[發(fā)明專利]電力發(fā)送設(shè)備、非接觸供電系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410289243.1
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104253491B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 市川勝英
• 申請（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H01F38/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

提供了一種非接觸供電系統(tǒng)，其采用能夠改進電力的傳輸效率、抑制電路規(guī)模的電力發(fā)送設(shè)備。電力發(fā)送設(shè)備配置有包括諧振電容和用作發(fā)送天線的諧振線圈的諧振電路、以及與諧振線圈磁耦合布置的第一線圈。該電力發(fā)送設(shè)備使用諧振電路的諧振耦合以非接觸方式發(fā)送電力。當(dāng)發(fā)送電力時，電力發(fā)送設(shè)備控制第一線圈連接或斷開其兩端以使得諧振電路的諧振頻率接近被輸出為將被發(fā)送的電力的電力傳輸信號的頻率。

技術(shù)領(lǐng)域

于2013年6月25日提交的第2013-132529號日本專利申請的公開內(nèi)容，包括說明書、附圖和摘要，通過引用方式整體并入于此。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及一種以非接觸方式發(fā)送電力的電力發(fā)送設(shè)備、一種包括電力發(fā)送設(shè)備的非接觸供電系統(tǒng)、以及一種非接觸供電系統(tǒng)的控制方法，并且涉及當(dāng)應(yīng)用于例如利用電磁場的諧振耦合(磁諧振)的電力發(fā)送設(shè)備時有效的技術(shù)。

使用非接觸功率傳輸?shù)南到y(tǒng)(其以非接觸方式向電力機械和裝置提供電力，而無需電源線媒介等)(此后稱作“非接觸供電系統(tǒng)”)的實際利用在進步。例如，公知的非接觸供電系統(tǒng)包括利用互相間隔布置的天線(線圈)之間的電磁感應(yīng)的電磁感應(yīng)型、以及利用電磁場的諧振耦合的磁諧振型。NFC(近場通信)規(guī)范已知作為涉及非接觸通信技術(shù)(通過其來無線地發(fā)送信息)的標(biāo)準(zhǔn)。進而，遵循NFC規(guī)范的IC卡和小型移動終端設(shè)備也開始傳播。

諧振型非接觸供電系統(tǒng)通過使用包括線圈和電容的諧振電路來實現(xiàn)。特征之一在于，相比于過去的電磁感應(yīng)型，諧振型非接觸供電系統(tǒng)通過使得線圈的Q值高來允許電力傳輸線圈和電力接收線圈之間的長傳輸距離，并且在于諧振型非接觸供電系統(tǒng)有力地應(yīng)對電力傳輸線圈和電力接收線圈之間的位移。

為了實現(xiàn)有效的非接觸電力傳輸，期望通過將輸出為將從電力發(fā)送設(shè)備發(fā)送的電力的電力傳輸信號的頻率(此后稱作“電力傳輸頻率”)與諧振電路的諧振頻率相匹配來發(fā)送電力。然而，磁諧振型允許線圈的頻率特性的窄帶區(qū)域中的傳輸；因此，產(chǎn)生了諧振電路的諧振頻率偏離和傳輸特性改變的問題，這例如由于電力傳輸線圈和電力接收線圈之間的距離的改變而帶來的線圈的繞組之間的寄生電容的改變，以及由于電力接收設(shè)備的外殼的金屬部分的影響。以下引用的專利文獻1和2公開了用于實現(xiàn)諧振型非接觸供電系統(tǒng)中的高效非接觸功率傳輸?shù)南嚓P(guān)領(lǐng)域技術(shù)之一。

當(dāng)由于接收端的負(fù)載波動(fluctuation)而使諧振電路的諧振頻率偏離時，專利文獻1公開了通過改變高頻電源的電力傳輸頻率以使其與諧振頻率相匹配，以及借助于可變阻抗電路，通過將發(fā)送端的高頻電源的阻抗與耦合到高頻電源的發(fā)送天線的輸入阻抗相匹配來應(yīng)對諧振頻率的偏離的技術(shù)。

為了改變或擴展已經(jīng)被限制到發(fā)送天線的附近范圍的電力傳輸區(qū)域，專利文獻2公開了技術(shù)，其中，在無線供電設(shè)備(發(fā)送端設(shè)備)中，發(fā)送天線和多個轉(zhuǎn)電線圈形成片形并且以預(yù)定間隔布置在片形主體中，其中在磁諧振關(guān)系中轉(zhuǎn)電線圈接收和發(fā)送從發(fā)送天線發(fā)送的電力。

(專利文獻)

(專利文獻1)公開的日本未審專利申請第2012-143117號

(專利文獻2)公開的日本未審專利申請第2011-151989號

發(fā)明內(nèi)容

專利文獻1公開的配置的目的在于借助于可變阻抗電路來進行阻抗匹配；然而，問題在于插入可變阻抗電路導(dǎo)致電路規(guī)模增加和傳輸效率降級。例如，當(dāng)采用能夠通過機械地調(diào)整電極間的區(qū)域來調(diào)整其電容值的可變電容器作為配置可變阻抗電路的可變電容時，問題在于電路規(guī)模因為可變?nèi)蓦娖鳛闄C械型并且在形狀上大而變得大。當(dāng)采用半導(dǎo)體器件(諸如可變電容值二極管)作為配置可變阻抗電路的可變電容時，存在傳輸效率有可能由于半導(dǎo)體器件的損耗而下降的可能性。另一問題在于：取決于電力傳輸?shù)牧浚雽?dǎo)體器件的耐壓不是足夠高。

專利文獻1的配置改變高頻電源的電力傳輸頻率，從而使其與諧振頻率相匹配。然而，當(dāng)電力傳輸頻率改變時，存在相比于非接觸供電系統(tǒng)，將發(fā)生與其他設(shè)備的干擾的高的可能性：；因此，期望盡可能固定電力傳輸頻率。