CN102403804A - 馈电装置、使用馈电装置的无线馈电系统和无线馈电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及馈电装置、使用馈电装置的无线馈电系统和无线馈电方法。目的是提供对于在电力接收端的馈电用户是更便利的馈电装置、馈电系统和馈电方法。该馈电装置包括基于从电力接收器返回到天线电路而没有馈电给电力接收器的信号在输出到该天线电路的电力信号之中的比例来控制传输给电力接收器的电力信号的频率的部件。

Description

馈电装置、使用馈电装置的无线馈电系统和无线馈电方法
技术领域
本发明涉及馈电装置、无线馈电系统和无线馈电方法。
背景技术
近年来，使用电力作为驱动功率的电子装置常常在携带的同时被使用，其由例如移动电话或膝上个人计算机等移动装置作为典型。
同样，已经从环境清洁和安全的角度开发例如使用电力作为驱动功率的自行车和汽车等运输部件。
由分布到每间住宅的来自商用电源的电线持续地向在户外或当行驶时使用的电子装置和运输部件供电是困难的。因此，移动电子装置和运输部件提供有提前从商用电源充电的电池，并且通过从这些电池供应电力而操作。
因为电子装置的操作时间由电池中存储的电量限制，用户需要准备备用电池或找到可以在住宅外面对电池再充电的商用电源，以便长时间连续使用电子装置。
因此，已经提出无接触馈电系统，使得即使商用电源不可用也可以将电力馈送给电池，并且已经研究考虑障碍物问题的更高效的馈电系统(例如，参见专利文件1)。
[专利文件1]日本公开的专利申请号2010-119246。
发明内容
然而，因为无接触馈电装置和馈电系统无接触地操作，存在的问题是它们指定或管理要接收电力(在电力接收端)的馈电用户、控制供应给电力接收器的电量等有困难。
因此，目的是提供馈电装置、无线馈电系统和馈电方法，其对于在电力接收端的馈电用户是更便利的。
目的是提供馈电装置、馈电系统和馈电方法，其还允许馈电侧(电力传输侧)上的馈电提供商(公司)供应电力而没有浪费。
目的是提供馈电装置、馈电系统和馈电方法，由此通过指定和管理电力接收端上的馈电用户以及适当地控制供应给电力接收器的电量，高效馈电服务对于用户和提供商两者是可能的。
在馈电装置和电力接收器之间进行的无线馈电中，该馈电装置具有用于基于从该电力接收器返回(反射)到天线电路而没有馈电给该电力接收器的信号在输出到该天线电路的电力信号之中的比例(在下文中称为“反射系数”)来控制传输给该电力接收器的电力信号(还叫做“电力传输的电力信号”)的频率的部件。即，该馈电装置具有用于控制传输给该电力接收器的电力信号(电力传输的电力信号)的频率使得电力信号的反射系数处于预定值(在下文中称为“标准反射系数”)或更小、或最小值的部件。注意该标准反射系数是例如小于或等于0.6，优选地小于或等于0.4，或更优选地小于或等于0.2。
将在下文简要描述该说明书中公开的无线馈电的方式。无线馈电的一个示例是使用天线的馈电方法。采用某个天线形状，从馈电装置馈送到电力接收器的电力的传输效率取决于要传输的电力的频率、该馈电装置和该电力接收器之间的距离、对于该电力接收器特定的谐振频率或其类似物。
注意在该说明书中，馈电装置和电力接收器之间的距离是为馈电装置提供的天线和电力接收器的天线之间的最短距离。
如果要传输的电力信号的频率固定到给定值f0，当馈电装置和电力接收器之间的距离是dMAX(0)时，从馈电装置馈送到电力接收器的电力的传输效率达到最大值。
同样，从馈电装置馈送到电力接收器的电力信号的传输效率达到最大值所对应的距离dMAX随着要传输的电力信号的频率f而变化，并且电力信号的每个频率f具有它的特定距离dMAX。
因此，如果馈电装置和电力接收器之间的距离固定到给定值d0，可以确定要传输的电力信号的频率fMAX(0)，利用该频率fMAX(0)从馈电装置馈送到电力接收器的电力信号的传输效率达到最大值。
在该说明书中，谐振频率被限定为fMAX(a)，在fMAX(a)当馈电装置和电力接收器之间的距离是da时，电力信号的传输效率达到最大值。
取决于馈电装置和电力接收器之间的距离，(在该距离是特别短的情况下)上文提到的谐振频率检测为两个不同的谐振频率。
这里，电力信号的传输效率与反射系数有密切关系，并且电力信号的频率的传输效率越高，与另一个频率的电力信号相比，该电力信号的反射系数越小，并且传输效率达到最大值所对应的谐振频率fMAX(a)的电力信号的反射系数与另一个频率的电力信号相比达到最小值。本发明的特性的一个示例是它集中在传输效率和反射系数之间的关系上，并且馈电装置具有控制要传输的电力信号的频率f的值的功能，使得传输效率处于预定值(下文中称为“标准传输效率”)或更高，或处于最大值。注意对于电力接收器具有控制要传输的电力信号的频率f的值的功能不是必须的。
如此，馈电装置可以通过以高电力传输效率的最佳频率传输电力信号给电力接收器来供应电力给电力接收器而没有浪费。
在该说明书中公开的馈电装置和馈电系统的一个实施例如下。
馈电装置包括传输和接收电磁波的馈电装置的传输/接收电路部分、处理由馈电装置的该传输/接收电路部分传输和接收的电磁波的电力信号的馈电装置的信号处理电路部分，以及将要传输的电力供应给电力接收器的电源部分。
馈电装置的传输/接收电路部分包括天线电路、整流器电路、混频器、解调电路、第一振荡电路和控制部件。
混频器将由第一振荡电路产生的第一电力信号和由控制部件产生的第二电力信号混合并且将所得的信号输出到天线电路。
控制部件包括耦合器、确定电路、第二振荡电路和第三振荡电路。该第二振荡电路或该第三振荡电路的输出成为第二电力信号。
耦合器检测从电力接收器反射并且由天线电路接收的信号。
确定电路从由耦合器检测到的信号计算反射系数，并且输出从该计算获得的反射系数是否小于或等于标准反射系数的确定结果，或检测(峰值检测)具有最小反射系数的电力信号的频率并且输出该电力信号的频率的信息。注意该频率的信息对应于最小反射系数的电力信号的频率和从第一振荡电路输出的电力信号(下文中还称为“基础载波(base carrier)”)的频率之间的差别的绝对值。同样，最小反射系数的电力信号的频率是谐振频率fMAX(a)，并且当基础载波的频率是fb时它可以表达为fb±Δfα。这里，从确定电路输出的频率的信息对应于Δfα。Δfα还叫做转换载波的频率。此外，第一振荡电路还叫做基础载波振荡电路。
第二振荡电路输出具有随时间连续变化的频率的电力信号，并且第三振荡电路输出具有一个指定频率的电力信号。
当从确定电路输入确定结果并且反射系数小于或等于标准反射系数时，第二振荡电路停止输出，第三振荡电路维持输出，并且第二电力信号变成第三振荡电路的输出。这里，第三振荡电路维持输出意思是当计算出小于或等于标准反射系数的反射系数时维持第三振荡电路的输出。注意当没有从第三振荡电路的输出时，反射系数小于或等于标准反射系数时，停止第二电力信号。
当从确定电路输入确定结果并且反射系数大于标准反射系数时，停止从第三振荡电路的输出，并且将第二振荡电路的输出作为第二电力信号输出。第二振荡电路还叫做连续频率振荡电路。
当最小反射系数的电力信号的频率的信息(Δfα)从确定电路输入到第三振荡电路时，第二振荡电路停止输出，并且第三振荡电路将具有最小反射系数的电力信号的频率和第一电力信号的频率之间的差别的绝对值的频率的电力信号作为第二电力信号输出。第三振荡电路还叫做转换载波振荡电路。
馈电系统包括上文描述的馈电装置和电力接收器。上文是在该说明书中公开的馈电装置和馈电系统的一个实施例。
第二振荡电路可以包括输出随时间连续变化的电压的电路(下文中还称为“扫描电压电路”)，以及根据输入的电压改变输出的信号的频率的电路(VCO：压控振荡器)。第三振荡电路可以包括输出基于来自确定电路的频率的信息指定的某个电压的电路(还叫做“电压指定电路”)和该压控振荡器。注意该压控振荡器可以在第二振荡电路和第三振荡电路之间共享。
注意馈电装置可以从谐振频率和它的强度中找出电力接收器的位置。电力接收器的该位置还可以称为馈电装置和电力接收器之间的距离。
注意电力接收器包括电力接收装置部分，并且该电力接收装置部分包括传输和接收电磁波的电力接收装置部分的传输/接收电路部分；处理由电路接收装置部分的该传输/接收电路部分传输/接收的电磁波的电力信号的电路接收装置部分的信号处理电路部分；电力负载部分；以及存储从馈电装置传输的电力并且包含供应由该电力负载部分消耗的电力的二次电池的电力存储部分。该电力接收装置部分可进一步提供有检测该二次电池的电压、电流或电压以及电流的检测部分。
在电力接收器中，电力负载部分可以使用存储在电力接收装置部分的电力存储部分中的电力操作。在该说明书中，电力接收器指使用接收的电力作为驱动功率操作的物体，并且电力接收器的示例包括例如移动电话等移动电子装置、由使用电力的电动马达驱动的运输工具(汽车、机动自行车、航空器、船和有轨电车)等。
注意馈电装置可以通过接收电力接收器的识别信息识别和管理电力接收器。即，电力接收装置部分可包括存储由电力接收装置部分的信号处理电路部分读出的识别信息的存储器部分，并且馈电装置部分的信号处理电路部分包括用于识别识别信息的识别功能。
注意天线电路可包括用于阻抗调节的匹配电路。
此外，馈电装置和电力接收器可包括放大电路。
接着，在该说明书中公开的馈电方法的一个实施例如下。
在电力信号开始从馈电装置的天线电路传输给电力接收器后，进行第一步骤，即计算从电力接收器的天线电路返回的信号在输出到天线电路的电力信号之中的比例并且输出通过该计算获得的反射系数是否小于或等于标准反射系数的确定结果。
如果在第一步骤中从天线电路传输给电力接收器的电力信号的反射系数小于或等于标准反射系数，则进行第二步骤，其中馈电装置从天线电路连续传输电力信号给电力接收器。
如果在第一步骤中从天线电路传输给电力接收器的电力信号的反射系数大于或等于标准反射系数，进行第三步骤，其中馈电装置随时间连续改变从天线电路传输给电力接收器的电力信号的频率。
进行第四步骤，即在第三步骤之后计算具有随时间连续变化的频率的电力信号的反射系数并且检测对应于最小反射系数的电力信号的频率(谐振频率)。
进行从天线电路传输检测到的频率的电力信号给电力接收器的第五步骤。
可进行一个步骤，其中电力接收器检测包括在电力接收器中的二次电池的电压、电流或电压和电流，并且电力接收器根据检测到的信息传输馈电请求信号或电力接收结束信号给馈电装置。
同样，在上文的结构中，可在第一步骤之前进行用馈电装置辨别电力接收器的识别信息的步骤。
在由馈电装置和电力接收器进行的馈电中，馈电装置以具有高传输效率的最佳频率传输电力信号给电力接收器；因此，电力可以供应给电力接收器而没有浪费。同样，通过确定反射系数，在馈电装置中进行具有高传输效率的最佳频率的指定。因此，从电力接收器传输用于指定最佳频率的信息给馈电装置不是必须的，并且可以简化电力接收器的结构。
因此，可以提供馈电装置、馈电系统和馈电方法，其对于在电力接收端的馈电用户是更便利的。
可以提供馈电装置、馈电系统和馈电方法，其允许馈电侧(电力传输侧)上的馈电提供商(公司)供应电力而没有浪费。
可以提供馈电装置、馈电系统和馈电方法，由此通过指定和管理电力接收端上的馈电用户以及适当地控制供应给电力接收器的电量，高效馈电服务对于用户和提供商两者是可能的。
附图说明
在附图中：
图1图示无线馈电系统和无线馈电方法的实施例；
图2图示电力信号的频率和强度之间的关系；
图3图示无线馈电系统和无线馈电方法的实施例；
图4图示无线馈电系统和无线馈电方法的实施例；
图5图示无线馈电系统和无线馈电方法的实施例；
图6图示无线馈电系统和无线馈电方法的实施例；
图7图示无线馈电系统和无线馈电方法的实施例；
图8A和8B每个图示无线馈电系统和无线馈电方法的实施例；
图9图示无线馈电系统和无线馈电方法的实施例；
图10图示电力接收器的实施例；以及
图11图示电力信号的频率和反射系数之间的关系。
具体实施方式
在下文中，本发明的实施例将参照附图详细描述。然而，本发明不限于下文的描述，并且本领域内技术人员容易理解本文公开的实施方式和细节可以采用各种方式修改而不偏离本发明的精神和范围。因此，本发明不解释为限于实施例的描述。
(实施例1)
在该实施例中，参照图1至4和图11描述无线馈电系统和无线馈电方法的实施例。
注意在该说明书中，馈电装置和电力接收器之间的距离是提供在该馈电装置中的天线和该电力接收器的天线之间的最短距离。图4图示采用包括在电力接收器中的电力接收器天线117和包括在馈电装置中的馈电装置天线217之间的距离d的馈电的示例。在图4中，安置该电力接收器天线117和该馈电装置天线217而在其之间具有距离d，并且通过产生磁场333进行馈电。图4图示使用线圈天线作为天线通过电磁感应方法馈电的示例，并且图示可以在该说明书中公开的本发明中采用的天线形状和电磁波的传输方法的实施例。
在该说明书中，对馈电电磁波的频率没有特别限制并且该频率可处于任何频带，只要可以传输电力即可。例如，馈电电磁波的频率可处于135kHz的LF带(长波)、13.56MHz的HF带、900MHz至1GHz的UHF带和2.45GHz的微波带中的任何带中。
在该说明书中，用作多种信号(例如传输识别信息的电信号等)的电磁波的频率可处于与馈电电磁波相同的频带中或可处于不同的频带中。注意在使用不同的频带的情况下，优选地提供对应于频率的天线。
在该说明书中，电磁波的传输方法可从例如电场耦合法、电磁感应法、谐振法和微波法等多种方法中适当地选择。为了防止由于例如雨水或泥浆等含有湿气的外来物质引起的能量损失，优选地使用其中使用低频带(具体地，3MHz至30MHz的短波、300kHz至3MHz的中波、30kHz至300kHz的长波或3kHz至30kHz的非常低的波的频率)的电磁感应法或谐振法。
图2示出实验的结果，其中具有相同形状的两个天线如在图4中图示的设置成互相面对，并且从这些天线中的一个传输具有电压振幅Va以及频率f的信号，并且在从一个天线传输的信号的变化的频率并且随着具有相同形状的该两个天线之间变化的传输距离d来测量由另一个天线接收的振幅Vb。具体地，频率f的条件从11.6MHz改变到15.6MHz，并且传输距离d从30mm、50mm、70mm、90mm、110mm、130mm和150mm改变。用于该实验的天线是线圈天线，并且每个具有72mm×42mm的尺寸、4个回路、0.5mm的线宽、0.5mm的线间距、大约2.6μH的电感、大约4pF的寄生电容和大约1Ω的电阻。注意图2中的传输效率是Vb/Va，其中具有电压振幅Va的信号从天线中的一个输出并且由另一个天线接收并且在另一个天线的两个端子之间产生电压Vb。
这里，电力信号的传输效率和反射系数具有密切关系。图11图示当获得在图2中图示的传输效率的数据时调查从一个天线返回到另一个天线而没有馈送电力到电力接收器的信号的比例(反射系数)的结果。当比较图2和图11时，可以观察到电力信号的频率的传输效率越高，与另一个频率的电力信号相比其的反射系数越小，并且传输效率达到最大值所对应的谐振频率fMAX(a)的电力信号的反射系数与另一个频率的电力信号相比达到最小值。
鉴于此，本发明的一个实施例的特性是它集中在传输效率和反射系数之间的关系上，并且馈电装置具有控制要传输的电力信号的频率f的值的功能，使得传输效率处于预定值(标准反射系数)或更高、或处于最大值。注意对于电力接收器具有控制要传输的电力信号的频率f的值的功能不是必须的。如此，馈电装置可以通过以高电力传输效率的最佳频率传输电力信号到电力接收器来供应电力给电力接收器而没有浪费。
注意如在图2中示出的，当馈电装置和电力接收器之间的距离变短为处于70mm、50mm和30mm时，检测到具有不同频率的两个谐振频率。响应于此，如在图11中示出的，利用谐振频率，反射系数与其他频率相比变成最小值。即，当馈电装置和电力接收器之间的距离固定并且当存在两个谐振频率时，也存在反射系数的两个最小值。
通过使要传输给电力接收器的电力信号为包括对应于具有不同频率的两个谐振频率的两个信号的信号，传输效率变成有利的。
例如，通过使b的角频率乘以α的角频率，具有b+α和b-α的频率的信号根据下面的公式(1)产生。当谐振频率是b+α和b-α时，当从馈电装置传输具有b+α和b-α的频率的电力信号时传输效率是有利的。
[公式1]
cos ( b · t ) · cos ( α · t ) = 1 2 { cos ( ( b - α ) · t ) + cos ( ( b + α ) · t ) } - - - ( 1 )
鉴于上文，本发明的无线馈电系统的实施例在图1中图示。图1在根据功能的分开的框中图示包括在无线馈电系统中的馈电装置和电力接收器的部件。然而，部件和功能不必是一对一关系，并且馈电系统可通过将多个部件和多个功能互相联系起来操作。
在图1中的无线馈电系统中，馈电装置20和电力接收器10(通过电磁波)无线地互相传输和接收信号，并且电力从馈电装置20无接触地供应给电力接收器10。
馈电装置20包括传输和接收电磁波的传输/接收电路部分210、处理这些传输和接收的电磁波的电信号的信号处理电路部分220和供应传输给电力接收器10的电力的电源部分230。
传输/接收电路部分210包括天线电路211、整流器电路212、混频器213、解调电路214、基础载波(fb)振荡电路215和控制部件300。
基础载波(fb)振荡电路215是用于产生作为频率fb(其是馈电装置20的标准)的信号的基础载波的电路，并且该基础载波是第一电力信号。
控制部件300输出第二电力信号。
混频器213使在基础载波(fb)振荡电路215中产生的第一电力信号和在控制部件300中产生的第二电力信号混合，并且输出所得的信号到天线电路。
控制部件300包括耦合器301、确定电路302、连续频率振荡电路303和转换载波(Δfα)振荡电路306。该连续频率振荡电路303输出具有随时间连续变化的频率的电力信号，并且该转换载波(Δfα)振荡电路306输出具有一个指定频率的电力信号。从该连续频率振荡电路303的输出和从该转换载波(Δfα)振荡电路306的输出是该控制部件300的输出，其是第二电力信号。
连续频率振荡电路303包括扫描电压电路304和压控振荡器305。转换载波(Δfα)振荡电路306包括电压指定电路307和该压控振荡器305。该扫描电压电路304是输出随时间连续变化的电压的电路。该压控振荡器305是VCO(压控振荡器)，并且是根据输入的电压改变输出的信号的频率的电路。连续频率振荡电路303和转换载波(Δfα)振荡电路306共享该压控振荡器305。
耦合器301检测从电力接收器10反射并且由天线电路211接收的信号。
确定电路302从由耦合器301检测到的信号计算反射系数，并且输出从该计算获得的该反射系数是否小于或等于标准反射系数的确定结果或检测具有最小反射系数的电力信号的频率并且输出该电力信号的频率的信息。注意该频率的信息对应于最小反射系数的电力信号的频率和从基础载波(fb)振荡电路215输出的基础载波的频率之间的差别的绝对值。此外，最小反射系数的电力信号的频率是谐振频率fMAX(a)并且可以表达为fb±Δfα。这里，从确定电路302输出的信息对应于Δfα。Δfα还叫做转换载波的频率。
当从确定电路302输入确定结果并且反射系数小于或等于标准反射系数时，连续频率振荡电路303停止输出，转换载波(Δfα)振荡电路306维持输出，并且第二电力信号变成转换载波(Δfα)振荡电路306的输出。这里，转换载波(Δfα)振荡电路306维持输出意思是当计算出小于或等于标准反射系数的反射系数时维持转换载波(Δfα)振荡电路306的输出。注意当没有从转换载波(Δfα)振荡电路306的输出时反射系数小于或等于标准反射系数时，停止第二电力信号。
当从确定电路302输入确定结果并且反射系数大于标准反射系数时，停止从转换载波(Δfα)振荡电路306的输出，并且将连续频率振荡电路303的输出作为第二电力信号输出。这里，第二电力信号是具有随时间连续变化的频率的电力信号。通过用混频器213使第一电力信号和该第二电力信号混合，具有用基础载波(Δfb)的频率作为主频的连续频率的电力信号从天线电路211输出。通过计算具有用基础载波(fb)的频率作为主频的连续频率的电力信号的反射系数，可以检测具有最小反射系数的频率。该频率是谐振频率fb±Δfα。
当最小反射系数的电力信号的频率的信息(Δfα)从确定电路302输入到转换载波(Δfα)振荡电路306时，连续频率振荡电路303停止输出，并且转换载波(Δfα)振荡电路306将具有最小反射系数的电力信号的频率和第一电力信号(基础载波)的频率之间的差别的绝对值的频率的电力信号作为第二电力信号输出。通过用混频器213使该第二电力信号和第一电力信号混合，可以产生谐振频率fb±Δfα的电力信号。
通过上文描述的包括在控制部件300中的电路，当反射系数大于预定值(标准反射系数)时，馈电装置20可以检测谐振频率fb±Δfα，并且可以从馈电装置20的天线输出谐振频率fb±Δfα的电力信号。
如此，馈电装置20可以通过传输具有高电力传输效率的不同的最佳频率的两个电力信号到电力接收器10来供应电力给电力接收器而没有浪费。
尽管在图1中示出的结构中，压控振荡器305在连续频率振荡电路303和转换载波(Δfα)振荡电路306之间共享，可为连续频率振荡电路303和转换载波(Δfα)振荡电路306中的每个提供压控振荡器。
由天线电路211接收的电磁波(信号)由天线电路211转换成电信号并且在整流器电路212中整流。该整流的信号在解调电路214中解调并且然后传输给信号处理电路部分220。天线电路211可包括用于阻抗调节的匹配电路。
电源部分230连接到电源网络或发电系统以供应电力给电力接收器10。
电力接收器10包括电力接收装置部分100和电力负载部分150，并且电力接收装置部分100包括传输和接收电磁波的传输/接收电路部分110、处理这些传输和接收的电磁波的电信号的信号处理电路部分120、存储器部分140和包括存储从馈电装置20传输的电力的二次电池131的电力存储部分130。
传输/接收电路部分110包括天线电路111、整流器电路112、调制电路113、解调电路114和振荡电路115。
由天线电路111接收的电磁波(信号)由天线电路111转换成电信号并且在整流电路112中整流。该整流的信号在解调电路114中解调并且然后传输给信号处理电路部分120。另一方面，调制电路113根据在振荡电路115中产生的具有恒频的信号施加电压到天线电路111，由此在信号处理电路部分120中产生的发送器信号(transmittersignal)作为电磁波(信号)从天线电路111传输给馈电装置20。
在其中接收的电磁波是供电力接收的电磁波的情况下，它由天线电路111转换成电信号并且在整流器电路112中整流，并且然后通过信号处理电路部分120作为电力(电能)存储在电力存储部分130的二次电池131中。
二次电池131是电荷存储部件，并且可以使用例如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池。
注意在图1中的框图中，可以视情况提供DC-DC转换器。另外，在电力存储部分130中，可视情况提供电源电路或用于控制该电源电路的操作以便防止二次电池131过充电的过充电控制电路，并且该电源电路可以供应存储在二次电池131中的电力(电能)(使其恒定)给电力负载部分150。
电力存储部分130可包括放电控制电路。该放电控制电路具有控制要供应给电力负载部分150的电量或电力供应的功能。该放电控制电路使根据需要供应电力或调节要供应的电量成为可能。
尽管没有在图1(和图6)中图示，电力接收装置部分100包括用于产生要供应给电力接收装置部分100的电力的电源电路和电容器。在传输/接收电路部分110中，从由天线电路111接收的信号产生电力。整流器电路用于电力的产生。产生的电源给传输/接收电路部分110、信号处理电路部分120和存储器部分140。注意在其中电力存储在电力存储部分130的二次电池131中的情况下，电力可从二次电池131供应给传输/接收电路部分110、信号处理电路部分120、存储器部分140等。在具有其中从二次电池131供应电力的结构的情况下，不必提供用于产生要供应给电力接收装置部分100的电力的电源电路和电容器。
馈电装置20的信号处理电路部分220提供有用于控制传输给电力接收器10的电力的电力传输控制功能222。
另一方面，电力接收器10的信号处理电路部分120提供有用于控制从馈电装置20接收的电力的电力接收控制功能122。
此外，馈电装置和电力接收器可包括放大电路。
无线馈电方法的实施例在图3的流程图中图示。注意馈电装置K对应图1中的馈电装置20，并且电力接收器J对应图1中的电力接收器。
馈电装置K进行(B电力传输控制步骤)，并且电力接收器J进行(C电力接收控制步骤)。将在下文详细描述每个步骤。
馈电装置K传输电力传输开始信号给电力接收器J(KB1：电力传输开始信号的传输)，并且电力接收器J接收该电力传输开始信息(JC1：该电力传输开始信号的接收)，并且在电力接收的准备完成之后传输电力接收开始信号(JC2：电力接收开始信号的传输)。馈电装置K从电力接收器J接收该电力接收开始信号(KB2：该电力接收开始信号的接收)并且开始电力信号的电力传输(KB3：电力传输的开始)。当电力传输由馈电装置K进行时，电力接收器J开始电力接收(JC3：电力接收的开始)。
然后，馈电装置K调节要传输的频率(KB4：要传输的频率的调节)。在要传输的频率的调节中，进行下列操作。
计算从电力接收器的天线电路返回的信号在输出到该天线电路的电力信号之中的比例，并且输出通过该计算获得的反射系数是否小于或等于标准反射系数的确定结果(KB4-1：反射系数的确定)。
当电力信号的反射系数小于或等于标准反射系数时，电力信号从馈电装置K的天线电路连续传输给电力接收器J(KB4-5：指定频率的振荡)。
当第一电力信号的反射系数大于或等于标准反射系数时，随时间连续改变从馈电装置K的天线电路传输给电力接收器J的电力信号的频率(KB4-2：连续频率振荡)。
计算频率随时间连续变化时的电力信号的反射系数(KB4-3：反射系数的确定)，并且检测最小反射系数的电力信号的频率(KB4-4：频率检测)。
检测的频率的电力信号从馈电装置K的天线电路传输给电力接收器J(KB4-5：指定频率的振荡)。
在(KB4-5：指定频率的振荡)之后，操作回到(KB4-1：反射系数的确定)的流程并且重复。
馈电装置K传输适当的电量，并且然后传输电力传输结束信号给电力接收器J(KB5：电力传输结束信号的传输)。在电力接收器J从馈电装置K接收电力传输结束信号(JC4：电力传输结束信号的接收)之后，电力接收结束信号传输给馈电装置K(JC5：电力接收结束信号的接收)，并且电力接收结束(JC6：电力接收的结束)。馈电装置K从电力接收器J接收电力接收结束信号(KB6：电力接收结束信号的接收)，并且电力传输结束(KB7：电力传输的结束)。
注意在馈电装置K中，电力传输的开始或结束可在与电力传输开始信号的传输或电力传输结束信号的传输相同的时间进行。电力接收的开始或结束还可在与电力接收开始信号的传输或电力接收结束信号的传输相同的时间进行。因为电力传输和电力接收互相相关，电力接收器J的电力接收可以在与馈电装置K的电力传输的开始相同的时间开始，并且电力接收器J的电力接收可以在与馈电装置K的电力传输的结束相同的时间结束。图3示出其中馈电装置K传输馈电的结束给电力接收器J来结束电力传输，并且电力接收器J可以请求馈电装置K的馈电结束来结束馈电装置K的电力传输的示例。
电力接收器J采用该方式从馈电装置K接收电力供应，并且可以将该电力存储在电力接收装置部分100的电力存储部分130中的二次电池131中。然后，使用该存储的电力，可以操作电力负载部分150。在该说明书中，电力接收器意思是使用接收的电力作为驱动功率操作的物体，并且该电力接收器的示例包括例如移动电话、膝上个人计算机等便携式电子装置、例如数字拍摄装置或数字视频拍摄装置等拍摄装置、数字相框、便携游戏机、个人数字助理和电子书、由使用电力的电动马达驱动的运输工具(汽车(自动两轮车辆、具有三个或更多车轮的汽车)、包括马达辅助自行车的机动自行车、航空器、轮船和有轨电车)等。
图10图示作为电力接收器的示例的个人数字助理(PDA)。图10中的电力接收器10是在外壳50中包括显示面板51的个人数字助理。在该外壳50中，电力接收装置部分100和电力负载部分150提供在显示面板51下面，并且电力接收装置部分100包括传输/接收电路部分110，其包括天线电路、整流器电路、调制电路、解调电路、振荡电路等；信号处理电路部分120；存储器部分140；和包括二次电池的电力存储部分130。由传输/接收电路部分110接收的电磁波通过信号处理电路部分120存储在电力存储部分130的二次电池中。通过供应存储在二次电池中的电力给电力负载部分150，可以驱动提供在电力负载部分150中的半导体集成电路等，并且可以在显示面板51上显示图像；从而，电力接收器10可以作为个人数字助理操作。
如此，馈电装置可以通过以高电力传输效率的最佳频率传输电力信号到电力接收器来供应电力给电力接收器而没有浪费。结果，可以进行对馈电装置和电力接收器两者都是高效和便利的馈电。
通过该实施例中的馈电系统和馈电方法，电力接收器用户可以获得更多的便利性和更高的附加价值。
向馈电侧的公司提供可以提供多种高效服务的馈电系统和馈电方法也是可能的。
(实施例2)
在该实施例中，参照图5和图6描述无线馈送系统和无线馈电方法的另一个实施例。
图6在根据功能的分开的框中图示包括在该实施例的无线馈电系统中的馈电装置和电力接收器的部件。图6图示一个示例，其中检测存储在电力存储部分130的二次电池131中的电量的检测部分(电压/电流检测部分160)提供在实施例1中描述的图1的无线馈电系统中，并且与实施例1中的那些相同的部分或具有与实施例1中的那些相似的功能的部分与实施例1中的那些相似并且将省略重复的描述。另外，不重复相同部分的详细描述。
电压/电流检测部分160检测电力存储部分130的二次电池131的电压、电流或电压和电流来找出二次电池131的电力存储的量并且传输该信息给信号处理电路部分120，使得信号处理电路部分120控制电力接收。
在图5的流程图中图示无线馈电方法的实施例。注意馈电装置K和电力接收器J分别对应图6中的馈电装置20和电力接收器10。
在该实施例中，示出其中由电压/电流检测部分160检测的二次电池131的电力存储的量的检测信息还用于馈电控制的示例。在由电力接收器J的电力接收开始时，电压/电流检测部分160检测二次电池131的电压、电流或电压和电流(JC7：电压/电流的检测)。
电压/电流检测部分160通过检测二次电池131的电压、电流或电压和电流找出存储在二次电池131中的电量，并且当确定电量超过二次电池131的容量时，传输电力接收结束信号给馈电装置K(JC5：电力接收结束信号的传输)。馈电装置K从电力接收器J接收电力接收结束信号(KB6：电力接收结束信号的接收)，传输电力传输结束信号到电力接收器J(KB5：电力传输结束信号的传输)，并且结束电力传输(KB7：电力传输的结束)。电力接收器J从馈电装置K接收电力传输结束信号(JC4：电力传输结束信号的接收)并且结束电力接收(JC6：电力接收的结束)。
结构和步骤的剩余部分与实施例1的图3相同，并且因此省略。
如在该实施例中，通过找出存储在二次电池中的电量，可以进行满足用户需求中的更多需求的适当的电力传输。因此，可以减少由于过度电力传输引起的电力浪费和由电力存储量或更多的供应引起的二次电池131的退化。结果，可以进行对于馈电装置和电力接收器两者都是高效和便利的馈电。
该实施例可以与在其他实施例中描述的结构适当结合实现。
(实施例3)
在该实施例中，参照图7和图8A与8B描述无线馈电系统和无线馈电方法的另一个实施例。为了描述也参照图1和图10。
在该实施例中，描述其中辨别电力接收器的识别信息的步骤添加到实施例1或实施例2中的示例。与实施例1中的那些相同的部分或具有与实施例1中的那些相似的功能的部分与实施例1或2中的那些相似并且将省略重复的描述。此外，省略相同部分的详细描述。
识别信息可以存储在电力接收器的存储器部分140中。同样，馈电装置的信号处理电路部分220具有用于识别该识别信息的识别功能。
该实施例的无线馈电方法在图7的流程图中图示。注意馈电装置K和电力接收器J分别对应图1中的馈电装置20和电力接收器10。
首先，电力接收器J传输识别信息给馈电装置K(JA1：识别信息的传输)，并且馈电装置K接收电力接收器J的识别信息(KA1：识别信息的接收)。馈电装置K询问并且检查接收的识别信息(KA2：识别信息的参考/检查)，并且识别电力接收器J(A：识别信息辨别步骤)。过程进入下一个步骤，并且采用与图3或图5中的馈电方法相似的方式进行馈电。
馈电装置K可提前在馈电装置K中的存储器部分中存储用于该识别的信息，或备选地，在进行识别中，馈电装置K可与另一个管理服务器或其类似物通信并且基于来自该服务器的信息进行识别。备选地，馈电装置K和电力接收器J之间的通信可从馈电装置K开始。例如，馈电装置K可从电力接收器J获得电力接收器J的识别信息，并且传输用于询问识别信息的信号给电力接收器J并且开始通信以便确定(搜索)具有识别信息的电力接收器J。
馈电装置K可以基于电力接收器J的识别信息调节要传输的电力信号的强度。例如，通过基于识别信息读取和考虑可以存储在电力接收器J的二次电池131中的电量，可以控制要传输的电磁波的强度和频率、电力传输时间等。
备选地，如在图8A中，电力接收器J可以请求馈电装置K的馈电开始以开始从馈电装置K的电力传输。图8A图示识别信息辨别步骤，并且电力接收器J首先传输请求馈电的信号给馈电装置K(JA2：馈电请求信号的传输)。放置在它可以从电力接收器J接收该馈电请求信号的位置的馈电装置K接收该馈电请求信号(KA3：馈电请求信号的接收)并且响应于该馈电请求信号传输用于询问电力接收器J的识别信息的信号给电力接收器J(KA4：识别信息询问信号的传输)。电力接收器J从馈电装置K接收该识别信息询问信号(JA3：识别信息询问信号的接收)，并且传输电力接收器J的识别信息给馈电装置K(JA1：识别信息的传输)。馈电装置K从电力接收J接收识别信息(KA1：识别信息的接收)，询问并且检查接收的识别信息(KA2：识别信息的参考/检查)，并且识别电力接收器J。过程进入下一个步骤，并且采用与图3或图5中的馈电方法相同的方式进行馈电。
馈电请求信号从电力接收器J的传输可由用户通过考虑存储在电力接收器的二次电池中的电量控制，或可设置传输以便根据存储在二次电池131中电量自动进行。
例如如在图8B中示出的，电压/电流检测部分160检测二次电池131的电压、电流或电压和电流(JA4：电压/电流的检测)，并且当电力接收器J确定存储在二次电池131中的电量小于某个电量时，它传输馈电请求信号给馈电装置K(JA2：馈电请求信号的传输)。过程进入下一个步骤，并且采用与图8A和图3或图5中的馈电方法相同的方式进行馈电。
此外，通过找出电力接收器J的特定信息或存储在二次电池中的电量，可以进行满足用户需求中的更多需求的适当的电力传输。从而，可以减少由于过度电力传输引起的电力浪费和由电力存储量或更多的供应引起的二次电池131的退化。结果，可以对馈电装置K和电力接收器J两者进行高效和便利的馈电。
另外，优选地进行包括例如个人信息等特定信息的识别信息的安全性的措施，例如，每次进行馈电时更新识别信息，当馈电的辨别步骤完成时从馈电装置删除不必要的识别信息，或当传输识别信息时将通信编码。
该实施例可以与在其他实施例中描述的结构适当结合实现。
(实施例4)
在该实施例中，参照图9描述无线馈电系统和无线馈电方法的另一个实施例。
该说明书中的馈电系统和无线馈电方法可以应用于多个馈电装置和电力接收器。在该实施例中，描述其中在实施例1至实施例3中的任何实施例中的馈电系统和馈电方法应用于多个馈电装置和多个电力接收器的示例。与实施例1至实施例3中的任何实施例中的那些相同的部分或具有与实施例1至实施例3中的任何实施例中的那些相似的功能的部分与实施例1至实施例3中的任何实施例中的那些相似并且将省略重复的描述。另外，将省略相同部分的详细描述。
在电力从一个馈电装置馈送给多个电力接收器的情况下，可以关于每个电力接收器控制使得电力的传输效率是最佳的传输的电力信号的频率。图9图示其中电力馈送给多个电力接收器Ja10a、Jb10b和Jc10c中的每个的示例。
电力接收器Ja10a、Jb10b和Jc10c放置在离馈电装置K20不同的距离处并且具有特定的谐振频率。
馈电装置K20通过确定要传输的电力信号的频率fb±Δfα(d(Ja))、fb±Δfα(d(Jb))和fb±Δfα(d(Jc))分别进行馈电以便获得电力接收器Ja10a、Jb10b和Jc10c的电力的最佳传输效率。
因为电力信号用具有高电力传输效率的最佳频率传输给电力接收器，电力可以供应给电力接收器而没有浪费。
尽管图9图示其中使用单个馈电装置的情况，可使用多个馈电装置。即使具有多个馈电装置，这些馈电装置和电力接收器之间的馈电可以通过优化要传输的电力信号的频率进行以便获得高传输频率。
在其中多个电力接收器在可以进行与馈电装置的通信的范围内存在的情况下，电力可以仅传输给使用如在实施例3中描述的电力接收器的识别信息的特定电力接收器。
因为馈电通过找出识别信息进行，可以精确管理作为目标的电力接收器，并且可以有效地向获奖者或类似的或预定者提供服务。
另外，如也在实施例3中描述的，优选地进行包括例如个人信息等特定信息的识别信息的安全性的措施，例如，每次进行馈电时更新识别信息，当馈电的辨别步骤完成时从馈电装置删除不必要的识别信息，或当传输识别信息时将通信编码。
该实施例可以与在其他实施例中描述的结构适当结合实现。
该申请基于在2010年9月9日向日本专利局提交的日本专利申请序列号2010-202173，其的全部内容通过引用结合于此。

Claims (21)

1.一种包括天线电路和控制电路的馈电装置，
其中所述控制电路配置成根据反射系数控制传输给电力接收器的电力信号的频率，并且
其中所述反射系数通过计算从所述电力接收器返回到所述天线电路而没有馈电给所述电力接收器的信号在输出到所述天线电路的电力信号之中的比例来获得。
2.如权利要求1所述的馈电装置，
其中所述反射系数小于或等于标准反射系数，或处于最小值，并且
其中所述标准反射系数小于或等于0.6。
3.如权利要求1所述的馈电装置，
其中所述天线电路包括线圈。
4.如权利要求1所述的馈电装置，
其中所述天线电路配置成传输电磁波，并且
其中所述电磁波的传输方法是电场耦合法、电磁感应法、谐振法或微波法。
5.一种包括根据权利要求1的所述馈电装置和所述电力接收器的无线馈电系统。
6.如权利要求5所述的无线馈电系统，
其中所述电力接收器包括电力接收装置部分，其包括：
电力负载部分；
配置成存储从所述馈电装置传输的电力的电力存储部分，所述电力存储部分包括二次电池；以及
配置成检测所述二次电池的电压、电流或电压和电流的检测部分。
7.如权利要求6所述的无线馈电系统，
其中所述电力接收装置部分包括存储识别信息的存储器部分，并且
其中所述馈电装置配置成识别所述识别信息。
8.一种馈电装置，其包括：
配置成传输和接收电磁波的传输/接收电路部分；
配置成处理由所述传输/接收电路部分传输和接收的电磁波的电力信号的信号处理电路部分；以及
配置成将要传输的电力供应给电力接收器的电源部分，
其中所述传输/接收电路部分包括天线电路、整流器电路、混频器、解调电路、第一振荡电路和控制电路，
其中所述天线电路配置成接收从所述电力接收器反射的信号，
其中所述控制电路包括耦合器、确定电路、第二振荡电路和第三振荡电路，
其中所述耦合器配置成检测从所述电力接收器反射的信号，
其中所述确定电路配置成从由所述耦合器检测到的信号计算反射系数，并且将所述反射系数输出到所述第二振荡电路和所述第三振荡电路，
其中所述第二振荡电路配置成输出具有随时间连续变化的频率的电力信号，
其中所述第三振荡电路配置成输出具有一个确定频率的电力信号，
其中当所述反射系数小于或等于标准反射系数时，第二电力信号对应于所述第三振荡电路的所述输出并且所述第二振荡电路停止，
其中当所述反射系数大于标准反射系数时，所述第二电力信号对应于所述第二振荡电路的输出并且所述第三振荡电路停止，并且
其中所述混频器配置成将由所述第一振荡电路产生的第一电力信号和由所述控制电路产生的第二电力信号混合并且将所混合的信号输出到所述天线电路。
9.如权利要求8所述的馈电装置，
其中当所述反射系数是最小反射系数时，所述第二振荡电路停止输出，并且所述第三振荡电路配置成输出具有所述最小反射系数的电力信号的频率和所述第一电力信号的频率之间的差别的绝对值的频率的信号作为第二电力信号。
10.如权利要求8所述的馈电装置，
其中所述标准反射系数小于或等于0.6。
11.如权利要求8所述的馈电装置，
其中所述天线电路包括线圈。
12.如权利要求8所述的馈电装置，
其中所述天线电路配置成传输电磁波，并且
其中所述电磁波的传输方法是电场耦合法、电磁感应法、谐振法或微波法。
13.一种包括根据权利要求8的所述馈电装置和所述电力接收器的无线馈电系统。
14.如权利要求13所述的无线馈电系统，
其中所述电力接收器包括电力接收装置部分，其包括：
电力负载部分；
配置成存储从所述馈电装置传输的电力的电力存储部分，所述电力存储部分包括二次电池；以及
配置成检测所述二次电池的电压、电流或电压和电流的检测部分。
15.如权利要求14所述的无线馈电系统，
其中所述电力接收装置部分包括存储识别信息的存储器部分，并且
其中所述信号处理电路部分配置成识别所述识别信息。
16.一种无线馈电方法，其包括下列步骤：
在电力信号从馈电装置的天线电路传输给电力接收器后，计算从所述电力接收器的天线电路返回的信号在输出到所述天线电路的电力信号之中的比例并且输出通过所述计算获得的反射系数；
在所述电力信号的反射系数小于或等于标准反射系数的第一情况下，从所述天线电路传输第一电力信号给所述电力接收器，其中所述第一电力信号具有一个确定的频率；
在所述电力信号的反射系数大于或等于所述标准反射系数的第二情况下，从所述天线电路传输第二电力信号给所述电力接收器，其中所述第二电力信号具有随时间连续变化的频率；
在所述第二情况下，计算具有随时间连续变化的频率的电力信号的反射系数，并且检测对应于最小反射系数的电力信号的频率；以及
在所述第二情况下，从所述天线电路传输所检测到的频率的电力信号到所述电力接收器。
17.如权利要求16所述的无线馈电方法，
其中所述标准反射系数小于或等于0.6。
18.如权利要求16所述的无线馈电方法，
其中所述电力接收器检测包括在所述电力接收器中的二次电池的电压、电流或电压和电流，并且根据所检测到的信息传输馈电请求信号或电力接收结束信号给所述馈电装置。
19.如权利要求16所述的无线馈电方法，进一步包括在计算所述反射系数之前在所述馈电装置中辨别所述电力接收器的识别信息的步骤。
20.如权利要求16所述的无线馈电方法，
其中所述天线电路包括线圈。
21.如权利要求16所述的无线馈电方法，
其中所述天线电路配置成传输电磁波，并且
其中所述电磁波的传输方法是电场耦合法、电磁感应法、谐振法或微波法。
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