供電裝置以及供電控制方法
【專利說明】供電裝置以及供電控制方法
[0001 ] 本申請是申請日為2012年10月01日、申請號為201280057227.9、發明名稱為“供電裝置以及供電控制方法”的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及無需通過電場耦合而物理連接就能夠傳輸電力的供電裝置以及供電控制方法。特別是，涉及提高安全性且降低功耗的供電裝置以及供電控制方法。
【背景技術】
[0003]近幾年，開發了很多以非接觸方式傳輸電力的電子設備。在電子設備中為了以非接觸方式傳輸電力，大多在電力的供電單元和電力的受電單元中采用了設有線圈模塊的磁場耦合方式的電力傳輸系統。
[0004]但是，在磁場耦合方式中，通過各線圈模塊的磁通量的大小對電動勢的影響很大，為了以高效率傳輸電力，要求高精度地控制供電單元側(初級側)的線圈模塊與受電單元側(次級側)的線圈模塊之間的線圈平面方向上的相對位置。此外，作為耦合電極使用了線圈模塊，因此很難實現供電單元以及受電單元的小型化。另外，在便攜設備等電子設備中，需要考慮線圈的發熱對蓄電池的影響，還存在有可能在配置設計上有困難的問題。
[0005]因此，例如開發了利用靜電場的電力傳輸系統。專利文獻I公開了通過在供電單元側的耦合電極與受電單元側的耦合電極之間形成強電場來實現高電力傳輸效率的能量傳送裝置。圖10是表示現有技術中的電力傳輸系統的結構的示意圖。如圖10所示，現有技術中的電力傳輸系統在供電單元(供電裝置)1側具有大尺寸的無源電極3和小尺寸的有源電極4，在受電單元(受電裝置)2側也具備大尺寸的無源電極5和小尺寸的有源電極6。將供電單元I側的有源電極4和受電單元2側的有源電極6設置成兩者相對置，在兩者之間形成強電場7，從而實現高電力傳輸效率。
[0006]此外，專利文獻2和3公開了在電力的供電單元(供電裝置)和受電單元(受電裝置)這兩者中設置了線圈模塊的磁場耦合方式的電力傳輸系統中的、基于被傳輸的電力的變動的異物檢測方法，專利文獻3公開了在供電單元和受電單元之間進行通信的供電控制流程。
[0007]在先技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1: JP特表2009-531009號公報
[0010]專利文獻2: JP特開2010-213414號公報[0011 ] 專利文獻3:專利第4725664號公報
【發明內容】
[0012]發明要解決的問題
[0013]在現有技術的電力傳輸系統中，通過供電單元監控電極的電壓變動，在產生了異常的變動的情況下，一般進行停止電力傳輸這樣的傳輸控制。但是，在通過電場耦合方式傳輸電力的情況下，問題在于很難確保相對于在電極間產生的高電場的安全性。
[0014]此外，即使在供電單元中沒有搭載受電單元的情況下，由于通過供電單元監控電極的電壓變動，因此也存在待機功率變大的問題。
[0015]本發明鑒于上述情況而完成，目的在于提供一種可提高安全性的同時能夠減小未搭載受電裝置時的待機功率的供電裝置以及供電控制方法。
[0016]用于解決問題的手段
[0017]為了達到上述目的，本發明所涉及的供電裝置具有第一無源電極和第一有源電極，隔著間隙而使所述第一有源電極和受電裝置的第二有源電極對置且使所述第一無源電極和所述受電裝置的第二無源電極對置，從而實現電容耦合，在所述第一有源電極與所述第二有源電極之間形成比所述第一無源電極與所述第二無源電極之間的電場還強的電場，從而以非接觸方式傳輸電力，該供電裝置的特征在于，具備:電源電路，提供電力;受電裝置檢查單元，檢查是否搭載了所述受電裝置;充電狀態監控單元，監控所述受電裝置的充電狀態;和供電控制單元，根據充電狀態來控制所述電源電路的輸出，所述供電控制單元按照以下方式控制所述電源電路的輸出。(I)電力傳輸時，使所述電源電路向所述第一有源電極提供第一電壓。(2)使所述電源電路向所述第一有源電極提供低于所述第一電壓的第二電壓，直到搭載所述受電裝置為止使所述受電裝置檢查單元以第一時間間隔進行頻率掃描。(3)使所述電源電路向所述第一有源電極提供低于所述第一電壓的第四電壓，直到卸下所述受電裝置為止使所述受電裝置檢查單元以比所述第一時間間隔長的第二時間間隔進行頻率掃描。
[0018]在上述結構中，電力傳輸時，電源電路向第一有源電極提供第一電壓，在檢查是否搭載了受電裝置的情況下，電源電路向第一有源電極提供比第一電壓低的第二電壓，受電裝置檢查單元直到搭載受電裝置為止以第一時間間隔進行頻率掃描，在判定是否完成了充電的情況下，電源電路向第一有源電極提供比第一電壓低的第四電壓，受電裝置檢查單元直到卸下受電裝置為止以比第一時間間隔長的第二時間間隔進行頻率掃描。由此，在傳輸電力以外的情況下，能夠降低提供給第一有源電極的電壓，能夠降低功耗。此外，即使在未搭載受電裝置的情況下，由于提供給第一有源電極的電壓低，因此也能夠避免因接觸引起的通電等危險，能夠提供安全的供電裝置。
[0019]此外，本發明所涉及的供電裝置優選的是，所述受電裝置檢查單元具備:搭載判定單元，通過以規定的頻率范圍進行頻率掃描來測量電壓的頻率特性，在檢測到電壓值變成極大值的頻率的情況下，判定為搭載了所述受電裝置。
[0020]在上述結構中，在判定是否搭載了受電裝置的情況下，以規定的頻率范圍進行頻率掃描來測量電壓的頻率特性，在檢測出電壓值變成極大值的頻率的情況下判定為搭載了受電裝置。在搭載了受電裝置的情況下，由于按每個受電裝置的種類產生固有的諧振頻率，因此即使是未獲取識別受電裝置的識別信息的情況下，也能夠可靠地判定是否搭載了期望的受電裝置。
[0021]此外，本發明所涉及的供電裝置優選的是，所述充電狀態監控單元監控具備:判定單元，向所述第一無源電極和所述第一有源電極輸出的電流值，并且基于所述電流值，判定是否完成了充電。
[0022]在上述結構中，預先監控輸出給第一無源電極和第一有源電極的電流值，能夠基于電流值來判定是否完成了充電，因此無需與受電裝置進行特定波段的數據通信就能夠在供電裝置側掌握受電裝置的充電狀態。
[0023]此外，本發明所涉及的供電裝置優選的是，具備:確認單元，在所述受電裝置檢查單元檢查出搭載了所述受電裝置的情況下，確認該受電裝置是否為作為傳輸電力的對象的受電裝置，所述供電控制單元直到出現所述確認單元的確認結果為止，將頻率掃描時的頻率采樣間隔設定得比用于判定是否搭載了所述受電裝置的頻率掃描時的頻率采樣間隔還短。
[0024]在上述結構中，在檢查出搭載了受電裝置的情況下，確認該受電裝置是否為作為傳輸電力的對象的受電裝置，直到出現確認結果為止，將頻率掃描時的頻率采樣間隔設定得比用于判定是否搭載受電裝置的頻率掃描時的頻率采樣間隔還短，因此能夠以更高精度判斷諧振頻率是否在由作為傳輸電力的對象的受電裝置假設的范圍內。
[0025]此外，本發明所涉及的供電裝置優選的是，所述供電控制單元使所述電源電路向所述第一有源電極提供低于所述第二電壓的第三電壓，所述確認單元在通過與所述受電裝置進行數據通信而獲取了識別所述受電裝置的識別信息的情況下，確認所述受電裝置是傳輸電力的對象。
[0026]在上述結構中，向第一有源電極提供低于第二電壓的第三電壓，在通過與受電裝置進行數據通信而獲取了識別受電裝置的識別信息的情況下，確認受電裝置是作為傳輸電力的對象，因此可通過受電裝置固有的識別信息來掌握所搭載的受電裝置的種類，能夠用一個供電裝置向種類不同的多個受電裝置傳輸電力。
[0027]此外，本發明所涉及的供電裝置優選的是，所述充電狀態監控單元監控所述電流值與第一閾值之間的大小關系以及所述電流值與比該第一閾值小的第二閾值之間的大小關系，所述判定單元在判斷為所述電流值大于所述第一閾值時判定為發生了異常，在判斷為小于所述第二閾值時判定為完成了充電。
[0028]在上述結構中，監控電流值與第一閾值之間的大小關系以及所述電流值與比該第一閾值小的第二閾值之間的大小關系，在判斷為電流值大于第一閾值的情況下判定為發生了某些異常，在判斷為電流值小于第二閾值的情況下判定為完成了充電，因此無需與受電裝置進行特定波段的數據通信就能夠在供電裝置側掌握異常的發生以及受電裝置的充電狀態。
[0029]此外，本發明所涉及的供電裝置優選的是，所述供電控制單元通過負載調制方式與所述受電裝置進行數據通信，從而獲取每個所述受電裝置的受電所需的參數，
[0030]并基于獲取到的參數來確定電力傳輸時的頻率。
[0031]在上述結構中，通過負載調制方式與受電裝置進行數據通信，獲取每個受電裝置的受電所需的參數，并基于獲取到的參數來確定電力傳輸時的頻率，因此在用一個供電裝置向種類不同的多個受電裝置傳輸電力的情況下，能夠確定適合于各受電裝置的電力傳輸的頻率，因此能夠有效地進行電力傳輸。
[0032]接著，為了達到上述目的，本發明所涉及的供電控制方法使用供電裝置和受電裝置，所述供電裝置具有第一無源電極和第一有源電極，所述受電裝置具有第二無源電極和第二有源電極，隔著間隙而使所述第一有源電極和所述第二有源電極對置且使所述第一無源電極和所述第二無源電極對置，從而實現電容耦合，在所述第一有源電極與所述第二有源電極之間形成比所述第一無源電極與所述第二無源電極之間的電場還強的電場，從而以非接觸方式傳輸電力，該供電控制方法的特征在于，所述供電裝置，檢查是否搭載了所述受電裝置，監控所述受電裝置的充電狀態，根據充電狀態按照以下方式控制提供電力的電源電路的輸出。(I)電力傳輸時，所述電源電路向所述第一有源電極提供第一電壓。(2)所述電源電路向所述第一有源電極提供低于所述第一電壓的第二電壓，所述供電裝置直到搭載所述受電裝置為止以第一時間間隔進行頻率掃描。(3)所述電源電路向所述第一有源電極提供低于所述第一電壓的第四電壓，所述供電裝置直到卸下所述受電裝置為止以比所述第一時間間隔長的第二時間間隔進行頻率掃描。
[0033]在上述結構中，電力傳輸時，電源電路向第一有源電極提供第一電壓，在檢查是否搭載了受電裝置的情況下，電源電路向第一有源電極提供比第一電壓低的第二電壓，供電裝置直到搭載受電裝置為止以第一時間間隔進行頻率掃描，在判定是否完成了充電的情況下，電源電路向第一有源電極提供比第一電壓低的第四電壓，供電裝置直到卸下受電裝置為止以比第一時間間隔長的第二時間間隔進行頻率掃描。由此，在傳輸電力以外的情況下，能夠降低提供給第一有源電極的電壓，能夠降低功耗。此外，即使在未搭載受電裝置的情況下，由于提供給第一有源電極的電壓低，因此也能夠避免因接觸引起的通電等危險，能夠提供安全的供電裝置。
[0034]此外，本發明所涉及的供電控制方法優選的是，所述供電裝置通過以規