JPWO2018229841A1 - 無線給電装置 - Google Patents

Abstract

磁場の共鳴を利用して電力が伝送される第１コイルと、前記第１コイルに接続される第１コンデンサと、前記第１コイルに接続される負荷に係る負荷情報を取得する負荷検出部と、前記負荷情報を送信する第１通信部と、を有する受電共鳴回路と、磁場の共鳴を利用して前記第１コイルに電力を伝送する第２コイルと、前記第２コイルに接続される第２コンデンサと、前記第１通信部から送信される前記負荷情報を受信する第２通信部と、前記負荷情報に基づいて、前記受電共鳴回路との送電効率が最も高くなるように、前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサのうち少なくとも一方の静電容量を決定する決定部と、を有する送電共鳴回路と、を備える。

Description

本発明は、無線給電装置に関する。

例えば、受電コイルに接続されている可変コンデンサの容量を調整して、磁界エネルギーの伝達効率を一定値に保つ技術が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−７０４５４

上記の特許文献１には、送電コイルから受電コイルに磁界エネルギーを伝送する伝送効率を一定に保つために、受電コイル側で発生する直流電流に応じて可変コンデンサの容量を調整する無線給電装置が開示されている。しかし、該無線給電装置においては、接続される負荷によって、コイル間における送電効率が低下する虞があった。

前述した課題を解決する主たる本発明は、磁場の共鳴を利用して電力が伝送される第１コイルと、前記第１コイルに接続される第１コンデンサと、前記第１コイルに接続される負荷に係る負荷情報を取得する負荷検出部と、前記負荷情報を送信する第１通信部と、を有する受電共鳴回路と、磁場の共鳴を利用して前記第１コイルに電力を伝送する第２コイルと、前記第２コイルに接続される第２コンデンサと、前記第１通信部から送信される前記負荷情報を受信する第２通信部と、前記負荷情報に基づいて、前記受電共鳴回路との送電効率が最も高くなるように、前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサのうち少なくとも一方の静電容量を決定する決定部と、を有する送電共鳴回路と、を備える。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、受電共鳴回路に接続される負荷に係る情報を送電共鳴回路に送信することで、負荷に係る情報に基づいて送電共鳴回路の諸条件を調整し、送電共鳴回路と受電共鳴回路の間の送電効率を最も良くできる。

第１実施形態にかかる無線給電装置の構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態にかかる制御部の構成の一例を示す図である。 第１実施形態にかかる共鳴情報テーブルの一例を示す図である。 第１実施形態にかかる無線給電装置の処理フローの一例を示す図である。 第２実施形態にかかる無線給電装置の構成の一例を示すブロック図である。 第２実施形態にかかる共鳴情報テーブルの一例を示す図である。 第３実施形態にかかる無線給電装置の構成の一例を示すブロック図である。 第３実施形態にかかる共鳴情報テーブルの一例を示す図である。 第４実施形態にかかる無線給電装置の構成の一例を示すブロック図である。 第４実施形態にかかる共鳴情報テーブルの一例を示す図である。 第５実施形態にかかる無線給電装置の構成の一例を示すブロック図である。 第５実施形態にかかる共鳴情報テーブルの一例を示す図である。 その他の実施形態にかかる無線給電装置の構成の一例を示すブロック図である。 その他の実施形態にかかる無線給電装置の構成の一例を示すブロック図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。以下の説明において、同一符号を付した部分は同一の要素を表し、その基本的な構成および動作は同様であるものとする。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＝＝構成＝＝
図１、図２、図３を参照しつつ、第１実施形態に係る無線給電装置１００の構成について、以下の通り説明する。図１は、第１実施形態にかかる無線給電装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図２は、第１実施形態にかかる制御部３７０の構成の一例を示す図である。図３は、第１実施形態にかかる共鳴情報テーブル３７２ａの一例を示す図である。

無線給電装置１００は、対向する一方のコイルから発せられる磁界が他方のコイルに共鳴するという原理を利用して、電力をワイヤレスで伝送する装置である。このような機能を有する無線給電装置１００は、図１に示すように、受電共鳴回路２００と、送電共鳴回路３００と、を含んで構成されている。

無線給電装置１００は、受電共鳴回路２００における受電共鳴周波数と、送電共鳴回路３００における送電共鳴周波数と、が等しくなるときに送電効率が最も高くなる。ここで、送電効率とは、送電共鳴回路３００で発生する電力と、受電共鳴回路２００に伝送される電力と、の比率をいう。また、送電共鳴周波数および受電共鳴周波数は、それぞれの共鳴回路における静電容量およびインダクタンスに依存する。つまり、受電共鳴回路２００に接続される負荷により、受電共鳴回路２００の受電共鳴周波数が変動する。そのため、無線給電装置１００では、変動する受電共鳴周波数に応じて送電共鳴周波数を調整する送電共鳴回路３００を有する。さらに、無線給電装置１００は、受電共鳴回路２００側に接続される負荷の情報（以下、「負荷情報」と称する。）を送電共鳴回路３００側に送信する機能を有する。これにより、負荷情報に応じて、送電共鳴回路３００の送電共鳴周波数を調整することにより、送電効率を高めることができる。以下、受電共鳴回路２００および送電共鳴回路３００の構成について、詳細に説明する。

＜＜受電共鳴回路２００＞＞
受電共鳴回路２００は、図１に示すように、整流回路２１０と、第１コイル２２０と、コンデンサ２３０と、負荷検出部２４０、第１通信部２５０と、を含んで構成されている。そして、受電共鳴回路２００には、負荷が接続されている。

受電共鳴回路２００では、後述する第２コイル３４０で発生した磁界に第１コイル２２０が磁気共鳴することにより、第１コイル２２０に電流が発生する。受電共鳴回路２００は、第１コイル２２０、コンデンサ２３０、負荷で定まる受電共鳴周波数を有する。受電共鳴周波数（ｆ１）は、以下の式（１）で表される。

式（１）において、Ｌは、第１コイル２２０のインダクタンス値を示し、第１コイル２２０の固有の値である。Ｃは、コンデンサ２３０の静電容量値を示し、コンデンサ２３０の固有の値である。尚、負荷は、抵抗（Ｒ）、誘導性リアクタンス、容量性リアクタンスから算出されるインピーダンスを有する。つまり、受電共鳴周波数は、第１コイル２２０、コンデンサ２３０および負荷の諸条件によって定まる。この受電共鳴周波数を生じる受電共鳴回路２００の各構成要素について、以下のとおり詳述する。

整流回路２１０は、例えば、第１コイル２２０で受電される交流電流を直流電流に変換する回路である。整流回路２１０は、例えば、第１コイル２２０及びコンデンサ２３０の両端に並列に接続されている。

第１コイル２２０は、第２コイル３４０から発する磁界に共鳴して交流電力を発生させるコイルである。第１コイル２２０は、固定されたインダクタンス値を有する。第１コイル２２０は、例えば、リッツ線で形成されて表皮効果の影響を軽減し、アルファ巻きコイルである。第１コイル２２０は、例えば、導電線を介してコンデンサ２３０と並列に接続され、整流回路２１０を介して負荷に並列に接続されている。第１コイル２２０は、磁界に共鳴するとリッツ線に電流が流れる。

コンデンサ２３０は、負荷及び第１コイル２２０とともに受電共鳴回路２００を形成するコンデンサである。コンデンサ２３０は、固定された静電容量値を有する。コンデンサ２３０は、導電線を介して第１コイル２２０に接続され、導電線を介して第１コイル２２０とは反対側で整流回路２１０を介して負荷に接続されている。なお、コンデンサ２３０は、可変できるコンデンサであってもよい。この場合については、その他の実施形態で詳細に説明する。

負荷検出部２４０は、負荷における、静電容量、インダクタンスおよび抵抗（以下、「負荷諸量」と称する。）を検出する部分である。負荷検出部２４０は、例えばＬＣＲメーターである。ただし、負荷検出部２４０は、少なくとも負荷の静電容量およびインダクタンスを検出できるものであればよい。負荷検出部２４０は、検出した負荷諸量を示す情報を第１通信部２５０に出力する。

第１通信部２５０は、負荷情報を第２通信部３６０に送信する機能を有する。第１通信部２５０は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩｒＤＡまたはＷｉ−Ｆｉを用いて第２通信部３６０と通信する。なお、第１通信部２５０の通信方式は、特に限定されるものではなく、少なくとも負荷情報を送信できる通信方式であればよい。

負荷は、例えば、送電共鳴回路３００から供給される電力で動作する電気機器等の電力負荷である。負荷は、導電線を介してコンデンサ２３０に接続され、導電線を介してコンデンサ２３０とは反対側で第１コイル２２０に接続されている。

＜＜送電共鳴回路３００＞＞
送電共鳴回路３００は、図１に示すように、電源３１０と、コンバータ３２０と、高調波電源３３０と、第２コイル３４０と、可変コンデンサ３５０と、第２通信部３６０と、制御部３７０と、を含んで構成されている。

送電共鳴回路３００は、電源３１０から給電される交流電力を、コンバータ３２０を介して直流電力に変換し、さらに、高調波電源３３０を介して直流電力を所望の周波数の交流電力に変換し、可変コンデンサ３５０を介して第２コイル３４０に交流電流を供給する装置である。送電共鳴回路３００は、交流電流に基づいて第２コイル３４０で磁界を発生させる。送電共鳴回路３００は、第２コイル３４０および可変コンデンサ３５０で定まる送電共鳴周波数を有する。送電共鳴周波数（ｆ２）は、以下の式（２）で表される。

式（２）において、ｆ０は、周波数を示し、第２コイル３４０のインダクタンスの値と可変コンデンサ３５０の静電容量の値とに依存する。又、ｋは、結合係数を示す。結合係数は、送電共鳴回路３００の第２コイル３４０で発生する磁界が受電共鳴回路２００の第１コイル２２０に影響を及ぼす度合いを示す係数である。結合係数は、例えば、第２コイル３４０と第１コイル２２０との間の距離などに依存する。ここで、送信共鳴周波数と受電共鳴周波数とが同周波数で共振する場合、受電共鳴回路２００において、誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスが打消し合い、誘導性リアクタンスが出力電流を抑制しなくなるため、送電効率が向上する。そこで、送電共鳴回路３００は、受電共鳴回路２００に接続される負荷に応じて、可変コンデンサ３５０を可変して静電容量を調整することにより送電共鳴周波数を調整する。この送電共鳴周波数を生じる送電共鳴回路３００の各構成要素について、以下のとおり詳述する。

電源３１０は、例えば、送電共鳴回路３００に電力を供給する装置である。電源３１０は、コンバータ３２０と電気的に接続され、交流電力を供給する装置である。電源３１０の容量は、受電共鳴回路２００に接続される負荷の想定される容量よりも大きい容量であることが好ましい。これにより、送電効率を考慮して送電することができる。

コンバータ３２０は、例えば交流電力を直流電力に変換する装置である。コンバータ３２０は、例えば、電源３１０と電気的に接続され、電源３１０とは反対側で高調波電源３３０と電気的に接続されている。

高調波電源３３０は、例えば、コンバータ３２０から供給される直流電流を、送電共鳴回路３００の所望の周波数の交流電流に変換する電源である。高調波電源３３０は、例えば、ハーフブリッジ出力回路を含んで構成されている。

第２コイル３４０は、交流電流が印加されて磁界を発生させるコイルである。第２コイル３４０は、例えばリッツ線で形成されて表皮効果の影響を軽減し、例えばアルファ巻きコイルである。第２コイル３４０は、導電線を介して可変コンデンサ３５０に接続され、導電線を介して可変コンデンサ３５０とは反対側で高調波電源３３０に接続されている。第２コイル３４０から発する磁界（磁束）が、受電共鳴回路２００の第１コイル２２０に到達すると磁界の共鳴が起こり、第１コイル２２０に電流が流れる。

可変コンデンサ３５０は、例えば、送電共鳴周波数を調整するために、静電容量を任意に調整できるコンデンサである。可変コンデンサ３５０は、例えば、回動する電極と固定された電極とに挟まれるように誘電体が設けられて構成されている。可変コンデンサ３５０は、例えば、回動する電極と固定された電極との対向する面積によって静電容量を調整することができる。可変コンデンサ３５０は、導電線を介して高調波電源３３０に接続され、導電線を介して高調波電源３３０とは反対側で第２コイル３４０に接続されている。つまり、可変コンデンサ３５０は、高調波電源３３０と第２コイル３４０との間にあって、夫々と直列接続されるように配置されている。可変コンデンサ３５０は、例えば、回動する電極の回動軸とサーボモータ（不図示）の回転軸とが同軸で連結されている。つまり、サーボモータの回転軸を回転させることによって静電容量を調整することができる。

第２通信部３６０は、第１通信部２５０から負荷情報を受信する機能を有する。第２通信部３６０は、第１通信部２５０と通信可能であればよい。つまり、第２通信部３６０の通信方式は、第１通信部２５０の通信方式に適応する通信方式であればよい。

制御部３７０は、負荷情報に基づいて可変コンデンサ３５０の静電容量を調整する部分である。制御部３７０は、図２に示すように、演算処理部３７１と、記憶部３７２と、入力部３７３と、出力部３７４と、メモリ３７５と、を含んで構成されている。

演算処理部３７１は、例えばＣＰＵあるいはＭＰＵなどで構成されている。演算処理部３７１は、メモリ３７５に格納されているプログラムを読み込むことにより、各種機能を実現する。演算処理部３７１は、図２に示すように、負荷取得部３７１ａと、決定部３７１ｂと、調整部３７１ｃと、を有している。演算処理部３７１は、記憶部３７２から各種情報を読み出して、上述した各構成要素の処理を実行する。

負荷取得部３７１ａは、第２通信部３６０から入力される負荷情報を取得する機能を有する。負荷取得部３７１ａは、取得した負荷情報を記憶部３７２に出力する。

決定部３７１ｂは、負荷取得部３７１ａが取得した負荷情報に基づいて、可変コンデンサ３５０の静電容量を決定する機能を有する。決定部３７１ｂは、記憶部３７２の共鳴情報テーブル３７２ａを参照して、負荷情報（負荷静電容量、負荷インダクタンス、負荷抵抗）に対応する可変コンデンサ３５０の静電容量を特定する。決定部３７１ｂは、特定した静電容量を示す情報（以下、「可変静電容量情報」と称する。）を調整部３７１ｃに出力する。

また、決定部３７１ｂは、例えば、負荷情報に基づいて、送電共鳴回路３００の電源３１０から給電可能な、受電共鳴回路２００に接続される負荷であるか否かを判定する機能を有していることが好ましい。例えば、電源３１０が給電可能な上限の負荷情報を予め記憶部３７２に記憶させ、決定部３７１ｂは、受電共鳴回路２００から受信する負荷情報を記憶部３７２の上限の負荷情報と比較することにより、給電可能か否かを判定する。給電可能でないと判定した場合、表示部（不図示）に給電不可であることを表示させる。これにより、給電が十分に行われない状況を回避できる。

また、決定部３７１ｂは、例えば、可変コンデンサ３５０の静電容量の値が上限値又は下限値の何れか一方であるか否かを判定する機能を有していることが好ましい。例えば、決定部３７１ｂは、回動軸の回動位置を示す情報を取得し、可変コンデンサ３５０の静電容量の値が上限値、下限値、上限値及び下限値の間の値の何れの値であるかを判定する。なお、可変コンデンサ３５０の上限値及び下限値は、可変コンデンサ３５０の仕様に応じて定められる値であって、予め記憶部３７２に記憶されているものとする。決定部３７１ｂは、調整部３７１ｃに判定結果を示す情報を出力する。これにより、可変コンデンサ３５０の静電容量の値は、調整部３７１ｃによって上限値及び下限値の範囲内の何れかの値に調整される。

調整部３７１ｃは、決定部３７１ｂが特定した可変静電容量情報に基づいて、可変コンデンサ３５０の静電容量を制御する機能を有する。調整部３７１ｃは、可変静電容量情報に対応する制御信号を可変コンデンサ３５０に出力する。可変コンデンサ３５０は、該制御信号に基づいて、サーボモータの回転軸を回転させる。これにより、可変コンデンサ３５０の静電容量が、送電共鳴回路３００の送電効率が最も良くなうように設定される。

記憶部３７２は、プログラムや各種情報を記憶する装置である。記憶部３７２は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭあるいはフラッシュメモリなどで構成されている。記憶部３７２は、共鳴情報テーブル３７２ａを格納している。共鳴情報テーブル３７２ａは、図３に示すように、負荷諸量と、送電効率が最も高くなる可変コンデンサ３５０の静電容量と、を対応付けるテーブルである。

共鳴情報テーブル３７２ａは、データを読み出すための整列番号が入力される“ＩＤ”項目と、負荷の静電容量の値を示す“静電容量”項目と、負荷のインダクタンスの値を示す“インダクタンス”項目と、負荷の抵抗の値を示す“抵抗”項目と、負荷諸量において送電効率が最も高くなる可変コンデンサ３５０の静電容量の値を示す“可変静電容量”項目と、を対応付けて格納している。なお、共鳴情報テーブル３７２ａのデータベース形式は、一例を示すものであり、演算処理部３７１が参照可能なデータベース形式であればよい。また、共鳴情報テーブル３７２ａに格納される項目は限定されるものではなく、該項目には少なくとも負荷の静電容量および負荷のインダクタンスの項目が含まれていればよい。

出力部３７４は、例えば、調整部３７１ｃから入力される制御信号を可変コンデンサ３５０に出力するインターフェイスである。出力部３７４は、少なくとも調整部３７１ｃおよび可変コンデンサ３５０と電気的に接続されている。入力部３７３は、例えば、第２通信部３６０から負荷情報が入力されるインターフェイスである。入力部３７３は、少なくとも調整部３７１ｃと電気的に接続されている。メモリ３７５は、演算処理部３７１が処理するためのプログラムを格納する装置である。メモリ３７５は、例えば、ハードディスクドライブ、ＳＳＤあるいは光学式記憶装置などで構成されている。

＝＝動作手順＝＝
図４を参照しつつ、第１実施形態に係る無線給電装置１００の動作手順について、以下の通り説明する。図４は、第１実施形態にかかる無線給電装置１００の処理フローの一例を示す図である。

先ず、受電共鳴回路２００の第１コイル２２０と送電共鳴回路３００の第２コイル３４０とが対向するように配置される。受電共鳴回路２００に負荷が接続されると、負荷検出部２４０は負荷情報を取得する。負荷検出部２４０は、第１通信部２５０に負荷情報を出力する（Ｓ１００）。これにより、受電共鳴回路２００に接続された負荷の負荷諸量を送電共鳴回路３００に送信することができる。

次に、第１通信部２５０は、所定の通信形式により負荷情報を第２通信部３６０に送信する（Ｓ１０１）。第２通信部３６０は、受信した負荷情報を制御部３７０に送信する（Ｓ１０２）。これにより、制御部３７０は、受電共鳴回路２００に接続された負荷の負荷諸量を認識できる。制御部３７０は、以下の処理により、送電共鳴回路３００と受電共鳴回路２００との間の送電効率を最も高くする。

次に、負荷取得部３７１ａは、入力部３７３を介して、負荷情報を取得する（Ｓ１０３）。決定部３７１ｂは、負荷情報と、記憶部３７２の共鳴情報テーブル３７２ａの“負荷諸量”項目の各項目の情報と、を比較して、可変コンデンサ３５０の静電容量を決定する（Ｓ１０４）。図３を参照しつつ、より具体的に述べると、負荷諸量における静電容量が“０．０１”であり、インダクタンスが“０．０２”であり、抵抗が“０．０１”であるとき、決定部３７１ｂは可変コンデンサ３５０の静電容量を“０．０２”として決定する。

次に、調整部３７１ｃは、決定部３７１ｂで決定した静電容量に基づいて、静電容量を調整するための制御信号を可変コンデンサ３５０に出力する（Ｓ１０５）。これにより、制御部３７０は、該負荷において、送電効率が最も高くなるように送電共鳴回路３００を調整できる。

なお、Ｓ１０４およびＳ１０５において、可変コンデンサ３５０の静電容量が上限値または下限値を逸脱するような調整を回避するために、以下のような手順を行ってもよい。

決定部３７１ｂは、例えば回動軸の回動位置を示す情報を取得し、可変コンデンサ３５０の静電容量の値が上限値であるか否かを判定する。そして、可変コンデンサ３５０の静電容量の値が上限値ではない場合、調整部３７１ｃは、可変コンデンサ３５０の静電容量を所定の静電容量であるΔＣだけ増加させるための制御信号を発生する。可変コンデンサ３５０のサーボモータは、制御信号に含まれる情報に従って、可変コンデンサ３５０の静電容量がΔＣだけ増加するように、回動軸を指定された回動方向に指定された回動量だけ回動させる。

また、決定部３７１ｂは、例えば回動軸の回動位置を示す情報を取得し、可変コンデンサ３５０の静電容量の値が下限値であるか否かを判定する。可変コンデンサ３５０の静電容量が下限値ではない場合、調整部３７１ｃは、可変コンデンサ３５０の静電容量を所定の静電容量であるΔＣだけ減少させるために、サーボモータに制御信号を出力する。サーボモータは、制御信号に含まれる情報に従って、可変コンデンサ３５０の静電容量がΔＣだけ減少するように、回動軸を指定された回動方向に指定された回動量だけ回動させる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図５、図６を参照しつつ、第２実施形態に係る無線給電装置１１００の構成について、以下の通り説明する。図５は、第２実施形態にかかる無線給電装置１１００の構成の一例を示すブロック図である。図６は、第２実施形態にかかる共鳴情報テーブル１３７２ａの一例を示す図である。

第２実施形態に係る無線給電装置１１００は、第１実施形態に係る無線給電装置１００の送電共鳴回路３００に電流検出部１３８０を追加したものである。したがって、以下において、第１実施形態に係る無線給電装置１００に電流検出部１３８０を追加したことによる、第１実施形態に係る無線給電装置１００との相違点のみを説明する。

電流検出部１３８０は、例えば、コンバータ１３２０と高調波電源１３３０との間の導電線を流れる直流電流を、当該導電線に対して電気的に絶縁された状態で測定するクランプ式の電流計である。電流検出部１３８０としてクランプ式の電流計を採用することによって、送電共鳴回路１３００に対して電気的な影響を与えずに直流電流を検出することが可能になる。電流検出部１３８０は、検出した電流を示す情報（以下、「電流情報」と称する。）を制御部１３７０に出力する。

共鳴情報テーブル１３７２ａは、第１実施形態に係る共鳴情報テーブル３７２ａで説明した“ＩＤ”項目と、“静電容量”項目と、“インダクタンス”項目と、“抵抗”項目と、“可変静電容量”項目と、に対応付けて、送電共鳴回路１３００に流れる電流を示す“電流”項目を含んで構成されている。なお、共鳴情報テーブル１３７２ａのデータベース形式は、一例を示すものであり、演算処理部１３７１が参照可能なデータベース形式であればよい。

送電共鳴回路１３００の動作手順は、第１実施形態における動作手順のＳ１０４のみ異なるため、Ｓ１０４について以下説明をする。制御部１３７０（決定部１３７１ｂ）は、負荷情報および電流情報と、共鳴情報テーブル１３７２ａの“負荷諸量”項目の各項目の情報および“電流”項目の情報と、を比較して、可変コンデンサ１３５０の静電容量を決定する。図６を参照しつつ、より具体的に述べると、負荷諸量における静電容量が“０．０１”であり、インダクタンスが“０．０２”であり、抵抗が“０．０１”であり、電流検出部１３８０で検出される電流が“９．９”であるとき、制御部１３７０は可変コンデンサ１３５０の静電容量を“０．０２”として決定する。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
図７、図８を参照しつつ、第３実施形態に係る無線給電装置２１００の構成について、以下の通り説明する。図７は、第３実施形態にかかる無線給電装置２１００の構成の一例を示すブロック図である。図８は、第３実施形態にかかる共鳴情報テーブル２３７２ａの一例を示す図である。

第３実施形態に係る無線給電装置２１００は、第１実施形態に係る無線給電装置１００の送電共鳴回路３００に距離センサー２３８０を追加したものである。したがって、以下において、第１実施形態に係る無線給電装置１００に距離センサー２３８０を追加したことによる、第１実施形態に係る無線給電装置１００との相違点のみを説明する。

距離センサー２３８０は、第１コイル２２２０と第２コイル２３４０との対向する距離を測定できる機能を有する。距離センサー２３８０の仕様は、特に限定されるものではない。距離センサー２３８０は、測定した距離を示す情報（以下、「距離情報」と称する。）を制御部２３７０に出力する。

共鳴情報テーブル２３７２ａは、第１実施形態に係る共鳴情報テーブル３７２ａで説明した“ＩＤ”項目と、“静電容量”項目と、“インダクタンス”項目と、“抵抗”項目と、“可変静電容量”項目と、に対応付けて、第１コイル２２２０と第２コイル２３４０との間の距離を示す“距離”項目を含んで構成されている。なお、共鳴情報テーブル２３７２ａのデータベース形式は、一例を示すものであり、演算処理部２３７１が参照可能なデータベース形式であればよい。

送電共鳴回路２３００の動作手順は、第１実施形態における動作手順のＳ１０４のみ異なるため、Ｓ１０４について以下説明をする。制御部２３７０（決定部２３７１ｂ）は、負荷情報および距離情報と、共鳴情報テーブル２３７２ａの“負荷諸量”項目の各項目の情報および“距離”項目の情報と、を比較して、可変コンデンサ２３５０の静電容量を決定する。図８を参照しつつ、より具体的に述べると、負荷諸量における静電容量が“０．０１”であり、インダクタンスが“０．０２”であり、抵抗が“０．０１”であり、距離センサー２３８０で測定される距離が“１”であるとき、制御部２３７０は可変コンデンサ２３５０の静電容量を“０．０２”として決定する。

＝＝＝第４実施形態＝＝＝
図９、図１０を参照しつつ、第４実施形態に係る無線給電装置３１００の構成について、以下の通り説明する。図９は、第４実施形態にかかる無線給電装置３１００の構成の一例を示すブロック図である。図１０は、第４実施形態にかかる共鳴情報テーブル３３７２ａの一例を示す図である。

第４実施形態に係る無線給電装置３１００は、第１実施形態に係る無線給電装置１００の送電共鳴回路３００に電流検出部３３８０および距離センサー３３９０を追加したものである。したがって、以下において、第１実施形態に係る無線給電装置１００に電流検出部３３８０および距離センサー３３９０を追加したことによる、第１実施形態に係る無線給電装置１００との相違点のみを説明する。ただし、電流検出部３３８０および距離センサー３３９０は、第２実施形態および第３実施形態において説明した電流検出部１３８０および距離センサー２３８０と同じものであるため、その説明についても省略する。

共鳴情報テーブル３３７２ａは、第１実施形態に係る共鳴情報テーブル３７２ａで説明した“ＩＤ”項目と、“静電容量”項目と、“インダクタンス”項目と、“抵抗”項目と、“可変静電容量”項目と、に対応付けて、送電共鳴回路３３００に流れる電流を示す“電流”項目と、第１コイル３２２０と第２コイル３３４０との間の距離を示す“距離”項目と、を含んで構成されている。なお、共鳴情報テーブル３３７２ａのデータベース形式は、一例を示すものであり、演算処理部３３７１が参照可能なデータベース形式であればよい。

送電共鳴回路３３００の動作手順は、第１実施形態における動作手順のＳ１０４のみ異なるため、Ｓ１０４について以下説明をする。制御部３３７０（決定部３３７１ｂ）は、負荷情報、距離情報および電流情報と、共鳴情報テーブル３３７２ａの“負荷諸量”項目の各項目の情報、“距離”項目の情報および“電流”項目の情報と、を比較して、可変コンデンサ３３５０の静電容量を決定する。図１０を参照しつつ、より具体的に述べると、負荷諸量における静電容量が“０．０１”であり、インダクタンスが“０．０２”であり、抵抗が“０．０１”であり、距離センサー３３９０で測定される距離が“１”であり、電流検出部３３８０で検出される電流が“９．９”であるとき、制御部３３７０は可変コンデンサ３３５０の静電容量を“０．０２”として決定する。

＝＝＝第５実施形態＝＝＝
図１１、図１２を参照しつつ、第５実施形態に係る無線給電装置４１００の構成について、以下の通り説明する。図１１は、第５実施形態にかかる無線給電装置４１００の構成の一例を示すブロック図である。図１２は、第５実施形態にかかる共鳴情報テーブル４３７２ａの一例を示す図である。

第５実施形態に係る無線給電装置４１００は、第１実施形態に係る無線給電装置１００の送電共鳴回路３００の第２コイル３４０を、インダクタンスを調整できる可変コイル４３４０にしたものである。したがって、以下において、第１実施形態に係る無線給電装置１００の第２コイル３４０を可変コイル４３４０に変更したことによる、第１実施形態に係る無線給電装置１００との相違点のみを説明する。

可変コイル４３４０は、例えば、送電共鳴周波数を調整するために、インダクタンスを任意に調整できるコイルである。可変コイル４３４０は、例えば、インダクタンスを可変する機能を有する。可変コイル４３４０は、例えば、円筒形のポビンにコアが挿入されて、ボビンの外周にはリッツ線が巻かれて構成され、内部のコアを回転させて、コアがスライドする移動量に応じてインダクタンスを調整することができる。可変コイル４３４０は、例えば、コアの回転軸とサーボモータ（不図示）の回転軸とが同軸で連結されている。つまり、サーボモータの回転軸を回転させることによってインダクタンスを調整できるように構成されている。

共鳴情報テーブル４３７２ａは、第１実施形態に係る共鳴情報テーブル３７２ａで説明した“ＩＤ”項目と、“静電容量”項目と、“インダクタンス”項目と、“抵抗”項目と、“可変静電容量”項目と、に対応付けて、可変コイル４３４０のインダクタンスを示す“可変インダクタンス”項目を含んで構成されている。なお、共鳴情報テーブル４３７２ａのデータベース形式は、一例を示すものであり、演算処理部４３７１が参照可能なデータベース形式であればよい。

送電共鳴回路４３００の動作手順は、第１実施形態における動作手順のＳ１０４およびＳ１０５のみ異なるため、Ｓ１０４およびＳ１０５について以下説明をする。

Ｓ１０４において、制御部４３７０（決定部４３７１ｂ）は、負荷情報と、共鳴情報テーブル４３７２ａの“負荷諸量”項目の各項目の情報と、を比較して、可変コンデンサ４３５０の静電容量および可変コイル４３４０のインダクタンスを決定する。図１２を参照しつつ、より具体的に述べると、負荷諸量における静電容量が“０．０１”であり、インダクタンスが“０．０２”であり、抵抗が“０．０１”であるとき、制御部４３７０は可変コンデンサ４３５０の静電容量を“０．０２”とし、可変コイル４３４０のインダクタンスを“０．０１”として決定する。

Ｓ１０５において、制御部４３７０（調整部４３７１ｃ）は、決定された静電容量およびインダクタンスに基づいて、静電容量およびインダクタンスを調整するための制御信号を可変コンデンサ４３５０および可変コイル４３４０に出力する。これにより、制御部４３７０は、該負荷において、送電効率が最も高くなるように送電共鳴回路４３００を調整できる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
図１３、図１４を参照しつつ、その他の実施形態に係る無線給電装置５１００，６１００の構成について、以下の通り説明する。図１３、図１４は、その他の実施形態にかかる無線給電装置５１００，６１００の構成の一例を示すブロック図である。

図１３に示すように、その他の実施形態に係る無線給電装置５１００は、第１実施形態に係る受電共鳴回路２００のコンデンサ２３０を可変コンデンサ５２３０に変更したものである。可変コンデンサ５２３０の仕様は、第１実施形態に係る送電共鳴回路３００の可変コンデンサ３５０と同じ仕様である。この場合、制御部５３７０は、負荷情報に基づいて、送電共鳴回路５３００の可変コンデンサ５２５０または受電共鳴回路の可変コンデンサ５２２０の少なくとも一方を調整する。言うまでもなく、記憶部５３７２は、受電共鳴回路の可変コンデンサ５２２０の静電容量および送電共鳴回路５３００の可変コンデンサ５３４０の静電容量に関する情報を、負荷情報に対応付けて格納している（不図示）。

さらに、図１４に示すように、その他の実施形態に係る無線給電装置６１００は、第１実施形態に係る送電共鳴回路３００の第２コイル３４０を可変コイル６３４０に変更したものである。この場合、制御部６３７０は、負荷情報に基づいて、送電共鳴回路６３００の可変コンデンサ６３５０、受電共鳴回路の可変コンデンサ６２３０または可変コイル６３４０のうち少なくとも一つを調整する。言うまでもなく、記憶部６３７２は、送電共鳴回路６３００の可変コンデンサ６３５０の静電容量、受電共鳴回路の可変コンデンサ６２３０の静電容量および可変コイル６３４０のインダクタンスに関する情報を、負荷情報に対応付けて格納している（不図示）。

＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係る無線給電装置（１００，１１００，２１００，３１００，４１００，５１００，６１００）は、磁場の共鳴を利用して電力が伝送される第１コイル（２２０，１２２０，２２２０，３２２０，４２２０，５２２０，６２２０）と、第１コイル（２２０，１２２０，２２２０，３２２０，４２２０，５２２０，６２２０）に接続されるコンデンサ（２３０，１２３０，２２３０，３２３０，４２３０，５２３０，６２３０）と、第１コイル（２２０，１２２０，２２２０，３２２０，４２２０，５２２０，６２２０）に接続される負荷（４００，１４００，２４００，３４００，４４００，５４００，６４００）に係る負荷情報を取得する負荷検出部（２４０，１２４０，２２４０，３２４０，４２４０，５２４０，６２４０）と、負荷情報を送信する第１通信部（２５０，１２５０，２２５０，３２５０，４２５０，５２５０，６２５０）と、を有する受電共鳴回路（２００，１２００，２２００，３２００，４２００，５２００，６２００）と、磁場の共鳴を利用して第１コイル（２２０，１２２０，２２２０，３２２０，４２２０，５２２０，６２２０）に電力を伝送する第２コイル（３４０，１３４０，２３４０，３３４０，４３４０，５３４０，６３４０）と、第２コイル（３４０，１３４０，２３４０，３３４０，４３４０，５３４０，６３４０）に接続されるコンデンサ（３５０，１３５０，２３５０，３３５０，４３５０，５３５０，６３５０）と、第１通信部（２５０，１２５０，２２５０，３２５０，４２５０，５２５０，６２５０）から送信される負荷情報を受信する第２通信部（３６０，１３６０，２３６０，３３６０，４３６０，５３６０，６３６０）と、負荷情報に基づいて、受電共鳴回路（２００，１２００，２２００，３２００，４２００，５２００，６２００）との送電効率が最も高くなるように、受電共鳴回路（２００，１２００，２２００，３２００，４２００，５２００，６２００）の可変コンデンサ（３５０，１３５０，２３５０，３３５０，４３５０，５３５０，６３５０）または送電共鳴回路（３００，１３００，２３００，３３００，４３００，５３００，６３００）のコンデンサ（５２３０，６２３０）のうち少なくとも一方の静電容量を決定する決定部（３７１ｂ，１３７１ｂ，２３７１ｂ，３３７１ｂ，４３７１ｂ，５３７１ｂ，６３７１ｂ）と、を有する送電共鳴回路（３００，１３００，２３００，３３００，４３００，５３００，６３００）と、を備える。本実施形態によれば、負荷に応じて可変コンデンサ（３５０，１３５０，２３５０，３３５０，４３５０，５２３０，５３５０，６２３０，６３５０）の静電容量を決定することにより、送電効率を最も高くすることができる。

又、本実施形態に係る無線給電装置（１００，１１００，２１００，３１００，４１００，５１００，６１００）は、送電効率を最も高くする、可変コンデンサ（３５０，１３５０，２３５０，３３５０，４３５０，５２３０，５３５０，６２３０，６３５０）の静電容量を負荷情報に対応付けて予め記憶している記憶部（３７２，１３７２，２３７２，３３７２，４３７２，５３７２，６３７２）をさらに備える。本実施形態によれば、演算処理を軽減することができるため、迅速に可変コンデンサ（３５０，１３５０，２３５０，３３５０，４３５０，５２３０，５３５０，６２３０，６３５０）の静電容量を調整できる。

又、本実施形態に係る送電共鳴回路（３００，１３００，２３００，３３００，４３００，５３００，６３００）は、送電効率が最も高くなるように、可変コンデンサ（３５０，１３５０，２３５０，３３５０，４３５０，５２３０，５３５０，６２３０，６３５０）の静電容量を調整する調整部をさらに有する。本実施形態によれば、自動で迅速に可変コンデンサ（３５０，１３５０，２３５０，３３５０，４３５０，５２３０，５３５０，６２３０，６３５０）の静電容量を調整できる。

又、本実施形態に係る送電共鳴回路１３００は、電流検出部１３８０をさらに有し、記憶部１３７２は、送電効率が最も高くなるような、静電容量情報と、電流情報とを、負荷情報に対応付けて記憶し、調整部１３７１ｃは、負荷情報と、電流情報と、に基づいて、送電効率が最も高くなるように、可変コンデンサ１３５０の静電容量を調整する。本実施形態によれば、負荷情報と、電流情報と、に基づいて送電効率を調整するため、より精度よく調整できる。

又、本実施形態に係る送電共鳴回路２３８０は、第１コイル２３４０と第２コイル２２２０との間の距離を計測する距離センサー２３８０をさらに有し、記憶部２３７２は、送電効率が最も高くなるような、可変静電容量情報と、距離情報とを、負荷情報に対応付けて記憶し、調整部２３７１ｃは、負荷情報と、距離情報と、に基づいて、送電効率が最も高くなるように、可変コンデンサ２３５０の静電容量を調整する。本実施形態によれば、コイル間の距離を考慮して、言い換えると、コイル間の位置関係に応じて、送電効率を調整するため、より精度よく調整することができる。

又、本実施形態に係る送電共鳴回路３３００は、電流検出部３３８０と、距離センサー３３９０と、をさらに有し、記憶部３３７２は、送電効率が最も高くなるような、可変コンデンサ３３５０の静電容量情報と、電流情報と、距離情報と、を負荷情報に対応付けて記憶し、調整部３３７１ｃは、負荷情報と、電流情報と、距離情報と、に基づいて、送電効率が最も高くなるように、可変コンデンサ３３５０の静電容量を調整する。本実施形態によれば、送電共鳴回路３３００に流れる電流と、コイル間の距離と、を考慮して送電効率を調整するため、より精度よく調整することができる。

又、本実施形態に係る無線給電装置４１００の第２（可変）コイル４３４０は、インダクタンスを可変でき、記憶部４３７２は、送電効率が最も高くなるような、可変コンデンサ４３５０の静電容量情報と、インダクタンス情報と、を負荷情報に対応付けて記憶し、調整部４３７１ｃは、負荷情報に基づいて、可変コンデンサ４３５０の静電容量または可変コイル４３４０のインダクタンスのうち少なくとも一つを調整する。本実施形態によれば、コンデンサ４３５０のみならず、可変コイル４３４０のインダクタンスを調整することにより送電効率を調整するため、より精度よく調整することができる。

又、本実施形態に係る無線給電装置の第１通信部（２５０，１２５０，２２５０，３２５０，４２５０，５２５０，６２５０）および第２通信部（３６０，１３６０，２３６０，３３６０，４３６０，５３６０，６３６０）は、Ｗｉ−Ｆｉで通信する。本実施形態によれば、汎用の通信手段を用いて負荷情報を送受信するため、製造コストの低減が図れる。

又、本実施形態に係る無線給電装置の第１通信部（２５０，１２５０，２２５０，３２５０，４２５０，５２５０，６２５０）および第２通信部（３６０，１３６０，２３６０，３３６０，４３６０，５３６０，６３６０）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で通信する。本実施形態によれば、汎用の通信手段を用いて負荷情報を送受信するため、製造コストの低減が図れる。

又、本実施形態に係る無線給電装置の負荷検出部（２４０，１２４０，２２４０，３２４０，４２４０，５２４０，６２４０）は、ＬＣＲメーターである。本実施形態によれば、汎用機器を用いて負荷情報を取得できるため、製造コストの低減が図れる。

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１００，１１００，２１００，３１００，４１００，５１００，６１００ 無線給電装置
２００，１２００，２２００，３２００，４２００，５２００，６２００ 受電共鳴回路
２２０，１２２０，２２２０，３２２０，４２２０，５２２０，６２２０ 第１コイル
２３０，１２３０，２２３０，３２３０，４２３０，５２３０，６２３０ コンデンサ
２４０，１２４０，２２４０，３２４０，４２４０，５２４０，６２４０ 負荷検出部
２５０，１２５０，２２５０，３２５０，４２５０，５２５０，６２５０ 第１通信部
３００，１３００，２３００，３３００，４３００，５３００，６３００ 送電共鳴回路
３４０，１３４０，２３４０，３３４０，４３４０，５３４０，６３４０ 第２コイル
３５０，１３５０，２３５０，３３５０，４３５０，５３５０，６３５０ 可変コンデンサ
３６０，１３６０，２３６０，３３６０，４３６０，５３６０，６３６０ 第２通信部
３７１ｂ，１３７１ｂ，２３７１ｂ，３３７１ｂ，４３７１ｂ，５３７１ｂ，６３７１ｂ 決定部
３７２，１３７２，２３７２，３３７２，４３７２，５３７２，６３７２ 記憶部
４００，１４００，２４００，３４００，４４００，５４００，６４００ 負荷
１３７１ｃ，３３７１ｃ 調整部
１３８０，３３８０ 電流検出部
２３８０，３３９０ 距離センサー

前述した課題を解決する主たる本発明は、磁場の共鳴を利用して電力が伝送される第１コイルと、前記第１コイルに接続される第１コンデンサと、前記第１コイルに接続される負荷に係る負荷情報を取得する負荷検出部と、前記負荷情報を送信する第１通信部と、を有する受電共鳴回路と、磁場の共鳴を利用して前記第１コイルに電力を伝送する第２コイルと、前記第２コイルに接続される第２コンデンサと、前記第１通信部から送信される前記負荷情報を受信する第２通信部と、前記負荷情報に基づいて、前記受電共鳴回路との送電効率が最も高くなるように、前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサのうち少なくとも一方の静電容量を決定する決定部と、前記受電共鳴回路と前記送電共鳴回路との間の送電効率を最も高くする、前記第１コンデンサの静電容量を示す第１静電容量情報または前記第２コンデンサの静電容量を示す第２静電容量情報の少なくとも一方を、前記負荷情報に対応付けて予め記憶している記憶部と、を有する送電共鳴回路と、を備え、前記記憶部は、前記送電共鳴回路から給電可能な上限の負荷情報を予め記憶し、前記決定部は、前記受電共鳴回路から受信する前記負荷情報を、前記記憶部に記憶されている前記上限の負荷情報と比較し、給電が可能であるか否かを判定する。

Claims (10)

1. 磁場の共鳴を利用して電力が伝送される第１コイルと、
   前記第１コイルに接続される第１コンデンサと、
   前記第１コイルに接続される負荷に係る負荷情報を取得する負荷検出部と、
   前記負荷情報を送信する第１通信部と、
   を有する受電共鳴回路と、
   磁場の共鳴を利用して前記第１コイルに電力を伝送する第２コイルと、
   前記第２コイルに接続される第２コンデンサと、
   前記第１通信部から送信される前記負荷情報を受信する第２通信部と、
   前記負荷情報に基づいて、前記受電共鳴回路との送電効率が最も高くなるように、前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサのうち少なくとも一方の静電容量を決定する決定部と、
   を有する送電共鳴回路と、
   を備えることを特徴とする無線給電装置。
2. 前記受電共鳴回路と前記送電共鳴回路との間の送電効率を最も高くする、前記第１コンデンサの静電容量を示す第１静電容量情報または前記第２コンデンサの静電容量を示す第２静電容量情報の少なくとも一方を、前記負荷情報に対応付けて予め記憶している記憶部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線給電装置。
3. 前記送電共鳴回路は、前記第１静電容量情報または前記第２静電容量情報に基づいて、前記受電共鳴回路と前記送電共鳴回路との間の前記送電効率が最も高くなるように、前記第１コンデンサの静電容量または前記第２コンデンサの静電容量の少なくとも一方を調整する調整部
   をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の無線給電装置。
4. 前記送電共鳴回路は、
   前記送電共鳴回路に流れる電流を検出する電流検出部
   をさらに有し、
   前記記憶部は、前記送電効率が最も高くなるような、前記第１静電容量情報または前記第２静電容量情報の少なくとも一方と、前記電流検出部で検出される電流を示す電流情報とを、前記負荷情報に対応付けて記憶し、
   前記調整部は、前記負荷情報と、前記電流情報と、に基づいて、前記送電効率が最も高くなるように、前記第１コンデンサの静電容量または前記第２コンデンサの静電容量の少なくとも一方を調整する
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線給電装置。
5. 前記送電共鳴回路は、
   前記第１コイルと前記第２コイルとの間の距離を計測する距離センサー
   をさらに有し、
   前記記憶部は、前記送電効率が最も高くなるような、前記第１静電容量情報または前記第２静電容量情報の少なくとも一方と、前記距離センサーで計測される距離を示す距離情報とを、前記負荷情報に対応付けて記憶し、
   前記調整部は、前記負荷情報と、前記距離情報と、に基づいて、前記送電効率が最も高くなるように、前記第１コンデンサの静電容量または前記第２コンデンサの静電容量の少なくとも一方を調整する
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線給電装置。
6. 前記送電共鳴回路は、
   前記送電共鳴回路に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記第１コイルと前記第２コイルとの間の距離を計測する距離センサーと、
   をさらに有し、
   前記記憶部は、前記送電効率が最も高くなるような、前記第１静電容量情報または前記第２静電容量情報の少なくとも一方と、前記電流を示す電流情報と、前記距離を示す距離情報と、を前記負荷情報に対応付けて記憶し、
   前記調整部は、前記負荷情報と、前記電流情報と、前記距離情報と、に基づいて、前記送電効率が最も高くなるように、前記第１コンデンサの静電容量または前記第２コンデンサの静電容量の少なくとも一方を調整する
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線給電装置。
7. 前記第２コイルは、インダクタンスを可変でき、
   前記記憶部は、前記送電効率が最も高くなるような、前記第１静電容量情報または前記第２静電容量情報の少なくとも一方と、前記インダクタンスを示すインダクタンス情報と、を前記負荷情報に対応付けて記憶し、
   前記調整部は、前記負荷情報に基づいて、前記第１コンデンサの静電容量、前記第２コンデンサの静電容量または前記第２コイルのインダクタンスのうち少なくとも一つを調整する
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線給電装置
8. 前記第１通信部および前記第２通信部は、Ｗｉ―Ｆｉで通信する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の無線給電装置。
9. 前記第１通信部および前記第２通信部は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で通信する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の無線給電装置。
10. 前記負荷検出部は、ＬＣＲメーターである
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の無線給電装置。

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