[發明專利]磁場共振型電力傳送系統中的共振頻率控制方法、送電裝置、以及受電裝置

有效

• 申請號: 201080063241.0
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN102754305A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 下川聰;內田昭嘉;田口雅一
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 柳春雷

技術領域

本發明涉及磁場共振型電力傳送系統中的共振頻率控制方法、送電裝置、以及受電裝置。

背景技術

在以無線方式傳送電力的所謂無線電力傳送或無線電力供應(WPS：Wireless?Power?Supply)中，在空間上分離的兩點之間不使用電纜而進行電力(能量)的發送和接收。無線電力傳送存在使用電磁感應的方式和使用電波的方式這兩個方式。另外，也提出了使用磁場共振(也稱為磁共振、磁場共振模式)的方式(專利文獻1)。

專利文獻1：日本專利文獻再公表WO98/34319。

發明內容

本發明的目的在于，在磁場共振型電力傳送系統中，能夠高速并且準確實時地調整線圈的共振頻率。

對應用本發明的磁場共振型電力傳送系統進行說明。

使用了磁場共振的方式(磁場共振型)與使用了電波的方式相比，具有能夠進行大電力的傳送的優點，與電磁感應方式相比，具有能夠延長傳送距離或者能夠減小送電受電用的線圈的優點。

在使用了磁場共振的方式中，能夠將送電系統線圈和受電系統線圈的共振頻率設定為彼此相同的值，通過以其附近的頻率進行電力傳送，從而能夠以高的效率進行能量的傳送。

在磁場共振型電力傳送系統中，存在為了提高電力傳送的效率，將比一次線圈側的振蕩信號的頻率高的頻率作為二次線圈側的共振頻率的傳送系統(專利文獻1)。根據上述，能夠減小電容，從表面上提高一次線圈與二次線圈的耦合系數。

通過提高線圈之間的耦合度，能夠將電力傳送的效率提高某種程度。

另外，為了提高電力傳送的效率，可以考慮使各線圈的共振峰值盡可能地尖銳。因此，進行設計使得例如各線圈的Q值變高即可。

但是，在提高了Q值的情況下，存在對兩線圈的共振頻率的偏差的靈敏度變高的問題，即存在兩線圈的共振頻率的偏差對電力傳送的效率的下降產生的影響變大的問題。

例如，由于溫度等環境因素的變化、由人或金屬等導體或磁性體靠近而引起的電感或電容的變化等，線圈的共振頻率會發生變化。另外，也存在由制造時的偏差引起的共振頻率的偏差。

因此，在Q值高的磁場共振型電力傳送系統中，為了最大限度地有效利用其優點，需要對應于環境變動等來調整線圈的共振頻率的構造。

為了使線圈的共振頻率與目標頻率一致，需要調整線圈的L(電感)或者電容器的C(電容)。

在這里所述的一個方式的方法中，在利用磁場共振從送電系統線圈向受電系統線圈傳送電力的磁場共振型電力傳送系統中的共振頻率控制方法中，檢測被供應給所述送電系統線圈的電壓的相位、以及流經所述送電系統線圈或所述受電系統線圈的電流的相位，為了使它們的相位差成為目標值，使所述送電系統線圈或者所述受電系統線圈的共振頻率可變。

當所述送電系統線圈和所述受電系統線圈的耦合度變大而出現了雙峰特性時，也能夠使所述送電系統線圈或者所述受電系統線圈的共振頻率可變，以在所述交流電源的頻率中出現電流的峰值。

另外，在這里所述的一個方式的裝置中，利用磁場共振從送電系統線圈向受電系統線圈傳送電力的磁場共振型電力傳送系統具有：相位檢測部，檢測被供應給所述送電系統線圈的電壓的相位以及流經所述送電系統線圈或者所述受電系統線圈的電流的相位；以及共振頻率控制部，為了使被檢測出的它們的相位的相位差成為目標值，使所述送電系統線圈或者所述受電系統線圈的共振頻率可變。

附圖說明

圖1是表示磁場共振型的電力傳送方法的圖；

圖2是表示磁場共振型的電力傳送系統的概要的圖；

圖3是表示本實施方式的電力傳送系統的控制部的構成的例子的圖；

圖4的(A)和(B)是表示共振頻率控制中的電流和相位的狀態的圖；

圖5的(A)和(B)是表示共振頻率控制中的電流和相位的狀態的圖；

圖6的(A)和(B)是表示出現了雙峰特性時的電流和相位的狀態的圖；

圖7的(A)和(B)是表示出現了雙峰特性時的共振頻率控制中的電流和相位的狀態的圖；

圖8是進行了與雙峰特性對應的共振頻率控制時的傳送電力的變化的例子的圖；

圖9是表示電力傳送系統的頻率依存性的圖；

圖10是說明掃描線圈的共振頻率的方法的圖；

圖11是表示切換共振頻率控制和雙峰共振控制的構成的例子的圖；

圖12是表示共振頻率控制的簡要的處理順序的流程圖；

圖13是表示共振頻率控制的簡要的處理順序的流程圖。

具體實施方式