CN106560978B - 无线电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种无线电力传输系统，其具备送电装置、受电装置以及负载。送电装置具有逆变器电路、送电天线、送电控制电路以及送电侧接收器。受电装置具有受电天线、整流电路以及受电侧发送器。所述送电控制电路使所述逆变器电路输出预备交流电力来使所述受电装置启动。所述受电侧发送器将包含(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置。所述送电控制电路基于所述控制信息，参照表来决定控制参数，使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的交流电力的电压进行调整。

Description

无线电力传输系统
技术领域
本公开涉及以无线方式传输电力的无线电力传输系统。
背景技术
近年来，以无线(非接触)方式向便携电话机、电动汽车等伴有移动性的设备传输电力的无线(非接触)电力传输技术的开发得到不断进展。例如专利文献1公开了能够将以非接触方式传输的电力的整流后的电压控制为一定的非接触电力传输系统。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2007-336717号公报
发明内容
在以往的技术中，在相对于一个送电装置更换两个以上的受电装置来使用的情况下，存在到负载启动为止的时间长的问题。
为了解决上述问题，本公开的一个技术方案涉及的无线电力传输系统具备：
送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；
受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；以及
负载，其被输入转换后的所述第2直流电力，
所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，
所述受电装置还具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，
所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，
所述送电控制电路，
在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置启动的预备交流电力来使所述受电装置启动，
使所述送电侧接收器从已启动的所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，
基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，
使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
上述的总括性或具体的技术方案可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意组合来实现。
根据本公开的一个技术方案，能够缩短相对于一个送电装置更换两个以上的受电装置来使用的情况下的负载的启动时间。
附图说明
图1是示意性表示无线电力传输系统的一例的图。
图2是表示进行反馈控制的无线电力传输系统(比较例)启动时的工作的一例的图。
图3是更详细地表示比较例中的工作的时序图。
图4是示意性表示实施方式1的无线电力传输系统的图。
图5A是表示送电装置100与受电装置200的耦合的例子的图。
图5B是表示受电天线210的位置与图5A的例子不同的受电装置200的例子的图。
图6是表示实施方式1的无线电力传输系统的结构的框图。
图7是表示具有串联谐振电路的结构的送电天线110、210的等效电路的一例的图。
图8A是示意性表示送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于频率的依存性的图。
图8B是示意性表示送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于相位偏移量的依存性的图。
图8C是示意性表示送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于占空比的依存性的图。
图8D是示意性表示送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于向逆变器电路170供给的供给电压的依存性的图。
图9是表示逆变器电路170的构成例的图。
图10A是用于说明基于脉冲信号的相位差的振幅控制的第1图。
图10B是用于说明基于脉冲信号的相位差的振幅控制的第2图。
图11是表示逆变器电路170的另一构成例的图。
图12A是用于说明占空比控制的第1图。
图12B是用于说明占空比控制的第2图。
图13是表示实施方式1中的向负载供给的电压的时间变化的一例的图。
图14是更详细地说明实施方式1中的工作的时序图。
图15是表示各负载阻抗时的频率-输出电压特性的例子的图。
图16是表示送电侧存储器152所保存的表的一例的图。
图17是表示实施方式1中的送电装置100以及受电装置200的工作的流程图。
图18是表示实施方式2的无线电力传输系统的结构的框图。
图19是表示实施方式2中的提升控制的一例的图。
图20是表示实施方式2中的启动时的工作的时序图。
图21是更详细地表示图20所示的工作的流程图。
图22是表示向图18所示的受电装置200b送电的情况下的启动时的工作的时序图。
图23是更详细地表示图22所示的工作的流程图。
图24是表示图22中的步骤S222的工作的详细情况的流程图。
图25是表示DC-DC转换器292的构成例的框图。
图26是表示转换器模块294的电路构成例的图。
图27是表示实施方式3的无线电力传输系统的结构的框图。
图28是表示实施方式3中的启动时的工作的时序图。
图29是表示实施方式3的变形例的图。
标号说明
100 送电装置
110 送电天线(送电线圈)
120 送电侧通信线圈
130 凸部
140 送电电路
150 送电控制电路
152 送电侧存储器(表)
160 脉冲输出电路
170 逆变器电路
180 送电侧接收器
185 外部信号收发器
190 电流电压检测电路
192 阻抗调整电路
200、200a、200b 受电装置
210 受电天线(受电线圈)
220 受电侧通信线圈
230 凹部
240 受电电路
250 受电控制电路
252 受电侧存储器
270 整流电路
280 受电侧发送器
290 电流电压检测电路
292 DC-DC转换器
294 转换器模块
296 控制模块
298 输出电压检测模块
300 控制装置
400、400a、400b 负载
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
本发明人正在开发能够相对于一个送电装置而根据用途更换多个受电装置来使用的无线电力传输系统。
图1是示意性表示这样的无线电力传输系统的一例的图。图1示出了将无线传输系统应用于例如在工厂中使用的搬运用的机器人臂的例子。该无线电力传输系统具备送电装置10和受电装置20a。受电装置20a能够与其他的受电装置20b进行更换。本例中的受电装置20a、20b是搭载了马达等负载的机器人手。送电装置10具有包含送电线圈的送电天线，受电装置20a具有包含受电线圈的受电天线。从送电天线向受电天线以非接触方式传输电力。受电装置20a将从送电装置10接受的电力供给到马达等负载。
该无线电力传输系统能够根据作业来更换手。通过取代受电装置20a而将其他的受电装置20b安装于送电装置10，能够进行与受电装置20a不同的作业。
在这样的能够更换受电装置的无线电力传输系统中，为了提高作业效率，谋求在更换了受电装置之后也能够迅速开始工作。但是，根据本发明人的研究，弄清了在应用了现有控制的情况下更换受电装置之后的负载的启动时间会变长这一情况。以下，具体说明该问题。
在现有的无线电力传输系统中，例如如专利文献1所公开的那样，存在通过进行反馈控制来使向负载供给的直流电压保持为一定的系统。在这样的系统中，受电装置对从送电装置接受的交流电力进行整流，基于整流后的直流电压的检测值，生成反馈信号并发送到送电装置。送电装置根据反馈信号，使向送电线圈供给的交流功率增减。由此，从受电装置向负载供给的直流电力的电压值被控制为大致一定。
图2是表示这样的进行反馈控制的无线电力传输系统(比较例)的启动时的工作的一例的图。图2示出了针对规格不同的两个受电装置A、B，从开始送电到负载启动为止的提供给负载的电压(负载电压)的时间变化的例子。
当接通电源时，送电装置在进行了送电线圈与受电线圈的对位等工作之后，使送电电压从初始电压起阶段性地上升。当送电电压超过某一定的值时，受电装置中的控制电路(例如，微控制器(微型计算机))启动。于是，受电装置将表示控制电路已启动这一情况的启动确认信号发送给送电装置。送电装置在接收到启动确认信号时，将送电电压保持为一定的电压。将从该初始电压起到成为一定的电压为止的送电称为“预备送电”。
然后，受电装置向送电装置发送各种信号。这些信号包括对受电装置设定的最大功率(功率等级)、受电装置的制造ID或制造型号等表示确定设备的信息的设备信息信号。在接收到这些信号之后，送电装置开始正式送电。
在正式送电中，首先，送电装置从受电装置接收表示控制误差值的信号即控制误差信号。“控制误差值”是指受电装置的负载要求的要求电压值与当前的负载的电压值的差分值。送电装置在接收到控制误差信号时，判断负载电压的值是否达到要求电压值。在负载电压的值未达到要求电压值(即，控制误差值大于0)的情况下，送电装置使送电电压增加，以使得负载电压接近要求电压值。控制误差信号的收发例如按一定的时间间隔反复执行。
当送电电压达到要求电压值时，受电装置中的负载启动，负载开始工作。以后，送电装置控制送电装置内的逆变器电路，以使得负载电压以此时的值保持一定。对于逆变器电路的控制，如后面详细说明的那样，例如通过变更向逆变器电路内的多个开关元件供给的控制信号(例如脉冲信号)的频率、占空比或相位偏移量等控制参数来进行。相位偏移量是指向全桥逆变器中同时导通(turn on)的两个开关元件输入的两个脉冲信号的相位差。如此，送电装置进行反馈控制，直到误差消失为止，所述反馈控制是反复进行反馈来使负载电压接近要求电压值的控制。
此外，进行预备送电的时间例如可以是数毫秒(ms)～数十毫秒左右。预备送电后，送电电压保持为一定值的时间例如可以是数十毫秒～数百毫秒左右。从接收到最初的控制误差信号起到转变到稳定状态为止的时间，例如可以是数百毫秒～数秒(s)左右。控制误差信号例如按数毫秒～数十毫秒左右的时间间隔定期发送。这些时间是一个例子，例如可以根据通信速度而变动。
如图2所示，对于电力规格不同的受电装置A和受电装置B，从发送最初的控制误差信号起到负载启动为止的时间(称为“负载启动期间”)不同。因此，每次更换受电装置时，都需要进行反馈控制以使得满足更换后的受电装置的要求电压。特别是在安装了要求电压高的受电装置的情况下，负载启动期间变长。
图3是更详细地表示比较例中的上述工作的时序图。在图3中，示出了使用相位偏移量作为控制参数的情况下的例子。
送电装置首先进行送电装置与受电装置的对位。“对位”是指对送电装置中的送电天线(包含送电线圈)与受电装置中的受电天线(包含受电线圈)处于适合于电力传输的配置关系进行检测的工作。对位例如可以通过对由于受电天线接受来自送电天线的交流电力而使得流过送电天线的电流超过了预定值这一情况进行检测来进行。也可以取代检测电流而检测电压或功率的变化。
当对位完成时，开始预备送电。在预备送电中，送电装置中的控制电路使相位偏移量从初始值φ1起阶段性地每次减小预定量。例如每一定时间而进行该工作，直到受电装置中的控制电路以及通信电路启动为止。在图3所示的例子中，在相位偏移量成为φN的时刻，受电装置的控制电路以及通信电路启动，表示受电强度值的启动确认信号被发送到送电装置。送电装置接收该启动确认信号来确认受电装置的启动。然后，受电装置将前述的设备信息信号以及控制误差信号发送到送电装置。如前所述，控制误差信号表示受电装置的要求电压(即，负载的启动电压)与当前的电压的差分值即控制误差值。送电装置接收该设备信息信号以及控制误差信号而开始正式送电。
在正式送电中，如前所述，送电装置进行基于控制误差值的反馈控制。在图3所示的例子中，送电装置的控制电路将相位偏移量变更为φN+1(<φN)，使送电电压增加。受电装置检测与相位偏移量φN+1对应的负载电压VN+1，计算控制误差值并将控制误差信号发送到送电装置。送电装置接收该控制误差信号，使相位偏移量减小为φN+2。以后，同样地，送电装置使相位偏移量每次减小预定量，直到从受电装置反馈的控制误差值成为零为止。在图3的例子中，在相位偏移量成为φN+M时的负载电压VN+M，受电侧的负载启动。由此，启动时序完成，负载开始工作。
在负载的工作中，可能会根据驱动状态而产生电压的变动。因此，受电装置在负载开始工作后也定期向送电装置发送控制误差信号。送电装置接收该控制误差信号，变更相位偏移量。由此，负载电压保持为一定。
在图3所示的比较例的启动时序中，如前所述，存在从开始正式送电起到负载开始工作为止的反馈控制的时间长这一问题。因此，在相对于一个送电装置更换电力规格不同的多个受电装置来使用的方式中，每次更换都会产生因反馈控制导致的待机时间。
本发明人发现了比较例中的上述问题，并研究了用于解决该问题的构成。其结果是想到了如下手段：送电装置在确认了受电装置的启动之后，取得与受电装置的电力规格相关的控制信息，设定与该电力规格相应的适当的送电参数来驱动逆变器电路，由此能够缩短启动时间。在此，“电力规格”是指受电装置的要求电压(V)、负载的阻抗(Z)以及送电天线(送电线圈)与受电天线(受电线圈)的耦合系数(k)等与电力传输相关的规格。将与受电装置的电力规格相关的信息称为“受电装置的控制信息”。“受电装置的要求电压”是指与受电装置中的整流电路连接的负载的启动所需的电压。由于受电天线的构造及位置和负载的功能及性能等根据受电装置而不同，所以电力规格根据受电装置而不同。由此，通过事先取得该信息，能够以与各个受电装置的电力规格相应的适当的电压进行送电。
根据以上的考察，本发明人想到了以下公开的各技术方案。
(本公开的实施方式的概要)
本公开的一个技术方案涉及的无线电力传输系统具备：
送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；
受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；以及
负载，其被输入转换后的所述第2直流电力，
所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，
所述受电装置还具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，
所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，
所述送电控制电路，
在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置启动的预备交流电力来使所述受电装置启动，
使所述送电侧接收器从已启动的所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，
基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，
使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
根据上述技术方案，
所述受电装置具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，
所述送电装置具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含使(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压和(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，
所述送电控制电路，
在所述送电装置与所述受电装置耦合的状态下，使所述逆变器电路输出由于使所述受电装置启动的预备交流电力，使所述受电装置启动，
使所述送电侧接收器从已启动的所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，
基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，
使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
由此，能够缩短进行了反馈控制的情况下需要的、负载的启动所需的时间。因此，能够缩短更换了受电装置的情况下的启动时间，能够提高作业效率。
送电装置和受电装置能够耦合以及分离。例如可以为，送电装置在送电装置的表面(例如壳体的表面)具有凸部或凹部，受电装置在受电装置的表面(例如壳体的表面)具有凸部或凹部。在送电装置具有凸部的情况下，受电装置可以具有凹部。在送电装置具有凹部的情况下，受电装置可以具有凸部。通过送电装置的凸部与受电装置的凹部嵌合、或送电装置的凹部与所述受电装置的凸部嵌合，送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离。在此，“耦合”是指送电天线和受电天线的相对位置被固定成两者的耦合系数不会变化的程度的状态。
与耦合系数、要求电压以及负载阻抗相关联的“控制参数”是指对从送电天线输送的交流电力的振幅产生影响的参数。控制参数例如可以是频率、或者驱动逆变器电路的脉冲信号的相位偏移量或占空比等。“包含控制参数的表”是指包含控制参数的值作为数据的表构造。在本说明书中，将具有保存这样的表的数据的存储器等记录介质这一情况表达为“具有表”。“使受电装置启动”是指使受电装置中的受电侧发送器等电路(例如，包括微型计算机)启动。
本公开的另一技术方案涉及的无线电力传输系统具备：
送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；
受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；
负载，其被输入转换后的所述第2直流电力；以及
具备所述电源的控制装置，
所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，
所述控制装置将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，
所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述控制装置接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，
所述送电控制电路，
基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，
使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置以及所述负载启动的交流电力来使所述受电装置以及所述负载启动。
根据上述技术方案，
设置在送电装置以及受电装置的外部的控制装置，将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置。
由此，不管受电装置有无启动，送电装置都能够取得受电装置的控制信息。因此，能够进一步缩短负载的启动所需的时间。
以下，说明本公开的更具体的实施方式。但是，有时省略超出需要的详细说明。例如，有时省略对众所周知的事项的详细说明或对实质相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要的冗长，易于本领域技术人员的理解。此外，发明人为了使本领域技术人员充分理解本公开而提供附图以及以下的说明，但并非通过附图以及以下的说明来限定权利要求书所记载的主题之意。在以下的说明中，对相同或类似的构成要素标注相同的标号。
此外，在本说明书中，为了易于理解，对于与送电装置相关的用语，有时使用“送电侧～”这样的表达，对于与受电装置相关的用语，有时使用“受电侧～”这样的表达。“送电侧”、“受电侧”等用语，也有时为了简化而省略。
(实施方式1)
图4是示意性表示实施方式1的无线电力传输系统的图。该无线电力传输系统具有与图1所示的比较例的系统同样的外观，但启动时的控制方法不同。该无线电力传输系统通过缩短更换受电装置200a、200b时的启动时间，能够使作业效率提高。此外，该无线电力传输系统除了受电装置200a、200b以外还可具有多个可动部，在各可动部设置有马达。在以下的说明中，在不区分受电装置200a、200b的情况下记载为“受电装置200”。
图5A是表示送电装置100与受电装置200耦合的例子的图。在本例中，送电装置100具有包含送电线圈的送电天线110、和送电侧通信线圈120。受电装置200具有包含受电线圈的受电天线210、和受电侧通信线圈220。送电装置100具有凸部130，受电装置200具有凹部230。通过凸部130与凹部230嵌合，送电装置100和受电装置200能够进行耦合以及分离。在送电装置100与受电装置200耦合的状态下，成为送电天线110和受电天线210相对(对置)的状态。在该状态下，从送电天线110向受电天线210传输电力。将该状态下的耦合系数设为k1。
与图5A的例子相反，也可以是送电装置100具有凹部而受电装置200具有凸部。该情况下，通过送电装置100的凹部与受电装置200的凸部嵌合，送电装置100和受电装置200能够进行耦合以及分离。此外，也可以不通过凹部与凸部的嵌合而构成为例如通过螺合或卡扣等其他的方法使送电装置100和受电装置200能够相互耦合以及分离。
图5B是表示受电天线210的位置与图5A的例子不同的受电装置200的例子的图。在本例中，在送电装置100与受电装置200耦合的状态下，送电天线110与受电天线210的距离比图5A的例子中的距离长。因此，耦合时的耦合系数k2比图5A的例子中的耦合系数k1小。如此，耦合系数可能会根据受电装置200而不同。另外，受电装置200的要求电压以及与受电装置200连接的负载的阻抗也可能会根据受电装置200而不同。因此，在更换了受电装置200的情况下，需要进行对送电装置100输送的交流电力的电压的振幅进行改变等的控制。
图6是表示实施方式1的无线电力传输系统的结构的框图。图6示出了送电装置100以及受电装置200a、200b各自的结构。本实施方式的无线电力传输系统具备送电装置100、受电装置200(受电装置200a或200b)和负载400(负载400a或负载400b)。在图6所示的例子中，负载400位于受电装置200的外部，但负载400也可以内置于受电装置200。
送电装置100具有送电电路140、送电天线110和送电侧接收器180。送电电路140包括逆变器电路170、脉冲输出电路160和送电控制电路150。逆变器电路170连接于外部的电源，将从电源供给的第1直流(DC)电力转换成交流(AC)电力并进行输出。送电天线110连接于逆变器电路170，对所输出的交流电力以无线方式进行输送。送电控制电路150驱动脉冲输出电路160，对从逆变器电路170输出的交流电力进行调整。送电控制电路150具有保存后述的表的送电侧存储器152。送电侧存储器152也可以设置在送电控制电路150的外部。脉冲输出电路160例如是门驱动器，根据来自送电控制电路150的指令，向逆变器电路170所包含的多个开关元件供给脉冲信号。逆变器电路170对该脉冲信号进行响应，对各开关元件的导通(ON)/非导通(OFF)的状态进行切换。送电侧接收器180是接收从受电装置200发送的控制信息(数据)的通信电路(通信器)。
受电装置200a具有受电天线210、受电电路240和受电侧发送器280。受电电路240包括整流电路270和受电控制电路250。受电天线210接受从送电天线输送的交流电力并进行输出。整流电路270与受电天线210、负载400a以及受电控制电路250连接。整流电路270将由受电天线210接受的交流电力转换成第2直流电力并输出到负载400a。受电控制电路250具有保存受电装置200a的要求电压、耦合系数以及负载阻抗等控制信息的受电侧存储器252。受电控制电路250在启动时指示受电侧发送器280以使其将该控制信息发送给送电装置100。负载400a与受电装置200a中的整流电路270连接。由整流电路270转换后的第2直流电力被输入到负载400a。
受电装置200b具备与受电装置200a同样的构成要素。此外，在图6所示的例子中，受电装置200b中的受电侧存储器252位于受电控制电路250的外部。如此，受电侧存储器252不需要包含在受电控制电路250中。受电装置200b与负载400b连接。负载400b可以具有与负载400a不同的功能以及性能。换言之，负载400b可以具有与负载400a不同的阻抗，可以用不同的电压进行驱动。
本实施方式中的受电装置200a、200b是与机器人臂的前端连接的手，但也可以是其他装置。例如，也可以是监视相机的旋转部等。本实施方式中的负载400a、400b是在机器人臂前端的手所搭载的致动器等包含马达的设备。负载例如也可以是搭载于监视相机的旋转部的CCD相机、照明装置等拍摄装置。
送电天线110和受电天线210分别可以通过例如包含线圈以及电容器的谐振电路来实现。图7示出了具有串联谐振电路的结构的送电天线110、受电天线210的等效电路的一例。不限于图示的例子，各天线也可以具有并联谐振电路的结构。在本说明书中，有时将送电天线110中的线圈称为送电线圈，将受电天线210中的线圈称为受电线圈。根据这样的送电天线110、受电天线210，通过送电线圈与受电线圈之间的感应耦合(即磁场耦合)，以无线方式传输电力。各天线也可以具备取代磁场耦合而利用电场耦合以无线方式传输电力的结构。在该情况下，各天线可以具备用于送电或受电的两个电极和包括电感器以及电容器的谐振电路。利用了电场耦合的送电天线以及受电天线，可以适于利用于例如以无线方式向工厂内的运送机器人这样的进行移动的设备传输电力的情况。
送电控制电路150以及受电控制电路250例如可以是微控制器(微型计算机)等包含处理器和存储器的集成电路。在存储器中可以保存用于实现后述的工作的控制程序(软件)。通过处理器执行控制程序，实现后述的功能。送电控制电路150以及受电控制电路250也可以不通过软件而仅通过硬件来实现。送电控制电路150以及送电侧接收器180也可以是一体化的一个电路要素。同样地，受电控制电路250以及受电侧发送器280也可以是一体化的一个电路要素。
送电侧接收器180以及受电侧发送器280的无线信息通信的方式不限定于特定的方式，可以是任意的方法。例如可以使用振幅调制方式、频率调制方式、无线LAN或Zigbee(注册商标)等无线方式。
本实施方式中的受电侧发送器280，在启动时将包括(i)送电天线110与受电天线210之间的耦合系数、(ii)要求电压以及(iii)负载阻抗的控制信息发送给送电装置100。控制信息预先保存在受电侧存储器252中。该控制信息根据受电装置200的电路构成以及连接的负载的特性而不同。由此，有时将受电装置的控制信息称为“电路规格”。
在送电侧存储器152中预先保存有包含与(i)耦合系数、(ii)要求电压以及(iii)负载阻抗相关联的控制参数的表。该表对耦合系数(k)、要求电压(V)、负载阻抗(Z)的组合与控制参数的对应关系进行规定。
控制参数是指决定从逆变器电路170输出的电压的电平的参数。控制参数例如可以是向逆变器电路具有的多个开关元件供给的脉冲信号的频率(f)、向同时导通的两个开关元件供给的两个脉冲信号的相位差(也称为“相位偏移量”或“相位偏离量”)、或向多个开关元件分别供给的PWM(脉冲宽度调制)脉冲信号的占空比。此外，虽然图6中未示出，但也可以是如下方式：在逆变器电路170的前级设置DC-DC转换器，送电控制电路150使向逆变器电路170输入的第1直流电力的电压的大小变化。在这样的方式中，也可以将DC-DC转换器的输出电压的值作为控制参数。送电控制电路150通过使DC-DC转换器内的开关元件的开关切换(switching)的频率变化，能够对从DC-DC转换器输出的电压的大小进行调整。通过使如以上所述的控制参数变化，能够使从逆变器电路输出的交流电力的电平变化，使受电装置接受的交流电力的振幅变化。
图8A～图8D分别示意性示出了送电天线110的线圈两端的电压的振幅对于频率、相位偏移量、占空比以及向逆变器电路170供给的供给电压的依存性的一例。如图8A所示，具有若增大频率则线圈两端的电压的振幅减小的倾向。但是，在低频率的区域中，相反地也存在越减小频率则电压的振幅越减小的倾向。如图8B所示，若使相位偏移量在0°～180°的范围内增大，则线圈两端的电压振幅的时间平均值减小。如图8C所示，若使占空比在0％～50％的范围内增大，则线圈两端的电压振幅的时间平均值增加。如图8D所示，若使向逆变器电路170供给的电压增加，则线圈两端的电压的振幅增加。因此，送电控制电路150能够将频率、相位偏移量、占空比和供给电压中的至少一方作为控制参数来控制送电天线110的线圈的两端电压的振幅。
图9是表示逆变器电路170的构成例的图。逆变器电路170具有根据从脉冲输出电路160供给的脉冲信号来使导通、非导通的状态变化的多个开关元件S1～S4。通过使各开关元件的导通、非导通的状态变化，能够将所输入的直流电力转换成交流电力。在图9所示的例子中，使用了包含四个开关元件S1～S4的全桥型的逆变器电路。在本例中，各开关元件是IGBT(Insulated-gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，但也可以使用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)等其他种类的开关元件。
在图9所示的例子中，四个开关元件S1～S4中的开关元件S1和S4(第1开关元件对)在导通时输出与所供给的直流电压相同极性的电压。另一方面，开关元件S2和S3(第2开关元件对)在导通时输出与所供给的直流电压相反极性的电压。脉冲输出电路160按照来自送电控制电路150的指示，向四个开关元件S1～S4的栅极供给脉冲信号。此时，通过调整向第1开关元件对(S1和S4)供给的两个脉冲信号的相位差以及向第2开关元件对(S2和S3)供给的两个脉冲信号的相位差，能够进行振幅控制。
图10A以及图10B是用于说明基于脉冲信号的相位差的振幅控制的图。图10A示意性示出了向开关元件S1和S4供给的两个脉冲信号的相位偏移量φ以及向开关元件S2和S3供给的两个脉冲信号的相位偏移量φ为0度的情况下的四个脉冲信号以及从逆变器电路170输出的电压V的时间变化。图10B示意性示出了相位偏移量φ为90度的情况下的各脉冲信号以及电压V的时间变化。通过使向开关元件S3、S4输入的脉冲信号的下降以及上升的定时相对于向开关元件S1、S2输入的脉冲信号的上升以及下降的定时在时间上偏移，能调整相位偏移量φ。若使相位偏移量φ变化，则电压V的输出时间比(即，一个周期中的取不为零的值的期间的比例)会变化。相位偏移量φ越接近0度，则电压V的输出时间比越大，相位偏移量φ越接近180度，则电压V的输出时间比越小。从逆变器电路170输出的电压V，可以使用未图示的平滑电路转换成正弦波电压而供给到送电天线110。该正弦波电压的振幅根据输出时间比而变化。由此，通过使相位偏移量φ变化，能够使向送电天线110输入的交流电压的振幅的时间平均值变化。
图11是表示逆变器电路170的另一构成例的图。本例中的逆变器电路170是半桥型的逆变器电路。在使用半桥型的逆变器电路的情况下，无法应用前述的相位控制。在该情况下，能够通过控制向各开关元件输入的脉冲信号的占空比来控制电压的振幅的时间平均值。
图11所示的逆变器电路170是包括两个开关元件S1、S2和两个电容器的半桥型的逆变器电路。两个开关元件S1、S2与两个电容器C1、C2并联连接。送电天线110的一端连接于两个开关元件S1、S2之间的点，另一端连接于两个电容器C1、C2之间的点。
送电控制电路150以及脉冲输出电路160向各开关元件供给脉冲信号，以使开关元件S1、S2交替地导通。由此，将直流电力转换成交流电力。
在本例中，通过调整脉冲信号的占空比(即，一个周期中的导通期间的比例)，能够调整输出电压V的输出时间比。由此，能够调整向送电天线110输入的交流电力。
图12A以及图12B是用于说明占空比控制的图。图12A示出了各脉冲信号的占空比为0.5(50％)的情况下向开关元件S1～S4输入的脉冲信号以及输出电压V的波形的例子。图12B示出了各脉冲信号的占空比为0.25(25％)的情况下向开关元件S1～S4输入的脉冲信号以及输出电压V的波形的例子。如图所示，通过使占空比变化，能够使电压V的输出时间比(即，一个周期中的取不为零的值的期间的比例)变化。由此，能够使由受电天线210接受的交流电力的电压的振幅也变化。这样的占空比不同的脉冲信号例如通过包含PWM控制电路的脉冲输出电路160来生成。占空比在0％～50％的范围内进行调整。在占空比为50％时，送电电压的振幅最大，在占空比为0％时，送电电压的振幅最小。这样的占空比控制在使用如图9所示的全桥型的逆变器电路的情况下也同样能够应用。
接着，说明本实施方式中的工作。在以下的说明中，设想送电装置100将进行输送的交流电力的频率作为控制参数来调整交流电力的振幅。以下的说明在将频率以外的前述的相位偏移量、占空比或DC-DC转换器的输出电压作为控制参数的情况下也同样成立。
图13示出了本实施方式中的向负载供给的电压的时间变化的一例。在本实施方式中，当通过预备送电而受电装置200中的受电控制电路250启动时，将表示受电装置200的电路规格(耦合系数k、要求电压V以及负载阻抗Z)的控制信息发送到送电装置100。送电装置100在接收到控制信息时，参照表来变更为满足受电装置200的要求电压的频率并进行送电。其结果，能够不进行反馈控制而立即使负载400启动并开始工作。
图14是更详细地表示本实施方式中的工作的时序图。如图所示，送电装置100首先进行送电装置100与受电装置200的对位。该对位与参照图3说明的比较例中的工作相同。
当对位完成时，开始预备送电。在预备送电中，送电控制电路150使频率从初始值f0起阶段性地每次变化预定量。例如每一定时间而进行该工作，直到受电装置200中的受电控制电路250以及受电侧发送器280启动为止。在图14所示的例子中，在频率成为fN的时刻，受电装置200中的受电控制电路250以及受电侧发送器280启动。受电侧发送器280将包含(i)耦合系数、(ii)要求电压(iii)负载阻抗的信息在内的控制信息发送到送电装置100。此外，与图3所示的比较例同样，也可以发送启动确认信号以及设备信息信号。送电装置100接收控制信息来确认受电装置200的启动。送电控制电路150参照送电侧存储器152所保存的表来决定与接收到的控制信息所表示的(i)耦合系数、(ii)要求电压、(iii)负载阻抗的组合对应的频率fI。送电控制电路150以该频率fI驱动逆变器电路170来开始正式送电。
在本实施方式中，与频率fI对应的负载电压VI，与负载400的启动电压一致。因此，负载400立即启动，开始工作。在工作中，有时负载电压会根据负载400的驱动状态而变化。因此，受电控制电路250以及受电侧发送器280在负载开始工作后，将表示要求电压与当前的电压的差分值即控制误差值的控制误差信号发送给送电装置100。送电控制电路150基于控制误差值来变更频率，使误差接近零。如此，能够在负载开始工作之后，进行反馈控制。
图15是表示各负载阻抗时的频率-输出电压特性的例子的图。在此，耦合系数设为一定的值。如图所示，频率-输出电压特性根据负载阻抗而不同。频率-输出电压特性还根据耦合系数而不同。因此，为了决定满足受电装置200的要求电压的频率，需要负载阻抗以及耦合系数的信息。
图16是表示送电侧存储器152所保存的表的一例的图。图示的表按耦合系数的各个值而准备，各表具有与负载阻抗和要求电压的组合对应的频率值的数据。送电控制电路150基于从受电装置200发送的控制信息所包含的耦合系数的值，选择对应的表。接着，基于控制信息所包含的负载阻抗以及要求电压的信息，从表中决定在正式送电时使用的初始频率的值。图16示出了在耦合系数为0.7、负载阻抗为30Ω、要求电压为15V的情况下选择频率95kHz的例子。在控制参数为频率以外的情况(例如，控制参数为相位偏移量、占空比、DC-DC转换器的输出电压的情况等)下，可以使用同样的表。此外，如实施方式2中说明的那样，在要求电压通过范围进行指定的情况下，保存在表中的控制参数的信息也可以是范围。例如，可以在表中保存“95±5(kHz)”或“90～100(kHz)”这样的信息。
接着，参照图17所示的流程图来更详细地说明本实施方式的工作。
图17是表示本实施方式中的送电装置100以及受电装置200的工作的流程图。
首先，送电装置100开始预备送电。受电装置200接受送电电力(步骤S111)。于是，受电控制电路250不久就启动(步骤S112)。受电控制电路250从受电侧存储器252中读出受电装置200的电路规格(包含耦合系数k、要求电压V、负载阻抗Z的控制信息)(步骤S113)。受电侧发送器280将控制信息发送到送电装置100(步骤S114)。
送电控制电路150经由送电侧接收器180接收控制信息(步骤S121)。然后，根据控制信息所包含的耦合系数的信息，决定用于决定控制参数(在本实施方式中为频率)的表(步骤S122)。接着，参照该表，根据负载阻抗以及要求电压的信息，检索用于驱动逆变器电路170的频率(步骤S123)。送电控制电路150判断在表内是否存在合适的频率(步骤S124)。在没有合适的频率的情况下，产生表示处于频率控制的范围外这一情况的警报(步骤S128)。警报例如可以从未图示的显示器或扬声器作为图像或声音的信息而被输出。在存在合适的频率的情况下，送电控制电路150使脉冲输出电路160生成相应的频率的控制脉冲(步骤S125)。接收该控制脉冲而逆变器电路170被驱动(步骤S126)。由此，输送与负载的启动电压相适合的电压的电力(步骤S127)。其结果，负载启动，开始负载的工作。
如上所述，本实施方式中的送电控制电路150进行以下的工作。
(1)在送电装置100与受电装置200耦合了的状态下，使逆变器电路170输出用于使受电装置200启动的预备交流电力，使受电装置200启动。
(2)使送电侧接收器180从已启动的受电装置200接收受电装置200的控制信息。
(3)基于控制信息，参照表来决定控制参数。
(4)使用控制参数对从逆变器电路170输出的交流电力的电压进行调整。
本实施方式中的送电控制电路150，特别是通过使用控制参数对交流电力的电压进行的调整，进行使交流电力的电压与受电装置200的要求电压一致的调整。因此，能够省去比较例中需要的启动时的反馈控制，能够缩短启动时间。
此外，送电控制电路150也可以基于从受电装置200或外部的控制装置(控制器)接收到的信息(例如故障通知)，进行使逆变器电路170的驱动停止等的控制。另外，送电控制电路150也可以基于从受电装置200或外部的控制装置接收到的信息，向外部的控制装置发送信号(例如表示已停止送电这一情况的信号)。由此，能够使无线电力传输的安全性提高。
(实施方式2)
图18是表示实施方式2的无线电力传输系统的结构的框图。本实施方式的无线电力传输系统与实施方式1不同之处在于：并用实施方式1的启动控制和比较例的反馈控制。另外，在受电装置200b中，能够使用变压电路(DC-DC转换器)292来应对受电电压的宽范围的变动。即使例如从整流电路270输出的第2DC电力的电压偏离负载的要求电压(例如5V)，DC-DC转换器292也能够进行调整以使得该第2DC电力的电压与负载的要求电压一致。
图19是表示本实施方式中的提升控制的一例的图。如图所示，在本实施方式中，送电控制电路150在接收到控制信息之后，尽管与受电装置200的要求电压并不一致，但也以产生与要求电压接近的电压的频率来输送电力。并且，进行较少次数的反馈控制，接近目标的电压。由此，即使在基于受电装置200的控制信息而决定的控制参数存在误差的情况下，也能够在短时间内满足要求电压。
图20是表示本实施方式中的启动时的工作的时序图。正式送电开始之前的工作，与实施方式1中的工作相同。在本实施方式中，在正式送电开始之后，进行基于控制误差值的反馈控制。由此，即使参照表决定的控制参数的值产生从理想值的若干的偏离，也能够通过反馈控制对该偏离进行补偿。图20示出了以产生与受电装置200的要求电压接近的电压的频率fI开始正式送电的例子。在设定为初始频率fI之后，进行一次或多次反馈控制，在频率成为fI+N的时刻，负载启动。负载启动后的工作与实施方式1相同。
图21是更详细地表示图20所示的工作的流程图。步骤S211～S221之前的工作分别与图17中的步骤S111～121的工作相同。步骤S222与图17中的步骤S121～S125的工作相同。步骤S223～S224与图17中的步骤S126～S127相同。但是，在本实施方式中，以产生从受电装置200的要求电压偏离了的电压的频率fI开始正式送电。因此，在步骤S231中，受电控制电路250使用电流电压检测电路290来检测受电电压(整流后的直流电压)(步骤S231)。然后，算出要求电压与受电电压的差分值即控制误差值并进行发送(步骤S232)。送电控制电路150在接收到控制误差值的信息后，判断控制误差值是否为0(步骤S241)。在控制误差值不为0的情况下，使驱动逆变器电路170的控制脉冲的频率变化预定量(步骤S242)。以后，反复进行步骤S223～S242的工作，直到控制误差值成为0为止。当控制误差值成为0时，负载启动。
图22是表示向图18所示的受电装置200b送电的情况下的启动时的工作的时序图。受电装置200b具有DC-DC转换器292，因此要求电压不是预定的值而是预定的范围(以下，称为“要求电压范围”)。因此，受电控制电路250以及受电侧发送器280在启动后，将(i)耦合系数、(ii)要求电压范围、(iii)负载阻抗的信息发送给送电装置100。要求电压范围的信息例如可以是“5V±1V”或“4V～6V”这样的信息。在本例中，保存在表中的频率的信息也不是以值进行管理而是以范围进行管理。送电控制电路150从表中取得与接收到的耦合系数、要求电压范围以及负载阻抗对应的频率范围的信息，从该频率范围中将例如中心频率决定为初始频率fI。在图22的例子中，在正式送电开始后，也进行基于控制误差值的反馈控制。控制误差值例如可以是以下的任一方。
(1)控制误差值＝要求电压范围的中心值-当前的电压值
(2)控制误差值＝要求电压范围的上限值-当前的电压值
(3)控制误差值＝要求电压范围的下限值-当前的电压值
图23是更详细地表示图22所示的工作的流程图。仅步骤S222以及步骤S232的工作与图21所示的工作不同。
图24是表示步骤S222的工作的详细情况的流程图。送电控制电路150取得送电侧接收器180接收到的受电装置的电路规格(耦合系数、负载阻抗、要求电压范围)的信息(步骤S301)。接着，基于耦合系数的信息，决定用于决定与该耦合系数对应的频率的表的序号(步骤S302)。参照所决定的表，确定与负载阻抗和要求电压范围的组合对应的控制参数(在本实施方式中为频率)的范围(步骤S303)。接着，根据所确定的频率的范围，例如算出中心频率，决定频率fI(步骤S304)。指示脉冲输出电路160以使其生成所决定的频率fI的控制脉冲(步骤S305)。
在图23所示的步骤S232中，如前所述，作为控制误差值，算出要求电压范围的代表值与第2DC电压的差分值。代表值例如可以是中心值、上限值、下限值的任一方。
在本实施方式中，因为受电装置200b具备DC-DC转换器292，所以能够将对送电装置100要求的要求电压的范围扩大为比负载400要求的电压的范围大。例如，即使在负载400要求的电压的范围为4V～6V时，也能够将对送电装置100要求的要求电压的范围扩大到例如4V～12V。在该情况下，DC-DC转换器292能够在第2DC电压为4V～12V时进行电压转换，使第2DC电压处于4V～6V的范围内。在该情况下，关于控制参数，也可以不是作为表示预定的值的信息而是作为表示预定的范围的信息进行管理。
图25是表示DC-DC转换器292的构成例的框图。DC-DC转换器292具有转换器模块294、控制模块296和输出电压检测模块298。
图26是表示转换器模块294的电路构成例的图。图示的DC-DC转换器292是单开关降压型DC-DC转换器，但也可以具有其他的电路结构。在图示的例子中，输入电压比输出电压大。为了输出所设定的电压，控制模块296在监视由输出电压检测模块298检测到的输出电力的同时，进行对转换器模块294的开关切换的占空比进行变更的反馈控制。
如上所述，在本实施方式中，送电控制电路150通过使用控制参数对交流电力的电压进行的调整，进行使所接受的交流电力的电压的振幅(或整流后的电压)向要求电压的例如80％～120％的范围接近的调整。然后，受电控制电路250以及受电侧发送器280将误差信息发送给送电装置100。送电控制电路150接收该误差信息，更新控制参数，使误差减小。通过反复进行该工作，使误差大致成为零(收敛)。如此，送电控制电路150首先在使控制参数接近了满足要求电压的值之后，反复进行控制参数的更新，将从逆变器电路170输出的交流电力的电压的振幅调整到所希望的值或范围。由此，即使在基于来自受电装置200的控制信息而决定的控制参数存在误差的情况下，也能够在短时间内满足要求电压。
(实施方式3)
图27是表示实施方式3的无线电力传输系统的结构的框图。实施方式3的无线电力传输系统与实施方式1、2的不同之处在于，具备具有电源的控制装置300。
在本实施方式中，不是受电装置200而是控制装置300管理包含(i)送电天线110与受电天线210之间的耦合系数、(ii)受电装置200的要求电压以及(iii)负载400的阻抗在内的受电装置200的控制信息，并将其发送给送电装置100。在受电装置200a被安装于送电装置100的情况下，受电装置200a的控制信息被发送给送电装置100。在受电装置200b被安装于送电装置100的情况下，受电装置200b的控制信息被发送给送电装置100。在未图示的其他的受电装置被安装于送电装置100的情况下，该受电装置的控制信息被发送给送电装置100。在控制装置300内的记录介质中预先记录有各个受电装置200的控制信息。通过控制装置300向送电装置100的外部信号收发器185输入控制信息，送电装置100能够在受电装置200启动之前就取得控制信息。因此，能够进行更早的启动。此外，送电装置100中的外部信号收发器185既可以是进行无线通信的电路，也可以是以有线方式从控制装置300取得信息的电路。
控制装置300具备直流电源、控制电路以及通信电路。控制装置300中的控制电路例如具有CPU等处理器和存储器。通过处理器执行保存在存储器中的计算机程序，能够进行本实施方式的工作。控制装置300也可以位于远离送电装置100以及受电装置200的位置。
在本实施方式中，与实施方式2同样，也可以实施基于反馈控制的电压调整。另外，关于受电装置200b，也可以进行使用DC-DC转换器292的电压调整。此外，本实施方式中的变压电路(DC-DC转换器)292设置在受电装置200b的外部。如此，在使用DC-DC转换器292的情况下，不需要在受电装置200b的内部设置DC-DC转换器292。通过具备DC-DC转换器292，受电装置200b能够应对电压的急剧变化。
图28是表示本实施方式中的启动时的工作的时序图。在本实施方式中，当送电装置100与受电装置200的对位完成时，控制装置300中的控制电路以及通信电路将受电装置200的控制信息发送到送电装置100。送电控制电路150接收该控制信息，通过与实施方式1、2相同的处理，决定与控制信息表示的耦合系数、负载阻抗以及要求电压的组合对应的控制参数(在本例中为频率)的值，通过该控制参数来驱动逆变器电路170。由此，受电装置200的受电控制电路250和受电侧发送器280启动，并且，负载也启动。以后，为了应对与负载的驱动状态相应的变动，进行基于控制误差值的反馈控制。
在图28所示的工作中，在决定了频率fI之后，不进行负载启动之前的反馈控制，但也可以与实施方式2同样，进行那样的反馈控制。
在本实施方式中，送电装置100从控制装置300获得受电装置200的信息，因此不需要用于启动受电装置200的预备送电。通过使用满足受电装置200的要求电压的控制参数来进行送电，能够立即开始负载的工作。
图29是表示本实施方式的变形例的图。在本变形例中，送电装置100还具备阻抗调整电路192和电流电压检测电路190。阻抗调整电路192连接在逆变器电路170与送电天线110之间。电流电压检测电路190连接在电源与逆变器电路170之间。阻抗调整电路192通过使与送电天线110连接的电感或电容变化来调整阻抗。送电控制电路150基于从控制装置300发送的控制信息和电流电压检测电路190检测出的电流以及电压的检测值，控制阻抗调整电路192。由此，能够调整送电电路140的阻抗，能够实现阻抗匹配。
此外，在实施方式1或实施方式2的结构中进行同样的阻抗调整的情况下，送电控制电路150基于从受电装置200取得的控制信息来控制阻抗调整电路192。
如上所述，本公开包括以下的项目所记载的无线电力传输系统以及送电装置。
[项目1]
一种无线电力传输系统，具备：
送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；
受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；以及
负载，其被输入转换后的所述第2直流电力，
所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，
所述受电装置还具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，
所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，
所述送电控制电路，
在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置启动的预备交流电力来使所述受电装置启动，
使所述送电侧接收器从已启动的所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，
基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，
使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
根据上述技术方案，
所述受电装置具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，
所述送电装置具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，
所述送电控制电路，
在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置启动的预备交流电力，使所述受电装置启动，
使所述送电侧接收器从已启动的所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，
基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，
使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
由此，能够缩短进行了反馈控制的情况下需要的、负载的启动所需的时间。因此，能够缩短更换了受电装置的情况下的启动时间，能够提高作业效率。
[项目2]
根据项目1所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行调整，进行使所述交流电力的电压与所述要求电压一致的调整。
由此，能够不进行反馈控制而使负载启动。
[项目3]
根据项目1所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行调整，进行使所述交流电力的电压向所述要求电压的80％～120％的范围接近的调整。
由此，能够通过较少次数的反馈控制来满足要求电压。
[项目4]
根据项目3所述的无线电力传输系统，
所述送电侧接收器在使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行了调整之后，从所述受电侧发送器接收误差信息，所述误差信息表示所述第2直流电力的电压与所述要求电压的误差，
所述送电控制电路更新所述控制参数来使所述误差信息所表示的误差收敛，使用所述更新后的控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
由此，能够在使所述交流电力的电压接近了要求电压的80％～120％的范围之后，使其与要求电压一致。
[项目5]
根据项目1～4中任一项所述的无线电力传输系统，
所述受电装置的要求电压是表示预定范围的值。
由此，将所述交流电力的电压不是调整为特定的值而是调整到预定范围即可，因此控制变得容易。
[项目6]
根据项目1～4中任一项所述的无线电力传输系统，
所述控制参数是表示预定范围的值。
[项目7]
根据项目6所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路使用由所述预定范围表示的所述控制参数的中心值，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
[项目8]
根据项目1～7中任一项所述的无线电力传输系统，
所述送电装置在所述送电装置的表面具有凸部或凹部，
所述受电装置在所述受电装置的表面具有凸部或凹部，
通过所述送电装置的凸部与所述受电装置的凹部嵌合、或所述送电装置的凹部与所述受电装置的凸部嵌合，所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离。
由此，能够使送电装置和受电装置容易进行耦合以及分离。
[项目9]
根据项目1～8中任一项所述的无线电力传输系统，
所述负载包含于所述受电装置。
[项目10]
根据项目1～9中任一项所述的无线电力传输系统，
所述逆变器电路具有四个开关元件，
所述四个开关元件包括第1开关元件对和第2开关元件对，所述第1开关元件对在导通时输出与从所述电源供给的所述第1直流电力的电压极性相同的电压，所述第2开关元件对在导通时输出与所述第1直流电力的电压极性相反的电压，
所述送电控制电路，
向所述四个开关元件分别供给对导通和非导通的状态进行切换的脉冲信号，
通过调整向所述第1开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差以及向所述第2开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
所述控制参数是表示所述相位差的值。
由此，在使用全桥型逆变器电路的情况下，能够通过所述相位差的调整来调整所述交流电力的电压。
[项目11]
根据项目1～9中任一项所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使从所述逆变器电路输出的所述交流电力的频率变化，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，所述控制参数是表示所述频率的值。
由此，能够通过频率的调整来调整所述交流电力的电压。
[项目12]
根据项目1～9中任一项所述的无线电力传输系统，
所述逆变器电路具有多个开关元件，
所述送电控制电路向所述多个开关元件分别供给对导通和非导通的状态进行切换的脉冲信号，
通过调整所述脉冲信号的占空比，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
所述控制参数是表示所述占空比的值。
由此，能够通过占空比的调整来调整所述交流电力的电压。
[项目13]
一种无线电力传输系统，具备：
送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；
受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；
负载，其被输入转换后的所述第2直流电力；以及
具备所述电源的控制装置，
所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，
所述控制装置将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，
所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述控制装置接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，
所述送电控制电路，
基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，
使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置以及所述负载启动的交流电力来使所述受电装置以及所述负载启动。
根据上述技术方案，设置在送电装置以及受电装置的外部的控制装置，将包含(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置。
由此，不管受电装置有无启动，送电装置都能够取得受电装置的控制信息。因此，能够进一步缩短负载的启动所需的时间。
[项目14]
根据项目13所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行调整，进行使所述交流电力的电压与所述要求电压一致的调整。
由此，能够不进行反馈控制而使负载启动。
[项目15]
根据项目13所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行调整，进行使所述交流电力的电压向所述要求电压的80％～120％的范围接近的调整。
由此，能够通过较少次数的反馈控制来满足要求电压。
[项目16]
根据项目15所述的无线电力传输系统，
所述送电侧接收器在使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行了调整之后，从所述受电侧发送器接收误差信息，所述误差信息表示所述第2直流电力的电压与所述要求电压的误差，
所述送电控制电路更新所述控制参数来使所述误差信息所表示的误差收敛，使用所述更新后的控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
由此，能够在使所述交流电力的电压接近了要求电压的80％～120％的范围之后，使其与要求电压一致。
[项目17]
根据项目13～16中任一项所述的无线电力传输系统，
所述受电装置的要求电压是表示预定范围的值。
由此，将所述交流电力的电压不是调整为特定的值而是调整到预定范围即可，因此控制变得容易。
[项目18]
根据项目13～16中任一项所述的无线电力传输系统，
所述控制参数是表示预定范围的值。
[项目19]
根据项目18所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路使用由所述预定范围表示的所述控制参数的中心值，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
[项目20]
根据项目13～19中任一项所述的无线电力传输系统，
所述送电装置在所述送电装置的表面具有凸部或凹部，
所述受电装置在所述受电装置的表面具有凸部或凹部，
通过所述送电装置的凸部与所述受电装置的凹部嵌合、或所述送电装置的凹部与所述受电装置的凸部嵌合，所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离。
由此，能够使送电装置和受电装置容易进行耦合以及分离。
[项目21]
根据项目13～20中任一项所述的无线电力传输系统，
所述负载包含于所述受电装置。
[项目22]
根据项目13～21中任一项所述的无线电力传输系统，
所述逆变器电路具有四个开关元件，
所述四个开关元件包括第1开关元件对和第2开关元件对，所述第1开关元件对在导通时输出与从所述电源供给的所述第1直流电力的电压极性相同的电压，所述第2开关元件对在导通时输出与所述第1直流电力的电压极性相反的电压，
所述送电控制电路，
向所述四个开关元件分别供给对导通和非导通的状态进行切换的脉冲信号，
通过调整向所述第1开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差以及向所述第2开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
所述控制参数是表示所述相位差的值。
由此，在使用全桥型逆变器电路的情况下，能够通过所述相位差的调整来调整所述交流电力的电压。
[项目23]
根据项目13～21中任一项所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使从所述逆变器电路输出的所述交流电力的频率变化，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，所述控制参数是表示所述频率的值。
由此，能够通过频率的调整来调整所述交流电力的电压。
[项目24]
根据项目13～21中任一项所述的无线电力传输系统，
所述逆变器电路具有多个开关元件，
所述送电控制电路向所述多个开关元件分别供给对导通和非导通的状态进行切换的脉冲信号，
通过调整所述脉冲信号的占空比，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
所述控制参数是表示所述占空比的值。
产业上的可利用性
本公开的技术例如能够利用于监视相机、机器人等需要进行电力供给并且需要传输数据的设备。

Claims (12)

1.一种无线电力传输系统，具备：
送电装置，其具有逆变器电路、送电天线以及送电控制电路，所述逆变器电路将从电源供给的第1直流电力转换成交流电力并进行输出，所述送电天线对所输出的所述交流电力以无线方式进行输送，所述送电控制电路对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整；
受电装置，其具有受电天线和整流电路，所述受电天线接受从所述送电天线输送的所述交流电力，所述整流电路将所接受的所述交流电力转换成第2直流电力；以及
负载，其被输入转换后的所述第2直流电力，
所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离，
所述受电装置还具有受电侧发送器，所述受电侧发送器将包括(i)所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数、(ii)所述受电装置的要求电压以及(iii)所述负载的负载阻抗在内的所述受电装置的控制信息发送到所述送电装置，
所述送电装置还具有送电侧接收器和表，所述送电侧接收器从所述受电侧发送器接收所述受电装置的所述控制信息，所述表包含与(i)所述耦合系数、(ii)所述要求电压以及(iii)所述负载阻抗相关联的控制参数，
所述送电控制电路，
在所述送电装置与所述受电装置已耦合的状态下，使所述逆变器电路输出用于使所述受电装置启动的预备交流电力来使所述受电装置启动，
在所述逆变器电路输出所述预备交流电力的期间，使所述送电侧接收器从所述受电装置接收所述受电装置的所述控制信息，
基于所述控制信息，参照所述表来决定所述控制参数，
使用所述控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，使所述负载启动。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行调整，进行使所述交流电力的电压与所述要求电压一致的调整。
3.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行调整，进行使所述交流电力的电压向所述要求电压的80％～120％的范围接近的调整。
4.根据权利要求3所述的无线电力传输系统，
所述送电侧接收器在使用所述控制参数对所述交流电力的电压进行了调整之后，从所述受电侧发送器接收误差信息，所述误差信息表示所述第2直流电力的电压与所述要求电压的误差，
所述送电控制电路更新所述控制参数来使所述误差信息所表示的误差收敛，使用所述更新后的控制参数对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
5.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述受电装置的要求电压是表示预定范围的值。
6.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述控制参数是表示预定范围的值。
7.根据权利要求6所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路使用由所述预定范围表示的所述控制参数的中心值，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整。
8.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述送电装置在所述送电装置的表面具有凸部或凹部，
所述受电装置在所述受电装置的表面具有凸部或凹部，
通过所述送电装置的凸部与所述受电装置的凹部嵌合、或所述送电装置的凹部与所述受电装置的凸部嵌合，所述送电装置和所述受电装置能够耦合以及分离。
9.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述负载包含于所述受电装置。
10.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述逆变器电路具有四个开关元件，
所述四个开关元件包括第1开关元件对和第2开关元件对，所述第1开关元件对在导通时输出与从所述电源供给的所述第1直流电力的电压极性相同的电压，所述第2开关元件对在导通时输出与所述第1直流电力的电压极性相反的电压，
所述送电控制电路，
向所述四个开关元件分别供给对导通和非导通的状态进行切换的脉冲信号，
通过调整向所述第1开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差以及向所述第2开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
所述控制参数是表示所述相位差的值。
11.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述送电控制电路通过使从所述逆变器电路输出的所述交流电力的频率变化，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
所述控制参数是表示所述频率的值。
12.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述逆变器电路具有多个开关元件，
所述送电控制电路向所述多个开关元件分别供给对导通和非导通的状态进行切换的脉冲信号，
通过调整所述脉冲信号的占空比，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压进行调整，
所述控制参数是表示所述占空比的值。
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