无线供电系统、无线送电装置及无线受电装置的制造方法
【专利说明】无线供电系统、无线送电装置及无线受电装置
[0001]本分案申请是申请号为200980158312.2、申请日为2009年3月30日、申请人为富士通株式会社的发明专利的分案申请，该发明专利申请的发明名称为“无线供电系统、无线送电装置及无线受电装置”。
技术领域
[0002]本发明涉及通过所谓的磁场共鸣模式以无线方式供电的无线供电系统、该无线供电系统中使用的无线送电装置及无线受电装置。
【背景技术】
[0003]作为基于无线的供电技术，取代利用电磁感应或电磁波的技术，近年来提出了如专利文献I公开的那样利用磁场共鸣模式的技术。在基于该磁场共鸣模式的无线供电技术中，例如，在送电装置中设置具有共振角频率ω I的共振器，并且在受电装置中设置具有共振角频率ω2的共振器。将线圈和电容器连接在一起的共振电路作为共振器被使用。如果使这些共振角频率ω?、ω 2调谐并适当地调整共振器的大小或配置，则在送电装置和受电装置之间产生能够输送能量的磁场共鸣模式，来以无线方式从送电装置的共振器向受电装置的共振器输送电力。根据这样的无线供电技术，电力的利用效率(能量输送效率)可达百分之几十的程度，装置之间的分离距离也可较大，受电装置可相对于送电装置离开数十厘米以上。
[0004]专利文献1:日本专利文献特表2009-501510号公报
【发明内容】
[0005]但是，在利用磁场共鸣模式的无线供电技术中，能够送电的装置之间的分离距离很大，因此有时在一个送电装置的周围配置多个受电装置。这时，即使要对所述多个受电装置同时供电，存在各受电装置中所需的电力和被输送的电力不同的情况。这样，导致整体的送电效率低下。
[0006]例如，即使多个受电装置均等地接收电力，在手表或计算器那样的消耗电力小的装置中以及与这些装置相比移动电话等消耗电力大的装置中，由于所需的电力不同，因此也不能够高效地执行送电。即，由于应向移动电话输送的电力被输送到手表或计算器，因此对于移动电话的送电效率低下。
[0007]即使在向多个移动电话供电的情况下，也可能发生同样问题。例如，在充电结束只需要待机电力的装置与在通话中持续需要无线电力而进一步进行充电的装置中，所需的电力不同。这样的情况下，同样地，对于更需要电力的装置的送电效率低下。
[0008]对于多个受电装置的送电效率不仅因为各装置的特性不同还因为送电装置与受电装置之间的距离或者送电装置与受电装置的姿势不同而不同。例如，假设存在未进行操作的移动电话且需要充电的装置和充电结束通话中的移动电话且需要无线电力的装置，并且这两个装置需要大致相同的电力的情况。这时，以适于送电效率的距离及姿势为充电处于静止的装置和由于通话中而处于被使用者保持的状态的装置中，送电效率产生差别。
[0009]S卩，在利用所述磁场共鸣模式的无线供电技术中，在从一个送电装置对多个受电装置同时进行供电的情况下，不能在所有的受电装置中实现相同的能量输送效率，因此存在整体的送电效率劣化的问题。
[0010]本发明是基于上述情况而提出的，本发明的目的是提供一种能够在不降低对多个装置的能量输送效率的情况下以无线方式更好地供应电力的无线供电系统。另外，本发明的目的是提供在这种无线供电系统中使用的无线送电装置及无线受电装置。
[0011]为了解决上述问题，在本发明中采用了以下的技术手段。
[0012]根据本发明，提供一种无线供电系统，所述无线供电系统包括:无线送电装置，该无线送电装置包括具有能够进行可变控制的共振频率特性的可变共振电路，并经由该可变共振电路以无线方式输送电力；以及送电控制部，所述送电控制部对所述可变共振电路的共振频率特性进行可变控制。在该系统中，包括多个无线受电装置，所述多个无线受电装置分别包括具有相互不同的固有共振频率特性的固有共振电路，并且通过该固有共振电路调谐到所述可变共振电路的共振频率产生磁场共鸣模式，所述多个无线受电装置以无线方式接收来自所述无线送电装置的电力。
[0013]本发明的其它的特征和优点通过以下参照附图进行详细地说明将变得更明显。
【附图说明】
[0014]图1是示出应用本发明的无线供电系统的一个实施方式的构成图；
[0015]图2是用于说明图1所示的无线送电装置的动作步骤的流程图；
[0016]图3是用于说明图1所示的无线受电装置的动作步骤的流程图；
[0017]图4是示出本发明适用的无线供电系统的其它实施方式的构成图；
[0018]图5是用于说明图4所示的无线受电装置的动作步骤的流程图；
[0019]图6是用于说明图4所示的无线送电装置的动作步骤的流程图；
[0020]图7是示出应用本发明的无线供电系统的其它实施方式的构成图；
[0021]图8是用于说明图7所示的无线受电装置的动作步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0022]以下参照附图具体地说明本发明优选的实施方式。
[0023]图1?3示出了本发明适用的无线供电系统的一个实施方式。在本实施方式的无线供电系统中，无线送电装置I以及多个无线受电装置2A?2C作为基本的构成要素被包括于该无线供电系统中。电源P与无线送电装置I连接。电源P例如是商用电源。电池BI?B3分别与无线受电装置2A?2C连接。这些电池BI?B3例如是安装于笔记本型PC或者是移动通信终端等电子器件中的电池，并在与无线受电装置2A?2C连接的状态下起到作为电池的功能。
[0024]无线送电装置I包括无线送电部10、振荡电路11、电磁感应线圈12、送电控制部13及通信部14。电源P与振荡电路11连接。电磁感应线圈12与振荡电路11连接，电力经由该电磁感应线圈12向无线送电部10传送。送电控制部13与无线送电部10、振荡电路11以及通信部14连接，并与它们之间进行各种信号的交换。
[0025]无线送电部10具有能够对共振频率进行可变控制的可变共振电路100。在可变共振电路100中，包括空芯状的送电线圈Ct以及经由电路连接开关Sw与该送电线圈Ct选择性地连接的多个电容器Cl?C3。可变共振电路100通过经由电路连接开关Sw任一电容器Cl?C3与送电线圈Ct串联连接而构成闭合电路。从电磁感应线圈12向送电线圈Ct供应预定频率的交流电。各电容器Cl?C3具有相互不同的静电电容(电容)。将这样的送电线圈Ct的电感设为L，将电容器Cl?C3的电容设为相同符号的Cl?C3。在这种情况下，可变共振电路100在输入的交流电的频率f与fl = 1/2 31 (LCl)172, f2 = 1/2 π (LC2)1/2、f3 = 1/2 JT (LC3)1/2那样的频率fl?f3 —致时变为共振状态。这些频率fl?f3成为可变共振电路100的共振频率。在共振状态中，从由电容器Cl?C3内部的电压产生的电场向由流过送电线圈Ct的电流产生的自由空间磁场周期性地交换能量。当具有相同共振频率特性的线圈(后述的无线受电装置2A?2C的受电线圈Cr)相对于共振状态的送电线圈Ct接近到某种程度时，在来自送电线圈Ct的磁场的作用下，进行接近的线圈发生共鸣。这样的基于磁场的共鸣现象称为磁场共鸣模式。在磁场共鸣模式中，流过送电线圈Ct的交流电以无线方式被传送到进行接近的线圈。
[0026]振荡电路11例如是科尔皮兹振荡电路等可变频率振荡电路，并使与可变共振电路100的共振频率fl?f3 —致的交流电流向电磁感应线圈12流动。
[0027]电磁感应线圈12通过电磁感应向可变共振电路100的送电线圈Ct传送与共振频率fl?f3 —致的交流电力。该电磁感应线圈12与送电线圈Ct的分离距离比从送电线圈Ct到无线受电装置2A?2C的受电线圈Cr的距离(例如，数十厘米)小很多，例如，I厘米左右。如此，通过使可变共振电路100与电磁感应线圈12电分离，能够增大可变共振电路100的Q值。该Q值是表示共振的品质因数的指标，并由线圈的纯电阻和辐射电阻决定，纯电阻和辐射电阻的值越小，越能够得到大的Q值。电磁感应线圈12不使用磁场共鸣而利用电磁感应，因此可以不考虑共振频率。因此，对于电磁感应线圈12可以不考虑因与之连接的振荡电路11引起的共振频率变化。由此，在使用电磁感应线圈12的情况下，能够增大振荡电路11的设计自由度。此外，对于送电线圈，可以不使用电磁感应线圈而