CN105291991A - 无线供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线供电系统。该无线供电系统包括送电谐振线圈(1)、受电谐振线圈(2)以及中继谐振线圈(3)。送电谐振线圈(1)具有预定的谐振频率特性，并无线送出电力。受电谐振线圈(2)具有与送电谐振线圈(1)相同的谐振频率特性，并通过利用谐振频率的同步产生磁场谐振模式来无线接收电力。中继谐振线圈(3)具有与送电谐振线圈(1)以及受电谐振线圈(2)相同的谐振频率特性，并通过在与送电谐振线圈(1)以及受电谐振线圈(2)之间使谐振频率同步来产生磁场谐振模式，由此从送电谐振线圈(1)向受电谐振线圈(2)中继电力。

Description

无线供电系统

本分案申请是申请号为200980158054.8、申请日为2009年3月17日、申请人为富士通株式会社的发明专利的分案申请，该发明专利申请的发明名称为“无线供电系统”。

技术领域

本发明涉及通过所谓磁场谐振模式以无线方式供应电力的无线供电系统。

背景技术

作为无线供电的技术，近年来提出了如专利文献1所公开的那样利用磁场谐振模式的技术，以代替利用电磁感应或电磁波的技术。在该利用了磁场谐振模式的无线供电技术中，例如在送电装置中设置具有谐振角频率ω1的谐振器，并且在受电装置中设置具有谐振角频率ω2的谐振器。谐振器使用将线圈和电容器连接起来的振荡电路。如果使送电装置的谐振器和受电装置的谐振器的谐振角频率ω1、ω2同步并适当调节谐振器的大小和配置，就会在送电装置与受电装置之间产生可通过磁场谐振模式输送能量的磁场耦合状态，电能从送电装置的谐振器被无线传输至受电装置的谐振器。根据该无线供电技术，电能的使用效率(能量传输效率)可达百分之几十左右，装置间的离开距离也能够较大，能够将受电装置配置在从送电装置离开几十厘米以上的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特表2009-501510号公报

发明内容

但是，在利用了上述磁场谐振模式的无线供电技术中，与利用电磁感应的情况一样，由于线圈有指向性，因此存在电力供应根据送电装置与受电装置的位置关系而变得困难的问题。例如，考虑送电侧线圈的线圈轴与受电线圈的线圈轴处于相交、平行、或扭绕的位置关系的情况。此时，从送电侧线圈发出并穿过受电侧线圈的磁力线的垂直分量必然比同轴时变小，与之相应地磁场的强度也变小。由此，在线圈轴偏移的送电装置与受电装置之间，通过磁场谐振模式形成的磁场耦合状态变弱，导致几乎不传输电力或完全不传输电力的状态。

本发明是基于上述状况而做出的。本发明的目的在于提供能够中继来自送电侧的电力并高效地传输至受电侧的无线供电系统。

为了解决上述问题，在本发明中采用了以下的技术手段。

根据本发明，提供如下的无线供电系统。无线供电系统包括送电谐振线圈、受电谐振线圈、以及一个或多个中继谐振线圈。送电谐振线圈具有谐振频率特性，并无线送出电力。受电谐振线圈具有与送电谐振线圈相同的谐振频率特性，并通过利用谐振频率的同步产生磁场谐振模式来无线接收电力。中继谐振线圈具有与送电谐振线圈以及受电谐振线圈相同的谐振频率特性，并通过在送电谐振线圈以及受电谐振线圈之间使谐振频率同步来产生磁场谐振模式，由此将来自送电谐振线圈的电力无线中继至受电谐振线圈。将从送电谐振线圈发出并直接穿过受电谐振线圈的磁力线与受电谐振线圈的线圈轴相交的角设为交叉角α。将从送电谐振线圈或其他中继谐振线圈发出并穿过中继谐振线圈的磁力线与该中继谐振线圈的线圈轴相交的角设为交叉角β0。将从中继谐振线圈发出并穿过受电谐振线圈或其他中继谐振线圈的磁力线与该受电谐振线圈或其他中继谐振线圈的线圈轴相交的角设为交叉角β1。此时，中继谐振线圈被配置成满足0°≤β0＜α≤90°并且0°≤β1＜α≤90°。

本发明的其他特征和优点通过对照附图进行如下详细的说明定能够更加明确。

附图说明

图1是示出本发明涉及的无线供电系统的一个实施方式的示意图；

图2是示出图1的无线供电系统的变形例的示意图；

图3是作为构成要素的谐振线圈的平面图；

图4是用于说明使用中继谐振线圈时的有效性的说明图；

图5的(a)、(b)是用于说明使用中继谐振线圈时的有效性的说明图；

图6的(a)、(b)是用于说明使用中继谐振线圈时的有效性的说明图；

图7是示出本发明涉及的无线供电系统的其他实施方式的示意图；

图8是示出本发明涉及的无线供电系统的实施例1的平面图；

图9的(a)～(c)是放大示出图7的无线供电系统的重要部分的平面图；

图10是示出本发明涉及的无线供电系统的实施例2的立体图；

图11是示出本发明涉及的无线供电系统的实施例3的平面图。

具体实施方式

以下，对照附图对本发明的优选实施方式进行具体说明。

图1～3示出了本发明涉及的无线供电系统的一个实施方式。本实施方式的无线供电系统包括送电谐振线圈1、受电谐振线圈2以及中继谐振线圈3作为基本的构成要素。无线供电系统中包含例如控制受电谐振线圈2的位置姿态的姿态控制装置4。

送电谐振线圈1是两端开放的线圈。为了提高Q值，送电谐振线圈1没有与电气电路连接。Q值是表示谐振锐度的指标，由线圈的纯电阻和辐射电阻决定，纯电阻和辐射电阻越小越能够得到大的Q值。送电谐振线圈1具有由杂散电容形成的电容器。由此，送电谐振线圈1成为LC振荡电路。作为LC振荡电路的送电谐振线圈1的谐振频率f基于电感L和电容器的容量C并通过下式求出。

(公式1)

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{LC}}$

电力从没有图示的供电线圈通过电磁感应供应至送电谐振线圈1。供电线圈配置在能够通过电磁感应对送电谐振线圈1供应电力程度的近距离处。供电线圈经由振荡电路与没有图示的电源连接。振荡电路向供电线圈传输与送电谐振线圈1的谐振频率相应的规定频率的交流电力。在这种从供电线圈向送电谐振线圈1的供电中，由于主要利用电磁感应而不是磁场谐振，因此可以不考虑谐振频率。从而，对于供电线圈，也可以不考虑振荡电路的频率变化。由此，在使用通过电磁感应的供电线圈的情况下，可提高振荡电路的设计自由度。

在考虑送电谐振线圈1的等效电路的情况下，如图3所示，送电谐振线圈1包括空心状的线圈部10、以及与该线圈部10串联连接的电容器11。在将设线圈部10的电感设为L、将电容器11的容量(杂散电容)设为C、并将从振荡电路供应的交流电的频率设为f的情况下，当该交流电的频率f变为上述式1的频率时，送电谐振线圈1变为谐振状态。该频率f成为谐振频率。在谐振状态下，能量周期地从由电容器11内部的电压形成的电场交变到由流过线圈部10的电流形成的自由空间的磁场。当使具有与谐振状态的送电谐振线圈1相同谐振频率的谐振线圈(在本实施方式中是中继谐振线圈3)以依照后述的条件的姿态接近该送电谐振线圈1时，谐振线圈通过来自送电谐振线圈1的磁场而谐振。将这种由磁场引起的谐振现象称为磁场谐振模式。在磁场谐振模式中，送电谐振线圈1的电力无线传输至接近的谐振线圈。

这里所述的相同的谐振频率f并不表示完全相同。即使在仿真等中多个振荡电路的谐振频率一致，但在现实中多个振荡电路的谐振频率也不一致。因此，相同的谐振频率f表示实质上相同的频率。所述实质上相同的范围由Q值决定。Q值越高，所述实质上相同的范围就越窄，反之，Q值越低，所述实质上相同的范围就越宽。作为实质上相同的范围的标准，是谐振点的值为中间值(halfvalue)的频率范围。或者，实质上相同的范围是达到目标效率的频率范围。换言之，实质上相同的范围是在将线圈分离的位置关系上能够以比电磁感应高的效率传输电力的频率范围。这种频率的相同范围无需说明，是本领域普通技术人员可在常识范围内决定。但是，存在不具有本领域普通技术人员的常识的技术人员时不时地进行参考的情况。上述的说明就是考虑到这样的情况而进行的，但该说明并不限制发明的范围。

受电谐振线圈2是两端开放的线圈。与送电谐振线圈1一样，为了提高Q值，受电谐振线圈2没有与电气电路相连。与送电谐振线圈1一样，受电谐振线圈2为LC振荡电路。在受电谐振线圈2中，电力经由没有图示的电力提取线圈通过电磁感应被提取。受电谐振线圈2和电力提取线圈配置以可通过电磁感应提取电力程度的近距离配置。电力提取线圈与消费电力的负载设备连接，该负载设备例如是姿态控制装置4、或者没有图示的电子设备或电池。在电力提取线圈与负载之间连接输出电路(省略图示)，该输出电路将提取的电力转换成负载消费的电力。在负载为姿态控制装置或电子设备的情况下，输出电路是变换电压的电路。例如输出电路可采用变压器或AC-DC转换器。在负载是电池的情况下，输出电路是将交流变换为直流的电路。例如，输出电路可采用整流电路或监视充电量的充电电路。在负载是可以交流动作的加热器或灯泡等的情况下，与负载连接的电线为输出电路。当考虑受电谐振线圈2的等效电路时，受电谐振线圈2也与送电谐振线圈1同样地构成，具有线圈部以及电容器。受电谐振线圈2的谐振频率与送电谐振线圈1的谐振频率f一致。这样的受电谐振线圈2和与其接近的谐振线圈(在本实施方式中为中继谐振线圈3)通过使谐振频率同步而产生磁场谐振模式，并无线接收来自该谐振线圈的电力。由受电谐振线圈2接收的电力例如经由整流电路有线供应至负载设备。

中继谐振线圈3以与后述条件相应的姿态被配置于磁场在送电谐振线圈1与受电谐振线圈2之间有效地发挥作用的位置处。该中继谐振线圈3没有与外部的电源或负载设备连接，其电路构成与送电谐振线圈1以及受电谐振线圈2相同，具有线圈部以及电容器。中继谐振线圈3的谐振频率也与送电谐振线圈1以及受电谐振线圈2的谐振频率f一致。这样的中继谐振线圈3通过与以下面说明的姿态接近的两个谐振线圈(在本实施方式中为送电谐振线圈1以及受电谐振线圈2)使谐振频率同步而产生磁场谐振模式。由此，中继谐振线圈3无线接收来自送电侧谐振线圈的电力，并中继该电力以将其无线传输至受电侧谐振线圈。

在利用了这种磁场谐振模式的无线供电技术中，即使线圈间的距离超过了送电谐振线圈1或受电谐振线圈2的半径，也能够高效地无线供应电力。因此，会产生在电磁感应中不会产生的死区。该死区不仅单纯地由距离决定，而且还受送电谐振线圈1或受电谐振线圈2的姿态的影响。即在利用了磁场谐振模式的无线供电技术中，由于在线圈间的距离超过线圈半径的情况下也能够供应电力，因此必须考虑线圈的姿态。此时，送电谐振线圈1以及受电谐振线圈2可以不必配置于彼此的线圈轴成为同轴的位置。作为极端的例子，即使将送电谐振线圈1以及受电谐振线圈2配置在同一平面上，也能够通过磁场谐振模式无线供应电力。如此，根据利用磁场谐振模式的无线供电技术，线圈的配置具有多样性，而这在通过电磁感应的供电技术中是难以想象的。由此，中继谐振线圈3被设置用于改善由线圈的姿态造成的能量传输效率的下降。

如图1及图2所示，送电谐振线圈1具有垂直贯穿线圈部10的中心的线圈轴C1，并且以使该线圈轴C1不能动的方式被固定配置。从送电谐振线圈1发出的磁力线L1中，从笔直地通过线圈轴C1的磁力线越是远离线圈轴C1，弯曲就越大。

受电谐振线圈2具有垂直贯穿线圈部的中心的线圈轴C2，并且其姿态由姿态控制装置4控制以改变该线圈轴C2的方向。在图1中，作为一个例子，受电谐振线圈2以使线圈轴C2与线圈轴C1平行的方式保持静止。在图2中，受电谐振线圈2以使线圈轴C2与线圈轴C1垂直交叉的方式保持静止。

中继谐振线圈3具有垂直贯穿线圈部的中心的线圈轴C3，并且以使该线圈轴C3与送电谐振线圈1的线圈轴C1一致的方式被固定配置。从中继谐振线圈3发出的磁力线L3中，也从笔直地通过线圈轴C3的磁力线越是远离线圈轴C3，弯曲就越大。这样的中继谐振线圈3的配置位置以及姿态如下设定。

将从送电谐振线圈1发出并直接穿过受电谐振线圈2的中心的磁力线L1与受电谐振线圈2的线圈轴C2相交的角设为交叉角α。将从送电谐振线圈1发出并穿过中继谐振线圈3的中心的磁力线L1与该中继谐振线圈3的线圈轴C3相交的角设为交叉角β0。将从中继谐振线圈3发出并穿过受电谐振线圈2的中心的磁力线L3与该受电谐振线圈2的线圈轴C2相交的角设为交叉角β1。在此情况下，中继谐振线圈3被配置在下述设定范围内，该设定范围是无论受电谐振线圈2处于何种位置都满足0°≤β0＜α≤90°且0°≤β1＜α≤90°的范围。在图1以及图2的情况下，特别地β0＝0°、β1＜＜α。

通过将中继谐振线圈3配置于满足交叉角α、β0、β1的上述范围内的位置，在送电谐振线圈1与中继谐振线圈3之间、以及中继谐振线圈3与受电谐振线圈2之间，通过磁场谐振模式的能量传输效率变高。这是因为下述原因：磁场的作用方向越是接近垂直于流经各线圈1～3的电流方向，横过线圈的磁通量就越增加，从而容易有大电流流动，进而产生磁场谐振的能量增加。即，在送电谐振线圈1与受电谐振线圈2之间，即使处于通过磁场谐振模式的能量传输效率低下的状况，也能够经由中继谐振线圈3在该送电侧和受电侧产生相对较强的磁场谐振模式。由此，从送电谐振线圈1发出的电力经由中继谐振线圈3高效地无线传输至受电谐振线圈2。

送电谐振线圈以及受电谐振线圈不仅可以处于如图1以及图2所示的那样线圈轴彼此平行地错开位置的状态或垂直相交的状态，也可以处于例如线圈轴的交叉角为锐角的相交的位置关系或扭绕的位置关系。在此情况下，只要配置中继谐振线圈以使磁力线对线圈轴的交叉角在上述设定的范围内即可。由此，磁场的作用方向相对于流过线圈的电流的方向更接近垂直，因此能够提高通过磁场谐振模式的能量传输效率，从而能够经由中继谐振线圈高效地传输电力。

对于中继谐振线圈3的有效性，进行了如下的仿真。

如图4所示，在仿真中，对在送电谐振线圈1与受电谐振线圈2的中间位置配置中继谐振线圈3并以使所有轴相一致的方式排列的情况与不配置中继谐振线圈的情况进行了比较。

在使用了中继谐振线圈3的情况下，送电谐振线圈1、受电谐振线圈2以及中继谐振线圈3的振幅初始响应特性基于耦合模理论可通过求解下述基于复变分析的联立微分方程式而得到。在以下的式子中，“z”是能量振幅，“ω”是固有角频率，“Γ”是与物体固有的能量损失相关的系数，“κ”是线圈间的耦合系数，下标表示各线圈或者线圈之间。

(公式2)

$\frac{{\mathrm{dz}}_1}{dt}=-i({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{i\Γ}}_1)z_1+{\mathrm{i\κ}}_A{z}_3+{\mathrm{i\κ}}_B{z}_2$

$\frac{{\mathrm{dz}}_2}{dt}=-i({\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{i\Γ}}_2)z_2+{\mathrm{i\κ}}_B{z}_1+{\mathrm{i\κ}}_A{z}_3$

$\frac{{\mathrm{dz}}_3}{dt}=-i({\mathrm{\ω}}_3-{\mathrm{i\Γ}}_3)z_3+{\mathrm{i\κ}}_A{z}_2+{\mathrm{i\κ}}_A{z}_1$

当关于送电谐振线圈1、受电谐振线圈2以及中继谐振线圈3的振幅初始值设定z₁(0)＝1、z₂(0)＝0、z₃(0)＝0的情况下，作为振幅初始响应特性，由上式2得到了如图5的(a)所示的波形。

另一方面，在不使用中继谐振线圈的情况下，送电谐振线圈1、受电谐振线圈2的振幅初始响应特性可通过求解与上述同样的联立微分方程式得到。

(公式3)

$\frac{{\mathrm{dz}}_1}{dt}=-i({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{i\Γ}}_1)z_1+{\mathrm{i\κ}}_B{z}_2$

$\frac{{\mathrm{dz}}_2}{dt}=-i({\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{i\Γ}}_2)z_2+{\mathrm{i\κ}}_B{z}_1$

当关于振幅初始值设定z₁(0)＝1、z₂(0)＝0的情况下，作为振幅初始响应特性，由上式3得到了如图5的(b)所示的波形。通过比较该图5的(b)所示的波形与图5的(a)的波形，得出在不使用中继谐振线圈的情况下受电谐振线圈2的振幅小，磁场谐振模式弱。

使用中继谐振线圈3时的振幅的稳态特性与上述同样地基于耦合模理论通过求解下面的基于复变分析的联立微分方程式得到。

(公式4)

z₁＝A₁e^-iωt(A₁＝1)

$\frac{{\mathrm{dz}}_2}{dt}=-i({\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{i\Γ}}_2)z_2+{\mathrm{i\κ}}_B{z}_1+{\mathrm{i\κ}}_A{z}_3-{\mathrm{\Γ}}_w{z}_2$

$\frac{{\mathrm{dz}}_3}{dt}=-i({\mathrm{\ω}}_3-{\mathrm{i\Γ}}_3)z_3+{\mathrm{i\κ}}_A{z}_2+{\mathrm{i\κ}}_A{z}_1$

上式4中的“Γ_w”是与从受电谐振线圈被提取至后级的负载的电力量相关的系数。在关于送电谐振线圈1的振幅常量值设定a₁(t)＝A₁＝1的情况下，作为稳态特性，由上式4得到了如图6的(a)所示的波形。根据所述表示稳态特性的波形，得出在使用中继谐振线圈3的情况下，在几乎没有振幅损失的谐振状态下产生磁场谐振模式。

另一方面，在不使用中继谐振线圈的情况下，振幅的稳态特性通过求解与上述同样的联立微分方程式得到。

(公式5)

z₁＝A₁e^-iωt(A₁＝1)

$\frac{{\mathrm{dz}}_2}{dt}=-i({\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{i\Γ}}_2)z_2+{\mathrm{i\κ}}_B{z}_1-{\mathrm{\Γ}}_w{z}_2$

在此情况下，作为振幅的稳态特性，由上式5得到了如图6的(b)所示的波形。通过比较该图6的(b)所示的波形与图6的(a)的波形，就没有使用中继谐振线圈时的稳态特性来说，也得出受电谐振线圈2的振幅小，磁场谐振模式弱。

根据上述仿真的结果，清楚地得出：在使用中继谐振线圈的情况下，产生较强的磁场谐振模式，从而电力从送电侧更高效地传输至受电侧。

从而，根据本实施方式的无线供电系统，即使在通过送电谐振线圈1与受电谐振线圈2之间的直接作用难以产生磁场谐振模式的线圈配置的状况下，只要如前述那样以适当的位置及姿态配置中继谐振线圈3即可。由此，能够经由中继谐振线圈3可靠地产生强的磁场谐振模式，能够高效地从送电谐振线圈1向受电谐振线圈2传输电力。

图7示出了本发明涉及的无线供电系统的其他实施方式。在图中所示的无线供电系统中，在送电谐振线圈1与受电谐振线圈2之间配置了多个中继谐振线圈3A～3C。这些中继谐振线圈3A～3C被配置为磁力线对线圈轴的交叉角满足上述的范围。通过这样的配置，在多个中继谐振线圈3A～3C中的线圈之间也能够可靠地产生强的磁场谐振模式，能够高效地从送电谐振线圈1向受电谐振线圈2传输电力。在使用多个中继谐振线圈3A～3C的情况下，通过尽量增加中继谐振线圈的个数，能够高效且更远地且无线传输电力。

实施例1

图8和图9的(a)～(c)示出了将本发明涉及的无线供电系统应用于汽车的电动式车门后视镜的实施例1。

如图8所示，无线供电系统从汽车M的门板DP内侧向电动式车门后视镜D无线供电。具体地说，如图9的(a)和(b)所示，电动式车门后视镜D例如被安装为可绕基台S的旋转轴S1旋转。电动式车门后视镜D受控于装配在内部的姿态控制装置4来执行开合动作。电动式车门后视镜D中设置有受电谐振线圈2、后视镜100、以及调节后视镜100的角度的后视镜角度调节装置110。中继谐振线圈3被固定于基台S。在电动式车门后视镜D附近的汽车M的门板DP内侧设置有送电谐振线圈1。送电谐振线圈1经由振荡电路与没有图示的车载电池连接，强该车载电池的能量作为电力送出。受电谐振线圈2经由电源电路与后视镜角度调节装置110连接。后视镜角度调节装置110经由没有图示的无线通信装置从车体侧接收调节整后视镜100的指示，并将从受电谐振线圈2供应而来的电力作为能源来动作。当如此例所示将送电谐振线圈1设置于门板DP内部时，门板DP是使磁力线透过的材料。由此，从送电谐振线圈1发出的磁力线L1穿透门板DP并横过中继谐振线圈3。因此，不用在电动式车门后视镜D内部安装电缆，提高了防尘性以及防水性。如图9的(a)和(b)所示，无论电动式车门后视镜D处于何种姿态，从中继谐振线圈3发出的磁力线都横过受电谐振线圈2。由此，中继谐振线圈3不仅改善横过受电谐振线圈2的磁感应强度因距离造成的下降，而且还改善横过受电谐振线圈2的磁感应强度因姿态造成的下降。

如图9的(a)和(b)所示，受电谐振线圈2以及中继谐振线圈3的线圈轴的方向随着电动式车门后视镜D的开合动作而改变。送电谐振线圈1、受电谐振线圈2以及中继谐振线圈3也被配置为：即使线圈轴如此改变，磁力线相对于这些线圈的线圈轴的交叉角也满足上述实施方式中设定的范围。因此，无论电动式车门后视镜D处于打开状态和闭合状态中的哪种状态，都能够向后视镜角度调节装置110高效地无线传输用于驱动的电力，并且基于该电力来调节后视镜100的角度。另外，受电谐振线圈2能够与电动式车门后视镜D的姿态无关地向姿态控制装置4供应电力。

图9的(c)是实施例1的变形例。该变形例的送电谐振线圈1不是设置在门板内部，而是设置在车体侧的固定部F，该固定部F经由基台S固定电动式车门后视镜D。无论门板是何种材质，被配置在这种位置的送电谐振线圈1都能够向中继谐振线圈3发出磁力线。在如此配置送电谐振线圈1的情况下，也可以隔开送电谐振线圈1和中继谐振线圈3。

在图9的(a)～(c)所示的实施例中，即使电动式车门后视镜D的姿态发生变化，中继谐振线圈3与受电谐振线圈2之间也始终维持磁场谐振模式。另一方面，也可以部分地使用中继谐振线圈3。例如也可以配置中继谐振线圈3，以使其仅在电动式车门后视镜D处于打开的姿态或闭合的姿态中的某一种姿态下发挥作用。这样的配置适用于下述情况：在一种姿态下，在送电谐振线圈1与受电谐振线圈2之间磁场谐振模式起作用，而在另一种姿态下，这些线圈之间也可以处于磁场谐振模式不起作用的状态或者效率差的状态。当采用这样的中继谐振线圈3的配置时，优选将该中继谐振线圈3配置于在另一种姿态下通过中继谐振线圈3的磁场谐振模式高效起作用的位置。此外也可以如下：无论电动式车门后视镜D处于打开的姿态以及闭合的姿态中的哪种姿态，磁场谐振模式直接在送电谐振线圈1与受电谐振线圈2之间起作用，而在取其中间姿态时使中继谐振线圈3其作用。如此，作为无线供电系统，不必配置中继谐振线圈3使其始终其作用，而是在变为中继谐振线圈3可发挥作用的状况时自然而然地发挥其效果。当在电动的车门后视镜背面装配了附加的车外摄像装置时，也可以连接该车外摄像装置与受电谐振线圈，并向车外摄像装置无线供电。

实施例2

图10示出了将本发明涉及的无线供电系统应用于多个笔记本式PC20～22和载置这些PC的桌子30的实施例2。

如图10所示，送电谐振线圈1安装在桌子30中，多个笔记本式PC20～22被置于桌子30的上表面中该送电谐振线圈1的周围。送电谐振线圈1经由振荡电路与没有图示的电源相连。笔记本式PC20～22中组装有受电谐振线圈2。这些笔记本式PC20～22中的一个PC20处于被置于送电谐振线圈1的正上方的状态。

在此情况下，如图10所示，当向笔记本式PC20无线供电时，电力从送电谐振线圈1直接地无线传输至受电谐振线圈2，经由该受电谐振线圈2接收的电力被储存到笔记本式PC20的电池中。另一方面，例如在对笔记本式PC20的电池完成充电后，该笔记本式PC20中的电池与受电谐振线圈2的连接被解除，受电谐振线圈2作为中继谐振线圈3发挥作用。即笔记本式PC20的中继谐振线圈3相对于配置于其两侧的笔记本式PC21、22的受电谐振线圈2被配置成磁力线相对于这些线圈轴的交叉角满足上述实施方式中设定的范围的状态。由此，经由位于送电谐振线圈1正上方的笔记本式PC20的中继谐振线圈3，电力被高效地无线供应至笔记本式PC21、22的受电谐振线圈2。从而，即使是位于难以直接接收来自送电谐振线圈1的电力的笔记本式PC21、22，也能够将经由笔记本式PC20的中继谐振线圈3以及受电谐振线圈2接收的电力储存到电池中。

在如此将无线供电系统应用到多个电子设备的情况下，也可以将送电谐振线圈设置在这些电子设备所在房间的天花板、地板或墙壁中。

实施例3

图11示出了将本发明涉及的无线供电系统应用于汽车的车外摄像装置的实施例3。

如图11所示，例如车外摄像装置30、31设置在汽车M的车体外部的前方以及车体外部的后方。在汽车M的车内设置有可显示来自车外摄像装置30、31的影像的导航装置N。车外摄像装置30、31与导航装置N可经由没有图示的无线通信设备来收发影像信号和控制信号。在导航装置N中设置有送电谐振线圈1，以使电力经由没有图示的振荡电路被供应。导航装置N从送电谐振线圈1无线送出电力。在车外摄像装置30、31中设置有受电谐振线圈2，以使电力经由没有图示的电源电路被供应至内部电路。车外摄像装置30、31将来自受电谐振线圈2的电力作为源而被驱动。中继谐振线圈3A～3E被设置在位于前方的车外摄像装置30的受电谐振线圈2与送电谐振线圈1之间以及后方的车外摄像装置31的受电谐振线圈2与送电谐振线圈1之间的车体适当部位。这样的送电谐振线圈1、受电谐振线圈2以及中继谐振线圈3A～3E也配置为磁力线相对于这些线圈轴的交叉角满足上述实施方式中设定的范围。由此，即使在送电谐振线圈1与受电谐振线圈2被配置成分离较大距离的状态下，也能够经由多个中继谐振线圈3A～3E高效地无线传输电力。

当将无线供电系统应用于多个装置的情况下，也可以在针对一个装置的供电中，将参与该供电的线圈的谐振频率例如设为f1，而另一方面将参与针对其他装置的供电的线圈的谐振频率设为与上述频率不同的f2。在如此可变地控制线圈的谐振频率的情况下，例如能够对每个装置分别进行供电，能够抑制不必要的电力消费。

本发明不限定于以上的实施方式。

上述实施方式中所示的构成只不过是一个例子，可根据规格适当地改变设计。

谐振线圈的线圈匝数以及电容器的连接个数等可根据系统规格来适当设定。

如果谐振线圈的线圈部存在一定程度的杂散电容，则即使不特别设置电容器也能够得到期望的谐振频率特性。

也可以辅助地向中继谐振线圈供应电力。

本发明涉及的无线供电系统不限于应用于汽车以及电子设备，能够应用于需要电力的各种装置或设备。

Claims (7)

1.一种无线供电系统，包括：

送电谐振线圈，所述送电谐振线圈具有谐振频率特性，并无线送出电力，并且所述送电谐振线圈具有串联LC共振电路；

受电谐振线圈，所述受电谐振线圈具有与所述送电谐振线圈相同的谐振频率特性，并通过利用谐振频率的同步产生磁场谐振模式来无线接收电力，并且所述受电谐振线圈具有串联LC共振电路；

一个或多个中继谐振线圈，其中每个中继谐振线圈具有与所述送电谐振线圈以及受电谐振线圈相同的谐振频率特性，并通过在与所述送电谐振线圈以及所述受电谐振线圈之间使谐振频率同步来产生磁场谐振模式，由此从所述送电谐振线圈向所述受电谐振线圈无线中继电力，并且所述中继谐振线圈具有串联LC共振电路；以及

姿态控制装置，所述姿态控制装置控制所述送电谐振线圈、所述受电谐振线圈以及所述中继谐振线圈中的至少一个的姿态，以改变其线圈轴的方向，

其中，当将从所述送电谐振线圈发出并直接穿过所述受电谐振线圈的磁力线与所述受电谐振线圈的线圈轴相交的角设为交叉角α、将从所述送电谐振线圈或其他中继谐振线圈发出并穿过所述中继谐振线圈的磁力线与该中继谐振线圈的线圈轴相交的角设为交叉角β0、将从所述中继谐振线圈发出并穿过所述受电谐振线圈或其他中继谐振线圈的磁力线与该受电谐振线圈或其他中继谐振线圈的线圈轴相交的角设为交叉角β1时，

所述姿态控制装置对所述中继谐振线圈进行姿态控制，使得满足0°≤β0＜α≤90°并且0°≤β1＜α≤90°。

2.根据权利要求1所述的无线供电系统，其中，所述送电谐振线圈以及所述受电谐振线圈被配置为使得它们的线圈轴之间形成相交、平行、或扭绕的位置关系。

3.根据权利要求1所述的无线供电系统，其中，所述受电谐振线圈以及中继谐振线圈设置在通过所述姿态控制装置而动作的汽车的电动式车门后视镜中，所述送电谐振线圈设置在所述汽车的车体的适当部位。

4.根据权利要求1所述的无线供电系统，其中，所述受电谐振线圈设置在多个电子设备中，所述送电谐振线圈设置在能够载置所述多个电子设备的桌子、或者所述多个电子设备所在房间的天花板、地板或墙壁中。

5.根据权利要求4所述的无线供电系统，其中，所述多个电子设备中至少一个的所述受电谐振线圈兼用作所述中继谐振线圈。

6.根据权利要求1所述的无线供电系统，其中，所述送电谐振线圈以及所述中继谐振线圈设置在汽车的车体的适当部位，所述受电谐振线圈设置在所述汽车的车体外部设置的车外摄像装置中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的无线供电系统，其中，所述送电谐振线圈、所述受电谐振线圈以及所述中继谐振线圈中包含电容器。