(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を無線により送信する送信装置と、
上記送信装置から送電された電力を含む送信信号を、共振関係をもって受電可能な少なくとも一つの受信装置と、を有し、
上記受信装置は、
受信共振周波数を変更可能な周波数可変部と、
受電電力を検知する検知部と、
上記検知部で検知する受信電力が最大化するように上記周波数可変部で周波数調整を行うように制御する制御部と、を含み、
上記送信装置および上記受信装置は、
一つまたは複数の特定の周波数ｆａを定期的に選択可能である
無線電力伝送装置。
【請求項２】
上記送信装置は、
送信共振周波数を変化させて送信可能であり、
上記受信装置は、
受信共振周波数を変化させて受信可能であり、
上記制御部が、
受信共振周波数が変化する送信共振周波数に追従するように上記受信共振周波数を変化させる
請求項１記載の無線電力伝送装置。
【請求項３】
上記送信装置における送信共振周波数の変更シーケンスと上記受信装置における受信共振周波数の変更シーケンスが同じである
請求項２記載の無線電力伝送装置。
【請求項４】
上記送信装置における送信共振周波数の変更シーケンスが非公開である
請求項２記載の無線電力伝送装置。
【請求項５】
上記送信装置および上記受信装置は、
同じ共振周波数の変更シーケンスを共有可能とする認証シーケンスを含み、
認証に応じたデータを互いに無線伝送可能である
請求項２または３記載の無線電力伝送装置。
【請求項６】
上記受信装置は、
公開鍵と秘密鍵を含む暗号化処理が可能であり、
上記送信装置は、
上記公開鍵に対応した暗号化処理が可能である
請求項５記載の無線電力伝送装置。
【請求項７】
上記送信装置と上記受信装置は、
認証とシーケンス配送を電力伝送路で行う
請求項５または６記載の無線電力伝送装置。
【請求項８】
上記送信装置と上記受信装置は、
認証とシーケンス配送を上記電力伝送路と別の無線伝送路で行う
請求項５または６記載の無線電力伝送装置。
【請求項９】
上記送信装置および上記受信装置は、
同じ共振周波数の変更シーケンスを共有可能とする認証シーケンスを含み、
認証に応じたデータを互いに無線伝送可能であり、
上記周波数ｆａを認証に利用するチャンネルとして利用する
請求項１から８のいずれか一に記載の無線電力伝送装置。
【請求項１０】
上記送信装置および上記受信装置は、
同じ共振周波数の変更シーケンスを共有可能とする認証シーケンスを含み、
認証に応じたデータを互いに無線伝送可能であり、
上記受信装置は、
パワーオン直後の認証完了までは、受信系回路を低電力のローパワーモードに保持する機能を有する
請求項１から９のいずれか一に記載の無線電力伝送装置。
【請求項１１】
上記送信装置および上記受信装置は、
同じ共振周波数の変更シーケンスを共有可能とする認証シーケンスを含み、
認証に応じたデータを互いに無線伝送可能であり、
上記送信装置は、
上記周波数ｆａのとき、上記受信装置の認証要求をポーリングする機能を有する
請求項１から１０のいずれか一に記載の無線電力伝送装置。
【請求項１２】
上記送信装置および受信装置は、
同じ共振周波数の変更シーケンスを共有可能とする認証シーケンスを含み、
認証に応じたデータを互いに無線伝送可能であり、
認証後も、定期的に認証を行う機能を有する
請求項１から１１のいずれか一に記載の無線電力伝送装置。
【請求項１３】
上記受信装置は、
電力需要要求を、送信装置に知らせる機能を有する
請求項１から１２のいずれか一に記載の無線電力伝送装置。
【請求項１４】
上記送信装置は、
一つまたは複数の受信装置の電力需要要求に応じて、送信電力を増減させる機能を有する
請求項１３記載の無線電力伝送装置。
【請求項１５】
上記送信装置は、
テーブルに内蔵されている
請求項１から１４のいずれか一に記載の無電電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線で電力を伝送する無線電力伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス（無線）で電力の供給を行う方式として電磁誘導方式が知られている。
また、近年、電磁共鳴現象を利用した磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いたワイヤレス給電、および充電システムが注目されている。
【０００３】
現在、既に広く用いられている電磁誘導方式の非接触給電方式は、給電元と給電先（受電側）とで磁束を共有する必要があり、効率良く電力を送るには給電元と給電先とを極近接して配置する必要があり、結合の軸合わせも重要である。
【０００４】
一方、電磁共鳴現象を用いた非接触給電方式は、電磁共鳴現象という原理から、電磁誘導方式よりも距離を離して電力伝送することができ、かつ、多少軸合わせが悪くても伝送効率があまり落ちないという利点がある。
なお、電磁共鳴現象には磁界共鳴方式の他に電界共鳴方式がある。
【０００５】
たとえば特許文献１には、磁界共鳴方式を採用したワイヤレス給電システムが開示されている。
【０００６】
この特許文献１に開示される技術では、給電回路と接続された給電コイルから、電磁誘導により共振コイル（共鳴コイルともいう）に電力が伝達される構成を有し、周波数の調整が共振コイルに接続されたキャパシタと抵抗によって行われる。
【０００７】
近年、磁界の共振現象を利用した磁界共鳴方式を採用して２ｍ離れて６０Ｗの電力伝送を実現した無線電力伝送技術が報告されている。
また、磁界共鳴方式を採用して、６０Ｗの電力を伝送し、５０ｃｍ離れた電子機器を駆動する高効率な「ワイヤレス給電システム」の開発が報告されている。
この無線電力伝送技術では、数ｍの距離で数１０Ｗの無線電力伝送ができるので、オフィスや家庭内での、新しいコンセプトの商品への応用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１８５９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記した無線電力伝送を実用化するにあたり、次のような課題がある。
ａ）送受信装置の共振周波数が完全に一致しない。
ｂ）数１０Ｗの電力が無線送信されるので、周辺機器に影響を与えるおそれがある。
ｃ）数１０Ｗの電力が無線送信されるので、意図していない機器に電力を供給してしまう。
これらの課題についてさらに詳述する。
【００１０】
“ａ）送受信装置の共振周波数が完全に一致しないという課題”
この電力伝送原理は、図１に示すように、送信装置１側と受信装置２側の共振周波数が一致していることが必要である。
ところが、図２に示すように、たとえば受信共振周波数がズレていると、伝送損失が増加して、伝送効率が劣化して使えなくなるおそれがある。
【００１１】
“ｂ）数１０Ｗの電力が無線送信されるので、周辺機器に影響を与えるという課題”
万が一、近傍に、電力受信を意図していないにもかかわらずｆｒ=ｆｏなる共振周波数をもつ機器が存在すると、その共振回路には、数１０Ｗの電力が発生する可能性がある。
その共振回路が数１０Ｗの電力に耐えられない場合は、回路の加熱、損傷などのリスクがともなう。
【００１２】
“ｃ）数１０Ｗの電力が無線送信されるので、意図していない機器に電力を供給してしまうという課題”
この伝送方式では、伝送可能な距離範囲にある機器ならば、分け隔てなく受信できてしまう。
そのことは、他者が電力を許可なく受電することができることとなる。
【００１３】
本発明は、電力伝送効率の低下を防止でき、他機への影響を防止でき、意図していない機器への不要な電力の提供を防止することが可能な無線電力伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点の無線電力伝送装置は、電力を無線により送信する送信装置と、上記送信装置から送電された電力を含む送信信号を、共振関係をもって受電可能な受信装置と、を有し、上記受信装置は、受信共振周波数を変更可能な周波数可変部と、受電電力を検知する検知部と、上記検知部で検知する受信電力が最大化するように上記周波数可変部で周波数調整を行うように制御する制御部と、を含み、上記送信装置および上記受信装置は、一つまたは複数の特定の周波数ｆａを定期的に選択可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電力伝送効率の低下を防止でき、他機への影響を防止でき、意図していない機器への不要な電力の提供を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】磁界共鳴方式による無線電力伝送の基本原理を説明するための図である。
【図２】磁界共鳴方式による無線電力伝送の伝送ロスについて説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る無線電力伝送装置の基本構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係る受信装置における受信アンテナ共振周波数を送信アンテナ共振周波数と等しくなるようにする自動調整機能を説明するための図である。
【図５】本第１の実施形態に係る受信装置における受信アンテナ共振周波数（ｆｒ）調整回路の構成例を示す図である。
【図６】本第１の実施形態に係るｆｒ調整回路のフィードバックループを制御して受信アンテナ共振周波数を調整するＣＰＵの制御処理を示すフローチャートである。
【図７】図６の制御処理に応じたＤＡＣ設定値あるいは可変電圧と受信電圧との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る無線電力伝送装置の基本構成を示す図である。
【図９】本第２の実施形態に係る無線電力伝送装置の送受信アンテナ共振周波数の変化に受信アンテナ共振周波数を追従させる処理を模式的に示す図である。
【図１０】本第２の実施形態に係る送信装置の送信アンテナ共振周波数を可変する具体的な構成例を示す図である。
【図１１】本第２の実施形態に係る順次選択信号のタイミングチャートである。
【図１２】本第２の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の受信電圧レベルの一例を示す図である。
【図１３】本第２の実施形態に係るｆｒ調整回路のフィードバックループを制御して受信アンテナ共振周波数ｆｒを自動調整するＣＰＵの制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１３の制御処理に応じたＤＡＣ設定値あるいは可変電圧Ｖｃと受信電圧Ｖｒとの関係を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る無線電力伝送装置の基本構成を示す図である。
【図１６】本第３の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の受信電圧レベルの一例を示す図である。
【図１７】本第３の実施形態に係る送信装置の送信アンテナ共振周波数を可変する具体的な構成例を示す図である。
【図１８】本第３の実施形態に係る受信装置の受信アンテナ共振周波数を可変する構成例を示す図である。
【図１９】本第３の実施形態に係る受信装置のｆｒ調整回路および受信アンテナ共振周波数を可変する構成例を示す図である。
【図２０】本第３の実施形態に係るＣＰＵの制御処理を示すフローチャートであって、送信装置の順次選択信号と、受信装置の順次選択信号との位相同期を実現する処理を示すフローチャートである。
【図２１】本第３の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の受信電圧レベルの一例を示す図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態に係る無線電力伝送装置の構成を示す図であって、複数の受信装置が存在する構成例を示す図である。
【図２３】本第４の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の受信電圧レベルの一例を示す図である。
【図２４】本第４の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の周波数切り替え周期を短くした場合の受信電圧レベルの一例を示す図である。
【図２５】本発明の第５の実施形態に係る無線電力伝送装置の構成を示す図である。
【図２６】本発明の第６の実施形態に係る変調機能を持った送信装置の一例を示す図である。
【図２７】本発明の第７の実施形態に係る受信装置の復号回路の一例を示す図である。
【図２８】本発明の第８の実施形態に係る受信装置の送信装置に情報伝送する回路の一例を示す図である。
【図２９】本発明の第９の実施形態に係る送信装置の受信装置からの情報を復号する回路の一例を示す図である。
【図３０】本第１０の実施形態に係る送信装置のｆｏシーケンスが切り替わって共振周波数がｆａになったときの受信装置側での受信電圧の例を示す図である。
【図３１】負荷抵抗素子に並列に平滑キャパシタを付加した一般的な受信装置の等価回路を示す図である。
【図３２】平滑キャパシタによる受信電圧の低下の様子を示す図である。
【図３３】本第１０の実施形態に係る受信装置に認証のためのローパワーモードに対応する構成例を示す図である。
【図３４】本第１０の実施形態に係る送信装置に認証のためのローパワーモードに対応する構成例を示す図である。
【図３５】図３４の回路の認証対応のフローチャートである。
【図３６】本第１０の実施形態に係る無線電力伝送装置において認証を定期的に行う場合の認証シーケンスを含めて示す図である。
【図３７】本発明の本第１１の実施形態に係る送信装置の構成を示す図である。
【図３８】本第１１の実施形態に係る電源電圧の制御処理を示すフローチャートである。
【図３９】本発明の本第１２の実施形態に係る送信装置の構成例を示す図である。
【図４０】本発明の本第１３の実施形態に係る受信装置の構成を示す図である。
【図４１】本発明の本第１４の実施形態に係る送信装置内蔵テーブルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
１．第１の実施形態
２．第２の実施形態
３．第３の実施形態
４．第４の実施形態
５．第５の実施形態
６．第６の実施形態
７．第７の実施形態
８．第８の実施形態
９．第９の実施形態
１０．第１０の実施形態
１１．第１１の実施形態
１２．第１２の実施形態
１３．第１３の実施形態
１４．第１４の実施形態
【００１８】
＜１．第１の実施形態＞
図３は、本発明の第１の実施形態に係る無線電力伝送装置の基本構成を示す図である。
図４は、本実施形態に係る受信装置における受信アンテナ共振周波数を送信アンテナ共振周波数ｆｏと等しくなるようにする自動調整機能を説明するための図である。
【００１９】
本無線電力伝送装置１０は、送信装置２０および受信装置３０を有する。
無線電力伝送装置１０は、送信装置２０の送信アンテナ共振周波数ｆｏと、受信装置３０の受信アンテナ共振周波数ｆｒとが等しくなるように、受信装置３０側に自動的に受信アンテナ共振周波数ｆｒを可変する機能を有する。
【００２０】
送信装置２０は、送信アンテナ部２１および電力伝送用高周波生成回路２２を含んで構成されている。
送信アンテナ部２１は、等価的に、共振回路（タンク回路）２１１を形成する並列接続されたインダクタ（コイル）Ｌ２０およびキャパシタＣ２０を有する。
インダクタＬ２０の一端とキャパシタＣ２０の一端との接続点によりノードＮＤ２１が形成され、インダクタＬ２０の他端とキャパシタＣ２０の他端との接続点によりノードＮＤ２２が形成されている。
共振回路２１１の共振周波数はｆｏに設定される。
電力伝送用高周波生成回路２２は、送信すべき交流電力信号（送信信号）を生成して送信アンテナ部２１に供給する。
【００２１】
送信装置２０において、等価的に示す共振回路２１１のインダクタＬ２０は磁界共鳴方式の共鳴コイル（共振コイル）として機能し、受信装置３０の共鳴コイルであるインダクタＬ３０と自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係となり電力を効率良く伝送する。
【００２２】
受信装置３０は、図４に示すように、電力伝送効率化するために、送信装置２０の送信アンテナ共振周波数ｆｏと、受信装置３０の受信アンテナ共振周波数ｆｒとが等しくなるように、すなわち、ｆｒ=ｆｏになるように、自動調整する機能を有する。
【００２３】
受信装置３０は、受信アンテナ部３１、整流部３２、受信アンテナ共振周波数調整回路（ｆｒ調整回路）３３、および制御部としてのＣＰＵ３４を含んで構成されている。
【００２４】
受信アンテナ部３１は、等価的に、共振回路３１１を形成する並列接続されたインダクタＬ３０およびキャパシタＣ３０を有する。
インダクタＬ３０の一端とキャパシタＣ３０の一端との接続点によりノードＮＤ３１が形成され、インダクタＬ３０の他端とキャパシタＣ３０の他端との接続点によりノードＮＤ３２が形成されている。
共振回路３１１の共振周波数はｆｒに設定（調整）される。
受信装置３０において、等価的に示す共振回路３１１のインダクタＬ３０は磁界共鳴方式の共鳴コイルとして機能し、送信装置２０の共鳴コイルであるインダクタＬ２０と自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係となり電力を効率良く受信する。
【００２５】
整流部３２は、受信アンテナ部３１で受信した交流電力を整流して、直流電力（電圧）である受信電圧Ｖｒとしてｆｒ調整回路３３に供給する。
整流部３２は、ダイオードＤ３０および負荷抵抗素子Ｒ３０を有する。
ダイオードＤ３０のアノードが共振回路のインダクタＬ３０の一端とキャパシタＣ３０の一端との接続ノードＮＤ３１に接続され、カソードが負荷抵抗素子Ｒ３０に接続されている。
【００２６】
ｆｒ調整回路３３は、ＣＰＵ３４による制御信号Ｓ３４に応じて受信アンテナ部３１の受信アンテナ共振周波数ｆｒが送信装置２０側の送信アンテナ共振周波数ｆｏに等しくなるように調整する。
換言すれば、ｆｒ調整回路３３は、制御信号Ｓ３４に応じて受信電圧Ｖｒが最大化するように受信アンテナ共振周波数ｆｒを調整する。
【００２７】
図５は、本第１の実施形態に係る受信装置における受信アンテナ共振周波数（ｆｒ）調整回路の構成例を示す図である。
【００２８】
図５のｆｒ調整回路３３は、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）３３１、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）３３２、可変電圧源Ｖ３３、およびキャパシタＣ３１、Ｃ３２、Ｃ３３を有する。
キャパシタＣ３２は、いわゆるバリキャップにより形成されている。
キャパシタＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３はキャパシタＣ３０に対して並列に、ノードＮＤ３１とＮＤ３２間に直列に接続されている。
キャパシタＣ３０の容量値はＣ０、キャパシタＣ３１の容量値がＣ１、キャパシタＣ３２の容量値がＣ２、キャパシタＣ３３の容量値がＣ３に設定される。
また、可変電圧源Ｖ３３の電圧値はＶｃである。
【００２９】
ｆｒ調整回路３３は、バリキャップＣ３２、可変電圧源Ｖ３３、およびＤＡＣ３３２によりｆｒ可変部ＶＲＢが形成され、ＡＤＣ３３１（ＣＰＵ３４）により受信電圧の検知部ＤＴＣが形成されている。
ｆｒ調整回路はＣＰＵ３４を含むＡＤＣ３３１，ＤＡＣ３３２、可変電圧源Ｖ３３までのループ回路が、受信電圧を最大化するよう受信アンテナ共振周波数ｆｒを調整するフィードバックループＦＢＬとして形成されている。
【００３０】
受信アンテナ共振周波数ｆｒは、次式で与えられる。
【００３１】
［数１］
ｆｒ＝１／２π√ＬＣ
【００３２】
ここで、ＬはインダクタＬ３０のインダクタンス、ＣはキャパシタＣ３０，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３４の容量値Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の合成容量を示す。
【００３３】
バリキャップＣ３２の容量値Ｃ２は、可変電圧源Ｖ３３の電圧Ｖｃが大きくなると、容量値Ｃ２が小さくなる性質を持つ。
したがって、電圧Ｖｃを大きくすると受信アンテナ共振周波数ｆｒが高くなり、電圧Ｖｃを小さくすると受信アンテナ共振周波数ｆｒが低くなる。
その結果、受信アンテナ共振周波数ｆｒは、ＣＰＵ３４がＤＡＣ３３２に大きな値を設定すると高くなり、小さな値を設定すると低くなる。
【００３４】
図６は、本第１の実施形態に係るｆｒ調整回路のフィードバックループを制御して受信アンテナ共振周波数ｆｒを自動調整するＣＰＵの制御処理を示すフローチャートである。
図７は、図６の制御処理に応じたＤＡＣ設定値あるいは可変電圧Ｖｃと受信電圧Ｖｒとの関係を示す図である。
【００３５】
図６のＣＰＵ３４によるｆｒ自動調整フローＳＴ１０について説明する。
ここで、上述したように、バリキャップＣ３２は、可変電圧Ｖｃでその静電容量が変化するものとし、可変電圧Ｖｃが大きくなると、その容量値Ｃ２は小さくなり、よって受信アンテナ共振周波数ｆｒは高くなるようになっているものとする。
【００３６】
［ステップＳＴ１１］
まずステップＳＴ１１において、ＣＰＵ３４は、ＤＡＣ３３２にゼロをセットする。
これにより、ＣＰＵ３４は受信アンテナ共振周波数ｆｒを最も低い周波数にセットする。
【００３７】
［ステップＳＴ１２］
ステップＳＴ１２において、ＣＰＵ３４は、変数Ｖｒ ｏｌｄに０をセットする。
【００３８】
［ステップＳＴ１３］
ステップＳＴ１３において、ＣＰＵ３４は、ＡＤＣ３３１の出力から受信電圧Ｖｒの値を検知（測定）し、その値を変数Ｖｒにストアする。
【００３９】
［ステップＳＴ１４］
ステップＳＴ１４において、ＣＰＵ３４は、変数Ｖｒの値が変数Ｖｒ ｏｌｄより大きいか否かを判定する。
この段階は、図７の符号＜１＞、＜２＞で示す自動調整の途中段階であり、ステップＳＴ１４においては、変数Ｖｒの値が変数Ｖｒ ｏｌｄより大きいと判定される。
ステップＳＴ１４においては、自動調整処理が進行し、ＣＰＵ３４は、図７の符号＜３＞で示す段階となった時点で変数Ｖｒの値が変数Ｖｒ ｏｌｄより小さいと判定し、自動調整処理が終了する。
【００４０】
［ステップＳＴ１５］
ステップＳＴ１５において、ＣＰＵ３４は、ＤＡＣ３３２の値をΔだけ増やす。Δは適当な小さい値である。
これにより、ＣＰＵ３４は受信アンテナ共振周波数ｆｒを微増させる。
【００４１】
［ステップＳＴ１６］
ステップＳＴ１６において、ＣＰＵ３４は、変数Ｖｒ ｏｌｄに変数Ｖｒの値を代入してステップＳＴ１３の処理に戻り、ステップＳＴ１３〜ＳＴ１６の処理を繰り返す。
【００４２】
そして、上述したように、自動調整処理が進行し、ステップＳＴ１４においてＣＰＵ３４が、図７の符号＜３＞で示す状態となると、変数Ｖｒの値が変数Ｖｒ ｏｌｄより小さいと判定し、自動調整処理が終了する。
【００４３】
このように、伝送効率を最大化するために、受信アンテナ共振周波数ｆｒが送信アンテナ共振周波数と等しくなるように、受信アンテナ共振周波数ｆｒが自動調整される。
【００４４】
本第１の実施形態によれば、伝送効率の劣化を防止でき、電力伝送環境下における最大の伝送効率をもって電力伝送を実現することができる。
【００４５】
＜２．第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る無線電力伝送装置の基本構成を示す図である。
【００４６】
本第２の実施形態に係る無線電力伝送装置１０Ａが第１の実施形態に係る無線電力伝送装置１０と異なる点は、以下の通りである。
無線電力伝送装置１０Ａは、送信装置２０Ａが送信アンテナ共振周波数ｆｏを変化させ、受信装置３０Ａが受信アンテナ共振周波数ｆｒを変化する送信アンテナ共振周波数ｆｏに追従させる。
【００４７】
図９は、本第２の実施形態に係る無線電力伝送装置の送信アンテナ共振周波数の変化に受信アンテナ共振周波数を追従させる処理を模式的に示す図である。
【００４８】
図９の例では、ｆ１,ｆ２,ｆ３の３周波数を、順番に切り替える。
時刻Ｔ３ｎにおいて、送信装置２０Ａが送信アンテナ共振周波数ｆｏをｆ１に設定する。これに伴い、受信装置３０Ａが、受信アンテナ共振周波数ｆｒが周波数ｆ１に追従するように制御する。
時刻Ｔ３ｎ＋１において、送信装置２０Ａが送信アンテナ共振周波数ｆｏをｆ２に設定する。これに伴い、受信装置３０Ａが、受信アンテナ共振周波数ｆｒが周波数ｆ２に追従するように制御する。
時刻Ｔ３ｎ＋２において、送信装置２０Ａが送信アンテナ共振周波数ｆｏをｆ３に設定する。これに伴い、受信装置３０Ａが、受信アンテナ共振周波数ｆｒが周波数ｆ３に追従するように制御する。
以上のシーケンスが繰り返し行われる。
共振周波数の変更可能な構成例は後で詳述する。
【００４９】
このように制御することで、たとえば周囲に共振周波数ｆ１の機器が置かれていたとしても、同機器の共振回路に生じる電力を１／３に低下させることができ、発熱等の発生のリスクを低めることができる。
また、周波数のバラエティをｆ１〜ｆＮに拡張すれば、周囲に置かれた機器の共振回路に生じる電力を１／Ｎに低下させることができ、より低リスク化することもできる。
なお、周波数の切り替え周期は、一定周期である必要はない。
【００５０】
本第２の実施形態に係る無線電力伝送装置１０Ａにおいても、ｆｏ＝ｆｒのときに効率よく電力伝送できる。
本第２の実施形態においては、送信アンテナ共振周波数ｆｏがシーケンシャルに変化するが、受信アンテナ共振周波数ｆｒも送信アンテナ共振周波数ｆｏに追従して変化するので、伝送効率は劣化しないで済む。
そして、上述したように、もしも周囲に共振周波数ｆ１の機器があったとしても、ｆ１，ｆ２，ｆ３と送信側の共振周波数が時々刻々と変化するので、周囲の機器に与える影響を抑止でき、加熱等するリスクが少なくなる。
【００５１】
ここで、送信装置２０Ａにおける送信アンテナ共振周波数を可変する具体的な構成例について説明する。
図１０は、本第２の実施形態に係る送信装置の送信アンテナ共振周波数を可変する具体的な構成例を示す図である。
【００５２】
図１０の送信装置２０Ａは、電力伝送用高周波生成回路２２−１，２２−２，２２−３を切り替え、これに同期して同時並列的に共振回路２１１ＡのキャパシタＣ２０−１，Ｃ２０−２，Ｃ２０−３を切り替えるように構成されている。
送信装置２０Ａは、高周波生成回路２２−１，２２−２，２２−３に接続されたスイッチＳＷ２０−１，ＳＷ２０−２，ＳＷ２０−３を有する。
送信装置２０Ａは、キャパシタＣ２０−１，Ｃ２０−２，Ｃ２０−３の一端とノードＮＤ２１の間に接続されたスイッチＳＷ２１−１，ＳＷ２１−２，ＳＷ２１−３を有する。
送信装置２０Ａは、ｎｐｎ型の駆動トランジスタＱ２１、および電源Ｖ２１を有する。
【００５３】
共振回路（タンク回路）２１１ＡのノードＮＤ２２と基準電位ＶＳＳ間に駆動トランジスタＱ２１が接続されている。
スイッチＳＷ２０−１，ＳＷ２０−２，ＳＷ２０−３は、端子ａが高周波生成回路２２−１，２２−２，２２−３にそれぞれ接続され、端子ｂがトランジスタＱ２１のベースに共通に接続されている。
スイッチＳＷ２１−１，ＳＷ２１−２，ＳＷ２１−３は端子ａがキャパシタＣ２０−１，Ｃ２０−２，Ｃ２０−３の他端に接続され、端子ｂがノードＮＤ２１に接続されている。
【００５４】
周波数ｆ１で電力伝送を行う場合には、順次選択信号生成部２３による順次選択信号ＳＥＬ１によりスイッチＳＷ２０−１，ＳＷ２１−１がオン状態に保持されて、高周波発生回路２２−１とキャパシタＣ２０−１が選択される。
周波数ｆ２で電力伝送を行う場合には、順次選択信号ＳＥＬ２によりスイッチＳＷ２０−２，ＳＷ２１−２がオン状態に保持されて、高周波発生回路２２−２とキャパシタＣ２０−２が選択される。
周波数ｆ３で電力伝送を行う場合には、順次選択信号ＳＥＬ３によりスイッチＳＷ２０−３，ＳＷ２１−３がオン状態に保持されて、高周波発生回路２２−３とキャパシタＣ２０−３が選択される。
【００５５】
このように、送信装置２０Ａにおいては、順次選択信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２，ＳＥＬ３で周波数ｆ１,ｆ２,ｆ３が順次切り替えられ、共振回路（タンク回路）２１１Ａの共振周波数も同期して切り替えられるように構成されている。
共振回路２１１Ａの共振周波数は、たとえば、ｆ１ = 1/(2π√L Ｃｆ１) と計算される。
【００５６】
図１１は、本第２の実施形態に係る順次選択信号のタイミングチャートである。
図１１において、デジタル信号端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ、Ｃ２０−１（Ｃｆ１），Ｃ２０−２（Ｃｆ２），Ｃ２０−３（Ｃｆ３）、および高周波生成回路２２−１（ｆ１），２２−２（ｆ２），２２−３（ｆ３）に対応する。
上述したように、各スイッチＳＷ２０−１，ＳＷ２０−２，ＳＷ２０−３およびＳＷ２１−１，ＳＷ２１−２，ＳＷ２１−３は、順次選択信号ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３がハイレベルの区間で、オンする。
図１１の例では、送信周波数は、０．１ｍｓ毎に自動的に切り替わる場合を例として示している。
【００５７】
図１２は、本第２の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の受信電圧レベルの一例を示す図である。
【００５８】
本第２の実施形態の無線電力伝送装置１０Ａにおいて、受信装置３０Ａの受信電圧Ｖｒは、図１２中に矢印で示すように、周波数の切り替わり時刻Ｔ３ｎ，Ｔ３ｎ＋１，Ｔ３ｎ＋２で一瞬低下する。
しかし、第１の実施形態において説明した受信アンテナ共振周波数ｆｒの自動調整機能により、速やかに回復する。
受信機器の電圧降下耐性が図１２中の破線で示すレベルＶＬであれば、受信電圧Ｖｒが一瞬低下したとしても、問題にならない。
【００５９】
図１３は、本第２の実施形態に係るｆｒ調整回路のフィードバックループを制御して受信アンテナ共振周波数ｆｒを自動調整するＣＰＵの制御処理を示すフローチャートである。
図１４は、図１３の制御処理に応じたＤＡＣ設定値あるいは可変電圧Ｖｃと受信電圧Ｖｒとの関係を示す図である。
【００６０】
第１の実施形態においては、図７のフローチャートのように、１回だけ自動調整を行うが、本第２の実施形態では、送信アンテナ共振周波数ｆｏが変化する毎に何度も調整する必要がある。
したがって、そのｆｒ自動調整フローにおいては、ｆｒ自動調整フローＳＴ１０Ａに加えてＶｒ低下検出フローＳＴ２０を追加した処理となっている。
Ｖｒ低下検出フローＳＴ２０においては、以下の処理が行われる。
【００６１】
［ステップＳＴ２１］
ステップＳＴ２１において、ＣＰＵ３４は、変数Ｖｒ ｏｌｄに０をセットする。
【００６２】
［ステップＳＴ２２］
ステップＳＴ２２において、ＣＰＵ３４は、ＡＤＣ３３１の出力から受信電圧Ｖｒの値を検知（測定）し、その値を変数Ｖｒにストアする。
【００６３】
［ステップＳＴ２３，ＳＴ２４］
ステップＳＴ２３において、ＣＰＵ３４は、変数Ｖｒの値が変数Ｖｒ ｏｌｄの９０％の値より小さいか否かを判定する。
ＣＰＵ３４は、変数Ｖｒの値が変数Ｖｒ ｏｌｄの９０％の値より小さい場合、すなわち、受信電圧Ｖｒがたとえば１０％減少した場合には、ｆｒ自動調整フローＳＴ１０ＡのステップＳＴ１１の処理に移行し、ｆｒ自動調整フローが自動的に起動する。
ＣＰＵ３４は、変数Ｖｒの値が変数Ｖｒ ｏｌｄの９０％の値より小さくない場合は、ステップＳＴ２４において、変数Ｖｒ ｏｌｄに変数Ｖｒの値を代入してステップＳＴ２２の処理に戻り、ステップＳＴ２２，ＳＴ２３処理を繰り返す。
【００６４】
ｆｒ自動調整フローＳＴ１０Ａにおいては、基本的には図７と同様であるが、ステップＳＴ１５において、ＣＰＵ３４は、ＤＡＣ３３２の値をΔだけ増やした後、ＤＡＣ３３２の最大値を超えたか否かを判定する。
超えていない場合に、ステップＳＴ１６において、ＣＰＵ３４は、変数Ｖｒ ｏｌｄに変数Ｖｒの値を代入してステップＳＴ１３の処理に戻り、ステップＳＴ１３〜ＳＴ１７の処理を繰り返す。
ステップＳＴ１４において、調整が完了したと判定した場合、あるいはステップＳＴ１７においてＤＡＣの最大値を超えたと判定した場合には、Ｖｒ低下検出フローＳＴ２０のステップＳＴ２４の処理に移行する。
【００６５】
このように、本第２の実施形態においては、ＣＰＵ３４は、受信電圧Ｖｒが、たとえば１０％減少したら、ｆｒ自動調整フローが自動的に起動するように制御する。ｆｒ自動調整フローＳＴ１０Ａが完了したら、再度Ｖｒ低下検出フローＳＴ２０に戻る。
このようにして、ｆ１,ｆ２,ｆ３と順次切り替わる送信周波数に受信アンテナ共振周波数ｆｒを追従させる。
【００６６】
なお、ブロックダイヤグラムは、基本的に第１の実施形態と同じである。ＣＰＵプログラムだけ変更すればよい。
【００６７】
本第２の実施形態によれば、送信装置２０Ａが送信アンテナ共振周波数ｆｏを変化させ、受信装置３０Ａが受信アンテナ共振周波数ｆｒを変化する送信アンテナ共振周波数ｆｏに追従させる。
送信アンテナ共振周波数ｆｏがシーケンシャルに変化するが、受信アンテナ共振周波数ｆｒも送信アンテナ共振周波数ｆｏに追従して変化するので、伝送効率は劣化しないで済む。
そして、上述したように、もしも周囲に共振周波数ｆ１の機器があったとしても、ｆ１，ｆ２，ｆ３と送信側の共振周波数が時々刻々と変化するので、周囲の機器に与える影響を抑止でき、加熱等するリスクが少なくなる。
【００６８】
＜３．第３の実施形態＞
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る無線電力伝送装置の基本構成を示す図である。
図１６は、本第３の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の受信電圧レベルの一例を示す図である。
【００６９】
本第３の実施形態の無線電力伝送装置１０Ｂにおいては、送信装置２０Ｂと受信装置３０Ｂが従う共振周波数の変更シーケンスが同じである。
本無線電力伝送装置１０Ｂは、受信装置３０ｂが送信装置２０ｂのｆｏ変更シーケンスを認識しており、送信装置２０Ｂと受信装置３０Ｂが同期してｆｏを変更してゆくように構成される。
このような構成を採用することにより、周波数切り替え時刻の受信電圧Ｖｒの低下を図１６のように小さくすることができる。
【００７０】
図１７は、本第３の実施形態に係る送信装置の送信アンテナ共振周波数を可変する具体的な構成例を示す図である。
【００７１】
第３の実施形態に係る送信装置２０Ｂは、第２の実施形態に係る送信装置２０Ａと以下の点で異なる。
第２の実施形態に係る送信装置２０Ａの順次選択信号生成部２３は自走する回路であった。
これに対して、第３の実施形態の送信装置２０Ｂでは、順次選択信号生成部２３ＢはＣＰＵ３４により生成される１０Ｈｚのクロック信号ＣＬＫ２４で駆動される。
クロック信号ＣＬＫ２４の周波数が１０Ｈｚなので、第２の実施形態の場合と同じく、０．１ｍｓごとに順次選択されるように順次選択信号生成部２３Ｂは順次選択信号ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３を生成する。
【００７２】
図１８は、本第３の実施形態に係る受信装置の受信アンテナ共振周波数を可変する構成例を示す図である。
図１９は、本第３の実施形態に係る受信装置のｆｒ調整回路および受信アンテナ共振周波数を可変する構成例を示す図である。
【００７３】
図１７および図１８の受信装置３０Ｂは、共振回路３１１Ｂにおいて、３つのキャパシタＣ３０−１，Ｃ３０−２，Ｃ３０−３を切り替えるように構成されている。
受信装置３０Ｂは、キャパシタＣ３０−１，Ｃ３０−２，Ｃ３０−３の一端とノードＮＤ３１の間に接続されたスイッチＳＷ３０−０，ＳＷ３０−２，ＳＷ３０−３を有する。
スイッチＳＷ３０−１，ＳＷ３０−２，ＳＷ３０−３は端子ａがキャパシタＣ３０−１，Ｃ３０−２，Ｃ３０−３の他端に接続され、端子ｂがノードＮＤ３１に接続されている。
【００７４】
周波数ｆ１で電力受信を行う場合には、順次選択信号生成部３５による順次選択信号ＳＥＬ１１によりスイッチＳＷ３０−１がオン状態に保持されて、キャパシタＣ３０−１が選択される。
周波数ｆ２で電力受信を行う場合には、順次選択信号ＳＥＬ１２によりスイッチＳＷ３０−２がオン状態に保持されて、キャパシタＣ３０−２が選択される。
周波数ｆ３で電力受信を行う場合には、順次選択信号ＳＥＬ１３によりスイッチＳＷ３０−３がオン状態に保持されて、キャパシタＣ３０−３が選択される。
【００７５】
本第３の実施形態においては、おおまかな共振周波数切替を、キャパシタＣ３０−１（Ｃｆ１），Ｃ３０−２（Ｃｆ２），Ｃ３０−３（Ｃｆ３）の切り替えで実現する。
微細な共振周波数の切り替えを、前述したｆｒ調整回路３３で実現する。
順次選択信号生成部３５は、送信装置２０Ａ，２０Ｂと同じ構成の回路である。
【００７６】
図２０は、本第３の実施形態に係るＣＰＵの制御処理を示すフローチャートであって、送信装置の順次選択信号と、受信装置の順次選択信号との位相同期を実現する処理を示すフローチャートである。
図２１（Ａ）〜（Ｃ）は、本第３の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の受信電圧レベルの一例を示す図である。
【００７７】
図２０のフローチャートにおいて、Ｖｒ低下検出フローＳＴ２０Ｂと、ｆｒ自動調整フローＳＴ１０Ｂは、基本的に図１３の場合と同様の処理を行う。
図２０のフローチャートにおいては、ＶｒチェックフローＳＴ３０が追加されている。
【００７８】
時刻Ｔ０において、Ｖｒ低下検出フローＳＴ２０Ｂにおいて受信電圧Ｖｒの低下が検知されると、ステップＳＴ４１で０．１ｍｓタイマがスタートされる。
そして、ＣＰＵ３４Ｂは、順次選択クロックを１波発生させることで（ＳＴ４２）、キャパシタＣ３０−１（Ｃｆ１），Ｃ３０−２（Ｃｆ２），Ｃ３０−３（Ｃｆ３）が切替えられる。
その後、ｆｒ自動調整フローＳＴ１０Ｂで調整されるものの、正しいキャパシタＣｆが選択される確率は１／３であるから、正しいキャパシタＣｆが選択されるまでＣｆ選択ループＬＰ３０を最大３回ループすることで、正しいキャパシタＣｆが選択される。
ＶｒチェックフローＳＴ３０においては、ＣＰＵ３４Ｂは、ステップＳＴ３１で、ＡＤＣ３３１の出力から受信電圧Ｖｒの値を検知（測定）し、その値を変数Ｖｒにストアする。
そして、ステップＳＴ３２において、ＣＰＵ３４Ｂは、受信電圧Ｖｒが正常かどうかを判断するために、下限電圧ＶＢＬと比較する。
時刻０．１ｍｓ以降は、０．１ｍｓタイマによって（ＳＴ４３）、０．１ｍｓごとにＣｆ選択ループＬＰ３０が起動され、受信周波数が自動調整されつづけ、等しい送信周波数ｆｏと受信周波数ｆｒが維持されつづける。
【００７９】
図２１（Ａ）は、時刻Ｔ０において、正しいキャパシタＣｆがループ１周で選択された例である。
図２１（Ｂ）は、ループ２周目で正しいキャパシタＣｆが選択された例である。
図２１（Ｃ）、正しいキャパシタＣｆが選択されるまでに、ループ３周目までかかった例である。
図２１中に示す波線の電圧は、Ｖｒチェックフローの、下限電圧ＶＢＬである。
【００８０】
＜４．第４の実施形態＞
図２２は、本発明の第４の実施形態に係る無線電力伝送装置の構成を示す図であって、複数の受信装置が存在する構成例を示す図である。
図２３（Ａ）および（Ｂ）は、本第４の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の受信電圧レベルの一例を示す図である。図２３（Ａ）が第１の受信装置の受信電圧レベルの例を示し、図２３（Ｂ）が第２の受信装置の受信電圧レベルの例を示している。
図２４（Ａ）および（Ｂ）は、本第４の実施形態に係る無線電力伝送装置における受信装置の周波数切り替え周期を短くした場合の受信電圧レベルの一例を示す図である。図２４（Ａ）が第１の受信装置の受信電圧レベルの例を示し、図２４（Ｂ）が第２の受信装置の受信電圧レベルの例を示している。
【００８１】
本第４の実施形態に係る無線電力伝送装置１０Ｃは、送信装置２０Ｃ側のｆｏ変更シーケンスが非公開であり、複数の受信装置、この例では第１の受信装置３０Ｃ−１および第２の受信装置３０Ｃ−２を有する。
送信装置２０Ｃ、第１の受信装置３０Ｃ−１、および第２の受信装置３０Ｃ−２の基本構成は第２の実施形態や第３の実施形態の場合と同様であることから、ここではその説明は省略する。
【００８２】
本第４の実施形態において、第１の受信装置３０Ｃ−１の順次選択信号ＳＥＬ２１，ＳＥＬ２２、ＳＥＬ２３は送信装置２０Ｃの順次選択信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２，ＳＥＬ３と同じパターン(ｆ１→ｆ２→ｆ３→・・・)で変化するものとする。
第２の受信装置３０Ｃ−２の順次選択信号ＳＥＬ３１、ＳＥＬ３２、ＳＥＬ３３は、送信装置２０Ｃの順次選択信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２，ＳＥＬ３と異なるパターン(ｆ３→ｆ２→ｆ１→・・・)で変化するものとする。
すなわち、本第４の実施形態において、送信装置２０Ｃは、順次選択信号ＳＥＬ１，ＳＥＬ２、ＳＥＬ３の順で生成して、周波数をｆ１→ｆ２→ｆ３の順で選択する。
第１の受信装置３０Ｃ−１は、順次選択信号ＳＥＬ２１，ＳＥＬ２２、ＳＥＬ２３の順で生成して、送信装置２０Ｃと同様の変更シーケンスにより、周波数をｆ１→ｆ２→ｆ３の順で選択する。
第２の受信装置３０Ｃ−２は、順次選択信号ＳＥＬ３３，ＳＥＬ３２、ＳＥＬ３１の順で生成して、送信装置２０Ｃと異なる変更シーケンスにより周波数をｆ３→ｆ２→ｆ１の順で選択する。
【００８３】
このような構成を有する無線電力伝送装置１０Ｃにおいて、第１の受信装置３０Ｃ−１の受信電圧Ｖｒは、図２３（Ａ）に示すように、周波数切り替え時刻の低下が小さい。
これに対して、第２の受信装置３０Ｃ−２の受信電圧Ｖｒは、図２３（Ｂ）に示すように、周波数切り替え時刻の低下が大きいはずである。
【００８４】
このことから、周波数のバラエティをｆ１〜ｆＮに拡張し、かつ、周波数切り替え周期を短くした場合には、第２の受信装置３０Ｃ−２の受信電圧Ｖｒは、図２４（Ｂ）に示すように、使用に耐えない性能にまで劣化するはずである。
一方、第１の受信装置３０Ｃ−１の受信電圧Ｖｒは、あまり劣化せず、図２４（Ａ）に示すように、実用に耐えうる性能を維持できるはずである。
【００８５】
このことから、伝送エリア内に受信装置３０Ｃを配置したとしても、受信装置３０Ｃが、送信装置２０Ｃのｆｏ変更シーケンスをあらかじめ知っていなければ、満足に受信できないと言える。
このことから、送信装置２０Ｃのｆｏ変更シーケンスを非公開にすれば、送信装置２０Ｃは、電力伝送を望まない相手には送電しないようにできるようになる。
【００８６】
＜５．第５の実施形態＞
図２５は、本発明の第５の実施形態に係る無線電力伝送装置の構成を示す図である。
【００８７】
本第５の実施形態に係る無線電力伝送装置１０Ｄは、送信装置２０Ｄと、一つまたは複数の受信装置３０Ｄが、同じｆｏ変更シーケンスを共有できるようにするための、認証シーケンスを有している。
また、無線電力伝送装置１０Ｄにおいては、受信装置３０Ｄが公開鍵と秘密鍵のペア（ユニークであること）を有している。
以下に認証と、ｆｏ変更シーケンスの安全な配送を実現するための具体的な処理について説明する。
【００８８】
図２５は、無線電力伝送装置１０Ｄのシステム構成および認証シーケンスの一例を示している。
図２５のシーケンスでは、図中の上から下に時間が流れてゆく。
この例ではｆｏ変更シーケンスの安全な配送を実現するために公開鍵暗号方式を利用している。
送信装置２０Ｄは、暗号化回路２５、認証ルーチン２６を含んで構成されている。
受信装置３０Ｄは、鍵生成回路３６および復号化回路３７を有する。
【００８９】
シーケンスを説明する。
このシーケンスの説明で登場するのは、ユーザー４０、送信装置２０Ｄ、認証伝送路５０、受信装置３０Ｄの４つである。
認証伝送路５０は、無線電力伝送路でもよいし、赤外線通信路でもよく、種々の態様が可能である。
【００９０】
ユーザー４０が受信装置３０Ｄの電源をオンする（ＳＱ１）。これにより、認証シーケンスが始まる。
受信装置３０Ｄは、送信装置２０Ｄに対して、認証伝送路５０を介して認証要求およびパスワードを送信する（ＳＱ２）。
送信装置２０Ｄは、パスワードをチェックし、受信装置３０Ｄに対して、認証伝送路５０を介して認証ＯＫを返信する（ＳＱ３）。
受信装置３０Ｄは、受信装置３０Ｄ内に置かれる鍵生成回路３６に対して鍵生成要求を発行し（ＳＱ４）、鍵生成回路３６は、公開鍵と秘密鍵を生成する。
受信装置３０Ｄは、送信装置２０Ｄに対して、認証伝送路５０を介して公開鍵を送信する（ＳＱ５）。
送信装置２０Ｄは、暗号化回路２５において公開鍵で暗号化したｆｏ変更シーケンスを作成し、受信装置３０Ｄに対して、認証伝送路５０を介して返信する（ＳＱ６）。
受信装置３０Ｄは、シーケンスＳＱ４で生成した秘密鍵で暗号化された変更シーケンスを復号化し、ｆｏ変更シーケンスを得る（ＳＱ７）。
送信装置２０Ｄは、電力伝送を始める（ＳＱ８）。送信装置２０Ｄと受信装置３０Ｄは、ｆｏ変更シーケンスに従って、送信共振周波数ｆｏを変更し、通常の電力伝送が始まる。
送信装置２０Ｄと受信装置３０Ｄの間でｆｏ変更シーケンスの配送が行われるが、公開鍵を使って暗号化しているので安全な配送が実現できる。
【００９１】
上述した認証とｆｏ変更シーケンス配送（以下、単に認証と呼ぶ）を無線電力伝送路で行うことが可能である。
無線電力伝送路を介して、変調し、双方向の情報伝送を行うことに他ならないので、以下の第６から第９の実施形態の４つを例示する。
【００９２】
［第６の実施形態：変調機能を持った送信装置］
［第７の実施形態：受信装置の復号回路］
［第８の実施形態：送信装置への情報伝送をする、受信装置の回路］
［第９の実施形態：受信装置からのデータを復号する、送信装置の回路］
【００９３】
＜６．第６の実施形態＞
図２６は、本発明の第６の実施形態に係る変調機能を持った送信装置の一例を示す図である。
【００９４】
本第６の実施形態に係る送信装置２０Ｅが第３の実施形態に係る送信装置２０Ｂと異なる点は、トランジスタＱ２１のベースとスイッチＳＷ２０−１，ＳＷ２０−２，ＳＷ２０−３の端子ｂとの間に変調用スイッチＳＷ２２が配置されていることにある。
【００９５】
送信装置２０Ｅにおいては、ＣＰＵ２４Ｅが送信データＳＤで、スイッチＳＷ２２をオン、オフして送信信号ＳＧをバースト状の変調を行う。
このとき、受信装置の誤動作を防ぐために、順次選択信号は動かさないで、止めておくとよい。
【００９６】
＜７．第７の実施形態＞
図２７は、本発明の第７の実施形態に係る受信装置の復号回路の一例を示す図である。
【００９７】
本第７の実施形態に係る受信装置３０Ｆが第３の実施形態に係る受信装置３０Ｂと異なる点は、負荷抵抗素子Ｒ３０に並列に復号するに適した放電時定数をもつキャパシタＣ３４が接続され、その整流部３２Ｆの出力に波形整形アンプ３８が配置されていることにある。
受信装置３０Ｆは、整流回路の一種なので、ＡＭ復調回路そのものだと言える。
したがって、復号するに適した放電時定数をもつキャパシタＣ３４と、波形整形アンプ３６を追加すれば、受信データを復号できるようになる。
なお、振幅変動にｆｒ調整フローが反応してしまうことを防ぐため、ｆｒ調整回路３３、順次選択クロック、ＣＰＵ３４Ｆのｆｒ調整フローをオフにしておくとよい。
【００９８】
＜８．第８の実施形態＞
図２８は、本発明の第８の実施形態に係る受信装置の送信装置に情報伝送する回路の一例を示す図である。
【００９９】
本第８の実施形態に係る受信装置３０Ｇが第３の実施形態に係る受信装置３０Ｂと異なる点は、負荷抵抗素子Ｒ３０に並列に、キャパシタＣ３４と、直列に接続された負荷抵抗素子Ｒ３１およびスイッチＳＷ３２が接続されていることにある。
負荷抵抗素子Ｒ３０の抵抗値はＲＬであり、負荷抵抗素子Ｒ３１の抵抗値はＲＭである。
【０１００】
この情報伝送回路は、一般的な非接触ＩＣ等と同じ原理で動作する。
送信データＳＤ２が「０」のときは、スイッチＳＷ３２はオフであることから、負荷は負荷抵抗素子Ｒ３０の抵抗値ＲＬとなる。
送信データＳＤ２が「１」のときは、負荷は｛RL*RM/(RL+RM)｝であることから、負荷が増え、受信信号Ｖｒの電圧降下が大きくなるので、AM変調をかけることができる。
なお、振幅変動にｆｒ調整フローが反応してしまうことを防ぐため、ｆｒ調整回路３３、順次選択クロック、ＣＰＵ３４Ｇのｆｒ調整フローをオフにしておくとよい。
【０１０１】
＜９．第９の実施形態＞
図２９は、本発明の第９の実施形態に係る送信装置の受信装置からの情報を復号する回路の一例を示す図である。
【０１０２】
本第９の実施形態に係る送信装置２０Ｈが第３の実施形態に係る送信装置２０Ｂと異なる点は、共振回路２１１ＨのインダクタＬ２の他端側ノードＮＤ２２に、バッファアンプ２７、整流部２８、および波形整形用のインバータ２９が配置されていることにある。
インバータ２９の出力がＣＰＵ２４Ｈに入力される。
整流部２８は、ダイオードＤ２１、負荷抵抗素子Ｒ２１、およびキャパシタＣ２１を含んで構成されている。
【０１０３】
送信装置２０Ｈで受信される信号ＳＲ２１は受信装置によってＡＭ変調されている。
受信信号ＳＲ２１はノードＮＤ２２の現出し、バッファアンプ２７を介して、ダイオードＤ２１、負荷抵抗素子Ｒ２１、およびキャパシタＣ２１からなる整流部２８でＡＭ復号し、インバータ２９で波形整形し、受信データを得る。
誤動作を防ぐために、順次選択信号は動かさずに、止めておくとよい。
【０１０４】
［認証の伝送路］
上述した認証を電力伝送路と別の伝送路、たとえば赤外線通信路などを用いて行うことも可能である。
この場合、電力伝送路は電力伝送路としてのみ活用し、認証のためのデータ伝送路は、たとえば赤外線通信のような、別の伝送路を用いてもよい。
【０１０５】
＜１０．第１０の実施形態＞
本第１０の実施形態においては、認証前の受信装置が、満足に受電できないために、電源オンにならず、認証すらできない、という不具合を解消するための構成、機能について説明する。
この場合、たとえば以下に示すような特徴的な構成が採用される。
【０１０６】
１）一つまたは複数の特定の周波数ｆａが、定期的に選択される、ｆｏ変更シーケンスである。
２）周波数ｆａを認証に利用するチャンネルとして利用する。
３）周波数ｆａの送信電力が、ｆａ以外の送信電力よりも小さい。
４）認証完了までの期間は、受信装置がローパワーモードである。
５）送信装置は、周波数ｆａのときに、受信装置の認証要求をポーリングする。
６）送信装置と受信装置は、認証後も定期的に認証を行う。
【０１０７】
図３０は、本第１０の実施形態に係る送信装置のｆｏシーケンスが切り替わって共振周波数がｆａになったときの受信装置側での受信電圧の例を示す図である。
図３１は、負荷抵抗素子に並列に平滑キャパシタを付加した一般的な受信装置の等価回路を示す図である。
図３２は、平滑キャパシタによる受信電圧の低下のようすを示す図である。
【０１０８】
本第１０の実施形態では、認証前の受信装置３０Ｉは、共振周波数ｆａで受電待機しているとする。
一方、送信装置２０のｆｏシーケンスが順次切り替わって、送信周波数がｆａになった瞬間、受信装置３０Ｉは正常に受電できるようになり、図３０に示すように受信電圧Ｖｒが大きくなる。
受信装置３０Ｉの負荷抵抗Ｒ３０（抵抗値ＲＬ）には、たいていの場合、図３１に示しように、並列に平滑キャパシタＣ３５（容量値ＣＬ）が付加される。
この平滑キャパシタＣ３５の作用によって、図３２に示すように、受信電圧Ｖｒの低下速度は、T=1/(RL CL)の時定数でゆっくりとしてゆく。
したがって、送信周波数が、たまにｆａに巡ってくると保証されているならば、平滑キャパシタＣ３５が放電し切るまでの時間に認証動作を完了すればよい、という余地が生じる。
【０１０９】
受信装置３０Ｉに、通常モードの他に、認証のためだけのローパワーモードを設ければ、Ｔをより長くすることができる。
【０１１０】
図３３は、本第１０の実施形態に係る受信装置に認証のためのローパワーモードに対応する構成例を示す図である。
【０１１１】
図３３の受信装置３０Ｊは、共振回路３１１、ダイオードＤ３０、ＣＰＵ３４Ｊの他に、平滑回路３０１、データ受信回路３０２、およびデータ送信回路３０３を有する。
受信装置３０Ｊは、ｆａ検出回路３０４、パワーオンリセット回路３０５、フリップフロップ（ＦＦ）３０６、主回路３０７、および主電源スイッチＳＷＶを有する。
また、ｆａ検出回路304は、バッファ３１１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３１２、およびＢＰＦ３１２としきい値Ｖｔｈとの比較を行い、比較結果をＣＰＵ３４Ｊに出力するコンパレータ３１３を有する。
【０１１２】
図３３の受信装置３０Ｊにおいては、パワーオンリセット回路３０５により、フリップフロップ（ＦＦ)３０６がリセットされ、主電源スイッチＳＷＶが自動的にオフになる。
認証が完了し、ＣＰＵ３４Ｊが、認証完了信号を出力すると、ＦＦ３０６がセットされ、主電源スイッチＳＷＶがオンになる。
【０１１３】
このように、受信装置が認証時にローパワーであるならば、送信装置２０Ｊとしても、ローパワー送信にしてもよい。
【０１１４】
図３４は、本第１０の実施形態に係る送信装置に認証のためのローパワーモードに対応する構成例を示す図である。
【０１１５】
図３４の送信装置２０Ｊは、通常送信回路部２３０とローパワー送信回路部２４０とを有する。
通常送信回路部２３０は、図１７の送信装置２０Ｂと略同様の回路構成を有するが、以下点で構成が異なる。
通常送信回路部２３０は、１００Ｖの電源Ｖ２０１、電源Ｖ２０１の負極側と基準電位ＶＳＳに接続されたスイッチＳＷ２０１を有する。
また、通常送信回路部２３０において、駆動トランジスタＱ２１Ｊは、３連ハイパワー型が採用されている。
【０１１６】
ローパワー送信回路部２４０は、５Ｖの電源Ｖ２０２、電源Ｖ２０２の負極側と基準電位ＶＳＳ間に接続されたスイッチＳＷ２０２を有する。
ローパワー送信回路部２４０は、共振回路（タンク回路）を形成する並列接続されたインダクタＬ２１、およびキャパシタＣ２２を有する。インダクタＬ２１の一端が接続されたノードＮＤ２３が電源Ｖ２０２の正極側に接続されている。インダクタＬ２１の他端がノードＮＤ２４に接続されている。
ローパワー送信回路部２４０は、駆動トランジスタＱ２２、スイッチＳＷ２０３、および周波数ｆａの信号を生成する信号生成部２４１を有する。
駆動トランジスタＱ２２のコレクタがノードＮＤ２４に接続され、エミッタが基準電位ＶＳＳに接続され、ベースがスイッチＳＷ２０３を介して信号生成部２４１に接続されている。
スイッチＳＷ２０２は、ＣＰＵ２４Ｊのｆａ指定信号Ｓ２４Ｊによりオンオフされる。通常送信回路部２３０のスイッチＳＷ２０１はインバータＩＶ２０１で反転されたｆａ指定信号によりオンオフされる。
すなわち、スイッチＳＷ２０２とスイッチＳＷ２０１は相補的にオンオフされる。
スイッチＳＷ２０３は、ＣＰＵ２４Ｊによる送信データＳＤ１１によりオンオフされる。
【０１１７】
図３４では、通常の電力送信時には、回路電圧１００Ｖで、駆動トランジスタＱ２１Ｊは３連ハイパワー型を採用している。
周波数ｆａの認証用ローパワー送信時には、回路電圧５Ｖで小信号トランジスタＱ２２を採用している。
ＣＰＵ２４Ｊは、周波数ｆａの信号を送信すべきときに、ｆａ指定信号Ｓ２４Ｊをハイレベルに設定する。
【０１１８】
図３５は、図３４の回路の認証対応のフローチャートである。
【０１１９】
送信周波数ｆａのときには、受信装置３０Ｊが認証要求を発呼している可能性があるので、送信装置２０Ｊは、送信周波数ｆａのときには、受信装置３０Ｊからの認証要求をポーリングする必要がある（ＳＴ５１〜ＳＴ５３）。
認証手続きは、図２５の場合と同様に行われる。
【０１２０】
ところで、受信装置が一つもない場合は、送信装置は、送信しない、あるいは送信電力をローパワーにするなどの制御が求められる。
そのために、送信装置２０Ｊと受信装置３０Ｊは、認証後も、定期的に認証を行う必要がある。
【０１２１】
図３６は、本第１０の実施形態に係る無線電力伝送装置において認証を定期的に行う場合の認証シーケンスを含めて示す図である。
【０１２２】
図３６の認証シーケンスが図２５の認証シーケンスと異なる点は、シーケンスＳＱ１Ｊにおいて、認証要求が、送信装置から起動されることにある。
【０１２３】
＜１１．第１１の実施形態＞
図３７は、本発明の本第１１の実施形態に係る送信装置の構成を示す図である。
【０１２４】
本第１１の実施形態においては、受信装置３０Ｋが、電力需要要求を送信装置２０Ｋに知らせる。
そして、送信装置２０Ｋは、一つまたは複数の受信装置３０Ｋの電力需要要求に応じて、送信電力を増減させる機能を有する。
送信装置２０Ｋは、需要がないのに常時電力を出力し続けるべきではない。需要に応じて、送信電力を増減するのが、省電力化の観点で好ましい。
以下は、簡単な例として、送信装置２０Ｋは、受信装置３０Ｋからの電力アップ要求が来ないかぎり、送信電力を漸減するという原理を示す。
【０１２５】
図３７の送信装置２０Ｋが図１７の送信装置２０Ｂと異なる点は、送信電力を増減させるためのＶｃｃ可変回路ＶＲ２１、および電力需要要求を受信するためのデータ受信回路２５０を含んで構成される。
Ｖｃｃ可変回路ＶＲ２１は、ＣＰＵ２４Ｋの制御信号ＣＴＬ２４Ｋに応じて電源電圧Ｖｃｃを増減させる。
【０１２６】
図３８は、本第１１の実施形態に係る電源電圧の制御処理を示すフローチャートである。
【０１２７】
ＣＰＵ３４Ｋは、送信電源電圧Ｖｃｃを最大として（ＳＴ６１）、タイマをリセットし（ＳＴ６２）、５秒ごとに（ＳＴ６３）、電力アップ要求がなければ（ＳＴ６４）、Ｖｃｃを僅かに減電圧させる（ＳＴ６５）。
一方、ＣＰＵ３４Ｋは、電力アップ要求があれば（ＳＴ６４）、Ｖｃｃを僅かに昇圧させる（ＳＴ６６）。
こうすることにより、受信装置が存在しない時に、自動的に送信電力を小電力にできる。
【０１２８】
＜１２．第１２の実施形態＞
図３９は、本発明の本第１２の実施形態に係る送信装置の構成を示す図である。
【０１２９】
本第１２の実施形態に係る送信装置２０Ｌは、上述した各実施形態の特徴的な構成を併せ持つ。
その詳細は各実施形態において説明してあることからここではその説明は省略する。
【０１３０】
＜１３．第１３の実施形態＞
図４０は、本発明の本第１３の実施形態に係る受信装置の構成を示す図である。
【０１３１】
本第１３の実施形態に係る受信装置３０Ｌは、上述した各実施形態の特徴的な構成を併せ持つ。
その詳細は各実施形態において説明してあることからここではその説明は省略する。
【０１３２】
＜１４．第１４の実施形態＞
図４１は、本発明の本第１４の実施形態に係る送信装置内蔵テーブルの例を示す図である。
【０１３３】
このように、本第１４の実施形態においては、上述した各実施形態に係る送信装置のいずれかをテーブル１００に内蔵した構成を有する。
ユーザー等は、このテーブル１００上に、上述した各受信装置を含む携帯電子機器を近づけるあるいは載置することにより、電力を受電したり、変調信号の授受を自動的に行うことができる。
【０１３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態によれば、無線電力伝送エリア内にある、無関係な機器への影響を抑止することが可能で、その機器の誤動作の要因となることを防止することができる。
一対一もしくは、一対多の排他的無線電力伝送を実現することができる。
電力供給したくない相手への無線電力供給を防止することができる。
電力信号それ自体を認証チャンネルとして活用することで、認証のための専用チャンネルを不要とすることができ、需要がないにもかかわらず電力送信してしまうムダを防ぐことができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１０・・・無線電力伝送装置、２０・・・送信装置、２１・・・送信アンテナ部、２１１・・・共振回路、Ｌ２０・・・インダクタ、Ｃ２０・・・キャパシタ、３０・・・受信装置、３１・・・受信アンテナ部、３２・・・整流部、３３・・・受信アンテナ共振周波数調整回路（ｆｒ調整回路）、３４・・・ＣＰＵ（制御部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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