CN104953721B - 无线电力供应设备 - Google Patents

Abstract

在无线电力供应设备中，第一单元电连接到电源，并且第二单元电连接到电负载。使用磁共振现象来在第一单元和第二单元之间无线地执行电力发射。第一单元和第二单元的每一个具有：共振放大器电路，其具有由驱动信号驱动的开关部件；共振线圈，其被供应由共振放大器电路产生的高频信号，使得该共振线圈作为在共振放大器电路上的共振感应器；以及，电存储部件，其电连接到共振放大器电路，以便能够充电和放电。第二单元包括：电流检测部件，用于检测流过电存储部件的电流；以及，相位控制部件，用于基于检测的电流来控制用于开关部件的驱动信号的相位。

Description

无线电力供应设备

技术领域

本发明涉及一种无线地供应电力的无线电力供应设备。

背景技术

常规地，已经需要进一步减少在生产设备中的能耗。在使用机器人的生产设备的情况下，正在考虑无线电力供应来减少布线等，并且促进空间节省。在这样的生产设备中，可以通过在诸如机器人的负载之间互换电力来减少在整个生产设备中的能耗。换句话说，诸如机器人的负载在加速期间消耗诸如电力的能量，并且相反，在减速期间产生能量。由于在减速期间产生的能量改变为电力并且该电力被诸如机器人的另一个负载消耗，可以减少在整个生产设备中的能耗。

作为用于无线地供应电力的技术，已经提出了一种技术，其中，在电源侧和负载侧之间双向地互换电力(参考Heisei 24The Institute of Electrical Engineers ofJapan Zenkoku Taikai 4-203)。该技术的应用场所是汽车，诸如电动轿车。因此，使用利用100kHz或更低的频带的电磁感应在电源侧和负载侧之间执行电力的无线互换。

然而，当频带是100kHz或更低时，在下述方面出现问题：线圈的物理结构变得更大以使得能够供应足够的电力。在汽车的情况下，即使当使用在物理上大的线圈时，限制是微小的，因为汽车本身足够大。然而，在生产设备中的机器人的情况下，期望使用较小的线圈的电力的互换。换句话说，当在机器人中使用大和重的线圈时，在下述方面出现问题：机器人本身的重量增加，驱动设备伴随在重量上的增大而变大，并且该生产设备本身变大。

然而，为了使用小的线圈来执行无线电力供应，需要在兆赫频带中的电力供应。在诸如此类的高频带中，在下述方面出现问题：当使用电磁感应时出现开关损耗等。

因此，本发明的目的是提供一种无线电力供应设备，其在安全性上高，并且其中，已经通过使用高频带的无线电力供应来实现了大小减小和在发射效率上的改善。

发明内容

在根据一个实施例所述的发明中，提供了连接到电源侧的第一单元和连接到负载侧的第二单元。在一对所述第一单元和所述第二单元之间，使用磁共振利用从几兆赫兹到大约十几兆赫兹的高频来无线地发射电力。换句话说，通过使用磁共振的在高频带处的无线电力供应来在所述第一单元和所述第二单元之间发射电力。因此，可以避免共振线圈的大小增大，并且也可以实现***设备的大小减小。另外，通过使用磁共振的无线电力供应，与电磁感应比较，可以增大在更长距离上的无线电力供应上的发射效率。

另外，在根据该实施例所述的发明中，所述第二单元的相位控制部件基于由电流检测部件检测的电流来控制在共振放大器电路上设置的开关部件的驱动相位。在所述第一单元和所述第二单元之间发射的电力的大小基于在所述共振高频上的相位差而改变。换句话说，电力发射效率根据在所述第一单元和所述第二单元之间的共振高频上的相位差来改变。因此，在根据该实施例所述的发明中，通过所述电流检测单元来检测流向所述第二单元的电存储部件的电流。所述相位控制部件然后基于所检测的电流来控制在所述第二单元的所述共振放大器电路上的所述开关部件的驱动相位。结果，在所述第一单元和所述第二单元之间产生在所发射的高频的相位上的差别。因此，关于在所述第一单元和所述第二单元之间发射的电力，仅通过下述方式来控制发射效率：在保持从所述第一单元振荡的高频信号的相位的同时，控制在所述第二单元的所述开关部件中的驱动相位。换句话说，通过控制在所述第二单元的所述开关部件中的所述驱动相位，在保持在所述第一单元中的相位的同时，控制在所述第一单元和所述第二单元之间的所述高频上的相位差。结果，可以容易地控制在所述第一单元和所述第二单元之间发射的电力的发射效率。因此，可以通过控制在所述第一单元和所述第二单元之间的相位差，以简单的结构实现大小减小和在发射效率上的改善。

同时，在根据该实施例所述的发明中，当在所述第一单元和所述第二单元之间出现相位差时，所述相位差仅引起在所述第一单元或所述第二单元的所述共振线圈中的阻抗上的增大。换句话说，即使当引起在发射效率上的显著降低的相位差出现时，所出现的全部是在所述第一单元或所述第二单元的所述共振放大器电路的电阻上的增大，并且，并且不意欲的电流流动和过大电流的流动不出现。因此，即使当在所述第一单元和所述第二单元之间发射大的电力时，也可以改善安全性。结果，本发明可以被应用到其中安全性重要的诸如机器人的设备。

另外，在根据该实施例所述的发明中，所述第一单元和所述第二单元的所述共振线圈都作为在所述共振放大器电路中的共振感应器。因此，不要求在所述共振放大器电路中独立地设置共振感应器。因此，可以实现电路配置的简化，并且可以促进设备的大小减小。

如上所述，在一对所述第一单元和所述第二单元中，除了在所述第一单元和所述第二单元之间的电力发射效率之外，也可以通过控制在所述第二单元侧上的所述开关部件的所述驱动相位来控制在所述第一单元和所述第二单元之间的电力发射的方向。换句话说，通过控制在所述第一单元和所述第二单元之间的所述相位差，除了从所述第一单元向所述第二单元的电力发射之外，从所述第二单元向所述第一单元的电力发射也变得可能。连接到所述第二单元的所述负载在制动期间通过再发电来产生电力。

在根据另一个实施例所述的发明中，通过控制所述开关部件的所述驱动相位来产生在所述第一单元和所述第二单元之间的相位差，并且除了所述电力发射效率之外，也通过所述相位差来控制所述发射方向。由于通过再发电而产生的电力从所述第二单元向所述第一单元发射，由连接到所述第二单元的所述负载产生的能量经由所述第一单元被发射到另一个负载。因此，可以通过其中控制在所述第二单元中的所述开关部件的所述驱动相位的简单控制操作来在所述第一单元和所述第二单元之间双向地发射电力，并且，可以减少整个设备的功耗。因此，本发明可以被应用到需要减小的大小和减小的重量的诸如机器人的设备。

附图说明

在附图中：

图1是根据第一实施例的无线电力供应设备的电气配置的示意图；

图2是根据第一实施例的无线电力供应设备的示意透视图；

图3是在根据第一实施例的无线电力供应设备中的移相器的配置的示意图；

图4是在根据第一实施例的无线电力供应设备中的在电流与在第一单元和第二单元之间的相位差之间的关系的示意图；

图5是在第一实施例的无线电力供应设备中的初始化过程的流程的示意图；

图6是在根据第一实施例的无线电力供应设备中的电力发射期间执行的过程的流程的示意图；

图7是根据第二实施例的无线电力供应设备的电气配置的示意图；

图8A至图8C是在根据第二实施例的无线电力供应设备中的电流上的改变的示意图；

图9是在根据第三实施例的无线电力供应设备中的第一单元的图，其中，图9A是示意透视图，并且图9B是电气配置的示意图；

图10是在根据第三实施例的无线电力供应设备中的第二单元的图，其中，图10A是示意透视图，并且图10B是电气配置的示意图；并且

图11是根据第四实施例的无线电力供应设备的电气配置的示意图。

具体实施方式

以下，将参考附图描述无线电力供应设备的多个实施例。向在该多个实施例中的实质上相同的构成部分给出相同的附图标号。其说明被省略。

(第一实施例)

如图1和图2中所示，根据第一实施例的无线电力供应设备10包括第一单元11和第二单元12。第一单元11连接到外部电源13。第二单元12被提供为与第一单元11相对，并且连接到消耗电力的诸如机器人的负载14。通过磁共振在从几兆赫兹到大约十几兆赫兹的高频下在第一单元11和第二单元12之间无线地发射电力。除了外部电源13之外，第一单元11还可以连接到消耗电力的另一个负载。

如图1中所示，第一单元11具有共振放大器电路21、共振线圈22和电存储单元23。共振放大器电路21具有开关元件24、电容器25、电容器26和线圈27。如图2中所示，共振放大器电路21和电存储单元23被安装在放大器板单元28上。另外，如图1中所示，共振放大器电路21具有时钟产生单元29，其产生在第一单元11中的载波时钟(作为开关信号)。开关元件24基于由时钟产生单元29产生的载波时钟来执行共振放大器电路21的开关。由该开关操作产生的高频信号被供应到共振线圈22。如图2中所示，共振线圈22是在与放大器板单元28分离的基板31上形成的平面线圈。

如图1中所示，共振线圈22连同电容器25、电容器26和线圈27形成共振电路。当从第一单元11向第二单元12发射电力时，或换句话说，当执行电力发射时，共振线圈22在在共振放大器电路21中产生的高频信号的高频下振荡。另一方面，当从第二单元12向第一单元11发射电力时，或换句话说，当执行电力接收时，共振线圈22接收在第二单元12中振荡的高频信号。电存储单元23由二次电池或电容器等构成，并且使流过共振放大器电路21的电流稳定。换句话说，电存储单元23当从第一单元11向第二单元12发射电力时作为电源，并且当第一单元11接收来自第二单元12的电力时作为电容器。共振放大器电路21和电存储单元23被设置于在图2中所示的放大器板单元28中。

如图1中所示，以与第一单元11类似的方式，第二单元12具有共振放大器电路41、共振线圈42和存储单元43。共振放大器电路41具有开关元件44、电容器45、电容器46和线圈47。如图2中所示，共振放大器电路41和电存储单元43被安装在放大器板单元48上。开关元件44基于由下述的移相器65产生的载波时钟(作为相位信号)来执行共振放大器电路41的开关。由该开关操作产生的高频信号被供应到共振线圈42。

当在第一单元11中振荡高频信号时，由于磁共振在第二单元12的共振放大器电路41中产生共振，并且由于所产生的共振，第二单元12的共振放大器电路41产生电流。如图2中所示，共振线圈42是在与放大器板单元48分离的基板51上形成的平面线圈。如图1中所示，共振线圈42连同电容器45、电容器46和和线圈47形成共振电路。当从第一单元11向第二单元12发射电力时，或者换句话说，当执行电力接收时，共振线圈42接收在第一单元11中振荡的高频信号。另一方面，当从第二单元12向第一单元11发射电力时，或者换句话说，当执行电力发射时，共振线圈42在在共振放大器电路41中产生的高频信号的高频下振荡。电存储单元43由二次电池或电容器等构成，并且使流过共振放大器电路41的电流稳定。换句话说，存储单元43当从第二单元12向第一单元11发射电力时作为电源，并且当第二单元12接收来自第一单元11的电力时作为电容器。共振放大器电路41和电存储单元43被设置于在图2中所示的放大器板单元48中。

除了上述以外，第二单元12还包括控制单元60。控制单元60被安装在放大器板单元28中。如图1中所示，控制单元60具有电流传感器61(作为电流检测部件)和相位控制单元62。电流传感器61被设置在将共振放大器电路41和电存储单元43连接的电路路径中，并且检测流过该电路的电流I2的大小。除电流大小以外，电流传感器61还检测电流I2的方向。相位控制单元62具有电流传感器49、微计算机63、模/数(A/D)转换器64和移相器65。电流传感器49检测流过共振放大器电路41的高频电流来作为相位控制的基础。换句话说，电流传感器49对流过共振放大器电路41的电流进行采样。

微计算机63具有中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)(未示出)。微计算机63基于在ROM中存储的计算机程序来控制相位控制单元62和移相器65的数字电位计66，并且控制从电流传感器49输入的信号的相移。A/D转换器64将由电流传感器61检测的电流I2的模拟值转换为数字值，并且将该数字值输出到微计算机63。如图3中所示，例如，移相器65由数字电位计66和电压跟随器电路68构成。微计算机63基于由电流传感器61检测的电流I2来使用移相器65控制从电流传感器49输入的高频信号的相移。因此，微计算机63基于由电流传感器61检测的电流I2来改变数字电位计66的值，由此改变由移相器65产生的载波时钟的相移。结果，驱动开关元件44的载波时钟的驱动相位改变，并且改变了流过第二单元12的共振放大器电路41的高频电流的相位。

第一单元11的时钟产生单元29产生由下面的表达式(1)指示的载波时钟。

V1＝V×sin(2nf×t) (1)

相反，第二单元12的移相器65产生通过下面的表达式(2)指示的载波时钟。

V2＝V×sin(2nf×t+Φ) (2)

如表达式(1)和表达式(2)所示，在从第一单元11振荡的高频信号和来自第二单元12的高频振荡信号之间出现与相位Φ对应的相位差。相位控制单元62通过改变相位Φ来控制在第一单元11和第二单元12之间的相位差。全通滤波器类型的移相器在图3中被示出为移相器65的示例。然而，移相器65不限于该示例，只要控制是可能的。

如上所述，当在第一单元11和第二单元12之间产生源自高频的磁共振时，电流I1流向第一单元11，并且电流I2流向第二单元12，如图1中所示。电流传感器61检测流向第二单元12的电流I2。

如图4中所示，当在第一单元11和第二单元12之间出现数量达到相位Φ的差时，电流I1和电流I2的大小和方向改变。换句话说，由于相位Φ的差受到控制，除了在第一单元11和第二单元12之间的电力发射效率之外，在第一单元11和第二单元12之间的电力发射的方向也改变。然而，当相位Φ的差变大时，发射的电力趋向于变得不稳定。因此，根据第一实施例，相位Φ被控制在-90°≤Φ≤90°的范围内。换句话说，根据本实施例，用于控制相位Φ的相位控制范围被设置为-90°≤Φ≤90°。该相位控制范围是示例，并且可以根据第一单元11和第二单元12的规格和特性等被任意地设置。

从几兆赫兹到大约十几兆赫兹来设置在第一单元11和第二单元12中振荡的高频信号。在此，当共振线圈22和共振线圈42的电感是Lreso、第一单元11和第二单元12的输出阻抗是RL、在第一单元11和第二单元12中的共振电路的Q值是QL，并且载波时钟的频率是fd时，通过下面的表达式(13)来计算电感Lreso。

Lreso＝(QL×RL)/(2nfd) (3)

基于上面的表达式(3)，随着在第一单元11和第二单元12中振荡的高频信号的频率增大，电感Lreso降低。结果，根据其中高频振荡信号的频率是高的本实施例，外部发射的噪声降低，并且对于诸如作为负载的机器人的外部设备的影响降低。

接下来，将参考图5和图6来描述在如上所述配置的无线电力供应设备10中的相位控制的流程。

(初始化)

由于个体差异等因素，高频信号的振荡特性在无线电力供应设备10的第一单元11和第二单元12之间不同。换句话说，由于在电源及其连接的负载中以及在第一单元11和第二单元12本身中的个体差异，在第一单元11和第二单元12之间的相位差可能偏离相位控制范围。因此，在无线电力供应设备10启动时，首先执行初始化过程。控制单元60执行初始化过程。

当开始初始化时，控制单元60的微计算机63经由A/D转换器64从电流传感器61检测流过第二单元12的共振放大器电路41的电流I2的电流值Im(S101)。控制单元60检测电流Im，直到预先设置的特定时间段流逝。控制单元60然后基于在设置的特定时间段上检测的电流Im来计算在所检测的电流Im上的变化ΔI(A102)。通过例如在所检测的弯曲装置的最大值和最小值之间的差来计算变化ΔI。在S102处计算在电流Im中的变化ΔI之后，控制单元60确定所计算的变化ΔI是否小于阈值BI(S103)。根据无线电力供应设备10的特性等来任意地设置阈值BI。根据本实施例，阈值BI被设置为相对于电流的最大值和最小值的±10％。

当确定变化ΔI是阈值BI或更高时(在步骤S103处的否)，控制单元60给相位Φ增加相位量ΔΦ1(S104)。也就是说，相位差被控制为变得更大，因此成为对于在第二单元12中振荡的高频信号的相位控制。当变化ΔI是阈值BI或更高时，认为在第二单元12中设置的载波时钟的相位处于图4中所示的相位控制范围之外。换句话说，认为在第一单元11中设置的载波时钟和在第二单元12中设置的载波时钟之间的相位差过大，并且未在第一单元11和第二单元12之间执行稳定的电力发射。因此，控制单元60通过增加相位Φ来调整在第一单元11和第二单元12之间的相位差。此时，控制单元60将大约90°(＝ΔΦ1)加到相位Φ。在S104处调整相位Φ之后，控制单元60返回到S101，并且重复该过程，直到在电流Im中的变化ΔI变得小于阈值BI为止。

相反，当确定变化ΔI小于阈值BI(在S103处的是)时，控制单元60使用电流传感器61检测电流，并且将检测的值设置为电流Ib(S105)。当检测到电流Ib时，控制单元60给相位Φ增加相位量ΔΦ2(S106)。换句话说，当检测到电流Ib时，控制单元60给在第二单元12中的载波时钟的相位Φ增加相位量ΔΦ2。例如，控制单元60给相位Φ增加大约ΔΦ2＝5°的相位量。当已经在步骤S106增加了相位Φ时，控制单元60再一次使用电流传感器61来检测电流I2，并且将检测的值设置为电流Ia(S107)。控制单元60然后将在S105处检测的电流Ib与在步骤S107处检测的电流Ia作比较，并且确定是否Ia>Ib(S108)。换句话说，控制单元60确定相位Φ的增加是否导致相对于在相位Φ增加之前的电流Ib的在所检测的电流Ia中的增大的趋势。

当在S108处确定电流Ia不大于电流Ib(在S108处的否)时，控制单元60确定在相位Φ改变后的电流Ia是前一个电流Ib或更小，或者换句话说，Ia≤Ib(S109)，并且返回到S108。结果，控制单元60重复地执行对于相位Φ的增加，直到所检测的电流Ia示出相对于在相位Φ增加之前的电流Ib的增大的趋势为止。

相反，当在S108处确定Ia>Ib(在S108处的是)时，控制单元60使用电流传感器61检测电流I2，并且将检测的值设置为电流Im(S110)。控制单元60然后确定在S110处检测的电流Im和初始目标电流Is之间的差的绝对值是否小于初始电流误差ΔIs(S111)。换句话说，控制单元60确定是否∣Is-Im∣＜ΔIs。在此，该初始目标电流Is对应于在第一单元11和第二单元12之间传输的电流的目标值。另外，预先基于可允许作为误差的电流的大小来设置该初始电流误差ΔI。根据本实施例，初始电流误差ΔIs被设置为在相位控制范围中的电流的最大值和最小值的±10％。

当在S111处确定∣Is-Im∣不小于ΔIs(在S111处的否)时，控制单元60确定在电流Im和初始目标电流Is之间的差是否大于初始电流误差ΔIs(S112)。换句话说，控制单元60确定是否Is-Im＞ΔIs。当确定Is-Im＞ΔIs(在S112处的是)时，控制单元60给相位Φ增加相位量ΔΦ3(S113)。否则，控制单元60从相位Φ减少相位量ΔΦ3(S114)。也就是说，相位差被控制为变得更小。以这种方式，控制单元60基于所检测的电流Im来精确地调整相位Φ。例如，控制单元60在S113处给相位Φ增加ΔΦ3＝1°，而在S114处从相位Φ减少ΔΦ3＝1°。

当在S111处确定∣Is-Im∣＜ΔIs(在S111处的是)时，控制单元60将此时的相位Φ设置为初始相位Φ0(S115)。换句话说，控制单元60将在S106处设置的相位Φ、在S113处设置的相位Φ或在S114处设置的相位Φ设置为初始相位Φ0。

以这种方式，在从S101至S109的过程中，控制单元60调整相位Φ，使得在第二单元12中的载波时钟的相位Φ落在相位控制范围内。另外，当第二单元12的载波时钟的相位Φ落在相位控制范围内时，在从S111至S115的过程中，控制单元60确定通过初始目标电流Is获得的相位Φ，并且将所确定的相位Φ设置为初始相位Φ0。

(在电力发射期间)

当完成初始化时，控制单元60执行第一单元11和第二单元12之间的电力发射。将参考图6来描述由控制单元60在电力发射期间执行的过程的流程。

控制单元60确定是否在连接到第二单元12的负载14中产生电力，或者，换句话说，是否产生再发电电力(S201)。当确定产生再发电电力(在S201处的是)时，控制单元60给在第二单元12中的载波时钟的相位Φ增加预定相位量ΔΦ(S202)。

另一方面，当确定未产生再发电电力(在S201处的否)时，控制单元60从在第二单元12中的载波时钟的相位Φ减少预定相位量ΔΦ。换句话说，当从第一单元11向第二单元12发射电力时，控制单元60从载波时钟的相位Φ减少预定相位量ΔΦ。另一方面，当从第二单元12向第一单元11发射在第二单元12侧上产生的再发电电力时，控制单元60给载波时钟的相位Φ增加预定相位量ΔΦ。因此，由于在第二单元12中的载波时钟的相位Φ得到调整，除了从第一单元11向第二单元12之外，也从第二单元12向第一单元11发射电力。

根据第一实施例，如上所述，使用磁共振在该对第一单元11和第二单元12之间在从几兆赫兹到大约十几兆赫兹的高频下无线地发射电力。换句话说，使用磁共振在高频下通过无线电源来在第一单元11和第二单元12之间发射电力。因此，可以避免共振线圈22和共振线圈42的大小增加，并且也可以实现***设备的大小减小。另外，与电磁感应相比，通过使用磁共振的无线电源，可以增大发射效率。

另外，根据第一实施例，第二单元21的相位控制单元62基于由电流传感器61检测的电流I2来控制驱动开关元件44的载波时钟的相位Φ。由于在共振高频上的相位差，在第一单元11和第二单元12之间发射的电力的大小改变。因此，关于在第一单元11和第二单元12之间发射的电力，在保持从第一单元11振荡的高频信号的相位的同时，仅通过控制在第二单元12中的相位Φ来控制发射效率。换句话说，通过控制在第二单元12中的相位Φ，可以控制在第一单元11和第二单元12之间的在高频上的相位差。因此，容易地控制在第一单元11和第二单元12之间发射的电力的发射效率。因此，可以以简单结构来实现大小减小和在发射效率上的改善。

另外，根据第一实施例，当在第一单元11和第二单元12之间出现相位差时，该相位差仅引起在第一单元11的共振线圈22或第二单元12的共振线圈42中的在阻抗上的增大。换句话说，即使当引起在发射效率上的显著降低的相位差出现时，所发生的全部是在第一单元11的共振放大器电路21或第二单元12的共振放大器电路41中的电阻上的增大，并且不意欲的电流流动和过大电流的流动不出现。因此，即使当在第一单元11和第二单元12之间发射大的电力时，也可以改善安全性。

根据第一实施例，由于通过控制驱动开关元件44的载波时钟的相位Φ而产生在第一单元11和第二单元12之间的相位差，除了电力发射效率之外，还通过该相位差控制发射方向。因此，从第二单元12向第一单元11发射通过在连接到第二单元12的负载14中的再发电而产生的电力。因此，在连接到第二单元12的负载14中产生的能量经由第一单元11被发射到另一个负载。因此，通过控制在第二单元12中的载波时钟的相位Φ的简单控制操作，可以在第一单元11和第二单元12之间双向地发射电力，并且可以实现设备整体的功率利用。

根据第一实施例，第一单元11的共振线圈22和第二单元12的共振线圈42都作为共振放大器电路21和共振放大器电路41的共振感应器。因此，不要求在共振放大器电路21和41中分别设置共振感应器。因此，可以实现电路配置的简化，并且可以促进设备的大小减小。

(第二实施例)

在图7中示出了根据第二实施例的无线电力供应设备。

在第二实施例和随后的实施例中，其中的在功能和结构上与在第一实施例中的对应组件相似的组件将会被赋予相同的附图标记，并且关于这些相似的组件的详细说明将会被省略，以避免冗余。

根据第二实施例的无线电力供应设备10是其中相对于单个第一单元11设置两个第二单元71和72的示例。第二单元71和第二单元72都具有相同的结构。在该情况下，除了在第一单元11和第二单元71之间和在第一单元11和第二单元72之间的电力的发射之外，也可以以第一单元11作为中继器在第二单元71和第二单元72之间发射电力。

图8示出使用在图7中所示的无线电力供应设备10进行的测试的结果。流过第一单元11的电流是I1，流过第二单元71的电流是I3，并且流过第二单元72的电流是I5。另外，在第二单元71中的载波时钟的相位是Φ3，并且在第二单元72中的载波时钟的相位是Φ5。图8A示出操作模式1，其中，从第二单元71和第二单元72向第一单元11发射电力。此时，第二单元71的相位Φ3和第二单元72的相位Φ5分别被设置为Φ3＝-90°和Φ5＝-90°。图8B示出操作模式2，其中，从第一单元11向第二单元71和第二单元72发射电力。此时，第二单元71的相位Φ3和第二单元72的相位Φ5分别被设置为Φ3＝+90°和Φ5＝+90°。图8C示出操作模式3，其中，从第二单元71经由第一单元11向第二单元72发射电力。此时，第二单元71的相位Φ3被设置为+90°，并且第二单元72的相位Φ5被设置为-90°。如操作模式3所示，清楚的是，可以从第二单元71经由第一单元11向第二单元72发射电力。

根据第二实施例，由于第一单元11作为中继器，通过在连接到第二单元71的负载14中的再发电而产生的电力被发射到与第一单元11相对的另一个第二单元72。也类似地执行相反的，或换句话说，从第二单元72向第二单元71的电力发射。因此，可以在连接到多个第二单元71和72的负载14之间互换电力。

(第三实施例)

在图9和图10中示出根据第三实施例的无线电力供应设备。

根据第三实施例，如图9中所示，在第一单元11中，在形成有共振线圈22的基板31上安装电力转换单元81，电力转换单元81由开关元件24、电容器25、电容器26和线圈27构成。在与基板31分离的放大器板单元83上安装产生载波时钟的时钟产生单元29。在放大器板单元48中设置了第一单元11的电存储单元23以及时钟产生单元29。同时，如图10中所示，在第二单元12中，在形成有共振线圈42的基板51上安装了放大器板单元83，放大器板单元83由开关元件44、电容器45、电容器46和线圈47构成。控制单元60被安装在与基板51分离的放大器板单元48上。第二单元12的电存储单元43连同控制单元60等被设置在放大器板单元48中。

根据第三实施例，在第一单元11中，在与形成有共振线圈22的基板31分离的放大器板单元28中设置了在第一单元11中以高电力产生高频信号的开关元件24。以类似的方式，在第二单元12中，在与形成有共振线圈22的基板51分离的放大器板单元48中设置了在第二单元12中产生高电力的高频信号的开关元件44。结果，在与以高频振荡的共振线圈22和共振线圈42分离的基板上设置了开关元件24和开关元件44。因此，可以促进放大器板单元28和放大器板单元48相对于高频的屏蔽，还可以促进噪声减少。

(第四实施例)

在图11中示出根据第四实施例的无线电力供应设备。

根据第四实施例，设置了与共振线圈板90相对的两个线圈单元，线圈单元91和线圈单元92。设置了共振线圈板90，使之与两个线圈单元91和92相对。在使用高频的无线电力供应设备10的情况下，不消耗电力的共振线圈93作为用于发射电力的发射路径。根据第四实施例，两个线圈单元91和92至少连接到电源13和负载14的任何一个。因此，两个线圈单元91和92都作为第一单元和第二单元。换句话说，根据第四实施例，当线圈单元91向另一个线圈单元92发射所缺少的电力时，线圈单元91作为第一单元，并且线圈单元92作为第二单元。另外，当线圈单元92向另一个线圈单元91发射所缺少的电力时，线圈单元92作为第一单元，并且线圈单元91作为第二单元。

另外，根据第四实施例，两个线圈单元91和92共享与根据第一实施例的第二单元12类似的电气结构。换句话说，根据第四实施例，线圈单元91和92都作为第一单元或第二单元。因此，线圈单元91和92共享在结构上更复杂的第二单元的结构。在此，在图11中，向线圈单元91和92给出与第二单元相同的附图标号。

如上所述，根据第四实施例，由于线圈单元91和92共享使用在共振线圈板90上形成的共振线圈93的相同配置，可以执行双向电力发射。

如上所述的本发明不限于上述实施例，并且可以在不偏离本发明精神的情况下被应用到不同实施例。

Claims (2)

1.一种无线电力供应设备，包括：

第一单元，其电连接到电源；以及

第二单元，其电连接到电负载，并且使用磁共振现象在所述第一和第二单元之间无线地执行电力发射，其中

所述第一单元和所述第二单元每一个具有：共振放大器电路，其具有被载波时钟驱动的开关元件；共振线圈，其被供应由所述共振放大器电路产生的高频信号，使得所述共振线圈作为在所述共振放大器电路中的共振感应器；以及，电存储部件，其电连接到所述共振放大器电路，以便能够充电和放电；并且

所述第二单元包括：

第一电流检测器，用于检测流过将共振放大器电路与电存储部件电连接的电路的电流，

第二电流检测器，用于检测流过所述第二单元中的所述共振线圈的电流，

相位调节部件，用于基于由所述第一电流检测器检测到的所述电流的波动来调节施加到所述第二单元的所述开关元件的所述载波时钟的相位，使得所述载波时钟的相位落在所述相位的预设可控范围内，

初始相位设置部件，用于当所述载波时钟的所述相位落在所述可控范围内时，基于由所述第一电流检测器检测到的所述电流来设置初始相位，所述初始相位基于作为电流的初始目标的初始目标电流，以及

相位控制部件，用于在所述初始相位设置部件设置所述初始相位之后，基于由所述第二电流检测器检测到的所述电流来控制被施加到所述第二单元的所述开关元件的所述载波时钟的所述相位。

2.根据权利要求1所述的无线电力供应设备，其中，

所述相位控制部件被配置为控制被施加到所述开关元件的所述载波时钟的相位，使得从所述第一单元向所述第二单元和从所述第二单元向所述第一单元双向地发射电力。