供电装置、受电装置、无线供电系统和无线输电方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了供电装置、受电装置、无线供电系统、以及无线输电的方法。该供电装置包括：阻抗检测器、控制器、电力传送器、可变匹配电路和信号传送器。该控制器被配置为基于阻抗检测器检测的阻抗提供第一控制信息和第二控制信息。供电装置的可变匹配电路被配置为根据第一控制信息改变供电线圈的可变直径。受电装置包括电力接收器、信号接收器和可变匹配电路。受电装置的可变匹配电路被配置为根据由供电装置提供的第二控制信息改变供电线圈的可变直径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及供电装置、受电装置、无线供电装置、以及以非接触(无线)方式供电和受电的方法。
技术介绍
已知无线供电的电磁感应方法。近年来，使用依靠电磁共振现象的称为磁场共振法的无线供电和充电系统已受到关注。当前流行的基于电磁感应方法的非接触式供电方法要求电力源和电力目的地 (受电侧)必须共享磁通量。对于有效的电力传送，电力源和电力的目的地必须设置为彼此极其接近。此外，耦合共轴也重要。另一方面，基于电磁共振现象的非接触式供电方法是有利的，因为其允许在比电磁感应方法更长的距离上送电，这得益于电磁共振现象的原理，即使共轴有些差，传输效率不会降低很多。应注意，电场共振方法是基于电磁共振现象的另一方法。基于电磁共振现象的无线供电系统不要求共轴且允许延伸供电距离。然而，需要动态的阻抗控制来充分利用该特性。日本专利公开No.Hei 10-163889 (下文中称为专利文献1)公开了自动阻抗匹配方法，该方法在电力增幅器中输出阻抗改变的情况中可靠地匹配输入和输出阻抗。图1是示出使用专利文献1中公开的自动阻抗控制方法的传送器(供电装置)的方框图。图1中所示的供电装置(传送器)包括电力增幅器1、负载阻抗检测器2、匹配电路3、天线4、AD转换器5、CPU 6、马达或中继驱动电路7和确定阈值设定器8。在供电装置中，负载阻抗检测器2设置在电力增幅器1和天线(负载)4之间。匹配电路3通过来自该负载阻抗检测器2的检测信号控制，由此匹配输入和输出阻抗。当电力增幅器1的输出阻抗和负载阻抗匹配时，负载阻抗检测器2已校准获得的输入和输出阻抗，使得负载阻抗检测信号电压是检测电压的中心值。适于控制匹配电路3的CPU 6通过使用检测输出驱动马达或中继驱动电路7来控制阻抗匹配。CPU 6执行的匹配控制程序的阻抗确定阈值根据电力增幅器1中的输出阻抗的改变而改变。阻抗确定阈值通过确定阈值设定器8而改变。图2是示出专利文献1中公开的现有传送器的实例的示图。在该情况中，由于不需要动态改变最优控制，所以没有设置确定阈值设定器。
技术实现思路
配置为如以上专利文献1中公开的供电装置需要目标装置之间的阻抗检测器和可变匹配电路。此外，受电装置需要阻抗检测器和可变匹配电路。因此，以上技术导致包括更大电路规模、成本增加和插入电路引起的电力损失的缺点。因此，本专利技术提供供电装置、受电装置、无线供电系统和无线输电的方法，其可防止电路规模和成本增加、确保电力损失减小、并调整供电侧和受电侧上的阻抗。根据一个实施方式，提供了包括阻抗检测器、控制器、电力传送器、可变匹配电路和信号传送器的供电装置。控制器被配置为基于阻抗检测器检测的阻抗提供第一控制信息和第二控制信息。电力传送器被配置为无线传送电力，电力传送器包括具有可变直径的供电线圈。可变匹配电路被配置为根据第一控制信息改变供电线圈的可变直径。信号传送器被配置为无线传送第二控制信息。在一个实施方式的供电装置中，第一控制信息基于可变匹配电路的当前状态和阻抗检测器检测的阻抗。在一个实施方式的供电装置中，第二控制信息基于与外部装置相关的外部可变匹配电路的外部当前状态和外部装置的外部阻抗。在一个实施方式的供电装置中，信号传送器被配置为从外部装置接收包括外部当前状态的信息。一个实施方式的供电装置还包括配置为存储阻抗特性信息的存储装置，该阻抗特性信息包括供电装置的阻抗特性和外部装置的外部阻抗特性之间的关系。在一个实施方式的供电装置中，控制器被配置为基于阻抗检测器检测的阻抗和阻抗特性信息估计外部阻抗。在一个实施方式的供电装置中，第二控制信息至少包括直径改变信息、阻抗检测结果信息、和与外部可变匹配电路相关的设定信息中的一种。根据一个实施方式，提供了包括电力接收器、信号接收器、和可变匹配电路的受电装置。电力接收器被配置为无线接收电力，电力接收器包括具有可变直径的供电线圈。信号接收器被配置为无线接收控制信息，其中，控制信息基于在外部装置中检测的阻抗。可变匹配电路被配置为根据控制信息改变供电线圈的可变直径。在一个实施方式的受电装置中，可变匹配电路独立于检测受电装置中的阻抗而改变供电线圈的可变直径。在一个实施方式的受电装置中，信号接收器被配置将包括可变匹配电路的当前状态的信号传送至外部装置。在一个实施方式的受电装置中，控制信息至少包括直径改变信息、阻抗检测结果信息、和与可变匹配电路相关的设定信息中的一种。根据一个实施方式，提供了包括供电装置和受电装置的无线供电系统。根据一个实施方式，提供了从供电装置向受电装置无线输电的方法。该方法包括检测供电装置中的阻抗、基于在供电装置中检测的阻抗控制供电装置中的送电、以及基于供电装置中检测的阻抗控制受电装置中的受电。在该方法的一个实施方式中，在供电装置中控制送电基于供电装置中可变匹配电路的当前状态和供电装置中检测的阻抗。在该方法的一个实施方式中，控制受电装置中的电力接收基于受电装置中可变匹配电路的当前状态和受电装置中的阻抗。该方法的一个实施方式还包括从受电装置向供电装置无线传送信息，该信息包括受电装置中可变匹配电路的当前状态。该方法的一个实施方式还包括在供电装置中存储阻抗特性信息，阻抗特性信息包括供电装置的第一阻抗特性和受电装置的第二阻抗特性之间的关系。该方法的一个实施方式还包括基于在供电装置中检测的阻抗和阻抗特性信息估计受电装置的阻抗。该方法的一个实施方式还包括从供电装置向受电装置无线传送控制信息，该控制信息至少包括直径改变信息、阻抗检测结果信息和与受电装置中可变匹配电路相关的设定信息中的一种。在该方法的一个实施方式中，控制受电装置中的电力接收独立于检测受电装置中的阻抗。本文描述了其它的特征和优点，其将从以下详细说明和附图中变得显而易见。 附图说明图1是示出使用专利文献1中公开的自动阻抗匹配方法的传送器(供电装置)的结构的方框图。图2是示出专利文献1中公开的现有传送器的实例的示图。图3是示出根据一个实施方式的无线供电系统的结构实例的方框图。图4是示意性地示出根据本实施方式的送电侧和受电侧上线圈之间关系的示图。图5是示意性地示出具有直径改变能力的供电线圈和可变匹配电路的结构的示图。图6是示出一般的可变匹配电路的实例的示图。图7是示意性地示出适于改变根据本实施方式的供电装置和受电装置中供电线圈的直径的结构的示图。图8是示出随着本实施方式和比较例中共振线圈之间的间隔(送电侧和受电侧之间的距离)改变而改变的输电特性的示图。图9是示出根据本实施方式的阻抗检测器的结构实例的示图。图IOA和IOB是示出当送电线圈和受电线圈之间的距离改变时送电侧和受电侧上线圈的阻抗特性的实例的示图。图11是示出特性范围被划分为第一象限至第四象限的史密斯圆图的示图。图12以表格示出送电侧上的阻抗的当前状态和可变匹配电路要转移的状态之间的关系的示图。图13A和13B是示出送电侧和受电侧上的阻抗根据匹配电路的状态改变的实例的示图。图14是描述磁场共振方法原理的示图。图15是示出在磁场共振方法中耦合量的频率特性的示图。图16是示出在磁场共振方法中在共振线圈之间的距离和耦合量之间关系的示图。图17是示出在磁场共振方法中在共振频率和共振线圈之间的距离之间提供最大耦合量的关系的示图。图18是示出根据第二实施方式的无线供电系统的结构实例的方框图。 具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种供电装置，包括：阻抗检测器；控制器，配置为基于所述阻抗检测器检测的阻抗提供第一控制信息和第二控制信息；电力传送器，配置为无线传送电力，所述电力传送器包括具有可变直径的供电线圈；可变匹配电路，配置为根据所述第一控制信息改变所述供电线圈的可变直径；以及信号传送器，配置为无线传送所述第二控制信息。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小堺修，宫本宗，村山雄二，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP