非接觸電力接收設備及其接收方法和非接觸電力供給系統技術方案

在此公開了非接觸電力接收設備、用于非接觸電力接收設備的電力接收方法和非接觸電力供給系統。所述非接觸電力接收設備包括諧振元件，其適配為通過諧振而以非接觸形式從電力供給源的諧振元件接收ＡＣ電力的供給；激勵元件，其適配為通過電磁感應而從所述諧振元件接收ＡＣ電力的供給；整流電路，其適配為根據來自所述激勵元件的ＡＣ電力而生成ＤＣ電力，并且輸出該ＤＣ電力；以及切換電路，其適配為將提供狀態和非提供狀態之間的交流電切換至所述整流電路。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于使用磁場諧振接收電力的供給的非接觸電力接收設備、用于該非 接觸電力接收設備的電力接收方法、以及并入了所述非接觸電力接收設備和所述電力接收 方法的非接觸電力供給系統。
技術介紹
作為用于允許以非接觸形式發送電能的技術，電磁感應方法和磁場諧振方法是可 用的。電磁感應方法和磁場諧振方法具有如下面所述這樣的各種差異，而近年來，關注于使 用磁場諧振方法的能量發送。圖9圖示磁場諧振類型的非接觸電力供給系統的配置的示例，其中，電力供給源 和電力供給對象或目的地以一對一的對應關系而彼此對應。參照圖9，所示的磁場諧振類型 的非接觸電力供給設備包括電力供給源100和電力供給目的地200。如圖9所示，電力供給源100例如可以是充電支架(cradle)，并包括AC (交流)電 源101、激勵元件102和諧振元件103。同時，電力供給目的地200可以是便攜式電話終端， 并包括諧振元件201、激勵元件202和整流電路203。電力供給源的激勵元件102和諧振元件103以及電力供給目的地的諧振元件201 和激勵元件202中的每一個均由空心線圈(air-core coil)形成。在電力供給源100的內 部，激勵元件102和諧振元件103通過電磁感應而彼此強耦合。類似地，在電力供給目的地 200的內部，諧振元件201和激勵元件202通過電磁感應而彼此強耦合。當電力供給源100的空心線圈形式的諧振元件103和電力供給目的地200的空心 線圈形式的諧振元件201的自諧振頻率彼此一致時，諧振元件103和諧振元件201被置入 耦合量最大而損耗最小的磁場諧振關系。具體而言，圖9所示的非接觸電力供給系統以下列方式工作。具體而言，首先在電 力供給源中，將作為來自AC電源101的AC電流的、預定頻率的AC電力提供給激勵元件102， 在激勵元件102中，通過AC電力的電磁感應而感應出對于諧振元件103的AC電力。這里， AC電源101中生成的AC電力的頻率等于電力供給源的諧振元件103和電力供給目的地的 諧振元件201的自諧振頻率。如上所述，電力供給源的諧振元件103和電力供給目的地的諧振元件201以磁場 諧振關系而布置。因此，利用諧振頻率，以非接觸形式將AC電力從諧振元件103提供至諧 振元件201。在電力供給目的地200中，由諧振元件201接受來自電力供給源的諧振元件103 的AC電力。通過電磁感應，來自諧振元件201的AC電力經由激勵元件202而被提供至整 流電路203，并且經整流電路203而轉換并輸出為DC(直流)電力。這樣，以非接觸形式將AC電力從電力供給源提供至電力目的地。注意，將從整流 電路203輸出的DC電力例如提供至電池連接到的充電電路，以便將其用于對電池進行充 H1^ ο以上面結合圖9所述的這種方式配置的電力供給源和電力供給目的地以逐一對 應的關系而彼此對應的非接觸電力供給系統具有下列特性。非接觸電力供給系統在AC電力的頻率和耦合量之間具有如圖IOA所示那樣的關 系。如從圖IOA中可以看到的那樣，即使AC電力的頻率很低或者相反地很高，耦合量也不 高，而是僅在出現磁場諧振現象的預定頻率上呈現其最大量。換言之，耦合量依據磁場諧振 而呈現頻率選擇性。進一步，非接觸電力供給系統在諧振元件103和201間的距離與耦合量之間具有 如圖IOB中所示那樣的關系。如從圖IOB中可以看到的那樣，耦合量隨著諧振元件之間距 離的增大而減小。然而，即使諧振元件之間的距離很小，耦合量也不一定很大，而是在特定諧振頻率 上，耦合量在特定距離呈現最大值。進一步，從圖IOB中可以看到，如果諧振元件之間的距 離保持在某一范圍內，則可以確保高于固定級別(level)的耦合量。進一步，非接觸電力供給系統在諧振頻率與獲得了最大耦合量的諧振元件間的距 離之間具有如圖IOC所示那樣的關系。從圖IOC中可以看到，在諧振頻率很低的情況下，諧 振元件之間的距離很大。此外可以看到，在諧振頻率很高的情況下，通過減小諧振元件之間 的距離而獲得了最大耦合量。在當前廣泛使用的電磁感應類型的非接觸電力供給系統中，電力供給源和電力提 供目的地需要共享磁通量，并且為了有效地發送電力，電力供給源和電力提供目的地需要 彼此靠近地布置。此外，要彼此耦合的電力供給源和電力提供目的地的軸向配準(axial registration)是重要的。同時，使用磁場諧振現象的非接觸電力供給系統的優點在于在非接觸電力供給 系統中，相比于通過電磁感應方法，可以在更大的距離上發送電力，此外，即使軸向配準不 是非常好，發送效率也不會下降很多。根據上述，磁場諧振類型的非接觸電力供給系統與電磁感應類型的非接觸電力供 給系統具有如圖11所列出的這些差別。具體而言，如圖11中所看到的那樣，磁場諧振類型 的非接觸電力供給系統相對于發送和接收線圈之間(即，諧振元件之間)的位移而言是難 以影響的，并且允許更長的發送距離。因此，磁場諧振類型的非接觸電力供給系統可以以圖12所看到的方式來進行電 力供給。具體而言，參照圖12，可以將作為圖12中的便攜式終端的多個電力供給目的地放 置在作為圖12中的電力供給支架的單個電力供給源上，從而由后者對它們進行充電。然而，電力供給源或電力供給支架上所放置的多個電力供給目的地或便攜式終端 可能包括如下這樣的電力供給目的地其應當優先于其它電力供給目的地而被迅速充電； 或者可能包括如下這樣的電力供給目的地其例如可以在隨后一天開始使用其之前而被充 H1^ ο作為可以以這種方式的優先順序對多個電力供給目的地進行充電的現有系統，日 本專利特開No. 2004-207137 (下文將其稱為專利文獻1)中公開了接觸型的電池組充電適配器。專利文獻1中公開的電池組充電適配器可以同時對多個電池組進行充電，并且包 括配置未在專利文獻1中具體公開的優先切換部件，以使得其具有將充電的優先順序應用5于與其連接的電池組的功能。進一步，作為非接觸電力供給系統，日本專利特開No.Hei 11-168837 (下文將其 稱為專利文獻2)中公開了用于電磁感應類型的非接觸便攜式通信設備的充電設備(盡管 未將優先順序應用于電力供給目的地)。在專利文獻2中公開的用于非接觸便攜式通信設備的充電設備中，為了防止在充 電期間對于便攜式通信設備的通信操作的不良干擾，基于指示要執行來自便攜式通信設備 的通信的時刻的信息而接通/斷開來自充電設備的電力供給。利用專利文獻2中公開的用于非接觸便攜式通信設備的充電設備，盡管如上所述 那樣未將優先順序應用于電力供給目的地，但是充電設備實際上可以控制便攜式通信設備 的充電狀態。
技術實現思路
順便提及，在專利文獻1中公開的接觸型的電池組充電適配器中，在予以使用時 通過連接端子而在物理上與多個電池組連接的充電適配器一側控制用于對與其連接的電 池組進行充電的優先順序。在具有上文參考圖9所述的配置的電力供給一側(即，在電源支架一側)，未針對 其上放置的每個便攜式電子設備提供諧振元件。因此，在以上面參考圖9所述的這種方式 配置的磁場諧振類型的非接觸電力供給系統中，可控制每個電力供給目的地的電力供給的 配置不能被提供在電力供給源100 —側。從而，專利文獻1中公開的接觸型的電池組充電 適配器不能應用于磁場諧振類型的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非接觸電力接收設備，包括：諧振元件，其適配為通過諧振而以非接觸形式從電力供給源的諧振元件接收交流電的供給；激勵元件，其適配為通過電磁感應而從所述諧振元件接收交流電的供給；整流電路，其適配為根據來自所述激勵元件的交流電而生成直流電，并且輸出該直流電；以及切換電路，其適配為將提供狀態和非提供狀態之間的交流電切換至所述整流電路。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：小堺修，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：JP[日本]