JP2014057434A - 送電装置、給電システム、及び給電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力の利用効率を高めることで電力の無駄を減らし、また高い送電効率で給電利用者（受電装置）へ供給できる送電装置及び給電システムを提供する。
【解決手段】本明細書に開示する送電装置及び給電システムにおいては、ｘｙ方向に２次元的に配置された複数の送電用コイルに対して、ｘｙｚ方向に３次元的に配置された送電側共鳴用コイルを設ける。複数の送電側共鳴用コイルは、隣接するｘｙｚ方向には異なる共振周波数を有する送電側共鳴用コイルとなるように配置される。
【選択図】図１

Description

送電装置、給電システム、及び給電方法に関する。

近年、電力を原動力とする電子デバイスは、携帯電話、ノート型のパーソナルコンピュータなどのモバイル機器に代表されるように、携帯して利用することが多い。また、環境面においてもクリーンで安全であるとの観点から、電力を原動力とした自転車や自動車などの移動手段が開発されている。

このような携帯用電子デバイスや、移動手段は、戸外で使用することが多いため、各戸に配電されている商用電源から常に有線で電力を供給することは困難である。よって、それらにあらかじめ商用電源から電力を充電したバッテリーを搭載し、該バッテリーより電力を供給することによって動作させている。

しかし、バッテリーの蓄電量は有限であり、利用者は、戸外で使用中にバッテリーの蓄電量が尽きた場合、利用し続けるためには戸外においてバッテリーを再充電する必要がある。従って、従来の戸内の商用電源に配電される給電サービスの他、戸外においても利用できる給電サービスが求められている。

戸外における給電サービスには、従来の特定個人が戸内で利用する給電サービスと異なり、不特定多数の利用者に対応できる高い汎用性、供給量及び供給速度等の高い供給効率などを兼ね備えた給電方法、及び給電システムが必要である。

よって、従来の有線による接触給電方法の他に、非接触で給電を行う非接触給電方法が研究されている。非接触給電方法としては、例えば電磁結合方式（電磁誘導方式ともいう）、電波方式（マイクロ波方式ともいう）、共振方式（共鳴方式ともいう）などが提案されており、さらなる電力の伝送効率（送電効率）の向上を目的とした報告がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１１９２４６号公報

しかし、非接触方式による給電システムにおいては、電力を電磁波で送電するため、非接触の状態で給電が可能であるが、送電効率が低下しやすい。

本発明の一形態は、電力の利用効率を高めることで電力の無駄を減らし、また高い送電効率で給電利用者（受電装置）へ供給できる送電装置、給電システム、及び給電方法を提供することを目的の一とする。

本発明の一形態は、給電提供者（送電装置）に、より短時間により多くの給電利用者（受電装置）に給電サービスが行える、高い電力供給能力を付与することが可能な給電システム、給電方法を提供することを目的の一とする。

本発明の一形態は、給電利用者及び給電提供者双方において効率のよい給電サービスを可能とする給電システム、給電方法を提供することを目的の一とする。

本明細書に開示する送電装置、給電システム、及び給電方法は、送電部が複数隣接して設けられた送電装置を用いた共振方式（共鳴方式ともいう）による非接触な給電システム、及び非接触な給電方法であり、送電装置と受電装置との間の給電は、送電部の送電側共鳴用コイル及び受電部の受電側共鳴用コイル間で生じる磁気共鳴現象によって行う。

送電側共鳴用コイル及び受電側共鳴用コイルは固有の共振周波数を有し、上記磁気共鳴現象は、送電側共鳴用コイルの共振周波数と、受電側共鳴用コイルの共鳴周波数とが一致した場合に生じる現象である。

また、送電側共鳴用コイルから受電側共鳴用コイルへ送電される電力は、送電装置における電力部より送電用コイルを介して供給される。

本明細書に開示する送電装置、給電システム、及び給電方法においては、ｘｙ方向に２次元的に配置された複数の送電用コイルに対して、ｘｙｚ方向に３次元的に配置された送電側共鳴用コイルを設ける。複数の送電側共鳴用コイルは、隣接するｘｙｚ方向には異なる共振周波数を有する送電側共鳴用コイルとなるように配置される。

送電装置における送電部は、例えば、共振周波数Ａを有する送電側共鳴用コイル、及び共振周波数Ｂを有する送電側共鳴用コイルを有することにより、共振周波数Ａを有する受電側共鳴用コイルを含む受電部、及び共振周波数Ｂを有する受電側共鳴用コイルを含む受電部両方と共鳴し、給電を行うことができる。よって、一の送電装置によって、より多種類の受電装置へ給電を行うことが可能となる。

また、送電装置において複数の送電側共鳴用コイルは３次元的に集積して配置されるため、送電装置の大型化、送電部の広面積化を軽減することができる。

同じ共振周波数を有する送電側共鳴用コイルが隣接すると、該送電側共鳴用コイル同士にも磁気共鳴現象が起こり、送電側共鳴用コイル間で電力の送受が生じてしまう。このような送電側共鳴用コイル間での電力の送受は、受電装置へ送電されるべき電力に損失が生じるため、送電装置から受電装置への送電効率を低下させる。

しかし、本明細書に開示する送電装置、給電システム、及び給電方法においては、共振周波数の同じ送電側共鳴用コイルをｘｙｚ方向に隣接して配置しないため、送電側共鳴用コイル間で磁気共鳴現象による電力の送受を抑制することができる。従って、送電装置から受電装置へ高い送電効率で給電を行うことができる。

本明細書に開示する発明の一形態は、ｘｙ方向のマトリクス状に配置された複数の送電部と、ｘｙ方向のマトリクス状に配置された複数の送電用コイルと、ｘｙｚ方向のマトリクス状に配置された複数の送電側共鳴用コイルと、複数の送電部と電気的に接続する電源部とを有し、複数の送電部においてはそれぞれ、送電用コイル及び複数の送電側共鳴用コイルは非接触で配置され、電磁誘導により電磁気的に結合しており、複数の送電側共鳴用コイルにおいて、隣接するｘｙｚ方向には異なる共振周波数を有する送電側共鳴用コイルが配置される送電装置である。

本明細書に開示する発明の他の一形態は、送電用コイルと、送電用コイルと誘導結合している複数の送電側共鳴用コイルとを有する送電部と、送電部に電力を供給する電源部とを有し、送電部において、複数の送電側共鳴用コイルは重畳して配置され、かつ重畳する送電側共鳴用コイルの共振周波数は異なっており、送電部は複数個並置され、隣接する送電部において、送電側共鳴用コイルの共振周波数は異なっている送電装置である。

本明細書に開示する発明の他の一形態は、上記構成において、複数の送電部はそれぞれ、電源部及び送電用コイルの間に電力の供給又は停止を行うスイッチと、複数の送電側共鳴用コイルから反射される反射電力の値を基準電力の値により判定し、出力をスイッチに入力する検波器と、反射電力を検波器へ入力する方向性結合器とを有する送電装置である。

送電状態によって検波器を用いて該スイッチを制御することによって、送電効率の低い場合に電源部から送電部への電力供給を停止することができるため、より消費電力を低減することが可能となる。

本明細書に開示する発明の他の一形態は、上記構成において、複数の送電側共鳴用コイルはそれぞれ送電側共振周波数調整用キャパシタを含む送電装置である。

上記送電装置を用いて、給電システムを構成することができる。

本明細書に開示する発明の他の一形態は、上記いずれかに記載の送電装置と、受電部、及び受電部と電気的に接続する負荷部を含む受電装置とを有し、受電装置において、受電部は、負荷部に電力を供給する受電用コイルと、受電用コイルと非接触で配置され、電磁誘導により電磁気的に結合する受電側共鳴用コイルとを含み、受電側共鳴用コイルは、複数の送電側共鳴用コイルの少なくとも一と共鳴する給電システムである。

本明細書に開示する発明の他の一形態は、上記構成において、受電側共鳴用コイルは受電側共振周波数調整用キャパシタを含む給電システムである。

本明細書に開示する発明の他の一形態は、上記いずれかに記載の給電システムを用い、複数の送電部においてはそれぞれ、送電装置から受電装置への送電状態において、送電用コイルは複数の送電側共鳴用コイルの一と共鳴する給電システムである。

本発明の一形態は、送電装置において、装置を大型化することなく、給電可能な受電装置の範囲を拡大し、かつ電力を高い送電効率（電力供給効率）で供給することができる。

本発明の一形態は、給電提供者（送電装置）に、より短時間により多くの給電利用者（受電装置）に給電サービスが行える、高い電力供給能力を付与することが可能な給電システム、給電方法を提供することができる。

本発明の一形態は、給電利用者及び給電提供者双方において効率のよい給電サービスを可能とする給電システム、及び給電方法を提供することができる。

送電装置の一形態を示す図。 送電装置の一形態を示す図。 送電装置の一形態を示す図。 受電装置の一形態を示す図。 給電システムを用いた給電方法の一形態を示す図。

以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。

なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

なお、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。

本実施の形態では、送電装置、給電システム、及び給電方法の一形態について図１乃至図５を用いて説明する。

図２（Ａ）（Ｂ）に、本実施の形態における給電システムを構成する送電装置構成ブロック図を示す。ただし、構成要素と機能は必ずしも一対一の関係とは限らず、複数の構成要素と複数の機能が関係して給電システムとして動作することもある。

本実施の形態の給電システムは、電源部と電気的に接続する送電装置から受電装置へ電力を非接触で供給する。本実施の形態では、送電装置は複数の送電部をマトリクス状に設ける。なお電源部は送電装置内部に設けても、外部に設けてもよい。

図２（Ａ）に示す送電装置１００は、横にｎ（ｎは自然数）個（列）×縦にｍ（ｍは自然数）個（行）配列された複数の送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍを有している。送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍは、送電装置１００に設けられた電源部１３０と電気的に接続する。なお、本明細書及び図面において、同様の機能を有する構成要素は、符号の末尾に＿１、＿２等を付すことで区別する場合がある。

送電装置１００において、送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍと電源部１３０との接続構成は、特に限定されず、図２（Ａ）に示すように電気的に接続した複数の送電部１１０＿１１〜１１０＿１ｍ、送電部１１０＿２１〜１１０＿２ｍ、送電部１１０＿ｎ１〜１１０＿ｎｍごとに電源部１３０と接続してもよいし、複数の送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍがそれぞれ独立して電源部１３０と接続してもよい。

図２（Ｂ）に、送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍの詳細を、送電部１１０＿１１を例として示す。送電部１１０＿１１は、送電用コイル１１２＿１１、共振周波数Ａの送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、及び共振周波数Ｂの送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１を有する。このように、送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍは、それぞれ共振周波数の値が異なる複数の送電側共鳴用コイルを有する。本実施の形態では、共振周波数Ａ、共振周波数Ｂの２種類の送電側共鳴用コイルを用いる例を示すが、共振周波数が異なる３種類以上の送電側共鳴用コイルを用いてもよい。なお、本実施の形態における受電側共鳴用コイルの共振周波数は、コイルの材料、形状、容量などの回路構成によって作製時に決定することができる。

送電装置１００における送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍは、共振周波数Ａを有する送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１〜１１１ａ＿ｎｍ、及び共振周波数Ｂを有する送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１〜１１１ｂ＿ｎｍを有することにより、共振周波数Ａを有する受電側共鳴用コイルを含む受電部、及び共振周波数Ｂを有する受電側共鳴用コイルを含む受電部両方と共鳴し、給電を行うことができる。よって、一の送電装置によって、より多種類の受電装置へ給電を行うことが可能となる。

図１（Ａ）に、本実施の形態における送電装置１００の斜視図、図１（Ｂ）に平面図、図１（Ｃ）に、図１（Ａ）の送電装置を側面から見た断面図を示す。なお、図１（Ａ）乃至（Ｃ）は、送電装置１００において、送電用コイル１１２＿１１〜１１２＿２２、共振周波数Ａの送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１〜１１１ａ＿２２、共振周波数Ｂの送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１〜１１１ｂ＿２２のみを示している。

ｘｙ方向に２次元的に配置された複数の送電用コイル１１２＿１１〜１１２＿２２に対して、ｘｙｚ方向に３次元的に配置された送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１〜１１１ａ＿２２、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１〜１１１ｂ＿２２が設けられている。複数の送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１〜１１１ａ＿２２、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１〜１１１ｂ＿２２は、図１（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、隣接するｘｙｚ方向には異なる共振周波数を有する送電側共鳴用コイルとなるように配置される。

従って、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１〜１１１ａ＿２２同士、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１〜１１１ｂ＿２２同士がｘｙｚ方向に隣接することはなく、本実施の形態の送電装置１００においては、共振周波数Ａを有する送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１〜１１１ａ＿２２と、共振周波数Ｂを有する送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１〜１１１ｂ＿２２とがｘｙｚ方向に隣接する。

同じ共振周波数を有する送電側共鳴用コイルが隣接すると、該送電側共鳴用コイル同士にも磁気共鳴現象が起こり、送電側共鳴用コイル間で電力の送受が生じてしまう。このような送電側共鳴用コイル間での電力の送受は、受電装置へ送電されるべき電力に損失が生じるため、送電装置から受電装置への送電効率を低下させる。

しかし、本実施の形態の送電装置、給電システム、及び給電方法においては、共振周波数の同じ送電側共鳴用コイルをｘｙｚ方向に隣接して配置しないため、送電側共鳴用コイル間で磁気共鳴現象による電力の送受を抑制することができる。従って、送電装置から受電装置へ高い送電効率で給電を行うことができる。

送電部１１０＿１１及び送電部１１０＿１２の詳細な具体例を図３（Ａ）（Ｂ）に示す。

図３（Ａ）に示す送電部１１０＿１１は、送電用コイル１１２＿１１と、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１と、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１と、共振周波数調整用キャパシタ１１５ａ＿１１と、共振周波数調整用キャパシタ１１５ｂ＿１１とを有する。同様に、送電部１１０＿１２は、送電用コイル１１２＿１２と、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１２と、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１２と、共振周波数調整用キャパシタ１１５ａ＿１２と、共振周波数調整用キャパシタ１１５ｂ＿１２とを有する。なお、送電部には、整合回路を適宜設けることができる。

送電用コイル１１２＿１１、送電用コイル１１２＿１２は、電源部１３０と電気的に接続しており、電源部１３０から電力が供給される。

また、送電用コイル１１２＿１１は、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１と、送電用コイル１１２＿１２は、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１２、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１２と、それぞれ電磁誘導により電磁気的に結合しており、電源部１３０から供給された電力は送電用コイル１１２＿１１、送電用コイル１１２＿１２を介して送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１２、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１２へ供給される。

図３（Ｂ）に送電状態により電力供給の可否を決定する機能を付与した送電装置の例を示す。

図３（Ｂ）に示す送電部１１０＿１１は、送電用コイル１１２＿１１と、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１と、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１と、方向性結合器１１３＿１１と、検波器１１４＿１１と、共振周波数調整用キャパシタ１１５ａ＿１１と、共振周波数調整用キャパシタ１１５ｂ＿１１と、スイッチ１１７＿１１とを有する。

送電用コイル１１２＿１１は、方向性結合器１１３＿１１を介して電源部１３０と電気的に接続しており、電源部１３０から電力３００が供給される。

方向性結合器１１３＿１１は検波器１１４＿１１と電気的に接続しており、検波器１１４＿１１はスイッチ１１７＿１１と電気的に接続している。

送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１又は送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１に供給された電力３００は、受電装置へ送電されるが、給電条件（例えば、送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとの距離が遠い、又は送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとの共振周波数が不一致であるなど）によっては、電力３００すべては送電されない。送電されなかった電力は、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、又は送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１から送電用コイル１１２＿１１に反射電力３２０となって反射する。

方向性結合器１１３＿１１は、反射電力３２０を、検波器１１４＿１１へ送るためのものである。検波器１１４＿１１は、あらかじめ定めた電力値を基準として、方向性結合器１１３＿１１から入力された電力を２値（”０”又は”１”）で出力する回路である。

検波器１１４＿１１は、例えば、波高弁別回路を用いることができる。

検波器１１４＿１１は、該出力をスイッチ１１７＿１１へ入力することによりスイッチ１１７＿１１のオン状態、オフ状態を制御することができる。

従って、受電側共鳴用コイルへ送電されず送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、１１１ｂ＿１１から反射される反射電力３２０を検知し、あらかじめ設定した基準電力値によって判別することで、スイッチ１１７＿１１を制御することができる。

スイッチ１１７＿１１を方向性結合器１１３＿１１と電源部１３０との間に設けることで、電源部１３０から送電用コイル１１２＿１１への電力の供給を制御することができる。よって、送電効率が悪く、反射電力３２０が基準電力値より大きい場合、スイッチ１１７＿１１をオフ状態とすることで、電源部１３０から送電用コイル１１２＿１１への電力の供給を停止することができる。送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍそれぞれに電源部１３０からの電力供給の可否を選択できることで、複数設けられた送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍのうち、送電を行う送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍのみに電力を供給し、送電を行わない送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍへの電力の供給を停止することができるため、送電装置１００において消費電力の低減が可能となる。

図４（Ａ）に、本実施の形態における給電システムを構成する受電装置構成ブロック図を示す。ただし、構成要素と機能は必ずしも一対一の関係とは限らず、複数の構成要素と複数の機能が関係して給電システムとして動作することもある。また、受電部２１０の詳細な具体例を図４（Ｂ）（Ｃ）に示す。

図４（Ａ）に示す受電装置２００は、受電側共鳴用コイル２１１及び受電用コイル２１２を含む受電部２１０と、受電部２１０と電気的に接続する負荷部２２０とを有する。

図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示す受電部２１０は、受電側共鳴用コイル２１１と、受電用コイル２１２を有する。本実施の形態では、受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数は、受電側共鳴用コイル２１１の作製時に、受電側共鳴用コイル２１１の形状、材料、共振周波数調整用キャパシタ２１５の容量、回路等を適宜設定することによって決定することができ、例えば、共振周波数Ａ又は共振周波数Ｂである。

送電部１１０＿１１における送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、１１１ｂ＿１１と、受電側共鳴用コイル２１１とは、お互いの共振周波数が一致した場合のみ、電磁気的に強く結合し（磁気共鳴結合）、受電側共鳴用コイル２１１は、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、１１１ｂ＿１１から電力３１０を受電することができる。

本実施の形態の送電装置は、共振周波数Ａの送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、及び共振周波数Ｂの送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１を備えているため、共振周波数Ａの受電装置にも、共振周波数Ｂの受電装置にも送電することが可能である。

受電側共鳴用コイル２１１は、受電用コイル２１２と電磁誘導により電磁気的に結合しており、送電側共鳴用コイルから供給された電力３１０は受電側共鳴用コイル２１１を介して受電用コイル２１２へ供給される。

受電用コイル２１２は、負荷部２２０と電気的に接続しており、負荷部２２０は、受電用コイル２１２が受電側共鳴用コイル２１１から受電した電力３１０を蓄積（充電）する。

負荷部２２０は、二次電池等の蓄電手段であり、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等を用いることができる。

また、図４（Ｂ）に示す受電部２１０は、図４（Ｃ）に示すように、整合回路８２０、整流回路８３０、及びＤＣＤＣコンバータ８４０を適宜設けることができる。

スイッチ１１７＿１１はもちろん、本実施の形態に示す給電システムで用いる送電装置１００、受電装置２００に含まれる電源部１３０、方向性結合器１１３＿１１、検波器１１４＿１１、整合回路８１０、８２０、整流回路８３０、ＤＣＤＣコンバータ８４０、負荷部２２０などの回路にはスイッチング特性を有する半導体素子（例えばトランジスタ）を用いることができる。

半導体素子に用いる半導体材料としては、例えば、シリコン、炭化シリコン、シリコンゲルマニウムなどのシリコン系材料や、ガリウムヒ素などの化合物半導体材料、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物）などの酸化物半導体材料を用いることができる。

給電システムに用いる送電装置１００、及び受電装置２００は主に屋外で用いるため、温度において使用環境が厳しく、特に気候や天候により高温下で使用する場合が多い。酸化物半導体を用いた半導体素子（トランジスタ）は、高温下の厳しい温度環境においても良好なスイッチング特性を維持することができる。よって、酸化物半導体を用いた半導体素子を用いることで送電装置１００及び受電装置２００に高い信頼性を付与でき、本実施の形態に示す給電システム、及び給電方法において、円滑な給電サービスを行うことが可能となる。

以上が本実施の形態に示す給電システムである。

次に、上述した給電システムを用いた給電方法を、図５（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。

図５（Ａ）は、送電部１１０＿１１及び送電部１１０＿１２と、受電部２１０ａ１及び受電部２１０ａ２とにおいて、送電装置１００と受電装置２００とが給電を行う例である。送電部１１０＿１１及び送電部１１０＿１２には、それぞれ共振周波数Ａの送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１２、共振周波数Ｂの送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１２が、同じ共振周波数同士が隣接しないように設けられている。

受電部２１０ａ１は、共振周波数調整用キャパシタ２１５ａ１を含み、共振周波数Ａの受電側共鳴用コイル２１１ａ１を有する。また、受電部２１０ａ２は、共振周波数調整用キャパシタ２１５ａ２を含み、共振周波数Ａの受電側共鳴用コイル２１１ａ２を有する。

受電部２１０ａ１及び受電部２１０ａ２の受電側共鳴用コイル２１１ａ１、受電側共鳴用コイル２１１ａ２は共振周波数Ａであるので、共振周波数Ａである送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１２と共鳴状態（図中実線で示す）となり、電源部１３０から送電用コイル１１２＿１１、送電用コイル１１２＿１２へ供給された電力は、受電側共鳴用コイル２１１ａ１、受電側共鳴用コイル２１１ａ２へ送電される。

この際、共振周波数Ａである受電側共鳴用コイル２１１ａ１、受電側共鳴用コイル２１１ａ２、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１、及び送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１２と、共振周波数Ｂである送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１、及び送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１２とは非共鳴状態（図中点線で示す）であるため、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１、及び送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１２は送電を妨げない。

よって、送電部１１０＿１１及び送電部１１０＿１２と、受電部２１０ａ１及び受電部２１０ａ２との間で送電及び受電が行われ、送電装置１００と受電装置２００間で給電を行うことができる。

一方、図５（Ｂ）は、送電部１１０＿１１及び送電部１１０＿１２と、受電部２１０ａ及び受電部２１０ｂとにおいて、送電装置１００と受電装置２００とが給電を行う例である。

受電部２１０ａは、共振周波数調整用キャパシタ２１５ａを含み、共振周波数Ａの受電側共鳴用コイル２１１ａを有する。また、受電部２１０ｂは、共振周波数調整用キャパシタ２１５ｂを含み、共振周波数Ｂの受電側共鳴用コイル２１１ｂを有する。

受電部２１０ａの受電側共鳴用コイル２１１ａは共振周波数Ａであるので、共振周波数Ａである送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１と共鳴状態（図中実線で示す）となり、電源部１３０から送電用コイル１１２＿１１へ供給された電力は、受電側共鳴用コイル２１１ａへ送電される。この際、共振周波数Ａである受電側共鳴用コイル２１１ａ、及び送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１１と、共振周波数Ｂである送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１とは非共鳴状態（図中点線で示す）であるため、送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１１は送電を妨げない。

受電部２１０ｂの受電側共鳴用コイル２１１ｂは共振周波数Ｂであるので、共振周波数Ｂである送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１２と共鳴状態（図中実線で示す）となり、電源部１３０から送電用コイル１１２＿１２へ供給された電力を、受電側共鳴用コイル２１１ｂへ送電する。この際、共振周波数Ｂである受電側共鳴用コイル２１１ｂ、及び送電側共鳴用コイル１１１ｂ＿１２と、共振周波数Ａである送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１２とは非共鳴状態（図中点線で示す）であるため、送電側共鳴用コイル１１１ａ＿１２は送電を妨げない。

よって、送電部１１０＿１１及び送電部１１０＿１２と、受電部２１０ａ及び受電部２１０ｂとの間で送電及び受電が行われ、送電装置１００と受電装置２００間で給電を行うことができる。

なお、本実施の形態の送電装置、給電システム、及び給電方法は、受電装置として電力をもって駆動させる物品であればどのようなものにも利用することができる。

例えば、受電装置は電気自動車等の電気推進移動体、携帯型の電子機器である、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）再生装置）等に内蔵することもできる。受電装置が内蔵された電子機器は、利用者が保持して給電可能領域に配置することによって、給電することができる。

以上のように、送電装置に、複数の値の共振周波数を有する送電側共鳴用コイルを３次元的に集積して設けることによって、送電装置を大型化することなく、より多種類の受電装置へ給電を行うことが可能となる。さらに、共振周波数の同じ送電側共鳴用コイルを３次元に、かつｘｙｚ方向に隣接しないように配置するため、送電側共鳴用コイル間で磁気共鳴現象による電力の送受を抑制することができる。従って、送電装置から受電装置へ高い送電効率で給電を行うことができる。

送電装置において、装置を大型化することなく、給電可能な受電装置の範囲を拡大し、かつ電力を高い送電効率（電力供給効率）で供給することができる。

給電提供者（送電装置）に、より短時間により多くの給電利用者（受電装置）に給電サービスが行える、高い電力供給能力を付与することが可能な給電システム、給電方法を提供することができる。

給電利用者及び給電提供者双方において効率のよい給電サービスを可能とする給電システム、及び給電方法を提供することができる。

Claims (7)

1. ｘｙ方向のマトリクス状に配置された複数の送電部と、
   ｘｙ方向のマトリクス状に配置された複数の送電用コイルと、
   ｘｙｚ方向のマトリクス状に配置された複数の送電側共鳴用コイルと、
   前記複数の送電部と電気的に接続する電源部とを有し、
   前記複数の送電部においてはそれぞれ、
   前記送電用コイル及び前記複数の送電側共鳴用コイルは非接触で配置され、電磁誘導により電磁気的に結合しており、
   前記複数の送電側共鳴用コイルにおいて、隣接するｘｙｚ方向には異なる共振周波数を有する送電側共鳴用コイルが配置されることを特徴とする送電装置。
2. 送電用コイルと、前記送電用コイルと誘導結合している複数の送電側共鳴用コイルとを有する送電部と、
   前記送電部に電力を供給する電源部とを有し、
   前記送電部において、前記複数の送電側共鳴用コイルは重畳して配置され、かつ重畳する前記送電側共鳴用コイルの共振周波数は異なっており、
   前記送電部は複数個並置され、
   隣接する前記送電部において、前記送電側共鳴用コイルの共振周波数は異なっていることを特徴とする送電装置。
3. 請求項１又は請求項２において、前記送電部はそれぞれ、
   前記電源部及び前記送電用コイルの間に電力の供給又は停止を行うスイッチと、
   前記複数の送電側共鳴用コイルから反射される反射電力の値を基準電力の値により判定し、出力を前記スイッチに入力する検波器と、
   前記反射電力を前記検波器へ入力する方向性結合器とを有することを特徴とする送電装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において
   前記複数の送電側共鳴用コイルはそれぞれ送電側共振周波数調整用キャパシタを含むことを特徴とする送電装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一に記載の送電装置と、
   受電部、及び前記受電部と電気的に接続する負荷部を含む受電装置とを有し、
   前記受電装置において、前記受電部は、
   前記負荷部に電力を供給する受電用コイルと、
   前記受電用コイルと非接触で配置され、電磁誘導により電磁気的に結合する受電側共鳴用コイルとを含み、
   前記受電側共鳴用コイルは、前記複数の送電側共鳴用コイルの少なくとも一と共鳴することを特徴とする給電システム。
6. 請求項５において
   前記受電側共鳴用コイルは受電側共振周波数調整用キャパシタを含むことを特徴とする給電システム。
7. 請求項５又は請求項６の給電システムを用いる給電方法であって、
   前記複数の送電部においてはそれぞれ、
   前記送電装置から前記受電装置への送電状態において、前記送電用コイルは前記複数の送電側共鳴用コイルの一と共鳴することを特徴とする給電方法。

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