無(wú)線電力傳輸裝置、無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制方法以及無(wú)線電力傳輸裝置的制 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉以及一種能夠調(diào)整無(wú)線電力傳輸?shù)碾娏Φ臒o(wú)線電力傳輸裝置、無(wú)線電力 傳輸裝置的供給電力控制方法以及無(wú)線電力傳輸裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，筆記本型PC、平板型PC、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話、便攜式游戲機(jī)、耳機(jī)型音樂(lè) 播放器、無(wú)線式頭戴型耳機(jī)、助聽(tīng)器、記錄器等人可攜帶使用的便攜式的電子設(shè)備正快速普 及。而且，這些便攜式的電子設(shè)備中的大部分設(shè)備中搭載有充電電池，需要定期充電。為了 簡(jiǎn)化對(duì)該電子設(shè)備的充電電池充電的充電作業(yè)，在供電裝置與搭載于電子設(shè)備的受電裝置 之間通過(guò)利用無(wú)線方式的電力傳輸?shù)墓╇娂夹g(shù)（使磁場(chǎng)改變而進(jìn)行電力傳輸?shù)臒o(wú)線電力 傳輸技術(shù)）來(lái)對(duì)充電電池進(jìn)行充電的設(shè)備正不斷增加。
[0003] 例如，作為無(wú)線電力傳輸技術(shù)，能夠列舉利用線圈之間的電磁感應(yīng)進(jìn)行電力傳輸 的技術(shù)（例如參照專利文獻(xiàn)1)、通過(guò)利用供電裝置和受電裝置所具備的諧振器（線圈）之 間的諧振現(xiàn)象（磁場(chǎng)諧振態(tài)）使磁場(chǎng)耦合來(lái)進(jìn)行電力傳輸?shù)募夹g(shù)（例如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0004] 為了通過(guò)使用這樣的無(wú)線電力傳輸技術(shù)穩(wěn)定地對(duì)充電電池進(jìn)行充電，要求將向充 電電池供給的電力（電流）以規(guī)定范圍內(nèi)的值進(jìn)行供給。作為其理由列舉：如果向充電電 池供給的電力（電流）小于規(guī)定范圍內(nèi)的值，則變成小電力（小電流），根據(jù)充電電池的特 性而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行充電；另一方面，如果向充電電池供給的電力（電流）大于規(guī)定范圍內(nèi)的 值，則變成過(guò)電流，充電電池、充電電路發(fā)熱而導(dǎo)致縮短充電電池、充電電路的壽命。
[0005] 為了響應(yīng)上述要求，考慮通過(guò)對(duì)進(jìn)行無(wú)線電力傳輸?shù)墓╇娧b置和受電裝置中的輸 入阻抗進(jìn)行控制來(lái)將向充電電池供給的電力（電流）控制為規(guī)定范圍內(nèi)的值。
[0006] 而且，為了對(duì)進(jìn)行無(wú)線電力傳輸?shù)墓╇娧b置和受電裝置中的輸入阻抗進(jìn)行控制， 考慮在受電裝置等中個(gè)別地設(shè)置阻抗匹配器（例如參照專利文獻(xiàn)3)。
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利第4624768號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2010-239769號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2011-050140號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0011] 然而，對(duì)于要求便攜性、緊湊化、低成本化的便攜式電子設(shè)備而言，在受電裝置等 中個(gè)別地設(shè)置阻抗匹配器存在零件件數(shù)增多的不良狀況。
[0012] 換言之，期望的是，不對(duì)進(jìn)行無(wú)線電力傳輸?shù)墓╇娧b置和受電裝置追加新的設(shè)備 地控制輸入阻抗。
[0013] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)線電力傳輸裝置、供給電力控制方法以及無(wú) 線電力傳輸裝置的制造方法，通過(guò)不追加新的設(shè)備地調(diào)整設(shè)置于進(jìn)行無(wú)線電力傳輸?shù)墓╇?裝置和受電裝置的線圈之間的耦合系數(shù)，能夠設(shè)定輸入阻抗的值，由此能夠控制所供給的 電力（電流）。
[0014]用于解決問(wèn)題的方案
[0015] 用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制方法，該 無(wú)線電力傳輸裝置使磁場(chǎng)變化來(lái)從具備供電線圈和供電諧振器中的至少一個(gè)的供電模塊 對(duì)具備受電諧振器和受電線圈中的至少一個(gè)的受電模塊供給電力，該無(wú)線電力傳輸裝置的 供給電力控制方法的特征在于，上述供電線圈、上述供電諧振器、上述受電諧振器以及上述 受電線圈分別具有至少一個(gè)線圈，通過(guò)分別調(diào)整鄰接的上述線圈之間的耦合系數(shù)的值來(lái)設(shè) 定該無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值，由此調(diào)整所供給的上述電力。
[0016] 根據(jù)上述方法，在供電線圈、供電諧振器、受電諧振器以及受電線圈中，通過(guò)分別 調(diào)整鄰接的線圈之間的耦合系數(shù)的值，能夠設(shè)定無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值，由此 能夠調(diào)整所供給的電力。由此，能夠不設(shè)置新的設(shè)備而通過(guò)設(shè)定無(wú)線電力傳輸裝置的輸入 阻抗的值來(lái)調(diào)整進(jìn)行無(wú)線電力傳輸時(shí)供給的電力。即，能夠不增加無(wú)線電力傳輸裝置的零 件件數(shù)地控制所供給的電力。
[0017] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制方 法，該無(wú)線電力傳輸裝置利用諧振現(xiàn)象從至少具備供電線圈和供電諧振器的供電模塊對(duì)至 少具備受電諧振器和受電線圈的受電模塊供給電力，該無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制 方法的特征在于，通過(guò)調(diào)整上述供電線圈與上述供電諧振器之間的耦合系數(shù)k12、上述供電 諧振器與上述受電諧振器之間的耦合系數(shù)k23以及上述受電諧振器與上述受電線圈之間的 耦合系數(shù)k34的值中的至少一個(gè)值來(lái)設(shè)定該無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值，由此調(diào)整 所供給的上述電力。
[0018] 根據(jù)上述方法，通過(guò)以控制利用諧振現(xiàn)象從供電模塊對(duì)受電模塊供給電力的無(wú)線 電力傳輸裝置的供給電力為目的來(lái)調(diào)整供電線圈與供電諧振器之間的耦合系數(shù)k12、供電諧 振器與受電諧振器之間的耦合系數(shù)k23以及受電諧振器與受電線圈之間的耦合系數(shù)k34的 值，能夠設(shè)定無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值，由此調(diào)整從無(wú)線電力傳輸裝置輸出的電 力。
[0019] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是上述無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制方 法，其特征在于，通過(guò)分別改變上述供電線圈與上述供電諧振器之間的距離、上述供電諧振 器與上述受電諧振器之間的距離以及上述受電諧振器與上述受電線圈之間的距離中的至 少一個(gè)距離來(lái)調(diào)整各上述耦合系數(shù)k12、k23、k34的值。
[0020] 根據(jù)上述方法，通過(guò)改變供電線圈與供電諧振器之間的距離能夠改變耦合系數(shù)k12 的值，通過(guò)改變供電諧振器與受電諧振器之間的距離能夠改變耦合系數(shù)k23的值，通過(guò)改變 受電諧振器與受電線圈之間的距離能夠改變耦合系數(shù)k34的值。由此，通過(guò)物理地改變供電 線圈與供電諧振器之間的距離、供電諧振器與受電諧振器之間的距離以及受電諧振器與受 電線圈之間的距離這樣的簡(jiǎn)單作業(yè)，能夠改變各線圈間的耦合系數(shù)的值。即，通過(guò)物理地改 變供電線圈與供電諧振器之間的距離、供電諧振器與受電諧振器之間的距離以及受電諧振 器與受電線圈之間的距離這樣的簡(jiǎn)單作業(yè)，能夠調(diào)整無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值， 由此能夠控制從無(wú)線電力傳輸裝置輸出的電力。
[0021] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是上述無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制方 法，其特征在于，在將上述供電諧振器與上述受電諧振器之間的距離以及上述受電諧振器 與上述受電線圈之間的距離固定了的情況下，基于如下特性來(lái)調(diào)整利用上述諧振現(xiàn)象供給 的電力：隨著將上述供電線圈與上述供電諧振器之間的距離縮短，上述供電線圈與上述供 電諧振器之間的上述耦合系數(shù)k12的值變大，隨著上述耦合系數(shù)k12的值變大，上述無(wú)線電力 傳輸裝置的輸入阻抗的值變大。
[0022] 根據(jù)上述方法，在將供電諧振器與受電諧振器之間的距離以及受電諧振器與受電 線圈之間的距離固定了的情況下，通過(guò)縮短供電線圈與供電諧振器之間的距離，能夠增大 供電線圈與供電諧振器之間的耦合系數(shù)k12的值，通過(guò)增大耦合系數(shù)k12的值，能夠增大無(wú)線 電力傳輸裝置的輸入阻抗的值。相反地，通過(guò)延長(zhǎng)供電線圈與供電諧振器之間的距離，能夠 減小供電線圈與供電諧振器之間的耦合系數(shù)k12的值，通過(guò)減小耦合系數(shù)k12的值，能夠減小 無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值。通過(guò)利用上述特性的無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控 制方法，通過(guò)物理地改變供電線圈與供電諧振器之間的距離這樣的簡(jiǎn)單作業(yè)，能夠調(diào)整無(wú) 線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值，由此能夠簡(jiǎn)單地控制從無(wú)線電力傳輸裝置輸出的電力。
[0023] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是上述無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制方 法，其特征在于，在將上述供電線圈與上述供電諧振器之間的距離以及上述供電諧振器與 上述受電諧振器之間的距離固定了的情況下，基于如下特性來(lái)調(diào)整利用上述諧振現(xiàn)象供給 的電力：隨著縮短上述受電諧振器與上述受電線圈之間的距離，上述受電諧振器與上述受 電線圈之間的上述耦合系數(shù)k34的值變大，隨著上述耦合系數(shù)k34的值變大，上述無(wú)線電力傳 輸裝置的輸入阻抗的值變小。
[0024] 根據(jù)上述方法，在將供電線圈與供電諧振器之間的距離以及供電諧振器與受電諧 振器之間的距離固定了的情況下，通過(guò)縮短受電諧振器與受電線圈之間的距離，能夠增大 受電諧振器與受電線圈之間的耦合系數(shù)k34的值，通過(guò)增大耦合系數(shù)k34的值，能夠減小無(wú)線 電力傳輸裝置的輸入阻抗的值。相反地，通過(guò)延長(zhǎng)受電諧振器與受電線圈之間的距離，能夠 減小受電諧振器與受電線圈之間的耦合系數(shù)k34的值，通過(guò)減小耦合系數(shù)k34的值，能夠增大 無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值。通過(guò)利用上述特性的無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控 制方法，通過(guò)物理地改變受電諧振器與受電線圈之間的距離這樣的簡(jiǎn)單作業(yè)，能夠調(diào)整無(wú) 線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值，由此能夠簡(jiǎn)單地控制從無(wú)線電力傳輸裝置輸出的電力。
[0025] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是上述無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制方 法，其特征在于，將相對(duì)于向上述供電模塊供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率的傳輸特性的值設(shè)定為 在低于上述供電模塊和上述受電模塊中的諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶以及高于上述諧振頻率的 驅(qū)動(dòng)頻帶分別具有波峰，向上述供電模塊供給的電力的上述驅(qū)動(dòng)頻率處于與在低于上述諧 振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶出現(xiàn)的傳輸特性的峰值相對(duì)應(yīng)的頻帶。
[0026] 根據(jù)上述方法，在將相對(duì)于向供電模塊供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率的傳輸特性的值設(shè) 定為在低于供電模塊和受電模塊中的諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶以及高于諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶 分別具有波峰的方式設(shè)定的情況下，將向供電模塊供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率設(shè)定為與在低于 諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶出現(xiàn)的傳輸特性的峰值相對(duì)應(yīng)的頻帶的頻率，由此能夠確保較高的傳 輸特性。
[0027] 另外，產(chǎn)生于供電模塊的外周側(cè)的磁場(chǎng)與產(chǎn)生于受電模塊的外周側(cè)的磁場(chǎng)相互抵 消，由此在供電模塊和受電模塊的外周側(cè)，磁場(chǎng)所產(chǎn)生的影響減小，從而能夠形成具有比供 電模塊和受電模塊的外周側(cè)以外的磁場(chǎng)強(qiáng)度小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)空間。由此，通過(guò)在所形 成的磁場(chǎng)空間收納期望不受到磁場(chǎng)影響的電路等，能夠有效利用空間，從而能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線 電力傳輸裝置自身的小型化。
[0028] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是上述無(wú)線電力傳輸裝置的供給電力控制方 法，其特征在于，將相對(duì)于向上述供電模塊供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率的傳輸特性的值設(shè)定為 在低于上述供電模塊和上述受電模塊中的諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶以及高于上述諧振頻率的 驅(qū)動(dòng)頻帶分別具有波峰，向上述供電模塊供給的電力的上述驅(qū)動(dòng)頻率處于與在高于上述諧 振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶出現(xiàn)的傳輸特性的峰值相對(duì)應(yīng)的頻帶。
[0029] 根據(jù)上述方法，在將相對(duì)于向供電模塊供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率的傳輸特性的值設(shè) 定為在低于供電模塊和受電模塊中的諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶以及高于諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶 分別具有波峰的情況下，將向供電模塊供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率設(shè)定為與在高于諧振頻率的 驅(qū)動(dòng)頻帶出現(xiàn)的傳輸特性的峰值相對(duì)應(yīng)的頻帶的頻率，由此能夠確保較高的傳輸特性。
[0030] 另外，產(chǎn)生于供電模塊的內(nèi)周側(cè)的磁場(chǎng)與產(chǎn)生于受電模塊的內(nèi)周側(cè)的磁場(chǎng)相互抵 消，由此在供電模塊和受電模塊的內(nèi)周側(cè)，磁場(chǎng)所產(chǎn)生的影響減小，從而能夠形成具有比供 電模塊和受電模塊的內(nèi)周側(cè)以外的磁場(chǎng)強(qiáng)度小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)空間。由此，通過(guò)在所形 成的磁場(chǎng)空間收納期望不受到磁場(chǎng)影響的電路等，能夠有效利用空間，從而能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線 電力傳輸裝置自身的小型化。
[0031] 另外，作為用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一，也可以是一種無(wú)線電力傳輸裝置，其特 征在于，通過(guò)上述供給電力控制方法來(lái)調(diào)整。
[0032] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠不設(shè)置新的設(shè)備地通過(guò)設(shè)定無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的 值來(lái)調(diào)整進(jìn)行無(wú)線電力傳輸時(shí)供給的電力。即，能夠不增加無(wú)線電力傳輸裝置的零件件數(shù) 地控制供電的電力。
[0033] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種無(wú)線電力傳輸裝置的制造方法，該無(wú) 線電力傳輸裝置使磁場(chǎng)變化來(lái)從具備供電線圈和供電諧振器的至少一個(gè)的供電模塊對(duì)具 備受電諧振器和受電線圈的至少一個(gè)的受電模塊供給電力，該無(wú)線電力傳輸裝置的制造方 法的特征在于，包括如下設(shè)計(jì)工序：在上述供電線圈、上述供電諧振器、上述受電諧振器以 及上述受電線圈中分別設(shè)置至少一個(gè)線圈，通過(guò)分別調(diào)整鄰接的上述線圈間的耦合系數(shù)的 值來(lái)設(shè)定該無(wú)線電力傳輸裝置的輸入阻抗的值，由此調(diào)整所供給的電力。
[0034] 根據(jù)上述方法，能夠制造能夠不設(shè)置新的設(shè)備地通過(guò)設(shè)定無(wú)線電力傳輸裝置的輸 入阻抗的值來(lái)調(diào)整進(jìn)行無(wú)線電力傳輸時(shí)供給的電力的無(wú)線電力傳輸裝置。即，能夠制造能 夠不增加無(wú)線電力傳輸裝置的零件件數(shù)地控制供電的電力的無(wú)線電力傳輸裝置。
[0035] 發(fā)明的效果
[0036] 能夠提供一種無(wú)線電力傳輸裝置、供給電力控制方法以及無(wú)線電力傳輸裝置的制 造方法，通過(guò)調(diào)整設(shè)置于進(jìn)行無(wú)線電力傳輸?shù)墓╇娧b置和受電裝置的線圈之間的耦合系 數(shù)，能夠設(shè)定輸入阻抗的值，由此能夠控制所供給的電力（電流）。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1是無(wú)線電力傳輸裝置的概要說(shuō)明圖。
[0038] 圖2是適當(dāng)電流范圍的說(shuō)明圖。
[0039] 圖3是無(wú)線電力傳輸裝置的等效電路的說(shuō)明圖。
[0040] 圖4是表示相對(duì)于驅(qū)動(dòng)頻率的傳輸特性"S21"的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0041] 圖5是表示測(cè)定實(shí)驗(yàn)1的測(cè)定結(jié)果的圖表。
[0042] 圖6是表示測(cè)定實(shí)驗(yàn)2的測(cè)定結(jié)果的圖表。
[0043] 圖7是表示測(cè)定實(shí)驗(yàn)3的測(cè)定結(jié)果的圖表。
[0044] 圖8是表示測(cè)定實(shí)驗(yàn)4的測(cè)定結(jié)果的圖表。
[0045] 圖9是表示測(cè)定實(shí)驗(yàn)5的測(cè)定結(jié)果的圖表。
[0046] 圖10是表示測(cè)定實(shí)驗(yàn)6的測(cè)定結(jié)果的圖表。
[0047] 圖11是表示無(wú)線電力傳輸中