電力傳送系統(tǒng)以及受電設(shè)備和輸電設(shè)備及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及用于無線地傳輸電力的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，無線電力傳送系統(tǒng)所用的技術(shù)的發(fā)展已變得普遍。在無線電力傳送系統(tǒng)中，需要執(zhí)行用于向受電設(shè)備正確地進(jìn)行輸電的控制。因此，例如，日本特開2012-110199提出了用于經(jīng)由與輸電單元/受電單元分開設(shè)置的專用通信單元來執(zhí)行用以控制輸電/受電的通信的技術(shù)。
[0003]然而，根據(jù)日本特開2012-110199所公開的技術(shù)，在輸電設(shè)備的通信單元無線地連接至位于該輸電設(shè)備可以進(jìn)行輸電的范圍外的受電設(shè)備的通信單元的情況下，存在無法執(zhí)行正確的輸電控制的情形。換句話說，存在如下情況:盡管由于受電設(shè)備位于輸電設(shè)備能夠進(jìn)行輸電的范圍外因而該受電設(shè)備不能進(jìn)行受電，但輸電設(shè)備仍開始輸電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的方面，一種電力傳送系統(tǒng)，包括受電設(shè)備和用于向該受電設(shè)備進(jìn)行無線輸電的輸電設(shè)備，其中，所述輸電設(shè)備包括:輸電部件，用于向預(yù)定輸電范圍內(nèi)所配置的受電設(shè)備進(jìn)行無線輸電；發(fā)送部件，用于使用所述輸電部件所進(jìn)行的輸電脈沖來發(fā)送所述輸電設(shè)備特有的輸電設(shè)備標(biāo)識(shí)符；以及輸電設(shè)備通信部件，用于與所述受電設(shè)備進(jìn)行無線通信，以及所述受電設(shè)備包括:受電部件，用于接收來自所述輸電設(shè)備的無線輸電；提取部件，用于從所述受電部件所接收到的所述輸電脈沖中提取所述輸電設(shè)備標(biāo)識(shí)符；以及受電設(shè)備通信部件，用于與用以發(fā)送包含所述提取部件所提取出的輸電設(shè)備標(biāo)識(shí)符的通信包的輸電設(shè)備進(jìn)行無線通信。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種電力傳送系統(tǒng)，包括受電設(shè)備和用于向該受電設(shè)備進(jìn)行無線輸電的輸電設(shè)備，其中，所述受電設(shè)備包括:受電部件，用于接收來自所述輸電設(shè)備的無線輸電；負(fù)載調(diào)制部件，用于使用針對(duì)來自所述輸電設(shè)備的輸電脈沖的負(fù)載調(diào)制，來將所述受電設(shè)備特有的受電設(shè)備標(biāo)識(shí)符發(fā)送至所述輸電設(shè)備；以及受電設(shè)備通信部件，用于與所述輸電設(shè)備進(jìn)行無線通信，以及所述輸電設(shè)備包括:輸電部件，用于向預(yù)定輸電范圍內(nèi)所配置的受電設(shè)備進(jìn)行無線輸電；檢測(cè)部件，用于從負(fù)載調(diào)制后的輸電脈沖中檢測(cè)所述受電設(shè)備標(biāo)識(shí)符；以及輸電設(shè)備通信部件，用于與用以發(fā)送包含所述檢測(cè)部件所檢測(cè)到的受電設(shè)備標(biāo)識(shí)符的通信包的受電設(shè)備進(jìn)行無線通信。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種受電設(shè)備，包括:受電部件，用于接收來自輸電設(shè)備的無線輸電；提取部件，用于在所述受電部件從所述輸電設(shè)備所接收到的輸電脈沖中，提取利用所述輸電設(shè)備已嵌入在所述輸電脈沖中的所述輸電設(shè)備特有的輸電設(shè)備標(biāo)識(shí)符；以及通信部件，用于與用以發(fā)送包含所述提取部件所提取出的輸電設(shè)備標(biāo)識(shí)符的通信包的輸電設(shè)備進(jìn)行無線通信。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的還一方面，一種輸電設(shè)備，包括:輸電部件，用于與受電設(shè)備進(jìn)行無線通信；提取部件，用于在對(duì)來自所述輸電部件的輸電脈沖進(jìn)行負(fù)載調(diào)制所得到的負(fù)載調(diào)制后的輸電脈沖中，提取利用所述受電設(shè)備已嵌入在該輸電脈沖中的所述受電設(shè)備特有的受電設(shè)備標(biāo)識(shí)符；以及通信部件，用于與用以發(fā)送包含所述提取部件所提取出的受電設(shè)備標(biāo)識(shí)符的通信包的受電設(shè)備進(jìn)行無線通信。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的還一方面，一種受電設(shè)備的控制方法，所述受電設(shè)備包括:受電部件，用于接收來自輸電設(shè)備的無線輸電；以及通信部件，用于與所述輸電設(shè)備進(jìn)行無線通信，所述控制方法包括以下步驟:提取步驟，用于在所述受電部件從所述輸電設(shè)備所接收到的輸電脈沖中，提取利用所述輸電設(shè)備已嵌入在所述輸電脈沖中的所述輸電設(shè)備特有的輸電設(shè)備標(biāo)識(shí)符；以及通信步驟，用于經(jīng)由所述通信部件來與用以發(fā)送包含所述提取步驟中所提取出的輸電設(shè)備標(biāo)識(shí)符的通信包的輸電設(shè)備進(jìn)行無線通信。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的還一方面，一種輸電設(shè)備的控制方法，所述輸電設(shè)備包括:輸電部件，用于向受電設(shè)備進(jìn)行無線輸電；以及通信部件，用于與所述受電設(shè)備進(jìn)行無線通信，所述控制方法包括以下步驟:提取步驟，用于在對(duì)來自所述輸電部件的輸電脈沖進(jìn)行負(fù)載調(diào)制所得到的負(fù)載調(diào)制后的輸電脈沖中，提取利用所述受電設(shè)備已嵌入在該輸電脈沖中的所述受電設(shè)備特有的受電設(shè)備標(biāo)識(shí)符；以及通信步驟，用于經(jīng)由所述通信部件來與用以發(fā)送包含所述提取步驟中所提取出的受電設(shè)備標(biāo)識(shí)符的通信包的受電設(shè)備進(jìn)行無線通信。
[0010]本發(fā)明提供了使得能夠在電力傳送系統(tǒng)中進(jìn)行更良好的輸電控制的技術(shù)。
[0011]通過以下(參考附圖)對(duì)典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0012]包含在說明書中并構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并和說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。
[0013]圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的電力傳送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖2是示出電力傳送系統(tǒng)中的輸電范圍附近的狀態(tài)的示例的圖。
[0015]圖3是示出檢測(cè)單元的操作的圖。
[0016]圖4是示出E級(jí)放大器的結(jié)構(gòu)的示例的圖。
[0017]圖5是示出輸電單元和檢測(cè)單元的操作的時(shí)序圖。
[0018]圖6A?6C是不出輸電設(shè)備的操作的時(shí)序圖。
[0019]圖7是示出系統(tǒng)狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的標(biāo)志的示例的圖。
[0020]圖8是示出輸電設(shè)備的ID存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的信息的示例的圖。
[0021]圖9是示出受電設(shè)備的ID存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的信息的示例的圖。
[0022]圖10是示出阻抗存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的信息的示例的圖。
[0023]圖11A?11C是示出控制單元所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0024]圖12A和12B是示出檢測(cè)單元所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0025]圖13A和13B是示出輸電設(shè)備的通信單元所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0026]圖14是示出錯(cuò)誤處理單元所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0027]圖15A和15B是示出無線連接處理中的受電設(shè)備所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0028]圖16A?16C是示出受電設(shè)備的通信單元所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0029]圖17是示出錯(cuò)誤處理中的受電設(shè)備所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0030]圖18是示出BT停止處理中的輸電設(shè)備所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0031]圖19是示出應(yīng)答ID存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的信息的示例的圖。
[0032]圖20A和20B是示出根據(jù)第一變形例的輸電設(shè)備的通信單元所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0033]圖21是根據(jù)第一變形例的輸電設(shè)備的輸電單元和檢測(cè)單元所用的時(shí)序圖。
[0034]圖22是示出根據(jù)第二變形例的輸電設(shè)備的通信單元所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0035]圖23A和23B是示出根據(jù)第二變形例的受電設(shè)備所進(jìn)行的操作的流程圖。
[0036]圖24是示出根據(jù)第一變形例的電力傳送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0037]圖25是根據(jù)第三變形例的電力傳送系統(tǒng)中所進(jìn)行的無線連接處理所用的序列圖。
[0038]圖26A和26B是示出根據(jù)第三變形例的電力傳送系統(tǒng)中的受電設(shè)備所進(jìn)行的操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下應(yīng)參考附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)注意，以下實(shí)施例僅應(yīng)被視為示例;本發(fā)明的范圍并不意圖受以下所述的各個(gè)實(shí)施例所限制。
[0040]第一實(shí)施例
[0041]以下將說明包括用于進(jìn)行無線輸電的輸電設(shè)備100以及受電設(shè)備101的無線電力傳送系統(tǒng)作為根據(jù)本發(fā)明的電力傳送系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示例。
[0042]設(shè)備結(jié)構(gòu)
[0043]圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的電力傳送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。輸電設(shè)備100和受電設(shè)備101經(jīng)由介質(zhì)102進(jìn)行電力傳送。盡管后面將給出詳情，但輸電設(shè)備100和受電設(shè)備101經(jīng)由各個(gè)設(shè)備中所設(shè)置的通信單元來交換用于控制輸電天線114和受電天線123之間的電力傳輸?shù)目刂菩畔ⅰＲ韵抡f明假定了電力傳送使用頻率為6.78MHz的電磁波，并且通信單元經(jīng)由采用2.4GHz帶的電磁波的藍(lán)牙(Bluetooth，注冊(cè)商標(biāo))標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱為“BT”)來進(jìn)行通信。
[0044]首先，將說明輸電設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。檢測(cè)單元103是用于檢測(cè)構(gòu)成輸電單元112的E級(jí)放大器中的DC(直流)電壓源401的輸出阻抗(以下將該操作稱為“Z檢測(cè)”)的功能單元，并且后面將進(jìn)行詳細(xì)說明?？刂茊卧?04是用于控制輸電設(shè)備100整體的功能單元，并且后面將進(jìn)行詳細(xì)說明。系統(tǒng)狀態(tài)存儲(chǔ)單元105是用于存儲(chǔ)電力傳送系統(tǒng)的狀態(tài)的功能單元，并且后面將參考圖7進(jìn)行詳細(xì)說明。ID存儲(chǔ)單元106是用于存儲(chǔ)受電設(shè)備101的標(biāo)識(shí)符(ID)的功能單元，并且后面將參考圖8進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0045]第一計(jì)時(shí)器107和第二計(jì)時(shí)器108是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)而選擇性地使用的計(jì)時(shí)器，并且后面將進(jìn)行詳細(xì)說明。阻抗存儲(chǔ)單元110存儲(chǔ)檢測(cè)單元103所進(jìn)行的檢測(cè)的結(jié)果。顯示單元111顯示系統(tǒng)錯(cuò)誤狀態(tài)。輸電單元112將經(jīng)由介質(zhì)102要傳送的電力供給至輸電天線114。輸電天線114是主要發(fā)射磁場(chǎng)的天線，并且作為一個(gè)示例，這里輸電天線114將被描述為螺旋形狀的天線。輸電單元112將被描述為包括E級(jí)放大器。諧振控制單元113是用于控制包括輸電天線114、受電天線123和介質(zhì)102的傳送路徑的特性阻抗的功能單元。
[0046]通信單元115(輸電設(shè)備通信部件)是用于經(jīng)由通信天線(未示出)來發(fā)送和接收與輸電天線114和受電天線123之間的電力有關(guān)的控制信號(hào)的功能單元。基準(zhǔn)阻抗存儲(chǔ)單元133是用于存儲(chǔ)用作在檢測(cè)異物或受電設(shè)備時(shí)的基準(zhǔn)的阻抗的功能單元。另一方面，如上所述，通信單元115是與BT標(biāo)準(zhǔn)兼容的通信單元，并且假定通信單元115的BT地址是“aa aa aaaa aa aa”。此外，這里假定通信單元115用作BT關(guān)系中的主裝置。
[0047]盡管后面將給出詳情，但輸電設(shè)備100被配置為使用服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)來將自身提供的服務(wù)通知至附近的裝置。這里假定輸電設(shè)備通知提供名稱為“無線充電器(wirelesscharger)”的服務(wù)作為自身提供的服務(wù)。注意，在BT標(biāo)準(zhǔn)中的認(rèn)證處理中，采用被稱為“PIN碼”的認(rèn)證碼。此外假定在可以提供無線充電器服務(wù)的輸電設(shè)備100和可以利用無線充電器服務(wù)的受電設(shè)備之間共享PIN碼(后面將給出該操作的詳情)。
[0048]應(yīng)答ID存儲(chǔ)單元109是如下的功能單元，其中該功能單元用于存儲(chǔ)響應(yīng)于通信單元115所發(fā)送的作為BT標(biāo)準(zhǔn)中的一種查詢消息(包)的詢問(Inquiry)消息而做出了詢問應(yīng)答消息的裝置的BT地址。錯(cuò)誤處理單元132是用于執(zhí)行輸電設(shè)備100禁止輸電時(shí)的處理的功能單元，并且后面將參考圖14進(jìn)行說明。
[0049]接著，將說明受電設(shè)備101的結(jié)構(gòu)。受電單元116是用于接收輸電設(shè)備100所傳輸?shù)碾娏Φ墓δ軉卧?。?fù)載117是指消耗受電單元116所接收到的電力的電路的概念，并且這里假定負(fù)載117包括充電電路和電池。通信單元118(受電設(shè)備通信部件)以與輸電設(shè)備100的通信單元115相同的方式與BT標(biāo)準(zhǔn)兼容，并且假定通信單元118的BT地址是“bb bb bb bbbb bb”。這里假定受電設(shè)備101用作BT關(guān)系中的從裝置。ID存儲(chǔ)單元119是用于存儲(chǔ)受電天線123所接收到的BT地址和通信單元115所接收到的BT地址的功能單元，并且后面將進(jìn)行詳細(xì)說明。后面將說明第三計(jì)時(shí)器120和第四計(jì)數(shù)器121所進(jìn)行的操作。
[0050]顯示單元122是用于顯示無線電力傳送系統(tǒng)的充電狀態(tài)和錯(cuò)誤信息的功能單元。受電天線是用于與輸電天線114電磁耦合并且進(jìn)行受電的功能單元。切換單元124是用于使受電天線連接至諧振電路126或高電阻125的功能單元。
[0051]高電阻125例如是約數(shù)兆歐的恒定電阻，并且是用于通過使受電天線123和高電阻125相連接來將如從輸電天線114所觀看到的受電天線123的阻抗設(shè)置為高阻抗(以下稱為“把-2”)的單元。注意，設(shè)置為把-2會(huì)導(dǎo)致幾乎沒有電流流經(jīng)受電天線123。
[0052]諧振電路126是用于使電力傳送路徑以特定阻抗進(jìn)行諧振的功能單元。這里，電力傳送路徑包括諧振控制單元113、輸電天線114、用作傳送路徑的介質(zhì)102、以及受電天線123。還注意，特性阻抗127不必作為實(shí)際組件進(jìn)行安裝，并且表示如從負(fù)載切換單元128所觀看到的諧振電路126的特性阻抗為Zo。
[0053]負(fù)載切換單元是用于在電阻值約等于Zo的匹配電阻130、負(fù)載控制單元131和中間電阻129之間進(jìn)行切換的功能單元。中間電阻129與高電阻125相比電阻值較低，但與匹配電阻130相比電阻值較高。中間電阻129是用于通過連接至負(fù)載切換單元128來將如從輸電天線114所觀看到的受電天線123的阻抗設(shè)置為比H1-Z低的中間阻抗(以下稱為“Md-Z”)的單元。設(shè)置為Md-Z會(huì)導(dǎo)致極低的電流流經(jīng)受電天線123和中間電阻129。負(fù)載控制單元131是為了使基于負(fù)載117所消耗的電力量而改變的負(fù)載阻抗與特性阻抗Zo相匹配而進(jìn)行工作的阻抗轉(zhuǎn)換電路，并且包括DC-DC轉(zhuǎn)換器等。注意，“負(fù)載阻抗”是指如從負(fù)載控制單元131所觀看到的負(fù)載117的阻抗。負(fù)載控制單元131的操作確保了即使負(fù)載117所消耗的電力量發(fā)生改變，如從輸電天線114所觀看到的受電天線123的阻抗也為Zo。以下將負(fù)載控制單元131的操作稱為“負(fù)載阻抗控制”。
[0054]輸電范圍附近的狀態(tài)下的阻抗
[0055]圖2是示出電力傳送系統(tǒng)中的輸電范圍附近的狀態(tài)的示例的圖。注意，通信范圍200表示輸電設(shè)備100的通信單元115可以進(jìn)行通信的范圍。輸電范圍201(預(yù)定的輸電范圍)表示輸電天線114可以進(jìn)行輸電的范圍。如圖2所示，結(jié)構(gòu)如下:通信范圍200比輸電范圍201寬，并且通信范圍200包含輸電范圍201整體。
[°°56]狀態(tài)200a示出在輸電范圍201內(nèi)什么也沒有配置的狀態(tài)。換句話說，在輸電范圍201中不存在受電設(shè)備101和異物202。狀態(tài)200b示出在輸電范圍201內(nèi)僅存在異物202的狀態(tài)。狀態(tài)200c示出在輸電范圍201內(nèi)僅存在受電設(shè)備101的狀態(tài)。然而，在狀態(tài)200c中，輸電設(shè)備100沒有向受電設(shè)備101進(jìn)行輸電。狀態(tài)200d在輸電范圍201內(nèi)存在受電設(shè)備101方面與狀態(tài)200b相同，但不同之處在于輸電設(shè)備100正向受電設(shè)備101進(jìn)行輸電。注意，箭頭概念性地示出進(jìn)行輸電。狀態(tài)200e示出在輸電范圍201內(nèi)存在受電設(shè)備101和異物202這兩者的狀
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[0057]在輸電范圍201中所存在的物體是異物202的情況下(S卩，狀態(tài)200b)，輸電設(shè)備100需要執(zhí)行控制使得不進(jìn)行輸電。輸電設(shè)備100要執(zhí)行的具體處理如下所述。
[0058].判斷為輸電范圍201中所存在的物體是異物202;
[0059].判斷為在輸電范圍201中不存在受電設(shè)備；以及
[0060]?判斷為由于存在異物202而不進(jìn)行輸電。
[0061 ]另一方面，在輸電范圍201中所存在的物體是受電設(shè)備的情況下(S卩，狀態(tài)200c)，輸電設(shè)備100需要執(zhí)行控制使得進(jìn)行輸電。輸電設(shè)備100要執(zhí)行的具體處理如下所述。
[0062].判斷為輸電范圍201中所存在的物體是受電設(shè)備；
[0063].判斷為在輸電范圍201中不存在異物202;以及
[0064].與輸電范圍201中所存在的受電設(shè)備建立BT連接。
[0065]此外，在輸電范圍201中存在受電設(shè)備和異物這兩者的情況下(S卩，狀態(tài)200e)，輸電設(shè)備100需要執(zhí)行控制使得不進(jìn)行輸電。輸電設(shè)備100要執(zhí)行的具體處理如下所述。
[0066].判斷為在輸電范圍201中所存在的物體是異物202和受電設(shè)備101這兩者；
[0067].判斷為由于存在異物202而不進(jìn)行輸電；以及
[0068].向建立了BT連接的受電設(shè)備通知將不進(jìn)行輸電。
[0069]圖3是示出檢測(cè)單元的操作的圖。除輸電設(shè)備100和受電設(shè)備101外，圖3還示出異物202以及在輸電范圍201外的另一受電設(shè)備304。將輸電天線114的兩端的電壓表示為VI。電流II是流經(jīng)受電天線123的電流，而電流12是流經(jīng)異物202的電流。阻抗(Z)303是受電天線123的阻抗。
[0070]電壓VI的值根據(jù)電流II和電流12而改變。因此，如狀態(tài)200a那樣在輸電范圍201中不存在異物202和受電設(shè)備101的狀態(tài)下的電壓VI與如狀態(tài)200b那樣在輸電范圍20