无线供电系统、无线送电装置及无线受电装置
阅读：110发布：2024-02-03
专利汇可以提供无线供电系统、无线送电装置及无线受电装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在无线供电系统的无线送电装置(1)中设置有无线送电部(10)，无线送电部(10)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 (100)，并经由该可变共振电路(100)以无线方式送电。可变共振电路(100)通过送电控制部(13)对共振频率(f1～f3)进行可变控制。无线受电装置(2A～2C)中分别设置有具有相互不同的固有共振电路(200A～200C)的无线受电部(20)。通过固有共振电路(200A～200C)调谐到可变共振电路(100)的共振频率(f1～f3)而产生 磁场 共鸣模式，无线受电部(20)以无线方式接收来自无线送电部(10)的电 力 。，下面是无线供电系统、无线送电装置及无线受电装置专利的具体信息内容。
1.一种无线供电系统，包括：
无线送电装置，所述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送电；
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；以及
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而产生磁场共鸣模式，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。
2.根据权利要求1所述的无线供电系统，其中，所述可变共振电路具有送电线圈以及与该送电线圈选择性地连接的具有不同的静电电容的多个电容器，所述送电控制部选择性地控制所述多个电容器与所述送电线圈的连接。
3.根据权利要求2所述的无线供电系统，其中，所述固有共振电路分别包括具有相互不同的静电电容的电容器以及与该电容器连接的受电线圈。
4.一种无线供电系统，包括：
无线送电装置，所述无线送电装置包括具有预定的共振频率特性的送电共振电路，并经由所述送电共振电路以无线方式送电；
多个无线受电装置，所述多个无线受电装置分别包括具有与所述送电共振电路相同的共振频率特性的受电共振电路，并且通过所述受电共振电路调谐到所述送电共振电路的共振频率而产生磁场共鸣模式，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；以及
受电控制部，所述受电控制部对每个所述无线受电装置进行所述受电共振电路的电路连接状态的接通或断开控制。
5.根据权利要求4所述的无线供电系统，包括：电池，所述电池存储对每个所述无线受电装置经由所述受电共振电路接收到的电力；以及通信部，所述通信部在所述无线送电装置与所述多个无线受电装置之间交换所述电池的蓄电状况，所述无线送电装置响应于来自所述通信部的指令开始送电，并且所述受电控制部响应于来自所述通信部的指令对每个所述无线受电装置进行所述受电共振电路的电路连接状态的接通或断开控制。
6.根据权利要求4所述的无线供电系统，包括电池，所述电池存储对于每个所述无线受电装置经由所述受电共振电路接收到的电力，所述受电控制部对于每个所述无线受电装置根据所述电池的蓄电状况对所述受电共振电路的电路连接状态进行接通或断开控制。
7.一种无线供电系统，包括：
无线送电部，所述无线送电部具有包括能够将电力作为磁场能量送出的送电线圈的可变共振电路，该可变共振电路具有以第一频率及第二频率发生共振的特性，所述无线送电部从共振状态的所述送电线圈送出磁场能量；
送电控制部，所述送电控制部使用所述第一频率及第二频率来使所述可变共振电路的共振特性发生改变；
第一无线受电部，所述第一无线受电部具有包含能够接收磁场能量的第一受电线圈的第一受电共振电路，该第一受电共振电路具有以所述第一频率发生共振的特性，所述第一无线受电部通过与所述送电线圈共鸣而变为共振状态的所述第一受电线圈将磁场能量作为电力而接收；以及
第二无线受电部，所述第二无线受电部具有包括能够接收磁场能量的第二受电线圈的第二受电共振电路，该第二受电共振电路具有以所述第二频率发生共振的特性，所述第二无线受电部通过与所述送电线圈共鸣而变为共振状态的所述第二受电线圈将磁场能量作为电力而接收。
8.一种无线供电系统，包括：
无线送电部，所述无线送电部具有包括能够将电力作为磁场能量送出的送电线圈的送电共振电路，所述送电共振电路具有以送电频率发生共振的特性，所述无线送电部从共振状态的所述送电线圈送出磁场能量；
多个无线受电部，所述多个无线受电部具有包括能够接收磁场能量的受电线圈的受电共振电路，该受电共振电路具有以所述送电频率发生共振的特性，所述多个无线受电部通过与所述送电线圈共鸣而变为共振状态的所述受电线圈将磁场能量作为电力而接收；以及，
受电控制部，所述受电控制部以使所述受电共振电路的共振特性劣化的方式对每个所述无线受电部进行控制。
9.一种无线送电装置，包括：
可变共振电路，所述可变共振电路具有能够进行可变控制的共振频率特性；以及送电控制部，所述送电控制部通过对所述可变共振电路的共振频率特性进行可变控制并使该共振频率调谐到与受电侧的共振频率而产生磁场共鸣模式，从而经由所述可变共振电路以无线方式送电。
10.一种无线受电装置，包括：
受电共振电路，所述受电共振电路具有相应于送电侧的共振频率特性，并以无线方式接收来自送电侧的电力；
电池，所述电池存储经由所述受电共振电路接收到的电力；以及
受电控制部，所述受电控制部根据所述电池的蓄电状况对所述受电共振电路的电路连接状态进行接通或断开控制，并通过在电路连接状态为接通的情况下使所述受电共振电路的共振频率调谐到送电侧的共振频率而产生磁场共鸣模式，从而以无线方式接收来自送电侧的电力。
无线供电系统、无线送电装置及无线受电装置
技术领域
背景技术
[0002] 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1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ω1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ω1、ω2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。
[0003] 专利文献1：日本专利文献特表2009-501510号公报
发明内容
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 即，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。
[0009] 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。
[0010] 为了解决上述问题，在本发明中采用了以下的技术手段。
[0011] 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。
附图说明
[0013] 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；
[0014] 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；
[0015] 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；
[0016] 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；
[0017] 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；
[0018] 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；
[0019] 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；
[0020] 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
[0021] 以下参照附图具体地说明本发明优选的实施方式。
[0022] 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1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1连接。电源P例如是商用电源。电池B1～B3分别与无线受电装置2A～2C连接。这些电池B1～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。
[0023] 无线送电装置1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。
11以及通信部14连接，并与它们之间进行各种信号的交换。
[0024] 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C1～C3。可变共振电路100通过经由电路连接开关Sw任一电容器C1～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C1～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C1～C3的电容设为相同符号的C1～C3。在这种情况下，1/2 1/2
可变共振电路100在输入的交流电的频率f与f1＝1/2π(LC1) 、f2＝1/2π(LC2) 、
1/2
f3＝1/2π(LC3) 那样的频率f1～f3一致时变为共振状态。这些频率f1～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C1～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。
可变共振电路100在输入的交流电的频率f与f1＝1/2π(LC1) 、f2＝1/2π(LC2) 、
1/2
f3＝1/2π(LC3) 那样的频率f1～f3一致时变为共振状态。这些频率f1～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C1～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。
[0025] 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f1～f3一致的交流电流向电磁感应线圈12流动。
[0026] 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f1～f3一致的交流电力。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，1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以有线方式供应交流电。
[0027] 送电控制部13响应于来自通信部14的指令使可变共振电路100的电路连接开关Sw动作，从而对可变共振电路100的共振频率f1～f3进行可变控制。如果经由电路连接开关Sw连接电容器C1，可变共振电路100的共振频率变为f1，如果经由电路连接开关Sw连接电容器C2，共振频率变为f2，如果经由电路连接开关Sw连接电容器C3，共振频率变为f3。如此对共振频率f1～f3进行可变控制时，送电控制部13进行可变控制使得振荡电路11中产生的交流频率也与共振频率f1～f3一致。由此，送电线圈Ct根据不同的共振频率f1～f3使共振状态发生改变。
[0028] 通信部14与后述的无线受电装置2A～2C的通信部23之间以无线方式交换各种信息。
[0029] 各个无线受电装置2A～2C包括无线受电部20、电源电路21、电磁感应线圈22以及通信部24。电池B1～B3与电源电路21和通信部24连接。电源电路21与电磁感应线圈22连接，并且由无线受电部20接收的电力经由该电磁感应线圈22向电源电路21传送。与无线送电部10的可变共振电路100同样地，为了增大Q值，无线受电部20不与电源电路
21直接连接。在无线受电部20中包括LC共振电路。无线受电部20通过来自电磁感应线圈22的电磁感应输出电力。无线受电部20与电磁感应线圈22以能够通过电磁感应输出电力的程度的近距离被配置。
21直接连接。在无线受电部20中包括LC共振电路。无线受电部20通过来自电磁感应线圈22的电磁感应输出电力。无线受电部20与电磁感应线圈22以能够通过电磁感应输出电力的程度的近距离被配置。
[0030] 无线受电部20具有固有共振电路200A～200C，固有共振电路200A～200C对于每个无线受电装置2A～2C具有固有的共振频率特性。固有共振电路200A～200C分别包括空芯状的受电线圈Cr和与该受电线圈Cr连接的电容器C1～C3。受电线圈Cr例如具有与送电线圈Ct相同的电特性，在本实施方式中，受电线圈Cr的电感是与送电线圈Ct相同的L。各固有共振电路200A～200C的电容器C1～C3具有相互不同的电容。这些电容器C1～C3在本实施方式中也具有与无线送电装置1中的电容器相同的电特性，并分别具有由相同符号表示的电容C1～C3。即，固有共振电路200A～200C对于每个无线受电装置2A～2C具有与基于可变共振电路100的共振频率相同的共振频率f1～f3。
[0031] 此外，这里所说的相同的共振频率不是完全相同的意思。即使对于仿真等具有多个共振电路的共振频率一致的情况，在现实中多个的共振电路的共振频率也不一致。因此，相同的共振频率表示基本相同的频率。该基本相同的范围例如由Q值决定。Q值越高，该基本相同的范围就越窄，反之，Q值越低，该基本相同的范围就越宽。基本相同的范围的标准是共振点的值变为一半的频率范围(半值幅度)。另外，基本相同的范围是实现目标效率的频率范围。换言之，基本相同的范围是在线圈被分离的位置关系下能够以比电磁感应高的效率输送电力的频率范围(所谓的磁场共鸣模式产生的范围)。此外，这样的频率相同的范围是在本领域技术人员的常识范围内决定的事项，而无需说明。但是，时常有不具备本领域技术人员的常识的技术人员进行参考的情况。上述的说明是考虑到这样的情况而记载的，并非通过该说明限制本发明的扩展。
[0032] 例如，当无线送电装置1的送电线圈Ct处于共振频率f1的共振状态时，如果无线受电装置2A的受电线圈Cr相对于该送电线圈Ct接近至例如数十厘米程度的距离，通过共振频率f1的调谐，产生磁场共鸣模式。在产生这种磁场共鸣模式的状态中，来自送电线圈Ct的电力以无线方式向受电线圈Cr传送，从而该电力被受电线圈Cr获取。由受电线圈Cr接收的电力经由电磁感应线圈22被电源电路21接收。这时，在与共振频率f1不调谐的其它的无线受电装置2B、2C与无线送电装置1之间不产生磁场共鸣模式，因此不传送来自无线送电装置1的电力。在使无线送电装置1的共振频率为f2或f3而调谐到无线受电装置2B、2C的共振频率f2、f3的情况下，同样地，也只在进行了共振频率f2、f3的调谐的无线送电装置1与无线受电装置2B、2C之间产生磁场共鸣模式。由此，只在进行了共振频率f1～f3的调谐的无线受电装置2A～2C中产生较强的磁场共鸣模式，从而选择性地对需要供电的无线受电装置2A～2C以无线方式高效地传送电力。
[0033] 电源电路21从经由电磁感应线圈22获取的电力中产生电池B1～B3所需的输出电力。
[0034] 电磁感应线圈22通过电磁感应将来自受电线圈Cr的电力向电源电路21传送。该电磁感应线圈22与受电线圈Cr的分离距离比从受电线圈Cr到送电线圈Ct的距离小很多，例如，1厘米左右。此外，电源电路和受电线圈也可以不使用电磁感应线圈而以有线方式相互连接，并将来自受电线圈的电力直接输入电源电路。
[0035] 通信部24与无线送电装置1的通信部14之间以无线方式交换各种信息。例如，当电池B1～B3的充电程度未达到预定的基准程度时，从电池B1～B3的控制电路(图示省略)向通信部24传送充电请求。通信部24响应于该充电请求向无线送电装置1的通信部14发送送电请求。这时，通信部24在发送送电请求的同时发送与送电所需的共振频率f1～f3有关的信息。无线送电装置1的通信部14从送电请求目的地的通信部24接收到与共振频率f1～f3有关的信息，该通信部14向送电控制部13传送送电请求目的地的共振频率f1～f3。由此，无线送电装置1的可变共振电路100被调谐到送电请求目的地的共振频率f1～f3。
[0036] 无线送电装置1及无线受电装置2A～2C以图2和图3所示的动作步骤执行无线送电处理和无线受电处理。
[0037] 首先，如图2所示，无线送电装置1的通信部14将无线受电装置2A～2C确认作为能够通信的对象(S1)。
[0038] 其次，通信部14监视是否有来自能够通信的无线受电装置2A～2C的送电请求(S2)。
[0039] 例如，当从一个无线受电装置2A接收到送电请求时(S2：是)，通信部14将该送电请求和无线受电装置2A的共振频率f1一起传送到送电控制部13。由此，送电控制部13使振荡电路11的交流频率调谐到共振频率f1，并选择与共振频率f1对应的电容器C1使电路连接开关Sw与该电容器连接(S3)。由此，无线送电部10的送电线圈Ct处于共振频率为f1的共振状态而开始送电(S4)。此外，当具有来自多个无线受电装置的送电请求并反复接收到上述送电请求时，例如，可以按照送电请求的接收顺序使应该一致的无线受电装置的共振频率调谐，或者也可以通过分时处理周期地使所需的共振频率匹配。
[0040] 开始送电后，通信部14监视是否有来自对方的无线受电装置2A的充电结束通知(S5)。
[0041] 当从无线受电装置2A接收到充电结束通知时(S5：是)，通信部14再次返回S2来监视是否有送电请求。
[0042] 在S5中，当未从无线受电装置2A接收到充电结束通知时(S5：否)，由于对无线受电装置2A的送电继续进行，因此通信部14继续监视直到从无线受电装置2A接收到充电结束通知。
[0043] 在S2中，当全部的无线受电装置2A～2C都没有送电请求时(S2：否)，无线送电装置1通过使振荡电路11的动作停止来结束与无线送电处理有关的一系列动作。在无线送电处理的动作结束后，返回到S1并反复执行一系列的动作。此外，在具有来自其它的无线受电装置2B、2C的送电请求的情况下，也同样地执行与无线送电处理有关的一系列的动作。
[0044] 另一方面，如图3所示，例如，在一个无线受电装置2A中，通信部24将无线送电装置1确认作为能够通信的对象(S11)。
[0045] 当无线送电装置1被确认作为能够通信的对象时，通信部24监视是否有来自电池B1的充电请求(S12)。
[0046] 当从电池B1接收到充电请求时(S12：是)，通信部24向无线送电装置1发送送电请求，并向无线送电装置1传送与共振频率f1有关的信息(S13)。由此，在无线送电装置1中，进行开始送电的准备(图2的S3)，在准备完成后开始送电(图2的S4)。即，在发出送电请求的无线受电装置2A与无线送电装置1之间，通过进行共振频率f1的调谐，产生磁场共鸣模式，无线受电装置2A开始受电，并且电力以无线方式从送电线圈Ct向受电线圈Cr输送(S14)。被输送到无线受电装置2A的电力经由受电线圈Cr、电磁感应线圈22以及电源电路21被供应给电池B1，由此进行电池B1的充电。这时，与共振频率f1不调谐的无线受电装置2B、2C因在它们与无线送电装置1之间不产生磁场共鸣模式，因此电力不会被不必要地传送。
[0047] 当受电开始之后经过预定时间电池B1的充电结束时(S15)，通信部24向无线送电装置1通知充电结束(S16)。由此，无线受电装置2A结束与无线受电处理有关的一系列动作。无线受电处理的动作结束后，返回到S11并反复执行一系列的动作。
[0048] 在S12中，当没有来自电池B1的充电请求时(S12：否)，无线受电装置2A结束与无线受电处理有关的动作。此外，在其它的无线受电装置2B、2C中，也同样地执行与无线受电处理有关的一系列动作。
[0049] 因此，在本实施方式的无线供电系统中，通过对发出送电请求的无线受电装置2A～2C选择性地进行共振频率f1～f3的调谐，能够产生较强的磁场共鸣模式。由此，仅对需要的无线受电装置2A～2C提高能量传送效率，并尽可能地抑制了伴随着无线供电的不必要的电力损失，因此能够通过进行指定的方式以无线方式高效地供电。
[0050] 图4至图8示出了应用本发明的无线供电系统的其它的实施方式。此外，对于与前述的实施方式相同或类似的构成要素，标记相同的符号并省略对它们的说明。
[0051] 在图4所述的无线供电系统中，无线送电装置1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以及通信部14。无线送电部10包括具有预定的共振频率f的送电共振电路100’。送电共振电路100’是送电线圈Ct与电容器C串联连接的闭合电路。送电线圈Ct具有电感L，电容器C具有相同符号的电容C。这种情况下，送电共振电路1/2
100’在所输入的交流电力的频率与f1＝1/2π(LC1) 那样的频率f一致时变为共振状态。即，送电共振电路100’的共振频率是f。
100’在所输入的交流电力的频率与f1＝1/2π(LC1) 那样的频率f一致时变为共振状态。即，送电共振电路100’的共振频率是f。
[0052] 振荡电路11使与送电共振电路100’的共振频率f一致的交流电流向电磁感应线圈12流动。
[0053] 电磁感应线圈12通过电磁感应以无线方式向送电共振电路100’的送电线圈Ct输送与共振频率f一致的交流电力。
[0054] 送电控制部13响应于来自通信部14的指令进行控制，使得控制振荡电路11所产生的交流频率与共振频率f一致。
[0055] 无线受电装置2A～2C具有相同的构成要素和电特性，并包括无线受电部20、电源电路21、电磁感应线圈22、通信部24以及受电控制部25。受电控制部25与无线受电部20和通信部24连接。
[0056] 无线受电部20包括具有与无线送电装置1的送电共振电路100’相同的共振频率特性的受电共振电路200。即，在受电共振电路200中，包括与送电线圈Ct具有相同的电特性的受电线圈Cr以及经由电路连接开关Sw与该受电线圈Cr连接的电容器C。电容器C具有与送电共振电路100’的电容器C相同的电特性。受电线圈Cr具有电感L，电容器C具有相同符号的电容C。这样的受电共振电路200通过经由电路连接开关Sw、电容器C与受电线圈Cr串联连接而成为闭合电路。
[0057] 例如，如果在无线送电装置1的送电线圈Ct处于共振频率f的共振状态并且一个无线受电装置2A中的受电共振电路200为闭合电路的基础上使受电线圈Cr接近送电线圈Ct，通过共振频率f的调谐，产生磁场共鸣模式。由此，来自送电线圈Ct的电力以无线方式向受电线圈Cr输送，该电力被受电线圈Cr接收。受电线圈Cr所接收的电力经由电磁感应线圈22被电源电路21获取。这时，在电路连接开关Sw为断开状态下，在受电共振电路200未成为闭合电路的其它的无线受电装置2B、2C与无线送电装置1之间，不产生磁场共鸣模式。即，来自无线送电装置1的电力不向电路连接开关Sw为断开状态的无线受电装置2B、2C输送。在这些无线受电装置2B、2C中，当电路连接开关Sw接通时，由于共振频率f的调谐，在这些无线受电装置2B、2C与无线送电装置1之间产生磁场共鸣模式。由此，如果多个无线受电装置2A、2B、2C中的电路连接开关Sw全部为接通状态，则在所有这些无线受电装置2A、2B、2C与无线送电装置1之间产生磁场共鸣模式，同时以无线方式输送电力。
[0058] 通信部24除向无线送电装置1的通信部14发送送电请求之外，还向接收控制部25传送来自电池B1～B3的充电请求或充电结束。
[0059] 受电控制部25在从通信部24接收到充电请求时响应于该请求使受电共振电路200的电路连接开关Sw处于接通状态。由此，受电共振电路200成为闭合电路后从而被调谐到送电共振电路100’的共振频率f。另一方面，从通信部24传送充电结束时，受电控制部25使受电共振电路200的电路连接开关Sw处于断开状态。由此，受电共振电路200从共振状态中解除。
[0060] 如图4所示的无线受电装置2A～2C以及无线送电装置1按照图5及图6所述的动作步骤执行无线受电处理和无线送电处理。
[0061] 首先，如图5所示，例如，在一个无线受电装置2A的情况下，通信部24对无线送电装置1进行确认(S21)。
[0062] 当无线送电装置1被确认时，通信部24监视是否有来自电池B1的充电请求(S22)。
[0063] 当接收到来自电池B1的充电请求时(S22：是)，通信部24向受电控制部25传送该请求。由此，受电控制部25使电路连接开关Sw处于接通状态(S23)。
[0064] 其后，通信部24向无线送电装置1发送送电请求(S24)。由此，在无线送电装置1中，送电开始。即，在发出送电请求的无线受电装置2A与无线送电装置1之间，通过共振频率f的调谐，产生磁场共鸣模式，无线受电装置2A开始受电，从而电力以无线方式从送电线圈Ct向受电线圈Cr输送(S25)。被输送到无线受电装置2A的电力经由受电线圈Cr、电磁感应线圈22以及电源电路21被供应给电池B1，由此进行电池B1的充电。这时，例如，电路连接开关Sw处于断开状态下的无线受电装置2B、2C因它们与无线送电装置1之间不产生磁场共鸣模式，因此电力不会被不必要地输送。如果无线受电装置2B、2C的电路连接开关Sw处于接通状态，对这些无线受电装置2B、2C也同时传输电力。
[0065] 当受电开始后经过预定的时间电池B的充电结束时(S26)，通信部24向无线送电装置1通知充电结束(S27)。这时，通信部24也向受电控制部25传送充电结束。
[0066] 之后，受电控制部25使电路连接开关Sw处于断开状态(S28)。由此，无线受电装置2A结束与无线受电处理有关的一系列的动作。无线受电处理的动作结束后返回到S21反复执行一系列的动作。
[0067] 在S22中，当没有来自电池B1的充电请求时(S22：否)，无线受电装置2A结束与无线受电处理有关的动作。此外，在其它的无线受电装置2B、2C中，同样地，与无线送电处理有关的一系列的动作也被执行。
[0068] 另一方面，如图6所示，无线送电装置1的通信部14最初将无线受电装置2A～2C确认作为能够通信的对象(S31)。
[0069] 之后，通信部14监视是否有来自能够通信的无线受电装置2A～2C的送电请求(S32)。
[0070] 例如，当从一个无线受电装置2A接收到送电请求时(S32：是)，通信部14向送电控制部13传送该请求。由此，送电控制部13使振荡电路11处于动作状态，并使交流频率调谐到共振频率f。由此，无线送电部10的送电线圈Ct变为共振状态而开始送电(S33)。此外，在具有来自多个无线受电装置的送电请求并反复接收送电请求的情况下，也是同样的。因此，无线送电装置能够对发出送电请求的所有的无线受电装置同时供电。
[0071] 开始送电后，通信部14监视是否有来自受电对象的无线受电装置2A的充电结束通知(S34)。
[0072] 当从无线受电装置2A接收到充电结束通知时(S34：是)，通信部14再次返回到S32来监视是否有送电请求。
[0073] 在S34中，当未从无线受电装置2A接收到充电结束通知时(S34：否)，由于对无线受电装置2A的送电继续进行，因此通信部14继续监视直到从无线受电装置接收到充电结束通知。
[0074] 在S32中，当所有的无线受电装置2A～2C都没有发出送电请求时(S32：否)，无线送电装置1在使振荡电路11动作停止后结束与无线送电处理有关的一系列动作。无线送电处理的动作结束后，返回到S1反复执行一系列的动作。此外，当具有来自其它的无线受电装置2B、2C的送电请求时，也同样地执行与无线送电处理有关的一系列的动作。
[0075] 因此，根据如图4所示的无线供电系统，送电共振电路100’与受电共振电路200在构成上的区别仅在于有无电路连接开关Sw，从而这些共振电路100、200能够以比较简单的方式具有大致相同的电路构成。通过这样的无线供电系统也能够通过以进行指定的方式高效地无线供电。
[0076] 此外，作为图4所示的无线供电系统的变形例，即使在多个无线受电装置同时具有充电请求的情况下，也仅对其中一个无线受电装置使连接开关Sw处于接通状态，而始终只向一个无线受电装置供应电力。在此情况下，无线送电装置能够对需要的无线受电装置高效地供电。
[0077] 图7所示的无线供电系统构成相对于图4的无线供电系统去除了送电控制部以及通信部的系统。即，无线送电装置1包括无线送电部10、振荡电路11以及电磁感应线圈12，送电共振电路100’始终处于共振频率为f的共振状态。由此，无线送电装置1无论附近是否存在可能产生磁场共鸣模式的无线受电装置2A～2C，始终处于能够供电的状态。
[0078] 无线受电装置2A～2C具有相同的构成要素和电特性，并包括无线受电部20、电源电路21、电磁感应线圈22、以及受电控制部25。受电控制部25与无线受电部20和电池B1～B3连接。受电控制部25在电池余量未达到预定量时响应于此使受电共振电路200的电路连接开关Sw处于接通状态。由此，受电共振电路200成为闭合电路而被调谐到与送电共振电路100’相同的共振频率f。当电池B1～B3的充电结束时，受电控制部25使受电共振电路200的电路连接开关Sw处于断开状态。由此，受电共振电路200从共振状态中解除。
[0079] 图7所示的无线受电装置2A～2C按照图8所示的动作步骤执行无线受电处理。
[0080] 首先，如图8所示，例如，在一个无线受电装置2A的情况中，受电控制部25监视电池B1的余量(S41)。
[0081] 电池B1的余量未达到预定量时(S41：是)，受电控制部25使电路连接开关Sw处于接通状态(S42).
[0082] 这时，无线送电装置1在送电线圈Ct变为共振状态时始终处于能够供电的状态。因此，在电路连接开关Sw刚处于接通状态之后，在无线受电装置2A中通过使无线受电装置
2A调谐到送电线圈Ct的共振频率f使受电线圈Cr变为共振状态，从而开始基于磁场共鸣模式的受电(S43)。由此，来自送电线圈Ct的电力以无线方式输送到受电线圈Cr。被输送到无线受电装置2A的电力经由受电线圈Cr、电磁感应线圈22以及电源电路21被供应给电池B1，由此进行电池B1的充电。这时，例如，如图7所示的，在电路连接开关Sw处于接通状态的无线受电装置2B中，也同样地产生磁场共鸣模式，并同时输送电力。另一方面，电路连接开关Sw处于断开状态的无线受电装置2C因受电共振电路200未构成闭合电路而不变为共振状态，从而不会从无线送电装置1输送电力。
2A调谐到送电线圈Ct的共振频率f使受电线圈Cr变为共振状态，从而开始基于磁场共鸣模式的受电(S43)。由此，来自送电线圈Ct的电力以无线方式输送到受电线圈Cr。被输送到无线受电装置2A的电力经由受电线圈Cr、电磁感应线圈22以及电源电路21被供应给电池B1，由此进行电池B1的充电。这时，例如，如图7所示的，在电路连接开关Sw处于接通状态的无线受电装置2B中，也同样地产生磁场共鸣模式，并同时输送电力。另一方面，电路连接开关Sw处于断开状态的无线受电装置2C因受电共振电路200未构成闭合电路而不变为共振状态，从而不会从无线送电装置1输送电力。
[0083] 当开始受电后经过预定的时间电池B的充电结束时(S44)，受电控制部25使电路连接开关Sw处于断开状态(S45)。由此，无线受电装置2A结束与无线受电处理有关的一系列的动作。无线受电处理的动作结束后返回到S41反复执行一系列的动作。
[0084] 在S41中，当电池B1的余量为预定量以上时(S41：否)，在无线受电装置2A中，在受电控制部25使电路连接开关Sw处于断开状态后结束与无线受电处理有关的动作。此外，在其它的无线受电装置2B、2C中也同样地执行与无线送电处理有关的一系列的动作。
[0085] 因此，根据图7所示的无线供电系统，由于在无线送电装置1以及无线受电装置2A～2C中不需要通信功能，从而能够形成更简单的电路构成。在这样的无线供电系统中，即使没有通信功能，也能够根据需要电力的无线受电装置2A～2C的状况以无线方式高效地供电。
[0086] 此外，本发明不限于上述的实施方式。
[0088] 在线圈之间产生磁场共鸣模式时，优选地，尽量同轴地配置这些线圈轴。因此，例如，对于参与供电的线圈，可以通过姿势控制装置强制地改变这些线圈的方向。
[0089] 作为与图1对应的无线供电系统的变形例，可以设置可变容量电容器取代多个电容器。作为用于对共振频率进行可变控制的构成，也可以是使线圈的感抗发生改变的构成。
[0090] 作为与图4以及图7对应的无线供电系统的变形例，取代设置固定容量的电容器，如果线圈中存在一定程度的浮动电容，可以不特别地设置电容器。这是因为通过该线圈的浮动电容能够得到所期望的共振频率特性。
[0091] 无线受电装置不限于连接到电池，也可以直接连接到电子器件。
[0092] 电源电路、通信部、受电控制部可以组装到包含电池保护电路等的电池保护LSI中。在这种情况下，电池保护LSI通过与受电共振电路或AC-DC转换器所需的电感和电容一起组合使用能够实现无线受电装置。
[0093] 无线受电装置的通信部不限于其与无线送电装置的通信部之间的通信，例如，可以基于从受电共振电路得到的电压或电流获得其它的无线受电装置的受电状况。或者，通信部也可以通过在多个无线受电装置之间的通信来获得其它的无线受电装置的受电状况。
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