JP7141156B2 - チューニング調整回路を有するワイヤレス給電システム - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤレス給電、とりわけ共振方式の誘導結合により給電するワイヤレス給電に関する。

ワイヤレス給電の技術においては、種々の方法、方式に基づいた装置が、数多く提案されている。その中でも、電磁誘導を使った方法は、広く一般的に知られている。また、その中で、電磁誘導による共振の技術を用いた方法が代表的でありさまざまな名称で呼ばれている。本発明では、LＣ共振回路を用いた磁気結合を用いた技術を前提とする。

特許文献１には、電磁界共振による結合で比較的遠距離に給電できるワイヤレス給電にあって、より幅広い周波数の利用拡大を可能とするワイヤレス給電の方法及び給電システムが開示されている。電磁界共振ワイヤレス給電方法は、送電デバイスの送電回路と受電デバイスの受電回路とが電磁界共振で結合されるワイヤレス給電にあって、送電デバイスを、電源２に異なる２つの周波数成分ｆ１及びｆ２を用い、送電回路の共振周波数をｆ１及び／又はｆ２とし、送電回路の条件を周期的に変化させて電流又は電圧の安定しない電気的過渡状態とし、受電デバイスを、受電回路の共振周波数をうなり現象による（ｆ２－ｆ１）又は（ｆ１＋ｆ２）とし、該（ｆ２－ｆ１）又は（ｆ１＋ｆ２）の周波数による電力を負荷に供給することを特徴とするものである。

特許文献２には、電力伝送デバイスとしてループコイルを用い、非常にシンプルなワイヤレス給電器が開示されている。送電装置に設けられている送電ループコイルは、直流電源から電気エネルギーを取り出して、周期的に変化する電磁界共鳴エネルギーを空間に発生させる。受電器に設けられている受電ループコイルは、周期的に変化する電磁界共鳴エネルギーを空間から電気エネルギーとして取り出して負荷に電力を供給する。送電ループコイルと受電ループコイルとは電磁界共鳴結合し、送電装置から受電器へワイヤレスで電力が給電される。

特許文献３には、複数の中継装置を備えるワイヤレス給電システムであって、中継装置による電力の伝送効率の低下を抑制するワイヤレス給電システムが開示されている。給電される電力を送電する送電装置と、前記送電装置から送電された前記電力を中継する複数の中継装置と、前記中継装置で中継された前記電力を受電する受電器と、前記中継装置を経由して前記送電装置から前記受電器に前記電力を伝送する複数の伝送経路において前記電力の伝送効率が最も高くなる前記伝送経路で電力伝送するように前記中継装置を制御する制御装置と、を備えるものである。

特許文献４には、磁気共振型ワイヤレス給電システムの電力の伝送効率を上昇させる技術が開示されている。磁気共振型ワイヤレス給電システムは、交流電源と、交流電源に接続される電圧変換用コイルと、送電側ＬＣ回路と、受電側ＬＣ回路と、インピーダンス変換用コイルと、インピーダンス変換用コイルに接続される負荷と、負荷に並列に接続される伝送効率調整用コンデンサーとを備える。送電側ＬＣ回路は、電圧変換用コイルの近傍に配置され、電圧変換用コイルとの間の電磁誘導により励起される送電側コイル及び送電側コンデンサーを有する。受電側ＬＣ回路は、送電側コイルと共振する受電側コイル及び受電側コンデンサーを有する。インピーダンス変換用コイルは、受電側ＬＣ回路の近傍に配置され、受電側コイルとの間の電磁誘導により励起される。伝送効率調整用コンデンサーは、交流電源から負荷への電力の伝送効率を上昇させるような容量を有する。

特開２０１７－１６３６４７号公報 特開２０１７－０２８９９８号公報 特開２０１７－０２８７７０号公報 特開２０１４－１７６１２２号公報

電子機器には、バッテリーを内蔵して用いるものがある。そのようなバッテリーは、放電して消耗すると、充電する為に電子機器を専用充電器に取り付けて充電するのが一般的である。
また、昨今では、ワイヤレス給電を使ったバッテリーの充電方法が提唱されている。専用のコイルと電気回路を、給電側の充電装置、受電側の電子機器に備えて実現される。

ワイヤレス給電のために、共振回路を用いることがある。給電器の側の共振回路は、直列共振回路とするか、並列共振回路とするかの選択がなされる。直列共振回路は、大容量のエネルギーを送りやすい反面、損失が大きい。一方、並列共振回路は、その逆であって、比較的小容量のエネルギーを送るのに用いられ、安定した共振状態を作りやすいという特徴を持つ。
従来の一般的なワイヤレス給電では、給電器側に直列共振回路を採用することが一般的であった（図９参照）。また、共振状態を検出して、周波数を調整することを行う方法がとられている。これは、受電装置側の位置や姿勢によって、共振周波数が変動するからであると共に、受電装置のフェライトコイルは、非常に材料や巻き線の具合で、電気的性能にばらつきがある為に、共振周波数がずれると給電効率が悪くなる為に、給電器側で共振周波数を合わせる処理を行う。
良く利用される方法として、受電器側が共振状態を検出して、その情報を、なんらかの通信方法で、給電器側に送る（Qi規格など）などして解決している。こうした仕組みは、コストアップ要因が多く存在している。

本発明の発明者は、この課題を解決する為に、給電器側に並列共振回路を採用する。受電器は、直列共振回路でも並列共振回路でもどちらでも良いが、並列共振回路にする事で、極端にシンプルな構成とする事ができる。このシンプルさは、直列共振回路と比べて、利用される電子部品点数の少なさに関わり、等しく、電子部品由来の損失がより少なくなる事を意味している。よって、比較的発熱等も低くする事が可能となる。
同時に、受電装置側の位置や姿勢による共振周波数の変動による給電効率の低下は、比較的低くできる。

しかし、一方で、並列共振回路は、ワイヤレス給電に向かないと言われてきた。第一に、共振の極大点では、電圧が非常に大きくなり、電子回路素子を壊す可能性がある事、第二に、給電効率を上げにくいとされてきた。
本発明の課題は、並列共振回路がワイヤレス給電に向かないと言われていた既成概念を打ち破り、並列共振回路ならではの効果を有するワイヤレス給電システムを提供することにある。

本発明の発明者は、給電器側に並列共振回路を採用すると共に、給電器側の駆動方法を、駆動状態と共振状態を切り替える、そのタイミングや調整方法と、共振周波数の調整方法に工夫をすることにより、課題を解決した。

本発明に係る並列共振回路のワイヤレス給電システムは、
磁束を発生する給電コイルと、該給電コイルに磁束を発生させるべく電力を供給する給電回路部とを有する給電器と、
前記給電コイルから発せられた磁束を受け取る受電コイルと、電磁誘導により該受電コイルに発生したエネルギーを回収する受電回路部とを有する受電器と
からなり、所定の共振周波数による共振現象を用いた電磁誘導により、前記給電器から前記受電器へ電気的エネルギーを供給するワイヤレス給電システムであって、
前記受電器の受電回路部は、
前記受電コイルとの組み合わせで受電側共振周期で共振するように受電側共振回路を形成する受電側共振用コンデンサー
を有し、
前記給電器の前記給電回路部は、
前記給電コイルとの組み合わせで並列共振回路を形成するよう、給電器の共振状態における共振周波数に調整された給電側共振用コンデンサーと、
前記給電器の給電コイルに対して、電源供給のオン（駆動状態）と、オフ（共振状態）とを交互に周期的に繰り返すスイッチ回路と、
前記スイッチ回路に対して、オンとオフを制御する駆動パルス信号を入力し、当該駆動パルス信号を入力するタイミングによって前記給電側並列共振回路の給電側共振周期を微調整する制御回路と、
前記給電側共振用コンデンサーの容量又は前記給電コイルのインダクタンスの微調整を行う給電側チューニング調整回路と
を有することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

また、
前記受電器の受電回路部は、
前記受電側共振用コンデンサーの容量又は前記受電コイルのインダクタンスの微調整を行う受電側チューニング調整回路を
さらに有することを特徴とする。
これにより、給電効率の調整が可能となる。

前記給電側チューニング調整回路は、
前記受電側共振周期(t3)が、前記スイッチ回路のオフの時間、すなわち前記給電器の共振状態の時間(t2)に駆動状態の時間(t1)を合計した時間（t1+t2）に対して、0.9(t1+t2)＝＜t3＝＜1.1(t1+t2)が成立するように作用することを特徴とする。
ここで、＝＜は、左側が、右側と同じ又は小さいこと、つまり以下であることを意味する。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。
0.9(t1+t2)＞t3, t3＞1.1(t1+t2)では、 共振の極大における電圧の上昇、 及び給電効率が下がるなど問題が発生する可能性がある。

前記給電側チューニング調整回路は、
単数又は複数の異なる並列に接続されるコンデンサーを有し、
当該単数又は複数のコンデンサーを用いて、前記給電側共振用コンデンサーの容量の調整を行うことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記スイッチ回路は、
共振コイル電圧がゼロ値近傍になるタイミングで前記駆動パルス信号をオンにし、
前記駆動パルス信号がオンである間、共振コイル電圧をゼロ値近傍で維持するものであり、
それにより、前記駆動パルスがオンの間、共振コイル電流を上限とした駆動電流が流れるように制御する
ことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記駆動電流によって発生する共振コイル電流の歪み成分を、それによる給電コイルの磁束の変動とし、電磁誘導により受電器の受電コイルに発生したエネルギーとして、受電回路において回収して、給電回路から受電回路へのエネルギー移動を実現することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記給電コイルは、１巻きから５巻き以下のコイルで構成されるものであり、当該給電コイルのコイルサイズは、前記受電器の前記受電コイルのサイズより大きいことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記給電コイルと前記給電側共振用コンデンサーは並列共振回路を形成し、前記受電器の前記受電コイルと前記受電側共振用コンデンサーは、並列共振回路又は直列共振回路のいずれかを構成することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の駆動時間、即ち駆動パルスをオンとする時間は、前記受電器の共振周波数の周期の４分の１以下とし、その範囲で、求める給電範囲、給電距離、前記給電コイル及び前記受電コイルの仕様等を考慮した給電効率が高まる駆動時間になるように調整する駆動時間調整回路をさらに有することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記チューニング調整回路は、
前記給電器の前記給電コイルと、前記受電器の前記受電コイルとの結合係数Ｋが、Ｋ＝０．３（３０％）以下の範囲で、求める給電範囲、給電距離、前記給電コイル及び前記受電コイルの仕様等を考慮した、給電効率が高まる駆動時間になる様に、調整する。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の共振周波数を変更する周波数調整回路と、
共振状態センサーと
をさらに有し、
前記共振状態センサーは、
前記制御回路に接続された電圧センサーと電流センサーと、
前記電圧センサー及び前記電流センサーの入力により位相を検波する位相検波回路と
を有し、
前記制御回路は、
前記スイッチ回路と、前記周波数調整回路との双方を統括して制御し、
高い給電効率になる共振周波数又は給電能力(電力)となるように、前記共振状態センサーの出力に基づいて、給電側の共振周波数の周期を調節する為に駆動パルスの時間を調整し、共振用コンデンサーを調整し、または給電コイルパターンを切り替えることを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記制御回路は、
前記共振状態センサーからの情報に基づいて、異常な共振状態であると判断した場合には、通常状態から、駆動パルスの停止を行って一時的に給電効率をゼロに近づけさせるとともに、さらに、給電の停止、または待機状態（スリープ状態）に移行することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記制御回路は、
前記待機状態（スリープ状態）において、所定の間欠的で、かつ通常より弱い出力で給電を行い、
前記受電器が給電可能な状態にある時には、前記共振状態センサーの出力に基づいて判断を行い、通常状態に戻る
ことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電コイルと前記給電側共振用コンデンサーと、前記スイッチ回路と前記制御回路とを有する給電器が複数個併設された給電器複合体と、
前記給電器複合体を形成する複数の給電器の前記制御回路を統括的に制御する統括制御回路と
をさらに有し、
前記統括制御回路は、前記複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御することを特徴とする。
これにより、給電可能な給電器と受電器との位置関係、距離、高さ、面積などの給電範囲を設計できる自由度を増すことができる。

前記統括制御回路は、
前記給電器複合体を構成する複数の給電器のそれぞれを、給電距離、給電範囲、給電能力を切り替えて利用すべく、各々の給電コイルの仕様、共振周波数、駆動時間の仕様を設定し、
前記給電器のそれぞれに設けられた共振状態センサーからの情報に基づいて、前記複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御する
ことを特徴とする。
これにより、給電可能な給電器と受電器との位置関係、距離、高さ、面積などの給電範囲を設計できる自由度を増すことができる。

前記給電器は、
デジタル信号の送信データのビット列に対応して搬送波の振幅を変化させることで送信データを送受信する給電器側通信手段を有し、
前記受電器は、
個体識別ＩＤ及び状態センサーによる所定の情報を有し、
前記給電器側通信手段は、
受電器側の個体識別と状態認識を取得し、
前記給電器側の制御回路は、
異物検知対策、及び給電効率を上げるための駆動パルスの時間を調整し、共振用コンデンサーを調整し、または給電コイルパターンを切り替える共振周波数調整を実行することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記受電器は、
必要とする出力電力に関する出力電力情報を変動するものとして有しており、
前記給電器側通信手段は、
前記受電器の出力電力情報を受信し、
前記給電器は、
前記給電器側通信手段が受信した出力電力情報に合わせて、前記受電器の共振周波数の周期の範囲で、前記給電器の駆動時間を制御する駆動時間対話調整回路
をさらに有することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

磁束を発生する給電コイルと、該給電コイルと共振回路を形成する給電側共振用コンデンサーと、該給電コイルに磁束を発生させるべく駆動電流を供給する給電回路部とを有する給電器と、
前記給電コイルから発せられた磁束を受け取る受電コイルと、該受電コイルと共振回路を形成する受電側共振用コンデンサーと、電磁誘導により該受電コイルに発生したエネルギーを回収する受電回路部とを有する受電器と
からなり、共振現象を用いた電磁誘導により、前記給電器から前記受電器へ電気的エネルギーを供給するワイヤレス給電システムにおけるワイヤレス給電システムであって、
前記給電器の前記給電回路部は、
前記駆動電流によって前記給電コイルに発生する共振コイル電流が正弦波に比較して歪みがあるものとなるように前記駆動電流を発生させ、
前記給電コイルは、
前記歪みを、前記駆動電流により前記給電コイルに発生する磁束の変動として前記受電コイル側に伝え、
前記受電コイルは、
前記歪みを、電磁誘導により該受電コイルに発生したエネルギーとして受取り、
前記受電回路は、
前記歪みを、電気エネルギーとして回収する
ことにより、給電回路から受電回路へのエネルギー移動を実現することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

さらに、
前記給電器側の給電コイルと給電側共振用コンデンサーとを有する前記共振回路は、
前記給電器共振コンデンサーの容量又は前記給電コイルのインダクタンスの微調整を行うチューニング調整回路
を有し、
前記給電器の前記給電コイルは、１巻きから５巻き以下のコイルで構成されるものであって、
前記給電コイルのサイズは、前記受電器の前記受電コイルのサイズより大きいことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の給電コイルと給電側共振用コンデンサーは並列共振回路を形成し、受電器の受電コイルと受電側共振用コンデンサーとは、並列共振回路又は直列共振回路のいずれかを形成することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記給電回路部は、
前記給電コイルに駆動電流を供給する駆動時間を前記受電器の共振周波数の周期の４分の１以下とする駆動時間調整回路
をさらに有し、
前記駆動時間調整回路は、当該範囲で、求める給電範囲、給電距離、給電コイル及び受電コイルの仕様等を考慮した給電効率が高まる駆動時間になるように前記歪みを調整することを特徴とするワイヤレス給電システム。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記給電コイルと、前記受電器の前記受電コイルとの結合係数Ｋが、Ｋ＝０．３（３０％）以下の範囲、又はそれに近づける結合係数Ｋとなるように調整するチューニング調整回路を
さらに有し、
該チューニング調整回路は、
必要とされる給電範囲、給電距離、前記給電コイル及び前記受電コイルの仕様等を考慮して給電効率が高まる駆動時間になるように結合係数及び駆動時間で、前記歪みを調整することを特徴とするワイヤレス給電システム。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の共振周波数を変更する周波数調整回路と、
共振状態センサーと、
制御回路と
をさらに有し、
前記共振状態センサーは、
前記制御回路に接続された電圧センサーと電流センサーと、
前記電圧センサー及び前記電流センサーの入力により位相を検波する位相検波回路と
を有し、
前記制御回路は、
前記給電回路部と、前記周波数調整回路との双方を統括して制御し、
高い給電効率になる共振周波数又は給電能力(電力)となるように、前記共振状態センサーの出力に基づいて、給電側の共振周波数の周期を調節すべく駆動時間を調整し、給電側共振用コンデンサーを調整し、または給電コイルパターンを切り替えることを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記制御回路は、
前記共振状態センサーからの情報に基づいて、異常な共振状態であると判断した場合には、通常状態から、駆動パルスの停止を行って一時的に給電効率をゼロに近づけさせるとともに、さらに、給電の停止、若しくは待機状態（スリープ状態）に移行することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記制御回路は、
前記待機状態（スリープ状態）において、所定の間欠的で、かつ通常より弱い出力で給電を行い、
前記受電器が給電可能な状態にある時には、前記共振状態センサーの出力に基づいて判断を行い、通常状態に戻る
ことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電コイルと前記給電側共振用コンデンサーと、前記スイッチ回路と前記制御回路とを有する給電器が複数個併設された給電器複合体と、
前記給電器複合体を形成する複数の給電器の前記制御回路を統括的に制御する統括制御回路と
をさらに有し、
前記統括制御回路は、前記複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御することを特徴とするワイヤレス給電システム。
これにより、給電可能な給電器と受電器との位置関係、距離、高さ、面積などの給電範囲を設計できる自由度を増すことができる。

前記統括制御回路は、
前記給電器複合体を構成する複数の給電器のそれぞれを、給電距離、給電範囲、給電能力を切り替えて利用すべく、各々の給電コイルの仕様、共振周波数、駆動時間の仕様を設定し、
前記給電器のそれぞれに設けられた共振状態センサーからの情報に基づいて、前記複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御する
ことを特徴とするワイヤレス給電システム。
これにより、給電可能な給電器と受電器との位置関係、距離、高さ、面積などの給電範囲を設計できる自由度を増すことができる。

前記給電器は、
デジタル信号の送信データのビット列に対応して搬送波の振幅を変化させることで送信データを送受信する給電器側通信手段を有し、
前記受電器は、
個体識別ＩＤ及び状態センサーによる所定の情報を有し、
前記給電器側通信手段は、
受電器側の個体識別と状態認識を取得し、
前記給電器側の制御回路は、
異物検知対策、及び給電効率を上げるための駆動パルスの時間を調整し、共振用コンデンサーを調整し、または給電コイルパターンを切り替える共振周波数調整を実行することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記受電器は、
必要とする出力電力に関する出力電力情報を変動するものとして有しており、
前記給電器側通信手段は、
前記受電器の出力電力情報を受信し、
前記給電器は、
前記給電器側通信手段が受信した出力電力情報若しくは要求電力情報に合わせて、前記受電器の共振周波数の周期の４分の１以下の範囲で、前記受電器が必要とする電力になるようにレスポンスよく前記給電器の駆動時間を制御する駆動時間対話調整回路
をさらに有する。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電コイルと前記受電コイルとの間の距離Ｌを変化させることに対応して、前記給電コイルから前記受電コイルへの電力伝送効率の周波数特性が単峰特性となるか双峰特性となるか、双峰特性の場合、当該双峰特性の双峰を構成する二つの峰の間の凹みがいかほどであるかについて、予め実験により取得したデータを記憶する情報記憶装置を
さらに、有しており、
前記チューニング調整回路は、
前記給電コイルと前記受電コイルとの間の距離が変化しても、前記給電コイルから前記受電コイルへの電力伝送効率の周波数特性が単峰特性であり続けるか、双峰特性となっても、当該双峰特性の双峰を構成する二つの峰の間の凹みにおける電力伝送効率が当該二つの峰のうちの低い方の峰における電力伝送効率の９０％以上であるように、前記情報記憶装置に記憶されたデータを参照して、前記給電側共振用コンデンサーの容量又は前記給電コイルのインダクタンスの微調整を行うことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記チューニング調整回路は、
単数又は複数の異なる並列に接続されるコンデンサーを有し、
当該単数又は複数のコンデンサーを用いて、前記給電側共振用コンデンサーの容量の調整を行うことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記スイッチ回路は、
共振コイル電圧がゼロ値近傍になるタイミングで前記駆動パルス信号をオンにし、
前記駆動パルス信号がオンである間、共振コイル電圧をゼロ値近傍で維持するものであり、
それにより、前記駆動パルスがオンの間、共振コイル電流を上限とした駆動電流が流れるように制御する
ことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記駆動電流によって発生する共振コイル電流の歪み成分を、それによる給電コイルの磁束の変動とし、電磁誘導により受電器の受電コイルに発生したエネルギーとして、受電回路において回収して、給電回路から受電回路へのエネルギー移動を実現することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記給電コイルは、１巻きから５巻き以下のコイルで構成されるものであり、当該給電コイルのコイルサイズは、前記受電器の前記受電コイルのサイズより大きいことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記給電コイルと前記給電側共振用コンデンサーとは、所定の共振周波数に合わせた並列共振回路を構成し、前記受電器の前記受電コイルと前記受電側共振用コンデンサーとは、並列共振回路又は直列共振回路のいずれかを構成することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の駆動時間、即ち駆動パルスをオンとする時間は、前記受電器の共振周波数の周期の４分の１以下とし、その範囲で、求める給電範囲、給電距離、給電コイル及び受電コイルの仕様を考慮した給電効率及び前記受電器の出力電力が高まる駆動時間になるように駆動時間を調整する駆動時間調整回路をさらに有することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記チューニング調整回路は、
前記給電器の前記給電コイルと、前記受電器の前記受電コイルとの結合係数Ｋが、Ｋ＝０．３（３０％）以下の範囲、又はそれに近づける結合係数Ｋで、所望する給電効率及び受電器の出力電力が所定以上になるように、給電範囲、給電距離、前記給電コイル及び前記受電コイルの仕様を定め、かつ給電効率が高まる駆動時間になるように、前記給電コイルのインダクタンスを調整することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の共振周波数を変更する周波数調整回路と、
共振状態センサーと
をさらに有し、
前記共振状態センサーは、
前記制御回路に接続された電圧センサーと電流センサーと、
前記電圧センサー及び前記電流センサーの入力により位相を検波する位相検波回路と
を有し、
前記制御回路は、
前記スイッチ回路と、前記周波数調整回路との双方を統括して制御し、
高い給電効率になる共振周波数又は給電能力(電力)となるように、前記共振状態センサーの出力に基づいて、給電側の共振周波数の周期を調節する為に駆動パルスの時間を調整し、共振用コンデンサーを調整し、または給電コイルパターンを切り替えることを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記制御回路は、
前記共振状態センサーからの情報に基づいて、異常な共振状態であると判断した場合には、通常状態から、駆動パルスの停止を行って一時的に給電効率をゼロに近づけさせるとともに、さらに、給電の停止、または待機状態（スリープ状態）に移行することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器の前記制御回路は、
前記待機状態（スリープ状態）において、所定の間欠的で、かつ通常より弱い出力で給電を行い、
前記受電器が給電可能な状態にある時には、前記共振状態センサーの出力に基づいて判断を行い、通常状態に戻る
ことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電コイルと前記給電側共振用コンデンサーと、前記スイッチ回路と前記制御回路とを有する給電器が複数個併設された給電器複合体と、
前記給電器複合体を形成する複数の給電器の前記制御回路を統括的に制御する統括制御回路と
をさらに有し、
前記統括制御回路は、前記複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記統括制御回路は、
前記給電器複合体を構成する複数の給電器のそれぞれを、給電距離、給電範囲、給電能力を切り替えて利用すべく、各々の給電コイルの仕様、共振周波数、駆動時間の仕様を設定し、
前記給電器のそれぞれに設けられた共振状態センサーからの情報に基づいて、前記複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御する
ことを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記給電器は、
デジタル信号の送信データのビット列に対応して搬送波の振幅を変化させることで送信データを送受信する給電器側通信手段を有し、
前記受電器は、
個体識別ＩＤ及び状態センサーによる所定の情報を有し、
前記給電器側通信手段は、
受電器側の個体識別と状態認識を取得し、
前記給電器側の制御回路は、
異物検知対策、及び給電効率を上げるための駆動パルスの時間を調整し、共振用コンデンサーを調整し、または給電コイルパターンを切り替える共振周波数調整を実行することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

前記受電器は、
必要とする出力電力に関する出力電力情報を変動するものとして有しており、
前記給電器側通信手段は、
前記受電器の出力電力情報を受信し、
前記給電器は、
前記給電器側通信手段が受信した出力電力情報に合わせて、前記受電器の共振周波数の周期の範囲で、前記給電器の駆動時間を制御する駆動時間対話調整回路
をさらに有することを特徴とする。
これにより、共振の極大における電圧の上昇を避けること、及び給電効率を上げることが可能となる。

本発明のワイヤレス給電システムでは、給電器の駆動方法と、共振周波数の調整方法によって、給電器側に並列共振回路を採用したワイヤレス給電でありながら、低い損失で発熱等も比較的低くでき、かつ一定の給電距離で、高い給電効率で受電装置にエネルギーを送る事を可能とした。更に、低い結合係数で高い給電効率を示す事から、給電範囲、給電距離を、従来の直列共振回路を利用したワイヤレス給電より向上させる事ができた。更には、複数の受電器に対して、同時にワイヤレス給電する事にも、最適な給電システムである。

本発明のワイヤレス給電システムの基本回路構成図である。 本発明の給電側の基本波形図である。 本発明の受電側の基本波形図である。 給電距離と給電効率のグラフ例である。 結合係数と給電効率のグラフ例である。 給電効率と出力電力と結合係数のグラフの例である。 複数のユニットを有するイメージを描いた図である。 複数のユニットを有し、給電距離を延ばすイメージを描いた図である。 給電側の共振回路が直列共振回路の場合の基本回路構成図である（参考図）。 共振回路においてコンデンサの電圧の位相と、電流の位相との関係を説明する図である。 直列共振と並列共振との違いを説明する図である。 並列共振回路における共振状態と駆動状態とを説明する図である。 距離と結合係数との関係を説明する図である。 給電側と受電側とで共振周波数が同じ場合の結合特性を説明する図である。 給電側と受電側とで共振周波数をずらした場合の結合特性を説明する図である。 ＡＣ特性を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明のシステムを実現するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にかかるワイヤレス給電システムの基本回路構成図を示した図である。
本発明にかかるワイヤレス給電システムは、給電器１０と受電器２との組み合わせで構成される。給電器１０から電気的エネルギーを受電器２に供給する。

図１に示すように、受電器２は、受電コイル１、受電側共振用コンデンサー３、整流回路４、バッテリー等の負荷５とから構成される。共振用コンデンサー３は並列に単数または複数のコンデンサーで構成されている。
受電器２側の特徴的な点がいくつかある。
第一に、受電器２には、何等かのバッテリー等の負荷５を搭載する。
第二に、受電器２に設けられる受電コイル１と、給電器１０の給電コイル１１の大きさや素材、電気的仕様は、給電範囲、給電距離、給電能力に応じて設計される。
第三に、受電器２の受電コイル１と受電側共振用コンデンサー３は、いわゆる共振器（ＬＣ共振回路）の構成となり、所定の共振周波数で良い特性となる仕様の構成とする。（給電器の給電コイル１１と給電側共振用コンデンサー１４とについても同様である。）
第四に、受電器２が並列共振回路である場合の整流回路は、半波整流で良い。
本発明では、許容される共振周波数のずれ幅が大きい為、製造される電気的性能のばらつき、いわゆる歩留まりの課題に対しても、十分、現実的に対応可能である。よって、機種毎に、共振周波数を定めていく事も考えられる。

給電器１０は、給電コイル１１、給電コイル１１とともに共振回路を構成する共振用コンデンサー１４、給電コイル１１に電力をオン、オフするためのスイッチ回路１２、スイッチ回路１２を操作する制御回路１７を有している。共振用コンデンサー１４は並列に単数または複数のコンデンサーで構成されている。制御回路１７には、スイッチのオン・オフのタイミングを作る周波数調整回路１５（たとえばＰＬＬ回路を含む回路）が接続される。制御回路１７に含まれる形で、共振状態を検出する共振状態センサー１６がある。これは、例えば位相検波回路で構成される。共振状態センサー１６には、電流センサー１９と、電圧センサー２０とが接続される。また、給電コイル１１に電力を供給し、各回路に必要な電源を供給する電源１８が給電器１０には設けられる。
給電器１０側の特徴を挙げる。
第一に、給電コイル１１と共振用コンデンサー１４とは、並列共振回路を構成する。
第二に、スイッチ回路は一つである。このスイッチをオンした時は駆動状態、オフした時は共振状態とする。
第三に、制御回路１７により、周波数調整回路１５のタイミングを使い、スイッチ回路１４の制御を行い、駆動状態と共振状態のタイミング制御を行う。
第四に、共振状態（主に周波数のずれ）を検知する共振状態センサー１６を有し、制御回路１７は、共振状態センサー１６の検知結果に基づいて、給電を停止する制御や共振周波数を調整する制御を行う。

図１は、基本的な回路図（ブロック図に近い）を示している。基本的な回路では、給電コイル１１が備わり、磁束を発生させ、電磁誘導を起こす。少なくとも給電器１０の電気回路には、給電側共振用コンデンサー１４と電源１８が備わり、受電器２の受電コイル１に対し、一定の周波数による共振関係を作る。この時の周波数を共振周波数と称し、一般的には、人体に影響の少ない長波と言われる１００ｋHzから３００ｋHzまでの周波数を使う。これを基準共振周波数とすれば、本発明において用いる基準共振周波数は、特に限定されるものではない。一方、後述の、給電器側の共振周波数と受電側の共振周波数は、通常ならば、同じ共振周波数に合わせるところ、所定のタイミング時間に基づいた、ずれた形での共振周波数とする点に、本発明の重要な特徴がある。

受電器２の位置関係や状態で、共振周波数に若干のずれが生じる。例えば、その受電器２の受電コイルの１位置や傾きで状況が変わってくる。そこで、給電コイル１１から送出される磁束が届く範囲内に、受電コイル１が入れば、エネルギーを供給可能となる。この時、コイル巻き線同士の磁気結合状態は、その結合の度合いを示す係数を一般的に結合係数（Ｋ）という。本発明においては、給電効率を高める所定の結合係数の決め方に関しても特徴を有している。
磁束に受電コイル１が入ることは、共振周波数のずれという形で給電器側に影響を与える。共振周波数がずれれば、エネルギー供給の効率が下がる。
そこで、ずれた周波数や位相を共振状態センサー１６（たとえば、位相検波回路を含む回路）で検出し、その周波数や位相に応じて、給電コイル１１の共振周波数の調整を行う。例えば、共振用コンデンサー１４を変化させる事で調整ができる。
この調整とは、チューニングともいい、製造時に行うものと、動作時に調整回路によって自動で制御する方法があるが、総称として、チューニング調整回路と称する。共振用コンデンサーは単数または複数のコンデンサーで構成されているが、最も単純なチューニング方法は、予め幾種のコンデンサーを並列に接続しておいて、所定の共振周波数になる様に、製造時に不必要なコンデンサーをパターンカットして無効にし、共振周波数になる様に調整する方法がある。また、トリマーコンデンサー、バリコン等を配置して、調節つまみで、手動で調整する方法もある。
また、動作時に調整回路によって自動で制御する方法としては、予め幾種のコンデンサーとスイッチの対を並列に接続しておいて、調整回路が各コンデンサーに直列に接続されたスイッチを制御する事で、所定の共振周波数とする方法がある。また、別な方法としては、バリコンの調節つまみにサーボモーターを取り付けて、調整回路がサーボモーターを制御する事で、所定の共振周波数とする方法がある。
一方、受電側は、製造時に調節する方法を取るケースが多いが、予め、受電コイルのインダクタンスを測定しておいて、それに合わせたコンデンサーを、未実装部分に実装するという方法も、広義にチューニング調整回路と言える。
コンデンサーを並列に接続する事で、内部抵抗を軽減し、より発熱を抑える効果もある。
また、周波数調整回路１５は、例えば、ＰＬＬ（フェーズロックトループ）回路を内蔵した回路によって、駆動状態の時間を長くしたり、短くしたりする事で、給電能力（電力）の調整が可能である。場合によっては給電コイル１１を複数持たせて切り替える事で共振周波数を変える事も考えられる。ここでも、周波数調整による最適な共振周波数の調整値は、後述の所定のタイミング時間に基づいた、ずれた形での共振周波数とするところが本発明の特徴である。

周波数（又は位相）の調整には、様々な要素を加味する必要がある。したがって、マイクロコントローラ（プロセッサ、メモリ、周辺回路を含む集積回路）又はプログラマブルロジックデバイス（内部論理回路を定義・変更できる集積回路）などを用いて、プログラムによる制御を行う制御回路１７を設けることが好ましい。制御回路１７は、共振状態センサー１６（位相検波回路）と接続されている。共振状態センサー１６が周波数のずれや位相のずれを感知して、制御回路１７にその信号を伝える。それにより、所定の受電器１０以外の物体が近づいたときに、異常な周波数や位相を共振状態センサー１６が検知して、その信号を制御回路１７に伝えて、制御回路１７が電源１８に作用して給電を停止することが可能となる。

本発明のワイヤレス給電システムは、図１に示す基本回路により構成される。給電器１０の共振用コンデンサー１４の位置が、給電コイル１１と並列に接続されている事である。この共振用コンデンサー１４を配置している回路は、一般的に並列共振回路と称されている。一方、良く利用されているワイヤレス給電システムでは、直列共振回路を形成していて、この共振用コンデンサーの位置が、コイルと直列に配置されている。
この並列共振回路の場合、ＳＷ１をオンして安定的な共振状態になった後に、ＳＷ１をオフした場合、受電コイル１とコンデンサー３に蓄えられたエネルギーが放出する間、受電器２との共振状態を給電器１０が続ける事が特徴である。ここで、給電コイル１１と並列に接続されている共振状態センサー１６が検出した共振状態の遷移を元に、制御回路１７は、共振用コンデンサーや、周波数調整回路（PLL回路）１５による駆動状態のタイミング制御を通して、適した周波数の電源供給を実現する。この共振状態センサー１６は、共振状態を検出するセンサーであり、電圧・電流の遷移の検出及び共振周波数の位相検波などを検出する。

図１の受電器２の共振周波数の位相のずれは、明確に知ることは難しい。しかし、共振状態センサー１６から得られる、様々な状況をあらかじめシミュレートして、それに基づくプログラミングをすることにより、共振周波数を上げるか下げるかそのままにするかの単純な判断を下す処理をすることができる。そして、さらにその調整後の結果の遷移を検出することで、適合か不適合かを判断し、試行錯誤による制御をすることができる。

また、制御回路１７が制御して、共振用コンデンサー調整する場合、特殊な部品である、細かく制御できるバリコン（電極の一方を動かすことによって、電気容量を変えられるコンデンサー）などが理想的であるが、現在のところ、現実的な部品は少ない為、あえて、調整せずに、固定周波数として利用するとしても、十分、ニーズに応えられる仕様値を提示できる。
また、複数のコイルを切り替えてしまう方法も考えられる。
また、駆動時間を調整する事でも共振周波数を調整する事になる。

図１のスイッチ回路１２の詳細例は、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴとショットキーバリアダイオードで構成される。また、受電器２の整流回路４の詳細例では、コンデンサーと電圧安定化回路６と、ショットキーバリアダイオード７とで構成される。これらは、一例であって、製品仕様によって、適した構成とする。
また、本方式によれば、コイルにおけるインダクタンスは高くなくても良く、できれば、コイルは低抵抗であれば要件を満たすし、低損失などの効果も高い。そこで、１巻きから５巻き以下の巻き数で、低抵抗素材の線材と使ったコイルと、それに合わせた共振用コンデンサーとの組み合わせとする事で、より、効果を出す事が可能である。特に、給電器側の給電コイルにおいては、受電コイルより大きいサイズの、前記給電コイルとすれば、複数の受電器に対して、高い効率の給電が可能となる。

図２は、図１の給電器１０の基本波形図であるスイッチ回路１４の制御用のパルス波形として、駆動電圧パルス２１がある。この駆動電圧パルスは、図１のＡ点の波形であり、まさしく、周波数調整回路１５のタイミングから、制御回路１７によって、スイッチ回路１４を制御する事で生成されるパルスである。駆動電圧パルス２１がハイの時にスイッチオンとなる。つまり、スイッチオンの時、電源１８の電力が、共振コンデンサー１４に供給されるので駆動状態となる。この駆動時間２８（ｔ１）を、駆動パルス幅２５と称する。
スイッチがオフになり、駆動していない時間は、共振状態すなわち共振時間となる。共振時間２９（ｔ２）を給電側共振周期２６（ｔ２）と称する。
図１に示すように、給電コイル１１と共振用コンデンサー１４とが並列共振回路を構成する場合、駆動状態にあっても共振状態にあっても、給電器１０が受電器２と共振状態にあれば、エネルギーを供給し続けると言って差し支えない。すなわち、受電側共振周期２７（ｔ３）は、給電器の共振状態の時間(ｔ２)に駆動状態の時間(ｔ１)を合計した時間が、 0.9(t1+t2）＝＜ｔ3＝＜1.1(t1+t2)が成立するようにチューニング調整回路を調整する。
一方、給電器側から見ると、実際には、駆動状態の時にエネルギーが瞬時に供給されるが、この説明は後述する。

スイッチ回路１４のスイッチをオンにしている、つまり駆動電圧パルスを供給している間、共振コイル電圧２３は、ゼロ値近傍にする（ゼロ値近傍になるタイミングで駆動電圧パルスを供給するともいえる）。また、共振コイル電流２２は、駆動時間２８の間、結果的に歪んだ波形を示している。駆動時間２８の間では、共振コイル電圧２３がゼロの状態で、駆動電流２４が流れている状態である。駆動電流２４は、図１のＢ点の波形である。共振コンデンサー１４は、丁度、共振コイル電流の９０度位相がずれた形で交流波形として表れているが、駆動電流２４は、共振コンデンサー１４に蓄えられた電力エネルギーの一部が転じたものである。
電流が流れると、給電コイル１０から出力される磁束に変換された形で、受電器２の受電コイル１に作用し、電磁誘導が起こりエネルギーを回収できるので、エネルギーがあたかも移動した様にみえる。この回収されたエネルギー量の減りが、共振コイル電流２２の歪みとして観測される。

一方、スイッチ損失の観点でも、本発明では優位性のある特徴を示している。駆動時間２８の間では、共振コイル電圧２３がゼロ近傍の状態であるが、この時に、スイッチ回路１４のスイッチ切り替えが行われる際、電圧がかかっている場合には、いわゆるスイッチングによるスイッチング損失が発生する。電流と電圧の重なりによっておこるものなので、本発明では、共振コイル電圧２３がゼロ近傍の状態でスイッチされる様にして、スイッチング損失が極小化するという効果を出している。更には、ここに流れる駆動電流２４は、共振コイル電流２２を超える事はない為、高電流のピーク波形を生じる事がない。結果的にスイッチング損失やストレスを抑えることが可能で、これらの損失は熱損失ともいえるので、熱が発生しにくい効果にもつながる。一般的な、電圧がゼロの状態で行なうスイッチング、ＺＶＳ方式に似ているが、本発明では、ワイヤレス給電の給電手段にうまく活用した新しい方式である。
尚、図２のグラフでは、共振コイル電圧２３がゼロ値になる前に、駆動パルスがオンになっている。これは、スイッチングに遅延がある理由から、ゼロ値になる前、即ちゼロ値近傍で駆動パルスをオンにする。更に、若干、ゼロ値でないのは、スイッチング回路に抵抗値があり、その分、電圧として出てしまう。どちらにしても、本説明では、方式上の本質的な考え方を示した。

駆動時間の駆動電圧パルス２１の駆動パルス幅の長さ、駆動電圧パルスの強さでもって、受電器１に供給する電力エネルギー、即ち、給電能力として現れる。つまり、受電器１に供給したい電力に応じて、大きくしたい場合は、駆動パルス幅２５を長くする事と、駆動電圧パルス２１を大きくする事で実現する。小さくしたい場合は、その逆である。
但し、駆動パルス幅２５を長くすると、受電器１の受電コイルとの結合が強まる事になり、強まりすぎると効率が悪くなる結果になる為に、ただ長くすれば良いわけではない。また、駆動電圧パルス２１の電圧を大きくする事は、各種電子部品の耐圧が必要になり、現実的でなくなる為、ある程度の限界がある。そこで、おのずと、受電器の欲しい電力の設計値の限界が決まってくる。駆動パルス幅に加えて、給電コイル１１と受電コイル１の仕様も、大きく関係するし、給電範囲や給電距離の仕様も関係するので、これらの総合的なパラメーターのバランスにより、駆動電圧パルスと駆動パルス幅の仕様を決める事になる。

そして、駆動パルス幅の仕様が定まると、給電器１０の給電コイル１１と共振用コンデンサー１４との共振器としての設計値、即ち共振周波数を定める事ができる。給電器１０の共振周波数は、給電側共振周期２６の周期時間で定める。一方、受電器２においては、駆動パルス幅２５と給電側共振周期２６の周期時間を合算した受電側共振周期２７の周期時間で定められる。この事から、本発明では、給電器１０の共振周波数と、受電器１の共振周波数には、所定のずれをもって調整する事が、本発明の特徴を最も示す事項となっている。

図３は、本発明の受電側の基本波形図である。図２の給電側の波形のうち、駆動電圧パルス３１、駆動電流３４、駆動側共振コイル電圧３３を重ねて示している。駆動電流３４が流れて、一定の遅延時間３５の後、受電側ダイオード電流３２が流れる。受電側ダイオード電流３２は図１のＣ点の波形である。この電流は、受電側の整流回路４のショットキーバリアダイオード７への入力電流である。共振の定常状態になると、駆動電流３４が、給電側の給電コイル１０に流れると、電磁誘導により、受電コイル１を電磁誘導し、受電側整流回路への入力電流すなわち受電側ダイオード電流３２は、駆動時間中にピークとなる。この電流を整流し、負荷と接続する事で、電力を取り出せる。受電コイル電流３５は、受電側の共振周波数の周期を端的に示している。つまり、受電側共振周期３７は、駆動側共振コイル電圧３３の共振周波数の周期に、駆動電圧パルス３１の時間を加えた周期、すなわち0.9(t1+t2)≦t3≦1.1(t1+t2)の条件をみたすことがわかる。

本発明の原理を、更に詳細に説明する。給電器１０のスイッチ回路１４のスイッチ（図３では、ＳＷ１）をオンすると、電源１８から流れる電流が、共振用コンデンサー１４に流れ込む。つまり、共振用コンデンサーは充電されている状態となる。この時の電流が駆動電流となり、共振コイル電圧はゼロに近い状態で、給電コイル１１に流れる。これにより、並列共振回路の共振状態の中、エネルギーの移動が均衡状態（エネルギーの移動が外からは動いていない様にみえる状態）にあったところが、電流の流れの歪により、その分のエネルギーが余計に移動する事になる。このエネルギーの移動が本発明のワイヤレス給電における原理である。

一方、スイッチ回路１４のスイッチをオフすると、共振用コンデンサーに充電された電力が電流となって、閉じた回路系の中で給電コイル１１に流れ込み、受電器２の受電コイル１との間で、理想的な共振状態を形成する。この時も、給電コイル１１により磁束が生じ、受電器２の受電コイル１に電磁誘導を起こしているのであるが、この共振状態では、共振状態が強い（定常状態ともいう）程、外から見るとほとんどエネルギーが移動しない状態にみえる。一般的に並列共振回路で、ワイヤレス給電はできないと言われているのは、この事で、受電器２の受電コイル１には、給電コイル１１から送られてくる磁束とは位相が９０度ずれた磁束が発生する為に、結合を阻害する状態になる。また、完全な共振状態では、共振周波数で互いの電流を打ち消しあい、外からはインピーダンスが無限大に見え、流れる電流が極小となる。このとき、コンデンサーの内部に電力として蓄えられたエネルギーと、コイルの内部に磁力として蓄えられたエネルギーが、系の内部で互いに移動するため外部から見た場合には、エネルギーの出入りが無い状態になる。よって、共振状態ではエネルギーを移動できない、若しくは移動しにくい状態になっているのである。

一方、受電器２の波形は、共振コイル電流と共振コイル電圧が、９０度位相がずれた状態で、受電側共振周期２７に従って、割と綺麗な共振波形を示す事になる。そして、給電器１０が駆動時間２８の時に流れる電流のエネルギーが磁束に変化し、それを受電コイル１が受け取った時に、電流として表れる。この電流で負荷が加わる事で、電力として取り出す事が可能になる。

駆動時間２８の駆動パルス幅２５における、パルス幅の決め方に関して、受信器２の共振周波数、すなわち共振周期の約１／４以下のＤｕｔｙ比とすると、高い給電効率となる事がわかっている。給電能力（給電できる電力）は駆動パルス幅２５がＤｕｔｙ比、約１６％でほぼ最大になる。１６％～２５％は、電力消費は増えるが給電能力の上昇が少ない。また、低すぎても、給電能力は高まらない。結果的に、駆動パルス幅２５を、約５％～１６％のＤｕｔｙ比制御を行う事で、給電能力（給電できる電力）を低くしたり、高くしたり制御が可能となる。
例えば、受電器側の出力電力の情報、若しくは必要とする要求電力情報に応じて、Duty比を制御する事で、受電器側が必要とする電力に応じて、給電できる。
例えば、受電器がライト装置で光量の調整や、バッテリーの充電状態（満充電の時は電力は小さくなるなど）に応じて、Duty比で制御することができる。

駆動時間を延ばしすぎたり、結合係数が高い状態の場合には、共振状態の均衡が崩れる結果となり、例えば、共振コイル電圧が異常に高まったりして、電子部品を破損させる要因となる。本発明では、この結合係数を適切に定める事も重要な要素となっており、およそＫ＝０．０５～０．３（５％～３０％）あたりが、効率良くエネルギーを送れる給電効率の範囲であるとしている。その中で、Ｋ＝０．１６（１６％）あたりがピーク値を示している。逆に言えば、この結合係数になる様に、駆動パルス幅の仕様、給電コイル１１と受電コイル１の仕様、給電範囲や給電距離の仕様を決めれば良いことになる。

また、結合係数は給電距離に大きく関わる。図４は、給電距離と給電効率のグラフ例である。図５は、結合係数と給電効率のグラフ例である。
つまり、図５の一般的な直列共振回路のデータ５１にある様に、結合係数が高い程、給電効率が高くなる。これは、図４の一般的な直列共振回路のデータ４１の給電効率が高い位置は、給電距離がゼロの時である事を示している。つまり、給電コイル１１と受電コイル１の距離が近いと結合係数は高まり、遠いと小さくなるが、一般的な直列共振回路では、結合係数は高い方が、よりエネルギーを送る事ができるとされている為、給電コイル１１と受電コイル１の距離が近い方が、エネルギーの給電効率が高い。

一方、本発明では、図５の本発明の一例のデータ５２にある様に、結合係数が割と低いＫ＝０．０５～０．３（５％～３０％）あたりが、給電効率が高い為、図４の本発明の一例のデータ４２や４４にある様に、給電コイル１１と受電コイル１を一定の距離を置いたところに、高い給電効率とできる。
図６には、給電効率と出力電力と結合係数のグラフの例を示す。駆動パルスのＤｕｔｙが１５％から３０％の範囲で給電効率、出力電力ともに高い数値で維持できることがわかる。

一般的な直列共振回路のデータ４１では、給電コイル１１と受電コイル１の距離が最も近いところに、高い給電効率を示すが、実際に、ワイヤレス給電の製品では、ケーシングされている為、ケースの厚み分４３、給電距離が必要である。であるから、一般的な直列共振回路の最も給電効率が高い給電距離では、実際の製品に適用できるケースはありえないと言わざるを得ない。本発明は、一定の距離に高い給電効率を示しているところに、実用性を持った発明と言えるのである。

同じ様に、結合係数が割と低いところに、高い給電効率になる利点を生かして、給電コイル１１を受電コイル１より大きくする事が可能である。結合係数は、受電コイル１に入る磁束と関係する為、磁束が受けにくい受電コイルのサイズにしても、結合係数が適切であれば良い事になる。この関係の場合、給電コイル１１の大きさの分、給電距離を延ばす事が可能になる。また、利用されない磁束を有効活用し、複数の受電器に対して、ワイヤレス給電を行う事が容易にできるのである。

一般的な既存のワイヤレス給電の装置の場合、受電器２側に、周波数の検波回路及び、受電器２がどの様な状態にあるかを示す、給電器１０への通信手段が備わる場合が多い。通信手段により、給電器１０に送信し、給電器１０は適宜共振周波数を調整する仕組みを持つ。その場合、受電器１０には所定のＩＣ回路が必要である。

それに対し、当該発明では、受電器２の回路を極限まで簡素化する仕組みによって構成する。この簡素化した構成により、充電しつつ、放電することが可能となるので、電子機器の内部に充電器を取り付けたまま、ワイヤレス給電システムにより充電し、同時に当該電子機器に対して放電して電力供給することが可能となる。

また、給電器１０の電流センサー２１及び電圧センサー２０とで構成する共振状態センサー１６を細かく見る事で、受電器１が給電状態になっているかどうかを、その変動などによって、検知する事ができる。受電器１があるか無いかの判断はつき、スリープ状態、即ち、制御回路１７によって、電源１８を止めたり、周波数調整回路１５のタイミングから、駆動時間を短くするなどの対応が取れる。
また、受電器が給電範囲外になった瞬間、過電圧が給電器側にかかることがある。これを端的に防ぐ為に、同じような検知から、過電圧保護として、駆動パルス幅をゼロにする事で、給電効率をゼロに近づかせ、給電を一時的に無効にする事もできる。

本発明では、給電器１０から受電器２への通信手段を有する事ができる。例えば、ＡＳＫ方式と言われる変調方式、例えば、振幅偏移変調、若しくは振幅シフトキーイングとして、デジタル信号の送信データのビット列に対応して搬送波の振幅を変化させることで送信データを送受信する。この通信手段を利用する事で、固有のＩＤを受電器２に持たせ、給電された時に、給電器１に送信すれば、受電装置の固有ＩＤが認識できると共に、それに適した給電能力（電力）に変更可能となる。また、異物検知にも、有効に使える手段である。

本発明では、給電器の少なくとも、給電コイルと共振用コンデンサー、スイッチ回路を有する組を、複数持たせる事で、給電範囲を広げ、給電能力（電力）を高める事を可能とする。その際には、メインとなる制御装置を複数設けても良いし、１つとしても良い。どちらにしても、各々の組が、独立的、若しくは連携して動く様に制御させる。
例えば、１つの給電部が全てを制御するメインの制御機能を有し、適宜、複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御する手段を持つことを特徴とすると良い。

図７は、複数のユニットを有するイメージ図である。図１で示した給電器と受電器をユニットにして、複数並列化させたイメージになる。この図では、受電コイルユニット７１が１５個。受電コイルユニット７１には、出力端子７２があり、全ての受電コイルユニットの出力端子から出る電力を集めて、大きな電力を得る事ができる。例えば、１ユニット１００Ｗならば、１５個全てが完全な受電がなされると、１５００Ｗの電力が取得できる。給電コイルユニット７３は、給電範囲Ｘに６個、給電範囲Ｙに４個の、２４個並列配置されている。この数は、受電コイルユニットの数かそれ以上あれば良く、多く配置する事で、給電範囲を広げる事が可能となる。給電コイルユニット７３は、電力の入力端子７４があり、スイッチ回路を制御する制御端子７５が少なくとも備わるユニットである。これらの電力の入力、スイッチ回路の制御を、一つのメイン制御ユニットが管理にしても良いし、各々が独立して動いていても良い。この時の給電距離は、給電コイルユニット７３の１つの給電距離の能力になる。

図８は、複数のユニットを有し、給電距離を延ばすイメージである。前述、本発明の高い給電効率を示す給電距離（給電範囲）、若しくは結合係数がある事を説明した。また、受電コイルの位置で、共振周波数が変動する事も説明した。本来であれば、共振周波数を適宜調整する事が好ましいが、給電距離及び給電範囲をコントロールする方法として、適宜、複数の仕様の違う給電コイルユニットを適宜切り替える事で、目的を達成させる事ができる。給電コイルユニットは、少なくとも、給電コイルと共振用コンデンサーとスイッチ回路とで構成され、給電コイルの仕様と共振周波数と駆動時間の仕様を変える事で仕様を形成する。図８の受電コイルユニット８０に給電を行う為に、給電距離８１を達成させたい。しかし、給電効率が高い位置に限りがある為、給電コイルユニットを２種類配置した。大きい給電コイルユニットをＡとして、給電コイルユニット回路Ａ８３と接続されている。このコイルユニットは給電距離Ａ８２の特性を示す。給電距離もコイルのサイズ分広い。一方、小さい給電コイルユニットＢとして、給電コイルユニット回路Ｂ８４と接続されている。このコイルユニットは給電距離Ｂ８３を示し、給電距離Ａより低く、給電範囲も狭い特性を示す。ここで、給電距離Ｂの時に、給電能力（給電できる電力）を上げてあげても良い。即ち、例えば、機器のバッテリーの充電に利用する場合、給電距離Ｂでは急速充電モード、給電距離Ａの時は、給電距離が高い位置での使用方法と、２種類の使い分けができる。この図８は、ブロック図となっており、簡素化されたものだが、それぞれの給電コイルユニット回路から、制御信号線及び共振状態センサー信号線８６が、制御回路等８５と各々接続されている。制御回路は、共振状態センサー信号線からの情報を見ながら、制御信号を送って、それぞれの給電コイルユニット回路に、給電のオン・オフなどの制御を行う。
この時、図５の給電距離と給電効率のグラフ例では、本発明の一例のデータ４２と４４の合成の様な形で、高効率で給電できる距離を広げる事ができる。

≪電力伝送効率の周波数特性が単峰特性、双方特性になることに着目した実施例≫
以下、図１０から図１６までを参照しつつ、電力伝送効率の周波数特性に着目した実施例について述べる。

図１０は、共振回路においてコンデンサの電圧の位相と、電流の位相との関係を説明する図である。
損失がない理想的な並列共振回路は、共振周波数のタイミングでエネルギーをコンデンサとコイルの間で交互に受け渡し、エネルギーが保存される。しかし、現実には損失があるので振動は次第に小さくなる。
図１０(a)は、コンデンサの上側の電極に＋の電荷がフルに充電されている状態を示している。コンデンサにのみエネルギーが蓄えられており、コイルにはエネルギーが蓄えられていない。
図１０(b)は、コンデンサから放電がなされて電流が流れる状態を示している。このとき、コンデンサに蓄えられたエネルギーがコイルに移動している。
図１０(c)は、電流が最大の状態を示している。このときコンデンサは放電しきっており、コイルにのみエネルギーが蓄えられている。
図１０(d)は、電流が流れ続け、コンデンサを逆向きに充電する状態を示している。このとき、コイルに蓄えられたエネルギーがコンデンサに移動している。
図１０(e)は、コンデンサへの逆向きの充電が終了した状態を示している。コイルのエネルギーがなくなり、コンデンサにエネルギーが蓄えられている。
図１０(f)は、コンデンサから放電がなされて電流が流れる状態を示している。電流の向きは、図１０(b)の向きとは逆向きである。
位相を比較すると、コイルに流れる電流の位相は電圧よりも９０°遅れる。また、コンデンサに流れる電流の位相は電圧よりも９０°進む。

図１１は、直列共振と並列共振との違いを説明する図である。
図１１(a)は、直列共振回路の回路構成を示す。図１１(b)は、並列共振回路の回路構成を示す。
図１１(c)は、直列共振時の電流と周波数の関係を示す。直列共振回路は共振周波数において、インピーダンスがゼロに近く電流の通過量が最大になる。
図１１(d)は、並列共振時の電流と周波数の関係を示す。並列共振回路は共振周波数において、インピーダンスが無限大に近く、電流の通過量が最小となる。
図１１(e)は、直列共振回路のＱ値との関係を示す。共振時には、Ｌ（コイル）やＣ（コンデンサ）には、電源電圧のＱ倍の電圧がかかる。
図１１(f)は、並列共振回路のＱ値との関係を示す。共振時には、Ｌ（コイル）はＣ（コンデンサ）には、電源電流のＱ倍の電流がかかる。

図１２は、並列共振回路における共振状態と駆動状態とを説明する図である。
図１２(a)は、並列共振回路が安定して共振している状態を示している。スイッチのオン、オフで交流に近い状態を作る。
図１２(b)は、駆動状態を示す。コイル電圧がゼロのタイミングで、スイッチをオンにしてグランドと接続する。コイル電流がコンデンサに流れている間は、直列共振回路系の動きをする。すなわち、電圧が最小で電流が流れる状態である。５パーセントから１６パーセントのＤｕｔｙ比制御が好ましい。
結果的に、スイッチングにより、並列共振と、直列共振を時分割で繰り返しているのだが、同時に、交流発振に必要な、スイッチングも兼ねて動作している事になる。交流発振の観点でいえば、本来なら、Dutyが50%でスイッチングするべきだが、本発明は、駆動時間すなわち直列共振の時にエネルギーが受電コイルに移動するので、給電したい電力に応じて、よりDutyが小さく、適切であるほど効率の良い給電ができるのである。ちなみに、Dutyが大きすぎると、交流発振の余力で、スイッチングを無視して、発振が再開するので、その前にスイッチングする。

図１３は、距離と結合係数との関係を説明する図である。
図１３(a)は、距離（給電コイルと受電コイルとの距離）やずれ（給電コイルの中心と受電コイルの中心とのずれ）により、結合係数がどれだけ変化するかを示すグラフである。
結合係数が低いと、距離やずれによる変動は少ない。つまり、給電距離、給電範囲（ずれ）が大きく確保できる。
図１３(b)は、このデータどりをするために用いた給電コイルを示す。縦方向が受電コイルの直径の３倍であり、横方向が受電コイルの直径の６倍の矩形コイルを用いている。図１３(c)は、このデータどりをするために用いた受電コイルを示す。同心円状に、１０巻きしたコイルを用いている。給電側にインピーダンスアナライザを接続し、受電側をオープンとショートの状態のインピーダンスを測定することにより、結合係数を測定したものである。

図１４は、給電側と受電側とで共振周波数が同じである場合の結合特性を示す。使用コアは、給電側と受電側、いずれもフェライト板であり、コイルは１０μＨである。共振周波数がいずれも２３０ＫＨｚと同じである。図１４(a)は、給電側と受電側との間の距離が２０ｍｍである。図１４(ｂ)は、給電側と受電側との間の距離が１０ｍｍである。図１４(c)は、給電側と受電側との間の距離が１５ｍｍである。図１４(d)は、給電側と受電側との間の距離が５ｍｍである。コイル間の距離が２０ｍｍのときと、コイル間の距離が１５ｍｍのときに、単峰特性となっている。コイル間の距離が１０ｍｍのときと、コイル間の距離が５ｍｍのときに、双峰特性となっている。
一般的に、同じ周波数で共振するコイルとコイルが近づくと、この図の様に、双峰特性が現れる。この時、双峰のピークを狙って共振させようとすると、特性は良くなるが、この部分は、狭い共振周波数であり、不安定である為、使う事は難しい。結果的に、給電距離や温度等の環境の変化などで起こる共振周波数のずれに対し、特性が変化しやすく、共振周波数を動的に合わせる必要性がでてくる。

図１５は、給電側と受電側とで共振周波数が違う場合の結合特性を示す。使用コアは、給電側と受電側、いずれもフェライト板であり、コイルは１０μＨである。共振周波数が給電側が２５０ＫＨｚし、受電側が２１５ＫＨｚである。図１５(a)は、給電側と受電側との間の距離が２０ｍｍである。図１５(ｂ)は、給電側と受電側との間の距離が１０ｍｍである。図１５(c)は、給電側と受電側との間の距離が１５ｍｍである。図１５(d)は、給電側と受電側との間の距離が５ｍｍである。コイル間の距離が２０ｍｍのときと、コイル間の距離が１５ｍｍのときに、単峰特性となっている。コイル間の距離が１０ｍｍのときと、コイル間の距離が５ｍｍのときに、双峰特性となっている。しかし、双峰特性を構成する二つの間の谷の部分の凹み、図１４に比較すると小さいことがわかる。
本発明では、共振周波数が給電側と受電側で、ずれた周波数としているが、結果的に、結合特性の双峰特性が緩くなり、給電距離や温度等の環境の変化などで起こる共振周波数のずれに対し、良い特性が維持できる事になる。よって、本発明では、一度チューニングを行なえば、基本的に固定周波数で良い。

図１６は。AC特性代表図である。AC特性においても、周波数によって双峰特性が見ることがてきる。図１６(a)は、結合係数４％、図１６(b)は、結合係数１０％、図１６(c)は、結合係数１５％の時のＡＣ特性を示す。この図は、適切な結合係数と、給電側と受電側の共振周波数のずれの妥当性を見出す為の図である。図１６に示すように、いわゆる双峰特性のピーク点が２つ受電側AC特性で現れる。本発明のシステムでは、結合係数10％前後でも、高出力が得られる。それはこの2つ目のピーク点が影響していると考えられる。但しピーク点が一致する様に設計するわけではない。
この様に、低い結合係数の中でも、この図では、１０％の結合係数が適切であり、かつ、給電側と受電側の共振周波数のずれている方が結果的にも良い事が証明できる。本発明の主たる説明では、駆動時間と共振時間で、周期、すなわち共振周波数を求めているが、このAC特性にて、共振周波数を決定しても、ほぼ同じ結果を得る事ができる。

結合係数＝４％で、図１６(a)の（給電側）共振周波数の場合、双峰特性の影響を受けてしまうが、結合係数＝１５％では、影響がかなり小さい。つまり、定まった（給電側）共振周波数では、結合係数を正しく設計する事で、双峰特性のピーク点のような急峻な変動は見られない設計ができる。
逆に、定まった結合係数をベースに、適切な、（給電側）共振周波数を設計する事ができる。

≪単峰特性、双方特性について着目した実施例と、図１０～図１６までのデータとの関係について≫
一般的に、共振周波数を給電側と受電側で、ずらしている場合では、双峰特性を利用し、不安定な特性を利用していると認識されるが、本発明では、スイッチングのDuty比、給電側と受電側のコイルの結合係数、そして、AC特性を、熟考し、多くのサンプルで実証した結果、本発明における、並列共振回路の特性を引き出しつつ、駆動時間では、直列共振回路の様な働きを示し、更には双峰特性を緩くした上で、逆に、双峰の谷部を利用した形にする事で、ロバスト性といわれる、給電距離、給電範囲、環境変化における共振周波数の変動に強い装置にする事ができた。

本発明のワイヤレス給電システムは、並列共振回路ではワイヤレス給電は向かないとされていた定説に、解決の方法を提示する画期的なものであり、並列共振回路で、高い給電効率のワイヤレス給電が可能になると同時に、低い結合係数で、高い給電効率となる事から、給電距離や給電範囲、また柔軟な受電コイルの設計が可能となり、更に、複数を同時に給電する事が可能となった。更に、並列共振回路であるがゆえに、スイッチ回路など部品点数が少なく構成できる事から、給電における損失が低くでき、発熱をおさえる事が可能である。これらのことから、今までできなかったワイヤレス給電の可能性を広げることができ、ひいては充電を必要とするあらゆる産業に用いられる。

１ 受電コイル
２ 受電器
３ 受電側共振用コンデンサー
４ 整流回路
５ 負荷
６ 電圧安定化回路
７ ショットキーバリアダイオード
１０ 給電器
１１ 給電コイル
１２ スイッチ回路
１４ 給電側共振用コンデンサー
１５ 周波数調整回路
１６ 共振状態センサー
１７ 制御回路
１８ 電源
１９ 電流センサー
２０ 電圧センサー
２１ 駆動電圧パルス
２２ 共振コイル電流
２３ 共振コイル電圧
２４ 駆動電流
２５ 駆動パルス幅
２６ 給電側共振周期
２７ 受電側共振周期
２８ 駆動時間
２９ 共振時間
３１ 駆動電圧パルス
３２ 受電側ダイオード電流
３３ 駆動側共振コイル電圧
３４ 駆動電流
３５ 受電コイル電流
３７ 受電側共振周期
４１ 一般的な直列共振回路のデータ
４２ 本発明の一例のデータ
４３ ケースの厚み分
５１ 一般的な直列共振回路のデータ
５２ 本発明の一例のデータ
７１ 受電コイルユニット
７２ 出力端子
７３ 給電コイルユニット
７４ 入力端子
７５ 制御端子
７９ 給電コイルユニット
８０ 受電コイルユニット
８１ 給電距離
８３、８４ 給電コイルユニット回路
８５ 制御回路
８６ 制御信号線及び共振状態センサー信号線

Claims (17)

1. 磁束を発生する給電コイルと、該給電コイルに磁束を発生させるべく電力を供給する給電回路部とを有する給電器と、
   前記給電コイルから発せられた磁束を受け取る受電コイルと、電磁誘導により該受電コイルに発生したエネルギーを回収する受電回路部とを有する受電器と
   からなり、共振現象を用いた電磁誘導により、前記給電器から前記受電器へ電気的エネルギーを供給するワイヤレス給電システムであって、
   前記受電器の受電回路部は、
   前記受電コイルとの組み合わせで受電側共振周期で共振するように受電側共振回路を形成する受電側共振用コンデンサー
   を有し、
   前記給電器の前記給電回路部は、
   前記給電コイルとの組み合わせで給電側共振周期で共振するように給電側並列共振回路を形成する給電側共振用コンデンサーと、
   前記給電器の給電コイルに対して、駆動電流を流すスイッチオン状態と、駆動電流を切るスイッチオフ状態とを、前記受電側共振周期を周期として、交互に繰り返すスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路に対して、オンとオフを制御する駆動パルス信号を入力し、当該駆動パルス信号を入力するタイミングを調整する制御回路と、
   前記給電側共振用コンデンサーの容量又は前記給電コイルのインダクタンスの微調整を行い、前記給電側共振周期と前記駆動パルス信号のパルス幅との合計が前記受電側共振周期に一致するように調整する給電側チューニング調整回路と
   を有することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
2. 請求項１に記載した並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
   前記受電器の受電回路部は、
   前記受電側共振用コンデンサーの容量又は前記受電コイルのインダクタンスの微調整を行う受電側チューニング調整回路を
   さらに有することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載した並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
   前記給電側チューニング調整回路は、
   前記受電側共振周期(t3)が、前記スイッチ回路のオフの時間、すなわち前記給電器の共振状態の時間(t2)に駆動状態の時間(t1)を合計した時間（t1+t2）に対して、0.9(t1+t2)＝＜t3＝＜1.1(t1+t2)が成立するように作用することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
4. 請求項３に記載する並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
   前記給電側チューニング調整回路は、
   単数又は複数の異なる並列に接続されるコンデンサーを有し、
   当該単数又は複数のコンデンサーを用いて、前記給電側共振用コンデンサーの容量の調整を行うことを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
5. 請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載する並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
   前記スイッチ回路は、
   共振コイル電圧がゼロ値近傍になるタイミングで前記駆動パルス信号をオンにし、
   前記駆動パルス信号がオンである間、共振コイル電圧をゼロ値近傍で維持するものであり、
   それにより、前記駆動パルスがオンの間、共振コイル電流を上限とした駆動電流が流れるように制御する
   ことを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
6. 請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載する並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
   前記給電器の前記駆動電流によって発生する共振コイル電流の歪み成分を、それによる給電コイルの磁束の変動とし、電磁誘導により受電器の受電コイルに発生したエネルギーとして、受電回路において回収して、給電回路から受電回路へのエネルギー移動を実現することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
7. 請求項６に記載する並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
   前記給電器の前記給電コイルは、１巻きから５巻き以下のコイルで構成されるものであり、当該給電コイルのコイルサイズは、前記受電器の前記受電コイルのサイズより大きいことを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
8. 請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載する並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
   前記給電器の前記給電コイルと前記給電側共振用コンデンサーとは、所定の共振周波数に合わせた並列共振回路を構成し、前記受電器の前記受電コイルと前記受電側共振用コンデンサーとは、並列共振回路又は直列共振回路のいずれかを構成することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
9. 請求項３から請求項８までのいずれか１項に記載した並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
   前記給電器の駆動時間、即ち駆動パルスをオンとする時間は、前記受電器の共振周波数の周期の４分の１以下とし、その範囲で、求める給電範囲、給電距離、給電コイル及び受電コイルの仕様を考慮した給電効率及び前記受電器の出力電力が高まる駆動時間になるように駆動時間を調整する駆動時間調整回路をさらに有することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
10. 請求項３から請求項９までのいずれか１項に記載した並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
    前記チューニング調整回路は、
    前記給電器の前記給電コイルと、前記受電器の前記受電コイルとの結合係数Ｋが、Ｋ＝０．３（３０％）以下の範囲、又はそれに近づける結合係数Ｋで、所望する給電効率及び受電器の出力電力が所定以上になるように、給電範囲、給電距離、前記給電コイル及び前記受電コイルの仕様を定め、かつ給電効率が高まる駆動時間になるように、前記給電コイルのインダクタンスを調整することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
11. 請求項３から請求項１０までのいずれか１項に記載した並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
    スイッチのオン・オフのタイミングを作る周波数調整回路と、
    共振状態センサーと
    をさらに有し、
    前記共振状態センサーは、
    前記制御回路に接続された電圧センサーと電流センサーと、
    前記電圧センサー及び前記電流センサーの入力により位相を検波する位相検波回路と
    を有し、
    前記制御回路は、
    前記スイッチ回路と、前記周波数調整回路との双方を統括して制御し、
    高い給電効率になる共振周波数又は給電能力(電力)となるように、前記共振状態センサーの出力に基づいて、給電側の共振周波数の周期を調節する為に駆動パルスの時間を調整し、共振用コンデンサーを調整し、または給電コイルパターンを切り替えることを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
12. 請求項１１に記載した並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
    前記給電器の前記制御回路は、
    前記共振状態センサーからの情報に基づいて、異常な共振状態であると判断した場合には、通常状態から、駆動パルスの停止を行って一時的に給電効率をゼロに近づけさせるとともに、さらに、給電の停止、または待機状態（スリープ状態）に移行することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
13. 請求項１２に記載の並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
    前記給電器の前記制御回路は、
    前記待機状態（スリープ状態）において、所定の間欠的で、かつ通常より弱い出力で給電を行い、
    前記受電器が給電可能な状態にある時には、前記共振状態センサーの出力に基づいて判断を行い、通常状態に戻る
    ことを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
14. 請求項１２又は請求項１３に記載の並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
    前記給電コイルと前記給電側共振用コンデンサーと、前記スイッチ回路と前記制御回路とを有する給電器が複数個併設された給電器複合体と、
    前記給電器複合体を形成する複数の給電器の前記制御回路を統括的に制御する統括制御回路と
    をさらに有し、
    前記統括制御回路は、前記複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
15. 請求項１４に記載の並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
    前記統括制御回路は、
    前記給電器複合体を構成する複数の給電器のそれぞれを、給電距離、給電範囲、給電能力を切り替えて利用すべく、各々の給電コイルの仕様、共振周波数、駆動時間の仕様を設定し、
    前記給電器のそれぞれに設けられた共振状態センサーからの情報に基づいて、前記複数の給電器の状態、即ち給電の停止状態、待機状態（スリープ状態）、通常状態を制御する
    ことを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
16. 請求項３から請求項１５に記載の該給電器の並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
    前記給電器は、
    デジタル信号の送信データのビット列に対応して搬送波の振幅を変化させることで送信データを送受信する給電器側通信手段を有し、
    前記受電器は、
    個体識別ＩＤ及び状態センサーによる所定の情報を有し、
    前記給電器側通信手段は、
    受電器側の個体識別と状態認識を取得し、
    前記給電器側の制御回路は、
    異物検知対策、及び給電効率を上げるための駆動パルスの時間を調整し、共振用コンデンサーを調整し、または給電コイルパターンを切り替える共振周波数調整を実行することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。
17. 請求項１６に記載する並列共振回路のワイヤレス給電システムであって、
    前記受電器は、
    必要とする出力電力に関する出力電力情報を変動するものとして有しており、
    前記給電器側通信手段は、
    前記受電器の出力電力情報を受信し、
    前記給電器は、
    前記給電器側通信手段が受信した出力電力情報に合わせて、前記受電器の共振周波数の周期の範囲で、前記給電器の駆動時間を制御する駆動時間対話調整回路
    をさらに有することを特徴とする並列共振回路のワイヤレス給電システム。

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