非接触电能馈送系统和方法以及终端装置制造方法及图纸

在本发明专利技术中，当能量要从配备有初级侧线圈的供电装置无接触地提供到配备有次级侧线圈的终端装置时，用于将由次级侧线圈接收到的电能转换为预定电压的电能的稳压器，被配置为使得能够使用多个转换形式提供能量。采用一配置以使得基于经由供电装置和终端装置之间的通信获得的信息设定稳压器使用的转换方案。

【技术实现步骤摘要】
非接触电能馈送系统和方法以及终端装置本申请为2013年07月02日提交的、申请号为201380046577.X、专利技术名称为“非接触电能馈送系统，终端装置，非接触电能馈送装置以及非接触电能馈送方法”的申请案的分案申请。
本专利技术涉及非接触电能馈送系统、终端装置、非接触电能馈送装置和非接触电能馈送方法。
技术介绍
过去，诸如电池充电器这样的装置在不将终端管脚直接连接到终端装置的非接触的状态下提供电能。电磁感应方法被认为是那种过时的非接触电能传输方法。在该方法中，电能传输侧的装置配备有电能传输线圈，接收侧的终端装置配备有电能接收线圈。在该电磁感应方法中，传输侧装置的电能传输线圈的位置被布置为靠近接收侧装置的电能接收线圈的位置，以结合(bond)两个线圈之间的磁通量以在不接触的情况下发送电能。而且，开发了被称为磁场谐振方法，作为用于不接触地向相距一定距离的终端装置高效提供电能的方法。在该方法中，电能传输侧的装置和电能接收侧的装置每一个都配备有由线圈和电容器组成的LC电路，它允许电场和磁场在两个电路之间谐振，以无线传输电能。在电磁感应方法和磁场谐振方法两者中，电能传输侧的装置配备有电能传输线圈，并且电能接收侧的装置配备有电能接收线圈。当在下面的本说明书中提到电磁感应方法时，电磁感应方法还包括类似的非接触电源传输方法，如磁场谐振方法。图11是示出过去的通过电磁感应方法在不接触终端装置的情况下从电能馈送装置馈送能量的示例性配置的图。作为初级侧装置的电能馈送装置10使用AC-DC转换器12将交流电电源11(如AC100V)转换成直流低压电源。通过AC-DC转换器12获得的直流低压电源被提供给电能传输驱动器13。电能传输驱动器13连接到电能传输电路，电能传输电路与电容器14和初级侧线圈15连接，并且预定频率的传输电能从电能传输驱动器13提供到初级侧线圈15。在作为次级侧装置的终端装置20中，次级侧线圈21和电容器22与整流器单元23连接，使得次级侧线圈21从初级侧线圈15接收电能。次级侧线圈和电容器22的串联电路与整流器单元23连接，使得整流器单元23对接收到的电源进行整流，以获得预定电压Va的直流电源。预定电压Va例如是略高于5V的直流能量。通过整流单元23获得的直流电源被提供给稳压器24，并调节在某一恒定电压(例如，5V)。通过稳压器24获得的恒定电压的直流电源被提供给充电控制单元25，并且充电控制单元25控制蓄电池26的充电。在这样的非接触电能馈送系统的配置中，次级侧装置的稳压器24是通常被称为低压差线性稳压器(Lowdropout，LDO)的串联的稳压器，其在输入电压和输出电压之间的差异相对小时采用。使用LDO作为稳压器24使得其效率高到一定程度的系统成为可能，用于接收低至大约5W的电能。同时，在非接触的电能传输中，希望增加传输的电能。也就是说，在已经投入实际使用的当前非接触电能馈送系统中，终端装置中接收电能是大约1W至5W的相对小的电能。相反，在使用电磁感应方法的非接触传输中，希望终端装置获得更大的接收电能，如10W至15W。这里，当在图11示出的配置中接收到大的电能时，使用LDO的稳压器24存在以下问题：在其中有大电流流过的线圈中有大损耗。被称为DC-DC转换器的开关稳压器被称为处理相对大的电能和高压的稳压器。专利文献1描述在电源装置中利用LDO的稳压器和开关稳压器的并联使用。该专利文献1描述当负载大时开关稳压器的使用，当负载小时使用利用LDO的稳压器。引用列表专利文献专利文献1：JP2010-183812A
技术实现思路
过去，例如在专利文献1中描述的，当并联使用利用LDO的稳压器和开关稳压器时，电源装置(如AC适配器)检测输入电源的电压以切换两个稳压器。这里，图11中示出的非接触电能馈送系统的次级侧装置的稳压器不能采用相同的配置。也就是说，当图11中示出的非接触电能馈送系统被配置时，终端装置20中的稳压器24的输入电压Va接近恒定。随着接收电能增加，只有电流增加。因此，不可能采用基于检测的输入电压来切换稳压器的配置。这里，将参照图12的表格描述通过改变接收电能的电能接收线圈的热产生的示例。图12示出接收电能的三个示例，它们是5W、10W和15W。在每个示例中，当整流器单元23将电压整流到5V时，电流值在接收电能是5W的情况下是1A，在接收电能是10W的情况下是2A，并且在接收电能是15W的情况下是3A。次级侧线圈21的电阻值取决于次级侧线圈21的横截面积，因此在任何电能情况下都是恒定的。在图12的示例中，次级侧线圈21的电阻值设定为0.4Ω。次级侧线圈21的电能损耗取决于电阻值和电流平方的乘积，如在等式Q＝I2R中。因此，当电流增加时，电能损耗也增加。这里，当次级侧电能损耗和温度之间的转换比是20℃/0.6W，每个接收电能中的次级侧线圈21的热温度变化如图12所示。也就是说，当接收电能是5W时，热温度约为13℃。当接收电能是10W时，热温度约为53℃。当接收电能是15W时，热温度约为120℃。注意，在图12中，基于两种类型的包括用于非接触能量馈送的线圈的终端装置的温度特性的实际测量结果，将次级电能损耗和温度之间的转换比设定为20℃/0.6W。也就是说，如在图13中所示，当测量某一类型的终端装置的温度特性T1和另一类型的终端装置的温度特性T2时，获得示出温度与电能损耗的变化基本成比例地线性增加的特性。20℃/0.6W的转换比根据通过使用直线近似这些特性T1、T2计算得到的特性获得。同时，作为不同于热生成的另一问题，还存在当次级装置使用开关稳压器时，小电能的能量馈送接收的效率问题。也就是说，图14是示出接收电能和电能接收频率之间的关系的图。特性W1与使用LDO的稳压器对应，并且特性W2与开关稳压器对应。可以理解的是，通过比较这些特性W1、W2，例如，在使用LDO的特性W1的情形中，接收电能在特定频带附近大。另一方面，在使用开关稳压器的特性W2的情形中，接收电能在特性W1具有大的接收电能的频带中小。如上描述，合适的载波频率依赖于次级侧装置的稳压器的类型而变化，而稳压器的类型不能容易地选择。本公开的目的是解决非接触电能馈送系统中当传输的电能大时的热生成和低效率的问题。问题的解决方案本公开的非接触电能馈送系统是包括电能馈送装置和被配置为从电能馈送装置接收能量馈送的终端装置的非接触电能馈送系统。电能馈送装置包括初级侧线圈、被配置为提供传输的电能到初级侧线圈的驱动器、被配置为将由驱动器提供的传输电能控制为多个等级(level)的初级侧控制单元，以及被配置为与接收从初级侧线圈馈送的电能的一侧通信的次级侧通信单元。终端装置包括被配置为接收电能的次级侧线圈、被配置为对通过次级侧线圈获得的接收电能整流的整流器单元、被配置为将通过整流器整流的接收电能转换成预定电压的电能的稳压器、次级侧通信单元，以及被配置为控制稳压器的次级侧控制单元。该稳压器使用多个方法对接收电能进行转换。次级侧控制单元基于与初级侧通信单元通信的次级侧通信单元接收到的信息控制该稳压器进行的电压变换方法。而且，本公开的终端装置包括被配置为接收从电能馈送装置传输的电能的次级侧线圈、被配置为对通过次级侧线圈获得的接收电能整流的整流器单元、被配置为将通过整流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种终端装置，包括：接收部分，被配置为接收从馈送装置发送的电能；整流器，被配置为通过整流电能来获得电压；稳压器，被配置为接收由整流器获得的电压；控制部分，被配置为控制所述稳压器；其中所述控制部分基于所述电压设定至少一个信号并且将所述至少一个信号输出到所述馈送装置。

【技术特征摘要】
2012.09.14 JP 2012-2034921.一种终端装置，包括：接收部分，被配置为接收从馈送装置发送的电能；整流器，被配置为通过整流电能来获得电压；稳压器，被配置为接收由整流器获得的电压；控制部分，被配置为控制所述稳压器；其中所述控制部分基于所述电压设定至少一个信号并且将所述至少一个信号输出到所述馈送装置。2.根据权利要求1所述的终端装置，还包括：电压检测部，被配置为检测由整流器检测的电压。3.根据权利要求2所述的终端装置，其中，当由电压检测部分检测到的电压大于或等于阈值电压时，控制部分设置以停止稳压器并将包括指示能量馈送停止的信息的信号发送到馈送装置。4.根据权利要求1所述的终端装置，还包括：温度部分，其检测在接收部分附近的温度。5.根据权利要求1所述的终端装置，还包括：该稳压器包括第一处理单元和第二处理单元。6.根据权利要求5所述的终端装置，其中，控制部分根据由温度部分检测到的温度确定第一处理单元或第二处理单元是否使用并将控制信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：小堺修，中野裕章，福田伸一，田中正幸，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP