專(zhuān)利名稱：功率傳遞線圈、移動(dòng)終端、功率發(fā)送裝置和功率傳遞系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于例如在對(duì)結(jié)合在小而薄的移動(dòng)終端(例如移動(dòng)電話 單元)中的蓄電池充電時(shí)利用電/f茲感應(yīng)通過(guò)非接觸式方法傳遞功率的非接觸 式功率傳遞線圏單元。本發(fā)明還涉及其中結(jié)合有非接觸式功率傳遞線圏單元 的移動(dòng)終端，使用非接觸式功率傳遞線圈向移動(dòng)終端等傳遞功率的功率發(fā)送 裝置，以及包括上述設(shè)備的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知傳遞充電功率的現(xiàn)有系統(tǒng)用于例如通過(guò)非接觸式功率傳遞線圈使用 電；茲感應(yīng)對(duì)結(jié)合在移動(dòng)終端中的蓄電池充電。
公開(kāi)號(hào)為2006-42519的日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)(參見(jiàn)圖2和圖3)公開(kāi)了將 扁平線圈(flat coil)用作安裝在移動(dòng)終端中的非^r觸式功率傳遞線圏，該扁
絕緣層的導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成，其中移動(dòng)終端例如為移動(dòng)電話單元，其 可能需要制作地比較薄。該出版物還公開(kāi)為了抑制由于將一個(gè)功率傳遞扁平 線圈和一個(gè)功率接收扁平線圏彼此面對(duì)放置時(shí)產(chǎn)生^f茲場(chǎng)所導(dǎo)致的不需要的輻 射，在每個(gè)線圈的與面對(duì)表面相對(duì)的表面上提供磁片從而完全覆蓋上述相對(duì) 表面。
發(fā)明內(nèi)容
然而，當(dāng)在功率發(fā)送側(cè)的初級(jí)傳遞線圈和功率發(fā)送側(cè)的次級(jí)傳遞線圈彼 此面對(duì)放置的狀態(tài)下執(zhí)行非接觸式功率傳遞時(shí)，如果初級(jí)傳遞線圈和次級(jí)傳 遞線圈的中心位置移動(dòng)，例如線圏之間的非接觸式功率傳遞的效率可能會(huì)降 低。
這意味著，當(dāng)在支架中提供的初級(jí)傳遞線圈和移動(dòng)終端中提供的次級(jí)傳 遞線圈之間執(zhí)行非接觸式功率傳遞時(shí)，例如為了對(duì)移動(dòng)終端的蓄電池充電， 在兩個(gè)線圈的中心位置都移動(dòng)從而功率傳遞效率降低并且移動(dòng)終端的功率損耗超過(guò)了從支架供應(yīng)的功率的情況下，充電功率將不足以對(duì)移動(dòng)終端的可再 充電電池充電。這里，如果從支架傳遞更多的功率以補(bǔ)償不足夠的充電功率， 由線圈產(chǎn)生的熱量將會(huì)增加。另外，放置在支架的端子安裝架上的移動(dòng)終端 所產(chǎn)生的熱量也會(huì)增加。
另 一方面，如果在線圈的中心位置移動(dòng)超過(guò)一個(gè)設(shè)定量時(shí)停止非接觸式 功率傳遞，例如可能會(huì)阻止由線圈產(chǎn)生的熱量。然而，在這種情況下，盡管 用戶可能想到移動(dòng)終端正在充電，但是實(shí)際上并沒(méi)有執(zhí)行充電，這對(duì)用戶是 非常不方便的。
同樣，盡管可能使用將移動(dòng)終端強(qiáng)制設(shè)置在理想位置使得線圈的中心不 發(fā)生移動(dòng)的支架設(shè)計(jì)，但是在這種情況下，在移動(dòng)終端的形式和支架的端子 安裝架的形式上都有限制，導(dǎo)致終端設(shè)計(jì)和支架設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)自由度減少。也 就是說(shuō)，用于不同類(lèi)型具有不同形式的移動(dòng)終端的各個(gè)支架將僅適應(yīng)不同類(lèi) 型終端中的一種，4吏得每次用戶改變他或她的移動(dòng)終端時(shí)都要購(gòu)買(mǎi)新的支架， 這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)費(fèi)用很大。
期望提供一種非接觸式功率傳遞線圈單元、 一種移動(dòng)終端、 一種功率發(fā) 送裝置和一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，它們可以抑制在非接觸式功率傳遞過(guò) 程中由于線圈的中心位置之間的移動(dòng)而產(chǎn)生的熱量，可以抑制傳遞效率的降 低，可以徹底避免由于線圈的中心位置之間的移動(dòng)而導(dǎo)致功率傳遞停止的情 況，并且還可以減少用戶的費(fèi)用。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種非接觸式功率傳遞線圈單元，其 包括扁平線圈、》茲膜和漏磁通4企測(cè)線圈。扁平線圏通過(guò)在基本平坦的平面上 將導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成。設(shè)置磁膜使其覆蓋扁平線圈的 一個(gè)完整平坦表 面。漏;茲通4企測(cè)線圏設(shè)置在扁平線圏和磁膜的外邊緣的外圍，并且檢測(cè)扁平 線圈的漏/磁通。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供一種移動(dòng)終端，其包括蓄電池、非 接觸式功率傳遞線圈單元、充電控制電路和信號(hào)發(fā)送單元。非接觸式功率傳 遞線圈單元包括在基本平坦的平面上將導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成的扁平線
圈、設(shè)置為覆蓋扁平線圈的完整平坦表面的》茲膜以及設(shè)置在扁平線圏和;茲膜 的外邊緣的外圍并且檢測(cè)扁平線圈的漏磁通的漏石茲通4企測(cè)線圈。非接觸式功 率傳遞線圈單元根據(jù)非接觸式功率傳遞方法，利用扁平線圈和提供在功率發(fā) 送裝置中用于傳遞功率的線圈之間的電磁感應(yīng)，從而根據(jù)非接觸式功率傳遞方法接收從功率發(fā)送裝置發(fā)送的功率。充電控制電路控制通過(guò)非接觸式功率 傳遞線圈單元的扁平線圈而接收的功率對(duì)蓄電池的充電。信號(hào)發(fā)送單元將基 于非接觸式功率傳遞線圏單元的漏磁通檢測(cè)線圈所檢測(cè)的漏磁通的信號(hào)發(fā)送
至功率發(fā)送裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方式，提供一種功率發(fā)送裝置，其包括端子安 裝架、非接觸式功率傳遞線圈、信號(hào)接收單元和功率傳遞控制單元。將包括 蓄電池的預(yù)定的移動(dòng)終端安裝在端子安裝架上。非接觸式功率傳遞線圈包括 在基本平坦的平面上將導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成的扁平線圏，并且利用該扁 平線圈和安裝在預(yù)定移動(dòng)終端中以執(zhí)行非接觸式功率傳遞的線圈之間的電磁 感應(yīng)，用以對(duì)移動(dòng)終端的蓄電池充電。信號(hào)接收單元接收從移動(dòng)終端傳來(lái)的 基于移動(dòng)終端的線圈的漏磁通的信號(hào)。功率傳遞控制單元基于信號(hào)接收單元 所接收的依照漏磁通的信號(hào)而控制來(lái)自非接觸式功率傳遞線圈的扁平線圈的 功率的傳遞。
根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施方式，提供一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其 包括移動(dòng)終端和功率發(fā)送裝置。移動(dòng)終端包括在非接觸式功率傳遞過(guò)程中是
次級(jí)側(cè)的非接觸式功率傳遞線圈、和;^測(cè)次級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈的漏 磁通的漏磁通檢測(cè)線圈。功率發(fā)送裝置包括在非接觸式功率傳遞過(guò)程中是初 級(jí)側(cè)的非接觸式功率傳遞線圈，并且利用初級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈和移 動(dòng)終端的次級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈之間的電^f茲感應(yīng)而將功率傳遞至移動(dòng) 終端。移動(dòng)終端將依照漏磁通檢測(cè)線圈所檢測(cè)的漏磁通的信號(hào)反饋至功率發(fā) 送裝置，并且功率發(fā)送裝置基于從移動(dòng)終端反饋的依照漏磁通的該信號(hào)而控 制來(lái)自初級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圏的功率的傳遞。
換句話說(shuō)，當(dāng)初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈的中心位置移動(dòng)時(shí)， 至少次級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈將會(huì)產(chǎn)生漏磁通。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式， 可以通過(guò)使用漏磁通檢測(cè)線圈檢測(cè)上述漏磁通而檢測(cè)線圈的中心位置之間的 移動(dòng)。同樣根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在功率發(fā)送裝置中，基于次級(jí)側(cè)上的漏 磁通檢測(cè)線圈的輸出，能夠知道線圏的中心位置之間已經(jīng)發(fā)生了移動(dòng)。如果 是那樣的話，控制初級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈的功率的傳遞使得次級(jí)側(cè)非 接觸式功率傳遞線圈單元獲得更大的產(chǎn)生電壓，并且減少漏磁通。
沖艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，當(dāng)初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圏的中 心位置之間已經(jīng)發(fā)生移動(dòng)時(shí)，檢測(cè)從次級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圏泄漏的漏磁通，并且基于檢測(cè)輸出控制初級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈的功率的傳遞。 通過(guò)這樣的操作，能夠抑制在非接觸式功率傳遞過(guò)程中由于線圈的中心位置 移動(dòng)而產(chǎn)生的熱量并且抑制傳遞效率的降低。另外，能夠徹底避免由于線圈 的中心位置之間的移動(dòng)而導(dǎo)致功率傳遞停止的情況，并且因此，能夠改善用 戶的適用性。同樣根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，即使當(dāng)線圈的中心位置移動(dòng)一定 距離時(shí)，也能夠抑制熱量的產(chǎn)生并且以有利的效率執(zhí)行功率傳遞。這意味著 能夠很少需要使用將移動(dòng)終端強(qiáng)制設(shè)置在理想位置的支架設(shè)計(jì)，從而即使在 用戶購(gòu)買(mǎi)了新的移動(dòng)終端的時(shí)候，用戶也將能夠繼續(xù)使用同樣的支架。因此， 能夠減少用戶的費(fèi)用。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的移動(dòng)電話單元和支架的主要部分的全 部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是示出當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈和次級(jí)側(cè)傳遞線圈的中心位置移動(dòng)時(shí)怎樣 放置它們的 一個(gè)示例的示意圖。
圖3是(i)初級(jí)側(cè)傳遞線圈和次級(jí)側(cè)傳遞線圈的中心位置之間的移動(dòng)和 (ii )對(duì)于每一個(gè)位置移動(dòng)次級(jí)側(cè)傳遞線圈的輸出電壓和輸出電流之間的關(guān)系 的曲線。
圖4是(i)初級(jí)側(cè)傳遞線圏和次級(jí)側(cè)傳遞線圈的中心位置之間的移動(dòng)和 (ii)次級(jí)側(cè)傳遞線圏的輸出電壓和功率傳遞效率之間的關(guān)系的曲線。
圖5是從上方看時(shí)，在次級(jí)側(cè)線圏單元的組成部分中，僅顯示次級(jí)側(cè)傳 遞線圏、磁片和在其外圍的漏磁通檢測(cè)線圏的示意圖。
圖6是圖5中所示的次級(jí)側(cè)線圏單元的分解透^L圖。
圖7是次級(jí)側(cè)線圏單元的一個(gè)示例結(jié)構(gòu)的示意圖，其中次級(jí)側(cè)傳遞線圈、 磁片和漏磁通檢測(cè)線圏形成在一個(gè)柔性印刷電路板上。
圖8是圖7中所示的次級(jí)側(cè)線圈單元的分解透視圖。
圖9是初級(jí)側(cè)傳遞線圈和圖5的次級(jí)側(cè)傳遞線圈彼此面對(duì)設(shè)置并且它們 的中心位置基本匹配的狀態(tài)的剖視圖。
圖IO是初級(jí)側(cè)傳遞線圈和圖5的次級(jí)側(cè)傳遞線圈;f皮此面對(duì)設(shè)置并且它們 的中心位置存在位移的狀態(tài)的剖視圖。
圖11是(i)初級(jí)側(cè)傳遞線圈和圖5的次級(jí)側(cè)傳遞線圈的中心位置之間的位移和(ii)由漏磁通檢測(cè)線圈產(chǎn)生的電壓之間的關(guān)系的曲線圖。
圖12是從上方看時(shí)，在次級(jí)側(cè)線圈單元的組成部分中，4又顯示次級(jí)側(cè)傳 遞線圏、磁片和在其外圍設(shè)置的多個(gè)漏磁通檢測(cè)線圈的示意圖。
圖13是次級(jí)側(cè)傳遞線圈單元的一個(gè)示例全部結(jié)構(gòu)的示意圖，其中次級(jí)側(cè) 傳遞線圈、磁片和圖12中的多個(gè)漏磁通檢測(cè)線圏形成在一個(gè)柔性印刷電路板 上。
圖14是初級(jí)側(cè)線圈單元和圖12的次級(jí)側(cè)線圈單元^f皮此面對(duì)設(shè)置并且線 圏的中心位置基本匹配的剖視圖。
圖15是初級(jí)側(cè)傳遞線圈和次級(jí)側(cè)傳遞線圈之間的位置關(guān)系的一個(gè)示例 的示意圖，其中初級(jí)側(cè)傳遞線圈和圖12的次級(jí)側(cè)傳遞線圈的中心位置存在位 移。
圖16是初級(jí)側(cè)線圈單元和圖12中所示的次級(jí)側(cè)線圏單元的剖視圖，其 中線圈的中心位置存在位移。
圖17是線圏的中心位置之間的位移的一個(gè)示例的示意圖，其中初級(jí)側(cè)傳 遞線圈相對(duì)于圖12中的次級(jí)側(cè)傳遞線圈沿"X + ，，方向存在位移。
圖18是(i)圖17中的線圈的中心位置的位移距離和位移方向與(ii) 各個(gè)漏磁通^r測(cè)線圈的輸出電壓之間的關(guān)系的曲線圖。
圖19是線圈的中心位置之間的位移的一個(gè)示例的示意圖，其中初級(jí)側(cè)傳 遞線圈相對(duì)于圖12中的次級(jí)側(cè)傳遞線圏沿"X-，，方向存在位移。
圖20是(i)圖19中的線圈的中心位置的位移距離和位移方向與(ii) 各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圈的輸出電壓之間的關(guān)系的曲線圖。
圖21是線圈的中心位置之間的位移的一個(gè)示例的示意圖，其中初級(jí)側(cè)傳 遞線圈相對(duì)于圖12中的次級(jí)側(cè)傳遞線圈沿"+ Y"和"+X，，方向之間的基 本中間的對(duì)角方向存在位移。
圖22是(i)圖21中的線圈的中心位置的位移距離和位移方向與(ii) 各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圈的輸出電壓之間的關(guān)系的曲線圖。
圖23是線圈的中心位置之間的位移的一個(gè)示例的示意圖，其中初級(jí)側(cè)傳 遞線圏相對(duì)于圖12中的次級(jí)側(cè)傳遞線圏沿"-Y"和"-X"方向之間的基 本中間的對(duì)角方向存在位移。
圖24是(i)圖23中的線圈的中心位置的位移距離和位移方向與(ii) 各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圏的輸出電壓之間的關(guān)系的曲線圖。圖25是線圈的中心位置之間的位移的一個(gè)示例的示意圖，其中初級(jí)側(cè)傳 遞線圈相對(duì)于圖12中的次級(jí)側(cè)傳遞線圈沿"+ Y，，和"+X"方向之間并且 稍微接近于"+ X"方向的對(duì)角方向存在位移。
圖26是(i)圖25中的線圈的中心位置之間的位移距離和位移方向與(ii) 各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圏的輸出電壓之間的關(guān)系的曲線圖。
圖27是線圏的中心位置之間的位移的一個(gè)示例的示意圖，其中初級(jí)側(cè)傳 遞線圈相對(duì)于圖12中的次級(jí)側(cè)傳遞線圏沿"-Y"和"-X"方向之間并且 稍微接近于"-X"方向的對(duì)角方向存在位移。
圖28是(i)圖27中的線圈的中心位置之間的位移距離和位移方向與(ii) 各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圈的輸出電壓之間的關(guān)系的曲線圖。
圖29是一個(gè)示例結(jié)構(gòu)的塊電路示意圖，其中支架通過(guò)改變初級(jí)側(cè)傳遞線 圈的諧振頻率而執(zhí)行功率傳遞控制。
圖30是示出能夠改變諧振頻率的諧振電路的一個(gè)具體示例的電路圖。
圖31是一個(gè)示例結(jié)構(gòu)的塊電路示意圖，其中支架通過(guò)改變初級(jí)側(cè)傳遞線 圈的諧振電壓而4丸行功率傳遞控制。
圖32是一個(gè)示例結(jié)構(gòu)的塊電路示意圖，其中支架通過(guò)改變初級(jí)側(cè)傳遞線 圈傳送的功率而4丸行功率傳遞控制。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
在實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，通過(guò)在基本平坦的平面上將例 如單股線、雙絞線或扁平形式的導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成的扁平線圈的示例 被描述為"非接觸式功率傳遞線圈"。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，將包括 上述扁平線圈作為用于非接觸式功率傳遞的次級(jí)線圈的移動(dòng)電話單元描述為 "移動(dòng)終端"的一個(gè)示例。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，將能夠至少對(duì)上 述移動(dòng)電話單元充電并且包括上述扁平線圈作為用于非接觸式功率傳遞的初 級(jí)線圈的支架描述為"功率發(fā)送裝置"的一個(gè)示例。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施方式，將包括上述移動(dòng)電話單元和支架的系統(tǒng)描述為"非接觸式功率傳遞 系統(tǒng)"的一個(gè)示例。然而，應(yīng)該注意到在下文中給出的其中的細(xì)節(jié)是示例并 且本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
移動(dòng)電話單元和支架的全部結(jié)構(gòu)，以及充電過(guò)程中的基本操作圖1是涉及根據(jù)本實(shí)施方式在移動(dòng)電話單元2和支架1之間執(zhí)行的非接 觸式功率傳遞的主要部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
根據(jù)本實(shí)施方式，移動(dòng)電話單元2內(nèi)部包括單元外殼、至少一個(gè)電池16、 次級(jí)側(cè)傳遞線圈14和電路板15。電池16包^fe為單元l^供工作電源的蓄電池。 次級(jí)側(cè)傳遞線圈14在電池16的充電過(guò)程中用作4妄收功率的非接觸式功率傳 遞線圏。在電路板15上安裝包括充電控制電路的不同電路，用以將通過(guò)次級(jí) 側(cè)傳遞線圈14接收的功率供應(yīng)至電池16/人而對(duì)電池16充電。注意到在本實(shí) 施方式中，附圖和說(shuō)明書(shū)中省略了包括在典型移動(dòng)電話單元中的其他組成部 分。
上面提及的電池16是可拆卸的，并且因此提供電池蓋n，在電池16裝
到移動(dòng)電話單元2和從其中卸下電池16時(shí)打開(kāi)和閉合(或者裝上和卸下)該 電池蓋13。
次級(jí)側(cè)傳遞線圈14由一個(gè)扁平線圏組成，該扁平線圈通過(guò)將導(dǎo)電的導(dǎo)線 繞制成螺旋形而形成，并且將次級(jí)側(cè)傳遞線圏14的一個(gè)平面粘貼至電池蓋 13的一個(gè)內(nèi)側(cè)表面或者電池16的位于電池蓋13側(cè)的一個(gè)外表面。在本實(shí)施 方式中，將次級(jí)側(cè)傳遞線圈14粘貼至上述電池蓋13。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施方式的支架1至少包括初級(jí)側(cè)傳遞線圏10、控制 電路單元11和電源接線12。當(dāng)對(duì)移動(dòng)電話單元2的電池16充電時(shí)，初級(jí)側(cè) 傳遞線圏IO用作傳送功率的非接觸式功率傳遞線圏?？刂齐娐穯卧?1向上 述初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO供應(yīng)功率并且控制該初級(jí)側(cè)傳遞線圈10。電源接線12 連接至例如家用電源。注意到在本實(shí)施方式中，從附圖和說(shuō)明書(shū)中省略了包 括在典型支架中的其他組成部分。
以和移動(dòng)電話單元2的次級(jí)側(cè)傳遞線圈14基本相同的方式，支架1的初 級(jí)側(cè)傳遞線圏IO是一個(gè)扁平線圏，并且該扁平線圈通過(guò)將導(dǎo)電的導(dǎo)線繞制成 螺旋形而形成，并且初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO的一個(gè)平面部分粘貼至一個(gè)扁平端子 安裝架的內(nèi)側(cè)表面，該扁平端子安裝架設(shè)置在具有給定尺寸的支架1上。
伴隨著初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的磁場(chǎng)狀態(tài)變化的電壓變化能夠在上述磁場(chǎng) 狀態(tài)變化時(shí)由控制電路單元11檢測(cè)。當(dāng)移動(dòng)電話單元2放置在支架1的端子 安裝架上時(shí)，移動(dòng)電話單元2的次級(jí)側(cè)傳遞線圈14和支架1的初級(jí)側(cè)傳遞線 圈IO彼此靠近地設(shè)置造成上述變化的產(chǎn)生。當(dāng)檢測(cè)到下述情況時(shí)控制電路單 元11確定已經(jīng)將移動(dòng)電話單元2放置在支架1的端子安裝架上由于在次級(jí)側(cè)傳遞線圈14放置在初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO附近時(shí)伴隨著初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的 磁場(chǎng)狀態(tài)的變化的電壓變化而產(chǎn)生的一電壓達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的預(yù)定電壓。
以相同的方式，根據(jù)本實(shí)施方式，伴隨著次級(jí)側(cè)傳遞線圈14內(nèi)部的磁場(chǎng) 狀態(tài)變化的電壓變化能夠在上述變化發(fā)生時(shí)由移動(dòng)電話單元2的充電控制電 路檢測(cè)。移動(dòng)電話單元2放置在支架1的端子安裝架上，使得次級(jí)側(cè)傳遞線 圈14和支架1的初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO彼此靠近地;改置乂人而產(chǎn)生上述變化。當(dāng) 檢測(cè)到下述情況時(shí)移動(dòng)電話單元2的充電控制電路確定已經(jīng)將移動(dòng)電話單元 2放置在支架1的端子安裝架上其中在上述初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO放置在次級(jí) 側(cè)傳遞線圈14附近時(shí)，伴隨著次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的^茲場(chǎng)狀態(tài)的變化的電壓 變化而產(chǎn)生的 一 電壓達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的預(yù)定電壓。
同樣在本實(shí)施方式中，支架1和移動(dòng)電話單元2還可以通過(guò)上述初級(jí)側(cè) 傳遞線圈IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圏14傳送信息。例如，上述移動(dòng)電話單元2已 經(jīng)放置在支架1的端子安裝架上。然后，基于上述磁場(chǎng)狀態(tài)的變化檢測(cè)初級(jí) 側(cè)傳遞線圈IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14是否;f皮此靠近^:置。這里，支架1和移 動(dòng)電話單元2通過(guò)上述初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14傳送信息從 而交換識(shí)別信息用于彼此授權(quán)。
同樣在本實(shí)施方式中，當(dāng)支架1和移動(dòng)電話單元2才企測(cè)到初級(jí)側(cè)傳遞線 圈IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14彼此靠近放置并且支架1和移動(dòng)電話單元2已經(jīng) 能夠彼此授權(quán)時(shí)，功率從支架1傳遞并且使用傳遞的功率執(zhí)行對(duì)移動(dòng)電話單 元2的電池16充電。
當(dāng)以這種方式開(kāi)始了對(duì)移動(dòng)電話單元2的電池16充電時(shí)，支架1的控制 電路單元11將通過(guò)電源接線12供應(yīng)的家用交流電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定的直流電壓， 使用該直流電壓產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的交流電壓，將產(chǎn)生的交流電壓供應(yīng)至初 級(jí)側(cè)傳遞線圈10,并且使初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO以預(yù)定諧振頻率振蕩。
另一方面，在移動(dòng)電話單元2側(cè)，當(dāng)由于支架1的初級(jí)側(cè)傳遞線圏10 的振蕩而在次級(jí)側(cè)傳遞線圏14中感應(yīng)出交流電壓時(shí)，對(duì)感應(yīng)的交流電壓進(jìn)行 整流以將該電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并且利用該直流電壓乂于電池16充電。
基于初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的狀態(tài)變化的電壓值可以不再等于預(yù)先設(shè)定的 預(yù)定電壓值，或者基于初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO的狀態(tài)變化的電壓值可以等于預(yù)先 設(shè)定的預(yù)定電壓值但是還沒(méi)有能夠基于識(shí)別信息而授權(quán)另 一個(gè)設(shè)備。在這種 情況下，在本實(shí)施方式中，支架1的控制電路單元11確定初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO的磁場(chǎng)狀態(tài)變化是由例如硬幣的金屬物體或另一個(gè)放置在端子安裝架上的 導(dǎo)電物體引起的，并且執(zhí)行控制使得不能將功率供應(yīng)至初級(jí)側(cè)傳遞線圏10。
同樣在本實(shí)施方式中，當(dāng)使用從支架l傳遞的功率對(duì)移動(dòng)電話單元2的 電池16進(jìn)行充電時(shí)，在支架1和移動(dòng)電話單元2之間通過(guò)初級(jí)側(cè)傳遞線圈 10和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14傳送充電信息。也就是說(shuō)，當(dāng)使用從支架1傳遞的 功率對(duì)電池16執(zhí)行充電時(shí)，移動(dòng)電話單元2的充電控制電路將電池16的充 電信息傳遞至支架1。支架1的控制電路單元11利用從移動(dòng)電話單元2傳送 的充電信息而監(jiān)視移動(dòng)電話單元2的電池16的充電狀態(tài)。在從充電信息中發(fā) 現(xiàn)電池16沒(méi)有被完全充電時(shí)，控制電路單元11執(zhí)行控制使得繼續(xù)通過(guò)初級(jí) 側(cè)傳遞線圈10傳遞功率。另一方面，當(dāng)從充電信息中發(fā)現(xiàn)電池16已經(jīng)凈皮完 全充電時(shí)，控制電路單元11執(zhí)行控制使得停止傳遞功率。除了上述控制以外， 例如，當(dāng)從移動(dòng)電話單元2供應(yīng)的信息顯示某種異常時(shí)，控制電路單元ll還 執(zhí)行控制以停止傳遞功率。
另外，盡管在下文中將描述詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和操作，但是根據(jù)本實(shí)施方式的 移動(dòng)電話單元2還包括用于檢測(cè)漏磁通的漏磁通檢測(cè)線圍。當(dāng)移動(dòng)電話單元 2放置在支架1的端子安裝架上時(shí)，由于支架1的初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO和移動(dòng) 電話單元2的次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的中心位置存在位移，^吏得初級(jí)側(cè)傳遞線圏 10的一些,茲通沒(méi)有凈皮次級(jí)側(cè)傳遞線圈14 4妄收， >夂人而產(chǎn)生了上述漏;茲通。同 樣根據(jù)本實(shí)施方式，在非接觸式功率傳遞系統(tǒng)中，可以將表明移動(dòng)電話單元 2的漏磁通檢測(cè)線圏的輸出電壓的信息從移動(dòng)電話單元2反饋至支架1。也就 是i^L，通過(guò)次級(jí)側(cè)傳遞線圈14和初級(jí)側(cè)傳遞線圈10可以反^^貴至少表明初級(jí) 側(cè)傳遞線圏IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14之間的中心位置位移距離的信息。而且 根據(jù)本實(shí)施方式的支架1還基于從移動(dòng)電話單元2發(fā)送的顯示漏磁通檢測(cè)線 圈的輸出電壓的信息而確認(rèn)初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14之間的 中心位置位移距離。根據(jù)本實(shí)施方式，支架1還基于中心位置位移距離控制 初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的諧振頻率、諧振電壓、和/或傳遞功率，4吏得由移動(dòng)電 話單元2的次級(jí)側(cè)傳遞線圈14獲得更大的產(chǎn)生電壓并且減少漏^茲通(即，使 得漏磁通檢測(cè)線圏的檢測(cè)電壓減少)。因此，在本實(shí)施方式中，能夠抑制由于 線圈中心位置位移而產(chǎn)生的熱量，從而抑制傳遞效率的降〗氐，并且避免由于 線圈中心位置位移而停止傳遞功率的情形。
兩個(gè)線圈中心位置的位移和l.次級(jí)線圈的輸出以及2.傳遞效率之間的關(guān)系
圖2是初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的示意圖，其中當(dāng)已經(jīng) 將根據(jù)本實(shí)施方式的移動(dòng)電話單元2放置在支架1的端子安裝架上時(shí)，已經(jīng) 發(fā)生中心位置之間的位移。注意到在圖2的示例中示出線圏的放置狀態(tài)，其 中中心位置存在位移，并且符號(hào)"D，，顯示中心位置的位移距離。
在本實(shí)施方式中，盡管在圖中沒(méi)有詳細(xì)顯示，但是支架l中結(jié)合的初級(jí) 側(cè)傳遞線圈IO是一個(gè)扁平線圈，其中在基本平坦的平面上將單金屬線或雙絞 金屬線或在其表面上提供的具有絕緣層的薄膜金屬圖案繞制成螺旋形。將初 級(jí)側(cè)傳遞線圏10的一個(gè)平面粘貼在柔性印刷電路板等的表面上。另外，將用 于在初級(jí)側(cè)傳遞線圈10和移動(dòng)電話單元2的次級(jí)側(cè)傳遞線圏14之間有效地 形成-茲路以增加》茲鏈的一個(gè)》茲片71粘貼至初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO的另一個(gè)平面 從而完全覆蓋另一個(gè)平面。磁片71還抑制由于兩個(gè)線圏產(chǎn)生的磁場(chǎng)而導(dǎo)致的 不需要的輻射。盡管在圖中沒(méi)有示出，但是如果需要還將由鋁等制成的金屬 片粘貼至磁片71的外側(cè)。注意到在下面的描述中，將包括初級(jí)側(cè)傳遞線圈 10、磁片71等的線圏單元稱為"初級(jí)側(cè)線圏單元61"。
同樣地，盡管在圖中沒(méi)有詳細(xì)顯示，但是移動(dòng)電話單元2中結(jié)合的次級(jí) 側(cè)傳遞線圏14是一個(gè)扁平線圈，其中在基本平坦的平面上將單金屬線或雙絞 金屬線或在其表面上提供的具有絕緣層的薄膜金屬圖案繞制成螺旋形。將次 級(jí)側(cè)傳遞線圈14的一個(gè)平面粘貼在柔性印刷電路板等的表面上。另外，將用 于在次級(jí)側(cè)傳遞線圈14和支架1的初級(jí)側(cè)傳遞線圏10之間有效地形成》茲路 以增加磁鏈的磁片72粘貼至次級(jí)側(cè)傳遞線圏14的另一個(gè)平面從而完全覆蓋 另一個(gè)平面。磁片72還抑制由于兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)而導(dǎo)致的不需要的輻 射。同樣，盡管在圖中沒(méi)有示出，但是如果需要還將由鋁等制成的金屬片粘 貼至磁片72的外側(cè)。注意到在下面的描述中，將包括次級(jí)側(cè)傳遞線圈14、 磁片72等的線圈單元稱為"次級(jí)側(cè)線圈單元62"。
這里，將移動(dòng)電話單元2放置在支架1的端子安裝架上，并且初級(jí)側(cè)線 圈單元61面對(duì)次級(jí)側(cè)線圏單元62放置，并且在這種狀態(tài)下執(zhí)行非接觸式功 率傳遞。如果初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的線圈中心位置基本 匹配(即，當(dāng)位置位移基本為零時(shí))，>^人次級(jí)側(cè)傳遞線圈14輸出的電壓和電 流將基本等于設(shè)計(jì)值，并且功率傳遞效率將基本為最大值。
另一方面，當(dāng)兩個(gè)線圏的中心位置如圖2中所示地存在位移時(shí)，從次級(jí)側(cè)傳遞線圈14輸出的電壓和電流都降低，并且功率傳遞效率也降低。
圖3示出了初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圏14之間的位移距離與 當(dāng)上述位移距離發(fā)生時(shí)次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的輸出電壓Vout和輸出電流lout 之間的關(guān)系。注意到在圖3中，線圈的中心位置之間的位移距離顯示為D = 0 (位移距離為零)，D= l(位移距離為lmm), D-2(位移距離為2mm),……， D = 8 (位移距離為8mm)的示例情況。
如圖3中的示例所示，當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的中 心位置之間的位移距離在D = 0至0 = 5的范圍之內(nèi)時(shí)，在次級(jí)側(cè)傳遞線圈14 的輸出特性中(并且具體地在輸出電壓Vout中)觀察不到顯著的惡化。然而， 當(dāng)中心位置之間的位移距離是D-6或更大時(shí)，在次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的輸出 特性中(在輸出電壓Vout中)觀察到顯著的惡化。也就是說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)線圏的 中心位置位移一確定量時(shí)，因?yàn)槌跫?jí)側(cè)傳遞線圈10的磁通沒(méi)有完全被次級(jí)側(cè) 傳遞線圈14接收，產(chǎn)生的漏磁通增加。因此，次級(jí)側(cè)傳遞線圏14的輸出電 壓相應(yīng)于上述漏磁通量而降低。注意到當(dāng)由于漏磁通而使得次級(jí)側(cè)傳遞線圈 14的輸出電壓降低時(shí)，如果為了補(bǔ)償上述降低而增加從支架1傳遞的功率量， 由線圏產(chǎn)生的熱量將會(huì)增加。
圖4示出了兩個(gè)線圏的中心位置之間的位移距離與對(duì)于各個(gè)位移距離的 次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的(1 )輸出電流lout以及(2 )功率傳遞效率(％ )之間 的關(guān)系。注意圖4所示的示例與圖3中所示的兩個(gè)線圏之間的位移距離相同。
如圖4所示，當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈10和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的中心位置之 間的位移距離小的時(shí)候(例如位移距離在D-0至D = 5的范圍之內(nèi))，例如 當(dāng)次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的輸出電流lout在300mA至500mA范圍內(nèi)時(shí)，傳遞效 率僅有很小的降低。然而，當(dāng)中心位置之間的位移距離大時(shí)，即使當(dāng)次級(jí)側(cè) 傳遞線圈14的輸出電流lout在300mA至500mA范圍內(nèi)時(shí)，傳遞效率也會(huì)降 低。另一方面，如圖4所示，即使當(dāng)線圏中心位置之間的位移距離是確定長(zhǎng) 度時(shí)(例如，當(dāng)D = 6時(shí))，如果次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的輸出電流lout在例如 250mA至350mA范圍內(nèi)，可以獲得相當(dāng)充分的傳遞效率。
換句話說(shuō)，當(dāng)線圈中心位置之間的位移是確定(certain)長(zhǎng)度時(shí)，執(zhí)行 控制以抑制從初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO傳遞功率，使得次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的輸出 電流lout在例如250mA至350mA的預(yù)定舉命出電流范圍內(nèi)(即，預(yù)定輸出功 率范圍)。通過(guò)執(zhí)行這樣的控制，可以保持確定水平的傳遞功率。當(dāng)以這樣的方式抑制從初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO傳遞功率時(shí)，在線圈中產(chǎn)生的熱量也減少。
當(dāng)中心位置存在位移時(shí)，線圏中心位置之間的位移和功率傳遞控制的檢 測(cè)的綜述
如前面所述，根據(jù)本實(shí)施方式，當(dāng)移動(dòng)電話單元2已經(jīng)放置在支架1的 端子安裝架上時(shí)，沖企測(cè)初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的中心位置 之間的位移距離。如果檢測(cè)到的中心位置之間的位移距離具有確定的長(zhǎng)度， 例如控制初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的諧振頻率、諧振電壓和/或傳遞功率從而控制 從初級(jí)側(cè)傳遞的功率。因此，可以同時(shí)防止傳遞效率的降^氐和線圏中的熱量 產(chǎn)生。
根據(jù)本實(shí)施方式，至少在構(gòu)成移動(dòng)電話單元2的次級(jí)側(cè)線圈單元62的次 級(jí)側(cè)傳遞線圈14和磁片71的外側(cè)提供一個(gè)單獨(dú)的線圏(標(biāo)示為"漏磁通檢 測(cè)線圈")。由該漏磁通檢測(cè)線圈檢測(cè)初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的可能沒(méi)有被次級(jí)側(cè) 傳遞線圏14接收并且泄漏到外部的》茲通，并且基于該漏》茲通4企測(cè)線圈的輸出 電壓發(fā)現(xiàn)線圏中心位置之間的位移距離。
也就是說(shuō)，當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO和次級(jí)側(cè)傳遞線圏14的中心位置之間 的位移距離大時(shí)，初級(jí)側(cè)傳遞線圏10的沒(méi)有被次級(jí)側(cè)傳遞線圏14 4妄收的》茲 通增加。因此，這樣的磁通泄漏到外部，導(dǎo)致更多的漏磁通與漏磁通檢測(cè)線 圈鏈接，并且漏磁通檢測(cè)線圈的輸出電壓增加。這意味著通過(guò)研究漏磁通檢 測(cè)線圏的輸出電壓和兩個(gè)線圏的中心位置間的位移距離之間的關(guān)系(這個(gè)關(guān) 系是預(yù)先設(shè)定的)，能夠計(jì)算兩個(gè)線圈的中心位置之間的位移距離。注意到盡 管在下文中詳細(xì)描述，但是在本實(shí)施方式中，將表示漏磁通檢測(cè)線圈的輸出 電壓的信息從移動(dòng)電話單元2傳遞到支架1。然后，基于漏》茲通檢測(cè)線圏的 輸出電壓信息，計(jì)算在支架1中線圈的中心位置之間的位移距離。移動(dòng)電話 單元2也能夠計(jì)算線圏的中心位置之間的位移距離，并且將表示上述位移的 信息發(fā)送至支架1。
檢測(cè)線圈中心位置之間的位移的具體示例
如圖5至IO所示，根據(jù)本實(shí)施方式，移動(dòng)電話單元2包括作為上述漏磁 通才企測(cè)線圏的一個(gè)示例的線圈42，其具有至少大于次級(jí)側(cè)傳遞線圍14和眉茲 片72的外徑的直徑。
圖5顯示了從上方看時(shí)，在次級(jí)側(cè)線圈單元62的組成部分中，次級(jí)側(cè)傳 遞線圈14、 f茲片72和漏/磁通4企測(cè)線圈42的全部結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，其中漏i茲通檢測(cè)線圈42的直徑大于線圈14和磁片72的直徑。圖6是圖5中所示的次 級(jí)側(cè)線圈單元62的分解透視圖。圖7顯示了次級(jí)側(cè)線圏單元62的全部結(jié)構(gòu)， 其中次級(jí)側(cè)傳遞線圈14、磁片72和漏磁通檢測(cè)線圈42形成在例如柔性印刷 電路板73上，以及圖8是圖7中所示的次級(jí)側(cè)線圈單元62的分解透視圖。 注意到在圖中由參考數(shù)字14T表示的組成部分是從次級(jí)側(cè)傳遞線圈14延伸的 線圏末端和端子，并且在圖中由參考數(shù)字42T表示的組成部分是從漏磁通檢 測(cè)線圈42延伸的線圈末端和端子。
如圖5至8所示，如下形成次級(jí)側(cè)線圈單元62。具體地，次級(jí)側(cè)傳遞線 圏14形成在例如柔性印刷電路板73上。然后，粘貼磁片72以覆蓋次級(jí)側(cè) 傳遞線圈14的整個(gè)表面，并且漏》茲通4企測(cè)線圈42整體地結(jié)合在柔性印刷電 路板73上，該漏磁通檢測(cè)線圏42的外徑大于次級(jí)側(cè)傳遞線圏14和磁片72 的外徑。
注意到盡管在圖5至8中顯示的示例中用于漏磁通檢測(cè)線圈42的線圈數(shù) 量?jī)H為一個(gè)，但是本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于使用單個(gè)線圈。同樣，考慮到 線圈材料的長(zhǎng)度(以及因此產(chǎn)生的電阻)，盡管所示的圓形是漏磁通檢測(cè)線圈 42的優(yōu)選形狀，但是也可以例如在需要避免線圏單元的定位螺釘或其他部件 的時(shí)候使用非圓形。漏磁通檢測(cè)線圈42的中心軸可以不需要匹配次級(jí)側(cè)傳遞 線圈14和磁片72的中心軸。然而優(yōu)選地，漏磁通檢測(cè)線圈42的中心軸可以 基本匹配次級(jí)側(cè)傳遞線圏14和磁片72的中心軸，從而在線圈的中心位置之 間的位移距離相同但是位移方向不同的時(shí)候，防止漏磁通檢測(cè)線圏42的檢測(cè) 電壓的變化。
圖9是初級(jí)側(cè)線圈單元61和次級(jí)側(cè)線圈單元62彼此面對(duì);改置并且線圏 的中心位置基本匹配的狀態(tài)的剖視圖。圖10是初級(jí)側(cè)線圏單元61和次級(jí)側(cè) 線圈單元62彼此面對(duì)放置并且線圏的中心位置存在位移的狀態(tài)的剖視圖。注 意盡管在圖9和IO所示的示例中為了簡(jiǎn)化附圖而將磁通M的方向畫(huà)為單向， 但是實(shí)際上在功率傳遞過(guò)程中使用交流電壓，并且因此磁通M的方向是交變 的。
如上所述，如圖9的示例所示，當(dāng)各個(gè)線圈的中心位置基本匹配時(shí)，由 兩個(gè)線圈形成的磁通M可以不通過(guò)漏磁通檢測(cè)線圏42并且在漏磁通檢測(cè)線 圈42中不產(chǎn)生電壓。相反地，如圖10的示例所示，當(dāng)各個(gè)線圏的中心位置 發(fā)生很大位移時(shí)，由兩個(gè)線圏形成的石茲通M與漏石茲通4企測(cè)線圈42鏈接并且在漏,茲通4企測(cè)線圈42中產(chǎn)生電壓。
圖11顯示了線圏的中心位置之間的位移距離和由漏磁通檢測(cè)線圈產(chǎn)生
的電壓之間的關(guān)系。如圖ll所示，當(dāng)從漏磁通檢測(cè)線圈42獲得輸出電壓時(shí)， 能夠確定線圈的中心位置之間發(fā)生了位移，并且還能夠從輸出電壓的幅值計(jì) 算線圈的中心位置之間的位移距離。
注意到例如當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的直徑等于或大于漏/磁通^r測(cè)線圏42 的直徑時(shí)，即使當(dāng)線圏的中心位置基本匹配時(shí)， 一個(gè)非常小數(shù)量的磁通M可 能與漏磁通檢測(cè)線圈42鏈接，并且將產(chǎn)生小電壓。然而，還是在這種情況下， 例如當(dāng)線圈的中心位置發(fā)生很大位移時(shí)，與漏磁通檢測(cè)線圈42鏈接的磁通M 也可能增加。因此，與線圈的中心位置基本匹配時(shí)相比，漏》茲通檢測(cè)線圏42 可以輸出較大的電壓。由這個(gè)電壓能夠知道線圏的中心位置發(fā)生了位移并且 知道位移距離是多少。
如圖5至10所示，在上面的描述中，提供其直徑大于次級(jí)側(cè)傳遞線圈 14和磁片72的外徑的漏磁通檢測(cè)線圏42，作為在移動(dòng)電話單元2中提供的 漏,茲通^^測(cè)線圏的一個(gè)示例。然而，例如圖12至27所述，可以在次級(jí)側(cè)傳 遞線圏14和f茲片72的外邊緣的外圍設(shè)置多個(gè)漏》茲通檢測(cè)線圈42。
圖12顯示了從上方看時(shí)，在次級(jí)側(cè)線圈單元62的組成部分中，次級(jí)側(cè) 傳遞線圏14、磁片72和設(shè)置在次級(jí)側(cè)傳遞線圈14和磁片72的外邊緣的外 圍的漏/磁通才企測(cè)線圏42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -的全部結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。 圖13顯示了次級(jí)側(cè)傳遞線圏單元62的全部結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，其中次級(jí)側(cè)傳 遞線圈14、磁片72和漏磁通檢測(cè)線圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-形成 在例如柔性印刷電路板73上。注意在圖中由參考數(shù)字14T表示的組成部分是 從次級(jí)側(cè)傳遞線圈14延伸的線圏末端和端子，并且在圖中由參考數(shù)字42T表 示的組成部分是從漏/磁通檢測(cè)線圈42延伸的線圏末端和端子。
如圖12和13所示，在次級(jí)側(cè)線圏單元62中，次級(jí)側(cè)傳遞線圏14形成 在例如柔性印刷電路板73上，并且粘貼磁片72以覆蓋次級(jí)側(cè)傳遞線圈14 的整個(gè)表面。另外，在次級(jí)側(cè)傳遞線圏14和磁片72的外邊緣的外圍設(shè)置的 小的漏磁通檢測(cè)線圈42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -形成在四個(gè)位置并且整 體地結(jié)合在柔性印刷電路板73上。四個(gè)位置對(duì)應(yīng)于至少與次級(jí)側(cè)傳遞線圏 14的中心軸相關(guān)的X和Y軸上的四個(gè)方向。
注意盡管在圖12和13所示的示例中，每個(gè)小漏磁通檢測(cè)線圈42Y+ 、42Y - 、 42X +和42X -具有僅繞制兩圈的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此并且漏磁通檢測(cè)線圈的數(shù)量也不限于四個(gè)線圏。然而，優(yōu)選地在圖12和 13所示的位置設(shè)置至少四個(gè)漏磁通檢測(cè)線圈，使得能夠檢測(cè)稍后描述的線圈 中心位置的位移方向。另外，各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圏42的形狀不限于圖中所示 的橢圓形，可以是圓形或其他形狀。同樣，從次級(jí)側(cè)傳遞線圏14和》茲片72 的外邊緣至各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-的距離可以 不需要匹配。然而，為了容易理解/人次級(jí)側(cè)傳遞線圈14和^茲片72的外邊緣 至各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圏的距離和線圏中心之間的位移距離之間的一致性，優(yōu) 選地各個(gè)距離基本匹配。
圖14是初級(jí)側(cè)線圈單元61和次級(jí)側(cè)線圈單元62彼此面對(duì)設(shè)置并且線圈 的中心位置基本匹配的剖^f見(jiàn)圖，其中沿圖12中的點(diǎn)劃線A-A切割兩個(gè)線圏 單元。注意盡管在圖14所示的示例中將磁通M的方向畫(huà)為單向以簡(jiǎn)化附圖， 但是實(shí)際上在功率傳遞過(guò)程中使用交流電壓，并且因此磁通M的方向是交變 的。
圖15顯示了當(dāng)初級(jí)側(cè)線圈單元61和次級(jí)側(cè)線圏單元62的中心位置存在 位移時(shí)，初級(jí)側(cè)傳遞線圏10和次級(jí)側(cè)傳遞線圏14之間的位置關(guān)系的一個(gè)示 例。圖16是初級(jí)側(cè)線圈單元61和次級(jí)側(cè)線圏單元62的剖視圖，其中線圈單 元彼此面對(duì)設(shè)置并且線圏的中心位置如圖15所示地位移。注意盡管在圖16 的示例中將磁通M的方向畫(huà)為單向，但是實(shí)際上在功率傳遞過(guò)程中，磁通M 的方向是交變的。
如上所述，如圖14的示例所示，當(dāng)兩個(gè)線圏的中心位置基本匹配時(shí)，由 兩個(gè)線圈形成的磁通M可以不通過(guò)漏磁通檢測(cè)線圏42Y+ 、 42Y - 、 42X + 和42X -，并且因此在漏磁通檢測(cè)線圈42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -的任 何一個(gè)中不產(chǎn)生電壓。另一方面，如圖15和16的示例所示，當(dāng)兩個(gè)線圈的 中心位置發(fā)生很大位移時(shí)，由兩個(gè)線圏形成的磁通M與漏磁通檢測(cè)線圈42Y + 、 42Y-、 42X +和42X-中的一個(gè)或多個(gè)鏈接。因此在上述與漏;茲通M 鏈接的漏磁通檢測(cè)線圏中產(chǎn)生電壓。因此，當(dāng)由于磁通M與漏磁通檢測(cè)線圈 42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -中的一個(gè)或多個(gè)鏈接而獲得一個(gè)或多個(gè)輸出 電壓時(shí)，確定兩個(gè)線圈之間已經(jīng)發(fā)生了位置位移，并且根據(jù)上述線圈的輸出 電壓的幅值，可以計(jì)算線圏的中心位置的位移距離。同時(shí)，通過(guò)從漏磁通檢 測(cè)線圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-獲得輸出電壓，能夠計(jì)算線圈的中心位置的位移方向。另外，在本示例中，由于從各個(gè)漏磁通檢測(cè)線圏獲得基本 與線圈的中心位置之間的位移距離成比例的4企測(cè)電壓，能夠更精確地確定位 移距離。
注意當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的直徑等于或大于漏》茲通纟企測(cè)線圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-的設(shè)置位置時(shí)，即使當(dāng)兩個(gè)線圏的中心位置基本匹配 時(shí)， 一個(gè)非常小數(shù)量的磁通M可以與漏磁通檢測(cè)線圏42Y+、 42Y-、 42X 十和42X-鏈接，并且將產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)小電壓。然而，在這種情況下，例 如當(dāng)兩個(gè)線圈的中心位置發(fā)生很大位移時(shí)，與漏》茲通檢測(cè)線圈42Y+、 42Y -、42X +和42X-鏈接的》茲通M也可以增加。因此，與線圏的中心位置基 本匹配時(shí)相比，漏磁通檢測(cè)線圈42Y+、 42Y-、 42X +和42X-中的一個(gè)或 多個(gè)可能輸出較大的電壓，和/或者相反地不再能夠獲得一個(gè)或多個(gè)漏^茲通檢 測(cè)線圏中的輸出電壓。因此，由所述電壓能夠知道線圈的中心位置發(fā)生了位 移，并且還能夠知道位移距離和位移方向。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D17至28描述線圈的中心位置的位移距離和位移方向與漏 磁通#企測(cè)線圈42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -的輸出電壓之間的關(guān)系。
圖17和18顯示了當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO沿著圖17中的箭頭所示的方向 ("+ X"方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圏14放置時(shí)，線圏的中心位置之間的 位移和漏磁通檢測(cè)線圈的輸出電壓之間的關(guān)系。如圖17和18的示例所示， 當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圏10沿"+ X"方向相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14放置時(shí)，在 漏》茲通檢測(cè)線圏42Y + 、 42Y - 、 42X +和42X -中，只有漏;磁通4企測(cè)線圏42X +產(chǎn)生電壓。隨著位移距離變大，從漏磁通檢測(cè)線圏42X +產(chǎn)生的電壓也增 加。因此，當(dāng)如圖18所示獲得輸出電壓時(shí)，能夠確定初級(jí)側(cè)傳遞線圈10沿 圖17中的箭頭的方向(即"+ X"方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14放置， 并且可以才艮據(jù)上述輸出電壓的幅值計(jì)算位移距離。
圖19和20顯示了當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO沿著圖19中的箭頭所示的方向 ("-X"方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14放置時(shí)，線圏的中心位置之間的 位移和漏/磁通^r測(cè)線圈的輸出電壓之間的關(guān)系。如圖19和20的示例所示， 當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圏10沿"-X"方向相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14放置時(shí)，只 有漏磁通檢測(cè)線圈42X-產(chǎn)生電壓。隨著位移距離變大，從漏磁通檢測(cè)線圈 42X-產(chǎn)生的電壓也增加。因此，當(dāng)如圖20所示獲得輸出電壓時(shí)，能夠確定 初級(jí)側(cè)傳遞線圈10沿圖19中的箭頭的方向(即"-X"方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圏14放置，并且可以根據(jù)輸出電壓的幅值計(jì)算位移距離。
圖21和22顯示了當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈10沿著圖21中的箭頭所示的方向 ("+ Y"和"+ X"方向之間的基本中間的對(duì)角方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線 圈14放置時(shí)，線圏的中心位置之間的位移和漏磁通檢測(cè)線圈的輸出電壓之間 的關(guān)系。如圖21和22的示例所示，當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈10沿"+ Y"和"+ X"方向之間的基本中間的對(duì)角方向相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14放置時(shí)，從漏 磁通檢測(cè)線圏42Y +和42X +產(chǎn)生基本相同的電壓。隨著位移距離變大，從 漏磁通檢測(cè)線圈42Y +和42X +產(chǎn)生的電壓也增加。因此，當(dāng)如圖22所示獲 得輸出電壓時(shí)，能夠確定初級(jí)側(cè)傳遞線圏10沿圖21中的箭頭的方向(即"+ Y"和"+ X"方向之間的基本中間的對(duì)角方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14 放置，并且可以根據(jù)輸出電壓的幅值計(jì)算位移距離。
圖23和24顯示了當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈10沿著圖23中的箭頭所示的方向 ("-Y"和"-X"方向之間的基本中間的對(duì)角方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線 圈14放置時(shí)，線圈的中心位置之間的位移和漏磁通檢測(cè)線圈的輸出電壓之間 的關(guān)系。如圖23和24的示例所示，當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圏10沿"-Y，，和"-X"方向之間的基本中間的對(duì)角方向相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圏14放置時(shí)，從漏 磁通檢測(cè)線圈42Y-和42X-產(chǎn)生基本相同的電壓。隨著位移距離變大，從 漏磁通檢測(cè)線圈42Y-和42X-產(chǎn)生的電壓也增加。因此，當(dāng)如圖24所示獲 得輸出電壓時(shí)，能夠確定初級(jí)側(cè)傳遞線圏10沿圖23中的箭頭的方向(即"_ Y"和"-X"方向之間的基本中間的對(duì)角方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14 放置，并且可以根據(jù)輸出電壓的幅值計(jì)算位移距離。
圖25和26顯示了當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO沿著圖25中的箭頭所示的方向 ("+ Y"和"+X"方向之間并且稍樣M姿近于"+ X"方向的對(duì)角方向)相對(duì) 于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14》文置時(shí)，線圏的中心位置之間的位移和漏》茲通4企測(cè)線圏 的輸出電壓之間的關(guān)系。如圖25和26的示例所示，初級(jí)側(cè)傳遞線圈10沿"+ Y，，和"+ X"方向之間并且稍微接近于"+ X"方向的對(duì)角方向相對(duì)于次級(jí) 側(cè)傳遞線圏14放置。因此，由漏/磁通檢測(cè)線圈42Y +和42X +產(chǎn)生電壓，并 且從漏磁通檢測(cè)線圈42X +輸出的電壓更大。隨著位移距離變大，從漏磁通 檢測(cè)線圈42Y +和42X +產(chǎn)生的電壓也增加。因此，當(dāng)如圖26所示獲得輸出 電壓時(shí)，能夠確定初級(jí)側(cè)傳遞線圈10沿圖25中的箭頭的方向(即"+ Y" 和"+ X，，方向之間并且稍孩吏接近于"+ X"方向的對(duì)角方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14放置，并且可以根據(jù)輸出電壓的幅值計(jì)算位移距離。
圖27和28顯示了當(dāng)初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO沿著圖27中的箭頭所示的方向 ("-Y"和"-X"方向之間并且稍微接近于"-X"方向的對(duì)角方向)相對(duì) 于次級(jí)側(cè)傳遞線圈14放置時(shí)，線圈的中心位置之間的位移和漏/磁通斥企測(cè)線圈 的輸出電壓之間的關(guān)系。如圖27和28的示例所示，初級(jí)側(cè)傳遞線圏10沿"-Y"和"-X"方向之間并且稍微接近于"-X，，方向的對(duì)角方向相對(duì)于次級(jí) 側(cè)傳遞線圈14放置。因此，由漏磁通檢測(cè)線圈42Y-和42X-產(chǎn)生電壓，并 且從漏磁通檢測(cè)線圈42X-輸出的電壓更大。隨著位移距離變大，從漏磁通 檢測(cè)線圈42Y-和42X-產(chǎn)生的電壓也增加。因此，當(dāng)如圖28所示獲得輸出 電壓時(shí)，能夠確定初級(jí)側(cè)傳遞線圈10沿圖27中的箭頭的方向(即"-Y" 和"-X"方向之間并且稍微接近于"-X"方向的對(duì)角方向)相對(duì)于次級(jí)側(cè) 傳遞線圈14;^文置，并且可以根據(jù)輸出電壓的幅值計(jì)算位移距離。
注意在不同于上述方向的其他方向上線圏的中心位置之間的位移與漏》茲 通檢測(cè)線圈的輸出電壓之間的關(guān)系和上述關(guān)系相似，因此省略對(duì)其的描述。 基于檢測(cè)的中心位置的位移的功率傳遞控制和電路結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié) 根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)上述移動(dòng)電話單元2已經(jīng);險(xiǎn)測(cè)到線圏的中心位置 之間的位移和位移距離和/或位移方向。然后，將表示線圈的中心位置之間的 位移的信息(例如，表示漏磁通檢測(cè)線圈的輸出電壓的信息)從移動(dòng)電話單 元2傳遞到支架1。另外，例如在支架1處執(zhí)行改變諧振頻率、諧振電壓和/ 或傳遞功率的控制，從而控制從初級(jí)側(cè)傳遞的功率。
也就是說(shuō)，基于從移動(dòng)電話單元2傳送的表示線圈的中心位置的位移的 信息，支架1執(zhí)行改變構(gòu)成初級(jí)側(cè)傳遞線圏10的諧振電路的電容器的電容C 和/或線圖的電感的控制。因此，可以改變初級(jí)側(cè)傳遞線圏10的諧振頻率和 諧振電壓，并且/或者可以改變從初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO傳送的傳遞功率。因此， 當(dāng)線圏的中心位置存在位移時(shí)，抑制從初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO傳遞的功率，因此 能夠執(zhí)行非接觸式功率傳遞同時(shí)保持一定水平的傳遞效率，并且能夠同時(shí)減 少熱量的產(chǎn)生。
圖29至32是根據(jù)本實(shí)施方式，涉及由移動(dòng)電話單元2和支架1進(jìn)行的 非接觸式功率傳遞、和響應(yīng)于線圈中心位置之間的位移的檢測(cè)的功率傳遞控 制的主要部分的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖29顯示了一個(gè)示例結(jié)構(gòu)，其中支架1通過(guò)改變初級(jí)側(cè)傳遞線圏10的諧振頻率而執(zhí)行功率傳遞控制。
在圖29中，支架1的內(nèi)部電路20包括在上述圖1中所示的控制電路單 元11中，并且包括作為主要組成部分的交流適配器21、功率傳輸控制單元 22、功率傳輸電路23和初級(jí)側(cè)傳遞線圈10。
交流適配器21將通過(guò)前面描述的電源接線12供應(yīng)的家用交流電壓轉(zhuǎn)換 至預(yù)定的直流電壓。通過(guò)功率傳輸控制單元22將從交流適配器21輸出的直 流電壓供應(yīng)至功率傳輸電路23。
功率傳輸電路23構(gòu)成為包括至少振蕩電路、驅(qū)動(dòng)器和諧振電路。作為一 個(gè)示例，當(dāng)從支架1傳遞充電功率至移動(dòng)電話單元2時(shí)，振蕩電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn) 振蕩信號(hào)并且將標(biāo)準(zhǔn)振蕩信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)器。基于功率傳輸控制單元22的控 制電路25的控制，驅(qū)動(dòng)器利用從振蕩電路供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)振蕩信號(hào)，而將上述直 流電壓轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定頻率的交流電壓。作為一個(gè)示例，諧振電路包括如圖 30中所示的電容器和稍后將要描述的開(kāi)關(guān)，該諧振電路連接至初級(jí)側(cè)傳遞線 圏10,由電容器的電容C和線圈的電感L構(gòu)成，并且依照來(lái)自上述驅(qū)動(dòng)器的 交流電壓而諧振。因此，導(dǎo)致初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO以預(yù)定的諧振頻率振蕩。功 率傳輸電路23還通過(guò)在用于傳遞功率的交流信號(hào)上疊加一個(gè)調(diào)制信號(hào)而將 信息傳遞至移動(dòng)電話單元2，其中調(diào)制信號(hào)用于傳送從功率傳輸控制單元22 的控制電路25提供的信息。
分壓電阻器24連接在上述初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO的線圏兩端之間。提供分 壓電阻器24以劃分初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的線圏兩端之間的電壓并且將一個(gè)劃 分的電壓發(fā)送至功率傳輸控制單元22。
功率傳輸控制單元22包括控制電路25、波形檢測(cè)器26、電壓監(jiān)視設(shè)備 27、溫度檢測(cè)器28等作為主要組成部分。
將分壓電阻器24的輸出供應(yīng)至功率傳輸控制單元22的波形檢測(cè)器26, 其中分壓電阻器24劃分在初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的線圈兩端之間出現(xiàn)的電壓。 波形檢測(cè)器26檢測(cè)分壓電阻器24的輸出的信號(hào)波形，并且將檢測(cè)的波形信 號(hào)輸出至控制電路25。
當(dāng)從支架1向移動(dòng)電話單元2傳遞充電功率時(shí)，控制電路25控制功率傳 輸電路23的驅(qū)動(dòng)器，使得驅(qū)動(dòng)器將上述具有預(yù)定頻率的交流電壓供應(yīng)至初級(jí) 側(cè)傳遞線圏10。
同樣，基于通過(guò)分壓電阻器24和波形檢測(cè)器26供應(yīng)的檢測(cè)波形信號(hào)，即針對(duì)在初級(jí)側(cè)傳遞線圏10的線圈兩端之間出現(xiàn)的電壓波形的^r測(cè)波形信 號(hào)，控制電路25確定移動(dòng)電話單元2是接近還是遠(yuǎn)離支架1的端子安裝架。 也就是說(shuō)，根據(jù)經(jīng)過(guò)分壓電阻器24和波形檢測(cè)器26的檢測(cè)波形信號(hào)，控制 電路25檢測(cè)由移動(dòng)電話單元2接近或遠(yuǎn)離端子安裝架而引起的上述初級(jí)側(cè)傳 遞線圈10中的電壓變化?；谏鲜鲆苿?dòng)電話單元2是接近還是遠(yuǎn)離端子安裝 架的檢測(cè)，根據(jù)需要控制電路25執(zhí)行控制以進(jìn)行或停止從功率傳輸電路23 向初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO供應(yīng)交流電壓。
控制電路25還包括一個(gè)調(diào)制/解調(diào)電路29。當(dāng)向位移電話單元2傳送信息時(shí)， 調(diào)制/解調(diào)電路29產(chǎn)生已經(jīng)根據(jù)上述信息解調(diào)的信號(hào)并且將解調(diào)信號(hào)發(fā)送至 功率傳輸電路23。通過(guò)這樣的操作，將信息傳送至移動(dòng)電話單元2。另一方 面，當(dāng)接收來(lái)自移動(dòng)電話單元2的信息時(shí)，控制電路25從通過(guò)上述分壓電阻 器24和波形檢測(cè)器26供應(yīng)的檢測(cè)波形信號(hào)中抽取已經(jīng)從上述移動(dòng)電話單元 2傳送的調(diào)制信號(hào)。然后調(diào)制/解調(diào)電路29解調(diào)上述調(diào)制信號(hào)。因此，能夠接 收已經(jīng)從移動(dòng)電話單元2傳送的信息。
這里， 一旦接收了從移動(dòng)電話單元2發(fā)送的表示線圏的中心位置之間的 位移的信息，則支架1的控制電路25計(jì)算線圏的中心位置之間的位移的幅值 和方向。另外，基于線圏的中心位置之間的位移的幅值和方向，控制電路25 在圖30中的諧振電路的開(kāi)關(guān)上執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制，從而改變初級(jí)側(cè)傳遞線圏10 的諧振頻率。
圖30所示的功率傳輸電路23的諧振電路包括各自具有電容C1、 C2 的電容器，串聯(lián)連接至具有電感L的線閨的相應(yīng)末端；以及多個(gè)各自具有電
容Cll、 C12.......的電容器，并聯(lián)連接至線圈的兩端；另外，包括FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的開(kāi)關(guān)Sl、 S2.......插入并且連接在(i)并聯(lián)連4妄至線圈兩端
的具有電容Cll、 C12.......的電容器和(ii)位于線圈一端的交流信號(hào)輸入
端之間。利用從控制電路25供應(yīng)的諧振頻率控制信號(hào)(用于開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制
信號(hào))而在閉合和斷開(kāi)的狀態(tài)(導(dǎo)通和不導(dǎo)通)之間對(duì)開(kāi)關(guān)S1、 S2.......進(jìn)
行閉合/斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)控制。如圖30所示的諧振電路，通過(guò)閉合和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、
S2.......以在連接和斷開(kāi)的狀態(tài)之間切換電容Cll、 C12.......,來(lái)改變諧振
頻率。注意除了與具有電容Cll、 C12、……的電容器并聯(lián)相連接以外，還可 以通過(guò)切斷其他串聯(lián)連接的電容器而改變諧振頻率。盡管在圖30的示例中給 出通過(guò)連接或斷開(kāi)電容器而改變諧振頻率的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明的實(shí)施方式還包括通過(guò)改變線圈的電感L或改變電容C和電感L 二者而改變諧振頻率的結(jié) 構(gòu)。
因此，實(shí)現(xiàn)了在支架l中依照線圏的中心位置之間的位移而在初級(jí)側(cè)控
制諧振頻率。
例如，基于來(lái)自分壓電阻器24的電壓，電壓監(jiān)視設(shè)備27監(jiān)視是否已經(jīng) 產(chǎn)生在初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO的規(guī)格之外的異常電壓，或者能否預(yù)測(cè)該異常電壓 的產(chǎn)生。通過(guò)檢測(cè)或預(yù)測(cè)在規(guī)格之外的上述異常電壓的產(chǎn)生，電壓監(jiān)視設(shè)備 27將關(guān)于上述異常電壓的檢測(cè)信息發(fā)送至控制電路25。
例如，基于提供在初級(jí)側(cè)傳遞線圈10內(nèi)部或附近的來(lái)自溫度傳感器30 的信號(hào)，溫度檢測(cè)器28監(jiān)視初級(jí)側(cè)傳遞線圈10是否已經(jīng)達(dá)到一個(gè)異常溫度 或者是否已經(jīng)預(yù)測(cè)到一個(gè)異常溫度。當(dāng)檢測(cè)到規(guī)格之外的異常溫度或預(yù)測(cè)到 異常溫度時(shí)，溫度4企測(cè)器28將關(guān)于上述異常溫度的^r測(cè)信息傳遞至控制電路 25。
當(dāng)從支架1向移動(dòng)電話單元2傳遞功率開(kāi)始的時(shí)候接收到關(guān)于異常電壓 的檢測(cè)信息和關(guān)于異常溫度的檢測(cè)信息中的至少一個(gè)時(shí)，在傳遞過(guò)程中或在 另 一個(gè)時(shí)刻，控制電路25執(zhí)行控制使得停止功率傳輸電路23的操作并且停 止或不開(kāi)始向初級(jí)側(cè)傳遞線圈IO供應(yīng)功率。
另一方面，如圖29所示，在移動(dòng)電話單元2—側(cè)的內(nèi)部電路40包括在 圖1中的電路板15上。內(nèi)部電路40包括作為主要組成部分的功率接收電路 43、分壓電阻器41、接收功率控制單元44、移動(dòng)電話充電電路45、是蓄電 池的電池46以及前面描述的漏磁通檢測(cè)線圏42。
功率接收電路43包括整流電路和調(diào)壓器，作為接收功率的結(jié)構(gòu)；并且 包括次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的諧振電路和驅(qū)動(dòng)器以及一個(gè)振蕩電路，作為傳遞信 息至支架1的結(jié)構(gòu)。
功率接收電路43的整流電路將次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的線圈兩端之間的輸 出電壓(交流電壓)轉(zhuǎn)換為直流電壓，并且將該直流電壓發(fā)送至調(diào)壓器。調(diào) 壓器將整流電路供應(yīng)的直流電壓轉(zhuǎn)換為上述移動(dòng)電話單元的充電電路45使 用的預(yù)定電壓，并且將該電壓發(fā)送至接收功率控制單元44。
在次級(jí)側(cè)傳遞線圏14和功率接收電路43之間提供分壓電阻器41以劃分 次級(jí)側(cè)傳遞線圈14兩端之間的電壓，并且將劃分的電壓發(fā)送至接收功率控制 單元44。作為主要組成部分，接收功率控制單元44包括控制電路50、電壓4全測(cè) 器51和波形/頻率檢測(cè)器52。
將分壓電阻器41的輸出供應(yīng)至波形/頻率檢測(cè)器52，其中分壓電阻器41 通過(guò)劃分在次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的兩端之間出現(xiàn)的電壓而產(chǎn)生其輸出。波形/ 頻率檢測(cè)器52檢測(cè)分壓輸出的信號(hào)波形，并且將^r測(cè)的波形信號(hào)輸出至控制 電路50。波形/頻率檢測(cè)器52從分壓輸出的信號(hào)波形檢測(cè)接收的功率信號(hào)的 頻率。將波形/頻率檢測(cè)器52的頻率檢測(cè)信號(hào)發(fā)送至控制電路50。
電壓4企測(cè)器51 ;險(xiǎn)測(cè)前面描述的漏/磁通才全測(cè)線圈42中產(chǎn)生的電壓，對(duì)該 電壓執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換，并且將A/D轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)發(fā)送至控制電路50。
當(dāng)通過(guò)移動(dòng)電話充電電路45對(duì)電池46進(jìn)4亍充電時(shí)，控制電路50將通過(guò) 功率接收電路43接收的功率發(fā)送至移動(dòng)電話充電電路45。
當(dāng)從接收功率控制單元44供應(yīng)充電功率時(shí)，移動(dòng)電話充電電路45 4艮據(jù) 電池46的功率水平將充電功率發(fā)送至電池46， /人而對(duì)電池46進(jìn)行充電。
基于通過(guò)分壓電阻器41和波形/頻率檢測(cè)器52供應(yīng)的檢測(cè)波形信號(hào)，即 在次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的兩端部分之間出現(xiàn)的電壓波形的檢測(cè)波形信號(hào)，控制 電路50確定移動(dòng)電話單元2是接近還是遠(yuǎn)離了支架1的端子安裝架。也就是 說(shuō)，根據(jù)經(jīng)過(guò)分壓電阻器41和波形/頻率檢測(cè)器52的檢測(cè)波形信號(hào)，控制電 路50檢測(cè)由移動(dòng)電話單元2接近或遠(yuǎn)離端子安裝架而引起的次級(jí)側(cè)傳遞線圈 14中的電壓變化?；谝苿?dòng)電話單元2是接近還是遠(yuǎn)離端子安裝架的檢測(cè)， 控制電路50執(zhí)行將接收的功率供應(yīng)或停止供應(yīng)至移動(dòng)電話充電電路45的控 制。
在非接觸式功率傳遞過(guò)程中，控制電路50根據(jù)通過(guò)波形/頻率檢測(cè)器52 供應(yīng)的頻率檢測(cè)信號(hào)而檢測(cè)次級(jí)側(cè)傳遞線圈14的諧振頻率，或者換句話說(shuō)， 才企測(cè)支架1的初級(jí)側(cè)傳遞線圈10的諧振頻率?；跈z測(cè)支架1的初級(jí)側(cè)傳遞 線圈IO的諧振頻率中的變化，控制電路50將上述變化通知移動(dòng)電話充電電 路45。作為響應(yīng)，移動(dòng)電話充電電路45執(zhí)行電池充電控制，針對(duì)由于諧振 頻率中的變化而發(fā)生了變化的傳遞功率優(yōu)化該電池充電控制。
控制電路50還包括調(diào)制/解調(diào)電路53。當(dāng)向前面描述的支架1傳送表示 線圈的中心位置之間的位移等的信息時(shí)，調(diào)制/解調(diào)電路53產(chǎn)生根據(jù)上述信 息調(diào)制的信號(hào)并且將調(diào)制信號(hào)發(fā)送至功率接收電路43。然后，功率接收電路 43的振蕩電路產(chǎn)生在從移動(dòng)電話單元2向支架1傳遞信息時(shí)使用的標(biāo)準(zhǔn)振蕩信號(hào)，并且將該標(biāo)準(zhǔn)振蕩信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)器。基于接收功率控制單元44的控 制電路50的控制，驅(qū)動(dòng)器利用來(lái)自振蕩電路的標(biāo)準(zhǔn)振蕩信號(hào)使得諧振電路諧 振，從而使次級(jí)側(cè)傳遞線圈14以預(yù)定的諧振頻率振蕩。同時(shí)，在驅(qū)動(dòng)器中， 將接收功率控制單元44的控制電路50供應(yīng)的用于傳遞信息的調(diào)制信號(hào)疊加 在上述標(biāo)準(zhǔn)振蕩信號(hào)上。這樣，將信息傳遞至支架l。
另一方面，當(dāng)接收來(lái)自支架1的信息時(shí)，控制電路50從已經(jīng)通過(guò)分壓電 阻器41和波形/頻率檢測(cè)器52供應(yīng)的檢測(cè)波形信號(hào)中抽取已經(jīng)從支架1傳送 的調(diào)制信號(hào)。然后，在調(diào)制/解調(diào)電路53中解調(diào)上述調(diào)制信號(hào)。這樣，接收 從支架1傳送的信息。
然后，圖31顯示了一個(gè)示例結(jié)構(gòu)，其中支架1通過(guò)改變初級(jí)側(cè)傳遞線圈 10的諧振電壓而執(zhí)行功率傳遞控制。注意在圖31中，與圖29中相同的組成 部分已經(jīng)賦予了相同的參考數(shù)字，并且省略了對(duì)它們的描述。
如圖31所示，支架1的功率傳輸控制單元22包括交流-直流轉(zhuǎn)換器31。 該交流-直流轉(zhuǎn)換器31將從波形檢測(cè)器26供應(yīng)的檢測(cè)的波形信號(hào)的交流電 壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，并且將該直流電壓供應(yīng)至控制電路25。
控制電路25根據(jù)交流-直流轉(zhuǎn)換器31供應(yīng)的直流電壓而了解初級(jí)側(cè)傳 遞線圈IO產(chǎn)生的電壓，并且基于該產(chǎn)生的電壓計(jì)算初級(jí)側(cè)傳遞線圏10的諧 振電壓。
然后，當(dāng)接收從移動(dòng)電話單元2發(fā)送的表示線圈中心位置之間的位移的 信息時(shí)，支架1的控制電路25計(jì)算線圈中心位置之間的位移的幅值和方向。 例如基于線圏中心位置之間的位移的幅值和方向以及/人交流-直流轉(zhuǎn)換器31 供應(yīng)的表示初級(jí)側(cè)傳遞線圏IO的諧振電壓的信號(hào)，控制電路25執(zhí)行控制以 改變圖30中所示的諧振電路的電容C和/或電感。因此，控制電路25改變初 級(jí)側(cè)傳遞線圏10的諧振電壓。也就是說(shuō)，依照?qǐng)D31所示的結(jié)構(gòu)，從控制電 路25供應(yīng)至功率傳輸電路23的控制信號(hào)是諧振電壓控制信號(hào)。
因此，依靠線圏中心位置之間的位移，在支架1中實(shí)現(xiàn)了初級(jí)側(cè)的諧振 電壓的控制。
下文，圖32顯示了一個(gè)示例結(jié)構(gòu)，其中支架1通過(guò)改變初級(jí)側(cè)傳遞線圏 10的傳送的功率而執(zhí)行功率傳遞控制。注意在圖32中，與圖29和31中相 同的組成部分已經(jīng)賦予相同的參考^:字，并且省略對(duì)它們的描述。
根據(jù)圖32所示的結(jié)構(gòu)，功率傳輸電路23至少包括振蕩電路、驅(qū)動(dòng)器和諧振電路。諧振電路可以包括多個(gè)電容器Cll、 C12.......以及開(kāi)關(guān)Sl、
S2.......,與前面描述的圖30中所示的結(jié)構(gòu)相似，但是可以不包括上述元件。
同樣，在圖32所示的示例中，功率傳輸電路23的振蕩電路不僅能夠進(jìn) 行用于標(biāo)準(zhǔn)振蕩信號(hào)的持續(xù)振蕩操作，而且能夠進(jìn)行間歇的振蕩操作。
根據(jù)圖32所示的示例結(jié)構(gòu)，當(dāng)接收到從移動(dòng)電話單元2發(fā)送的表示線圈 中心位置之間的位移的信息時(shí)，支架1的控制電路25計(jì)算線圈中心位置之間 的位移的幅值和方向。然后，基于線圈中心位置之間的位移的幅值和方向， 控制電路25執(zhí)行控制使得功率傳輸電路23的振蕩電路間歇性地振蕩。也就 是說(shuō)，根據(jù)圖32所示的結(jié)構(gòu)，從控制電路25發(fā)送至功率傳輸電路23的控制 信號(hào)是占空比控制信號(hào)，用于使得振蕩電路間歇性地操作。
因此，依靠線圈中心位置之間的位移，在支架1中實(shí)現(xiàn)了初級(jí)側(cè)的傳遞 功率的控制。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方式，在移動(dòng)電話單元2中提供用于檢測(cè)次級(jí)側(cè) 傳遞線圈14的漏磁通的漏磁通檢測(cè)線圏42。然后，基于由漏磁通檢測(cè)線圏 42檢測(cè)的電壓，檢測(cè)支架1的初級(jí)側(cè)傳遞線圈10和移動(dòng)電話單元2的次級(jí) 側(cè)傳遞線圏14的中心位置之間的位移?；?企測(cè)的線圈中心位置之間的位 移，在支架l上控制諧振頻率、諧振電壓和/或傳遞的功率。因此，能夠抑制 由于線圏中心位置之間的位移而產(chǎn)生的熱量，并且能夠根據(jù)線圏中心位置之 間的位移而執(zhí)行最優(yōu)的功率傳遞，從而抑制傳遞效率的降低。因此，根據(jù)上 述實(shí)施方式，能夠徹底避免由于線圈中心位置之間的位移而導(dǎo)致停止傳遞功 率的情形。
上述實(shí)施方式僅是本發(fā)明的示例。因此明顯地本發(fā)明不應(yīng)該限于上述實(shí) 施方式，并且在不背離本發(fā)明的技術(shù)范圍的前提下，為了設(shè)計(jì)和其他目的可 以進(jìn)行各種改進(jìn)。
盡管在上述實(shí)施方式中提供的漏磁通檢測(cè)線圈是分離的，但是也能夠提 供用于RFID (射頻標(biāo)識(shí))非接觸式IC卡功能的線圈天線，該功能可以用于 電子錢(qián)夾、火車(chē)票或火車(chē)通行證，或用于入口處的用戶鑒別?？梢詫⑦@樣的 線團(tuán)天線設(shè)置在上述次級(jí)側(cè)傳遞線圏14的外圍，從而還能夠用作漏》茲通檢測(cè) 線圏。
另外，根據(jù)上述實(shí)施方式，已經(jīng)描述了一個(gè)示例，其中將表示漏磁通檢 測(cè)線圈42的產(chǎn)生電壓的信號(hào)通過(guò)次級(jí)側(cè)傳遞線圏14和初級(jí)側(cè)傳遞線圈10反饋至支架1。另外，可以使用除初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)傳遞線圈以外的例如無(wú)線
LAN、藍(lán)牙⑧或上述用于非接觸式IC卡功能的線圈天線的信息傳遞設(shè)備而傳 遞信號(hào)。
同樣，雖然在上述實(shí)施方式中已經(jīng)描述了在移動(dòng)電話單元2上提供漏磁 通檢測(cè)線圏42的示例，但是可以在支架1側(cè)提供漏磁通檢測(cè)線圈。這樣，可 以不需要將由漏磁通檢測(cè)線圏檢測(cè)的電壓從移動(dòng)電話單元2反饋至支架1。 值得注意的是，可以在移動(dòng)電話單元2和支架1中都提供漏磁通檢測(cè)線圏。
另外，在上述實(shí)施方式中已經(jīng)描述了移動(dòng)電話單元2和用于移動(dòng)電話單 元2的支架1作為示例。然而，本發(fā)明不限于此，并且可以應(yīng)用于不同類(lèi)型 的電子設(shè)備，例如PDA (個(gè)人數(shù)字助理)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、便攜音頻設(shè)備、便 攜視頻設(shè)備、便攜導(dǎo)航裝置，以及用于上述電子設(shè)備的支架。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素，在附加權(quán)利要求 及其等同形式的范圍之內(nèi)可以進(jìn)行不同的改進(jìn)、組合、子組合和改變。
對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本發(fā)明包含的主題涉及2007年5月28日在日本專(zhuān)利局申請(qǐng)的日本專(zhuān)利 申請(qǐng)JP2007-140893,該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以參考的方式并入本發(fā)明。
權(quán)利要求
1. 一種非接觸式功率傳遞線圈單元，其包含扁平線圈，其通過(guò)在基本平坦的平面上將導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成；磁膜，設(shè)置該磁膜使其覆蓋扁平線圈的一個(gè)完整平坦表面；以及漏磁通檢測(cè)線圈，其設(shè)置在扁平線圈和磁膜的外邊緣的外圍，并且檢測(cè)扁平線圈的漏磁通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式功率傳遞線圈單元，其中 漏磁通檢測(cè)線圏由導(dǎo)線繞制至少一 圏而形成，并且具有比扁平線圏和磁膜大的直徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式功率傳遞線圈單元，其中 漏磁通檢測(cè)線圈由多個(gè)將導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成的、并且設(shè)置在扁平線圈和i茲膜的外邊緣的外圍的小扁平線圈組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸式功率傳遞線圏單元，其中多個(gè)小扁平 線圈至少設(shè)置在與扁平線圏的中心軸相關(guān)的X和Y軸上的四個(gè)方向上。
5. —種移動(dòng)終端，其包含 蓄電池；非接觸式功率傳遞線圈單元，其包括在基本平坦的平面上將導(dǎo)線繞制成 螺旋形而形成的扁平線圏、設(shè)置為覆蓋扁平線圏的一個(gè)完整平坦表面的磁膜 以及設(shè)置在扁平線圈和磁膜的外邊緣的外圍并且檢測(cè)扁平線圈的漏磁通的漏 ^茲通檢測(cè)線圈，該非接觸式功率傳遞線圏單元根據(jù)非接觸式功率傳遞方法， 利用扁平線圏和設(shè)置在功率發(fā)送裝置中用于發(fā)送功率的線圈之間的電磁感 應(yīng)，從而根據(jù)非接觸式功率傳遞方法接收從功率發(fā)送裝置發(fā)送的功率；充電控制電路，其控制通過(guò)非接觸式功率傳遞線圈單元的扁平線圏而接 收的功率對(duì)蓄電池的充電；以及信號(hào)發(fā)送單元，其將根據(jù)非接觸式功率傳遞線圈單元的漏磁通檢測(cè)線圏 所檢測(cè)的漏磁通的信號(hào)發(fā)送至功率發(fā)送裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動(dòng)終端，其中漏磁通檢測(cè)線圏由導(dǎo)線繞制至少 一 圏而形成，并且具有比扁平線圏和磁 膜大的直徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動(dòng)終端，其中漏磁通4企測(cè)線圈由多個(gè)將導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成的、并且設(shè)置在扁平 線圈和石茲膜的外邊緣的外圍的小扁平線圈組成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的移動(dòng)終端，其中多個(gè)小扁平線圈至少設(shè)置在與扁平線圈的中心軸相關(guān)的X和Y軸上的四個(gè)方向上。
9. 一種功率發(fā)送裝置，其包含端子安裝架，其上安裝有包括蓄電池的預(yù)定的移動(dòng)終端； 非接觸式功率傳遞線圈，其包括在基本平坦的平面上將導(dǎo)線繞制成螺旋 形而形成的扁平線圈，并且利用該扁平線圈和安裝在預(yù)定移動(dòng)終端中以執(zhí)行 非接觸式功率傳遞的線圏之間的電^茲感應(yīng)，用以對(duì)移動(dòng)終端的蓄電池充電；信號(hào)接收單元，其接收來(lái)自移動(dòng)終端的依照移動(dòng)終端的線圈的漏磁通的 信號(hào)；以及功率傳遞控制單元，其基于信號(hào)接收單元所接收的依照漏磁通的信號(hào)而 控制來(lái)自非接觸式功率傳遞線圈的扁平線圈的功率的傳遞。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率發(fā)送裝置，其中功率傳遞控制單元基于信號(hào)接收單元所接收的依照漏磁通的信號(hào)，通過(guò) 改變非接觸式功率傳遞線圈的扁平線圏的諧振頻率而控制功率的傳遞。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率發(fā)送裝置，其中功率傳遞控制單元基于信號(hào)接收單元所接收的依照漏磁通的信號(hào)，通過(guò) 改變非接觸式功率傳遞線圏的扁平線圏的諧振電壓而控制功率的傳遞。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率發(fā)送裝置，其中功率傳遞控制單元基于信號(hào)接收單元所接收的依照漏;茲通的信號(hào)，通過(guò) 使非接觸式功率傳遞線圈的扁平線圈間歇性地傳遞功率而控制功率的傳遞。
13. —種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其包含移動(dòng)終端，其包括在非接觸式功率傳遞過(guò)程中是次級(jí)側(cè)的非接觸式功率 傳遞線圈，和檢測(cè)次級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈的漏磁通的漏磁通檢測(cè)線圈； 以及功率發(fā)送裝置，其包括在非接觸式功率傳遞過(guò)程中是初級(jí)側(cè)的非接觸式 功率傳遞線圈，該功率發(fā)送裝置利用初級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圏和移動(dòng)終 端的次級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈之間的電磁感應(yīng)而將功率傳遞至移動(dòng)終 端，其中移動(dòng)終端將依照漏磁通檢測(cè)線圈所檢測(cè)的漏磁通的信號(hào)反饋至功率 發(fā)送裝置，并且其中功率發(fā)送裝置基于從移動(dòng)終端反饋的依照漏磁通的信號(hào)而控制來(lái)自 初級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圏的功率的傳遞。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中 功率發(fā)送裝置基于從移動(dòng)終端反饋的依照漏磁通的信號(hào)，通過(guò)改變初級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈的諧振頻率而控制功率的傳遞。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中 功率發(fā)送裝置基于從移動(dòng)終端反饋的依照漏磁通的信號(hào)，通過(guò)改變初級(jí)側(cè)非接觸式功率傳遞線圈的諧振電壓而控制功率的傳遞。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中功率發(fā)送裝置 基于從移動(dòng)終端反饋的依照漏磁通的信號(hào)，通過(guò)使非接觸式功率傳遞線圈的 扁平線圈間歇性地傳遞功率而控制功率的傳遞。
全文摘要
提供一種非接觸式功率傳遞線圈單元。該非接觸式功率傳遞線圈單元包括扁平線圈、磁膜和漏磁通檢測(cè)線圈。扁平線圈通過(guò)在基本平坦的平面上將導(dǎo)線繞制成螺旋形而形成。磁膜設(shè)置地使其覆蓋扁平線圈的一個(gè)完整平面。漏磁通檢測(cè)線圈設(shè)置在扁平線圈和磁膜的外邊緣的外圍，并且檢測(cè)扁平線圈的漏磁通。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101431258SQ20081017373
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月28日
發(fā)明者上條貴宏, 依田健太郎, 加藤博, 大西幸太, 山崎學(xué), 曾我部治彥, 神干基, 近藤陽(yáng)一郎, 鈴木克哉, 鈴木邦治 申請(qǐng)人:索尼愛(ài)立信移動(dòng)通信日本株式會(huì)社;精工愛(ài)普生株式會(huì)社