CN105264347A - 用于非接触电力传输的供电装置及受电装置 - Google Patents

Abstract

供电装置(3)包括：盖板(313)；被盖板(313)所覆盖，且相对于盖板(313)设置于规定方向的初级线圈(35)；以及检测盖板(313)上的物体的温度的感温单元(39)。若将从盖板(313)表面到感温单元(39)为止的沿规定方向的距离设为L[m]、将作为感温单元(39)的检温对象的物体的温度设为T₀[K]、将要由感温单元(39)检测出的温度设为T₁[K]、将盖板(313)的热传导率设为λ[W/(m·K)]，则L满足下式(1)。由此，能准确地检测出盖板(313)上的物体的温度。

Description

用于非接触电力传输的供电装置及受电装置

技术领域

本发明涉及以非接触方式向设备传输电力的供电装置及受电装置。

背景技术

以往，作为这种供电装置及受电装置，例如具有专利文献1记载的装置。该供电装置包括若流过交流电流则产生磁通的初级线圈、覆盖初级线圈的盖板、及对盖板上的物体(异物、受电设备)的温度进行检测的片状感温传感器。由此，在电流传输过程中使用感温传感器，检测出盖板上的升温，从而检测出盖板上存在有物体。

上述供电装置中，线圈配置于有电磁场通过且由绝缘材料制成的支承台上，盖板以覆盖线圈的方式安装于支承台。感温传感器位于线圈的上方且配置于盖板的内侧。并且，感温传感器能配置于盖板的顶面上、盖板的内部(即、顶面与背面之间)。受电装置也能与供电装置同样地设有感温传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-017247号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，供电装置等中具有如下问题：根据感温传感器的位置的不同，在物体放置在盖板上时，有时无法准确地检测出该物体的温度。

因此，本发明的目的在于提供一种能准确地检测出盖板上的物体的温度的供电装置及受电装置。

解决技术问题所采用的技术手段

为了达到上述目的，本发明的一个方面是以非接触方式向受电装置传输电力的供电装置及受电装置，包括：盖板；被所述盖板所覆盖，且相对于所述盖板设置于规定方向的线圈；以及检测出所述盖板上的物体的温度的感温单元。

若将从所述盖板表面到所述感温单元为止的沿所述规定方向的距离设为L、将作为所述感温单元的测温对象的物体的温度设为T₀[K]、将要由所述感温单元检测出的温度设为T₁[K]、将所述盖板的热传导率设为λ[W/(m·K)]，则L满足下式(1)。

[数学式1]

$L\≤\frac{\mathrm{\λ}\×(T_0-T_1)}{5\×T_1}\mathrm{...}\left(1\right)$

发明效果

根据上述方面，通过将从所述盖板表面到所述感温单元为止的距离L设计成由上式(1)所规定的数值，从而能准确地检测出盖板上的物体的温度。

附图说明

图1是表示包括本发明的一个实施方式所涉及的供电装置及受电装置的非接触电力传输系统的结构的框图。

图2A是图1所示的供电装置的侧视图。

图2B是图1所示的供电装置的主视图。

图2C是图1所示的供电装置的俯视图。

图3是表示与从图2A所示的表面起到感温单元为止的距离相关联的参数的图。

具体实施方式

《实施方式》

下面，参照附图来说明本发明的一个实施方式所涉及的供电装置。

《非接触电力传输系统的结构》

图1中，非接触电力传输系统1包括供电装置3。供电装置3为了对智能手机、平板电脑终端等受电装置5进行充电，大致包含适配器31、传输系统元器件组33、初级线圈35、初级侧控制器37、感温单元39。这里，元器件组33、线圈35及控制器37如图2A、图2B的虚线所示那样，配置于底座311，并由盖板313所覆盖。与此相对，如图1所示，受电装置5包含次级线圈51、传输系统元器件组53、次级侧控制器55。下面，对各结构的详细情况、动作进行说明。

若供电装置3的盖板313上放置有受电装置5，则开始进行从供电装置3到受电装置5的电力传输。传输电力时，适配器31将来自商用电源的交流电压(例如100V)提供给传输系统元器件组33。传输系统元器件组33构成整流电路、平滑电路、及逆变器电路等。整流电路及平滑电路将输入交流电压转换成直流电压。逆变器电路通过对平滑电路的输出直流电压进行开关等，来生成具有规定频率(例如数十kHz)的交流电压。若将上述那样的交流电压施加于线圈35，则线圈35产生交流磁场。以上的动作由控制器37所控制。

另一方面，通过将受电装置5放置于供电装置3的盖板313上，从而次级线圈51夹着盖板313位于初级线圈35上。因而，由线圈35产生的交流磁场与线圈51交链，并且在线圈51的两端感应出交流电压，提供给传输系统元器件组53。传输系统元器件组53包含整流电路等，对因感应电压而流动的电流进行整流，并提供给配置于受电装置5的外部的电池57。由此，对电池57进行充电。以上的动作由控制器55所控制。

《过热检测》

然而，盖板313上不仅放置有受电装置5，有时也放置有金属异物。为了检测到上述物体(受电装置5、金属异物)的异常发热，供电装置3中包括感温单元39。

作为感温单元39的典型示例是具有负的温度系数的陶瓷热敏电阻(下面称为NTC热敏电阻)。这里，为了快速地对物体的过热进行反应，感温单元39优选为热容量较小的小型(例如、JIS标准中记载的1005型)的NTC热敏电阻。这里，在NTC热敏电阻的尺寸为1005型的情况下，Y轴方向的尺寸为1.0mm，X轴方向的尺寸为0.5mm。此外，Z轴方向的尺寸并不由JIS标准所设定，例如为0.25mm。这里，这些尺寸均为设计目标值，并不一定准确到1.0mm、0.5mm及0.25mm。也就是说，这些尺寸均具有公差。上述感温单元39设置于盖板313表面到初级线圈35的上端之间。图2A～图2C示出了感温单元39填埋于盖板313内的示例。

此外，由于物体放置在盖板313上的何处是未知的，因此优选为如图2C中的虚线所示那样将多个感温单元39、即多个NTC热敏电阻连成一串，并将多个感温单元39分别填埋在盖板313内的多个不同位置。由此，能检测出盖板313上多个位置处的温度。

上述感温单元39例如串联连接有未图示的固定电阻。将由未图示的恒压电路所产生的恒定电压提供给上述电路。该电路将与固定电阻之间的分压电位作为温度信息输出至控制器37。控制器37在输入温度信息超过规定温度的情况下，停止向初级线圈35供电等。

然而，初级线圈35因供电而发热。也就是说，即使盖板313上不存在受电装置5、金属异物，盖板313也会变为高温。因而，若不在从盖板313的表面(换言之，受电装置5的放置面)起算的适当距离处设置感温单元39，则控制器37有可能无法准确地检测出盖板313上的物体的温度。此外，若从盖板313的表面起到感温单元39为止的距离相隔过远，则控制器37无法准确地检测出物体温度。

为了解决上述问题，本申请的发明人研究出导出从盖板313表面到感温单元39为止的沿上下方向的距离L的式子。具体而言，如图3所示，将放置于盖板313的表面的物体的温度设为T₀[K]，将控制器37希望检测的物体的温度设为T₁[K](其中，T₁<T₀)。将盖板313的热传导率设为λ[W/(m·K)]。此时，将距离L[m]设计成满足下式(1)的数值。也就是说，感温单元39设置于与盖板313的表面相隔距离L[m]的位置处。

[数学式2]

$L\&le;\frac{\mathrm{\&lambda;}\&times;(T_0-T_1)}{5\&times;T_1}\mathrm{...}\left(1\right)$

实施例

《第一实施例》

作为检测对象的物体为5[cm]的四边形的铝片。此外，将盖板313的材质设为热传导率λ为0.25[W/(m·K)]的环氧树脂。若在该盖板313上放置上述铝片，则在25[℃]无风的条件下，该铝片的温度T₀上升至150[℃]。在考虑供电装置3的安全性等的情况下，优选感温单元39在例如130[℃]的温度T₁(温度差T₀-T₁为20℃)下检测出铝片的存在。该情况下，将供电装置3设计为距离L在0.00248[m]以下。另外，式(1)中，T₀、T₁以绝对温度来代入，但本文中及表中为了易于理解，T₀、T₁不是绝对温度，而是以摄氏度来进行记载。

本申请的发明人实际上以以下的表1所示的六种距离L准备了将作为感温单元39的1005型NTC热敏电阻填埋在环氧树脂制的盖板313中而成的电路(表1中，记为评价样品No.1～No.6)。样品No.1的距离L为50[mm]，样品No.2的距离L为20[mm]。样品No.3～No.6的距离L如表1所记载的那样。

[表1]

表1：实施例1中的检测温度T₁相对于距离L的变化

发明人在各样品的盖板313上放置成为检测对象的铝片，根据该样品中处于饱和状态的感温单元39的电阻值来测定温度T₁。距离L、温度T₁以外的参数T₀、λ如上所述。此外，测定结果如表1所示那样，样品No.1～No.4中，温度T₁小于130[℃]，温度差(T₀-T₁)超过20[℃]。由此可知，在距离L不满足式(1)的情况下，无法准确地检测出盖板313上的物体的温度。相反，在样品No.5及No.6中，温度T₁在130[℃]以上，温度差(T₀-T₁)在20[℃]以下。由此可知，在距离L满足式(1)的情况下，如设计目标那样能准确地检测出盖板313上的物体的温度。

《第一实施例的效果》

如上所述，若在供电装置3中、基于式(1)来设计从盖板313的表面到感温单元39为止的距离L，则能与设计目标大致相符地准确检测出盖板313上的物体的温度。因而，若提供λ、T₁、T₀这样的设计条件，就能求得适当的距离L，无需反复进行填埋有感温单元39的盖板313的实验及评价。由此，提高了供电装置3的设计效率。

《第二实施例》

发明人还以热传导率λ为0.17[W/(m·K)]的玻璃来代替环氧树脂来制作盖板313的材质。该情况下，与上述相同，若将5[cm]的四边形的铝片作为检测对象，则T₀成为150[℃]。此外，若将温度T₁设定为130[℃](温度差(T₀-T₁)为20℃)，则根据上式(1)距离L成为0.00169[m]以下。

发明人以以下的表2所示的六种距离L准备了将作为感温单元39的1005型NTC热敏电阻填埋在玻璃制的盖板313中的电路(表2中，记为评价样品No.7～No.12)。样品No.7的距离L为10[mm]，样品No.8的距离L为5[mm]。样品No.9～No.12的距离L如表2所记载的那样。

[表2]

表2：实施例2中的检测温度T₁相对于距离L的变化

发明人与第一实施例的情况同样地测定了温度T₁。测定结果如表2所示那样，样品No.7～No.10中，温度T₁小于130[℃]。第二实施例中，在距离L不满足式(1)的情况下，无法准确地检测出盖板313上的物体的温度。相反，在样品No.11及No.12中，温度T₁在130[℃]以上，第二实施例中，在距离L满足式(1)的情况下，如设计目标那样能准确地检测出盖板313上的物体的温度。换言之，可知在第二实施例中也能起到与第一实施例同样的效果。

《附记》

上述实施方式中，对供电装置3的盖板313设有感温单元39的情况下的距离L进行了说明。然而，并不限于此，可以基于数学式(1)设定从受电装置5侧的盖板到感温单元39为止的距离L。

上述实施方式中，对供电装置3用于向智能手机、平板电脑终端等进行充电的用途进行了说明。但并不限于此，供电装置3也可以用于向电动汽车、剃须刀等生活用设备进行充电。

上述实施方式中，说明了感温单元39是NTC热敏电阻。然而，并不限于此，也可以是具有正的温度系数的PTC热敏电阻。关于热敏带你组，不仅是陶瓷热敏电阻，也可以是由高分子材料制成的热敏电阻。

此外，NTC热敏电阻不限于1005型，也可以是3225型、3216型、2012型、1608型、0603型、0402型。关于上述型号的NTC热敏电阻，X轴、Y轴及Z轴方向的尺寸如下表3所记载的那样。

[表3]

表3：NTC陶瓷热敏电阻的尺寸

工业上的实用性

本发明所涉及的供电装置及受电装置能准确地检测盖板上的物体的过热，适用于智能手机、平板电脑终端或电动汽车等的非接触充电系统。

标号说明

1非接触电力传输系统

3供电装置

35初级线圈

39感温单元

313盖板

5受电装置

Claims (4)

1.一种以非接触方式向受电装置供电的供电装置，该供电装置的特征在于，包括：

盖板；

被所述盖板所覆盖，且相对于所述盖板设置于规定方向的线圈；以及

检测出所述盖板上的物体的温度的感温单元，

若将从所述盖板表面到所述感温单元为止的沿所述规定方向的距离设为L[m]、将作为所述感温单元的检温对象的物体的温度设为T₀[K]、将要由所述感温单元检测出的温度设为T₁[K]、将所述盖板的热传导率设为λ[W/(m·K)]，则L满足下式：

[数学式1]

$L\&le;\frac{\mathrm{\&lambda;}\&times;(T_0-T_1)}{5\&times;T_1}...\left(1\right).$

2.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，

所述感温单元通过将多个热敏电阻连成一串而构成。

3.如权利要求1或2所述的供电装置，其特征在于，

所述感温单元为1005型的热敏电阻。

4.一种受电装置，该受电装置接收由供电装置以非接触方式传输而来的电力，该受电装置的特征在于，包括：

盖板；

被所述盖板所覆盖，且相对于所述盖板设置于规定方向的线圈；以及

检测出所述盖板上的物体的温度的感温单元，

若将从所述盖板表面到所述感温单元为止的沿所述规定方向的距离设为L[m]、将作为所述感温单元的检温对象的物体的温度设为T₀[K]、将要由所述感温单元检测出的温度设为T₁[K]、将所述盖板的热传导率设为λ[W/(m·K)]，

则L满足下式：

[数学式2]

$L\&le;\frac{\mathrm{\&lambda;}\&times;(T_0-T_1)}{5\&times;T_1}...\left(1\right).$