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CN106560975B - 受电装置以及无线电力传输系统 - Google Patents

受电装置以及无线电力传输系统 Download PDF

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CN106560975B
CN106560975B CN201610423170.XA CN201610423170A CN106560975B CN 106560975 B CN106560975 B CN 106560975B CN 201610423170 A CN201610423170 A CN 201610423170A CN 106560975 B CN106560975 B CN 106560975B
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坂田勉
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

本公开涉及受电装置以及无线电力传输系统，受电装置具备：从送电天线接受交流电力的受电天线；将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；检测所述直流电力的检测电路；通过所述直流电力进行驱动的负载；蓄积所述直流电力的蓄电器；对i)所述整流电路与所述负载的连接/非连接以及ii)所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及控制所述受电装置的控制电路。在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，当所述直流电力的功率值成为功率阈值以下时，所述控制电路使得成为使所述整流电路与所述负载非连接并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。

Description

受电装置以及无线电力传输系统
技术领域
本公开涉及在以无线方式传输电力的无线电力传输系统中使用的受电装置。
背景技术
近年来，正在开发以无线(非接触)方式向便携电话机或电动汽车等伴有移动性的设备传输电力的无线(非接触)电力传输技术。例如专利文献1公开了能够将以非接触方式传输的电力的整流后的电压控制为恒定的非接触电力传输系统。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2007-336717号公报
发明内容
在现有的无线电力传输系统中，通常而言，重负载(大功率)时的传输效率高，而低负载(小功率)时的传输效率低。因此，在向多产生轻负载状态这样的负载供电时，存在单位时间的功率效率变低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本公开的一个技术方案涉及的受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
对i)所述整流电路与所述负载的连接/非连接以及ii)所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述整流电路与所述负载连接、并使所述整流电路与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为功率阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述功率阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，
通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
上述的总括性或具体的技术方案可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意组合来实现。
根据本公开的一个技术方案，在无线电力传输的传输效率变低的低负载状态下，通过蓄电器来驱动负载，基于无线电力传输的送电仅在效率变高的一定值以上的负载状态下实施。由此，能够提高单位时间的功率效率。
附图说明
图1是表示无线电力传输系统10的构成例(比较例)的框图。
图2A是表示比较例那样的具有一般构成的无线电力传输中的功率-效率特性的一例的图。
图2B是表示在负载为马达的情况下，马达的转速以及流经马达的电流的时间变化的一例的图。
图3是表示本公开的实施方式1的无线电力传输系统的构成的框图。
图4是表示具有串联谐振电路结构的送电天线110以及受电天线210 的等效电路的一例的图。
图5A是表示逆变电路130的构成例的图。
图5B是表示逆变电路130的另一构成例的图。
图6A是表示切换电路240的第1构成例的图。
图6B是表示切换电路240的第2构成例的图。
图6C是表示切换电路240的第3构成例的图。
图6D是表示切换电路240的第4构成例的图。
图7A是表示整流电路230与负载320连接、整流电路230与蓄电器 310非连接、且负载320与蓄电器310非连接的状态的图。
图7B是表示整流电路230与负载320连接、整流电路230与蓄电器 310连接、且负载320与蓄电器310连接的状态的图。
图7C示出了整流电路230与负载320非连接、整流电路230与蓄电器310非连接、且负载320与蓄电器310连接的状态。
图7D示出了整流电路230与负载320非连接、整流电路230与蓄电器310连接、且负载320与蓄电器310非连接的状态。
图8是表示比较例中的送电控制时序的图。
图9A是表示本实施方式中的送电控制时序的一例的图。
图9B是表示本实施方式中的送电控制时序的另一例的图。
图10是表示功率-效率特性的例子的图。
图11是表示从受电电路220供给的电力以及蓄电器310的电压(或蓄电量)的时间变化与各定时(timing)时的电力供给状态以及蓄电开关的状态的关系的例子的图。
图12是表示由受电控制电路250执行的负载驱动时的电力路径的切换工作的一例的流程图。
图13是表示由受电控制电路250执行的负载驱动时的电力路径的切换工作的另一例的流程图。
图14是表示由受电控制电路250执行的停止了向负载320供电时的充电处理的一例的流程图。
图15是表示由受电控制电路250执行的停止了向负载320供电时的充电处理的另一例的流程图。
标号的说明
50电源
100送电装置
110送电天线
120送电电路
130逆变电路
150送电控制电路
160脉冲生成电路
180送电侧接收器
200受电装置
210受电天线
220受电电路
230整流电路
240切换电路
250受电控制电路
260功率检测电路(第1检测电路)
270蓄电电压检测电路(第2检测电路)
280受电侧发送器
310蓄电器(蓄电装置)
320负载
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
在说明本公开的实施方式之前，说明成为本公开的基础的见解。
图1是表示无线电力传输系统10的构成例(比较例)的框图。该无线电力传输系统10具备送电装置100和受电装置200。在图1中，也示出了作为无线电力传输系统10的外部要素的电源50以及负载驱动装置300。电源50以及负载驱动装置300也可以包含在无线电力传输系统10中。
送电装置100具有送电天线110、逆变电路130、送电控制电路150和送电侧接收器180。受电装置200具有受电天线210、整流电路(整流器) 230、受电控制电路250和受电侧发送器280。负载驱动装置300具有蓄电器(蓄电装置)310和动力装置330。
送电天线110和受电天线210是具有线圈和电容器的谐振器。通过送电天线110的线圈与受电天线210的线圈的磁场耦合，以非接触方式传输电力。
逆变电路130连接在电源50与送电天线110之间。逆变电路130将从电源50供给的直流电力变换成交流电力并供给到送电天线110。逆变电路 130受送电控制电路150控制。
整流电路230连接在受电天线210与蓄电器310之间。整流电路230 将受电天线210接受的交流电力变换成直流电力并供给到蓄电器310。受电控制电路250检测从整流电路230输出的直流电力的电压值，使受电侧发送器280发送该电压值的信息。
送电控制电路150基于送电侧接收器180接收到的受电装置200侧的电压的信息，调整从逆变电路130输出的交流电力的电压。由此，进行将向负载驱动装置300供给的直流电压维持为恒定的反馈控制。
负载驱动装置300具有电池(二次电池)或电容器等蓄电器310、和马达等动力装置330。蓄电器310通过从整流电路230输出的直流电力进行充电。动力装置330通过蓄电器310所蓄积的电力进行驱动。
本发明人在比较例的构成中发现了如下技术问题：在低负载时(即低功率时)电力传输效率低下。以下，说明该技术问题。
图2A是表示上述的比较例那样的具有一般构成的无线电力传输中的功率-效率特性的一例的图。无线电力传输系统通常设计成在重视重负载时(大功率时)的峰值效率的同时对从轻负载的状态到重负载的状态都能够应对。即，设定送电装置100和受电装置200内的各电路的阻抗，以使重负载时的峰值效率尽可能高。其结果是，如图2A所示，通常而言，虽然在送电功率大时传输效率高，但在送电功率小时传输效率变低。如此，具有轻负载时(低功率时)效率低下的趋势，因此，在向多产生轻负载状态这样的负载(例如马达)供电时，存在单位时间的功率效率变低的技术问题。
图2B是表示在负载为马达的情况下马达的转速以及流经马达的电流的时间变化的一例的图。在负载为马达的情况下，通常而言，如图2B所示，马达的转速保持恒定的期间、即低转矩(低负载)的期间长。因此，流经马达的电流小的轻负载状态频繁产生。该情况下，由于无线电力传输系统的传输效率低的状态变长，所以单位时间的功率效率变低。
本发明人发现了上述的技术问题，研究了用于解决该技术问题的构成。本发明人发现了：通过根据被驱动的负载(或功率)的大小来适当地切换整流电路、蓄电器和负载的相互的连接状态，能够解决上述技术问题。
根据以上的考察，本发明人想到了以下公开的各技术方案。
本公开的一个技术方案涉及的受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
对i)所述整流电路与所述负载的连接/非连接以及ii)所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述整流电路与所述负载连接、并使所述整流电路与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为功率阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述功率阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，
通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
根据上述技术方案，
所述控制电路首先使得成为使所述整流电路与所述负载连接、使所述整流电路与所述蓄电器不连接的(非连接的)状态。由此，成为从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态。在该状态下，判断使用所述检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为预定的阈值(功率阈值) 以下。在所述直流电力的功率值成为所述功率阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态。然后，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
由此，在低功率状态下，停止从整流电路向负载的供电，开始从蓄电器向负载的供电。其结果是，能够避免效率低的低功率状态下的基于无线电力传输的供电，使系统整体的效率提高。
在此，负载例如包括马达。“所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态”，例如包括所述马达的转速的变化在一定期间处于预定范围内的状态或维持所述马达的旋转停止的状态。
本公开的另一技术方案涉及的无线电力传输系统，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对i)所述整流电路与所述负载的连接/非连接、ii)所述整流电路与所述蓄电器的连接/非连接、以及iii)所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述整流电路与所述负载连接、使所述整流电路与所述蓄电器非连接、并使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为功率阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述功率阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载连接、使所述整流电路与所述蓄电器连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，
在所述蓄电器有第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况下，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接、使所述整流电路与所述蓄电器非连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
根据上述技术方案，
所述控制电路首先使所述整流电路与所述负载连接，使所述整流电路与所述蓄电器非连接，使所述负载与所述蓄电器非连接。由此，成为从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态。在该状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为功率阈值以下。在所述直流电力的功率值成为所述功率阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为在使所述整流电路与所述负载连接的情况下使所述整流电路与所述蓄电器连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态。即，当成为低功率状态时，从所述整流电路不仅向负载还向蓄电器供电(充电)，并且也从蓄电器向负载供电。
进而，当成为所述蓄电器有第1蓄电阈值以上的蓄电量的状态时，所述控制电路将所述切换电路控制成使所述整流电路与所述负载非连接、使所述整流电路与所述蓄电器非连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态。其结果是，停止了从整流电路向负载的供电以及蓄电器的充电，进行通过充电到所述蓄电器的所述直流电力对所述负载的驱动。
由此，在低功率状态下进行向蓄电器的充电，进而，在蓄电器的蓄电量足够多的情况下，停止从整流电路向负载以及蓄电器的供电，能够从蓄电器向负载供电。其结果是，能够抑制效率低的低功率状态下的基于无线电力传输的供电，使系统整体的效率提高。
此外，“所述蓄电器有第1蓄电阈值以上的蓄电量”，与蓄电器的电压为预定的阈值(第1电压阈值)以上是等效的。蓄电器的电压随着蓄电量而增加。由此，通过判断蓄电器的电压是否为第1电压阈值以上，能够判断是否为“所述蓄电器有第1蓄电阈值以上的蓄电量”。
在该技术方案中，在所述蓄电器没有所述第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况(即，蓄电量不够的情况)下，所述控制电路可以将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接、使所述整流电路与所述蓄电器连接、并使所述负载与所述蓄电器非连接的状态，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。
由此，在蓄电器的蓄电量不够的情况下，能够停止从整流电路向负载的供电以及从蓄电器向负载的供电，优先进行从整流电路向蓄电器的供电 (充电)。
或者，在所述蓄电器没有所述第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况下，所述控制电路可以将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载连接、并使所述整流电路与所述蓄电器连接的状态，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。
由此，在蓄电器的蓄电量不够的情况下，不进行从蓄电器向负载的供电，能够通过来自整流电路的直流电力对蓄电器充电，并对负载供电。
或者，在开始了从所述蓄电器向所述负载供给所述直流电力之后，在所述蓄电器的蓄电量成为第2蓄电阈值以下的情况下，所述控制电路可以使所述整流电路与所述负载连接，使所述整流电路与所述蓄电器连接，从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。所述第2蓄电阈值例如可以为所述第1蓄电阈值以下的值。
由此，在开始了从蓄电器向负载的供电之后，若蓄电量低下，则停止从蓄电器向负载的供电，代之开始从整流电路向负载以及蓄电器的供电(充电)。由此，能够根据蓄电量来切换从蓄电器向负载供电的状态和对蓄电器充电的状态。
此外，“所述蓄电器有第2蓄电阈值以上的蓄电量”，与蓄电器的电压为预定的阈值(第2电压阈值)以上是等效的。通过判断蓄电器的电压是否为第2电压阈值以上，能够判断是否为“所述蓄电器有第2蓄电阈值以上的蓄电量”。
本公开的另一技术方案涉及的无线电力传输系统，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
对所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号，
通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
根据上述技术方案，所述控制电路首先使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下。然后，在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制成使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号。然后，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。所述送电装置中的送电控制电路接收所述送电停止信号，停止使用了逆变电路的送电。
由此，在成为了低功率状态的情况下停止送电，能够开始从蓄电器向负载的供电。其结果是，能够避免效率低的低功率状态下的基于无线电力传输的供电，使系统整体的效率提高。
本公开的另一技术方案涉及的无线电力传输系统，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号，
在所述蓄电器有预定以上的蓄电量的情况下，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
根据上述技术方案，所述控制电路首先使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下。然后，在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制成使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号。然后，在所述蓄电器有预定以上的蓄电量的情况下，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
即，在成为了低功率状态的情况下，控制电路使负载与蓄电器连接，向送电装置发送送电停止信号。送电装置中的送电控制电路接收送电停止信号，停止使用了逆变电路的送电。然后，在蓄电器的蓄电量为预定以上的情况下，从蓄电器向负载供给电力。由此，能够避免效率低的低功率状态下的基于无线电力传输的供电，能够在蓄电量足够的情况下从蓄电器向负载供电。
本公开的另一技术方案涉及的无线电力传输系统，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，进一步，在所述蓄电器有预定以上的蓄电量的情况下，将所述切换电路控制为使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号，
通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
根据上述技术方案，所述控制电路首先使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下。所述控制电路在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，进而，在所述蓄电器有预定以上的蓄电量的情况下，将所述切换电路控制成使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号。由此，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
即，在成为低功率状态、且蓄电器的蓄电量足够高的情况下，连接负载与蓄电器，向送电装置发送送电停止信号，开始从蓄电器向负载的供电。由此，能够避免效率低的低功率时的无线电力传输，开始效率相对高的从蓄电器向负载的供电。
如上所述，本公开的一个技术方案的无线电力传输系统，在被驱动的负载的大小降低到预定值以下时将蓄电器作为蓄电负载连接于受电电路，并行地进行充电。在通过对蓄电器充电而使得由驱动负载和蓄电负载构成的全部负载降低到一定值的情况下，停止送电或者将全部负载或一部分负载从整流电路断开，从蓄电器向负载供给电力。
由此，在无线电力传输的传输效率变低的负载状态下，通过蓄电器来驱动负载，基于无线电力传输的送电仅在效率变高的一定值以上的负载状态下实施。其结果是，能够提高单位时间的功率效率。
以下，说明本公开的更具体的实施方式。但是，有时省略超出需要的详细说明。例如，有时省略对众所周知的事项的详细说明或实质相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明非必要的冗长，易于本领域技术人员的理解。此外，发明人为了使本领域技术人员充分理解本公开而提供附图以及以下的说明，并非通过附图以及以下的说明来限定权利要求书所记载的主题之意。在以下的说明中，对相同或类似的构成要素标注相同的参照标号。
在本说明书中，为了易于理解，对与送电装置相关的用语使用“送电侧～”这一表达，对与受电装置相关的用语使用“受电侧～”这一表达。“送电侧”以及“受电侧”等用语有时为了简化而省略。
(实施方式1)
图3是表示本公开的实施方式1的无线电力传输系统的构成的框图。本实施方式的无线电力传输系统具备送电装置100和受电装置200。在图3 中，也示出了作为无线电力传输系统的外部要素的电源50。电源50也可以包含在无线电力传输系统中。
送电装置100具备：将从电源50供给的第1直流(DC)电力变换成交流(AC)电力的送电电路120；以无线方式输送从送电电路120供给的交流电力的送电天线110；和在与受电装置200之间进行通信的送电侧接收器(通信电路)180。送电电路120包括逆变电路130、脉冲生成电路160 和送电控制电路150。脉冲生成电路160输出对逆变电路130中的多个开关元件的导通/非导通的状态进行控制的脉冲信号。送电控制电路150通过决定从脉冲生成电路160输出的脉冲信号的输出定时，控制从逆变电路130 输出的电压的电平。
受电装置200具备：接受从送电装置100输送的交流电力的受电天线 210、受电电路220、蓄电器(蓄电装置)310、负载320和受电侧发送器 (通信电路)280。
受电电路220具有：将由受电天线210接受的交流电力变换成第2直流电力的整流电路230；检测从整流电路230输出的第2直流电力的功率值的功率检测电路(第1检测电路)260；通过检测蓄电器310的电压来检测蓄电量的蓄电电压检测电路(第2检测电路)270；切换整流电路230、负载320和蓄电器310的相互的连接/非连接的切换电路240；以及控制受电装置200的整体工作的受电控制电路250。
受电装置200例如可以是电动汽车、无人运输车(AGV)、机器人臂装置或监视摄像头等通过电力进行工作的设备。蓄电器310是将从整流电路230输出的直流电力进行蓄积的电池(二次电池)或电容器等蓄电装置。在作为蓄电器310使用二次电池的情况下，例如可以使用锂离子电池、镍氢电池或铅电池等任意的二次电池。在作为蓄电器310使用电容器的情况下，例如可以使用双电荷层电容器或锂离子电容器等任意的电容器。负载 320是通过从整流电路230输出的直流电力进行驱动的马达等设备。负载 320例如也可以是包括搭载于机器人臂的关节部的致动器等马达的设备。负载320也可以是搭载于监视摄像头的旋转部的具有CCD等图像传感器的摄像头或照明装置等。
送电天线110和受电天线210分别可以通过例如包含线圈和电容器的谐振电路来实现。图4示出了具有串联谐振电路的结构的送电天线110以及受电天线210的等效电路的一例。不限于图示的例子，各天线也可以具有并联谐振电路的结构。在本说明书中，将送电天线110中的线圈称为“送电线圈”，将受电天线210中的线圈称为“受电线圈”。通过送电线圈与受电线圈之间的感应耦合(即磁场耦合)以无线方式传输电力。各天线也可以具备取代磁场耦合而利用电场耦合以无线方式传输电力的结构。在该情况下，各天线可以具备用于送电或受电的2个电极和包括电感器以及电容器的谐振电路。利用了电场耦合的送电天线以及受电天线，可以适合利用于例如以无线方式向工厂内的运输机器人这样的进行移动的设备传输电力的情况。
送电控制电路150以及受电控制电路250例如可以是微控制器(微型多用计算机)等包括处理器和存储器的集成电路。在存储器可以保存用于实现后述的工作的控制程序(软件)以及各种表。通过处理器执行控制程序，可实现后述的功能。送电控制电路150以及受电控制电路250不限于由软件实现，也可以仅由硬件来实现。
送电电路120中的脉冲生成电路160例如是门驱动器，基于来自送电控制电路150的控制信号来驱动逆变电路130，产生所希望的交流电力。
图5A是表示逆变电路130的构成例的图。逆变电路130具有根据从脉冲生成电路160供给的脉冲信号来切换导通/非导通的状态的多个开关元件S1～S4。通过使各开关元件的导通/非导通的状态变化，能够将输入的直流电力变换成交流电力。在图5A所示的例子中，使用包含四个开关元件 S1～S4的全桥型的逆变电路。在本例中，各开关元件是IGBT(Insulated-gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，但也可以使用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)等其他种类的开关元件。
在图5A所示的例子中，四个开关元件S1～S4中的开关元件S1和S4 (第1开关元件对)在导通时输出极性与所供给的直流电压相同的电压。另一方面，开关元件S2和S3(第2开关元件对)在导通时输出极性与所供给的直流电压相反的电压。脉冲生成电路160按照来自送电控制电路150 的指示，向四个开关元件S1～S4的栅极供给脉冲信号。此时，通过调整向第1开关元件对(S1和S4)供给的两个脉冲信号的相位差以及向第2开关元件对(S2和S3)供给的两个脉冲信号的相位差，能够控制所输出的电压的振幅的时间平均值。
图5B是表示逆变电路130的另一构成例的图。本例中的逆变电路130 是半桥型的逆变电路。在使用半桥型的逆变电路的情况下，无法应用前述的相位控制。在该情况下，能够通过控制向各开关元件输入的脉冲信号的占空比来控制电压的振幅的时间平均值。
图5B所示的逆变电路130是包括两个开关元件S1、S2和两个电容器的半桥型逆变电路。两个开关元件S1、S2与两个电容器C1、C2并联连接。送电天线110的一端连接于两个开关元件S1、S2之间的点，另一端连接于两个电容器C1、C2之间的点。
送电控制电路150以及脉冲生成电路160向各开关元件供给脉冲信号，以使开关元件S1、S2交替地导通。由此，将直流电力变换成交流电力。
在本例中，通过调整脉冲信号的占空比(即，一个周期中的导通期间的比例)，能够调整输出电压V的输出时间比。由此，能够调整向送电天线110输入的交流电力。这样的占空比控制也能够适用于使用了图5A所示的逆变电路130的情况。
逆变电路130的控制不限于上述的例子，例如也可以通过频率控制等其他方法来进行。通过调整频率，也能够使从逆变电路130输出的电压的振幅变化。
送电侧接收器180接收从受电侧发送器280发送的表示第2直流电力的电压值的数据(控制信息)。送电控制电路150基于该电压值的信息，进行对向负载320供给的第2直流电力的电压的变动进行抑制的反馈控制。由此，能够将向负载320供给的电压维持为恒定。此外，这样的反馈控制不是必须的，根据需要进行安装即可。
在某例中，受电控制电路250使受电侧发送器280向送电侧接收器180 发送使从送电装置100向受电装置200的交流电力的送电停止的送电停止信号、以及使送电开始的送电开始信号。该情况下，送电控制电路150接收送电开始信号来开始基于逆变电路130的送电，接收送电停止信号来停止基于逆变电路130的送电。
送电侧接收器180与受电侧发送器280之间的通信方式不限定于特定的方式，可以是任意的方式。例如可以使用振幅调制方式、频率调制方式、无线LAN或Zigbee(注册商标)等无线通信方式。
受电控制电路250基于功率检测电路260以及蓄电电压检测电路270 的检测结果，根据向负载320供给的电力以及蓄电器310的蓄电量来控制切换电路240。切换电路240根据来自受电控制电路250的指示，对整流电路230与蓄电器310的连接/非连接、整流电路230与负载320的连接/ 非连接、蓄电器310与负载320的连接/非连接的状态进行切换。在本实施方式中，在低功率时抑制基于无线电力传输的向负载320的供电，使从蓄电器310向负载320的供电优先。由此，能够抑制低功率时的电力传输的效率的低下。
切换电路240的构成以及受电控制电路250的控制方法多种多样。以下，说明切换电路240的构成以及控制方法的几个例子。
图6A是表示切换电路240的第1构成例的图。本例中的切换电路240 具有配置在整流电路230与负载320之间的受电开关电路240b和配置在受电开关电路240b与蓄电器310之间且蓄电器310与负载320之间的蓄电开关电路240a。受电开关电路240b在对整流电路230与负载320的连接/非连接的状态以及整流电路230与蓄电器310的连接/非连接的状态进行切换时被控制。蓄电开关电路240a在对整流电路230与蓄电器310的连接/非连接的状态以及蓄电器310与负载320的连接/非连接的状态进行切换时被控制。
蓄电开关电路240a以及受电开关电路240b分别例如可以是晶体管等半导体开关。各开关电路不限于半导体开关，也可以是包含任意的开关元件的电路。蓄电开关电路240a以及受电开关电路240b通过受电控制电路 250来控制导通(连接)/非导通(切断)的状态。在以下的说明中，有时将导通(连接)的状态称为“接通(ON)”，将非导通(切断)的状态称为“断开(OFF)”。
图6B是表示切换电路240的第2构成例的图。本例中的切换电路240 具备配置在整流电路230与蓄电器310之间且蓄电器310与负载320之间的蓄电开关电路240a。蓄电开关电路240a在对整流电路230与蓄电器310 的连接/非连接的状态以及蓄电器310与负载320的连接/非连接的状态进行切换时被控制。在本例中，整流电路230与负载320之间的连接/非连接的状态的切换，通过受电控制电路250经由受电侧发送器280向送电装置100 发送送电停止信号以及送电开始信号来进行。在本例中，在从整流电路230 向负载320的供电停止时，从整流电路230向蓄电器310的供电(充电) 也停止。
图6C是表示切换电路240的第3构成例的图。本例中的切换电路240 具有蓄电开关电路240a、受电开关电路240b和负载开关电路240c。蓄电开关电路240a以及受电开关电路240b配置在与图6A的例子同样的位置。负载开关电路240c设置在受电开关电路240b与负载320之间且蓄电开关电路240a与负载320之间。负载开关电路240c例如也可以是晶体管等半导体开关。在本例中，受电控制电路250通过切换3个开关电路240a、240b、 240c的连接/切断的状态，控制供给第2直流电力的路径。负载开关电路 240c仅在负载320完全停止的状态(例如，负载320启动前等不需要电力供给的状态)下断开。
图6D是表示切换电路240的第4构成例的图。本例中的切换电路240 具有蓄电开关电路240a和负载开关电路240c。蓄电开关电路240a以及负载开关电路240c配置在与图6C的例子同样的位置。在本例中，受电控制电路250通过切换2个开关电路240a、240c的连接/切断的状态，控制供给第2直流电力的路径。负载开关电路240c仅在负载320完全停止的状态下断开。
切换电路240的构成不限于图示的构成，可以是多种多样的构成。例如，也可以是能够使整流电路230与负载320连接、使整流电路230与蓄电器310连接、并使负载320与蓄电器310非连接的构成。另外，也可以组合图6A～图6D所示的切换电路240的构成，使得能够实现多种多样的开关控制。
接着，说明整流电路230、蓄电器310和负载320的相互的连接/非连接的状态的几个模式。
图7A示出了整流电路230与负载320连接、整流电路230与蓄电器 310非连接、并且负载320与蓄电器310非连接的状态。在该状态下，从整流电路230向负载320供给电力，不进行从整流电路230向蓄电器310 的供电(充电)以及从蓄电器310向负载320的供电。该状态在负载320 消耗一定值以上的功率的情况下被选择。
图7B示出了整流电路230与负载320连接、整流电路230与蓄电器 310连接、并且负载320与蓄电器310连接的状态。若在该状态下进行无线电力传输，则从整流电路230向负载320以及蓄电器310这两方供给电力。该状态在通过向负载320的供电和蓄电器310的充电而消耗一定值(功率阈值)以上的功率的情况下被选择。在该状态下，可以同时进行负载320的驱动和蓄电器310的充电。在通过前述的送电停止信号停止了无线电力传输而从蓄电器310向负载320供给电力的情况下也可以选择该状态。
图7C示出了整流电路230与负载320非连接、整流电路230与蓄电器310非连接、并且负载320与蓄电器310连接的状态。在该状态下，不进行基于无线电力传输的向蓄电器310以及负载320的供电，进行从蓄电器310向负载320的供电。该状态在成为通过向负载320的供电以及蓄电器310的充电而消耗小于一定值(功率阈值)的功率的状态的情况下被选择。随着向蓄电器310的充电进行，由蓄电器310消耗的功率降低。在被充分充电的阶段，转移到从蓄电器310向负载320供电的状态，由此，能够避免效率低的低负载状态下的无线电力传输，进行效率相对高的从蓄电器310向负载320的供电。
图7D示出了整流电路230与负载320非连接、整流电路230与蓄电器310连接、并且负载320与蓄电器310非连接的状态。在该状态下，进行从整流电路230向蓄电器310的供电，不进行向负载320的供电。该状态在负载320处于停止状态而进行蓄电器310的充电的情况下被选择。
接着，将本实施方式的工作与比较例中的工作进行对比来说明。
图8是表示比较例中的送电控制时序的图。在本例中，受电电路220 基本上一边对蓄电器310(例如电池)进行充电，一边经由蓄电器310来驱动负载320。该工作在受电电路220中的受电控制电路250检测到从整流电路230输出的电压(以下，有时称为“受电电压”。)的低下的情况下也继续进行。在受电电压低下的情况下，通过送电控制电路150对逆变电路130进行控制(反馈控制)，以使受电电压接近规定电压。受电电路 220在检测到受电电压回到既定电压之后，也继续进行一边对蓄电器310 充电一边经由蓄电器310来驱动负载320的工作。在蓄电器310的电压(蓄电量)低下的情况下，受电电路220中的整流电路230直接驱动负载320，以剩余的电力对蓄电器310充电。如图8所示，在检测到电池的电压进一步低下，并检测到受电电压的低下时，受电控制电路250一边进行向负载 320的供电，一边进行蓄电器310的充电。在蓄电器310的蓄电量恢复之后，再次实施经由蓄电器310来驱动负载320。
在图8所示的比较例的工作中，即使在负载320成为了低负载状态时，也继续基于无线电力传输进行的负载320的驱动。其结果是，在向频繁产生低负载状态的马达等负载320供电的情况下，存在整个工作的单位时间的效率变低的技术问题。因此，在本实施方式中，若检测到负载320成为了低负载状态，则受电控制电路250停止基于无线电力传输进行的负载320 的驱动，开始基于蓄电器310进行的负载320的驱动。由此，低负载状态下的效率得到改善，整个工作的单位时间的效率得到改善。
图9A是表示本实施方式中的送电控制时序的一例的图。受电电路220 基本上从整流电路230直接驱动负载320，以剩余的电力对蓄电器310充电。在图9A所示的例子中，最先进行从整流电路230向负载320的供电。不进行向蓄电器310的供电。当检测到功率的低下时(步骤S21)，受电控制电路250使整流电路230与蓄电器310连接，并行地进行蓄电器310 的充电和向负载320的供电。在该状态下，当检测到蓄电器310的电压足够(蓄电器310有第1蓄电阈值以上的蓄电量)时(步骤S22)，受电控制电路250将切换电路240控制成使整流电路230与负载320非连接、使整流电路230与蓄电器310非连接、并使负载320与蓄电器310连接的状态。由此，通过充电到蓄电器310的直流电力来取代负载320。
受电控制电路250在检测到蓄电器310的蓄电量(或电压)低下并且蓄电量小于第1蓄电阈值时(步骤S23)，将切换电路240控制成使整流电路230与负载320连接、使整流电路230与蓄电器310连接、并使负载 320与蓄电器310非连接的状态。由此，再次开始送电(步骤S24)，向负载320以及蓄电器310供给来自整流电路230的直流电力。
图9B是表示本实施方式中的送电控制时序的另一例的图。在本例中，受电电路220基本上从整流电路230直接驱动负载320，以剩余的电力对蓄电器310充电。最先进行从整流电路230向负载320的供电，而不进行向蓄电器310的供电。当检测到功率的低下时(步骤S31)，受电控制电路250使整流电路230与蓄电器310连接，并行地进行蓄电器310的充电和向负载320的供电。当随着蓄电器310的充电而检测到功率的低下时(步骤S32)，受电控制电路250经由受电侧发送器280向送电装置100发送送电停止信号。送电装置100中的送电控制电路150接收送电停止信号，停止逆变电路130的工作(步骤S33)。即，受电控制电路250在包含蓄电器310的整体的负载成为规定值以下的情况(即，功率值成为功率阈值以下的情况)下，停止从整流电路230的送电，切换到基于蓄电器310进行的负载320的驱动。
然后，在蓄电器310的蓄电量成为了预定的阈值以下的情况下(步骤 S34)，受电控制电路250向送电装置100发送送电开始信号。由此，再次从整流电路230直接驱动负载320，以剩余的电力对蓄电器310充电。
然后，在蓄电器310的蓄电量恢复、且负载320成为规定值以下的情况下，再次停止送电，实施经由蓄电器310来驱动负载320。
通过本实施方式中的送电控制，能够提高送电功率低的情况下的单位时间的效率。
图10是表示本实施方式中的功率-效率特性的例子的图。实线示出了从整流电路230进行的电力传输的效率。虚线示出了从蓄电器310进行的电力传输的效率。如图所示，从整流电路230进行的电力传输的效率，随着功率的降低而急剧降低。另一方面，从蓄电器310进行的电力传输的效率在功率低的情况下大致恒定，比较高。因此，停止从整流电路230向负载320的供电而开始从蓄电器310向负载320的供电的情况下的功率阈值，例如可以设定为从蓄电器310进行的电力传输的效率高于从整流电路230 进行的电力传输的效率的功率值。通过如此设定功率阈值，可选择从整流电路230的供电和从蓄电器310的供电中的效率较高一方的供电，因此能够使单位时间的效率比以往提高。
如参照图2B说明的那样，在负载320为马达这样的以一定的转速长时间驱动的情况下，在工作期间频繁产生轻负载状态。为了提高频繁产生的轻负载状态下的效率，在本实施方式中，在轻负载状态(低功率状态) 下使从蓄电器310的供电优先于从整流电路230的供电。
图11是表示从受电电路220供给的电力以及蓄电器310的电压(或蓄电量)的时间变化与各定时时的电力供给状态以及蓄电开关的状态的关系的例子的图。电力供给状态的“送电”意味着从整流电路230向负载320 或蓄电器310供电的状态，“送电停止”意味着不从整流电路230向负载 320或蓄电器310供电的状态。电力供给状态例如可以通过图6A、6C、6D所示的受电开关电路240b或负载开关电路240c来切换，也可以通过向送电装置100发送送电停止信号以及送电开始信号来切换。蓄电开关状态的“接通”和“断开”分别表示图6A～图6D所示的蓄电开关电路240a的导通以及非导通的状态。
从受电电路220供给的电力是向负载320和蓄电器310供给的电力的总和。如果该电力的功率值为规定值(功率阈值Wth)以下，则停止基于无线电力传输的电力供给(送电)。由此，可避免低负载的状况下的效率低的电力供给。
在停止基于无线电力传输的送电的期间，通过蓄电器310来驱动负载 320。通过监视其电压或蓄电量，能够检测蓄电器310的容量的低下。在蓄电器310的电压低下而成为预定的阈值(第2电压阈值Vth2)以下的情况下，再次开始基于无线电力传输的送电，进行向蓄电器310的充电(高负载状态)。此外，如前所述，蓄电器310的电压成为预定的阈值(电压阈值)以下，与蓄电量成为预定的阈值(蓄电阈值)以下是等效的。
接着说明实施方式的工作的具体例。
图12是表示由受电控制电路250执行的负载驱动时的电力路径的切换工作的一例的流程图。在此，说明如图6A所示切换电路240具有蓄电开关电路240a以及受电开关电路240b的情况下的例子。受电控制电路250 首先使受电开关电路240b接通(连接状态)(步骤S101)。由此，从整流电路230向负载320供给电力。受电控制电路250通过功率检测电路260取得第2直流电力的功率Wl(步骤S102)。然后，判断第2直流电力的功率Wl是否大于功率阈值Wth(步骤S103)。在Wl>Wth的情况下，受电控制电路250通过蓄电电压检测电路270取得蓄电器310的电压Vb(步骤S104)。然后，判断蓄电器310的电压Vb是否大于第1电压阈值Vth1(步骤S105)。第1蓄电阈值Vth1例如可以设定为与蓄电器310满充电时的电压值接近的值。若将满充电时的电压设为Vmax，则Vth1例如可以设定为0.97Vmax以上且0.99Vmax以下的值。但是，Vth1并不限定于该范围。在Vb≦Vth1的情况下，判定为充电还不够，返回到步骤S101。在 Vb>Vth1的情况下，受电控制电路250判断为蓄电器310接近满充电状态，将蓄电开关电路240a切换为断开(切断状态)，返回到步骤S102。由此，停止从整流电路230向蓄电器310的供电。
在步骤S103中为Wl≦Wth的情况下，受电控制电路250判断蓄电开关电路240a是否为接通(步骤S107)。在蓄电开关电路240a为断开的情况下，使蓄电开关电路240a接通(步骤S108)，返回到步骤S102。由此，开始充电。在步骤S107中蓄电开关电路240a为接通的情况下，受电控制电路250通过蓄电电压检测电路270取得蓄电器310的电压Vb(步骤 S109)。然后，判断电压Vb是否大于第1电压阈值Vth1(步骤S110)。在Vb≦Vth1的情况下，判断为充电不够，返回到步骤S109。在Vb>Vth1 的情况下，受电控制电路250判断为蓄电器310接近满充电状态，使受电开关电路240b断开(步骤S111)。由此，停止从整流电路230向负载320 的供电，成为从蓄电器310向负载320供电的状态。
然后，受电控制电路250通过蓄电电压检测电路270取得蓄电器310 的电压Vb(步骤S112)。然后，判断电压Vb是否小于第2电压阈值Vth2 (步骤S113)。第2电压阈值Vth2是比第1电压阈值Vth1小的值，例如可以设定为0.94Vth1以上且0.97Vth1以下(0.92Vmax以上且0.96Vmax 以下)的值。但是，Vth2的值并不限定于该范围。在Vb≧Vth2的情况下，返回到步骤S112。在Vb<Vth2的情况下，判定为蓄电器310(电池)的余量低下，受电控制电路250返回到步骤S110，使受电开关电路240b接通。
通过以上的工作，可避免低功率时的基于无线电力传输进行的负载320 的驱动，进而，可实现与蓄电器310的蓄电量相应的合适的供电以及充电的工作。
图13是表示由受电控制电路250执行的负载驱动时的电力路径的切换工作的另一例的流程图。本例是如图6B所示切换电路240具有蓄电开关电路240a的情况下的例子。受电控制电路250首先向送电装置100的送电电路120请求送电的开始(步骤S201)。具体而言，受电控制电路250经由受电侧发送器280向送电装置100发送送电开始信号。送电装置100中的送电控制电路150在经由送电侧接收器180接收到送电开始信号时，驱动逆变电路130来开始送电。由此，从整流电路230向负载320供给电力。受电控制电路250通过功率检测电路260取得第2直流电力的功率Wl(步骤S202)。然后，判断第2直流电力的功率Wl是否大于功率阈值Wth(步骤S203)。在Wl>Wth的情况下，受电控制电路250通过蓄电电压检测电路270取得蓄电器310的电压Vb(步骤S204)。然后，判断蓄电器310 的电压Vb是否大于第1电压阈值Vth1(步骤S205)。第1电压阈值Vth1 设定为与蓄电器310满充电时的电压值接近的值。在Vb≦Vth1的情况下，判断为充电还不够，返回到步骤S101。在Vb>Vth1的情况下，受电控制电路250判断为蓄电器310接近满充电状态，将蓄电开关电路240a切换为断开，返回到步骤S102。由此，停止从整流电路230向蓄电器310的供电 (充电)。
在步骤S203中为Wl≦Wth的情况下，受电控制电路250判断蓄电开关电路240a是否为接通(步骤S207)。在蓄电开关电路240a为断开的情况下，使蓄电开关电路240a接通(步骤S208)，返回到步骤S202。由此，开始充电。在步骤S207中蓄电开关电路240a为接通的情况下，受电控制电路250通过蓄电电压检测电路270取得蓄电器310的电压Vb(步骤 S209)。然后，判断电压Vb是否大于第1电压阈值Vth1(步骤S210)。在Vb≦Vth1的情况下，判断为充电不够，返回到步骤S209。在Vb>Vth1 的情况下，受电控制电路250判断为蓄电器310接近满充电状态，向送电电路120中的送电控制电路150发送送电停止信号(步骤S211)。由此，停止从整流电路230向负载320的供电，成为从蓄电器310向负载320供电的状态。
然后，受电控制电路250通过蓄电电压检测电路270取得蓄电器310 的电压Vb(步骤S212)。然后，判断电压Vb是否小于第2电压阈值Vth2 (步骤S213)。在Vb≧Vth2的情况下，返回到步骤S212。在Vb<Vth2 的情况下，判定为蓄电器310(电池)的余量低下，受电控制电路250返回到步骤S210，向送电电路120发送送电开始信号。
通过以上的工作，可避免低功率时的基于无线电力传输进行的负载320 的驱动，进而，可实现与蓄电器310的蓄电量相应的合适的供电以及充电的工作。
图14是表示由受电控制电路250执行的停止了向负载320供电时的充电处理的一例的流程图。该例是如图6C所示切换电路240具有蓄电开关电路240a、受电开关电路240b以及负载开关电路240c的情况下的例子。受电控制电路250首先使负载开关电路240c断开，使蓄电开关电路240a 接通，使受电开关电路240b接通(步骤S301～S303)。由此，向负载320的供电停止，仅进行蓄电器310的充电。
受电控制电路250通过蓄电电压检测电路270取得蓄电器310的电压 Vb(步骤S304)。然后，判断蓄电器310的电压Vb是否大于第1电压阈值Vth1(步骤S305)。在Vb≦Vth1的情况下，判断为充电还不够，返回到步骤S304。在Vb>Vth1的情况下，受电控制电路250判断为蓄电器310 接近满充电状态，使受电开关电路240b断开(步骤S306)。由此，停止充电。然后，受电控制电路250使负载开关电路240c接通(步骤S307)。由此，开始从蓄电器310向负载320的供电。然后，可以执行图12或图 13所示的负载驱动时的工作(步骤S308)。此外，在步骤S306中，也可以取代使受电开关电路240b断开而使蓄电开关电路240a断开。该情况下，当通过步骤S307使负载开关电路240c接通时，开始从整流电路230向负载320的供电。
图15是表示由受电控制电路250执行的停止了向负载320供电时的充电处理的另一例的流程图。该例是如图6D所示切换电路240具有蓄电开关电路240a以及负载开关电路240c的情况下的例子。受电控制电路250 首先使负载开关电路240c断开，使蓄电开关电路240a接通(步骤S401， S402)。然后，向送电电路120发送送电开始信号(步骤S403)。由此，向负载320的供电停止，仅进行蓄电器310的充电。
受电控制电路250通过蓄电电压检测电路270取得蓄电器310的电压 Vb(步骤S404)。然后，判断蓄电器310的电压Vb是否大于第1电压阈值Vth1(步骤S405)。在Vb≦Vth1的情况下，判断为充电还不够，返回到步骤S404。在Vb>Vth1的情况下，受电控制电路250判断为蓄电器310 接近满充电状态，向送电电路120发送送电停止信号(步骤S406)。由此，停止充电。然后，受电控制电路250使负载开关电路240c接通(步骤S407)。由此，开始从蓄电器310向负载320的供电。然后，可以执行图12或图13所示的负载驱动时的工作(步骤S408)。
通过以上的工作，在无线电力传输的传输效率变低的低负载状态下，通过蓄电器来驱动负载，基于无线电力传输的送电仅在效率变高的一定值以上的负载状态下实施。由此，能够提高单位时间的功率效率。进而，根据本实施方式，可根据蓄电器的蓄电量来适当地控制充电以及放电的定时。因此，能够一边抑制传输效率的低下一边稳定地向负载供给电力。
如上所述，本公开包含以下的项目所记载的无线电力传输系统。
[项目1]一种受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
对i)所述整流电路与所述负载的连接/非连接以及ii)所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述整流电路与所述负载连接、并使所述整流电路与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为功率阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述功率阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，
通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
[项目2]一种受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对i)所述整流电路与所述负载的连接/非连接、ii)所述整流电路与所述蓄电器的连接/非连接、以及iii)所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述整流电路与所述负载连接，使所述整流电路与所述蓄电器非连接并使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为功率阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述功率阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载连接、使所述整流电路与所述蓄电器连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，
在所述蓄电器有第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况下，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接、使所述整流电路与所述蓄电器非连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
[项目3]根据项目2所述的受电装置，
在所述蓄电器没有所述第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况下，所述控制电路将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接、使所述整流电路与所述蓄电器连接、并使所述负载与所述蓄电器非连接的状态，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。
[项目4]根据项目2所述的受电装置，
在所述蓄电器没有所述第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况下，所述控制电路将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载连接、并使所述整流电路与所述蓄电器连接的状态，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。
[项目5]根据项目2所述的受电装置，
在开始了从所述蓄电器向所述负载供给所述直流电力之后，在所述蓄电器的蓄电量成为第2蓄电阈值以下的情况下，所述控制电路使所述整流电路与所述负载连接，使所述整流电路与所述蓄电器连接，从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。
[项目6]根据项目5所述的受电装置，
所述第2蓄电阈值为所述第1蓄电阈值以下的值。
[项目7]一种受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
对所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号，
通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
[项目8]一种受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号，
在所述蓄电器有预定以上的蓄电量的情况下，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
[项目9]一种受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，进一步，在所述蓄电器有预定以上的蓄电量的情况下，将所述切换电路控制为使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号，
通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
[项目10]根据项目1～9中任一项所述的受电装置，
所述负载包括马达。
[项目11]根据项目10所述的受电装置，
所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，包括所述马达的转速的变化在一定期间处于预定范围内的状态。
[项目12]根据项目10所述的受电装置，
所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，包括维持所述马达的旋转停止的状态。
产业上的可利用性
本公开的技术例如能够利用于电动汽车、监视摄像头、机器人等需要传输电力的电子设备。

Claims (10)

1.一种受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对i)所述整流电路与所述负载的连接/非连接、ii)所述整流电路与所述蓄电器的连接/非连接、以及iii)所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述整流电路与所述负载连接、使所述整流电路与所述蓄电器非连接、并使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为功率阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述功率阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载连接、使所述整流电路与所述蓄电器连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，
在所述蓄电器有第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况下，将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接、使所述整流电路与所述蓄电器非连接、并使所述负载与所述蓄电器连接的状态，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
2.根据权利要求1所述的受电装置，
在所述蓄电器没有所述第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况下，所述控制电路将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载非连接、使所述整流电路与所述蓄电器连接、并使所述负载与所述蓄电器非连接的状态，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。
3.根据权利要求1所述的受电装置，
在所述蓄电器没有所述第1蓄电阈值以上的蓄电量的情况下，所述控制电路将所述切换电路控制为使所述整流电路与所述负载连接、并使所述整流电路与所述蓄电器连接的状态，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。
4.根据权利要求1所述的受电装置，
在开始了从所述蓄电器向所述负载供给所述直流电力之后，在所述蓄电器的蓄电量成为第2蓄电阈值以下的情况下，所述控制电路使所述整流电路与所述负载连接，使所述整流电路与所述蓄电器连接，从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力，使来自所述整流电路的所述直流电力充电到所述蓄电器。
5.根据权利要求4所述的受电装置，
所述第2蓄电阈值为所述第1蓄电阈值以下的值。
6.一种受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，将所述切换电路控制为使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号，
在所述蓄电器有预定以上的蓄电量的情况下，通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
7.一种受电装置，从包括以无线方式输送交流电力的送电天线的送电装置接受所述交流电力，所述受电装置具备：
接受所述交流电力的受电天线；
将所述交流电力转换成直流电力的整流电路；
检测所述直流电力的功率值的第1检测电路；
通过所述直流电力进行驱动的负载；
蓄积所述直流电力的蓄电器；
检测所述蓄电器的蓄电量的第2检测电路；
对所述负载与所述蓄电器的连接/非连接进行切换的切换电路；以及
控制所述受电装置的控制电路，
所述控制电路，
首先，使所述负载与所述蓄电器非连接，在从所述整流电路向所述负载供给所述直流电力的状态下，判断使用所述第1检测电路检测出的所述直流电力的功率值是否成为阈值以下，
在所述直流电力的功率值成为所述阈值以下时，判断为成为所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，进一步，在所述蓄电器有预定以上的蓄电量的情况下，将所述切换电路控制为使所述负载与所述蓄电器连接的状态，向所述送电装置发送使从所述送电装置向所述受电装置的所述交流电力的送电停止的送电停止信号，
通过充电到所述蓄电器的所述直流电力来驱动所述负载。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的受电装置，
所述负载包括马达。
9.根据权利要求8所述的受电装置，
所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，包括所述马达的转速的变化在长期间处于预定范围内的状态。
10.根据权利要求8所述的受电装置，
所述负载的驱动不需要预定功率以上的所述交流电力的状态，包括维持所述马达的旋转停止的状态。
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