JP2012195993A - 受電装置および非接触型電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の大幅な低減を行いつつ伝送効率の低下を回避する。
【解決手段】送信アンテナ１２からの送電電力を非接触で受電する受信アンテナ２１と、受信アンテナ２１に発生する誘導電圧Ｖ１から直流電圧Ｖｏを生成する整流部２３と、受信アンテナ２１と整流部２３との間に配設された第２整合部２２とを備え、送電電力が規定電力値Ｗ１ａ未満の状態で第２整合部２２に対して受信アンテナ２１と整流部２３とを整合させる整合調整が行われ、この後に規定電力値Ｗ１ａの送電電力を受電する受電装置３であって、整合調整時にバッテリ４に代えて第２整合部２２の後段側の規定位置に接続されて、規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスを、規定電力値Ｗ１ａの送電電力の受電状態で整流部２３がバッテリ４に直流電圧Ｖｏを供給しているときに規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスに一致させる調整用負荷２４ａを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送電装置からの電力を非接触で受電する受電装置、およびこの受電装置と送電装置とを備えた非接触型電力電送装置に関するものである。

この種の非接触型電力伝送装置として、本願出願人は、下記特許文献１に開示された非接触型電力伝送システム（非接触型電力伝送装置）を既に提案している。この非接触型電力伝送装置は、交流信号を発生する信号発生部、およびこの交流信号の供給を受けて電磁場を発生させる送信アンテナを有する送電装置と、電磁場によって誘導電圧を発生する受信アンテナ、およびこの誘導電圧に基づいて負荷に供給する電圧を生成する電圧生成部を有する受電装置とを備えている。この場合、送電装置は、信号発生部と送信アンテナとの間に第１整合部が配設され、受電装置は、受信アンテナと電圧生成部との間に第２整合部が配設されている。

また、非接触型電力伝送装置は、処理部を備え、この処理部は、第１整合部を制御して信号発生部と送信アンテナとを整合させる第１処理と、第２整合部を制御して受信アンテナと電圧生成部とを整合させる第２処理とを実行する。また、信号発生部は、交流信号の出力電力値を制御可能に構成され、処理部は、信号発生部での出力電力値を規定電力値未満に規定した状態において上記の第１処理および第２処理を実行し、各処理の完了後に、信号発生部での出力電力値を規定電力値に規定する電力制御処理を実行する。

この構成により、この非接触型電力伝送装置では、送電装置に対して受電装置が様々な距離に配置されたとしても、送電装置だけでなく、受電装置についても、常に送電装置および受電装置間の距離の長短に応じた整合状態に移行させることができ、この結果、電力伝送を伝送効率のよい状態で行うことができる。このため、この非接触型電力伝送装置によれば、電力の伝送効率の低下を最小限に抑えつつ、良好に電力伝送できる送電装置と受電装置との間の距離の範囲を広げることが可能となっている。さらに、この非接触型電力伝送装置によれば、電力の伝送効率が低下する不整合状態において、交流信号の出力電力を小さく規定しているため、交流信号の出力電力値を規定電力値とした状態で整合状態に移行させる構成とは異なり、電力伝送システムでの消費電力を大幅に低減することが可能となっている。

特開２０１０−１３０８００号公報（第３−４頁、第１図）

ところが、上記した非接触型電力伝送装置には、以下の改善すべき課題が存在していることを発明者は見出した。すなわち、この非接触型電力伝送装置では、上記したように、交流信号の出力電力を小さく規定した状態において、第２整合部を制御して受信アンテナと電圧生成部とを整合させる整合調整を行い、この整合調整が完了した後に、交流信号の出力電力値を規定電力値に上げる構成を採用している。しかしながら、受電装置から電力の供給を受ける負荷が、供給電力を大きく変動させたときにおいてもその両端間の電圧値（充電電圧）が大きく変動しない特性を有するもの（例えば、バッテリ）である場合には、整合調整のとき（供給電力が規定電力値未満の小電力のとき）の見かけ上のインピーダンスと、整合調整の完了後（供給電力が規定電力値のとき）の見かけ上のインピーダンスとで大きく変化（相違）することになる。

このため、上記した非接触型電力伝送装置には、負荷が上記のような特性を有するもの（例えば、バッテリ）である場合には、整合調整のとき（規定電力値未満の電力が供給されるとき）の見かけ上のインピーダンスと、整合完了後（規定電力値の電力が供給されるとき）の見かけ上のインピーダンスとが大きく相違することに起因して、送電装置での交流信号の出力電力を規定電力値としたときに、受電装置において受信アンテナと電圧生成部とが整合状態からずれた状態となる。このため、送電装置から受電装置に対して規定電力値で電力伝送を行うときの伝送効率が低下するという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、消費電力の大幅な低減を行いつつ、伝送効率の低下を回避し得る受電装置および非接触型電力伝送装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の受電装置は、送電装置の送信アンテナからの送電電力を非接触で受電する受信アンテナと、前記送電電力の受電の際に前記受信アンテナに発生する誘導電圧に基づいて負荷に供給する直流電圧を生成する電圧生成部と、前記受信アンテナと前記電圧生成部との間に配設されて当該受信アンテナと当該電圧生成部とを整合させる受電側整合部とを備え、前記送電電力の電力値を規定電力値未満に規定した状態で前記受電側整合部に対して前記受信アンテナと前記電圧生成部とを整合させる整合調整が行われ、当該整合調整後において、前記規定電力値に規定された前記送電電力を受電する受電装置であって、前記受電側整合部の後段側に配設されて、前記整合調整の際に前記負荷に代えて当該受電側整合部の後段側における規定位置に一時的に接続される整合用負荷を備え、当該整合用負荷は、前記整合調整の際に前記規定位置から前記負荷側を見たときのインピーダンスを、前記規定電力値の前記送電電力を受電している状態で前記電圧生成部が前記負荷に前記直流電圧を供給しているときに前記規定位置から当該負荷側を見たときのインピーダンスに一致させる。

また、請求項２記載の受電装置は、請求項１記載の受電装置において、前記整合用負荷は、前記電圧生成部と前記負荷との間に配設されている。

また、請求項３記載の非接触型電力伝送装置は、請求項１または２記載の受電装置と、交流信号を発生する信号発生部、前記交流信号の供給を受けて前記送電電力を送信する前記送信アンテナ、および当該信号発生部と当該送信アンテナとの間に配設されて当該信号発生部と当該送信アンテナとを整合させる送電側整合部を備えている送電装置とを備えている。

請求項１記載の受電装置および請求項３記載の非接触型電力伝送装置では、受信アンテナと電圧生成部との間に受電側整合部が配設され、かつ受電側整合部の後段側に調整用負荷が配設されて、送電装置からの送電電力の電力値を規定電力値未満に規定した状態で受信アンテナと電圧生成部とを整合させる受電側整合部に対する整合調整の際に、負荷に代えて調整用負荷を受電側整合部の後段側の規定位置に一時的に接続させて、この規定位置から負荷側を見たときのインピーダンスを、規定電力値の送電電力を受電している状態で電圧生成部が負荷に直流電圧を供給しているときに規定位置から負荷を見たときのインピーダンスに一致させる。

したがって、この受電装置および非接触型電力伝送装置によれば、送電装置から受電装置への送電電力の電力値を規定電力値未満の小電力にした状態で、送電装置からの送電電力の電力値を規定電力値としたときに受電側整合部によって受信アンテナと電圧生成部とが整合状態に移行させられるようにするための受電側整合部に対する整合調整を実施できる。このため、この受電装置および非接触型電力伝送装置によれば、このようにして整合調整を小電力で行うことで、整合調整の際に発生する損失を抑えつつ（受電装置での消費電力の増大を回避しつつ）、送電装置からの送電電力を規定電力値に上げた際に、この状態において整合調整をさらに実施することなく、受電装置を整合状態に移行させることができる。この結果、供給される電力（供給電力）が変動した際に見かけ上のインピーダンス（入力インピーダンス）が大きく変化するバッテリのような負荷に対しても、規定電力値の電力を整合状態で供給することができる。

請求項２記載の受電装置および請求項３記載の非接触型電力伝送装置によれば、電圧生成部と負荷との間に調整用負荷を配設したことにより、調整用負荷を電圧生成部に接続したり、電圧生成部から切り離したりするためのスイッチ、および調整用負荷の後段側の回路を電圧生成部に接続したり、この電圧生成部から切り離したりするためのスイッチをトランジスタなどの半導体スイッチを用いて簡易に構成することができる

非接触型電力伝送装置１のブロック図である。 送電装置２の第１整合部１３についての回路図である。 受電装置３の第２整合部２２についての回路図である。

以下、添付図面を参照して、受電装置および非接触型電力伝送装置の実施の形態について説明する。

図１に示す非接触型電力伝送装置（以下、単に「電力伝送装置」ともいう）１は、送電装置２および受電装置３を備え、送電装置２から送電された送電電力を受電装置３が非接触で受電すると共に、受電した送電電力を負荷（本例では、一例としてバッテリ）４に対して供給可能に構成されている。

送電装置２は、信号発生部１１、送信アンテナ１２および第１整合部１３を備えて構成されている。信号発生部１１は、交流信号Ｓ１を発生して出力する。また、信号発生部１１は、交流信号Ｓ１の出力電力値を変更可能に構成されている。具体的には、信号発生部１１は、交流信号Ｓ１を規定電力値Ｗ１ａで出力する状態、および交流信号Ｓ１を規定電力値Ｗ１ａ未満の電力値Ｗ１ｂで出力する状態のうちの任意の一方の状態で動作可能となっている。

送信アンテナ１２は、一例としてコイル形状（つるまきバネ形状や平面コイル形状）に形成されている。また、送信アンテナ１２は、受電装置３に配設された後述の受信アンテナ２１と電磁結合する。具体的には、送信アンテナ１２は、受信アンテナ２１と共に一対の共鳴器（一対の自己共振コイル）を構成し、電磁場において共鳴する。

第１整合部１３は、送電側整合部であって、信号発生部１１と送信アンテナ１２との間に配設されて（具体的には、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを接続する伝送路に介装されて）、受信アンテナ２１との間の距離に応じて変化する送信アンテナ１２のインピーダンス（入力インピーダンス）に信号発生部１１側のインピーダンスを整合させる（信号発生部１１と送信アンテナ１２とを整合状態に移行させる）。

本例では、一例として、第１整合部１３は、図２に示すように、送信アンテナ１２に対して並列に接続された可変コンデンサ１３ａと、送信アンテナ１２に対して直列（具体的には、送信アンテナ１２および可変コンデンサ１３ａからなる並列回路に対して直列）に接続された可変コンデンサ１３ｂとを備えて構成されている。この構成により、第１整合部１３は、可変コンデンサ１３ａ，１３ｂの各静電容量が調整されることで、送信アンテナ１２（詳しくは、信号発生部１１側から見た送信アンテナ１２の入力インピーダンス）と信号発生部１１（詳しくは、送信アンテナ１２側から見た信号発生部１１側の出力インピーダンス）とを整合させる。

受電装置３は、受信アンテナ２１、第２整合部２２、整流部２３および整合調整用回路２４を備えて構成されている。受信アンテナ２１は、一例として送信アンテナ１２と同一のコイル形状に形成されて、送信アンテナ１２と同一のインダクタンスを有している。また、受信アンテナ２１は、送電装置２の送信アンテナ１２と電磁結合して（つまり、送信アンテナ１２によって発生させられた電磁場により）、その両端間に誘導電圧Ｖ１を発生させる。

第２整合部２２は、受電側整合部であって、受信アンテナ２１と整流部２３との間に配設されて（具体的には、受信アンテナ２１と整流部２３とを接続する伝送路に介装されて）、送信アンテナ１２との間の距離に応じて変化する受信アンテナ２１のインピーダンス（出力インピーダンス）と整流部２３側のインピーダンスとを整合させる（受信アンテナ２１と整流部２３とを整合状態に移行させる）。

本例では、一例として、第２整合部２２は、図３に示すように、受信アンテナ２１に対して並列に接続された可変コンデンサ２２ａと、受信アンテナ２１に対して直列（すなわち、受信アンテナ２１および可変コンデンサ２２ａからなる並列回路に対して直列）に接続された可変コンデンサ２２ｂとを備え、第１整合部１３と同一の回路に構成されている。この構成により、第２整合部２２は、可変コンデンサ２２ａ，２２ｂの各静電容量が調整されることで、受信アンテナ２１（詳しくは、整流部２３側から見た受信アンテナ２１の出力インピーダンス）と整流部２３（詳しくは、受信アンテナ２１側から見た整流部２３の入力インピーダンス）とを整合させる。

整流部２３は、電圧生成部の一例であって、受信アンテナ２１に生じる誘導電圧Ｖ１を第２整合部２２を介して入力すると共に、この誘導電圧Ｖ１に基づいて、バッテリ４に供給する直流電圧Ｖｏを生成する。具体的には、整流部２３は、整流回路および平滑回路で構成されて、第２整合部２２から出力される誘導電圧（交流電圧）Ｖ１を整流・平滑して直流電圧Ｖｏを生成すると共に、生成した直流電圧Ｖｏをバッテリ４に供給（出力）する。また、整流部２３に代えて、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータで電圧生成部を構成することもできる。

整合調整用回路２４は、調整用負荷（本例では固定抵抗）２４ａおよび２つのオンオフスイッチ（以下、「スイッチ」ともいう）２４ｂ，２４ｃを備え、第２整合部２２の後段側の規定位置に配設されている。本例では一例として、整合調整用回路２４は、整流部２３とバッテリ４とを接続する伝送路Ｌ１，Ｌ２上における規定位置に介装されている。具体的には、調整用負荷２４ａおよび一方のスイッチ２４ｂは、互いに直列に接続された状態で、伝送路Ｌ１，Ｌ２間に接続されている（掛け渡されている）。この構成により、スイッチ２４ｂをオン・オフすることで、整流部２３に対して（すなわち、受電装置３に対して）調整用負荷２４ａを負荷として接続したり、整流部２３から切り離したりすることが可能となっている。

また、他方のスイッチ２４ｃは、調整用負荷２４ａおよびスイッチ２４ｂからなる直列回路とバッテリ４との間における伝送路Ｌ１に介装されている。なお、この直列回路とバッテリ４との間における伝送路Ｌ２に他方のスイッチ２４ｃを介装することもできる。この構成により、スイッチ２４ｃをオン・オフすることで、整流部２３に対して（すなわち、受電装置３に対して）バッテリ４を負荷として接続したり、整流部２３から切り離したりすることが可能となっている。

以上の構成により、整合調整用回路２４では、各スイッチ２４ｂ，２４ｃをオン・オフさせることにより、整流部２３に対してバッテリ４に代えて調整用負荷２４ａを一時的に負荷として接続することが可能となっている。各スイッチ２４ｂ，２４ｃとしては、リレーや、トランジスタなどの半導体スイッチを使用することができる。この受電装置３では、直流電圧Ｖｏが供給される伝送路Ｌ１，Ｌ２間に整合調整用回路２４を配設しているため、トランジスタなどの半導体スイッチで各スイッチ２４ｂ，２４ｃを構成する場合、交流電圧が供給される伝送路Ｌ３，Ｌ４間に配設する場合と比較して、より簡易な構成で各スイッチ２４ｂ，２４ｃを構成することが可能となっている。

また、調整用負荷２４ａは、バッテリ４に代えて調整用負荷２４ａを整流部２３に接続した状態において上記の規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスＺ１を、整流部２３から調整用負荷２４ａを切り離した状態において、受電装置３が送電装置２から規定電力値の送電電力を受電し、かつこの送電電力に基づいてバッテリ４に直流電圧Ｖｏを供給しているときに、上記の規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスＺ２に一致させる機能を備えている（一致させる抵抗値に予め規定されている）。

本例では、調整用負荷２４ａは整流部２３とバッテリ４との間に配設されているため、バッテリ４に代えて調整用負荷２４ａを整流部２３に接続した状態において規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスＺ１（本例では抵抗値）は、調整用負荷２４ａ自体のインピーダンスとなる。また、調整用負荷２４ａに代えてバッテリ４を整流部２３に接続した状態において規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスＺ２は、バッテリ４の内部インピーダンスとなる。このため、インピーダンスＺ１は、受電装置３が送電装置２から規定電力値の送電電力を受電し、かつこの送電電力に基づいてバッテリ４に直流電圧Ｖｏを供給しているときのバッテリ４の内部インピーダンス（インピーダンスＺ２）と同じ値に予め規定されている。

次に、電力伝送装置１の電力伝送動作について説明する。一例として、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１とが電磁結合可能な位置に送電装置２および受電装置３が予め配設されている状態で、バッテリ４を充電する例を挙げて説明する。

また、発明の理解を容易にするため、送電装置２は、信号発生部１１と送信アンテナ１２とが整合した状態（整合状態）では、信号発生部１１から出力される交流信号Ｓ１の電力がそのまま（損失の発生しない状態で）、送信アンテナ１２から送電電力として送電するものとする。また、受電装置３では、受信アンテナ２１と整流部２３とが整合した状態（整合状態）では、受信アンテナ２１は、送電装置２からの送電電力を損失の発生しない状態で受電し、整流部２３はこの送電電力を損失の生じない状態で直流電圧Ｖｏに変換して、この直流電圧Ｖｏをバッテリ４に供給するものとする。

また、信号発生部１１は、通常状態では、一例として規定電力値Ｗ１ａ（＝１００Ｗ）の電力で交流信号Ｓ１を出力し、整合調整時には、規定電力値Ｗ１ａ未満の電力値Ｗ１ｂ（一例として、１Ｗ）の電力で交流信号Ｓ１を出力するものとする。また、バッテリ４は、供給される電力が変動したとしても、その充電電圧をほぼ一定（一例として１２Ｖ）に維持するものとする。このため、この例では、バッテリ４は、整流部２３から１００Ｗの電力の供給を受けて充電されている状態での内部インピーダンス（上記したインピーダンスＺ２）は、１．４４Ω（＝１２×１２／１００）となる。したがって、調整用負荷２４ａのインピーダンス（抵抗値）Ｚ１は、この１．４４Ωに予め規定されているものとする。

まず、電力伝送装置１では、規定電力値Ｗ１ａでの電力伝送に先立ち、送電装置２および受電装置３に対する整合調整が実施される。

この整合調整では、まず、受電装置３における整合調整用回路２４のスイッチ２４ｂをオン状態とし、スイッチ２４ｃをオフ状態とする。これにより、調整用負荷２４ａが整流部２３に接続され、バッテリ４は整流部２３から切り離された状態となる。すなわち、バッテリ４に代えて調整用負荷２４ａが一時的に整流部２３に接続される。

次いで、送電装置２の信号発生部１１に対して、電力値Ｗ１ｂ（＝１Ｗ）の電力で交流信号Ｓ１を出力させる（交流信号Ｓ１を小電力で出力させる）。これにより、第１整合部１３および送信アンテナ１２を介して送電装置２から受電装置３に対して送電電力が出力される。受電装置３では、送信アンテナ１２と電磁結合する受信アンテナ２１に誘導電圧Ｖ１が発生するため、整流部２３は、第２整合部２２を介して出力されるこの誘導電圧Ｖ１を整流することにより、直流電圧Ｖｏの生成を開始する。この直流電圧Ｖｏは、バッテリ４に代えて整流部２３に接続されている整合調整用回路２４の調整用負荷２４ａに供給される。

この状態では、第１整合部１３および第２整合部２２が無調整であるため、送電装置２では、信号発生部１１と送信アンテナ１２との間の整合が取れておらず（不整合状態にあり）、受電装置３でも、受信アンテナ２１と整流部２３との間の整合が取れていない（不整合状態にある）。このため、不整合状態にあることに起因して、送電装置２および受電装置３は、電力損失の発生する状態となっている。しかしながら、信号発生部１１から出力される交流信号Ｓ１の電力が小電力（電力値Ｗ１ｂ）であるため、不整合状態にある送電装置２および受電装置３において発生する損失は、極めて小さい状態に抑えられている。

次いで、第１整合部１３に対する操作を行うことにより、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを整合させる送電側整合調整を実施する。また、この送電側整合調整と併せて、第２整合部２２に対する操作を行うことにより、受信アンテナ２１と整流部２３とを整合させる受電側整合調整を実施する。この送電側整合調整に際しては、例えば、信号発生部１１と第１整合部１３との間に不図示の反射電力計測器を介装して、この反射電力計測器で計測される第１整合部１３からの反射電力値が予め規定されたしきい値以下となるように（整合状態となるように）、第１整合部１３の各可変コンデンサ１３ａ，１３ｂの静電容量を調整する。また、受電側整合調整に際しては、例えば、整流部２３から出力される電力を電力計で計測しつつ、この電力が最大となるように（整合状態となるように）、第２整合部２２の各可変コンデンサ２２ａ，２２ｂの静電容量を調整する。

この送電側整合調整および受電側整合調整の実施により、送電装置２では、信号発生部１１および送信アンテナ１２が整合状態となり、受電装置３では、受信アンテナ２１と整流部２３とが整合状態となることから、送電装置２および受電装置３は、送電および受電動作中に発生する電力損失が極めて小さい状態に移行する。これにより、送電装置２から受電装置３に対して、電力値Ｗ１ｂの送電電力が損失の少ない状態で伝送され、受電装置３は、この送電電力に基づいて損失の少ない状態で電力値Ｗ１ｂの直流電圧Ｖｏを生成して、調整用負荷２４ａに供給する。

続いて、受電装置３における整合調整用回路２４のスイッチ２４ｂをオフ状態とし、スイッチ２４ｃをオン状態とする。これにより、調整用負荷２４ａが整流部２３から切り離され、バッテリ４が整流部２３に接続された状態となる。このため、整流部２３は、電力値Ｗ１ｂ（＝１Ｗ）の直流電圧Ｖｏ（＝１２Ｖ）をバッテリ４に供給する。この場合、バッテリ４の見かけ上のインピーダンスＺ２（バッテリ４の内部抵抗値）は、上記した規定電力値Ｗ１ａ（＝１００Ｗ）の電力が供給された場合の値（１．４４Ω）とは異なり、１４４Ω（＝１２×１２／１）となる。

このため、規定電力値Ｗ１ａ（＝１００Ｗ）の電力がバッテリ４に供給された場合のバッテリ４のインピーダンス（１．４４Ω）と同じインピーダンスの調整用負荷２４ａを接続して整合調整が行われた電力伝送装置１は、調整用負荷２４ａに代えてバッテリ４が整流部２３に接続されることにより、送電装置２および受電装置３共に不整合状態に移行する。つまり、送電装置２では、信号発生部１１と送信アンテナ１２とが不整合状態に移行し、受電装置３では、受信アンテナ２１と整流部２３とが不整合状態に移行する。しかしながら、信号発生部１１から出力される交流信号Ｓ１の電力が小電力（電力値Ｗ１ｂ）であるため、送電装置２に対する送電側整合調整および受電装置３に対する受電側整合調整の実施ときと同様にして、不整合状態にある送電装置２および受電装置３において発生する損失は、極めて小さい状態に抑えられている。

最後に、送電装置２の信号発生部１１に対して、交流信号Ｓ１を規定電力値Ｗ１ａ（＝１００Ｗ）で出力させる。この場合、送電装置２から受電装置３に伝送される送電電力が増加して、受電装置３からバッテリ４に対して供給される直流電圧Ｖｏの電力も増加するため、バッテリ４のインピーダンスＺ２も上記の１４４Ωから１．４４Ωに向けて低下する。しかしながら、この受電装置３および電力伝送装置１では、上記の送電装置２に対する送電側整合調整および受電装置３に対する受電側整合調整の実施の際に、バッテリ４に代えて一時的に接続した調整用負荷２４ａの抵抗値を、受電装置３から規定電力値Ｗ１ａ（＝１００Ｗ）の電力が供給されたときのバッテリ４の抵抗値と同一（１．４４Ω）に規定している。このため、受電装置３からバッテリ４に対して規定電力値Ｗ１ａ（＝１００Ｗ）の電力が供給されている状態において、送電装置２および受電装置３は共に整合状態に移行し、電力伝送装置１全体としても整合状態に移行する。

これにより、送電装置２では、信号発生部１１から出力される交流信号Ｓ１の電力がそのまま（損失の発生しない状態で）、送信アンテナ１２から送電電力として送電され、また、受電装置３では、受信アンテナ２１が送電装置２からの送電電力を損失の発生しない状態で受電し、整流部２３がこの送電電力を損失の生じない状態で直流電圧Ｖｏに変換してバッテリ４に供給する。

このように、この電力伝送装置１の受電装置３では、受信アンテナ２１と整流部２３との間に第２整合部２２が配設され、かつ第２整合部２２の後段側（上記の例では整流部２３とバッテリ４との間）に調整用負荷２４ａを含む整合調整用回路２４が配設されて、送電装置２からの送電電力の電力値を規定電力値Ｗ１ａ未満に規定した状態で受信アンテナ２１と整流部２３とを整合させる第２整合部２２に対する整合調整の際に、バッテリ４に代えて調整用負荷２４ａを第２整合部２２の後段側の規定位置に一時的に接続させて、この規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスＺ１を、規定電力値Ｗ１ａの送電電力を受電している状態で整流部２３がバッテリ４に直流電圧Ｖｏを供給しているときに規定位置からバッテリ４を見たときのインピーダンスＺ２に一致させる。

したがって、この受電装置３およびこの受電装置３を備えた電力伝送装置１によれば、送電装置２から受電装置３への送電電力の電力値を規定電力値Ｗ１ａ未満の小電力（電力値Ｗ１ｂ）にした状態で、送電装置２からの送電電力の電力値を規定電力値Ｗ１ａとしたときに第２整合部２２によって受信アンテナ２１と整流部２３とが整合状態に移行させられるようにするための第２整合部２２に対する整合調整を実施できる。このため、この電力伝送装置１によれば、このようにして整合調整を小電力で行うことで、整合調整の際に発生する損失を抑えつつ（受電装置３での消費電力の増大を回避しつつ）、送電装置２からの送電電力を規定電力値Ｗ１ａに上げた際に、この状態において整合調整をさらに実施することなく、送電装置２および受電装置３を整合状態に移行させることができる。この結果、供給される電力（供給電力）が変動した際に見かけ上のインピーダンス（入力インピーダンス）が大きく変化するバッテリ４のような負荷に対しても、規定電力値Ｗ１ａの電力を整合状態で供給することができる。

また、この受電装置３およびこの受電装置３を備えた電力伝送装置１によれば、整流部２３と負荷（バッテリ４）との間の直流電圧Ｖｏが供給される伝送路Ｌ１，Ｌ２上を規定位置として、整合調整用回路２４を配設したことにより、調整用負荷２４ａを各伝送路Ｌ１，Ｌ２に接続したり、各伝送路Ｌ１，Ｌ２から切り離したりするためのスイッチ２４ｂ、および整合調整用回路２４の後段側の回路（本例ではバッテリ４）を整合調整用回路２４の前段側の回路に接続したり、この前段側の回路から切り離したりするためのスイッチ２４ｃをトランジスタなどの半導体スイッチを用いて簡易に構成することができる。

なお、上記した実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、整流部２３とバッテリ４との間の伝送路Ｌ１，Ｌ２上を規定位置として、この規定位置に整合調整用回路２４を配設しているが、第２整合部２２の後段側であれば、任意の規定位置に整合調整用回路２４（調整用負荷２４ａ）を配設することができる。例えば、図１の構成では、第２整合部２２と整流部２３との間の交流電圧Ｖ１が供給される伝送路Ｌ３，Ｌ４上を規定位置として整合調整用回路２４を配設することもできる。

この構成では、調整用負荷２４ａは、整流部２３の後段のバッテリ４を含む回路に代えて調整用負荷２４ａを第２整合部２２の出力に接続した状態において上記の規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスＺ１を、第２整合部２２から調整用負荷２４ａを切り離した状態において、受電装置３が送電装置２から規定電力値の送電電力を受電し、かつこの送電電力に基づいてバッテリ４に直流電圧Ｖｏを供給しているときに、上記の規定位置からバッテリ４側を見たときのインピーダンスＺ２に一致させる抵抗値に規定する。これにより、この構成を採用した受電装置３および電力伝送装置１においても、上記した効果と同様の効果を奏することができる。

また、上記の実施の形態では、受電装置３とバッテリ４とが別体に構成された例を挙げて説明したが、受電装置３にバッテリ４が内蔵されている構成にも適用できるのは勿論である。また、整合調整用回路２４の各スイッチ２４ｂ，２４ｃについては、手動で切り替える構成を採用することもできるし、ＣＰＵなどで構成された制御部によって自動で切り替えられる構成を採用することもできる。

また、各整合部１３，２２については、上記した構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。例えば、各整合部１３，２２の上記の構成において、アンテナに１つのコンデンサを直列に接続し、アンテナとこのコンデンサの直列回路に対してもう一つのコンデンサを並列に接続して構成することもできる。また、３つ以上のコンデンサで構成することもできる。さらには、コンデンサだけではなく、インダクタをコンデンサと併用することもできるなど、整合回路として公知となっている種々の回路を採用することができる。

また、受電装置３および電力伝送装置１は、非接触で充電を行う様々な電気機器（電気カミソリ、電動歯ブラシ、バッテリ駆動方式の自動車）に適用することができる。

１ 電力伝送装置
２ 送電装置
３ 受電装置
４ バッテリ
１１ 信号発生部
１２ 送信アンテナ
１３ 第１整合部
２１ 受信アンテナ
２２ 第２整合部
２３ 整流部
２４ａ 調整用負荷
Ｓ１ 交流信号
Ｖ１ 誘導電圧
Ｖｏ 直流電圧（負荷に供給する電圧）
Ｗ１ａ 規定電力値

Claims (3)

1. 送電装置の送信アンテナからの送電電力を非接触で受電する受信アンテナと、前記送電電力の受電の際に前記受信アンテナに発生する誘導電圧に基づいて負荷に供給する直流電圧を生成する電圧生成部と、前記受信アンテナと前記電圧生成部との間に配設されて当該受信アンテナと当該電圧生成部とを整合させる受電側整合部とを備え、前記送電電力の電力値を規定電力値未満に規定した状態で前記受電側整合部に対して前記受信アンテナと前記電圧生成部とを整合させる整合調整が行われ、当該整合調整後において、前記規定電力値に規定された前記送電電力を受電する受電装置であって、
   前記受電側整合部の後段側に配設されて、前記整合調整の際に前記負荷に代えて当該受電側整合部の後段側における規定位置に一時的に接続される整合用負荷を備え、当該整合用負荷は、前記整合調整の際に前記規定位置から前記負荷側を見たときのインピーダンスを、前記規定電力値の前記送電電力を受電している状態で前記電圧生成部が前記負荷に前記直流電圧を供給しているときに前記規定位置から当該負荷側を見たときのインピーダンスに一致させる受電装置。
2. 前記整合用負荷は、前記電圧生成部と前記負荷との間に配設されている請求項１記載の受電装置。
3. 請求項１または２記載の受電装置と、
   交流信号を発生する信号発生部、前記交流信号の供給を受けて前記送電電力を送信する前記送信アンテナ、および当該信号発生部と当該送信アンテナとの間に配設されて当該信号発生部と当該送信アンテナとを整合させる送電側整合部を備えている送電装置とを備えている非接触型電力伝送装置。

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