WO2014155519A1 - 無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法 - Google Patents

無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法 Download PDF

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    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices

Definitions

  • the embodiment referred to in this application relates to a wireless power transmission system and a wireless power transmission method.
  • the wireless power transmission (Wireless Power Transfer) technology of the strong coupling system generally uses four methods of electromagnetic induction, magnetic field resonance, electric field induction, and electric field resonance.
  • magnetic resonance magnetic field resonance
  • Resonance electric power transmission technology using electric field resonance
  • UCHIDA Akiyoshi et al. UCHIDA Akiyoshi, et al.
  • UCHIDA Akiyoshi, et al. "Phase and Intensity Control Multiple Coil Currents in Resonant Magnetic Coupling, '' IMWS-IWPT2012, THU-C-1, pp.53-56, May 10-11, 2012
  • Toshio Ishizaki et al. ISHIZAKI Toshio, et al.
  • 3-D Free-Access WPT System for Charging Movable Terminals IMWS-IWPT2012, FRI-H-1, pp.219-222, May 10-11, 2012
  • a wireless power transmission system that includes a plurality of power transmission coils and wirelessly transmits power from the power transmission coils to a power receiver.
  • the wireless power transmission system includes an overall controller that grasps transmission power ranges of the plurality of power transmission coils and controls wireless power transmission / reception of the power transmission coils and the power receiver.
  • the wireless power transmission system and the wireless power transmission method disclosed have an effect that power transmission can be performed in an optimal state in a wireless power transmission system including a large number of power transmitters and a plurality of power receivers in which transmission power ranges overlap.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating an example of a wireless power transmission system.
  • 2A is a diagram (No. 1) for describing a modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 1;
  • FIG. 2B is a diagram (No. 2) for describing the modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 1.
  • FIG. 2C is a diagram (No. 3) for describing the modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 1.
  • FIG. 3A is a circuit diagram (part 1) illustrating an example of an independent resonant coil.
  • FIG. 3B is a circuit diagram (part 2) illustrating an example of an independent resonant coil.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating an example of a wireless power transmission system.
  • FIG. 1 is a diagram (No. 1) for describing a modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 1
  • FIG. 2B is a diagram (No. 2) for describing the
  • FIG. 3C is a circuit diagram (part 3) illustrating an example of an independent resonant coil.
  • FIG. 3D is a circuit diagram (part 4) illustrating an example of an independent resonant coil.
  • FIG. 4A is a circuit diagram (part 1) illustrating an example of a resonance coil connected to a load or a power source.
  • FIG. 4B is a circuit diagram (part 2) illustrating an example of a resonance coil connected to a load or a power source.
  • FIG. 4C is a circuit diagram (part 3) illustrating an example of a resonance coil connected to a load or a power source.
  • FIG. 4D is a circuit diagram (part 4) illustrating an example of a resonance coil connected to a load or a power source.
  • FIG. 4A is a circuit diagram (part 1) illustrating an example of a resonance coil connected to a load or a power source.
  • FIG. 4B is a circuit diagram (part 2) illustrating an example of a resonance coil connected to a load
  • FIG. 5A is a diagram (part 1) for explaining an example of magnetic field control by a plurality of power transmitters.
  • FIG. 5B is a diagram (No. 2) for explaining an example of magnetic field control by a plurality of power transmitters.
  • FIG. 5C is a diagram (No. 3) for explaining an example of magnetic field control by a plurality of power transmitters.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of correspondence between a plurality of power transmitters and power receivers as related technology.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the state of each power receiver in FIG. 6.
  • FIG. 8A is a diagram (No. 1) for describing a correspondence between a plurality of power transmitters and power receivers.
  • FIG. 8B is a diagram (No.
  • FIG. 8C is a diagram (No. 3) for explaining the correspondence between the plurality of power transmitters and the power receivers.
  • FIG. 9 is a diagram (part 4) for explaining the correspondence between a plurality of power transmitters and power receivers.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a transmission power sphere in a wireless power transmission system including a plurality of power transmitters and power receivers.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining another example of a transmission power sphere in a wireless power transmission system including a plurality of power transmitters and power receivers.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the wireless power transmission system of the present embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the switching operation of the wireless power transmission system of the present embodiment shown in FIG.
  • FIG. 14A is a diagram for explaining the wireless power transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 14B is a diagram for explaining the wireless power transmission system according to the second embodiment.
  • FIG. 14C is a diagram for explaining the wireless power transmission system according to the third embodiment.
  • FIG. 15A is a block diagram illustrating an example of the wireless power transmission system according to the first embodiment illustrated in FIG. 14A.
  • FIG. 15B is a block diagram illustrating an example of the wireless power transmission system according to the second embodiment illustrated in FIG. 14B.
  • FIG. 15C is a block diagram illustrating an example of the wireless power transmission system according to the third embodiment illustrated in FIG. 14C.
  • FIG. 15A is a block diagram illustrating an example of the wireless power transmission system according to the first embodiment illustrated in FIG. 14A.
  • FIG. 15B is a block diagram illustrating an example of the wireless power transmission system according to the second embodiment illustrated
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining an example of output control processing of the power transmitter by the overall controller in the wireless power transmission system of the present embodiment.
  • FIG. 17 is a flowchart for explaining an example of master unit control processing by the overall controller in the wireless power transmission system of this embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating a modification of the wireless power transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating another modification of the wireless power transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 20 is a block diagram illustrating an example of a power transmitter in the wireless power transmission system illustrated in FIG. 15B.
  • wireless power transmission wireless power transmission
  • wireless power transmission method an example of a wireless power transmission system, and wireless power transmission of related technology including a plurality of power transmitters and power receivers The system will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an example of a wireless power transmission system.
  • reference numeral 1 indicates a primary side (power transmission side: power transmitter), and 2 indicates a secondary side (power reception side: power receiver).
  • the power transmitter 1 includes a wireless power transmission unit 11, a high frequency power supply unit 12, a power transmission control unit 13, and a communication circuit unit 14.
  • the power receiver 2 includes a wireless power reception unit 21, a power reception circuit unit (rectification unit) 22, a power reception control unit 23, and a communication circuit unit 24.
  • the wireless power transmission unit 11 includes a first coil (power supply coil) 11b and a second coil (power transmission resonance coil) 11a
  • the wireless power reception unit 21 includes a third coil (power reception resonance coil) 21a and a fourth coil ( Power extraction coil) 21b.
  • the power transmitter 1 and the power receiver 2 transfer energy (electric power) from the power transmitter 1 to the power receiver 2 by magnetic field resonance (electric field resonance) between the power transmission resonance coil 11a and the power reception resonance coil 21a. Perform transmission.
  • power transmission from the power transmission resonance coil 11a to the power reception resonance coil 21a can be performed not only by magnetic field resonance but also by electric field resonance.
  • magnetic field resonance will be mainly described as an example.
  • the power transmitter 1 and the power receiver 2 perform communication (short-distance communication) by the communication circuit unit 14 and the communication circuit unit 24.
  • the power transmission distance (power transmission range PR) between the power transmission resonance coil 11a of the power transmitter 1 and the power reception resonance coil 21a of the power receiver 2 is the communication circuit unit 14 of the power transmitter 1 and the communication circuit unit 24 of the power receiver 2. Is set shorter (PR ⁇ CR) than the communication distance (communication range CR).
  • the power transmission by the power transmission resonance coils 11a and 21a is a method (Out-band communication) independent of the communication by the communication circuit units 14 and 24.
  • the power transmission by the power transmission resonance coils 11a and 21a uses a frequency band of 6.78 MHz
  • the communication by the communication circuit units 14 and 24 uses a frequency band of 2.4 GHz, for example.
  • a DSSS wireless LAN or Bluetooth (Bluetooth (registered trademark)) conforming to IEEE 802.11b can be used.
  • the wireless power transmission system described above for example, in the near field having a distance of about the wavelength of the frequency to be used, magnetic field resonance by the power transmission resonance coil 11a of the power transmitter 1 and the power reception resonance coil 21a of the power receiver 2 is performed. Alternatively, electric power is transmitted using electric field resonance. Accordingly, the power transmission range (transmission power sphere) PR changes according to the frequency used for power transmission.
  • the high frequency power supply unit 12 supplies power to the power supply coil (first coil) 11b, and the power supply coil 11b performs electromagnetic induction with respect to the power transmission resonance coil 11a disposed in the vicinity of the power supply coil 11b. Use to supply power.
  • the power transmission resonance coil 11a transmits power to the power reception resonance coil 21a (power receiver 2) at a resonance frequency that causes magnetic field resonance with the power reception resonance coil 21a.
  • the power receiving resonance coil 21a supplies power to the power extraction coil (fourth coil) 21b disposed in the vicinity of the power receiving resonance coil 21a by using electromagnetic induction.
  • a power receiving circuit unit 22 is connected to the power extraction coil 21b to extract predetermined power. Note that the power from the power receiving circuit unit 22 is used, for example, for charging a battery in the battery unit (load) 25 or as a power output for the circuit of the power receiver 2.
  • the high frequency power supply unit 12 of the power transmitter 1 is controlled by the power transmission control unit 13, and the power reception circuit unit 22 of the power receiver 2 is controlled by the power reception control unit 23.
  • the power transmission control unit 13 and the power reception control unit 23 are connected via the communication circuit units 14 and 24, and various controls are performed so that power transmission from the power transmitter 1 to the power receiver 2 can be performed in a preferable state. Is supposed to do.
  • FIGS. 2A to 2C are diagrams for explaining a modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG.
  • FIGS. 2A and 2B show an example of a three-coil configuration
  • FIG. 2C shows an example of a two-coil configuration.
  • the wireless power transmission unit 11 includes the first coil 11b and the second coil 11a
  • the wireless power reception unit 21 includes the third coil 21a and the fourth coil.
  • the wireless power receiving unit 21 is one coil (power receiving resonance coil: LC resonator) 21a
  • the wireless power transmitting unit 11 is one coil (power transmission resonance coil: LC resonator) 11a.
  • the wireless power receiving unit 21 is set to one power receiving resonance coil 21a
  • the wireless power transmission unit 11 is set to one power transmission resonance coil 11a.
  • 2A to 2C are merely examples, and it goes without saying that various modifications can be made.
  • FIGS. 3A to 3D are circuit diagrams showing examples of the independent resonance coil (power receiving resonance coil 21a), and FIGS. 4A to 4D are examples of the resonance coil (power receiving resonance coil 21a) connected to a load or a power source.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing examples of the independent resonance coil (power receiving resonance coil 21a)
  • FIGS. 4A to 4D are examples of the resonance coil (power receiving resonance coil 21a) connected to a load or a power source.
  • FIGS. 3A to 3D correspond to the power receiving resonance coil 21a in FIGS. 1 and 2B
  • FIGS. 4A to 4D correspond to the power receiving resonance coil 21a in FIGS. 2A and 2C.
  • the power receiving resonance coil 21a is a coil (L) 211, a capacitor (C) 212 and a switch 213 connected in series, and the switch 213 is normally turned off.
  • the power receiving resonance coil 21a is a coil (L) 211 and a capacitor (C) 212 connected in series, and a switch 213 connected in parallel to the capacitor 212. Keeps switch 213 on.
  • FIGS. 3C and 4C The example shown in FIGS. 3C and 4C is obtained by providing a switch 213 and a resistor (R) 214 connected in series in parallel with the capacitor 212 in the power receiving resonance coil 21a of FIGS. 3B and 4B. 213 is turned on.
  • FIGS. 3D and 4D The example shown in FIGS. 3D and 4D is obtained by providing a switch 213 and another capacitor (C ′) 215 connected in series in parallel with the capacitor 212 in the power receiving resonance coil 21a of FIGS. 3B and 4B. At that time, the switch 213 is turned on.
  • the switch 213 is set to OFF or ON so that the power receiving resonance coil 21a does not operate during normal operation. This is to avoid, for example, generation of heat or the like by transmitting power to the unused power receiver 2 or a faulty power receiver 2.
  • the power transmission resonance coil 11a of the power transmitter 1 can be the same as that shown in FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D.
  • the power transmission resonance coil 11a of the power transmitter 1 is configured to operate during normal operation.
  • the on / off control may be performed by the output of the high frequency power supply unit 12.
  • the power transmission resonance coil 11a is obtained by short-circuiting the switch 213 in FIGS. 3A and 4A.
  • the selected power receiver when there are a plurality of power receivers 2, by selecting only the power receiving resonance coil 21 a of the predetermined power receiver 2 that transmits power from the power transmitter 1 and making it operable, the selected power receiver is selected. 2 can be transmitted.
  • 5A to 5C are diagrams for explaining an example of magnetic field control by a plurality of power transmitters.
  • reference numerals 1A and 1B indicate power transmitters
  • 2 indicates a power receiver.
  • the power transmission resonance coil 11aA for power transmission used for the magnetic field resonance of the power transmitter 1A and the power transmission resonance coil 11aB for power transmission used for the magnetic field resonance of the power transmitter 1B are arranged so as to be orthogonal, for example. It is installed.
  • the power receiving resonance coil 21a used for magnetic field resonance of the power receiver 2 is disposed at different angles (angles that are not parallel) at the portions surrounded by the power transmission resonance coils 11aA and 11aB.
  • the power transmission resonance coils (LC resonators) 11aA and 11aB can be provided in one power transmission device. That is, one power transmitter 1 may include a plurality of wireless power transmission units 11.
  • one of the plurality of power transmitters is set as a master and the other power transmitter is set as a slave by a processing unit (CPU) of one master power transmitter. It means that all LC resonators included in the power transmitter and the slave power transmitter are controlled.
  • CPU processing unit
  • FIG. 5B shows a state where the power transmission resonance coils 11aA and 11aB output a magnetic field having the same phase
  • FIG. 5C shows a state where the power transmission resonance coils 11aA and 11aB output a magnetic field having an opposite phase.
  • the combined magnetic field is rotated by 90 °, and the direction of each power receiver 2 (power reception resonance coil 21a) Transmit power in line with
  • the wireless power transmission system described above includes a plurality of power transmitters and at least one power receiver, and depends on the position (X, Y, Z) and posture ( ⁇ X , ⁇ Y , ⁇ Z ) of the power receiver, Adjust the output (intensity and phase) between the transmitters.
  • the direction can be adjusted in any direction on the three-dimensional space. It will be appreciated that the orientation of the magnetic field (electric field) can be adjusted.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of correspondence between a plurality of power transmitters and power receivers as related technology
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a state of each power receiver in FIG.
  • FIGS. 6 and 7 show a case where two power transmitters 1A and 1B and five power receivers 2A to 2E are provided.
  • one power transmitter 1A in a plurality of power transmitters 1A and 1B is set as a master (main), and the other power transmitter 1B is defined as a slave (slave). It is assumed that the master (power transmitter 1A) determines processing such as optimization of the electric device and the power receiver.
  • reference symbol PRa indicates the power transmission range (master transmission power range) of the power transmitter 1A
  • PRb indicates the power transmission range (slave transmission power range) of the power transmitter 1B
  • Reference sign CRa indicates the communication range (master communication area) of the power transmitter 1A
  • CRb indicates the communication range (slave communication area) of the power transmitter 1B. Accordingly, the power receivers 2A to 2E are as follows.
  • the power receiver 2A is out of the master communication area CRa ( ⁇ ), out of the slave communication area Crb, out of the master transmission power area PRa, and out of the slave transmission power area PRb. Will wait for communication.
  • the power receiver 2B is in the master communication area CRa ( ⁇ ), out of the slave communication area CRb, out of the master transmission power area PRa, and out of the slave transmission power area PRb.
  • the power receiver 2B can confirm that the power receiver 2B is out of the power range (out of the master and slave transmission power ranges) by communicating with the master power transmitter 1A.
  • the power receiver 2C is in the master communication area CRa, in the slave communication area CRb, out of the master power transmission PRa area and out of the slave transmission power area PRb, and performs communication with the master and slave power transmitters 1A and 1B. It can be confirmed that it is out of the power range.
  • the power receiver 2D is in the master communication area CRa, in the slave communication area CRb, in the master transmission power area PRa, and out of the slave transmission power area PRb, and communicates with the power transmitters 1A and 1B to It can be confirmed that it is within the power range (within the master transmission power range PRa).
  • the power receiver 2E is in the master communication area CRa, the slave communication area CRb, the master transmission power area PRa, and the slave transmission power area PRb. Note that the power receiver 2E can confirm that it is within the transmission power range of 1A and 1B (within the transmission power ranges PRa and PRb) by communicating with the power transmission devices 1A and 1B.
  • one power transmitter to be a master is determined.
  • a determination method thereof as will be described later, for example, there are the most power receivers in the communication range, or It is determined according to the condition that the most power receivers exist within the transmission power range.
  • a master is determined by adding further conditions such as communication strength with the power receiver, or a random number table or the like May be used to determine any one power transmitter as the master.
  • transmitters from different manufacturers have different optimization rules for strength and phase of the transmitters, for example. Therefore, for example, by determining one of a plurality of power transmitters as a master, the power transmitter that has become the master includes other slave power transmitters to control optimization.
  • 8A to 8C are diagrams for explaining the correspondence between the plurality of power transmitters and the power receivers, and explain how to determine the master / slave among the plurality of power transmitters.
  • the master power transmitter and the slave power transmitter are set so that the power transmitters are within the communication range (communication range), the power transmission range (transmission power range) overlaps, This is a case where it is detected by the power receiver that the transmission power areas overlap.
  • FIG. 8A shows a case where the communication area CRa of the power transmitter 1A and the communication area CRb of the power transmitter 1B overlap, but the transmission power area PRa of the power transmitter 1A and the transmission power area PRb of the power transmitter 1B do not overlap. Show. At this time, since the transmission power ranges PRa and PRb of each other do not overlap, both the power transmitters 1A and 1B are set as master power transmitters.
  • FIG. 8B shows that the communication area CRa and the transmission power area PRa of the power transmitter 1A overlap the communication area CRb and the transmission power area PRb of the power transmitter 1B, and the power receiver 2 is included in both the transmission power areas PRa and PRb. The case where it exists in the position.
  • the power transmitters 1A and 1B are in the communication areas CRa and CRb, the transmission power areas PRa and PRb overlap, and the power receiver 2 overlaps the transmission power areas PRa and PRb. Is detected.
  • one (1A) of the power transmitters 1A and 1B is set as a master power transmitter, and the other (1B) is set as a slave power transmitter.
  • the power transmitter 1B may be the master and the power transmitter 1A may be the slave, but either one is set as the master power transmitter.
  • FIG. 8C shows a case where the power transmitters 1A and 1B are arranged in the same positional relationship as that of FIG. 8B described above, but the power receiver 2 does not exist (not in the communication areas CRa and CRb). When both are set to master.
  • FIG. 9 is a diagram (part 4) for explaining the correspondence between a plurality of power transmitters and power receivers, and shows a case where four power transmitters 1A to 1D are arranged in a line.
  • the communication area CRa of the power transmitter 1A includes the power transmitter 1B but does not include the power transmitters 1C and 1D.
  • the communication area CRd of the power transmitter 1D includes the power transmitter 1C but the power transmitters 1A and 1B. Not included.
  • the communication area CRb of the power transmitter 1B includes the power transmitters 1A and 1C but does not include the power transmitter 1D.
  • the communication area CRc of the power transmitter 1C includes the power transmitters 1B and 1D, but does not include the power transmitter 1A. Not included.
  • the power transmitter 1B is set as a master (master power transmitter), and the other power transmitters 1A, 1C, and 1D are set as slaves (slave power transmitters).
  • the power transmitter 1C can be set as a master.
  • the power transmitter 1B is set as a master, it is difficult to directly communicate with the power transmitter 1D. In that case, however, the power transmitter 1D communicates via the power transmitter 1C and is optimal. Control such as conversion. Thus, when determining one master from a plurality of power transmitters, it is preferable to determine the master that can communicate directly with the largest number of power transmitters.
  • four power transmitters 1A to 1D are arranged in a straight line, but actually, for example, they are embedded in a wall or ceiling of a room, built in a desk or table, or a floor or table.
  • a plurality of power transmitters are arranged in various positional relations such as being mounted on the mobile phone.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a transmission power sphere in a wireless power transmission system including a plurality of power transmitters and power receivers.
  • reference numerals 1A to 1E denote power transmitters
  • 2A to 2F denote power receivers
  • PRa to PRe denote transmission power ranges of the power transmitters 1A to 1E, respectively.
  • the transmission power areas PRa to PRe by the five power transmitters 1A to 1E are divided into two power transmission groups. That is, when grouping by a plurality of power transmitters is considered, it is preferable to combine a plurality of power transmitters in which transmission power ranges overlap each other as one power transmission group.
  • three transmitters 1A to 1C in which the transmission power ranges PRa to PRc overlap each other serve as the first transmission group PG1, and two transmitters 1E, in which the transmission power ranges PRe and PRf overlap each other.
  • 1F is grouped as a second power transmission group PG2.
  • the transmission power areas PRa and PRc of the power transmitters 1A and 1C do not directly overlap, but the transmission power area PRb of the power transmitter 1B overlaps both the transmission power areas PRa and PRb.
  • Three power transmitters 1A to 1C are combined into one.
  • the power receivers 2A to 2D included in the first power transmission group PG1 are targets of power transmission by the power transmitters 1A to 1C
  • the power receivers 2E and 2F included in the second power transmission group PG2 are based on the power transmitters 1D and 1E. It is a target for power transmission.
  • the power receivers 2A to 2D appropriately control the phase and intensity of the outputs of the power transmitters 1A to 1C in the first power transmission group PG1, so that the wireless devices suitable for the positions and postures of the respective power receivers 2A to 2D are used. To receive power transmission.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining another example of a transmission power sphere in a wireless power transmission system including a plurality of power transmitters and power receivers.
  • reference numerals 1A to 1J denote power transmitters
  • 2A to 2T denote power receivers
  • PRa to PRj denote transmission power ranges of the power transmitters 1A to 1J, respectively.
  • FIG. 10 described above shows a case where the five power transmitters 1A to 1E and the six power receivers 2A to 2F are divided into two power transmission groups OG1 and PG2.
  • FIG. 11 illustrates ten power transmitters. A case where 1A to 1J and 20 power receivers 2A to 2T are densely packed is shown.
  • these ten power transmitters 1A to 1J are grouped as one power transmission group PG10. Will be.
  • the 20 power receivers 2A to 2T included in one power transmission group PG10 are targets of power transmission by the 10 power transmitters 1A to 1J, and the phase and intensity of the output of each power transmitter 1A to 1J are appropriately set. By controlling, it receives power transmission suitable for each position and posture.
  • the electromagnetic field simulation calculation for optimizing the output of each power transmitter uses a long calculation time and a large memory capacity even when the power transmitter and receiver are simple one-to-one. There is a concern that there will be cases where calculation becomes impossible if the number increases.
  • the power transmitters 1A to 1J described above may not be independent power transmitters but may be power transmission coils (power transmission resonance coils 11a).
  • the power transmitters 1A and 1B in FIGS. 10 and 11 may be two power transmission coils in one power transmitter.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the wireless power transmission system of the present embodiment, and includes wireless power transmission including 10 power transmitters 1A to 1J and 20 power receivers 2A to 2T corresponding to FIG. 11 described above. An example of a system is shown.
  • reference numeral 100 indicates an overall controller.
  • the overall controller 100 controls the entire wireless power transmission system, sets a power transmitter to stop power transmission, cuts the overlapping of transmission power areas, and includes a predetermined maximum number of power transmission groups.
  • the overall controller 100 can communicate with all the power transmitters 1A to 1J directly or indirectly through other power transmitters, for example, using the communication.
  • the power transmission of the power transmitters 1D and 1H is stopped.
  • the power transmission group PG11 includes three power transmitters 1A to 1C and six power receivers 2A to 2F, and the power transmission group PG12 includes three power transmitters 1E to 1G and eight power receivers 2H to 2O. Is included. Furthermore, the power transmission group PG13 includes two power transmitters 1I and 1J and four power receivers 2Q to 2T.
  • the overall controller 100 knows the position of each power transmitter and the power service area (transmission power area), and what power transmission group is selected when the output of which power transmitter is turned on (operated). Can be estimated.
  • the overall controller 100 monitors, for example, the number of power transmitters and power receivers in each power transmitter group PG11 to PG13 so that the number of power transmitters and power receivers in the same power transmitter group does not exceed a predetermined number.
  • the division control of the power transmitter group is performed.
  • each of the power transmitters 1A to 1J may be a power transmission coil (power transmission resonance coil 11a) instead of an independent power transmitter.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the switching operation of the wireless power transmission system of the present embodiment shown in FIG. 12, and corresponds to the seven power transmitters 1A to 1G and 15 power receivers 2A to 2O in FIG. The part which performs is shown.
  • the upper diagram in FIG. 13 is similar to the seven power transmitters 1A to 1G and the fifteen power receivers 2A to 2O in FIG. 12. By stopping the output of one power transmitter 1E, The power transmission state STA divided into power transmission groups PG11 and PG12 is shown.
  • the lower diagram in FIG. 13 shows that in the state STA, the output of the power transmitter 1E is turned on and the outputs of the power transmitters 1B and 1F are turned off, and one power transmission group PG14 and a single power transmission group (only one power transmitter is transmitted).
  • Group The power transmission state STB divided into the power transmitters 1A and 1G is shown.
  • the power transmission states STA and STB are switched every predetermined time (for example, several minutes) according to the control of the overall controller 100, for example.
  • the number of power transmission states (power transmission patterns) is not limited to two, and may be three or more, or the plurality of power transmission patterns may be sequentially switched.
  • FIG. 14A is a diagram for explaining the wireless power transmission system of the first embodiment
  • FIG. 14B is a diagram for explaining the wireless power transmission system of the second embodiment
  • FIG. It is a figure for demonstrating the wireless power transmission system of 3rd Example.
  • 14A to 14C show, for example, portions of the four power transmitters 1A to 1D and the eight power receivers 2A to 2H in FIG.
  • the overall controller 100 is different from the power transmitters 1A to 1D and the power receivers 2A to 2H, as in FIG. It is provided as a dedicated device.
  • the overall controller 100 does not transmit or receive power by itself, for example, on / off of the output of each power transmitter using a server or the like, and Adjust the phase and intensity.
  • the overall controller 100 is provided as one power transmitter 1C. That is, one of the power transmitters is also used as the overall controller, and accordingly, the power transmitter 1C functions as the overall controller 100.
  • the overall controller 100 is provided as one power receiver 2E. That is, one of the power receivers also serves as the overall controller, and accordingly, the power receiver 2E functions as the overall controller 100.
  • the overall controller is set by applying the same method as that for determining the master power transmitter described with reference to FIGS. 5A to 9. Can do.
  • the communication method of the overall control 100, the power transmitters 1A to 1D, and the power receivers 2A to 2H may be either wired or wireless.
  • the determination of the power transmitter whose output is stopped by the overall controller 100 can be processed according to the following conditions 1 and 2, for example.
  • Condition 1 The number of power transmitters (power receivers) in the power transmission group is set to a predetermined number or less.
  • Condition 2. A power transmitter that transmits power to a power receiver with high priority does not stop the output.
  • the high-priority power receiver is, for example, a power receiver with a low remaining battery level or a power receiver that the user preferentially designates power supply.
  • the power transmission group to which conditions 1 and 2 are applied is divided again. Can be implemented.
  • FIG. 15A is a block diagram illustrating an example of the wireless power transmission system according to the first embodiment illustrated in FIG. 14A, and includes two power transmitters 1 ⁇ / b> C and 1 ⁇ / b> D and two power receivers together with the general controller 100 (total control unit 200). 2E and 2F are extracted and shown.
  • the overall control unit 200 is provided as an independent device different from the power transmitter and the power receiver, and includes an external controller (overall controller) 100 and a communication circuit unit 104.
  • the power transmitters 1C and 1D have the same configuration and include wireless power transmission units 11C and 11D, high frequency power supply units 12C and 12D, power transmission control units 13C and 13D, and communication circuit units 14C and 14D, respectively.
  • the high frequency power supply units 12C and 12D generate high frequency power, and correspond to, for example, the high frequency power supply unit 12 in FIG. 1 described above.
  • the power transmission control units 13C and 13D control the wireless power transmission units 11C and 11D, and the communication circuit units 14C and 14D enable communication between the overall control unit 200, each power transmitter, and the power receiver.
  • the communication between the communication circuit units 14C and 14D of the power transmitters 1C and 1D and the communication circuit units 24E and 24F of the power receivers 2E and 2F is, for example, a DSSS wireless LAN or Bluetooth conforming to IEEE 802.11b.
  • Wireless communication such as (registered trademark) can be used.
  • the communication between the power transmitters 1C and 1D and the communication with the overall control unit 200 may be wireless communication such as Bluetooth (registered trademark), but may be wired communication such as a wired LAN.
  • the power transmitter 1C and the power transmitter 1D may be, for example, two power transmission units (11) provided in one power transmitter 1.
  • the wireless power transmission units 11C and 11D correspond to coils in the case of magnetic field resonance, and convert the high frequency power supplied from the high frequency power supply units 12C and 12D into a magnetic field.
  • Information such as the relative positional relationship between the power transmitters 1C and 1D and the relative positional relationship between the power receivers 2E and 2F is supplied to the overall control unit 200 (external controller 100).
  • the overall control unit 200 external controller 100
  • a method of detecting the relative positional relationship for example, an imaging system using a camera can be applied.
  • the power receivers 2E and 2F have the same configuration, and include wireless power receiving units 21E and 21F, a rectifying unit (power receiving circuit unit) and a battery unit (equipment main body) 22E (25E) and 22F (25F), a power receiving control unit 23E, respectively. 23F and communication circuit units 24E and 24F.
  • the power reception control units 23E and 23F control the power receivers 2E and 2F, and the communication circuit units 24E and 24F enable communication between the overall control unit 200, each power transmitter and the power receiver.
  • a wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), or the like is used.
  • Wireless power receiving units 21E and 21F correspond to coils in the case of magnetic field resonance, and convert the wirelessly transmitted power into a current.
  • the rectifiers 22E and 22F convert the alternating current obtained from the wireless power receivers 21E and 21F into a direct current so that it can be used in battery charging and the device main body (25E and 25F).
  • the overall control unit 200, the power transmitters 1C and 1E, and the power receivers 2E and 2F communicate via the respective communication circuit units 104, 14C, 14D, 24E, and 24F.
  • the external controller 100 controls the power transmitters 1C and 1D and the power receivers 2E and 2F.
  • the power transmission between the wireless power transmission units 11C and 11D and the wireless power reception unit 21E or 21F is not limited to power transmission using magnetic field resonance, and for example, electric field resonance, or electromagnetic induction or electric field induction is used. A power transmission method can also be applied.
  • FIG. 15B is a block diagram illustrating an example of the wireless power transmission system according to the second embodiment illustrated in FIG. 14B, in which the power transmitter 1C also serves as the overall controller 100, that is, the power transmission control unit 13C of the power transmitter 1C performs overall control. An example of functioning as a container 100 is shown.
  • the overall controller 100 (overall control unit 200) is not provided as an independent device separate from the power transmitter and the power receiver, but an arbitrary power transmitter 1C.
  • the power transmission control unit 13C can also be used.
  • the communication circuit unit 104 of the overall control unit 200 in FIG. 15A can also be used by the communication circuit unit 14C of the power transmitter 1C, the hardware configuration can be reduced.
  • the power transmission control unit 13C of the power transmission device 1C that is also used as the overall controller 100 is provided with, for example, a CPU (MPU) having a higher processing capability than the power transmission control units of other power transmission devices.
  • MPU CPU
  • FIG. 15C is a block diagram illustrating an example of the wireless power transmission system according to the third embodiment illustrated in FIG. 14C, in which the power receiver 2E also serves as the overall controller 100, that is, the power reception control unit 23E of the power receiver 2E performs overall control. An example of functioning as a container 100 is shown.
  • the overall controller 100 (overall control unit 200) is not provided as an independent device separate from the power transmitter and the power receiver, but is an arbitrary power receiver 2E.
  • the power reception control unit 23E can also be used.
  • the communication circuit unit 104 of the overall control unit 200 in FIG. 15A can also be used as the communication circuit unit 24E of the power receiver 2E, the hardware configuration can be reduced.
  • the power reception control unit 23E of the power receiver 2E that is also used as the overall controller 100 is provided with, for example, a CPU having a higher processing capability than the power reception control units of other power receivers.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining an example of output control processing of the power transmitter by the overall controller in the wireless power transmission system of this embodiment.
  • step ST11 When the output control processing of the power transmitter by the overall controller is started, in step ST11, the positional relationship of each power transmitter / receiver and the battery status / received power amount of each power receiver are investigated, that is, the overall controller 100 is connected to each power transmitter / receiver. Information is collected through individual communication, and the process proceeds to step ST12.
  • each temporary power transmission group (temporary power transmission G) is detected from the power range (transmission power range) of each power transmitter, and the process proceeds to step ST13, where a predetermined number of power transmitters / power receivers in each temporary power transmission G are detected. It is determined whether or not:
  • step ST13 If it is determined in step ST13 that the number of power transmitters / power receivers in each temporary power transmission G is equal to or less than the predetermined number, the process proceeds to step ST14, and the temporary power transmission G is determined as a power transmission group (power transmission G) that actually performs power transmission.
  • FIG. 12 described above shows a case where the number of power transmitters in each temporary power transmission G (PG11 to PG13) is 3 or less and the number of power receivers is 8 or less.
  • step ST15 the power transmission conditions in each power transmission G are examined, an output condition is instruct
  • step ST13 determines whether the number of power transmitters / receivers in each temporary power transmission G is less than the predetermined number. If it is determined in step ST13 that the number of power transmitters / receivers in each temporary power transmission G is not less than the predetermined number, the process proceeds to step ST17 so that the number of power transmitters / power receivers in each power transmission G is equal to or less than the predetermined number. Then, select the transmitter to stop the output. That is, in step ST17, new power transmission G1, G2,..., Gn groups are determined, and the process proceeds to step ST18.
  • step ST18 the power transmission condition in the power transmission G1 group is examined, the output condition is instructed to each power transmitter in each power transmission G, the process proceeds to step ST19, and wireless power transmission / reception is executed for a predetermined time.
  • step ST20 examines the power transmission conditions in the power transmission G2 group, instructs the output conditions to each power transmitter in each power transmission G, proceeds to step ST21, and executes wireless power transmission and reception for a predetermined time. To do.
  • step ST22 performs the process similar to step ST18 and 19 and step ST20 and 21 to power transmission Gn group, returns to step ST11, and repeats the process mentioned above.
  • the output control processing of the power transmitter by the overall controller shown in FIG. 16 is merely an example, and various changes can be made.
  • FIG. 17 is a flowchart for explaining an example of master unit control processing by the overall controller in the wireless power transmission system of this embodiment.
  • the master device corresponds to, for example, the master power transmitter described with reference to FIGS. 14B and 6 to 9, but the power receiver in the power transmission G is the master device as shown in FIG. 14C. In that case, the master power transmitter may be read as the master power receiver.
  • step ST31 When the control process of the master unit by the overall controller is started, in step ST31, the positional relationship of each power transmitter / receiver and the battery status / received power amount of each power receiver are investigated, that is, the overall controller 100 is individually connected to each power transmitter / receiver. To collect information and proceed to step ST32.
  • each temporary power transmission G (temporary power transmission group) is detected from the power sphere of each power transmitter, and the process proceeds to step ST33 to determine whether or not the number of power transmitters / power receivers in each temporary power transmission G is equal to or less than a predetermined number. To do.
  • step ST33 If it is determined in step ST33 that the number of power transmitters / receivers in each temporary power transmission G is equal to or less than the predetermined number, the process proceeds to step ST34, and the temporary power transmission G is determined as power transmission G (a power transmission group that actually performs power transmission). To do.
  • step ST35 the power transmission conditions in each power transmission G are examined, and the master power transmitter in each power transmission G is selected. And it progresses to step ST36 and each power transmission G performs wireless power transmission / reception by a master power transmitter.
  • the overall controller simply selects the master transmitter, and the selected master transmitter examines the power transmission conditions in each power transmission G and instructs the output conditions for each power transmitter to control wireless power transmission and reception. Will do.
  • step ST33 determines whether the number of power transmitters / power receivers in each temporary power transmission G is less than the predetermined number. If it is determined in step ST33 that the number of power transmitters / power receivers in each temporary power transmission G is not less than the predetermined number, the process proceeds to step ST37 so that the number of power transmitters / power receivers in each power transmission G is equal to or less than the predetermined number. Then, select the transmitter to stop the output. That is, in step ST37, new power transmission G1, G2,..., Gn groups are determined, and the process proceeds to step ST38.
  • step ST38 the master transmitter of each power transmission G in the power transmission G1 group is selected, and the process proceeds to step ST39, where each power transmission G executes wireless power transmission / reception by the master power transmitter for a predetermined time.
  • the overall controller simply selects the power transmitter for which output is to be stopped (step ST37) and the master power transmitter (step ST38), and the selected master power transmitter performs wireless transmission within each power transmission G. Power reception is controlled.
  • step ST40 the power transmission condition in the power transmission G2 group is examined, an output condition is instruct
  • Wireless power transmission / reception is executed by the master power transmitter. That is, the selected master power transmitter controls wireless power transmission / reception in each power transmission G.
  • step ST42 performs the process similar to step ST38 and 39 and step ST40 and 41 to power transmission Gn group, returns to step ST31, and repeats the process mentioned above.
  • control processing of the master device by the overall controller shown in FIG. 17 is merely an example, and various changes can be made.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a modification of the wireless power transmission system of the first embodiment. As is clear from a comparison between FIG. 18 and FIG. 15A described above, in the wireless power transmission system shown in FIG. 18, the overall controller 100 is provided in the center server 300.
  • the power transmitter 1C includes a first communication circuit unit 14C and a second communication circuit unit 15C
  • the power transmitter 1D includes a first communication circuit unit 14D and a second communication circuit unit 15D
  • the first communication circuit units 14C and 14D of the power transmitters 1C and 1D correspond to, for example, the communication circuit units 14C and 15C in FIG. 15A described above, and use Bluetooth (registered trademark) or the like for example. Performs range wireless communication.
  • each power transmitter 1C, 1D establishes communication by short-range wireless communication with all the power receivers 2E, 2F within the power transmission range by the first communication circuit units 14C, 14D, and can exchange information with each other.
  • the mutual information exchanged between the power transmitters 1C and 1D with the power receivers 2E and 2F includes power receiver information such as position information and power information (battery status / received power amount) of the power receivers 2E and 2F. Is included.
  • the second communication circuit units 15C and 15D of the power transmitters 1C and 1D communicate with the overall controller 100 provided in the center server 300 using, for example, cloud computing via a wired LAN and an Internet line. I do.
  • the second communication circuit units 15C and 15D and the overall controller 100 are not limited to wired communication, and the center server 300 is limited to those using cloud computing over the Internet. not.
  • the center server 300 and the home or office can be connected by wire, and the home or office can be connected by a wireless LAN using a wireless LAN router or the like.
  • the information between the power transmitters 1C and 1D via the second communication circuit units 15C and 15D and the overall controller 100 includes, for example, the power receiver information received via the first communication circuit units 14C and 14D described above.
  • power transmitter information such as output conditions and positions of the power transmitters 1C and 1D is also included.
  • the center server 300 optimizes the power transmission group based on power transmitter information and power receiver information transmitted via the second communication circuit units 15C and 15D of the power transmitters 1C and 1D. Plan.
  • the overall controller 100 divides the power transmission group to a plurality of power transmission groups having appropriate sizes by selecting a power transmission to be stopped, and further outputs output instructions (currents) of each power transmission device. Strength and phase information) to optimize multiple power transmissions.
  • the overall controller 100 also performs control such as changing a power transmitter to be stopped and switching between different power transmission groups.
  • the wireless power transmission system illustrated in FIG. 18 is, for example, a company, a public facility, or a commercial wireless power transmission system that is assumed to perform power transmission to a large number of power receivers by a large number of power transmitters. It is preferable to apply.
  • FIG. 19 is a block diagram showing another modification of the wireless power transmission system of the first embodiment, which is a combination of the above-described modification of FIG. 18 with the wireless power transmission system of FIG. 15C described above. is there.
  • the wireless power transmission system shown in FIG. 19 includes the first overall controller 110 provided in the center server 300 and the power reception control unit 23E of the power receiver 2E.
  • the power receiver 2E includes the center server 300 in addition to the first communication circuit unit 24E that performs near field communication with the power transmitters 1C and 1D and the other power receivers 1F using Bluetooth (registered trademark) or the like.
  • a second communication circuit unit 26E that performs long-distance communication is provided.
  • the second communication circuit unit 26E is provided with a 3G or 4G line (for example, LTE (Long Term) Evolution) or WCDMA (Wideband Code Division Multiplexing Access). ) And the communication circuit.
  • a 3G or 4G line for example, LTE (Long Term) Evolution
  • WCDMA Wideband Code Division Multiplexing Access
  • the center server 300 (first overall controller 110) transmits the transmitter information and receiver similar to those described with reference to FIG. 18 and transmitted via the second communication circuit unit 26E of the power receiver 2E.
  • Optimize power transmission groups based on electrical equipment information.
  • the power transmitters 1C and 1D and the other power receivers 2F in the same power transmission group are controlled by the second overall controller 120 of the power receiver 2E, for example, similarly to the wireless power transmission system of FIG.
  • the existence of the first general controller 110 may not be conscious.
  • the communication between the power receiver 2E and the first general controller 110 may not always be performed.
  • the communication is performed only when the processing capacity of the second general controller 120 in the power receiver 2E is exceeded. Just do it.
  • the first overall controller 110 calculates the optimum power transmission, and the calculation result is given to each of the power transmitters 1C and 1D via the second overall controller 120 of the power receiver 2E. Power is transmitted to the electric devices 2E and 2F.
  • the second overall controller 120 provided in the power reception control unit 23E of the power receiver 2E can be provided in the power transmission control unit 13E in the power transmitter 1E, for example.
  • FIG. 20 is a block diagram illustrating an example of a power transmitter (power transmitter 1C provided with the overall controller 100) in the wireless power transmission system illustrated in FIG. 15B.
  • the wireless power transmitter 11C includes an LC resonator 11aC and a power supply coil 11bC.
  • the high frequency power supply unit 12C includes an oscillator 127, an amplifier 128, and a matching unit 129.
  • the power transmission control unit 13C includes a power transmission control circuit 131 and a frequency lock circuit 132.
  • the power transmission control circuit 131 also functions as the overall controller 100.
  • the frequency lock circuit 132 receives the synchronization signal from the communication circuit unit 14C, and performs synchronization processing of the oscillator 127 at a predetermined interval (for example, several minutes to several tens of minutes).
  • the oscillator 127 generates a drive signal having a predetermined frequency (for example, 6.78 MHz) and outputs it to the wireless power transmission unit 11C (power supply coil 11bC) via the amplifier 128 and the matching unit 129.
  • a predetermined frequency for example, 6.78 MHz
  • the power transmission control circuit 131 (overall controller 100) includes a CPU (arithmetic processing unit) 134, a memory 135, and an input / output circuit (I / O unit) 136 connected by an internal bus 133.
  • the memory 135 includes a rewritable nonvolatile memory such as a flash memory, a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and the like. Then, various processes (software programs) such as the power transmitter 1C, the slave power transmitter 1B, and the power receiver are executed.
  • a detection unit SA for confirming the relative positional relationship with the slave power transmitter 1B is provided.
  • the output of the detection unit SA is input to the CPU 134 via the I / O unit 136 and processed according to a software program (wireless power transmission program or power transmitter control program) stored in the memory 135, for example. Used.
  • the wireless power transmission program may be stored in the memory 135 via the I / O unit 136 from a portable recording medium (for example, an SD (Secure Digital Memory) memory card) 70 in which the program is recorded.
  • a portable recording medium for example, an SD (Secure Digital Memory) memory card
  • the line from the hard disk device 61 to the I / O unit 136 may be a wireless communication line using the communication circuit unit 14.
  • Portable recording media on which the wireless power transmission program is recorded are recording media such as DVD (Digital Versatile Disk) discs and Blu-ray Discs (Blu-ray Discs). Also good.
  • DVD Digital Versatile Disk
  • Blu-ray Discs Blu-ray Discs
  • each example is mainly about power transmission using magnetic field resonance, but this embodiment can also be applied to power transmission using electric field resonance.
  • the present invention should not be construed as being limited to the above-described examples and conditions specifically described, and the configurations of the examples in the present specification regarding the superiority and inferiority of the present invention. .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

　複数の送電コイルを含み、前記送電コイルから受電器に対して無線により電力伝送を行う無線電力伝送システムであって、前記複数の送電コイルの送電電力圏を把握して、前記送電コイルおよび前記受電器の無線による電力の送受電を制御する全体制御器を有し、前記全体制御器が、前記複数の送電コイルにおける少なくとも１つの送電コイルの送電出力を停止して送電グループを規定することにより、電力伝送を最適な状態で行うようにする。

Description

無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法
　この出願で言及する実施例は、無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法に関する。
　電源供給や充電を行うために、無線で電力を伝送する技術が注目されている。例えば、携帯端末やノートパソコンを始めとした様々な電子機器や家電機器、或いは、電力インフラ機器に対して、無線で電力伝送を行う無線電力伝送システムが研究・開発されている。
　ところで、強結合系の無線電力伝送(ワイヤレス電力伝送：Wireless Power Transfer) 技術は、一般に、電磁誘導，磁界共鳴，電界誘導および電界共鳴の４つの方式を利用している。
　従来、ワイヤレス電力伝送技術としては、電磁誘導や電波を利用したものが提案され、例えば、電磁誘導を利用したワイヤレス電力伝送は、シェーバーや電動歯ブラシといった家電製品で実用化されている。
　これに対して、近年、送電器と受電器の距離をある程度離しつつ、複数の受電器に対する電力伝送および受電器の三次元的な様々な姿勢に対する電力伝送が可能なものとして、磁界共鳴(磁界共振)や電界共鳴を利用した電力伝送技術に対する期待が高まっている。
　このような共鳴を用いたワイヤレス電力伝送では、送電器および受電器間の距離やそれぞれのサイズが異なっていても高い送電効率による電力伝送が可能である。さらに、複数の送電器の電力伝送範囲(送電電力圏)が重なる領域に受電器が位置する場合、各送電器の出力の強度および位相を最適化することにより、様々な姿勢の受電器に対して高い送電効率で無線による電力伝送を実現することができる。
　従来、無線電力伝送技術としては、様々な提案がなされている。
特開２０１１－１９９９７５号公報 特開２００８－２８３７８９号公報
内田 昭嘉他(UCHIDA Akiyoshi, et al.), "Phase and Intensity Control of Multiple Coil Currents in Resonant Magnetic Coupling," IMWS-IWPT2012, THU-C-1, pp.53-56, May 10-11, 2012 石崎 俊雄他(ISHIZAKI Toshio, et al.), "3-D Free-Access WPT System for Charging Movable Terminals," IMWS-IWPT2012, FRI-H-1, pp.219-222, May 10-11, 2012
　前述したように、送電電力圏が重なる複数の送電器の出力における強度および位相を制御することにより、受電器の姿勢や位置に適した電力伝送を可能とすることができる。
　しかしながら、送電器の数が多くなると、各送電器の出力における位相および強度の計算が複雑になる。すなわち、多数の送電器の送電電力圏が重なる領域に受電器が位置すると、その受電器に対して最適な電力伝送を行うには、多数の送電器を制御することになり、そのための計算に要する時間および資源が大きなものとなる。
　そのため、送電電力圏が重なる複数の送電器および複数の受電器を含む無線電力伝送システムにおいて、電力伝送を最適な状態で行うことの障害となることが懸念されている。さらに、例えば、磁界共鳴や電界共振を利用した電力伝送システム、或いは、送電器および受電器の実用化の停滞を招く虞がある。
　一実施形態によれば、複数の送電コイルを含み、前記送電コイルから受電器に対して無線により電力伝送を行う無線電力伝送システムが提供される。
　前記無線電力伝送システムは、前記複数の送電コイルの送電電力圏を把握して、前記送電コイルおよび前記受電器の無線による電力の送受電を制御する全体制御器を有する。
　開示の無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法は、送電電力圏が重なる多数の送電器および複数の受電器を含む無線電力伝送システムにおける電力伝送を最適な状態で行うことができるという効果を奏する。
図１は、無線電力伝送システムの一例を概略的に示すブロック図である。 図２Ａは、図１の無線電力伝送システムにおける伝送コイルの変形例を説明するための図(その１)である。 図２Ｂは、図１の無線電力伝送システムにおける伝送コイルの変形例を説明するための図(その２)である。 図２Ｃは、図１の無線電力伝送システムにおける伝送コイルの変形例を説明するための図(その３)である。 図３Ａは、独立共振コイルの例を示す回路図(その１)である。 図３Ｂは、独立共振コイルの例を示す回路図(その２)である。 図３Ｃは、独立共振コイルの例を示す回路図(その３)である。 図３Ｄは、独立共振コイルの例を示す回路図(その４)である。 図４Ａは、負荷または電源に接続された共振コイルの例を示す回路図(その１)である。 図４Ｂは、負荷または電源に接続された共振コイルの例を示す回路図(その２)である。 図４Ｃは、負荷または電源に接続された共振コイルの例を示す回路図(その３)である。 図４Ｄは、負荷または電源に接続された共振コイルの例を示す回路図(その４)である。 図５Ａは、複数の送電器による磁界の制御例を説明するための図(その１)である。 図５Ｂは、複数の送電器による磁界の制御例を説明するための図(その２)である。 図５Ｃは、複数の送電器による磁界の制御例を説明するための図(その３)である。 図６は、関連技術としての複数の送電器および受電器間の対応の一例を示す図である。 図７は、図６における各受電器の状態を説明するための図である。 図８Ａは、複数の送電器および受電器間の対応を説明するための図(その１)である。 図８Ｂは、複数の送電器および受電器間の対応を説明するための図(その２)である。 図８Ｃは、複数の送電器および受電器間の対応を説明するための図(その３)である。 図９は、複数の送電器および受電器間の対応を説明するための図(その４)である。 図１０は、複数の送電器および受電器を含む無線電力伝送システムにおける送電電力圏の一例を説明するための図である。 図１１は、複数の送電器および受電器を含む無線電力伝送システムにおける送電電力圏の他の例を説明するための図である。 図１２は、本実施形態の無線電力伝送システムを説明するための図である。 図１３は、図１２に示す本実施形態の無線電力伝送システムの切り替え動作を説明するための図である。 図１４Ａは、第１実施例の無線電力伝送システムを説明するための図である。 図１４Ｂは、第２実施例の無線電力伝送システムを説明するための図である。 図１４Ｃは、第３実施例の無線電力伝送システムを説明するための図である。 図１５Ａは、図１４Ａに示す第１実施例の無線電力伝送システムの一例を示すブロック図である。 図１５Ｂは、図１４Ｂに示す第２実施例の無線電力伝送システムの一例を示すブロック図である。 図１５Ｃは、図１４Ｃに示す第３実施例の無線電力伝送システムの一例を示すブロック図である。 図１６は、本実施形態の無線電力伝送システムにおける全体制御器による送電器の出力制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図１７は、本実施形態の無線電力伝送システムにおける全体制御器によるマスタ器の制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図１８は、第１実施例の無線電力伝送システムの一変形例を示すブロック図である。 図１９は、第１実施例の無線電力伝送システムの他の変形例を示すブロック図である。 図２０は、図１５Ｂに示す無線電力伝送システムにおける送電器の一例を示すブロック図である。
　まず、無線電力伝送(ワイヤレス電力伝送)システムおよび無線電力伝送方法の実施例を詳述する前に、無線電力伝送システムの例、並びに、複数の送電器および受電器を含む関連技術の無線電力伝送システムを、図１～図９を参照して説明する。
　図１は、無線電力伝送システムの一例を概略的に示すブロック図である。図１において、参照符号１は一次側(送電側：送電器)を示し、２は二次側(受電側：受電器)を示す。
　図１に示されるように、送電器１は、ワイヤレス送電部１１、高周波電源部１２、送電制御部１３および通信回路部１４を含む。また、受電器２は、ワイヤレス受電部２１、受電回路部(整流部)２２、受電制御部２３および通信回路部２４を含む。
　ワイヤレス送電部１１は、第１コイル(電力供給コイル)１１ｂおよび第２コイル(送電共振コイル)１１ａを含み、また、ワイヤレス受電部２１は、第３コイル(受電共振コイル)２１ａおよび第４コイル(電力取出コイル)２１ｂを含む。
　図１に示されるように、送電器１と受電器２は、送電共振コイル１１ａと受電共振コイル２１ａの間の磁界共鳴(電界共鳴)により、送電器１から受電器２へエネルギー(電力)の伝送を行う。なお、送電共振コイル１１ａから受電共振コイル２１ａへの電力伝送は、磁界共鳴だけでなく電界共鳴等も可能であるが、以下の説明では、主として磁界共鳴を例として説明する。
　送電器１と受電器２は、通信回路部１４と通信回路部２４により、通信(近距離通信)を行う。ここで、送電器１の送電共振コイル１１ａと受電器２の受電共振コイル２１ａによる電力の伝送距離(電力伝送範囲ＰＲ)は、送電器１の通信回路部１４と受電器２の通信回路部２４による通信距離(通信範囲ＣＲ)よりも短く設定される(ＰＲ＜ＣＲ)。
　また、送電共振コイル１１ａおよび２１ａによる電力伝送は、通信回路部１４および２４による通信とは独立した方式(Out-band通信)になっている。具体的に、送電共振コイル１１ａおよび２１ａによる電力伝送は、例えば、６．７８ＭＨｚの周波数帯域を使用し、通信回路部１４および２４による通信は、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯域を使用する。
　この通信回路部１４および２４による通信としては、例えば、IEEE 802.11bに準拠するＤＳＳＳ方式の無線ＬＡＮやブルートゥース(Bluetooth（登録商標）)を利用することができる。
　なお、上述した無線電力伝送システムは、例えば、使用する周波数の波長程度の距離の近傍界(near field)において、送電器１の送電共振コイル１１ａと、受電器２の受電共振コイル２１ａによる磁界共鳴または電界共鳴を利用して電力の伝送を行う。従って、電力伝送範囲(送電電力圏)ＰＲは、電力伝送に使用する周波数に従って変化する。
　高周波電源部１２は、電力供給コイル(第１コイル)１１ｂに対して電力を供給し、電力供給コイル１１ｂは、その電力供給コイル１１ｂの至近に配設された送電共振コイル１１ａに対して電磁誘導を利用して電力を供給する。送電共振コイル１１ａは、受電共振コイル２１ａとの間に磁場共鳴を生じさせる共振周波数により、受電共振コイル２１ａ(受電器２)に電力を伝送する。
　受電共振コイル２１ａは、その受電共振コイル２１ａの至近に配設された電力取出コイル(第４コイル)２１ｂに対して電磁誘導を利用して電力を供給する。電力取出コイル２１ｂには受電回路部２２が接続され、所定の電力が取り出される。なお、受電回路部２２からの電力は、例えば、バッテリ部(負荷)２５におけるバッテリの充電、或いは、受電器２の回路に対する電源出力等として利用される。
　ここで、送電器１の高周波電源部１２は、送電制御部１３により制御され、また、受電器２の受電回路部２２は、受電制御部２３により制御される。そして、送電制御部１３および受電制御部２３は、通信回路部１４および２４を介して接続され、送電器１から受電器２への電力伝送を好ましい状態で行うことができるように、様々な制御を行うようになっている。
　図２Ａ～図２Ｃは、図１の無線電力伝送システムにおける伝送コイルの変形例を説明するための図である。ここで、図２Ａおよび図２Ｂは、３コイル構成の例を示し、図２Ｃは、２コイル構成の例を示す。
　すなわち、図１に示す無線電力伝送システムでは、ワイヤレス送電部１１が第１コイル１１ｂおよび第２コイル１１ａを含み、ワイヤレス受電部２１が第３コイル２１ａおよび第４コイルを含んでいる。
　これに対して、図２Ａの例では、ワイヤレス受電部２１を１つのコイル(受電共振コイル：ＬＣ共振器)２１ａとし、図２Ｂの例では、ワイヤレス送電部１１を１つのコイル(送電共振コイル：ＬＣ共振器)１１ａとしている。
　さらに、図２Ｃの例では、ワイヤレス受電部２１を１つの受電共振コイル２１ａに設定すると共に、ワイヤレス送電部１１を１つの送電共振コイル１１ａとしている。なお、図２Ａ～図２Ｃは、単なる例であり、様々に変形することができるのはいうまでもない。
　図３Ａ～図３Ｄは、独立共振コイル(受電共振コイル２１ａ)の例を示す回路図であり、図４Ａ～図４Ｄは、負荷または電源に接続された共振コイル(受電共振コイル２１ａ)の例を示す回路図である。
　ここで、図３Ａ～図３Ｄは、図１および図２Ｂにおける受電共振コイル２１ａに対応し、図４Ａ～図４Ｄは、図２Ａおよび図２Ｃにおける受電共振コイル２１ａに対応する。
　図３Ａおよび図４Ａに示す例は、受電共振コイル２１ａを、直列接続されたコイル(Ｌ)２１１，容量(Ｃ)２１２およびスイッチ２１３としたもので、通常時はスイッチ２１３をオフしておく。図３Ｂおよび図４Ｂに示す例は、受電共振コイル２１ａを、直列接続されたコイル(Ｌ)２１１および容量(Ｃ)２１２と、容量２１２に並列に接続されたスイッチ２１３としたもので、通常時はスイッチ２１３をオンしておく。
　図３Ｃおよび図４Ｃに示す例は、図３Ｂおよび図４Ｂの受電共振コイル２１ａにおいて、容量２１２と並列に、直列接続されたスイッチ２１３および抵抗(Ｒ)２１４を設けたもので、通常時はスイッチ２１３をオンしておく。
　図３Ｄおよび図４Ｄに示す例は、図３Ｂおよび図４Ｂの受電共振コイル２１ａにおいて、容量２１２と並列に、直列接続されたスイッチ２１３および他の容量(Ｃ')２１５を設けたもので、通常時はスイッチ２１３をオンしておく。
　上述した各受電共振コイル２１ａにおいて、通常時に受電共振コイル２１ａが動作しないように、スイッチ２１３をオフまたはオンに設定するようになっている。これは、例えば、不使用の受電器２や故障した受電器２に対して電力が伝送されて発熱等が生じるのを避けるためである。
　以上において、送電器１の送電共振コイル１１ａも図３Ａ～図３Ｄおよび図４Ａ～図４Ｄと同様にすることもできるが、送電器１の送電共振コイル１１ａとしては、通常時に動作するようにして、高周波電源部１２の出力でオン／オフ制御してもよい。この場合、送電共振コイル１１ａは、図３Ａおよび図４Ａにおいて、スイッチ２１３を短絡したものになる。
　以上により、複数の受電器２が存在する場合、送電器１から送電を行う所定の受電器２の受電共振コイル２１ａのみを選択して動作可能な状態とすることにより、その選択された受電器２に対する電力の伝送を行うことが可能になる。
　図５Ａ～図５Ｃは、複数の送電器による磁界の制御例を説明するための図である。図５Ａ～図５Ｃにおいて、参照符号１Ａおよび１Ｂは送電器を示し、２は受電器を示す。
　図５Ａに示されるように、送電器１Ａの磁界共鳴に使用する送電用の送電共振コイル１１ａＡと送電器１Ｂの磁界共鳴に使用する送電用の送電共振コイル１１ａＢは、例えば、直交するように配設されている。
　また、受電器２の磁界共鳴に使用する受電用の受電共振コイル２１ａは、送電共振コイル１１ａＡおよび１１ａＢにより囲まれた個所で異なる角度(平行にならない角度)に配置されている。
　ここで、送電共振コイル(ＬＣ共振器)１１ａＡおよび１１ａＢは、１つの送電器に設けることも可能である。すなわち、１つの送電器１が複数のワイヤレス送電部１１を含んでいてもよい。
　なお、後に詳述するが、複数の送電器の内、１つの送電器をマスタとし、他の送電器をスレーブにするということは、１つのマスタ送電器の演算処理装置(ＣＰＵ)により、マスタ送電器およびスレーブ送電器に含まれる全てのＬＣ共振器を制御することを意味する。
　図５Ｂは、送電共振コイル１１ａＡおよび１１ａＢが同じ位相の磁界を出力している様子を示し、図５Ｃは、送電共振コイル１１ａＡおよび１１ａＢが逆の位相の磁界を出力している様子を示す。
　例えば、２つの直行する送電共振コイル１１ａＡおよび１１ａＢが同相出力の場合と逆相出力の場合を比較すると、合成磁界は９０°回転した関係となり、それぞれの受電器２(受電共振コイル２１ａ)の向きに合わせた送電を行う。
　このように、複数の送電器１Ａ，１Ｂにより、任意の位置および姿勢(角度)の受電器２に対して電力を伝送する場合、送電器１Ａ，１Ｂの送電共振コイル１１ａＡ，１１ａＢに発生させる磁界は様々に変化することが分かる。
　上述した無線電力伝送システムは、複数の送電器と、少なくとも１つの受電器とを含み、受電器の位置(Ｘ,Ｙ,Ｚ)および姿勢(θX,θY,θZ)に応じて、その複数の送電器間の出力(強度および位相)を調整する。
　なお、三次元空間に関しても、例えば、実際の三次元空間における３個以上の送電器を用いて、それぞれの出力位相差および出力強度比を調整することで、三次元空間上の任意の方向に磁界(電界)の向きを調整することが可能になることが理解されるであろう。
　図６は、関連技術としての複数の送電器および受電器間の対応の一例を示す図であり、図７は、図６における各受電器の状態を説明するための図である。ここで、図６および図７は、２つの送電器１Ａおよび１Ｂ、並びに、５つの受電器２Ａ～２Ｅが設けられた場合を示すものである。
　図６に示す無線電力伝送システムでは、複数の送電器１Ａ，１Ｂにおける１つの送電器１Ａをマスタ(主)とすると共に、他の送電器１Ｂをスレーブ(従)と定め、例えば、複数の送電器および受電器の最適化等の処理は、マスタ(送電器１Ａ)が決定するものとする。
　図６において、参照符号ＰＲａは、送電器１Ａの電力伝送範囲(マスタ送電電力圏)を示し、ＰＲｂは、送電器１Ｂの電力伝送範囲(スレーブ送電電力圏)を示す。また、参照符号ＣＲａは、送電器１Ａの通信範囲(マスタ通信圏)を示し、ＣＲｂは、送電器１Ｂの通信範囲(スレーブ通信圏)を示す。従って、受電器２Ａ～２Ｅは、次のようになる。
　すなわち、図７に示されるように、受電器２Ａは、マスタ通信圏ＣＲａ外(×)、スレーブ通信圏Ｃｒｂ外、マスタ送電電力圏ＰＲａ外およびスレーブ送電電力圏ＰＲｂ外になり、単に送電器からの通信を待つことになる。
　次に、受電器２Ｂは、マスタ通信圏ＣＲａ内(○)、スレーブ通信圏ＣＲｂ外、マスタ送電電力圏ＰＲａ外およびスレーブ送電電力圏ＰＲｂ外になる。なお、受電器２Ｂは、マスタの送電器１Ａとの通信を行うことにより、電力圏外(マスタおよびスレーブの送電電力圏外)であることが確認できる。
　また、受電器２Ｃは、マスタ通信圏ＣＲａ内、スレーブ通信圏ＣＲｂ内、マスタ送電ＰＲａ圏外およびスレーブ送電電力圏ＰＲｂ外になり、マスタおよびスレーブの送電器１Ａ，１Ｂとの通信を行うことにより、電力圏外であることが確認できる。
　さらに、受電器２Ｄは、マスタ通信圏ＣＲａ内、スレーブ通信圏ＣＲｂ内、マスタ送電電力圏ＰＲａ内およびスレーブ送電電力圏ＰＲｂ外になり、送電器１Ａ，１Ｂとの通信を行うことにより、１Ａの電力圏内(マスタ送電電力圏ＰＲａ内)であることが確認できる。
　そして、受電器２Ｅは、マスタ通信圏ＣＲａ内、スレーブ通信圏ＣＲｂ内、マスタ送電電力圏ＰＲａ内およびスレーブ送電電力圏ＰＲｂ内になる。なお、受電器２Ｅは、送電器１Ａ，１Ｂとの通信を行うことにより、１Ａ，１Ｂの送電電力圏内(送電電力圏ＰＲａ，ＰＲｂ内)であることが確認できる。
　ここで、複数の送電器において、マスタになる１つの送電器を決定するが、その決定方法としては、後述するように、例えば、その通信圏内に最も多くの受電器が存在する、或いは、その送電電力圏内に最も多くの受電器が存在するといった条件により決定する。
　例えば、その通信圏内にそれぞれ１つの受電器が存在するといった同等の条件が成立する場合、例えば、受電器との間の通信強度といったさらなる条件を加えてマスタを決定するか、或いは、乱数表等を使用して任意の１つの送電器をマスタに決定してもよい。
　ところで、異なる製造メーカによる送電器は、例えば、その送電器の強度や位相の最適化ルールはそれぞれ異なる。そこで、例えば、複数の送電器の内の１つをマスタとして決めることで、そのマスタになった送電器が他のスレーブの送電器を含め、最適化を制御する。
　図８Ａ～図８Ｃは、複数の送電器および受電器間の対応を説明するための図であり、複数の送電器間におけるマスタ／スレーブの決め方を説明するものである。
　まず、複数の送電器において、マスタ送電器およびスレーブ送電器を設定するのは、送電器が互いに通信範囲(通信圏)内にあり、電力伝送範囲(送電電力圏)が重なっており、しかも、受電器により送電電力圏が重なっていることが検出される場合である。
　すなわち、図８Ａは、送電器１Ａの通信圏ＣＲａおよび送電器１Ｂの通信圏ＣＲｂは重なっているが、送電器１Ａの送電電力圏ＰＲａおよび送電器１Ｂの送電電力圏ＰＲｂは重なっていない場合を示す。このとき、互いの送電電力圏ＰＲａ，ＰＲｂは重ならないので、両方の送電器１Ａおよび１Ｂを、それぞれマスタ送電器として設定される。
　次に、図８Ｂは、送電器１Ａの通信圏ＣＲａおよび送電電力圏ＰＲａと、送電器１Ｂの通信圏ＣＲｂおよび送電電力圏ＰＲｂが重なり、受電器２が送電電力圏ＰＲａおよびＰＲｂの両方に含まれる位置に存在する場合を示す。
　この図８Ｂの場合には、送電器１Ａ，１Ｂが互いに通信圏ＣＲａ，ＣＲｂ内にあり、送電電力圏ＰＲａ，ＰＲｂが重なっており、しかも、受電器２により送電電力圏ＰＲａ，ＰＲｂが重なっていることが検出される。
　従って、図８Ｂの場合には、送電器１Ａ，１Ｂの内、一方(１Ａ)をマスタ送電器に設定し、他方(１Ｂ)をスレーブ送電器に設定する。このとき、送電器１Ｂをマスタとし、送電器１Ａをスレーブとしてもよいが、いずれかをマスタ送電器に設定する。
　さらに、図８Ｃは、送電器１Ａおよび１Ｂは、上述した図８Ｂと同じ位置関係に配設されているが、受電器２が存在しない(通信圏ＣＲａおよびＣＲｂに存在しない)場合であり、このときは、両方ともマスタに設定する。
　なお、３つ以上の送電器に対しても、例えば、図８Ｂに相当する場合には、いずれか１つをマスタ送電器に設定する。なお、複数の送電器から１つのマスタ送電器を決定する手法は、様々なものが考えられるが、その一例を、図９を参照して説明する。
　図９は、複数の送電器および受電器間の対応を説明するための図(その４)であり、４つの送電器１Ａ～１Ｄが一列に並んだ場合を示すものである。ここで、送電器１Ａの通信圏ＣＲａは、送電器１Ｂを含むが送電器１Ｃおよび１Ｄを含まず、同様に、送電器１Ｄの通信圏ＣＲｄは、送電器１Ｃを含むが送電器１Ａおよび１Ｂを含まない。
　また、送電器１Ｂの通信圏ＣＲｂは、送電器１Ａおよび１Ｃを含むが送電器１Ｄを含まず、同様に、送電器１Ｃの通信圏ＣＲｃは、送電器１Ｂおよび１Ｄを含むが送電器１Ａを含まない。
　この図９の場合、例えば、送電器１Ｂをマスタ(マスタ送電器)とし、他の送電器１Ａ，１Ｃ，１Ｄをスレーブ(スレーブ送電器)に設定する。ここで、送電器１Ｃをマスタに設定することもできる。
　なお、送電器１Ｂをマスタに設定すると、送電器１Ｄに対して直接通信することは困難になるが、その場合、送電器１Ｄに対しては、送電器１Ｃを経由して通信を行い、最適化等の制御を行う。このように、複数の送電器から１つのマスタを決める場合、最も多くの送電器と直接通信が可能なものをマスタと決めるのが好ましい。
　また、図９では、４つの送電器１Ａ～１Ｄが直線上に並べられているが、実際には、例えば、部屋の壁や天井に埋め込まれ、机やテーブルに内蔵され、或いは、床やテーブル等に載置されるといった、様々な位置関係で複数の送電器が配設されることになる。
　次に、複数の送電器および受電器を含む無線電力伝送システムにおける電力伝送範囲(送電電力圏)の例、並びに、それらの課題を、図１０および図１１を参照して説明する。
　図１０は、複数の送電器および受電器を含む無線電力伝送システムにおける送電電力圏の一例を説明するための図である。図１０において、参照符号１Ａ～１Ｅは送電器を示し、２Ａ～２Ｆは受電器を示し、そして、ＰＲａ～ＰＲｅはそれぞれ送電器１Ａ～１Ｅの送電電力圏を示す。
　図１０に示す無線電力伝送システムでは、５個の送電器１Ａ～１Ｅによる送電電力圏ＰＲａ～ＰＲｅが２つの送電グループに分割されている。すなわち、複数の送電器によるグループ化を考えた場合、互いの送電電力圏が重なり合う複数の送電器を１つの送電グループとして纏めるのが好ましい。
　具体的に、図１０では、互いの送電電力圏ＰＲａ～ＰＲｃが重なり合う３個の送電器１Ａ～１Ｃが第１送電グループＰＧ１とし、互いの送電電力圏ＰＲｅ，ＰＲｆが重なり合う２つの送電器１Ｅ，１Ｆが第２送電グループＰＧ２として纏められている。
　なお、第１送電グループＰＧ１において、送電器１Ａおよび１Ｃの送電電力圏ＰＲａおよびＰＲｃは直接重なってはいないが、送電器１Ｂの送電電力圏ＰＲｂが送電電力圏ＰＲａおよびＰＲｂの両方に重なるため、３個の送電器１Ａ～１Ｃが１つに纏められている。
　従って、第１送電グループＰＧ１に含まれる受電器２Ａ～２Ｄは、送電器１Ａ～１Ｃによる電力伝送の対象となり、第２送電グループＰＧ２に含まれる受電器２Ｅ，２Ｆは、送電器１Ｄ，１Ｅによる電力伝送の対象となる。
　すなわち、受電器２Ａ～２Ｄは、第１送電グループＰＧ１における各送電器１Ａ～１Ｃの出力の位相および強度を適切に制御することで、それぞれの受電器２Ａ～２Ｄの位置および姿勢に適した無線による電力伝送を受けるようになっている。
　図１１は、複数の送電器および受電器を含む無線電力伝送システムにおける送電電力圏の他の例を説明するための図である。図１１において、参照符号１Ａ～１Ｊは送電器を示し、２Ａ～２Ｔは受電器を示し、そして、ＰＲａ～ＰＲｊはそれぞれ送電器１Ａ～１Ｊの送電電力圏を示す。
　前述した図１０は、５個の送電器１Ａ～１Ｅおよび６個の受電器２Ａ～２Ｆを２つの送電グループＯＧ１，ＰＧ２に分割した場合を示しているが、図１１は、１０個の送電器１Ａ～１Ｊおよび２０個の受電器２Ａ～２Ｔが密集している場合を示す。
　すなわち、図１１に示されるように、１０個の送電器１Ａ～１Ｊにおいて、互いの送電電力圏ＰＲａ～ＰＲｊが重なり合う場合、これら１０個の送電器１Ａ～１Ｊは、１つの送電グループＰＧ１０として纏められることになる。
　従って、１つの送電グループＰＧ１０に含まれる２０個の受電器２Ａ～２Ｔは、１０個の送電器１Ａ～１Ｊによる電力伝送の対象となり、各送電器１Ａ～１Ｊの出力の位相および強度を適切に制御することで、それぞれの位置および姿勢に適した電力伝送を受ける。
　このように、１つの送電グループＰＧ１０に多数(例えば、１０個)の送電器１Ａ～１Ｊが存在すると、任意の１つの送電器に対して最適な電力伝送を行うためには、各送電器の出力の最適解を算出するのが困難になる。
　すなわち、最適解を算出するための計算に要する時間が長くなり、メモリ容量が大きくなり、さらに、計算機スペック(ＭＰＵの処理能力)が高くなる。これは、送電器の数が多くなるに従って加速度的に増大する。
　特に、各送電器の出力の最適化を図るための電磁界シミュレーション計算は、送受電器が単純な１対１の場合でも長い計算時間および大きなメモリ容量を使用するため、送電器や受電器の数が多くなると計算不能となるケースが生じることが懸念される。
　なお、上述した送電器１Ａ～１Ｊは、それぞれが独立した送電器ではなく、送電コイル(送電共振コイル１１ａ)であってもよい。具体的に、例えば、図１０および図１１における送電器１Ａおよび１Ｂは、１つの送電器における２つの送電コイルであってもよい。
　以下、無線電力伝送(ワイヤレス電力伝送)システムおよび無線電力伝送方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。
　図１２は、本実施形態の無線電力伝送システムを説明するための図であり、前述した図１１に対応する１０個の送電器１Ａ～１Ｊおよび２０個の受電器２Ａ～２Ｔを含む無線電力伝送システムの例を示すものである。なお、図１２において、参照符号１００は、全体制御器を示している。
　図１２と前述した図１１の比較から明らかなように、本実施形態の無線電力伝送システムでは、例えば、全体制御器１００の制御に従って、１０個の送電器１Ａ～１Ｊにおいて、２つの送電器１Ｄおよび１Ｈの出力を停止(オフ：送電停止)するようになっている。
　すなわち、全体制御器１００は、無線電力伝送システムの全体を統括し、送電停止する送電器を設定することにより、送電電力圏の重なりを切断して、所定の最大数の送電器を含む送電グループを形成する。
　ここで、全体制御器１００は、全ての送電器１Ａ～１Ｊとの間で、直接、或いは、他各送電器を介して間接的に通信可能となっており、例えば、その通信を使用して送電器１Ｄおよび１Ｈの送電を停止する。
　このように、１０個の送電器１Ａ～１Ｊにおける２つの送電器１Ｄおよび１Ｈの送電を停止することによって、３つの送電グループＰＧ１１～ＰＧ１３が形成される。
　送電グループＰＧ１１には、３個の送電器１Ａ～１Ｃおよび６個の受電器２Ａ～２Ｆが含まれ、送電グループＰＧ１２には、３個の送電器１Ｅ～１Ｇおよび８個の受電器２Ｈ～２Ｏが含まれる。さらに、送電グループＰＧ１３には、２個の送電器１Ｉ，１Ｊおよび４個の受電器２Ｑ～２Ｔが含まれる。
　なお、この全体制御器１００は、各送電器の位置と電力到達圏(送電電力圏)を把握しており、どの送電器の出力をオンとした(動作させた)時に、どのような送電グループが形成されるかを推定できるようになっている。
　さらに、全体制御器１００は、例えば、各送電器グループＰＧ１１～ＰＧ１３における送電器および受電器の数を監視し、同じ送電器グループ内の送電器や受電器の数が所定数以上にならないように、送電器グループの分割制御を行うようになっている。
　すなわち、図１２では、例えば、１つの送電器グループに含まれる送電器の数が３以下で受電器の数が８以下となるように制御した場合、すなわち、送電電力圏が重なる送電器の最大数が３に制限する場合を示している。
　以上において、各送電器１Ａ～１Ｊは、それぞれが独立した送電器ではなく、送電コイル(送電共振コイル１１ａ)であってもよいのは、前述した通りである。
　図１３は、図１２に示す本実施形態の無線電力伝送システムの切り替え動作を説明するための図であり、図１２における７個の送電器１Ａ～１Ｇおよび１５個の受電器２Ａ～２Ｏに相当する部分を示すものである。
　図１３における上方の図は、図１２における７個の送電器１Ａ～１Ｇおよび１５個の受電器２Ａ～２Ｏと同様のものであり、１つの送電器１Ｅの出力を停止することによって、２つの送電グループＰＧ１１およびＰＧ１２に分割した送電状態ＳＴＡを示す。
　図１３における下方の図は、状態ＳＴＡにおいて、送電器１Ｅの出力をオンして送電器１Ｂ，１Ｆの出力をオフして、１つの送電グループＰＧ１４と、単独の(送電器１つだけの送電グループ)送電器１Ａ，１Ｇに分割した送電状態ＳＴＢを示す。
　ここで、送電状態ＳＴＡおよびＳＴＢは、例えば、全体制御器１００の制御に従って所定時間(例えば、数分)ごとに切り替えられるようになっている。なお、送電状態(送電パターン)の数は、２種類に限定されず、３種類以上であってもよく、それら複数の送電パターンを順次切り替えてもよい。
　このように、複数の送電パターン(送電状態ＳＴＡ，ＳＴＢ)を切り替えることにより、例えば、送電状態ＳＴＡにおいて受電することが困難な受電器２Ｇに対しても、送電状態ＳＴＢにおいて受電可能とすることができる。なお、送電状態ＳＴＢにおいて受電することが困難な受電器２Ｃ，２Ｄ，Ｋ，２Ｌは、送電状態ＳＴＡにおいて受電可能となる。これにより、全ての受電器に対して電力を伝送することができる。
　図１４Ａは、第１実施例の無線電力伝送システムを説明するための図であり、図１４Ｂは、第２実施例の無線電力伝送システムを説明するための図であり、そして、図１４Ｃは、第３実施例の無線電力伝送システムを説明するための図である。なお、図１４Ａ～図１４Ｃは、例えば、図１２における４個の送電器１Ａ～１Ｄおよび８個の受電器２Ａ～２Ｈの部分を示す。
　まず、図１４Ａに示されるように、第１実施例の無線電力伝送システムにおいて、全体制御器１００は、前述した図１２と同様に、送電器１Ａ～１Ｄおよび受電器２Ａ～２Ｈとは別の専用の装置として設けられている。
　すなわち、第１実施例の無線電力伝送システムにおいて、全体制御器１００は、それ自身が送電や受電を行わずに、例えば、サーバ等を利用して各送電器の出力のオン／オフ、並びに、位相および強度の調整を行う。
　また、図１４Ｂに示されるように、第２実施例の無線電力伝送システムにおいて、全体制御器１００は、１つの送電器１Ｃとして設けられている。すなわち、送電器の１つが全体制御器を兼用、従って、送電器１Ｃが全体制御器１００として機能するようになっている。
　さらに、図１４Ｃに示されるように、第３実施例の無線電力伝送システムにおいて、全体制御器１００は、１つの受電器２Ｅとして設けられている。すなわち、受電器の１つが全体制御器を兼用、従って、受電器２Ｅが全体制御器１００として機能するようになっている。
　ここで、例えば、送電器１Ｃを全体制御器１００として設定する場合、図５Ａ～図９を参照して説明したマスタ送電器の決め方と同様の手法を適用して全体制御器の設定を行うことができる。なお、全体制御１００と各送電器１Ａ～１Ｄおよび各受電器２Ａ～２Ｈの通信方式は、有線および無線のいずれであってもよい。
　以上において、全体制御器１００が出力を停止させる送電器の決定は、例えば、次の条件１および２に従って処理することができる。
　　条件１．送電グループ内の送電器(受電器)の数が所定数以下となるようにする。
　　条件２．優先度の高い受電器に対して送電(給電)する送電器は出力を停止させない。
　ここで、優先度の高い受電器とは、例えば、バッテリ残量が少ない受電器や、ユーザが優先的に給電を指定する受電器のことである。また、停止する送電器に起因して受電不可となる受電器がある場合、例えば、受電不可の受電器への給電を優先した上で、再度、条件１および２を適用した送電グループの分割を実施することができる。
　これにより、例えば、密集して配置された影響や相互干渉のある複数の送電器間の調整の最適化を図ることができ、また、バランスのとれた給電(電力伝送)を実現することができる。
　図１５Ａは、図１４Ａに示す第１実施例の無線電力伝送システムの一例を示すブロック図であり、全体制御器１００(全体制御部２００)と共に、２つの送電器１Ｃ，１Ｄおよび２つの受電器２Ｅ，２Ｆを抜き出して示すものである。
　図１５Ａに示されるように、全体制御部２００は、送電器および受電器とは別の独立した装置として設けられ、外部制御器(全体制御器)１００および通信回路部１０４を含む。送電器１Ｃ，１Ｄは、同様の構成を有し、それぞれワイヤレス送電部１１Ｃ，１１Ｄ、高周波電源部１２Ｃ，１２Ｄ、送電制御部１３Ｃ，１３Ｄおよび通信回路部１４Ｃ，１４Ｄを含む。
　高周波電源部１２Ｃ，１２Ｄは、高周波の電力を発生するもので、例えば、前述した図１における高周波電源部１２に相当する。送電制御部１３Ｃ，１３Ｄは、ワイヤレス送電部１１Ｃ，１１Ｄを制御し、また、通信回路部１４Ｃ，１４Ｄは、全体制御部２００，各送電器および受電器間の通信を可能とする。
　ここで、送電器１Ｃ，１Ｄの通信回路部１４Ｃ，１４Ｄと、受電器２Ｅ，２Ｆの通信回路部２４Ｅ，２４Ｆの間の通信は、例えば、IEEE 802.11bに準拠するＤＳＳＳ方式の無線ＬＡＮやBluetooth（登録商標）等の無線通信を利用することができる。
　また、送電器１Ｃ，１Ｄ間の通信や全体制御部２００との間の通信は、上記Bluetooth（登録商標）等の無線通信でもよいが、例えば、有線ＬＡＮ等の有線による通信であってもよい。さらに、送電器１Ｃおよび送電器１Ｄは、例えば、１つの送電器１に設けた２つの送電部(１１)としてもよいのはいうまでもない。
　ワイヤレス送電部１１Ｃ，１１Ｄは、磁界共鳴であればコイルに相当し、高周波電源部１２Ｃ，１２Ｄから供給される高周波電力を磁界に変換する。
　全体制御部２００(外部制御器１００)には、送電器１Ｃ，１Ｄの相対位置関係や受電器２Ｅ，２Ｆの相対位置関係などの情報が供給される。ここで、相対位置関係を検出する方法としては、例えば、カメラによる撮像系を適用することができる。
　受電器２Ｅ，２Ｆも同様の構成を有し、それぞれワイヤレス受電部２１Ｅ，２１Ｆ、整流部(受電回路部)およびバッテリ部(機器本体)２２Ｅ(２５Ｅ)，２２Ｆ(２５Ｆ)、受電制御部２３Ｅ，２３Ｆおよび通信回路部２４Ｅ，２４Ｆを含む。
　受電制御部２３Ｅ，２３Ｆは、受電器２Ｅ，２Ｆを制御するものであり、通信回路部２４Ｅ，２４Ｆは、全体制御部２００，各送電器および受電器間の通信を可能とするもので、前述のように、無線ＬＡＮやBluetooth（登録商標）等を利用する。
　ワイヤレス受電部２１Ｅ，２１Ｆは、磁界共鳴であればコイルに相当し、無線で伝達された電力を電流に変換する。整流部２２Ｅ，２２Ｆは、ワイヤレス受電部２１Ｅ，２１Ｆから得られた交流電流をバッテリ充電や機器本体(２５Ｅ，２５Ｆ)で使用可能なように直流電流に変換する。
　上述したように、全体制御部２００、送電器１Ｃ，１Ｅおよび受電器２Ｅ，２Ｆは、それぞれの通信回路部１０４，１４Ｃ，１４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆを介して通信を行う。このとき、外部制御器１００が、送電器１Ｃ，１Ｄおよび受電器２Ｅ，２Ｆを制御する。
　また、ワイヤレス送電部１１Ｃおよび１１Ｄと、ワイヤレス受電部２１Ｅまたは２１Ｆの間は、磁界共鳴を利用した電力伝送に限定されるものではなく、例えば、電界共鳴、或いは、電磁誘導や電界誘導を利用した電力伝送方式を適用することもできる。
　図１５Ｂは、図１４Ｂに示す第２実施例の無線電力伝送システムの一例を示すブロック図であり、送電器１Ｃが全体制御器１００を兼用、すなわち、送電器１Ｃの送電制御部１３Ｃが全体制御器１００として機能する例を示すものである。
　図１５Ｂと上述した図１５Ａの比較から明らかなように、全体制御器１００(全体制御部２００)は、送電器および受電器とは別の独立した装置として設けるのではなく、任意の送電器１Ｃの送電制御部１３Ｃに兼用させることができる。
　この場合、図１５Ａにおける全体制御部２００の通信回路部１０４も、送電器１Ｃの通信回路部１４Ｃで兼用することができるため、ハード構成を低減することが可能となる。なお、全体制御器１００としも使用する送電器１Ｃの送電制御部１３Ｃには、例えば、他の送電器の送電制御部よりも処理能力の高いＣＰＵ(ＭＰＵ)が設けられている。
　図１５Ｃは、図１４Ｃに示す第３実施例の無線電力伝送システムの一例を示すブロック図であり、受電器２Ｅが全体制御器１００を兼用、すなわち、受電器２Ｅの受電制御部２３Ｅが全体制御器１００として機能する例を示すものである。
　図１５Ｃと前述した図１５Ａの比較から明らかなように、全体制御器１００(全体制御部２００)は、送電器および受電器とは別の独立した装置として設けるのではなく、任意の受電器２Ｅの受電制御部２３Ｅに兼用させることができる。
　この場合、図１５Ａにおける全体制御部２００の通信回路部１０４も、受電器２Ｅの通信回路部２４Ｅで兼用することができるため、ハード構成を低減することが可能となる。なお、全体制御器１００としも使用する受電器２Ｅの受電制御部２３Ｅには、例えば、他の受電器の受電制御部よりも処理能力の高いＣＰＵが設けられている。
　図１６は、本実施形態の無線電力伝送システムにおける全体制御器による送電器の出力制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。
　全体制御器による送電器の出力制御処理を開始すると、ステップＳＴ１１において、各送受電器の位置関係と各受電器のバッテリ状況・受電電力量を調査、すなわち、全体制御器１００は、各送受電器と個別に通信して情報収集を行い、ステップＳＴ１２に進む。
　ステップＳＴ１２では、各送電器の電力圏(送電電力圏)より各仮の送電グループ(仮送電Ｇ)を検出して、ステップＳＴ１３に進み、各仮送電Ｇ内の送電器・受電器が所定数以下かどうかを判定する。
　ステップＳＴ１３において、各仮送電Ｇ内の送電器・受電器が所定数以下であると判定すると、ステップＳＴ１４に進んで、その仮送電Ｇを、実際に送電を行う送電グループ(送電Ｇ)と決定する。具体的に、前述した図１２では、各仮送電Ｇ(ＰＧ１１～ＰＧ１３)内の送電器の数が３以下で受電器の数が８以下となる場合が示されている。
　さらに、ステップＳＴ１５に進んで、各送電Ｇ内の送電条件を検討し、各送電Ｇ内の各送電器に対して出力条件を指示し、ステップＳＴ１６に進み、ワイヤレス送受電を実行すする。
　一方、ステップＳＴ１３において、各仮送電Ｇ内の送電器・受電器が所定数以下ではないと判定すると、ステップＳＴ１７に進んで、各送電Ｇの送電器・受電器数が所定数以下となるように、出力を停止する送電器を選択する。すなわち、ステップＳＴ１７では、新規送電Ｇ１群，Ｇ２群，…，Ｇｎ群を決定して、ステップＳＴ１８に進む。
　ステップＳＴ１８では、送電Ｇ１群内の送電条件を検討し、各送電Ｇ内の各送電器に対して出力条件を指示し、ステップＳＴ１９に進んで、所定時間だけワイヤレス送受電を実行する。
　さらに、ステップＳＴ２０に進んで、送電Ｇ２群内の送電条件を検討し、各送電Ｇ内の各送電器に対して出力条件を指示し、ステップＳＴ２１に進んで、所定時間だけワイヤレス送受電を実行する。
　そして、ステップＳＴ２２に進んで、ステップＳＴ１８および１９、並びに、ステップＳＴ２０および２１と同様の処理を、送電Ｇｎ群まで実行後、ステップＳＴ１１に戻って上述した処理を繰り返す。なお、図１６に示す全体制御器による送電器の出力制御処理は、単なる例であり、様々な変更が可能である。
　図１７は、本実施形態の無線電力伝送システムにおける全体制御器によるマスタ器の制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。図１７において、マスタ器とは、例えば、図１４Ｂおよび図６～図９を参照して説明したマスタ送電器に対応するが、図１４Ｃのように、送電Ｇ内の受電器をマスタ器とする場合には、マスタ送電器をマスタ受電器と読み替えればよい。
　全体制御器によるマスタ器の制御処理を開始すると、ステップＳＴ３１において、各送受電器の位置関係と各受電器のバッテリ状況・受電電力量を調査、すなわち、全体制御器１００は、各送受電器と個別に通信して情報収集を行い、ステップＳＴ３２に進む。
　ステップＳＴ３２では、各送電器の電力圏より各仮送電Ｇ(仮の送電グループ)を検出して、ステップＳＴ３３に進み、各仮送電Ｇ内の送電器・受電器が所定数以下かどうかを判定する。
　ステップＳＴ３３において、各仮送電Ｇ内の送電器・受電器が所定数以下であると判定すると、ステップＳＴ３４に進んで、その仮送電Ｇを、送電Ｇ(実際に送電を行う送電グループ)と決定する。
　さらに、ステップＳＴ３５に進んで、各送電Ｇ内の送電条件を検討し、各送電Ｇ内のマスタ送電器を選択する。そして、ステップＳＴ３６に進んで、各送電Ｇは、マスタ送電器によりワイヤレス送受電を実行する。
　すなわち、全体制御器はマスタ送電器を選択するだけで、その選択されたマスタ送電器が、各送電Ｇ内の送電条件の検討および各送電器に対する出力条件の指示を行い、ワイヤレス送受電を制御することになる。
　一方、ステップＳＴ３３において、各仮送電Ｇ内の送電器・受電器が所定数以下ではないと判定すると、ステップＳＴ３７に進んで、各送電Ｇの送電器・受電器数が所定数以下となるように、出力を停止する送電器を選択する。すなわち、ステップＳＴ３７では、新規送電Ｇ１群，Ｇ２群，…，Ｇｎ群を決定して、ステップＳＴ３８に進む。
　ステップＳＴ３８では、送電Ｇ１群内の各送電Ｇのマスタ送電器を選択し、ステップＳＴ３９に進んで、所定時間だけ、各送電Ｇはマスタ送電器によりワイヤレス送受電を実行する。
　すなわち、全体制御器は、出力を停止する送電器の選択(ステップＳＴ３７)およびマスタ送電器の選択(ステップＳＴ３８)を行うだけで、その選択されたマスタ送電器が、各送電Ｇ内におけるワイヤレス送受電を制御することになる。
　さらに、ステップＳＴ４０に進んで、送電Ｇ２群内の送電条件を検討し、各送電Ｇ内の各送電器に対して出力条件を指示し、ステップＳＴ４１に進んで、所定時間だけ、各送電Ｇはマスタ送電器によりワイヤレス送受電を実行する。すなわち、選択されたマスタ送電器が、各送電Ｇ内におけるワイヤレス送受電を制御することになる。
　そして、ステップＳＴ４２に進んで、ステップＳＴ３８および３９、並びに、ステップＳＴ４０および４１と同様の処理を、送電Ｇｎ群まで実行後、ステップＳＴ３１に戻って上述した処理を繰り返す。なお、図１７に示す全体制御器によるマスタ器の制御処理も、単なる例であり、様々な変更が可能である。
　図１８は、第１実施例の無線電力伝送システムの一変形例を示すブロック図である。図１８と前述した図１５Ａの比較から明らかなように、図１８に示す無線電力伝送システムでは、全体制御器１００がセンターサーバ３００に設けられている。
　送電器１Ｃは、第１通信回路部１４Ｃおよび第２通信回路部１５Ｃを含み、送電器１Ｄは、第１通信回路部１４Ｄおよび第２通信回路部１５Ｄを含む。ここで、各送電器１Ｃ，１Ｄの第１通信回路部１４Ｃ，１４Ｄは、例えば、前述した図１５Ａにおける通信回路部１４Ｃ，１５Ｃに対応し、例えば、Bluetooth（登録商標）等を利用して近距離無線通信を行う。
　すなわち、各送電器１Ｃ，１Ｄは、第１通信回路部１４Ｃ，１４Ｄにより、送電範囲内にある全ての受電器２Ｅ，２Ｆと近距離無線通信により通信を確立し、相互に情報の遣り取りを可能とする。
　ここで、送電器１Ｃ，１Ｄが受電器２Ｅ，２Ｆとの間で遣り取りする相互情報には、各受電器２Ｅ，２Ｆの位置情報や電力情報(バッテリ状況・受電電力量)等の受電器情報が含まれる。
　各送電器１Ｃ，１Ｄの第２通信回路部１５Ｃ，１５Ｄは、例えば、有線ＬＡＮおよびインターネット回線等を介したクラウド・コンピューティングを利用して、センターサーバ３００に設けられた全体制御器１００と通信を行う。
　なお、第２通信回路部１５Ｃ，１５Ｄと全体制御器１００は、有線による通信に限定されるものではなく、また、センターサーバ３００は、インターネットによるクラウド・コンピューティングを利用したものに限定されるものでもない。
　具体的に、例えば、センターサーバ３００と家庭やオフィスの間は有線接続し、その家庭やオフィス内では、無線ＬＡＮルータ等を使用して無線ＬＡＮにより接続することもできる。
　ここで、第２通信回路部１５Ｃ，１５Ｄを介した送電器１Ｃ，１Ｄと全体制御器１００の間の情報には、例えば、上述した第１通信回路部１４Ｃ，１４Ｄを介して受け取る受電器情報に加えて、各送電器１Ｃ，１Ｄの出力条件や位置等の送電器情報も含まれる。
　そして、センターサーバ３００(全体制御器１００)は、送電器１Ｃ，１Ｄの第２通信回路部１５Ｃ，１５Ｄを介して送られてくる送電器情報および受電器情報に基づいて、送電グループの最適化を図る。
　すなわち、全体制御器１００は、例えば、送電グループが大き過ぎる場合、停止する送電器を選択することにより、適切な大きさの複数の送電グループに分割し、さらに、各送電器の出力指示(電流強度および位相情報)を与えて複数送電の最適化を図る。なお、全体制御器１００は、停止する送電器を変化させて異なる送電グループを切り替えるといった制御も行う。
　このように、全体制御器１００をセンターサーバ３００に設けることにより、すなわち、大きな処理能力を有するセンターサーバ３００を全体制御器１００として使用することにより、最適な電力伝送の計算を短時間で行うことが可能になる。
　従って、図１８に示す無線電力伝送システムは、例えば、多数の送電器により多数の受電器に対して電力伝送を行うことが想定される、企業や公共施設、或いは、商用の無線電力伝送システムに適用するのが好ましい。
　図１９は、第１実施例の無線電力伝送システムの他の変形例を示すブロック図であり、上述した図１８の変形例に対して、前述した図１５Ｃの無線電力伝送システムを組み合わせたものである。
　図１９と図１８および図１５Ｃの比較から明らかなように、図１９に示す無線電力伝送システムは、センターサーバ３００に設けられた第１全体制御器１１０、および、受電器２Ｅの受電制御部２３Ｅに設けられた第２全体制御器１２０を含む。
　すなわち、受電器２Ｅには、Bluetooth（登録商標）等を利用して送電器１Ｃ，１Ｄおよび他の受電器１Ｆと近距離無線通信を行う第１通信回路部２４Ｅの他に、センターサーバ３００と遠距離通信を行う第２通信回路部２６Ｅが設けられている。
　ここで、第２通信回路部２６Ｅは、例えば、受電器２Ｅが携帯電話やスマートフォンの場合、本来設けられている３Ｇまたは４Ｇ回線(例えば、ＬＴＥ(Long Term Evolution)やＷＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiplexing Access)の通信回路と兼用する。
　そして、センターサーバ３００(第１全体制御器１１０)は、受電器２Ｅの第２通信回路部２６Ｅを介して送られてくる，図１８を参照して説明したのと同様の送電器情報および受電器情報に基づいて、送電グループの最適化を図る。
　なお、同じ送電グループ内の送電器１Ｃ，１Ｄおよび他の受電器２Ｆは、例えば、図１５Ｃの無線電力伝送システムと同様に、受電器２Ｅの第２全体制御器１２０により制御され、センターサーバ３００の第１全体制御器１１０の存在は意識しなくてもよい。
　ここで、受電器２Ｅと第１全体制御器１１０(センターサーバ３００)の通信は、常時行わなくてもよく、例えば、受電器２Ｅにおける第２全体制御器１２０の処理能力を超える場合等のみ行えばよい。
　そして、例えば、第１全体制御器１１０により最適な電力伝送の計算を行い、その計算結果を受電器２Ｅの第２全体制御器１２０を介して各送電器１Ｃ，１Ｄに与えるようにして、受電器２Ｅ，２Ｆに対する電力伝送を行う。なお、受電器２Ｅの受電制御部２３Ｅに設けた第２全体制御器１２０は、例えば、送電器１Ｅにおける送電制御部１３Ｅに設けることも可能である。
　このように、大きな処理能力を有する外部のセンターサーバ３００を全体制御器として利用することにより、最適な電力伝送の計算を短時間で行うことが可能になり、送電グループの選択や各送電グループにおける電力伝送を効率的に行うことができる。
　図２０は、図１５Ｂに示す無線電力伝送システムにおける送電器(全体制御器１００が設けられた送電器１Ｃ)の一例を示すブロック図である。
　図２０および図１５Ｂに示されるように、送電器１Ｃにおいて、ワイヤレス送電部１１Ｃは、ＬＣ共振器１１ａＣおよび電力供給コイル１１ｂＣを含む。高周波電源部１２Ｃは、発振器１２７、増幅器１２８および整合器１２９を含む。
　送電制御部１３Ｃは、送電制御回路１３１および周波数ロック回路１３２を含む。ここで、送電制御回路１３１は、全体制御器１００としても機能する。周波数ロック回路１３２は、通信回路部１４Ｃからの同期信号を受け取り、所定の間隔(例えば、数分～数十分間隔)で、発振器１２７の同期処理を行う。
　発振器１２７は、所定の周波数(例えば、６．７８ＭＨｚ)の周波数の駆動信号を生成し、増幅器１２８および整合器１２９を介してワイヤレス送電部１１Ｃ(電力供給コイル１１ｂＣ)に出力する。
　送電制御回路１３１(全体制御器１００)は、内部バス１３３で繋がれたＣＰＵ(演算処理装置)１３４、メモリ１３５および入出力回路(Ｉ／Ｏ部)１３６を含む。ここで、メモリ１３５は、フラッシュメモリ等の書き替え可能な不揮発性メモリ、および、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)等を含む。そして、送電器１Ｃ，スレーブ送電器１Ｂおよび受電器等の様々な処理(ソフトウェアプログラム)を実行する。
　送電器１Ｃには、例えば、スレーブ送電器１Ｂとの相対位置関係を確認するための検出部ＳＡが設けられている。この検出部ＳＡの出力は、例えば、Ｉ／Ｏ部１３６を介してＣＰＵ１３４に入力され、メモリ１３５に格納されたソフトウェアプログラム(無線電力伝送プログラム、或いは、送電器の制御プログラム)に従った処理に利用される。
　なお、無線電力伝送プログラムは、例えば、そのプログラムが記録された可搬型記録媒体(例えば、ＳＤ(Secure Digital)メモリカード)７０からＩ／Ｏ部１３６を介してメモリ１３５に格納されてもよい。
　或いは、プログラム(データ)提供者６０のハードディスク装置６１から回線およびＩ／Ｏ部１３６を介してメモリ１３５に格納されてもよい。ここで、ハードディスク装置６１からＩ／Ｏ部１３６への回線は、通信回路部１４を利用した無線通信回線であってもよい。
　また、無線電力伝送プログラムが記録された可搬記録媒体(コンピュータ読み取り可能な記録媒体)としては、他にＤＶＤ(Digital Versatile Disk)ディスクやブルーレイディスク(Blu-ray Disc)等の記録媒体であってもよい。
　以上の説明において、各実施例の説明は、主として磁界共鳴を利用した電力伝送を例としたが、本実施形態は、電界共鳴を利用した電力伝送に対しても適用することができる。
　ここに記載されている全ての例および条件的な用語は、読者が、本発明と技術の進展のために発明者により与えられる概念とを理解する際の助けとなるように、教育的な目的を意図したものである。
　また、具体的に記載されている上記の例および条件、並びに、本発明の優位性および劣等性を示すことに関する本明細書における例の構成に限定されることなく、解釈されるべきものである。
　さらに、本発明の実施例は詳細に説明されているが、本発明の精神および範囲から外れることなく、様々な変更、置換および修正をこれに加えることが可能であると解すべきである。
　１　　送電器(一次側：送電側)
　１Ａ～１Ｄ　　送電器
　２　　受電器(二次側：受電側)
　２Ａ～２Ｅ　　受電器
　１０Ａ，１０Ｂ　　外部電源
　１１，１１Ａ，１１Ｂ　　ワイヤレス送電部
　１１ａ，１１ａＡ，１１ａＢ、１１ａ１，１１ａ２　　送電共振コイル(第２コイル：ＬＣ共振器)
　１１ｂ，１１ｂＡ，１１ｂＢ　　電力供給コイル(第１コイル)
　１２，１２Ａ，１２Ｂ　　高周波電源部
　１３，１３Ａ，１３Ｂ　　送電制御部
　１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ　　通信回路部(第１通信回路部)
　１５Ｃ，１５Ｄ　　第２通信回路部
　２１，２１Ａ，２１Ｂ　　ワイヤレス受電部
　２１ａ，２１ａＡ，２１ａＢ　　受電共振コイル(第３コイル：ＬＣ共振器)
　２１ｂ，２１ｂＡ，２１ｂＢ　　電力取出コイル(第４コイル)
　２２，２２Ａ，２２Ｂ　　受電回路部(整流部)
　２３，２３Ａ，２３Ｂ　　受電制御部
　２４，２４Ｅ，２４Ｆ　　通信回路部(第１通信回路部)
　２５　　バッテリ部(負荷)
　２６Ｅ　　第２通信回路部
　６０　　プログラム(データ)提供者
　６１　　ハードディスク装置
　７０　　可搬型記録媒体
　１００　　全体制御器
　１１０　　第１全体制御器
　１２０　　第２全体制御器
　１２７　　発振器
　１２８　　増幅器
　１２９　　整合器
　１３１　　送電制御回路
　１３２　　周波数ロック回路
　１３３　　内部バス
　１３４　　ＣＰＵ(演算処理装置)
　１３５　　メモリ
　１３６　　入出力回路(Ｉ／Ｏ部)
　２００　　全体制御部
　３００　　センターサーバ

Claims (20)

  1. 　複数の送電コイルを含み、前記送電コイルから受電器に対して無線により電力伝送を行う無線電力伝送システムであって、
    　前記複数の送電コイルの送電電力圏を把握して、前記送電コイルおよび前記受電器の無線による電力の送受電を制御する全体制御器を有する、
    　ことを特徴とする無線電力伝送システム。
  2. 　前記全体制御器は、
    　　前記複数の送電コイルにおける少なくとも１つの送電コイルの送電出力を停止して送電グループを規定する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
  3. 　前記全体制御器は、
    　　前記送電グループに含まれる前記送電コイルの数が第１閾値を超えないように、前記送電出力を停止する前記少なくとも１つの送電コイルを選択する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の無線電力伝送システム。
  4. 　前記全体制御器は、
    　　前記送電グループに含まれる受電器の数が第２閾値を超えないように、前記送電出力を停止する前記少なくとも１つの送電コイルを選択する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の無線電力伝送システム。
  5. 　前記全体制御器は、
    　　前記送電グループに含まれる前記送電コイルの数と前記受電器の数の合計が第３閾値を超えないように、前記送電出力を停止する前記少なくとも１つの送電コイルを選択する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の無線電力伝送システム。
  6. 　前記全体制御器は、
    　　前記受電器における優先度を考慮して前記送電グループを規定する、
    　ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  7. 　前記全体制御器は、
    　　前記送電グループを、少なくとも２つ規定し、
    　　前記少なくとも２つ規定された送電グループを、順次切り替える、
    　ことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  8. 　前記無線電力伝送システムは、複数の送電器を有し、
    　前記各送電器は、それぞれ前記複数の送電コイルにおける少なくとも１つの送電コイルを含む、
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  9. 　前記無線電力伝送システムは、複数の送電器を有し、
    　前記各送電器は、それぞれ送電コイルを含む、
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  10. 　前記全体制御器は、
    　　前記送電器および前記受電器とは別に設けられている、
    　ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線電力伝送システム。
  11. 　前記全体制御器は、
    　　センターサーバに設けられている、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の無線電力伝送システム。
  12. 　前記センターサーバは、通信回線を介して前記送電器と通信を行い、前記送電コイルの出力強度および位相を制御する、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の無線電力伝送システム。
  13. 　前記全体制御器は、
    　　前記送電器に設けられている、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送システム。
  14. 　前記全体制御器は、
    　　前記受電器に設けられている、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送システム。
  15. 　前記全体制御器は、
    　　センターサーバに設けられた第１全体制御器と、
    　　前記送電器または前記受電器に設けられた第２全体制御器と、を有し、
    　前記第１全体制御器および前記第２全体制御器は、通信回線を介して接続されている、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送システム。
  16. 　前記送電コイルから前記受電器に対する電力伝送は、磁界共鳴または電界共振を利用した無線による電力伝送である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  17. 　複数の送電コイルから受電器に対して無線により電力伝送を行う無線電力伝送方法であって、
    　　前記複数の送電コイルの送電電力圏を把握し、
    　　把握した前記複数の送電コイルの送電電力圏に従って、前記送電コイルおよび前記受電器の無線による電力の送受電を制御する、
    　ことを特徴とする無線電力伝送方法。
  18. 　前記全体制御器は、
    　　前記複数の送電コイルにおける少なくとも１つの送電コイルの送電出力を停止して送電グループを規定する、
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の無線電力伝送方法。
  19. 　前記送電グループを、少なくとも２つ規定し、
    　前記少なくとも２つ規定された送電グループを、順次切り替える、
    　ことを特徴とする請求項１８に記載の無線電力伝送方法。
  20. 　複数の送電コイルから受電器に対して無線により電力伝送を行う無線電力伝送プログラムであって、
    　コンピュータに、
    　　前記複数の送電コイルの送電電力圏を把握する手順と、
    　　把握した前記複数の送電コイルの送電電力圏に従って、前記送電コイルおよび前記受電器の無線による電力の送受電を制御する手順を、実行させる、
    　ことを特徴とする無線電力伝送プログラム。
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