无线供电系统技术方案

本发明专利技术披露了一种无线供电系统，包括：供电装置；和受电装置，被构造为接收从供电装置传输的电力。供电装置包括：电力发生器，用于产生将要被供给的电力；和共振元件，被供给由电力发生器产生的电力。受电装置包括：受电元件，接收从供电装置传输的电力，和匹配单元，包括用于在连接部分进行电力和受电元件的负载之间的阻抗匹配的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于用于电力的非接触(无线)供给和接收的非接触供电方式的无线 供电系统。
技术介绍
电磁感应方式被认为是无线供应电力的方式。此外，近年来，利用基于电磁共振现象的方式(被称为磁场共振方式)的无线供电 和充电系统引起了关注。目前，在已经广泛使用的基于电磁感应方式的非接触供电方式中，供电源和供电 目标(受电侧)需要共享磁通量。因此，供电源和供电目标为了高效率地传送电力需要被 设置得彼此非常接近，同时耦合的轴对准也很重要。相反地，由于电磁共振现象的原理，利用电磁共振现象的非接触供电方式相比于 电磁感应方式具有的优势是能够跨越更长的距离传输电力，并且即使轴对准的精度有些 低，传输效率也不会大幅度降低。除了磁场共振方式之外，电场共振方式也被认为是基于电磁共振现象的方式。例如，日本专利公开第2001-185939号(在下文中称为专利文献1)公开了利用磁 场共振方式的无线供电系统。在专利文献1中公开的技术具有这样的构造，其中通过电磁感应将电力从与供电 电路相连接的供电线圈传输至共振线圈(resonant coil)(也称为共鸣线圈(resonance coil)),并且频率由连接至共振线圈的电容和电阻来调节。近年来，在无线电力传输技术上已经有这样的报导，其中利用了基于磁场共振现 象的磁场共振方式，实现了跨越an的距离传输60W的电力。此外，在高效的“无线供电系统”的研发上已经有这样的报导，其中利用磁场共振 方式并传输60W的电力以驱动位于50cm距离处的电子设备。通过此无线电力传输技术，能够跨越几米的距离实现几十瓦电力的无线传输。从 而，期望将该技术应用于办公室和家庭中新概念的商用产品。
技术实现思路
然而，磁场共振型的无线供电系统存在这样的问题，S卩，当送电/受电的距离缩短 时，频率特性发生变化，并且传输效率相反还降低了。存在解决此问题的方法，例如，下列方法。具体地，响应于频率特性的变化，1)改变电源频率本身，以进行调整，2)调整送电侧上线圈的感应系数和电容以抵消该变化，和3)将调节阻抗的电路插入到送电侧的电源回路中。然而，在所有的方法中，都需要用于检测频率特性的变化并进行调整的某种装置，这阻碍了系统的简化和尺寸的减小。在磁场共振型的无线供电系统中，在送电侧和受电侧都需要具有高品质因数和大 尺寸的线圈。这尤其阻碍了受电侧的无线装置的尺寸减小。在电磁感应型的无线供电系统中，为了增强磁通量，使用了具有大量线圈匝数、铁 氧体核等等的线圈。这增加了重量，又阻碍了尺寸减小。本专利技术期望提供一种能够防止传输效率降低并实现系统简化和尺寸减小的无线 供电系统。根据本专利技术的第一实施方式，提供了一种无线供电系统，包括供电装置；和受电 装置，被构造为接收从供电装置传输的电力。供电装置包括电力发生器，用于产生将要给 供给的电力；和共振元件，被供给有由电力发生器产生的电力。受电装置包括受电元件， 接收从供电装置传输的电力；和匹配单元，包括用于在电力与受电元件的负载之间的连接 部分处进行阻抗匹配的功能。本专利技术的实施方式能够防止传输效率的降低，并能够实现系统的简化和尺寸减附图说明图1是示出根据本专利技术的实施方式的无线供电系统的构造实例的框图。图2是示意性示出在根据实施方式的无线供电系统中的送电侧上的线圈和受电 侧上的线圈之间的关系的示图。图3是示出受电线圈的阻抗特性的Smith图，根据本实施方式的匹配电路连接至 该受电线圈；图4是示出了作为比较实例的受电线圈的阻抗特性的Smith图，其中该受电线圈 无匹配电路；图5是示出根据本实施方式的无线供电系统的传输损耗特性的特征图；图6是示出根据本实施方式的无线供电系统的传输距离、传输损耗和频率之间的 彼此相关联的关系的示图；图7是示意性地示出了在根据本实施方式的无线供电系统中的送电线圈和受电 线圈的示图；图8是示出了作为比较实例的共振型无线供电系统的传输损耗特性的特征图；图9是示出了作为比较实例的共振型无线供电系统的传输距离、传输损耗和频率 之间彼此相关联的关系的示图；图10是示意性地示出了作为比较实例的共振型无线供电系统中的送电线圈和受 电线圈的示图；图11是示出了作为比较实例的电磁感应型无线供电系统的传输损耗特性的特征 图；图12是示出了作为比较实例的电磁感应型无线供电系统的传输距离、传输损耗 和频率之间彼此相关联的关系的示图；图13是示意性地示出了作为比较实例的电磁感应型无线供电系统中的送电线圈 和受电线圈的示图14是示出了根据本专利技术第二实施方式的无线供电系统的构造实例的框图；图15是示出了根据本专利技术第三实施方式的无线供电系统的构造实例的框图；以 及图16是示出了根据本专利技术实施方式的无线供电系统的应用实例的示图。 具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术的实施方式进行描述。描述顺序如下。1.第一实施方式(无线供电系统的第一构造实例)2.第二实施方式(无线供电系统的第二构造实例)3.第三实施方式(无线供电系统的第三构造实例)4.第四实施方式(无线供电系统的应用)<1.第一实施方式>图1是示出了根据本专利技术第一实施方式的无线供电系统的构造实例的框图。图2是示意性地示出了在根据第一实施方式的无线供电系统中的送电侧上的线 圈和受电侧上的线圈之间的关系的示图。此无线供电系统10形成为电力传输系统。此无线供电系统10具有供电装置20和受电装置30。供电装置20包括送电线圈单元21和高频电力发生器22。送电线圈单元21具有作为供电元件的供电线圈211和作为共振元件的共振线圈 212。尽管也将共振线圈称之为共鸣线圈，但是在本实施方式的描述中将使用术语“共 振线圈”。供电线圈211由被提供有交流(AC)电流的环形线圈来形成。共振线圈212由通过电磁感应耦合至供电线圈211的空心线圈来形成，并高效地 无线传输由供电线圈211所供给的AC电力。在供电侧，供电线圈211和共振线圈212通过电磁感应而相互强烈地耦合。高频电力发生器22产生用于无线电力传输的高频电力(AC电力)。将由高频电力发生器22所产生的高频电力提供给(施加于)送电线圈单元21的 供电线圈211。受电装置30包括受电线圈单元31、检测电路32，以及诸如发光二极管(LED)的负 载33，作为所接收电力的供给目标。受电线圈单元31具有受电线圈311和作为匹配单元的匹配电路312。受电线圈311与供电装置20侧的共振线圈212具有耦合关系，并接收由供电装置 20所传输的AC电力。匹配电路312具有根据控制器(未示出)提供的控制信号在受电线圈311的负载 端进行阻抗匹配的功能。检测(整流)电路32将所接收到的AC电力进行整流以将其转换为直流(DC)电 力。随后，在电压调节电路(未示出)中，将所提供的DC电力转换为适于作为供给目标的电子装置的规格的DC电压，并将经调节的DC电压提供给诸如LED的负载33。下面将结合图2描述送电线圈和受电线圈的构造实例。在此无线供电系统10中，共振线圈是唯一的一个线圈，也就是，在送电侧的共振 线圈212。送电侧的供电线圈211和共振线圈212通过电磁感应彼此耦合。此外，受电侧的受电线圈311和共振线圈212彼此耦合，以向负载33提供电力。将送电侧的供电线圈211和共振线圈212集成作为送电(供电)装置，使得可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无线供电系统，包括：供电装置；和受电装置，被构造为接收从所述供电装置传输的电力，其中，所述供电装置包括，电力发生器，用于产生将要被供给的电力，和共振元件，被供给由所述电力发生器产生的电力，并且所述受电装置包括，受电元件，用于接收从所述供电装置传输的电力，和匹配单元，包括用于在所述电力与所述受电元件的负载之间的连接部分进行阻抗匹配的功能。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：和田浩嗣，宫本宗，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP