电力传送系统以及受电设备和输电设备及其控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及用于无线地传输电力的技术。
【背景技术】
[0002]近年来，无线电力传送系统所用的技术的发展已变得普遍。在无线电力传送系统中，需要执行用于向受电设备正确地进行输电的控制。因此，例如，日本特开2012-110199提出了用于经由与输电单元/受电单元分开设置的专用通信单元来执行用以控制输电/受电的通信的技术。
[0003]然而，根据日本特开2012-110199所公开的技术，在输电设备的通信单元无线地连接至位于该输电设备可以进行输电的范围外的受电设备的通信单元的情况下，存在无法执行正确的输电控制的情形。换句话说，存在如下情况:尽管由于受电设备位于输电设备能够进行输电的范围外因而该受电设备不能进行受电，但输电设备仍开始输电。
【发明内容】
[0004]根据本发明的方面，一种电力传送系统，包括受电设备和用于向该受电设备进行无线输电的输电设备，其中，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；发送部件，用于使用所述输电部件所进行的输电脉冲来发送所述输电设备特有的输电设备标识符；以及输电设备通信部件，用于与所述受电设备进行无线通信，以及所述受电设备包括:受电部件，用于接收来自所述输电设备的无线输电；提取部件，用于从所述受电部件所接收到的所述输电脉冲中提取所述输电设备标识符；以及受电设备通信部件，用于与用以发送包含所述提取部件所提取出的输电设备标识符的通信包的输电设备进行无线通信。
[0005]根据本发明的另一方面，一种电力传送系统，包括受电设备和用于向该受电设备进行无线输电的输电设备，其中，所述受电设备包括:受电部件，用于接收来自所述输电设备的无线输电；负载调制部件，用于使用针对来自所述输电设备的输电脉冲的负载调制，来将所述受电设备特有的受电设备标识符发送至所述输电设备；以及受电设备通信部件，用于与所述输电设备进行无线通信，以及所述输电设备包括: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；检测部件，用于从负载调制后的输电脉冲中检测所述受电设备标识符；以及输电设备通信部件，用于与用以发送包含所述检测部件所检测到的受电设备标识符的通信包的受电设备进行无线通信。
[0006]根据本发明的又一方面，一种受电设备，包括:受电部件，用于接收来自输电设备的无线输电；提取部件，用于在所述受电部件从所述输电设备所接收到的输电脉冲中，提取利用所述输电设备已嵌入在所述输电脉冲中的所述输电设备特有的输电设备标识符；以及通信部件，用于与用以发送包含所述提取部件所提取出的输电设备标识符的通信包的输电设备进行无线通信。
[0007]根据本发明的还一方面，一种输电设备，包括:输电部件，用于与受电设备进行无线通信；提取部件，用于在对来自所述输电部件的输电脉冲进行负载调制所得到的负载调制后的输电脉冲中，提取利用所述受电设备已嵌入在该输电脉冲中的所述受电设备特有的受电设备标识符；以及通信部件，用于与用以发送包含所述提取部件所提取出的受电设备标识符的通信包的受电设备进行无线通信。
[0008]根据本发明的还一方面，一种受电设备的控制方法，所述受电设备包括:受电部件，用于接收来自输电设备的无线输电；以及通信部件，用于与所述输电设备进行无线通信，所述控制方法包括以下步骤:提取步骤，用于在所述受电部件从所述输电设备所接收到的输电脉冲中，提取利用所述输电设备已嵌入在所述输电脉冲中的所述输电设备特有的输电设备标识符；以及通信步骤，用于经由所述通信部件来与用以发送包含所述提取步骤中所提取出的输电设备标识符的通信包的输电设备进行无线通信。
[0009]根据本发明的还一方面，一种输电设备的控制方法，所述输电设备包括:输电部件，用于向受电设备进行无线输电；以及通信部件，用于与所述受电设备进行无线通信，所述控制方法包括以下步骤:提取步骤，用于在对来自所述输电部件的输电脉冲进行负载调制所得到的负载调制后的输电脉冲中，提取利用所述受电设备已嵌入在该输电脉冲中的所述受电设备特有的受电设备标识符；以及通信步骤，用于经由所述通信部件来与用以发送包含所述提取步骤中所提取出的受电设备标识符的通信包的受电设备进行无线通信。
[0010]本发明提供了使得能够在电力传送系统中进行更良好的输电控制的技术。
[0011]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】
[0012]包含在说明书中并构成说明书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。
[0013]图1是示出根据第一实施例的电力传送系统的整体结构的图。
[0014]图2是示出电力传送系统中的输电范围附近的状态的示例的图。
[0015]图3是示出检测单元的操作的图。
[0016]图4是示出E级放大器的结构的示例的图。
[0017]图5是示出输电单元和检测单元的操作的时序图。
[0018]图6A?6C是不出输电设备的操作的时序图。
[0019]图7是示出系统状态存储单元中所存储的标志的示例的图。
[0020]图8是示出输电设备的ID存储单元中所存储的信息的示例的图。
[0021]图9是示出受电设备的ID存储单元中所存储的信息的示例的图。
[0022]图10是示出阻抗存储单元中所存储的信息的示例的图。
[0023]图11A?11C是示出控制单元所进行的操作的流程图。
[0024]图12A和12B是示出检测单元所进行的操作的流程图。
[0025]图13A和13B是示出输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。
[0026]图14是示出错误处理单元所进行的操作的流程图。
[0027]图15A和15B是示出无线连接处理中的受电设备所进行的操作的流程图。
[0028]图16A?16C是示出受电设备的通信单元所进行的操作的流程图。
[0029]图17是示出错误处理中的受电设备所进行的操作的流程图。
[0030]图18是示出BT停止处理中的输电设备所进行的操作的流程图。
[0031]图19是示出应答ID存储单元中所存储的信息的示例的图。
[0032]图20A和20B是示出根据第一变形例的输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。
[0033]图21是根据第一变形例的输电设备的输电单元和检测单元所用的时序图。
[0034]图22是示出根据第二变形例的输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。
[0035]图23A和23B是示出根据第二变形例的受电设备所进行的操作的流程图。
[0036]图24是示出根据第一变形例的电力传送系统的整体结构的图。
[0037]图25是根据第三变形例的电力传送系统中所进行的无线连接处理所用的序列图。
[0038]图26A和26B是示出根据第三变形例的电力传送系统中的受电设备所进行的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0039]以下应参考附图来详细说明本发明的示例性优选实施例。然而，应当注意，以下实施例仅应被视为示例;本发明的范围并不意图受以下所述的各个实施例所限制。
[0040]第一实施例
[0041]以下将说明包括用于进行无线输电的输电设备100以及受电设备101的无线电力传送系统作为根据本发明的电力传送系统的第一实施例的示例。
[0042]设备结构
[0043]图1是示出根据第一实施例的电力传送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进行电力传送。尽管后面将给出详情，但输电设备100和受电设备101经由各个设备中所设置的通信单元来交换用于控制输电天线114和受电天线123之间的电力传输的控制信息。以下说明假定了电力传送使用频率为6.78MHz的电磁波，并且通信单元经由采用2.4GHz带的电磁波的蓝牙(Bluetooth，注册商标)标准(以下简称为“BT”)来进行通信。
[0044]首先，将说明输电设备100的结构。检测单元103是用于检测构成输电单元112的E级放大器中的DC(直流)电压源401的输出阻抗(以下将该操作称为“Z检测”)的功能单元，并且后面将进行详细说明。控制单元104是用于控制输电设备100整体的功能单元，并且后面将进行详细说明。系统状态存储单元105是用于存储电力传送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是用于存储受电设备101的标识符(ID)的功能单元，并且后面将参考图8进行详细说明。
[0045]第一计时器107和第二计时器108是根据系统状态而选择性地使用的计时器，并且后面将进行详细说明。阻抗存储单元110存储检测单元103所进行的检测的结果。显示单元111显示系统错误状态。输电单元112将经由介质102要传送的电力供给至输电天线114。输电天线114是主要发射磁场的天线，并且作为一个示例，这里输电天线114将被描述为螺旋形状的天线。输电单元112将被描述为包括E级放大器。谐振控制单元113是用于控制包括输电天线114、受电天线123和介质102的传送路径的特性阻抗的功能单元。
[0046]通信单元115(输电设备通信部件)是用于经由通信天线(未示出)来发送和接收与输电天线114和受电天线123之间的电力有关的控制信号的功能单元。基准阻抗存储单元133是用于存储用作在检测异物或受电设备时的基准的阻抗的功能单元。另一方面，如上所述，通信单元115是与BT标准兼容的通信单元，并且假定通信单元115的BT地址是“aa aa aaaa aa aa”。此外，这里假定通信单元115用作BT关系中的主装置。
[0047]尽管后面将给出详情，但输电设备100被配置为使用服务发现协议(SDP)来将自身提供的服务通知至附近的装置。这里假定输电设备通知提供名称为“无线充电器(wirelesscharger)”的服务作为自身提供的服务。注意，在BT标准中的认证处理中，采用被称为“PIN码”的认证码。此外假定在可以提供无线充电器服务的输电设备100和可以利用无线充电器服务的受电设备之间共享PIN码(后面将给出该操作的详情)。
[0048]应答ID存储单元109是如下的功能单元，其中该功能单元用于存储响应于通信单元115所发送的作为BT标准中的一种查询消息(包)的询问(Inquiry)消息而做出了询问应答消息的装置的BT地址。错误处理单元132是用于执行输电设备100禁止输电时的处理的功能单元，并且后面将参考图14进行说明。
[0049]接着，将说明受电设备101的结构。受电单元116是用于接收输电设备100所传输的电力的功能单元。负载117是指消耗受电单元116所接收到的电力的电路的概念，并且这里假定负载117包括充电电路和电池。通信单元118(受电设备通信部件)以与输电设备100的通信单元115相同的方式与BT标准兼容，并且假定通信单元118的BT地址是“bb bb bb bbbb bb”。这里假定受电设备101用作BT关系中的从装置。ID存储单元119是用于存储受电天线123所接收到的BT地址和通信单元115所接收到的BT地址的功能单元，并且后面将进行详细说明。后面将说明第三计时器120和第四计数器121所进行的操作。
[0050]显示单元122是用于显示无线电力传送系统的充电状态和错误信息的功能单元。受电天线是用于与输电天线114电磁耦合并且进行受电的功能单元。切换单元124是用于使受电天线连接至谐振电路126或高电阻125的功能单元。
[0051]高电阻125例如是约数兆欧的恒定电阻，并且是用于通过使受电天线123和高电阻125相连接来将如从输电天线114所观看到的受电天线123的阻抗设置为高阻抗(以下称为“把-2”)的单元。注意，设置为把-2会导致几乎没有电流流经受电天线123。
[0052]谐振电路126是用于使电力传送路径以特定阻抗进行谐振的功能单元。这里，电力传送路径包括谐振控制单元113、输电天线114、用作传送路径的介质102、以及受电天线123。还注意，特性阻抗127不必作为实际组件进行安装，并且表示如从负载切换单元128所观看到的谐振电路126的特性阻抗为Zo。
[0053]负载切换单元是用于在电阻值约等于Zo的匹配电阻130、负载控制单元131和中间电阻129之间进行切换的功能单元。中间电阻129与高电阻125相比电阻值较低，但与匹配电阻130相比电阻值较高。中间电阻129是用于通过连接至负载切换单元128来将如从输电天线114所观看到的受电天线123的阻抗设置为比H1-Z低的中间阻抗(以下称为“Md-Z”)的单元。设置为Md-Z会导致极低的电流流经受电天线123和中间电阻129。负载控制单元131是为了使基于负载117所消耗的电力量而改变的负载阻抗与特性阻抗Zo相匹配而进行工作的阻抗转换电路，并且包括DC-DC转换器等。注意，“负载阻抗”是指如从负载控制单元131所观看到的负载117的阻抗。负载控制单元131的操作确保了即使负载117所消耗的电力量发生改变，如从输电天线114所观看到的受电天线123的阻抗也为Zo。以下将负载控制单元131的操作称为“负载阻抗控制”。
[0054]输电范围附近的状态下的阻抗
[0055]图2是示出电力传送系统中的输电范围附近的状态的示例的图。注意，通信范围200表示输电设备100的通信单元115可以进行通信的范围。输电范围201(预定的输电范围)表示输电天线114可以进行输电的范围。如图2所示，结构如下:通信范围200比输电范围201宽，并且通信范围200包含输电范围201整体。
[°°56]状态200a示出在输电范围201内什么也没有配置的状态。换句话说，在输电范围201中不存在受电设备101和异物202。状态200b示出在输电范围201内仅存在异物202的状态。状态200c示出在输电范围201内仅存在受电设备101的状态。然而，在状态200c中，输电设备100没有向受电设备101进行输电。状态200d在输电范围201内存在受电设备101方面与状态200b相同，但不同之处在于输电设备100正向受电设备101进行输电。注意，箭头概念性地示出进行输电。状态200e示出在输电范围201内存在受电设备101和异物202这两者的状
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[0057]在输电范围201中所存在的物体是异物202的情况下(S卩，状态200b)，输电设备100需要执行控制使得不进行输电。输电设备100要执行的具体处理如下所述。
[0058].判断为输电范围201中所存在的物体是异物202;
[0059].判断为在输电范围201中不存在受电设备；以及
[0060]?判断为由于存在异物202而不进行输电。
[0061 ]另一方面，在输电范围201中所存在的物体是受电设备的情况下(S卩，状态200c)，输电设备100需要执行控制使得进行输电。输电设备100要执行的具体处理如下所述。
[0062].判断为输电范围201中所存在的物体是受电设备；
[0063].判断为在输电范围201中不存在异物202;以及
[0064].与输电范围201中所存在的受电设备建立BT连接。
[0065]此外，在输电范围201中存在受电设备和异物这两者的情况下(S卩，状态200e)，输电设备100需要执行控制使得不进行输电。输电设备100要执行的具体处理如下所述。
[0066].判断为在输电范围201中所存在的物体是异物202和受电设备101这两者；
[0067].判断为由于存在异物202而不进行输电；以及
[0068].向建立了BT连接的受电设备通知将不进行输电。
[0069]图3是示出检测单元的操作的图。除输电设备100和受电设备101外，图3还示出异物202以及在输电范围201外的另一受电设备304。将输电天线114的两端的电压表示为VI。电流II是流经受电天线123的电流，而电流12是流经异物202的电流。阻抗(Z)303是受电天线123的阻抗。
[0070]电压VI的值根据电流II和电流12而改变。因此，如状态200a那样在输电范围201中不存在异物202和受电设备101的状态下的电压VI与如状态200b那样在输电范围20