JP2012125112A - 無線電力伝送システム、送電装置、及び受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率の良い電力伝送を実現する無線電力伝送システム及び送電装置、受電装置を提供する。
【解決手段】電力を送電する送電部と送電する電力を調整する電力調整部と通信部とを備えた送電装置と、電力を受電する受電部と受電した電力を検出する電力検出部と受電した電力を蓄積する蓄電部と通信部とを備えた受電装置とを備えた無線電力伝送システムにおいて、送電電力と受電電力の比である電力の伝送効率と、蓄電残量に基づいて、送電電力を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線電力伝送システム、送電装置、及び受電装置に係り、特に、携帯端末機器等のように電源部からの位置が変化する環境下で使用される可能性のある機器に適した、無線電力伝送システム、送電装置、及び受電装置に関する。

電磁誘導や磁気結合等を利用して、無線による電力伝送を行う無線電力伝送システムの開発が進んでいる。この無線電力伝送システムの例として、携帯端末機器への充電システムが挙げられる。

特許文献１には、磁気共振現象を利用した非接触による電力の伝送を行う電力送信装置及び電力受信装置が開示されている。特許文献１に記載の装置は、電力受信装置に、受信電力検出回路と、受信電力検出回路による測定値を電力送信装置に送信するデータ送信回路を備え、電力送信装置に、受信電力検出回路によって測定された受信電力値のデータを受信するためのデータ受信回路と、送信電力を測定するための送信電力検出回路と、データ受信回路から出力される受信電力値と送信電力検出回路で測定された送信電力値とを比較するための送受信電力比較回路と、送受信比較回路における比較結果により送信する電力を制御する電力制御回路と、少なくとも二つの送信電力設定値を記憶する記憶部と、送受信比較回路における比較結果により、ユーザに警告を知らせる警報用ＬＥＤを備えている。

また、特許文献２には、２次元通信シートを利用し通信装置と端末装置間で電力を送信可能な２次元通信システムの例が記載されている。この２次元通信システムでは、端末装置が自己における電力の蓄積量が所定のレベルよりも低下すると、２次元通信シートを介して電力の送信要求メッセージを通信装置へ送信する。通信装置は、メッセージに応じて、２次元通信シートを介して電力を送電する。そして、端末装置は、通信装置から電力を受電して蓄積する。また、蓄積量が所定レベルに達すると、端末装置は２次元通信シートを介して電力の送電停止要求メッセージを通信装置へ送信し、通信装置は、電力の送電を停止する。

特開２０１０−５１１３７号公報 特開２００９−２７８３３１号公報

特許文献１の構成では、受電電力と送電電力の比電力の伝送効率に基づいて送電電力を制御し、伝送効率が予め定められた値よりも小さい場合には、異常と判断して送電を停止することができる。しかし、伝送効率は故障や異物混入などの異常状態でなければ、常に同じ値であるとは限らない。例えば、送電装置と受電装置の位置関係や受電装置の数、受電装置同士の位置関係などによって変化する。

そのため、たとえ正常状態において伝送効率が変化しても、伝送効率とは無関係に既定の送電電力を供給してしまう。従って、伝送効率が低い状態が続いても、規定の電力伝送を継続するため、効率の悪い電力伝送になってしまう。

また、異常状態と判断する伝送効率を高めに設定した場合、たとえ正常状態であっても異常と判断されてしまい送電が開始されないため、受電装置は動作できない。仮に受電装置が二次電池やキャパシタなどの蓄電部を備えていたとしても、その蓄電残量は低下し続けるため、やがて受電装置の動作を停止せざるを得なくなる。

一方、特許文献２の２次元通信システムでは、端末装置の蓄電器の電力量を常にモニタするモニタ回路を備えており、電力の需要に応じて端末装置へ電力を送電することが出来る。

しかし、通信装置と端末装置間の電力の伝送効率の変化については、なんら配慮されていない。例えば、携帯端末機器のような移動端末では、送電装置との位置関係などの通信環境の変化により、器機自体の機能は正常であっても、電力の伝送効率が刻々と変化する場合がある。

本発明の解決課題の１つは、機器は正常状態にあってかつ伝送効率が刻々と変化しても、平均的な伝送効率の良い電力伝送を実現する無線電力伝送システム、送電装置、及び受電装置を提供することにある。

本発明の他の解決課題は、環境に変化があっても受電装置への電力伝送を適切に行い、受電装置が動作を停止せざるを得ない状況を低減し、平均的な伝送効率を改善できる無線電力伝送システム、送電装置、及び受電装置を提供することにある。

上記課題を解決するための一例を挙げるならば、次の通りである。送電装置と受電装置との間で無線により電力を伝送する無線電力伝送システムであって、前記送電装置は、電力を送電する送電部と、前記送電する電力を調整する電力調整部とを有しており、前記受電装置は、前記電力を受電する受電部と、前記送電装置から受電した電力を蓄積する蓄電部とを有しており、前記送電装置と前記受電装置間における前記電力の伝送効率と、前記蓄電部の蓄電残量とに基づいて、前記送電装置からの送電電力の大きさを調整する機能を有することを特徴とする。

本発明によれば、電力の伝送効率と蓄電残量に基づいて送電電力を調整するので、伝送効率が変化するような使用環境下においても平均的な伝送効率の良い電力伝送を実現する無線電力伝送システム及び送電装置、受電装置を提供することができる。また、環境に変化があっても受電装置が動作を停止せざるを得ない状況を低減し、平均的な伝送効率を改善することができる無線電力伝送システム及び送電装置、受電装置を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施例になる無線電力伝送システムの構成例を示す図である。 第１の実施例における、送電装置と受電装置の処理を説明するフローチャートである。 第１の実施例における、送電電力の時間波形の一例を示す図である。 第１の実施例における、送電電力の時間波形の他の例を示す図である。 第１の実施例における、送電電力の設定テーブルの例である。 第１の実施例における、伝送効率の異なる例を示す図である。 第１の実施例における、無線電力伝送条件と送電電力の関係を示す図である。 本発明の第２の実施例における、送電装置と受電装置の処理を説明するフローチャートである。 第２の実施例における、送電電力の設定テーブルの例を示す図である。 同じ受電装置における、伝送効率の履歴の異なる例を示す図である。 本発明の第３の実施例における、送電装置と受電装置の処理を説明するフローチャートである。 第３の実施例における、同じ受電装置に対する２種類の送電電力の設定テーブルの例を示す図である。 本発明の第４の実施例における、無線電力伝送システムの構成例を示す図である。 第４の実施例における、送電装置と受電装置の処理を説明するフローチャートである。 第４の実施例における、要求電力の設定テーブルの例を示す図である。 本発明の第５の実施例における、無線電力伝送システムの装置構成の概略を示す外観斜視図である。 第５の実施例における、電力伝送媒体内を伝送される電力の強度を示す概略図である。 第５の実施例における、無線電力伝送システムの構成例を示す図である。 第５の実施例における、送電装置と受電装置と残存電力検出装置の処理を説明するフローチャートである。 本発明の第６の実施例における、無線電力伝送システムの装置構成の概略を示す外観斜視図である。 第６の実施例における、無線電力伝送システムの構成の例を示す図である。 第６の実施例における、送電装置と受電装置と残存電力検出装置の処理を説明するフローチャートである。

本発明の代表的な実施例によれば、無線電力伝送システムは、電磁誘導や磁気結合等を利用して無線により電力の伝送を行う送電装置と受電装置とを備えている。送電装置は、電力を送電する送電部と、送電する電力を調整する電力調整部と、通信部とを有している。受電装置は、電力を受電する受電部と、受電した電力を検出する電力検出部と、受電した電力を蓄積する蓄電部とを有している。受電装置は、さらに、蓄電部の蓄電残量を検出する機能を有している。送電装置は、送電電力と受電電力の比である電力の伝送効率と、蓄電残量とに基づいて、受電装置への送電電力を調整する。これにより、無線による電力の伝送効率が刻々と変化する場合でも、平均的には伝送効率の良い電力伝送系を実現することができる。

本発明の無線電力伝送システムの適用例として、携帯電話機、スマートフォン、モバイル器機等の携帯端末機器や、テレビのディスプレイ等の可搬型ＡＶ器機、掃除ロボットなど、電源からの距離が変化することの多い環境下で、ワイヤレスで使用される機器への充電を行うものが挙げられる。
以下、図面を用いて実施例を詳細に説明する。

本実施例では、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量に基づいて、送電装置の送電電力を調整する無線電力伝送システムの例を、図１〜図４Ｃを参照しながら、説明する。

図１は、本実施例の無線電力伝送システムの構成例を示す図である。無線電力伝送システム１０００は、受電装置１００と送電装置２００で構成されている。受電装置１００は、受電アンテナ１０１、受電部１０２、電力検出部１０３、蓄電部１０４、制御部１０５、通信部１０６、及び通信アンテナ１０７を有する。また、蓄電部１０４に、携帯電話などの電子機器が負荷１０８として接続されている。

送電装置２００は、送電アンテナ２０１、送電部２０２、電力調整部２０３、制御部２０４、記憶部２０５、通信部２０６、及び通信アンテナ２０７を有する。記憶部２０５には、送電電力を設定するためのテーブルや数式が格納されている。

受電装置１００の受電部１０２は、受電アンテナ１０１を介して送電装置２００から無線により送電された電力を受電し、電力検出部１０３に出力する。電力検出部１０３は、入力された電力レベルを検出する。蓄電部１０４は受電した電力を蓄える負荷である。制御部１０５は、最大化制御部１０５ａにより受電電力が最大となるように受電部１０２を制御し、その後、適応制御部１０５ｂにより電力検出部１０３が検出した電力レベルと蓄電部１０４の蓄電残量の情報を取得し、通信部１０６を制御する。通信部１０６は、通信用信号を生成し、通信アンテナ１０７を介して送電装置２００と通信する。

送電装置２００の通信部２０６は、通信アンテナ２０７を介して受電装置１００と通信する。制御部２０４は適応制御部２０４ａを備えており、通信部２０６が受信した情報と記憶部２０５に格納した情報を取得し、電力調整部２０３を制御する。電力調整部２０３は、制御部２０４の制御に従い送電部２０２の出力電力を調整する。送電部２０２は送電アンテナ２０１を介して、無線により受電装置１００に電力を送電する。

なお、本発明では、一対のアンテナ等のインタフェースにより、無線電力伝送や無線通信が可能な電界あるいは磁界が存在する空間を、無線電力伝送空間７００と定義する。このインタフェースは、無線電力伝送空間において電磁誘導や磁気結合等の、電磁波による無線電力伝送や無線通信が可能なインタフェースであればどのようなものでも良い。インタフェースの例として、例えば、受電アンテナ１０１と送電アンテナ２０１、通信アンテナ１０７と通信アンテナ２０７は、あるいは、ダイポールアンテナやパッチアンテナ、コイル、電極、共振器、カプラ、シート状の誘電体を用いた電力伝送媒体などが挙げられる。このようなインタフェースを以下では、単にアンテナとして説明する。なお、本発明の無線電力伝送システムで用いる周波数は、例えば、２．４Ｇｈｚとする。ただし、本発明が、この周波数に限定されるものでないことは言うまでも無い。

また、受電アンテナ１０１に通信アンテナ１０７の機能を持たせ、通信アンテナ１０７の機能を持たせた受電アンテナ１０１と通信部１０６をも接続しても良い。同様に、送電アンテナ２０１に通信アンテナ２０７の機能を持たせ、通信アンテナ２０７の機能を持たせた送電アンテナ２０１と通信部２０６をも接続しても良い。

なお、受電装置１００は、携帯電話などの電子機器（負荷）に組み込まれていても良い。同様に、送電装置２００も他の電子機器に組み込まれていても良い。また、蓄電部１０４は例えばリチウムイオン電池のような二次電池やコンデンサ、キャパシタなど、電力を貯蔵するものである。

また、制御部２０４は通信部２０６から取得した情報を記憶部２０５に格納しても良い。記憶部２０５は例えばフラッシュメモリやハードディスク、ＳＳＤなどである。

また、受電装置１００を構成する各部は蓄電部１０４に蓄えられた電力で動作しても良いし、受電部１０２で受電した電力で動作しても良い。

図２は、本実施例における、送電装置と受電装置間の無線電力伝送の処理を説明するフローチャートである。
送電装置２００は、電力調整部２０３を初期設定し、送電部２０２から初期設定電力（Ｐ０）の無線送電を行う（Ｓ２００）。受電装置１００は初期設定電力（Ｐ０）を受電部１０２で受電する（Ｓ１００）。そして、受電電力が最大となるように、制御部１０５の最大化制御部１０５ａが受電部１０２を制御する（Ｓ１０１）。その後、電力検出部１０３で受電電力を検出し（Ｓ１０２）、制御部１０５の適応制御部１０５ｂで蓄電部１０４の蓄電残量を検出する（Ｓ１０３）。そして、検出した受電電力と蓄電残量に関する情報を通信部１０６で送電装置２００に送信する（Ｓ１０４）。

送電装置２００は、受電電力、蓄電残量に関する情報を通信部２０６で受信した場合（Ｓ２０１）、制御部２０４の適応制御部２０４ａで伝送効率を算出し（Ｓ２０２）、伝送効率と蓄電残量に基づいて、記憶部２０５に格納したテーブルや数式を用いて、制御部２０４で送電電力を設定する（Ｓ２０３）。そして、制御部２０４は電力調整部２０３を制御し、送電部２０２から設定した電力Ｐ１を送電する（Ｓ２０４）。その後、受電装置１００は送電された電力を受電部１０２で受電する（Ｓ１０５）。

以降、所定の時間間隔ΔＴ毎に（Ｓ１０６）、受電電力の最大化（Ｓ１０１）以降を繰り返えし、送電部２０２から受電部１０２へ、設定した電力ＰＮを送電する。

なお、受電電力検出Ｓ１０２と蓄電残量検出Ｓ１０３の処理はどちらを先に実施しても良い。

図３Ａは、本実施例における、送電電力の時間波形の一例を示す図であり、図３Ｂは、送電電力の時間波形の他の例を示す図である。

図３Ａの例は、送電電力Ｐの設定Ｓ２０３を送電電力振幅で行った例である。受電電力の最大化（Ｓ１０１）から設定した電力の送電Ｓ２０４までを実施する所定の時間間隔ΔＴごとに、送電電力振幅（ｈ１，ｈ２，−）を更新することにより、送電電力（Ｐ１，Ｐ２，−，ＰＮ）を更新する。

図３Ｂの例は、送電電力の設定Ｓ２０３を、所定の時間間隔ΔＴにおける送電時間（ＯＮ）と停止時間（ＯＦＦ）との比で行ったデューティ制御の例である。受電電力の最大化（Ｓ１０１）から設定した電力の送電Ｓ２０４までを実施する所定の時間間隔ΔＴごとに送電停止時間（ＯＦＦ）を設定し、時間平均の送電電力（Ｐ１，Ｐ２，−，ＰＮ）を更新する。なお、各時間間隔ΔＴの前半が送電停止時間（ＯＦＦ）、後半が送電時間（ＯＮ）となっているのは、送電時間（ＯＮ）における受電電力の情報を利用して、次のサイクル（時間間隔ΔＴ）の送電電力（ＰＮ）を演算し、更新するためである。

図４Ａは、本実施例における、送電電力の設定テーブルの一例である。この例では、伝送効率α（％）と蓄電残量Ｂ（％）に応じて送電電力Ｐ（Ｗ）を１０Ｗから０Ｗまで設定している。伝送効率αは、送電装置と受電装置の位置関係や受電装置の数、受電装置同士の位置関係などの変化に伴って、時々刻々と変化する。図４Ｂに、伝送効率の高い状態と低い状態の例を示す。図４Ｂの（Ａ）は伝送効率が７０％、（Ｂ）は伝送効率が５０％のときの、無線電力伝送空間７００内の受電装置１００と送電装置２００の距離の関係である。受電装置１００と送電装置２００の距離が遠くなると、伝送効率は低下する傾向にある。

そこで、本実施例では、伝送効率が高いほど送電電力を高く設定し、蓄電残量が高いほど、送電電力を低く設定する。また、伝送効率と蓄電残量に応じて、無段階に送電電力を設定しても良いし、送電実施、送電停止の２値で設定するなどしても良い。

本実施例においても、伝送効率が正常状態では発生しないような低い値となったときは、異常と判断して送電を停止する。但し、この値は、故障や異物混入などの異常状態でなければ発生しないようなかなり低い値に設定する。図４Ａに示したテーブルの例では、伝送効率が２０％以下の場合を、異常と判断して送電を停止する。逆に、伝送効率が２０％を越えてかつその近傍の低い値にある場合は送電を一律に停止しないで、受電装置の蓄電残量が少ないときは電力伝送を行い、蓄電残量が多いときはこれを停止する。このように、受電装置が動作を停止せざるを得ない状況を低減することで、平均的な伝送効率を改善することができる。

図４Ｃは、本実施例における、無線電力伝送条件と送電電力の大よその関係を示す図である。無線電力伝送条件は、無線電力伝送システムにおける最新の伝送効率α（％）と蓄電残量Ｂ（％）とに応じて変更するのが望ましい。すなわち、無線電力伝送システムにおける無線電力伝送条件を常時（定期的に）検知し、無線電力伝送条件が良く（Ｈ）なるほど、送電電力を大きくする。パターンＡは非線形、パターンＢは線形に変化させている。

従って、図４Ａのテーブルに代えて、送電電力Ｐ（Ｗ）を、無線電力伝送条件を与える伝送効率αと蓄電残量Ｂの関数、Ｐ＝ｆ（Ｂ，α）とすることができる。

より具他的には、送電電力Ｐを例えば次のような式（１）として表現し、記憶部２０５に保持すれば良い。

Ｐ＝（１／Ｂ）×α×Ｘ （１）
但し、Ｘ（Ｗ）は常数
本実施例によれば、システムが正常状態にあってかつ無線電力伝送条件が刻々と変化するような環境下でも、伝送効率に応じて送電電力の大きさを遂次更新し、常に最適な電力伝送を行うので、システム全体としては平均的に見て効率の良い電力伝送を実現することができる。

以上述べたように、本実施例に係る無線電力伝送システムを適用すれば、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量とに基づいて、送電装置の送電電力を遂次調整することで、平均的な伝送効率の良い電力伝送を実現することができる。また、受電装置の蓄電残量が下がりすぎる危険性を低減することができる。

実施例２の無線電力伝送システム及び送電装置、受電装置を、図５〜図６Ｂを参照しながら、説明する。本実施例では、ある受電装置に対する現在と過去の電力の伝送効率と、受電装置の蓄電残量とに基づいて、送電装置の送電電力を調整する。本実施例では、伝送効率を、現在と過去（１〜複数サイクル）の電力の伝送効率の履歴、換言すると累積発生率に基づいて、算出する
図５は、本実施例の送電装置と受電装置の処理を説明するフローチャートの例である。なお、受電電力最大化に関する構成とフローは実施例１と同一のため説明を省略する。（以下の各実施例でも同じ）
送電装置２００は、電力調整部２０３を初期設定し、送電部２０２から初期設定送電を行う（Ｓ２００）。受電装置１００は初期設定送電Ｓ２００を受電部１０２で受電し（Ｓ１００）、受電電力が最大となるように、制御部１０５が受電部１０２を制御する（Ｓ１０１）。その後、電力検出部１０３で受電電力を検出する（Ｓ１０２）。そして、制御部１０５で蓄電部１０４の蓄電残量を検出し（Ｓ１０３）、検出した受電電力と蓄電残量に関する情報を通信部１０６で送電装置２００に送信する（Ｓ１０４）。

送電装置２００は、受電電力、蓄電残量に関する情報を通信部２０６で受信した場合（Ｓ２０１）、制御部２０４で伝送効率を算出し（Ｓ２０２）、同じ受電装置１００の現在と過去（１〜複数サイクル）の電力の伝送効率の履歴、すなわち伝送効率の累積発生率と受電装置の蓄電残量に基づいて、記憶部２０５に格納したテーブルや数式を用いて、制御部２０４で送電電力を設定する（Ｓ２０６）。送電電力は送電電力振幅で設定しても良いし、送電時間と停止時間との比で設定しても良い。そして、制御部２０４は電力調整部２０３を制御し、送電部２０２から設定した電力を送電する（Ｓ２０４）。その後、受電装置１００は送電された電力を受電部１０２で受電する（Ｓ１０５）。以降、受電電力検出Ｓ１０２以降を繰り返す。
なお、受電電力検出Ｓ１０２と蓄電残量検出Ｓ１０３はどちらを先に実施しても良い。

図６Ａは、本実施例の送電電力の設定テーブルの一例を示す図である。また、図６Ｂは、同じ受電装置における伝送効率の履歴が異なる２つの例を示す図である。
図６Ａの（Ａ）は高い伝送効率の発生確率が高い場合の送電電力の設定例、（Ｂ）は低い伝送効率の発生確率が高い場合の送電電力の設定例を示している。図６Ｂの（Ａ）は、図６Ａの（Ａ）に対応するもので、高い伝送効率の発生確率が高い場合の一例として、受電装置１００が送電装置２００から近い範囲１００ａを移動する例（１００−１）を示している。図６Ｂの（Ｂ）は図６Ａの（Ｂ）に対応するもので、低い伝送効率の発生確率が高い場合の一例として、受電装置１００が送電装置２００から遠い範囲１００ｂを移動する例（１００−２）を示している。

どちらの場合においても、その時の伝送効率が高いほど送電電力は高く設定されるが、例えば送電電力を４段階に設定した場合、各段階の伝送効率の閾値は異なる。同じ受電装置１００であっても、高い伝送効率の発生確率が高い、例えば距離的に近い領域内での移動履歴が多い場合は、閾値が高めに設定され、低い伝送効率の発生確率が高い、例えば距離的に遠い領域内での移動履歴が多い場合は、閾値が低めに設定される。

また、送電電力は、伝送効率の発生確率に応じて、無段階に設定しても良いし、送電実施、送電停止の２値で設定するなどしても良い。また、例えば伝送効率の発生確率は受電装置ごとの分布から求めても良いし、いくつかの受電装置の伝送効率の発生確率を合計した分布から求めるなどでも良い。また、例えば過去1日の伝送効率から発生確率を求めても良いし、過去1時間の伝送効率から発生確率を求めるなどでも良い。

なお、図６Ａの（Ａ）、（Ｂ）のテーブルに代えて、送電電力Ｐ（Ｗ）を、電力の伝送効率α（％）の履歴値、及び蓄電残量Ｂ（％）の関数として式で表現し、記憶部２０５に保持しても良い。

以上、本実施例に係る無線電力伝送システムを適用すれば、現在の電力の伝送効率と過去の電力の伝送効率に基づいて、送電装置の送電電力を調整することで、高い伝送効率の発生頻度が高い受電装置へは、高い伝送効率時により多くの電力を伝送できるようになり、平均的にはより高効率に電力を伝送することができる。また、低い伝送効率の発生頻度が高い受電装置へは、低い伝送効率時にも十分な電力を伝送できるようになり、蓄電残量が下がりすぎる危険性をより低減することができる。

実施例３の無線電力伝送システム及び送電装置、受電装置を、図７〜図８を参照しながら、説明する。本実施例では、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量と受電装置の消費電力に基づいて、送電装置がその送電電力を調整する。

図７は、本実施例の送電装置と受電装置の処理を説明するフローチャートである。

送電装置２００は、電力調整部２０３を初期設定し、送電部２０２から初期設定送電を行う（Ｓ２００）。受電装置１００は初期設定送電Ｓ２００を受電部１０２で受電し（Ｓ１００）、受電電力が最大となるように、制御部１０５が受電部１０２を制御する（Ｓ１０１）。その後、電力検出部１０３で受電電力を検出し（Ｓ１０２）、制御部１０５で蓄電部１０４の蓄電残量を検出する（Ｓ１０３）。そして、受電装置１００の消費電力を制御部１０５で検出する（Ｓ１０６）。その後、検出した受電電力と蓄電残量と消費電力に関する情報を通信部１０６で送電装置２００に送信する（Ｓ１０７）。

送電装置２００は受電電力、蓄電残量、消費電力に関する情報を通信部２０６で受信した場合（Ｓ２０７）、制御部２０４で伝送効率を算出し（Ｓ２０２）、伝送効率と蓄電残量と消費電力に基づいて、記憶部２０５に格納したテーブルや数式を用いて、制御部２０４で送電電力を設定する（Ｓ２０８）。送電電力は送電電力振幅で設定しても良いし、送電時間と停止時間との比で設定しても良い。そして、制御部２０４は電力調整部２０３を制御し、送電部２０２から設定した電力を送電する（Ｓ２０４）。その後、受電装置１００は送電された電力を受電部１０２で受電する（Ｓ１０５）。以降、受電電力検出Ｓ１０２以降を繰り返す。

なお、受電電力検出Ｓ１０２と蓄電残量検出Ｓ１０３と消費電力検出Ｓ１０６はどれを先に実施しても良い。

図８は、同じ受電装置に対する２種類の送電電力の設定テーブルの例である。
図８の（Ａ）は消費電力が大きい時の送電電力の設定例を示している。図８の（Ｂ）は消費電力が小さい時の送電電力の設定例を示している。どちらにおいても、伝送効率が高いほど、蓄電残量が低いほど、送電電力は高く設定されるが、消費電力の大きい時は消費電力の小さい時よりも送電電力を大きめに設定する。例えば、蓄電残量が３０％で伝送効率が７０％の場合、消費電力が大きい時は８Ｗ、消費電力が小さい時は６Ｗなどと設定する。また、図８では消費電力は２段階の設定になっているが、多段階や無段階に設定しても良い。また、消費電力は瞬時的な値を制御に用いるのではなく、ある時間の平均値を用いるなどしても良い。その際、消費電力の平均値は、受電装置で算出しても良いし、送電装置で算出しても良い。また、消費電力は蓄電残量と受電電力の履歴から算出しても良い。所定の時間における蓄電残量の変動量と受電電力の積分値の和が消費電力の積分値となる。

なお、図８の（Ａ）、（Ｂ）のテーブルに代えて、送電電力Ｐ（Ｗ）を、現在と過去の電力の伝送効率α（％）、蓄電残量Ｂ（％）及び消費電力Ｃ（Ｗ）の関数として、Ｐ＝ｆ（Ｂ，α，Ｃ）の式で表現し、記憶部２０５に保持しても良い。

以上、本実施例に係る無線電力伝送システムを適用すれば、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量と受電装置の消費電力に基づいて、送電装置の送電電力を調整することで、受電装置の消費電力が大きい時は、より多くの電力を伝送し、蓄電残量が下がりすぎる危険性をより低減することができる。また、受電装置の消費電力が小さい時は、高い伝送効率時により多くの電力を伝送できるようになり、平均的にはより高効率に電力を伝送することができる。

実施例４の無線電力伝送システム及び送電装置、受電装置を、図９〜図１１を参照しながら、説明する。本実施例では、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量に基づいて、受電装置が送電装置の送電電力を調整する。

図９は、本実施例の無線電力伝送システムの構成例を示す図である。図９の受電装置３００及び送電装置４００のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

受電装置３００は、受電アンテナ１０１、受電部１０２、電力検出部１０３、蓄電部１０４、制御部３０１、記憶部３０２、通信部３０３、通信アンテナ１０７を有する。

送電装置４００は、送電アンテナ２０１、送電部２０２、電力調整部２０３、制御部４０１、通信部４０２、通信アンテナ２０７を有する。

制御部３０１は、電力検出部１０３が検出した電力レベルと蓄電部１０４の蓄電残量と通信部３０３で受信した送電電力と記憶部３０２に格納した情報を取得し、通信部３０３を制御する。通信部３０３は通信アンテナ１０７を介して送電装置４００と通信する。

制御部４０１は、電力調整部２０３に設定した送電電力の情報を、通信部４０２を用いて受電装置３００に送信する。また、制御部４０１は通信部４０２が受信した受電装置３００の情報を取得し、電力調整部２０３を制御する。

受電装置３００には負荷として蓄電部１０４しかないが、他に携帯電話などの電子機器が接続していても良い。また、受電装置３００が携帯電話などの電子機器に組み込まれていても良い。同様に、送電装置４００も他の電子機器に組み込まれていても良い。また、蓄電部１０４は例えばリチウムイオン電池のような二次電池やコンデンサ、キャパシタなど、電力を貯蔵するものである。

また、制御部３０１は通信部３０３から取得した情報や電力検出部１０３から取得した情報や蓄電部１０４から取得した情報などを記憶部３０２に格納しても良い。また、制御部３０１が算出し送電装置４００に送付する情報を記憶部３０２に格納しても良い。記憶部３０２は例えばフラッシュメモリやハードディスク、ＳＳＤなどである。

また、受電装置３００を構成する各部は蓄電部１０４に蓄えられた電力で動作しても良いし、受電部１０２で受電した電力で動作しても良い。

図１０は、本実施例の送電装置と受電装置の処理を説明するフローチャートである。送電装置４００は、電力調整部２０３を初期設定し、送電部２０２から初期設定送電を行う（Ｓ２００）。受電装置３００は初期設定送電Ｓ２００を受電部１０２で受電し（Ｓ１００）、受電電力が最大となるように、制御部１０５が受電部１０２を制御する（Ｓ１０１）。その後、電力検出部１０３で受電電力を検出する（Ｓ１０２）。

そして、送電装置４００は、電力調整部２０３の設定に基づく送電電力に関する情報を通信部４０２で受電装置３００に送信する（Ｓ４０１）。受電装置３００は通信部３０３で送電装置４００から送信された情報を受信する（Ｓ３０１）。

制御部３０１は、通信部３０３で受信した送電電力に関する情報と電力検出部１０３で検出した受電電力の情報を取得し、伝送効率を算出する（Ｓ３０２）。そして、制御部３０１は蓄電部１０４の蓄電残量を検出する（Ｓ１０３）。

その後、算出した伝送効率と検出した蓄電残量に基づいて、記憶部３０２に格納したテーブルや数式を用いて、制御部３０１は送電装置に送電して欲しい電力である要求電力を設定し（Ｓ３０３）、通信部３０３は要求電力に関する情報を送電装置４００に送信する（Ｓ３０４）。

送電装置４００は、要求電力に関する情報を通信部４０２で受信した場合（Ｓ４０２）、制御部４０１で送電電力を設定する（Ｓ４０３）。送電電力は送電電力振幅で設定しても良いし、送電時間と停止時間との比で設定しても良い。そして、制御部４０１は電力調整部２０３を制御し、送電部２０２から設定した電力を送電する（Ｓ２０４）。その後、受電装置３００は送電された電力を受電部１０２で受電する（Ｓ１０５）。以降、受電電力検出Ｓ１０２以降を繰り返す。

なお、受電電力検出Ｓ１０２と蓄電残量検出Ｓ１０３と送電電力に関する情報の受信Ｓ３０１はどれを先に実施しても良い。

図１１は、本実施例における、要求電力の設定テーブルの例を示す図である。この例では、伝送効率と蓄電残量に応じて１０Ｗから０Ｗまで設定している。伝送効率が高いほど要求電力を高く設定し、蓄電残量が高いほど、要求電力を低く設定する。また、伝送効率と蓄電残量に応じて、無段階に要求電力を設定しても良いし、要求実施、要求停止の２値で設定するなどしても良い。

この実施例でも、図１１のテーブルに代えて、送電電力Ｐ（Ｗ）を、伝送効率と蓄電残量の関数、Ｐ＝ｆ（Ｂ，α）として式で表現し、記憶部２０５に保持しても良い。

以上、本実施例に係る無線電力伝送システムを適用すれば、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量に基づいて、受電装置が送電装置の送電電力を調整することができ、平均的には効率の良い電力伝送を実現することができる。また、受電装置の蓄電残量が下がりすぎる危険性を低減することができる。

また、受電装置が伝送効率を算出することで、複数の異なる送電装置を利用する場合においても、情報を一括管理することができる。例えば、受電装置が携帯電話に組み込まれ、送電装置が家やオフィス、商業施設などに複数設置されている場合、送電装置は膨大な数の受電装置を扱うことになるため、情報の管理が難しく構成が複雑になる。しかし、本実施例に係る無線電力伝送システムを適用すれば、個々の受電装置が自身の情報を管理するため、送電装置の構成を簡易にすることができる。

また、実施例２のように、現在の電力の伝送効率と過去の電力の伝送効率に基づいて、要求電力を調整しても良い。また、実施例３のように、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量と受電装置の消費電力に基づいて、要求電力を調整しても良い。

また、受電装置に伝送効率に関する情報を表示する表示部を追加し、伝送効率に関する情報を、受電装置を使用するユーザに示しても良い。伝送効率に関する情報を示すことで、より効率を意識した使い方を促すことができる。

実施例５の無線電力伝送システム及び送電装置、受電装置を、図１２Ａ〜図１４を参照しながら、説明する。本実施例では、無線電力伝送空間として、シート状の誘電体を有する電力伝送媒体を用い、この電力伝送媒体を介して伝播するエバネッセント波を利用して、無線電力伝送や無線通信を行う。また、受電装置から受電電力の情報を取得せずに、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量に基づいて、送電装置がその送電電力を調整する、
まず、図１２Ａは、本発明の第５の実施例における、無線電力伝送システムの装置構成の概略を示す外観斜視図である。
無線電力伝送システム１０００を構成する、送電装置６００と受電装置５００と残存電力検出装置７１０は、いずれも無線電力伝送空間７００として機能する電力伝送媒体７０２の上面（もしくは側面）に接続される。送電装置６００は電力伝送媒体７０２を介して受電装置５００に電力を伝送する。そして、残存電力検出装置７１０は電力伝送媒体７０２内に残存している電力を検出する。

電力伝送媒体７０２は、例えば、誘電体と導体からなるシート状の導波路で構成され、その上部の導体に例えば穴を開けたり、メッシュ状にしたりすることで、各装置間の電力伝送路として用いられる。すなわち、電力伝送媒体７０２は、内部に導波路構造を有する厚みがほぼ一定のシート状の誘電体と、この誘電体の一方の面に穴やメッシュ状に形成された金属性の導体部と、誘電体の他方面の全面に設けられた金属性の導体部とを備えている。メッシュ状の導体部によって囲まれる複数の矩形の開口部が、電磁波の波長よりも短い間隔で配置されている。送電装置６００、受電装置５００及び残存電力検出装置７１０は各々アンテナを備えており、これらの装置の各アンテナが電力伝送媒体７０２のメッシュ状の導体部上に配置される。電力は電力伝送媒体７０２内を伝播するため、送電装置６００からアンテナを介して送電された電力のうちアンテナで受電装置５００に受電されなかった電力の一部は、電力伝送媒体７０２内に残存する。誘電体内に、導波路に代えてコイルなどのインタフェースを形成しても良い。

電力伝送媒体７０２は、例えば、オフィス内の机上の表面を覆うシートとして設置され、送電装置６００である電源部から、受電装置５００であるパソコン、携帯端末などに、無線で電力を供給する機能を有する。利用者が、パソコンや携帯端末を机上の任意の位置に置くだけで、電力の供給を受けることができる。

電力伝送媒体７０２内を伝送される電力の強度は、送電装置６００からの距離や受電装置５００の設置状況に応じて、低減する。例えば、図１２Ａのように、矩形の電力伝送媒体７０２の一端近傍に送電装置６００が位置し、電力伝送媒体７０２の他端近傍に残存電力検出装置７１０が位置する場合において、電力伝送媒体７０２上に受電装置５００が１つも存在しないときは、送電装置６００から送電される電力を１００としたとき、残存電力検出装置７１０で検出される残存電力は、電力伝送媒体７０２の伝送効率による電力損失（＝無負荷時電力損失）のために、例えば９５になる。もし、電力伝送媒体７０２に受電装置５００が１つ存在するときはこの受電装置５００で所定の電力が受電され、残存電力検出装置７１０で検出される残存電力は例えば２０となり、受電装置５００が２つ存在するときはこれらの受電装置５００で所定の電力が受電され、残存電力検出装置７１０で検出される残存電力の大きさが例えば１０となる。

図１２Ｂは、図１２Ａの無線電力伝送システムにおける、電力伝送媒体７０２内を伝送される電力の強度を示す概略図である。電力は、図１２Ｂの（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電力伝送媒体７０２内の位置によって電力強度が変化する。図１２Ｂの（Ａ）は電力伝送媒体７０２の端面で電力が反射する場合の例である。例えば、電力伝送媒体７０２の端面で上下の導体が短絡または開放していると反射する。

送電装置６００から放射された電波と電力伝送媒体７０２の端面で反射した電波とが干渉し、定在波が発生する。つまり、電力を強めあう場所と弱めあう場所が発生する。その間隔は、電力伝送に用いる周波数の電力伝送媒体７０２内での波長の４分の１である。従って、残存電力検出装置７１０は電力伝送媒体７０２上の２箇所以上で残存電力を検出することが好ましい。例えば、残存電力を検出するアンテナを電力伝送に用いる周波数の電力伝送媒体７０２内での波長の４分の１の間隔で配置すると、定在波の影響を軽減して残存電力を検出することができる。すなわち残存電力検出装置７１０を、波長の４分の１の間隔で２箇所以上に近接して配置された複数の残存電力検出装置で構成するのが望ましい。

図１２Ｂの（Ｂ）は電力伝送媒体７０２の端面で電力が反射しない場合の例である。例えば、電力伝送媒体７０２の端面で上下の導体が特定のインピーダンスで終端したり、電波吸収体を用いたりする場合である。この例では、送電装置６００から放射された電波しか存在しないため、定在波は発生しない。この場合、残存電力検出装置７１０は電力伝送媒体７０２上の１箇所で残存電力を検出しても良い。

なお、送電装置６００と残存電力検出装置７１０は、電力伝送媒体７０２の側面や下面に配置されても良いし、一体化しても良い。また、送電装置６００と残存電力検出装置７１０は同一の装置に組み込み一体化しても良い。また、残存電力検出装置７１０は、１つの電力伝送媒体７０２に２つ以上設置にしてもよい。

また、電力伝送媒体７０２はシート状に限らず、ケーブル状であったり、立体構造であったりしても良い。

図１３は、本実施例の無線電力伝送システム１０００の構成例を示す図である。
図１３の受電装置５００及び送電装置６００のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

受電装置５００は、受電アンテナ１０１、受電部１０２、蓄電部１０４、制御部５０１、通信部５０２、通信アンテナ１０７を有する。

送電装置６００は、送電アンテナ２０１、送電部２０２、電力調整部２０３、制御部６０１、記憶部２０５、通信部６０２、通信アンテナ２０７を有する。

残存電力検出装置７１０は、受電アンテナ７１１ａ、７１１ｂ、受電部７１２ａ、７１２ｂ、電力検出部７１３、制御部７１４、通信部７１５、通信アンテナ７１６を有する。

制御部５０１は、蓄電部１０４の蓄電残量に関する情報を取得し、通信部５０２を制御する。通信部５０２は通信アンテナ１０７を介して送電装置６００と通信する。

制御部６０１は、通信部６０２が受信した受電装置５００と残存電力検出装置７１０の情報と、記憶部２０５の情報を取得し、電力調整部２０３を制御する。

受電部７１２ａは、受電アンテナ７１１ａを介して、送電装置６００から送電され電力伝送媒体７０２内に残存した電力を受電し、電力検出部７１３に出力する。受電部７１２ｂは、受電アンテナ７１１ｂを介して、送電装置６００から送電され電力伝送媒体７０２内に残存した電力を受電し、電力検出部７１３に出力する。電力検出部７１３は入力された電力レベルを検出する。制御部７１４は電力検出部７１３が検出した電力レベルの情報を取得し、通信部７１５を制御する。通信部７１５は、通信用信号を生成し、通信アンテナ７１６を介して送電装置６００と通信する。

なお、受電アンテナ７１１ａ、７１１ｂと通信アンテナ７１６は、ダイポールアンテナやパッチアンテナ、コイル、電極、共振器、カプラなど、電力伝送媒体７０２を介して無線電力伝送や無線通信が可能なインタフェースであればどのようなものでも良い。また、受電アンテナ７１１ａまたは７１１ｂに通信アンテナ７１６の機能を持たせ、通信アンテナ７１６の機能を持たせた受電アンテナ７１１ａまたは７１１ｂと通信部７１５をも接続しても良い。

また、送電装置６００と残存電力検出装置７１０が一体化された場合、電力検出部７１３が検出した電力レベルの情報を、制御部６０１が取得すれば良いため、制御部７１４と通信部７１５と通信アンテナ７１６は必要無い。

また、残存電力検出装置７１０の全部または受電アンテナ７１１ａ、７１１ｂや電力検出部７１３など一部の構成は、電力伝送媒体７０２内の残存電力をより正確に検知するために電力伝送媒体７０２の複数の場所に設置しても良い。複数の場所に設置することで、電力伝送媒体７０２内の定在波などの影響で残存電力を過小または過大に検知する可能性が減少する。

また、送電装置６００の送電アンテナ２０１や送電部２０２や電力調整部２０３などの一部の構成部は、電力伝送媒体７０２内の任意の場所に電力を送電したり、大電力を送電したりするために電力伝送媒体７０２の複数の場所に設置しても良い。複数の場所に設置することで、電力伝送媒体７０２内の定在波などの影響で受電装置への電力の伝送効率が低下する可能性が減少する。

また、受電装置５００には負荷として蓄電部１０４しかないが、他に携帯電話などの電子機器が接続していても良い。また、受電装置５００が携帯電話などの電子機器に組み込まれていても良い。同様に、送電装置６００も他の電子機器に組み込まれていても良い。また、蓄電部１０４は例えばリチウムイオン電池のような二次電池やコンデンサ、キャパシタなど、電力を貯蔵するものである。

また、制御部６０１は通信部６０２から取得した情報を記憶部２０５に格納しても良い。記憶部２０５は例えばフラッシュメモリやハードディスク、ＳＳＤなどである。

また、受電装置５００を構成する各部は蓄電部１０４に蓄えられた電力で動作しても良いし、受電部１０２で受電した電力で動作しても良い。

図１４は、本実施例における、送電装置と受電装置と残存電力検出装置の処理を説明するフローチャートである。
送電装置６００は、電力調整部２０３を初期設定し、送電部２０２から初期設定送電を行う（Ｓ２００）。受電装置５００は初期設定送電Ｓ２００を受電部１０２で受電する（Ｓ１００）。同様に、残存電力検出装置７１０は受電部７１２で電力伝送媒体７０２内に残存している電力を受電し、電力検出部７１３で電力レベルを検出する（Ｓ７００）。

その後、制御部５０１は蓄電部１０４の蓄電残量を検出し（Ｓ１０３）、蓄電残量に関する情報を通信部５０２で送電装置６００に送信する（Ｓ５０１）。同様に、制御部７１４は電力検出部７１３が検出した残存電力に関する情報を通信部７１５で送電装置６００に送信する（Ｓ７０１）。

送電装置６００は残存電力に関する情報を通信部６０２で受信し（Ｓ６０１）、かつ、蓄電残量に関する情報を通信部６０２で受信し（Ｓ６０２）、制御部６０１で伝送効率を算出する（Ｓ６０３）。

ここで、電力検出部７１３が検出した電力伝送媒体７０２内の残存電力は、送電装置６００の送電電力（Ｐ０〜ＰＮ）から、受電装置５００の受電電力（及び無負荷時電力損失）を引いた値に相当するとみなすことができる。従って、残存電力を受電装置５００の受電電力に代替することにより、実施例１と同様に、伝送効率を算出することができる。

これらの伝送効率と蓄電残量に基づいて、記憶部２０５に格納したテーブルや数式を用いて、制御部６０１で送電電力を設定する（Ｓ２０３）。送電電力は送電電力振幅で設定しても良いし、送電時間と停止時間との比で設定しても良い。そして、制御部６０１は電力調整部２０３を制御し、送電部２０２から設定した電力を送電する（Ｓ２０４）。

その後、受電装置５００は送電された電力を受電部１０２で受電する（Ｓ１０５）。同様に、残存電力検出装置７１０は電力伝送媒体７０２内に残存している電力を受電部７１２で受電し、電力検出部７１３で電力レベルを検出する（Ｓ７０２）。以降、蓄電残量検出Ｓ１０３以降を繰り返す。

以上、本実施例に係る無線電力伝送システムを適用すれば、受電装置から受電電力の情報を取得せずに、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量に基づいて、送電装置の送電電力を調整することで、効率の良い電力伝送を実現することができる。また、受電装置の蓄電残量が下がりすぎる危険性を低減することができる。

受電装置から受電電力の情報を取得する必要が無いため、受電装置の構成が簡易になり、さらに、受電装置と送電装置との間の通信量も低減する。

なお、伝送効率が高い場合、残存電力は小さく、伝送効率が低い場合、残存電力は大きいため、残存電力を一定に保つように送電電力を制御しても良い。こうすることで、送電電力の設定が簡易になる。

また、実施例２のように、現在の電力の伝送効率と過去の電力の伝送効率に基づいて、送電電力を調整しても良いし、実施例３のように、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量と受電装置の消費電力に基づいて、送電電力を調整しても良い。

あるいはまた、図１２Ａにおいて、残存電力検出装置７１０を省略し、電力伝送媒体７０２上の受電装置５００と送電装置６００とが、前記各実施例のように、電力及び情報を送受する機能を有し、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量等に基づいて送電電力を算出し、受電装置もしくは送電装置が送電電力を調整するようにしても良い。

実施例６の無線電力伝送システム及び送電装置、受電装置を、図１５〜図１７を参照しながら、説明する。本実施例の無線電力伝送システム１０００では、電力伝送媒体７０２上に受電装置が複数存在し、どの受電装置からも受電電力の情報を取得せずに、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量に基づいて、送電装置の送電電力を調整する。

図１５は、本実施例の無線電力伝送システムの概略を示す外観斜視図である。なお、図１５の電力伝送媒体７０２と残存電力検出装置７１０は、実施例５に関して図１２において既に説明したため、説明を省略する。

送電装置９００と受電装置８００、８１０と残存電力検出装置７１０はいずれも電力伝送媒体７０２上に配置される。送電装置９００は電力伝送媒体７０２を介して受電装置８００、８１０に電力を伝送する。

なお、送電装置９００は複数の送電アンテナを持っても良い。また、送電装置９００を複数設置しても良い。これらの送電電力を受電装置８００、８１０の位置や送電電力に応じて調整すると良い。また、送電装置９００と残存電力検出装置７１０は電力伝送媒体７０２の側面や下面に配置されても良いし、一体化しても良い。また、送電装置９００と残存電量検出装置７１０は同一の装置に組み込み一体化しても良い。

図１６は、本実施例における、無線電力伝送システムの構成の例を示す図である。
図１６の受電装置８００及び送電装置９００のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。また、受電装置８００と受電装置８１０は同一構成であるため、受電装置８１０の説明を省略する。また、残存電力検出装置７１０は図１３において既に説明したため、説明を省略する。

受電装置８００は、受電アンテナ１０１、受電スイッチ８０１、受電部１０２、蓄電部１０４、制御部８０２、通信部８０３、通信アンテナ１０７、を有する。

送電装置９００は、送電アンテナ２０１ａ、２０１ｂ、送電部２０２ａ、２０２ｂ、電力調整部２０３、制御部９０１、記憶部２０５、通信部９０２、通信アンテナ２０７を有する。

制御部８０２は送電装置９００から通信部８０３を介して受電量の制御に関する指示を受ける。その指示に基づいて、制御部８０２は受電スイッチ８０１を制御する。また、制御部８０２は蓄電部１０４の蓄電残量に関する情報を取得し、通信部８０３を制御する。そして、通信部８０３は通信アンテナ１０７を介して送電装置９００と通信する。

制御部９０１は、通信部９０２が受信した受電装置８００、８１０と残存電力検出装置７１０の情報と、記憶部２０５の情報を取得し、受電装置８００、８１０の受電制御を指示するため、通信部９０２を介して受電装置８００、８１０と通信する。また、制御部９０１は電力調整部２０３を制御し、設定した電力を送電する。

また、送電装置９００の送電アンテナ２０１ａ、２０１ｂや送電部２０２ａ、２０２ｂや電力調整部２０３などの一部の構成部は、電力伝送媒体７０２内の任意の場所に電力を送電したり、大電力を送電したりするために電力伝送媒体７０２の複数の場所に設置しても良い。複数の場所に設置することで、電力伝送媒体７０２内の定在波などの影響で受電装置への電力の伝送効率が低下する可能性が減少する。

なお、受電スイッチ８０１は受電アンテナ１０１と受電部１０２とを接続したり、切断したりするスイッチでも良いし、受電アンテナ１０１や受電部１０２のインピーダンスを調整するインピーダンス調整部として機能しても良いし、受電アンテナ１０１を電力伝送媒体７０２から遠ざける受電アンテナ位置調整部として機能しても良い。

また、受電装置８００には負荷として蓄電部１０４しかないが、他に携帯電話などの電子機器が接続していても良い。また、受電装置８００が携帯電話などの電子機器に組み込まれていても良い。同様に、送電装置９００も他の電子機器に組み込まれていても良い。また、蓄電部１０４は例えばリチウムイオン電池のような二次電池やコンデンサ、キャパシタなど、電力を貯蔵するものである。

また、制御部９０１は通信部９０２から取得した情報を記憶部２０５に格納しても良い。記憶部２０５は例えばフラッシュメモリやハードディスク、ＳＳＤなどである。

また、受電装置８００を構成する各部は蓄電部１０４に蓄えられた電力で動作しても良いし、受電部１０２で受電した電力で動作しても良い。

図１７は、本実施例における、送電装置と受電装置と残存電力検出装置の処理を説明するフローチャートである。
送電装置９００は、電力調整部２０３を初期設定し、送電部２０２から初期設定送電（Ｐ０）を行う（Ｓ２００）。受電装置８００は初期設定送電Ｓ２００を受電部１０２で受電する（Ｓ１００ａ）。同様に、受電装置８１０も受電する（Ｓ１００ｂ）。また、残存電力検出装置７１０は受電部７１２で電力伝送媒体７０２内に残存している電力Ｐｘを受電し、電力検出部７１３で電力レベルを検出する（Ｓ７００）。

その後、制御部８０２は蓄電部１０４の蓄電残量を検出し（Ｓ１０３ａ）、蓄電残量に関する情報を通信部５０２で送電装置９００に送信する（Ｓ５０１ａ）。同様に、受電装置８１０においても、蓄電残量を検出し（Ｓ１０３ｂ）、蓄電残量に関する情報を送電装置９００に送信する（Ｓ５０１ｂ）。また、制御部７１４は電力検出部７１３が検出した残存電力に関する情報を通信部７１５で送電装置６００に送信する（Ｓ７０１）。

送電装置９００は残存電力に関する情報を通信部９０２で受信し（Ｓ６０１）、かつ、蓄電残量に関する情報を通信部９０２で受信した場合（Ｓ６０２）、制御部９０１で伝送効率を算出し（Ｓ６０３）、伝送効率と蓄電残量に基づいて、記憶部２０５に格納したテーブルや数式を用いて、受電装置８００、８１０の受電制御を決定し、通信部９０２で受電制御の内容を受電装置８００、８１０に送信する（Ｓ９０１）。

受電装置８００は、受電制御の指示を通信部８０３で受信し（Ｓ８０１ａ）、制御部８０２は受信した指示に基づいて、受電スイッチ８０１を制御する（Ｓ８０２ａ）。同様に、受電装置８１０も、受電制御の指示を受信し（Ｓ８０１ｂ）、受電制御する（Ｓ８０２ｂ）。

そして、送電装置９００は伝送効率と蓄電残量に基づいて、制御部９０１で送電電力を設定する（Ｓ２０３）。送電電力は送電電力振幅で設定しても良いし、送電時間と停止時間との比で設定しても良い。そして、制御部９０１は電力調整部２０３を制御し、送電部２０２から設定した電力（Ｐ１１，Ｐ１２）を送電する（Ｓ２０４）。

その後、受電装置８００は送電された電力を受電部１０２で受電する（Ｓ１０５ａ）。同様に、受電装置８１０も送電された電力を受電する（Ｓ１０５ｂ）。また、残存電力検出装置７１０は電力伝送媒体７０２内に残存している電力Ｐｙを受電部７１２で受電し、電力検出部７１３で電力レベルを検出する（Ｓ７０２）。以降、蓄電残量検出Ｓ１０３ａ以降を繰り返し、送電部２０２から設定した電力（ＰＮ１，ＰＮ２）を送電する（Ｓ２０４）。

以上、本実施例に係る無線電力伝送システムを適用すれば、複数の受電装置が存在していても、受電装置から受電電力の情報を取得せずに、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量（Ｐｘ，Ｐｙ）に基づいて、送電装置の送電電力を調整することで、任意の受電装置に対して効率の良い電力伝送を実現することができる。また、受電装置の蓄電残量が下がりすぎる危険性を低減することができる。

受電装置から受電電力の情報を取得する必要が無いため、受電装置の構成が簡易になり、さらに、受電装置と送電装置との間の通信量も低減する。

また、大電力を要求する受電装置と小電力を要求する受電装置が混在していても、受電制御を指示することにより、大電力を要求する受電装置と小電力を要求する受電装置の両方にそれぞれ所望の電力を伝送することができる。また、小電力を要求する受電装置に大電力を供給し、受電装置を破壊する危険性も回避できる。

また、電力を伝送したい受電装置の周囲に、他の受電装置が存在する場合、周囲の他の受電装置に電力を受電されてしまい、電力を伝送したい受電装置に電力を伝送できない可能性があるが、本実施例に係る無線電力伝送システムを適用すれば、周囲の他の受電装置の受電制御により、電力を伝送した受電装置に電力を伝送することができる。

なお、伝送効率が高い場合、残存電力は小さく、伝送効率が低い場合、残存電力は大きいため、残存電力を一定に保つように送電電力を制御しても良い。こうすることで、送電電力の設定が簡易になる。

また、実施例２のように、現在の電力の伝送効率と過去の電力の伝送効率に基づいて、送電電力を調整しても良いし、実施例３のように、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量と受電装置の消費電力に基づいて、送電電力を調整しても良い。

また、１つの電力伝送媒体７０２上に、受電装置のみならず送電装置も複数存在するシステムにも、本発明を適用できる。この場合、各受電装置は、より電力の伝送効率の良い側の送電装置との間で、電力の送受を行うようにすれば良い。この例でも、電力の伝送効率と受電装置の蓄電残量に基づいて、各送電装置から各受電装置への送電電力を調整する。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００、３００、５００、８００、８１０ 受電装置、
１００ａ、１００ｂ 受電装置の移動範囲、
１０１、７１１ 受電アンテナ、
１０２、７１２ 受電部、
１０３、７１３ 電力検出部、
１０４ 蓄電部、
１０５、２０４、３０１、４０１、５０１、６０１、７１４、８０２、９０１ 制御部、
１０５ａ 最大化制御部、
１０５ｂ 適応制御部、
１０６、２０６、３０３、４０２、５０２、６０２、７１５、８０３、９０２ 通信部、
１０７、２０７、７１６ 通信アンテナ、
２００、４００、６００、９００ 送電装置、
２０１ 送電アンテナ、
２０２ 送電部、
２０３ 電力調整部、
２０４ 制御部、
２０４ａ 適応制御部、
２０５、３０２ 記憶部、
７００ 無線電力伝送空間、
７０２ 電力伝送媒体、
７１０ 残存電力検出装置、
８０１ 受電スイッチ、
１０００ 無線電力伝送システム。

Claims (20)

1. 送電装置と受電装置との間で無線により電力を伝送する無線電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、電力を送電する送電部と、前記送電する電力を調整する電力調整部とを有しており、
   前記受電装置は、前記電力を受電する受電部と、前記送電装置から受電した電力を蓄積する蓄電部とを有しており、
   前記送電装置と前記受電装置間における前記電力の伝送効率と、前記蓄電部の蓄電残量とに基づいて、前記送電装置からの送電電力の大きさを調整する機能を有する
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
2. 請求項１において、
   前記伝送効率が高いほど前記送電電力を高く設定し、前記蓄電残量が高いほど、前記送電電力を低く設定する
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
3. 請求項２において、
   前記伝送効率は、前記伝送効率の履歴に基づいて算出され、
   前記伝送効率の履歴において高い伝送効率の発生確率が高いほど、前記送電電力を大きくする閾値が高くなるように、前記送電電力を調整する
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
4. 請求項２において、
   前記受電装置の消費電力を算出し、
   前記消費電力の大きい時は該消費電力の小さい時よりも前記送電電力が大きくなるように、前記送電装置からの前記送電電力を調整する
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
5. 請求項１において、
   電力を伝送する電力伝送媒体と、
   前記電力伝送媒体内の残存電力を検出する残存電力検出部とを備え、
   前記電力伝送媒体は、誘電体と、該誘電体を挟んでその上下両面に形成された一対の導体からなり、
   前記電力伝送媒体を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送し、
   前記残存電力検出部で前記電力伝送媒体内の残存電力を検出し、
   前記電力伝送媒体内の残存電力と前記蓄電部の蓄電残量とに基づき、前記電力の伝送効率を算出する
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
6. 請求項５において、
   前記受電装置は受電量の調整部を備え、
   前記電力の伝送効率と、前記蓄電残量に基づいて、前記受電量の調整部を制御する
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
7. 請求項１において、
   前記送電電力の大きさの調整は送電信号の振幅の調整、もしくは送電時間の調整によって行う
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
8. 請求項１において、
   前記受電装置から受電電力を前記送電装置に送信し、該送電装置で前記伝送効率を算出する
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
9. 請求項１において、
   前記送電装置から送電電力を前記受電装置に送信し、該受電装置で前記伝送効率を算出する
   ことを特徴とする無線電力伝送システム。
10. 請求項５において、
    前記電力伝送媒体の端面で前記一対の導体が短絡または開放しており、
    前記残存電力検出装置は、前記電力伝送媒体上の複数の箇所に設置され、
    前記複数の残存電力検出装置の配置間隔は、前記電力の伝送に用いる周波数の前記電力伝送媒体内での波長の４分の１である
    ことを特徴とする無線電力伝送システム。
11. 請求項５において、
    前記電力伝送媒体はその端面で電力が反射しない構成を有しており、
    前記残存電力検出装置は前記電力伝送媒体の１箇所に設置されている
    ことを特徴とする無線電力伝送システム。
12. 請求項５において、
    前記電力伝送媒体に、少なくとも１つの前記送電装置と、複数の前記受電装置と、少なくとも１つの前記残存電力検出装置とが接続され、
    前記電力伝送媒体内の残存電力と前記受電装置の前記各蓄電部の蓄電残量とに基づき、前記各受電装置における前記電力の伝送効率を算出及び送電電力が算出される
    ことを特徴とする無線電力伝送システム。
13. 無線により受電装置に電力を送電する送電部と、
    該送電する電力を調整する電力調整部と、
    無線により前記受電装置と通信する通信部と、
    制御部とを備え、
    前記受電装置から、送電受電電力及び蓄電残量の情報を取得し、
    送電した電力の伝送効率を算出し、該伝送効率と前記電残量に基づいて、
    前記送電電力の大きさを調整する
    ことを特徴とする送電装置。
14. 請求項１３において、
    前記伝送効率が高いほど前記送電電力を高く設定し、前記蓄電残量が高いほど、前記送電電力を低く設定する
    ことを特徴とする送電装置。
15. 請求項１４において、
    前記伝送効率は、前記伝送効率の履歴に基づいて算出され、
    前記伝送効率の履歴において、高い伝送効率の発生確率が高いほど、前記送電電力を大きくする閾値が高くなるように、前記送電電力を調整する
    ことを特徴とする送電装置。
16. 請求項１４において、
    電力を伝送する電力伝送媒体に接続され、
    前記電力伝送媒体は、誘電体と、該誘電体を挟んでその上下両面に形成された一対の導体からなり、
    前記電力伝送媒体を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送し、
    前記電力伝送媒体内の残存電力の情報と前記蓄電部の蓄電残量とに基づき、前記電力の伝送効率を算出する
    ことを特徴とする送電装置。
17. 請求項１６において、
    前記電力の伝送効率と、前記蓄電残量に基づいて、前記受電装置に受電制御を指示し、前記送電電力を調整する
    ことを特徴とする送電装置。
18. 無線により送電装置から電力を受電する受電部と、
    受電した電力を検出する電力検出部と、
    受電した電力を蓄積する蓄電部と、
    無線により前記送電装置と通信する通信部と、
    制御部とを備え、
    前記送電装置から受電制御の指示を受け、該受電制御を行い、
    前記送電装置から送電された電力と前記受電部で受電した電力との比である前記電力の伝送効率と、前記蓄電部の蓄電残量とに基づいて、受電量の調整を行う
    ことを特徴とする受電装置。
19. 請求項１８において、
    前記送電装置から受信した前記電力の伝送効率と、前記蓄電部の蓄電残量とに基づいて、要求電力を設定し、
    前記送電装置に前記要求電力を送信する
    ことを特徴とする受電装置。
20. 請求項１８において、
    電力を伝送する電力伝送媒体に接続され、
    前記電力伝送媒体は、誘電体と、該誘電体を挟んでその上下両面に形成された一対の導体からなり、
    前記電力伝送媒体を介して前記送電装置からの電力を受信し、
    前記電力伝送媒体内の残存電力の情報と前記蓄電部の蓄電残量とに基づき、前記電力の伝送効率を算出する
    ことを特徴とする受電装置。

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