输电设备及其控制方法和电力传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线电力传输技术。
【背景技术】
[0002]近年来，无线电力传输系统经历了广泛的技术发展。顺便提及，如果在输电设备可以进行输电的范围内存在诸如金属片等的异物，则在该异物内涡电流将流动并且将发生意外发热。由于该原因，在无线电力传输系统中，需要在考虑对异物的影响的同时向受电设备进行适当的输电。例如，日本特开2013-17379(专利文献I)提出了向受电设备设置用于测量受电天线的Q值的电路并且使用Q值测量结果来进行异物检测的技术。
[0003]然而，在上述的专利文献I所公开的技术中，存在需要新设置用于测量受电天线的Q值的电路并且成本将提高的问题。
【发明内容】
[0004]根据本发明的方面，提供一种输电设备，用于向受电设备进行无线输电，所述输电设备包括:输电部件，用于向预定输电范围内所配置的受电设备进行无线输电；存储部件，用于存储作为所述预定输电范围内不存在物体的状态下的所述输电部件的输出阻抗值的初始阻抗值；检测部件，用于检测所述输电部件发送了预定检测信号的情况下的所述输电部件的输出阻抗值；以及判断部件，用于在所述初始阻抗值和所述检测部件所检测到的输出阻抗值不一致、并且在所述预定检测信号的发送之前和之后所述输出阻抗值没有发生改变的情况下，判断为在所述预定输电范围内存在异物，以及在所述初始阻抗值和所述检测部件所检测到的输出阻抗值不一致、并且在所述预定检测信号的发送之前和之后所述输出阻抗值发生改变的情况下，判断为在所述预定输电范围内存在受电设备。
[0005]根据本发明的方面，可以在电力传输系统中提供使得能够使用简单的结构来进行异物检测并且使得能够进行适当的输电控制的技术。
[0006]通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
【附图说明】
[0007]包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并和说明书一起用来解释本发明的原理。
[0008]图1是根据第一实施例的电力传输系统的整体结构的图。
[0009]图2A?2D是示出电力传输系统中的输电范围周边的状态的示例的图。
[0010]图3是用于说明检测单元103的操作的图。
[0011 ] 图4是示出E级放大器的示例性结构的图。
[0012]图5是用于说明输电单元113和检测单元103的操作的时序图。
[0013]图6A和6B是用于说明输电设备的操作的时序图。
[0014]图7是示出系统状态存储单元105中所存储的标志的示例的图。
[0015]图8是示出输电设备的ID存储单元106中所存储的信息的示例的图。
[0016]图9是示出受电设备的ID存储单元121中所存储的信息的示例的图。
[0017]图1OA和1B是检测单元103的操作的流程图。
[0018]图1lA和IlB是输电设备100中的BT控制的操作的流程图。
[0019]图12A和12B是输电设备100中的输电控制的操作的流程图。
[0020]图13A和13B是受电设备101中的BT控制的操作的流程图。
[0021]图14A和14B是受电设备101中的受电控制的操作的流程图。
[0022]图15是示出阻抗存储单元110所存储的信息的示例的图。
【具体实施方式】
[0023]以下将参考附图来详细说明本发明的优选实施例。注意，以下实施例仅是示例，而并不意图限制本发明的范围。
[0024]第一实施例
[0025]以下将使用包括受电设备101和进行无线输电的输电设备100的无线电力传输系统作为示例来说明根据本发明的电力传输系统的第一实施例。
[0026]设备的结构
[0027]图1是根据第一实施例的电力传输系统的整体结构的图。输电设备100和受电设备101经由介质102进行电力传输。注意，输电设备和受电设备经由这两个设备中所包括的通信单元来交换无线输电控制所要使用的控制信息，并且后面将详细说明该操作。由于该原因，还将说明用于建立和断开输电设备和受电设备之间的通信通道的控制。
[0028]首先将说明输电设备100的结构。检测单元103是对构成输电单元113的E级放大器中的DC(直流)电压源401的输出阻抗值进行检测(以下称为“Z检测”)的功能单元，并且后面将进行详细说明。控制单元104是根据检测单元103的检测结果来控制输电设备100的功能单元。系统状态存储单元105是存储电力传输系统的状态的功能单元，并且后面将参考图7进行详细说明。ID存储单元106是存储受电设备101的标识信息的功能单元，并且后面将参考图8进行详细说明。
[0029]第一计时器107、第二计时器108和第三计时器109是根据系统工作状态来适当使用的计时器，并且后面将进行详细说明。阻抗存储单元I1是存储检测单元103所进行的阻抗值检测的结果的功能单元，并且后面将参考图15进行详细说明。错误解除开关111是例如接收用户操作以解除系统错误状态的功能单元。显示单元112是显示与无线电力传输系统有关的信息并且例如显示错误信息的功能单元。
[0030]输电单元113将经由介质102要传输的电力供给至输电天线115。这里，将输电单元113描述为包括E级放大器。谐振控制单元114是控制包括输电天线115、受电天线125和介质102的传输通道的谐振频率和特性阻抗的功能单元。
[0031]通信单元116 (输电设备侧通信部件)是交换与在输电天线115和受电天线125之间要传输的电力有关的控制信号的功能单元。注意，这些控制信号是经由通信所用的天线(未示出)来交换的。在第一实施例中，通信单元116与蓝牙(Bluetooth，注册商标)标准(以下称为“BT”)兼容，但通信单元116还可以与其它通信标准兼容。此外，这里，通信单元116用作BT标准的主装置。另外，输电设备110被配置为使用SDP(Service DeliveryProtocol，服务传输协议)来将自身所提供的服务通知至周围装置，并且后面将详细说明该操作。这里，输电设备100通知自身提供被称为“无线充电器(Wireless Charger) ”的服务。
[0032]接着将说明受电设备101的结构。受电单元117是接收从外部设备(这里为输电设备100)传输来的电力的功能单元。负载118消耗受电单元117所接收到的电力，并且这里负载118包括充电电路和电池。通信单元119 (受电设备侧通信部件)是交换与在输电天线115与受电天线125之间要传输的电力有关的控制信号的功能单元。与通信单元116相同，通信单元119与BT标准兼容。这里，将通信单元119描述为用作BT标准的从装置。
[0033]比较单元120是将受电天线125所接收到的信息与通信单元119所接收到的信息进行比较的功能单元。ID存储单元121存储受电天线125所接收到的信息和使用通信单元119接收到的输电设备100的标识信息。第四计时器122和第五计时器123是根据系统工作状态来适当使用的计时器，并且后面将进行详细说明。
[0034]显示单元124是显示与无线电力传输系统有关的信息并且例如显示错误信息的功能单元。受电天线125是与输电天线115电磁耦合并且接收电力的功能单元。切换单元126是使受电天线125连接至谐振单元128或高电阻127的功能单元。
[0035]高电阻127例如是约数兆欧的恒定电阻。高电阻127具有在受电天线125和高电阻127相连接的情况下从输电天线115所观看到的受电天线125的阻抗变成高阻抗(以下称为“H1-Z”)的结构。注意，在将阻抗设置为H1-Z的情况下，几乎没有电流流入受电天线125。
[0036]谐振单元128是用于使电力传输通道以特定阻抗进行谐振的功能单元。这里，电力传输通道包括谐振控制单元114、输电天线115、要作为传输通道的介质102、以及受电天线125。注意，特性阻抗129是在从负载切换单元130观看谐振电路的情况下的特性阻抗，并且这里值为Zo。
[0037]负载切换单元130是进行电阻值约等于Zo的匹配电阻132、负载控制单元133和中间电阻131之间的切换的功能单元。中间电阻131具有低于高电阻127并且高于匹配电阻132的电阻值。中间电阻131用于通过连接至负载切换单元130来将从输电天线115所观看到的受电天线125的阻抗设置为中间阻抗(以下称为“Md-Z”)。在将从输电天线115所观看到的受电天线125的阻抗设置为Md-Z的情况下，微电流流入受电天线125和中间电阻 131。
[0038]负载控制单元133是进行用以使根据负载118的电力消耗而改变的负载阻抗与特性阻抗119 (Zo)相匹配的操作的阻抗转换电路，并且负载控制单元133包括DC-DC转换器等。注意，负载阻抗表示在从负载控制单元133观看负载118的情况下的阻抗。
[0039]注意，在以下说明中将阻抗转换操作表示为“负载阻抗控制”。负载控制单元133和匹配电阻132在这两者均用于进行与谐振单元128的阻抗匹配方面具有相同功能。然而，在检测到负载118的阻抗的变化之后，负载控制单元133进行阻抗转换，因此需要一定量的时间以使操作稳定。另一方面，由于匹配电阻132是恒定电阻，因此不需要时间来使操作稳定。
[0040]输电范围周边的状态下的阻抗
[0041]图2A?2D是示出电力传输系统中的输电范围周边的状态的示例的图。注意，通信范围200表示可以进行利用输电设备100的通信单元116的通信的范围。输电范围201表示可以进行利用输电天线115的输电的范围。如图2A所示，通信范围200被配置成大于输电范围201，并且通信范围200被配置成包含输电范围201整体。
[0042]图2A示出在输电范围201中什么也没有配置的状态。也就是说，在输电范围201中不存在受电设备101和异物202。图2B示出在输电范围201中仅存在异物202的状态。图2C示出在输电范围201中仅存在受电设备101的状态。注意，在图2C中，输电设备100并未向受电设备101进行输电。图2D在输电范围201中存在受电设备101方面与图2C相同，但输电设备100正向受电设备101进行输电。注意，箭头202概念性地示出正进行输电。
[0043]如果输电范围201中所存在的物体是异物202 (图2B)，则输电设备100需要进行控制使得不进行输电。另一方面，如果输电范围201中所存在的物体是受电设备101 (图2C)，则输电设备100需要进行控制以进行输电。
[0044]图3是用于说明检测单元103的操作的图。图3包括输电天线115、受电天线125和异物202。电压Vl表不输电电线115的两端的电压。电流Il表不流入受电天线125的电流，并且电流12表示流入异物202的电流。Z是受电天