TWI513138B - Non-contact power supply system, terminal device, non-contact power supply device and non-contact power supply method - Google Patents

Non-contact power supply system, terminal device, non-contact power supply device and non-contact power supply method Download PDF

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TWI513138B
TWI513138B TW102125809A TW102125809A TWI513138B TW I513138 B TWI513138 B TW I513138B TW 102125809 A TW102125809 A TW 102125809A TW 102125809 A TW102125809 A TW 102125809A TW I513138 B TWI513138 B TW I513138B
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Hiroaki Nakano
Shinichi Fukuda
Masayuki Tanaka
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Description

非接觸供電系統、終端裝置、非接觸供電裝置及非接觸供電方法
本發明係關於一種非接觸供電系統、終端裝置、非接觸供電裝置及非接觸供電方法。
自先前一直係充電裝置等機器於不使端子等直接連接之非接觸狀態下對終端裝置供給電源。
作為自先前一直進行之非接觸電源傳輸方式,已知電磁感應方式。其係於發送電力側之機器上配置有送電用線圈,且於接收側之終端裝置側配置有受電用線圈者。於該電磁感應方式中,進行如下處理:使發送側之機器之配置有送電用線圈之部位與接收側之機器之配置有受電用線圈之部位靠近,使兩線圈間之磁通耦合,而以非接觸之方式發送電力。
又,作為對在某種程度上相隔之距離之終端裝置以非接觸之方式效率良好地供給電力之方式,正在開發稱為磁共振者。其係藉由於送電側裝置與受電側裝置之各者中設置包括線圈及電容器等之LC(inductance capacitance,電感電容)電路,且於兩者之電路間使電場、磁場共振,而以無線傳輸電力者。
於電磁感應方式及磁共振方式中之任一情形時,均係送電側裝置包括送電用線圈,受電側裝置包括受電用線圈。以下之本說明書中敍述為電磁感應方式之情形時,亦包括磁共振方式等類似之其他非接觸電源傳輸方式。
圖11係表示自先前之供電裝置對終端裝置以非接觸之方式且利用電磁感應方式進行供電之構成例之圖。
初級機器之供電裝置10係利用AC-DC(Alternating Current-Direct Current,交流-直流)轉換器12,將AC(Alternating Current,交流)100V等交流電源11轉換為直流低壓電源。將由AC-DC轉換器12獲得之直流低壓電源供給至送電驅動器13。於送電驅動器13,連接有將電容器14與初級線圈15相連接之送電電路,將特定頻率之送電電力自送電驅動器13供給至初級線圈15。
作為次級機器之終端裝置20係次級線圈21及電容器22連接於整流部23,且次級線圈21接收來自初級線圈15之電力。
次級線圈21與電容器22之串聯電路連接於整流部23,整流部23對受電電源進行整流,而獲得特定電壓Va之直流電源。作為特定電壓Va,而獲得例如略超過5V之程度之直流電力。
將由整流部23獲得之直流電源供給至穩壓器24,且定電壓化為一定之電壓(例如5V)。將由該穩壓器24獲得之定電壓之直流電源供給至充電控制部25,且於充電控制部25之控制下進行蓄電池26之充電。
於構成此種非接觸供電系統之情形時,次級機器之穩壓器24通常使用適合稱為LDO(Low Drop Out:低壓差輸出)之輸入電壓與輸出電壓之差相對較小之情形的串聯穩壓器。可藉由使用LDO作為穩壓器24,而將受電電力設為5W左右之低電力用,從而組成於某種程度上效率較高之系統。
且說,於以非接觸之方式進行電力傳輸之情形時,有對傳輸電力之大電力化之要求。即,於目前得到實用化之非接觸供電系統中,終端裝置中之受電電力為1W~5W左右之相對較小之電力。與此相對,於利用電磁感應方式之非接觸傳輸中,有使終端裝置獲得如10 W或15W般之更大之受電電力之要求。
此處,於以圖11所示之構成進行大電力之受電之情形時,有在使用有LDO之穩壓器24中,因大電流流動而導致線圈之損失較大之問題。
作為處理相對較大之電力或較高之電壓之穩壓器,已知所謂DC-DC(Direct Current-Direct Current:直流-直流)轉換器之開關式穩壓器。
於專利文獻1中,有關於在電源裝置中,併用使用有LDO之穩壓器與開關式穩壓器之方面之記載。於該專利文獻1中,有關於在重負載時使用開關式穩壓器,在輕負載時使用LDO之穩壓器之方面之記載。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-183812號公報
先前,如專利文獻1等中記載般,在在AC配接器等電源裝置中,於併用使用有LDO之穩壓器與開關式穩壓器之情形時,檢測輸入電源之電壓並切換2個穩壓器。
此處,於如圖11所示之非接觸供電系統之次級機器之穩壓器中,無法應用相同之構成。即,於構成圖11所示之非接觸供電系統之情形時,終端裝置20內之穩壓器24之輸入電壓Va大致固定,僅在受電電力增加時,電流增加。因此,無法應用根據輸入電壓之檢測切換穩壓器之構成。
此處,參照圖12之表說明受電用線圈根據受電電力之變化而發熱之例。
圖12之例係表示受電電力為5W、10W、15W之3個例子。於任一例中,當整流部23整流為5V時,電流值均在受電電力5W之時成為1A,在受電電力10W之時成為2A,在受電電力15W之時成為3A。 次級線圈21之電阻值因由次級線圈21之截面面積決定,故於任何電力下均固定。於圖12之例中,將次級線圈21之電阻值設為0.4Ω。次級線圈21之電力損失係根據Q=I2 R之式,由電流之平方與電阻值之積決定,電流越增加,損失電力越增加。此處,於將次級電力損失與溫度之轉換式設為20℃/0.6W時,各受電電力下之次級線圈21之發熱溫度如圖12所示般變化。即,受電電力為5W時變為約13℃,10W時變為約53℃,15W時變為約120℃。
再者,於圖12中,將次級電力損失與溫度之轉換式設為20℃/0.6W係基於實際測量包括非接觸供電用之線圈之2種終端裝置之溫度特性之結果。即,如圖13所示,於測定某型式之終端裝置之溫度特性T1、及另一型式之終端裝置之溫度特性T2時,分別獲得溫度根據損失電力之變化而大致直線上升之特性。根據對該等特性T1、T2進行直線近似所得之特性,獲得20℃/0.6W之轉換式。
且說,作為與發熱不同之其他問題,於次級之機器使用開關式穩壓器之情形時,於接受小電力下之供電時之效率方面存在問題。 即,圖14係表示受電電力與受電頻率之關係之圖,特性W1係使用有LDO之穩壓器之情形,特性W2係開關式穩壓器之情形。若對比該特性W1、W2,則判斷出例如於使用有LDO之特性W1之情形時,在特定之頻帶之附近,受電電力變高。另一方面,於使用有開關式穩壓器之特性W2之情形時,於在特性W1中受電電力較高之頻帶中,受電電力變低。
如此,有如下問題:因次級之機器所包括之穩壓器之方式,而導致適當之載波頻率改變,從而無法簡單地進行穩壓器之方式之選 定。
本揭示之目的在於解決在組成非接觸供電系統之情形時,將送電電力大電力化之情形時之發熱或效率之不良等問題。
本揭示之非接觸供電系統係包括供電裝置、及自上述供電裝置接受供電之終端裝置之非接觸供電系統。
供電裝置包括:初級線圈;驅動器,其對初級線圈供給送電電力;初級控制部,其以複數個階段控制驅動器所供給之送電電力;及初級通訊部,其與接收自初級線圈供給之電力之側進行通訊。
終端裝置包括:次級線圈,其接收電力;整流部,其將次級線圈中獲得之受電電力加以整流;穩壓器,其將經整流部整流之受電電力轉換為特定電壓之電力;次級通訊部;及次級控制部,其控制穩壓器。
穩壓器以複數種方式進行受電電力之轉換動作。次級控制部基於與初級通訊部進行通訊之次級通訊部所接收到之資訊,控制穩壓器進行之變壓動作之方式。
又,本揭示之終端裝置包括:次級線圈,其接收自供電裝置輸出之電力;整流部,其將次級線圈中獲得之受電電力加以整流;穩壓器,其將經整流部整流之受電電力轉換為特定電壓之電力;通訊部;及控制部。
穩壓器以複數種方式進行受電電力之轉換動作。控制部基於由通訊自供電裝置獲得之資訊,控制穩壓器進行之變壓動作之方式。
又,本揭示之非接觸供電裝置包括:初級線圈;驅動器,其對初級線圈供給送電電力;初級通訊部,其與接收自初級線圈供給之電力之側進行通訊;及控制部。
控制部以複數個階段控制驅動器對初級線圈供給之送電電力, 且基於通訊部接收之資訊決定發送電力。
又,本揭示之非接觸供電方法適合自包括初級線圈之供電裝置對包括次級線圈之終端裝置進行非接觸供電之情形。
於終端裝置中,使將次級線圈接收之電力轉換為特定電壓之電力之穩壓器以複數種方式進行轉換動作。且,基於利用供電裝置與終端裝置之通訊而獲得之資訊,設定穩壓器進行之變壓動作之方式。
根據本揭示,接收自供電裝置輸送之電力之終端裝置所包括之穩壓器係基於自供電裝置指示之資訊,而設定為進行適當之變壓動作之方式。
根據本發明,無論終端裝置中之受電電力為何種受電電力,均可將穩壓器中之轉換方式設定為效率良好適當之轉換方式,而可提高傳輸效率,並且可有效地抑制線圈之發熱。
10‧‧‧供電裝置
11‧‧‧交流電源
12‧‧‧AC/DC轉換器
13‧‧‧送電驅動器
14‧‧‧電容器
15‧‧‧初級線圈
20‧‧‧終端裝置
21‧‧‧次級線圈
22‧‧‧電容器
23‧‧‧整流部
24‧‧‧穩壓器
25‧‧‧充電控制部
26‧‧‧蓄電池
100‧‧‧供電裝置
101‧‧‧交流電源
102‧‧‧AC/DC轉換器
103‧‧‧送電驅動器
104‧‧‧初級控制部
105‧‧‧電容器
106‧‧‧初級線圈
107‧‧‧初級通訊部
200‧‧‧終端裝置
201‧‧‧次級線圈
202‧‧‧電容器
203‧‧‧整流部
204‧‧‧負載電路
205‧‧‧次級控制部
206‧‧‧次級通訊部
207‧‧‧溫度感測器
210‧‧‧穩壓器
210a‧‧‧輸入端子
210b‧‧‧輸出端子
211‧‧‧DC-DC轉換器
212‧‧‧LDO
C1‧‧‧電容器
L1‧‧‧線圈
Q1‧‧‧電晶體
Q2‧‧‧電晶體
R1‧‧‧電阻器
R2‧‧‧電阻器
R3‧‧‧電阻器
R4‧‧‧電阻器
圖1係表示本揭示之一實施形態之系統構成例之方塊圖。
圖2係本揭示之一實施形態之受電電力之變化例之特性圖。
圖3係表示本揭示之一實施形態之穩壓器之構成例(例1)之方塊圖。
圖4A、B係表示圖3之例之穩壓器之動作狀態之圖。
圖5係表示本揭示之一實施形態之穩壓器之構成例(例2)之方塊圖。
圖6係表示本揭示之一實施形態之穩壓器之構成例(例3)之方塊圖。
圖7係表示本揭示之一實施形態之動作例(自初級進行通訊之例)之流程圖。
圖8係表示本揭示之一實施形態之動作例(自次級進行通訊之例) 之流程圖。
圖9係表示本揭示之一實施形態之動作(變化例1:根據溫度進行控制之例)之流程圖。
圖10係表示本揭示之一實施形態之動作(變化例2:根據效率進行控制之例)之流程圖。
圖11係表示先前之系統構成例之方塊圖。
圖12係圖11之例之受電電力之變化例之特性圖。
圖13係表示先前之終端裝置之發熱例之特性圖。
圖14係表示穩壓器之每種方式下之受電電力之例之特性圖。
一面參照圖式一面按照以下順序說明本揭示之實施形態之非接觸供電系統、終端裝置、非接觸供電裝置及非接觸供電方法之例。
1.供電裝置及終端裝置之構成例(圖1~圖2)
2.穩壓器之例(例1:圖3~圖4)
3.穩壓器之例(例2:圖5)
4.穩壓器之例(例3:圖6)
5.供電處理例(例1:圖7)
6.供電處理例(例2:圖8)
7.供電處理之變化例(變化例1:圖9)
8.供電處理之變化例(變化例2:圖10)
9.其他變化例
[1.供電裝置與終端裝置之構成例]
圖1係表示本揭示之一實施形態之例之非接觸供電系統之構成例之圖。
本揭示之非接觸供電系統包括作為初級機器之供電裝置100、及作為次級機器之終端裝置(受電裝置)200,利用電磁感應方式且以非 接觸之方式供給電力。供電裝置100係接收商用交流電源等之供給,且以非接觸之方式對終端裝置200供給電源之裝置。終端裝置200包括利用自供電裝置100供給之電源而動作之負載電路。或終端裝置200亦可包括利用自供電裝置100供給之電源而得以充電之蓄電池。終端裝置200可應用於例如行動電話終端裝置或可攜式音樂播放裝置等各種終端裝置(電子機器)。
作為初級機器之供電裝置100係利用AC-DC轉換器102將AC 100V等之交流電源101轉換為直流低壓電源。由AC-DC轉換器102獲得之直流低壓電源被供給至送電驅動器103。使用交流電源101係一例,例如亦可將直流電源用作輸入電源。
於送電驅動器103上,連接有將電容器105與初級線圈106相連接之送電電路,將特定頻率之送電電力自送電驅動器103供給至初級線圈106。
供電裝置100包括控制供電處理之控制部(初級控制部)104,控制部104控制自送電驅動器103供給至初級線圈106之送電電力。本實施形態之例之供電裝置100可以複數個階段可變地設定送電電力,控制部104設定該複數個階段之任一者之送電電力值。對設定送電電力之具體例於下文敍述。
又,供電裝置100包括通訊部107,通訊部107與終端裝置200雙向地進行通訊。利用該通訊部107之通訊例如係對自送電驅動器103供給至初級線圈106之送電電力重疊傳輸信號而進行。具體而言,將供給至初級線圈106之送電電力之頻率用作為載波,利用ASK(amplitude shift keying:幅移鍵控)等將資訊調變並進行傳輸。自終端裝置200側向通訊部107之資訊之傳輸亦以相同之方法進行。或,自終端裝置200向通訊部107之資訊之傳輸亦可為利用與送電電力之頻率不同之副載波之傳輸。關於在鄰近之線圈間,利用非接觸一併雙向地傳輸電力與 資訊之方式,已有藉由非接觸IC卡與讀取器之間之通訊等各種方式者經實用化,於本揭示之例中可應用任一方式。
其次,對作為次級機器之終端裝置200進行說明。
終端裝置200中次級線圈201與電容器202連接於整流部203,且次級線圈201接收來自初級線圈106之電力。於電磁感應方式之情形時,通常初級線圈106與次級線圈201配置於鄰近之位置。整流部203將次級線圈201接收到之特定頻率之電源進行整流而獲得直流電源。
而且,由整流部203獲得之直流電源被供給至穩壓器210。穩壓器210係將輸入電源之電壓轉換為特定電壓之電壓轉換器,將由穩壓器210獲得之特定電壓之直流電源供給至負載電路204。再者,亦可將蓄電池充電而代替負載電路204。
本揭示之例之穩壓器210係以複數種方式進行受電電力之轉換動作之構成。於圖1之例中,穩壓器210包括DC-DC轉換器211及LDO212之2種方式之轉換電路。
DC-DC轉換器211稱為開關式穩壓器,且係利用開關元件相對高速地開關輸入電源,將該經開關之電源加以整流及平滑化,而設為所需之電壓之直流電源之電路。DC-DC轉換器211之輸入電壓之可變範圍較廣。
LDO212係控制電晶體元件中之電壓下降量,而設為所需之電壓之直流電源之串聯穩壓器。LDO212之輸入電壓之可變範圍較窄,於為較輸出電壓稍高之程度之輸入電壓時,進行效率良好之電壓轉換。
穩壓器210係使用DC-DC轉換器211及LDO212中之任一電路,而將輸入電源之電壓轉換為穩定之固定電壓。該穩壓器210在轉換動作中使用之電路係由來自控制受電之控制部(次級控制部)205之指示決定。於本揭示之例之情形時,於輸入電壓為相對較高之電壓時,使用DC-DC轉換器211,於輸入電壓為相對較低之電壓時,使用LDO212。 對利用該控制部205之控制的DC-DC轉換器211及LDO212之選擇動作之詳細內容於下文敍述。
又,終端裝置200包括通訊部206,且與供電裝置100側之通訊部107雙向地進行通訊。由於該通訊部206進行通訊,故次級線圈201與電容器202之串聯電路連接於通訊部206,檢測重疊於自供電裝置100供給之電源中之信號,且進行自圖像部107傳輸之信號之接收。又,自通訊部206發送之信號係供給至次級線圈201與電容器202之串聯電路。
又,終端裝置200包括溫度感測器207,測量次級線圈201附近之溫度。溫度感測器207測量出之溫度之資料係供給至控制部205。
本揭示之非接觸供電系統於自供電裝置100對終端裝置200供電之情形時,可分以5W進行供電之情形、以10W進行供電之情形、及以15W進行供電之情形之至少3個階段,設定供電電力。而且,於在終端裝置200中進行該供電電力之接收之情形時,設定對應於供電電力之穩壓器210中之輸入電壓Vx,且穩壓器210將該輸入電壓Vx之受電電力轉換為固定電壓並輸出。該穩壓器210中之輸入電壓Vx之設定係於控制部205之控制下進行。此時,控制部205以如上所述般使用DC-DC轉換器211及LDO212中之任一適當者進行轉換動作之方式進行控制。
圖2係表示供電電力、終端裝置200中之受電電壓(即穩壓器210中之輸入電壓Vx)、及損失電力或發熱之例之圖。發熱之條件為與表示為先前例之圖12相同之條件。
該圖2係表示5W供電、10W供電及15W供電之3個例子。
於供電裝置100按照5W、10W、15W之各例進行供電時,在該例中,將穩壓器210中之輸入電壓Vx(次級電壓)分別設定為5V、10V、15V,使由終端裝置200獲得之次級電流於任一情形時均為約1 A。
由於次級線圈201之電阻值於任一例中均相同,且次級電流於任一供電電力時均為1A,故而次級損失電力於任一電力之情形時均為0.4W。因此,次級線圈201之發熱溫度亦係於任一電力之情形時均為約13℃。再者,圖2所示之發熱溫度係於在圖12之例中設定之條件(20℃/0.6W)下算出者。
[2.穩壓器之例(例1)]
其次,說明穩壓器210之具體之構成之例。此處,說明例1、例2、例3之3個例子。
圖3係表示例1之穩壓器210之構成之圖。
於圖3所示之構成中,串聯連接DC-DC轉換器211與LDO212。雖圖3之例係於DC-DC轉換器211之後段有連接LDO212,但亦可為相反之連接順序。而且,僅DC-DC轉換器211及LDO212中之任一者作動。DC-DC轉換器211及LDO212中之停止之一者直接輸出輸入信號。
圖4係表示圖3之例之穩壓器210之動作狀態之圖。於使用DC-DC轉換器211時,如圖4A所示,控制部205使DC-DC轉換器211作動,且使LDO212通過。藉此,於穩壓器210之輸出部獲得經DC-DC轉換器211轉換之電源。
又,於使用LDO212時,如圖4B所示,控制部205使LDO212作動,且使DC-DC轉換器211通過。藉此,於穩壓器210之輸出部獲得經LDO212轉換之電源。
[3.穩壓器之例(例2)]
圖5係表示例2之穩壓器210之構成之圖。
於圖5所示之構成中,並聯連接DC-DC轉換器211與LDO212。而且,以僅DC-DC轉換器211及LDO212中之任一者作動之方式,由控制部205控制作動者。
[4.穩壓器之例(例3)]
圖6係表示例3之穩壓器210之構成之圖。
圖6所示之構成係DC-DC轉換器211與LDO212共用電路者。
如圖6所示,於穩壓器210之輸入端子210a與接地電位部之間,連接有2個電晶體Q1、Q2。2個電晶體Q1、Q2由控制部205控制接通、斷開。而且,兩電晶體Q1、Q2之連接點經由線圈L1而連接於穩壓器210之輸出端子210b。於線圈L1與輸出端子210b之連接點,連接有平滑用之電容器C1之一端。
於電晶體Q1、Q2與線圈L1之連接點、與接地電位部之間,連接有電壓檢測用之電阻器R1、R2之串聯電路。又,於線圈L1與輸出端子210b之連接點、與接地電位部之間,連接有電壓檢測用之電阻器R3、R4之串聯電路。控制部205檢測電阻器R1、R2之連接點之電壓、及電阻器R3、R4之連接點之電壓。
該圖6所示之構成中,於使用穩壓器210作為DC-DC轉換器211之情形,控制部205使2個電晶體Q1、Q2高速地接通、斷開,而進行開關動作。此時,控制部205根據電阻器R3、R4之連接點之電壓,監視充至平滑用之電容器中之電壓,且以該檢測出之電壓變得合適之方式,控制2個電晶體Q1、Q2之開關狀態。
又,於圖6所示之構成中,於使用穩壓器210作為LDO212之情形時,以使電晶體Q1成為電壓控制元件之方式進行控制。電晶體Q2由控制部205設定為接通狀態。此時,控制部205檢測電阻器R1、R2之連接點之電壓,且以該電壓變得合適之方式,控制電晶體Q1中之電壓下降量。
[5.供電處理例(例1)]
接著,對在供電裝置100與終端裝置200之間進行之供電處理例進行說明。此處,說明利用自供電裝置100之通訊進行處理之例1(圖 7)、及利用自終端裝置200之通訊進行處理之例2(圖8)之2個例子。於任一例之情形時,供電裝置100之初級線圈106與終端裝置200之次級線圈201均為與可實現電力傳輸之狀態接近之狀態。
圖7係表示例1之供電處理例之流程圖。
若根據圖7說明處理,則首先,作為初級機器之供電裝置100之控制部104開始自送電驅動器103向初級線圈106供給送電電力(步驟S11)。此時,設定啟動時用之相對較低之電力。即,控制部104設定較如上述之5W或15W般之電力低之電力。該啟動時用之低電力為可實現初級通訊部107與次級通訊部206之間之通訊之電力即可。或,控制部104亦可將上述可設定為複數個階段之電力中之最小之電力、即5W設定為啟動時用之發送電力。
藉由如此般開始電力傳輸,而作為次級機器之終端裝置200之通訊部206或控制部205啟動(步驟S12)。於該啟動時,亦可自終端裝置200之通訊部206對供電裝置100之通訊部107傳輸表示已啟動之信號。
然後,若次級機器啟動,則供電裝置100之控制部104自通訊部107發送確認終端裝置200之負載電路204所需之負載電力之信號(步驟S13)。若終端裝置200之通訊部206接收該確認負載電力之信號,則控制部205自通訊部206返回表示負載電力之資訊,根據供電裝置100之控制部104所傳輸之資訊,確認負載電力。
然後,控制部104決定對應於確認出之負載電力之發送電力(步驟S14)。例如控制部104選擇與負載電力相同或較負載電力大之發送電力。
此時,控制部104亦可將決定之發送電力之資訊自通訊部107傳輸至終端裝置200。
終端裝置200之控制部205根據通訊部206接收之資訊,判斷發送電力為臨限值THx以上或未達臨限值THx。
此處,於發送電力為臨限值THx以上之情形時,控制部205指示使用DC-DC轉換器211作為穩壓器210(步驟S15)。
又,於發送電力未達臨限值THx之情形時,控制部205指示使用LDO212作為穩壓器210(步驟S16)。再者,穩壓器210之輸入電壓例如基於發送電力而合適地設定。於作為1例而欲使電流固定之情形時,控制部205如圖2所示般,與發送電力5W、10W、15W對應地,設定輸入電壓5V、10V、15V中之任一者。
然後,供電裝置100之控制部104開始於步驟S14中決定之發送電力下之供電(步驟S17)。
如此般,根據圖7之流程圖之處理,基於自供電裝置100指示之發送電力,終端裝置200內之穩壓器210使用DC-DC轉換器211及LDO212中之任一適當者進行電壓轉換。
[6.供電處理例(例2)]
圖8係表示例2之供電處理例之流程圖。
若根據圖8說明處理,則首先,作為初級機器之供電裝置100之控制部104開始自送電驅動器103向初級線圈106供給送電電力(步驟S21)。此時,與圖7之流程圖之步驟S11中之處理相同地,設定啟動時用之相對較低之電力。
藉由如此般開始電力傳輸,而作為次級機器之終端裝置200之通訊部206或控制部205啟動(步驟S22)。
然後,若次級機器啟動,則終端裝置200之控制部205自通訊部206發送確認供電裝置100之發送電力之信號(步驟S23)。若供電裝置100之通訊部107接收該確認發送電力之信號,則控制部104自通訊部107返回表示發送電力之資訊,根據終端裝置200之控制部205所傳輸之資訊,確認發送電力。
然後,控制部205決定對應於確認出之發送電力之負載電力(步驟 S24)。即,於未超過提示之發送電力之範圍內,決定負載電路204消耗之負載電力。
然後,控制部205,判斷所決定之負載電力為臨限值THx以上或未達臨限值THx。
此處,於負載電力為臨限值THx以上之情形時,控制部205指示使用DC-DC轉換器211作為穩壓器210(步驟S25)。
又,於負載電力未達臨限值THx之情形時,控制部205指示使用LDO212作為穩壓器210(步驟S26)。再者,於該例之情形時,穩壓器210之輸入電壓例如亦基於發送電力而合適地設定。於作為1例而欲使電流固定之情形時,控制部205如圖2所示般,與發送電力5W、10W、15W對應地,設定輸入電壓5V、10V、15V中之任一者。
然後,供電裝置100之控制部104開始於步驟S23中通知之發送電力下之供電(步驟S27)。
如此般,根據圖8之流程圖之處理,對應於在終端裝置200內設定之負載電力,而穩壓器210使用DC-DC轉換器211與LDO212中之任一適當者進行電壓轉換。
如該等圖7及圖8之流程圖所示,基於發送電力或負載電力,選擇使用DC-DC轉換器211及LDO212中之任一者而進行電壓轉換。因此,於小電力之傳輸時及大電力之傳輸時中之任一情形時,均可效率良好地進行非接觸供電,並且可抑制大電力傳輸時之次級線圈201之發熱。
[7.供電處理之變化例(變化例1)]
圖9係表示供電處理之變化例1之流程圖。
圖7及圖8之流程圖中係於供電開始時進行穩壓器210之設定。與此相對,該變化例1係終端裝置200之控制部205基於溫度感測器207檢測出之溫度,進行穩壓器210之設定之例。
即,首先,終端裝置200之控制部205於假定受電電力未達臨限值THx時,指示穩壓器210使用LDO212(步驟S31)。然後,供電裝置100開始送電後(步驟S32),終端裝置200之控制部205進行預先決定之X秒鐘之受電(步驟S33),且進行供電是否已結束之判斷(步驟S34)。此處之X秒鐘例如係設為60秒左右之時間。
當在步驟S34中判斷出供電已結束時,控制部205進行結束受電之處理(步驟S35)。
而且,當在步驟S34中判斷出供電正在繼續時,控制部205判斷溫度感測器207檢測出之溫度是否為預先決定之臨限值之溫度α℃以上(步驟S36)。此處於判斷出並非溫度α℃以上時,控制部205返回至步驟S33之處理。
當在步驟S36中判斷出為溫度α℃以上時,控制部205指示穩壓器210使用DC-DC轉換器211,並且將穩壓器210之輸入電壓更改為10V等較高之電壓(步驟S37)。該穩壓器210之設定更改後,控制部205判斷是否可正常接收所供給之電力(步驟S38),於在該判斷中為無法正常受電之情形時,設為異常狀態,且停止供電處理(步驟S39)。
於在步驟S38中判斷出可正常受電之情形時,控制部205進行預先決定之X秒鐘之受電(步驟S40),且進行供電是否結束之判斷(步驟S41)。
當在步驟S41中判斷出供電已結束時,控制部205進行結束供電之處理(步驟S42)。
而且,當在步驟S41中判斷出供電正在繼續時,控制部205判斷溫度感測器207檢測出之溫度是否為預先決定之臨限值之溫度α℃以上(步驟S43)。此處,於判斷出並非溫度α℃以上時,控制部205返回至步驟S40之處理。
當在步驟S40中判斷出為溫度α℃以上時,控制部205將其設為異 常狀態,且停止供電處理(步驟S44)。
如該圖9之流程圖所示,藉由利用次級線圈201之附近之溫度是否為預先決定之臨限值之溫度α℃以上之判斷,而由控制部205決定穩壓器210中之轉換方式,可設定適當之轉換方式及輸入電力。即,於次級線圈201幾乎不發熱之狀態下,控制部205判斷出正在進行合適之非接觸供電,且進行最初設定之條件下之受電。而於次級線圈201於某種程度上發熱之狀態下,判斷出為供電電力較大之狀態,藉由控制部205更改轉換方式或輸入電壓,而成為可合適地受電之狀態。
再者,該圖9之流程圖所示之處理雖可單獨進行,但例如亦可於進行圖7或圖8之流程圖所示之供電開始時之處理,且開始供電後,由控制部205進行該圖9之流程圖所示之處理。
[8.供電處理之變化例(變化例2)]
圖10係表示供電處理之變化例2之流程圖。
該變化例2係終端裝置200之控制部205判斷供電電力之受電效率而進行穩壓器210之設定之例。
即,首先,終端裝置200之控制部205指示穩壓器210選擇DC-DC轉換器211或LDO212之任一者進行轉換動作(步驟S51)。然後,供電裝置100開始送電後(步驟S52),終端裝置200之控制部205進行預先決定之X秒鐘之受電(步驟S53),判斷當前之供電電力之受電效率是否為預先決定之β%以上(步驟S54)。由控制部205算出該受電效率。例如控制部205自供電裝置100取得送電電力之資訊,進而,控制部205測量終端裝置200所接收到之電力,藉由在控制部205中使用該等受電電力及供電電力進行運算而獲得受電效率。
於在步驟S54中判斷出受電效率並非β%以上之情形時,控制部205進行將穩壓器210之轉換方式切換為其他方式之指示(步驟S55)。此時,於需要輸入電壓之設定之情形時,亦切換輸入電壓。
其後,進行供電是否已結束之判斷(步驟S56)。當在步驟S56中判斷出供電已結束時,控制部205進行結束受電之處理(步驟S57)。
而且,當在步驟S56中判斷出供電正在繼續時,控制部205進行預先決定之X秒鐘之受電(步驟S58),且判斷當前之供電電力之受電效率是否為預先決定之β%以上(步驟S59)。
此處,於判斷出受電效率為β%以上之情形時,控制部205返回至步驟S58之處理。
又,當在步驟S59中判斷出受電效率並非β%以上之情形時,控制部205判斷出無論使穩壓器210為何種設定,均無法於合適之狀態下受電,而進行結束供電之處理(步驟S60)。
如該圖10之流程圖所示,藉由基於實際之受電效率,由控制部205切換穩壓器210中之轉換方式,可設定適當之轉換方式及輸入電力。
再者,該圖10之流程圖所示之處理雖可單獨進行,但例如亦可於進行圖7或圖8之流程圖所示之供電開始時之處理,且開始供電後,控制部205進行該圖10之流程圖所示之處理。
或,控制部205亦可併用圖9之流程圖所示之基於溫度之選擇處理與圖10之流程圖所示之基於效率之選擇處理。
[9.其他變化例]
於上述實施形態之例中,作為穩壓器210,包括DC-DC電容器211及LDO212。與此相對,亦可包括其他之轉換方式不同之2種穩壓器,且基於發送電力或負載電力等,切換2種穩壓器。
又,於上述實施形態中,表示如圖2所示般分3個階段改變供電電力之例。與此相對,亦可分2個階段或4個階段以上地使供電電力改變。又,圖2所示之供電電力與電壓或電流之關係係表示一例者,亦可設定其他供電電力或電壓、電流。
又,於上述實施形態之例中,自供電裝置100對終端裝置200傳輸送電電力之資訊。與此相對,亦可傳輸指示穩壓器之轉換方式或輸入電壓等之資訊代替送電電力。
又,於上述實施形態之例中,供電裝置100之通訊部107及終端裝置200之通訊部206係將傳輸信號重疊於供電電力而進行通訊。與此相對,亦可使用與供給電力之系統不同之無線傳輸通道或有線傳輸通道,進行通訊。
再者,本揭示亦可採取如下構成。
(1)
一種非接觸供電系統,其包括供電裝置、及自上述供電裝置接受供電之受電裝置,且上述供電裝置包括:初級線圈;驅動器,其對上述初級線圈供給送電電力;初級控制部,其以複數個階段控制上述驅動器所供給之送電電力;及初級通訊部,其與接收自上述初級線圈供給之電力之側進行通訊;且上述受電裝置包括:次級線圈,其接收自上述初級線圈輸出之電力;整流部,其將上述次級線圈中獲得之受電電力加以整流;穩壓器,其將經上述整流部整流之受電電力轉換為特定電壓之電力,並且以複數種方式進行該轉換動作;次級通訊部,其與上述初級通訊部進行通訊;及次級控制部,其基於上述次級通訊部自上述初級通訊部接收到之資訊,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
(2)
如上述(1)之非接觸供電系統,其中於上述初級控制部所決定之發送電力之資訊自上述初級通訊部被傳輸至上述次級通訊部時,上述次級控制部將上述穩壓器進行之轉換動作之方式決定為適合該被傳輸之發送電力之方式。
(3)
如上述(1)或(2)之非接觸供電系統,其中上述初級通訊部與上述次級通訊部之通訊係對自上述初級線圈輸送至上述次級線圈之電力重疊傳輸信號之通訊;且一面以啟動時用之較小之電力進行自上述初級線圈向上述次級線圈之電力傳輸,一面將送電電力之資訊自上述初級通訊部發送至上述次級通訊部後,上述初級控制部設定上述送電電力之資訊所表示之送電電力。
(4)
如上述(1)至(3)中任一項之非接觸供電系統,其中上述初級控制部基於自上述次級通訊部傳輸至上述初級通訊部之資訊而決定發送電力。
(5)
如上述(1)或(2)之非接觸供電系統,其中上述初級通訊部與上述次級通訊部之通訊係對自上述初級線圈輸送至上述次級線圈之電力重疊傳輸信號之通訊;且一面以啟動時用之較小之電力進行自上述初級線圈向上述次級線圈之電力傳輸,一面將負載電力之資訊自上述次級通訊部發送至上述初級通訊部後,上述次級控制部設定上述負載電力之資訊所表示之送電電力。
(6)
如上述(1)、(2)、(5)中任一項之非接觸供電系統,其中上述次級控制部基於自上述次級通訊部傳輸至上述初級通訊部之資訊而決定負載電力。
(7)
如上述(1)至(6)中任一項之非接觸供電系統,其中上述受電裝置包括檢測上述次級線圈之附近之溫度之溫度感測器;上述次級控制部基於上述溫度感測器檢測之溫度,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
(8)
如上述(1)至(7)中任一項之非接觸供電系統,其中上述次級控制部基於接收送電電力之效率,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
(9)
如上述(1)至(8)中任一項之非接觸供電系統,其中上述穩壓器包括串聯穩壓器、及開關式穩壓器之2個穩壓器。
(10)
一種終端裝置,其包括:次級線圈,其接收自供電裝置之初級線圈輸出之電力;整流部,其將上述次級線圈中獲得之受電電力加以整流;穩壓器,其將上述整流部整流之受電電力轉換為特定電壓之電力,並且以複數種方式進行該轉換動作;通訊部,其與上述供電裝置進行通訊;及控制部,其基於上述通訊部中接收到之資訊,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
(11)
如上述(10)之終端裝置,其中於上述供電裝置所決定之發送電力之資訊被傳輸至上述通訊部時,上述控制部將上述穩壓器進行之轉換動作之方式決定為適合該被傳輸之發送電力之方式。
(12)
如上述(10)或(11)之終端裝置,其中上述通訊部中之通訊係對自上述初級線圈輸送至上述次級線圈之電力重疊傳輸信號之通訊;藉由利用上述通訊部之通訊,將負載電力通知至供電裝置。
(13)
如上述(10)至(12)中任一項之終端裝置,其包括:檢測上述次級線圈之附近之溫度之溫度感測器,且上述控制部基於上述溫度感測器檢測之溫度,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
(14)
如上述(10)至(13)中任一項之終端裝置,其中上述控制部基於接收送電電力之效率,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
(15)
如上述(10)至(14)中任一項之非接觸供電系統,其中上述穩壓器包括串聯穩壓器、及開關式穩壓器之2個穩壓器。
(16)
一種非接觸供電裝置,其包括:初級線圈;驅動器,其對上述初級線圈供給送電電力;通訊部,其與接收自上述初級線圈供給之電力之側之裝置進行 通訊;及控制部,其以複數個階段控制上述驅動器對上述初級線圈供給之送電電力,且基於上述通訊部接收到之資訊決定發送電力。
(17)
如上述(16)之非接觸供電裝置,其中利用上述通訊部進行之通訊係對自上述初級線圈輸送之電力重疊傳輸信號之通訊;且一面以啟動時用之較小之電力進行來自上述初級線圈之電力傳輸,一面自上述通訊部發送上述送電電力之資訊後,上述控制部設定上述送電電力之資訊所表示之送電電力。
(18)
一種非接觸供電方法,其係於自具備初級線圈之供電裝置對具備次級線圈之受電裝置進行非接觸供電之情形時,使將上述次級線圈接收到之電力轉換為特定電壓之電力之穩壓器以複數種方式進行轉換動作;且基於利用上述供電裝置與上述受電裝置之通訊而獲得之資訊,設定上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
進而,申請專利範圍中記載之構成或處理並不限定於上之實施形態之例。應理解對本領域技術人員而言,當然可於申請專利範圍中記載之技術思想之範疇內,產生各種改變、組合、其他實施形態例。
100‧‧‧供電裝置
101‧‧‧交流電源
102‧‧‧AC/DC轉換器
103‧‧‧送電驅動器
104‧‧‧初級控制部
105‧‧‧電容器
106‧‧‧初級線圈
107‧‧‧初級通訊部
200‧‧‧終端裝置
201‧‧‧次級線圈
202‧‧‧電容器
203‧‧‧整流部
204‧‧‧負載電路
205‧‧‧次級控制部
206‧‧‧次級通訊部
207‧‧‧溫度感測器
210‧‧‧穩壓器
211‧‧‧DC-DC轉換器
212‧‧‧LDO

Claims (15)

  1. 一種非接觸供電系統,其包括供電裝置、及自上述供電裝置接受供電之受電裝置,且上述供電裝置包括:初級線圈;驅動器,其對上述初級線圈供給送電電力;初級控制部,其以複數個階段控制上述驅動器所供給之送電電力;及初級通訊部,其與接收自上述初級線圈供給之電力之側進行通訊;且上述受電裝置包括:次級線圈,其接收自上述初級線圈輸出之電力;整流部,其將上述次級線圈中獲得之受電電力加以整流;穩壓器,其將經上述整流部整流之受電電力轉換為特定電壓之電力,並且以複數種方式進行該轉換動作;次級通訊部,其與上述初級通訊部進行通訊;及次級控制部,其基於上述次級通訊部自上述初級通訊部接收到之資訊,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式;其中於上述初級控制部所決定之發送電力之資訊自上述初級通訊部被傳輸至上述次級通訊部時,上述次級控制部將上述穩壓器進行之轉換動作之方式決定為適合該被傳輸之發送電力之方式。
  2. 如請求項1之非接觸供電系統,其中上述初級通訊部與上述次級通訊部之通訊係對自上述初級線圈輸送至上述次級線圈之電力重疊傳輸信號之通訊;且 一面以啟動時用之較小之電力進行自上述初級線圈向上述次級線圈之電力傳輸,一面將送電電力之資訊自上述初級通訊部發送至上述次級通訊部後,上述初級控制部設定上述送電電力之資訊所表示之送電電力。
  3. 如請求項2之非接觸供電系統,其中上述初級控制部基於自上述次級通訊部傳輸至上述初級通訊部之資訊而決定發送電力。
  4. 如請求項1之非接觸供電系統,其中上述初級通訊部與上述次級通訊部之通訊係對自上述初級線圈輸送至上述次級線圈之電力重疊傳輸信號之通訊;且一面以啟動時用之較小之電力進行自上述初級線圈向上述次級線圈之電力傳輸,一面將負載電力之資訊自上述次級通訊部發送至上述初級通訊部後,上述次級控制部設定上述負載電力之資訊所表示之送電電力。
  5. 如請求項4之非接觸供電系統,其中上述次級控制部基於自上述次級通訊部傳輸至上述初級通訊部之資訊而決定負載電力。
  6. 如請求項1之非接觸供電系統,其中上述受電裝置包括檢測上述次級線圈之附近之溫度之溫度感測器;上述次級控制部基於上述溫度感測器檢測出之溫度,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
  7. 如請求項1之非接觸供電系統,其中上述次級控制部基於接收送電電力之效率,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
  8. 如請求項1之非接觸供電系統,其中 上述穩壓器包括串聯穩壓器、及開關式穩壓器之2個穩壓器。
  9. 一種終端裝置,其包括:次級線圈,其接收自供電裝置之初級線圈輸出之電力;整流部,其將上述次級線圈中獲得之受電電力加以整流;穩壓器,其將經上述整流部整流之受電電力轉換為特定電壓之電力,並且以複數種方式進行該轉換動作;通訊部,其與上述供電裝置進行通訊;及控制部,其基於由上述通訊部接收到之資訊,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式;其中於上述供電裝置所決定之發送電力之資訊被傳輸至上述通訊部時,上述控制部將上述穩壓器進行之轉換動作之方式決定為適合該被傳輸之發送電力之方式。
  10. 如請求項9之終端裝置,其中上述通訊部中之通訊係對自上述初級線圈輸送至上述次級線圈之電力重疊傳輸信號之通訊;藉由利用上述通訊部之通訊,將負載電力通知至供電裝置。
  11. 如請求項9之終端裝置,其包括:檢測上述次級線圈之附近之溫度之溫度感測器,且上述控制部基於上述溫度感測器檢測出之溫度,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
  12. 如請求項9之終端裝置,其中上述控制部基於接收送電電力之效率,控制上述穩壓器進行之變壓動作之方式。
  13. 如請求項9之終端裝置,其中上述穩壓器包括串聯穩壓器、及開關式穩壓器之2個穩壓器。
  14. 一種非接觸供電裝置,其包括: 初級線圈;驅動器,其對上述初級線圈供給送電電力;通訊部,其與接收自上述初級線圈供給之電力之側之裝置進行通訊;及控制部,其以複數個階段控制上述驅動器對上述初級線圈供給之送電電力,且基於上述通訊部接收到之資訊決定發送電力;其中利用上述通訊部進行之通訊係對自上述初級線圈輸送之電力重疊傳輸信號之通訊;且一面以啟動時用之較小之電力進行來自上述初級線圈之電力傳輸,一面自上述通訊部發送上述送電電力之資訊後,上述控制部設定上述送電電力之資訊所表示之送電電力。
  15. 一種非接觸供電方法,其係於自具備初級線圈之供電裝置對具備次級線圈之受電裝置進行非接觸供電之情形時,使將上述次級線圈接收到之電力轉換為特定電壓之電力之穩壓器以複數種方式進行轉換動作;基於利用上述供電裝置與上述受電裝置之通訊而獲得之資訊,設定上述穩壓器進行之變壓動作之方式;且於上述供電裝置所決定之發送電力之資訊自上述供電裝置被傳輸至上述受電裝置時,使上述受電裝置將上述穩壓器所進行之轉換動作之方式決定為適合該被傳輸之發送電力的方式。
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