CN205377458U - 输电装置、无线电力传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种输电装置、无线电力传输系统。扫描向输电装置的有源电极以及无源电极施加的交流电压的频率，针对每次交流电压的频率的变化，检测从DC-AC逆变器电路来看受电装置侧时的输入阻抗(输入电压DCV)。判断在由输电装置的串联谐振电路以及受电装置的并联谐振电路的谐振频率决定的第1频率下(区域(A))检测出的输入电压DCV是否包含于250mV～450mV。判断在第2频率下(区域(B))检测出的输入电压DCV是否为100mV以下。在各判断的结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。由此，能够适当地判断电力传输的开始。
Description
技术领域
本实用新型涉及通过电容耦合以无线的方式向受电装置传输电力的输电装置、无线电力传输系统以及电力传输判别方法。
背景技术
作为以无线的凡是从输电装置向受电装置传输电力的无线电力传输系统，存在使用了电场耦合方式的系统。在该系统中，输电装置的电极与受电装置的电极电场耦合，电力被传输。专利文献1中公开了一种为了提高从输电装置向受电装置的电力传输效率而设定电力传输的驱动频率的方法。专利文献1所述的无线电力传输系统在将受电装置放置于输电装置的状态下，进行频率扫描并搜索谐振频率(驱动电压的峰值)，将搜索得到的谐振频率作为驱动频率，来进行向受电装置的电力传输。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-70614号公报
实用新型内容
-实用新型要解决的课题-
如专利文献1所述那样，进行频率扫描并根据是否检测到谐振频率，能够判断受电装置是否被放置于输电装置。通过进行该判断，从而能够判断是否开始从输电装置向受电装置的电力传输。但是，在专利文献1所述的方法中，即使在不是供电对象的金属片等异物被放置于输电装置的情况下，或者，在不是正品的受电装置被放置于输电装置的情况下，也存在若检测到谐振频率则判断为应该开始电力传输的情况。
在电场耦合方式中，受电装置相对于输电装置的放置位置的自由度高，并且，输电电力也大。因此，例如存在如下的产生异常的情况：在受电装置以电极彼此几乎不对置的状态下被放置于输电装置的状态，或者，不是供电对象的异物被放置的状态下，如前所述那样开始电力传输。
因此，本实用新型的目的在于，提供一种能够适当地判断电力传输的开始的输电装置、无线电力传输系统以及电力传输判别方法。
-解决课题的手段-
本实用新型是一种输电装置，其向具备连接有外部谐振电路的外部电力传输作用部的外部装置无线地进行电力传输，具备：输电侧电力传输作用部，其向所述外部电力传输作用部传输电力；输电侧谐振电路，其与所述输电侧电力传输作用部连接；交流产生电路，其经由所述输电侧谐振电路来向所述输电侧电力传输作用部施加交流电压；频率调整电路，其使所述交流电压的频率变化；检测电路，其针对所述交流电压的每个频率，检测所述输电侧电力传输作用部侧的输入阻抗；第1判断单元，其判断在由所述外部谐振电路以及所述输电侧谐振电路的谐振频率决定的第1频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内；第2判断单元，其判断在由所述第1频率范围决定并比所述第1频率范围更靠低频侧的第2频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内；和电力传输判断单元，其在所述第1判断单元的判断结果为真并且所述第2判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
在该结构中，通过在2个频率范围分别判断检测出的输入阻抗是否是适当值，从而判断被放置在输电装置的装置是否是进行电力传输的对象装置。例如，在金属片被放置在输电装置的情况下，在即使在第1频率范围检测出的输入阻抗包含在规定范围内、在第2频率范围检测出的输入阻抗也不包含在规定范围内的情况下，判断为被放置在输电装置的装置不是电力传输的对象装置。在判断为不是电力传输的对象装置的情况下，输电装置不开始电力传输。这样，输电装置能够适当地判断电力传输的开始，能够进行更安全的电力传输。
优选所述外部电力传输作用部是第1外部电极以及第2外部电极，所述输电侧电力传输作用部是与所述第1外部电极对置并电容耦合的输电侧第1电极以及与所述第2外部电极对置并电容耦合或者直接导通的输电侧第2电极，所述交流产生电路向所述输电侧第1电极以及所述输电侧第2电极施加所述交流电压。
在该结构中，在电容耦合方式的无线输出传输系统，能够适当地判断电力传输的开始，能够进行更安全的电力传输。
优选所述交流产生电路包含从直流电压变换为交流电压的直流交流变换电路，所述检测电路检测从所述直流交流变换电路的输入侧来看所述外部电力传输作用部侧时的输入阻抗。
优选还具备第3判断单元，其在所述第1频率范围以及所述第2频率范围之间的第3频率范围，判断所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内，所述电力传输判断单元在所述第1判断单元的判断结果为真、所述第2判断单元的判断结果为真、并且所述第3判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
在该结构中，通过判断除了在第1频率范围以及第2频率范围以外还在第3频率范围，被检测出的输入阻抗是否是适当值，从而判断被放置在输电装置的装置是否是进行电力传输的对象装置。由此，输电装置能够更适当地判断电力传输的开始，能够进行更安全的电力传输。
优选还具备第4判断单元，其判断由所述第1频率范围决定并包含在比所述第1频率范围更靠高频侧的第4频率范围的由所述检测电路检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内，所述电力传输判断单元在所述第1判断单元的判断结果为真、所述第2判断单元的判断结果为真、并且所述第4判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
在该结构中，通过判断除了在第1频率范围以及第2频率范围、第3频率范围以外还在第4频率范围，被检测出的输入阻抗是否是适当值，从而判断被放置在输电装置的装置是否是进行电力传输的对象装置。由此，输电装置能够更适当地判断电力传输的开始，能够进行更安全的电力传输。
优选还具备：第3判断单元，其判断在所述第1频率范围以及所述第2频率范围之间的第3频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内；以及第4判断单元，其判断由所述第1频率范围决定并包含在比所述第1频率范围更靠高频侧的第4频率范围的由所述检测电路检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内，所述电力传输判断单元在所述第1判断单元的判断结果为真、所述第2判断单元的判断结果为真、所述第3判断单元的判断结果为真、并且所述第4判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
在该结构中，通过判断除了在第1频率范围以及第2频率范围以外还在第3频率范围以及第4频率范围，被检测出的输入阻抗是否是适当值，从而判断被放置在输电装置的装置是否是进行电力传输的对象装置。由此，输电装置能够更适当地判断电力传输的开始，能够进行更安全的电力传输。
优选所述第2频率范围是所述第1频率范围的1/2倍。
在该结构中，在放置有输电装置的装置中包含外部谐振电路的情况下，第1频率范围中出现具有极大值的波形。该波形是由于在输电侧谐振电路与外部谐振电路之间产生的复合谐振而出现的波形。因此，在第1频率范围的1/2倍的第2频率范围，不出现具有这样极大值的波形。利用此，能够判别被放置在输电装置的装置是否是进行电力传输的对象装置。
优选所述第2判断单元判断在所述第2频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否为特定的阈值以下。
优选第3判断单元判断在所述第3频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否为特定的阈值以下。
优选所述第4判断单元判断在所述第4频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否为特定的阈值以下。
-实用新型效果-
根据本实用新型，输电装置侧能够适当地判断电力传输的开始，能够进行从输电装置向受电装置的更安全的电力传输。
附图说明
图1是实施方式所涉及的无线电力传输系统的电路图。
图2是用于说明受电装置相对于输电装置的放置位置关系的图，图2(A)以及图2(B)表示受电装置201被放置在输电装置101的能供电范围内的状态，图2(C)表示受电装置201被放置在输电装置101的能供电范围外的状态。
图3是表示输电装置中的输入阻抗的频率特性的图。
图4是表示输入电压DCV的频率特性的波形的图。
图5是表示将金属片放置于输电装置的情况下的输入电压DCV的频率特性的波形的图。
图6是控制器所执行的处理的流程图。
具体实施方式
图1是本实施方式所涉及的无线电力传输系统的电路图。本实施方式所涉及的无线电力传输系统1由输电装置101和受电装置201构成。受电装置201具备负载电路RL。该负载电路RL包含二次电池以及充电电路。受电装置201例如是便携式电子设备。作为便携式电子设备，举例有：移动电话机、PDA(PersonalDigitalAssistant，掌上电脑)、便携式音乐播放器、笔记本型PC、数码相机等。在输电装置101放置有受电装置201。并且，输电装置101对被放置的受电装置201的二次电池进行充电。
另外，虽然在图1中，负载电路RL被设置在受电装置201内，但负载电路RL也可以被设置在例如受电装置201的外部，也可以是相对于受电装置201能够装卸的电路。
输电装置101的输入端子IN1、IN2与直流电压Vin连接。直流电压Vin是通过AC适配器而被变换的直流电压。输电装置101以该直流电压Vin为电源来进行动作。AC适配器与工业电源连接，将AC100V～230V变换为DC5V或者12V。
输电装置101的输入端子IN1、IN2与由开关元件Q1、Q2、Q3、Q4构成的DC-AC逆变器电路10连接。该DC-AC逆变器电路10相当于本实用新型所涉及的直流交流变换电路。开关元件Q1、Q2、Q3、Q4是n型MOS-FET。开关元件Q1、Q2串联连接，开关元件Q3、Q4串联连接。此外，开关元件Q1、Q2的连接点和开关元件Q3、Q4的连接点与升压变压器T1的初级线圈连接。升压变压器T1对从直流电压Vin变换来的交流电压进行升压。
开关元件Q1、Q2、Q3、Q4被驱动器11进行PWM控制。驱动器11根据来自控制器12的控制信号，将开关元件Q1、Q4与开关元件Q2、Q3交替地接通断开。开关元件Q1、Q4与开关元件Q2、Q3被交替地接通断开，由此DC-AC逆变器电路10将直流电压Vin变换为交流电压。
输入端子IN1与用于向DC-AC逆变器电路10提供恒定电流的由电阻R1以及旁路开关17构成的阻抗切换电路连接。电阻R1的阻抗比从电阻R1来看负载电路RL侧时的阻抗足够大。旁路开关17被控制器12进行接通断开控制。在旁路开关17是闭合状态的情况下，DC-AC逆变器电路10被施加恒定电压。在旁路开关17是断开状态的情况下，通过比负载电路RL侧的阻抗大的电阻R1，向负载电路RL提供大致恒定电流。
此外，输入端子IN1、IN2与电压检测用的分压电阻R2、R3连接。控制器12根据分压电阻R2、R3检测输入电压DCV。控制器12基于在将旁路开关17设为断开状态来将恒定电流提供给DC-AC逆变器电路10的状态下检测出的输入电压DCV，判断受电装置201是否被放置于输电装置101，决定是否应开始电力传输。此外，控制器12基于检测出的输入电压DCV，设定用于电力传输的驱动频率，并在该频率下切换开关元件Q1～Q4。控制器12经由驱动器11来对开关元件Q1～Q4进行PWM控制，调整传输电力。关于控制器12后面进行详述。
在本实施方式中，将分压电阻R2、R3等电压检测用电路设置在DC-AC逆变器电路10的输入侧。由此，能够在不受DC-AC逆变器电路10的切换或者升压变压器T1的影响的情况下检测输入电压DCV。另外，电压检测用电路可以设置在DC-AC逆变器电路10的输出侧，也可以设置在升压变压器T1的次级侧。
升压变压器T1的次级线圈与有源电极13以及无源电极14连接。有源电极13是本实用新型所涉及的输电侧第1电极，无源电极14是本实用新型所涉及的输电侧第2电极。有源电极13以及无源电极14被施加通过升压变压器T1升压后的交流电压。
升压变压器T1的次级线圈与电容器C1并联连接，电容器C1与升压变压器T1的次级线圈共同形成并联谐振电路15。此外，电容器C1与升压变压器T1的次级线圈的漏电感L1eak(或者实际部件的电感器)共同形成串联谐振电路16。电容器C1可以是实际部件，也可以是次级线圈中产生的寄生电容。
受电装置201具备有源电极23以及无源电极24。有源电极23是本实用新型所涉及的第1外部电极以及受电侧第1电极，无源电极24是本实用新型所涉及的第2外部电极以及受电侧第2电极。有源电极23以及无源电极24分别具有与有源电极13以及无源电极14分别大致相同的面积，在将受电装置201放置于输电装置101的情况下，与输电装置101的有源电极13以及无源电极14隔开间隙地对置。另外，无源电极14、24也可以直接接触。通过在有源电极13以及无源电极14之间施加电压，从而在对置配置的有源电极13、23产生电场，经由该电场来从输电装置101向受电装置201传输电力。
受电装置201的有源电极23以及无源电极24与降压变压器T2的初级线圈连接。该初级线圈与电容器C2并联连接。电容器C2与降压变压器T2的次级线圈的励磁电感共同形成并联谐振电路25。
输电装置101的串联谐振电路16与并联谐振电路25被设定为谐振频率几乎相同。并且，若将受电装置201放置于输电装置101，则各自的谐振电路16、25耦合谐振(复合谐振)。通过将串联谐振电路16与并联谐振电路25的谐振频率设为相同，从而能够高效地进行电力传输。并且，虽然后面进行详述，但从输电装置101向受电装置201的电力传输的驱动频率被设定在串联谐振电路16以及并联谐振电路25的谐振频率附近。
降压变压器T2的次级线圈与由二极管D1、D2、D3、D4构成的二极管桥连接。二极管桥的一个输出经由平滑电容器C3以及DC-DC转换器20来与输出端子OUT1连接。二极管桥的另一个输出与输出端子OUT2连接。输出端子OUT1、OUT2与作为二次电池、充电电路以及其它负载电路的负载电路RL连接。二极管桥以及平滑电容器C3相当于本实用新型所涉及的整流平滑电路，对由降压变压器T2降压的交流电压进行整流以及平滑。被整流以及平滑了的直流电压被变换为由DC-DC转换器20稳定化后的规定电压。
在以上那样构成的无线电力传输系统1中，输电装置101的控制器12检测在输电装置101中受电装置201是否被放置在适当的位置。所谓适当的位置，是指在输电装置101的有源电极13以及无源电极14与受电装置201的有源电极23以及无源电极24对置的状态下，从输电装置101向受电装置201的电力传输能够安全进行的能供电范围内的位置。例如，在输电装置101的有源电极13与受电装置201的无源电极24对置的状态下，控制器12判断为受电装置201没有被放置在适当的位置(能供电范围内)。
此外，控制器12也进行正规的受电装置201是否被放置在输电装置101或者金属片等异物是否被放置在输电装置101等判断。所谓受电装置201不是正规的装置的情况，是指例如受电装置201侧的并联谐振电路25未被常量设定为与输电装置101的串联谐振电路16的谐振频率相同的情况、受电装置201的有源电极23以及无源电极24的材质或者形状等与规定的不同的情况等。
控制器12在判断为正规的受电装置201被放置在适当的位置(能供电范围)的情况下，进行用于向受电装置201的电力传输的驱动频率的设定。该驱动频率是耦合谐振(复合谐振)的谐振电路16、25的谐振频率。以下，说明控制器12所进行的具体的动作。
首先，说明受电装置201相对于输电装置101的放置位置关系。
图2是用于说明受电装置201相对于输电装置101的放置位置关系的图。根据受电装置201是否被放置在输电装置101的能供电范围，判别是否进行电力传输。图2(A)以及图2(B)表示受电装置201被放置在输电装置101的能供电范围内的状态。在图2(A)中，受电装置201在有源电极23以及无源电极24相对于有源电极13以及无源电极14完全一致的状态下而被放置于输电装置101。以下，将成为该状态的受电装置201的位置称为正位置。在图2(B)中，受电装置201在有源电极23以及无源电极24与有源电极13以及无源电极14的至少一部分对置的状态下而被放置于输电装置101。
图2(C)表示受电装置201被放置在输电装置101的能供电范围外的状态。在基于电场耦合方式的无线电力传输系统1中，无源电极14、24设为比有源电极13、23大的形状，与无源电极14、24相比，有源电极13、23为高电压。因此，如图2(C)所示，在受电装置201被位置偏移地放置的情况下，有源电极13以及无源电极14被受电装置201的无源电极24覆盖，经由无源电极24，在有源电极13以及无源电极14之间形成不必要的(未对电力传输作出贡献)电容。
接下来，说明受电装置201的放置位置的检测方法、正规的受电装置201是否被放置的检测方法以及受电装置201以外的装置是否被放置于受电装置201的检测方法。
图3是表示输电装置101中的输入阻抗的频率特性的图。该输入阻抗是从DC-AC逆变器电路10来看有源电极13以及无源电极14侧时的阻抗。另外，虽然实际的频率特性表现的比较复杂，但为了方便说明，在图3中简易地进行表示。
由图3上部的虚线所示的波形表示未将受电装置201放置于输电装置101时的输入阻抗的频率特性。在该波形中，输电装置101的并联谐振电路15的谐振频率f0与串联谐振电路16的谐振频率f1分别出现峰值(极大值以及极小值)。
由图3上部的实线所示的波形表示将正规的受电装置201放置于输电装置101的正位置时的输入阻抗的频率特性。在该波形中，在频率f1附近(图中虚线圆圈内)，输电装置101的串联谐振电路16与受电装置201的并联谐振电路25耦合，出现多个基于复合谐振的频率峰值。
由图3中部所示的波形表示将正规的受电装置201放置于输电装置101的能供电范围外时的输入阻抗的频率特性。在将受电装置201放置在输电装置101的能供电范围外的情况下，如图2(C)所说明的那样，存在输电装置101的有源电极13与受电装置201的无源电极24对置的情况。这样，在图1所示的输电装置101侧的串联谐振电路16，成为电容器C1与基于有源电极13以及无源电极24的电容并联连接的结构，电容变动。也就是说，谐振频率变动，其结果，如图3中部的波形所示，基于复合谐振的频率峰值变化。
图3下部所示的波形表示将金属片放置在输电装置101的情况下的输入阻抗的频率特性。在该例子中，金属片与有源电极13以及无源电极14这两个对置。在该情况下，在输电装置101的有源电极13以及无源电极14之间，经由金属片而形成电容。因此，在图1所示的输电装置101侧的串联谐振电路16，成为电容器C1与基于有源电极13以及无源电极24的电容并联连接的结构，电容增大。也就是说，谐振频率变低，其结果，如图3下部所示，输入阻抗的频率特性成为由图3上部的虚线所示的波形向低频侧移位的波形。
由以上可知，控制器12能够根据输入阻抗的频率特性，判断受电装置201是被放置在输电装置101的能供电范围内还是能供电范围外、或者金属片等异物是否被放置在输电装置101。
图4是表示输入电压DCV的频率特性的波形的图。
控制器12判断在第1频率(图中区域A)以及第2频率下(图中区域B)，检测出的输入电压DCV是否为规定范围内，在满足两个条件的情况下，判断为正规的受电装置201被放置于输电装置101的能供电范围。
第1频率以及第2频率是根据复合谐振的谐振频率来定的。在该例子中，输电装置101的串联谐振电路16以及受电装置201的并联谐振电路25被常量设定为复合谐振的谐振频率为600kHz(±50kHz)。在该情况下，第1频率范围是600kHz(±50kHz)，第2频率范围是第1频率范围的1/2即300kHz(±25kHz)。在第1频率下，输入电压DCV在大约250mV～450mV的范围内为极大值。在第2频率下，在任意的频率范围，范围内的至少一部分的输入电压DCV都取大约100mV以下的值。
图4的波形(1)以及波形(2)是正规的受电装置201被放置于输电装置101的能供电范围的情况下的频率特性。在波形(1)以及波形(2)的情况下，在第1频率下(区域A)，输入电压DCV在250mV～450mV的范围内取极大值，在第2频率下(区域B)，输入电压DCV是100mV以下。也就是说，由于在第1频率(12区域A)以及第2频率(区域B)的任意一个频率下都满足条件，因此控制器12判断为开始从输电装置101向受电装置201的电力传输。
图4的波形(3)以及波形(4)是受电装置201被放置在输电装置101的能供电范围外的情况或者供电对象不是正规的受电装置201的情况下的频率特性。在波形(3)以及波形(4)的情况下，虽然在第2频率下(区域B)满足条件，但在第1频率下(区域A)不满足条件。因此，控制器12判断为不开始从输电装置101向受电装置201的电力传输。
图4的波形(5)是未将受电装置201放置于输电装置101的情况下的频率特性。在该波形(5)的情况下，在第1频率(区域A)以及第2频率下(区域B)不满足条件。因此，控制器12判断为不开始从输电装置101向受电装置201的电力传输。
此外，进一步设定作为第1频率以及第2频率之间的频率的第3频率(图中区域C)，除了第1频率以及第2频率的判断条件，也可以判断在第3频率下，范围内的至少一部分的检测出的输入电压DCV是否为阈值100mV以下，正规的受电装置201是否被放置在输电装置101的能供电范围。第3频率是第1频率以及第2频率之间的、输入电压DCV取极小值的频率。在该例子中，第3频率是大约400kHz(±25kHz)。进一步地，在第3频率下，输入电压DCV在大约100mV以下取极小值。
在图4的波形(1)以及波形(2)的情况下，在第1频率下(区域A)，输入电压DCV在250mV～450mV的范围内取极大值，在第2频率(区域B)以及第3频率下(区域C)，输入电压DCV为100mV以下。也就是说，由于在第1频率(区域A)、第2频率(区域B)以及第3频率(区域C)的任意一个频率下都满足条件，因此控制器12判断为开始从输电装置101向受电装置201的电力传输。
在图4的波形(3)以及波形(4)的情况下，虽然在第2频率下(区域B)满足条件，但在第1频率(区域A)以及第3频率下(区域C)不满足条件。因此，控制器12判断为不开始从输电装置101向受电装置201的电力传输。
在图4的波形(5)的情况下，虽然在第3频率下(区域C)满足条件，但在第1频率(区域A)以及第2频率下(区域B)不满足条件。因此，控制器12判断为不开始从输电装置101向受电装置201的电力传输。
进一步地，设定比第1频率更靠高频侧的第4频率(区域D)，除了第1频率以及第2频率的判断条件，也可以在第4频率下，判断范围内的至少一部分的检测出的输入电压DCV是否为规定范围内，在满足全部条件的情况下，判断为正规的受电装置201被放置于输电装置101的能供电范围。第4频率比第1频率更靠高频侧，即在将正规的受电装置201放置于输电装置101的正位置的情况下，是输入电压DCV为大致0mV附近的频率。在未在输电装置101放置供电对象物的情况或者未放置金属片等异物的情况下，存在第4频率下(区域D)的输入电压DCV为一定值以上的情况，在该情况下，能够进一步高精度地进行判别。
另外，也可以在第1频率、第2频率、第3频率以及第4频率下分别判断检测出的输入电压DCV是否为规定范围内，在满足全部条件的情况下，判断为正规的受电装置201被放置于输电装置101的能供电范围。
图5是表示将金属片放置于在输电装置101的情况下的输入电压DCV的频率特性的波形的图。图5所示的任意波形都不满足第1频率(区域A)、第2频率(区域B)以及第3频率下(区域C)的任意条件。因此，在任意的情况下，控制器12都判断为不开始从输电装置101向受电装置201的电力传输。
综上所述，控制器12能够根据第1频率、第2频率、第3频率以及第4频率各自的输入电压DCV来判断是否开始电力传输。接下来，详细叙述该控制器12所执行的处理。
图6是控制器12所执行的处理的流程图。
控制器12断开旁路开关17，并设定为向DC-AC逆变器电路10提供恒定电流(S11)。控制器12在第2频率下(图4的区域B)，检测输入电压DCV，判断该输入电压DCV是否为阈值(100mV)以下(S12)。详细来讲，控制器12在以300kHz为中心的±25kHz的频带内，检测输入电压DCV。并且，判断该输入电压DCV是否为阈值(100mV)以下。
在输入电压DCV不是阈值(100mV)以下的情况下(S12：否)，控制器12判断为正规的受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、或者金属片等异物被放置在输电装置101，并再次执行S12的处理。再次执行S12时，例如，到其它供电对象被放置为止，可以待机规定时间，也可以向外部(使用者)通知错误。
在输入电压DCV是阈值(100mV)以下的情况下(S12：是)，控制器12在第3频率下(图4的区域C)，检测输入电压DCV，判断该输入电压DCV是否为阈值(100mV)以下(S13)。详细来讲，与S12同样地，控制器12在以400kHz为中心的±25kHz的频带内，检测输入电压DCV。并且，判断该输入电压DCV是否为阈值(100mV)以下。
在输入电压DCV不是阈值(100mV)以下的情况下(S13：否)，控制器12判断为正规的受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、或者金属片等异物被放置在输电装置101，并返回到S12的处理。
在输入电压DCV为阈值(100mV)以下的情况下(S13：是)，控制器12在第4频率下(图4的区域D)，检测输入电压DCV，判断该输入电压DCV是否为阈值(50mV)以下(S14)。详细来讲，与S12、S13同样地，控制器12在以850kHz为中心的±25kHz的频带内，检测输入电压DCV。并且，判断该输入电压DCV是否为阈值(50mV)以下。
在输入电压DCV不是阈值(50mV)以下的情况下(S14：否)，控制器12判断为正规的受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、或者金属片等异物被放置在输电装置101，并返回到S12的处理。
在输入电压DCV为阈值(50mV)以下的情况下(S14：是)，控制器12将应扫描(sweep)的频率范围设定为第1频率(图4的区域A)，通过在该频率下驱动DC-AC逆变器电路10，来扫描向有源电极13以及无源电极14施加的交流电压的频率(S15)。
控制器12判断输入电压DCV的极大值是否处于第1频率(S16)。在不存在极大值的情况下(S16：否)，控制器12判断为正规的受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、或者金属片等异物被放置在输电装置101，并返回到S12的处理。
在存在极大值的情况下(S16：是)，控制器12判断该极大值是否为规定范围内(250mV～450mV)(S17)。在不是规定范围内的情况下(S17：否)，控制器12判断为正规的受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、受电装置201未被放置在输电装置101的能供电范围、或者金属片等异物被放置在输电装置101，并返回到S12的处理。在是规定范围内的情况下(S17：是)，控制器12将检测出的极大值决定为用于进行电力传输的驱动频率(S18)。并且，控制器12在决定的驱动频率下进行电力传输(S19)。
另外，图6所示的处理是控制器12所执行的处理的一个例子，控制器12所执行的处理并不局限于图6。
此外，虽然在各实施例中直接检测电压，但这实质上是在输电装置101内，检测看输电装置101的有源电极13和无源电极14侧时的输入阻抗的变化。换句话说，将由受电装置201或者金属片等异物等输电装置101外的外部因素引起产生的、看输电装置101的有源电极13以及无源电极14侧时的输入阻抗的频率特性的变化检测为电压的变化，进行电力传输判断。例如，也可以通过检测电流的频率特性来进行电力传输判断。此外，电压或者电流的检测位置也不局限于DC-AC逆变器电路10的前后、升压变压器T1的前后，只要是能够直接或者间接地读取看输电装置201的有源电极23以及无源电极24侧时的输入阻抗的频率特性的位置，就可以在任意的位置进行检测。
进一步地，虽然在各实施例中说明了电场耦合方式的无线电力传输系统，但并不限定于电场耦合方式。例如也可以是磁场耦合方式的无线电力传输系统。在该情况下，在输电装置以及受电装置分别设置谐振电路，同样地将由受电装置或者金属片等异物等输电装置外的外部因素引起产生的输入阻抗的频率特性的变化检测为电压的变化，进行电力传输判断。
-符号说明-
1…无线电力传输系统
10…DC-AC逆变器电路
11…驱动器(频率调整电路)
12…控制器(检测电路、第1判断单元、第2判断单元、第3判断单元、第4判断单元、电力判断单元)
13…有源电极
14…无源电极
15…并联谐振电路
16…串联谐振电路(输电侧谐振电路)
17…旁路开关
20…DC-DC转换器
23…有源电极
24…无源电极
25…并联谐振电路(外部谐振电路、受电侧谐振电路)
101…输电装置
201…受电装置(外部装置)
C1…电容器
C2…电容器
C3…平滑电容器
D1、D2、D3、D4…二极管
Q1、Q2、Q3、Q4…开关元件
R1…电阻
R2、R3…分压电阻(检测电路)
RL…负载电路
T1…升压变压器
T2…降压变压器
Claims (14)
1.一种输电装置，其以无线的方式向具备连接有外部谐振电路的外部电力传输作用部的外部装置进行电力传输，具备：
输电侧电力传输作用部，其向所述外部电力传输作用部传输电力；
输电侧谐振电路，其与所述输电侧电力传输作用部连接；
交流产生电路，其经由所述输电侧谐振电路来向所述输电侧电力传输作用部施加交流电压；
频率调整电路，其使所述交流电压的频率变化；
检测电路，其针对所述交流电压的每个频率，检测所述输电侧电力传输作用部侧的输入阻抗；
第1判断单元，其判断在由所述外部谐振电路以及所述输电侧谐振电路的谐振频率决定的第1频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内；
第2判断单元，其判断在由所述第1频率范围决定并比所述第1频率范围更靠低频侧的第2频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内；和
电力传输判断单元，其在所述第1判断单元的判断结果为真并且所述第2判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
2.根据权利要求1所述的输电装置，其中，
所述外部电力传输作用部是第1外部电极以及第2外部电极，
所述输电侧电力传输作用部是与所述第1外部电极对置并电容耦合的输电侧第1电极以及与所述第2外部电极对置并电容耦合或者直接导通的输电侧第2电极，
所述交流产生电路向所述输电侧第1电极以及所述输电侧第2电极施加所述交流电压。
3.根据权利要求1所述的输电装置，其中，
所述交流产生电路包含从直流电压变换为交流电压的直流交流变换电路，
所述检测电路检测从所述直流交流变换电路的输入侧来看所述外部电力传输作用部侧时的输入阻抗。
4.根据权利要求2所述的输电装置，其中，
所述交流产生电路包含从直流电压变换为交流电压的直流交流变换电路，
所述检测电路检测从所述直流交流变换电路的输入侧来看所述外部电力传输作用部侧时的输入阻抗。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的输电装置，其中，
还具备第3判断单元，其判断在所述第1频率范围以及所述第2频率范围之间的第3频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内，
所述电力传输判断单元在所述第1判断单元的判断结果为真、所述第2判断单元的判断结果为真、并且所述第3判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
6.根据权利要求1至4的任意一项所述的输电装置，其中，
还具备第4判断单元，其判断由所述第1频率范围决定并包含在比所述第1频率范围更靠高频侧的第4频率范围的由所述检测电路检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内，
所述电力传输判断单元在所述第1判断单元的判断结果为真、所述第2判断单元的判断结果为真、并且所述第4判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
7.根据权利要求1至4的任意一项所述的输电装置，其中，
还具备：
第3判断单元，其判断在所述第1频率范围以及所述第2频率范围之间的第3频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内；以及
第4判断单元，其判断由所述第1频率范围决定并包含在比所述第1频率范围更靠高频侧的第4频率范围的由所述检测电路检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内，
所述电力传输判断单元在所述第1判断单元的判断结果为真、所述第2判断单元的判断结果为真、所述第3判断单元的判断结果为真、并且所述第4判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
8.根据权利要求1至4的任意一项所述的输电装置，其中，
所述第2频率范围是所述第1频率范围的1/2倍。
9.根据权利要求1至4的任意一项所述的输电装置，其中，
所述第2判断单元判断在所述第2频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否为特定的阈值以下。
10.根据权利要求5所述的输电装置，其中，
第3判断单元判断在所述第3频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否为特定的阈值以下。
11.根据权利要求7所述的输电装置，其中，
第3判断单元判断在所述第3频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否为特定的阈值以下。
12.根据权利要求6所述的输电装置，其中，
所述第4判断单元判断在所述第4频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否为特定的阈值以下。
13.根据权利要求7所述的输电装置，其中，
所述第4判断单元判断在所述第4频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否为特定的阈值以下。
14.一种无线电力传输系统，其具备：
输电装置，其具有：输电侧电力传输作用部、与所述输电侧电力传输作用部连接的输电侧谐振电路、和经由所述输电侧谐振电路来向所述输电侧电力传输作用部施加交流电压的交流产生电路；和
受电装置，其具有：从所述输电侧电力传输作用部传输电力的受电侧电力传输作用部、和与所述受电侧电力传输作用部连接的受电侧谐振电路，将从所述输电装置传输来的电力提供给负载，
所述输电装置具有：
频率调整电路，其使所述交流电压的频率变化；
检测电路，其针对所述交流电压的每个频率，检测所述输电侧电力传输作用部侧的输入阻抗；
第1判断单元，其判断在由所述受电侧谐振电路以及所述输电侧谐振电路的谐振频率决定的第1频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内；
第2判断单元，其判断在由所述第1频率范围决定并比所述第1频率范围更靠低频侧的第2频率范围，所述检测电路所检测出的输入阻抗是否包含在规定的阻抗范围内；和
电力传输判断单元，其在所述第1判断单元的判断结果为真并且所述第2判断单元的判断结果为真的情况下，判断为应进行电力传输的状态。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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