JP2017070177A - 無線電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】１つ以上の中継装置を介して複数の負荷を駆動する無線電力伝送システムの起動時の動作の安定性を向上させる。
【解決手段】無線電力伝送システムは、送電装置と、中継装置と、受電装置とを備える。まず、前記中継装置における中継側スイッチ回路が中継側整流器と中継側負荷とを非接続とし、前記受電装置における受電側スイッチ回路が受電側整流器と受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電装置から前記中継装置を介して前記受電装置に送電される。次に、前記受電側整流器から出力される直流電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した後、前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続するタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続する。
【選択図】図６

Description

本開示は、無線で電力を伝送する無線電力伝送システムに関する。

近年、携帯電話機や電気自動車などの移動性を伴う機器に、無線（非接触）で電力を伝送する無線（非接触）電力伝送技術の開発が進められている。例えば特許文献１は、磁気共振を利用して電力伝送を行う非接触電力伝送システムを開示している。このシステムは、一つの送電装置に対して、電力の到達範囲にある受電装置が一つであっても、磁気共振を用いることで、さらに別の受電装置に送電する。これにより、複数の負荷に電力が供給される。

複数の負荷に電力を供給する構成は、特許文献２にも開示されている。特許文献２は、無線ではなく有線で電源部から複数の貯蔵庫に電力を供給することを開示している。電源部による貯蔵庫の起動に際し、電源部から非同時起動回路を介して順次各貯蔵庫に所定時差をもって電力が供給されることが開示されている。

特開２０１０−１５４５９２号公報 特開平０６−１０００３１号公報

従来の技術では、送電装置と受電装置との間に１つ以上の中継装置を配置して複数の負荷を駆動する無線電力伝送システムにおいて、起動時の動作の安定性に改善の余地があった。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る無線電力伝送システムは、
送電装置と、受電装置と、前記送電装置と前記受電装置の間に配置された中継装置と、を備えた無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
外部電源から供給される送電側直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、を有し、
前記中継装置は、
前記送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナと、
前記送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器と、
前記中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路と、
中継側負荷と、
前記中継側整流器と前記中継側負荷との間に配置され、前記中継側整流器と前記中継側負荷との接続／非接続を切替える中継側スイッチ回路と、
前記中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
受電側負荷と、
前記受電側整流器と前記受電側負荷との間に配置され、前記受電側整流器と前記受電側負荷との接続／非接続を切替える受電側スイッチ回路と、を有し、
前記無線電力伝送システムにおいて、
まず、前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを非接続とし且つ前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電側送電アンテナから前記中継側受電アンテナに前記送電側交流電力が送電され、前記中継側送電アンテナから前記受電側受電アンテナに前記中継側交流電力が送電され、
次に、前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した後、
前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続するタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続する。

上記の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、記録媒体で実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示の一態様によれば、送電装置と受電装置との間に１つ以上の中継装置を配置して複数の負荷を駆動する無線電力伝送システムにおける起動時の動作をより安定にすることができる。

複数の負荷を備える無線電力伝送システムの一例を示す図である。 多数のケーブルによって電源から各負荷に電力を供給するシステムの一例を示す図である。 本開示の比較例に係る無線電力伝送システムの構成を模式的に示す図である。 比較例の構成における課題を説明するための図である。 本開示の実施形態の構成におけるＤＣ電圧および負荷電圧の時間変化の一例を示す図である。 本開示の無線電力伝送システムの一例を模式的に示すブロック図である。 １つの中継装置２００が送電装置１００と受電装置３００との間に配置された無線電力伝送システムの一例を示す図である。 本開示の実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 直列共振回路の構成を有するアンテナの等価回路の一例を示す図である。 中継側インバータ回路２３０の構成例を示す図である。 中継側インバータ回路２３０の他の構成例を示す図である。 負荷変調回路２７５の構成例を示す図である。 負荷変調回路２７５の他の構成例を示す図である。 実施形態１の無線電力伝送システムをロボットアームに適用した場合の構成を模式的に示す図である。 実施形態１における起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。 複数の中継装置２００を備える無線電力伝送システムの一例を示す図である。 図１２の無線電力伝送システムをロボットアームに適用した場合の構成を模式的に示す図である。 複数の中継装置２００を備える無線電力伝送システムにおける起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。 負荷接続後にＤＣ電圧が低下する現象と、負荷接続時にＤＣ電流が増加する現象（電流引き込み）とを示す図である。 異常時の動作の一例を示すシーケンス図である。 実施形態２における起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。 実施形態２において、中継装置の数が複数の場合の起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。 実施形態３における動作の一例を示すシーケンス図である。 実施形態３において、中継装置の数が複数の場合の起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。

（本開示の基礎となった知見）
本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。

本発明者らは、送電装置と受電装置との間に１つ以上の中継装置を配置して複数の負荷を駆動する多段接続（以下、「カスケード接続」と称することもある。）の無線電力伝送システムを検討している。そのような無線電力伝送システムは、例えば図１に示すような、複数の負荷（例えばモータ）を備えるロボットアーム等の機器に好適に利用され得る。図１に示されるロボットアームでは、複数の箇所がモータによって回転または移動する。このため、各モータに個別に電力を供給して制御する必要がある。

このような複数の可動部を備える機器では、従来は多数のケーブルによって電源から各負荷に電力が供給されていた。図２は、そのような従来の構成を模式的に示す図である。図２に示す構成は、有線のバス接続によって電源から複数の負荷に電力が供給される。しかし、このような構成では、ケーブルの引っ掛かりによる事故が発生し易く、可動域が制限され、部品交換が容易にできない、という課題があった。そこで、本発明者らは、無線電力伝送を利用して電源から各負荷に給電し、電源からのケーブルを排することを検討している。

図３は、本開示の比較例に係る無線電力伝送システムの構成を模式的に示す図である。この無線電力伝送システムは、送電装置と受電装置との間に複数の中継装置を接続したカスケード接続の構成を有している。各中継装置および受電装置は、負荷に接続されている。この例では中継装置は複数であるが、中継装置が１つの場合もあり得る。

バス接続を用いる有線のシステムでは、一般に、電源を入れると全ての負荷にほぼ同時に通電される。これに対し、カスケード接続の無線電力伝送システムでは、電源に近い中継装置に接続された負荷から順に給電される。

しかし、本発明者らの検討によれば、図３に示す比較例の構成には、以下の課題があることが判明した。

（１）送電を開始する際、無線電力伝送システム内の各種制御回路（例えば、各中継装置におけるインバータ回路を制御するマイクロコントローラ等）が起動した後、すぐに負荷に給電されるため、電圧降下によって制御回路が停止する場合がある。このため、各負荷に安定して電力を供給することができない。

（２）無線電力伝送システム内の各種制御回路が起動した後に一斉に負荷に給電されるので、過渡応答によって負荷に電流が流れすぎる。その結果、負荷は望み通りの動作をすることができない。

図４Ａは、比較例の構成における上記の課題をより詳細に説明するための図である。図４Ａは、各中継装置内の整流器からインバータ回路に出力される直流（ＤＣ）電圧、および負荷に与えられる電圧（負荷電圧）の時間変化の一例を示している。無線電力伝送システムが起動とともに負荷への接続および給電を行う場合、各中継装置が受電した直後に負荷に接続されることになる。その結果、ＤＣ電圧が所定の値（例えば、受電装置が要求する電圧の値）に到達していない状態で各中継装置が負荷に接続される。すると、図４Ａに示すように、電圧降下によって制御回路の駆動に必要な電圧（制御系の駆動電圧と称する。）を一時的に下回るおそれがある。このような状況になると、中継装置内のインバータ回路の駆動ができなくなり、制御不可能状態が発生する。

本発明者らは、中継装置を介して複数の負荷に給電する無線電力伝送システムにおける上記の課題を見出し、この課題を解決するための構成を検討した。その結果、送電電力を確立させた後、タイミングをずらして負荷への接続を行うことで、上記課題を解決できることに想到した。ここで、「送電電力の確立」とは、受電装置が要求する、安定した動作のために必要な所定の電圧（本明細書において、「受電装置の要求電圧」と称する。）を満足した状態になることを意味する。

図４Ｂは、送電電力を確立した後に負荷を接続する本開示の実施形態の構成におけるＤＣ電圧および負荷電圧の時間変化の一例を示す図である。この例では、中継装置内の整流回路が出力するＤＣ電圧が受電装置の要求電圧を満足した状態において、負荷への接続が行われる。ここで、受電装置の要求電圧は、負荷の接続に伴って電圧降下が生じたとしても、ＤＣ電圧が制御系の駆動電圧を下回らない程度の十分に高い電圧に設定されている。このため、本開示の実施形態によれば、ＤＣ電圧が駆動電圧を下回ることなく制御を継続できる。本開示の実施形態ではさらに、送電電力を確立させた後、タイミングをずらして負荷への接続が行われる。これにより、制御不可能状態に陥ることなく、安定した起動が可能である。

（本開示の実施形態の概要）
本開示の一態様に係る無線電力伝送システムは、
送電装置と、受電装置と、前記送電装置と前記受電装置の間に配置された中継装置と、を備えた無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
外部電源から供給される送電側直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、を有し、
前記中継装置は、
前記送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナと、
前記送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器と、
前記中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路と、
中継側負荷と、
前記中継側整流器と前記中継側負荷との間に配置され、前記中継側整流器と前記中継側負荷との接続／非接続を切替える中継側スイッチ回路と、
前記中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
受電側負荷と、
前記受電側整流器と前記受電側負荷との間に配置され、前記受電側整流器と前記受電側負荷との接続／非接続を切替える受電側スイッチ回路と、を有し、
前記無線電力伝送システムにおいて、
まず、前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを非接続とし且つ前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電側送電アンテナから前記中継側受電アンテナに前記送電側交流電力が送電され、前記中継側送電アンテナから前記受電側受電アンテナに前記中継側交流電力が送電され、
次に、前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した後、
前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続するタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続する。

上記態様によれば、
受電側直流電力の電圧が受電装置の要求電圧に到達した後で、中継側整流器と中継側負荷との接続、および、受電側整流器と受電側負荷との接続が行われる。さらに、前者の接続と後者の接続とが異なるタイミングで行われる。

このため、比較例における上記課題、すなわち、
（１）送電を開始する際、無線電力伝送システム内の各種制御回路（例えば、各中継装置におけるインバータ回路を制御するマイクロコントローラ等）が起動した後、すぐに負荷に給電されるため、電圧降下によって制御回路が停止する場合がある。このため、各負荷に安定して電力を供給することができない。
（２）無線電力伝送システム内の各種制御回路が起動した後に一斉に負荷に給電されるので、過渡応答によって負荷に電流が流れすぎる。その結果、負荷は望み通りの動作をすることができない。
という課題を解決することができる。

本開示の他の態様に係る無線電力伝送システムは、
送電装置と、受電装置と、前記送電装置と前記受電装置の間に配置されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置と、を備えた無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
外部電源から供給される送電側直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、を有し、
前記Ｎ個の中の１番目の中継装置は、
前記送電側交流電力を受電する１番目の中継側受電アンテナと、
前記送電側交流電力を１番目の中継側直流電力に変換する１番目の中継側整流器と、
前記１番目の中継側直流電力を１番目の中継側交流電力に変換する１番目の中継側インバータ回路と、
１番目の中継側負荷と、
前記１番目の中継側整流器と前記第１番目の中継側負荷との間に配置され、前記１番目の中継側整流器と前記第１番目の中継側負荷との接続／非接続を切替える１番目の中継側スイッチ回路と、
前記１番目の中継側交流電力を無線で送電する１番目の中継側送電アンテナと、を有し、
前記Ｎ個の中のｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置は、
前記ｉ−１番目の中継側交流電力を受電するｉ番目の中継側受電アンテナと、
前記ｉ−１番目の中継側交流電力を第ｉ番目の中継側直流電力に変換するｉ番目の中継側整流器と、
前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の中継側交流電力に変換するｉ番目の中継側インバータ回路と、
ｉ番目の中継側負荷と、
前記ｉ番目の中継側整流器と前記第ｉ番目の中継側負荷との間に配置され、前記ｉ番目の中継側整流器と前記第ｉ番目の中継側負荷との接続／非接続を切替えるｉ番目の中継側スイッチ回路と、
前記ｉ番目の中継側交流電力を無線で送電するｉ番目の中継側送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記第Ｎ番目の中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記第Ｎ番目の中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
受電側負荷と、
前記受電側整流器と前記受電側負荷と間に配置され、前記受電側整流器と前記受電側負荷との接続／非接続を切替える受電側スイッチ回路と、を有し、
前記無線電力伝送システムにおいて、
まず、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路が前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを非接続とし、且つ前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電側送電アンテナから送電された前記送電側交流電力は、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置を順次経由して、前記第Ｎ番目の交流電力として前記受電側受電アンテナに送電され、
次に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路がタイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを接続し、前記受電側スイッチ回路がタイミングＴｒで前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続し、前記タイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及び前記タイミングＴｒの少なくとも一部分は異なる。

上記態様によれば、
まず、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路が前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを非接続とし、且つ前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電側送電アンテナから送電された前記送電側交流電力は、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置を順次経由して、前記第Ｎ番目の交流電力として前記受電側受電アンテナに送電される。次に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路がタイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを接続し、前記受電側スイッチ回路がタイミングＴｒで前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続する。ここで、前記タイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及び前記タイミングＴｒの少なくとも一部分は異なる。すなわち、前記タイミングＴｉ（ｉ〜１〜Ｎ）および前記タイミングＴｒは、全て同じタイミングではない。

これにより、Ｎ個の中継装置および受電装置の全てに電力が伝送された後に各負荷への給電が開始される。また、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置における負荷への給電開始のタイミングと、受電装置における負荷への給電開始のタイミングとが（少なくとも一部分において）ずれる。

このため、本態様においても、比較例における上記課題、すなわち、
（１）送電を開始する際、無線電力伝送システム内の各種制御回路（例えばマイコン）が起動した後、すぐに負荷に接続するので、電圧降下によって制御回路が停止する場合がある。その結果、各負荷に安定して給電できない。
（２）無線電力伝送内の各種制御回路が起動した後に一斉に負荷に接続するので、負荷接続時の過渡応答で電流が流れすぎる。その結果、負荷は望み通りの動作をすることができない。
という課題を解決することができる。

ここで、本開示の実施形態における基本的な構成を説明する。

図５Ａは、本開示の無線電力伝送システムの一例を模式的に示すブロック図である。このシステムでは、外部電源５０に接続された送電装置１００から、複数の中継装置２００を介して、受電装置３００まで無線で電力が伝送される。複数の中継装置２００および受電装置３００の各々は、負荷４００に接続されており、受け取った電力の一部を負荷４００に供給する。各中継装置２００は、接続された負荷４００に電力を供給するとともに、後段の装置（近接する他の中継装置２００または受電装置３００）に非接触で電力を伝送する。なお、本明細書では、着目する中継装置に対して、送電装置に近い側を「前段」と表現し、受電装置に近い側を「後段」と表現する。

装置間の電力伝送は、送電アンテナと受電アンテナとによって行われる。送電装置１００は送電アンテナを備え、受電装置３００は受電アンテナを備える。各中継装置２００は、受電アンテナおよび送電アンテナの両方を備える。各アンテナは、例えばコイルおよびキャパシタを含む共振回路、または一対の電極を含む回路によって実現され得る。前者は磁界結合による電力伝送に用いられ、後者は電界結合による電力伝送に用いられる。

負荷４００は、モータに限られず、例えばカメラや照明装置などの任意の負荷であり得る。負荷４００は、接続された中継装置２００または受電装置３００からの電力によって駆動される。

図５Ａに示すシステムは、複数の中継装置２００を備えているが、中継装置２００の数は１つであってもよい。図５Ｂは、１つの中継装置２００が送電装置１００と受電装置３００との間に配置された無線電力伝送システムの一例を示している。

以上のような構成により、送電装置１００から、少なくとも１つの中継装置２００を介して、受電装置３００に電力が無線で伝送される。電源５０と複数の負荷４００とを繋ぐケーブルを用いることなく、各負荷４００に個別に電力を供給することができる。さらに、各装置における制御回路が協働して各負荷４００への接続のタイミングを適切に調整するため、起動時の動作を安定させることができる。

なお、図５Ａおよび図５Ｂでは、負荷４００を、中継装置２００または受電装置３００とは独立した構成要素として示しているが、負荷４００は中継装置２００または受電装置３００に含まれるものとして取り扱ってもよい。

以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。

なお、本明細書においては、わかり易さのため、送電装置に関する用語については「送電側〜」、中継装置に関する用語については「中継側〜」、受電装置に関する用語については「受電側〜」という表現を用いることがある。「送電側」、「中継側」、「受電側」などの用語は、簡潔化のために省略することもある。

（実施形態１）
図６は、本開示の実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。この無線電力伝送システムは、送電装置１００と、中継装置２００と、受電装置３００とを備える。本システムは、図５Ｂに示す構成に対応しており、送電装置１００と受電装置３００との間に１つの中継装置２００を備えている。本実施形態では、受電装置３００から中継装置２００の順で、それぞれの負荷３９５、２９５に電力が順次供給される。

送電装置１００は、外部電源（直流電源）５０から供給される直流電力（送電側直流電力）を交流電力（送電側交流電力）に変換して出力する送電側インバータ回路１３０と、送電側インバータ回路１３０から出力された交流電力を送出する送電側送電アンテナ１４０とを備えている。送電装置１００は、さらに、送電側インバータ回路１３０を駆動する送電側パルス出力回路１６０と、送電側パルス出力回路１６０を制御する送電側制御回路１５０と、中継装置２００から送信されたデータを復調する送電側復調器１８０とを備えている。復調器１８０は、送電側インバータ回路１３０から出力される交流電圧の振幅の変化を検出することにより、中継装置２００から送られてきたデータを復調する。なお、このような振幅変調による通信に代えて、他の方式の通信を行う受信器１９０および送信器１９２を備えていてもよい。

中継装置２００は、送電側送電アンテナ１４０と電磁気的に結合し、送電された交流電力（送電側交流電力）を受電する中継側受電アンテナ２１０と、受電された送電側交流電力を直流電力（中継側直流電力）に変換する中継側整流器２２０と、中継側直流電力を交流電力（中継側交流電力）に変換する中継側インバータ回路２３０と、変換された中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナ２４０とを備える。また、中継装置２００は、インバータ回路２３０を駆動する中継側パルス出力回路２６０と、中継側パルス出力回路２６０を制御する中継側制御回路２５０とを備える。制御回路２５０は、パルス出力回路２６０を介してインバータ回路２３０を制御することにより、直流電力を交流電力に変換する。

中継装置２００は、さらに、中継側負荷２９５と、中継側整流器２２０と中継側負荷２９５との間に配置された中継側スイッチ回路２５５と、中継側整流器２２０から出力される直流電圧を検出する中継側検出器２２５とを備える。中継側スイッチ回路２５５は、１つ以上のスイッチング素子を含み、制御回路２５０からの制御信号に応答して、スイッチング素子のオン／オフを切り替える。これにより、中継側整流器２２０と中継側負荷２９５との接続／非接続が切り替えられる。中継側制御回路２５０は、中継側検出器２２５によって検出された直流電圧の値と、予め設定された受電装置３００の要求電圧の値との比較結果に基づいて、上記の制御信号を生成し、中継側スイッチ回路２５５に送出する。

中継装置２００は、送電装置１００へのデータ送信のための構成要素として、負荷変調回路２７５と、中継側振幅変調器２７０とを備える。また、受電装置２００からのデータ受信のための構成要素として、中継側復調器２８０を備える。負荷変調回路２７５は、受電アンテナ２１０と整流器２２０との間に接続され、送信するデータの値に応じて負荷変調回路２７５の負荷の大きさを変化させる。中継側復調器２８０は、送電アンテナ２４０に印加される交流電圧の振幅の変化を検出して後段の受電装置３００から送られてきたデータを復調する。これらの構成要素に変えて、他の方式による通信を行う送信器２９２および受信器２９０を用いてもよい。

受電装置３００は、中継側送電アンテナ２４０から伝送された中継側交流電力を受け取る受電側受電アンテナ３１０と、受電アンテナ３１０が受け取った交流電力を直流電力（受電側直流電力）に変換して出力する受電側整流器３２０と、受電側負荷３９５と、受電側整流器３２０と受電側負荷３９５との間に配置された受電側スイッチ回路３５５とを備えている。受電側スイッチ回路３５５は、１つ以上のスイッチング素子を含む。受電側制御回路３５０からの制御信号に応答して、スイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより、受電側整流器３２０と受電側負荷３９５との接続／非接続を切替える。制御信号は、受電側検出器３２５が検出した受電側直流電力の大きさと、受電装置３００の要求電圧との比較結果に基づいて生成される。

受電装置３００は、さらに、受電アンテナ３１０と整流器３２０との間に接続された負荷変調回路３７５と、負荷変調回路３７５を制御して受電アンテナ３１０が受け取った交流電力の振幅を変調させる受電側振幅変調器３７０とを備えている。振幅変調方式とは異なる方式の通信を行う送信器３９２および受信器３９０を別途備えていてもよい。

送電側送電アンテナ１４０、中継側受電アンテナ２１０、中継側送電アンテナ２４０、および受電側受電アンテナ３１０の各々は、例えばコイルおよびコンデンサを含む共振回路によって実現され得る。図７は、直列共振回路の構成を有するアンテナ１４０、２４０、２１０、３１０の等価回路の一例を示している。図示される例に限らず、各アンテナは並列共振回路の構成を有していてもよい。本明細書において、送電アンテナにおけるコイルを送電コイルと呼び、受電アンテナにおけるコイルを受電コイルと呼ぶことがある。このようなアンテナによれば、送電コイルと受電コイルとの間の誘導結合（即ち磁界結合）によって電力が無線で伝送される。各アンテナは、磁界結合の代わりに電界結合を利用して電力を無線で伝送する構成を備えていてもよい。その場合には、各アンテナは、送電または受電のための２つの電極と、インダクタおよびキャパシタを含む共振回路とを備え得る。電界結合を利用した送電アンテナおよび受電アンテナは、例えば工場内の搬送ロボットのような移動する機器に電力を無線で伝送する場合に好適に利用され得る。

受電装置３００は、例えば、ロボットアームの先端部または監視カメラの回転部などであり得る。送電装置１００は、中継装置２００に無線で電力を供給する装置であり、例えば、ロボットアームの根元側の部分、または監視カメラの固定部に搭載され得る。中継装置２００は、例えば、ロボットアームの根元側の部分と先端部とを繋ぐ部分、または監視カメラの固定部と回転部とを繋ぐ部分であり得る。

各負荷は、例えば、ロボットアームの先端に搭載されたアクチュエータなどのモータを含む機器、または、監視カメラの回転部に搭載されたＣＣＤカメラや照明装置等の撮像装置であり得る。各負荷は、中継側整流器２２０または受電側整流器３２０にスイッチ回路２５５または３５５を介して接続され、直流電力によって駆動される。

各整流器は、例えば単相全波整流回路または単相半波整流回路等の公知の整流回路であり得る。各インバータ回路は、例えばフルブリッジ型またはハーフブリッジ型の公知のインバータ回路であり得る。各パルス出力回路は、例えば公知のゲートドライバ回路であり得る。各制御回路は、例えばマイクロコントローラ（マイコン）などの、プロセッサおよびメモリを含む集積回路であり得る。メモリに格納された制御プログラムをプロセッサが実行することにより、後述する動作が実行される。制御回路１５０、２５０、３５０の各々は、他の構成要素と一体化された回路の一部であってもよい。

図８は、中継側インバータ回路２３０の構成例を示す図である。インバータ回路２３０は、パルス出力回路２６０から供給されたパルス信号に応じて導通／非導通の状態を変化させる複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を有する。各スイッチング素子の導通／非導通の状態を変化させることにより、入力された直流電力を交流電力に変換することができる。図８に示す例では、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を含むフルブリッジ型のインバータ回路が用いられている。この例では、各スイッチング素子はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの他の種類のスイッチング素子を用いてもよい。

図８に示す例では、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のうち、スイッチング素子Ｓ１およびＳ４（第１スイッチング素子対と称する。）は、供給された直流電圧と同じ極性の電圧を導通時に出力する。一方、スイッチング素子Ｓ２およびＳ３（第２スイッチング素子対と称する。）は、供給された直流電圧と逆の極性の電圧を導通時に出力する。パルス出力回路２６０は、制御回路２５０からの指示に従い、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のゲートにパルス信号を供給する。この際、第１スイッチング素子対（Ｓ１およびＳ４）に供給する２つのパルス信号の位相差、および第２スイッチング素子対（Ｓ２およびＳ３）に供給する２つのパルス信号の位相差を調整することにより、振幅制御を行うことができる。

図９は、中継側インバータ回路２３０の他の構成例を示す図である。この例におけるインバータ回路２３０は、ハーフブリッジ型のインバータ回路である。ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いる場合には、前述の位相制御は適用できない。この場合には、各スイッチング素子に入力されるパルス信号のデューティ比を制御することによって電圧の振幅を制御できる。

図９に示すインバータ回路２３０は、２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と２つのキャパシタとを含むハーフブリッジ型のインバータ回路である。２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と、２つのキャパシタＣ１、Ｃ２とは、並列に接続されている。送電アンテナ２４０の一端は２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の間の点に接続され、他端は２つのキャパシタＣ１、Ｃ２の間の点に接続されている。

制御回路２５０およびパルス出力回路２６０は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を交互にオンにするように、パルス信号を各スイッチング素子に供給する。これにより、直流電力が交流電力に変換される。

この例では、パルス信号のデューティ比（即ち、１周期のうち、オンにする期間の割合）を調整することにより、出力電圧Ｖの出力時間比（即ち、１周期のうち、ゼロではない値をとる期間の割合）を調整できる。これにより、送電アンテナ２４０に入力される交流電力の電圧の振幅を調整することができる。このようなデューティ制御は、図８に示すようなフルブリッジ型のインバータ回路を用いた場合も同様に適用できる。

なお、上記の例では、中継側インバータ回路２３０の構成および制御方法を例示したが、同様の構成および制御は、送電側インバータ回路１３０についても同様に適用できる。

図１０Ａは、負荷変調回路２７５の構成例を示す図である。図示される負荷変調回路２７５は、受電アンテナ２１０と整流器２２０との間に接続されている。負荷変調回路２７５は、受電アンテナ２１０に対して並列に接続された２つのスイッチおよび２つのキャパシタと、２つのキャパシタの間の点とグランドとの間に接続された抵抗器とを含む。負荷変調回路２７５は、振幅変調器２７０からの制御信号に基づき、２つのスイッチの開閉状態を切り替えることにより、負荷変調を行う。より具体的には、２つのスイッチのオンおよびオフの状態を切り替えることによって負荷４００に向かう経路とは別に電流が流れる経路を開いたり閉じたりすることにより、回路全体の負荷の大きさを変化させる。これにより、送電装置１００に情報を伝達することができる。

図６に示す構成例では、負荷変調回路２７５は整流器２２０の前段に配置されているが、整流器２２０の後段に配置されていてもよい。図１０Ｂは、そのように配置された負荷変調回路２７５の例を示す図である。この負荷変調回路２７５は、整流器２２０と負荷４００との間に接続されている。負荷変調回路２７５は、整流器２２０に対して並列に接続された抵抗器とスイッチとを含む。振幅変調器２７０からの制御信号に基づき、スイッチのオンおよびオフの状態を切り替えることにより、受電装置全体の負荷を変化させることができる。

図１０Ａおよび図１０Ｂは中継側振幅変調器２７０および中継側負荷変調回路２７５の構成例を示しているが、受電側振幅変調器３７０および受電側負荷変調回路３７５についても、同様の構成を有する。

このような構成により、本実施形態の無線電力伝送システムは、電力を無線で伝送しながら、データを隣接する装置間で通信できる。送信されるデータの種類は、後述する安定通知、到達情報、先端通電完了通知などの情報であり得る。あるいは、回路内の電力値もしくは電圧値を示す情報、接続されている負荷からの制御信号もしくは異常を示す信号、または指令に対する応答信号や画像（映像）データであってもよい。

次に、本実施形態における無線電力伝送システムの動作を説明する。

本実施形態の無線電力伝送システムにおいては、中継側スイッチ回路２５５が中継側整流器２２０と中継側負荷２９５とを非接続とし、且つ、受電側スイッチ回路３５５が受電側整流器３３０と受電側負荷３９５とを非接続とした状態から電力伝送が開始する。この状態で、送電側送電アンテナ１４０から中継側受電アンテナ２１０に送電側交流電力が送電され、さらに、中継側送電アンテナ２４０から受電側受電アンテナ３１０に中継側交流電力が送電される。

すなわち、中継側スイッチ回路２５５および受電側スイッチ回路３５５が共に非導通（オフ）の状態で、まず電力が伝送される。すると、やがて受電側直流電力の電圧が、受電装置３００の要求電圧に到達する。ここで、受電装置３００の要求電圧とは、受電装置に予め設定された所定の電圧の値を意味する。この要求電圧は、受電装置に接続された受電側負荷に電力を供給しても、受電装置内の受電制御回路（例えばマイコン）の駆動電圧を下回らない程度の十分に高い値に設定される。

次に、受電側直流電力の電圧が受電装置の要求電圧に到達した後、中継側スイッチ回路２５５がタイミングＴ１で中継側整流器２２０と中継側負荷２９５とを接続し、タイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で受電側スイッチ回路３５５が受電側整流器３３０と受電側負荷３９５とを接続する。

本実施形態では、タイミングＴ１はタイミングＴ２よりも遅い。すなわち、後ろ（先端側）から順に負荷に給電される。以上をまとめると、本実施形態における動作の流れは、以下（１）〜（５）のようになる。
（１）中継側スイッチ回路２５５が中継側整流器２２０と中継側負荷２９５とを非接続とし、且つ受電側スイッチ回路３５５が受電側整流器と受電側負荷とを非接続とする。
（２）送電側送電アンテナ１４０から中継側受電アンテナ２１０に送電側交流電力が送電され、中継側送電アンテナ２４０から受電側受電アンテナ３１０に中継側交流電力が送電される。
（３）受電側直流電力の電圧が受電装置３００の要求電圧に到達する。
（４）受電側スイッチ回路３５５が受電側整流器３３０と受電側負荷３９５とを接続する。
（５）中継側スイッチ回路２５５が中継側整流器２３０と中継側負荷２９５とを接続する。

上記（４）の後、受電装置３００は、受電側直流電力が安定した後、すなわち、受電側直流電力の時間変化が所定の範囲内になった後、そのことを示す情報（本明細書において「安定通知」と称する。）を中継装置２００に送信してもよい。中継側制御回路２５０は、安定通知を受信したことをトリガーとして、中継側スイッチ回路２５５をオフからオンに切り替えることができる。このような安定通知の送信および受信は、受電側振幅変調器３７０および受電側負荷変調回路３７５と、中継側復調器２８０とによって行われ得る。これらに代えて、受電装置３００における送信器３９２と中継装置２００における受信器２９０とを用いて行ってもよい。

次に、本実施形態における動作のより具体的な例を説明する。以下の説明では、一例として、図１１Ａに示す構成を想定する。

図１１Ａは、本実施形態の無線電力伝送システムをロボットアームに適用した場合の構成を模式的に示す図である。このロボットアームは、根元部の送電装置１００と、先端部の受電装置３００と、それらの間の中継装置２００とを備える。ここで、各装置において、送電に関する回路要素のまとまりを送電回路と呼び、受電に関する回路要素のまとまりを受電回路と称する。すなわち、送電回路は、インバータ回路および送電アンテナ等の送電に関する構成要素を含む。一方、受電回路は、受電アンテナおよび整流器等の受電に関する構成要素を含む。図１１Ａに示す送電装置１００は、送電側送電回路１４５を有する。中継装置２００は、中継側受電回路２０５と、中継側負荷２９５と、中継側送電回路２４５とを有する。受電装置３００は、受電側受電回路３０５と、受電側負荷３９５とを有する。

図１１Ｂは、本実施形態における起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。図１１Ｂは、各部への電力の供給（起動）の順序と、負荷に給電した後の安定通知のタイミングとを示している。電源を投入後、各制御回路に供給される電圧が所定の電圧（前述の制御系の駆動電圧）を上回ると、制御回路が起動し、インバータ回路が駆動されて電力伝送が開始される。なお、制御回路２５０、３５０は、それぞれ、整流回路２７５、３７５に接続され、整流回路２７５、３７５から出力される直流電力によって駆動される。送電側制御回路１５０は、電源５０から出力される直流電力によって駆動される。電力は、送電側送電回路１４５、中継側受電回路２０５、中継側送電回路２４５、受電側受電回路３０５の順に伝送される。この間、中継側スイッチ回路２５５および受電側スイッチ回路３５５は非接続（オフ）の状態に保たれている。受電側受電回路３０５が電力を受け取った後、受電側制御回路３５０は、受電側検出器３２５によって検出された受電側直流電力の電圧値が、所定の閾値（前述の受電装置３００の要求電圧）を上回っているかを判断する。受電側直流電力の電圧値が所定の閾値を上回ったと判断すると、受電側制御回路３５０は、受電側スイッチ回路３５５に制御信号を送り、オンに切り替える。これにより、受電側負荷３９５に電力が供給される。その後、受電側制御回路３５０は、受電側直流電力の電圧の時間的な変動が所定の範囲内に収まったことを検出すると、安定通知を中継装置２００に送信する。この安定通知は、受電側制御回路３５０が受電側振幅変調器３７０に安定通知を示すデータの送信を指示することによって送信される。中継側制御回路２５０は、中継側復調器２８０が検出した電圧の振幅の変動に基づいて、送信された安定通知を読み取る（受信する）。中継側制御回路２５０は、安定通知の受信後、中継側スイッチ回路２５５に制御信号を送り、オンに切り替える。これにより、中継側負荷２９５に電力が供給される。

以上のように、本実施形態では、受電側直流電力の電圧が受電装置３００の要求電圧に到達した後に、受電側負荷３９５、中継側負荷２９５の順に給電される。このため、中継側負荷２９５と受電側負荷３９５とに同時に給電される場合に生じる急激な電圧降下を抑制できる。その結果、急激な電圧降下に起因する制御系（中継側制御回路２５０および受電側制御回路３５０など）の動作の停止を回避することができる。

本実施形態では、中継装置２００の数が１つであるが、送電装置１００と受電装置３００との間に複数の中継装置２００を配置してもよい。以下、そのような無線電力伝送システムの例を説明する。

図１２は、複数の中継装置２００を備える無線電力伝送システムの一例を示す図である。この無線電力伝送システムは、送電装置１００（不図示）と、受電装置３００（不図示）と、送電装置１００と受電装置３００の間に配置され、送電装置１００から近い順番に１番目からＮ番目まで順序付けられたＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置２００とを備える。図１２には、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置のうちのｉ−１番目（ｉ＝２〜Ｎ）およびｉ番目の中継装置のみが例示されている。各中継装置２００の構成は、図６に示す中継装置２００の構成と同じである。また、図１２には示されていない送電装置１００および受電装置３００の構成も、図６に示す送電装置１００および受電装置３００の構成とそれぞれ同じである。

図１２に示す無線電力伝送システムは、まず、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側スイッチ回路２５５がｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器２２０とｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷２９５とを非接続とし、且つ受電側スイッチ回路３５５が受電側整流器３２０と受電側負荷３９５とを非接続とした状態で、送電側送電アンテナ１４０から送電された送電側交流電力は、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置を順次経由して、Ｎ番目の交流電力として受電側受電アンテナ３１０に送電される。次に、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路がタイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）でｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器２２０とｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷２９５とを接続し、受電側スイッチ回路は、タイミングＴｒで受電側整流器３２０と受電側負荷３９５とを接続する。ここで、タイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及びタイミングＴｒの少なくとも一部分は異なる。本実施形態では、特に、後ろ（受電装置３００の側）から順にタイミングをずらして負荷に給電する例を説明する。すなわち、Ｔｒ＜Ｔ_N＜Ｔ_N-1＜・・・＜Ｔ１の場合の例を説明する。

図１２に示す無線電力伝送システムは、例えば以下の動作を行う。
（１）各中継装置２００における中継側整流器２２０および中継側負荷２９５を非接続（オフ）にし、受電側整流器３２０および受電側負荷３９５を非接続（オフ）にした状態で送電を開始する。
（２）受電側直流電力の電圧が受電装置３００の要求電圧に到達した後、受電装置３００が受電側負荷３９５に受電側直流電力を供給する。
（３）受電装置３００の受電側直流電力が安定した後、「安定通知」を受電装置３００からＮ番目の中継装置に送信し、Ｎ番目の中継側負荷に電力を供給する。
（４）Ｎ番目の中継側直流電力が安定した後、「安定通知」をＮ番目の中継装置からＮ−１番目の中継装置に送信し、Ｎ−１番目の中継側負荷に電力を供給する。
（５）以後、（４）と同様の動作を、中継装置の番号を減少させながら、１番目の中継側負荷に電力が供給されるまで繰り返す。

次に、本実施形態における動作のより具体的な例を説明する。ここでは、図１３Ａに示すロボットアームの構成を想定する。このロボットアームは、中継装置２００が複数である点を除いて、図１１Ａに示す構成と同様である。

図１３Ｂは、この例における起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。図１３Ｂは、各部への電力の供給（起動）の順序と、負荷に給電した後の安定通知のタイミングとを示している。電源を投入後、各制御回路に供給される電圧が所定の電圧（前述の制御系の駆動電圧）を上回ると、制御回路が起動し、インバータ回路が駆動されて電力伝送が開始される。電力は、送電装置１００、１番目の中継装置、・・・、Ｎ番目の中継装置、受電装置３００の順に伝送される。この間、各中継装置２００における中継側スイッチ回路２５５および受電側スイッチ回路３５５は非接続（オフ）の状態に保たれている。受電側受電回路３０５が電力を受け取った後、受電側制御回路３５０は、受電側検出器３２５によって検出された受電側直流電力の電圧値が、所定の閾値（前述の受電装置３００の要求電圧）を上回っているかを判断する。受電側直流電力の電圧値が所定の閾値を上回ったと判断すると、受電側制御回路３５０は、受電側スイッチ回路３５５に制御信号を送り、オンに切り替える。これにより、受電側負荷３９５に電力が供給される。その後、受電側制御回路３５０は、受電側直流電力の電圧の時間的な変動が所定の範囲内に収まったことを検出すると、安定通知をＮ番目の中継装置２００に送信する。この安定通知は、受電側制御回路３５０が受電側振幅変調器３７０に安定通知を示すデータの送信を指示することによって送信される。Ｎ番目の中継側制御回路２５０は、Ｎ番目の中継側復調器２８０が検出した電圧の振幅の変動に基づいて、送信された安定通知を読み取る（受信する）。Ｎ番目の中継側制御回路２５０は、安定通知の受信後、Ｎ番目の中継側スイッチ回路２５５に制御信号を送り、オンに切り替える。これにより、Ｎ番目の中継側負荷２９５に電力が供給される。その後、Ｎ番目の中継側制御回路２５０は、中継側直流電力の電圧の時間的な変動が所定の範囲内に収まったことを検出すると、安定通知をＮ−１番目の中継装置２００に送信する。以後、同様の動作が、Ｎ−１番目の中継装置２００から１番目の中継装置２００まで、順に繰り返される。

このように、本実施形態の無線電力伝送システムは、要約すれば以下の動作を行う。
（１）負荷を除いた無線電力伝送システムの部分のみを先に起動する。各中継装置２００は、電力を受電したら、直ちに受電装置３００の側（先端側）へ電力を伝送する。
（２）先端（受電装置３００）まで制御系が起動したら、先端側から負荷を順次接続する。
（３）各中継装置２００は、負荷２９５に接続後、電圧が安定するまで待機し、安定したら前段に通知する。なお、この待機の時間は、予め設定された一定の時間であってもよい。
（４）根元（１番目の中継装置）の負荷が接続されるまで、（３）の動作を繰り返す。

本実施形態の動作は、受電側３００から送電側１００に向かう一方向の通信（例えば、前述の負荷変調方式の通信）で実現可能であるという利点がある。

無線電力伝送システムは、前述のように、重負荷等による急激な電流引き込みに弱いが、本実施形態のように、同時に接続される負荷の数を限定することで起動時の過渡応答を抑制できる。このため、起動を安定化することができる。

図１４は、負荷接続後にＤＣ電圧が低下する現象と、負荷接続時にＤＣ電流が増加する現象（電流引き込み）とを示している。負荷への接続を行うと、図示されるような電圧の低下と電流の増加とが生じる。そこで、本実施形態における各中継側制御回路２５０および受電側制御回路３５０は、ＤＣ電圧が低下してから所定の値に復帰したときに給電が安定したと判断し、安定通知を送信する。ＤＣ電圧の代わりに、ＤＣ電流を検出し、ＤＣ電流が増加してから所定の値に復帰したときに給電が安定したと判断してもよい。

本実施形態によれば、先端まで通電してからモータ等の負荷に電力供給が開始されるので、負荷を除く電力伝送部分（電源系と称する）のどこかに異常があったときに、負荷に給電することなく、電源系の起動を停止できる。

図１５は、そのような異常時の動作の一例を示すシーケンス図である。ここでは中継装置が複数の場合を想定するが、中継装置が１個の場合も同様の動作を適用できる。

例えばＮ番目の中継装置における中継側制御回路２５０の起動において異常が発生した場合、異常を示す通知（異常通知と称する。）を前段の中継装置に送信してもよい。各中継装置は、異常通知を送電装置１００まで順次送信し、送電装置１００はそれを受けて起動シーケンスを停止することができる。

受電装置３００まで起動シーケンスが進行して、負荷への接続まで至ったものの、負荷接続後に電圧が安定しない場合にも同様の異常通知を行い、送電を停止させてもよい。

（実施形態２）
次に、本開示の第２の実施形態を説明する。

本実施形態は、送電装置１００に近い側から順に負荷に給電する点で、実施形態１と異なる。本実施形態における物理的な構成は、実施形態１の構成（図６、１２等）と同じである。

まず、中継装置２００が１つの場合の動作を説明する。ここでも図６および図１１Ａに示す構成を想定する。

本実施形態における無線電力伝送システムは、以下の動作を行う。
（１）中継側整流器２２０と中継側負荷２９５とを非接続（オフ）、受電側整流器３３０と受電側負荷３９５とを非接続（オフ）にした状態で送電を開始する。
（２）受電側ＤＣ電力の電圧が受電装置３００の要求電圧に到達した後、第１情報（到達情報）を受電装置３００から中継装置２００に送信する。
（３）中継側制御回路２５０が、中継側スイッチ回路２５５を制御して中継側負荷２９５に中継側ＤＣ電力を供給する。
（４）中継装置２００の中継側ＤＣ電力の電圧が安定した後、安定したことを示す情報（安定通知）を中継装置２００から受電装置３００に送信する。
（５）受電側制御回路３５０が、受電側スイッチ回路３５５を制御して受電側負荷３９５に受電側ＤＣ電力を供給する。

なお、本実施形態では、双方向性の通信が必要であるため、中継装置２００および受電装置３００の両方が送信および受信の機能を備えている必要がある。この通信には、例えば図６に示されている送信器２９２、３９２および受信器２９０、３９０が使用され得る。情報通信の方式は特定の方式に限定されず、任意の方法でよい。振幅変調方式に限らず、例えば、周波数変調方式や、無線ＬＡＮまたはＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の無線方式でもよい。

図１６は、本実施形態における起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。図１６は、各部への電力の供給（起動）の順序と、負荷に給電した後の到達情報および安定通知のタイミングとを示している。電源を投入後、各制御回路に供給される電圧が所定の電圧（前述の制御系の駆動電圧）を上回ると、制御回路が起動し、インバータ回路が駆動されて電力伝送が開始される。電力は、送電側送電回路１４５、中継側受電回路２０５、中継側送電回路２４５、受電側受電回路３０５の順に伝送される。この間、中継側スイッチ回路２５５および受電側スイッチ回路３５５は非接続（オフ）の状態に保たれている。受電側受電回路３０５が電力を受け取った後、受電側制御回路３５０は、受電側検出器３２５によって検出された受電側直流電力の電圧値が、所定の閾値（前述の受電装置３００の要求電圧）を上回っているかを判断する。受電側直流電力の電圧値が所定の閾値を上回ったと判断すると、受電側制御回路３５０は、到達情報を中継装置２００に送信する。到達情報は、受電側制御回路３５０が受電側振幅変調器３７０に到達情報の送信を指示することによって送信される。中継側制御回路２５０は、中継側復調器２８０が検出した電圧の振幅の変動に基づいて、送信された到達情報を読み取る。中継側制御回路２５０は、到達情報の受信後、中継側スイッチ回路２５５に制御信号を送り、オンに切り替える。これにより、中継側負荷２９５に電力が供給される。その後、中継側制御回路２５０は、中継側直流電力の電圧の時間的な変動が所定の範囲内に収まったことを検出すると、安定通知を受電装置３００に送信する。この安定通知は、例えば、中継側制御回路２５０が中継側送信器２９２に安定通知を示すデータの送信を指示することによって送信され得る。受電側制御回路３５０は、受電側受信器３９０が中継装置２００からの安定通知を受信すると、受電側スイッチ回路３５５に制御信号を送り、オンに切り替える。これにより、受電側負荷３９５に電力が供給される。

以上の動作は、中継装置２００の数が複数の場合でも同様に適用できる。以下、中継装置２００の数が複数である場合の動作の例を説明する。ここでも実施形態１と同様、図１２および図１３Ａに示す構成を想定する。

図１７は、この例における起動時の動作の一例を示すシーケンス図である。この例では、まず、全てのスイッチ回路がオフになっている状態で、送電装置１００からＮ個の中継装置２００を経て受電装置３００まで電力が伝送される。受電側制御回路３５０は、受電側検出器３２５によって検出された受電側直流電力の電圧値が、所定の閾値（前述の受電装置３００の要求電圧）を上回っているかを判断する。受電側直流電力の電圧値が所定の閾値を上回ったと判断すると、受電側制御回路３５０は、そのことを示す第１情報（先端通電完了通知と称する。）を、１番目の中継装置に送信する。先端通電完了通知は、例えば、受電側制御回路３５０が受電側送信器３９２に、１番目の中継装置における中継側受信器２９０への先端通電完了通知の送信を指示することによって送信され得る。あるいは、受電側振幅変調器３７０および各中継装置２００における中継側振幅変調器２７０を用いて情報を順次送信してもよい。１番目の中継装置が先端通電完了通知を受信すると、１番目の中継側制御回路２５０は、１番目の中継側スイッチ回路２５５に制御信号を送り、オンに切り替える。これにより、１番目の中継側負荷２９５に電力が供給される。その後、１番目の中継側制御回路２５０は、１番目の中継側直流電力の電圧の時間的な変動が所定の範囲内に収まったことを検出すると、安定通知を２番目の中継装置に送信する。２番目の中継側制御回路２５０は、安定通知を受信すると、２番目の中継側スイッチ回路２５５をオンに切り替える。そして、２番目の中継側直流電力の電圧が安定したと判断すると、安定通知を３番目の中継装置に送信する。以後、同様に、スイッチ回路のオン（即ち、負荷への接続）および安定通知の送信が、Ｎ番目の中継装置まで順に行われ、最後に受電装置３００の負荷への給電が行われる。

本実施形態においても、受電装置３００まで通電が完了してから、負荷への給電が順番に行われるため、起動時の過渡応答を抑制し、起動を安定化することができる。

（実施形態３）
次に、本開示の第３の実施形態を説明する。

本実施形態では、送電装置１００が、中継装置２００および受電装置３００を制御する点で、実施形態１、２とは異なっている。各負荷の動作状態を送電側制御回路１５０が一元的に管理する形態では、このような動作が適している。送電装置１００は、直流電源５０を含む電源コントロール装置の一部であってもよい。そのような電源コントロール装置は、複数の負荷の状態を一元的に管理し、個別に制御することができる。

図６に示すように、中継装置２００が１個の構成における本実施形態の動作を説明する。

本実施形態における無線電力伝送システムは、要約すれば、以下の動作を行う。
（１）受電側制御回路３５０が、送電側制御回路１５０に、受電側直流電力の電圧が受電装置２００の要求電圧に到達した旨の通知（先端通電完了通知）を送信する。
（２）送電側制御回路１５０が、受電側制御回路３５０から、先端通電完了通知を受信した後、中継側制御回路２５０に、中継側整流器２２０と中継側負荷２９５とを接続させるタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で受電側制御回路３５０に、受電側整流器３２０と受電側負荷３９５とを接続させる。

図１８は、本実施形態における動作の一例を示すシーケンス図である。図１８に示されるように、全てのスイッチ回路がオフの状態で、電力が受電装置３００まで伝送される。受電側制御回路３５０は、受電電力が安定すると、先端通電完了通知を送電装置１００に送信する。送電側制御回路１５０は、先端通電完了通知の受信後、中継装置２００に接続を指示する情報（接続命令）を送信する。中継側制御回路２５０は、この接続命令を受けて、中継側スイッチ回路２５５をオンにし、中継側負荷２９５への給電を開始する。その後、中継側ＤＣ電力が安定するまで待機し、安定後に中継側制御回路２５０は安定通知を送電装置１００に送る。送電側制御回路１５０は、安定通知を受信すると、受電装置２００に接続命令を送る。受電側制御回路３５０は、接続命令を受けて、受電側スイッチ回路３５５をオンにし、受電側負荷３９５への給電を開始する。受電側ＤＣ電力が安定するまで待機し、安定後に受電側制御回路３５０は、安定通知を送電装置１００に送信する。以上の動作において、各種情報の送受信は、任意の方法で行われ得る。

図１８では中継装置２００の負荷２９５に先に電力が供給されているが、受電装置３００の負荷３９５に先に電力を供給してもよい。給電のタイミングは、送電装置１００における制御回路１５０が任意に判断してよい。

図１９は、中継装置２００が複数の構成（図１２）における起動シーケンスの一例を示す図である。この例でも同様に、受電装置３００への通電が完了すると、受電側制御回路３５０は、先端通電完了通知を送電側制御回路１５０に送信する。送電側制御回路１５０は、先端通電完了通知を受信すると、まだ負荷へ接続していないいずれかの中継装置２００または受電装置３００に接続命令を出す。接続命令を受けた中継装置２００または受電装置３００は、スイッチ回路をオンにして、負荷への接続を行う。負荷への接続を行った中継装置２００または受電装置３００は、出力安定後、安定通知を送電装置１００に送信する。安定通知を受けて、送電装置１００は、まだ負荷に接続していない中継装置２００または受電装置３００へ接続命令を出す。以後、全ての中継装置２００および受電装置３００の負荷への給電が完了するまで、同様の動作を繰り返す。

本実施形態によれば、送電装置１００が各中継装置２００および受電装置３００の負荷への給電を一元的に制御できる。このため、実施形態１、２において説明した起動時の動作の安定化の効果に加えて、より柔軟に各負荷を駆動できるという利点がある。上記の例では、複数の負荷に１つずつ給電しているが、例えば複数の負荷のグループごとに給電するといった制御も可能である。複数の負荷の接続のタイミングは、上記の例に限定されず、全ての負荷の接続のタイミングが同時でない限り、任意のタイミングであってよい。

以上のように、本開示は、以下の項目に記載の無線電力伝送システムおよび送電装置を含む。

［項目１］
送電装置と、受電装置と、前記送電装置と前記受電装置の間に配置された中継装置と、を備えた無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
外部電源から供給される送電側直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、を有し、
前記中継装置は、
前記送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナと、
前記送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器と、
前記中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路と、
中継側負荷と、
前記中継側整流器と前記中継側負荷との間に配置され、前記中継側整流器と前記中継側負荷との接続／非接続を切替える中継側スイッチ回路と、
前記中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
受電側負荷と、
前記受電側整流器と前記受電側負荷との間に配置され、前記受電側整流器と前記受電側負荷との接続／非接続を切替える受電側スイッチ回路と、を有し、
前記無線電力伝送システムにおいて、
まず、前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを非接続とし且つ前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電側送電アンテナから前記中継側受電アンテナに前記送電側交流電力が送電され、前記中継側送電アンテナから前記受電側受電アンテナに前記中継側交流電力が送電され、
次に、前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した後、
前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続するタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続する、
無線電力伝送システム。

上記態様によれば、
受電側直流電力の電圧が受電装置の要求電圧に到達した後で、中継側整流器と中継側負荷との接続、および、受電側整流器と受電側負荷との接続が行われる。さらに、前者の接続と後者の接続とが異なるタイミングで行われる。
このため、起動時の動作をより安定にすることができる。

［項目２］
前記中継装置は、更に、前記中継側スイッチ回路を制御する中継側制御回路を有し、
前記受電装置は、更に、前記受電側スイッチ回路を制御する受電側制御回路を有し、
前記送電装置は、更に、前記中継側制御回路と前記受電側制御回路とを制御する送電側制御回路を有し、
前記受電側制御回路は、前記送電側制御回路に前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した旨の完了通知を送信し、
前記送電側制御回路は、
前記受電側制御回路から、前記完了通知を受信した後、
前記中継側制御回路を用いて前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続させるタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で前記受電側制御回路を用いて前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続させる、
項目１に記載の無線電力伝送システム。

上記態様によれば、
前記送電側制御回路は、
前記受電側制御回路から、前記完了通知を受信した後、
前記中継側制御回路を用いて前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続させるタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で前記受電側制御回路を用いて前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続させる。

これにより、送電装置が中継装置および受電装置を制御する構成における起動時の動作の安定化を図ることができる。

［項目３］
前記タイミングＴ１は、前記タイミングＴ２より早い、
項目１または２のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。

上記態様によれば、送電装置の側（前側）から順に負荷に給電されるため、制御が簡単であるという利点がある。

［項目４］
前記タイミングＴ１は、前記タイミングＴより遅い、
項目１または２のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。

上記態様によれば、受電装置の側（後ろ側）から順に負荷に給電されるため、例えば双方向の通信の機能を実装しなくても実現可能であるという利点がある。

［項目５］
前記中継装置は、更に、前記中継側スイッチ回路を制御する中継側制御回路を有し、
前記受電装置は、更に、前記受電側スイッチ回路を制御する受電側制御回路を有し、
前記受電側制御回路は、前記中継側制御回路に前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した旨の完了通知を送信し、
前記中継側制御回路は、
前記完了通知を受信した後、
前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続させるタイミングＴ１より遅いタイミングＴ２で前記受電側制御回路を用いて前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続させる、
項目１に記載の無線電力伝送システム。

上記態様によれば、送電装置の側（前側）から順に付加に給電されるため、制御がシンプルであると言う利点がある。

［項目６］
前記受電装置は、更に、前記受電側直流電力の電圧を検出する受電側検出器と、
前記受電側検出器が検出した前記受電側直流電力の電圧に基づいて前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の前記受電側負荷の要求電圧に到達したか否かを判断する受電側制御回路と、を有する、
項目１〜５のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。

上記態様によれば、受電側制御回路は、受電側直流電力の電圧が受電装置の受電側負荷の要求電圧に到達した場合に、完了通知を中継装置または送電装置に送信することができる。この完了通知を受けた中継装置または送電装置は、負荷への接続を安定して実行することができる。

［項目７］
送電装置と、受電装置と、前記送電装置と前記受電装置の間に配置されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置と、を備えた無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
外部電源から供給される送電側直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、を有し、
前記Ｎ個の中の１番目の中継装置は、
前記送電側交流電力を受電する１番目の中継側受電アンテナと、
前記送電側交流電力を１番目の中継側直流電力に変換する１番目の中継側整流器と、
前記１番目の中継側直流電力を１番目の中継側交流電力に変換する１番目の中継側インバータ回路と、
１番目の中継側負荷と、
前記１番目の中継側整流器と前記第１番目の中継側負荷との間に配置され、前記１番目の中継側整流器と前記第１番目の中継側負荷との接続／非接続を切替える１番目の中継側スイッチ回路と、
前記１番目の中継側交流電力を無線で送電する１番目の中継側送電アンテナと、を有し、
前記Ｎ個の中のｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置は、
前記ｉ−１番目の中継側交流電力を受電するｉ番目の中継側受電アンテナと、
前記ｉ−１番目の中継側交流電力を第ｉ番目の中継側直流電力に変換するｉ番目の中継側整流器と、
前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の中継側交流電力に変換するｉ番目の中継側インバータ回路と、
ｉ番目の中継側負荷と、
前記ｉ番目の中継側整流器と前記第ｉ番目の中継側負荷との間に配置され、前記ｉ番目の中継側整流器と前記第ｉ番目の中継側負荷との接続／非接続を切替えるｉ番目の中継側スイッチ回路と、
前記ｉ番目の中継側交流電力を無線で送電するｉ番目の中継側送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記第Ｎ番目の中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記第Ｎ番目の中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
受電側負荷と、
前記受電側整流器と前記受電側負荷と間に配置され、前記受電側整流器と前記受電側負荷との接続／非接続を切替える受電側スイッチ回路と、を有し、
前記無線電力伝送システムにおいて、
まず、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路が前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを非接続とし、且つ前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電側送電アンテナから送電された前記送電側交流電力は、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置を順次経由して、前記第Ｎ番目の交流電力として前記受電側受電アンテナに送電され、
次に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路がタイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを接続し、前記受電側スイッチ回路がタイミングＴｒで前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続し、前記タイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及び前記タイミングＴｒの少なくとも一部分は異なる、
無線電力伝送システム。

上記態様によれば、
、Ｎ個の中継装置および受電装置の全てに電力が伝送された後に各負荷への給電が開始される。また、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置における負荷への給電開始のタイミングと、受電装置における負荷への給電開始のタイミングとが（少なくとも一部分において）ずれる。

このため、本態様においても、起動時の動作を安定化させることができる。

［項目８］
前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置は、更に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側スイッチ回路を制御するｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側制御回路を有し、
前記受電装置は、更に、前記受電側スイッチ回路を制御する受電側制御回路を有し、
前記送電装置は、更に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側制御回路及び前記受電側制御回路を制御する送電側制御回路を有し、
前記受電側制御回路は、前記送電側制御回路に前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した旨の完了通知を送信し、
前記送電側制御回路は、
前記受電側制御回路から、前記完了通知を受信した後、
前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路をタイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）でＯＮして前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを接続させ、及び、前記受電側スイッチ回路をタイミングＴｒでＯＮして前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続させ、前記タイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及び前記タイミングＴｒの少なくとも一部分を異ならせる、
項目７に記載の無線電力伝送システム。

上記態様によれば、
前記送電側制御回路は、
前記受電側制御回路から、前記完了通知を受信した後、
前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路をタイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）でＯＮして前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを接続させ、かつ、前記受電側スイッチ回路をタイミングＴｒでＯＮして前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続させ、前記タイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及び前記タイミングＴｒの少なくとも一部分を異ならせる。

これにより、送電装置が中継装置および受電装置を制御する構成における起動時の動作の安定化を図ることができる。

［項目９］
前記タイミングＴｉ（ｉ＝２〜Ｎ）は、前記タイミングＴｉ−１より早く、
前記タイミングＴｒは、前記タイミングＴＮより早い、
項目７または８のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。

上記態様によれば、受電装置の側（後ろ側）から順に負荷に給電されるため、例えば双方向の通信の機能を実装しなくても実現可能であるという利点がある。

［項目１０］
前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置は、更に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側スイッチ回路を制御するｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側制御回路を有し、
前記受電装置は、更に、前記受電側スイッチ回路を制御する受電側制御回路を有し、
前記受電側制御回路は、前記Ｎ番目の中継側制御回路に前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した旨の第１情報を送信し、
前記ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継側制御回路は、前記ｉ−１番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継側制御回路に前記ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継側直流電力の電圧が前記ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置の要求電圧に到達した旨の第２情報を順次送信し、
前記Ｎ番目の中継側制御回路は、前記第１情報を受信した後、前記タイミングＴｒより遅い前記タイミングＴＮで前記Ｎ番目の中継側整流器と前記Ｎ番目の中継側負荷とを接続させ、
前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ−１）の中継側制御回路は、前記ｉ＋１番目（ｉ＝１〜Ｎ−１）の前記第２情報を受信した後、前記タイミングＴｉ＋１より遅い前記タイミングＴｉで前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ−１）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ−１）の中継側負荷とを順次接続させる、
項目７に記載の無線電力伝送システム。

上記態様によれば、受電装置の側（後ろ側）から順に負荷に給電されるため、双方向の通信の機能を実装しなくても実現可能であるという利点がある。

なお、本項目における「中継装置の要求電圧」とは、その中継装置が要求する所定の電圧値である。「中継装置の要求電圧」は、例えば、その中継装置における中継側整流回路と中継側負荷との接続の後、その中継装置内の電圧が安定したときの電圧値であり得る。その場合、「第２情報」は、図１３Ｂに示す「安定通知」に対応する。同様に、ある態様では、「第１情報」は、図１３Ｂに示す受電装置が送信する「安定通知」に対応する。

本開示の技術は、例えば、監視カメラ、ロボットなど、電力供給とともにデータを伝送する必要がある機器に利用可能である。

５０ 外部電源（直流電源）
１００ 送電装置
１３０ 送電側インバータ回路
１４０ 送電側送電アンテナ
１４５ 送電側送電回路
１５０ 送電側制御回路
１６０ 送電側パルス出力回路
１８０ 送電側復調器
１９０ 送電側受信器
１９２ 送電側送信器
２００ 中継装置
２０５ 中継側受電回路
２１０ 中継側受電アンテナ
２２０ 中継側整流器
２２５ 中継側検出器
２３０ 中継側インバータ回路
２４０ 中継側送電アンテナ
２４５ 中継側送電回路
２５０ 中継側制御回路
２５５ 中継側スイッチ回路
２６０ 中継側パルス出力回路
２７０ 中継側振幅変調器
２７５ 中継側負荷変調回路
２８０ 中継側復調器
２９０ 中継側受信器
２９２ 中継側送信器
２９５ 中継側負荷
３００ 受電装置
３０５ 受電側受電回路
３１０ 受電側受電アンテナ
３２０ 受電側整流器
３２５ 受電側検出器
３５０ 受電側制御回路
３５５ 受電側スイッチ回路
３７０ 受電側振幅変調器
３７５ 受電側負荷変調回路
３９０ 受電側受信器
３９２ 受電側送信器
３９５ 受電側負荷
４００ 負荷

Claims (10)

1. 送電装置と、受電装置と、前記送電装置と前記受電装置の間に配置された中継装置と、を備えた無線電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   外部電源から供給される送電側直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
   前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、を有し、
   前記中継装置は、
   前記送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナと、
   前記送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器と、
   前記中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路と、
   中継側負荷と、
   前記中継側整流器と前記中継側負荷との間に配置され、前記中継側整流器と前記中継側負荷との接続／非接続を切替える中継側スイッチ回路と、
   前記中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナと、を有し、
   前記受電装置は、
   前記中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
   前記中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
   受電側負荷と、
   前記受電側整流器と前記受電側負荷との間に配置され、前記受電側整流器と前記受電側負荷との接続／非接続を切替える受電側スイッチ回路と、を有し、
   前記無線電力伝送システムにおいて、
   まず、前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを非接続とし且つ前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電側送電アンテナから前記中継側受電アンテナに前記送電側交流電力が送電され、前記中継側送電アンテナから前記受電側受電アンテナに前記中継側交流電力が送電され、
   次に、前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した後、
   前記中継側スイッチ回路が前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続するタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続する、
   無線電力伝送システム。
2. 前記中継装置は、更に、前記中継側スイッチ回路を制御する中継側制御回路を有し、
   前記受電装置は、更に、前記受電側スイッチ回路を制御する受電側制御回路を有し、
   前記送電装置は、更に、前記中継側制御回路と前記受電側制御回路とを制御する送電側制御回路を有し、
   前記受電側制御回路は、前記送電側制御回路に前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した旨の完了通知を送信し、
   前記送電側制御回路は、
   前記受電側制御回路から、前記完了通知を受信した後、
   前記中継側制御回路を用いて前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続させるタイミングＴ１とは異なるタイミングＴ２で前記受電側制御回路を用いて前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続させる、
   請求項１に記載の無線電力伝送システム。
3. 前記タイミングＴ１は、前記タイミングＴ２より早い、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
4. 前記タイミングＴ１は、前記タイミングＴより遅い、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
5. 前記中継装置は、更に、前記中継側スイッチ回路を制御する中継側制御回路を有し、
   前記受電装置は、更に、前記受電側スイッチ回路を制御する受電側制御回路を有し、
   前記受電側制御回路は、前記中継側制御回路に前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した旨の完了通知を送信し、
   前記中継側制御回路は、
   前記完了通知を受信した後、
   前記中継側整流器と前記中継側負荷とを接続させるタイミングＴ１より遅いタイミングＴ２で前記受電側制御回路を用いて前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続させる、
   請求項１に記載の無線電力伝送システム。
6. 前記受電装置は、更に、前記受電側直流電力の電圧を検出する受電側検出器と、
   前記受電側検出器が検出した前記受電側直流電力の電圧に基づいて前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の前記受電側負荷の要求電圧に到達したか否かを判断する受電側制御回路と、を有する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
7. 送電装置と、受電装置と、前記送電装置と前記受電装置の間に配置されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置と、を備えた無線電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   外部電源から供給される送電側直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
   前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、を有し、
   前記Ｎ個の中の１番目の中継装置は、
   前記送電側交流電力を受電する１番目の中継側受電アンテナと、
   前記送電側交流電力を１番目の中継側直流電力に変換する１番目の中継側整流器と、
   前記１番目の中継側直流電力を１番目の中継側交流電力に変換する１番目の中継側インバータ回路と、
   １番目の中継側負荷と、
   前記１番目の中継側整流器と前記第１番目の中継側負荷との間に配置され、前記１番目の中継側整流器と前記第１番目の中継側負荷との接続／非接続を切替える１番目の中継側スイッチ回路と、
   前記１番目の中継側交流電力を無線で送電する１番目の中継側送電アンテナと、を有し、
   前記Ｎ個の中のｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置は、
   前記ｉ−１番目の中継側交流電力を受電するｉ番目の中継側受電アンテナと、
   前記ｉ−１番目の中継側交流電力を第ｉ番目の中継側直流電力に変換するｉ番目の中継側整流器と、
   前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の中継側交流電力に変換するｉ番目の中継側インバータ回路と、
   ｉ番目の中継側負荷と、
   前記ｉ番目の中継側整流器と前記第ｉ番目の中継側負荷との間に配置され、前記ｉ番目の中継側整流器と前記第ｉ番目の中継側負荷との接続／非接続を切替えるｉ番目の中継側スイッチ回路と、
   前記ｉ番目の中継側交流電力を無線で送電するｉ番目の中継側送電アンテナと、を有し、
   前記受電装置は、
   前記第Ｎ番目の中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
   前記第Ｎ番目の中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
   受電側負荷と、
   前記受電側整流器と前記受電側負荷と間に配置され、前記受電側整流器と前記受電側負荷との接続／非接続を切替える受電側スイッチ回路と、を有し、
   前記無線電力伝送システムにおいて、
   まず、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路が前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを非接続とし、且つ前記受電側スイッチ回路が前記受電側整流器と前記受電側負荷とを非接続とした状態で、前記送電側送電アンテナから送電された前記送電側交流電力は、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置を順次経由して、前記第Ｎ番目の交流電力として前記受電側受電アンテナに送電され、
   次に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路がタイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを接続し、前記受電側スイッチ回路がタイミングＴｒで前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続し、前記タイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及び前記タイミングＴｒの少なくとも一部分は異なる、
   無線電力伝送システム。
8. 前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置は、更に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側スイッチ回路を制御するｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側制御回路を有し、
   前記受電装置は、更に、前記受電側スイッチ回路を制御する受電側制御回路を有し、
   前記送電装置は、更に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側制御回路及び前記受電側制御回路を制御する送電側制御回路を有し、
   前記受電側制御回路は、前記送電側制御回路に前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した旨の完了通知を送信し、
   前記送電側制御回路は、
   前記受電側制御回路から、前記完了通知を受信した後、
   前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のスイッチ回路をタイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）でＯＮして前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側負荷とを接続させ、及び、前記受電側スイッチ回路をタイミングＴｒでＯＮして前記受電側整流器と前記受電側負荷とを接続させ、前記タイミングＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及び前記タイミングＴｒの少なくとも一部分を異ならせる、
   請求項７に記載の無線電力伝送システム。
9. 前記タイミングＴｉ（ｉ＝２〜Ｎ）は、前記タイミングＴｉ−１より早く、
   前記タイミングＴｒは、前記タイミングＴＮより早い、
   請求項７または８のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
10. 前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継装置は、更に、前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側スイッチ回路を制御するｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の中継側制御回路を有し、
    前記受電装置は、更に、前記受電側スイッチ回路を制御する受電側制御回路を有し、
    前記受電側制御回路は、前記Ｎ番目の中継側制御回路に前記受電側直流電力の電圧が前記受電装置の要求電圧に到達した旨の第１情報を送信し、
    前記ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継側制御回路は、前記ｉ−１番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継側制御回路に前記ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継側直流電力の電圧が前記ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置の要求電圧に到達した旨の第２情報を順次送信し、
    前記Ｎ番目の中継側制御回路は、前記第１情報を受信した後、前記タイミングＴｒより遅い前記タイミングＴＮで前記Ｎ番目の中継側整流器と前記Ｎ番目の中継側負荷とを接続させ、
    前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ−１）の中継側制御回路は、前記ｉ＋１番目（ｉ＝１〜Ｎ−１）の前記第２情報を受信した後、前記タイミングＴｉ＋１より遅い前記タイミングＴｉで前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ−１）の中継側整流器と前記ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ−１）の中継側負荷とを順次接続させる、
    請求項７に記載の無線電力伝送システム。

Images