馈电单元和馈电系统的制作方法

馈电单元和馈电系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及馈电单元和馈电系统。一种馈电单元，包括：送电线圈，被配置为使用磁场进行电力输送；耦合系数计算部，被配置为计算所述送电线圈和被供电的单元内的受电线圈之间的耦合系数。所述耦合系数计算部测量所述被供电的单元内的整流电路的非工作状态下的输入阻抗的频率特性，并且使用所述频率特性的测量结果计算所述耦合系数。
【专利说明】馈电单元和馈电系统
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求申请日为2013年4月8日申请号为JP2013-80429的日本在先专利申 请的优先权，以上专利文献全文结合进本文作为引用。

【技术领域】
[0003] 本发明涉及一种馈电系统和应用于该馈电系统的馈电单元，所述馈电系统对被供 电的单元(例如，电子设备）进行非接触式供电（电力输送)。

【背景技术】
[0004] 近年来，消费电子设备（CE设备）（例如手机和便携音乐播放器）进行非接触式供 电的馈电系统(例如非接触式馈电系统或无线充电系统）已经得到关注。因此，这使得能够 仅通过将电子设备(副侧单元）放置在充电托板(主侧单元）上开始进行充电，而不是通过将 电源(例如AC适配器）的连接器插入(连接）进所述单元中开始进行充电。换言之，电子设 备和充电托板之间的端子连接变得不再必要。
[0005] -种通过这种方式进行非接触供电的方法是公知的电磁感应法。此外，一种使用 电磁谐振现象的被称为磁谐振法的方法的非接触式馈电系统已经引起关注。这种非接触式 馈电系统被披露于例如日本未审专利申请公开2011-45161和2012-7046等中。


【发明内容】

[0006] 理论上，在上面所述的非接触式馈电系统中，希望容易得到主侧单元(送电线圈） 和副侧单元(受电线圈）之间的耦合系数。因此，需要提出一种能够容易得到该耦合系数的 方法。
[0007] 希望提供一种馈电单元和馈电系统，所述馈电单元和馈电系统能够容易得到使用 磁场的电力输送中的耦合系数。
[0008] 根据本发明的实施例，提供了一种馈电单元，包括：送电线圈，被配置为使用磁场 进行电力输送；耦合系数计算部，被配置为计算所述送电线圈和被供电的单元内的受电线 圈之间的耦合系数。所述耦合系数计算部测量所述被供电的单元内的整流电路的非工作状 态下的输入阻抗的频率特性，并且使用所述频率特性的测量结果计算所述耦合系数。
[0009] 根据本发明的实施例，提供了一种馈电系统，所述馈电系统设置有一个或多个电 子设备(被供电的单元)和馈电单元。所述一个或多个电子设备每个都具有受电线圈和整流 电路，并且所述馈电单元被配置为使用磁场对所述电子设备进行电力输送。所述馈电单元 包括：送电线圈，被配置为进行电力输送；耦合系数计算部，被配置为计算所述送电线圈和 所述受电线圈之间的耦合系数。所述耦合系数计算部测量所述整流电路的非工作状态下的 输入阻抗的频率特性，并且使用所述频率特性的测量结果计算所述耦合系数。
[0010] 在根据本发明的各个实施例的馈电单元和馈电系统中，所述被供电的单元（电子 设备）内的整流电路的非工作状态下的输入阻抗的频率特性被测量，并且所述频率特性的 测量结果被用于计算所述送电线圈和受电线圈之间的所述耦合系数。因此，能够在不使用 例如对被供电的单元进行动态控制的复杂方法的条件下获得所述耦合系数。
[0011] 在根据本发明的各个实施例的馈电单元和馈电系统中，使用所述整流电路的非工 作状态下的输入阻抗的频率特性的测量结果计算所述耦合系数。因此，能够在不使用复杂 方法的条件下获得所述耦合系数。因此，能够容易获得在使用磁场的电力输送中使用的耦 合系数。
[0012] 应当理解，前面所述的一般性说明和下面的详细说明都是示例性的，并且目的是 对所要求保护的技术提供进一步解释。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 说明书提供附图以方便对本发明的进一步理解，并且将附图结合进说明书并作为 其一部分。附图示出了实施例，并且与说明书一起用于阐述技术原理。
[0014] 图1是示出根据本发明第一实施例的馈电系统的外观结构示例的透视图。
[0015] 图2是示出图1中所示出的馈电系统的详细结构示例的框图。
[0016] 图3是示出图2中所示出的各个块的详细结构示例的图。
[0017] 图4是用于解释计算图3中所示出的电路中的耦合系数的方法的电路图。
[0018] 图5是用于解释根据第一实施例的计算耦合系数的方法中使用的输入阻抗的极 小值时的频率和其极大值时的频率的特性图。
[0019] 图6是示出根据第一实施例的计算耦合系数的操作示例的流程图。
[0020] 图7是示出根据示例1和2的电感值和电容值的图。
[0021] 图8A是示出根据示例1的输入阻抗的频率特性的示例的特性图。
[0022] 图8B是示出根据示例1的输入阻抗的频率特性的另一个示例的特性图。
[0023] 图9A是示出根据示例2的输入阻抗的频率特性的示例的特性图。
[0024] 图9B是示出根据示例2的输入阻抗的频率特性的另一个示例的特性图。
[0025] 图10是示出根据第二实施例的馈电系统的结构示例的电路图。
[0026] 图11是用于解释计算图10中所示出的电路中的耦合系数的方法的电路图。
[0027] 图12是用于解释在根据第二实施例的计算耦合系数的方法中使用的两个极小值 处的频率的特性图。
[0028] 图13A是示出根据修改例1的旁通路的布置结构示例的电路图。
[0029] 图13B是示出根据修改例2的旁通路的布置结构示例的电路图。
[0030] 图14是示出根据第三实施例的设置馈电参数的操作的示例的流程图。
[0031] 图15是示出根据第四实施例的计算耦合系数的操作和检测是否存在被供电的单 元的操作的示例的流程图。
[0032] 图16是示出根据第五实施例的电力输送控制操作的示例的流程图。
[0033] 图17是示出根据第五实施例的电力输送控制操作的另一个示例的流程图。

【具体实施方式】
[0034] 下面将参照附图对本发明的一些实施进行说明。注意，将按照以下顺序进行说明。
[0035] 1.第一实施例(使用极小值和极大值处的频率得到耦合系数的示例）
[0036] 2.第二实施例(使用两个极小值处的频率得到耦合系数的示例）
[0037] 3.修改例1和2 (副侧单元中的旁通路的其它布置结构示例）
[0038] 4.第三实施例(使用得到的耦合系数设置馈电参数的示例）
[0039] 5.第四实施例(得到的耦合系数的同时检测被供电的单元的存在或不存在的示 例）
[0040] 6.第五实施例(根据得到的耦合系数的大小进行电力输送控制的示例）
[0041] 7.其它修改例
[0042] (第一实施例）
[0043] (馈电系统4的总体结构）
[0044] 图1示出了根据本发明第一实施例的馈电系统(馈电系统4)的外观结构示例，以 及图2示出了馈电系统4的块结构示例。馈电系统4是使用磁场(利用磁谐振、电磁感应 等，下同）进行非接触电力输送(供电、馈电或电力输送）的系统(非接触型馈电系统)。馈电 系统4包括馈电单元1 (主侧单元）和用作被供电的单元的一个或多个电子设备(在该情形 中，两个电子设备2A和2B ;副侧单元)。
[0045] 如图1中所示，例如，在馈电系统4中，将电子设备2A和2B放置在(或接近地设置 于）馈电单元1的馈电表面（电力输送表面）S1上以便进行从馈电单元1到电子设备2A和 2B的电力输送。在该情形中，考虑到同时或通过分时方式(顺序）在多个电子设备2A和2B 上进行电力输送的情形，馈电单元1具有垫板形状(托板形状)，其中，馈电表面S1的面积大 于受电的电子设备2A和2B等的尺寸。
[0046] (馈电单元1)
[0047] 如上面所述，馈电单元1是使用磁场对电子设备2A和2B进行电力输送的单元(充 电托板)。如图2中所示，例如，馈电单元1可包括电力输送装置11，包括电力输送部分110， AC信号发生电路(AC信号发生部，或高频功率发生电路）111，耦合系数计算电路(耦合系数 计算部）112,通信部113和控制部114。此外，在电力输送装置11中设置未示出的开关(后 面所述的开关元件SW2)。
[0048] 电力输送部110被配置为包括送电线圈（主侧线圈）L1，电容器C1 (谐振电容）等， 将在后面描述。使用送电线圈L1和电容器C1设置LC谐振电路，将在后面描述。电力输送 部110使用送电线圈L1和电容器C1通过使用AC磁场(参见图2中的箭头P1)将电力输送 至电子设备2A和2B (具体是后面所述的电力接收部210)。更具体地，电力输送部110具 有将磁场(磁通量）从馈电表面S1辐射到电子设备2A和2B的功能。
[0049] 例如，AC信号发生电路111是使用从馈电单元1的外部电源9 (主电源）提供的 电力产生用于电力输送的预定AC信号Sac (高频电力）的电路。AC信号Sac被供应至电力 输送部110。例如，可使用包括后续描述的开关元件SW1的开关放大器来配置该AC信号生 成电路111。注意，例如，可将普通AC适配器、PC (个人电脑）中设置的通用串行总线（USB) 2. 0的电源(供电能力：500mA，供电电压：约5V)等用作外部电源9。
[0050] 耦合系数计算电路112是计算电子设备2A和2B每个中的后面所述的送电线圈L1 和后面所述的受电线圈L2之间的耦合系数k的电路。耦合系数k是代表在送电线圈L1和 受电线圈L2之间的磁通量共用程度的参数。注意，通过耦合系数计算电路112计算耦合系 数k的方法的细节将在后面描述。
[0051] 通信部113与后面所述的电子设备2A和2B每个中的通信部214进行预订的互相 通信操作(参见图2中的箭头C1)。
[0052] 控制部114进行整个馈电单元1 ?个馈电系统4)内的各种控制操作。具体地， 例如，除了控制电力输送部110进行的电力输送操作和通信部113进行的通信操作的功能 之外，控制部114可具有进行最佳化控制电力输送的功能，验证被供电的单元的功能，检测 被供电的单元位于其附近的功能和检测污染物(例如异物金属）的功能等。此外，在第一实 施例中，控制部114还具有控制通过耦合系数计算电路112计算耦合系数的操作的功能。在 该情形中，为了控制上面所述的电力输送操作，控制部114使用后面所述的预定控制信号 CTL (用于电力输送的控制信号）控制AC信号发生电路111的操作。可使用例如微型计算 机、脉冲发生器等构成该控制部114。
[0053] (电子设备2A和2B)
[0054] 例如，电子设备2A和2B中的每个由以电视机为代表的固定电子设备，以手机和数 码相机等为代表的包含可再充电电池（电池)的便携电子设备等构成。例如，如图2中所示， 电子设备2A和2B每个都可包括电力接收装置21和根据从电力接收装置21提供的电力进 行预定操作(发挥作为电子设备的功能操作）的负载22。此外，电力接收装置21可包括电 力接收部210,整流电路211，馈电充电控制电路212,电池213,通信部214,控制部215和电 容器C2p。注意，电容器C2p对应于本发明中的"电容器"的具体示例。
[0055] 电力接收部210被配置为包括受电线圈（副侧线圈）L2,电容器C2 (谐振电容器） 等，将在后面描述。LC谐振电路使用受电线圈L2,电容器C2和上面所述的电容器C2p构成， 将在后面描述。电力接收部210具有通过使用受电线圈L2,电容器C2等接收从馈电单元1 内的电力输送部110传输的电力(传输的电力）的功能。
[0056] 整流电路211是对电力接收部210提供的传输的电力（AC电力）进行整流以产生 DC电力的电路。
[0057] 馈电充电控制电路212是根据整流电路211输出的DC电力对电池213进行充电 控制和对负载22进行馈电控制的电路。
[0058] 电池213根据馈电充电控制电路212进行的充电控制将电力储存在其中，并且可 使用例如可再充电电池(二次电池）（例如锂离子电池）构成。
[0059] 通信部214进行上面所述的与馈电单元1内的通信部113之间的预定的相互通信 操作(参见图2中的箭头C1)。
[0060] 控制部215进行整个电子设备2A或整个电子设备2B (整个馈电系统4)内的各种 控制操作。具体地，例如，除了控制电力接收部210进行的电力接收操作和通信部214进行 的通信操作的功能之外，控制部215可具有进行最佳化控制接收电力的功能、控制馈电充 电控制电路212的操作的功能等。该控制部215可使用例如微型计算机等构成。
[0061] (馈电单元1和电子设备2A和2B的详细结构）
[0062] 图3通过电路图和框图示出图2中所示的馈电单元1和电子设备2A和2B中的各 个块的详细结构实例。
[0063] (电力输送部110)
[0064] 电力输送部110包括送电线圈L1以使用磁场(产生磁通量)进行电力输送，以及电 容器C1以与送电线圈L1 一起构成上面所述LC谐振电路。送电线圈L1和电容器C1彼此串 联电气连接。具体地，送电线圈L1的第一端与电容器Cl的第一端相连，送电线圈L1的第 二端接地，以及电容器C1的第二端通过供电线Lp连接至AC信号发生电路111的输出端。
[0065] 此外，在电力输送部110中形成的LC谐振电路和下面将描述的在电力接收部210 等中形成的LC谐振电路彼此磁耦合(互感)。因此，以与AC信号发生电路111产生的高频 功率（AC信号Sac)的频率基本相同的谐振频率进行LC谐振操作。
[0066] (AC信号发生电路111)
[0067] AC信号发生电路111使用开关放大器(未示出，称为D类放大器，E类放大器等)构 成，所述开关放大器包括一个或多个开关元件SW1，每个开关元件SW1都由金属氧化物半导 体(M0S)晶体管等构成。用于电力输送的控制信号CTL从控制部114被供应至AC信号发生 电路111。控制信号CTL由代表预定频率f (CTL(f)=fl)和占空比Duty(CTL(Duty)=10%、 50%等）的脉冲信号构成。
[0068] 通过这种结构，在AC信号发生电路111中，上面所述的开关元件SW1每个都根据 用于电力输送的控制信号CTL进行开-关操作（由上面所述的频率f和上面所述的占空比 Duty进行开关操作)。换言之，使用控制部114提供的控制信号CTL控制各个开关元件SW1 的开-关操作。因此，例如可基于从外部电源9侧输入的DC信号Sdc产生AC信号Sac，并 且AC信号Sac被提供至电力输送部110。
[0069] (耦合系数计算电路112)
[0070] 耦合系数计算电路112被配置为能够通过开关元件SW2与供电线Lp连接，并且具 有计算上面所述的送电线圈L1和受电线圈L2之间的耦合系数的功能。注意，开关元件SW2 被配置为响应控制部114的控制在计算耦合系数时开启。
[0071] 耦合系数计算电路112测量电子设备2A和2B中每个的整流电路211的非工作状 态中从馈电单元1侧观察的输入阻抗Zin的频率特性，并且使用频率特性的测量结果计算 耦合系数k。更具体地，耦合系数计算电路112从频率特性的测量结果检测输入阻抗Zin的 极值处的频率f，并且使用极值处的频率f计算耦合系数k。
[0072] 具体地，在第一实施例中，尽管将在后面描述细节，耦合系数计算电路112检测两 个作为极值处的频率的极小值处的频率(后面所述的频率f H)和极大值处的频率(后面所述 的频率4)，并且使用两个频率fH和4计算耦合系数k。此外，在第一实施例中，耦合系数 计算电路112使用弱信号(测量功率中的测量信号弱）测量输入阻抗Zin的频率特性，以测 量上述整流电路211的非工作状态的频率特性。
[0073] 如图3中所示，耦合系数计算电路112包括测量信号发生部30,电流检测电路31 (电流检测部)，放大器32, A/D转换器33和计算控制部34。注意，计算控制部34对应于"运 算部"和"控制部"的具体实例。
[0074] 测量信号发生部30产生测量输入阻抗Zin的频率特性的测量信号，并且在该示例 中，使用AC电源构成。测量信号具有预定电压V和频率f，并且通过开关元件SW2从供电线 Lp被供应到电力输送部110。
[0075] 电流检测电路31在测量输入阻抗Zin的频率特性的过程中测量流过送电线圈L1 的电流I (测量电流)。通过这种方式检测到的电流I的值(在该示例中，模拟值）被提供给 放大器32。该电流检测电路31例如可使用电阻器或变流器构成。
[0076] 放大器32是具有放大电流检测电路31检测到的电流I的值(信号)的功能的电路 (放大器电路)。
[0077] A/D转换器33对从放大器32输出的模拟值的电流I进行A/D(模拟/数字)转换， 并且输出数字值的电流I。
[0078] 计算控制部34具有控制测量信号发生部30的工作的功能以控制测量信号的电压 V和频率f。此外，计算控制部34具有根据电流检测电路31检测到的电流I和计算控制部 34自己设定的测量信号的电压V计算输入阻抗Zin (Zin=V/I)的功能。此时，连续改变测 量信号的频率f (扫描频率f的值）可允许得到输入阻抗Zin的频率特性。注意，计算控制 部34的控制功能和计算功能的细节将在后面描述。
[0079] (电力接收部210和旁通路Lb)
[0080] 电力接收部210包括受电线圈L2以接收从电力输送部110传输的电力（来自AC 磁场)，以及电容器C2,与受电线圈L2 -起构成上面所述的LC谐振电路。受电线圈L2和 电容器C2彼此电气串联连接，并且上述电容器C2p和电力接收部210并联电气连接。具体 地，电容器C2的第一端连接至整流电路211的第一输入端和电容器C2p的第一端，以及电 容器C2的第二端连接至受电线圈L2的第一端。此外，受电线圈L2的第二端连接至整流电 路211的第二输入端和电容器C2p的第二端。
[0081] 在该情形中，由受电线圈L2以及电容器C2和C2p构成的LC谐振电路与上面所述 的由送电线圈L1和电容器C1构成的LC谐振电路彼此磁耦合。因此，以与AC信号发生电 路111产生的高频功率(AC信号Sac)的频率基本相同的谐振频率进行LC谐振操作。
[0082] 此外，如图3中所示，设置有电容器C2p的通路(旁通路Lb)被电气并联连接至电 力接收部210,并且被设置在整流电路211的一对输入端之间。旁通路Lb用作关于整流电 路211的旁通路。尽管将在后面描述细节，但这允许整流电路211在测量输入阻抗Zin的 频率特性时处于非工作状态(无效状态，或非激活状态）下。
[0083] (整流电路211)
[0084] 在该示例中，整流电路211使用四个整流元件(二极管）D1到D4和平滑电容器C3 构成。在图3的示例中，整流元件D1的阳极和整流元件D3的阴极被连接至整流电路211 的第一输入端，整流元件D1的阴极和整流元件D2的阴极被连接至整流电路211的输出端。 此外，整流元件D2的阳极和整流元件D4的阴极被连接至整流电路211的第二输入端，且整 流元件D3的阳极和整流元件D4的阳极接地。换言之，整流电路211是具有所谓的二极管 电桥结构的电路。此外，电容器C3被设置在接地和相应整流元件D1和D2的阴极连接点与 馈电充电控制电路212之间的通路之间。通过此结构，整流电路211对电力接收部210提 供的AC功率进行整流，平滑整流后的功率以减少脉动，并且将接收的DC功率的电力提供给 馈电充电控制电路212。注意，整流电路211可以是使用晶体管的同步整流电路。
[0085] (馈电系统4的功能和效果）
[0086] (一般操作概述）
[0087] 在馈电系统4中，根据外部电源9提供的电力，馈电单元1内的AC信号发生电路 111将用于电力输送的预定高频功率(AC信号Sac)提供给电力输送部110中的功率传输线 圈L1和电容器C1。因此，在电力输送部110中的送电线圈L1内产生磁场(磁通量)。此时， 当作为被供电的单元的电子设备2A和2B被放置在馈电单元1的顶面(馈电表面S1)上(或 附近)时，使馈电单元1内的送电线圈L1和电子设备2A和2B各自内的受电线圈L2在馈电 表面S1附近彼此靠近。
[0088] 通过这种方式，当受电线圈L2被放置在产生磁场的送电线圈L1附近时，通过送电 线圈L1产生的磁通量感应在受电线圈L2内产生电动势(感应电动势)。换言之，由于电磁 感应或磁谐振，通过在送电线圈L1和受电线圈L2中的每个中产生互连磁场。因此，电力从 送电线圈LU则(主侧，馈电单元U则，或电力输送部110侧)输送至受电线圈L2侧(副侧，电 子设备2A和2B侧，或电力接收部210侧）（参见图2和3中的箭头P1)。此时，馈电单元1 侧的送电线圈L1和电子设备2A和2B侧的受电线圈L2通过电磁感应等彼此磁耦合，并因 此进行LC谐振操作。
[0089] 接着，在电子设备2A和2B中，将受电线圈L2接收的AC电力通过整流电路211提 供给馈电充电控制电路212,进而实现后面所述的充电操作。具体地，在通过整流电路211 将AC电力转换成预定DC电力后，通过馈电充电控制电路212根据DC电力进行电池213的 充电操作。通过这种方式，在电子设备2A和2B中，根据电力接收部210接收的电力进行充 电操作。
[0090] 换言之，在第一实施例中，在对电子设备2A和2B充电时，到AC适配器等的端子连 接是不必要的，且仅通过将电子设备2A和2B放置在馈电单元1的馈电表面S1上(或附近） 便可容易地开始进行充电(进行非接触式馈电)。这减少了用户的麻烦。
[0091] 此外，在这种操作中，在馈电单元1中的通信部113和电子设备2A和2B的每个中 的通信部214之间进行相互通信操作(参见图2和图3中的箭头C1)。因此，例如，可进行单 元之间的相互验证、馈电效率控制等。
[0092] (耦合系数计算电路112的功能）
[0093] 理论上，如上面所述，这种非接触式馈电系统被粗略地分类为电磁感应系统和磁 谐振系统。两种系统之间大的不同通常在于送电线圈和受电线圈之间的耦合系数。更具体 地，在电磁感应系统中高耦合系数是必要的。因此，将主侧单元和副侧单元设置成彼此靠近 是必要的。另一方面，在磁谐振系统中，即使当耦合系数小的时候也能够实现高效率的馈 电。因此，允许主侧单元和副侧单元彼此分开放置。
[0094] 耦合系数是非常重要的参数，因为耦合系数很大程度上影响非接触式馈电系统的 电力输送性能。例如，根据耦合系数的值合理设置参数(例如，电力输送振幅和电力输送频 率）可实现电力馈送的稳定性。在非接触式馈电系统中，可考虑一些获得耦合系数的方法。 例如，可使用一种方法，其中，受电线圈被控制成两种模式，短路状态和开路状态，并且测量 每种状态中送电线圈的电感值以获得耦合系数。此外，可考虑一种方法，其中，从由距离传 感器测量的主侧单元和副侧单元之间的距离估计耦合系数。
[0095] 此时，例如，在对手机进行非接触馈电的情形中，考虑到副侧单元内的电池为空的 情形，副侧单元可能希望即使在非功率状态下也能工作(允许得到耦合系数)。然而，通过上 述方法，为了得到耦合系数需要对副侧单元(被供电的单元）进行动态控制，并且当副侧单 元不处于非功率状态时不能得到耦合系数。换言之，不利地，在副侧单元上进行动态控制， 这是一种复杂的方法。此外，需要附加的传感器，例如距离传感器，这可能导致尺寸和成本 上的问题。
[0096] 因此，在根据第一实施例的馈电系统4中，提供了具有图2和3中所示的结构的耦 合系数计算电路112,并且通过下面的方法计算耦合系数k。下面将详细描述所述方法。
[0097] 首先，例如，如图4中的虚线所示，馈送系统4被配置为使得在耦合系数k的计算 过程中(在后面所述的输入阻抗Zin的频率特性的测量过程中)作为被供电的单元的电子设 备2A和2B的每个中的整流电路211被自动送进非工作状态(无动态控制)。更具体地，如 图3和图4中所示，用于整流电路211的旁通路Lb被预先设置在电子设备2A和2B的每个 中，并且电容器C2p被设置在旁通路Lb上。此外，在输入阻抗Zin的频率特性的测量过程 中，用于测量的弱信号(测量功率中的测量信号弱)流过旁通路Lb，并且因此将整流电路211 自身送进非工作状态。这是因为整流电路211不对该弱信号工作，并且被送入基本等同于 未连接状态的状态。
[0098] 此外，与如图4中的虚线所示出的相似，在输入阻抗Zin的频率特性的测量过程 中，除了电子设备2A和2B每个中的整流电路211，AC信号发生电路111也被设置为处于非 工作状态。更具体地，在该情形中，由于这是反馈单元1内部的设置，控制部114自动关闭 开关元件SW1等以停止AC信号发生电路111的功能。因此，AC信号发生电路111被送入 非工作状态。换言之，与上面所述的整流电路211相似，AC信号发生电路111也被送入基 本等同于未连接状态的状态。
[0099] 在该示例中，在整流电路211和AC信号发生电路111都被设置在非工作状态下的 情形中，从反馈单元1观察的输入阻抗Zin通过下面的表达式（1)到（4)表示。
[0100] [数值表达式1]

【权利要求】
1. 一种馈电单元，包括： 送电线圈，被配置为使用磁场进行电力输送； 耦合系数计算部，被配置为计算所述送电线圈和将被供电的单元内的受电线圈之间的 耦合系数，其中， 所述耦合系数计算部测量所述将被供电的单元内的整流电路的非工作状态下的输入 阻抗的频率特性，并且使用所述频率特性的测量结果来计算所述耦合系数。
2. 根据权利要求1所述的馈电单元，其中，所述耦合系数计算部根据所述频率特性的 所述测量结果检测所述输入阻抗的极值处的频率，并且使用所述极值处的频率来计算所述 耦合系数。
3. 根据权利要求2所述的馈电单元，其中，所述耦合系数计算部检测所述输入阻抗的 极小值处的频率和所述输入阻抗的极大值处的频率两者作为所述极值处的频率，并且使用 两个所述频率来计算所述耦合系数。
4. 根据权利要求3所述的馈电单元，其中，当包括所述送电线圈的谐振电路的谐振频 率由fl表示，并且包括所述受电线圈的谐振电路的谐振频率由f2表示时，所述谐振频率Π 和f2被设置为满足fl〈〈f2。
5. 根据权利要求2所述的馈电单元，其中，所述耦合系数计算部检测所述输入阻抗的 两个极小值处的频率作为所述极值处的频率，并且使用所述两个极小值处的所述频率来计 算所述耦合系数。
6. 根据权利要求5所述的馈电单元，其中，当包括所述送电线圈的谐振电路的谐振频 率由fl表示，并且包括所述受电线圈的谐振电路的谐振频率由f2表示时，所述谐振频率Π 和f2被设置为满足fl=f2。
7. 根据权利要求1所述的馈电单元，其中，所述耦合系数计算部使用弱信号测量所述 频率特性以测量所述整流电路的非工作状态下的所述频率特性。
8. 根据权利要求7所述的馈电单元，其中，当所述弱信号通过相对于所述将被供电的 单元内的所述整流电路的旁路时，所述整流电路进入所述非工作状态。
9. 根据权利要求8所述的馈电单元，其中， 所述旁路被设置在所述整流电路的一对输入端之间，并且 电容器或寄生电容组件被设置在所述旁路上。
10. 根据权利要求1所述的馈电单元，还包括： AC信号发生部，被配置为向所述送电线圈提供AC信号以进行所述电力输送，其中， 当测量所述频率特性时，除了所述整流电路之外，所述AC信号发生部也处于所述非工 作状态。
11. 根据权利要求1所述的馈电单元，其中， 所述耦合系数计算部包括： 测量信号发生部，被配置为产生测量信号以测量所述频率特性， 电流检测部，被配置为检测流过所述送电线圈的电流， 控制部，被配置为控制所述测量信号的电压和频率，以及 运算部，被配置为基于由所述电流检测部检测到的电流和由所述控制部设置的电压来 计算所述输入阻抗，以及 所述控制部连续改变所述测量信号的频率以允许所述运算部获得所述频率特性。
12. 根据权利要求1所述的馈电单元，还包括： 参数设置部，被配置为使用由所述耦合系数计算部计算的所述耦合系数来设置所述电 力输送中的参数。
13. 根据权利要求12所述的馈电单元，其中， 所述耦合系数计算部在激活所述将被供电的单元前计算所述耦合系数，并且 所述参数设置部根据由所述耦合系数计算部计算的所述耦合系数的大小来改变所述 将被供电的单元的激活信号中的参数。
14. 根据权利要求13所述的馈电单元，其中，所述参数设置部将所述激活信号的电压 设置成满足相对于所述耦合系数逆相关。
15. 根据权利要求12所述的馈电单元，其中，所述参数设置部使用由所述耦合系数计 算部计算的所述耦合系数来设置所述电力输送中的送电频率。
16. 根据权利要求1所述的馈电单元，其中，所述耦合系数计算部使用所述频率特性的 所述测量结果来确定所述将被供电的单元是否存在于所述馈电单元附近。
17. 根据权利要求16所述的馈电单元，其中，所述耦合系数计算部根据所述频率特性 的所述测量结果是否在预定范围内来检测所述将被供电的单元是否存在于所述馈电单元 附近。
18. 根据权利要求1所述的馈电单元，还包括： 送电控制部，被配置为根据由所述耦合系数计算部计算的所述耦合系数的大小来控制 所述电力输送中的操作，其中， 当所述耦合系数等于或低于第一阈值时，所述送电控制部不进行所述电力输送。
19. 根据权利要求18所述的馈电单元，其中，当所述耦合系数大于所述第一阈值并且 等于或低于第二阈值时，在所述将被供电的单元内进行减小接收电力的控制之后，所述送 电控制部进行所述电力输送。
20. -种馈电系统，设置有一个或多个电子设备和馈电单元，所述一个或多个电子设备 各自具有受电线圈和整流电路，所述馈电单元被配置为使用磁场向所述电子设备进行电力 输送，所述馈电单元包括： 送电线圈，被配置为进行所述电力输送； 耦合系数计算部，被配置为计算所述送电线圈和所述受电线圈之间的耦合系数，其中， 所述耦合系数计算部测量所述整流电路的非工作状态下的输入阻抗的频率特性，并且 使用所述频率特性的测量结果来计算所述耦合系数。
21. 根据权利要求20所述的馈电系统，其中，所述耦合系数计算部根据所述频率特性 的所述测量结果检测所述输入阻抗的极值处的频率，并且使用所述极值处的频率来计算所 述耦合系数。
【文档编号】H02J7/00GK104104155SQ201410128855
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2013年4月8日
【发明者】文仙启吾 申请人:索尼公司