[发明专利]电力发送设备、非接触供电系统及控制方法

说明书

提供了一种非接触供电系统，其采用能够改进电力的传输效率、抑制电路规模的电力发送设备。电力发送设备配置有包括谐振电容和用作发送天线的谐振线圈的谐振电路、以及与谐振线圈磁耦合布置的第一线圈。该电力发送设备使用谐振电路的谐振耦合以非接触方式发送电力。当发送电力时，电力发送设备控制第一线圈连接或断开其两端以使得谐振电路的谐振频率接近被输出为将被发送的电力的电力传输信号的频率。

技术领域

于2013年6月25日提交的第2013-132529号日本专利申请的公开内容，包括说明书、附图和摘要，通过引用方式整体并入于此。

背景技术

本发明涉及一种以非接触方式发送电力的电力发送设备、一种包括电力发送设备的非接触供电系统、以及一种非接触供电系统的控制方法，并且涉及当应用于例如利用电磁场的谐振耦合(磁谐振)的电力发送设备时有效的技术。

使用非接触功率传输的系统(其以非接触方式向电力机械和装置提供电力，而无需电源线媒介等)(此后称作“非接触供电系统”)的实际利用在进步。例如，公知的非接触供电系统包括利用互相间隔布置的天线(线圈)之间的电磁感应的电磁感应型、以及利用电磁场的谐振耦合的磁谐振型。NFC(近场通信)规范已知作为涉及非接触通信技术(通过其来无线地发送信息)的标准。进而，遵循NFC规范的IC卡和小型移动终端设备也开始传播。

谐振型非接触供电系统通过使用包括线圈和电容的谐振电路来实现。特征之一在于，相比于过去的电磁感应型，谐振型非接触供电系统通过使得线圈的Q值高来允许电力传输线圈和电力接收线圈之间的长传输距离，并且在于谐振型非接触供电系统有力地应对电力传输线圈和电力接收线圈之间的位移。

为了实现有效的非接触电力传输，期望通过将输出为将从电力发送设备发送的电力的电力传输信号的频率(此后称作“电力传输频率”)与谐振电路的谐振频率相匹配来发送电力。然而，磁谐振型允许线圈的频率特性的窄带区域中的传输；因此，产生了谐振电路的谐振频率偏离和传输特性改变的问题，这例如由于电力传输线圈和电力接收线圈之间的距离的改变而带来的线圈的绕组之间的寄生电容的改变，以及由于电力接收设备的外壳的金属部分的影响。以下引用的专利文献1和2公开了用于实现谐振型非接触供电系统中的高效非接触功率传输的相关领域技术之一。

当由于接收端的负载波动(fluctuation)而使谐振电路的谐振频率偏离时，专利文献1公开了通过改变高频电源的电力传输频率以使其与谐振频率相匹配，以及借助于可变阻抗电路，通过将发送端的高频电源的阻抗与耦合到高频电源的发送天线的输入阻抗相匹配来应对谐振频率的偏离的技术。

为了改变或扩展已经被限制到发送天线的附近范围的电力传输区域，专利文献2公开了技术，其中，在无线供电设备(发送端设备)中，发送天线和多个转电线圈形成片形并且以预定间隔布置在片形主体中，其中在磁谐振关系中转电线圈接收和发送从发送天线发送的电力。

(专利文献)

(专利文献1)公开的日本未审专利申请第2012-143117号

(专利文献2)公开的日本未审专利申请第2011-151989号

发明内容

专利文献1公开的配置的目的在于借助于可变阻抗电路来进行阻抗匹配；然而，问题在于插入可变阻抗电路导致电路规模增加和传输效率降级。例如，当采用能够通过机械地调整电极间的区域来调整其电容值的可变电容器作为配置可变阻抗电路的可变电容时，问题在于电路规模因为可变容电器为机械型并且在形状上大而变得大。当采用半导体器件(诸如可变电容值二极管)作为配置可变阻抗电路的可变电容时，存在传输效率有可能由于半导体器件的损耗而下降的可能性。另一问题在于：取决于电力传输的量，半导体器件的耐压不是足够高。

专利文献1的配置改变高频电源的电力传输频率，从而使其与谐振频率相匹配。然而，当电力传输频率改变时，存在相比于非接触供电系统，将发生与其他设备的干扰的高的可能性：；因此，期望尽可能固定电力传输频率。