JP6167620B2 - 非接触給電器および非接触給電方法 - Google Patents

Description

この発明は、非接触給電器に関し、特に、送電コイルを備えた非接触給電器に関する。

従来、複数の送電コイルを備えた非接触給電器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、充電対象のバッテリー装置（受電機器）の受信コイル（受電コイル）に充電電力を誘起するために複数の送信コイル（送電コイル）を配列している送信コイルアレイと、通信モジュールを用いて受信コイルと磁気的にカップリングされている送信コイルを検出し、検出された送信コイルのみを選択的に駆動する駆動手段とを備えた無接点充電装置（非接触給電器）が開示されている。この無接点充電装置は、予め設定された所定の値の電流を送信コイルに流すことにより、所定の大きさの進行波電力を送信コイルに送電してバッテリー装置に充電を行うように構成されている。

特表２００９−５２５７１５号公報

しかしながら、上記特許文献１の無接点充電装置（非接触給電器）では、バッテリー装置（受電機器）の受電特性にかかわらず、常に所定の大きさの電力が送信コイルに送電されるので、無接点充電装置の進行波電力に対して受電電力が小さいバッテリー装置では、相対的に送電コイルに送電される電力が大きいことに起因して無駄な電力を消費してしまうという不都合がある。すなわち、上記特許文献１の無接点充電装置では、充電効率が低くなる場合があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、充電時の無駄な消費電力の低減および充電時間の短縮により、充電効率を向上させることが可能な非接触給電器を提供することである。

この発明の一の局面による非接触給電器は、複数の送電コイルと、複数の送電コイルのうちの１つの送電コイルに送電される進行波電力を変化させ、送電コイルから受電機器に送電された実送電電力と送電コイルから受電機器に送電されなかった無効電力とのうちの少なくとも一方の電力量の傾きが変化する変曲点を特定するとともに、変曲点を特定した際の進行波電力を複数の送電コイルのうちの１つの送電コイルに供給する第１進行波電力として決定する制御部とを備えている。

この発明の一の局面による非接触給電器では、上記のように、制御部により進行波電力のうち、送電コイルから受電コイルに実際に送電された実送電電力と、進行波電力のうち、送電コイルから受電コイルに送電できなかった無効電力との少なくとも一方の変化状態に基づいて、設置された受電機器に対応する送電コイルに供給する第１進行波電力を決定することによって、受電機器の受電特性に応じて異なる実送電電力（無効電力）の変化特性（状態）に基づいて、受電機器に応じた第１進行波電力に設定することができるので、受電機器に応じた適切な進行波電力を送電して受電機器の充電を行うことができる。また、複数の受電機器を同時に充電する場合、全ての受電機器に適切な進行波電力を分配できる。したがって、相対的に進行波電力が大きいことに起因して、無駄な電力消費が増加するのを抑制することができるとともに、進行波電力を分配する場合、相対的に進行波電力が小さいことに起因して充電に過度に時間がかかるのを抑制することができる。これらの結果、充電効率を向上させることができる。また、複数の受電機器を同時に充電するため、個々の受電機器に応じて電力を適正に分配できるようにすることで、全ての受電機器が充電完了するまでの時間を短縮することができる。
また、進行波電力の増加にともない実送電電力の傾きが小さくなる（無効電力の傾きが大きくなる）変曲点を第１進行波電力とすることができるので、もっとも効率良く充電することができる第１進行波電力により効率よく充電を行うことができる。

上記一の局面による非接触給電器において、好ましくは、制御部は、実送電電力を測定することにより、実送電電力が他の送電コイルよりも大きい１つ以上の送電コイルを検知するように構成されている。このように構成すれば、受電コイルに最も大きい電力を供給可能な極大値の送電コイルを用いて、より効率的に受電機器の充電を行うことができる。

この場合、好ましくは、制御部は、実送電電力が供給される送電コイルの周囲の他の送電コイルを駆動し、送電コイル群を決定するように構成されている。このように構成すれば、極大値の周辺の送電コイルのみにしぼって実送電電力の増加状態が検出されるので、効率的に実送電電力を供給する送電コイルを決定することができる。また、非接触給電器と受電機器との間で通信を行って、実送電電力を供給する送電コイル群を決定する場合と異なり、両者の間で通信を行うための通信部を設ける必要がないので、その分、受電機器および非接触給電器の構成を簡素化することができる。
また、上記制御部が送電コイル群を決定する構成において、好ましくは、制御部は、給電に用いる１組以上の送電コイルの組合せである送電コイル群を受電機器が設置される設置面に設置された受電機器に実送電電力を供給する送電コイルとして決定するように構成されている。

上記一の局面による非接触給電器において、好ましくは、受電機器は、受電機器が設置される設置面に複数設置され、制御部は、複数の受電機器の各々に対応する第１進行波電力の和が、非接触給電器の給電能力を超える場合に、第１進行波電力に代えて、各々の受電機器に対応する第１進行波電力の比に基づいて各々の受電機器に対応する送電コイルに供給する第２進行波電力を決定するように構成されている。このように構成すれば、複数の受電機器の各々に対応する第１進行波電力の和が、非接触給電器の給電能力を超える場合にも、受電機器に対応する第１進行波電力の比に基づいて実送電電力が分配されるので、各受電機器の受電能力に応じてバランスよく電力を供給することができ、全ての受電機器が充電完了するまでの時間を短縮することができる。

上記一の局面による非接触給電器において、好ましくは、受電機器が設置される設置面に沿って間隔を隔てて配置されるとともに、設置面に受電機器が設置された位置を検出する複数の圧力センサをさらに備え、圧力センサにより受電機器の設置が検出された位置の近傍の送電コイルのみの実送電電力を測定する。このように構成すれば、受電機器の充電に寄与しない受電機器から離間した位置の送電コイルに対して、実送電電力が測定されるのを防止することができるので、設置された受電機器に対応する送電コイルに供給する第１進行波電力を効率よく決定することができる。また、実送電電力を測定する送電コイルを簡易に検出することができるので、効率よく送電コイルを選択することができる。

上記一の局面による非接触給電器において、好ましくは、方向性結合器をさらに備え、制御部は、方向性結合器により測定した進行波電力から無効電力を減じることにより実送電電力を算出するように構成されている。このように構成すれば、方向性結合器により、容易に実送電電力を算出することができる。

上記一の局面による非接触給電器において、好ましくは、受電機器は、受電機器が設置される設置面に複数設置され、給電状態を表示する表示部をさらに備え、表示部は、給電中に複数の受電機器のそれぞれに対応する実送電電力の大きさを表示するように構成されている。このように構成すれば、表示部に充電状態が表示されるので、充電状態を受電機器ごとユーザが視覚的に把握することができる。

上記一の局面による非接触給電器において、好ましくは、複数の送電コイルに設けられる複数のランプをさらに備え、給電中の送電コイル近傍の１つ以上のランプが点灯するように構成されている。このように構成すれば、送電コイルに対応してランプが点灯するので、送電コイル群の大きさをユーザが視覚的に把握することができる。

上記一の局面による非接触給電器において、好ましくは、制御部は、給電中に受電機器に給電される実送電電力を常時または所定時間ごとに測定するとともに、実送電電力の低下を検出した場合に、給電を停止することにより受電機器への充電を停止するように構成されている。このように構成すれば、制御部により、実送電電力の低下に基づいて充電状態を検知して、過充電を有効に防止することができる。

本発明によれば、上記のように、充電時の無駄な消費電力の低減および充電時間の短縮により、充電効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態による非接触給電器に受電機器を設置した構成を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による非接触給電器の回路構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態による非接触給電器を示した平面図である。 本発明の一実施形態による非接触給電器に受電機器の受電コイルを配置した平面図である。 本発明の一実施形態による非接触給電器の進行波電力と実送電電力および無効電力との関係を示したグラフである。 本発明の一実施形態による非接触給電器の制御部により実行される給電処理を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による非接触給電器１００の構成について説明する。

本実施形態による非接触給電器１００は、図１〜図３に示すように、送電コイル１と、矩形状の箱型の送電コイル１を内蔵する筐体２と、送電コイル１に送電される進行波電力の値を変更する制御などを行う制御部３とを備えている。また、筐体２は、上部に送電対象となる受電機器２００を設置するための設置面２１が設けられている。また、受電機器２００は、筐体２の内部に送電コイル１と磁気的に結合する受電コイル２０を有している。また、図１においては、受電機器２００として、カメラ２００ａおよび電動歯ブラシ２００ｂが設置された状態を示している。このように、非接触給電器１００は、非接触給電器１００の設置面２１上に複数の受電機器２００が設置されることにより、複数の受電機器２００に対して同時に実送電電力を送電可能に構成されている。そして、受電された実送電電力は、受電機器２００の充電に使用される。

また、非接触給電器１００は、図２に示すように、上記の筐体２、送電コイル１および制御部３の他に、送電コイル１に電力を送電する送電回路４と、送電コイル１への伝送路の切り替えを行う送電コイル切替回路５と、給電状態を表示する表示部６と、送電コイル１に設けられるランプ７と、受電機器２００の設置を検出する圧力センサ８とから主に構成されている。また、非接触給電器１００は、図１に示すように、アダプタ２２を介して商用電源から電力が供給されるように構成されている。

制御部３は、送電回路４、送電コイル切替回路５、表示部６および圧力センサ８と接続されており、非接触給電器１００の全体の動作を制御するように構成されている。また、制御部３は、送電回路４から送電コイル１に送電される進行波電力の値を決定する制御を行うように構成されている。また、制御部３は、送電回路４から送電された進行波電力を複数の送電コイル１のうちの所定の送電コイル１に送電させるため、送電コイル切替回路５により伝送路を切り替える制御を行うように構成されている。また、制御部３は、給電中に受電コイル２０に送電される実送電電力を常時または所定時間ごとに測定するとともに、実送電電力の低下を検出した場合に、給電を停止することにより受電機器２００への充電を停止するように構成されている。なお、２次電池を搭載した受電機器２００は、充電中の受電電力の低下を満充電と判断する。

送電コイル１は、図３に示すように、筐体２の設置面２１に沿ってマトリクス状に複数配置されている。また、送電コイル１は、円形状に構成されている。また、各送電コイル１は、互いに近接して配置されている。また、送電コイル１は、送電回路４から進行波電力が送電されるように構成されている。また、送電コイル１の一群である送電コイル群１０は、受電機器２００の受電コイル２０の設置位置に略対応する位置に形成されるとともに、受電コイル２０に送電可能に形成されている。そして、進行波電力が送電された送電コイル群１０は、送電コイル群１０の周りに磁界を発生させるように構成されている。この磁界により、受電コイル２０に実送電電力が送電される。また、送電コイル１に送電される進行波電力が大きくなるのにともない、送電コイル１の周りに発生する磁界の強度が強くなる。そして、磁界強度が強くなるにともない、送電コイル１は、受電コイル２０に対してより大きな実送電電力を供給するように構成されている。なお、送電コイル群１０を決定する方法については後述する。

送電回路４は、電力を検出するための複数の方向性結合器４１と、発振器４２と、方向性結合器に対応する複数の可変ゲイン増幅器４３とを含んでいる。方向性結合器４１は、可変ゲイン増幅器４３と送電コイル１との間に設置されるとともに、進行波電力の値を測定可能に構成されている。また、方向性結合器４１は、送電コイル１から受電コイル２０に送電できなかった反射波電力（無効電力）の値を測定可能に構成されている。また、方向性結合器４１により測定された進行波電力および反射波電力は、Ａ／Ｄコンバータ９により直流に変換されるとともに、制御部３に出力されるように構成されている。また、制御部３は、方向性結合器４１の測定により得られた進行波電力から反射波電力（無効電力）を減じることにより実送電電力を算出可能に構成されている。また、可変ゲイン増幅器４３と送電コイル１との間には、整合素子として、図示しないコンデンサが設置されている。

また、発振器４２は、進行波電力を得るために、所定周波数の高周波を可変ゲイン増幅器４３に向けて発生させるように構成されている。また、可変ゲイン増幅器４３は、発振器４２から受信した所定周波数の高周波を増幅することにより必要とする値の進行波電力を出力可能に構成されている。したがって、制御部３は、可変ゲイン増幅器４３のゲインの値を変更させることにより、進行波電力の電力値、磁界強度および実送電電力の値を非接触給電器１００の給電能力を限度として所望の値に変更可能に構成されている。また、可変ゲイン増幅器４３は、送電回路４内に３つ設置されている。この可変ゲイン増幅器４３の数は、非接触給電器１００が同時に実送電電力を送電できる受電機器２００の数に対応している。したがって、本実施形態の非接触給電器１００は、最大で３つの受電機器２００に対して同時に実送電電力を給電可能に構成されている。また、非接触給電器１００は、４つ以上の受電機器２００が同時に設置された場合には、優先して先に設置された３つの受電機器２００に対して実送電電力を供給するように構成されている。

また、表示部６は、筐体２の設置面２１に設けられている。また、表示部６は、給電中の各受電機器２００に対応する実送電電力の大きさを表示するように構成されている。また、表示部６は、実送電電流のみならずその他各種の情報を表示可能に構成されている。

また、ランプ７は、図３に示すように、各送電コイル１に対応する位置に１つずつ設置されるように構成されている。また、ランプ７は、給電中の近傍の送電コイル１に対応して、制御部３により点灯されるように構成されている。また、点灯しているランプ７は、受電機器２００が充電完了となった場合に、実送電電流の送電を完了した送電コイル１に対応して、制御部３により消灯されるように構成されている。

また、圧力センサ８は、図３に示すように、筐体２の設置面２１に沿って間隔を隔てて複数配置されるように構成されている。また、圧力センサ８は、各送電コイル１に対応する位置に、１つずつ設けられている。また、圧力センサ８は、設置面２１に受電機器２００が設置された位置を検出可能に構成されている。また、方向性結合器４１は、圧力センサ８により受電機器２００の設置を検出した場合に、設置位置の近傍の送電コイル１に対してのみ実送電電力を測定するように構成されている。また、制御部３は、圧力センサ８により受電機器２００の設置が検出された位置の近傍に送電コイル１がない場合には、進行波電力が送電されないように構成されている。

次に、図１、図３および図４を参照して、実送電電力を送電する送電コイル１を決定する制御部３の構成について説明する。

制御部３は、上記圧力センサ８により受電機器２００の設置が検出された位置の近傍の複数の送電コイル１を所定の進行波電力で駆動し、実送電電力を測定するように構成されている。そして、制御部３は、実送電電力が極大値となる１つ以上の送電コイル１を、設置された受電機器２００に実送電電力を供給する送電コイル１として検知するように構成されている。また、極大値は、受電機器２００ごとに検知される。具体的には、制御部３は、図１および図３に示すように、圧力センサ８により検出されたカメラ２００ａの設置範囲Ａ（図３の２点鎖線で示す範囲）における複数の送電コイル１を所定の進行波電力で順次駆動し、方向性結合器４１の検出結果に基づいて実送電電力を算出するように構成されている。そして、制御部３は、図３に示すように、カメラ２００ａの設置範囲Ａの範囲において実送電電力が最も大きい値（極大値）を取る送電コイル１ａを検知するように構成されている。また、制御部３は、圧力センサ８により検出された電動歯ブラシ２００ｂの設置範囲Ｂ（図３の１点鎖線で示す範囲）における複数の送電コイル１を所定の進行波電力で順次駆動し、方向性結合器４１の検出結果に基づいて実送電電力を算出するように構成されている。そして、制御部３は、電動歯ブラシ２００ｂの設置範囲Ｂの範囲において実送電電力が最も大きい値（極大値）を取る送電コイル１ｂを検知するように構成されている。

さらに、制御部３は、実送電電力が極大値となる送電コイル１ａおよび１ｂの周囲の送電コイル１を順次追加し、実送電電力が増加する送電コイル１を検出するように構成されている。その結果、制御部３は、給電に用いる送電コイル１の組み合わせである送電コイル群１０を、設置された受電機器２００に実送電電流を供給する送電コイル１として決定するように構成されている。具体的には、制御部３は、図３に示すように、極大値をとる送電コイル１ａおよび１ｂを中心として送電コイル群１０ａおよび１０ｂ（ハッチングで示す送電コイル１の集まり）が形成されるように構成されている。そして、送電コイル群１０ａおよび１０ｂは、進行波電力が送電されるとともに、カメラ２００ａおよび電動歯ブラシ２００ｂに実送電電力を送電するように構成されている。また、送電コイル群１０ａおよび１０ｂは、図３および図４に示すように、大きさが対応する受電コイル２０ａおよび２０ｂの大きさと同程度になるように構成されている。

次に、図１および図３を参照して、受電機器２００を充電するための進行波電力を決定する制御部３の構成について説明する。

ここで、本実施形態では、制御部３は、図５に示すように、実送電電力と進行波電力との関係をグラフ化した場合における傾きの変曲点Ｓを取得するように構成されている。ここで、実際に変曲点Ｓをとる進行波電力（第１進行波電力）を得るためには、まず、可変ゲイン増幅器４３のゲインを徐々に増加させることにより、進行波電力を小さな値から徐々に増加させていく。その際、実送電電力の電力値を制御部３により常時測定する。そして、進行波電力の増加にともない、実送電電流の傾きが徐々に増加していく。さらに、進行波電力を増加させていくと、進行波電力が所定の値で実送電電力の傾きが急に小さくなるポイント（変曲点Ｓ）がある。

また、制御部３は、取得した変曲点Ｓにおける進行波電力（第１進行波電力）により受電機器２００に実際に実送電電力を供給するように構成されている。なお、実送電電力、進行波電力および無効電力の間には、進行波電力から無効電力を減じた電力値が実送電電力となる関係がある。したがって、無効電力と進行波電力との関係により、受電機器２００に実送電電力の供給するための第１進行波電力を取得することも当然可能である。ここで、進行波電力と実送電電流との関係で変曲点Ｓが発生する理由としては、受電機器２００が動作および充電に必要とする電力以上の電力を消費しないため、必要な電力以上の実送電電力が受電機器２００に供給された場合には、非接触給電器１００から見た受電機器２００のインピーダンスが上昇するためである。

また、制御部３は、変曲点Ｓにおける進行波電力（第１進行波電力）が非接触給電器１００の給電能力を超える場合には、進行波電力を給電能力に減少させた進行波電力により送電コイル１に送電するように構成されている。また、制御部３は、複数の受電機器２００が設置され、各受電機器２００に対応する第１進行波電力の和が、非接触給電器１００の給電可能限度の電力を超える場合には、第１進行波電力に代えて、各受電機器２００に対応する第１進行波電力の比に基づいて各受電機器２００に対応する送電コイル１に対応する第２進行波電力を決定するように構成されている。具体的には、非接触給電器１００の給電能力が５Ｗ、カメラ２００ａへの送電に対応する第１進行波電力が４Ｗ、電動歯ブラシ２００ｂへの送電に対応する第１進行波電力が２Ｗであるならば、制御部３は、５Ｗを４：２の比率でカメラ２００ａと電動歯ブラシ２００ｂとに分配する。すなわち、カメラ２００ａおよび電動歯ブラシ２００ｂに送電する送電コイル群１０ａおよび１０ｂに対してはそれぞれ１０／３Ｗおよび５／３Ｗの第２進行波電力が送電される。

次に、図１、図３および図６を参照して、本実施形態による非接触給電器１００の制御部３により実行される給電処理について説明する。

ステップＳ１において、制御部３により、圧力センサ８を用いて非接触給電器１００の設置面２１に受電機器２００が設置されたか否かが判断される。受電機器２００が設置されないならば、再びステップＳ１に戻る。受電機器２００が設置されたら、ステップＳ２に進む。

次にステップＳ２において、図３および図６に示すように、制御部３により、実送電電力が極大値をとる送電コイル１ａおよび１ｂが検知される。そして、ステップＳ３に進む。

次に、図３に示すように、ステップＳ３において、制御部３により、極大値をとる送電コイル１ａおよび１ｂを中心として送電に用いる送電コイル１の組み合わせである送電コイル群１０ａおよび１０ｂが決定される。なお、この際、受電機器２００の受電コイル２０と、送電コイル群１０との大きさは同程度になる。そのため、結合係数をより大きくすることができる。そして、ステップＳ４に進む。

次に、ステップＳ４において、制御部３により、送電コイル１ａおよび１ｂに送電される進行波電力（第１進行波電力）が決定される。そして、ステップＳ５に進む。

次に、ステップＳ５において、制御部３により、カメラ２００ａの受電コイル２０ａに実送電電流の送電が開始される。また、制御部３により、電動歯ブラシ２００ｂの受電コイル２０ｂに実送電電流の送電が開始される。そして、ステップＳ６に進む。なお、制御部３により、送電コイル群１０ａおよび１０ｂに進行波電力の送電が開始された場合には、送電コイル群１０ａおよび１０ｂの位置に対応するランプ７が点灯される。

次に、ステップＳ６において、制御部３により、ｉ＝１に設定され、１つの送電コイル群１０ａが制御対象に選択される。なお、ｉは、整数１〜ｎ＋１までのいずれかの設定値を示しており、各送電コイル群１０ａおよび１０ｂを意味している。すなわち、ｉの値が変わることにより、制御対象の送電コイル群１０が変わることになる。また、ｎの値は、非接触給電器１００に設置された受電機器２００の数を示している。従って、ｎ＝２（カメラ２００ａおよび電動歯ブラシ２００ｂの２つ）となる。そして、ステップＳ７に進む。

次に、ステップＳ７において、制御部３により、送電コイル群１０ａについて充電終了が検知されたか否かが判断される。そして、充電終了が検知されないならば、ステップＳ８に進む。なお、制御部３により、実送電電力が常時または所定間隔で測定され、実送電電力が所定の値以下である場合に充電終了と判断される。また、充電終了は、受電機器２００の充電が完了した場合だけでなく、非接触給電器１００から受電機器２００が取り外された場合にも検知される。

次に、ステップＳ８において、制御部３により、ｉに１が加算される。すなわち、ｉ＝２に設定される。これにより、制御対象が送電コイル群１０ａから送電コイル群１０ｂに変更される。そして、ステップＳ９に進む。

次に、ステップＳ９において、ｉとｎ＋１とが等しいか否かが判断される。ここで、ｉ＝２であり、ｎ＝２であるため、制御部３により、ｉとｎ＋１とが等しくないと判断される。そして、ステップＳ７に戻る。

次に、ステップＳ７において、制御部３により、送電コイル群１０ｂについて充電終了が検知されたか否かが判断される。そして、制御部３により、充電終了が検知されないならば、ステップＳ８に進み、ｉの値に１が加算され、ｉ＝３となる。そして、ステップＳ９において、ｉ＝３、ｎ＝２であるため、制御部３により、ｉとｎ＋１とが等しいと判断される。そして、ステップＳ６に戻る。

次に、ステップＳ６において、制御部３により、上記のとおり、再びｉ＝１に設定され、送電コイル群１０ａが制御対象に選択される。このように、充電開始後しばらくは、ステップＳ６〜Ｓ９が繰り返される。すなわち、制御部３により、送電コイル群１０ａおよび１０ｂに対して交互に充電終了が検知されたか否かが繰り返し判断される。

そして、上記ステップＳ６〜Ｓ９が繰返された結果、ステップＳ７において、制御部３により、ｉ＝１の送電コイル群１０ａについて充電終了が検知される。そして、ステップＳ１０に進む。

次に、ステップＳ１０において、制御部３により、送電コイル群１０ａへの送電が停止される。そしてステップＳ１１に進む。なお、送電コイル群１０ａへの送電が停止された場合には、送電コイル群１０ａの位置に対応するランプ７も消灯される。

次に、ステップＳ１１において、制御部３により、全ての送電コイル群１０ａおよび１０ｂへの送電が停止されたか否かが判断される。この時点で送電コイル群１０ｂは充電終了していないため、ステップＳ８に進む。そして、制御部３により、充電終了が検知されたか否かが再び繰り返し判断される。そして、ステップＳ７において、制御部３により、送電コイル群１０ｂに対しても充電終了が検知される。その後、ステップＳ１０を経て、ステップＳ１１において、制御部３により、全ての送電コイル群１０ａおよび１０ｂへの送電が停止したと判断される。以上で、給電処理フローが終了する。

また、本実施形態では、制御部３により進行波電力のうち、送電コイル１から受電コイル２０に実際に送電された実送電電力と、進行波電力のうち、送電コイル１から受電コイル２０に送電できなかった無効電力との少なくとも一方の変化状態に基づいて、設置された受電機器２００に対応する送電コイル１に供給する第１進行波電力を決定することによって、受電機器２００の受電特性に応じて異なる実送電電力（無効電力）の変化特性（状態）に基づいて、受電機器２００に応じた第１進行波電力に設定することができるので、受電機器２００に応じた適切な進行波電力を送電して受電機器２００の充電を行うことができる。また、複数の受電機器２００を同時に充電する場合、全ての受電機器２００に適切な進行波電力を分配できる。したがって、相対的に進行波電力が大きいことに起因して、無駄な電力消費が増加するのを抑制することができるとともに、進行波電力を分配する場合、相対的に進行波電力が小さいことに起因して充電に過度に時間がかかるのを抑制することができる。これらの結果、充電効率を向上させることができる。また、複数の受電機器を同時に充電するため、個々の受電機器に応じて電力を適正に分配できるようにすることで、全ての受電機器が充電完了するまでの時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、制御部３を、実送電電力および無効電力のうち少なくとも一方と、進行波電力との関係を進行波電力の変化量に対する、実送電電力および無効電力のうち少なくとも一方の変化量に基づいて第１進行波電力を決定するように構成する。これにより、制御部３により、実送電電力および無効電力のうち少なくとも一方と、進行波電力との関係に基づいて、容易に第１進行波電力を決定することができるので、容易に充電効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、制御部３を、実送電電力および無効電力のうち少なくとも一方と、進行波電力との変曲点Ｓを取得するとともに、変曲点Ｓを取得した際の進行波電力を第１進行波電力として決定するように構成する。これにより、進行波電力の増加にともない実送電電力の傾きが小さくなる（無効電力の傾きが大きくなる）変曲点を第１進行波電力とすることができるので、もっとも効率良く充電することができる第１進行波電力により効率よく充電を行うことができる。

また、本実施形態では、制御部３を、受電機器２００が設置された複数の送電コイル１を駆動し、実送電電力を測定することにより、実送電電力が極大値となる１つ以上の送電コイル１を、設置された受電機器２００に実送電電力を供給する送電コイル１として検知するように構成する。これにより、受電コイル２０に最も大きい電力を供給可能な極大値の送電コイル１を用いて、より効率的に受電機器２００の充電を行うことができる。

また、本実施形態では、制御部３を、実送電電力が極大値となる送電コイル１の周囲の送電コイル１を順次追加駆動し、実送電電力が増加する送電コイル１を検出するとともに、給電に用いる１組以上の送電コイル１の組合せである送電コイル群１０を設置された受電機器２００に実送電電力を供給する送電コイル１として決定するように構成する。これにより、極大値の周辺の送電コイル１のみにしぼって実送電電力の増加状態が検出されるので、効率的に実送電電力を供給する送電コイル１を決定することができる。また、非接触給電器１００と受電機器２００との間で通信を行って、実送電電力を供給する送電コイル群１０を決定する場合と異なり、両者の間で通信を行うための通信部を設ける必要がないので、その分、受電機器２００および非接触給電器の構成を簡素化することができる。

また、本実施形態では、受電機器２００を、設置面２１に複数設置し、制御部３を、複数の受電機器２００の各々に対応する第１進行波電力の和が、非接触給電器１００の給電能力を超える場合に、第１進行波電力に代えて、各々の受電機器２００に対応する第１進行波電力の比に基づいて各々の受電機器２００に対応する送電コイル１に供給する第２進行波電力を決定するように構成する。これにより、複数の受電機器２００の各々に対応する第１進行波電力の和が、非接触給電器１００の給電能力を超える場合にも、受電機器２００に対応する第１進行波電力の比に基づいて実送電電力が分配されるので、各受電機器２００の受電能力に応じてバランスよく電力を供給することができ、全ての受電機器２００が充電完了するまでの時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、設置面２１に沿って間隔を隔てて配置され、設置面２１に受電機器２００が設置された位置を検出する複数の圧力センサ８を設け、圧力センサ８により受電機器２００の設置が検出された位置の近傍の送電コイル１のみの実送電電力を測定する。これにより、受電機器２００の充電に寄与しない受電機器２００から離間した位置の送電コイル１に対して、実送電電力が測定されるのを防止することができるので、設置された受電機器２００に対応する送電コイル１に供給する第１進行波電力を効率よく決定することができる。また、実送電電力を測定する送電コイル１を簡易に検出することができるので、効率よく送電コイル１を選択することができる。

また、本実施形態では、方向性結合器を設け、制御部３を、方向性結合器により測定した進行波電力から反射波電力を減じることにより実送電電力を算出するように構成する。これにより、方向性結合器４１により、容易に実送電電力を算出することができる。

また、本実施形態では、受電機器を設置面に複数設置し、給電状態を表示する表示部６を設け、表示部６を、給電中に複数の受電機器２００のそれぞれに対応する実送電電力の大きさを表示するように構成する。これにより、表示部６に充電状態が表示されるので、充電状態を受電機器２００ごとにユーザが視覚的に把握することができる。

また、本実施形態では、複数の送電コイル１に設けられる複数のランプ７を設け、給電中の送電コイル１近傍の１つ以上のランプ７が点灯するように構成する。これにより、送電コイル１に対応してランプ７が点灯するので、送電コイル群１０の大きさをユーザが視覚的に把握することができる。

また、本実施形態では、制御部３を、給電中に受電コイル２０に給電される実送電電力を常時または所定時間ごとに測定するとともに、実送電電力の低下を検出した場合に、給電を停止することにより受電機器２００への充電を停止するように構成する。これにより、制御部３により実送電電力の低下に基づいて充電状態を検知して、過充電を有効に防止することができる。

また、本実施形態では、進行波電力のうち、送電コイル１から受電コイル２０に実際に送電された実送電電力と、進行波電力のうち、送電コイル１から受電コイル２０に送電できなかった無効電力との少なくとも一方の変化状態に基づいて、設置された受電機器２００に対応する送電コイル１に供給する第１進行波電力を決定することによって、受電機器２００の受電特性に応じて異なる実送電電力（無効電力）の変化特性（状態）に基づいて、受電機器２００に応じた第１進行波電力に設定することができるので、受電機器２００に応じた適切な進行波電力を送電して受電機器２００の充電を行うことができる。また、複数の受電機器２００を同時に充電する場合、全ての受電機器２００に適切な進行波電力を分配できる。したがって、相対的に進行波電力が大きいことに起因して、無駄な電力消費が増加するのを抑制することができるとともに、進行波電力を分配する場合、相対的に進行波電力が小さいことに起因して充電に過度に時間がかかるのを抑制することができる。これらの結果、充電効率を向上させることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の送電コイルの一例として、円形状の送電コイルを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、矩形状など、円形状以外の送電コイルであってもよい。

また、上記実施形態では、方向性結合器により、実送電電力を検出したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電流と電圧とを検出して電流と電圧とのベクトル積から実送電電力を検出してもよい。

また、上記実施形態では、可変ゲイン増幅器により、進行波電力を変化させる構成を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、増幅器の電源電圧を変化させる方法や、発振器で生成した高周波を半周期単位で間引く方法により、進行波電力を変化させてもよい。

また、上記実施形態では、圧力センサにより受電機器の設置を検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、加速度センサにより受電機器の設置を検出するなど、圧力センサ以外により受電機器の設置を検出してもよい。

また、上記実施形態では、ライトを各送電コイルに対応する位置に設置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ライトを近接する複数の送電コイルに対応させて配置してもよい。

また、上記実施形態では、圧力センサを各送電コイルに対応する位置に設置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧力センサを近接する複数の送電コイルに対応させて配置してもよい。

また、上記実施形態では、各受電機器に対して１つの極大値が検知される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、各受電機器に対して複数の極大値が検知されてもよい。

１、１ａ、１ｂ 送電コイル
３ 制御部
６ 表示部
７ ランプ
８ 圧力センサ
１０、１０ａ、１０ｂ 送電コイル群
２０、２０ａ、２０ｂ 受電コイル
２１ 設置面
４１ 方向性結合器
１００ 非接触給電器
２００ 受電機器
２００ａ カメラ（受電機器）
２００ｂ 電動歯ブラシ（受電機器）

Claims (10)

1. 複数の送電コイルと、
   前記複数の送電コイルのうちの１つの前記送電コイルに送電される進行波電力を変化させ、前記送電コイルから受電機器に送電された実送電電力と前記送電コイルから前記受電機器に送電されなかった無効電力とのうちの少なくとも一方の電力量の傾きが変化する変曲点を特定するとともに、前記変曲点を特定した際の前記進行波電力を前記複数の送電コイルのうちの１つの前記送電コイルに供給する第１進行波電力として決定する制御部とを備えた、非接触給電器。
2. 前記制御部は、前記実送電電力を測定することにより、前記実送電電力が他の前記送電コイルよりも大きい１つ以上の前記送電コイルを検知するように構成されている、請求項１に記載の非接触給電器。
3. 前記制御部は、前記実送電電力が供給される前記送電コイルの周囲の他の前記送電コイルを駆動し、送電コイル群を決定するように構成されている、請求項２に記載の非接触給電器。
4. 前記制御部は、給電に用いる１組以上の前記送電コイルの組合せである前記送電コイル群を前記受電機器が設置される設置面に設置された前記受電機器に前記実送電電力を供給する前記送電コイルとして決定するように構成されている、請求項３に記載の非接触給電器。
5. 前記受電機器は、前記受電機器が設置される設置面に複数設置され、
   前記制御部は、複数の前記受電機器の各々に対応する前記第１進行波電力の和が、前記非接触給電器の給電能力を超える場合に、前記第１進行波電力に代えて、各々の前記受電機器に対応する前記第１進行波電力の比に基づいて各々の前記受電機器に対応する前記送電コイルに供給する第２進行波電力を決定するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触給電器。
6. 前記受電機器が設置される設置面に前記受電機器が設置された位置を検出する複数の圧力センサをさらに備え、
   前記圧力センサにより前記受電機器の設置が検出された位置の近傍の前記送電コイルのみの前記実送電電力を測定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触給電器。
7. 方向性結合器をさらに備え、
   前記制御部は、前記方向性結合器により測定した前記進行波電力から前記無効電力を減じることにより前記実送電電力を算出するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の非接触給電器。
8. 前記受電機器は、前記受電機器が設置される設置面に複数設置され、
   給電状態を表示する表示部をさらに備え、
   前記表示部は、給電中に複数の前記受電機器のそれぞれに対応する前記実送電電力の大きさを表示するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の非接触給電器。
9. 前記複数の送電コイルに設けられる複数のランプをさらに備え、
   給電中の前記送電コイル近傍の１つ以上の前記ランプが点灯するように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の非接触給電器。
10. 前記制御部は、給電中に前記受電機器に給電される前記実送電電力を常時または所定時間ごとに測定するとともに、前記実送電電力の低下を検出した場合に、給電を停止することにより前記受電機器への充電を停止するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の非接触給電器。

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