WO2013105279A1 - 送電装置及び送受電システム - Google Patents

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WO2013105279A1
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power transmission
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power receiving
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昭嘉 内田
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富士通株式会社
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    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device and a power transmission / reception system.
  • Non-contact power feeding technology represented by electromagnetic induction is being researched.
  • Non-contact power feeding technology is used in shavers and electric toothbrushes.
  • magnetic resonance technology As an opportunity, research on non-contact power supply has been actively conducted again.
  • a detection unit that detects information related to an arrangement state of the power receiving antenna and a plurality of drives that individually drive a plurality of power transmission coils of the power transmitting antenna
  • a wireless power feeding system including a control unit that controls a current flowing through a power transmission coil via a drive unit based on information related to an arrangement state of at least a power receiving antenna (for example, see Patent Document 1). .
  • the power transmission side includes N (N is an integer of 2 or more) power transmission circuits and a control unit that controls the N power transmission circuits, and the power transmission circuit includes a capacitor and a power transmission coil connected in series.
  • An LC tank circuit and an oscillation circuit that supplies electric power to the power transmission side LC tank circuit are provided.
  • the power transmission coils of the N power transmission circuits are arranged in a matrix, and the control means transmits power of the N power transmission circuits.
  • Non-contact power transmission device for controlling the phase of signals generated by the oscillation circuits of N power transmission circuits so that the phases of changes in magnetic fields arriving from at least two power transmission coils of the coils are aligned in the power reception coils of the power reception circuits Is known (see, for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 1 does not sufficiently describe specific means for obtaining information related to the arrangement state of the power receiving antenna.
  • patent document 2 the description of the specific method of making the phase of the change of the magnetic field which arrives from at least 2 power transmission coils align in the power receiving coil of a power receiving circuit is inadequate.
  • An object of the present invention is to provide a power transmission device and a power transmission / reception system that can perform sufficient power transmission to the power reception device even if the position and / or attitude of the power reception device changes.
  • the power transmission device includes: a plurality of power transmission units that perform strong-coupled wireless power transmission; and a plurality of power reception values received by the power reception device and the power reception when the plurality of power transmission units transmit power to the power reception device at different timings.
  • a communication unit that receives attitude information of the device from the power receiving device, and calculates a plurality of efficiencies based on the power values transmitted by the plurality of power transmission units and the received plurality of received power values, and the plurality of efficiencies and the A control unit that obtains a plurality of iso-efficiency planes for the plurality of power transmission units based on the received posture information and estimates that the power receiving device exists at a position where the plurality of iso-efficiency planes intersect.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power transmission / reception system including a power transmission device and a power reception device.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the high frequency power supply circuit of FIG.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a relationship between the position and orientation of the LC resonator of the power receiving apparatus and whether power can be received.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a relationship between the position and orientation of the LC resonator of the power receiving apparatus and whether power can be received.
  • FIG. 3C is a diagram illustrating a relationship between the position and orientation of the LC resonator of the power receiving apparatus and whether power reception is possible.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a relationship between the position and orientation of the LC resonator of the power receiving apparatus and whether power can be received.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a relationship between the position and orientation of the LC resonator of the power receiving apparatus and
  • FIG. 3D is a diagram illustrating a relationship between the position and orientation of the LC resonator of the power receiving apparatus and whether power can be received.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating whether power can be received when two LC resonators of the power transmission device are used.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating whether power can be received when two LC resonators of the power transmission device are used.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a power transmission / reception system in which the power transmission device includes two LC resonators.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the phase-adjustable high-frequency power supply circuit of FIG. FIG.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example in which the LC resonator of the power receiving apparatus has an attitude of 135 degrees with respect to the LC resonator of the power transmitting apparatus.
  • FIG. 7B is a diagram showing power transmission and reception efficiency in the state of FIG. 7A.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating an example in which the LC resonator of the power receiving device has an attitude of 45 degrees with respect to the LC resonator of the power transmitting device.
  • FIG. 8B is a diagram showing power transmission and reception efficiency in the state of FIG. 8A.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining a method of estimating the position of the power receiving device according to the embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining a method of estimating the position of the power receiving device according to the embodiment.
  • FIG. 9B is a diagram for explaining the method of estimating the position of the power receiving device according to the embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram for explaining the method of estimating the position of the power receiving device according to the embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram for explaining the method of estimating the position of the power receiving device according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a method of estimating the position of the power receiving device according to the embodiment.
  • FIG. 12 is an overall view illustrating a configuration example of the power transmission and reception system according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the power transmission device according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of the power receiving device according to the present embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing example of the power transmission and reception system according to the present embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which the power transmission device estimates the positions of a plurality of power reception devices.
  • FIG. 17A is a circuit diagram illustrating a configuration example of an LC resonator.
  • FIG. 17B is a circuit diagram illustrating a configuration example of the LC resonator.
  • FIG. 17C is a circuit diagram illustrating a configuration example of the LC resonator.
  • FIG. 17D is a circuit diagram illustrating a configuration example of the LC resonator.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the power transmission / reception system.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the power transmission / reception system.
  • FIG. 19A is a diagram illustrating a state where the resonance states of the first power transmission LC resonator and the first power reception LC resonator are on.
  • FIG. 19B is a diagram illustrating an iso-efficiency surface of the first power receiving LC resonator with respect to the first power transmitting LC resonator.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the power transmission / reception system.
  • FIG. 21A is a diagram illustrating a state where the resonance states of the first power transmission LC resonator and the second power reception LC resonator are on.
  • FIG. 21B is a diagram illustrating an iso-efficiency surface of the second power receiving LC resonator with respect to the first power transmitting LC resonator.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the power transmission / reception system.
  • FIG. 23A is a diagram illustrating a state where the resonance states of the second power transmission LC resonator and the first power reception LC resonator are on.
  • FIG. 23B is a diagram illustrating an iso-efficiency surface of the first power receiving LC resonator with respect to the second power transmitting LC resonator.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the power transmission / reception system.
  • FIG. 25A is a diagram illustrating a state where the resonance states of the second power transmission LC resonator and the second power reception LC resonator are on.
  • FIG. 25B is a diagram illustrating an iso-efficiency surface of the second power receiving LC resonator with respect to the second power transmitting LC resonator. It is a figure which shows the estimation method of the position of the 1st and 2nd power receiving apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power transmission / reception system including a power transmission device 111 and a power reception device 112.
  • the power transmission device 111 includes a high frequency power supply circuit 101, a power transmission coil 102, and a power transmission LC resonator 104.
  • the power receiving device 112 includes a power receiving LC resonator 106, a power receiving coil 108, a rectifier circuit 109, and a battery 110.
  • the LC resonators 104 and 106 are a series connection circuit of a coil (inductor) and a capacitor, and the resonance frequency thereof is 1 / ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (L ⁇ C) ⁇ .
  • the power transmission device 111 can perform wireless power transmission to the power reception device 111.
  • the high frequency power supply circuit 101 applies a high frequency voltage to the power transmission coil 102. Then, a magnetic field is generated in the power transmission coil 102, and a current flows through the LC resonator 104 by the electromagnetic induction 103. Since the frequency of the voltage applied by the high frequency power supply circuit 101 is a resonance frequency of 1 / ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (L ⁇ C) ⁇ , the LC resonator 104 enters a resonance state.
  • a magnetic field is generated in the LC resonator 104, and a current flows through the LC resonator 106 due to the magnetic field resonance 105 having a resonance frequency of 1 / ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (L ⁇ C) ⁇ , and the LC resonator 106 is in a resonance state. become. Then, a magnetic field is generated in the LC resonator 106, and a current flows through the coil 108 by the electromagnetic induction 107.
  • the rectifier circuit 109 rectifies the voltage generated in the coil 108 and supplies the rectified voltage to the battery 110.
  • the battery 110 is charged with the supplied voltage.
  • the power transmission device 111 can wirelessly transmit power to the power reception device 112 by the magnetic field resonance 105 and charge the battery 110 of the power reception device 112.
  • the coil 102 wirelessly transmits power to the LC resonator 104 by electromagnetic induction 103.
  • the LC resonator 104 wirelessly transmits power to the LC resonator 106 by the magnetic field resonance 105.
  • the LC resonator 106 wirelessly transmits power to the coil 108 by electromagnetic induction 107.
  • the power transmission device 111 can wirelessly transmit power to the power reception device 112 by the magnetic field resonance 105.
  • the power transmission device 111 is not limited to the magnetic field resonance 105 with respect to the power reception device 112, and can perform strong-coupled wireless power transmission. Strongly coupled wireless power transmission includes electromagnetic induction, electric field induction, or electric field resonance in addition to the magnetic field resonance 105 described above.
  • electromagnetic induction for example, the LC resonators 104 and 106 may be deleted.
  • the coil 102 of the power transmission device 111 can wirelessly transmit power to the coil 108 of the power reception device 112 by electromagnetic induction.
  • wireless transmission may be performed from the power transmission device 111 to the power reception device 112 using an antenna or the like.
  • the power transmission device 111 wirelessly transmits power to the power reception device 112 by the magnetic field resonance 105 will be described as an example.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the high frequency power supply circuit 101 of FIG.
  • the high frequency power supply circuit 101 includes an oscillation unit 201, an amplifier unit 202, and a matching unit 203.
  • the oscillation unit 201 is, for example, a crystal oscillation element or a resonance oscillation circuit, and generates a voltage having a desired frequency (for example, several MHz) by oscillation.
  • the amplifier unit 202 is an A to C class amplifier or a D to E class amplifier, and amplifies the voltage generated by the oscillating unit 201 with a desired gain, and converts the voltage with a desired intensity (amplitude) into the matching unit 203. Output via.
  • the matching unit 203 has, for example, an inductor and a capacitor, and is a circuit for performing impedance matching.
  • 3A to 3D are diagrams showing the relationship between the position and orientation of the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112 and whether or not power can be received.
  • Distribution of the magnetic field 301 is generated by the LC resonator 104 of the power transmission device 111. Whether power can be received depends on the relationship between the position and orientation of the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112 and the direction of the magnetic field 301.
  • the position of the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is the center part of the LC resonator 104 of the power transmitting device 111, and the posture of the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is the LC resonator 104 of the power transmitting device 111. Is parallel to. In this case, since the magnetic field 301 intersects the LC resonator 106 of the power receiving device 112 in the vertical direction, the power receiving efficiency is maximized and power can be received.
  • the position of the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is the right end portion of the LC resonator 104 of the power transmitting device 111, and the posture of the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is the LC resonator 104 of the power transmitting device 111. Is perpendicular to. In this case, since the magnetic field 301 intersects the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112 in a substantially vertical direction, power reception is possible.
  • the position of the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is the center of the LC resonator 104 of the power transmitting device 111, and the attitude of the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is the LC resonator 104 of the power transmitting device 111. Is perpendicular to. In this case, since the direction of the magnetic field 301 is parallel to the LC resonator 106 of the power receiving device 112, the power receiving efficiency is minimized and power cannot be received.
  • the position of the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112 is the right end portion of the LC resonator 104 of the power transmitting apparatus 111, and the posture of the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112 is the LC resonator 104 of the power transmitting apparatus 111. Is 45 degrees. In this case, since the direction of the magnetic field 301 is substantially parallel to the LC resonator 106 of the power receiving device 112, power cannot be received.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams showing whether power can be received when the two LC resonators 104a and 104b of the power transmission device 111 are used.
  • the two LC resonators 104a and 104b may correspond to the LC resonator 104 of FIG. 1 and may be transmitted by electromagnetic induction of one power transmission coil 102, or two power transmission coils.
  • the power may be transmitted by electromagnetic induction 102.
  • the LC resonator 104a may be transmitted by electromagnetic induction of the power transmission coil 102, and the LC resonator 104b may be transmitted by magnetic resonance of the LC resonator 104a.
  • the LC resonator 104b is positioned in a direction perpendicular to the LC resonator 104a.
  • Distribution of the synthesized magnetic field 301 is generated by the two LC resonators 104a and 104b of the power transmission device 111. Whether power can be received depends on the relationship between the position and orientation of the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112 and the direction of the magnetic field 301.
  • the position of the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112 is the center of the LC resonators 104a and 104b of the power transmitting apparatus 111, and the posture of the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112 is the LC resonance of the power transmitting apparatus 111.
  • the synthesized magnetic field 301 intersects the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112, and therefore can receive power. That is, as shown in FIG. 3C, even if power cannot be received by one LC resonator 104, power can be received by using two LC resonators 104a and 104b.
  • the position of the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is the center part of the LC resonators 104 a and 104 b of the power transmitting device 111, and the attitude of the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is the LC resonance of the power transmitting device 111. 45 degrees with respect to vessels 104a and 104b. In this case, since the direction of the synthesized magnetic field 301 is substantially parallel to the LC resonator 106 of the power receiving device 112, power cannot be received.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a power transmission / reception system in which the power transmission device 111 includes two LC resonators 104a and 104b.
  • the power transmission device 111 includes two power transmission coils 102a and 102b and two LC resonators 104a and 104b.
  • the two power transmission coils 102a and 102b correspond to the power transmission coil 102 in FIG. 1
  • the two LC resonators 104a and 104b correspond to the LC resonator 104 in FIG.
  • the high frequency power supply circuit 101 generates a voltage whose phase can be adjusted, and applies the voltage to the first power transmission coil 102a and the second power transmission coil 102b.
  • the first power transmission coil 102a transmits power to the first LC resonator 104a by electromagnetic induction 103a.
  • the second power transmission coil 102b transmits power to the second LC resonator 104b by electromagnetic induction 103b.
  • the first LC resonator 104a transmits power to the LC resonator 106 by the magnetic field resonance 105a
  • the second LC resonator 104b transmits power to the LC resonator 106 by the magnetic field resonance 105b.
  • the power receiving apparatus 112 is the same as the power receiving apparatus 112 in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the phase-adjustable high-frequency power supply circuit 101 in FIG.
  • the high frequency power supply circuit 101 can apply a voltage to the plurality of power transmission coils 102a to 102c and the like.
  • the oscillation unit 201 generates a voltage having a desired frequency by oscillation.
  • the phase adjustment units 601b and 601c each adjust the phase of the voltage generated by the oscillation unit 201.
  • the first amplifier unit 202a amplifies the voltage generated by the oscillating unit 201 with a first gain, and a first power transmission via the first matching unit 203a with a voltage having a desired intensity (amplitude). Output to the coil 102a.
  • the second amplifier unit 202b amplifies the voltage phase-adjusted by the phase adjustment unit 601b with a second gain, and outputs a voltage having a desired intensity (amplitude) through the second matching unit 203b.
  • the third amplifier unit 202c amplifies the voltage phase-adjusted by the phase adjustment unit 601c with a third gain, and outputs a voltage having a desired intensity (amplitude) through the third matching unit 203c.
  • the input voltages of the three amplifier units 202a to 202c have the same frequency, and the phase can be adjusted by the phase adjustment units 601b and 601c.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example in which the LC resonator 106 of the power receiving device 112 has an attitude (orientation) of 135 degrees with respect to the LC resonators 104a and 104b of the power transmitting device 111.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating the transmission in the state of FIG. It is a figure which shows power receiving efficiency.
  • a characteristic 701 is a characteristic in the case of the power transmission device 111 without the LC resonator 104b and having one LC resonator 104a, and a characteristic in the case of the power transmission device 111 without the LC resonator 104a and having one LC resonator 104b. Indicates.
  • a characteristic 702 shows the characteristic in the case of the power transmission device 111 having the two LC resonators 104a and 104b.
  • the horizontal axis indicates the phase adjusted by the phase adjustment unit 601b, that is, the phase difference between the magnetic fields of the LC resonators 104a and 104b.
  • the vertical axis represents power transmission / reception efficiency.
  • the power transmission / reception efficiency is constant regardless of the phase.
  • the characteristic 702 since the power transmission device 111 includes the two LC resonators 104a and 104b, the power transmission / reception efficiency is maximized at a phase of 0 degrees and the power transmission / reception efficiency is minimized at a phase of 180 degrees. .
  • the characteristic 702 has better power transmission / reception efficiency than the characteristic 701.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating an example in which the LC resonator 106 of the power receiving device 112 has an attitude (orientation) of 45 degrees with respect to the LC resonators 104a and 104b of the power transmitting device 111.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating the transmission in the state of FIG. It is a figure which shows power receiving efficiency.
  • a characteristic 801 is a characteristic in the case of the power transmission apparatus 111 having no LC resonator 104b and having one LC resonator 104a, and a characteristic in the case of the power transmission apparatus 111 having no LC resonator 104a and having one LC resonator 104b. Indicates.
  • a characteristic 802 indicates the characteristic in the case of the power transmission device 111 including the two LC resonators 104a and 104b.
  • the horizontal axis indicates the phase adjusted by the phase adjustment unit 601b, that is, the phase difference between the magnetic fields of the LC resonators 104a and 104b.
  • the vertical axis represents power transmission / reception efficiency.
  • the power transmission / reception efficiency is constant regardless of the phase.
  • the characteristic 802 since the power transmission device 111 includes the two LC resonators 104a and 104b, the power transmission / reception efficiency is maximized at a phase of 180 degrees, and the power transmission / reception efficiency is minimized at a phase of 0 degrees. .
  • the phase adjustment unit 601b adjusts the phase, the characteristic 802 has better power transmission / reception efficiency than the characteristic 801.
  • FIG. 7B and FIG. 8B have different phases in which power transmission and reception efficiency is maximized. That is, the phase at which power transmission / reception efficiency is maximized differs depending on the position and orientation of the LC resonator 106 of the power receiving apparatus 112.
  • the phase adjustment unit 601b can perform power transmission with the maximum transmission / reception efficiency by controlling the phase according to the position and orientation of the power receiving apparatus 112.
  • the power transmission device 111 controls the phase of the phase adjustment units 601b and 601c and the strength of the amplifier units 202a to 202c according to the position and orientation of the power reception device 112, thereby transmitting power with the maximum power transmission / reception efficiency. It can be carried out.
  • the position and orientation information of the power receiving device 112 is necessary.
  • a method for acquiring the position and orientation information of the power receiving apparatus 112 will be described.
  • FIG. 9A, FIG. 9B, FIG. 10A, FIG. 10B, and FIG. 11 are diagrams for explaining a method for estimating the position of the power receiving apparatus 112 according to the embodiment.
  • the power transmission device 111 generates only the magnetic field 301 of the LC resonator 104a.
  • a current flows through the LC resonator 106 of the power receiving device 112 due to magnetic field resonance, and the power receiving device 112 receives power.
  • the power receiving apparatus 112 measures the received power, and transmits the received power value and the posture information of the power receiving apparatus 112 to the power transmitting apparatus 111.
  • the power transmission apparatus 111 obtains a first equivalent efficiency surface 901 illustrated in FIG. 9B based on the efficiency and attitude information.
  • the first equal efficiency surface 901 is a surface on which the same efficiency as the calculated efficiency is obtained. Therefore, it can be estimated that the power receiving apparatus 112 exists at any position on the first equivalent efficiency surface 901. For example, since the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is positioned in a direction parallel to the LC resonator 104a of the power transmission device 111, the efficiency is high at the center of the LC resonator 104a. Therefore, the first equal efficiency surface 901 is far from the LC resonator 104a in the central portion of the LC resonator 104a.
  • the power transmission device 111 generates only the magnetic field 301 of the LC resonator 104b.
  • a current flows through the LC resonator 106 of the power receiving device 112 due to magnetic field resonance, and the power receiving device 112 receives power.
  • the power receiving apparatus 112 measures the received power, and transmits the received power value and the posture information of the power receiving apparatus 112 to the power transmitting apparatus 111.
  • the power transmission apparatus 111 obtains the second iso-efficiency surface 902 shown in FIG. 10B based on the above efficiency and attitude information.
  • the second equal efficiency surface 902 is a surface from which the same efficiency as the calculated efficiency can be obtained. Therefore, it can be estimated that the power receiving apparatus 112 exists at any position on the second equivalent efficiency surface 902. For example, since the LC resonator 106 of the power receiving device 112 is positioned in the vertical direction with respect to the LC resonator 104b of the power transmitting device 111, the efficiency is low at the center of the LC resonator 104b. Therefore, the second equal efficiency surface 902 is close to the LC resonator 104b at the center of the LC resonator 104b.
  • the power transmission device 111 includes the LC resonator 106 of the power receiving device 112 at a position where the first equal efficiency surface 901 in FIG. 9B and the second equal efficiency surface 902 in FIG. 10B intersect. I guess.
  • the power transmission device 111 can estimate the position of the power reception device 112.
  • the plurality of LC resonators 104a and 104b of the power transmission device 111 have the power reception device with the intensity and phase controlled according to the estimated position of the power reception device 112 and the received posture information of the power reception device 112. Power is transmitted to 112 at the same timing. Thereby, power transmission with the maximum power transmission and reception efficiency can be performed.
  • FIG. 12 is an overall view showing a configuration example of the power transmission / reception system according to the embodiment.
  • the power transmission device 111 includes three LC resonators 104a to 104c arranged in the three-dimensional direction of the XYZ axes.
  • the LC resonator 104a is an XY-plane LC resonator
  • the LC resonator 104b is a YZ-plane LC resonator
  • the LC resonator 104c is a ZX-plane LC resonator.
  • the power receiving apparatus 112 is a mobile terminal, for example, and includes an LC resonator 106.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the power transmission device 111 according to the present embodiment.
  • the oscillation unit 201 generates a voltage having a desired frequency by oscillation.
  • the phase adjustment unit 601b receives the phase ⁇ b from the control unit 1301, and outputs a voltage delayed by the phase ⁇ b with respect to the voltage generated by the oscillation unit 201.
  • the phase adjustment unit 601c receives the phase ⁇ c from the control unit 1301, and outputs a voltage delayed by the phase ⁇ c with respect to the voltage generated by the oscillation unit 201.
  • the first amplifier unit 202a receives the intensity (amplitude) A from the control unit 1301, amplifies the voltage generated by the oscillation unit 201 with the first gain A, and the voltage of the intensity A is first matched.
  • the power is output to the power transmission coil 102a on the XY plane via the unit 203a.
  • the power transmission coil 102a on the XY plane receives a voltage of A ⁇ sin ( ⁇ t) and transmits the voltage to the LC resonator 104a by electromagnetic induction.
  • the LC resonator 104a transmits power to the LC resonator 106 of the power receiving device 112 by magnetic field resonance.
  • the second amplifier unit 202b receives the intensity B from the control unit 1301, amplifies the voltage delayed by the phase adjustment unit 601b by the second gain B, and converts the voltage of the intensity B to the second matching unit.
  • the data is output to the power transmission coil 102b on the YZ plane via 203b.
  • the YZ-plane power transmission coil 102b receives a voltage of B ⁇ sin ( ⁇ t + ⁇ b) and transmits the voltage to the LC resonator 104b by electromagnetic induction.
  • the LC resonator 104b transmits power to the LC resonator 106 of the power receiving device 112 by magnetic field resonance.
  • the third amplifier unit 202c receives the intensity C from the control unit 1301, amplifies the voltage delayed by the phase adjustment unit 601c by the third gain C, and converts the voltage of the intensity C to the third matching unit. It is output to the power transmission coil 102c on the ZX surface via 203c.
  • the ZX-plane power transmission coil 102c receives a voltage of C ⁇ sin ( ⁇ t + ⁇ c) and transmits the voltage to the LC resonator 104c by electromagnetic induction.
  • the LC resonator 104c transmits power to the LC resonator 106 of the power receiving device 112 by magnetic field resonance.
  • the input voltages of the three power transmission coils 102a to 102c have the same frequency, and the strengths A to C and the phases ⁇ b and ⁇ c can be adjusted.
  • the control unit 1301 monitors the output power of the first matching unit 203a to obtain the transmission power values of the first power transmission units (power transmission coils and LC resonators) 102a and 104a, and the second matching unit 203b.
  • the output power values of the second power transmission units (power transmission coils and LC resonators) 102b and 104b are acquired by monitoring the output power of the third matching unit 203c, and the output power of the third matching unit 203c is monitored.
  • the transmission power values of the power transmission units (coil for power transmission and LC resonator) 102c and 104c can be acquired.
  • the communication unit 1302 wirelessly receives the received power value and the posture information from the power receiving apparatus 112.
  • the control unit 1301 calculates the efficiency based on the received received power value and the transmitted power value, and based on the efficiency and attitude information, the first equal efficiency surface 901 in FIG. 9B and the second in FIG. 10B.
  • the equivalent efficiency surface 902 is obtained.
  • the control unit 1301 estimates that the power receiving device 112 exists at a position where the equiefficiency surfaces 901 and 902 intersect, and based on the position and orientation information of the power receiving device 112, the strengths A to C and the phases ⁇ b and ⁇ c are calculated. Control.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of the power receiving device 112 according to the present embodiment.
  • the LC resonator 106 receives power from the LC resonators 104a to 104c of the power transmission device 111 of FIG. 13 by magnetic field resonance and transmits power to the power receiving coil 108 by electromagnetic induction.
  • a current flows through the power receiving coil 108 to generate a voltage.
  • the rectifier circuit and DC-DC converter 1404 rectifies the voltage generated by the power receiving coil 108, converts the level of the rectified DC voltage, and supplies the DC voltage to the battery 1405.
  • the battery 1405 is charged with the DC voltage.
  • the power transmission device 111 can charge the battery 1405 of the power reception device 112 by power transmission.
  • the control unit 1402 monitors the received power value generated in the power receiving coil 108.
  • the triaxial acceleration sensor 1401 detects posture information of the power receiving apparatus 112 and outputs it to the control unit 1402.
  • the control unit 1402 instructs the communication unit 1403 to transmit the received power value and the posture information, and the communication unit 1403 wirelessly transmits the received power value and the posture information to the power transmission device 111 in FIG.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a processing example of the power transmission and reception system according to the present embodiment.
  • Step S1501 is processing of the power transmission units 102a and 104a on the XY plane, and includes steps S1511 to S1516.
  • Step S1502 is processing of the power transmission units 102b and 104b on the YZ plane, and has the same steps as steps S1511 to S1516.
  • Step S1503 is processing of the power transmission units 102c and 104c on the ZX plane, and has the same steps as steps S1511 to S1516.
  • step S1501 processing of the power transmission units 102a and 104a on the XY plane in step S1501 is performed.
  • step S1511 the power transmission device 111 performs test power transmission at a predetermined intensity using only the power transmission units 102a and 104a on the XY plane under the control of the control unit 1301.
  • step S1512 the power transmission device 111 monitors the output power of the first matching unit 203a by the control unit 1301, and obtains the transmission power value.
  • step S1515 the power receiving apparatus 112 receives power from the power transmitting apparatus 111 by the LC resonator 106 and the power receiving coil.
  • the power receiving apparatus 112 monitors the received power received by the power receiving coil 108 by the control unit 1402 and obtains the received power value.
  • step S1516 the power receiving apparatus 112 detects the posture information of the power receiving apparatus 112 by the triaxial acceleration sensor 1401. Next, the power receiving apparatus 112 transmits the above received power value and attitude information to the power transmitting apparatus 111 by the control unit 1402 and the communication unit 1403.
  • step S1513 the power transmission device 111 receives the received power value and the posture information from the power reception device 112 through the communication unit 1302.
  • the power transmission apparatus 111 estimates a first iso-efficiency plane 901 as illustrated in FIG. 9B based on the efficiency and the received posture information using the table by the control unit 1301.
  • Step S1502 has the same processing as steps S1511 to S1516 described above. Hereinafter, processing in steps S1511 to S1516 in step S1502 will be described.
  • step S1511 the power transmission device 111 performs test power transmission at a predetermined intensity using only the power transmission units 102b and 104b on the YZ plane under the control of the control unit 1301.
  • step S1512 the power transmission apparatus 111 monitors the output power of the second matching unit 203b by the control unit 1301, and obtains the transmission power value.
  • step S1515 the power receiving device 112 receives power from the power transmitting device 111 by the LC resonator 106 and the power receiving coil.
  • the power receiving apparatus 112 monitors the received power received by the power receiving coil 108 by the control unit 1402 and obtains the received power value.
  • step S1516 the power receiving apparatus 112 detects the posture information of the power receiving apparatus 112 by the triaxial acceleration sensor 1401. Next, the power receiving apparatus 112 transmits the above received power value and attitude information to the power transmitting apparatus 111 by the control unit 1402 and the communication unit 1403.
  • step S1513 the power transmission device 111 receives the received power value and the posture information from the power reception device 112 through the communication unit 1302.
  • the power transmission apparatus 111 uses the table 1301 to estimate a second iso-efficiency plane 902 as illustrated in FIG. 10B based on the efficiency and the received posture information using a table.
  • Step S1503 has the same processing as steps S1511 to S1516 described above. Hereinafter, processing in steps S1511 to S1516 in step S1503 will be described.
  • step S1511 the power transmission device 111 performs test power transmission at a predetermined intensity using only the power transmission units 102c and 104c on the ZX plane under the control of the control unit 1301.
  • step S1512 the power transmission device 111 monitors the output power of the third matching unit 203c by the control unit 1301, and obtains the transmission power value.
  • step S1515 the power receiving apparatus 112 receives power from the power transmitting apparatus 111 by the LC resonator 106 and the power receiving coil.
  • the power receiving apparatus 112 monitors the received power received by the power receiving coil 108 by the control unit 1402 and obtains the received power value.
  • step S1516 the power receiving apparatus 112 detects the posture information of the power receiving apparatus 112 by the triaxial acceleration sensor 1401. Next, the power receiving apparatus 112 transmits the above received power value and attitude information to the power transmitting apparatus 111 by the control unit 1402 and the communication unit 1403.
  • step S1513 the power transmission device 111 receives the received power value and the posture information from the power reception device 112 through the communication unit 1302.
  • the power transmitting apparatus 111 uses the table 1301 to estimate the third iso-efficiency surface based on the efficiency and the received posture information using the table.
  • step S1521 the power transmitting apparatus 111 estimates that the power receiving apparatus 112 exists at a position where the first to third equal efficiency surfaces intersect with each other by the control unit 1301.
  • step S1522 the power transmission device 111 sets the amplifier units 202a to 202c based on the estimated position of the power reception device 112 and the received posture information, and in step S1523, the phase adjustment unit 601b, In step S1524, the matching units 203a to 203c are set.
  • step S1522 the control unit 1301 sets the strength A for the first amplifier unit 202a and sets the strength B for the second amplifier unit 202b based on the estimated position of the power receiving apparatus 112 and the received posture information.
  • the intensity C is set in the third amplifier unit 202c.
  • step S1523 the control unit 1301 sets the phase ⁇ b in the phase adjustment unit 601b and sets the phase ⁇ c in the phase adjustment unit 601c based on the estimated position of the power receiving apparatus 112 and the received posture information.
  • the phases ⁇ b and ⁇ c it is possible to control the distribution of the combined magnetic field and transmit power with the maximum power transmission / reception efficiency.
  • step S1524 the control unit 1301 sets the matching condition of the first matching unit 203a and sets the matching condition of the second matching unit 203b based on the estimated position of the power receiving apparatus 112 and the received posture information.
  • the matching condition of the third matching unit 203c is set.
  • the output impedance of the power transmission device 111 changes according to the position and orientation information of the power reception device 112.
  • the matching units 203a to 203c have, for example, inductors and capacitors, and are matching circuits for matching output impedance.
  • control unit 1301 controls the values of the inductors or capacitors in the matching units 203a to 203c based on the estimated position of the power receiving apparatus 112 and the received attitude information, thereby matching the output impedance, and Power transmission / reception efficiency transmission becomes possible.
  • the control unit 1301 uses strengths A to C transmitted by a plurality of power transmission units based on a table storing the strength and phase corresponding to the position and orientation information of the power receiving apparatus 112, and The phases ⁇ b and ⁇ c are controlled.
  • the control unit 1301 controls the matching conditions of the matching units 203a to 203c of the plurality of power transmission units based on a table that stores matching conditions corresponding to the position and orientation information of the power receiving apparatus 112.
  • the above table is generated by calculation or actual measurement in advance.
  • step S1525 the power transmission units 102a and 104a on the XY plane, the power transmission units 102b and 104b on the YZ plane, and the power transmission units 102c and 104c on the ZX plane depend on the estimated position of the power receiving device 112 and the received posture information. Then, power is transmitted to the power receiving apparatus 112 at the same timing by the controlled intensities A to C and the phases ⁇ b and ⁇ c. Accordingly, the power transmission device 111 can transmit power to the power reception device 112 with the maximum power transmission / reception efficiency, and can receive the battery 1405 of the power reception device 112.
  • the power transmission device 111 is not limited to magnetic field resonance with respect to the power reception device 112, and can perform strong-coupled wireless power transmission. Strongly coupled wireless power transmission includes electromagnetic induction, electric field induction, or electric field resonance in addition to the above magnetic field resonance.
  • electromagnetic induction for example, the LC resonators 104a to 104c and 106 may be deleted.
  • the coils 102a to 102c of the power transmission device 111 can wirelessly transmit power to the coil 108 of the power reception device 112 by electromagnetic induction.
  • wireless transmission may be performed from the power transmission device 111 to the power reception device 112 using an antenna or the like.
  • the power transmission units 102a and 104a on the XY plane, the power transmission units 102b and 104b on the YZ plane, and the power transmission units 102c and 104c on the ZX plane perform strong coupling wireless power transmission.
  • Strongly coupled wireless power transmission includes wireless power transmission by electromagnetic induction, magnetic field resonance, electric field induction, or electric field resonance.
  • the communication unit 1302 is configured such that when the power transmission units 102a and 104a on the XY plane, the power transmission units 102b and 104b on the YZ plane, and the power transmission units 102c and 104c on the ZX plane transmit power to the power reception device 112 at different timings, The three received power values and the attitude information of the power receiving device 112 are received from the power receiving device 112. Three control units 1301 are based on the power values transmitted by the power transmission units 102a and 104a on the XY plane, the power transmission units 102b and 104b on the YZ plane, and the power transmission units 102c and 104c on the ZX plane, and the three received power values received.
  • An efficiency surface is obtained, and it is estimated that the power receiving device 112 exists at a position where three equal efficiency surfaces intersect. Thereafter, the power transmission units 102a and 104a on the XY plane, the power transmission units 102b and 104b on the YZ plane, and the power transmission units 102c and 104c on the ZX plane are controlled according to the estimated position of the power receiving device 112 and the received posture information. Power is transmitted to the power receiving apparatus 112 at the same timing by A to C and the phases ⁇ b and ⁇ c.
  • the power transmission device 111 estimates the position of the power reception device 112 and receives the posture information of the power reception device 112, so that sufficient power transmission to the power reception device is achieved even if the position and / or posture of the power reception device changes. It can be performed.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which the power transmission device 111 estimates the positions of the plurality of power reception devices 112.
  • the power transmission / reception system includes one power transmission device 111 and two power reception devices 112 will be described as an example.
  • Each of the two power receiving apparatuses 112 has a configuration similar to that of the power receiving apparatus 112 in FIG. 14 and is represented as a first power receiving apparatus 112 and a second power receiving apparatus 112.
  • the power receiving LC resonator 106 of the first power receiving device 112 is represented as a first power receiving LC resonator 106a
  • the power receiving LC resonator 106 of the second power receiving device 112 is referred to as a second power receiving LC resonator. 106b.
  • the power transmission device 111 includes the first power transmission LC resonator 104a and the second power transmission LC resonator 104b in the same manner as described above.
  • FIGS. 17A to 17D show the first power transmission LC resonator 104a, the second power transmission LC resonator 104b, the first power reception LC resonator 106a, and the second power reception LC resonator 106b of FIG. It is a circuit diagram which shows a structural example.
  • the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b may have any of the configurations shown in FIGS. 17A to 17D, and include a switch SW for turning on / off the resonance state.
  • each of the LC resonators 104a, 104b, 106a, and 106b is a series connection circuit of a coil L and a capacitor C, and the switch SW is connected between the coil L and the capacitor C.
  • the switch SW By turning on the switch SW, each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is turned on, and by turning off the switch SW, each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is brought into a resonance state. Turn off.
  • each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is a series connection circuit of a coil L and a capacitor C, and the switch SW is connected in parallel to the capacitor C.
  • the switch SW By turning off the switch SW, each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is turned on, and by turning on the switch SW, each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is brought into a resonance state. Turn off.
  • each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is a series connection circuit of a coil L and a capacitor C, and a series connection circuit of a switch SW and a resistor R is connected in parallel to the capacitor C.
  • a switch SW By turning off the switch SW, each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is turned on at a predetermined resonance frequency, and by turning on the switch SW, the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b are turned on. Each of these is turned off at a predetermined resonance frequency.
  • each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is a series connection circuit of a coil L and a capacitor C, and a series connection circuit of a switch SW and a capacitor C1 is connected in parallel to the capacitor C.
  • a switch SW By turning off the switch SW, each of the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b is turned on at a predetermined resonance frequency, and by turning on the switch SW, the LC resonators 104a, 104b, 106a and 106b are turned on. Each of these is turned off at a predetermined resonance frequency.
  • FIG. 20, FIG. 22 and FIG. 24 are flowcharts showing examples of processing procedures of the power transmission / reception system.
  • the processing procedure of the power transmission and reception system will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 18, 20, 22, and 24.
  • the power transmission / reception system performs the processing of the flowchart of FIG.
  • the power transmitting apparatus 111 performs the processes of steps S1801 to S1807
  • the first power receiving apparatus 112 performs the processes of steps S1811 and S1812.
  • the power transmission device 111 controls the switches SW of the first power transmission LC resonator 104a and the second power transmission LC resonator 104b, and the first power transmission LC resonator 104a and the first power transmission LC resonator 104a.
  • the resonance state of the power transmission LC resonator 104b is turned off.
  • the first power receiving device 112 controls the switch SW of the first power receiving LC resonator 106a to turn off the resonance state of the first power receiving LC resonator 106a.
  • the second power receiving device 112 controls the switch SW of the second power receiving LC resonator 106b to turn off the resonance state of the second power receiving LC resonator 106b.
  • step S1801 the power transmitting apparatus 111 instructs the first power receiving apparatus 112 to turn on the resonance state of the first power receiving LC resonator 106a, and transmits information for requesting posture information. . Then, it progresses to step S1802 and S1811.
  • step S1811 the first power receiving apparatus 112 receives the above information from the power transmitting apparatus 111. Then, the first power receiving device 112 controls the switch SW of the first power receiving LC resonator 106a to turn on the resonance state of the first power receiving LC resonator 106a. And the 1st power receiving apparatus 112 transmits the attitude
  • step S1802 the power transmission device 111 controls the switch SW of the first power transmission LC resonator 104a to turn on the resonance state of the first power transmission LC resonator 104a.
  • the resonance state of the first power transmission LC resonator 104a and the first power reception LC resonator 106a is turned on, and the second power transmission LC resonator 104b and the second power transmission LC resonator 104b
  • the resonance state of the power receiving LC resonator 106b is turned off. In this state, power can be transmitted from the first power transmitting LC resonator 104a to the first power receiving LC resonator 106a.
  • step S ⁇ b> 1803 the power transmission device 111 receives the attitude information of the first power reception device 112 from the first power reception device 112.
  • step S1804 the first amplifier unit 202a of the power transmission apparatus 111 performs power transmission from the first power transmission LC resonator 104a as in FIG. 9A. Then, a current flows through the first power receiving LC resonator 106a of the first power receiving device 112 due to magnetic field resonance, and the first power receiving device 112 receives power. Then, it progresses to step S1805 and S1812.
  • step S1812 the first power receiving apparatus 112 measures the received power and transmits the received power value to the power transmitting apparatus 111. Thereafter, the process proceeds to step S1806.
  • step S1805 the power transmitting apparatus 111 measures the power value transmitted from the first amplifier unit 202a to the first power receiving apparatus 112 in the same manner as described above.
  • step S1807 the power transmitting apparatus 111 similarly to the above, the first power receiving LC resonator 106a corresponding to the first power transmitting LC resonator 104a illustrated in FIG.
  • the equivalent efficiency surface 1901 is obtained.
  • the isoefficiency surface 1901 may be acquired based on a table stored in the memory, or may be acquired by calculation of an arithmetic expression. It can be estimated that the first power receiving LC resonator 106 a of the first power receiving device 112 exists at any position on the equiefficiency surface 1901.
  • the power transmission / reception system performs the processing of the flowchart of FIG.
  • the power transmitting apparatus 111 performs the processes of steps S2001 to S2007, and the second power receiving apparatus 112 performs the processes of steps S2011 and S2012.
  • the power transmission device 111 controls the switches SW of the first power transmission LC resonator 104a and the second power transmission LC resonator 104b, and the first power transmission LC resonator 104a and the first power transmission LC resonator 104a.
  • the resonance state of the power transmission LC resonator 104b is turned off.
  • the first power receiving device 112 controls the switch SW of the first power receiving LC resonator 106a to turn off the resonance state of the first power receiving LC resonator 106a.
  • the second power receiving device 112 controls the switch SW of the second power receiving LC resonator 106b to turn off the resonance state of the second power receiving LC resonator 106b.
  • step S2001 the power transmitting apparatus 111 instructs the second power receiving apparatus 112 to turn on the resonance state of the second power receiving LC resonator 106b, and transmits information for requesting posture information. . Then, it progresses to step S2002 and S2011.
  • step S2011 the second power receiving apparatus 112 receives the above information from the power transmitting apparatus 111. Then, the second power receiving device 112 controls the switch SW of the second power receiving LC resonator 106b to turn on the resonance state of the second power receiving LC resonator 106b. And the 2nd power receiving apparatus 112 transmits the attitude
  • step S2002 the power transmission device 111 controls the switch SW of the first power transmission LC resonator 104a to turn on the resonance state of the first power transmission LC resonator 104a.
  • the resonance state of the first power transmission LC resonator 104a and the second power reception LC resonator 106b is turned on, and the second power transmission LC resonator 104b and the first power transmission LC resonator 104b
  • the resonance state of the power receiving LC resonator 106a is turned off. In this state, power can be transmitted from the first power transmission LC resonator 104a to the second power reception LC resonator 106b.
  • step S2003 the power transmission device 111 receives the attitude information of the second power reception device 112 from the second power reception device 112.
  • step S2004 the first amplifier unit 202a of the power transmission device 111 transmits power from the first power transmission LC resonator 104a in the same manner as described above. Then, a current flows through the second power receiving LC resonator 106b of the second power receiving device 112 due to magnetic field resonance, and the second power receiving device 112 receives power. Then, it progresses to step S2005 and S2012.
  • step S2012 the second power receiving apparatus 112 measures the received power and transmits the received power value to the power transmitting apparatus 111. Thereafter, the process proceeds to step S2006.
  • step S2005 the power transmitting apparatus 111 measures the power value transmitted from the first amplifier unit 202a to the second power receiving apparatus 112 in the same manner as described above.
  • step S2007 the power transmitting apparatus 111, similar to the above, the second power receiving LC resonator 106b with respect to the first power transmitting LC resonator 104a illustrated in FIG.
  • the equivalent efficiency surface 1902 is obtained.
  • the isoefficiency surface 1902 may be acquired based on a table stored in the memory, or may be acquired by calculation of an arithmetic expression. It can be estimated that the second power receiving LC resonator 106 b of the second power receiving device 112 exists at any position on the iso-efficiency surface 1902.
  • the power transmission / reception system performs the processing of the flowchart of FIG.
  • the power transmitting apparatus 111 performs the processes of steps S2201 to S2207, and the first power receiving apparatus 112 performs the processes of steps S2211 and S2212.
  • the power transmission device 111 controls the switches SW of the first power transmission LC resonator 104a and the second power transmission LC resonator 104b, and the first power transmission LC resonator 104a and the first power transmission LC resonator 104a.
  • the resonance state of the power transmission LC resonator 104b is turned off.
  • the first power receiving device 112 controls the switch SW of the first power receiving LC resonator 106a to turn off the resonance state of the first power receiving LC resonator 106a.
  • the second power receiving device 112 controls the switch SW of the second power receiving LC resonator 106b to turn off the resonance state of the second power receiving LC resonator 106b.
  • step S2201 the power transmitting device 111 transmits information for instructing the first power receiving device 112 to turn on the resonance state of the first power receiving LC resonator 106a. Then, it progresses to step S2202 and S2211.
  • step S2211 the first power receiving apparatus 112 receives the above information from the power transmitting apparatus 111. Then, the first power receiving device 112 controls the switch SW of the first power receiving LC resonator 106a to turn on the resonance state of the first power receiving LC resonator 106a.
  • step S2202 the power transmission device 111 controls the switch SW of the second power transmission LC resonator 104b to turn on the resonance state of the second power transmission LC resonator 104b.
  • the resonance state of the second power transmission LC resonator 104b and the first power reception LC resonator 106a is turned on, and the first power transmission LC resonator 104a and the second power transmission LC resonator 104a
  • the resonance state of the power receiving LC resonator 106b is turned off. In this state, power can be transmitted from the second power transmission LC resonator 104b to the first power reception LC resonator 106a.
  • step S2203 the second amplifier unit 202b of the power transmission device 111 transmits power from the second power transmission LC resonator 104b in the same manner as described above. Then, a current flows through the first power receiving LC resonator 106a of the first power receiving device 112 due to magnetic field resonance, and the first power receiving device 112 receives power. Then, it progresses to step S2204 and S2212.
  • step S2212 the first power receiving apparatus 112 measures the received power and transmits the received power value to the power transmitting apparatus 111. Thereafter, the process proceeds to step S2205.
  • step S2204 the power transmitting apparatus 111 measures the power value transmitted from the second amplifier unit 202b to the first power receiving apparatus 112 in the same manner as described above.
  • step S2206 similarly to the above, the power transmission device 111 performs the first power receiving LC resonator 106a for the second power transmission LC resonator 104b illustrated in FIG. 23B based on the efficiency and attitude information.
  • the equivalent efficiency surface 2301 is obtained.
  • the iso-efficiency surface 2301 may be acquired based on a table stored in the memory, or may be acquired by calculation of an arithmetic expression. It can be estimated that the first power receiving LC resonator 106 a of the first power receiving device 112 exists at any position on the iso-efficiency surface 2301.
  • step S2207 the power transmitting apparatus 111 performs the first power reception for the first power receiving apparatus 112 at a position where the equal efficiency surface 1901 in FIG. 19B and the equal efficiency surface 2301 in FIG. 23B intersect. It is estimated that the LC resonator 106a exists. As described above, the power transmitting apparatus 111 can specify the position of the first power receiving apparatus 112.
  • the power transmission / reception system performs the processing of the flowchart of FIG.
  • the power transmitting apparatus 111 performs the processes of steps S2401 to S2407, and the second power receiving apparatus 112 performs the processes of steps S2411 and S2412.
  • the power transmission device 111 controls the switches SW of the first power transmission LC resonator 104a and the second power transmission LC resonator 104b, and the first power transmission LC resonator 104a and the first power transmission LC resonator 104a.
  • the resonance state of the power transmission LC resonator 104b is turned off.
  • the first power receiving device 112 controls the switch SW of the first power receiving LC resonator 106a to turn off the resonance state of the first power receiving LC resonator 106a.
  • the second power receiving device 112 controls the switch SW of the second power receiving LC resonator 106b to turn off the resonance state of the second power receiving LC resonator 106b.
  • step S2401 the power transmitting device 111 transmits information for instructing the second power receiving device 112 to turn on the resonance state of the second power receiving LC resonator 106b. Then, it progresses to step S2402 and S2411.
  • step S2411 the second power receiving apparatus 112 receives the above information from the power transmitting apparatus 111. Then, the second power receiving device 112 controls the switch SW of the second power receiving LC resonator 106b to turn on the resonance state of the second power receiving LC resonator 106b.
  • step S2402 the power transmission device 111 controls the switch SW of the second power transmission LC resonator 104b to turn on the resonance state of the second power transmission LC resonator 104b.
  • the resonance states of the second power transmission LC resonator 104b and the second power reception LC resonator 106b are turned on, and the first power transmission LC resonator 104a and the first power transmission LC resonator 104a
  • the resonance state of the power receiving LC resonator 106a is turned off. In this state, power can be transmitted from the second power transmission LC resonator 104b to the second power reception LC resonator 106b.
  • step S2403 the second amplifier unit 202b of the power transmission device 111 transmits power from the second power transmission LC resonator 104b in the same manner as described above. Then, a current flows through the second power receiving LC resonator 106b of the second power receiving device 112 due to magnetic field resonance, and the second power receiving device 112 receives power. Then, it progresses to step S2404 and S2412.
  • step S ⁇ b> 2412 the second power receiving apparatus 112 measures the received power and transmits the received power value to the power transmitting apparatus 111. Thereafter, the process proceeds to step S2405.
  • step S2404 the power transmitting apparatus 111 measures the power value transmitted from the second amplifier unit 202b to the second power receiving apparatus 112 in the same manner as described above.
  • step S2406 similarly to the above, the power transmitting apparatus 111 uses the above-described efficiency and attitude information to generate a second power receiving LC resonator 106b for the second power transmitting LC resonator 104b illustrated in FIG. 25B.
  • the equivalent efficiency surface 2302 is obtained.
  • the iso-efficiency surface 2302 may be acquired based on a table stored in the memory, or may be acquired by calculation of an arithmetic expression. It can be estimated that the second power receiving LC resonator 106 b of the second power receiving device 112 exists at any position on the iso-efficiency surface 2302.
  • step S2407 the power transmission device 111 performs the second power reception for the second power reception device 112 at a position where the equal efficiency surface 1902 in FIG. 21B and the equal efficiency surface 2302 in FIG. 25B intersect. It is estimated that the LC resonator 106b exists. As described above, the power transmitting apparatus 111 can specify the position of the second power receiving apparatus 112.
  • the power transmission LC resonators 104a and 104b of the power transmission device 111 are controlled in accordance with the estimated positions of the first and second power reception devices 112 and the attitude information of the first and second power reception devices 112. Power is transmitted to the first and second power receiving apparatuses 112 according to the intensity and phase. Thereby, the power transmission device 111 can perform power transmission with the maximum power transmission / reception efficiency to the first and second power reception devices 112.
  • the communication unit 1302 of the power transmission device 111 has a plurality of power reception units respectively received by the plurality of power reception devices 112 when the plurality of power transmission units transmit power to the plurality of power reception devices 112 at different timings.
  • the power value and the posture information of the plurality of power receiving apparatuses 112 are received from the plurality of power receiving apparatuses 112.
  • the control unit 1301 of the power transmission apparatus 111 obtains a plurality of equal efficiency surfaces 1901, 1902, 2301, and 2302 for each of the plurality of power receiving apparatuses 112, and a plurality of positions at a position where the plurality of equal efficiency surfaces 1901, 1902, 2301, and 2302 intersect. It is estimated that each of the power receiving apparatuses 112 exists.
  • the power transmission device 111 estimates the position of each of the plurality of power reception devices 111 and transmits power to each of the plurality of power reception devices 111 with appropriate strength and phase. Thereby, the power transmission device 111 can perform power transmission with the maximum power transmission / reception efficiency to the plurality of power reception devices 112. Note that, in the above description, the case of the two power receiving apparatuses 112 has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to three or more power receiving apparatuses 112.

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Abstract

　送電装置は、強結合系の無線送電を行う複数の送電部（１０２，１０４，２０２，２０３，６０１）と、前記複数の送電部が受電装置に異なるタイミングで送電したときに、前記受電装置がそれぞれ受電した複数の受電電力値及び前記受電装置の姿勢情報を前記受電装置から受信する通信部（１３０２）と、前記複数の送電部が送電した電力値及び前記受信した複数の受電電力値を基に複数の効率を演算し、前記複数の効率及び前記受信した姿勢情報を基に前記複数の送電部に関しての複数の等効率面を求め、前記複数の等効率面が交わる位置に前記受電装置が存在することを推定する制御部（１３０１）とを有する。

Description

送電装置及び送受電システム
　本発明は、送電装置及び送受電システムに関する。
　電磁誘導に代表される非接触給電技術が研究されている。非接触給電技術は、シェーバーや電動歯ブラシ等で使われている。近年、磁界共鳴技術の発表を一つのきっかけとして、再び非接触給電について盛んに研究されるようになってきている。
　また、無線方式により送電アンテナから受電アンテナに電力を伝送する無線給電システムにおいて、受電アンテナの配置状態に係る情報を検出する検出部と、送電アンテナの複数の送電コイルを個別に駆動する複数の駆動部と、少なくとも受電アンテナの配置状態に係る情報に基づいて、駆動部を介して送電コイルに流れる電流を制御する制御部とを備える無線給電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　また、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の送電回路と、このＮ個の送電回路を制御する制御手段とを備え、送電回路は、直列に接続されたキャパシタと送電コイルとからなる送電側ＬＣタンク回路と、この送電側ＬＣタンク回路に電力を供給する発振回路とを有し、Ｎ個の送電回路の送電コイルは、マトリクス状に配置され、制御手段は、Ｎ個の送電回路の送電コイルのうち少なくとも２個の送電コイルから到達する磁場の変化の位相が受電回路の受電コイルにおいて揃うように、Ｎ個の送電回路の各発振回路が発生する信号の位相を制御する非接触送電装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００８－２８３７８９号公報 特開２０１１－１９９９７５号公報
　しかし、特許文献１では、受電アンテナの配置状態に関わる情報を得る具体的手段についての記載が不十分である。また、特許文献２では、少なくとも２個の送電コイルから到達する磁場の変化の位相が受電回路の受電コイルにおいて揃うようにする具体的な手法の記述が不十分である。
　本発明の目的は、受電装置の位置及び／又は姿勢が変化しても受電装置に十分な送電を行うことができる送電装置及び送受電システムを提供することである。
　送電装置は、強結合系の無線送電を行う複数の送電部と、前記複数の送電部が受電装置に異なるタイミングで送電したときに、前記受電装置がそれぞれ受電した複数の受電電力値及び前記受電装置の姿勢情報を前記受電装置から受信する通信部と、前記複数の送電部が送電した電力値及び前記受信した複数の受電電力値を基に複数の効率を演算し、前記複数の効率及び前記受信した姿勢情報を基に前記複数の送電部に関しての複数の等効率面を求め、前記複数の等効率面が交わる位置に前記受電装置が存在することを推定する制御部とを有する。
　受電装置の位置及び／又は姿勢が変化しても受電装置に十分な送電を行うことができる。
図１は、送電装置及び受電装置を有する送受電システムの構成例を示す図である。 図２は、図１の高周波電源回路の構成例を示すブロック図である。 図３Ａは、受電装置のＬＣ共振器の位置及び姿勢と受電の可否の関係を示す図である。 図３Ｂは、受電装置のＬＣ共振器の位置及び姿勢と受電の可否の関係を示す図である。 図３Ｃは、受電装置のＬＣ共振器の位置及び姿勢と受電の可否の関係を示す図である。 図３Ｄは、受電装置のＬＣ共振器の位置及び姿勢と受電の可否の関係を示す図である。 図４Ａは、送電装置の２個のＬＣ共振器を用いた場合の受電の可否を示す図である。 図４Ｂは、送電装置の２個のＬＣ共振器を用いた場合の受電の可否を示す図である。 図５は、送電装置が２個のＬＣ共振器を有する送受電システムの構成例を示す図である。 図６は、図５の位相調整可能な高周波電源回路の構成例を示すブロック図である。 図７Ａは、受電装置のＬＣ共振器が送電装置のＬＣ共振器に対して１３５度の姿勢を有する例を示す図である。 図７Ｂは、図７Ａの状態における送受電効率を示す図である。 図８Ａは、受電装置のＬＣ共振器が送電装置のＬＣ共振器に対して４５度の姿勢を有する例を示す図である。 図８Ｂは、図８Ａの状態における送受電効率を示す図である。 図９Ａは、実施形態による受電装置の位置の推定方法を説明するための図である。 図９Ｂは、実施形態による受電装置の位置の推定方法を説明するための図である。 図１０Ａは、実施形態による受電装置の位置の推定方法を説明するための図である。 図１０Ｂは、実施形態による受電装置の位置の推定方法を説明するための図である。 図１１は、実施形態による受電装置の位置の推定方法を説明するための図である。 図１２は、実施形態による送受電システムの構成例を示す全体図である。 図１３は、本実施形態による送電装置の構成例を示す図である。 図１４は、本実施形態による受電装置の構成例を示す図である。 図１５は、本実施形態による送受電システムの処理例を示すフローチャートである。 図１６は、送電装置が複数の受電装置の位置を推定する例を示す図である。 図１７Ａは、ＬＣ共振器の構成例を示す回路図である。 図１７Ｂは、ＬＣ共振器の構成例を示す回路図である。 図１７Ｃは、ＬＣ共振器の構成例を示す回路図である。 図１７Ｄは、ＬＣ共振器の構成例を示す回路図である。 図１８は、送受電システムの処理手順の例を示すフローチャートである。 図１９Ａは、第１の送電用ＬＣ共振器及び第１の受電用ＬＣ共振器の共振状態がオンになっている状態を示す図である。 図１９Ｂは、第１の送電用ＬＣ共振器に対する第１の受電用ＬＣ共振器の等効率面を示す図である。 図２０は、送受電システムの処理手順の例を示すフローチャートである。 図２１Ａは、第１の送電用ＬＣ共振器及び第２の受電用ＬＣ共振器の共振状態がオンになっている状態を示す図である。 図２１Ｂは、第１の送電用ＬＣ共振器に対する第２の受電用ＬＣ共振器の等効率面を示す図である。 図２２は、送受電システムの処理手順の例を示すフローチャートである。 図２３Ａは、第２の送電用ＬＣ共振器及び第１の受電用ＬＣ共振器の共振状態がオンになっている状態を示す図である。 図２３Ｂは、第２の送電用ＬＣ共振器に対する第１の受電用ＬＣ共振器の等効率面を示す図である。 図２４は、送受電システムの処理手順の例を示すフローチャートである。 図２５Ａは、第２の送電用ＬＣ共振器及び第２の受電用ＬＣ共振器の共振状態がオンになっている状態を示す図である。 図２５Ｂは、第２の送電用ＬＣ共振器に対する第２の受電用ＬＣ共振器の等効率面を示す図である。 第１及び第２の受電装置の位置の推定方法を示す図である。
　図１は、送電装置１１１及び受電装置１１２を有する送受電システムの構成例を示す図である。送電装置１１１は、高周波電源回路１０１、送電用コイル１０２及び送電用ＬＣ共振器１０４を有する。受電装置１１２は、受電用ＬＣ共振器１０６、受電用コイル１０８、整流回路１０９及びバッテリ１１０を有する。ＬＣ共振器１０４及び１０６は、コイル（インダクタ）及び容量の直列接続回路であり、その共振周波数は１／｛２×π×√（Ｌ×Ｃ）｝である。ここで、Ｌはインダクタンスであり、Ｃは容量値である。送電装置１１１は、受電装置１１１に対して無線送電を行うことができる。高周波電源回路１０１は、高周波数の電圧を送電用コイル１０２に印加する。すると、送電用コイル１０２には、磁界が発生し、電磁誘導１０３により、ＬＣ共振器１０４に電流が流れる。高周波数電源回路１０１により印加される電圧の周波数が１／｛２×π×√（Ｌ×Ｃ）｝の共振周波数であるので、ＬＣ共振器１０４は共振状態になる。ＬＣ共振器１０４には磁界が発生し、１／｛２×π×√（Ｌ×Ｃ）｝の共振周波数の磁界共鳴１０５により、ＬＣ共振器１０６に電流が流れ、ＬＣ共振器１０６は共振状態になる。すると、ＬＣ共振器１０６には磁界が発生し、電磁誘導１０７により、コイル１０８に電流が流れる。整流回路１０９は、コイル１０８に発生する電圧を整流し、その整流した電圧をバッテリ１１０に供給する。バッテリ１１０は、その供給された電圧により充電される。送電装置１１１は、磁界共鳴１０５により、受電装置１１２に対して無線送電し、受電装置１１２のバッテリ１１０を充電することができる。
　ここで、コイル１０２は、電磁誘導１０３により、ＬＣ共振器１０４に無線送電する。次に、ＬＣ共振器１０４は、磁界共鳴１０５により、ＬＣ共振器１０６に無線送電する。次に、ＬＣ共振器１０６は、電磁誘導１０７により、コイル１０８に無線送電する。これにより、送電装置１１１は、受電装置１１２に対して、磁界共鳴１０５により無線送電することができる。
　なお、送電装置１１１は、受電装置１１２に対して、磁界共鳴１０５に限定されず、強結合系の無線送電を行うことができる。強結合系の無線送電は、上記の磁界共鳴１０５の他、電磁誘導、電界誘導又は電界共鳴を含む。電磁誘導の場合には、例えば、ＬＣ共振器１０４及び１０６を削除すればよい。その場合、送電装置１１１のコイル１０２は、電磁誘導により、受電装置１１２のコイル１０８に無線送電することができる。また、電界誘導又は電界共鳴の場合には、アンテナ等を用いて、送電装置１１１から受電装置１１２に無線送信すればよい。以下、送電装置１１１が磁界共鳴１０５により受電装置１１２に無線送電する場合を例に説明する。
　図２は、図１の高周波電源回路１０１の構成例を示すブロック図である。高周波電源回路１０１は、発振部２０１、アンプ部２０２及び整合部２０３を有する。発振部２０１は、例えば、水晶発振素子又は共振発振回路等であり、所望の周波数（例えば数ＭＨｚ）の電圧を発振により生成する。アンプ部２０２は、Ａ～Ｃ級アンプ又はＤ～Ｅ級アンプ等であり、発振部２０１により生成された電圧を、所望のゲインで増幅し、所望の強度（振幅）の電圧を、整合部２０３を介して出力する。整合部２０３は、例えば、インダクタ及び容量を有し、インピーダンス整合を行うための回路である。
　図３Ａ～図３Ｄは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置及び姿勢と受電の可否の関係を示す図である。送電装置１１１のＬＣ共振器１０４により、磁界３０１の分布が発生する。受電の可否は、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置及び姿勢と磁界３０１の向きとの関係が重要となる。
　図３Ａでは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４の中央部であり、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の姿勢は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４に対して平行である。この場合、磁界３０１は、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に対して垂直方向に交差するので、受電効率が最大となり、受電可となる。
　図３Ｂでは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４の右端部であり、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の姿勢は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４に対して垂直である。この場合、磁界３０１は、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に対してほぼ垂直方向に交差するので、受電可となる。
　図３Ｃでは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４の中央部であり、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の姿勢は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４に対して垂直である。この場合、磁界３０１の向きは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に対して平行になるので、受電効率が最小となり、受電不可となる。
　図３Ｄでは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４の右端部であり、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の姿勢は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４に対して４５度である。この場合、磁界３０１の向きは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に対してほぼ平行になるので、受電不可となる。
　図４Ａ及び図４Ｂは、送電装置１１１の２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂを用いた場合の受電の可否を示す図である。２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂは、図１のＬＣ共振器１０４に対応し、１個の送電用コイル１０２の電磁誘導により送電されるものであってもよいし、２個の送電用コイル１０２の電磁誘導によりそれぞれ送電されるものであってもよい。また、ＬＣ共振器１０４ａは送電用コイル１０２の電磁誘導により送電され、ＬＣ共振器１０４ｂはＬＣ共振器１０４ａの磁界共振により送電されるものであってもよい。例えば、ＬＣ共振器１０４ｂは、ＬＣ共振器１０４ａに対して垂直方向に位置する。
　送電装置１１１の２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂにより、合成された磁界３０１の分布が発生する。受電の可否は、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置及び姿勢と磁界３０１の向きとの関係が重要となる。
　図４Ａでは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂの中央部であり、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の姿勢は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ａに対して垂直である。この場合、合成された磁界３０１は、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に対して交差するので、受電可となる。すなわち、図３Ｃのように、１個のＬＣ共振器１０４では受電不可であっても、２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂを用いることにより、受電可になる。
　図４Ｂでは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂの中央部であり、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の姿勢は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂに対して４５度である。この場合、合成された磁界３０１の向きは、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に対してほぼ平行になるので、受電不可となる。
　図５は、送電装置１１１が２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂを有する送受電システムの構成例を示す図である。以下、図５が図１と異なる点を説明する。送電装置１１１は、２個の送電用コイル１０２ａ，１０２ｂ及び２個のＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂを有する。２個の送電用コイル１０２ａ，１０２ｂは図１の送電用コイル１０２に対応し、２個のＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂは図１のＬＣ共振器１０４に対応する。高周波電源回路１０１は、位相調整可能な電圧を生成し、第１の送電用コイル１０２ａ及び第２の送電用コイル１０２ｂに電圧を印加する。第１の送電用コイル１０２ａは、電磁誘導１０３ａにより、第１のＬＣ共振器１０４ａに送電する。第２の送電用コイル１０２ｂは、電磁誘導１０３ｂにより、第２のＬＣ共振器１０４ｂに送電する。第１のＬＣ共振器１０４ａは磁界共鳴１０５ａによりＬＣ共振器１０６に送電し、第２のＬＣ共振器１０４ｂは磁界共鳴１０５ｂによりＬＣ共振器１０６に送電する。受電装置１１２は、図１の受電装置１１２と同じである。
　図６は、図５の位相調整可能な高周波電源回路１０１の構成例を示すブロック図である。高周波電源回路１０１は、複数の送電用コイル１０２ａ～１０２ｃ等に電圧を印加することができる。発振部２０１は、所望の周波数の電圧を発振により生成する。位相調整部６０１ｂ及び６０１ｃは、それぞれ、発振部２０１により生成された電圧の位相を調整する。第１のアンプ部２０２ａは、発振部２０１により生成された電圧を、第１のゲインで増幅し、所望の強度（振幅）の電圧を、第１の整合部２０３ａを介して、第１の送電用コイル１０２ａに出力する。第２のアンプ部２０２ｂは、位相調整部６０１ｂにより位相調整された電圧を、第２のゲインで増幅し、所望の強度（振幅）の電圧を、第２の整合部２０３ｂを介して、第２の送電用コイル１０２ｂに出力する。第３のアンプ部２０２ｃは、位相調整部６０１ｃにより位相調整された電圧を、第３のゲインで増幅し、所望の強度（振幅）の電圧を、第３の整合部２０３ｃを介して、第３の送電用コイル１０２ｃに出力する。３個のアンプ部２０２ａ～２０２ｃの入力電圧は、周波数が同じであり、位相調整部６０１ｂ及び６０１ｃにより位相が調整可能である。
　図７Ａは受電装置１１２のＬＣ共振器１０６が送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂに対して１３５度の姿勢（向き）を有する例を示す図であり、図７Ｂは図７Ａの状態における送受電効率を示す図である。特性７０１は、ＬＣ共振器１０４ｂがなく１個のＬＣ共振器１０４ａを有する送電装置１１１の場合の特性、及びＬＣ共振器１０４ａがなく１個のＬＣ共振器１０４ｂを有する送電装置１１１の場合の特性を示す。特性７０２は、２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂを有する送電装置１１１の場合の特性を示す。横軸は、位相調整部６０１ｂにより調整された位相、すなわちＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂの磁界の位相差を示す。縦軸は、送受電効率を示す。特性７０１では、送電装置１１１が１個のＬＣ共振器１０４ａ又は１０４ｂを有するので、位相に関係なく、送受電効率は一定である。これに対し、特性７０２では、送電装置１１１が２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂを有するので、０度の位相で送受電効率が最大になり、１８０度の位相で送受電効率が最小になる。位相調整部６０１ｂが位相を調整することにより、特性７０２は、特性７０１よりも送受電効率がよくなる。
　図８Ａは受電装置１１２のＬＣ共振器１０６が送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂに対して４５度の姿勢（向き）を有する例を示す図であり、図８Ｂは図８Ａの状態における送受電効率を示す図である。特性８０１は、ＬＣ共振器１０４ｂがなく１個のＬＣ共振器１０４ａを有する送電装置１１１の場合の特性、及びＬＣ共振器１０４ａがなく１個のＬＣ共振器１０４ｂを有する送電装置１１１の場合の特性を示す。特性８０２は、２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂを有する送電装置１１１の場合の特性を示す。横軸は、位相調整部６０１ｂにより調整された位相、すなわちＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂの磁界の位相差を示す。縦軸は、送受電効率を示す。特性８０１では、送電装置１１１が１個のＬＣ共振器１０４ａ又は１０４ｂを有するので、位相に関係なく、送受電効率は一定である。これに対し、特性８０２では、送電装置１１１が２個のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂを有するので、１８０度の位相で送受電効率が最大になり、０度の位相で送受電効率が最小になる。位相調整部６０１ｂが位相を調整することにより、特性８０２は、特性８０１よりも送受電効率がよくなる。
　また、図７Ｂと図８Ｂとでは、送受電効率が最大となる位相が異なる。すなわち、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６の位置及び姿勢により、送受電効率が最大となる位相が異なる。位相調整部６０１ｂは、受電装置１１２の位置及び姿勢に応じて、位相を制御することにより、最大の送受信効率の送電を行うことができる。
　また、上記の位相の他、図６のアンプ部２０２ａ～２０２ｃ等のゲインによる電圧の強度を変えても、図４Ａ及び図４Ｂの磁界３０１の分布が変わる。したがって、送電装置１１１は、受電装置１１２の位置及び姿勢に応じて、位相調整部６０１ｂ，６０１ｃ等の位相及びアンプ部２０２ａ～２０２ｃ等の強度を制御することにより、最大の送受電効率の送電を行うことができる。しかし、そのためには、受電装置１１２の位置及び姿勢情報が必要である。以下、受電装置１１２の位置及び姿勢情報の取得方法を説明する。
　図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１１は、実施形態による受電装置１１２の位置の推定方法を説明するための図である。まず、図９Ａに示すように、送電装置１１１は、ＬＣ共振器１０４ａの磁界３０１のみを発生させる。受電装置１１２のＬＣ共振器１０６には、磁界共振により電流が流れ、受電装置１１２は受電する。次に、受電装置１１２は、受電した電力を測定し、その受電電力値及び受電装置１１２の姿勢情報を送電装置１１１に送信する。次に、送電装置１１１は、上記の受電装置１１２に送電した電力値を測定し、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。次に、送電装置１１１は、上記の効率及び姿勢情報を基に、図９Ｂに示す第１の等効率面９０１を求める。第１の等効率面９０１は、上記の演算した効率と同じ効率が得られる面である。したがって、受電装置１１２は、第１の等効率面９０１上のいずれかの位置に存在することが推定できる。例えば、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ａに対して平行方向に位置するので、ＬＣ共振器１０４ａの中央部では効率が高い。そのために、第１の等効率面９０１は、ＬＣ共振器１０４ａの中央部ではＬＣ共振器１０４ａから遠くなる。
　次に、図１０Ａに示すように、送電装置１１１は、ＬＣ共振器１０４ｂの磁界３０１のみを発生させる。受電装置１１２のＬＣ共振器１０６には、磁界共振により電流が流れ、受電装置１１２は受電する。次に、受電装置１１２は、受電した電力を測定し、その受電電力値及び受電装置１１２の姿勢情報を送電装置１１１に送信する。次に、送電装置１１１は、上記の受電装置１１２に送電した電力値を測定し、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。次に、送電装置１１１は、上記の効率及び姿勢情報を基に、図１０Ｂに示す第２の等効率面９０２を求める。第２の等効率面９０２は、上記の演算した効率と同じ効率が得られる面である。したがって、受電装置１１２は、第２の等効率面９０２上のいずれかの位置に存在することが推定できる。例えば、受電装置１１２のＬＣ共振器１０６は、送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ｂに対して垂直方向に位置するので、ＬＣ共振器１０４ｂの中央部では効率が低い。そのために、第２の等効率面９０２は、ＬＣ共振器１０４ｂの中央部ではＬＣ共振器１０４ｂに近くなる。
　次に、図１１に示すように、送電装置１１１は、図９Ｂの第１の等効率面９０１及び図１０Ｂの第２の等効率面９０２が交わる位置に受電装置１１２のＬＣ共振器１０６が存在すると推定する。以上により、送電装置１１１は、受電装置１１２の位置を推定することができる。その後、送電装置１１１の複数のＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂは、上記の推定された受電装置１１２の位置及び上記の受信した受電装置１１２の姿勢情報に応じて制御された強度及び位相により、受電装置１１２に同じタイミングで送電する。これにより、最大の送受電効率の送電を行うことができる。
　図１２は、実施形態による送受電システムの構成例を示す全体図である。送電装置１１１は、ＸＹＺ軸の３次元方向に配置された３個のＬＣ共振器１０４ａ～１０４ｃを有する。ＬＣ共振器１０４ａはＸＹ面のＬＣ共振器であり、ＬＣ共振器１０４ｂはＹＺ面のＬＣ共振器であり、ＬＣ共振器１０４ｃはＺＸ面のＬＣ共振器である。受電装置１１２は、例えば携帯端末であり、ＬＣ共振器１０６を有する。
　図１３は、本実施形態による送電装置１１１の構成例を示す図である。発振部２０１は、所望の周波数の電圧を発振により生成する。位相調整部６０１ｂは、制御部１３０１から位相θｂを入力し、発振部２０１により生成された電圧に対して位相θｂ遅延した電圧を出力する。位相調整部６０１ｃは、制御部１３０１から位相θｃを入力し、発振部２０１により生成された電圧に対して位相θｃ遅延した電圧を出力する。
　第１のアンプ部２０２ａは、制御部１３０１から強度（振幅）Ａを入力し、発振部２０１により生成された電圧を、第１のゲインＡで増幅し、強度Ａの電圧を、第１の整合部２０３ａを介して、ＸＹ面の送電用コイル１０２ａに出力する。ＸＹ面の送電用コイル１０２ａは、Ａ×ｓｉｎ（ωｔ）の電圧を入力し、電磁誘導によりＬＣ共振器１０４ａに送電する。ＬＣ共振器１０４ａは、磁界共鳴により受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に送電する。
　第２のアンプ部２０２ｂは、制御部１３０１から強度Ｂを入力し、位相調整部６０１ｂにより遅延させられた電圧を、第２のゲインＢで増幅し、強度Ｂの電圧を、第２の整合部２０３ｂを介して、ＹＺ面の送電用コイル１０２ｂに出力する。ＹＺ面の送電用コイル１０２ｂは、Ｂ×ｓｉｎ（ωｔ＋θｂ）の電圧を入力し、電磁誘導によりＬＣ共振器１０４ｂに送電する。ＬＣ共振器１０４ｂは、磁界共鳴により受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に送電する。
　第３のアンプ部２０２ｃは、制御部１３０１から強度Ｃを入力し、位相調整部６０１ｃにより遅延させられた電圧を、第３のゲインＣで増幅し、強度Ｃの電圧を、第３の整合部２０３ｃを介して、ＺＸ面の送電用コイル１０２ｃに出力する。ＺＸ面の送電用コイル１０２ｃは、Ｃ×ｓｉｎ（ωｔ＋θｃ）の電圧を入力し、電磁誘導によりＬＣ共振器１０４ｃに送電する。ＬＣ共振器１０４ｃは、磁界共鳴により受電装置１１２のＬＣ共振器１０６に送電する。
　３個の送電用コイル１０２ａ～１０２ｃの入力電圧は、周波数が同じであり、強度Ａ～Ｃ及び位相θｂ，θｃが調整可能である。
　制御部１３０１は、第１の整合部２０３ａの出力電力をモニタすることにより第１の送電部（送電用コイル及びＬＣ共振器）１０２ａ，１０４ａの送電電力値を取得し、第２の整合部２０３ｂの出力電力をモニタすることにより第２の送電部（送電用コイル及びＬＣ共振器）１０２ｂ，１０４ｂの送電電力値を取得し、第３の整合部２０３ｃの出力電力をモニタすることにより第３の送電部（送電用コイル及びＬＣ共振器）１０２ｃ，１０４ｃの送電電力値を取得することができる。
　通信部１３０２は、受電電力値及び姿勢情報を受電装置１１２から無線受信する。制御部１３０１は、その受信した受電電力値及び上記の送電電力値を基に効率を演算し、その効率及び姿勢情報を基に、図９Ｂの第１の等効率面９０１及び図１０Ｂの第２の等効率面９０２を求める。次に、制御部１３０１は、等効率面９０１及び９０２が交わる位置に受電装置１１２が存在すると推定し、その受電装置１１２の位置及び姿勢情報を基に、強度Ａ～Ｃ及び位相θｂ，θｃを制御する。
　図１４は、本実施形態による受電装置１１２の構成例を示す図である。ＬＣ共振器１０６は、図１３の送電装置１１１のＬＣ共振器１０４ａ～１０４ｃから磁界共鳴により受電し、電磁誘導により受電用コイル１０８に送電する。受電用コイル１０８には電流が流れ、電圧が発生する。整流回路及びＤＣ－ＤＣコンバータ１４０４は、受電用コイル１０８により発生した電圧を整流し、整流した直流電圧のレベル変換を行い、バッテリ１４０５に直流電圧を供給する。バッテリ１４０５は、その直流電圧により充電される。送電装置１１１は、送電により、受電装置１１２のバッテリ１４０５を充電することができる。
　制御部１４０２は、受電用コイル１０８に発生した受電電力値をモニタする。また、３軸加速度センサ１４０１は、受電装置１１２の姿勢情報を検出し、制御部１４０２に出力する。制御部１４０２は、その受電電力値及び姿勢情報の送信を通信部１４０３に指示し、通信部１４０３は、その受電電力値及び姿勢情報を図１３の送電装置１１１に無線送信する。
　図１５は、本実施形態による送受電システムの処理例を示すフローチャートである。ステップＳ１５０１は、ＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａの処理であり、ステップＳ１５１１～Ｓ１５１６を有する。ステップＳ１５０２は、ＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂの処理であり、ステップＳ１５１１～Ｓ１５１６と同様のステップを有する。ステップＳ１５０３は、ＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃの処理であり、ステップＳ１５１１～Ｓ１５１６と同様のステップを有する。
　まず、ステップＳ１５０１のＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａの処理を行う。ステップＳ１５１１では、送電装置１１１は、制御部１３０１の制御により、ＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａのみを用いて所定の強度でテスト送電を行う。次に、ステップＳ１５１２では、送電装置１１１は、制御部１３０１により、第１の整合部２０３ａの出力電力をモニタし、送電電力値を求める。
　ステップＳ１５１５では、受電装置１１２は、ＬＣ共振器１０６及び受電用コイル１０８により、送電装置１１１から受電する。次に、受電装置１１２は、制御部１４０２により、受電用コイル１０８が受電した受電電力をモニタし、受電電力値を求める。
　次に、ステップＳ１５１６では、受電装置１１２は、３軸加速度センサ１４０１により、受電装置１１２の姿勢情報を検出する。次に、受電装置１１２は、制御部１４０２及び通信部１４０３により、上記の受電電力値及び姿勢情報を送電装置１１１に送信する。
　次に、ステップＳ１５１３では、送電装置１１１は、通信部１３０２により、受電装置１１２から受電電力値及び姿勢情報を受信する。次に、送電装置１１１は、制御部１３０１により、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。次に、送電装置１１１は、制御部１３０１により、テーブルを用いて、上記の効率及び受信した姿勢情報を基に、図９Ｂのような第１の等効率面９０１を推定する。
　次に、ステップＳ１５０２のＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂの処理を行う。ステップＳ１５０２は、上記のステップＳ１５１１～Ｓ１５１６と同様の処理を有する。以下、ステップＳ１５０２内のステップＳ１５１１～Ｓ１５１６の処理を説明する。
　ステップＳ１５１１では、送電装置１１１は、制御部１３０１の制御により、ＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂのみを用いて所定の強度でテスト送電を行う。次に、ステップＳ１５１２では、送電装置１１１は、制御部１３０１により、第２の整合部２０３ｂの出力電力をモニタし、送電電力値を求める。
　ステップＳ１５１５では、受電装置１１２は、ＬＣ共振器１０６及び受電用コイル１０８により、送電装置１１１から受電する。次に、受電装置１１２は、制御部１４０２により、受電用コイル１０８が受電した受電電力をモニタし、受電電力値を求める。
　次に、ステップＳ１５１６では、受電装置１１２は、３軸加速度センサ１４０１により、受電装置１１２の姿勢情報を検出する。次に、受電装置１１２は、制御部１４０２及び通信部１４０３により、上記の受電電力値及び姿勢情報を送電装置１１１に送信する。
　次に、ステップＳ１５１３では、送電装置１１１は、通信部１３０２により、受電装置１１２から受電電力値及び姿勢情報を受信する。次に、送電装置１１１は、制御部１３０１により、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。次に、送電装置１１１は、制御部１３０１により、テーブルを用いて、上記の効率及び受信した姿勢情報を基に、図１０Ｂのような第２の等効率面９０２を推定する。
　次に、ステップＳ１５０３のＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃの処理を行う。ステップＳ１５０３は、上記のステップＳ１５１１～Ｓ１５１６と同様の処理を有する。以下、ステップＳ１５０３内のステップＳ１５１１～Ｓ１５１６の処理を説明する。
　ステップＳ１５１１では、送電装置１１１は、制御部１３０１の制御により、ＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃのみを用いて所定の強度でテスト送電を行う。次に、ステップＳ１５１２では、送電装置１１１は、制御部１３０１により、第３の整合部２０３ｃの出力電力をモニタし、送電電力値を求める。
　ステップＳ１５１５では、受電装置１１２は、ＬＣ共振器１０６及び受電用コイル１０８により、送電装置１１１から受電する。次に、受電装置１１２は、制御部１４０２により、受電用コイル１０８が受電した受電電力をモニタし、受電電力値を求める。
　次に、ステップＳ１５１６では、受電装置１１２は、３軸加速度センサ１４０１により、受電装置１１２の姿勢情報を検出する。次に、受電装置１１２は、制御部１４０２及び通信部１４０３により、上記の受電電力値及び姿勢情報を送電装置１１１に送信する。
　次に、ステップＳ１５１３では、送電装置１１１は、通信部１３０２により、受電装置１１２から受電電力値及び姿勢情報を受信する。次に、送電装置１１１は、制御部１３０１により、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。次に、送電装置１１１は、制御部１３０１により、テーブルを用いて、上記の効率及び受信した姿勢情報を基に、第３の等効率面を推定する。
　次に、ステップＳ１５２１では、送電装置１１１は、制御部１３０１により、上記の第１～第３の等効率面が交わる位置に受電装置１１２が存在することを推定する。次に、送電装置１１１は、制御部１３０１により、推定した受電装置１１２の位置及び受信した姿勢情報を基に、ステップＳ１５２２でアンプ部２０２ａ～２０２ｃの設定を行い、ステップＳ１５２３で位相調整部６０１ｂ，６０１ｃの設定を行い、ステップＳ１５２４で整合部２０３ａ～２０３ｃの設定を行う。
　ステップＳ１５２２では、制御部１３０１は、推定した受電装置１１２の位置及び受信した姿勢情報を基に、第１のアンプ部２０２ａに強度Ａを設定し、第２のアンプ部２０２ｂに強度Ｂを設定し、第３のアンプ部２０２ｃに強度Ｃを設定する。強度Ａ～Ｃを設定することにより、合成磁界の分布を制御し、最大の送受電効率の送電が可能になる。
　ステップＳ１５２３では、制御部１３０１は、推定した受電装置１１２の位置及び受信した姿勢情報を基に、位相調整部６０１ｂに位相θｂを設定し、位相調整部６０１ｃに位相θｃを設定する。位相θｂ及びθｃを設定することにより、合成磁界の分布を制御し、最大の送受電効率の送電が可能になる。
　ステップＳ１５２４では、制御部１３０１は、推定した受電装置１１２の位置及び受信した姿勢情報を基に、第１の整合部２０３ａの整合条件を設定し、第２の整合部２０３ｂの整合条件を設定し、第３の整合部２０３ｃの整合条件を設定する。送電装置１１１の出力インピーダンスは、受電装置１１２の位置及び姿勢情報に応じて変化する。整合部２０３ａ～２０３ｃは、例えばインダクタ及び容量を有し、出力インピーダンスの整合をとるための整合回路である。したがって、制御部１３０１は、推定した受電装置１１２の位置及び受信した姿勢情報を基に、整合部２０３ａ～２０３ｃ内のインダクタ又は容量の値を制御することにより、出力インピーダンスの整合をとり、最大の送受電効率の送電が可能になる。
　具体的には、ステップＳ１５２２及びＳ１５２３では、制御部１３０１は、受電装置１１２の位置及び姿勢情報に対応する強度及び位相を記憶するテーブルを基に、複数の送電部が送電する強度Ａ～Ｃ及び位相θｂ，θｃを制御する。また、ステップＳ１５２４では、制御部１３０１は、受電装置１１２の位置及び姿勢情報に対応する整合条件を記憶するテーブルを基に、複数の送電部の整合部２０３ａ～２０３ｃの整合条件を制御する。上記のテーブルは、事前に計算又は実測をすることにより生成しておく。
　次に、ステップＳ１５２５では、ＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａ、ＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂ及びＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃは、推定された受電装置１１２の位置及び受信した姿勢情報に応じて制御された強度Ａ～Ｃ及び位相θｂ，θｃにより受電装置１１２に同じタイミングで送電する。これにより、送電装置１１１は、最大の送受電効率で受電装置１１２に送電し、受電装置１１２のバッテリ１４０５を受電することができる。
　なお、送電装置１１１は、受電装置１１２に対して、磁界共鳴に限定されず、強結合系の無線送電を行うことができる。強結合系の無線送電は、上記の磁界共鳴の他、電磁誘導、電界誘導又は電界共鳴を含む。電磁誘導の場合には、例えば、ＬＣ共振器１０４ａ～１０４ｃ及び１０６を削除すればよい。送電装置１１１のコイル１０２ａ～１０２ｃは、電磁誘導により、受電装置１１２のコイル１０８に無線送電することができる。また、電界誘導又は電界共鳴の場合には、アンテナ等を用いて、送電装置１１１から受電装置１１２に無線送信すればよい。
　以上のように、ＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａ、ＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂ及びＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃは、強結合系の無線送電を行う。強結合系の無線送電は、電磁誘導、磁界共鳴、電界誘導又は電界共鳴による無線送電を含む。通信部１３０２は、ＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａ、ＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂ及びＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃが受電装置１１２に異なるタイミングで送電したときに、受電装置１１２がそれぞれ受電した３個の受電電力値及び受電装置１１２の姿勢情報を受電装置１１２から受信する。制御部１３０１は、ＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａ、ＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂ及びＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃが送電した電力値及び受信した３個の受電電力値を基に３個の効率を演算し、３個の効率及び受信した姿勢情報を基にＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａ、ＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂ及びＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃに関しての３個の等効率面を求め、３個の等効率面が交わる位置に受電装置１１２が存在することを推定する。その後、ＸＹ面の送電部１０２ａ，１０４ａ、ＹＺ面の送電部１０２ｂ，１０４ｂ及びＺＸ面の送電部１０２ｃ，１０４ｃは、推定された受電装置１１２の位置及び受信した姿勢情報に応じて制御された強度Ａ～Ｃ及び位相θｂ，θｃにより受電装置１１２に同じタイミングで送電する。
　本実施形態により、送電装置１１１は、受電装置１１２の位置を推定し、受電装置１１２の姿勢情報を受信することにより、受電装置の位置及び／又は姿勢が変化しても受電装置に十分な送電を行うことができる。
　図１６は、送電装置１１１が複数の受電装置１１２の位置を推定する例を示す図である。以下、送受電システムが１個の送電装置１１１及び２個の受電装置１１２を有する場合を例に説明する。２個の受電装置１１２は、各々が図１４の受電装置１１２と同様の構成を有し、第１の受電装置１１２及び第２の受電装置１１２として表す。以下、第１の受電装置１１２の受電用ＬＣ共振器１０６を第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａとして表し、第２の受電装置１１２の受電用ＬＣ共振器１０６を第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂとして表す。送電装置１１１は、上記と同様に、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂを有する。
　図１７Ａ～図１７Ｄは、図１６の第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂ、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａ及び第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの構成例を示す回路図である。ＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂは、図１７Ａ～図１７Ｄのうちのいずれの構成でもよく、共振状態をオン／オフするためのスイッチＳＷを有する。
　図１７Ａでは、ＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は、コイルＬ及び容量Ｃの直列接続回路において、スイッチＳＷはコイルＬ及び容量Ｃの間に接続される。スイッチＳＷをオンすることによりＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は共振状態がオンになり、スイッチＳＷをオフすることによりＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は共振状態がオフになる。
　図１７Ｂでは、ＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は、コイルＬ及び容量Ｃの直列接続回路において、スイッチＳＷは容量Ｃに対して並列に接続される。スイッチＳＷをオフすることによりＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は共振状態がオンになり、スイッチＳＷをオンすることによりＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は共振状態がオフになる。
　図１７Ｃでは、ＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は、コイルＬ及び容量Ｃの直列接続回路において、スイッチＳＷ及び抵抗Ｒの直列接続回路は容量Ｃに対して並列に接続される。スイッチＳＷをオフすることによりＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は所定の共振周波数での共振状態がオンになり、スイッチＳＷをオンすることによりＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は所定の共振周波数での共振状態がオフになる。
　図１７Ｄでは、ＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は、コイルＬ及び容量Ｃの直列接続回路において、スイッチＳＷ及び容量Ｃ１の直列接続回路は容量Ｃに対して並列に接続される。スイッチＳＷをオフすることによりＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は所定の共振周波数での共振状態がオンになり、スイッチＳＷをオンすることによりＬＣ共振器１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ及び１０６ｂの各々は所定の共振周波数での共振状態がオフになる。
　図１８、図２０、図２２及び図２４は、送受電システムの処理手順の例を示すフローチャートである。以下、図１８、図２０、図２２及び図２４のフローチャートを参照しながら、送受電システムの処理手順を説明する。
　まず、送受電システムは、図１８のフローチャートの処理を行う。送電装置１１１はステップＳ１８０１～Ｓ１８０７の処理を行い、第１の受電装置１１２はステップＳ１８１１及びＳ１８１２の処理を行う。ここで、初期化処理により、送電装置１１１は、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂのスイッチＳＷを制御し、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂの共振状態をオフにする。同様に、第１の受電装置１１２は、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａのスイッチＳＷを制御し、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態をオフにする。同様に、第２の受電装置１１２は、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂのスイッチＳＷを制御し、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態をオフにする。
　まず、ステップＳ１８０１では、送電装置１１１は、第１の受電装置１１２に対して、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態のオンを指示し、姿勢情報を要求するための情報を送信する。その後、ステップＳ１８０２及びＳ１８１１に進む。
　ステップＳ１８１１では、第１の受電装置１１２は、送電装置１１１から上記の情報を受信する。すると、第１の受電装置１１２は、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａのスイッチＳＷを制御し、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態をオンにする。そして、第１の受電装置１１２は、上記と同様に、第１の受電装置１１２の姿勢情報を送電装置１１１に送信する。その後、ステップＳ１８０３に進む。
　ステップＳ１８０２では、送電装置１１１は、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａのスイッチＳＷを制御し、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａの共振状態をオンにする。これにより、図１９Ａに示すように、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態がオンになり、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂ及び第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態がオフになる。この状態により、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａから第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａへの送電が可能になる。
　次に、ステップＳ１８０３では、送電装置１１１は、第１の受電装置１１２の姿勢情報を、第１の受電装置１１２から受信する。
　次に、ステップＳ１８０４では、送電装置１１１の第１のアンプ部２０２ａは、図９Ａと同様に、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａから送電を行う。すると、第１の受電装置１１２の第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａには、磁界共振により電流が流れ、第１の受電装置１１２は受電する。その後、ステップＳ１８０５及びＳ１８１２に進む。
　ステップＳ１８１２では、第１の受電装置１１２は、受電した電力を測定し、その受電電力値を送電装置１１１に送信する。その後、ステップＳ１８０６に進む。
　ステップＳ１８０５では、送電装置１１１は、上記と同様に、上記の第１のアンプ部２０２ａが第１の受電装置１１２に送電した電力値を測定する。
　次に、ステップＳ１８０６では、送電装置１１１は、上記と同様に、第１の受電装置１１２の受電電力値を第１の受電装置１１２から受信し、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。
　次に、ステップＳ１８０７では、送電装置１１１は、上記と同様に、上記の効率及び姿勢情報を基に、図１９Ｂに示す第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａに対する第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの等効率面１９０１を取得する。等効率面１９０１は、メモリに記憶されたテーブルを基に取得してもよいし、演算式の演算により取得してもよい。第１の受電装置１１２の第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａは、等効率面１９０１上のいずれかの位置に存在することが推定できる。
　次に、送受電システムは、図２０のフローチャートの処理を行う。送電装置１１１はステップＳ２００１～Ｓ２００７の処理を行い、第２の受電装置１１２はステップＳ２０１１及びＳ２０１２の処理を行う。ここで、初期化処理により、送電装置１１１は、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂのスイッチＳＷを制御し、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂの共振状態をオフにする。同様に、第１の受電装置１１２は、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａのスイッチＳＷを制御し、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態をオフにする。同様に、第２の受電装置１１２は、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂのスイッチＳＷを制御し、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態をオフにする。
　まず、ステップＳ２００１では、送電装置１１１は、第２の受電装置１１２に対して、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態のオンを指示し、姿勢情報を要求するための情報を送信する。その後、ステップＳ２００２及びＳ２０１１に進む。
　ステップＳ２０１１では、第２の受電装置１１２は、送電装置１１１から上記の情報を受信する。すると、第２の受電装置１１２は、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂのスイッチＳＷを制御し、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態をオンにする。そして、第２の受電装置１１２は、上記と同様に、第２の受電装置１１２の姿勢情報を送電装置１１１に送信する。その後、ステップＳ２００３に進む。
　ステップＳ２００２では、送電装置１１１は、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａのスイッチＳＷを制御し、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａの共振状態をオンにする。これにより、図２１Ａに示すように、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態がオンになり、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂ及び第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態がオフになる。この状態により、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａから第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂへの送電が可能になる。
　次に、ステップＳ２００３では、送電装置１１１は、第２の受電装置１１２の姿勢情報を、第２の受電装置１１２から受信する。
　次に、ステップＳ２００４では、送電装置１１１の第１のアンプ部２０２ａは、上記と同様に、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａから送電を行う。すると、第２の受電装置１１２の第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂには、磁界共振により電流が流れ、第２の受電装置１１２は受電する。その後、ステップＳ２００５及びＳ２０１２に進む。
　ステップＳ２０１２では、第２の受電装置１１２は、受電した電力を測定し、その受電電力値を送電装置１１１に送信する。その後、ステップＳ２００６に進む。
　ステップＳ２００５では、送電装置１１１は、上記と同様に、上記の第１のアンプ部２０２ａが第２の受電装置１１２に送電した電力値を測定する。
　次に、ステップＳ２００６では、送電装置１１１は、上記と同様に、第２の受電装置１１２の受電電力値を第２の受電装置１１２から受信し、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。
　次に、ステップＳ２００７では、送電装置１１１は、上記と同様に、上記の効率及び姿勢情報を基に、図２１Ｂに示す第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａに対する第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの等効率面１９０２を取得する。等効率面１９０２は、メモリに記憶されたテーブルを基に取得してもよいし、演算式の演算により取得してもよい。第２の受電装置１１２の第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂは、等効率面１９０２上のいずれかの位置に存在することが推定できる。
　次に、送受電システムは、図２２のフローチャートの処理を行う。送電装置１１１はステップＳ２２０１～Ｓ２２０７の処理を行い、第１の受電装置１１２はステップＳ２２１１及びＳ２２１２の処理を行う。ここで、初期化処理により、送電装置１１１は、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂのスイッチＳＷを制御し、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂの共振状態をオフにする。同様に、第１の受電装置１１２は、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａのスイッチＳＷを制御し、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態をオフにする。同様に、第２の受電装置１１２は、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂのスイッチＳＷを制御し、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態をオフにする。
　まず、ステップＳ２２０１では、送電装置１１１は、第１の受電装置１１２に対して、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態のオンを指示するための情報を送信する。その後、ステップＳ２２０２及びＳ２２１１に進む。
　ステップＳ２２１１では、第１の受電装置１１２は、送電装置１１１から上記の情報を受信する。すると、第１の受電装置１１２は、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａのスイッチＳＷを制御し、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態をオンにする。
　ステップＳ２２０２では、送電装置１１１は、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂのスイッチＳＷを制御し、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂの共振状態をオンにする。これにより、図２３Ａに示すように、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂ及び第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態がオンになり、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態がオフになる。この状態により、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂから第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａへの送電が可能になる。
　次に、ステップＳ２２０３では、送電装置１１１の第２のアンプ部２０２ｂは、上記と同様に、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂから送電を行う。すると、第１の受電装置１１２の第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａには、磁界共振により電流が流れ、第１の受電装置１１２は受電する。その後、ステップＳ２２０４及びＳ２２１２に進む。
　ステップＳ２２１２では、第１の受電装置１１２は、受電した電力を測定し、その受電電力値を送電装置１１１に送信する。その後、ステップＳ２２０５に進む。
　ステップＳ２２０４では、送電装置１１１は、上記と同様に、上記の第２のアンプ部２０２ｂが第１の受電装置１１２に送電した電力値を測定する。
　次に、ステップＳ２２０５では、送電装置１１１は、上記と同様に、第１の受電装置１１２の受電電力値を第１の受電装置１１２から受信し、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。
　次に、ステップＳ２２０６では、送電装置１１１は、上記と同様に、上記の効率及び姿勢情報を基に、図２３Ｂに示す第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂに対する第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの等効率面２３０１を取得する。等効率面２３０１は、メモリに記憶されたテーブルを基に取得してもよいし、演算式の演算により取得してもよい。第１の受電装置１１２の第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａは、等効率面２３０１上のいずれかの位置に存在することが推定できる。
　次に、ステップＳ２２０７では、送電装置１１１は、図２６に示すように、図１９Ｂの等効率面１９０１及び図２３Ｂの等効率面２３０１が交わる位置に第１の受電装置１１２の第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａが存在すると推定する。以上により、送電装置１１１は、第１の受電装置１１２の位置を特定することができる。
　次に、送受電システムは、図２４のフローチャートの処理を行う。送電装置１１１はステップＳ２４０１～Ｓ２４０７の処理を行い、第２の受電装置１１２はステップＳ２４１１及びＳ２４１２の処理を行う。ここで、初期化処理により、送電装置１１１は、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂのスイッチＳＷを制御し、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂの共振状態をオフにする。同様に、第１の受電装置１１２は、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａのスイッチＳＷを制御し、第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態をオフにする。同様に、第２の受電装置１１２は、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂのスイッチＳＷを制御し、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態をオフにする。
　まず、ステップＳ２４０１では、送電装置１１１は、第２の受電装置１１２に対して、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態のオンを指示するための情報を送信する。その後、ステップＳ２４０２及びＳ２４１１に進む。
　ステップＳ２４１１では、第２の受電装置１１２は、送電装置１１１から上記の情報を受信する。すると、第２の受電装置１１２は、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂのスイッチＳＷを制御し、第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態をオンにする。
　ステップＳ２４０２では、送電装置１１１は、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂのスイッチＳＷを制御し、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂの共振状態をオンにする。これにより、図２５Ａに示すように、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂ及び第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの共振状態がオンになり、第１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び第１の受電用ＬＣ共振器１０６ａの共振状態がオフになる。この状態により、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂから第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂへの送電が可能になる。
　次に、ステップＳ２４０３では、送電装置１１１の第２のアンプ部２０２ｂは、上記と同様に、第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂから送電を行う。すると、第２の受電装置１１２の第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂには、磁界共振により電流が流れ、第２の受電装置１１２は受電する。その後、ステップＳ２４０４及びＳ２４１２に進む。
　ステップＳ２４１２では、第２の受電装置１１２は、受電した電力を測定し、その受電電力値を送電装置１１１に送信する。その後、ステップＳ２４０５に進む。
　ステップＳ２４０４では、送電装置１１１は、上記と同様に、上記の第２のアンプ部２０２ｂが第２の受電装置１１２に送電した電力値を測定する。
　次に、ステップＳ２４０５では、送電装置１１１は、上記と同様に、第２の受電装置１１２の受電電力値を第２の受電装置１１２から受信し、受電電力値／送電電力値＝効率を演算する。
　次に、ステップＳ２４０６では、送電装置１１１は、上記と同様に、上記の効率及び姿勢情報を基に、図２５Ｂに示す第２の送電用ＬＣ共振器１０４ｂに対する第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂの等効率面２３０２を取得する。等効率面２３０２は、メモリに記憶されたテーブルを基に取得してもよいし、演算式の演算により取得してもよい。第２の受電装置１１２の第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂは、等効率面２３０２上のいずれかの位置に存在することが推定できる。
　次に、ステップＳ２４０７では、送電装置１１１は、図２６に示すように、図２１Ｂの等効率面１９０２及び図２５Ｂの等効率面２３０２が交わる位置に第２の受電装置１１２の第２の受電用ＬＣ共振器１０６ｂが存在すると推定する。以上により、送電装置１１１は、第２の受電装置１１２の位置を特定することができる。
　その後、送電装置１１１の送電用ＬＣ共振器１０４ａ及び１０４ｂは、上記の推定された第１及び第２の受電装置１１２の位置及び第１及び第２の受電装置１１２の姿勢情報に応じて制御された強度及び位相により、第１及び第２の受電装置１１２に送電する。これにより、送電装置１１１は、第１及び第２の受電装置１１２に対して、最大の送受電効率の送電を行うことができる。
　以上のように、送電装置１１１の通信部１３０２は、複数の送電部が複数の受電装置１１２の各々にそれぞれ異なるタイミングで送電したときに、複数の受電装置１１２の各々がそれぞれ受電した複数の受電電力値及び複数の受電装置１１２の姿勢情報を複数の受電装置１１２から受信する。送電装置１１１の制御部１３０１は、複数の受電装置１１２の各々について複数の等効率面１９０１，１９０２，２３０１，２３０２を求め、複数の等効率面１９０１，１９０２，２３０１，２３０２が交わる位置に複数の受電装置１１２の各々が存在することを推定する。
　本実施形態によれば、送電装置１１１は、複数の受電装置１１１の各々の位置を推定し、複数の受電装置１１１の各々に対して、適切な強度及び位相により送電する。これにより、送電装置１１１は、複数の受電装置１１２に対して、最大の送受電効率の送電を行うことができる。なお、上記では、２個の受電装置１１２の場合を例に説明したが、３個以上の受電装置１１２にも同様にして適用することができる。
　なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
　受電装置の位置及び／又は姿勢が変化しても受電装置に十分な送電を行うことができる。

Claims (11)

  1. 　強結合系の無線送電を行う複数の送電部と、
    　前記複数の送電部が受電装置に異なるタイミングで送電したときに、前記受電装置がそれぞれ受電した複数の受電電力値及び前記受電装置の姿勢情報を前記受電装置から受信する通信部と、
    　前記複数の送電部が送電した電力値及び前記受信した複数の受電電力値を基に複数の効率を演算し、前記複数の効率及び前記受信した姿勢情報を基に前記複数の送電部に関しての複数の等効率面を求め、前記複数の等効率面が交わる位置に前記受電装置が存在することを推定する制御部と
    を有することを特徴とする送電装置。
  2. 　前記複数の送電部は、前記推定された受電装置の位置及び前記受信した姿勢情報に応じて制御された強度及び位相により前記受電装置に同じタイミングで送電することを特徴とする請求項１記載の送電装置。
  3. 　前記制御部は、前記受電装置の位置及び前記姿勢情報に対応する前記強度及び位相を記憶するテーブルを基に、前記複数の送電部が送電する強度及び位相を制御することを特徴とする請求項２記載の送電装置。
  4. 　前記複数の送電部は、インピーダンス整合を行うための整合部を有し、
    　前記制御部は、前記推定された受電装置の位置及び前記受信した姿勢情報に応じて、前記複数の送電部の整合部の整合条件を制御することを特徴とする請求項１記載の送電装置。
  5. 　前記制御部は、前記受電装置の位置及び前記姿勢情報に対応する前記整合条件を記憶するテーブルを基に、前記複数の送電部の整合部の整合条件を制御することを特徴とする請求項４記載の送電装置。
  6. 　前記複数の送電部は、磁界共鳴又は電界共鳴により無線送電を行うことを特徴とする請求項１記載の送電装置。
  7. 　前記通信部は、前記複数の送電部が複数の受電装置の各々にそれぞれ異なるタイミングで送電したときに、前記複数の受電装置の各々がそれぞれ受電した複数の受電電力値及び前記複数の受電装置の姿勢情報を前記複数の受電装置から受信し、
    　前記制御部は、前記複数の受電装置の各々について前記複数の等効率面を求め、前記複数の等効率面が交わる位置に前記複数の受電装置の各々が存在することを推定することを特徴とする請求項１記載の送電装置。
  8. 　送電装置と、
    　受電装置とを有し、
    　前記送電装置は、
    　強結合系の無線送電を行う複数の送電部と、
    　前記複数の送電部が前記受電装置に異なるタイミングで送電したときに、前記受電装置がそれぞれ受電した複数の受電電力値及び前記受電装置の姿勢情報を前記受電装置から受信する通信部と、
    　前記複数の送電部が送電した電力値及び前記受信した複数の受電電力値を基に複数の効率を演算し、前記複数の効率及び前記受信した姿勢情報を基に前記複数の送電部に関しての複数の等効率面を求め、前記複数の等効率面が交わる位置に前記受電装置が存在することを推定する制御部とを有し、
    　前記受電装置は、
    　前記複数の送電部から異なるタイミングで受電した複数の受電電力値及び前記受電装置の姿勢情報を前記送電装置に送信する通信部を有することを特徴とする送受電システム。
  9. 　前記受電装置は、前記受電装置の姿勢情報を検出するための３軸加速度センサを有することを特徴とする請求項８記載の送受電システム。
  10. 　前記複数の送電部は、前記推定された受電装置の位置及び前記受信した姿勢情報に応じて制御された強度及び位相により前記受電装置に同じタイミングで送電することを特徴とする請求項８記載の送受電システム。
  11. 　複数の受電装置を有し、
    　前記通信部は、前記複数の送電部が前記複数の受電装置の各々にそれぞれ異なるタイミングで送電したときに、前記複数の受電装置の各々がそれぞれ受電した複数の受電電力値及び前記受電装置の姿勢情報を前記複数の受電装置から受信し、
    　前記制御部は、前記複数の受電装置の各々について前記複数の等効率面を求め、前記複数の等効率面が交わる位置に前記複数の受電装置の各々が存在することを推定することを特徴とする請求項８記載の送受電システム。
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