87]根据本技术方案，在所述输入的所述电压值中，检测与所述电压值的极小值对应的第I频率、和在比所述第I频率高的频率中与成为极大值的电压值对应的第2频率。并且，将向所述受电天线输送的所述交流电力的频率设定为所述第I频率与所述第2频率之间的频率。由此，能够降低磁场强度，兼顾安全且高效率的电力传输。其结果，在送电天线与受电天线之间混入了金属异物的情况下、或者在送电天线或受电天线的周边配置了金属部件的情况下，能够将传输效率维持为某种水平以上，并抑制因两天线产生的磁场而使金属异物或金属部件发热，能够实现安全的电力传输。
[0088]以下，参照【附图说明】本申请的具体的实施方式。在以下的说明中，对相同或对应的要素标注相同参照标号。
[0089](实施方式I)
[0090]图4是表示本申请的第I实施方式的无线电力传输系统的结构的框图。该无线电力传输系统具备送电装置1000和受电装置1010。本系统以非接触方式从送电装置1000向受电装置1010传输电力。送电装置1000具备:送电电路1001，其将从直流(DC)电源1020输入的直流电力变换为交流电力并输出；和送电天线1007，其以非接触方式对从送电电路1001输出的交流电力进行输送。送电天线1007具有送电线圈1002和在送电电路1001和送电线圈1002之间连接的谐振电容器1003。受电装置1010配置为与送电天线1007相对，并具备:受电天线1017，其接受从送电天线1007输出的交流电力的至少一部分；受电电路1013，其对从受电天线1017输出的交流电力进行整流和平滑化；以及负载1014，其接受从受电电路1013输出的直流电力。受电天线1017具有受电线圈1011、和在受电电路1013和受电线圈1011之间连接的谐振电容器1012。
[0091]受电装置1010例如可能是智能手机、平板终端、便携终端等电子设备，或者是电动汽车等电动机械。送电装置1000可能是以非接触方式向受电装置1010供给电力的充电器。负载1014例如是二次电池，能够利用从受电电路1013输出的直流电力进行充电。
[0092]受电装置1010还具有:输出检测电路1015，其检测受电电路1013输出的直流电压和直流电流；和通信电路1016，其将输出检测电路1015的检测结果传递给送电装置1000输出检测电路1015在传输工作期间，以预定的时间间隔检测从受电电路1013输出的电压和电流，通信电路1016将该检测结果逐次传递给送电装置1000。
[0093]送电装置1000还具有:输入检测电路1004，其检测从DC电源1020输入的直流电压和直流电流；和控制电路1005，其控制从送电电路1001输出的交流电力的频率。控制电路1005在开始传输动作时，首先对从送电电路1001输出的交流电力的频率进行扫描，基于从通信电路1016传递的输出检测电路1015的检测结果设定送电电路1001的工作频率范围。然后，控制送电电路1001，以使得从送电电路1001输出的交流电力的频率在所设定的工作频率范围内，成为基于输出检测电路1015和输入检测电路1004各自的检测结果而决定的适当的频率。在此，“工作频率范围”是指在送电电路1001进行用于电力传输的工作时能够设定的频率的范围。
[0094]通过这样的结构，本实施方式的无线电力传输系统能够基于输出检测电路1015的检测结果将送电电路1001的工作频率范围设定为磁场强度比较低的频率区域。通过仅在磁场强度比较低的区域传输电力，能够以非接触方式安全地传输电力。
[0095]以下，对各构成要素进行更详细的说明。
[0096]图5是表示本实施方式的送电装置1000的详细结构的框图。对与图4共同的构成要素标注相同的参照标号。图5中记载了通过控制电路1005实现的3个功能块。具体而言是频率控制单元1030、最佳频率检测单元1031、频率范围设定单元1032。控制电路1005例如能够通过CPU (Central Processing Unit:中央处理单元)和存储于存储器的计算机程序的组合而实现。CPU执行计算机程序所记述的命令组，由此实现图5所示的各功能块的功能。或者，也可以通过向I个半导体电路安装了计算机程序的DSP (Digital SignalProcessor:数字信号处理器)等硬件来实现同样的功能。
[0097]频率范围设定单元1032基于从通信电路1016传递的输出检测电路1015的检测结果，设定磁场强度低、安全的频率区域。具体而言，首先，频率范围设定单元1032在频率控制单元1030对送电电路1001输出的交流电压的频率进行扫描的期间，逐次取得输出检测电路1015的检测结果，根据该信息，得到受电电路1013的输出电压的频率特性。
[0098]图6A、6B是表示输出电压Vo的频率特性的例子的图。工作条件与在图1的模拟中使用的条件同样。在图6A中与输出电压Vo —起一并记载了图1所示的传输效率Eff。在图6B中与输出电压Vo —起一并记载了图3的右图所不的最大磁场强度Hmax。如图6A、6B所示，输出电压Vo在频率f Ia取得极小值，在比频率f Ia高的频率f2a取得第I极大值，在比频率fla低的频率f3a取得第2极大值。就传输效率Eff而言，在频率f3a到Ha的范围内存在成为最大的频率。另一方面，如图6B所示，最大磁场强度Hmax在比输出电压Vo成为极小值的频率Ha低的频率区域增大。因而，在以使传输效率Eff最大的频率进行传输的情况下，不必要的发热的风险变高。因而，作为送电电路1001的工作频率范围，频率范围设定单元1032实际上在实验性确认了存在不必要的发热的风险的频率之后，如图6A所示，在频率f3a和频率fla之间设定频率下限fLla。S卩，将满足f3a < fLla ^ fla的频率fLla设定为送电电路1001的工作频率范围的下限。作为工作频率范围的上限，例如，设定为传输效率比较高的频率f2a。通过将工作频率范围设为fLla?f2a，在确保了安全性的基础上，能够实现高效率的电力传输。此外，频率下限fLla无需被设定为固定的频率的值，例如，也可以将从对于输出电压Vo而言频率fla时的输出电压Vo的极小值的值增加了10%而得到的频率设定为fLla。这样一来，能够根据输出电压Vo的变动适当决定频率下限fLla0
[0099]在此，图6A、图6B所示的模拟结果如前所述，是负载RL = 5 Ω、耦合系数0.57时的结果。在负载和/或耦合系数发生了变动的情况下，磁场强度Hmax和输出电压Vo的频率特性也发生变化，安全的频率区域也发生变化。因而，频率范围设定单元1032也可以构成为，基于输出检测电路1015的检测结果算出负载，在负载发生了变动的情况下，再新设定工作频率范围。此时，频率的扫描可以从比实际上传输电力的频率高的频率启动，向低的频率扫描。其原因在于，如图6B所示，通过从输出电压No和磁场强度Hmax低的区域即频率高的一侧开始扫描，能够更加安全地搜索最佳频率。
[0100]如图6B所示，工作频率范围的下限也可以设定在频率fla与频率f2a之间。艮P，可以将满足fla < fL2a < f2a的频率fL2a设定为工作频率的下限。通过将工作频率范围的下限设定为fL2a，即使在负载和/或天线间的耦合度发生了变动的情况下，在磁场强度Hmax的变动少的频率区域，也能够更加安全地传输电力。
[0101]将工作频率范围的下限设定为fLla还是fL2a，按照负载的特性而预先选定即可。若将频率fLla设定为下限，则能够进行更加高效率的电力传输。另一方面，若将频率fL2a设定为下限，则能够进行更加安全的电力传输。另外，也可以将与这些例子不同的频率设定为工作频率的下限。
[0102]在频率范围设定单元1032设定了工作频率范围时，最佳频率检测单元1031在所设定的工作频率范围内，基于从通信电路1016传递的输出检测电路1015的检测结果、和输入检测电路1004的检测结果，决定使传输效率最大的频率。频率控制单元1030控制送电电路1001，以使传输频率成为由最佳频率检测单元1031决定的频率。
[0103]最佳频率检测单元1031例如从频率f2a以上的频率开始扫描，在达到频率fLla或频率fL2a之前就达到了最大效率的情况下，也可以停止频率的扫描，以取得最大效率的频率继续电力传输。
[0104]本实施方式中的送电电路1001例如能通过使公知的门驱动器(gate driver)和D级全桥逆变器(full bridge inverter)组合而构成。送电电路1001基于频率控制单元1030的指示进行开关动作，由此将所输入的直流电压变换为交流电压。但是，送电电路1001的结构并不限定于此，也能够使用各种振荡电路来实现。
[0105]接着，说明送电天线1007和受电天线1017的结构例。
[0106]送电天线1007和受电天线1017能够通过电磁感应(包含谐振磁场耦合)以非接触方式传输交流电力。受电线圈1011不与送电线圈1002接触，从送电线圈1002离开例如数毫米?数十厘米左右。所传输的高频电力的频率(传输频率)例如能够设定为50Hz?300GHz的范围。传输频率既可以设定在20kHz?1GHz的范围内，也可以设定在20kHz?20MHz的范围内，还可以设定在20kHz?IMHz的范围内。送电线圈1002与受电线圈1011的尺寸无需相同。送电线圈1002可以比受电线圈1011小型，相反受电线圈1011也可以比送电线圈1002小型。另外，送电天线和受电天线也可以具有多个线圈。
[0107]一般可知，在具有固有谐振频率的两个谐振器电耦合的情况下，谐振频率发生变化。即使假设两个谐振器的谐振频率相同，作为谐振器对的谐振频率也会由于上述耦合而分离为两个频率。耦合谐振器对表现的两个谐振频率内，将频率高的一方称为偶模式的谐振频率(fH)，将频率低的一方称为奇模式的谐振频率(fL)。此时，谐振器间的耦合系数k由下式I表示。
[0108]k = (fH2-fL2) + (fH2+fL2)...(式 I)
[0109]耦合越强，则k为越大的值，两个谐振频率的分离量增大。在本实施方式中，k值是比较低的值，例如0.1 < k < 0.6，在某个例子中能设定为在0.2 < k < 0.4的范围内。虽然k值可以超过0.6，但是通过将k值设定为比0.6小的值，不容易受到送受天线间的距离的增大、送受天线间的尺寸的非对称性等的影响。
[0110]构成各天线的谐振器的Q值也取决于系统要求的天线间电力传输的传输效率、以及耦合系数k的值，但是能够设定为例如数十?100、在某个例子中能够设定为比100大的值。
[0111]在图4所示的例子中，送电天线1007是将送电线圈1002和谐振电容器1003串联连接而成的串联谐振电路，受电天线1017也是将受电线圈1011和谐振电容器1012串联连接而成的串联谐振电路，但是并不限定于该例。送电天线1007和受电天线1017的一方或两方也可以是并联谐振电路。
[0112]能够成为受电装置1010的很多电子设备以恒压进行工作。该情况下，如图7所示，也可以在受电电路1013和负载1014之间插入DC/DC转换器1019。通过插入DC/DC转换器1019，能够将向负载1014供给的直流电压维持为预定值。
[0113]作为通信电路1016的传递方法，例如有如下方法:在受电电路1013的输出端设置使负载阻抗变动的开关，以与送电电路1001的传输频率完全不同的频率使该开关接通/断开。即，对负载并联地接入电阻和/或电容，通过切换其连接的导通使负载阻抗变化。由于负载阻抗的变化，送电电路1001的输入输出也变动，因此使开关接通/断开，由此能够对输出检测电路1015的检测结果进行频率调制并作为信息传递给送电装置1000。在送电装置1000中，能够检测因开关的接通/断开而产生的送电天线1007的两端电压的变动、和/或在送电电路1001的输入端所发生的电流量的变化，通过对检测结果进行解调来读取所传递的信息。信息的传递方法并不限于上述的方法，也可以通过NFC(Near FieldCommunicat1n:近场通信)、Wireless LAN(无线局域网)等完全不同的通信方法来发送信息。
[0114]接着，说明本实施方式中的控制电路1005的控制方式。在以下的说明中，如图6A所示，假设将工作频率范围的下限设定为fLla的情况。
[0115]图8是表示本控制方式的处理的流程图。当从DC电源1020接受到直流电力时，送电装置1000中的输入检测电路1004检测从DC电源1020输入的电压和电流，将检测结果向频率范围设定单元1032和最佳频率检测单元