无线送电装置及无线电力传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及通过送电线圈及受电线圈间的电磁感应以非接触方式发送电力的无线送电装置及无线电力传输系统。
【背景技术】
[0002]近年来，以便携电话机为代表的各种移动设备日益普及。移动设备的消耗电量由于功能及性能的提高以及内容的多样化而持续增大。在利用预定容量的电池而工作的移动设备中，其消耗电量增大时，该移动设备的工作时间变短。作为用于补偿电池的容量有限的技术，无线电力传输系统受到关注。无线电力传输系统通过在无线送电装置的送电线圈和无线受电装置的受电线圈之间的电磁感应，从无线送电装置向无线受电装置以非接触方式发送电力。特别地，采用了谐振型的送电线圈及受电线圈(谐振磁场耦合)的无线电力传输系统即使在送电线圈及受电线圈的位置相互错开时也能够维持高传输效率，因此可以期待在各种领域中的应用。
[0003]例如，已知专利文献I?3的无线电力传输系统。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1:日本特开2010-016985号公报
[0006]专利文献2:国际公开第2012/081519号手册
[0007]专利文献3:国际公开第2012/164744号手册
【发明内容】
[0008]专利文献I?3仅仅公开了具有送电线圈的I个无线送电装置向具有受电线圈的I个无线受电装置传输电力的通常的无线电力传输系统。
[0009]本公开的一个方式的无线送电装置提供一种能够从I个无线送电装置向多个无线受电装置供给电力的无线送电装置及无线电力传输系统。
[0010]本公开的一个方式，是向具备受电天线的多个无线受电装置传输高频电力的无线电力传输系统的无线送电装置，上述受电天线包含受电线圈，上述无线送电装置具备:
[0011]至少一个送电天线，能够与上述多个无线受电装置的受电天线电磁耦合；
[0012]一个变换电路，产生上述高频电力并向上述至少一个送电天线供给；
[0013]接收电路，从上述多个无线受电装置的各个无线受电装置接收上述各受电线圈的输出电压值；以及
[0014]控制电路，根据上述接收到的输出电压值，控制包括从上述变换电路供给的上述高频电力的频率或振幅的传输条件，
[0015]上述控制电路，
[0016]在对上述多个无线受电装置中的第I无线受电装置传输上述高频电力时，检测到上述多个无线受电装置中的第2上述无线受电装置新与上述至少一个送电天线电磁耦合时，变更向上述多个无线受电装置中与上述至少一个送电天线电磁耦合的无线受电装置传输的上述传输条件，
[0017]使用上述变换电路，变更向与上述至少一个送电天线电磁耦合的无线受电装置传输的高频电力的频率或振幅，将从与上述至少一个送电天线电磁耦合的上述至少一个无线受电装置接收的上述输出电压值，控制在与上述至少一个送电天线电磁耦合的上述至少一个无线受电装置所包含的电路元件的限制电压以下。
[0018]此外，这些整体的或具体的方式可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质实现，也可以由系统、装置、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意组合实现。
[0019]根据上述方式，能够从一个无线送电装置向多个无线受电装置供给电力。
【附图说明】
[0020]图1是表示第I实施例的无线电力传输系统的构成的框图。
[0021]图2是表示图1的无线受电装置3-1的详细构成的一例的框图。
[0022]图3是表示图1的送电天线24-1的第I变形例的送电天线24a_l的电路图。
[0023]图4是表示图1的送电天线24-1的第2变形例的送电天线24b_l的电路图。
[0024]图5是表示图1的送电天线24-1的第3变形例的送电天线24c_l的电路图。
[0025]图6是表示图1的送电天线24-1?24_N的第I实施例的俯视图。
[0026]图7是表示图1的位置检测线圈25的详细构成的一例的立体图。
[0027]图8是用于说明采用了图7的位置检测线圈25的受电天线31-1的定位的立体图。
[0028]图9是表示图2的负载调制电路34-1的详细构成的一例的电路图。
[0029]图10是表示第I实施方式的第I变形例的无线电力传输系统的构成的框图。
[0030]图11是表示由图1的无线送电装置2的控制电路20执行的送电控制处理的流程图。
[0031]图12是表示图1的无线受电装置3-1及3-2的负载阻抗相等时的各受电天线31-1及31-2的输出电压Vrl及Vr2和无线电力传输系统的传输效率的图。
[0032]图13是表示图1的无线受电装置3-1及3-2的负载阻抗不同时的各受电天线31-1及31-2的输出电压Vrl及Vr2和无线电力传输系统的传输效率的图。
[0033]图14是表示第2实施方式的无线电力传输系统的构成的框图。
[0034]图15是表示图14的无线受电装置3B-1的详细构成的一例的框图。
[0035]图16是表示图15的负载调制电路34B-1的详细构成的一例的电路图。
[0036]图17是表不由图15的负载调制电路34B-1产生的负载调制信号的时序图。
[0037]图18是表示在图14的无线电力传输系统中使用的例示性的负载调制信号的符号的时序图。
[0038]图19是表示第I实施方式的第2变形例的无线电力传输系统的构成的框图。
[0039]图20是表示第2实施方式的变形例的无线电力传输系统的构成的框图。
【具体实施方式】
[0040]〈成为发明基础的见解〉
[0041]本发明人对“【背景技术】”一栏中所记载的无线电力传输系统，发现了以下的问题。
[0042]如前所述，专利文献I到3仅仅公开了具有送电线圈的一个无线送电装置向具有受电线圈的一个无线受电装置传输电力的一般的无线电力传输系统。
[0043]在现有的电磁感应型的无线电力传输系统中，具备一个高频电力源(变换电路)的一个无线送电装置始终只能向一个无线受电装置供给电力。从而，例如为了充电，在一个无线送电装置的送电区域上配置有多个无线受电装置的情况下，进行了在一个无线受电装置充电结束后对另一个无线受电装置充电这样的依次充电。
[0044]在利用了谐振磁场耦合的无线电力传输系统中，送电线圈及受电线圈的耦合系数小，与电磁感应型的无线电力传输系统的情况相比，可以拉开无线送电装置及无线受电装置之间的距离而传输电力，因此能够从一个无线送电装置对多个无线受电装置充电。
[0045]但是，例如，在研究从一个无线送电装置向多个无线受电装置供给电力的无线电力传输系统时，需要假定新追加与当前正接受电力供给的无线受电装置不同的无线受电装置，所追加的上述无线受电装置也接受电力供给的情况。
[0046]作为一个解决方案，若假定包含所追加的无线受电装置的多个无线受电装置全部具有相同的负载特性(负载阻抗)，则采用与向一个无线受电装置供给电力时相同的送电频率，增大与无线受电装置的个数相应的电力，继续传输即可。
[0047]但是，一般来说，多个无线受电装置的负载特性互不相同(充电电池的剩余量不同等)。该情况下，认为根据所输送的高频电力的频率或对变换电路的输入电压等的设定的不同，会发生在任一个无线受电装置中受电线圈接受的输出电压过高而超过与受电线圈连接的无线受电装置的电路元件(整流电路等)的限制电压这样的问题。
[0048]上述问题的原因认为如下。
[0049]为了简化，例如，考虑从一个无线送电装置向一个无线受电装置进行电力供给的情况。
[0050]作为第一动作条件，第I无线受电装置具有例如5Ω (重负载:负载要求大电流的状态)的负载，要求电力设为5W。此时，为了满足上述要求电力即5W，通过向上述一个无线送电装置的变换电路施加1V电压而生成的高频电力(以后，也仅称为电力)向上述第I无线受电装置传输。此时，上述第I无线受电装置的受电线圈的输出电压成为5V。
[0051]接着，作为第二动作条件，考虑用要求电力例如为0.25W、负载为100 Ω (轻负载:负载要求小电流的状态)的第2无线受电装置更换上述第I无线受电装置的情况。该情况下，为了满足上述第2无线受电装置的要求电力即0.25W，通过向上述无线送电装置的变换电路施加3V电压而生成的电力向上述第2无线受电装置传输。此时，上述第2无线受电装置的受电线圈的输出电压也成为5V。
[0052]但是，在从一个无线送电装置的一个变换电路向多个无线受电装置供给电力时，从上述变换电路向送电线圈输出的电力的送电频率(以后也仅称为频率)和电压(也可以换言之称为振幅)被唯一确定，无法采用用于使多个无线受电装置的受电状态一个个最优化的频率、电压参数使上述变换电路进行动作。
[0053]从而，例如在向第I无线受电装置供给电力时进而也要开始向第2无线受电装置供给电力时，第2无线受电装置被分配接受最初向第I无线受电装置输送的1V电压的电力的一部分。在向第2无线受电装置传输1V的电压的电力时，上述第2无线受电装置的受电线圈的输出电压高达16.5V。该情况下，在上述第2无线受电装置中受电线圈接受的输出电压过高，超过与受电线圈连接的上述第2无线受电装置的电路元件(整流电路等)的限制电压。其结果，上述第2无线受电装置所包含的电路元件可能被破坏。在此，16.5V这一值是根据向第一动作条件和第二动作条件下的变换电路施加的电压比与第二动作条件下的上述第2无线受电装置的受电线圈的输出电压之积算出的(=10V/3VX5V)。
[0054]例如，即使决定向送电线圈输出的最佳的电力的频率和电压(例如，3V)以符合负载更轻的第2无线受电装置的条件，在从一个无线送电装置的一个变换电路向多个无线受电装置供给电力时，也只能传输从上述变换电路向送电线圈输出的电力的频率和电压一定的电力。因此，在向第2无线受电装置传输电力时，在上述第I无线受电装置的条件下(例如，10V)输送电力。其结果，认为向负载更轻的第2无线受电装置供给过剩的电力，受电线圈的输出电压变高。
[0055]这样，认为具有轻负载的无线受电装置的受电线圈的输出电压变高的一个原因是，在从一个无线送电装置的一个变换电路向多个无线受电装置供给电力时，只能在从上述变换电路向送电线圈输出的电力的频率和电压一定的情况下传输。
[0056]另外，在上述例中，为了应对超过无线受电装置的电路元件的耐电压的上述问题，考虑在无线受电装置中使用具有大余裕的耐压