JP2010252468A - 送電装置および方法、受電装置および方法、並びに、電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力を安定に伝送できるようにする。
【解決手段】送電装置９１は、磁界共鳴型電力伝送手法に従って受電装置９２に電力を伝送する。この場合、受電装置９２の受電電力が最大となるように、送電装置９１の送電側共振回路１０１の共振周波数や、受電装置１２１の受電側共振回路１２１の共振周波数を変化させる制御が行われる。具体的には、送電側共振回路１０１のバリキャップ１１２や、受電側共振回路１２１のバリキャップ１３２の印加電圧を変化させることで、それらの共振周波数を変化させる制御が行われる。本発明は、例えば、電力伝送システムに適用できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、送電装置および方法、受電装置および方法、並びに、電力伝送システムに関し、非接触で電力を安定に伝送できるようになった、送電装置および方法、受電装置および方法、並びに、電力伝送システムに関する。

近年、非接触で電力を伝送するシステムの研究開発が行われている（例えば特許文献１参照）。なお、以下、このようなシステムを、非接触電力伝送システムと称する。

かかる非接触電力伝送システムの電力伝送手法としては、例えば、電磁誘導型電力伝送手法が存在する。また、近年、MIT（Massachusetts Institute of Technology）のSoljacic教授のグループにより開発された電力伝送手法として、磁界共鳴型電力伝送手法が存在する。磁界共鳴型電力伝送手法は、電磁誘導型電力伝送手法に比べ、長距離伝送が可能であるという特長を有している。

特開２００８―２９５１９１号公報

しかしながら、従来の磁界共鳴型電力伝送手法では、非接触電力伝送システムの構成要素であるコイルの周囲に、例えば送電コイル、共振コイル、受電コイル等の周囲に、金属や人間などが近接すると、共振周波数が変化することがあった。従来の磁界共鳴型電力伝送手法では、特に、共振コイルのＱ値が非常に高いため、その共振周波数のわずかな周波数変化で伝送効率が低下していた。

このように、従来の磁界共鳴型電力伝送手法では、電力を安定に伝送することは困難であった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、非接触で電力を安定に伝送できるようにするものである。

本発明の第１の側面の送電装置は、発振手段と共振手段を少なくとも含み、磁界共鳴型電力伝送手法に従って受電装置に電力を送電する送電手段と、前記発振手段の発振周波数と、前記共振手段の共振周波数とのうち少なくとも一方を変化させることで、前記受電装置の受電電力を最大とするように制御する制御手段とを備える。

前記制御手段は、前記受電装置によって、前記受電電力に基づいて、前記発振周波数と前記共振周波数のうちの少なくとも一方を変更させる変更命令が生成され、送信されてきた場合、前記変更命令を受信して、前記変更命令に従って、前記発振周波数と前記共振周波数とのうち少なくとも一方を変化させる制御を行うことができる。

前記共振手段は、前記共振周波数が可変できるように構成されており、前記変更命令は、前記共振周波数を変更させる命令であり、前記制御手段は、前記変更命令に従って、前記共振周波数を変化させることができる。

前記共振手段は、バリキャップを有し、前記制御手段は、前記バリキャップの印加電圧を変化させることで、前記共振周波数を変化させることができる。

前記発振手段は、前記発振周波数が可変できるように構成されており、前記変更命令は、前記発振周波数を変更させる命令であり、前記制御手段は、前記変更命令に従って、前記発振周波数を変化させることができる。

本発明の第１の側面の送電方法は、本発明の第１の側面の送電装置に対応する方法である。

本発明の第１の側面の受電装置は、発振手段と送電側共振手段を少なくとも含み、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置から、前記電力が送電されてきた場合、少なくとも受電側共振手段を用いて前記電力を受電する受電手段と、前記発振手段の発振周波数、前記送電側共振手段の送電側共振周波数、および、前記受電側共振手段の受電側共振周波数のうち少なくともひとつを変化させることで、前記受電手段における受電電力を最大とするように制御する制御手段とを備える。

前記受電側共振手段は、前記受電側共振周波数が可変できるように構成されており、前記制御手段は、前記受電電力を計測し、その計測値に基づいて、前記受電側共振周波数を変化させることができる。

前記受電側共振手段は、バリキャップを有し、前記制御手段は、前記バリキャップの印加電圧を変化させることで、前記受電側共振周波数を変化させることができる。

前記送電装置の前記送電側共振手段は、前記送電側共振周波数が可変できるように構成されており、前記制御手段は、さらに、前記受電電力の計測値に基づいて、前記送電側共振周波数を変更させる変更命令を生成して、前記送電装置に送信する制御を行うことができる。

前記送電装置の前記発振手段は、前記発振周波数が可変できるように構成されており、前記制御手段は、さらに、前記受電電力の計測値に基づいて、前記発振周波数を変更させる変更命令を生成して、前記送電装置に送信する制御を行うことができる。

本発明の第１の側面の受電方法は、本発明の第１の側面の受電装置に対応する方法である。

本発明の第１の側面の電力伝送システムは、発振手段と送電側共振手段を少なくとも含み、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置と、前記送電装置から送電されてきた前記電力を、少なくとも受電側共振手段を用いて受電する受電装置とを備え、前記発振手段の発振周波数、前記送電側共振手段の送電側共振周波数、および、前記受電側共振手段の受電側共振周波数のうち少なくともひとつを変化させることで、前記受電装置における受電電力を最大とするように制御することができる。

本発明の第２の側面の送電装置は、磁界共鳴型電力伝送手法に従って受電装置に電力を送電する送電手段と、前記送電手段の送電電力を変化させることで、前記受電装置の受電電力を制御する制御手段とを備える。

本発明の第２の側面の送電方法は、本発明の第２の側面の送電装置に対応する方法である。

本発明の第２の側面の受電装置は、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置から、前記電力が送電されてきた場合、前記電力を受電する受電手段と、前記送電装置の送電電力を変化させることで、前記受電装置の受電電力を制御する制御手段とを備える。

本発明の第２の側面の受電方法は、本発明の第２の側面の受電装置に対応する方法である。

本発明の第２の側面の電力伝送システムは、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置と、前記送電装置から送電されてきた前記電力を受電する受電装置とを備え、前記送電装置の送電電力を変化させることで、前記受電装置の受電電力を制御することができる。

本発明の第１の側面においては、発振手段と送電側共振手段を少なくとも用いて、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置と、前記送電装置から送電されてきた前記電力を、少なくとも受電側共振手段を用いて受電する受電装置とによって、次のような処理が実行される。即ち、前記発振手段の発振周波数、前記送電側共振手段の送電側共振周波数、および、前記受電側共振手段の受電側共振周波数のうち少なくともひとつが変化されることで、前記受電装置における受電電力が最大とするように制御される。

本発明の第２の側面においては、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置と、前記送電装置から送電されてきた前記電力を受電する受電装置とによって、次のような処理が実行される。前記送電装置の送電電力が変化されることで、前記受電装置の受電電力が制御される。

本発明によれば、電力を安定に伝送できる。

基本電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。 図１の基本電力伝送システムの伝送効率の変化の一例を示す図である。 本発明が適用された電力伝送システムの第１実施形態の構成例を示すブロック図である。 図３の電力伝送システムについての共振周波数制御処理の一例を説明するフローチャートである。 図３の電力システムにおける受電側のバリキャップの印加電圧と、受電側の出力電圧値との関係を示している。 本発明が適用された電力伝送システムの第２実施形態の構成例を示すブロック図である。 図６の電力伝送システムについての発振周波数制御処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明が適用される送電電力可変手法の概略を説明する図である。 本発明が適用された電力伝送システムの第２実施形態の構成例を示すブロック図である。 図９の電力伝送システムについての送電電力制御処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明が適用されたコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

まず、本発明の理解を容易にし、且つ、背景を明らかにするため、基本となる磁界共鳴型電力伝送手法について説明する。次に、本発明が適用される電力伝送システムの実施形態として、３つの実施形態（以下、それぞれ第１実施形態乃至第３実施形態と称する）について説明する。よって、説明は以下の順序で行う。
１．基本電力伝送手法
２．第１実施形態（共振周波数可変手法が適用された例）
３．第２実施形態（発振周波数可変手法が適用された例）
４．第３実施形態（送電電力可変手法が適用された例）

＜１．基本電力伝送手法＞
［基本電力伝送手法が適用された電力伝送システムの構成例］

図１は、基本電力伝送手法が適用された電力伝送システム（以下、基本電力伝送システムと称する）の構成例を示している。

基本電力伝送システム１１は、送電装置２１と受電装置２２とから構成されている。

送電装置２１は、発振回路３１、送電コイル３２、および送電側共振回路３３から構成されている。

発振回路３１には、例えば１ループ程度の送電コイル３２が接続されている。発振回路３１と送電コイル３２との近傍には、例えば数ループ程度のコイルから構成される送電側共振回路３３が配置されている。

また、受電装置２２は、受電側共振回路５１、受電コイル５２、ブリッジ整流回路５３、および平滑コンデンサ５４から構成されている。

受電側共振回路５１は、送電側共振回路３３と同様に、例えば数ループ程度のコイルから構成される。受電側共振回路５１の近傍には、受電コイル５２が配置されている。受電コイル５２は、例えば、１ループ程度のコイルにより構成される。

受電コイル５２には、ブリッジ整流回路５３が接続されている。ブリッジ整流回路５３に流れる交流の周波数は比較的高いため、ブリッジ整流回路５３には、ファーストリカバリダイオードなどを採用すると好適である。

ブリッジ整流回路５３の出力の両端には、平滑コンデンサ５４が接続されている。平滑コンデンサ５４は、例えば、電解コンデンサにより構成される。

このような構成を有する基本電力伝送システム１１の動作は次のようになる。

即ち、送電装置２１の発振回路３１は、発振動作を開始すると、所定の周波数f31（以下、発振周波数f31と称する）の交流を出力する。発振回路３１から出力された交流が送電コイル３２に流れ、その結果、発振周波数f31の振動電磁場が送電コイル３２の周囲に発生する。

送電側共振回路３３には、送電コイル３２の振動電磁場に誘導されて交流が流れる。その結果、次の式（１）に示される共振周波数f33の振動電磁場が送電側共振回路３３の周囲に発生する。

即ち、送電側共振回路３３の等価回路は、図１に示されるように、コイルのインダクタンスLsと浮遊容量CsからなるLC回路となっている。この場合、送電側共振回路３３の共振周波数f33は、次の式（１）のように示される。

・・・（１）

受電側共振回路５１には、送電側共振回路３３の振動電磁場に誘導されて交流が流れ、その結果、次の式（２）に示される共振周波数f51の振動電磁場が受電側共振回路５１の周囲に発生する。

即ち、受電側共振回路５１の等価回路は、図１に示されるように、コイルのインダクタンスLrと浮遊容量CrからなるLC回路となっている。この場合、受電側共振回路５１の共振周波数f51は、次の式（２）のように示される。

・・・（２）

なお、理想的には、送電側共振回路３３の共振周波数f33と、受電側共振回路５１の共振周波数f51とは、それぞれ発振周波数f31と同一になる。ここで、「理想的に」と記述した理由は、実際の使用中に、共振周波数f33，f51は、発振周波数f31と異なってしまうことがあり得るからである。ただし、このことの詳細については、［基本電力伝送手法の伝送効率について］の項目にて後述する。

受電側共振回路５１の振動電磁場に誘導されて、受電コイル５２からブリッジ整流回路５３に交流が流れる。この交流は、ブリッジ整流回路５３において全波整流される。全波整流された電流（脈流電流）は、平滑コンデンサ５４によって、直流となり、図示せぬ後段の回路に供給される。

このようにして、基本電力伝送システム１１においては、送電装置２１から受電装置２２に対して非接触で電力が供給される。

［基本電力伝送手法の伝送効率について］

ところで、基本電力伝送手法では、共振回路のＱ値を高くしないと、伝送効率を上げることができない。即ち、図１の例では、送信側の共振回路３３や、受電側の共振回路５１のＱ値を高くする必要がある。

なお、基本電力伝送手法で利用される程度の周波数では、共振回路のＱ値は、コイルの特性に依存するため、次の式（３）のように示される。

・・・（３）

式（３）において、ωは角振動数を、Ｌは共振回路のコイルのインダクタンス値、Ｒは共振回路の抵抗値を、それぞれ示している。即ち、ωやＬとしては、送電側の共振回路３３については、上述した式（１）のパラメータが用いられ、受電側の共振回路５１については、上述した式（２）のパラメータが用いられる。

しかしながら、Ｑ値が高い共振回路３３，５１の共振周波数f33，f51は、一般的に、周囲の金属や人間、温度、湿度などの影響を受け易くなる。

また、上述の如く、理想的には、共振周波数f33,f51が発振周波数f31と一致するように共振回路３３，５１は設計される。しかしながら、共振周波数f33,f51が発振周波数f31と精度良く一致するような共振回路３３，５１を量産化することは困難である。

以上のことから、共振回路３３，５１の使用中の共振周波数f33，f51は、発振周波数f31とは異なっている場合がある。このような場合、伝送効率は悪化してしまうことになる。このことについて、図２を参照して詳しく説明する。

図２は、基本電力伝送システム１１の伝送効率の変化の一例を示す図である。

図２において、縦軸は、伝送効率としての最大伝送効率に対する減衰量[dB]を示し、横軸は、発振周波数f31［MHz］を示している。

なお、図２の例では、共振周波数f33,f51は、ISM(Industry Science Medical)バンドである13.56MHzに固定されている。また、試作実験では共振回路３３，５１のＱ値は、いずれも、400程度になった。即ち、Ｑ値は、いずれも、非常に高い値に設定されている。

図２に示されるように、発振周波数f31が、共振周波数f33,f51（=13.56MHz）から0.5MHz程度とわずかにずれるだけでも、伝送効率が20dB程度と大幅に低下しまうことがわかる。このことは、逆の観点からすると、発振周波数f31が固定されている場合に、金属や人間などが近接して共振周波数f33,f51がわずかでも変化してしまうと、伝送効率が大幅に低下してしまうことを意味している。伝送効率の大幅な低下は、電力の伝送がほとんどできなくなることを意味する。

＜２．第１実施形態＞

そこで、本発明人は、基本電力伝送手法を基礎として、共振周波数を変化させる手法を発明した。なお、以下、かかる手法を共振周波数可変手法と称する。本発明が適用された電力伝送システムのうち、このような共振周波数可変手法が適用された実施形態が、第１実施形態である。

即ち、第１実施形態では、共振周波数可変手法が適用されて、電力伝送システムの使用中でも共振周波数が発振周波数に一致するように制御される。その結果、伝送効率の低下を防止すること、即ち、非接触で電力を安定に伝送することができるようになる。

以下、第１実施形態の詳細についてさらに説明する。

［電力伝送システムの第１実施形態の構成例］

図３は、本発明が適用された電力伝送システムの第１実施形態の構成例を示している。

図３において、図１の場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

図３の例の電力伝送システム８１は、送電装置９１と受電装置９２とを含むように構成される。

送電装置９１には、図１の場合と同様に、発振回路３１および送電コイル３２が設けられている。送電装置９１にはまた、図１の送電側共振回路３３に代えて、送電側共振回路１０１が設けられている。

送電側共振回路１０１は、図１の送電側共振回路３３（数ループ程度のコイル）に対して並列に、バリキャップ１１２とコンデンサ１１３とからなる直列回路が接続されている。

ここで、バリキャップ１１２の容量値をCvsと記述し、コンデンサ１１３の容量値をCcsと記述すると、送電側共振回路１０１の共振周波数f101は、次の式（４）のように示される。

・・・（４）

式（４）において、コンデンサ１１３の容量値Ccsは所定の固定値であるのに対して、バリキャップ１１２の容量値Cvsは可変値である。バリキャップ１１２は、バラクタや可変容量ダイオードなどとも称される素子であって、印加電圧が増加するに連れて容量値Cvsが減少するという特性を有しているからである。

即ち、バリキャップ１１２の印加電圧を変化させることで、その容量値Cvsが変化するので、結果として、送電側共振回路１０１の共振周波数f101を変化させることができる。従って、送電側共振回路１０１の共振周波数f101を発振周波数f33に一致させるように変化させることで、伝送効率の低下を防止すること、即ち、非接触で電力を安定に伝送することができるようになる。

換言すると、送電側共振回路１０１の共振周波数f101を発振周波数f33に一致させるように変化させるためには、バリキャップ１１２の容量値Cvsの適切な制御、即ち、バリキャップ１１２の印加電圧の適切な制御を行うと好適である。そこで、かかる制御（以下、送電側共振周波数可変制御と称する）を実現すべく、送電装置９１にはさらに、アンテナ１０２、受信回路１０３、およびＤ／Ａ（Digital to Analog）変換回路１０４が設けられている。

受信回路１０３は、受電装置９２から送信されてきた制御データを、アンテナ１０２を介して受信する。詳細については後述するが、この制御データには、バリキャップ１１２の印加電圧の変更命令等が含まれている。

そこで、受信回路１０３は、制御データに基づいて、バリキャップ１１２の印加電圧の指令（デジタルデータ）を生成し、Ｄ／Ａ変換回路１０４に供給する。Ｄ／Ａ変換回路１０４は、受信回路１０３からの指令に従って、バリキャップ１１２の印加電圧を変化させる。即ち、Ｄ／Ａ変換回路１０４は、受信回路１０３からのデジタルデータ（指令）に対応するアナログ電圧を、バリキャップ１１２に印加する。

これにより、バリキャップ１１２の容量値Cvsは変更され、その結果、送電側共振回路１０１の共振周波数f101は変化することになる。

このように、送電側共振周波数可変制御は、受電装置９２から送信されてきた制御データに基づいて実行される。なお、送電側共振周波数可変制御の詳細については、図５を用いて後述する。

このような送電装置９１に対して、受電装置９２には、図１の場合と同様に、受電コイル５２、ブリッジ整流回路５３、および平滑コンデンサ５４が設けられている。受電装置９２にはまた、その前段に、図１の受電側共振回路５１に代えて、受電側共振回路１２１が設けられている。

受電側共振回路１２１は、図１の受電側共振回路５１（数ループ程度のコイル）に対して並列に、バリキャップ１３２とコンデンサ１３３とからなる直列回路が接続されている。

ここで、バリキャップ１３２の容量値をCvrと記述し、コンデンサ１３３の容量値をCcrと記述すると、受電側共振回路１２１の共振周波数f121は、次の式（５）のように示される。

・・・（５）

式（５）において、上述の式（４）と同様の理由により、コンデンサ１３３の容量値Ccrは所定の固定値であるのに対して、バリキャップ１３２の容量値Cvrは可変値である。バリキャップ１３２は、バラクタや可変容量ダイオードなどとも称される素子であって、印加電圧が増加するに連れて容量値Cvrが減少するという特性を有しているからである。

即ち、バリキャップ１３２の印加電圧を変化させることで、その容量値Cvrは変化するので、結果として、受電側共振回路１２１の共振周波数f121を変化させることができる。これにより、受電側共振回路１２１の共振周波数f121を発振周波数f33に一致させるように変化させることで、伝送効率の低下を防止すること、即ち、非接触で電力を安定に伝送することができるようになる。

換言すると、受電側共振回路１２１の共振周波数f121を発振周波数f33に一致させるように変化させるためには、バリキャップ１３２の容量値Cvrの適切な制御、即ち、バリキャップ１３２の印加電圧の適切な制御を行うと好適である。そこで、かかる制御（以下、受電側共振周波数可変制御と称する）を実現すべく、受電装置９２にはさらに、A/D変換回路１２２、マイクロコンピュータ１２３、およびＤ／Ａ変換回路１２４が設けられている。

A/D変換回路１２２は、平滑コンデンサ５４の両端のアナログ電圧を、デジタルデータである出力電圧値Ｖに変換して、マイクロコンピュータ１２３に供給する。

マイクロコンピュータ１２３は、受電装置９２の動作全体を制御する。

例えば、マイクロコンピュータ１２３は、A/D変換回路１２の出力電圧値Ｖに基づいて、受電側のバリキャップ１３２の印加電圧の指令（デジタルデータ）を生成し、Ｄ／Ａ変換回路１２４に供給する。

Ｄ／Ａ変換回路１２４は、マイクロコンピュータ１２３からの指令に従って、バリキャップ１３２の印加電圧を変化させる。即ち、Ｄ／Ａ変換回路１２４は、マイクロコンピュータ１２３からのデジタルデータ（指令）に対応するアナログ電圧を、バリキャップ１３２に印加する。

これにより、バリキャップ１３２の容量値Cvrは変更され、その結果、受電側共振回路１２１の共振周波数f121は変化することになる。

このように、受電側共振周波数可変制御は、A/D変換回路１２の出力電圧値Ｖに基づいて実行される。なお、受電側共振周波数可変制御の詳細については、図４を用いて後述する。

また例えば、マイクロコンピュータ１２３は、A/D変換回路１２の出力電圧値Ｖに基づいて、送信側のバリキャップ１１２の印加電圧の変更命令等を含む制御データを生成する。

この制御データは、上述したように、送電側共振周波数可変制御に用いられる。よって、この制御データは、送電装置９１に転送される必要がある。このため、受電装置９２にはさらに、送信回路１２５およびアンテナ１２６が設けられている。

即ち、マイクロコンピュータ１２３により生成された制御データは、送信回路１２５に供給される。そこで、送信回路１２５は、マイクロコンピュータ１２３からの制御データを、アンテナ１２６を介して送電装置９１に送信する。すると、上述したように、送電装置９１は、この制御データを用いて、送電側のバリキャップ１１２の印加電圧を変化させる。これにより、その容量値Cvsが変化して、送電側共振回路１０１の共振周波数f101が変化することになる。このようにして、送電側共振周波数可変制御を実行する。なお、送電側共振周波数可変制御のさらなる詳細については、図４を用いて後述する。

［電力伝送システムの第１実施形態の動作例］

次に、図３の例の電力伝送システム８１の動作例について説明する。

ただし、電力伝送システム８１の動作のうち、送電装置９１から受電装置９２への電力伝送の動作自体は、図１の基本電力伝送システム１１の動作と基本的に同様であるので、ここではその説明は省略する。

そこで、以下、電力伝送システム８１の動作のうち、受電側共振周波数可変制御と送電側共振周波数可変制御とを実現する処理（以下、共振周波数制御処理と称する）について説明する。

送電装置９１から受電装置９２に供給された電力を、以下、受電電力と称し、受電電力をＰと記述すると、受電電力Ｐは、次の式（６）により示される。

・・・（６）

なお、式（６）において、Ｒは、受電装置９２の負荷の抵抗値を示している。

ここで、送電側共振周波数可変制御や受電側共振周波数可変制御とは、共振周波数f101，f121を変化させて発振周波数f33に一致させる制御である。上述した図２を用いて説明したように、共振周波数f101,f121が発振周波数f33に一致しているときが、伝送効率が最も高いので、受電電力Ｐが最大となる。即ち、送電側共振周波数可変制御や受電側共振周波数可変制御として、受電電力Ｐが最大となるように、共振周波数f101,f121を変化させる制御を採用すればよい。さらに言えば、式（６）に示されるように、固定負荷であれば負荷の抵抗値Ｒは一定であり、受電電力Ｐは、出力電圧値Ｖの自乗に比例する。従って、受電側共振周波数可変制御として、出力電圧値Ｖが最大となるように、共振周波数f101，f121を変化させる制御を採用すればよい。このような受電側共振周波数可変制御と送電側共振周波数可変制御とを実現する共振周波数制御処理の一例が図４に示されている。

図４は、共振周波数制御処理の一例を説明するフローチャートである。

ステップＳ１１において、マイクロコンピュータ１２３は、受電側のバリキャップ１３２の印加電圧の指令を１ステップずつ増加させ、ステップ毎の各出力電圧値Ｖを計測する。

ステップＳ１２において、マイクロコンピュータ１２３は、出力電圧値Ｖが最大となったときの指令を、受電側のバリキャップ１３２の最適指令として設定する。

その後、マイクロコンピュータ１２３は、その最適指令（デジタルデータ）を、Ｄ／Ａ変換回路１２４に出力し続ける。これにより、受電側共振回路１２１の共振周波数f121は、出力電圧値Ｖが最大となる周波数、即ち、発振周波数f33にほぼ一致した周波数になる。

より具体的には例えば、バリキャップ１３２の印加電圧が上昇すると、上述したように、バリキャップ１３２の容量値Cvrは減少し、上述した式（５）に示されるように、受電側共振回路１２１の共振周波数f121は高くなる。逆に、バリキャップ１３２の印加電圧が下降すると、上述したように、バリキャップ１３２の容量値Cvrは増加し、上述した式（５）に示されるように、受電側共振回路１２１の共振周波数f121は低くなる。

従って、受電側共振回路１２１の共振周波数f121を発振周波数f33にほぼ一致させるためには、共振周波数f121を高い方向にも低い方向にも調整できるようにしておく必要がある。即ち、金属や人間などが近接した場合でも、受電電力Ｐが最大となるバリキャップ１３２の容量値Cvrが、その可変範囲内に入るように、バリキャップ１３２の容量値Cvrを増加方向にも減少方向にも調整できるようにしておく必要がある。さらにいえば、バリキャップ１３２は特性のバラつきがあるので、そのようなバラつきも考慮した上で調整できるようにしておく必要がある。

このような調整を可能にすべく、バリキャップ１３２の容量値Cvrがその可変範囲のうち中間容量値となったときに、金属や人間などが近接していない理想的な状態における共振周波数f121が、目的の周波数（発振周波数f33）となると好適である。そこで、例えば本実施形態では、そうなるように、受電側共振回路１２１のコイルのインダクタンスLrや、コンデンサ１３３の容量Ccrが調整されている。

従って、例えば本実施形態では、ステップＳ１１の処理で、受電側のバリキャップ１３２の印加電圧の指令が１ステップずつ増加された場合、最高のステップの指令に至るまでの特定のステップで、出力電圧値Ｖが最大になるはずである。例えば、金属や人間などが近接していない理想的な状態では、受電側のバリキャップ１３２の印加電圧の指令の可変範囲のうちほぼ中間のステップで、出力電圧値Ｖが最大になるはずである。また例えば、金属や人間などが近接している状態では、中間のステップの前後に若干ずれたステップで、出力電圧値Ｖが最大になるはずである。

例えば、図５は、受電側のバリキャップ１３２の印加電圧と、出力電圧値Ｖとの関係を示している。

図５において、縦軸は出力電圧値Ｖを示している。また、横軸は、受電側のバリキャップ１３２の印加電圧を示している。

図５の例では、出力電圧値Ｖは山型の形状で変化し、受電側のバリキャップ１３２の印加電圧が約10Ｖで、山の頂上になっていること、即ち出力電圧値Ｖが最大になっていることがわかる。

そこで、ステップＳ１２の処理では、出力電圧値Ｖが最大となったときの指令（デジタルデータ）、図５の例では約10Ｖ前後のステップの指令が、受電側のバリキャップ１３２の最適指令として設定されるのである。

このように、ステップＳ１１，Ｓ１２の処理で、受電側共振周波数可変制御が実現されることになる。

次に、ステップＳ１３以降の処理で、送電側共振周波数可変制御が実現されることになる。

即ち、ステップＳ１３において、マイクロコンピュータ１２３は、送電側のバリキャップ１１２の印加電圧の指令を１ステップずつ増加させ、ステップ毎の各出力電圧値Ｖを計測する。

具体的には例えば、マイクロコンピュータ１２３は、送電側のバリキャップ１１２の印加電圧の指令を１ステップ増加させる変更命令等を含む制御データを生成し、送信回路１２５およびアンテナ１２６を介して送電装置９１に送信する。すると、送電装置９１は、上述したように、その制御データに従って、送電側のバリキャップ１１２の印加電圧を１ステップ増加させる。これにより、その容量値Cvsが変化して、送電側共振回路１０１の共振周波数f101が変化するので、その結果として、受電装置９２の出力電圧値Ｖが変化する。そこで、マイクロコンピュータ１２３は、変化した出力電圧値Ｖを計測する。ステップＳ１３の処理として、このような一連の処理が、各ステップ毎に実行される。

なお、送電側のバリキャップ１３２と同様の理由により、バリキャップ１１２の容量値Cvsがその可変範囲のうち中間容量値となったときに、金属や人間などが近接していない理想的な状態における共振周波数f101が、目的の周波数（発振周波数f33）となると好適である。そこで、例えば本実施形態では、そうなるように、送電側共振回路１０１のコイルのインダクタンスLsや、コンデンサ１３３の容量Ccsが調整されている。

ステップＳ１４において、マイクロコンピュータ１２３は、出力電圧値Ｖが最大となったときの指令を、送電側のバリキャップ１１２の最適指令として設定する。

具体的には例えば、マイクロコンピュータ１２３は、送電側のバリキャップ１１２の印加電圧の最適指令の設定命令等を含む制御データを生成し、送信回路１２５やおよびアンテナ１２６を介して送電装置９１に送信する。

すると、送電装置９１は、その最適指令に従った印加電圧を、送電側のバリキャップ１１２に印加し続ける。これにより、送電側共振回路１０１の共振周波数f101は、出力電圧値Ｖが最大となる周波数、即ち、発振周波数f33にほぼ一致した周波数になる。

このように、第１実施形態の電力伝送システム８１では、共振周波数制御処理が実行される。これにより、受電電力Ｐが最大となるように共振周波数が自動的に制御されることになる。その結果、送電装置９１から受電装置９２に対して、安定して電力を供給することができるようになる。

このことは、共振周波数f101，f121がばらついたとしても、何ら変わりはない。即ち、第１実施形態の電力伝送システム８１では、共振周波数制御処理が実行されるので、共振周波数f101，f121のばらつきが許容されることになる。その結果、従来の磁界共鳴型電力伝送手法が適用された非接触電力システムと比較すると、第１実施形態の電力伝送システム８１を量産することが容易に可能になる。即ち、従来の磁界共鳴型電力伝送手法が適用された非接触電力システムでは、共振周波数制御処理は実行できないので、共振周波数のばらつきは許容できないことになる。しかしながら、共振周波数の製造上のばらつきを抑えることが困難であり、その結果、従来の磁界共鳴型電力伝送手法が適用された非接触電力システムを量産することは困難であった。この困難性が、第１実施形態の電力伝送システム８１では共振周波数f101，f121のばらつきが許容されるので、解消されるのである。

なお、図４の共振周波数制御処理の開始タイミングは、特に限定されない。例えば、開始タイミングとしては、受電装置９２が通電されるタイミングを採用することができる。また例えば、出力電圧値Ｖが低下したタイミング、所定時間が経過したタイミング、ユーザにより指示されたタイミング等を開始タイミングとして採用することができる。

また、共振周波数制御処理では、受電側共振周波数可変制御と送電側共振周波数可変制御との２つの制御が実現された。しかしながら、これらの２つの制御のうち、いずれか一方のみが行われるようにすることができる。例えば、送電側共振回路１０１と受電側共振回路１２１のうち、一方が人や金属が近接しない離れた場所に配置されていてそれらの影響を受けない場合、他方の共振周波数のみを制御するようにしてもよい。

また、受電側共振周波数可変制御と送電側共振周波数可変制御を実現するという視点では、それらの制御手法は、受電電力Ｐが最大となるように共振周波数を制御できる手法であれば足り、上述の手法に特に限定されない。

例えば、共振周波数を変化させる手法（以下、共振周波数可変手法と称する）として、上述の例では、バリキャップ１１２，１１３の印加電圧を変化させる手法が採用された。しかしながら、共振周波数可変手法は、上述の例に特に限定されず、例えばバリキャップ以外の素子、モータ駆動のバリコン（可変抵抗器）を用いて、共振回路のインダクタンスＬやキャパシタンスＣを変化させる手法を採用することができる。また例えば、共振回路を構成するコイルのコアの出し入れやコイルの間隔を変えたり、コイルのタップ出しを電気的切り換えることで、インダクタンスＬを変化させる手法を採用することができる。

＜３．第２実施形態＞

さらにいえば、伝送効率を最大にするという視点、即ち、受電電力Ｐを最大にするという視点からすれば、共振周波数と発振周波数とを一致させるような制御をすれば足りる。

即ち、第１実施形態では、発振周波数を固定して、共振周波数を変化させることで、共振周波数と発振周波数f31とを一致させる制御として、受電側共振周波数可変制御と送電側共振周波数可変制御が採用された。

しかしながら、受電電力Ｐを最大にするという視点からすれば、共振周波数の方を固定して、発振周波数を変化させることで、共振周波数と発振周波数とを一致させる制御も実現可能である。以下、かかる制御を、発振周波数可変制御と称する。

換言すると、本発明人は、基本電力伝送手法を基礎とした手法として、共振周波数変化手法に加えてさらに、発振周波数可変制御を実現させる手法（以下、発振周波数可変手法と称する）を発明した。本発明が適用された電力伝送システムのうち、このような発振周波数可変手法が適用された実施形態が、第２実施形態である。

即ち、第２実施形態では、発振周波数可変手法が適用されて、電力伝送システムの使用中でも発振周波数f31が共振周波数に一致するように制御される。その結果、伝送効率の低下を防止すること、即ち、非接触で電力を安定に伝送することができるようになる。

以下、第２実施形態の詳細についてさらに説明する。

［電力伝送システムの第２実施形態の構成例］

図６は、本発明が適用された電力伝送システムの第２実施形態の構成例を示している。

図６において、図１または図３の場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

図６の例の電力伝送システム１６１は、送電装置１７１と受電装置１７２とを含むように構成される。

図１との比較の視点からすると、送電装置１７１には、図１の場合と同様に、送電コイル３２および送電側共振回路３３が設けられている。送電装置１７１にはまた、図１の発振回路３１に代えて、発振回路１８１が設けられている。送電装置１７１にはさらに、アンテナ１０２と受信回路１０３が設けられている。

図３との比較の視点からすると、送電装置１７１には、図３の発振回路３１に代えて発振回路１８１が設けられ、図３の送電側共振回路１０１に代えて、図１の場合と同様の送電側共振回路３３が設けられている。送電装置１７１にはまた、図３の場合と同様に、送電コイル３２、アンテナ１０２、および受信回路１０３が設けられている。一方、送電装置１７１の構成要素としては、図３の送電装置９１の構成要素の１つであるＤ／Ａ変換回路１０４は省略されている。

発振回路１８１は、その発振周波数f181を可変すべく、基準周波数発生回路１９１、位相同期回路１９２、および増幅回路１９３を含むように構成されている。

基準周波数発生回路１９１は、基準周波数の電気信号を発生し、位相同期回路１９２に供給する。位相同期回路１９２は、例えば、PLL（Phase-locked loop）回路により構成される。位相同期回路１９２には、基準周波数の倍率Ｎ（Ｎは1以上の数値）が設定されている。即ち、位相同期回路１９２は、基準周波数の電気信号に対して所定の処理を施すことで、基準周波数のＮ倍の周波数の電気信号を生成し、増幅回路１９３に供給する。増幅回路１９３は、位相同期回路１９２の出力信号を増幅して、増幅後の電気信号を出力する。この増幅回路１９３の出力信号が、発振回路１８１の出力信号である。

このようにして、発振回路１８１の発振周波数f181は、基準周波数のN倍の周波数となる。即ち、位相同期回路１９２のＮ値の設定を変化させることで、発振周波数f181を変化させることができるようになる。

位相同期回路１９２のＮ値の設定は、受信回路１０３によりなされる。即ち、受信回路１０３は、受電装置１７２から送信されてきた制御データを、アンテナ１０２を介して受信する。詳細については後述するが、この制御データには、Ｎ値の変更命令等が含まれている。そこで、受信回路１０３は、制御データに基づいて、位相同期回路１９２のＮ値の設定を変更する。

このように、発振周波数可変制御は、受電装置１７２から送信されてきた制御データに基づいて実行される。なお、発振周波数可変制御のさらなる詳細については、図７を用いて後述する。

このような構成の送電装置１７１に対して、受電装置１７２の構成は、図１との比較の視点からすると次のようになる。即ち、受電装置１７２には、図１の場合と同様に、受電側共振回路５１、受電コイル５２、ブリッジ整流回路５３、および平滑コンデンサ５４が設けられている。受電装置１７２にはさらに、A/D変換回路１２２、マイクロコンピュータ１２３、Ｄ／Ａ変換回路１２４、送信回路１２５、および、アンテナ１２６が設けられている。

図３との比較の視点からすると、受電装置１７２には、図３の受電側共振回路１２１に代えて、図１の場合と同様の受電側共振回路５１が設けられている。また、受電装置１７２の構成要素としては、図３の受電装置９２の構成要素の１つであるＤ／Ａ変換回路１２４は省略されている。その他の受電装置１７２の構成は、図３の場合と同様である。

［電力伝送システムの第２実施形態の動作例］

次に、図６の例の電力伝送システム１６１の動作例について説明する。

ただし、電力伝送システム１６１の動作のうち、送電装置１７１から受電装置１７２への電力伝送の動作自体は、図１の基本電力伝送システム１１の動作と基本的に同様であるので、ここではその説明は省略する。

そこで、以下、電力伝送システム１６１の動作のうち、発振周波数可変制御を実現する処理（以下、発振周波数制御処理と称する）について説明する。

図７は、発振周波数制御処理の一例を説明するフローチャートである。

ステップＳ３１において、マイクロコンピュータ１２３は、送電側のＮ値を１ステップずつ増加させ、ステップ毎の各出力電圧値Ｖを計測する。

具体的には例えば、マイクロコンピュータ１２３は、送電側のＮ値を１ステップ増加させる変更命令等を含む制御データを生成し、送信回路１２５やおよびアンテナ１２６を介して送電装置１７１に送信する。すると、送電装置１７１は、上述したように、その制御データに従って、位相同期回路１９２のＮ値を１ステップ増加させる。これにより、発振回路１８１の発振周波数f181が変化するので、その結果として、受電装置１７２の出力電圧値Ｖが変化する。そこで、マイクロコンピュータ１２３は、変化した出力電圧値Ｖを計測する。ステップＳ３１の処理として、このような一連の処理が、各ステップ毎に実行される。

ステップＳ３２において、マイクロコンピュータ１２３は、出力電圧値Ｖが最大となったときの指令を、送電側のＮ値の最適指令として設定する。

具体的には例えば、マイクロコンピュータ１２３は、送電側のＮ値の最適指令の設定命令等を含む制御データを生成し、送信回路１２５やおよびアンテナ１２６を介して送電装置１７１に送信する。

すると、送電装置１７１は、位相同期回路１９２のＮ値として、その最適指令に従ったステップの値を設定する。これにより、発振回路１８１の発振周波数f181は、出力電圧値Ｖが最大となる周波数、即ち、送信側共振回路３３の共振周波数f33や受電側共振回路５１の共振周波数f51にほぼ一致した周波数になる。

このように、第２実施形態の電力伝送システム１６１では、発振周波数制御処理が実行される。これにより、受電電力Ｐが最大となるように発振周波数が自動的に制御されることになる。その結果、送電装置１７１から受電装置１７２に対して、安定して電力を供給することができるようになる。また、第１実施形態の場合と同様の理由により、第２実施形態の電力伝送システム１６１もまた量産することが容易に可能になる。

＜４．第３実施形態＞

ところで、上述した第１実施形態と第２実施形態においては、送電側と受電側の間の距離（以下、伝送距離と称する）は固定されていた。しかしながら、例えば受電装置が携帯端末などで構成されて持ち運び自在になる場合などには、伝送距離が変わってしまう場合もあり得る。

この場合、伝送距離に反比例して受電電力Ｐが変化する。よって、伝送距離が可変する場合に何ら対策を施さないと、例えば、伝送距離が短い場合、受電電力Ｐが、受電側で必要とされる電力（以下、必要電力と称する）以上となってしまい、不要輻射が増大したり無駄な電力が消費されるおそれもある。一方、伝送距離が長い場合、受電電力Ｐが必要電力未満となってしまい、受電側の動作に支障をきたすおそれもある。

即ち、受電電力Ｐを必要電力で維持することが好適であるところ、伝送距離が可変する場合に何ら対策を施さないと、受電電力Ｐは必要電力で維持することは困難になる。

そこで、本発明人は、受電電力Ｐを必要電力で維持すべく、基本電力伝送手法を基礎として、送電装置９１の出力電力（以下、送電電力と称する）を制御する手法を発明した。なお、以下、かかる制御を送電電力可変制御と称し、かかる手法を送電電力可変手法と称する。

［送電電力可変手法］

図８は、送電電力可変手法を説明する図である。

図８において、縦軸は、受電電力Ｐを示し、横軸は、伝送距離を示している。

図８の例では、説明の簡略上、送電電力が、「低」、「中」、「高」の３段階に可変できるとする。この場合、送電電圧が「低」の場合の伝送距離に対する受電電力Ｐの変化が、曲線PP1により示されている。送電電力が「中」の場合の伝送距離に対する受電電力Ｐの変化が、曲線PP2により示されている。送電電力が「高」の場合の伝送距離に対する受電電力Ｐの変化が、曲線PP3により示されている。

いま、例えば、伝送距離が距離Ｄ２であり、送電電力が「中」であるとする。この場合、受電電力Ｐは必要電力となっている。即ち、伝送距離が距離Ｄ２の場合には、送電電力が「中」となるように制御されると好適である。

しかしながら、例えば、その後、伝送距離が比較的短い距離Ｄ１に変化した場合、送電電力が「中」のまま維持されていると、受電電力Ｐは必要電力を超えてしまうことになる。そこで、このような場合、送電電力可変制御として、送電電力を「中」から「低」に変化させる制御が実行され、その結果、受電電力Ｐを必要電力のまま維持させることができる。

また例えば、その後、伝送距離が比較的長い距離Ｄ３に変化した場合、送電電力が「小」のまま維持されていると、受電電力Ｐは必要電力未満になってしまうことになる。そこで、このような場合、送電電力可変制御として、送電電力を「低」から「高」に変化させる制御が実行され、その結果、受電電力Ｐを必要電力のまま維持させることができる。

本発明が適用された電力伝送システムのうち、このような送電電力可変手法が適用された実施形態が、第３実施形態である。

即ち、第３実施形態では、送電電力可変手法が適用されて、伝送距離によらず、受電電力Ｐが必要電力を維持するように制御される。その結果、非接触で電力を安定に伝送することができるようになる。

以下、第３実施形態の詳細についてさらに説明する。

［電力伝送システムの第１実施形態の構成例］

図９は、本発明が適用された電力伝送システムの第３実施形態の構成例を示している。

図９において、図１の場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

図９の例の電力伝送システム２２１は、送電装置２３１と受電装置２３２とを含むように構成される。

送電装置２３１には、図１の場合と同様に、発振回路３１、送電コイル３２、および、送電側共振回路３３が設けられている。さらに、送電装置９１には、発振回路３１と送電コイル３２の間に増幅回路２４１が設けられている。さらにまた、送電装置９１には、送電電力制御回路２４２、マイクロコンピュータ２４３、受信回路２４４、およびアンテナ２４５が設けられている。

受電装置２３２には、図１の場合と同様に、受電側共振回路５１、受電コイル５２、ブリッジ整流回路５３、および平滑コンデンサ５４が設けられている。さらに、受電装置２３２には、その後段に、Ａ／Ｄ変換回路２５１が設けられている。さらにまた、受電装置２３２には、マイクロコンピュータ２５２、送信回路２５３、およびアンテナ２５４が設けられている。

受電装置２３２側のＡ／Ｄ変換回路２５１は、平滑コンデンサ５４の両端のアナログ電圧を、デジタルデータである出力電圧値Ｖに変換して、マイクロコンピュータ１２３に供給する。

受電装置２３２側のマイクロコンピュータ２５２は、受電装置２３２の動作全体を制御する。例えば、マイクロコンピュータ２５２は、Ａ／Ｄ変換回路２５１の出力電圧値Ｖに基づいて、送電電力の変更命令等を含む制御データを生成し、送信回路２５３に供給する。

受電装置２３２側の送信回路１２５は、マイクロコンピュータ２５２からの制御データを、アンテナ２５４を介して送電装置２３１に送信する。

送電装置２３１側の受信回路２４４は、受電装置２３２から送信されてきた制御データを、アンテナ２４５を介して受信して、マイクロコンピュータ２４３に供給する。

送電装置２３１側のマイクロコンピュータ２４３は、送電装置２３１の動作全体を制御する。例えば、マイクロコンピュータ２４３は、制御データに基づいて、送電電力の変更命令を生成して、送電電力制御回路２４２に供給する。

送電電力制御回路２４２は、送電電力の変更命令に従って、増幅回路２４１のゲイン（増幅率）を設定する。増幅回路２４１は、発振回路３１の出力信号を、設定されたゲイン分だけ増幅する。

なお、ゲインとして、設定前の値より低い値が設定された場合には、「設定されたゲイン分だけ増幅する」とは、発振回路３１の出力信号のレベルが下降して、その分だけ、送電電力が低くなることになることを意味する。これに対して、ゲインとして、設定前の値より高い値が設定された場合には、「設定されたゲイン分だけ増幅する」とは、発振回路３１の出力信号のレベルが上昇して、その分だけ、送電電力が高くなることを意味する。また、ゲインとして、設定前の値と同一値が設定された場合（ゲインの設定変更がなされない場合）には、「設定されたゲイン分だけ増幅する」とは、発振回路３１の出力信号のレベルは維持されて、その結果、送電電力も現状のまま維持されることを意味する。

［電力伝送システムの第３実施形態の動作例］

次に、図９の例の電力伝送システム２２１の動作例について説明する。

ただし、電力伝送システム２２１の動作のうち、送電装置２３１から受電装置２３２への電力伝送の動作自体は、図１の基本電力伝送システム１１の動作と基本的に同様であるので、ここではその説明は省略する。

そこで、以下、電力伝送システム２２１の動作のうち、送電電力可変制御を実現する処理（以下、送電電力制御処理と称する）について説明する。

図１０は、送電電力制御処理の一例を説明するフローチャートである。

ステップＳ５１において、マイクロコンピュータ２５２は、出力電圧値Ｖを計測する。

ステップＳ５２において、マイクロコンピュータ２５２は、出力電圧値Ｖが、必要電力に対応する適切な値（以下、適切値と称する）となっているか否かを判定する。

出力電圧値Ｖが適切値となっている場合には、ステップＳ５２においてＹＥＳであると判定され、処理はステップＳ５１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、出力電圧値Ｖが適切値となっている限り、ステップＳ５１，Ｓ５２のループ処理が繰り返し実行されて、送電電力は現状のまま維持されることになる。

その後、伝送距離が変化する等して出力電圧Ｖが適切値を上回ったり下回たりすると、ステップＳ５２において、出力電圧値Ｖが適切値となっていないと判定されて、処理はステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３において、マイクロコンピュータ２５２は、出力電圧値Ｖが適切値を上回っているか否かを判定する。

出力電圧値Ｖが適切値を下回っている場合、ステップＳ５３においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ５４に進む。ステップＳ５４において、マイクロコンピュータ２５２は、送電電力を１ステップだけ高くする。

これに対して、出力電圧値Ｖが適切値を上回っている場合、ステップＳ５３においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ５５に進む。ステップＳ５５において、マイクロコンピュータ２５２は、送電電力を１ステップだけ低くする。

具体的には例えば、ステップＳ５４またはＳ５５の処理として、次のような一連の処理が実行される。即ち、マイクロコンピュータ２５２は、送電電力を１ステップ高く／低くさせる変更命令等を含む制御データを生成し、送信回路２５３やおよびアンテナ２５４を介して送電装置２３１に送信する。すると、送電装置２３１は、上述したように、その制御データに従って、増幅回路２４１のゲインを増加／下降させることで、送電電力を１ステップ高く／低くさせる。

ステップＳ５４またはＳ５５の処理として、このような一連の処理が実行されると、処理はステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６において、マイクロコンピュータ２５２は、処理の終了が指示されたか否かを判定する。

処理の終了がまだ指示されていない場合、ステップＳ５６においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ５１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、処理の終了が指示されるまでの間、ステップＳ５１乃至Ｓ５６のループ処理が繰り返し実行されて、送電電力可変制御が実現される。

その後、処理の終了が指示されると、ステップＳ５６においてＹＥＳであると判定されて、送電電力制御処理が終了することになる。

このように、第３実施形態の電力伝送システム２２１では、送電電力制御処理が実行される。これにより、受電電力Ｐが適値（必要電力）となるように送電電力が自動的に制御される。その結果、受電側では、不要輻射や無駄な電力の消費を防ぐことができ、また、電力不足による悪影響も除去することができる。

また、送電側と受電側の間に障害物が入り、伝送ロスが生じた場合には、送電電力が一定のままでは、伝送距離が変わらなくても、受電電力Ｐは低下してしまい、電力不足による悪影響が生じてしまうおそれもある。そこで、このような場合の対策としても、第３実施形態の電力伝送システム２２１を採用して、送電電力制御処理を実行させると好適である。

＜本発明の他の適用＞

以上、本発明が適用される電力伝送システムとして、第１実施形態乃至第３実施形態について説明した。しかしながら、本発明の実施形態は、第１実施形態乃至第３実施形態に特に限定されず、基本電力伝送手法が適用された電力伝送システムの形態であれば足りる。

例えば、本発明の実施形態としては、共振周波数可変手法、発振周波数可変手法、および送電電力可変手法のうち任意の２つ以上が組み合わされて適用された電力伝送システムを採用することができる。

また例えば、第１実施形態乃至第３実施形態では、送電側と受電側の間の制御データの送受信手法として、電波を用いる手法が採用された。しかしながら、送受信手法は、特に限定されず、その他、例えば、赤外線を用いる手法等を採用することができる。即ち、本発明の実施形態として、任意の送受信手法が適用された電力伝送システムを採用することができる。

さらにまた、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、プログラム記録媒体からインストールされる。このプログラムは、例えば、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータにインストールされる。または、このプログラムは、各種のプログラムをインストールすることで各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどにインストールされる。

図１１は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU３０１，ROM（Read Only Memory）３０２，RAM（Random Access Memory）３０３は、バス３０４により相互に接続されている。バス３０４には、さらに、入出力インタフェース３０５が接続されている。入出力インタフェース３０５には、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる入力部３０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部３０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部３０８が接続されている。さらに、入出力インタフェース３０５には、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部３０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア３１１を駆動するドライブ３１０が接続されている。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU３０１が、例えば、記憶部３０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース３０５及びバス３０４を介して、RAM３０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。コンピュータ（CPU３０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）であるリムーバブルメディア３１１に記録して提供される。プログラムは、パッケージメディアであるリムーバブルメディア３１１に記録して提供される。なお、パッケージメディアとしては、光ディスク（CD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどが用いられる。あるいは、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。そして、プログラムは、リムーバブルメディア３１１をドライブ３１０に装着することにより、入出力インタフェース３０５を介して、記憶部３０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部３０９で受信し、記憶部３０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM３０２や記憶部３０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。

本発明の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１１ 電力伝送システム， ２１ 送電装置， ２２ 受電装置， ３１ 発振回路 ，３２ 送電コイル， ３３ 送電側共振回路， ５１ 受電側共振回路， ５２ 受電コイル， ５３ ブリッジ整流回路， ５４ 平滑コンデンサ， ８１ 電力伝送システム， ９１ 送電装置， ９２ 受電装置， １０１ 送電共振回路， １１２ バリキャップ， １２１ 受電側共振回路， １２３ マイクロコンピュータ， １３２ バリキャップ， １６１ 電力伝送システム， １７１ 送電装置， １７２ 受電装置， １９２ 位相同期回路， ２２１ 電力伝送システム， ２３１ 送電装置， ２３２ 受電装置， ２４１ 増幅回路， ２４２ 送電電力制御回路， ２４３ マイクロコンピュータ， ２４４ 受信回路， ２５２ マイクロコンピュータ， ２５３ 送信回路， ３０１ CPU， ３０２ ROM， ３０３ RAM， ３０８ 記憶部， ３１１ リムーバブルメディア

Claims (18)

1. 発振手段と共振手段を少なくとも含み、磁界共鳴型電力伝送手法に従って受電装置に電力を送電する送電手段と、
   前記発振手段の発振周波数と、前記共振手段の共振周波数とのうち少なくとも一方を変化させることで、前記受電装置の受電電力を最大とするように制御する制御手段と
   を備える送電装置。
2. 前記制御手段は、
   前記受電装置によって、前記受電電力に基づいて、前記発振周波数と前記共振周波数のうちの少なくとも一方を変更させる変更命令が生成され、送信されてきた場合、
   前記変更命令を受信して、
   前記変更命令に従って、前記発振周波数と前記共振周波数とのうち少なくとも一方を変化させる制御を行う
   請求項１に記載の送電装置。
3. 前記共振手段は、前記共振周波数が可変できるように構成されており、
   前記変更命令は、前記共振周波数を変更させる命令であり、
   前記制御手段は、前記変更命令に従って、前記共振周波数を変化させる
   請求項２に記載の送電装置。
4. 前記共振手段は、バリキャップを有し、
   前記制御手段は、前記バリキャップの印加電圧を変化させることで、前記共振周波数を変化させる
   請求項３に記載の送電装置。
5. 前記発振手段は、前記発振周波数が可変できるように構成されており、
   前記変更命令は、前記発振周波数を変更させる命令であり、
   前記制御手段は、前記変更命令に従って、前記発振周波数を変化させる
   請求項２に記載の送電装置。
6. 発振手段と共振手段を少なくとも含み、磁界共鳴型電力伝送手法に従って受電装置に電力を送電する送電装置が、
   前記発振手段の発振周波数と、前記共振手段の共振周波数とのうち少なくとも一方を変化させることで、前記受電装置の受電電力を最大とするように制御する
   ステップを含む送電方法。
7. 発振手段と送電側共振手段を少なくとも含み、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置から、前記電力が送電されてきた場合、少なくとも受電側共振手段を用いて前記電力を受電する受電手段と、
   前記発振手段の発振周波数、前記送電側共振手段の送電側共振周波数、および、前記受電側共振手段の受電側共振周波数のうち少なくともひとつを変化させることで、前記受電手段における受電電力を最大とするように制御する制御手段と
   を備える受電装置。
8. 前記受電側共振手段は、前記受電側共振周波数が可変できるように構成されており、
   前記制御手段は、前記受電電力を計測し、その計測値に基づいて、前記受電側共振周波数を変化させる
   請求項７に記載の受電装置。
9. 前記受電側共振手段は、バリキャップを有し、
   前記制御手段は、前記バリキャップの印加電圧を変化させることで、前記受電側共振周波数を変化させる
   請求項８に記載の受電装置。
10. 前記送電装置の前記送電側共振手段は、前記送電側共振周波数が可変できるように構成されており、
    前記制御手段は、さらに、前記受電電力の計測値に基づいて、前記送電側共振周波数を変更させる変更命令を生成して、前記送電装置に送信する制御を行う
    請求項８に記載の受電装置。
11. 前記送電装置の前記発振手段は、前記発振周波数が可変できるように構成されており、
    前記制御手段は、さらに、前記受電電力の計測値に基づいて、前記発振周波数を変更させる変更命令を生成して、前記送電装置に送信する制御を行う
    請求項７に記載の受電装置。
12. 発振手段と送電側共振手段を少なくとも含み、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置から、前記電力が送電されてきた場合、少なくとも受電側共振手段を用いて前記電力を受電する受電装置が、
    前記発振手段の発振周波数、前記送電側共振手段の送電側共振周波数、および、前記受電側共振手段の受電側共振周波数のうち少なくともひとつを変化させることで、前記受電装置における受電電力を最大とするように制御する
    ステップを含む受電方法。
13. 発振手段と送電側共振手段を少なくとも含み、磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置と、
    前記送電装置から送電されてきた前記電力を、少なくとも受電側共振手段を用いて受電する受電装置と
    を備え、
    前記発振手段の発振周波数、前記送電側共振手段の送電側共振周波数、および、前記受電側共振手段の受電側共振周波数のうち少なくともひとつを変化させることで、前記受電装置における受電電力を最大とするように制御する
    電力伝送システム。
14. 磁界共鳴型電力伝送手法に従って受電装置に電力を送電する送電手段と、
    前記送電手段の送電電力を変化させることで、前記受電装置の受電電力を制御する制御手段と
    を備える送電装置。
15. 磁界共鳴型電力伝送手法に従って受電装置に電力を送電する送電装置が、
    前記送電装置の送電電力を変化させることで、前記受電装置の受電電力を制御する
    ステップを含む送電方法。
16. 磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置から、前記電力が送電されてきた場合、前記電力を受電する受電手段と、
    前記送電装置の送電電力を変化させることで、前記受電装置の受電電力を制御する制御手段と
    を備える受電装置。
17. 磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置から、前記電力が送電されてきた場合、前記電力を受電する受電装置が、
    前記送電装置の送電電力を変化させることで、前記受電装置の受電電力を制御する
    ステップを含む受電方法。
18. 磁界共鳴型電力伝送手法に従って電力を送電する送電装置と、
    前記送電装置から送電されてきた前記電力を受電する受電装置と
    を備え、
    前記送電装置の送電電力を変化させることで、前記受電装置の受電電力を制御する
    電力伝送システム。

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