JP2013074659A - 送電装置および非接触型電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を回避しつつ短時間で整合状態に移行させる。
【解決手段】交流信号Ｓ１を発生する信号発生部、交流信号Ｓ１の供給を受けて電磁場を発生させる送信アンテナ１２、および可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを有して信号発生部と送信アンテナ１２とを整合させる第１整合部１３を備え、可変コンデンサ回路１３ａは、並列接続可能な複数のコンデンサ群（コンデンサ３２ａ，３３ａ等）と、各コンデンサ群にそれぞれ対応して配設されて複数のコンデンサ群の並列接続状態を切り替える複数のダイオード３４ａ，３５ａ等とを備え、可変コンデンサ回路１３ｂは、複数のコンデンサ群（コンデンサ３２ｂ，３３ｂａ等）と、複数のコンデンサ群の並列接続状態を切り替える複数のダイオード３４ｂ，３５ｂ等とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、磁気共鳴を利用して受電装置へ電力を伝送する送電装置、およびこの送電装置および受電装置を有する非接触型電力伝送システムに関するものである。

この種の非接触型電力伝送システムとして、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を既に提案している。この非接触型電力伝送システムは、交流信号を発生する信号発生部、および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た非接触型電力伝送システムであって、送電装置には、信号発生部と送信アンテナとの間に可変コンデンサで構成された第１整合部が配設され、受電装置には、受信アンテナと電圧生成部との間に可変コンデンサで構成された第２整合部が配設されている。また、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処理を実行する第１処理部を備えると共に、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処理とを実行する第２処理部を備えている。

この非接触型電力伝送システムでは、第１処理部が、受電装置の存在を検出したときに、第１整合部の可変コンデンサの静電容量を制御して信号発生部と送信アンテナとを整合状態に移行させると共に、第１処理部が、第２整合部の可変コンデンサの静電容量を制御して受信アンテナと電圧生成部とを整合状態に移行させる。したがって、この電力伝送システムによれば、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良い状態で行うことができる。このため、この電力伝送システムによれば、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。

ところで、上記の非接触型電力伝送システムにおいて送電装置から受電装置に対して数十ワット程度の電力（中電力）を伝送する場合には、送電装置などの整合部において使用される可変コンデンサとして、例えば下記特許文献２に開示されているような可変コンデンサが一般的に使用される。この可変コンデンサは、複数の固定翼と、固定翼の各対の間に散在して配設された容量性調整要素（回転翼）を備え、各回転翼が取り付けられたシャフトをモータで回転させて、固定翼の上に重なる各回転翼の面積を増減することにより、静電容量を変化させることが可能となっている。

特開２０１０−１３０８００号公報（第５−９頁、第１図） 特開２００２−１９０４１４号公報（第４頁、第２図）

ところが、上記した可変コンデンサで整合部を構成した非接触型電力伝送システムには、以下の改善すべき課題が存在している。すなわち、この非接触型電力伝送システムでは、モータによって機械的に構成要素（各回転翼が取り付けられたシャフト）を動かして可変コンデンサの静電容量を変更させる構成のため、送電装置においては、信号発生部と送信アンテナとを整合させるまでに要する時間（整合状態に移行させるまでの時間）が長くなるという改善すべき課題が存在している。このため、例えば、送電装置と受電装置とが電力伝送の可能な範囲内で相対的に移動する電力伝送システムのように、整合スピードが要求されるシステムには対応できないという改善すべき課題が存在している。また、上記のような機械的構成（各回転翼が取り付けられたシャフト）を動かして静電容量を変更する可変コンデンサおよびこの可変コンデンサを駆動するモータはそれぞれ外形が大きいため、これらを備えた整合部、ひいては送電装置、さらにはこの送電装置を有する非接触型電力伝送システムが大型化するという改善すべき課題も存在している。

本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、大型化を回避しつつ短時間で整合状態に移行させ得る送電装置、およびこの送電装置を備えた非接触型電力伝送システム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記載の送電装置は、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電磁場を発生させる送信アンテナ、前記信号発生部と前記送信アンテナとの間に配設されると共に可変コンデンサ回路を有する整合部、および前記可変コンデンサ回路の静電容量値を変更することにより、前記信号発生部と前記送信アンテナとを整合させる整合処理を実行する処理部を備え、前記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当該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に送電する送電装置であって、前記可変コンデンサ回路は、１または複数のコンデンサからそれぞれ構成されると共に並列接続可能な複数のコンデンサ群と、前記各コンデンサ群にそれぞれ対応して配設されて当該複数のコンデンサ群の並列接続状態を切り替える複数の切替素子とを備えている。

また、請求項２記載の送電装置は、請求項１記載の送電装置において、前記受電装置との間の送受信間距離を段階的に変化させたときの各送受信間距離において前記信号発生部と前記送信アンテナとを整合させる前記可変コンデンサ回路の前記静電容量値が当該各送受信間距離と対応させて静電容量情報として予め記憶された記憶部と、前記受電装置との間の前記送受信間距離を測定する測距部とを備え、前記処理部は、前記測距部で測定された前記送受信間距離に対応する前記静電容量値を前記記憶部に記憶されている前記静電容量情報を参照して特定すると共に、前記複数の切替素子を切り替えて前記可変コンデンサ回路の前記静電容量値を前記特定した静電容量値に変更する。

また、請求項３記載の送電装置は、請求項１記載の送電装置において、前記信号発生部と前記整合部との間に配設されて、反射波電力値を測定する電力測定部を備え、前記処理部は、前記複数の切替素子を切り替えて前記静電容量値を段階的に変化させることにより、前記反射波電力値を低減させる。

また、請求項４記載の非接触型電力伝送システムは、請求項１から３のいずれかに記載の送電装置と前記受電装置とを備えている。

請求項１記載の送電装置および請求項４記載の非接触型電力伝送システムによれば、例えばＰＩＮダイオードなどの切替素子やコンデンサのような小型電子部品を使用して整合部の可変コンデンサ回路を構成することにより、送電装置、ひいては電力伝送システムを十分に小型化することができる。また、この送電装置およびこの送電装置を備えた電力伝送システムによれば、切替素子によって複数のコンデンサ群の並列接続状態を切り替えることで、可変コンデンサ回路の静電容量値を瞬時に変化させる（変更する）ことができることから、信号発生部と送信アンテナとを極めて短時間で整合させることができる。しかも、可変コンデンサ回路の静電容量値を段階的に変化させるため、リニアに変化させるときと比較して、より短時間で信号発生部と送信アンテナとを整合させることができる。これにより、送電装置と受電装置との間の送受信間距離が変化したとしても、信号発生部と送信アンテナとの整合状態をリアルタイムで良好に維持することができるため、受電装置に対する電力伝送を効率の良い状態で継続することができる。

請求項２記載の送電装置および請求項４記載の非接触型電力伝送システムによれば、整合に必要な可変コンデンサ回路の静電容量値を、静電容量情報を参照することにより、測距部で測定した送受信間距離から直ちに特定することができるため、信号発生部と送信アンテナを一層短時間で整合状態（実際には整合状態に近い状態）に移行させることができる。

請求項３記載の送電装置および請求項４記載の非接触型電力伝送システムによれば、可変コンデンサ回路の静電容量値を変化させて、変化させ得る静電容量値の範囲の中で反射波電力値を最小にする構成においても、可変コンデンサ回路の静電容量値をリニアに変化させる構成と比較して、静電容量値を段階的に変化させることで、静電容量値をより短時間で大きく変化させることができるため、より短時間で信号発生部と送信アンテナとを整合状態に移行させることができる。

電力伝送システム１のブロック図である。 電力伝送システム１における電力伝送処理１００の動作を説明するためのフローチャートである。 送電装置２における第１整合部１３および送信アンテナ１２の回路図である。 受電装置３における第２整合部２２および受信アンテナ２１の回路図である。 第１整合部１３の可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの回路図である。 可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂのためのバイアス回路５１ａ（５２ａ，５３ａ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ）の回路図である。 第１整合部１３の出力インピーダンスＺｏｕｔと送受信間距離との関係を説明するための説明図である。 各可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１と送受信間距離との関係を説明するための説明図である。 他の可変コンデンサ回路１３ａ（１つのダイオードを用いた構成の回路）の１つの直列回路ＣＡ１ａの構成を説明するための回路図である。 他の可変コンデンサ回路１３ａ（ＦＥＴを用いた構成の回路）の１つの直列回路ＣＡ１ａの構成を説明するための回路図である。 他の可変コンデンサ回路１３ａ（リレーを用いた構成の回路）の１つの直列回路ＣＡ１ａの構成を説明するための回路図である。

以下、添付図面を参照して、送電装置および非接触型電力伝送システム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システム（以下、単に「電力伝送システム」ともいう）１は、一例として送電装置２および受電装置３を備えて構成され、送電装置２が受電装置３に対して非接触で電力を伝送し、受電装置３が送電装置２から受電した電力を負荷（本例では、一例としてバッテリ）４に対して出力する。

送電装置２は、信号発生部１１、送信アンテナ１２、第１整合部１３、電力計測部１４、測距部１５、第１処理部１６および記憶部１７を備えている。信号発生部１１は、第１処理部１６によって制御されて、交流信号Ｓ１（本例では、一例として、周波数ｆ（数ＭＨｚから数十ＭＨｚ。一例として、１３．５６ＭＨｚ）の交流信号を予め規定された中電力（数十ワット程度の電力）で発生して出力する。

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、交流信号Ｓ１の供給を受けて電磁場を発生させて、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。

第１整合部１３は、整合部の一例であって、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３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回路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回路１３ａの並列回路に対して直列）に接続された可変コンデンサ回路１３ｂとを備えている。また、第１整合部１３は、可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１が第１処理部１６から出力される制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３によって別個独立して制御されることにより、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）とを整合可能となっている。

また、本例では、一例として、整合状態にある送電装置２と受電装置３とが０．１ｍ〜０．４ｍの範囲内で相対的に移動している状態（送受信間距離が０．１ｍ〜０．４ｍの範囲内で変化する状態）において、送電装置２が整合状態にある受電装置３に対して電力を伝送するものとし、送電装置２および受電装置３は、送受信間距離が０．１ｍ〜０．４ｍの範囲内で変化した場合での送電装置２における第１整合部１３の出力インピーダンスＺｏｕｔ（第１整合部１３の出力から送信アンテナ１２側を見たときの送信アンテナ１２以降のインピーダンス）のレジスタンスｒとリアクタンスＸが図７に示すように変化する構成であるものとする。

この場合、０．１ｍ〜０．４ｍの範囲内で送受信間距離が変化したときに、図７に示すように変化する出力インピーダンスＺｏｕｔに対して、図３に示す構成の第１整合部１３を用いて、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を整合させるためには、図８に示すような関係で、第１整合部１３における可変コンデンサ回路１３ａの静電容量値Ｃｔｐ１を２０ｐＦ〜１５０ｐＦの範囲内で、また可変コンデンサ回路１３ｂの静電容量値Ｃｔｓ１を２０ｐＦ〜１５０ｐＦの範囲でそれぞれ送受信間距離に応じて変化させる必要がある。

本例では、一例として、各可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を上記の範囲内において４段階に変化させる構成（静電容量値Ｃｔｐ１を２０ｐＦ，９０ｐＦ，１３０ｐＦ，１５０ｐＦに変化させ、これに対応して静電容量値Ｃｔｓ１を１５０ｐＦ，８０ｐＦ，４０ｐＦ，２０ｐＦに変化させる構成）を採用し、この構成を実現させるために各可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを一例として図５に示す構成としている。

具体的には、可変コンデンサ回路１３ａは、コンデンサ３１ａと、２つのコンデンサ３２ａ，３３ａおよび２つのダイオード３４ａ，３５ａの直列回路ＣＡ１ａと、２つのコンデンサ３６ａ，３７ａおよび２つのダイオード３８ａ，３９ａの直列回路ＣＡ２ａと、２つのコンデンサ４０ａ，４１ａおよび２つのダイオード４２ａ，４３ａの直列回路ＣＡ３ａとを備え、コンデンサ３１ａおよび３つの直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａが互いに並列接続されて構成されている。また、各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａにおける２つのコンデンサおよび２つのダイオードの接続構成は同一であり、直列回路ＣＡ１ａを例に挙げて説明すると、互いのアノード端子同士が接続されて２つのダイオード３４ａ，３５ａが直列接続され、さらにダイオード３４ａ，３５ａの各カソード端子にコンデンサ３２ａとコンデンサ３３ａとが１つのコンデンサ群として接続された構成となっている。また、可変コンデンサ回路１３ａは、図６に示されるバイアス回路５１ａ，５２ａ，５３ａについても備えている。

可変コンデンサ回路１３ｂも、図５に示すように、可変コンデンサ回路１３ａと同様にして、コンデンサ３１ｂと、２つのコンデンサ３２ｂ，３３ｂ（１つのコンデンサ群）および２つのダイオード３４ｂ，３５ｂの直列回路ＣＡ１ｂと、２つのコンデンサ３６ｂ，３７ｂ（他の１つのコンデンサ群）および２つのダイオード３８ｂ，３９ｂの直列回路ＣＡ２ｂと、２つのコンデンサ４０ｂ，４１ｂ（他の１つのコンデンサ群）および２つのダイオード４２ｂ，４３ｂの直列回路ＣＡ３ｂとを備え、コンデンサ３１ｂおよび３つの直列回路ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂが互いに並列接続されて構成されている。また、各直列回路ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂにおける各コンデンサおよび各ダイオードの接続構成は、各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａと同一に構成されている。また、可変コンデンサ回路１３ｂは、図６に示されるバイアス回路５１ｂ，５２ｂ，５３ｂについても備えている。また、可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを構成する各コンデンサとしては、小型電子部品であるセラミックコンデンサやフィルムコンデンサなどが使用される。

ダイオード３４ａ，３５ａ，３８ａ，３９ａ，４２ａ，４３ａ，３４ｂ，３５ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４２ｂ，４３ｂには、順方向バイアス時に高周波交流を通過させる性質を有するＰＩＮ（p-intrinsic-n Diode）ダイオードが使用されている。また、ダイオード３４ａ，３５ａの直列回路には、図６に示すバイアス回路５１ａが接続されて、この直列回路の両端（ダイオード３４ａ，３５ａの各カソード端子）に規定された端点Ｐ１ａ，Ｐ２ａは、端点Ｐ１ａについては抵抗Ｒ１およびコイルＬ１の直列回路を介して、また端点Ｐ２ａについては抵抗Ｒ２およびコイルＬ２の直列回路を介してそれぞれグランド電位に接続され、この直列回路の中間点Ｐ３ａ（ダイオード３４ａ，３５ａの各アノード端子同士の接続点）には、抵抗Ｒ３およびコイルＬ３の直列回路を介して、第１処理部１６から制御信号Ｓａ１が供給されている。

この制御信号Ｓａ１は、直流電圧信号であって、第１処理部１６によってその電圧Ｖａ１が、ダイオード３４ａ，３５ａを順方向バイアス状態に常時移行させるオン電圧（例えば、１０Ｖ）、およびダイオード３４ａ，３５ａを逆方向バイアス状態に常時移行させるオフ電圧（例えば、−３５Ｖ）のいずれか一方の電圧に制御される（つまり、電圧Ｖａ１は、ダイオード３４ａ，３５ａのそれぞれの両端間に印加されてダイオード３４ａ，３５ａのオン・オフ状態を制御するバイアス電圧として機能する）。

この構成により、ダイオード３４ａ，３５ａの直列回路は、オン電圧の制御信号Ｓａ１の供給時には、交流信号Ｓ１を通過（導通）させるオン状態（約０．５Ω程度の低インピーダンス状態）に移行し、オフ電圧の制御信号Ｓａ１の供給時には、交流信号Ｓ１の通過（導通）を阻止するオフ状態（約０．８ｐＦ程度の高インピーダンス状態）に移行することにより、コンデンサ３１ａや他の２つのコンデンサ３６ａ，３７ａ（他のコンデンサ群）等に対する２つのコンデンサ３２ａ，３３ａ（コンデンサ群）の並列接続状態を切り替える切替素子として機能する。

また、ダイオード３４ａ，３５ａの直列回路以外のダイオード３８ａ，３９ａの直列回路、ダイオード４２ａ，４３ａの直列回路、ダイオード３４ｂ，３５ｂの直列回路、ダイオード３８ｂ，３９ｂの直列回路、およびダイオード４２ｂ，４３ｂの直列回路についても、ダイオード３４ａ，３５ａの直列回路と同様にして、図６に示すようなバイアス回路５１ａと同じ構成の対応するバイアス回路５２ａ，５３ａ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂがそれぞれ接続されている。この構成により、ダイオード３８ａ，３９ａの直列回路、ダイオード４２ａ，４３ａの直列回路、ダイオード３４ｂ，３５ｂの直列回路、ダイオード３８ｂ，３９ｂの直列回路、およびダイオード４２ｂ，４３ｂの直列回路においても、各直列回路の両端に規定された端点のうちの一方の端点Ｐ４ａ，Ｐ７ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ４ｂ，Ｐ７ｂは、対応するバイアス回路５２ａ，５３ａ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂにおける抵抗Ｒ１およびコイルＬ１の直列回路を介してグランド電位に接続され、他方の端点Ｐ５ａ，Ｐ８ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ５ｂ，Ｐ８ｂも、対応するバイアス回路５２ａ，５３ａ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂにおける抵抗Ｒ２およびコイルＬ２の直列回路を介してグランド電位に接続されている。

また、ダイオード３８ａ，３９ａの直列回路、ダイオード４２ａ，４３ａの直列回路、ダイオード３４ｂ，３５ｂの直列回路、ダイオード３８ｂ，３９ｂの直列回路、およびダイオード４２ｂ，４３ｂの直列回路においても、各直列回路の中間点Ｐ６ａ，Ｐ９ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ６ｂ，Ｐ９ｂには、抵抗Ｒ３およびコイルＬ３の直列回路を介して、第１処理部１６から制御信号Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３が供給されている。各制御信号Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３は、直流電圧信号であって、制御信号Ｓａ１と同様にして、その電圧Ｖａ２，Ｖａ３，Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３（対応するダイオードの両端間に印加されて、そのダイオードのオン・オフ状態を制御するバイアス電圧として機能する電圧）が第１処理部１６によって制御される。

この構成により、ダイオード３８ａ，３９ａの直列回路、およびダイオード４２ａ，４３ａの直列回路は、オン電圧の制御信号Ｓａ２，Ｓａ３の供給時には、交流信号Ｓ１を通過（導通）させるオン状態に移行し、オフ電圧の制御信号Ｓａ２，Ｓａ３の供給時には、交流信号Ｓ１の通過（導通）を阻止するオフ状態に移行することにより、対応する２つのコンデンサ３６ａ，３７ａ（コンデンサ群）、および２つのコンデンサ４０ａ，４１ａ（コンデンサ群）のコンデンサ３１ａおよび他のコンデンサ群への並列接続状態を切り替える（並列接続された状態と、並列接続が解除された状態とを切り替える）切替素子として機能する。

また、ダイオード３４ｂ，３５ｂの直列回路、ダイオード３８ｂ，３９ｂの直列回路、およびダイオード４２ｂ，４３ｂの直列回路もダイオード３４ａ，３５ａの直列回路と同様にして、オン電圧の制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の供給時には、交流信号Ｓ１を通過（導通）させるオン状態に移行し、オフ電圧の制御信号Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の供給時には、交流信号Ｓ１の通過（導通）を阻止するオフ状態に移行することにより、対応する２つのコンデンサ３２ｂ，３３ｂ（コンデンサ群）、２つのコンデンサ３６ｂ，３７ｂ（コンデンサ群）、および２つのコンデンサ４０ｂ，４１ｂ（コンデンサ群）のコンデンサ３１ｂおよび他のコンデンサ群への並列接続状態を切り替える切替素子として機能する。

以上の構成により、可変コンデンサ回路１３ａでは、制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３の電圧Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３が第１処理部１６によって制御されることにより、直列回路ＣＡ１ａに含まれる２つのコンデンサ３２ａ，３３ａがダイオード３４ａ，３５ａを介して接続状態および非接続状態のうちの任意の一方の状態に移行させられ、また直列回路ＣＡ２ａに含まれる２つのコンデンサ３６ａ，３７ａがダイオード３８ａ，３９ａを介して接続状態および非接続状態のうちの任意の一方の状態に移行させられ、また直列回路ＣＡ３ａに含まれる２つのコンデンサ４０ａ，４１ａがダイオード４２ａ，４３ａを介して接続状態および非接続状態のうちの任意の一方の状態に移行させられるため、２つのコンデンサ３２ａ，３３ａ、２つのコンデンサ３６ａ，３７ａおよび２つのコンデンサ４０ａ，４１ａが独立して、コンデンサ３１ａに対して選択的に並列接続される。

また、可変コンデンサ回路１３ｂでも、制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３が第１処理部１６によって制御されることにより、直列回路ＣＡ１ｂに含まれる２つのコンデンサ３２ｂ，３３ｂ、直列回路ＣＡ２ｂに含まれる２つのコンデンサ３６ｂ，３７ｂ、および直列回路ＣＡ３ｂに含まれる２つのコンデンサ４０ｂ，４１ｂが独立して、コンデンサ３１ｂに対して選択的に並列接続される。

このため、本例では、一例として、各コンデンサ３１ａ，３１ｂの静電容量を２０ｐＦに規定し、各コンデンサ３２ａ，３３ａ，３２ｂ，３３ｂの静電容量をそれぞれ４０ｐＦに規定し、各コンデンサ３６ａ，３７ａ，３６ｂ，３７ｂの静電容量をそれぞれ８０ｐＦに規定し、各コンデンサ４０ａ，４１ａ，４０ｂ，４１ｂの静電容量をそれぞれ１４０ｐＦに規定することにより、可変コンデンサ回路１３ａでは、制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３の各電圧Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３をすべてオフ電圧に制御したときに（すべての直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａがコンデンサ３１ａに対して並列接続されていない状態としたときに）、その静電容量値Ｃｔｐ１が２０ｐＦに規定され、また制御信号Ｓａ３の電圧Ｖａ３をオン電圧に制御し、かつ他の制御信号Ｓａ１，Ｓａ２の各電圧Ｖａ１，Ｖａ２をオフ電圧に制御したときに（直列回路ＣＡ３ａのみがコンデンサ３１ａに対して並列接続される状態としたときに）、その静電容量値Ｃｔｐ１が９０ｐＦ（２０ｐＦと７０ｐＦの並列合成容量）に規定され、また制御信号Ｓａ２，Ｓａ３の電圧Ｖａ２，Ｖａ３をオン電圧に制御し、かつ他の制御信号Ｓａ１の電圧Ｖａ１をオフ電圧に制御したときに（直列回路ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａがコンデンサ３１ａに対して並列接続される状態としたときに）、その静電容量値Ｃｔｐ１が１３０ｐＦ（２０ｐＦと４０ｐＦと７０ｐＦの並列合成容量）に規定され、また制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３の各電圧Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３をすべてオン電圧に制御したときに（直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａがコンデンサ３１ａに対してすべて並列接続される状態としたときに）、その静電容量値Ｃｔｐ１が１５０ｐＦ（２０ｐＦと２０ｐＦと４０ｐＦと７０ｐＦの並列合成容量）に規定される。すなわち、可変コンデンサ回路１３ａの静電容量値Ｃｔｐ１を上記したように２０ｐＦ，９０ｐＦ，１３０ｐＦおよび１５０ｐＦの静電容量値のうちの任意の容量値に４段階で変化させることが可能となっている。

また、可変コンデンサ回路１３ｂでは、制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の各電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３をすべてオン電圧に制御したときに（直列回路ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂがコンデンサ３１ｂに対してすべて並列接続される状態としたときに）、その静電容量値Ｃｔｓ１が１５０ｐＦ（２０ｐＦと２０ｐＦと４０ｐＦと７０ｐＦの並列合成容量）に規定され、また制御信号Ｓｂ３の電圧Ｖｂ３をオフ電圧に制御し、かつ他の制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２の各電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２をオン電圧に制御したときに（直列回路ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂがコンデンサ３１ｂに対して並列接続される状態としたときに）、その静電容量値Ｃｔｐ１が８０ｐＦ（２０ｐＦと２０ｐＦと４０ｐＦの並列合成容量）に規定され、また制御信号Ｓｂ２，Ｓｂ３の各電圧Ｖｂ２，Ｖｂ３をオフ電圧に制御し、かつ他の制御信号Ｓｂ１の電圧Ｖｂ１をオン電圧に制御したときに（直列回路ＣＡ１ｂのみがコンデンサ３１ｂに対して並列接続される状態としたときに）、その静電容量値Ｃｔｐ１が４０ｐＦ（２０ｐＦと２０ｐＦの並列合成容量）に規定され、また制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の各電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３をすべてオフ電圧に制御したときに（すべての直列回路ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂがコンデンサ３１ｂに対して並列接続されていない状態としたときに）、その静電容量値Ｃｔｐ１が２０ｐＦに規定される。すなわち、可変コンデンサ回路１３ｂの静電容量値Ｃｔｓ１を上記したように１５０ｐＦ，８０ｐＦ，４０ｐＦおよび２０ｐＦの静電容量値のうちの任意の容量値に４段階で変化させることが可能となっている。

なお、各バイアス回路５１ａ，５２ａ，５３ａ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂにおける抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、対応する制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の各電圧Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３，Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３がオン電圧となっているときに各ダイオードに流れる電流、および制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３が供給される供給ラインに流れる電流を制限する機能を有している。また、各バイアス回路５１ａ，５２ａ，５３ａ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂにおける各コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、交流信号Ｓ１の周波数ｆにおけるインピーダンスが十分に高くなるようにインダクタンス値が規定されて、交流信号Ｓ１の基準電位（本例ではグランド電位）、および制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３が供給される供給ラインへの交流信号Ｓ１の漏洩を低減する機能を有している。

電力計測部１４は、図１に示すように、信号発生部１１と第１整合部１３との間に配設されて（具体的には、信号発生部１１と第１整合部１３とを接続する伝送路に介装されて）、第１整合部１３から信号発生部１１側に戻る交流信号Ｓ１についての反射波の電力値（反射波電力値）Ｗ１を計測して電力情報として第１処理部１６に出力する。

測距部１５は、例えばパッシブ方式やアクティブ方式などの光学的計測法を使用して、送電装置２と受電装置３との間の距離を測定可能に構成されて、測定した距離を示す距離情報Ｄｐｓを第１処理部１６に出力する。

第１処理部１６は、一例としてＣＰＵ（図示せず）を含んで構成されて、信号発生部１１に対する制御処理と、第１整合部１３を制御して信号発生部１１（具体的には信号発生部１１および電力計測部１４）と送信アンテナ１２との間を整合状態に移行させる整合処理を含む電力伝送処理１００（図２参照）とを実行する。記憶部１７は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive ）や、ＲＡＭなどの半導体メモリを用いて構成されている。また、記憶部１７には、図８において記号○を付して示した点での可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１、すなわち、送受信間距離（送電装置２と受電装置３との間の距離）を所定距離（本例では、一例として０．１ｍ）ずつ段階的に変化させたとき（送受信間距離が、０．１ｍ、０．２ｍ、０．３ｍおよび０．４ｍのとき）において、送電装置２側を整合状態（信号発生部１１と送信アンテナ１２とが整合している状態）に移行させるための第１整合部１３での各可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１が各距離（０．１ｍ、０．２ｍ、０．３ｍおよび０．４ｍ）に対応させて静電容量情報Ｄｃａとして予め記憶されている。

受電装置３は、受信アンテナ２１、第２整合部２２、整流部２３および第２処理部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に規定されている。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）、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４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回路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回路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回路２２ｂとを備えている。本例では、一例として、図示はしないが、可変コンデンサ回路２２ａは、第１整合部１３の可変コンデンサ回路１３ａと同一に構成され、可変コンデンサ回路２２ｂは、第１整合部１３の可変コンデンサ回路１３ｂと同一に構成されている。また、第２整合部２２は、第１整合部１３と同様にして、各可変コンデンサ回路２２ａ，２２ｂを構成するダイオードの直列回路（例えば、可変コンデンサ回路１３ａのダイオード３４ａ，３５ａの直列回路等に相当する直列回路）毎に接続される可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの各バイアス回路５１ａ，５２ａ，５３ａ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂと同じ構成のバイアス回路（不図示）を複数（可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂと同数）備えている。

この第２整合部２２では、可変コンデンサ回路２２ａ，２２ｂの各静電容量値Ｃｔｐ２，Ｃｔｓ２が、各バイアス回路を介してダイオードの直列回路に供給される制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３の各電圧（直流電圧）によって別個独立して制御されることにより、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）とを整合可能となっている。

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に供給する電圧（本例では直流電圧）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・平滑して電圧Ｖｏを生成すると共に、生成した電圧Ｖｏをバッテリ４に出力する。また、本例では、一例として、受電装置３内の各構成要素は、この電圧Ｖｏを整流部２３から供給されて作動する。なお、整流部２３から供給された電圧Ｖｏを充電するバッテリを備え（図示せず）、このバッテリの電圧で受電装置３内の各構成要素を作動させてもよい。また、整流部２３に代えて、電圧生成部を、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、またはＡＣ−ＡＣコンバータで構成することもできる。

第２処理部２４は、一例としてＣＰＵおよび内部メモリ（いずれも図示せず）を含んで構成されて、第２整合部２２を制御して受信アンテナ２１とバッテリ４（具体的には整流部２３およびバッテリ４）とを上記の整合状態（受信アンテナ２１と整流部２３とが整合する状態）に移行させる整合処理を実行する。

次に、電力伝送システム１の動作について説明する。一例として、交流信号Ｓ１の周波数ｆは１３．５６ＭＨｚに規定されているものとする。

この電力伝送システム１では、まず、受電装置３の第２処理部２４が、第２整合部２２の各可変コンデンサ回路２２ａ，２２ｂに対して、それぞれの電圧がオン電圧またはオフ電圧のいずれか一方にそれぞれ予め規定された制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３を出力することにより、各可変コンデンサ回路２２ａ，２２ｂの静電容量値を規定の容量値に設定して、受信アンテナ２１と整流部２３とを良好な整合状態に移行させて維持するものとする。

次いで、送電装置２の第１処理部１６が、図２に示す電力伝送処理１００を実行する。この電力伝送処理１００では、第１処理部１６は、まず、中電力での電力の伝送（送電）を開始する（ステップ１０１）。具体的には、第１処理部１６は、信号発生部１１に対する制御を実行して、交流信号Ｓ１を中電力（例えば、１Ｗを超え、数十Ｗまでの電力。本例では、一例として５０Ｗ）で出力させる。これにより、信号発生部１１から出力された交流信号Ｓ１が送信アンテナ１２に供給されて、中電力での送電が開始される。

次いで、第１処理部１６は、整合処理を実行する（ステップ１０２）。この整合処理では、第１処理部１６は、まず、測距部１５から出力されている距離情報Ｄｐｓを取得して、この距離情報Ｄｐｓで示される送電装置２と受電装置３との間の距離に対応する可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を内部メモリに記憶されている静電容量情報を参照して特定する。本例では、一例として、第１処理部１６は、４つの距離（０．１ｍ、０．２ｍ、０．３ｍおよび０．４ｍ）のうちの距離情報Ｄｐｓで示される距離に最も近い距離に対応する静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を、静電容量情報を参照して特定する。

次いで、第１処理部１６は、可変コンデンサ回路１３ａの切替素子としてのダイオード３４ａ，３５ａ等を切り替えて、コンデンサ群としてのコンデンサ３２ａ，３３ａ、コンデンサ３６ａ，３７ａ、コンデンサ４０ａ，４１ａのコンデンサ３１ａに対する並列接続状態を切り替えると共に、可変コンデンサ回路１３ｂの切替素子としてのダイオード３４ｂ，３５ｂ等を切り替えて、コンデンサ群としてのコンデンサ３２ｂ，３３ｂ、コンデンサ３６ｂ，３７ｂ、コンデンサ４０ｂ，４１ｂのコンデンサ３１ｂに対する並列接続状態を切り替えることで、可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を、上記のようにして特定した静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１に設定（変更）する。

具体的には、第１処理部１６は、可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を、上記のようにして特定した静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１に設定（変更）するための制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３を可変コンデンサ回路１３ａに出力すると共に、制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３を可変コンデンサ回路１３ｂに出力する。例えば、測距部１５によって測定された送受信間距離（距離情報Ｄｐｓで示される距離）が０．２７ｍのときには、第１処理部１６は、４つの距離（０．１ｍ、０．２ｍ、０．３ｍおよび０．４ｍ）のうちの０．３ｍが最も近い距離であると判別し、この距離（０．３ｍ）に対応する１３０ｐＦを静電容量値Ｃｔｐ１と特定すると共に、４０ｐＦを静電容量値Ｃｔｓ１として特定する。

また、第１処理部１６は、可変コンデンサ回路１３ａの静電容量値Ｃｔｐ１を１３０ｐＦにするために、上記したように、電圧Ｖａ１をオフ電圧に制御した制御信号Ｓａ１と、電圧Ｖａ２，Ｖａ３をオン電圧に制御した制御信号Ｓａ２，Ｓａ３とを可変コンデンサ回路１３ａに出力する。また、第１処理部１６は、可変コンデンサ回路１３ｂの静電容量値Ｃｔｓ１を４０ｐＦにするために、上記したように、電圧Ｖｂ１をオン電圧に制御した制御信号Ｓｂ１と、電圧Ｖｂ２，Ｖｂ３をオフ電圧に制御した制御信号Ｓｂ２，Ｓｂ３とを可変コンデンサ回路１３ｂに出力する。

これにより、可変コンデンサ回路１３ａでは、コンデンサ３１ａ（静電容量値：２０ｐＦ）に対して、直列回路ＣＡ２ａに含まれているコンデンサ３６ａ，３７ａ（それぞれの静電容量値は８０ｐＦ）が直列接続状態（直列合成容量：４０ｐＦ）で並列接続されると共に、直列回路ＣＡ３ａに含まれているコンデンサ４０ａ，４１ａ（それぞれの静電容量値は１４０ｐＦ）が直列接続状態（直列合成容量：７０ｐＦ）で並列接続されるため、可変コンデンサ回路１３ａの静電容量値Ｃｔｐ１が１３０ｐＦ（＝２０＋４０＋７０）に規定される。また、可変コンデンサ回路１３ｂでは、コンデンサ３１ｂ（静電容量値：２０ｐＦ）に対して、直列回路ＣＡ１ｂに含まれているコンデンサ３２ｂ，３３ｂ（それぞれの静電容量値は４０ｐＦ）が直列接続状態（直列合成容量：２０ｐＦ）で並列接続されるため、可変コンデンサ回路１３ｂの静電容量値Ｃｔｓ１が４０ｐＦ（＝２０＋２０）に規定される。

このため、送電装置２では、信号発生部１１と送信アンテナ１２とが整合状態（実際には整合状態に近い状態）に直ちに移行させられることから、送電装置２は、受電装置３に対して中電力を効率の良い状態で送電する状態に極めて短時間で移行する。

その後、第１処理部１６は、上記した整合処理（ステップ１０２）、電力計測部１４から出力される電力値（反射波電力値）Ｗ１を検出する反射波電力検出処理（ステップ１０３）、および予め規定された停止条件が満たされたか否かを判別する処理（ステップ１０４）を、ステップ１０４において停止条件が満たされたと判別するまで繰り返し実行する。

第１処理部１６は、ステップ１０４での処理において、上記した整合処理（ステップ１０２）のときに測距部１５から取得した距離情報Ｄｐｓで示される送受信間距離が０．１ｍから０．４ｍの範囲外となっていること、上記した反射波電力検出処理のときに検出した電力値（反射波電力値）Ｗ１が予め規定されたしきい値電力以上となっていること、および第１処理部１６に対して外部から電力伝送処理の強制停止信号が入力されていることのいずれかを検出したときには、停止条件を満たしたと判別する。

第１処理部１６は、整合処理を繰り返し実行することにより、４つの距離（０．１ｍ、０．２ｍ、０．３ｍおよび０．４ｍ）のうち、距離情報Ｄｐｓで示される距離に最も近い距離が変わったときには、新たに最も近い状態となった新たな距離に対応する静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を、静電容量情報を参照して特定して、特定した静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１に設定（変更）するための制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３を可変コンデンサ回路１３ａに出力すると共に、制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３を可変コンデンサ回路１３ｂに出力することで、可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を特定した静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１にリアルタイムに設定（変更）して、信号発生部１１と送信アンテナ１２との整合状態を維持する。

これにより、送電装置２と受電装置３との間の距離（送受信間距離）が０．１ｍから０．４ｍの範囲内で変化したとしても、送電装置２から受電装置３に対して、中電力での電力伝送が継続して効率よく実行される。

一方、第１処理部１６は、上記したステップ１０４での処理において、停止条件が満たされたと判別したときには、信号発生部１１に対する制御処理を実行して、交流信号Ｓ１の出力を停止させることにより、中電力での電力の伝送（送電）を停止する（ステップ１０５）。これにより、電力伝送処理１００が終了する。

このように、この送電装置２およびこの送電装置２を備えた電力伝送システム１では、可変コンデンサ回路１３ａは、コンデンサ３１ａと、複数（本例では３つ）のコンデンサ群（２つのコンデンサ３２ａ，３３ａ、２つのコンデンサ３６ａ，３７ａ、２つのコンデンサ４０ａ，４１ａ）と、各コンデンサ群の並列接続状態を切り替える切替素子としての２つのダイオード３４ａ，３５ａ、他の２つのダイオード３８ａ，３９ａ、および他のダイオード４２ａ，４３ａ（いずれもＰＩＮダイオード）を備えて構成され、可変コンデンサ回路１３ｂは、コンデンサ３１ｂと、複数（本例では３つ）のコンデンサ群（２つのコンデンサ３２ｂ，３３ｂ、２つのコンデンサ３６ｂ，３７ｂ、２つのコンデンサ４０ｂ，４１ｂ）と、各コンデンサ群の並列接続状態を切り替える切替素子としての２つのダイオード３４ｂ，３５ｂ、他の２つのダイオード３８ｂ，３９ｂ、および他のダイオード４２ｂ，４３ｂ（いずれもＰＩＮダイオード）を備えて構成され、可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂがそれぞれの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を段階的に変化させる。

したがって、この送電装置２およびこの送電装置２を備えた電力伝送システム１によれば、ダイオード３４ａ，３４ｂ等およびコンデンサ３１ａ，３１ｂ等の小型電子部品を使用して可変コンデンサ回路１３ａ．１３ｂを構成したことにより、送電装置２および受電装置３、ひいては電力伝送システム１を十分に小型化することができる。また、この送電装置２およびこの送電装置２を備えた電力伝送システム１によれば、制御信号Ｓａ１の電圧Ｖａ１等の変更により、切替素子としてのダイオード３４ａ等をオン状態およびオフ状態のうちの任意の一方の状態に瞬時に移行させて、複数のコンデンサの接続状態を切り替える（具体的には、複数のコンデンサ群の並列接続状態を切り替える）ことで、可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を瞬時に変化させる（変更する）ことができることから、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを極めて短時間で整合させることができる。しかも、可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を段階的に変化させるため、リニアに変化させるときと比較して、より短時間で信号発生部１１と送信アンテナ１２とを整合させることができる。これにより、送電装置２と受電装置３との間の送受信間距離が変化したとしても、信号発生部１１と送信アンテナ１２との整合状態をリアルタイムで良好に維持することができるため、受電装置３に対する電力伝送を効率の良い状態で継続することができる。

また、この送電装置２およびこの送電装置２を備えた電力伝送システム１では、送受信間距離を段階的に変化させたときの各送受信間距離において信号発生部１１と送信アンテナ１２とを整合させる第１整合部１３における可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１が各送受信間距離と対応させて静電容量情報Ｄｃａとして予め記憶された記憶部１７と、送受信間距離を測定する測距部１５とを備え、第１処理部１６が、測距部１５で測定された送受信間距離に対応する各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を記憶部１７に記憶されている静電容量情報Ｄｃａを参照して特定すると共に、制御信号Ｓａ１等および制御信号Ｓｂ１等を第１整合部１３に出力して可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を特定した静電容量値に変更する。

したがって、この送電装置２およびこの送電装置２を備えた電力伝送システム１によれば、整合に必要な可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１の静電容量値を、測定した送受信間距離から直ちに特定することができるため、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを一層短時間で整合状態（実際には整合状態に近い状態）に移行させることができる。

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、上記の各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂにおいて、２つのダイオードのアノード端子同士を接続して直列接続しているが、カソード端子同士を接続して直列接続する構成を採用することもできる。直列回路ＣＡ１ａを例に挙げて説明すると、図示はしないが、この直列回路ＣＡ１ａは、カソード端子同士を接続して直列接続されたダイオード３４ａ，３５ａと、ダイオード３４ａのアノード端子に接続されたコンデンサ３２ａと、ダイオード３５ａのアノード端子に接続されたコンデンサ３３ａとで構成される。この場合、ダイオード３４ａ，３５ａの各カソード端子をバイアス回路５１ａの抵抗Ｒ３およびコイルＬ３を介してグランド電位に接続し、ダイオード３４ａのアノード端子に制御信号Ｓａ１の電圧Ｖａ１をバイアス回路５１ａの抵抗Ｒ１およびコイルＬ１を介して供給し、ダイオード３５ａのアノード端子に制御信号Ｓａ１の電圧Ｖａ１をバイアス回路５１ａの抵抗Ｒ２およびコイルＬ２を介して供給する。

これにより、この構成を採用した可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂでも、可変コンデンサ回路１３ａに供給される制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３の各電圧Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３、および可変コンデンサ回路１３ｂに供給される制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の各電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３が第１処理部１６によって制御されることにより、切替素子としての２つのダイオードを介して接続された各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂ内の２つのコンデンサ（コンデンサ群）の並列接続状態が切り替えられて、それぞれの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１が段階的に変更（変化）させられる。このため、この可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを有する第１整合部１３を備えた送電装置２および電力伝送システム１においても、送電装置２および電力伝送システム１の小型化を図りつつ、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを短時間で整合状態に移行させることができる。

また、上記した各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂにおいて、２つのダイオードを直列接続して切替素子として使用する構成に代えて、図９に示すように、１つのダイオード（ＰＩＮダイオード）を切替素子として使用する構成を採用することもできる。なお、同図および図１０，１１において、上記した可変コンデンサ回路１３ａと同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図９では発明の理解を容易にするため、コンデンサ３１ａと並列に１つの直列回路ＣＡ１ａしか示していないが、他の直列回路ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ（不図示）もコンデンサ３１ａに並列に接続されている。以下において図１０，１１を参照して説明する可変コンデンサ回路１３ａについても同様である。

可変コンデンサ回路１３ａの直列回路ＣＡ１ａを例に挙げて説明すると、この他の直列回路ＣＡ１ａは、図５に示す構成の直列回路ＣＡ１ａから一方のダイオード（この例ではダイオード３５ａであるが、ダイオード３４ａでもよい）を取り除いて、ダイオード３４ａのアノード端子をコンデンサ３３ａに接続することで構成されている。また、このダイオード３４ａは、カソード端子がバイアス回路５１ａの抵抗Ｒ１およびコイルＬ１を介してグランド電位に接続され、バイアス回路５１ａの抵抗Ｒ３およびコイルＬ３を介して制御信号Ｓａ１の電圧Ｖａ１がアノード端子に供給される。

これにより、この構成を採用した可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂでも、可変コンデンサ回路１３ａに供給される制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３の各電圧Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３、および可変コンデンサ回路１３ｂに供給される制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の各電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３が第１処理部１６によって制御されることにより、切替素子としての１つのダイオードを介して接続された各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂ内の２つのコンデンサ（コンデンサ群）の並列接続状態が切り替えられて、それぞれの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１が段階的に変更（変化）させられる。このため、この１つのダイオードを用いた可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを有する第１整合部１３を備えた送電装置２および電力伝送システム１においても、送電装置２および電力伝送システム１の小型化を図りつつ、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを短時間で整合状態に移行させることができる。

また、上記した各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂにおいて、２つのダイオードの直列回路や１つのダイオードを切替素子として使用する構成に代えて、図１０に示すように、小型電子部品であるＭＯＳ型のＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を切替素子として使用する構成を採用することもできる。可変コンデンサ回路１３ａの直列回路ＣＡ１ａを例に挙げて説明すると、この他の直列回路ＣＡ１ａは、図５に示す構成の直列回路ＣＡ１ａから２つのダイオード３４ａ，３５ａを取り除いて、一例として１つのＮチャンネル型のＦＥＴ３４ａ（発明の理解を容易にするため、代替え前のダイオード３４ａ，３５ａの一方のダイオード３４ａと同じ符号を付するものとする）が、ドレイン端子をコンデンサ３２ａ（端点Ｐ１ａ）に接続し、かつソース端子をコンデンサ３３ａ（端点Ｐ２ａ）に接続することで、コンデンサ３２ａとコンデンサ３３ａとの間に配設されている。

また、この構成の直列回路ＣＡ１ａでは、コンデンサ３３ａ（端点Ｐ２ａ）に接続されたＦＥＴ３４ａのソース端子は、バイアス回路５１ａの抵抗Ｒ２およびコイルＬ２を介してグランド電位に接続されている。また、コンデンサ３２ａ（端点Ｐ１ａ）に接続されたドレイン端子には、バイアス回路５１ａの抵抗Ｒ１およびコイルＬ１を介して制御信号Ｓａ１１が供給されて、電圧Ｖａ１１が印加される。また、ゲート端子には、バイアス回路５１ａの抵抗Ｒ３およびコイルＬ３を介して制御信号Ｓａ１２が供給されて、電圧Ｖａ１２が印加される。この構成により、ゲート端子が電圧Ｖａ１２によって正電圧にバイアスされ、かつドレイン端子が電圧Ｖａ１１によってゲート端子の電圧を超える電圧にバイアスされたときには、ＦＥＴ３４ａがオン状態に移行して、２つのコンデンサ３２ａ，３３ａを並列接続状態に切り替え（コンデンサ３１ａと並列に接続される状態に移行させ）、ゲート端子への電圧Ｖａ１２による正電圧のバイアスが停止されたときには、ＦＥＴ３４ａはオフ状態に移行して、２つのコンデンサ３２ａ，３３ａを非並列接続状態に切り替える（コンデンサ３１ａとの並列接続状態を解除させる）。

これにより、この構成を採用した可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂでも、可変コンデンサ回路１３ａに供給される制御信号Ｓａ１１，Ｓａ１２，Ｓａ２１，Ｓａ２２，Ｓａ３１，Ｓａ３２の各電圧Ｖａ１１，Ｖａ１２，Ｖａ２１，Ｖａ２２，Ｖａ３１，Ｖａ３２、および可変コンデンサ回路１３ｂに供給される制御信号Ｓｂ１１，Ｓｂ１２，Ｓｂ２１，Ｓｂ２２，Ｓｂ３１，Ｓｂ３２の各電圧Ｖｂ１１，Ｖｂ１２，Ｖｂ２１，Ｖｂ２２，Ｖｂ３１，Ｖｂ３２が第１処理部１６によって制御されることにより、オン状態またはオフ状態に制御される切替素子としての１つのＦＥＴを介して接続された各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂ内の２つのコンデンサ（コンデンサ群）の並列接続状態が切り替えられて、それぞれの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１が段階的に変更（変化）させられる。このため、この１つのＦＥＴを用いた可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを有する第１整合部１３を備えた送電装置２および電力伝送システム１においても、送電装置２および電力伝送システム１の小型化を図りつつ、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを短時間で整合状態に移行させることができる。

また、上記した各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂにおいて、２つのダイオードの直列回路や１つのダイオードや１つのＦＥＴなどの半導体スイッチ素子に代えて、図１１に示すように、小型電子部品であるリレーを切替素子として使用する構成を採用することもできる。可変コンデンサ回路１３ａの直列回路ＣＡ１ａを例に挙げて説明すると、この他の直列回路ＣＡ１ａは、図５に示す構成の直列回路ＣＡ１ａからダイオード３４ａ，３５ａを取り除いて、一例として、コンデンサ３２ａ（端点Ｐ１ａ）とコンデンサ３３ａ（端点Ｐ２ａ）との間に１つのリレー３４ａ（発明の理解を容易にするため、代替え前のダイオード３４ａ，３５ａの一方のダイオード３４ａと同じ符号を付するものとする）の接点回路が接続されて構成されている。リレー３４ａを使用する構成においては、上記した半導体スイッチ素子を切替素子として使用する構成とは異なり、リレー３４ａの接点回路を第１整合部１３における他の部位から直流的に分離する必要はない。このため、図１１に示す構成において、コンデンサ３２ａ，３３ａのいずれか一方を取り除いて、この一方のコンデンサに接続されていた接点回路の端部をコンデンサ３１ａに接続することもできる。この構成では、コンデンサ３２ａ，３３ａのうちの残された１つのコンデンサでコンデンサ群が構成される。

また、リレー３４ａを使用する構成の直列回路ＣＡ１ａでは、リレー３４ａのコイルにおける一方の端部はグランド電位に接続され、他方の端部には、バイアス回路５１ａを構成する抵抗Ｒ１を経由して制御信号Ｓａ１が供給されることで、電圧Ｖａ１が印加される。なお、図示はしないが、直列回路ＣＡ１ａと同様にしてリレーを用いて構成された他の直列回路ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂに対しても、対応するバイアス回路５２ａ，５３ａ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂを介して、各リレーのコイルに制御信号Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３が供給される。

これにより、この構成を採用した可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂでも、可変コンデンサ回路１３ａに供給される制御信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３の各電圧Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３、および可変コンデンサ回路１３ｂに供給される制御信号Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３の各電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３が第１処理部１６によって制御されることにより、接点回路がオン状態またはオフ状態に制御される切替素子としての１つのリレーを介して接続された各直列回路ＣＡ１ａ，ＣＡ２ａ，ＣＡ３ａ，ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂ内の２つのコンデンサ（図１１の直列回路ＣＡ１ａでは、コンデンサ３２ａ，３３ａがコンデンサ群を構成する。なお、コンデンサ３２ａ，３３ａのうちの一方しか存在しないときには、この一方のコンデンサがコンデンサ群を構成する）の並列接続状態が切り替えられて、それぞれの静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１が段階的に変更（変化）させられる。このため、このリレーを用いた可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを有する第１整合部１３を備えた送電装置２および電力伝送システム１においても、送電装置２および電力伝送システム１の小型化を図りつつ、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを短時間で整合状態に移行させることができる。

また、上記の送電装置では、第１処理部１６が、４つの距離（０．１ｍ、０．２ｍ、０．３ｍおよび０．４ｍ）のうちの測距部１５によって測定された距離情報Ｄｐｓで示される送受信間距離に最も近い距離に対応する静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を、記憶部１７に記憶されている静電容量情報Ｄｃａを参照して特定し、第１整合部１３の可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂについての各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１をこの特定した静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１に制御することで、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを短時間で整合状態に移行させる構成を採用しているが、測距部１５を使用しない構成を採用することもできる。

この構成においては、第１処理部１６は、信号発生部１１と第１整合部１３との間に配設された電力計測部１４で計測される電力値（反射波電力値）Ｗ１をモニタしつつ、電力値（反射波電力値）Ｗ１が低減するように第１整合部１３の可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を段階的に個別に変化させて（変更して）、変化させ得る静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１の組の中で、電力値（反射波電力値）Ｗ１が最小となるようにする。

この構成の送電装置２および電力伝送システム１においても、第１処理部１６が可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂの各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１をリニアに個別に変化させて（変更して）、変化させ得る静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１の範囲の中で、電力値（反射波電力値）Ｗ１を最小にする構成と比較して、各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１を段階的に変化させることで、各静電容量値Ｃｔｐ１，Ｃｔｓ１をより短時間で大きく変化させることができるため、より短時間で信号発生部１１と送信アンテナ１２とを整合状態に移行させることができる。

また、上記の例では、２つのコンデンサ３２ａ，３３ａ等や２つのコンデンサ３２ｂ，３３ｂ等のような、並列接続状態を切り替えるためのＰＩＮダイオード等の切替素子が配設されたコンデンサ群の他に、コンデンサ３１ａ，３１ｂのような切替素子を含まないコンデンサを含んで各可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを構成しているが、いずれかのコンデンサ群の切替素子を常時オン状態にしておくことにより、切替素子が配設されたコンデンサ群だけで各可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂを構成するようにすることもできる。

また、上記の送電装置２および受電装置３では、各可変コンデンサ回路１３ａ，１３ｂ，２２ａ，２２ｂを、アンテナ（送信アンテナ１２および受信アンテナ２１）に対して並列に接続された可変コンデンサ回路（可変コンデンサ回路１３ａ，２２ａ）と、アンテナ（送信アンテナ１２および受信アンテナ２１）に対して直列に接続された可変コンデンサ回路（可変コンデンサ回路１３ｂ，２２ｂ）とで構成しているが、可変コンデンサ回路（可変コンデンサ回路１３ａ，２２ａ）のいずれか一方および可変コンデンサ回路（可変コンデンサ回路１３ｂ，２２ｂ）のいずれか一方の可変コンデンサ回路で各整合部１３，２２をそれぞれ構成することもできる。また、アンテナ（送信アンテナ１２および受信アンテナ２１）と可変コンデンサ回路（可変コンデンサ回路１３ａ，２２ａ）との並列回路、および可変コンデンサ回路（可変コンデンサ回路１３ｂ，２２ｂ）からなる直列回路に対して、可変コンデンサ回路１３ａと同じ構成の他の可変コンデンサ回路を並列に接続して、いわゆるπ型の各整合部１３，２２を構成することもできる。

１ 電力伝送システム
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
１３ａ，１３ｂ 可変コンデンサ回路
１４ 電力計測部
１５ 測距部
１６ 第１処理部
２１ 受信アンテナ
２３ 整流部
３２ａ，３３ａ，３６ａ，３７ａ，４０ａ，４１ａ，３２ｂ，３３ｂ，３６ｂ，３７ｂ，４０ｂ，４１ｂ コンデンサ
３４ａ，３５ａ，３８ａ，３９ａ，４２ａ，４３ａ，３４ｂ，３５ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４２ｂ，４３ｂ ダイオード
Ｓ１ 交流信号
Ｖ１ 誘導電圧
Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３ 制御信号

Claims (4)

1. 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電磁場を発生させる送信アンテナ、前記信号発生部と前記送信アンテナとの間に配設されると共に可変コンデンサ回路を有する整合部、および前記可変コンデンサ回路の静電容量値を変更することにより、前記信号発生部と前記送信アンテナとを整合させる整合処理を実行する処理部を備え、前記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当該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に送電する送電装置であって、
   前記可変コンデンサ回路は、１または複数のコンデンサからそれぞれ構成されると共に並列接続可能な複数のコンデンサ群と、前記各コンデンサ群にそれぞれ対応して配設されて当該複数のコンデンサ群の並列接続状態を切り替える複数の切替素子とを備えている送電装置。
2. 前記受電装置との間の送受信間距離を段階的に変化させたときの各送受信間距離において前記信号発生部と前記送信アンテナとを整合させる前記可変コンデンサ回路の前記静電容量値が当該各送受信間距離と対応させて静電容量情報として予め記憶された記憶部と、
   前記受電装置との間の前記送受信間距離を測定する測距部とを備え、
   前記処理部は、前記測距部で測定された前記送受信間距離に対応する前記静電容量値を前記記憶部に記憶されている前記静電容量情報を参照して特定すると共に、前記複数の切替素子を切り替えて前記可変コンデンサ回路の前記静電容量値を前記特定した静電容量値に変更する請求項１記載の送電装置。
3. 前記信号発生部と前記整合部との間に配設されて、反射波電力値を測定する電力測定部を備え、
   前記処理部は、前記複数の切替素子を切り替えて前記静電容量値を段階的に変化させることにより、前記反射波電力値を低減させる請求項１記載の送電装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の送電装置と前記受電装置とを備えている非接触型電力伝送システム。

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