率范围，针对耦合系数为0.25的对称的送受天线对，制作成用一个振荡电路(全桥变换电路)同时进行充电的无线电力传输系统。存在2个无线受电装置3-1、3-2，作为充电电压分别要求5V，容许的充电电压误差为200mV。另外，无线受电装置3-1、3-2的充电电池分别处于要求1.16A及0.93A的非对称负载状态。在此，相对于要求电压Vcl = Vc2 = 5V，以8V的直流驱动振荡电路，使动作频率fO变化，并测定受电电压V1、V2。此外，无线受电装置3-1、3-2在受电天线31-1、31-2的后级具备包括二极管桥的整流电路32-1、32-2，对直流的受电电压Vl、V2进行了测定。另外，设为Vcav=5V，用式I计算相对误差指数El、E2，用式5计算整体误差指数Es。
[0173]根据图15，从整体误差指数Es的频率特性可知在126.5kHz时，整体误差指数Es最小。另外，126.5kHz的受电电压V1、V2分别为4.842V和5.16V，能够进行5V±0.16V的充电控制。
[0174]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)。作为实施例2,在实施例1的无线电力传输系统中,在振荡电路的前级，连接有将12V的输入电压降压到预定电压的DC/DC变换器。实施例2中的无线受电装置3-1、3-2的要求电压Vcl、Vc2为4.3V，所容许的充电电压误差为150mV。另夕卜，无线受电装置3-1、3-2的充电电池分别处于要求IA及0.8A的非对称的负载状态。根据图16，由于整体误差指数Es在127kHz成为极小值，因此可知向多个无线受电装置3_1、3-2同时充电时最佳频率为127kHz。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)。接着，调整DC/DC变换器的动作条件,控制向振荡电路21输入的直流电压。将输入电压设定成1V而进行动作时的受电电压V1、V2的平均值为6.2V，因此，作为输入电压，选择了 10(V)X4.3(V)+6.2(V)=
6.94(V)0从图16及图17的比较结果可知，整体误差指数Es的频率特性不依赖于振荡电路的输入电压，与输入电压为1V时同样，在向多个无线受电装置3-1、3-2同时充电时指示127kHz为最佳频率。另外，通过频率控制和电压控制功能的并用，获得Vl = 4.173V，V2 =4.440V，两方的受电电压都满足要求电压即4.3V(±140mV)。
[0175]图18是表示实施方式3的整体误差指数Es的频率特性的图。在实施方式1、2中，在送电天线电路，对电感器连接180nF的串联电容器，形成谐振电路。在实施例3中，将实施例1、2的送电天线的电容器设为图14所示的可变电容电路。设为CO = 180nF, Cad =360nF。在与无线受电装置3-1、3-2中负载高的一侧即无线受电装置3_1相对向的送电天线22D-1中，构成为可使电容在180nF、和180nF及360nF的合成电容即120nF之间切换。
[0176]实施例3中的无线受电装置3-1、3-2的要求电压为4.3V (Vcav = 4.3V)，所容许的充电电压误差为50mV。另外，无线受电装置3-1、3-2的充电电池分别处于要求IA和0.5A的非对称的负载状态。在图18中，虚线表示2个送电天线22D-l、22D-2的电容器的电容都设为固定值即180nF，对向振荡电路21的输入电压设为8V的情况(比较例)。在图18中，实线表示仅仅在与无线受电装置3-1相对向一侧的送电天线22D-1中调节电路常数，将电容器的电容变更为120nF的情况(实施例3)。根据图18可知，与比较例相比，实施例3能够降低整体误差指数Es的极小值。这表示能够通过控制可变电容电路以降低向负载高一侧的无线受电装置供电的送电天线的谐振电容，能够将多个无线受电装置的受电电压平衡良好地控制在要求电压。
[0177]为了更具体地验证，在比较例中，将振荡电路21的输入电压(DC/DC变换器的输出电压)设定成最佳值即6.6V，在设定127kHz使振荡电路21进行动作时，无法使从要求电压Vcl、Vc2到受电电压V1、V2为止的误差分别降低到低于_359mV?366mV。另一方面，在实施方式3中，将振荡电路21的输入电压设定成最佳值即5.3V，在设定121kHz使振荡电路21进行动作时，能够将从要求电压Vcl、Vc2到受电电压V1、V2为止的误差分别降低到+22mV?-21mV的范围内。
[0178]这里公开的实施方式在所有方面都是例示，而不意在限定。本公开的范围不是由以上的说明决定，而是由权利要求的范围决定，意在包括包含与权利要求的范围等同的含义及权利要求范围内的变形的全部方式。
[0179]【产业上的利用可能性】
[0180]本公开的无线送电装置及无线电力传输系统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，无需按对应的无线受电装置设置振荡电路，能够高精度地控制无线送电装置的输出电压。从而，能够提供一种低成本且通用性高的无线送电装置(例如无接点充电器)。
[0181]本公开的无线送电装置及无线电力传输系统能够适用于采用充电电池的电子设备、电动摩托车，电动辅助自行车或电动车的充电系统。另外，本公开的无线送电装置及无线电力传输系统能够适用于对AV设备及白色家电等各种设备供电的供电系统。在此，AV设备例如包含智能手机、平板电脑终端装置、电视及膝上型的个人电脑，白色家电例如包含洗衣机、冰箱及空调机。
[0182]标号说明
[0183]I…电源装置，
[0184]2、2A?2D…无线送电装置，
[0185]3-1?3-N、3D_l?3D-N…无线受电装置，
[0186]4-14?4-N…送受天线对，
[0187]21、21C…变换电路，
[0188]21Ca…脉冲产生电路，
[0189]22-1 ?22-N、22A、22D-l ?22D-N…送电天线，
[0190]23-1 ?23_N、23A…接收电路，
[0191]24、24B?24D…控制电路，
[0192]25…电压调节电路，
[0193]31-1 ?31-N、31D_1 ?31D-N…受电天线，
[0194]32-1?32-N…整流电路，
[0195]33-1 ?33-N、33D-l ?33D-N…控制电路，
[0196]34~1?34-N…发送电路，
[0197]35-1?35-N…负载装置，
[0198]Cl ?C3、CO、Cad…电容器，
[0199]LI…送电线圈，
[0200]L2…受电线圈，
[0201]Rl、R2…寄生电阻分量，
[0202]SI ?S4、SW…开关。
【主权项】
1.一种无线送电装置，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: 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； 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 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， 上述控制电路， 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闻频电力， 比较第I总和与第2总和，上述第I总和是对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， 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， 对于上述多个无线受电装置的各个无线受电装置，将上述误差控制在预定的基准内。
2.根据权利要求1所述的无线送电装置， 上述控制电路比较上述第I总和及上述第2总和中较小的一方的总和与第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与上述受电电压的误差进行合计而得到的总和，设定接近与上述较小的一方的总和及上述第3总和中更小的一方的总和对应的频率的第4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4频率对应的高频电力， 重复上述处理来决定上述误差的总和成为最小的频率，向上述多个无线受电装置的各个无线受电装置发送与上述误差的总和成为最小的频率对应的高频电力。
3.根据权利要求2所述的无线送电装置， 上述无线送电装置还具备:电压调节电路，使从电源装置输入的电压的电压值变化并向上述送电天线输出， 上述控制电路在使上述误差的总和最小化后，在上述多个无线受电装置中的至少一个无线受电装置中，上述要求电压和上述受电电压的误差超过预定的阈值时，使从上述电压调节电路向上述送电天线输出的电压值降低，使上述至少一个无线受电装置中的上述要求电压和上述受电电压的误差在上述阈值以下。
4.根据权利要求1?3中的任一项所述的无线送电装置， 上述送电天线及上述无线受电装置的受电天线的至少一方包括具有可变的电路常数的电路元件， 上述控制电路使上述送电天线及上述受电天线的至少一方的电路常数变化。
5.—种无线电力传输系统，具备:权利要求1?4中任一项所述的上述无线送电装置；和上述多个无线受电装置。
【专利摘要】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；接收电路，从多个各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及通过各无线受电装置从无线送电装置接受到的受电电压的值；以及控制电路，从各接收电路取得要求电压的值及受电电压的值，控制向各无线受电装置发送的高频电力的频率，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。
【IPC分类】H02J17-00
【公开号】CN104578450
【申请号】CN201410587664
【发明人】菅野浩
【申请人】松下电器产业株式会社
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月28日
【公告号】EP2876773A2, EP2876773A3, US20150115729