通過(guò)無(wú)線電力傳輸被供給電力的被供電設(shè)備的受電電壓控制方法、通過(guò)該受電電壓控制 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通過(guò)無(wú)線電力傳輸被供給電力的被供電設(shè)備的受電電壓控制方 法、通過(guò)該受電電壓控制方法被調(diào)整的無(wú)線電力傳輸裝置以及該無(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)備的大部分中搭載有充電電池，需要定期充電。為了簡(jiǎn)化對(duì) 該電子設(shè)備的充電電池的充電作業(yè)，通過(guò)在供電裝置與搭載于電子設(shè)備的受電裝置之間利 用無(wú)線傳輸電力的供電技術(shù)（使磁場(chǎng)變化來(lái)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)，能夠列舉利用線圈間的電磁感應(yīng)進(jìn)行電力傳輸?shù)?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）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，要求將施加 于包括充電電池在內(nèi)的被供電設(shè)備（穩(wěn)定電路、充電電路、充電電池等）的電壓（受電電 壓）設(shè)為驅(qū)動(dòng)電壓以上（使設(shè)備發(fā)揮性能的電壓）且被供電設(shè)備所具有的耐電壓以下。作 為其理由，列舉：如果施加于被供電設(shè)備的電壓小于驅(qū)動(dòng)電壓，則被供電設(shè)備不工作；另一 方面，如果施加于被供電設(shè)備的電壓大于耐電壓，則被供電設(shè)備有可能發(fā)生故障。
[0005] 為了響應(yīng)上述要求，考慮個(gè)別地設(shè)置升壓電路、降壓電路等電壓調(diào)整器來(lái)調(diào)整施 加于被供電設(shè)備的電壓。
[0006] 然而，另行設(shè)置電壓調(diào)整器對(duì)于要求便攜性、小型化、低成本化的便攜電子設(shè)備而 言會(huì)產(chǎn)生零件個(gè)數(shù)變多的不良狀況。
[0007] 因此，考慮不設(shè)置新的設(shè)備而通過(guò)對(duì)構(gòu)成進(jìn)行無(wú)線電力傳輸?shù)墓╇娧b置和受電裝 置的電阻器、電容器、線圈等的電容等進(jìn)行調(diào)整來(lái)控制被供電設(shè)備的受電電壓。
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利第4624768號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2010-239769號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2011-050140號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2012-182975號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0013] 但是，如在專利文獻(xiàn)3的【背景技術(shù)】（參照段落[0008]~[0010])、專利文獻(xiàn)4的無(wú) 線電力傳輸系統(tǒng)的說(shuō)明書(shū)中也記載的那樣，一般地，已知通過(guò)使供電裝置和受電裝置具備 的諧振器所具有的諧振頻率與向供電裝置供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率一致（或者使驅(qū)動(dòng)頻率 與供電裝置和受電裝置具備的諧振器所具有的諧振頻率一致），能夠使無(wú)線供電的電力傳 輸效率最大（參照專利文獻(xiàn)4的段落[0013])，一般地，為了尋求電力傳輸效率的最大化而 進(jìn)行這樣的設(shè)定。而且，這樣的供電裝置和受電裝置中的諧振器分別是包括LC諧振電路的 結(jié)構(gòu)，因此，為了使電力傳輸效率最大，供電裝置和受電裝置中的LC諧振電路必然被決定 為各自的諧振頻率與驅(qū)動(dòng)頻率一致的值（電容器、線圈等的容量：諧振條件《L = 1/coC) (參照專利文獻(xiàn)4的段落[0027])。
[0014] 這樣，為了使無(wú)線供電的電力傳輸效率最大化，通常使向供電裝置供給的電力的 驅(qū)動(dòng)頻率與諧振頻率一致，但是LC諧振電路的電容器、線圈等的容量已被預(yù)先決定，從而 導(dǎo)致無(wú)法將LC諧振電路的電容器、線圈等的容量作為用于控制施加于被供電設(shè)備的受電 電壓的參數(shù)來(lái)自由地變更。即，無(wú)法為了控制施加于被供電設(shè)備的受電電壓而自由地設(shè)定 LC諧振電路的電容器、線圈等的容量，這意味著對(duì)于要求便攜性、小型化、低成本化的便攜 式的電子設(shè)備的設(shè)計(jì)的自由度低。
[0015] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)對(duì)設(shè)置于進(jìn)行無(wú)線電力傳輸?shù)墓╇娧b置和 受電裝置的電路元件的容量等自由地進(jìn)行調(diào)整而能夠控制施加于被供電設(shè)備的受電電壓 的受電電壓控制方法、通過(guò)該受電電壓控制方法被調(diào)整的無(wú)線電力傳輸裝置以及該無(wú)線電 力傳輸裝置的制造方法。
[0016] 用于解決問(wèn)題的方案
[0017] 用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓的控制方法，是使磁場(chǎng)變化來(lái)從構(gòu) 成無(wú)線電力傳輸裝置的供電模塊對(duì)受電模塊供給電力并將所供給的該電力供電至與上述 受電模塊連接的被供電設(shè)備時(shí)的上述被供電設(shè)備的受電電壓的控制方法，該受電電壓的控 制方法的特征在于，以向上述供電模塊的電力的驅(qū)動(dòng)頻率不會(huì)成為上述供電模塊和上述受 電模塊的諧振頻率的值進(jìn)行供給，將構(gòu)成上述供電模塊和上述受電模塊的多個(gè)電路元件的 各元件值作為參數(shù)，通過(guò)分別改變?cè)搮?shù)來(lái)調(diào)整上述被供電設(shè)備的受電電壓。
[0018] 根據(jù)上述方法，通過(guò)以向供電模塊供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率不會(huì)成為供電模塊和受 電模塊的諧振頻率的值進(jìn)行供給，能夠?qū)?gòu)成供電模塊和受電模塊的多個(gè)電路元件的各元 件值作為用于調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓的參數(shù)而自由地變更。而且，通過(guò)分別改變?cè)搮?數(shù)，能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓。如果能夠像這樣調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓，則能夠 將受電電壓保持在被供電設(shè)備所具有的耐電壓以下并且能夠?qū)⑹茈婋妷罕３衷诒还╇娫O(shè) 備所具有的驅(qū)動(dòng)電壓以上。
[0019] 另外，為了控制被供電設(shè)備的受電電壓，能夠?qū)?gòu)成供電模塊和受電模塊的多個(gè) 電路元件的各元件值作為參數(shù)而自由地設(shè)定，從而能夠提高無(wú)線電力傳輸裝置的設(shè)計(jì)自由 度，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電力傳輸裝置自身的便攜性、小型化、低成本化。
[0020] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓的控制方法，其是利用諧振 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 受電模塊供給電力并將所供給的該電力供電至與上述受電線圈連接的被供電設(shè)備時(shí)的上 述被供電設(shè)備的受電電壓的控制方法，其特征在于，
[0021 ] 以向上述供電模塊供給的電力的驅(qū)動(dòng)頻率不會(huì)成為上述供電模塊和受電模塊的 諧振頻率的值進(jìn)行供給，將構(gòu)成上述供電線圈的包括線圈1^在內(nèi)的各電路元件所具有的合 計(jì)阻抗設(shè)為Z1、將構(gòu)成上述供電諧振器的包括線圈1^在內(nèi)的各電路元件所具有的合計(jì)阻抗 設(shè)為Z2、將構(gòu)成上述受電諧振器的包括線圈L 3在內(nèi)的各電路元件所具有的合計(jì)阻抗設(shè)為 Z3、將構(gòu)成上述受電線圈的包括線圈L4在內(nèi)的各電路元件所具有的合計(jì)阻抗設(shè)為Z4、將上 述被供電設(shè)備的合計(jì)負(fù)載阻抗設(shè)為4、將上述供電線圈的線圈L 1與上述供電諧振器的線圈 1^之間的互感設(shè)為M12、將上述供電諧振器的線圈L2與上述受電諧振器的線圈1^之間的互 感設(shè)為M 23、將上述受電諧振器的線圈1^與上述受電線圈的線圈L42間的互感設(shè)為M34、將向 上述供電線圈輸入的輸入電流設(shè)為I 1，將構(gòu)成上述供電線圈、上述供電諧振器、上述受電諧 振器以及上述受電線圈的多個(gè)電路元件的各元件值和上述互感作為參數(shù)，通過(guò)分別改變?cè)?參數(shù)來(lái)控制根據(jù)下述關(guān)系式導(dǎo)出的上述被供電設(shè)備的受電電壓\，上述關(guān)系式為：
[0024] Gc1』為L(zhǎng)占 L』之間的耦合系數(shù)）。
[0025] 根據(jù)上述方法，關(guān)于利用諧振現(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并將所供給的電力供電至與受電 線圈連接的被供電設(shè)備時(shí)的被供電設(shè)備的受電電壓的控制方法，通過(guò)以滿足上述關(guān)系式的 方式分別改變參數(shù)，能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓。這樣，為了調(diào)整被供電設(shè)備的受電電 壓，能夠?qū)?gòu)成供電模塊和受電模塊的多個(gè)電路元件的各元件值作為參數(shù)，以滿足上述關(guān) 系式的方式自由設(shè)定各參數(shù)，從而能夠提高無(wú)線電力傳輸裝置的設(shè)計(jì)自由度，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電 力傳輸裝置自身的便攜性、小型化、低成本化。
[0026] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓控制方法，其特征在于，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)k 12、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)k 34的值中的至 少一個(gè)值來(lái)調(diào)整上述被供電設(shè)備的受電電壓。
[0027] 根據(jù)上述方法，以控制利用諧振現(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并將所供給的電力供電至與受 電線圈連接的被供電設(shè)備時(shí)的被供電設(shè)備的受電電壓為目的，來(lái)調(diào)整供電線圈與供電諧振 器之間的耦合系數(shù)k 12、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)k 34的值，由此能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓。
[0028] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓控制方法，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 上述親合系數(shù)k 12、k23、k34的值。
[0029] 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)k 23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)單的作業(yè)，就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)單的作業(yè)，就能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電 壓。
[0030] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓控制方法，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)整上述被供電設(shè)備的受電電壓：隨著縮短上述 供電線圈與上述供電諧振器之間的距離，上述供電線圈與上述供電諧振器之間的上述耦合 系數(shù)k 12的值變大，隨著上述耦合系數(shù)k 12的值變大，該被供電設(shè)備的受電電壓變小。
[0031] 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)k 12的值，通過(guò)增大耦合系數(shù)k12的值，能夠減小被供 電設(shè)備的受電電壓。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)k 12的值，通過(guò)減小耦合系數(shù)k12的值，能夠增大被供電設(shè)備 的受電電壓。
[0032] 在利用上述特性的受電電壓控制方法中，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)單的作業(yè)，就能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓。換言之，不在無(wú)線電力 傳輸裝置中設(shè)置新的設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)被供電設(shè)備的受電電壓的調(diào)整。即，不增加無(wú)線電力 傳輸裝置的零件個(gè)數(shù)就能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓。
[0033] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓控制方法，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)整上述被供電設(shè)備的受電電壓：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)k 34的值變大，隨著上述耦合系數(shù)k 34的值變大，該被供電設(shè)備的受電電壓變大。
[0034] 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)k 34的值，通過(guò)增大耦合系數(shù)k34的值，能夠增大被供 電設(shè)備的受電電壓。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)k 34的值，通過(guò)減小耦合系數(shù)k34的值，能夠減小被供電設(shè)備 的受電電壓。
[0035] 在利用上述特性的受電電壓控制方法中，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)，就能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓。換言之，不在無(wú)線電力傳 輸裝置中設(shè)置新的設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)被供電設(shè)備的受電電壓的調(diào)整。即，不增加無(wú)線電力傳 輸裝置的零件個(gè)數(shù)就能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓。
[0036] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓控制方法，其特征在于，通過(guò) 調(diào)整上述線圈L 1、上述線圈L2、上述線圈L3以及上述線圈"的電感的值中的至少一個(gè)值來(lái) 調(diào)整上述被供電設(shè)備的受電電壓。
[0037] 根據(jù)上述方法，以控制利用諧振現(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并將所供給的電力供電至與受 電線圈連接的被供電設(shè)備時(shí)的被供電設(shè)備的受電電壓為目的，來(lái)調(diào)整供電線圈的線圈Lp 供電諧振器的線圈L2、受電諧振器的線圈L3以及受電線圈的線圈1^4的電感的值中的至少一 個(gè)值，由此能夠調(diào)整被供電設(shè)備的受電電壓。
[0038] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓控制方法，其特征在于，在將 上述線圈L 2、上述線圈L3以及上述線圈L4的電感的值固定了的情況下，基于如下特性來(lái)調(diào) 整上述被供電設(shè)備的受電電壓：隨著上述線圈1^的值變大，上述被供電設(shè)備的受電電壓變 小。
[0039] 根據(jù)上述方法，在將線圈L2、線圈L3以及線圈L 4的電感的值固定了的情況下，通過(guò) 增大線圈L1的值，能夠減小被供電設(shè)備的受電電壓。相反地，通過(guò)減小線圈L i的值，能夠增 大被供電設(shè)備的受電電壓。
[0040] 另外，用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明之一是一種受電電壓控