本公開涉及以無線方式傳輸電力的無線電力傳輸系統(tǒng)以及送電裝置。

背景技術(shù)：

近年來，正在不斷開發(fā)以無線(非接觸)方式向便攜電話機(jī)、電動(dòng)汽車等伴有移動(dòng)性的設(shè)備傳輸電力的無線(非接觸)電力傳輸技術(shù)。在無線電力傳輸系統(tǒng)中，為了安全起見，需要在進(jìn)行電力傳輸時(shí)建立送電裝置與受電裝置的通信。

從受電裝置向送電裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送，例如可以通過使用受電裝置所具備的開關(guān)設(shè)備使負(fù)載的值變動(dòng)的負(fù)載調(diào)制方式來進(jìn)行。能夠通過將負(fù)載的變動(dòng)傳達(dá)給送電裝置來傳遞數(shù)據(jù)。另一方面，在需要從送電側(cè)向受電側(cè)傳遞數(shù)據(jù)的應(yīng)用(例如，RFID)中，例如通過對(duì)被輸送的電力(以下，有時(shí)稱為“送電電力”。)的頻率進(jìn)行調(diào)制，能夠從送電裝置向受電裝置傳遞數(shù)據(jù)。

這樣的從受電裝置向送電裝置的數(shù)據(jù)通信以及從送電裝置向受電裝置的數(shù)據(jù)通信例如已在專利文獻(xiàn)1以及2中公開。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-211779號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2008-206305號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

但是，在所述現(xiàn)有技術(shù)中，在從送電裝置和受電裝置的一方向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)的期間，無法從另一方向一方發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，在進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)通信時(shí)產(chǎn)生等待時(shí)間，到通信完成為止需要較長時(shí)間。

為了解決上述問題，本公開的一個(gè)技術(shù)方案涉及的送電裝置，是具備送電裝置和受電裝置的無線電力傳輸系統(tǒng)中的送電裝置，所述送電裝置具有：逆變器電路，其將從電源供給的第1直流電力變換成交流電力并輸出；送電天線，其將從所述逆變器電路輸出的所述交流電力以無線方式進(jìn)行輸送；以及送電控制電路，其使所述逆變器電路輸出所述交流電力，通過使從所述逆變器電路輸出的所述交流電力的頻率變動(dòng)為第1頻率(f1)和第2頻率(f2)，將所述交流電力作為二值通信數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述受電裝置具有：受電天線，其接受從所述送電天線以無線方式輸送的所述交流電力；以及受電側(cè)振幅調(diào)制器，其使被輸入到所述送電天線的所述交流電力的電壓的振幅變動(dòng)為第1振幅(V1)和第2振幅(V2)，所述送電控制電路在利用所述送電天線與所述受電天線的電磁耦合從所述送電天線向所述受電天線發(fā)送第1二值通信數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述第1二值通信數(shù)據(jù)的一方來選擇所述第1頻率(f1)，對(duì)應(yīng)于所述二值通信數(shù)據(jù)的另一方來選擇所述第2頻率(f2)，所述受電側(cè)振幅調(diào)制器在利用所述電磁耦合從所述受電天線向所述送電天線發(fā)送第2二值通信數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述第2二值通信數(shù)據(jù)的一方來選擇所述第1振幅(V1)，對(duì)應(yīng)于所述二值通信數(shù)據(jù)的另一方來選擇所述第2振幅(V2)，所述送電控制電路使用所述逆變器電路來進(jìn)行振幅控制，所述振幅控制使所述交流電力的頻率為所述第1頻率(f1)時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率(f2)時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)的差分消失。

這些總括性或具體的技術(shù)方案可以通過系統(tǒng)、方法、集成電路、計(jì)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)、裝置、方法、集成電路、計(jì)算機(jī)程序和記錄介質(zhì)的任意組合來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本公開的一個(gè)技術(shù)方案，能夠在送電裝置與受電裝置之間同時(shí)雙向地傳輸數(shù)據(jù)，因此能夠縮短到雙向通信的完成為止的時(shí)間。

附圖說明

圖1A是表示本公開的實(shí)施方式的送電裝置進(jìn)行的Tx數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)的電壓的振幅的變化的例子的圖。

圖1B是表示本公開的實(shí)施方式的受電裝置進(jìn)行的Rx數(shù)據(jù)的發(fā)送的例子的圖。

圖1C是表示送電裝置進(jìn)行頻率調(diào)制、同時(shí)受電裝置進(jìn)行振幅調(diào)制的情況下的例子的圖。

圖2是表示實(shí)施方式1的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。

圖3A是表示受電電路1020中的振幅調(diào)制器的構(gòu)成例的圖。

圖3B是表示受電電路1020中的振幅調(diào)制器的另一構(gòu)成例的圖。

圖4是表示逆變器電路1001的構(gòu)成例的圖。

圖5A是表示相位偏離量為0度的情況下的向各開關(guān)元件輸入的脈沖信號(hào)以及輸出電壓Va的波形的一例的圖。

圖5B是表示相位偏離量為90度的情況下的向各開關(guān)元件輸入的脈沖信號(hào)以及輸出電壓Va的波形的一例的圖。

圖6A是示意性表示使頻率變化時(shí)的向送電天線1010輸入的交流電壓(送電電壓)的變化的圖。

圖6B是示意性表示使向2個(gè)開關(guān)元件供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位偏離量變化時(shí)的送電電壓的振幅的變化的圖。

圖6C是表示通過本實(shí)施方式的振幅控制將送電電壓的振幅保持恒定這一情況的圖。

圖7A是表示從送電裝置向受電裝置發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)的Tx數(shù)據(jù)、Rx數(shù)據(jù)、頻率、相位偏離量以及受電電壓的時(shí)間變化的一例的圖。

圖7B是表示從受電裝置向送電裝置發(fā)送Rx數(shù)據(jù)時(shí)的Tx數(shù)據(jù)、Rx數(shù)據(jù)、頻率、相位偏離量以及送電電壓的時(shí)間變化的一例的圖。

圖7C是表示從送電裝置發(fā)送Tx數(shù)據(jù)的定時(shí)與從受電裝置發(fā)送Rx數(shù)據(jù)的定時(shí)重疊的情況下的各種波形的一例的圖。

圖8是表示在送電裝置向受電裝置發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行的振幅控制的工作的一例的流程圖。

圖9A是表示送電裝置向受電裝置發(fā)送的Tx信號(hào)(例如數(shù)據(jù)包信號(hào))的一例的圖。

圖9B是表示圖9A所示的2個(gè)虛線之間的期間的Tx信號(hào)、頻率、送電電壓的振幅以及相位偏離量的時(shí)間變化的圖。

圖10是表示本實(shí)施方式的逆變器電路1001a的電路結(jié)構(gòu)的圖。

圖11A是表示各脈沖信號(hào)的占空比為0.5(50％)的情況下的向開關(guān)元件S1～S4輸入的脈沖信號(hào)以及輸出電壓Va的波形的例子的圖。

圖11B是表示各脈沖信號(hào)的占空比為0.25(25％)的情況下的向開關(guān)元件S1～S4輸入的脈沖信號(hào)以及輸出電壓Va的波形的例子的圖。

圖12是表示Tx數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)的工作的一例的流程圖。

圖13A是表示現(xiàn)有技術(shù)中的從送電側(cè)向受電側(cè)發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)的電壓的振幅的變化的圖。

圖13B是表示現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)的Tx數(shù)據(jù)、Rx數(shù)據(jù)、頻率以及受電線圈電壓的時(shí)間變化的一例的圖。

圖13C是表示現(xiàn)有技術(shù)中的從受電側(cè)向送電側(cè)發(fā)送Rx數(shù)據(jù)時(shí)的電壓的振幅的變化的第1圖。

圖13D是表示現(xiàn)有技術(shù)中的從受電側(cè)向送電側(cè)發(fā)送Rx數(shù)據(jù)時(shí)的電壓的振幅的變化的第2圖。

圖13E是表示現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)送Rx數(shù)據(jù)時(shí)的Tx數(shù)據(jù)、Rx數(shù)據(jù)、頻率以及送電線圈電壓的時(shí)間變化的一例的圖。

圖13F是用于說明在現(xiàn)有技術(shù)中同時(shí)進(jìn)行從送電側(cè)向受電側(cè)發(fā)送Tx數(shù)據(jù)和從受電側(cè)向送電側(cè)發(fā)送Rx數(shù)據(jù)的情況下的問題點(diǎn)的第1圖。

圖13G是用于說明在現(xiàn)有技術(shù)中同時(shí)進(jìn)行從送電側(cè)向受電側(cè)發(fā)送Tx數(shù)據(jù)和從受電側(cè)向送電側(cè)發(fā)送Rx數(shù)據(jù)的情況下的問題點(diǎn)的第2圖。

標(biāo)號(hào)的說明

1000送電電路；1001、1001a逆變器電路；1002脈沖輸出電路；1004振幅檢測器；1005送電側(cè)解調(diào)器；1006送電側(cè)頻率調(diào)制器；1010送電天線；1011受電天線；1020受電電路；1021整流器；1022受電側(cè)振幅調(diào)制器；1024頻率檢測器；1025受電側(cè)解調(diào)器；1026信號(hào)輸出電路；1030直流電源；1040負(fù)載；1091送電控制電路；1092存儲(chǔ)器。

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，說明成為本公開的基礎(chǔ)的見解。

對(duì)于在“背景技術(shù)”一欄中記載的現(xiàn)有的無線電力傳輸系統(tǒng)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生以下問題。

專利文獻(xiàn)1、2所公開的無線電力傳輸系統(tǒng)利用電磁感應(yīng)，在送電線圈(1次線圈)與受電線圈(2次線圈)之間以無線方式傳輸電力。在這些系統(tǒng)中，從受電側(cè)向送電側(cè)的數(shù)據(jù)通信通過對(duì)受電裝置內(nèi)的負(fù)載進(jìn)行調(diào)制來進(jìn)行。送電裝置通過檢測伴隨該負(fù)載調(diào)制的送電線圈的兩端的電壓的波形變化，能夠讀取從受電裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)(以下，有時(shí)稱為“Rx數(shù)據(jù)”。)。另一方面，從送電側(cè)向受電側(cè)的數(shù)據(jù)通信例如通過對(duì)送電電力的頻率進(jìn)行調(diào)制來進(jìn)行。受電裝置通過檢測頻率的變化，能夠讀取從送電側(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)(以下，有時(shí)稱為“Tx數(shù)據(jù)”。)。

然而，若從受電側(cè)向送電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)的定時(shí)和從送電側(cè)向受電側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)的定時(shí)重疊，則會(huì)因頻率的變化和負(fù)載的變化這兩方而導(dǎo)致送電線圈的兩端的電壓的振幅發(fā)生變動(dòng)。該情況下，送電裝置無法正確地解調(diào)Rx數(shù)據(jù)。即，在專利文獻(xiàn)1、2所公開的系統(tǒng)中，存在只能進(jìn)行半雙工通信的問題。

以下，參照附圖來更詳細(xì)地說明該問題。

圖13A是表示從送電側(cè)向受電側(cè)發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)的電壓的振幅的變化的圖。圖13A中的左側(cè)的圖示出了送電線圈的兩端的電壓(以下，有時(shí)稱為“送電線圈電壓”。)的波形的一例，圖13A中的右側(cè)的圖示出了受電線圈的兩端的電壓(以下，有時(shí)稱為“受電線圈電壓”。)的波形的一例。無論哪個(gè)圖都是橫軸表示時(shí)間，對(duì)于之后的圖也同樣。在該例中，設(shè)想受電線圈的兩端的電壓的大小與送電線圈的兩端的電壓的大小成比例的情況。

圖13B示出了該情況下的Tx數(shù)據(jù)、Rx數(shù)據(jù)、頻率以及受電線圈電壓的時(shí)間變化的一例。

在從送電裝置向受電裝置發(fā)送二值數(shù)據(jù)(Tx數(shù)據(jù))時(shí)，送電裝置使要輸送的電力的頻率(以下，有時(shí)稱為“送電頻率”。)在f1與f2之間進(jìn)行調(diào)制。在圖示的例子中，f1>f2，f1對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”，f2對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”。這樣的頻率調(diào)制的結(jié)果是送電線圈電壓以及受電線圈電壓的振幅發(fā)生變動(dòng)。在該例中，由于沒有從受電側(cè)向送電側(cè)發(fā)送Rx數(shù)據(jù)，所以受電側(cè)的負(fù)載是恒定的。在此，將頻率f1時(shí)的送電線圈電壓的振幅表示為V11，將頻率f2時(shí)的送電線圈電壓的振幅表示為V21。另外，將與電壓V11對(duì)應(yīng)的受電線圈電壓表示為V11′，將與電壓V21對(duì)應(yīng)的受電線圈電壓表示為V21′。受電裝置通過檢測被傳輸?shù)慕涣麟娏Φ念l率的變化，讀取從送電裝置發(fā)送的Tx數(shù)據(jù)。即，在檢測到的頻率為f1時(shí)判斷為Tx數(shù)據(jù)是“0”，在檢測到的頻率為f2時(shí)判斷為Tx數(shù)據(jù)是“1”。

圖13C～圖13E是用于說明從受電側(cè)向送電側(cè)發(fā)送Rx數(shù)據(jù)的圖。圖13C示出了送電頻率為f1時(shí)的送電線圈電壓的波形(左側(cè))以及受電線圈電壓的波形(右側(cè))的一例。圖13D示出了送電頻率為f2時(shí)的送電線圈電壓的波形(左側(cè))以及受電線圈電壓的波形(右側(cè))的一例。圖13E示出了該情況下的Tx數(shù)據(jù)、Rx數(shù)據(jù)、頻率以及送電線圈電壓的時(shí)間變化的一例。在圖13E所示的例子中，設(shè)為頻率是f2，但在頻率是f1的情況下也同樣。

在從受電裝置向送電裝置發(fā)送二值數(shù)據(jù)(Rx數(shù)據(jù))時(shí)，受電裝置通過對(duì)電路內(nèi)的負(fù)載進(jìn)行調(diào)制，對(duì)受電線圈的電壓的振幅以及送電線圈的電壓的振幅進(jìn)行調(diào)制。如圖13C所示，在頻率為f1且恒定時(shí)，受電裝置通過進(jìn)行負(fù)載調(diào)制，使受電線圈電壓的振幅在V11′與V12′之間變動(dòng)。與此相伴，送電線圈電壓的振幅在V11與V12之間變動(dòng)。送電裝置通過檢測該振幅的變動(dòng)，能夠讀取Rx數(shù)據(jù)。

另一方面，如圖13D所示，在頻率為f2且恒定時(shí)，受電裝置通過進(jìn)行負(fù)載調(diào)制，使受電線圈電壓的振幅在V21′與V22′之間變動(dòng)。與此相伴，送電線圈電壓的振幅在V21與V22之間變動(dòng)。送電裝置通過檢測該振幅的變動(dòng)，能夠讀取Rx數(shù)據(jù)。

如此，在現(xiàn)有技術(shù)中，從送電側(cè)向受電側(cè)通過頻率調(diào)制來發(fā)送數(shù)據(jù)，從受電側(cè)向送電側(cè)通過振幅調(diào)制來發(fā)送數(shù)據(jù)。但是，無法同時(shí)進(jìn)行上述數(shù)據(jù)發(fā)送。下面對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行說明。

圖13F是用于說明在現(xiàn)有技術(shù)中同時(shí)進(jìn)行從送電側(cè)向受電側(cè)發(fā)送Tx數(shù)據(jù)和從受電側(cè)向送電側(cè)發(fā)送Rx數(shù)據(jù)的情況下的問題點(diǎn)的圖。若送電裝置根據(jù)Tx數(shù)據(jù)的值使頻率在f1與f2之間進(jìn)行調(diào)制，則送電線圈電壓的振幅會(huì)發(fā)生變化。若此時(shí)受電裝置為了發(fā)送Rx數(shù)據(jù)而進(jìn)行負(fù)載調(diào)制，則送電線圈電壓的振幅會(huì)進(jìn)一步發(fā)生變化。由于Tx數(shù)據(jù)的發(fā)送和Rx數(shù)據(jù)的發(fā)送同時(shí)存在，送電線圈電壓的振幅在4個(gè)值V11、V12、V21、V22之間變動(dòng)。其結(jié)果是，有時(shí)無法基于送電線圈電壓的振幅的變化來正確地解調(diào)Rx數(shù)據(jù)。

圖13G是表示如此情況的例子的圖。圖13G從上方起依次示出了Rx數(shù)據(jù)、Tx數(shù)據(jù)、送電線圈電壓、Rx數(shù)據(jù)的解調(diào)信號(hào)、受電線圈電壓以及Tx數(shù)據(jù)的解調(diào)信號(hào)的時(shí)間變化的例子。

送電裝置通過對(duì)送電線圈電壓的振幅與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較來生成Rx數(shù)據(jù)的解調(diào)信號(hào)。閾值被設(shè)定為頻率f1時(shí)的振幅V11與V12之間的值或者頻率f2時(shí)的振幅V21與V22之間的值。Rx數(shù)據(jù)的解調(diào)信號(hào)的值在送電線圈電壓的振幅小于閾值時(shí)成為“0”，在電壓的振幅為閾值以上時(shí)成為“1”。

在圖13G所示的例子中，閾值被設(shè)定為頻率是f2時(shí)的振幅V21與V22之間的值。頻率是f1時(shí)的振幅V11和V12都低于該閾值。因此，關(guān)于振幅成為V12的期間(圖13G中的虛線的橢圓形內(nèi))，Rx數(shù)據(jù)的解調(diào)信號(hào)的值被誤判斷為“0”(圖中的實(shí)線)而非本來的值“1”(圖中的虛線)。即，無法正確地解調(diào)Rx數(shù)據(jù)。此外，在閾值被設(shè)定為頻率是f1時(shí)的振幅V11與V12之間的值的情況下也會(huì)發(fā)生同樣的問題。

如此，在現(xiàn)有技術(shù)中，在從送電側(cè)和受電側(cè)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的情況下，送電線圈電壓的振幅成為4值，即使檢測送電線圈電壓的振幅，也無法正常地解調(diào)。

因此，在上述現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，在從送電裝置和受電裝置的某一方發(fā)送數(shù)據(jù)的期間，無法從另一方發(fā)送數(shù)據(jù)。在這樣的半雙工通信中，送電裝置以及受電裝置需要等待數(shù)據(jù)的發(fā)送，直到來自對(duì)方的數(shù)據(jù)發(fā)送完成為止。因此，存在到完成信息的傳遞為止需要較長時(shí)間這一問題。特別是，對(duì)于需要一邊傳輸電力一邊向受電側(cè)的設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)并實(shí)時(shí)地獲得其響應(yīng)信號(hào)的應(yīng)用(例如，馬達(dá)或致動(dòng)器等)而言，數(shù)據(jù)通信的延遲可能會(huì)成為嚴(yán)重的問題。

根據(jù)以上的考察，本發(fā)明人想到了以下說明的本公開的各技術(shù)方案。

本公開的一個(gè)技術(shù)方案涉及的無線電力傳輸系統(tǒng)，具備送電裝置和受電裝置，所述送電裝置具有：逆變器電路，其將從電源供給的第1直流電力變換成交流電力并輸出；送電天線，其將從所述逆變器電路輸出的所述交流電力以無線方式進(jìn)行輸送；以及送電控制電路，其使所述逆變器電路輸出所述交流電力，通過使從所述逆變器電路輸出的所述交流電力的頻率變動(dòng)為第1頻率(f1)和第2頻率(f2)，將所述交流電力作為二值通信數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述受電裝置具有：受電天線，其接受從所述送電天線以無線方式輸送的所述交流電力；以及受電側(cè)振幅調(diào)制器，其使被輸入到所述送電天線的所述交流電力的電壓的振幅變動(dòng)為第1振幅(V1)和第2振幅(V2)，所述送電控制電路在利用所述送電天線與所述受電天線的電磁耦合發(fā)送從所述送電天線向所述受電天線輸出的第1二值通信數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述第1二值通信數(shù)據(jù)的一方來選擇所述第1頻率(f1)，對(duì)應(yīng)于所述二值通信數(shù)據(jù)的另一方來選擇所述第2頻率(f2)，所述受電側(cè)振幅調(diào)制器在利用所述電磁耦合從所述受電天線向所述送電天線發(fā)送第2二值通信數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述第2二值通信數(shù)據(jù)的一方來選擇所述第1振幅(V1)，對(duì)應(yīng)于所述二值通信數(shù)據(jù)的另一方來選擇所述第2振幅(V2)，所述送電控制電路使用所述逆變器電路來進(jìn)行振幅控制，所述振幅控制使所述交流電力的頻率為所述第1頻率(f1)時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率(f2)時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)的差分消失。

根據(jù)上述技術(shù)方案，所述送電控制電路使用所述逆變器電路來進(jìn)行振幅控制，所述振幅控制使所述交流電力的頻率為所述第1頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)的差分消失。

通過該振幅控制，交流電力的頻率為第1頻率(f1)時(shí)的交流電力的電壓的振幅(V3)與交流電力的頻率為第2頻率(f2)時(shí)的交流電力的電壓的振幅(V4)之差幾乎會(huì)消失，因此能夠避免現(xiàn)有技術(shù)這樣的誤判定。因此，即使在送電裝置和受電裝置的某一方正在發(fā)送數(shù)據(jù)，也能夠在同時(shí)刻從另一方發(fā)送數(shù)據(jù)。此外，“使差分消失”并不意味著使差分完全為零(0)，也可以存在微差。

以下，參照?qǐng)D1A～圖1C來說明本公開的實(shí)施方式的基本工作。

圖1A是表示本公開的實(shí)施方式中的Tx數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)的電壓的振幅的變化的例子的圖。圖1A中的左側(cè)的圖示出了向送電天線輸入的交流電力的電壓(與送電天線的兩端的電壓相同。以下，有時(shí)稱為“送電電壓”。)的波形的一例，圖1A中的右側(cè)的圖示出了從受電天線輸出的交流電力的電壓(與受電天線的兩端的電壓相同。以下，有時(shí)稱為“受電電壓”。)的波形的一例。

如圖所示，送電裝置進(jìn)行使頻率為第1頻率(f1)時(shí)的向送電天線輸入的交流電壓(以下，有時(shí)稱為“送電電壓”。)的振幅V3與頻率為第2頻率(f2)時(shí)的送電電壓的振幅V4的差分消失的振幅控制。該振幅控制例如通過送電控制電路控制逆變器電路內(nèi)的多個(gè)開關(guān)元件來進(jìn)行。更具體而言，可以通過使用全橋型的逆變器電路調(diào)整向多個(gè)開關(guān)元件中的同時(shí)被導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài))的2個(gè)開關(guān)元件供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位差(也稱為“相位偏離量”或“相位偏移量”。)來進(jìn)行?；蛘?，也可以通過調(diào)整向各開關(guān)元件供給的脈沖信號(hào)的占空比來進(jìn)行。在進(jìn)行后者的占空比控制的情況下，不限于全橋型，也可以使用半橋型等的其他逆變器電路。

通過這樣的振幅控制，即使使頻率在f1與f2之間變化，送電天線的兩端的電壓的振幅也幾乎不變化(即，V4≒V3)。同樣地，受電天線的兩端的電壓的振幅也幾乎不變化(V4′＝V3′)。由于即使進(jìn)行頻率調(diào)制送電電壓的振幅也幾乎不變化，因此即使在送電裝置正在發(fā)送Tx數(shù)據(jù)的過程中受電裝置進(jìn)行了Rx數(shù)據(jù)的發(fā)送的情況下，也能夠基于送電電壓的振幅與預(yù)定閾值的比較來正確地解調(diào)Rx數(shù)據(jù)。

圖1B是表示本公開的實(shí)施方式的受電裝置發(fā)送Rx數(shù)據(jù)的例子的圖。在該例中，頻率固定為f1。當(dāng)受電裝置中的振幅調(diào)制器根據(jù)Rx數(shù)據(jù)的值使受電電壓的振幅在V1′與V2′之間變化時(shí)，該變化會(huì)傳達(dá)到送電裝置，送電電壓的振幅在V1與V2之間變化。通過送電裝置檢測該變化，能夠解調(diào)Rx數(shù)據(jù)。在本公開的實(shí)施方式中，通過送電裝置進(jìn)行上述的振幅控制，即使在頻率為f0的情況下，振幅V1以及V2也成為與頻率為f1的情況大致相同的值。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信。

圖1C示出了送電裝置進(jìn)行頻率調(diào)制、同時(shí)受電裝置進(jìn)行振幅調(diào)制的情況下的例子。在該例中，在送電裝置選擇第1頻率f1時(shí)受電裝置選擇第1振幅V1，在送電裝置選擇第2頻率f2時(shí)受電裝置選擇第2振幅V2。通過由送電裝置進(jìn)行的上述的振幅控制，即使使頻率在f1與f2之間變化，送電電壓的振幅也不會(huì)變化。由此，在頻率被設(shè)定為f1、f2的任一方的情況下，都能夠使用同一閾值來生成Rx數(shù)據(jù)的解調(diào)信號(hào)。由于在Tx數(shù)據(jù)的發(fā)送中也能夠正確地解調(diào)Rx數(shù)據(jù)，因此能夠同時(shí)進(jìn)行Tx數(shù)據(jù)發(fā)送和Rx數(shù)據(jù)的發(fā)送。

以下，說明本公開的更具體的實(shí)施方式。在以下的說明中，對(duì)相同或?qū)?yīng)的要素標(biāo)注相同的參照標(biāo)號(hào)。

(實(shí)施方式1)

圖2是表示本公開的第1實(shí)施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成例的框圖。本實(shí)施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)具備送電裝置和受電裝置。送電裝置具備：將從外部的直流(DC)電源1030輸入的直流(DC)能量(即直流電力)變換成交流能量(即交流電力)并輸出的送電電路1000；和將從送電電路1000輸出的交流電力送出的送電天線1010。受電裝置具備：接收從送電天線1010送來的交流電力的受電天線1011；將受電天線1011接收到的交流電力變換成直流電力并輸出的受電電路1020；和利用從受電電路1020輸出的直流電力進(jìn)行工作的負(fù)載1040。

送電天線1010和受電天線1011分別例如可以由包含線圈以及電容器的諧振電路來構(gòu)成。通過線圈間的感應(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以無線方式傳輸電力的結(jié)構(gòu)。該情況下，各天線可以具備用于送電或受電的2個(gè)電極和包含電感器以及電容器的諧振電路。利用了電場耦合的送電天線以及受電天線例如可以適當(dāng)利用于向工廠內(nèi)的搬運(yùn)機(jī)器人這樣的進(jìn)行移動(dòng)的設(shè)備以無線方式傳輸電力的情況。

受電裝置例如可以是前述的搬運(yùn)機(jī)器人、機(jī)器人臂的前端部或監(jiān)視攝像頭的旋轉(zhuǎn)部等。送電裝置是以無線方式向受電裝置供給電力的裝置，例如可以搭載于機(jī)器人臂的基側(cè)的部分或監(jiān)視攝像頭的固定部。負(fù)載1040例如可以是搭載于監(jiān)視攝像頭的旋轉(zhuǎn)部的CCD攝像頭等拍攝裝置、或搭載于機(jī)器人臂前端的致動(dòng)器等包含馬達(dá)的設(shè)備。

受電電路1020具有：將從受電天線1011輸出的交流電力變換成直流電力并向負(fù)載1040供給的整流電路(整流器)1021；通過負(fù)載調(diào)制對(duì)受電電路內(nèi)的電壓以及送電電路內(nèi)的電壓的振幅進(jìn)行調(diào)制的受電側(cè)振幅調(diào)制電路(受電側(cè)調(diào)制器)1022；檢測被傳輸?shù)慕涣麟娏Φ念l率的頻率檢測電路(頻率檢測器)1024；基于所檢測到的頻率對(duì)從送電電路1000送來的Tx數(shù)據(jù)的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)電路(受電側(cè)解調(diào)器)1025；以及根據(jù)向送電裝置發(fā)送的Rx數(shù)據(jù)來向受電側(cè)振幅調(diào)制器1022輸出控制信號(hào)的信號(hào)輸出電路1026。

送電電路1000具有：將從直流電源1030輸入的直流電力使用多個(gè)開關(guān)元件變換成交流電力的逆變器電路1001；檢測向送電天線1010輸入的交流電壓的振幅的振幅檢測電路(振幅檢測器)1004；基于所檢測到的振幅來對(duì)從受電電路1020送來的Rx信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)電路(送電側(cè)解調(diào)器)1005；根據(jù)向受電裝置發(fā)送的Tx數(shù)據(jù)來決定要使用的頻率的送電側(cè)頻率調(diào)制器1006；輸出對(duì)逆變器電路1001中的多個(gè)開關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的脈沖信號(hào)的脈沖輸出電路1002；以及基于由送電側(cè)頻率調(diào)制器1006決定的頻率來決定送電參數(shù)并控制脈沖輸出電路1002的逆變器電路1001。送電參數(shù)是用于控制逆變器電路1001所包含的多個(gè)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(shí)的參數(shù)。送電參數(shù)可以包括向各開關(guān)元件輸入的脈沖信號(hào)的頻率、向多個(gè)開關(guān)元件中的同時(shí)被導(dǎo)通的2個(gè)開關(guān)元件輸入的2個(gè)脈沖信號(hào)之間的相位差、向各開關(guān)元件輸入的脈沖信號(hào)的占空比等。

通過這樣的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)經(jīng)由送電天線1010以及受電天線1011，能夠一邊傳輸電力一邊雙向地通信數(shù)據(jù)。對(duì)于設(shè)想的通信數(shù)據(jù)的種類，作為從送電側(cè)向受電側(cè)的信號(hào)，例如可以有監(jiān)視攝像頭的控制信號(hào)(上下傾斜(tilt)、左右傾斜(pan)、變焦(zoom)等指令信號(hào))。作為從受電側(cè)向送電側(cè)的信號(hào)，考慮有對(duì)指令的響應(yīng)信號(hào)、圖像(影像)數(shù)據(jù)。另外，在機(jī)器人臂的情況下，考慮有使機(jī)器人活動(dòng)的馬達(dá)的控制信號(hào)以及其響應(yīng)信號(hào)。

以下，對(duì)各構(gòu)成要素進(jìn)行更詳細(xì)的說明。

送電控制電路1091進(jìn)行與送電有關(guān)的控制。例如，基于來自送電側(cè)頻率調(diào)制器1006的信息，決定向逆變器電路輸入的門脈沖的頻率等送電參數(shù)，基于該參數(shù)來進(jìn)行脈沖的控制。送電控制電路1091例如可以是微控制器(微型計(jì)算機(jī))等具備處理器的集成電路。送電控制電路1091也可以與脈沖輸出電路1002和/或送電側(cè)頻率調(diào)制器1006等其他構(gòu)成要素一體化。

圖3A是表示受電電路1020中的調(diào)制器的構(gòu)成例的圖。圖示的調(diào)制器1022a是連接在受電天線1011與整流器1021之間的負(fù)載調(diào)制電路。調(diào)制器1022a包括與受電天線1011并聯(lián)連接的2個(gè)開關(guān)以及2個(gè)電容器；和在2個(gè)電容器之間的點(diǎn)與地之間連接的電阻器。調(diào)制器1022a基于來自信號(hào)輸出電路1026的信號(hào)，控制2個(gè)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，通過對(duì)2個(gè)開關(guān)的接通以及斷開的狀態(tài)進(jìn)行切換來打開或關(guān)閉與向負(fù)載1040的路徑不同的流通電流的路徑，由此使受電裝置整體的負(fù)載變化。由此，能夠向送電裝置傳遞信息(Rx數(shù)據(jù))。

在圖2以及圖3A所示的構(gòu)成例中，受電側(cè)振幅調(diào)制器1022配置在整流器1021的前級(jí)，但也可以配置在整流器1021的后級(jí)。圖3B是表示如此配置的調(diào)制器1022b的例子的圖。該調(diào)制器1022b連接在整流器1021與負(fù)載1040之間。調(diào)制器1022b包括與整流器1021并聯(lián)連接的電阻器和開關(guān)。基于來自信號(hào)輸出電路1026的信號(hào)，對(duì)開關(guān)的接通以及斷開的狀態(tài)進(jìn)行切換，由此能夠使受電裝置整體的負(fù)載變化。

圖4是表示逆變器電路1001的構(gòu)成例的圖。逆變器電路1001具有根據(jù)從脈沖輸出電路1002供給的脈沖信號(hào)使導(dǎo)通·非導(dǎo)通的狀態(tài)變化的多個(gè)開關(guān)元件S1～S4。通過使各開關(guān)元件的導(dǎo)通·非導(dǎo)通的狀態(tài)變化，能夠?qū)⑺斎氲闹绷麟娏ψ儞Q成交流電力。在圖4所示的例子中，使用了包含4個(gè)開關(guān)元件S1～S4的全橋型的逆變器電路。在圖示的例子中，各開關(guān)元件是IGBT(Insulated-gate bipolar transistor，絕緣柵雙極晶體管)，但也可以使用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效電晶體)等其他種類的開關(guān)元件。

在圖4所示的例子中，4個(gè)開關(guān)元件S1～S4中的開關(guān)元件S1以及S4(第1開關(guān)元件對(duì))在導(dǎo)通時(shí)輸出與從直流電源1030供給的直流電壓相同極性的電壓。另一方面，開關(guān)元件S2以及S3(第2開關(guān)元件對(duì))在導(dǎo)通時(shí)輸出與從直流電源1030供給的直流電壓相反極性的電壓。脈沖輸出電路1002按照來自送電控制電路1091的指示，向4個(gè)開關(guān)元件S1～S4的柵極供給脈沖信號(hào)。此時(shí)，通過調(diào)整向第1開關(guān)元件對(duì)(S1以及S4)供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位差(也稱為“相位偏離量”或“相位偏移量”。)以及向第2開關(guān)元件對(duì)(S2以及S3)供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位差，進(jìn)行振幅控制。

圖5A以及圖5B是用于說明基于脈沖信號(hào)的相位差進(jìn)行的振幅控制的圖。圖5A示意性示出了向開關(guān)元件S1以及S4供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位偏離量以及向開關(guān)元件S2以及S3供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位偏離量為0度的情況下的4個(gè)脈沖信號(hào)以及從逆變器電路1001輸出的電壓Va的時(shí)間變化。圖5B示意性示出了相位偏離量為90度的情況下的各脈沖信號(hào)以及電壓Va的時(shí)間變化。通過使向開關(guān)元件S3、S4輸入的脈沖信號(hào)的下降以及上升的定時(shí)相對(duì)于向開關(guān)元件S1、S2輸入的脈沖信號(hào)的上升以及下降的定時(shí)在時(shí)間上偏移，可調(diào)整相位偏離量當(dāng)使相位偏離量變化時(shí)，電壓Va的輸出時(shí)間比(1個(gè)周期中的取不為零的值的期間的比例)發(fā)生變化。相位偏離量越接近0度，電壓Va的輸出時(shí)間比就越大，相位偏離量越接近180度，電壓Va的輸出時(shí)間比就越小。從逆變器電路1001輸出的電壓Va可以使用未圖示的平滑電路變換成正弦波電壓并供給到送電天線1010。該正弦波電壓的振幅根據(jù)輸出時(shí)間比而變化。由此，通過使相位偏離量變化，能夠使向送電天線1010輸入的交流電壓的振幅變化。

接著，參照?qǐng)D6A～圖6C來說明本實(shí)施方式的振幅控制。

圖6A是示意性表示使頻率變化時(shí)的向送電天線1010輸入的交流電壓(送電電壓)的變化的圖。在本實(shí)施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)中，如圖6A所示，頻率越大，送電電壓的振幅就越小。由此，當(dāng)為了發(fā)送Tx數(shù)據(jù)而使頻率變化時(shí)，送電電壓的振幅發(fā)生變動(dòng)。

圖6B是示意性表示使向2個(gè)開關(guān)元件供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位偏離量變化時(shí)的送電電壓的振幅的變化的圖。當(dāng)使相位偏離量變化時(shí)，根據(jù)前述的原理，從逆變器電路1001輸出的電壓Va的輸出時(shí)間比發(fā)生變化。與此相伴，向送電天線1010輸入的交流電壓(例如正弦波電壓)的振幅也發(fā)生變化。在相位偏離量為0度時(shí)送電電壓的振幅最大，相位偏離量越接近180度，送電電壓的振幅就越小。

即，在送電電壓的振幅與頻率以及相位偏離量的關(guān)系為圖6A以及圖6B所示的關(guān)系時(shí)，通過適當(dāng)?shù)剡x擇頻率和相位偏離量這2個(gè)參數(shù)，能夠進(jìn)行控制以使送電電壓不變化。

圖6C是表示通過本實(shí)施方式的振幅控制使送電電壓的振幅保持恒定的圖。圖6C示出了相位偏離量為時(shí)的表示送電電壓的振幅與頻率的關(guān)系的曲線(實(shí)線)和相位偏離量為時(shí)的表示送電電壓的振幅與頻率的關(guān)系的曲線(虛線)。頻率為f1且相位偏離量為時(shí)(圖6C中的點(diǎn)P1)的送電電壓的振幅和頻率f為f2(<f1)且相位偏離量為時(shí)(圖6C中的點(diǎn)P2)的送電電壓的振幅相同。即，在使頻率在f1與f2之間進(jìn)行調(diào)制時(shí)，如果一并使相位偏離量在與之間進(jìn)行調(diào)制，則能夠?qū)⑺碗婋妷旱恼穹S持恒定。

因此，本實(shí)施方式的送電控制電路1091在向受電裝置發(fā)送數(shù)據(jù)(Tx數(shù)據(jù))時(shí)，使頻率在f1與f2之間變動(dòng)，并且使相位偏離量在與之間變動(dòng)。由于與頻率f1以及相位偏離量對(duì)應(yīng)的送電電壓的振幅和與頻率f2以及相位偏離量對(duì)應(yīng)的送電電壓的振幅一致，因此不同于現(xiàn)有技術(shù)，能夠與Tx數(shù)據(jù)的發(fā)送同時(shí)地進(jìn)行Rx數(shù)據(jù)的接收。

以下，參照?qǐng)D7A～圖7C來說明本實(shí)施方式中的Tx數(shù)據(jù)的發(fā)送、Rx數(shù)據(jù)的發(fā)送、以及Tx數(shù)據(jù)與Rx數(shù)據(jù)的同時(shí)發(fā)送的工作。

圖7A是表示從送電裝置向受電裝置發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)的Tx數(shù)據(jù)、Rx數(shù)據(jù)、頻率、相位偏離量以及受電電壓的時(shí)間變化的一例的圖。在僅從送電裝置向受電裝置發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)，Rx數(shù)據(jù)處于無信號(hào)狀態(tài)。按照從送電裝置向受電裝置發(fā)送的二值的Tx數(shù)據(jù)的值，送電控制電路1091使頻率變化。此時(shí)，一并進(jìn)行基于相位偏離量的修正。具體而言，在Tx數(shù)據(jù)為“0”時(shí)，將頻率設(shè)定為f1，并且將相位偏離量設(shè)定為另一方面，在Tx數(shù)據(jù)為“1”時(shí)，將頻率設(shè)定為f2，并且將相位偏離量設(shè)定為通過這樣的控制，受電電壓的振幅不取決于Tx數(shù)據(jù)的信號(hào)值而為恒定。受電裝置中的頻率檢測器1024以及受電側(cè)解調(diào)器1025能夠?qū)λl(fā)送來的高頻電力的頻率進(jìn)行檢波，對(duì)Tx數(shù)據(jù)的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。

圖7B是表示從受電裝置向送電裝置發(fā)送Rx數(shù)據(jù)時(shí)的Tx數(shù)據(jù)、Rx數(shù)據(jù)、頻率、相位偏離量以及送電電壓的時(shí)間變化的一例的圖。在僅從受電裝置向送電裝置發(fā)送Rx數(shù)據(jù)時(shí)，Tx數(shù)據(jù)處于無信號(hào)狀態(tài)。按照從受電裝置向送電裝置發(fā)送的二值的Rx數(shù)據(jù)的值，信號(hào)輸出電路1026對(duì)受電側(cè)振幅調(diào)制器1022的負(fù)載進(jìn)行調(diào)制，對(duì)向送電天線輸入的電壓的振幅進(jìn)行調(diào)制。送電裝置中的振幅檢測器1004以及送電側(cè)解調(diào)器1005通過檢測該振幅的變化，能夠解調(diào)Rx數(shù)據(jù)。

圖7C是表示從送電裝置發(fā)送Tx數(shù)據(jù)的定時(shí)和從受電裝置發(fā)送Rx數(shù)據(jù)的定時(shí)重疊的情況下的各種波形的一例的圖。圖7C從上方起依次示出了Rx數(shù)據(jù)、Tx數(shù)據(jù)、送電電壓、Rx數(shù)據(jù)的解調(diào)信號(hào)、受電電壓以及Tx數(shù)據(jù)的解調(diào)信號(hào)的時(shí)間變化的一例。即使Tx數(shù)據(jù)和Rx數(shù)據(jù)的發(fā)送重疊，送電裝置中的振幅檢測器1004以及送電側(cè)解調(diào)器1005基于送電電壓的振幅與預(yù)定閾值的比較，也能夠解調(diào)來自受電裝置的Rx數(shù)據(jù)。另外，受電裝置中的頻率檢測器1024以及受電側(cè)解調(diào)器1025通過檢測受電電壓的頻率的變化，能夠解調(diào)來自送電裝置的Tx數(shù)據(jù)。

如此，在本實(shí)施方式中，不同于現(xiàn)有技術(shù)，即使在Tx數(shù)據(jù)的發(fā)送中也能將電壓的振幅維持恒定，因此即使在同時(shí)從受電裝置發(fā)送了Rx數(shù)據(jù)的情況下，也能夠防止干涉。根據(jù)本實(shí)施方式，即使送電裝置和受電裝置同時(shí)發(fā)送了數(shù)據(jù)，也能夠不損害來自雙方的信號(hào)地檢測該信號(hào)。由此，送電裝置以及受電裝置不需要等待數(shù)據(jù)的發(fā)送直到來自對(duì)方側(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送完成為止，因此通信容量提高。

接著，對(duì)本實(shí)施方式的送電裝置進(jìn)行的振幅控制進(jìn)行更具體的說明。

存在如下情況：根據(jù)與受電電路1020連接的負(fù)載的值，使頻率變化時(shí)的振幅的變化量不同。該情況下，送電電路1000也可以在Tx數(shù)據(jù)的發(fā)送中監(jiān)視送電電壓，進(jìn)行反饋控制以使得使頻率變化后的電壓的振幅與變化前的電壓的振幅一致。由此，即使在負(fù)載的大小發(fā)生變動(dòng)的情況下，也能夠?qū)⑺碗婋妷旱恼穹S持為恒定值。另外，也可以以使得能夠與多個(gè)種類的負(fù)載對(duì)應(yīng)的方式準(zhǔn)備根據(jù)負(fù)載規(guī)定了頻率與相位偏離量的對(duì)應(yīng)關(guān)系的表，并保存于存儲(chǔ)器1092。

圖8是在送電裝置向受電裝置發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行的振幅控制的工作的一例的流程圖。

首先，振幅檢測器1004測定向送電天線1010輸入的電壓(送電電壓)的振幅(步驟S101)。接著，送電控制電路1091根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)的值來變更送電電力的頻率(步驟S102)。在頻率變更之后，振幅檢測器1004再次測定送電電壓的振幅(步驟S103)。頻率變更前后的送電電壓的振幅的測定值被發(fā)送到送電控制電路1091。送電控制電路1091判斷頻率變更后的送電電壓的振幅是否與頻率變更前的送電電壓的振幅相等(步驟S104)。在頻率變更后的振幅與頻率變更前的振幅不相等的情況下，每次使相位偏離量變更預(yù)定量，直到變得相等(步驟S105)，重復(fù)送電電壓的振幅的測定(步驟S103)。在所測定出的振幅變得與頻率變更前的振幅相等的情況下，送電控制電路1091將此時(shí)的相位偏離量保存于存儲(chǔ)器1092(步驟S106)。如此，在下次變更了頻率的情況下，能夠使用存儲(chǔ)器1092所保存的值直接轉(zhuǎn)移到振幅成為恒定的相位偏離量的狀態(tài)。

圖9A是表示送電裝置向受電裝置發(fā)送的Tx信號(hào)(例如數(shù)據(jù)包信號(hào))的一例的圖。圖9B是表示圖9A所示的2個(gè)虛線之間的期間內(nèi)的Tx信號(hào)、頻率、送電電壓的振幅以及相位偏離量的時(shí)間變化的圖。在發(fā)送數(shù)據(jù)包的最初的信號(hào)時(shí)，若送電控制電路1091變更頻率，則送電電壓的振幅發(fā)生變化。送電控制電路1091根據(jù)圖8所示的工作來調(diào)整相位偏離量，以使該變化變小。由此，使送電電壓的振幅與頻率變更前的振幅一致。通過將此時(shí)的相位偏離量保存于存儲(chǔ)器1092，能夠在下次以后參照存儲(chǔ)器1092所保存的值來變更相位偏離量。通過這樣的工作，能夠縮短使送電電壓的振幅返回頻率變更前的狀態(tài)的控制所需的時(shí)間，能夠一直使送電電壓的振幅保持恒定。

(實(shí)施方式2)

接著，說明本公開的第2實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，不使用圖4所示的全橋型的逆變器電路1001而使用半橋型的逆變器電路。因此，通過不進(jìn)行實(shí)施方式1的相位控制而控制向各開關(guān)元件輸入的脈沖信號(hào)的占空比來控制電壓的振幅。除此之外與實(shí)施方式1同樣。以下，說明與實(shí)施方式1不同之處。

圖10是表示本實(shí)施方式的逆變器電路1001a的電路結(jié)構(gòu)的圖。逆變器電路1001a是包括2個(gè)開關(guān)元件S1、S2和2個(gè)電容器的半橋型的逆變器電路。2個(gè)開關(guān)元件S1、S2與2個(gè)電容器C1、C2并聯(lián)連接。送電天線1010的一端連接于2個(gè)開關(guān)元件S1、S2之間的點(diǎn)，另一端連接于2個(gè)電容器C1、C2之間的點(diǎn)。

送電控制電路1091以及脈沖輸出電路1002向各開關(guān)元件供給脈沖信號(hào)，以使開關(guān)元件S1、S2交替地導(dǎo)通。由此，直流電力被變換成交流電力。

在本實(shí)施方式中，由于開關(guān)元件的數(shù)量為2個(gè)，因此無法應(yīng)用實(shí)施方式1中說明的相位控制。因此，本實(shí)施方式的送電控制電路1091通過調(diào)整脈沖信號(hào)的占空比(即，1個(gè)周期中的成為導(dǎo)通的期間的比例)，調(diào)整輸出電壓Va的輸出時(shí)間比。由此，調(diào)整向送電天線1010輸入的交流電力的電壓的振幅。

圖11A以及圖11B是用于說明本實(shí)施方式的占空比控制的圖。圖11A示出了各脈沖信號(hào)的占空比為0.5(50％)的情況下的向開關(guān)元件S1～S4輸入的脈沖信號(hào)以及輸出電壓Va的波形的例子。圖11B示出了各脈沖信號(hào)的占空比為0.25(25％)的情況下的向開關(guān)元件S1～S4輸入的脈沖信號(hào)以及輸出電壓Va的波形的例子。如圖所示，通過使占空比變化，能夠使電壓Va的輸出時(shí)間比(即，1個(gè)周期中的取不為零的值的期間的比例)變化。由此，也能夠使平滑化后的送電電壓的振幅變化。這樣的占空比不同的脈沖信號(hào)例如通過包含PWM控制電路的脈沖輸出電路1002來生成。占空比在從0％到50％的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。在占空比為50％時(shí)，送電電壓的振幅最大，在占空比為0％時(shí)，送電電壓的振幅最小。

本實(shí)施方式的送電控制電路1091在向受電裝置發(fā)送Tx數(shù)據(jù)時(shí)，與頻率的調(diào)制一并使占空比變化。更具體而言，在使頻率減小時(shí)，使占空比增大，在使頻率增大時(shí)，使占空比減小。

圖12是表示本實(shí)施方式中的Tx數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)的工作的一例的流程圖。步驟S101～S104的工作與圖8所示的步驟S101～S104的工作相同，因此省略說明。在步驟S104中，在所測定出的振幅與頻率變更前的振幅不相等的情況下，送電控制電路1091將各脈沖信號(hào)的占空比變更預(yù)定量(步驟S205)。然后，反復(fù)進(jìn)行步驟S103、S104、S205的工作，直到所測定出的振幅變得與頻率變更前的振幅相等為止。當(dāng)所測定出的振幅與頻率變更前的振幅相等時(shí)，送電控制電路1091將此時(shí)的占空比的信息保存于存儲(chǔ)器(步驟S206)。

通過以上的工作，與實(shí)施方式1同樣，即使在變更了頻率的情況下，也能夠使電壓的振幅維持恒定。因此，即使在同時(shí)從受電裝置發(fā)送了Rx數(shù)據(jù)的情況下，也能夠基于送電電壓的振幅正確地解調(diào)Rx數(shù)據(jù)。

此外，本實(shí)施方式中的占空比控制也能夠同樣地適用于實(shí)施方式1的使用了全橋型的逆變器電路的情況。

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)，具備送電裝置和受電裝置，所述送電裝置具有：逆變器電路，其將從電源供給的第1直流電力變換成交流電力并輸出；送電天線，其將從所述逆變器電路輸出的所述交流電力以無線方式進(jìn)行輸送；以及送電控制電路，其使所述逆變器電路輸出所述交流電力，通過使從所述逆變器電路輸出的所述交流電力的頻率變動(dòng)為第1頻率(f1)和第2頻率(f2)，將所述交流電力作為二值通信數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述受電裝置具有：受電天線，其接受從所述送電天線以無線方式輸送的所述交流電力；以及受電側(cè)振幅調(diào)制器，其使被輸入到所述送電天線的所述交流電力的電壓的振幅變動(dòng)為第1振幅(V1)和第2振幅(V2)，所述送電控制電路在利用所述送電天線與所述受電天線的電磁耦合發(fā)送從所述送電天線向所述受電天線輸出的第1二值通信數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述第1二值通信數(shù)據(jù)的一方來選擇所述第1頻率(f1)，對(duì)應(yīng)于所述二值通信數(shù)據(jù)的另一方來選擇所述第2頻率(f2)，所述受電側(cè)振幅調(diào)制器在利用所述電磁耦合從所述受電天線向所述送電天線發(fā)送第2二值通信數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述第2二值通信數(shù)據(jù)的一方來選擇所述第1振幅(V1)，對(duì)應(yīng)于所述二值通信數(shù)據(jù)的另一方來選擇所述第2振幅(V2)，所述送電控制電路使用所述逆變器電路來進(jìn)行振幅控制，所述振幅控制使所述交流電力的頻率為所述第1頻率(f1)時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率(f2)時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)的差分消失。

根據(jù)上述技術(shù)方案，所述送電控制電路使用所述逆變器電路來進(jìn)行振幅控制，所述振幅控制使所述交流電力的頻率為所述第1頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)的差分消失。

通過該振幅控制，交流電力的頻率為第1頻率(f1)的時(shí)的交流電力的電壓的振幅(V3)與交流電力的頻率為第2頻率(f2)的時(shí)的交流電力的電壓的振幅(V4)之差幾乎會(huì)消失，因此能夠避免現(xiàn)有技術(shù)這樣的誤判定。因此，即使在送電裝置和受電裝置的某一方正在發(fā)送數(shù)據(jù)，也能夠在同時(shí)刻從另一方發(fā)送數(shù)據(jù)。此外，“使差分消失”并不意味著使差分完全為零(0)，也可以存在微差。

[項(xiàng)目2]根據(jù)項(xiàng)目1所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述送電裝置中的所述振幅控制后的所述第3振幅(V3)以及所述第4振幅(V4)，對(duì)應(yīng)于在所述受電裝置中由所述受電側(cè)振幅調(diào)制器變動(dòng)后的所述第1振幅(V1)和所述第2振幅(V2)的某一方。

根據(jù)上述技術(shù)方案，由送電裝置進(jìn)行的振幅控制后的第3振幅(V3)以及第4振幅(V4)與通過受電裝置進(jìn)行的振幅調(diào)制而發(fā)生了變動(dòng)后的第1振幅(V1)以及第2振幅(V2)的某一方對(duì)應(yīng)、即一致，因此送電裝置能夠一邊向受電裝置發(fā)送第1二值通信數(shù)據(jù)，一邊正確地檢測從受電裝置發(fā)送來的第2二值通信數(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)，

從所述受電天線向所述送電天線發(fā)送所述第2二值通信數(shù)據(jù)，與從所述送電天線向所述受電天線發(fā)送所述第1二值通信數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行。

根據(jù)上述技術(shù)方案，第1二值通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和第2二值通信數(shù)據(jù)的發(fā)送同時(shí)進(jìn)行，因此能夠減少通信的延遲。

[項(xiàng)目4]根據(jù)項(xiàng)目1～3中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述送電裝置具備振幅檢測器，所述振幅檢測器檢測從所述送電天線輸送的所述交流電力的電壓的振幅，所述受電裝置具備頻率檢測器，所述頻率檢測器檢測所述受電天線接受的所述交流電力的頻率。

根據(jù)上述技術(shù)方案，送電裝置能夠通過振幅檢測器檢測來自受電裝置的第2二值通信數(shù)據(jù)，受電裝置能夠通過頻率檢測器檢測來自送電裝置的第1二值通信數(shù)據(jù)。

[項(xiàng)目5]根據(jù)項(xiàng)目1～4中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述送電控制電路基于所述振幅檢測電路的檢測結(jié)果，在所述振幅控制中，進(jìn)行使所述交流電力的頻率為所述第1頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)一致的控制。

根據(jù)上述技術(shù)方案，送電控制電路基于振幅檢測電路的檢測結(jié)果，能夠使頻率為第1頻率時(shí)的第3振幅(V3)與頻率為第2頻率時(shí)的第4振幅(V4)一致，因此能夠防止進(jìn)行雙向通信時(shí)的誤檢測。

[項(xiàng)目6]根據(jù)項(xiàng)目1～5中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述送電控制電路在所述振幅控制中，在進(jìn)行了使所述交流電力的頻率為所述第1頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)一致的控制的情況下，將與所述交流電力的電壓的振幅差對(duì)應(yīng)的參數(shù)保存于存儲(chǔ)器。

根據(jù)上述技術(shù)方案，在一度進(jìn)行了使第3振幅(V3)與第4振幅(V4)一致的控制的情況下，從下次開始能夠使用存儲(chǔ)器所保存的參數(shù)來進(jìn)行振幅控制，因此能夠使處理高速化。

[項(xiàng)目7]根據(jù)項(xiàng)目1～6中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述送電天線與所述受電天線的電磁耦合包括磁場耦合或者電場耦合。

根據(jù)上述技術(shù)方案，能夠通過線圈間的磁場耦合或電極間的電場耦合的某一方來以無線方式傳輸電力。

[項(xiàng)目8]根據(jù)項(xiàng)目1～7中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述逆變器電路具有4個(gè)開關(guān)元件，所述4個(gè)開關(guān)元件包括在導(dǎo)通時(shí)輸出與從所述電源供給的所述第1直流電力的電壓相同極性的電壓的第1開關(guān)元件對(duì)和在導(dǎo)通時(shí)輸出與所述第1直流電力的電壓相反極性的電壓的第2開關(guān)元件對(duì)，所述送電控制電路向所述4個(gè)開關(guān)元件的各開關(guān)元件供給對(duì)導(dǎo)通和非導(dǎo)通的狀態(tài)進(jìn)行切換的脈沖信號(hào)，通過調(diào)整向所述第1開關(guān)元件對(duì)供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位差以及向所述第2開關(guān)元件對(duì)供給的2個(gè)脈沖信號(hào)的相位差，進(jìn)行所述振幅控制。

根據(jù)上述技術(shù)方案，使用全橋型的逆變器電路，能夠通過調(diào)整2個(gè)脈沖信號(hào)的相位差這一簡便的控制來進(jìn)行振幅控制。

[項(xiàng)目9]根據(jù)項(xiàng)目1～8中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述送電控制電路在所述振幅控制中，在進(jìn)行了使所述交流電力的頻率為所述第1頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)一致的控制的情況下，將與所述交流電力的電壓的振幅差對(duì)應(yīng)的參數(shù)保存于存儲(chǔ)器，所述參數(shù)是表示進(jìn)行了使得與所述交流電力的頻率為所述第2頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)一致的控制的情況下的所述2個(gè)脈沖信號(hào)的相位差的值。

根據(jù)上述技術(shù)方案，在一度進(jìn)行了振幅控制的情況下，在下次以后能夠使用存儲(chǔ)器所保存的表示相位差的值，因此能夠使處理高速化。

[項(xiàng)目10]根據(jù)項(xiàng)目1～9中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述逆變器電路具有多個(gè)開關(guān)元件，所述送電控制電路向所述多個(gè)開關(guān)元件的各開關(guān)元件供給對(duì)導(dǎo)通和非導(dǎo)通的狀態(tài)進(jìn)行切換的脈沖信號(hào)，通過調(diào)整所述脈沖信號(hào)的占空比來進(jìn)行所述振幅控制。

根據(jù)上述技術(shù)方案，能夠通過向多個(gè)開關(guān)元件的各開關(guān)元件供給的脈沖信號(hào)的占空比的調(diào)整來進(jìn)行振幅控制，因此不限于全橋型的逆變器，例如使用半橋型的逆變器也能夠進(jìn)行振幅控制。

[項(xiàng)目11]根據(jù)項(xiàng)目1～10中任一項(xiàng)所述的無線電力傳輸系統(tǒng)，

所述送電控制電路在所述振幅控制中，在進(jìn)行了使所述交流電力的頻率為所述第1頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)一致的控制的情況下，將與所述交流電力的電壓的振幅差對(duì)應(yīng)的參數(shù)保存于存儲(chǔ)器，所述參數(shù)是表示進(jìn)行了使得與所述交流電力的頻率為所述第2頻率時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)一致的控制的情況下的所述占空比的值。

根據(jù)上述技術(shù)方案，在一度進(jìn)行了振幅控制的情況下，在下次以后能夠使用存儲(chǔ)器所保存的表示占空差的值，因此能夠使處理高速化。

[項(xiàng)目12]一種送電裝置，是具備送電裝置和受電裝置的無線電力傳輸系統(tǒng)中的送電裝置，所述送電裝置具有：逆變器電路，其將從電源供給的第1直流電力變換成交流電力并輸出；送電天線，其將從所述逆變器電路輸出的所述交流電力以無線方式進(jìn)行輸送；以及送電控制電路，其使所述逆變器電路輸出所述交流電力，通過使從所述逆變器電路輸出的所述交流電力的頻率變動(dòng)為第1頻率(f1)和第2頻率(f2)，將所述交流電力作為二值通信數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述受電裝置具有：受電天線，其接受從所述送電天線以無線方式輸送的所述交流電力；以及受電側(cè)振幅調(diào)制器，其使被輸入到所述送電天線的所述交流電力的電壓的振幅變動(dòng)為第1振幅(V1)和第2振幅(V2)，所述送電控制電路在利用所述送電天線與所述受電天線的電磁耦合從所述送電天線向所述受電天線發(fā)送第1二值通信數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述第1二值通信數(shù)據(jù)的一方來選擇所述第1頻率(f1)，對(duì)應(yīng)于所述二值通信數(shù)據(jù)的另一方來選擇所述第2頻率(f2)，所述受電側(cè)振幅調(diào)制器在利用所述電磁耦合從所述受電天線向所述送電天線發(fā)送第2二值通信數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述第2二值通信數(shù)據(jù)的一方來選擇所述第1振幅(V1)，對(duì)應(yīng)于所述二值通信數(shù)據(jù)的另一方來選擇所述第2振幅(V2)，所述送電控制電路使用所述逆變器電路來進(jìn)行振幅控制，所述振幅控制使所述交流電力的頻率為所述第1頻率(f1)時(shí)的所述交流電力的電壓的第3振幅(V3)與所述交流電力的頻率為所述第2頻率(f2)時(shí)的所述交流電力的電壓的第4振幅(V4)的差分消失。

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)器人等需要進(jìn)行電力供給并且實(shí)時(shí)地傳輸雙向數(shù)據(jù)的設(shè)備。根據(jù)本公開的實(shí)施方式，能夠在送電裝置與受電裝置之間以全雙工的方式雙向地傳輸數(shù)據(jù)。