(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電装置から送出される電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を受信するワイヤレス受電装置であって、
前記電力信号を受信するための受信コイルと、
その第１端子の電位が固定されたキャパシタと、
前記受信コイルと閉ループを形成するように順に直列に接続された第１、第２スイッチであって、当該第１、第２スイッチの接続点が前記キャパシタの第２端子と接続された第１、第２スイッチと、
前記第１、第２スイッチと並列な経路に順に直列に設けられた第３、第４スイッチであって、当該第３、第４スイッチの接続点の電位が固定されている第３、第４スイッチと、
前記第１スイッチから前記第４スイッチを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１スイッチおよび前記第４スイッチをオンし、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチをオフする第１状態と、前記第１スイッチおよび前記第４スイッチをオフし、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチをオンする第２状態と、を切りかえ可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス受電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記受信コイルに流れる電流の振幅が最大に近づくように、前記第１状態と前記第２状態の切りかえタイミングを制御することを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス受電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１状態、前記第２状態に加えて、前記第１スイッチから前記第４スイッチがすべてオフする第３状態を切りかえ可能に構成されることを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス受電装置。
【請求項５】
前記受信コイルに流れる電流の振幅が最大に近づくように、前記第３状態の長さを制御することを特徴とする請求項４に記載のワイヤレス受電装置。
【請求項６】
前記第１、第２スイッチは、前記受信コイルに代えて、前記受信コイルと密に結合された補助コイルと閉ループを形成するように設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
【請求項７】
給電装置から送出される電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を受信するワイヤレス受電装置であって、
前記電力信号を受信するための受信コイルと、
その第１端子の電位が固定されたキャパシタと、
少なくともひとつのスイッチを含み、前記少なくともひとつのスイッチのオン、オフのタイミングが可変に構成されるスイッチモードのインピーダンス整合回路であって、前記キャパシタと前記受信コイルの間に設けられたインピーダンス整合回路と、
を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
【請求項８】
前記インピーダンス整合回路は、前記受信コイルに代えて前記受信コイルと密に結合された補助コイルと、前記キャパシタとの間に設けられることを特徴とする請求項７に記載のワイヤレス受電装置。
【請求項９】
電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を送出するワイヤレス給電装置と、
請求項１から８のいずれかに記載のワイヤレス受電装置と、
を備えることを特徴とするワイヤレス給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス給電技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話端末やノート型コンピュータなどの電子機器、あるいは電気自動車に対する給電技術として、ワイヤレス（非接触）電力伝送が着目されている。ワイヤレス電力伝送は、主に電磁誘導型、電波受信型、電場・磁場共鳴型、の３つに分類される。
【０００３】
電磁誘導型は短距離（数ｃｍ以内）において利用され、数百ｋＨｚ以下の帯域で数百Ｗの電力を伝送することができる。電力の利用効率は６０〜９８％程度となっている。
数ｍ以上の比較的長い距離に給電する場合、電波受信型が利用される。電波受信型では、中波〜マイクロ波の帯域で数Ｗ以下の電力を伝送することができるが、電力の利用効率は低い。数ｍ程度の中距離を、比較的高い効率で給電する手法として、電場・磁場共鳴型が着目されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】A. Karalis, J.D. Joannopoulos, M. Soljacic、「Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer」、ANNALS of PHYSICS Vol. 323, pp.34-48, 2008, Jan.
【０００５】
磁界結合による電力伝送において、電磁誘導のコイル間結合係数ｋは、距離の３乗で減少する。これがコイル間距離を伸ばすことができない制約となっており、現状では、結合係数が１に近い状態を実現するために、コイルを近接した状態で利用されるのが一般的である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明者は、共鳴型ワイヤレス電力供給技術では共鳴状態のコイル間では低い結合係数ｋでもＱ値が高ければ、高い伝送効率が得られる（伝送効率∝ｋ・Ｑ）ことに着目した。つまり、１次コイルと２次コイル間の距離が長く、１次と２次間の結合係数ｋが極めて低い（０．０１以下）場合でも、Ｑ値を高めることにより、高効率伝送を実現できる可能性がある。
【０００７】
たとえば、ｋ＝０．０１以下としたとき、Ｑ値としては１００以上必要である。ところが、通常のコイルでは配線抵抗や、表皮効果の影響で高いＱ値を実現することは困難である。特に、小型のコイルでこのような高いＱ値の実現は難しい。
【０００８】
なお以上の考察を、本発明の分野における共通の一般知識の範囲として捉えてはならない。さらに言えば、上記考察自体が、本出願人が、はじめて想到したものである。
【０００９】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、高いＱ値を実現可能な受電回路の提供にある。
【００１０】
本発明のある態様は、ワイヤレス給電装置から送出される電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を受信するワイヤレス受電装置に関する。このワイヤレス受電装置は、電力信号を受信するための受信コイルと、その第１端子の電位が固定されたキャパシタと、受信コイルと閉ループを形成するように順に直列に接続された第１、第２スイッチであって、当該第１、第２スイッチの接続点がキャパシタの第２端子と接続された第１、第２スイッチと、第１、第２スイッチと並列な経路に順に直列に設けられた第３、第４スイッチであって、当該第３、第４スイッチの接続点の電位が固定されている第３、第４スイッチと、第１スイッチから第４スイッチを制御する制御部と、を備える。
【００１１】
この態様によると、第１から第４スイッチを適切に制御することにより、回路のＱ値が高めることができ、ワイヤレス給電装置とワイヤレス受電装置間の結合効率が低い場合であっても、高効率の電力伝送が実現できる。
【００１２】
制御部は、第１スイッチおよび第４スイッチをオンし、記第２スイッチおよび第３スイッチをオフする第１状態と、第１スイッチおよび第４スイッチをオフし、第２スイッチおよび第３スイッチをオンする第２状態と、を切りかえ可能に構成されてもよい。
【００１３】
制御部は、受信コイルに流れる電流の振幅が最大に近づくように、第１状態と第２状態の切りかえタイミングを制御してもよい。
【００１４】
第１、第２スイッチは、受信コイルに代えて、受信コイルと密に結合された補助コイルと閉ループを形成するように設けられてもよい。
【００１５】
本発明の別の態様は、ワイヤレス給電システムである。このワイヤレス給電システムは、電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を送出するワイヤレス給電装置と、上述のワイヤレス受電装置と、を備える。
【００１６】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや再配置なども、本発明の態様として有効である。さらに、この課題を解決するための手段の記載は、すべての欠くべからざる特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係るワイヤレス給電システムの構成を示す回路図である。
【図２Ａ】図１のワイヤレス受電装置の動作を示す回路図である。
【図２Ｂ】図１のワイヤレス受電装置の動作を示す回路図である。
【図３】図１のワイヤレス受電装置の動作を示す波形図である。
【図４】比較技術としての同期整流回路の動作を示す波形図である。
【図５】第１の変形例に係るワイヤレス受電装置の構成を示す回路図である。
【図６】第２の変形例に係るワイヤレス受電装置の構成を示す回路図である。
【図７】図１のワイヤレス給電システムの等価回路図である。
【図８】第３の変形例に係るワイヤレス給電システムの動作を示すタイムチャートである。
【図９】第４の変形例に係るワイヤレス受電装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１９】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２０】
図１は、実施の形態に係るワイヤレス給電システム１００の構成を示す回路図である。この回路図には、回路定数が例示されるが、これらの数値は本発明を限定するものではない。ワイヤレス給電システム１００は、ワイヤレス給電装置２００およびワイヤレス受電装置３００を備える。はじめにワイヤレス給電装置２００の構成を説明する。
【００２１】
ワイヤレス給電装置２００は、ワイヤレス受電装置３００に対して電力信号を送出する。ワイヤレス給電システム１００では、電力信号Ｓ１として電波になっていない電磁波の近傍界（電界、磁界、あるいは電磁界）が利用される。
【００２２】
ワイヤレス給電装置２００は、交流電源１０、送信コイルＬ１、キャパシタＣ２を備える。交流電源１０は、所定の周波数を有する、あるいは周波数変調された、もしくは位相変調、振幅変調などが施された電気信号Ｓ２を発生する。本実施の形態においては説明の簡潔化と理解の容易化のため、電気信号Ｓ２が一定の周波数を有する交流信号である場合を説明する。たとえば電気信号Ｓ２の周波数は、数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの間で適宜選択される。
【００２３】
送信コイルＬ１は、交流電源１０が発生した電気信号Ｓ２を、電界、磁界、電磁界のいずれかを含む近傍界（電力信号）Ｓ１として空間に放射するアンテナである。送信キャパシタＣ２は、送信コイルＬ１と直列に設けられる。抵抗Ｒ１は、送信コイルＬ１と直列な抵抗成分を示す。
【００２４】
以上がワイヤレス給電装置２００の構成である。続いてワイヤレス受電装置３００の構成を説明する。
【００２５】
ワイヤレス受電装置３００は、ワイヤレス給電装置２００から送出される電力信号Ｓ１を受信する。
【００２６】
受信コイル２０は、送信コイルＬ１からの電力信号Ｓ１を受信する。受信コイルＬ２には、電力信号Ｓ１に応じた誘起電流（共振電流）ＩＣＯＩＬが流れ、ワイヤレス受電装置３００はこの誘起電流から電力を取り出す。
【００２７】
ワイヤレス受電装置３００は、受信コイルＬ２、共振用キャパシタＣ１、Ｈブリッジ回路１２、制御部１４、電力保存用キャパシタＣ３を備える。共振用キャパシタＣ１は、受信コイルＬ２とともに共振回路を形成する。
【００２８】
電力保存用キャパシタＣ３の第１端子は接地されてその電位が固定されている。Ｈブリッジ回路１２は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を含む。第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、受信コイルＬ２および共振用キャパシタＣ１と閉ループを形成するように順に直列に接続される。第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の接続点Ｎ１は、電力保存用キャパシタＣ３の第２端子と接続される。損失抵抗Ｒ２は、ワイヤレス受電装置３００における損失を示している。負荷抵抗Ｒ３は、電力保存用キャパシタＣ３に蓄えられた電力によって駆動される負荷を示しており、回路素子としての抵抗を意味するものではない。負荷抵抗Ｒ３には、電力保存用キャパシタＣ３に生ずる電圧ＶＰＷＲが供給される。
【００２９】
第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２と並列な経路に、順に直列に設けられる。第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４の接続点Ｎ２は接地されて、その電位が固定されている。負荷抵抗Ｒ３は、電力保存用キャパシタＣ３の電圧ＶＰＷＲをＱ値の増大に最適な電圧になるように制御されてもよい。
【００３０】
Ｈブリッジ回路１２を構成する第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）あるいはバイポーラトランジスタ、あるいはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体素子を用いて構成できる。
【００３１】
制御部１４は第１スイッチＳＷ１から第４スイッチＳＷ４を制御する。
具体的には制御部１４は、第１状態φ１と、第２状態φ２が切りかえ可能に構成される。第１状態φ１において、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４がオンし、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３がオフする。第２状態φ２において、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４がオフし、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３がオンする。
【００３２】
受信コイルＬ２に生ずる誘起電流ＩＣＯＩＬが交流波形を有している。制御部１４は、誘起電流ＩＣＯＩＬの振幅が最大に近づくように、第１状態φ１と第２状態φ２の切りかえタイミング（位相）を調節する。
【００３３】
以上がワイヤレス給電システム１００の構成である。続いてその動作を説明する。図２Ａ、図２Ｂは、図１のワイヤレス受電装置３００の動作を示す回路図である。図２Ａは第１状態φ１における各スイッチの状態および電流の様子を、図２Ｂは第２状態φ２における各スイッチの状態および電流の様子を示す。図３は、図１のワイヤレス受電装置３００の動作を示す波形図である。図３には上から順に、電力保存用キャパシタＣ３に生ずる電圧ＶＰＷＲ、電力保存用キャパシタＣ３に流れ込む電流ＩＣ３、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３の状態、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４の状態、ならびに受信コイルＬ２の誘起電流ＩＣＯＩＬを示す。
【００３４】
図３において、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３は、＋１Ｖのときがフルオンに、０Ｖのときがオフに対応する。また第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４は、−１Ｖのときがフルオンに、０Ｖのときがオフに対応する。スイッチの状態を示す電圧レベルは便宜的なものである。また、電流波形は、図１の矢印の方向を正にとっている。
【００３５】
いま、図１のワイヤレス給電装置２００から交流の電力信号Ｓ１が送出される。この電力信号Ｓ１に応じて、受信コイルＬ２には誘起電流ＩＣＯＩＬは交流電流が流れる。
【００３６】
制御部１４は、電力信号Ｓ１と同期して、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４のオン、オフ状態を制御する。第１状態φ１では、図２Ａに示すように接地端子から第４スイッチＳＷ４、受信コイルＬ２、共振用キャパシタＣ１、第１スイッチＳＷ１を介して電流ＩＣ３が流れる。第２状態φ２では、図２Ｂに示すように接地端子から第３スイッチＳＷ３、受信コイルＬ２、共振用キャパシタＣ１、第２スイッチＳＷ２を介して電流ＩＣ３が流れる。制御部１４は、誘起電流ＩＣＯＩＬ、あるいは負荷抵抗Ｒ３に供給される電力をモニタし、その振幅が最大に近づくように、Ｈブリッジ回路１２の切りかえタイミング（位相）を最適化してもよい。
【００３７】
電力保存用キャパシタＣ３が十分の大きな容量を持ち、電圧源として扱えるとすると、共振回路の駆動電圧として利用することが可能である。そこで、Ｈブリッジ回路１２および制御部１４によって、電力保存用キャパシタＣ３を受信コイルＬ２に対して、誘起電流（共振電流）ＩＣＯＩＬのゼロクロス点に対して９０度シフトした位相でカップリングすることにより、受信コイルＬ２の抵抗成分などによる損失を、電源である電力保存用キャパシタＣ３によって補うことができる。
【００３８】
共振回路のＱ値は、抵抗Ｒに反比例するところ、電力保存用キャパシタＣ３によって抵抗Ｒによる損失を完全に補うことができれば、抵抗Ｒはゼロとみなすことができ、Ｑ値が無限大（∞）の共振回路と等価となる。
【００３９】
このように、実施の形態に係るワイヤレス受電装置３００によれば、Ｈブリッジ回路１２における第１状態φ１と第２状態φ２の切りかえタイミング（位相）を最適化することにより、電力保存用キャパシタＣ３の生ずる電圧を、受信コイルＬ２に対して適切なタイミングで印加することができ、実効的なＱ値を非常に高めることができる。
【００４０】
図７は、図１のワイヤレス給電システム１００の等価回路図である。図１のワイヤレス給電システム１００において、結合係数ｋで結合する送信コイルＬ１と受信コイルＬ２は、インダクタＬ５〜Ｌ７を含むＴ型回路２０と等価とみなすことができる。Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌのとき、インダクタＬ５、Ｌ６それぞれのインダクタンスは、Ｌ×（１−ｋ）で与えられ、Ｌ７＝Ｌ×ｋで与えられる。
【００４１】
Ｈブリッジ回路１２における第１状態φ１と第２状態φ２の切りかえタイミングを最適化することは、交流電源１０と負荷抵抗Ｒ３の間のインピーダンス整合を最適化することに他ならない。つまりＨブリッジ回路１２は、スイッチモードのインピーダンス整合回路と把握できる。交流電源１０の出力インピーダンスや、結合係数ｋが変化すると、インピーダンス整合の条件も変化する。Ｈブリッジ回路１２のスイッチングの位相は、最適なインピーダンス整合が得られるように制御される。
【００４２】
従来では、共振用キャパシタＣ１やＣ２をバリコン（バリアブルコンデンサ）で構成し、モータでバリコンを機械的に制御することにより、インピーダンス整合を行っていた。これに対して本実施の形態によれば、Ｈブリッジ回路１２のスイッチング状態を制御することで、機械的ではなく、電気的な手法によってインピーダンス整合を実現できる。
【００４３】
機械的な手法によるインピーダンス整合では、高速な制御が不可能であり、ワイヤレス受電装置３００が移動している場合には、インピーダンス整合がとれずに給電効率が悪化するという問題が生ずる。これに対して本実施の形態では、従来よりも高速にインピーダンス整合をとることができ、ワイヤレス受電装置３００が移動していたり、ワイヤレス給電装置２００の給電状態が高速に切りかえられる場合にも、効率的な給電が可能となる。
【００４４】
ワイヤレス受電装置３００のＱ値が高くなると、送信コイルＬ１と受信コイルＬ２の間の結合係数ｋが小さくても、言い換えればワイヤレス受電装置３００とワイヤレス給電装置２００の距離が長い場合であっても、高効率な電力伝送が実現できる。
【００４５】
なお、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４のオン、オフを切りかえるタイミングは、図３で説明したそれには限定されない。オン、オフを切りかえるタイミングを制御することにより、共振回路のＱ値をコントロールできるため、積極的に低いＱ値を実現したい場合には、オン、オフの切りかえタイミングを図３のそれから意図的にずらしてもよい。
【００４６】
また、図１の構成によれば、Ｑ値を増大するためのＨブリッジ回路１２が、整流回路としても機能するため、後述する変形例のように、ダイオードなどを有する整流回路が不要となるというメリットもある。
【００４７】
なお、上述のＨブリッジ回路１２を、一般的な同期整流回路と混同してはならない。図４は、比較技術としての同期整流回路の動作を示す波形図である。同期整流回路では、共振電流ＩＣＯＩＬのゼロクロス点のタイミングで、第１状態φ１と第２状態φ２が切りかえられる。この場合、電力保存用キャパシタＣ３に流れ込む電流ＩＣ３は、全波整流された波形となる。ただし、ダイオードによる整流とは異なり電圧ロスは存在しない。このような同期整流回路では、共振回路の損失を補うことができず、Ｑ値を高めることはできない。
【００４８】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００４９】
図５は、第１の変形例に係るワイヤレス受電装置３００ａの構成を示す回路図である。なお図１と重複する一部の回路は省略している。図５のワイヤレス受電装置３００ａが図１のワイヤレス受電装置３００と異なる点は、負荷の位置である。具体的に図５においては、抵抗Ｒ３ではなく、抵抗Ｒ６が負荷となっている。電力保存用キャパシタＣ３と並列な抵抗Ｒ３は無視して差し支えない。
【００５０】
図５のワイヤレス受電装置３００ａは、図１のワイヤレス受電装置３００に加えて、補助コイルＬ３、整流回路１６、インダクタＬ４を備える。
【００５１】
補助コイルＬ３は受信コイルＬ２と密に結合されている。整流回路１６は、補助コイルＬ３に流れる電流ＩＬ３を全波整流する。インダクタＬ４は、整流回路１６の出力側に、負荷抵抗Ｒ６と直列に設けられる。
【００５２】
図５の構成によれば、受信コイルＬ２および共振用キャパシタＣ１を含む共振回路のＱ値が、Ｈブリッジ回路１２および電力保存用キャパシタＣ３を含むＱ値増大回路によって増大される。その結果、受信コイルＬ２と密に結合された補助コイルＬ３にも、大きな電流ＩＬ３が誘起され、負荷抵抗Ｒ６に大電力を供給することができる。
【００５３】
図６は、第２の変形例に係るワイヤレス受電装置３００ｂの構成を示す回路図である。ワイヤレス受電装置３００ｂは、受信コイルＬ２と密に結合された補助コイルＬ３を備える。そしてＨブリッジ回路１２ｂは、受信コイルＬ２ではなく、補助コイルＬ３に接続される。Ｈブリッジ回路１２ｂと電力保存用キャパシタＣ３の間には、並列に接続されたインダクタＬ４および抵抗Ｒ５が設けられる。
【００５４】
整流回路１６ｂは、受信コイルＬ２および共振用キャパシタＣ１を含む共振回路に流れる電流を全波整流する。電力保存用キャパシタＣ４は整流回路１６ｂの出力側に設けられており、整流回路１６ｂにより全波整流された電流を平滑化する。電力保存用キャパシタＣ４に生ずる電圧が負荷抵抗Ｒ６に供給される。
【００５５】
図６の構成によれば、Ｈブリッジ回路１２ｂおよび電力保存用キャパシタＣ３を含むＱ値増大回路は、補助コイルＬ３を介して、受信コイルＬ２および共振用キャパシタＣ１を含む共振回路のＱ値を増大することができる。その結果、電力を高効率で受信できる。
【００５６】
実施の形態では、Ｈブリッジ回路１２が第１状態φ１と第２状態φ２が切りかえ可能であり、それらの切りかえの位相を制御する場合を説明した。第３の変形例では、位相の制御に代えて、あるいは位相の制御に加えて、以下の制御を行う。
【００５７】
第３の変形例において、制御部１４は、第１状態φ１と第２状態φ２に加えて、第１スイッチＳＷ１から第４スイッチＳＷ４がすべてオフする第３状態φ３に切りかえ可能である。制御部１４は、第１状態φ１から第２状態φ２へ遷移する途中、第２状態φ２から第１状態φ１へ遷移する途中の少なくとも一方に、第３状態φ３を挿入し、受信コイルＬ２に流れる誘起電流ＩＣＯＩＬの振幅が最大に近づくように、第３状態φ３の期間（デッドタイムＴｄともいう）の長さを調節する。図８は、第３の変形例に係るワイヤレス給電システム１００の動作を示すタイムチャートである。
【００５８】
受信コイルＬ２、共振用キャパシタＣ１、Ｈブリッジ回路１２が構成する共振回路の共振周波数は、必ずしもワイヤレス給電装置２００が発生する電力信号Ｓ１の周波数と一致するとは限らない。このような場合に、デッドタイムＴｄの長さを調節することにより、第１状態φ１、第２状態φ２において流れる誘起電流ＩＣＯＩＬを、ワイヤレス受電装置３００の共振回路に部分共振させることができる。つまり、ワイヤレス給電装置２００の共振周波数を電力信号Ｓ１の周波数にチューニングでき、給電効率を高めることができる。
【００５９】
実施の形態では、スイッチモードのインピーダンス整合回路としてＨブリッジ回路１２を用いる場合を説明したが、ハーフブリッジ回路を用いてもよい。
【００６０】
図９は、第４の変形例に係るワイヤレス受電装置３００ｃの構成を示す回路図である。図９のワイヤレス受電装置３００ｃは、図６のワイヤレス受電装置３００ｂのＨブリッジ回路１２ｂを、ハーフブリッジ回路１２ｃに置換した構成を有する。ハーフブリッジ回路１２ｃは、第５スイッチＳＷ５と、第６スイッチＳＷ６を含む。第５スイッチＳＷ５は、電力保存用キャパシタＣ３および補助コイルＬ３と閉ループを形成するように接続される。第６スイッチＳＷ６は、補助コイルＬ３の両端間に設けられる。
【００６１】
第４の変形例によれば、第５スイッチＳＷ５、第６スイッチＳＷ６のオン、オフを切りかえる位相を制御することで、インピーダンス整合をとることができる。また、第５スイッチＳＷ５、第６スイッチＳＷ６が同時にオフするデッドタイムの長さを調節することにより、部分共振を利用して伝送効率を高めることができる。
【００６２】
実施の形態では、ワイヤレス受電装置３００側にのみ、スイッチモードのインピーダンス整合回路１２を設ける場合を説明したが、ワイヤレス給電装置２００側にも、具体的には交流電源１０の出力段にも、ハーフブリッジ回路あるいはＨブリッジ回路をはじめとするスイッチモードのインピーダンス整合回路を設けることが望ましい。
【００６３】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【図１】
0005462953.tif 000002
【図２Ａ】
0005462953.tif 000003
【図２Ｂ】
0005462953.tif 000004
【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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