WO2021149283A1 - 無線電力伝送システム及び無線電力受信装置 - Google Patents

無線電力伝送システム及び無線電力受信装置 Download PDF

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WO2021149283A1
WO2021149283A1 PCT/JP2020/028647 JP2020028647W WO2021149283A1 WO 2021149283 A1 WO2021149283 A1 WO 2021149283A1 JP 2020028647 W JP2020028647 W JP 2020028647W WO 2021149283 A1 WO2021149283 A1 WO 2021149283A1
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wireless power
circuit
transmission system
power transmission
sinusoidal
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酒井　清秀
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三菱電機エンジニアリング株式会社
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    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Definitions

  • This disclosure relates to a wireless power transmission system and a wireless power receiving device.
  • the cause of interference in a wireless power transmission system is not limited to impedance mismatch.
  • the technique described in Patent Document 1 or Patent Document 2 (hereinafter referred to as "conventional technique") can suppress the generation of interference waves due to impedance mismatch, the generation of interference waves due to other factors is possible. There was a problem that it could not be suppressed. More specifically, there is a problem that the generation of interfering waves due to the following factors cannot be suppressed.
  • an AC voltage having a sinusoidal or substantially sinusoidal time waveform is referred to as a "sinusoidal voltage”.
  • an alternating current having a sinusoidal or substantially sinusoidal time waveform is referred to as a "sinusoidal current”.
  • the AC power corresponding to the sinusoidal voltage and the sinusoidal current is referred to as "sinusoidal power”.
  • an AC voltage having a non-sinusoidal time waveform is referred to as a "non-sinusoidal voltage”.
  • an alternating current having a non-sinusoidal time waveform is referred to as a "non-sinusoidal current”.
  • the AC power corresponding to the non-sinusoidal voltage and the non-sinusoidal current is referred to as "non-sinusoidal power”.
  • Non-sinusoidal voltage and non-sinusoidal current may occur in at least some of the lines included in the wireless power transmission system. That is, non-sinusoidal power may be generated in at least a part of the lines.
  • the non-sinusoidal power includes a fundamental wave component and also includes a harmonic component with respect to the fundamental wave component.
  • the disturbing wave corresponding to the harmonic component is radiated.
  • the antenna for wireless power transmission fulfills the function of the antenna for the harmonic component
  • the disturbing wave corresponding to the harmonic component is radiated. That is, an interfering wave caused by a harmonic component is generated. In the prior art, there is a problem that the generation of such an interfering wave cannot be suppressed.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to suppress the generation of nuisance waves due to harmonic components contained in non-sinusoidal power.
  • the wireless power transmission system is a wireless power transmission system including a wireless power transmitting device and a wireless power receiving device, and the wireless power transmitting device includes a transmission power supply circuit that outputs sine wave power and a sine.
  • a resonance type transmitting antenna for transmitting wave power, and a wireless power receiving device include a resonance type receiving antenna for receiving sine wave power, a rectifying circuit for rectifying and smoothing sine wave power, and a receiving antenna and rectification.
  • the waveform control circuit includes a waveform control circuit provided between the circuit and a reception power supply circuit including the circuit, and the waveform control circuit allows sinusoidal power to pass through and is non-sinusoidal generated by the rectification operation of the rectifier circuit. It attenuates the harmonic component contained in the wave power.
  • the wireless power receiving device includes a resonance type receiving antenna that receives sinusoidal power, a rectifying circuit that rectifies and smoothes sinusoidal power, and a waveform control circuit provided between the receiving antenna and the rectifying circuit.
  • the waveform control circuit is provided with a receiving power supply circuit including, and a waveform control circuit that allows sinusoidal power to pass through and attenuates harmonic components contained in the non-sinusoidal power generated by the rectifying operation of the rectifier circuit. It is a thing.
  • FIG. 5 is a circuit diagram corresponding to a receiving antenna, a waveform control circuit, and a rectifier circuit among wireless power receiving devices in the wireless power transmission system according to the first embodiment. It is explanatory drawing which shows the time waveform of the voltage in the connection line between a receiving antenna and a waveform control circuit.
  • FIG. 5 is another circuit diagram corresponding to a receiving antenna, a waveform control circuit, and a rectifier circuit among wireless power receiving devices in the wireless power transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is another circuit diagram corresponding to a receiving antenna, a waveform control circuit, and a rectifier circuit among wireless power receiving devices in the wireless power transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main part of the wireless power transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main part of a wireless power transmission device in the wireless power transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a main part of a wireless power receiving device in the wireless power transmission system according to the first embodiment. The wireless power transmission system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the wireless power transmission system 100 includes a wireless power transmitting device 1 and a wireless power receiving device 2.
  • the wireless power transmission system 100 is provided between the power supply 3 and the load 4. More specifically, the wireless power transmitting device 1 is provided between the power source 3 and the wireless power receiving device 2, and the wireless power receiving device 2 is provided between the wireless power transmitting device 1 and the load 4. be.
  • the power supply 3 uses an AC power supply or a DC power supply.
  • the load 4 includes, for example, a battery of a device to be supplied with power by the wireless power transmission system 100.
  • Such devices are, for example, mobile bodies (industrial robots, electric wheelchairs, electric vehicles, etc.).
  • the wireless power receiving device 2 may be mounted on such a device.
  • the wireless power transmission device 1 includes a transmission power supply circuit 11 and a transmission antenna 12.
  • the transmission power supply circuit 11 includes a power input interface circuit (hereinafter referred to as “power input I / F circuit”) 13 and an inverter circuit 14.
  • the transmission power supply circuit 11 is provided between the power supply 3 and the transmission antenna 12. More specifically, the power input I / F circuit 13 is provided between the power supply 3 and the inverter circuit 14, and the inverter circuit 14 is provided between the power input I / F circuit 13 and the transmission antenna 12. ..
  • the power input I / F circuit 13 uses an AC-DC converter or a DC-DC converter.
  • the inverter circuit 14 uses a DC-AC converter. That is, the inverter circuit 14 uses an inverter. More specifically, the inverter circuit 14 uses a class E inverter. Therefore, the voltage output by the transmission power supply circuit 11 is a sinusoidal voltage having a predetermined frequency f 0.
  • the current output by the transmission power supply circuit 11 is a sinusoidal current having a frequency f 0. That is, the power output by the transmission power supply circuit 11 is sinusoidal power having a frequency f 0.
  • the frequency f 0 is set to a value based on a standard or a regulation related to wireless power transmission. That is, the frequency f 0 is set to a different value depending on the application of the wireless power transmission system 100. Specifically, for example, the frequency f 0 is set to 6.78 MHz (MHz).
  • the power output by the transmission power supply circuit 11 is supplied to the transmission antenna 12.
  • the transmitting antenna 12 uses a resonance type antenna. Specifically, for example, the transmitting antenna 12 uses a loop antenna having a spiral shape, a loop antenna having a helical shape, or a loop antenna having a solenoid shape.
  • the transmitting antenna 12 transmits the electric power supplied by the transmitting power supply circuit 11.
  • the power output by the transmission power supply circuit 11 is sinusoidal power having a frequency f 0. Therefore, the power transmitted by the transmitting antenna 12 is also sinusoidal power having a frequency f 0.
  • the wireless power receiving device 2 includes a receiving antenna 21 and a receiving power supply circuit 22.
  • the receiving power supply circuit 22 includes a waveform control circuit 23, a rectifier circuit 24, and a power output interface circuit (hereinafter referred to as “power output I / F circuit”) 25.
  • the receiving power supply circuit 22 is provided between the receiving antenna 21 and the load 4. More specifically, the waveform control circuit 23 is provided between the receiving antenna 21 and the rectifier circuit 24, and the rectifier circuit 24 is provided between the waveform control circuit 23 and the power output I / F circuit 25. Moreover, a power output I / F circuit 25 is provided between the rectifier circuit 24 and the load 4.
  • the receiving antenna 21 uses a resonance type antenna. Specifically, for example, the receiving antenna 21 uses a loop antenna having a spiral shape, a loop antenna having a helical shape, or a loop antenna having a solenoid shape.
  • the receiving antenna 21 receives the electric power transmitted by the transmitting antenna 12.
  • the electric power transmitted by the transmitting antenna 12 is sinusoidal electric power having a frequency f 0. Therefore, the power received by the receiving antenna 21 is also sinusoidal power having a frequency f 0.
  • wireless power transmission between the transmitting antenna 12 and the receiving antenna 21 is realized.
  • the dashed arrow indicates such wireless power transmission.
  • Such wireless power transmission may be performed by any method. Specifically, for example, such wireless power transmission may be by a so-called “magnetic field resonance method”. Alternatively, for example, such wireless power transmission may be by a so-called “electric field resonance method”. Alternatively, for example, such wireless power transmission may be by a so-called “electromagnetic induction method".
  • the waveform control circuit 23 passes sinusoidal power having a frequency f 0. Therefore, the electric power received by the receiving antenna 21 passes through the waveform control circuit 23 and is supplied to the rectifier circuit 24.
  • the rectifier circuit 24 rectifies the power received by the receiving antenna 21. Further, the rectifier circuit 24 smoothes the rectified electric power.
  • the smoothed power is supplied to the load 4 via the power output I / F circuit 25.
  • the power output I / F circuit 25 uses, for example, a step-down DC-DC converter. Therefore, the voltage output by the power output I / F circuit 25 is a DC voltage having a predetermined voltage value. Further, the current output by the power output I / F circuit 25 is a direct current having a predetermined current value.
  • non-sinusoidal power is generated on the line on the input side with respect to the rectifying circuit 24.
  • the non-sinusoidal voltage in such non-sinusoidal power has, for example, a time waveform having a limited shape at the upper part and the lower part of the sinusoidal wave (that is, a substantially rectangular wave-shaped time waveform).
  • the non-sinusoidal current in such non-sinusoidal power has, for example, a time waveform having a shape corresponding to the restricted portion.
  • the fundamental wave component in such non-sinusoidal power has a frequency f 1 equivalent to a frequency f 0 . That is, the fundamental wave component corresponds to sinusoidal power having a frequency f 0.
  • the harmonic component in the non-sinusoidal power has frequencies f 2 to f N different from the frequency f 0 . More specifically, such a harmonic component has frequencies f 2 to f N that are integral multiples of the frequency f 1.
  • N is an integer of 2 or more.
  • the highest frequency f N of the frequencies f 2 to f N is, for example, about 1 gigahertz (GHz).
  • the waveform control circuit 23 attenuates such harmonic components. More specifically, the waveform control circuit 23 attenuates the harmonic component by reflecting and absorbing the harmonic component.
  • the waveform control circuit 23 includes an inductive component and a capacitive component (hereinafter collectively referred to as “LC component”) for reflecting such a harmonic component. Further, the waveform control circuit 23 includes a resistance component (hereinafter referred to as “R component”) for absorbing such harmonic components.
  • LC component capacitive component
  • R component resistance component
  • the main part of the wireless power transmission system 100 is configured.
  • the equivalent circuit of the receiving antenna 21 will be described, and the circuit configuration of the waveform control circuit 23 and the circuit configuration of the rectifier circuit 24 will be described. Further, with reference to FIGS. 5 to 10, the time waveforms of the voltages V1, V2, V3 in the wireless power receiving device 2 will be described, and the time waveforms of the currents I1, I2, I3 in the wireless power receiving device 2 will be described. ..
  • the equivalent circuit of the receiving antenna 21 includes one inductor L1. Further, the equivalent circuit of the receiving antenna 21 includes a plurality of capacitors C1. More specifically, the equivalent circuit of the receiving antenna 21 includes two capacitors C1_1 and C1-2.
  • the waveform control circuit 23 includes a plurality of inductors L2. More specifically, the waveform control circuit 23 includes two inductors L2_1 and L2_2. Further, the waveform control circuit 23 includes one capacitor C2. Further, the waveform control circuit 23 includes a plurality of ferrite beads FB. More specifically, the waveform control circuit 23 includes two ferrite beads FB_1 and FB_2.
  • inductors L2_1 and L2_2 are provided in the front stage with respect to the capacitor C2, and ferrite beads FB_1 and FB_2 are provided in the rear stage with respect to the capacitor C2.
  • connection state of each element (L2_1, L2_2, C2, FB_1, FB_2) in the waveform control circuit 23 the connection state of each inductor L2 is a series connection, and the connection state of the capacitor C2 is a shunt connection.
  • the connection state of the individual ferrite beads FB is a series connection.
  • an LC component for reflection and an R component for absorption are realized.
  • the R component for absorption is realized by the individual ferrite beads FB.
  • the specifications in the waveform control circuit 23 are harmonics.
  • the value is set so that the reflection and absorption of the wave component can be realized.
  • the capacitance value of the induced value and capacitor C2 of each inductor L2, in accordance with the frequency f 0, is set to feasible reflected harmonic component values.
  • the rectifier circuit 24 includes a plurality of diodes D. More specifically, the rectifier circuit 24 includes four diodes D_1, D_2, D_3, and D_4. A diode bridge for rectification is formed by four diodes D_1, D_2, D_3, and D_4. Further, the rectifier circuit 24 includes one capacitor C3. That is, a smoothing capacitor C3 is provided after the diode bridge for rectification.
  • V1 indicates the voltage in the connection line between the receiving antenna 21 and the waveform control circuit 23. Further, I1 indicates a current in the connection line between the receiving antenna 21 and the waveform control circuit 23. Further, V2 indicates the voltage in the connection line between the waveform control circuit 23 and the rectifier circuit 24. Further, I2 indicates a current in the connection line between the waveform control circuit 23 and the rectifier circuit 24. Further, V3 indicates the voltage in the connection line between the rectifier circuit 24 and the power output I / F circuit 25. Further, I3 indicates a current in the connection line between the rectifier circuit 24 and the power output I / F circuit 25.
  • FIG. 5 shows the time waveform of the voltage V1.
  • FIG. 6 shows the time waveform of the current I1.
  • FIG. 7 shows the time waveform of the voltage V2.
  • FIG. 8 shows the time waveform of the current I2.
  • FIG. 9 shows the time waveform of the voltage V3.
  • FIG. 10 shows the time waveform of the current I3.
  • the time waveform of the voltage V2 is non-sinusoidal (see FIG. 7).
  • the time waveform of the current I2 is also non-sinusoidal (see FIG. 8).
  • the waveform control circuit 23 since the waveform control circuit 23 is provided, the harmonic power included in the non-sinusoidal power is reflected and absorbed. Therefore, although the time waveform of the voltage V2 is non-sinusoidal (see FIG. 7), the time waveform of the voltage V1 is sinusoidal (see FIG. 5). Further, although the time waveform of the current I2 is non-sinusoidal (see FIG. 8), the time waveform of the current I1 is sinusoidal (see FIG. 6).
  • the waveform control circuit 23 it is possible to avoid the generation of non-sinusoidal power in the connection line between the receiving antenna 21 and the receiving power supply circuit 22. As a result, it is possible to avoid the generation of interfering waves due to the harmonic components included in the non-sinusoidal power. As a result, it is possible to prevent the disturbing wave from being radiated to the outside of the wireless power receiving device 2.
  • connection line between the waveform control circuit 23 and the rectifier circuit 24 an interfering wave is generated due to the harmonic component included in the non-sinusoidal power corresponding to the voltage V2 and the current I2.
  • the connection line between the waveform control circuit 23 and the rectifier circuit 24 may be provided with a member (hereinafter, referred to as “electromagnetic wave shield member”) that functions as an electromagnetic wave shield for the connection line.
  • electromagnetic wave shield member a member that functions as an electromagnetic wave shield for the connection line.
  • the level of the interfering wave may be smaller than the required level. In such a case, such an electromagnetic wave shielding member is unnecessary.
  • a wireless power transmission system usually includes the following lines. That is, the wireless power transmission system includes a wired line (that is, a connecting line) between the transmitting power supply circuit and the transmitting antenna, a wireless line between the transmitting antenna and the receiving antenna, and a wired line between the receiving antenna and the receiving power supply circuit. It includes a line (that is, a connecting line).
  • the generation of non-sinusoidal power in at least some of these lines causes interference due to the harmonic components contained in the non-sinusoidal power.
  • each of the transmitting antenna and the receiving antenna uses a small loop antenna.
  • these loop antennas tend to radiate a disturbing wave corresponding to so-called "normal mode noise".
  • Such jamming waves will have energy proportional to the fourth power of the corresponding frequency, based on the antenna gain.
  • connection line between the transmission power supply circuit and the transmission antenna is composed of a connection cable (for example, a coaxial cable).
  • a part of the connecting line between the receiving antenna and the receiving power supply circuit is composed of a connecting cable (for example, a coaxial cable).
  • a connecting cable for example, a coaxial cable.
  • So-called "common mode noise" can occur due to imbalances in individual power supply circuits or due to imbalances in individual connection lines.
  • the individual connection cables act as dipole antennas. Specifically, for example, the shielded wire of each coaxial cable functions as a dipole antenna. As a result, a disturbing wave corresponding to the common mode noise is radiated. Such jamming waves will have energy proportional to the square of the corresponding frequency.
  • an electromagnetic wave shield member that covers the entire wireless power transmission system, it is possible to prevent the above-mentioned disturbing waves from being radiated to the outside.
  • a class E inverter is used in the inverter circuit 14 of the transmission power supply circuit 11.
  • the receiving power supply circuit 22 is provided with a waveform control circuit 23.
  • the power in the connection line between the transmission power supply circuit 11 and the transmission antenna 12 can be changed to sinusoidal power.
  • the electric power in the wireless line between the transmitting antenna 12 and the receiving antenna 21 can be a sinusoidal electric power.
  • the power in the connection line between the receiving antenna 21 and the receiving power supply circuit 22 can be set to sinusoidal power.
  • an electromagnetic wave shielding member for the connection line for the connection line between the waveform control circuit 23 and the rectifier circuit 24.
  • the electromagnetic wave shield member is sufficiently smaller than the electromagnetic wave shield member that covers the entire wireless power transmission system 100. Further, it is not necessary to cover the space between the wireless power transmitting device 1 and the wireless power receiving device 2 in the electromagnetic wave shielding member. Therefore, such an electromagnetic wave shield member can be easily provided.
  • the circuit configuration of the waveform control circuit 23 is not limited to the specific example shown in FIG.
  • the waveform control circuit 23 may include at least an R component for absorption, and more preferably an LC component for reflection and an R component for absorption.
  • the circuit configuration of the waveform control circuit 23 may be as shown in FIG.
  • the circuit configuration of the waveform control circuit 23 may be as shown in FIG.
  • the waveform control circuit 23 includes a plurality of inductors L2. More specifically, the waveform control circuit 23 includes four inductors L2_3, L2_4, L2_5, and L2_6. Further, the waveform control circuit 23 includes one capacitor C2. Further, the waveform control circuit 23 includes a plurality of ferrite beads FB. More specifically, the waveform control circuit 23 includes two ferrite beads FB_3 and FB_4.
  • the inductors L2_3 and L2_4 are provided in the front stage with respect to the capacitor C2, and the inductors L2_5 and L2_6 are provided in the rear stage with respect to the capacitor C2. Further, ferrite beads FB_3 and FB_4 are provided in the subsequent stage with respect to the inductors L2_5 and L2_6.
  • connection state of each element is a series connection
  • the connection state of the capacitor C2 is It is a shunt connection
  • the connection state of the individual ferrite beads FB is a series connection.
  • L2_3, L2_4, L2_5, L2_6, C2, FB_3, FB_4) realize an LC component for reflection and an R component for absorption.
  • the R component for absorption is realized by the individual ferrite beads FB.
  • the waveform control circuit 23 includes one capacitor C2. Further, the waveform control circuit 23 includes a plurality of ferrite beads FB. More specifically, the waveform control circuit 23 includes four ferrite beads FB_5, FB_6, FB_7, and FB_8.
  • ferrite beads FB_5 and FB_6 are provided in the front stage with respect to the capacitor C2, and ferrite beads FB_7 and FB_8 are provided in the rear stage with respect to the capacitor C2. Further, regarding the connection state of each element (C2, FB_5, FB_6, FB_7, FB_8) in the waveform control circuit 23, the connection state of the capacitor C2 is a shunt connection, and the connection state of each ferrite bead FB is a series connection. be.
  • an LC component for reflection and an R component for absorption are realized.
  • the R component for absorption is realized by the individual ferrite beads FB.
  • the circuit configuration of the rectifier circuit 24 is not limited to the specific examples shown in FIGS. 4, 11 and 12. That is, the rectifier circuit 24 is not limited to the one using the diode bridge rectifier circuit.
  • the rectifier circuit 24 may use a diode rectifier circuit by another method instead of the diode bridge rectifier circuit.
  • the rectifier circuit 24 may use a synchronous rectifier type rectifier circuit including a field effect transistor instead of the diode bridge rectifier circuit.
  • the wireless power transmission system 100 is a wireless power transmission system 100 including a wireless power transmission device 1 and a wireless power receiving device 2, and the wireless power transmission device 1 is a wireless power transmission system 100.
  • a transmission power supply circuit 11 that outputs sine wave power and a resonance type transmission antenna 12 that transmits sine wave power are provided, and the wireless power receiving device 2 includes a resonance type reception antenna 21 that receives sine wave power.
  • a receiving power supply circuit 22 including a rectifying circuit 24 for rectifying and smoothing sinusoidal power, a waveform control circuit 23 provided between the receiving antenna 21 and the rectifying circuit 24, and the waveform control circuit 23
  • the sinusoidal power is passed through, and the harmonic component included in the non-sinusoidal power generated by the rectifying operation of the rectifying circuit 24 is attenuated.
  • the wireless power transmission system 100 it is possible to suppress the generation of interfering waves due to the harmonic components included in the non-sinusoidal power.
  • the waveform control circuit 23 attenuates the harmonic component by reflecting and absorbing the harmonic component.
  • the waveform control circuit 23 having the circuit configuration shown in FIG. 4, the circuit configuration shown in FIG. 11, or the circuit configuration shown in FIG. 12 can be used.
  • the waveform control circuit 23 includes an LC component for reflection and an R component for absorption.
  • the waveform control circuit 23 having the circuit configuration shown in FIG. 4, the circuit configuration shown in FIG. 11, or the circuit configuration shown in FIG. 12 can be used.
  • the wireless power receiving device 2 includes an electromagnetic wave shielding member for a connection line between the waveform control circuit 23 and the rectifier circuit 24. As a result, it is possible to prevent the disturbing wave caused by the harmonic component included in the non-sinusoidal power generated in the connecting line from being radiated to the outside of the radio power receiving device 2.
  • the transmission power supply circuit 11 includes an inverter circuit 14, and the inverter circuit 14 uses a class E inverter. As a result, the transmission power supply circuit 11 that outputs sinusoidal power can be realized.
  • the wireless power receiving device 2 includes a resonance type receiving antenna 21 that receives sinusoidal power, a rectifying circuit 24 that rectifies and smoothes sinusoidal power, and a receiving antenna 21 and a rectifying circuit 24.
  • the waveform control circuit 23 includes a waveform control circuit 23 provided between the two, and a reception power supply circuit 22 including the waveform control circuit 23, which allows sinusoidal power to pass through, and is generated by the rectification operation of the rectifier circuit 24. It attenuates the harmonic component contained in the non-sinusoidal power. As a result, in the wireless power receiving device 2, it is possible to suppress the generation of an interfering wave caused by a harmonic component included in the non-sinusoidal power.
  • the wireless power receiving device can be used in a wireless power transmission system.
  • the wireless power transmission system according to the present disclosure can be used, for example, to supply electric power to a mobile body.

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Abstract

無線電力送信装置（１）は、正弦波電力を出力する送信電源回路（１１）と、正弦波電力を送信する共振型の送信アンテナ（１２）と、を備え、無線電力受信装置（２）は、正弦波電力を受信する共振型の受信アンテナ（２１）と、正弦波電力を整流及び平滑する整流回路（２４）と、受信アンテナ（２１）と整流回路（２４）との間に設けられた波形制御回路（２３）と、を含む受信電源回路（２２）と、を備え、波形制御回路（２３）は、正弦波電力を通過させるものであり、かつ、整流回路（２４）の整流動作により発生した非正弦波電力に含まれる高調波成分を減衰させるものである。

Description

無線電力伝送システム及び無線電力受信装置
　本開示は、無線電力伝送システム及び無線電力受信装置に関する。
　従来、無線電力伝送システムにおけるインピーダンスを制御することにより、無線電力伝送システムにおけるインピーダンス不整合の発生を抑制する技術が開発されている。これにより、インピーダンス不整合に起因する妨害波の発生を抑制することができる。この結果、かかる妨害波が無線電力伝送システムの外部に放射されるのを回避することができる（例えば、特許文献１又は特許文献２参照。）。
国際公開第２０１８／１６３４０６号 国際公開第２０１８／１６３４０８号
　無線電力伝送システムにおける妨害波の発生要因は、インピーダンス不整合に限定されるものではない。特許文献１又は特許文献２に記載された技術（以下「従来技術」という。）は、インピーダンス不整合に起因する妨害波の発生を抑制することができるものの、他の要因に基づく妨害波の発生を抑制することができない問題があった。より具体的には、以下のような要因に基づく妨害波の発生を抑制することができない問題があった。
　以下、正弦波状又は略正弦波状の時間波形を有する交流電圧を「正弦波電圧」という。また、正弦波状又は略正弦波状の時間波形を有する交流電流を「正弦波電流」という。また、正弦波電圧及び正弦波電流に対応する交流電力を「正弦波電力」という。また、非正弦波状の時間波形を有する交流電圧を「非正弦波電圧」という。また、非正弦波状の時間波形を有する交流電流を「非正弦波電流」という。また、非正弦波電圧及び非正弦波電流に対応する交流電力を「非正弦波電力」という。
　無線電力伝送システムに含まれる線路のうちの少なくとも一部の線路において、非正弦波電圧及び非正弦波電流が発生することがある。すなわち、当該少なくとも一部の線路において、非正弦波電力が発生することがある。非正弦波電力は、基本波成分を含むものであり、かつ、基本波成分に対する高調波成分を含むものである。このとき、当該少なくとも一部の線路が高調波成分に対するアンテナの機能を果たすことにより、高調波成分に対応する妨害波が放射される。また、無線電力伝送用のアンテナが高調波成分に対するアンテナの機能を果たすことにより、高調波成分に対応する妨害波が放射される。すなわち、高調波成分に起因する妨害波が発生する。従来技術においては、かかる妨害波の発生を抑制することができない問題があった。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波の発生を抑制することを目的とする。
　本開示に係る無線電力伝送システムは、無線電力送信装置と、無線電力受信装置と、を備える無線電力伝送システムであって、無線電力送信装置は、正弦波電力を出力する送信電源回路と、正弦波電力を送信する共振型の送信アンテナと、を備え、無線電力受信装置は、正弦波電力を受信する共振型の受信アンテナと、正弦波電力を整流及び平滑する整流回路と、受信アンテナと整流回路との間に設けられた波形制御回路と、を含む受信電源回路と、を備え、波形制御回路は、正弦波電力を通過させるものであり、かつ、整流回路の整流動作により発生した非正弦波電力に含まれる高調波成分を減衰させるものである。
　本開示に係る無線電力受信装置は、正弦波電力を受信する共振型の受信アンテナと、正弦波電力を整流及び平滑する整流回路と、受信アンテナと整流回路との間に設けられた波形制御回路と、を含む受信電源回路と、を備え、波形制御回路は、正弦波電力を通過させるものであり、かつ、整流回路の整流動作により発生した非正弦波電力に含まれる高調波成分を減衰させるものである。
　本開示によれば、上記のように構成したので、非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波の発生を抑制することができる。
実施の形態１に係る無線電力伝送システムの要部を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線電力伝送システムにおける無線電力送信装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線電力伝送システムにおける無線電力受信装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線電力伝送システムにおける無線電力受信装置のうちの受信アンテナ、波形制御回路及び整流回路に対応する回路図である。 受信アンテナと波形制御回路との間の接続線路における電圧の時間波形を示す説明図である。 受信アンテナと波形制御回路との間の接続線路における電流の時間波形を示す説明図である。 波形制御回路と整流回路との間の接続線路における電圧の時間波形を示す説明図である。 波形制御回路と整流回路との間の接続線路における電流の時間波形を示す説明図である。 整流回路と電力出力Ｉ／Ｆ回路との間の接続線路における電圧の時間波形を示す説明図である。 整流回路と電力出力Ｉ／Ｆ回路との間の接続線路における電流の時間波形を示す説明図である。 実施の形態１に係る無線電力伝送システムにおける無線電力受信装置のうちの受信アンテナ、波形制御回路及び整流回路に対応する他の回路図である。 実施の形態１に係る無線電力伝送システムにおける無線電力受信装置のうちの受信アンテナ、波形制御回路及び整流回路に対応する他の回路図である。
　以下、この開示をより詳細に説明するために、この開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る無線電力伝送システムの要部を示すブロック図である。図２は、実施の形態１に係る無線電力伝送システムにおける無線電力送信装置の要部を示すブロック図である。図３は、実施の形態１に係る無線電力伝送システムにおける無線電力受信装置の要部を示すブロック図である。図１～図３を参照して、実施の形態１に係る無線電力伝送システムについて説明する。
　図１に示す如く、無線電力伝送システム１００は、無線電力送信装置１及び無線電力受信装置２を含むものである。無線電力伝送システム１００は、電源３と負荷４間に設けられるものである。より具体的には、電源３と無線電力受信装置２間に無線電力送信装置１が設けられるものであり、かつ、無線電力送信装置１と負荷４間に無線電力受信装置２が設けられるものである。
　電源３は、交流電源又は直流電源を用いたものである。負荷４は、例えば、無線電力伝送システム１００による電力供給の対象となる機器のバッテリを含むものである。かかる機器は、例えば、移動体（産業用ロボット、電動車椅子、電気自動車等）である。なお、無線電力受信装置２は、かかる機器に搭載されたものであっても良い。
　図２に示す如く、無線電力送信装置１は、送信電源回路１１及び送信アンテナ１２を含むものである。送信電源回路１１は、電力入力インタフェース回路（以下「電力入力Ｉ／Ｆ回路」という。）１３及びインバータ回路１４を含むものである。送信電源回路１１は、電源３と送信アンテナ１２間に設けられている。より具体的には、電源３とインバータ回路１４間に電力入力Ｉ／Ｆ回路１３が設けられており、かつ、電力入力Ｉ／Ｆ回路１３と送信アンテナ１２間にインバータ回路１４が設けられている。
　電力入力Ｉ／Ｆ回路１３は、交流－直流コンバータ又は直流－直流コンバータを用いたものである。他方、インバータ回路１４は、直流－交流コンバータを用いたものである。すなわち、インバータ回路１４は、インバータを用いたものである。より具体的には、インバータ回路１４は、Ｅ級インバータを用いたものである。このため、送信電源回路１１により出力される電圧は、所定の周波数ｆ０を有する正弦波電圧である。また、送信電源回路１１により出力される電流は、周波数ｆ０を有する正弦波電流である。すなわち、送信電源回路１１により出力される電力は、周波数ｆ０を有する正弦波電力である。
　周波数ｆ０は、無線電力伝送に係る規格又は法規に基づく値に設定されている。すなわち、周波数ｆ０は、無線電力伝送システム１００の用途に応じて異なる値に設定されている。具体的には、例えば、周波数ｆ０は、６．７８メガヘルツ（ＭＨｚ）に設定されている。
　送信電源回路１１により出力された電力は、送信アンテナ１２に供給される。送信アンテナ１２は、共振型のアンテナを用いたものである。具体的には、例えば、送信アンテナ１２は、スパイラル形状を有するループアンテナ、ヘリカル形状を有するループアンテナ、又はソレノイド形状を有するループアンテナを用いたものである。送信アンテナ１２は、送信電源回路１１により供給された電力を送信するものである。ここで、送信電源回路１１により出力された電力は、周波数ｆ０を有する正弦波電力である。このため、送信アンテナ１２により送信される電力も、周波数ｆ０を有する正弦波電力である。
　図３に示す如く、無線電力受信装置２は、受信アンテナ２１及び受信電源回路２２を含むものである。受信電源回路２２は、波形制御回路２３、整流回路２４及び電力出力インタフェース回路（以下「電力出力Ｉ／Ｆ回路」という。）２５を含むものである。受信電源回路２２は、受信アンテナ２１と負荷４間に設けられている。より具体的には、受信アンテナ２１と整流回路２４間に波形制御回路２３が設けられており、かつ、波形制御回路２３と電力出力Ｉ／Ｆ回路２５間に整流回路２４が設けられており、かつ、整流回路２４と負荷４間に電力出力Ｉ／Ｆ回路２５が設けられている。
　受信アンテナ２１は、共振型のアンテナを用いたものである。具体的には、例えば、受信アンテナ２１は、スパイラル形状を有するループアンテナ、ヘリカル形状を有するループアンテナ、又はソレノイド形状を有するループアンテナを用いたものである。受信アンテナ２１は、送信アンテナ１２により送信された電力を受信するものである。ここで、送信アンテナ１２により送信された電力は、周波数ｆ０を有する正弦波電力である。このため、受信アンテナ２１により受信される電力も、周波数ｆ０を有する正弦波電力である。
　このようにして、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１間の無線電力伝送が実現される。図中、破線の矢印は、かかる無線電力伝送を示している。かかる無線電力伝送は、如何なる方式によるものであっても良い。具体的には、例えば、かかる無線電力伝送は、いわゆる「磁界共鳴方式」によるものであっても良い。または、例えば、かかる無線電力伝送は、いわゆる「電界共鳴方式」によるものであっても良い。または、例えば、かかる無線電力伝送は、いわゆる「電磁誘導方式」によるものであっても良い。
　波形制御回路２３は、周波数ｆ０を有する正弦波電力を通過させるものである。このため、受信アンテナ２１により受信された電力は、波形制御回路２３を通過して、整流回路２４に供給される。整流回路２４は、受信アンテナ２１により受信された電力を整流するものである。また、整流回路２４は、当該整流された電力を平滑するものである。
　当該平滑された電力は、電力出力Ｉ／Ｆ回路２５を介して負荷４に供給される。電力出力Ｉ／Ｆ回路２５は、例えば、降圧型の直流－直流コンバータを用いたものである。このため、電力出力Ｉ／Ｆ回路２５により出力される電圧は、所定の電圧値を有する直流電圧となる。また、電力出力Ｉ／Ｆ回路２５により出力される電流は、所定の電流値を有する直流電流となる。
　ここで、整流回路２４の整流動作により、整流回路２４に対する入力側の線路において、非正弦波電力が発生する。かかる非正弦波電力における非正弦波電圧は、例えば、正弦波の上部及び下部が制限された形状の時間波形（すなわち略矩形波状の時間波形）を有するものである。他方、かかる非正弦波電力における非正弦波電流は、例えば、当該制限された部位に対応する形状の時間波形を有するものである。ただし、かかる非正弦波電力における基本波成分は、周波数ｆ０と同等の周波数ｆ１を有するものである。すなわち、かかる基本波成分は、周波数ｆ０を有する正弦波電力に対応するものである。
　これに対して、かかる非正弦波電力における高調波成分は、周波数ｆ０と異なる周波数ｆ２～ｆＮを有するものである。より具体的には、かかる高調波成分は、周波数ｆ１に対する整数倍の周波数ｆ２～ｆＮを有するものである。ここで、Ｎは、２以上の整数である。周波数ｆ２～ｆＮのうちの最も高い周波数ｆＮは、例えば、約１ギガヘルツ（ＧＨｚ）である。波形制御回路２３は、かかる高調波成分を減衰させるものである。より具体的には、波形制御回路２３は、かかる高調波成分を反射及び吸収することにより、かかる高調波成分を減衰させるものである。
　すなわち、波形制御回路２３は、かかる高調波成分を反射するための誘導成分及び容量成分（以下「ＬＣ成分」と総称する。）を含むものである。また、波形制御回路２３は、かかる高調波成分を吸収するための抵抗成分（以下「Ｒ成分」という。）を含むものである。波形制御回路２３の回路構成については、図４を参照して後述する。
　このようにして、無線電力伝送システム１００の要部が構成されている。
　次に、図４を参照して、受信アンテナ２１の等価回路について説明するとともに、波形制御回路２３の回路構成及び整流回路２４の回路構成について説明する。また、図５～図１０を参照して、無線電力受信装置２における電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の時間波形について説明するとともに、無線電力受信装置２における電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の時間波形について説明する。
　図４に示す如く、受信アンテナ２１の等価回路は、１個のインダクタＬ１を含むものである。また、受信アンテナ２１の等価回路は、複数個のキャパシタＣ１を含むものである。より具体的には、受信アンテナ２１の等価回路は、２個のキャパシタＣ１＿１，Ｃ１＿２を含むものである。
　図４に示す如く、波形制御回路２３は、複数個のインダクタＬ２を含むものである。より具体的には、波形制御回路２３は、２個のインダクタＬ２＿１，Ｌ２＿２を含むものである。また、波形制御回路２３は、１個のキャパシタＣ２を含むものである。また、波形制御回路２３は、複数個のフェライトビーズＦＢを含むものである。より具体的には、波形制御回路２３は、２個のフェライトビーズＦＢ＿１，ＦＢ＿２を含むものである。
　図４に示す例においては、キャパシタＣ２に対する前段にインダクタＬ２＿１，Ｌ２＿２が設けられており、かつ、キャパシタＣ２に対する後段にフェライトビーズＦＢ＿１，ＦＢ＿２が設けられている。また、波形制御回路２３における各素子（Ｌ２＿１，Ｌ２＿２，Ｃ２，ＦＢ＿１，ＦＢ＿２）の接続状態について、個々のインダクタＬ２の接続状態が直列接続であり、かつ、キャパシタＣ２の接続状態がシャント接続であり、かつ、個々のフェライトビーズＦＢの接続状態が直列接続である。
　これらの素子（Ｌ２＿１，Ｌ２＿２，Ｃ２，ＦＢ＿１，ＦＢ＿２）により、反射用のＬＣ成分及び吸収用のＲ成分が実現される。特に、吸収用のＲ成分は、個々のフェライトビーズＦＢにより実現される。
　換言すれば、波形制御回路２３における諸元（個々のインダクタＬ２の誘導値、キャパシタＣ２の容量値、個々のフェライトビーズＦＢの誘導値及び個々のフェライトビーズＦＢの抵抗値を含む。）は、高調波成分の反射及び吸収を実現可能な値に設定されている。特に、個々のインダクタＬ２の誘導値及びキャパシタＣ２の容量値は、周波数ｆ０に応じて、高調波成分の反射を実現可能な値に設定されている。
　図４に示す如く、整流回路２４は、複数個のダイオードＤを含むものである。より具体的には、整流回路２４は、４個のダイオードＤ＿１，Ｄ＿２，Ｄ＿３，Ｄ＿４を含むものである。４個のダイオードＤ＿１，Ｄ＿２，Ｄ＿３，Ｄ＿４により、整流用のダイオードブリッジが構成されている。また、整流回路２４は、１個のキャパシタＣ３を含むものである。すなわち、整流用のダイオードブリッジに対する後段に平滑用のキャパシタＣ３が設けられている。
　図中、Ｖ１は、受信アンテナ２１と波形制御回路２３間の接続線路における電圧を示している。また、Ｉ１は、受信アンテナ２１と波形制御回路２３間の接続線路における電流を示している。また、Ｖ２は、波形制御回路２３と整流回路２４間の接続線路における電圧を示している。また、Ｉ２は、波形制御回路２３と整流回路２４間の接続線路における電流を示している。また、Ｖ３は、整流回路２４と電力出力Ｉ／Ｆ回路２５間の接続線路における電圧を示している。また、Ｉ３は、整流回路２４と電力出力Ｉ／Ｆ回路２５間の接続線路における電流を示している。
　図５は、電圧Ｖ１の時間波形を示している。図６は、電流Ｉ１の時間波形を示している。図７は、電圧Ｖ２の時間波形を示している。図８は、電流Ｉ２の時間波形を示している。図９は、電圧Ｖ３の時間波形を示している。図１０は、電流Ｉ３の時間波形を示している。
　上記のとおり、整流回路２４の整流動作により、整流回路２４に対する入力側の線路において、非正弦波電圧が発生するとともに、非正弦波電流が発生する。このため、電圧Ｖ２の時間波形は、非正弦波状である（図７参照）。また、電流Ｉ２の時間波形も、非正弦波状である（図８参照）。
　このとき、波形制御回路２３が設けられていることにより、かかる非正弦波電力に含まれる高調波電力が反射及び吸収される。このため、電圧Ｖ２の時間波形が非正弦波状であるにもかかわらず（図７参照）、電圧Ｖ１の時間波形が正弦波状である（図５参照）。また、電流Ｉ２の時間波形が非正弦波状であるにもかかわらず（図８参照）、電流Ｉ１の時間波形が正弦波状である（図６参照）。
　すなわち、波形制御回路２３が設けられていることにより、受信アンテナ２１と受信電源回路２２間の接続線路における非正弦波電力の発生を回避することができる。これにより、かかる非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波の発生を回避することができる。この結果、かかる妨害波が無線電力受信装置２の外部に放射されるのを回避することができる。
　ただし、波形制御回路２３と整流回路２４間の接続線路においては、電圧Ｖ２及び電流Ｉ２に対応する非正弦波電力について、かかる非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波が発生する可能性がある。そこで、波形制御回路２３と整流回路２４間の接続線路について、かかる接続線路用の電磁波シールドの機能を果たす部材（以下「電磁波シールド部材」という。）が設けられているものであっても良い。これにより、かかる妨害波が無線電力受信装置２の外部に放射されるのを回避することができる。
　なお、波形制御回路２３と整流回路２４間の接続線路が小さいことにより、かかる妨害波のレベルが要求されるレベルに比して小さいことがある。このような場合、かかる電磁波シールド部材は不要である。
　次に、無線電力伝送システム１００の効果について説明する。
　第一に、通常、無線電力伝送システムは、以下のような線路を含むものである。すなわち、無線電力伝送システムは、送信電源回路と送信アンテナとの間における有線線路（すなわち接続線路）、送信アンテナと受信アンテナとの間における無線線路、及び受信アンテナと受信電源回路との間における有線線路（すなわち接続線路）を含むものである。これらの線路のうちの少なくとも一部の線路において非正弦波電力が発生することにより、かかる非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波が発生する。
　第二に、通常、送信アンテナ及び受信アンテナの各々は、小型のループアンテナを用いたものである。上記のような非正弦波電力が発生したとき、これらのループアンテナにより、いわゆる「ノーマルモード雑音」に対応する妨害波が放射されやすい。かかる妨害波は、アンテナ利得に基づき、対応する周波数の４乗に比例するエネルギーを有するものとなる。
　第三に、送信電源回路と送信アンテナとの間隔が大きい場合、送信電源回路と送信アンテナとの間における接続線路の一部が接続ケーブル（例えば同軸ケーブル）により構成されている。また、受信アンテナと受信電源回路との間隔が大きい場合、受信アンテナと受信電源回路との間における接続線路の一部が接続ケーブル（例えば同軸ケーブル）により構成されている。個々の電源回路における不平衡により、又は個々の接続線路における不平衡により、いわゆる「コモンモード雑音」が発生することがある。これに対して、個々の接続ケーブルがダイポールアンテナの機能を果たす。具体的には、例えば、個々の同軸ケーブルのシールド線がダイポールアンテナの機能を果たす。これにより、コモンモード雑音に対応する妨害波が放射される。かかる妨害波は、対応する周波数の２乗に比例するエネルギーを有するものとなる。
　第四に、無線電力受信装置が移動体に搭載されている場合、電気的接地（以下「ＧＮＤ」という。）を実現することが不可能又は困難である。また、この場合において、ＧＮＤが実現されたとき、接地抵抗が大きくなる。このため、上記のようなノーマルモード雑音が発生したとき、かかるノーマルモード雑音がコモンモード雑音に変換されやすい。これにより、上記のようなコモンモード雑音に対応する妨害波が放射されやすい。
　第五に、無線電力伝送システムの全体を覆う電磁波シールド部材を設けることにより、上記のような妨害波が外部に放射されるのを回避することができる。しかしながら、無線電力伝送システムにおいては、その性質上、かかる電磁波シールド部材を設けることが不可能又は困難である。特に、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間に空間が存在するとき、かかる空間を覆う電磁波シールド部材を設けることが不可能又は困難である。
　これに対して、無線電力伝送システム１００においては、送信電源回路１１のインバータ回路１４にＥ級インバータが用いられている。また、受信電源回路２２に波形制御回路２３が設けられている。これにより、送信電源回路１１と送信アンテナ１２間の接続線路における電力を正弦波電力にすることができる。また、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１間の無線線路における電力を正弦波電力にすることができる。また、受信アンテナ２１と受信電源回路２２間の接続線路における電力を正弦波電力にすることができる。
　換言すれば、これらの線路における非正弦波電力の発生を回避することができる。これにより、かかる非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波の発生を回避することができる。この結果、かかる妨害波が無線電力伝送システム１００の外部に放射されるのを回避することができる。また、かかる妨害波が無線電力伝送システム１００の外部に放射されるのを回避するにあたり、無線電力伝送システム１００全体を覆う電磁波シールド部材を不要とすることができる。
　なお、上記のとおり、波形制御回路２３と整流回路２４間の接続線路については、かかる接続線路用の電磁波シールド部材を設けるのが好適である。かかる電磁波シールド部材は、無線電力伝送システム１００全体を覆う電磁波シールド部材に比して十分に小型である。また、かかる電磁波シールド部材において、無線電力送信装置１と無線電力受信装置２間の空間を覆うことは不要である。このため、かかる電磁波シールド部材は、容易に設けることができる。
　次に、無線電力受信装置２の変形例について説明する。より具体的には、波形制御回路２３の変形例について説明する。
　波形制御回路２３の回路構成は、図４に示す具体例に限定されるものではない。波形制御回路２３は、少なくとも吸収用のＲ成分を含むものであれば良く、より好ましくは反射用のＬＣ成分及び吸収用のＲ成分を含むものであれば良い。例えば、波形制御回路２３の回路構成は、図１１に示すものであっても良い。または、波形制御回路２３の回路構成は、図１２に示すものであっても良い。
　図１１に示す例において、波形制御回路２３は、複数個のインダクタＬ２を含むものである。より具体的には、波形制御回路２３は、４個のインダクタＬ２＿３，Ｌ２＿４，Ｌ２＿５，Ｌ２＿６を含むものである。また、波形制御回路２３は、１個のキャパシタＣ２を含むものである。また、波形制御回路２３は、複数個のフェライトビーズＦＢを含むものである。より具体的には、波形制御回路２３は、２個のフェライトビーズＦＢ＿３，ＦＢ＿４を含むものである。
　図１１に示す例においては、キャパシタＣ２に対する前段にインダクタＬ２＿３，Ｌ２＿４が設けられており、かつ、キャパシタＣ２に対する後段にインダクタＬ２＿５，Ｌ２＿６が設けられている。また、インダクタＬ２＿５，Ｌ２＿６に対する後段にフェライトビーズＦＢ＿３，ＦＢ＿４が設けられている。また、波形制御回路２３における各素子（Ｌ２＿３，Ｌ２＿４，Ｌ２＿５，Ｌ２＿６，Ｃ２，ＦＢ＿３，ＦＢ＿４）の接続状態について、個々のインダクタＬ２の接続状態が直列接続であり、かつ、キャパシタＣ２の接続状態がシャント接続であり、かつ、個々のフェライトビーズＦＢの接続状態が直列接続である。
　これらの素子（Ｌ２＿３，Ｌ２＿４，Ｌ２＿５，Ｌ２＿６，Ｃ２，ＦＢ＿３，ＦＢ＿４）により、反射用のＬＣ成分及び吸収用のＲ成分が実現される。特に、吸収用のＲ成分は、個々のフェライトビーズＦＢにより実現される。図１１に示す波形制御回路２３を用いることにより、図４に示す波形制御回路２３を用いる場合に比して、電圧Ｖ２の時間波形を整えることができるとともに、電流Ｉ２の時間波形を整えることができる。
　図１２に示す例において、波形制御回路２３は、１個のキャパシタＣ２を含むものである。また、波形制御回路２３は、複数個のフェライトビーズＦＢを含むものである。より具体的には、波形制御回路２３は、４個のフェライトビーズＦＢ＿５，ＦＢ＿６，ＦＢ＿７，ＦＢ＿８を含むものである。
　図１２に示す例においては、キャパシタＣ２に対する前段にフェライトビーズＦＢ＿５，ＦＢ＿６が設けられており、かつ、キャパシタＣ２に対する後段にフェライトビーズＦＢ＿７，ＦＢ＿８が設けられている。また、波形制御回路２３における各素子（Ｃ２，ＦＢ＿５，ＦＢ＿６，ＦＢ＿７，ＦＢ＿８）の接続状態について、キャパシタＣ２の接続状態がシャント接続であり、かつ、個々のフェライトビーズＦＢの接続状態が直列接続である。
　これらの素子（Ｃ２，ＦＢ＿５，ＦＢ＿６，ＦＢ＿７，ＦＢ＿８）により、反射用のＬＣ成分及び吸収用のＲ成分が実現される。特に、吸収用のＲ成分は、個々のフェライトビーズＦＢにより実現される。図１２に示す波形制御回路２３を用いることにより、図４に示す波形制御回路２３を用いる場合に比して、インピーダンスの変動に対する波形制御回路２３の特性の変動を低減することができる。
　次に、無線電力受信装置２の他の変形例について説明する。より具体的には、整流回路２４の変形例について説明する。
　整流回路２４の回路構成は、図４、図１１及び図１２に示す具体例に限定されるものではない。すなわち、整流回路２４は、ダイオードブリッジ整流回路を用いたものに限定されるものではない。例えば、整流回路２４は、ダイオードブリッジ整流回路に代えて、他の方式によるダイオード整流回路を用いたものであっても良い。または、例えば、整流回路２４は、ダイオードブリッジ整流回路に代えて、電界効果トランジスタを含む同期整流方式の整流回路を用いたものであっても良い。
　以上のように、実施の形態１に係る無線電力伝送システム１００は、無線電力送信装置１と、無線電力受信装置２と、を備える無線電力伝送システム１００であって、無線電力送信装置１は、正弦波電力を出力する送信電源回路１１と、正弦波電力を送信する共振型の送信アンテナ１２と、を備え、無線電力受信装置２は、正弦波電力を受信する共振型の受信アンテナ２１と、正弦波電力を整流及び平滑する整流回路２４と、受信アンテナ２１と整流回路２４との間に設けられた波形制御回路２３と、を含む受信電源回路２２と、を備え、波形制御回路２３は、正弦波電力を通過させるものであり、かつ、整流回路２４の整流動作により発生した非正弦波電力に含まれる高調波成分を減衰させるものである。これにより、無線電力伝送システム１００において、非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波の発生を抑制することができる。
　また、波形制御回路２３は、高調波成分を反射及び吸収することにより高調波成分を減衰させるものである。これにより、例えば、図４に示す回路構成、図１１に示す回路構成又は図１２に示す回路構成による波形制御回路２３を用いることができる。
　また、波形制御回路２３は、反射用のＬＣ成分及び吸収用のＲ成分を含む。これにより、例えば、図４に示す回路構成、図１１に示す回路構成又は図１２に示す回路構成による波形制御回路２３を用いることができる。
　また、無線電力受信装置２は、波形制御回路２３と整流回路２４との間における接続線路用の電磁波シールド部材を備える。これにより、かかる接続線路にて発生した非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波について、かかる妨害波が無線電力受信装置２の外部に放射されるのを回避することができる。
　また、送信電源回路１１は、インバータ回路１４を含み、インバータ回路１４は、Ｅ級インバータを用いたものである。これにより、正弦波電力を出力する送信電源回路１１を実現することができる。
　また、実施の形態１に係る無線電力受信装置２は、正弦波電力を受信する共振型の受信アンテナ２１と、正弦波電力を整流及び平滑する整流回路２４と、受信アンテナ２１と整流回路２４との間に設けられた波形制御回路２３と、を含む受信電源回路２２と、を備え、波形制御回路２３は、正弦波電力を通過させるものであり、かつ、整流回路２４の整流動作により発生した非正弦波電力に含まれる高調波成分を減衰させるものである。これにより、無線電力受信装置２において、非正弦波電力に含まれる高調波成分に起因する妨害波の発生を抑制することができる。
　なお、本願開示はその開示の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　本開示に係る無線電力受信装置は、無線電力伝送システムに用いることができる。本開示に係る無線電力伝送システムは、例えば、移動体に対する電力供給に用いることができる。
　１　無線電力送信装置、２　無線電力受信装置、３　電源、４　負荷、１１　送信電源回路、１２　送信アンテナ、１３　電力入力インタフェース回路（電力入力Ｉ／Ｆ回路）、１４　インバータ回路、２１　受信アンテナ、２２　受信電源回路、２３　波形制御回路、２４　整流回路、２５　電力出力インタフェース回路（電力出力Ｉ／Ｆ回路）、１００　無線電力伝送システム。

Claims (14)

  1. 　無線電力送信装置と、無線電力受信装置と、を備える無線電力伝送システムであって、
    　前記無線電力送信装置は、
    　正弦波電力を出力する送信電源回路と、
    　前記正弦波電力を送信する共振型の送信アンテナと、を備え、
    　前記無線電力受信装置は、
    　前記正弦波電力を受信する共振型の受信アンテナと、
    　前記正弦波電力を整流及び平滑する整流回路と、前記受信アンテナと前記整流回路との間に設けられた波形制御回路と、を含む受信電源回路と、を備え、
    　前記波形制御回路は、前記正弦波電力を通過させるものであり、かつ、前記整流回路の整流動作により発生した非正弦波電力に含まれる高調波成分を減衰させるものである
    　ことを特徴とする無線電力伝送システム。
  2. 　前記波形制御回路は、前記高調波成分を反射及び吸収することにより前記高調波成分を減衰させるものであることを特徴とする請求項１記載の無線電力伝送システム。
  3. 　前記波形制御回路は、反射用のＬＣ成分及び吸収用のＲ成分を含むことを特徴とする請求項２記載の無線電力伝送システム。
  4. 　前記波形制御回路は、複数個のインダクタ、１個のキャパシタ及び複数個のフェライトビーズを含み、
    　前記複数個のインダクタ、前記１個のキャパシタ及び前記複数個のフェライトビーズにより前記ＬＣ成分及び前記Ｒ成分が実現されるものである
    　ことを特徴とする請求項３記載の無線電力伝送システム。
  5. 　前記複数個のインダクタは、２個のインダクタを含み、
    　前記複数個のフェライトビーズは、２個のフェライトビーズを含み、
    　前記２個のインダクタは、前記１個のキャパシタに対する前段に設けられており、
    　前記２個のフェライトビーズは、前記１個のキャパシタに対する後段に設けられている
    　ことを特徴とする請求項４記載の無線電力伝送システム。
  6. 　前記複数個のインダクタは、４個のインダクタを含み、
    　前記複数個のフェライトビーズは、２個のフェライトビーズを含み、
    　前記４個のインダクタのうちの２個のインダクタは、前記１個のキャパシタに対する前段に設けられており、
    　前記４個のインダクタのうちの他の２個のインダクタは、前記１個のキャパシタに対する後段に設けられており、
    　前記２個のフェライトビーズは、前記他の２個のインダクタに対する後段に設けられている
    　ことを特徴とする請求項４記載の無線電力伝送システム。
  7. 　前記波形制御回路は、１個のキャパシタ及び複数個のフェライトビーズを含み、
    　前記１個のキャパシタ及び前記複数個のフェライトビーズにより前記ＬＣ成分及び前記Ｒ成分が実現されるものである
    　ことを特徴とする請求項３記載の無線電力伝送システム。
  8. 　前記複数個のフェライトビーズは、４個のフェライトビーズを含み、
    　前記４個のフェライトビーズのうちの２個のフェライトビーズは、前記１個のキャパシタに対する前段に設けられており、
    　前記４個のフェライトビーズのうちの他の２個のフェライトビーズは、前記１個のキャパシタに対する後段に設けられている
    　ことを特徴とする請求項７記載の無線電力伝送システム。
  9. 　前記無線電力受信装置は、前記波形制御回路と前記整流回路との間における接続線路用の電磁波シールド部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の無線電力伝送システム。
  10. 　前記送信電源回路は、インバータ回路を含み、
    　前記インバータ回路は、Ｅ級インバータを用いたものである
    　ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の無線電力伝送システム。
  11. 　前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における無線電力伝送が磁界共鳴方式によるものであることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の無線電力伝送システム。
  12. 　前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における無線電力伝送が電界共鳴方式によるものであることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の無線電力伝送システム。
  13. 　前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における無線電力伝送が電磁誘導方式によるものであることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の無線電力伝送システム。
  14. 　正弦波電力を受信する共振型の受信アンテナと、
    　前記正弦波電力を整流及び平滑する整流回路と、前記受信アンテナと前記整流回路との間に設けられた波形制御回路と、を含む受信電源回路と、を備え、
    　前記波形制御回路は、前記正弦波電力を通過させるものであり、かつ、前記整流回路の整流動作により発生した非正弦波電力に含まれる高調波成分を減衰させるものである
    　ことを特徴とする無線電力受信装置。
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