电力发送装置、电力接收装置与电力传输系统的制作方法

本公开涉及以非接触的方式向目标单元，如电子单元供应(传输)电力的馈电系统，以及用于所述馈电系统的馈电单元和电子单元。

背景技术：

最近，已经注意到一种以非接触的方式向消费电子设备(ce)设备，如移动电话和便携式音乐播放器供应(传输)电力的馈电系统，如非接触馈电系统和无线充电系统。这允许仅通过将电子单元放置在充电托盘(初级单元)对电子单元(次级单元)充电，而不是将供电单元(如交流适配器)的连接器插入或连接到电子单元。具体地，这样消除电子单元或充电托盘间的终端连接。

一种电磁感应类型的电力供应通常被称为这样的非接触供电。另外，最近已经注意到一种利用基于电磁共振现象的被称作磁共振方法的方法的非接触馈电系统。例如，这种非接触馈电系统在ntl1中披露。

引用列表

非专利文献

[ntl1]k.kanai及其他人，“solutiontovoltageratioproblemonthemovingpick-uptypecontactlesspowertransfersystemusingseriesandparallelresonantcapacitors”，关于半导体功率转换的技术会议的会议记录，spc-l0-021(2010年1月29日)

技术实现要素：

在上述的非接触馈电系统中，提高传输特性(如传输效率)对于多个馈电目标单元(所谓的1：n充电)的充电是有利的。另外，提高简单配置中的传输特性而不增加组件数量将是有益的。因此，期望提出一种方法，使得能够提高简单配置在通过磁场传输电力(非接触馈电)的过程中的传输特性。

期望提供一种馈电单元，目标单元，以及馈电系统，使得能够提高简单配置在通过磁场传输电力的过程中的传输特性。本文公开的是关于馈电单元，目标单元，以及馈电系统的一个或更多发明。

根据一个实施例，提供一种电力接收装置，包括：lc并联谐振电路，包括接收从电力发送装置发送的电力的无线电力接收线圈；电容器，串联电连接至所述无线电力接收线圈，以定义lc串联谐振电路；以及电抗元件，串联电连接至所述电容器，其中，所述电抗元件是电容元件，所述lc并联谐振电路和所述lc串联谐振电路在谐振频率进行第一lc谐振操作，并且所述电力发送装置在所述谐振频率执行第二lc谐振操作。

根据一个实施例，提供一种电力发送装置，包括：lc并联谐振电路，包括发送电力至电力接收装置的无线电力发送线圈；电容器，串联电连接至所述无线电力发送线圈，以定义lc串联谐振电路；以及电抗元件，串联电连接至所述电容器，其中，所述电抗元件是电容元件，所述lc并联谐振电路和所述lc串联谐振电路在谐振频率进行第一lc谐振操作，并且所述电力接收装置在所述谐振频率执行第二lc谐振操作。

根据一个实施例，提供一种电力传输系统，包括：电力发送装置；以及一个或多个电力接收装置，其中，所述一个或多个电力接收装置中的每一个包括：lc并联谐振电路，包括接收从电力发送装置发送的电力的无线电力接收线圈；电容器，串联电连接至所述无线电力接收线圈，以定义lc串联谐振电路；以及电抗元件，串联电连接至所述电容器，其中，所述电抗元件是电容元件，所述lc并联谐振电路和所述lc串联谐振电路在谐振频率进行第一lc谐振操作，并且所述电力发送装置在所述谐振频率执行第二lc谐振操作。

根据一个实施例，提供一种电力传输系统，包括：电力发送装置；以及

一个或多个电力接收装置，其中，所述电力发送装置包括：lc并联谐振电路，包括发送电力至电力接收装置的无线电力发送线圈；电容器，串联电连接至所述无线电力发送线圈，以定义lc串联谐振电路；以及电抗元件，串联电连接至所述电容器，其中，所述电抗元件是电容元件，所述lc并联谐振电路和所述lc串联谐振电路在谐振频率进行第一lc谐振操作，并且所述电力接收装置在所述谐振频率执行第二lc谐振操作。

根据一个实施例，提供一种以非接触的方式接收电力的电力接收电路。具体地，所述电力接收电路包括lc并联谐振电路和与该lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件。所述电抗元件可以是电容元件或电感元件。进一步地，所述lc并联谐振电路中线圈或电容器与所述电抗元件定义lc串联谐振电路。

根据另一个实施例，提供一种以非接触方式传输电力的电力传输电路。具体地，所述电力传输电路包括lc并联谐振电路和与该lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件。所述电抗元件可以是电容元件或电感元件。进一步地，所述lc并联谐振电路中线圈或电容器中与所述电抗元件定义lc串联谐振电路。

在其他实施例中，提供一种装置和馈电系统。更具体地，所述装置，如电子单元，包括电力接收部分，所述电力接收部分包括lc并联谐振电路，以及与所述lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件。所述电力接收部分以非接触的方式接收电力。鉴于此，电力可通过磁场传输并通过所述lc并联谐振电路中的线圈(电力接收线圈)接收。进一步地，所述lc并联谐振电路中线圈或电容器与所述电抗元件定义lc串联谐振电路。所述电抗元件可以是电容元件或电感元件。

根据一个实施例的馈电系统包括馈电单元和一个或更多接收由所述馈电单元发送的电力的目标单元。每个所述一个或更多目标单元包括以非接触的方式接收来自所述馈电单元的电力的电力接收部分。所述电力接收部分具有lc并联谐振电路，和与所述lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件。所述电抗元件可以是电容或电感元件。进一步地，所述lc并联谐振电路中线圈或电容器与所述电抗元件定义lc串联谐振电路。

在另一个实施例中，提供一种包括馈电单元以及一个或更多接收由所述馈电单元发送的电力的目标单元(例如，电子单元)的馈电系统。所述馈电单元包括电力传输部分，该电力传输部分包括lc并联谐振电路，以及与所述lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件。所述电抗元件可以是电容或电感元件。所述电力传输部分以非接触的方式将电力传输到每个所述一个或更多目标单元。鉴于此，电力可通过磁场传输并通过所述lc并联谐振电路中的线圈(电力传输线圈)传输。进一步地，所述lc并联谐振电路中线圈或电容器与所述电抗元件定义lc串联谐振电路。

根据本公开的实施例的馈电系统可包括一个或更多电子单元，以及将电力传输到所述一个或更多电子单元的馈电单元。所述馈电单元可包括电力传输部分，该电力传输部分包括用于电力传输的电力传输线圈和第一电容器，并且所述电子单元可分别包括电力接收部分，该电力接收部分包括接收通过电力传输传输的电力的电力接收线圈和第二电容器。在所述电力传输部分和所述电力接收部分之一或两个中，所述电力传输线圈或所述电力接收线圈与所述第一或第二电容器相互并联并且因此定义一个并联电路，并提供电抗元件串联到该并联电路。

在各种公开的实施例中，lc并联谐振电路中的线圈和电容器相互并联，并因此形成一个并联电路，并且电抗元件串联到该并联电路。其结果是，在通过磁场传输电力的过程中，接收侧和/或发送侧的并联电路执行lc并联谐振操作，并且并联电路中的线圈或电容器与电抗元件定义一个执行lc谐振操作的谐振电路(lc串联谐振操作)。

因此，即使是向多个目标单元(如，多个电子单元)传输电力，包括传输效率的传输特性得到提高而未增加组件数量。因此，提高了简单配置在通过磁场传输电力的过程中的传输特性。

应当理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是仅用于说明的目的，而不是限制的方式。

附图说明

附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且包含在本说明书中并构成其中的一部分。附图描绘出实施例并与本说明书一起用于解释本技术的原理。

图1是示出根据本公开的第一实施例的馈电系统的示例外形配置的透视图。

图2是示出图1中示出的馈电系统示例详细配置的框图。

图3是示出图2中示出的电力传输部分和电力接收部分各自的示例详细配置的电路图。

图4是示出根据比较示例1-1的馈电系统的电力传输部分和电力接收部分各自的示例配置的电路图。

图5a和图5b是示出根据比较示例1-1的示例传输特性的特性图。

图6是示出根据比较示例1-2的馈电系统的电力传输部分和电力接收部分各自的示例配置的电路图。

图7a和图7b是示出根据比较示例1-2的示例传输特性的特性图。

图8是示出根据比较示例1-2的馈电系统的电力传输部分和电力接收部分各自的示例配置的电路图。

图9是示出根据比较示例2-1的示例传输特性的特性图。

图10是示出根据比较示例2-2的馈电系统的电力传输部分和电力接收部分各自的示例配置的电路图。

图11是示出根据比较示例2-2的示例传输特性的特性图。

图12a和图12b是示出根据第一实施例的示例1的示例传输特性的特性图。

图13是示出根据第二实施例的馈电系统的电力传输部分和电力接收部分各自的示例配置的电路图。

图14是示出根据第二实施例的示例2的示例传输特性的特性图。

图15a和图15b是示出根据第三实施例的馈电系统的电力传输部分的示例配置的电路图。

图16是示出根据第四实施例的馈电系统的示例配置的框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本公开的实施例进行详细地描述。应注意，按照以下顺序做出描述。

1.第一实施例(次级单元的示例，其中电容元件串联到lc并联谐振电路)

2.第二实施例(次级单元的示例，其中电感元件串联到lc并联谐振电路)

3.第三实施例(初级单元的示例，其中电容或电感元件串联到lc并联谐振电路)

4.第四实施例(第一到第三实施例中初级和次级单元的组合示例)

5.修改

【第一实施例】

【馈电系统4的整体配置】

图1示出根据本公开的第一实施例的馈电系统(馈电系统4)的示例性外形配置。图2示出馈电系统4的示例框配置。馈电系统4是非接触馈电系统的示例，其以非接触的方式通过磁场(例如，借助磁共振，电磁感应，以及其他)执行电力传输(电力传输，或馈电)。馈电系统4包括一个馈电单元1(初级单元)和一个或更多电子单元，在这里，两个电子单元2a和2b(次级单元)作为馈电目标单元。

在馈电系统4中，例如，如图1所示，当电子单元2a和2b放置在(或者靠近设置)馈电单元1的馈电面(电力传输面)s1上时，馈电单元1将电力传输到电子单元2a和2b。在这里，馈电单元1具有垫状(托盘状)的形状，其中的馈电面s1的面积大于作为馈电目标的多个电子单元2a和2b的面积，考虑到同时或者以分时形式(按顺序)向电子单元2a和2b传输电力的情况。

(馈电单元1)

如上所述，作为充电托盘的馈电单元1通过磁场向电子单元2a和2b传输电力。例如，如图2所示，馈电单元1包括电力传输子单元11，其包括电力传输部分110，高频电力发生电路(ac信号发生电路)111，以及阻抗匹配电路112。

电力传输部分110包括以下描述的电力传输线圈(初级线圈)l1和电容器c1(共振电容器，或者第一电容器)。电力传输部分110包括电力传输线圈l1和电容器c1，并且因此通过磁场将电力传输到电子单元2a和2b(更具体地，将电力传输到以下描述的电力接收部分210)。详细地，电力传输部分110具有从馈电面s1发射磁场(磁通量)到电子单元2a和2b的功能。应指出的是，电力传输部分110的详细配置在以下进行描述(图3)。

例如,高频电力发生电路111是一种利用馈电单元1的外部供电电源9供应的电力产生预定的高频电力(ac信号)用于传输电力的电路。这种高频电力发生电路111包括，例如，开关放大器。

阻抗匹配电路112是用于电力传输期间的阻抗匹配的电路。这种电力传输期间的阻抗匹配提高了效率(传输效率)。应注意，根据电力传输线圈l1、以下描述的电力接收线圈l2以及谐振电容器中每一个的配置，可省略阻抗匹配电路112。

(电子单元2a和2b)

电子单元2a和2b包括，例如，固定的电子单元，如电视接收器，或便携式电子单元，每个具有可充电电池，便携式单元的示例包括移动电话和数码相机。例如，如图2所示，电子单元2a和2b中的每一个可分别包括电力接收子单元21，根据从电力接收子单元21供应的电力执行预定操作(允许表现出的电子单元的功能的操作)的负载22。电力接收子单元21包括电力接收部分210，阻抗匹配电路212，整流器电路213，稳压电路214，以及电池215。

电力接收部分210包括以下描述的电力接收线圈(次级线圈)l2和电容器c2p(谐振电容器，或第二电容器)。电力接收部分210包括电力接收线圈l2和电容器c2p，从而具有接收从馈电单元1中电力传输部分110传输的电力的功能。以下也对电力接收部分210的详细配置进行描述(图3)。

阻抗匹配电路212是如同阻抗匹配电路112的用于电力传输期间的阻抗匹配的电路。应注意，根据电力传输线圈l1，以下描述的电力接收线圈l2，以及谐振电容器中每一个的配置，也可省略阻抗匹配电路212。

整流器电路213是对从电力接收部分210供应的电力(ac电力)进行整流从而产生dc(直流电)电力的电路。

稳压电路214根据从整流器电路213供应的dc电力执行预定的稳压操作从而对电池215和负载22中的电池(未示出)充电。

由稳压电路214充电并且因此存储电量的电池215包括，例如，可充电电池(次级电池)如锂电子电池。应注意，当仅使用负载22中的电池或类似物时，可省略电池215。

【电力传输部分110和电力接收部分210的详细配置】

(电力传输部分110)

图3是示出电力传输部分110和电力接收部分210各自的示例详细配置的电路图。应注意，图中示出的阻抗z1表示从电力传输部分110到高频电力发生电路111所见的阻抗，并且阻抗z2和阻抗z3表示分别从电子单元2a和2b中的电力接收部分210到整流器电路213所见的阻抗。

电力传输部分110包括用于通过磁场传输电力(产生磁通量)的电力传输线圈l1，以及与电力传输线圈l1一起定义lc谐振电路(lc串联谐振电路)的电容器c1。电容器c1与电力传输线圈l1串联地电连接。具体地，电容器c1的第一端连接到阻抗z1的块的第一端，电容器c1的第二端连接到电力传输线圈l1的第一端，并且电力传输线圈l1的第二端接地。应注意，阻抗z1的块的第二端也接地。

包括电力传输线圈l1和电容器c1的lc串联谐振电路执行谐振频率为(其基本等于或接近于由高频电力发生电路111产生的高频电力(ac信号)的频率)的lc谐振操作。

(电力接收部分210)

电力接收部分210包括接收从电力传输部分110传输的电力(来自于磁通量)的电力接收线圈l2，与电力接收线圈l2一起定义lc谐振电路(lc并联谐振电路)的电容器c2p，以及作为电容电抗元件(电容元件)的电容器c2s。电容器c2p与电力接收线圈l2并联地电连接，并且电容器c2s与所述电力接收线圈l2串联地电连接，或者与lc并联谐振电路串联地电连接。具体地，电容器c2p的第一端连接到电力接收线圈l2的第一端和电容器c2s的第一端，并且电容器c2s的第二端连接到阻抗z2或z3的块的第一端。电力接收线圈l2，电容器c2p，以及阻抗z2和阻抗z3的块的第二端均接地。

在实施例中，电力接收线圈l2和电容器c2p定义lc并联谐振电路，并且lc并联谐振电路中的电力接收线圈l2与电容器c2s定义lc谐振电路(lc串联谐振电路)。另外，如以下详细的描述，这两个lc谐振电路(lc并联谐振电路和lc串联谐振电路)在谐振频率fres执行lc谐振操作，该谐振频率基本等于或者接近于由高频电力发生电路111产生的高频电力(ac信号)的频率。具体地，由电力传输线圈l1与电力传输部分110中的电容器c1定义的lc谐振电路(lc串联谐振电路)和每个由电力接收线圈l2与电力接收部分210中的每个电容器c2p和c2s定义的lc谐振电路执行在基本相同频率fres的lc谐振操作。

【馈电系统4的功能和效果】

(1.整体操作概要)

在馈电系统4中，馈电单元1包括高频电力发生电路111，其供应预定的高频电力(ac信号)用于传输电力到电力传输线圈l1和电容器c1，或者传输电力到lc串联谐振电路，在电力传输部分110中。因此，电力传输部分110中的电力传输线圈l1产生磁场(磁通量)。在此过程中，作为馈电目标单元(充电目标单元)的电子单元2a和2b放置(或者靠近设置)在馈电单元1的顶部(馈电面s1)，并且因此馈电单元1中的电力传输线圈l1在馈电面s1附近接近每个电子单元2a和2b中的电力接收线圈l2。

通过这种方式，电力接收线圈l2被布置成接近产生磁场(磁通量)的电力传输线圈l1。因此，从电力传输线圈l1产生的磁通量导致电力接收线圈l2中产生电动势。换言之，通过分别与电力传输线圈l1和电力接收线圈l2关联的电磁感应或磁共振产生磁场。因此，电力从电力传输线圈l1(初级侧，即馈电单元1或电力传输部分110)传输到电力接收线圈l2(次级侧，即电子单元2a和2b或者电力接收部分210)(见图2和图3中示出的电力p1，p1a和p1b)。在此过程中，电力传输线圈l1和电容器c1在馈电单元1中执行lc谐振操作，并且电力接收线圈l2和电容器c2p与c2s在电子单元2a和2b中执行lc谐振操作。

在电子单元2a和2b中，由电力接收线圈l2接收的ac电力因此被供应到整流器电路213和稳压电路214用于随后的充电操作。具体地，通过整流器电路213将ac电力转换为预定的dc电力，并且然后稳压电路214根据dc电力执行稳压操作用于电池215或负载22中的电池(未示出)的充电。通过这种方式，根据由电力接收部分210接收的电力在电子单元2a和2b中执行充电操作。

具体地，在实施例中，电子单元2a和2b被放置在(或靠近设置)馈电单元1的馈电面s1上，并且因此易于充电而不需要与ac适配器终端连接(易于以非接触的方式供电)。这样减轻用户的负担。

(电力接收部分210的功能)

现在对实施例中电力接收部分210的功能进行描述，与比较示例(比较示例1-1，1-2，2-1，和2-2)进行对比。

图4示出根据比较示例1-1的馈电系统(馈电系统104a)中的馈电部分(电力传输部分)110和电力接收部分100各自的电路配置。在比较示例1-1中，馈电系统104a包括一个具有电力传输部分110a的馈电单元1a，和一个具有电力接收部分的电子单元102。电子单元102具有与实施例中电子单元2a和2b的配置类似的配置，除了提供电力接收部分100代替电力接收部分210。

电力接收部分100包括电力接收线圈l2和作为谐振电容器的电容器c2。电力接收线圈l2与电容器c2相互并联并且因此定义lc并联谐振电路。具体地，电力接收部分100的配置与电力接收部分210不同的是提供电容器c2代替电容器c2p，而且不提供c2s(被省略)。

包括具有这种配置的电力接收部分100的馈电系统104a在通过磁场传输电力的过程中(例如，如图4中的箭头p101所示)显示出传输特性(例如，如图5a和图5b所示)。具体地，例如，图5a中示出的传输特性(馈电单元1的输入阻抗zin1的频率依赖性)显示出输入阻抗zin1在频率接近120khz的谐振频率fres时最小。另外，例如，图5b中示出的传输特性(用于馈电单元1(初级侧)和电子单元102(次级侧)之间的传输效率的s参数s21的频率依赖性)显示出s参数s21在频率接近120khz的谐振频率fres时最大。具体地，在比较示例1-1中，在接近用于电力传输的频率(接近120khz的谐振频率fres)实现理想的电力传输(最高传输效率的电力传输)。

应注意，图5a和图5b中示出的传输特性通过在示例条件下模拟获得，该示例条件为z1＝10ω，z2＝10ω，l1＝393μh，c1＝4.5nf，l2＝2.5μh，以及c2＝703nf。例如，从所测量的值计算出的值0.1用于作为这里的以及在其他比较示例和以下描述的示例中的模拟的耦合系数k。

(比较示例1-2)

然而，例如，如果多个分别具有电力接收部分100的馈电目标单元(这里，两个电子单元102a和102b)被提供为在根据图6示出的比较示例1-2的馈电系统(馈电系统104b)中，可出现以下困难。

具体地，例如，在如图7a和图7b中示出的传输特性中，在通过图6中的箭头p101a和p101b示出的磁场传输电力的过程中，传输特性在频率接近120khz的谐振频率fres时突然降低。这种现象倾向于出现在以下情况，其中多个馈电目标单元之间的负载差别较大，例如，在一个电子单元102a具有300ω的阻抗z2(轻负载)，并且另一电子单元102b具有10ω的阻抗z3(重负载)。详细地，在图7a示出的传输特性中，输入阻抗zin1在频率接近120khz的谐振频率fres时突然变大(见图7a中的符号g101)。在图7b示出的传输特性中，用于馈电单元1和电子单元102a(轻负载)之间的传输效率的s参数s21和用于馈电单元1和电子单元102b(重负载)之间的传输效率的s参数s31都在频率接近120khz的谐振频率fres时突然减小(见图7b中的符号g102)。具体地，重负载侧的s参数s31的值在频率接近120khz的谐振频率fres时显著减小。

应注意，图7a和图7b中示出的传输特性也可通过在示例条件下模拟获得，该示例条件为z1＝10ω，z2＝300ω，z3＝10ω，l1＝393μh，c1＝4.5nf，l2＝2.5μh，以及c2＝703nf。

这种在频率接近谐振频率fres时传输特性(特别是在重负载侧)突然降低的情况是由于多个馈电目标单元中的lc谐振电路(电力接收部分100中的lc并联谐振电路)之间的影响(交互作用)而产生较大阻抗失配导致的。这种情况，即多个馈电目标单元之一的负载较轻而其他的负载较重可实际发生在，例如，一个馈电目标单元中的电池处于大致完全充电状态下，一个馈电目标单元执行通信的状态下，以及在多个馈电目标单元以分时方式充电的状态下。

因此，分别在比较示例1-1和1-2中的电力接收部分100的配置很难提高传输特性，例如，在对多个馈电目标单元充电(1：n充电)的情况下。

(比较示例2-1)

图8则示出根据比较示例2-1的馈电系统(馈电系统204a)中的馈电部分(电力传输部分)110和电力接收部分220各自的电路配置。在比较示例2-1中，馈电系统204a包括一个具有电力传输部分110的馈电单元1，和两个分别具有电力接收部分200的电子单元202a和202b。电子单元202a和202b分别具有与实施例中的电子单元2a和2b的配置类似的配置，除了提供电力接收部分200代替电力接收部分210。

电力接收部分200包括电力接收线圈l2和作为谐振电容器的电容器c2。电力接收线圈l2和电容器c2彼此串联并且因此定义lc串联谐振电路。具体地，电力接收部分200与电力接收部分210的配置的不同之处在于提供电容器c2代替电容器c2s，并且不提供电容器c2p(被省略)。

包括具有这种配置的电力接收部分200的馈电系统204a在通过磁场传输电力(例如，如图8中的箭头p201a和p201b)的过程中显示出传输特性(例如，如图9所示)。具体地，用于馈电单元1和电子单元202a(轻负载)之间的传输特性的s效率s21和用于馈电单元1和电子单元202b(重负载)之间的传输效率的s参数s31都普遍减小，即基本在所有频率范围(见图9中的虚线箭头)减小。这是因为在电力接收部分200中形成lc串联谐振电路并且阻抗因此减小。应注意，图9中示出的传输特性也可通过模拟与比较示例1-2中的参数相同的参数的值获得。

借此，尽管比较示例2-1中的电力接收部分200的配置不会导致在对多个馈电目标单元充电的过程中(与比较示例1-2不同)，传输特性在频率接近谐振频率fres时突然降低，该配置仍然难以实现提高传输特性(包括传输效率)。

(比较示例2-2)

图10示出根据比较示例2-2的馈电系统(馈电系统204b)，该馈电系统与比较示例2-1中的馈电系统204a类似，除了提供两个电子单元202c和202d代替两个电子单元202a和202b。电子单元202c和202d分别具有与电子单元202a和202b的配置类似的配置，除了在电力接收部分200和阻抗z2或z3的块之间提供包括一对线圈l201和l202的变压器。

进一步包括具有这种配置的变压器的馈电系统204b在通过磁场传输电力的过程中(例如，如图10中的箭头p202a和p202b所示)显示出传输特性(例如，如图11所示)。具体地，与比较示例1-2和2-1不同，不会发生传输效率降低，并且s参数s21(轻负载)和s参数s31(重负载)都在频率接近120khz的谐振频率fres时最大。应注意，图11中示出的传输特性也可通过模拟与比较示例1-2中的参数相同的参数的值获得。

然而，在比较示例2-2中，电子单元202c和202d分别具有包括一对线圈l201和l202的变压器，其转换减小的负载阻抗从而提高传输效率。具体地，馈电目标单元总的组件的数量必然增加，使得难以提高简单配置中的传输效率，即使尺寸和成本减少。另外，当使用无损耗的理想变压器进行模拟时，实际变压器含有导致损耗的电阻组件，从而导致传输效率降低的可能性。

因此，比较示例1-1，1-2，2-1，和2-2中的馈电目标单元，如电子单元难以实现提高在通过磁场传输电力的过程中(非接触馈电)的传输特性。

(实施例)

相反，如图3的实施例所示，实施例中的电子单元2a和2b分别包括电力接收部分210，其中电力接收线圈l2与电容器c1p相互并联并且因此定义并联电路(lc并联谐振电路)。另外，电容器c2s与lc并联谐振电路串联。具体地，lc并联谐振电路中的电力接收线圈l2与电容器c2s定义lc串联谐振电路。

因此，两个lc谐振电路(lc并联谐振电路和lc串联谐振电路)在谐振频率fres执行lc谐振操作，fres基本等于或接近于由高频电力发生电路111产生的高频电力的频率。具体地，在通过磁场传输电力的过程中，lc并联谐振电路执行lc并联谐振操作，并且lc并联谐振电路中的电力接收线圈l2与电容器c2s执行lc串联谐振操作。为了集中表达电力接收部分210的两个lc谐振操作(lc并联谐振操作和lc串联谐振操作)，谐振频率fres由以下表达式(1)定义。

【表达式1】

因此，例如，实施例显示出图12a和图12b中显示的示例1在通过磁场传输电力的过程中的传输特性。具体地，即使多个馈电目标单元之间的负载差异较大，例如，即使一个电子单元2a具有300ω的阻抗z2(轻负载)，并且另一个电子单元2b具有10ω的阻抗z3(重负载)，显示出以下传输特性。即，如图12a所示，与一个馈电目标单元的情况相比，输入阻抗zin1的特性没有在频率接近谐振频率fres时发生显著的变化。另外，如图12b所示，传输效率没有降低(而在比较示例1-2和2-1中传输效率降低)，并且s参数s21(轻负载)和s参数s31(重负载)都在频率接近120khz的谐振频率fres时最大。另外，电力被优先(更多)地分配到需要供应相对更多电力的重负载侧的单元(电子单元2b)。应注意，图12a和图12b中示出的传输特性也可通过在示例条件下模拟获得，该示例条件为z1＝10ω，z2＝300ω，z3＝10ω，l1＝393μh，c1＝4.5nf，l2＝14μh，c2p＝55nf，以及c2s＝70nf。

另外，在实施例中，电子单元2a和2b都不需要变压器，与比较示例2-2不同，并且因此馈电目标单元中的组件数量不需要增加，因而提高简单配置中的传输效率同时尺寸和成本减少。

如上所述，在实施例中，电力接收线圈l2和电容器c2p相互并联并且因此定义并联电路(lc并联谐振电路)，并且电容器c2s与该lc并联谐振电路串联，导致在通过磁场传输电力的过程中除了lc并联谐振电路的lc并联谐振操作还有lc串联谐振操作。因此，例如，即使电力被传输到多个馈电目标单元，如电力单元，提高了包括传输效率的传输特性，而不增加组件，如变压器和巴伦。因此提高了简单配置在通过磁场传输电力的过程中的传输特性。

另外，通过改变电力接收部分210中电容器c2p和c2s的电容值之间的比例调整电子单元2a和2b中每一个的实部阻抗，并且因此依据任何初级阻抗适当地调整了实部阻抗。

另外，在实施例中，与以下描述的使用电感电抗元件(如线圈l2s)的第二实施例相比，使用电容电抗元件(电容器c2s)作为电抗元件串联到lc并联谐振电路，导致以下效果。具体地，电容电抗元件通常具有比电感电抗元件更好的q值，导致传输效率进一步提高。另外，电容电抗元件(如电容器)通常比电感电抗元件(如线圈)的尺寸更小，导致单元尺寸减小。

现在对本公开的其他实施例(第二到第四实施例)进行描述。应注意，与第一实施例中的组件相同的组件用相同的符号表示，并且适当地省略其描述。

【第二实施例】

【馈电系统4的配置】

图13示出根据第二实施例的馈电系统(馈电系统4a)的电力传输部分110和电力接收部分210各自的电路配置。该实施例中的馈电系统4a包括一个具有电力传输部分110的馈电单元1，和两个分别具有电力接收部分210a的电子元件2a和2b。在实施例中，电子单元2a和2b分别具有与第一实施例中的电子单元2a和2b的配置类似的配置，除了提供电力接收部分210a代替电力接收部分210。

(电力接收部分210a)

电力接收部分210a包括接收从电力传输部分110传输的电力(来自于磁通量)的接收线圈l2p，与电力接收线圈l2p一起定义lc谐振电路(lc并联谐振电路)的电容器c2，以及作为电感电抗元件(电感元件)的线圈l2s。电容器c2与电力接收线圈l2p并联地电连接，并且线圈l2s与电容器c2串联地电连接，或者与lc并联谐振电路串联地电连接。具体地，电容器c2的第一端连接到电力接收线圈l2的第一端和线圈l2s的第一端，并且线圈l2s的第二端连接到阻抗z2和z3的块的第一端。电力接收线圈l2，电容器c2，以及阻抗z2和阻抗z3的块的第二端均接地。

在第二实施例中，电力接收线圈l2p和电容器c2定义lc并联谐振电路，并且该lc并联谐振电路中的电容器c2与线圈l2s定义lc谐振电路(lc串联谐振电路)。另外，这两个lc谐振电路(lc并联谐振电路和lc串联谐振电路)执行谐振频率fres的lc谐振操作，fres基本等于或接近于由高频电力发生电路111产生的高频电力(ac信号)的频率。具体地，由电力传输线圈l1和电力传输部分110中的电容器c1定义的lc谐振电路(lc串联谐振电路)以及由电力接收部分210中的电力接收线圈l2p，线圈l2s，和电容器c2定义的lc谐振电路执行在基本相同的谐振频率fres的lc谐振操作。

【馈电系统4a的功能和效果】

如上所述，在实施例中，电子单元2a和2b分别包括电力接收部分210a，其中电力接收线圈l2p和电容器c2相互并联并且因此定义并联电路(lc并联谐振电路)。另外，线圈l2s串联到该lc并联电路。具体地，lc并联谐振电路中的电容器c2与线圈l2s定义lc串联谐振电路。

因此，这两个lc谐振电路(lc并联谐振电路和lc串联谐振电路)在电力传输的过程中(例如，如图13中的箭头p2a和p2b所示)在谐振频率fres执行lc谐振操作。具体地，在通过磁场传输电力的过程中，lc并联谐振电路执行lc并联谐振操作，并且lc并联谐振电路中的电容器c2与线圈l2s执行lc串联谐振操作。为了集中地表示电力接收部分210a的两个lc谐振操作(lc并联谐振操作和lc串联谐振操作)，谐振频率fres由以下表达式(2)定义。

【表达式2】

因此，例如，实施例显示出图14中的示例2在通过磁场传输电力的过程中的传输特性。具体地，即使多个馈电目标单元之间的负载差别较大，例如，即使一个电子单元2a具有300ω的阻抗z2(轻负载)，并且另一电子单元2b具有10ω的阻抗z3(重负载)，显示出与示例1类似的传输特性。即不会和比较示例1-2和2-1一样发生传输效率降低，并且s参数s21(轻负载)和s参数s31(重负载)都在频率接近120khz的谐振频率fres时最大。另外，电力优先(更多)地被分配到到需要相对更多电力的重负载侧的单元(电子单元2b)。应注意，图14中示出的传输特性也可通过在示例条件下模拟获得，该示例条件为z1＝10ω，z2＝300ω，z3＝10ω，l1＝393μh，c1＝4.5nf，l2p＝69μh，c2＝55nf，以及c2s＝55nf。

另外，在实施例中，电子单元2a和2b也都不需要变压器，与比较示例2-2不同，并且因此馈电目标单元中的组件数量不需要增加，因而提高了简单配置中的传输效率，同时尺寸和成本降低。

如上所述，第二实施例通过类似的功能也提供与第一实施例类似的效果。具体地，提高了简单配置在通过磁场传输电力的过程中的传输特性。

【第三实施例】

【电力传输部分110a和110b的配置】

图15a和图15b分别示出根据第三实施例的电力传输部分110a和110b的电路配置。该实施例的馈电系统包括一个具有电力传输部分110a或110b的馈电单元1，和一个或更多馈电目标单元(电子单元)。在实施例中，馈电单元1具有与第一和第二实施例中的馈电单元1类似的配置，除了提供电力传输部分110a或110b代替电力传输部分110。

(电力传输部分110a)

图15a中示出的电力传输部分110a包括电力传输线圈l1，与电力传输线圈l1一起定义lc谐振电路(lc并联谐振电路)的电容器c1p，和作为电容电抗元件(电容元件)的电容器c1s。电容器c1p与电力传输线圈l1并联地电连接，并且电容器c1s串联地电连接到电力传输线圈l1或lc并联谐振电路。具体地，电容器c1p的第一端连接到电力传输线圈l1的第一端和电容器c1s的第一端，并且电容器c1s的第二端连接到阻抗z1的块的第一端。电力传输线圈l1，电容器c1p，和阻抗z1的块的第二端均接地。

在电力传输部分110a中，电力传输线圈l1与电容器c1p定义lc并联谐振电路，并且该lc并联谐振电路中的电力传输线圈l1与电容器c1s定义lc谐振电路(lc串联谐振电路)。这两个lc谐振电路(lc并联谐振电路和lc串联谐振电路)在谐振频率fres执行lc谐振操作，fres基本等于或接近于由高频电力发生电路111产生的高频电力(ac信号)的频率。具体地，由电力传输线圈l1和电容器c1p或c1s定义的lc谐振电路，和馈电目标单元中的lc谐振电路在基本相同的谐振频率fres执行lc谐振操作。

(电力传输部分110b)

图15b中示出的电力传输部分110b包括电力传输线圈l1p，与电力传输线圈l1p一起定义lc谐振电路(lc并联谐振电路)的电容器c1p，和作为电感电抗元件(感应元件)的线圈l1s。电容器c1与电力传输线圈l1p并联地电连接，并且线圈l1s串联地电连接到电容器c1或lc并联谐振电路。具体地，电容器c1的第一端连接到电力传输线圈l1p的第一端和线圈l1s的第一端，并且线圈l1s的第二端连接到阻抗z1的块的第一端。电力传输线圈l1p，电容器c1，和阻抗z1的块的第二端均接地。

在电力传输部分110b中，电力传输线圈l1p与电容器c1定义lc并联谐振电路，并且该lc并联谐振电路中的电容器c1与线圈l1s定义lc谐振电路(lc串联谐振电路)。这两个lc谐振电路(lc并联谐振电路和lc串联谐振电路)在谐振频率fres执行lc谐振操作，fres基本等于或接近于由高频电力发生电路111产生的高频电力(ac信号)的频率。具体地，由电容器c1和电力传输线圈l1p或线圈l1s定义的lc谐振电路，和馈电目标单元中的lc谐振电路在基本相同的谐振频率fres执行lc谐振操作。

【电力传输部分110a和110b的功能和效果】

如上所述，在第三实施例中，馈电单元1包括电力传输部分110a，其中电力传输线圈l1和电容器c1p相互并联并且因此定义lc并联谐振电路。另外，电容器c1s串联到该lc并联谐振电路。具体地，lc并联谐振电路中的线圈l1与电容器c1s定义lc串联谐振电路。

因此，这两个lc谐振电路(lc并联谐振电路和lc串联谐振电路)在谐振频率fres执行lc谐振操作。具体地，在通过磁场传输电力的过程中，lc并联谐振电路执行lc并联谐振操作，并且lc并联谐振电路中的线圈l1与电容器c1s执行lc串联谐振操作。为了集中地表达电力传输部分110a的两个lc谐振操作(lc并联谐振操作和lc串联谐振操作)，由以下表达式(3)定义谐振频率fres。

如上所述，在第三实施例中，可选择地，馈电单元1包括电力传输部分110b，其中电力传输线圈l1p与电容器c1相互并联并且因此定义lc并联谐振电路。另外，线圈l1串联到该lc并联谐振电路。具体地，lc并联谐振电路中的电容器c1与线圈l1s定义lc串联谐振电路。

因此，这两个lc谐振电路(lc并联谐振电路和lc串联谐振电路)在谐振频率fres执行lc谐振操作。具体地，在通过磁场传输电力的过程中，lc并联谐振电路执行lc并联谐振操作，并且lc并联谐振电路中的电容器c1与线圈l1s执行lc串联谐振操作。为了集中地表达电力传输部分110b的两个lc谐振操作(lc并联谐振操作和lc串联谐振操作)，由以下表达式(4)定义谐振频率fres。

【表达式3】

另外，在第三实施例中，馈电单元1也不需要变压器，与比较示例2-2不同，并且因此不需要增加馈电单元1内的组件数量，因而提高了简单配置中的传输效率，同时尺寸和成本降低。

如上所述，实施例通过类似的功能也提供与第一和第二实施例类似的效果。具体地，提高了简单配置在通过磁场传输电力的过程中的传输特性。

【第四实施例】

图16示出根据第四实施例的馈电系统(馈电系统4b)的电力传输部分110a或110b和电力接收部分210或210a各自的电路配置。第四实施例的馈电系统4b包括一个具有电力传输部分110a或110b的馈电单元1，和两个分别具有电力接收部分210或210a的电子元件2a和2b。

具体地，馈电系统4b对应于具有在第三实施例中描述的电力传输部分110a和110b的馈电单元1和具有在第一或第二实施例中描述的电力接收部分210或210a的电子单元2a和2b的组合。即，在馈电单元1中的电力传输部分和/或每个电子单元2a和2b中的电力接收部分中，电力传输线圈或电力接收线圈与谐振电容器(第一或第二电容器)相互并联，并且因此定义lc并联谐振电路。另外，电容或电感电抗元件串联到该lc并联谐振电路。

具有这种配置的实施例通过类似的功能也提供与第一到第三实施例类似的效果。具体地，提高了简单配置在通过磁场传输电力的过程中的传输特性。

具体地，在电力传输部分和电力接收部分中都提供lc串联谐振电路的情况下(在都提供电力接收部分110或110b和电力接收部分210或210a的情况下)，也获得以下效果。具体地，用于阻抗匹配的参数的数量增加，并且因此易于实现阻抗匹配。

【修改】

尽管本公开的技术已经对前述几个实施例进行描述，该技术不限制于这些实施例，并且该技术可做出各种修改或变更。

例如，在前述实施例中描述的各种类型的线圈(电力传输线圈，电力接收线圈，和用作电感电抗元件的线圈)中的每种类型在无限制的情况下可具有多种配置/形状。具体地，线圈可具有，例如，螺旋形或环形形状，包括磁性物质的棒形形状，α绕组形状(其中螺旋线圈以折叠的方式设置在两层中)，3层或更多层的螺旋形状，以及导线在其厚度方向卷绕的螺旋形状。线圈不限制于包括导电线材的绕组线圈，并且可以是由印刷电路板或柔性印刷电路板形成的导电图案线圈。应注意，在每种情况下，电力传输线圈和电力接收线圈之间的耦合系数理想为0.001。

另外，尽管前述实施例已经对电子单元(作为馈电目标单元的示例)进行描述，在无限制的情况下可使用其他馈电目标单元(例如，车辆，如电动车)。

进一步地，尽管前述实施例已经对馈电单元和电子单元的组件进行具体地描述，每个单元不能具有全部的组件，或者可进一步包括其他组件。例如，馈电单元或电子单元可具有通信功能或一些控制功能，显示功能，验证次级单元的功能，确定放置在初级单元上的次级单元的功能，以及检测异种金属的混合的功能。

另外，尽管前述实施例主要对示例情况进行描述，其中在馈电系统中提供多个电子单元(即，两个单元)，在无限制的情况下，只能在馈电系统中提供一个电子单元。

另外，尽管实施例已经对用于小型电子单元(ce单元)如移动电话的充电托盘(作为馈电单元的示例)进行描述，馈电单元不限制于这种家用充电托盘，并且可以应用到各种电子单元使用的任意其他充电器。另外，馈电单元不一定是托盘类型的，并且可以是用于电子单元的站立类型，如所谓的托架。

根据以上描述的示例实施例和本公开的修改，至少可以实现以下配置。

(1)一种电力接收电路，包括：

lc并联谐振电路；以及

与该lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件，

其中，

电力接收电路以非接触的方式接收电力。

(2)如(1)的电力接收电路，其中电抗元件是电容元件。

(3)如(1)的电力接收电路，其中电抗元件是电感元件。

(4)如(1)的电力接收电路，其中lc并联谐振电路中的线圈或电容器之一与电抗元件定义lc串联谐振电路。

(5)如(1)的电力接收电路，其中电力接收线路以非接触的方式通过lc并联谐振电路中的线圈接收电力。

(6)如(1)的电力接收电路，其中通过磁场将电力传输到电力接收电路。

(7)一种电力传输电路，包括：

lc并联谐振电路；以及

与该lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件，

其中，

电力传输电路以非接触的方式传输电力。

(8)如(7)的电力传输电路，其中电抗元件是电容元件。

(9)如(7)的电力传输电路，其中电抗元件是电感元件。

(10)如(7)的电力传输电路，其中lc并联谐振电路中线圈和电容器之一与电抗元件定义lc串联谐振电路。

(11)如(7)的电力传输电路，其中电力传输电路以非接触的方式通过lc并联谐振电路中的线圈传输电力。

(12)如(7)的电力传输电路，其中电力传输电路通过磁场传输电力。

(13)一种装置包括：

电力接收部分，该电力接收部分包括

(a)lc并联谐振电路，以及

(b)与该lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件，

其中，

电力接收部分以非接触的方式接收电力。

(14)如(13)的装置，其中电抗元件是电容元件。

(15)如(13)的装置，其中电抗元件是电感元件。

(16)如(13)的装置，其中lc并联谐振电路中线圈和电容器之一与电抗元件定义lc串联谐振电路。

(17)如(13)的装置，其进一步包括：

使用由电力接收部分接收的电力的充电电池。

(18)如(13)的装置，其中所述装置是电子单元或车辆。

(19)如(18)的装置，其中电子单元是移动或便携式设备。

(20)如(18)的装置，其中车辆的电动车。

(21)如(14)的装置，其中lc并联谐振电路中电容器的电容值与电抗元件的电容值的比例可改变。

(22)如(13)的装置，其中电力接收部分接收ac电力，并且装置进一步包括：

对从电力接收部分供应的ac电力进行整流从而产生dc电力的整流器电路。

(23)如(13)的装置，其进一步包括：

负载，该负载包括使用由电力接收部分接收的电力的充电电池。

(24)如(13)的装置，其中电力接收部分以非接触的方式通过lc并联谐振电路中的线圈接收电力。

(25)如(13)的装置，其中通过磁场将电力传输到装置中。

(26)如(21)的装置，其进一步包括：

根据从整流器电路供应的dc电力执行稳压操作用于对电池充电的稳压电路。

(27)一种馈电系统包括：

馈电单元；以及

一个或更多接收由该馈电单元发送的电力的目标单元，

其中，

一个或更多目标单元中的每一个包括电力接收部分，该电力接收部分包括

(a)lc并联谐振电路，以及

(b)与该lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件，

电力接收部分以非接触的方式接收来自馈电单元的电力。

(28)如(26)的馈电系统，其中：

电抗元件是电容或电感元件，并且

lc并联谐振电路中线圈和电容器之一与电抗元件定义lc串联谐振电路。

(29)如(26)的馈电系统，其中：

电抗元件是电容元件，以及

lc并联谐振电路中电容器的电容值与电抗元件的电容值的比例可以改变。

(30)一种馈电系统包括：

馈电单元；以及

一个或更多接收由该馈电单元发送的电力的目标单元，

其中，

馈电单元包括电力传输部分，该电力传输部分包括

(a)lc并联谐振电路，以及

(b)与该lc并联谐振电路串联地电连接的电抗元件，

电力传输部分以非接触的方式将电力传输到一个或更多目标单元中的每一个。

(31)如(30)的馈电系统，其中：

电抗元件是电容或电感元件，以及

lc并联谐振电路中线圈和电容器之一与电抗元件定义lc串联谐振电路。

(32)一种馈电系统包括：

馈电单元；以及

一个或更多接收由该馈电单元传输的电力的目标单元，

其中，

一个或更多目标单元中的每一个包括电力接收部分，该电力接收部分包括：

(a)第一lc并联谐振电路，以及

(b)与该lc并联谐振电路串联地电连接的第一电抗元件，

电力接收部分以非接触的方式接收来自馈电单元的电力。

(33)如(32)的馈电系统，其中

第一电抗元件是电容或电感元件，并且

第一lc并联谐振电路中的线圈或电容器之一与第一电抗元件定义第一lc串联谐振电路。

(34)如(32)的馈电系统，其中：

第一电抗元件是电容元件，并且

第一lc并联谐振电路中的电容器的电容值和第一电抗元件的电容值之间的比例可以改变。

(35)如(32)的馈电系统，其中馈电单元通过磁场将电力传输到一个或更多目标单元，并且电力接收部分以非接触的方式通过第一lc并联谐振电路中的线圈接收所传输的电力。

(36)如(32)的馈电系统，其中馈电单元包括电力传输部分，该电力传输部分包括串联地电连接从而形成lc串联谐振电路的线圈和电容器。

(37)如(32)的馈电系统，其中馈电单元包括电力传输部分，该电力传输部分包括

(a)第二lc并联谐振电路，以及

(b)与该第二lc并联谐振电路串联地电连接的第二电抗元件。

(38)如(32)的馈电系统，其中：

第二电抗元件是电容或电感元件，并且

第二lc并联谐振电路中的线圈和电容器之一与第二电抗元件定义第二lc串联谐振电路。

(39)如(32)的馈电系统，其中一个或更多目标单元中的每一个是电子单元和车辆之一。

(40)如(39)的馈电系统，其中电子单元是移动或便携式设备。

(41)如(39)的馈电系统，其中车辆是电动车。

(42)一种馈电系统包括：

馈电单元；以及

一个或更多接收由该馈电单元传输的电力的目标单元，

其中，

馈电单元包括电力传输部分，该电力传输部分包括：

(a)第一lc并联谐振电路，以及

(b)与该第一lc并联谐振电路串联地电连接的第一电抗元件，

电力传输部分以非接触的方式将电力传输到一个或更多目标单元中的每一个。

(43)如(42)的馈电系统，其中：

第一电抗元件是电容或电感元件，并且

第一lc并联谐振电路中的线圈和电容器之一与电抗元件定义第一lc串联谐振电路。

(44)如(42)的馈电系统，其中一个或更多目标单元中的每一个包括电力接收部分，该电力接收部分包括：

(a)第二lc并联谐振电路，以及

(b)与该第二lc并联谐振电路串联地电连接的第二电抗元件。

(45)如(42)的馈电系统，其中：

第二电抗元件是电容或电感元件，并且

第二lc并联谐振电路中的线圈和电容器之一与第二电抗元件定义第二lc串联谐振电路。

(46)如(42)的馈电系统，其中一个或更多目标单元中的每一个是电子单元和车辆之一。

(47)如(46)的馈电系统，其中电子单元是移动或便携式设备。

(48)如(46)的馈电系统，其中车辆是电动车。

(49)如(42)的馈电系统，其中电力传输部分以非接触的方式通过第一lc并联谐振电路中的线圈将电力发送到一个或更多目标单元中的每一个。

本公开包含与于2011年9月6日在日本专利局提出申请的日本优先权专利申请jp2011-193543中公开的主题内容相关的主题内容，该申请的全部内容包括在此处以供参考。

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