的检测,设置在沿着送电装置10与受电装置20相对的面的区域且比送电线圈11接近受电装置20的区域或位置。
此外,如图2所示,送电线圈11与受电线圈21,分别具备磁性体17与磁性体26,通过封闭在送电时在线圈间产生的磁场来降低来自周围的影响,由此实现能够不受周围环境影响地高效率地输送电力的构造。
图3是表示图1的送电线圈11、受电线圈21和位置检测线圈15的构成例的立体图。图3作为一例,是位置检测线圈15为具有与Y方向平行的长度方向的1圈的线圈元件并且以相对于X方向互相平行的方式等间隔地配置有4个位置检测线圈元件15a~15d的例子,基于本例进行工作的说明。
首先,从位置检测电路13向位置检测线圈元件15a发送检测脉冲(信号),检测从受电线圈21反射而返回的信号的电压或者电流,将强度存储于位置检测电路13的存储器。在这里,以后将检测脉冲简称为信号。接下来,从位置检测电路13向位置检测线圈元件15b发送信号,同样检测反射而返回的信号的电压或者电流而将其强度(以下,称为“反射强度”。)存储于位置检测电路13的存储器。以下也同样地实施位置检测线圈元件15c、15d,对在位置检测电路13的存储器存储的、来自各位置检测线圈元件15a~15d的反射强度进行比较,例如当通过与受电线圈的电磁耦合而在受电线圈以及受电电路中消耗能量的情况下,通过位置检测电路13判定(也称为判断)为受电线圈21位于反射波的强度最小的位置检测线圈元件的附近。
另外,作为不同于上述方法的另外的方法,也存在下述的方法:例如,在反射而返回从而被检测到的信号的电压或者电流的变化量(将位于充分远离位置检测线圈元件的位置的受电线圈设为基准值时、上述基准值与反射并返回的信号的电压值或者电流值的差)超过预定的阈值时,通过位置检测电路13判断为受电线圈21位于位置检测线圈元件的附近。
然后,送电控制电路14基于接收到的信号的各自的强度,判断在送电装置的设置面设置的受电装置的位置。
此外,为了提高判定的精度,也存在不仅使用强度最大的位置检测线圈元件的反射强度的值、还使用被选择的位置检测线圈元件附近的多个位置检测线圈元件的反射强度的值来推定位于距受电线圈21最近的位置的、合适的位置检测线圈元件的方法,但在这里不详细叙述。在这里,在图3的情况下,通过位置检测电路13判定为:例如位置检测线圈元件15a最接近受电线圈21,反射强度最强,受电线圈21关于X方向位于位置检测线圈元件15a的位置。
此外,在图3中,为了说明,对在X方向上排列多个具有与Y方向平行的长度方向的位置检测线圈元件、对X方向上的位置进行检测的方法举例进行了说明,但本公开并不限定于此,也可以使用图4的方法。
图4是图3的变形例,是表示受电线圈21和位置检测线圈15的构成例的立体图。如图4所示,进而,通过设为在Y方向上排列设置具有与X方向平行的长度方向的多个位置检测线圈元件15e~15i、对Y方向上的位置进行检测的构成,能够在XY面的2维检测受电线圈21的位置。另外,在图4中,送电线圈11不需要进行说明所以没有图示。在图4的情况下,例如,对在X方向上排列设置的位置检测线圈元件15a~15d的反射强度进行调查后,对在Y方向上排列设置的位置检测线圈元件15e~15i的反射强度进行调查,从而能够进行2维的位置检测。
此外,在这里,举出在X方向上排列设置4个位置检测线圈元件15a~15d、在Y方向上排列设置5个位置检测线圈元件15e~15i的例子进行了说明,但本公开并不限定于,能够根据检测受电线圈的范围而实施其他的个数的组合。另外,在图3与图4中,举出由1圈线圈构成位置检测线圈元件的情况为例进行了说明,但并不限定于此,也可以是2圈以上的线圈的构成。通过增加圈数,能够加强与受电线圈21的耦合,进而具有加强反射强度的效果。另外,在图3及图4中,举出通过矩形线圈构成位置检测线圈元件15a~15i的情况为例进行说明,但并不限定于此,也可以是正方形、圆形、长圆、椭圆、其他的线圈形状。
图5是表示图1的位置检测线圈15的电路例的构成的框图。在图5中,表示位置检测线圈15与位置检测电路13及接收电路16的连接。在图5中,位置检测线圈15的电路构成为具备开关电路15k、开关电路15j和位置检测线圈元件15a~15i(也可以将位置检测线圈元件15a~15i简称为位置检测线圈)。开关电路15k选择位置检测电路13与接收电路16中的1个而将其连接于开关电路15j,另一方面,开关电路15j选择位置检测线圈元件15a~15i中的1个而将其连接于开关电路15k。在这里,开关电路15j、15k的切换通过送电控制电路14进行控制。也可以通过送电控制电路14而利用直接控制信号来控制开关电路15j与15k。通过这样构成,具有能够通过最简单的构成控制的优点,但并不限定于此。例如,送电控制电路14也可以控制位置检测电路13与接收电路16,利用来自位置检测电路13与接收电路16的控制信号来控制开关电路15j、15k。由此,具有不需要使位置检测电路13或者接收电路16与开关电路15j、15k同步、不必进行高精度的控制的优点。
在本实施方式中,开关电路15j在位置检测线圈元件15a~15i中选择反射强度最弱的位置检测线圈元件。在某一例子中,也存在反射强度最强的情况。
但是,也可以如图19(a)所示,不选择位置检测线圈元件,而是将全部位置检测线圈元件15a~15i与开关电路15q连接。也可以经由上述位置检测线圈元件中的任意的线圈元件获取来自受电装置20的无线信号。在该情况下,经由位置检测线圈检测来自受电装置的信号而判断是否在送电装置的设置面设置有受电装置。具体地说,在从位置检测电路输入的上述信号的强度以预定时间处于一定范围内的情况下,送电控制电路判断为在送电装置的设置面设置有受电装置。判断为在送电装置的设置面设置有受电装置时,送电控制电路使用开关电路15q,将全部的位置检测线圈元件15a~15i的电连接对象从位置检测电路13切换为接收电路16。然后,使无线信号经由位置检测线圈输入上述接收电路。
另外,在本实施方式中,使用了多个位置检测线圈元件15a~15i,但也可以如图19(b)所示,为1个位置检测线圈15p。在该情况下,如图19(b)所示,经由1个位置检测线圈15p检测来自受电装置的信号而判断是否在上述送电装置的设置面设置有受电装置。具体地说,在从位置检测电路输入的上述信号的强度以预定时间处于一定范围内的情况下,送电控制电路从位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接切换为位置检测线圈与接收电路的电连接,是无线信号经由位置检测线圈输入上述接收电路。
在图1中,送电控制电路14在通过位置检测电路13检测到受电线圈21时,对从送电电路12向送电线圈11的交流电力的供给进行控制。受电装置20的受电电路22对经由受电线圈21从送电装置10接受的交流电力进行整流及平滑而向负载装置23供给。负载装置23包括充电对象的电池或消耗电力的其他的电路。在受电电路22及负载装置23之间也可以插入DC/DC变压器(未图示)。由此,与送电线圈11及受电线圈21的耦合系数或者负载装置23的阻抗无关,能够向负载装置23供给恒压的电力。
图6是表示图1的送电线圈11的构成例的俯视图。另外,图7是表示图1的送电线圈11的电路例的框图。
在图6中,通过以送电线圈元件实质地覆盖全范围的方式2维地配置多个送电线圈元件11a~11i,扩大能够送电的范围。在图7中,送电线圈11的电路构成为具备开关电路11s、送电线圈元件11a~11i。开关电路11s选择送电线圈元件11a~11i中的1个而将其连接于送电电路12。在该情况下,经由开关电路11s将最接近由位置检测电路13检测到的受电线圈21的位置的送电线圈元件连接于送电电路12,从而具有能够一直进行传送效率高的无触点电力传送的优点。在图6中,举出通过圆形线圈构成送电线圈元件的情况为例进行说明,但并不限定于此,也可以是正方形、矩形、圆形、长圆、椭圆、其他的形状的线圈。特别地,在正方形、矩形的线圈形状下,能够将间隙配置得小,具有能够使与受电线圈的耦合弱的范围减少的优点。
图8是表示图1的送电线圈11的另外的构成例的俯视图。在图8中,送电线圈11构成为具备送电线圈元件11t、用于在由箭头11ma表示的X方向上使送电线圈元件11t移动的轨道11k及马达11m、用于在由箭头11pa表示的Y方向上使送电线圈元件11t移动的轨道11n及马达11p。由此,能够将送电线圈元件11t更准确地对位于检测到的受电线圈21的位置,具有能够进行传送效率高的无触点电力传送的优点。
在图1中,受电装置20的特征在于,还具备受电控制电路24与发送电路25。受电控制电路24将受电装置20中的所期望的电压及电流(想要设定的电压及电流)以及充电容量、在受电装置20检测到的电压、电流及充电量、通过温度传感器检测到的温度信息等装置信息(以下,称为装置信息。)转换成利用无线信号的发送所需要的数据信号后,向发送电路25输出。发送电路25根据所输入的数据信号,通过以预定的数字调制方式对无线载波进行调制而产生调制后的无线信号,从受电线圈21向送电装置10发送。
在送电装置10中,在位置检测线圈15接收无线信号而向接收电路16输出。接收电路16将无线信号解调为数据信号,将解调后的数据信号向送电控制电路14发送,控制送电电路12的送电功率、频率、相位等送电参数。由此,在例如受电装置20的负载装置23为电池的情况下,能够将上述装置信息从受电装置20向送电装置10反馈,通过基于上述装置信息进行送电控制而能够实现最合适的送电。具体地说,例如,如下所述。
(1)控制送电参数,以使得检测到的电压及电流分别成为所期望的电压及电流。
(2)如果检测到的温度信息为预定的阈值以上,则将送电中止。
(3)如果检测到的充电量为预定的阈值以上,则将送电中止。
在这里,对于送电装置10中的装置信息的接收,使用图3进行说明。无线通信的接收使用位置检测线圈15来实施。在图3的情况下,使用被判定为最接近受电线圈21的位置检测线圈元件15a来接收无线信号,由此,可得到最强的接收信号功率。在该情况下,作为最优选的方式,通过开关电路15j、15k(图5)预先将在位置检测的步骤中检测到的位置检测线圈元件预先选择为接收线圈而从受电线圈21发送信号,具有可得到最强的接收信号功率的优点(参照图5)。
进而,通过在用于接收来自受电装置20的装置信息的接收线圈中使用位置检测线圈15,与作为发送线圈的受电线圈21的距离(图2的上下间的距离)最近,通过设为金属等构件不会进入发送线圈与接收线圈间的结构,能够最大程度地加强线圈间的耦合,具有进一步提高接收信号功率的效果。
另外在专利文献1中,对送电线圈与受电线圈的对位没有记载,在通过采用例如专利文献2的对位结构来进行高效率的送电的情况下,金属制的位置检测线圈15进入发送线圈(受电装置20的受电线圈21)与接收线圈(送电装置10的送电线圈11)之间,由此,产生因金属物所引起的电磁场的变化所导致的接收信号功率的下降、以及由接收线圈与发送线圈间的距离变远所导致的接收信号功率的下降,所以具有产生无法进行信息传递的范围的可能性,但在本实施方式的结构中,是能够解决这些问题的优异的结构。
进而,也能够以不同的频率实施输送电力的送电频率与用于传送信息的无线通信的频率。在无线通信的信号的频率与送电的信号的频率相同的情况下,由于通过接收线圈接收无线通信的信号与送电的信号双方,所以具有送电的信号作为电磁噪声发挥功能而接收电路16中的相对的接收信号功率下降所以不能进行解调的问题。因此,通过将无线通信的频率与送电频率设为不同的频率,在接收线圈不会接收送电的信号,所以不会引起相对的接收信号功率的下降,能够进行解调,能够同时进行电力的无线传送与无线通信,所以具有避免时间平均的电力传送的传送效率的下降的效果。
在例如专利文献3中,公开了具备通信装置并且通过使用不是送电频率的整数倍的不同的频率来提高信息通信的可靠性的内容,但具备通信装置导致增加新的构件,导致装置的大型化和/或成本的增加,并且没有受电线圈与送电线圈的对位功能,所以在进而使用例如专利文献2记载的位置检测线圈的情况下具有成本进一步增加的悬念。
另一方面,在本实施方式中,发送线圈使用受电线圈21,接收线圈使用位置检测线圈15,由此使电力传送的高效率化与无线通信同时成立,并且能够提供不会导致装置的大型化和/或成本的增加的、优异的无线传送装置。另外,在本实施方式中,通过使用不是送电频率的整数倍的频率作为无线通信的频率,不由接收线圈接收送电频率的高次谐波成分,由此当然能够避免相对的接收信号功率的下降。例如,将送电频率设为130kHz,将发送频率设为1000kHz。
进而,不仅能够进行从受电装置20向送电装置10的无线通信,还能够进行从送电装置10向受电装置20的无线通信。由此,能够进行双向的信息传递,具有能够进行更精细的控制的效果。在图9中示出其变形例。
图9是表示实施方式1的第1变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。在图9中,实施方式1的第1变形例所涉及的无线电力传送系统与图1的实施方式1所涉及的无线电力传送系统相比较,以下的点不同。
(1)送电装置10还在位置检测线圈15与发送控制电路14之间具备发送电路18。
(2)受电装置20还在受电线圈21与受电控制电路24之间具备收电路27。
在图9中,送电控制电路14产生装置指示信号(例如,发送包含装置信息的数据信号的无线信号的指示信号、用于确认对该无线信号的接收的接收确认信号等)的数据信号而向发送电路18输出。发送电路18根据所输入的数据信号,对无线载波信号进行调制而产生无线信号,然后经由位置检测线圈15及受电线圈21向受电装置20的接收电路27发送。接收电路27将接收到的无线信号解调为数据信号,将该数据信号内的装置指示信号向受电控制电路24输出。
因此,从送电装置10向受电装置20的无线通信,能够使用位置检测线圈15作为发送线圈。由此,能够不追加构件地从送电装置10进行发送,并且通过距受电装置20最近,具有可在受电装置20的接收电路中得到最强的接收信号功率的效果。在该情况下也一样,例如,选定与送电频率(例如130kHz)不同的无线频率,并且无线通信的发送接收将发送频率设为相同频率(例如1000kHz),以分时交替地进行从送电装置10的发送和从受电装置20的发送,由此能够提供不受送电的影响的、实现双向的无线通信的无线电力传送系统。另外,例如,选定与送电频率(例如130kHz)不同的无线频率,并且在无线通信的发送接收中也将发送频率设为不同的频率(例如1000kHz与1500kHz),由此能够提供能够同时进行从送电装置10的发送与从受电装置20的发送的无线电力传送系统。
图10是表示实施方式1的第2变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。在图10中,实施方式1的第2变形例所涉及的无线电力传送系统与图9的实施方式1的第1变形例所涉及的无线电力传送系统相比较,以下的点不同。
(1)在送电装置10中,在送电线圈11与发送控制电路14之间具备发送电路18。
因此,如图10所示,从送电装置10向受电装置20的无线通信使用送电线圈11作为发送线圈。由此,具有能够不追加构件地仅通过布线的设计变更进行从送电装置10的发送的效果。
如以上那样,根据本实施方式,能够提供实现与受电装置20的负载装置23相应的最合适的送电的送电装置10。进而,能够通过位置检测线圈15检测受电线圈21的位置从而使与送电线圈11的位置一致,能够进行传送效率最高的无触点电力传送。另外,通过本构成,通过将受电线圈21作为受电装置20的发送线圈使用,具有削减部件个数的效果。另外,具有受电装置20的薄型化以及小型化的效果。进而,通过使用位置检测线圈15作为送电装置10的接收线圈,除了削减部件个数、送电装置的薄型化以及小型化的效果,通过位置检测线圈15位于最接近受电装置20的位置,接收信号的强度最强,具有能够进行更准确的解调的效果。另外,进而,通过将在位置检测的步骤中反射强度最强的位置检测线圈元件选择为接收线圈,具有能够可靠地使接收功率最大化的效果。通过这些,在受电装置20中以发送信号的功率为更小的功率的方式进行发送,能够提供受电装置20的消耗电力能够降低的优异的送电装置及无线电力传送系统。
实施方式2.
以下,一边参照附图一边对本公开的实施方式2所涉及的无线电力传送系统进行说明。
图11是表示实施方式2所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。另外,图12是表示图11的受电线圈21、31和位置检测线圈15的构成例的立体图。在图11中,实施方式2所涉及的无线电力传送系统与图1的实施方式1所涉及的无线电力传送系统相比较,以下的方面不同。
(1)除了受电装置20,还具备受电装置30。
(2)送电装置10还具备进行与多个受电装置20、30相关的控制的多终端控制电路41。
在这里,受电装置30与受电装置20同样,构成为具备受电线圈31、受电电路32、负载装置33、受电控制电路34和发送电路35,同样地工作。此外,在送电装置10中,通过1个送电电路12与1个送电线圈11向2个受电装置20、30送电。
在图12中,作为一例,举出作为送电线圈11具备图6所图示的多个送电线圈元件11a~11i的情况为例进行说明。多终端控制电路41基于来自位置检测电路13的受电装置20、30的个数与位置信息(以下,称为个数及位置信息。),决定选择多个送电线圈元件11a~11i中的哪一个并对开关电路11s进行切换,并且基于来自接收电路16的、来自受电装置20、30的负载装置23、33的上述装置信息及上述个数及位置信息,决定对负载装置23、33的各送电电力的电力量(电能),将该信息向送电控制电路14,送电控制电路14基于其而控制与受电装置20、30相对应的各送电电力的电力量。
另外,在同时对2个受电装置20与30充电或者供电的情况下,多终端控制电路41通过图7所图示的送电线圈11的开关电路11s进行控制以将2个送电线圈元件连接于送电电路12。在该情况下的送电线圈元件的选定中,通过位置检测电路13与位置检测线圈15,检测2个受电线圈21与31的位置,通过来自多终端控制电路41的控制,选择最接近各个受电线圈的送电线圈元件并将其连接于送电电路12。另外,在对1个受电装置(例如受电装置20)充电或者供电后对剩余的受电装置(例如受电装置30)充电或者供电的情况下,通过来自多终端控制电路41的控制,对图7所图示的送电线圈11的开关电路11s进行控制,将与各个受电线圈21、31相对应的1个送电线圈元件(通过位置检测而选择的送电线圈元件)在各个送电期间连接于送电电路12。此外,尽管与实施方式1同样地执行位置检测的步骤,但通过将受电线圈21的位置的信息与受电线圈31的位置的信息储存于位置检测电路13的存储器,能够选定最近的送电线圈元件。
在存在多个受电装置20、30的情况下,存在从受电装置20、30侧的无线通信的发送产生干扰的危险。因此,例如,能够通过以不同的频率实施从受电装置20的发送频率与从受电装置30的发送频率从而避免无线通信的干扰。例如,将从受电装置20的发送频率设为1000kHz,将从受电装置30的发送频率设为1500kHz。另外,例如,也可以将从受电装置20的发送频率设为1000kHz,将从受电装置30的发送频率设为送电频率的130kHz。由此,能够提供不使用新的频率而能够避免2个无线通信的干扰的优异的无线电力传送系统。进而,例如,通过将从受电装置20的发送频率与从受电装置30的发送频率设为相同频率(例如1000kHz)、并以不同的时间(时隙)实施从受电装置20的发送时间与从受电装置30的发送时间,能够避免无线通信的干扰。由此,能够提供能够不使用新的频率地避免2个无线通信的干扰的优异的无线电力传送系统。
进而,不仅能够进行从受电装置20、30向送电装置10的无线通信,也能够进行从送电装置10向受电装置20、30的无线通信。由此,能够进行双向的信息的传递,具有能够进行更细的控制的效果。在图13中示出该变形例。
图13是表示实施方式2的第1变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。实施方式2的第1变形例所涉及的无线电力传送系统与图11的实施方式2所涉及的无线电力传送系统相比较,以下的方面不同。
(1)送电装置10还在位置检测线圈15与多终端控制电路41之间具备发送电路18。
(2)受电装置20还在受电线圈21与受电控制电路24之间具备接收电路27。另外,受电装置30还在受电线圈31与受电控制电路34之间具备接收电路37。
在图13中,从送电装置10向受电装置20、30的无线通信能够使用位置检测线圈15作为发送线圈。由此,具有下述的效果:能够不追加构件地进行从送电装置10的发送,并且通过最接近受电装置20、30的距离,可在受电装置20、30的接收电路中得到最强的接收信号功率。在该情况下也一样,例如,选定与送电频率(例如130kHz)不同的无线频率,并且无线通信的发送接收将发送频率设为相同频率(例如1000kHz),以分时交替地进行从送电装置10的发送和从受电装置20、30的发送,由此能够提供不会受到送电的影响的、实现双向的无线通信的无线电力传送系统。另外,例如,选定与送电频率(例如130kHz)不同的无线频率,并且在受电装置20中的无线通信的发送接收中将发送频率也设为不同的频率(例如1000kHz与1500kHz),在受电装置30中的无线通信的发送接收中将发送频率也设为不同的频率(例如1100kHz与1600kHz),由此能够提供能够同时进行从送电装置10的发送与从受电装置20、30的发送的无线电力传送系统。进而,例如,选定与送电频率(例如130kHz)不同的无线频率,并且将来从电装置20的发送频率与从受电装置30的发送频率设为相同频率(例如1000kHz),以不同的时间(时隙)实施从受电装置20的发送时间与从受电装置30的发送时间,并且将从送电装置10向受电装置20的发送频率与向受电装置30的发送频率设为相同频率(例如15000kHz),以不同的时间(时隙)实施从送电装置10向受电装置20的发送时间与向受电装置30的发送时间,由此能够避免无线通信的干扰。由此,能够提供能够同时进行从送电装置10的发送与从受电装置20、30的发送的无线电力传送系统。
图14是表示实施方式2的第2变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。在图14中,实施方式2的第2变形例所涉及的无线电力传送系统与图13的实施方式2的第1变形例所涉及的无线电力传送系统比较,以下的点不同。
(1)在送电装置10中,在送电线圈11与多终端控制电路41之间,具备发送电路18。
因此,如图14所示,从送电装置10向受电装置20、30的无线通信能够使用送电线圈11作为发送线圈。由此,能够提供能够不追加构件地进行从送电装置10的发送的优异的送电装置及无线电力传送系统。
在本实施方式中,使用对2个受电装置20、30充电或者供电的情况进行说明,但并不限定于此。在对3个以上的受电装置20、30等充电或者供电的情况下也与2个受电装置20、30时同样,具备多终端控制电路41。多个终端控制电路41基于来自位置检测电路13的受电装置20、30等的个数与位置信息、以及来自接收电路16的、来自受电装置20、30等的负载装置23、33等的上述装置信息,决定对负载装置23、33等的送电电力的电力量,将该信息向送电控制电路14传送,与受电装置20、30等的状态相对应地控制送电的电力量。
另外,位置检测电路13检测所有的受电装置20、30等受电线圈的位置,通过来自多终端控制电路41的控制,选择最接近各受电线圈21、31等的送电线圈元件11a~11i中的1个,将其连接于送电电路12,使得能够同时充电或者供电。另外,在依次对1个受电装置20、30等充电或者供电的情况下,通过来自多终端控制电路41的控制,通过图7所图示的送电线圈11的开关电路11s,将与各个受电线圈21、31等相对应的1个送电线圈元件(通过位置检测选择出的送电线圈元件)在各个送电期间连接于送电电路12。此外,通过与实施方式1同样地执行位置检测的步骤、将受电线圈21的位置的信息与受电线圈31的位置的信息等储存于位置检测电路13,能够选定最近的送电线圈元件。
进而,在本实施方式中,举出图6所示那样的、由多个送电线圈元件11a~11i构成的送电线圈11为例进行说明,但并不限定于此,例如,也可以设为通过图8所图示那样的马达11m、11p使送电线圈元件11t移动、使其与受电线圈的位置一致的结构。在该情况下,通过马达11m、11p而位置发生移动的送电线圈元件11t需要与同时进行送电的受电装置20、30的数量相同,但是,能够准确地使位置与各个受电装置20、30的受电线圈21、31一致,具有能够提供电力的传送效率更高的无线电力传送系统的优点。
如以上所说明,根据本实施方式,能够提供在具有多个受电装置20、30的情况下、实现与各个负载装置23、33相应的最合适的送电的送电装置10。进而,能够通过位置检测线圈15检测各受电线圈21、31的位置从而使与送电线圈11的位置一致,能够进行传送效率最高的无触点电力传送。另外,通过本构成,通过将各受电线圈21、31作为各受电装置20、30的发送线圈使用,具有削减部件个数的效果。另外,具有各受电装置20、30的薄型化以及小型化的效果。进而,通过使用位置检测线圈15作为送电装置10的接收线圈,除了削减部件个数、送电装置的薄型化以及小型化的效果,通过位置检测线圈15位于最接近各受电装置的位置,接收信号的强度最强,具有能够进行更准确的解调的效果。另外,进而,通过将在位置检测的步骤中反射强度最强的位置检测线圈元件选择为接收线圈,具有能够可靠地将接收功率最大化的效果。通过这些,在各受电装置中能够以发送信号的功率为更小的功率的方式进行发送,具有各受电装置20、30的消耗功率能够降低的优异的效果。
实施方式3.
以下,一边参照附图一边对本公开的第3的实施方式所涉及的无线电力传送系统进行说明。
图15是表示实施方式3所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。另外,图16是表示图15的送电线圈电路11A的电路例的构成的框图。在图15及图16中,实施方式3所涉及的无线电力传送系统与图11的实施方式2所涉及的无线电力传送系统相比较,以下的方面不同。
(1)代替送电线圈11,具备送电线圈电路11A,其包含具有图6的结构的图16的送电线圈元件11a~11i(在图15中,示出选择出的2个送电线圈元件11q、11r)及对其进行选择并连接于送电电路12a、12b的开关电路19。
(2)代替送电电路12,具备2个送电电路12a、12b。
在本实施方式中,其特征在于:具备2个受电装置20与30,分别通过送电装置10的2个送电电路12a、12b对各受电装置20、30送电。在本实施方式中,与第2实施方式同样,多终端控制电路41基于来自位置检测电路13的受电装置20、30的个数及位置信息,决定选择多个送电线圈元件11a~11i(图6及图16)中的哪一些(至少1个最多2个)、以及将所选择的1个或2个送电线圈元件连接于哪个送电电路12a、12b,并切换开关电路19,并且基于来自接收电路16的、来自受电装置20、30的负载装置23、33的上述装置信息及上述个数及位置信息,决定对负载装置23、33的各送电电力的电力量,将该信息向送电控制电路14输出,送电控制电路13基于该信息而控制来自与受电装置20、30相对应的送电电路12a、12b的各送电电力的电力量。另外,通过位置检测电路13与位置检测线圈15,检测2个受电线圈21与31的位置。
即,如图16所图示,通过来自多终端控制电路41的控制,在送电线圈元件11a~11i中,选择最接近各个受电线圈21、31的送电线圈元件11q、11r,通过开关电路19将2个送电线圈元件11q、11r分别连接于送电电路12a、12b。其中,为了向受电线圈21送电而选择出的送电线圈元件与图15的送电线圈元件11q相对应,为了向受电线圈31送电而选择出的送电线圈元件与图15的送电线圈元件11r相对应。由此,能够同时对2个受电装置20与30充电或者供电。另外,根据本构成,相对于受电装置20、30具备单独的送电电路12a、12b,所以通过来自多终端控制电路41的控制,能够对各个负载装置23、33进行最合适的送电。另外,通过与实施方式1同样地执行位置检测的步骤、将受电线圈21的位置的信息与受电线圈31的位置的信息储存于位置检测电路13,能够选定最近的送电线圈元件。
在本实施方式中,在具有多个受电装置20、30的情况下,也存在从受电装置20、30侧的无线通信的发送产生干扰的危险。因此,例如,通过以不同的频率实施从受电装置20的发送频率与从受电装置30的发送频率,能够避免无线通信的干扰。例如,将从受电装置20的发送频率设为1000kHz,将从受电装置30的发送频率设为1500kHz。另外,例如,也能够将从受电装置20的发送频率设为1000kHz,将从受电装置30的发送频率设为送电频率的130kHz。由此,能够提供能够不使用新的频率地避免2个无线通信的干扰的优异的无线电力传送系统。进而,例如,通过将从受电装置20的发送频率与从受电装置30的发送频率设为相同频率(例如1000kHz),以不同的时间(时隙)实施从受电装置20的发送时间与从受电装置30的发送时间,能够避免无线通信的干扰。由此,能够提供能够不使用新的频率地避免2个无线通信的干扰的优异的无线电力传送系统。
进而,不仅能够进行从受电装置20、30向送电装置10的无线通信,也能够进行从送电装置10向受电装置20、30的无线通信。由此,具有能够进行双向的信息传递、能够进行更精细的控制的效果。
图17是表示实施方式3的第1变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。图17的实施方式3的第1变形例所涉及的无线电力传送系统与图15的实施方式3所涉及的无线电力传送系统相比较,以下的方面不同。
(1)送电装置10还在位置检测线圈15与多终端控制电路41之间具备发送电路18。
(2)受电装置20还在受电线圈21与受电控制电路24之间具备接收电路27。另外,受电装置30还在受电线圈31与受电控制电路34之间具备接收电路37。
在该第1变形例中,如图17所示,从送电装置10向受电装置20、30的无线通信使用位置检测线圈15作为发送线圈能够。由此,具有下述的效果:能够不追加构件地进行从送电装置10的发送,并且通过处于最接近受电装置20、30的距离,在受电装置20、30的接收电路可得到最强的接收信号功率。在该情况下,也例如选定与送电频率(例如130kHz)不同的无线频率,并且无线通信的发送接收将发送频率设为相同频率(例如1000kHz),分时交替地进行从送电装置10的发送与从受电装置20、30的发送,由此能够提供不受送电影响的、实现双向的无线通信的无线电力传送系统。另外,例如,选定与送电频率(例如130kHz)不同的无线频率,并且在受电装置20中的无线通信的发送接收中发送频率也设为不同的频率(例如1000kHz与1500kHz),在受电装置30中的无线通信的发送接收中发送频率也设为不同的频率(例如1100kHz与1600kHz),由此能够提供能够同时进行从送电装置10的发送与从受电装置20、30的发送的无线电力传送系统。进而,例如,选定与送电频率(例如130kHz)不同的无线频率,并且将从受电装置20的发送频率与从受电装置30的发送频率设为相同频率(例如1000kHz),以不同的时间(时隙)实施从受电装置20的发送时间与从受电装置30的发送时间,并且将从送电装置10向受电装置20的发送频率与向受电装置30的发送频率设为相同频率(例如15000kHz),以不同的时间(时隙)实施从送电装置10向受电装置20的发送时间与向受电装置30的发送时间,能够避免无线通信的干扰。由此,能够提供能够同时进行从送电装置10的发送与从受电装置20、30的发送的无线电力传送系统。
图18是表示实施方式3的第2变形例所涉及的无线电力传送系统的构成的框图。实施方式3的第2变形例所涉及的无线电力传送系统与图15的实施方式3的第1变形例所涉及的无线电力传送系统相比较,以下的点不同。
(1)在送电装置10中,在送电线圈11与发送控制电路14之间,具备发送电路18。
在该第2变形例中,如图18所示,从送电装置10向受电装置20、30的无线通信也能够使用送电线圈11作为发送线圈。由此,能够提供能够不追加构件地进行从送电装置10的发送的优异的送电装置及无线电力传送系统。
在本实施方式及其变形例中,使用对2个受电装置20、30充电或者供电的情况进行说明,但并不限定于此。在对3个以上的受电装置20、30等充电或者供电的情况下也与2个受电装置20、30时同样,能够具备3个以上的送电电路。进而,多终端控制电路41基于来自位置检测电路13的受电装置的个数与位置信息来控制开关电路19,从而选择送电线圈11q、11r等及送电电路12a、12b等,以来自接收电路16的、来自受电装置20、30等的负载装置23、33等所需要的电压、电流、温度信息、充电量等信息为基础,向送电控制电路14传送送电电力的电力量的信息,实现与受电装置20、30等的状态相对应的无触点电力传送。
首先,由位置检测电路13检测所有的受电装置20、30等的受电线圈21、31等的位置,通过来自多终端控制电路41的控制,选择最接近各受电线圈21、31等的送电线圈元件11q、11r等,并将它们分别连接于对应的3个以上的送电电路12a、12b等,使得能够同时充电或者供电。在受电装置20、30等的个数比送电电路的个数多的情况下,通过来自多终端控制电路41的控制,首先向与送电电路12a、12b等的数量相对应的数量的受电装置送电,按照送电完成的受电装置20、30等的顺序,依次对剩余的数量的受电装置充电或者供电。另外,通过与实施方式1同样地执行位置检测的步骤、将受电线圈21、31等的位置的信息储存于位置检测电路13的存储器,能够选定最近的送电线圈元件11q、11r等。进而,在本实施方式中,举出图6所示那样的、由多个送电线圈元件11a~11i构成的送电线圈11为例进行说明,但并不限定于此,例如,也能够设为通过图8所图示的那样的马达11m、11p使送电线圈元件11t移动、使其与受电线圈21、31等的位置一致的结构。在该情况下,通过马达11m、11p而位置发生移动的送电线圈元件11q、11r等需要与同时送电的受电装置20、30的数量相同,具有能够提供能够正确地使位置与各个受电装置20、30的受电线圈21、31一致、电力的传送效率更高的无线电力传送系统的优点。
如以上所说明,根据本实施方式,能够提供在具有多个受电装置20、30的情况下、实现与各个负载装置23、33相应的最合适的送电的送电装置10。进而,通过位置检测线圈15检测各受电线圈21、31等的位置,能够使与送电线圈11q、11r等的位置一致,能够进行传送效率最高的无触点电力传送。另外,通过具有多个送电电路12a、12b等,能够独立地向各个受电装置20、30等送电,所以具有能够向各受电装置20、30等的负载装置进行最合适的送电控制的优点。另外,通过本构成,使用各受电线圈21、31等作为各受电装置20、30等的发送线圈,具有削减部件个数的效果。另外,具有各受电装置20、30等的薄型化以及小型化的效果。进而,通过使用位置检测线圈15作为送电装置10的接收线圈,除了削减部件个数、送电装置的薄型化以及小型化的效果,还通过位置检测线圈15处于最接近各受电装置20、30等的位置而具有接收信号的强度最强、能够进行更准确的解调的效果。另外,进而,通过选择在位置检测的步骤中反射强度最强的位置检测线圈元件作为接收线圈,具有能够可靠地将接收功率最大化的效果。通过这些,在各受电装置20、30等中能够以发送信号的功率为更小的功率的方式进行发送,具有各受电装置20、30等的消耗电力能够降低的优异的效果。
变形例.
以上的实施方式及变形例所涉及的送电线圈元件11、11a~11i、11q、11r、11t及磁性体17例如构成为圆形,但也可以是椭圆形、正方形、长方形等其他的任意的形状。另外,送电线圈可以卷绕成螺旋(spiral)形状,或者也可以卷绕成螺线管(solenoid)形状。
另外,以上的实施方式及变形例所涉及的受电线圈21、31及磁性体27构成为例如圆形,但也可以是椭圆形、正方形、长方形等其他的任意的形状。另外,受电线圈21、31可以卷绕成螺旋形状,或者也可以卷绕成螺线管形状。进而,实施方式所涉及的位置检测线圈元件15a~15i例如构成为长方形,但也可以是圆形、椭圆形、长圆形、正方形等其他的任意的形状。
在此公开的实施方式在所有的方面是例示,并不旨在限定。本公开的范围不是通过以上的说明而是通过权利要求决定,旨在包含所有的技术方案,该所有的技术方案包括与权利要求同等的意义及范围内的变形。
(本公开的第1侧面所涉及的送电装置)
本公开的第1侧面所涉及的送电装置,
是以非接触的方式向具备受电线圈的受电装置发送电力的送电装置,其中,具备:
送电线圈,其与设置上述受电装置的上述送电装置设置面相对,能够与上述受电线圈电磁性耦合;
至少1个位置检测线圈,其配置于上述设置面与上述送电线圈之间,从配置于上述设置面的上述受电线圈检测信号;
位置检测电路,其在经由上述至少1个位置检测线圈检测的上述信号的电压或电流比基准值小的情况下,判断为在上述设置面配置有上述受电装置;
接收电路,其将从上述受电装置经由上述至少1个位置检测线圈发送到上述送电装置的无线信号解调为数据信号;
开关电路,其对上述至少1个位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接和上述位置检测线圈与上述接收电路的电连接进行切换;以及
送电控制电路,其在判断为上述位置检测电路检测的上述信号的电压或电流在预定时间内未超过上述基准值的情况下,从上述位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接切换为上述位置检测线圈与上述接收电路的电连接,使上述无线信号经由上述至少1个位置检测线圈输入上述接收电路。
根据上述侧面,经由上述位置检测线圈进行从上述受电装置向上述送电装置的上述信息的接收,上述位置检测线圈在对在上述送电装置的设置面设置有上述受电装置的情况进行检测时使用。因此,上述送电装置在上述信息的接收时,不使用输送大功率的交流电的上述送电线圈,而使用上述位置检测线圈。结果,与上述送电线圈的情况相比能够防止信号强度的劣化。
另外,上述送电装置在接收上述信息时,使用另外于上述送电线圈的另外的上述位置检测线圈,所以能够防止变得不能将从上述受电装置接收到的上述信息与上述送电装置输送的电力的噪声辨别开。
另外,使用在对在上述送电装置的设置面设置有上述受电装置的情况进行检测时使用的位置检测线圈这一现有部件而不是追加新的通信装置,所以能够谋求上述送电装置及上述受电装置的小型〃薄型化。
综上,上述技术方案能够提供在谋求送电装置的小型〃薄型化的同时更可靠地从受电装置向送电装置进行通信的送电装置。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述至少1个位置检测线圈包含多个位置检测线圈;
上述送电控制电路经由全部的上述多个位置检测线圈使上述无线信号输入上述接收电路。
根据上述侧面,通过多个位置检测线圈,能够在比上述技术方案更宽的区域,对在上述送电装置的设置面设置有上述受电装置的情况进行检测。
在上述侧面中,例如,也可以是,具备直流电源和将上述直流电源的直流电压转换成交流电压的送电电路,上述送电线圈连接于上述送电电路。
根据上述侧面,上述位置检测线圈配置于上述设置面与上述送电线圈之间,经由上述接收电路、上述送电控制电路、上述送电电路而与直流电源连接。因此,上述位置检测线圈没有直接与上述电源电路连接。结果,在经由位置检测线圈进行上述信息的从上述受电装置向上述送电装置的接收时,能够防止上述接收电路受到来自上述直流电源的噪声等的影响。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述送电装置还具备发送电路,该发送电路向上述受电装置发送另外于从上述受电装置发送的无线信号的、另外的无线信号,
上述送电装置的上述发送电路连接于上述位置检测线圈,经由上述位置检测线圈向上述受电装置发送上述另外的无线信号。
根据上述侧面,上述送电装置在发送上述另外的无线信号时,使用另外于上述送电线圈的上述位置检测线圈,所以能够防止无法将从上述送电电路发送的上述无线信号和上述送电装置输送的电力的噪声辨别开。另外,上述送电电路向上述受电装置发送另外于从上述受电装置发送的无线信号的、另外的无线信号,所以能够防止从上述受电装置发送的无线信号与上述送电电路发送的另外的无线信号干扰。在这里,所谓另外的无线信号,意味着例如频率和/或信号的波形等不同。
在上述侧面中,例如,也可以是,从上述受电装置向上述送电装置发送的上述无线信号的频率与以非接触的方式从上述送电装置发送交流电力的频率被设定为不同。
根据上述侧面,在同时进行上述接收电路接收上述无线信号与从上述送电装置向上述受电装置发送上述交流电力的情况下,在上述无线信号的频率与上述交流电力的频率为相同频率的情况下,上述交流电力的信号进入到上述送电装置的上述接收电路,所以存在变得无法区别上述交流电力的信号与上述无线信号的可能性。因此,根据上述技术方案,使从上述受电装置向上述送电装置发送的无线信号的频率与从上述送电装置以非接触的方式发送交流电力的频率不同,所以上述接收电路能够防止上述交流电力的信号的干扰。
另外,上述的侧面也可以作为无线电力传送系统实现。
(本公开的第2侧面所涉及的送电装置)
本公开的第2侧面所涉及的送电装置,是以非接触的方式向具备受电线圈的1个以上的受电装置输送电力的送电装置,其中,具备:
送电线圈,其与设置上述受电装置的上述送电装置的设置面相对地配置,能够与上述受电线圈电磁性耦合;
多个位置检测线圈,它们排列配置于上述设置面与上述送电线圈之间,从配置于上述设置面的上述受电线圈检测信号;
位置检测电路,其从上述多个位置检测线圈的每一个输入上述多个位置检测线圈的各自检测到的上述信号的电压或电流;
送电控制电路,其对各个上述信号的电压或电流进行比较而对设置于上述设置面的上述受电装置的位置进行判断;
接收电路,其将从上述受电装置发送到上述送电装置的无线信号解调为数据信号而向上述送电控制电路输出;以及
开关电路,其对上述多个位置检测线圈的每一个与上述位置检测电路或上述接收电路的电连接进行切换;
上述送电控制电路,在判断为在上述所判断的设置面的位置以预定时间设置有上述受电装置的情况下,将与设置于上述设置面的上述受电装置的位置相对应的位置检测线圈的连接对象从上述位置检测电路切换为上述接收电路,使上述无线信号经由上述位置检测线圈输入上述接收电路。
根据上述侧面,经由在对在上述送电装置的设置面设置有上述受电装置的情况进行检测时使用的上述位置检测线圈,进行从上述受电装置向上述送电装置的上述信息的接收。因此,上述送电装置在接收上述信息时,不使用输送大功率的交流电的上述送电线圈,而使用上述位置检测线圈。结果,与上述送电线圈的情况相比能够防止信号强度的劣化。
另外,从上述多个位置检测线圈之中,使用与设置于上述设置面的上述受电装置的位置相对应的位置检测线圈来接收上述信息。因此,从上述多个位置检测线圈之中信号强度强的位置检测线圈接收上述信息,所以能够进行准确的信息的接收。
另外,使用在对在送电装置的设置面设置有受电装置的情况进行检测时使用的位置检测线圈这一现有部件而不追加新的通信装置,所以能够谋求上述送电装置及上述受电装置的小型〃薄型化。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述送电控制电路,对各个上述信号的电压或电流的强度进行比较,或者对与上述信号的电压或电流相对应的各个阻抗进行比较,判断设置于上述设置面的上述受电装置的位置。
根据上述侧面,通过使用上述信号的电压或电流以外的参数即与上述信号的电压或电流相对应的阻抗作为对在上述设置面设置的上述受电装置的位置进行判断的参数,能够通过多样的方法判断上述受电装置的位置。
在上述侧面中,例如,也可以是,具备直流电源和将上述直流电源的直流电压转换成交流电压的送电电路,上述送电线圈连接于上述送电电路。
根据上述侧面,上述位置检测线圈配置于上述设置面与上述送电线圈之间,经由上述接收电路、上述送电控制电路、上述送电电路而与直流电源连接。因此,上述位置检测线圈没有直接与上述电源电路连接。结果,在经由位置检测线圈进行上述信息的从上述受电装置向上述送电装置的接收时,能够防止上述接收电路受到来自上述直流电源的噪声等的影响。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述送电装置还具备发送电路,该发送电路向上述受电装置发送另外于从上述受电装置发送的无线信号的、另外的无线信号,
上述送电装置的上述发送电路连接于上述位置检测线圈,经由上述位置检测线圈向上述受电装置发送上述另外的无线信号。
在上述侧面中,例如,也可以是,从上述受电装置向上述送电装置发送的上述无线信号的频率与以非接触的方式从上述送电装置输送交流电力的频率被设定为不同。
根据上述侧面,在同时进行上述接收电路接收上述无线信号与从上述送电装置向上述受电装置输送上述交流电力的情况下,在上述无线信号的频率与上述交流电力的频率为相同频率时,上述交流电力的信号进入到上述送电装置的上述接收电路,所以存在变得无法区别上述交流电力的信号与上述无线信号的可能性。因此,根据上述技术方案,使从上述受电装置向上述送电装置发送的无线信号的频率与从上述送电装置以非接触的方式输送交流电力的频率不同,所以上述接收电路能够防止上述交流电力的信号的干扰。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述多个受电装置配置于上述设置面;从上述多个受电装置发送而由上述送电装置接收的多个无线信号具有彼此不同的频率。
根据上述侧面,通过将上述多个受电装置配置于上述设置面、将从上述多个受电装置发送的多个无线信号设为彼此不同的频率,上述接收电路能够减少多个无线信号的干涉,所以能够防止多个无线信号的强度下降。
另外,上述的侧面也可以作为无线电力传送系统实现。
(本公开的第3侧面所涉及的送电装置)
本公开的第3侧面所涉及的送电装置,是一种以非接触的方式向具备受电线圈的受电装置输送电力的送电装置,上述送电装置具备:
送电线圈,其能够与上述受电线圈电磁性耦合;
位置检测线圈,其配置于上述送电线圈与上述受电线圈之间,检测上述受电线圈的位置;
位置检测电路,其使用上述位置检测线圈来确定上述受电线圈的位置;
送电电路,其向上述送电线圈供给交流电力;
送电控制电路,其对从上述送电电路向上述受电装置供给的交流电力进行控制;以及
接收电路,其将从上述受电装置发送的无线信号解调为数据信号;
其中,上述位置检测线圈接收从上述受电装置发送的无线信号而向上述接收电路输出;
上述送电控制电路基于由上述接收电路解调的数据信号,决定并控制向上述受电装置送电的电力量。
本公开的第3侧面所涉及的送电装置的其他的技术方案,是一种以非接触的方式分别向具备受电线圈的多个受电装置输送交流电力的送电装置,其中,上述送电装置具备:
送电线圈,其能够与上述多个受电线圈电磁性耦合;
位置检测线圈,其配置于上述送电线圈与上述多个受电线圈之间,检测上述各受电装置的受电线圈的位置;
位置检测电路,其使用上述位置检测线圈来检测上述各受电线圈的个数及位置;
送电电路,其向上述送电线圈供给交流电力;
送电控制电路,其对从上述送电电路向上述多个受电装置供给的交流电力进行控制;
多终端控制电路,其进行与上述多个受电装置相关的控制;以及
接收电路,其将从上述受电装置发送的无线信号解调为数据信号;
上述位置检测线圈接收从上述各受电装置发送的无线信号而向上述接收电路输出;
上述多终端控制电路基于由上述位置检测电路检测到的上述多个受电装置的个数及位置信息和由上述接收电路解调后的数据信号,决定对上述各受电装置的各送电的电力量并向上述送电控制电路输出;
上述送电控制电路基于上述所决定的各送电的电力量来控制向上述各受电装置送电的电力量。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述位置检测线圈设置于沿着上述送电装置与上述受电装置相对的面的区域,且比上述送电线圈更接近受电线圈的区域。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述位置检测线圈包含多个位置检测线圈元件。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述送电线圈包含多个送电线圈元件。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述送电线圈构成为能够通过马达使送电线圈元件沿着轨道移动。
在上述侧面中,例如,也可以是,还具备将上述位置检测线圈选择性地连接于上述位置检测电路与上述接收电路中的一方的开关电路。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述送电装置还具备向上述受电装置发送另外的无线信号的发送电路。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述送电装置的上述发送电路连接于上述位置检测线圈,从上述位置检测线圈向上述受电装置发送上述另外的无线信号。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述送电装置的上述发送电路连接于上述送电线圈,从上述送电线圈向上述受电装置发送上述另外的信号。
在上述侧面中,例如,也可以是,将从上述受电装置向上述送电装置发送的无线信号的频率设定为与从上述送电装置以非接触的方式输送交流电力的频率不同。
在上述侧面中,例如,也可以是,从上述多个受电装置发送而通过上述送电装置接收的多个无线信号具有彼此不同的频率。
在上述侧面中,例如,也可以是,上述位置检测电路使用预定的无线信号来检测上述受电线圈的位置,将上述具有彼此不同的频率的多个无线信号的频率中的一方的频率设定为与用于检测上述受电线圈的位置的无线信号的频率相近的频率,将一方的频率设定为上述交流电力的送电频率。
在上述侧面中,例如,也可以是,述送电装置具备分别以非接触的方式对上述多个受电装置输送交流电力的多个送电电路。
另外,上述的侧面也可以作为无线电力传送系统实现。
工业上的可利用性
本公开所涉及的送电装置及无线电力传送系统,在如下方面有用,即,在以非接触的方式向便携设备及EV车辆等输送交流电力时、可靠地检测送电线圈或受电线圈的附近的金属异物。

Claims (13)

1.一种送电装置,是以非接触的方式向具备受电线圈的受电装置输送电力的送电装置,其中,具备:
送电线圈,其与设置上述受电装置的上述送电装置的设置面相对地配置,能够与上述受电线圈电磁性耦合;
至少1个位置检测线圈,其配置于上述设置面与上述送电线圈之间,从配置于上述设置面的上述受电线圈检测信号;
位置检测电路,其在经由上述至少1个位置检测线圈检测到的上述信号的电压或电流比基准值小的情况下,判断为在上述设置面配置有上述受电装置;
接收电路,其将从上述受电装置经由上述至少1个位置检测线圈向上述送电装置发送的无线信号解调为数据信号;
开关电路,其对上述至少1个位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接和上述位置检测线圈与上述接收电路的电连接进行切换;以及
送电控制电路,其在判断为上述位置检测电路检测到的上述信号的电压或电流在预定时间内未超过上述基准值的情况下,从上述位置检测线圈与上述位置检测电路的电连接切换为上述位置检测线圈与上述接收电路的电连接,使上述无线信号经由上述至少1个位置检测线圈输入上述接收电路。
2.根据权利要求1所述的送电装置,其中,
上述送电控制电路,对各个上述信号的电压或电流的强度进行比较,或者对与上述信号的电压或电流相对应的各个阻抗进行比较,判断设置于上述设置面的上述受电装置的位置。
3.根据权利要求1或2所述的送电装置,其中,
上述送电装置具备直流电源和将上述直流电源的直流电压转换成交流电压的送电电路,
上述送电线圈连接于上述送电电路。
4.根据权利要求1所述的送电装置,其中,
上述送电装置还具备发送电路,该发送电路向上述受电装置发送另外于从上述受电装置发送的无线信号的另外的无线信号;
上述送电装置的上述发送电路连接于上述位置检测线圈,经由上述位置检测线圈向上述受电装置发送上述另外的无线信号。
5.根据权利要求1所述的送电装置,其中,
从上述受电装置向上述送电装置发送的上述无线信号的频率与从上述送电装置以非接触的方式输送交流电力的频率被设定为不同。
6.一种无线电力传送系统,其中,具有:
权利要求1~5中的任一项所述的送电装置,和上述受电装置。
7.一种送电装置,是以非接触的方式向具备受电线圈的1个以上的受电装置输送电力的送电装置,其中,具备:
送电线圈,其与设置上述受电装置的上述送电装置的设置面相对地配置,能够与上述受电线圈电磁性耦合;
多个位置检测线圈,它们排列配置于上述设置面与上述送电线圈之间,从配置于上述设置面的上述受电线圈检测信号;
位置检测电路,其从上述多个位置检测线圈的每一个输入上述多个位置检测线圈的各自检测到的上述信号的电压或电流;
位置送电控制电路,其对各个上述信号的电压或电流进行比较而对设置于上述设置面的上述受电装置进行判断;
接收电路,其将从上述受电装置发送到上述送电装置的无线信号解调为数据信号而向上述送电控制电路输出;和
开关电路,其对上述多个位置检测线圈的每一个与上述位置检测电路或上述接收电路的电连接进行切换;
上述送电控制电路,在判断为在上述所判断的设置面的位置以预定时间设置有上述受电装置的情况下,将与设置于上述设置面的上述受电装置的位置相对应的位置检测线圈的连接对象从上述位置检测电路切换为上述接收电路,使上述无线信号经由上述位置检测线圈输入上述接收电路。
8.根据权利要求7所述的送电装置,其中,
上述送电控制电路,对各个上述信号的电压或电流的强度进行比较,或者对与上述信号的电压或电流相对应的各个阻抗进行比较,判断设置于上述设置面的上述受电装置的位置。
9.根据权利要求7或8所述的送电装置,其中,
上述送电装置具备直流电源和将上述直流电源的直流电压转换成交流电压的送电电路,
上述送电线圈连接于上述送电电路。
10.根据权利要求7~9的任一项所述的送电装置,其中,
上述送电装置还具备发送电路,该发送电路向上述受电装置发送另外于从上述受电装置发送的无线信号的另外的无线信号;
上述送电装置的上述发送电路连接于上述位置检测线圈,经由上述位置检测线圈向上述受电装置发送上述另外的无线信号。
11.根据权利要求7所述的送电装置,其中,
从上述受电装置向上述送电装置发送的上述无线信号的频率与从上述送电装置以非接触的方式输送交流电力的频率设定为不同。
12.根据权利要求7所述的送电装置,其中,
上述多个受电装置配置于上述设置面;
从上述多个受电装置发送而由上述送电装置接收的多个无线信号具有彼此不同的频率。
13.一种无线电力传送系统,其中,具有:
权利要求7~12中的任一项所述的送电装置,和上述受电装置。
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