JP6157248B2 - 送電装置、給電システム、及び給電方法 - Google Patents

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、給電状況を判断し、受電装置への送電の開始、継続、及び停止を独立して制御する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、送電部及び受電部に備えられた共振周波数が一致した共鳴用コイル同士で生じる磁気共鳴現象によって行う。

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、第１の条件及び第２の条件を満たす場合に給電を行うものである。

第１の条件は、送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとが共鳴することである。送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとが同じ共振周波数を有する場合、共鳴することができる。

また、送電効率は、送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとの距離が近いと高くなり、遠いと低くなる。よって、第２の条件は、送電装置に設けられた複数の送電部のうち、該受電側共鳴用コイルと最も近い送電側共鳴用コイルを有する送電部により送電を行うことである。

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、すべての送電側共鳴用コイルを受電側共鳴用コイルと共鳴状態として送電を開始し、各送電部における送電状況に応じて、送電装置に設けられた複数の送電部のうち、該受電側共鳴用コイルと最も近い送電側共鳴用コイルを有する送電部を選択し、該選択した送電部においては送電を継続し、他の非選択とされた送電部においては送電側共鳴用コイルを受電側共鳴用コイルと非共鳴状態とし送電を停止する。

給電状況によって、送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとが非共鳴状態であり（例えば、送電側共鳴用コイル及び受電側共鳴用コイルの共振周波数が不一致、又は距離が遠い等の影響）、送電装置の電源部から送電された電力は、送電側共鳴用コイルによって送電装置側へ反射される。本明細書において、このような送電装置側に反射される電力を反射電力ともいう。

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、送電装置から受電装置への送電の継続、又は停止を、該反射電力値の大きさ（反射電力の電圧値）を、あらかじめ定めた電力（基準電力ともいう）値を基準として判断することで決定する。反射電力が基準電力より小さい場合送電は継続され、逆に反射電力が基準電力より大きい場合送電は停止される。

また、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、送電装置において、該送電用コイル側に反射された電力を回収し、再度送電用電力として使用することを特徴とする。回収した電力は送電装置に設けられる二次電池等の蓄電手段に蓄電することができる。

蓄電手段は、送電装置、又は複数の送電部ごとに設けてもよいし、送電部ごとに設けてもよい。また、蓄電手段等を介さず、直接回収された反射電力を電源部へ送る構成としてもよい。

特に、上記給電方法は、第１の条件及び第２の条件が満たされているか判断する、判断期間（監視・選択期間を含む）を設けている。上記判断期間においては、送電効率の最適化がなされていないため、受電装置へ送電されずに送電装置側に反射される反射電力が増加する。よって、本明細書に開示する給電システム及び給電方法のように、該反射電力を送電装置内で回収し、再度送電に用いる電力とすることは非常に有益である。送電装置に電力の循環機能を有することで、電力の利用効率を向上させることができる。

本明細書に開示する発明の一形態は、複数の隣接する送電部、及び送電部と電気的に接続する電源部を含み、複数の隣接する送電部はそれぞれ、電源部から電力供給され、第１のスイッチが設けられた送電用コイルと、送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している送電側共鳴用コイルと、送電側共鳴用コイルから反射される反射電力を第２のスイッチ及び第３のスイッチへ入力する方向性結合器とを有し、第２のスイッチは入力される反射電力が基準電力より小さい場合オンし、第３のスイッチは入力される反射電力が基準電力より大きい場合オンし、第１のスイッチは、第２のスイッチがオンすることによりオンし、送電側共鳴用コイルに設けられた第１のスイッチをオンすると送電状態となり、送電側共鳴用コイルに設けられた第１のスイッチをオフすると非送電状態となる送電装置である。

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、第３のスイッチと、電源部との間に蓄電手段を有する送電装置である。

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、第１のスイッチ及び第２のスイッチはｐチャネル型トランジスタであり、第３のスイッチはｎチャネル型トランジスタである送電装置である。該送電装置は、方向性結合器と第２のトランジスタ及び第３のトランジスタのゲート、及びソース又はドレインの一方は電気的に接続し、第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は第１のトランジスタのゲートと電気的に接続し、第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は電源部と電気的に接続する構成とすることができる。

本明細書に開示する発明の他の一形態は、上記構成において、送電部は、送電側共鳴用コイル及び第１のスイッチと電気的に接続する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、送電状態においては送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとが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、受電部は、受電側共鳴用コイルと電気的に接続する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第３のスイッチをオフとし、かつ第１のスイッチ及び第２のスイッチをオンとし送電装置を送電状態に設定する第１のステップと、送電用コイルにおいて電源部より供給された電力を送電側共鳴用コイルに送電する第２のステップと、送電側共鳴用コイルにおいて受電装置へ送電する第３のステップと、第３のステップにおいて送電側共鳴用コイルによって反射された反射電力を、方向性結合器を介して第２のスイッチ及び第３のスイッチへ入力する第４のステップと、第４のステップにおいて反射電力が基準電力より小さい場合、第１のスイッチ及び第２のスイッチをオンとしたまま送電部は受電装置への送電を継続し、第３のステップ及び第４のステップを繰り返し、第４のステップにおいて反射電力が基準電力より大きい場合、第１のスイッチ及び第２のスイッチをオフとし送電装置を非送電状態に設定し、かつ第３のスイッチをオンとし反射電力を第３のスイッチを介して電源部へ送る給電方法である。

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、送電状態と非送電状態とでは、送電側共鳴用コイルの共振周波数が異なる給電方法である。

本発明の一形態は、送電装置において、電力の回収機能（循環機能）を設けることで、送電用電力の利用効率を向上させることができる。

本発明の一形態は、送電側共鳴用コイルを有する送電部が複数設けられた送電装置を用いることで、送電領域（供給可能領域）を拡大し、かつ電力を高い送電効率（電力供給効率）で供給することが可能な、共鳴方式による給電システム及び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。

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

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。

（実施の形態１）
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。

まず、本発明の一態様である給電システムについて図１乃至図４を用いて以下に説明する。

図１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及び受電装置の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。複数の送電部の形状や配置は特に限定されないが、本実施の形態ではマトリクス状に設ける例を示す。

図１（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（１１０＿１１〜１１０＿ｎｍ）を有している。送電部１１０（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。

送電装置１００において、送電部１１０（１１０＿１１〜１１０＿ｎｍ）と電源部１３０との接続構成は、特に限定されず、図１に示すように電気的に接続した複数の送電部１１０（１１０＿１１〜１１０＿１ｍ）、送電部１１０（１１０＿２１〜１１０＿２ｍ）、送電部１１０（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（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１（Ｂ）に、送電部１１０（１１０＿１１〜１１０＿ｎｍ）の詳細を示す。送電部１１０は、送電側共鳴用コイル１１１及び送電用コイル１１２を有し、送電側共鳴用コイル１１１は、共振周波数を、共振周波数Ａ、共振周波数Ａ’の２つの共振周波数に電気的に切り替えて設定することができる。

なお、送電装置１００において、非送電となった電力の回収機能（循環機能）を設けている。送電部１１０（１１０＿ｎ１〜１１０＿ｎｍ）から回収した電力は、電源部１３０へ送られ、再度送電部１１０（１１０＿ｎ１〜１１０＿ｎｍ）へ供給される。本実施の形態では送電部１１０（１１０＿ｎ１〜１１０＿ｎｍ）から回収した電力を蓄電する蓄電手段１４５を設ける例を示す。蓄電手段１４５は、送電装置１００ごとに設けてもよいし、複数の送電部ごとに設けてもよいし、送電部１１０（１１０＿ｎ１〜１１０＿ｎｍ）ごとに設けてもよい。送電部１１０ごとに蓄電手段１４５を設ける場合は、送電部１１０内に蓄電手段１４５を設けてもよい（図１（Ｂ）参照。）。また、蓄電手段１４５等を介さず、直接回収された反射電力を電源部１３０へ送る構成としてもよい。また、蓄電手段１４５に蓄電された電力を、電源部１３０を介さず、直接蓄電手段１４５から、送電部１１０（１１０＿ｎ１〜１１０＿ｎｍ）へ送る構成としてもよい。

蓄電手段１４５としては、二次電池等（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。

図１（Ｃ）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。受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数は、共振周波数Ａである。本実施の形態における受電側共鳴用コイル２１１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し、不変のものとする。

送電部１１０の詳細な具体例を図２（Ａ）、図２（Ｂ）及び図３に示す。

図２（Ａ）に示す送電部１１０は、スイッチ１１６（第１のスイッチ）及び共振周波数調整用キャパシタ１１５を含む送電側共鳴用コイル１１１と、送電用コイル１１２と、方向性結合器１１３と、ＡＣＤＣコンバータ１１４と、スイッチ１２１（第２のスイッチ）と、スイッチ１３１（第３のスイッチ）とを有する。なお、本実施の形態において、スイッチ１１６及びスイッチ１２１はｐチャネル型トランジスタであり、スイッチ１３１はｎチャネル型トランジスタである。

方向性結合器１１３から送られる反射電力は交流のため、方向性結合器１１３と、スイッチ１２１及びスイッチ１３１との間に、交流から直流へ変換するＡＣＤＣコンバータ１１４を設けている。

なお、図２（Ａ）に示す送電部１１０は、蓄電手段１４５等を介さず、反射電力３２０を直接電源部１３０へ送る構成の例である。

図２（Ｂ）に示す送電部１１０は、スイッチ１１６及び共振周波数調整用キャパシタ１１５を含む送電側共鳴用コイル１１１と、送電用コイル１１２と、方向性結合器１１３と、スイッチ１２１と、スイッチ１３１と、ＡＣＤＣコンバータ１１４と、抵抗素子１２３と、抵抗素子１３３とを有する。

図２（Ｂ）に示す送電部１１０のように、抵抗素子１２３、抵抗素子１３３を設けて、スイッチ１２１のゲート及びスイッチ１３１のゲートへ入力される電流を制御する構成としてもよい。

一方、図２（Ｂ）に示す送電部１１０は、スイッチ１３１と電源部１３０との間に蓄電手段１４５を設ける例であり、スイッチ１３１を通過して回収した反射電力３２０を蓄電手段１４５に蓄電することができる。なお、図示しないが蓄電手段１４５に蓄電された電力は、直接送電部１１０へ供給してもよい。図２（Ｂ）では、蓄電手段１４５は電源部１３０と電気的に接続しており、蓄電手段１４５に蓄電された電力を、電源部１３０を介して送電部１１０へ供給することができる。

送電用コイル１１２は、方向性結合器１１３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。

また、送電用コイル１１２は、送電側共鳴用コイル１１１と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３００は送電用コイル１１２を介して送電側共鳴用コイル１１１へ供給される。

送電側共鳴用コイル１１１に供給された電力３００は、受電装置２００へ送電されるが、給電状態によっては、電力３００すべては送電されない。例えば、送電側共鳴用コイル１１１と受電側共鳴用コイル２１１との距離が遠かった場合や、送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数が不一致の場合、送電された電力３００のうち送電されなかった電力は、送電側共鳴用コイル１１１から送電用コイル１１２に反射電力３２０となって反射する。

方向性結合器１１３は反射電力３２０をスイッチ１２１及びスイッチ１３１へ送る機能を有する。

方向性結合器１１３とスイッチ１２１のゲート、及びソース又はドレインの一方は電気的に接続し、スイッチ１２１のソース又はドレインの他方はスイッチ１１６のゲートと電気的に接続している。

また、方向性結合器１１３とスイッチ１３１のゲート、及びソース又はドレインの一方は電気的に接続し、スイッチ１３１のソース又はドレインの他方は電源部１３０と電気的に接続している。

スイッチ１１６は、送電側共鳴用コイル１１１と受電側共鳴用コイル２１１との共鳴状態を制御するために設けられており、スイッチ１１６をオンすると、送電側共鳴用コイル１１１と受電側共鳴用コイル２１１とは共鳴状態となり、スイッチ１１６をオフすると、送電側共鳴用コイル１１１と受電側共鳴用コイル２１１とは非共鳴状態となる。

本実施の形態では、スイッチ１１６がオンの共鳴状態では、送電側共鳴用コイル１１１の共振周波数は、受電側共鳴用コイル２１１と同じ共振周波数Ａに設定される。一方、スイッチ１１６がオフの非共鳴状態では、送電側共鳴用コイル１１１の共振周波数は、受電側共鳴用コイル２１１と異なる共振周波数Ａ’に設定される。

このように、送電側共鳴用コイル１１１は、受電側共鳴用コイル２１１との関係を、共鳴状態、又は非共鳴状態に電気的に切り替えることができる機能を有する。図８（Ａ）乃至（Ｃ）に、送電側共鳴用コイル１１１の構成例を示す。図８（Ａ）に示す送電側共鳴用コイル１１１ａは、負荷となる抵抗素子１１７ａを設け、コイルと抵抗素子１１７ａの間に設けられたスイッチ１１６ａを備える例である。スイッチ１１６ａをオン又はオフに切り替えることによって、送電側共鳴用コイル１１１ａの共振周波数を共鳴状態、又は非共鳴状態に切り替えることができる。

図８（Ｂ）に示す送電側共鳴用コイル１１１ｂは、コイルを複数設けており、コイル１１８ａ、コイル１１８ｂを設け、コイル１１８ａとコイル１１８ｂとの間に設けられたスイッチ１１６ｂを備える例である。スイッチ１１６ｂをオン又はオフに切り替えることによって、送電側共鳴用コイル１１１ｂの共振周波数を共鳴状態、又は非共鳴状態に切り替えることができる。

図８（Ｃ）に示す送電側共鳴用コイル１１１ｃは、スイッチを複数設けており、コイル１１８ａ及びコイル１１８ｂと抵抗素子１１７ａとの間に設けられたスイッチ１１６ａ、並びにコイル１１８ａとコイル１１８ｂとの間に設けられたスイッチ１１６ｂを備える例である。スイッチ１１６ａ、スイッチ１１６ｂをオン又はオフに切り替えることによって、送電側共鳴用コイル１１１ｃの共振周波数を共鳴状態、又は非共鳴状態に切り替えることができる。スイッチ１１６ａ、スイッチ１１６ｂは、両方スイッチ１２１と電気的に接続する構成としてもよいし、どちらか一方のみ電気的に接続する構成としてもよい。

スイッチ１１６がオフ状態の送電側共鳴用コイル１１１の共振周波数Ａ’は、共振周波数Ａより十分離れた値、例えば十分大きな値に設定することが好ましい。例えば、共振周波数Ａを１３．５６ＭＨｚとする場合、スイッチ１１６がオフ状態の送電側共鳴用コイル１１１の共振周波数Ａ’は１００ＭＨｚ程度とすることが好ましい。

送電側共鳴用コイル１１１の共振周波数は、送電側共鳴用コイル１１１の作製持に、送電側共鳴用コイル１１１の形状、材料、共振周波数調整用キャパシタ１１５の容量、回路構成等を適宜設定することによって共振周波数Ａとすることができる。

送電部１１０から受電装置２００への送電の継続、又は停止は、該反射電力３２０値の大きさ（反射電力の電圧値）を、あらかじめ定めた電力（基準電力）値を基準として判断することで決定される。

送電は、スイッチ１１６がオンとなり送電側共鳴用コイル１１１と受電側共鳴用コイル２１１とが共鳴する状態で行われる。スイッチ１１６のオン又はオフは、スイッチ１２１のオン又はオフによって制御することができる。

スイッチ１２１は、基準電力より大きい電力が反射電力３２０として入力された場合オフするスイッチとし、スイッチ１１６はスイッチ１２１と同期してオン又はオフを行うスイッチとする。

本実施の形態では、スイッチ１１６及びスイッチ１２１としてｐチャネル型トランジスタを用いる。よって、ｐチャネル型トランジスタであるスイッチ１２１のしきい値電圧は基準電力の電圧より大きく設定する。スイッチ１２１に、基準電力より大きい電力が反射電力３２０として入力された場合、ｐチャネル型トランジスタであるスイッチ１２１はオフするので、ｐチャネル型トランジスタであるスイッチ１１６もオフし、送電側共鳴用コイル１１１は非共鳴状態、すなわち送電側共鳴用コイル１１１が受電側共鳴用コイル２１１とは異なる共振周波数に設定され、送電は停止する。

一方、スイッチ１２１に、基準電力より小さい電力が反射電力３２０として入力された場合、ｐチャネル型であるスイッチ１２１はオンであるので、ｐチャネル型であるスイッチ１１６もオンであり、送電側共鳴用コイル１１１と受電側共鳴用コイル２１１は共鳴状態のまま、送電は継続する。

よって、送電部１１０において、反射電力３２０が基準電力より小さい場合送電を継続し、逆に反射電力３２０が基準電力より大きい場合送電を停止することができる。

スイッチ１３１は、送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル２１１の距離が遠い、又は送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数が不一致であるなど、送電効率が低く反射電力３２０が基準電力より大きい場合、オンとなり、電源部１３０（又は蓄電手段１４５を介して）へ反射電力３２０を送ることで、送電装置１００内で反射電力３２０を回収する（循環させる）。本実施の形態では、スイッチ１３１としてｎチャネル型トランジスタを用いるので、ｎチャネル型トランジスタであるスイッチ１３１のしきい値電圧を基準電力の電圧より小さく設定する。

一方、送電効率が高く基準電力より小さい電力が反射電力３２０として入力された場合、スイッチ１３１はオフとなり、電源部１３０（及び蓄電手段１４５）との電気的接続を絶ち、負荷を軽減する。

特に、上記給電方法は、第１の条件及び第２の条件が満たされているか判断する、判断期間（監視・選択期間を含む）を設けている。上記判断期間においては、送電効率の最適化がなされていないため、受電装置２００へ送電されずに送電装置１００内に反射される反射電力３２０が増加する。よって、本明細書に開示する給電システム及び給電方法のように、該反射電力３２０を送電装置１００内で回収し、再度送電に用いる電力とすることは非常に有益である。送電装置１００に電力の循環機能を有することで、電力の利用効率を向上させることができる。

また、図示しないが、送電部１１０において、方向性結合器１１３と電源部１３０との間にスイッチを設けてもよい。該スイッチを設けることで、電源部１３０から送電用コイル１１２への電力の供給を制御することができる。例えば、送電を行わない場合、方向性結合器１１３と電源部１３０との間のスイッチをオフすることで、電源部１３０から送電用コイル１１２への電力の供給を停止することができる。送電部１１０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ので、複数設けられた送電部１１０のうち、送電を行う送電部１１０のみに電力を供給し、送電を行わない送電部１１０への電力の供給を停止することができる。よって、送電装置１００において消費電力の低減が可能となる。

なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す送電部１１０は、図４に示すように、整合回路８１０を適宜設けることができる。

受電部２１０の詳細な具体例を図３（Ａ）（Ｂ）に示す。

図３（Ａ）（Ｂ）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した共振周波数Ａである。

送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル２１１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１１１から電力３１０を受電することができる。

スイッチ１１６がオン状態の送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数は両方とも共振周波数Ａで一致するため、受電側共鳴用コイル２１１は、スイッチ１１６がオン状態の送電側共鳴用コイル１１１から電力３１０を受電することができる。

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１１１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３（Ａ）に示す受電部２１０は、図３（Ｂ）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１１６、スイッチ１２１、スイッチ１３１に代表される、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、ＡＣＤＣコンバータ１１４、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。

本実施の形態における給電システム及び給電方法は、給電状況を判断し、受電装置への送電の開始、継続、及び停止を独立して制御する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）を用いており、送電装置と受電装置との間の給電は、送電部及び受電部に備えられた共振周波数が一致した共鳴用コイル同士で生じる磁気共鳴現象によって行う。

本実施の形態における給電システム及び給電方法は、第１の条件及び第２の条件を満たす場合において給電を行うものである。

第１の条件は、送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとが共鳴することである。送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとが同じ共振周波数を有する場合、共鳴することができる。

また、送電効率は、送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとの距離が近いと高くなり、遠いと低くなる。よって、第２の条件は、送電装置に設けられた複数の送電部のうち、該受電側共鳴用コイルと最も近い送電側共鳴用コイルを有する送電部により送電を行うことである。

本実施の形態における給電システム及び給電方法は、第１の条件及び第２の条件が満たされているか判断する、判断期間（監視・選択期間を含む）を設けている。上記判断期間においては、送電効率の最適化がなされていないため、受電装置へ送電されずに送電装置側に反射される反射電力が増加する。よって、本実施の形態における給電システム及び給電方法にように、該反射電力を送電装置内で回収し、再度送電に用いる電力とすることは非常に有益である。送電装置に電力の循環機能を有することで、電力の利用効率を向上させることができる。

該判断期間（監視・選択期間を含む）が設けられた本実施の形態における給電システム、及び給電方法を図７の概念図を用いて説明する。

図７において、送電装置１００は、複数の送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍを有し、各送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍには、電気的に共振周波数Ａ、又は共振周波数Ａ’を切り替えることで共振周波数Ａ、又は共振周波数Ａ’に設定可能な送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍが備えられている。送電装置１００には近接して、共振周波数Ｂの受電側共鳴用コイル２５１を有する受電装置２５０、及び共振周波数Ａの受電側共鳴用コイル２１１を有する受電装置２００が配置されている。

受電装置に備えられた受電側共鳴用コイルが送電側共鳴用コイルから磁気共鳴現象により給電を受けるには、受電側共鳴用コイルが送電側共鳴用コイルと共鳴状態となる、すなわち送電側共鳴用コイルと受電側共鳴用コイルとが同じ共振周波数を有する必要がある（第１の条件）。

よって、共振周波数Ａ、又は共振周波数Ａ’の送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍを有する送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍ、及び共振周波数Ｂの受電側共鳴用コイル２５１を有する受電装置２５０間では、共振周波数が異なるために給電は行われない。なお、図７において、送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍと、受電装置２００、又は受電装置２５０とにおいて、給電が行われる場合丸印で示し、給電が行われない場合はバツ印で示す。

コイルに付与される共振周波数の値は、単数複数に関わらず、送電側共鳴用コイル及び受電側共鳴用コイルの作製時に、形状、材料、容量などの回路構成により決定するコイル固有のものである。よって、共振周波数は識別情報として機能し、該識別情報をもとに送電装置及び受電装置、ひいては給電提供者及び給電利用者の識別や管理を行うことができる。共振周波数はコイル作製時に物理的に作り込むことで決定する要素なので、電気信号による情報識別と比較して改ざんしづらく、安全性が高い。

本実施の形態の給電サービス（給電システム、給電方法）においては、共振周波数の一致、不一致によって給電の可否が決定するため、共振周波数はいわゆる鍵として機能し、あらかじめ給電契約を結んだ送電装置及び受電装置に特定の共振周波数を有する共鳴用コイルを搭載することで、契約対象者間のみで安全な給電サービスを享受することができる。よって、給電提供者が、給電効率を高めるために送電装置を大型化し、道路や、広場など不特定多数の受電装置（給電利用者）が通過、又は集う場所に設けたとしても、共振周波数によって識別することで特定の受電装置（給電利用者）のみに給電サービスを行うことができる。

一方、共振周波数Ａの受電側共鳴用コイル２１１を有する受電装置２００は、送電装置１００が有する送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍが設定可能な共振周波数Ａと一致するために、受電装置２００と送電装置１００とは給電が可能である。

送電装置１００の送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍに備えられた送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍを、受電装置２００に備えられた受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数Ａと同じ共振周波数Ａに設定し、共鳴状態とすることで送電を開始し、一方受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数Ａと異なる共振周波数Ａ’に設定し、非共鳴状態とすることで送電を停止する。

本実施の形態で示すような複数の送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍを有する送電装置１００は、広領域な送電領域を提供できるため、同時に複数の受電装置、また、小型から大型まで様々な大きさ及び形状の受電装置に対応できる。よって、給電利用側の受電装置にとっては利便性がよく、給電提供側の送電装置１００にとっては、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、高い電力供給能力が得られるという利点がある。

また、上述のように共振方式を用いた給電は、電磁誘導結合方式と異なり、送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍ及び受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数が一致した状態においてのみ給電が行われるため、給電時における電力損失を低減することができる。

しかし、本実施の形態で示すような複数の送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍを有する送電装置１００においては、送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍそれぞれに設けられた送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍが近接して配置される構成となり、同じ共振周波数Ａを有する複数の送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍ同士にも磁気共鳴現象が起こり、複数の送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍ間で電力の送受が生じてしまう。このような送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍ間での電力の送受が生じると、受電装置２００へ送電されるべき電力に損失が生じるため、送電装置１００から受電装置２００への送電効率が低下する。

従って、本実施の形態における給電システム及び給電方法は、送電装置１００において、受電側共鳴用コイル２１１に最も近接し、送電効率が高い送電側共鳴用コイル１１１＿１２のみ、受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数Ａと同じ共振周波数Ａに設定し、それ以外の送電側共鳴用コイル１１１＿１１、１１１＿１３〜１１１＿ｎｍは受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数Ａと異なる共振周波数Ａ’に設定する。

受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数と同じ共振周波数Ａに設定された送電側共鳴用コイル１１１＿１２を有する送電部１１０＿１２のみ、受電装置２００への送電が継続し、それ以外の受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数と異なる共振周波数Ａ’に設定された送電側共鳴用コイル１１１＿１１、１１１＿１３〜１１１＿ｎｍを有する送電部１１０では受電装置２００への送電が停止する（第２の条件）。

よって、送電装置１００において、送電を行う送電側共鳴用コイル１１１＿１２の共振周波数Ａは、近接する周りに配置された送電側共鳴用コイル１１１＿１１、１１１＿１３〜１１１＿ｎｍの共振周波数Ａ’と異なるため、送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍ間で磁気共鳴現象による電力の送受は生じない。従って、送電装置１００から受電装置２００へは高い送電効率で給電を行うことができる。

受電側共鳴用コイル２１１と同じ共鳴周波数Ａから異なる共鳴周波数Ａ’への設定の切り替えは、各送電部１１０において、受電側共鳴用コイル２１１へ送電されず送電側共鳴用コイル１１１＿１１〜１１１＿ｎｍから反射される反射電力３２０をスイッチ１２１によって検知し、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制御することができる。

また、給電の利用形態によっては、給電時に受電装置２００を移動させながら給電を行う、例えば、受電装置２００が携帯用受電装置、もしくは自動車等の移動手段である場合等、給電開始時、給電中、給電終了時において、送電装置１００と受電装置２００の位置関係が変更する場合がある。この場合、送電側共鳴用コイル１１１＿１２を有する送電部１１０＿１２の送電効率が、時間の経過とともに変化する。

よって、一度送電側共鳴用コイル１１１＿１１、１１１＿１３〜１１１＿ｎｍを、受電側共鳴用コイル２１１と異なる共鳴周波数Ａ’に設定した後も、一定時間ごとに送電側共鳴用コイル１１１＿１１、１１１＿１３〜１１１＿ｎｍを受電側共鳴用コイル２１１と同じ共鳴周波数Ａに再度設定し、現時点における反射電力３２０をスイッチ１２１によって検知、判別することで共鳴周波数Ａ又は共鳴周波数Ａ’と設定するかを制御し、送電可否を決定する。

次に図５のフローチャートを用いて、給電システムを用いた給電方法を説明する。

図５では、送電装置１００の複数の送電部１１０＿１１〜１１０＿ｎｍのうちの一である送電部１１０及び受電装置２００の間で給電を行う、給電システム及び給電方法の例である。

まず、送電部１１０において、電源部１３０から基準電力より小さい電力を供給し、スイッチ１３１をオフとし（Ｓ１）、スイッチ１２１をオンとする（Ｓ２）ことでスイッチ１１６をオンにする（Ｓ３）。

スイッチ１１６をオン状態とすることで、送電側共鳴用コイル１１１の共振周波数を、受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数と同じ共振周波数Ａに設定する（Ｓ４）。

送電用コイル１１２は電源部１３０より電力３００供給を受け、該電力３００を電磁誘導により電磁気的に結合している送電側共鳴用コイル１１１に送電する（Ｓ５）。受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数が共振周波数Ａであり、送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数が一致している場合（図７と同様に、受電装置２００において受電部２１０に備えられた受電側共鳴用コイル２１１は共鳴周波数Ａとする場合）、送電側共鳴用コイル１１１は受電した電力３００を受電装置２００へ送電する（Ｓ６）。

受電装置２００において、受電部２１０の受電側共鳴用コイル２１１は送電された電力３００を受電し、該電力３００を電磁誘導により電磁気的に結合している受電用コイル２１２へ送電する（Ｊ１）。

受電用コイル２１２は受電した電力３００を負荷部２２０へ送電し（Ｊ２）、負荷部２２０は電力３００を受電する（Ｊ３）。よって、送電装置１００の送電部１１０及び受電装置２００間において給電を行うことができる。

例えば、受電側共鳴用コイルの共振周波数が共振周波数Ｃであり、送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイルの共振周波数が不一致の場合、送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイルは非共鳴状態であり、送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル間で磁気共鳴結合が生じないために、送電側共鳴用コイル１１１は受電側共鳴用コイルへ送電せず、送電用コイル１１２から受電した電力３００を、再び送電用コイル１１２へ反射電力３２０として反射する（第１の条件）。

また、受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数が共振周波数Ａであり、送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル２１１の共振周波数が一致の場合であっても、送電側共鳴用コイル１１１及び受電側共鳴用コイル２１１間の距離が近接していない場合は、送電効率が低下するため、送電側共鳴用コイル１１１は、電力３００の一部の電力３１０のみ送電し、その他は、再び送電用コイル１１２へ反射電力３２０として反射する（第２の条件）。

電源部１３０と送電用コイル１１２との間に設けられる方向性結合器１１３は、電源部１３０から供給される送電用電力と反射電力３２０とを分離し（Ｓ７）、反射電力３２０をスイッチ１２１及びスイッチ１３１へ入力する。

反射電力３２０は、送電側共鳴用コイル１１１より受電側共鳴用コイル２１１へ送電されなかった電力であるため、反射電力３２０が小さいほど、送電部１１０から受電装置２００への送電効率は高く、逆に反射電力３２０が大きいほど該送電効率は低いと判断できる。

反射電力３２０が、基準電力より小さい場合、スイッチ１２１はオンのままであるので、スイッチ１１６もオンのままであり、送電側共鳴用コイル１１１と受電側共鳴用コイル２１１とは共鳴状態のまま、送電は継続する（Ｓ５へ戻る）。

反射電力３２０が、基準電力より大きい場合、スイッチ１３１はオンし（Ｓ１１）、蓄電手段１４５へ反射電力３２０を送り蓄電する（Ｓ１２）。蓄電手段１４５は、蓄電された反射電力３２０を適宜電源部１３０へ送電する（Ｓ１３）。このように電源部１３０（又は蓄電手段１４５を介して）へ反射電力３２０を送ることで、送電装置内で反射電力３２０を回収する（循環させる）。

また、反射電力３２０が、基準電力より大きい場合、スイッチ１２１はオフするので（Ｓ８）、スイッチ１１６もオフし（Ｓ９）、送電側共鳴用コイル１１１の共振周波数は共振周波数Ａ’に設定され（Ｓ１０）、受電側共鳴用コイル２１１とは非共鳴状態となり、送電は停止する。

なお、送電効率が向上する、又は電源部１３０からの電力供給が停止するなどして、入力される反射電力３２０が、基準電力より小さくなった場合、スイッチ１３１はオフとなり、電源部１３０（及び蓄電手段１４５）との電気的接続を絶ち、負荷を軽減する。

送電停止した送電部１１０は、一定時間経過後、再びスイッチ１３１をオフ状態（Ｓ１）、スイッチ１２１をオン状態とし（Ｓ２）、反射電力３２０により送電状況を判断して、送電可否を決定する。

このように、より高い電力の利用効率、及び送電効率で送電（電力供給）を行うことが可能となる。

以上、本実施の形態に示すように、送電装置において、電力の回収機能（循環機能）を設けることで、送電用電力の利用効率を向上させることができる。

送電側共鳴用コイルを有する送電部が複数設けられた送電装置を用いることで、送電領域（供給可能領域）を拡大し、かつ電力を高い送電効率（電力供給効率）で供給することが可能な、共鳴方式による給電システム及び給電方法を提供することができる。

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。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示した給電システム及び給電方法において、受電装置を電気自動車等の電気推進移動体に内蔵させた場合の一形態について、図６を用いて説明する。

なお、受電装置は電気自動車等の電気推進移動体の他に、例えば、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。

本実施の形態の給電システム及び給電方法は、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でも設けて使用することができる。

図６は、電気推進移動体である電気自動車１５０を、実施の形態１で示した送電装置、給電システム及給電方法で給電する一例である。

なお、図６（Ａ１）乃至（Ｃ１）は給電時の様子を上面から見た図であり、図６（Ａ２）乃至（Ｃ２）は各送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿３３におけるスイッチ１２１、スイッチ１１６、及びスイッチ１３１のオン又はオフ状態を示した図である。

図６に示す給電システムは、マトリクス的に配列された複数の送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿３３を有する送電装置１００、受電装置２００を有する電気自動車１５０で構成されており、送電装置１００は地面に設けられている例を示す。

送電装置１００は、複数の送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿３３を有し、各送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿３３には、受電装置に含まれる受電側共鳴用コイルと共鳴状態、又は非共鳴状態へ切り替えられる送電側共鳴用コイルが備えられている。共鳴状態、又は非共鳴状態へ切り替えは、送電側共鳴用コイルの共振周波数を、共振周波数Ａ、又は共振周波数Ａ’に電気的に切り替えることで行うことができる。

送電装置１００の複数の送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿３３が構成する送電領域には、共振周波数Ａの受電側共鳴用コイルを有する受電装置２００を搭載した電気自動車１５０が配置されている。本実施の形態では、電気自動車１５０の利用者と、送電装置１００の提供者は契約関係にあり、電気自動車１５０はあらかじめ送電装置１００と給電可能なように、送電装置１００に備えられた送電側共鳴用コイルの共振周波数Ａと同じ共振周波数Ａの受電側共鳴用コイルを有する受電装置２００が搭載されているケースを示すこととする。

単数複数関わらず、コイルに付与される共振周波数Ａの値は、送電側共鳴用コイル及び受電側共鳴用コイルの作製時に、形状、材料、容量などの回路構成により決定するコイル固有のものである。よって、共振周波数Ａは識別情報として機能し、該識別情報をもとに送電装置１００及び受電装置２００、ひいては給電提供者及び給電利用者の識別や管理を行うことができる。共振周波数Ａはコイル作製時に物理的に作り込むことで決定する要素なので、電気信号による情報識別と比較して改ざんしづらく、安全性が高い。

あらかじめ給電契約を結んだ送電装置１００及び受電装置２００に特定の共振周波数Ａを有する共鳴用コイルを搭載することで、契約対象者間のみで安全な給電サービスを享受することができる。よって、送電装置１００のように送電装置を大型化し、不特定多数の受電装置（給電利用者）が通過、停車する道路や駐車場など設けたとしても、共振周波数によって識別することで特定の受電装置２００を搭載した電気自動車１５０のみに給電サービスを行うことができる。

また、本実施の形態で示すような複数の送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿３３を有する大型な送電装置１００は、広領域な送電領域を提供できるため、同時に複数の受電装置を搭載した電気推進移動体及び電子機器、また、小型から大型まで様々な大きさ及び形状の受電装置を搭載した電気推進移動体及び電子機器に対応できる。よって、給電利用側の給電利用者（受電装置を搭載した電気推進移動体及び電子機器）にとっては利便性がよく、給電提供側の給電提供者（送電装置１００）にとっては、より短時間により多くの給電利用者（受電装置を搭載した電気推進移動体及び電子機器）に給電サービスが行える、高い電力供給能力が得られるという利点がある。

送電装置１００及び受電装置２００を搭載した電気自動車１５０間で給電を行う。

まず、送電装置１００及び受電装置２００を搭載した電気自動車１５０間における給電サービス（給電システム及び給電方法）においては、共鳴用コイルを受電側共鳴用コイルと共鳴状態とする。すなわち、送電装置１００に備えられた送電側共鳴用コイルを、受電装置２００に備えられた受電側共鳴用コイルの共振周波数Ａと同じ共振周波数Ａに設定する。実施の形態１で示したように、送電側共鳴用コイルの共振周波数を共振周波数Ａに設定するには、スイッチ１２１及びスイッチ１１６をオンとし、スイッチ１３１をオフとする（図６（Ａ２）参照）。

次に、図６（Ａ１）の状態の送電装置１００へ、図６（Ｂ１）のように電気自動車１５０に設けられた受電装置２００が、送電装置１００の送電部１１０＿２２に最も近接して配置された場合を説明する。受電装置２００が最も近接する送電部１１０＿２２においては、送電効率が高いため、送電部１１０＿２２へ反射する反射電力が、基準電力より小さくなる。従って、スイッチ１２１及びスイッチ１１６はオン、スイッチ１３１はオフであり送電が継続して行われる。一方、送電部１１０＿２２以外の送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿２１、及び送電部１１０＿２３乃至送電部１１０＿３３においては、受電装置２００と離れているため送電効率が低く、反射電力が基準電力よりも大きくなる。従って、スイッチ１２１及びスイッチ１１６はオフして送電は停止し、スイッチ１３１はオンして反射電力を回収し、電源部（蓄電手段）へ送電する。

この場合、送電部１１０＿２２のみ共振周波数Ａと設定され、近接する周りに配置された送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿２１、及び送電部１１０＿２３乃至送電部１１０＿３３においては共振周波数Ａ’に設定される。

よって、送電装置１００において、送電を行う送電部１１０＿２２の送電側共鳴用コイルの共振周波数Ａは、近接する周りに配置された送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿２１、及び送電部１１０＿２３乃至送電部１１０＿３３に備えられた送電側共鳴用コイルの共振周波数Ａ’と異なるため、送電部１１０＿２２の送電側共鳴用コイルと、隣接する送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿２１、及び送電部１１０＿２３乃至送電部１１０＿３３の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は生じない。従って、送電装置１００から受電装置２００へは高い送電効率で給電を行うことができる。

その後、図６（Ａ２）の状態の送電装置１００から、図６（Ｃ１）のように電気自動車１５０が移動して離れた場合を説明する。送電部１１０＿２２においても、送電対象である受電装置２００が存在しないため、反射電力が基準電力よりも大きくなる。従って、すべての送電部１１０＿１１乃至送電部１１０＿３３において、送電側共鳴用コイルの共振周波数は共振周波数Ａ’に設定され、スイッチ１２１及びスイッチ１１６はオフして送電は停止し、スイッチ１３１はオンして反射電力を回収し、電源部（蓄電手段）へ送電する。

なお、図６には、地面に送電装置１００が設けられている例を示したが、側面（壁）や上面（天井）に設けてもよい。

以上、本実施の形態に示すように、送電装置において、電力の回収機能（循環機能）を設けることで、送電用電力の利用効率を向上させることができる。

送電側共鳴用コイルを有する送電部が複数設けられた送電装置を用いることで、送電領域（供給可能領域）を拡大し、かつ電力を高い送電効率（電力供給効率）で供給することが可能な、共鳴方式による給電システム及び給電方法を提供することができる。

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。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

１００ 送電装置
１１０ 送電部
１１１ 送電側共鳴用コイル
１１２ 送電用コイル
１１３ 方向性結合器
１１４ ＡＣＤＣコンバータ
１１５ 共振周波数調整用キャパシタ
１１６ スイッチ
１２１ スイッチ
１２３ 抵抗素子
１３０ 電源部
１３１ スイッチ
１３３ 抵抗素子
１４５ 蓄電手段
１５０ 電気自動車
２００ 受電装置
２１０ 受電部
２１１ 受電側共鳴用コイル
２１２ 受電用コイル
２１５ 共振周波数調整用キャパシタ
２２０ 負荷部
２５０ 受電装置
２５１ 受電側共鳴用コイル
３００ 電力
３１０ 電力
３２０ 反射電力
８１０ 整合回路
８２０ 整合回路
８３０ 整流回路
８４０ ＤＣＤＣコンバータ
１１０＿１１ 送電部
１１０＿１２ 送電部
１１０＿２１ 送電部
１１０＿２２ 送電部
１１０＿２３ 送電部
１１０＿３３ 送電部
１１１＿１１ 送電側共鳴用コイル
１１１＿１２ 送電側共鳴用コイル
１１１＿１３ 送電側共鳴用コイル
１１１ａ 送電側共鳴用コイル
１１１ｂ 送電側共鳴用コイル
１１１ｃ 送電側共鳴用コイル
１１６ａ スイッチ
１１６ｂ スイッチ
１１７ａ 抵抗素子
１１８ａ コイル
１１８ｂ コイル

Claims (7)

1. 複数の隣接する送電部、及び前記送電部と電気的に接続する電源部を含み、
   前記複数の隣接する送電部はそれぞれ、
   前記電源部から電力供給される送電用コイルと、
   前記送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し、第１のスイッチが設けられた送電側共鳴用コイルと、
   前記送電側共鳴用コイルから反射される反射電力を第２のスイッチ及び第３のスイッチへ入力する方向性結合器とを有し、
   前記第２のスイッチは前記入力される反射電力が基準電力より小さい場合オンし、
   前記第３のスイッチは前記入力される反射電力が前記基準電力より大きい場合オンし、
   前記第１のスイッチは、前記第２のスイッチがオンすることによりオンし、
   前記送電側共鳴用コイルに設けられた前記第１のスイッチをオンすると送電状態となり、
   前記送電側共鳴用コイルに設けられた前記第１のスイッチをオフすると非送電状態となることを特徴とする送電装置。
2. 請求項１において、
   前記第３のスイッチと前記電源部との間に蓄電手段を有す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、
   前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチはｐチャネル型トランジスタであり、前記第３のスイッチはｎチャネル型トランジスタであ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、
   前記第１のスイッチは、第１のトランジスタからなり、
   前記第２のスイッチは、第２のトランジスタからなり、
   前記第３のスイッチは、第３のトランジスタからなり、
   前記方向性結合器と前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタのゲート、及びソース又はドレインの一方は電気的に接続し、
   前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続し、
   前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は前記電源部と電気的に接続する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、
   前記送電状態においては前記送電側共鳴用コイルと前記受電側共鳴用コイルとが共鳴することを特徴とする給電システム。
6. 請求項５の給電システムを用い、
   複数の送電部において前記第３のスイッチをオフとし、かつ前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンとし前記送電装置を送電状態に設定する第１のステップと、
   前記送電用コイルにおいて前記電源部より供給された電力を前記送電側共鳴用コイルに送電する第２のステップと、
   前記送電側共鳴用コイルにおいて前記受電装置へ送電する第３のステップと、
   前記第３のステップにおいて前記送電側共鳴用コイルによって反射された反射電力を、前記方向性結合器を介して第２のスイッチ及び第３のスイッチへ入力する第４のステップと、
   前記第４のステップにおいて前記反射電力が前記基準電力より小さい場合、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンとしたまま前記送電部は前記受電装置への送電を継続し、前記第３のステップ及び前記第４のステップを繰り返し、
   前記第４のステップにおいて前記反射電力が前記基準電力より大きい場合、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフとし前記送電装置を非送電状態に設定し、かつ前記第３のスイッチをオンとし前記反射電力を前記第３のスイッチを介して前記電源部へ送ることを特徴とする給電方法。
7. 請求項６において、
   前記送電状態と前記非送電状態とでは、前記送電側共鳴用コイルの共振周波数が異なることを特徴とする給電方法。

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