WO2016147312A1 - 無線給電システム、送電器、及び、送電方法 - Google Patents

無線給電システム、送電器、及び、送電方法 Download PDF

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清人 松井
昭嘉 内田
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富士通株式会社
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    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power feeding system, a power transmitter, and a power transmission method.
  • a power transmission includes a power transmission side communication unit that communicates with one or more power reception devices that receive power to be transmitted, and a power transmission unit that transmits power to the one or more power reception devices in a contactless manner.
  • An allocation unit that divides transmission of power from the power transmission unit to the power receiving device into a plurality of divided periods for each predetermined period, and allocates one or two or more power receiving devices to any of the divided periods; and the allocation And a power transmission control unit that selectively transmits power to each of the divided periods with respect to one or more of the power receiving apparatuses based on the allocation result in the unit (see, for example, Patent Document 1).
  • the coupling coefficient between the power transmission device and the power reception device is set to a fixed value corresponding to the type of the power reception device.
  • an object is to provide a wireless power feeding system, a power transmitter, and a power transmission method capable of efficiently transmitting power.
  • a wireless power feeding system includes a secondary that receives power from the primary resonance coil by magnetic field resonance or electric field resonance that occurs between a power transmitter having a primary resonance coil and the primary resonance coil.
  • a wireless power feeding system including a plurality of power receivers having a side resonance coil, wherein the power transmitter includes a plurality of power receivers based on a degree of coupling between the power transmitter and each power receiver in an initial state. And determining the charging time required to charge all the power receivers for each first group, and adding the charging times of all the first groups to obtain the first total charging time.
  • the power receiver sets the coupling degree to be equal to or higher than the coupling degree in the initial state, and regrouping the plurality of power receivers into a plurality of second groups based on the set coupling degree.
  • the charging time required to charge all the power receivers for each of the second groups is obtained, and the charging time of all the second groups is summed to obtain a second charging time, and the second charging time is obtained.
  • the power transmitter starts power transmission.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a wired power transmission system. It is a figure which shows an example of a wireless power transmission system typically. It is a figure which shows an example of a two-dimensional wireless power transmission system typically. It is a figure which shows an example of a three-dimensional wireless power transmission method typically.
  • 1 is a block diagram schematically illustrating an example of a wireless power transmission system.
  • FIG. 6 is a diagram (No. 1) for describing a modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 3;
  • FIG. 10 is a diagram (No. 2) for describing the modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 3;
  • FIG. 10 is a diagram (No.
  • FIG. 3 for describing the modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 3; It is a circuit diagram (the 1) showing an example of an independent resonance coil. It is a circuit diagram (the 2) showing an example of an independent resonance coil. It is a circuit diagram (the 3) showing an example of an independent resonance coil. It is a circuit diagram (the 4) showing an example of an independent resonance coil. It is a circuit diagram (the 1) which shows the example of the resonance coil connected to load or a power supply. It is a circuit diagram (the 2) which shows the example of the resonance coil connected to load or a power supply.
  • FIG. 6 is a circuit diagram (part 3) illustrating an example of a resonance coil connected to a load or a power source.
  • FIG. 10 is a circuit diagram (part 4) illustrating an example of a resonance coil connected to a load or a power source. It is FIG. (1) for demonstrating the example of control of the magnetic field by a some power transmitter. It is FIG. (2) for demonstrating the example of control of the magnetic field by a some power transmitter. It is FIG. (3) for demonstrating the example of control of the magnetic field by a some power transmitter.
  • FIG. 6 is a diagram (part 1) for describing wireless power transmission to a plurality of power receivers.
  • FIG. 6 is a diagram (No. 2) for describing wireless power transmission to a plurality of power receivers.
  • FIG. 6 is a diagram (No. 3) for describing wireless power transmission to a plurality of power receivers. It is FIG.
  • FIG. 10 is a third diagram illustrating an example of a three-dimensional wireless power transmission method for a plurality of power receivers;
  • FIG. 14 is a diagram (No. 4) for explaining an example of a three-dimensional wireless power transmission method for a plurality of power receivers;
  • FIG. 10 is a diagram (No.
  • FIG. (5) for explaining an example of the three-dimensional wireless power transmission method for a plurality of power receivers.
  • FIG. (6) for demonstrating an example of the three-dimensional wireless power transmission method with respect to a several power receiver. It is a figure for demonstrating the evaluation parameter
  • FIG. (1) for demonstrating the 1st example of a wireless power transmission method.
  • FIG. (2) for demonstrating the 1st example of a wireless power transmission method.
  • FIG. (3) for demonstrating the 1st example of a wireless power transmission method.
  • FIG. (4) for demonstrating the 1st example of a wireless power transmission method.
  • FIG. (1) for demonstrating the 2nd example of a wireless power transmission method. It is FIG.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless power feeding system according to an embodiment. It is a figure which shows a power receiver. It is a figure explaining grouping by the wireless power transmission method of an embodiment. It is a flowchart which shows the control content of a power transmission device. It is a flowchart which shows the control content of a power transmission device. It is a figure which shows the data used for grouping. It is a flowchart which shows the control content of a receiving device.
  • the wireless power transmission system includes a plurality of power transmitters and power receivers.
  • FIG. 1A is a diagram schematically illustrating an example of a wired power transmission (wire connection power feeding) system
  • FIG. 1B is a diagram schematically illustrating an example of a wireless power transmission (wireless power feeding) system.
  • reference numerals 2A1 to 2C1 denote power receivers, respectively.
  • the power receiver 2A1 indicates, for example, a tablet computer (tablet) having a required power of 10W
  • the power receiver 2B1 indicates, for example, a notebook computer having a required power of 50W
  • the power receiver 2C1 has, for example, a required power.
  • a 2.5 W smartphone is shown.
  • the required power is, for example, power required to charge the rechargeable battery (secondary battery) in each of the power receivers 2A1 to 2C1.
  • the power supply cables 4A to 4C are used to connect the wire connection power supply (wired power) from the USB terminal 3A or the power supply device 3B. Transmission).
  • wireless power feeding wireless power transmission
  • FIG. 1B it is considered to transmit wireless power from the power transmitter 1A1 to the tablet 2A1, the notebook computer 2B1, and the smartphone 2C1.
  • FIG. 2A is a diagram schematically illustrating an example of a two-dimensional wireless power transmission (two-dimensional wireless power feeding) system.
  • wireless power transmission is performed by electromagnetic induction. Show.
  • the wireless power transmission system shown in FIG. 2A is a two-dimensional wireless power feeding system that allows free placement on the power receiving table 1A2.
  • FIG. 2B is a diagram schematically illustrating an example of a three-dimensional wireless power transmission (three-dimensional wireless power feeding) system, and illustrates, for example, how wireless power transmission is performed using magnetic field resonance or electric field resonance.
  • a plurality of power receivers existing within a predetermined range from the power transmitter 1A2 (inside the broken line in FIG. 2B) Can be supplied.
  • wireless power transmission is possible from the power transmitter 1A3 to the tablets 2A2, 2A3, the notebook computers 2B2, 2B3, and the smartphone 2C2 within a predetermined range.
  • FIG. 2B only one power transmitter 1A3 is illustrated, but wireless power transmission is performed by using a plurality of power transmitters to a plurality of power receivers at various angles and positions using magnetic field resonance or electric field resonance. Is supposed to do.
  • the wireless power transmission system shown in FIG. 2B is, for example, a three-dimensional system that can obtain high power transmission efficiency even in a distant space as compared with the one using electromagnetic induction by using magnetic field resonance. It is a wireless power supply system.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically showing an example of a wireless power transmission (three-dimensional wireless power feeding) 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 power supply unit 12, a control unit 13, and a communication unit 14.
  • the power receiver 2 includes a power reception unit 21, a rectification unit 22, a control unit 23, and a communication unit 24.
  • the wireless power transmission unit 11 includes a first coil (power supply coil) 11b and a second coil (primary resonance coil) 11a
  • the power reception unit 21 includes a third coil (secondary resonance coil) 21a and a fourth coil.
  • a coil (power extraction coil) 21b is included.
  • the power transmitter 1 and the power receiver 2 have energy (power resonance) from the power transmitter 1 to the power receiver 2 by magnetic field resonance (electric field resonance) between the primary side resonance coil 11 a and the secondary side resonance coil 21 a.
  • Power The power transmission from the primary side resonance coil 11a to the secondary side 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 communicate with each other through the communication unit 14 and the communication unit 24.
  • the power transmission distance (power transmission range) between the primary resonance coil 11a of the power transmitter 1 and the secondary resonance coil 21a of the power receiver 2 is the communication unit 14 of the power transmitter 1 and the communication unit 24 of the power receiver 2. Is set shorter than the communication distance (communication range).
  • the power transmission by the primary side resonance coils 11a and 21a is a method (Out-band communication) independent of the communication by the communication units 14 and 24.
  • power transmission by the primary side resonance coils 11a and 21a uses a frequency band of 6.78 MHz, for example, and communication by the communication units 14 and 24 uses a frequency band of 2.4 GHz, for example.
  • a DSSS wireless LAN or Bluetooth (Bluetooth (registered trademark)) compliant with IEEE 802.11b can be used.
  • the primary resonance coil 11a of the power transmitter 1 and the secondary resonance coil 21a of the power receiver 2 in the near field having a distance of about the wavelength of the frequency to be used. Electric power is transmitted using magnetic field resonance or electric field resonance. Therefore, the power transmission range (power transmission area) changes according to the frequency used for power transmission.
  • the power supply unit 12 is a high-frequency power supply unit that supplies power to the power supply coil (first coil) 11b.
  • the power supply coil 11b supplies power to the primary side resonance coil 11a disposed in the vicinity of the power supply coil 11b using electromagnetic induction.
  • the primary side resonance coil 11a transmits electric power to the secondary side resonance coil 21a (power receiver 2) at a resonance frequency that causes magnetic field resonance with the secondary side resonance coil 21a.
  • the secondary side resonance coil 21a supplies electric power to the power extraction coil (fourth coil) 21b disposed in the vicinity of the secondary side resonance coil 21a by using electromagnetic induction.
  • a rectifying unit 22 is connected to the power extraction coil 21b, and predetermined power is extracted. Note that the electric power from the rectifying unit 22 is used as, for example, charging of the battery in the battery (load) 25 or power supply output to the circuit of the power receiver 2.
  • the power supply unit 12 of the power transmitter 1 is controlled by the control unit 13, and the rectification unit 22 of the power receiver 2 is controlled by the control unit 23.
  • the control unit 13 and the control unit 23 are connected via the communication units 14 and 24, and perform various controls so that power transmission from the power transmitter 1 to the power receiver 2 can be performed in a preferable state. It has become.
  • FIG. 4A to 4C are diagrams for explaining modifications of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 4A and 4B show an example of a three-coil configuration, and FIG. 4C 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 power reception unit 21 includes the third coil 21a and the fourth coil.
  • the power receiving unit 21 is one coil (power receiving resonance coil: LC resonator) 21a
  • the wireless power transmitting unit 11 is one coil (primary side resonance coil: LC resonator) 11a.
  • the power receiving unit 21 is set as one secondary resonance coil 21a
  • the wireless power transmission unit 11 is set as one primary resonance coil 11a.
  • 4A to 4C are merely examples, and it goes without saying that various modifications can be made.
  • FIGS. 5A to 5D are circuit diagrams showing examples of the independent resonance coil (secondary resonance coil 21a), and FIGS. 6A to 6D show resonance coils (secondary resonance coil 21a) connected to a load or a power source.
  • FIG. 1 is circuit diagrams showing examples of the independent resonance coil (secondary resonance coil 21a), and FIGS. 6A to 6D show resonance coils (secondary resonance coil 21a) connected to a load or a power source.
  • FIGS. 5A to 5D correspond to the secondary resonance coil 21a in FIGS. 3 and 4B
  • FIGS. 6A to 6D correspond to the secondary resonance coil 21a in FIGS. 4A and 4C.
  • the secondary resonance coil 21a is a coil (L) 211, a capacitor (C) 212, and a switch 213 connected in series. Normally, the switch 213 is turned off. deep.
  • the secondary 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. Normally, the switch 213 is turned on.
  • FIGS. 5C and 6C The example shown in FIGS. 5C and 6C is obtained by providing a switch 213 and a resistor (R) 214 connected in series in parallel with the capacitor 212 in the secondary resonance coil 21a of FIGS. 5B and 6B. Keeps switch 213 on.
  • FIGS. 5D and 6D The example shown in FIGS. 5D and 6D is obtained by providing a switch 213 and another capacitor (C ′) 215 connected in series in parallel with the capacitor 212 in the secondary resonance coil 21a of FIGS. 5B and 6B. In normal times, the switch 213 is turned on.
  • the switch 213 is set to OFF or ON so that the secondary side 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 primary side resonance coil 11a of the power transmitter 1 can be the same as that shown in FIGS. 5A to 5D and FIGS. 6A to 6D.
  • the primary side resonance coil 11a of the power transmitter 1 operates in a normal state.
  • on / off control may be performed by the output of the power supply unit 12.
  • the primary resonance coil 11a is obtained by short-circuiting the switch 213 in FIGS. 5A and 6A.
  • 7A to 7C are diagrams for explaining an example of magnetic field control by a plurality of power transmitters.
  • reference numerals 1A and 1B denote power transmitters
  • 2 denotes a power receiver.
  • the primary resonance coil 11aA for power transmission used for magnetic field resonance of the power transmitter 1A and the primary resonance coil 11aB for power transmission used for magnetic field resonance of the power transmitter 1B are, for example, orthogonal to each other. It is arranged.
  • the secondary resonance coil 21a for receiving power used for magnetic field resonance of the power receiver 2 is arranged at different angles (angles that are not parallel) at locations surrounded by the primary resonance coils 11aA and 11aB.
  • the primary side resonance coils (LC resonators) 11aA and 11aB can be provided in one power transmitter. That is, one power transmitter 1 may include a plurality of wireless power transmission units 11.
  • FIG. 7B shows a state where the primary side resonance coils 11aA and 11aB output magnetic fields having the same phase
  • FIG. 7C shows a state where the primary side resonance coils 11aA and 11aB output magnetic fields having opposite phases.
  • the magnetic fields generated in the primary resonance coils 11aA and 11aB of the power transmitter 1 are various. You can see that it changes.
  • the wireless power transmission system described above includes a plurality of power transmitters and at least one power receiver, and the plurality of power transmitters according to the position (X, Y, Z) and posture ( ⁇ X, ⁇ Y, ⁇ Z) of the power receiver. Adjust the output (intensity and phase) between 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.
  • 8A to 8C are diagrams for explaining wireless power transmission to a plurality of power receivers.
  • 8A to 8C only one power transmitter 1A and two power receivers (cellular phones) 2A and 2A ′ are shown for the sake of simplicity, but the number of power transmitters and the number of power receivers are shown. Needless to say, the type and the like can vary. That is, as shown in FIG. 8A, it is assumed that wireless power feeding is performed for two power receivers 2A and 2A ′ by one power transmitter 1A.
  • the time division power transmission always selects one power receiver to be supplied, so that one power receiver always corresponds to the power transmitter at a certain moment.
  • the control at this time can be the same as the case where the power transmitter and the power receiver are one-to-one, for example.
  • the time required for power supply is as long as the number of power receivers. Therefore, if there are two power receivers, it will take twice as long as one. .
  • FIG. 9A and 9B are diagrams for explaining an example of a two-dimensional wireless power transmission method for a plurality of power receivers.
  • FIG. 9A shows a state where, for example, magnetic power resonance is used to wirelessly supply power to two power receivers 2A and 2B having different required power by one power transmitter 1A.
  • reference symbol LL0 indicates the overall power transmission efficiency
  • LLA indicates the received power of the mobile phone 2A
  • LLB indicates the received power of the notebook computer 2B.
  • the power receiver 2A indicates, for example, a mobile phone having a required power of 5W
  • the power receiver 2B indicates, for example, a notebook computer having a required power of 50W.
  • the LC resonator (power receiving unit) of the mobile phone 2A and the LC resonator of the notebook computer 2B have the same specifications.
  • the amount of received power in each power receiver may be different.
  • the required power differs depending on the remaining battery level even if the required power is a 5 W mobile phone and the required power is a 50 W notebook computer or the same type of power receiver. Conceivable.
  • the mobile phone 2A and the notebook personal computer 2B have, for example, the secondary resonance coil 21a shown in FIG. 5A, and the inductance of the coil 211 and the capacitance of the capacitor 212 have the same value.
  • the inductance in the power receiving resonance coil of the mobile phone 2A is LA
  • the capacitance is CA
  • the inductance in the power receiving resonance coil of the notebook computer 2B is LB
  • the capacitance is CB.
  • the mobile phone 2A and the notebook computer 2B both receive 27.5W of power.
  • control is performed so as to lower the power receiving efficiency by shifting the resonance point by the power receiving resonance coil of the mobile phone 2A.
  • the capacitance CA of the capacitance in the power receiving resonance coil of the mobile phone 2A is small (or large) in order to shift the capacitance CA from the resonance point of the power receiving resonance coil where the power receiving efficiency is maximum. Control to be.
  • the resonance condition is intentionally shifted (the capacitance CA is shifted) to lower the Q value, and the received power LLA of the mobile phone 2A is 27.5 W at the resonance point (P0).
  • the required power can be set to 5 W.
  • the received power of the notebook computer 2B most of the power that the mobile phone 2A no longer receives is the received power of the notebook computer 2B. That is, it can be seen that the received power LLB of the notebook personal computer 2B increases as the received power LLA of the mobile phone 2A decreases, and the overall power transmission efficiency LL0 in the wireless power transmission system hardly decreases.
  • the coupling value is adjusted by changing the capacitance value (capacitance CA) of the resonance capacitor (capacitance) 212 of the power receiver 2A.
  • Capacitance CA capacitance value of the resonance capacitor (capacitance) 212 of the power receiver 2A.
  • the power transmission / reception efficiency of the entire system is substantially constant, and the power that has reached the power receiver 2A is reduced. Accordingly, the power to the power receiver 2B increases. As a result, it is possible to distribute (distribute) the received power to a desired ratio while transmitting power to the whole (both power receivers 2A and 2B) with substantially the same efficiency as compared to the case of single power supply of only one of the power receivers 2A and 2B. I understand.
  • FIGS. 10A to 11C are diagrams for explaining an example of a three-dimensional wireless power transmission method for a plurality (two) of power receivers.
  • one power transmitter 1A and two power receivers 2A and 2B are shown for simplification of explanation, but there are a plurality of power transmitters and three or more power receivers. Is the same.
  • FIGS. 10A to 10C show the case where the distance from the power transmitter 1A to the two power receivers 2A and 2B is 300 mm
  • FIGS. 11A to 11C show the distance from the power transmitter 1A to the two power receivers 2A and 2B. The case where the distance is 500 mm is shown.
  • the reference sign LA indicates the power reception efficiency of the power receiver 2A
  • LB indicates the power reception efficiency of the power receiver 2B
  • PM indicates the transmission power (maximum power transmission output) that can be output by the power transmitter 1A
  • RP Indicates required transmission power
  • TP indicates the overall power receiving efficiency (overall efficiency).
  • Reference symbol P0 indicates the case of power transmission (9W: 9W) in which the required power ratio of the power receivers 2A and 2B is 1: 1, and P1 is the required power ratio of the power receivers 2A and 2B is 2: 1.
  • the case of power transmission (12W: 6W) is shown.
  • FIGS. 10B and 11B are diagrams in which the power ratio 1: 1 is normalized to “1.00”.
  • the power to be transmitted to the two power receivers 2A and 2B is 18W
  • the power required for both the power receivers 2A and 2B is 9W
  • the power required for the power receiver 2A is 12W
  • the power required for the power receiver 2B is 6W.
  • the maximum power transmission output of the power transmitter 1A is limited to 50 W, for example, according to the specifications of the power transmitter or the regulations of the Radio Law.
  • the distance between the power transmitter 1A and the two power receivers 2A and 2B is 300 mm (relatively close).
  • the required power of both the power receivers 2A and 2B that perform simultaneous power feeding is 9 W, that is, in the case of power transmission with a power ratio of 1: 1 (9W: 9W)
  • the power receiving efficiency of the power receivers 2A and 2B is, for example, Both are assumed to be 30.1% (total efficiency (TP) is 60.2%).
  • the power receivers 2A and 2B each have a power of 29.9 ⁇ 0.301 ⁇ 9 W. Can be received.
  • the resonance point by the power receiving resonance coil of the power receiver 2B is shifted, the power distribution ratio is controlled so as to decrease the power receiving efficiency of the power receiver 2B (increase the power receiving efficiency of the power receiver 2A), and the power receivers 2A and 2B Simultaneous power feeding is performed.
  • the power reception efficiency of the power receiver 2A is set to 39.5% by shifting the resonance point of the power reception resonance coil of the power receiver 2B, and the power reception of the power receiver 2B is performed.
  • the efficiency is 19.7%.
  • the overall efficiency (TP) is 59.2%.
  • the power receiver 2A can receive power of 30.4 ⁇ 0.395 ⁇ 12W.
  • 2B can receive power of 30.4 ⁇ 0.197 ⁇ 6 W.
  • the required transmission power RP of the power transmitter 1A is a power transmission with a power ratio of 1: 1 (29.9 W) and a power ratio of 2: 1. Both power transmissions (30.4 W) are less than the maximum power transmission output of 50 W.
  • the overall efficiency TP is almost constant for power transmission with a power ratio of 1: 1 (60.2%) and power transmission with a power ratio of 2: 1 (59.2%). Therefore, when the distance between the electrical device 1A and the two power receivers 2A and 2B is 300 mm (relatively close), both power transmission with a power ratio of 1: 1 and power transmission with a power ratio of 2: 1 are performed simultaneously. Can be realized.
  • the power receivers 2A and 2B each have a power of 49.5 ⁇ 0.182 ⁇ 9 W. Can be received.
  • the required transmission power RP (49.5 W) of the power transmitter 1A is smaller than the maximum power transmission output of 50 W, simultaneous power feeding to the power receivers 2A and 2B can be performed.
  • the power reception efficiency of the power receiver 2A is set to 21.2% by shifting the resonance point of the power reception resonance coil of the power receiver 2B, and the power reception of the power receiver 2B is achieved.
  • the efficiency is 10.6%.
  • the overall efficiency (TP) is 31.8%.
  • the required transmission power RP of the power transmitter 1A is 56.6 W, which is larger than the maximum power transmission output of 50 W. Accordingly, it is difficult to supply power simultaneously to the two power receivers 2A and 2B.
  • the power transmitter 1A When the power transmission output of the power transmitter 1A is not limited to 50 W due to, for example, the specifications of the power transmitter or the Radio Law, the power transmitter 1A increases to a size that can allow the required transmission power RP of 56.6 W. It is required to make it.
  • wireless power transmission is performed to a plurality (2 to 5) of power receivers with one power transmitter using magnetic field resonance (magnetic field resonance) will be mainly described.
  • power transmission may be performed by two or more power transmitters.
  • the present embodiment can be similarly applied to a wireless power transmission system using electric field resonance (electric field resonance) instead of magnetic field resonance.
  • kQ (kQ value) is applied as an evaluation index for wireless power transmission (wireless power feeding).
  • k (k value) indicates the degree of electromagnetic field coupling, and the larger the value, the greater the degree of coupling.
  • the k value is an example of a coupling coefficient.
  • Q (Q value) indicates the degree of electromagnetic field loss, and the larger the value, the smaller the loss.
  • kQ is expressed by the following equation (1).
  • Qt indicates the Q value of the power transmitter
  • Qr indicates the Q value of the power receiver.
  • K is expressed by the following equation (2).
  • Mtr represents the mutual inductance between the power transmitter and the power receiver
  • Lt represents the self-inductance of the power transmitter
  • Lr represents the self-inductance of the power receiver.
  • ⁇ represents the angular frequency
  • Rt represents the loss of the resonance coil of the power transmitter
  • Rr represents the loss of the resonance coil of the power receiver.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an evaluation index in the wireless power transmission method of the present embodiment, and shows a relationship between kQ values (product of k and Q) and ideal efficiency in one power transmitter and one power receiver. It is.
  • the horizontal axis indicates the kQ value
  • the vertical axis indicates the efficiency (power reception efficiency). That is, in this embodiment, for example, the kQ value in one power transmitter and one power receiver having the characteristics as shown in FIG. 12 is used for power transmission between at least one power transmitter and at least two (plurality) power receivers. Apply.
  • a kQ value can be considered as an index for judging transmission efficiency.
  • the maximum power reception efficiency can be estimated.
  • FIGS. 13A to 14B are diagrams for explaining a first example of the wireless power transmission method, and are for explaining a wireless power transmission method in the three-dimensional wireless power transmission method of the first example.
  • FIGS. 13A to 14B one power transmitter 1A and two power receivers 2A and 2B are shown for simplification of explanation, but there are a plurality of power transmitters and three or more power receivers. Is the same.
  • FIGS. 13A and 13B show a case where the distance from the power transmitter 1A to the two power receivers 2A and 2B is 300 mm, and corresponds to FIGS. 10A and 10B described above.
  • 14A and 14B show a case where the distance from the power transmitter 1A to the two power receivers 2A and 2B is 500 mm, and corresponds to FIGS. 11A and 11B described above.
  • the reference sign LA is the power receiving efficiency of the power receiver 2A
  • LB is the power receiving efficiency of the power receiver 2B
  • PM is the maximum power transmission output of the power transmitter 1A
  • RP is the required transmission power
  • TP indicates the overall efficiency.
  • Reference symbol P0 indicates the case of power transmission (9W: 9W) in which the required power ratio of the power receivers 2A and 2B is 1: 1, and P1 is the required power ratio of the power receivers 2A and 2B is 2: 1.
  • the case of power transmission (12W: 6W) is shown.
  • 13B and 14B are diagrams showing the power ratio 1: 1 normalized to “1.00”.
  • FIGS. 13A and 13B correspond to FIGS. 10A and 10B described above
  • FIGS. 14A and 14B correspond to FIGS. 11A and 11B described above, so redundant description will be omitted.
  • the degree of coupling of the magnetic field is small and the k value is decreased from 0.0065 to 0.0029.
  • the Q value remains 510 because the degree of magnetic field (electromagnetic field) loss does not change.
  • FIG. 15A to FIG. 16B are diagrams for explaining a wireless power transmission method.
  • FIGS. 15A and 15B and FIGS. 16A and 16B both show the case where the distance from the power transmitter 1A to the two power receivers 2A and 2B is 300 mm, but the case where the Q values are different.
  • 15B and 16B are diagrams showing the power ratio 1: 1 normalized to “1.00”.
  • the k value can be calculated based on, for example, the specification information between the power transmitter 1A and the power receiver 2A or 2B and the relative positional relationship between the power transmitter 1A and the power receiver 2A or 2B.
  • the Q value is defined in advance by each power receiver.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the wireless power feeding system 100 according to the embodiment.
  • the wireless power feeding system 100 includes one power transmitter 1 and a plurality of power receivers 2A and 2B.
  • FIG. 17 shows two power receivers 2A and 2B, many power receivers similar to the power receivers 2A and 2B can be included.
  • the power receivers 2A, 2B and other power receivers are simply referred to as the power receiver 2 unless otherwise distinguished.
  • the power transmitter 1 includes a wireless power transmission unit 11, a power supply unit 12, a control unit 13, a communication unit 14, and a storage unit 15.
  • the power supply unit 12 generates high-frequency power, and corresponds to, for example, the power supply unit 12 in FIG. 3 described above and has a specific power supply impedance. For example, a constant voltage power source whose output impedance is matched to 50 ⁇ or a high output impedance Hi-Z ⁇ power source (constant current power source). Each power supply unit 12 receives power supply from the external power supply 10.
  • the control unit 13 controls the power transmission unit 11, and the communication unit 14 enables communication between each power transmitter and power receiver.
  • a DSSS wireless LAN or Bluetooth (compliant with IEEE 802.11b) Registered trademark) can be used.
  • An antenna 14 ⁇ / b> A is connected to the communication unit 14.
  • control unit 13 for example, a CPU (Central Processing Unit) chip can be used.
  • the control unit 13 includes a grouping unit 13A, a charging time calculation unit 13B, and an adjustment control unit 13C.
  • the grouping unit 13A performs a grouping process based on the kQ values of the plurality of power receivers 2.
  • the charging time calculation unit 13B calculates the time required for charging (charging time) using the rated output (rated capacity (Wh (Hatt Hour)) and k value of the power receiver 2. The k value and Q value are separated. Thus, the power reception efficiency of the power receivers 2 can be obtained, since the Q value of each power receiver 2 is sent to the power transmitter 1 by communication, the charging time calculation unit 13B determines the rated output and k value of the power receiver 2. The charging time calculation unit 13B calculates a total charging time representing the total charging time of one or a plurality of power receivers 2 included in each group.
  • the adjustment control unit 13 ⁇ / b> C transmits a command for adjusting the adjustment unit 27 to the power receiver 2 through the communication unit 14.
  • the wireless power transmission unit 11 corresponds to a coil in the case of magnetic field resonance, and converts the high-frequency power supplied from the power supply unit 12 into a magnetic field.
  • the power receivers 2A and 2B include power receiving units 21A and 21B, rectifying units 22A and 22B, control units 23A and 23B, communication units 24A and 24B, batteries 25A and 25B, storage units 26A and 26B, and adjustment units 27A and 27B, respectively. including.
  • the control units 23A and 23B are devices that control the power receivers 2A and 2B.
  • a CPU chip can be used.
  • the communication units 24A and 24B are devices that realize wireless communication between the power transmitter 1 and the power receivers 2A and 2B. As described above, for example, communication is performed using a wireless LAN or Bluetooth (Bluetooth (registered trademark)). The communication circuit to perform can be used. Antennas 24A1 and 24B1 are connected to the communication units 24A and 24B, respectively.
  • the power receiving units 21A and 21B include a secondary resonance coil 21a, and convert the wirelessly transmitted power into a current.
  • the rectifying units 22A and 22B convert the alternating current obtained from the power receiving units 21A and 21B into a direct current so that it can be used in battery charging or the device body.
  • the storage units 26A and 26B are memories that store information indicating the required power of the power receivers 2A and 2B, information on grouping, and the like.
  • the storage units 26A and 26B may be internal memories of a CPU chip used as the control units 23A and 23B. Note that the required power is power required to charge the power receivers 2A and 2B.
  • the adjusting units 27A and 27B adjust the angles of the power receiving units 21A and 21B with respect to the power receivers 2A and 2B, respectively. That is, the angle of the secondary side resonance coil 21a is adjusted.
  • the adjustment units 27A and 27B incorporate a drive unit such as a motor, hold the power reception units 21A and 21B, and adjust the angle of the power reception units 21A and 21B with respect to the power receivers 2A and 2B by driving the drive unit. To do.
  • the adjustment units 27A and 27B are received by the control units 23A and 23B of the power receivers 2A and 2B from the control unit 13 of the power transmitter 1 via the communication unit 14, the antenna 14A, the antennas 24A1 and 24B1, and the communication units 24A and 24B. The angle is adjusted by the control signal. A specific configuration of the adjustment units 27A and 27B will be described later with reference to FIG.
  • the power transmitter 1 and the power receivers 2A and 2B communicate via the respective communication units 14, 24A and 24B.
  • data representing the received power of the power receivers 2A and 2B is transmitted to the power transmitter 1 by communication performed via the communication unit 14 of the power transmitter 1 and the communication units 24A and 24B of the power receivers 2A and 2B.
  • communication of various signals such as a control signal for adjusting the adjusting units 27A and 27B for adjusting the k value, a command indicating grouping based on the k value, and a command for turning on / off the power reception is performed.
  • the Q value in each of the power receivers 2A and 2B is controlled via the communication unit 14 of the power transmitter 1 and the communication units 24A and 24B of the power receivers 2A and 2B. Tell the power transmitter 1 by communication.
  • the power transmission method between the wireless power transmitting unit 11 and the power receiving unit 21A or 21B is not limited to a method using magnetic field resonance.
  • electric field resonance, electromagnetic induction, or electric field induction is used. The method described above may be used.
  • FIG. 18 is a diagram showing the power receiver 2.
  • the power receiver 2 illustrated in FIG. 18 is a smartphone terminal, and a camera 29 is provided on the side opposite to the side where the display and the touch panel are provided (see FIG. 18B).
  • the power receiver 2 has an adjustment unit 27 for adjusting the angle of the secondary resonance coil 21a with respect to the power receiver 2.
  • the adjustment unit 27 includes a hinge mechanism 28 that adjusts the angle of the rectangular annular secondary resonance coil 21 a with respect to the power receiver 2, and a motor 28 ⁇ / b> A that drives the hinge mechanism 28.
  • the adjustment unit 27 starts from the state where the secondary resonance coil 21a is housed in the power receiver 2, and the secondary resonance coil 21a is connected to the power receiver 2 as shown in FIG.
  • the angle of the secondary side resonance coil 21a can be adjusted so as to be rotatable up to a standing state.
  • the power receiver 2 drives the adjustment unit 27 when the communication unit 24 receives the adjustment control signal transmitted from the power transmission device 1 via the communication unit 14.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating grouping by the wireless power transmission method of the embodiment.
  • one power transmitter 1A and six power receivers 2A to 2F are shown as examples, but this is merely an example, and it goes without saying that there are various cases.
  • the kQ values of the six power receivers 2A to 2F are evaluated, and grouping is performed based on the kQ values. First, all the power receivers 2A to 2F are individually evaluated.
  • the kQ value of the power receiver 2A when evaluating the kQ value of the power receiver 2A, only the power reception of the power receiver 2A is turned on, and the power reception of the other power receivers 2B to 2F is turned off. For example, the switch 213 in the secondary side resonance coil 21a of FIG. 5A is turned off. Then, the k value is measured based on the received power of the power receiver 2A and is multiplied by the Q value of the power receiver 2A to derive the kQ value. Similarly, with respect to the power receivers 2B to 2F, the k value is obtained by turning on only the power to be measured and turning off the other power reception, and the kQ value is derived.
  • the power receivers 2B, 2C, and 2F are divided into a group GP1, and the power receivers 2A, 2D, and 2E are divided into one group GP2.
  • FIG. 20 and 21 are flowcharts showing the control contents of the power transmitter 1.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating data used for grouping.
  • FIG. 17 shows two power receivers 2A and 2B, in reality, there may be more power receivers similar to the power receivers 2A and 2B.
  • the power receivers 2 ⁇ / b> A, 2 ⁇ / b> B, or other similar power receivers are referred to as power receiver 2 without being distinguished.
  • the power receiver 2 will be described as having the adjustment unit 27 similar to the adjustment units 27A and 27B.
  • the power transmitter 1 transmits predetermined power to each power receiver 2 to perform test power transmission, and communicates with each power receiver 2 (step Aa). As a result, each power receiver 2 transmits data representing the received power and the rated output to the transmitter 1 (step Ba).
  • the power transmitter 1 calculates the initial value k 0 of the k value and the initial value T 0 of the total charging time of each power receiver 2, and performs grouping based on the k 0 Q value (step S1).
  • the power receiving efficiency ⁇ (%) is 90 ⁇ ⁇ ⁇ 100, 80 ⁇ ⁇ ⁇ 90, 70 ⁇ ⁇ ⁇ 80, 60 ⁇ ⁇ ⁇ 70, 50 ⁇ ⁇ ⁇ 60, 40 ⁇ ⁇ ⁇ 50,
  • the groups G1 to G10 are divided into 30 ⁇ ⁇ ⁇ 40, 20 ⁇ ⁇ ⁇ 30, 10 ⁇ ⁇ ⁇ 20, and 0 ⁇ ⁇ ⁇ 10. That is, the power receiving efficiency is divided every 10% so that it can be divided into 10 groups.
  • the equation for converting the kQ value into the power reception efficiency ⁇ is the following equation (4). For this reason, when grouping by the k 0 Q value is performed, the kQ value may be converted into power reception efficiency ⁇ using the equation (4) to perform grouping.
  • the power transmitter 1 adjusts the adjustment unit 27 of the power receiver 2 and transmits a change notification for changing the k value to the maximum value to the power receiver 2 (Step S2, Step Ab).
  • each power receiver 2 drives the adjustment unit 27 to adjust the angle of the secondary resonance coil 21a, and obtains the angle at which the power received from the power transmitter 1 is maximized.
  • each power receiver 2 When each power receiver 2 obtains the angle at which the power to be received is maximized, each power receiver 2 sets the angle at which the power to be received by the adjusting unit 27 is maximized, and transmits a signal indicating that the setting is completed to the power transmitter 1 ( Step Bb).
  • the power transmitter 1 When the power transmitter 1 receives the signal from step Bb from each power receiver 2, the power transmitter 1 calculates the maximum k value k A and the total charging time T A of each power receiver 2, and performs grouping by the k A Q value (Ste S3). That is, the grouping is performed again using the power reception efficiency corresponding to the k A Q value.
  • Power transmitting device 1 determines whether T 0 ⁇ T A is satisfied (step S4).
  • Power transmitting device 1 if satisfied T0 ⁇ T A (S4: YES ), transmission select one group to perform to set the power of transmission to the power receiving device 2 in the selected group (step S5).
  • the power transmitter 1 transmits a command to change the k value to the maximum value to the power receivers 2 of the selected group (step Ac), and the fact that the k value has been changed to the maximum value from the power receiver 2.
  • the signal representing is received (step Bc).
  • the group selected in step S5 is preferably a group having a large kQ value or a group having a large number of power receivers 2.
  • a group having the largest kQ value is selected.
  • the power set in step S5 may be obtained using the power reception efficiency of the power receiver 2 included in the selected group and the rated output.
  • the power transmitter 1 turns off the power reception of the power receivers 2 of the group other than the group selected in step S5 in order not to transmit power to the power receivers 2 of the group other than the group selected in step S5 (step S5).
  • Step Ad Step Ad
  • the LC resonance circuit including the secondary side resonance coil 21a may be turned off.
  • the secondary side resonance coil 21a has the circuit configuration shown in FIG. Can be turned off.
  • step S6 and step Ad power reception of the power receivers 2 of the group selected in step S5 is turned on.
  • the switch 213 may be turned on.
  • the power transmitter 1 indicates that power reception has been turned on from the power receiver 2 of the group selected in step S5, and a signal that indicates that power reception has been turned off from the power receivers 2 of groups other than the group selected in step S5. Is received (step Bd), power transmission is started (step S7).
  • the power transmitter 1 determines whether there is a power receiver 2 that has been charged among the power receivers 2 of the group selected in step S5 (step S8).
  • the power transmitting device 1 may determine that there is a power receiving device 2 that has been fully charged (S8: YES) when a charging completion notification is received from the power receiving device 2 that has been fully charged (step Be).
  • step S8 is repeatedly executed until it is determined that there is a power receiver 2 that has been charged (S8: YES). If the power transmitter 1 determines that there is a power receiver 2 that has been charged (S8: YES), the flow proceeds to step S9.
  • the power transmitter 1 temporarily stops power transmission (step S9). This is because, in the group that is transmitting power, there is a power receiver 2 that has been charged, and thus it is necessary to reset transmission power.
  • the power transmitter 1 turns off the power reception of the power receiver 2 that has been charged (step S10, step Ae).
  • the power transmitter 1 determines whether or not charging of all the power receivers 2 has been completed (step S11).
  • the process in step S11 may be determined using, for example, IDs (Identification) of all the power receivers 2 included in the group selected in step S5.
  • the power transmitter 1 When it is determined that charging of all the power receivers 2 is not completed (S11: NO), the power transmitter 1 resets the transmission power (step S12).
  • the power transmitter 1 may reset transmission power using the power reception efficiency of the power receiver 2 remaining in the selected group and the rated output.
  • step S12 When the process in step S12 is completed, the flow returns to step S7. As a result, in steps S11, the processes in steps S7 to S12 are repeated until the power transmitter 1 determines that all the power receivers 2 have been charged (S11: YES).
  • the power transmitter 1 determines whether charging of all the groups is completed (step S13). This is because charging is performed in order for each group.
  • the power transmitter 1 selects one of the uncharged groups and turns on the power reception of the power receiver 2 of the selected group. (Step S14). As a result, a command to turn on power reception is transmitted from the power transmitter 1 to the power receivers 2 of the selected group (step Af).
  • the power transmitter 1 sets power to be transmitted to the power receivers 2 in the selected group (step S15).
  • the power transmitter 1 transmits a command to change the k value to the maximum value to the power receivers 2 of the selected group (step Ac), and the fact that the k value has been changed to the maximum value from the power receiver 2.
  • the signal representing is received (step Bc).
  • step S15 When the processing of step S15 is completed, the transmitter 1 returns the flow to step S7 and starts power transmission.
  • a change amount ⁇ k that changes the k value from the maximum value k A is determined for each group in order to move the power receiving efficiency to the group of the next lower level (step S16).
  • the power transmitter 1 obtains the k value variation ⁇ k for all the power receivers 2 of all the groups, and calculates the total value for each group. Since the k value and the power receiving efficiency may be considered to change linearly, the k value variation ⁇ k is, for example, the power receiving efficiency when the k value has the initial value k 0 and the initial value k 0 , and k by using the power receiving efficiency at the maximum value k a and a maximum value k a value may be calculated by interpolation.
  • the power transmitter 1 selects the group having the smallest average value for each group of the k value variation ⁇ k obtained in step S16, and changes the k value of the power receiver 2 of the selected group (step S17).
  • the power transmitter 1 transmits a command to change the k value from the maximum value k A to the k value reduced by the change amount ⁇ k to the power receivers 2 of the selected group (step Ac).
  • a signal indicating that the k value has been changed is received (step Bc).
  • Step Bc When there are a plurality of power receivers 2 in the selected group, the processes of steps S17 and Ac are performed for each power receiver 2, and as a result, a signal indicating that the k value has been changed is received from each power receiver 2.
  • step S17 if there are a plurality of groups having the smallest average value of change ⁇ k for each group, the k value may be changed for all the corresponding groups, or at least one of the corresponding groups. The k value may be changed.
  • step S18 When the power transmitter 1 receives the signal from step Bc from each power receiver 2, the total charging time T after the k value of each power receiver 2 is changed from the maximum value k A to the k value reduced by the change amount ⁇ k. B is calculated (step S18).
  • the power transmitter 1 determines whether T 0 ⁇ T B is satisfied for the total charging times T 0 and T B (step S19).
  • the power transmitter 1 obtains, for each group, an average value of the amount of change ⁇ k that changes the k value from the maximum value k A in order to move the power receiving efficiency to the group having the power receiving efficiency two levels lower (step). S16). At this time, a change amount ⁇ k that is changed from the maximum value k A in order to reduce the power reception efficiency to the upper limit value of the group that is two levels lower may be obtained.
  • the power transmitter 1 obtains a change amount ⁇ k that changes the k value for each group in order to move the power receiving efficiency to the group that is two levels below.
  • the power transmitter 1 only needs to obtain a change amount ⁇ k for changing the k value for each group in order to move the power receiving efficiency level to the next lower group.
  • the group level may be lowered one by one.
  • the power transmitter 1 When determining that T 0 ⁇ T B is satisfied (S19: YES), the power transmitter 1 advances the flow to step S5. Thereafter, the power transmitter 1 executes the processes after step S5.
  • FIG. 23 is a flowchart showing the control contents of the power receiver 2.
  • the power receiver 2 When the power receiver 2 enters an area where power can be received from the power transmitter 1, the power receiver 2 receives power and communicates with the transmitter 1 (step S31). At this time, the power receiver 2 receives predetermined power for test power transmission from the power transmitter 1 (step Aa), and measures charging power.
  • step S31 is performed when the user of the power receiver 2 approaches the power transmitter 1 in a state where power reception of the power receiver 2 is turned on.
  • the power receiver 2 transmits data representing the received power and the rated output to the transmitter 1 (step S32, step Ba).
  • the power receiver 2 determines whether or not a k-value change notification is received from the power transmitter 1 (step S33). The process in step S33 is repeated until a k value change notification is received.
  • a change notification for adjusting the adjustment unit 27 to change the k value to the maximum value is transmitted from the power transmitter 1 to the power receiver 2 (step Ab).
  • Power receiver 2 receives a change notification (S33: YES) If it is determined the a, changes the k value to the maximum value k A (step S34).
  • the power receiver 2 that has received the change notification adjusts the adjustment unit 27 to search for the angle of the adjustment unit 27 that maximizes the received power, and sets the angle to give the maximum received power. Angle giving the maximum received power is, k value is because the angle of maximum value k A.
  • Power receiver 2 setting of the maximum value k A is complete, sends a signal indicating that setting has been completed to the power transmitting device (step S35, step Bb).
  • the power receiver 2 determines whether a command to change the k value is received from the power transmitter 1 (step S36).
  • the process of step S36 is performed when the power transmitter 1 performs the process of step S5 or S17.
  • the power receiver 2 determines in step S36 whether or not a command (step Ac) for changing the k value by the process of step S5 or S17 of the power transmitter 1 has been received. If the power transmission device 1 performs the processing in step S5, the command receiving power receiving device 2 in step S36 is the command for setting the k value to the maximum value k A. Also, if the power transmitting device 1 performs the processing in step S17, the command receiving power receiving device 2 in step S36 is the command for setting the k value was lowered by variation ⁇ k from the maximum value k A k-value .
  • step S37 If the power receiver 2 determines that the command for changing the k value has been received (S36: YES), the power receiving device 2 changes the k value in accordance with the command (step S37). Then, the power receiver 2 transmits a signal indicating that the k value has been changed to the power transmitter 1 (step Bc). When the power receiver 2 completes the process of step S37, the flow proceeds to step S38.
  • step S36 determines in step S36 that it has not received an instruction to change the k value (S36: NO)
  • the flow proceeds to step S38.
  • the command which changes k value is not received from the power transmission device 1 (S36: NO)
  • the power receiver 2 determines whether or not the power receiver 2 is a target for changing the k value (step S38). More specifically, the receiver 2 determines whether or not it is included in the group to be received.
  • Whether or not it is a power reception target may be determined by receiving either a command to turn off power reception by the process of step Ad or a command to turn on power reception by the process of step Af.
  • the power receiver 2 determines that the power reception target is not a power reception target (S38: NO), and turns off the power reception (step S39). For example, for example, when the secondary resonance coil 21a has the circuit configuration shown in FIG. 5A, the switch 213 may be turned off. The power receiver 2 transmits a signal indicating that power reception is turned off to the power transmitter 1 (step Bd).
  • the power receiver 2 returns the flow to step S38 when power reception is turned off (step S39). This is to prepare for the case of receiving power.
  • the power receiver 2 When the power receiver 2 receives a command to turn on power reception, the power receiver 2 determines that the power is to be received (S38: YES), and turns on power reception (step S40). For example, for example, when the secondary resonance coil 21a has the circuit configuration shown in FIG. 5A, the switch 213 may be turned on. The power receiver 2 transmits a signal indicating that power reception is turned on to the power transmitter 1 (step Bd).
  • the power transmitter 1 When the power transmitter 1 receives from all the power receivers 2 the signal in which power reception in step Bd is turned off and the signal in which power reception is turned on, the power transmitter 1 starts power transmission and the power receiver 2 that has turned on power reception. Charging is performed.
  • the power receiver 2 determines whether charging is completed (step S41). Completion of charging may be determined based on its own rated output, the amount of power received per unit time, and the elapsed time since the start of charging. When the power receiver 2 determines that the charging is not completed (S41: NO), the process of step S41 is repeated for each control cycle of the power receiver 2.
  • the power receiver 2 determines that charging is complete (S41: YES)
  • the power receiver 2 transmits a notification signal indicating that charging is complete to the power transmitter 1 (step S42, step Be).
  • the power receiving device 2 is turned off by the power transmitting device 1 (step Ae).
  • step S43 When the power receiver 2 receives a command to turn off power reception (step Ae) from the power transmitter 1, the power receiver 2 turns off power reception (step S43).
  • the power receiver 2 repeatedly executes the process of step S38 until it becomes a power reception target. While the power receiver 2 repeatedly executes the process of step S38, the power transmitter 1 repeats the processes of steps S7 to S15, so that all the power receivers 2 are charged.
  • the total charging time for charging all the power receivers 2 can be shortened by performing the grouping based on the kQ value.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating the control content of the power transmitter 1 according to the first modification of the embodiment.
  • the process of FIG. 23 is the grouping by the maximum value k A in step S3, and the number of groups is larger than the initial number of groups when grouped in step S1, and T 0 ⁇ T in step S4. This process may be performed when it is determined that A is not established.
  • the power transmitter 1 sets the initial number of groups obtained by the grouping in step S1 to N (step S20).
  • the power transmitter 1 is a method of dividing all the power receivers 2 into N groups, and the k values (k B ) of all the power receivers 2 satisfy k 0 ⁇ k B ⁇ k A. obtaining the total charge time T B of the charging time of each group obtained by person (step S21).
  • the total charge time T B when the way divided into groups satisfying k 0 ⁇ k B ⁇ k A there are a plurality Street, determine the charging time of each group obtained by each divided way, each divided way Obtained as the total charging time for all groups obtained. Therefore, k0 ⁇ k B ⁇ k satisfy A group of divided ways equal to the number the number of the total charge time of T B is determined.
  • the power transmitter 1 When the power transmitter 1 has one grouping (S22: YES), the k value of all the power receivers 2 is changed to k B obtained for each power receiver 2 (step S23). At this time, the power transmitting device 1, the power receiving device 2 of each group, and transmits the command to change the k value k B (step Ac).
  • the k value (k B ) of each power receiver 2 may be all different, the k value (k B ) is obtained for each power receiver 2 in step S21 and set in step S23.
  • step S24 the power transmitter 1 advances the flow to step S23, and changes the k value of all the power receivers 2 to the k value (k B ) based on the grouping selected in step S24 (step S24). S23).
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating the control content of the power transmitter 1 according to the second modification of the embodiment. Process of Figure 25, when T 0 ⁇ T A is determined not satisfied in the step S4, a process that can be performed instead of the process shown in FIG. 23.
  • the power transmitter 1 is based on a method of dividing all the power receivers 2 into a plurality of groups, and the k values (k B ) of all the power receivers 2 satisfy k 0 ⁇ k B ⁇ k A. obtaining an average value P B of the total charge time T B and the power receiving efficiency of the charge time for each group (step S25).
  • the power receiver 1 uses an optimization method to obtain a grouping method in which T 0 ⁇ T B is established and a grouping method in which the average value P B is maximized in the group dividing method obtained in step S25 ( Step S26).
  • grouping by the optimization method for example, grouping using metaheuristics (optimization method) may be performed.
  • the steps based on metaheuristics are the following 1 to 5.
  • the total charging time is calculated when grouping is performed according to all methods.
  • the groups having the highest power receiving efficiency are compared, and the combination having the group having the highest power receiving efficiency is the solution.
  • the combination having the largest number of power receivers 2 belonging to the group having the highest power receiving efficiency may be set as the solution.
  • step S26 the power transmitter 1 changes the k value of all the power receivers 2 to the k value (k B ) according to the grouping method selected in step S26 (step S27). At this time, the power transmitting device 1, the power receiving device 2 of each group, and transmits the command to change the k value k B (step Ac).
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of grouping by the power transmission method according to the embodiment.
  • the grouping described below is processing executed by the power transmitter 1 (see FIG. 17).
  • the power receiving efficiency and charging time of each of the six power receivers 2 are indicated by [1] to [6].
  • Group G2 is a group to which power receivers 2 with power reception efficiency of 80% or more and less than 90% are allocated.
  • Group G4 is a group to which power receivers 2 with power reception efficiency of 60% or more and less than 70% are allocated.
  • Group G6 Is a group to which the power receiver 2 having a power receiving efficiency of 40% or more and less than 50% is allocated.
  • the power transmitter 1 calculates the initial value k 0 of the k value of each power receiver 2 and the initial value T 0 of the total charging time, and performs grouping based on the k 0 Q value. This is a process of step S1 shown in FIG. 20, grouped in an initial state based on the initial value k 0 for k and initial values T 0 of the total charge time is carried out. Note that the data shown in FIG. 22 is used for grouping.
  • the power receivers 2 of [1] and [2] are divided into a group G2.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [1] are 89% and 10 seconds (s), and the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [2] are 80% and 10 seconds (s). is there.
  • the power receivers 2 of [3] and [4] are divided into group G4.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [3] are 69% and 10 seconds (s), and the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [4] are 60% and 10 seconds (s). is there.
  • [5] and [6] power receivers 2 are divided into group G6.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [5] are 48% and 10 seconds (s), and the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [6] are 40% and 10 seconds (s). is there.
  • the charging time of the group G2 by the grouping in the initial state as described above is 10 seconds (s), the charging time of the group G4 is 10 seconds (s), and the charging time of the group G6 is 10 seconds (s). This is because each group performs charging at the same time, and the charging time of each group is determined by the longest charging time in the group.
  • the total charging time of the groups G2, G4, and G6 by grouping in the initial state is 30 seconds (s).
  • the power receiver 2 adjusts the adjustment unit 27 to change the k value to the maximum value, and the power transmitter 1 calculates the maximum value k A and the total charging time T A and performs grouping again. This is the process of steps S2 and S3 shown in FIG.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [1] are 89% and 10 seconds (s)
  • the power receiver 2 of [2] The power receiving efficiency and the charging time are 80% and 10 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and the charging time of the power receiver 2 of [1] and [2] are not changed from the initial state. This means that the maximum value k A has been obtained in the initial state.
  • the power reception efficiency and charging time of the power receiver 2 of [3] are 80% and 10 seconds (s), and the power reception efficiency is increased.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [4], [5], and [6] are all 60% and 10 seconds (s), and the power receiving efficiency is increased.
  • the power receivers 2 of [1], [2], [3] are divided into groups G2, and the power receivers 2 of [4], [5], [6] Divided into group G4. Further, the charging time of each power receiver 2 is 10 seconds.
  • the charging time of the group G2 by the grouping by the maximum value k A as described above is 10 seconds (s), and the charging time of the group G4 is 10 seconds (s).
  • the total charge time T A of the group G2 and G4 by grouping according to the maximum value k A is 20 seconds (s).
  • the total charge time was shortened from the initial value T 0 (30 seconds) to the total charge time T A (20 seconds) by increasing the k value from the initial value k 0 to the maximum value k A. It will be.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of grouping by the power transmission method according to the embodiment.
  • the power transmitter 1 calculates the initial value k 0 of the k value of each power receiver 2 and the initial value T 0 of the total charging time, and performs grouping based on the k 0 Q value. This is a process of step S1 shown in FIG. 20, grouped in an initial state based on the initial value k 0 for k and initial values T 0 of the total charge time is carried out. Note that the data shown in FIG. 22 is used for grouping.
  • the power receivers 2 of [1], [2], and [3] are divided into a group G3.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [1] are 70% and 10 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [2] are 70% and 9 seconds (s).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [3] are 70% and 8 seconds (s).
  • the power receivers 2 of [4], [5], and [6] are divided into group G6.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [4] are 40% and 10 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [5] are 40% and 7 seconds (s).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [6] are 49% and 7 seconds (s).
  • the charging time of the group G3 by the grouping in the initial state as described above is 10 seconds (s), and the charging time of the group G6 is 10 seconds (s). Since each group charges at the same time, the charging time of group G3 is determined by the charging time of [1] with the longest charging time, and the charging time of group G6 is determined by the charging time of [4] with the longest charging time. Because.
  • the total charging time of the groups G3 and G6 by grouping in the initial state is 20 seconds (s).
  • the power receiver 2 adjusts the adjustment unit 27 to change the k value to the maximum value, and the power transmitter 1 calculates the maximum value k A and the total charging time T A and performs grouping again. This is the process of steps S2 and S3 shown in FIG.
  • the power receiving efficiency and the charging time of the power receiver 2 of [1] are 80% and 10 seconds (s)
  • the power receiver 2 of [2] The power receiving efficiency and the charging time are 80% and 9 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and the charging time of the power receiver 2 of [3] are 70% and 8 seconds (s).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [4] are 70% and 10 seconds (s), and the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [5] are 50% and 7 seconds. (S).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [6] are 80% and 7 seconds (s).
  • the power receivers 2 of [1], [2] and [6] are divided into the group G2, and the power receivers 2 of [3] and [4] are divided into the group G3. Then, the power receiver 2 of [5] is divided into the group G5.
  • the charging time of the group G2 by the grouping by the maximum value k A as described above is 10 seconds (s), the charging time of the group G3 is 10 seconds (s), and the charging time of the group G5 is 7 seconds (s). This is because the charging time of each group is determined by the longest charging time.
  • the group G2 by grouping according to the maximum value k A, G3, total charge time of G5 T A is 27 seconds (s).
  • the total charging time is increased from the initial value T 0 (20 seconds) to the total charging time T A (27 seconds) by increasing the k value from the initial value k 0 to the maximum value k A. ing. This is a case where NO is determined in step S4 shown in FIG.
  • the total charging time can be shortened by executing the process shown in FIG. 23 and returning the number of groups to the initial number of groups.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [1] are 79% and 10 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [2] are 79% and 9 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [3] are 70% and 8 seconds (s).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [4] are 70% and 10 seconds (s), and the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [5] are 50% and 7 seconds. (S).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [6] are 79% and 7 seconds (s).
  • the power receivers 2 of [1], [2], [3], [4], and [6] are divided into groups G3, and the power receiver 2 of [5] Are divided into groups G5.
  • the charging time of the group G3 by the grouping as described above is 10 seconds (s), and the charging time of the group G5 is 7 seconds (s).
  • the total charging time of the groups G3 and G5 by the grouping by the process shown in FIG. 24 is 17 seconds (s).
  • the total charging time is shortened from the initial value T 0 (20 seconds) to 17 seconds by performing grouping by the process shown in FIG.
  • process of grouping by the process shown in FIG. 24 from the grouping by the maximum value k A shown in FIG. 27 may be regarded as the process of grouping by the process shown in FIG. 21 from the grouping by the maximum value k A. it can.
  • Figure 28 is a grouping according to the maximum value k A of FIG. 27 is a diagram showing all the divided way at the time of re-grouped by the process of FIG. 24.
  • the power reception efficiencies of the six power receivers 2 of [1], [2], [3], [4], [5], and [6] at the maximum value k A are 80 respectively. %, 80%, 70%, 70%, 50%, 80%.
  • the six power receivers 2 of [1], [2], [3], [4], [5], [6] with the maximum power k A as described above are divided into two groups 1 and 2.
  • the dividing method is No. shown in FIG. 1-No. There are 31 possible combinations of 31.
  • No. 1 can be divided into two groups by changing the k value of any one or more of the six power receivers 2. 5, no. 19, no. 21, no. 22 of four. Since these four can be established, they are indicated by circles. Combinations that cannot be established are indicated by a cross.
  • the combination of the total charge time T B is the shortest No. 5 and no. 21, and the process of step S ⁇ b> 22 is NO.
  • step S23 No. 5 and no. Of the two combinations of 21, the one with the larger k B Q is selected.
  • the k value of only the power receiver 2 of [4] may be adjusted, and more specifically, the power receiving efficiency of the power receiver 2 of [4] may be reduced from 80% to 79%.
  • the combination of 21 needs to adjust the k value of the power receiver 2 of [4] and [5]. More specifically, the power receiving efficiency of the power receiver 2 of [4] and [5] is 80% to 79%. % Need to be reduced.
  • step S23 no. 5 and no. Of the two combinations of No. 21, No. with a larger k B Q The combination of 5 will be selected.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an example of grouping by the power transmission method according to the embodiment.
  • the power transmitter 1 calculates the initial value k 0 of the k value of each power receiver 2 and the initial value T 0 of the total charging time, and performs grouping based on the k 0 Q value. This is a process of step S1 shown in FIG. 20, grouped in an initial state based on the initial value k 0 for k and initial values T 0 of the total charge time is carried out. Note that the data shown in FIG. 22 is used for grouping.
  • the power receivers 2 of [1], [2], and [3] are divided into a group G3.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [1] are 70% and 10 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [2] are 70% and 9 seconds (s).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [3] are 70% and 8 seconds (s).
  • the power receivers 2 of [4], [5], and [6] are divided into group G6.
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [4] are 40% and 10 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [5] are 40% and 7 seconds (s).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [6] are 45% and 7 seconds (s).
  • the charging time of the group G3 by the grouping in the initial state as described above is 10 seconds (s), and the charging time of the group G6 is 10 seconds (s).
  • the total charging time of the groups G3 and G6 by grouping in the initial state is 20 seconds (s).
  • the power receiver 2 adjusts the adjustment unit 27 to change the k value to the maximum value, and the power transmitter 1 calculates the maximum value k A and the total charging time T A and performs grouping again. This is the process of steps S2 and S3 shown in FIG.
  • the power receiving efficiency and the charging time of the power receiver 2 of [1] are 80% and 10 seconds (s)
  • the power receiver 2 of [2] The power receiving efficiency and the charging time are 80% and 9 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and the charging time of the power receiver 2 of [3] are 71% and 8 seconds (s).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [4] are 70% and 10 seconds (s), and the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [5] are 50% and 7 seconds. (S).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [6] are 80% and 7 seconds (s).
  • the power receivers 2 of [1], [2] and [6] are divided into the group G2, and the power receivers 2 of [3] and [4] are divided into the group G3. Then, the power receiver 2 of [5] is divided into the group G5.
  • the charging time of the group G2 by the grouping by the maximum value k A as described above is 10 seconds (s), the charging time of the group G3 is 10 seconds (s), and the charging time of the group G5 is 7 seconds (s). This is because the charging time of each group is determined by the longest charging time.
  • the group G2 by grouping according to the maximum value k A, G3, total charge time of G5 T A is 27 seconds (s).
  • the total charging time is increased from the initial value T 0 (20 seconds) to the total charging time T A (27 seconds) by increasing the k value from the initial value k 0 to the maximum value k A. ing.
  • NO is determined in step S4 shown in FIG.
  • the power receiving efficiency and the charging time of the power receiver 2 of [1] are 79% and 10 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of 79] are 79% and 9 seconds (s)
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [3] are 71% and 8 seconds (s).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [4] are 70% and 10 seconds (s), and the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [5] are 50% and 7 seconds. (S).
  • the power receiving efficiency and charging time of the power receiver 2 of [6] are 79% and 7 seconds (s).
  • the power receivers 2 of [1], [2], [3], [4], and [6] are divided into the group G3, and the reception of [5] is performed.
  • Electric appliances 2 are divided into group G5.
  • the charging time of the group G3 by the grouping by the optimization process as described above is 10 seconds (s), and the charging time of the group G5 is 7 seconds (s).
  • the total charging time of the groups G3 and G5 by the grouping by optimization is 17 seconds (s).
  • the total charging time is shortened from the initial value T 0 (20 seconds) to 17 seconds by performing grouping by optimization.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating the power receiver 2 according to a modification of the embodiment.
  • the power receiver 2 shown in FIG. 30 has a configuration in which a power extraction coil 21b is added to the power receiver 2 shown in FIG.
  • the power extraction coil 21b receives, by electromagnetic induction, the power received by the secondary resonance coil 21a from the primary resonance coil 11a of the power transmitter 1 by magnetic field resonance. Therefore, in FIG. 30, the secondary side resonance coil 21a functions as a relay coil.
  • a resonance coil that receives power by magnetic field resonance may be used in the same manner as the secondary side resonance coil 21a.
  • the power receiver 2 shown in FIG. 30 uses the secondary resonance coil 21a that functions as a relay coil, so that the power transmitted from the power transmitter 1 can be more easily received by the power receiver 2.
  • FIG. 31 is a diagram showing a power receiver 2 according to a modification of the embodiment.
  • the power receiver 2 shown in FIG. 31 is a smartphone terminal having a configuration in which the secondary resonance coil 21a of the power receiver 2 shown in FIG.
  • the power receiver 2 shown in FIG. 18 receives the k-value adjustment control signal from the power transmitter 1, the power receiver 2 converts the adjustment amount by the adjustment control signal into the three-dimensional angle value of the power receiver 2, and adjusts the angle on the display 29A. Display quantity.
  • FIG. 31 a message “Please tilt to the right for another 5 degrees” is displayed on the display 29A.
  • the user of the power receiver 2 adjusts the angle of the power receiver 2 according to the message displayed on the display 29A. Thereby, k value is increased and the power receiving efficiency of the power receiver 2 is increased.
  • 31 may be used in place of the power receiver 2 shown in FIG. 18 to adjust the k value as shown in FIGS. 20, 21, 23, 24, and 25.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating a wireless power feeding system 100A according to a modification of the embodiment.
  • the wireless power feeding system 100A has a configuration in which an adjustment unit 16 is added to the power transmitter 1 of the wireless power feeding system 100 illustrated in FIG.
  • the adjustment unit 16 is provided to adjust the angle of the primary side resonance coil 11 a with respect to the power transmitter 1.
  • the adjustment unit 16 of the power transmitter 1 may be adjusted.
  • the wireless power feeding system, the power transmitter, and the power transmission method according to the exemplary embodiment of the present invention have been described.
  • the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and is a patent.
  • Various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.

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Abstract

　効率的に送電することのできる無線給電システム、送電器、及び、送電方法を提供する。　一次側共振コイルを有する送電器と、磁界共鳴又は電界共鳴で一次側共振コイルから受電する二次側共振コイルとを有する複数の受電器とを含む無線給電システムであって、送電器は、送電器と各受電器との初期状態での結合度合に基づき、複数の受電器を複数の第１グループに分け、第１グループ毎にすべての受電器を充電する充電時間を求めるとともに、すべての第１グループの充電時間の第１総充電時間を求め、受電器に結合度合を初期状態での結合度合以上に設定させ、設定された結合度合に基づき、複数の受電器を複数の第２グループに再グループ分けし、第２グループ毎にすべての受電器を充電する充電時間を求めるとともに、すべての第２グループの第２総充電時間を求め、第２総充電時間が第１総充電時間以下である場合に、送電器が送電を開始する。

Description

無線給電システム、送電器、及び、送電方法
　本発明は、無線給電システム、送電器、及び、送電方法に関する。
　従来より、送信する電力を受信する１または２以上の受電装置と通信を行う送電側通信部と、１または２以上の前記受電装置へ非接触式に電力を送信する送電部とを備える、送電装置がある。前記送電部から前記受電装置への電力の送信を、所定の期間ごとに複数の分割期間に分割し、１または２以上の前記受電装置をいずれかの前記分割期間に割り当てる割り当て部と、前記割り当て部における割り当て結果に基づいて、１または２以上の前記受電装置に対して、前記分割期間ごとに選択的に電力を送信させる電力送信制御部とをさらに備える（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９－２６８３１１号公報
　ところで、従来の送電装置と受電装置を含むシステムでは、送電装置と受電装置の結合係数を受電装置の種類等に応じた固定値に設定している。
　しかしながら、結合係数は、送電装置と受電装置の位置関係等によって変化するため、従来のシステムでは、送電器から受電装置に効率的に送電することは困難である。
　そこで、効率的に送電することのできる無線給電システム、送電器、及び、送電方法を提供することを目的とする。
　本発明の実施の形態の無線給電システムは、一次側共振コイルを有する送電器と、前記一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴又は電界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルとを有する複数の受電器とを含む無線給電システムであって、前記送電器は、前記送電器と各受電器との初期状態での結合度合に基づき、前記複数の受電器を複数の第１グループに分け、前記第１グループ毎にすべての前記受電器を充電するのに要する充電時間を求めるとともに、すべての前記第１グループの前記充電時間を合計して第１総充電時間を求め、前記受電器に前記結合度合を前記初期状態での結合度合以上に設定させ、前記設定された結合度合に基づき、前記複数の受電器を複数の第２グループに再グループ分けし、前記第２グループ毎にすべての前記受電器を充電するのに要する充電時間を求めるとともに、すべての前記第２グループの前記充電時間を合計して第２充電時間を求め、前記第２充電時間が前記第１充電時間以下である場合に、前記送電器が送電を開始する。
　効率的に送電することのできる無線給電システム、送電器、及び、送電方法を提供することができる。
有線電力伝送システムの一例を模式的に示す図である。 無線電力伝送システムの一例を模式的に示す図である。 二次元無線電力伝送システムの一例を模式的に示す図である。 三次元無線送電方法の一例を模式的に示す図である。 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３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３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３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。 独立共振コイルの例を示す回路図(その１)である。 独立共振コイルの例を示す回路図(その２)である。 独立共振コイルの例を示す回路図(その３)である。 独立共振コイルの例を示す回路図(その４)である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 複数の受電器に対する無線電力伝送を説明するための図(その１)である。 複数の受電器に対する無線電力伝送を説明するための図(その２)である。 複数の受電器に対する無線電力伝送を説明するための図(その３)である。 複数の受電器に対する二次元の無線送電方法の一例を説明するための図(その１)である。 複数の受電器に対する二次元の無線送電方法の一例を説明するための図(その２)である。 複数の受電器に対する三次元の無線送電方法の一例を説明するための図(その１)である。 複数の受電器に対する三次元の無線送電方法の一例を説明するための図(その２)である。 複数の受電器に対する三次元の無線送電方法の一例を説明するための図(その３)である。 複数の受電器に対する三次元の無線送電方法の一例を説明するための図(その４)である。 複数の受電器に対する三次元の無線送電方法の一例を説明するための図(その５)である。 複数の受電器に対する三次元の無線送電方法の一例を説明するための図(その６)である。 本実施形態の無線送電方法における評価指標を説明するための図である。 無線送電方法の第１の例を説明するための図(その１)である。 無線送電方法の第１の例を説明するための図(その２)である。 無線送電方法の第１の例を説明するための図(その３)である。 無線送電方法の第１の例を説明するための図(その４)である。 無線送電方法の第２の例を説明するための図(その１)である。 無線送電方法の第２の例を説明するための図(その２)である。 無線送電方法の第２の例を説明するための図(その３)である。 無線送電方法の第２の例を説明するための図(その４)である。 実施の形態の無線給電システムを示す図である。 受電器を示す図である。 実施の形態の無線送電方法によるグループ分けを説明する図である。 送電器の制御内容を示すフローチャートである。 送電器の制御内容を示すフローチャートである。 グループ分けに用いるデータを示す図である。 受電器の制御内容を示すフローチャートである。 実施の形態の第１変形例による送電器の制御内容を示すフローチャートである。 実施の形態の第２変形例による送電器の制御内容を示すフローチャートである。 実施の形態の送電方法によるグループ分けの一例を示す図である。 実施の形態の送電方法によるグループ分けの一例を示す図である。 図２４の処理によってグループ分けをやり直す際におけるすべての分け方を示す図である。 実施の形態の送電方法によるグループ分けの一例を示す図である。 実施の形態の変形例による受電器を示す図である。 実施の形態の変形例による受電器を示す図である。 実施の形態の変形例による無線給電システムを示す図である。
　以下、本発明の無線給電システム、送電器、及び、送電方法を適用した実施の形態について説明する。
　＜実施の形態＞
　実施の形態の無線給電システム、送電器、及び、送電方法を詳述する前に、関連技術の無線電力伝送システムを、図１～図１１Ｃを参照して説明する。無線電力伝送システムは、複数の送電器及び受電器を含む。
　図１Ａは、有線電力伝送(ワイヤー接続給電)システムの一例を模式的に示す図であり、図１Ｂは、無線電力伝送(ワイヤレス給電)システムの一例を模式的に示す図である。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、参照符号２Ａ１～２Ｃ１は、それぞれ受電器を示す。
　ここで、受電器２Ａ１は、例えば、必要電力が１０Ｗのタブレットコンピュータ(タブレット)を示し、受電器２Ｂ１は、例えば、必要電力が５０Ｗのノートパソコンを示し、受電器２Ｃ１は、例えば、必要電力が２．５Ｗのスマートフォンを示す。なお、必要電力は、例えば、それぞれの受電器２Ａ１～２Ｃ１における充電池(二次電池)を充電するために必要とされる電力である。
　図１Ａに示されるように、通常、タブレット２Ａ１やスマートフォン２Ｃ１の二次電池を充電する場合、例えば、パソコン(Personal Computer)のＵＳＢ(Universal Serial Bus)端子(または、専用電源等)３Ａに対して電源ケーブル４Ａ、４Ｃを介して接続する。また、ノートパソコン２Ｂ１の二次電池を充電する場合、例えば、専用の電源装置(AC-DC Converter)３Ｂに対して電源ケーブル４Ｂを介して接続する。
　すなわち、図１Ａに示されるように、携帯可能な受電器２Ａ１～２Ｃ１であっても、一般的に、電源ケーブル４Ａ～４Ｃを使用してＵＳＢ端子３Ａや電源装置３Ｂからワイヤー接続給電(有線電力伝送)を行っている。
　ところで、近年、電磁誘導に代表される非接触給電技術の進歩により、例えば、シェーバーや電動歯ブラシ等でワイヤレス給電(無線電力伝送)が実用化されている。そこで、図１Ｂに示されるように、例えば、送電器１Ａ１から、タブレット２Ａ１、ノートパソコン２Ｂ１及びスマートフォン２Ｃ１に対して無線電力伝送することが考えられている。
　図２Ａは、二次元無線電力伝送(二次元ワイヤレス給電)システムの一例を模式的に示す図であり、例えば、上述したシェーバーや電動歯ブラシ等と同様に、電磁誘導により無線電力伝送を行う様子を示している。
　図２Ａに示されるように、電磁誘導を利用して無線電力伝送を行う場合には、非接触給電であっても送電距離が短いために、送電器１Ａ２にほぼ接触している受電器だけが給電可能である。
　すなわち、送電器(受電台)１Ａ２上に置かれた受電器(ノートパソコン)２Ｂ２に対しては給電することができても、受電台１Ａ２から離れたノートパソコン２Ｂ３に対しては給電することは困難である。このように、図２Ａに示す無線電力伝送システムは、受電台１Ａ２上の自由な配置を可能とする二次元的なワイヤレス給電システムである。
　図２Ｂは、三次元無線電力伝送(三次元ワイヤレス給電)システムの一例を模式的に示す図であり、例えば、磁界共鳴または電界共鳴を利用して無線電力伝送を行う様子を示している。図２Ｂに示されるように、磁界共鳴または電界共鳴を利用して無線電力伝送を行う場合には、送電器１Ａ２から所定範囲内(図２Ｂにおける破線の内側)に存在する複数の受電器に対して給電することが可能である。
　すなわち、送電器１Ａ３から所定範囲内のタブレット２Ａ２、２Ａ３、ノートパソコン２Ｂ２、２Ｂ３及びスマートフォン２Ｃ２に対して無線電力伝送することが可能である。なお、図２Ｂでは、１つの送電器１Ａ３のみ描かれているが、複数の送電器により、様々な角度及び位置の複数の受電器に対して、磁界共鳴または電界共鳴を利用して無線電力伝送を行うようになっている。
　このように、図２Ｂに示す無線電力伝送システムは、例えば、磁界共鳴を利用することにより、電磁誘導を利用したものに比べて遠方の空間においても高い送電効率を得ることができる三次元的なワイヤレス給電システムである。
　図３は、無線電力伝送(三次元ワイヤレス給電)システムの一例を概略的に示すブロック図である。図３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３に示されるように、送電器１は、ワイヤレス送電部１１、電源部１２、制御部１３及び通信部１４を含む。また、受電器２は、受電部２１、整流部２２、制御部２３及び通信部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及び第２コイル(一次側共振コイル)１１ａを含み、また、受電部２１は、第３コイル(二次側共振コイル)２１ａ及び第４コイル(電力取出コイル)２１ｂを含む。
　図３に示されるように、送電器１と受電器２は、一次側共振コイル１１ａと二次側共振コイル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、一次側共振コイル１１ａから二次側共振コイル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、通信部１４と通信部２４により、通信を行う。ここで、送電器１の一次側共振コイル１１ａと受電器２の二次側共振コイル２１ａによる電力の伝送距離(電力伝送範囲)は、送電器１の通信部１４と受電器２の通信部２４による通信距離(通信範囲)よりも短く設定される。
　また、一次側共振コイル１１ａ及び２１ａによる電力伝送は、通信部１４及び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、一次側共振コイル１１ａ及び２１ａによる電力伝送は、例えば、６．７８ＭＨｚの周波数帯域を使用し、通信部１４及び２４による通信は、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯域を使用する。
　この通信部１４及び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の一次側共振コイル１１ａと、受電器２の二次側共振コイル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(送電圏)は、電力伝送に使用する周波数に従って変化する。
　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する高周波電源部である。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一次側共振コイル１１ａに対して電磁誘導を利用して電力を供給する。
一次側共振コイル１１ａは、二次側共振コイル２１ａとの間に磁場共鳴を生じさせる共振周波数により、二次側共振コイル２１ａ(受電器２)に電力を伝送する。
　二次側共振コイル２１ａは、その二次側共振コイル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には整流部２２が接続され、所定の電力が取り出される。なお、整流部２２からの電力は、例えば、バッテリ(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の電源部１２は、制御部１３により制御され、また、受電器２の整流部２２は、制御部２３により制御される。そして、制御部１３及び制御部２３は、通信部１４及び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４Ａ～図４Ｃは、図３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４Ａ及び図４Ｂは、３コイル構成の例を示し、図４Ｃは、２コイル構成の例を示す。
　すなわち、図３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及び第２コイル１１ａを含み、受電部２１が第３コイル２１ａ及び第４コイルを含んでいる。
　これに対して、図４Ａの例では、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４Ｂの例では、ワイヤレス送電部１１を１つのコイル(一次側共振コイル：ＬＣ共振器)１１ａとしている。
　さらに、図４Ｃの例では、受電部２１を１つの二次側共振コイル２１ａに設定すると共に、ワイヤレス送電部１１を１つの一次側共振コイル１１ａとしている。なお、図４Ａ～図４Ｃ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５Ａ～図５Ｄは、独立共振コイル(二次側共振コイル２１ａ)の例を示す回路図であり、図６Ａ～図６Ｄは、負荷または電源に接続された共振コイル(二次側共振コイル２１ａ)の例を示す回路図である。
　ここで、図５Ａ～図５Ｄは、図３及び図４Ｂにおける二次側共振コイル２１ａに対応し、図６Ａ～図６Ｄは、図４Ａ及び図４Ｃにおける二次側共振コイル２１ａに対応する。
　図５Ａ及び図６Ａに示す例は、二次側共振コイル２１ａを、直列接続されたコイル(Ｌ)２１１、容量(Ｃ)２１２及びスイッチ２１３としたもので、通常時はスイッチ２１３をオフしておく。図５Ｂ及び図６Ｂに示す例は、二次側共振コイル２１ａを、直列接続されたコイル(Ｌ)２１１及び容量(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５Ｃ及び図６Ｃに示す例は、図５Ｂ及び図６Ｂの二次側共振コイル２１ａにおいて、容量２１２と並列に、直列接続されたスイッチ２１３及び抵抗(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５Ｄ及び図６Ｄに示す例は、図５Ｂ及び図６Ｂの二次側共振コイル２１ａにおいて、容量２１２と並列に、直列接続されたスイッチ２１３及び他の容量(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。
　上述した各二次側共振コイル２１ａにおいて、通常時に二次側共振コイル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の一次側共振コイル１１ａも図５Ａ～図５Ｄ及び図６Ａ～図６Ｄと同様にすることもできるが、送電器１の一次側共振コイル１１ａとしては、通常時に動作するようにして、電源部１２の出力でオン／オフ制御してもよい。この場合、一次側共振コイル１１ａは、図５Ａ及び図６Ａ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の二次側共振コイル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(時分割電力伝送)を行うことが可能になる。
　図７Ａ～図７Ｃ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７Ａ～図７Ｃにおいて、参照符号１Ａ及び１Ｂは送電器を示し、２は受電器を示す。
　図７Ａ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一次側共振コイル１１ａＡと送電器１Ｂの磁界共鳴に使用する送電用の一次側共振コイル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二次側共振コイル２１ａは、一次側共振コイル１１ａＡ及び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、一次側共振コイル(ＬＣ共振器)１１ａＡ及び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。
　図７Ｂは、一次側共振コイル１１ａＡ及び１１ａＢが同じ位相の磁界を出力している様子を示し、図７Ｃは、一次側共振コイル１１ａＡ及び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個の直交する一次側共振コイル１１ａＡ及び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(二次側共振コイル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１により、任意の位置及び姿勢(角度)の受電器２に対して電力を伝送する場合、送電器１の一次側共振コイル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)及び姿勢(θX,θY,θZ)に応じて、その複数の送電器間の出力(強度及び位相)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及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８Ａ～図８Ｃは、複数の受電器に対する無線電力伝送を説明するための図である。なお、図８Ａ～図８Ｃでは、説明を簡略化するために、１つの送電器１Ａ及び２つの受電器(携帯電話)２Ａ、２Ａ'のみ示しているが、送電器の数及び受電器の数や種類等は様々に変化し得るのはいうまでもない。すなわち、図８Ａに示されるように、１つの送電器１Ａにより、２つの受電器２Ａ、２Ａ'に対するワイヤレス給電を行う場合を想定する。
　まず、時分割電力伝送によりワイヤレス給電を行うときは、図８Ｂの左側図に示されるように、一方の受電器２Ａだけに給電した後、図８Ｂの右側図に示されるように、他方の受電器２Ａだけに給電する。なお、受電器の数がさらに多い場合も同様であり、時分割的に給電する受電器を順番に切り替えてワイヤレス給電を行う。
　すなわち、時分割電力伝送は、複数の受電器がある場合、給電する対象となる受電器を順次選択することにより、ある瞬間には常に送電器に対して１つの受電器が対応することになる。このときの制御は、例えば、送電器と受電器が１対１の場合と同様とすることができる。ただし、時分割した結果、給電(満充電)に要する時間は、受電器の数だけの時間となるため、受電器が２台であれば１台のときの２倍の時間を要することになる。
　次に、同時電力伝送によりワイヤレス給電を行うときは、図８Ｃに示されるように、１つの送電器１Ａにより、２つの受電器２Ａ、２Ａ'の両方に給電する。なお、受電器の数がさらに多い場合も同様であり、それら複数の受電器に対して同時にワイヤレス給電を行う。
　この同時電力伝送は、例えば、２台の受電器がある場合にはその２台の受電器を同時に給電するため、給電に要する時間は、同時給電される受電器の数に関わらず、１台分でよいため、ユーザメリットを考えると望ましい給電方法(無線送電方法)と言える。
　ただし、複数の受電器を同時給電(同時電力伝送)するには、受電器が１台のときとは異なる制御を行うことになる。
　図９Ａ及び図９Ｂは、複数の受電器に対する二次元の無線送電方法の一例を説明するための図である。ここで、図９Ａは、例えば、磁界共鳴を利用して、１つの送電器１Ａにより、必要電力が異なる２つの受電器２Ａ、２Ｂにワイヤレス給電する様子を示す。また、図９Ｂにおいて、参照符号ＬＬ０は全体送電効率を示し、ＬＬＡは携帯電話２Ａの受電電力を示し、ＬＬＢはノートパソコン２Ｂの受電電力を示す。
　なお、受電器２Ａは、例えば、必要電力が５Ｗの携帯電話を示し、受電器２Ｂは、例えば、必要電力が５０Ｗのノートパソコンを示す。また、説明を簡略化するために、携帯電話２ＡのＬＣ共振器(受電部)及びノートパソコン２ＢのＬＣ共振器は、同じ仕様のものとする。
　ところで、二次元無線電力伝送システムにおいて、複数の受電器への同時ワイヤレス給電を行う場合それぞれの受電器における受電電力量が異なる場合が有り得る。例えば、図９Ａに示されるように、必要電力が５Ｗの携帯電話と必要電力が５０Ｗのノートパソコン、或いは、同じ種類の受電器であっても、バッテリ残量によっては、必要電力が異なるケースも考えられる。
　これらの状況において、例えば、二次元無線電力伝送システムでは、送電器１Ａ上に置かれる受電器２Ａ、２Ｂの距離や姿勢の条件には大きな差がないと考えられるため、同じ仕様の受電コイルが搭載されている場合には、電力は等しく分配されることとなる。
　そのため、図９Ａに示されるように、必要電力が１０倍異なる受電器２Ａと２Ｂであっても、例えば、５５Ｗの必要電力に相当する出力を送電器１Ａから出力した場合、受電器２Ａ、２Ｂ側では、それぞれ２７．５Ｗずつの電力を受電する結果となる。
　すなわち、携帯電話２Ａ及びノートパソコン２Ｂは、例えば、図５Ａに示す二次側共振コイル２１ａを有し、そのコイル２１１のインダクタンス及び容量２１２のキャパシタンスは、同じ値である。
　具体的に、携帯電話２Ａの受電共振コイルにおけるインダクタンスをＬＡ、キャパシタンスをＣＡとし、ノートパソコン２Ｂの受電共振コイルにおけるインダクタンスをＬＢ、キャパシタンスをＣＢとする。このとき、参照符号ＰＰ０で示されるように、そのままの状態(共振点ずらさない状態)では、Ｌ0Ｃ0＝ＬAＣA＝ＬBＣBが成立する。
　そのため、例えば、送電器１Ａからの送電電力が６８．７５Ｗで送電効率が８０％だと仮定すると、携帯電話２Ａ及びノートパソコン２Ｂは、両方とも２７．５Ｗの電力を受け取ることになる。
　しかしながら、携帯電話２Ａの必要電力は５Ｗで、ノートパソコン２Ｂの必要電力は５０Ｗであるため、携帯電話２Ａの受電共振コイルによる共振点をずらして受電効率を低下させるように制御する。
　例えば、図９Ｂの矢印ＭＡに示されるように、携帯電話２Ａの受電共振コイルにおける容量のキャパシタンスＣAを、受電効率が最大となる受電共振コイルの共振点からずらすために、小さく(または、大きく)なるように制御する。
　すなわち、図９Ｂの矢印ＭＡのように、共振条件を意図的にずらす(キャパシタンスＣAをずらす)ことでＱ値を低下させ、携帯電話２Ａの受電電力ＬＬＡは、共振点(Ｐ０)の２７．５Ｗから次第に減少して、例えば、必要電力は５Ｗに設定することができる。
　このとき、携帯電話２Ａが受電しなくなった電力は、そのほとんどがノートパソコン２Ｂの受電電力となる。すなわち、ノートパソコン２Ｂの受電電力ＬＬＢは、携帯電話２Ａの受電電力ＬＬＡの低下に応じて上昇し、無線電力伝送システムにおける全体送電効率ＬＬ０は、ほとんど低下しないことが分かる。
　このように、共振条件を変えることで、具体的には、受電器２Ａの共振用コンデンサ(容量)２１２の容量値(キャパシタンスＣA)を変化させることで、結合が調整され、結果として、受電電力を所望の配分比に制御することが可能となる。
　ここで、重要なこととして、共振条件を可変した受電器２Ａの効率は低下していても、システム全体の送受電効率はほぼ一定を保っており、受電器２Ａに到達していた電力を減らした分、受電器２Ｂへの電力が増加する。その結果、受電器２Ａ、２Ｂの一方だけの単体給電時と比べても、ほぼ同じ効率で全体(両方の受電器２Ａ、２Ｂ)に送電しつつ受電電力を所望の比に分配(配分)できることがわかる。
　次に、三次元無線送電方法について説明する。図１０Ａ～図１１Ｃは、複数(２つ)の受電器に対する三次元の無線送電方法の一例を説明するための図である。なお、図１０Ａ～図１１Ｃでは、説明を簡略化するために、１つの送電器１Ａ及び２つの受電器２Ａ、２Ｂを示しているが、複数の送電器及び３つ以上の受電器であっても同様である。
　ここで、図１０Ａ～図１０Ｃは、送電器１Ａから２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が３００ｍｍの場合を示し、図１１Ａ～図１１Ｃは、送電器１Ａから２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が５００ｍｍの場合を示す。
　図１０Ｂ及び図１１Ｂにおいて、参照符号ＬＡは、受電器２Ａの受電効率、ＬＢは、受電器２Ｂの受電効率、ＰＭは、送電器１Ａの出力可能な送電電力(最大送電出力)を示し、ＲＰは、必要送電電力、そして、ＴＰは、全体の受電効率(全体効率)を示す。
　また、参照符号Ｐ０は、受電器２Ａ、２Ｂの必要電力の比が１：１の送電(９Ｗ：９Ｗ)の場合を示し、Ｐ１は、受電器２Ａ、２Ｂの必要電力の比が２：１の送電(１２Ｗ：６Ｗ)の場合を示す。なお、図１０Ｂ及び図１１Ｂは、電力比１：１を『１．００』に規格化して示す図である。
　すなわち、２つの受電器２Ａ、２Ｂへ伝送する電力を１８Ｗとし、受電器２Ａ及び２Ｂの必要電力が両方とも９Ｗの場合と、受電器２Ａの必要電力が１２Ｗで受電器２Ｂの必要電力が６Ｗの場合とを考える。なお、送電器１Ａの最大送電出力は、例えば、送電器の仕様や電波法の規定等により５０Ｗに制限されているものとする。
　図１０Ａ～図１０Ｃを参照して、送電器１Ａと２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が３００ｍｍの場合(比較的に近い場合)を考察する。まず、同時給電を行う受電器２Ａ及び２Ｂの必要電力が両方とも９Ｗの場合、すなわち、電力比１：１の送電(９Ｗ：９Ｗ)の場合、受電器２Ａ、２Ｂの受電効率は、例えば、両方とも３０．１％(全体効率(ＴＰ)が６０．２％)であるとする。
　このとき、図１０ＢのＰ０及び図１０Ｃに示されるように、送電器１Ａの送電出力を２９．９Ｗとすることにより、受電器２Ａ及び２Ｂは、それぞれ２９．９×０．３０１≒９Ｗの電力を受電することができる。
　次に、受電器２Ａの必要電力が１２Ｗで受電器２Ｂの必要電力が６Ｗの場合、すなわち、電力比２：１の送電(１２Ｗ：６Ｗ)の場合、図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明したのと同様に、受電器２Ｂの受電共振コイルによる共振点をずらす。
　すなわち、受電器２Ｂの受電共振コイルによる共振点をずらし、受電器２Ｂの受電効率を低下(受電器２Ａの受電効率を上昇)させるようにして電力配分比を制御し、受電器２Ａ及び２Ｂに対して同時給電を行う。
　具体的に、図１０ＢのＰ１及び図１０Ｃに示されるように、受電器２Ｂの受電共振コイルの共振点をずらすことにより、受電器２Ａの受電効率を３９．５％とし、受電器２Ｂの受電効率を１９．７％とする。このとき、全体効率(ＴＰ)は、５９．２％となる。
　そして、図１０Ｃに示されるように、送電器１Ａの送電出力を３０．４Ｗとすることにより、受電器２Ａは、３０．４×０．３９５≒１２Ｗの電力を受電することができ、受電器２Ｂは、３０．４×０．１９７≒６Ｗの電力を受電することができる。
　ここで、送電器１Ａと２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が３００ｍｍの場合、送電器１Ａの必要送電電力ＲＰは、電力比１：１の送電(２９．９Ｗ)及び電力比２：１の送電(３０．４Ｗ)の両方とも、最大送電出力の５０Ｗよりも小さい。
　さらに、全体効率ＴＰは、電力比１：１の送電(６０．２％)及び電力比２：１の送電(５９．２％)でほぼ一定である。従って、電器１Ａと２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が３００ｍｍの場合(比較的に近い場合)には、電力比１：１の送電及び電力比２：１の送電の両方とも、同時給電により実現することができる。
　次に、図１１Ａ～図１１Ｃを参照して、送電器１Ａと２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が５００ｍｍの場合(比較的に遠い場合)を考察する。まず、同時給電を行う受電器２Ａ及び２Ｂの必要電力が両方とも９Ｗの場合、すなわち、電力比１：１の送電(９Ｗ：９Ｗ)の場合、受電器２Ａ、２Ｂの受電効率は、例えば、両方とも１８．２％(全体効率(ＴＰ)が３６．４％)であるとする。
　このとき、図１１ＢのＰ０及び図１１Ｃに示されるように、送電器１Ａの送電出力を４９．５Ｗとすることにより、受電器２Ａ及び２Ｂは、それぞれ４９．５×０．１８２≒９Ｗの電力を受電することができる。この場合、送電器１Ａの必要送電電力ＲＰ(４９．５Ｗ)は、最大送電出力の５０Ｗよりも小さいため、受電器２Ａ及び２Ｂに対する同時給電を行うことができる。
　次に、受電器２Ａの必要電力が１２Ｗで受電器２Ｂの必要電力が６Ｗ(電力比２：１)の場合、上述したように、受電器２Ｂの受電共振コイルによる共振点をずらし、受電器２Ｂの受電効率を低下(受電器２Ａの受電効率を上昇)させるように、電力配分比を制御する。
　具体的に、図１１ＢのＰ１及び図１１Ｃに示されるように、受電器２Ｂの受電共振コイルの共振点をずらすことにより、受電器２Ａの受電効率を２１．２％とし、受電器２Ｂの受電効率を１０．６％とする。このとき、全体効率(ＴＰ)は、３１．８％となる。
　しかしながら、受電器２Ａの受電電力を１２Ｗ(≒５６．６×０．２１２)とするには、送電器１Ａの必要送電電力ＲＰは５６．６Ｗとなり、最大送電出力の５０Ｗよりも大きくなってしまう。従って、２つの受電器２Ａ及び２Ｂに対して同時給電することは困難となる。
　なお、送電器１Ａの送電出力が、例えば、送電器の仕様や電波法の規定等により５０Ｗに制限されていない場合、送電器１Ａは、５６．６Ｗの必要送電電力ＲＰを許容できる大きさまで増大させることが求められる。
　以下、無線給電システム、送電器、及び、送電方法の実施の形態を、添付図面を参照して詳述する。ここで、本実施の形態は、少なくとも１つの送電器により複数の受電器に対する無線電力伝送を行う無線電力伝送システムに適用することができる。
　なお、以下の説明は、主として、磁界共鳴(磁界共振)を利用して１つの送電器で複数(２～５個)の受電器に無線電力伝送を行う例を説明するが、本実施の形態は、図７Ａ～図７Ｃを参照して説明したように、２個以上の送電器により電力伝送を行ってもよい。さらに、本実施の形態は、磁界共鳴ではなく、電界共鳴(電界共振)を利用した無線電力伝送システムに対しても同様に適用することができる。
　本実施の形態の無線給電システム、送電器、及び、送電方法において、無線電力伝送(ワイヤレス給電)の評価指標としてｋＱ(ｋＱ値)を適用する。
ここで、ｋ(ｋ値)は、電磁界の結合の程度を示し、その値が大きいほど、結合の程度が大きいことを示す。ｋ値は結合係数の一例である。また、Ｑ(Ｑ値)は、電磁界の損失の程度を示し、その値が大きいほど、損失の程度が小さいことを示す。
　すなわち、ｋＱは、次の式(１)により表される。ここで、Ｑtは、送電器のＱ値を示し、Ｑrは、受電器のＱ値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　　また、ｋは、次の式(２)により表される。ここで、Ｍtrは、送電器と受電器の間の相互インダクタンスを示し、Ｌtは、送電器の自己インダクタンス、そして、Ｌrは、受電器の自己インダクタンスを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　さらに、Ｑは、次の式(３)により表される。ここで、ωは、角振動数を示し、Ｒtは、送電器の共振コイルの損失、そして、Ｒrは、受電器の共振コイルの損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　図１２は、本実施形態の無線送電方法における評価指標を説明するための図であり、１つの送電器と１つの受電器におけるｋＱ値(ｋとＱの積)と理想効率の関係を示すものである。
　図１２において、横軸は、ｋＱ値を示し、縦軸は、効率（受電効率）を示す。すなわち、本実施の形態では、例えば、図１２のような特性の１つの送電器と１つの受電器におけるｋＱ値を、少なくとも１つの送電器と少なくとも２つ(複数)の受電器の電力伝送に適用する。
　例えば、ワイヤレス給電システムの設計において、伝送効率を判断する指標として、ｋＱ値が考えられる。ここで、図１２に示されるように、例えば、送電：受電＝１：１のワイヤレス給電では、効率とｋＱ値には理論的な関係が確立されており、ｋＱ値を評価することで、理論的な最大の受電効率が推定可能となる。
　図１３Ａ～図１４Ｂは、無線送電方法の第１の例を説明するための図であり、第１の例の三次元無線送電方法における無線送電方法を説明するためのものである。
　なお、図１３Ａ～図１４Ｂでは、説明を簡略化するために、１つの送電器１Ａ及び２つの受電器２Ａ、２Ｂを示しているが、複数の送電器及び３つ以上の受電器であっても同様である。
　ここで、図１３Ａ及び図１３Ｂは、送電器１Ａから２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が３００ｍｍの場合を示し、前述した図１０Ａ及び図１０Ｂに対応する。また、図１４Ａ及び図１４Ｂは、送電器１Ａから２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が５００ｍｍの場合を示し、前述した図１１Ａ及び図１１Ｂに対応する。
　図１３Ｂ及び図１４Ｂにおいて、参照符号ＬＡは、受電器２Ａの受電効率、ＬＢは、受電器２Ｂの受電効率、ＰＭは、送電器１Ａの最大送電出力を示し、ＲＰは、必要送電電力、そして、ＴＰは、全体効率を示す。
　また、参照符号Ｐ０は、受電器２Ａ、２Ｂの必要電力の比が１：１の送電(９Ｗ：９Ｗ)の場合を示し、Ｐ１は、受電器２Ａ、２Ｂの必要電力の比が２：１の送電(１２Ｗ：６Ｗ)の場合を示す。なお、図１３Ｂ及び図１４Ｂは、電力比１：１を『１．００』に規格化して示す図である。
　ここで、図１３Ａ及び図１３Ｂは、前述した図１０Ａ及び図１０Ｂに対応し、図１４Ａ及び図１４Ｂは、前述した図１１Ａ及び図１１Ｂに対応するので、重複する説明は省略する。
　まず、図１３Ａ及び図１３Ｂのように、送電器１Ａから２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が３００ｍｍの場合、ｋ値及びＱ値は、ｋ＝０．００６５、及び、Ｑ＝５１０となる。このとき、ｋＱ値は、ｋＱ＝０．００６５×５１０＝３．４として求められる。
　次に、図１４Ａ及び図１４Ｂのように、送電器１Ａから２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が５００ｍｍの場合、ｋ値及びＱ値は、ｋ＝０．００２９、及び、Ｑ＝５１０となる。
　すなわち、ｋ値は、送電器１Ａから受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が３００ｍｍから５００ｍｍへ長くなるので、磁界(電磁界)の結合の程度は小さく、０．００６５から０．００２９へ小さくなる。なお、Ｑ値は、磁界(電磁界)の損失の程度は変化しないので、５１０のままである。
　従って、図１４Ａ及び図１４Ｂのように、送電器１Ａから２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が５００ｍｍの場合、ｋＱ値は、ｋＱ＝０．００２９×５１０＝１．５として求められる。
　図１５Ａ～図１６Ｂは、無線送電方法を説明するための図である。ここで、図１５Ａ及び図１５Ｂと、図１６Ａ及び図１６Ｂは、両方とも送電器１Ａから２つの受電器２Ａ、２Ｂまでの距離が３００ｍｍの場合を示しているが、Ｑ値が異なる場合を示している。なお、図１５Ｂ及び図１６Ｂは、電力比１：１を『１．００』に規格化して示す図である。
　まず、図１５Ａ及び図１５Ｂでは、受電器２Ａ、２Ｂにおける受電共振コイルの自己インダクタンス(Ｌr)が大きく、ｋ値及びＱ値は、ｋ＝０．０２６、及び、Ｑ＝６００となる。このとき、ｋＱ値は、ｋＱ＝０．０２６×６００＝１５．３として求められる。
　また、図１６Ａ及び図１６Ｂでは、受電器２Ａ、２Ｂにおける受電共振コイルの自己インダクタンス(Ｌr)が小さく、ｋ値及びＱ値は、ｋ＝０．００６５、及び、Ｑ＝１６０となる。このとき、ｋＱ値は、ｋＱ＝０．００６５×１６０＝１．１として求められる。
　なお、ｋ値は、例えば、送電器１Ａと受電器２Ａ又は２Ｂとの間における仕様情報、及び、送電器１Ａと受電器２Ａ又は２Ｂとの間における相対位置関係に基づいて算出することができ、また、Ｑ値は、それぞれの受電器により予め規定されている。
　図１７は、実施の形態の無線給電システム１００を示す図である。
　無線給電システム１００は、１つの送電器１と、複数の受電器２Ａ、２Ｂとを含む。図１７には、２つの受電器２Ａ、２Ｂを示すが、受電器２Ａ、２Ｂと同様の受電器がさらに多く含まれうる。なお、以下では、受電器２Ａ、２Ｂ、及びその他の受電器を特に区別しない場合には、単に受電器２と称す。
　送電器１は、ワイヤレス送電部１１、電源部１２、制御部１３、通信部１４、及び記憶部１５を含む。
　電源部１２は、高周波の電力を発生するもので、例えば、前述した図３における電源部１２に相当し、固有の電源インピーダンスを有する。例えば、出力インピーダンスが５０Ωに整合された定電圧電源や、高い出力インピーダンスのＨｉ－ＺΩ電源(定電流電源)などである。なお、電源部１２は、それぞれ外部電源１０から電力の供給を受け取る。
　制御部１３は、送電部１１を制御し、通信部１４は、各送電器及び受電器間の通信を可能とするものであり、例えば、IEEE 802.11bに準拠するＤＳＳＳ方式の無線ＬＡＮやBluetooth（登録商標）を利用することができる。通信部１４には、アンテナ１４Ａが接続されている。
　制御部１３としては、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)チップを用いることができる。制御部１３は、グループ化部１３Ａ、充電時間計算部１３Ｂ、及び調整制御部１３Ｃを有する。
　グループ化部１３Ａは、複数の受電器２のｋＱ値に基づいてグループ分けする処理を行う。
　充電時間計算部１３Ｂは、受電器２の定格出力（定格容量（Ｗｈ (Watt Hour））及びｋ値を用いて、充電に必要な時間（充電時間）を計算する。ｋ値とＱ値が分かれば、受電器２の受電効率を求めることができる。各受電器２のＱ値は、通信によって送電器１に送られるため、充電時間計算部１３Ｂは、受電器２の定格出力及びｋ値を用いて充電時間を計算することができる。また、充電時間計算部１３Ｂは、各グループに含まれる１又は複数の受電器２の充電時間の合計を表す総充電時間を計算する。
　調整制御部１３Ｃは、通信部１４を介して、受電器２に調整部２７を調整する指令を送信する。
　ワイヤレス送電部１１は、磁界共鳴であればコイルに相当し、電源部１２から供給される高周波電力を磁界に変換する。
　受電器２Ａ、２Ｂは、それぞれ、受電部２１Ａ、２１Ｂ、整流部２２Ａ、２２Ｂ、制御部２３Ａ、２３Ｂ、通信部２４Ａ、２４Ｂ、バッテリ２５Ａ、２５Ｂ、記憶部２６Ａ、２６Ｂ、及び調整部２７Ａ、２７Ｂを含む。
　制御部２３Ａ、２３Ｂは、受電器２Ａ、２Ｂを制御する装置であり、例えば、ＣＰＵチップを用いることができる。
　通信部２４Ａ、２４Ｂは、送電器１と受電器２Ａ、２Ｂとの間の無線通信を実現する装置であり、前述したように、例えば、無線ＬＡＮやブルートゥース(Bluetooth（登録商標）)で通信を行う通信回路を用いることができる。通信部２４Ａ、２４Ｂには、それぞれ、アンテナ２４Ａ１、２４Ｂ１が接続されている。
　受電部２１Ａ、２１Ｂは、二次側共振コイル２１ａを含み、無線で伝達された電力を電流に変換する。整流部２２Ａ、２２Ｂは、受電部２１Ａ、２１Ｂから得られた交流電流をバッテリ充電や機器本体で使用可能なように直流電流に変換する。
　記憶部２６Ａ、２６Ｂは、受電器２Ａ、２Ｂの必要電力を表す情報、又は、グループ分けに関する情報等を記憶するメモリである。記憶部２６Ａ、２６Ｂは、制御部２３Ａ、２３Ｂとして用いられるＣＰＵチップの内部メモリであってもよい。なお、必要電力とは、受電器２Ａ、２Ｂを充電するのに必要とされる電力である。
　調整部２７Ａ、２７Ｂは、それぞれ、受電器２Ａ、２Ｂに対する受電部２１Ａ、２１Ｂの角度を調整する。すなわち、二次側共振コイル２１ａの角度を調整する。調整部２７Ａ、２７Ｂは、モータ等の駆動部を内蔵し、受電部２１Ａ、２１Ｂを保持しており、駆動部を駆動することにより、受電器２Ａ、２Ｂに対する受電部２１Ａ、２１Ｂの角度を調整する。
　調整部２７Ａ、２７Ｂは、送電器１の制御部１３から通信部１４、アンテナ１４Ａ、アンテナ２４Ａ１、２４Ｂ１、通信部２４Ａ、２４Ｂを介して、受電器２Ａ、２Ｂの制御部２３Ａ、２３Ｂが受信する制御信号によって角度が調整される。なお、調整部２７Ａ、２７Ｂの具体的な構成については、図18を用いて後述する。
　上述したように、送電器１及び受電器２Ａ、２Ｂは、それぞれの通信部１４、２４Ａ、２４Ｂを介して通信を行う。
　ここで、送電器１の通信部１４と、受電器２Ａ、２Ｂの通信部２４Ａ、２４Ｂとを介して行う通信により、受電器２Ａ、２Ｂの受電電力を表すデータ等を送電器１に送信する。また、ｋ値の調整のために調整部２７Ａ、２７Ｂを調整する制御信号、ｋ値に基づくグループ分けを表す指令、受電のオン／オフの指令等の各種信号の通信を行う。
　具体的に、例えば、送電器１の通信部１４と、受電器２Ａ、２Ｂの通信部２４Ａ、２４Ｂとを介して、それぞれの受電器２Ａ、２ＢにおけるＱ値を、無線電力伝送の制御を行う送電器１に通信で伝える。
　なお、ワイヤレス送電部１１と、受電部２１Ａまたは２１Ｂとの間における電力の伝送方式は、磁界共鳴を利用した方式に限定されるものではなく、例えば、電界共鳴、電磁誘導、又は電界誘導を利用した方式を用いてもよい。
　図１８は、受電器２を示す図である。図１８に示す受電器２は、一例として、スマートフォン端末機であり、ディスプレイ及びタッチパネルが設けられる側とは反対側にカメラ２９が設けられている（図１８（Ｂ）参照）。
　受電器２は、二次側共振コイル２１ａの角度を受電器２に対して調整するための調整部２７を有する。調整部２７は、矩形環状の二次側共振コイル２１ａの角度を受電器２に対して調整するヒンジ機構２８と、ヒンジ機構２８を駆動するモータ２８Ａとを有する。
　調整部２７は、図１８（Ａ）に示すように二次側共振コイル２１ａが受電器２に収納された状態から、図１８（Ｃ）に示すように二次側共振コイル２１ａが受電器２に対して起立した状態にまで回動自在に二次側共振コイル２１ａの角度を調整することができる。
　受電器２は、送電器１から通信部１４を介して送信される調整制御信号を通信部２４で受信すると、調整部２７を駆動する。
　次に、受電器が３つ以上ある場合において、ｋＱ値に基づいてグループ分けする場合を説明する。図１９は、実施の形態の無線送電方法によるグループ分けを説明する図である。なお、図１９では、１つの送電器１Ａと、６個の受電器２Ａ～２Ｆを例として示しているが、これは単なる例であり、様々な場合があり得るのはいうまでもない。
　図１９に示されるように、実施の形態の無線送電方法では、例えば、６個の受電器２Ａ～２ＦのｋＱ値を評価し、ｋＱ値によりグループ分けを行う。まず、全ての受電器２Ａ～２Ｆを、それぞれ単体評価する。
　例えば、受電器２ＡのｋＱ値を評価するときには、受電器２Ａの受電のみをオンにして、他の受電器２Ｂ～２Ｆの受電をオフにする。例えば、図５Ａの二次側共振コイル２１ａにおけるスイッチ２１３をオフにする。そして、受電器２Ａの受電電力に基づいてｋ値を測定し、受電器２ＡのＱ値と掛け合わせてｋＱ値を導出する。受電器２Ｂ～２Ｆについても同様に、測定対象の受電のみをオンにして、その他の受電をオフにすることによってｋ値を求め、ｋＱ値を導出する。
　図１９では、一例として、受電器２Ｂ、２Ｃ、及び２ＦがグループＧＰ１に分けられ、受電器２Ａ、２Ｄ、及び２Ｅが１つのグループＧＰ２に分けられている。
　図２０及び図２１は、送電器１の制御内容を示すフローチャートである。図２２は、グループ分けに用いるデータを示す図である。ここでは、図１７に示す無線給電システムにおいて、送電器１から受電器２Ａ、２Ｂに電力を送電する際の送電器１の内部における制御処理について説明する。図１７には、２つの受電器２Ａ、２Ｂを示すが、実際には、受電器２Ａ、２Ｂと同様の受電器がさらに多く存在しうる。
　以下、受電器２Ａ、２Ｂ、又はその他の同様の受電器を区別せずに、受電器２と称す。受電器２は、調整部２７Ａ、２７Ｂと同様の調整部２７を有することとして説明を行う。
　送電器１は、テスト送電を行うために各受電器２に所定の電力を送電し、各受電器２と通信を行う（ステップＡａ）。この結果、各受電器２は、受電電力と定格出力を表すデータを送信器１に送信する（ステップＢａ）。
　送電器１は、各受電器２のｋ値の初期値ｋ０と総充電時間の初期値Ｔ０を算出し、ｋ０Ｑ値によるグループ分けを行う（ステップＳ１）。
　ここでは、一例として、ｋＡＱ値を受電効率に変換してグループ分けを行う。図２２に示すように、受電効率η（％）が９０≦η＜１００、８０≦η＜９０、７０≦η＜８０、６０≦η＜７０、５０≦η＜６０、４０≦η＜５０、３０≦η＜４０、２０≦η＜３０、１０≦η＜２０、０≦η＜1０のグループＧ１～Ｇ１０に分ける。すなわち、受電効率を１０％毎に区切り、１０個のグループに分けられるようにする。
　なお、ｋＱ値を受電効率ηに変換する式は次式（４）である。このため、ｋ０Ｑ値によるグループ分けを行う際には、式（４）を用いてｋＱ値を受電効率ηに変換してグループ分けを行えばよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　送電器１は、受電器２の調整部２７を調整してｋ値を最大値に変更する変更通知を受電器２に送信する（ステップＳ２、ステップＡｂ）。この結果、各受電器２は、調整部２７を駆動して二次側共振コイル２１ａの角度を調整し、送電器１から受電する電力が最大になる角度を求める。
　各受電器２は、受電する電力が最大になる角度を求めると、調整部２７を受電する電力が最大になる角度に設定し、設定が完了したことを表す信号を送電器１に送信する（ステップＢｂ）。
　送電器１は、各受電器２からステップＢｂによる信号を受信すると、各受電器２のｋ値の最大値ｋＡと総充電時間ＴＡを算出し、ｋＡＱ値によるグループ分けを行う（ステップＳ３）。すなわち、ｋＡＱ値に対応する受電効率を用いて、再度グループ分けを行う。
　送電器１は、総充電時間Ｔ０とＴＡについて、Ｔ０≧ＴＡが成立するかどうかを判定する（ステップＳ４）。
　送電器１は、Ｔ０≧ＴＡが成立すれば（Ｓ４：ＹＥＳ）、送電を行う１つのグループを選択し、選択したグループ内の受電器２に送電する電力を設定する（ステップＳ５）。
　また、このとき、送電器１は、選択したグループの受電器２に、ｋ値を最大値に変更する指令を送信し（ステップＡｃ）、受電器２からｋ値を最大値に変更したことを表す信号を受信する（ステップＢｃ）。
　ここで、ステップＳ５で選択するグループは、ｋＱ値の大きいグループ、又は、受電器２の数が多いグループ等が好ましい。ここでは、一例として、ｋＱ値が最も大きいグループを選択することとする。
　また、ステップＳ５で設定する電力は、選択したグループに含まれる受電器２の受電効率と、定格出力とを用いて求めればよい。
　送電器１は、ステップＳ５で選択したグループ以外のグループの受電器２に電力を送電しないようにするために、ステップＳ５で選択したグループ以外のグループの受電器２の受電をオフにする（ステップＳ６、ステップＡｄ）。
　受電をオフにするには、二次側共振コイル２１ａを含むＬＣ共振回路をオフにすればよいため、例えば、二次側共振コイル２１ａが図５Ａに示す回路構成を有する場合には、スイッチ２１３をオフにすればよい。
　なお、ステップＳ６及びステップＡｄでは、ステップＳ５で選択したグループの受電器２の受電をオンにする。例えば、二次側共振コイル２１ａが図５Ａに示す回路構成を有する場合には、スイッチ２１３をオンにすればよい。
　送電器１は、ステップＳ５で選択したグループの受電器２から受電をオンにしたことを表す信号と、ステップＳ５で選択したグループ以外のグループの受電器２から受電をオフにしたことを表す信号とを受信すると（ステップＢｄ）、送電を開始する（ステップＳ７）。
　送電器１は、ステップＳ５で選択したグループの受電器２の中で、充電が完了した受電器２があるかどうかを判定する（ステップＳ８）。送電器１は、充電が完了した受電器２から充電完了通知を受信した（ステップＢｅ）ときに、充電が完了した受電器２がある（Ｓ８：ＹＥＳ）と判定すればよい。
　なお、ステップＳ８の処理は、充電が完了した受電器２がある（Ｓ８：ＹＥＳ）と判定するまで繰り返し実行する。また、送電器１は、充電が完了した受電器２がある（Ｓ８：ＹＥＳ）と判定すると、フローをステップＳ９に進行させる。
　送電器１は、送電を一旦停止する（ステップＳ９）。送電しているグループの中に、充電が完了した受電器２があるため、送電電力を再設定する必要があるからである。
　送電器１は、充電が完了した受電器２の受電をオフにする（ステップＳ１０、ステップＡｅ）。
　送電器１は、すべての受電器２の充電が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の処理は、例えば、ステップＳ５で選択したグループに含まれるすべての受電器２のＩＤ(Identification)を用いて判定すればよい。
　送電器１は、すべての受電器２の充電が完了していない（Ｓ１１：ＮＯ）と判定すると、送電電力を再設定する（ステップＳ１２）。送電器１は、選択したグループに残っている受電器２の受電効率と、定格出力とを用いて送電電力を再設定すればよい。
　ステップＳ１２の処理が終了すると、フローはステップＳ７にリターンする。この結果、ステップＳ１１において、送電器１がすべての受電器２の充電が完了した（Ｓ１１：ＹＥＳ）と判定するまで、ステップＳ７～Ｓ１２の処理が繰り返し行われる。
　送電器１は、すべての受電器２の充電が完了した（Ｓ１１：ＹＥＳ）と判定すると、すべてのグループの充電が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１３）。グループ毎に順番に充電を行うためである。
　送電器１は、すべてのグループの充電が完了していない（Ｓ１３：ＮＯ）と判定すると、未充電のグループのうちの１つのグループを選択し、選択したグループの受電器２の受電をオンにする（ステップＳ１４）。これにより、選択したグループの受電器２に、送電器１から受電をオンにする指令が送信される（ステップＡｆ）。
　送電器１は、選択したグループ内の受電器２に送電する電力を設定する（ステップＳ１５）。
　また、このとき、送電器１は、選択したグループの受電器２に、ｋ値を最大値に変更する指令を送信し（ステップＡｃ）、受電器２からｋ値を最大値に変更したことを表す信号を受信する（ステップＢｃ）。
　送信器１は、ステップＳ１５の処理が終了すると、フローをステップＳ７にリターンし、送電を開始する。
　この結果、すべてのグループについて充電が行われ、送電器１がすべてのグループの充電が完了した（Ｓ１３：ＹＥＳ）と判定すると、一連の処理が終了する（エンド）。
　また、送信器１は、ステップＳ４において、総充電時間Ｔ０とＴＡについて、Ｔ０≧ＴＡが成立しない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、ステップＳ３でｋＡＱ値によるグループ分けで得られたすべてのグループについて、受電効率が１つ下のレベルのグループに移動させるためにｋ値を最大値ｋＡから変化させる変化量Δｋをグループ毎に求める（ステップＳ１６）。
　このとき、最大値ｋＡで得られる最大の受電効率を１つ下のレベルのグループの上限値に変更する受電効率の変化分を、式（４）を用いて、最大値ｋＡから変化させる変化量Δｋに換算して求めればよい。
　例えば、図２２に示すグループＧ１に含まれる受電器２については、グループＧ２に含まれるようにするために、ｋ値の最大値ｋＡから低下させる変化量Δｋを求める。より具体的には、ｋ値の最大値ｋＡであるときの受電効率が９２％である受電器２については、グループＧ２の上限値である９０％未満まで受電効率を低下させるために必要なｋ値の変化量Δｋを求める。
　送電器１は、すべてのグループのすべての受電器２について、ｋ値の変化量Δｋを求め、グループ毎の合計値を計算する。なお、ｋ値と受電効率とは、線形的に変化すると考えてよいため、ｋ値の変化量Δｋは、例えば、ｋ値の初期値ｋ０及び初期値ｋ０のときの受電効率と、ｋ値の最大値ｋＡ及び最大値ｋＡのときの受電効率とを用いて、補間することによって求めればよい。
　送電器１は、ステップＳ１６で求めたｋ値の変化量Δｋのグループ毎の平均値が最小のグループを選択し、選択したグループの受電器２のｋ値を変更する（ステップＳ１７）。
　このとき、送電器１は、選択したグループの受電器２に、ｋ値を最大値ｋＡから変化量Δｋだけ低下させたｋ値に変更する指令を送信し（ステップＡｃ）、受電器２からｋ値を変更したことを表す信号を受信する（ステップＢｃ）。
　なお、選択したグループに複数の受電器２がある場合は、各受電器２についてステップＳ１７及びＡｃの処理を行い、その結果、各受電器２からｋ値を変更したことを表す信号を受信する（ステップＢｃ）。
　この結果、グループの数が減らされることになる。総充電時間の短縮を図るためにグループ数を減らすのである。なお、ステップＳ１７において、変化量Δｋのグループ毎の平均値が最小のグループが複数ある場合は、該当するすべてのグループについてｋ値を変更してもよいし、該当するグループのうちの少なくとも１つについてｋ値を変更してもよい。
　送電器１は、各受電器２からステップＢｃによる信号を受信すると、各受電器２のｋ値を最大値ｋＡから変化量Δｋだけ低下させたｋ値に変更させた後の総充電時間ＴＢを算出する（ステップＳ１８）。
　送電器１は、総充電時間Ｔ０とＴＢについて、Ｔ０≧ＴＢが成立するかどうかを判定する（ステップＳ１９）。
　送電器１は、Ｔ０≧ＴＢが成立しない（Ｓ１９：ＮＯ）場合は、フローをステップＳ１６にリターンさせる。
　そして、送電器１は、すべてのグループについて、受電効率が２つ下のレベルのグループに移動させるためにｋ値を最大値ｋＡから変化させる変化量Δｋの平均値をグループ毎に求める（ステップＳ１６）。このとき、受電効率が２つ下のグループの上限値まで低下させるために最大値ｋＡから変化させる変化量Δｋを求めればよい。
　このように、Ｔ０≧ＴＢが成立せずに（Ｓ１９：ＮＯ）、フローがステップＳ１６にリターンされた場合には、ステップＳ１６～Ｓ１９のループを辿る毎に、ステップＳ１６で低下させるレベルを１つずつ増やして行けばよい。
　すなわち、送電器１は、ステップＳ１６～Ｓ１９のループが２週目のときには、受電効率がレベルが２つ下のグループに移動させるためにｋ値を変化させる変化量Δｋをグループ毎に求める。また、送電器１は、ステップＳ１６～Ｓ１９のループが３週目のときには、受電効率のレベルが３つ下のグループに移動させるためにｋ値を変化させる変化量Δｋをグループ毎に求めればよく、ループを辿る回数が増える毎に、１つずつグループのレベルを下げて行けばよい。
　このようにして、Ｔ０≧ＴＢが成立する（Ｓ１９：ＹＥＳ）まで、ステップＳ１６～Ｓ１９の処理が繰り返し行われる。
　送電器１は、Ｔ０≧ＴＢが成立する（Ｓ１９：ＹＥＳ）と判定すると、フローをステップＳ５に進行させる。その後、送電器１は、ステップＳ５以下の処理を実行する。
　図２３は、受電器２の制御内容を示すフローチャートである。
　受電器２は、送電器１から受電が可能なエリアに入ると、受電を行い、送信器１と通信を行う（ステップＳ３１）。このとき、受電器２は、送電器１からテスト送電用の所定の電力を受電し（ステップＡａ）、充電電力を測定する。
　例えば、受電器２の利用者が受電器２の受電をオンにした状態で送電器１に近づけることにより、ステップＳ３１の処理が行われる。
　受電器２は、受電電力と定格出力を表すデータを送信器１に送信する（ステップＳ３２、ステップＢａ）。
　受電器２は、送電器１からｋ値の変更通知を受信したかどうかを判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理は、ｋ値の変更通知を受信するまで繰り返し行われる。
　このとき、受電器２には、調整部２７を調整してｋ値を最大値に変更する変更通知が送電器１から送信される（ステップＡｂ）。受電器２は、変更通知を受信（Ｓ３３：ＹＥＳ）したと判定した場合は、ｋ値を最大値ｋＡに変更する（ステップＳ３４）。変更通知を受信した受電器２は、調整部２７を調整して受電電力が最大になる調整部２７の角度を探索し、最大の受電電力を与える角度に設定する。最大の受電電力を与える角度は、ｋ値が最大値ｋＡになる角度だからである。
　受電器２は、最大値ｋＡへの設定が完了すると、設定が完了したことを表す信号を送電器へ送る（ステップＳ３５、ステップＢｂ）。
　受電器２は、送電器１からｋ値を変更する指令を受信したかどうかを判定する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６の処理を行うのは、送電器１がステップＳ５又はＳ１７の処理を行う場合である。
　従って、受電器２は、ステップＳ３６において、送電器１のステップＳ５又はＳ１７の処理によるｋ値を変更する指令（ステップＡｃ）を受信したかどうかを判定する。送電器１がステップＳ５の処理を行う場合は、ステップＳ３６で受電器２が受信する指令は、ｋ値を最大値ｋＡに設定する指令である。また、送電器１がステップＳ１７の処理を行う場合は、ステップＳ３６で受電器２が受信する指令は、ｋ値を最大値ｋＡから変化量Δｋだけ低下させたｋ値に設定する指令である。
　受電器２は、ｋ値を変更する指令を受信した（Ｓ３６：ＹＥＳ）と判定すると、指令に従いｋ値を変更する（ステップＳ３７）。そして、受電器２は、ｋ値を変更したことを表す信号を送電器１に送信する（ステップＢｃ）。受電器２は、ステップＳ３７の処理を完了すると、フローをステップＳ３８に進める。
　また、受電器２は、ステップＳ３６において、ｋ値を変更する指令を受信していない（Ｓ３６：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ３８に進行させる。なお、送電器１からｋ値を変更する指令を受信しない（Ｓ３６：ＮＯ）場合は、グループ分けが完了した場合である。
　受電器２は、自己がｋ値の変更対象になっているかどうかを判定する（ステップＳ３８）。より具体的には、受信器２は、受電対象のグループに含まれているかどうかを判定する。
　受電対象になっているかどうかは、ステップＡｄの処理による受電をオフにする指令、又は、ステップＡｆの処理による受電をオンにする指令のいずれを受信したかで判定すればよい。
　受電器２は、受電をオフにする指令を受信した場合は、受電対象でない（Ｓ３８：ＮＯ）と判定し、受電をオフにする（ステップＳ３９）。例えば、例えば、二次側共振コイル２１ａが図５Ａに示す回路構成を有する場合には、スイッチ２１３をオフにすればよい。受電器２は、受電をオフにしたことを表す信号を送電器１に送信する（ステップＢｄ）。
　なお、受電器２は、受電をオフにする（ステップＳ３９）と、フローをステップＳ３８にリターンする。受電対象になる場合に備えるためである。
　受電器２は、受電をオンにする指令を受信した場合は、受電対象である（Ｓ３８：ＹＥＳ）と判定し、受電をオンにする（ステップＳ４０）。例えば、例えば、二次側共振コイル２１ａが図５Ａに示す回路構成を有する場合には、スイッチ２１３をオンにすればよい。受電器２は、受電をオンにしたことを表す信号を送電器１に送信する（ステップＢｄ）。
　ステップＢｄによる受電をオフにした信号と、受電をオンにした信号とをすべての受電器２から送電器１が受信すると、送電器１が送電を開始し、受電をオンにした受電器２の充電が行われる。
　受電器２は、充電が完了したかどうかを判定する（ステップＳ４１）。充電の完了は、自己の定格出力と、単位時間あたりの受電量と、充電が開始されてからの経過時間とに基づいて判定すればよい。受電器２は、充電が完了していない（Ｓ４１：ＮＯ）と判定すると、受電器２の制御周期毎に、ステップＳ４１の処理を繰り返し行う。
　受電器２は、充電が完了した（Ｓ４１：ＹＥＳ）と判定すると、充電が完了したことを表す通知信号を送電器１へ送信する（ステップＳ４２、ステップＢｅ）。この結果、受電器２は送電器１によって受電がオフにされる（ステップＡｅ）。
　受電器２は、送電器１から受電をオフにする指令（ステップＡｅ）を受信すると、受電をオフにする（ステップＳ４３）。
　以上により、受電器２の充電が完了する。受電器２は、自己が受電対象になるまでステップＳ３８の処理を繰り返し実行する。受電器２がステップＳ３８の処理を繰り返し実行している間に、送電器１は、ステップＳ７～Ｓ１５の処理を繰り返すことにより、すべての受電器２が充電される。
　以上より、実施の形態によれば、ｋＱ値に基づくグループ分けを行うことにより、すべての受電器２を充電するための総充電時間の短縮化を図ることができる。
　従って、実施の形態によれば、効率的に送電することのできる無線給電システム、送電器、及び、送電方法を提供することができる。
　なお、図２３に示す送電器１の処理の代わりに、図２４又は図２５に示す処理を行ってもよい。
　図２４は、実施の形態の第１変形例による送電器１の制御内容を示すフローチャートである。図２３の処理は、ステップＳ３の最大値ｋＡによるグループ分けで、グループの数がステップＳ１でグループ分けされた際の初期のグループの数よりも増えて、かつ、ステップＳ４でＴ０≧ＴＡが成立しないと判定した場合に行えばよい処理である。
　まず、送電器１は、ステップＳ１のグループ分けで得られた初期のグループ数をＮとする（ステップＳ２０）。
　送電器１は、すべての受電器２をＮ個のグループに分ける複数通りの分け方の中で、すべての受電器２のｋ値（ｋＢ）がｋ０≦ｋＢ≦ｋＡを満たす分け方によって得られるグループ毎の充電時間の総充電時間ＴＢを求める（ステップＳ２１）。
　ここで、総充電時間ＴＢは、ｋ０≦ｋＢ≦ｋＡを満たすグループへの分け方が複数通りある場合に、各分け方によって得られるグループ毎の充電時間を求め、各分け方で得られるすべてのグループの充電時間の総和として求める。従って、ｋ０≦ｋＢ≦ｋＡを満たすグループの分け方の数と等しい数の総充電時間ＴＢが求められる。
　送電器１は、総充電時間ＴＢが最小になるグループ分けは１通りであるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。
　送電器１は、グループ分けは１通りである（Ｓ２２：ＹＥＳ）場合は、すべての受電器２のｋ値を、各受電器２のために求められたｋＢに変更する（ステップＳ２３）。このとき、送電器１は、各グループの受電器２に、ｋ値をｋＢに変更する指令を送信する（ステップＡｃ）。
　なお、各受電器２のｋ値（ｋＢ）は、すべて異なる可能性があるため、ｋ値（ｋＢ）は、ステップＳ２１で受電器２毎に求められ、ステップＳ２３で設定される。
　送電器１は、総充電時間ＴＢが最小になるグループ分けが１通りではない（Ｓ２２：ＮＯ）と判定した場合は、総充電時間ＴＢが最小になる複数のグループ分けのうち、ｋ値（ｋＢ）の平均値が最も大きいグループ分けを選択する（ステップＳ２４）。
　送電器１は、ステップＳ２４の処理が終了すると、フローをステップＳ２３に進行させ、すべての受電器２のｋ値を、ステップＳ２４で選択したグループ分けによるｋ値（ｋＢ）に変更する（ステップＳ２３）。
　以上、ｋＱ値に基づくグループ分けを行うことにより、すべての受電器２を充電するための総充電時間の短縮化を図ることができる。
　従って、実施の形態によれば、効率的に送電することのできる無線給電システム、送電器、及び、送電方法を提供することができる。
　また、ここでは、図２４に示す処理を図２３の処理の代わりに実行する形態について説明したが、図２４に示す処理は、例えば、図２１に示すステップＳ１９でＮＯと判定された場合に行ってもよい。
　図２５は、実施の形態の第２変形例による送電器１の制御内容を示すフローチャートである。図２５の処理は、ステップＳ４でＴ０≧ＴＡが成立しないと判定した場合に、図２３に示す処理の代わりに行うことのできる処理である。
　送電器１は、すべての受電器２を複数のグループに分ける複数の分け方の中で、すべての受電器２のｋ値（ｋＢ）がｋ０≦ｋＢ≦ｋＡを満たす分け方によるグループ毎の充電時間の総充電時間ＴＢと受電効率の平均値ＰＢを求める（ステップＳ２５）。
　受電器１は、最適化手法を用いて、ステップＳ２５で求めたグループの分け方において、Ｔ０≧ＴＢが成立する分け方であって、平均値ＰＢが最大になる分け方を求める（ステップＳ２６）。
　ここで、最適化手法によるグループ分けとしては、例えば、メタヒューリスティクス（最適化手法）を用いたグループ分けを行えばよい。メタヒューリスティクスによるステップは、次の１から５のようになる。
　１．初期値ｋ０と最大値ｋＡより、その受電器２が属することが可能なグループが決まる。
　２．すべての分け方によるグループ分けを行った場合の総充電時間を算出する。
　３．総充電時間が最短の分け方を選出する。
　４．総充電時間が最短の分け方が１つの場合は、その分け方が解となる。
　５．総充電時間が最短の組み合わせが２つ以上ある場合は、受電効率（平均値）が高いグループを比較し、受電効率が最も高いグループが存在する組み合わせが解となる。または、受電効率が最も高いグループに属する受電器２の数が一番多い組み合わせを解としてもよい。
　送電器１は、ステップＳ２６の処理が終了すると、すべての受電器２のｋ値を、ステップＳ２６で選択したグループの分け方によるｋ値（ｋＢ）に変更する（ステップＳ２７）。このとき、送電器１は、各グループの受電器２に、ｋ値をｋＢに変更する指令を送信する（ステップＡｃ）。
　以上、ｋＱ値に基づくグループ分けを行うことにより、すべての受電器２を充電するための総充電時間の短縮化を図ることができる。
　従って、実施の形態によれば、効率的に送電することのできる無線給電システム、送電器、及び、送電方法を提供することができる。
　また、ここでは、図２５に示す処理を図２３の処理の代わりに実行する形態について説明したが、図２５に示す処理は、例えば、図２１に示すステップＳ１９でＮＯと判定された場合に行ってもよい。
　図２６は、実施の形態の送電方法によるグループ分けの一例を示す図である。以下で説明するグループ分けは、送電器１（図１７参照）が実行する処理である。また、ここでは６つの受電器２（図１７参照）のそれぞれの受電効率と充電時間を[1]～[6]で示す。
　また、グループＧ２は受電効率が８０％以上で９０％未満の受電器２を割り当てるグループであり、グループＧ４は受電効率が６０％以上で７０％未満の受電器２を割り当てるグループであり、グループＧ６は受電効率が４０％以上で５０％未満の受電器２を割り当てるグループであることとする。
　まず、送電器１は、各受電器２のｋ値の初期値ｋ０と総充電時間の初期値Ｔ０を算出し、ｋ０Ｑ値によるグループ分けを行う。これは、図２０に示すステップＳ１の処理であり、ｋ値の初期値ｋ０と総充電時間の初期値Ｔ０とに基づく初期状態でのグループ分けが行われる。なお、グループ分けには、図２２に示すデータを用いる。
　図２６では、[1]と[2]の受電器２がグループＧ２に分けられる。[1]の受電器２の受電効率と充電時間は、８９％と１０秒（ｓ）であり、[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と１０秒（ｓ）である。
　また、[3]と[4]の受電器２がグループＧ４に分けられる。[3]の受電器２の受電効率と充電時間は、６９％と１０秒（ｓ）であり、[4]の受電器２の受電効率と充電時間は、６０％と１０秒（ｓ）である。
　また、[5]と[6]の受電器２がグループＧ６に分けられる。[5]の受電器２の受電効率と充電時間は、４８％と１０秒（ｓ）であり、[6]の受電器２の受電効率と充電時間は、４０％と１０秒（ｓ）である。
　以上のような初期状態でのグループ分けによるグループＧ２の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ４の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ６の充電時間は１０秒（ｓ）である。各グループでは同時に充電を行うため、各グループの充電時間は、グループ内における最長の充電時間によって決まるからである。
　従って、初期状態でのグループ分けによるグループＧ２、Ｇ４、Ｇ６の総充電時間は３０秒（ｓ）である。
　次に、受電器２が調整部２７を調整してｋ値を最大値に変更し、送電器１は、最大値ｋＡと総充電時間ＴＡを算出して再度グループ分けを行う。これは、図２０に示すステップＳ２、Ｓ３の処理である。
　ここで、ｋ値が最大値ｋＡに変更されると、[1]の受電器２の受電効率と充電時間は、８９％と１０秒（ｓ）であり、[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と１０秒（ｓ）であり、[1]と[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、初期状態と変わっていない。これは、初期状態において、最大値ｋＡが得られていたことを意味する。
　また、[3]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と１０秒（ｓ）になっており、受電効率が増大している。
　また、[4]、[5]、[6]の受電器２の受電効率と充電時間は、すべて６０％と１０秒（ｓ）になっており、受電効率が増大している。
　この結果、最大値ｋＡによるグループ分けでは、[1]、[2]、[3]の受電器２がグループＧ２に分けられ、[4]、[5]、[6]の受電器２がグループＧ４に分けられる。また、各受電器２の充電時間は、すべて１０秒である。
　以上のような最大値ｋＡによるグループ分けによるグループＧ２の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ４の充電時間は１０秒（ｓ）である。
　従って、最大値ｋＡによるグループ分けによるグループＧ２とＧ４の総充電時間ＴＡは２０秒（ｓ）である。
　このように、総充電時間は、ｋ値を初期値ｋ０から最大値ｋＡに増大させることにより、初期値Ｔ０（３０秒）から総充電時間ＴＡ（２０秒）まで短縮化されたことになる。
　図２７は、実施の形態の送電方法によるグループ分けの一例を示す図である。
　まず、送電器１は、各受電器２のｋ値の初期値ｋ０と総充電時間の初期値Ｔ０を算出し、ｋ０Ｑ値によるグループ分けを行う。これは、図２０に示すステップＳ１の処理であり、ｋ値の初期値ｋ０と総充電時間の初期値Ｔ０とに基づく初期状態でのグループ分けが行われる。なお、グループ分けには、図２２に示すデータを用いる。
　図２７では、[1]、[2]、[3]の受電器２がグループＧ３に分けられる。[1]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と１０秒（ｓ）であり、[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と９秒（ｓ）であり、[3]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と８秒（ｓ）である。
　また、[4]、[5]、[6]の受電器２がグループＧ６に分けられる。[4]の受電器２の受電効率と充電時間は、４０％と１０秒（ｓ）であり、[5]の受電器２の受電効率と充電時間は、４０％と７秒（ｓ）であり、[6]の受電器２の受電効率と充電時間は、４９％と７秒（ｓ）である。
　以上のような初期状態でのグループ分けによるグループＧ３の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ６の充電時間は１０秒（ｓ）である。各グループでは同時に充電を行うため、グループＧ３の充電時間は、充電時間が最長の[1]の充電時間によって決まり、グループＧ６の充電時間は、充電時間が最長の[4]の充電時間によって決まるからである。
　従って、初期状態でのグループ分けによるグループＧ３及びＧ６の総充電時間は２０秒（ｓ）である。
　次に、受電器２が調整部２７を調整してｋ値を最大値に変更し、送電器１は、最大値ｋＡと総充電時間ＴＡを算出して再度グループ分けを行う。これは、図２０に示すステップＳ２、Ｓ３の処理である。
　ここで、ｋ値が最大値ｋＡに変更されると、[1]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と１０秒（ｓ）であり、[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と９秒（ｓ）であり、[3]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と８秒（ｓ）である。
　また、[4]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と１０秒（ｓ）になっており、[5]の受電器２の受電効率と充電時間は、５０％と７秒（ｓ）になっている。
　また、[6]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と７秒（ｓ）になっている。
　この結果、最大値ｋＡによるグループ分けでは、[1]、[2]、[6]の受電器２がグループＧ２に分けられ、[3]、[4]の受電器２がグループＧ３に分けられ、[5]の受電器２がグループＧ５に分けられる。
　以上のような最大値ｋＡによるグループ分けによるグループＧ２の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ３の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ５の充電時間は７秒（ｓ）である。各グループの充電時間は、最長の充電時間によって決まるからである。
　従って、最大値ｋＡによるグループ分けによるグループＧ２、Ｇ３、Ｇ５の総充電時間ＴＡは２７秒（ｓ）である。
　図２７に示すケースでは、総充電時間は、ｋ値を初期値ｋ０から最大値ｋＡに増大させることにより、初期値Ｔ０（２０秒）から総充電時間ＴＡ（２７秒）に延びている。これは、図２０に示すステップＳ４でＮＯと判定される場合である。
　このような場合には、例えば、図２３に示す処理を実行して、グループの数を初期状態のグループ数に戻すことによって総充電時間を短縮化することができる。図２４に示す処理を実行した結果、[1]の受電器２の受電効率と充電時間は、７９％と１０秒（ｓ）であり、[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、７９％と９秒（ｓ）であり、[3]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と８秒（ｓ）である。
　また、[4]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と１０秒（ｓ）になっており、[5]の受電器２の受電効率と充電時間は、５０％と７秒（ｓ）になっている。
　また、[6]の受電器２の受電効率と充電時間は、７９％と７秒（ｓ）になっている。
　この結果、図２４に示す処理によるグループ分けでは、[1]、[2]、[3]、[4]、[6]の受電器２がグループＧ３に分けられ、[5]の受電器２がグループＧ５に分けられる。
　以上のようなグループ分けによるグループＧ３の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ５の充電時間は７秒（ｓ）である。
　従って、図２４に示す処理によるグループ分けによるグループＧ３及びＧ５の総充電時間は１７秒（ｓ）である。
　このように、総充電時間は、図２４に示す処理によるグループ分けを行うことにより、初期値Ｔ０（２０秒）から１７秒まで短縮化されたことになる。
　なお、図２７に示す最大値ｋＡによるグループ分けから図２４に示す処理によるグループ分けを行う処理は、最大値ｋＡによるグループ分けから図２１に示す処理によるグループ分けを行う処理として捉えることもできる。
　図２８は、図２７の最大値ｋＡによるグループ分けから、図２４の処理によってグループ分けをやり直す際におけるすべての分け方を示す図である。
　図２７に示すように、最大値ｋＡにおける[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]の６個の受電器２の受電効率は、それぞれ、８０％、８０％、７０％、７０％、５０％、８０％である。
　６個の受電器２は、３つのグループに分けられているため、図２４の処理によって初期状態のグループ数である２つのグループに戻すためにｋ値を変更する組み合わせを考える。
　最大値ｋＡによる上述のような受電効率の[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]の６個の受電器２を２つのグループ１と２に分ける分け方は、図２８に示すＮｏ．１～Ｎｏ．３１の３１通りの組み合わせが考えられる。
　３１通りの組み合わせの中で、６個の受電器２のうちのいずれか１又は複数の受電器２のｋ値を変更することにより、２つのグループに分けることができるのは、Ｎｏ．５、Ｎｏ．１９、Ｎｏ．２１、Ｎｏ．２２の４つである。これら４つは成立可能であるため○印で示す。成立不可能な組み合わせには×印を示す。
　Ｎｏ．５、Ｎｏ．１９、Ｎｏ．２１、Ｎｏ．２２をそれぞれ実現するために、ステップＳ２１の処理で総充電時間ＴＢを求めると、それぞれ、１７秒、２０秒、１７秒、２０秒になる。
　従って、総充電時間ＴＢが最短の組み合わせはＮｏ．５とＮｏ．２１の２つがあり、ステップＳ２２の処理はＮＯとなる。
　そして、ステップＳ２３で、Ｎｏ．５とＮｏ．２１の２つの組み合わせのうち、ｋＢＱが大きい方を選択することになる。
　ここで、Ｎｏ．５の組み合わせは、[4]の受電器２のみのｋ値を調整すればよく、より具体的には[4]の受電器２の受電効率を８０％から７９％に低下させればよい。
　これに対して、Ｎｏ．２１の組み合わせは、[4]と[5]の受電器２のｋ値を調整する必要があり、より具体的には[4]と[5]の受電器２の受電効率を８０％から７９％に低下させる必要がある。
　このため、ステップＳ２３では、Ｎｏ．５とＮｏ．２１の２つの組み合わせのうち、ｋＢＱがより大きいＮｏ．５の組み合わせを選択することになる。
　図２９は、実施の形態の送電方法によるグループ分けの一例を示す図である。
　まず、送電器１は、各受電器２のｋ値の初期値ｋ０と総充電時間の初期値Ｔ０を算出し、ｋ０Ｑ値によるグループ分けを行う。これは、図２０に示すステップＳ１の処理であり、ｋ値の初期値ｋ０と総充電時間の初期値Ｔ０とに基づく初期状態でのグループ分けが行われる。なお、グループ分けには、図２２に示すデータを用いる。
　図２９では、[1]、[2]、[3]の受電器２がグループＧ３に分けられる。[1]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と１０秒（ｓ）であり、[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と９秒（ｓ）であり、[3]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と８秒（ｓ）である。
　また、[4]、[5]、[6]の受電器２がグループＧ６に分けられる。[4]の受電器２の受電効率と充電時間は、４０％と１０秒（ｓ）であり、[5]の受電器２の受電効率と充電時間は、４０％と７秒（ｓ）であり、[6]の受電器２の受電効率と充電時間は、４５％と７秒（ｓ）である。
　以上のような初期状態でのグループ分けによるグループＧ３の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ６の充電時間は１０秒（ｓ）である。
　従って、初期状態でのグループ分けによるグループＧ３及びＧ６の総充電時間は２０秒（ｓ）である。
　次に、受電器２が調整部２７を調整してｋ値を最大値に変更し、送電器１は、最大値ｋＡと総充電時間ＴＡを算出して再度グループ分けを行う。これは、図２０に示すステップＳ２、Ｓ３の処理である。
　ここで、ｋ値が最大値ｋＡに変更されると、[1]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と１０秒（ｓ）であり、[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と９秒（ｓ）であり、[3]の受電器２の受電効率と充電時間は、７１％と８秒（ｓ）である。
　また、[4]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と１０秒（ｓ）になっており、[5]の受電器２の受電効率と充電時間は、５０％と７秒（ｓ）になっている。
　また、[6]の受電器２の受電効率と充電時間は、８０％と７秒（ｓ）になっている。
　この結果、最大値ｋＡによるグループ分けでは、[1]、[2]、[6]の受電器２がグループＧ２に分けられ、[3]、[4]の受電器２がグループＧ３に分けられ、[5]の受電器２がグループＧ５に分けられる。
　以上のような最大値ｋＡによるグループ分けによるグループＧ２の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ３の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ５の充電時間は７秒（ｓ）である。各グループの充電時間は、最長の充電時間によって決まるからである。
　従って、最大値ｋＡによるグループ分けによるグループＧ２、Ｇ３、Ｇ５の総充電時間ＴＡは２７秒（ｓ）である。
　図２９に示すケースでは、総充電時間は、ｋ値を初期値ｋ０から最大値ｋＡに増大させることにより、初期値Ｔ０（２０秒）から総充電時間ＴＡ（２７秒）に延びている。これは、図２０に示すステップＳ４でＮＯと判定される場合である。
　このような場合には、図２４に示す最適化処理によるグループ分けを行うことにより、[1]の受電器２の受電効率と充電時間は、７９％と１０秒（ｓ）であり、[2]の受電器２の受電効率と充電時間は、７９％と９秒（ｓ）であり、[3]の受電器２の受電効率と充電時間は、７１％と８秒（ｓ）である。
　また、[4]の受電器２の受電効率と充電時間は、７０％と１０秒（ｓ）になっており、[5]の受電器２の受電効率と充電時間は、５０％と７秒（ｓ）になっている。
　また、[6]の受電器２の受電効率と充電時間は、７９％と７秒（ｓ）になっている。
　この結果、図２４に示す最適化処理によるグループ分けでは、[1]、[2]、[3]、[4]、[6]の受電器２がグループＧ３に分けられ、[5]の受電器２がグループＧ５に分けられる。
　以上のような最適化処理によるグループ分けによるグループＧ３の充電時間は１０秒（ｓ）、グループＧ５の充電時間は７秒（ｓ）である。
　従って、最適化によるグループ分けによるグループＧ３及びＧ５の総充電時間は１７秒（ｓ）である。
　このように、総充電時間は、最適化によるグループ分けを行うことにより、初期値Ｔ０（２０秒）から１７秒まで短縮化されたことになる。
　図３０は、実施の形態の変形例による受電器２を示す図である。
　図３０に示す受電器２は、図１８に示す受電器２に、電力取出コイル２１ｂを追加した構成を有する。電力取出コイル２１ｂは、二次側共振コイル２１ａが送電器１の一次側共振コイル１１ａから磁界共鳴によって受電した電力を電磁誘導によって受電する。従って、図３０では、二次側共振コイル２１ａは中継コイルとして機能する。なお、電磁誘導コイルとしての電力取出コイル２１ｂの代わりに、二次側共振コイル２１ａと同様に磁界共鳴によって受電する共振コイルを用いてもよい。
　図３０に示す受電器２は、中継コイルとして機能する二次側共振コイル２１ａを用いることにより、送電器１から送電される電力を受電器２でより受電しやすくなる。
　図３１は、実施の形態の変形例による受電器２を示す図である。
　図３１に示す受電器２は、図１８に示す受電器２の二次側共振コイル２１ａを内蔵型にして、調整部２７を省いた構成を有するスマートフォン端末機である。図１８に示す受電器２は、送電器１からｋ値の調整制御信号を受信すると、調整制御信号による調整量を受電器２の三次元的な角度値に変換し、ディスプレイ２９Ａに角度の調整量を表示する。
　図３１では、ディスプレイ２９Ａに「あと５度、右を下げる方向に傾けて下さい」とのメッセージが表示される。受電器２の利用者は、ディスプレイ２９Ａに表示されるメッセージに従って、受電器２の角度を調整する。これにより、ｋ値が増大され、受電器２の受電効率が増大される。図３１に示すような受電器２を図１８に示す受電器２の代わりに用いて、図２０、２１、２３、２４、２５に示すようなｋ値の調整を行ってもよい。
　図３２は、実施の形態の変形例による無線給電システム１００Ａを示す図である。
　無線給電システム１００Ａは、図１７に示す無線給電システム１００の送電器１に、調整部１６を追加した構成を有する。調整部１６は、送電器１に対して、一次側共振コイル１１ａの角度を調整するために設けられている。
　送電器１と受電器２Ａ、２Ｂとの間の結合係数（ｋ値）を調整する際に、受電器２Ａ、２Ｂの調整部２７を調整することに加えて、又は、受電器２Ａ、２Ｂの調整部２７を調整することの代わりに、送電器１の調整部１６を調整してもよい。
　以上、本発明の例示的な実施の形態の無線給電システム、送電器、及び、送電方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
１　送電器
１Ａ～１Ｄ、１Ａ１～１Ａ３　送電器
２　受電器
２Ａ～２Ｆ、２Ａ１～２Ａ３、２Ｂ１～２Ｂ３、２Ｃ１、２Ｃ２　受電器
１０Ａ、１０Ｂ　外部電源
１１　ワイヤレス送電部
１１ａ、１１ａＡ、１１ａＢ、１１ａ１、１１ａ２　一次側共振コイル
１１ｂ　電力供給コイル
１２、１２Ａ、１２Ｂ　高周波電源部
１３　送電制御部
１４　通信回路部
２１、２１Ａ、２１Ｂ　ワイヤレス受電部
２１ａ　二次側共振コイル
２１ｂ　電力取出コイル
２２、２２Ａ、２２Ｂ　整流部
２３、２３Ａ、２３Ｂ　受電制御部
２４　通信回路部
２５、２５Ａ、２５Ｂ　バッテリ
１００　無線給電システム

Claims (13)

  1. 　一次側共振コイルを有する送電器と、
    　前記一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴又は電界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルとを有する複数の受電器と
    　を含む無線給電システムであって、
    　前記送電器は、
    　前記送電器と各受電器との初期状態での結合度合に基づき、前記複数の受電器を複数の第１グループに分け、
    　前記第１グループ毎にすべての前記受電器を充電するのに要する充電時間を求めるとともに、すべての前記第１グループの前記充電時間を合計して第１総充電時間を求め、
    　前記受電器に前記結合度合を前記初期状態での結合度合以上に設定させ、
    　前記設定された結合度合に基づき、前記複数の受電器を複数の第２グループに再グループ分けし、
    　前記第２グループ毎にすべての前記受電器を充電するのに要する充電時間を求めるとともに、すべての前記第２グループの前記充電時間を合計して第２総充電時間を求め、
    　前記第２総充電時間が前記第１総充電時間以下である場合に、前記送電器が送電を開始する、無線給電システム。
  2. 　前記送電器は、各受電器の受電電力に基づいて前記結合度合を求める、請求項１記載の無線給電システム。
  3. 　前記受電器は、前記送電器との結合度合を調整する調整部をさらに有し、
    　前記送電器は、前記調整部を調整させることによって前記結合度合を前記初期状態での結合度合以上に設定させる、請求項１又は２記載の無線給電システム。
  4. 　前記送電器は、前記結合度合が最大になるように前記調整部を調整する、請求項３記載の無線給電システム。
  5. 　前記調整部は、前記受電器に対して前記二次側共振コイルの角度を調整する、請求項３又は４記載の無線給電システム。
  6. 　前記送電器は、
    　前記結合度合を所定範囲毎に区切ることによってグループ分けを行っており、
    　前記第２総充電時間が前記第１総充電時間より長い場合に、前記複数の第２グループのうち、１つ下の第２グループに移動するための前記結合度合の変動量が最小の第２グループを前記１つ下の第２グループに移動させることにより、前記複数の第２グループの数よりも少ない複数の第３グループを生成し、
    　すべての前記第３グループの充電時間を合計して第３総充電時間を求め、前記第３総充電時間が前記第１総充電時間以下である場合に、前記送電器が送電を開始する、請求項１乃至５のいずれか一項記載の無線給電システム。
  7. 　前記送電器は、前記第２総充電時間が前記第１総充電時間より長く、かつ、前記第２グループの数が前記第１グループの数よりも多い場合には、前記初期状態での結合度合以上で、前記設定された結合度合以下の結合度合によって得られる第３グループであって、前記第１グループの数と等しい数の第３グループのうち、総充電時間が最短の第３グループにグループ分けを行い、前記送電器が送電を開始する、請求項１乃至５のいずれか一項記載の無線給電システム。
  8. 　前記送電器は、前記第２総充電時間が前記第１総充電時間より長い場合には、前記初期状態での結合度合以上で、前記設定された結合度合以下の結合度合によって得られる第３グループであって、平均結合度合が最大になる第３グループにグループ分けを行い、前記送電器が送電を開始する、請求項１乃至５のいずれか一項記載の無線給電システム。
  9. 　前記送電器は、前記第３総充電時間が前記第１総充電時間より長く、かつ、前記第３グループの数が前記第１グループの数よりも多い場合には、前記初期状態での結合度合以上で、前記設定された結合度合以下の結合度合によって得られる第４グループであって、前記第１グループの数と等しい数の第４グループのうち、総充電時間が最短の第４グループにグループ分けを行い、前記送電器が送電を開始する、請求項６記載の無線給電システム。
  10. 　前記送電器は、前記第３総充電時間が前記第１総充電時間より長い場合には、前記初期状態での結合度合以上で、前記設定された結合度合以下の結合度合によって得られる第４グループであって、平均結合度合が最大になる第４グループにグループ分けを行い、前記送電器が送電を開始する、請求項６記載の無線給電システム。
  11. 　前記受電器は、前記二次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴又は電界共鳴で電力を受電する共振コイル、又は、前記二次側共振コイルから電磁誘導で電力を受電する誘導コイルをさらに有する、請求項１０記載の無線給電システム。
  12. 　一次側共振コイルを含み、前記一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴又は電界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルとを有する複数の受電器に送電を行う、送電器であって、
    　前記送電器と各受電器との初期状態での結合度合に基づき、前記複数の受電器を複数の第１グループに分け、
    　前記第１グループ毎にすべての前記受電器を充電するのに要する充電時間を求めるとともに、すべての前記第１グループの前記充電時間を合計して第１総充電時間を求め、
    　前記受電器に前記結合度合を前記初期状態での結合度合以上に設定させ、
    　前記設定された結合度合に基づき、前記複数の受電器を複数の第２グループに再グループ分けし、
    　前記第２グループ毎にすべての前記受電器を充電するのに要する充電時間を求めるとともに、すべての前記第２グループの前記充電時間を合計して第２総充電時間を求め、
    　前記第２総充電時間が前記第１総充電時間以下である場合に、前記送電器が送電を開始する、送電器。
  13. 　一次側共振コイルを有する送電器と、
    　前記一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴又は電界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルと、前記送電器との結合度合を調整する調整部とを有する複数の受電器と
    　を含む無線給電システムにおける送電方法であって、
    　前記送電器が、
    　前記送電器と各受電器との初期状態での結合度合に基づき、前記複数の受電器を複数の第１グループに分け、
    　前記第１グループ毎にすべての前記受電器を充電するのに要する充電時間を求めるとともに、すべての前記第１グループの前記充電時間を合計して第１総充電時間を求め、
    　前記調整部を調整して前記結合度合を前記初期状態での結合度合以上に設定し、
    　前記設定された結合度合に基づき、前記複数の受電器を複数の第２グループに再グループ分けし、
    　前記第２グループ毎にすべての前記受電器を充電するのに要する充電時間を求めるとともに、すべての前記第２グループの前記充電時間を合計して第２総充電時間を求め、
    　前記第２総充電時間が前記第１総充電時間以下である場合に、送電を開始する、送電方法。
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