CN107078560B - 无线电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及无线电力传输系统。无线电力传输系统中的中继装置具备接受来自送电侧送电天线的所述送电侧交流电力的中继侧受电天线、将所述送电侧交流电力变换为中继侧直流电力的中继侧整流器、将所述中继侧直流电力变换为中继侧交流电力的中继侧逆变电路、以及将所述中继侧交流电力以无线方式进行输送的中继侧送电天线。所述中继装置在接收到二值的中继侧接收数据时，使所述二值的中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的中继侧接收数据，进行消除所述中继侧直流电力的第1电压值(DC1)与所述中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。

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，正在不断开发以无线(非接触)方式向移动电话、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。例如专利文献1公开了利用磁谐振来进行电力传输的非接触电力传输系统。该系统具备一个电力发送装置(称为送电装置)和多个电力接收装置(称为受电装置)。公开了通过利用多个受电装置中的线圈间的磁谐振，也能够将电力传输到没有在送电装置的电力到达范围的受电装置。专利文献1中也公开了各受电装置能够用振幅调制等方法向送电装置发送数据。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2010-154592号公报
发明内容
然而，在上述现有技术中，关于电力传输期间的数据通信，有改善的余地。
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、受电装置以及配置在所述送电装置与所述受电装置之间的中继装置，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述中继装置具有：
中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为中继侧直流电力；
中继侧逆变电路，其将所述中继侧直流电力变换为中继侧交流电力；以及
中继侧送电天线，其将变换得到的所述中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述中继侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述中继侧交流电力；
受电侧整流器，其将所述受电侧受电天线所接受到的所述中继侧交流电力变换为受电侧直流电力；以及
受电侧振幅调制器，其使所述受电侧受电天线所接受到的所述中继侧交流电力的电压的振幅变动为第1振幅(V1)和第2振幅(V2)，经由所述受电侧受电天线与所述中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的受电侧发送数据发送给所述中继装置，
所述中继装置还具有：
中继侧解调器，其与所述中继侧送电天线连接，基于输入到所述中继侧送电天线的所述中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的受电侧发送数据进行解调，接收二值的中继侧接收数据；以及
中继侧反转控制电路，其使所述中继侧解调器所接收到的所述二值的中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的中继侧接收数据，使用中继侧振幅调制器，进行消除与所述第1振幅(V1)对应的所述中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与所述第2振幅(V2)对应的所述中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
这些总括性的或者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、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。
根据本公开的一个技术方案，能够实现使电力传输期间的数据通信不容易对其他装置造成影响的无线电力传输系统。
附图说明
图1是表示具备多个负载的无线电力传输系统的一例的图。
图2A是示意性表示无线电力传输系统的一例的框图。
图2B是示意性表示无线电力传输系统的另一例的框图。
图3是表示具备由振幅调制实现的数据收发功能的中继装置200的构成例(比较例)的框图。
图4是用于对数据发送时的问题进行说明的图。
图5是用于对数据接收时的问题进行说明的图。
图6是表示实施方式1中的无线电力传输系统的构成的框图。
图7是表示具有串联谐振电路结构的天线的等效电路的一例的图。
图8A是表示负载调制电路275的构成例的图。
图8B是表示负载调制电路275的另一构成例的图。
图9A示意性示出中继侧送电天线240的线圈两端的电压的振幅对于频率的依赖性。
图9B示意性示出中继侧送电天线240的线圈两端的电压的振幅对于相位差(phaseshift，相移)量的依赖性。
图9C示意性示出中继侧送电天线240的线圈两端的电压的振幅对于占空比的依赖性。
图9D示意性示出中继侧送电天线240的线圈两端的电压的振幅对于向中继侧逆变电路230的供给电压的依赖性。
图10是表示中继侧逆变电路230的构成例的图。
图11A是用于对基于脉冲信号的相位差的振幅控制进行说明的图。
图11B是用于对基于脉冲信号的相位差的振幅控制进行说明的图。
图12是表示中继侧逆变电路230的另一构成例的图。
图13A是用于对占空控制进行说明的图。
图13B是用于对占空控制进行说明的图。
图14是表示中继装置200向送电装置100发送二值的数据时所进行的工作的一例的流程图。
图15A是表示被发送的数据(例如分组(packet，包)信号)的一例的图。
图15B是表示图15A所示的两条虚线之间的期间内的发送数据、送电天线的线圈端电压的振幅、以及相位差量的时间变化的图。
图16是表示实施方式1中的各种波形的时间变化的一例的图。
图17是表示实施方式1的变形例的图。
图18是表示实施方式2中的无线电力传输系统的构成的图。
图19是示意性表示实施方式2中的工作的图。
图20A是表示实施方式2中的负载调制电路275的构成例的图。
图20B是表示负载调制电路275的另一构成例的图。
图21是示出示意性表示负载调制电路275中的电容值与负载的大小之间的关系的坐标图、和示意性表示负载的大小与输入送电侧送电天线140 的交流电压的振幅之间的关系的坐标图的图。
图22是表示实施方式2的变形例的图。
图23是表示实施方式3中的多个中继装置200的图。
图24是用于说明无法在相同的定时(timing)进行数据发送时的控制和数据接收时的控制双方这一情况的图。
图25是表示实施方式3中的工作的一例的流程图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
在说明本公开的实施方式之前，对成为本公开的基础的见解进行说明。
本发明人研究了在送电装置与受电装置之间配置一个以上的中继装置并对多个负载进行驱动的多级连接(也称为“级联连接(cascading connection)”)的无线电力传输系统。这种无线电力传输系统例如可以适当地利用于如图1所示的具备多个负载(例如马达)的机器人臂等设备。在图1所示的机器人臂中，多个部位通过马达来旋转或者移动。因此，需要单独地对各马达供给电力并加以控制。
在这种具备多个可动部的设备中，以往通过大量的电缆来从电源向各负载供给电力。然而，在这种构成中，存在如下问题：易发生由电缆的钩挂导致的事故、可动范围受限以及无法容易地更换部件。于是，本发明人研究了利用无线电力传输来从电源向各负载供电，去除来自电源的电缆。
图2A是示意性表示这种无线电力传输系统的一例的框图。在该系统中，电力以无线方式从连接于电源50的送电装置100经由多个中继装置 200传输到受电装置300。多个中继装置200以及受电装置300各自连接于负载400，将接收到的电力的一部分供给到负载400。各中继装置200向所连接的负载400供给电力，并且以非接触方式向后级装置(所接近的其他中继装置200或者受电装置300)传输电力。此外，在本说明书中，对于所着眼的中继装置，将接近于送电装置一侧表达为“前级”，将接近于受电装置一侧表达为“后级”。
装置间的电力传输通过送电天线和受电天线来进行。送电装置100具备送电天线，受电装置300具备受电天线。各中继装置200具备受电天线以及送电天线双方。各天线例如可以通过包括线圈以及电容器的谐振电路、或者包括一对电极的电路来实现。前者用于由磁场耦合实现的电力传输，后者用于由电场耦合实现的电力传输。
负载400不限于马达，例如可以是摄像头(camera)和/或照明装置等任意的负载。负载400通过来自所连接的中继装置200或者受电装置300 的电力来驱动。
图2A所示的系统具备多个中继装置200，但中继装置200的数量也可以为一个。图2B示出了在送电装置100与受电装置300之间配置有一个中继装置200的无线电力传输系统的一例。
根据如上的构成，电力以无线方式从送电装置100至少经由一个中继装置200向受电装置300传输。无需使用连接电源50与多个负载400的电缆，就能够单独地向各负载400供给电力。
在这种无线电力传输系统中，为了进行安全且稳定的工作，优选在送电装置100、中继装置200以及受电装置300之间进行信息传递。例如，可以从各中继装置200或者受电装置300向前级装置发送表示向各负载 400供给的电压或者电力的变动的信息、或者在各负载400发生异常时指示停止送电的信息等。前级装置接收到该信息，能够调整所输送的电力的大小或停止送电。这种信息的发送例如可以通过使用开关(switch)设备使电路内负载的大小变动的负载调制方式来进行。通过使负载变动而使前级装置的电路内电压的振幅发生变化，能够传递信息(数据)。这种由振幅调制实现的数据的发送的一例例如已在专利文献1中公开。
然而，本发明人发现在对具备中继装置200的无线电力传输系统应用现有的由振幅调制实现的数据通信的情况下，会产生以下的问题。为了说明该问题，首先，说明中继装置200的构成以及工作的例子。
图3是表示具备由振幅调制实现的数据收发功能的中继装置200的构成例(比较例)的框图。在此，如图2A所示，假定具备多个中继装置200 的无线电力传输系统。将中继装置200的数量设为N个(N是2以上的整数)，考虑按距离送电装置100由近到远依次从第1到第N进行了排序的 N个中继装置200。图3示出了N个中继装置200中的第i-1(i＝2～N)中继装置和第i中继装置。关于未图示的其他中继装置，也具有与它们同样的构成。
各中继装置200具备受电天线210、整流器(整流电路)220、逆变电路230以及送电天线240。受电天线210接受从前级装置(送电装置100 或者其他中继装置200)中的送电天线输送来的交流电力。整流器220将通过受电天线210接受到的交流电力变换为直流电力并输出。从整流器220 输出的直流电力的一部分被供给到负载400，另一部分被供给到逆变电路 230。逆变电路230将从整流器220输出的直流电力变换为交流电力并供给到送电天线240。送电天线240将该交流电力向后级装置(所接近的其他中继装置200或者受电装置300)进行输送。逆变电路230被控制电路250 和脉冲输出电路260进行控制。
各中继装置200还具备振幅调制器270和发送数据存储器290来作为用于向前级装置发送数据的要素，该振幅调制器270根据二值的发送数据来调制受电天线210所接受到的交流电力的电压的振幅，该发送数据存储器290对二值的发送数据进行保存。振幅调制器270例如通过对连接于整流器220的负载调制电路275内的开关设备进行控制来调制从受电天线 210输出的交流电力的电压的振幅。该调制的影响传导至前级装置，由此传递数据。
另一方面，各中继装置200还具备解调器280来作为用于接收如上那样通过振幅调制从后级装置传递的数据的要素。解调器280通过检测从逆变电路230输出的交流电力的电压的振幅的变化，读取从后级装置发送来的数据。读取到的数据作为接收数据保存于接收数据存储器295。
根据这种构成，各中继装置200能够进行向前级装置的数据的发送以及从后级装置的数据的接收。然而，在为了向前级装置发送数据而使从逆变电路230输出的交流电压的振幅产生变动时，其也会对从逆变电路230 向送电天线240输出的交流电力造成影响，产生存在解调器280误接收数据的情况这一问题。
图4是用于对该问题进行说明的图。图4示出了从中继装置(例如第 i中继装置)200向前级发送的二值的发送数据、向逆变电路230的输入电压、向送电天线240的输入电压、以及从解调器280输出的接收数据的时间变化的一例。在此，只有所着眼的一个中继装置200向前级装置发送数据，不进行来自后级装置的数据发送以及向后级装置的数据发送。
发送数据的值为0时，是将后述的图8A的开关导通(ON)的情况，发送数据的值为1时，是将后述的图8A的开关截止(OFF)的情况。发送数据的值为1时与发送数据的值为0时相比，输入整流器220的交流电力的电压的振幅增大。因此，从整流器220向逆变电路230输入的直流电压的大小也是在发送数据的值为1时比为0时大。同样地，关于从逆变电路230向送电天线240输入的交流电压，也是在发送数据的值为1时的振幅Va比发送数据的值为0时的振幅Vb大。其结果是，尽管没有从后级发送来数据，但解调器280会检测出振幅的变化，误接收数据。
由振幅调制器270进行的振幅调制的影响也会传播给后级的中继装置 200以及受电装置300。因此，不仅是发送了数据的中继装置200，后级的其他中继装置200或者受电装置300也可能同样发生上述的干扰(串线) 的问题。即，在某个中继装置200向前级装置发送数据的时候，不仅对该中继装置200，还会对后级装置的数据通信造成影响。
不仅在数据发送时，在数据接收时也可能产生同样的问题。
图5是用于对数据接收时的问题进行说明的图。图5示出了从后级对某个中继装置(例如第i中继装置)200发送来的接收数据、向该中继装置200的逆变电路230的输入电压、向前级装置中的送电天线的输入电压、以及从前级装置中的解调器输出的接收数据的时间变化的一例。在此，设该中继装置200仅进行数据的接收，不向前级装置进行数据的发送。接收数据为1时与接收数据为0时相比，总的来说中继装置200及其前级的装置的电路内的电压增大。因此，输入逆变电路230的直流电压在接收数据为1时比为0时大。同样地，关于输入到前级装置中的送电天线的交流电压，也是在接收数据为1时的振幅Vd比接收数据为0时的振幅Vc大。
其结果是，前级装置中的解调器将会检测出振幅Vd以及振幅Vc的变动，接收相同的数据。这种相同的数据的接收进而也同样地在前级装置中产生，结果是阻碍前级的其他装置的数据通信。
本发明人发现了在数据的发送时和接收时所发生的上述两个问题，研究了用于解决这些问题的构成。其结果，发现了通过在中继装置内导入将伴随数据通信所产生的交流电压的振幅的变动抵消的控制，能够解决上述两个问题中的至少一方。以下，说明本公开的各技术方案。
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、受电装置以及配置在所述送电装置与所述受电装置之间的中继装置，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述中继装置具有：
中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为中继侧直流电力；
中继侧逆变电路，其将所述中继侧直流电力变换为中继侧交流电力；以及
中继侧送电天线，其将变换得到的所述中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述中继侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述中继侧交流电力，
所述中继装置具有：
中继侧振幅调制器，其在将二值的中继侧发送数据经由所述中继侧受电天线与所述送电侧送电天线之间的电磁耦合发送给所述送电装置时，使所述中继侧受电天线所接受到的所述送电侧交流电力的电压的振幅变动为第1振幅(V1)和第2振幅(V2)；以及
中继侧控制电路，其使用所述中继侧逆变电路，进行消除与所述第1 振幅(V1)对应的所述中继侧交流电力的第3振幅(V3)和与所述第2 振幅(V2)对应的所述中继侧交流电力的第4振幅(V4)之间的差量的控制。
根据上述技术方案，
所述中继装置具有：
中继侧振幅调制器，其在将二值的中继侧发送数据经由所述中继侧受电天线与所述送电侧送电天线之间的电磁耦合发送给所述送电装置时，使所述中继侧受电天线所接受到的所述送电侧交流电力的电压的振幅变动为第1振幅(V1)和第2振幅(V2)；以及
中继侧控制电路，其使用所述中继侧逆变电路，进行消除与所述第1 振幅(V1)对应的所述中继侧交流电力的第3振幅(V3)和与所述第2 振幅(V2)对应的所述中继侧交流电力的第4振幅(V4)之间的差量的控制。
由此，即使在中继侧振幅调制器发送二值的中继侧发送数据时，从中继侧逆变电路输出的中继侧交流电力的振幅也几乎没有变动。因此，能够解决参照图4所说明的干扰的问题。此外，“消除差量”并非意味着使差量完全为零(0)，也可以存在微差。
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、受电装置以及N个中继装置，所述N个中继装置配置在所述送电装置与所述受电装置之间，按距离所述送电装置由近到远依次从第1到第N进行了排序，在此，N是2以上的整数，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述N个中继装置中的第1中继装置具有：
第1中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
第1中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为第1中继侧直流电力；
第1中继侧逆变电路，其将所述第1中继侧直流电力变换为第1中继侧交流电力；以及
第1中继侧送电天线，其将变换得到的所述第1中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述N个中继装置中的第i(i＝2～N)中继装置具有：
第i中继侧受电天线，其与第i-1中继侧送电天线电磁耦合，接受所述第i-1中继侧交流电力；
第i中继侧整流器，其将接受到的所述第i-1中继侧交流电力变换为第 i中继侧直流电力；
第i中继侧逆变电路，其将所述第i中继侧直流电力变换为第i中继侧交流电力；以及
第i中继侧送电天线，其将变换得到的所述第i中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述第N中继侧送电天线电磁耦合，接受所述第N中继侧交流电力，
所述第i(i＝2～N)中继装置具有：
第i中继侧振幅调制器，其在将二值的第i中继侧发送数据经由所述第i中继侧受电天线与所述第i-1中继侧送电天线之间的电磁耦合发送给所述第i-1中继装置时，使所述第i中继侧受电天线所接受到的所述第i-1中继侧交流电力的电压的振幅变动为第1振幅(V1)和第2振幅(V2)；以及
第i中继侧控制电路，其使用所述第i中继侧逆变电路，进行消除与所述第1振幅(V1)对应的所述第i中继侧交流电力的第3振幅(V3)和与所述第2振幅(V2)对应的所述第i中继侧交流电力的第4振幅(V4) 之间的差量的控制。
根据上述技术方案，
所述第i(i＝2～N)中继装置具有：
第i中继侧振幅调制器，其在将二值的第i中继侧发送数据经由所述第i中继侧受电天线与所述第i-1中继侧送电天线之间的电磁耦合发送给所述第i-1中继装置时，使所述第i中继侧受电天线所接受到的所述第i-1中继侧交流电力的电压的振幅变动为第1振幅(V1)和第2振幅(V2)；以及
第i中继侧控制电路，其使用所述第i中继侧逆变电路，进行消除与所述第1振幅(V1)对应的所述第i中继侧交流电力的第3振幅(V3)和与所述第2振幅(V2)对应的所述第i中继侧交流电力的第4振幅(V4) 之间的差量的控制。
由此，在具备多个中继装置的无线电力传输系统中，即使在第i中继侧振幅调制器发送二值的第i中继侧发送数据时，从第i中继侧逆变电路输出的中继侧交流电力的振幅也几乎没有变动。因此，能够解决参照图4 所说明的干扰的问题。
本公开的又一技术方案涉及的无线电力传输系统，具备送电装置、受电装置以及配置在所述送电装置与所述受电装置之间的中继装置，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述中继装置具有：
中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为中继侧直流电力；
中继侧逆变电路，其将所述中继侧直流电力变换为中继侧交流电力；以及
中继侧送电天线，其将变换得到的所述中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述中继侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述中继侧交流电力；
受电侧整流器，其将所述受电侧受电天线所接受到的所述中继侧交流电力变换为受电侧直流电力；以及
受电侧振幅调制器，其使所述受电侧受电天线所接受到的所述中继侧交流电力的电压的振幅变动为第1振幅(V1)和第2振幅(V2)，经由所述受电侧受电天线与所述中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的受电侧发送数据发送给所述中继装置，
所述中继装置还具有：
中继侧解调器，其与所述中继侧送电天线连接，基于输入到所述中继侧送电天线的所述中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的受电侧发送数据进行解调，接收二值的中继侧接收数据；以及
中继侧反转控制电路，其使所述中继侧解调器所接收到的所述二值的中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的中继侧接收数据，使用中继侧振幅调制器，进行消除与所述第1振幅(V1)对应的所述中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与所述第2振幅(V2)对应的所述中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
根据上述技术方案，
所述中继装置具有：
中继侧解调器，其与所述中继侧送电天线连接，基于输入到所述中继侧送电天线的所述中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的受电侧发送数据进行解调，接收二值的中继侧接收数据；以及
中继侧反转控制电路，其使所述中继侧解调器所接收到的所述二值的中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的中继侧接收数据，使用中继侧振幅调制器，进行消除与所述第1振幅(V1)对应的所述中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与所述第2振幅(V2)对应的所述中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
由此，能够使正在从受电侧振幅调制器发送受电侧发送数据时的、所述中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和第2电压值(DC2)之间几乎没有差量。因此，能够防止参照图5所说明的、前级装置中的对数据的不必要的接收。
本公开的又一技术方案涉及的无线电力传输系统，具备送电装置、受电装置以及N个中继装置，所述N个中继装置配置在所述送电装置与所述受电装置之间，按距离所述送电装置由近到远依次从第1到第N进行了排序，在此，N是2以上的整数，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述N个中继装置中的第1中继装置具有：
第1中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
第1中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为第1中继侧直流电力；
第1中继侧逆变电路，其将所述第1中继侧直流电力变换为第1中继侧交流电力；以及
第1中继侧送电天线，其将变换得到的所述第1中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述N个中继装置中的第i(i＝2～N)中继装置具有：
第i中继侧受电天线，其与第i-1中继侧送电天线电磁耦合，接受所述第i-1中继侧交流电力；
第i中继侧整流器，其将接受到的所述第i-1中继侧交流电力变换为第 i中继侧直流电力；
第i中继侧逆变电路，其将所述第i中继侧直流电力变换为第i中继侧交流电力；以及
第i中继侧送电天线，其将变换得到的所述第i中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述第N中继侧送电天线电磁耦合，接受所述第N中继侧交流电力；以及
受电侧整流器，其将所述受电侧受电天线所接受到的所述第N中继侧交流电力变换为受电侧直流电力，
所述第1中继装置还具有：
第1中继侧振幅调制器，其使所述第1中继侧受电天线所接受到的所述送电侧交流电力的电压的振幅变动为第1第1振幅(V1)和第1第2振幅(V2)，经由所述第1中继侧受电天线与所述送电侧送电天线之间的电磁耦合将二值的第1中继侧发送数据发送给所述送电装置，
所述第i(i＝2～N)中继装置还具有：
第i中继侧振幅调制器，其使所述第i中继侧受电天线所接受到的所述第i-1中继侧交流电力的电压的振幅变动为第i第1振幅(V1)和第i 第2振幅(V2)，经由所述第i中继侧受电天线与所述第i-1中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的第i中继侧发送数据发送给所述第i-1中继装置，
所述第i-1(i＝2～N)中继装置还具有：
第i-1中继侧解调器，其与所述第i-1中继侧送电天线连接，基于输入到所述第i-1中继侧送电天线的所述第i-1中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的第i中继侧发送数据进行解调，接收二值的第i-1中继侧接收数据；以及
第i-1中继侧反转控制电路，其使所述第i-1中继侧解调器所接收到的所述二值的第i-1中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的第i-1中继侧接收数据，使用所述第i-1中继侧振幅调制器，进行消除与所述第i第1振幅(V1)对应的所述第i-1中继侧直流电力的第1电压值(DC1) 和与所述第i第2振幅(V2)对应的所述第i-1中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
根据上述技术方案，
所述第i-1(i＝2～N)中继装置具有：
第i-1中继侧解调器，其与所述第i-1中继侧送电天线连接，基于输入到所述第i-1中继侧送电天线的所述第i-1中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的第i中继侧发送数据进行解调，接收二值的第i-1中继侧接收数据；以及
第i-1中继侧反转控制电路，其使所述第i-1中继侧解调器所接收到的所述二值的第i-1中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的第i-1中继侧接收数据，使用所述第i-1中继侧振幅调制器，进行消除与所述第i第1振幅(V1)对应的所述第i-1中继侧直流电力的第1电压值(DC1) 和与所述第i第2振幅(V2)对应的所述第i-1中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
由此，在具备多个中继装置的无线电力传输系统中，能够使某个中继装置从其后级的装置接收数据时的、中继侧直流电力的第1电压值(DC1) 和第2电压值(DC2)之间几乎没有差量。因此，能够防止参照图5所说明的前级装置中的对数据的不必要的接收。
以下，对本公开的更具体的实施方式进行说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时将已众所周知的事项的详细说明和/或对于实质相同的结构的重复说明进行省略。这是为了避免以下的说明不必要地变冗长，并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了附图以及以下的说明，但并非意在通过这些内容限定权利要求书中记载的主题。在以下的说明中，对相同或者类似的构成要素赋予相同的标号。
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采用“送电侧～”这样的表达方式；对于与中继装置相关的用语采用“中继侧～”这样的表达方式；对于与受电装置相关的用语采用“受电侧～”这样的表达方式。有时为了简化会省略“送电侧”、“中继侧”、“受电侧”等用语。
(实施方式1)
图6是表示本公开的第1实施方式中的无线电力传输系统的构成的框图。该无线电力传输系统具备送电装置100、中继装置200以及受电装置 300。本系统对应于图2B所示的构成，具备一个中继装置200。
本实施方式中的中继装置200与参照图3所说明的中继装置200具备同样的构成，但中继侧控制电路250的工作与上述的内容不同。本实施方式中的中继侧控制电路250在中继侧振幅调制器270向送电装置100发送数据时，对逆变电路230进行控制以使得消除从中继侧逆变电路230输出的交流电力的电压的振幅的变动。由此，在数据发送期间也能够从受电装置300正确地接收数据。
送电装置100具备：送电侧逆变电路130，其将从外部的直流(DC) 电源50输入的直流电力变换为交流电力并输出；以及送电侧送电天线140，其将从送电侧逆变电路130输出的交流电力进行输送。送电装置100还具备驱动送电侧逆变电路130的脉冲输出电路160、控制脉冲输出电路160 的送电侧控制电路150、对从中继装置200发送来的数据进行解调的送电侧解调器180、以及接收数据存储器195。
中继装置200具有：中继侧受电天线210，其与送电侧送电天线140 电磁耦合，接受输送来的交流电力(送电侧交流电力)；中继侧整流器220，其将接受到的送电侧交流电力变换为直流电力(中继侧直流电力)；中继侧逆变电路230，其将中继侧直流电力变换为交流电力(中继侧交流电力)；以及中继侧送电天线240，其将变换得到的中继侧交流电力以无线方式进行输送。中继装置200还具有：负载调制电路275，其连接在受电天线210 与整流器220之间；中继侧振幅调制器270，其根据发送数据的值来改变负载调制电路275的负载的大小；以及发送数据存储器290，其保存发送数据。中继装置200另外还具备：脉冲输出电路260，其向逆变电路230 所包含的多个开关元件供给脉冲信号；中继侧控制电路250，其控制脉冲输出电路260；中继侧解调器280，其检测施加于送电天线240的交流电压的振幅的变化从而接收数据；以及接收数据存储器295，其保存接收数据。
受电装置300具备：受电侧受电天线310，其接受从中继侧送电天线 240发送来的中继侧交流电力；以及受电侧整流器320，其将受电天线310 接受到的交流电力变换为直流电力(受电侧直流电力)并输出。受电装置 300还具备：负载调制电路375，其连接在受电天线310与整流器320之间；受电侧振幅调制器370，其控制负载调制电路375并对受电天线310接受到的交流电力的振幅进行调制；以及发送数据存储器390，其保存向中继装置200发送的数据。
送电侧送电天线140、中继侧受电天线210、中继侧送电天线240以及受电侧受电天线310分别例如能够通过包括线圈和电容器的谐振电路来实现。图7示出了具有串联谐振电路结构的天线140、240、210、310的等效电路的一例。不限于图示出的例子，各天线也可以具有并联谐振电路结构。在本说明书中，有时称送电天线中的线圈为送电线圈，称受电天线中的线圈为受电线圈。根据这种天线，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来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、以及包括电感和电容器的谐振电路。利用电场耦合的送电天线以及受电天线例如可以适当地利用于以无线方式对如工厂内的搬运机器人那样的进行移动的设备传输电力的情况。
受电装置300例如可以是机器人臂的前端部或者监视摄像头的旋转部等。送电装置100是以无线方式向中继装置200供给电力的装置，例如可以装载在机器人臂的根侧部分、或者监视摄像头的固定部。中继装置200 例如可以是连接机器人臂的根侧部分与前端部的部分、或者连接监视摄像头的固定部与旋转部的部分。负载400例如可以是装载在机器人臂的前端的执行器等包括马达在内的设备，或者是装载在监视摄像头的旋转部的 CCD摄像头等拍摄装置。负载400连接于中继侧整流器220以及受电侧整流器320，通过直流电力来驱动。
根据这种构成，本实施方式的无线电力传输系统能够以无线方式传输电力，并在邻接的装置间进行数据的通信。所发送的数据的种类例如可以是表示电路内的功率值或者电压值的信息、或者是来自所连接着的负载的控制信号或表示异常的信号等。发送数据也可以是对指令的响应信号和/ 或图像(影像)数据。
图8A是表示负载调制电路275的构成例的图。图示的负载调制电路 275连接在受电天线210与整流器220之间。负载调制电路275包括与受电天线210并联连接的两个开关和两个电容器、以及连接在两个电容器间的点与地(ground)之间的电阻器。负载调制电路275基于来自振幅调制器270的控制信号，切换两个开关的开闭状态，由此进行负载调制。更具体而言是，通过切换两个开关的导通及截止的状态来打开或关闭与朝向负载400的路径不同的流通电流的路径，从而改变电路整体的负载的大小。由此，能够向送电装置100传递信息。
在图6所示的构成例中，负载调制电路275配置于整流器220的前级，但也可以配置于整流器220的后级。图8B是表示以此方式配置的负载调制电路275的例子的图。该负载调制电路275连接在整流器220与负载400 之间。负载调制电路275包括与整流器220并联连接的电阻器和开关。基于来自振幅调制器270的控制信号，切换开关的导通及截止的状态，从而能够改变受电装置整体的负载。
图8A以及图8B示出了中继侧振幅调制器270以及中继侧负载调制电路275的构成例，关于受电侧振幅调制器370以及受电侧负载调制电路 375，也具有同样的构成。
送电侧逆变电路130以及中继侧逆变电路230使用多个开关元件将供给来的直流电力变换为交流电力。为了控制逆变电路130、230，分别使用脉冲输出电路160、260以及控制电路150、250。送电侧控制电路150以及中继侧控制电路250例如能够通过微控制器(微型计算机)等具备处理器的集成电路来实现。脉冲输出电路160、260例如能够通过公知的选通驱动器来实现。控制电路150、250也可以与其他电路要素一体化。
送电侧控制电路150以及中继侧控制电路250分别通过基于送电侧解调器180以及中继侧解调器280接收到的数据的内容来调整送电参数，从而控制从脉冲输出电路160、260向各开关元件输入的脉冲信号。由此，从逆变电路130、230输出的交流电力的频率以及振幅被控制为适当的值。
送电参数是用于控制各逆变电路所包含的多个开关元件的导通(导通状态)以及截止(非导通状态)的定时的参数。送电参数可以是：被输入给各开关元件的脉冲信号的频率；被输入给多个开关元件中同时导通的两个开关元件的两个脉冲信号之间的相位差(也称为相位差量或者相移量)；或者被输入给各开关元件的脉冲信号的占空比等。
图9A至图9D分别示意性示出了中继侧送电天线240的线圈两端的电压(有时也称为线圈端电压)的振幅对于频率、相位差量、占空比以及向中继侧逆变电路230的供给电压的依赖性。如图9A所示，当增大频率时，线圈端电压的振幅有减小的倾向。如图9B所示，当将相位差量在0°至180°的范围内增大时，线圈端电压的振幅减小。如图9C所示，当将占空比在0％至50％的范围内增大时，线圈端电压的振幅增加。如图9D所示，当增加向逆变电路230供给的电压时，线圈端电压的振幅增加。因此，中继侧控制电路250可将频率、相位差量、占空比以及供给电压中的至少一个作为控制参数，控制线圈端电压的振幅。此外，能够在中继侧整流器220与中继侧逆变电路230之间设置有DC-DC转换器的情况下，控制向逆变电路230供给的电压。在这种构成中，中继侧控制电路250通过改变DC-DC 转换器内的开关元件的开关的频率，能够调整从DC-DC转换器输出的电压的大小。
图10是表示中继侧逆变电路230的构成例的图。逆变电路230具有多个根据从脉冲输出电路260供给的脉冲信号来改变导通/非导通的状态的开关元件S1～S4。通过改变各开关元件的导通/非导通的状态，能够将输入的直流电力变换为交流电力。在图10所示的例子中，使用了包括4个开关元件S1～S4的全桥型逆变电路。在本例中，各开关元件是IGBT(Insulated-gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)，但也可以使用 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等其他种类的开关元件。
在图10所示的例子中，4个开关元件S1～S4中的开关元件S1和S4 (第1开关元件对)在导通时输出与被供给的直流电压极性相同的电压。另一方面，开关元件S2和S3(第2开关元件对)在导通时输出与被供给的直流电压极性相反的电压。脉冲输出电路260按照来自控制电路250的指示，向4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11A以及图11B是用于对基于脉冲信号的相位差的振幅控制进行说明的图。图11A示意性示出了在供给到开关元件S1和S4的两个脉冲信号的相位差量
Figure GDA0002891508220000211
、及供给到开关元件S2和S3的两个脉冲信号的相位差量
Figure GDA0002891508220000212
为0度的情况下的4个脉冲信号以及从逆变电路230输出的电压V的时间变化。图11B示意性示出了在相位差量
Figure GDA0002891508220000213
为90度的情况下的各脉冲信号以及电压V的时间变化。通过使输入到开关元件S3、S4的脉冲信号的下降以及上升的定时在时间上相对于输入到开关元件S1、S2的脉冲信号的上升以及下降的定时进行偏移，调整相位差量
Figure GDA0002891508220000214
。当改变相位差量
Figure GDA0002891508220000215
时，电压V的输出时间比(一个周期中取非零值的期间的比例)会发生变化。相位差量
Figure GDA0002891508220000216
越接近0度则电压V的输出时间比越大，相位差量
Figure GDA0002891508220000217
越接近 180度则电压V的输出时间比越小。从逆变电路230输出的电压V能够使用未图示的平滑电路来变换为正弦电压并供给到送电天线240。该正弦电压的振幅根据输出时间比发生变化。由此，通过改变相位差量
Figure GDA0002891508220000218
，能够使输入送电天线240的交流电压的振幅发生变化。
图12是表示中继侧逆变电路230的另一构成例的图。本例中的逆变电路230是半桥型逆变电路。在使用半桥型逆变电路的情况下，上述的相位控制将不再适用。在这种情况下，通过控制输入到各开关元件的脉冲信号的占空比，能够控制电压的振幅。后述的图12的半桥型逆变电路是控制占空比的电路。相对于图12，图10的全桥型逆变电路是控制相位差量
Figure GDA0002891508220000221
的电路。全桥型逆变电路与半桥型逆变电路相比，能够降低向送电天线240 输入的交流电力的噪声的产生。
图12所示的逆变电路230是包括两个开关元件S1、S2和两个电容器的半桥型逆变电路。两个开关元件S1、S2与两个电容器C1、C2并联连接。送电天线240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。
控制电路250以及脉冲输出电路260以交替导通开关元件S1、S2的方式，将脉冲信号供给到各开关元件。由此，直流电力被变换为交流电力。
在本例中，通过调整脉冲信号的占空比(即，一个周期中设为导通的期间的比例)，能够对输出电压V的输出时间比进行调整。由此，能够对输入送电天线240的交流电力的电压的振幅进行调整。
图13A以及图13B是用于对占空控制进行说明的图。图13A示出了各脉冲信号的占空比为0.5(50％)的情况下的输入到开关元件S1～S4的脉冲信号以及输出电压V的波形的例子。图13B示出了各脉冲信号的占空比为0.25(25％)的情况下的输入到开关元件S1～S4的脉冲信号以及输出电压V的波形的例子。如图所示，通过改变占空比，能够改变电压V的输出时间比(即，一个周期中取非零值的期间的比例)。由此，也能够改变进行了平滑化的送电电压的振幅。这种占空比不同的脉冲信号例如由包括PWM控制电路的脉冲输出电路260生成。可在0％至50％的范围内调整占空比。当占空比为50％时，送电电压的振幅变为最大，当占空比为0％时，送电电压的振幅变为最小。这种占空控制也同样可以适用于使用了如图10所示的全桥型逆变电路的情况。
此外，在上述的例子中，示例了中继侧逆变电路230的控制方法，同样的控制也能够同样适用于送电侧逆变电路130。
接着，更具体地对本实施方式中的控制进行说明。
本实施方式中的中继侧控制电路250在中继侧振幅调制器270为了数据发送而对振幅进行调制时，进行抑制与此相伴的中继侧逆变电路230的输出电压的振幅的变动的控制。更具体而言，中继侧控制电路250使所使用的控制参数的值与中继侧振幅调制器270使电压的振幅在两个值(第1 振幅(V1)以及第2振幅(V2))之间变化的定时同步地变化。控制参数的值被决定为使与第1振幅(V1)对应的中继侧交流电力的振幅(第3振幅(V3))、和与第2振幅(V2)对应的中继侧交流电力的振幅(第4振幅(V4))之间的差量接近于0。这样的控制参数例如可以基于由中继侧解调器280检测出的电压值来决定。
图14是表示中继装置200向送电装置100发送二值的数据时所进行的工作的一例的流程图。在本例中，设控制参数为相位差量，但在使用其他控制参数的情况下，以下的工作也是同样的。
首先，中继侧控制电路250判断是否在数据发送期间(步骤S101)。在数据发送期间的情况下，判断发送数据是否为0(步骤S102)。在发送数据为0的情况下，测定送电线圈端电压的振幅(步骤S103)，将测定结果保存于存储器(步骤S104)。也可以让解调器280来执行该测定以及保存。之后，再返回步骤S101，对接下来的数据进行同样的处理。
在步骤S102中，在发送数据不为0、即为1的情况下，中继侧控制电路250使相位差量改变预定量(步骤S105)，测定送电线圈端电压的振幅 (步骤S106)。然后，判断所测定到的送电线圈端电压的振幅是否与发送数据为0时的振幅相等(步骤S107)。在二者的振幅不相等的情况下，逐次使相位差量改变预定量直到振幅变得相等。在二者的振幅相等的情况下，将表示此时的相位差量的信息保存于存储器。之后，再返回步骤S101，对接下来的数据进行同样的处理。
如此，通过将控制参数保存于存储器，在下次以后的数据发送时，能够使用保存于存储器的值直接移至振幅成为恒定的相位差量的状态。
图15A是表示被发送的数据(例如分组信号)的一例的图。图15B是表示图15A所示的两条虚线之间的期间内的发送数据、送电天线的线圈端电压的振幅、以及相位差量的时间变化的图。发送数据从0变化为1时，电压的振幅发生变化。控制电路250通过图14所示的工作来调整相位差量以使得此变化减小。由此，使发送数据为1时的振幅与发送数据为0时的振幅一致。通过将此时的相位差量保存于存储器，能够在下次以后参照保存于存储器的值来变更相位差量。通过这种工作，能够缩短使电压的振幅恒定的控制所需的时间。
图16是表示本实施方式中的各种波形的时间变化的一例的图。图16 示出了从中继装置200向前级发送的二值的发送数据、向逆变电路230的输入电压、相位差量、向送电天线240的输入电压、以及从解调器280输出的接收数据的时间变化的一例。在此，只有所着眼的一个中继装置200 向前级装置发送数据，不进行来自后级装置的数据发送以及向后级装置的数据发送。发送数据的值为1时与发送数据的值为0时相比，输入整流器 220的交流电力的电压的振幅增大。因此，从整流器220向逆变电路230 输入的直流电压的大小也是在发送数据的值为1时比为0时大。于是，本实施方式中的中继侧控制电路250通过使相位差量与发送数据的变化同步变化，抵消从逆变电路230向送电天线240输入的交流电压的振幅的变化。由此，能够防止解调器280误接收数据。如此，根据本实施方式的控制，能够解决参照图4所说明的干扰的问题。
此外，在本实施方式中，中继装置200的数量为一个，但也可以在送电装置100与受电装置300之间配置多个中继装置200。
图17是表示具备多个中继装置200的无线电力传输系统的一例的图。在图17中，示例了N个(N是2以上的整数)中继装置中的第i-1(i＝2～ N)中继装置和第i中继装置。各中继装置200的构成与图3所示的中继装置200相同。另外，未在图17中示出的送电装置100以及受电装置300 与图6所示的装置具有相同的构成。
如上所述，各中继装置200中的中继侧控制电路250在数据发送时进行将电压的振幅的变动抵消的控制。由此，能够避免从某个中继装置200 发送数据的影响传播给后级的其他中继装置或者受电装置300。
(实施方式2)
图18是表示实施方式2中的无线电力传输系统的构成的图。与图3 所示的构成同样地，本实施方式中的无线电力传输系统具备送电装置100、一个中继装置200以及受电装置300。在本实施方式中，与实施方式1的不同之处在于，中继装置200具备反转控制电路298，该反转控制电路298 基于接收数据来控制中继侧振幅调制器270。通过设置反转控制电路298，能够解决参照图5所说明的数据接收时的问题。
在本实施方式中，受电侧振幅调制器370使受电侧受电天线310所接受到的交流电力(受电侧交流电力)的电压的振幅变动为第1振幅(V1) 和第2振幅(V2)。由此，经由受电侧受电天线310与中继侧送电天线240 之间的电磁耦合将二值的发送数据(受电侧发送数据)发送给中继装置200。中继侧解调器280基于输入到中继侧送电天线240的中继侧交流电力的电压的变化来对上述二值的受电侧发送数据进行解调，接收二值的中继侧接收数据。在此，接收数据是通过对发送数据进行解调所生成的数据，保存于接收数据存储器295。
中继侧反转控制电路298使中继侧解调器280所接收到的二值的中继侧接收数据的符号反转，基于反转后的二值的中继侧接收数据，使中继侧振幅调制器270对电压的振幅进行调制。更具体而言是进行消除与上述第 1振幅(V1)对应的中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与第2振幅 (V2)对应的中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。由此，抵消伴随从受电装置300接收数据而产生的电压的变动。
图19是示意性表示本实施方式中的上述工作的图。图19示出了从受电装置300对中继装置200发送来的接收数据、从反转控制电路298对振幅调制器270发送的反转调制信号、向中继装置200的逆变电路230的输入电压、向送电装置100中的送电天线140的输入电压、以及从送电装置 100中的解调器180输出的接收数据的时间变化的一例。在此，中继装置 200仅进行数据的接收，不进行数据发送。接收数据为1时与接收数据为0 时相比，中继装置200以及送电装置100的电路内的电压增大。于是，反转控制电路298向中继侧振幅调制器270发送对接收数据进行反转后的反转调制信号。中继侧振幅调制器270接收反转调制信号，对负载调制电路 275进行控制。由此，将输入逆变电路230的直流电压的变动抵消。其结果，输入到送电装置100中的送电天线140的交流电压的振幅的变动也被抵消。因此，能够避免送电侧解调器180接收与中继侧接收数据同样的数据。
以下，更具体地说明由振幅调制器270以及负载调制电路275进行的控制。
图20A是表示本实施方式中的负载调制电路275的构成例的图。该负载调制电路275连接在中继侧受电天线210与中继侧整流器220之间，包括多个电容器以及多个开关。振幅调制器270基于反转调制信号，为了抵消振幅，决定实现适当的负载调制电平的开关的组合。反转调制信号是指示这些开关的导通、截止的控制信号。
图20B是表示负载调制电路275的另一构成例的图。该负载调制电路 275能够使用可变电容来调整负载调制电平。振幅调制器270基于反转调制信号，为了抵消负载，将可变电容的电容值控制为适当的值。在本例中，反转调制信号是指示可变电容的电容值、和使哪个开关导通的信号。
图21示出了示意性表示这些负载调制电路275中的电容值与负载的大小之间的关系的坐标图、和示意性表示负载的大小与输入送电侧送电天线 140的交流电压的振幅之间的关系的坐标图。如图所示，电容值越大则负载的大小越大，负载的大小越大则输入送电侧送电天线140的交流电压的振幅越小。于是，反转控制电路298指示振幅调制器270，以使得抵消伴随中继装置200中的负载调制所发生的电压的振幅的变化。在有指示时，通过在接收数据为1时使负载的值相对地大、和在接收数据为0时使负载的值相对地小这两方中的某一方、或者两方，抵消电压的振幅的变化。此外，图21的下方的图是表示进行指示前的状态的图。
通过以上的工作，中继装置200能够在从受电装置300通过振幅调制发送了数据的情况下，避免其对前级的送电装置100造成影响。由此，能够保持数据通信的独立性。
此外，在本实施方式中，将反转控制电路298、振幅调制器270以及中继侧控制电路250分别作为单独的要素，但也可以将它们通过一个电路 (例如微型计算机)实现。另外，也可以将它们中的至少一部分设置于中继装置200的外部的装置。
在本实施方式中，也可以在送电装置100与受电装置300之间配置多个中继装置200。图22是表示具备多个中继装置200的无线电力传输系统的一例的图。在图22中，示例了N个(N是2以上的整数)中继装置中的第i-1(i＝2～N)中继装置和第i中继装置。各中继装置200的构成与图 18所示的中继装置200相同。另外，未在图22中示出的送电装置100以及受电装置300与图18所示的装置具有相同的构成。
如上所述，各中继装置200中的反转控制电路298在数据接收时进行抵消电压的振幅的变动的控制。由此，能够避免向某个中继装置200发送数据的影响传播给前级的其他中继装置或者送电装置100。
(实施方式3)
图23是表示实施方式3中的多个中继装置200的图。本实施方式中的中继装置200与实施方式1、2的不同之处在于，进行实施方式1中的数据发送时的控制和实施方式2中的数据接收时的控制这两方。
如图23所示，本实施方式中的中继装置200具备反转控制电路298，进行在实施方式2中说明的基于接收数据的反转控制。再者，中继侧控制电路250一并进行在实施方式1中说明的基于发送数据的逆变电路230的控制。通过进行两方控制，能够在数据发送时以及数据接收时这双方，抑制对其他装置的影响。因此，能够一并解决参照图4、5所说明的两个问题。
本实施方式中的中继装置200虽然进行数据发送时的控制和数据接收时的控制这两方，但无法在相同的定时进行两方。图24是用于说明该问题的图。如图24的(A)所示，在从受电装置300向中继装置200发送数据 A时，中继装置200进行在实施方式2中说明的使用振幅调制器270的控制，因此无法向前级的中继装置发送数据。另外，在中继装置200将数据 B发送给前级的中继装置时，进行在实施方式1中说明的使用逆变电路230 的控制，因此无法从受电装置向该中继装置200发送数据。
于是，本实施方式中的中继侧控制电路250向中继侧振幅调制器270 发送对开始发送二值的发送数据进行指示的定时控制信号，进行使中继侧振幅调制器270发送发送数据的发送期间不与中继侧解调器280接收接收数据的接收期间重叠的控制。
在本实施方式中，进行使从后级接收数据优先于向前级发送数据的定时控制。其原因在于，为了稳定地传输电力，来自受电侧的信息更加重要。例如，如图24的(B)所示，在中继装置200正在发送数据B的时候发生来自后级装置(受电装置300或者其他中继装置200)的数据A的发送的情况下，中断数据B的发送。另外，在正在从后级装置发送数据A的时候要进行数据B的发送的情况下，保留数据B的发送直到完成数据A的发送。
图25是表示本实施方式中的工作的一例的流程图。首先，中继侧控制电路250准备向前级装置的数据的发送(步骤S301)。此时，判断是否正在从后级装置接收数据(步骤S302)。在数据接收期间的情况下，进行等待直到完成接收(步骤S303)。在并非接收期间的情况下，开始向前级装置的发送(步骤S304)。中继侧控制电路250在发送期间逐次判断是否从后级装置接收到数据(步骤S305)。在接收到数据的情况下，中断发送，并进行等待直到完成接收(步骤S306)。在没有接收到数据的情况下，继续不变并完成发送。
通过以上的工作，能够防止数据发送和数据接收的干扰，并且能够实现使来自后级的数据接收优先的适当的通信。
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、受电装置以及配置在所述送电装置与所述受电装置之间的中继装置，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述中继装置具有：
中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为中继侧直流电力；
中继侧逆变电路，其将所述中继侧直流电力变换为中继侧交流电力；以及
中继侧送电天线，其将变换得到的所述中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述中继侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述中继侧交流电力；
受电侧整流器，其将所述受电侧受电天线所接受到的所述中继侧交流电力变换为受电侧直流电力；以及
受电侧振幅调制器，其使所述受电侧受电天线所接受到的所述中继侧交流电力的电压的振幅变动为第1振幅(V1)和第2振幅(V2)，经由所述受电侧受电天线与所述中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的受电侧发送数据发送给所述中继装置，
所述中继装置还具有：
中继侧解调器，其与所述中继侧送电天线连接，基于输入到所述中继侧送电天线的所述中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的受电侧发送数据进行解调，接收二值的中继侧接收数据；以及
中继侧反转控制电路，其使所述中继侧解调器所接收到的所述二值的中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的中继侧接收数据，使用中继侧振幅调制器，进行消除与所述第1振幅(V1)对应的所述中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与所述第2振幅(V2)对应的所述中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
[项目2]
根据项目1所述的无线电力传输系统，
所述二值的受电侧发送数据是表示所述受电侧直流电力的功率值的发送数据。
[项目3]
一种无线电力传输系统，具备送电装置、受电装置以及N个中继装置，所述N个中继装置配置在所述送电装置与所述受电装置之间，按距离所述送电装置由近到远依次从第1到第N进行了排序，在此，N是2以上的整数，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述N个中继装置中的第1中继装置具有：
第1中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
第1中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为第1中继侧直流电力；
第1中继侧逆变电路，其将所述第1中继侧直流电力变换为第1中继侧交流电力；以及
第1中继侧送电天线，其将变换得到的所述第1中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述N个中继装置中的第i(i＝2～N)中继装置具有：
第i中继侧受电天线，其与第i-1中继侧送电天线电磁耦合，接受所述第i-1中继侧交流电力；
第i中继侧整流器，其将接受到的所述第i-1中继侧交流电力变换为第 i中继侧直流电力；
第i中继侧逆变电路，其将所述第i中继侧直流电力变换为第i中继侧交流电力；以及
第i中继侧送电天线，其将变换得到的所述第i中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述第N中继侧送电天线电磁耦合，接受所述第N中继侧交流电力；以及
受电侧整流器，其将所述受电侧受电天线所接受到的所述第N中继侧交流电力变换为受电侧直流电力，
所述第1中继装置还具有：
第1中继侧振幅调制器，其使所述第1中继侧受电天线所接受到的所述送电侧交流电力的电压的振幅变动为第1第1振幅(V1)和第1第2振幅(V2)，经由所述第1中继侧受电天线与所述送电侧送电天线之间的电磁耦合将二值的第1中继侧发送数据发送给所述送电装置，
所述第i(i＝2～N)中继装置还具有：
第i中继侧振幅调制器，其使所述第i中继侧受电天线所接受到的所述第i-1中继侧交流电力的电压的振幅变动为第i第1振幅(V1)和第i 第2振幅(V2)，经由所述第i中继侧受电天线与所述第i-1中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的第i中继侧发送数据发送给所述第i-1中继装置，
所述第i-1(i＝2～N)中继装置还具有：
第i-1中继侧解调器，其与所述第i-1中继侧送电天线连接，基于输入到所述第i-1中继侧送电天线的所述第i-1中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的第i中继侧发送数据进行解调，接收二值的第i-1中继侧接收数据；以及
第i-1中继侧反转控制电路，其使所述第i-1中继侧解调器所接收到的所述二值的第i-1中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的第i-1中继侧接收数据，使用所述第i-1中继侧振幅调制器，进行消除与所述第i第1振幅(V1)对应的所述第i-1中继侧直流电力的第1电压值(DC1) 和与所述第i第2振幅(V2)对应的所述第i-1中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
[项目4]
根据项目3所述的无线电力传输系统，
所述受电装置具有：
受电侧振幅调制器，其使所述受电侧受电天线所接受到的所述第N中继侧交流电力的电压的振幅变动为第3振幅(V3)和第4振幅(V4)，经由所述受电侧受电天线与所述第N中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的受电侧发送数据发送给所述第N中继装置，
所述第N中继装置还具有：
第N中继侧解调器，其与所述第N中继侧送电天线连接，基于输入到所述第N中继侧送电天线的所述第N中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的受电侧发送数据进行解调，接收二值的第N中继侧接收数据；以及
第N中继侧反转控制电路，其使所述第N中继侧解调器所接收到的所述二值的第N中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的第N 中继侧接收数据，使用所述第N中继侧振幅调制器，进行消除与所述第3 振幅(V3)对应的所述第N中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与所述第4振幅(V4)对应的所述第N中继侧直流电力的第2电压值(DC2) 之间的差量的控制。
[项目5]
根据项目4所述的无线电力传输系统，
所述二值的受电侧发送数据是表示所述受电侧直流电力的功率值的发送数据。
[项目6]
根据项目3至5中任一项所述的无线电力传输系统，
所述二值的第i(i＝1～N)中继侧发送数据是表示所述第i中继侧直流电力的功率值的发送数据。
[项目7]
根据项目3至6中任一项所述的无线电力传输系统，
所述第i(i＝1～N)中继侧逆变电路具有4个开关元件，
所述4个开关元件包括：在导通时输出与被供给的所述第i中继侧直流电力的电压极性相同的电压的第1开关元件对；以及在导通时输出与所述第i中继侧直流电力的电压极性相反的电压的第2开关元件对，
所述第i中继侧控制电路向所述4个开关元件的各开关元件供给对导通以及非导通状态进行切换的脉冲信号，
通过调整供给到所述第1开关元件对的两个脉冲信号的相位差以及供给到所述第2开关元件对的两个脉冲信号的相位差，对从所述第i中继侧逆变电路输出的所述第i中继侧交流电力的电压的振幅进行调整。
[项目8]
根据项目3至6中任一项所述的无线电力传输系统，
所述第i(i＝1～N)中继侧控制电路通过改变从所述第i中继侧逆变电路输出的所述第i中继侧交流电力的频率，对从所述第i中继侧逆变电路输出的所述第i中继侧交流电力的电压的振幅进行调整。
[项目9]
根据项目3至6中任一项所述的无线电力传输系统，
所述第i(i＝1～N)中继侧逆变电路具有多个开关元件，
所述第i(i＝1～N)中继侧控制电路向所述多个开关元件的各开关元件供给对导通以及非导通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，对从所述第i中继侧逆变电路输出的所述第i中继侧交流电力的电压的振幅进行调整。
产业上的可利用性
本公开的技术例如能够利用于监视摄像头、机器人等需要与电力供给一并地对数据进行传输的设备。
标号说明
50：直流(DC)电源 100：送电装置
130：送电侧逆变电路 140：送电侧送电天线
150：送电侧控制电路 160：脉冲输出电路
180：送电侧解调器 195：接收数据存储器
200：中继装置 210：中继侧受电天线
220：中继侧整流器 230：中继侧逆变电路
240：中继侧送电天线 250：中继侧控制电路
260：脉冲输出电路 270：中继侧振幅调制器
275：中继侧负载调制电路 280：解调器
290：发送数据存储器 295：接收数据存储器
298：反转控制电路 300：受电装置
310：受电侧受电天线 320：受电侧整流器
370：受电侧振幅调制器 375：受电侧负载调制电路
390：发送数据存储器 400：负载

Claims (9)

1.一种无线电力传输系统，具备送电装置、受电装置以及配置在所述送电装置与所述受电装置之间的中继装置，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述中继装置具有：
中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为中继侧直流电力；
中继侧逆变电路，其将所述中继侧直流电力变换为中继侧交流电力；以及
中继侧送电天线，其将变换得到的所述中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述中继侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述中继侧交流电力；
受电侧整流器，其将所述受电侧受电天线所接受到的所述中继侧交流电力变换为受电侧直流电力；以及
受电侧振幅调制器，其使所述受电侧受电天线所接受到的所述中继侧交流电力的电压的振幅变动为第1振幅(V1)和第2振幅(V2)，经由所述受电侧受电天线与所述中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的受电侧发送数据发送给所述中继装置，
所述中继装置还具有：
中继侧解调器，其与所述中继侧送电天线连接，基于输入到所述中继侧送电天线的所述中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的受电侧发送数据进行解调，接收二值的中继侧接收数据；以及
中继侧反转控制电路，其使所述中继侧解调器所接收到的所述二值的中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的中继侧接收数据，使用中继侧振幅调制器，进行消除与所述第1振幅(V1)对应的所述中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与所述第2振幅(V2)对应的所述中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，
所述二值的受电侧发送数据是表示所述受电侧直流电力的功率值的发送数据。
3.一种无线电力传输系统，具备送电装置、受电装置以及N个中继装置，所述N个中继装置配置在所述送电装置与所述受电装置之间，按距离所述送电装置由近到远依次从第1到第N进行了排序，在此，N是2以上的整数，
所述送电装置具有：
送电侧逆变电路，其将从外部电源供给的送电侧直流电力变换为送电侧交流电力；以及
送电侧送电天线，其将变换得到的所述送电侧交流电力以无线方式进行输送，
所述N个中继装置中的第1中继装置具有：
第1中继侧受电天线，其与所述送电侧送电天线电磁耦合，接受输送来的所述送电侧交流电力；
第1中继侧整流器，其将接受到的所述送电侧交流电力变换为第1中继侧直流电力；
第1中继侧逆变电路，其将所述第1中继侧直流电力变换为第1中继侧交流电力；以及
第1中继侧送电天线，其将变换得到的所述第1中继侧交流电力以无线方式进行输送，
所述N个中继装置中的第i中继装置具有：
第i中继侧受电天线，其与第i-1中继侧送电天线电磁耦合，接受所述第i-1中继侧交流电力；
第i中继侧整流器，其将接受到的所述第i-1中继侧交流电力变换为第i中继侧直流电力；
第i中继侧逆变电路，其将所述第i中继侧直流电力变换为第i中继侧交流电力；以及
第i中继侧送电天线，其将变换得到的所述第i中继侧交流电力以无线方式进行输送，
在此，i＝2～N，
所述受电装置具有：
受电侧受电天线，其与所述第N中继侧送电天线电磁耦合，接受所述第N中继侧交流电力；以及
受电侧整流器，其将所述受电侧受电天线所接受到的所述第N中继侧交流电力变换为受电侧直流电力，
所述第1中继装置还具有：
第1中继侧振幅调制器，其使所述第1中继侧受电天线所接受到的所述送电侧交流电力的电压的振幅变动为第1第1振幅(V1)和第1第2振幅(V2)，经由所述第1中继侧受电天线与所述送电侧送电天线之间的电磁耦合将二值的第1中继侧发送数据发送给所述送电装置，
所述第i中继装置还具有：
第i中继侧振幅调制器，其使所述第i中继侧受电天线所接受到的所述第i-1中继侧交流电力的电压的振幅变动为第i第1振幅(V1)和第i第2振幅(V2)，经由所述第i中继侧受电天线与所述第i-1中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的第i中继侧发送数据发送给所述第i-1中继装置，在此，i＝2～N，
所述第i-1中继装置还具有：
第i-1中继侧解调器，其与所述第i-1中继侧送电天线连接，基于输入到所述第i-1中继侧送电天线的所述第i-1中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的第i中继侧发送数据进行解调，接收二值的第i-1中继侧接收数据；以及
第i-1中继侧反转控制电路，其使所述第i-1中继侧解调器所接收到的所述二值的第i-1中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的第i-1中继侧接收数据，使用所述第i-1中继侧振幅调制器，进行消除与所述第i第1振幅(V1)对应的所述第i-1中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与所述第i第2振幅(V2)对应的所述第i-1中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制，
在此，i＝2～N。
4.根据权利要求3所述的无线电力传输系统，
所述受电装置具有：
受电侧振幅调制器，其使所述受电侧受电天线所接受到的所述第N中继侧交流电力的电压的振幅变动为第3振幅(V3)和第4振幅(V4)，经由所述受电侧受电天线与所述第N中继侧送电天线之间的电磁耦合将二值的受电侧发送数据发送给所述第N中继装置，
所述第N中继装置还具有：
第N中继侧解调器，其与所述第N中继侧送电天线连接，基于输入到所述第N中继侧送电天线的所述第N中继侧交流电力的电压的变化来对所述二值的受电侧发送数据进行解调，接收二值的第N中继侧接收数据；以及
第N中继侧反转控制电路，其使所述第N中继侧解调器所接收到的所述二值的第N中继侧接收数据的符号反转，基于所述反转后的二值的第N中继侧接收数据，使用所述第N中继侧振幅调制器，进行消除与所述第3振幅(V3)对应的所述第N中继侧直流电力的第1电压值(DC1)和与所述第4振幅(V4)对应的所述第N中继侧直流电力的第2电压值(DC2)之间的差量的控制。
5.根据权利要求4所述的无线电力传输系统，
所述二值的受电侧发送数据是表示所述受电侧直流电力的功率值的发送数据。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的无线电力传输系统，
所述二值的第i中继侧发送数据是表示所述第i中继侧直流电力的功率值的发送数据，在此，i＝1～N。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的无线电力传输系统，
所述第i中继侧逆变电路具有4个开关元件，
所述4个开关元件包括：在导通时输出与被供给的所述第i中继侧直流电力的电压极性相同的电压的第1开关元件对；以及在导通时输出与所述第i中继侧直流电力的电压极性相反的电压的第2开关元件对，
所述第i中继侧控制电路向所述4个开关元件的各开关元件供给对导通以及非导通状态进行切换的脉冲信号，
通过调整供给到所述第1开关元件对的两个脉冲信号的相位差以及供给到所述第2开关元件对的两个脉冲信号的相位差，对从所述第i中继侧逆变电路输出的所述第i中继侧交流电力的电压的振幅进行调整，
在此，i＝1～N。
8.根据权利要求3至5中任一项所述的无线电力传输系统，
所述第i中继侧控制电路通过改变从所述第i中继侧逆变电路输出的所述第i中继侧交流电力的频率，对从所述第i中继侧逆变电路输出的所述第i中继侧交流电力的电压的振幅进行调整，在此，i＝1～N。
9.根据权利要求3至5中任一项所述的无线电力传输系统，
所述第i中继侧逆变电路具有多个开关元件，在此，i＝1～N，
所述第i中继侧控制电路向所述多个开关元件的各开关元件供给对导通以及非导通状态进行切换的脉冲信号，在此，i＝1～N，
通过调整所述脉冲信号的占空比，对从所述第i中继侧逆变电路输出的所述第i中继侧交流电力的电压的振幅进行调整。
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