受电器、以及电力传送系统的制作方法

文档序号:11531828阅读:187来源:国知局
受电器、以及电力传送系统的制造方法与工艺

本发明涉及受电器、以及电力传送系统。



背景技术:

以往,存在具备从供电源的共振元件通过共振以非接触的方式来接受交流电力的供给的共振元件、利用电磁感应从上述共振元件接受交流电力的供给的激发元件、从来自上述激发元件的交流电力生成并输出直流电力的整流电路、切换对上述整流电路进行的交流电力的供给/非供给的切换电路的非接触受电装置(例如,参照专利文献1)。

专利文献1:日本特开2011-019291号公报

然而,以往的非接触受电装置(受电器),并没有考虑共振元件接受被输送给受电器的电力时的受电效率。对于受电效率,由于因受电器相对于送电器的位置或者姿势等而发生变化,所以特别是在受电器为多个的情况下,若不考虑受电效率而进行电力的传送,则存在无法很好地平衡多个受电器来进行电力的供给这样的担忧。



技术实现要素:

鉴于此,本发明的目的在于提供一种能够改善电力的供给平衡的受电器、以及电力传送系统。

本发明的实施方式的受电器具有:第1次级侧共振线圈,该第1次级侧共振线圈具有共振线圈部、被分别设置于上述共振线圈部的两端的第1端子以及第2端子,并通过在与初级侧共振线圈之间产生的磁场共振从上述初级侧共振线圈接受电力;电容器,其被串联插入上述第1次级侧共振线圈的上述共振线圈部;整流电路,其被连接于上述第1端子以及上述第2端子,对从上述第1次级侧共振线圈输入的交流电力进行整流;平滑电路,其被连接于上述整流电路的输出侧;一对输出端子,其被连接于上述平滑电路的输出侧;开关,其被并联连接于上述电容器,或者被串联连接于上述第1次级侧共振线圈的上述第1端子以及上述第2端子的任一方与上述整流电路之间;以及驱动控制部,其以第1pwm驱动模式对上述开关进行驱动,该第1pwm驱动模式由第1占空比及上述磁场共振的频率以下的第1频率决定,该第1占空比基于上述第1次级侧共振线圈的第1受电效率、被连接于上述一对输出端子的第1负载的第1额定输出、利用在与上述初级侧共振线圈之间产生的磁场共振而从上述初级侧共振线圈接受电力的其他的受电器的第2次级侧共振线圈的第2受电效率、以及从上述其他的受电器被供给电力的第2负载的第2额定输出而被设定。

本发明能够提供能够改善电力的供给平衡的受电器、以及电力传送系统。

附图说明

图1是表示电力传送系统50的图。

图2是表示利用磁场共振从送电器10向电子设备40a、40b传送电力的状态的图。

图3是表示利用磁场共振从送电器10向电子设备40b1、40b2传送电力的状态的图。

图4是表示实施方式1的受电器100和送电装置80的图。

图5是表示受电效率相对于占空比的特性的模拟结果的图。

图6是表示使用了实施方式1的电力传送系统500的送电装置80和电子设备200a以及200b的图。

图7是表示pwm驱动模式的占空比与受电器100a以及100b的接受的电力量之间的关系的图。

图8是表示受电器100中的pwm驱动模式的占空比与接受的电力的关系的图。

图9是表示送电器10与受电器100a以及100b为了设定占空比而执行的处理的任务图。

图10是表示送电装置80与电子设备200a以及200b的等效电路的图。

图11是表示将占空比相对于互感mta与互感mtb的关系建立关联的表数据的图。

图12是将互感mta、mtb与受电效率相关联的表数据。

图13是表示实施方式1的送电器10设定受电器100a或者100b的占空比的方法的流程图。

图14是表示实施方式2的受电器101和送电装置80的图。

图15是表示实施方式2的受电器101a、101b和送电器10为了设定占空比而执行的处理的任务图。

图16是表示实施方式2的受电器101a、101b和送电器10为了设定占空比而执行的处理的任务图。

图17是表示实施方式2的受电器101a、101b和送电器10为了设定占空比而执行的处理的任务图。

图18是表示实施方式3中的送电器10与n个受电器101-1、101-2、…、101-n的图。

图19是表示实施方式3的占空比与送电输出p的决定处理的流程图。

图20是表示实施方式3所使用的表形式的数据的图。

图21是表示实施方式4的受电器102和送电装置80的图。

具体实施方式

以下,对应用了本发明的受电器、以及电力传送系统的实施方式进行说明。

<实施方式1>

在对应用了本发明的受电器、以及电力传送系统的实施方式1进行说明之前,使用图1至图3,对实施方式1的受电器、以及电力传送系统的前提技术进行说明。

图1是表示电力传送系统50的图。

如图1所示,电力传送系统50包含交流电源1,初级侧(送电侧)的送电器10,以及次级侧(受电侧)的受电器20。电力传送系统50也可以包含多个送电器10以及受电器20。

送电器10具有初级侧线圈11和初级侧共振线圈12。受电器20具有次级侧共振线圈21和次级侧线圈22。次级侧线圈22与负载装置30连接。

如图1所示,送电器10以及受电器20,通过初级侧共振线圈(lc共振器)12与受电共振线圈(lc共振器)21之间的磁场共振(磁共振),从送电器10向受电器20进行能量(电力)的传送。这里,从初级侧共振线圈12向次级侧共振线圈21的电力传送,不仅是磁场共振还可以是电场共振(电共振)等,在以下的说明中,主要以磁场共振为例进行说明。

另外,在实施方式1中,作为一个例子,对交流电源1输出的交流电压的频率是6.78mhz,初级侧共振线圈12和次级侧共振线圈21的共振频率是6.78mhz的情况进行说明。

此外,从初级侧线圈11向初级侧共振线圈12的电力传送利用电磁感应来进行,另外,从次级侧共振线圈21向次级侧线圈22的电力传送也利用电磁感应来进行。

另外,在图1中虽表示电力传送系统50包含次级侧线圈22的形态,但电力传送系统50也可不包含次级侧线圈22,此时,只要次级侧共振线圈21直接与负载装置30连接即可。

图2是表示从送电器10利用磁场共振向电子设备40a、40b传送电力的状态的图。

电子设备40a以及40b分别是平板电脑以及智能手机,分别内置有受电器20a,20b。受电器20a以及20b具有从图1所示的受电器20(参照图1)除去了次级侧线圈22的构成。即,受电器20a以及20b具有次级侧共振线圈21。此外,在图2中对送电器10进行了简单化地表示,送电器10与交流电源1(参照图1)连接。

在图2中,电子设备40a、40b被设置于距送电器10相互相等的距离,各自内置的受电器20a以及20b利用磁场共振从送电器10以非接触的状态同时接受电力。

这里作为一个例子,在图2所示的状态下,被内置于电子设备40a的受电器20a的受电效率是40%,被内置于电子设备40b的受电器20b的受电效率是40%。

受电器20a以及20b的受电效率以受电器20a以及20b的次级侧线圈22接受的电力相对于从被连接于交流电源1的初级侧线圈11传送来的电力的比率来表示。此外,在送电器10不包含初级侧线圈11而交流电源1直接与初级侧共振线圈12连接的情况下,代替从初级侧线圈11传送的电力,可以使用从初级侧共振线圈12传送的电力来求出受电电力。另外,在受电器20a以及20b不包含次级侧线圈22的情况下,可以代替次级侧线圈22接受的电力而使用次级侧共振线圈21接受的电力来求出受电电力。

受电器20a以及20b的受电效率,由送电器10和受电器20a以及20b的线圈式样、各自之间的距离/姿势决定。在图2中,受电器20a以及20b的构成是相同的,被配置于距离送电器10相互相等的距离/姿势的位置,因此受电器20a以及20b的受电效率相互相等,作为一个例子,是40%。

另外,电子设备40a的额定输出是10w,电子设备40b的额定输出是5w。

这样的情况下,从送电器10的初级侧共振线圈12(参照图1)传送的电力成为18.75w。18.75w利用(10w+5w)/(40%+40%)来求出。

然而,若从送电器10向电子设备40a以及40b传送18.75w的电力,则受电器20a以及20b合计接受15w的电力,由于受电器20a以及20b均衡地接受电力,所以分别接受7.5w的电力。

其结果,电子设备40a的电力不足2.5w,而电子设备40b的电力超过2.5w。

即,即使从送电器10向电子设备40a以及40b传送18.75w的电力,电子设备40a以及40b也无法均衡地受电。换言之,电子设备40a以及40b同时受电时的电力的供给平衡并不好。

图3是表示从送电器10向电子设备40b1、40b2利用磁场共振来传送电力的状态的图。

电子设备40b1、40b2是相同类型的智能手机,各自内置有受电器20b1、20b2。受电器20b1以及20b2,与图2所示的受电器20b相同。即,受电器20b1以及20b2具有次级侧共振线圈21。此外,在图3中对送电器10进行了简化表示,送电器10与交流电源1(参照图1)连接。

在图3,电子设备40b1以及40b2虽相对于送电器10的角度(姿势)相同,但电子设备40b1被配置于与电子设备40b2相比远离送电器10的位置。电子设备40b1、40b2各自内置的受电器20b1以及20b2,利用磁场共振从送电器10以非接触的状态同时接受电力。

这里作为一个例子,在图3所示的状态中,被内置于电子设备40b1的受电器20b1的受电效率是35%,被内置于电子设备40b2的受电器20b2的受电效率是45%。

这里,电子设备40b1以及40b2相对于送电器10的角度(姿势)相同,因此受电器20b1以及20b2的受电效率,由受电器20b1以及20b2各自与送电器10之间的距离决定。因此,在图3中,受电器20b1的受电效率比受电器20b2的受电效率低。此外,电子设备40b1以及40b2的额定输出都是5w。

在这样的情况下,从送电器10的初级侧共振线圈12(参照图1)传送的电力是12.5w。12.5w通过(5w+5w)/(35%+45%)而求出。

然而,若从送电器10向电子设备40b1以及40b2传送12.5w的电力,则受电器20b1以及20b2合计接受10w的电力。另外,在图3中,受电器20b1的受电效率是35%,受电器20b2的受电效率是45%,因此受电器20b1接受约4.4w的电力,受电器20b2接受约5.6w的电力。

其结果,电子设备40b1的电力不到0.6w,电子设备40b2的电力超过0.6w。

即,即使从送电器10向电子设备40b1以及40b2传送12.5w的电力,电子设备40b1以及40b2也无法均衡受电。换言之,电子设备40b1以及40b2同时受电际时的电力的供给平衡并不好(有改善的余地)。

此外,这里对电子设备40b1以及40b2相对于送电器10的角度(姿势)相同,电子设备40b1以及40b2距送电器10的距离不同时的电力的供给平衡进行了说明。

然而,受电效率由送电器10与受电器20b1以及20b2之间的距离和角度(姿势)决定,若在图3所示的位置关系中电子设备40b1以及40b2的角度(姿势)不同的话,则受电器20b1以及20b2的受电效率,会成为与上述的35%以及45%不同的值。

另外,即使电子设备40b1以及40b2距送电器10的距离相同,若电子设备40b1以及40b2相对于送电器10的角度(姿势)不同的话,受电器20b1以及20b2的受电效率也成为相互不同的值。

以上,如图2所示,在向额定输出相互不同的电子设备40a、40b利用磁场共振从送电器10同时传送电力时,电子设备40a以及40b均衡受电是困难的。

另外,如图3所示,即使电子设备40b1以及40b2的额定输出相互相同,若电子设备40b1以及40b2相对于送电器10的角度(姿势)不同的话,则受电器20b1以及20b2的受电效率相互不同,因此电子设备40b1以及40b2均衡受电是困难的。

另外,在图2以及图3中,对电子设备40a以及40b,电子设备40b1以及40b2各自同时受电的情况进行了说明,但也考虑电子设备40a和40b,或者电子设备40b1和40b2那样的多个电子设备分别分时受电的情况。

然而,在多个电子设备分别分时受电情况下,在各自的电子设备受电的期间,其他的电子设备无法受电,因此产生为了结束全部电子设备的受电而花费时间这样的问题。

接下来,使用图4至图6,对实施方式1的受电器、以及电力传送系统进行说明。

图4是表示实施方式1的受电器100和送电装置80的图。送电装置80包含交流电源1和送电器10。交流电源1和送电器10与图1所示的相同,在图4中表示更具体的构成。

送电装置80包含交流电源1和送电器10。

送电器10具有初级侧线圈11、初级侧共振线圈12、匹配电路13、电容器14以及控制部15。

受电器100包含:次级侧共振线圈110、电容器115、整流电路120、开关130、平滑电容器140、控制部150、电压计155、输出端子160a、160b、以及天线170。输出端子160a、160b与dc-dc转换器210连接,dc-dc转换器210的输出侧与电池220连接。

首先,对送电器10进行说明。如图4所示,初级侧线圈11是环状的线圈,两端间经由匹配电路13与交流电源1连接。初级侧线圈11与初级侧共振线圈12以非接触的方式接近地配置,与初级侧共振线圈12电磁场耦合。初级侧线圈11被配设为自己的中心轴与初级侧共振线圈12的中心轴一致。使中心轴一致,是为了提高初级侧线圈11和初级侧共振线圈12的耦合强度,并且抑制磁束的泄漏,抑制在初级侧线圈11以及初级侧共振线圈12的周围产生不必要的电磁场。

初级侧线圈11,利用从交流电源1经由匹配电路13而被供给的交流电力来产生磁场,通过电磁感应(相互感应)将电力传送给初级侧共振线圈12。

如图4所示,初级侧共振线圈12,与初级侧线圈11以非接触的方式接近地配置并与初级侧线圈11电磁耦合。另外,初级侧共振线圈12被设计为具有规定的共振频率,具有高的q值。初级侧共振线圈12的共振频率被设定为与次级侧共振线圈110的共振频率相等。在初级侧共振线圈12的两端之间串联连接用于调整共振频率的电容器14。

初级侧共振线圈12的共振频率被设定为与交流电源1输出的交流电力的频率相同的频率。初级侧共振线圈12的共振频率由初级侧共振线圈12的电感以及电容器14的静电电容决定。因此,初级侧共振线圈12的电感及电容器14的静电电容,以初级侧共振线圈12的共振频率成为与从交流电源1输出的交流电力的频率相同的频率的方式被设定。

匹配电路13为了获得初级侧线圈11与交流电源1的阻抗匹配而被插入,包括电感l电容器c。

交流电源1是输出磁场共振所需的频率的交流电力的电源,内置放大输出电力放大器。交流电源1例如输出数百khz至数十mhz左右的高频的交流电力。

电容器14是被以串联的方式插入到初级侧共振线圈12的两端之间的可变容量型的电容器。电容器14为了调整初级侧共振线圈12的共振频率而被设置,静电电容由控制部15来设定。

控制部15进行交流电源1的输出电压以及输出频率的控制、电容器14的静电电容的控制等。

以上那样的送电装置80,利用磁感应将从交流电源1供给至初级侧线圈11的交流电力向初级侧共振线圈12传送,利用磁场共振将电力从初级侧共振线圈12向受电器100的次级侧共振线圈110传送。

接下来,对受电器100所包含的次级侧共振线圈110进行说明。这里,作为一个例子,对共振频率是6.78mhz的情况进行说明。

次级侧共振线圈110被设计为具有与初级侧共振线圈12相同的共振频率,具有高的q值。次级侧共振线圈110具有共振线圈部111以及端子112a、112b。这里,共振线圈部111虽实质上是次级侧共振线圈110,但在这里,将在共振线圈部111的两端设置端子112a、112b的元件作为次级侧共振线圈110来看待。

共振线圈部111被串联插入用于调整共振频率的电容器115。另外,电容器115与开关130并联连接。另外,在共振线圈部111的两端设置有端子112a、112b。端子112a、112b与整流电路120连接。端子112a、112b分别是第1端子以及第2端子的一个例子。

次级侧共振线圈110未经由次级侧线圈而与整流电路120连接。次级侧共振线圈110在开关130处于断开(打开)的状态,将从送电器10的初级侧共振线圈12利用磁场共振而传送来的交流电力向整流电路120输出。

电容器115为了调整次级侧共振线圈110的共振频率,而被串联插入共振线圈部111。电容器115与开关130并联连接。

整流电路120具有4个二极管121a~121d。二极管121a~121d被连接为桥状,对从次级侧共振线圈110输入的电力进行全波整流并输出。

开关130在次级侧共振线圈110的共振线圈部111中,与电容器115以并联的方式连接。开关130断开(打开)的情况下,次级侧共振线圈110成为磁场共振的共振电流(交流电流)能够流动的状态。另外,开关130闭合(导通)的情况下,由于电容器115被旁路,所以次级侧共振线圈110成为基于磁场共振的共振未建立的状态。

作为开关130,只要是可高速进行交流电流的切断的开关即可,例如,能够使用组合了多个fet(fieldeffecttransistor:场效应晶体管)的开关,或者可控硅等。开关130被pwm(pulsewidthmodulation:脉宽调制)驱动。pwm驱动所使用的pwm驱动模式的频率,例如,被设定为基于磁场共振的共振频率(6.78mhz)的数10分之1至数100分之1左右的频率,因此作为开关130使用可控硅也没有问题。

另外,开关130通过控制部150而被pwm驱动。开关130的pwm驱动模式的占空比基于受电器100的次级侧共振线圈110的受电效率、从受电器100接受电力供给的负载电路的额定输出而被决定。在图4中,负载电路是电池220。

另外,pwm驱动模式的频率,被设定为次级侧共振线圈110接受的交流频率的频率以下。

平滑电容器140与整流电路120的输出侧连接,对被整流电路120全波整流的电力进行平滑化并作为直流电力而输出。平滑电容器140的输出侧与输出端子160a、160b连接。被整流电路120全波整流的电力,将交流电力的负成分反转为正成分,因此能够大致作为交流电力来看待,而通过使用平滑电容器140,即使被全波整流的电力包含脉动电流的情况下,也能够得到稳定的直流电力。

此外,连结平滑电容器140的上侧的端子和输出端子160a的线路是高电压侧的线路,连结平滑电容器140的下侧的端子和输出端子160b的线路是低电压侧的线路。

控制部150在内部存储器中保持表示电池220的额定输出的数据。另外,根据来自送电器10的控制部15的请求,对受电器100从送电器10接受的电力(受电电力)进行测定,将表示受电电力的数据经由天线170向送电器10发送。另外,控制部150若从送电器10接收表示占空比的数据,则使用接收到的占空比来驱动开关130。此外,对于受电电力而言,控制部150基于由电压计155测定的电压v和电池220的内部电阻值r求出即可。受电电力p利用p=v2/r而求出。

电压计155被连接于输出端子160a和160b之间。电压计155用于对受电器100的受电电力进行计算。若基于由电压计155测定的电压v、电池220的内部电阻值r如上述那样求出受电电力的话,与对电流进行测定来测定受电电力的情况相比损失小,因此是优选的测定方法。然而,受电器100的受电电力,也可对电流和电压进行测定来求出。测定电流的情况下,使用霍尔元件、磁电阻元件、检测线圈、或者电阻器等来测定即可。

dc-dc转换器210与输出端子160a、160b连接,将从受电器100输出的直流电力的电压转换为电池220的额定电压并输出。在整流电路120的输出电压比电池220的额定电压高的情况下,dc-dc转换器210将整流电路120的输出电压降压至电池220的额定电压。另外,在整流电路120的输出电压比电池220的额定电压低的情况下,dc-dc转换器210将整流电路120的输出电压升压至电池220的额定电压。

电池220是能够反复充电的二次电池即可,例如,能够使用锂离子电池。例如,在受电器100被内置于平板电脑或者智能手机等电子设备的情况下,电池220是这样的电子设备的主电池。

此外,初级侧线圈11、初级侧共振线圈12、次级侧共振线圈110例如,通过卷绕铜线而被制成。然而,初级侧线圈11、初级侧共振线圈12、次级侧共振线圈110的材质,还可以是铜以外的金属(例如,金、铝等)。另外,初级侧线圈11、初级侧共振线圈12、次级侧共振线圈110的材质也可以不同。

在这样的构成中,初级侧线圈11以及初级侧共振线圈12是电力的传送侧,次级侧共振线圈110是电力的受电侧。

通过磁场共振方式,利用在初级侧共振线圈12与次级侧共振线圈110之间产生的磁场共振而从送电侧向受电侧传送电力,因此与利用电磁感应从送电侧向受电侧传送电力的电磁感应方式相比长距离的电力的传送成为可能。

对于磁场共振方式,在共振线圈彼此之间的距离或者位置偏移这些方面,具有比电磁感应方式自由度高,位置自由这样的优点。

接下来,使用图5,对调整驱动开关130的pwm驱动模式的占空比的情况下,受电器100从送电器10接受的电力的受电效率进行说明。

图5是表示显示受电效率相对于占空比的特性的模拟结果的图。横轴的占空比是驱动开关130的pwm驱动模式的占空比,纵轴的受电效率是受电器100输出的电力(pout)相对于交流电源1(参照图1)输入到送电器10的电力(pin)之比。受电效率等于送电器10与受电器100之间的电力的传送效率。

此外,送电器10传送的电力的频率设定为6.78mhz,pwm驱动模式的频率设定为300khz。另外,占空比为100%的状态是开关130在pwm驱动模式的1个周期的整个期间被设为断开(打开),在整个期间在次级侧共振线圈110中流动有共振电流的状态。另一方面,占空比是0%的状态,是在pwm驱动模式的1个周期中没有开关130断开(打开)的期间,在整个期间成为闭合(导通)的状态。即,占空比为0%的状态,是遍及pwm驱动模式的1个周期的整个期间,次级侧共振线圈110中不流动共振电流的状态。

如图5所示,若使占空比从100%下降,则受电效率降低。占空比是100%时的受电效率约是0.8,占空比为10%时的受电效率约为0.17。这样,若使驱动开关130的pwm驱动模式的占空比变化,则在次级侧共振线圈110中流动的共振电流的电力量发生变化,从而受电效率变化。

图6是表示使用了实施方式1的电力传送系统500的送电装置80和电子设备200a以及200b的图。

送电装置80是与图4所示的送电装置80相同的装置,在图6中将图4中的初级侧线圈11以及控制部15以外的构成要素作为电源部10a来表示。电源部10a是对初级侧共振线圈12、匹配电路13、电容器14进行统一表示的装置。此外,也可将交流电源1、初级侧共振线圈12、匹配电路13、电容器14汇总而作为电源部来展示。

送电装置80还包含天线16。天线16例如是能够进行bluetooth(注册商标)那样的近距离的无线通信的天线即可。天线16为了从电子设备200a以及200b所包含的受电器100a以及100b接收表示受电电力以及额定输出的数据而被设置,接收到的数据被输入到控制部15。控制部15是控制部的一个例子并且是第3通信部的一个例子。

电子设备200a以及200b例如分别是平板电脑或者智能手机等终端机。电子设备200a以及200b分别内置受电器100a以及100b、dc-dc转换器210a以及210b、以及电池220a以及220b。

受电器100a以及100b具有与图4所示的受电器100相同的构成。dc-dc转换器210a以及210b分别与图4所示的dc-dc转换器210相同。另外,电池220a以及220b,分别与图4所示的电池220相同。

受电器100a具有次级侧共振线圈110a、电容器115a、整流电路120a、开关130a、平滑电容器140a、控制部150a以及天线170a。次级侧共振线圈110a是第1次级侧共振线圈的一个例子。

次级侧共振线圈110a、电容器115a、整流电路120a、开关130a、平滑电容器140a、控制部150a分别与图4所示的次级侧共振线圈110、电容器115、整流电路120、开关130、平滑电容器140、控制部150对应。此外,在图6中,对次级侧共振线圈110a、整流电路120a、平滑电容器140a进行简化表示,省略电压计155以及输出端子160a、160b。

受电器100b具有次级侧共振线圈110b、电容器115b、整流电路120b、开关130b、平滑电容器140b、控制部150b以及天线170b。受电器100b从受电器100a来看是其他受电器的一个例子。另外,次级侧共振线圈110b是第2次级侧共振线圈的一个例子。

次级侧共振线圈110b、电容器115b、整流电路120b、开关130b、平滑电容器140b、控制部150b分别与图4所示的次级侧共振线圈110、电容器115、整流电路120、开关130、平滑电容器140、控制部150对应。此外,在图6中,对次级侧共振线圈110b、整流电路120b、平滑电容器140b进行简化表示,省略电压计155以及输出端子160a、160b。

天线170a以及170b例如是能够进行bluetooth(登录商标)那样的近距离的无线通信的天线即可。天线170a以及170b为了与送电器10的天线16进行数据通信而被设置,分别与受电器100a以及100b的控制部150a以及150b连接。控制部150a以及150b是驱动控制部的一个例子并且分别是第1通信部以及第2通信部的一个例子。

受电器100a的控制部150a将表示次级侧共振线圈110a的受电电力和电池220a的额定输出的数据经由天线170a向送电器10发送。同样地,受电器100b的控制部150b将表示次级侧共振线圈110b的受电电力和电池220b的额定输出的数据经由天线170b向送电器10发送。

电子设备200a以及200b分别在配置于送电装置80的附件的状态下,能够不与送电装置80接触而对电池220a以及220b进行充电。电池220a以及220b的充电能够同时进行。

电力传送系统500由图6所示的构成要素中的、送电器10、受电器100a以及100b构建。即,送电装置80、电子设备200a以及200b采用能够进行基于磁场共振的非接触状态的电力传送的电力传送系统500。

这里,若同时进行电池220a以及220b的充电,则如使用图2以及图3所说明的那样,可能会发生电子设备200a以及200b的电力的供给平衡不良的状态。

因此,送电器10为了改善电力供给的平衡,基于次级侧共振线圈110a的受电效率、电池220a的额定输出、次级侧共振线圈110b的受电效率、以及电池220b的额定输出,设定驱动开关130a以及130b的pwm驱动模式的占空比。

图7是表示pwm驱动模式的占空比与受电器100a以及100b的受电电量的关系的图。

这里,对在将驱动受电器100a的开关130a的pwm驱动模式的占空比固定于100%的状态中,使驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比从100%下降的情况进行说明。

在图7中,横轴表示驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比。另外,左侧的纵轴表示受电器100a以及100b的受电效率的比率。另外,右侧的纵轴以百分率表示受电器100a以及100b的受电效率之和。

这里,受电效率的比率是将受电器100a以及100b的受电效率之和设为100%时,受电器100a以及100b各自的受电效率相对于受电效率之和所占的比率。例如,受电器100a以及100b的受电效率都是40%相等的(受电效率之和是80%)情况下,受电器100a以及100b的受电效率的比率均是50%。

受电器100a以及100b的受电效率均是40%而相等的情况是指2个受电器100a以及100b同时从送电器10受电的情况下,受电器100a以及100b的受电效率均是40%而相等的状态。此外,受电器100a以及100b是单独具有85%左右的受电效率的受电器。

这里,作为一个例子,在驱动受电器100a以及100b的开关130a以及130b的pwm驱动模式的占空比都是100%的状态中,受电器100a以及100b的受电效率的比率均是50%。

在将驱动受电器100a的开关130a的pwm驱动模式的占空比固定于100%的状态下,若使驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比从100%开始下降,则如图7所示,受电器100b的受电效率的比率降低。另外,与此相伴,受电器100a的受电效率的比率增大。

这样若使驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比下降,则受电器100b的受电量减少,因此在受电器100b中流动的电流也减少。即,通过占空比的变化,受电器100b的阻抗发生变化。

在使用磁场共振的电力传送中,由受电器100a和100b分配利用磁场共振从送电器10向受电器100a以及100b传送的电力。因此,若使驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比从100%开始下降,则受电器100b的受电量减少,相应地受电器100a的受电量增加。

因此,如图7所示,受电器100b的受电效率的比率降低。另外,与此相伴,受电器100a的受电效率的比率增大。

若使驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比下降至约10%,则受电器100b的受电效率的比率降低至约13%,而受电器100a的受电效率的比率增大至约87%。

而且,受电器100a以及100b的受电效率之和,在驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比为100%时是约85%,若使驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比下降至约10%,则受电器100a以及100b的受电效率之和成为约70%。

这样,在将驱动受电器100a的开关130a的pwm驱动模式的占空比固定于100%的状态下,若使驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比从100%开始下降,则受电器100b的受电效率的比率降低,受电器100a的受电效率的比率增大。而且,受电器100a以及100b的受电效率之和是80%前后的值并未大幅变动。

在使用磁场共振的电力传送中,由于由受电器100a和100b分配利用磁场共振从送电器10向受电器100a以及100b传送的电力,因此即使占空比变化,受电器100a以及100b的受电效率之和也不会大幅变动。

同样地,在将驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比固定于100%的状态下,若使驱动受电器100a的开关130a的pwm驱动模式的占空比从100%开始降低,则受电器100a的受电效率的比率下降,而受电器100b的受电效率的比率增大。并且,受电器100a以及100b的受电效率之和是80%前后的值而并没有大幅变动。

因此,若调整驱动受电器100a或者100b的开关130a或者130b的任一方的pwm驱动模式的占空比,则能够对受电器100a以及100b的受电效率的比率进行调整。

以上那样,若使驱动开关130a或者130b的pwm驱动模式的占空比变化,则受电器100a以及100b的次级侧共振线圈110a以及110b的受电效率的比率变化。

因此,在实施方式1中,使受电器100a以及100b的开关130a以及130b的pwm驱动模式中任一方的pwm驱动模式的占空比从基准的占空比发生变更。基准的占空比例如是100%,此时,将任意的占空比设定为不到100%的适当的值。

此时,开关130a以及130b中的哪个pwm驱动模式的占空比从基准的占空比产生变更,如以下那样进行判定。

首先,求出将电池220a的额定输出除以次级侧共振线圈110a的受电效率而得到的第1值,和将电池220b的额定输出除以次级侧共振线圈110b的受电效率而得到的第2值。

然后,将与第1值和第2值中的、任一个小的一方的受电器(100a或者100b)对应的pwm驱动模式的占空比设定为占空比小于100%的适当的值。

额定输出除以受电效率而得到的值,表示送电器10向受电器(100a或者100b)传送的电量(必要送电量)。必要送电量是以受电器(100a或者100b)能够不产生多余电力或电力不足而进行受电的方式,从送电器10传送的电量。

因此,若消减对必要送电量小的一方的受电器(100a或者100b)供给的电力供给量,则能够使对必要送电量大的一方的受电器(100a或者100b)供给的电力供给量增加。其结果,能够改善针对受电器100a以及100b的电力供给量的平衡。

根据图7可知,若使任一方的受电器(100a或者100b)的占空比减少,则该受电器(100a或者100b)的受电电量降低。另外,任一另一方的受电器(100a或者100b)在占空比被固定的状态下,受电电量增大。

因此,若使与必要送电量小的一方的受电器(100a或者100b)对应的pwm驱动模式的占空比减少的话,则针对必要送电量小的一方的受电器(100a或者100b)的电力供给量被消减,而能够使针对必要送电量大的一方的受电器(100a或者100b)的电力供给量增加。

这样,若能改善针对受电器100a以及100b的电力供给量的平衡就好。此外,对于具体的占空比的设定方法将在后述。

另外,此时,pwm驱动模式的频率设定为利用磁场共振传送的交流电力的频率以下的频率。更优选,将pwm驱动模式的频率设定为小于利用磁场共振传送的交流电力的频率的频率。例如,可以将pwm驱动模式的频率设定为比由磁场共振传送的交流电力的频率小1位或者2位左右的频率。

这是因为存在若pwm驱动模式的频率比由磁场共振传送的交流电力的频率高,则在被全波整流的电力的1个周期的中途开关130a或者130b的开/关将被切换,而无法适当地进行电量的调整这样的担忧。

因此,将pwm驱动模式的频率设定为由磁场共振传送的交流电力的频率以下的频率是必要的。另外,此时若将pwm驱动模式的频率设定为比由磁场共振传送的交流电力的频率低1位或者2位左右的频率,则能够更适当地进行电量的调整。

例如,在由磁场共振传送的交流电力的频率是6.78mhz的情况下,将pwm驱动模式的频率设定为数百khz左右即可。

这里,使用图8对pwm驱动模式的占空比与受电电力的关系进行说明。

图8是表示受电器100中的pwm驱动模式的占空比与受电电力的关系的图。

在图8中,对受电器100的次级侧共振线圈110、电容器115、整流电路120、开关130、平滑电容器140进行简化表示,并且表示电力波形(1)、(2)、(3)。

电力波形(1)表示在次级侧共振线圈110与整流电路120之间得到的电力的波形。电力波形(2)表示在整流电路120与平滑电容器140之间得到的电力的波形。电力波形(3)表示在平滑电容器140的输出侧得到的电力的波形。

此外,这里交流电源1输出的交流电压的频率是6.78mhz,初级侧共振线圈12和次级侧共振线圈21的共振频率是6.78mhz。另外,pwm驱动模式的pwm脉冲的频率是300khz,占空比是50%。

受电器100实际如图4所示,具有在开关130被设为断开(打开)的状态下,在次级侧共振线圈110与电池220之间形成环路的电路构成。

因此,在开关130断开(打开)的期间在环形电路中流动共振电流,但在开关130闭合(导通)的期间在环形电路中几乎没有电流流动。

电力波形(1)是从次级侧共振线圈110供给至整流电路120的交流电力根据开关130的开/关而断续地流动的波形。

电力波形(2)是被整流电路120全波整流的电力根据开关130的开/关而断续地流动的波形。

电力波形(3)是被整流电路120全波整流,并向平滑电容器140供给的电力被平滑化的直流电力。电力波形(3)的电压值在占空比增大时变高,在占空比减少时变低。

以上那样,通过对驱动模式的占空比进行调整,能够调整从平滑电容器140输出的直流电力的电压值。

接下来,对占空比的设定方法进行说明。

在进行磁场共振型的电力传送的情况下,若对pwm驱动模式的占空比进行变更,则受电效率的变更程度相对于占空比的变更程度不是线性的变化。

例如,在与受电器100a以及100b对应的pwm驱动模式的占空比是100%的情况下,次级侧共振线圈110a以及110b的受电效率分别是40%。

在这种情况下,在将与受电器100a对应的pwm驱动模式的占空比保持为100%的状态下,若使与受电器100b对应的pwm驱动模式的占空比减少到71%,则次级侧共振线圈110a以及110b的受电效率分别是50%以及25%。

这样,pwm驱动模式的占空比的变化程度、与受电效率的变更程度是非线性的关系,在制作使占空比与受电效率对应的表数据时,选择用于得到所希望的受电效率的占空比即可。

接下来,使用图9,对送电器10从受电器100a以及100b得到表示受电效率和额定输出的数据的方法进行说明。

图9是表示送电器10与受电器100a以及100b为了设定占空比而执行的处理的任务图。该任务由控制部15、150a、以及150b(参照图6)执行。

首先,受电器100a将表示受电电力的数据向送电器10发送(步骤s1a)。同样,受电器100b将表示受电电力的数据向送电器10发送(步骤s1b)。由此,送电器10从受电器100a以及100b接收表示受电电力的数据(步骤s1)。

表示受电电力的数据的发送例如根据来自送电器10的请求,由控制部150a以及150b经由天线170a以及170b来执行即可。另外,表示受电电力的数据中可包含对受电器100a以及100b进行识别的标识符。

表示受电电力的数据如以下那样获得即可。首先,以无线通信的方式从送电器10向受电器100b发送将占空比设定为0%的信号,并且,以无线通信的方式从送电器10向受电器100a发送将占空比设定为100%的信号。

而且,从送电器10利用磁场共振将规定的电力向受电器100a传送,由受电器100a接受电力。此时,若将由受电器100a接收的表示电量的信号向送电器10发送,则由送电器10能够测定受电器100a的受电效率。此外,此时,受电器100b由于占空比是0%而成为断开的状态(非工作状态)。

另外,在对受电器100b的受电效率进行测定中,从送电器10向受电器100a将占空比被设定为0%的信号以无线通信的方式进行发送,并且,从送电器10向受电器100b将占空比被设定为100%的信号以无线通信的方式进行发送。若从送电器10利用磁场共振将规定的电力向受电器100b传送,将表示受电器100b接收的电量的信号向送电器10发送的话,则能够由送电器10对受电器100b的受电效率进行测定。

接下来,受电器100a将表示额定输出的数据向送电器10发送(步骤s2a)。相同的,受电器100b将表示额定输出的数据向送电器10发送(步骤s2b)。由此,送电器10从受电器100a以及100b接收表示额定输出的数据(步骤s2)。

表示电子设备200a以及200b的额定输出的数据例如预先存储在控制部150a以及150b的内部存储器,在发送表示受电电力的数据之后,控制部150a以及150b经由天线170a以及170b向送电器10发送即可。

接下来,送电器10基于表示受电器100a的受电效率的数据以及表示额定输出的数据,表示受电器100b的受电效率的数据以及表示额定输出的数据,对与受电器100a以及100b对应的pwm驱动模式的占空比进行运算(步骤s3)。任一方的占空比是基准的占空比(100%),另一方的占空比是小于100%的最佳化的占空比。步骤s3的详细内容将使用图13后述。

接下来,送电器10将表示占空比的数据向受电器100a以及100b发送(步骤s4)。而且,受电器100a以及100b,对占空比进行接收(步骤s4a以及s4b)。

这里,送电器10的控制部15被设定为,对占空比进行运算后,经由天线16将表示占空比的数据向受电器100a以及100b发送。

受电器100a以及100b的控制部150a以及150b将占空比设定于pwm驱动模式设定(步骤s5a以及s5b)。

送电器10开始送电(步骤s6)。步骤s6的处理,例如,在将表示控制部150a以及150b完成了对pwm驱动模式的占空比的设定的通知发送给送电器10时来执行即可。

这里,使用图10以及图11,对表示受电器100a以及100b的受电效率的数据的取得方法进行说明。

图10是表示送电装置80和电子设备200a以及200b的等效电路的图。图10所示的等效电路与图6所示的送电装置80和电子设备200a以及200b对应。但是,这里对送电装置80不包含初级侧线圈11,交流电源1与初级侧共振线圈12直接连接的情况进行说明。另外,受电器100a以及100b,分别包含电压计155a以及155b。

在图10中,次级侧共振线圈110a是线圈lra和电阻器rra,电容器115a是电容器cra。另外,平滑电容器140a是电容器csa,dc-dc转换器210a和电池220a是电阻器rla。

相同地,次级侧共振线圈110b是线圈lrb和电阻器rrb,电容器115b是电容器crb。另外,平滑电容器140b是电容器csb,dc-dc转换器210b和电池220b是电阻器rlb。

另外,送电装置80的共振线圈12是电阻器rt和线圈lt,交流电源1是电源vs和电阻器rs。另外,电容器14是电容器ct。

送电装置80和电子设备200a的互感设为mta,送电装置80和电子设备200b的互感设为mtb,电子设备200a和200b的互感设为mab。

这里,与互感mta和互感mtb相比时,互感mab是可以忽略的小,这里,对互感mta和互感mtb进行研究。

互感mta由送电装置80与电子设备200a的受电器100a的受电效率决定。这是因为受电效率由受电器100a相对于送电装置80的位置(距离)和姿势(角度)决定。同样,互感mtb由送电装置80与电子设备200b的受电器100b的受电效率决定。

对于受电器100a的受电效率,能够通过在受电器100b设为断开的状态下,从送电器10向受电器100a传送电力,并对受电器100a接受的电量进行计测来求出。同样,对于受电器100b的受电效率,能够通过在受电器100a设为断开的状态下,从送电器10向受电器100b传送电力,并对受电器100b接受的电量进行计测来求出。

因此,若求出受电器100a和100b单独的受电效率,则能够求出互感mta和互感mtb。

在实施方式1中,为了改变受电器100a以及100b的次级侧共振线圈110a以及110b的受电效率的比率,使驱动开关130a或者130b的pwm驱动模式的占空比变化。

因此,预先准备将占空比与互感mta和互感mtb的关系建立了关联的表数据,使用这样的表数据,对pwm驱动模式的占空比进行调整。

图11是表示占空比相对于互感mta与互感mtb的关系建立了关联的表数据的图。

图11的(a)是在将驱动开关130b的pwm驱动模式的占空比固定于100%的状态下,用于对驱动开关130a的pwm驱动模式的占空比进行调整的表数据。

互感mta1、mta2、mta3…实际是取具体的互感mta的值。同样,互感mtb1、mtb2、mtb3…,实际上是取具体的互感mtb的值。占空比duty1a、duty2a、duty3a…、duty11a、duty12a、duty13a…具体而言是取通过实验而求出的具体的占空比的值。

图11的(b)是将驱动开关130a的pwm驱动模式的占空比固定于100%的状态下,对驱动开关130b的pwm驱动模式的占空比进行调整的表数据。

互感mta1、mta2、mta3…和互感mtb1、mtb2、mtb3…与图11的(a)相同。占空比duty1b、duty2b、duty3b…、duty11b、duty12b、duty13b…具体而言是取通过实验而求出的具体的占空比的值。

通过在使受电器100a和100b相对于送电器10的位置以及姿势进行种种变化的状态下,对互感mta和mtb进行计测,并实现占空比的最佳化,能够制成图11的(a)以及(b)所示的表数据。

图12是将互感mta、mtb和受电效率进行了关联的表数据。图12的(a)是将互感mta和受电器100a的受电效率进行了关联的表数据,图12的(b)是将互感mtb和受电器100b的受电效率进行了关联的表数据。

互感mta、mtb分别由送电装置80及受电器100a、100b的受电效率ea、eb来决定。

在图12的(a)中将互感mta1、mta2…与受电器100a的受电效率ea1、ea2…进行了关联。另外,在图12的(b)中将互感mtb1、mtb2…与受电器100b的受电效率eb1、eb2…进行了关联

若通过预先实验等测定受电器100a、100b的互感mta、mtb及受电效率,制成图12的(a)、(b)所示那样的表数据的话,能够根据受电器100a、100b的受电效率,求出受电器100a、100b的互感mta、mtb。或者,也可通过模拟,根据受电器100a、100b的受电效率求出受电器100a、100b的互感mta、mtb。

接下来,使用图13对占空比的设定方法进行说明。

图13是表示实施方式1的送电器10设定受电器100a或者100b的占空比的方法的流程图。该流程表示由送电器10的控制部15执行的处理,并详细表示图9的步骤s3的处理内容。

控制部15当从受电器100a以及100b接收表示受电电力的信号并求出受电效率,并从受电器100a以及100b接收表示额定输出的信号而进入到步骤s3时,开始图13所示的处理。

控制部15求出将电池220a的额定输出除以次级侧共振线圈110a的受电效率而得到的第1值,和将电池220b的额定输出除以次级侧共振线圈110b的受电效率而得到的第2值,对第1值是否大于第2值进行判定(步骤s31)。

控制部15在判定为第1值比第2值大时(s31:是),将驱动受电器100a的开关130a的pwm驱动模式的占空比设定为100%(步骤s31a)。

接着,控制部15对驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比进行设定(步骤s32a)。具体而言,控制部15基于图12的(a)以及(b)所示的表数据,分别根据受电器100a、100b的受电效率ea、eb求出受电器100a、100b的互感mta、mtb。而且,控制部15根据图11的(b)所示的表数据,基于受电器100a、100b的互感mta、mtb,求出驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比。

若步骤s32a的处理结束,则控制部15使流程进入步骤s4(参照图9)。

另外,控制部15在判定为第1值比第2值小(s31:否)时,将驱动受电器100b的开关130b的pwm驱动模式的占空比设定为100%(步骤s31b)。

接着,控制部15对驱动受电器100a的开关130a的pwm驱动模式的占空比进行设定(步骤s32b)。具体而言,控制部15基于图12的(a)以及(b)所示的表数据,分别根据受电器100a、100b的受电效率ea、eb来求出受电器100a、100b的互感mta、mtb。并且,控制部15根据图11的(a)所示的表数据,基于受电器100a、100b的互感mta、mtb,求出驱动受电器100a的开关130a的pwm驱动模式的占空比。

若步骤s32b的处理结束,控制部15使流程进入步骤s4(参照图9)。

以上那样,控制部15对驱动受电器100a、100b的开关130a、130b的pwm驱动模式的占空比进行设定。

以上,根据实施方式1,通过受电器100a以及100b的次级侧共振线圈110a以及110b的受电效率、和电子设备200a以及200b的额定输出,求出针对受电器100a以及100b的必要送电量。

而且,使与受电器100a以及100b中的、必要送电量小的一方的受电器(100a或者100b)对应的pwm驱动模式的占空比减少。

其结果,若使与必要送电量小的一方的受电器(100a或者100b)对应的pwm驱动模式的占空比减少,则能够使针对必要送电量小的一方的受电器(100a或者100b)的电力供给量消减,而使针对必要送电量大的一方的受电器(100a或者100b)的电力供给量增加。

这样,改善针对受电器100a以及100b的电力供给量的平衡。

因此,根据实施方式1,能够提供可改善电力供给量的平衡的受电器100a或者100b。另外,根据实施方式1,能够提供能够改善电力供给量的平衡的电力传送系统500。

另外,以上对通过使与2个受电器100a以及100b中的、必要送电量小的一方的受电器(100a或者100b)对应的pwm驱动模式的占空比减少来改善针对受电器100a以及100b的电力供给量的平衡的形态进行了说明。

然而,还存在3个以上的受电器同时充电的情况。该情况下,使必要电量、换句话说各额定电力除以各受电效率而得到的电量最大的受电器以外的受电器的pwm驱动模式的占空比减少即可。

另外,以上对作为一个例子电子设备200a以及200b是平板电脑或者智能手机等终端机的情况进行了说明,但电子设备200a以及200b,例如,也可以是节点型的pc(personalcomputer:个人电脑)、移动电话终端机,便携式的游戏机、数字照相机、摄像机等内置充电式的电池的电子设备。

另外,以上对受电器100a以及100b对电池220a以及220b进行同时充电的形态进行了说明。然而,电子设备200a以及200b也可不包含电池220a以及220b,直接消耗受电器100a以及100b接受的电力来进行工作。由于受电器100a以及100b能够同时高效地受电,因此即使在电子设备200a以及200b不包含电池220a以及220b的情况下,也能够同时驱动电子设备200a以及200b。这是分时受电时所不可能的,因此是同时受电时的优点之一。此外,在这样的情况下,使用电子设备200a以及200b的驱动所需的额定输出来设定占空比即可。

<实施方式2>

图14是表示实施方式2的受电器101和送电装置80的图。送电装置80与图4所示装置相同。

受电器101具有在实施方式1的受电器100(参照图4)中添加了开关180、虚设电阻器190以及电压计190v的构成。其他的构成与受电器100相同,因此对相同的构成要素赋予相同的附图标记并省略其说明。

开关180是具有3个端子181、182、183的开关。端子181、182、183分别与整流电路120的高电压侧(图中上侧)的输出端子、虚设电阻器190的上侧的端子以及平滑电容器140的上侧的端子连接。

开关180被控制部150驱动,使端子181的连接目标切换于端子182以及183的任一方。即,开关180使整流电路120的高电压侧(图中上侧)的输出端子的连接目标切换于虚设电阻器190的上侧的端子、以及平滑电容器140的上侧的端子的任一方。

虚设电阻器190被连接在连结平滑电容器140的下侧的端子与输出端子160b的低电压侧的线路、和开关180的端子182之间。虚设电阻器190是具有与电池220的阻抗相等的阻抗的电阻器。对虚设电阻器190并联连接电压计190v。

虚设电阻器190是为了在对受电器101的受电效率进行测定时用于代替电池220而设置的。这是因为,与对电池220进行充电来对受电效率进行测定的情况相比,在具有与电池220相同的阻抗(电阻值)的虚设电阻器190中流动电流来对受电效率进行测定能够以少的电力消耗来实现。

此外,受电电力由控制部150基于由电压计190v测定的电压v和虚设电阻器190的电阻值r来求出即可。受电电力p通过p=v2/r来求出。

实施方式2的受电器101利用使用虚设电阻器190而测定出的受电效率,对驱动受电器101的驱动开关130pwm驱动模式的占空比进行决定。

此外,开关180也可在整流电路120与平滑电容器140之间,被插入连结平滑电容器140的下侧的端子与输出端子160b的低电压侧的线路中。该情况下,虚设电阻器190也可被连接于对平滑电容器140的上侧的端子和输出端子160a进行连结的高电压侧的线路、与开关180之间。

以下,表示受电电力、额定输出、占空比等的数据在受电器101a以及101b的控制部150a以及150b、与接收器10的控制部15之间进行通信。控制部150a以及150b与控制部15之间的通信,在天线170a以及170b与天线16之间进行(参照图6)。

图15至图17是表示实施方式2的受电器101a、101b和送电器10为了占空比而执行的处理的任务图。

受电器101a、101b具有与图14所示的受电器101相同的构成。另外,受电器101a、101b分别与图6所示的实施方式1的受电器100a、100b相同,接受从一个送电器10传送的电力。这里,为了区别2个受电器101而称为受电器101a、101b。

另外,对受电器101a包含次级侧共振线圈110a、电容器115a、整流电路120a、开关130a、平滑电容器140a、控制部150a、开关180a、虚设电阻器190a,并且dc-dc转换器210a以及电池220a(参照图6)被连接的构成进行说明。

同样,对受电器101b包含次级侧共振线圈110b、电容器115b、整流电路120b、开关130b、平滑电容器140b、控制部150b、开关180b、虚设电阻器190b,并且dc-dc转换器210b以及电池220b(参照图6)被连接的构成进行说明。

另外,图15至图17所示的处理虽由送电器10的控制部15(参照图14)、和受电器101a、101b的控制部150(参照图14)来执行,但以下对送电器10、受电器101a、101b进行处理的情况进行说明。

送电器10和受电器101a、101b开始电力传送的准备(开始)。电力传送的准备,例如,通过将送电器10和受电器101a、101b设定为规定的准备模式,并从受电器101a、101b向送电器10发送请求送电的通知而被开始。

这里,受电器101a的开关130a、及受电器101b的开关130b只要没有被特别地控制就处于闭合(导通)。在开关130a以及130b闭合的状态下,受电器101a以及101b成为不产生基于磁场共振的共振(共振停止的)的状态。

首先,送电器10向受电器101a发送测试送电通知(步骤s111)。这里,设为与受电器101b相比,受电器101a一方较早地向送电器10发送送电要求的通知。在步骤s111中,送电器10向最早发送送电要求的通知的受电器101a发送测试送电通知。此外,送电器10,使用对受电器101a、101b进行识别的标识符等,来对受电器101a、101b进行识别。

受电器101a判定是否从送电器10接收到了测试送电通知(步骤s112a)。此外,受电器101a在从送电器10接收到测试送电通知之前反复执行步骤s112a的处理。

受电器101a使开关130a以占空比100%断开,将开关180a的连接目标切换到虚设电阻器190a(步骤s113a)。以占空比100%断开是指开关130a在pwm驱动模式的1个周期的期间成为连续地完全断开的状态。另外,开关130a断开的状态是若受电器101a受电,则会产生基于磁场共振的共振的状态。受电器101a在步骤s113a的处理结束时,将结束的意思通知给送电器10。

送电器10开始测试送电(步骤s114)。由此,受电器101a的受电开始。

受电器101a向送电器10通知表示从送电器10接受的电力的受电电力和电池220a的额定输出,将开关130a设为闭合(步骤s115a)。若开关130a被设为闭合,则受电器101a成为即使受电也不产生基于磁场共振的共振的状态。即,共振成为停止的状态。将开关130a设为闭合而使共振停止的状态是受电器101b从送电器10受电而对受电效率进行测定时、不给予影响的状态。

送电器10对表示从受电器101a发送的受电电力和电池220a的额定输出的数据进行接收,对受电器101a的受电电力和额定输出进行检测(步骤s116)。

接下来,送电器10向受电器101b发送测试送电通知(步骤s117)。

受电器101b对是否从送电器10接收了测试送电通知进行判定(步骤s112b)。此外,受电器101b在从送电器10接收到测试送电通知为止反复执行步骤s112b的处理。

受电器101b使开关130b以占空比100%断开,将开关180b的连接目标切换到虚设电阻器190b(步骤s113b)。以占空比100%断开是指开关130b在pwm驱动模式的1个周期的期间成为连续地完全断开的状态。另外,开关130b断开的状态是若受电器101b受电则会产生基于磁场共振的共振的状态。受电器101b在步骤s113b的处理结束时,将结束的意思通知给送电器10。

送电器10开始测试送电(步骤s118)。由此,受电器101b的受电开始。

受电器101b将表示从送电器10接受的电力的受电电力和电池220b的额定输出通知给送电器10,将开关130b设为闭合(步骤s115b)。若开关130b被设为闭合,则受电器101b成为即使受电也不产生基于磁场共振的共振的状态。即,共振成为停止的状态。

送电器10对表示从受电器101b发送的受电电力和电池220b的额定输出的数据进行接收,对受电器101b的受电电力和额定输出进行检测(步骤s119)。

以上图15所示的处理结束。此外,图15所示的处理的(1)、(1a)、(1b)分别接续图16所示的(1)、(1a)、(1b)。

送电器10使用表示从受电器101a以及101b接收的受电电力和电池220a以及220b的额定输出的数据,决定对受电器101a、101b的开关130a、130b进行驱动的pwm驱动模式的占空比,将占空比通知给受电器101a以及101b(步骤s121)。占空比以与实施方式1相同的方法决定即可。

受电器101a使用从送电器10接收到的占空比来驱动开关130a(步骤s122a)。同样,受电器101b使用从送电器10接收到的占空比来驱动开关130b(步骤s122b)。

送电器10开始测试送电(步骤s123)。该测试送电与步骤s114以及s118的测试送电不同,是相对于受电器101a以及101b这两者同时进行送电的测试。受电器101a以及101b在同时受电的状态下,分别对受电电力进行计测。

受电器101a将表示从送电器10接受的电力的受电电力通知给送电器10,将开关130a设为闭合(步骤s124a)。同样,受电器101b将表示从送电器10接受的电力的受电电力通知给送电器10,将开关130b设为闭合(步骤s124b)。

送电器10对表示从受电器101a以及101b发送的受电电力的数据进行接收,对受电器101a以及101b的受电电力进行检测(步骤s125)。

送电器10对在步骤s125中接收到的受电器101a以及101b的受电电力是否在目标范围内进行判定(步骤s126)。

这里,受电电力的目标范围例如设定为将受电器101a以及101b的额定输出的50%的电力设为下限值,将受电器101a以及101b的额定输出的130%设为上限的范围。

这样的受电电力的目标范围基于送电器10的控制部15在步骤s116以及s119中从受电器101a以及101b接收的电池220a以及220b的额定输出来设定即可。这样的受电电力的目标范围是为了使受电器101a以及101b的受电平衡良好而使用的。

送电器10在步骤s126中,若判定为受电电力的比率未在目标范围内(s126:否),则使流程返回步骤s121。为了对占空比进行再度调整从而确保受电效率是否收缩在目标范围内。此外,在返回步骤s121对占空比进行再次设定时,送电器10可以将受电器101a以及101b中的、受电电力在目标范围的下限以下的受电器的占空比提高,也可将受电电力在目标范围的上限以上的受电器的占空比降低。

以上图16所示的处理结束。此外,图16所示的处理的(2)、(2a)、(2b)分别接续图17所示的(2)、(2a)、(2b)。

送电器10若判定为受电电力在目标范围内(s126:是),则将表示进行正式送电的正式送电通知向受电器101a以及101b发送(步骤s131)。正式送电是指与测试送电不同,为了正式对受电器101a以及101b进行充电而进行送电。正式送电通知是指用于送电器10向受电器101a以及101b通知进行正式送电的通知。

受电器101a对是否从送电器10接收到正式送电通知进行判定(步骤s132a)。同样,受电器101b对是否从送电器10接收到正式送电通知进行判定(步骤s132b)。

此外,受电器101a以及101b在未接收正式送电通知的情况下,分别将流程返回步骤s122a以及122b。在步骤s126中,相当于由送电器10判定为受电电力不在目标范围内的情况,因此送电器10返回步骤s121,使用发送至受电器101a以及101b的占空比对开关130a以及130b进行驱动。

受电器101a若判定为从送电器10接收到正式送电通知(s132a:是),则将开关180a的连接目标切换到电池220a,将切换的情况通知给送电器10(步骤s133a)。同样,受电器101b若判定为从送电器10接收到正式送电通知(s132b:是),则将开关180b的连接目标切换到电池220b,将切换的情况通知给送电器10(步骤s133b)。

送电器10开始正式送电(步骤s134)。

受电器101a对电池220a是否充满电,或者是否有由利用者进行的充电的停止操作进行判定(步骤s135a)。同样,受电器101b对电池220b是否充满电,或者是否有由利用者进行的充电的停止操作进行判定(步骤s135b)。

受电器101a若判定为既不是充满电、也不是充电的停止操作(s135a:否),则对是否需要占空比的再调整进行判定(步骤s136a)。

例如,在受电器101b充满电、或者由于充电的停止操作而处于未充电的状态时,需要对受电器101a的占空比进行再调整。因此,送电器10在后述的步骤s139中,判定为受电器101b的充电结束、或者充电停止,在受电器101a从送电器10接收到受电器101b的充电结束、或者充电停止的通知的情况下,受电器101a判定为需要占空比的再调整。

受电器101b若判定为既不是充满电也不是充电的停止操作(s135b:否),则对是否需要占空比的再调整进行判定(步骤s136b)。

例如,在受电器101a充满电、或者由于充电的停止操作而处于未充电的状态的情况下,需要对受电器101b的占空比进行再调整。因此,送电器10在后述的步骤s139中,判定为受电器101a的充电结束、或者充电停止,在受电器101b从送电器10接收到受电器101a的充电结束、或者充电停止的通知的情况下,受电器101b判定为需要占空比的再调整。

受电器101a若判定为存在电池220a的充满电、或者充电的停止操作(s135a:是),则将存在充电结束、或者停止操作的情况通知给送电器10。由此,受电器101a结束处理。

同样,受电器101b若判定为存在电池220b的充满电、或者充电的停止操作(s135b:是),则将存在充电结束、或者停止操作的情况通知给送电器10。由此,受电器101a结束处理。

送电器10对在受电器101a或者101b中,是否存在充电结束、或者停止操作进行判定(步骤s137)。送电器10基于表示来自受电器101a或者101b的充电结束、或者停止操作的通知的有无,进行步骤s137的判定。此外,步骤137的判定被反复执行直到存在来自受电器101a或者101b的充电结束、或者停止操作的通知。

受电器101a若将电池220a的充满电、或者进行了充电的停止操作的情况通知给送电器10,则停止开关130a的驱动(步骤s138a)。同样,受电器101b在将电池220b的充满电、或者进行了充电的停止操作的情况通知给送电器10时,停止开关130b的驱动(步骤s138b)。

送电器10在判定为存在来自受电器101a或者101b的表示充电结束(充满电)、或者停止操作的通知(s137:是)时,对是否是受电器101a以及101b双方的充电结束、或者充电被停止进行判定(步骤s139)。若受电器101a以及101b中的一方的充电未结束或者未停止,则需要继续送电。

送电器10在判定为受电器101a以及101b中的一方的充电未结束或者未停止时(s139:否),使流程返回步骤s121。因为要再次对占空比进行设定并进行送电。

另外,送电器10在判定为受电器101a的充电结束、或者充电已停止的情况下,将受电器101a的充电结束、或者充电已停止的情况通知给受电器101b。同样,送电器10在判定为受电器101b的充电结束、或者充电已停止的情况下,将受电器101b的充电结束、或者充电已停止的情况通知给受电器101a。

送电器10若判定为受电器101a以及101b这两方的充电已结束、或者充电已停止(s139:是),则结束处理。

以上,由送电器10对受电器101a以及101b的送电处理结束。

此外,以上,虽对2个受电器101a以及101b从送电器10受电时决定占空比的形态进行了说明,但在3个以上的受电器从送电器10受电的情况下也能够同样地决定占空比。例如,在受电器是3个的情况下,在步骤s115b结束后,通过对第3个受电器进行与步骤111、s112a、s113a、s114、s115a以及s116相同的步骤,送电器10获得第3个受电器的受电电力和额定输出即可。

而且,在决定3个受电器的占空比,对受电电力是否在目标范围内进行判定之后,进行正式送电即可。受电器是4个以上的情况也是同样。

以上,根据实施方式2,能够提供能够改善电力供给量的平衡的受电器101a或者101b。另外,根据实施方式2,能够提供能够改善电力供给量的平衡的电力传送系统。

另外,在实施方式2中,在决定受电器101a以及101b的占空比时,进行步骤s121~s126的测试送电的处理。而且,在测试送电的结果是受电器101a以及101b的受电电力不在目标范围内的情况下,对占空比进行再调整从而求出能够进一步改善受电平衡的占空比。

因此,根据实施方式2,能够提供进一步改善了电力供给量的平衡的受电器101a或者101b。

<实施方式3>

图18是表示实施方式3中的送电器10和n个受电器101-1、101-2、…、101-n的图。图19是表示实施方式3的占空比和送电输出p的决定处理的流程图。图20是表示实施方式3中使用的表形式的数据的图。

实施方式3中,对在从一个送电器10向n个受电器101-1、101-2、…、101-n传送电力的情况下,决定对受电器101-1~101-n的驱动开关130进行驱动的pwm驱动模式的占空比的方法进行说明。

这里,n是任意的整数,只要是2以上的整数即可。

受电器101-1~101-n的各个具有与实施方式2的受电器101a以及101b同样的构成。另外,对受电器101-1~101-n分别与dc-dc转换器210和电池220连接的情况进行说明。

以下,表示受电电力、占空比等的数据在受电器101-1~101-n的控制部150与接收器10的控制部15之间通信。控制部150与控制部15之间的通信在天线170与天线16之间进行(参照图6)。

在实施方式3中,具体而言,以以下那样的步骤来决定对受电器101-1~101-n各自所包含的驱动开关130进行驱动的pwm驱动模式的占空比。

首先,送电器10向受电器101-1~101-n的各个独立地传送电力p0(步骤s201)。另外,受电器101-1~101-n若分别接受电力p0,则将表示受电电力pk(k=1~n)、电池220的额定输出pbk(k=1~n)的数据向送电器10发送。

接下来,送电器10对表示受电电力pk(k=1~n)、电池220的额定输出pbk(k=1~n)的数据进行接收(步骤s202)。

受电电力pk在受电器101-1~101-n的内部,通过将开关180连接于虚设电阻器190而被测定。额定输出pbk是受电器101-1~101-n的各个所连接的电池220的额定输出。表示电池220的额定输出的数据由受电器101-1~101-n各自的控制部150保存于内部存储器。

电力的传送相对于受电器101-1~101-n的各个,1对1地进行,因此送电器10进行n次送电。此外,送电器10向受电器101-1~101-n的各个传送的电力p0对于受电器101-1~101-n的各个来说是相等的。

接下来,送电器10针对受电器101-1~101-n的各个,求出额定输出pbk(k=1~n)相对于受电电力pk(k=1~n)之比xk(k=1~n)(步骤s203)。用xk=pbk/pk来求出。

接下来,送电器10求出比xk中的最大值xs,针对受电器101-1~101-n的各个,求出比xk相对于最大值xs之比yk(k=1~n)(步骤s204)。以yk=xk/xs求出。

接下来,送电器10求出受电器101-1~101-n的受电电力成为y1~yn倍那样的占空比d1~dn(步骤s205)。求出成为y1~yn倍那样的占空比d1~dn例如使用图20所示那样的表形式的数据即可。

图20所示的表形式的数据是将比y1~yn的组合与占空比d1~dn的组合相关联的数据。比y1~yn的组合中存在ya1、ya2…yan、yb1、yb2…ybn等。占空比d1~dn的值的组合中存在da1、da2…dan、db1、db2…dbn等。

比y1~yn的组合ya1、ya2…分别与占空比d1~dn的组合da1、da2…dan相关联。比y1~yn的组合yb1、yb2…分别与占空比d1~dn的组合db1、db2…dbn相关联。

准备多个这样的将比y1~yn的组合与占空比d1~dn的组合相关联的数据,在步骤s204中根据图20所示的表形式的数据求出与针对受电器101-1~101-n而求出的比y1~yn对应的占空比d1~dn即可。

此外,在图20所示的表形式的数据中,在不存在步骤s204中针对受电器101-1~101-n而求出的比y1~yn的组合的情况下,使用与和在步骤s204中求出的比y1~yn相近的比y1~yn相关联的占空比d1~dn即可。另外,在这样在步骤s204中求出的比y1~yn的组合在图20所示的数据中不存在的情况下,通过以插补处理等求出与在步骤s204中求出的比y1~yn的组合相近的比y1~yn,从而使用占空比d1~dn即可。

另外,这里虽对使用图20所示的表形式的数据而求出占空比d1~dn的形态进行了说明,但例如也可根据比y1~yn的值,对占空比d1~dn进行运算。比y1~yn的值在比xk为最大值xs的情况下成为1,而在其他的情况下是小于1的值。因此,比y1~yn的值越大,则需要的受电电量越多。因此,比y1~yn的值越大则将占空比d1~dn设定为越大,比y1~yn的值越小则将占空比d1~dn设定为越小即可。

接下来,送电器10向受电器101-1~101-n发送表示占空比d1~dn的数据(步骤s206)。

最后,送电器10以下式设定送电输出p(步骤s207)。

[数1]

以上,占空比d1~dn和送电输出p的设定结束。

以上,根据实施方式3,能够提供能够改善电力供给量的平衡的受电器101-1~101-n。另外,根据实施方式3,能够提供能够改善电力供给量的平衡的电力传送系统(受电器101-1~101-n以及送电器10)。

<实施方式4>

图21是表示实施方式4的受电器102和送电装置80的图。

受电器102是对实施方式1的受电器100(参照图4)的开关130的位置进行变更的装置。受电器102代替开关130而具有开关131。开关131被插入次级侧共振线圈110的端子112a和整流电路120之间,与实施方式1的开关130同样由控制部150进行pwm驱动。

作为开关131,只要是可高速地进行交流电流的切断的开关即可,例如,能够使用组合了多个fet的开关、或者可控硅等。

这样,即使对被插入到次级侧共振线圈110的端子112a与整流电路120之间的开关131的开/关利用pwm驱动模式进行驱动控制,也与实施方式1的受电器100(参照图4)的开关130以pwm驱动模式进行驱动控制的情况相同,能够对次级侧共振线圈110的受电电量进行调节。

因此,根据实施方式4,与实施方式1相同,能够提供能够改善电力供给量的平衡的受电器102。

以上,对本发明的例示的实施方式的受电器、以及电力传送系统进行了说明,但本发明并不限于具体的公开的实施方式,在没有脱离技术方案的范围内能够进行各种的变形、变更。

附图标记的说明:

10送电器

11初级侧线圈

12初级侧共振线圈

13匹配电路

14电容器

15控制部

100、100a、100b、101、101-1~101-n、103受电器

110、110a、110b次级侧共振线圈

120、120a、120b整流电路

130、130a、130b开关

140、140a、140b平滑电容器

150、150a、150b控制部

155电压计

160a、160b输出端子

170a、170b天线

180开关

190虚设电阻器

200a、200b电子设备

210、210a、210bdc-dc转换器

220、220a、220b电池

500电力传送系统

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