JP2014504130A - 無線電力送信及び受信装置 - Google Patents

Abstract

無線電力伝送における効率を向上させる無線電力伝送システムを提供する。無線電力送信装置は、１つ以上のキャパシタと、電力供給装置から電力を受信して１つ以上のキャパシタを充電する電力入力部と、共振電力を送信する送信部と、１つ以上のキャパシタと電力入力部との電気的接続、及び１つ以上のキャパシタと送信部との電気的接続を制御するスイッチ部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線電力伝送に関する。

携帯用電子機器の使用が増加するにつれて、有線電力供給の不便さが増大しつつある。有線電力の供給の不便及び既存バッテリ容量の限界を克服するために近距離無線電力伝送に対する研究が始まった。近距離無線電力伝送は、与えられた動作周波数で送信コイルによって磁場を生成し、生成された磁場に蓄積されたエネルギを、受信コイルに誘導電流を生成することによって伝送することができる。無線電力伝送技術は、ＲＦ素子の共振特性を用いることができる。共振特性を用いる無線電力伝送システムは、電力を供給するソースと電力が供給されるターゲットを含む。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、スイッチ部によって、電力入力部と分離された送信部、及び電力出力部と分離された受信部を用いた無線電力送信装置及び無線電力受信装置並びに無線電力伝送システムを提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による無線電力送信装置は、１つ以上のキャパシタと、電力供給装置から電力を受信して前記１つ以上のキャパシタを充電する電力入力部と、共振電力を送信する送信部と、前記１つ以上のキャパシタと前記電力入力部との電気的接続、及び前記１つ以上のキャパシタと前記送信部との電気的接続を制御するスイッチ部と、を備える。

前記電力入力部は、ＤＣ電力供給装置又はＡＣ電力供給装置から電力を受信して前記１つ以上のキャパシタを充電し得る。
前記スイッチ部は、前記１つ以上のキャパシタが前記電力入力部及び前記送信部の両方に同時に電気的に接続されないように前記電気的接続を制御し得る。
前記スイッチ部は、前記１つ以上のキャパシタの各々に対応する１つ以上のスイッチを含み、該１つ以上のスイッチは、前記電力入力部と前記送信部との間で前記１つ以上のキャパシタの前記電気的接続を制御し得る。
前記無線電力送信装置は、前記１つ以上のキャパシタに蓄積された電力を検出することによって、前記１つ以上のキャパシタが前記電力入力部に電気的に接続される間の充電時間、及び前記１つ以上のキャパシタが前記送信部に電気的に接続される間の送信時間のうちの少なくとも１つを制御する制御部を更に含むことができる。
前記制御部は、前記１つ以上のキャパシタが予め設定された値未満のレベルに放電されるように前記送信時間を制御し得る。
前記制御部は、前記１つ以上のキャパシタが予め設定された値以上のレベルに充電されるように前記充電時間を制御し得る。
前記スイッチ部は、選択的に、（ｉ）前記１つ以上のキャパシタを充電し、（ｉｉ）充電された前記１つ以上がキャパシタから前記送信部に電力を放電し得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による無線電力受信装置は、１つ以上のキャパシタと、共振電力を受信して前記１つ以上のキャパシタを充電する受信部と、電力をターゲット装置に伝送する電力出力部と、前記１つ以上のキャパシタと前記受信部との電気的接続、及び前記１つ以上のキャパシタと前記電力出力部との電気的接続を制御するスイッチ部と、を備える。

前記スイッチ部は、前記１つ以上のキャパシタが前記受信部及び前記電力出力部に同時に電気的に接続されないように前記電気的接続を制御し得る。
前記ターゲット装置は、バッテリを含み得る。
前記無線電力受信装置は、前記１つ以上のキャパシタに蓄積された電力を検出することによって、前記１つ以上のキャパシタが前記受信部に電気的に接続される間の充電時間、及び前記１つ以上のキャパシタが前記電力出力部に電気的に接続される間の伝送時間のうちの少なくとも１つを制御する制御部を更に含むことができる。
前記充電時間と前記伝送時間との間は、待機時間であり得る。
前記制御部は、前記１つ以上のキャパシタが予め設定された値以上のレベルに充電されるように前記充電時間を制御し得る。
前記制御部は、前記１つ以上のキャパシタが予め設定された値未満のレベルに放電されるように前記伝送時間を制御し得る。
前記スイッチ部は、選択的に、（ｉ）前記１つ以上のキャパシタを充電し、（ｉｉ）充電された１つ以上のキャパシタから前記電力出力部に電力を放電し得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による無線電力伝送システムは、電力供給装置から電力を受信して１つ以上の第１キャパシタを充電する電力入力部と、共振電力を送信する送信部と、前記１つ以上の第１キャパシタと前記電力入力部との電気的接続、及び前記１つ以上の第１キャパシタと前記送信部との電気的接続を制御する第１スイッチ部と、前記共振電力を受信して１つ以上の第２キャパシタを充電する受信部と、電力をターゲット装置に伝送する電力出力部と、前記１つ以上の第２キャパシタと前記受信部との電気的接続、及び前記１つ以上の第２キャパシタと前記電力出力部との電気的接続を制御する第２スイッチ部と、を備える。

前記第１スイッチ部は、前記１つ以上の第１キャパシタが前記電力入力部及び前記送信部の両方に同時に電気的に接続されないように前記電気的接続を制御し、前記第２スイッチ部は、前記１つ以上の第２キャパシタが前記受信部及び前記電力出力部の両方に同時に電気的に接続されないように前記電気的接続を制御し得る。
前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部は、非同期式であり、前記１つ以上の第１キャパシタと前記電力入力部及び前記送信部との前記電気的接続を制御し、前記１つ以上の第２キャパシタと前記受信部及び前記電力出力部との前記電気的接続をそれぞれ制御し得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による無線電力送信装置は、１つ以上のキャパシタと、第１周期の間、前記１つ以上のキャパシタに接続されて該１つ以上のキャパシタを充電する電源と、第２周期の間、前記１つ以上のキャパシタに接続されて共振電力を送信する回路と、を備える。
前記第１周期は、前記第２周期にオーバラップしない。
前記第１周期及び前記第２周期は、固定され得る。
前記第１周期及び前記第２周期は、可変的であり得る。
前記電源は、ＡＣ電源を含み得る。
前記１つ以上のキャパシタは、並列に配列され得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による無線電力受信装置は、１つ以上のキャパシタと、前記１つ以上のキャパシタに電気的に接続されて共振回路を形成し、前記１つ以上のキャパシタを充電する無線電力受信回路部と、前記無線電力受信回路部から電気的に分離され、前記１つ以上のキャパシタが前記無線電力受信回路部に電気的に接続されないときに前記１つ以上のキャパシタに電気的に接続される負荷と、を備える。
前記負荷は、バッテリを含み得る。
前記１つ以上のキャパシタは、並列に配列され得る。
前記１つ以上のキャパシタは、第１周期の間、前記無線電力受信回路部に電気的に接続され、第２周期の間、前記負荷に接続され得る。
前記第１周期及び前記第２周期は、固定され得る。
前記第１周期及び前記第２周期は、可変的であり得る。
前記第１周期と前記第２周期とは、互いに異なり得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による無線電力伝送システムは、第１周期の間、１つ以上の第１キャパシタに電気的に接続されて該第１キャパシタを充電する電源と、前記電源から電気的に分離され、第２周期の間、前記１つ以上の第１キャパシタに電気的に接続されて共振回路を形成する無線電力送信回路部と、前記１つ以上の第２キャパシタに電気的に接続されて共振回路を形成し、前記１つ以上の第２キャパシタを充電する無線電力受信回路部と、前記無線電力受信回路部から電気的に分離され、前記１つ以上の第２キャパシタが前記無線電力受信回路部に電気的に接続されないときに前記１つ以上の第２キャパシタに電気的に接続される負荷と、を備える。
前記第１周期は、前記第２周期とオーバラップしない。

本発明によれば、無線電力伝送システムにおいて、電力入出力部と分離された送信部及び受信部を用いることによって、動作環境の変化によって伝送効率を上げるために必要な共振周波数の整合過程を省略することができる。
また、無線電力伝送システムにおいて、電力入出力部と分離された送信部及び受信部を用いることによって、電力入力部と送信部との間、及び受信部と電力出力部との間にインピーダンスマッチングをする必要がない。
また、並列キャパシタを用いて電力を入出力することによって、共振電力出力のために必要な電力増幅器、及び入力される共振電力を直流に変換するための整流器を代替することができる。従って、電力増幅器及び整流器の使用によって失われるエネルギを減少させることができ、無線電力伝送システムを単純化することができる。
また、無線電力送信装置及び無線電力受信装置は、エネルギ伝送のために非同期式で並列キャパシタの充電及び放電エネルギをスイッチングすることによって、それぞれ別々に作動するようにできる。従って、複数の無線電力送信装置及び複数の無線電力受信装置がある環境において、各無線電力送信装置及び各無線電力受信装置は、より容易に作動することができ、伝送効率を高めることができる。

一般的な近距離無線電力伝送システムの等価回路を示す図である。 無線電力送信装置を示すブロック図である。 無線電力受信装置を示すブロック図である。 無線電力伝送システムを示すブロック図である。 無線電力伝送システムの等価回路を示す図である。 無線電力送信装置に含まれる２つのキャパシタが並列に配置された場合のスイッチの動作及び蓄積エネルギを示す図である。 無線電力受信装置に含まれる２つのキャパシタが並列に配置された場合のスイッチの動作及び蓄積エネルギを示す図である。 複数の無線電力送信装置と複数の無線電力受信装置との間の共振電力伝送を示す図である。 無線電力送信方法を示すフローチャートである。 無線電力受信方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

無線電力伝送システムは、多様なシステムに応用することができる。多様なシステムの例としては、携帯電話の無線充電又はワイヤレスＴＶなどを含む。また、無線電力伝送は、バイオヘルスケア分野に応用が可能であり、特に、人体に挿入されたデバイスに遠隔で電力を伝送したり、心拍数測定のための包帯タイプのデバイスに無線で電力を伝送したりすることに応用することができる。

一実施形態において、無線電力伝送システムは、電源ソースがない情報記憶装置の遠隔制御に応用することができる。また他の実施形態において、無線電力伝送システムは、情報記憶装置に遠隔で装置を駆動できる電力を供給すると同時に、無線で情報記憶装置に蓄積された情報を呼び出すシステムに応用することもできる。

図１は、一般的な近距離無線電力伝送システムの等価回路を示す図である。

ここで、図１に示す無線電力伝送システムを用いて伝送される無線電力は、共振電力であるものと仮定する。

図１に示すように、無線電力伝送システムは、ソースとターゲットで構成されるソース・ターゲット構造である。即ち、無線電力伝送システムは、ソースに該当する無線電力送信装置とターゲットに該当する無線電力受信装置とを含む。

例えば、無線電力送信装置は、ソース部１１０及びソース共振器１２０を含む。ソース部１１０は、電力供給装置からエネルギを受信して共振電力を発生する。ソース共振器１２０は、電磁気エネルギをターゲット共振器１３０に送信する。即ち、ソース共振器１２０は、ターゲット共振器１３０との磁気結合によって共振電力を無線電力受信装置に送信する。具体的に、ソース部１１０は入力電圧Ｖ_ｉｎ及び内部抵抗Ｒ_ｉｎを含み、ソース共振器１２０は、対応する物理的性質によって、抵抗Ｒ_１、インダクターＬ_１、キャパシタＣ_１の回路素子を含んでモデリングされる。

無線電力受信装置は、ターゲット共振器１３０及びターゲット部１４０を含む。ターゲット共振器１３０は、ソース共振器１２０から電磁気エネルギを受信する。即ち、ターゲット共振器１３０は、ソース共振器１３０との磁気結合によって共振電力を受信する。ターゲット部１４０は、受信した共振電力を負荷に伝送する。具体的に、ターゲット共振器１３０は、抵抗Ｒ_２、インダクターＬ_２、キャパシタＣ_２の回路素子を含み、ターゲット部１４０はターゲットＺ_Ｌｏａｄとしてモデリングされる。

図１に示すように、ソース部１１０はソース共振器１２０に接続され、ターゲット共振器１３０はターゲット部１４０に接続されている。このような無線電力伝送システムにおいて、無線電力伝送効率を上げるために、以下のようないくつかの考慮しなければならない事項がある。

第１に、ソース共振器１２０とターゲット共振器１３０との間の距離によって動作周波数を整合しなければならない。ソース共振器１２０とターゲット共振器１３０との間の距離が変化することによって、伝送効率を最大化する周波数が変化する。従って、伝送効率を上げるために、ソース共振器１２０とターゲット共振器１３０との間の距離変化に応じて動作周波数を補正する必要がある。

第２に、無線電力送信装置及び無線電力受信装置の両方でインピーダンスマッチングを行う必要がある。無線電力送信装置では電力供給装置からソース共振器１２０に伝送される電力を最も大きくし、無線電力受信装置ではターゲット共振器１３０からターゲットに伝送される電力を最大化するためにインピーダンスマッチングを行う必要がある。一方、インピーダンスがミスマッチングされると、共振電力が反射して伝送効率が減少する。インピーダンスマッチングは、ソース共振器１２０及びターゲット共振器１３０の特性、ターゲットのインピーダンス、ソース共振器１２０とターゲット共振器１３０との間の共振電力が伝送されるチャネル特性（例えば、距離、伝送媒体など）に基づいてなされる必要がある。

第３に、無線電力送信装置は電力増幅器が必要であり、無線電力受信装置は整流器が必要である。従って、伝送効率を上げるためには、電力増幅器と整流器の効率を上げる必要がある。

即ち、図１の無線電力伝送システムは、伝送効率を上げるために、共振器間の距離やターゲットの変化のような動作環境の変化に応じて、周波数整合やインピーダンスマッチングを行い、そして高い効率の電力増幅器及び整流器を用いる必要がある。

図２は、以下で説明する１つ以上の実施形態による無線電力伝送装置を示すブロック図である。

図２に示すように、無線電力送信装置は、電力入力部２１０、スイッチ部２２０、送信部２３０、及び制御部２４０を含む。

電力入力部２１０は、電力供給装置から電力を受信するか、又は電源を含み、１つ以上のキャパシタを充電する。例えば、複数のキャパシタが用いられる場合、並列方式で配置して用いる。また、複数のキャパシタは、直列方式で配置してもよく、直列配置及び並列配置の組合せで用いてもよい。

電力入力部２１０は、ＤＣ電力供給装置又はＡＣ電力供給装置から電力が入力され、１つ以上のキャパシタを充電する。例えば、電力入力部２１０は、ＤＣ電力供給装置を用いてキャパシタを直接充電する。ＡＣ電力供給装置を用いる場合、電力入力部２１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータを用いてＡＣ電力をＤＣ電力に変換するか、或いはスイッチを追加してスイッチの適切なタイミングの調節によってキャパシタを充電する。

スイッチ部２２０は、１つ以上のキャパシタの各々に対応する１つ以上のスイッチ（又はスイッチング素子）を含み、各キャパシタに対するスイッチを個別に制御する。スイッチ又はスイッチング素子は、多様な機械的スイッチ（例えば、コンタクト、トグル、ナイフ、チルトなど）、又は電気的スイッチ（例えば、ソレノイド、リレー、トランジスタスイッチなどの固体素子、シリコン制御整流器、又はトライアック）を含む。勿論、他の種類のスイッチを使用してもよい。多様な実施形態において、スイッチは、電気（電力）の流れを許容及び遮断するオン（ＯＮ）位置及びオフ（ＯＦＦ）位置の間でそれぞれ選択する構成である。従って、スイッチは、１つ以上のキャパシタへの及び／又は１つ以上のキャパシタからの電気的接続を制御し、それによって充電及び放電を可能にする。例えば、スイッチ部は、選択的に（ｉ）１つ以上のキャパシタを充電し、（ｉｉ）充電された１つ以上のキャパシタから電力を放電する。スイッチ部は、制御部によって制御される。

無線電力伝送装置の一実施形態において、スイッチ部２２０は、１つ以上のキャパシタと電力入力部２１０及び／又は送信部２３０との電気的接続を制御する。例えば、制御部２４０に応答して、スイッチ部２２０は、選択的に電力入力部２１０と送信部２３０との間で１つ以上のキャパシタの電気的接続をスイッチングする。

例えば、スイッチングは、キャパシタを充電する充電時間及び／又はキャパシタに蓄積された電力をソース共振器に伝送する伝送時間に基づく。１つ以上のキャパシタを充電する充電時間の間、スイッチ部２２０はキャパシタを電力入力部２１０に接続する。例えば、１つ以上のキャパシタは、１つ以上のスイッチのオン／オフ動作によって電力入力部２１０に接続される。キャパシタが電力入力部２１０に接続されている間、キャパシタは送信部２３０から分離される。従って、電力入力部２１０と送信部２３０とは、互いにスイッチ部２２０のスイッチング動作によって分離（又は絶縁）される。

キャパシタに充電された電力をソース共振器に伝送する過程は、１つ以上の充電されたキャパシタをソース共振器に電気的に接続することによって行われる。伝送時間の間、スイッチ部２２０は、１つ以上の充電されたキャパシタを送信部２３０に接続する。１つ以上の充電されたキャパシタは、送信部２３０にのみ電気的に接続されるため、電力入力部２１０は送信部２３０から電気的に分離及び絶縁される。

スイッチ部２２０は、選択的に１つ以上のキャパシタを電力入力部２１０又は送信部２３０に接続する。実施形態において、予め設定されたレベル以上に充電されたキャパシタは送信部２３０に接続され、予め設定されたレベルより少なく充電されたキャパシタは電力入力部２１０に接続される。例として、通常キャパシタは、電力入力部２１０と送信部２３０の両方に同時に接続されない。たとえこれが全ての場合に対して適用されなくても、スイッチ部２２０は、キャパシタを電力入力部２１０に接続した後に予め設定された時間送信部２３０に接続する。そして、スイッチ部２２０は、充電時間と伝送時間とが交互になされるようにスイッチを制御する。

例えば、充電時間は、電力供給装置の充電能力に基づいて決定される。電力供給装置が急速充電能力を備えている場合、充電時間は短くなる。伝送時間は、共振電力送信によってキャパシタに充電された電力が放電される程度によって決定される。伝送時間は、放電時間をも意味し、キャパシタに蓄積された電力の放電率によって決定される。

スイッチ部２２０は、それぞれのキャパシタに対し、充電時間と伝送時間とが互いにオーバラップしないようにスイッチを制御する。これは、充電タイミングと伝送タイミングが互いにオーバラップした場合、電力入力部２１０と送信部２３０とが物理的及び電気的に互いに接続されるためである。そして、電力入力部２１０と送信部２３０とが物理的及び電気的に互いに接続された場合、インピーダンスミスマッチングなどの性能低下の要因が発生する。

送信部２３０は、共振電力をターゲット共振器に送信する。実施形態において、共振電力は磁気結合によって伝送される。また、他の共振電力伝送方式も可能である。スイッチ部２２０を介して、充電されたキャパシタがソース共振器と電気的に接続された場合、例えば送信部２３０は、充電されたキャパシタに蓄積された電力を磁気結合によって伝送する。

制御部２４０は、１つ以上のキャパシタに蓄積された電力を検出し、１つ以上のキャパシタの充電時間及び伝送時間を制御する。例えば、制御部２４０は、電力入力部２１０に接続された複数のキャパシタに蓄積された電力を検出する。複数のキャパシタに充電された電力レベルが予め設定されたレベル以上である場合、複数のキャパシタは送信部２３０に接続される。予め設定されたレベルは、キャパシタの最大充電レベルに設定されるか、或いは予め設定されたレベルは、キャパシタの安定性に基づいて設定される。従って、制御部２４０は、送信部２３０に接続された１つ以上のキャパシタに蓄積された電力を検出する。キャパシタに蓄積された電力レベルが予め設定された値以下に放電された場合、キャパシタは電力入力部２１０に接続される。例えば、予め設定された値はゼロである。

制御部２４０は、複数のキャパシタのうちから予め設定された値未満で充電された１つ以上のキャパシタを検出する。制御部２４０は、検出されたキャパシタが電力供給装置から充電されるように充電時間を制御する。例えば、充電時間の制御は、検出されたキャパシタが電力入力部２１０に接続されるように制御することを意味する。

また、制御部２４０は、複数のキャパシタのうちから予め設定されたレベル以上に充電された１つ以上のキャパシタを検出する。例えば、制御部２４０は、検出されたキャパシタに充電された電力がソース共振器に伝送されるように伝送時間を制御する。伝送時間の制御は、検出されたキャパシタが送信部２３０に接続されるように制御することを意味する。

制御部２４０は、充電時間を制御し、１つ以上のキャパシタが予め設定されたレベル以上に充電される時まで継続的に複数のキャパシタを充電する。また、制御部２４０は、充電時間を制御し、複数のキャパシタのうちの１つ以上のキャパシタを優先的に充電する。

制御部２４０は、ソース共振器に接続された複数のキャパシタの電力が無線電力送信のために予め設定された値未満に減少するまで伝送時間を制御する。例えば、制御部２４０は、キャパシタの電力が完全に放電されるまでキャパシタがソース共振器に接続されるように伝送時間を制御する。また、スイッチ部２２０は、伝送時間によってキャパシタがソース共振器に接続されるようにスイッチを制御する。

１つ以上の充電されたキャパシタの電力が予め設定された値以下に下がった場合、制御部２４０は、電力供給装置によって予め設定された値までキャパシタの電力が戻るように（即ち、再充電される）ように充電時間を制御する。更に、制御部２４０は、放電されたキャパシタが電力供給装置から充電されるように充電時間を制御し、スイッチ部２２０は、放電されたキャパシタが電力供給装置に接続されるようにスイッチを制御する。

無線電力送信装置において、電力入力部２１０と送信部２３０とは、スイッチ部２２０によって互いに電気的に分離され、１つ以上のキャパシタは並列に配置されて用いられる。電力入力部２１０は、電力入力部２１０に接続された１つ以上のキャパシタを充電し、送信部２３０は、キャパシタに充電された電力を、共振を用いて無線で送信する。電力入力部２１０及び送信部２３０は、電気的に分離されているため、無線電力送信装置の動作環境の変化に大きな影響を受けない。従って、電力入力部２１０は、電力増幅器を用いずにターゲット装置に十分な電力を提供する１つ以上のキャパシタを用いる。

図３は、無線電力受信装置を示すブロック図である。

図３に示すように、無線電力受信装置は、受信部３１０、スイッチ部３２０、電力出力部３３０、及び制御部３４０を含む。

受信部３１０は、共振を用いて無線で電力を受信し、１つ以上のキャパシタを充電する。例えば、複数のキャパシタが用いられる場合、並列方式で配置して用いる。また、複数のキャパシタは、直列方式で配置してもよく、直列配置及び並列配置の組合せで用いてもよい。

スイッチ部３２０は、１つ以上のキャパシタを充電する充電時間及び／又は１つ以上のキャパシタに蓄積された電力をターゲット装置に伝送する伝送時間に基づいて、１つ以上のキャパシタの各々に対応するスイッチを制御する。

スイッチ部３２０は、１つ以上のキャパシタの各々に対応する１つ以上のスイッチ（又はスイッチング素子）を含み、各キャパシタに対するスイッチを個別に制御する。スイッチ又はスイッチング素子は、図２のスイッチ部２２０と同様の素子を含む。多様な実施形態において、スイッチは、電気（電力）の流れを許容及び遮断するオン（ＯＮ）位置及びオフ（ＯＦＦ）位置の間でそれぞれ選択する構成である。従って、スイッチは、１つ以上のキャパシタへの及び／又は１つ以上のキャパシタからの電気的接続を制御し、それによって充電及び放電を可能にする。例えば、スイッチ部は、選択的に（ｉ）１つ以上のキャパシタを充電し、（ｉｉ）充電された１つ以上のキャパシタから電力を放電する。スイッチ部は、制御部によって制御される。

無線電力受信装置の一実施形態において、スイッチ部３２０は、１つ以上のキャパシタと受信部３１０及び／又は電力出力部３３０との電気的接続を制御する。例えば、制御部３４０に応答して、スイッチ部３２０は、選択的に受信部３１０と電力出力部３３０との間で１つ以上のキャパシタの電気的接続をスイッチングする。

充電時間の間、スイッチ部３２０は、充電しなければならない１つ以上のキャパシタを受信部３１０に接続する。例えば、充電しなければならないキャパシタは、スイッチのオン／オフ動作によって受信部３１０に接続される。そしてキャパシタが受信部３１０に接続されている間、充電しなければならないキャパシタは、電力出力部３３０から分離される。従って、受信部３１０と電力出力部３３０は、互いにスイッチ部３２０のスイッチング動作によって電気的に分離される。

充電されたキャパシタに蓄積された電力のターゲット装置への伝送は、充電されたキャパシタをターゲット装置に接続することによって行われる。伝送時間の間、スイッチ部３２０は、充電されたキャパシタを電力出力部３３０に電気的に接続する。充電されたキャパシタは電力出力部３３０に電気的に接続され、受信部３１０は電力出力部３３０から電気的に分離（又は絶縁）される。

実施形態において、充電時間は、キャパシタを予め設定されたレベル以上に充電するのに要する時間によって決定される。また、充電時間は、ソース共振器によって送信される共振電力量、又はターゲット共振器によって受信されてキャパシタを充電するために用いられる電力量に基づいて決定される。伝送時間は、ターゲット装置に伝えられる電力量に基づいて決定される。例えば、伝送時間は、放電時間をも意味し、キャパシタに蓄積された電力の放電率に基づいて決定される。

実施形態において、スイッチ部３２０は、それぞれのキャパシタに対し、充電時間と伝送時間との間に待機時間を有するようにスイッチを制御する。充電時間と伝送時間とが互いにオーバラップされた場合、受信部３１０と電力出力部３３０とは、物理的及び電気的に接続される。一方、受信部３１０と電力出力部３３０とが物理的及び電気的に接続された場合、インピーダンスミスマッチングなどの性能低下の要因が発生する。従って、スイッチ部３２０は、充電時間が終了した後に予め設定された時間に伝送時間が始まるように１つ以上のスイッチを制御する。一例として、スイッチ部３２０は、充電時間と伝送時間とが交互になされるように１つ以上のスイッチを制御する。

電力出力部３３０は、キャパシタに蓄積された電力をターゲット装置に伝送する。一例として、電力出力部３３０は、ターゲット装置を含む。受信部３１０によって充電されたキャパシタは、スイッチ部３２０を介してターゲット装置に接続される。例えば、電力出力部３３０は、キャパシタに蓄積された電力をターゲット装置に伝送する。

制御部３４０は、キャパシタに蓄積された電力を検出し、充電時間及び伝送時間を制御する。制御部３４０は、受信部３１０に接続されたキャパシタに蓄積された電力を検出する。そして、キャパシタが予め設定されたレベル以上に充電された場合、充電されたキャパシタは、電力出力部３３０に接続される。例えば、予め設定されたレベルは、キャパシタの最大充電レベルである。キャパシタが最大充電レベルに充電されたか否かは、蓄積された電力の１次微分値が０に近似するか否かによって決定される。他の例として、現在のキャパシタに蓄積された電力と直前のサンプリングタイムでキャパシタに蓄積された電力との差が予め設定された値より小さい場合、キャパシタが最大充電レベルに充電されたと決定又は仮定してもよい。

また、制御部３４０は、電力出力部３３０に接続されたキャパシタに蓄積された電力を検出する。キャパシタが予め設定された値未満に放電された場合、キャパシタは、受信部３１０に接続される。例えば、予め設定された値はゼロである。

そして、蓄積された電力がゼロに近づいた場合、制御部３４０は、予め設定されたレベル以上にキャパシタが充電されるように充電時間を制御する。例えば、充電時間の制御は、蓄積された電力がゼロに近づいたキャパシタが受信部３１０に接続されるように制御することを意味する。スイッチ部３２０は、充電時間に基づいて、放電されたキャパシタが受信部３１０に接続されるようにスイッチを制御する。

また、制御部３４０は、キャパシタに予め設定されたレベル以上に充電された電力をターゲット装置に伝送するように伝送時間を制御する。例えば、伝送時間の制御は、予め設定されたレベル以上に充電されたキャパシタが電力出力部３３０に接続されるように制御することを意味する。スイッチ部３２０は、伝送時間に基づいて、充電されたキャパシタがターゲット装置に接続されるようにスイッチを制御する。

ターゲット装置に電力を伝送することによってキャパシタが放電された場合、制御部３４０は、受信した共振電力でキャパシタが充電されるように充電時間を制御する。

無線電力受信装置において、受信部３１０と電力出力部３３０とは、スイッチ部３２０によって互いに電気的に分離され、１つ以上のキャパシタは、受信部３１０と電力出力部３３０との間に位置し、スイッチ部３２０によって各々接続される。このように、受信部３１０は、受信部３１０に接続された１つ以上のキャパシタを充電する。そして、電力出力部３３０は、１つ以上のキャパシタに蓄積された電力をターゲット装置に伝送する。受信部３１０及び電力出力部３３０は、電気的に分離されているため、無線電力受信装置の動作環境の変化に大きな影響を受けない。受信部３１０は、整流器を用いずにターゲット装置に十分な電力を伝送する１つ以上のキャパシタを用いる。

図４は、無線電力伝送システムを示すブロック図である。

図４に示すように、無線電力伝送システムにおいて、電力入力部４１０と送信部４２０とは物理的及び電気的に互いに分離され、受信部４４０と電力出力部４５０とは物理的及び電気的に互いに分離されている。

電力入力部４１０は、電源Ｖ_ｉｎ及び並列に配置された複数のキャパシタを含む。図４において、キャパシタは、乾電池と類似の形を有するものとして描写した。電力入力部４１０は、電源Ｖ_ｉｎを用いて複数のキャパシタを充電する。充電されたキャパシタは、スイッチ動作４１１によって送信部４２０に接続される。送信部４２０は、ソース共振器を介してキャパシタに蓄積された電力を送信する。参照番号４１３で示すように、送信部４２０に接続されたキャパシタは、磁気結合によってソース共振器からターゲット共振器に共振電力を送信することによって放電される。放電されたキャパシタは、スイッチ動作４１５を通じて電力入力部４１０に接続される。

ソース共振器を介して送信部４２０から送信された共振電力は、受信部４４０のターゲット共振器で受信される。例えば、ソース共振器とターゲット共振器とは、特定チャネル４３０を介して共振電力を送受信する。特定チャネル４３０は、ソース共振器とターゲット共振器との間の動作周波数帯域を意味する。図４に示すように、受信部４４０は、乾電池と類似の形を有する１つ以上のキャパシタを含み、１つ以上のキャパシタは、受信した共振電力によって充電される。充電されたキャパシタは、スイッチ動作４４１によって電力出力部４５０に接続される。従って、電力出力部４５０は、電力出力部４５０に接続されたキャパシタに蓄積された電力をターゲット装置に伝送する。参照番号４４３によって示すように、電力がターゲット装置に伝送されることによって、キャパシタは放電される。放電されたキャパシタは、スイッチ動作４４５によって受信部４４０に接続される。

電力入力部４１０と送信部４２０とは互いに電気的に分離される。受信部４４０と電力出力部４５０とは互いに電気的に分離される。換言すると、ソース共振器と電源Ｖ_ｉｎとは互いに電気的に分離（又は絶縁）され、ターゲット共振器とターゲット装置とは互いに電気的に分離（又は絶縁）される。即ち、動作環境の変化による周波数整合、インピーダンスマッチングを行う必要がない。ソース共振器から送信される電力は、送信部４２０に接続された複数のキャパシタに蓄積された電力によって決定され、ターゲット装置に伝送される電力は、電力出力部４５０に接続された１つ以上のキャパシタに蓄積された電力によって決定される。従って、伝送効率は、動作環境の変化に関係せず、キャパシタの充電及びキャパシタに蓄積された電力の伝送によって決定される。

図５は、無線電力伝送システムの等価回路を示す図である。

図５に示すように、無線電力伝送システムは、電力入力部５１０、第１スイッチ部５２０、送信部５３０、受信部５４０、第２スイッチ部５５０、電力出力部５６０を含む。

電力入力部５１０は、電力供給装置から電力を受信して、並列に配置された複数のキャパシタを充電する。電力入力部５１０は、電力供給装置を含んでもよい。第１スイッチ部５２０は、複数のキャパシタを充電するための第１充電時間及び複数のキャパシタに蓄積された電力を送信部５３０に伝送するための第１伝送時間に基づいて、複数の第１スイッチを制御する。送信部５３０は、磁気結合によって共振電力を受信部５４０に送信する。受信部５４０は、１つ以上のキャパシタを充電する共振電力を受信する。第２スイッチ部５５０は、１つ以上のキャパシタを充電するための第２充電時間、及び１つ以上のキャパシタに蓄積された電力をターゲット装置ＬＯＡＤに伝送するための第２伝送時間に基づいて、複数の第２スイッチを制御する。電力出力部５６０は、１つ以上のキャパシタに蓄積された電力をターゲット装置ＬＯＡＤに伝送する。或いは、電力出力部５６０は、ターゲット装置ＬＯＡＤを含んでもよい。ターゲット装置は、電力消耗要素又は例えばバッテリのような電力蓄積要素を含む。

電力入力部５１０は、電源Ｖ_ｉｎ、内部抵抗Ｒ_ｉｎ、及び並列に配置された複数のキャパシタＣ_１，１，…，Ｃ_１，ｎを含む。電力入力部５１０は、電源Ｖ_ｉｎから供給される電力で複数のキャパシタを充電する。例えば、複数のキャパシタＣ_１，１，…，Ｃ_１，ｎは、第１スイッチ部５２０を介して電力入力部５１０に接続される。第１スイッチ部５２０のスイッチ５２１、５２５がオン（Ｏｎ）になった場合、複数のキャパシタＣ_１，１，…，Ｃ_１，ｎは、電力入力部５１０に接続される。スイッチ５２１及びスイッチ５２５は、共にオン（Ｏｎ）になるか、又は別々にオン（Ｏｎ）になる。

送信部５３０は、基礎回路素子Ｌ_１、Ｒ_１でモデリングされたソース共振器及び複数のキャパシタＣ_１，１，…，Ｃ_１，ｎを含む。換言すると、基礎回路素子Ｌ_１、Ｒ_１及び複数のキャパシタＣ_１，１，…，Ｃ_１，ｎは、無線電力送信回路を形成する。電力入力部５１０によって充電された複数のキャパシタＣ_１，１，…，Ｃ_１，ｎは、第１スイッチ部５２０によって送信部５３０に接続される。第１スイッチ部５２０のスイッチ５２３、５２７がオン（Ｏｎ）になった場合、充電された複数のキャパシタＣ_１，１，…，Ｃ_１，ｎは、送信部５３０に接続される。例えば、キャパシタＣ_１，１が電力入力部５１０に接続される場合、キャパシタＣ_１，１は同時に送信部５３０に接続されることはない。同様に、キャパシタＣ_１，ｎが電力入力部５１０に接続される場合、キャパシタＣ_１，ｎは同時に送信部５３０に接続されることはない。従って、第１スイッチ部５２０は、スイッチ５２１及びスイッチ５２３を一定の間隔を置いてオン（Ｏｎ）にする。送信部５３０は、送信部５３０に接続された複数のキャパシタＣ_１，１，…，Ｃ_１，ｎに蓄積された電力を送信する。例えば、電力は、共振を用いて無線で送信される。

受信部５４０は、基礎回路素子Ｌ_２、Ｒ_２でモデリングされたターゲット共振器及びキャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍを含む。換言すると、基礎回路素子Ｌ_２、Ｒ_２及びキャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍは、無線電力受信回路を形成する。図５に示した複数のキャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍの代わりに１つのキャパシタを用いてもよい。受信部５４０は、送信部５３０から受信した共振電力でキャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍを充電する。例えば、キャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍは、第２スイッチ部５５０によって受信部５４０に接続される。第２スイッチ部５５０のスイッチ５５３、５５７がオン（Ｏｎ）になった場合、複数のキャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍは、受信部５４０に接続される。スイッチ５５３及びスイッチ５５７は、共にオン（Ｏｎ）になるか、又は別々にオン（Ｏｎ）になる。

電力出力部５６０は、ターゲット装置ＬＯＡＤを含む。受信部５４０によって充電されたキャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍは、スイッチ部５５０によって電力出力部５３０に接続される。第２スイッチ部５５０のスイッチ５５１、５５５がオン（Ｏｎ）になった場合、キャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍは、電力出力部５６０に接続される。例えば、キャパシタＣ_２，１が受信部５４０に接続される場合、キャパシタＣ_２，１は同時に電力出力部５６０に接続されることはない。同様に、キャパシタＣ_２，ｍが受信部５４０に接続される場合、キャパシタＣ_２，ｍは同時に電力出力部５６０に接続されることはない。従って、第２スイッチ部５５０は、スイッチ５５１及びスイッチ５５３を一定の間隔を置いてオン（Ｏｎ）にする。電力出力部５６０は、キャパシタＣ_２，１，…，Ｃ_２，ｍに蓄積された電力をターゲット装置ＬＯＡＤに伝送する。電力出力部５６０は、ターゲット装置ＬＯＡＤを含んでもよい。

第１スイッチ部５２０は、各キャパシタＣ_１，ｎに対し、第１充電時間と第１伝送時間とが互いにオーバラップしないように、第１スイッチ５２５、５２７を制御する。第１充電時間と第１伝送時間とが互いにオーバラップされた場合、電力入力部５１０と送信部５３０とは物理的及び電気的に接続され、これによってミスマッチングが発生する。

第２スイッチ部５５０は、各キャパシタＣ_２，ｍに対し、第２充電時間と第２伝送時間とが互いにオーバラップしないように、第２スイッチ５５５、５５７を制御する。

実施形態において、第１スイッチ部５２０及び第２スイッチ部５５０は、非同期式であり、第１伝送時間及び第２充電時間に基づいて、スイッチ５２３、５２７及びスイッチ５５３、５５７を各々制御する。送信部５３０は共振電力を送信し、受信部５４０は共振電力を受信するにすぎないため、送信部５３０のスイッチ５２３、５２７がオン（Ｏｎ）になった場合、受信部５４０のスイッチ５５３、５５７は同期してオン（Ｏｎ）になる必要はない。他の実施形態において、スイッチングは同期式で行ってもよい。

図６は、図５の無線電力送信装置に含まれる２つのキャパシタが並列に配置された場合のスイッチの動作及び蓄積エネルギを示す図である。

図５の無線電力送信装置は、電力入力部５１０又は送信部５３０に接続される２つのキャパシタＣ_１，１，Ｃ_１，２を含む。図６に示すように、充電スイッチは電力入力部５１０に接続されるスイッチを意味し、伝送スイッチは送信部５３０に接続されるスイッチを意味する。

区間６１１でキャパシタＣ_１，１の充電スイッチが作動すると、区間６１５でキャパシタＣ_１，１の伝送スイッチは作動しない。従って、キャパシタＣ_１，１に関連する充電時間と伝送時間とは、互いにオーバラップしない。区間６１３でキャパシタＣ_１，１の充電スイッチが作動しない間、区間６１７でキャパシタＣ_１，１の伝送スイッチが作動する。そして、区間６１１でキャパシタＣ_１，１の充電スイッチが作動すると、区間６１９でキャパシタＣ_１，１は電源によって充電される。キャパシタＣ_１，１に蓄積されたエネルギが予め設定されたレベルに到達すると、キャパシタＣ_１，１の伝送スイッチが作動する。区間６１７でキャパシタＣ_１，１の伝送スイッチが作動すると、キャパシタＣ_１，１に充電された電力はソース共振器に伝送され、区間６２１でキャパシタＣ_１，１が放電される。キャパシタＣ_１，１が放電されて、蓄積されたエネルギが予め設定された値以下に下がると、キャパシタＣ_１，１の充電スイッチが再び作動する。

例えば、キャパシタＣ_１，２及びキャパシタＣ_１，１は、ソース共振器に継続的に電力を伝送するために、交互に充電及び放電する。区間６２３でキャパシタＣ_１，２の充電スイッチが作動しない間、区間６２７でキャパシタＣ_１，２の伝送スイッチが作動する。区間６２５でキャパシタＣ_１，２の充電スイッチが作動すると、区間６２９でキャパシタＣ_１，２の伝送スイッチは作動しない。区間６２５でキャパシタＣ_１，２の充電スイッチが作動すると、区間６３３でキャパシタＣ_１，２は電源から充電される。キャパシタＣ_１，２に蓄積されるエネルギが予め設定されたレベルに到達すると、キャパシタＣ_１，２の伝送スイッチが作動する。区間６２７でキャパシタＣ_１，２の伝送スイッチが作動すると、キャパシタＣ_１，２に充電された電力はソース共振器に伝送され、区間６３１でキャパシタＣ_１，２が放電される。キャパシタＣ_１，２が放電されて、蓄積されたエネルギが予め設定された値以下に下がると、キャパシタＣ_１，２の充電スイッチが再び作動する。上述した動作を繰り返し行うことによって、電力が継続的にソース共振器に伝えられる。このように、区間６３５及び区間６３７でソース共振器は継続してキャパシタＣ_１，１及びキャパシタＣ_１，２からエネルギを受信する。実施形態において、同一キャパシタに対して、充電時間と伝送時間とが互いにオーバラップしないように、充電時間と伝送時間との間に待機時間６３９が挿入される。

図７は、図５の無線電力受信装置に含まれる２つのキャパシタが並列に配置された場合のスイッチの動作及び蓄積エネルギを示す図である。

図５の無線電力受信装置は、受信部５４０又は電力出力部５６０に接続される２つのキャパシタＣ_２，１、Ｃ_２，２を含む。図７に示すように、充電スイッチは受信部５４０に接続されるスイッチを意味し、伝送スイッチは電力出力部５６０に接続されるスイッチを意味する。

区間７１１でキャパシタＣ_２，１の充電スイッチが作動すると、区間７１５でキャパシタ（Ｃ_２，１）の伝送スイッチは作動しない。従って、同一キャパシタに関連する充電時間と伝送時間とは、互いにオーバラップしない。区間７１３でキャパシタＣ_２，１の充電スイッチが作動しない間、区間７１７でキャパシタＣ_２，１の伝送スイッチが作動する。区間７１１でキャパシタＣ_２，１の充電スイッチが作動すると、区間７１９でキャパシタＣ_２，１はターゲット共振器を介して受信した共振電力で充電される。キャパシタＣ_２，１に蓄積されたエネルギが予め設定されたレベルに到達すると、キャパシタＣ_２，１の伝送スイッチが作動する。区間７１７でキャパシタＣ_２，１の伝送スイッチが作動すると、キャパシタＣ_２，１に充電された電力はターゲット装置に伝送され、区間７２１でキャパシタＣ_２，１が放電される。キャパシタＣ_２，１が放電されて、蓄積されたエネルギが予め設定された値以下に下がると、キャパシタＣ_２，１の充電スイッチが再び作動する。

例えば、キャパシタＣ_２，２及びキャパシタＣ_２，１は、ターゲット装置に継続的に電力を伝送するために、交互に充電及び放電する。区間７２３でキャパシタＣ_２，２の充電スイッチが作動しない間、区間７２７でキャパシタＣ_２，２の伝送スイッチが作動する。区間７２５でキャパシタＣ_２，２の充電スイッチが作動すると、区間７２９でキャパシタＣ_２，２の伝送スイッチは作動しない。区間７２５でキャパシタＣ_２，２の充電スイッチが作動すると、区間７３３でキャパシタＣ_２，２はターゲット共振器を介して受信した共振電力で充電される。キャパシタＣ_２，２に蓄積されるエネルギが予め設定されたレベルに到達すると、キャパシタＣ_２，２の伝送スイッチが作動する。区間７２７でキャパシタＣ_２，２の伝送スイッチが作動すると、キャパシタＣ_２，２に充電された電力はターゲット装置に伝送され、区間７３１でキャパシタＣ_２，２が放電される。キャパシタＣ_２，２が放電されて、蓄積されたエネルギが予め設定された値以下に下がると、キャパシタＣ_２，２の充電スイッチが再び作動する。上述した動作を繰り返し行うことによって、電力が継続的にターゲット装置に伝えられる。区間７３５及び区間７３７でターゲット装置は継続的に、キャパシタＣ_２，１及びキャパシタＣ_２，２からエネルギを受信する。実施形態において、同一キャパシタに対して、充電時間と伝送時間とが互いにオーバラップしないように、充電時間と伝送時間との間に待機時間７３９が挿入される。

図８は、複数の無線電力送信装置と複数の無線電力受信装置との間の共振電力伝送を示す図である。

上述したように、図６及び図７に関して、無線電力送信装置及び無線電力受信装置は、充電時間及び伝送時間を別々に決定する。例えば、無線電力送信装置は、伝送効率を向上させる充電時間及び伝送時間を決定する。そして、無線電力受信装置は、無線電力伝送装置と関係なく受信効率を向上させる充電時間及び伝送時間を決定する。従って、無線電力送信装置及び無線電力受信装置が別々に制御される場合にも、伝送効率が維持される。

図８において、２つの無線電力送信装置８１０、８２０と３つの無線電力受信装置８３０、８４０、８５０を示す。無線電力送信装置８１０は、３つの無線電力受信装置８３０、８４０、８５０に共振電力を伝送する。例えば、無線電力送信装置８１０は、複数のキャパシタが短い時間で充電され、ソース共振器を介して共振電力が送信されるように最適化される。３つの無線電力受信装置８３０、８４０、８５０の各々は、受信した共振電力によって１つ以上のキャパシタが短い時間で充電され、ターゲット装置に電力が伝送されるように最適化される。従って、周辺環境の変化（例えば、距離、ターゲット装置の変化）に関係せずに伝送効率が維持される。無線電力送信装置８２０も伝送効率を維持して３つの無線電力受信装置８３０、８４０、８５０に共振電力を伝送する。

図９は、無線電力送信方法を示すフローチャートである。

ステップＳ９１０で、無線電力送信装置は、電力入力部に接続された複数のキャパシタのうちから充電されたキャパシタが存在するか否かを決定する。充電されたキャパシタが決定された場合、ステップＳ９２０で、充電されたキャパシタはスイッチング動作によって送信部に接続される。ステップＳ９３０で、送信部は、充電されたキャパシタから伝送された電力を、ソース共振器を介して送信する。しかし、１つ以上のキャパシタが完全に充電されない場合、ステップＳ９４０で、電力入力部は電力入力部に接続された１つ以上のキャパシタを充電する。そして、充電されたキャパシタが放電されると（例えば、共振電力送信によって）、ステップＳ９５０で、放電されたキャパシタはスイッチング動作によって再び電力入力部に接続される。ステップＳ９６０で、電力入力部に接続された放電されたキャパシタは充電される。（必要に応じて）上述した動作の反復的実行によって、電力は継続的にソース共振器に伝送される。キャパシタは、電力需要に応じて完全放電又は部分放電される。

図１０は、無線電力受信方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１０で、無線電力受信装置は、受信部に接続された１つ以上のキャパシタのうちから充電されたキャパシタが存在するか否かを決定する。充電されたキャパシタが決定された場合、ステップＳ１０２０で、充電されたキャパシタはスイッチング動作によって電力出力部に接続される。ステップＳ１０３０で、電力出力部は、充電されたキャパシタから伝送された電力をターゲット装置に伝送する。一方、キャパシタが充電されない場合、ステップＳ１０４０で、受信部は受信部に接続されたキャパシタを充電する。ターゲット装置に電力が伝送されることによって充電されたキャパシタが放電されると、ステップＳ１０５０で、放電されたキャパシタはスイッチングによって再び受信部に接続される。ステップＳ１０６０で、受信部に接続された放電されたキャパシタは充電される。（必要に応じて）上述した動作の反復的実行によって、電力は継続的にターゲット装置に伝送される。キャパシタは、電力需要に応じて完全放電又は部分放電される。

上述した方法は、多様なコンピュータ手段によって行うことができるプログラム命令形態で具現され、コンピュータ読み取り可能媒体に記録することができる。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせたものを含んでもよい。記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。

上述したように本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。従って、本発明の範囲は、開示した実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１１０ ソース部
１２０ ソース共振器
１３０ ターゲット共振器
１４０ ターゲット部
２１０、４１０、５１０ 電力入力部
２２０、３２０ スイッチ部
２３０、４２０、５３０ 送信部
２４０、３４０ 制御部
３１０、４４０、５４０ 受信部
３３０、４５０、５６０ 電力出力部
４３０ チャネル
５２０ 第１スイッチ部
５２１、５２３、５２５、５２７ 第１スイッチ部のスイッチ
５５０ 第２スイッチ部
５５１、５５３、５５５、５５７ 第２スイッチ部のスイッチ
８１０、８２０ 無線電力送信装置
８３０、８４０、８５０ 無線電力受信装置

Claims (34)

1. １つ以上のキャパシタと、
   電力供給装置から電力を受信して前記１つ以上のキャパシタを充電する電力入力部と、
   共振電力を送信する送信部と、
   前記１つ以上のキャパシタと前記電力入力部との電気的接続、及び前記１つ以上のキャパシタと前記送信部との電気的接続を制御するスイッチ部と、を備えることを特徴とする無線電力送信装置。
2. 前記電力入力部は、
   ＤＣ電力供給装置又はＡＣ電力供給装置から電力を受信して前記１つ以上のキャパシタを充電することを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信装置。
3. 前記スイッチ部は、
   前記１つ以上のキャパシタが前記電力入力部及び前記送信部の両方に同時に電気的に接続されないように前記電気的接続を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信装置。
4. 前記スイッチ部は、前記１つ以上のキャパシタの各々に対応する１つ以上のスイッチを含み、該１つ以上のスイッチは、前記電力入力部と前記送信部との間で前記１つ以上のキャパシタの前記電気的接続を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信装置。
5. 前記１つ以上のキャパシタに蓄積された電力を検出することによって、前記１つ以上のキャパシタが前記電力入力部に電気的に接続される間の充電時間、及び前記１つ以上のキャパシタが前記送信部に電気的に接続される間の送信時間のうちの少なくとも１つを制御する制御部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信装置。
6. 前記制御部は、
   前記１つ以上のキャパシタが予め設定された値未満のレベルに放電されるように前記送信時間を制御することを特徴とする請求項５に記載の無線電力送信装置。
7. 前記制御部は、
   前記１つ以上のキャパシタが予め設定された値以上のレベルに充電されるように前記充電時間を制御することを特徴とする請求項５に記載の無線電力送信装置。
8. １つ以上のキャパシタと、
   共振電力を受信して前記１つ以上のキャパシタを充電する受信部と、
   電力をターゲット装置に伝送する電力出力部と、
   前記１つ以上のキャパシタと前記受信部との電気的接続、及び前記１つ以上のキャパシタと前記電力出力部との電気的接続を制御するスイッチ部と、を備えることを特徴とする無線電力受信装置。
9. 前記スイッチ部は、
   前記１つ以上のキャパシタが前記受信部及び前記電力出力部に同時に電気的に接続されないように前記電気的接続を制御することを特徴とする請求項８に記載の無線電力受信装置。
10. 前記ターゲット装置は、バッテリを含むことを特徴とする請求項８に記載の無線電力受信装置。
11. 前記１つ以上のキャパシタに蓄積された電力を検出することによって、前記１つ以上のキャパシタが前記受信部に電気的に接続される間の充電時間、及び前記１つ以上のキャパシタが前記電力出力部に電気的に接続される間の伝送時間のうちの少なくとも１つを制御する制御部を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の無線電力受信装置。
12. 前記充電時間と前記伝送時間との間は、待機時間であることを特徴とする請求項１１に記載の無線電力受信装置。
13. 前記制御部は、
    前記１つ以上のキャパシタが予め設定された値以上のレベルに充電されるように前記充電時間を制御することを特徴とする請求項１１に記載の無線電力受信装置。
14. 前記制御部は、
    前記１つ以上のキャパシタが予め設定された値未満のレベルに放電されるように前記伝送時間を制御する請求項１１に記載の無線電力受信装置。
15. 電力供給装置から電力を受信して１つ以上の第１キャパシタを充電する電力入力部と、
    共振電力を送信する送信部と、
    前記１つ以上の第１キャパシタと前記電力入力部との電気的接続、及び前記１つ以上の第１キャパシタと前記送信部との電気的接続を制御する第１スイッチ部と、
    前記共振電力を受信して１つ以上の第２キャパシタを充電する受信部と、
    電力をターゲット装置に伝送する電力出力部と、
    前記１つ以上の第２キャパシタと前記受信部との電気的接続、及び前記１つ以上の第２キャパシタと前記電力出力部との電気的接続を制御する第２スイッチ部と、を備えることを特徴とする無線電力伝送システム。
16. 前記第１スイッチ部は、前記１つ以上の第１キャパシタが前記電力入力部及び前記送信部の両方に同時に電気的に接続されないように前記電気的接続を制御し、
    前記第２スイッチ部は、前記１つ以上の第２キャパシタが前記受信部及び前記電力出力部の両方に同時に電気的に接続されないように前記電気的接続を制御することを特徴とする請求項１５に記載の無線電力伝送システム。
17. 前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部は、非同期であり、前記１つ以上の第１キャパシタと前記電力入力部及び前記送信部との前記電気的接続を制御し、前記１つ以上の第２キャパシタと前記受信部及び前記電力出力部との前記電気的接続をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１５に記載の無線電力伝送システム。
18. １つ以上のキャパシタと、
    第１周期の間、前記１つ以上のキャパシタに接続されて該１つ以上のキャパシタを充電する電源と、
    第２周期の間、前記１つ以上のキャパシタに接続されて共振電力を送信する回路と、を備えることを特徴とする無線電力送信装置。
19. 前記第１周期は、前記第２周期にオーバラップしないことを特徴とする請求項１８に記載の無線電力送信装置。
20. 前記第１周期及び前記第２周期は、固定されることを特徴とする請求項１８に記載の無線電力送信装置。
21. 前記第１周期及び前記第２周期は、可変的なことを特徴とする請求項１８に記載の無線電力送信装置。
22. 前記電源は、ＡＣ電源を含むことを特徴とする請求項１８に記載の無線電力送信装置。
23. 前記１つ以上のキャパシタは、並列に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の無線電力送信装置。
24. １つ以上のキャパシタと、
    前記１つ以上のキャパシタに電気的に接続されて共振回路を形成し、前記１つ以上のキャパシタを充電する無線電力受信回路部と、
    前記無線電力受信回路部から電気的に分離され、前記１つ以上のキャパシタが前記無線電力受信回路部に電気的に接続されないときに前記１つ以上のキャパシタに電気的に接続される負荷と、を備えることを特徴とする無線電力受信装置。
25. 前記負荷は、バッテリを含むことを特徴とする請求項２４に記載の無線電力受信装置。
26. 前記１つ以上のキャパシタは、並列に配置されることを特徴とする請求項２４に記載の無線電力受信装置。
27. 前記１つ以上のキャパシタは、第１周期の間、前記無線電力受信回路部に電気的に接続され、第２周期の間、前記負荷に接続されることを特徴とする請求項２４に記載の無線電力受信装置。
28. 前記第１周期及び前記第２周期は、固定されることを特徴とする請求項２７に記載の無線電力受信装置。
29. 前記第１周期及び前記第２周期は、可変的なことを特徴とする請求項２７に記載の無線電力受信装置。
30. 前記第１周期と前記第２周期とは、互いに異なることを特徴とする請求項２７に記載の無線電力受信装置。
31. 第１周期の間、１つ以上の第１キャパシタに電気的に接続されて該第１キャパシタを充電する電源と、
    前記電源から電気的に分離され、第２周期の間、前記１つ以上の第１キャパシタに電気的に接続されて共振回路を形成する無線電力送信回路部と、
    前記１つ以上の第２キャパシタに電気的に接続されて共振回路を形成し、前記１つ以上の第２キャパシタを充電する無線電力受信回路部と、
    前記無線電力受信回路部から電気的に分離され、前記１つ以上の第２キャパシタが前記無線電力受信回路部に電気的に接続されないときに前記１つ以上の第２キャパシタに電気的に接続される負荷と、を備えることを特徴とする無線電力伝送システム。
32. 前記第１周期は、前記第２周期にオーバラップしないことを特徴とする請求項３１に記載の無線電力伝送システム。
33. 前記スイッチ部は、
    選択的に、（ｉ）前記１つ以上のキャパシタを充電し、（ｉｉ）充電された前記１つ以上のキャパシタから前記送信部に電力を放電することを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信装置。
34. 前記スイッチ部は、
    選択的に、（ｉ）前記１つ以上のキャパシタを充電し、（ｉｉ）充電された１つ以上のキャパシタから前記電力出力部に電力を放電することを特徴とする請求項８に記載の無線電力受信装置。

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