无线电力传输系统技术方案

提供一种无线电力传输系统，其具备送电装置、受电装置以及负载。送电装置具有逆变器电路、送电天线、送电控制电路以及送电侧接收器。受电装置具有受电天线、整流电路以及受电侧发送器。所述送电控制电路使所述逆变器电路输出预备交流电力来使所述受电装置启动。所述受电侧发送器将包含(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置。所述送电控制电路基于所述控制信息，参照表来决定控制参数，使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的交流电力的电压进行调整。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及以无线方式传输电力的无线电力传输系统。
技术介绍
近年来，以无线(非接触)方式向便携电话机、电动汽车等伴有移动性的设备传输电力的无线(非接触)电力传输技术的开发得到不断进展。例如专利文献1公开了能够将以非接触方式传输的电力的整流后的电压控制为一定的非接触电力传输系统。现有技术文献专利文献1：日本特开2007-336717号公报
技术实现思路
在以往的技术中，在相对于一个送电装置更换两个以上的受电装置来使用的情况下，存在到负载启动为止的时间长的问题。为了解决上述问题，本公开的一个技术方案涉及的无线电力传输系统具备：送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；以及负载，其被输入转换后的所述第2直流电力，所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，所述受电装置还具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，所述送电控制电路，在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置启动的预备交流电力来使所述受电装置启动，使所述送电侧接收器从已启动的所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。上述的总括性或具体的技术方案可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意组合来实现。根据本公开的一个技术方案，能够缩短相对于一个送电装置更换两个以上的受电装置来使用的情况下的负载的启动时间。附图说明图1是示意性表示无线电力传输系统的一例的图。图2是表示进行反馈控制的无线电力传输系统(比较例)启动时的工作的一例的图。图3是更详细地表示比较例中的工作的时序图。图4是示意性表示实施方式1的无线电力传输系统的图。图5A是表示送电装置100与受电装置200的耦合的例子的图。图5B是表示受电天线210的位置与图5A的例子不同的受电装置200的例子的图。图6是表示实施方式1的无线电力传输系统的结构的框图。图7是表示具有串联谐振电路的结构的送电天线110、210的等效电路的一例的图。图8A是示意性表示送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于频率的依存性的图。图8B是示意性表示送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于相位偏移量的依存性的图。图8C是示意性表示送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于占空比的依存性的图。图8D是示意性表示送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于向逆变器电路170供给的供给电压的依存性的图。图9是表示逆变器电路170的构成例的图。图10A是用于说明基于脉冲信号的相位差的振幅控制的第1图。图10B是用于说明基于脉冲信号的相位差的振幅控制的第2图。图11是表示逆变器电路170的另一构成例的图。图12A是用于说明占空比控制的第1图。图12B是用于说明占空比控制的第2图。图13是表示实施方式1中的向负载供给的电压的时间变化的一例的图。图14是更详细地说明实施方式1中的工作的时序图。图15是表示各负载阻抗时的频率-输出电压特性的例子的图。图16是表示送电侧存储器152所保存的表的一例的图。图17是表示实施方式1中的送电装置100以及受电装置200的工作的流程图。图18是表示实施方式2的无线电力传输系统的结构的框图。图19是表示实施方式2中的提升控制的一例的图。图20是表示实施方式2中的启动时的工作的时序图。图21是更详细地表示图20所示的工作的流程图。图22是表示向图18所示的受电装置200b送电的情况下的启动时的工作的时序图。图23是更详细地表示图22所示的工作的流程图。图24是表示图22中的步骤S222的工作的详细情况的流程图。图25是表示DC-DC转换器292的构成例的框图。图26是表示转换器模块294的电路构成例的图。图27是表示实施方式3的无线电力传输系统的结构的框图。图28是表示实施方式3中的启动时的工作的时序图。图29是表示实施方式3的变形例的图。标号说明100送电装置110送电天线(送电线圈)120送电侧通信线圈130凸部140送电电路150送电控制电路152送电侧存储器(表)160脉冲输出电路170逆变器电路180送电侧接收器185外部信号收发器190电流电压检测电路192阻抗调整电路200、200a、200b受电装置210受电天线(受电线圈)220受电侧通信线圈230凹部240受电电路250受电控制电路252受电侧存储器270整流电路280受电侧发送器290电流电压检测电路292DC-DC转换器294转换器模块296控制模块298输出电压检测模块300控制装置400、400a、400b负载具体实施方式(成为本公开的基础的见解)本专利技术人正在开发能够相对于一个送电装置而根据用途更换多个受电装置来使用的无线电力传输系统。图1是示意性表示这样的无线电力传输系统的一例的图。图1示出了将无线传输系统应用于例如在工厂中使用的搬运用的机器人臂的例子。该无线电力传输系统具备送电装置10和受电装置20a。受电装置20a能够与其他的受电装置20b进行更换。本例中的受电装置20a、20b是搭载了马达等负载的机器人手。送电装置10具有包含送电线圈的送电天线，受电装置20a具有包含受电线圈的受电天线。从送电天线向受电天线以非接触方式传输电力。受电装置20a将从送电装置10接受的电力供给到马达等负载。该无线电力传输系统能够根据作业来更换手。通过取代受电装置20a而将其他的受电装置20b安装于送电装置10，能够进行与受电装置20a不同的作业。在这样的能够更换受电装置的无线电力传输系统中，为了提高作业效率，谋求在更换了受电装置之后也能够迅速开始工作。但是，根据本专利技术人的研究，弄清了在应用了现有控制的情况下更换受电装置之后的负载的启动时间会变长这一情况。以下，具体说明该问题。在现有的无线电力传输系统中，例如如专利文献1所公开的那样，存在通过进行反馈控制来使向负载供给的直流电压保持为一定的系统。在这样的系统中，受电装置对从送电装置接受的交流电力进行整流，基于整流后的直流电压的检测值，生成反馈信号并发送到送电装置。送电装置根据反馈信号，使向送电线圈供给的交流功率增减。由此，从受电装置向负载供给的直流电力的电压值被控制为大致一定。图2是表示这样的进行反馈控制的无线电力传输系统(比较例)的启动时的工作的一例的图。图2示出了针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电力传输系统，具备：送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；以及负载，其被输入转换后的所述第2直流电力，所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，所述受电装置还具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，所述送电控制电路，在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置启动的预备交流电力来使所述受电装置启动，使所述送电侧接收器从已启动的所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。...

【技术特征摘要】
2015.11.30 JP 2015-233600;2015.10.02 US 62/2363061.一种无线电力传输系统，具备：送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；以及负载，其被输入转换后的所述第2直流电力，所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，所述受电装置还具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，所述送电控制电路，在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置启动的预备交流电力来使所述受电装置启动，使所述送电侧接收器从已启动的所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。2.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述送电控制电路通过使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行调整，进行使所述交流电力的电压与所述要求电压一致的调整。3.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述送电控制电路通过使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行调整，进行使所述交流电力的电压向所述要求电压的80％～120％的范围接近的调整。4.根据权利要求3所述的无线电力传输系统，所述送电侧接收器在使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行了调整之后，从所述受电侧发送器接收误差信息，所述误差信息表示所述第2直流电力的电压与所述要求电压的误差，所述送电控制电路更新所述控制参数来使所述误差信息所表示的误差收敛，使用所述更新后的控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。5.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述受电装置的要求电压是表示预定范围的值。6.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述控制参数是表示预定范围的值。7.根据权利要求6所述的无线电力传输系统，所述送电控制电路使用由所述预定范围表示的所述控制参数的中心值，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。8.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述送电装置在所述送电装置的表面具有凸部或凹部，所述受电装置在所述受电装置的表面具有凸部或凹部，通过所述送电装置的凸部与所述受电装置的凹部嵌合、或所述送电装置的凹部与所述受电装置的凸部嵌合，所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离。9.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述负载包含于所述受电装置。10.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述逆变器电路具有四个开关元件，所述四个开关元件包括第1开关元件对和第2开关元件对，所述第1开关元件对在导通时输出与从所述电源供给的所述第1直流电力的电压极性相同的电压，所述第2开关元件对在导通时输出与所述第1直流电力的电压极性相反的电压，所述送电控制电路，向所述四个开关元件分别供给对导通和非导通的状态进行切换的脉冲信号，通过调整向所述第1开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差以及向所述第2开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，所述控制参数是表示所述相位差的值。11.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述送电控制电路通过使从所述逆变器电路输出的所述交流电力的频率变化，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，所述控制参数是表示所述频率的值。12.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，所述逆变器电路具有多个开关元件，所述送电控制电路向所述多个开关元件分别供给对导通和非导通的状态进行切换的脉冲信号，通过调整所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥英治，菅野浩，坂田勉，菊池悟，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP