无线送电装置及无线电力传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及通过送电线圈及受电线圈之间的电磁感应以非接触方式发送电力的无线送电装置及无线电力传输系统。
【背景技术】
[0002]近年来，以便携电话机为代表的各种移动设备日益普及。移动设备的消耗电量由于功能及性能的提高以及内容的多样化而持续增大。在利用预定容量的电池而工作的移动设备中，其消耗电量增大时，该移动设备的工作时间变短。作为用于补偿电池的容量有限的技术，无线电力传输系统受到关注。无线电力传输系统通过在无线送电装置的送电线圈和无线受电装置的受电线圈之间的电磁感应，从无线送电装置向无线受电装置以非接触方式发送电力。特别地，采用了谐振型的送电线圈及受电线圈(谐振磁场耦合)的无线电力传输系统即使在送电线圈及受电线圈的位置相互错开时也可以维持高传输效率，因此可以期待在各种领域中的应用。
[0003]例如，已知专利文献I?4的无线电力传输系统。根据专利文献I?4的无线电力传输系统，经由在线圈的周边的空间产生的高频磁场使2个线圈耦合，由此经由线圈间的空间以非接触(无线)方式传输电力。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1:日本特开2010-016985号公报
[0006]专利文献2:国际公开第2012/081519号手册
[0007]专利文献3:国际公开第2012/164744号手册
[0008]专利文献4:日本特开2013-034367号公报
【发明内容】
[0009]然而，在现有技术中，无法以非接触方式从一个无线送电装置对多个无线受电装置同时进行适当的供电。
[0010]本公开的目的在于，提供一种无线送电装置和无线电力传输系统，能够以非接触方式从I个无线送电装置向多个无线受电装置同时进行适当的供电。
[0011]本公开的方式的无线送电装置具备:送电天线，向多个无线受电装置发送与多个频率对应的各高频电力；和控制电路，控制接收电路，上述接收电路从多个无线受电装置的各个无线受电装置取得各无线受电装置的要求电压的值和由各无线受电装置从无线送电装置接受的受电电压的值。上述控制电路使从上述送电天线向各无线受电装置送电的高频电力的频率变化，以使得各无线受电装置中的要求电压及受电电压的误差的总和最小化。
[0012]根据本公开的无线送电装置，能够以非接触方式从一个无线送电装置对多个无线受电装置同时进行适当的供电。
【附图说明】
[0013]图1是表示第I实施方式的无线电力传输系统的构成的框图。
[0014]图2是表示图1的送电天线22-1及受电天线31-1的安装例的等价电路图。
[0015]图3是表示图1的送电天线22-1及受电天线31-1的第I变形例的送电天线22a_l及受电天线3Ia-1的等价电路图。
[0016]图4是表示图1的送电天线22-1及受电天线31-1的第2变形例的送电天线22b_l及受电天线31b-l的等价电路图。
[0017]图5是表示图1的送电天线22-1及受电天线31-1的第3变形例的送电天线22c_l及受电天线31c-l的等价电路图。
[0018]图6是表示由图1的无线送电装置2的控制电路24执行的送电控制处理的流程图。
[0019]图7是表示第I实施方式的变形例的无线电力传输系统的构成的框图。
[0020]图8是表示第2实施方式的无线电力传输系统的构成的框图。
[0021]图9是表示第2实施方式的变形例的无线电力传输系统的构成的框图。
[0022]图10是表示图9的振荡电路2IC的详细构成的电路图。
[0023]图11是表示由图8的无线送电装置2B的控制电路24B执行的送电控制处理的流程图。
[0024]图12是表示第3实施方式的无线电力传输系统的构成的框图。
[0025]图13是表示图12的送电天线22D-1及受电天线31D-1的安装例的等价电路图。
[0026]图14是表示图13的电容器Cl的安装例的电路图。
[0027]图15是表示实施例1的受电电压V1、V2、整体误差指数Es的频率特性的图。
[0028]图16是表示实施例2的受电电压V1、V2、整体误差指数Es的频率特性的图(振荡电路21的输入电压为1V时)。
[0029]图17是表示实施例2的受电电压V1、V2、整体误差指数Es的频率特性的图(振荡电路21的输入电压为6.94V时)。
[0030]图18是表示实施例3的整体误差指数Es的频率特性的图。
【具体实施方式】
[0031]〈成为发明的基础的见解〉
[0032]本发明人对“【背景技术】”一栏中所记载的无线电力传输系统，发现了以下的问题。
[0033]专利文献I到3仅仅公开了具有送电线圈的I个无线送电装置向具有受电线圈的一个无线受电装置传输电力的通常的无线电力传输系统。
[0034]与此相对，在专利文献4中，公开了 I个无线送电装置具有送电线圈，而从该送电线圈对多个无线受电装置，以非接触方式同时进行供电的非接触供电装置。上述专利文献4的方法是基于从上述送电线圈向多个无线受电装置供给的电力的和来决定上述送电线圈的频率的方法。在此，以后也可以将上述送电线圈的频率改称为送电侧电路的驱动频率。
[0035]一般地说，假定不同的无线受电装置具有不同的负载特性，要求不同的电力。进而，假定与不同的无线受电装置连接的不同的负载分别在不同的输入电压范围内进行动作。例如，无线受电装置是具备充电电池(二次电池)的移动设备，在将无线送电装置以对该充电电池充电的目的使用时，需要根据不同的负载进行精细的充电电压的控制。然而，在基于从上述送电线圈向多个无线受电装置供给的电力的和来决定送电侧电路的驱动频率时，无法分别单独控制向多个无线受电装置发送的电力。
[0036]因此，从上述送电线圈向多个无线受电装置同时供给电力时，例如，也考虑以使多个无线受电装置接受的电力的总和最大化的方式决定无线送电装置的送电侧电路的驱动频率。但是，在某一个无线受电装置中，会在上述一个无线受电装置要求的要求电压和上述一个无线受电装置接受电力并向负载输出的电压之间产生差(误差)，特别是会发生向上述负载输出的电压显著超过上述要求电压的情况。在上述一个无线受电装置中，向上述负载输出的电压的超过会妨碍安全的充电动作，也会导致构成上述一个无线受电装置的电路元件的破坏。另外，作为其他状态，会发生向上述负载输出的电压达不到上述要求电压的情况。其结果，存在难以实现稳定的充电动作、供电动作的问题。以后也可以将向上述负载输出的电压改称为输出电压。
[0037]上述问题的原因考虑为如下。
[0038]例如，在以使多个无线受电装置接受的电力的总和最大化的方式决定送电侧电路的驱动频率时，向各个无线受电装置供给的电力满足各个无线受电装置的要求电力。然而，即使在该情况下，因上述多个各个无线受电装置的谐振频率、要求的电力、要求的电压、连接受电线圈的负载或者送电线圈和受电线圈间的耦合系数未必一致，所以在某一个无线送电装置中，有可能产生要求电压和输出电压的误差。
[0039]这样，在上述例中，决定使多个无线受电装置接受的电力的总和最大化这样的送电侧电路的驱动频率尚未实现对多个无线受电装置进行适当的充电及供电动作。
[0040]S卩，尚未考虑减少上述多个无线受电装置的各个无线受电装置中要求电压和受电电压的误差。
[0041]S卩，上述专利文献I到上述专利文献4中，都未考虑尽可能减小多个无线受电装置中要求电压和受电电压的误差。因此，即使以使多个无线受电装置接受的电力的总和最大化的方式决定送电侧电路的驱动频率，有时各无线受电装置的受电电压也无法满足目标电压范围。在此，目标电压范围是指以无线受电装置的要求电压为中心，由无线受电装置容许的电压的范围。
[0042]因而，在无线送电装置中，在从一个无线送电装置向多个无线受电装置同时供给电力时，期望进行控制以使得各无线受电装置的受电电压满足目标电压范围。而且，在无线送电装置中，期望从一个无线送电装置对多个无线受电装置，以非接触方式同时进行适当的供电。
[0043]通过以上的考察，本发明者们想到了以下的发明的各方式。
[0044]本公开的一个方式的无线送电装置，
[0045]是向多个无线受电装置发送高频电力的无线电力传输系统的无线送电装置，具备:
[0046]送电天线，对上述多个无线受电装置的各个无线受电装置，发送与多个频率对应的各闻频电力；
[0047]多个接收电路，从上述多个各无线受电装置的各个无线受电装置，取得上述各个无线受电装置的要求电压的值及与上述多个频率的各个频率对应的上述各个无线受电装置的受电电压的值；以及
[0048]控制电路，从上述多个接收电路取得上述要求电压的值及上述受电电压的值，控制向上述多个无线受电装置的各个无线受电装置发送的高频电力的频率，
[0049]上述控制电路，
[0050]以上述多个频率中的各频率依次向上述多个无线受电装置发送与上述各频率对应的高频电力，
[0051]比较第I总和与第2总和，上述第I总和是对在发送与上述多个频率中的第I频率对应的高频电力时的上述各个无线受电装置的上述要求电压与上述受电电压的误差进行合计而得到的总和，上述第2总和是对在发送与上述多个频率中的第2频率对应的高频电力时的上述各个无线受电装置的上述要求电压与上述受电电压的误差进行合计而得到的总和，
[0052]设定接近与上述第I总和及上述第2总和中某一较小的一方的总和对应的频率的第3频率，向上述多个无线受电装置的各个无线受电装置发送与上述第3频率对应的高频电力，
[0053]对于上述多个无线受电装置的各个无线受电装置，使上述误差控制在预定的基准内。
[0054]根据上述方式，在从一个无线送电装置向多个无线受电装置同时供给电力时，减少各无线受电装置的要求电压和上述各无线受电装置中从无线送电装置接受到的受电电压的误差的总和。采用减小上述误差的频率向上述多个无线受电装置的各个无线受电装置发送高频电力，由此能够控制受电电压以使得多个无线受电装置的各个无线受电装置中受电电压满足目标电压范围。其结果，能够以非接触方式从一个无线送电装置向多个无线受电装置同时进行适当的供电。在此，I个无线送电装置针对上述多个无线受电装置的各个无线受电装置，仅具备向送电天线发送与多个频率对应的各高频电力的I个振荡电路。
[0055]在上述方式中，例如，上述控制电路比较上述第I总和及上述第2总和中较小一方的总和与发送与第3总和，上述第3总和是对发送与上述第3频率对应的高频电力时的上述各个无线受电装置的上述要求电压