TWI565182B - 無線受電裝置、無線供電裝置以及無線送電系統 - Google Patents

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Description

無線受電裝置、無線供電裝置以及無線送電系統
本發明是有關於一種無線供電技術。
近年來，作為對行動電話終端或筆記型電腦等的電子機器、或者電車的供電技術，而著眼於無線(非接觸)電力傳送。無線送電主要分為電磁感應型、電波接收型、及電場．磁場共鳴型此3類。
電磁感應型被用於短距離(數cm以內)供電，能夠以數百kHz以下的頻帶傳送數百W的電力。電力的利用效率為60%~98%左右。
在數m以上的相對較長的距離中供電的情況下，利用的是電波接收型。電波接收型中，能夠以中波~微波的頻帶傳送數W以下的電力，但電力的利用效率低。作為以相對較高的效率在數m左右的中距離供電的方法，而著眼於電場．磁場共鳴型(參照非專利文獻1)。
[先前技術文獻] [非專利文獻]
[非專利文獻1]A.Karalis, J.D.Joannopoulos, M.Soljacic，「Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer」(有效的無線非輻射中距能量傳輸)，ANNALS of PHYSICS (物理年鑑) Vol.323, pp.34-48, 2008, Jan.
圖1是表示比較技術的無線送電系統的圖。無線送電系統1r包括無線供電裝置2r以及無線受電裝置4r。無線供電裝置2r包括發送線圈LTX、共振用電容器CTX、及交流電源10r。無線受電裝置4r包括接收線圈LRX、共振用電容器CRX、及負載70。
此種無線送電系統1r中，為了進行有效的供電，而必須使無線供電裝置2r，無線受電裝置4r分別滿足共振條件。
在無線送電系統1處於共振狀態時，若在發送線圈LTX與接收線圈LRX之間插入金屬片等異物，則共振條件發生變化，從而擾亂共振狀態。而且，若伴隨無線受電裝置4r的移動，發送線圈LTX與接收線圈LRX的耦合係數發生變化，則共振條件發生變化，從而擾亂共振狀態。或者，在惡意的用戶進行盜電的情況下，亦會擾亂共振狀態。
在無線送電系統1r中，若能夠檢測出共振狀態的擾亂，則能夠使檢測結果反映於調整中或靈活運用於系統的保護中，從 而方便。
本發明是鑒於上述課題而完成的，其一實施方式的例示性目的之一在於提供一種能夠檢測出異物的混入、盜電等擾亂共振狀態的現象的無線供電裝置、受電裝置及送電系統。
本發明的一實施方式是關於一種對無線受電裝置發送包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號的無線供電裝置。無線供電裝置包括：發送天線，包含發送線圈；自動調整輔助電路，與發送天線串聯耦合(coupling)；以及電源，對發送天線以及自動調整輔助電路的兩端間施加交流的驅動電壓。自動調整輔助電路包括：第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置於第1端子、第2端子、N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第1控制部，將多個開關分別與驅動電壓同步地，且以相對於驅動電壓為某相位差而進行開關；以及電壓監控部，對N個輔助電容器中的至少一個中所產生的電壓進行監控。
發送天線與周圍的電路元件以及無線受電裝置一併形成的共振電路的共振頻率時刻發生變化。而且，在驅動電壓的頻率與包含發送天線的共振電路的共振頻率不一致的情況下，因共振電路為電容性或感應性，故發送天線中會產生相對於驅動電壓延遲或者超前的相位的電流。若在該狀態下將自動調整輔助電路的多個開關以相對於驅動電壓為某相位差而進行開關，則N個輔 助電容器分別以電流與驅動電壓為同相位的方式進行充電或放電。而且，N個輔助電容器各自中產生的電壓(稱作電容器電壓)施加至發送天線，藉此可實現模擬的共振狀態。根據該實施方式，即便不進行共振用電容器的電容值的調節等，亦可將發送天線相對於驅動電壓自動調整。另外，本說明書中亦包含「相位差」為零，亦即同相的情況。
進而，伴隨共振電路的共振條件的變動，而N個輔助電容器各自中產生的電容器電壓亦發生變化，因此藉由對電容器電壓進行監控，而可檢測出擾亂共振狀態的現象。
本發明的另一實施方式是關於一種接收自無線供電裝置發送的包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號的無線受電裝置。該無線受電裝置包括：包含接收線圈的接收天線，以及與接收天線串聯耦合的自動調整輔助電路。自動調整輔助電路包括：第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置於第1端子、第2端子、N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第2控制部，將多個開關分別與電力信號同步地進行開關；以及電壓監控部，對N個輔助電容器的至少一個中所產生的電壓進行監控。
接收天線與周圍的電路元件以及無線供電裝置一併形成的共振電路的共振頻率時刻發生變化。而且，在電力信號的頻率與包含接收天線的共振電路的共振頻率不一致的情況下，因共振電路為電容性或感應性，故在共振電路中流動的電流與共振電 路中產生的電壓之間，產生相位延遲或者相位超前。若在該狀態下將多個開關與電力信號同步地進行開關，則N個輔助電容器分別以電流與驅動電壓為同相位的方式進行充電或放電。而且，輔助電容器中產生的電容器電壓施加至接收天線，藉此可實現模擬的共振狀態。根據該實施方式，即便不進行共振用電容器的電容值的調節等，亦可將接收天線相對於電力信號自動調整。
進而，伴隨共振電路的共振條件的變動，而N個輔助電容器各自中產生的電容器電壓亦發生變化，因此藉由對電容器電壓進行監控，而可檢測出擾亂共振狀態的現象。
在一實施方式的無線供電裝置或者無線受電裝置中，電壓監控部亦可對輔助電容器中產生的電壓是否包含於規定的範圍內進行判定。
當無線送電系統穩定時，輔助電容器中產生的電容器電壓在某範圍內得以穩定化。若在此狀態下產生擾亂共振狀態的現象，則電容器電壓會偏離該範圍。根據該實施方式，藉由對電容器電壓的變動範圍進行監控，而可檢測出擾亂共振狀態的現象。
在一實施方式的無線供電裝置或者無線受電裝置中，電壓監控部亦可對將輔助電容器中產生的電壓進行時間微分所得的波形進行監控。
伴隨自動調整輔助電路在通常時進行的調整而電容器電壓發生變動，此時的變動以相對較長的時間尺度(time scale)而發生。另一方面，異物的混入、意圖盜電的終端接近等的現象以非常短 的時間尺度而發生。因此，藉由對將電容器電壓進行時間微分所得的波形進行監控，而可區分伴隨通常的調整的變動，與由異物的混入、意圖盜電的終端接近等的現象而引起的變動。
本發明的另一實施方式是關於一種無線送電系統。該無線送電系統包括上述無線供電裝置、上述無線受電裝置中的至少一個。
另外，將以上的構成要素的任意組合或本發明的構成要素或表達在方法、裝置、系統等之間相互置換後，作為本發明的實施方式亦有效。
根據本發明的一實施方式，可提供能夠檢測出異物的混入、盜電等擾亂共振狀態的現象的無線供電裝置、受電裝置及送電系統。
1、1r‧‧‧無線送電系統
2、2r、2a、2b、2c、2d、2e、2f‧‧‧無線供電裝置
4、4r、4a、4b、4c、4d、4e、4f‧‧‧無線受電裝置
6、6a、6b、6c、6d‧‧‧無線供電裝置
8、8a、8b、8c‧‧‧無線受電裝置
10、10c‧‧‧電源
10r‧‧‧交流電源
12‧‧‧直流電源
20‧‧‧發送天線
21、51‧‧‧第1端
22、52‧‧‧第2端
30、30a、30b、30c、30d、30f、60、60c、60d、60f、80、80a、90、90a‧‧‧自動調整輔助電路
31、61、81、91‧‧‧第1端子
32、62、82、92‧‧‧第2端子
34‧‧‧充電電路
36‧‧‧電壓監控部
40、40c‧‧‧第1控制部
50‧‧‧接收天線
64、94‧‧‧第2控制部
70、70a、70b、70c、70d‧‧‧負載
72、72c、72d‧‧‧整流電路
74‧‧‧開關調節器
76‧‧‧負載電路
C2‧‧‧電容器
C3‧‧‧平滑用電容器
CA1‧‧‧第1輔助電容器
CA2‧‧‧第2輔助電容器
CA3‧‧‧第3輔助電容器
CA4‧‧‧第4輔助電容器
CA5‧‧‧第5輔助電容器
CA6‧‧‧第6輔助電容器
CRX‧‧‧共振用電容器
CTX‧‧‧共振用電容器
DET1‧‧‧第1檢測信號
DET2‧‧‧第2檢測信號
fc‧‧‧共振頻率
fTX‧‧‧驅動電壓VDRV的頻率
IA、IDRV‧‧‧電流成分
ITX、IRX‧‧‧共振電流
LRX‧‧‧接收線圈
LTX‧‧‧發送線圈
N1‧‧‧第1開關SWc1與第2開關SWc2的連接點
N2‧‧‧第3開關SWc3與第4開關SWc4的連接點
N3‧‧‧第5開關SWc5與第6開關SWc6的連接點
N4‧‧‧第7開關SWc7與第8開關SWc8的連接點OUT1‧‧‧第1輸出端子
OUT2‧‧‧第2輸出端子
Rs‧‧‧檢測電阻
S1‧‧‧電力信號
SMIN~SMAX‧‧‧規定的範圍的時間微分
SW1‧‧‧第1開關
SW2‧‧‧第2開關
SW3‧‧‧第3開關
SW4‧‧‧第4開關
SWc1‧‧‧第1開關
SWc2‧‧‧第2開關
SWc3‧‧‧第3開關
SWc4‧‧‧第4開關
SWc5‧‧‧第5開關
SWc6‧‧‧第6開關
SWc7‧‧‧第7開關
SWc8‧‧‧第8開關
SWH1‧‧‧第1高側開關
SWH2‧‧‧第2高側開關
SWH3‧‧‧第3高側開關
SWL1‧‧‧第1低側開關
SWL2‧‧‧第2低側開關
SWL3‧‧‧第3低側開關
t0、t1‧‧‧時刻
T1‧‧‧第1變壓器
T2‧‧‧第2變壓器
T3‧‧‧第3變壓器
T4‧‧‧第4變壓器
T5‧‧‧第5變壓器
T6‧‧‧第6變壓器
T7‧‧‧第7變壓器
T8‧‧‧第8變壓器
T9‧‧‧第9變壓器
TON1‧‧‧第1開關SW1的導通時間
TON2‧‧‧第2開關SW2的導通時間
TON3‧‧‧第3開關SW3的導通時間
TON4‧‧‧第4開關SW4的導通時間
VA‧‧‧第1端子31的電壓、修正電壓
VCA1‧‧‧第1輔助電容器CA1的電壓
VCA2‧‧‧電容器電壓
VCA3‧‧‧第3輔助電容器CA3的電壓
VCA4‧‧‧電容器電壓
VCA5‧‧‧第5輔助電容器CA5的電壓
VCA6‧‧‧電容器電壓
VDD‧‧‧電源電壓
VDRV、#VDRV‧‧‧驅動電壓
VGND‧‧‧接地電壓
VMIN~VMAX、VMIN'~VMAX'‧‧‧規定範圍的電壓
Vs‧‧‧檢測電壓
VTX、VRX‧‧‧共振電壓
W1‧‧‧1次線圈
W2‧‧‧2次線圈
Z‧‧‧阻抗
θTX、θRX‧‧‧相位
φ‧‧‧相位差
圖1是表示比較技術的無線送電系統的圖。
圖2是表示第1實施形態的無線供電裝置的構成的電路圖。
圖3(a)~圖3(f)是表示使用了MOSFET的開關的構成例的圖。
圖4是表示圖2的無線供電裝置的動作的波形圖。
圖5是表示圖2的無線供電裝置的等效電路圖。
圖6(a)是不使自動調整輔助電路動作的狀態時的波形圖， 圖6(b)是使自動調整輔助電路動作時的波形圖。
圖7是說明fc<fTX的情況下的自動調整輔助電路的模擬共振狀態的矢量圖。
圖8是表示非共振狀態以及共振狀態下的共振電流的圖。
圖9是說明fc>fTX的情況下的自動調整輔助電路的模擬共振狀態的矢量圖。
圖10是表示第1變形例的無線供電裝置的構成的電路圖。
圖11是表示第2變形例的無線供電裝置的構成的電路圖。
圖12是表示第3變形例的無線供電裝置的構成的電路圖。
圖13(a)、圖13(b)是分別表示第4變形例、第5變形例的無線供電裝置的構成的電路圖。
圖14是表示第1實施形態的無線受電裝置的構成的電路圖。
圖15是圖14的無線受電裝置的等效電路圖。
圖16是表示圖14的無線受電裝置的動作的波形圖。
圖17(a)、圖17(b)表示第1變形例、第2變形例的無線受電裝置的構成的電路圖。
圖18是表示第3變形例的無線受電裝置的構成的電路圖。
圖19(a)、圖19(b)是分別表示第4變形例、第5變形例的無線受電裝置的構成的電路圖。
圖20是表示第1實施形態的無線送電系統的構成例的電路圖。
圖21是表示圖20的無線送電系統的動作的波形圖。
圖22是表示第2實施形態的無線供電裝置的構成的電路圖。
圖23是表示圖22的無線供電裝置的動作的波形圖。
圖24是表示第1變形例的無線供電裝置的構成的電路圖。
圖25(a)~圖25(c)是分別表示第2變形例~第4變形例的無線供電裝置的構成的電路圖。
圖26是表示第2實施形態的無線受電裝置的構成的電路圖。
圖27是表示圖26的無線受電裝置的動作的波形圖。
圖28(a)、圖28(b)是表示第2變形例、第3變形例的無線受電裝置的構成的電路圖，圖28(c)、圖28(d)是表示負載的構成例的電路圖。
圖29是表示第3變形例的無線受電裝置的構成的電路圖。
圖30是表示第3實施形態的無線供電裝置的構成的方塊圖。
圖31是表示第1監控方式的波形圖。
圖32是表示電容器電壓與規定的範圍的關係的圖。
圖33是表示第2監控方法的波形圖。
圖34是表示第3實施形態的無線受電裝置的構成的方塊圖。
以下，一邊根據較佳的實施形態並參照圖式一邊對本發明進行說明。在各圖式所示的相同或同等的構成要素、構件、處理中附上相同的符號，並適當省略重複的說明。而且，實施形態為例示而並非限定發明，實施形態所記述的所有特徵或其組合並非必須限於發明的本質。
本說明書中，「構件A與構件B連接的狀態」或「構件A與構件B耦合的狀態」除了指構件A與構件B物理性地直接連接的情況之外，還包括如下情況：只要不會對構件A與構件B的電性連接狀態造成實質性影響或者不破壞藉由他們的耦合而實現的功能或效果，則構件A與構件B可經由其他的構件間接地連接。
同樣地，「構件C設置在構件A與構件B之間的狀態」除了指構件A與構件C或者構件B與構件C直接連接的情況之外，還包括如下情況：只要不會對他們的電性連接狀態造成實質性影響或者不破壞藉由他們的耦合而實現的功能或效果，則可經由其他的構件而間接地連接。
(第1實施形態) (無線供電裝置)
圖2是表示第1實施形態的無線供電裝置2的構成的電路圖。無線供電裝置2對無線受電裝置(未圖示)傳送電力信號S1。電力信號S1使用不成為電波的電磁波的近場(電場、磁場、或者電磁場)。
無線供電裝置2包括電源10、發送天線20、自動調整輔助電路30、及第1控制部40。
發送天線20包括設置於其第1端21與其第2端22之間的發送線圈LTX。共振用電容器CTX與發送線圈LTX串聯設置。共振用電容器CTX與發送線圈LTX亦可更換。
自動調整輔助電路30與發送天線20串聯耦合。電源10對發送天線20以及自動調整輔助電路30的兩端間施加具有規定的發送頻率fTX的交流的驅動電壓VDRV。驅動電壓VDRV可為以矩形波、梯形波、正弦波為首的任意的交流波形。本實施形態中，驅動電壓VDRV為以第1電壓位準(電源電壓VDD)與第2電壓位準(接地電壓VGND=0V)擺動(swing)的矩形波。
電源10包括直流電源12、第1高側開關SWH1、及第1低側開關SWL1。直流電源12生成直流的電源電壓VDD。第1高側開關SWH1以及第1低側開關SWL1在直流電源12的輸出端子與固定電壓端子(接地端子)之間依次串聯設置。第1控制部40將第1高側開關SWH1以及第1低側開關SWL1以發送頻率fTX而互補地開關。
自動調整輔助電路30包括第1端子31、第2端子32、第1開關SW1、第2開關SW2、及第1輔助電容器CA1。
第1開關SW1以及第1輔助電容器CA1在第1端子31以及第2端子32之間串聯設置。第1開關SW1與第1輔助電容器CA1亦可更換。第2開關SW2在第1端子31與第2端子32之間，相對於第1開關SW1以及第1輔助電容器CA1並聯設置。第1輔助電容器CA1的電容值較理想的是充分大於共振用電容器CTX的電容值。
第1控制部40將第1開關SW1以及第2開關SW2，以與驅動電壓VDRV相同的頻率fTX、且以相對於驅動電壓VDRV為某 相位差θTX而互補地開關。較佳為相位差θTX亦可為+90°或者-90°(270°)左右。亦即第1控制部40的一部分構成自動調整輔助電路30。
第1開關SW1、第2開關SW2可使用金氧半場效電晶體(MOSFET，Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、絕緣閘雙極電晶體(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)、雙極電晶體等構成。圖3(a)、圖3(b)是表示使用MOSFET的開關的構成例的圖。
圖3(a)表示使用N通道的MOSFET的構成，圖3(b)是表示使用P通道的MOSFET的構成。若將MOSFET的後閘極與源極連接，則後閘極與汲極間的體二極體(body diode)與閘極電壓無關而成為導通狀態。因此，在以單體使用MOSFET的開關中，無法阻止相對於單向的電流。本說明書中將此種開關稱作單向開關。
圖3(c)~圖3(f)的開關將2個N通道MOSFET、或者2個P通道MOSFET以他們的體二極體為逆朝向的方式連接(背對背連接(back-to-back connection))。圖3(c)~圖3(f)中，在斷開狀態下，任一方向上均未流動電流。本說明書中，將此種開關稱作雙向開關。
本實施形態中，各開關SW1、開關SW2可包含單向開關、雙向開關中的任一個。另外，在使用單向開關的情況下，必須注意該些開關的相位。以後對其進行敍述。
以上為無線供電裝置2的構成。繼而，對其動作進行說明。
開關SW1、開關SW2分別為在斷開狀態下任一方向上均未流動電流的雙向開關。
圖4是表示圖2的無線供電裝置2的動作的波形圖。圖4中自上方開始依次表示第1高側開關SWH1、第1低側開關SWL1、驅動電壓VDRV、第1開關SW1、第2開關SW2、第1輔助電容器CA1的電壓VCA1、第1端子31的電壓VA、發送天線20中流動的共振電流ITX、及發送線圈LTX與共振用電容器CTX的兩端間的共振電壓VTX。在表示開關的波形中，高位準表示導通狀態，低位準表示斷開狀態。而且，共振電流ITX以及共振電壓VTX表示使自動調整輔助電路30動作後經過充分時間後的穩定狀態下的波形。
如圖4所示，藉由將第1高側開關SWH1、第1低側開關SWL1互補地開關，而生成矩形波的驅動電壓VDRV，並施加至發送天線20以及自動調整輔助電路30的兩端間。第1控制部40以與驅動電壓VDRV相同的頻率、且以相對於驅動電壓VDRV延遲了θTX(=90°)的相位，將第1開關SW1以及第2開關SW2互補地開關。共振電流ITX在第1開關SW1的導通時間TON1流經第1輔助電容器CA1，在第2開關SW2的導通時間TON2經由第2開關SW2而流經接地。亦即，第1輔助電容器CA1藉由共振電流ITX而充放電，其結果，第1輔助電容器CA1中產生電容器電壓VCA1。
自動調整輔助電路30對發送天線20的第2端22施加修正電壓VA。修正電壓VA在第1開關SW1導通的期間TON1，獲取第1輔助電容器電壓VCA1，在第2開關SW2導通的期間TON2，獲取接地電壓VGND。自動調整輔助電路30可將修正電壓VA理解為施加至發送天線20的修正電源。圖5是圖2的無線供電裝置2的等效電路圖。
圖6(a)是使自動調整輔助電路30不動作時的狀態的波形圖，圖6(b)是使自動調整輔助電路30動作時的波形圖。
首先參照圖6(a)，對使自動調整輔助電路30不動作的狀態，亦即對將第1開關SW1斷開而固定，將第2開關SW2導通而固定的狀態進行說明。這表示修正電壓VA固定於接地電壓VGND的狀態。
發送天線20的阻抗Z由式(1)提供，其共振頻率fc由式(2)提供。另外，此處雖忽略電阻成分，但當然實際電路中串聯電阻發揮作用。
Z=jωLTX+1/(jωCTX)...(1)
發送天線20在驅動電壓VDRV的頻率fTX高於共振頻率fc(fTX>fc)時為感應性，發送天線20中流動的共振電流ITX的相 位相對於驅動電壓VDRV的相位延遲。相反，在頻率fTX低於共振頻率fc(fTX<fc)時為電容性，共振電流ITX的相位相對於驅動電壓VDRV超前。
圖6(a)表示fc>fTX的狀態，共振電流ITX的相位相對於驅動電壓VDRV超前了相位差φ。φ不為90°是因為共振電路中存在串聯的電阻成分(未圖示)。非共振狀態下阻抗Z變高，因此共振電流ITX的振幅減小。該狀態下無法傳送大的電力。
繼而，參照圖6(b)，對使自動調整輔助電路30動作時的動作進行說明。
若使自動調整輔助電路30動作，則發送天線20中被施加相對於驅動電壓VDRV延遲了θTX=90°相位的修正電壓VA。其結果，共振電流ITX的相位與驅動電壓VDRV的相位一致，而成為模擬共振狀態。藉此，共振電流ITX的振幅比非共振狀態增大。
圖7是說明fc<fTX的情況下的自動調整輔助電路30的模擬共振狀態的矢量圖(phasor diagram)(向量圖)。
驅動電壓VDRV的相位為0°，修正電壓VA的相位為θTX=90°。當fc<fTX時，電流的相位相對於電壓而延遲了相位差φ。因此，驅動電壓VDRV與電流成分IDRV的相位差為φ，修正電壓VA與電流成分IA的相位差亦為φ。
藉由「重疊的原理」，共振電流ITX以藉由驅動電壓VDRV感應的電流成分IDRV與藉由修正電壓VA感應的電流成分IA的和而提供。因驅動電壓VDRV與修正電壓VA具有相位差θTX(=90°)， 故電流成分IDRV與IA的相位差亦成為90°。可知若使修正電壓VA的振幅、換言之電流成分IA的振幅最佳化，則能夠使2個電流成分IDRV與IA的合成電流、亦即共振電流ITX的相位與驅動電壓VDRV的相位(0°)一致，從而可實現模擬共振狀態。
實施形態的無線供電裝置2的優異的優點之一在於能夠自動地生成滿足模擬共振狀態的修正電壓VA。
圖8是表示非共振狀態以及共振狀態下的共振電流ITX的圖。波形(I)表示非共振狀態下的共振電流ITX。在開關SW1為導通的期間TON1，第1輔助電容器CA1藉由共振電流ITX而充放電。具體來說，第1輔助電容器CA1在共振電流ITX為正的期間充電，在為負的期間放電。其結果，若正的期間延長則電容器電壓VCA1增大，若負的期間延長則電容器電壓VCA1降低。
在某週期的導通時間TON1，電容器電壓VCA1增大。而且，與增大的電容器電壓VCA1相應的修正電壓VA被施加至發送天線20。若如此，則在下一週期內，共振電流ITX的相位比前一週期超前。若重複此動作，則電容器電壓VCA1在每個週期增加，並且共振電流ITX的相位逐漸超前，並位移至與驅動電壓VDRV的相位一致的點(共振點)為止。若共振電流ITX的相位過於超前，則相反第1輔助電容器CA1的放電電流變大，在電容器電壓VCA1降低的方向施加反饋，而被拉回到共振點。在共振點，1週期的第1輔助電容器CA1的充電電流與放電電流取得平衡，電容器電壓VCA1成為平衡狀態，模擬共振狀態持續。如此，根據圖2的無線 供電裝置2，可自動地生成產生模擬共振狀態所需的修正電壓VA。
以上為無線供電裝置2的動作。
如此根據無線供電裝置2，無須對發送天線20的共振頻率fc進行調節，便能夠以實現模擬共振狀態的方式自動地調整電路的狀態。無線送電中，根據無線供電裝置2與無線受電裝置4的位置關係，共振頻率時刻變化，而根據無線供電裝置2，可高速地追隨該變化，從而可進行高效的電力傳送。
而且，若欲以無線供電傳送大電力，則共振用電容器CTX的兩端間的電壓變得非常大，因而可變電容器(variable condenser)(變容(varicap))的利用受到制約。因無須根據無線供電裝置2來調節共振用電容器CTX的電容值，故亦具有無須使用可變電容器等的優點。
此處，已對將第1開關SW1以相對於第1高側開關SWH1的相位延遲了θTX=90°的相位而開關的情況進行了說明，但相位差θTX並非必需為90°，亦可為270°(-90°)。因該情況下電容器電壓VCA1以成為負電壓的方式而自動地調節。
亦即，在fc<fTX的情況下，藉由設為θTX=90°或270°，而可實現模擬共振狀態。
相位差θTX亦可自90°或270°偏離。該情況下，在圖7所示的向量圖中，電流成分IDRV與IA的相位差θTX不為90°，但該情況下，以將合成該些的共振電流ITX的相位為0°的方式，對電容器電壓VCA1自動地調節。其中，具有相位差θTX越接近90°或者270°，則 電流成分IA的振幅、換言之電容器電壓VCA1的絕對值越可減小的優點。
另外，在fc<fTX的情況下可設為θTX=270°限於使用雙向開關構成第1開關SW1、第2開關SW2的情況。在第1開關SW1、第2開關SW2為單向開關的情況下，無法設為θTX=270°。這是因為該情況下體二極體中流動著電流。在使用單向開關的情況下，必須以作為逆導通元件的體二極體中不流動電流的相位，來將第1開關SW1、第2開關SW2進行開關。
無線供電裝置2不僅在fc<fTX的情況下，而且在fc>fTX的情況下，亦可自動地實現模擬共振狀態。該情況下，較佳設為θTX=270°(-90°)。
圖9是說明fc>fTX的情況下的自動調整輔助電路30的模擬共振狀態的矢量圖。將驅動電壓VDRV的相位設為0°，修正電壓VA的相位設為θTX=270°(-90°)。在fc>fTX時，電流的相位相對於電壓超前，但即便在該情況下，亦可實現模擬共振狀態。
另外在fc>fTX時，亦可將相位差θTX設為90°左右。該情況下，以獲得模擬共振狀態的方式，而電容器電壓VCA1自動地成為負電壓。
其中，在fc<fTX的情況下可設為θTX=90°限於使用雙向開關構成第1開關SW1、第2開關SW2的情況。在第1開關SW1、第2開關SW2為單向開關的情況下，無法設為θTX=90°。這是因為如上述般體二極體中流動著電流。
繼而，對無線供電裝置2的變形例進行說明。各變形例可與任意的其他變形例組合，而此組合亦包含在本發明的範圍內。
圖10是表示第1變形例的無線供電裝置2a的構成的電路圖。自動調整輔助電路30a包括在第1端子31與第2端子32之間而與第2開關SW2串聯設置的第2輔助電容器CA2。
該變形例中，修正電壓VA在第1開關SW1的導通時間TON1與電容器電壓VCA1相等，在第2開關SW2的導通時間TON2與電容器電壓VCA2相等。
根據無線供電裝置2a，藉由將電容器電壓VCA1、VCA2最佳化，而在fTX>fc、fTX<fc的任一情況下均可實現模擬共振狀態。
圖11是表示第2變形例的無線供電裝置2b的構成的電路圖。自動調整輔助電路30b包括充電電路34以及檢測電阻Rs。檢測電阻Rs設置在共振電流ITX的路徑上。檢測電阻Rs中產生與共振電流ITX成比例的檢測電壓Vs。充電電路34根據檢測電壓Vs，將第1輔助電容器CA1充電至成為模擬共振狀態的位準。如上述般，電容器電壓VCA1自動地成為最佳位準，而藉由設置充電電路34能夠在更短的時間內成為模擬共振狀態。
圖12是表示第3變形例的無線供電裝置2c的構成的電路圖。
至此為止已對電源為半橋式電路的情況進行了說明，而圖12的電源10c包含H橋式電路。第2高側開關SWH2以及第2低側 開關SWL2在直流電源12的輸出端子與固定電壓端子(接地端子)之間依次串聯設置。
第1控制部40c使一對(pair)第1高側開關SWH1與第2低側開關SWL2導通的狀態與一對第2高側開關SWH2與第1低側開關SWL1導通的狀態彼此重複。
在第1高側開關SWH1與第1低側開關SWL1的連接點(第1輸出端子)OUT1、和第2高側開關SWH2與第2低側開關SWL2的連接點(第2輸出端子)OUT2中，產生彼此為逆相的驅動電壓VDRV、#VDRV。發送天線20以及自動調整輔助電路30c在第1輸出端子OUT1與第2輸出端子OUT2之間串聯耦合。
根據圖12的無線供電裝置2c，亦可獲得與至此為止所說明的無線供電裝置同樣的效果。
圖13(a)、圖13(b)是分別表示第4變形例、第5變形例的無線供電裝置2d、2e的構成的電路圖。省略第1控制部40。
圖13(a)的無線供電裝置2d中，自動調整輔助電路30d經由第1變壓器T1而與發送天線20串聯耦合。具體來說，第1變壓器T1的2次線圈W2設置在第1端子31與第2端子32之間，且其1次線圈W1與發送天線20串聯設置。電源10對發送天線20與1次線圈W1的兩端間施加驅動電壓。
該無線供電裝置2d中，經由第1變壓器T1而進行發送天線20與自動調整輔助電路30d之間的能量的授受。根據該構成，亦可獲得與至此為止所說明的無線供電裝置同樣的效果。
圖13(b)中，電源10經由第2變壓器T2而對發送天線20以及自動調整輔助電路30d的兩端間施加驅動電壓VDRV。具體來說，第2變壓器T2的2次線圈W2與發送天線20串聯設置。電源10對第2變壓器T2的1次線圈W1的兩端施加驅動電壓VDRV。
該無線供電裝置2e中，驅動電壓VDRV經由第2變壓器T2而施加至發送天線20與自動調整輔助電路30d的兩端間。根據該構成，亦可獲得與至此為止所說明的無線供電裝置同樣的效果。無線供電裝置2e中亦可省略第1變壓器T1。圖13(a)、圖13(b)的電源10可為H橋式電路、半橋式電路、其他電源中的任一個。
(無線受電裝置)
上述自動調整輔助電路亦可利用於無線受電裝置中。以下對無線受電裝置進行說明。
圖14是表示第1實施形態的無線受電裝置4的構成的電路圖。無線受電裝置4接收自上述的或者完全不同的其他構成的無線供電裝置發送的電力信號S1。電力信號S1使用不成為電波的電磁波的近場(電場、磁場、或者電磁場)。
無線受電裝置4包括接收天線50、自動調整輔助電路60以及應供給電力的負載70。負載70中亦可內置未圖示的整流電路、檢波電路等。
接收天線50包括在第1端51與第2端52之間串聯設置的接收線圈LRX以及共振用電容器CRX。
自動調整輔助電路60與上述的自動調整輔助電路30同樣地構成。具體來說，第3開關SW3以及第3輔助電容器CA3在第1端子61與第2端子62之間串聯設置。第4開關SW4在第1端子61與第2端子62之間，與第3開關SW3以及第3輔助電容器CA3並聯設置。
第2控制部64將第3開關SW3以及第4開關SW4，以與電力信號S1相同的頻率、且以相對於在發送側施加至天線的驅動電壓(VDRV)為某相位差θRX而互補地開關。例如，較佳為θRX=180°或0°。
自動調整輔助電路60與接收天線50串聯耦合。而且，應供給電力的負載70與第3輔助電容器CA3連接。
以上為無線受電裝置4的構成。繼而，對其動作進行說明。圖15是圖14的無線受電裝置4的等效電路圖。與無線供電裝置2的自動調整輔助電路30同樣地，自動調整輔助電路60可將修正電壓VA理解為施加至接收天線50的修正電源。修正電壓VA在第3開關SW3的導通時間TON3成為第3輔助電容器CA3的電壓VCA3，在第4開關SW4的導通時間TON4成為接地電壓。
圖16是表示圖14的無線受電裝置4的動作的波形圖。圖16自上方開始依次表示第3開關SW3、第4開關SW4、修正電壓VA、接收天線50中流動的共振電流IRX、及接收線圈LRX與 共振用電容器CRX的兩端間的共振電壓VRX。在表示開關的波形中，高位準表示導通狀態，低位準表示斷開狀態。共振電流IRX以及共振電壓VRX中，實線表示使自動調整輔助電路60動作後經過充分時間後的穩定狀態(模擬共振狀態)的波形，虛線表示不使自動調整輔助電路60動作的非共振狀態下的波形。
將第3開關SW3以及第4開關SW4以相對於無線供電裝置側的驅動電壓VDRV位移了180°或0°的相位θRX而互補地開關，藉此對第3輔助電容器CA3進行充電或放電。而且，藉由將修正電壓VA施加至接收天線50，共振電流IA的相位與發送側的驅動電壓VDRV的相位一致，從而可實現模擬共振狀態。
為了實現模擬共振狀態，必須使第3開關SW3以及第4開關SW4以適當的頻率fTX以及相位θRX而開關。因此，亦可自無線供電裝置2對無線受電裝置4，發送表示頻率fTX以及相位θRX的資料。或者，無線受電裝置4亦可對相位θRX進行掃描(sweep)而檢測出最佳相位θRX。
以上為無線受電裝置4的動作。
如此根據圖14的無線受電裝置4，無須調節共振用電容器CRX的電容值，而可自動地實現共振狀態。
繼而對無線受電裝置4的變形例進行說明。
圖14中對負載70與第3輔助電容器CA3連接的情況進行了說明，但負載70亦可設置在其他位置。圖17(a)、圖17(b)是表示第1變形例、第2變形例的無線受電裝置的構成的電路圖。 圖17(a)的無線受電裝置4a中，負載70a與接收天線50以及自動調整輔助電路60串聯設置。具體來說負載70a與接收天線50的第1端51連接。
圖17(b)的無線受電裝置4b包括第3變壓器T3，接收天線50與負載70b藉由第3變壓器T3而絕緣。第3變壓器T3的1次線圈W1與接收天線50串聯設置，2次線圈W2上連接著負載70b。
如圖17(a)、圖17(b)所示，具有如下優點：在將接收天線50與負載串聯連接的情況下，在負載的阻抗低的情況下，即便未進行自動調整輔助電路60的調整，亦可獲取一定程度的電力。另一方面，因接收天線50的Q值藉由負載的電阻成分而降低，故難以獲取大電力。
相反，在如圖4所示從自動調整輔助電路60獲取電力的情況下，因接收天線50的Q值並未藉由負載70而降低，故即便在負載70的阻抗高的情況下，亦可獲取大電力。另一方面，在負載70的阻抗過低的情況下，存在妨礙自動調整輔助電路60的動作的問題。
因此，考慮應送電的電力或負載的阻抗等來決定將負載配置在哪一位置即可。
圖18是表示第3變形例的無線受電裝置4c的構成的電路圖。自動調整輔助電路60c更包括在第1端子61與第2端子62之間與第4開關SW4串聯設置的第4輔助電容器CA4。負載70的 位置未作限定。
該變形例中，修正電壓VA在第3開關SW3的導通時間TON3與電容器電壓VCA3相等，在第4開關SW4的導通時間TON4與電容器電壓VCA4相等。根據該無線受電裝置4c，能夠以fTX>fc、fTX<fc各自的狀態下成為模擬共振狀態的方式，將電容器電壓VCA1、VCA2最佳化。
無線受電裝置中，第3開關SW3、第4開關SW4可包含單向開關、雙向開關中的任一個。在包含單向開關的情況下，必須以各自的逆導通元件中不流動電流的相位，將第3開關SW3、第4開關SW4進行開關。
圖19(a)、圖19(b)是分別表示第4變形例、第5變形例的無線受電裝置的構成的電路圖。省略第2控制部64。
圖19(a)的無線受電裝置4d中，自動調整輔助電路60d經由第4變壓器T4而與接收天線50串聯耦合。具體來說，第4變壓器T4的2次線圈W2設置在第1端子61與第2端子62之間，且其1次線圈W1與接收天線50串聯設置。
該無線受電裝置4d中，經由第4變壓器T4進行接收天線50與自動調整輔助電路60d之間的能量的授受。即便根據該構成，亦可獲得與至此為止所說明的無線受電裝置同樣的效果。
圖19(b)中，負載70經由第5變壓器T5而與接收天線50以及自動調整輔助電路60d耦合。具體來說，第5變壓器T5的1次線圈W1與接收天線50串聯連接。負載70與第5變壓 器T5的2次線圈W2的兩端連接。
即便根據該構成，亦可獲得與至此為止所說明的無線受電裝置同樣的效果。無線受電裝置4e中，亦可省略第4變壓器T4。圖19(a)中亦可將負載70與第3輔助電容器CA3耦合。或者圖19(b)中亦可將負載70經由第5變壓器T5而與第3輔助電容器CA3耦合。
(無線送電系統)
藉由將上述的無線供電裝置與無線受電裝置組合，而可實現無線送電系統。
圖20是表示第1實施形態的無線送電系統的構成例的電路圖。無線送電系統1包括無線供電裝置2及無線受電裝置4。
負載70除負載電路76外，亦包括整流電路72以及開關調節器(switching regulator)74。整流電路72為同步檢波電路，且包括平滑用電容器C3、第3高側開關SWH3、及第3低側開關SWL3。
開關調節器74為升降壓轉換器，以可對負載電路76供給最大電力的方式進行控制。開關調節器74的構成以及動作為公知，因此此處的說明省略。
以上為無線送電系統1的構成。圖21是表示圖20的無線送電系統1的動作的波形圖。
無線供電裝置2中，第1開關SW1以及第2開關SW2 以相對於驅動電壓VDRV延遲了θTX=90°的相位而被驅動。其結果，無線供電裝置2中模擬共振狀態成立。
無線受電裝置4中，以相對於無線供電裝置2側的驅動電壓VDRV延遲了θRX=180°的相位，來對第3開關SW3以及第4開關SW4進行驅動。而且，第3開關SW3以相對於第1開關SW1延遲了90°的相位而被驅動。其結果，無線受電裝置4中模擬共振狀態亦成立。
整流電路72的第3高側開關SWH3以及第3低側開關SWL3以相對於第3開關SW3以及第4開關SW4延遲了90°的相位而被驅動。其結果，平滑用電容器C3中產生直流電壓。該直流電壓藉由開關調節器74而轉換為對於負載電路76而言最佳的電壓位準。
以上為無線送電系統1的動作。如此根據無線送電系統1，藉由在無線供電裝置2、無線受電裝置4中分別設置自動調整輔助電路，而可對負載70發送最大電力。
當然，不言而喻可將包含變形例的任意的無線供電裝置2與任意的無線受電裝置4組合。
圖20中，已對在無線供電裝置2、無線受電裝置4的兩方安裝自動調整輔助電路的情況進行了說明，但本發明並不限定於此。
亦可僅在無線供電裝置2中設置自動調整輔助電路，無線受電裝置如先前般進行共振用電容器CRX的調節。
相反，亦可僅在無線受電裝置4設置自動調整輔助電路，無線供電裝置2如先前般進行共振用電容器CTX的調節。
進而，亦可僅在無線供電裝置2設置自動調整輔助電路，而無線受電裝置4不具有任何調節機構。或者僅在無線受電裝置4設置自動調整輔助電路，而無線供電裝置2不具有任何調節機構。
該些情況下，藉由單一的自動調整輔助電路，以取得電源10與負載70之間的阻抗匹配的方式進行調整，從而可進行高效的電力傳送。該情況下，應留意自動調整輔助電路的開關的相位θTX(θRX)的最佳值自90°或270°(180°或0°)偏離。
以上，根據第1實施形態對本發明進行了說明。本領域技術人員應當明白，該實施形態為例示，該些各構成要素或各處理製程的組合中能夠有各種變形例，而且此種變形例亦處於本發明的範圍內。以下，對此種變形例進行說明。
在包括自動調整輔助電路30的無線供電裝置2中，存在即便省略共振用電容器CTX亦可實現模擬共振狀態的情況。該情況下，亦可省略共振用電容器CTX。同樣地在包括自動調整輔助電路60的無線受電裝置4中，亦可省略共振用電容器CRX。
無線供電裝置2根據規定的規則(密碼)，使驅動電壓VDRV的頻率fTX以及相位的至少一個發生變化，而對電力信號S1進行加密。已知曉密碼的無線受電裝置4根據該密碼，對自動調整輔助電路60的開關頻率、相位進行控制。其結果，即便在電力 信號S1加密的情況下，亦可對其進行解碼而接收電力供給。尚未知曉密碼的無線受電裝置無法對自動調整輔助電路60的開關進行適當控制，因而無法接收電力。無線電力傳送中，惡意的利用者的盜電可能成為問題，但藉由利用自動調整輔助電路而可解決該問題。
或者，在單一的無線供電裝置2對多個無線受電裝置4進行供電時，可藉由利用自動調整輔助電路來對每個終端的供電量進行控制。
(第2實施形態)
第1實施形態中，已對包括2個開關SW1、開關SW2的自動調整輔助電路進行了說明。第2實施形態中的自動調整輔助電路包括4個開關而構成。關於除自動調整輔助電路80外的區塊(block)的構成，則與第1實施形態同樣。而且，第1實施形態中說明的各種變形例在第2實施形態中亦有效。
(無線供電裝置)
圖22是表示第2實施形態的無線供電裝置2的構成的電路圖。無線供電裝置2對無線受電裝置(未圖示)傳送電力信號S1。電力信號S1使用不成為電波的電磁波的近場(電場、磁場、或者電磁場)。
無線供電裝置6包括電源10、發送天線20、自動調整 輔助電路80、及第1控制部40。
發送天線20包括設置於其第1端21與其第2端22之間的發送線圈LTX。共振用電容器CTX與發送線圈LTX串聯設置。共振用電容器CTX與發送線圈LTX亦可更換。
自動調整輔助電路80與發送天線20串聯耦合。電源10與圖2同樣地包含半橋式電路，對發送天線20以及自動調整輔助電路80的兩端間，施加具有規定的發送頻率fTX的交流的驅動電壓VDRV。驅動電壓VDRV可為以矩形波、梯形波、正弦波為首的任意的交流波形。本實施形態中，驅動電壓VDRV為以第1電壓位準(電源電壓VDD)與第2電壓位準(接地電壓VGND=0V)擺動的矩形波。
電源10與圖2的電源10同樣地包含半橋式電路。第1控制部40將第1高側開關SWH1以及第1低側開關SWL1以發送頻率fTX而互補地開關。
第2實施形態中，自動調整輔助電路80包括第1端子81、第2端子82、第1開關SWc1~第4開關SWc4、及第5輔助電容器CA5。
第1開關SWc1以及第2開關SWc2在第1端子81與第2端子82之間依次串聯設置。第3開關SWc3以及第4開關SWc4在第1端子81與第2端子82之間依次串聯，且相對於第1開關SWc1以及第2開關SWc2並聯設置。第5輔助電容器CA5在第1開關SWc1與第2開關SWc2的連接點N1、和第3開關SWc3與 第4開關SWc4的連接點N2之間設置。第5輔助電容器CA5的電容值較理想的是充分大於共振用電容器CTX的電容值。
第1控制部40將第1開關SWc1~第4開關SWc4以與驅動電壓VDRV相同的頻率fTX、且以相對於驅動電壓VDRV為某相位差θTX而開關。較佳為相位差θTX亦可為+90°或者-90°(270°)左右。亦即第1控制部40的一部分構成自動調整輔助電路80。
與第1實施形態同樣地，第1開關SWc1~第4開關SWc4可包含雙向開關、或者單向開關中的任一個。在使用單向開關的情況下，亦如已說明般必須注意該些開關的相位。
以上為無線供電裝置6的構成。繼而，對其動作進行說明。
圖23是表示圖22的無線供電裝置6的動作的波形圖。圖23自上方開始依次表示第1高側開關SWH1、第1低側開關SWL1、驅動電壓VDRV、第1開關SWc1、第2開關SWc2、第3開關SWc3、第4開關SWc4、第1端子81中產生的修正電壓VA、發送天線20中流動的共振電流ITX、及發送線圈LTX與共振用電容器CTX的兩端間的共振電壓VTX。在表示開關的波形中，高位準表示導通狀態，低位準表示斷開狀態。而且，共振電流ITX以及共振電壓VTX表示使自動調整輔助電路30動作後經過充分時間後的穩定狀態下的波形。
如圖23所示，藉由將第1高側開關SWH1、第1低側開關SWL1互補地開關，而將矩形波的驅動電壓VDRV施加至發送 天線20以及自動調整輔助電路30的兩端間。第1控制部40以與驅動電壓VDRV相同的頻率、且以相對於驅動電壓VDRV延遲了θTX(=90°)的相位，對包含第1開關SWc1以及第4開關SWc4的第1對P1進行驅動，且與第1對P1互補地，亦即以錯開180°的相位，而對包含第2開關SWc2以及第3開關SWc3的第2對P2進行驅動。
共振電流ITX在第1對P1的導通時間TON1，流經包含第1開關SWc1、第5輔助電容器CA5、第4開關SWc4的路徑，在第2對P2的導通時間TON2，流經包含第3開關SWc3、第5輔助電容器CA5、第2開關SWc2的路徑中。
亦即，第5輔助電容器CA5藉由共振電流ITX而充放電，其結果，第5輔助電容器CA5中產生電容器電壓VCA5。
自動調整輔助電路80對發送天線20的第2端22施加修正電壓VA。修正電壓VA在第1對P1導通的期間TON1設為第1極性，在第2對P2導通的期間TON2設為第2極性。自動調整輔助電路80可將修正電壓VA理解為施加至發送天線20的修正電源。亦即，可知無線供電裝置6的等效電路可視作與圖5的等效電路同等，其動作原理亦同樣。
亦即，若使自動調整輔助電路80動作，則對發送天線20施加相對於驅動電壓VDRV延遲了θTX=90°的相位的修正電壓VA。其結果，共振電流ITX的相位與驅動電壓VDRV的相位一致，而成為模擬共振狀態。藉此，共振電流ITX的振幅比非共振狀態 大。這如圖7、圖9的矢量圖所示。
第2實施形態中的自動調整輔助電路80的動作為參照第1實施形態中的圖8所說明般，可自動地生成滿足模擬共振狀態的修正電壓VA。
以上為無線供電裝置6的動作。
如此根據無線供電裝置6，無須對發送天線20的共振頻率fc進行調節，便能夠以實現模擬共振狀態的方式自動地調整電路的狀態。無線送電中，根據無線供電裝置與無線受電裝置的位置關係，共振頻率時刻變化，而根據無線供電裝置6，可高速地追隨該變化，從而可進行高效的電力傳送。
而且，若欲以無線供電傳送大電力，則共振用電容器CTX的兩端間的電壓變得非常大，因而可變電容器(variable condenser)(變容(varicap))的利用受到制約。因無須根據無線供電裝置6來調節共振用電容器CTX的電容值，故亦具有無須使用可變電容器等的優點。
此處，已對將包含第1開關SWc1、第4開關SWc4的第1對以相對於第1高側開關SWH1(驅動電壓VDRV)的相位延遲了θTX=90°的相位而開關的情況進行了說明，但相位差θTX並非必須為90°，亦可為270°(-90°)。這是因為該情況下以電容器電壓VCA1為逆極性的方式而自動地調節。其中，在使用單向開關構成第1開關SWc1~第4開關SWc4的情況下，必須以逆導通元件中不流動電流的相位來開關。具體而言，理想的是 當fc<fTX時θTX=90°
當fc>fTX時θTX=270°。
而且，如第1實施形態中所說明般，相位差θTX亦可自90°或者270°偏離。
繼而，對無線供電裝置6的變形例進行說明。各變形例可與任意的其他變形例組合，而此組合亦包含在本發明的範圍內。
圖24是表示第1變形例的無線供電裝置6a的構成的電路圖。圖24的電源10c包含H橋式電路。發送天線20以及自動調整輔助電路80a在電源10c的第1輸出端子OUT1與第2輸出端子OUT2之間串聯設置。進而直流阻止用的電容器C2與發送天線20及自動調整輔助電路80a串聯設置。自動調整輔助電路80a中，第5輔助電容器CA5的一端(N2)接地。
根據圖24的無線供電裝置6a，亦可獲得與至此為止所說明的無線供電裝置同樣的效果。
如第1實施形態中所說明般，電源、自動調整輔助電路此兩方亦可經由變壓器而與發送天線20耦合。圖25(a)~圖25(c)是分別表示第2變形例~第4變形例的無線供電裝置6b~6d的構成的電路圖。省略第1控制部40。
在圖25(a)的無線供電裝置6b中，自動調整輔助電路80a經由第6變壓器T6而與發送天線20串聯耦合。具體來說，第 6變壓器T6的1次線圈W1與發送天線20串聯設置，其2次線圈W2設置在自動調整輔助電路80a的第1端子61與第2端子62之間。電源10c對發送天線20與第6變壓器T6的1次線圈W1的兩端間施加驅動電壓。
在圖25(b)的無線供電裝置6c中，電源10c經由第7變壓器T7而與發送天線20以及自動調整輔助電路80a耦合。電源10c對第7變壓器T7的1次線圈W1的兩端施加驅動電壓。發送天線20以及自動調整輔助電路80a與2次線圈W2串聯設置。
在圖25(c)的無線供電裝置6d中，半橋式構成的電源10經由第7變壓器T7而與發送天線20以及自動調整輔助電路80a耦合。在電源10的輸出端子與第7變壓器T7的第1線圈W1之間設置著直流阻止用的電容器C3。
進而亦可將圖25(a)~圖25(c)的變形例組合，而將電源、自動調整輔助電路的兩方利用變壓器而相對於發送天線耦合。
根據該些變形例，亦可獲得與至此為止所說明的無線供電裝置同樣的效果。
(無線受電裝置)
上述第2實施形態的自動調整輔助電路可用於無線受電裝置中。以下對無線受電裝置進行說明。
圖26是表示第2實施形態的無線受電裝置8的構成的 電路圖。無線受電裝置8接收自上述的或者完全不同的其他構成的無線供電裝置發送的電力信號S1。電力信號S1使用不成為電波的電磁波的近場(電場、磁場、或者電磁場)。
無線受電裝置8包括接收天線50、自動調整輔助電路90以及應供給電力的負載70。負載70中亦可內置未圖示的整流電路、檢波電路等。
接收天線50包括在第1端51與第2端52之間串聯設置的接收線圈LRX以及共振用電容器CRX。
自動調整輔助電路90與圖22的自動調整輔助電路80同樣地構成。具體來說，包括自動調整輔助電路90、第1端子91、第5開關SWc5~第8開關SWc8、及第6輔助電容器CA6。
第5開關SWc5以及第6開關SWc6在第1端子91與第2端子92之間串聯設置。第7開關SWc7以及第8開關SWc8在第1端子91與第2端子92之間依次串聯，且相對於第5開關SWc5以及第6開關SWc6並聯設置。第6輔助電容器CA6在第5開關SWc5與第6開關SWc6的連接點N3、和第7開關SWc7與第8開關SWc8的連接點N4之間設置。第6輔助電容器CA6的電容值較理想的是充分大於共振用電容器CRX的電容值。
第2控制部94將第5開關SWc5~第8開關SWc8以與電力信號S1相同的頻率、且以相對於在發送側施加至天線的驅動電壓(VDRV)為某相位差θRX而開關。例如較佳為θRX=180°或0°。
自動調整輔助電路90與接收天線50串聯耦合。而且， 應供給電力的負載70與接收天線50以及自動調整輔助電路90是串聯設置。
以上為無線受電裝置8的構成。繼而，對其動作進行說明。無線受電裝置8的等效電路圖與圖15的無線受電裝置4同等。與無線供電裝置6的自動調整輔助電路80同樣地，自動調整輔助電路90可將修正電壓VA理解為施加至接收天線50的修正電源。
圖27是表示圖26的無線受電裝置8的動作的波形圖。圖27中自上方開始依次表示第5開關SWc5~第8開關SWc8、修正電壓VA、接收天線50中流動的共振電流IRX、及接收線圈LRX與共振用電容器CRX的兩端間的共振電壓VRX。在表示開關的波形中，高位準表示導通狀態，低位準表示斷開狀態。
將包含第5開關SWc5以及第8開關SWc8的第1對以相對於無線供電裝置側的驅動電壓VDRV位移了180°或0°的相位θRX而互補地開關。包含第6開關SWc6以及第7開關SWc7的第2對與第1對互補地開關。共振電流IRX在第1對導通的時間TON1，流經包含第5開關SWc5、第6輔助電容器CA6、第8開關SWc8的路徑，在第2對導通的時間TON2，流經包含第6開關SWc6、第6輔助電容器CA6、第7開關SWc7的路徑。
第6輔助電容器CA6根據共振電流IRX而充放電，其結果，第6輔助電容器CA6中產生電容器電壓VCA6。而且，藉由將與電容器電壓VCA6相應的修正電壓VA施加至接收天線50，而共振電流IA的相位與發送側的驅動電壓VDRV的相位一致，從而可實 現模擬共振狀態。
為了實現模擬共振狀態，必須將第5開關SWc5以及第8開關SWc8以適當的頻率fTX以及相位θRX而開關。因此亦可自無線供電裝置對無線受電裝置8發送表示頻率fTX以及相位θRX的資料。或者無線受電裝置8亦可對相位θRX進行掃描而檢測出最佳相位θRX。
以上為無線受電裝置8的動作。
如此根據圖26的無線受電裝置8，無須調節共振用電容器CRX的電容值，而可自動地實現共振狀態。
繼而對無線受電裝置8的變形例進行說明。
圖26中，將負載70的一端接地而設為基準電位，但亦可代替將負載70的一端接地，而將自動調整輔助電路90的第6輔助電容器CA6的一端，亦即連接點N3或N4的一方接地。
圖28(a)、圖28(b)是表示第2變形例、第3變形例的無線受電裝置的構成的電路圖。
圖26中，已對負載70與接收天線50串聯連接的情況進行了說明，但負載70亦可設置在其他位置。
圖28(a)所示的第1變形例的無線受電裝置8a中，自動調整輔助電路90a的連接點N4接地。負載70a與第6輔助電容器CA6並聯設置。亦即負載70a中供給有第6輔助電容器CA6中產生的電容器電壓VCA6。
圖28(b)所示的第2變形例的無線受電裝置8b中，負 載70b經由第8變壓器T8而耦合於與接收天線50以及自動調整輔助電路90a串聯的路徑。
圖28(c)、圖28(d)是表示負載的構成例的電路圖。圖28(c)的負載70c包括二極體整流電路72c、及負載電路76。圖28(d)的負載70d包括同步檢波電路72d及負載電路76。負載電路亦可如圖20所示更包括開關調節器74。
自動調整輔助電路90亦可相對於接收天線50經由變壓器而串聯耦合。圖29是表示第3變形例的無線受電裝置8c的構成的電路圖。自動調整輔助電路90a經由第9變壓器T9而與接收天線50串聯耦合。負載可與接收天線50以及1次線圈W1串聯設置，亦可與第6輔助電容器CA6並聯設置。
藉由該些變形例，亦可獲得與圖26的無線受電裝置8同樣的效果。
在如圖26所示將接收天線50與負載串聯連接的情況下，亦具有如下優點：在負載的阻抗低的情況下，即便不進行自動調整輔助電路90的調整，亦可獲取一定程度的電力。另一方面，因接收天線50的Q值藉由負載的電阻成分而降低，故難以獲取大電力。
相反，在如圖28(a)所示從自動調整輔助電路90a獲取電力的情況下，因接收天線50的Q值不會藉由負載70而降低，故即便在負載70a的阻抗高的情況下，亦可獲取大電力。另一方面，在負載70a的阻抗過低的情況下，存在妨礙自動調整輔助電 路60的動作的問題。
因此，考慮應送電的電力或負載的阻抗等來決定將負載配置在哪一位置即可。
第5開關SWc5~第8開關SWc8可包括雙向開關、或者單向開關中的任一個。在使用單向開關的情況下，亦如已說明般必須注意該些開關的相位。
(無線送電系統)
藉由將第2實施形態中說明的無線供電裝置6與無線受電裝置8組合，而可實現無線送電系統。
而且，已對在無線供電裝置6、無線受電裝置8的兩方安裝自動調整輔助電路的情況進行了說明，但本發明並不限定於此。
亦可僅在無線供電裝置6中設置自動調整輔助電路，無線受電裝置如先前般進行共振用電容器CRX的調節。相反，亦可僅在無線受電裝置8設置自動調整輔助電路，無線供電裝置6如先前般進行共振用電容器CTX的調節。
進而，亦可僅在無線供電裝置6設置自動調整輔助電路，而無線受電裝置8不具有任何調節機構。或者僅在無線受電裝置8設置自動調整輔助電路，而無線供電裝置6不具有任何調節機構。
該些情況下，藉由單一的自動調整輔助電路，以取得電源10 與負載70之間的阻抗匹配的方式進行調整，從而可進行高效的電力傳送。該情況下，應留意自動調整輔助電路的開關的相位θTX(θRX)的最佳值自90°或270°(180°或0°)偏離。
或者，可將第1實施形態的無線供電裝置2與第2實施形態的無線受電裝置8組合，亦可將無線受電裝置4與無線供電裝置6組合。
以上，根據第2實施形態對本發明進行了說明。本領域技術人員應當明白，該實施形態為例示，該些各構成要素或各處理製程的組合中能夠有各種變形例，而且此種變形例亦處於本發明的範圍內。以下，對此種變形例進行說明。
在包括自動調整輔助電路80的無線供電裝置6中，存在即便省略共振用電容器CTX亦可實現模擬共振狀態的情況。該情況下，亦可省略共振用電容器CTX。同樣地在包括自動調整輔助電路90的無線受電裝置8中，亦可省略共振用電容器CRX。
無線供電裝置6根據規定的規則(密碼)，使驅動電壓VDRV的頻率fTX以及相位的至少一個發生變化，而對電力信號S1進行加密。已知曉密碼的無線受電裝置8根據該密碼，對自動調整輔助電路90的開關頻率、相位進行控制。其結果，即便在電力信號S1加密的情況下，亦可對其進行解碼而接收電力供給。尚未知曉密碼的無線受電裝置無法對自動調整輔助電路90的開關進行適當控制，因而無法接收電力。無線電力傳送中，惡意的利用者的盜電可能成為問題，但藉由利用自動調整輔助電路而可解決該 問題。
或者，在單一的無線供電裝置6對多個無線受電裝置8進行供電時，可藉由利用自動調整輔助電路來對每個終端的供電量進行控制。
自動調整輔助電路30的用途並不限定於無線電力送電，可用於需要進行調整的各種用途中。
(第3實施形態)
在第1實施形態或者第2實施形態及其變形例中所說明的無線供電裝置2或者無線受電裝置4處於共振狀態時，若在發送線圈LTX與接收線圈LRX之間插入金屬片等異物，則共振條件發生變化，從而擾亂共振狀態。而且，若伴隨無線受電裝置4r的移動，發送線圈LTX與接收線圈LRX的耦合係數發生變化，則共振條件發生變化，從而擾亂共振狀態。或者，在惡意的用戶進行盜電的情況下，亦會擾亂共振狀態。在第3實施形態中，對無線送電系統1r中檢測共振狀態的擾亂的技術進行說明。
(無線供電裝置)
圖30是表示第3實施形態的無線供電裝置2f的構成的方塊圖。無線供電裝置2f的基本構成與圖2的構成相同。圖30的自動調整輔助電路30f除多個開關SW1、開關SW2、第1輔助電容器CA1之外，還包括電壓監控部36。
如上述般，追隨共振電路的共振條件的變動，而第1輔助電容器CA1的電壓VCA發生變化。電壓監控部36對第1輔助電容器CA1中產生的電容器電壓VCA1進行監控。第1控制部40接收電壓監控部36的監控結果，而進行規定的處理。以下，對電壓監控部36的監控及第1控制部40的處理的具體例進行說明。
(第1監控方式)
電壓監控部36對電容器電壓VCA1是否包含於規定的範圍(VMIN~VMAX)進行判定，生成在脫離規定的範圍時生效(assert)(例如高位準)的第1檢測信號DET1。
圖31是表示第1監控方式的波形圖。在時刻t0之前，無線供電裝置2及無線受電裝置處於穩定的共振狀態，電容器電壓VCA1在規定的範圍(VMIN~VMAX)內變動。在時刻t0，若產生如下擾亂共振狀態的現象，即，發送線圈LTX的附近被插入金屬片等異物，或無線受電裝置的位置急遽地發生變化，或意圖盜電的受電終端接近等，則電容器電壓VCA1脫離規定的範圍(VMIN~VMAX)，從而第1檢測信號DET1生效。
如此，根據無線供電裝置2f，藉由對電容器電壓VCA1進行監控，而可檢測出擾亂共振狀態的現象。
第1控制部40可根據第1檢測信號DET1進行各種處理。例如第1控制部40在第1檢測信號DET1生效時，停止電源10，並暫時停止對無線受電裝置的供電。而且，除第1檢測信號 DET1之外，藉由參照第1檢測信號DET1以外的資訊，例如表示無線供電裝置2f供給的電力的資料、表示供電目的地的無線受電裝置所接受的電力的資料等，而判定檢測到的現象是應容許的現象還是不應容許的現象。所謂應容許的現象僅是無線受電裝置移動而引起的共振狀態的擾亂等。不應容許的現象是惡意的用戶的盜電、或者異物的混入等。
當第1檢測信號DET1表示的現象為應容許的現象時，第1控制部40在時刻t1重新開始供電。此時，電壓監控部36將規定的範圍(VMIN~VMAX)變更為與新的共振狀態相對應的電壓範圍VMIN'~VMAX'。
當第1檢測信號DET1表示的現象為不應容許的現象時，第1控制部40並不立即重新開始供電，而是進行與該現象相應的處理。例如在因無線受電裝置4位於不適當的位置，而具有無法正常供電的可能性的情況下，可使用未圖示的通信單元，來對無線受電裝置發送催促移動的資料。或者在有盜電的可能性的情況下，可變更發送頻率fTX，或者可在與無線受電裝置之間進行重新認證。
電壓監控部36亦可根據電容器電壓VCA1而使與電容器電壓VCA1加以比較的規定的範圍發生變化。圖32是表示電容器電壓VCA1與規定的範圍的關係的圖。例如電壓監控部36亦可以電容器電壓VCA1的移動平均(實線)為基準來設定規定的範圍。藉此，當共振條件緩慢變化時，第1檢測信號DET1未生效，僅 可在急遽變化的情況下使第1檢測信號DET1生效。亦即，可根據移動平均的平均期間，來篩選檢測的現象。例如伴隨異物的混入的電容器電壓VCA1的變動急遽，因而若縮短移動平均的平均期間，則可選擇性地檢測此種現象。
(第2監控方法)
電壓監控部36除電容器電壓VCA1外，或者代替該電容器電壓VCA1，而對電容器電壓VCA1的時間微分波形進行監控。若時間微分脫離規定的範圍(SMIN~SMAX)，則例如電壓監控部36使第2檢測信號DET2生效。
電容器電壓VCA1伴隨自動調整輔助電路30f在通常時的調整而發生變動後，此時的變動以相對較長的時間尺度而發生。另一方面，異物的混入、意圖盜電的終端近接等現象以非常短的時間尺度而發生。對此，藉由對將電容器電壓VCA1進行時間微分所得的波形進行監控，而可區別伴隨通常的調整的變動，與由異物的混入、意圖盜電的終端接近等現象而引起的變動。
圖33是表示第2監控方法的波形圖。電容器電壓VCA1在規定的電壓範圍(VMIN~VMAX)內變動。在時刻t0之前，因電容器電壓VCA1緩慢地變動，故時間微分限定在規定的範圍內。在時刻t0，電容器電壓VCA1在規定的範圍(VMIN~VMAX)內急遽地變動。該情況下，第1檢測信號DET1未生效，而第2檢測信號DET2生效。該情況下，第1控制部40推測以短的時間尺度而發 生擾亂共振狀態的現象，並進行與其相應的處理。
如此，除電容器電壓VCA1外，藉由對其時間微分波形進行監控，而可根據兩個檢測信號DET1、檢測信號DET2的組合，來分開進行第1控制部40的處理。
發送線圈LTX、共振用電容器CTX中產生的共振電壓為具有數百伏(V)~數千伏(kV)的振幅的交流電壓。因此，為了藉由對該些直接進行監控以檢測共振狀態的擾亂而需要高耐壓的電路，而且，需要用以檢測交流電壓的振幅的電路(例如整流電路)。與此相對，本實施形態中電壓監控部36監控的電容器電壓與發送線圈LTX、共振用電容器CTX中產生的共振電壓相比振幅較小，因而可由低耐壓元件構成電壓監控部36，而且，在對電容器電壓VCA進行監控的情況下，無須如測定共振電壓般測定振幅，因而可簡化電路。
以上為第3實施形態的無線供電裝置2f的說明。另外，自動調整輔助電路及無線供電裝置的構成並不限定於圖30的構成。亦即，電壓監控部36亦可在上述變形例中設置第1實施形態、第2實施形態中說明的各種電路，具體而言設置圖10、圖11、圖12、圖13(a)、圖13(b)的自動調整輔助電路30、或者圖22、圖24、圖25的自動調整輔助電路80。在設置多個輔助電容器的情況下，電壓監控部36可對其中的一個輔助電容器進行監控，亦可同時對多個輔助電容器進行監控。
(無線受電裝置)
電壓監控部36亦可設置於無線受電裝置4的自動調整輔助電路60。圖34是表示第3實施形態的無線受電裝置4f的構成的方塊圖。無線受電裝置4f的基本構成與圖14的無線受電裝置4相同。圖34的自動調整輔助電路60f除多個開關SW3、開關SW4、第3輔助電容器CA3之外，還包括電壓監控部36。
電壓監控部36的動作與設置於無線供電裝置2f的情況相同，因而省略說明。
無線受電裝置中，自動調整輔助電路60f的輔助電容器CA3中產生的電壓VCA3亦追隨共振條件的變動而變化。因此，藉由對電容器電壓VCA3進行監控而可檢測擾亂共振狀態的現象。
以上為第3實施形態的無線受電裝置4f的說明。另外，自動調整輔助電路及無線受電裝置的構成並不限定於圖34的構成。亦即，電壓監控部36亦可在上述變形例中設置第1實施形態、第2實施形態中所說明的各種電路，具體而言，設置圖17(a)、圖17(b)、圖18、圖19(a)、圖19(b)、圖20的自動調整輔助電路60、或者圖26、圖28(a)~圖28(d)、圖29的自動調整輔助電路90。在設置多個輔助電容器的情況下，電壓監控部36可對其中的一個輔助電容器進行監控，亦可同時對多個輔助電容器進行監控。
以上，根據第3實施形態對本發明進行了說明。本領域技術人員應當明白，該實施形態為例示，該些各構成要素或各處 理製程的組合中能夠有各種變形例，而且此種變形例亦處於本發明的範圍內。以下，對此種變形例進行說明。
實施形態中，電壓監控部36根據輔助電容器中產生的電壓而檢測擾亂共振狀態的現象，亦可代替其，而對自動調整輔助電路30的第1端子31中產生的修正電壓VA、自動調整輔助電路60的第1端子61中產生的修正電壓VA、自動調整輔助電路80的第1端子81中產生的修正電壓VA、自動調整輔助電路90的第1端子91中產生的修正電壓VA進行監控，該情況亦包含於本發明的範圍內。
已根據實施形態對本發明進行了說明，認為實施形態僅表示本發明的原理、應用，在實施形態中，在不脫離申請專利範圍所規定的本發明的思想的範圍內，可進行多個變形例或配置的變更。
產業上之可利用性
本發明可利用於無線供電技術。
2f‧‧‧無線供電裝置
10‧‧‧電源
20‧‧‧發送天線
21‧‧‧第1端
22‧‧‧第2端
30、30f‧‧‧自動調整輔助電路
31‧‧‧第1端子
32‧‧‧第2端子
36‧‧‧電壓監控部
40‧‧‧第1控制部
CA1‧‧‧第1輔助電容器
CTX‧‧‧共振用電容器
VCA1‧‧‧第1輔助電容器CA1的電壓
DET1‧‧‧第1檢測信號
DET2‧‧‧第2檢測信號
LTX‧‧‧發送線圈
SW1‧‧‧第1開關
SW2‧‧‧第2開關

Claims (15)

  1. 一種無線供電裝置，對無線受電裝置發送包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號，其特徵在於包括：發送天線，包含發送線圈；自動調整輔助電路，與上述發送天線串聯耦合；以及電源，對上述發送天線及上述自動調整輔助電路的兩端間施加交流的驅動電壓，且上述自動調整輔助電路包括：第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置在上述第1端子、上述第2端子、上述N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第1控制部，將上述多個開關分別與上述驅動電壓進行同步，且以相對於驅動電壓為預定的相位差而進行開關；以及電壓監控部，對上述N個輔助電容器中的至少一個中所產生的電壓進行監控，其中根據上述電壓監控部的監控結果而檢測擾亂共振狀態的現象。
  2. 一種無線供電裝置，對無線受電裝置發送包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號，其特徵在於包括：發送天線，包含發送線圈； 自動調整輔助電路，與上述發送天線串聯耦合；以及電源，對上述發送天線及上述自動調整輔助電路的兩端間施加交流的驅動電壓，且上述自動調整輔助電路包括：第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置在上述第1端子、上述第2端子、上述N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第1控制部，將上述多個開關分別與上述驅動電壓進行同步，且以相對於驅動電壓為預定的相位差而進行開關；以及電壓監控部，對上述N個輔助電容器中的至少一個中所產生的電壓進行監控，其中上述第1控制部接收上述電壓監控部的監控結果，而進行規定的處理。
  3. 一種無線供電裝置，對無線受電裝置發送包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號，其特徵在於包括：發送天線，包含發送線圈；自動調整輔助電路，與上述發送天線串聯耦合；以及電源，對上述發送天線及上述自動調整輔助電路的兩端間施加交流的驅動電壓，且上述自動調整輔助電路包括： 第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置在上述第1端子、上述第2端子、上述N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第1控制部，將上述多個開關分別與上述驅動電壓進行同步，且以相對於驅動電壓為預定的相位差而進行開關；以及電壓監控部，對上述N個輔助電容器中的至少一個中所產生的電壓進行監控，其中上述電壓監控部對上述輔助電容器中產生的電壓是否包含於規定的範圍內進行判定。
  4. 一種無線供電裝置，對無線受電裝置發送包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號，其特徵在於包括：發送天線，包含發送線圈；自動調整輔助電路，與上述發送天線串聯耦合；以及電源，對上述發送天線及上述自動調整輔助電路的兩端間施加交流的驅動電壓，且上述自動調整輔助電路包括：第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置在上述第1端子、上述第2端子、上述 N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第1控制部，將上述多個開關分別與上述驅動電壓進行同步，且以相對於驅動電壓為預定的相位差而進行開關；以及電壓監控部，對上述N個輔助電容器中的至少一個中所產生的電壓進行監控，其中上述電壓監控部對將上述輔助電容器中產生的電壓進行時間微分所得的波形進行監控。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的無線供電裝置，其中上述多個開關包含第1開關及第2開關，上述N個輔助電容器包含第1輔助電容器，上述第1開關及上述第1輔助電容器串聯設置於上述第1端子與上述第2端子之間，上述第2開關在上述第1端子與上述第2端子之間，相對於上述第1開關及上述第1輔助電容器並聯設置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的無線供電裝置，其中上述自動調整輔助電路更包括第2輔助電容器，上述第2輔助電容器在上述第1端子與上述第2端子之間，與上述第2開關串聯設置。
  7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的無線供電裝置，其中上述多個開關包括：第1開關及第2開關，串聯設置於上述第1端子與上述第2 端子之間；以及第3開關及第4開關，在上述第1端子與上述第2端子之間，在相對於上述第1開關及上述第2開關並聯的路徑上依次串聯設置，且上述N個輔助電容器包含第5輔助電容器，上述第5輔助電容器設置在上述第1開關與上述第2開關的連接點、和上述第3開關與上述第4開關的連接點之間。
  8. 一種無線送電系統，其特徵在於包括：如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的無線供電裝置；以及無線受電裝置，接收來自上述無線供電裝置的電力信號。
  9. 一種無線受電裝置，接收自無線供電裝置發送的包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號，其特徵在於包括：接收天線，包含接收線圈；以及自動調整輔助電路，與上述接收天線串聯耦合；且上述自動調整輔助電路包括：第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置在上述第1端子、上述第2端子、上述N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第2控制部，將上述多個開關分別與上述電力信號同步地進 行開關；以及電壓監控部，對上述N個輔助電容器的至少一個中所產生的電壓進行監控，其中根據上述電壓監控部的監控結果而檢測擾亂共振狀態的現象。
  10. 一種無線受電裝置，接收自無線供電裝置發送的包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號，其特徵在於包括：接收天線，包含接收線圈；以及自動調整輔助電路，與上述接收天線串聯耦合；且上述自動調整輔助電路包括：第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置在上述第1端子、上述第2端子、上述N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第2控制部，將上述多個開關分別與上述電力信號同步地進行開關；以及電壓監控部，對上述N個輔助電容器的至少一個中所產生的電壓進行監控，其中上述電壓監控部對上述輔助電容器中產生的電壓是否包含於規定的範圍內進行判定。
  11. 一種無線受電裝置，接收自無線供電裝置發送的包含電 場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號，其特徵在於包括：接收天線，包含接收線圈；以及自動調整輔助電路，與上述接收天線串聯耦合；且上述自動調整輔助電路包括：第1端子；第2端子；N個(N為自然數)輔助電容器；多個開關，分別設置在上述第1端子、上述第2端子、上述N個輔助電容器的端子中的2個端子之間；第2控制部，將上述多個開關分別與上述電力信號同步地進行開關；以及電壓監控部，對上述N個輔助電容器的至少一個中所產生的電壓進行監控，其中上述電壓監控部對將上述輔助電容器中產生的電壓進行時間微分所得的波形進行監控。
  12. 如申請專利範圍第9項至第11項中任一項所述的無線受電裝置，其中上述多個開關包含第3開關及第4開關，上述N個輔助電容器包含第3輔助電容器，上述第3開關及上述第3輔助電容器串聯設置於上述第1端子與上述第2端子之間，上述第4開關在上述第1端子與上述第2端子之間，相對於 上述第3開關及上述第3輔助電容器並聯設置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的無線受電裝置，其中上述自動調整輔助電路更包括第4輔助電容器，上述第4輔助電容器在上述第1端子與上述第2端子之間，與上述第4開關串聯設置。
  14. 如申請專利範圍第9項至第11項中任一項所述的無線受電裝置，其中上述多個開關包括：第5開關及第6開關，串聯設置於上述第1端子與上述第2端子之間；以及第7開關及第8開關，在上述第1端子與上述第2端子之間，在相對於上述第5開關及上述第6開關並聯的路徑上依次串聯設置，上述N個輔助電容器包含第6輔助電容器，上述第6輔助電容器設置在上述第5開關與上述第6開關的連接點、和上述第7開關與上述第8開關的連接點之間。
  15. 一種無線送電系統，其特徵在於包括：無線供電裝置，發送包含電場、磁場、電磁場中的任一個的電力信號；以及如申請專利範圍第9項至第11項中任一項所述的無線受電裝置，接收上述電力信號。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102113853B1 (ko) * 2013-07-17 2020-06-03 삼성전자주식회사 커플링 영역 검출 방법 및 장치
KR101943082B1 (ko) * 2014-01-23 2019-04-18 한국전자통신연구원 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치, 및 무선 전력 전송 시스템
EP2966749A3 (en) * 2014-06-20 2016-04-06 Funai Electric Co., Ltd. Wireless power supply device
JP6269375B2 (ja) * 2014-07-30 2018-01-31 船井電機株式会社 非接触給電装置および非接触給電システム
GB2524602B (en) * 2014-10-24 2016-02-10 William Redman-White Electronic Tuning System
US10284018B2 (en) * 2015-10-30 2019-05-07 Shenzhen Yichong Wirless Power Technology Co. Ltd System, apparatus and method for adaptive tuning for wireless power transfer
US10804742B2 (en) 2016-05-27 2020-10-13 Witricity Corporation Voltage regulation in wireless power receivers
GB201808844D0 (en) * 2018-05-30 2018-07-11 Imperial Innovations Ltd Wireless power transmission system and method
CN114928177A (zh) 2018-11-30 2022-08-19 韦特里西提公司 用于高功率无线功率系统中的低功率激励的系统和方法
KR20220011667A (ko) 2019-05-24 2022-01-28 위트리시티 코포레이션 무선 전력 수신기용 보호 회로
US11316375B2 (en) 2019-08-26 2022-04-26 Witricity Corporation Control of active rectification in wireless power systems
US11356079B2 (en) 2020-01-23 2022-06-07 Witricity Corporation Tunable reactance circuits for wireless power systems
CN115023879A (zh) 2020-01-29 2022-09-06 韦特里西提公司 用于无线电力传输系统的辅助电源掉电保护
EP4115490A1 (en) 2020-03-06 2023-01-11 Witricity Corporation Active rectification in wireless power systems
KR20220026407A (ko) * 2020-08-25 2022-03-04 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치에서 적응적 동작 전압 기반의 무선 전력 전송 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201010235A (en) * 2008-08-20 2010-03-01 Darfon Electronics Corp Wireless energy transmitting method, wireless energy receiving method, and wireless energy transferring system, transmitting end device, and receiving end device using thereof
WO2011122048A1 (en) * 2010-04-02 2011-10-06 Advantest Corporation Wireless power receiving apparatus capable of providing a high q value
JP2011244684A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Advantest Corp ワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0640254B1 (en) * 1992-05-10 2001-08-01 Auckland Uniservices Limited A non-contact power distribution system
JP3840765B2 (ja) * 1997-11-21 2006-11-01 神鋼電機株式会社 非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置
US6876266B2 (en) * 2002-06-10 2005-04-05 Gct Semiconductor, Inc. LC oscillator with wide tuning range and low phase noise
JP4812322B2 (ja) * 2005-04-08 2011-11-09 パナソニック株式会社 携帯通信機器
JP4922631B2 (ja) * 2006-03-14 2012-04-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 磁気エネルギー回生電流スイッチを用いた単相誘導電動機
JP2011044036A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Tokyo Institute Of Technology 交流電流制御装置、交流電流制御方法、及び、プログラム
JP5577886B2 (ja) * 2009-09-08 2014-08-27 Ｔｄｋ株式会社 ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム
US20120068548A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Advantest Corporation Wireless power supply apparatus
WO2012164846A1 (ja) * 2011-06-02 2012-12-06 株式会社アドバンテスト ワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電システム、自動チューニング補助回路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201010235A (en) * 2008-08-20 2010-03-01 Darfon Electronics Corp Wireless energy transmitting method, wireless energy receiving method, and wireless energy transferring system, transmitting end device, and receiving end device using thereof
WO2011122048A1 (en) * 2010-04-02 2011-10-06 Advantest Corporation Wireless power receiving apparatus capable of providing a high q value
JP2011244684A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Advantest Corp ワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電システム

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