輸電設(shè)備及其控制方法和電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)電力傳輸系統(tǒng)經(jīng)歷了廣泛的技術(shù)發(fā)展。順便提及，如果在輸電設(shè)備可以進(jìn)行輸電的范圍內(nèi)存在諸如金屬片等的異物，則在該異物內(nèi)渦電流將流動(dòng)并且將發(fā)生意外發(fā)熱。由于該原因，在無(wú)線(xiàn)電力傳輸系統(tǒng)中，需要在考慮對(duì)異物的影響的同時(shí)向受電設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮旊?。例如，日本特開(kāi)2013-17379(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)提出了向受電設(shè)備設(shè)置用于測(cè)量受電天線(xiàn)的Q值的電路并且使用Q值測(cè)量結(jié)果來(lái)進(jìn)行異物檢測(cè)的技術(shù)。
[0003]然而，在上述的專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的技術(shù)中，存在需要新設(shè)置用于測(cè)量受電天線(xiàn)的Q值的電路并且成本將提高的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種輸電設(shè)備，用于向受電設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)輸電，所述輸電設(shè)備包括:輸電部件，用于向預(yù)定輸電范圍內(nèi)所配置的受電設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)輸電；存儲(chǔ)部件，用于存儲(chǔ)作為所述預(yù)定輸電范圍內(nèi)不存在物體的狀態(tài)下的所述輸電部件的輸出阻抗值的初始阻抗值；檢測(cè)部件，用于檢測(cè)所述輸電部件發(fā)送了預(yù)定檢測(cè)信號(hào)的情況下的所述輸電部件的輸出阻抗值；以及判斷部件，用于在所述初始阻抗值和所述檢測(cè)部件所檢測(cè)到的輸出阻抗值不一致、并且在所述預(yù)定檢測(cè)信號(hào)的發(fā)送之前和之后所述輸出阻抗值沒(méi)有發(fā)生改變的情況下，判斷為在所述預(yù)定輸電范圍內(nèi)存在異物，以及在所述初始阻抗值和所述檢測(cè)部件所檢測(cè)到的輸出阻抗值不一致、并且在所述預(yù)定檢測(cè)信號(hào)的發(fā)送之前和之后所述輸出阻抗值發(fā)生改變的情況下，判斷為在所述預(yù)定輸電范圍內(nèi)存在受電設(shè)備。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的方面，可以在電力傳輸系統(tǒng)中提供使得能夠使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行異物檢測(cè)并且使得能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮旊娍刂频募夹g(shù)。
[0006]通過(guò)以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0007]包含在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并和說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
[0008]圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的電力傳輸系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0009]圖2A?2D是示出電力傳輸系統(tǒng)中的輸電范圍周邊的狀態(tài)的示例的圖。
[0010]圖3是用于說(shuō)明檢測(cè)單元103的操作的圖。
[0011 ] 圖4是示出E級(jí)放大器的示例性結(jié)構(gòu)的圖。
[0012]圖5是用于說(shuō)明輸電單元113和檢測(cè)單元103的操作的時(shí)序圖。
[0013]圖6A和6B是用于說(shuō)明輸電設(shè)備的操作的時(shí)序圖。
[0014]圖7是示出系統(tǒng)狀態(tài)存儲(chǔ)單元105中所存儲(chǔ)的標(biāo)志的示例的圖。
[0015]圖8是示出輸電設(shè)備的ID存儲(chǔ)單元106中所存儲(chǔ)的信息的示例的圖。
[0016]圖9是示出受電設(shè)備的ID存儲(chǔ)單元121中所存儲(chǔ)的信息的示例的圖。
[0017]圖1OA和1B是檢測(cè)單元103的操作的流程圖。
[0018]圖1lA和IlB是輸電設(shè)備100中的BT控制的操作的流程圖。
[0019]圖12A和12B是輸電設(shè)備100中的輸電控制的操作的流程圖。
[0020]圖13A和13B是受電設(shè)備101中的BT控制的操作的流程圖。
[0021]圖14A和14B是受電設(shè)備101中的受電控制的操作的流程圖。
[0022]圖15是示出阻抗存儲(chǔ)單元110所存儲(chǔ)的信息的示例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。注意，以下實(shí)施例僅是示例，而并不意圖限制本發(fā)明的范圍。
[0024]第一實(shí)施例
[0025]以下將使用包括受電設(shè)備101和進(jìn)行無(wú)線(xiàn)輸電的輸電設(shè)備100的無(wú)線(xiàn)電力傳輸系統(tǒng)作為示例來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的電力傳輸系統(tǒng)的第一實(shí)施例。
[0026]設(shè)備的結(jié)構(gòu)
[0027]圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的電力傳輸系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。輸電設(shè)備100和受電設(shè)備101經(jīng)由介質(zhì)102進(jìn)行電力傳輸。注意，輸電設(shè)備和受電設(shè)備經(jīng)由這兩個(gè)設(shè)備中所包括的通信單元來(lái)交換無(wú)線(xiàn)輸電控制所要使用的控制信息，并且后面將詳細(xì)說(shuō)明該操作。由于該原因，還將說(shuō)明用于建立和斷開(kāi)輸電設(shè)備和受電設(shè)備之間的通信通道的控制。
[0028]首先將說(shuō)明輸電設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。檢測(cè)單元103是對(duì)構(gòu)成輸電單元113的E級(jí)放大器中的DC(直流)電壓源401的輸出阻抗值進(jìn)行檢測(cè)(以下稱(chēng)為“Z檢測(cè)”)的功能單元，并且后面將進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明?？刂茊卧?04是根據(jù)檢測(cè)單元103的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制輸電設(shè)備100的功能單元。系統(tǒng)狀態(tài)存儲(chǔ)單元105是存儲(chǔ)電力傳輸系統(tǒng)的狀態(tài)的功能單元，并且后面將參考圖7進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。ID存儲(chǔ)單元106是存儲(chǔ)受電設(shè)備101的標(biāo)識(shí)信息的功能單元，并且后面將參考圖8進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]第一計(jì)時(shí)器107、第二計(jì)時(shí)器108和第三計(jì)時(shí)器109是根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)來(lái)適當(dāng)使用的計(jì)時(shí)器，并且后面將進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。阻抗存儲(chǔ)單元I1是存儲(chǔ)檢測(cè)單元103所進(jìn)行的阻抗值檢測(cè)的結(jié)果的功能單元，并且后面將參考圖15進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。錯(cuò)誤解除開(kāi)關(guān)111是例如接收用戶(hù)操作以解除系統(tǒng)錯(cuò)誤狀態(tài)的功能單元。顯示單元112是顯示與無(wú)線(xiàn)電力傳輸系統(tǒng)有關(guān)的信息并且例如顯示錯(cuò)誤信息的功能單元。
[0030]輸電單元113將經(jīng)由介質(zhì)102要傳輸?shù)碾娏┙o至輸電天線(xiàn)115。這里，將輸電單元113描述為包括E級(jí)放大器。諧振控制單元114是控制包括輸電天線(xiàn)115、受電天線(xiàn)125和介質(zhì)102的傳輸通道的諧振頻率和特性阻抗的功能單元。
[0031]通信單元116 (輸電設(shè)備側(cè)通信部件)是交換與在輸電天線(xiàn)115和受電天線(xiàn)125之間要傳輸?shù)碾娏τ嘘P(guān)的控制信號(hào)的功能單元。注意，這些控制信號(hào)是經(jīng)由通信所用的天線(xiàn)(未示出)來(lái)交換的。在第一實(shí)施例中，通信單元116與藍(lán)牙(Bluetooth，注冊(cè)商標(biāo))標(biāo)準(zhǔn)(以下稱(chēng)為“BT”)兼容，但通信單元116還可以與其它通信標(biāo)準(zhǔn)兼容。此外，這里，通信單元116用作BT標(biāo)準(zhǔn)的主裝置。另外，輸電設(shè)備110被配置為使用SDP(Service DeliveryProtocol，服務(wù)傳輸協(xié)議)來(lái)將自身所提供的服務(wù)通知至周?chē)b置，并且后面將詳細(xì)說(shuō)明該操作。這里，輸電設(shè)備100通知自身提供被稱(chēng)為“無(wú)線(xiàn)充電器(Wireless Charger) ”的服務(wù)。
[0032]接著將說(shuō)明受電設(shè)備101的結(jié)構(gòu)。受電單元117是接收從外部設(shè)備(這里為輸電設(shè)備100)傳輸來(lái)的電力的功能單元。負(fù)載118消耗受電單元117所接收到的電力，并且這里負(fù)載118包括充電電路和電池。通信單元119 (受電設(shè)備側(cè)通信部件)是交換與在輸電天線(xiàn)115與受電天線(xiàn)125之間要傳輸?shù)碾娏τ嘘P(guān)的控制信號(hào)的功能單元。與通信單元116相同，通信單元119與BT標(biāo)準(zhǔn)兼容。這里，將通信單元119描述為用作BT標(biāo)準(zhǔn)的從裝置。
[0033]比較單元120是將受電天線(xiàn)125所接收到的信息與通信單元119所接收到的信息進(jìn)行比較的功能單元。ID存儲(chǔ)單元121存儲(chǔ)受電天線(xiàn)125所接收到的信息和使用通信單元119接收到的輸電設(shè)備100的標(biāo)識(shí)信息。第四計(jì)時(shí)器122和第五計(jì)時(shí)器123是根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)來(lái)適當(dāng)使用的計(jì)時(shí)器，并且后面將進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]顯示單元124是顯示與無(wú)線(xiàn)電力傳輸系統(tǒng)有關(guān)的信息并且例如顯示錯(cuò)誤信息的功能單元。受電天線(xiàn)125是與輸電天線(xiàn)115電磁耦合并且接收電力的功能單元。切換單元126是使受電天線(xiàn)125連接至諧振單元128或高電阻127的功能單元。
[0035]高電阻127例如是約數(shù)兆歐的恒定電阻。高電阻127具有在受電天線(xiàn)125和高電阻127相連接的情況下從輸電天線(xiàn)115所觀看到的受電天線(xiàn)125的阻抗變成高阻抗(以下稱(chēng)為“H1-Z”)的結(jié)構(gòu)。注意，在將阻抗設(shè)置為H1-Z的情況下，幾乎沒(méi)有電流流入受電天線(xiàn)125。
[0036]諧振單元128是用于使電力傳輸通道以特定阻抗進(jìn)行諧振的功能單元。這里，電力傳輸通道包括諧振控制單元114、輸電天線(xiàn)115、要作為傳輸通道的介質(zhì)102、以及受電天線(xiàn)125。注意，特性阻抗129是在從負(fù)載切換單元130觀看諧振電路的情況下的特性阻抗，并且這里值為Zo。
[0037]負(fù)載切換單元130是進(jìn)行電阻值約等于Zo的匹配電阻132、負(fù)載控制單元133和中間電阻131之間的切換的功能單元。中間電阻131具有低于高電阻127并且高于匹配電阻132的電阻值。中間電阻131用于通過(guò)連接至負(fù)載切換單元130來(lái)將從輸電天線(xiàn)115所觀看到的受電天線(xiàn)125的阻抗設(shè)置為中間阻抗(以下稱(chēng)為“Md-Z”)。在將從輸電天線(xiàn)115所觀看到的受電天線(xiàn)125的阻抗設(shè)置為Md-Z的情況下，微電流流入受電天線(xiàn)125和中間電阻 131。
[0038]負(fù)載控制單元133是進(jìn)行用以使根據(jù)負(fù)載118的電力消耗而改變的負(fù)載阻抗與特性阻抗119 (Zo)相匹配的操作的阻抗轉(zhuǎn)換電路，并且負(fù)載控制單元133包括DC-DC轉(zhuǎn)換器等。注意，負(fù)載阻抗表示在從負(fù)載控制單元133觀看負(fù)載118的情況下的阻抗。
[0039]注意，在以下說(shuō)明中將阻抗轉(zhuǎn)換操作表示為“負(fù)載阻抗控制”。負(fù)載控制單元133和匹配電阻132在這兩者均用于進(jìn)行與諧振單元128的阻抗匹配方面具有相同功能。然而，在檢測(cè)到負(fù)載118的阻抗的變化之后，負(fù)載控制單元133進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，因此需要一定量的時(shí)間以使操作穩(wěn)定。另一方面，由于匹配電阻132是恒定電阻，因此不需要時(shí)間來(lái)使操作穩(wěn)定。
[0040]輸電范圍周邊的狀態(tài)下的阻抗
[0041]圖2A?2D是示出電力傳輸系統(tǒng)中的輸電范圍周邊的狀態(tài)的示例的圖。注意，通信范圍200表示可以進(jìn)行利用輸電設(shè)備100的通信單元116的通信的范圍。輸電范圍201表示可以進(jìn)行利用輸電天線(xiàn)115的輸電的范圍。如圖2A所示，通信范圍200被配置成大于輸電范圍201，并且通信范圍200被配置成包含輸電范圍201整體。
[0042]圖2A示出在輸電范圍201中什么也沒(méi)有配置的狀態(tài)。也就是說(shuō)，在輸電范圍201中不存在受電設(shè)備101和異物202。圖2B示出在輸電范圍201中僅存在異物202的狀態(tài)。圖2C示出在輸電范圍201中僅存在受電設(shè)備101的狀態(tài)。注意，在圖2C中，輸電設(shè)備100并未向受電設(shè)備101進(jìn)行輸電。圖2D在輸電范圍201中存在受電設(shè)備101方面與圖2C相同，但輸電設(shè)備100正向受電設(shè)備101進(jìn)行輸電。注意，箭頭202概念性地示出正進(jìn)行輸電。
[0043]如果輸電范圍201中所存在的物體是異物202 (圖2B)，則輸電設(shè)備100需要進(jìn)行控制使得不進(jìn)行輸電。另一方面，如果輸電范圍201中所存在的物體是受電設(shè)備101 (圖2C)，則輸電設(shè)備100需要進(jìn)行控制以進(jìn)行輸電。
[0044]圖3是用于說(shuō)明檢測(cè)單元103的操作的圖。圖3包括輸電天線(xiàn)115、受電天線(xiàn)125和異物202。電壓Vl表不輸電電線(xiàn)115的兩端的電壓。電流Il表不流入受電天線(xiàn)125的電流，并且電流12表示流入異物202的電流。Z是受電天