TWI568126B - A power transmission method of a wireless power transmission device and a wireless power transmission device - Google Patents

Description

無線電力傳輸裝置及無線電力傳輸裝置之供給電力控制方法

本發明係關於一種利用共振現象自連接於電源之供電模組對連接有包含能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之二次電池之被供電機器之受電模組供給電力的無線電力傳輸裝置及無線電力傳輸裝置之供給電力控制方法。

近年來，筆記型PC(Personal Computer，個人電腦)、平板型PC、數位相機、行動電話、行動式遊戲機、耳機型音樂播放器、無線式頭戴型耳機、助聽器、記錄器等人可攜帶使用之行動式之電子機器正快速普及。而且，該等行動式之電子機器之大部分中搭載有充電電池，需要定期充電。為了簡化對該電子機器之充電電池之充電作業，藉由於供電裝置與搭載於電子機器之受電裝置之間利用無線傳輸電力之供電技術(改變磁場而進行電力傳輸之無線電力傳輸技術)來對充電電池進行充電的機器正不斷增加。

例如，作為無線電力傳輸技術，可列舉利用線圈間之電磁感應而進行電力傳輸之技術(例如參照專利文獻1)、藉由利用供電裝置及受電裝置具備之共振器(線圈)間之共振現象(磁場共振態)使磁場耦合而進行電力傳輸的技術(例如參照專利文獻2)。

又，關於對充電電池(例如鋰離子二次電池等)進行充電之方式，已知有定電流定電壓充電方式。於定電流定電壓充電方式中，剛開始充電不久後係以定電流進行充電。而且，若以定電流進行充電之期間 施加之電壓上升至特定之上限電壓，則保持為此上限電壓而以定電壓進行充電。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第4624768號公報

[專利文獻2]日本專利特開2010-239769號公報

然而，於藉由利用上述無線進行電力傳輸之無線電力傳輸裝置對鋰離子二次電池以定電流定電壓充電方式進行充電的情形時，當自定電流充電轉為定電壓充電時，如圖5所示，供給至充電電池之電流值衰減。其結果，於定電壓充電時，相對於充電時間之充電量減少，需要一定時間才能充滿電。

又，一般而言，鋰離子二次電池等二次電池有因反覆滿量充電而二次電池之壽命變短的傾向。

因此，本發明之目的在於提供一種可縮短充電時間且可防止二次電池之壽命縮短的無線電力傳輸裝置。

用以解決上述問題之本發明係一種無線電力傳輸裝置，其特徵在於利用共振現象自連接於電源之供電模組對連接有包含能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之二次電池之被供電機器的受電模組供給電力，上述無線電力傳輸裝置具備：輸入阻抗測定器，其測定包含上述被供電機器之無線電力傳輸裝置之輸入阻抗；及控制機器，其利用上述輸入阻抗測定器所測定到之輸入阻抗之變化，判定上述定電流充電期間是否已結束，於判定上述定電流充電期間已結束之情形時，結束充電。

根據上述構成，利用共振現象對可自定電流充電轉為定電壓充電而充電之二次電池進行充電時，當存在輸入阻抗測定器所測定到之輸入阻抗之變化時，可判定定電流充電期間已結束，並根據該定電流充電期間之結束而結束充電。

一般而言，二次電池反覆如不充滿電而剩餘某種程度之容量未充滿便結束充電之充電與反覆滿量充電相比，可延長二次電池之壽命。因此，藉由如上述般利用僅定電流充電期間之充電結束對二次電池之充電，可進行不充滿電而剩餘某種程度之容量未充滿的充電，而可延長二次電池之壽命。再者，一般而言，能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之二次電池藉由僅定電流充電期間之充電可完成滿量充電之約80%之充電，因此，可確保足夠之充電量。

又，由於可不經過定電壓充電而根據定電流充電期間之結束來結束充電，故可謀求充電時間之縮短。

又，用以解決上述問題之本發明係如上述無線電力傳輸裝置，其特徵在於，上述控制機器係於上述輸入阻抗測定器所測定到之上述輸入阻抗超過或低於特定之閾值時，判定上述定電流充電期間已結束。

根據上述構成，當輸入阻抗測定器所測定到之輸入阻抗超過或低於特定之閾值時，可判定定電流充電期間已結束。

又，用以解決上述問題之本發明係如上述無線電力傳輸裝置，其特徵在於，上述控制機器係於上述輸入阻抗測定器所測定到的相對於充電時間之上述輸入阻抗之改變量即負荷變動特性超過或低於特定之閾值時，判定上述定電流充電期間已結束。

根據上述構成，當輸入阻抗測定器所測定到的相對於充電時間之輸入阻抗之改變量即負荷變動特性超過或低於特定之閾值時，可判定定電流充電期間已結束。

又，用以解決上述問題之本發明係如上述無線電力傳輸裝置，其特徵在於，上述供電模組及上述受電模組至少包括供電線圈、供電共振器、受電共振器及受電線圈，藉由調整上述供電線圈與上述供電共振器之間之耦合係數、上述供電共振器與上述受電共振器之間之耦合係數、及上述受電共振器與上述受電線圈之間之耦合係數之至少一個，可調整上述負荷變動特性。

根據上述構成，藉由調整供電線圈與供電共振器之間之耦合係數、供電共振器與受電共振器之間之耦合係數、及受電共振器與受電線圈之間之耦合係數之至少一者，可調整負荷變動特性。

藉此，例如，若增大負荷變動特性，則短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用輸入阻抗測定器之測定精度。

又，用以解決上述問題之本發明係如上述無線電力傳輸裝置，其特徵在於，藉由增大上述供電線圈與上述供電共振器之間之耦合係數而增大上述負荷變動特性。

根據上述構成，藉由增大供電線圈與供電共振器之間之耦合係數，而可增大負荷變動特性。藉此，短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用輸入阻抗測定器之測定精度。

又，用以解決上述問題之本發明係如上述無線電力傳輸裝置，其特徵在於，藉由增大上述受電共振器與上述受電線圈之間之耦合係數，而增大上述負荷變動特性。

根據上述構成，藉由增大受電共振器與受電線圈之間之耦合係數，而可增大負荷變動特性。藉此，短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用輸入阻抗測定器之測定精度。

又，用以解決上述問題之本發明係如上述無線電力傳輸裝置，其特徵在於，藉由增大上述供電線圈與上述供電共振器之間之耦合係數、及上述受電共振器與上述受電線圈之間之耦合係數，而增大上述 負荷變動特性。

根據上述構成，可增大供電線圈與供電共振器之間之耦合係數、及受電共振器與受電線圈之間之耦合係數。藉此，短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用輸入阻抗測定器之測定精度。

又，用以解決上述問題之本發明係一種無線電力傳輸裝置之供給電力控制方法，其特徵在於，該無線電力傳輸裝置係自連接於電源之供電模組對連接有包含能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之二次電池之被供電機器的受電模組使磁場改變而供給電力，上述無線電力傳輸裝置包括測定上述電力傳輸裝置之輸入阻抗之輸入阻抗測定器、及上述控制機器，且上述控制機器執行如下處理：利用上述輸入阻抗測定器所測定到之輸入阻抗之變化來判定上述定電流充電期間是否已結束；及於判定上述定電流充電期間已結束之情形時，結束充電。

根據上述方法，利用共振現象對可自定電流充電轉為定電壓充電而充電之二次電池進行充電時，當存在輸入阻抗測定器所測定到之輸入阻抗之變化時，可判定定電流充電期間已結束，並根據該定電流充電期間之結束而結束充電。

一般而言，二次電池反覆如不充滿電而剩餘某種程度之容量未充滿便結束充電的充電與反覆滿量充電相比，可延長二次電池之壽命。因此，藉由如上述般利用僅定電流充電期間之充電結束對二次電池之充電，可進行不充滿電而剩餘某種程度之容量未充滿之充電，而可延長二次電池之壽命。再者，一般而言，能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之二次電池藉由僅定電流充電期間之充電可完成滿量充電之約80%之充電，因此，可確保足夠之充電量。

又，由於可不經過定電壓充電而根據定電流充電期間之結束來結束充電，故可謀求充電時間之縮短。

本發明可提供一種能縮短充電時間且能防止二次電池之壽命縮短的無線電力傳輸裝置。

1‧‧‧無線電力傳輸裝置

2‧‧‧供電模組

3‧‧‧受電模組

4‧‧‧電流‧電壓檢測部

5‧‧‧控制機器

6‧‧‧交流電源

7‧‧‧穩定電路

8‧‧‧充電電路

9‧‧‧鋰離子二次電池

10‧‧‧被供電機器

21‧‧‧供電線圈

22‧‧‧供電共振器

31‧‧‧受電線圈

32‧‧‧受電共振器

51‧‧‧虛線

52‧‧‧實線

55‧‧‧實線

61‧‧‧電力供給源

62‧‧‧振盪電路

101‧‧‧充電器

102‧‧‧無線式頭戴型耳機

102a‧‧‧耳機揚聲器部

C₁‧‧‧電容器

C₂‧‧‧電容器

C₃‧‧‧電容器

C₄‧‧‧電容器

d12‧‧‧距離

d23‧‧‧距離

d34‧‧‧距離

f‧‧‧共振頻率

I₁‧‧‧電流

I₂‧‧‧電流

I₃‧‧‧電流

I₄‧‧‧電流

I_ch‧‧‧電流值

k‧‧‧耦合係數

L₁‧‧‧線圈

L₂‧‧‧線圈

L₃‧‧‧線圈

L₄‧‧‧線圈

M₁₂‧‧‧互感

M₂₃‧‧‧互感

M₃₄‧‧‧互感

R₁‧‧‧電阻器

R₂‧‧‧電阻器

R₃‧‧‧電阻器

R₄‧‧‧電阻器

R_L‧‧‧阻抗

S21‧‧‧傳輸特性

V_ch‧‧‧電壓

V_in‧‧‧電壓

Z_in‧‧‧輸入阻抗

Z_L‧‧‧阻抗

圖1係搭載有供電模組之充電器、及搭載有受電模組之無線式頭戴型耳機之說明圖。

圖2係無線電力傳輸裝置之方塊圖。

圖3係無線電力傳輸裝置之概略說明圖。

圖4係利用等效電路表示無線電力傳輸裝置之說明圖。

圖5係表示鋰離子二次電池之充電特性之圖表。

圖6係表示相對於電源頻率之傳輸特性『S21』之關係之說明圖。

圖7係表示相對於電源頻率之輸入阻抗Z_in之關係之曲線圖。

圖8係表示測定實驗1-1之測定結果之圖表。

圖9係表示測定實驗1-2之測定結果之圖表。

圖10係表示測定實驗1-3之測定結果之圖表。

圖11係表示測定實驗2-1及測定實驗2-2之測定結果之圖表。

圖12係表示測定實驗2-3及測定實驗2-4之測定結果之圖表。

圖13係表示測定實驗2-5之測定結果之圖表。

圖14係表示無線電力傳輸中之線圈間距離與耦合係數之關係之曲線圖。

圖15係說明控制機器執行之充電動作流程之流程圖。

以下，對本發明之無線電力傳輸裝置、及無線電力傳輸裝置之供給電力控制方法之實施形態進行說明。

(實施形態)

首先，於本實施形態中，如圖1所示，作為無線電力傳輸裝置1，以具備供電模組2之充電器101、及具備受電模組3之無線式頭戴型耳機102為例進行說明。

(無線電力傳輸裝置1之構成)

如圖1所示，無線電力傳輸裝置1包括充電器101及無線式頭戴型耳機102。而且，如圖2所示，充電器101包括包含供電線圈21及供電共振器22之供電模組2、電流‧電壓檢測部4(相當於輸入阻抗測定器)、及控制機器5。又，無線式頭戴型耳機102包括耳機揚聲器部102a、包含受電線圈31及受電共振器32之受電模組3、將所接受之交流電力整流化之穩定電路7、防止過充電之充電電路8、及鋰離子二次電池(再者，省略作為聲頻機器之裝置)。而且，於供電模組2之供電線圈21經由控制機器5連接有對供電模組2供給電力之交流電源6(外部之電力供給源61、振盪電路62)，於受電模組3之受電線圈31經由穩定電路7及充電電路8而連接有鋰離子二次電池9。再者，於圖式中，為了便於說明，將穩定電路7、充電電路8及鋰離子二次電池9記載於受電模組3之外，但實際上係配置於螺線管狀之受電線圈31及受電共振器32之線圈內周側。又，本實施形態中之穩定電路7、充電電路8、及鋰離子二次電池9如圖1及圖2所示係成為最終之電力供電目標之被供電機器10，被供電機器10係連接於受電模組3之電力供電目標之機器全體之總稱。

又，雖未圖示，但充電器101中設置有用以收納無線式頭戴型耳機102之切合無線式頭戴型耳機102之形狀的收納槽，藉由將無線式頭戴型耳機102收納至該充電器101之收納槽，能夠以充電器101具備之供電模組2與無線式頭戴型耳機102具備之受電模組3對向配置的方式將無線式頭戴型耳機102定位。

供電線圈21發揮將自交流電源6獲得之電力藉由電磁感應而供給 至供電共振器22的作用。如圖4所示，該供電線圈21構成為以電阻器R₁、線圈L₁、及電容器C₁為要素之RLC電路。再者，線圈L₁部分係使用銅線材(具絕緣被膜)，並將線圈徑設定為15mm。又，將構成供電線圈21之電路元件所具有之合計阻抗設為Z₁，於本實施形態中，係將構成供電線圈21之以電阻器R₁、線圈L₁、及電容器C₁為要素之RLC電路(電路元件)所具有之合計之阻抗設為Z₁。又，將流至供電線圈21之電流設為I₁。

受電線圈31發揮如下作用：藉由電磁感應而接收作為磁場能量自供電共振器22傳輸至受電共振器32之電力，並經由穩定電路7及充電電路8供給至鋰離子二次電池9。該受電線圈31係與供電線圈21同樣地，如圖4所示，構成為以電阻器R₄、線圈L₄、及電容器C₄為要素之RLC電路。再者，線圈L₄部分係使用銅線材(具絕緣被膜)，並設定為線圈徑11mm。又，將構成受電線圈31之電路元件所具有之合計阻抗設為Z₄，於本實施形態中，係將構成受電線圈31之以電阻器R₄、線圈L₄、及電容器C₄為要素之RLC電路(電路元件)所具有的合計之阻抗設為Z₄。又，將連接於受電線圈31之被供電機器10之合計阻抗設為Z_L。又，將流至受電線圈31之電流設為I₄。再者，將被供電機器10之合計阻抗設為Z_L，但為方便起見，亦可置換為R_L。

如圖4所示，供電共振器22構成為以電阻器R₂、線圈L₂、及電容器C₂為要素之RLC電路。又，如圖4所示，受電共振器32構成為以電阻器R₃、線圈L₃、及電容器C₃為要素之RLC電路。而且，供電共振器22及受電共振器32分別成為共振電路，發揮產生磁場共振態之作用。此處，所謂磁場共振態(共振現象)，係指2個以上之線圈於共振頻率共振。又，將構成供電共振器22之電路元件所具有之合計阻抗設為Z₂，於本實施形態中，係將構成供電共振器22之以電阻器R₂、線圈L₂、及電容器C₂為要素之RLC電路(電路元件)所具有的合計之阻抗設 為Z₂。又，將構成受電共振器32之電路元件所具有之合計阻抗設為Z₃，於本實施形態中，係將構成受電共振器32之以電阻器R₃、線圈L₃、及電容器C₃為要素之RLC電路(電路元件)所具有的合計之阻抗設為Z₃。又，將流至供電共振器22之電流設為I₂，將流至受電共振器32之電流設為I₃。

又，於供電共振器22及受電共振器32中之作為共振電路之RLC電路中，若將電感設為L，並將電容器電容設為C，則由(式1)規定之f成為共振頻率。而且，本實施形態中之供電線圈21、供電共振器22、受電線圈31、及受電共振器32之共振頻率係設為970kMHz。

又，供電共振器22係使用由銅線材(具絕緣被膜)構成之線圈徑15mm之螺線管型之線圈。又，受電共振器32係使用由銅線材(具絕緣被膜)構成之線圈徑11mm之螺線管型之線圈。又，供電共振器22及受電共振器32之共振頻率一致。再者，供電共振器22及受電共振器32只要為使用線圈之共振器則可為螺旋型或螺線管型等之線圈。

又，將供電線圈21與供電共振器22之間之距離設為d12，將供電共振器22與受電共振器32之間之距離設為d23，將受電共振器32與受電線圈31之間之距離設為d34(參照圖1)。

又，如圖4所示，將供電線圈21之線圈L₁與供電共振器22之線圈L₂之間之互感設為M₁₂，將供電共振器22之線圈L₂與受電共振器32之線圈L₃之間之互感設為M₂₃，將受電共振器32之線圈L₃與受電線圈31之線圈L₄之間之互感設為M₃₄。又，於無線電力傳輸裝置1中，將線圈 L₁與線圈L₂之間之耦合係數表述為k₁₂，將線圈L₂與線圈L₃之間之耦合係數表述為k₂₃，將線圈L₃與線圈L₄之間之耦合係數表述為k₃₄。

又，若表示無線電力傳輸裝置1(包含穩定電路7、充電電路8及鋰離子二次電池9)之電路圖則如圖3之下圖所示。其係將無線電力傳輸裝置1(包含穩定電路7、充電電路8及鋰離子二次電池9)全體置換為一個輸入阻抗Z_in而表示者，將施加至無線電力傳輸裝置1之電壓設為電壓V_in，將輸入至無線電力傳輸裝置1之電流設為I_in。

再者，若為更詳細地表示無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗Z_in，而利用等效電路表示無線電力傳輸裝置1之構成，則如圖4所示。而且，根據圖4之等效電路，無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗Z_in可如(式2)般表述。

而且，本實施形態中之無線電力傳輸裝置1之供電線圈21、供電共振器22、受電共振器32、及受電線圈31之阻抗Z₁、Z₂、Z₃、Z₄、Z_L分別可如(式3)般表述。

其次，若將(式3)導入(式2)，則成為(式4)。

而且，供電線圈21之RLC電路之R₁、L₁、C₁、供電共振器22之RLC電路之R₂、L₂、C₂、受電共振器32之RLC電路之R₃、L₃、C₃、受電線圈31之RLC電路之R₄、L₄、C₄之電阻值、電感、電容器電容、及耦合係數k₁₂、k₂₃、k₃₄較理想為於設計、製造階段等作為可變更之參數，以滿足上述(式4)之關係式的方式設定。

又，充電器101所具備之電流‧電壓檢測部4包含電流檢測部及電壓檢測部，分別檢測施加至無線電力傳輸裝置1之電壓V_in、輸入至無線電力傳輸裝置1之電流I_in。

詳細情況雖於下文進行敍述，但控制機器5具有如下功能，即，根據電流‧電壓檢測部4檢測出之電壓V_in及電流I_in求出輸入阻抗 Z_in(參照式5)，依據所求得之輸入阻抗Z_in之變化，判斷是否自交流電源6對供電模組2供給電力；且具有經判斷為未供給電力之情形時遮斷自交流電源6向供電模組2供給電力的功能。再者，控制機器5包括例如微電腦、記憶裝置等。又，檢測電壓V_in及電流I_in之電流‧電壓檢測部4相當於輸入阻抗測定器。

(鋰離子二次電池9之充電時之充電特性)

其次，對基於使用本實施形態之無線電力傳輸裝置1時之作為電力供電目標之鋰離子二次電池9之充電時之充電特性的應對方法進行說明。

於本實施形態中，作為被供給電力之被供電機器10之一係使用鋰離子二次電池9。而一般而言，對鋰離子二次電池9進行充電時，係採用定電流定電壓充電方式。利用該定電流定電壓充電方式之鋰離子二次電池9之充電中，如圖5之鋰離子二次電池9之充電特性之圖表所示，剛開始充電不久後係對鋰離子二次電池9以定電流(I_ch)進行充電(CC：定電流)。而以定電流進行充電之期間，施加至鋰離子二次電池9之電壓(V_ch)上升至特定之上限電壓(於本實施形態中為4.2V)。若電壓(V_ch)上升至上限電壓，則保持為此上限電壓而轉為定電壓充電(CV：定電壓)。若以定電壓(CV)進行充電，則輸入至鋰離子二次電池9之電流值(I_ch)不斷衰減，經過特定之電流值或特定時間後成為滿量充電。

然而，當自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)時，如圖5所 示，供給至鋰離子二次電池9之電流值(I_ch)衰減。其結果，於定電壓充電時(CV)相對於充電時間之充電量減少，需要一定時間才能充滿電。

根據上述充電特性可知，藉由根據定電流充電(CC)之結束而結束對鋰離子二次電池9之充電，可謀求充電時間之縮短。再者，能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之鋰離子二次電池9藉由僅定電流充電期間(CC)之充電可完成滿量充電之約80%之充電，因此，即便根據定電流充電(CC)之結束而結束對鋰離子二次電池9之充電，亦可確保足夠之充電量。進而，一般而言，已知鋰離子二次電池9有因反覆滿量充電而壽命變短的傾向，因此，藉由不充滿電而根據定電流充電(CC)之結束來結束對鋰離子二次電池9之充電，可延長鋰離子二次電池9之壽命。

因此，判定是否已自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)，於判定已自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)之情形時根據定電流充電(CC)結束而結束對鋰離子二次電池9之充電，藉此可達成上述目的。

具體而言，當自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)時，輸入至鋰離子二次電池9之電流值(I_ch)衰減，隨之，包括鋰離子二次電池9在內之被供電機器10之負荷阻抗之值上升。

如此一來，包括被供電機器10在內之無線電力傳輸裝置1全體之輸入阻抗Z_in亦發生變動(參照圖8)。

因此，於本實施形態之無線電力傳輸裝置1之充電動作中，測定自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)時之包括被供電機器10在內之無線電力傳輸裝置1全體之輸入阻抗Z_in之變化，於測定到輸入阻抗Z_in之變化之情形時，根據定電流充電(CC)期間結束而結束對鋰離子二次電池9之充電。

(輸入阻抗Z_in之變化)

於本實施形態中，測定輸入阻抗Z_in之變化而判定定電流充電(CC)期間是否已結束，作為該輸入阻抗Z_in之變化，採用當輸入阻抗Z_in超過或低於特定之閾值時判定定電流充電期間已結束的方法、及當相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之改變量即負荷變動特性超過或低於特定之閾值時判定定電流充電期間已結束的方法。無論採用哪種方法，均必須在預先瞭解當自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)時輸入阻抗Z_in如何變化後設定特定之閾值。因此，以下，參照測定實驗對輸入阻抗Z_in之變化之設定進行說明。

此處，所謂負荷變動特性，係指自定電流充電轉為定電壓充電時之相對於充電時間之無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗Z_in之值之改變量，該負荷變動特性係將X軸設為充電時間且將Y軸設為輸入阻抗Z_in值之情形(參照圖8之輸入阻抗Z_in)時的相對於X軸之特定之改變量(△X)之Y軸之特定之改變量(△Y)，表示斜度。因此，若負荷變動特性變大，則相對於充電時間之無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗Z_in之值之改變量變大，而斜度變陡。

(定電壓充電移行時之輸入阻抗Z_in之增減傾向之設定)

於本實施形態中，於使用無線電力傳輸裝置1對鋰離子二次電池9進行定電流定電壓充電之情形時，為增大定電壓充電轉變時(CV)之輸入阻抗Z_in之值，而以後述之相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』具有雙峰性之性質的方式，設定供電線圈21之RLC電路之R₁、L₁、C₁、供電共振器22之RLC電路之R₂、L₂、C₂、受電共振器32之RLC電路之R₃、L₃、C₃、受電線圈31之RLC電路之R₄、L₄、C₄之電阻值、電感、電容器電容、及耦合係數k₁₂、k₂₃、k₃₄等構成供電模組2及受電模組3之可變更之參數。而且，使相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻 率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』具有雙峰性之性質之後，藉由調整供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率，設定定電壓充電時之無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗值之增減傾向。

(測定實驗1-1~1-3)

利用測定實驗1-1~1-3對如下情況進行說明：於將相對於供給至上述無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』設定為具有雙峰性之性質的情形時，藉由調整供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率，而定電壓充電轉變時之無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗值表現出何種增減傾向。

於測定實驗1-1~1-3所使用之無線電力傳輸裝置1中，供電線圈21構成為以電阻器R₁、線圈L₁、電容器C₁為要素之RLC電路，線圈L₁部分係將線圈徑設定為15mm。同樣地，受電線圈31構成為以電阻器R₄、線圈L₄、電容器C₄為要素之RLC電路，線圈L₄部分係將線圈徑設定為11mm。又，供電共振器22構成為以電阻器R₂、線圈L₂、及電容器C₂為要素之RLC電路，線圈L₂部分係使用線圈徑15mm之螺線管型之線圈。又，受電共振器32構成為以電阻器R₃、線圈L₃、及電容器C₃為要素之RLC電路，線圈L₃部分係使用線圈徑11mm之螺線管型之線圈。而且，將測定實驗1-1~1-3所使用之無線電力傳輸裝置1中之R₁、R₂、R₃、R₄之值分別設定為0.65Ω、0.65Ω、2.47Ω、2.0Ω。又，將L₁、L₂、L₃、L₄之值分別設定為3.1μH、3.1μH、18.4μH、12.5μH。又，將耦合係數k₁₂、k₂₃、k₃₄分別設定為0.46、0.20、0.52。又，供電共振器22及受電共振器32之共振頻率係970kHz。

而且，於測定實驗1-1~1-3中，藉由上述構成，將無線電力傳輸裝置1設定為雙峰性之性質，然後將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率改變為後述之同相共振模式(fL)、逆相共振模式(fH)、及共振頻率(f0)之3個狀態(參照圖6)，測定對鋰離子二次電池9進行充電(供 電)時之電流I_in、及輸入阻抗Z_in。再者，於測定實驗1-1~1-3中，測定自交流電源6對無線電力傳輸裝置1施加之輸入電壓V_in=5V時之相對於充電時間(Charging Time(min))之電流I_in、及輸入阻抗Z_in。

(雙峰性之性質)

此處，於本測定實驗中，係以相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』為具有雙峰性之性質者而進行測定。而且，所謂傳輸特性『S21』，係表示於無線電力傳輸裝置1連接網路分析儀(安捷倫科技股份有限公司製造之E5061B等)而測量之信號，以分貝表示，數值越大則表示電力傳輸效率越高。而且，相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』，根據供電模組2及受電模組3之間之磁場所致之連接程度(磁場耦合)之強度，而分為具有單峰性之性質者與具有雙峰性之性質者。而且，所謂單峰性，係指相對於電源頻率之傳輸特性『S21』之波峰為一個且此波峰於共振頻帶(f0)出現(參照圖6之虛線51)。另一方面，所謂雙峰性，係指相對於電源頻率之傳輸特性『S21』之波峰有兩個且此兩個波峰於低於共振頻率之電源頻帶(fL)與高於共振頻率之電源頻帶(fH)出現(參照圖6之實線52)。若更詳細地定義雙峰性，則係指於上述網路分析儀連接無線電力傳輸裝置1而測量之反射特性『S11』具有兩個波峰的狀態。因此，即便相對於電源頻率之傳輸特性『S21』之波峰看似為一個，但測量之反射特性『S11』具有兩個波峰之情形時，亦為具有雙峰性之性質者。再者，所謂電力傳輸效率，係指受電模組3接收之電力相對於供給至供電模組2之電力之比率。

於具有上述單峰性之性質之無線電力傳輸裝置1中，如圖6之虛線51所示，電源頻率在共振頻率f0時其傳輸特性『S21』最大化(電力傳輸效率最大化)。

另一方面，於具有雙峰性之性質之無線電力傳輸裝置1中，如圖6之實線52所示，傳輸特性『S21』係於低於共振頻率f0之電源頻帶(fL)與高於共振頻率f0之電源頻帶(fH)最大化。

再者，一般而言，若供電共振器與受電共振器之間之距離相同，則雙峰性之傳輸特性『S21』之最大值(在fL或fH之傳輸特性『S21』之值)係成為比單峰性之傳輸特性『S21』之最大值(在f0之傳輸特性『S21』之值)更低的值(參照圖6之曲線圖)。

具體而言，將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為雙峰性之低頻側之波峰附近之頻率fL的情形時(同相共振模式)，供電共振器22及受電共振器32為同位相且成為共振狀態，流向供電共振器22之電流之朝向與流向受電共振器32之電流之朝向成為相同朝向。其結果，如圖6之曲線圖所示，雖然未達到以電力傳輸效率之最大化為目的之一般的無線電力傳輸裝置之傳輸特性『S21』(虛線51)，但即便於使電源頻率與供電模組2具備之供電共振器22及受電模組3具備之受電共振器32所具有之共振頻率不一致的情形時，亦可將傳輸特性『S21』之值設為相對較高之值。此處，將流向供電模組2之線圈(供電共振器22)之電流之朝向與流向受電模組3之線圈(受電共振器32)之電流之朝向成為相同朝向的共振狀態稱為同相共振模式。

又，於上述同相共振模式中，產生於供電共振器22之外周側之磁場與產生於受電共振器32之外周側之磁場相互抵消，藉此，於供電共振器22及受電共振器32之外周側，磁場所致之影響減小，從而可形成具有較供電共振器22及受電共振器32之外周側以外之磁場強度(例如，供電共振器22及受電共振器32之內周側之磁場強度)更小之磁場強度的磁場空間。而且，於該磁場空間收納有期望減小磁場影響之穩定電路7、充電電路8或鋰離子二次電池9等之情形時，可減小或防止對於穩定電路7、充電電路8或鋰離子二次電池9等發生因磁場引起之 渦電流，從而能夠抑制發熱所致之負面影響。

另一方面，將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為雙峰性之高頻側之波峰附近之頻率fH的情形時(逆相共振模式)，供電共振器22及受電共振器32為逆位相且成為共振狀態，流向供電共振器22之電流之朝向與流向受電共振器32之電流之朝向成為相反朝向。其結果，如圖6之曲線圖所示，雖然未達到以電力傳輸效率之最大化為目的之一般的無線電力傳輸裝置之傳輸特性『S21』(虛線51)，但即便於使電源頻率與供電模組2具備之供電共振器22及受電模組3具備之受電共振器32所具有之共振頻率不一致的情形時，亦可將傳輸特性『S21』之值設為相對較高之值。此處，將流向供電模組2之線圈(供電共振器22)之電流之朝向與流向受電模組3之線圈(受電共振器32)之電流之朝向成為相反朝向的共振狀態稱為逆相共振模式。

又，於上述逆相共振模式中，產生於供電共振器22之內周側之磁場與產生於受電共振器32之內周側之磁場相互抵消，藉此，於供電共振器22及受電共振器32之內周側，磁場所致之影響減小，從而可形成具有較供電共振器22及受電共振器32之內周側以外之磁場強度(例如，供電共振器22及受電共振器32之外周側之磁場強度)更小之磁場強度的磁場空間。而且，於該磁場空間收納有期望減小磁場影響之穩定電路7、充電電路8或鋰離子二次電池9等之情形時，可減小或防止對於穩定電路7、充電電路8或鋰離子二次電池9等發生因磁場引起之渦電流，從而能夠抑制發熱所致之負面影響。又，藉由該逆相共振模式而形成之磁場空間係形成於供電共振器22及受電共振器32之內周側，故而藉由於該空間組入穩定電路7、充電電路8或鋰離子二次電池9等電子零件而可提高無線電力傳輸裝置1自身之精簡化、設計自由度。

又，如上述般相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻 率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』具有雙峰性之性質的情形時，當將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為同相共振模式(fL)或逆相共振模式(fH)時，如圖7所示，可在將電力傳輸效率維持為較高之值之狀態下謀求無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗Z_in之值之最大化(參照實線55)。又，當將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為共振頻率(f0)時，如圖7所示，可謀求無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗Z_in之值之最小化(參照實線55)。而且，於本測定實驗1-1~1-3中，使供給至供電模組2之交流電力之電源頻率為同相共振模式(fL)、逆相共振模式(fH)、及共振頻率(f0)之3個狀態而測定對鋰離子二次電池9進行充電(供電)時之電流I_in及輸入阻抗Z_in。

再者，於本實施形態中，若相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』為具有雙峰性之性質者，則供電線圈21之RLC電路之R₁、L₁、C₁、供電共振器22之RLC電路之R₂、L₂、C₂、受電共振器32之RLC電路之R₃、L₃、C₃、受電線圈31之RLC電路之R₄、L₄、C₄之電阻值、電感、電容器電容、及耦合係數k₁₂、k₂₃、k₃₄等構成供電模組2及受電模組3之可變更之參數之設定、組合係設計事項且可自由設定。

(測定實驗1-1：將電源頻率設定為同相共振模式之情形)

於測定實驗1-1中，測定將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為雙峰性之低頻側之波峰附近之頻率fL之情形(同相共振模式：fL=870kHz)時的相對於充電時間(Charging Time(min))之輸入電流I_in、及輸入阻抗Z_in，並將其測定結果示於圖8。再者，輸入電壓V_in為5V(固定)。

根據圖8之測定結果，可知自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)後之輸入阻抗Z_in之值存在增加傾向。

根據上述測定實驗1-1，將相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電 力之電源頻率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』設定為具有雙峰性之性質，然後將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為雙峰性之低頻側之波峰附近之頻率fL的情形時，可使自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)後之輸入阻抗Z_in之值處於增加傾向。藉此，藉由將用於判定定電流充電期間已結束之特定之閾值設為較定電流充電時之輸入阻抗Z_in更高之值而可進行判定。同樣地，藉由將用於判定定電流充電期間已結束之特定之閾值設為較定電流充電時之負荷變動特性更高之值而可進行判定。

(測定實驗1-2：將電源頻率設定為逆相共振模式之情形)

於測定實驗1-2中，測定將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為雙峰性之高頻側之波峰附近之頻率fH之情形(逆相共振模式：fH=1070kHz)時的相對於充電時間(Charging Time(min))之輸入電流I_in、及輸入阻抗Z_in，並將其測定結果示於圖9。再者，輸入電壓V_in為5V(固定)。

根據圖9之測定結果，可知自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)後之輸入阻抗Z_in之值存在增加傾向。

根據上述測定實驗1-2，將相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』設定為具有雙峰性之性質，然後將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為雙峰性之高頻側之波峰附近之頻率fH的情形時，可使自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)後之輸入阻抗Z_in之值處於增加傾向。藉此，藉由將用於判定定電流充電期間已結束之特定之閾值設為較定電流充電時之輸入阻抗Z_in更高之值而可進行判定。同樣地，藉由將用於判定定電流充電期間已結束之特定之閾值設為較定電流充電時之負荷變動特性更高之值而可進行判定。

(測定實驗1-3：將電源頻率設定為共振頻率之情形)

於測定實驗1-3中，測定將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為雙峰性之共振頻率f0之情形(共振頻率：f0=970kHz)時的相對於充電時間(Charging Time(min))之輸入電流I_in、及輸入阻抗Z_in，並將其測定結果示於圖10。再者，輸入電壓V_in為5V(固定)。

根據圖10之測定結果，可知自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)後之輸入阻抗Z_in之值存在減少傾向。

根據上述測定實驗1-3，將相對於供給至無線電力傳輸裝置1之電力之電源頻率之無線電力傳輸裝置1之傳輸特性『S21』設定為具有雙峰性之性質，然後將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為雙峰性之共振頻率f0的情形時，可使自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)後之輸入阻抗Z_in之值處於減少傾向。藉此，藉由將用於判定定電流充電期間已結束之特定之閾值設為較定電流充電時之輸入阻抗Z_in更低之值而進行判定。同樣地，藉由將用於判定定電流充電期間已結束之特定之閾值設為較定電流充電時之負荷變動特性更低之值而可進行判定。

(負荷變動特性之設定)

其次，例如，如上述測定實驗1-1般將定電壓充電時(CV)之無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗值之增減傾向設定為增加傾向之情形時，若能夠增大相對於充電時間之無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗Z_in之值之改變量即負荷變動特性，則短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用電流‧電壓檢測部4(包含控制機器5)之測定精度。此處，作為測定精度，可列舉於短時間內判斷已自定電流充電(CC)轉為定電壓充電時(CV)。

(利用耦合係數調整負荷變動特性)

於本實施形態中，藉由改變耦合係數k₁₂、k₂₃、k₃₄，而調整上述負荷變動特性。然後，根據測定實驗2-1~2-5，說明藉由如何改變耦 合係數k₁₂、k₂₃、k₃₄而負荷變動特性如何改變。

(測定實驗2-1)

將測定實驗2-1所使用之無線電力傳輸裝置1中之R₁、R₂、R₃、R₄之值分別設定為0.65Ω、0.65Ω、2.47Ω、2.0Ω。又，將L₁、L₂、L₃、L₄之值分別設定為3.1μH、3.1μH、18.4μH、12.5μH。又，供電共振器22及受電共振器32之共振頻率係970kHz。

而且，於測定實驗2-1中，藉由上述構成，將無線電力傳輸裝置1設定為雙峰性之性質，並且將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為逆相共振模式(fH)。繼而，將耦合係數k₂₃、k₃₄分別固定為0.20、0.52，並且測定將耦合係數k₁₂設為0.3之情形與將耦合係數k₁₂設為0.46之情形時之、對鋰離子二次電池9進行充電(供電)時之輸入阻抗Z_in。再者，於測定實驗2-1中，測定自交流電源6對無線電力傳輸裝置1施加之輸入電壓V_in=5V時之相對於充電時間(Charging Time(min))之輸入阻抗Z_in。

根據圖11之測定實驗2-1之測定結果，將耦合係數k₁₂設為0.3之情形時，定電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為10Ω，與此相對，將耦合係數k₁₂設為0.46之情形時，定電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為20Ω。因此，可知與將耦合係數k₁₂設為0.3之情形相比，將耦合係數k₁₂設為0.46之情形時負荷變動特性較大。

(測定實驗2-2)

測定實驗2-2中使用之無線電力傳輸裝置1係與測定實驗2-1相同者。而且，於測定實驗2-2中，將無線電力傳輸裝置1設定為雙峰性之性質，然後將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為供電共振器22及受電共振器32所具有之共振頻率(f0)。繼而，將耦合係數k₂₃、k₃₄分別固定為0.20、0.52，然後測定將耦合係數k₁₂設為0.3之情 形與將耦合係數k₁₂設為0.46之情形時的對鋰離子二次電池9進行充電(供電)時之輸入阻抗Z_in。再者，於測定實驗2-2中，將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為供電共振器22及受電共振器32所具有之共振頻率(f0)，藉此，使自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)後之輸入阻抗Z_in之值存在減少傾向。

根據圖11之測定實驗2-2之測定結果，將耦合係數k₁₂設定0.3之情形時，定電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為3Ω，與此相對，將耦合係數k₁₂設為0.46之情形時，定電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為6Ω。因此，可知與將耦合係數k₁₂設為0.3之情形相比，將耦合係數k₁₂設為0.46之情形時負荷變動特性較大。再者，此情形時之定電壓充電時之相對於充電時間之無線電力傳輸裝置1之輸入阻抗Z_in之值之改變量即斜度為負(-)，但以絕對值評價負荷變動特性，而評價為測定實驗2-2之情形時負荷變動特性亦較大。

(測定實驗2-3)

測定實驗2-3中使用之無線電力傳輸裝置1係與測定實驗2-1相同者。而且，於測定實驗2-2中，將無線電力傳輸裝置1設定為雙峰性之性質，然後將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為逆相共振模式(fH)。繼而，將耦合係數k₁₂、k₂₃分別固定為0.46、0.20，然後測定將耦合係數k₃₄設為0.25之情形與將耦合係數k₃₄設為0.52之情形時的對鋰離子二次電池9進行充電(供電)時之輸入阻抗Z_in。

根據圖12之測定實驗2-3之測定結果，將耦合係數k₃₄設為0.25之情形時，定電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為15Ω，與此相對，將耦合係數k₃₄設為0.52之情形時，定電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為20Ω。因此，可知與將耦合係數k₃₄設為0.25之情形相比，將耦合係 數k₃₄設為0.52之情形時負荷變動特性較大。

(測定實驗2-4)

測定實驗2-4中使用之無線電力傳輸裝置1係與測定實驗2-1相同者。而且，於測定實驗2-4中，將無線電力傳輸裝置1設定為雙峰性之性質，然後將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為供電共振器22及受電共振器32所具有之共振頻率(f0)。繼而，將耦合係數k₁₂、k₂₃分別固定為0.46、0.20，然後測定將耦合係數k₃₄設為0.25之情形與將耦合係數k₃₄設為0.52之情形時的對鋰離子二次電池9進行充電(供電)時之輸入阻抗Z_in。再者，於測定實驗2-4中，與測定實驗2-2同樣地，將供給至供電模組2之交流電力之電源頻率設定為供電共振器22及受電共振器32所具有之共振頻率(f0)，藉此，使自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)後之輸入阻抗Z_in之值存在減少傾向。

根據圖12之測定實驗2-4之測定結果，將耦合係數k₃₄設為0.25之情形時，電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為1.5Ω，與此相對，將耦合係數k₃₄設為0.52之情形時，定電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為6Ω。因此，可知與將耦合係數k₃₄設為0.25之情形相比，將耦合係數k₃₄設為0.52之情形時負荷變動特性較大。

(測定實驗2-5)

將測定實驗2-5所使用之無線電力傳輸裝置1中之R₁、R₂、R₃、R₄之值分別設定為0.7Ω、0.7Ω、2.5Ω、2.0Ω。又，將L₁、L₂、L₃、L₄之值分別設定為3.1μH、3.1μH、18.4μH、12.5μH。又，將C₁、C₂、C₃、C₄之值分別設定為8.7nF、8.7nF、1.5nF、2.3nF。又，供電共振器22及受電共振器32之共振頻率係970kHz。

而且，於測定實驗2-5中，藉由上述構成，將無線電力傳輸裝置1設定為雙峰性之性質，然後將供給至供電模組2之交流電力之電源頻 率設定為逆相共振模式(fH)。繼而，將耦合係數k₂₃固定為0.20，然後測定將耦合係數k₁₂設為0.38且將耦合係數k₃₄設為0.37之情形與將耦合係數k₁₂設為0.46且將耦合係數k₃₄設為0.52之情形時的對鋰離子二次電池9進行充電(供電)時之輸入阻抗Z_in、及輸入電流I_in(I₁)。再者，於測定實驗2-5中，亦測定自交流電源6對無線電力傳輸裝置1施加之輸入電壓V_in=5V時的相對於充電時間(Charging Time(min))之輸入阻抗Z_in、及輸入電流I_in。

根據圖13之測定實驗2-5之輸入阻抗Z_in之測定結果，將耦合係數k₁₂設為0.38且將耦合係數k₃₄設為0.37之情形時，自定電流充電(CC)轉為定電壓充電(CV)時之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為12Ω(41Ω-29Ω)，將耦合係數k₁₂設為0.46且將耦合係數k₃₄設為0.52之情形時，定電壓充電時(CV)之相對於充電時間之輸入阻抗Z_in之值之改變量大致為17Ω(47Ω-30Ω)。因此，可知與將耦合係數k₁₂設為0.38且將耦合係數k₃₄設為0.37之情形相比，將耦合係數k₁₂設為0.46且將耦合係數k₃₄設為0.52之情形時負荷變動特性較大。

如上所述，若增大負荷變動特性，則短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用電流‧電壓檢測部4(包含控制機器5)之測定精度。

(耦合係數之調整方法)

其次，對作為用於調整上述負荷變動特性之參數之耦合係數之調整方法進行說明。

如圖14所示，於無線電力傳輸中，線圈間之距離與耦合係數k之關係存在若線圈與線圈之間之距離縮短(變短)則耦合係數k之值變高的傾向。若將該關係應用於本實施形態之無線電力傳輸裝置1，則藉由分別縮短供電線圈21與供電共振器22之間之距離d12、供電共振器22與受電共振器32之間之距離d23、受電共振器32與受電線圈31之間 之距離d34，而可增大供電線圈21(線圈L₁)與供電共振器22(線圈L₂)之間之耦合係數k₁₂、供電共振器22(線圈L₂)與受電共振器32(線圈L₃)之間之耦合係數k₂₃、受電共振器32(線圈L₃)與受電線圈31(線圈L₄)之間之耦合係數k₃₄。相反，藉由分別延長供電線圈21與供電共振器22之間之距離d12、供電共振器22與受電共振器32之間之距離d23、受電共振器32與受電線圈31之間之距離d34，而可降低供電線圈21(線圈L₁)與供電共振器22(線圈L₂)之間之耦合係數k₁₂、供電共振器22(線圈L₂)與受電共振器32(線圈L₃)之間之耦合係數k₂₃、受電共振器32(線圈L₃)與受電線圈31(線圈L₄)之間之耦合係數k₃₄。

(無線電力傳輸裝置1之充電動作：充電動作流程)

基於上述無線電力傳輸裝置1之構成等，對利用無線電力傳輸裝置1之鋰離子二次電池9之充電動作進行說明(供給電力控制方法)。具體而言，參照圖15對無線電力傳輸裝置1中主要由控制機器5執行之充電動作流程(處理)進行說明。

首先，藉由將無線式頭戴型耳機102載置於充電器101，而以供電共振器22與受電共振器32共振之狀態產生磁場共振態，將電力作為磁場能量自供電共振器22傳輸至受電共振器32。然後，將受電共振器32所接受之電力經由受電線圈31、穩定電路7及充電電路8供給至鋰離子二次電池9而開始定電流充電(CC)。再者，於本說明中，將無線式頭戴型耳機102載置於充電器101時之鋰離子二次電池9之充電量設為0%而進行說明。

繼而，控制機器5判定是否藉由電流‧電壓檢測部4檢測出施加至無線電力傳輸裝置1之電壓V_in、輸入至無線電力傳輸裝置1之電流I_in(S1)。再者，電流‧電壓檢測部4進行之電流I_in、電壓V_in之檢測係隔開特定之時間間隔而進行(該特定之時間間隔可任意設定)。

而且，於未檢測出電壓V_in、電流I_in之情形(S1：否(NO))時，成 為待機狀態直至檢測出電壓V_in、電流I_in為止。

另一方面，於檢測出電壓V_in、電流I_in之情形(S1：是(YES))時，控制機器5係根據電流‧電壓檢測部4檢測出之電壓V_in及電流I_in而計算輸入阻抗Z_in(參照式5)(S2)。

繼而，控制機器5判定利用S2算出之輸入阻抗Z_in是否超過預先設定之閾值(S3)。繼而，於利用S2算出之輸入阻抗Z_in未超過預先設定之閾值之情形(S3：NO)時，移行至S1之處理。

另一方面，於利用S2算出之輸入阻抗Z_in超過預先設定之閾值之情形(S3：YES)時，控制機器5將自交流電源6向供電模組2之電力之供給遮斷(S4)。即，結束對鋰離子二次電池9之充電。繼而，結束本流程。

例如，若以圖8所示之測定實驗1-1所使用之無線電力傳輸裝置1之情形進行說明，則於將閾值設定為25Ω之情形時，於定電流充電(CC)之期間，輸入阻抗Z_in為22Ω而大致維持，當轉為定電壓充電(CV)時，輸入阻抗Z_in逐漸增加。如此一來，當充電時間為大致45min時輸入阻抗Z_in達到25Ω。因此，控制機器5判斷利用S2算出之輸入阻抗Z_in已超過預先設定之閾值(25Ω)，而將自交流電源6向供電模組2之電力之供給遮斷，藉此，結束對鋰離子二次電池9之充電。

再者，上述係當輸入阻抗Z_in超過特定之閾值時判定定電流充電期間已結束之情形時的充電動作流程。另一方面，當負荷變動特性超過特定之閾值時判定定電流充電期間已結束之情形時，於S2中，計算負荷變動特性，於該負荷變動特性超過特定之閾值之情形時(S3)，控制機器5將自交流電源6向供電模組2之電力之供給遮斷(S4)，藉此結束對鋰離子二次電池9之充電。

(效果)

根據上述構成、方法，利用共振現象對可藉由自定電流充電 (CC)轉為定電壓充電(CV)而充電之鋰離子二次電池9進行充電時，控制機器5係於根據電流‧電壓檢測部4所測定到之電流I_in及電壓V_in而計算之輸入阻抗Z_in之值存在變化時，可判定定電流充電期間(CC)已結束，並根據該定電流充電期間(CC)之結束而結束對鋰離子二次電池9之充電。

一般而言，鋰離子二次電池9反覆如不充滿電而剩餘某種程度之容量未充滿便結束充電的充電與反覆滿量充電相比，可延長鋰離子二次電池9之壽命。因此，藉由如上述般利用僅定電流充電期間(CC)之充電結束對鋰離子二次電池9之充電，可進行不充滿電而剩餘某種程度之容量未充滿的充電，而可延長鋰離子二次電池9之壽命。再者，一般而言，能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之鋰離子二次電池9藉由僅定電流充電期間(CC)之充電可完成滿量充電之約80%之充電，因此，可確保足夠之充電量。

又，由於可不經過定電壓充電(CV)而根據定電流充電期間(CC)之結束來結束對鋰離子二次電池9之充電，故可謀求充電時間之縮短。

又，根據上述構成，當根據電流‧電壓檢測部4所測定到之電流I_in及電壓V_in而計算之輸入阻抗Z_in之值超過或低於特定之閾值時，可判定定電流充電期間(CC)已結束。

又，根據上述構成，當根據電流‧電壓檢測部4所測定到之電流I_in及電壓V_in而計算之負荷變動特性超過或低於特定之閾值時，可判定定電流充電期間(CC)已結束。

又，根據上述構成，藉由調整供電線圈21與供電共振器22之間之耦合係數k₁₂、供電共振器22與受電共振器32之間之耦合係數k₂₃、及受電共振器32與受電線圈31之間之耦合係數k₃₄之至少一個，而可調整負荷變動特性。藉此，例如，若增大負荷變動特性，則短時間內 之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用電流‧電壓檢測部4(包含控制機器5)之測定精度。

又，根據上述構成，藉由增大供電線圈21與供電共振器22之間之耦合係數k₁₂，而可增大負荷變動特性。藉此，短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用電流‧電壓檢測部4(包含控制機器5)之測定精度。

又，根據上述構成，藉由增大受電共振器32與受電線圈31之間之耦合係數k₃₄，而可增大負荷變動特性。藉此，短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用電流‧電壓檢測部4(包含控制機器5)之測定精度。

又，根據上述構成，可增大供電線圈21與供電共振器22之間之耦合係數k₁₂、及受電共振器32與受電線圈31之間之耦合係數k₃₄。藉此，短時間內之負荷變動特性之變化變大，因此，可提高利用電流‧電壓檢測部4(包含控制機器5)之測定精度。

(其他實施形態)

於上述說明中，係例示無線式頭戴型耳機102而進行說明，但只要為具備二次電池之機器，則亦可使用於平板型PC、數位相機、行動電話、耳機型音樂播放器、助聽器、集音器等。

又，於上述說明中，係假定將無線電力傳輸裝置1搭載於行動式之電子機器之情形而進行說明，但用途並不限於該等小型者，藉由對照必要電量而變更規格，例如，亦可搭載於相對大型之電動汽車(EV)之無線充電系統、或更小型之醫療用之無線式胃內相機等。

以上之詳細說明中，為了能夠更容易理解本發明，而以特徵部分為中心進行說明，但本發明並不限定於以上之詳細說明所記載之實施形態、實施例，亦可應用於其他實施形態、實施例，應儘可能廣地解釋其應用範圍。又，本說明書中使用之用語及語法係用於準確地對 本發明進行說明者，而非用於限制本發明之解釋者。又，本領域技術人員可根據本說明書所記載之發明之概念而容易地推想出包含於本發明之概念之其他構成、系統、方法等。因此，申請專利範圍之記載應理解為於不脫離本發明之技術思想之範圍內包含均等構成者。又，為充分理解本發明之目的及本發明之效果，較理想為充分參考業已公開之文獻等。

1‧‧‧無線電力傳輸裝置

2‧‧‧供電模組

3‧‧‧受電模組

4‧‧‧電流‧電壓檢測部

5‧‧‧控制機器

6‧‧‧交流電源

7‧‧‧穩定電路

8‧‧‧充電電路

9‧‧‧鋰離子二次電池

10‧‧‧被供電機器

21‧‧‧供電線圈

22‧‧‧供電共振器

31‧‧‧受電線圈

32‧‧‧受電共振器

101‧‧‧充電器

102‧‧‧無線式頭戴型耳機

102a‧‧‧耳機揚聲器部

d12‧‧‧距離

d23‧‧‧距離

d34‧‧‧距離

Claims (8)

1. 一種無線電力傳輸裝置，其特徵在於，其係利用共振現象自連接於電源之供電模組對連接有包含能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之二次電池之被供電機器的受電模組供給電力，上述無線電力傳輸裝置具備：輸入阻抗測定器，其測定包含上述被供電機器之無線電力傳輸裝置之輸入阻抗；及控制機器，其利用上述輸入阻抗測定器所測定到之輸入阻抗之變化，判定定電流充電期間是否已結束，於判定上述定電流充電期間已結束之情形時，結束充電。
2. 如請求項1之無線電力傳輸裝置，其中上述控制機器係於上述輸入阻抗測定器所測定到之上述輸入阻抗超過或低於特定之閾值時，判定上述定電流充電期間已結束。
3. 如請求項1之無線電力傳輸裝置，其中上述控制機器係於上述輸入阻抗測定器所測定到之相對於充電時間之上述輸入阻抗之改變量即負荷變動特性超過或低於特定之閾值時，判定上述定電流充電期間已結束。
4. 如請求項3之無線電力傳輸裝置，其中上述供電模組及上述受電模組至少包括供電線圈、供電共振器、受電共振器及受電線圈，該無線電力傳輸裝置藉由調整上述供電線圈與上述供電共振器之間之耦合係數、上述供電共振器與上述受電共振器之間之耦合係數、及上述受電共振器與上述受電線圈之間之耦合係數之至少一者，而可調整上述負荷變動特性。
5. 如請求項4之無線電力傳輸裝置，其藉由增大上述供電線圈與上 述供電共振器之間之耦合係數而增大上述負荷變動特性。
6. 如請求項4之無線電力傳輸裝置，其藉由增大上述受電共振器與上述受電線圈之間之耦合係數而增大上述負荷變動特性。
7. 如請求項4之無線電力傳輸裝置，其藉由增大上述供電線圈與上述供電共振器之間之耦合係數、及上述受電共振器與上述受電線圈之間之耦合係數而增大上述負荷變動特性。
8. 一種無線電力傳輸裝置之供給電力控制方法，其特徵在於，該無線電力傳輸裝置係自連接於電源之供電模組對連接有包含能夠以定電流‧定電壓充電方式充電之二次電池之被供電機器的受電模組使磁場改變而供給電力，上述無線電力傳輸裝置包括：輸入阻抗測定器，其測定上述電力傳輸裝置之輸入阻抗；及控制機器；且上述控制機器執行如下處理：利用上述輸入阻抗測定器所測定到之輸入阻抗之變化，判定定電流充電期間是否已結束；及於判定上述定電流充電期間已結束之情形時結束充電。