CN104734369B - 送电装置、受电装置以及无线电力传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种送电装置、受电装置以及无线电力传输系统。送电装置具备包括第1线圈的第1共振器,检测具备第2共振器和负载的受电装置的位置,第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路。送电装置具备:第1共振器;振荡电路,能够以比第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比该共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行振荡;测定电路,测定第1共振器的输入电感值。测定电路检测第1共振器的电感值Lin(f1)和第1共振器的电感值Lin(f2),基于通过k2=1‑Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数(k),检测第2共振器相对于第1共振器的相对位置。
Description
技术领域
本发明涉及检测共振器之间的相对位置的位置检测装置。另外,本发明也涉及具备这样的位置检测装置、且用于以非接触方式输送电力的无线电力传输的送电装置、受电装置以及无线电力传输系统。
背景技术
近年来,在移动电话机、电动汽车等带有移动性的电子设备、EV设备中,为了进行无线充电而各种无线电力传输系统的开发得到不断进展。在无线电力传输技术中,存在使多个线圈对向的电磁感应方式和磁场共振方式、以及使多个金属板对向的电场耦合方式。电磁感应方式的无线电力传输系统包括具备送电线圈(送电天线)的送电装置和具备受电线圈(受电天线)的受电装置,通过受电线圈捕捉由送电线圈产生的磁场,能够不使电极直接接触地输送电力(专利文献1)。
另外,专利文献2公开了电场耦合方式的无线电力传输系统的例子。
在上述无线电力传输系统中,在进行电力传输时送受电线圈的位置偏离的情况下,不仅送电效率会降低,也会产生因线圈的漏磁通而对线圈外的金属异物进行加热的风险。因此,为了安全且高效地进行无线电力传输,送电线圈与受电线圈之间的对位是重要的。
现有技术文献
专利文献1:国际公开第2011/033660号小册子
专利文献2:国际公开第2007/107642号小册子
专利文献3:日本特开2009-118587号公报
发明内容
然而,在上述现有技术中,需要一种高精度地进行送电线圈与受电线圈之间的对位的送电装置。
本发明的一个技术方案的送电装置是具备包括第1线圈的第1共振器、并对受电装置的位置进行检测的送电装置,所述受电装置具备第2共振器和负载,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述送电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的电感值,
所述测定电路,检测在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述交流电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率(f2)使所述交流电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),算出通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据本发明的一个技术方案,能够提供一种高精度地进行送电线圈与受电线圈之间的对位的送电装置。
此外,这些包括的或具体的技术方案既可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质来实现,也可以由系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。
附图说明
图1是表示本发明的位置检测装置的非限定性的例示性实施方式的基本结构的框图。
图2是表示测定电路与第2共振器连接、振荡器与第1共振器连接的结构例的图。
图3是表示振荡电路和测定电路的双方均与第2共振器连接的结构例的图。
图4是用于说明本发明的位置检测装置的基本动作的图。
图5是表示实施方式1的无线电力传输系统的概略结构的框图。
图6是说明实施方式1的无线电力传输系统的工作原理的图。
图7是实施方式1的无线电力传输装置的对位动作的流程图。
图8是表示实施方式2的无线电力传输系统的概略结构的框图。
图9是表示实施方式3的无线电力传输系统的概略结构的框图。
图10是表示实施方式4的无线电力传输系统的概略结构的框图。
图11A是表示实施方式5的无线电力传输系统的图。
图11B是用于说明实施方式5的无线电力传输系统的动作的图。
图11C是用于说明实施方式5的无线电力传输系统的动作的图。
图12A是表示实施方式5的无线电力传输系统的变形例的俯视图。
图12B是表示实施方式5的无线电力传输系统的变形例的右视图。
图13(a)~(c)是表示实施方式1~3的无线电力传输系统的第1实施例的图。
图14(a)~(c)是表示实施方式1~3的无线电力传输系统的第2实施例的图。
图15是表示实施方式1的无线电力传输系统的第3实施例的电路图。
图16是表示使用了图15的耦合系数的推定结果的图。
标号说明
100 送电装置;
110 送电共振器(第1共振器);
120 送电电路;
130 电源;
140 送电控制电路;
150 振荡电路;
160 测定电路;
170 提示元件;
200 受电装置;
210 受电共振器(第2共振器);
220 受电电路;
230 负载;
240 受电控制电路;
250 振荡电路;
260 测定电路;
270 提示元件;
S1~S3 开关;
I1 第1指示器;
I2 第2指示器。
具体实施方式
(成为本发明的基础的见解)
关于在“背景技术”一栏中所记载的无线电力传输系统的送电装置,本发明的发明人发现会产生以下问题。
专利文献1的无线电力传输系统的送电装置是使受电装置的负载变化,从送电侧在预定的频率范围内测定反射系数。根据这样得到的反射系数成为最小的频率之差来推定送受电线圈之间的耦合系数,基于所述耦合系数来进行对位。
但是,在专利文献1中,只有在设置于送电装置的第1共振器、设置于受电装置的第2共振器、负载等的参数确定的情况下,才能够准确地推定所述耦合系数。由此,在负载变动的情况下,存在无法准确地推定所述耦合系数这一问题。另外,在专利文献1中,由于受电侧的负载的控制和/或宽频带的反射系数的测定是必需的,所以对位控制的速度低,在跟随性上存在问题。
此外,在专利文献1中所推定的耦合系数与后述耦合系数k[通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的k]不同。
专利文献2公开了电场耦合方式的无线电力传输系统的例子,没有公开基于作为检测第2共振器相对于第1共振器的相对位置的指标的耦合系数k的对位。
专利文献3公开了作为检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置的指标的耦合系数ki[通过[ki2=1-Ls/Lw]这一式子算出的ki]。所述耦合系数k表示通过所述第2共振器的第2线圈的磁通与从所述第1共振器的第1线圈输出的全磁通的比例。因此,在所述受电装置的所述负载变动时,虽然磁通密度的强度变动,但通过所述第2线圈的磁通与从所述第1线圈输出的全磁通的比例不会变动。因此,所述耦合系数k是相对于负载变动保持稳定的指标,所以使用所述耦合系数k适于进行对位。
在专利文献3中,为了算出所述耦合系数ki,需要测定所述第2线圈的两端断开的状态时的所述第1共振器的电感值Lw。并且,需要测定所述第2线圈的两端短路的状态时的所述第1共振器的电感值Ls。这些Lw和Ls的测定是在同一频率fc下进行(例如专利文献3的第0362段和图73)。
然而,专利文献3对于切换为所述第2线圈的两端断开的状态和所述第2线圈的两端短路的状态的方法没有进行任何公开。
通常,要切换为所述第2线圈的两端实质上断开的状态和所述第2线圈的两端实质上短路的状态,例如需要在所述受电装置的所述第2线圈的两端设置短路用开关,并在所述受电装置设置控制所述短路用开关的控制电路。并且,需要从所述送电装置向所述受电装置发送信号来控制所述短路用开关。由此,需要所述短路用开关和所述控制电路,部件个数会增加。进而,存在会导致必须从所述送电装置向所述受电装置发送信号并使用所述短路用开关来控制所述第2线圈的两端的导通和非导通这一繁琐度以及成本增加的问题。
因此,期望一种不会导致成本增加、即使在所述负载发生了变动的情况下也能够以简易的结构高精度地进行送电线圈与受电线圈之间的对位的送电装置。
通过以上考察,本发明的发明人想到了以下的发明的各技术方案。
本发明的一个技术方案,是具备包括第1线圈的第1共振器、检测具备第2共振器和负载的受电装置的位置的送电装置,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述送电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)及比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的电感值,
所述测定电路,检测在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述交流电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率f2使所述交流电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的电感值Lin(f2),算出通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,在所述第2线圈的两端设置电容器,在所述受电装置设置包括线圈和电容器的并联共振电路。由此,在通过所述振荡电路以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)进行驱动时,电流不在所述电容器中流动,所以能够产生出所述第2线圈的两端实质上断开的状态。另外,在以比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行驱动时,电流在所述电容器中流动,所以能够产生出所述第2线圈的两端短路的状态。
由此,为了测定在所述第2共振器的两端实质上断开的状态时的所述第1共振器的电感值Lin(f1),通过所述振荡电路使第1频率(f1)的交流电力振荡,测定所述第1共振器的电感值Lin(f1)即可。另外,为了测定所述第2线圈的两端短路的状态时的所述第1共振器的电感值Lin(f2),通过所述振荡电路使第2频率(f2)的交流电力振荡,测定所述第1共振器的电感值Lin(f2)即可。根据测定出的所述第1共振器的电感值Lin(f1)和电感值Lin(f2),能够算出所述耦合系数。
因此,根据本发明的一个技术方案,仅通过在所述第2线圈的两端设置电容器,就能够产生出所述第2线圈的两端实质上断开的状态和所述第2线圈的两端短路的状态。因此,无需在所述受电装置设置所述短路用开关和所述控制电路,能够消除从所述送电装置输送信号来控制所述短路用开关这一繁琐的工作。其结果,由于使用所述耦合系数进行对位,所以不会导致成本增加,即使在所述负载发生了变动的情况下也能够以简易的结构高精度地进行对位。
此外,专利文献3没有公开具备第2共振器的受电装置,该第2共振器具有包括所述第2线圈和电容器的并联共振电路。因此,没有通过所述振荡电路以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)进行驱动,没有产生出所述第2线圈的两端实质上断开的状态。并且,没有以比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行驱动,没有产生出所述第2线圈的两端短路的状态。
此外,所述“线圈的两端”中的“线圈”的定义不限于线圈部件单体。
例如,如后述的图15所示,受电共振器包括与受电线圈串联的共振电容器(例如,C2s)。在将所述受电线圈和所述串联的共振电容器合成而得到的串联阻抗在进行位置检测的频率f1、f2下显现电感性的情况下,能够作为等价的线圈(也可以简称为等价线圈)来处理。因此,通过在所述等价线圈的两端设置并联电容器,也能够得到同样的效果,所以“线圈的两端”中的“线圈”的定义不限于线圈部件单体(参照图15的说明内容)。
在说明本发明的具体实施方式之前,对本发明的位置检测装置的基本结构进行说明。首先,参照图1。图1是表示本发明的位置检测装置的非限定性的例示性实施方式的基本结构的框图。
图1所例示的位置检测装置1000是检测第2共振器20相对于与第2共振器20电磁耦合的第1共振器10的相对位置的装置,所述第2共振器20由包括线圈和电容器的并联共振电路构成。该位置检测装置1000具备第1共振器10、与第1共振器10连接的振荡电路150、以及与振荡电路150连接的测定电路160。
振荡电路150构成为能够以比第2共振器20的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行振荡。另外,测定电路160构成为测定第1共振器10的输入电感值。该测定电路160构成为基于在振荡电路150以第1频率f1进行振荡时测定电路160所测定到的第1共振器10的输入电感值Lin(f1)与在振荡电路150以第2频率f2进行振荡时测定电路160所测定到的第1共振器10的输入电感值Lin(f2)之比,来检测第2共振器20相对于第1共振器10的相对位置。如后文详细说明所述,使用输入电感值之比即Lin(f1)/Lin(f2),能够算出或推定第1共振器10与第2共振器20之间的耦合系数k。耦合系数k依赖于第2共振器20相对于第1共振器10的相对位置而变化。也就是说,在第1共振器10和第2共振器20没有电磁耦合时,耦合系数k具有零或近似于零的小的值。另一方面,在第1共振器10和第2共振器20电磁耦合时,若第2共振器20接近第1共振器10,则耦合系数k增加,相反,若第2共振器20远离第1共振器10,则耦合系数k减少。因此,基于耦合系数k的算出值或推定值,能够决定第2共振器20相对于第1共振器10的相对位置。
在本发明的相对位置检测装置中,特征在于,使用在不同频率下得到的两个输入电感值之比、即Lin(f1)/Lin(f2)。此外,在本发明中,所谓测定第1共振器的输入电感值,不仅包括直接测定该输入电感值,也包括测定将输入电感值变换后的其他物理参数。在某种条件下,将第1共振器10和第2共振器20电磁耦合的电磁场的频率与输入电感值成正比(例如电压频率转换器)。另外,在某种条件下,将第1共振器10和第2共振器20电磁耦合的电磁场的频率与输入电感值的平方成反比(例如自激式振荡电路的振荡频率)。因此,通过测定在第1共振器10或第2共振器20中流动的交流电流或交流电压的频率,能够有效地测定“第1共振器的输入电感值”,其结果,能够取得耦合系数k的值。
本发明中的“相对位置”不是指空间坐标中的绝对位置,而是指成为用于实时检测第2共振器是接近第1共振器、还是远离第1共振器的基础的“相对距离信息”。
接着,参照图2和图3,对位置检测装置1000具备第2共振器20的结构例进行说明。在图2的例子中,测定电路160与第2共振器连接,振荡电路150与第1共振器10连接。在图3的例子中,振荡电路150和测定电路160的双方均与第2共振器20连接。在这些例子中,第2共振器20包含于位置检测装置1000,第2共振器20伴随着位置检测装置1000的移动而移动。
接着,参照图4,对本发明的位置检测装置的基本动作进行说明。如前所述,只要能够以频率f1、f2形成用于实现第1共振器10与第2共振器20之间的电磁耦合的电场或磁场的振动,则振荡电路150既可以与第1共振器10和第2共振器20中的任一方连接,也可以与双方连接。另外,当第1共振器10和第2共振器20电磁耦合时,则测定电路160无论与第1共振器10和第2共振器20的哪一方连接,都能够直接或间接地测定第1共振器10的输入电感值或第2共振器20的输入电感值,从而能够检测耦合系数k。
本发明的位置检测装置可以利用在无线电力传输系统中使用的送电装置和受电装置的构成要素的至少一部分来构成。因此,该位置检测装置适合用于无线电力传输系统。但是,该位置检测装置也能够用于其它用途。例如,可以使第1共振器10和第2共振器20的一方包含于“RF标签”。RF标签是为了进行RFID(Radio Frequency Identification:射频识别)而具备记录信息的存储器(存储元件)和用于进行数据的无线收发的天线的元件。RF标签也被称为电子标签、IC标签、无线标签、RFID标签等。
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细说明。此外,对于同样的构成要素标注了相同的标号。
(实施方式1)
图5是表示本发明第1实施方式的无线电力传输系统的概略结构的框图。该无线电力传输系统具备送电装置100和受电装置200,能够以无线方式从送电装置100向受电装置200输送电力。送电装置100例如是无线充电器,受电装置200例如可以是便携信息终端、电动汽车等具备二次电池的设备。在本实施方式中,前述位置检测装置设置在送电装置100侧。因此,送电装置100不仅能够向受电装置200输送电力,还能够检测受电装置200中的受电共振器210的位置相对于送电共振器110是否处于合适的位置(能够充电的位置)。在本说明书中,将该检测称为“对位”。该检测结果例如可以作为光、影像、声音等信息,从设置于送电装置100或受电装置200的光源、显示器、扬声器等提示元件170或提示元件270向使用者通知。本说明书中的“提示元件(表示元件)”不限于提示视觉信息的元件,也广泛包括仅提示听觉信息(声响或声音)的元件。
通过本实施方式的无线电力传输系统所具备的位置检测装置的这样的功能,使用者能够在使受电装置200靠近送电装置100时得知受电共振器210到达了能够送电(输送电力)的适当的位置,因此能够容易地进行受电装置200的对位。
如图5所示,本实施方式的送电装置100具备送电共振器110、送电电路120、电源130、振荡电路150、测定电路160、以及提示元件170。这些构成要素中,由送电共振器110、振荡电路150以及测定电路160构成位置检测装置。以下,对位置检测装置的结构和动作进行说明。
如后文参照图15详细说明那样,送电共振器110是包括送电线圈L1和与送电线圈L1串联连接的电容器C1的共振电路(第1共振电路)。送电共振器110的共振状态由振荡电路150控制。在本实施方式中,用于位置检测的第1共振器兼作为无线电力传输的送电共振器。
振荡电路150与送电共振器110连接,能够以与受电共振器210的共振频率fr不同的两个频率进行振荡。这两个频率被设定为比共振频率低的第1频率f1和比共振频率高的第2频率f2。第1频率f1可以设定为共振频率的例如85%以下,第2频率f2可以设定为共振频率的例如115%以上。此外,在电力传输模式下,从送电共振器110向受电共振器210输送受电装置200所具备的受电共振器210的共振频率的交流能量。电力传输模式的频率无需与受电共振器210的共振频率完全一致,设定为其共振频率的85~115%左右的范围内的值即可。另外,电力传输模式的频率不一定必须设定在受电共振器210的共振频率fr的85~115%的范围内,也可以使用与该范围不同的频带。例如,可以将电力传输的频带设定为100kHz~200kHz,将位置检测用的频率设定为fr=1000kHz。详细内容在后述实施例3中进行说明。
测定电路160通过检测从振荡电路150输出的交流能量的频率(振荡频率)的变化来进行受电共振器210的检测。即,测定电路160在振荡电路150以第1频率f1进行振荡时测定送电共振器110的电感值Lin(f1)。另外,测定电路160在振荡电路150以第2频率f2进行振荡时测定送电共振器110的电感值Lin(f2)。然后,测定电路160根据后述的原理,基于两个电感值之比来检测受电共振器210相对于送电共振器110的相对位置。
接着,对受电装置200进行简单说明。受电装置200具备受电共振器210、受电电路220、负载230、以及提示元件270。如后文详细说明那样,受电共振器210是包括受电线圈L2和与受电线圈L2并联连接的电容器C2的共振电路(第2共振电路),共振频率被设定为预定的值fr。受电共振器210经由空间以非接触方式从送电共振器110接收到的交流能量在受电电路220中变换波形,然后被供给到负载230。
在本实施方式中,虽然通过使用线圈对的磁场共振来进行无线电力传输,但无线电力传输也可以通过使用电容器对的电场共振来进行。本发明的位置检测装置除了可以适用于线圈对的对位之外,还可以适用于电容器对的对位。以下,以线圈对的对位为例来说明对位的原理,但该原理也可以适用于电容器对的对位。
图6是用于说明在本实施方式的对位中所使用的耦合系数推定方法的工作原理的图。在此,对推定线圈对的耦合系数的方法进行说明。
在送电线圈L1(电感值也表示为L1)和以频率fr进行共振的受电线圈L2(电感值也表示为L2)以耦合系数k电磁耦合时,从送电线圈观察的输入电感Lin通过下式求出。
Lin(f)=L1{1-k2/(1-(fr/f)2)}···式1
图6是示意表示式1的图。
在频率f<<fr时,受电共振器210的两端看起来实质上断开。将在比fr低的第1频率f1下测定到的输入电感值设为Lin(f1)。另一方面,在频率f>>fr时,受电共振器210中的并联电容器的两端看起来实质上短路。将在比fr高的第2频率f2下测定到的输入电感值设为Lin(f2)。
在适当地设定f1、f2的大小时,能够根据式1得到以下的近似式。
Lin(f1)≒L1
Lin(f2)≒L1(1-k2)
根据这两个近似式,能够得到以下式2。
k2≒1-Lin(f2)/Lin(f1)···式2
根据该式2,能够基于测定值即Lin(f1)和Lin(f2)之比来算出耦合系数k。其中,式2基于如下的特殊条件:在使受电线圈端完全断开的情况下的输入电感Lin_open(f)与使受电线圈端完全短路的情况下的输入电感Lin_short(f)之间,满足以下式3、4的关系。
Lin_open(f1)=Lin_open(f2)···式3
Lin_short(f1)=Lin_short(f2)···式4
反过来说,若在选定了满足式3、4的合适的频率f1和f2后设计无线电力传输系统,则式2成立,耦合系数k的推定成为可能。通常,这些频率f1、f2只要设定在共振器的尺寸与波长相比可视为足够小的频率范围内,在实用上就没有问题。
此外,在使用自激式的振荡电路时,能够将输入电感的变化直接变换为振荡频率的变化。即,由于输入电感由振荡频率的平方的倒数决定,所以耦合系数k也能够改写为下式。
k2≒1-f12/f22···式5
在实用上,由于包含电路的线性、非线性要素等,所以式2、式5需要修正,但在原理上,能够根据这些式子来推定耦合系数k(修正例的详细内容在后面的实施例3中叙述)。
根据如上所述,只要一边连续切换以f1和f2的各频率进行振荡的动作、一边测定两个频率下的输入电感值或振荡频率,即能够根据测定结果来推定耦合系数k。耦合系数k根据送受电线圈之间的距离而变化,因此,例如,在推定出的耦合系数k成为了预定的阈值以上的情况下,能够视为受电线圈到达了与送电线圈对向的位置。在对位完成时,送电装置100使用送电电路120代替振荡电路150而开始送电。由此,能够安全且高效地以无线方式向受电装置200供电。
以下,对图5的各要素进行详细说明。
本实施方式中的位置检测装置具备:测定电路160,其测定第1共振器(送电共振器)110的电气特性(输入电感、振荡频率以及依赖于它们而变化的参数);和振荡电路150,其能够以与第2共振器(受电共振器)的共振频率不同的两个频率进行振荡。
送电共振器110包括线圈L1和电容器C1。线圈L1除了可以使用由基板图案形成的薄型的平面线圈之外,也可以使用采用了铜线、绞合线、双绞线等的绕组线圈等。为了确保足够的检测灵敏度,线圈L1的Q值例如可以设置为100以上,但也可以设定为比100小的值。根据需要,也可以不包括电容器C1,在该情况下,可以包括线圈L1自身所具有的自共振特性而形成送电共振器110。
送电电路120是在对位完成后输出用于送电的交流能量的电路。送电电路120可以是全桥型的逆变器和/或D级、E级等其他种类的送电电路。另外,也可以包括通信用的调制解调电路和/或测定电压电流等的各种传感器。
电源130包括商用电源、一次电池、二次电池、太阳能电池、燃料电池、USB(Universal Serial Bus:通用串行总线)电源、高容量的电容器(例如双电层电容器)、与商用电源连接的变压器、或者可以使用它们的组合而实现的所有电源。
送电控制电路140是控制送电装置100整体的动作的处理器,例如可以通过CPU和存储有计算机程序的存储器的组合来实现。送电控制电路140也可以是构成为实现本实施方式的动作的专用的硬件。送电控制电路140进行振荡电路150的振荡频率的切换、送电电路120的送电控制(送电状态的调整)、基于测定电路160的检测结果使提示元件170发光的控制。具体而言,在对位模式下,停止送电电路120的动作,驱动振荡电路150。在送电模式下,停止振荡电路150的动作,驱动送电电路120。送电控制电路140根据位置检测装置的测定结果来决定送电开始频率和送电电压。
在振荡电路150中,例如可以使用柯耳匹兹振荡电路、哈特莱振荡电路、克拉普振荡电路、富兰克林振荡电路、皮尔斯振荡电路等基于LC共振原理的公知的自激式振荡电路。本实施方式的特征在于将线圈L1的阻抗变化换算为频率的变化而高精度地进行检测,因此,只要能够实现这样的检测,则不限于上述振荡电路,也可以使用其他振荡电路和电路拓扑。此外,在送电时可能会烧毁振荡电路150的情况下,也可以在送电共振器110与振荡电路150之间设置开关并在送电时将两者之间电切断。另外,在使用式2来决定耦合系数k的情况下,振荡电路150和送电电路120的功能相同,因此可以使两电路150、120共用化。
测定电路160用于测定上述振荡频率、测定送电线圈L1的电压电流来算出输入电感。此外,虽然未图示,但测定电路160的至少一部分的功能和送电控制电路140的至少一部分的功能可以通过半导体封装(例如微控制器和/或定制IC)来实现。
提示元件170构成为向使用者通知测定电路160的检测结果。提示元件170构成为作为表示相对位置(接近的程度)的“指示器”发挥功能,例如由LED或有机EL等光源构成,也可以是多个光源的集合体。提示元件170也可以根据送电线圈L1与受电线圈L2之间的距离,使多个光源中的不同的光源发光,或者使发光的光源的数量阶段性变动。另外,提示元件170也可以是如液晶提示元件或有机EL提示元件的显示器。在使用显示器时,可以通过图像或文字等来显示检测结果和/或对位的等级。提示元件170也可以构成为与光一起或者取代光而通过声音来提示检测结果和/或对位的等级。
接着,对受电装置200的构成要素进行说明。
受电共振器210包括受电线圈L2和电容器C2。受电线圈L2和电容器C2可以与送电共振器110中的送电线圈L1和电容器C1是同样的,也可以不同。重要的是,阻抗Z2=1/jωC2在频率f1下被设定为相对较大,在频率f2下被设定为相对较小。在此,j是虚数单位,ω是角频率,满足ω=2π×频率的关系。
也可以在受电共振器210与受电电路220之间插入串联电容器。此外,在不需要时,受电共振器210也可以不包括电容器C2,可以包括线圈L2自身所具有的自共振特性而形成受电共振器210。
受电电路220构成为包括整流电路、频率变换电路、恒压恒流控制电路、通信用调制解调电路等各种电路,将接收到的交流能量变换为负载230能够利用的直流能量或低频率的交流能量。另外,也可以在受电电路220中包括测定受电共振器210的电压电流等的各种传感器。
负载230例如是二次电池和/或高容量电容器,可以通过从受电电路220输出的电力进行充电、供电。
本实施方式中的受电控制电路240是控制受电装置200整体的动作的处理器,例如可以通过CPU和存储有计算机程序的存储器的组合来实现。受电控制电路240不限于该例子,也可以是构成为能够实现本实施方式的动作的专用的硬件。受电控制电路240进行向负载250的充电供电控制和/或提示元件270的控制。
本实施方式中的振荡频率可以设定在并联电容器C2在某种程度上可视为集总参数电路的20kHz~20MHz的低频区域。频率越高,则分辨率越高,越能够高速地进行位置检测,因此,在以10μsec以下的周期进行检测的情况下,振荡频率可以设定为作为其倒数的100kHz~100MHz。在可以是低速的情况下,可以设定为数kHz~100kHz。
接着,参照图7的流程图,对本实施方式的无线电力传输系统的动作进行说明。
首先,在送电装置100感知到受电共振器210向送电共振器110的接近时,开始对位模式。本实施方式中的该“接近”的感知并不是基于上述位置检测装置的工作原理,而是例如可以通过检测振荡频率和/或电压的变化来进行。在受电共振器210接近送电共振器110时,有时振荡频率因受电共振器210内部的金属(基板的地线和/或线圈等)的影响而增加,从振荡电路150输出的电压的振幅降低。另外,在具备用于减少受电共振器210中的受电线圈L2对周边电路的电磁噪声的影响的电磁屏蔽器(磁性体)的情况下,有时振荡频率也伴随受电共振器210的接近而降低。因此,通过检测振荡频率和/或电压的变化,能够感知受电共振器210的接近。送电控制电路140和振荡电路150可以构成为进行例如以每1mm秒~数秒一次的方式振荡产生数个周期的交流的断续性振荡(间歇动作),仅在感知到受电线圈L2的接近的情况下切换为连续动作。通过进行这样的间歇动作,能够在抑制功耗的增加的同时感知受电线圈L2的接近。该间歇动作中的振荡电路150的动作频率可以是f1,也可以是其他频率。
接着,在步骤S600中,送电控制电路140使振荡电路150以频率f1进行动作。
在步骤S601中,测定电路160在经过预定时间之后测定输入电感。
在步骤S602中,送电控制电路140使振荡电路150以频率f2进行动作。
在步骤S603中,测定电路160在经过预定时间之后测定输入电感。
根据该一系列的测定结果,通过式2算出耦合系数(步骤S604),在步骤S605中判定耦合系数k是否超过了预定的第1阈值。第1阈值例如可以设定为0.3~0.5的范围内的数值。在算出的耦合系数k超过了预定的第1阈值的情况下,可以判断为受电线圈L2充分接近了送电线圈L1,因此,测定电路160向送电控制电路140发送表示该状况的信息。接收到该信息的送电控制电路140使振荡电路150停止振荡(步骤S606)。此时,送电控制电路140可以使提示元件170发光,或者在提示元件270提示对位完成。由此,能够向使用者通知对位完成。在送电控制电路140具有这样的通知功能的情况下,送电控制电路140具有作为“光源控制电路“或“提示控制电路”的功能。
然后,送电控制电路140驱动送电电路120,开始无线电力传输。此外,无线电力传输的开始也可以不在使振荡电路150停止振荡之后立即进行,而是在例如使用者将受电装置200放置在送电装置100上等而确认了频率的变动停止之后进行。
另一方面,在步骤S605中,在耦合系数k没有超过预定的第1阈值的情况下,需要判定是处于对位的中途还是受电装置200离开了送电装置100。因此,在步骤S607中,判定耦合系数k是否低于预定的第2阈值。在例如第1阈值被设定为0.4的情况下,第2阈值可以设定为0.01。不限于该例子,第1和第2阈值可以任意设定。作为该判定的结果,若耦合系数k不低于预定的第2阈值,则处于对位的中途,所以返回步骤S600,重新开始对位。在耦合系数k低于预定的第2阈值的情况下,判断为受电装置200离开了送电装置100,从而停止振荡电路150的振荡,结束对位模式。
作为特殊的条件,存在使用者在耦合系数k不超过预定的第1阈值且不低于第2阈值的状态下放弃了对位的情况。在该情况下,例如会一直在步骤S600~S605、S607间循环。通过追加如下的例外处理,能够避免上述无限循环,所述例外处理是:对该循环次数进行计数,在经过了预定的计数数的情况下停止振荡电路150的振荡,结束对位。
此外,在此虽然通过式2算出耦合系数k,但也可以通过式5来算出耦合系数。或者,也可以通过式2或式5的修正式来算出耦合系数。
通过以上动作,本实施方式的送电装置100的位置检测装置能够检测出受电装置200中的受电线圈L2的接近并输出表示该状况的信息。由此,使用者能够得知受电装置200到达了合适的位置,所以能够容易地进行对位。
此外,本实施方式中的动作不限于图7所示的动作。例如,不仅可以通过是否超过了预定的耦合系数k的绝对量来评价步骤S605中的判定处理,也可以通过耦合系数k的时间变化量变得足够小来进行检测。另外,也可以设置多个阈值,根据耦合系数k的等级向提示元件170或提示元件270输出表示受电线圈L2的接近程度的阶段性信息。
(实施方式2)
图8是表示本发明第2实施方式的无线电力传输系统的概略结构的框图。
本实施方式的基本结构与实施方式1是同样的,但在使送电共振器110所包含的送电线圈和用于对位的检测线圈为不同的线圈这一点上不同。通过另外设置用于对位的检测线圈,不仅送电共振器110与振荡电路150之间不需要开关,由于能够将检测线圈和送电线圈配置在不同位置,所以送电装置100的设计自由度也提高。
另外,在如送电期间受电线圈移动的环境下(例如,车载充电器、自行式机器人在行驶期间供电),能够在输送电力的同时实时计测耦合系数的时间变化。基于该计测结果,例如能够根据耦合系数的时间变化将送电频率变更为最佳值和/或安全地停止送电。由此,具有能够提高无线电力传输系统的安全性且提高传输效率这一特别的效果。
此外,在本实施方式中,不是送电共振器110、而是检测线圈112作为本发明中的第1共振器发挥功能。因此,测定电路160在振荡电路150以第1频率f1进行振荡时测定检测线圈112的输入电感值Lin(f1),在振荡电路150以第2频率f2进行振荡时测定检测线圈112的输入电感值Lin(f2)。然后,基于这些检测值,检测出受电共振器210相对于检测线圈112的相对位置。由于检测线圈112相对于送电共振器110的配置关系是已知的,所以在检测出受电共振器210相对于检测线圈112的相对位置时,结果也检测出受电共振器210相对于送电共振器110的相对位置。典型地,检测线圈112接近送电共振器110而配置,因此,在达成对位以使得受电共振器210充分接近检测线圈112时,受电共振器210与送电共振器110的距离也变得足够小,能够高效率地执行无线电力传输。
(实施方式3)
图9是表示本发明第3实施方式的无线电力传输系统的概略结构的框图。
本实施方式的基本结构与实施方式1是同样的,但在将图1的构思变更为图3的构思而在受电装置200搭载用于对位的振荡电路250和测定电路260这一点、以及送电共振器110具备并联电容器且以共振频率fr进行共振这一点上不同。
有时,受电装置200比送电装置100大。例如,有时从小型的送电装置100对平板终端等大型的受电装置200进行充电。在这样的情况下,若送电装置100具有用于对位的提示元件170,则提示元件170会被受电装置200遮挡,存在难以确认是否准确地完成了对位这一问题。即使在送电装置100具有用于对位的提示元件170的情况下,使用者的对位时的适用性(usability)有时也会降低。
在本实施方式的无线电力传输系统中,在对位模式下,在受电装置200所具备的振荡电路250以频率f1、f2进行振荡时,通过受电装置200所具备的测定电路260测定受电共振器210的频率,能够测定受电共振器210的输入阻抗。即,在送电共振器110和受电共振器210通过电磁场而耦合、送电装置100在对位模式下进行动作时,在受电装置200的受电共振器210中也能够观测两个频率f1、f2的振荡波形。对其进行测定,根据所得到的振荡频率f1、f2之比,能够使用式5算出、推定耦合系数k。为了实现该构思,本实施方式的振荡电路250可使用基于LC共振原理的公知的自激式振荡电路。此外,只要是满足电路的可逆性的系统,则本实施方式中得到的耦合系数无论是在从送电共振器侧推定耦合系数的情况下,还是在从受电共振器侧进行推定的情况下,都呈现相同的值。即,成为与在实施方式1和实施方式2中推定出的耦合系数相同的值。
根据本实施方式,例如,通过根据送受电线圈之间的耦合系数k的变化来改变受电装置200的提示元件270的提示,能够向使用者通知是否准确地完成了对位。此外,本实施方式的结构不限于受电装置200比送电装置100大型的情况,在受电装置200比送电装置100小型的情况或两者相同大小的情况下也可以采用。在受电装置200具备振荡电路250的情况下,容易采用本实施方式的结构。
(实施方式4)
图10是表示本发明第4实施方式的无线电力传输系统的概略结构的框图。基本结构与实施方式3是同样的,但在用于对位的振荡电路150和测定电路160设置于送电装置100、在受电装置200没有设置振荡电路250这一点上不同。
根据与实施方式3同样地使用测定电路250在受电装置200侧计算、推定出的耦合系数k,通过受电装置200的提示元件270,能够实现向使用者通知当前的对位程度的功能。根据本实施方式的结构,能够在送电装置100侧和受电装置200侧的双方检测对位的程度。另外,由于在受电装置200中不需要振荡电路150,所以具有能够使受电装置200薄型化这一效果。
此外,在实施方式3、4中,也可以与实施方式2同样地使受电线圈和检测线圈为不同的线圈。
(实施方式5)
图11A是表示本发明第5实施方式的无线电力传输系统的图。在本实施方式中,送电装置100是无线充电装置(送电台),受电装置200是智能手机和/或平板电脑等移动终端。在本实施方式中,送电装置100还具备使送电线圈L1移动的移动机构和控制移动机构的移动控制电路。除了这一点之外,其他结构与实施方式1中的结构是同样的。此外,移动控制电路也可以组装于送电控制电路140。在以下说明中,设为送电控制电路140具有移动控制电路的功能。
在本实施方式中,在检测到终端200载置于送电台100时,送电控制电路140控制移动机构,使送电线圈L1例如从初始位置P1朝向目标位置P3移动。该移动的初始方向可以是图11A所示的X方向、Y方向,也可以是除此以外的任意方向。
在移动期间,送电控制电路140使振荡动作继续,测定电路160持续进行基于式2或式5、或者式2或式5的修正式的耦合系数的推定。当送电线圈L1接近终端内的受电线圈L2时,受到终端内部的金属(基板的地线和/或天线等)的影响,如图11B所示,振荡频率会增加。在振荡频率增加而超过阈值fth时,通过继续移动以使得振荡频率不低于该阈值,能够使送电线圈L1沿着终端接近受电线圈L2。在该控制中,例如可以使用PID控制(proportional-integral-derivative controller:比例-积分-微分控制器)等公知的控制技术。
在图11A所示的例子中,当送电线圈L1移动到位置P2时,如图11C所示,耦合系数k开始增加。当测定电路160检测到耦合系数k的增加时,送电控制电路140变更PID控制的参数,探索受电线圈L2的中心位置P3以使得耦合系数k超过阈值kth。送电控制电路140例如在耦合系数k超过了阈值kth之后,在检测出耦合系数的变化量实质上成为了0(即达到了极大值)时,使送电线圈L1停止移动,开始送电。
在本实施方式中,也可以采用图12A和图12B所示的结构来代替图11A所示的结构。图12A是表示充电中的送电台100和终端200的俯视图,图12B是其右视图。在该例子中,送电台100具备支撑终端200的对位辅助突起101。在终端200载置在送电台100上时,通过辅助突起101的效果,终端200的载置角度被固定,因此探索要比图11A所示的结构更容易。
在本实施方式中,在检测出终端200载置于送电台100时,送电控制电路140控制移动机构,使送电线圈L1从位置P1朝向目标P3移动。该移动的初始方向例如可以设定为从P1朝向P1’的倾斜方向。
之后的动作与参照图11B和图11C说明的上述动作是同样的。即,在移动期间,送电控制电路140使振荡电路150继续动作,测定电路160连续进行耦合系数k的推定。当送电线圈L1接近终端内的受电线圈L2时,受到终端内部的金属(基板的地线和/或天线等)的影响,如图11B所示,振荡频率会增加。当振荡频率增加而超过阈值fth时,继续移动以使得振荡频率不低于该阈值,从而使送电线圈L1接近受电线圈L2。在该控制中,使用PID控制等公知的控制技术。
当送电线圈L1移动到位置P2时,如图11C所示,耦合系数k开始增加。送电控制电路在检测到耦合系数k的增加时,变更PID控制的参数,探索受电线圈L2的中心位置P3以使得耦合系数k超过阈值kth。送电控制电路140例如在耦合系数k超过了阈值kth之后,在检测出耦合系数的变化量实质上成为了0(即达到了极大值)时,使送电线圈L1停止移动,开始送电。
如上所述,根据本实施方式,首先使送电线圈L1移动以使得振荡频率不低于阈值fth,从而使送电线圈L1接近受电线圈L2。在此基础上,基于式2或式5、或者式2或式5的修正式来探索耦合系数k取极大值的送电线圈L1的位置。由此,不论终端200的位置和/或朝向如何,都能够使送电线圈L1自动地接近到受电线圈L2的附近。
(其他实施方式)
根据上述实施方式1~5,位置检测装置能够以例如数μA~数mA进行动作,因此能够以省电的电路实现位置检测。另一方面,在无线电力传输时,从送电共振器110向受电共振器210传输例如数W~数kW的电力。在该无线电力传输期间受电线圈产生了急剧的位置偏离的情况下,在从送电模式转变为对位模式时,线圈的蓄积能量流入对位电路,可能会超过对位电路的耐压而将其烧毁。
在本实施方式中,在使在无线电力传输期间蓄积于线圈的能量放出到地线之后转变为对位模式。这样,能够防止对位用电路的烧毁。具体而言,在从无线电力传输模式切换为对位模式的情况下,首先,使送电电路120所包含的逆变器中的、与地线(ground)直接连结的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金属-氧化层-半导体场效晶体管)的开关接通。例如,在后述图15所示的电路结构中,使与送电共振器110内的线圈L1和地线直接连结的开关Q4接通。由此,使送电共振器110内的线圈L1所蓄积的能量放出到地线。然后,在经过预定时间之后开始对位模式即可。这样的动作在上述实施方式中均能实现。
本发明的耦合系数推定方法不限于通过电磁感应或磁场共振来实现无线电力传输的情况,也能够适用于通过其它电力传输方式来实现的情况。例如,在电力传输中使用电极对而非线圈的电场耦合方式(专利文献2)中,电极之间的耦合系数可以通过下式算出。
Cin(f)=C1{1-k2/(1-(fr/f)2)}···式6
Cin(f)是可以针对送电共振器侧的电极而测定的输入电容值,C1是送电电极的容量值。频率fr是通过在受电共振器的电极设置并联电感而形成的并联共振电路的共振频率。在本实施方式中,与式2、式5同样,能够根据两个频率下的输入电容的测定结果来推定耦合系数。如前所述,输入电容的测定单元可以使用自激式振荡电路。
(实施例1)
图13是表示送电装置100和受电装置200的实施例的图。在该例子中,送电装置100是放置在桌上的充电装置,受电装置200是平板终端、智能手机等移动终端。本实施方式中的送电装置100具备指示器I1,受电装置200具备指示器I2和I2d。指示器I1、指示器I2是前述提示元件的例子。指示器I2d作为上述多个光源集合体的例子而表示为显示器。图13(a)表示开始对位后的状态。图13(b)表示通过使移动终端接近充电装置从而使受电共振器210接近送电共振器110来进行对位的中途的状态。图13(c)是表示对位完成后的状态。
根据因受电装置200的受电线圈L2接近送电装置100的线圈L1而引起的耦合系数的变化,使指示器I1或指示器I2、I2d的状态连续变化,从而能够向使用者通知对位的等级。例如,可以根据对位的程度使指示器I1、I2的亮度增加,或者通过数值或图形描绘来实时显示送电共振器110和受电共振器210的对位的程度。这样一来,能够通过送电装置或受电装置直观地辅助由使用者自身进行的对位。
此外,在受电装置200不具备指示器I2的情况下,也可以使表示对位的程度的信息显示在受电装置200的显示器上。
(实施例2)
图14是表示送电装置100和受电装置200的其他例子的图。在该例子中,送电装置100是具备埋设于道路的送电线圈的充电装置,受电装置200是具备受电线圈的电动汽车。图14(a)表示开始对位后的状态。图14(b)表示通过使电动汽车后退从而使受电共振器210接近送电共振器110来进行对位的中途的状态。图14(c)表示对位完成后的状态。
在该例子中,也可以通过使指示器I1、I2通知是否适当地进行了对位来辅助对位。该例子中的电动汽车的驱动系统可以构成为:在基于推定出的耦合系数k的值而判断为受电共振器210的位置相对于送电共振器110偏离的情况下,受电装置200自动移动到最佳的位置。这样的自动对位可以通过送电装置100使送电共振器110移动以接近受电共振器210来执行。在这种情况下,送电装置100具备根据位置检测装置的输出来使送电共振器110移动的驱动机构。
(电路结构的例子)
图15是表示本发明实施方式1中的无线电力传输系统的电路结构的例子的图。
送电共振器110具有送电线圈L1和与送电线圈L1串联连接的电容器C1。另一方面,受电共振器210具有受电线圈L2、与受电线圈L2并联连接的电容器C2p、以及与受电线圈L2串联连接的电容器C2s。
在该实施例中,送电线圈L1的外形为39mm,电感被设定为L1=13.6μH。受电线圈L2的外形为34mm,电感被设定为L2=15.8μH。串联电容器C1的容量被设定为180nF,串联电容器C2s和并联电容器C2p的容量分别被设定为C2s=120nF、C2p=1590pF。送电线圈L1以100kHz进行共振,受电线圈L2以115kHz和1000kHz进行共振。
送电线圈L1经由开关S1、S2与振荡电路150连接。本实施例中的振荡电路150是作为自激式LC振荡电路发挥功能的皮尔斯振荡电路。振荡电路150所具有的电阻Rf和电阻Rd是调整电路的激励等级的元件。振荡电路150还具备用于变更振荡频率的调整电感器Lm和开关S3。决定了Lm和C11、C12的值,以使得以与受电线圈的共振频率fr=115kHz、fr=1000kHz不同的两个频率f1=400kHz(S1和S2接通、S3断开)、f2=1500kHz(S1和S2接通、S3接通)进行振荡。C1和C2s在f1、f2下可视为短路,C2p在f1下可视为断开,在f2下可视为短路,因此,可认为耦合系数推定所涉及的主要电容器是C2p。此外,本实施例中的耦合系数的推定式采用对式5进行修正后的下式(式7)。
k2≒1-f12/(f22-f32)···式7
振荡频率f3是使S1和S2断开、使S3接通的情况下的振荡频率。即,测定频率f3与测定调整电感器Lm的电感值是等价的。在送电线圈L1以频率f2进行振荡时,在该振荡频率中包含基于送电线圈L1的输入电感值的成分和基于调整电感器Lm的电感值的成分。因此,在式7的第2项的分母中,在消除了调整电感器Lm的影响后算出耦合系数。这样,测定电路160也可以根据取代式5而通过基于式5的修正式7算出的耦合系数k,来检测第2共振器120相对于第1共振器110的相对位置。此外,如前所述,自激式LC振荡电路存在各种电路拓扑,因此修正式不限于式7。只要是本领域的技术人员,则即使采用了不同的电路拓扑,也能够容易地导出式5的修正式。同样,在使用式2的情况下,也可以使用根据电路拓扑对式2进行修正后的修正式来算出耦合系数k。
将使用网络分析器得到的耦合系数的实测结果和使用图15的位置检测装置得到的耦合系数的推定结果示于图16。
比较测定结果可知,实测结果和测定结果良好地一致,能够确认本发明的推定式的有效性。例如,在设计了在耦合系数为0.4以上时能够安全且高效地送电的送电装置的情况下,若设为在图7的流程图的状态S605中设定了在耦合系数成为0.4以上时对位成功的阈值,则在本实施例中,能够提供一种送受电线圈的相对位置偏差成为±8mm的充电装置。
本发明的第1技术方案的送电装置,是具备包括第1线圈的第1共振器、检测具备第2共振器和负载的受电装置的位置的送电装置,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述送电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的电感值,
所述测定电路,检测在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述交流电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率(f2)使所述交流电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),算出通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,在所述第2线圈的两端设置电容器,在所述受电装置设置包括所述第2线圈和电容器的并联共振电路。由此,在通过所述振荡电路以比所述第2共振器(受电共振器)的共振频率(fr)低的第1频率(f1)进行驱动时,由于电流不在所述电容器中流动,所以能够产生出所述第2线圈的两端实质上断开的状态。另外,在以比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行驱动时,由于电流在所述电容器中流动,所以能够产生出所述第2线圈的两端短路的状态。
由此,为了测定所述第2共振器的两端实质上可视为断开的状态时的所述第1共振器(送电共振器)的输入电感值Lin(f1),通过所述振荡电路使第1频率(f1)的所述交流电力振荡,测定所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)即可。另外,为了测定所述第2线圈的两端可视为短路的状态时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),通过所述振荡电路使第2频率(f2)的所述交流电力振荡,测定所述第1共振器的输入电感值Lin(f2)即可。根据测定出的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和输入电感值Lin(f2),能够算出所述耦合系数。
例如,在专利文献3中,为了算出耦合系数,需要在受电装置设置短路用开关和控制所述短路用开关的第1控制电路,所述短路用开关用于切换为所述第2线圈的两端实质上断开的状态和短路的状态。另外,需要在所述送电装置设置第2控制电路,该第2控制电路控制所述第1控制电路对所述短路用开关的切换。
因此,根据本发明的一个技术方案,仅通过在所述第2线圈的两端设置电容器,就能够产生出所述第2线圈的两端实质上断开的状态和所述第2线圈的两端短路的状态。因此,无需在所述受电装置设置在所述第2线圈的两端设置的所述短路用开关和所述第1控制电路,能够消除从所述送电装置发送信号来控制所述短路用开关的繁琐工作。其结果,由于使用所述耦合系数进行对位,所以不会导致成本增加,即使在所述负载变动的情况下也能够以简易的结构高精度地进行对位。
本发明的第2技术方案的送电装置,在本发明的第1技术方案的送电装置中,对所述振荡电路设定送电频率、所述第1频率(f1)以及所述第2频率(f2),
所述送电装置具备控制电路,所述控制电路使所述送电装置使用所述送电频率向所述受电装置输送无线电力,另外,使所述测定电路使用所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,由于通过所述一个振荡电路从所述送电装置向所述受电装置输送所述送电频率的所述无线电力,并输送所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)的所述交流电力,所以部件个数减少,能够实现成本削减。
本发明的第3技术方案的送电装置,在本发明的第1~第2技术方案的任一技术方案的送电装置中,
在所述第2线圈短路时,与所述第1频率f1对应的输入电感值和与所述第2频率f2对应的输入电感值实质上相等。
本发明的第4技术方案的送电装置,在本发明的第1~第3技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述测定电路,在自所述振荡电路从所述第1频率切换为所述第2频率或者从所述第2频率切换为所述第1频率起经过预定时间之后,监视所述振荡的交流电力的电压、电流的振幅等,在所述振幅收敛为一定幅度时测定所述输入电感值。
根据上述技术方案,由于切换振荡频率的瞬间存在过渡响应,测定值不稳定,所以通过在经过预定时间之后开始测定,能够高精度地测定输入电感。
本发明的第5技术方案的送电装置,在本发明的第1~第4技术方案的任一技术方案的送电装置中,
还具备控制电路,所述控制电路控制所述送电电路来使所述送电装置向所述受电装置输送无线电力,另外,使所述测定电路使用所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置,
所述控制电路,使所述送电装置从由所述振荡电路振荡产生的所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)切换为由所述送电电路振荡产生的所述送电频率而向所述受电装置输送所述无线电力。
根据上述技术方案,在所述第2共振器相对于所述第1共振器的对位完成之后,从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力。因此,能够在确保安全性的同时,以高传输效率从所述送电装置向所述受电装置传输所述无线电力。
本发明的第6技术方案的送电装置,在本发明的第1~第5技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述第1共振器包括在无线电力传输中所使用的送电线圈,
所述送电装置具备切换所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接的开关,
在所述无线电力传输的送电时,通过所述开关来切断所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接。
根据上述技术方案,送电时的所述无线电力比在所述位置检测时输出的交流电力大。由此,在可能会因送电时的所述无线电力而烧毁所述振荡电路的情况下,在所述送电共振器与振荡电路之间设置所述开关并在送电时将两者之间电切断,能够防止所述无线电力侵入进行所述位置检测的所述振荡电路。
本发明的第7技术方案的送电装置,在本发明的第1~第6技术方案的任一技术方案的送电装置中,
在所述第1共振器之外,另外设置有包括在从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力时所使用的第3线圈的第3共振器。
根据上述技术方案,通过另外设置具备用于对位的所述第1线圈(检测线圈)的所述第1共振器,能够将所述第1线圈和所述第3线圈(送电线圈)配置在不同的位置,因此所述送电装置的设计自由度提高。
另外,在送电期间所述第2线圈(受电线圈)移动的环境下(例如,车载充电器、自行式机器人在行驶中供电),能够在输送电力的同时实时计测耦合系数的时间变化。基于该计测结果,例如能够根据耦合系数的时间变化将送电频率变更为最佳值,能够安全地停止送电。由此,能够提高安全性且提高传输效率。
本发明的第8技术方案的送电装置,在本发明的第1~第7技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,在使所述无线电力的送电停止之后,进行使蓄积于所述第1共振器的能量放出到地线的控制,然后使所述测定电路检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,在使在无线电力传输中蓄积于线圈的能量放出到地线之后,转变为对位模式。这样,能够防止对位处理用的电路的烧毁。
本发明的第9技术方案的送电装置,在本发明的第1~第8技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,在判断为所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置是能够从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力的位置的情况下,使所述送电装置从所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)切换为所述送电频率而向所述受电装置输送所述无线电力。
本发明的第10技术方案的送电装置,在本发明的第1~第9技术方案的任一技术方案的送电装置中,具备:
送电电路,其向所述送电线圈供给电力;和
控制所述送电电路和所述振荡电路的所述控制电路,
所述控制电路,根据所述测定电路的测定结果来控制所述送电电路,对送电状态进行调整。
根据上述技术方案,能够基于所述测定电路的检测结果,例如根据所述耦合系数的时间变化将送电频率和送电电压决定为最佳值,安全地停止送电。由此,能够提高无线电力传输系统的安全性且提高传输效率。
本发明的第11技术方案的送电装置,在本发明的第1~第10技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,根据所述测定电路的检测结果来决定送电频率和送电电压。
根据上述技术方案,能够基于所述测定电路的检测结果,例如根据所述耦合系数的时间变化将送电频率和送电电压的初始值决定为最佳值,安全地停止送电停止。由此,能够提高无线电力传输系统的安全性且提高传输效率。
本发明的第12技术方案的送电装置,在本发明的第1~第11技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述送电装置具有提示元件,
所述控制电路,在所述耦合系数k超过了预定值时使所述提示元件进行提示。
根据上述技术方案,在所述耦合系数k超过了预定值时,判断为所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。根据所述判断结果,例如使设置于所述送电装置或所述受电装置的光源、显示器、扬声器等的所述提示元件进行提示。然后,作为光、影像、声音等信息从所述提示元件向使用者通知,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示元件不限于提示视觉信息的元件,也可以广泛包括仅提示听觉信息(声响或声音)的元件。
本发明的第13技术方案的送电装置,在本发明的第1~第12技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述受电装置具有提示单元,
所述控制电路,在所述耦合系数k超过了预定值时,进行向所述受电装置发送控制指令的控制,该控制指令用于使所述提示单元提示表示所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域的提示信息。
根据上述技术方案,在所述受电装置设置提示单元。在通常的情况下,所述受电装置位于所述送电装置的上侧,所以设置于所述送电装置的所述提示元件有时会被所述受电装置遮挡。因此,通过在位于所述送电装置的上侧的所述受电装置设置所述提示单元,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示单元可以是例如如智能手机的面积大的显示画面。另外,所述提示单元可以是所述提示元件。
本发明的第14技术方案的送电装置,是具备包括第1线圈的第1共振器、检测具备第2共振器和负载的受电装置的位置的送电装置,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述送电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的电感值,
所述测定电路,在与所述第1频率(f1)对应的第1电感值与所述第1频率(f1)的平方成反比、且与所述第2频率(f2)对应的第2电感与所述第2频率(f2)的平方成反比时,算出通过k2=1-(f1)2/(f2)2这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,在所述振荡电路是自激式振荡电路的情况下,在将所述输入电感值设为L、将所述电容设为C时,所述自激式振荡电路的频率f在所述振荡电路是基于LC共振原理的振荡电路的情况下能够通过f=1/(2π×(LC)^(1/2))这一式子表示。由于容量C是电路常数且已知,所以所述输入电感值L与所述振荡电路的频率的平方成反比,因此,能够将所述耦合系数的式子k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)替换为k2=1-f12/f22。由此,虽然通过所述测定电路测定了所述输入电感,但使用所述振荡电路进行振荡的频率f1和f2的值即可。由此,无需通过所述测定电路测定所述输入电感,因此能够迅速地算出所述耦合系数。此外,对于所述频率f1和所述频率f2的值,也可以由所述测定电路来测定所述第1共振器的所述频率f1和所述频率f2。另外,在其他振荡电路中也能够适用同样的构思,本领域的技术人员能够容易地进行类推。
本发明的第15技术方案的送电装置,在本发明的第14技术方案的送电装置中,
具备控制电路,所述控制电路对所述振荡电路设定送电频率、所述第1频率(f1)以及所述第2频率(f2),
所述控制电路使所述送电装置使用所述送电频率向所述受电装置输送无线电力,另外,使所述测定电路使用所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,由于通过所述一个振荡电路从所述送电装置向所述受电装置输送所述送电频率的所述无线电力,并输送所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)的所述交流电力,所以部件个数减少,能够实现成本削减。
本发明的第16技术方案的送电装置,在本发明的第14~第15技术方案的任一技术方案的送电装置中,
在所述第2线圈短路时,与所述第1频率f1对应的输入电感值和与所述第2频率f2对应的输入电感值实质上相等。
本发明的第17技术方案的送电装置,在本发明的第14~第16技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述测定电路,在自所述振荡电路从所述第1频率切换为所述第2频率或者从所述第2频率切换为所述第1频率起经过预定时间之后,监视所述振荡的交流电力的电压、电流的振幅等,在所述振幅收敛为一定幅度时测定所述输入电感值。
根据上述技术方案,由于切换振荡频率的瞬间存在过渡响应,测定值不稳定,所以通过在经过预定时间之后开始测定,能够高精度地测定输入电感。
本发明的第18技术方案的送电装置,在本发明的第14~第17技术方案的任一技术方案的送电装置中,
还具备控制电路,所述控制电路控制所述送电电路来使所述送电装置向所述受电装置输送无线电力,另外,使所述测定电路使用所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置,
所述控制电路,使所述送电装置从由所述振荡电路振荡产生的所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)切换为由所述送电电路振荡产生的所述送电频率而向所述受电装置输送所述无线电力。
根据上述技术方案,在所述第2共振器相对于所述第1共振器的对位完成之后,从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力。因此,能够在确保安全性的同时,以高传输效率从所述送电装置向所述受电装置传输所述无线电力。
本发明的第19技术方案的送电装置,在本发明的第14~第18技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述第1共振器包括在无线电力传输中所使用的送电线圈,
所述送电装置具备切换所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接的开关,
在所述无线电力传输的送电时,通过所述开关来切断所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接。
根据上述技术方案,送电时的所述无线电力比在所述位置检测时输出的交流电力大。由此,在可能会因送电时的所述无线电力而烧毁所述振荡电路的情况下,在所述送电共振器与振荡电路之间设置所述开关并在送电时将两者之间电切断,能够防止所述无线电力侵入进行所述位置检测的所述振荡电路。
本发明的第20技术方案的送电装置,在本发明的第14~第19技术方案的任一技术方案的送电装置中,
在所述第1共振器之外,另外设置有包括在从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力时所使用的第3线圈的第3共振器。
根据上述技术方案,通过另外设置具备用于对位的所述第1线圈(检测线圈)的所述第1共振器,能够将所述第1线圈和所述第3线圈(送电线圈)配置在不同的位置,因此所述送电装置的设计自由度提高。
另外,在送电期间所述第2线圈(受电线圈)移动的环境下(例如,车载充电器、自行式机器人在行驶中供电),能够在输送电力的同时实时计测耦合系数的时间变化。基于该计测结果,例如能够根据耦合系数的时间变化将送电频率变更为最佳值,能够安全地停止送电。由此,能够提高安全性且提高传输效率。
本发明的第21技术方案的送电装置,在本发明的第14~第20技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,在使所述无线电力的送电停止之后,进行使蓄积于所述第1共振器的能量放出到地线的控制,然后使所述测定电路检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,在使在无线电力传输中蓄积于线圈的能量放出到地线之后,转变为对位模式。这样,能够防止对位处理用的电路的烧毁。
本发明的第22技术方案的送电装置,在本发明的第14~第21技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,在判断为所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置是能够从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力的位置的情况下,使所述送电装置从所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)切换为所述送电频率而向所述受电装置输送所述无线电力。
本发明的第23技术方案的送电装置,在本发明的第14~第22技术方案的任一技术方案的送电装置中,具备:
送电电路,其向所述送电线圈供给电力;和
控制所述送电电路和所述振荡电路的所述控制电路,
所述控制电路,根据所述测定电路的测定结果来控制所述送电电路,对送电状态进行调整。
根据上述技术方案,能够基于所述测定电路的检测结果,例如根据所述耦合系数的时间变化将送电频率和送电电压决定为最佳值,安全地停止送电。由此,能够提高无线电力传输系统的安全性且提高传输效率。
本发明的第24技术方案的送电装置,在本发明的第14~第23技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,根据所述测定电路的检测结果来决定送电频率和送电电压。
根据上述技术方案,能够基于所述测定电路的检测结果,例如根据所述耦合系数的时间变化将送电频率和送电电压的初始值决定为最佳值,安全地停止送电停止。由此,能够提高无线电力传输系统的安全性且提高传输效率。
本发明的第25技术方案的送电装置,在本发明的第14~第24技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述送电装置具有提示元件,
所述控制电路,在所述耦合系数k超过了预定值时使所述提示元件进行提示。
根据上述技术方案,在所述耦合系数k超过了预定值时,判断为所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。根据所述判断结果,例如使设置于所述送电装置或所述受电装置的光源、显示器、扬声器等的所述提示元件进行提示。然后,作为光、影像、声音等信息从所述提示元件向使用者通知,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示元件不限于提示视觉信息的元件,也可以广泛包括仅提示听觉信息(声响或声音)的元件。
本发明的第26技术方案的送电装置,在本发明的第14~第25技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述受电装置具有提示单元,
所述控制电路,在所述耦合系数k超过了预定值时,进行向所述受电装置发送控制指令的控制,该控制指令用于使所述提示单元提示表示所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域的提示信息。
根据上述技术方案,在所述受电装置设置提示单元。在通常的情况下,所述受电装置位于所述送电装置的上侧,所以设置于所述送电装置的所述提示元件有时会被所述受电装置遮挡。因此,通过在位于所述送电装置的上侧的所述受电装置设置所述提示单元,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示单元可以是例如如智能手机的面积大的显示画面。另外,所述提示单元可以是所述提示元件。
本发明的第27技术方案的送电装置,是具备包括第1线圈的第1共振器、检测具备第2共振器和负载的受电装置的位置的送电装置,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述送电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的输入电感值,
所述测定电路,检测在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述交流电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率(f2)使所述交流电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),
基于所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比,检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置的检测基于所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比来进行。对“基于所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比”的含义进行说明。
算出耦合系数k的式1[k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)]能够变形为式2[Lin(f2)/Lin(f1)=1-k2]。因此,当Lin(f2)/Lin(f1)确定时,耦合系数也唯一地确定。因此,基于所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比,能够检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
所述输入电感值Lin(f2)是电容器短路的状态下的值,因此不受负载变动的影响。另一方面,所述输入电感值Lin(f1)是电容器断开的状态下的值,因此受负载变化的影响。
但是,在专利文献1中的耦合系数的推定中,使受电装置的负载变化,从送电侧在预定的频率范围内测定反射系数,从而推定耦合系数。在该情况下,当负载变动时反射系数也变动,从而耦合系数也会变动。其结果,无法进行准确的对位。这样,与专利文献1那样的负载变动直接成为耦合系数的变动的推定方法相比,上述技术方案中的只是式2的分母即只是所述输入电感值Lin(f1)受负载变动影响的耦合系数能够更准确地进行对位。并且,由于只是在所述第2线圈的两端设置电容器,所以不需要配置在所述受电装置的所述短路用开关和/或控制电路,能够消除必须从所述送电装置发送信号来控制所述短路用开关这一繁琐的工作。并且,几乎不会导致成本的增加。
并且,在上述技术方案中,也可以设置切换所述受电电路与所述负载之间的电连接的导通或非导通的短路用负载开关,在检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置的期间,通过所述短路用负载开关,使所述受电电路与所述负载之间的电连接成为非导通,从而使得不受负载变化的影响。这样一来,在基于所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比,检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置的情况下,也能够高精度地进行对位。
通常,在所述受电电路与所述负载之间设置有保护电路,以使得在所述负载中不会流动过载电流。也可以使用该保护电路,在所述负载的变化幅度超过阈值时,使所述受电电路与所述负载之间的电连接成为非导通。另外,通过在送电前使受电电路与负载之间的电连接成为非导通,前述输入电感值Lin(f1)能够排除负载的影响,能够更加高精度地推定耦合系数。
本发明的第28技术方案的送电装置,在本发明的第27技术方案的送电装置中,
所述测定电路,检测在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述无线电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率f2使所述无线电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),
在所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比的值与预定的基准值之差为预定的阈值以下时,判断为所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域。
根据上述技术方案,在所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比即Lin(f2)/Lin(f1)或Lin(f1)/Lin(f2)的值与预定的基准值之差为预定的阈值以下时,判断为所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域。通过该方法,能够通过Lin(f2)/Lin(f1)或Lin(f1)/Lin(f2)这一简单的计算来判断为所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域。由于无需通过如式1的复杂的计算处理求出耦合系数k,所以能够降低所述测定电路的计算处理的负荷。
本发明的第29技术方案的送电装置,在本发明的第27~第28技术方案的任一技术方案的送电装置中,
具备控制电路,该控制电路对所述振荡电路设定送电频率、所述第1频率(f1)以及所述第2频率(f2),
所述控制电路使所述送电装置使用所述送电频率向所述受电装置输送无线电力,另外,使所述测定电路使用所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,由于通过所述一个振荡电路从所述送电装置向所述受电装置输送所述送电频率的所述无线电力,并输送所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)的所述交流电力,所以部件个数减少,能够实现成本削减。
本发明的第30技术方案的送电装置,在本发明的第27~第29技术方案的任一技术方案的送电装置中,
在所述第2线圈短路时,与所述第1频率f1对应的输入电感值和与所述第2频率f2对应的输入电感值实质上相等。
本发明的第31技术方案的送电装置,在本发明的第27~第30技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述测定电路,在自所述振荡电路从所述第1频率切换为所述第2频率或者从所述第2频率切换为所述第1频率起经过预定时间之后,监视所述振荡的交流电力的电压、电流的振幅等,在所述振幅收敛为一定幅度时测定所述输入电感值。
根据上述技术方案,由于切换振荡频率的瞬间存在过渡响应,测定值不稳定,所以通过在经过预定时间之后开始测定,能够高精度地测定输入电感。
本发明的第32技术方案的送电装置,在本发明的第27~第31技术方案的任一技术方案的送电装置中,还具备控制电路,所述控制电路控制所述送电电路来使所述送电装置向所述受电装置输送无线电力,另外,使所述测定电路使用所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置,
所述控制电路,使所述送电装置从由所述振荡电路振荡产生的所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)切换为由所述送电电路振荡产生的所述送电频率而向所述受电装置输送所述无线电力。
根据上述技术方案,在所述第2共振器相对于所述第1共振器的对位完成之后,从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力。因此,能够在确保安全性的同时,以高传输效率从所述送电装置向所述受电装置传输所述无线电力。
本发明的第33技术方案的送电装置,在本发明的第27~第32技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述第1共振器包括在无线电力传输中所使用的送电线圈,
所述送电装置具备切换所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接的开关,
在所述无线电力传输的送电时,通过所述开关来切断所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接。
根据上述技术方案,送电时的所述无线电力比在所述位置检测时输出的交流电力大。由此,在可能会因送电时的所述无线电力而烧毁所述振荡电路的情况下,在所述送电共振器与振荡电路之间设置所述开关并在送电时将两者之间电切断,能够防止所述无线电力侵入进行所述位置检测的所述振荡电路。
本发明的第34技术方案的送电装置,在本发明的第27~第33技术方案的任一技术方案的送电装置中,
在所述第1共振器之外,另外设置有包括在从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力时所使用的第3线圈的第3共振器。
根据上述技术方案,通过另外设置具备用于对位的所述第1线圈(检测线圈)的所述第1共振器,能够将所述第1线圈和所述第3线圈(送电线圈)配置在不同的位置,因此所述送电装置的设计自由度提高。
另外,在送电中所述第2线圈(受电线圈)移动的环境下(例如,车载充电器、自行式机器人在行驶中供电),能够在输送电力的同时实时计测耦合系数的时间变化。基于该计测结果,例如能够根据耦合系数的时间变化将送电频率变更为最佳值,能够安全地停止送电。由此,能够提高安全性且提高传输效率。
本发明的第35技术方案的送电装置,在本发明的第27~第34技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,在使所述无线电力的送电停止之后,进行使蓄积于所述第1共振器的能量放出到地线的控制,然后使所述测定电路检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,在使在无线电力传输中蓄积于线圈的能量放出到地线之后,转变为对位模式。这样,能够防止对位处理用的电路的烧毁。
本发明的第36技术方案的送电装置,在本发明的第27~第35技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,在判断为所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置是能够从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力的位置的情况下,使所述送电装置从所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)切换为所述送电频率而向所述受电装置输送所述无线电力。
本发明的第37技术方案的送电装置,在本发明的第27~第36技术方案的任一技术方案的送电装置中,具备:
送电电路,其向所述送电线圈供给电力;和
控制所述送电电路和所述振荡电路的所述控制电路,
所述控制电路,根据所述测定电路的测定结果来控制所述送电电路,对送电状态进行调整。
根据上述技术方案,能够基于所述测定电路的检测结果,例如根据所述耦合系数的时间变化将送电频率和送电电压决定为最佳值,安全地停止送电。由此,能够提高无线电力传输系统的安全性且提高传输效率。
本发明的第38技术方案的送电装置,在本发明的第27~第37技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述控制电路,根据所述测定电路的检测结果来决定送电频率和送电电压。
根据上述技术方案,能够基于所述测定电路的检测结果,例如根据所述耦合系数的时间变化将送电频率和送电电压的初始值决定为最佳值,安全地停止送电停止。由此,能够提高无线电力传输系统的安全性且提高传输效率。
本发明的第39技术方案的送电装置,在本发明的第27~第38技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述送电装置具有提示元件,
所述控制电路,在所述耦合系数k超过了预定值时使所述提示元件进行提示。
根据上述技术方案,在所述耦合系数k超过了预定值时,判断为所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。根据所述判断结果,例如使设置于所述送电装置或所述受电装置的光源、显示器、扬声器等的所述提示元件进行提示。然后,作为光、影像、声音等信息从所述提示元件向使用者通知,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示元件不限于提示视觉信息的元件,也可以广泛包括仅提示听觉信息(声响或声音)的元件。
本发明的第40技术方案的送电装置,在本发明的第27~第39技术方案的任一技术方案的送电装置中,
所述受电装置具有提示单元,
所述控制电路,在所述耦合系数k超过了预定值时,进行向所述受电装置发送控制指令的控制,该控制指令用于使所述提示单元提示表示所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域的提示信息。
根据上述技术方案,在所述受电装置设置提示单元。在通常的情况下,所述受电装置位于所述送电装置的上侧,所以设置于所述送电装置的所述提示元件有时会被所述受电装置遮挡。因此,通过在位于所述送电装置的上侧的所述受电装置设置所述提示单元,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示单元可以是例如如智能手的面积大的显示画面。另外,所述提示单元可以是所述提示元件。
本发明的第41技术方案的受电装置,是具备包括第1线圈的第1共振器和负载、检测具备第2共振器的送电装置的位置的受电装置,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述受电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的输入电感值,
所述测定电路,测定在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述交流电力振荡时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率(f2)使所述交流电力振荡时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),算出通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
根据上述技术方案,在所述第2线圈的两端设置电容器,在所述送电装置设置包括所述第2线圈和电容器的并联共振电路。由此,在通过所述振荡电路以比所述第1共振器(受电共振器)的共振频率(fr)低的第1频率(f1)进行驱动时,由于电流不在所述电容器中流动,所以能够产生出所述第2线圈的两端实质上断开的状态。另外,在以比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行驱动时,由于电流在所述电容器中流动,所以能够产生出所述第2线圈的两端短路的状态。
由此,为了测定所述第1共振器(送电共振器)的两端实质上可视为断开的状态时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1),通过所述振荡电路使第1频率(f1)的所述交流电力振荡,测定所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)即可。另外,为了测定所述第2线圈的两端可视为短路的状态时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),通过所述振荡电路使第2频率(f2)的所述交流电力振荡,测定所述第1共振器的输入电感值Lin(f2)即可。根据测定出的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和输入电感值Lin(f2),能够算出所述耦合系数。
例如,在专利文献3中,为了算出耦合系数,需要在受电装置设置短路用开关和控制所述短路用开关的第1控制电路,所述短路用开关用于切换为所述第2线圈的两端实质上断开的状态和短路的状态。因此,根据本发明的一个技术方案,只是通过在所述第2线圈的两端设置电容器,就能够产生出所述第2线圈的两端实质上断开的状态和所述第2线圈的两端短路的状态。因此,无需在所述受电装置设置在所述第2线圈的两端设置的所述短路用开关和所述第1控制电路。其结果,由于使用所述耦合系数进行对位,所以不会导致成本增加,即使在所述负载变动的情况下也能够以简易的结构高精度地进行对位。
此外,所述“线圈的两端”中的“线圈”的定义不限于线圈部件单体。
例如,在送电共振器中也可以包括与送电线圈串联的共振电容器。在将所述送电线圈和所述串联的共振电容器合成而得到的串联阻抗在进行位置检测的频率f1、f2下显现电感性的情况下,能够视为等价的线圈(也可以简称为等价线圈)。因此,通过在所述等价线圈的两端设置并联电容器,也能够得到同样的效果,所以“线圈的两端”中的“线圈”的定义不限于线圈部件单体。
本发明的第42技术方案的受电装置,在本发明的第41技术方案的受电装置中,
所述受电装置具有提示单元,所述控制电路,在所述耦合系数k超过预定值时,使所述提示单元提示表示所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域的提示信息。
根据上述技术方案,在所述受电装置设置提示单元。在通常的情况下,所述受电装置位于所述送电装置的上侧,所以设置于所述送电装置的所述提示元件有时会被所述受电装置遮挡。因此,通过在位于所述送电装置的上侧的所述受电装置设置所述提示单元,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示单元可以是例如如智能手机的面积大的显示画面。另外,所述提示单元也可以是小的提示单元。
本发明的第43技术方案的受电装置,是具备包括第1线圈的第1共振器和负载、检测具备第2共振器的受电装置的位置的受电装置,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述受电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的输入电感值,
所述测定电路,在与所述第1频率(f1)对应的第1电感值与所述第1频率(f1)的平方成反比、且与所述第2频率(f2)对应的第2电感与所述第2频率(f2)的平方成反比时,算出通过k2=1-(f1)2/(f2)2这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
本发明的第44技术方案的受电装置,在本发明的第43技术方案的受电装置中,
所述受电装置具有提示单元,所述控制电路,在所述耦合系数k超过预定值时,使所述提示单元提示表示所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域的提示信息。
根据上述技术方案,在所述受电装置设置提示单元。在通常的情况下,所述受电装置位于所述送电装置的上侧,所以设置于所述送电装置的所述提示元件有时会被所述受电装置遮挡。因此,通过在位于所述送电装置的上侧的所述受电装置设置所述提示单元,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示单元可以是例如如智能手机的面积大的显示画面。另外,所述提示单元也可以是小的提示单元。
本发明的第45技术方案的受电装置,是具备包括第1线圈的第1共振器和负载、检测具备第2共振器的受电装置的位置的受电装置,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述受电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的输入电感值,
所述测定电路,测定在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述无线电力振荡时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率f2使所述无线电力振荡时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),
基于所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
本发明的第46技术方案的受电装置,在本发明的第45技术方案的受电装置中,
所述测定电路,检测在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述无线电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率f2使所述无线电力振荡时所述测定电路测得的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2),
在所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比的值与预定的基准值之差为预定的阈值以下时,判断为所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域。
根据上述技术方案,在所述输入电感值Lin(f1)与所述输入电感值Lin(f2)之比即Lin(f2)/Lin(f1)或Lin(f1)/Lin(f2)的值与预定的基准值之差为预定的阈值以下时,判断为所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域。通过该方法,能够通过Lin(f2)/Lin(f1)或Lin(f1)/Lin(f2)这一简单的计算来判断为所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域。由于无需通过如式1的复杂的计算处理求出耦合系数k,所以能够降低所述测定电路的计算处理的负荷。
本发明的第47技术方案的受电装置,在本发明的第45~第46技术方案的任一技术方案的受电装置中,
所述受电装置具有提示单元,所述控制电路,在所述耦合系数k超过预定值时,使所述提示单元提示表示所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域的提示信息。
根据上述技术方案,在所述受电装置设置提示单元。在通常的情况下,所述受电装置位于所述送电装置的上侧,所以设置于所述送电装置的所述提示元件有时会被所述受电装置遮挡。因此,通过在位于所述送电装置的上侧的所述受电装置设置所述提示单元,能够向使用者通知所述受电共振器的位置相对于所述送电共振器处于适当的位置(能够充电的位置)。所述提示单元可以是例如如智能手机的面积大的显示画面。另外,所述提示单元也可以是小的提示单元。
本发明的第48技术方案的无线电力传输系统,具备本发明的第1~第40技术方案的任一技术方案的送电装置和所述受电装置。
本发明的第49技术方案的无线电力传输系统,具备本发明的第41~第47技术方案的任一技术方案的受电装置和所述送电装置。
本发明的第50技术方案的无线电力传输系统,具备本发明的第1~第40技术方案的任一技术方案的送电装置和本发明的第41~第47技术方案的任一技术方案的受电装置。
本发明的第51技术方案的无线电力传输系统,具有:
送电装置,其具备包括第1线圈的第1共振器和振荡电路,所述振荡电路以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
受电装置,其具备第2共振器、负载和测定电路,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,所述测定电路在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第2共振器的电感值,
所述测定电路,检测在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述交流电力振荡时的所述第2共振器的输入电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率f2使所述交流电力振荡时的所述第2共振器的输入电感值Lin(f2),算出通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
本发明的第52技术方案的位置检测装置,是检测第2共振器相对于与第2共振器电磁耦合的第1共振器的相对位置的位置检测装置,所述第2共振器由包括线圈和电容器的并联共振电路构成,所述位置检测装置具备:第1共振器;振荡电路,其能够以比第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行振荡;以及测定电路,其测定所述第1共振器的输入电感值,所述测定电路,基于在所述振荡电路以所述第1频率f1进行振荡时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f1)与在所述振荡电路以所述第2频率f2进行振荡时的所述第1共振器的输入电感值Lin(f2)之比,来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
本发明的第53技术方案的位置检测装置,在本发明的第52技术方案的位置检测装置中,所述测定电路基于通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k来检测所述相对位置。
本发明的第54技术方案的位置检测装置,在本发明的第52~第53技术方案的任一技术方案的位置检测装置中,所述振荡电路是自激式振荡电路,且构成为所述输入电感值与振荡频率的平方成反比,所述测定电路基于通过k2=1-f12/f22这一式子算出的耦合系数k来检测所述相对位置。
本发明的第55技术方案的位置检测装置,在本发明的第52~第54技术方案的任一技术方案的位置检测装置中,所述线圈短路时的所述输入电感在第1频率f1和第2频率f2下一致。
本发明的第56技术方案的位置检测装置,在本发明的第52~第55技术方案的任一技术方案的位置检测装置中,所述测定电路构成为:在从切换所述振荡电路的频率起经过预定时间之后,在振荡稳定的时刻测定所述输入电感值。
本发明的第57技术方案的位置检测装置,在本发明的第52~第56技术方案的任一技术方案的位置检测装置中,所述第1共振器包括在无线电力传输中所使用的送电线圈,所述位置检测装置具备切换所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接的开关,通过所述开关来切换无线电力传输的送电模式和位置检测模式。
本发明的第58技术方案的位置检测装置,在本发明的第52~第57技术方案的任一技术方案的位置检测装置中,所述第1共振器包括与在无线电力传输中使用的送电线圈不同的检测线圈,基于所述第2共振器的线圈与所述检测线圈之间的耦合系数的算出值来检测所述第2共振器的线圈相对于所述检测线圈的相对位置。
本发明的第59技术方案的位置检测装置,在本发明的第52~第58技术方案的任一技术方案的位置检测装置中,在从无线电力传输的送电模式切换为位置检测模式时,在送电停止后,使蓄积于所述第1共振器的能量放出到地线,然后转变为位置检测模式。
本发明的第60技术方案的位置检测装置,是检测第2共振器相对于电磁耦合的第1共振器的相对位置的位置检测装置,所述第1共振器与能够以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行振荡的振荡电路连接,所述振荡电路是自激式振荡电路,且构成为所述第1共振器的输入电感值与振荡频率的平方成反比,所述位置检测装置具备第2共振器和测定所述第2共振器的频率的测定电路,所述第2共振器由包括线圈和电容器的并联共振电路构成,所述测定电路,基于在所述振荡电路以所述第1频率f1进行振荡时所述测定电路测得的频率f1与在所述振荡电路以所述第2频率f2进行振荡时所述测定电路测得的频率f2之比,来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
本发明的第61技术方案的位置检测装置,是检测第1共振器相对于与第1共振器电磁耦合的第2共振器的相对位置的位置检测装置,所述第1共振器与由包括线圈和电容器的并联共振电路构成,所述位置检测装置具备:第2共振器;振荡电路,其能够以比第1共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)进行振荡;以及测定电路,其测定所述第2共振器的输入电感值,所述测定电路,基于在所述振荡电路以所述第1频率f1进行振荡时所述测定电路测得的所述第2共振器的输入电感值Lin(f1)与在所述振荡电路以所述第2频率f2进行振荡时所述测定电路测得的所述第2共振器的输入电感值Lin(f2)之比,来检测所述第1共振器相对于所述第2共振器的相对位置。
本发明的第62技术方案的位置检测装置,在本发明的第61技术方案的位置检测装置中,所述测定电路,基于通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k来检测所述相对位置。
本发明的第63技术方案的位置检测装置,在本发明的第61技术方案的位置检测装置中,所述振荡电路是自激式振荡电路,且构成为所述输入电感值与振荡频率的平方成反比,所述测定电路基于通过k2=1-f12/f22这一式子算出的耦合系数k来检测所述相对位置。
本发明的第64技术方案的位置检测装置,在本发明的第52~第63技术方案的任一技术方案的位置检测装置中,具备第1提示元件和控制所述第1提示元件的控制电路,根据算出的耦合系数,通过所述控制电路来控制所述第1提示元件的提示状态,在算出的耦合系数超过了预定值时,使表示实现了所述第2共振器相对于所述第1共振器的对位的信息提示在所述第1提示元件。
本发明的第65技术方案的位置检测装置,在本发明的第52~63中任一技术方案的位置检测装置中,具备第2提示元件和对所述第2提示元件进行控制的控制电路,所述控制电路根据计算出的耦合系数控制所述第2提示元件的提示状态,在计算出的耦合系数超过预定值时,使表示实现相对于所述第1共振器的所述第2共振器的对位的信息提示在所述第2提示元件。
本发明的第66技术方案的送电装置,具备:本发明的第52~第63技术方案的任一技术方案的位置检测装置、向所述送电线圈供电的送电电路、以及控制所述送电电路和所述振荡电路的送电控制电路。
本发明的第67技术方案的送电装置,具备:本发明的第52~第63技术方案的任一技术方案的位置检测装置、向所述送电线圈供电的送电电路、以及控制所述送电电路和所述振荡电路的送电控制电路,所述送电控制电路构成为:根据所述位置检测装置的测定结果来控制所述送电电路,对送电状态进行调整。
本发明的第68技术方案的送电装置,在本发明的第66~第67技术方案的任一技术方案的送电装置中,所述送电控制电路根据所述位置检测装置的检测结果来决定送电频率和送电电压。
本发明的第69技术方案的受电装置,具备本发明的第52~第65技术方案的任一技术方案的位置检测装置和将所述第2共振器通过无线电力传输从所述第1共振器接收到的电力供给到负载的受电电路。
Claims (15)
1.一种送电装置,具备包括第1线圈的第1共振器,对受电装置的位置进行检测,所述受电装置具备第2共振器和负载,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述送电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的电感值,
所述测定电路,测定在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述交流电力振荡时的所述第1共振器的电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率(f2)使所述交流电力振荡时的所述第1共振器的电感值Lin(f2),算出通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
2.根据权利要求1所述的送电装置,
具备控制电路,所述控制电路对所述振荡电路设定送电频率、所述第1频率(f1)以及所述第2频率(f2),
所述控制电路使所述送电装置使用所述送电频率向所述受电装置输送无线电力,使所述测定电路使用所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
3.根据权利要求1或2所述的送电装置,
在所述第2线圈短路时,与所述第1频率(f1)对应的电感值和与所述第2频率(f2)对应的电感值一致。
4.根据权利要求1所述的送电装置,
所述测定电路,在自所述振荡电路从所述第1频率切换为所述第2频率起经过预定时间之后,或者在自所述振荡电路从所述第2频率切换为所 述第1频率起经过预定时间之后,监视所述振荡的交流电力的电压或电流的振幅,在所述振幅收敛为一定幅度时测定所述电感值。
5.根据权利要求2所述的送电装置,
具备送电电路,所述送电电路使用送电频率从所述送电装置向所述受电装置输送无线电力,
所述控制电路,在判断为所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置是能够从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力的位置的情况下,使所述送电装置从所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)切换为所述送电频率而向所述受电装置输送所述无线电力。
6.根据权利要求5所述的送电装置,
所述第1共振器包括在无线电力传输中所使用的送电线圈,
所述送电装置具备切换所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接的开关,
在所述无线电力传输的送电时,通过所述开关来切断所述振荡电路与所述送电线圈之间的电连接。
7.根据权利要求1所述的送电装置,
在所述第1共振器之外,另外具备包括在从所述送电装置向所述受电装置输送无线电力时所使用的第3线圈的第3共振器。
8.根据权利要求2所述的送电装置,
所述控制电路,在使所述无线电力的送电停止后,进行使蓄积于所述第1共振器的能量放出到地线的控制,使所述测定电路检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
9.根据权利要求2所述的送电装置,
所述控制电路,在判断为所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置是能够从所述送电装置向所述受电装置输送所述无线电力的位置的情况下,使所述送电装置从所述第1频率(f1)和所述第2频率(f2)切换为所述送电频率而向所述受电装置输送所述无线电力。
10.根据权利要求1所述的送电装置,具备:
向所述第1共振器中的用于无线电力输送的送电线圈供电的送电电路;和
控制所述送电电路和所述振荡电路的控制电路,
所述控制电路,根据所述测定电路的测定结果来控制所述送电电路,对送电状态进行调整。
11.根据权利要求10所述的送电装置,
所述控制电路,根据所述测定电路的测定结果来决定送电频率和送电电压。
12.根据权利要求2所述的送电装置,
所述送电装置具有提示元件,
所述控制电路,在所述耦合系数k超过了预定值时使所述提示元件进行提示。
13.根据权利要求2所述的送电装置,
所述受电装置具有提示单元,
所述控制电路,在所述耦合系数k超过了预定值时,进行向所述受电装置发送控制指令的控制,所述控制指令用于使所述提示单元提示表示所述受电装置位于能够从所述送电装置输送电力的区域的提示信息。
14.一种受电装置,具备包括第1线圈的第1共振器和负载,检测具备第2共振器的送电装置的位置,所述第2共振器具有包括第2线圈和电容器的并联共振电路,
所述受电装置具备:
振荡电路,其以比所述第2共振器的共振频率(fr)低的第1频率(f1)和比所述共振频率(fr)高的第2频率(f2)使交流电力振荡;和
测定电路,其在所述第1共振器和所述第2共振器电磁耦合时测定所述第1共振器的电感值,
所述测定电路,测定在所述振荡电路以所述第1频率(f1)使所述交流电力振荡时的所述第1共振器的电感值Lin(f1)和在所述振荡电路以所述第2频率(f2)使所述交流电力振荡时的所述第1共振器的输入电感值Lin (f2),算出通过k2=1-Lin(f2)/Lin(f1)这一式子算出的耦合系数k,基于所述耦合系数k来检测所述第2共振器相对于所述第1共振器的相对位置。
15.一种无线电力传输系统,
具备所述权利要求1所述的送电装置和所述受电装置。
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