CN109314407B - 无线供电系统、无线电力送电装置以及无线电力受电装置 - Google Patents

Abstract

无线供电系统(301)具备送电装置(101)和受电装置(201)。在将基于来自受电装置的传输信号的解调结果而决定的脉冲密度表示为De1，将来自送电电路(11)的输出检测值达到规定值的状态下的脉冲密度表示为De2，将开关元件(Q11、Q12)的温度检测值达到规定值的状态下的脉冲密度表示为De3时，送电装置(101)的控制电路(12)通过对每规定期间的振荡脉冲数的密度进行控制的脉冲密度调制控制方式，使送电电路(11)进行动作，以使得成为De1＞De2＞De3的关系。

Description

无线供电系统、无线电力送电装置以及无线电力受电装置

技术领域

本发明是涉及以无线从送电装置向受电装置供给高频电力的无线供电系统、构成该系统的无线电力送电装置以及无线电力受电装置的发明。

背景技术

在通过磁场耦合以无线从电力送电装置向电力受电装置供给电力的无线供电系统中，电力送电装置具备送电用线圈，电力受电装置具备受电用线圈。专利文献1中表示一种无线供电系统，在这样的无线供电系统中，将送电用线圈以及受电用线圈兼用于信号的传输。

在上述专利文献1所示的无线供电系统中，受电线圈所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与载波叠加，送电装置的检波电路对上述调制信号进行检波，从而接收来自受电装置的信号。并且，送电装置根据来自受电装置的信号来适当地控制供给电力。

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，送电线圈与受电线圈的相对位置、送电线圈与受电线圈的耦合的强度、负载的消耗电力、送电装置的输入电压等分别独立地变化。因此，难以进行从异常状态保护送电电路以及受电电路、从送电装置向受电装置的高效率的电力供给。

到此为止，保护送电电路、受电电路，并且使无线供电高效化，从而兼顾安全性/可靠性与高效化的情况几乎没有实现。

本发明的目的在于，得到一种实现了无线供电系统的安全性/可靠性的确保以及电力供给的高效化的无线供电系统、构成其的无线电力送电装置以及无线电力受电装置。

-解决课题的手段-

(1)本发明的无线供电系统具备：

送电装置，具有送电线圈、和向该送电线圈供给高频电力的送电电路；

受电装置，具有相对于所述送电线圈耦合的受电线圈、将该受电线圈接受的高频电力转换为直流电力的受电电路、和消耗所述直流电力的负载电路，

所述受电装置具有：检测负载的状态的负载检测单元；基于所述负载检测单元的检测结果来生成朝向所述送电装置的传输信号的信号生成单元；和使用所述送电线圈与所述受电线圈的耦合来传输所述传输信号的传输信号控制电路，

所述送电装置具有：对所述传输信号进行解调的解调电路；对通过所述送电电路的动作而输出的电力进行检测的输出检测单元；对所述送电装置的发热部的温度进行检测的温度检测单元；和对所述送电电路进行控制的控制电路，

在将基于所述解调电路的解调结果而决定的脉冲密度设为De1，将所述输出检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De2，将所述温度检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De3时，所述控制电路使用使每规定期间的振荡脉冲数的密度变化来控制电力的流动的脉冲密度调制控制方式，对于所述脉冲密度De1、De2、De3，以De1＞De2＞De3的关系使所述送电电路进行动作。

通过上述结构，在送电电路以脉冲密度调制控制方式来进行动作时，在温度检测单元达到规定温度值的状态下(即过热检测时)脉冲密度被最限制，在输出检测单元达到规定输出值的状态下(即输出达到上限时)脉冲密度被次限制。并且，在除此以外的状态下，送电电路以基于所述解调电路的解调结果而决定的脉冲密度，被进行脉冲密度调制控制。

因此，送电装置的发热部的过热状态或者来自送电装置的过输出状态被限制，在除此以外的通常时，送电电路以与来自受电装置的传输信号相应的、基于反馈的脉冲密度，被进行脉冲密度调制，因此可进行高效率的电力供给。

(2)优选为如下结构：

所述无线供电系统具备：与所述送电线圈一起构成送电谐振电路的送电谐振电容器；以及与所述受电线圈一起构成受电谐振电路的受电谐振电容器，

所述信号生成单元具有共振调制电路，所述共振调制电路使从所述送电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，切换基于所述送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，

所述解调电路基于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，对所述传输信号进行解调。

通过上述结构，即使在由于送电装置以及受电装置的状态不定，导致送电谐振电路中的谐振电压的振幅、相位变动的情况下，从受电装置向送电装置的信号传递的稳定性也较高。

(3)例如，所述受电电路具备将所述受电线圈中产生的电压转换为直流电压的整流平滑电路，所述负载检测单元基于所述直流电压来对所述负载的状态进行检测。

通过上述结构，可检测向负载的供给电压，通过向送电装置的反馈，结果是，负载供给电压被稳定化。

(4)例如，所述控制电路使基于所述温度检测单元的检测值与规定阈值的比较的振荡限制比基于所述输出检测单元的检测值与规定输出值的比较的振荡限制优先进行。

通过上述结构，在过热保护比过输出保护更重要的情况下，安全性更加提高。

(5)例如，所述控制电路使基于所述输出检测单元的检测值与规定输出值的比较的振荡限制比基于所述温度检测单元的检测值与规定温度值的比较的振荡限制优先进行。

通过上述结构，在过输出保护比过热保护更重要的情况下，安全性更加提高。

(6)本发明的无线电力送电装置与受电装置一起构成无线供电系统，所述受电装置具有：受电线圈；将该受电线圈接受的高频电力转换为直流电力的受电电路；消耗所述直流电力的负载电路；对该负载电路的状态进行检测的负载检测单元；基于所述负载检测单元的检测结果来生成传输信号的信号生成单元；和使用所述受电线圈来传输所述传输信号的传输信号控制电路，

所述无线电力送电装置具有：相对于所述受电线圈耦合的送电线圈；向该送电线圈供给高频电力的送电电路；对所述传输信号进行解调的解调电路；对通过所述送电电路的动作而输出的电力进行检测的输出检测单元；对所述送电电路的发热部的温度进行检测的温度检测单元；和对所述送电电路进行控制的控制电路，

在将基于所述解调电路的解调结果而决定的脉冲密度设为De1，将所述输出检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De2，将所述温度检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De3时，所述控制电路使用使每规定期间的振荡脉冲数的密度变化来控制电力的流动的脉冲密度调制控制方式，对于所述脉冲密度De1、De2、De3，以De1＞De2＞De3的关系使所述送电电路进行动作。

通过上述结构，送电装置的发热部的过热状态或者来自送电装置的过输出状态被限制，在除此以外的通常时，送电电路以与来自受电装置的传输信号相应的、基于反馈的脉冲密度，被进行脉冲密度调制，因此可进行高效率的电力供给。

(7)本发明的无线电力受电装置与送电装置一起构成无线供电系统，所述送电装置具有：送电线圈；与该送电线圈一起构成送电谐振电路的送电谐振电容器；向所述送电线圈供给高频电力的送电电路；对传输信号进行解调的解调电路；对通过所述送电电路的动作而输出的电力进行检测的输出检测单元；对发热部的温度进行检测的温度检测单元；和控制电路，

在将基于所述解调电路的解调结果而决定的脉冲密度设为De1，将所述输出检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De2，将所述温度检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De3时，所述控制电路使用使每规定期间的振荡脉冲数的密度变化来对电力的流动进行控制的脉冲密度调制控制方式，对于所述脉冲密度De1、De2、De3，以De1＞De2＞De3的关系来使所述送电电路进行动作，

所述无线电力受电装置具有：相对于所述送电线圈耦合的受电线圈；与该受电线圈一起构成受电谐振电路的受电谐振电容器；将所述受电线圈接受的高频电力转换为直流电力的受电电路；对所述直流电力进行消耗的负载电路；对负载的状态进行检测的负载检测单元；基于所述负载检测单元的检测结果来生成朝向所述送电装置的所述传输信号的信号生成单元；使用所述送电线圈与所述受电线圈的耦合来传输所述传输信号的传输信号控制电路；和共振调制电路，

所述共振调制电路使从所述送电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，切换基于所述送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，

所述传输信号控制电路针对所述传输信号，变换为所述输入阻抗的时间上的变化下的每一定期间的变化量，来控制所述共振调制电路。

通过上述结构，送电装置的发热部的过热状态或者来自送电装置的过输出状态被限制，在除此以外的通常时，送电电路以与来自受电装置的传输信号相应的、基于反馈的脉冲密度，被进行脉冲密度调制，因此可进行高效率的电力供给。

-发明效果-

根据本发明，可得到实现了无线供电系统的安全性/可靠性的确保以及电力供给的高效化的无线供电系统、构成其的无线电力送电装置以及无线电力受电装置。

附图说明

图1是第1实施方式所涉及的无线电力送电装置、无线电力受电装置以及由这些装置构成的无线供电系统的电路图。

图2是表示基于控制电路12的脉冲密度调制控制的例子的图。

图3是表示送电装置101的控制电路12的处理内容的流程图。

图4是表示图3的步骤S12的处理(信号解调)的处理内容的流程图。

图5是表示受电装置201的传输信号控制电路26的处理内容的流程图。

图6是第1实施方式所涉及的另一无线供电系统的电路图。

图7是表示第2实施方式所涉及的无线供电系统中的送电装置101的控制电路12的处理内容的流程图。

图8是第3实施方式所涉及的无线供电系统303的电路图。

图9(A)是第4实施方式所涉及的受电装置204A的电路图，图9(B)是第3实施方式所涉及的受电装置204B的电路图，图9(C)是第3实施方式所涉及的受电装置204C的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图并举出几个具体例，来表示多个具体实施方式。各图中对同一位置赋予同一符号。考虑要点的说明或者理解的容易性，为了方便而分为实施方式进行表示，但能够进行不同实施方式中所示的结构的局部置换或者组合。在第2实施方式以后，省略对与第1实施方式共用的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别地，针对基于相同的结构的相同的作用效果，不按照每个实施方式依次提及。

《第1实施方式》

图1是第1实施方式所涉及的无线电力送电装置、无线电力受电装置以及由这些装置构成的无线供电系统的电路图。

无线供电系统301A由无线电力送电装置101和无线电力受电装置201构成。无线电力送电装置(以下，简称为“送电装置”。)101具有：具备送电线圈10和谐振电容器C10的送电谐振电路19；以及向该送电线圈10供给高频电力的送电电路11。无线电力受电装置(以下，简称为“受电装置”。)201具有：具备相对于送电线圈10进行磁场耦合的受电线圈20和谐振电容器C21的受电谐振电路29；将该受电线圈20接受的高频电力转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。

送电谐振电路19与受电谐振电路29进行电磁场耦合。在该电磁场耦合中，通过磁耦合、电场耦合或者这些的复合，位于相离的位置的送电谐振电路19与受电谐振电路29相互作用，各个谐振电路所具有的磁场能量与电场能量相互结合而被交换，产生振动。

在送电谐振电路19中，主要在送电线圈10与送电谐振电容器C10之间，交换各自具有的磁场能量与电场能量，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量与电场能量，产生电振动。通过这些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，其通过使从送电电路11观察负载电路22侧的输入阻抗变化，来切换上述电磁场共振条件的成立/不成立的状态。此外，受电装置201具有传输信号控制电路26，其将传输信号变换为上述输入阻抗的时间变化中的每一定期间的变化量来控制共振调制电路23。

在上述电磁场共振条件的成立状态下，从送电电路11观察负载电路侧的输入阻抗(即，从送电侧观察受电侧的开关切换频率下的输入阻抗)的虚部为0或者在无穷大附近。在电磁场共振条件的不成立状态下，上述输入阻抗的虚部为某个值。

送电装置101如下面所述，具有解调电路，其判定上述电磁场共振条件的成立/不成立的状态，将其判定结果的时间变化中的每一定期间的变化量解调为传输信号。

送电电路11具备：控制电路12、开关元件Q11、Q12、电容器C10、C11、电流检测电阻R1、温度检测元件18、谐振电压检测电路13。控制电路12对开关元件Q11、Q12进行接通/断开驱动。通过送电线圈10和电容器C10来构成送电谐振电路19。电容器C11使输入电压稳定，此外，对电压电流的高次谐波分量进行抑制。

控制电路12按照对每规定期间的振荡脉冲数的密度进行控制的脉冲密度调制控制方式(PDM：Pulse Density Modulation)来对开关元件Q11、Q12进行开关切换。通过该开关元件Q11、Q12的开关切换，谐振电流在送电谐振电路19中流动。

上述送电谐振电路19的谐振频率f0是适合于供电用的频率。例如为6MHz以上且14MHz以下的频率、特别是例如作为ISM频带之一的6.78MHz。

温度检测元件18被设置于开关元件Q11、Q12的附近，或者进行热耦合的位置。控制电路12使用温度检测元件18，对作为发热元件的开关元件Q11、Q12的温度进行检测。例如，在温度检测元件18是热敏电阻等的温感电阻元件的情况下，读取根据温度检测元件18的电阻值变化而变化的电压。进行该处理的控制电路12的部分相当于本发明所涉及的“温度检测单元”。

向电流检测电阻R1流动从输入电源E向送电电路11供给的直流输入电流idc。控制电路12通过读取基于电流检测电阻R1的压降，来检测从输入电源E供给的直流输入电流idc。该直流输入电流idc与通过送电电路11的动作而被输出的高频电流的大小成比例。

谐振电压检测电路13对基于送电线圈10和电容器C10的谐振电路的谐振电压进行检波，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。

控制电路12基于上述直流输入电流idc和与谐振电压成比例的直流电压，检测与通过送电电路11的动作而被输出的电力的大小相应的值。进行该检测处理的控制电路12的部分相当于本发明所涉及的“输出检测单元”。

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。通过受电线圈20和电容器C20P、C20N、C21来构成受电谐振电路29。电容器C20P、C20N、C21是本发明所涉及的“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的电感来确定受电谐振电路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的电感来确定受电谐振电路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对受电电路21的输出电压(向负载电路22的供给电压)进行检测。电压检测电路25是本发明所涉及的“负载检测单元”的一个例子。传输信号控制电路26切换开关元件Q20P、Q20N的状态。由此，切换上述受电谐振电路29的谐振频率。这里，若将开关元件Q20P、Q20N为断开状态下的谐振频率设为f1，将开关元件Q20P、Q20N为接通状态下的谐振频率设为f2，则f1≠f2。并且，设定电路常量以使得频率f1或者频率f2与送电谐振电路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，即共振调制电路23的谐振频率为f1时，送电谐振电路19与受电谐振电路29的电磁场共振条件成立。并且，在上述开关元件Q20P、Q20N为接通状态时，即受电谐振电路29的谐振频率为f2时，送电谐振电路19与受电谐振电路29不进行谐振耦合。即电磁场共振条件不成立。这样，通过开关元件Q20P、Q20N的接通/断开，来确定上述电磁场共振条件的成立/不成立。传输信号控制电路26是本发明所涉及的“信号生成单元”的一个例子。

另一方面，在送电电路11中，根据上述电磁场共振条件是否成立，从输入电源E供给的电流量发生变化。在进行电磁场共振的状态下，相比于未进行电磁场共振的状态，从送电谐振电路19向受电谐振电路29的能量的供给量较大。即，在尽心电磁场共振的状态下，相比于未进行电磁场共振的状态，从输入电源E向送电电路11供给的电流量较大。

上述控制电路12基于上述电流检测电阻R1的压降或者谐振电压检测电路13的输出电压来检测上述电磁场共振条件的成立/不成立的状态从而解调上述传输信号。进行该处理的控制电路12的部分相当于本发明所涉及的“解调电路”。

通过以上的作用，受电装置201向送电装置101发送规定的信息(传输信号)。

若将基于所述解调电路的解调结果而决定的脉冲密度设为De1，将所述输出检测单元检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De2，将所述温度检测单元检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De3，则上述控制电路12针对所述脉冲密度De1、De2、De3，在De1＞De2＞De3的关系下，使用使每规定期间的振荡脉冲数的密度变化来控制电力的流动的脉冲密度调制控制方式，以使送电电路11进行动作。

图2是表示基于上述控制电路12的脉冲密度调制控制的例子的图。图2中，“负载电压”为向负载电路22的供给电压，“谐振电压”为送电谐振电路19的谐振电压，“温度”为基于温度检测元件18的检测值，“振荡信号”为开关元件Q11或者Q12的栅极信号。横轴为经过时间。

如图2所示，在稳定状态下，进行脉冲密度调制以使得负载电压收敛于其下限值Vmin与上限值Vmax之间。通过该反馈控制，负载电压被稳定化。脉冲密度De1是该稳定状态下的脉冲密度。

此外，如图2所示，若谐振电压达到上限值Vdmax，则脉冲密度被抑制。脉冲密度De2是谐振电压达到上限值Vdmax的状态下的脉冲密度。

此外，如图2所示，若温度达到上限值Vhmax，则脉冲密度被抑制。脉冲密度De3是温度达到上限值Vhmax的状态下的脉冲密度。在本实施方式中，脉冲密度De3＝0。即在脉冲密度De3下，开关元件Q11、Q12均保持断开状态。

另外，在本实施方式中，在时刻t1-t2之间，由于谐振电压小于上限值Vdmax并且温度小于上限值Vhmax，因此该期间的脉冲密度也能够表示为稳定状态下的脉冲密度De1。

如上所述，图1所示的控制电路12控制脉冲数的密度以使得成为De1＞De2＞De3的关系。例如，将1个规定期间内的脉冲数设为21，设为：

De1＝15/21以上且21/21以下

De2＝3/21

De3＝0/21。

由此，开关元件Q11、Q12的过热检测时，脉冲密度被最限制，输出达到上限时，脉冲密度被次限制。并且，在其以外的状态下，以基于来自受电装置的反馈而决定的脉冲密度，送电电路被进行脉冲密度调制控制。因此，送电装置的发热部的过热状态或者来自送电装置的过输出状态可通过振荡限制而被限制，在除此以外的通常时，以与来自受电装置的传输信号相应的、基于反馈的脉冲密度，送电电路被进行脉冲密度调制，因此能够进行高效率下的电力供给。

接下来，针对图1所示的送电装置101与受电装置201的处理内容，参照流程图来进行说明。

图3是表示送电装置101的控制电路12的处理内容的流程图。首先，通过开始开关元件Q11、Q12的开关切换，从送电装置101向受电装置201开始无线供电(S11)。该状态下，对从受电装置传输的传输信号进行解调(S12)。后面详细叙述该步骤S12的详细处理。接着，判定开关元件Q11、Q12是否为过热状态(S13)。若不是过热状态，则判定送电电路11是否为过输出状态(S14)。若不是过输出状态，则以与步骤S12中的解调结果相应的脉冲密度De1，对开关元件Q11、Q12进行脉冲密度调制控制(S15)。若为过热状态，则以脉冲密度De3对开关元件Q11、Q12进行脉冲密度调制控制(S13→S17)。若为过输出状态，则以脉冲密度De2对开关元件Q11、Q12进行脉冲密度调制控制(S14→S16)。

图4是表示图3的步骤S12的处理(信号解调)的处理内容的流程图。首先，读取电流检测电阻R1的压降(S121)。该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。接着，检测本次变量与上次变量的差即变化量(S122)。通过进行该变化量与规定的阈值的大小比较，即进行2值化，来对传输信号进行解调(S123)。并且，解码为规定比特数的代码。

图5是表示受电装置201的传输信号控制电路26的处理内容的流程图。若通过受电，向传输信号控制电路26施加规定值以上的电源电压，则传输信号控制电路26开始动作。首先，读取负载供给电压，生成反馈数据以使得该电压保持规定值，将其作为传输信号来传输给送电装置(S21→S22)。如已经叙述那样，送电装置101对该传输信号进行解调，对反馈数据进行解码，并据此适当地调整供给电力。通过反复该步骤S21、S22的处理，使受电电力稳定化。

图6是本实施方式的另一无线供电系统的电路图。

无线供电系统301B由送电装置101和受电装置201构成。图6中的送电装置101与图1所示的送电装置101的电流检测电阻R1的位置不同。其他的结构如图1所示。

这样，也可以将电流检测电阻R1插入到地线，读取该电流检测电阻R1的压降。

通过本实施方式，如图3的步骤S13、S14所示，通过在过输出判定之前进行过热判定，能够优先进行过热保护。由此，特别是能够提高开关元件Q11、Q12的保护效果。

另外，作为上述的实施方式，表示了以流程驱动型执行处理的系统结构，但也可以通过以电流的变化、时间经过作为触发来执行处理的事件驱动型方式来构成系统。

《第2实施方式》

第2实施方式中，表示基于控制电路12的保护动作与第1实施方式不同的无线供电系统。

第2实施方式所涉及的无线供电系统的电路结构与图1所示的相同。

图7是表示送电装置101的控制电路12的处理内容的流程图。首先，通过开始开关元件Q11、Q12的开关切换，从送电装置101向受电装置201开始无线供电(S11)。该状态下，对从受电装置传输的传输信号进行解调(S12)。接着，判定是否为过输出状态(S13)。若不是过输出状态，则判定开关元件Q11、Q12是否为过热状态(S14)。若不是过热状态，则以与步骤S12中的解调结果相应的脉冲密度De1，对开关元件Q11、Q12进行脉冲密度调制控制(S15)。若为过输出状态，则以脉冲密度De2对开关元件Q11、Q12进行脉冲密度调制控制(S13→S17)。若为过热状态，则以脉冲密度De3对开关元件Q11、Q12进行脉冲密度调制控制(S14→S16)。

过热的判定和过输出的判定的顺序与第1实施方式所示的例子不同。这样，通过在过热判定之前进行过输出判定，能够优先进行过输出的保护。由此，特别是能够提高针对送电电路11的安全性。

《第3实施方式》

在第3实施方式中，表示具备与第1实施方式不同的共振调制电路的结构的无线供电系统。

图8是第3实施方式所涉及的无线供电系统303的电路图。与图1所示的无线供电系统301A相比，受电装置201的共振调制电路23的结构不同。无线供电系统303的共振调制电路23具备：开关元件Q20P、Q20N以及电容器C20P、C20N、C23。通过受电线圈20、电容器C20P、C20N、C23和开关元件Q20P、Q20N来构成共振调制电路。电容器C20P、C20N、C23是本发明所涉及的“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，主要通过电容器C23的电容和受电线圈20的电感来确定谐振频率。在开关元件Q20P、Q20N为接通状态时，主要通过电容器C20P、C20N、C23的并联合成电容和受电线圈20的电感来确定谐振频率。

如本实施方式那样，也可以共振调制电路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4实施方式》

在第4实施方式中，表示受电装置具备的整流电路的几个例子。

图9(A)是第4实施方式所涉及的受电装置204A的电路图，图9(B)是第4实施方式所涉及的受电装置204B的电路图，图9(C)是第4实施方式所涉及的受电装置204C的电路图。

受电装置204A所具备的整流电路24A是基于二极管D1的半波整流电路。受电装置204B所具备的整流电路24B是基于二极管D1、D2的倍压整流电路。受电装置204C所具备的整流电路24C是基于二极管桥DB的全波整流电路。

如本实施方式中所示，能够在受电装置设置各种整流电路。如受电装置204A那样具备半波整流电路的情况下，优选谐振电容器C20P、C20N、C21双反相对于受电线圈20并联连接，以使得针对两波流过谐振电流。在如受电装置204B那样设置倍压整流电路的情况、如受电装置204C那样设置全波整流电路的情况下，由于两波的谐振电流流过整流电路，因此也可以谐振电容器的一个电容器C23相对于受电线圈20串联连接。

另外，在以上所示的各实施方式中，表示了通过电容器与开关电路的连接电路来构成可变电容电路的例子，也可以通过包含电容根据控制电压而变化的可变电容元件的电路来构成可变电容电路。

此外，在以上所示的各实施方式中，通过使电磁场共振条件的成立/不成立的状态变化来进行从受电装置向送电装置的信息(传输信号)的发送。但是，从受电装置向送电装置的信息(传输信号)的发送并不局限于此，例如也可以将无线模块搭载于受电装置和送电装置双方，通过该无线模块来进行信息(传输信号)的交换。

此外，在以上所示的各实施方式中，将送电装置表示为送电专用的装置，将受电装置表示为受电专用的装置，但在两个装置具备送电电路以及受电电路的情况下，能够进行双方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全部方面为示例，并不是限制性的。作为本领域技术人员能够适当地进行变形以及变更。本发明的范围并不通过上述的实施方式表示，而通过权利要求书来表示。进一步地，本发明的范围中包含权利要求书内和均等的范围内的从实施方式的变更。

-符号说明-

C20P、C20N、C21、C23...谐振电容器

D1、D2...二极管

DB...二极管桥

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

10...送电线圈

11...送电电路

12...控制电路

13...谐振电压检测电路

18...温度检测元件

19...送电谐振电路

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...无线电力送电装置

201、204A、204B、204C...无线电力受电装置

301A、301B、303...无线供电系统。

Claims (9)

1.一种无线供电系统，具备：

送电装置，具有送电线圈、和向该送电线圈供给高频电力的送电电路；

受电装置，具有相对于所述送电线圈进行耦合的受电线圈、将该受电线圈接受的高频电力转换为直流电力的受电电路、和消耗所述直流电力的负载电路，

所述受电装置具有：检测负载的状态的负载检测单元；基于所述负载检测单元的检测结果来生成朝向所述送电装置的传输信号的信号生成单元；和使用所述送电线圈与所述受电线圈的耦合来传输所述传输信号的传输信号控制电路，

所述送电装置具有：对所述传输信号进行解调的解调电路；对通过所述送电电路的动作而输出的电力进行检测的输出检测单元；对所述送电装置的发热部的温度进行检测的温度检测单元；和对所述送电电路进行控制的控制电路，

在将基于所述解调电路的解调结果而决定的脉冲密度设为De1，将所述输出检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De2，将所述温度检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De3时，所述控制电路使用使每规定期间的振荡脉冲数的密度变化来控制电力的流动的脉冲密度调制控制方式，对于所述脉冲密度De1、De2、De3，以De1＞De2＞De3的关系使所述送电电路进行动作。

2.根据权利要求1所述的无线供电系统，其中，

所述无线供电系统具备：与所述送电线圈一起构成送电谐振电路的送电谐振电容器；以及与所述受电线圈一起构成受电谐振电路的受电谐振电容器，

所述信号生成单元具有共振调制电路，该共振调制电路使从所述送电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，切换基于所述送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，

所述解调电路基于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，对所述传输信号进行解调。

3.根据权利要求1或2所述的无线供电系统，其中，

所述受电电路具备将所述受电线圈中产生的电压转换为直流电压的整流平滑电路，

所述负载检测单元基于所述直流电压来对所述负载的状态进行检测。

4.根据权利要求1或2所述的无线供电系统，其中，

所述控制电路使基于所述温度检测单元的检测值与规定阈值的比较的振荡限制比基于所述输出检测单元的检测值与规定输出值的比较的振荡限制优先进行。

5.根据权利要求3所述的无线供电系统，其中，

所述控制电路使基于所述温度检测单元的检测值与规定阈值的比较的振荡限制比基于所述输出检测单元的检测值与规定输出值的比较的振荡限制优先进行。

6.根据权利要求1或2所述的无线供电系统，其中，

所述控制电路使基于所述输出检测单元的检测值与规定输出值的比较的振荡限制比基于所述温度检测单元的检测值与规定温度值的比较的振荡限制优先进行。

7.根据权利要求3所述的无线供电系统，其中，

所述控制电路使基于所述输出检测单元的检测值与规定输出值的比较的振荡限制比基于所述温度检测单元的检测值与规定温度值的比较的振荡限制优先进行。

8.一种无线电力送电装置，与受电装置一起构成无线供电系统，所述受电装置具有：受电线圈；将该受电线圈接受的高频电力转换为直流电力的受电电路；消耗所述直流电力的负载电路；对该负载电路的状态进行检测的负载检测单元；基于所述负载检测单元的检测结果来生成传输信号的信号生成单元；和使用所述受电线圈来传输所述传输信号的传输信号控制电路，

所述无线电力送电装置具有：相对于所述受电线圈进行耦合的送电线圈；向该送电线圈供给高频电力的送电电路；对所述传输信号进行解调的解调电路；对通过所述送电电路的动作而输出的电力进行检测的输出检测单元；对所述送电电路的发热部的温度进行检测的温度检测单元；和对所述送电电路进行控制的控制电路，

在将基于所述解调电路的解调结果而决定的脉冲密度设为De1，将所述输出检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De2，将所述温度检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De3时，所述控制电路使用使每规定期间的振荡脉冲数的密度变化来控制电力的流动的脉冲密度调制控制方式，对于所述脉冲密度De1、De2、De3，以De1＞De2＞De3的关系使所述送电电路进行动作。

9.一种无线电力受电装置，与送电装置一起构成无线供电系统，所述送电装置具有：送电线圈；与该送电线圈一起构成送电谐振电路的送电谐振电容器；向所述送电线圈供给高频电力的送电电路；对传输信号进行解调的解调电路；对通过所述送电电路的动作而输出的电力进行检测的输出检测单元；对发热部的温度进行检测的温度检测单元；和控制电路，

在将基于所述解调电路的解调结果而决定的脉冲密度设为De1，将所述输出检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De2，将所述温度检测单元所检测到的值达到规定值的状态下的脉冲密度设为De3时，所述控制电路使用使每规定期间的振荡脉冲数的密度变化来对电力的流动进行控制的脉冲密度调制控制方式，对于所述脉冲密度De1、De2、De3，以De1＞De2＞De3的关系来使所述送电电路进行动作，

所述无线电力受电装置具有：相对于所述送电线圈进行耦合的受电线圈；与该受电线圈一起构成受电谐振电路的受电谐振电容器；将所述受电线圈接受的高频电力转换为直流电力的受电电路；对所述直流电力进行消耗的负载电路；对负载的状态进行检测的负载检测单元；基于所述负载检测单元的检测结果来生成朝向所述送电装置的所述传输信号的信号生成单元；使用所述送电线圈与所述受电线圈的耦合来传输所述传输信号的传输信号控制电路；和共振调制电路，

所述共振调制电路使从所述送电电路观察所述负载电路侧的输入阻抗变化，切换基于所述送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，

所述传输信号控制电路针对所述传输信号，变换为所述输入阻抗的时间上的变化下的每一定期间的变化量，来控制所述共振调制电路。

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