无线电力传输装置和无线电力传输装置的供给电力控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉以及一种利用谐振现象从与电源连接的供电模块对连接有包括能够以 恒定电流-恒定电压充电方式充电的二次电池的被供电设备的受电模块供给电力的无线 电力传输装置和无线电力传输装置的供给电力控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，笔记型PC、平板型PC、数字摄像机、移动电话、便携式游戏机、耳机型音乐 播放器、无线式头戴型耳机、助听器、记录器等人可携带使用的便携式的电子设备正快速普 及。而且，这些便携式的电子设备的大部分中搭载有充电电池，需要定期充电。为了简化对 该电子设备的充电电池的充电作业，通过在供电装置与搭载于电子设备的受电装置之间利 用无线传输电力的供电技术（使磁场变化来进行电力传输的无线电力传输技术）来对充电 电池进行充电的设备正不断增加。
[0003] 例如，作为无线电力传输技术，能够列举利用线圈间的电磁感应来进行电力传输 的技术（例如参照专利文献1)、通过利用供电装置和受电装置所具备的谐振器（线圈）间 的谐振现象（磁场谐振态）使磁场耦合来进行电力传输的技术（例如参照专利文献2)。
[0004] 另外，关于对充电电池（例如锂离子二次电池等）进行充电的方式，已知有恒定电 流-恒定电压充电方式。在恒定电流-恒定电压充电方式中，在从开始充电起的一段期间， 以恒定电流方式进行充电。而且，如果在以恒定电流方式进行充电的期间施加的电压上升 至规定的上限电压，则在保持为该上限电压不变的状态下以恒定电压方式进行充电。
[0005] 专利文献1 :日本专利第4624768号公报
[0006] 专利文献2 :日本专利特开2010-239769号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 然而，在通过利用上述无线方式进行电力传输的无线电力传输装置对锂离子二次 电池以恒定电流-恒定电压充电方式进行充电的情况下，在从恒定电流充电转变为恒定电 压充电时，如图5所示，供给至充电电池的电流值衰减。其结果，在恒定电压充电时，相对于 充电时间的充电量减少，到充满电为止需要花费时间。
[0009] 另外，一般而言，锂离子二次电池等二次电池由于反复进行满充电而存在二次电 池的寿命变短的倾向。
[0010] 因此，本发明的目的在于提供一种能够缩短充电时间且能够防止缩短二次电池的 寿命的无线电力传输装置。
[0011]用于解决问题的方案
[0012] 用于上述问题的发明之一是一种无线电力传输装置，其利用谐振现象从与电源连 接的供电模块对受电模块供给电力，该受电模块连接有包括能够以恒定电流-恒定电压充 电方式充电的二次电池的被供电设备，上述无线电力传输装置的特征在于，具备：输入阻抗 测定器，其测定包括上述被供电设备在内的无线电力传输装置的输入阻抗；以及控制设备， 其利用由上述输入阻抗测定器测定出的输入阻抗的变化来判定恒定电流充电期间是否结 束，在判定为上述恒定电流充电期间结束的情况下，使充电结束。
[0013] 根据上述结构，在利用谐振现象对能够从恒定电流充电转变为恒定电压充电来充 电的二次电池进行充电时，在存在由输入阻抗测定器测定出的输入阻抗的变化时，能够判 定为恒定电流充电期间结束，并基于该恒定电流充电期间的结束来使充电结束。
[0014] 一般地，关于二次电池，较反复进行满充电而言，反复进行以不充满电而剩余某种 程度的容量的方式结束充电那样的充电更能够延长二次电池的寿命。因此，通过如上述那 样以仅在恒定电流充电期间对二次电池充电的方式结束充电，能够进行不充满电而剩余某 种程度的容量的充电，从而能够延长二次电池的寿命。此外，一般地，能够以恒定电流-恒 定电压充电方式充电的二次电池通过仅在恒定电流充电期间进行充电而能够完成满充电 的大约80%的充电，因此能够确保足够的充电量。
[0015] 另外，由于能够不经过恒定电压充电而基于恒定电流充电期间的结束来使充电结 束，因此能够实现充电时间的缩短。
[0016] 另外，用于解决上述问题的发明之一的特征在于，在上述无线电力传输装置中，在 由上述输入阻抗测定器测定出的上述输入阻抗超过或低于规定的阈值时，上述控制设备判 定为上述恒定电流充电期间结束。
[0017] 根据上述结构，在由输入阻抗测定器测定出的输入阻抗超过或低于规定的阈值 时，能够判定为恒定电流充电期间结束。
[0018] 另外，用于解决上述问题的发明之一的特征在于，在上述无线电力传输装置中，在 由上述输入阻抗测定器测定出的上述输入阻抗相对于充电时间的变化量即负载变动特性 超过或低于规定的阈值时，上述控制设备判定为上述恒定电流充电期间结束。
[0019] 根据上述结构，在由输入阻抗测定器测定出的输入阻抗相对于充电时间的变化量 即负载变动特性超过或低于规定的阈值时，能够判定为恒定电流充电期间结束。
[0020] 另外，用于解决上述问题的发明之一的特征在于，在上述无线电力传输装置中，上 述供电模块和上述受电模块至少具备供电线圈、供电谐振器、受电谐振器以及受电线圈，该 无线电力传输装置能够通过调整上述供电线圈与上述供电谐振器之间的耦合系数、上述供 电谐振器与上述受电谐振器之间的耦合系数以及上述受电谐振器与上述受电线圈之间的 耦合系数中的至少一个，来调整上述负载变动特性。
[0021] 根据上述结构，通过调整供电线圈与供电谐振器之间的耦合系数、供电谐振器与 受电谐振器之间的耦合系数以及受电谐振器与受电线圈之间的耦合系数中的至少一个，能 够调整负载变动特性。
[0022] 由此，例如，如果增大负载变动特性，则短时间内的负载变动特性的变化变大，因 此能够提高利用输入阻抗测定器进行测定的测定精度。
[0023] 另外，用于解决上述问题的发明之一的特征在于，在上述无线电力传输装置中，通 过增大上述供电线圈与上述供电谐振器之间的耦合系数来增大上述负载变动特性。
[0024] 根据上述结构，通过增大供电线圈与供电谐振器之间的耦合系数，能够增大负载 变动特性。由此，短时间内的负载变动特性的变化变大，因此能够提高利用输入阻抗测定器 进行测定的测定精度。
[0025] 另外，用于解决上述问题的发明之一的特征在于，在上述无线电力传输装置中，通 过增大上述受电谐振器与上述受电线圈之间的耦合系数来增大上述负载变动特性。
[0026] 根据上述结构，通过增大受电谐振器与受电线圈之间的耦合系数，能够增大负载 变动特性。由此，短时间内的负载变动特性的变化变大，因此能够提高利用输入阻抗测定器 进行测定的测定精度。
[0027] 另外，用于解决上述问题的发明之一的特征在于，在上述无线电力传输装置中，通 过增大上述供电线圈与上述供电谐振器之间的耦合系数以及上述受电谐振器与上述受电 线圈之间的耦合系数，来增大上述负载变动特性。
[0028] 根据上述结构，能够增大供电线圈与供电谐振器之间的耦合系数以及受电谐振器 与受电线圈之间的耦合系数。由此，短时间内的负载变动特性的变化变大，因此能够提高利 用输入阻抗测定器进行测定的测定精度。
[0029] 另外，用于解决上述问题的发明之一是一种无线电力传输装置的供给电力控制方 法，该无线电力传输装置使磁场变化来从与电源连接的供电模块对受电模块供给电力，该 受电模块连接有包括能够以恒定电流-恒定电压充电方式充电的二次电池的被供电设备， 该供给电力控制方法的特征在于，上述无线电力传输装置具备：输入阻抗测定器，其测定上 述电力传输装置的输入阻抗；以及控制设备，其中，上述控制设备执行以下处理：利用由上 述输入阻抗测定器测定出的输入阻抗的变化来判定恒定电流充电期间是否结束；以及在判 定为上述恒定电流充电期间结束的情况下，使充电结束。
[0030] 根据上述方法，在利用谐振现象对能够从恒定电流充电转变为恒定电压充电来充 电的二次电池充电时，在存在由输入阻抗测定器测定出的输入阻抗的变化时，能够判定为 恒定电流充电期间结束，并基于该恒定电流充电期间的结束来使充电结束。
[0031] -般地，关于二次电池，较反复进行满充电而言，反复进行以不充满电而剩余某种 程度的容量的方式结束充电那样的充电更能够延长二次电池的寿命。因此，通过如上述那 样以仅在恒定电流充电期间对二次电池充电的方式结束充电，能够进行不充满电而剩余某 种程度的容量的充电，从而能够延长二次电池的寿命。此外，一般地，能够以恒定电流-恒 定电压充电方式充电的二次电池通过仅在恒定电流充电期间进行充电而能够完成满充电 的大约80%的充电，因此能够确保足够的充电量。
[0032] 另外，由于能够不经过恒定电压充电而基于恒定电流充电期间的结束来使充电结 束，因此能够实现充电时间的缩短。
[0033] 发明的效果
[0034] 本发明能够提供一种能够缩短充电时间且能够防止缩短二次电池的寿命的无线 电力传输装置。
【附图说明】
[0035] 图1是搭载有供电模块的充电器以及搭载有受电模块的无线式头戴型耳机的说 明图。
[0036] 图2是无线电力传输装置的框图。
[0037] 图3是无线电力传输装置的概要说明图。
[0038] 图4是利用等效电路来表示无线电力传输装置的说明图。
[0039] 图5是表示锂离子二次电池的充电特性的图表。
[0040] 图6是表示传输特性"S21"相对于电源频率的关系的说明图。
[0041] 图7是表示输入阻抗Ζιη相对于电源频率的关系的曲线图。
[0042] 图8是表示测定实验1-1的测定结果的图表。
[0043] 图9是表示测定实验1-2的测定结果的图表。
[0044] 图10是表示测定实验1-3的测定结果的图表。
[0045] 图11是表示测定实验2-1以及测定实验2-2的测定结果的图表。
[0046] 图12是表示测定实验2-3以及测定实验2-4的测定结果的图表。
[0047] 图13是表示测定实验2-5的测定结果的图表。
[0048] 图14是表示无线电力传输中的线圈间距离与耦合系数的关系的曲线图。
[0049] 图15是说明控制设备所执行的充电动作流程的流程图。
【具体实施方式】
[0050] 以下，对本发明的无线电力传输装置和无线电力传输装置的供给电力控制方法的 实施方式进行说明。
[0051] (实施方式）
[0052] 首先，在本实施方式中，如图1所示，以具备供电模块2的充电器101以及具备受 电模块3的无线式头戴型耳机102为例对无线电力传输装置1进行说明。
[0053] (无线电力传输装置1的结构）
[0054] 如图1所示，无线电力传输装置1包括充电器101和无线式头戴型耳机102。而 且，如图2所示，充电器101具备具有供电线圈21和供电谐振器22的供电模块2、电流-电 压检测部4(相当于输入阻抗测定器）以及控制设备5。另外，无线式头戴型耳机102具备 耳机扬声器部102a、具有受电线圈31和受电谐振器32的受电模块3、用于使接收到的交流 电力整流化的稳定电路7、用于防止过充电的充电电路8以及锂离子二次电池（此外，省略 作为音响设备的装置）。而且，在供电模块2的供电线圈21上经由控制设备5而连接有对 供电模块2供给电力的交流电源6(外部的电力供给源61、振荡电路62)，在受电模块3的 受电线圈31上经由稳定电路7和充电电路8而连接有锂离子二次电池9。此外，在附图中， 为了便于说明，将稳定电路7、充电电路8以及锂离子二次电池9记载在受电模块3之外，但 实际上