非接觸電力傳輸系統的製作方法

2023-05-30 11:44:11

專利名稱：非接觸電力傳輸系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有包含傳輸電力的送電線圈的送電裝置以及包含與送電線圈
磁耦合的受電線圈的受電裝置的非接觸電力傳輸系統。
背景技術：
近年來，已知有通過在載置受電裝置的載置部的下側排列多個線圈擴大載置部的 區域，並且無論將受電裝置載置於載置部的哪個部位都能夠對受電裝置進行充電的非接觸 電力傳輸系統。 例如，在專利文獻1 (日本專利公開公報特開2006-81249號)中公開了這樣的充 電系統，即、在臺式襯墊上排列多個送電用線圈和多個通信手段，由能夠與載置於臺式襯墊 的筆記本電腦進行通信的通信手段的排列位置檢測出筆記本電腦的載置位置，並對位於載 置位置的送電用線圈通電。 此外，在專利文獻2 (日本專利公開公報特開2004-229406號)中，公開了這樣的 充電系統，即、在次級側裝置的耦合面下排列多個線圈，通過使相位不同的電流流入各線 圈，在耦合面上形成磁路移動或旋轉的磁場，從而無論將次級側裝置載置於耦合面上的哪 個位置，都能夠向次級側裝置傳輸電力。 但是，在專利文獻1中，為了檢測筆記本電腦的載置位置而使用了通信手段，所以 存在導致裝置複雜化和高成本化的問題。此外，在專利文獻2中，雖然以在耦合面上使磁路 移動或旋轉的方式形成了磁場，但是由於配置於耦合面下的所有線圈均被驅動，所以沒有 載置次級側裝置的位置的線圈也被驅動，結果存在不能實現省電的問題。

發明內容
本發明的目的在於提供一種非接觸電力傳輸系統，不使用通信手段，僅通過讓對 非接觸充電起作用的送電線圈振蕩就能夠實現省電化。 本發明所涉及的非接觸電力傳輸系統，具備包含傳輸電力的送電線圈的送電裝置 以及包含與所述送電線圈磁耦合的受電線圈的受電裝置，其中，所述送電裝置包括，用於載 置所述受電裝置的載置部、排列於所述載置部的下側的多個送電線圈、他激振蕩各送電線 圈的振蕩部、檢測各送電線圈的感應係數的檢測部以及基於由所述檢測部檢測出的各送電 線圈的感應係數，判定所述受電裝置在所述載置部中的載置位置的判定部，其中，所述振蕩 部基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位置，確定作為振蕩對象的多個送電線 圈，並設定流入各送電線圈的電流的參數，使流入被確定的多個送電線圈的電流的波形錯 開。 根據該結構，檢測各送電線圈的感應係數，基於檢測出的感應係數判定受電裝置 的載置位置，且基於判定的載置位置確定作為振蕩對象的多個送電線圈，並將流入各送電 線圈的電流的參數設定成流入被確定的多個送電線圈的電流的波形錯開，由此讓這些多個 送電線圈振蕩。
因此，無論將受電裝置載置於載置部的哪個位置，都不會在作為振蕩對象的送電 線圈的正上方的載置部中產生從多個送電線圈產生的磁束相互抵消而使得與受電線圈交 鏈的磁束成為0的部位，能夠可靠地對受電裝置進行充電。 此外，由於根據受電裝置的載置位置確定作為振蕩對象的多個送電線圈，所以僅 讓對非接觸充電起作用的送電線圈振蕩，而對非接觸充電不起作用的送電線圈不振蕩，結 果能夠實現省電。 此外，通過設定分別流入作為振蕩對象的多個送電線圈中的電流的參數等簡便的 控制，就能實現省電。 此外，由於基於送電線圈的感應係數判定載置部的哪個位置是受電裝置的載置位 置，所以即使不另行設置用於判定載置位置的通信手段，也能夠判定載置位置，從而能夠實 現裝置的簡便化和低成本化。


圖1(A)表示本發明的實施例1所涉及的非接觸電力傳輸系統的送電線圈的配置 圖，(B)表示本發明的實施例1所涉及的非接觸電力傳輸系統的送電線圈的側視圖。
圖2表示一供電用電路和微機的電路圖。
圖3表示圖l(A)、 (B)所示的受電裝置的電路圖。 圖4是表示在圖1(A)所示的線圈A被載置的情況下，振蕩控制部輸出的脈衝電壓 的波形圖。 圖5是表示在輸出圖4所示的脈衝電壓的情況下每個線圈中流動的電流的波形 圖。 圖6是在輸出圖4所示的脈衝電壓的情況下，以接線為基準時的開關元件的漏極 電壓的波形圖。 圖7表示如圖1(A)所示線圈A被載置，並且讓所有的線圈振蕩的情況下，以接地 為基準時的開關元件FET的漏極電壓的波形圖。 圖8是表示如圖1 (A)所示線圈A被載置於線圈a、 b、 d、 e的正上方的情況下，振 蕩控制部輸出的脈衝電壓的波形圖。 圖9是表示在輸出圖8所示的脈衝電壓的情況下分別流入所有線圈的電流的波形 圖。 圖10是在輸出圖8所示的脈衝電壓的情況下，以接地為基準時的電壓Vd的波形 圖。 圖11表示如圖1 (A)所示線圈A被載置，並且分別讓所有線圈都振蕩的情況下，以 接地為基準時的電壓Vd的波形圖。 圖12是表示如圖1(A)所示線圈A被載置於線圈a、b、d、e的正上方的情況下，振 蕩控制部輸出的脈衝電壓的波形圖。 圖13是表示在輸出圖12所示的脈衝電壓的情況下分別流入所有線圈的電流的波 形圖。 圖14是在輸出圖12所示的脈衝電壓的情況下，以接地為基準時的電壓Vd的波形 圖。
圖15是表示在使流入線圈a和線圈d的電流的相位相同的情況下產生的磁束的 圖。 圖16表示在使相位相同的電流流入線圈a和線圈d的情況下，使位置PI在x方 向上錯開時的各位置x處的z方向成分的磁束量。 圖17表示在使相位錯開90度的電流流入線圈a和線圈d的情況下，使位置PI在
x方向上錯開時的各位置x處的z方向成分的磁束量。 圖18是表示電壓Vd和權重值之間的關係的電壓Vd的波形圖。 圖19是表示本發明的實施例4中的一供電用電路和微機的電路圖。 圖20表示本發明的實施例5中的非接觸電力傳輸系統的送電線圈的排列圖。 圖21是表示如圖20所示線圈A被載置於線圈a、 c、 d的正上方的情況下，振蕩控
制部輸出的脈衝電壓的波形圖。 圖22是表示如圖20所示線圈A被載置於線圈a、 c、 d的正上方的情況下，當採用
改變頻率的方法時振蕩控制部輸出的脈衝電壓的波形圖。 圖23表示本發明的實施例6所涉及的送電線圈的排列圖。 圖24表示本發明的實施例9所涉及的受電裝置的電路圖。 圖25(A)表示相鄰的三個送電線圈，(B)是表示(A)所示的三個送電線圈的磁束 密度的分布的曲線圖。 圖26表示在載置部上載置有兩臺受電裝置的情況下的送電線圈和受電線圈。
圖27是表示本發明的實施例10中的非接觸電力傳輸系統的動作的流程圖。
具體實施方式

(實施例1) 圖1(A)表示本發明的實施例1所涉及的非接觸電力傳輸系統的送電線圈L1的配 置圖。圖1(B)表示本發明的實施例1所涉及的非接觸電力傳輸系統的側視圖。如圖1(B) 所示，本非接觸電力傳輸系統具有包含傳輸電力的送電線圈L1的送電裝置l以及包含與送 電線圈LI磁耦合的受電線圈L2的受電裝置2。 送電裝置1具有載置受電裝置2的載置部PL ;排列在載置部PL的下側的多個送 電線圈L1 ;以及向各送電線圈Ll供給電流的供電用電路塊lO。載置部PL採用例如設置於 送電裝置1的殼體的平面上的區域。 受電裝置2具有整流電路21以及受電線圈L2等。作為受電裝置2可以採用電動 牙刷、電動工具、電動剃刀等電氣設備。 如圖1(A)所示，送電線圈L1以3行X3列的方式排列成格子狀。具體而言，各送 電線圈L1以縱向的排列間距與橫向的排列間距相等的方式排列成正方格子狀。由此，能夠 減小送電線圈Ll彼此之間的間隙。但是，這只是一個示例，也可以將送電線圈Ll的縱向的 排列間距和橫向的排列間距設定為不同的值。 在此，在圖1(A)中，將從左側起第1列的三個送電線圈Ll稱為線圈a、 b、 c，將從 左側起第2列的三個送電線圈Ll稱為線圈d、 e、 f，將從左側起第3列的三個送電線圈Ll 稱為線圈g、h、i。此外，在圖1(A)中，將受電線圈L2稱為線圈A。 另外，在圖1(A)中，送電線圈L1排列成3行X3列，但這只是一個示例，也可以排列成n(n為1以上的整數)行Xm(m為1以上的整數)列。此外，也可以任意地排列送電 線圈Ll，以使其與載置部PL的外緣形狀相匹配。 圖1 (B)所示的供電用電路塊10具有與各送電線圈Ll相對應的供電用電路11 (參 照圖2)以及微機100(參照圖2)構成。在圖1(A)中，由於排列有9個線圈a至i，所以供 電用電路塊10具有與各個線圈a至i相對應的9個供電用電路11以及與9個供電用電路 11連接的1個微機100。 圖2表示一供電用電路11和微機100的電路圖。圖2所示的供電用電路11具有 振蕩部111、檢測部112、微機100、電源部V1以及電容C1。振蕩部111包含諧振電容C3、開 關元件FET、電阻R3、放大電路(amplifying circuit)Al以及振蕩控制部120，並他激振蕩 對應的送電線圈L1。檢測部112包含二極體D1、電阻R1、R2以及電容C2，檢測對應的送電 線圈L1的感應係數(inductance)。此處，檢測部112基於送電線圈L1的電壓，檢測送電線 圈Ll的感應係數。 送電線圈Ll的其中一端與電源部VI的正極連接，另一端與開關元件FET的漏極 (drain)連接。 諧振電容C3與送電線圈Ll並聯連接，當開關元件FET截止時，諧振電容C3與送 電線圈Ll諧振。開關元件FET例如採用漏極與送電線圈Ll連接，源極(source)接地，柵 極(gate)經由電阻R3和放大電路A1與微機100連接的n溝道場效應型電晶體。
另外，開關元件FET根據從微機IOO輸出的脈衝電壓而導通和截止。另外，作為開 關元件FET，也可以採用p溝道場效應型電晶體來代替n溝道場效應型電晶體。
放大電路A1採用發射極(emitter)彼此級聯(cascade connection)的npn雙 極電晶體(bipolar transistor)和pnp雙極電晶體，放大從微機100輸出的脈衝電壓 (pulsevoltage)。放大電路A1的npn雙極電晶體的集流體(collector)與電源部V1的正 極連接。此外，放大電路A1的pnp雙極電晶體的基極(base)與即n雙極電晶體的基極連 接並與微機100連接，其集流體接地。 二極體D1的正極(anode)與開關元件FET的漏極連接，負極(cathode)與電阻Rl 連接，阻止電流從微機100側流入送電線圈Ll側。電阻R1、R2對開關元件FET的漏極電壓 Vd進行分壓，並將分壓後的電壓輸出至微機100。電阻R2的其中一端與電阻Rl連接，另一 端接地。電容C2與電阻R2並列連接。 如上構成的振蕩部111如下地進行動作。首先，當從微機100輸出的脈衝電壓處 於高電平時，該脈衝電壓被放大電路A1放大後輸入至開關元件FET，從而對開關元件FET的 柵電容(gate capacitance)進行充電，從而讓開關元件FET導通。於是，電流從諧振電容 C3流入開關元件FET，並且從送電線圈Ll流向開關元件FET。 接著，當從微機IOO輸出的脈衝電壓處於低電平時，開關元件FET截止。由此，諧 振電容C3和送電線圈L1開始諧振，從送電線圈L1產生磁束(magnetic flux)，該磁束與線 圈A交鏈(interlinkage)，從而通過電磁感應在線圈A產生電壓。由此電力被傳輸至受電 裝置2。 另外，微機100通過反覆讓開關元件FET導通和截止，間歇地讓送電線圈Ll和諧
振電容C3諧振，並讓送電線圈Ll振蕩，從而將電力傳輸至受電裝置2。 微機100具有CPU、 R0M、 RAM以及專用的硬體電路等，通過執行存儲於ROM中的控
8製程序，從而作為判定部110和振蕩控制部120而發揮功能。另外，雖然判定部110和振蕩 控制部120採用微機100，但並不限定於此，也可以採用專用的硬體電路。
判定部110基於由檢測部112檢測出的各送電線圈L1的感應係數(inductance), 檢測載置部PL上的受電裝置2的載置位置。具體而言，當開關元件FET的漏極電壓Vd通 過電阻Rl、 R2分壓後的電壓Ve大於指定值時，判定部110判定為與電壓Ve相對應的送電 線圈LI的正上方的載置部PL不是受電裝置2的載置位置，當電壓Ve小於指定值時，判定 部110判定為與電壓Ve相對應的送電線圈LI的正上方的載置部PL為受電裝置2的載置 位置。 返回圖2，振蕩控制部120基於由判定部IIO判定的載置位置，確定作為振蕩對象 的多個送電線圈L1，將流經各送電線圈的電流的參數設定為使流經被確定的多個送電線圈 的電流的波形錯開，並向開關元件FET輸出脈衝電壓。作為電流的參數，例如可以採用相 位、頻率、或者電流的大小。 根據本實施例所涉及的電力傳輸系統，無論將受電裝置2載置於載置部PL的哪個 位置，在作為振蕩對象的送電線圈L1的正上方的載置部PL不會產生從多個送電線圈L1產 生的磁束相互抵消而與受電線圈L2交鏈的磁束成為0的部位，從而能夠可靠地對受電裝置 2進行充電。 此外，由於基於受電裝置2的載置位置確定作為振蕩對象的多個送電線圈，所以 僅讓對非接觸充電起作用的送電線圈Ll振蕩，不讓對非接觸充電不起作用的送電線圈Ll 振蕩，結果能夠實現省電。 此外，通過設定流經作為振蕩對象的多個送電線圈Ll的電流的參數這一簡便的 控制，就能夠實現省電。 此外，由於基於送電線圈Ll的感應係數進行載置部PL的哪個位置為受電裝置2 的載置位置的判定，所以即使不另行設置用於判定載置位置的通信手段，也能夠判定載置 位置，從而能夠實現裝置的簡便化和低成本化。
(實施例2) 本發明的實施例2所涉及的非接觸電力傳輸系統以在實施例1的非接觸電力傳輸 系統中，將流經被確定的多個送電線圈的電流的相位錯開為特徵。另外，在本實施例中，對 於與實施例1相同的部分省略說明。 圖7表示如圖1(A)所示地線圈A被載置，且使所有的線圈a至i都振蕩的情況 下，、以接地(ground)為基準時的電壓Vd的波形圖。另外，在圖7中，第一段至第九段的波 形圖分別表示線圈a至i的波形圖，縱軸表示電壓Vd，橫軸表示時間。 在圖1(A)中，線圈A與線圈a及線圈d的磁束匝鏈數(numbers of magnetic fluxinterlinkages)大致相同。此外，線圈A與線圈b及線圈e的磁束匝鏈數也大致相同， 但是比線圈A與線圈a及線圈d的磁束匝鏈數要少。因此，因載置受電裝置2而產生的線 圈a、 d的感應係數比線圈b、 e的感應係數要大。 由此，如圖7所示，因受電裝置2被載置而產生的線圈a、 d的電壓Vd的振幅比線 圈b、e的電壓Vd的振幅要小。 另一方面，如圖1(A)所示，線圈c、f、g、h、i的磁束不與線圈A的磁束交鏈。由此， 如圖7所示，線圈c、f、g、h、i的電壓Vd的振幅比線圈a、b、d、e的電壓Vd的振幅要大。
因此，在電壓Vd大於指定值的情況下，可以判定為在對應的送電線圈Ll的正上方 沒有載置受電裝置2，在電壓Vd小於指定值的情況下，可以判定為在對應的送電線圈Ll的 正上方載置有受電裝置2。 返回圖2，振蕩控制部120基於由判定部IIO判定的載置位置，確定作為振蕩對象 的多個送電線圈L1，並向開關元件FET輸出脈衝電壓，使流入被確定的多個送電線圈Ll的 電流的相位錯開。 具體而言，在由判定部110判定的載置位置的下側相鄰地存在多個送電線圈L1的 情況下，振蕩控制部120將這些多個送電線圈Ll確定為作為振蕩對象的送電線圈Ll。此 外，在由判定部110判定的載置位置的下側僅存在一個送電線圈Ll的情況下，振蕩控制部 120將這一個送電線圈Ll和與這一個送電線圈Ll相鄰的送電線圈Ll中的至少一個送電線 圈Ll確定為作為振蕩對象的送電線圈Ll。 然後，振蕩控制部120輸出脈衝電壓，使相位錯開90度的電流流入作為振蕩對象 的多個送電線圈Ll中的相鄰的送電線圈Ll。 圖4是表示如圖1 (A)所示，在線圈a、b、d、e的正上方載置有線圈A的情況下，振 蕩控制部120輸出的脈衝電壓的波形圖。圖5是表示在輸出了圖4所示的脈衝電壓的情況 下流入各個線圈a至i的電流的波形圖。圖6是在輸出了圖4所示的脈衝電壓的情況下， 以接地為基準時的電壓Vd的波形圖。另外，在圖4中，縱軸表示脈衝電壓，橫軸表示時間。 在圖5中，縱軸表示電流，橫軸表示時間。在圖6中，縱軸表示電壓Vd，橫軸表示時間。
在圖1 (A)的情況下，振蕩控制部120將線圈a、 b、 d、 e確定為作為振蕩對象的送 電線圈Ll。因此，如圖4所示，振蕩控制部120使與線圈a的下側相鄰的線圈b和與線圈 a的右側相鄰的線圈d的脈衝電壓的相位相對於線圈a的脈衝電壓延遲90度。另外，振蕩 控制部120使與線圈a的右斜下側相鄰的線圈e的脈衝電壓和線圈a的脈衝電壓的相位相 同。 S卩，當設相位錯開90度的兩相脈衝電壓為第一和第二脈衝電壓時，作為振蕩對象 的多個送電線圈Ll中的通過第一脈衝電壓而振蕩的送電線圈Ll和通過第二脈衝電壓而振 蕩的送電線圈Ll排列成彼此相間的方格花紋狀(checkered pattern)，振蕩控制部120向 這樣排列的送電線圈Ll輸出第一和第二脈衝電壓。 由此，如圖5所示，可知流入線圈b、d的電流相對於流入線圈a、e的電流相位延遲
90度。而且，可知由於線圈c、f、g、h、i不作為振蕩對象，所以沒有電流流入。 此外，如圖6所示，可知線圈b、 d的電壓Vd相對於線圈a、 e的電壓Vd相位延遲
90度。而且，可知由於線圈c、f、g、h、i不作為振蕩對象，所以不產生電壓。 圖15是表示在流入線圈a和線圈d的電流的相位相同的情況下產生的磁束的圖。
圖15中所示的x表示圖1(A)中的橫向，z表示圖1(A)中的高度方向(與紙面正交的方
向)。圖15中所示的位置Pl表示從連結線圈a的中心CTa和線圈d的中心CTd而成的線
段的中點向z方向偏離高度h的位置。此處，高度h具有從線圈a、d到載置部PL為止的距
離程度的值。B卩，位置P1表示受電裝置2載置於線圈a和線圈d的中間的載置部PL時的
受電線圈L2的位置。 圖16表示在使相位相同的電流流入線圈a和線圈d的情況下，使位置PI在x方 向上錯開時的各位置x處的z方向成分的磁束量。圖17表示在使相位錯開90度的電流流
10入線圈a和線圈d的情況下，使位置PI在x方向上錯開時的各位置x處的z方向成分的磁束量。 如圖15和圖16所示，當使相位相同的電流流入線圈a和線圈d時，位置PI處的線 圈a的磁束Ba朝向右斜下方向，線圈d的磁束Bd朝向左斜上方向。由此，磁束Ba的z方 向成分Bal與磁束Bd的z方向成分Bdl大小大致相同且朝向完全相反的方向。因此，Bal 和Bdl相互抵消，位置PI處的z方向成分的磁束量大約為O，在受電線圈L2位於位置P1的 情況下，不存在與該受電線圈L2交鏈的磁束，送電裝置1不能將電力傳輸至受電裝置2。
具體而言，如圖16所示，可知在z = h且x = CTa、或者z = h且x = CTd的位 置處z成分方向的磁束量呈峰值，隨著x從CTa向PI靠近，z成分方向的磁束量呈吊鐘型 曲線減少，並且，隨著x從PI向CTd靠近，z成分方向的磁束量呈吊鐘型曲線增大。
由此可知在受電裝置2載置於中心CTa的正上方附近、或中心CTd的正上方附近 的情況下，送電裝置1能夠向受電裝置2傳輸大量的電力，但是隨著受電裝置2的載置位置 接近位置Pl，送電裝置1傳輸給受電裝置2的電力減小。因此，當受電裝置2載置於位置 PI的正上方附近時，受電裝置2不能從送電裝置1接受電力。 另一方面，如圖17所示，當使流入線圈a和線圈d的電流的相位錯開90度時，z =h時的x方向的各位置x處的z方向成分的磁束量大致恆定。由此，無論受電裝置2載 置於作為振蕩對象的多個送電線圈LI的哪個位置，都能夠使受電線圈L2與磁束交鏈，從而 能夠向受電裝置2傳輸電力。 返回圖2，電源部V1例如採用將100V的商用電壓轉換成指定電平的直流電壓的電 源電路，其正極與送電線圈LI連接，其負極接地。電容C1例如採用與電源部VI並聯連接 的電解電容，其使從電源部VI輸出的電壓平滑。 圖3表示圖1所示的受電裝置2的電路圖。受電裝置2具有整流電路21、受電線 圈L2以及二次電池BT。受電線圈L2與送電線圈Ll磁耦合，從而接受從送電線圈Ll傳輸 來的電力。 整流電路21包括二極體D2和電容C4。電容C4將受電線圈L2中產生的電壓平 滑。二極體D2對受電線圈L2中產生的電流進行整流。由此，直流電壓施加於二次電池BT， 從而二次電池BT通過該直流電壓而被充電。作為二次電池BT，可以採用例如鋰離子二次電 池、鎳氫二次電池或者鉛蓄電池等各種二次電池。 如上所述，根據本實施例所涉及的電力傳輸系統，無論將受電裝置2載置於載置 部PL的哪個位置，都不會在作為振蕩對象的送電線圈Ll的正上方的載置部PL中產生從多 個送電線圈Ll產生的磁束相互抵消而使得與受電線圈L2交鏈的磁束變為0的部位，從而 能夠可靠地對受電裝置2進行充電。 此外，由於基於受電裝置2的載置位置確定作為振蕩對象的多個送電線圈，所以 僅使對非接觸充電起作用的送電線圈Ll振蕩，而不讓對非接觸充電不起作用的送電線圈 Ll振蕩，結果能夠實現省電。 此外，通過使流入作為振蕩對象的多個送電線圈Ll的電流的相位錯開等簡便的 控制，就能可靠地對受電裝置2進行充電，並實現省電。 此外，由於基於送電線圈Ll的感應係數判定載置部PL的哪個位置是受電裝置2 的載置位置，所以即使不另行設置用於判定載置位置的通信手段，也能夠判定載置位置，能夠實現裝置的簡便化和低成本化。
(實施例3) 實施例3所涉及的非接觸電力傳輸系統以在實施例1的非接觸電力傳輸系統中， 改變流入被確定的多個送電線圈的電流的頻率為特徵。另外，在本實施例中，對於與實施例 1、2相同的內容省略說明。 圖11表示如圖1 (A)所示載置有線圈A並且使所有的線圈a至i都振蕩的情況下， 以接地為基準時的電壓Vd的波形圖。 另外，在圖11中，第一段至第九段的波形圖分別表示線圈a至i的波形圖，縱軸表 示電壓Vd，橫軸表示時間。 在圖1(A)中，線圈A與線圈a及線圈d的磁束匝鏈數大致相同。此外，線圈A與 線圈b及線圈e的磁束匝鏈數大致相同，但是比線圈A與線圈a及線圈d的磁束匝鏈數要 少。因此，因載置受電裝置2產生的線圈a、 d的感應係數比線圈b、 e的感應係數要大。
由此，如圖11所示，因載置受電裝置2產生的線圈a、d的電壓Vd的振幅比線圈b、 e的電壓Vd的振幅要小。 另一方面，如圖1(A)所示，線圈c、f、g、h、i的磁束不與線圈A的磁束交鏈。由此， 如圖11所示，線圈c、f、g、h、i的電壓Vd的振幅比線圈a、b、d、e的電壓Vd的振幅要大。
因此，在電壓Vd大於指定值的情況下，可判定為在對應的送電線圈Ll的正上方沒 有載置受電裝置2，在電壓Vd小於指定值的情況下，可判定為在對應的送電線圈Ll的正上 方載置有受電裝置2。 返回圖2，振蕩控制部120基於由判定部110判定的載置位置確定作為振蕩對象的 多個送電線圈Ll ，並向開關元件FET輸出脈衝電壓，使流入被確定的多個送電線圈Ll的電 流的頻率不同。 具體而言，在由判定部110判定的載置位置的下側相鄰地存在多個送電線圈L1的 情況下，振蕩控制部120將這些多個送電線圈Ll確定為作為振蕩對象的送電線圈Ll。此 外，在由判定部110判定的載置位置的下側僅存在一個送電線圈Ll的情況下，振蕩控制部 120將這一個送電線圈Ll和與這一個送電線圈Ll相鄰的送電線圈Ll中的至少一個送電線 圈Ll確定為作為振蕩對象的送電線圈Ll。 然後，振蕩控制部120輸出脈衝電壓，使頻率比為1 : m的電流流入作為振蕩對象 的多個送電線圈L1中的相鄰的送電線圈L1。此處，例如可以採用2作為m。
圖8是表示如圖1 (A)所示在線圈a、 b、 d、 e的正上方載置有線圈A的情況下，振 蕩控制部120輸出的脈衝電壓的波形圖。圖9是表示在輸出了圖8所示的脈衝電壓的情況 下流入各個線圈a至i的電流的波形圖。圖10是在輸出了圖8所示的脈衝電壓的情況下， 以接地為基準時的電壓Vd的波形圖。另外，在圖8中，縱軸表示脈衝電壓，橫軸表示時間。 在圖9中，縱軸表示電流，橫軸表示時間。在圖10中，縱軸表示電壓Vd，橫軸表示時間。
在圖1 (A)的情況下，振蕩控制部120將線圈a、 b、 d、 e確定為作為振蕩對象的送 電線圈Ll。因此，如圖8所示，振蕩控制部120使與線圈a的下側相鄰的線圈b和與線圈a 的右側相鄰的線圈d的脈衝電壓的頻率設定為線圈a的脈衝電壓的頻率的2倍。另外，振 蕩控制部120使與線圈a的右斜下側相鄰的線圈e的脈衝電壓和線圈a的脈衝電壓的頻率 相同。
S卩，當設頻率為fl(Hz)的脈衝電壓為第一脈衝電壓，頻率為2 fl(Hz)的脈衝電 壓為第二脈衝電壓時，作為振蕩對象的多個送電線圈L1中通過第一脈衝電壓而振蕩的送 電線圈LI和通過第二脈衝電壓而振蕩的送電線圈LI排列成彼此相間的方格花紋狀，振蕩 控制部120向這樣排列的送電線圈LI輸出第一和第二脈衝電壓。 由此，如圖9所示，可知流入線圈b、d的電流的頻率為流入線圈a、e的電流的頻率
的2倍。而且，可知由於線圈c、 f、 g、h、 i不作為振蕩對象，所以沒有電流流入。 此外，如圖10所示，可知線圈b、 d的電壓Vd的頻率為線圈a、 e的電壓Vd的頻率
的2倍。而且，可知由於線圈c、 f、 g、h、 i不作為振蕩對象，所以不產生電壓。 根據本實施例所涉及的電力傳輸系統，在實施例1的效果的基礎上，通過改變流
入作為振蕩對象的多個送電線圈LI的電流的頻率等簡便的控制，就能可靠地對受電裝置2
進行充電，並實現省電。(實施例4) 本發明的實施例4所涉及的非接觸電力傳輸系統以在實施例1的非接觸電力傳輸 系統中，改變流入被確定的多個送電線圈的電流的大小為特徵。另外，在本實施例中，對於 與實施例1至3相同的內容省略說明。 在本實施例中，圖2所示的判定部110在為了改變流入被確定的多個送電線圈的 電流大小而改變脈衝電壓的佔空比之前，首先使相等的電流流入線圈a至i，確定線圈A的 載置位置。 此外，振蕩控制部120基於由判定部IIO判定的載置位置確定作為振蕩對象的多 個送電線圈LI ，並向與被確定的送電線圈LI相對應的開關元件FET輸出佔空比不同的脈衝 電壓，使大小比為l : m的不同電流流入被確定的多個送電線圈Ll。在本實施例中，例如採 用2作為m。 圖12是表示如圖1(A)所示在線圈a、b、d、e的正上方載置有線圈A的情況下，振 蕩控制部120輸出的脈衝電壓的波形圖。圖13是表示在輸出了圖12所示的脈衝電壓的情 況下流入各個線圈a至i的電流的波形圖。 圖14是在輸出了圖12所示的脈衝電壓的情況下，以接地為基準時的電壓Vd的波 形圖。另外，在圖12中，縱軸表示脈衝電壓，橫軸表示時間。在圖13中，縱軸表示電流，橫 軸表示時間。在圖14中，縱軸表示電壓Vd，橫軸表示時間。 在圖1 (A)的情況下，振蕩控制部120將線圈a、 b、 d、 e確定為作為振蕩對象的送 電線圈Ll。因此，如圖12所示，振蕩控制部120將與線圈a的下側相鄰的線圈b的脈衝電 壓的佔空比和與線圈a的右側相鄰的線圈d的脈衝電壓的佔空比設定成線圈a的脈衝電壓 的佔空比的2倍。 另外，振蕩控制部120將與鄰接於線圈a的右斜下側的線圈e相對應的脈衝電壓 的佔空比設定為與線圈a的脈衝電壓的佔空比相同。艮卩，當設佔空比為dl(X)的脈衝電壓為第一脈衝電壓，佔空比為2*(11(%)的脈 衝電壓為第二脈衝電壓時，作為振蕩對象的多個送電線圈L1中通過第一脈衝電壓而振蕩 的送電線圈Ll和通過第二脈衝電壓而振蕩的送電線圈Ll排列成彼此相間的方格花紋狀， 振蕩控制部120向這樣排列的送電線圈Ll輸出第一和第二脈衝電壓。
由此，如圖13所示，可知流入線圈b、d的電流的大小為流入線圈a、e的電流的大小的2倍。而且，可知由於線圈c、f、g、h、i不作為振蕩對象，所以沒有電流流入。 此外，如圖14所示，可知線圈b、 d的電壓Vd的大小為線圈a、 e的電壓Vd的大小
的2倍。而且，可知由於線圈c、 f、 g、h、 i不作為振蕩對象，所以不產生電壓。 根據本實施例所涉及的電力傳輸系統，在實施例1的效果的基礎上，通過改變流
入作為振蕩對象的多個送電線圈Ll的電流的頻率等簡便的控制，就能可靠地對受電裝置2
進行充電，並實現省電。 另外，在上述說明中，通過改變脈衝電壓的佔空比來改變流入送電線圈Ll的電流 大小，但是本發明並不限定於此。例如，當將第一電流和大小為第一電流的2倍的第二電流 設定為流入送電線圈Ll的電流時，也可以將各供電用電路11的電路常數設定成使基於第 一電流而振蕩的送電線圈Ll和基於第二電流而振蕩的送電線圈Ll排列成彼此相間的方格 花紋狀。(實施例5) 本發明的實施例5所涉及的非接觸電力傳輸系統以在實施例1的非接觸電力傳輸 系統中，對除振蕩對象以外的送電線圈L1進行間歇振蕩為特徵。另外，在本實施例中，對於 與實施例1至4相同的內容省略說明。 在本實施例中，圖2所示的振蕩控制部120與實施例1相同地確定振蕩對象的送 電線圈Ll。然後，振蕩控制部120向與除振蕩對象以外的送電線圈Ll相對應的開關元件 FET輸出脈衝電壓，對除振蕩對象以外的送電線圈Ll進行間歇振蕩。 此處，在本實施例中，使除振蕩對象以外的送電線圈Ll例如在1秒鐘內間歇振蕩1 毫秒(ms)。因此，振蕩控制部120隻要，例如在1秒鐘內向與除振蕩對象以外的送電線圈L1 相對應的開關元件FET輸出與振蕩對象的送電線圈L1的脈衝電壓相同的電壓l毫秒(ms) 即可。 如使除振蕩對象以外的送電線圈Ll的振蕩完全停止，即使在載置部PL上載置其 它的受電裝置2，由於與除振蕩對象以外的送電線圈Ll相對應的電壓Vd不會變化，因此檢 測部112不會檢測出載置了該其它的受電裝置2。 對此，在本實施例中，通過間歇振蕩送電線圈Ll，能夠檢測出載置了其它的受電裝 置2。(實施例6) 本發明的實施例6所涉及的非接觸電力傳輸系統以與各送電線圈L1的電壓相對 應地，對各送電線圈Ll設定權重值，從而判定載置位置為特徵。另外，在本實施例中，對於 與實施例1至5相同的內容省略說明。 在本實施例中，圖2所示的判定部110伴隨與某個送電線圈Ll相對應的電壓Vd減 小，對該送電線圈Ll設定大的權重值，當權重值大於指定值時，判定為在該送電線圈Ll的 正上方載置有受電裝置2，當權重值小於指定值時，判定為在該送電線圈Ll的正上方沒有 載置受電裝置2。 圖18是表示電壓Vd和權重值之間的關係的電壓Vd的波形圖。如圖18所示，判 定部110將根據與某個送電線圈Ll相對應的電壓Vd的振幅大小而預先規定的權重值設定 為該送電線圈L1的權重值。 此處，判定部110例如只要將與預先估計的電壓Vd的振幅大小的最大值Vmax相對應的權重值設為O，將與估計的電壓Vd的振幅大小的最小值Vmin相對應的權重值設為1，並通過對檢測部112檢測出的電壓Vd的振幅大小進行線性插值，求出與該電壓Vd相對應的權重值即可。 在圖18中，由於從左起第一個電壓Vd的振幅大小為最小值Vmin，所以對與該電壓Vd相對應的送電線圈LI設定最大的權重值、即1。並且，由於從左起第二個電壓Vd的振幅大小比Vmax低(Vmax-Vmin) X (2/3)，所以通過線性插值對與該電壓Vd相對應的送電線圈LI設定IX (2/3) = 0. 67的權重值。而且，由於從左起第三個電壓Vd的振幅大小比Vmax低(Vmax-Vmin) X (1/3)，所以對與該電壓Vd相對應的送電線圈LI設定IX (1/3) = 0. 33的權重值。此外，由於從左起第四個電壓Vd的振幅大小為最大值Vmax，所以對與該電壓Vd相對應的送電線圈LI設定最小的權重值、即0。 然後，例如對於權重值在O. 1以下的送電線圈Ll，判定部IIO判定為該送電線圈LI的正上方的載置部PL不是載置位置，而對於權重值大於O. 1的送電線圈Ll，判定部110判定為該送電線圈LI的正上方的載置部PL為載置位置。 如上所述，根據本實施例所涉及的非接觸電力傳輸系統，由於送電線圈LI的電壓隨著與受電線圈L2之間的距離的縮短而下降，所以與各送電線圈LI的電壓相對應地對各送電線圈LI設定權重值，能夠根據設定的權重值的大小判定在各送電線圈LI的正上方是否載置有受電裝置2，並且能夠根據設定有較大權重值的連續的送電線圈LI的數量判定載置有多大的受電裝置2。 此外，當存在多個設定有較大權重值的連續的送電線圈LI的群的情況下，能夠判定在載置部PL上載置有多個受電裝置2。
(實施例7) 實施例7所涉及的非接觸電力傳輸系統以基於與各送電線圈LI磁耦合的反饋線圈L3的電壓，檢測各送電線圈LI的感應係數為特徵。另外，在本實施例中，對於與實施例1至6相同的內容省略說明。 圖19是表示本發明的實施例7的一供電用電路11和微機100的電路圖。如圖19所示，檢測部112包括反饋線圈L3、二極體Dl、電阻R2以及電容C2。 反饋線圈L3的其中一端經由二極體Dl與電阻R2連接，另一端接地，並與送電線圈Ll磁耦合。二極體Dl防止電流從二極體Dl經由反饋線圈L3流入接地側。
由此，雖然二極體D1和電阻R2的連接點的電壓Ve被輸入微機100中，但是當送電線圈Ll的電壓變化時，反饋線圈L3的電壓也隨著該變化而變化，電壓Ve也隨著該變化而變化。由此，判定部110利用電壓Ve判定與各電壓Ve相對應的送電線圈Ll的正上方的載置部PL是否為載置位置。 如上所述，根據本實施例所涉及的非接觸電力傳輸系統，由於設置有與各送電線圈Ll磁耦合的多個反饋線圈L3，所以通過調節反饋線圈L3和送電線圈Ll的巻繞數，能夠減小反饋線圈L3的電壓。 例如，在送電裝置1與AC100V的商用電源連接而被驅動的情況下，從電容C1輸出例如DC140V左右的電壓。由此，電壓Vd也增大，在圖2的結構中，需要採用耐壓性能強的元件作為構成檢測部112的電路元件。但是，在本實施例中，由於設置有反饋線圈L3，所以能夠採用耐壓性能弱的元件來作為二極體Dl、電阻R2以及電容C2等構成檢測部112的電
15路元件，從而能夠實現降低成本。
(實施例8) 實施例8所涉及的非接觸電力傳輸系統以將送電線圈Ll排列成正三角形狀為特徵。另外，在本實施例中，對於與實施例1至7相同的內容省略說明。此外，作為供電用電路ll，採用圖2或圖19的電路即可。 圖20表示本發明的實施例8中的非接觸電力傳輸系統的送電線圈Ll的排列圖。如圖20所示，在本實施例中，送電線圈Ll被排列成中心CT1 (圖略)位於正三角形狀的網格(mesh)Ms的頂點Ps。 網格Ms為三個正三角形在上下排列兩段而形成。以下，將第一段的左起第一至第三個正三角形分別稱為正三角形Trl至Tr3，將第二段的左起第一至第三個正三角形分別稱為正三角形Tr4至Tr6。 在網格Ms中，在第一行排列了三個頂點Ps，在第二行排列了 2個頂點Ps，在第三行排列了三個頂點Ps，總共排列有八個頂點Ps。 因此，在本實施例中，在第一、第三行排列有三個送電線圈L1，在第二行排列有兩個送電線圈Ll，總共排列有八個送電線圈Ll。在圖20中，將第一行的三個送電線圈Ll稱為線圈a、d、g，將第二行的兩個送電線圈Ll稱為線圈c、f，將第三行的三個送電線圈Ll稱為線圈b、e、h。 在本實施例中，圖2或圖19所示的振蕩控制部120，向由判定部110判定的載置位置的下側所排列的送電線圈Ll所屬的正三角形的各頂點Ps所排列的三個送電線圈Ll相對應的開關元件FET輸出相位錯開120度的三相脈衝電壓，使得相位錯開120度的三相電流流入這三個送電線圈Ll。 在圖20中，在線圈a、c、d的正上方載置有線圈A。因此，判定部110將線圈a、 c、
d的正上方的載置部PL判定為受電裝置2的載置位置。 因此，振蕩控制部120向與在作為載置位置的下側的送電線圈L1的線圈a、c、d所屬的正三角形Trl的頂點Ps處所排列的線圈a、 c、 d相對應的開關元件FET輸出相位錯開120度的三相脈衝電壓。 另外，排列有線圈d的頂點Ps屬於正三角形Trl至Tr3，排列有線圈c的頂點Ps屬於正三角形Trl、Tr2、Tr4、Tr5。但是，由於判定為排列於正三角形Trl的所有頂點Ps的線圈a、 c、 d的正上方載置有受電裝置2，所以振蕩控制部120將排列於正三角形Trl的頂點的線圈a、c、d確定為振蕩對象的送電線圈Ll。 圖21是表示如圖20所示在線圈a、 c、 d的正上方載置有線圈A的情況下，振蕩控制部120輸出的脈衝電壓的波形圖。在圖20的情況下，振蕩控制部120將線圈a、c、d確定為振蕩對象。因此，如圖21所示，振蕩控制部120使與線圈a的右側相鄰的線圈d的脈衝電壓的相位相對於線圈a的脈衝電壓延遲120度。 此外，振蕩控制部120使線圈c的脈衝電壓的相位相對於線圈d的脈衝電壓延遲120度。 由此，即使線圈A載置於圖20所示的正三角形Trl的重心附近，也能夠使磁束與該線圈A交鏈，從而能夠向受電裝置2傳輸電力。 另外，在上述說明中，向排列於正三角形的三個頂點的線圈輸出了相位錯開120度的三相脈衝電壓，但是並不限定於此，也可以採用實施例3所示的改變頻率的方法，還可以採用實施例4所示的改變電流大小的方法。 在採用改變頻率的方法的情況下，只要使頻率比為1 : m : n的不同電流流入配置於正三角形的三個頂點的各送電線圈L1即可。此外，在採用改變電流大小的方法的情況下，只要使大小比為l:m:n的不同電流流入配置於正三角形的三個頂點的各送電線圈LI即可。此處，作為m、n，例如採用1以外的數(例如2以上的整數)即可。
圖22是表示如圖20所示在線圈a、 c、 d的正上方載置有線圈A的情況下，當採用改變頻率的方法時振蕩控制部120輸出的脈衝電壓的波形圖。 如圖22所示，線圈a、 c、 d分別通過頻率比為1 : m : n的脈衝電壓而被驅動。由此，頻率不同的電流流入線圈a、c、d，能夠使各正三角形的重心處的磁束密度(magneticfluxdensity)均勻。
(實施例9) 本發明的實施例9所涉及的非接觸電力傳輸系統以各送電線圈L1以中心錯開的方式層狀排列為特徵。圖23表示本發明的實施例9所涉及的送電線圈L1的排列圖。另外，在本實施例中，對於與實施例1至8相同的內容省略說明。 如圖23所示，送電線圈L1被排列於三個薄片(sheet)Sl至S3上。薄片Sl至S3分別採用送電線圈L1被排列成M行XN列(在圖23中為3行X4歹l」)的線圈薄片(coilsheet)。 另外，在各個薄片Sl至S3中，送電線圈Ll的縱向和橫向的排列間距相等。
而且，薄片S1至S3以送電線圈L1的中心錯開的方式被層疊。在圖23中，薄片S1的送電線圈Ll的中心CT1相對於薄片S3的送電線圈Ll的中心CT3向下側偏移a，薄片S2的送電線圈Ll的中心CT2相對於薄片S3的送電線圈Ll的中心CT3向左側錯開a。
另外，圖23的薄片Sl至S3的錯開方式只是一個示例，也可以採用其他的錯開方式。 如上所述，由於以送電線圈L1的中心錯開的方式層疊薄片S1至S3，所以能夠更可靠地防止只要是在振蕩對象的送電線圈Ll的正上方，就會產生磁束彼此抵消而使得與線圈A交鏈的磁束變為O的位置的情況。由此，無論將線圈A載置於載置部PL的哪個位置，都能夠使線圈A與磁束交鏈。因此，能夠在實現省電的同時將電力可靠地傳輸至受電裝置2。(實施例IO) 實施例10所涉及的非接觸電力傳輸系統以在載置部PL上沒有載置受電裝置2的情況下，間歇振蕩所有的送電線圈L1為特徵。另外，在本實施例中，對於與實施例l至9相同的內容省略說明。此外，作為供電用電路11的結構，可以採用圖2和圖19中的任一結構。
在本實施例中，在判定部110判定為在所有的送電線圈L1的正上方都沒有載置受電裝置2的情況下，圖2或圖19所示的振蕩控制部120輸出脈衝電壓，間歇振蕩所有的送電線圈L1。此處，振蕩控制部120通過向各開關元件FET輸出與在實施例5中為了實現間歇振蕩而輸出的脈衝電壓相同的脈衝電壓來間歇振蕩送電線圈Ll即可。
由此，當在載置部PL上完全沒有載置受電裝置2的狀態下新載置受電裝置2時，檢測部112能夠檢測出新載置了受電裝置2。
如上所述，根據本實施例所涉及的非接觸電力傳輸系統，在載置部PL上沒有載置受電裝置2的情況下間歇振蕩各送電線圈Ll，所以能夠在降低待機功耗的同時檢測有沒有載置受電裝置2。
(實施例ll) 本發明的實施例11所涉及的非接觸電力傳輸系統以使送電線圈L1的尺寸比受電線圈L2的尺寸大(送電線圈Ll的尺寸>受電線圈L2的尺寸)為特徵。如果將受電線圈L2的尺寸設定為送電線圈Ll的尺寸的大約幾倍的大小，從而使受電線圈L2的尺寸比送電線圈Ll的尺寸大(受電線圈L2 >送電線圈Ll)，受電線圈L2能夠位於多個送電線圈Ll的正上方，能夠防止與受電線圈L2交鏈的磁束為0的情況。 但是，作為受電裝置2採用例如像電動牙刷那樣的比較小型的裝置的情況下，受電線圈L2的直徑為10mm左右，如果使受電線圈L2的尺寸比送電線圈Ll的尺寸大，則需要使送電裝置Ll的直徑為5mm左右。 但是，由於送電裝置1和受電裝置2的殼體造成的間隙大約為3mm至4mm，所以當將送電線圈Ll的直徑設定為5mm左右時，存在無法對載置於離3mm至4mm處的受電線圈L2生成交鏈的磁束的可能性。由此，通過使送電線圈Ll的尺寸比受電線圈L2的尺寸大，即使在採用小型的裝置作為受電裝置2的情況下，也能夠使受電線圈L2與磁束交鏈，從而能夠將電力傳輸至受電裝置2。 但是，當將送電線圈L1的尺寸設定為比受電線圈L2的尺寸大時，如圖16所示，會產生與受電線圈L2交鏈的磁束為0的位置，但是通過如實施例1等中說明的使流入作為振蕩對象的多個送電線圈Ll的電流的相位錯開，就能夠如圖17所示，在不受制於受電線圈L2的載置位置的情況下使受電線圈L2與磁束交鏈。 由此，即使採用像電動牙刷那樣的小型裝置作為受電裝置2，也能夠在不受制於受電裝置2的載置位置的情況下傳輸電力。
(實施例12) 本發明的實施例12的非接觸電力傳輸系統以在實施例1至11中的任一非接觸電力傳輸系統中，對二次電池BT進行恆流充電為特徵。另外，在本實施例中，對於與實施例1至11相同的內容省略說明。圖24表示本發明的實施例12所涉及的受電裝置2的電路圖。如圖24所示，受電裝置2具有受電線圈L2、整流電路21、電容C4、開關元件FET1、電阻R10以及控制部22。 整流電路21具有正極與電容C4的其中一端連接的二極體D2、以及其中一端與二極體D2的負極連接，另一端與二次電池BT的負極連接的電容C5。 二極體D2的功能與圖3中的二極體相同，因此省略說明。電容C5是用於平滑的電容。 電容C4與受電線圈L2並聯連接，是為了接收更多的來自送電裝置1的電力而設置的用於匹配的電容(matching c即acitor)。 開關元件FET1採用漏極與二極體D2的負極連接，源極經由電阻R10與二次電池BT的正極連接的例如n溝道場效應型電晶體，並且根據從控制部22輸出的P麗信號而導通和截止。 控制部22檢測流入電阻R10的電流，並向開關元件FET1的柵極輸出P麗信號，對開關元件FET1進行P麗控制，從而使該電流恆定。
圖25(A)表示相鄰的三個送電線圈Ll，圖25(B)是表示圖25(A)所示的三個送電 線圈L1的磁束密度的分布的坐標圖。另外，在圖25(B)中，縱軸表示磁束密度，橫軸表示連 結圖25(A)所示的三個送電線圈Ll的中心CT的直線上的各個位置。 如圖25(B)所示，可知磁束密度在中心CT處形成峰值，在連接相鄰的中心CT而成 的線段的中點處形成谷值，呈鋸齒狀地變化。 因此，在受電線圈L2載置於中心CT的正上方的情況下，磁束密度大，能夠供給大 量的電力，因此控制部22減小P麗信號的佔空比，縮短開關元件FET1的導通期間。另一方 面，在受電線圈L2載置於相鄰的中心CT之間的中點的正上方的情況下，磁束密度小，供給 的電力少，因此控制部22增大P麗信號的佔空比，延長開關元件FET1的導通期間。由此， 平均算來，向二次電池BT供給恆定的電流，從而二次電池BT被恆流充電。
(實施例13) 實施例13所涉及的非接觸電力傳輸系統以根據載置於載置部PL的受電裝置2的 大小，改變傳輸給受電裝置2的電力為特徵。另外，在本實施例中，對於與實施例1至12相 同的內容省略說明。此外，作為供電用電路ll，可以採用圖2和圖19中的任一電路。
在本實施例中，圖2和圖19所示的判定部110與實施例3 —樣，通過線性插值來 對送電線圈Ll設定權重值。然後，判定部110根據權重值的分布來確定載置有幾臺受電裝 置2。 圖26表示在載置部PL上載置有兩臺受電裝置2的情況下的送電線圈Ll和受電
線圈L2。在圖26中，設在線圈a、 b、 d、 e上載置有第一臺受電裝置2的受電線圈L2、即線
圈A，並且在線圈h、 i、 k、 1上載置有第二臺受電裝置2的受電線圈L2、即線圈B。 在該情況下，假設判定部110通過對與各送電線圈Ll相對應的電壓Ve進行線性
插值，從而分別對線圈a、 b、 d、 e和線圈h、 i、 k、 1如下地設定了權重值。 a :0. 4、b :0. 2、d :0. 3、e :0. 1 h :0. 3、 i :0. 4、k :0. 5、 1 :0. 7 於是，由於權重值的分布以線圈a、 b、 d、 e為一個集群，所以判定部110將線圈a、 b、 d、 e判定為一群線圈Ll，由於權重值的分布以線圈h、 i、 k、 1為另一個集群，所以判定部 110將線圈h、 i、k、 1判定為另一群線圈Ll。 接著，判定部110算出各群送電線圈L1的權重值的合計值，並將該合計值作為各 群中權重值最大的送電線圈Ll的權重值來進行計算。 在圖26的情況下，在線圈a、 b、 d、 e這 一 群中，由於權重值的合計值為 0. 4+0. 2+0. 3+0. 1 = l.O，並且線圈a的權重值最大，所以判定部110賦予l.O作為線圈a 的權重值。而且，在線圈h、 i、 k、 1這一群中，由於權重值的合計值為0. 3+0. 4+0. 5+0. 7 = 1.9，並且線圈1的權重值最大，所以判定部IIO賦予1.9作為線圈1的權重值。
然後，在某群中，當對權重值最大的送電線圈Ll賦予的權重值大於預定的閾值 時，判定部110判定為在該送電線圈L1的正上方載置有大的受電裝置2。另一方面，在某群 中，當對權重值最大的送電線圈Ll賦予的權重值小於預定的閾值時，判定部110判定為在 該送電線圈Ll的正上方載置有小的受電裝置2。 在圖26的情況下，當將閾值設定為1. 5時，由於對線圈a賦予的權重值為1. O，其 小於閾值，所以判定為在線圈a的正上方載置有小的受電裝置2。另一方面，由於對線圈11.9，其大於閾值，所以判定為在線圈1的正上方載置有大的受電裝置2。
振蕩控制部120將由判定部110賦予了權重值的送電線圈Ll、以及在與該送電線 圈Ll相鄰的送電線圈Ll中權重值僅次於該送電線圈Ll的送電線圈Ll確定為振蕩對象的 送電線圈Ll。 在圖26中，在線圈a、 b、 d、 e中，線圈a的權重值最大，而權重值僅次於線圈a的 送電線圈Ll是線圈d，因此線圈a、d被確定為振蕩對象的送電線圈Ll。此外，在線圈h、i、 k、 1中，線圈1的權重值最大，權重值僅次於線圈1的送電線圈L1是線圈k，因此線圈1、 k 被確定為振蕩對象的送電線圈Ll。 然後，振蕩控制部120輸出脈衝電壓，使流入按每群確定的作為振蕩對象的送電 線圈Ll的相鄰兩個送電線圈Ll的電流的相位錯開90度。 在該情況下，振蕩控制部120以與載置有小的受電裝置2的相鄰兩個送電線圈Ll 相比，向載置有大的受電裝置2的相鄰兩個送電線圈L1中流入更大的電流的方式輸出脈衝 電壓即可。 具體而言，振蕩控制部120使載置有大的受電裝置2的相鄰兩個送電線圈Ll中的 脈衝電壓的佔空比大於載置有小的受電裝置2的相鄰兩個送電線圈Ll中的脈衝電壓的佔 空比即可。 在圖26的情況下，振蕩控制部120輸出脈衝電壓，使相位錯開90度的電流流入線 圈a、d。而且，振蕩控制部120輸出脈衝電壓，使相位延遲90度的電流流入線圈1、k。
然後，由於在線圈a、d上載置有小的受電裝置2，而在線圈1、k上載置有大的受電 裝置2，所以振蕩控制部120使針對線圈a、 d的脈衝電壓的佔空比小於針對線圈1、 k的脈 衝電壓的佔空比即可。 圖27是表示本發明的實施例13中的非接觸電力傳輸系統的動作的流程圖。首先， 當電源接通時(步驟ST1)，從微機100間歇地輸出脈衝電壓，各送電線圈Ll間歇振蕩(步 驟ST2)。 接著，判定部110當檢測出載置有受電裝置2時(步驟ST3)，對各送電線圈Ll設 定權重值(步驟ST4)，並針對每一群送電線圈Ll算出權重值的合計值(步驟ST5)。
接著，判定部110針對每一群送電線圈Ll確定權重值最大的送電線圈Ll，並利用 權重值的合計值判定在該送電線圈Ll的正上方載置有大的受電裝置2還是載置有小的受 電裝置2 (步驟ST6)。 接著，振蕩控制部120確定各群中的兩個送電線圈L1作為振蕩對象的送電線圈
Ll，即權重值最大的送電線圈Ll和與該送電線圈Ll相鄰的送電線圈Ll中權重值僅次於該
送電線圈Ll的送電線圈Ll，讓這些送電線圈Ll以相位錯開90度的方式振蕩，並且讓除振
蕩對象以外的送電線圈L1間歇振蕩(步驟ST7)。然後，處理返回到步驟ST3。 如上所述，根據本實施例所涉及的非接觸電力傳輸系統，能夠向大的受電裝置2
傳輸較多的電力，而向小的受電裝置2傳輸相對較少的電力，從而能夠向受電裝置2有效率
地傳輸電力。 另外，即使在載置有多個受電裝置2的情況下，也能夠向各受電裝置2傳輸與各受
電裝置2的大小相對應的適當電力。 本發明的技術特徵歸納為如下內容。
(1)本發明所涉及的非接觸電力傳輸系統，具備包含傳輸電力的送電線圈的送電 裝置以及包含與所述送電線圈磁耦合的受電線圈的受電裝置，其中，所述送電裝置包括，用 於載置所述受電裝置的載置部、排列於所述載置部的下側的多個送電線圈、他激振蕩各送 電線圈的振蕩部、檢測各送電線圈的感應係數的檢測部以及基於由所述檢測部檢測出的各 送電線圈的感應係數，判定所述受電裝置在所述載置部中的載置位置的判定部，其中，所述 振蕩部基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位置，確定作為振蕩對象的多個送電 線圈，並設定流入各送電線圈的電流的參數，使流入被確定的多個送電線圈的電流的波形 錯開。 根據該結構，檢測各送電線圈的感應係數，基於檢測出的感應係數判定受電裝置 的載置位置，並基於判定的載置位置確定作為振蕩對象的多個送電線圈，將流入各送電線 圈的電流的參數設定為流入被確定的多個送電線圈的電流的波形錯開，以此讓這些多個送 電線圈振蕩。 因此，無論將受電裝置載置於載置部的哪個位置，都不會在作為振蕩對象的送電 線圈的正上方的載置部中產生從多個送電線圈產生的磁束相互抵消而使得與受電線圈交 鏈的磁束變為0的部位，能夠可靠地對受電裝置進行充電。 此外，由於根據受電裝置的載置位置確定作為振蕩對象的多個送電線圈，所以僅 讓對非接觸充電起作用的送電線圈振蕩，而對非接觸充電不起作用的送電線圈不振蕩，結 果能夠實現省電。 此外，通過設定分別流入作為振蕩對象的多個送電線圈中的電流的參數等簡便的 控制，就能實現省電。 此外，由於基於送電線圈的感應係數判定載置部的哪個位置是受電裝置的載置位 置，所以即使不另行設置用於判定載置位置的通信手段，也能夠判定載置位置，從而能夠實 現裝置的簡便化和低成本化。
(2)較為理想的是，所述振蕩部基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位 置，確定作為振蕩對象的多個送電線圈，使流入被確定的多個送電線圈的電流的相位錯開。
根據該結構，通過使流入作為振蕩對象的多個送電線圈的電流的相位錯開等簡便 的控制，就能可靠地對受電裝置進行充電。
(3)較為理想的是，所述振蕩部基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位 置，確定作為振蕩對象的多個送電線圈，使流入被確定的多個送電線圈的電流的頻率變化。
根據該結構，通過改變流入作為振蕩對象的多個送電線圈的電流的頻率等簡便的 控制，就能可靠地對受電裝置進行充電。
(4)較為理想的是，所述振蕩部基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位 置，確定作為振蕩對象的多個送電線圈，使流入被確定的多個送電線圈的電流的大小改變。
根據該結構，通過改變流入作為振蕩對象的多個送電線圈的電流的大小等簡便的 控制，就能可靠地對受電裝置進行充電。
(5)較為理想的是，所述多個送電線圈排列成格子狀，所述振蕩部使流入作為振蕩 對象的多個送電線圈中的相鄰的送電線圈的兩相電流的相位錯開90度。
根據該結構，由於流入相鄰的送電線圈的電流的相位錯開90度，所以能夠使載置 部處的磁束密度大致均勻，從而無論將受電裝置載置於載置部的哪個部位，都能夠對受電裝置進行充電。 (6)較為理想的是，所述多個送電線圈排列成格子狀，所述振蕩部使流入作為振蕩對象的多個送電線圈中的相鄰的送電線圈的相互不同的電流的頻率比為1 : m，其中，m〉0。 根據該結構，由於使頻率比為1 : m(m>0)的不同電流流入相鄰的送電線圈，所以能夠使載置部處的磁束密度大致均勻，從而無論將受電裝置載置於載置部的哪個部位，都能夠對受電裝置進行充電。 (7)較為理想的是，所述多個送電線圈排列成格子狀，所述振蕩部使流入作為振蕩對象的多個送電線圈中的相鄰的送電線圈的相互不同的電流的大小比為1 : m，其中，m〉0。 根據該結構，由於使大小比為1 : m(m>0)的不同電流流入相鄰的送電線圈，所以能夠使載置部處的磁束密度大致均勻，從而無論將受電裝置載置於載置部的哪個部位，都能夠對受電裝置進行充電。 (8)較為理想的是，所述各送電線圈，尺寸相同，並以各送電線圈的中心位於正三角形的網格的頂點的方式被排列，所述振蕩部使流入排列於由所述判定部判定的載置位置的下側的送電線圈所屬的正三角形的各頂點的三個送電線圈的三相電流的相位錯開120度。 根據該結構，由於送電線圈以中心位於正三角形的網格的方式排列，所以能夠減小送電線圈之間的間隙。此外，由於使相位相差120度的三相電流流入位於排列在受電裝置的載置位置的下側的送電線圈所屬的正三角形的頂點處的三個送電線圈，所以能夠使各正三角形的重心處的磁束密度均勻。 (9)較為理想的是，所述各送電線圈，尺寸相同，並以各送電線圈的中心位於正三角形的網格的頂點的方式被排列，所述振蕩部使流入排列於由所述判定部判定的載置位置的下側的送電線圈所屬的正三角形的各頂點的三個送電線圈的相互不同的電流的頻率比為1 : m : n，其中，m > 0、n > 0。 根據該結構，由於送電線圈以中心位於正三角形的網格的方式排列，所以能夠減小送電線圈之間的間隙。此外，由於使頻率比為l : m : n的不同電流流入位於排列在受電裝置的載置位置的下側的送電線圈所屬的正三角形的頂點處的三個送電線圈，所以能夠使各正三角形的重心處的磁束密度均勻。 (10)較為理想的是，所述各送電線圈，尺寸相同，並以各送電線圈的中心位於正三角形的網格的頂點的方式被排列，所述振蕩部使流入排列於由所述判定部判定的載置位置的下側的送電線圈所屬的正三角形的各頂點的三個送電線圈的相互不同的電流的大小比為1 : m : n，其中，m > 0、n > 0。 根據該結構，由於送電線圈以中心位於正三角形狀的網格的方式排列，所以能夠減小送電線圈之間的間隙。此外，由於使大小比為l : m : n的不同電流流入位於排列在受電裝置的載置位置的下側的送電線圈所屬的正三角形的頂點處的三個送電線圈，所以能夠使各正三角形的重心處的磁束密度均勻。 (11)較為理想的是，所述振蕩部間歇振蕩除作為振蕩對象的送電線圈以外的送電線圈。
根據該結構，由於間歇振蕩作為振蕩對象的送電線圈以外的送電線圈，所以例如 即使在不是振蕩對象的送電線圈的正上方的載置部上載置其他的受電裝置，也能夠檢測出 該其他的受電裝置的載置位置。即，如果使不是振蕩對象的送電線圈的振蕩完全停止，則不 能檢測出新載置的受電裝置，但是通過使其間歇振蕩，能夠檢測出是否載置了受電裝置，並 且在檢測出載置了受電裝置時對該受電裝置進行充電。 (12)較為理想的是，所述檢測部基於各送電線圈的電壓，檢測各送電線圈的感應 係數。 根據該結構，由於基於各送電線圈的電壓檢測各送電線圈的感應係數，所以能夠 以簡單的結構檢測受電裝置的載置位置。 (13)較為理想的是，所述檢測部採用對應於與各送電線圈磁耦合的各送電線圈的 多個反饋線圈，並基於各反饋線圈的電壓檢測各送電線圈的感應係數。 根據該結構，由於設置有與各送電線圈磁耦合的多個反饋線圈，所以能夠採用耐 壓性能弱的元件來作為構成檢測部的電路元件，從而能夠降低成本。
(14)較為理想的是，所述判定部以各送電線圈的權重值隨著各送電線圈的電壓的
降低而增大的方式對各送電線圈設定權重值，並根據設定的權重值判定所述載置位置。 根據該結構，由於送電線圈Ll的電壓隨著與受電線圈L2之間的距離的縮短而下
降，所以與各送電線圈Ll的電壓相對應地對各送電線圈Ll設定權重值，能夠根據設定的權
重值的大小判定在各送電線圈Ll的正上方是否載置有受電裝置2，並且能夠根據設定有較
大權重值的連續的送電線圈Ll的數量判定載置有多大的受電裝置2。
(15)較為理想的是，各送電線圈以其中心錯開的方式被層狀排列。 根據該結構，由於各送電線圈以中心錯開的方式層狀排列，所以能夠更可靠地使
載置部的各位置處的磁束密度恆定。 (16)較為理想的是，當所述判定部判定為所述載置部上未載置有所述受電裝置的 情況下，所述振蕩部對所有的送電線圈進行間歇振蕩。 根據該結構，由於在載置部上沒有載置受電裝置的情況下間歇振蕩各送電線圈，
所以能夠在降低待機功耗的同時檢測有沒有載置受電裝置。
(17)較為理想的是，所述送電線圈的尺寸比所述受電線圈的尺寸大。 根據該結構，即使採用像電動牙刷那樣的小型裝置作為受電裝置，也能夠不受制
於受電裝置的載置位置而傳輸電力。 (18)較為理想的是，所述受電裝置包括基於所述受電線圈接收的電力被充電的 二次電池、對所述受電裝置接收到的電流進行整流及平滑的整流電路、接通或斷開所述整 流電路與所述二次電池之間的連接的開關元件以及控制所述開關元件，使供給至所述二次 電池的電流為恆定的控制部。 根據該結構，能夠對受電裝置的二次電池進行恆流充電。 (19)較為理想的是，所述判定部根據對各送電線圈設定的權重值，判定載置於所 述載置部上的受電裝置的大小，所述振蕩部根據由所述判定部判定的受電裝置的大小，改 變傳輸至所述受電裝置的電力。 根據該結構，能夠向大的受電裝置傳輸較多的電力，而向小的受電裝置傳輸相對 較少的電力，從而能夠向受電裝置有效率地傳輸電力。
(20)較為理想的是，當有多個受電裝置載置在所述載置部上時，所述判定部基於 所述權重值判定各受電裝置的大小。 根據該結構，即使在載置有多個受電裝置的情況下，也能夠向各受電裝置傳輸與 各受電裝置的大小相對應的適當電力。
權利要求
一種非接觸電力傳輸系統，具備包含傳輸電力的送電線圈的送電裝置以及包含與所述送電線圈磁耦合的受電線圈的受電裝置，其特徵在於，所述送電裝置包括載置部，用於載置所述受電裝置；多個送電線圈，排列於所述載置部的下側；振蕩部，他激振蕩各送電線圈；檢測部，檢測各送電線圈的感應係數；以及判定部，基於由所述檢測部檢測出的各送電線圈的感應係數，判定所述受電裝置在所述載置部中的載置位置，其中，所述振蕩部，基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位置，確定作為振蕩對象的多個送電線圈，並設定流入各送電線圈的電流的參數，使流入被確定的多個送電線圈的電流的波形錯開。
2. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述振蕩部，基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位置，確定作為振蕩對象 的多個送電線圈，使流入被確定的多個送電線圈的電流的相位錯開。
3. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述振蕩部，基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位置，確定作為振蕩對象 的多個送電線圈，使流入被確定的多個送電線圈的電流的頻率變化。
4. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述振蕩部，基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位置，確定作為振蕩對象 的多個送電線圈，使流入被確定的多個送電線圈的電流的大小改變。
5. 根據權利要求2所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於 所述多個送電線圈排列成格子狀，所述振蕩部，使流入作為振蕩對象的多個送電線圈的相鄰的送電線圈的兩相電流的相 位錯開90度。
6. 根據權利要求3所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於 所述多個送電線圈排列成格子狀，所述振蕩部，使流入作為振蕩對象的多個送電線圈中的相鄰的送電線圈的相互不同的電流的頻率比為1 : m，其中，mX)。
7. 根據權利要求4所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於 所述多個送電線圈排列成格子狀，所述振蕩部，使流入作為振蕩對象的多個送電線圈中的相鄰的送電線圈的相互不同的 電流的大小比為l : m，其中，mX)。
8. 根據權利要求2所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述各送電線圈，尺寸相同，並以各送電線圈的中心位於正三角形的網格的頂點的方 式被排列，所述振蕩部，使流入排列於由所述判定部判定的載置位置的下側的送電線圈所屬的正 三角形的各頂點的三個送電線圈的三相電流的相位錯開120度。
9. 根據權利要求3所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述各送電線圈，尺寸相同，並以各送電線圈的中心位於正三角形的網格的頂點的方式被排列，所述振蕩部，使流入排列於由所述判定部判定的載置位置的下側的送電線圈所屬的正 三角形的各頂點的三個送電線圈的相互不同的電流的頻率比為1 : m : n，其中，mX)、n> 0。
10. 根據權利要求4所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述各送電線圈，尺寸相同，並以各送電線圈的中心位於正三角形的網格的頂點的方 式被排列，所述振蕩部，使流入排列於由所述判定部判定的載置位置的下側的送電線圈所屬的正三角形的各頂點的三個送電線圈的相互不同的電流的大小比為1 : m : n，其中，mX)、n> 0。
11. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於 所述振蕩部，間歇振蕩除作為振蕩對象的送電線圈以外的送電線圈。
12. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於 所述檢測部，基於各送電線圈的電壓檢測各送電線圈的感應係數。
13. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述檢測部，採用與各送電線圈磁耦合且對應於各送電線圈的多個反饋線圈，基於各 反饋線圈的電壓檢測各送電線圈的感應係數。
14. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述判定部，以各送電線圈的權重值隨著各送電線圈的電壓的降低而增大的方式對各 送電線圈設定權重值，並基於設定的權重值判定所述載置位置。
15. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於 各送電線圈以其中心相互錯開的方式被層狀排列。
16. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述振蕩部，在所述判定部判定為所述載置部上未載置有所述受電裝置的情況下，對 所有的送電線圈進行間歇振蕩。
17. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於 所述送電線圈的尺寸比所述受電線圈的尺寸大。
18. 根據權利要求1所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於，所述受電裝置包括 二次電池，基於所述受電線圈接收的電力被充電；整流電路，對所述受電裝置接收到的電流進行整流及平滑； 開關元件，接通或斷開所述整流電路與所述二次電池之間的連接；以及 控制部，控制所述開關元件，使供給至所述二次電池的電流為恆定。
19. 根據權利要求14所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述判定部，根據對各送電線圈設定的權重值，判定載置於所述載置部上的受電裝置 的大小，所述振蕩部，根據由所述判定部判定的受電裝置的大小，改變傳輸至所述受電裝置的 電力。
20. 根據權利要求19所述的非接觸電力傳輸系統，其特徵在於所述判定部，當有多個受電裝置載置在所述載置部上時，基於所述權重值判定各受電裝置的大小。
全文摘要
本發明提供一種在不使用通信手段的情況下僅振蕩對非接觸充電起作用的送電線圈，據此實現省電的非接觸電力傳輸系統，其具備包含傳輸電力的送電線圈的送電裝置以及包含與所述送電線圈磁耦合的受電線圈的受電裝置，其中，所述送電裝置包括，用於載置所述受電裝置的載置部、排列於所述載置部的下側的多個送電線圈、他激振蕩各送電線圈的振蕩部、檢測各送電線圈的感應係數的檢測部以及基於由所述檢測部檢測出的各送電線圈的感應係數判定所述受電裝置在所述載置部中的載置位置的判定部，其中，所述振蕩部，基於由所述判定部判定的所述受電裝置的載置位置，確定作為振蕩對象的多個送電線圈，並設定流入各送電線圈的電流的參數，使流入被確定的多個送電線圈的電流的波形錯開。
文檔編號H02J7/04GK101789636SQ201010113299
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月26日 優先權日2009年1月27日
發明者北村浩康, 太田智浩, 巖尾誠一 申請人:松下電工株式會社