無線電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
本公開涉及以無線方式傳輸電力的無線電力傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，正在不斷開發(fā)以無線(非接觸)方式向移動電話、電動汽車等伴有移動性的設(shè)備傳輸電力的無線(非接觸)電力傳輸技術(shù)。例如專利文獻(xiàn)1公開了利用磁諧振來進(jìn)行電力傳輸?shù)姆墙佑|電力傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備一個電力發(fā)送裝置(稱為送電裝置)和多個電力接收裝置(稱為受電裝置)。公開了通過利用多個受電裝置中的線圈間的磁諧振，也能夠?qū)㈦娏鬏數(shù)經(jīng)]有在送電裝置的電力到達(dá)范圍的受電裝置。專利文獻(xiàn)1中也公開了各受電裝置能夠用振幅調(diào)制等方法向送電裝置發(fā)送數(shù)據(jù)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-154592號公報
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于電力傳輸期間的數(shù)據(jù)通信，有改善的余地。
為了解決上述問題，本公開的一個技術(shù)方案涉及的無線電力傳輸系統(tǒng)，具備送電裝置、受電裝置以及配置在所述送電裝置與所述受電裝置之間的中繼裝置，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)逆變電路，其將從外部電源供給的送電側(cè)直流電力變換為送電側(cè)交流電力；以及
送電側(cè)送電天線，其將變換得到的所述送電側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)受電天線，其與所述送電側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述送電側(cè)交流電力；
中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述送電側(cè)交流電力變換為中繼側(cè)直流電力；
中繼側(cè)逆變電路，其將所述中繼側(cè)直流電力變換為中繼側(cè)交流電力；以及
中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)受電天線，其與所述中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述中繼側(cè)交流電力，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其在將二值的中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述中繼側(cè)受電天線與所述送電側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述送電裝置時，使所述中繼側(cè)受電天線所接受到的所述送電側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)；以及
中繼側(cè)控制電路，其使用所述中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述中繼側(cè)交流電力的第3振幅(v3)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述中繼側(cè)交流電力的第4振幅(v4)之間的差量的控制。
這些總括性的或者具體的技術(shù)方案可以通過系統(tǒng)、方法、集成電路、計算機(jī)程序或者記錄介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。或者，也可以通過系統(tǒng)、方法、集成電路、計算機(jī)程序以及記錄介質(zhì)的任意組合來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本公開的一個技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)使電力傳輸期間的數(shù)據(jù)通信不容易對其他裝置造成影響的無線電力傳輸系統(tǒng)。
附圖說明
圖1是表示具備多個負(fù)載的無線電力傳輸系統(tǒng)的一例的圖。
圖2a是示意性表示無線電力傳輸系統(tǒng)的一例的框圖。
圖2b是示意性表示無線電力傳輸系統(tǒng)的另一例的框圖。
圖3是表示具備由振幅調(diào)制實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)收發(fā)功能的中繼裝置200的構(gòu)成例(比較例)的框圖。
圖4是用于對數(shù)據(jù)發(fā)送時的問題進(jìn)行說明的圖。
圖5是用于對數(shù)據(jù)接收時的問題進(jìn)行說明的圖。
圖6是表示實(shí)施方式1中的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。
圖7是表示具有串聯(lián)諧振電路結(jié)構(gòu)的天線的等效電路的一例的圖。
圖8a是表示負(fù)載調(diào)制電路275的構(gòu)成例的圖。
圖8b是表示負(fù)載調(diào)制電路275的另一構(gòu)成例的圖。
圖9a示意性示出中繼側(cè)送電天線240的線圈兩端的電壓的振幅對于頻率的依賴性。
圖9b示意性示出中繼側(cè)送電天線240的線圈兩端的電壓的振幅對于相位差(phaseshift，相移)量的依賴性。
圖9c示意性示出中繼側(cè)送電天線240的線圈兩端的電壓的振幅對于占空比的依賴性。
圖9d示意性示出中繼側(cè)送電天線240的線圈兩端的電壓的振幅對于向中繼側(cè)逆變電路230的供給電壓的依賴性。
圖10是表示中繼側(cè)逆變電路230的構(gòu)成例的圖。
圖11a是用于對基于脈沖信號的相位差的振幅控制進(jìn)行說明的圖。
圖11b是用于對基于脈沖信號的相位差的振幅控制進(jìn)行說明的圖。
圖12是表示中繼側(cè)逆變電路230的另一構(gòu)成例的圖。
圖13a是用于對占空控制進(jìn)行說明的圖。
圖13b是用于對占空控制進(jìn)行說明的圖。
圖14是表示中繼裝置200向送電裝置100發(fā)送二值的數(shù)據(jù)時所進(jìn)行的工作的一例的流程圖。
圖15a是表示被發(fā)送的數(shù)據(jù)(例如分組(packet，包)信號)的一例的圖。
圖15b是表示圖15a所示的兩條虛線之間的期間內(nèi)的發(fā)送數(shù)據(jù)、送電天線的線圈端電壓的振幅、以及相位差量的時間變化的圖。
圖16是表示實(shí)施方式1中的各種波形的時間變化的一例的圖。
圖17是表示實(shí)施方式1的變形例的圖。
圖18是表示實(shí)施方式2中的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
圖19是示意性表示實(shí)施方式2中的工作的圖。
圖20a是表示實(shí)施方式2中的負(fù)載調(diào)制電路275的構(gòu)成例的圖。
圖20b是表示負(fù)載調(diào)制電路275的另一構(gòu)成例的圖。
圖21是示出示意性表示負(fù)載調(diào)制電路275中的電容值與負(fù)載的大小之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖、和示意性表示負(fù)載的大小與輸入送電側(cè)送電天線140的交流電壓的振幅之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖的圖。
圖22是表示實(shí)施方式2的變形例的圖。
圖23是表示實(shí)施方式3中的多個中繼裝置200的圖。
圖24是用于說明無法在相同的定時(timing)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時的控制和數(shù)據(jù)接收時的控制雙方這一情況的圖。
圖25是表示實(shí)施方式3中的工作的一例的流程圖。
具體實(shí)施方式
(成為本公開的基礎(chǔ)的見解)
在說明本公開的實(shí)施方式之前，對成為本公開的基礎(chǔ)的見解進(jìn)行說明。
本發(fā)明人研究了在送電裝置與受電裝置之間配置一個以上的中繼裝置并對多個負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動的多級連接(也稱為“級聯(lián)連接(cascadingconnection)”)的無線電力傳輸系統(tǒng)。這種無線電力傳輸系統(tǒng)例如可以適當(dāng)?shù)乩糜谌鐖D1所示的具備多個負(fù)載(例如馬達(dá))的機(jī)器人臂等設(shè)備。在圖1所示的機(jī)器人臂中，多個部位通過馬達(dá)來旋轉(zhuǎn)或者移動。因此，需要單獨(dú)地對各馬達(dá)供給電力并加以控制。
在這種具備多個可動部的設(shè)備中，以往通過大量的電纜來從電源向各負(fù)載供給電力。然而，在這種構(gòu)成中，存在如下問題：易發(fā)生由電纜的鉤掛導(dǎo)致的事故、可動范圍受限以及無法容易地更換部件。于是，本發(fā)明人研究了利用無線電力傳輸來從電源向各負(fù)載供電，去除來自電源的電纜。
圖2a是示意性表示這種無線電力傳輸系統(tǒng)的一例的框圖。在該系統(tǒng)中，電力以無線方式從連接于電源50的送電裝置100經(jīng)由多個中繼裝置200傳輸?shù)绞茈娧b置300。多個中繼裝置200以及受電裝置300各自連接于負(fù)載400，將接收到的電力的一部分供給到負(fù)載400。各中繼裝置200向所連接的負(fù)載400供給電力，并且以非接觸方式向后級裝置(所接近的其他中繼裝置200或者受電裝置300)傳輸電力。此外，在本說明書中，對于所著眼的中繼裝置，將接近于送電裝置一側(cè)表達(dá)為“前級”，將接近于受電裝置一側(cè)表達(dá)為“后級”。
裝置間的電力傳輸通過送電天線和受電天線來進(jìn)行。送電裝置100具備送電天線，受電裝置300具備受電天線。各中繼裝置200具備受電天線以及送電天線雙方。各天線例如可以通過包括線圈以及電容器的諧振電路、或者包括一對電極的電路來實(shí)現(xiàn)。前者用于由磁場耦合實(shí)現(xiàn)的電力傳輸，后者用于由電場耦合實(shí)現(xiàn)的電力傳輸。
負(fù)載400不限于馬達(dá)，例如可以是攝像頭(camera)和/或照明裝置等任意的負(fù)載。負(fù)載400通過來自所連接的中繼裝置200或者受電裝置300的電力來驅(qū)動。
圖2a所示的系統(tǒng)具備多個中繼裝置200，但中繼裝置200的數(shù)量也可以為一個。圖2b示出了在送電裝置100與受電裝置300之間配置有一個中繼裝置200的無線電力傳輸系統(tǒng)的一例。
根據(jù)如上的構(gòu)成，電力以無線方式從送電裝置100至少經(jīng)由一個中繼裝置200向受電裝置300傳輸。無需使用連接電源50與多個負(fù)載400的電纜，就能夠單獨(dú)地向各負(fù)載400供給電力。
在這種無線電力傳輸系統(tǒng)中，為了進(jìn)行安全且穩(wěn)定的工作，優(yōu)選在送電裝置100、中繼裝置200以及受電裝置300之間進(jìn)行信息傳遞。例如，可以從各中繼裝置200或者受電裝置300向前級裝置發(fā)送表示向各負(fù)載400供給的電壓或者電力的變動的信息、或者在各負(fù)載400發(fā)生異常時指示停止送電的信息等。前級裝置接收到該信息，能夠調(diào)整所輸送的電力的大小或停止送電。這種信息的發(fā)送例如可以通過使用開關(guān)(switch)設(shè)備使電路內(nèi)負(fù)載的大小變動的負(fù)載調(diào)制方式來進(jìn)行。通過使負(fù)載變動而使前級裝置的電路內(nèi)電壓的振幅發(fā)生變化，能夠傳遞信息(數(shù)據(jù))。這種由振幅調(diào)制實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)的發(fā)送的一例例如已在專利文獻(xiàn)1中公開。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在對具備中繼裝置200的無線電力傳輸系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)有的由振幅調(diào)制實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信的情況下，會產(chǎn)生以下的問題。為了說明該問題，首先，說明中繼裝置200的構(gòu)成以及工作的例子。
圖3是表示具備由振幅調(diào)制實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)收發(fā)功能的中繼裝置200的構(gòu)成例(比較例)的框圖。在此，如圖2a所示，假定具備多個中繼裝置200的無線電力傳輸系統(tǒng)。將中繼裝置200的數(shù)量設(shè)為n個(n是2以上的整數(shù))，考慮按距離送電裝置100由近到遠(yuǎn)依次從第1到第n進(jìn)行了排序的n個中繼裝置200。圖3示出了n個中繼裝置200中的第i-1(i＝2～n)中繼裝置和第i中繼裝置。關(guān)于未圖示的其他中繼裝置，也具有與它們同樣的構(gòu)成。
各中繼裝置200具備受電天線210、整流器(整流電路)220、逆變電路230以及送電天線240。受電天線210接受從前級裝置(送電裝置100或者其他中繼裝置200)中的送電天線輸送來的交流電力。整流器220將通過受電天線210接受到的交流電力變換為直流電力并輸出。從整流器220輸出的直流電力的一部分被供給到負(fù)載400，另一部分被供給到逆變電路230。逆變電路230將從整流器220輸出的直流電力變換為交流電力并供給到送電天線240。送電天線240將該交流電力向后級裝置(所接近的其他中繼裝置200或者受電裝置300)進(jìn)行輸送。逆變電路230被控制電路250和脈沖輸出電路260進(jìn)行控制。
各中繼裝置200還具備振幅調(diào)制器270和發(fā)送數(shù)據(jù)存儲器290來作為用于向前級裝置發(fā)送數(shù)據(jù)的要素，該振幅調(diào)制器270根據(jù)二值的發(fā)送數(shù)據(jù)來調(diào)制受電天線210所接受到的交流電力的電壓的振幅，該發(fā)送數(shù)據(jù)存儲器290對二值的發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。振幅調(diào)制器270例如通過對連接于整流器220的負(fù)載調(diào)制電路275內(nèi)的開關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制來調(diào)制從受電天線210輸出的交流電力的電壓的振幅。該調(diào)制的影響傳導(dǎo)至前級裝置，由此傳遞數(shù)據(jù)。
另一方面，各中繼裝置200還具備解調(diào)器280來作為用于接收如上那樣通過振幅調(diào)制從后級裝置傳遞的數(shù)據(jù)的要素。解調(diào)器280通過檢測從逆變電路230輸出的交流電力的電壓的振幅的變化，讀取從后級裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)。讀取到的數(shù)據(jù)作為接收數(shù)據(jù)保存于接收數(shù)據(jù)存儲器295。
根據(jù)這種構(gòu)成，各中繼裝置200能夠進(jìn)行向前級裝置的數(shù)據(jù)的發(fā)送以及從后級裝置的數(shù)據(jù)的接收。然而，在為了向前級裝置發(fā)送數(shù)據(jù)而使輸入逆變電路230的交流電壓的振幅產(chǎn)生變動時，其也會對從逆變電路230向送電天線240輸出的交流電力造成影響，產(chǎn)生存在解調(diào)器280誤接收數(shù)據(jù)的情況這一問題。
圖4是用于對該問題進(jìn)行說明的圖。圖4示出了從中繼裝置(例如第i中繼裝置)200向前級發(fā)送的二值的發(fā)送數(shù)據(jù)、向逆變電路230的輸入電壓、向送電天線240的輸入電壓、以及從解調(diào)器280輸出的接收數(shù)據(jù)的時間變化的一例。在此，只有所著眼的一個中繼裝置200向前級裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，不進(jìn)行來自后級裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送以及向后級裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送。
發(fā)送數(shù)據(jù)的值為0時，是將后述的圖8a的開關(guān)導(dǎo)通(on)的情況，發(fā)送數(shù)據(jù)的值為1時，是將后述的圖8a的開關(guān)截止(off)的情況。發(fā)送數(shù)據(jù)的值為1時與發(fā)送數(shù)據(jù)的值為0時相比，輸入整流器220的交流電力的電壓的振幅增大。因此，從整流器220向逆變電路230輸入的直流電壓的大小也是在發(fā)送數(shù)據(jù)的值為1時比為0時大。同樣地，關(guān)于從逆變電路230向送電天線240輸入的交流電壓，也是在發(fā)送數(shù)據(jù)的值為1時的振幅va比發(fā)送數(shù)據(jù)的值為0時的振幅vb大。其結(jié)果是，盡管沒有從后級發(fā)送來數(shù)據(jù)，但解調(diào)器280會檢測出振幅的變化，誤接收數(shù)據(jù)。
由振幅調(diào)制器270進(jìn)行的振幅調(diào)制的影響也會傳播給后級的中繼裝置200以及受電裝置300。因此，不僅是發(fā)送了數(shù)據(jù)的中繼裝置200，后級的其他中繼裝置200或者受電裝置300也可能同樣發(fā)生上述的干擾(串線)的問題。即，在某個中繼裝置200向前級裝置發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，不僅對該中繼裝置200，還會對后級裝置的數(shù)據(jù)通信造成影響。
不僅在數(shù)據(jù)發(fā)送時，在數(shù)據(jù)接收時也可能產(chǎn)生同樣的問題。
圖5是用于對數(shù)據(jù)接收時的問題進(jìn)行說明的圖。圖5示出了從后級對某個中繼裝置(例如第i中繼裝置)200發(fā)送來的接收數(shù)據(jù)、向該中繼裝置200的逆變電路230的輸入電壓、向前級裝置中的送電天線的輸入電壓、以及從前級裝置中的解調(diào)器輸出的接收數(shù)據(jù)的時間變化的一例。在此，設(shè)該中繼裝置200僅進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，不向前級裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。接收數(shù)據(jù)為1時與接收數(shù)據(jù)為0時相比，總的來說中繼裝置200及其前級的裝置的電路內(nèi)的電壓增大。因此，輸入逆變電路230的直流電壓在接收數(shù)據(jù)為1時比為0時大。同樣地，關(guān)于輸入到前級裝置中的送電天線的交流電壓，也是在接收數(shù)據(jù)為1時的振幅vd比接收數(shù)據(jù)為0時的振幅vc大。
其結(jié)果是，前級裝置中的解調(diào)器將會檢測出振幅vd以及振幅vc的變動，接收相同的數(shù)據(jù)。這種相同的數(shù)據(jù)的接收進(jìn)而也同樣地在前級裝置中產(chǎn)生，結(jié)果是阻礙前級的其他裝置的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了在數(shù)據(jù)的發(fā)送時和接收時所發(fā)生的上述兩個問題，研究了用于解決這些問題的構(gòu)成。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了通過在中繼裝置內(nèi)導(dǎo)入將伴隨數(shù)據(jù)通信所產(chǎn)生的交流電壓的振幅的變動抵消的控制，能夠解決上述兩個問題中的至少一方。以下，說明本公開的各技術(shù)方案。
本公開的一個技術(shù)方案涉及的無線電力傳輸系統(tǒng)，具備送電裝置、受電裝置以及配置在所述送電裝置與所述受電裝置之間的中繼裝置，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)逆變電路，其將從外部電源供給的送電側(cè)直流電力變換為送電側(cè)交流電力；以及
送電側(cè)送電天線，其將變換得到的所述送電側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)受電天線，其與所述送電側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述送電側(cè)交流電力；
中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述送電側(cè)交流電力變換為中繼側(cè)直流電力；
中繼側(cè)逆變電路，其將所述中繼側(cè)直流電力變換為中繼側(cè)交流電力；以及
中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)受電天線，其與所述中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述中繼側(cè)交流電力，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其在將二值的中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述中繼側(cè)受電天線與所述送電側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述送電裝置時，使所述中繼側(cè)受電天線所接受到的所述送電側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)；以及
中繼側(cè)控制電路，其使用所述中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述中繼側(cè)交流電力的第3振幅(v3)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述中繼側(cè)交流電力的第4振幅(v4)之間的差量的控制。
根據(jù)上述技術(shù)方案，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其在將二值的中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述中繼側(cè)受電天線與所述送電側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述送電裝置時，使所述中繼側(cè)受電天線所接受到的所述送電側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)；以及
中繼側(cè)控制電路，其使用所述中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述中繼側(cè)交流電力的第3振幅(v3)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述中繼側(cè)交流電力的第4振幅(v4)之間的差量的控制。
由此，即使在中繼側(cè)振幅調(diào)制器發(fā)送二值的中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)時，從中繼側(cè)逆變電路輸出的中繼側(cè)交流電力的振幅也幾乎沒有變動。因此，能夠解決參照圖4所說明的干擾的問題。此外，“消除差量”并非意味著使差量完全為零(0)，也可以存在微差。
本公開的另一技術(shù)方案涉及的無線電力傳輸系統(tǒng)，具備送電裝置、受電裝置以及n個中繼裝置，所述n個中繼裝置配置在所述送電裝置與所述受電裝置之間，按距離所述送電裝置由近到遠(yuǎn)依次從第1到第n進(jìn)行了排序，在此，n是2以上的整數(shù)，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)逆變電路，其將從外部電源供給的送電側(cè)直流電力變換為送電側(cè)交流電力；以及
送電側(cè)送電天線，其將變換得到的所述送電側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述n個中繼裝置中的第1中繼裝置具有：
第1中繼側(cè)受電天線，其與所述送電側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述送電側(cè)交流電力；
第1中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述送電側(cè)交流電力變換為第1中繼側(cè)直流電力；
第1中繼側(cè)逆變電路，其將所述第1中繼側(cè)直流電力變換為第1中繼側(cè)交流電力；以及
第1中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述第1中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述n個中繼裝置中的第i(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i中繼側(cè)受電天線，其與第i-1中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受所述第i-1中繼側(cè)交流電力；
第i中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述第i-1中繼側(cè)交流電力變換為第i中繼側(cè)直流電力；
第i中繼側(cè)逆變電路，其將所述第i中繼側(cè)直流電力變換為第i中繼側(cè)交流電力；以及
第i中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述第i中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)受電天線，其與所述第n中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受所述第n中繼側(cè)交流電力，
所述第i(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其在將二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第i中繼側(cè)受電天線與所述第i-1中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述第i-1中繼裝置時，使所述第i中繼側(cè)受電天線所接受到的所述第i-1中繼側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)；以及
第i中繼側(cè)控制電路，其使用所述第i中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述第i中繼側(cè)交流電力的第3振幅(v3)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述第i中繼側(cè)交流電力的第4振幅(v4)之間的差量的控制。
根據(jù)上述技術(shù)方案，
所述第i(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其在將二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第i中繼側(cè)受電天線與所述第i-1中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述第i-1中繼裝置時，使所述第i中繼側(cè)受電天線所接受到的所述第i-1中繼側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)；以及
第i中繼側(cè)控制電路，其使用所述第i中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述第i中繼側(cè)交流電力的第3振幅(v3)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述第i中繼側(cè)交流電力的第4振幅(v4)之間的差量的控制。
由此，在具備多個中繼裝置的無線電力傳輸系統(tǒng)中，即使在第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器發(fā)送二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)時，從第i中繼側(cè)逆變電路輸出的中繼側(cè)交流電力的振幅也幾乎沒有變動。因此，能夠解決參照圖4所說明的干擾的問題。
本公開的又一技術(shù)方案涉及的無線電力傳輸系統(tǒng)，具備送電裝置、受電裝置以及配置在所述送電裝置與所述受電裝置之間的中繼裝置，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)逆變電路，其將從外部電源供給的送電側(cè)直流電力變換為送電側(cè)交流電力；以及
送電側(cè)送電天線，其將變換得到的所述送電側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)受電天線，其與所述送電側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述送電側(cè)交流電力；
中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述送電側(cè)交流電力變換為中繼側(cè)直流電力；
中繼側(cè)逆變電路，其將所述中繼側(cè)直流電力變換為中繼側(cè)交流電力；以及
中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)受電天線，其與所述中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述中繼側(cè)交流電力；
受電側(cè)整流器，其將所述受電側(cè)受電天線所接受到的所述中繼側(cè)交流電力變換為受電側(cè)直流電力；以及
受電側(cè)振幅調(diào)制器，其使所述受電側(cè)受電天線所接受到的所述中繼側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)，經(jīng)由所述受電側(cè)受電天線與所述中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合將二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中繼裝置，
所述中繼裝置還具有：
中繼側(cè)解調(diào)器，其與所述中繼側(cè)送電天線連接，基于輸入到所述中繼側(cè)送電天線的所述中繼側(cè)交流電力的電壓的變化來對所述二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，接收二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)；以及
中繼側(cè)反轉(zhuǎn)控制電路，其使所述中繼側(cè)解調(diào)器所接收到的所述二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的符號反轉(zhuǎn)，基于所述反轉(zhuǎn)后的二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，使用所述中繼側(cè)振幅調(diào)制器，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述中繼側(cè)直流電力的第1電壓值(dc1)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述中繼側(cè)直流電力的第2電壓值(dc2)之間的差量的控制。
根據(jù)上述技術(shù)方案，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)解調(diào)器，其與所述中繼側(cè)送電天線連接，基于輸入到所述中繼側(cè)送電天線的所述中繼側(cè)交流電力的電壓的變化來對所述二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，接收二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)；以及
中繼側(cè)反轉(zhuǎn)控制電路，其使所述中繼側(cè)解調(diào)器所接收到的所述二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的符號反轉(zhuǎn)，基于所述反轉(zhuǎn)后的二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，使用所述中繼側(cè)振幅調(diào)制器，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述中繼側(cè)直流電力的第1電壓值(dc1)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述中繼側(cè)直流電力的第2電壓值(dc2)之間的差量的控制。
由此，能夠使正在從受電側(cè)振幅調(diào)制器發(fā)送受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)時的、所述中繼側(cè)直流電力的第1電壓值(dc1)和第2電壓值(dc2)之間幾乎沒有差量。因此，能夠防止參照圖5所說明的、前級裝置中的對數(shù)據(jù)的不必要的接收。
本公開的又一技術(shù)方案涉及的無線電力傳輸系統(tǒng)，具備送電裝置、受電裝置以及n個中繼裝置，所述n個中繼裝置配置在所述送電裝置與所述受電裝置之間，按距離所述送電裝置由近到遠(yuǎn)依次從第1到第n進(jìn)行了排序，在此，n是2以上的整數(shù)，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)逆變電路，其將從外部電源供給的送電側(cè)直流電力變換為送電側(cè)交流電力；以及
送電側(cè)送電天線，其將變換得到的所述送電側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述n個中繼裝置中的第1中繼裝置具有：
第1中繼側(cè)受電天線，其與所述送電側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述送電側(cè)交流電力；
第1中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述送電側(cè)交流電力變換為第1中繼側(cè)直流電力；
第1中繼側(cè)逆變電路，其將所述第1中繼側(cè)直流電力變換為第1中繼側(cè)交流電力；以及
第1中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述第1中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述n個中繼裝置中的第i(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i中繼側(cè)受電天線，其與第i-1中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受所述第i-1中繼側(cè)交流電力；
第i中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述第i-1中繼側(cè)交流電力變換為第i中繼側(cè)直流電力；
第i中繼側(cè)逆變電路，其將所述第i中繼側(cè)直流電力變換為第i中繼側(cè)交流電力；以及
第i中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述第i中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)受電天線，其與所述第n中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受所述第n中繼側(cè)交流電力；以及
受電側(cè)整流器，其將所述受電側(cè)受電天線所接受到的所述第n中繼側(cè)交流電力變換為受電側(cè)直流電力，
所述第1中繼裝置還具有：
第1中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其使所述第1中繼側(cè)受電天線所接受到的所述送電側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1第1振幅(v1)和第1第2振幅(v2)，經(jīng)由所述第1中繼側(cè)受電天線與所述送電側(cè)送電天線之間的電磁耦合將二值的第1中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送給所述送電裝置，
所述第i(i＝2～n)中繼裝置還具有：
第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其使所述第i中繼側(cè)受電天線所接受到的所述第i-1中繼側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第i第1振幅(v1)和第i第2振幅(v2)，經(jīng)由所述第i中繼側(cè)受電天線與所述第i-1中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合將二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送給所述第i-1中繼裝置，
所述第i-1(i＝2～n)中繼裝置還具有：
第i-1中繼側(cè)解調(diào)器，其與所述第i-1中繼側(cè)送電天線連接，基于輸入到所述第i-1中繼側(cè)送電天線的所述第i-1中繼側(cè)交流電力的電壓的變化來對所述二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，接收二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)；以及
第i-1中繼側(cè)反轉(zhuǎn)控制電路，其使所述第i-1中繼側(cè)解調(diào)器所接收到的所述二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的符號反轉(zhuǎn)，基于所述反轉(zhuǎn)后的二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，使用所述第i-1中繼側(cè)振幅調(diào)制器，進(jìn)行消除與所述第i第1振幅(v1)對應(yīng)的所述第i-1中繼側(cè)直流電力的第1電壓值(dc1)和與所述第i第2振幅(v2)對應(yīng)的所述第i-1中繼側(cè)直流電力的第2電壓值(dc2)之間的差量的控制。
根據(jù)上述技術(shù)方案，
所述第i-1(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i-1中繼側(cè)解調(diào)器，其與所述第i-1中繼側(cè)送電天線連接，基于輸入到所述第i-1中繼側(cè)送電天線的所述第i-1中繼側(cè)交流電力的電壓的變化來對所述二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，接收二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)；以及
第i-1中繼側(cè)反轉(zhuǎn)控制電路，其使所述第i-1中繼側(cè)解調(diào)器所接收到的所述二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的符號反轉(zhuǎn)，基于所述反轉(zhuǎn)后的二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，使用所述第i-1中繼側(cè)振幅調(diào)制器，進(jìn)行消除與所述第i第1振幅(v1)對應(yīng)的所述第i-1中繼側(cè)直流電力的第1電壓值(dc1)和與所述第i第2振幅(v2)對應(yīng)的所述第i-1中繼側(cè)直流電力的第2電壓值(dc2)之間的差量的控制。
由此，在具備多個中繼裝置的無線電力傳輸系統(tǒng)中，能夠使某個中繼裝置從其后級的裝置接收數(shù)據(jù)時的、中繼側(cè)直流電力的第1電壓值(dc1)和第2電壓值(dc2)之間幾乎沒有差量。因此，能夠防止參照圖5所說明的前級裝置中的對數(shù)據(jù)的不必要的接收。
以下，對本公開的更具體的實(shí)施方式進(jìn)行說明。但是，有時省略不必要的詳細(xì)說明。例如，有時將已眾所周知的事項(xiàng)的詳細(xì)說明和/或?qū)τ趯?shí)質(zhì)相同的結(jié)構(gòu)的重復(fù)說明進(jìn)行省略。這是為了避免以下的說明不必要地變?nèi)唛L，并易于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解。此外，發(fā)明人為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員充分理解本公開而提供了附圖以及以下的說明，但并非意在通過這些內(nèi)容限定權(quán)利要求書中記載的主題。在以下的說明中，對相同或者類似的構(gòu)成要素賦予相同的標(biāo)號。
此外，在本說明書中，為了易于理解，對于與送電裝置相關(guān)的用語采用“送電側(cè)～”這樣的表達(dá)方式；對于與中繼裝置相關(guān)的用語采用“中繼側(cè)～”這樣的表達(dá)方式；對于與受電裝置相關(guān)的用語采用“受電側(cè)～”這樣的表達(dá)方式。有時為了簡化會省略“送電側(cè)”、“中繼側(cè)”、“受電側(cè)”等用語。
(實(shí)施方式1)
圖6是表示本公開的第1實(shí)施方式中的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。該無線電力傳輸系統(tǒng)具備送電裝置100、中繼裝置200以及受電裝置300。本系統(tǒng)對應(yīng)于圖2b所示的構(gòu)成，具備一個中繼裝置200。
本實(shí)施方式中的中繼裝置200與參照圖3所說明的中繼裝置200具備同樣的構(gòu)成，但中繼側(cè)控制電路250的工作與上述的內(nèi)容不同。本實(shí)施方式中的中繼側(cè)控制電路250在中繼側(cè)振幅調(diào)制器270向送電裝置100發(fā)送數(shù)據(jù)時，對逆變電路230進(jìn)行控制以使得消除從中繼側(cè)逆變電路230輸出的交流電力的電壓的振幅的變動。由此，在數(shù)據(jù)發(fā)送期間也能夠從受電裝置300正確地接收數(shù)據(jù)。
送電裝置100具備：送電側(cè)逆變電路130，其將從外部的直流(dc)電源50輸入的直流電力變換為交流電力并輸出；以及送電側(cè)送電天線140，其將從送電側(cè)逆變電路130輸出的交流電力進(jìn)行輸送。送電裝置100還具備驅(qū)動送電側(cè)逆變電路130的脈沖輸出電路160、控制脈沖輸出電路160的送電側(cè)控制電路150、對從中繼裝置200發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)的送電側(cè)解調(diào)器180、以及接收數(shù)據(jù)存儲器195。
中繼裝置200具有：中繼側(cè)受電天線240，其與送電側(cè)送電天線140電磁耦合，接受輸送來的交流電力(送電側(cè)交流電力)；中繼側(cè)整流器220，其將接受到的送電側(cè)交流電力變換為直流電力(中繼側(cè)直流電力)；中繼側(cè)逆變電路230，其將中繼側(cè)直流電力變換為交流電力(中繼側(cè)交流電力)；以及中繼側(cè)送電天線240，其將變換得到的中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送。中繼裝置200還具有：負(fù)載調(diào)制電路275，其連接在受電天線210與整流器220之間；中繼側(cè)振幅調(diào)制器270，其根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的值來改變負(fù)載調(diào)制電路275的負(fù)載的大??；以及發(fā)送數(shù)據(jù)存儲器290，其保存發(fā)送數(shù)據(jù)。中繼裝置200另外還具備：脈沖輸出電路260，其向逆變電路230所包含的多個開關(guān)元件供給脈沖信號；中繼側(cè)控制電路250，其控制脈沖輸出電路260；中繼側(cè)解調(diào)器280，其檢測施加于送電天線240的交流電壓的振幅的變化從而接收數(shù)據(jù)；以及接收數(shù)據(jù)存儲器295，其保存接收數(shù)據(jù)。
受電裝置300具備：受電側(cè)受電天線310，其接受從中繼側(cè)送電天線240發(fā)送來的中繼側(cè)交流電力；以及受電側(cè)整流器320，其將受電天線310接受到的交流電力變換為直流電力(受電側(cè)直流電力)并輸出。受電裝置300還具備：負(fù)載調(diào)制電路375，其連接在受電天線310與整流器320之間；受電側(cè)振幅調(diào)制器370，其控制負(fù)載調(diào)制電路375并對受電天線310接受到的交流電力的振幅進(jìn)行調(diào)制；以及發(fā)送數(shù)據(jù)存儲器390，其保存向中繼裝置200發(fā)送的數(shù)據(jù)。
送電側(cè)送電天線140、中繼側(cè)受電天線210、中繼側(cè)送電天線240以及受電側(cè)受電天線310分別例如能夠通過包括線圈和電容器的諧振電路來實(shí)現(xiàn)。圖7示出了具有串聯(lián)諧振電路結(jié)構(gòu)的天線140、240、210、310的等效電路的一例。不限于圖示出的例子，各天線也可以具有并聯(lián)諧振電路結(jié)構(gòu)。在本說明書中，有時稱送電天線中的線圈為送電線圈，稱受電天線中的線圈為受電線圈。根據(jù)這種天線，通過送電線圈與受電線圈之間的感應(yīng)耦合(即磁場耦合)，以無線方式傳輸電力。各天線也可以具備取代磁場耦合而利用電場耦合來以無線方式傳輸電力的結(jié)構(gòu)。在該情況下，各天線可以具備用于送電或受電的兩個電極、以及包括電感和電容器的諧振電路。利用電場耦合的送電天線以及受電天線例如可以適當(dāng)?shù)乩糜谝詿o線方式對如工廠內(nèi)的搬運(yùn)機(jī)器人那樣的進(jìn)行移動的設(shè)備傳輸電力的情況。
受電裝置300例如可以是機(jī)器人臂的前端部或者監(jiān)視攝像頭的旋轉(zhuǎn)部等。送電裝置100是以無線方式向中繼裝置200供給電力的裝置，例如可以裝載在機(jī)器人臂的根側(cè)部分、或者監(jiān)視攝像頭的固定部。中繼裝置200例如可以是連接機(jī)器人臂的根側(cè)部分與前端部的部分、或者連接監(jiān)視攝像頭的固定部與旋轉(zhuǎn)部的部分。負(fù)載400例如可以是裝載在機(jī)器人臂的前端的執(zhí)行器等包括馬達(dá)在內(nèi)的設(shè)備，或者是裝載在監(jiān)視攝像頭的旋轉(zhuǎn)部的ccd攝像頭等拍攝裝置。負(fù)載400連接于中繼側(cè)整流器220以及負(fù)載側(cè)整流器320，通過直流電力來驅(qū)動。
根據(jù)這種構(gòu)成，本實(shí)施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)能夠以無線方式傳輸電力，并在鄰接的裝置間進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。所發(fā)送的數(shù)據(jù)的種類例如可以是表示電路內(nèi)的功率值或者電壓值的信息、或者是來自所連接著的負(fù)載的控制信號或表示異常的信號等。發(fā)送數(shù)據(jù)也可以是對指令的響應(yīng)信號和/或圖像(影像)數(shù)據(jù)。
圖8a是表示負(fù)載調(diào)制電路275的構(gòu)成例的圖。圖示的負(fù)載調(diào)制電路275連接在受電天線210與整流器220之間。負(fù)載調(diào)制電路275包括與受電天線210并聯(lián)連接的兩個開關(guān)和兩個電容器、以及連接在兩個電容器間的點(diǎn)與地(ground)之間的電阻器。負(fù)載調(diào)制電路275基于來自振幅調(diào)制器270的控制信號，切換兩個開關(guān)的開閉狀態(tài)，由此進(jìn)行負(fù)載調(diào)制。更具體而言是，通過切換兩個開關(guān)的導(dǎo)通及截止的狀態(tài)來打開或關(guān)閉與朝向負(fù)載400的路徑不同的流通電流的路徑，從而改變電路整體的負(fù)載的大小。由此，能夠向送電裝置100傳遞信息。
在圖6所示的構(gòu)成例中，負(fù)載調(diào)制電路275配置于整流器220的前級，但也可以配置于整流器220的后級。圖8b是表示以此方式配置的負(fù)載調(diào)制電路275的例子的圖。該負(fù)載調(diào)制電路275連接在整流器220與負(fù)載400之間。負(fù)載調(diào)制電路275包括與整流器220并聯(lián)連接的電阻器和開關(guān)?；趤碜哉穹{(diào)制器270的控制信號，切換開關(guān)的導(dǎo)通及截止的狀態(tài)，從而能夠改變受電裝置整體的負(fù)載。
圖8a以及圖8b示出了中繼側(cè)振幅調(diào)制器270以及中繼側(cè)負(fù)載調(diào)制電路275的構(gòu)成例，關(guān)于受電側(cè)振幅調(diào)制器370以及受電側(cè)負(fù)載調(diào)制電路375，也具有同樣的構(gòu)成。
送電側(cè)逆變電路130以及中繼側(cè)逆變電路230使用多個開關(guān)元件將供給來的直流電力變換為交流電力。為了控制逆變電路130、230，分別使用脈沖輸出電路160、260以及控制電路150、160。送電側(cè)控制電路150以及中繼側(cè)控制電路250例如能夠通過微控制器(微型計算機(jī))等具備處理器的集成電路來實(shí)現(xiàn)。脈沖輸出電路160、260例如能夠通過公知的選通驅(qū)動器來實(shí)現(xiàn)。控制電路150、250也可以與其他電路要素一體化。
送電側(cè)控制電路150以及中繼側(cè)控制電路250分別通過基于送電側(cè)解調(diào)器180以及中繼側(cè)解調(diào)器280接收到的數(shù)據(jù)的內(nèi)容來調(diào)整送電參數(shù)，從而控制從脈沖輸出電路160、260向各開關(guān)元件輸入的脈沖信號。由此，從逆變電路130、230輸出的交流電力的頻率以及振幅被控制為適當(dāng)?shù)闹怠?/p>
送電參數(shù)是用于控制各逆變電路所包含的多個開關(guān)元件的導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài))以及截止(非導(dǎo)通狀態(tài))的定時的參數(shù)。送電參數(shù)可以是：被輸入給各開關(guān)元件的脈沖信號的頻率；被輸入給多個開關(guān)元件中同時導(dǎo)通的兩個開關(guān)元件的兩個脈沖信號之間的相位差(也稱為相位差量或者相移量)；或者被輸入給各開關(guān)元件的脈沖信號的占空比等。
圖9a至圖9d分別示意性示出了中繼側(cè)送電天線240的線圈兩端的電壓(有時也稱為線圈端電壓)的振幅對于頻率、相位差量、占空比以及向中繼側(cè)逆變電路230的供給電壓的依賴性。如圖9a所示，當(dāng)增大頻率時，線圈端電壓的振幅有減小的傾向。如圖9b所示，當(dāng)將相位差量在0°至180°的范圍內(nèi)增大時，線圈端電壓的振幅減小。如圖9c所示，當(dāng)將占空比在0％至50％的范圍內(nèi)增大時，線圈端電壓的振幅增加。如圖9d所示，當(dāng)增加向逆變電路230供給的電壓時，線圈端電壓的振幅增加。因此，中繼側(cè)控制電路250可將頻率、相位差量、占空比以及供給電壓中的至少一個作為控制參數(shù)，控制線圈端電壓的振幅。此外，能夠在中繼側(cè)整流器220與中繼側(cè)逆變電路230之間設(shè)置有dc-dc轉(zhuǎn)換器的情況下，控制向逆變電路230供給的電壓。在這種構(gòu)成中，中繼側(cè)控制電路250通過改變dc-dc轉(zhuǎn)換器內(nèi)的開關(guān)元件的開關(guān)的頻率，能夠調(diào)整從dc-dc轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的大小。
圖10是表示中繼側(cè)逆變電路230的構(gòu)成例的圖。逆變電路230具有多個根據(jù)從脈沖輸出電路260供給的脈沖信號來改變導(dǎo)通/非導(dǎo)通的狀態(tài)的開關(guān)元件s1～s4。通過改變各開關(guān)元件的導(dǎo)通/非導(dǎo)通的狀態(tài)，能夠?qū)⑤斎氲闹绷麟娏ψ儞Q為交流電力。在圖10所示的例子中，使用了包括4個開關(guān)元件s1～s4的全橋型逆變電路。在本例中，各開關(guān)元件是igbt(insulated-gatebipolartransistor，絕緣柵雙極晶體管)，但也可以使用mosfet(metaloxidesemiconductorfield-effecttransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)等其他種類的開關(guān)元件。
在圖10所示的例子中，4個開關(guān)元件s1～s4中的開關(guān)元件s1和s4(第1開關(guān)元件對)在導(dǎo)通時輸出與被供給的直流電壓極性相同的電壓。另一方面，開關(guān)元件s2和s3(第2開關(guān)元件對)在導(dǎo)通時輸出與被供給的直流電壓極性相反的電壓。脈沖輸出電路260按照來自控制電路250的指示，向4個開關(guān)元件s1～s4的柵極供給脈沖信號。此時，通過調(diào)整向第1開關(guān)元件對(s1和s4)供給的兩個脈沖信號的相位差、以及向第2開關(guān)元件對(s2和s3)供給的兩個脈沖信號的相位差，能夠進(jìn)行振幅控制。
圖11a以及圖11b是用于對基于脈沖信號的相位差的振幅控制進(jìn)行說明的圖。圖11a示意性示出了在供給到開關(guān)元件s1和s4的兩個脈沖信號的相位差量
圖12是表示中繼側(cè)逆變電路230的另一構(gòu)成例的圖。本例中的逆變電路230是半橋型逆變電路。在使用半橋型逆變電路的情況下，上述的相位控制將不再適用。在這種情況下，通過控制輸入到各開關(guān)元件的脈沖信號的占空比，能夠控制電壓的振幅。后述的圖12的半橋型逆變電路是控制占空比的電路。相對于圖12，圖10的全橋型逆變電路是控制相位差量
圖12所示的逆變電路230是包括兩個開關(guān)元件s1、s2和兩個電容器的半橋型逆變電路。兩個開關(guān)元件s1、s2與兩個電容器c1、c2并聯(lián)連接。送電天線240的一端連接于兩個開關(guān)元件s1、s2之間的點(diǎn)，另一端連接于兩個電容器c1、c2之間的點(diǎn)。
控制電路250以及脈沖輸出電路260以交替導(dǎo)通開關(guān)元件s1、s2的方式，將脈沖信號供給到各開關(guān)元件。由此，直流電力被變換為交流電力。
在本例中，通過調(diào)整脈沖信號的占空比(即，一個周期中設(shè)為導(dǎo)通的期間的比例)，能夠?qū)敵鲭妷簐的輸出時間比進(jìn)行調(diào)整。由此，能夠?qū)斎胨碗娞炀€240的交流電力的電壓的振幅進(jìn)行調(diào)整。
圖13a以及圖13b是用于對占空控制進(jìn)行說明的圖。圖13a示出了各脈沖信號的占空比為0.5(50％)的情況下的輸入到開關(guān)元件s1～s4的脈沖信號以及輸出電壓v的波形的例子。圖13b示出了各脈沖信號的占空比為0.25(25％)的情況下的輸入到開關(guān)元件s1～s4的脈沖信號以及輸出電壓v的波形的例子。如圖所示，通過改變占空比，能夠改變電壓v的輸出時間比(即，一個周期中取非零值的期間的比例)。由此，也能夠改變進(jìn)行了平滑化的送電電壓的振幅。這種占空比不同的脈沖信號例如由包括pwm控制電路的脈沖輸出電路260生成。可在0％至50％的范圍內(nèi)調(diào)整占空比。當(dāng)占空比為50％時，送電電壓的振幅變?yōu)樽畲螅?dāng)占空比為0％時，送電電壓的振幅變?yōu)樽钚?。這種占空控制也同樣可以適用于使用了如圖10所示的全橋型逆變電路的情況。
此外，在上述的例子中，示例了中繼側(cè)逆變電路230的控制方法，同樣的控制也能夠同樣適用于送電側(cè)逆變電路130。
接著，更具體地對本實(shí)施方式中的控制進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式中的中繼側(cè)控制電路250在中繼側(cè)振幅調(diào)制器270為了數(shù)據(jù)發(fā)送而對振幅進(jìn)行調(diào)制時，進(jìn)行抑制與此相伴的中繼側(cè)逆變電路230的輸出電壓的振幅的變動的控制。更具體而言，中繼側(cè)控制電路250使所使用的控制參數(shù)的值與中繼側(cè)振幅調(diào)制器270使電壓的振幅在兩個值(第1振幅v1以及第2振幅v2)之間變化的定時同步地變化?？刂茀?shù)的值被決定為使與第1振幅v1對應(yīng)的中繼側(cè)交流電力的振幅(第3振幅v3)、和與第2振幅v2對應(yīng)的中繼側(cè)交流電力的振幅(第4振幅v4)之間的差量接近于0。這樣的控制參數(shù)例如可以基于由中繼側(cè)解調(diào)器280檢測出的電壓值來決定。
圖14是表示中繼裝置200向送電裝置100發(fā)送二值的數(shù)據(jù)時所進(jìn)行的工作的一例的流程圖。在本例中，設(shè)控制參數(shù)為相位差量，但在使用其他控制參數(shù)的情況下，以下的工作也是同樣的。
首先，中繼側(cè)控制電路250判斷是否在數(shù)據(jù)發(fā)送期間(步驟s101)。在數(shù)據(jù)發(fā)送期間的情況下，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)是否為0(步驟s102)。在發(fā)送數(shù)據(jù)為0的情況下，測定送電線圈端電壓的振幅(步驟s103)，將測定結(jié)果保存于存儲器(步驟s104)。也可以讓解調(diào)器280來執(zhí)行該測定以及保存。之后，再返回步驟s101，對接下來的數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣的處理。
在步驟s102中，在發(fā)送數(shù)據(jù)不為0、即為1的情況下，中繼側(cè)控制電路250使相位差量改變預(yù)定量(步驟s105)，測定送電線圈端電壓的振幅(步驟s106)。然后，判斷所測定到的送電線圈端電壓的振幅是否與發(fā)送數(shù)據(jù)為0時的振幅相等(步驟s107)。在二者的振幅不相等的情況下，逐次使相位差量改變預(yù)定量直到振幅變得相等。在二者的振幅相等的情況下，將表示此時的相位差量的信息保存于存儲器。之后，再返回步驟s101，對接下來的數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣的處理。
如此，通過將控制參數(shù)保存于存儲器，在下次以后的數(shù)據(jù)發(fā)送時，能夠使用保存于存儲器的值直接移至振幅成為恒定的相位差量的狀態(tài)。
圖15a是表示被發(fā)送的數(shù)據(jù)(例如分組信號)的一例的圖。圖15b是表示圖15a所示的兩條虛線之間的期間內(nèi)的發(fā)送數(shù)據(jù)、送電天線的線圈端電壓的振幅、以及相位差量的時間變化的圖。發(fā)送數(shù)據(jù)從0變化為1時，電壓的振幅發(fā)生變化。控制電路250通過圖14所示的工作來調(diào)整相位差量以使得此變化減小。由此，使發(fā)送數(shù)據(jù)為1時的振幅與發(fā)送數(shù)據(jù)為0時的振幅一致。通過將此時的相位差量保存于存儲器，能夠在下次以后參照保存于存儲器的值來變更相位差量。通過這種工作，能夠縮短使電壓的振幅恒定的控制所需的時間。
圖16是表示本實(shí)施方式中的各種波形的時間變化的一例的圖。圖16示出了從中繼裝置200向前級發(fā)送的二值的發(fā)送數(shù)據(jù)、向逆變電路230的輸入電壓、相位差量、向送電天線240的輸入電壓、以及從解調(diào)器280輸出的接收數(shù)據(jù)的時間變化的一例。在此，只有所著眼的一個中繼裝置200向前級裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，不進(jìn)行來自后級裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送以及向后級裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送。發(fā)送數(shù)據(jù)的值為1時與發(fā)送數(shù)據(jù)的值為0時相比，輸入整流器220的交流電力的電壓的振幅增大。因此，從整流器220向逆變電路230輸入的直流電壓的大小也是在發(fā)送數(shù)據(jù)的值為1時比為0時大。于是，本實(shí)施方式中的中繼側(cè)控制電路250通過使相位差量與發(fā)送數(shù)據(jù)的變化同步變化，抵消從逆變電路230向送電天線240輸入的交流電壓的振幅的變化。由此，能夠防止解調(diào)器280誤接收數(shù)據(jù)。如此，根據(jù)本實(shí)施方式的控制，能夠解決參照圖4所說明的干擾的問題。
此外，在本實(shí)施方式中，中繼裝置200的數(shù)量為一個，但也可以在送電裝置100與受電裝置300之間配置多個中繼裝置200。
圖17是表示具備多個中繼裝置200的無線電力傳輸系統(tǒng)的一例的圖。在圖17中，示例了n個(n是2以上的整數(shù))中繼裝置中的第i-1(i＝2～n)中繼裝置和第i中繼裝置。各中繼裝置200的構(gòu)成與圖3所示的中繼裝置200相同。另外，未在圖17中示出的送電裝置100以及受電裝置300與圖3所示的裝置具有相同的構(gòu)成。
如上所述，各中繼裝置200中的中繼側(cè)控制電路250在數(shù)據(jù)發(fā)送時進(jìn)行將電壓的振幅的變動抵消的控制。由此，能夠避免從某個中繼裝置200發(fā)送數(shù)據(jù)的影響傳播給后級的其他中繼裝置或者受電裝置300。
(實(shí)施方式2)
圖18是表示實(shí)施方式2中的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。與圖3所示的構(gòu)成同樣地，本實(shí)施方式中的無線電力傳輸系統(tǒng)具備送電裝置100、一個中繼裝置200以及受電裝置300。在本實(shí)施方式中，與實(shí)施方式1的不同之處在于，中繼裝置200具備反轉(zhuǎn)控制電路298，該反轉(zhuǎn)控制電路298基于接收數(shù)據(jù)來控制中繼側(cè)振幅調(diào)制器270。通過設(shè)置反轉(zhuǎn)控制電路298，能夠解決參照圖5所說明的數(shù)據(jù)接收時的問題。
在本實(shí)施方式中，受電側(cè)振幅調(diào)制器370使受電側(cè)受電天線310所接受到的交流電力(受電側(cè)交流電力)的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)。由此，經(jīng)由受電側(cè)受電天線310與中繼側(cè)送電天線240之間的電磁耦合將二值的發(fā)送數(shù)據(jù)(受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù))發(fā)送給中繼裝置200。中繼側(cè)解調(diào)器280基于輸入到中繼側(cè)送電天線240的中繼側(cè)交流電力的電壓的變化來對上述二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，接收二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)。在此，接收數(shù)據(jù)是通過對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)所生成的數(shù)據(jù)，保存于接收數(shù)據(jù)存儲器295。
中繼側(cè)反轉(zhuǎn)控制電路298使中繼側(cè)解調(diào)器280所接收到的二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的符號反轉(zhuǎn)，基于反轉(zhuǎn)后的二值的中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，使中繼側(cè)振幅調(diào)制器270對電壓的振幅進(jìn)行調(diào)制。更具體而言是進(jìn)行消除與上述第1振幅(v1)對應(yīng)的中繼側(cè)直流電力的第1電壓值(dc1)和與第2振幅(v2)對應(yīng)的中繼側(cè)直流電力的第2電壓值(dc2)之間的差量的控制。由此，抵消伴隨從受電裝置300接收數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的電壓的變動。
圖19是示意性表示本實(shí)施方式中的上述工作的圖。圖19示出了從受電裝置300對中繼裝置200發(fā)送來的接收數(shù)據(jù)、從反轉(zhuǎn)控制電路298對振幅調(diào)制器270發(fā)送的反轉(zhuǎn)調(diào)制信號、向中繼裝置200的逆變電路230的輸入電壓、向送電裝置100中的送電天線140的輸入電壓、以及從送電裝置100中的解調(diào)器180輸出的接收數(shù)據(jù)的時間變化的一例。在此，中繼裝置200僅進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，不進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。接收數(shù)據(jù)為1時與接收數(shù)據(jù)為0時相比，中繼裝置200以及送電裝置100的電路內(nèi)的電壓增大。于是，反轉(zhuǎn)控制電路298向中繼側(cè)振幅調(diào)制器270發(fā)送對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)后的反轉(zhuǎn)調(diào)制信號。中繼側(cè)振幅調(diào)制器270接收反轉(zhuǎn)調(diào)制信號，對負(fù)載調(diào)制電路275進(jìn)行控制。由此，將輸入逆變電路230的直流電壓的變動抵消。其結(jié)果，輸入到送電裝置100中的送電天線140的交流電壓的振幅的變動也被抵消。因此，能夠避免送電側(cè)解調(diào)器180接收與中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)同樣的數(shù)據(jù)。
以下，更具體地說明由振幅調(diào)制器270以及負(fù)載調(diào)制電路275進(jìn)行的控制。
圖20a是表示本實(shí)施方式中的負(fù)載調(diào)制電路275的構(gòu)成例的圖。該負(fù)載調(diào)制電路275連接在中繼側(cè)受電天線210與中繼側(cè)整流器220之間，包括多個電容器以及多個開關(guān)。振幅調(diào)制器270基于反轉(zhuǎn)調(diào)制信號，為了抵消振幅，決定實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)呢?fù)載調(diào)制電平的開關(guān)的組合。反轉(zhuǎn)調(diào)制信號是指示這些開關(guān)的導(dǎo)通、截止的控制信號。
圖20b是表示負(fù)載調(diào)制電路275的另一構(gòu)成例的圖。該負(fù)載調(diào)制電路275能夠使用可變電容來調(diào)整負(fù)載調(diào)制電平。振幅調(diào)制器270基于反轉(zhuǎn)調(diào)制信號，為了抵消負(fù)載，將可變電容的電容值控制為適當(dāng)?shù)闹怠Ｔ诒纠?，反轉(zhuǎn)調(diào)制信號是指示可變電容的電容值、和使哪個開關(guān)導(dǎo)通的信號。
圖21示出了示意性表示這些負(fù)載調(diào)制電路275中的電容值與負(fù)載的大小之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖、和示意性表示負(fù)載的大小與輸入送電側(cè)送電天線140的交流電壓的振幅之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。如圖所示，電容值越大則負(fù)載的大小越大，負(fù)載的大小越大則輸入送電側(cè)送電天線140的交流電壓的振幅越小。于是，反轉(zhuǎn)控制電路298指示振幅調(diào)制電路270，以使得抵消伴隨受電裝置300中的負(fù)載調(diào)制所發(fā)生的電壓的振幅的變化。在有指示時，通過在接收數(shù)據(jù)為1時使負(fù)載的值相對地大、和在接收數(shù)據(jù)為0時使負(fù)載的值相對地小這兩方中的某一方、或者兩方，抵消電壓的振幅的變化。此外，圖21的下方的圖是表示進(jìn)行指示前的狀態(tài)的圖。
通過以上的工作，中繼裝置200能夠在從受電裝置300通過振幅調(diào)制發(fā)送了數(shù)據(jù)的情況下，避免其對前級的送電裝置100造成影響。由此，能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)通信的獨(dú)立性。
此外，在本實(shí)施方式中，將反轉(zhuǎn)控制電路298、振幅調(diào)制器270以及中繼側(cè)控制電路250分別作為單獨(dú)的要素，但也可以將它們通過一個電路(例如微型計算機(jī))實(shí)現(xiàn)。另外，也可以將它們中的至少一部分設(shè)置于中繼裝置200的外部的裝置。
在本實(shí)施方式中，也可以在送電裝置100與受電裝置300之間配置多個中繼裝置200。圖22是表示具備多個中繼裝置200的無線電力傳輸系統(tǒng)的一例的圖。在圖22中，示例了n個(n是2以上的整數(shù))中繼裝置中的第i-1(i＝2～n)中繼裝置和第i中繼裝置。各中繼裝置200的構(gòu)成與圖18所示的中繼裝置200相同。另外，未在圖22中示出的送電裝置100以及受電裝置300與圖18所示的裝置具有相同的構(gòu)成。
如上所述，各中繼裝置200中的反轉(zhuǎn)控制電路298在數(shù)據(jù)接收時進(jìn)行抵消電壓的振幅的變動的控制。由此，能夠避免向某個中繼裝置200發(fā)送數(shù)據(jù)的影響傳播給前級的其他中繼裝置或者送電裝置100。
(實(shí)施方式3)
圖23是表示實(shí)施方式3中的多個中繼裝置200的圖。本實(shí)施方式中的中繼裝置200與實(shí)施方式1、2的不同之處在于，進(jìn)行實(shí)施方式1中的數(shù)據(jù)發(fā)送時的控制和實(shí)施方式2中的數(shù)據(jù)接收時的控制這兩方。
如圖23所示，本實(shí)施方式中的中繼裝置200具備反轉(zhuǎn)控制電路298，進(jìn)行在實(shí)施方式2中說明的基于接收數(shù)據(jù)的反轉(zhuǎn)控制。再者，中繼側(cè)控制電路250一并進(jìn)行在實(shí)施方式1中說明的基于發(fā)送數(shù)據(jù)的逆變電路230的控制。通過進(jìn)行兩方控制，能夠在數(shù)據(jù)發(fā)送時以及數(shù)據(jù)接收時這雙方，抑制對其他裝置的影響。因此，能夠一并解決參照圖4、5所說明的兩個問題。
本實(shí)施方式中的中繼裝置200雖然進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時的控制和數(shù)據(jù)接收時的控制這兩方，但無法在相同的定時進(jìn)行兩方。圖24是用于說明該問題的圖。如圖24的(a)所示，在從受電裝置300向中繼裝置200發(fā)送數(shù)據(jù)a時，中繼裝置200進(jìn)行在實(shí)施方式2中說明的使用振幅調(diào)制器270的控制，因此無法向前級的中繼裝置發(fā)送數(shù)據(jù)。另外，在中繼裝置200將數(shù)據(jù)b發(fā)送給前級的中繼裝置時，進(jìn)行在實(shí)施方式1中說明的使用逆變電路230的控制，因此無法從受電裝置向該中繼裝置200發(fā)送數(shù)據(jù)。
于是，本實(shí)施方式中的中繼側(cè)控制電路250向中繼側(cè)振幅調(diào)制器270發(fā)送對開始發(fā)送二值的發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行指示的定時控制信號，進(jìn)行使中繼側(cè)振幅調(diào)制器270發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送期間不與中繼側(cè)解調(diào)器280接收接收數(shù)據(jù)的接收期間重疊的控制。
在本實(shí)施方式中，進(jìn)行使從后級接收數(shù)據(jù)優(yōu)先于向前級發(fā)送數(shù)據(jù)的定時控制。其原因在于，為了穩(wěn)定地傳輸電力，來自受電側(cè)的信息更加重要。例如，如圖24的(b)所示，在中繼裝置200正在發(fā)送數(shù)據(jù)b的時候發(fā)生來自后級裝置(受電裝置300或者其他中繼裝置200)的數(shù)據(jù)a的發(fā)送的情況下，中斷數(shù)據(jù)b的發(fā)送。另外，在正在從后級裝置發(fā)送數(shù)據(jù)a的時候要進(jìn)行數(shù)據(jù)b的發(fā)送的情況下，保留數(shù)據(jù)b的發(fā)送直到完成數(shù)據(jù)a的發(fā)送。
圖25是表示本實(shí)施方式中的工作的一例的流程圖。首先，中繼側(cè)控制電路250準(zhǔn)備向前級裝置的數(shù)據(jù)的發(fā)送(步驟s301)。此時，判斷是否正在從后級裝置接收數(shù)據(jù)(步驟s302)。在數(shù)據(jù)接收期間的情況下，進(jìn)行等待直到完成接收(步驟s303)。在并非接收期間的情況下，開始向前級裝置的發(fā)送(步驟s304)。中繼側(cè)控制電路250在發(fā)送期間逐次判斷是否從后級裝置接收到數(shù)據(jù)(步驟s305)。在接收到數(shù)據(jù)的情況下，中斷發(fā)送，并進(jìn)行等待直到完成接收(步驟s306)。在沒有接收到數(shù)據(jù)的情況下，繼續(xù)不變并完成發(fā)送。
通過以上的工作，能夠防止數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收的干擾，并且能夠?qū)崿F(xiàn)使來自后級的數(shù)據(jù)接收優(yōu)先的適當(dāng)?shù)耐ㄐ拧?/p>
如上所述，本公開包括以下的項(xiàng)目所記載的無線電力傳輸系統(tǒng)以及送電裝置。
[項(xiàng)目1]
一種無線電力傳輸系統(tǒng)，具備送電裝置、受電裝置以及配置在所述送電裝置與所述受電裝置之間的中繼裝置，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)逆變電路，其將從外部電源供給的送電側(cè)直流電力變換為送電側(cè)交流電力；以及
送電側(cè)送電天線，其將變換得到的所述送電側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)受電天線，其與所述送電側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述送電側(cè)交流電力；
中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述送電側(cè)交流電力變換為中繼側(cè)直流電力；
中繼側(cè)逆變電路，其將所述中繼側(cè)直流電力變換為中繼側(cè)交流電力；以及
中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)受電天線，其與所述中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述中繼側(cè)交流電力，
所述中繼裝置具有：
中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其在將二值的中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述中繼側(cè)受電天線與所述送電側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述送電裝置時，使所述中繼側(cè)受電天線所接受到的所述送電側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)；以及
中繼側(cè)控制電路，其使用所述中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述中繼側(cè)交流電力的第3振幅(v3)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述中繼側(cè)交流電力的第4振幅(v4)之間的差量的控制。
[項(xiàng)目2]
根據(jù)項(xiàng)目1所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述二值的中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)是表示所述中繼側(cè)直流電力的功率值的發(fā)送數(shù)據(jù)。
[項(xiàng)目3]
根據(jù)項(xiàng)目1或2所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)整流器，其將所述受電側(cè)受電天線所接受到的所述中繼側(cè)交流電力變換為受電側(cè)直流電力；以及
受電側(cè)振幅調(diào)制器，其將二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述受電側(cè)受電天線與所述中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述中繼裝置，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)解調(diào)器，其與所述送電側(cè)送電天線連接，基于輸入到所述送電側(cè)送電天線的所述送電側(cè)交流電力的電壓的變化來解調(diào)所述二值的中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)。
[項(xiàng)目4]
根據(jù)項(xiàng)目3所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)是表示所述受電側(cè)直流電力的功率值的發(fā)送數(shù)據(jù)。
[項(xiàng)目5]
一種無線電力傳輸系統(tǒng)，具備送電裝置、受電裝置以及n個中繼裝置，所述n個中繼裝置配置在所述送電裝置與所述受電裝置之間，按距離所述送電裝置由近到遠(yuǎn)依次從第1到第n進(jìn)行了排序，在此，n是2以上的整數(shù)，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)逆變電路，其將從外部電源供給的送電側(cè)直流電力變換為送電側(cè)交流電力；以及
送電側(cè)送電天線，其將變換得到的所述送電側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述n個中繼裝置中的第1中繼裝置具有：
第1中繼側(cè)受電天線，其與所述送電側(cè)送電天線電磁耦合，接受輸送來的所述送電側(cè)交流電力；
第1中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述送電側(cè)交流電力變換為第1中繼側(cè)直流電力；
第1中繼側(cè)逆變電路，其將所述第1中繼側(cè)直流電力變換為第1中繼側(cè)交流電力；以及
第1中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述第1中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述n個中繼裝置中的第i(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i中繼側(cè)受電天線，其與第i-1中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受所述第i-1中繼側(cè)交流電力；
第i中繼側(cè)整流器，其將接受到的所述第i-1中繼側(cè)交流電力變換為第i中繼側(cè)直流電力；
第i中繼側(cè)逆變電路，其將所述第i中繼側(cè)直流電力變換為第i中繼側(cè)交流電力；以及
第i中繼側(cè)送電天線，其將變換得到的所述第i中繼側(cè)交流電力以無線方式進(jìn)行輸送，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)受電天線，其與所述第n中繼側(cè)送電天線電磁耦合，接受所述第n中繼側(cè)交流電力，
所述第i(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其在將二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第i中繼側(cè)受電天線與所述第i-1中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述第i-1中繼裝置時，使所述第i中繼側(cè)受電天線所接受到的所述第i-1中繼側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第1振幅(v1)和第2振幅(v2)；以及
第i中繼側(cè)控制電路，其使用所述第i中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行消除與所述第1振幅(v1)對應(yīng)的所述第i中繼側(cè)交流電力的第3振幅(v3)和與所述第2振幅(v2)對應(yīng)的所述第i中繼側(cè)交流電力的第4振幅(v4)之間的差量的控制。
[項(xiàng)目6]
根據(jù)項(xiàng)目5所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述二值的第i(i＝2～n)中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)是表示所述第i中繼側(cè)直流電力的功率值的發(fā)送數(shù)據(jù)。
[項(xiàng)目7]
根據(jù)項(xiàng)目5或6所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述受電裝置具有：
受電側(cè)整流器，其將所述受電側(cè)受電天線所接受到的第n中繼側(cè)交流電力變換為受電側(cè)直流電力；以及
受電側(cè)振幅調(diào)制器，其將二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述受電側(cè)受電天線與所述第n中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述第n中繼裝置，
所述第n中繼裝置具有：
第n中繼側(cè)解調(diào)器，其與所述第n中繼側(cè)送電天線連接，基于輸入到所述第n中繼側(cè)送電天線的所述第n中繼側(cè)交流電力的電壓的變化來對所述二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，
所述第i-1(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i-1中繼側(cè)解調(diào)器，其與所述第i-1中繼側(cè)送電天線連接，基于輸入到所述第i-1中繼側(cè)送電天線的所述第i-1中繼側(cè)交流電力的電壓的變化來對所述二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。
[項(xiàng)目8]
根據(jù)項(xiàng)目7所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)是表示所述受電側(cè)直流電力的功率值的發(fā)送數(shù)據(jù)。
[項(xiàng)目9]
根據(jù)項(xiàng)目5至8中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述第1中繼裝置還具有：
第1中繼側(cè)振幅調(diào)制器，其在將二值的第1中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第1中繼側(cè)受電天線與所述送電側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述送電裝置時，使所述第1中繼側(cè)受電天線所接受到的所述第1中繼側(cè)直流電力的電壓的振幅變動為第5振幅(v5)和第6振幅(v6)；以及
第1中繼側(cè)控制電路，其使用所述第1中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行消除與所述第5振幅(v5)對應(yīng)的所述第1中繼側(cè)交流電力的第7振幅(v7)和與所述第6振幅(v6)對應(yīng)的所述第1中繼側(cè)交流電力的第8振幅(v8)之間的差量的控制，
所述送電裝置具有：
送電側(cè)解調(diào)器，其與所述送電側(cè)送電天線連接，基于輸入到所述送電側(cè)送電天線的所述送電側(cè)交流電力的電壓來解調(diào)所述二值的第1中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)。
[項(xiàng)目10]
根據(jù)項(xiàng)目9所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述二值的第1中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)是表示所述第1中繼側(cè)直流電力的功率值的發(fā)送數(shù)據(jù)。
[項(xiàng)目11]
根據(jù)項(xiàng)目7或8所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述第i(i＝2～n)中繼側(cè)振幅調(diào)制器，
檢測從所述第i中繼側(cè)整流器輸出的所述第i中繼側(cè)直流電力的功率值，通過將表示所述第i中繼側(cè)直流電力的功率值的二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第i中繼側(cè)受電天線與所述第i-1中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述第i-1中繼裝置，使所述第i中繼側(cè)受電天線所接受到的所述第i-1中繼側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第9振幅(w9)和第10振幅(w10)，
所述第i-1(i＝2～n)中繼側(cè)解調(diào)器，對從所述第i中繼裝置發(fā)送來的所述二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，基于解調(diào)后的所述二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)，接收二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，
所述第i-1(i＝2～n)中繼裝置具有：
第i-1中繼側(cè)反轉(zhuǎn)控制電路，其使所述第i-1中繼側(cè)解調(diào)器接收到的所述二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的符號反轉(zhuǎn)，基于反轉(zhuǎn)后的所述二值的第i-1中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，使用所述第i-1中繼側(cè)振幅調(diào)制器，進(jìn)行消除與所述第9振幅(w9)對應(yīng)的所述第i-1中繼側(cè)直流電力的第1電壓值(dc1)和與所述第10振幅(w10)對應(yīng)的所述第i-1中繼側(cè)直流電力的第2電壓值(dc2)之間的差量的控制，
所述受電側(cè)振幅調(diào)制器，檢測從所述受電側(cè)整流器輸出的所述受電側(cè)直流電力的功率值，通過將表示所述受電側(cè)直流電力的功率值的二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由所述受電側(cè)受電天線與所述第n中繼側(cè)送電天線之間的電磁耦合發(fā)送給所述第n中繼裝置，使所述受電側(cè)受電天線所接受到的所述第n中繼側(cè)交流電力的電壓的振幅變動為第11振幅(w11)和第12振幅(w12)，
所述第n中繼側(cè)解調(diào)器，對從所述受電裝置發(fā)送來的所述二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，基于解調(diào)后的所述二值的受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)，接收二值的第n中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，
所述第n中繼裝置具有：
第n中繼側(cè)反轉(zhuǎn)控制電路，其使所述第n中繼側(cè)解調(diào)器接收到的所述二值的第n中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的符號反轉(zhuǎn)，基于反轉(zhuǎn)后的所述二值的第n中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)，使用所述第n中繼側(cè)振幅調(diào)制器，進(jìn)行消除與所述第11振幅(w11)對應(yīng)的所述第n中繼側(cè)直流電力的第3電壓值(dc3)和與所述第12振幅(w12)對應(yīng)的所述第n中繼側(cè)直流電力的第4電壓值(dc4)之間的差量的控制，
所述第i(i＝2～n)中繼側(cè)控制電路向所述第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器發(fā)送對開始發(fā)送所述二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行指示的第1定時控制信號，進(jìn)行使所述第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器發(fā)送所述第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送期間不與所述第i中繼側(cè)解調(diào)器接收所述二值的第i中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的接收期間重疊的控制。
根據(jù)上述技術(shù)方案，能夠解決參照圖4所說明的數(shù)據(jù)發(fā)送時的干擾的問題和參照圖5所說明的數(shù)據(jù)接收時的干擾的問題雙方。
[項(xiàng)目12]
根據(jù)項(xiàng)目11所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述第i(i＝2～n)中繼側(cè)控制電路，
在所述第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器正在發(fā)送所述二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)時，所述第i中繼側(cè)解調(diào)器進(jìn)行對所述第i中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的接收的情況下，使由所述第i中繼側(cè)振幅調(diào)制器進(jìn)行的所述二值的第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送中斷，使所述第i中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的生成優(yōu)先。
[項(xiàng)目13]
根據(jù)項(xiàng)目12所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述第i中繼側(cè)控制電路，
在結(jié)束對所述二值的第i中繼側(cè)接收數(shù)據(jù)的接收時，使由所述第i受電側(cè)振幅調(diào)制器進(jìn)行的所述第i中繼側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送恢復(fù)。
[項(xiàng)目14]
根據(jù)項(xiàng)目5至13中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
具備存儲器，
所述第i(i＝2～n)中繼側(cè)控制電路，
在使用所述第i中繼側(cè)逆變電路，進(jìn)行了消除所述第i中繼側(cè)交流電力的第3振幅(v3)和所述第i中繼側(cè)交流電力的第4振幅(v4)之間的差量的控制的情況下，將與所述第3振幅(v3)和所述第4振幅(v4)之間的差量對應(yīng)的控制參數(shù)保存于所述存儲器，
在下一次進(jìn)行消除所述第3振幅(v3)和所述第4振幅(v4)之間的差量的控制時，使用保存于所述存儲器的所述控制參數(shù)，控制所述第i中繼側(cè)逆變電路。
[項(xiàng)目15]
根據(jù)項(xiàng)目5至14中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述第i(i＝2～n)中繼側(cè)逆變電路具有4個開關(guān)元件，
所述4個開關(guān)元件包括：在導(dǎo)通時輸出與被供給的所述第i中繼側(cè)直流電力的電壓極性相同的電壓的第1開關(guān)元件對；以及在導(dǎo)通時輸出與所述第1直流電力的電壓極性相反的電壓的第2開關(guān)元件對，
所述第i中繼側(cè)控制電路向所述4個開關(guān)元件的各開關(guān)元件供給對導(dǎo)通以及非導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行切換的脈沖信號，
通過調(diào)整供給到所述第1開關(guān)元件對的兩個脈沖信號的相位差以及供給到所述第2開關(guān)元件對的兩個脈沖信號的相位差，進(jìn)行消除所述第3振幅(v3)和所述第4振幅(v4)之間的差量的控制。
[項(xiàng)目16]
根據(jù)項(xiàng)目5至14中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述第i(i＝2～n)中繼側(cè)控制電路通過改變從所述第i中繼側(cè)逆變電路輸出的所述第i中繼側(cè)交流電力的頻率，進(jìn)行消除所述第3振幅(v3)和所述第4振幅(v4)之間的差量的控制。
[項(xiàng)目17]
根據(jù)項(xiàng)目5至14中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，
所述第i(i＝2～n)中繼側(cè)逆變電路具有多個開關(guān)元件，
所述第i(i＝2～n)中繼側(cè)控制電路向所述多個開關(guān)元件的各開關(guān)元件供給對導(dǎo)通以及非導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行切換的脈沖信號，
通過調(diào)整所述脈沖信號的占空比，進(jìn)行消除所述第3振幅(v3)和所述第4振幅(v4)之間的差量的控制。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本公開的技術(shù)例如能夠利用于監(jiān)視攝像頭、機(jī)器人等需要與電力供給一并地對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)脑O(shè)備。
標(biāo)號說明
50：直流(dc)電源100：送電裝置
130：送電側(cè)逆變電路140：送電側(cè)送電天線
150：送電側(cè)控制電路160：脈沖輸出電路
180：送電側(cè)解調(diào)器195：接收數(shù)據(jù)存儲器
200：中繼裝置210：中繼側(cè)受電天線
220：中繼側(cè)整流器230：中繼側(cè)逆變電路
240：中繼側(cè)送電天線250：中繼側(cè)控制電路
260：脈沖輸出電路270：中繼側(cè)振幅調(diào)制器
275：中繼側(cè)負(fù)載調(diào)制電路280：解調(diào)器
290：發(fā)送數(shù)據(jù)存儲器295：接收數(shù)據(jù)存儲器
298：反轉(zhuǎn)控制電路300：受電裝置
310：受電側(cè)受電天線320：受電側(cè)整流器
370：受電側(cè)振幅調(diào)制器375：受電側(cè)負(fù)載調(diào)制電路
390：發(fā)送數(shù)據(jù)存儲器400：負(fù)載
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