CN108886271B - 无线供电系统、无线电力输电装置以及无线电力受电装置 - Google Patents

Abstract

输电装置(101)具有输电谐振电路(19)和向该输电谐振电路(19)供给高频电力的输电电路(11)。受电装置(201)具有受电谐振电路(29)、将该受电谐振电路(29)接受的高频电力变换为直流电力的受电电路(21)、以及消耗直流电力的负载电路(22)。受电装置(201)具有：共振调制电路(23)，使从输电电路(11)观察负载电路侧的输入阻抗变化而对电磁场共振条件的成立/不成立的状态进行切换；以及传输信号控制电路(26)，相对于传输信号变换为输入阻抗的每固定期间的变化模式，对共振调制电路(23)进行控制。输电装置(101)具有：解调电路，检测根据所述状态而变化的变量，并基于该变量的每固定期间的变化模式对所述传输信号进行解调。

Description

无线供电系统、无线电力输电装置以及无线电力受电装置

技术领域

本发明是如下发明，即，涉及以无线方式将高频电力从输电装置向受电装置进行供电的无线供电系统、构成该系统的无线电力输电装置以及无线电力受电装置。

背景技术

在通过磁场耦合以无线方式将电力从电力输电装置向电力受电装置进行供电的无线供电系统中，电力输电装置具备输电用线圈，电力受电装置具备受电用线圈。在这样的无线供电系统中将输电用线圈和受电用线圈兼用于信号的传输的无线供电系统在专利文献1被公开。

在上述专利文献1所示的无线供电系统中，通过与受电线圈连接的谐振频率变更电路对谐振电路的谐振频率进行调制，从而将负载调制信号叠加于载波，输电装置的检波电路通过对上述调制信号进行检波，从而接收来自受电装置的信号。而且，输电装置根据来自受电装置的信号适当地对供给电力进行控制。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/042570号

发明内容

发明要解决的课题

在无线供电系统中，在受电装置相对于输电装置的位置、输电线圈与受电线圈的耦合的强度、负载的消耗电力、输电装置的输入电压等变动的情况下，输电装置的谐振电路中的谐振电压的振幅、相位根据上述变动而变动。因此，在以输电装置以及受电装置的状态固定为前提的、单纯的ASK(振幅偏移调制，Amplitude Shift Keying：幅移键控)方式、PSK(相位偏移调制，Phase Shift Keying：相移键控)方式中，受到上述变动的影响大，不能可靠地传递信号。

由于上述耦合的强度、负载的状态、输入电压等分别独立地变化，所以在不能将它们唯一地固定的情况下，为了可靠地进行信号传递，需要非常复杂且高度的控制。

本发明的目的在于，得到一种实质上不依赖于输电装置以及受电装置的状态而能够可靠地从受电装置向输电装置进行信号的传递的无线供电系统、构成该无线供电系统的无线电力输电装置以及无线电力受电装置。

用于解决课题的技术方案

(1)本发明的无线供电系统具备输电装置和受电装置，

所述输电装置具有：

输电谐振电路，包含输电线圈；以及

输电电路，向该输电谐振电路供给高频电力，

所述受电装置具有：

受电谐振电路，包含受电线圈，能够相对于所述输电谐振电路进行电磁场耦合；

受电电路，将该受电谐振电路接受的高频电力变换为直流电力；以及

负载电路，消耗所述直流电力，

所述受电装置具有：

共振调制电路，使从所述输电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，对基于所述输电谐振电路与所述受电谐振电路的电磁场耦合的电磁场共振条件的成立/不成立的状态进行切换；以及

传输信号控制电路，相对于传输信号使所述输入阻抗在时间上变化，变换为给定期间的电信号的变化模式，对所述共振调制电路进行控制，

所述输电装置具有：

解调电路，检测根据所述电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的变量，并基于相对于该变量的时间变化的每给定期间的变化模式对所述传输信号进行解调。

根据上述结构，容易进行输电谐振电路与受电谐振电路进行电磁场耦合的条件，即，电磁场共振条件的成立/不成立的状态的判定。因此，即使在输电谐振电路中的谐振电压的振幅、相位由于输电装置以及受电装置的状态不固定而变动的情况下，从受电装置向输电装置的信号传递的稳定性也高。

(2)具体地，所述电磁场共振条件是如下的条件：所述输电电路的工作频率处的所述输入阻抗的虚部成为零附近，所述输入阻抗的大小成为极小值附近。

(3)所述解调电路例如通过所述变量与阈值的比较来进行所述解调。例如，对所述变量和阈值进行比较，将所述变量变换成二值信号。由此，能够作为适合于逻辑电路的信号来处理，传输信号的解调变得容易。

(4)所述变量例如是关于流过所述输电电路的电流的量。即，由于流过输电电路的电流根据电磁场共振条件的成立/不成立而不同，所以所述解调电路基于该电流的变化进行解调。

(5)所述变量例如是关于在所述输电谐振电路产生的谐振电压的量。即，由于在输电谐振电路产生的谐振电压根据电磁场共振条件的成立/不成立而不同，所以所述解调电路基于该谐振电压的变化进行解调。

(6)所述变量例如可以是关于流过所述输电电路的电流的量、以及关于在所述输电谐振电路产生的谐振电压的量这两者。由此，解调的精度提高。

(7)在上述(3)～(6)中的任一个中，可以使得所述解调电路通过所述变量与用于检测所述变量的向正方向的变化的第一阈值以及用于检测所述变量的向负方向的变化的第二阈值的比较来进行所述解调。由此，能够提高传输信号的转发速率。

(8)在上述(1)至(7)中的任一项中，优选地，所述受电谐振电路具有与所述受电线圈一起谐振的谐振电容器，所述共振调制电路具有使所述谐振电容器的电容变化的可变电容电路。由此，通过对可变电容电路的电容进行控制，从而容易进行所述电磁场共振条件的成立/不成立的切换。

(9)所述可变电容电路例如由电容器与开关电路的连接电路构成。由此，通过开关电路的切换控制，容易进行所述电磁场共振条件的成立/不成立的切换。

(10)所述开关电路优选是包含半导体晶体管的电路。由此，能够高速地进行所述电磁场共振条件的成立/不成立的切换，可提高传输信号的转发速度。

(11)本发明的无线电力输电装置与无线电力受电装置一起构成无线供电系统，所述无线电力受电装置具有：受电谐振电路，能够相对于无线电力输电装置具备的输电谐振电路进行电磁场耦合；受电电路，将该受电谐振电路接受的高频电力变换为直流电力；负载电路，消耗所述直流电力；共振调制电路，使从所述输电谐振电路具有的输电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，对基于所述输电谐振电路与所述受电谐振电路的电磁场耦合的电磁场共振条件的成立/不成立的状态进行切换；以及传输信号控制电路，相对于传输信号变换为所述输入阻抗的时间变化下的每固定期间的变化模式，对所述共振调制电路进行控制，其中，

所述无线电力输电装置具有：

输电电路，向所述输电谐振电路供给高频电力；以及

解调电路，检测根据所述电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的变量，并基于该变量的时间变化下的每固定期间的变化模式对所述传输信号进行解调。

根据上述结构，即使在输电装置的谐振电路中的谐振电压的振幅、相位由于输电装置以及受电装置的状态不固定而变动的情况下，从受电装置向输电装置的信号传递的稳定性也高。

(12)本发明的无线电力受电装置与无线电力输电装置一起构成无线供电系统，所述无线电力输电装置具有：输电谐振电路，能够相对于无线电力受电装置具备的受电谐振电路进行电磁场耦合；输电电路，向该输电谐振电路供给高频电力；以及解调电路，检测变量，并基于该变量的时间变化下的每固定期间的变化模式对传输信号进行解调，该变量根据基于所述输电谐振电路与所述受电谐振电路的电磁场耦合的电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化，其中，

所述无线电力受电装置具有：

受电电路，将所述受电谐振电路接受的高频电力变换为直流电力；

负载电路，消耗所述直流电力；

共振调制电路，使从所述输电谐振电路具有的输电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，对所述电磁场共振条件的成立/不成立的状态进行切换；以及

传输信号控制电路，相对于传输信号变换为所述输入阻抗的时间变化下的每固定期间的变化模式，对所述共振调制电路进行控制。

根据上述结构，即使在输电装置的谐振电路中的谐振电压的振幅、相位由于输电装置以及受电装置的状态不固定而变动的情况下，从受电装置向输电装置的信号传递的稳定性也高。

发明效果

根据本发明，可得到一种实质上不依赖于输电装置以及受电装置的状态、从受电装置向输电装置的信号传递的稳定性高的无线供电系统、构成该无线供电系统的无线电力输电装置以及无线电力受电装置。

附图说明

图1是第一实施方式涉及的无线电力输电装置、无线电力受电装置以及由它们构成的无线供电系统的电路图。

图2是示出电磁场共振条件的成立/不成立与直流输入电流idc的变化的关系的图。

图3是示出由图1所示的控制电路12进行的信号解调的例子的图。

图4是示出由图1所示的控制电路12进行的信号解调的另一个例子的图。

图5是对输电装置101的控制电路12的处理内容进行示出的流程图。

图6是示出图5的步骤S12的处理(读取idc)的处理内容的流程图。

图7是对受电装置201的传输信号控制电路26的处理内容进行示出的流程图。

图8是第一实施方式涉及的另一个无线供电系统的电路图。

图9是第二实施方式涉及的无线电力输电装置、无线电力受电装置以及由它们构成的无线供电系统的电路图。

图10是第二实施方式涉及的另一个无线供电系统的电路图。

图11是示出第三实施方式涉及的无线电力输电装置中的电磁场共振条件的成立/不成立与直流输入电流idc的变化的关系的图。

图12是示出第三实施方式涉及的无线电力输电装置中的输电装置具备的控制电路的处理例的图。

图13是第四实施方式涉及的无线供电系统304的电路图。

图14的(A)是第五实施方式涉及的受电装置205A的电路图，图14的(B)是第五实施方式涉及的受电装置205B的电路图，图14的(C)是第五实施方式涉及的受电装置205C的电路图。

图15的(A)是第五实施方式涉及的受电装置205D的电路图，图15的(B)是第五实施方式涉及的受电装置205E的电路图，图15的(C)是第五实施方式涉及的受电装置205F的电路图。

具体实施方式

以下，参照图并举出几个具体的例子示出用于实施本发明的多个方式。在各图中，对相同部位标注相同附图标记。考虑到要点的说明或理解的容易性，方便起见，将实施方式分开示出，但是能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合。在第二实施方式以后，省略对与第一实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别是，关于基于同样的结构的同样的作用效果，将不在每个实施方式中逐次提及。

《第一实施方式》

图1是第一实施方式涉及的无线电力输电装置、无线电力受电装置以及由它们构成的无线供电系统的电路图。

无线供电系统301A由无线电力输电装置101和无线电力受电装置201构成。无线电力输电装置(以下，简称为“输电装置”。)101具有输电谐振电路19和输电电路11，输电谐振电路19具备输电线圈10和谐振电容器C10，输电电路11向该输电线圈10供给高频电力。无线电力受电装置(以下，简称为“受电装置”。)201具有：相对于输电线圈10进行磁场耦合的受电线圈20；具备受电线圈20和谐振电容器C21的受电谐振电路29、将该受电线圈20接受的高频电力变换为直流电力的受电电路21、以及消耗该直流电力的负载电路22。

输电谐振电路19和受电谐振电路29进行电磁场耦合。在该电磁场耦合中，通过磁耦合、电场耦合或它们的复合，位于分开的位置的输电谐振电路19和受电谐振电路29相互作用，各个谐振电路具有的磁场能和电场能相互结合并进行交换，产生振动。

在输电谐振电路19中，主要在输电线圈10与输电谐振电容器C10之间交换各自具有的磁场能和电场能，并产生电振动。

同样地，在受电谐振电路29中，主要在受电线圈20与受电谐振电容器C21之间交换各自具有的磁场能和电场能，并产生电振动。通过它们满足电磁场共振条件，从而电磁场共振成立。

受电装置201具备共振调制电路23，该共振调制电路23通过使从输电电路11观察负载电路22侧的输入阻抗变化，从而对上述电磁场共振条件的成立/不成立的状态进行切换。由共振调制电路进行的电磁场共振条件的成立/不成立的切换，优选与输电装置的开关相比为低速，且与输电装置以及受电装置的状态的变化相比为高速。

此外，受电装置201具有传输信号控制电路26，该传输信号控制电路26将传输信号变换为上述输入阻抗的时间变化下的每固定期间的变化模式，对共振调制电路23进行控制。

在上述电磁场共振条件成立的状态下，从输电电路11观察负载电路侧的输入阻抗(即，从输电侧观察受电侧的开关频率处的输入阻抗)的虚部成为0或无限大附近。在电磁场共振条件不成立的状态下，上述输入阻抗的虚部具有某个值。

输电装置101具有解调电路，该解调电路判定上述电磁场共振条件的成立/不成立的状态，并将该判定结果的时间变化下的每固定期间的变化模式解调为传输信号。通过在信号的传输中使用每固定期间的变化模式，从而即使输电装置以及受电装置的状态不固定，也能够稳定地传输信号。

输电电路11具备开关元件Q11、Q12、控制电路12、电流检测电阻R1、电容器C10、C11。控制电路12对开关元件Q11、Q12进行接通/断开驱动。由输电线圈10和电容器C10构成输电谐振电路19。电容器C11使输入电压稳定化，此外，抑制电压电流的高次谐波分量。

控制电路12对开关元件Q11、Q12进行开关控制，由此在输电谐振电路19流过谐振电流。

在电流检测电阻R1流过从输入电源E供给到输电电路11的直流输入电流idc。控制电路12通过读取由电流检测电阻R1造成的下降电压，从而检测从输入电源E供给的直流输入电流idc。

上述输电谐振电路19的谐振频率f0是适合于供电用的频率。例如，是6MHz以上且14MHz以下的频率，特别是，例如为作为ISM波段之一的6.78MHz。

受电电路21具备上述共振调制电路23、整流电路24、电容器C22、电压检测电路25以及上述传输信号控制电路26。

共振调制电路23具备开关元件Q20P、Q20N以及电容器C20P、C20N、C21。由受电线圈20和电容器C20P、C20N、C21构成受电谐振电路29。电容器C20P、C20N、C21是本发明涉及的“谐振电容器”的一个例子。在开关元件Q20P、Q20N为断开状态时，主要由电容器C21的电容和受电线圈20的电感确定受电谐振电路29的谐振频率。在开关元件Q20P、Q20N为接通状态时，主要由电容器C20P、C20N、C21的并联合成电容和受电线圈20的电感确定受电谐振电路29的谐振频率。

整流电路24对上述受电谐振电路29的谐振电压进行整流，电容器C22使整流电压平滑。电压检测电路25检测受电电路21的输出电压(对负载电路22的供给电压)。传输信号控制电路26对开关元件Q20P、Q20N的状态进行切换。由此，切换上述受电谐振电路29的谐振频率。在此，例如，若将开关元件Q20P、Q20N为断开状态下的谐振频率设为f1并将开关元件Q20P、Q20N为接通状态下的谐振频率设为f2，则f1≠f2。而且，设定电路常数，使得频率f1或频率f2与输电谐振电路19的谐振频率f0相等。

在设定为f0＝f1≠f2的关系的情况下，在上述开关元件Q20P、Q20N为断开状态时，即，在共振调制电路23的谐振频率为f1时，输电电路的工作频率处的输入阻抗的虚部成为零附近，输入阻抗的大小成为极小值附近，输电谐振电路19与受电谐振电路29进行电磁场耦合，电磁场共振条件成立。而且，在上述开关元件Q20P、Q20N为接通状态时，即，在受电谐振电路29的谐振频率为f2时，输电电路的工作频率处的输入阻抗的虚部与零附近大不相同，输入阻抗的大小离极小值附近很远，输电谐振电路19与受电谐振电路29不进行谐振耦合，电磁场共振条件不成立。像这样，通过开关元件Q20P、Q20N的接通/断开，确定上述电磁场共振条件的成立/不成立。

另一方面，在输电电路11中，从输入电源E供给的电流量根据上述电磁场共振条件是否成立而变化。在进行电磁场共振的状态下，与未进行电磁场共振的状态相比较，能量从输电谐振电路19向受电谐振电路29的供给量大。即，在进行电磁场共振的状态下，与未进行电磁场共振的状态相比较，从输入电源E供给到输电电路11的电流量大。

上述控制电路12通过读取电流检测电阻R1中的下降电压，从而判定上述电磁场共振的成立/不成立。

通过以上的作用，受电装置201向输电装置101发送给定的信息(传输信号)。例如，在传输信号控制电路26根据电压检测电路25的检测结果向输电装置101传递关于负载供给电压的信息的情况下，输电装置101的控制电路12对关于上述负载供给电压的信息进行解调，并对开关元件Q11、Q12的占空比等进行控制，使得负载供给电压变得恒定。控制电路12包含本发明涉及的“解调电路”。

图2是示出电磁场共振条件的成立/不成立与上述直流输入电流idc的变化的关系的图。在图2中，纵向的虚线表示采样定时。直流输入电流idc是从输入电源E向输电电路11的供给电流，因此与电磁场共振条件不成立时相比，在成立时电流变化大。在图2中，“电磁场共振条件的成立/不成立”的状态值0/1不是检测结果，而是为了便于说明而进行表示的。

图3是示出由图1所示的控制电路12进行的信号解调的例子的图。在图3中，阈值THp是与直流输入电流idc的变化量进行比较的阈值。图1所示的控制电路12以恒定采样周期读取直流输入电流idc的值，检测与上一个值的变化量，进行该变化量与阈值THp的大小比较。在图3所示的例子中，将直流输入电流idc的正方向的变化量超过阈值THp时作为“1”来处理，将不超过阈值THp时作为“0”来处理。

图4是示出由图1所示的控制电路12进行的信号解调的另一个例子的图。在图4中，阈值THn是与直流输入电流idc的变化量进行比较的阈值。图1所示的控制电路12以恒定采样周期读取直流输入电流idc的值，检测与上一个值的变化量，进行该变化量与阈值THn的大小比较。在图4所示的例子中，将直流输入电流idc的负方向的变化量低于阈值THn(直流输入电流idc的绝对值超过阈值THn的绝对值)时作为“1”来处理，将不是这样时作为“0”来处理。

接着，参照流程图对图1所示的输电装置101和受电装置201的处理内容进行说明。

图5是对输电装置101的控制电路12的处理内容进行示出的流程图。首先，为了从受电装置201接收某些传输信号，开始进行通信用的供电(S11)。该通信用的供电是与原来的用于电力供给的供电相比为低电力的供电。在该状态下，读取直流输入电流idc的检测量(电流检测电阻R1的下降电压)。关于该步骤S12的详细处理，将后述。

当传输信号的解调完成时，判定认证是否成立(S13→S14)。受电装置201如后所示，当接受来自输电装置101的供电而开始工作时，发送预先确定的认证用代码。输电装置101接受该认证用代码，如果不是规定的代码(如果认证不成立)，则停止供电(S14→S17)。如果是规定的代码(如果认证成立)，则开始原来的用于电力供给的供电(S15)。然后，持续进行用于电力供给的供电，直到供电停止条件为止(S16)。

图6是示出图5的步骤S12的处理(读取idc)的处理内容的流程图。首先，使用A/D变换器等读取电流检测电阻R1的下降电压(S121)。该电压是本发明涉及的“变量”的一个例子。接下来，检测作为此次的变量与上次的变量之差的变化量(S122)。通过进行该变化量与给定的阈值的大小比较，即，通过进行二值化，从而对传输信号进行解调(S123)。然后，解码为给定比特数的代码。上述所谓的“给定的阈值”，在A/D变换器的输入电压范围为例如0V以上且小于3.3V的情况下，是该电压范围内的给定的值，例如是相当于1.5V的值。

图7是对受电装置201的传输信号控制电路26的处理内容进行示出的流程图。若通过受电而对传输信号控制电路26施加了规定值以上的电源电压，则传输信号控制电路26开始工作。首先，发送预先确定的认证用代码(S21)。如上所述，该认证用代码是用于能否与输电装置配对的预先确定的代码。如果认证成立，则等待来自输电装置的原来的电力供给(S21→S22)。如果开始来自输电装置的原来的电力供给，则读取输出电压，生成反馈数据而使得该输出电压保持规定值，并传输到输电装置(S23→S24)。输电装置101接收该反馈数据，适当地对供给电力进行调整。通过重复该步骤S23、S24的处理，从而使受电电力稳定化。

图8是本实施方式的另一个无线供电系统的电路图。

无线供电系统301B由输电装置101和受电装置201构成。图8中的输电装置101与图1所示的输电装置101的电流检测电阻R1的位置不同。其它结构如图1所示。

像这样，也可以将电流检测电阻R1插入到接地线，读取该电流检测电阻R1的下降电压。

根据本实施方式，通过电磁场共振条件的成立/不成立的变化来传递给定的传输信号，因此实质上不依赖于输电装置与受电装置的共振耦合状态等，从受电装置向输电装置的信号传递的稳定性高。

《第二实施方式》

在第二实施方式中，对用关于在包含输电线圈的谐振电路产生的谐振电压的量对传输信号进行解调的无线电力供电系统进行示出。

图9是第二实施方式涉及的无线电力输电装置、无线电力受电装置以及由它们构成的无线供电系统的电路图。

无线供电系统302A由输电装置101和受电装置201构成。输电装置101具有输电线圈10和向该输电线圈10供给高频电力的输电电路11。受电装置201具有：相对于输电线圈10进行电磁场共振耦合的受电线圈20；将该受电线圈20接受的高频电力变换为直流电力的受电电路21；以及消耗该直流电力的负载电路22。

输电电路11具备谐振电压检测电路13。该谐振电压检测电路13对由输电线圈10和电容器C10构成的谐振电路的谐振电压进行检波，并变换为与谐振电压成比例的直流电压。控制电路12读取该直流电压。在本实施方式中，该直流电压是根据电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的变量。

其它结构与图1所示的第一实施方式涉及的无线供电系统301A、301B相同。

在电磁场共振成立时，与不成立时相比，由输电线圈10以及电容器C10构成的输电谐振电路19的谐振电压变化大。控制电路12通过上述谐振电压与给定的阈值的比较来判定上述电磁场共振的成立/不成立。

也可以像本实施方式这样，将输电谐振电路19的谐振电压作为根据电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的变量，并基于该变量进行传输信号的解调。

另外，也可以将上述谐振电路的谐振电压作为根据电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的第一变量来处理，并像在第一实施方式中示出的那样，将从输入电源E供给到输电电路11的直流输入电流作为根据电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的第二变量来处理，并基于第一变量和第二变量这两者进行传输信号的解调。图10是示出该例子的本实施方式的另一个无线供电系统的电路图。

无线供电系统302B由输电装置101和受电装置201构成。图10中的输电装置101是对图9所示的输电装置101进一步设置了由电流检测电阻R1构成的电流检测电路的输电装置。其它结构如图1、图9所示。

像这样，也可以通过输入电流(第一变量)以及谐振电压(第二变量)来判定电磁场共振条件的成立/不成立的状态。例如，可以将对第一变量进行了二值化的值与对第二变量进行了二值化的值的逻辑积作为解调结果。由此，变得不易受到噪声等的影响，解调的精度提高。此外，如果将对第一变量进行了二值化的值与对第二变量进行了二值化的值的逻辑和作为解调结果，则传输信号的接收灵敏度实质上提高。

像这样，还能够根据状态对检测输入电流和谐振电压这两者的情况和检测输入电流和谐振电压中的一者的情况进行切换，由此，能够提高状态判定的精度。

《第三实施方式》

在第三实施方式中，示出通过根据电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的变量的变化量与两个阈值的比较来进行解调的无线供电系统的例子。

第三实施方式涉及的无线供电系统的电路图与在第一实施方式中图1所示的电路图相同。

图11是示出电磁场共振条件的成立/不成立与上述直流输入电流idc的变化的关系的图。在图11中，纵向的虚线表示采样定时。直流输入电流idc是从输入电源E向输电电路11的供给电流，因此与电磁场共振耦合不成立时相比，在成立时流过大的电流。在图11中，“基于THp的二值化信号”是直流输入电流的每个周期的变化量与第一阈值THp的比较结果。此外，“基于THn的二值化信号”是直流输入电流的每个周期的变化量与第二阈值THn的比较结果。

在本实施方式中，图1所示的控制电路12基于上述两个二值化信号进行传输信号的解调。图12是示出该例子的图。在图12中，“第一数据”是用6比特的数据表示了“基于第一阈值THp的二值化信号”的数据，“第二数据”是用6比特的数据表示了“基于第二阈值THn的二值化信号”的数据。在该例子中，求出第一数据与第二数据的逻辑和作为解调数据。

根据本实施方式，能够使电磁场共振条件从成立向不成立的变化、从不成立向成立的变化这两者具有1比特的量的信息，因此能够提高传输信号的转发速率。

《第四实施方式》

在第四实施方式中，对具备与第一实施方式不同的共振调制电路的结构的无线供电系统进行示出。

图13是第四实施方式涉及的无线供电系统304的电路图。受电装置201的共振调制电路23的结构与图1所示的无线供电系统301A不同。无线供电系统304的共振调制电路23具备开关元件Q20P、Q20N以及电容器C20P、C20N、C23。由受电线圈20、电容器C20P、C20N、C23以及开关元件Q20P、Q20N构成共振调制电路。电容器C20P、C20N、C23是本发明涉及的“谐振电容器”的一个例子。流过电容器C23的谐振电流经由整流电路24而流动。在开关元件Q20P、Q20N为断开状态时，主要由电容器C23的电容和受电线圈20的电感确定谐振频率。在开关元件Q20P、Q20N为接通状态时，主要由电容器C20P、C20N、C23的并联合成电容和受电线圈20的电感确定谐振频率。

也可以像本实施方式这样，共振调制电路23的谐振电容器的一部分(电容器C23)相对于整流电路串联连接。

《第五实施方式》

在第五实施方式中，示出受电装置具备的整流电路的几个例子。

图14的(A)是第五实施方式涉及的受电装置205A的电路图，图14的(B)是第五实施方式涉及的受电装置205B的电路图，图14的(C)是第五实施方式涉及的受电装置205C的电路图。

此外，图15的(A)是第五实施方式涉及的受电装置205D的电路图，

图15的(B)是第五实施方式涉及的受电装置205E的电路图，图15的(C)是第五实施方式涉及的受电装置205F的电路图。

在图14的(A)、图14的(B)、图14的(C)、图15的(A)、图15的(B)、图15的(C)中，整流电路24A是由二极管D1构成的半波整流电路，整流电路24B是由二极管D1、D2构成的倍压整流电路，整流电路24C是由二极管电桥DB构成的全波整流电路。

像本实施方式这样，能够在受电装置设置各种整流电路。在像受电装置205A那样具备半波整流电路的情况下，优选谐振电容器C20P、C20N、谐振电容器C21相对于受电线圈20并联连接，使得对两个波流过谐振电流。在像受电装置205B那样设置倍压整流电路的情况下、在像受电装置205C那样设置全波整流电路的情况下，由于两个波的谐振电流流过整流电路，所以谐振电容器中的一方的电容器C23可以相对于受电线圈20串联连接。

此外，也可以像受电装置205D、205E、205F那样，是谐振电容器C24相对于受电线圈20并联连接的结构。

另外，虽然在以上所示的各实施方式中，示出了由电容器与开关电路的连接电路构成可变电容电路的例子，但是也可以由包含电容根据控制电压而变化的可变电容元件的电路构成可变电容电路。

此外，虽然在以上所示的各实施方式中，将输电装置表示为输电专用的装置，并将受电装置表示为受电专用的装置，但是在两个装置具备输电电路以及受电电路的情况下，能够进行双向的供电以及传输信号的收发。

最后，上述的实施方式的说明在所有方面均为例示，而不是限制性的。对本领域技术人员而言，能够适当地进行变形以及变更。本发明的范围不是由上述的实施方式示出，而是由权利要求书示出。进而，本发明的范围包含从与权利要求书等同的范围内的实施方式的变更。

附图标记说明

C20P、C20N、C21、C23、C24：谐振电容器；

D1、D2：二极管；

DB：二极管电桥；

E：输入电源；

idc：直流输入电流；

Q11、Q12、Q20P、Q20N：开关元件；

R1：电流检测电阻；

THp：第一阈值；

THn：第二阈值；

10：输电线圈；

11：输电电路；

12：控制电路；

13：谐振电压检测电路；

19：输电谐振电路；

20：受电线圈；

21：受电电路；

22：负载电路；

23：共振调制电路；

24、24A、24B、24C：整流电路；

25：电压检测电路；

26：传输信号控制电路；

29：受电谐振电路；

101：无线电力输电装置；

201、205A、205B、205C、205D、205E、205F：无线电力受电装置；

301A、301B、302A、302B、304：无线供电系统。

Claims (12)

1.一种无线供电系统，其中，

具备输电装置和受电装置，

所述输电装置具有：

输电谐振电路，包含输电线圈；以及

输电电路，向该输电谐振电路供给高频电力，

所述受电装置具有：

受电谐振电路，包含受电线圈，能够相对于所述输电谐振电路进行电磁场耦合；

受电电路，将该受电谐振电路接受的高频电力变换为直流电力；以及

负载电路，消耗所述直流电力，

所述受电装置具有：

共振调制电路，使从所述输电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，对基于所述输电谐振电路与所述受电谐振电路的电磁场耦合的电磁场共振条件的成立/不成立的状态进行切换；以及

传输信号控制电路，相对于传输信号使所述输入阻抗在时间上变化，变换为给定期间的电信号的变化模式，对所述共振调制电路进行控制，

所述输电装置具有：

解调电路，检测根据所述电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的变量，并基于相对于该变量的时间变化的每给定期间的变化模式对所述传输信号进行解调。

2.根据权利要求1所述的无线供电系统，其中，

所述电磁场共振条件是如下的条件：所述输电电路的工作频率处的所述输入阻抗的虚部成为零附近，所述输入阻抗的大小成为极小值附近。

3.根据权利要求1或2所述的无线供电系统，其中，

所述解调电路通过所述变量与阈值的比较来进行所述解调。

4.根据权利要求3所述的无线供电系统，其中，

所述变量是关于流过所述输电电路的电流的量。

5.根据权利要求3所述的无线供电系统，其中，

所述变量是关于在所述输电谐振电路产生的谐振电压的量。

6.根据权利要求3所述的无线供电系统，其中，

所述变量是关于流过所述输电电路的电流的量、以及关于在所述输电谐振电路产生的谐振电压的量。

7.根据权利要求3所述的无线供电系统，其中，

所述解调电路通过所述变量与用于检测所述变量的向正方向的变化的第一阈值以及用于检测所述变量的向负方向的变化的第二阈值的比较来进行所述解调。

8.根据权利要求1或2所述的无线供电系统，其中，

所述受电谐振电路具有与所述受电线圈一起谐振的谐振电容器，

所述共振调制电路具有使所述谐振电容器的电容变化的可变电容电路。

9.根据权利要求8所述的无线供电系统，其中，

所述可变电容电路由电容器与开关电路的连接电路构成。

10.根据权利要求9所述的无线供电系统，其中，

开关电路是包含半导体晶体管的电路。

11.一种无线电力输电装置，与无线电力受电装置一起构成无线供电系统，所述无线电力受电装置具有：受电谐振电路，能够相对于无线电力输电装置具备的输电谐振电路进行电磁场耦合；受电电路，将该受电谐振电路接受的高频电力变换为直流电力；负载电路，消耗所述直流电力；共振调制电路，使从所述输电谐振电路具有的输电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，对基于所述输电谐振电路与所述受电谐振电路的电磁场耦合的电磁场共振条件的成立/不成立的状态进行切换；以及传输信号控制电路，相对于传输信号变换为所述输入阻抗的时间变化下的每固定期间的变化模式，对所述共振调制电路进行控制，其中，

所述无线电力输电装置具有：

输电电路，向所述输电谐振电路供给高频电力；以及

解调电路，检测根据所述电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化的变量，并基于该变量的时间变化下的每固定期间的变化模式对所述传输信号进行解调。

12.一种无线电力受电装置，与无线电力输电装置一起构成无线供电系统，所述无线电力输电装置具有：输电谐振电路，能够相对于无线电力受电装置具备的受电谐振电路进行电磁场耦合；输电电路，向该输电谐振电路供给高频电力；以及解调电路，检测变量，并基于该变量的时间变化下的每固定期间的变化模式对传输信号进行解调，该变量根据基于所述输电谐振电路与所述受电谐振电路的电磁场耦合的电磁场共振条件的成立/不成立的状态而变化，其中，

所述无线电力受电装置具有：

受电电路，将所述受电谐振电路接受的高频电力变换为直流电力；

负载电路，消耗所述直流电力；

共振调制电路，使从所述输电谐振电路具有的输电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，对所述电磁场共振条件的成立/不成立的状态进行切换；以及

传输信号控制电路，相对于传输信号变换为所述输入阻抗的时间变化下的每固定期间的变化模式，对所述共振调制电路进行控制。

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