CN101964551A - 电力接收设备、电力传输系统、充电设备和电力传输方法 - Google Patents

Abstract

电力接收设备包括：谐振元件，具有特定谐振频率，而且适合通过谐振关系以非接触关系与不同的谐振元件耦合；整流部分，响应于由谐振元件接收的能量，配置为整流谐振频率的交流电；开关部分，配置为用于切断自谐振元件到整流部分的交流电供应路径；当到整流部分的交流电供应路径被开关部分阻断时，谐振元件通过谐振关系同样与不同的谐振元件保持耦合状态。

Description

电力接收设备、电力传输系统、充电设备和电力传输方法

技术领域

本发明涉及用于利用电磁场的谐振通过无线电传输电力的设备和方法。

背景技术

作为用于通过无线电传输电力的技术，利用电磁感应的技术是众所周知的。在利用电磁感应的电力传输中，电流提供给两个位置互相邻近的线圈之一，以便通过由一个线圈产生的磁通量的媒介作用(intermediation)在另一个线圈中产生电磁力。

然而，根据利用电磁感应的电力传输，两个线圈必须位置互相邻近。因此，电力传输存在这样一个问题，可传输电力的距离受限。此外，如果在进行电磁感应耦合的线圈的轴互相没有对准，那么传输效率会降低。因此，在在耦合时的对准是重要的。

同时，近来提出了利用电磁场的谐振来传输电力的的方法。根据谐振型无线电电力传输，电力能够在例如三到四米的距离上传输，此外能够传输大功率。因此，谐振型无线电电力传输具有这样的优点，即能够轻易构建在接收端不具有二次(secondary)电池(可再充电的电池)的系统。

此外，谐振型无线电电力传输对任何其他电子设备影响很小，因为如果该电子设备不具有谐振机制，能量不会传输。此外，还有一个优点在于，即使在进行耦合时对准不够好，传输效率不会下降太多。

在磁场中使用谐振现象的电力传输系统已经公开，例如，在美国公开的专利申请U.S 2007/0222542(下文称作专利文献1)。

使用磁场谐振的电力传输系统的配置的例子如图9所示。图9具体示出了系统配置的例子，其中电力供给源的电力发送设备10和电力供应目的地或接收端的电力接收设备20以一种彼此一一对应的关系设置。

参考附图9，电力发送设备10包括谐振元件11、激励元件12和频率信号产生部分13。

谐振元件11例如由循环线圈(loop coil)形式的空心(air-core)线圈组成。激励元件12例如由空心线圈组成，该空心线圈的相对的末端连接到频率信号产生部分13的两个输出端子。谐振元件11和激励元件12以通过电磁感应互相强烈耦合的关系设置。

组成谐振元件11的空心线圈不仅具有电感，还具有线圈内部电容，而且具有取决于该电感和电容的自谐振频率。

频率信号产生部分13产生等于谐振元件11的自谐振频率的频率信号。频率信号产生部分13可以由Colpitts型振荡电路、Hartley型振荡电路等组成。

虽然未示出，电力发送设备10接收来自交流电源的电力供给，使得频率信号自频率信号产生部分13产生。

同时，电力接收设备20包括谐振元件21、激励元件22、整流电路23和负载24。

谐振元件21例如由类似于谐振元件11的以循环环线圈形式的空心线圈组成。激励元件22例如由空心线圈组成，该空心线圈的相对的末端连接到整流电路23的两个输入端子。谐振元件21和激励元件22以通过电磁感应互相强烈耦合的关系配置。

与谐振元件11类似，组成谐振元件21的空心线圈不仅具有电感，还具有线圈内部电容，而且具有取决于该电感和电容自谐振频率。

谐振元件11和谐振元件21的自谐振频率彼此相等，为频率fo。

在如上述描述的系统配置中，在电力发送设备10中的频率信号产生部分13向激励元件12提供等于谐振元件11和21的自谐振频率fo的频率信号。

因此，频率fo的交流电流到激励元件12的空心线圈，通过电磁感应，在类似地由空心线圈形成的谐振元件11中感应产生同频率fo的感应电流。

在图9的电路配置中，构成电力接收设备20的谐振元件21的空心线圈的自谐振频率为频率fo，而且同电力发送设备10的谐振元件11的自谐振频率一致。因此，电力发送设备10的谐振元件11和电力接收设备20的谐振元件21具有电磁场谐振关系，在频率fo上存在最大耦合量和最小损耗。

由于在本电路配置中的电力发送设备10的谐振元件11和电力接收设备20的谐振元件21具有如上所述的磁场谐振关系，在谐振频率fo上，电流以非接触的方式自谐振元件11提供到谐振元件21。

在电力接收设备20中，由出现在谐振元件21中的交流电通过电磁感应，在激励元件22中感应产生感应电流，在激励元件21中感应产生的感应电流通过整流电路23被整流成直流电流，并作为供电电流提供给负载24。

以这种方式，利用磁场谐振现象以无线电方式将电力从电力发送设备10传输到电力接收设备20。

在图10中图释了来自如图9所示的配置的电力传输系统中的频率信号产生部分13的频率信号的频率和磁场谐振中的耦合量的关系。如从图10中可明显看出的，图9的配置的电力传输系统示出了频率的选择性，其中在谐振频率fo获得最大耦合量。

图11说明了电力发送设备10的谐振元件11和电力接收设备20的谐振元件21之间的距离D和磁场谐振中的耦合量之间的关系。根据图11，可以确认，虽然耦合量随着距离缩短而增加，但是在距离非常短的情况下，耦合量却相当低。这样，能够确认，存在某一距离，在该距离上，耦合量在特定谐振频率上最大。

图12说明了获得最大耦合量的谐振频率和谐振元件之间的距离之间的关系。自图12中看到，如果在谐振频率较低，但谐振元件之间的距离增加，或者如果在谐振频率较高，但谐振元件之间的距离缩短，都能够获得最大的耦合量。

发明内容

如上所述，在谐振型电力传输系统中，即使电力发送设备和电力接收设备之间的距离相对较大或者即使耦合轴某种程度上相互没有对准，电流传输还是能够执行。

因此，能够自电力供给源的单一电力发送设备向多个供电目的地发送电力，如图13所示，图13说明了电力发送到作为供电目的地的两个电力接收设备20A和20B。需要注意的是，电力接收设备20A和20B具有与如上所述的电力接收设备20的配置完全相同的配置，而且包括相同的元件，该相同的元件通过分别在相同附图标记上添加后缀A和B来表示。

此处假定电力发送设备10的谐振元件11的自谐振频率和两个电力接收设备20A和20B的谐振元件21A和21B的自谐振频率彼此相通。

由于电力供给源和供电目的地之间的耦合量随着谐振元件之间的距离缩短而增加，在图13的例子中，电力接收设备20B到电力发送设备10的耦合量大于电力接收设备20A到电力发送设备10的耦合量。

由于电力供给源提供到供电目的地的电力随着谐振元件之间的距离增加而增加，自电力发送设备10提供到电力接收设备20B的电力比到电力接收设备20A的电力高。

附带地，除了需要使得电力接收设备20A和电力接收设备20B两者必须都工作以及要求将直流电供应到负载的情况外，使的两个设备中的一个工作的情况不是必须的。

具体地，上述电力接收设备中的每一个配置成其通过无线电正常地接收发送来的电力。因此，即使其中电力接收设备的任一个不需要接收电力，如果电力接收设备设置成其能够接收来自电力发送设备10的电力供给，那么电力被无益地提供给电力接收设备，并被整流电路23整流，然后消耗掉。

因此，如图13所示，如果多个电力接收设备与电力发送设备10具有磁场谐振关系，那么来自电力发送设备10的电能被分配和发送到多个电力接收设备。因此，响应于该电力接收设备的数目，由电力接收设备中的每一个接收的电力降低，导致了要求接收电力的电力接收设备不能够从电力发送设备接收足够的电力的问题。

具体地，如果距图13中离电力发送设备10较近的电力接收设备20B不需要工作而且没有要求接收电力，按分配关系提供到要求接收电力的电力接收设备20A的电力就会降低，电力是不够的。

因此，期望能够提供消除上述问题的设备和方法。

根据本实施例，提供了电力接收设备，其包括：谐振元件，具有特定谐振频率，而且适合通过谐振关系以非接触关系与不同的谐振元件耦合；整流装置，响应于由所述谐振元件接收的能量，用于整流所述谐振频率的交流电；开关装置，用于切断从所述谐振元件到所述整流装置的交流电供应路径；当到所述整流装置的交流电供应路径被所述开关装置阻断时，所述谐振元件通过谐振关系也与所述不同的谐振元件保持耦合状态

假设电力接收设备设置成其通过谐振关系耦合到电力发送设备并也通过谐振关系与不同的电力接收设备耦合。在这种情况下，电力接收设备的谐振元件通过谐振关系与电力发送设备提供的谐振元件和不同电力接收设备的谐振元件两者都耦合。

当具有上述配置的电力接收设备不需要接收供电时，自谐振元件到整流装置的交流电的供应路径被开关装置切断。

然而，此时，电力接收设备的谐振元件保持这样的状态，在该状态中，谐振元件通过谐振关系与不同的谐振元件耦合。因此，在电力接收设备中，谐振元件自电力发送设备接收的电力被转移到通过谐振关系与所述谐振元件保持耦合的不同的电力接收设备的谐振元件，同时到整流装置的电流供应由开关装置切断。

这样，其中自谐振元件到整流装置的交流电的供应路径被切断的电力接收设备的谐振元件起转发(repeating)装置的作用，用于将来自电力发送设备电力转发到不同的电力接收设备。

在这种情况下，不同的电力接收设备接收通过与电力发送设备的直接谐振关系通过耦合发送的供电，以及此外通过与电力接收设备的谐振关系通过耦合接收电力接收。因此，到不同的电力接收设备的供电量提高。

因此，利用电力接收设备，通过谐振关系通过耦合自电力发送设备发送来的电力能够被转发，以便被发送到不同电力接收设备而不会浪费地消耗电力。

附图说明

图1为示出根据本发明的实施例的电力接收设备的配置的例子的示意图。

图2为示出包括附图1的电力接收设备的电力传输系统的例子的示意图。

图3为示出根据本发明的另一个实施例的电力接收设备的配置的例子的示意图。

图4为说明图3的电力接收设备的处理操作的流程图。

图5A和附图5B分别为示出根据本发明的另一个实施例的作为电力传输系统的充电系统的例子的示意图和剖视图。

图6为示出根据本发明的另一个实施例的作为电力传输系统的充电系统的配置的例子的示意图。

图7为说明图6的充电系统中的电力发送设备的处理操作的例子的流程图。

图8为说明图6的电力接收设备的处理操作的例子的流程图。

图9为示出磁场谐振型的电力传输系统的配置的例子的示意图。

图10、11和12为说明图9所示的磁场谐振型的电力传输系统的特性的图。

图13为说明图9所示的磁场谐振型的现有电力传输系统的问题的示意图。

具体实施方式

接下来，参考附图说明根据本发明的优选实施例的电力接收设备和包括该电力接收设备的电力传输系统。

根据第一实施例的电力接收设备

图1示出根据本发明的第一实施例的电力接收设备的配置的例子。如图1中所示的、同图9所示的电力传输系统中的电力接收设备的那些部分相同的部分以相同的参考标记表示。

参考附图1，根据第一实施例的电力接收设备200包括谐振元件21、激励元件22、整流电路23、负载24和电源控制开关25，该电源控制开关25设置在激励元件22和整流电路23的电流路径上。

谐振元件21例如由类似于谐振元件11的以循环线圈形式的空心线圈构成。

激励元件22例如由空心线圈组成，该空心线圈的一个端子连接到整流电路23的一个输入端子。激励元件22在其空心线圈的另一个端子处经过电源控制开关25连接到整流电路23的另一个输入端子。

谐振元件21和激励元件22被配置以具有通过电磁感应互相强烈耦合的关系。

谐振元件21的空心线圈不仅具有电感，还具有线圈内部电容，而且具有取决于该电感和电容的频率fo。如此前所述，谐振元件21频率等于电力发送设备10的谐振元件11的自谐振频率。

电源控制开关25可以由用户人工操作的机械开关或继电器开关或响应于用户的预定的操作而接通或断开的半导体开关组成。

当电源控制开关25在接通或闭合(closed)状态时，电力接收设备200的谐振元件21与电力发送设备10的谐振元件11通过两者之间的磁场谐振关系耦合，并执行上述类似的操作。具体地，由出现在谐振元件21中的交流电通过电磁感应在激励元件22中感应产生感应电流。在激励元件22中感应产生的感应电流由整流电路23整流成直流电流，并然后作为供电电流提供给负载24。

另一方面，当电源控制开关25在断开或打开(open)状态时，没有电流流经激励元件22。因此，即使电力发送设备10的谐振元件11和电力接收设备200的谐振元件21通过两者之间的磁场谐振关系互相耦合，而且交流电流经谐振元件21，也没有感应电流流经激励元件22。

换句话说，当电源控制开关25断开时，从谐振元件21到整流电路23的电流供应阻断。

因此，当电源控制开关25断开时，没有直流电流提供给电力接收设备200中的负载24，并且在电力接收设备200中没有电力消耗。

然而，其中电源控制开关25以这种方式断开的电力接收设备200的谐振元件21通过磁场谐振关系与不同的电力接收设备的谐振元件相耦合。于是，如果如刚才提到的不同的电力接收设备存在，那么传输到其中电源控制开关25是断开的电力接收设备200的谐振元件21的磁场能量被发送到该不同电力接收设备的谐振元件。

换句话说，其中电源控制开关25断开的电力接收设备200的谐振元件21作为转发器(repeater)，该转发器把电力发送设备10提供来的交流磁场能量传输到不同的电力接收设备的谐振单元。

参考图2，更具体地描述了其中谐振元件21作为转发器的状态，图2示出了根据本发明的实施例的电力传输系统。

参考图2，在所示电力传输系统中，尽管电力从电力供给源的电力发送设备10提供到特定电力接收设备200A，但是也存在能够经磁场谐振关系与电力发送设备10相耦合的不同的电力接收设备200B。

在图2的电力传输系统中，电力接收设备200A和200B具有与此上描述的电力接收设备200的配置完全相同的配置，而且包括与电力接收设备200的那些元件相同的元件。相同的元件分别通过在相同的参考标记上添加后缀A和B来表示。

在图2的电力传输系统中，示出了相对于作为电力供应源的电力发送设备10，不需要接收供电的电力接收设备装置200B位置比将被提供电力的电力接收设备200A近，因此电力接收设备装置200B与电力传输设备10的耦合量大于电力接收设备200A与电力传输设备10的耦合量。

此外，在图2的电力传输系统中，电力接收设备200A和电力接收设备200B彼此位置关系使得他们彼此通过磁场谐振关系互相耦合。

此外，在图2所示的电力传输系统中，电力接收设备200A的电源控制开关25A在接通或闭合的状态，使得电力接收设备200A可以接收来自电力供应源的电力发送设备10的供电。同时，由于电力接收设备200B不需要接收来自电力发送设备10的供电，电源控制开关25为断开或打开(open)状态。

因此，在电力发送设备10和电力接收设备200A之间，谐振元件11和谐振元件21A通过磁场谐振关系互相耦合，并且由于电源控制开关25A是接通的，感应电流流经激励元件22A。在激励元件22A中感应产生的感应电流由整流电路23A整流成直流电，并且作为供电电流提供给未在图2中示出的负载24。

在此期间，在电力发送设备10和电力接收设备200B之间，谐振元件11和谐振元件21B通过磁场谐振关系互相耦合。因此，来自电力发送设备10的磁场能量被发送到电力接收设备200B的谐振单元21B。然而，在电力接收设备200B中，由于电源控制开关处于截止或打开(open)的状态，没有感应电流流向激励元件22B，而且没有电流提供给整流电路23B，没有电力消耗。

此处，电力接收设备200A和电力接收设备200B具有他们彼此通过磁场谐振关系互相耦合的位置关系。因此，自电力发送设备10传输到电力接收设备200B的谐振元件21B的交流磁场能量发送到电力接收设备200A的谐振元件21A。

换句话说，在图2的电力传输系统中，自电力发送设备10发送的部分交流磁场能量经过电力接收设备200B的谐振元件21B发送到电力接收设备200A的谐振元件21A。

在图13的电力传输系统中，自电力发送设备10发送到电力接收设备20B的交流磁场能量消耗在电力接收设备20B中。然而，在图2的电力传输系统中，该交流磁场能量没有被消耗，而是通过电力接收设备200B发送到电力接收设备200A。

这样，电力接收设备200A通过直接磁场谐振关系通过耦合自电力发送设备10接收供电，并且还通过电力接收设备200B接收供电。因此，在图2的电力传输系统中，电力接收设备200A能够接收电力发送设备10发送的所有交流磁场能量。因此，电力接收设备200A能够有效率地接收供电。

需要注意的是，由于将从电力发送设备10接收供电的电力接收设备200A中的电源控制开关25A是接通状态，如图2所示，电力接收设备200A可以具有如图9所示的电力接收设备20的配置，该配置不包括电源控制开关25。具体地，在图2的电力传输系统中，所有电力接收设备可以不包括本实施例的电力接收设备200的配置。

同时需要注意的是，在上述第一实施例中，电源控制开关25为机械开关或继电器开关，电源控制开关25此外可以具有半导体开关的配置。在这种情况下，可提供由用于接收用户的操作输入的微型计算机组成控制部分，使得其响应于指示是否使电力接收设备工作的用户的操作输入，控制电源控制开关25进行切换。具体地，如果用户输入使电力接收设备工作的指令操作，于是控制部分控制电源控制开关为接通状态，但是如果用户输入另一条指令操作使电力接收设备不工作，于是控制部分控制电源控制开关为截止状态。

第二实施例的电力接收设备

在第一实施例的电力接收设备200中，电源控制开关仅响应于用户的操作而受控切换。相反，在第二实施例的电力接收设备，电源控制开关自动受控进行切换。

图3示出了第二实施例的电力接收设备300的配置。电力接收设备300包括第一实施例的电力接收设备200的几个共有元件，在此省略电力接收设备200的共有元件的重复描述以避免赘述。

参考图3，所示电力接收设备300包括可再充电的电池301B，并还包括用于对可再充电的电池301B充电的充电电路301，供电开关302，控制部分303和操作部分304。

电力接收设备300还包括替代电源控制开关25的电源控制开关电路250。电力控制开关电路250例如由半导体开关元件组成。

在第二实施例中，电力接收设备300接收自电力发送设备10发送的无线电电力，并使用无线电电力对电池301B充电，然后提供供电电流给负载。

当电源控制开关电路250为接通时，充电电路301利用来自整流电路23的直流电对电池301B充电。在电力接收设备300中，充电电路301具有检测电池301B充满电并将该充满电通知控制部分303的功能。

供电开关302插入整流电路23的输出端子和负载24之间，根据来自控制部分303的开关信号受控于导通和截止之间。该供电开关302例如也是由半导体开关元件组成。

当电源控制开关电路250接通以及供电开关302接通时，电力接收设备300接收自电力发送设备10发送的无线电电力，并且在电池301B由充电电路301充电时，电力接收设备300也提供电力给负载24。

控制部分303例如包括微型计算机，而且电力通常自电池301B提供到控制部分303。

操作部分304包括供电操作键，而且连接到控制部分303。如果控制部分304接收供电操作键的操作输入信息，那么其决定是否操作输入信息表示接通供电的操作或另一个断开供电的操作。于是，控制部分303响应于决定的结果控制供电开关302为接通或截止状态。

另一方面，如果控制部分303从充电电路301接收到充电电池301B充满电的通知，那么其断开电源控制开关电路250。因此，此时，电力接收设备300不消耗发电力发送设备10发送来的交流磁场能量，并且谐振元件21作为此前描述的交流磁场能量的转发器。

如果电池301B没有充满电，那么控制部分303控制电源控制开关电路250为接通状态，电力接收设备300借助于其整流电路将电力发送设备10发送来的交流磁场能量转化为直流电，并随后消耗该直流电。

图4说明了控制部分303的用于在接通和截止之间控制电源控制开关电路250的处理操作。

在步骤S101，控制部分303首先检查来自充电电路301的充满电的通知。然后在步骤S102，控制部分303确定电池301B是否在充满电的状态。如果确定电池301B不在充满电的状态，于是在步骤S103，控制部分303控制电源控制开关电路250保持接通。因此，处理返回步骤S101。

另一方面，如果在步骤S102确定电池301B在充电状态，那么在步骤S 104，控制部分303控制电源控制开关电路250切换到截止状态。因此，处理返回步骤S101。

在第二实施例的电力接收设备300中，当电池301B处于充满电的状态时，其不需要接收来自电力发送设备10的供电，因此，电源控制开关电路250自动断开。

因此，利用第二实施例的电力接收设备300，与第一实施例的电力接收设备200不同，即使用户没有人工执行电源控制开关的开关操作，也可以避免交流磁场能量不必要的消耗，并且获得有效率的无线电电力传输。

而且，如果接收来自电力发送设备10的交流磁场能量的多个电力接收设备全部具有第二实施例的供电接收设备300的配置，在多个电力接收设备全部置于完全充满电的阶段前的时间能够缩短。

具体地，当多个电力接收设备300的所有电池不在充满电的状态时，来自电力发送设备10的交流磁场能量被分配到多个电力接收设备300以执行充电。然而，在其中电池处于充满电的状态的电力接收状态下，电力控制开关电路250截止，并作为用于交流磁场能量的转发器工作。因此，将被发送到具有电池并且电池还没有处于充满电状态的电力接收设备的交流磁场能量提高。

因此，由于来自电力发送设备10的交流磁场能量有效率地发送直到多个电力接收设备全部进入充满电状态，因此多个电力接收设备全部进入充满电状态前的时间可以缩短。

第三实施例：电力传输系统(充电系统)

在第三实施例中，本发明实施为用于对第二实施例的电力接收设备300充电的充电系统或充电设备。图5A和图5B示出作为第三实施例的电力传输系统的充电系统的外观。

在本实施例的充电系统中，电力发送设备10提供在盒形充电支架的内部，且多个电力接收设备300设置于充电支架上。

图5A示出充电支架400的俯视图，充电支架400组成了本实施例的充电系统，图5B示出沿X-X线的剖视图。

充电支架400由非磁性材料构成的扁平的盒形组成。在充电支架400的内部，作为电力供给源的电力发送设备10设置于充电支架400的中心位置。图5A的虚线表示组成电力发送设备10的谐振元件11的空心线圈。

在接收多个电力接收设备300的充电支架400的接收面(receiving face)，通过打印提供了多个标记MK，如图5A的例子中，为多个圆形的标记，每个标记指出将放置电力接收设备300的位置。

如图5A和5B所示，提供标记MK使得其中心以布置在距离其上放置电力发送设备10的充电支架400的中心位置等距的圆上。这是因为试图使所有放置在充电支架400上的多个电力接收设备300和电力发送设备10之间通过磁场谐振关系的耦合量互相相等。

具体地，在本充电支架400中，如果电力接收设备300设置于多个标记MK的其中之一，那么在该放置电力接收设备300所放置的多个标记MK的任何一个上，电力接收设备300都能够接收来自电力发送设备10的等量的交流磁场能量。

此外，如果多个电力接收设备300放置在充电支架400上，那么交流磁场能量自电力接收设备10首先平等分配和提供到所有的电力接收设备300。

然后，如果电力接收设备300的任何一个的电池301B置于充满电状态，那么电力接收设备300的谐振元件现在作为如上所述的交流磁场能量的转发器。因此，对于电池301B不在充满电状态的任何其他电力接收设备300，除了自电力发送设备300提供的初始的交流磁场能量之外，交流磁场能量另外通过转发器发送。

具体地，电池301B完全充满电的电力接收设备300不消耗直到那时接收到的交流磁场能量，但是转发该交流磁场能量到电池301B不在充电状态的其他电力接收设备。因此，施加给电池301B不在完全充满电状态的其他电力接收设备的交流磁场能量自那时起增加。

因此，利用本发明的充电系统，能够有效率地充电多个电力接收设备。

第四实施例：电力传输系统或充电系统

同样在第四实施例中，本发明作为类似于第三实施例的电力传输系统的例子应用到充电系统。

尽管第四实施例的充电系统具有包括类似于第三实施例中的配置的基本配置，但是同第三配置的区别在于充电的电力供给源的电力发送设备中的每一个和用于接收充电的电力接收设备包括通信部分。

在第四实施例中，每个电力接收设备发送电池的剩余充电量到电力发送设备。

电力发送设备响应于所接收的多个电力接收设备的剩余充电量产生充电进度计划，而且根据充电进度计划，发送将电源控制开关电路置于接通状态或截止状态的控制指令到多个电力接收设备中的每一个。

电力接收设备中的每一个响应于来自电力发送设备的控制指令，执行操作以将其电源控制开关电路置于接通或截止状态。

因此，在第四实施例的充电系统中，多个电力接收设备能够在合适的充电时间快速充满电。

图6示出组成第四实施例的充电系统的电力发送设备100和电力接收设备500的配置的例子。图6所示的与上述实施例中所示的那些一致的部分以相同的参考标记表示。

参考图6，电力发送设备100除了谐振元件11、激励元件12和频率信号产生部分13外，还包括控制部分111和通信部分112。

控制部分111配置例如包括微型计算机，而且分析通过通信部分112自电力接收设备500接收到的信息或者经通信部分112产生和发送传输信息到电力接收设备500。

通信部分112例如由蓝牙(Bluetooth)单元或ZigBee单元组成。

此外，类似于第二实施例的电力接收设备300，电力接收设备500包括电源控制开关电路250、对电池301B充电的充电电路301、供电开关302、控制部分303和操作部分304，另外还包括通信部分501。

充电电路301通知控制部分303电池301B的剩余充电量或电池保留量和充满电状态，同第二实施例略有不同。

在第四实施例中，控制部分303通过通信部分501发送自充电电路301接收的电池301B的剩余充电量或电池保留量以及电力接收设备500自身的身份信息给电力发送设备100。

在第四实施例中，用户可以通过操作部分304输入诸如是否紧急要求充电或可以慢慢执行充电的附加信息。

在有该剩余充电量的这种通知时，控制部分303另外发送附加信息到电力发送设备100。

此外，当控制部分303自充电电路301接收表示电池301B充满电的通知时，控制部分303切断电源控制开关电路250并通过通信部分501将电池301B充满电的通知以及电力接收设备500自身的身份信息发送给电力发送设备100。

当电力发送设备100的控制部分111接收来自电力接收设备500的剩余充电量的通知或完全充满电的通知时，其产生或修改充电进度计划。随后，控制部分111根据充电进度计划产生针对多个电力接收设备的每一个的电源控制开关电路的开/关控制指令，并随后经通信部分112发送控制指令。

电力传输系统100的控制部分111的处理操作

图7为说明通过电力发送设备100的控制器111执行的处理操作的流程图。

当作为供电目的地的多个电力接收设备500设置于充电支架上并且用于充电系统的电源被接通以给电力发送设备100供电时，附图7的处理操作执行。

在步骤S111，控制部分111在通信部分112自作为供电目的地的多个电力接收设备500接收剩余充电量和针对该剩余充电量的附加信息。

随后，在步骤S112，控制部分111根据所接收的剩余充电量和附加信息产生用于多个电力接收设备500的充电进度计划。

具体地，控制部分111根据所接收的信息确认每个电力接收设备的身份信息，然后检查每个电力接收设备的剩余充电量、充电的紧急情况等。然后，控制部分111基于接收的信息产生优化的充电进度计划，根据充电进度计划，确定电力接收设备中哪个电源控制开关电路250应该接通或截止。

接着，在步骤S113，控制部分111通过通信部分112以与身份信息相匹配的关系发送用于电力接收设备500的电源控制开关电路250的所确定的开/关控制信息给各个电力接收设备500。

接着，在步骤S114，控制部分111监控来自任何电力接收设备的充满电信息的接收，并且在步骤S115，如果收到充满电信息，确定是否全部电力接收设备500充满电。

如果在步骤S115确定不是全部电力接收设备500充满电，于是在步骤S 116，控制部分111确定是否需要修改针对那些没有充满电的电力接收设备500的充电进度计划。具体地，由于可能存在这种情况，该情况中例如当电池没有充满电时，处于截止状态的电源控制开关电路250必须改变为接通状态，变化的必要性等被确定。

如果在步骤S116确定充电进度计划不需要修改，于是控制部分111的处理返回步骤S114。

另一个方面，如果在步骤S116确定充电进度需要修改，于是控制部分111重新产生进度计划，该进度计划用于除已充满电的电力接收设备之外的电力接收设备。于是，在步骤S117，根据重新产生的充电进度计划，控制部分111产生开/关控制指令，该开/关控制指令用于除了已充满电的电力接收设备500之外的每个电力接收设备500的电源控制开关电路250，而且发送该开/关控制指令到关联的电力接收设备500。于是，处理返回步骤S114以重复执行从步骤S114开始的步骤的处理。

如果在步骤S 115确定所有的电力接收设备500已经充满电，于是控制部分111断开到电力发送设备100的主电源，于是结束处理流程。

电力接收设备500的控制部分303的处理操作

附图8说明了由电力接收设备300的控制部分303执行的处理操作。

在步骤S201，控制部分303通信部分501发送电力发送设备100自身的身份信息(ID)、剩余充电量和附加信息给作为电力供给源的电力发送设备100。

随后，在步骤S202，控制部分303确定经过通信部分501是否接收到来自电力发送设备100的针对电源控制开关电路250的接通或截止指令。

如果在步骤S202确定该针对电源控制开关电路250的开/关指令没有收到，那么在步骤S202控制部分303重复执行该处理。

另一方面，如果在步骤S202确定针对电源控制开关电路250的开/关指令收到，那么在步骤S203，控制部分303根据收到的指令控制电源控制开关电路250的接通或截止。

接着，在步骤S204控制部分303确定电源控制开关电路250是否截止。如果确定电源控制开关电路250截止，那么处理返回到步骤S202，以重复执行从步骤S202开始的步骤的处理。

另一个方面，在步骤S204，如果确定电源控制开关电路250没有截止，于是在步骤S205，控制部分303确定电池301B是否充满电。

在步骤S205确定电池301B没有充满电，那么控制部分303的处理返回步骤S202，以重复执行从步骤S202开始的处理。

另一方面，如果在步骤S205确定电池301B充满电，那么在步骤S206，控制部分303经过通信部分501发送充满电信息以及电力接收设备500自身的ID给作为电力供给源的电力发送设备100。

而且，在步骤S207，控制部分303切换电源控制开关电路250到截止状态，并随后结束处理流程。

其他实施例及修改

需要注意的是，在上述给出的实施例的描述中，仅描述了一种情况，其中电源控制开关截止的电力接收设备200将来自电力发送设备10的交流磁场能量转发到不同的电力接收设备。然而，在多个电力接收设备200中其中电源控制开关截止的情况下，有时会发生电力接收设备将从作为转发设备的不同的电力接收设备发送来的交流磁场能量转发到另一个不同的电力接收设备。

此外，虽然说明了这样一种情况，在该情况中上述描述的第四实施例的电力传输系统为充电系统，但是本实施例不限于此。例如，多个电力接收设备中的每一个可以不包括可再充电的电池，但是可以包括向电力发送设备发出通知的功能，该通知涉及电力接收设备自身是否必须工作。另一方面，基于该通知，电力发送设备可以包括用于发出指令的功能，该指令用于电力接收设备的电源控制开关电路的开/关控制。

利用如上所述的电力传输系统，电力发送设备监视来自电力接收设备的信息，该信息涉及电力发送设备是否需要工作，而且发出用于电源控制开关电路的开/关指令，使得能够针对任何需要供电的电力接收设备执行恰当的供电。

此外，在上述实施例中，尽管激励元件22提供在谐振元件21和整流电路23之间，使得阻抗变换执行以执行有效的交流电力传输，但是激励元件也可以省略。

具体地，在该情况下，尽管谐振元件21的两个端子连接到整流电路23的一个和另一个输入端子，但是在本实施例中，电源控制开关也提供在谐振元件21的两个端子之一和整流电路23的输入端子之一之间。

此外，电源控制开关在该情况下切换到一种状态，在该状态，当来自电力发送设备的供电由电力接收设备接收到时，来自谐振元件21的交流电提供到整流电路23。此外，当自谐振元件21到整流电路23的交流电供应被阻断时，电源控制开关切断谐振元件21的端子之一和整流电路23的输入端子之一之间的连接，而且进行转换使得谐振元件21的两个端子互相连接以形成环形线圈。因此，谐振元件21处于能够与不同的谐振元件耦合执行磁场谐振的状态。

需要注意的是，虽然在实施例的说明中已经描述了其中谐振元件之间的谐振关系是磁场谐振的情况，但是本发明也可以应用到电场谐振。

本发明包含了于2009年07月22日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-170805的有关的主题，其全部内容通过引用结合到本说明书中。

本领域的技术人员应该理解到，根据设计要求和其他因素，可发生各种修改、组合、子组合和替代，只要其在所附的权利要求或其等效物的范围内。

Claims (14)

1.一种电力接收设备，包括

谐振元件，具有特定谐振频率，而且适合通过谐振关系以非接触关系与不同的谐振元件耦合；

整流装置，响应于由所述谐振元件接收的能量，用于整流所述谐振频率的交流电；

开关装置，用于切断从所述谐振元件到所述整流装置的交流电供应路径；

当到所述整流装置的交流电供应路径被所述开关装置阻断时，所述谐振元件通过谐振关系也与所述不同的谐振元件保持耦合状态。

2.如权利要求1所述的电力接收设备，其中所述谐振元件以回路形式保持电流路径，以通过谐振关系与不同的谐振元件保持耦合状态。

3.如权利要求1所述的电力接收设备，还包括适合通过电磁感应与所述谐振元件耦合的激励元件；

通过所述谐振元件和所述激励元件之间的电磁感应耦合而流经所述激励元件的感应电流被提供到所述整流装置并由所述整流装置整流；

所述开关装置被置于这样的位置，在所述位置，所述开关装置执行从所述激励元件到所述整流装置的感应电流的供应路径的切断控制。

4.如权利要求1所述的电力接收设备，其中所述开关装置响应于用户的人工操作而受控进行切换。

5.如权利要求1所述的电力接收设备，还包括：

负载，适合接收由所述整流装置通过整流获得的直流电作为其供电电流；

指令输入装置，用于输入关于是否使所述负载工作的指令；和

用于控制所述开关装置处于一种状态的装置，在所述状态，响应于通过所述指令输入装置接收的、使所述负载不工作的指令输入，所述开关装置切断通过所述供应路径到所述整流装置的电流供应。

6.如权利要求1所述的电力接收设备，还包括：

可再充电的电池；

充电电路，适合利用直流电对所述电池充电，所述直流电由所述整流装置通过整流获得；

检测装置，用于检测所述电池充满电；和

用于控制所述开关装置处于一种状态的装置，在所述状态，当所述检测装置检测所述电池充满电时，所述开关装置切断通过所述供应路径到所述整流装置的电流供应。

7.如权利要求1所述的电力接收设备，还包括无线电通信装置；

所述开关装置基于由所述通信装置接收的指令信息而受控进行切换。

8.一种电力传输系统，包括：

电力发送设备；和

多个电力接收设备；

所述电力发送设备包括：

第一谐振元件，具有特定谐振频率，而且适合通过谐振关系以非接触关系与不同的谐振元件耦合，以及

频率信号产生装置，用于提供所述谐振频率的交流电到所述第一谐振元件，

所述多个电力接收设备中的每一个包括：

第二谐振元件，具有所述谐振频率，而且适合通过谐振关系以非接触关系与不同的谐振元件耦合，以及

整流装置，根据所述第二谐振元件接收的能量，用于整流所述谐振频率的交流电，

所述多个电力接收设备中至少一个还包括开关装置，用于切断从所述第二谐振元件到所述整流装置的交流电供应路径，所述第二谐振元件保持一种状态，在该状态下，当到所述整流装置的交流电供应路径被所述开关装置切断时，所述第二谐振元件也通过谐振关系与所述不同的谐振元件耦合，

所述其中所述开关装置被控制到其中所述开关装置切断供所述应路径的状态的电力接收设备的第二谐振元件通过谐振关系与所述电力发送设备的第一谐振元件或不同的一个电力接收设备的所述第二谐振元件耦合，也通过谐振关系与另一个不同的一个电力接收设备的所述第二谐振元件耦合，以执行来自所述电力发送设备的电力的传输的转发。

9.如权利要求8所述的电力发送设备，其中所述电力接收设备中的每一个还包括用于通过电磁感应与所述第二谐振元件耦合的激励元件；

通过所述第二谐振元件和所述激励元件之间的电磁感应耦合而流经所述激励元件的感应电流被提供到所述整流装置并由所述整流装置整流，所述有开关装置被置于一个位置，在该位置，所述开关装置切断从所述激励元件到所述整流装置的感应电流的供应。

10.一种充电设备，用于对电力接收设备的可再充电的电池充电，所述电力接收设备包括具有特定的谐振频率并适合以一种非接触的关系通过谐振关系与不同的谐振元件耦合的第一谐振元件、用于响应于由所述第一谐振元件接收的能量整流所述谐振频率的交流电的整流装置、用于切断从所述第一谐振元件到所述整流装置的交流电的供应的开关装置、可再充电的电池、以及适于利用由整流装置通过整流获得的直流电对电池充电的充电电路；该第一谐振元件保持一种状态，在该状态下，当到所述整流装置的交流电的供应路径由开关装置切断时，第一谐振元件也通过谐振关系与所述所述不同的谐振元件耦合，

所述充电设备包括：

第二谐振元件，具有特定谐振频率，并适合通过谐振关系以非接触关系与不同的谐振元件耦合；

频率信号发生装置，用于将所述谐振频率的交流电提供到所述第二谐振元件；和

安装架，能够接收设置在安装架上的多个电力接收设备，使得所述第二谐振元件通过谐振关系与设置在所述安装架上的电力接收设备的第一谐振元件相耦合。

11.如权利要求10所述的充电设备，其中所述电力接收设备包括：

检测装置，用于检测所述电池充满电；和

用于当所述检测装置检查电池充满电时控制所述开关装置切断供应路径的装置。

12.如权利要求10所述的充电设备，还包括：

无线电通信装置，用于通过无线电与电力接收设备进行通信；和

用于基于通过所述无线电通信装置从电力接收设备接收的信息产生用于控制电力接收设备的开关装置的开关操作的信息，并且通过所述无线电通信装置将所产生的信息提供到电力接收设备以控制电力接收设备的开关装置的开关操作的装置。

13.如权利要求10所述的充电设备，其中所述安装架具有设置在安装架上的指示，用于指示其上应放置电力接收设备的可推荐安装位置。

14.一种用于电力传输系统的电力传输方法，所述电力传输系统包括：电力发送设备，所述电力发送设备包括具有特定谐振频率并且适合通过谐振关系以非接触关系与不同的谐振元件耦合的第一谐振元件以及用于提供所述谐振频率的交流电到所述第一谐振元件的频率信号产生装置；和多个电力接收设备，每个电力接收设备包括具有所述谐振频率并且适合通过谐振关系以非接触关系与不同的谐振元件耦合的所述第二谐振元件以及用于根据所述第二谐振元件所接收的能量来整流所述谐振频率的交流电的整流装置，所述电力接收设备中至少一个还包括用于切断从所述第二谐振元件到所述整流装置的交流电的供应路径的开关装置，所述第二谐振元件保持一种状态，在该状态中，当到所述整流装置的交流电供应路径被所述开关装置切断时，所述第二谐振元件也通过谐振关系与所述不同的谐振元件耦合，

所述电力传输方法包括以下步骤：

控制所述开关装置到其中所述开关装置切断所述供应路径的状态，以便使得其中所述供应路径被开关装置切断的电力接收设备的第二谐振元件通过谐振关系耦合到电力发送设备的第一谐振元件或耦合到一个不同的电力接收设备的第二谐振单元被开关装置切断，以及也通过谐振关系耦合到另一个不同的电力接收设备的第二谐振元件，以执行来自所述电力发送设备的电力的传输的转发。

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