[发明专利]非接触供电及受电通信设备、供电及受电通信控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有使用诸如磁场谐振或电场谐振的谐振现象供给电功率的功能及执行通信的另一功能的设备、具有类似地使用谐振现象接收电功率的功能及执行通信的另一功能的设备、及控制用于上述设备中的电功率的供给或接收及通信的方法。

背景技术

作为允许以非接触方式传输电能的技术，可用电磁感应方法及磁场谐振方法。电磁感应方法和磁场谐振方法具有如下所述的各种差别，近年，注意力投向使用磁场谐振方法的能量传输。

图10示出磁场谐振类型的非接触供电系统的配置例子，其中供电源和供电对象或目的地以一一对应关系相互对应。参照图10，所示的磁场谐振类型的非接触供电设备包括供电源100和供电目的地200。

供电源100例如可以是充电座，包括AC(交流)电源101、激励元件102、及谐振元件103。同时，供电目的地200可以是便携式电话终端，包括谐振元件201、激励元件202、及整流电路203。

供电源100的激励元件102和谐振元件103及供电目的地200的谐振元件201和激励元件202每个都由空心线圈形成。在供电源100内部，激励元件102和谐振元件103通过电磁感应而彼此强耦合。类似地，在供电目的地200内部，谐振元件201和激励元件202通过电磁感应而彼此强耦合。

当供电源100的空心线圈形式的谐振元件103和供电目的地200的空心线圈形式的谐振元件201的自谐振频率彼此一致时，谐振元件103和谐振元件201置于磁场谐振关系中，在这种关系下耦合量最大且损耗最小。

具体地，图10所示的非接触供电系统以如下方式操作。具体地，首先在供电源100中，将作为来自AC电源101的AC电流的能量的预定频率的AC功率供应给激励元件102，在激励元件102中通过AC功率的电磁感应来感生针对谐振元件103的AC功率。在此，AC电源101中生成的AC功率的频率等于供电源的谐振元件103和供电目的地的谐振元件201的自谐振频率。

如上所述，供电源100的谐振元件103和供电目的地200的谐振元件201以磁场谐振关系布置。因此，利用谐振频率，作为AC电流等的能量的AC功率以非接触方式从谐振元件103供应给谐振元件201。

在供电目的地200中，来自供电源100的谐振元件103的AC功率由谐振元件201接受。来自谐振元件201的AC功率通过激励元件202利用电磁感应供应给整流电路203，并由整流电路203转换为DC(直流电流)功率并输出。

以此方式，AC功率以非接触方式从供电源100供应给供电目的地200。值得注意的是，从整流电路203输出的DC功率被供应给例如连接电池的充电电路，使得其用于对电池充电。

以如上参照图10所述的方式配置的供电源和供电目的地以一一对应关系相互对应的非接触供电系统具有如下特性。

非接触供电系统具有如图11A所示的在AC电源频率和耦合量之间的这样一种关系。如从图11A所能够认识到的那样，即使AC电源频率低或相反为高时，耦合量不高但是仅仅在发生磁场谐振现象的预定频率上展示出其最大量。换句话说，耦合量展示出取决于磁场谐振的频率选择性。

而且，非接触供电系统具有如图11B所示的在谐振元件103和201之间的距离和耦合量之间的这样一种关系。如从图11B能够认识到的那样，随着谐振元件之间的距离增大，耦合量降低。

然而，即使谐振元件之间的距离小，耦合量也不一定大，但是在特殊谐振频率，耦合量在特殊距离展示出最大值。而且，从图11B能够认识到，如果谐振元件之间的距离保持在一定范围内，则可以确保高于固定级别的耦合量。

而且，非接触供电系统具有如图11C所示的谐振频率和用以获得最大耦合量的谐振元件之间的距离之间的这样一种关系。从图11C能够认识到，在谐振频率低的情况下，谐振元件之间的距离大。还能够认识到，在谐振频率高的情况下，通过减小谐振元件之间的距离来获得最大耦合量。

在当前广泛使用的电磁感应类型的非接触供电系统中，需要供电源和供电目的地共享磁通量，为了有效率地送电，需要供电源和供电目的地彼此靠近地布置。而且，将彼此耦合的供电源和供电目的地的轴对准很重要。

同时，使用磁场谐振现象的非接触供电系统优势在于：在非接触供电系统中，功率可以在比电磁感应方法情况下更大的距离上传输，此外，即使轴对准不很好，传输效率也不会下降很大。