TW201325009A - 送電裝置、受電裝置、非接觸式電力傳送系統、及在非接觸式電力傳送系統的送電電力之控制方法 - Google Patents

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Abstract

非接觸式電力傳送系統1，包含送電裝置4與受電裝置7。送電裝置4，將交流電載送於載波上，對受電裝置7傳輸該交流電。受電裝置7，使該受電裝置7的負載變化並使受電天線20的共振頻率變化，以控制交流電的接收。送電裝置4，對應於受電裝置7的負載的變化，偵測重疊於交流電的載波上的調變信號，根據偵測到的調變信號進行交流電的送電控制。

Description

送電裝置、受電裝置、非接觸式電力傳送系統、及在非接觸式電力傳送系統的送電電力之控制方法
本發明係關於一種非接觸式電力傳送系統，其從送電裝置對受電裝置以非接觸的方式傳輸電力。例如，受電裝置為可攜式的電子裝置，送電裝置為相對於該可攜式電子裝置的充電器。
若受電裝置側的負載太過低於假定的負載，受電電壓變得太高，則受電裝置內的零件具有被破壞的可能性。
在專利文獻1中，作為解決相關問題的方法，公開揭示一種非接觸式電力傳送系統，其對送電裝置回饋受電電壓，以控制從送電裝置側的送電電力。此非接觸式電力傳送系統包含：線圈對(變壓器：天線對)，其使用於送電裝置對受電裝置的電力傳輸；以及補助線圈對(補助變壓器：補助天線對)，其使用於受電裝置對送電裝置的回饋信號傳輸。
在專利文獻2中，公開揭示一種受電裝置(2次側裝置)，其包含進行電 壓控制的控制電路。專利文獻2中的受電裝置，並非將受電電壓回饋至送電裝置，而是以相對應於受電電壓改變負載，使受電電壓的位準接近適當的值的方式進行控制。
[習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-263779號公報
[專利文獻2]日本特開2005-278400號公報，實施樣態6，圖8
在專利文獻1中的非接觸式電力傳送系統，在回饋信號從受電裝置傳輸至送電裝置之後，送電裝置進行送電電力的控制。也就是，在受電裝置中，從產生因為低負載所引起的過電壓到被控制之間，經過一定的時間。因此，在這段時間當中，因為過電壓，受電裝置內的零件有被破壞的可能性。
專利文獻2的包含受電裝置的非接觸式電力傳送系統中，並不會產生上述專利文獻1中的非接觸式電力傳送系統中所具有的問題。然而，送電裝置並無法得知在受電裝置中的控制，因此，即使進行沒效率的電力傳輸，亦無法將其適當化。
在此，本發明提供一種非接觸式電力傳送系統，其目的在於，可在無時間遲延的進行受電電壓的控制的同時，將受電電壓的狀態傳輸至送電裝置，將送電電力控制在適當的位準。
本發明之一樣態，提供一種送電裝置，其將交流電載送於載波上，對 受電裝置傳輸該交流電，該受電裝置，可使該受電裝置的負載變化，並可將調變信號重疊於該交流電的該載波上，該送電裝置包含：送電天線；驅動器電路，其驅動該送電天線，將該交流電載送於該載波上並傳輸該交流電；送電控制電路，其控制該驅動器電路；匹配電路，其設置於該驅動器電路與該送電天線之間，使該驅動器電路的輸出阻抗與該送電天線的阻抗匹配；以及偵測電路，其偵測與該交流電的該載波重疊的該調變信號，並將該調變信號傳輸至該送電控制電路；該送電控制電路，根據該調變信號，進行該驅動器電路的控制。
另外，本發明之另一樣態，提供一種非接觸式電力傳送系統，其包含上述的送電裝置與受電裝置，該受電裝置包含：受電天線；整流電路，其對藉由該受電天線所接收的該交流電進行整流，並將該交流電變換為直流電；電壓偵測電路，其偵測該整流電路的輸出電壓；以及共振頻率變更電路，其藉由對應於該電壓偵測電路的輸出改變負載，使該受電天線的共振頻率變化，以控制該交流電的接收，同時，將該調變信號重疊於該交流電的該載波上。
接著，本發明的再一樣態，提供一種在非接觸式電力傳送系統中的送電電力的控制方法，該非接觸式電力傳送系統包含受電裝置與送電裝置，該送電裝置將交流電載送於載波上，對該受電裝置傳輸該交流電，該送電電力的控制方法包含： 第1處理，其中，該受電裝置使該受電裝置的負載變化，以控制在該受電裝置中的受電電力；以及第2處理，其中，該送電裝置偵測對應於該受電裝置的負載的變化而重疊於該交流電的該載波上的調變信號，根據所偵測的該調變信號，進行該送電電力的控制。
若根據本發明之非接觸式電力傳送系統，藉由相對於受電裝置使負載改變來進行受電電壓的控制的同時，更可根據伴隨受電電壓的控制而藉由負載調變重疊於交流電的載波上的調變信號，進行送電電力的控制。因此，根據本發明，無時間遲延的受電電壓控制與有效率的電力傳輸控制兩者可同時成立。
再加上，在本發明中，由於將上述的負載調變的調變信號當作回饋信號，進而不需要另外設計回饋信號傳輸專用的系統，故本發明的非接觸式電力傳送系統，與專利文獻1中的非接觸式電力傳送系統相比，其構造更簡單，因此可以較低的價格建置。
藉由參照所附的圖式來討論下述之最佳的實施樣態的說明，便可正確的理解本發明之目的，且對於其構造也會有更完全的理解。
1、2、3‧‧‧非接觸式電力傳送系統
4、5、6、6a‧‧‧送電裝置
7、8、9‧‧‧受電裝置
10‧‧‧送電天線
11‧‧‧送電控制電路
12‧‧‧驅動器電路
13‧‧‧整合電路
14‧‧‧檢波電路
15‧‧‧二極體
16‧‧‧線圈
17‧‧‧電阻
18‧‧‧電容器
20‧‧‧受電天線
21‧‧‧共振頻率變更電路
22‧‧‧整流電路
23‧‧‧電壓偵測電路
24‧‧‧負載
41‧‧‧第1阻抗
42‧‧‧第2阻抗
43‧‧‧第3阻抗
44、45‧‧‧FET
46‧‧‧電阻
60‧‧‧閘極驅動電路
61、62‧‧‧雙極性電晶體
72a‧‧‧第1帶通濾波器
72b‧‧‧第2帶通濾波器
72c‧‧‧帶通濾波器
74‧‧‧負載調變電路
75‧‧‧電源電路
76‧‧‧受電控制電路
80‧‧‧電流監控電路
81‧‧‧電阻
82‧‧‧抗流線圈
83‧‧‧驅動FET
CT‧‧‧中央分接頭
R1、R2、R3、R4、R5‧‧‧電阻
a1、a2、b1、b2、c1‧‧‧端子
GND‧‧‧接地端子
ZDc、ZDp、ZDs‧‧‧齊納二極體
A‧‧‧調變信號
B‧‧‧附加調變信號
Vd‧‧‧整流輸出端子
Vp‧‧‧電源線
h‧‧‧高低差
【圖1】係表示根據本發明之第1實施樣態之非接觸式電力傳送系統的方塊圖。
【圖2】係表示在圖1之非接觸式電力傳送系統中的檢波電路的電路圖。
【圖3】係表示在圖1之非接觸式電力傳送系統中的共振頻率變更電路的電路圖。
【圖4】係表示在圖1之非接觸式電力傳送系統中的電壓偵測電路的電 路圖。
【圖5(a)、(b)】係表示在圖1之非接觸式電力傳送系統中的回饋信號波形等的示意圖。上圖為將調變信號重疊於載波上的回饋信號之波形的示意圖，下圖為檢波電路之輸出波形的示意圖。
【圖6】係表示根據本發明之第2實施樣態之非接觸式電力傳送系統的方塊圖。
【圖7】係表示在圖1之非接觸式電力傳送系統中的驅動器電路以及電流監控電路的電路圖。
【圖8】係表示根據本發明之第3實施樣態之非接觸式電力傳送系統的方塊圖。
【圖9(a)、(b)】係表示在圖8之非接觸式電力傳送系統中的回饋信號波形的示意圖。上圖為將調變信號以及附加調變信號重疊於載波上之波形的示意圖，下圖的A為第1帶通濾波器的輸出波形(調變信號)的示意圖，下圖的B為第2帶通濾波器的輸出波形(附加調變信號)的示意圖。
【圖10】係表示在圖8之非接觸式電力傳送系統中的送電裝置的變形實施例的方塊圖。
關於本發明可藉由多種樣態的變形實施例與各種的形態來實現，作為其一例，就如圖式所示之既定的實施樣態，以下進行詳細的說明。圖式以及實施樣態，並不僅限於本發明在此公開揭示的既定的樣態，其對象亦包含在添附的申請專利範圍中，明白揭示的範圍內的全部的變形實施例、均等物以及替代實施例。
(第1實施樣態)
如圖1所示，本發明的第1實施樣態之非接觸式電力傳送系統1，包含送電裝置4以及受電裝置7。
送電裝置4，其特徵為包含：送電天線10，其傳輸電力；驅動器電路12，其驅動送電天線10；送電控制電路11，其控制驅動器電路12以進行送電控制；匹配電路13，其進行送電天線10與驅動器電路12的阻抗匹配；以及檢波電路14，其檢測受電裝置7所發出的調變信號(後述之回饋信號)。
在此，送電控制電路11包含CPU(圖中未顯示)等，控制送電電源電路(圖中未顯示)的輸出電力，產生驅動驅動器電路12的脈衝信號。
送電天線10，與受電裝置7的受電天線20進行電磁耦合，將電力傳輸至受電裝置7，同時，接收從受電裝置7所發出的調變信號。送電天線10，可使用例如印刷在印刷基板上的環型線圈。
驅動器電路12，主要由圖中未顯示的雙極性電晶體與場效電晶體(以下稱為FET)所構成，依照送電控制電路11所產生的脈衝信號，產生送電電力波形。換言之，驅動器電路12，驅動送電天線10，將交流電載送於載波上，傳輸至受電裝置7。
匹配電路13，主要由圖中未顯示的電容器所構成，使送電天線10的阻抗與受電天線20的阻抗匹配。
檢波電路14，偵測受電裝置7所發出的調變信號，將其作為回饋信號並且接收。偵測到的調變信號，傳遞至送電控制電路11，使用於送電控制。檢波電路14，可使用例如使用二極體的包絡線檢波電路。
具體而言，如圖2所示，本實施樣態之檢波電路14包含：二極體15，其在陽極與送電天線10連接的同時，陰極與送受信控制電路11連接；線圈16，其被連接在二極體15的陽極與接地極之間；以及電阻17與電容器18，該二元件被連接在二極體15的陰極與接地極之間。
若再次參照圖1，受電裝置7包含：受電天線20，其接收從送電裝置4所發出的交流電；共振頻率變更電路21，其使受電天線20的共振頻率變化；整流電路22，其對受電天線20所接收的交流電進行整流，並將該交流電變換為直流電；電壓偵測電路23，其偵測整流電路22的輸出電壓；以及負載24，其從受電裝置7接受電力供給。
此處，受電天線20，與送電天線10進行電磁耦合，從送電裝置4接收電力，同時對送電裝置4發出調變信號(後述)。受電天線20，可使用例如配置於印刷基板上的環型線圈等構件。
共振頻率變更電路21，由至少組合各別複數個的電容器、FET與電阻所構成。
具體而言，如圖3所示，根據本實施樣態之共振頻率變更電路21，包含第1阻抗41、第2阻抗42、第3阻抗43、FET44、45以及電阻46。
在本實施樣態中，第1阻抗41、第2阻抗42以及第3阻抗43，皆為電容器，第2阻抗42與第3阻抗43之靜電電容彼此相等。
第2阻抗42的一端與FET44的汲極連接，第2阻抗42的另一端與受電天線20的端子a1連接。相同的，第3阻抗43的一端與FET45的汲極連接，第3阻抗43的另一端與受電天線20的端子a2連接。
FET44、45的閘極之間、源極之間互相連接，從源極接出中央分接頭CT。電阻46被連接在FET44、45的閘極-源極之間，中央分接頭CT接地。
也就是，共振頻率變更電路21，具有作為電路中心的中央分接頭CT，相對於中央分接頭CT係為對稱。
FET44、45開啟時，在共振頻率變更電路21中，將因為第2阻抗42、第3阻抗43與FET的接通電阻所引起的等效串聯電阻串聯連接的電路，與和第1阻抗41形成並聯連接的電路是為等效的。
另一方面，FET44、45關閉時，在共振頻率變更電路21中，將因為第2阻抗42、第3阻抗43與FET44、45所引起的寄生電容串聯連接的電路，與和第1阻抗41並聯連接所形成的電路是為等效的。
像這樣，因為在FET44、45開啟時與關閉時，連接在受電天線20的端子a1、a2之間的阻抗改變，故共振頻率亦改變。
在本實施樣態中形成以下構造：在FET44、45關閉時，以將受電效率變為最高的方式調整阻抗，在使FET44、45開啟時，受電電壓下降。
也就是，在負載24較大時，以將受電效率變為最大的方式預先設定共振頻率，在負載24變小，受電電壓上升時，共振頻率變更電路21啟動，切換共振頻率。因為共振頻率的切換，受電效率下降，受電電壓亦下降。
此共振頻率變更電路21，在端子b1、b2之處與整流電路22連接。
整流電路22，為使用4個二極體所構成的單層橋式整流電路。也就是，根據本實施樣態之整流電路22，為全波整流電路，與專利文獻2中的整流電路相比，為效率較佳者。整流電路22，更包含整流輸出端子Vd與接地端子(圖中未顯示)。整流輸出端子Vd，與電壓偵測電路23以及負載24連接，接地端子，與前述的共振頻率變更電路21的中央分接頭CT連接。
電壓偵測電路23具有遲滯特性，至少由複數的電晶體、電阻、以及齊納二極體所構成。
具體而言，如圖4所示，根據本實施樣態之電壓偵測電路23，其包含齊納二極體ZDs以及閘極驅動電路60。
圖中所示的閘極驅動電路60，其包含雙極性電晶體61、62，電阻R1~R5，以及齊納二極體ZDc、ZDp。閘極驅動電路60，使用整流後的直流電壓(也就是，整流電路22的輸出電壓)作為驅動電源。因為在整流電路22的輸出電壓過高的情況下，FET44、45有被破壞的可能性，故齊納二極體ZDp的崩潰電壓，宜在共振頻率變更電路21中所使用的FET的閘極-源極之間的耐受電壓以下。
在雙極性電晶體61的基極與齊納二極體ZDs的陽極的中間，連接電阻R1，整流輸出端子Vd與雙極性電晶體61的集極的中間連接電阻R2。又，整流輸出端子Vd與雙極性電晶體62的集極之間連接電阻R3，雙極性電晶體61的基極與接地端子GND之間連接電阻R4，雙極性電晶體61的射極與接地端子GND之間連接電阻R5。
雙極性電晶體62的基極與雙極性電晶體61的集極連接，雙極性電晶體62的射極與雙極性電晶體61的射極連接。
齊納二極體ZDp的陰極與雙極性電晶體62的集極連接，陽極與接地端子GND連接。齊納二極體ZDc的陰極與雙極性電晶體62的集極連接，陽極作為端子c1與FET44、45連接。
例如，負載24變小之後，整流後的直流電壓上升，若施加超過齊納二極體ZDs之崩潰電壓的電壓，則齊納二極體ZDs崩潰。此時，施加於雙極性電晶體61的基極的電壓，由將整流後的直流電壓，藉由齊納二極體ZDs的電壓下降後的值，在電阻R1與R4進行分壓來決定。
施加在雙極性電晶體61的基極上的電壓，若大於雙極性電晶體61相 對於接地端子GND的射極電位VE與雙極性電晶體61的開關所需要的雙極性電晶體61的基極-射極之間的電壓VBE的和(VE+VBE)，則電流在基極流出，雙極性電晶體61開啟。在本實施樣態中，為了在齊納二極體ZDs導通時，使雙極性電晶體61開啟，使用電阻R1與電阻R4進行選擇。
雙極性電晶體61與雙極性電晶體62的開啟/關閉相互顛倒。也就是，在雙極性電晶體61關閉時，雙極性電晶體62為開啟，在雙極性電晶體61開啟時，雙極性電晶體62為關閉。
在雙極性電晶體61開啟時，雙極性電晶體61的射極電位VE，由電阻R2與電阻R5的分壓比以及整流後的直流電壓來決定。
另一方面，在雙極性電晶體61關閉時，雙極性電晶體61的射極電位VE，由電阻R3與電阻R5的分壓比以及整流後的直流電壓來決定。
也就是，在雙極性電晶體61開啟時與關閉時，可改變雙極性電晶體61的射極電位VE。
在本實施樣態當中，設定電阻R2大於電阻R3，電阻R3大於電阻R5，若將電阻R5設定為極小於電阻R2的值，在雙極性電晶體61開啟時，射極電位VE更接近接地電位。
在雙極性電晶體62開啟時，對圖3所示的共振頻率變更電路21的FET44、45施加電壓，該電壓為將整流後的直流電壓在電阻R3與電阻R5進行分壓後的電壓減去齊納二極體ZDc的電壓降所得之電壓。在本實施樣態中，此電壓被設定為低於使FET44、45開啟所需要的電壓。也就是，在雙極性電晶體62開啟時，共振頻率為初始值的狀態。
若施加超過齊納二極體ZDs之崩潰電壓的電壓，雙極性電晶體62關 閉，則在FET44、45的閘極-源極之間被施加一電壓，該電壓為齊納二極體ZDp的崩潰電壓減去齊納二極體ZDc的電壓降所得到的電壓。
也就是，在施加超過齊納二極體ZDs之崩潰電壓的電壓時，施加在FET44、45的閘極-源極之間的電壓大致上為定值。在本實施樣態當中，此電壓，設定為可使FET44、45確實開啟的值。也就是，若FET44、45開啟，共振頻率變更電路21為了使受電電壓降低，而切換共振頻率。
此處，因為若使電阻R2遠大於電阻R5，在雙極性電晶體62關閉時，在電阻R5的兩端所產生的電壓與整流輸出端子Vd的電壓相比即變得非常的小，故雙極性電晶體61的臨界值，事實上，為切換雙極性電晶體61所需要的在雙極性電晶體61的基極-射極之間的電壓VBE的程度。
此時，即使因為雙極性電晶體62關閉而受電電壓較低，在雙極性電晶體61的基極電壓大於基極-射極之間的電壓VBE的情況下，雙極性電晶體61保持開啟的狀態，基極電壓開始小於基極-射極之間的電壓VBE，雙極性電晶體61關閉，雙極性電晶體62開啟。
從上述可得知，在閘極驅動電路60的輸入，也就是施加在雙極性電晶體61的基極上的電壓，與閘極驅動電路60的輸出，也就是齊納二極體ZDc的陽極電位之間的關係有遲滯現象。因此，共振頻率變更電路21並非反應一時的電壓下降，而是可在切換共振頻率使受電電壓大幅下降之後，再使共振頻率回到初始值。
像這樣，因為使閘極驅動電路60的輸出入具有遲滯現象，在施加超過齊納二極體ZDs之崩潰電壓的電壓時，到共振頻率調整的效果出現的期間，可確實驅動FET44、45。
如上述所說明，在整流電路22中若變換成直流的電壓超過既定的臨界 值，共振頻率變更電路21啟動，共振頻率切換。因為共振頻率的切換，受電電壓下降，若下降至臨界值，共振頻率變更電路21停止動作，共振頻率回復，受電電壓上升。如此，在本實施樣態當中，因為在受電裝置7側，根據整流後的直流電壓進行受電電壓的控制，並不會產生專利文獻1的情況中所擔心的因為時間遲延所引起的所謂元件等的破壞的問題。
再加上，藉由重複上述的共振頻率的切換動作(也就是負載變更動作)，電壓偵測電路23以脈衝方式驅動共振頻率變更電路21。此脈衝週期與受電電壓相依，受電電壓提高則脈衝週期變短，受電電壓降低則脈衝週期變長。也就是，可將藉由電壓偵測電路23與共振頻率變更電路21所產生的脈衝信號作為與受電電壓相對應的脈衝寬度調變信號來使用。此脈衝寬度調變信號，作為根據共振頻率變更電路21的開啟關閉的負載調變信號(回饋信號)，重疊於載波上，傳輸至送電裝置4(參照圖5(a))。檢波電路14，偵測此調變信號(參照圖5(b))並傳輸至送電控制電路11。藉由這樣的方式，送電控制電路11，根據從檢波電路14所傳輸的調變信號控制驅動器電路12，可進行較有效率，也就是，浪費較少的電力傳輸。
像這樣，在本實施樣態中，因為不需要回饋信號的傳輸專用的系統，故可使構造簡化。另外，在傳輸電力所用的頻率與傳輸回饋信號所用的頻率為不相同的情況下，需要進行回饋信號用的雜訊對策，但是在本實施樣態中並不需要實施像這樣的雜訊對策。因此，若根據本實施樣態，可得到廉價的非接觸式電力傳送系統。
(第2實施樣態)
如圖6所示，根據本發明的第2實施樣態之非接觸式電力傳送系統2，其包含送電裝置5與受電裝置8。以下，就與上述的第1實施樣態的相異之處進行說明。
送電裝置5包含：送電天線10，其傳輸電力；驅動器電路12，其驅動 送電天線10；送電控制電路11，其控制驅動器電路12以進行送電控制；匹配電路13，其進行送電天線10與驅動器電路12的阻抗匹配；以及電流監控電路80，其監控輸入驅動器電路12的電流。
此處，電流監控電路80，係由電阻與電流變壓器、放大電路等構件所構成，輸出與輸入驅動器電路12的電流相應的電壓。
圖7表示驅動器電路12與電流監控電路80的具體實施例的示意圖。驅動器電路12包含：電阻81，其與電源線Vp連接；抗流線圈82，其與電阻81連接；以及驅動FET83，其與抗流線圈82連接，同時被送電控制電路11所控制。電流監控電路80，偵測從電阻81兩端的電壓降輸入驅動器電路12的電流的變化，並將其作為調變信號傳輸至送電控制電路11。
與第1實施樣態相同，在受電裝置8中，若負載24變小，受電電壓上升，共振頻率變更電路21便啟動，切換共振頻率。此時，隨著共振頻率變更電路21的啟動，輸入送電裝置5的驅動器電路12的電流產生變動。送電控制電路11，藉由將此電流的變動作為調變信號(回饋信號)，從電流監控電路80接收，監視共振頻率變更電路21的動作的有無，並且，可進行根據共振頻率變更電路21的動作的送電控制。又，可使用簡易的構造，實現送電電壓的控制。
(第3的實施樣態)
如圖8所示，根據本發明的第3實施樣態之非接觸式電力傳送系統3，包含送電裝置6與受電裝置9。以下，就與第1實施樣態的相異之處進行說明。
送電裝置6包含：送電天線10，其傳輸電力；驅動器電路12，其驅動送電天線10；送電控制電路11，其控制驅動器電路12，以進行送電控制；匹配電路13，其進行送電天線10與驅動器電路12的阻抗匹配；此外更包 含：檢波電路14，其為了檢測調變信號而設置；以及第1帶通濾波器72a與第2帶通濾波器72b，其與檢波電路14的輸出相連接。檢波電路14的輸入與送電天線10互相連接。第1帶通濾波器72a與第2帶通濾波器72b，具有相異的頻率特性。第1帶通濾波器72a，以與受電裝置9重疊在載波上的調變信號的頻率帶域(第1頻率帶域)對應，第2帶通濾波器72b，以與負載調變電路74重疊在載波上的附加調變信號(後述)的頻率帶域(第2頻率帶域)對應的方式進行調整。
另一方面，受電裝置9包含：受電天線20，其接收從送電裝置4所傳輸的交流電；共振頻率變更電路21，其改變受電天線20的共振頻率；整流電路22，其對受電天線20所接收的交流電進行整流以將該交流電變換為直流電；電壓偵測電路23，其偵測整流電路22的輸出電壓；此外更包含：受電控制電路76，其進行包含負載調變電路74的2次側的受電控制，該負載調變電路74將附加調變信號重疊於載波上；以及電源電路75，其使受電電壓安定化。
受電控制電路76，包含CPU(圖中未顯示)等構件，進行受電裝置9的控制以及負載調變電路74的驅動。
負載調變電路74，主要由電容器(圖中未顯示)、FET與電阻所構成，其依照受電控制電路76的輸出信號，將附加調變信號重疊於載波上。此負載調變電路74，如圖3所示，可為與共振頻率變更電路21相同的構造。另外，亦可將第2阻抗42以及第3阻抗43置換為電阻元件。
若藉由對應於受電控制電路76的輸出，使共振頻率變更電路21的FET44、45開啟/關閉，以變更受電天線20的共振頻率以及受電天線20的阻抗，如上所述，便可將調變信號重疊在載波上。
相同的，若對應於受電控制電路76的輸出，使負載調變電路74啟動， 以變更受電天線20的共振頻率以及受電天線20的阻抗，便可將附加調變信號重疊於載波上。
在本實施樣態中，共振頻率變更電路21重疊於載波上的調變信號的頻率帶域(第1頻率帶域)，與藉由負載調變電路74所重疊的附加調變信號的頻率的頻率帶域(第2頻率帶域)為相異的設計。
如圖9(a)所示，以重疊於載波上的狀態將調變信號A與附加調變信號B傳輸致送電裝置6。藉由將其以第1帶通濾波器72a以及第2帶通濾波器72b分別處理，使調變信號A以及附加調變信號B以相互獨立的信號波形的方式被偵測出，並傳輸至送電控制電路11(參照圖9(b))。
藉此，例如受電裝置9將受電電壓的回饋當作調變信號重疊於載波上，同時將該受電裝置9的ID(Identification)資訊等當作附加調變信號同時重疊於載波上並傳輸至送電裝置6，送電裝置6便可在已根據ID資訊等識別出正在進行哪個受電裝置9的相關控制的狀態下，控制送電電力。
另外，作為設置如第1帶通濾波器72a與第2帶通濾波器72b的複數帶通濾波器的替代，如圖10所示，亦可使用可切換頻率特性的1個帶通濾波器72c，藉著切換該帶通濾波器72c的頻率特性，分別接收調變信號與附加調變信號。
[產業上之可利用性]
本發明，可適用於用來對例如手機、電動刮鬍刀、數位相機等的可攜式的電子裝置所搭載的二次電池進行充電的非接觸式電力傳送系統。
本發明根據2011年9月22日向日本專利局提出之日本專利申請第2011-207736號以及2012年4月17日向日本專利局提出之日本專利申請第2012-093769號，藉由參照其內容，形成本說明書的一部份。
雖就本發明之最佳的實施樣態進行說明，但如同相關業者所瞭解，在不脫離本發明之精神的範疇的情況下，可改變實施樣態，而該等實施樣態亦屬於本發明之範疇。
1‧‧‧非接觸式電力傳送系統
4‧‧‧送電裝置
7‧‧‧受電裝置
10‧‧‧送電天線
11‧‧‧送電控制電路
12‧‧‧驅動器電路
13‧‧‧匹配電路
14‧‧‧檢波電路
20‧‧‧受電天線
21‧‧‧共振頻率變更電路
22‧‧‧整流電路
23‧‧‧電壓偵測電路
24‧‧‧負載
a1、a2、b1、b2、c1‧‧‧端子
Vd‧‧‧整流輸出端子
GND‧‧‧接地端子

Claims (15)

  1. 一種送電裝置，其將交流電載送於載波上，對受電裝置傳輸該交流電，該受電裝置，可使該受電裝置的負載變化，並將調變信號重疊於該交流電的該載波上，該送電裝置的特徵為包含：送電天線；驅動器電路，其驅動該送電天線，將該交流電載送於該載波上以傳輸該交流電；送電控制電路，其控制該驅動器電路；匹配電路，其設置在該驅動器電路與該送電天線之間，使該驅動器電路的輸出阻抗與該送電天線的阻抗匹配；以及偵測電路，其偵測重疊於該交流電的該載波上的該調變信號，將該調變信號傳輸至該送電控制電路；該送電控制電路，根據該調變信號進行該驅動器電路的控制。
  2. 如申請專利範圍第1項之送電裝置，其中，該偵測電路包含：檢波電路，其與該送電天線連接；該檢波電路，檢測該調變信號，將檢測結果傳輸至該送電控制電路。
  3. 如申請專利範圍第1項之送電裝置，其中，該偵測電路包含：電流監控電路，其與該驅動器電路連接，監控輸入該驅動器電路的電流；該電流監控電路，偵測出該調變信號作為該電流的變化，並將偵測結果傳輸至該送電控制電路。
  4. 一種非接觸式電力傳送系統，其包含申請專利範圍第1至3項中任一項之送電裝置與受電裝置，該受電裝置包含：受電天線；整流電路，其對藉由該受電天線所接收的該交流電進行整流，並將該交流電變換為直流電； 電壓偵測電路，其偵測該整流電路的輸出電壓；以及共振頻率變更電路，其藉由對應於該電壓偵測電路的輸出改變負載，使該受電天線的共振頻率改變，以控制該交流電的接收，同時，將該調變信號重疊於該交流電的該載波上。
  5. 如申請專利範圍第4項之非接觸式電力傳送系統，其中，該受電裝置的該共振頻率變更電路包含：電容器元件；以及開關，其對應於該電壓偵測電路的輸出，連接/切斷該電容器元件與該天線。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之送電裝置，其中，該調變信號，具有屬於第1頻率帶域的頻率；該受信電路，可將附加調變信號更重疊至該交流電的該載波上，該附加調變信號具有屬於與該調變信號相異的第2頻率帶域的頻率；該偵測電路包含：檢波電路，其與該送電天線連接；第1帶通濾波器，其與該檢波電路連接，使該第1頻率帶域通過；以及第2帶通濾波器，其與該檢波電路連接，使該第2頻率帶域通過；該第1帶通濾波器以及該第2帶通濾波器，分別將濾波器輸出傳輸至該送電控制電路，該送電控制電路，進行根據該濾波器輸出的送電控制。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之送電裝置，其中，該調變信號，具有屬於第1頻率帶域的頻率；該受信電路，可將附加調變信號更重疊至該交流電的該載波上，該附加調變信號具有屬於與該調變信號相異的第2頻率帶域的頻率；該偵測電路包含：檢波電路，其與該送電天線連接；以及帶通濾波器，其可在與該檢波電路連接的該第1頻率帶域與該第2頻率帶域之間切換；該帶通濾波器，將濾波器輸出傳輸至該送電控制電路， 該送電控制電路，進行根據該濾波器輸出的送電控制。
  8. 一種非接觸式電力傳送系統，其包含申請專利範圍第6或7項之送電裝置與受電裝置，該受電裝置包含：受電天線；整流電路，其對藉由該受電天線所接收的該交流電進行整流，將該交流電變換為直流電；電壓偵測電路，其偵測該整流電路的輸出電壓；共振頻率變更電路，其藉由對應於該電壓偵測電路的輸出改變負載，使該受電天線的共振頻率改變，以控制該交流電的接收，同時，對該交流電的該載波重疊該調變信號，該調變信號具有屬於該第1頻率帶域的頻率；負載調變電路，其將附加調變信號重疊於該交流電的該載波上，該附加調變信號具有屬於與該調變信號相異的第2頻率帶域的頻率；以及負載調變控制電路，其控制該負載調變電路。
  9. 如申請專利範圍第8項之非接觸式電力傳送系統，其中，該受電裝置的該共振頻率變更電路包含：電容器元件；以及開關，其對應於該電壓偵測電路的輸出，連接/切斷該電容器元件與該天線。
  10. 一種受電裝置，其從申請專利範圍第6或7項之送電裝置接收該交流電，其特徵為包含：受電天線；整流電路，其對藉由該受電天線所接收的該交流電進行整流，將該交流電變換為直流電；電壓偵測電路，其偵測該整流電路的輸出電壓；共振頻率變更電路，其藉由對應於該電壓偵測電路的輸出改變負載，使該受電天線的共振頻率改變，以控制該交流電的接收，同時，對該交流電的該載波重疊該調變信號，該調變信號具有屬於該第1頻率帶域的頻率；負載調變電路，其將附加調變信號重疊於該交流電的該載波上，該附加調變信號具有屬於與該調變信號相異的第2頻率帶域的頻率；以及 負載調變控制電路，其控制該負載調變電路。
  11. 如申請專利範圍第10項之受電裝置，其中，該共振頻率變更電路包含：電容器元件；以及開關，其對應於該電壓偵測電路的輸出，連接/切斷該電容器元件與該天線。
  12. 一種送電電力的控制方法，為在非接觸式電力傳送系統中的送電電力的控制方法，該非接觸式電力傳送系統包含受電裝置與送電裝置，該送電裝置將交流電載送於載波上，以對受電裝置傳輸該交流電，該送電電力的控制方法的特徵為包含：第1處理，其中，該受電裝置使該受電裝置的負載變化，以控制在該受電裝置中的受電電力；以及第2處理，其中，該送電裝置偵測對應於該受電裝置的負載的變化而重疊於該交流電的該載波上的調變信號，根據所偵測到的該調變信號，進行該送電電力的控制。
  13. 如申請專利範圍第12項之送電電力的控制方法，其中，該受電裝置包含：受電天線；以及整流電路，其對藉由該受電天線所接收的該交流電進行整流，將該交流電變換為直流電；該第1處理更包含：輸出脈衝寬度調變信號的處理，該脈衝寬度調變信號在該整流電路的該輸出電壓較低時與較高時具有不同脈衝週期；以及接收該脈衝寬度調變信號以改變該負載，使該受電天線的共振頻率變化的處理。
  14. 如申請專利範圍第12或13項之送電電力的控制方法，其中，該調變信號，屬於第1頻率帶域，該第1處理更包含：對該交流電的該載波更重疊附加調變信號的處理，該附加調變信號具有屬於與該第1頻率帶域相異的第2頻率帶域的頻率； 該第2處理更包含：使用可與該第1頻率帶域與該第2頻率帶域雙方對應的帶通濾波器，將該帶通濾波器的該可對應的頻率帶域作為該第1頻率帶域以接收該調變信號的處理；以及將該帶通濾波器的該可對應的頻率帶域作為該第2頻率帶域以接收該附加調變信號的處理；根據該調變信號與該附加調變信號，進行該送電電力的控制。
  15. 如申請專利範圍第12或13項之送電電力的控制方法，其中，該調變信號，屬於第1頻率帶域，該第1處理更包含：對該交流電的該載波更重疊附加調變信號的處理，該附加調變信號具有屬於與該第1頻率帶域相異的第2頻率帶域的頻率；該第2處理更包含：使用可對應於該第1頻率帶域的第1帶通濾波器取得該調變信號的處理；以及使用可對應於該第2頻率帶域的第2帶通濾波器取得該附加調變信號的處理；根據該調變信號與該附加調變信號，進行該送電電力的控制。
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