饋電單元和饋電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種饋電單元，其包括：送電部，所述送電部被構(gòu)造成通過使用磁場或電場來執(zhí)行送電；電力限制部，所述電力限制部被設置于從外部電源至所述送電部的電力供給線上；以及操作停止部，所述操作停止部被構(gòu)造用來強制地停止所述送電。當所述電力限制部的輸入與輸出之間的電壓超過第一閾值時，所述操作停止部就強制地停止所述送電。當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的第二閾值時，所述電力限制部就強制地中斷向所述送電部的電力供給。
【專利說明】饋電單元和饋電系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對諸如電子設備等作為饋電對象的設備執(zhí)行非接觸式電力供給(送電)的饋電系統(tǒng)，且涉及一種被應用于這樣的饋電系統(tǒng)的饋電單元。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，對諸如移動電話和便攜式音樂播放器等消費者電子設備(consumerelectronics device:CE設備)執(zhí)行非接觸式電力供給(送電)的饋電系統(tǒng)(非接觸式饋電系統(tǒng)、或者無線充電系統(tǒng))已經(jīng)引起了關(guān)注。據(jù)此，不是通過將諸如AC (交流)適配器等電源用連接器插入(連接到)設備中來使得開始充電，而是通過將電子設備(次級側(cè)設備)放置于充電托盤(初級側(cè)設備)上來使得開始充電。換句話說，電子設備與充電托盤之間的端子連接是不必要的。
[0003]作為以上述這樣的方式來執(zhí)行非接觸式電力供給的方法，電磁感應方法是眾所周知的。此外，使用了一種被稱作磁共振方法的方法的非接觸式饋電系統(tǒng)已經(jīng)引起了關(guān)注，該磁共振方法利用的是電磁共振現(xiàn)象。這樣的非接觸式饋電系統(tǒng)已經(jīng)在例如專利文獻PTLl至PTL6中被公開。
[0004]引用列表
[0005]專利文獻
[0006]PTLl:日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2001-102974
[0007]PTL2:國際公開 N0.W000-27531
[0008]PTL3:日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2008-206233`[0009]PTL4:日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2002-34169
[0010]PTL5:日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2005-110399
[0011]PTL6:日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2010-63245
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]順便提及地，在上述非接觸式饋電系統(tǒng)中，饋電單元中的送電部在一些情況下可能會處于故障狀態(tài)或毀壞狀態(tài)(破壞狀態(tài))。然而，即使在這樣的故障狀態(tài)或這樣的破壞狀態(tài)的情況下，也期望能夠避免饋電單元中的發(fā)熱等的可能性，并且期望能夠確保安全。因此，在使用磁場等的送電(非接觸式饋電)時能讓安全性得以提高的方法的提議是令人期望的。
[0013]鑒于上述問題，期望提供一種能夠在使用磁場或電場的送電時提高安全性的饋電單元和饋電系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明的實施例提供了一種饋電單元，其包括:送電部，所述送電部被構(gòu)造成通過使用磁場或電場來執(zhí)行送電；電力限制部，所述電力限制部被設置于從外部電源至所述送電部的電力供給線上；以及操作停止部，所述操作停止部被構(gòu)造用來強制地停止所述送電。當所述電力限制部的輸入與輸出之間的電壓超過第一閾值時，所述操作停止部就強制地停止所述送電。當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的第二閾值時，所述電力限制部強制地中斷向所述送電部的電力供給。
[0015]本發(fā)明的實施例提供了一種饋電系統(tǒng)，其設置有一個或多個電子設備(作為饋電對象的設備)且設置有饋電單元，所述饋電單元被構(gòu)造用來對所述電子設備執(zhí)行送電。所述饋電單元包括:送電部，所述送電部被構(gòu)造成通過使用磁場或電場來執(zhí)行送電；電力限制部，所述電力限制部被設置于從外部電源至所述送電部的電力供給線上；以及操作停止部，所述操作停止部被構(gòu)造用來強制地停止所述送電。當所述電力限制部的輸入與輸出之間的電壓超過第一閾值時，所述操作停止部就強制地停止所述送電，并且當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的第二閾值時，所述電力限制部強制地中斷向所述送電部的電力供給。
[0016]在本發(fā)明的各實施例的饋電單元和饋電系統(tǒng)中，當所述電力限制部的所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過所述第一閾值時，所述送電被強制地停止。此外，當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的所述第二閾值時，向所述送電部的所述電力供給就被強制地中斷。因此，例如，即使當所述送電部處于故障狀態(tài)或處于破壞狀態(tài)時(即使當所述操作停止部處于不可操作的狀態(tài)等時)，也能避免在所述饋電單元中發(fā)熱的可能性。
[0017]在本發(fā)明的各實施例的饋電單元和饋電系統(tǒng)中，當所述電力限制部的所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過所述第一閾值時，所述操作停止部強制地停止所述送電，并且當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的所述第二閾值時，所述電力限制部強制地中斷向所述送電部的所述電力供給。因此，例如，即使當所述送電部處于故障狀態(tài)或處于破壞狀態(tài)時，也允許避免在所述饋電單元中發(fā)熱的可能性。所以，能夠提高在使用磁場或電場的送電時的安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是圖示了本發(fā)明的第一實施例的饋電系統(tǒng)的外觀構(gòu)造示例的立體圖。
[0019]圖2是圖示了圖1所示的饋電系統(tǒng)的詳細構(gòu)造示例的框圖。
[0020]圖3是圖示了圖2所示的各模塊的詳細構(gòu)造示例的電路圖。
[0021]圖4是圖示了針對于交流信號生成電路的控制信號的示例的時序波形圖。
[0022]圖5是圖示了饋電周期和通信周期的示例的時序圖。
[0023]圖6是圖示了使用交流信號生成電路通過脈沖寬度調(diào)制的通信操作的示例的時序波形圖。
[0024]圖7是示意性地圖示了在過載狀態(tài)下的下垂特性(drooping characteristics)的示例的特性圖。
[0025]圖8是用于解釋在過載狀態(tài)下的電力限制及分布功能(power limitingdistribution function)的時序波形圖。
[0026]圖9是用于解釋強制的操作停止功能和強制的電力供給中斷功能的示意圖。
[0027]圖10是圖示了第二實施例的饋電系統(tǒng)中的主要部分的構(gòu)造示例的電路圖。
[0028]圖11是圖示了圖10所示的電力限制及調(diào)制電路的操作示例的時序圖。
[0029]圖12是圖示了使用圖10所示的電力限制及調(diào)制電路通過振幅調(diào)制的通信操作的不例的時序波形圖。
[0030]圖13是圖示了變形例的饋電系統(tǒng)的示意性構(gòu)造示例的框圖。
[0031]圖14是圖示了圖13所示的饋電系統(tǒng)中的電場的傳播狀態(tài)的示例的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面，將參照附圖詳細地說明本發(fā)明的一些實施例。需要注意的是，將按照下列順序進行說明。
[0033]1.第一實施例(使用交流信號生成電路通過脈沖寬度調(diào)制而執(zhí)行通信的示例)
[0034]2.第二實施例(使用電力限制電路通過振幅調(diào)制而同樣執(zhí)行通信的示例)
[0035]3.變形例(使用電場而執(zhí)行非接觸式送電的饋電系統(tǒng)的示例等)
[0036]第一實施例
[0037]饋電系統(tǒng)4的總體構(gòu)造
[0038]圖1圖示了本發(fā)明的第一實施例的饋電系統(tǒng)(饋電系統(tǒng)4)的外觀構(gòu)造示例，并且圖2圖示了饋電系統(tǒng)4的模塊構(gòu)造示例。饋電系統(tǒng)4是通過使用磁場(通過使用磁共振、電磁感應等，下文中同樣如此)來執(zhí)行非接觸式送電(電力供給、饋電或電力輸送)的系統(tǒng)(非接觸式饋電系統(tǒng))。饋電系統(tǒng)4包括饋電單元I (初級側(cè)設備)以及一個或多個電子設備(其是作為饋電對象的設備)(在這一情況下，2個電子設備2A和2B，即次級側(cè)設備)。
[0039]如圖1所示，例如，在饋電系統(tǒng)4中，電子設備2A和2B被放置于(或者緊密地設置于)饋電單元I的饋電表面(送電表面)SI上，使得能夠執(zhí)行從饋電單元I至電子設備2A和2B的送電。在這種情況下,考慮到同時或者以時分(time-divisional)的方式(順序地)對多個電子設備2A和2B執(zhí)行送電的情形，饋電單元I具有如下的墊板形狀(托盤形狀):其中饋電表面SI的面積大于作為饋電對象的電子設備2A和2B等的尺寸。
[0040]饋電單元I
[0041]如上所述，饋電單元I是通過使用磁場而向電子設備2A和2B送電(執(zhí)行電力輸送)的單元(充電托盤)。如圖2所示，例如，饋電單元I可以包括送電裝置11和數(shù)據(jù)傳輸部13，送電裝置11包括送電部110、電流檢測電路111、電力限制電路112、交流信號生成電路(高頻電力生成電路)113和操作停止電路114。此外，饋電單元I還可以包括控制部10，控制部10包括被設置于送電裝置11中的送電控制部(調(diào)制處理部)IOA和被設置于送電裝置11外部的數(shù)據(jù)傳輸控制部10B。在上述這些部件之中，電力限制電路112、交流信號生成電路113、操作停止電路114和數(shù)據(jù)傳輸控制部IOB分別對應于“電力限制部”、“交流信號生成部”、“操作停止部”和“數(shù)據(jù)傳輸控制部”的具體示例。
[0042]送電部110被構(gòu)造成包括稍后將會說明的送電線圈(初級側(cè)線圈)LI以及電容器Clp和Cls (諧振電容器)等。送電部110使用送電線圈LI以及電容器Clp和Cls來通過利用AC磁場而向電子設備2A和2B (具體地，稍后說明的受電部210)送電(執(zhí)行電力輸送)(參見圖2中的箭頭P1)。更具體地，送電部110具有從饋電表面SI朝著電子設備2A和2B發(fā)射磁場(磁通量)的功能。送電部110還具有執(zhí)行與稍后說明的受電部210之間的預定的相互通信操作的功能(參見圖2中的箭頭Cl)。
[0043]例如，交流信號生成電路113是使用從饋電單元I的外部電源9 (主電源)經(jīng)由稍后說明的電力限制電路112提供過來的電力來生成預定交流信號Sac (高頻電力)以便輸送電力的電路。例如，這樣的交流信號生成電路113可以是使用稍后說明的開關(guān)放大器而構(gòu)成的。需要注意的是，作為外部電源9，例如，可以使用被設置于個人計算機(PC)中的通用串行總線(USB) 2.0的電源(電力供給能力:500mA，電源電壓:約5V)等。
[0044]電力限制電路112被設置于從外部電源9至送電部110的電力供給線(稍后說明的電力供給線Lp)上，也就是說，處于外部電源9用的電力輸入端子(未圖示)與送電部110之間。電力限制電路112具有用于限制從外部電源9提供給送電部110的電力(用于執(zhí)行電力限制操作)的功能。更具體地，雖然稍后才會說明細節(jié)，但是電力限制電路112起到用于限制在過載狀態(tài)等狀態(tài)時的過電流的過電流限制電路(過電流保護電路)的作用。此外，在稍后說明的預定情況下，電力限制電路112具有強制地中斷從外部電源9至送電部110的電力供給的功能。
[0045]電流檢測電路111是檢測從外部電源9流向整個饋電單元I的輸入電流Il的電路。具體地，電流檢測電路111檢測(測量)與輸入電流Ii對應的電壓，以便將該電壓輸出至電力限制電路112。
[0046]操作停止電路114是如下的電路:當檢測到稍后說明的該單元的異常狀態(tài)(過載狀態(tài)等)時，不管通過稍后說明的由送電控制部IOA執(zhí)行的送電控制如何，操作停止電路114強制地停止由送電部10等進行的送電。
[0047]數(shù)據(jù)傳輸部13執(zhí)行與電子設備2A和2B中的稍后說明的數(shù)據(jù)傳輸部23之間的非接觸式相互數(shù)據(jù)傳輸(參見圖2中的箭頭D1)。順便提及地，用于執(zhí)行這樣的非接觸式數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǖ氖纠梢园ㄊ褂谩癟ransfer Jet (閃傳)”的方法，該方法是短距離無線傳輸技術(shù)中的一種。
[0048]如圖2所示，控制部10被設置于電力限制電路112的先前階段(比電力限制電路112更靠近外部電源9的一側(cè))處，也就是說，處于外部電源9用的電力輸入端子(未圖示)與電力限制電路112之間?？刂撇?0被構(gòu)造成包括用于控制由送電部110執(zhí)行的送電的送電控制部IOA和用于控制由數(shù)據(jù)傳輸部13執(zhí)行的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸控制部10B，并且控制部10執(zhí)行整個饋電單元I (整個饋電系統(tǒng)4)中的各種控制操作。更具體地，控制部10除了具有上述的送電控制和數(shù)據(jù)傳輸控制的功能之外，控制部10還可以包括用于執(zhí)行對所輸送的電力的適當控制的功能、用于認證次級側(cè)設備的功能、用于判定次級側(cè)設備是否被放置于初級側(cè)設備上的功能、用于檢測諸如異種金屬(dissimilar metal)等污染物的
倉泛，等等。
[0049]送電控制部IOA使用稍后說明的預定控制信號CTL (送電用的控制信號)(在這種情況下，經(jīng)由操作停止電路114)來控制交流信號生成電路113的操作，從而執(zhí)行上述送電控制。此外，送電控制部IOA具有使用控制信號CTL通過稍后說明的脈沖寬度調(diào)制(PWM:pulse width modulation)來執(zhí)行調(diào)制處理的功能。
[0050]電子設備2A和2B
[0051 ] 例如，電子設備2A和2B均是由以電視接收機為代表的靜置式電子設備、或者以移動電話和數(shù)碼照相機為代表的且包括可充電電池(電池)的便攜式電子設備等構(gòu)成的。例如，如圖2所示，這些電子設備2A和2B均可以包括受電裝置21、負載22和數(shù)據(jù)傳輸部23，負載22基于從受電裝置21提供過來的電力來執(zhí)行預定操作(發(fā)揮作為電子設備的功能的操作)。此外，受電裝置21可以包括受電部210、整流電路211、充電電路212和電池213。[0052]受電部210被構(gòu)造成包括稍后將會說明的受電線圈(次級側(cè)線圈)L2以及電容器C2p和C2s (諧振電容器)等。受電部210具有通過使用受電線圈L2以及電容器C2p和C2s等來接收從饋電單元I中的送電部110輸送的電力的功能。受電部210還具有執(zhí)行與送電部110之間的上述預定的相互通信操作的功能(參見圖2中的箭頭Cl)。
[0053]整流電路211是將從受電部210提供過來的電力(交流電)整流從而生成直流電的電路。
[0054]充電電路212是基于從整流電路211提供過來的直流電而對電池213或負載22中的電池(未圖示)執(zhí)行充電的電路。
[0055]電池213響應于由充電電路212執(zhí)行的充電而將電力存儲在其自身中，并且其可以使用諸如鋰離子電池等可充電電池(二次電池)來構(gòu)成。需要注意的是，在僅使用負載22中的電池的情況等情況下，可以不必設置有電池213。
[0056]如上所述，數(shù)據(jù)傳輸部23執(zhí)行與饋電單元I中的數(shù)據(jù)傳輸部13之間的非接觸式相互數(shù)據(jù)傳輸(參見圖2中的箭頭D1)。
[0057]饋電單元I以及電子設備2A和2B的詳細構(gòu)造
[0058]圖3是圖示了圖2所示的饋電單元I以及電子設備2A和2B中的各模塊的詳細構(gòu)造不例的電路圖。
[0059]送電部110
[0060]送電部110包括送電線圈LI以及電容器Clp和Cls，送電線圈LI通過使用磁場來執(zhí)行送電(以生成磁通量)，且電容器Clp和Cls與送電線圈LI 一起形成LC諧振電路。電容器Cls被串聯(lián)地電連接至送電線圈LI。換句話說，電容器Cls的一端和送電線圈LI的一端彼此連接。此外，電容器Cls的另一端和送電線圈LI的另一端被并行連接至電容器Clp，并且送電線圈LI和電容器Clp的連接端是接地的。
[0061]由送電線圈LI以及電容器Clp和Cls構(gòu)成的LC諧振電路與稍后說明的由受電線圈L2以及電容器C2p和C2s構(gòu)成的LC諧振電路彼此磁耦合。結(jié)果，通過與稍后說明的由交流信號生成電路113生成的高頻電力(交流信號Sac)的頻率大致相同的諧振頻率，執(zhí)行了 LC諧振操作。
[0062]電流檢測電路111
[0063]電流檢測電路111具有電阻器Rl和誤差放大器Al。電阻器Rl的一端被連接至外部電源9用的電力輸入端子(未圖示)，并且電阻器Rl的另一端被連接至連接點PO。換句話說，電阻器Rl被設置于電力供給線Lp上。誤差放大器Al的正側(cè)(+側(cè))的輸入端子被連接至電阻器Rl的上述一端，誤差放大器Al的負側(cè)(_側(cè))的輸入端子被連接至電阻器Rl的上述另一端，并且誤差放大器Al的輸出端子被連接至稍后說明的電力限制電路112中的誤差放大器A3的正側(cè)的輸入端子。換句話說，電阻器Rl的兩端之間的電位差(電壓)被輸入至誤差放大器A3的正側(cè)的輸入端子。
[0064]利用這樣的構(gòu)造，電流檢測電路111檢測流過電阻器Rl的上述輸入電流11(流過電力供給線Lp的電流)，并且將與該輸入電流I的大小對應的電壓Vl從誤差放大器Al輸出至誤差放大器A3。
[0065]電力限制電路112
[0066]電力限制電路112包括晶體管Trl和Tr2、比較器A2、誤差放大器A3以及電源PS2和PS3。在上述這些部件之中，晶體管Trl是由P型場效應晶體管(FET:field effectivetransistor)構(gòu)成的，并且晶體管Tr2是由η型FET構(gòu)成的。此外，電源PS2是用于輸出稍后說明的預定閾值電壓Vth2 O0V)(第二閾值)的電源，并且電源PS3是用于輸出稍后說明的參考電壓Vref的電源。需要注意的是，晶體管Trl和誤差放大器A3分別對應于本發(fā)明中的“晶體管”和“誤差放大器”的具體示例。
[0067]晶體管Trl的源極被連接至連接點PO，漏極被連接至上述電容器Clp和Csl每一者的一端，并且柵極被連接至誤差放大器A3的輸出端子。換句話說，晶體管Trl被設置于電力供給線Lp上。比較器A2的負側(cè)的輸入端子被連接至稍后說明的操作停止電路114中的比較器A4的輸出端子，比較器A2的正側(cè)的輸入端子被連接至電源PS2，并且比較器A2的輸出端子被連接至晶體管Tr2的柵極。晶體管Tr2的源極接地，并且漏極被連接至電源PS3和誤差放大器A3的負側(cè)的輸入端子。
[0068]利用這種構(gòu)造，在電力限制電路112中，根據(jù)來自誤差放大器Al的上述輸出電壓(對應于輸入電流Il的電壓VI)與參考電壓Vref之間的電位差而在誤差放大器A3中生成輸出信號S3，并且將輸出信號S3提供給晶體管Trl的柵極。那么，根據(jù)輸出信號S3，限制了在晶體管Trl的源極與漏極之間流動的電流12 (上述輸入電流Il之中的流過從連接點PO至送電部110側(cè)的路徑的電流)的大小(電力的大小)。以這種方式，限制了從外部電源9供給至送電部110的電力(限制了在過載狀態(tài)等狀態(tài)下的過電流)。
[0069]此外，在稍后說明的預定情況下，被輸入至上述誤差放大器A3的參考電壓Vref的大小是由操作停止電路114控制的，且因此，通過電力限制電路112來強制地中斷從外部電源9至送電部110的電力供給。更具體地，根據(jù)上述比較器A2中的電壓比較結(jié)果，來控制參考電壓Vref的大小。
[0070]控制部10
[0071]控制部10具有上述的送電控制部(調(diào)制處理部)IOA和數(shù)據(jù)傳輸控制部10B，并且這兩個部各自的輸入端子都被連接至連接點PO。換句話說，送電控制部IOA和數(shù)據(jù)傳輸控制部IOB被設置成在電力限制電路112的先前階段中(在外部電源9與電力限制電路112之間)彼此并聯(lián)地連接。因此，雖然稍后才會說明細節(jié)，但是上述輸入電流Il中的電流13不斷地(不管負載狀態(tài)如何)流過從連接點PO至控制部10側(cè)的路徑。
[0072]操作停止電路114
[0073]操作停止電路114具有比較器A4、用于輸出稍后說明的預定閾值電壓Vthl(>Vth2)(第一閾值)的電源PSl、以及AND (邏輯“與”)電路LG1。在上述這些部件之中，t匕較器A4和AND電路LGl分別對應于本發(fā)明中的“電壓檢測部”和“切換部”的具體示例。
[0074]比較器A4的正側(cè)的輸入端子被連接至晶體管Trl的源極，并且比較器A4的負側(cè)的輸入端子經(jīng)由電源PSl而被連接至晶體管Trl的漏極。比較器A4的輸出端子被連接至上述比較器A2的負側(cè)的輸入端子和AND電路LGl的一個輸入端子。此外，AND電路LGl的另一個輸入端子被提供有來自送電控制部IOA的送電用的控制信號CTL。
[0075]如圖3所示，控制信號CTL是由具有預定占空比的脈沖信號形成的。此外，例如，如圖4的(A)和(B)所示，對控制信號CTL的占空比的控制引起稍后說明的脈沖寬度調(diào)制。
[0076]利用這樣的構(gòu)造，在操作停止電路114中，通過比較器A4檢測電力限制電路112的輸入與輸出之間的電壓AV2 (晶體管Trl的源極與漏極之間的電位差)，并且將該電壓Λ V2與上述閾值電壓Vthl比較。于是，根據(jù)電壓的比較結(jié)果(所檢測到的電壓AV2的大小)而檢出稍后說明的該單元的異常狀態(tài)(諸如過載狀態(tài))，并且根據(jù)該檢出結(jié)果，通過AND電路LGl而強制地停止由交流信號生成電路113和送電部110進行的送電操作。
[0077]交流信號生成電路113
[0078]交流信號生成電路113是使用開關(guān)放大器(所謂的E級放大器)而構(gòu)成的，該開關(guān)放大器具有作為開關(guān)元件的一個晶體管Tr3。此外，在這個示例中，晶體管Tr3是由η型FET構(gòu)成的。晶體管Tr3的源極接地，柵極被連接至上述AND電路LGl的輸出端子，并且漏極被連接至晶體管Trl的漏極以及上述電容器Clp和Cls每一者的所述一端。
[0079]利用這樣的構(gòu)造，在交流信號生成電路113中，晶體管Tr3根據(jù)基于上述送電用的控制信號CTL而來自AND電路LGl的輸出信號(信號SI)來執(zhí)行開關(guān)操作(0N-0FFoperation)(通過預定頻率和占空比的切換操作)。具體地，作為開關(guān)元件的晶體管Tr3的開關(guān)操作是利用從送電控制部IOA提供過來的控制信號CTL而被控制的。于是，交流信號Sac (交流電)是基于經(jīng)由電力限制電路112而被輸入的直流信號Sdc而生成的，并且該交流信號Sac被提供給送電部110。
[0080]受電部210
[0081]受電部210包括受電線圈L2以及電容器C2p和C2s，受電線圈L2接收從送電部110輸送的(來自磁通量的)電力，電容器C2p和C2s與受電線圈L2 —起形成LC諧振電路。電容器C2p被并聯(lián)地電連接至受電線圈L2，并且電容器C2s被串聯(lián)地電連接至受電線圈L2。換句話說，電容器C2s的一端被連接至電容器C2p的一端和受電線圈L2的一端。此外，電容器C2s的另一端被連接至整流電路211的一個輸入端子，并且受電線圈L2的另一端和電容器C2p的另一端被連接至整流電路211的另一個輸入端子。
[0082]由受電線圈L2以及電容器C2p和Cs2構(gòu)成的LC諧振電路與由送電線圈LI以及電容器Clp和Cls構(gòu)成的上述LC諧振電路彼此磁耦合。結(jié)果，通過與由交流信號生成電路113生成的高頻電力(交流信號Sac)的頻率大致相同的諧振頻率，執(zhí)行了 LC諧振操作。
[0083]饋電系統(tǒng)4的功能和效果
[0084]1.總體操作的概要
[0085]在饋電系統(tǒng)4中，饋電單元I中的交流信號生成電路113基于從外部電源9提供的電力而向送電部110中的送電線圈LI以及電容器Clp和Cls (LC諧振電路)提供送電用的預定高頻電力(交流信號Sac)。于是，在送電部110中的送電線圈LI中生成了磁場(磁通量)。此時，當電子設備2A和2B (它們是作為饋電對象(充電對象)的設備)被放置于(或緊密地設置于)饋電單元I的上表面(饋電表面SI)上時，使饋電單元I中的送電線圈LI以及電子設備2A和2B每一者中的受電線圈L2在饋電表面SI附近彼此靠近。
[0086]以這種方式，當受電線圈L2被設置成靠近生成了磁場(磁通量)的送電線圈LI時，通過從送電線圈LI生成的磁通量的感應而在受電線圈L2中生成電動勢。換句話說，通過電磁感應或磁共振而在送電線圈LI和受電線圈L2各者中都生成了交鏈磁場(interlinkagemagnetic field)。因此，電力從送電線圈LI側(cè)(初級偵彳、饋電單元I偵彳、送電部110偵彳)被輸送至受電線圈L2側(cè)(次級側(cè)、電子設備2A和2B側(cè)、受電部210側(cè))(參見圖2和圖3中的箭頭PU。此時，饋電單元I側(cè)的送電線圈LI與電子設備2A和2B側(cè)的受電線圈L2通過電磁感應等而彼此磁耦合，且因此在上述LC諧振電路中執(zhí)行了 LC諧振操作。[0087]那么，在電子設備2A和2B中，通過受電線圈L2接收到的交流電被提供給整流電路211和充電電路212，因此導致下面的充電操作。具體地，在通過整流電路211而將該交流電轉(zhuǎn)變成預定直流電之后，通過充電電路212來執(zhí)行基于該直流電的對電池213或負載22中的電池(未圖示)的充電。以這種方式，在電子設備2A和2B中，執(zhí)行了基于通過受電部210而接收到的電力的充電操作。
[0088]換句話說，在本實施例中，與AC適配器等的端子連接對于電子設備2A和2B的充電來說不是必要的，并且僅通過將電子設備2A和2B布置(緊密地設置)于饋電單元I的饋電表面SI上就能輕易地開始充電(執(zhí)行非接觸式饋電)。這導致用戶的責任減輕。
[0089]此外，例如，如圖5所示，在這樣的饋電操作中，饋電周期Tp (充電周期)和通信周期Tc (非充電周期)以時分的方式被周期性地(或者非周期性地)執(zhí)行。換句話說，送電控制部IOA執(zhí)行控制，使得饋電周期Tp和通信周期Tc以時分的方式被周期性地(或者非周期性地)設置。在這種情況下，通信周期Tc是如下的周期:在該周期的期間內(nèi)，使用送電線圈LI和受電線圈L2而在初級側(cè)設備(饋電單元I)與次級側(cè)設備(電子設備2A和2B)之間執(zhí)行相互通信操作(用于設備之間的相互認證、饋電效率控制等的通信操作)(參見圖2和圖3中的箭頭Cl)。順便提及地，此時的饋電周期Tp和通信周期Tc的時間比可以是:例如，饋電周期Tp:通信周期Tc=大約9:1。
[0090]此時，例如，如圖6的(A)至(D)所示，在通信周期Tc的期間內(nèi)，通過交流信號生成電路113來執(zhí)行使用脈沖寬度調(diào)制的通信操作。具體地，例如，基于圖6的(A)所示的調(diào)制數(shù)據(jù)Dm，設定了通信周期Tc期間內(nèi)的控制信號CTL的占空比(參見圖6的(B))，且因此執(zhí)行了通過脈沖寬度調(diào)制的通信。需要注意的是，由于在上述的由送電部110和受電部210進行的諧振操作的時候難以執(zhí)行頻率調(diào)制，所以使用這樣的脈沖寬度調(diào)制來輕易地實現(xiàn)通信操作。
[0091]此外，在饋電系統(tǒng)4中，如圖2和圖3中的箭頭Dl所示，在初級側(cè)設備(饋電單元I)中的數(shù)據(jù)傳輸部13與次級側(cè)設備(電子設備2A和2B)中的數(shù)據(jù)傳輸部23之間執(zhí)行的是非接觸式相互數(shù)據(jù)傳輸。于是，不需在饋電單元I與電子設備2A和2B之間使數(shù)據(jù)傳輸用的配線等連接起來，僅通過使電子設備2A和2B靠近饋電單元I就使得能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸。因此，這也導致用戶的責任減輕。
[0092]2.過載狀態(tài)下的電力限制及分布功能
[0093]順便提及地，在這樣的饋電系統(tǒng)4中，在一些情況下，饋電單元I中的負載可能會變得過大(過載狀態(tài))。具體地，例如，假設數(shù)據(jù)傳輸部13突然消耗過多電力的情況、次級側(cè)設備(在這種情況下，電子設備2A和2B)需要過多電力的情況，等等。
[0094]在這樣的過載狀態(tài)下，例如，如圖7所示，執(zhí)行控制以使得在電流-電壓特性中表現(xiàn)出下垂特性(折返特性)，并且執(zhí)行了預防過電流的保護。具體地，在這種情況下，首先，通過饋電單元I中的電流檢測電路111檢測與來自外部電源9的輸入電流11對應的電壓VI。然后，在電力限制電路112中，從誤差放大器A3輸出取決于電壓Vl與參考電壓Vref之間的電位差的信號S3，并且基于信號S3而控制在晶體管Trl的源極與漏極之間流動的電流12的大小。換句話說，電流12的大小是根據(jù)輸入電流Il的大小而受限制的(被提供給晶體管Trl的漏極側(cè)的電力是受限制的)，這導致了由電力限制電路112執(zhí)行的電力限制操作。例如，在外部電源9是USB2.0的上述電源的情況下，當Il≥500mA被確立時(當電力超過2.5W時)，它被判定為過電流狀態(tài)(過載狀態(tài))。
[0095]然而，如果這樣的電力限制操作被應用于整個饋電單元1(如果電力供給是針對于饋電單元I中的全部模塊而受限制的)，那么可能會出現(xiàn)下列缺點。具體地，當上述過電流狀態(tài)(過載狀態(tài))被確立時，如果被提供給用于執(zhí)行整個饋電單元I (整個饋電系統(tǒng)4)的控制的控制部10 (具體地，送電控制部10A)的電力也是受限制的，那么控制部10的操作被停止，這導致了不方便。換句話說，例如，由于送電控制部IOA在饋電系統(tǒng)4中扮演確保安全等的重要角色，所以即使在過載狀態(tài)等狀態(tài)下，也期望送電控制部IOA能執(zhí)行正常操作(對送電控制部IOA來說，必須始終確保穩(wěn)定的操作)。
[0096]于是，在本實施例中的饋電單元I中，如圖2和圖3所示，控制部10被設置于電力限制電路112的先前階段中(位于外部電源9與電力限制電路112之間)。因此，從外部電源9流向饋電單元I的輸入電流Il中的電流13不斷地流過從連接點PO至控制部10側(cè)的路徑(不管負載狀態(tài)如何)(參見圖3)。換句話說，例如，即使在過載狀態(tài)的情況等情況下，從外部電源9被提供給控制部10側(cè)的電力也是不受限制的。以這種方式，在饋電單元I中始終保證了被提供給控制部10側(cè)的電力，并且執(zhí)行了向控制部10側(cè)的優(yōu)先電力分布。
[0097]具體地，例如，如圖8的(C)中的箭頭所示，即使當控制部10所消耗的電流13大幅度地增大時(即使當過載狀態(tài)被確立時)，流向控制部10側(cè)的電流13 (向控制部10側(cè)的電力供給)也是不受限制的。另一方面，例如，如圖8的(B)中的箭頭所示，當這樣的過載狀態(tài)被確立時，被提供給位于電力限制電路112的后續(xù)階段中的送電部110側(cè)的電流12 (向送電部110的電力供給)受到電力限制電路112限制。以這種方式，電力被優(yōu)先分配給控制部10側(cè)而不是送電部110側(cè)。
[0098]此外，此時，例如，如圖8的(A)中的箭頭所示，從外部電源9流向整個饋電單元I的輸入電流Il (從外部電源9提取的電力)被控制在預定閾值Ith (例如，在USB2.0的上述電源的情況下，500mA)以下。結(jié)果，避免了從外部電源9供給過大的電力(超過供給能力)(在閾值Ith以上的輸入電流II)。因而，例如，在設置于PC中的USB2.0的電源被用作外部電源9的情況下，當通過饋電單元I打算提取超過外部電源9的供給能力的電力時，防止了在PC的顯示屏上顯示“警告”等。
[0099]3.強制的操作停止功能
[0100]此外，在本實施例中的饋電單元I中，在操作停止電路114中，執(zhí)行下面的強制的操作停止功能。
[0101]具體地，首先，在比較器A4中，檢測電力限制電路112的輸入與輸出之間的電壓AV2(晶體管Trl的源極與漏極之間的電位差)，然后執(zhí)行該電壓Λ V2與預定閾值電壓Vthl之間的大小比較。例如，如圖9所示，閾值電壓Vthl是用于界定該狀態(tài)是否為饋電單元I的正常操作期間的過載狀態(tài)(過電流狀態(tài))的閾值。換句話說，根據(jù)電壓的上述比較結(jié)果(所檢測到的電壓M2的大小)，檢測出該狀態(tài)是否為正常操作期間的適當負載狀態(tài)或過載狀態(tài)。在這種情況下，當電壓AV2的大小在閾值Vthl以下時，就檢測出該狀態(tài)是正常操作期間的適當負載狀態(tài)，而當電壓M2的大小超過閾值Vthl時，就檢測出該狀態(tài)是正常操作期間的過載狀態(tài)。順便提及地，通過比較器Α4與AND電路LGl之間的配線的時間常數(shù)來設置此時的檢測靈敏度，以使得檢測靈敏度稍微變得不敏感。
[0102]然后，在操作停止電路114中，根據(jù)負載狀態(tài)的上述檢測結(jié)果，不管通過送電控制部IOA進行的送電控制如何，使用AND電路LGl而強制地停止通過交流信號生成電路113和送電部110執(zhí)行的送電操作。更具體地，當檢測到該狀態(tài)是正常操作期間的適當負載狀態(tài)(Λ V2≤Vthl)時，來自比較器A4的輸出信號S4變?yōu)椤癏 (高)”狀態(tài)。結(jié)果，從AND電路LGl至交流信號生成電路113中的晶體管Tr3的輸出信號SI變?yōu)榈扔趶乃碗娍刂撇縄OA提供的送電用的控制信號CTL (執(zhí)行了控制從而使得控制信號CTL變?yōu)橛行У?。于是，晶體管Tr3使用控制信號CTL來執(zhí)行開關(guān)操作，且因此通過交流信號生成電路113和送電部110來執(zhí)行正常的送電操作。
[0103]另一方面，當檢測到該狀態(tài)是正常操作期間的過載狀態(tài)(AV2>Vthl)時，來自比較器A4的輸出信號S4變?yōu)椤癓 (低)”狀態(tài)。結(jié)果，從AND電路LGl至交流信號生成電路113中的晶體管Tr3的輸出信號SI始終處于“L”狀態(tài)(執(zhí)行了控制從而使得控制信號CTL變?yōu)闊o效的)，并且晶體管Tr3始終處于斷開狀態(tài)(晶體管Tr3處于開路狀態(tài))。換句話說，AND電路LGl根據(jù)來自比較器A4的輸出信號S4的值(是否檢測出過載狀態(tài))而扮演著使控制信號CTL的狀態(tài)在有效與無效之間切換的角色。此外，在操作停止電路114中，不管通過送電控制部IOA進行的送電控制如何，通過讓送電用的控制信號CTL無效就強制地停止了通過交流信號生成電路113和送電部110執(zhí)行的送電操作。
[0104]而且，在操作停止電路114中，當除了在這樣的饋電周期Tp的期間之外在上述通信周期Tc的期間也檢測到上述過載狀態(tài)(過電流狀態(tài))時，同樣地使控制信號CTL無效，從而強制地停止通信操作。
[0105]需要注意的是，當比較器A4檢測到從過載狀態(tài)向適當負載狀態(tài)的恢復時，通過上述原理，控制信號CTL再次變?yōu)橛行?。因此，在這種情況下，同樣不管由送電控制部IOA執(zhí)行的送電控制如何，送電操作被自動地重新啟動。
[0106]以這樣的方式，當檢測到饋電單元I的異常狀態(tài)(過載狀態(tài))時，不管由送電控制部IOA執(zhí)行的送電控制如何，由送電部110執(zhí)行的送電被強制地停止。因此，例如，當負載狀態(tài)改變?yōu)檫^載狀態(tài)等時，不必等待由送電控制部IOA執(zhí)行的送電控制，送電就被立即停止，這減少了讓送電停止所必需的時間(也就是說，不必要的送電周期)。
[0107]4.強制的電力供給中斷功能
[0108]此外，比較器A4檢測到電壓M2的大小也超過預定閾值Vth2(>Vthl)，不管由送電控制部IOA執(zhí)行的送電控制如何，在電力限制電路112中執(zhí)行下面說明的強制的電力供給中斷功能。
[0109]在這種情況下，例如，如圖9所示，閾值電壓Vth2是用于界定送電部110是否因饋電單元I中的電路短路狀態(tài)等而處于故障狀態(tài)(faiIedstate)或毀壞狀態(tài)(破壞狀態(tài))的閾值。在這樣的狀態(tài)下，電力限制電路112中的晶體管Trl的兩端之間的電壓AV2可能會變得過大從而發(fā)熱，并且操作停止電路114可能會變成處于不可操作的狀態(tài)(上述的強制的操作停止功能可能不會被發(fā)揮)。
[0110]如上所述，比較器A4還根據(jù)所檢測到的電壓M2的大小而檢測出送電部110是否處于上述故障狀態(tài)或破壞狀態(tài)。具體地，在這個示例中，當電壓AV2的大小在閾值Vth2以下時，就檢測出送電部110既不處于故障狀態(tài)也不處于破壞狀態(tài)。另一方面，當電壓AV2的大小超過閾值Vth2時，就檢測出送電部110處于故障狀態(tài)或處于破壞狀態(tài)。
[0111]此外，當檢測出電壓AV2的大小還超過閾值Vth2 (處于故障狀態(tài)或處于破壞狀態(tài))時，從外部電源9向交流信號生成電路113和送電部110側(cè)的電力供給以下列方式在電力限制電路112中被強制地中斷。換句話說，被輸入至誤差放大器A3的參考電壓Vref的大小根據(jù)通過比較器A2進行的電壓的比較結(jié)果而被控制，晶體管Trl始終處于斷開狀態(tài)，因此強制地執(zhí)行了電力供給中斷。
[0112]更具體地，此時(AV2>Vth2)，來自比較器A2的輸出信號S2變?yōu)椤癓”狀態(tài)，且因此晶體管Tr2進入斷開狀態(tài)。因此，誤差放大器A3的負側(cè)的輸入端子的電位從由電源PS3提供的原始參考電壓Vref被帶到接地(OV)側(cè)，并且降低了。結(jié)果，來自誤差放大器A3的輸出信號S3變?yōu)椤癏”狀態(tài)，并且晶體管Trl始終處于斷開狀態(tài)。以這種方式，當晶體管Trl進入斷開狀態(tài)時，沒有電流12在源極與漏極之間流動(I2=0A)，并且向送電部110側(cè)的電力供給被強制地中斷。此外，即使當通過這樣的正反饋而行使了電流12的停止功能(過電流抑制功能)并且操作停止電路114變?yōu)椴豢刹僮鞯臓顟B(tài)時，電力限制電路112也會一直操作直到過電流完全停止，且因此避免了上述晶體管Trl中的發(fā)熱的可能性。換句話說，即使當送電部110處于故障狀態(tài)或處于破壞狀態(tài)時(即使當操作停止電路114處于不可操作的狀態(tài)等時)，也避免了饋電單元I中的發(fā)熱的可能性。
[0113]如上所述，在本實施例中，當所檢測到的電壓(電壓AV2)超過閾值電壓Vthl時，操作停止電路114強制地停止送電，并且當電壓ΛV2超過比閾值電壓Vthl大的閾值電壓Vth2時，電力限制電路112強制地中斷向送電部110的電力供給。因此，例如，即使當送電部110處于故障狀態(tài)或處于破壞狀態(tài)時,也允許完全停止過電流,并且允許避免饋電單元I(晶體管Trl)中的發(fā)熱的可能性。于是，能夠提高在使用磁場的送電時的安全性。
[0114]此外，當檢測出饋電單元I的異常狀態(tài)(過載狀態(tài))時，不管由送電控制部IOA執(zhí)行的送電控制如何，操作停止電路114強制地停止送電。因此，例如，當負載狀態(tài)改變成過載狀態(tài)等時，允許減小不必要的送電周期。因此，在使用磁場的送電過程中，可以減少因負載狀態(tài)的變化而引起的電力損耗。
[0115]而且，控制部10被設置于比電力限制電路112更靠近外部電源9的一側(cè)。因此，始終確保了從外部電源9至控制部10側(cè)的電力供給，這允許了向控制部10側(cè)的優(yōu)先電力分布。因此，確保了控制部10的穩(wěn)定操作，并且當使用磁場來執(zhí)行送電時，不管負載狀態(tài)如何都允許實現(xiàn)適當?shù)目刂?。此外，通過讓饋電系統(tǒng)4 (非接觸式饋電系統(tǒng))中的電源保護和電力分布的責任明確化，這就提供了確保安全的效果。
[0116]此外，在通過送電部110利用諧振操作(LC諧振操作)來執(zhí)行送電的情況下，特別地獲得了下列優(yōu)點。具體地，由于諧振操作被行使，所以獲得了對于輸出電力的變化不敏感且對于瞬間電力中斷等具有抵抗力的構(gòu)造。換句話說，即使發(fā)生了突然的電力變化，通過所謂的“擺錘的原理”(慣性作用)也允許送電部110繼續(xù)操作(繼續(xù)輸送電力)。
[0117]第二實施例
[0118]隨后，將會說明本發(fā)明的第二實施例。需要注意的是，相同的附圖標記被用來指示與上述第一實施例的部件實質(zhì)上相同的部件，并且將會適當?shù)厥÷詫λ鼈兊恼f明。
[0119]饋電系統(tǒng)4A的構(gòu)造
[0120]圖10是圖示了第二實施例的饋電系統(tǒng)(饋電系統(tǒng)4A)中的主要部分的構(gòu)造示例的電路圖。本實施例中的饋電系統(tǒng)4A具有一個饋電單元IA以及兩個電子設備2A和2B。通過在第一實施例的饋電單元I中設置電力限制及調(diào)制電路112A以代替電力限制電路112而構(gòu)造出了饋電單元1A，并且其他構(gòu)造和第一實施例的饋電單元I中的構(gòu)造相同。需要注意的是，電力限制及調(diào)制電路112A對應于本發(fā)明中的“電力限制部”的具體示例。
[0121 ] 在這個示例中，如圖10所示，電力限制及調(diào)制電路112A具有其中在圖3所示的電力限制電路112中還添加了一個OR (邏輯“或”)電路LG2的構(gòu)造。OR電路LG2的一個輸入端子被連接至誤差放大器A3的輸出端子，并且OR電路LG2的另一個輸入端子接收從送電控制部(調(diào)制處理部)IOA輸出的調(diào)制數(shù)據(jù)Dm。OR電路LG2的輸出端子被連接至晶體管Trl的柵極。
[0122]饋電系統(tǒng)4A的功能和效果
[0123]在本實施例的饋電單元IA中，在電力限制及調(diào)制電路112A中，通過與第一實施例的電力限制電路112所執(zhí)行的方法類似的方法來執(zhí)行電力限制操作。除此之外，在電力限制及調(diào)制電路112A中，還執(zhí)行了諸如幅移鍵控(ASK amplitude shift keying)調(diào)制等振幅調(diào)制(AM:amplitude modulation)操作。
[0124]具體地，例如，如圖11所示，在電力限制及調(diào)制電路112A中，在饋電周期Tp期間執(zhí)行電力限制操作，而在通信周期Tc期間執(zhí)行振幅調(diào)制操作。此外，在通信周期Tc (處于輕負載狀態(tài))期間，通過送電控制部IOA來控制電力限制及調(diào)制電路112A的電力限制操作，且因此執(zhí)行了通過上述振幅調(diào)制的通信。以這種方式，在本實施例中，相對容易地實現(xiàn)了通過諸如ASK調(diào)制等振幅調(diào)制的通信操作。
[0125]更具體地，在通信周期Tc期間，例如，如圖12的(A)至(D)所示，執(zhí)行了電力限制及調(diào)制電路112A中的使用振幅調(diào)制的通信操作。換句話說，例如，圖12的(A)所示的調(diào)制數(shù)據(jù)Dm首先從送電控制部IOA通過電力限制及調(diào)制電路112A中的OR電路LG2而被提供給晶體管Trl。結(jié)果，從電力限制及調(diào)制電路112A輸出至電力供給線Lp的直流信號Sdc是經(jīng)過振幅調(diào)制的信號，例如，如圖12的(B)所示。然后，通過交流信號生成電路113基于這樣的直流信號Sdc而生成交流信號Sac(參見圖12的(C))，最后，執(zhí)行通過振幅調(diào)制的通信操作(參見圖12的(D))。
[0126]例如，與第一實施例中所說明的使用了交流信號生成電路113的脈沖寬度調(diào)制的通信操作相比，通過使用了利用電力限制及調(diào)制電路112A的電力限制操作的振幅調(diào)制的通信操作，能獲得例如下列優(yōu)點。
[0127]具體地，例如，如上述圖6的(D)中的虛線所示，在通過脈沖寬度調(diào)制的通信中，交流信號(在這種情況下，送電線圈LI的兩端之間的電壓V(Ll))的正波形和負波形彼此不同(不對稱)，并且包含所謂的偶次諧波分量(even harmonic component)(含有二階諧波)。在這個示例中，當通過次級側(cè)設備來對該交流信號進行解調(diào)(包絡線檢波)時，偶次諧波分量的噪聲使通信波形變形。因此，載波噪聲比(C/N比:carrier to noise ratio)可能會劣化，并且通信質(zhì)量可能會下降。
[0128]相比之下，在通過振幅調(diào)制的通信中，例如，如圖12的(D)中的虛線所示，交流信號(送電線圈LI的兩端之間的電壓V(Ll))的正波形和負波形彼此一致(對稱)，并且包含所謂的奇次諧波分量(odd harmonic component)。因此,在通過次級側(cè)設備對交流信號進行解調(diào)(包絡線檢波)時的C/N比得以提高，且因此通信質(zhì)量也得以改善。
[0129]如上所述，在本實施例中，在通信周期Tc期間控制由電力限制及調(diào)制電路112A進行的電力限制操作，從而執(zhí)行通過振幅調(diào)制的通信。因此，除了具有第一實施例的效果之夕卜，還允許通信周期Tc期間的通信質(zhì)量得以改善。此外，由于電力限制及調(diào)制電路112A既執(zhí)行電力限制操作又執(zhí)行調(diào)制操作(振幅調(diào)制操作)(具有兩種功能)，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)該單元的成本降低、所安裝的部件的數(shù)量減少、以及尺寸小型化。
[0130]變形例
[0131]如上所述，雖然參照一些實施例已經(jīng)說明了本發(fā)明的技術(shù)，但本發(fā)明并不限于這些實施例，并且可以進行各種修改。
[0132]例如，在上述各實施例中，已經(jīng)說明了各種線圈(送電線圈和受電線圈)。然而，允許使用各種各樣的構(gòu)造作為各線圈的構(gòu)造(形狀)。具體地，例如，各線圈可以被構(gòu)造成諸如螺旋形、環(huán)形、使用磁體的條形、通過將螺旋線圈折疊成兩層而構(gòu)成的α卷繞形、多層螺旋形、通過將線沿其厚度方向卷繞而構(gòu)成的螺旋狀。此外，各線圈不限于由導電線材構(gòu)成的卷繞線圈，并且可以是由印制板或柔性印制板等構(gòu)成的導電性的圖案化線圈。
[0133]此外，在上述各實施例中，雖然已經(jīng)說明了用作作為饋電對象的設備的示例的電子設備，但是作為饋電對象的設備并不限于此，并且可以不同于上述電子設備(例如，可以是諸如電動汽車等車輛)。
[0134]而且，在上述各實施例中，已經(jīng)具體說明了饋電單元和電子設備各者中的部件。然而，并非必須設置所有上述部件，并且可以進一步設置有其他部件。例如，在饋電單元或電子設備中，可以設置有通信功能、控制功能、顯示功能、用于認證次級側(cè)設備的功能、用于判定次級側(cè)設備是否被放置于初級側(cè)設備上的功能、及用于檢測諸如異種金屬等污染物的功
臺匕坐坐-匕，寸寸ο
[0135]此外，在上述各實施例中，主要地，作為示例已經(jīng)說明了包括多個(兩個)電子設備的饋電系統(tǒng)的情況。然而，電子設備的數(shù)量不限于此，并且饋電系統(tǒng)可以只包括一個電子設備。
[0136]而且，在上述各實施例中，作為饋電單元的示例已經(jīng)說明了用于諸如移動電話等小型的電子設備(CE設備)的充電托盤。然而，饋電單元并不限于這樣的家用充電托盤，還可以被應用為用于各種電子設備的充電器等。此外，饋電單元并非必須是托盤，并且可以是諸如所謂的cradle (充電支架)等電子設備用的充電座(stand)。
[0137]使用電場來執(zhí)行非接觸式送電的饋電系統(tǒng)的示例
[0138]此外，在上述各實施例中，作為示例已經(jīng)說明了使用磁場來執(zhí)行從作為初級側(cè)設備的饋電單元到作為次級側(cè)設備的電子設備的非接觸式送電(電力饋送)的饋電系統(tǒng)的情況。然而，該構(gòu)造并不限于此。具體地，本發(fā)明的內(nèi)容可應用于使用電場(電場耦合)來執(zhí)行從作為初級側(cè)設備的饋電單元到作為次級側(cè)設備的電子設備的非接觸式送電的饋電系統(tǒng)，并且可以獲得與上述各實施例中的效果相同的效果。
[0139]更具體地，例如，圖13所示的饋電系統(tǒng)可以包括一個饋電單元81 (初級側(cè)設備)和一個電子設備82 (次級側(cè)設備)。饋電單元81主要具有送電部810、交流信號源811 (振蕩器)和地電極Egl，送電部810包括送電電極El (初級側(cè)電極)。電子設備82主要具有受電部820、整流電路821、負載822和地電極Eg2，受電部820包括受電電極E2 (次級側(cè)電極)。具體地,該饋電系統(tǒng)包括兩對電極，即送電電極El和受電電極E2以及地電極Egl和地電極Eg2。換句話說，饋電單元81 (初級側(cè)設備)和電子設備82 (次級側(cè)設備)各者中均具有由一對不對稱的電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成的天線,例如單極天線(monopole antenna)。[0140]在具有這樣的構(gòu)造的饋電系統(tǒng)中，當送電電極El和受電電極E2彼此面對時，上述非接觸式天線就彼此耦合(通過沿電極的垂直方向的電場而彼此耦合)。于是，電極之間生成了感應場，并且相應地執(zhí)行了使用電場的送電(參見圖13中所示的電力P8)。更具體地，例如,如圖14示意性地所示，所生成的電場(感應場Ei )從送電電極El側(cè)向受電電極E2側(cè)傳播，并且所生成的感應場Ei從地電極Eg2側(cè)向地電極Egl側(cè)傳播。換句話說，在初級側(cè)設備與次級側(cè)設備之間形成了所生成的感應場Ei的環(huán)形路徑。在使用電場的這樣的非接觸式電力供給系統(tǒng)中，通過應用與上述各實施例中的方法相同的方法，也允許獲得相同的效果。
[0141]需要注意的是，本發(fā)明可以被構(gòu)造成如下所述的結(jié)構(gòu)。
[0142](I) 一種饋電單元，它包括:
[0143]送電部，其被構(gòu)造成通過使用磁場或電場來執(zhí)行送電；
[0144]電力限制部，其被設置于從外部電源至所述送電部的電力供給線上；以及
[0145]操作停止部，其被構(gòu)造用來強制地停止所述送電，
[0146]其中，當所述電力限制部的輸入與輸出之間的電壓超過第一閾值時，所述操作停止部就強制地停止所述送電，并且
[0147]當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的第二閾值時，所述電力限制部強制地中斷向所述送電部的電力供給。
[0148](2)根據(jù)(I)所述的饋電單元，其中所述操作停止部通過使所述送電用的控制信號無效，來強制地停止所述送電。
[0149](3)根據(jù)(2)所述的饋電單元，其中所述操作停止部包括切換部，所述切換部被構(gòu)造用來根據(jù)所述輸入與所述輸出之間的所述電壓的大小來使所述控制信號的狀態(tài)在有效與無效之間切換。
[0150](4)根據(jù)(I)至(3)中的任一者所述的饋電單元，其中所述電力限制部包括誤差放大器，所述誤差放大器被構(gòu)造成基于參考電壓與對應于來自所述外部電源的輸入電流的電壓之間的電位差來控制電力限制操作，并且
[0151]當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過所述第二閾值時，所述電力限制部控制所述參考電壓的大小，從而強制地中斷向所述送電部的所述電力供給。
[0152](5)根據(jù)(4)所述的饋電單元，其中所述電力限制部包括所述電力供給線上的晶體
管，并且
[0153]所述電力限制部通過控制所述參考電壓的大小且將所述晶體管設置為斷開狀態(tài)，來強制地中斷向所述送電部的所述電力供給。
[0154]( 6 )根據(jù)(I)至(5 )中的任一者所述的饋電單元，其中
[0155]所述第一閾值用于界定所述饋電單元的狀態(tài)是否處于正常操作期間的過載狀態(tài)，并且
[0156]所述第二閾值用于界定所述送電部是否處于故障狀態(tài)或處于破壞狀態(tài)。
[0157](7)根據(jù)(I)至(6)中的任一者所述的饋電單元，其中，當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過所述第二閾值時，所述操作停止部處于不可操作的狀態(tài)。
[0158](8)根據(jù)(I)至(7)中的任一者所述的饋電單元，其還包括控制部，所述控制部包括送電控制部，所述送電控制部被構(gòu)造用來執(zhí)行對所述送電的控制。[0159](9)根據(jù)(8)所述的饋電單元，其中，所述控制部被設置于比所述電力限制部更靠近所述外部電源的一側(cè)處。
[0160](10)根據(jù)(8)或(9)所述的饋電單元，其中，所述送電控制部控制所述送電，使得能夠以時分的方式設定饋電周期和通信周期，所述饋電周期是對作為饋電對象的設備執(zhí)行所述送電的期間，所述通信周期是與所述作為饋電對象的設備之間執(zhí)行預定通信的期間，并且
[0161]所述送電控制部在所述通信周期的期間通過控制由所述電力限制部執(zhí)行的所述電力限制操作，來使得能夠執(zhí)行通過振幅調(diào)制的通信。
[0162](11)根據(jù)(10)所述的饋電單元，其中所述電力限制部在所述饋電周期的期間執(zhí)行所述電力限制操作，并且在所述通信周期的期間執(zhí)行振幅調(diào)制操作。
[0163](12 )根據(jù)(8 )至(11)中的任一者所述的饋電單元，其中
[0164]所述送電控制部控制所述送電，使得能夠以時分的方式設定對作為饋電對象的設備執(zhí)行所述送電的饋電周期和與所述作為饋電對象的設備之間執(zhí)行預定通信的通信周期，并且
[0165]當在所述通信周期的期間所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過所述第一閾值時，所述操作停止部強制地停止所述通信。
[0166](13)根據(jù)(8)至(12)中的任一者所述的饋電單元，其還包括交流信號生成部，所述交流信號生成部被構(gòu)造用來生成用于執(zhí)行所述送電的交流信號，
[0167]其中所述送電控制部通過控制所述交流信號生成部的操作，來執(zhí)行對所述送電的控制。
[0168](14)根據(jù)(13)所述的饋電單元，其中
[0169]所述交流信號生成部是使用包括開關(guān)元件的開關(guān)放大器而構(gòu)成的，并且
[0170]所述送電控制部使用所述送電用的控制信號，來控制所述開關(guān)元件的開關(guān)操作。
[0171](15)根據(jù)(14)所述的饋電單元，其中所述送電控制部控制所述送電，使得能夠以時分的方式設定對作為饋電對象的設備執(zhí)行所述送電的饋電周期和與所述作為饋電對象的設備之間執(zhí)行預定通信的通信周期，并且
[0172]所述送電控制部在所述通信周期的期間通過控制所述控制信號的占空比，來使得能夠執(zhí)行通過脈沖寬度調(diào)制的通信。
[0173](16)根據(jù)(8)至(15)中的任一者所述的饋電單元，其中所述控制部包括所述送電控制部和用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂撇俊?br>
[0174](17)根據(jù)(I)至(16)中的任一者所述的饋電單元，其中所述送電部利用諧振操作來執(zhí)行所述送電。
[0175](18)根據(jù)(I)至(17)中的任一者所述的饋電單元，其中所述操作停止部包括電壓檢測部，所述電壓檢測部被構(gòu)造用來檢測所述輸入與所述輸出之間的所述電壓。
[0176](19) 一種饋電系統(tǒng)，其設置有一個或多個電子設備且設置有饋電單元，所述饋電單元被構(gòu)造用來對所述電子設備執(zhí)行送電，所述饋電單元包括:
[0177]送電部，其被構(gòu)造成通過使用磁場或電場來執(zhí)行所述送電；
[0178]電力限制部，其被設置于從外部電源至所述送電部的電力供給線上；以及
[0179]操作停止部，其被構(gòu)造用來強制地停止所述送電，[0180]其中，當所述電力限制部的輸入與輸出之間的電壓超過第一閾值時，所述操作停止部就強制地停止所述送電，并且
[0181]當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的第二閾值時，所述電力限制部強制地中斷向所述送電部的電力供給。
[0182]本申請基于2011年10月21日和2012年4月16日分別向日本專利局提交的日本專利申請N0.2011-231766和日本專利申請N0.2012-92848且要求這兩個專利申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，在此將這些申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0183]本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，依據(jù)設計要求和其他因素，可以在本發(fā)明隨附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進行各種修改、組合、次組合以及改變。
【權(quán)利要求】
1.一種饋電單元,其包括: 送電部，所述送電部被構(gòu)造成通過使用磁場或電場來執(zhí)行送電； 電力限制部，所述電力限制部被設置于從外部電源至所述送電部的電力供給線上；以及 操作停止部，所述操作停止部被構(gòu)造用來強制地停止所述送電， 其中，當所述電力限制部的輸入與輸出之間的電壓超過第一閾值時，所述操作停止部就強制地停止所述送電，并且 當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的第二閾值時，所述電力限制部強制地中斷向所述送電部的電力供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋電單元，其中所述操作停止部通過讓所述送電用的控制信號無效，來強制地停止所述送電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的饋電單元，其中所述操作停止部包括切換部，所述切換部被構(gòu)造成根據(jù)所述輸入與所述輸出之間的所述電壓的大小來使所述控制信號的狀態(tài)在有效與無效之間切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋電單元，其中 所述電力限制部包括誤差放大器，所述誤差放大器被構(gòu)造成根據(jù)參考電壓與對應于來自所述外部電源的輸入電流的電壓之間的電位差來控制電力限制操作，并且 當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超`過所述第二閾值時，所述電力限制部通過控制所述參考電壓的大小，來強制地中斷向所述送電部的所述電力供給。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的饋電單元，其中 所述電力限制部包括所述電力供給線上的晶體管，并且 所述電力限制部通過控制所述參考電壓的大小且將所述晶體管設置為斷開狀態(tài)，來強制地中斷向所述送電部的所述電力供給。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋電單元，其中 所述第一閾值用于界定所述饋電單元的狀態(tài)是否處于正常操作期間的過載狀態(tài)，并且 所述第二閾值用于界定所述送電部是否處于故障狀態(tài)或處于破壞狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋電單元，其中當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過所述第二閾值時，所述操作停止部處于不可操作的狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋電單元，其還包括控制部，所述控制部包括送電控制部，所述送電控制部被構(gòu)造用來執(zhí)行對所述送電的控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的饋電單元，其中所述控制部被設置于比所述電力限制部更靠近所述外部電源的一側(cè)處。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的饋電單元，其中， 所述送電控制部控制所述送電，使得能夠以時分的方式設定饋電周期和通信周期，所述饋電周期是對作為饋電對象的設備執(zhí)行所述送電的期間，所述通信周期是與所述作為饋電對象的設備之間執(zhí)行預定通信的期間，并且 所述送電控制部在所述通信周期的期間通過控制由所述電力限制部執(zhí)行的所述電力限制操作，來使得能夠執(zhí)行通過振幅調(diào)制的通信。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的饋電單元，其中所述電力限制部在所述饋電周期的期間執(zhí)行所述電力限制操作，并且在所述通信周期的期間執(zhí)行振幅調(diào)制操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的饋電單元，其中 所述送電控制部控制所述送電，使得能夠以時分的方式設定饋電周期和通信周期，所述饋電周期是對作為饋電對象的設備執(zhí)行所述送電的期間，所述通信周期是與所述作為饋電對象的設備之間執(zhí)行預定通信的期間，并且 當在所述通信周期的期間所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過所述第一閾值時，所述操作停止部強制地停止所述通信。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的饋電單元，其還包括交流信號生成部，所述交流信號生成部被構(gòu)造用來生成用于執(zhí)行所述送電的交流信號， 其中，所述送電控制部通過控制所述交流信號生成部的操作，來執(zhí)行對所述送電的控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的饋電單元，其中 所述交流信號生成部是使用包括開關(guān)元件的開關(guān)放大器而構(gòu)成的，并且 所述送電控制部使用所述送電用的控制信號，來控制所述開關(guān)元件的開關(guān)操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的饋電單元，其中 所述送電控制部控制所述送電，使得能夠以時分的方式設定饋電周期和通信周期，所述饋電周期是對作為饋電對象的設備執(zhí)行所述送電的期間，所述通信周期是與所述作為饋電對象的設備之間執(zhí)行預定通信的期間，并且 所述送電控制部在 所述通信周期的期間通過控制所述控制信號的占空比，來使得能夠執(zhí)行通過脈沖寬度調(diào)制的通信。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的饋電單元，其中所述控制部包括所述送電控制部和用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂撇俊?br>
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋電單元，其中所述送電部利用諧振操作來執(zhí)行所述送電。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋電單元，其中所述操作停止部包括電壓檢測部，所述電壓檢測部被構(gòu)造用來檢測所述輸入與所述輸出之間的所述電壓。
19.一種饋電系統(tǒng)，其設置有一個或多個電子設備且設置有饋電單元，所述饋電單元被構(gòu)造用來對所述電子設備執(zhí)行送電，所述饋電單元包括: 送電部，所述送電部被構(gòu)造成通過使用磁場或電場來執(zhí)行所述送電； 電力限制部，所述電力限制部被設置于從外部電源至所述送電部的電力供給線上；以及 操作停止部，所述操作停止部被構(gòu)造用來強制地停止所述送電， 其中，當所述電力限制部的輸入與輸出之間的電壓超過第一閾值時，所述操作停止部就強制地停止所述送電，并且 當所述輸入與所述輸出之間的所述電壓超過比所述第一閾值大的第二閾值時，所述電力限制部強制地中斷向所述送電部的電力供給。
【文檔編號】H01M10/46GK103858317SQ201280050498
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月21日
【發(fā)明者】長谷野慎一, 浦本洋一 申請人:索尼公司