无线电力传输装置及其发热控制方法和制造方法

摘要

能够调整从恒定电流充电转变为恒定电压充电时的输入至无线电力传输装置的输入电流，从而控制无线电力传输装置的发热。关于利用谐振现象从供电模块(2)对连接有能够以恒定电流恒定电压充电方式充电的锂离子二次电池(9)的受电模块(3)供给电力的无线电力传输装置(1)，以相对于供给至供电模块(2)的电力的驱动频率的传输特性的值具有双峰性的特性的方式设定构成供电模块和受电模块的可变的参数，由此调整驱动频率，来设定恒定电压充电时的无线电力传输装置(1)的输入阻抗(Zin)的值的增减倾向，并调整无线电力传输装置(1)的输入电流(Iin)的增减倾向，从而能够控制无线电力传输装置(1)的发热。

权利要求

1.一种无线电力传输装置的发热控制方法，该无线电力传输装置利用谐振现象，从至少具备供电线圈和供电谐振器的供电模块对受电模块供给电力，该受电模块至少具备受电谐振器和受电线圈且连接有包含能够以恒定电流-恒定电压充电方式充电的二次电池的被供电设备，该无线电力传输装置的发热控制方法的特征在于，以相对于供给至上述供电模块的电力的驱动频率的传输特性的值具有在比上述供电模块和上述受电模块的谐振频率低的驱动频带以及在比上述谐振频率高的驱动频带分别具有波峰的双峰性的特性的方式，来设定构成上述供电模块和上述受电模块的可变的参数，由此，通过调整上述驱动频率，来设定恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值的增减倾向，以调整该无线电力传输装置的输入电流的增减倾向，从而能够控制无线电力传输装置的发热。

2.根据权利要求1所述的无线电力传输装置的发热控制方法，其特征在于，将供给至上述供电模块的电力的上述驱动频率设定在与如下峰值对应的频带，并以上述恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值存在增加倾向的方式来调整上述驱动频率，其中，上述峰值为在比上述供电模块和上述受电模块的上述谐振频率低的驱动频带出现的传输特性的峰值。

3.根据权利要求1所述的无线电力传输装置的发热控制方法，其特征在于，将供给至上述供电模块的电力的上述驱动频率设定在与如下峰值对应的频带，并以上述恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值存在增加倾向的方式来调整上述驱动频率，其中，上述峰值为在比上述供电模块和上述受电模块的上述谐振频率高的驱动频带出现的传输特性的峰值。

4.根据权利要求1所述的无线电力传输装置的发热控制方法，其特征在于，将供给至上述供电模块的电力的上述驱动频率设定在与如下两个峰值之间的谷对应的频带，并以维持上述恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值或使该输入阻抗值存在降低倾向的方式调整上述驱动频率，其中，上述两个峰值为在比上述供电模块和上述受电模块的上述谐振频率低的驱动频带出现的传输特性的峰值及在比上述谐振频率高的驱动频带出现的传输特性的峰值。

5.一种无线电力传输装置，其特征在于，通过根据权利要求1至4中的任一项所述的发热控制方法来进行调整。

6.一种无线电力传输装置的制造方法，该无线电力传输装置利用谐振现象，从至少具备供电线圈和供电谐振器的供电模块对受电模块供给电力，该受电模块至少具备受电谐振器和受电线圈且连接有包含能够以恒定电流-恒定电压充电方式充电的二次电池的被供电设备，该无线电力传输装置的制造方法的特征在于，包括如下步骤：以相对于供给至上述供电模块的电力的驱动频率的传输特性的值具有在比上述供电模块和上述受电模块的谐振频率低的驱动频带以及在比上述谐振频率高的驱动频带分别具有波峰的双峰性的特性的方式，来设定构成上述供电模块和上述受电模块的可变的参数，由此，通过调整上述驱动频率，来设定恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值的增减倾向，以调整该无线电力传输装置的输入电流的增减倾向，从而能够控制无线电力传输装置的发热。

说明书

无线电力传输装置及其发热控制方法和制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种能够控制无线电力传输装置的发热的无线电力传输装置、无线电力传输装置的发热控制方法以及无线电力传输装置的制造方法。

背景技术

[0002] 近年来，笔记本型PC(Personal Computer：个人电脑)、平板型PC、数码相机、移动电话、便携式游戏机、耳机型音乐播放器、无线式头戴型耳机、助听器、记录器等人可携带使用的便携式的电子设备正快速普及。而且，这些便携式的电子设备的大部分中搭载有充电电池，需要定期充电。为了简化对该电子设备的充电电池的充电作业，通过在供电装置与搭载于电子设备的受电装置之间利用无线传输电力的供电技术(改变磁场而进行电力传输的无线电力传输技术)来对充电电池进行充电的设备正不断增加。

[0003] 例如，作为无线电力传输技术，能够列举利用线圈间的电磁感应进行电力传输的技术(例如参照专利文献1)、通过利用供电装置和受电装置所具备的谐振器(线圈)间的谐振现象(磁场谐振态)使磁场耦合而进行电力传输的技术(例如参照专利文献2)。

[0004] 另外，关于对充电电池(例如锂离子二次电池等)进行充电的方式，已知有恒定电流恒定电压充电方式。而且，在通过利用上述无线进行电力传输的无线电力传输装置以恒定电流恒定电压充电方式对锂离子二次电池进行充电的情况下，在从恒定电流充电转变为恒定电压充电时，供给至充电电池的电流值衰减，包括充电电池在内的被供电设备(充电电池、稳定电路、充电电路等)的负荷阻抗值上升，随之，输入至无线电力传输装置的输入电流的值变动。

[0005] 这样，由于输入至无线电力传输装置的输入电流的值变动而无线电力传输装置所消耗的电力改变，并且无线电力传输装置整体的发热量也改变。而且，如果无线电力传输装置中产生的发热量变大，则构成无线电力传输装置的电子零件的寿命缩短。

[0006] 为了解决上述问题，考虑个别地设置调整器等，使得在从恒定电流充电转变为恒定电压充电时能够调整输入至无线电力传输装置的输入电流、或无线电力传输装置的输入阻抗Zin。

[0007] 专利文献1：日本专利第4624768号公报

[0008] 专利文献2：日本特开2010-239769号公报

发明内容

[0009] 发明要解决的问题

[0010] 然而，个别地设置调整器对于要求便携性、小型化、低成本化的便携式电子设备而言会产生零件件数变多的不佳状况。

[0011] 换言之，期望在便携式电子设备所使用的无线电力传输装置(供电装置和受电装置)中，不追加新的设备而是调整从恒定电流充电转变为恒定电压充电时的输入至无线电力传输装置的输入电流的值。

[0012] 因此，本发明的目的在于提供一种不追加新的设备而是调整从恒定电流充电转变为恒定电压充电时的输入至无线电力传输装置的输入电流由此能够控制无线电力传输装置的发热的发热控制方法等。

[0013] 用于解决问题的方案

[0014] 用于解决上述问题的发明之一是一种无线电力传输装置的发热控制方法，该无线电力传输装置利用谐振现象，从至少具备供电线圈和供电谐振器的供电模块对受电模块供给电力，该受电模块至少具备受电谐振器和受电线圈且连接有包含能够以恒定电流-恒定电压充电方式充电的二次电池的被供电设备，该无线电力传输装置的发热控制方法的特征在于，

[0015] 以相对于供给至上述供电模块的电力的驱动频率的传输特性的值具有在比上述供电模块和上述受电模块的谐振频率低的驱动频带以及在比上述谐振频率高的驱动频带分别具有波峰的双峰性的特性的方式，来设定构成上述供电模块和上述受电模块的可变的参数，由此，

[0016] 通过调整上述驱动频率，来设定恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值的增减倾向，并调整该无线电力传输装置的输入电流的增减倾向，从而能够控制无线电力传输装置的发热。

[0017] 根据上述方法，在使用利用谐振现象供给电力的无线电力传输装置来对能够以恒定电流-恒定电压充电方式充电的二次电池进行充电的情况下，以相对于供给至供电模块的电力的驱动频率的传输特性的值具有在比供电模块和受电模块的谐振频率低的驱动频带以及比谐振频率高的驱动频带分别具有波峰的双峰性的特性的方式设定构成无线电力传输装置中的供电模块和受电模块的可变的参数，由此调整供给至被设定为具有双峰性的特性的无线电力传输装置的电力的驱动频率，来设定恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值的增减倾向，并调整该无线电力传输装置的输入电流的增减倾向，从而能够控制无线电力传输装置的发热。

[0018] 用于解决上述问题的发明之一是上述无线电力传输装置的发热控制方法，其特征在于，将供给至上述供电模块的电力的上述驱动频率设定在与如下峰值对应的频带，并以上述恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值存在增加倾向的方式来调整上述驱动频率，其中，上述峰值为在比上述供电模块和上述受电模块的上述谐振频率低的驱动频带出现的传输特性的峰值。

[0019] 根据上述方法，通过将供给至供电模块的电力的驱动频率设定为与如下峰值对应的频带，能够以恒定电压充电时的无线电力传输装置的输入阻抗值存在增加倾向的方式来调整上述驱动频率，其中上述峰值为在比供电模块和受电模块的谐振频率低的驱动频带出现的传输特性的峰值。由此，使恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入电流减少，从而能够使无线电力传输装置的发热减少。

[0020] 用于解决上述问题的发明之一是上述无线电力传输装置的发热控制方法，其特征在于，将供给至上述供电模块的电力的上述驱动频率设定在与如下峰值对应的频带，并以上述恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值存在增加倾向的方式来调整上述驱动频率，其中上述峰值为在比上述供电模块和上述受电模块的上述谐振频率高的驱动频带出现的传输特性的峰值。

[0021] 根据上述方法，通过将供给至供电模块的电力的驱动频率设定为与在比供电模块和受电模块的谐振频率高的驱动频带出现的传输特性的峰值对应的频带，能够以恒定电压充电时的无线电力传输装置的输入阻抗值存在增加倾向的方式调整上述驱动频率。由此，使恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入电流减少，从而能够使无线电力传输装置的发热减少。

[0022] 用于解决上述问题的发明之一是上述无线电力传输装置的发热控制方法，其特征在于，将供给至上述供电模块的电力的上述驱动频率设定在与如下两个峰值之间的谷对应的频带，并以维持上述恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值或使该输入阻抗值存在降低倾向的方式调整上述驱动频率，其中，上述两个峰值为在比上述供电模块和上述受电模块的上述谐振频率低的驱动频带出现的传输特性的峰值及在比上述谐振频率高的驱动频带出现的传输特性的峰值。

[0023] 根据上述方法，通过将供给至供电模块的电力的驱动频率设定为与如下两个峰值之间的谷间对应的频带，能够以维持恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值或该输入阻抗值存在降低倾向的方式来调整上述驱动频率，其中，上述两个峰值为在比供电模块和受电模块的谐振频率低的驱动频带出现的传输特性的峰值及在比谐振频率高的驱动频带出现的传输特性的峰值。由此，能够维持恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入电流或使其增加。

[0024] 用于解决上述问题的发明之一是一种无线电力传输装置，其特征在于，通过上述无线电力传输装置的发热控制方法来进行调整。

[0025] 根据上述结构，能够通过调整供给至供电模块的电力的驱动频率来实现无线电力传输装置的发热的控制。即，不增加无线电力传输装置的零件件数就能够控制无线电力传输装置的发热。

[0026] 用于解决上述问题的发明之一是一种无线电力传输装置的制造方法，该无线电力传输装置利用谐振现象，从至少具备供电线圈和供电谐振器的供电模块对受电模块供给电力，该受电模块至少具备受电谐振器和受电线圈且连接有包含能够以恒定电流-恒定电压充电方式充电的二次电池的被供电设备，该无线电力传输装置的制造方法的特征在于，[0027] 包括如下步骤：以相对于供给至上述供电模块的电力的驱动频率的传输特性的值具有在比上述供电模块和上述受电模块的谐振频率低的驱动频带以及在比上述谐振频率高的驱动频带分别具有波峰的双峰性的特性的方式，来设定构成上述供电模块和上述受电模块的可变的参数，由此，

[0028] 通过调整上述驱动频率，来设定恒定电压充电时的该无线电力传输装置的输入阻抗值的增减倾向，并调整该无线电力传输装置的输入电流的增减倾向，从而能够控制无线电力传输装置的发热。

[0029] 根据上述方法，能够制造通过调整供给至供电模块的电力的驱动频率而能够实现无线电力传输装置的发热的控制的无线电力传输装置。即，能够制造不增加无线电力传输装置的零件件数就能够控制无线电力传输装置的发热的无线电力传输装置。

[0030] 发明的效果

[0031] 能够提供一种发热控制方法等，该发热控制方法不追加新的设备而是调整从恒定电流充电转变为恒定电压充电时的输入至无线电力传输装置的输入电流，由此能够控制无线电力传输装置的发热。

附图说明

[0032] 图1是无线电力传输装置的概要说明图。

[0033] 图2是无线电力传输装置的等效电路的说明图。

[0034] 图3是表示锂离子二次电池的充电特性的图表。

[0035] 图4的(A)是表示恒定电流恒定电压充电时的输入至锂离子二次电池的电流值与输入至无线电力传输装置的电流值的图表。图4的(B)是表示恒定电流恒定电压充电时的无线电力传输装置的温度变化的图表。

[0036] 图5是表示传输特性“S21”相对于驱动频率的关系的说明图。

[0037] 图6是表示输入阻抗Zin相对于驱动频率的关系的曲线图。

[0038] 图7是表示第1测定实验所涉及的测定结果的图表。

[0039] 图8是表示第2测定实验所涉及的测定结果的图表。

[0040] 图9是表示第3测定实验所涉及的测定结果的图表。

[0041] 图10是说明无线电力传输装置的制造方法的说明图。

[0042] 图11是说明包含无线电力传输装置的无线式头戴型耳机以及充电器的设计方法的流程图。

具体实施方式

[0043] (实施方式)

[0044] 下面，对本发明所涉及的无线电力传输装置、无线电力传输装置的发热控制方法以及无线电力传输装置的制造方法的实施方式进行说明。首先，对本实施方式中使用的无线电力传输装置1进行说明。

[0045] (无线电力传输装置1的结构)

[0046] 如图1所示，无线电力传输装置1包括具备供电线圈21和供电谐振器22的供电模块2以及具备受电线圈31和受电谐振器32的受电模块3。而且，在供电模块2的供电线圈21上连接有具备将供给至供电模块2的电力的驱动频率设定为规定的值的振荡电路的交流电源6，在受电模块3的受电线圈31上经由使受电的交流电力整流化的稳定电路7和防止过充电的充电电路8而连接有锂离子二次电池9。此外，在本实施方式中，稳定电路7、充电电路8以及锂离子二次电池9相当于被供电设备10。

[0047] 供电线圈21发挥将从交流电源6获得的电力通过电磁感应而供给至供电谐振器22的作用。如图2所示，该供电线圈21构成为以电阻器R1、线圈L1以及电容器C1为要素的RLC电路。此外，线圈L1部分使用铜线材(带绝缘覆膜)，并将线圈直径设定为15mmφ。另外，将构成供电线圈21的电路元件所具有的合计阻抗设为Z1，在本实施方式中，是将构成供电线圈21的以电阻器R1、线圈L1以及电容器C1为要素的RLC电路(电路元件)所具有的合计阻抗设为Z1。另外，将流至供电线圈21的电流设为I1。此外，电流I1与输入至无线电力传输装置1的输入电流Iin同义。

[0048] 受电线圈31发挥如下作用：通过电磁感应接受作为磁场能量而从供电谐振器22传输至受电谐振器32的电力，并经由稳定电路7和充电电路8供给至锂离子二次电池9。该受电线圈31与供电线圈21同样地，如图2所示那样构成为以电阻器R4、线圈L4以及电容器C4为要素的RLC电路。此外，线圈L4部分使用铜线材(带绝缘覆膜)，并设定为线圈直径11mmφ。另外，将构成受电线圈31的电路元件所具有的合计阻抗设为Z4，在本实施方式中，是将构成受电线圈31的以电阻器R4、线圈L4以及电容器C4为要素的RLC电路(电路元件)所具有的合计阻抗设为Z4。另外，将连接于受电线圈31的被供电设备10的合计阻抗设为ZL。另外，将流至受电线圈31的电流设为I4。此外，将被供电设备10的合计阻抗设为ZL，但为方便起见，也可以替换为RL。

[0049] 如图2所示，供电谐振器22构成为以电阻器R2、线圈L2以及电容器C2为要素的RLC电路。另外，如图2所示，受电谐振器32构成为以电阻器R3、线圈L3以及电容器C3为要素的RLC电路。而且，供电谐振器22和受电谐振器32分别成为谐振电路，发挥产生磁场谐振态的作用。在此，磁场谐振态(谐振现象)是指两个以上的线圈以谐振频率进行谐振(调谐)。另外，将构成供电谐振器22的电路元件所具有的合计阻抗设为Z2，在本实施方式中，是将构成供电谐振器22的以电阻器R2、线圈L2以及电容器C2为要素的RLC电路(电路元件)所具有的合计阻抗设为Z2。另外，将构成受电谐振器32的电路元件所具有的合计阻抗设为Z3，在本实施方式中，是将构成受电谐振器32的以电阻器R3、线圈L3以及电容器C3为要素的RLC电路(电路元件)所具有的合计阻抗设为Z3。另外，将流至供电谐振器22的电流设为I2，将流至受电谐振器32的电流设为I3。

[0050] 另外，在供电谐振器22和受电谐振器32中的作为谐振电路的RLC电路中，当将电感设为L、将电容器电容设为C时，由(式1)规定的f为谐振频率。而且，本实施方式中的供电线圈21、供电谐振器22、受电线圈31以及受电谐振器32的谐振频率设为970kMHz。

[0051]            …(式1)

[0052] 另外，供电谐振器22使用由铜线材(带绝缘覆膜)构成的线圈直径15mmφ的螺线管型的线圈。另外，受电谐振器32使用由铜线材(带绝缘覆膜)构成的线圈直径11mmφ的螺线管型的线圈。另外，使供电谐振器22和受电谐振器32的谐振频率一致。此外，供电谐振器22和受电谐振器32只要为使用线圈的谐振器，则可以为螺旋型或螺线管型等的线圈。

[0053] 另外，将供电线圈21与供电谐振器22之间的距离设为d12，将供电谐振器22与受电谐振器32之间的距离设为d23，将受电谐振器32与受电线圈31之间的距离设为d34(参照图1)。

[0054] 另外，如图2所示，将供电线圈21的线圈L1与供电谐振器22的线圈L2之间的互感设为M12，将供电谐振器22的线圈L2与受电谐振器32的线圈L3之间的互感设为M23，将受电谐振器32的线圈L3与受电线圈31的线圈L4之间的互感设为M34。另外，在无线电力传输装置1中，将线圈L1与线圈L2之间的耦合系数表述为k12，将线圈L2与线圈L3之间的耦合系数表述为k23，将线圈L3与线圈L4之间的耦合系数表述为k34。

[0055] 此外，供电线圈21的RLC电路的R1、L1、C1、供电谐振器22的RLC电路的R2、L2、C2、受电谐振器32的RLC电路的R3、L3、C3、受电线圈31的RLC电路的R4、L4、C4的电阻值、电感、电容器电容以及耦合系数k12、k23、k34期望在设计、制造阶段等作为能够变更的参数，以满足后述的(式4)的关系式的方式进行设定。

[0056] 另外，如果表示根据上述结构的无线电力传输装置1(包含稳定电路7、充电电路8以及锂离子二次电池9)的电路图则如图1的下侧图所示。其是将无线电力传输装置1整体替换为一个输入阻抗Zin而表示，将施加至无线电力传输装置1的电压设为电压Vin，将输入至无线电力传输装置1的电流设为Iin。

[0057] 并且，如果为了更详细地表示无线电力传输装置1的输入阻抗Zin，而利用等效电路表示无线电力传输装置1的结构，则如图2所示。而且，根据图2的等效电路，无线电力传输装置1的输入阻抗Zin能够如(式2)那样表述。

[0058]

[0059]

[0060] (kij为Li与Lj之间的耦合系数)             …(式2)

[0061] 而且，本实施方式中的无线电力传输装置1的供电线圈21、供电谐振器22、受电谐振器32以及受电线圈31的阻抗Z1、Z2、Z3、Z4、ZL分别能够如(式3)那样表述。

[0062]

[0063]

[0064]

[0065]

[0066] ZL＝RL         …(式3)

[0067] 接着，当将(式3)导入(式2)时，成为(式4)。

[0068]   …(式4)

[0069] 根据上述无线电力传输装置1，在使供电谐振器22的谐振频率与受电谐振器32的谐振频率一致的情况下，能够在供电谐振器22与受电谐振器32之间产生磁场谐振态。当在供电谐振器22和受电谐振器32谐振的状态下产生磁场谐振态时，能够将电力作为磁场能量从供电谐振器22传输至受电谐振器32。而且，通过受电谐振器32受电的电力经由受电线圈31、稳定电路7以及充电电路8向锂离子二次电池9供电来进行充电。

[0070] (无线电力传输装置的发热控制方法)

[0071] 基于上述无线电力传输装置1的结构，对无线电力传输装置1的发热控制方法进行说明。

[0072] 首先，基于使用本实施方式所涉及的无线电力传输装置1对作为电力的供电目标的锂离子二次电池9进行充电时的充电特性，关于无线电力传输装置1的温度上升的机制及其应对方法进行说明。

[0073] 在本实施方式中，作为被供给电力的被供电设备10之一，使用锂离子二次电池9。而且，一般而言，对锂离子二次电池9进行充电时使用恒定电流恒定电压充电方式。利用该恒定电流恒定电压充电方式进行的锂离子二次电池9的充电中，如图3的锂离子二次电池9的充电特性所示，刚开始充电不久后对锂离子二次电池9以恒定电流(Ich)进行充电(CC：恒定电流)。而且，在以恒定电流进行充电的期间施加至锂离子二次电池9的电压(Vch)上升至规定的上限电压(在本实施方式中为4.2V)。当电压(Vch)上升至上限电压时，在保持为该上限电压的状态下以恒定电压进行充电(CV：恒定电压)。当以恒定电压(CV)进行充电时，输入至锂离子二次电池9的电流值(Ich)不断衰减，在规定的电流值或经过规定时间后完成充电。

[0074] 而且，在通过无线电力传输装置1以上述恒定电流恒定电压充电方式对锂离子二次电池9进行充电的情况下，当从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)时，如图4的(A)表示恒定电流恒定电压充电时的输入至锂离子二次电池9的电流值(Ich)与输入至无线电力传输装置1的电流Iin的值的图表所示，输入至锂离子二次电池9的电流值(Ich)不断衰减，但输入至无线电力传输装置1的电流Iin的值未改变。

[0075] 另一方面，如图4的(B)的恒定电流恒定电压充电时的无线电力传输装置1的温度变化的图表所示，无线电力传输装置1的温度在从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)时上升。

[0076] 认为这是由于恒定电压充电(CV)时的电流Iin与电流Ich的差(参照图4的(A)的D2)大于恒定电流充电(CC)时的电流Iin与电流Ich的差(参照图4的(A)的D1)，而差扩大的部分(D2－D1)以无线电力传输装置1中的发热的形式被消耗，导致无线电力传输装置1的温度上升。

[0077] 如果像这样在无线电力传输装置1中产生的发热量变大，则导致构成无线电力传输装置1的电子零件的寿命缩短。

[0078] 因此，在使用无线电力传输装置1对锂离子二次电池9进行恒定电流恒定电压充电的情况下，要求抑制从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)时的无线电力传输装置1的发热量，从而抑制无线电力传输装置1的温度上升。

[0079] 而且，如果设为对无线电力传输装置1施加电压Vin并在t秒钟(sec)内流通电流Iin，则无线电力传输装置1中产生的热能J(发热量)能够根据(式5)求出(焦耳定律)。

[0080] J＝Iin×Vin×t(sec)        …(式5)

[0081] 而且，当将电流Iin以基于电压Vin和输入阻抗Zin的关系式表示时，如(式6)所示(参照图1)。

[0082]              …(式6)

[0083] 在此，如本实施方式那样，通过交流电源6施加至无线电力传输装置1的电压Vin保持为固定(在本实施方式中为有效值5V)，因此如果将(式6)代入(式5)，则由(式7)的关系式表示。

[0084]             …(式7)

[0085] 根据上述(式7)，可知如果能够增大恒定电压充电时的输入阻抗Zin的值，则能够抑制从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)时的无线电力传输装置1的发热量(无线电力传输装置1中产生的热能J)，从而能够抑制无线电力传输装置1的温度上升。

[0086] (恒定电压充电时的输入阻抗Zin的增减倾向的设定)

[0087] 在本实施方式中，在使用无线电力传输装置1对锂离子二次电池9进行恒定电流恒定电压充电的情况下，为了增大恒定电压充电时(CV)的输入阻抗Zin的值，而以后述的相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”具有双峰性的性质的方式设定供电线圈21的RLC电路的R1、L1、C1、供电谐振器22的RLC电路的R2、L2、C2、受电谐振器32的RLC电路的R3、L3、C3、受电线圈31的RLC电路的R4、L4、C4的电阻值、电感、电容器电容以及耦合系数k12、k23、k34等构成供电模块2和受电模块3的能够变更的参数。而且，使相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”具有双峰性的性质，并通过调整供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率，来设定恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗值的增减倾向，从而抑制无线电力传输装置1的发热量。

[0088] (测定实验)

[0089] 根据第1～3测定实验对如下情况进行说明：在将相对于供给至上述无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”设定为具有双峰性的性质的情况下，通过调整供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率，而恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗值表现出何种增减倾向。

[0090] 在第1～3测定实验所使用的无线电力传输装置1中，供电线圈21构成为以电阻器R1、线圈L1、电容器C1为要素的RLC电路，线圈L1部分将线圈直径设定为15mmφ。同样地，受电线圈31构成为以电阻器R4、线圈L4、电容器C4为要素的RLC电路，线圈L4部分系将线圈直径设定为11mmφ。另外，供电谐振器22构成为以电阻器R2、线圈L2以及电容器C2为要素的RLC电路，线圈L2部分使用线圈直径15mmφ的螺线管型的线圈。另外，受电谐振器32构成为以电阻器R3、线圈L3以及电容器C3为要素的RLC电路，线圈L3部分使用线圈直径11mmφ的螺线管型的线圈。而且，将第1～3测定实验所使用的无线电力传输装置1中的R1、R2、R3、R4的值分别设定为0.65Ω、0.65Ω、2.47Ω、2.3Ω。另外，将L1、L2、L3、L4的值分别设定为3.1μH、3.1μH、18.4μH、12.5μH。另外，将耦合系数k12、k23、k34分别设定为0.46、0.20、0.52。另外，供电谐振器22和受电谐振器32的谐振频率为970kHz。

[0091] 而且，在第1～3测定实验中，通过上述结构，将无线电力传输装置1设定为具有双峰性的性质，并将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率改变为后述的同相谐振模式(fL)、反相谐振模式(fH)以及谐振频率(f0)的三个状态(参照图5、图6)，测定对锂离子二次电池9进行充电(供电)时的电流Iin和输入阻抗Zin。此外，在第1～3测定实验中，测定从交流电源6对无线电力传输装置1施加的输入电压Vin＝5V时的相对于充电时间(Charging Time(min))的电流Iin和输入阻抗Zin。

[0092] (双峰性的性质)

[0093] 在此，在本测定实验中，以相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”为具有双峰性的性质而进行测定。而且，传输特性“S21”是指，表示在无线电力传输装置1上连接网络分析仪(安捷伦科技股份有限公司制造的E5061B等)而测量的信号，以分贝表示，数值越大则表示电力传输效率越高。而且，相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”根据供电模块2和受电模块3之间的磁场的连接程度(磁场耦合)的强度，而分为具有单峰性性质的特性和具有双峰性性质的特性。而且，单峰性是指相对于驱动频率的传输特性“S21”的波峰为一个且该波峰在谐振频带(f0)出现(参照图5的虚线51)。另一方面，双峰性是指相对于驱动频率的传输特性“S21”的波峰有两个且这两个波峰在比谐振频率低的驱动频带(fL)与比谐振频率高的驱动频带(fH)出现(参照图5的实线52)。如果更详细地定义双峰性，则是指在上述网络分析仪连接无线电力传输装置1而测量的反射特性“S11”具有两个波峰的状态。因而，在即使相对于驱动频率的传输特性“S21”的波峰看似为一个但测量的反射特性“S11”具有两个波峰的情况下，也设为具有双峰性性质的特性。此外，电力传输效率是指受电模块
3接受的电力相对于供给至供电模块2的电力的比率。

[0094] 在具有上述单峰性性质的无线电力传输装置1中，如图5的虚线51所示，驱动频率在谐振频率f0时其传输特性“S21”最大化(电力传输效率最大化)。

[0095] 另一方面，在具有双峰性的性质的无线电力传输装置1中，如图5的实线52所示，传输特性“S21”在比谐振频率f0低的驱动频带(fL)与比谐振频率f0高的驱动频带(fH)最大化。

[0096] 此外，一般而言，如果供电谐振器与受电谐振器之间的距离相同，则双峰性的传输特性“S21”的最大值(在fL或fH下的传输特性“S21”的值)成为比单峰性的传输特性“S21”的最大值(在f0下的传输特性“S21”的值)更低的值(参照图5的曲线图)。

[0097] 具体地说，在将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为双峰性的低频侧的波峰附近的频率fL的情形(同相谐振模式)，供电谐振器22和受电谐振器32为相同相位且成为谐振状态，流向供电谐振器22的电流的方向与流向受电谐振器32的电流的方向成为相同方向。其结果为，如图5的曲线图所示，虽然未达到以电力传输效率的最大化为目的的一般的无线电力传输装置的传输特性“S21”(虚线51)，但是即使在使驱动频率与供电模块2所具备的供电谐振器22和受电模块3所具备的受电谐振器32所具有的谐振频率不一致的情形，也能够将传输特性“S21”的值设为比较高的值。在此，将流向供电模块2的线圈(供电谐振器22)的电流的方向与流向受电模块3的线圈(受电谐振器32)的电流的方向成为相同方向的谐振状态称为同相谐振模式。

[0098] 另外，在上述同相谐振模式中，产生于供电谐振器22的外周侧的磁场与产生于受电谐振器32的外周侧的磁场相互抵消，由此在供电谐振器22和受电谐振器32的外周侧，磁场所产生的影响减少，从而能够形成具有比供电谐振器22和受电谐振器32的外周侧以外的磁场强度(例如，供电谐振器22和受电谐振器32的内周侧的磁场强度)更小的磁场强度的磁场空间。而且，在该磁场空间收纳有期望减少磁场影响的稳定电路7、充电电路8、充电电池9等的情况下，能够减少或防止对于稳定电路7、充电电路8、充电电池9等发生由磁场引起的涡电流，从而能够抑制发热所导致的不良影响。

[0099] 另一方面，在将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为双峰性的高频侧的波峰附近的频率fH的情况下(反相谐振模式)，供电谐振器22和受电谐振器32为反相位且成为谐振状态，流向供电谐振器22的电流的方向与流向受电谐振器32的电流的方向成为相反方向。其结果为，如图5的曲线图所示，虽然未达到以电力传输效率的最大化为目的的一般的无线电力传输装置的传输特性“S21”(虚线51)，但是即使在使驱动频率与供电模块2所具备的供电谐振器22和受电模块3所具备的受电谐振器32所具有的谐振频率不一致的情况下，也能够将传输特性“S21”的值设为比较高的值。在此，将流向供电模块2的线圈(供电谐振器22)的电流的方向与流向受电模块3的线圈(受电谐振器32)的电流的方向成为相反方向的谐振状态称为反相谐振模式。

[0100] 另外，在上述反相谐振模式中，产生于供电谐振器22的内周侧的磁场与产生于受电谐振器32的内周侧的磁场相互抵消，由此在供电谐振器22和受电谐振器32的内周侧，磁场所产生的影响减少，从而能够形成具有比供电谐振器22和受电谐振器32的内周侧以外的磁场强度(例如，供电谐振器22和受电谐振器32的外周侧的磁场强度)更小的磁场强度的磁场空间。而且，在该磁场空间收纳有期望减少磁场影响的稳定电路7、充电电路8、充电电池9等的情况下，能够减少或防止对于稳定电路7、充电电路8、充电电池9等发生由磁场引起的涡电流，从而能够抑制发热所导致的不良影响。另外，通过该反相谐振模式而形成的磁场空间形成于供电谐振器22和受电谐振器32的内周侧，因此通过在该空间中组入稳定电路7、充电电路8、充电电池9等电子零件，能够无线电力传输装置1自身的小型化、提高设计自由度。

[0101] 另外，在如上述那样相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”具有双峰性的性质的情况下，在将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为同相谐振模式(fL)或反相谐振模式(fH)时，如图6所示，能够在将电力传输效率维持为高的值的状态下，谋求无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的值的最大化(参照实线55)。另外，在将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为谐振频率(f0)时，如图6所示，能够谋求无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的值的最小化(参照实线55)。而且，在本第1～3测定实验中，使供给至供电模块2的交流电力的驱动频率为同相谐振模式(fL)、反相谐振模式(fH)以及谐振频率(f0)的三个状态来测定对锂离子二次电池9进行充电(供电)时的电流Iin和输入阻抗Zin。

[0102] 此外，在本实施方式中，如果相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”为具有双峰性的性质的特性，则供电线圈21的RLC电路的R1、L1、C1、供电谐振器22的RLC电路的R2、L2、C2、受电谐振器32的RLC电路的R3、L3、C3、受电线圈31的RLC电路的R4、L4、C4的电阻值、电感、电容器电容以及耦合系数k12、k23、k34等构成供电模块2和受电模块3的能够变更的参数的设定、组合使设计事项且能够自由设定。

[0103] (第1测定实验：将驱动频率设定为同相谐振模式的情况)

[0104] 在第1测定实验中，测定将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为双峰性的低频侧的波峰附近的频率fL的情况下(同相谐振模式：fL＝870kHz)的相对于充电时间(Charging Time(分：min))的输入电流Iin和输入阻抗Zin，并将其测定结果示于图7。此外，输入电压Vin为5V(固定)。

[0105] 根据图7的测定结果，可知从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)后的输入阻抗Zin的值存在增加倾向。而且，可知随着输入阻抗Zin的值存在增加倾向，输入电流Iin的值存在减少倾向(参照式6)。

[0106] 根据上述第1测定实验，在将相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”设定为具有双峰性的性质并将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为双峰性的低频侧的波峰附近的频率fL的情况下，能够使从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)后的输入阻抗Zin的值存在增加倾向。由此，可知使恒定电压充电时(CV)的无线电力传输装置1的输入电流Iin减少，从而能够使无线电力传输装置1的发热减少。

[0107] (第2测定实验：将驱动频率设定为反相谐振模式的情况)

[0108] 在第2测定实验中，测定将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为双峰性的高频侧的波峰附近的频率fH的情况下(反相谐振模式：fH＝1070kHz)的相对于充电时间(Charging Time(分：min))的输入电流Iin和输入阻抗Zin，并将其测定结果示于图8。此外，输入电压Vin为5V(固定)。

[0109] 根据图8的测定结果，可知从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)后的输入阻抗Zin的值存在增加倾向。而且，可知随着输入阻抗Zin的值存在增加倾向，输入电流Iin的值存在减少倾向(参照式6)。

[0110] 根据上述第2测定实验，在将相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”设定为具有双峰性的性质并将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为双峰性的高频侧的波峰附近的频率fH的情况下，能够使从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)后的输入阻抗Zin的值存在增加倾向。由此，可知使恒定电压充电时(CV)的无线电力传输装置1的输入电流Iin减少，从而能够使无线电力传输装置1的发热减少。

[0111] (第3测定实验：将驱动频率设定为谐振频率的情况)

[0112] 在第3测定实验中，测定将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为双峰性的谐振频率f0的情况下(谐振频率：f0＝970kHz)的相对于充电时间(Charging Time(分：min))的输入电流Iin和输入阻抗Zin，并将其测定结果示于图9。此外，输入电压Vin为5V(固定)。

[0113] 根据图9的测定结果，可知从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)后的输入阻抗Zin的值存在减少倾向。而且，可知随着输入阻抗Zin的值存在减少倾向，输入电流Iin的值存在增加倾向(参照式6)。

[0114] 根据上述第3测定实验，在将相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”设定为具有双峰性的性质并将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为双峰性的谐振频率f0的情况下，能够使从恒定电流充电(CC)转变为恒定电压充电(CV)后的输入阻抗Zin的值存在减少倾向。

[0115] 根据上述第1～3测定实验，可知将相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”设定为具有双峰性的性质，并通过调整供给至供电模块2的交流电力的驱动频率，来设定恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的值的增减倾向，并且调整无线电力传输装置1的输入电流Iin的增减倾向，从而能够控制无线电力传输装置1的发热。此外，根据上述第1～3测定实验，如果将供给至供电模块2的交流电力的驱动频率设定为同相谐振模式fL与谐振频率f0之间或谐振频率f0与反相谐振模式fH之间的规定的值，则也能够将恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的值维持为固定值。

[0116] 如以上说明的那样，根据上述方法，在使用利用谐振现象供给电力的无线电力传输装置1对能够以恒定电流-恒定电压充电方式充电的锂离子二次电池9进行充电的情况下，以相对于供给至供电模块2的电力的驱动频率的传输特性的值具有在比供电模块2和受电模块3的谐振频率(f0)低的驱动频带(fL)以及比谐振频率(f0)高的驱动频带(fH)分别具有波峰的双峰性的特性的方式设定构成无线电力传输装置1中的供电模块2和受电模块3的可变的参数，由此调整供给至设定为具有双峰性的特性的无线电力传输装置1的电力的驱动频率，从而设定恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的值的增减倾向，并且调整无线电力传输装置1的输入电流Iin的增减倾向，由此能够控制无线电力传输装置1的发热。

[0117] 并且，通过将供给至供电模块2的电力的驱动频率设定为与在比供电模块2和受电模块3的谐振频率(f0)低的驱动频带出现的传输特性的峰值(fL)对应的频带，能够以恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的值存在增加倾向的方式调整该驱动频率。由此，使恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入电流Iin减少，从而能够使无线电力传输装置1的发热减少。

[0118] 另外，通过将供给至供电模块2的电力的驱动频率设定为与在比供电模块2和受电模块3的谐振频率(f0)高的驱动频带出现的传输特性的峰值(fH)对应的频带，能够以恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的值存在增加倾向的方式调整该驱动频率。由此，使恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入电流Iin减少，从而能够使无线电力传输装置1的发热减少。

[0119] 另外，通过将供给至供电模块2的电力的驱动频率设定为与在比供电模块2和受电模块3的谐振频率(f0)低的驱动频带出现的传输特性的峰值(fL)及在比谐振频率(f0)高的驱动频带出现的传输特性的峰值(fH)之间的谷间对应的频带，能够以维持恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的值或该输入阻抗值存在降低倾向的方式调整该驱动频率。由此，能够维持恒定电压充电时的无线电力传输装置1的输入电流Iin或使其增加。

[0120] (制造方法)

[0121] 接着，参照图10和图11对作为制造无线电力传输装置1的一个工序的设计方法(设计工序)进行说明。在本说明中，作为搭载无线电力传输装置1的便携式设备，以充电器201和具备耳机扬声器部200a的无线式头戴型耳机200为例而进行说明(参照图10)。

[0122] 通过本设计方法设计的无线电力传输装置1在图10所示的无线式头戴型耳机200和充电器201中分别作为受电模块3(受电线圈31、受电谐振器32)和供电模块2(供电线圈21、供电谐振器22)而搭载。另外，在图10中，为了便于说明，而将稳定电路7、充电电路8以及锂离子二次电池9记载于受电模块3之外，但实际上是配置于受电线圈31和螺线管状的受电谐振器32的线圈内周侧。即，以在无线式头戴型耳机200搭载受电模块3、稳定电路7、充电电路8以及锂离子二次电池9、在充电器201搭载供电模块2且在供电模块2的供电线圈21上连接有交流电源6的状态进行使用。

[0123] (设计方法)

[0124] 首先，如图11所示，根据锂离子二次电池9的电容以及锂离子二次电池9的充电所需的充电电流，来决定受电模块3接受的受电电量(S1)。

[0125] 接着，决定供电模块2与受电模块3之间的距离(S2)。该距离是将内置有受电模块3的无线式头戴型耳机200载置于内置有供电模块2的充电器201时的供电谐振器22与受电谐振器32之间的距离d23，使用形态为充电中的状态。更详细地说，供电谐振器22与受电谐振器32之间的距离d23考虑无线式头戴型耳机200和充电器201的形状、构造而决定。

[0126] 另外，基于无线式头戴型耳机200的大小、形状、构造，而决定受电模块3的受电线圈31和受电谐振器32的线圈直径(S3)。

[0127] 另外，基于充电器201的大小、形状、构造，而决定供电模块2的供电线圈21和供电谐振器22的线圈直径(S4)。

[0128] 通过经过上述S2～S4的顺序，而决定无线电力传输装置1的供电谐振器22(线圈L2)与受电谐振器32(线圈L3)之间的耦合系数k23和电力传输效率。

[0129] 根据通过上述S1决定的受电模块3接受的受电电量以及经过S2～S4的顺序而决定的电力传输效率，来决定向供电模块2供电所需的最低限度的供电电量(S5)。

[0130] 而且，基于上述受电模块3接受的受电电量、电力传输效率以及向供电模块2供电所需的最低限度的供电电量，而决定无线电力传输装置1的输入阻抗Zin的设计值的范围(S6)。

[0131] 另外，决定相对于供给至无线电力传输装置1的电力的驱动频率的无线电力传输装置1的传输特性“S21”具有上述双峰性的性质的设计值的范围(S7)。

[0132] 而且，以满足具有通过S6和S7决定的输入阻抗Zin和双峰性的性质的设计值的方式，决定与供电线圈21和供电谐振器22以及受电谐振器32和受电线圈31相关的最终的参数(S8)。在此，作为与供电线圈21和供电谐振器22以及受电谐振器32和受电线圈31相关的参数，能够列举供电线圈21的RLC电路的R1、L1、C1、供电谐振器22的RLC电路的R2、L2、C2、受电谐振器32的RLC电路的R3、L3、C3、受电线圈31的RLC电路的R4、L4、C4的电阻值、电感、电容器电容、耦合系数k12、k23、k34或者进一步地说供电线圈21与供电谐振器22之间的距离d12、受电谐振器32与受电线圈31之间的距离d34等。

[0133] 根据包含上述设计方法的无线电力传输装置1的制造方法，能够制造通过调整供给至供电模块2的电力的驱动频率而能够实现无线电力传输装置1的发热的控制的无线电力传输装置1。即，能够制造不增加无线电力传输装置1的零件件数就能够控制无线电力传输装置1的发热的无线电力传输装置1。

[0134] (其它实施方式)

[0135] 在上述制造方法的说明中，例示无线式头戴型耳机200进行了说明，但只要是具备二次电池的设备，则也能够使用于平板型PC、数码相机、移动电话、耳机型音乐播放器、助听器、集音器等。

[0136] 另外，在上述说明中，假定将无线电力传输装置1搭载于便携式的电子设备的情况进行了说明，但用途并不限于这些小型设备，通过配合必要电量而变更规格，例如也能够搭载于相对大型的电动汽车(EV)的无线充电系统、更小型的医疗用的无线式胃内摄像机等。

[0137] 在以上的详细说明中，为了能够更容易理解本发明，而以特征部分为中心进行了说明，但本发明并不限定于以上的详细说明所记载的实施方式、实施例，也能够应用于其它实施方式、实施例，应该尽可能广地解释其应用范围。另外，本说明书中使用的用语和语法是用于准确地对本发明进行说明，而非用于限制本发明的解释。另外，本领域技术人员能够根据本说明书所记载的发明的概念而容易地推想出包含于本发明的概念的其它结构、系统、方法等。因而，申请专利范围的记载应理解为在不脱离本发明的技术思想的范围内包含等同的结构。另外，为了充分理解本发明的目的和本发明的效果，期望充分参考已经公开的文献等。

[0138] 附图标记说明

[0139] 1：无线电力传输装置；2：供电模块；3：受电模块；6：交流电源；7：稳定电路；8：充电电路；9：锂离子二次电池；10：被供电设备；21：供电线圈；22：供电谐振器；31：受电线圈；32：受电谐振器；200：无线式头戴型耳机；201：充电器。