[发明专利]无线馈电装置和无线电力传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及按照无线方式供电的无线馈电装置和无线电力传输系统。

背景技术

不需要输电线来供电的无线供电技术现在正吸引着人们的注意力。当前的无线供电技术大致可分为三种类型：(A)利用电磁感应的类型(针对短距离)；(B)利用无线电波的类型(针对长距离)；以及(C)利用磁场的共振现象的类型(针对中等距离)。

利用电磁感应的类型(A)通常用于诸如电动剃须刀的常见的家用电器；然而，其仅在几厘米的短距离中有效。利用无线电波的类型(B)可用于长距离，然而，其不能馈送大的电力。利用共振现象的类型(C)是相对较新的技术，由于其即使在大约几米的中等距离也有较高的电力传输效率，因此，其尤为引人关注。例如，正在研究这样一个计划，即，将接收线圈掩埋在EV(电动车)的下面部分，从而以非接触的方式从地面的馈送线圈供电。该无线构造使得能够实现完全绝缘的系统，这对于雨中的供电特别有效。下文中，将类型(C)称为“磁场共振类型”。

该磁场共振类型基于2006年麻省理工大学发表的理论(参照专利文献1)。在专利文献1中，准备了四个线圈。以从馈送侧开始的顺序，这四个线圈被称为“激励线圈”、“馈送线圈”、“接收线圈”和“负载线圈”。激励线圈和馈送线圈彼此靠近并且相互面对，以进行电磁耦合。类似地，接收线圈和负载线圈彼此靠近并且相互面对，以进行电磁耦合。馈送线圈和接收线圈之间的距离(中等距离)大于激励线圈和馈送线圈之间的距离以及接收线圈和负载线圈之间的距离。此系统致力于从馈送线圈向接收线圈供电。

当交流供电馈送到激励线圈时，根据电磁感应原理，电流还流入馈送线圈。当馈送线圈产生磁场导致馈送线圈和接收线圈磁共振时，大电流流入接收线圈。此时，根据电磁感应原理，电流还流入负载线圈，并且，从与负载线圈串联的负载R中取出电力。通过利用磁场共振现象，即使馈送线圈和接收线圈彼此之间存在大的间距，也能够实现较高的电力传输效率。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]美国专利公开No.2008/0278264

[专利文献2]日本专利公开No.2006-230032

[专利文献3]PCT国际公开No.WO2006/022365

[专利文献4]美国专利公开No.2009/0072629

在专利文献2的电路中(图1)，当MOSFET Q1和Q4是导通状态而MOSFET Q2和Q3是关断状态时，直流电源V1的电压施加于串联电路，该串联电路由如下四个元件组成：MOSFET Q1、初级线圈L1、电容器C1和MOSFET Q4。初级线圈L1和电容器C1的串联电路组成初级端串联共振电路(参照专利文献2的[0030]段)，从而其阻抗较低。结果，直流电源V1的大部分电压施加于两个MOSFET。将过高的电压施加于MOSFET可能毁坏该MOSFET，从而，不适于将高电压电源用作直流电源V1。在专利文献2的情况下，将直流电源V1的电源电压设置为5(V)。

在使用商用电源作为无线供电的输入电源的情况下，需要防止高电压施加于诸如MOSFET的开关元件。可以考虑将利用交流适配器来降低商用电源电压的方法用作一种防止高电压施加于开关元件的方法。然而，由于将导致电力损失或者成本增加，不希望使用交流适配器。

此外，商用电源电压随国家和地区的不同而不同(例如，在日本和台湾是110(V)，在美国是120(V)，在中国是110(V)或220(V)，而在印度是115(V)至240(V))。从而，需要一种能够满足商用电源电压中的差异的系统。

发明内容

基于上述问题而做出本发明，本发明的主要目的是实现即使在输入高电压的情况下也能够安全操作的磁场共振类型的无线供电。

根据本发明第一方面的无线馈电装置是以馈送线圈和接收线圈的共振频率按照无线方式从所述馈送线圈向所述接收线圈供电的装置。所述无线馈电装置包括电力传输控制电路、馈送线圈和激励电路。电力传输控制电路使得分别串联到第一电流通路和第二电流通路的第一开关和第二开关交替导通，从而向所述第一电流通路和所述第二电流通路这两者中包括的第一线圈馈送交流电。激励电路是这样一种电路，即，第二线圈与激励线圈相连接，所述第二线圈与所述第一线圈磁耦合，而所述激励线圈与所述馈送线圈磁耦合。激励电路通过所述第二线圈从所述电力传输控制电路接收交流电，并通过所述激励线圈将所述交流电馈送到所述馈送线圈。