功率传递线圈、移动终端、功率发送装置和功率传递系统的制作方法

专利名称：功率传递线圈、移动终端、功率发送装置和功率传递系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于例如在对结合在小而薄的移动终端(例如移动电话 单元)中的蓄电池充电时利用电/f兹感应通过非接触式方法传递功率的非接触 式功率传递线圏单元。本发明还涉及其中结合有非接触式功率传递线圏单元 的移动终端，使用非接触式功率传递线圈向移动终端等传递功率的功率发送 装置，以及包括上述设备的非接触式功率传递系统。
背景技术：
已知传递充电功率的现有系统用于例如通过非接触式功率传递线圈使用 电；兹感应对结合在移动终端中的蓄电池充电。
公开号为2006-42519的日本未审专利申请(参见图2和图3)公开了将 扁平线圈(flat coil)用作安装在移动终端中的非^r触式功率传递线圏，该扁
绝缘层的导线绕制成螺旋形而形成，其中移动终端例如为移动电话单元，其 可能需要制作地比较薄。该出版物还公开为了抑制由于将一个功率传递扁平 线圈和一个功率接收扁平线圏彼此面对放置时产生^f兹场所导致的不需要的辐 射，在每个线圈的与面对表面相对的表面上提供磁片从而完全覆盖上述相对 表面。

发明内容
然而，当在功率发送侧的初级传递线圈和功率发送侧的次级传递线圈彼 此面对放置的状态下执行非接触式功率传递时，如果初级传递线圈和次级传 递线圈的中心位置移动，例如线圏之间的非接触式功率传递的效率可能会降 低。
这意味着，当在支架中提供的初级传递线圈和移动终端中提供的次级传 递线圈之间执行非接触式功率传递时，例如为了对移动终端的蓄电池充电， 在两个线圈的中心位置都移动从而功率传递效率降低并且移动终端的功率损耗超过了从支架供应的功率的情况下，充电功率将不足以对移动终端的可再 充电电池充电。这里，如果从支架传递更多的功率以补偿不足够的充电功率， 由线圈产生的热量将会增加。另外，放置在支架的端子安装架上的移动终端 所产生的热量也会增加。
另 一方面，如果在线圈的中心位置移动超过一个设定量时停止非接触式 功率传递，例如可能会阻止由线圈产生的热量。然而，在这种情况下，尽管 用户可能想到移动终端正在充电，但是实际上并没有执行充电，这对用户是 非常不方便的。
同样，尽管可能使用将移动终端强制设置在理想位置使得线圈的中心不 发生移动的支架设计，但是在这种情况下，在移动终端的形式和支架的端子 安装架的形式上都有限制，导致终端设计和支架设计的设计自由度减少。也 就是说，用于不同类型具有不同形式的移动终端的各个支架将仅适应不同类 型终端中的一种，4吏得每次用户改变他或她的移动终端时都要购买新的支架， 这对于用户来说费用很大。
期望提供一种非接触式功率传递线圈单元、 一种移动终端、 一种功率发 送装置和一种非接触式功率传递系统，它们可以抑制在非接触式功率传递过 程中由于线圈的中心位置之间的移动而产生的热量，可以抑制传递效率的降 低，可以彻底避免由于线圈的中心位置之间的移动而导致功率传递停止的情 况，并且还可以减少用户的费用。
根据本发明的一个实施方式，提供一种非接触式功率传递线圈单元，其 包括扁平线圈、》兹膜和漏磁通4企测线圈。扁平线圏通过在基本平坦的平面上 将导线绕制成螺旋形而形成。设置磁膜使其覆盖扁平线圈的 一个完整平坦表 面。漏;兹通4企测线圏设置在扁平线圏和磁膜的外边缘的外围，并且检测扁平 线圈的漏/磁通。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种移动终端，其包括蓄电池、非 接触式功率传递线圈单元、充电控制电路和信号发送单元。非接触式功率传 递线圈单元包括在基本平坦的平面上将导线绕制成螺旋形而形成的扁平线
圈、设置为覆盖扁平线圈的完整平坦表面的》兹膜以及设置在扁平线圏和;兹膜 的外边缘的外围并且检测扁平线圈的漏磁通的漏石兹通4企测线圈。非接触式功 率传递线圈单元根据非接触式功率传递方法，利用扁平线圈和提供在功率发 送装置中用于传递功率的线圈之间的电磁感应，从而根据非接触式功率传递方法接收从功率发送装置发送的功率。充电控制电路控制通过非接触式功率 传递线圈单元的扁平线圈而接收的功率对蓄电池的充电。信号发送单元将基 于非接触式功率传递线圏单元的漏磁通检测线圈所检测的漏磁通的信号发送
至功率发送装置。
根据本发明的再一个实施方式，提供一种功率发送装置，其包括端子安 装架、非接触式功率传递线圈、信号接收单元和功率传递控制单元。将包括 蓄电池的预定的移动终端安装在端子安装架上。非接触式功率传递线圈包括 在基本平坦的平面上将导线绕制成螺旋形而形成的扁平线圏，并且利用该扁 平线圈和安装在预定移动终端中以执行非接触式功率传递的线圈之间的电磁 感应，用以对移动终端的蓄电池充电。信号接收单元接收从移动终端传来的 基于移动终端的线圈的漏磁通的信号。功率传递控制单元基于信号接收单元 所接收的依照漏磁通的信号而控制来自非接触式功率传递线圈的扁平线圈的 功率的传递。
根据本发明的再另一个实施方式，提供一种非接触式功率传递系统，其 包括移动终端和功率发送装置。移动终端包括在非接触式功率传递过程中是
次级侧的非接触式功率传递线圈、和;^测次级側非接触式功率传递线圈的漏 磁通的漏磁通检测线圈。功率发送装置包括在非接触式功率传递过程中是初 级侧的非接触式功率传递线圈，并且利用初级侧非接触式功率传递线圈和移 动终端的次级侧非接触式功率传递线圈之间的电^f兹感应而将功率传递至移动 终端。移动终端将依照漏磁通检测线圈所检测的漏磁通的信号反馈至功率发 送装置，并且功率发送装置基于从移动终端反馈的依照漏磁通的该信号而控 制来自初级侧非接触式功率传递线圏的功率的传递。
换句话说，当初级侧和次级側非接触式功率传递线圈的中心位置移动时， 至少次级侧非接触式功率传递线圈将会产生漏磁通。根据本发明的实施方式， 可以通过使用漏磁通检测线圈检测上述漏磁通而检测线圈的中心位置之间的 移动。同样根据本发明的实施方式，在功率发送装置中，基于次级侧上的漏 磁通检测线圈的输出，能够知道线圏的中心位置之间已经发生了移动。如果 是那样的话，控制初级侧非接触式功率传递线圈的功率的传递使得次级侧非 接触式功率传递线圈单元获得更大的产生电压，并且减少漏磁通。
冲艮据本发明的实施方式，当初级侧和次级侧非接触式功率传递线圏的中 心位置之间已经发生移动时，检测从次级侧非接触式功率传递线圏泄漏的漏磁通，并且基于检测输出控制初级侧非接触式功率传递线圈的功率的传递。 通过这样的操作，能够抑制在非接触式功率传递过程中由于线圈的中心位置 移动而产生的热量并且抑制传递效率的降低。另外，能够彻底避免由于线圈 的中心位置之间的移动而导致功率传递停止的情况，并且因此，能够改善用 户的适用性。同样根据本发明的实施方式，即使当线圈的中心位置移动一定 距离时，也能够抑制热量的产生并且以有利的效率执行功率传递。这意味着 能够很少需要使用将移动终端强制设置在理想位置的支架设计，从而即使在 用户购买了新的移动终端的时候，用户也将能够继续使用同样的支架。因此， 能够减少用户的费用。


图1是根据本发明一个实施方式的移动电话单元和支架的主要部分的全 部内部结构示意图。
图2是示出当初级侧传递线圈和次级侧传递线圈的中心位置移动时怎样 放置它们的 一个示例的示意图。
图3是(i)初级侧传递线圈和次级侧传递线圈的中心位置之间的移动和 (ii )对于每一个位置移动次级侧传递线圈的输出电压和输出电流之间的关系 的曲线。
图4是(i)初级侧传递线圏和次级侧传递线圈的中心位置之间的移动和 (ii)次级侧传递线圏的输出电压和功率传递效率之间的关系的曲线。
图5是从上方看时，在次级侧线圏单元的组成部分中，仅显示次级侧传 递线圏、磁片和在其外围的漏磁通检测线圏的示意图。
图6是图5中所示的次级侧线圏单元的分解透^L图。
图7是次级侧线圏单元的一个示例结构的示意图，其中次级侧传递线圈、 磁片和漏磁通检测线圏形成在一个柔性印刷电路板上。
图8是图7中所示的次级侧线圈单元的分解透视图。
图9是初级侧传递线圈和图5的次级侧传递线圈彼此面对设置并且它们 的中心位置基本匹配的状态的剖视图。
图IO是初级侧传递线圈和图5的次级侧传递线圈;f皮此面对设置并且它们 的中心位置存在位移的状态的剖视图。
图11是(i)初级侧传递线圈和图5的次级侧传递线圈的中心位置之间的位移和(ii)由漏磁通检测线圈产生的电压之间的关系的曲线图。
图12是从上方看时，在次级侧线圈单元的组成部分中，4又显示次级侧传 递线圏、磁片和在其外围设置的多个漏磁通检测线圈的示意图。
图13是次级侧传递线圈单元的一个示例全部结构的示意图，其中次级侧 传递线圈、磁片和图12中的多个漏磁通检测线圏形成在一个柔性印刷电路板 上。
图14是初级侧线圈单元和图12的次级侧线圈单元^f皮此面对设置并且线 圏的中心位置基本匹配的剖视图。
图15是初级侧传递线圈和次级侧传递线圈之间的位置关系的一个示例 的示意图，其中初级侧传递线圈和图12的次级侧传递线圈的中心位置存在位 移。
图16是初级侧线圈单元和图12中所示的次级侧线圏单元的剖视图，其 中线圈的中心位置存在位移。
图17是线圏的中心位置之间的位移的一个示例的示意图，其中初级侧传 递线圈相对于图12中的次级侧传递线圈沿"X + ，，方向存在位移。
图18是(i)图17中的线圈的中心位置的位移距离和位移方向与(ii) 各个漏磁通^r测线圈的输出电压之间的关系的曲线图。
图19是线圈的中心位置之间的位移的一个示例的示意图，其中初级侧传 递线圈相对于图12中的次级侧传递线圏沿"X-，，方向存在位移。
图20是(i)图19中的线圈的中心位置的位移距离和位移方向与(ii) 各个漏磁通检测线圈的输出电压之间的关系的曲线图。
图21是线圈的中心位置之间的位移的一个示例的示意图，其中初级侧传 递线圈相对于图12中的次级侧传递线圈沿"+ Y"和"+X，，方向之间的基 本中间的对角方向存在位移。
图22是(i)图21中的线圈的中心位置的位移距离和位移方向与(ii) 各个漏磁通检测线圈的输出电压之间的关系的曲线图。
图23是线圈的中心位置之间的位移的一个示例的示意图，其中初级侧传 递线圏相对于图12中的次级侧传递线圏沿"-Y"和"-X"方向之间的基 本中间的对角方向存在位移。
图24是(i)图23中的线圈的中心位置的位移距离和位移方向与(ii) 各个漏磁通检测线圏的输出电压之间的关系的曲线图。图25是线圈的中心位置之间的位移的一个示例的示意图，其中初级側传 递线圈相对于图12中的次级侧传递线圈沿"+ Y，，和"+X"方向之间并且 稍微接近于"+ X"方向的对角方向存在位移。
图26是(i)图25中的线圈的中心位置之间的位移距离和位移方向与(ii) 各个漏磁通检测线圏的输出电压之间的关系的曲线图。
图27是线圏的中心位置之间的位移的一个示例的示意图，其中初级侧传 递线圈相对于图12中的次级侧传递线圏沿"-Y"和"-X"方向之间并且 稍微接近于"-X"方向的对角方向存在位移。
图28是(i)图27中的线圈的中心位置之间的位移距离和位移方向与(ii) 各个漏磁通检测线圈的输出电压之间的关系的曲线图。
图29是一个示例结构的块电路示意图，其中支架通过改变初级侧传递线 圈的谐振频率而执行功率传递控制。
图30是示出能够改变谐振频率的谐振电路的一个具体示例的电路图。
图31是一个示例结构的块电路示意图，其中支架通过改变初级侧传递线 圈的谐振电压而4丸行功率传递控制。
图32是一个示例结构的块电路示意图，其中支架通过改变初级侧传递线 圈传送的功率而4丸行功率传递控制。
具体实施例方式
现在将参照附图描述本发明的优选实施方式。
在实施方式中，根据本发明的实施方式，通过在基本平坦的平面上将例 如单股线、双绞线或扁平形式的导线绕制成螺旋形而形成的扁平线圈的示例 被描述为"非接触式功率传递线圈"。另外，根据本发明的实施方式，将包括 上述扁平线圈作为用于非接触式功率传递的次级线圈的移动电话单元描述为 "移动终端"的一个示例。此外，根据本发明的实施方式，将能够至少对上 述移动电话单元充电并且包括上述扁平线圈作为用于非接触式功率传递的初 级线圈的支架描述为"功率发送装置"的一个示例。此外，根据本发明的实 施方式，将包括上述移动电话单元和支架的系统描述为"非接触式功率传递 系统"的一个示例。然而，应该注意到在下文中给出的其中的细节是示例并 且本发明的实施方式并不限于此。
移动电话单元和支架的全部结构，以及充电过程中的基本操作图1是涉及根据本实施方式在移动电话单元2和支架1之间执行的非接 触式功率传递的主要部分的结构示意图。
根据本实施方式，移动电话单元2内部包括单元外壳、至少一个电池16、 次级侧传递线圈14和电路板15。电池16包^fe为单元l^供工作电源的蓄电池。 次级侧传递线圈14在电池16的充电过程中用作4妄收功率的非接触式功率传 递线圏。在电路板15上安装包括充电控制电路的不同电路，用以将通过次级 侧传递线圈14接收的功率供应至电池16/人而对电池16充电。注意到在本实 施方式中，附图和说明书中省略了包括在典型移动电话单元中的其他组成部 分。
上面提及的电池16是可拆卸的，并且因此提供电池盖n，在电池16装
到移动电话单元2和从其中卸下电池16时打开和闭合(或者装上和卸下)该 电池盖13。
次级侧传递线圈14由一个扁平线圏组成，该扁平线圈通过将导电的导线 绕制成螺旋形而形成，并且将次级侧传递线圏14的一个平面粘贴至电池盖 13的一个内侧表面或者电池16的位于电池盖13侧的一个外表面。在本实施 方式中，将次级侧传递线圈14粘贴至上述电池盖13。
另一方面，根据本实施方式的支架1至少包括初级侧传递线圏10、控制 电路单元11和电源接线12。当对移动电话单元2的电池16充电时，初级侧 传递线圏IO用作传送功率的非接触式功率传递线圏。控制电路单元11向上 述初级侧传递线圈IO供应功率并且控制该初级侧传递线圈10。电源接线12 连接至例如家用电源。注意到在本实施方式中，从附图和说明书中省略了包 括在典型支架中的其他组成部分。
以和移动电话单元2的次级侧传递线圈14基本相同的方式，支架1的初 级侧传递线圏IO是一个扁平线圏，并且该扁平线圈通过将导电的导线绕制成 螺旋形而形成，并且初级侧传递线圈IO的一个平面部分粘贴至一个扁平端子 安装架的内侧表面，该扁平端子安装架设置在具有给定尺寸的支架1上。
伴随着初级侧传递线圈10的磁场状态变化的电压变化能够在上述磁场 状态变化时由控制电路单元11检测。当移动电话单元2放置在支架1的端子 安装架上时，移动电话单元2的次级侧传递线圈14和支架1的初级侧传递线 圈IO彼此靠近地设置造成上述变化的产生。当检测到下述情况时控制电路单 元11确定已经将移动电话单元2放置在支架1的端子安装架上由于在次级侧传递线圈14放置在初级侧传递线圈IO附近时伴随着初级侧传递线圈10的 磁场状态的变化的电压变化而产生的一电压达到了预先设定的预定电压。
以相同的方式，根据本实施方式，伴随着次级侧传递线圈14内部的磁场 状态变化的电压变化能够在上述变化发生时由移动电话单元2的充电控制电 路检测。移动电话单元2放置在支架1的端子安装架上，使得次级侧传递线 圈14和支架1的初级侧传递线圈IO彼此靠近地;改置乂人而产生上述变化。当 检测到下述情况时移动电话单元2的充电控制电路确定已经将移动电话单元 2放置在支架1的端子安装架上其中在上述初级侧传递线圏IO放置在次级 侧传递线圈14附近时，伴随着次级侧传递线圈14的^兹场状态的变化的电压 变化而产生的 一 电压达到了预先设定的预定电压。
同样在本实施方式中，支架1和移动电话单元2还可以通过上述初级侧 传递线圈IO和次级侧传递线圏14传送信息。例如，上述移动电话单元2已 经放置在支架1的端子安装架上。然后，基于上述磁场状态的变化检测初级 侧传递线圈IO和次级侧传递线圈14是否;f皮此靠近^:置。这里，支架1和移 动电话单元2通过上述初级侧传递线圏IO和次级侧传递线圈14传送信息从 而交换识别信息用于彼此授权。
同样在本实施方式中，当支架1和移动电话单元2才企测到初级側传递线 圈IO和次级侧传递线圈14彼此靠近放置并且支架1和移动电话单元2已经 能够彼此授权时，功率从支架1传递并且使用传递的功率执行对移动电话单 元2的电池16充电。
当以这种方式开始了对移动电话单元2的电池16充电时，支架1的控制 电路单元11将通过电源接线12供应的家用交流电压转换为预定的直流电压， 使用该直流电压产生具有预定频率的交流电压，将产生的交流电压供应至初 级侧传递线圈10,并且使初级侧传递线圈IO以预定谐振频率振荡。
另一方面，在移动电话单元2侧，当由于支架1的初级侧传递线圏10 的振荡而在次级侧传递线圏14中感应出交流电压时，对感应的交流电压进行 整流以将该电压转换为直流电压并且利用该直流电压乂于电池16充电。
基于初级侧传递线圈10的状态变化的电压值可以不再等于预先设定的 预定电压值，或者基于初级侧传递线圈IO的状态变化的电压值可以等于预先 设定的预定电压值但是还没有能够基于识别信息而授权另 一个设备。在这种 情况下，在本实施方式中，支架1的控制电路单元11确定初级侧传递线圏IO的磁场状态变化是由例如硬币的金属物体或另一个放置在端子安装架上的 导电物体引起的，并且执行控制使得不能将功率供应至初级侧传递线圏10。
同样在本实施方式中，当使用从支架l传递的功率对移动电话单元2的 电池16进行充电时，在支架1和移动电话单元2之间通过初级侧传递线圈 10和次级侧传递线圈14传送充电信息。也就是说，当使用从支架1传递的 功率对电池16执行充电时，移动电话单元2的充电控制电路将电池16的充 电信息传递至支架1。支架1的控制电路单元11利用从移动电话单元2传送 的充电信息而监视移动电话单元2的电池16的充电状态。在从充电信息中发 现电池16没有被完全充电时，控制电路单元11执行控制使得继续通过初级 侧传递线圈10传递功率。另一方面，当从充电信息中发现电池16已经净皮完 全充电时，控制电路单元11执行控制使得停止传递功率。除了上述控制以外， 例如，当从移动电话单元2供应的信息显示某种异常时，控制电路单元ll还 执行控制以停止传递功率。
另外，尽管在下文中将描述详细的结构和操作，但是根据本实施方式的 移动电话单元2还包括用于检测漏磁通的漏磁通检测线围。当移动电话单元 2放置在支架1的端子安装架上时，由于支架1的初级侧传递线圈IO和移动 电话单元2的次级侧传递线圈14的中心位置存在位移，^吏得初级侧传递线圏 10的一些,兹通没有净皮次级侧传递线圈14 4妄收， >夂人而产生了上述漏;兹通。同 样根据本实施方式，在非接触式功率传递系统中，可以将表明移动电话单元 2的漏磁通检测线圏的输出电压的信息从移动电话单元2反馈至支架1。也就 是i^L，通过次级侧传递线圈14和初级侧传递线圈10可以反^^贵至少表明初级 侧传递线圏IO和次级侧传递线圈14之间的中心位置位移距离的信息。而且 根据本实施方式的支架1还基于从移动电话单元2发送的显示漏磁通检测线 圈的输出电压的信息而确认初级侧传递线圈IO和次级側传递线圈14之间的 中心位置位移距离。根据本实施方式，支架1还基于中心位置位移距离控制 初级侧传递线圈10的谐振频率、谐振电压、和/或传递功率，4吏得由移动电 话单元2的次级侧传递线圈14获得更大的产生电压并且减少漏^兹通(即，使 得漏磁通检测线圏的检测电压减少)。因此，在本实施方式中，能够抑制由于 线圈中心位置位移而产生的热量，从而抑制传递效率的降〗氐，并且避免由于 线圈中心位置位移而停止传递功率的情形。
两个线圈中心位置的位移和l.次级线圈的输出以及2.传递效率之间的关系
图2是初级侧传递线圈IO和次级侧传递线圈14的示意图，其中当已经 将根据本实施方式的移动电话单元2放置在支架1的端子安装架上时，已经 发生中心位置之间的位移。注意到在图2的示例中示出线圏的放置状态，其 中中心位置存在位移，并且符号"D，，显示中心位置的位移距离。
在本实施方式中，尽管在图中没有详细显示，但是支架l中结合的初级 侧传递线圈IO是一个扁平线圈，其中在基本平坦的平面上将单金属线或双绞 金属线或在其表面上提供的具有绝缘层的薄膜金属图案绕制成螺旋形。将初 级侧传递线圏10的一个平面粘贴在柔性印刷电路板等的表面上。另外，将用 于在初级侧传递线圈10和移动电话单元2的次级侧传递线圏14之间有效地 形成-兹路以增加》兹链的一个》兹片71粘贴至初级侧传递线圈IO的另一个平面 从而完全覆盖另一个平面。磁片71还抑制由于两个线圏产生的磁场而导致的 不需要的辐射。尽管在图中没有示出，但是如果需要还将由铝等制成的金属 片粘贴至磁片71的外侧。注意到在下面的描述中，将包括初级侧传递线圈 10、磁片71等的线圏单元称为"初级侧线圏单元61"。
同样地，尽管在图中没有详细显示，但是移动电话单元2中结合的次级 侧传递线圏14是一个扁平线圈，其中在基本平坦的平面上将单金属线或双绞 金属线或在其表面上提供的具有绝缘层的薄膜金属图案绕制成螺旋形。将次 级侧传递线圈14的一个平面粘贴在柔性印刷电路板等的表面上。另外，将用 于在次级侧传递线圈14和支架1的初级侧传递线圏10之间有效地形成》兹路 以增加磁链的磁片72粘贴至次级侧传递线圏14的另一个平面从而完全覆盖 另一个平面。磁片72还抑制由于两个线圈产生的磁场而导致的不需要的辐 射。同样，尽管在图中没有示出，但是如果需要还将由铝等制成的金属片粘 贴至磁片72的外侧。注意到在下面的描述中，将包括次级侧传递线圈14、 磁片72等的线圈单元称为"次级侧线圈单元62"。
这里，将移动电话单元2放置在支架1的端子安装架上，并且初级侧线 圈单元61面对次级侧线圏单元62放置，并且在这种状态下执行非接触式功 率传递。如果初级侧传递线圈IO和次级侧传递线圈14的线圈中心位置基本 匹配(即，当位置位移基本为零时)，>^人次级侧传递线圈14输出的电压和电 流将基本等于设计值，并且功率传递效率将基本为最大值。
另一方面，当两个线圏的中心位置如图2中所示地存在位移时，从次级侧传递线圈14输出的电压和电流都降低，并且功率传递效率也降低。
图3示出了初级侧传递线圏IO和次级侧传递线圏14之间的位移距离与 当上述位移距离发生时次级侧传递线圈14的输出电压Vout和输出电流lout 之间的关系。注意到在图3中，线圈的中心位置之间的位移距离显示为D = 0 (位移距离为零)，D= l(位移距离为lmm), D-2(位移距离为2mm),……， D = 8 (位移距离为8mm)的示例情况。
如图3中的示例所示，当初级侧传递线圏IO和次级侧传递线圈14的中 心位置之间的位移距离在D = 0至0 = 5的范围之内时，在次级侧传递线圈14 的输出特性中(并且具体地在输出电压Vout中)观察不到显著的恶化。然而， 当中心位置之间的位移距离是D-6或更大时，在次级侧传递线圈14的输出 特性中(在输出电压Vout中)观察到显著的恶化。也就是说，当两个线圏的 中心位置位移一确定量时，因为初级侧传递线圈10的磁通没有完全被次级侧 传递线圈14接收，产生的漏磁通增加。因此，次级侧传递线圏14的输出电 压相应于上述漏磁通量而降低。注意到当由于漏磁通而使得次级侧传递线圈 14的输出电压降低时，如果为了补偿上述降低而增加从支架1传递的功率量， 由线圏产生的热量将会增加。
图4示出了两个线圏的中心位置之间的位移距离与对于各个位移距离的 次级侧传递线圈14的(1 )输出电流lout以及(2 )功率传递效率(％ )之间 的关系。注意图4所示的示例与图3中所示的两个线圏之间的位移距离相同。
如图4所示，当初级侧传递线圈10和次级侧传递线圈14的中心位置之 间的位移距离小的时候(例如位移距离在D-0至D = 5的范围之内)，例如 当次级侧传递线圈14的输出电流lout在300mA至500mA范围内时，传递效 率仅有很小的降低。然而，当中心位置之间的位移距离大时，即使当次级侧 传递线圈14的输出电流lout在300mA至500mA范围内时，传递效率也会降 低。另一方面，如图4所示，即使当线圏中心位置之间的位移距离是确定长 度时(例如，当D = 6时)，如果次级侧传递线圈14的输出电流lout在例如 250mA至350mA范围内，可以获得相当充分的传递效率。
换句话说，当线圈中心位置之间的位移是确定(certain)长度时，执行 控制以抑制从初级侧传递线圈IO传递功率，使得次级侧传递线圈14的输出 电流lout在例如250mA至350mA的预定举命出电流范围内(即，预定输出功 率范围)。通过执行这样的控制，可以保持确定水平的传递功率。当以这样的方式抑制从初级侧传递线圏IO传递功率时，在线圈中产生的热量也减少。
当中心位置存在位移时，线圏中心位置之间的位移和功率传递控制的检 测的综述
如前面所述，根据本实施方式，当移动电话单元2已经放置在支架1的 端子安装架上时，冲企测初级侧传递线圈IO和次级侧传递线圈14的中心位置 之间的位移距离。如果检测到的中心位置之间的位移距离具有确定的长度， 例如控制初级侧传递线圈10的谐振频率、谐振电压和/或传递功率从而控制 从初级侧传递的功率。因此，可以同时防止传递效率的降^氐和线圏中的热量 产生。
根据本实施方式，至少在构成移动电话单元2的次级侧线圈单元62的次 级侧传递线圈14和磁片71的外侧提供一个单独的线圏(标示为"漏磁通检 测线圈")。由该漏磁通检测线圈检测初级侧传递线圈10的可能没有被次级侧 传递线圏14接收并且泄漏到外部的》兹通，并且基于该漏》兹通4企测线圈的输出 电压发现线圏中心位置之间的位移距离。
也就是说，当初级侧传递线圈IO和次级侧传递线圏14的中心位置之间 的位移距离大时，初级侧传递线圏10的没有被次级侧传递线圏14 4妄收的》兹 通增加。因此，这样的磁通泄漏到外部，导致更多的漏磁通与漏磁通检测线 圈链接，并且漏磁通检测线圈的输出电压增加。这意味着通过研究漏磁通检 测线圏的输出电压和两个线圏的中心位置间的位移距离之间的关系(这个关 系是预先设定的)，能够计算两个线圈的中心位置之间的位移距离。注意到尽 管在下文中详细描述，但是在本实施方式中，将表示漏磁通检测线圈的输出 电压的信息从移动电话单元2传递到支架1。然后，基于漏》兹通检测线圏的 输出电压信息，计算在支架1中线圈的中心位置之间的位移距离。移动电话 单元2也能够计算线圏的中心位置之间的位移距离，并且将表示上述位移的 信息发送至支架1。
检测线圈中心位置之间的位移的具体示例
如图5至IO所示，根据本实施方式，移动电话单元2包括作为上述漏磁 通才企测线圏的一个示例的线圈42，其具有至少大于次级侧传递线围14和眉兹 片72的外径的直径。
图5显示了从上方看时，在次级侧线圈单元62的组成部分中，次级侧传 递线圈14、 f兹片72和漏/磁通4企测线圈42的全部结构的一个示例，其中漏i兹通检测线圈42的直径大于线圈14和磁片72的直径。图6是图5中所示的次 级侧线圈单元62的分解透视图。图7显示了次级侧线圏单元62的全部结构， 其中次级侧传递线圈14、磁片72和漏磁通检测线圈42形成在例如柔性印刷 电路板73上，以及图8是图7中所示的次级侧线圈单元62的分解透视图。 注意到在图中由参考数字14T表示的组成部分是从次级侧传递线圈14延伸的 线圏末端和端子，并且在图中由参考数字42T表示的组成部分是从漏磁通检 测线圈42延伸的线圈末端和端子。
如图5至8所示，如下形成次级侧线圈单元62。具体地，次级侧传递线 圏14形成在例如柔性印刷电路板73上。然后，粘贴磁片72以覆盖次级侧 传递线圈14的整个表面，并且漏》兹通4企测线圈42整体地结合在柔性印刷电 路板73上，该漏磁通检测线圏42的外径大于次级侧传递线圏14和磁片72 的外径。
注意到尽管在图5至8中显示的示例中用于漏磁通检测线圈42的线圈数 量仅为一个，但是本发明的实施方式并不限于使用单个线圈。同样，考虑到 线圈材料的长度(以及因此产生的电阻)，尽管所示的圆形是漏磁通检测线圈 42的优选形状，但是也可以例如在需要避免线圏单元的定位螺钉或其他部件 的时候使用非圆形。漏磁通检测线圈42的中心轴可以不需要匹配次级侧传递 线圈14和磁片72的中心轴。然而优选地，漏磁通检测线圈42的中心轴可以 基本匹配次级侧传递线圏14和磁片72的中心轴，从而在线圈的中心位置之 间的位移距离相同但是位移方向不同的时候，防止漏磁通检测线圏42的检测 电压的变化。
图9是初级侧线圈单元61和次级侧线圈单元62彼此面对;改置并且线圏 的中心位置基本匹配的状态的剖视图。图10是初级侧线圏单元61和次级侧 线圈单元62彼此面对放置并且线圏的中心位置存在位移的状态的剖视图。注 意尽管在图9和IO所示的示例中为了简化附图而将磁通M的方向画为单向， 但是实际上在功率传递过程中使用交流电压，并且因此磁通M的方向是交变 的。
如上所述，如图9的示例所示，当各个线圈的中心位置基本匹配时，由 两个线圈形成的磁通M可以不通过漏磁通检测线圏42并且在漏磁通检测线 圈42中不产生电压。相反地，如图10的示例所示，当各个线圏的中心位置 发生很大位移时，由两个线圏形成的石兹通M与漏石兹通4企测线圈42链接并且在漏,兹通4企测线圈42中产生电压。
图11显示了线圏的中心位置之间的位移距离和由漏磁通检测线圈产生
的电压之间的关系。如图ll所示，当从漏磁通检测线圈42获得输出电压时， 能够确定线圈的中心位置之间发生了位移，并且还能够从输出电压的幅值计 算线圈的中心位置之间的位移距离。
注意到例如当初级侧传递线圈10的直径等于或大于漏/磁通^r测线圏42 的直径时，即使当线圏的中心位置基本匹配时， 一个非常小数量的磁通M可 能与漏磁通检测线圈42链接，并且将产生小电压。然而，还是在这种情况下， 例如当线圈的中心位置发生很大位移时，与漏磁通检测线圈42链接的磁通M 也可能增加。因此，与线圈的中心位置基本匹配时相比，漏》兹通检测线圏42 可以输出较大的电压。由这个电压能够知道线圏的中心位置发生了位移并且 知道位移距离是多少。
如图5至10所示，在上面的描述中，提供其直径大于次级侧传递线圈 14和磁片72的外径的漏磁通检测线圏42，作为在移动电话单元2中提供的 漏,兹通^^测线圏的一个示例。然而，例如图12至27所述，可以在次级侧传 递线圏14和f兹片72的外边缘的外围设置多个漏》兹通检测线圈42。
图12显示了从上方看时，在次级侧线圈单元62的组成部分中，次级侧 传递线圏14、磁片72和设置在次级侧传递线圈14和磁片72的外边缘的外 围的漏/磁通才企测线圏42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -的全部结构的一个示例。 图13显示了次级侧传递线圏单元62的全部结构的一个示例，其中次级侧传 递线圈14、磁片72和漏磁通检测线圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-形成 在例如柔性印刷电路板73上。注意在图中由参考数字14T表示的组成部分是 从次级侧传递线圈14延伸的线圏末端和端子，并且在图中由参考数字42T表 示的组成部分是从漏/磁通检测线圈42延伸的线圏末端和端子。
如图12和13所示，在次级侧线圏单元62中，次级侧传递线圏14形成 在例如柔性印刷电路板73上，并且粘贴磁片72以覆盖次级侧传递线圈14 的整个表面。另外，在次级侧传递线圏14和磁片72的外边缘的外围设置的 小的漏磁通检测线圈42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -形成在四个位置并且整 体地结合在柔性印刷电路板73上。四个位置对应于至少与次级侧传递线圏 14的中心轴相关的X和Y轴上的四个方向。
注意尽管在图12和13所示的示例中，每个小漏磁通检测线圈42Y+ 、42Y - 、 42X +和42X -具有仅绕制两圈的结构，但是本发明的实施方式不限 于此并且漏磁通检测线圈的数量也不限于四个线圏。然而，优选地在图12和 13所示的位置设置至少四个漏磁通检测线圈，使得能够检测稍后描述的线圈 中心位置的位移方向。另外，各个漏磁通检测线圏42的形状不限于图中所示 的椭圓形，可以是圓形或其他形状。同样，从次级侧传递线圏14和》兹片72 的外边缘至各个漏磁通检测线圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-的距离可以 不需要匹配。然而，为了容易理解/人次级侧传递线圈14和^兹片72的外边缘 至各个漏磁通检测线圏的距离和线圏中心之间的位移距离之间的一致性，优 选地各个距离基本匹配。
图14是初级侧线圈单元61和次级侧线圈单元62彼此面对设置并且线圈 的中心位置基本匹配的剖^f见图，其中沿图12中的点划线A-A切割两个线圏 单元。注意尽管在图14所示的示例中将磁通M的方向画为单向以简化附图， 但是实际上在功率传递过程中使用交流电压，并且因此磁通M的方向是交变 的。
图15显示了当初级侧线圈单元61和次级侧线圏单元62的中心位置存在 位移时，初级侧传递线圏10和次级侧传递线圏14之间的位置关系的一个示 例。图16是初级侧线圈单元61和次级侧线圏单元62的剖视图，其中线圈单 元彼此面对设置并且线圏的中心位置如图15所示地位移。注意尽管在图16 的示例中将磁通M的方向画为单向，但是实际上在功率传递过程中，磁通M 的方向是交变的。
如上所述，如图14的示例所示，当两个线圏的中心位置基本匹配时，由 两个线圈形成的磁通M可以不通过漏磁通检测线圏42Y+ 、 42Y - 、 42X + 和42X -，并且因此在漏磁通检测线圈42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -的任 何一个中不产生电压。另一方面，如图15和16的示例所示，当两个线圈的 中心位置发生很大位移时，由两个线圏形成的磁通M与漏磁通检测线圈42Y + 、 42Y-、 42X +和42X-中的一个或多个链接。因此在上述与漏;兹通M 链接的漏磁通检测线圏中产生电压。因此，当由于磁通M与漏磁通检测线圈 42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -中的一个或多个链接而获得一个或多个输出 电压时，确定两个线圈之间已经发生了位置位移，并且根据上述线圈的输出 电压的幅值，可以计算线圏的中心位置的位移距离。同时，通过从漏磁通检 测线圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-获得输出电压，能够计算线圈的中心位置的位移方向。另外，在本示例中，由于从各个漏磁通检测线圏获得基本 与线圈的中心位置之间的位移距离成比例的4企测电压，能够更精确地确定位 移距离。
注意当初级侧传递线圈10的直径等于或大于漏》兹通纟企测线圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-的设置位置时，即使当两个线圏的中心位置基本匹配 时， 一个非常小数量的磁通M可以与漏磁通检测线圏42Y+、 42Y-、 42X 十和42X-链接，并且将产生一个或多个小电压。然而，在这种情况下，例 如当两个线圈的中心位置发生很大位移时，与漏》兹通检测线圈42Y+、 42Y -、42X +和42X-链接的》兹通M也可以增加。因此，与线圏的中心位置基 本匹配时相比，漏磁通检测线圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-中的一个或 多个可能输出较大的电压，和/或者相反地不再能够获得一个或多个漏^兹通检 测线圏中的输出电压。因此，由所述电压能够知道线圈的中心位置发生了位 移，并且还能够知道位移距离和位移方向。
现在将参照图17至28描述线圈的中心位置的位移距离和位移方向与漏 磁通#企测线圈42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -的输出电压之间的关系。
图17和18显示了当初级侧传递线圈IO沿着图17中的箭头所示的方向 ("+ X"方向)相对于次级侧传递线圏14放置时，线圏的中心位置之间的 位移和漏磁通检测线圈的输出电压之间的关系。如图17和18的示例所示， 当初级侧传递线圏10沿"+ X"方向相对于次级侧传递线圈14放置时，在 漏》兹通检测线圏42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -中，只有漏;磁通4企测线圏42X +产生电压。随着位移距离变大，从漏磁通检测线圏42X +产生的电压也增 加。因此，当如图18所示获得输出电压时，能够确定初级侧传递线圈10沿 图17中的箭头的方向(即"+ X"方向)相对于次级侧传递线圈14放置， 并且可以才艮据上述输出电压的幅值计算位移距离。
图19和20显示了当初级侧传递线圈IO沿着图19中的箭头所示的方向 ("-X"方向)相对于次级侧传递线圈14放置时，线圏的中心位置之间的 位移和漏/磁通^r测线圈的输出电压之间的关系。如图19和20的示例所示， 当初级侧传递线圏10沿"-X"方向相对于次级侧传递线圈14放置时，只 有漏磁通检测线圈42X-产生电压。随着位移距离变大，从漏磁通检测线圈 42X-产生的电压也增加。因此，当如图20所示获得输出电压时，能够确定 初级侧传递线圈10沿图19中的箭头的方向(即"-X"方向)相对于次级侧传递线圏14放置，并且可以根据输出电压的幅值计算位移距离。
图21和22显示了当初级侧传递线圈10沿着图21中的箭头所示的方向 ("+ Y"和"+ X"方向之间的基本中间的对角方向)相对于次级侧传递线 圈14放置时，线圏的中心位置之间的位移和漏磁通检测线圈的输出电压之间 的关系。如图21和22的示例所示，当初级侧传递线圈10沿"+ Y"和"+ X"方向之间的基本中间的对角方向相对于次级侧传递线圈14放置时，从漏 磁通检测线圏42Y +和42X +产生基本相同的电压。随着位移距离变大，从 漏磁通检测线圈42Y +和42X +产生的电压也增加。因此，当如图22所示获 得输出电压时，能够确定初级侧传递线圏10沿图21中的箭头的方向(即"+ Y"和"+ X"方向之间的基本中间的对角方向)相对于次级侧传递线圈14 放置，并且可以根据输出电压的幅值计算位移距离。
图23和24显示了当初级侧传递线圈10沿着图23中的箭头所示的方向 ("-Y"和"-X"方向之间的基本中间的对角方向)相对于次级侧传递线 圈14放置时，线圈的中心位置之间的位移和漏磁通检测线圈的输出电压之间 的关系。如图23和24的示例所示，当初级侧传递线圏10沿"-Y，，和"-X"方向之间的基本中间的对角方向相对于次级侧传递线圏14放置时，从漏 磁通检测线圈42Y-和42X-产生基本相同的电压。随着位移距离变大，从 漏磁通检测线圈42Y-和42X-产生的电压也增加。因此，当如图24所示获 得输出电压时，能够确定初级侧传递线圏10沿图23中的箭头的方向(即"_ Y"和"-X"方向之间的基本中间的对角方向)相对于次级侧传递线圈14 放置，并且可以根据输出电压的幅值计算位移距离。
图25和26显示了当初级侧传递线圏IO沿着图25中的箭头所示的方向 ("+ Y"和"+X"方向之间并且稍樣M姿近于"+ X"方向的对角方向)相对 于次级侧传递线圈14》文置时，线圏的中心位置之间的位移和漏》兹通4企测线圏 的输出电压之间的关系。如图25和26的示例所示，初级侧传递线圈10沿"+ Y，，和"+ X"方向之间并且稍微接近于"+ X"方向的对角方向相对于次级 侧传递线圏14放置。因此，由漏/磁通检测线圈42Y +和42X +产生电压，并 且从漏磁通检测线圈42X +输出的电压更大。随着位移距离变大，从漏磁通 检测线圈42Y +和42X +产生的电压也增加。因此，当如图26所示获得输出 电压时，能够确定初级侧传递线圈10沿图25中的箭头的方向(即"+ Y" 和"+ X，，方向之间并且稍孩吏接近于"+ X"方向的对角方向)相对于次级侧传递线圈14放置，并且可以根据输出电压的幅值计算位移距离。
图27和28显示了当初级侧传递线圈IO沿着图27中的箭头所示的方向 ("-Y"和"-X"方向之间并且稍微接近于"-X"方向的对角方向)相对 于次级侧传递线圈14放置时，线圈的中心位置之间的位移和漏/磁通斥企测线圈 的输出电压之间的关系。如图27和28的示例所示，初级侧传递线圏10沿"-Y"和"-X"方向之间并且稍微接近于"-X，，方向的对角方向相对于次级 侧传递线圈14放置。因此，由漏磁通检测线圈42Y-和42X-产生电压，并 且从漏磁通检测线圈42X-输出的电压更大。随着位移距离变大，从漏磁通 检测线圈42Y-和42X-产生的电压也增加。因此，当如图28所示获得输出 电压时，能够确定初级侧传递线圈10沿图27中的箭头的方向(即"-Y" 和"-X"方向之间并且稍微接近于"-X"方向的对角方向)相对于次级侧 传递线圈14;^文置，并且可以根据输出电压的幅值计算位移距离。
注意在不同于上述方向的其他方向上线圏的中心位置之间的位移与漏》兹 通检测线圈的输出电压之间的关系和上述关系相似，因此省略对其的描述。 基于检测的中心位置的位移的功率传递控制和电路结构的细节 根据本实施方式，通过上述移动电话单元2已经;险测到线圏的中心位置 之间的位移和位移距离和/或位移方向。然后，将表示线圈的中心位置之间的 位移的信息(例如，表示漏磁通检测线圈的输出电压的信息)从移动电话单 元2传递到支架1。另外，例如在支架1处执行改变谐振频率、谐振电压和/ 或传递功率的控制，从而控制从初级侧传递的功率。
也就是说，基于从移动电话单元2传送的表示线圈的中心位置的位移的 信息，支架1执行改变构成初级侧传递线圏10的谐振电路的电容器的电容C 和/或线图的电感的控制。因此，可以改变初级侧传递线圏10的谐振频率和 谐振电压，并且/或者可以改变从初级側传递线圈IO传送的传递功率。因此， 当线圏的中心位置存在位移时，抑制从初级侧传递线圈IO传递的功率，因此 能够执行非接触式功率传递同时保持一定水平的传递效率，并且能够同时减 少热量的产生。
图29至32是根据本实施方式，涉及由移动电话单元2和支架1进行的 非接触式功率传递、和响应于线圈中心位置之间的位移的检测的功率传递控 制的主要部分的内部电路结构示意图。
图29显示了一个示例结构，其中支架1通过改变初级侧传递线圏10的谐振频率而执行功率传递控制。
在图29中，支架1的内部电路20包括在上述图1中所示的控制电路单 元11中，并且包括作为主要组成部分的交流适配器21、功率传输控制单元 22、功率传输电路23和初级侧传递线圈10。
交流适配器21将通过前面描述的电源接线12供应的家用交流电压转换 至预定的直流电压。通过功率传输控制单元22将从交流适配器21输出的直 流电压供应至功率传输电路23。
功率传输电路23构成为包括至少振荡电路、驱动器和谐振电路。作为一 个示例，当从支架1传递充电功率至移动电话单元2时，振荡电路产生标准 振荡信号并且将标准振荡信号输出至驱动器。基于功率传输控制单元22的控 制电路25的控制，驱动器利用从振荡电路供应的标准振荡信号，而将上述直 流电压转换为具有预定频率的交流电压。作为一个示例，谐振电路包括如图 30中所示的电容器和稍后将要描述的开关，该谐振电路连接至初级侧传递线 圏10,由电容器的电容C和线圈的电感L构成，并且依照来自上述驱动器的 交流电压而谐振。因此，导致初级侧传递线圈IO以预定的谐振频率振荡。功 率传输电路23还通过在用于传递功率的交流信号上叠加一个调制信号而将 信息传递至移动电话单元2，其中调制信号用于传送从功率传输控制单元22 的控制电路25提供的信息。
分压电阻器24连接在上述初级侧传递线圈IO的线圏两端之间。提供分 压电阻器24以划分初级侧传递线圈10的线圏两端之间的电压并且将一个划 分的电压发送至功率传输控制单元22。
功率传输控制单元22包括控制电路25、波形检测器26、电压监视设备 27、温度检测器28等作为主要组成部分。
将分压电阻器24的输出供应至功率传输控制单元22的波形检测器26, 其中分压电阻器24划分在初级侧传递线圈10的线圈两端之间出现的电压。 波形检测器26检测分压电阻器24的输出的信号波形，并且将检测的波形信 号输出至控制电路25。
当从支架1向移动电话单元2传递充电功率时，控制电路25控制功率传 输电路23的驱动器，使得驱动器将上述具有预定频率的交流电压供应至初级 侧传递线圏10。
同样，基于通过分压电阻器24和波形检测器26供应的检测波形信号，即针对在初级侧传递线圏10的线圈两端之间出现的电压波形的^r测波形信 号，控制电路25确定移动电话单元2是接近还是远离支架1的端子安装架。 也就是说，根据经过分压电阻器24和波形检测器26的检测波形信号，控制 电路25检测由移动电话单元2接近或远离端子安装架而引起的上述初级侧传 递线圈10中的电压变化。基于上述移动电话单元2是接近还是远离端子安装 架的检测，根据需要控制电路25执行控制以进行或停止从功率传输电路23 向初级侧传递线圈IO供应交流电压。
控制电路25还包括一个调制/解调电路29。当向位移电话单元2传送信息时， 调制/解调电路29产生已经根据上述信息解调的信号并且将解调信号发送至 功率传输电路23。通过这样的操作，将信息传送至移动电话单元2。另一方 面，当接收来自移动电话单元2的信息时，控制电路25从通过上述分压电阻 器24和波形检测器26供应的检测波形信号中抽取已经从上述移动电话单元 2传送的调制信号。然后调制/解调电路29解调上述调制信号。因此，能够接 收已经从移动电话单元2传送的信息。
这里， 一旦接收了从移动电话单元2发送的表示线圏的中心位置之间的 位移的信息，则支架1的控制电路25计算线圏的中心位置之间的位移的幅值 和方向。另外，基于线圏的中心位置之间的位移的幅值和方向，控制电路25 在图30中的谐振电路的开关上执行开关控制，从而改变初级侧传递线圏10 的谐振频率。
图30所示的功率传输电路23的谐振电路包括各自具有电容C1、 C2 的电容器，串联连接至具有电感L的线闺的相应末端；以及多个各自具有电
容Cll、 C12.......的电容器，并联连接至线圈的两端；另外，包括FET(场效应晶体管)的开关Sl、 S2.......插入并且连接在(i)并联连4妄至线圈两端
的具有电容Cll、 C12.......的电容器和(ii)位于线圈一端的交流信号输入
端之间。利用从控制电路25供应的谐振频率控制信号(用于开关的开关控制
信号)而在闭合和断开的状态(导通和不导通)之间对开关S1、 S2.......进
行闭合/断开的开关控制。如图30所示的谐振电路，通过闭合和断开开关S1、
S2.......以在连接和断开的状态之间切换电容Cll、 C12.......,来改变谐振
频率。注意除了与具有电容Cll、 C12、……的电容器并联相连接以外，还可 以通过切断其他串联连接的电容器而改变谐振频率。尽管在图30的示例中给 出通过连接或断开电容器而改变谐振频率的结构，但是本发明的实施方式还包括通过改变线圈的电感L或改变电容C和电感L 二者而改变谐振频率的结 构。
因此，实现了在支架l中依照线圏的中心位置之间的位移而在初级侧控
制谐振频率。
例如，基于来自分压电阻器24的电压，电压监视设备27监视是否已经 产生在初级侧传递线圏IO的规格之外的异常电压，或者能否预测该异常电压 的产生。通过检测或预测在规格之外的上述异常电压的产生，电压监视设备 27将关于上述异常电压的检测信息发送至控制电路25。
例如，基于提供在初级側传递线圈10内部或附近的来自温度传感器30 的信号，温度检测器28监视初级侧传递线圈10是否已经达到一个异常温度 或者是否已经预测到一个异常温度。当检测到规格之外的异常温度或预测到 异常温度时，温度4企测器28将关于上述异常温度的^r测信息传递至控制电路 25。
当从支架1向移动电话单元2传递功率开始的时候接收到关于异常电压 的检测信息和关于异常温度的检测信息中的至少一个时，在传递过程中或在 另 一个时刻，控制电路25执行控制使得停止功率传输电路23的操作并且停 止或不开始向初级侧传递线圈IO供应功率。
另一方面，如图29所示，在移动电话单元2—侧的内部电路40包括在 图1中的电路板15上。内部电路40包括作为主要组成部分的功率接收电路 43、分压电阻器41、接收功率控制单元44、移动电话充电电路45、是蓄电 池的电池46以及前面描述的漏磁通检测线圏42。
功率接收电路43包括整流电路和调压器，作为接收功率的结构；并且 包括次级侧传递线圈14的谐振电路和驱动器以及一个振荡电路，作为传递信 息至支架1的结构。
功率接收电路43的整流电路将次级侧传递线圈14的线圈两端之间的输 出电压(交流电压)转换为直流电压，并且将该直流电压发送至调压器。调 压器将整流电路供应的直流电压转换为上述移动电话单元的充电电路45使 用的预定电压，并且将该电压发送至接收功率控制单元44。
在次级侧传递线圏14和功率接收电路43之间提供分压电阻器41以划分 次级侧传递线圈14两端之间的电压，并且将划分的电压发送至接收功率控制 单元44。作为主要组成部分，接收功率控制单元44包括控制电路50、电压4全测 器51和波形/频率检测器52。
将分压电阻器41的输出供应至波形/频率检测器52，其中分压电阻器41 通过划分在次级侧传递线圈14的两端之间出现的电压而产生其输出。波形/ 频率检测器52检测分压输出的信号波形，并且将^r测的波形信号输出至控制 电路50。波形/频率检测器52从分压输出的信号波形检测接收的功率信号的 频率。将波形/频率检测器52的频率检测信号发送至控制电路50。
电压4企测器51 ;险测前面描述的漏/磁通才全测线圈42中产生的电压，对该 电压执行A/D转换，并且将A/D转换后的电压信号发送至控制电路50。
当通过移动电话充电电路45对电池46进4亍充电时，控制电路50将通过 功率接收电路43接收的功率发送至移动电话充电电路45。
当从接收功率控制单元44供应充电功率时，移动电话充电电路45 4艮据 电池46的功率水平将充电功率发送至电池46， /人而对电池46进行充电。
基于通过分压电阻器41和波形/频率检测器52供应的检测波形信号，即 在次级侧传递线圈14的两端部分之间出现的电压波形的检测波形信号，控制 电路50确定移动电话单元2是接近还是远离了支架1的端子安装架。也就是 说，根据经过分压电阻器41和波形/频率检测器52的检测波形信号，控制电 路50检测由移动电话单元2接近或远离端子安装架而引起的次级侧传递线圈 14中的电压变化。基于移动电话单元2是接近还是远离端子安装架的检测， 控制电路50执行将接收的功率供应或停止供应至移动电话充电电路45的控 制。
在非接触式功率传递过程中，控制电路50根据通过波形/频率检测器52 供应的频率检测信号而检测次级侧传递线圈14的谐振频率，或者换句话说， 才企测支架1的初级侧传递线圈10的谐振频率。基于检测支架1的初级侧传递 线圈IO的谐振频率中的变化，控制电路50将上述变化通知移动电话充电电 路45。作为响应，移动电话充电电路45执行电池充电控制，针对由于谐振 频率中的变化而发生了变化的传递功率优化该电池充电控制。
控制电路50还包括调制/解调电路53。当向前面描述的支架1传送表示 线圈的中心位置之间的位移等的信息时，调制/解调电路53产生根据上述信 息调制的信号并且将调制信号发送至功率接收电路43。然后，功率接收电路 43的振荡电路产生在从移动电话单元2向支架1传递信息时使用的标准振荡信号，并且将该标准振荡信号输出至驱动器。基于接收功率控制单元44的控 制电路50的控制，驱动器利用来自振荡电路的标准振荡信号使得谐振电路谐 振，从而使次级侧传递线圈14以预定的谐振频率振荡。同时，在驱动器中， 将接收功率控制单元44的控制电路50供应的用于传递信息的调制信号叠加 在上述标准振荡信号上。这样，将信息传递至支架l。
另一方面，当接收来自支架1的信息时，控制电路50从已经通过分压电 阻器41和波形/频率检测器52供应的检测波形信号中抽取已经从支架1传送 的调制信号。然后，在调制/解调电路53中解调上述调制信号。这样，接收 从支架1传送的信息。
然后，图31显示了一个示例结构，其中支架1通过改变初级侧传递线圈 10的谐振电压而执行功率传递控制。注意在图31中，与图29中相同的组成 部分已经赋予了相同的参考数字，并且省略了对它们的描述。
如图31所示，支架1的功率传输控制单元22包括交流-直流转换器31。 该交流-直流转换器31将从波形检测器26供应的检测的波形信号的交流电 压转化为直流电压，并且将该直流电压供应至控制电路25。
控制电路25根据交流-直流转换器31供应的直流电压而了解初级侧传 递线圈IO产生的电压，并且基于该产生的电压计算初级侧传递线圏10的谐 振电压。
然后，当接收从移动电话单元2发送的表示线圈中心位置之间的位移的 信息时，支架1的控制电路25计算线圈中心位置之间的位移的幅值和方向。 例如基于线圏中心位置之间的位移的幅值和方向以及/人交流-直流转换器31 供应的表示初级侧传递线圏IO的谐振电压的信号，控制电路25执行控制以 改变图30中所示的谐振电路的电容C和/或电感。因此，控制电路25改变初 级侧传递线圏10的谐振电压。也就是说，依照图31所示的结构，从控制电 路25供应至功率传输电路23的控制信号是谐振电压控制信号。
因此，依靠线圏中心位置之间的位移，在支架1中实现了初级侧的谐振 电压的控制。
下文，图32显示了一个示例结构，其中支架1通过改变初级侧传递线圏 10的传送的功率而执行功率传递控制。注意在图32中，与图29和31中相 同的组成部分已经赋予相同的参考^:字，并且省略对它们的描述。
根据图32所示的结构，功率传输电路23至少包括振荡电路、驱动器和谐振电路。谐振电路可以包括多个电容器Cll、 C12.......以及开关Sl、
S2.......,与前面描述的图30中所示的结构相似，但是可以不包括上述元件。
同样，在图32所示的示例中，功率传输电路23的振荡电路不仅能够进 行用于标准振荡信号的持续振荡操作，而且能够进行间歇的振荡操作。
根据图32所示的示例结构，当接收到从移动电话单元2发送的表示线圈 中心位置之间的位移的信息时，支架1的控制电路25计算线圈中心位置之间 的位移的幅值和方向。然后，基于线圈中心位置之间的位移的幅值和方向， 控制电路25执行控制使得功率传输电路23的振荡电路间歇性地振荡。也就 是说，根据图32所示的结构，从控制电路25发送至功率传输电路23的控制 信号是占空比控制信号，用于使得振荡电路间歇性地操作。
因此，依靠线圈中心位置之间的位移，在支架1中实现了初级侧的传递 功率的控制。
根据本发明的上述实施方式，在移动电话单元2中提供用于检测次级侧 传递线圈14的漏磁通的漏磁通检测线圏42。然后，基于由漏磁通检测线圏 42检测的电压，检测支架1的初级侧传递线圈10和移动电话单元2的次级 侧传递线圏14的中心位置之间的位移。基于4企测的线圈中心位置之间的位 移，在支架l上控制谐振频率、谐振电压和/或传递的功率。因此，能够抑制 由于线圏中心位置之间的位移而产生的热量，并且能够根据线圏中心位置之 间的位移而执行最优的功率传递，从而抑制传递效率的降低。因此，根据上 述实施方式，能够彻底避免由于线圈中心位置之间的位移而导致停止传递功 率的情形。
上述实施方式仅是本发明的示例。因此明显地本发明不应该限于上述实 施方式，并且在不背离本发明的技术范围的前提下，为了设计和其他目的可 以进行各种改进。
尽管在上述实施方式中提供的漏磁通检测线圈是分离的，但是也能够提 供用于RFID (射频标识)非接触式IC卡功能的线圈天线，该功能可以用于 电子钱夹、火车票或火车通行证，或用于入口处的用户鉴别。可以将这样的 线團天线设置在上述次级侧传递线圏14的外围，从而还能够用作漏》兹通检测 线圏。
另外，根据上述实施方式，已经描述了一个示例，其中将表示漏磁通检 测线圈42的产生电压的信号通过次级侧传递线圏14和初级侧传递线圈10反馈至支架1。另外，可以使用除初级侧和次级侧传递线圈以外的例如无线
LAN、蓝牙⑧或上述用于非接触式IC卡功能的线圈天线的信息传递设备而传 递信号。
同样，虽然在上述实施方式中已经描述了在移动电话单元2上提供漏磁 通检测线圏42的示例，但是可以在支架1侧提供漏磁通检测线圈。这样，可 以不需要将由漏磁通检测线圏检测的电压从移动电话单元2反馈至支架1。 值得注意的是，可以在移动电话单元2和支架1中都提供漏磁通检测线圏。
另外，在上述实施方式中已经描述了移动电话单元2和用于移动电话单 元2的支架1作为示例。然而，本发明不限于此，并且可以应用于不同类型 的电子设备，例如PDA (个人数字助理)、数字摄像机、便携音频设备、便 携视频设备、便携导航装置，以及用于上述电子设备的支架。
本领域技术人员应该理解，根据设计需要和其他因素，在附加权利要求 及其等同形式的范围之内可以进行不同的改进、组合、子组合和改变。
对相关申请的交叉引用
本发明包含的主题涉及2007年5月28日在日本专利局申请的日本专利 申请JP2007-140893,该申请的全部内容以参考的方式并入本发明。
权利要求
1. 一种非接触式功率传递线圈单元，其包含扁平线圈，其通过在基本平坦的平面上将导线绕制成螺旋形而形成；磁膜，设置该磁膜使其覆盖扁平线圈的一个完整平坦表面；以及漏磁通检测线圈，其设置在扁平线圈和磁膜的外边缘的外围，并且检测扁平线圈的漏磁通。
2. 根据权利要求1所述的非接触式功率传递线圈单元，其中 漏磁通检测线圏由导线绕制至少一 圏而形成，并且具有比扁平线圏和磁膜大的直径。
3. 根据权利要求1所述的非接触式功率传递线圈单元，其中 漏磁通检测线圈由多个将导线绕制成螺旋形而形成的、并且设置在扁平线圈和i兹膜的外边缘的外围的小扁平线圈组成。
4. 根据权利要求3所述的非接触式功率传递线圏单元，其中多个小扁平 线圈至少设置在与扁平线圏的中心轴相关的X和Y轴上的四个方向上。
5. —种移动终端，其包含 蓄电池；非接触式功率传递线圈单元，其包括在基本平坦的平面上将导线绕制成 螺旋形而形成的扁平线圏、设置为覆盖扁平线圏的一个完整平坦表面的磁膜 以及设置在扁平线圈和磁膜的外边缘的外围并且检测扁平线圈的漏磁通的漏 ^兹通检测线圈，该非接触式功率传递线圏单元根据非接触式功率传递方法， 利用扁平线圏和设置在功率发送装置中用于发送功率的线圈之间的电磁感 应，从而根据非接触式功率传递方法接收从功率发送装置发送的功率；充电控制电路，其控制通过非接触式功率传递线圈单元的扁平线圏而接 收的功率对蓄电池的充电；以及信号发送单元，其将根据非接触式功率传递线圈单元的漏磁通检测线圏 所检测的漏磁通的信号发送至功率发送装置。
6. 根据权利要求5所述的移动终端，其中漏磁通检测线圏由导线绕制至少 一 圏而形成，并且具有比扁平线圏和磁 膜大的直径。
7. 根据权利要求5所述的移动终端，其中漏磁通4企测线圈由多个将导线绕制成螺旋形而形成的、并且设置在扁平 线圈和石兹膜的外边缘的外围的小扁平线圈组成。
8. 根据权利要求7所述的移动终端，其中多个小扁平线圈至少设置在与扁平线圈的中心轴相关的X和Y轴上的四个方向上。
9. 一种功率发送装置，其包含端子安装架，其上安装有包括蓄电池的预定的移动终端； 非接触式功率传递线圈，其包括在基本平坦的平面上将导线绕制成螺旋 形而形成的扁平线圈，并且利用该扁平线圈和安装在预定移动终端中以执行 非接触式功率传递的线圏之间的电^兹感应，用以对移动终端的蓄电池充电；信号接收单元，其接收来自移动终端的依照移动终端的线圈的漏磁通的 信号；以及功率传递控制单元，其基于信号接收单元所接收的依照漏磁通的信号而 控制来自非接触式功率传递线圈的扁平线圈的功率的传递。
10. 根据权利要求9所述的功率发送装置，其中功率传递控制单元基于信号接收单元所接收的依照漏磁通的信号，通过 改变非接触式功率传递线圈的扁平线圏的谐振频率而控制功率的传递。
11. 根据权利要求9所述的功率发送装置，其中功率传递控制单元基于信号接收单元所接收的依照漏磁通的信号，通过 改变非接触式功率传递线圏的扁平线圏的谐振电压而控制功率的传递。
12. 根据权利要求9所述的功率发送装置，其中功率传递控制单元基于信号接收单元所接收的依照漏;兹通的信号，通过 使非接触式功率传递线圈的扁平线圈间歇性地传递功率而控制功率的传递。
13. —种非接触式功率传递系统，其包含移动终端，其包括在非接触式功率传递过程中是次级侧的非接触式功率 传递线圈，和检测次级侧非接触式功率传递线圈的漏磁通的漏磁通检测线圈； 以及功率发送装置，其包括在非接触式功率传递过程中是初级侧的非接触式 功率传递线圈，该功率发送装置利用初级侧非接触式功率传递线圏和移动终 端的次级侧非接触式功率传递线圈之间的电磁感应而将功率传递至移动终 端，其中移动终端将依照漏磁通检测线圈所检测的漏磁通的信号反馈至功率 发送装置，并且其中功率发送装置基于从移动终端反馈的依照漏磁通的信号而控制来自 初级侧非接触式功率传递线圏的功率的传递。
14. 根据权利要求13所述的非接触式功率传递系统，其中 功率发送装置基于从移动终端反馈的依照漏磁通的信号，通过改变初级侧非接触式功率传递线圈的谐振频率而控制功率的传递。
15. 根据权利要求13所述的非接触式功率传递系统，其中 功率发送装置基于从移动终端反馈的依照漏磁通的信号，通过改变初级侧非接触式功率传递线圈的谐振电压而控制功率的传递。
16. 根据权利要求13所述的非接触式功率传递系统，其中功率发送装置 基于从移动终端反馈的依照漏磁通的信号，通过使非接触式功率传递线圈的 扁平线圈间歇性地传递功率而控制功率的传递。
全文摘要
提供一种非接触式功率传递线圈单元。该非接触式功率传递线圈单元包括扁平线圈、磁膜和漏磁通检测线圈。扁平线圈通过在基本平坦的平面上将导线绕制成螺旋形而形成。磁膜设置地使其覆盖扁平线圈的一个完整平面。漏磁通检测线圈设置在扁平线圈和磁膜的外边缘的外围，并且检测扁平线圈的漏磁通。
文档编号H02J7/00GK101431258SQ20081017373
公开日2009年5月13日 申请日期2008年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者上条贵宏, 依田健太郎, 加藤博, 大西幸太, 山崎学, 曾我部治彦, 神干基, 近藤阳一郎, 铃木克哉, 铃木邦治 申请人:索尼爱立信移动通信日本株式会社;精工爱普生株式会社