無線送電裝置及無線電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及通過送電線圈及受電線圈之間的電磁感應(yīng)以非接觸方式發(fā)送電力的無線送電裝置及無線電力傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，以便攜電話機(jī)為代表的各種移動設(shè)備日益普及。移動設(shè)備的消耗電量由于功能及性能的提高以及內(nèi)容的多樣化而持續(xù)增大。在利用預(yù)定容量的電池而工作的移動設(shè)備中，其消耗電量增大時，該移動設(shè)備的工作時間變短。作為用于補(bǔ)償電池的容量有限的技術(shù)，無線電力傳輸系統(tǒng)受到關(guān)注。無線電力傳輸系統(tǒng)通過在無線送電裝置的送電線圈和無線受電裝置的受電線圈之間的電磁感應(yīng)，從無線送電裝置向無線受電裝置以非接觸方式發(fā)送電力。特別地，采用了諧振型的送電線圈及受電線圈(諧振磁場耦合)的無線電力傳輸系統(tǒng)即使在送電線圈及受電線圈的位置相互錯開時也可以維持高傳輸效率，因此可以期待在各種領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0003]例如，已知專利文獻(xiàn)I?4的無線電力傳輸系統(tǒng)。根據(jù)專利文獻(xiàn)I?4的無線電力傳輸系統(tǒng)，經(jīng)由在線圈的周邊的空間產(chǎn)生的高頻磁場使2個線圈耦合，由此經(jīng)由線圈間的空間以非接觸(無線)方式傳輸電力。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-016985號公報
[0006]專利文獻(xiàn)2:國際公開第2012/081519號手冊
[0007]專利文獻(xiàn)3:國際公開第2012/164744號手冊
[0008]專利文獻(xiàn)4:日本特開2013-034367號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，無法以非接觸方式從一個無線送電裝置對多個無線受電裝置同時進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓╇姟?br>[0010]本公開的目的在于，提供一種無線送電裝置和無線電力傳輸系統(tǒng)，能夠以非接觸方式從I個無線送電裝置向多個無線受電裝置同時進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓╇姟?br>[0011]本公開的方式的無線送電裝置具備:送電天線，向多個無線受電裝置發(fā)送與多個頻率對應(yīng)的各高頻電力；和控制電路，控制接收電路，上述接收電路從多個無線受電裝置的各個無線受電裝置取得各無線受電裝置的要求電壓的值和由各無線受電裝置從無線送電裝置接受的受電電壓的值。上述控制電路使從上述送電天線向各無線受電裝置送電的高頻電力的頻率變化，以使得各無線受電裝置中的要求電壓及受電電壓的誤差的總和最小化。
[0012]根據(jù)本公開的無線送電裝置，能夠以非接觸方式從一個無線送電裝置對多個無線受電裝置同時進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓╇姟?br>【附圖說明】
[0013]圖1是表示第I實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。
[0014]圖2是表示圖1的送電天線22-1及受電天線31-1的安裝例的等價電路圖。
[0015]圖3是表示圖1的送電天線22-1及受電天線31-1的第I變形例的送電天線22a_l及受電天線3Ia-1的等價電路圖。
[0016]圖4是表示圖1的送電天線22-1及受電天線31-1的第2變形例的送電天線22b_l及受電天線31b-l的等價電路圖。
[0017]圖5是表示圖1的送電天線22-1及受電天線31-1的第3變形例的送電天線22c_l及受電天線31c-l的等價電路圖。
[0018]圖6是表示由圖1的無線送電裝置2的控制電路24執(zhí)行的送電控制處理的流程圖。
[0019]圖7是表示第I實施方式的變形例的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。
[0020]圖8是表示第2實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。
[0021]圖9是表示第2實施方式的變形例的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。
[0022]圖10是表示圖9的振蕩電路2IC的詳細(xì)構(gòu)成的電路圖。
[0023]圖11是表示由圖8的無線送電裝置2B的控制電路24B執(zhí)行的送電控制處理的流程圖。
[0024]圖12是表示第3實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。
[0025]圖13是表示圖12的送電天線22D-1及受電天線31D-1的安裝例的等價電路圖。
[0026]圖14是表示圖13的電容器Cl的安裝例的電路圖。
[0027]圖15是表示實施例1的受電電壓V1、V2、整體誤差指數(shù)Es的頻率特性的圖。
[0028]圖16是表示實施例2的受電電壓V1、V2、整體誤差指數(shù)Es的頻率特性的圖(振蕩電路21的輸入電壓為1V時)。
[0029]圖17是表示實施例2的受電電壓V1、V2、整體誤差指數(shù)Es的頻率特性的圖(振蕩電路21的輸入電壓為6.94V時)。
[0030]圖18是表示實施例3的整體誤差指數(shù)Es的頻率特性的圖。
【具體實施方式】
[0031]〈成為發(fā)明的基礎(chǔ)的見解〉
[0032]本發(fā)明人對“【背景技術(shù)】”一欄中所記載的無線電力傳輸系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了以下的問題。
[0033]專利文獻(xiàn)I到3僅僅公開了具有送電線圈的I個無線送電裝置向具有受電線圈的一個無線受電裝置傳輸電力的通常的無線電力傳輸系統(tǒng)。
[0034]與此相對，在專利文獻(xiàn)4中，公開了 I個無線送電裝置具有送電線圈，而從該送電線圈對多個無線受電裝置，以非接觸方式同時進(jìn)行供電的非接觸供電裝置。上述專利文獻(xiàn)4的方法是基于從上述送電線圈向多個無線受電裝置供給的電力的和來決定上述送電線圈的頻率的方法。在此，以后也可以將上述送電線圈的頻率改稱為送電側(cè)電路的驅(qū)動頻率。
[0035]一般地說，假定不同的無線受電裝置具有不同的負(fù)載特性，要求不同的電力。進(jìn)而，假定與不同的無線受電裝置連接的不同的負(fù)載分別在不同的輸入電壓范圍內(nèi)進(jìn)行動作。例如，無線受電裝置是具備充電電池(二次電池)的移動設(shè)備，在將無線送電裝置以對該充電電池充電的目的使用時，需要根據(jù)不同的負(fù)載進(jìn)行精細(xì)的充電電壓的控制。然而，在基于從上述送電線圈向多個無線受電裝置供給的電力的和來決定送電側(cè)電路的驅(qū)動頻率時，無法分別單獨(dú)控制向多個無線受電裝置發(fā)送的電力。
[0036]因此，從上述送電線圈向多個無線受電裝置同時供給電力時，例如，也考慮以使多個無線受電裝置接受的電力的總和最大化的方式?jīng)Q定無線送電裝置的送電側(cè)電路的驅(qū)動頻率。但是，在某一個無線受電裝置中，會在上述一個無線受電裝置要求的要求電壓和上述一個無線受電裝置接受電力并向負(fù)載輸出的電壓之間產(chǎn)生差(誤差)，特別是會發(fā)生向上述負(fù)載輸出的電壓顯著超過上述要求電壓的情況。在上述一個無線受電裝置中，向上述負(fù)載輸出的電壓的超過會妨礙安全的充電動作，也會導(dǎo)致構(gòu)成上述一個無線受電裝置的電路元件的破壞。另外，作為其他狀態(tài)，會發(fā)生向上述負(fù)載輸出的電壓達(dá)不到上述要求電壓的情況。其結(jié)果，存在難以實現(xiàn)穩(wěn)定的充電動作、供電動作的問題。以后也可以將向上述負(fù)載輸出的電壓改稱為輸出電壓。
[0037]上述問題的原因考慮為如下。
[0038]例如，在以使多個無線受電裝置接受的電力的總和最大化的方式?jīng)Q定送電側(cè)電路的驅(qū)動頻率時，向各個無線受電裝置供給的電力滿足各個無線受電裝置的要求電力。然而，即使在該情況下，因上述多個各個無線受電裝置的諧振頻率、要求的電力、要求的電壓、連接受電線圈的負(fù)載或者送電線圈和受電線圈間的耦合系數(shù)未必一致，所以在某一個無線送電裝置中，有可能產(chǎn)生要求電壓和輸出電壓的誤差。
[0039]這樣，在上述例中，決定使多個無線受電裝置接受的電力的總和最大化這樣的送電側(cè)電路的驅(qū)動頻率尚未實現(xiàn)對多個無線受電裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆娂肮╇妱幼鳌?br>[0040]S卩，尚未考慮減少上述多個無線受電裝置的各個無線受電裝置中要求電壓和受電電壓的誤差。
[0041]S卩，上述專利文獻(xiàn)I到上述專利文獻(xiàn)4中，都未考慮盡可能減小多個無線受電裝置中要求電壓和受電電壓的誤差。因此，即使以使多個無線受電裝置接受的電力的總和最大化的方式?jīng)Q定送電側(cè)電路的驅(qū)動頻率，有時各無線受電裝置的受電電壓也無法滿足目標(biāo)電壓范圍。在此，目標(biāo)電壓范圍是指以無線受電裝置的要求電壓為中心，由無線受電裝置容許的電壓的范圍。
[0042]因而，在無線送電裝置中，在從一個無線送電裝置向多個無線受電裝置同時供給電力時，期望進(jìn)行控制以使得各無線受電裝置的受電電壓滿足目標(biāo)電壓范圍。而且，在無線送電裝置中，期望從一個無線送電裝置對多個無線受電裝置，以非接觸方式同時進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓╇姟?br>[0043]通過以上的考察，本發(fā)明者們想到了以下的發(fā)明的各方式。
[0044]本公開的一個方式的無線送電裝置，
[0045]是向多個無線受電裝置發(fā)送高頻電力的無線電力傳輸系統(tǒng)的無線送電裝置，具備:
[0046]送電天線，對上述多個無線受電裝置的各個無線受電裝置，發(fā)送與多個頻率對應(yīng)的各聞頻電力；
[0047]多個接收電路，從上述多個各無線受電裝置的各個無線受電裝置，取得上述各個無線受電裝置的要求電壓的值及與上述多個頻率的各個頻率對應(yīng)的上述各個無線受電裝置的受電電壓的值；以及
[0048]控制電路，從上述多個接收電路取得上述要求電壓的值及上述受電電壓的值，控制向上述多個無線受電裝置的各個無線受電裝置發(fā)送的高頻電力的頻率，
[0049]上述控制電路，
[0050]以上述多個頻率中的各頻率依次向上述多個無線受電裝置發(fā)送與上述各頻率對應(yīng)的高頻電力，
[0051]比較第I總和與第2總和，上述第I總和是對在發(fā)送與上述多個頻率中的第I頻率對應(yīng)的高頻電力時的上述各個無線受電裝置的上述要求電壓與上述受電電壓的誤差進(jìn)行合計而得到的總和，上述第2總和是對在發(fā)送與上述多個頻率中的第2頻率對應(yīng)的高頻電力時的上述各個無線受電裝置的上述要求電壓與上述受電電壓的誤差進(jìn)行合計而得到的總和，
[0052]設(shè)定接近與上述第I總和及上述第2總和中某一較小的一方的總和對應(yīng)的頻率的第3頻率，向上述多個無線受電裝置的各個無線受電裝置發(fā)送與上述第3頻率對應(yīng)的高頻電力，
[0053]對于上述多個無線受電裝置的各個無線受電裝置，使上述誤差控制在預(yù)定的基準(zhǔn)內(nèi)。
[0054]根據(jù)上述方式，在從一個無線送電裝置向多個無線受電裝置同時供給電力時，減少各無線受電裝置的要求電壓和上述各無線受電裝置中從無線送電裝置接受到的受電電壓的誤差的總和。采用減小上述誤差的頻率向上述多個無線受電裝置的各個無線受電裝置發(fā)送高頻電力，由此能夠控制受電電壓以使得多個無線受電裝置的各個無線受電裝置中受電電壓滿足目標(biāo)電壓范圍。其結(jié)果，能夠以非接觸方式從一個無線送電裝置向多個無線受電裝置同時進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓╇?。在此，I個無線送電裝置針對上述多個無線受電裝置的各個無線受電裝置，僅具備向送電天線發(fā)送與多個頻率對應(yīng)的各高頻電力的I個振蕩電路。
[0055]在上述方式中，例如，上述控制電路比較上述第I總和及上述第2總和中較小一方的總和與發(fā)送與第3總和，上述第3總和是對發(fā)送與上述第3頻率對應(yīng)的高頻電力時的上述各個無線受電裝置的上述要求電壓