CN106716762A - 受电器以及电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够改善电力供给平衡的受电器和电力传输系统。受电器包括：通过磁场谐振从一次侧共振线圈接受电力的第一二次侧共振线圈；对从第一二次侧共振线圈输入的交流电力进行全波整流的整流电路；与整流电路的输出侧连接的平滑电路；与平滑电路的输出侧连接的一对输出端子；串联插入到整流电路与平滑电路之间的线路并切换连接状态的开关；以及在由基于第一二次侧共振线圈的第一受电效率、与一对输出端子连接的第一负载的第一额定输出、通过与一次侧共振线圈之间所产生的磁场谐振从一次侧共振线圈接受电力的其它受电器的第二二次侧共振线圈的第二受电效率、以及从其它受电器供给电力的第二负载的第二额定输出所设定的占空比、和磁场谐振的频率以下的频率所决定的PWM驱动模式下驱动开关的驱动控制部。

Description

受电器以及电力传输系统
技术领域
本发明涉及受电器以及电力传输系统。
背景技术
以往，有一种具备如下的部分的非接触受电装置：从供电源的谐振元件通过谐振以非接触方式接受交流电力的供给的谐振元件、通过电磁感应从谐振元件接受上述交流电力的供给的激励元件、根据来自上述激励元件的交流电力而生成直流电力并输出的整流电路、以及切换向上述整流电路的交流电力的供给/非供给的切换电路(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2011－019291号公报
然而，以往的非接触受电装置(受电器)没有考虑谐振元件接受向受电器供给的电力时的受电效率。由于受电效率根据受电器相对于送电器的位置或者姿势等而变化，所有尤其在有多个受电器的情况下，若不考虑受电效率而传输电力，则有可能无法平衡良好地对多个受电器供给电力。
发明内容
因此，目的在于提供能够改善电力的供给平衡的受电器以及电力传输系统。
本发明的实施方式的受电器包括：第一二次侧共振线圈，其具有第一端子以及第二端子，并通过与一次侧共振线圈之间所产生的磁场谐振从上述一次侧共振线圈接受电力；整流电路，其与上述第一端子以及上述第二端子连接，并对从上述第一二次侧共振线圈输入的交流电力进行整流；平滑电路，其与上述整流电路的输出侧连接；一对输出端子，其与上述平滑电路的输出侧连接；开关，其串联插入到上述整流电路与上述平滑电路之间的线路，并切换上述线路的连接状态；以及驱动控制部，其以由第一占空比和上述磁场谐振的频率以下的第一频率所决定的第一PWM驱动模式驱动上述开关，其中，上述第一占空比基于上述第一二次侧共振线圈的第一受电效率、与上述一对输出端子连接的第一负载的第一额定输出、通过与上述一次侧共振线圈之间所产生的磁场谐振从上述一次侧共振线圈接受电力的其它受电器的第二二次侧共振线圈的第二受电效率、以及从上述其它受电器供给电力的第二负载的第二额定输出所设定。
能够提供能够改善电力的供给平衡的受电器以及电力传输系统。
附图说明
图1是表示电力传输系统50的图。
图2是表示通过磁场谐振从送电器10向电子设备40A、40B传输电力的状态的图。
图3是表示通过磁场谐振从送电器10向电子设备40B1、40B2传输电力的状态的图。
图4是表示实施方式的受电器100和送电装置80的图。
图5是表示使用了实施方式的电力传输系统500的送电装置80和电子设备200A以及200B的图。
图6是表示受电器100A以及100B的占空比和受电效率的关系的图。
图7是表示受电器100中的PWM驱动模式的占空比和受电电力的关系的图。
图8是表示送电器10和受电器100A以及100B为了设定占空比而执行的处理的任务图。
图9是表示送电装置80和电子设备200A以及200B的等效电路的图。
图10是将占空比与互感MTA和互感MTB的关系建立关联的表格数据的图。
图11是将互感MTA、MTB和受电效率建立关联的表格数据。
图12是表示实施方式的送电器10设定受电器100A或者100B的占空比的方法的流程图。
图13是表示实施方式的变形例的受电器101的图。
具体实施方式
以下，对应用本发明的受电器以及电力传输系统的实施方式进行说明。
＜实施方式＞
在对应用本发明的受电器以及电力传输系统的实施方式进行说明前，使用图1至图3，对实施方式的受电器以及电力传输系统的前提技术进行说明。
图1是表示电力传输系统50的图。
如图1所示，电力传输系统50包括交流电源1、一次侧(送电侧)的送电器10、以及二次侧(受电侧)的受电器20。电力传输系统50可以包括多个送电器10以及受电器20。
送电器10具有一次侧线圈11和一次侧共振线圈12。受电器20具有二次侧共振线圈21和二次侧线圈22。在二次侧线圈22连接负载装置30。
如图1所示，送电器10以及受电器20通过一次侧共振线圈(LC共振器)12与受电共振线圈(LC共振器)21之间的磁场谐振(磁场共振)从送电器10向受电器20进行能量(电力)的传输。此处，从一次侧共振线圈12向二次侧共振线圈21的电力传输不光可以是磁场谐振也可以是电场谐振(电场共振)等，但在以下的说明中，主要以磁场谐振为例进行说明。
另外，在实施方式1中，作为一个例子，对交流电源1输出的交流电压的频率为6.78MHz，一次侧共振线圈12和二次侧共振线圈21的共振频率为6.78MHz的情况进行说明。
此外，从一次侧线圈11向一次侧共振线圈12的电力传输利用电磁感应来进行，另外，从二次侧共振线圈21向二次侧线圈22的电力传输也利用电磁感应来进行。
另外，图1中示出电力传输系统50包括二次侧线圈22的方式，然而电力传输系统50可以不包括二次侧线圈22，此时，在二次侧共振线圈21直接连接负载装置30即可。
图2是表示通过磁场谐振从送电器10向电子设备40A、40B传输电力的状态的图。
电子设备40A以及40B分别是平板计算机以及智能手机，并分别内置受电器20A、20B。受电器20A以及20B具有从图1所示的受电器20(参照图1)除掉二次侧线圈22的结构。即，受电器20A以及20B具有二次侧共振线圈21。此外，在图2中简单化地表示送电器10，但送电器10与交流电源1(参照图1)连接。
在图2中，电子设备40A、40B被配置在距离送电器10相互相等的距离的位置上，各自内置的受电器20A以及20B通过磁场谐振从送电器10在非接触的状态下接受电力。
此处作为一个例子，假设在图2所示的状态下，电子设备40A中所内置的受电器20A的受电效率为40％，电子设备40B中所内置的受电器20B的受电效率为40％。
受电器20A以及20B的受电效率用受电器20A以及20B的二次侧线圈22接受的电力相对于从与交流电源1连接的一次侧线圈11传输的电力的比率表示。此外，送电器10不包括一次侧线圈11而在交流电源1直接连接一次侧共振线圈12的情况下，代替从一次侧线圈11传输的电力而使用从一次侧共振线圈12传输的电力来求出受电电力即可。另外，在受电器20A以及20B不包括二次侧线圈22的情况下，代替二次侧线圈22接受的电力而使用二次侧共振线圈21接受的电力来求出受电电力即可。
受电器20A以及20B的受电效率由送电器10和受电器20A以及20B的线圈规格、与各个之间的距离、姿势决定。在图2中，受电器20A以及20B的结构相同，被配置在距离送电器10相互相等的距离、姿势的位置上，所以受电器20A以及20B的受电效率相互相等，作为一个例子，为40％。
另外，假设电子设备40A的额定输出为10W，电子设备40B的额定输出为5W。
在这种情况下，从送电器10的一次侧共振线圈12(参照图1)传输的电力变为18.75W。18.75W是用(10W+5W)/(40％+40％)求出的。
然而，若从送电器10朝向电子设备40A以及40B传输18.75W的电力，则受电器20A以及20B合计接收15W的电力，受电器20A以及20B由于均衡地接受电力，所以各自接受7.5W的电力。
结果，电子设备40A的电力缺少2.5W，电子设备40B的电力多余2.5W。
即，即使从送电器10向电子设备40A以及40B传输18.75W的电力，但仍无法平衡良好地对电子设备40A以及40B进行充电。换言之，同时对电子设备40A以及40B进行充电时的电力的供给平衡较差。
图3是表示通过磁场谐振从送电器10向电子设备40B1、40B2传输电力的状态的图。
电子设备40B1、40B2是相同的类型的智能手机，分别内置受电器20B1、20B2。受电器20B1以及20B2与图2所示的受电器20B相等。即，受电器20B1以及20B2具有二次侧共振线圈21。此外，在图3中简单化地表示送电器10，但送电器10与交流电源1(参照图1)连接。
在图3中，电子设备40B1以及40B2相对于送电器10的角度(姿势)相等，但电子设备40B1被配置在比电子设备40B2更远离送电器10的位置上。电子设备40B1、40B2分别内置的受电器20B1以及20B2通过磁场谐振从送电器10在非接触的状态下接受电力。
此处作为一个例子，假设在图3所示的状态下，电子设备40B1中所内置的受电器20B1的受电效率为35％，电子设备40B2中所内置的受电器20B2的受电效率为45％。
此处，由于电子设备40B1以及40B2相对于送电器10的角度(姿势)相等，所以受电器20B1以及20B2的受电效率由受电器20B1以及20B2的各个与送电器10之间的距离决定。因此，在图3中，受电器20B1的受电效率低于受电器20B2的受电效率。此外，电子设备40B1以及40B2的额定输出都为5W。
这种情况下，从送电器10的一次侧共振线圈12(参照图1)传输的电力变为12.5W。12.5W是用(5W+5W)/(35％+45％)求出的。
然而，若从送电器10朝向电子设备40B1以及40B2传输12.5W的电力，则受电器20B1以及20B2合计接收10W的电力。另外，在图3中，由于受电器20B1的受电效率为35％，受电器20B2的受电效率为45％，所以受电器20B1约接受4.4W的电力，受电器20B2约接受5.6％的电力。
结果电子设备40B1的电力缺少约0.6W，电子设备40B2的电力多余0.6W。
即，即使从送电器10向电子设备40B1以及40B2传输12.5W的电力，但仍无法平衡良好地对电子设备40B1以及40B2进行充电。换言之，同时对电子设备40B1以及40B2进行充电时的电力的供给平衡较差(有改善的余地)。
此外，此处，对电子设备40B1以及40B2相对于送电器10的角度(姿势)相等，电子设备40B1以及40B2距离送电器10的距离不同的情况下的电力的供给平衡进行了说明。
然而，由于受电效率由送电器10与受电器20B1以及20B2之间的距离和角度(姿势)决定，所以在图3所示的位置关系中如果电子设备40B1以及40B2的角度(姿势)不同，则受电器20B1以及20B2的受电效率变为与上述的35％以及45％不同的值。
另外，即使电子设备40B1以及40B2距离送电器10的距离相等，但如果电子设备40B1以及40B2相对于送电器10的角度(姿势)不同，则受电器20B1以及20B2的受电效率变为相互不同的值。
接下来，使用图4以及图5，对实施方式的受电器以及电力传输系统进行说明。
图4是表示实施方式的受电器100和送电装置80的图。送电装置80包括交流电源1和送电器10。交流电源1和送电器10与图1所示的相同，但在图4中示出更具体的结构。
送电装置80包括交流电源1和送电器10。
送电器10具有一次侧线圈11、一次侧共振线圈12、匹配电路13、电容器14、控制部15。
受电器100包括二次侧共振线圈110、整流电路120、开关130、平滑电容器140、控制部150、以及输出端子160A、160B。在输出端子160A、160B连接有DC－DC转换器210，在DC－DC转换器210的输出侧连接有蓄电池220。
首先，对送电器10进行说明。如图4所示，一次侧线圈11是环状的线圈，在两端间经由匹配电路13与交流电源1连接。一次侧线圈11以非接触方式与一次侧共振线圈12接近地配置，与一次侧共振线圈12电磁场耦合。一次侧线圈11被配设为自己的中心轴与一次侧共振线圈12的中心轴一致。使中心轴一致是为了提高一次侧线圈11和一次侧共振线圈12的耦合强度，并且抑制磁通的泄漏，抑制在一次侧线圈11以及一次侧共振线圈12的周围产生不必要的电磁场。
一次侧线圈11通过从交流电源1经由匹配电路13供给的交流电力产生磁场，并通过电磁感应(相互感应)将电力发送给一次侧共振线圈12。
如图4所示，一次侧共振线圈12与一次侧线圈11以非接触方式接近地配置，并与一次侧线圈11电磁场耦合。另外，一次侧共振线圈12被设计成具有规定的共振频率，并具有高的Q值。一次侧共振线圈12的共振频率被设定为与二次侧共振线圈110的共振频率相等。在一次侧共振线圈12的两端之间串联连接用于调整共振频率的电容器14。
一次侧共振线圈12的共振频率被设定为成为与交流电源1输出的交流电力的频率相同的频率。一次侧共振线圈12的共振频率由一次侧共振线圈12的电感、和电容器14的静电电容决定。因此，一次侧共振线圈12的电感、和电容器14的静电电容被设定为一次侧共振线圈12的共振频率成为与从交流电源1输出的交流电力的频率相同的频率。
匹配电路13是为了得到一次侧线圈11和交流电源1的阻抗匹配而被插入，包括电感器L和电容器C。
交流电源1是输出磁场谐振所需的频率的交流电力的电源，内置对输出电力进行放大的放大器。交流电源1输出例如数百kHz～数十MHz程度的高频的交流电力。
电容器14是串联插入至一次侧共振线圈12的两端之间的可变电容型的电容器。电容器14是为了调整一次侧共振线圈12的共振频率而设置的，由控制部15设定静电电容。
控制部15进行交流电源1的输出电压以及输出频率的控制、电容器14的静电电容的控制等。
以上那样的送电装置80通过磁感应将从交流电源1供给给一次侧线圈11的交流电力发送至一次侧共振线圈12，通过磁场谐振将电力从一次侧共振线圈12发送至受电器100的二次侧共振线圈110。
接下来，对受电器100所包含的二次侧共振线圈110进行说明。
二次侧共振线圈110被设计成具有与一次侧共振线圈12相同的共振频率，并具有高的Q值。二次侧共振线圈110的一对端子与整流电路120连接。
二次侧共振线圈110将从送电器10的一次侧共振线圈12通过磁场谐振发送的交流电力输出给整流电路120。
整流电路120具有4个二极管121A～121D。二极管121A～121D呈桥状地连接，对从二次侧共振线圈110输入的电力进行全波整流，并输出。
开关130被串联插入到将整流电路120和平滑电容器140之间连接起来的一对线路中的高电压侧的线路(图4中的上侧的线路)。开关130是例如如FET那样能够高速地进行直流电压的传输和切断的开关即可。
对开关130输入被整流电路120全波整流的电力。由于被全波整流的电力作为直流电力来处理，所以开关130可以是直流用的开关。直流用的开关130能够使用如FET那样的简单的结构的开关，所以实现小型化。此处，交流用的开关有继电器、三端双向开关、以及使用FET的开关等。由于继电器是机械式的开关，所以尺寸较大、进行高速的转换有可能产生耐久性的问题。另外，三端双向开关不适合6.78MHz这样的高速开关。另外，使用FET的交流用的开关由于包含多个FET所以比直流用的FET大，还产生寄生电容给交流带来的影响。根据这样的理由，作为开关130使用交流用的FET实现小型化以及不会产生寄生电容的影响，所以有利。
另外，开关130的驱动模式的详细内容后述，但开关130被控制部150进行PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)驱动。开关130的PWM驱动模式的占空比基于受电器100的二次侧共振线圈110的受电效率、和从受电器100接受电力供给的负载电路的额定输出来决定。在图4中，负载电路为蓄电池220。
另外，PWM驱动模式的频率被设定为二次侧共振线圈110接受的交流频率的频率以下。
平滑电容器140与整流电路120的输出侧连接，对被整流电路120全波整流的电力进行平滑化，并作为直流电力来输出。在平滑电容器140的输出侧连接输出端子160A、160B。由于被整流电路120全波整流的电力使交流电力的负成分反转为正成分，所以能够大致作为交流电力进行处理，通过使用平滑电容器140，即使在被全波整流的电力中包含波动的情况下，也能够获得稳定的直流电力。
DC－DC转换器210与输出端子160A、160B连接，将从受电器100输出的直流电力的电压变换为蓄电池220的额定电压并输出。DC－DC转换器210在整流电路120的输出电压高于蓄电池220的额定电压的情况下，将整流电路120的输出电压降压到蓄电池220的额定电压。另外，DC－DC转换器210在整流电路120的输出电压低于蓄电池220的额定电压的情况下，将整流电路120的输出电压升压到蓄电池220的额定电压。
蓄电池220是可反复充电的二次电池即可，例如能够使用锂离子电池。例如，在受电器100被内置在平板计算机或者智能手机等电子设备的情况下，蓄电池220是这样的电子设备的主蓄电池。
此外，一次侧线圈11、一次侧共振线圈12、二次侧共振线圈110例如通过卷绕铜线而制成。然而，一次侧线圈11、一次侧共振线圈12、二次侧共振线圈110的材质也可以是铜以外的金属(例如，金、铝等)。另外，一次侧线圈11、一次侧共振线圈12、二次侧共振线圈110的材质也可以不同。
在这样的结构中，一次侧线圈11以及一次侧共振线圈12为电力的送电侧，二次侧共振线圈110为电力的受电侧。
由于通过磁场谐振方式，利用一次侧共振线圈12与二次侧共振线圈110之间所产生的磁场谐振从送电侧向受电侧传输电力，所以能够进行比利用电磁感应从送电侧向受电侧传输电力的电磁感应方式长距离的电力的传输。
磁场谐振方式具有对于共振线圈彼此之间的距离或者位置偏移，与电磁感应方式相比自由度高、位置自由这个优点。
图5是表示使用实施方式的电力传输系统500的送电装置80和电子设备200A以及200B的图。
送电装置80与图4所示的送电装置80相同，但在图5中，将图4中的一次侧线圈11以及控制部15以外的构成要素表现为电源部10A。电源部10A是将一次侧共振线圈12、匹配电路13、电容器14集中表示的图。此外，也可以将交流电源1、一次侧共振线圈12、匹配电路13、电容器14集中而视为电源部。
送电装置80还包括天线16。天线16是例如如Bluetooth(注册商标)那样的能够进行近距离的无线通信的天线即可。天线16是为了从电子设备200A以及200B所包含的受电器100A以及100B接收表示受电效率以及额定输出的数据而设置的，接收到的数据输入到控制部15。控制部15是控制部的一个例子，并且是第三通信部的一个例子。
电子设备200A以及200B例如分别是平板计算机或者智能手机等终端机。电子设备200A以及200B分别内置受电器100A以及100B、DC－DC转换器210A以及210B、以及蓄电池220A以及220B。
受电器100A以及100B具有在图4所示的受电器100分别追加了天线170A以及170B的结构。DC－DC转换器210A以及210B分别与图4所示的DC－DC转换器210相同。另外，蓄电池220A以及220B分别与图4所示的蓄电池220相同。
受电器100A具有二次侧共振线圈110A、整流电路120A、开关130A、平滑电容器140A、控制部150A、以及天线170A。二次侧共振线圈110A、整流电路120A、开关130A、平滑电容器140A、控制部150A分别与图4所示的二次侧共振线圈110、整流电路120，开关130、平滑电容器140、控制部150对应。此外，在图5中简单化地示出二次侧共振线圈110A、整流电路120A、开关130A、平滑电容器140A，省略输出端子160A、160B。
受电器100B具有二次侧共振线圈110B、整流电路120B、开关130B、平滑电容器140B、控制部150B、以及天线170B。二次侧共振线圈110B、整流电路120B、开关130B、平滑电容器140B、控制部150B分别与图4所示的二次侧共振线圈110、整流电路120、开关130、平滑电容器140、控制部150对应。此外，在图5中简单化地示出二次侧共振线圈110B、整流电路120B、开关130B、平滑电容器140B，省略输出端子160A、160B。
天线170A以及170B例如是如Bluetooth(注册商标)那样的能够进行近距离的无线通信的天线即可。天线170A以及170B是为了与送电器10的天线16进行数据通信而设置的，分别与受电器100A以及100B的控制部150A以及150B连接。控制部150A以及150B是驱动控制部的一个例子，并且，分别是第一通信部以及第二通信部的一个例子。
受电器100A的控制部150A将表示二次侧共振线圈110A的受电效率、和蓄电池220A的额定输出的数据经由天线170A输出给送电器10。同样地，受电器100B的控制部150B将表示二次侧共振线圈110B的受电效率、和蓄电池220B的额定输出的数据经由天线170B发送给送电器10。
电子设备200A以及200B分别能够以被配置在送电装置80的附近的状态下不与送电装置80接触地对蓄电池220A以及220B进行充电。蓄电池220A以及220B的充电可以同时地进行。
电力传输系统500由图5所示的构成要素中的送电器10、受电器100A以及100B构建。即，送电装置80、电子设备200A以及200B采用能够进行通过磁场谐振的非接触状态下的电力传输的电力传输系统500。
此处，若同时进行蓄电池220A以及220B的充电，则如使用图2以及图3所说明那样，会产生向电子设备200A以及200B的电力的供给平衡较差的状态。
因此，为了改善电力供给的平衡，受电器100A以及100B基于二次侧共振线圈110A的受电效率、蓄电池220A的额定输出、二次侧共振线圈110B的受电效率、以及蓄电池220B的额定输出来设定驱动开关130A以及130B的PWM驱动模式的占空比。
图6是表示PWM驱动模式的占空比与受电器100A以及100B的受电电力量的关系的图。
此处，对在将驱动受电器100A的开关130A的PWM驱动模式的占空比固定为100％的状态下，使驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比从100％降低的情况进行说明。
在图6中，横轴表示驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比。另外，左侧的纵轴表示受电器100A以及100B的受电效率的比率。另外，右侧的纵轴用百分率表示受电器100A以及100B的受电效率的和。
此处，受电效率的比率是指将受电器100A以及100B的受电效率的和设为100％时，受电器100A以及100B的各个的受电效率相对于受电效率的和所占的比率。例如在受电器100A以及100B的受电效率都为40％而相等的(受电效率的和为80％)的情况下，受电器100A以及100B的受电效率的比率都为50％。
受电器100A以及100B的受电效率都为40％而相等的情况是指2个受电器100A以及100B同时从送电器10受电的情况下，受电器100A以及100B的受电效率都为40％而相等的状态。此外，受电器100A以及100B单独具有85％左右的受电效率。
此处，作为一个例子，假设在驱动受电器100A以及100B的开关130A以及130B的PWM驱动模式的占空比都为100％的状态下，受电器100A以及100B的受电效率的比率都为50％。
若在将驱动受电器100A的开关130A的PWM驱动模式的占空比固定为100％的状态下，使驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比从100％降低，如图6所示，受电器100B的受电效率的比率降低。另外，伴随于此，受电器100A的受电效率的比率增大。
若这样使驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比降低，则受电器100B的受电量减少，所以流向受电器100B的电流也减少。即，因占空比的变化，受电器100B的阻抗发生变化。
在使用了磁场谐振的电力传输中，在受电器100A和100B分配通过磁场谐振从送电器10向受电器100A以及100B发送的电力。因此，若使驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比从100％降低，则，受电器100A的受电量增加受电器100B的受电量减少的量。
因此，如图6所示，受电器100B的受电效率的比率降低。另外，伴随于此，受电器100A的受电效率的比率增大。
若驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比降低到约10％，则受电器100B的受电效率的比率降低到约13％，受电器100A的受电效率的比率增大到约70％。
而且，受电器100A以及100B的受电效率的和在驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比为100％时约为85％，若驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比降低到约10％，则受电器100A以及100B的受电效率的和变为约87％。
若这样在将驱动受电器100A的开关130A的PWM驱动模式的占空比固定为100％的状态下，使驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比从100％降低，则受电器100B的受电效率的比率降低，受电器100A的受电效率的比率增大。而且，受电器100A以及100B的受电效率的和为80％前后的值，不会较大地变动。
在使用了磁场谐振的电力传输中，由于在受电器100A和100B分配通过磁场谐振从送电器10向受电器100A以及100B发送的电力，所以即使占空比变化，受电器100A以及100B的受电效率的和也不会较大地变动。
同样地，如果在将驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比固定为100％的状态下，使驱动受电器100A的开关130A的PWM驱动模式的占空比从100％降低，则受电器100A的受电效率的比率降低，受电器100B的受电效率的比率增大。而且，受电器100A以及100B的受电效率的和为80％前后的值，不会较大地变动。
因此，如果调整驱动受电器100A或者100B的开关130A或者130B中的任意一个的PWM驱动模式的占空比，则能够调整受电器100A以及100B的受电效率的比率。
若如以上那样使驱动开关130A或者130B的PWM驱动模式的占空比变化，则受电器100A以及100B的二次侧共振线圈110A以及110B的受电效率的比率改变。
因此，在实施方式中，将受电器100A以及100B的开关130A以及130B的PWM驱动模式中的任意一个PWM驱动模式的占空比从基准的占空比变更。基准的占空比例如为100％，此时，将任意的占空比设定为小于100％的适当的值。
此时，将开关130A以及130B中的哪个的PWM驱动模式的占空比从基准的占空比变更如下那样判定。
首先，求出蓄电池220A的额定输出除以二次侧共振线圈110A的受电效率所得的第一值、和蓄电池220B的额定输出除以二次侧共振线圈110B的受电效率所得的第二值。
而且，将与第一值和第二值中的任意小的一方的受电器(100A或者100B)对应的PWM驱动模式的占空比设定为小于占空比100％的适当的值。
额定输出除以受电效率所得的值表示送电器10向受电器(100A或者100B)发送的电力量(必要送电量)。必要送电量是指以受电器(100A或者100B)既不会产生多余电力也不会产生不足电力地能够受电的方式从送电器10发送的电力量。
因此，如果缩小向必要送电量小的一方的受电器(100A或者100B)的电力供给量，则能够增加向必要送电量大的一方的受电器(100A或者100B)供给的电力供给量。结果，能够改善向受电器100A以及100B的电力供给量的平衡。
从图6可知，若减少任意一方受电器(100A或者100B)的占空比，则该受电器(100A或者100B)的受电电力量降低。另外，任意另一方受电器(100A或者100B)在占空比被固定的状态下，受电电力量增大。
因此，如果减少与必要送电量小的一方的受电器(100A或者100B)对应的PWM驱动模式的占空比，则能够缩小向必要送电量小的一方的受电器(100A或者100B)的电力供给量，增加向必要送电量大的一方的受电器(100A或者100B)的电力供给量。
这样改善向受电器100A以及100B供给的电力供给量的平衡即可。此外，具体的占空比的设定方法后述。
另外，此时，PWM驱动模式的频率被设定为通过磁场谐振传输的交流电力的频率以下的频率。更优选地，PWM驱动模式的频率被设定为小于通过磁场谐振传输的交流电力的频率的频率。例如将PWM驱动模式的频率设定为比通过磁场谐振传输的交流电力的频率低1位或者2位左右的频率即可。
这是因为若PWM驱动模式的频率高于通过磁场谐振传输的交流电力的频率，则在被全波整流的电力的1周期的中途切换开关130A或者130B的开/关，有可能无法适当地进行电力量的调整。
因此，PWM驱动模式的频率需要设定为通过磁场谐振传输的交流电力的频率以下的频率。另外，此时，如果将PWM驱动模式的频率设定为比通过磁场谐振传输的交流电力的频率低1位或者2位左右的频率，则能够更适当地进行电力量的调整。
例如在通过磁场谐振传输的交流电力的频率为6.78MHz的情况下，将PWM驱动模式的频率设定为数百kHz左右即可。
此处，使用图7，对PWM驱动模式的占空比与受电电力的关系进行说明。
图7是表示受电器100中的PWM驱动模式的占空比与受电电力的关系的图。
在图7中简单化地示出受电器100的二次侧共振线圈110、整流电路120、开关130、平滑电容器140，并且示出电力波形(1)、(2)、(3)。
电力波形(1)表示在二次侧共振线圈110与整流电路120之间所获得的电力的波形。电力波形(2)表示在整流电路120与开关130之间所获得的电力的波形。电力波形(3)表示在开关130与平滑电容器140之间所获得的电力的波形。
此处，由于开关130的输入侧和输出侧中的电力波形大致相等，所以电力波形(2)还是在开关130与平滑电容器140之间所获得的电力波形。
此外，此处，假设交流电源1输出的交流电压的频率为6.78MHz，一次侧共振线圈12和二次侧共振线圈21的共振频率为6.78MHz。另外，假设PWM驱动模式的PWM脉冲的频率为300kHz，占空比为50％。
受电器100实际上如图4所示，具有在二次侧共振线圈110与蓄电池220之间形成循环的电路结构。
因此，开关130接通的期间在循环电路上流动电流，但开关130断开的期间在循环电路上不流动电流。
电力波形(1)成为从二次侧共振线圈110供给给整流电路120的交流电力与开关130的开/关相配合地间断地流动的波形。
电力波形(2)成为被整流电路120全波整流的电力与开关130的开/关相配合地间断地流动的波形。
电力波形(3)成为被整流电路120全波整流并经由开关130供给给平滑电容器140的电力被平滑化的直流电力。对于电力波形(3)的电压值，若占空比增大则变高，若占空比减少则变低。
如以上那样，通过调整驱动模式的占空比，能够调整从平滑电容器140输出的直流电力的电压值。
接下来，对占空比的设定方法进行说明。
在进行磁场谐振型的电力传输的情况下，若变更PWM驱动模式的占空比，则受电效率的变更程度相对于占空比的变更程度不呈线形地变化。
例如，在与受电器100A以及100B对应的PWM驱动模式的占空比为100％的情况下，二次侧共振线圈110A以及110B的受电效率分别为40％。
在这种情况下，在将与受电器100A对应的PWM驱动模式的占空比保持为100％的状态下，若使与受电器100B对应的PWM驱动模式的占空比减少为71％，则二次侧共振线圈110A以及110B的受电效率分别变为50％以及25％。
这样，由于PWM驱动模式的占空比的变化程度和受电效率的变更程度处于非线形的关系，所以事先创建使占空比和受电效率对应的表格数据，选择用于获得所希望的受电效率的占空比即可。
接下来，使用图8，对送电器10从受电器100A以及100B得到表示受电效率和额定输出的数据的方法进行说明。
图8是表示送电器10和受电器100A以及100B为了设定占空比而执行的处理的任务图。该任务由控制部15、150A、以及150B(参照图5)执行。
首先，受电器100A将表示受电电力的数据发送给送电器10(步骤S1A)。同样地，受电器100B将表示受电电力的数据发送给送电器10(步骤S1B)。由此，送电器10从受电器100A以及100B接收表示受电电力的数据(步骤S1)。
对于表示受电电力的数据的发送，例如根据来自送电器10的请求，由控制部150A以及150B经由天线170A以及170B进行即可。另外，使表示受电电力的数据包含识别受电器100A以及100B的标识符即可。
表示受电电力的数据如下那样获取即可。首先，从送电器10向受电器100B通过无线通信发送将占空比设定为0％的信号，并且，从送电器10向受电器100A通过无线通信发送将占空比设定为100％的信号。
而且，通过磁场谐振从送电器10将规定的电力发送给受电器100A，在受电器100A接受电力。此时，如果将表示由受电器100A接收到的电力量的信号发送给送电器10，则能够在送电器10测量受电器100A的受电效率。此外，此时，受电器100A因占空比为0％而变为断开的状态(非动作状态)。
另外，为了测量受电器100B的受电效率，而从送电器10向受电器100A通过无线通信发送将占空比设定为0％的信号，并且，从送电器10向受电器100B通过无线通信发送将占空比设定为100％的信号。如果通过磁场谐振从送电器10将规定的电力发送给受电器100B，并将表示由受电器100B接收到的电力量的信号发送给送电器10，则能够在送电器10测量受电器100B的受电效率。
接下来，受电器100A将表示额定输出的数据发送给送电器10(步骤S2A)。同样地，受电器100B将表示额定输出的数据发送给送电器10(步骤S2B)。由此，送电器10从受电器100A以及100B接收表示额定输出的数据(步骤S2)。
表示电子设备200A以及200B的额定输出的数据例如预先储存在控制部150A以及150B的内部存储器中，发送表示受电效率的数据后，控制部150A以及150B经由天线170A以及170B发送给送电器10即可。
接下来，送电器10基于表示受电器100A的受电效率的数据以及表示额定输出的数据、表示受电器100B的受电效率的数据以及表示额定输出的数据来运算与受电器100A以及100B对应的PWM驱动模式的占空比(步骤S3)。任意一方的占空比是基准的占空比(100％)，另一方的占空比是小于100％的被最优化的占空比。步骤S3的详细内容使用图12来后述。
接下来，送电器10将表示占空比的数据发送给受电器100A以及100B(步骤S4)。而且，受电器100A以及100B接收占空比(步骤S4A以及S4B)。
此处，送电器10的控制部15被设定为在运算出占空比后，经由天线16将表示占空比的数据发送给受电器100A以及100B。
受电器100A以及100B的控制部150A以及150B将占空比设定为PWM驱动模式(步骤S5A以及S5B)。
送电器10开始送电(步骤S6)。步骤S6的处理例如在对送电器10进行了表示控制部150A以及150B完成了对PWM驱动模式的占空比的设定的通知时执行即可。
此处，使用图9以及图10，对表示受电器100A以及100B的受电效率的数据的获取方法进行说明。
图9是表示送电装置80和电子设备200A以及200B的等效电路的图。图9所示的等效电路与图5所示的送电装置80和电子设备200A以及200B对应。但是，此处，作为送电装置80不包含一次侧线圈11，在交流电源1直接连接一次侧共振线圈12进行说明。
在图9中，二次侧共振线圈110A为线圈LRA和电阻器RRA，平滑电容器140A为电容器CSA，DC－DC转换器210A和蓄电池220A为电阻器RLA。
同样地，二次侧共振线圈110B为线圈LRB和电阻器RRB，平滑电容器140B为电容器CSB，DC－DC转换器210B和蓄电池220B为电阻器RLB。
另外，送电装置80的共振线圈12为电阻器RT和线圈LT，交流电源1为电源VS和电阻器RS。
将送电装置80与电子设备200A的互感设为MTA，将送电装置80与电子设备200B的互感设为MTB，将电子设备200A与200B的互感设为MAB。
此处，若将互感MTA和互感MTB相比，则互感MAB小到可忽略，所以此处，对互感MTA和互感MTB进行研究。
互感MTA由送电装置80、和电子设备200A的受电器100A的受电效率决定。是因为受电效率由受电器100A相对于送电装置80的位置(距离)和姿势(角度)决定。同样地，互感MTB由送电装置80、和电子设备200B的受电器100B的受电效率决定。
受电器100A的受电效率能够通过在使受电器100B断开的状态下，从送电器10向受电器100A发送电力，对受电器100A接受到的电力量进行计测来求出。同样地，受电器100B的受电效率能够通过在使受电器100A断开的状态下，从送电器10向受电器100B发送电力，对受电器100B接受到的电力量进行计测来求出。
因此，如果求出受电器100A和100B的单独的受电效率，则能够求出互感MTA、和互感MTB。
在实施方式中，为了改变受电器100A以及100B的二次侧共振线圈110A以及110B的受电效率的比率而使驱动开关130A或者130B的PWM驱动模式的占空比变化。
因此，预先准备将占空比与互感MTA和互感MTB的关系建立关联的表格数据，并使用这个表格数据来调整PWM驱动模式的占空比。
图10是表示将占空比与互感MTA和互感MTB的关系建立关联的表格数据的图。
图10的(A)是在将驱动开关130B的PWM驱动模式的占空比固定为100％的状态下，用于调整驱动开关130A的PWM驱动模式的占空比的表格数据。
互感MTA1、MTA2、MTA3…实际上取具体的互感MTA的值。同样地，互感MTB1、MTB2、MTB3…实际上取具体的互感MTB的值。占空比duty1A、duty2A、duty3A、…、duty11A、duty12A、duty13A、…具体而言取通过实验求出的具体的占空比的值。
图10的(B)是在将驱动开关130A的PWM驱动模式的占空比固定为100％的状态下，用于调整驱动开关130B的PWM驱动模式的占空比的表格数据。
互感MTA1、MTA2、MTA3…、和互感MTB1、MTB2、MTB3…与图10的(A)相同。占空比duty1B、duty2B、duty3B、…、duty11B、duty12B、duty13B、…具体而言取通过实验求出的具体的占空比的值。
图10的(A)以及(B)所示的表格数据能够通过在各种各样地改变受电器100A和100B相对于送电器10的位置以及姿势的状态下，对互感MTA和MTB进行计测，并且实现占空比的最优化而创建的。
图11是将互感MTA、MTB和受电效率建立关联的表格数据。图11的(A)是将互感MTA和受电器100A的受电效率建立关联的表格数据，图11的(B)是将互感MTB和受电器100B的受电效率建立关联的表格数据。
互感MTA、MTB分别由送电装置80、和受电器100A、100B的受电效率EA、EB决定。
在图11的(A)中，将互感MTA1、MTA2、…、和受电器100A的受电效率EA1、EA2、…建立关联。另外，在图11的(B)中，将互感MTB1、MTB2、…、和受电器100B的受电效率EB1、EB2、…建立关联。
如果预先通过实验等测量受电器100A、100B的互感MTA、MTB、和受电效率，创建图11的(A)、(B)所示那样的表格数据，则能够根据受电器100A、100B的受电效率求出受电器100A、100B的互感MTA、MTB。或者也可以通过仿真(Simulation)求出。
接下来，使用图12，对占空比的设定方法进行说明。
图12是表示实施方式的送电器10设定受电器100A或者100B的占空比的方法的流程图。该流程表示被送电器10的控制部15执行的处理，是表示图8的步骤S3的处理内容的详细的图。
控制部15从受电器100A以及100B接收表示受电电力的信号来求出受电效率，若从受电器100A以及100B接收表示额定输出的信号而前进到步骤S3，则开始图12所示的处理。
控制部15求出蓄电池220A的额定输出除以二次侧共振线圈110A的受电效率所得的第一值、和蓄电池220B的额定输出除以二次侧共振线圈110B的受电效率所得的第二值，并判定第一值是否大于第二值(步骤S31)。
控制部15若判定为第一值大于第二值(S31：是)，则将驱动受电器100A的开关130A的PWM驱动模式的占空比设定为100％(步骤S32A)。
接下来，控制部15设定驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比(步骤S32A)。具体而言，控制部15基于图11的(A)以及(B)所示的表格数据，分别根据受电器100A、100B的受电效率EA、EB求出受电器100A、100B的互感MTA、MTB。而且，控制部15根据图10的(B)所示的表格数据，基于受电器100A、100B的互感MTA、MTB来求出驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比。
若步骤S32A的处理结束，则控制部15使流程前进到步骤S4(参照图8)。
另外，控制部15若判定为第一值小于第二值(S31：否)，则将驱动受电器100B的开关130B的PWM驱动模式的占空比设定为100％(步骤S32B)。
接下来，控制部15设定驱动受电器100A的开关130A的PWM驱动模式的占空比(步骤S32B)。具体而言，控制部15基于图11的(A)以及(B)所示的表格数据，分别根据受电器100A、100B的受电效率EA、EB求出受电器100A、100B的互感MTA、MTB。而且，控制部15根据图10的(A)所示的表格数据，基于受电器100A、100B的互感MTA、MTB来求出驱动受电器100A的开关130A的PWM驱动模式的占空比。
若步骤S32B的处理结束，则控制部15使流程前进到步骤S4(参照图8)。
如以上那样，控制部15设定驱动受电器100A、100B的开关130A、130B的PWM驱动模式的占空比。
以上，根据实施方式，通过受电器100A以及100B的二次侧共振线圈110A以及110B的受电效率、和电子设备200A以及200B的额定输出来求出对受电器100A以及100B的必要送电量。
而且，使受电器100A以及100B中与必要送电量小的一方的受电器(100A或者100B)对应的PWM驱动模式的占空比减少。
结果，如果减少与必要送电量小的一方的受电器(100A或者100B)对应的PWM驱动模式的占空比，则能够缩小向必要送电量小的一方的受电器(100A或者100B)的电力供给量，增加向必要送电量大的一方的受电器(100A或者100B)的电力供给量。
这样改善向受电器100A以及100B的电力供给量的平衡。
因此，根据实施方式，能够提供能够改善电力供给量的平衡的受电器100A或者100B。另外，根据实施方式，能够提供能够改善电力供给量的平衡的电力传输系统500。
此外，以上，对开关130与整流电路120的输出侧直接连接的方式进行了说明。然而，也可以是图13那样的电路结构的受电器101。
图13是表示实施方式的变形例的受电器101的图。受电器101具有在图4所示的受电器100中，在整流电路120与开关130之间追加了平滑电容器170的结构。这样，由于能够对被整流电路120全波整流的电力进行平滑化之后再输入给开关130，所以例如在产生被全波整流的电力所包含的波动等的影响的情况下，对抑制波动的影响有效。
另外，以上，对通过减少2个受电器100A以及100B中与必要送电量小的一方的受电器(100A或者100B)对应的PWM驱动模式的占空比来改善向受电器100A以及100B的电力供给量的平衡的形态进行了说明。
然而，也存在同时对3个以上的受电器进行充电的情况。这种情况下，减少必要电力量，即，各额定电力除以各受电效率所得的电力量最大的受电器以外的受电器的PWM驱动模式的占空比即可。
另外，以上，对电子设备200A以及200B作为一个例子为平板计算机或者智能手机等终端设备进行了说明，但电子设备200A以及200B也可以是例如节点型的PC(PersonalComputer)、移动电话终端机、便携式的游戏机、数码相机、摄像机等内置充电式的蓄电池的电子设备。
以上，对本发明的例示性的实施方式的受电器以及电力传输系统进行了说明，但本发明并不限于具体地公开的实施方式，能够进行各种变形、变更而不从权利要求书脱离。
符号说明
10…送电器；11…一次侧线圈；12…一次侧共振线圈；13…匹配电路；14…电容器；15…控制部；100、100A、100B…受电器；110、110A、110B…二次侧共振线圈；120、120A、120B…整流电路；130、130A、130B…开关；140、140A、140B…平滑电容器；150、150A、150B…控制部；160A、160B…输出端子；170A、170B…天线；200A、200B…电子设备；500…电力传输系统。

Claims (10)

1.一种受电器，包括：
第一二次侧共振线圈，其具有第一端子和第二端子，并通过与一次侧共振线圈之间所产生的磁场谐振从上述一次侧共振线圈接受电力；
整流电路，其与上述第一端子和上述第二端子连接，并对从上述第一二次侧共振线圈输入的交流电力进行整流；
平滑电路，其与上述整流电路的输出侧连接；
一对输出端子，其与上述平滑电路的输出侧连接；
开关，其串联插入到上述整流电路与上述平滑电路之间的线路，并切换上述线路的连接状态；以及
驱动控制部，其以由第一占空比和上述磁场谐振的频率以下的第一频率所决定的第一PWM驱动模式驱动上述开关，其中，上述第一占空比基于上述第一二次侧共振线圈的第一受电效率、与上述一对输出端子连接的第一负载的第一额定输出、通过与上述一次侧共振线圈之间所产生的磁场谐振从上述一次侧共振线圈接受电力的其它受电器的第二二次侧共振线圈的第二受电效率、以及从上述其它受电器供给电力的第二负载的第二额定输出所设定。
2.根据权利要求1所述的受电器，其中，
上述第一占空比在上述第一额定输出除以上述第一受电效率所得的第一值小于上述第二额定输出除以上述第二受电效率所得的第二值的情况下，被设定为比上述第一占空比的第一初始值小的规定的占空比，
上述规定的占空比是与上述第一占空比为上述第一初始值的情况相比，改善上述第一负载以及上述第二负载接受的电力的平衡的占空比。
3.根据权利要求1或者2所述的受电器，其中，
上述第一占空比在上述第一额定输出除以上述第一受电效率所得的第一值大于上述第二额定输出除以上述第二受电效率所得的第二值的情况下，被设定为上述第一初始值。
4.根据权利要求3所述的受电器，其中，
上述第一初始值为100％。
5.一种电力传输系统，包括：
权利要求1～4中任意一项所述的受电器；
上述其它受电器；以及
具有上述一次侧共振线圈的送电器。
6.根据权利要求5所述的电力传输系统，其中，
上述其它受电器具有与上述受电器相同的电路结构。
7.根据权利要求6所述的电力传输系统，其中，
在上述其它受电器中以由第二占空比和上述磁场谐振的频率以下的第二频率所决定的第二PWM驱动模式驱动开关，其中，上述第二占空比基于上述第二受电效率、上述第二额定输出、上述第一受电效率以及上述第一额定输出所设定，
上述第二占空比在上述第二额定输出除以上述第二受电效率所得的第二值小于上述第一额定输出除以上述第一受电效率所得的第一值的情况下，被设定为比上述第二占空比的第二初始值小的规定的占空比，
上述规定的占空比是与上述第二占空比为上述第二初始值的情况相比，改善上述第一负载以及上述第二负载接受的电力的平衡的占空比。
8.根据权利要求6或者7所述的电力传输系统，其中，
上述第二占空比在上述第二额定输出除以上述第二受电效率所得的第二值大于上述第一额定输出除以上述第一受电效率所得的第一值的情况下，被设定为上述第二初始值。
9.根据权利要求8所述的电力传输系统，其中，
上述第二初始值为100％。
10.根据权利要求7～9中任意一项所述的电力传输系统，其中，
上述受电器、上述其它受电器、以及上述送电器分别具有第一通信部、第二通信部、以及第三通信部，
上述送电器的上述第三通信部从上述受电器的上述第一通信部接收表示上述第一受电效率以及上述第一额定输出的第一数据，并且，从上述其它受电器的上述第二通信部接收表示上述第二受电效率以及上述第二额定输出的第二数据，
上述送电器基于上述第三通信部接收的第一数据表示的第一受电效率以及上述第一额定输出来运算上述第一值，并且，基于上述第三通信部接收的第二数据表示的第二受电效率以及上述第二额定输出来运算上述第二值，
上述送电器的上述第三通信部向上述受电器的上述第一通信部发送表示上述第一值的数据，并且，向上述其它受电器的上述第二通信部发送表示上述第二值的数据。
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