CN104584383A - 电源台 - Google Patents

Abstract

通过显示受电线圈相对于送电线圈的位置，由此用户按照受电线圈靠近固定式的送电线圈的方式来放置便携式设备，从而效率良好地进行电力输送。电源台具备对便携式设备(2)的受电线圈(4)相对于送电线圈(3)的位置进行检测并显示的位置检测器(5)。位置检测器(5)从扫描振荡电路(13)向检测线圈(12)供给频率发生变化的交流信号，根据相对于交流信号的频率的检测线圈(12)的发生变化的阻抗来检测受电线圈(4)相对于送电线圈(3)的位置，并由显示器(15)显示。

Description

电源台

技术领域

本发明涉及放置组电池或移动电话等便携式设备并在电磁感应作用下进行电力供给的电源台，尤其涉及显示便携式设备是否被放置在最适位置以便用户能将便携式设备放置在最适位置的电源台。

背景技术

在电磁感应的作用下从送电线圈向受电线圈进行电力输送来对内置电池进行充电的电源台，具有能以无接点的方式进行电力输送的特征。该电源台为了效率良好地从送电线圈向受电线圈进行电力输送，需要使送电线圈和受电线圈相互靠近。为了实现该配置，开发了对内置于便携式设备的受电线圈的位置进行检测并使送电线圈移动至受电线圈的位置的电源台。(参照专利文献1)

因为该电源台对便携式设备的受电线圈的位置进行检测并使送电线圈移动至受电线圈的位置，所以需要对受电线圈的位置进行检测的电路、和使送电线圈移动至所检测的位置的复杂的驱动机构，因此具有电路构成和驱动机构变得复杂从而制造成本变高的缺点。通过固定送电线圈并以靠近送电线圈的方式由用户来放置便携式设备，从而能消除该缺点。例如，在电源台的载置台上显示便携式设备的放置位置，用户在放置位置上放置便携式设备，从而能够使受电线圈靠近送电线圈。但是，向各种外形的便携式设备进行电力输送、此外向将受电线圈内置于不同位置的便携式设备进行电力输送的电源台，却难以将受电线圈和送电线圈始终放置在最适位置。

例如，在用户将便携式设备载置于电源台时，通过显示该位置是否处于理想位置，从而能消除该缺点。其原因在于，用户能够在确认显示的同时调整便携式设备的位置。其中，能够根据送电线圈的电感的增加来检测便携式设备已被放置于电源台的情况。其原因在于，内置于便携式设备的磁屏蔽部等磁性材料靠近送电线圈，从而增大了送电线圈的电感。因为磁屏蔽部是为了屏蔽在受电线圈感应出的交流磁场来防止电池等发热而设置的，所以被层叠于受电线圈，并被配置在与送电线圈的对置面的相反的一侧。因为磁屏蔽部被配置在与受电线圈相同的位置，所以若受电线圈靠近送电线圈，则磁屏蔽部也靠近送电线圈，从而使送电线圈的电感增加。因而，能够根据送电线圈的电感的增加来检测受电线圈靠近送电线圈的情况。

图1示出受电线圈靠近送电线圈从而送电线圈的电感发生变化的特性。如该图所示，若受电线圈靠近送电线圈，则磁屏蔽部靠近送电线圈，从而使送电线圈的电感增加。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-247194号公报

发明内容

如图1所示，若受电线圈靠近送电线圈，则送电线圈的电感将增加。因此，能将便携式设备移动到送电线圈的电感成为最大值的位置以使受电线圈靠近送电线圈。然而，若将便携式设备移动到电感变为最大的位置以使受电线圈靠近送电线圈，则难以准确地使受电线圈靠近送电线圈。其原因在于，在受电线圈位于送电线圈附近的状态下送电线圈的电感的变化变得缓慢，从而难以确定受电线圈最靠近送电线圈的位置。此外，如图1所示，送电线圈的电感在受电线圈最靠近送电线圈的位置处并未变为最大，而在稍微偏离的位置处变为最大，所以无法根据电感变为最大的位置即电感的最大值来准确地检测受电线圈相对于送电线圈的位置。

本发明是以进一步解决该缺点为目的而开发的。本发明的重要目的在于，提供能准确地检测并显示受电线圈的位置，进而能够由此使得用户将便携式设备放置在使受电线圈最靠近送电线圈的位置以效率良好地进行电力输送的电源台。

本发明的电源台固定送电线圈3、且具备对被放置的便携式设备2的受电线圈4和内置的送电线圈3的相对位置进行检测并显示的位置检测器5。位置检测器5具备：检测线圈12，其对受电线圈4的位置进行检测；扫描振荡电路13，其向检测线圈12供给频率发生变化的交流信号；检测电路14，其检测相对于从该扫描振荡电路13向检测线圈12供给的交流信号的频率的、检测线圈12的阻抗的变化；和显示器15，其根据发生变化的阻抗来检测受电线圈4的位置并显示。电源台中，位置检测器5根据由检测电路14检测的检测线圈12的发生变化的阻抗来检测受电线圈4的位置，并利用显示器15来显示受电线圈4的位置。

以上的电源台具有下述特征，即，能够准确地检测并显示受电线圈的位置，用户能够将便携式设备放置在使受电线圈最靠近送电线圈的位置来效率良好地进行电力输送。尤其是，以上的电源台对检测线圈的电感的变化进行检测来检测受电线圈相对于送电线圈的位置，所以能够以较高的精度来检测受电线圈的位置，从而将受电线圈配置为更靠近送电线圈。因而，特别是能够效率良好地从送电线圈向受电线圈进行电力输送的特征得以实现。

本发明的电源台将所述扫描振荡电路13使频率发生变化的范围设为750kHz～1.5MHz。

该电源台若将由受电线圈4的电感L2和电容器的静电电容C2所确定的谐振频率设为约1MHz，将扫描振荡电路13使频率发生变化的范围设为750kHz～1.5MHz，则存在着在比受电线圈4的谐振频率的1MHz稍高的频率下负载阻抗Z变为极大之处和变为极小的部分，根据受电线圈4相对于送电线圈3的相对位置能够检测极大值和极小值。

本发明的电源台能够将送电线圈3兼用作检测线圈12。

因为该电源台无需设置专用的检测线圈，此外将送电线圈兼用作检测线圈，所以具有能够更准确地检测受电线圈相对于送电线圈的位置的特征。

本发明的电源台能够将检测线圈12设为配置在与送电线圈3同心的位置的平面线圈29。

以上的电源台能够以检测线圈准确地检测受电线圈相对于送电线圈的位置，而且能够在不加宽受电线圈和送电线圈的间隔的情况下设置检测线圈。

本发明的电源台能够使检测电路14以扫描振荡电路13的振荡电压的变化来检测检测线圈12的发生变化的阻抗。

以上的电源台具有能够以简单的电路构成来对检测线圈的发生变化的阻抗进行检测的特征。其原因在于，能够以简单的电路构成来检测振荡电压的变化。

本发明的电源台能够使检测电路14将扫描振荡电路13的振荡电压变换为直流并以直流电平来对检测线圈12的发生变化的阻抗进行检测。

以上的电源台能够以更简单的电路构成来对检测线圈的电感的变化进行检测。其原因在于，能够以直流电平来检测振荡电压的大小，从而对检测线圈的电感的变化进行检测。

本发明的电源台能够使检测电路14以检测线圈12的阻抗的极大值和极小值之差即阻抗变化值(ΔZ)来检测受电线圈4的位置。

以上的电源台能够更准确地检测发生变化的阻抗，能够更高精度地检测受电线圈相对于送电线圈的位置。其原因在于，因为根据极大值和极小值之差来检测阻抗变化值，所以阻抗变化值(ΔZ)变大。

本发明的电源台能够使检测电路14以检测线圈12的阻抗的极小值来检测受电线圈4的位置。

该电源台能够以简单的电路构成来对检测线圈的电感的变化进行检测。其原因在于，根据极小值来检测发生变化的阻抗。

本发明的电源台能够使扫描振荡电路13具备：振荡线圈16；与该振荡线圈16连接的可变电容二极管18；和向该可变电容二极管18供给以一定的周期变化的控制电压的控制电压电路19，且使扫描振荡电路13设为从控制电压电路19向可变电容二极管18输入控制电压以使振荡频率以一定的周期发生变化的哈脱莱振荡电路13A。

以上的电源台具有将扫描振荡电路设为简单的电路构成并使振荡频率以一定的周期发生变化的特征。

本发明的电源台能够与振荡线圈16的一部分并联地连接箝位电路25，该箝位电路25使一对二极管D1、D2相互反向地并联连接。

以上的电源台能够减少扫描振荡电路的振荡电压相对于频率的变动。因而，能够根据扫描振荡电路的振荡电压准确地检测受电线圈相对于送电线圈的位置。

本发明的电源台能够使振荡线圈16具备中间端子16a，并在该中间端子16a和振荡线圈16的一端之间并联地连接有箝位电路25。

该电源台具有能够从扫描振荡电路输出正弦波的交流信号的同时减少相对于频率的振幅变动的特征。

本发明的电源台能够使振荡线圈16的一端经由电容器21而连接至构成哈脱莱振荡电路13A的晶体管17的基极，将振荡线圈16的中间端子16a连接至晶体管17的发射极，在晶体管17的发射极和地线之间连接箝位电路25。

该电源台具有能够从作为扫描振荡电路的哈脱莱振荡电路输出使频率发生变化的正弦波、且防止振荡电压的变动的特征。

本发明的电源台能够具备：子振荡电路31，其检测放置了便携式设备2的情况；和子检测电路32，其以该子振荡电路31的振荡频率的变化来检测送电线圈3的电感的变化从而检测放置了便携式设备2的情况，子检测电路32检测放置了便携式设备2的情况，从而位置检测器5检测受电线圈4的位置。

以上的电源台能够以简单的电路构成来检测放置了便携式设备的情况，从而开始受电线圈相对于送电线圈的位置检测。

本发明的电源台能够将子振荡电路31设为以检测线圈12的电感来确定振荡频率的克拉普振荡电路31A。

以上的电源台能够以检测线圈来确定克拉普振荡电路的振荡频率从而对检测线圈的电感进行检测。

本发明的电源台能够具备：子振荡电路31，其检测放置了便携式设备2的情况；和子检测电路32，其检测该子振荡电路31的振荡电压的变化来检测放置了便携式设备2的情况，子检测电路32检测放置了便携式设备2的情况，从而位置检测器5检测受电线圈4的位置。

以上的电源台能够以简单的电路构成来检测放置了便携式设备的情况，从而开始受电线圈相对于送电线圈的位置检测。

本发明的电源台使所述检测电路14利用所述检测线圈12的振荡电压的变化中的极大值和极小值之差来检测所述受电线圈4的位置，所述检测线圈12构成为包括多个线圈，构成为包括：中心检测线圈，其与所述送电线圈3的中心为同心；和周边检测线圈，其被配置在该中心检测线圈的周边，在所述中心检测线圈的所述振荡电压的变化中的极大值和极小值之差大于所述周边检测线圈的所述振荡电压的变化中的极大值和极小值之差时，作为所述受电线圈4靠近的位置来进行显示。

具备多个所述周边检测线圈，该周边检测线圈将所述中心检测线圈的中心为中心而在外周部以等间隔来配置。

以上的电源台根据来自中心检测线圈和周边检测线圈的振荡电压的变化中的极大值和极小值之差，可以得知受电线圈靠近的情况。

附图说明

图1是表示在受电线圈靠近送电线圈的状态下送电线圈的电感发生变化的特性的图表。

图2是表示在本发明的一实施方式所示的电源台放置了便携式设备的状态的框图。

图3是图2所示的电源台的电路框图。

图4是表示专用的检测线圈的一例的放大剖视图。

图5是表示专用的检测线圈的其他一例的放大剖视图。

图6是表示专用的检测线圈的其他一例的放大剖视图。

图7是表示扫描振荡电路的振荡电压相对于振荡频率的变化的图。

图8是表示受电线圈与送电线圈发生耦合的状态的电路图。

图9是表示受电线圈与送电线圈发生耦合的状态的等效电路图。

图10是表示显示器的其他一例的简要图。

图11是说明中心检测线圈、周边检测线圈的图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施例。其中，以下所示的实施例只是例示用于使本发明的技术思想具体化的电源台，本发明并非将电源台限定为如下内容。进而，本说明书为了易于理解权利要求书，而在“权利要求书”以及“用于解决课题的手段一栏”所示的部件上附记与实施例所示的部件对应的编号。但是，绝非将权利要求书所示的部件限定为实施例的部件。

图2的电源台1放置便携式设备2，在磁感应作用下从送电线圈3向便携式设备2的受电线圈4进行电力输送，来对内置于便携式设备2的电池41进行充电。被放置于电源台1的便携式设备2以从电源台1输送的电力来对内置于便携式设备2的电池41进行充电。图的便携式设备2内置有与电源台1的送电线圈3发生电磁耦合的受电线圈4，并以在该受电线圈4感应出的电力来对电池41进行充电。该便携式设备2具备：充电控制电路42，其将在受电线圈4感应出的交流变换为直流以对电池41进行充电，并且对电池41的充满电进行检测。便携式设备2是具备能充电的电池的组电池、内置有对移动电话、便携式音响设备、便携式设备进行充电的电池的便携式充电器等。但是，从电源台向便携式设备输送的电力并不一定限定为电池的充电，例如可用作使便携式设备动作的电力、或者用作向与便携式设备连接的设备进行供给的电力。

电源台1在壳体10的上表面设有载置便携式设备2的上面板11，在该上面板11的内侧配置有送电线圈3。送电线圈3与交流电源8连接，在磁感应作用下将从交流电源8供给的交流电力向受电线圈4进行电力输送。交流电源8由控制电路9来控制。控制电路9利用接收电路7来检测从便携式设备2的传输电路43经由受电线圈4和送电线圈3被传输的检测信号，利用所检测的检测信号来控制交流电源8以控制向送电线圈3供给的电力，同时向便携式设备2进行电力输送。

电源台1将送电线圈3固定在上面板11的内面。送电线圈3是在与上面板11平行的面卷绕成螺旋状的平面线圈，朝上面板11的上方辐射交流磁通。该送电线圈3朝上面板11的上方辐射与上面板11正交的交流磁通。送电线圈3从交流电源8被供给交流电力，并朝上面板11的上方辐射交流磁通。送电线圈3与受电线圈4的外径大致相等，从而效率良好地向受电线圈4进行电力输送。

进而，电源台1具备对被放置的便携式设备2的受电线圈4的位置进行检测的位置检测器5，以便用户能将便携式设备2放置在最适位置，即能放置在使便携式设备2的受电线圈4靠近送电线圈3的位置。

图3的位置检测器5具备：检测线圈12，其对受电线圈4的位置进行检测；扫描振荡电路13，其将频率发生变化的交流信号供给至检测线圈12；检测电路14，其检测相对于从该扫描振荡电路13向检测线圈12供给的交流信号的频率的、检测线圈12的发生变化的阻抗；和显示器15，其根据相对于频率发生变化的阻抗来检测受电线圈4相对于检测线圈12的位置并进行显示。

位置检测器5利用检测电路14来检测相对于向检测线圈12供给的交流信号的频率发生变化的阻抗的大小，以检测受电线圈4相对于送电线圈3的位置，并由显示器15进行显示。

检测线圈12是为了检测受电线圈4靠近的情况而设置的。图3的电路图所示的电源台1将送电线圈3兼用作检测线圈12。因此，在检测到受电线圈4相对于送电线圈3的位置的状态下，将开关S2切换为接通，以将检测线圈12连接至扫描振荡电路13的输出侧。在该状态下，开关S1被切换为断开，以使送电线圈3与其他电路(后述的子振荡电路31)切断。

该电源台1不用设置专用的检测线圈12，而将送电线圈3兼用作检测线圈12，从而能够根据相对于送电线圈3的频率发生变化的阻抗来准确地检测受电线圈4靠近送电线圈3的位置。

其中，电源台也能够设置专用的检测线圈。图4～图6所示的电源台在上面板11的内面，相对于送电线圈3另外将平面线圈29固定在与送电线圈3为同心的位置上作为检测线圈12。在此，专用的检测线圈12由于所流动的电流极小，所以例如能够以0.1mm程度的细线的平面线圈29来实现。图4示出了将作为检测线圈12的平面线圈29A配置在送电线圈3与上面板11之间的示例。由细线构成的平面线圈29能够在不加宽受电线圈4和送电线圈3的间隔的情况下设置检测线圈12。此外，图5示出将平面线圈29A层叠于送电线圈3的表面的状态。该图所示的平面线圈29A被层叠固定在送电线圈3的表面、且与上面板11相反的一侧的表面。该构造使送电线圈3与上面板11的内面靠近，从而能使与受电线圈4的间隔变为最短，同时将平面线圈29A配置为同心。再进而，图6将平面线圈29B配置在送电线圈3的中心的中空部。该构造使专用的检测线圈12以节省空间的方式配置在送电线圈3的固定位置，同时能使送电线圈3以及检测线圈12和受电线圈4之间的间隔变为最短。

扫描振荡电路13以给定的振荡频率使频率发生变化。该振荡电路具备：振荡线圈16；与该振荡线圈16连接的晶体管17；与振荡线圈16连接的可变电容二极管18；和对该可变电容二极管18供给以一定的周期变化的控制电压的控制电压电路19。

图3的扫描振荡电路13为哈脱莱振荡电路13A，与振荡线圈16并联地连接有电容器20和一对可变电容二极管18、18的串联电路。图中的哈脱莱振荡电路13A，将振荡线圈16的一端经由电容器21而连接至晶体管17的基极，将振荡线圈16的中间端子16a经由负载电阻22而连接至晶体管17的发射极。晶体管17将集电极连接至电源线24，将基极经由偏置电阻23而连接至电源线24，从发射极输出交流信号。

其中，由可变电容二极管18控制振荡频率的振荡电路具有振荡电压根据振荡频率而变化的特性。其原因在于，若静电电容变大，则可变电容二极管18的Q值将下降。若可变电容二极管18的Q值下降，则振荡电压将变小。因而，使可变电容二极管18的静电电容发生变化来调整振荡频率的振荡电路，当可变电容二极管18的静电电容变大而使得振荡频率下降时，振荡电压将下降。图3的位置检测器5利用检测线圈12两端的电压变化来检测阻抗相对于作为检测线圈12的送电线圈3的频率的变化，以检测受电线圈4的位置，所以若振荡电路自身的振荡电压根据频率而变化，则无法准确地检测受电线圈4的位置。其原因在于，无法判定检测线圈12的电压变化是起因于振荡电路还是起因于受电线圈4的位置。

图3的扫描振荡电路13为使振荡电压稳定化为一定的振幅，而与振荡线圈16并联地连接有箝位电路25。箝位电路25是使一对二极管D1、D2彼此为相反方向地进行并联连接的二极管箝位电路，且连接在振荡线圈16的一部分即振荡线圈16的中间端子16a与地线侧之间。箝位电路25将两端的电压限制在约0.6V，以使振荡电压即来自晶体管17的发射极的输出电平稳定化为一定的值。因为箝位电路25限制振幅，所以其两端的电压波形为矩形波，但振荡线圈16的两端的电压由于振荡线圈16和电容器20的谐振电路而变为正弦波，从晶体管17的发射极作为正弦波的交流信号来输出。

图3的扫描振荡电路13利用振荡线圈16的电感和电容器20以及可变电容二极管18的静电电容来确定振荡频率。因此，可变电容二极管18的静电电容受从控制电压电路19输入的控制电压控制，从而振荡频率如图7所示那样发生变化。控制电压电路19输入锯齿波的控制电压，来使可变电容二极管18的静电电容以一定的周期发生变化，从而使扫描振荡电路13的振荡频率如图7所示那样以给定的周期发生变化。

检测电路14检测相对于从扫描振荡电路13向作为检测线圈12的送电线圈3供给的交流信号的频率的、检测线圈12的发生变化的阻抗，以检测受电线圈4相对于检测线圈12的位置。

图3的电路图所示的电源台1，在检测到受电线圈4相对于送电线圈3的位置的状态下，将开关S1设为断开，以使送电线圈3与其他电路(子振荡电路31)切断，将开关S2设为接通，以将被使用为检测线圈12的送电线圈3连接至扫描振荡电路13的输出侧。

被兼用作检测线圈12的送电线圈3，在受电线圈4靠近的状态的等效电路中，受电线圈4经由耦合系数M而被连接，阻抗Z发生变化。因为检测线圈12被作为扫描振荡电路13的负载来连接，所以检测线圈12的阻抗成为扫描振荡电路13的负载阻抗Z。

图8示出受电线圈4与送电线圈3发生耦合的状态，图9示出其等效电路。在该图中，如果设：

送电线圈3的电感L1；

耦合电容器的静电电容C1；

串联电阻的电气电阻R1；

受电线圈4的电感L2；

与受电线圈4并联连接的电容器的静电电容C2；

连接在受电线圈4侧的电阻成分的电气电阻R2；

两线圈的耦合系数为M；

送电线圈3侧阻抗为Z1，受电线圈4侧阻抗为Z2，

则有

[数学式1]

$Z1=R1+\mathrm{j\ωL}1-\mathrm{j\ωM}-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}1}$

[数学式2]

$Z2=R2+\mathrm{j\ωL}2-\mathrm{j\ωM}-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}2}$

此外，在将含耦合系数M的受电侧阻抗设为Z3时，则有

[数学式3]

$Z3=\frac{\mathrm{j\ωM}\·Z2}{\mathrm{j\ωM}+Z2}=\mathrm{j\ωM}+\frac{{\left(\mathrm{\ωM}\right)}^2}{R2+\mathrm{j\ωL}2-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}2}}$

电路整体的阻抗、即哈脱莱振荡电路13A的负载阻抗Z如下所示。

[数学式4]

$\begin{array}{c}Z=Z1+Z3=\mathrm{j\ωL}1-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}1}+R1+\frac{{\left(\mathrm{\ωM}\right)}^2}{\mathrm{j\ωL}2-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}2}+R2}\\ =R1+j(\mathrm{\ωL}1-\frac{1}{\mathrm{\ωC}1})+\left(\frac{{\left(\mathrm{\ωM}\right)}^2}{R2+j(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2})}\right)\\ =R1+j(\mathrm{\ωL}1-\frac{1}{\mathrm{\ωC}1})+\left(\frac{{\left(\mathrm{\ωM}\right)}^2\·(R2-j(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2}))}{{R2}^2+{(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2})}^2}\right)\\ =R1+j(\mathrm{\ωL}1-\frac{1}{\mathrm{\ωL}1})+\frac{{\left(\mathrm{\ωM}\right)}^2\·R2}{{R2}^2+{(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2})}^2}-j\frac{{\left(\mathrm{\ωM}\right)}^2\·(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2})}{{R2}^2+{(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2})}^2}\\ =R1+\frac{{\left(\mathrm{\ωM}\right)}^2\·R2}{{R2}^2+{(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2})}^2}+j(\mathrm{\ωL}1-\frac{1}{\mathrm{\ωC}1}-\frac{{\left(\mathrm{\ωM}\right)}^2\·(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2})}{{R2}^2+{(\mathrm{\ωL}2-\frac{1}{\mathrm{\ωC}2})}^2})\end{array}$

例如，若将由受电线圈4的电感L2和电容器的静电电容C2所确定的谐振频率设为约1MHz，将扫描振荡电路13使频率发生变化的范围设为750kHz～1.5MHz，则存在着在比受电线圈4的谐振频率的1MHz稍高的频率下负载阻抗Z变为极大之处和变为极小的部分，根据受电线圈4相对于送电线圈3的相对位置的不同，极大值和极小值之差、即相对于频率的阻抗变化值(ΔZ)将发生变化。

若受电线圈4靠近送电线圈3，则相对于频率的阻抗变化值(ΔZ)变大，若远离则变小。其原因在于，阻抗变化值(ΔZ)根据受电线圈4和送电线圈3的耦合系数M而发生变化。耦合系数M随着受电线圈4靠近送电线圈3而变大。因而，越是受电线圈4靠近送电线圈3而使得耦合系数M变大，则相对于频率的阻抗变化值(ΔZ)变得越大，越是远离则变得越小。检测电路14根据相对于频率的阻抗变化值(ΔZ)的大小来检测受电线圈4相对于送电线圈3的位置、即受电线圈4已靠近送电线圈3的情况。

图3的检测电路14经由振荡电压的变化来检测负载阻抗Z的变化。其原因在于，若负载阻抗Z下降，则扫描振荡电路13的振荡电压即输出电压将下降。进而，图3的检测电路14利用二极管27来对从扫描振荡电路13输出的交流信号进行整流，以直流电平来检测输出电压。该检测电路14将从扫描振荡电路13输出的直流电平与设定值进行比较，来判定阻抗变化值(ΔZ)比设定值大的情况。即，其原因在于，若阻抗变化值(ΔZ)变得大于设定值，则直流电平的变化值(ΔV)将变得低于设定值。换言之，检测电路14将相对于频率的直流电平的变化值(ΔV)与存储在存储器26中的设定值进行比较，来判定相对于频率的阻抗变化值(ΔZ)是否大于设定值。即，该检测电路14将变化值(ΔV)与预先存储在存储器26中的设定值进行比较，若变化值(ΔV)比存储器26的设定值大，则判定为受电线圈4处于送电线圈3的靠近位置，在比设定值小的状态下判定为不处于靠近位置。

图3的检测电路14以直流电平来检测扫描振荡电路13的振荡电压的变化值(ΔV)并与设定值进行比较，所以能够以简单的电路构成来判定变化值(ΔV)是否大于设定值。但是，检测电路也能够以交流电平将扫描振荡电路的振荡电压的变化值(ΔV)与设定值进行比较。

检测电路14也能够将输出电压的变化值(ΔV)与预先存储在存储器26中的多个设定值进行比较，作为最靠近位置、靠近位置、非靠近位置等的多个阶段来判定。将受电线圈4的位置呈三个阶段判定为最靠近位置、靠近位置、非靠近位置的检测电路14，将判定为最靠近的第1设定值、和判定为靠近位置的第2设定值存储至存储器26。该检测电路14当将相对于频率的输出电压的变化值(ΔV)判定为第1设定值以上时决定为最靠近位置，当比第1设定值小且为第2设定值以上时决定为靠近位置，当比第2设定值小时判定为非靠近位置。检测电路14也能够存储更多的设定值，将输出电压的变化值(ΔV)与所存储的设定值进行比较，来更详细地判定受电线圈4的位置。

以上的检测电路14经由扫描振荡电路13的振荡电压来检测阻抗变化值(ΔZ)，所以能够以简单的电路构成来检测阻抗变化值(ΔZ)。但是，检测电路也能够检测扫描振荡电路的阻抗，或者检测负载电流来检测阻抗变化值(ΔZ)，从而检测受电线圈相对于送电线圈的位置。

进而，以上的检测电路14根据极大值和极小值之差来检测相对于频率的变化值，从而检测受电线圈4相对于送电线圈3的位置。该检测电路14因为阻抗、电压的变化值变大，所以能够更准确地检测受电线圈4相对于送电线圈3的位置。但是，检测电路也不一定需要根据极大值和极小值之差来检测阻抗变化值、输出电压的变化从而检测受电线圈相对于送电线圈的位置，也能够根据极小值或极大值来检测阻抗变化值、电压变化从而检测受电线圈相对于送电线圈的位置。其原因在于，随着受电线圈靠近送电线圈，阻抗、输出电压的极大值变大，极小值变小。

显示器15显示由检测电路14检测出的受电线圈4的位置。显示器15使LED28等指示灯点亮来显示受电线圈4相对于送电线圈3的位置。显示器15以LED28的发光色来显示受电线圈4的靠近位置。该显示器15，例如当在电源台1放置便携式设备2且受电线圈4被配置在靠近位置时，点亮为红色，当不处于靠近位置时点亮为蓝色，来显示受电线圈4的位置。该显示器15在电源台1没有放置便携式设备2的状态下不点亮LED28。进而，将受电线圈4相对于送电线圈3的位置显示为最靠近位置、靠近位置和非靠近位置的显示器15，将LED的发光色点亮为红、绿、蓝色来进行显示。进而，显示器15也能够如图10所示那样以所点亮的LED28的个数来显示靠近位置。该显示器15当在电源台1放置便携式设备2且受电线圈4靠近送电线圈3时使所有的LED28点亮，随着受电线圈4远离送电线圈3而减少点亮的LED28的个数。进而，虽然未图示，但显示器能够利用模拟仪表、数字仪表来显示受电线圈相对于送电线圈的位置。该显示器能够以仪表来显示受电线圈和送电线圈的相对距离。显示器的仪表将指针偏转最大的位置作为受电线圈最靠近送电线圈的位置。进而，本发明并未将显示器限定为以上的构造，可以采用能显示受电线圈靠近送电线圈的状态的所有构造。

电源台1在由启动电路检测到放置了便携式设备2的情况之后，开始受电线圈4的位置检测。电源台将用户所操作的开关(未图示)作为启动电路来设置，以该开关的接通断开信号来检测放置了便携式设备的情况，从而能开始受电线圈的位置检测。但是，电源台也能够不由用户操作开关等，而自动地检测放置了便携式设备的情况，从而来开始受电线圈的位置检测。该电源台因为不由用户操作开关等，而当放置了便携式设备时开始位置检测，所以能够方便地使用。

以上的电源台1具备：启动电路6，其利用检测线圈12的电感的变化来检测放置了便携式设备2的情况。该检测线圈12也能兼用送电线圈3。其中，本发明的电源台并未限定对放置了便携式设备的情况进行检测的电路构成，例如也能够以一定的周期将位置检测器设为动作状态，来开始受电线圈的位置检测。

以下，将送电线圈3兼作为检测线圈12，详细叙述对便携式设备2放置于电源台1的情况进行检测的启动电路6的具体例。若放置了便携式设备2，则送电线圈3的电感将增加。其原因在于，内置于便携式设备2的磁屏蔽部44等磁性材料靠近检测线圈12，从而增高了磁通密度。图2和图3的电源台1具备：启动电路6，其利用送电线圈3的电感的增加来检测放置了便携式设备2的情况。该启动电路6具备：子振荡电路31，其以送电线圈3的电感来确定振荡频率；和子检测电路32，其根据该子振荡电路31的振荡频率的变化来检测电感的变化从而检测放置了便携式设备2的情况，或者检测该子振荡电路31的振荡电压的变化从而检测放置了便携式设备2的情况。

在启动电路6检测到放置了便携式设备2的状态下，控制电路9将开关S2切换为断开，将开关S1切换为接通，以将兼用作检测线圈12的送电线圈3连接至子振荡电路31。

图3的子振荡电路31为克拉普振荡电路31A。该子振荡电路31由与送电线圈3串联连接的电容器33的静电电容来确定振荡频率。该子振荡电路31的振荡频率(f)根据送电线圈3的电感(L)和电容器33的静电电容(C)按以下的数学式来确定。

[数学式5]

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

子检测电路32以频率计数器34来检测子振荡电路31的振荡频率以检测振荡频率(f)，根据振荡频率(f)来运算送电线圈3的电感(L)。当检测到振荡频率(f)时，送电线圈3的电感(L)根据振荡频率(f)和电容器33的静电电容(C)按以下的数学式来运算。

[数学式6]

$L=\frac{1}{4{\mathrm{\π}}^2{f}^{2}C}$

子检测电路32运算电感(L)，将运算的电感(L)与阈值进行比较，来检测放置了便携式设备2的情况。其中，子检测电路不一定要运算电感并与阈值进行比较，也能够根据由电感所确定的频率来检测放置了便携式设备的情况。其原因在于，若电感发生变化，则振荡频率也将发生变化，所以将频率与阈值进行比较来检测便携式设备的方法，实质上是将电感与阈值进行比较来检测便携式设备的方法。不运算电感而根据振荡频率来判定便携式设备的方法，能够更简单地判定放置了便携式设备的情况。

子检测电路32将在电源台1的上面板11没有放置便携式设备2的状态下的、送电线圈3的电感设为基准电感，根据相对于该基准电感而电感增加的变化量(ΔH)来判定放置了便携式设备2的情况。子检测电路32在不放置便携式设备2的状态下，以给定的周期(例如1秒周期)对检测线圈12的电感的变化量(ΔH)进行检测，来判定是否放置了便携式设备2。

便携式设备2被放置于电源台1的上面板11而使送电线圈3的电感(L)增加的电感的变化量(ΔH)，根据各个便携式设备2而发生变化。其原因在于，内置于便携式设备2的受电线圈4的磁屏蔽部44的材质、大小、形状、从送电线圈3至磁屏蔽部44为止的距离等不同。通过将便携式设备2放置在电源台1的上面板11，检测送电线圈3的电感的变化量(ΔH)，将所检测的电感的变化量(ΔH)存储至各个便携式设备2的存储器中，从便携式设备2向电源台1进行传输，由此子检测电路32能够更准确地判定放置了便携式设备2的情况。其原因在于，在便携式设备2被放置于电源台1的状态下，从便携式设备2向电源台1传输电感的变化量(ΔH)的阈值，电源台1的子检测电路32将电感的变化量(ΔH)与该阈值进行比较，从而能判定便携式设备2的放置。

进而，图3的子检测电路32具备：检测部35，其对子振荡电路31的振荡电压的变化进行检测。图的检测部35利用二极管36来对从子振荡电路31输出的交流信号进行整流，以直流电平来检测输出电压。图3所示的启动电路6在连接至子振荡电路31的输出侧的晶体管37的基极上连接有整流输出并变换为直流的二极管36，将该二极管36的输出侧连接至子检测电路32的检测部35。二极管36对作为子振荡电路31的输出的交流成分进行整流，输出与交流成分的振幅对应的直流电压。从二极管36输出的直流电压被输出至检测部35。检测部35根据从二极管36输入的直流电压以直流电平来检测子振荡电路31的振荡电压。

子检测电路32将在电源台1的上面板11没有放置便携式设备2的状态下的、子振荡电路31的振荡电压设为基准，根据振荡电压相对于该基准电压的变化量(ΔV)来判定放置了便携式设备2的情况。子检测电路32在不放置便携式设备2的状态下，以基准的给定的周期(例如1秒周期)对子振荡电路31的振荡电压的变化量(ΔV)进行检测，来判定是否放置了便携式设备2。

电源台1将开关S1设为接通，将开关S2设为断开，若由启动电路6检测到放置了便携式设备2的情况，则将开关S1切换为断开，将开关S2切换为接通，利用位置检测器5来检测并显示便携式设备2是否放置在最适位置，即是否被配置在受电线圈4靠近送电线圈3的位置从而能够效率良好地进行电力输送。位置检测器5显示受电线圈4相对于送电线圈3的位置，用户观看该显示，同时用户移动便携式设备2，从而将便携式设备2放置在电源台1的最适位置以使受电线圈4靠近送电线圈3。

若检测到便携式设备2被放置于最适位置，则位置检测器5对控制电路9进行控制，控制电路9将开关S1和开关S2切换为断开，以将送电线圈3连接至交流电源8，从交流电源8向送电线圈3供给交流电力，开始电力输送。

交流电源8例如将20kHz～1MHz的高频电力供给至送电线圈3。虽然未图示，但交流电源8具备：振荡电路；和对从该振荡电路输出的交流进行功率放大的功率放大器。送电线圈3的交流电力被电力输送至受电线圈4。便携式设备2对所内置的电池41进行充电，或者将设备设为动作状态。对便携式设备2的电池41进行充电的电源台1，当电池41被充满电时，利用接收电路7来检测从便携式设备2的传输电路43传输的充满电信号。若电源台1检测到充满电信号，则控制电路9对交流电源8进行控制，以停止向送电线圈3的电力供给，从而停止电池41的充电。

如上所述，检测电路14根据极大值和极小值之差来检测相对于频率的变化值，以检测受电线圈4相对于送电线圈3的位置。随着受电线圈靠近送电线圈，检测线圈12中的阻抗、输出电压的极大值变大，极小值变小，在极大值和极小值之差为最大时，成为受电线圈4最靠近送电线圈3、即平面圆形线圈(或近似圆形的形状)的中心相一致的位置。

此外，在本实施例中，来自检测线圈12的输出电压的极大值、极小值，如图7所示那样在1MHz附近能够检测到极大值，在相邻且频率大的一侧能够检测到极小值。在检测电路14中，能够检测此时间点的位置关系(受电线圈与送电线圈的位置关系)下的极大值和极小值之差。

如图11(a)、(b)所示，构成为包括：与所述送电线圈(3)的中心为同心的中心检测线圈；和被配置在该中心检测线圈的周边上的周边检测线圈，具备多个周边检测线圈，该周边检测线圈将中心检测线圈的中心作为中心而在外周部以等间隔来配置。

在图11(a)中，配置有：中心检测线圈12c；和以该线圈的中心为中心而呈半圆状的平面周边检测线圈12h、12h。在图11(b)中，配置有：中心检测线圈12c；和以该线圈的中心为中心而呈扇形状(中心角为90度)的4个平面周边检测线圈12q1、12q2、12q3、12q4。

图11(c)对于(a)、(b)的线圈配置是共同的，受电线圈从图11的纸面正侧面方向(图11(a)中的虚线箭头方向)靠近中心检测线圈12c的位置(＝送电线圈的位置)时的各位置关系(与中心检测线圈的中心相距的距离为横轴)下的、来自各个检测线圈12的输出电压的极大值和极小值之差的值示出在纵轴上。虽然未图示，但中心检测线圈和周边检测线圈分别分离，相当于开关S2的开关选择性地连接至检测线圈，由检测电路14来检测。因为受电线圈从图11的纸面正侧面方向靠近，所以图11(b)中的周边检测线圈12q1、12q4的输出和周边检测线圈12q2、12q3的输出变为相同。随着受电线圈从中心检测线圈(送电线圈)的外周向中心靠近，周边检测线圈的值将增加，到达顶点之后将下降。此外，中心检测线圈的值随着靠近中心而增加，在中心成为顶点。

如图11(c)所示，在本实施例中，在用户移动便携式设备2而使受电线圈从中心检测线圈(送电线圈)的外周向中心靠近时，若周边检测线圈的值变得大于给定值，则将显示器15的LED28点亮为特定的颜色(例如红色)。由此，用户能够理解接近中心的情况。然后，使受电线圈更靠近中心检测线圈(送电线圈)，在中心检测线圈的值比周边检测线圈的值大时，作为可充电范围，将显示器15的LED28的点亮的颜色变为其他颜色(例如蓝色)。由此，用户能够理解是可充电的位置(靠近的位置)。

进而，随着使受电线圈的中心更靠近中心检测线圈(送电线圈)的中心而增大显示器15的LED28的点亮(例如蓝色)的发光强度(发光亮度、发光照度)。发光强度(发光亮度、发光照度)对应于图11(c)的中心检测线圈的值，由此用户能够理解接近中心的情况。

进而，通过用户边一点点移动便携式设备2边查找发光强度(发光亮度、发光照度)最大之处并将便携式设备2置于此处的位置的情况，从而可在最适位置开始充电。

在此，在图11(a)、(b)中，线圈用线来表示，但可利用上述图4等所示的平面线圈。此外，这种线圈也可以为在印刷基板上被图案化后的线圈。例如，也能够在印刷基板的上面侧(上面板11侧)对中心检测线圈进行图案布线，在印刷基板的下面侧对周边检测线圈进行图案布线。将该印刷基板配置在送电线圈上。

产业上的可利用性

本发明最适于能够固定送电线圈并效率良好地从该送电线圈向受电线圈进行电力输送的电源台。

符号说明

1…电源台

2…便携式设备

3…送电线圈

4…受电线圈

5…位置检测器

6…启动电路

7…接收电路

8…交流电源

9…控制电路

10…壳体

11…上面板

12…检测线圈

12c…中心检测线圈

12q1～q4…周边检测线圈

13…扫描振荡电路

13A…哈脱莱振荡电路

14…检测电路

15…显示器

16…振荡线圈

16a…中间端子

17…晶体管

18…可变电容二极管

19…控制电压电路

20…电容器

21…电容器

22…负载电阻

23…偏置电阻

24…电源线

25…箝位电路

26…存储器

27…二极管

28…LED

29…平面线圈

29A…平面线圈

29B…平面线圈

31...子振荡电路

31A…克拉普振荡电路

32...子检测电路

33…电容器

34…频率计数器

35…检测部

36…二极管

37…晶体管

41…电池

42…充电控制电路

43…传输电路

44…磁屏蔽部

S1…开关

S2…开关

D1…二极管

D2…二极管

Claims (17)

1.一种电源台，固定送电线圈(3)、且具备对被放置的便携式设备(2)的受电线圈(4)和内置的送电线圈(3)的相对位置进行检测并显示的位置检测器(5)，其中，

所述位置检测器(5)具备：检测线圈(12)，其对所述受电线圈(4)的位置进行检测；扫描振荡电路(13)，其向所述检测线圈(12)供给频率发生变化的交流信号；检测电路(14)，其检测相对于从该扫描振荡电路(13)向所述检测线圈(12)供给的交流信号的频率的、所述检测线圈(12)的阻抗的变化；和显示器(15)，其根据发生变化的阻抗来检测受电线圈(4)的位置并显示，

所述位置检测器(5)根据由所述检测电路(14)检测的所述检测线圈(12)的发生变化的阻抗来检测所述受电线圈(4)的位置，并利用所述显示器(15)来显示所述受电线圈(4)的位置。

2.根据权利要求1所述的电源台，其中，

将所述扫描振荡电路(13)使频率发生变化的范围设为750kHz～1.5MHz。

3.根据权利要求1或2所述的电源台，其中，

将所述送电线圈(3)兼用作所述检测线圈(12)。

4.根据权利要求1或2所述的电源台，其中，

所述检测线圈(12)是被配置在与所述送电线圈(3)同心的位置的平面线圈(29)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电源台，其中，

所述检测电路(14)以扫描振荡电路(13)的振荡电压的变化来检测所述检测线圈(12)的发生变化的阻抗。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电源台，其中，

所述检测电路(14)将扫描振荡电路(13)的振荡电压变换为直流，并以直流电平来检测所述检测线圈(12)的发生变化的阻抗。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电源台，其中，

所述检测电路(14)以所述检测线圈(12)的阻抗的极大值和极小值之差即阻抗变化值(ΔZ)来检测所述受电线圈(4)的位置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的电源台，其中，

所述检测电路(14)以所述检测线圈(12)的阻抗的极小值来检测所述受电线圈(4)的位置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电源台，其中，

所述扫描振荡电路(13)具备：振荡线圈(16)；与该振荡线圈(16)连接的可变电容二极管(18)；和向该可变电容二极管(18)供给以一定的周期变化的控制电压的控制电压电路(19)，

该扫描振荡电路(13)是从所述控制电压电路(19)向所述可变电容二极管(18)输入控制电压来使振荡频率以一定的周期发生变化的哈脱莱振荡电路(13A)。

10.根据权利要求9所述的电源台，其中，

与所述振荡线圈(16)的一部分并联地连接有二极管筘位电路(25)，该二极管筘位电路(25)使一对二极管(D1；D2)相互反向地并联连接。

11.根据权利要求10所述的电源台，其中，

所述振荡线圈(16)具备中间端子(16a)，在该中间端子(16a)和振荡线圈(16)的一端之间并联地连接有所述二极管筘位电路(25)。

12.根据权利要求11所述的电源台，其中，

所述振荡线圈(16)的一端经由电容器(21)而连接至构成哈脱莱振荡电路(13A)的晶体管(17)的基极，所述振荡线圈(16)的中间端子(16a)被连接至所述晶体管(17)的发射极，在所述晶体管(17)的发射极和地线之间连接有二极管筘位电路(25)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的电源台，其中，

所述电源台具备：子振荡电路(31)，其检测放置了便携式设备(2)的情况；和子检测电路(32)，其以该子振荡电路(31)的振荡频率的变化来检测送电线圈(3)的电感的变化从而检测放置了所述便携式设备(2)的情况，

所述子检测电路(32)检测放置了便携式设备(2)的情况，从而所述位置检测器(5)检测所述受电线圈(4)的位置。

14.根据权利要求13所述的电源台，其中，

所述子振荡电路(31)是以检测线圈(12)的电感来确定振荡频率的克拉普振荡电路(31A)。

15.根据权利要求1至12中任一项所述的电源台，其中，

所述电源台具备：子振荡电路(31)，其检测放置了便携式设备(2)的情况；和子检测电路(32)，其检测该子振荡电路(31)的振荡电压的变化来检测放置了所述便携式设备(2)的情况，

所述子检测电路(32)检测放置了便携式设备(2)的情况，从而所述位置检测器(5)检测所述受电线圈(4)的位置。

16.根据权利要求7所述的电源台，其中，

所述检测电路(14)利用所述检测线圈(12)的振荡电压的变化中的极大值和极小值之差来检测所述受电线圈(4)的位置，

所述检测线圈(12)构成为包括多个线圈，

所述检测线圈(12)构成为包括：

中心检测线圈，其与所述送电线圈(3)的中心为同心；和

周边检测线圈，其被配置在该中心检测线圈的周边，

在所述中心检测线圈的所述振荡电压的变化中的极大值和极小值之差大于所述周边检测线圈的所述振荡电压的变化中的极大值和极小值之差时，作为所述受电线圈(4)靠近的位置来显示。

17.根据权利要求16所述的电源台，其中，

具备多个所述周边检测线圈，该周边检测线圈以所述中心检测线圈的中心为中心而在外周部以等间隔来配置。