(57)【要約】  効率的に受電器を充電できる、電力伝送システムを提供する。  電力伝送システムは、送電器と複数の受電器を含み、複数の受電器は、それぞれ、二次側共振コイルと、二次側共振コイルで受電する電力量を調整する調整部と、送電器と通信を行う受電側通信部とを含み、送電器は、複数の受電器の複数の二次側共振コイルに、磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する一次側共振コイルと、複数の受電器と通信可能な送電側通信部と、複数の受電器の各々から受信する定格電力と受電電力に関する電力データに基づき、受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在するかどうかを判定する判定部と、判定部によって受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在すると判定されると、受電電力が過剰な受電器に、調整部で電力量を低下させる指令を送電側通信部を介して送信する、指令出力部とを含む。
2017061030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電器と、前記送電器から磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を同時に受電する複数の受電器とを含む、電力伝送システムであって、
前記複数の受電器は、それぞれ、
二次側共振コイルと、
前記二次側共振コイルで受電する電力量を調整する調整部と、
前記送電器と通信を行う受電側通信部と
を含み、
前記送電器は、
前記複数の受電器の複数の前記二次側共振コイルに、磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する一次側共振コイルと、
前記複数の受電器と通信可能な送電側通信部と、
前記複数の受電器の各々から受信する定格電力と受電電力に関する電力データに基づき、受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在するかどうかを判定する判定部と、
前記判定部によって受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在すると判定されると、前記受電電力が過剰な受電器に、前記調整部で前記電力量を低下させる指令を前記送電側通信部を介して送信する、指令出力部と
を含む、電力伝送システム。
【請求項２】
前記電力データは、前記受電器の受電電力が過剰であるか、適正であるか、又は、不足しているかを表すデータである、請求項１記載の電力伝送システム。
【請求項３】
前記指令出力部は、前記判定部によって受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在すると判定され、前記受電電力が過剰な受電器が複数ある場合には、前記複数の受電電力が過剰な受電器に、前記指令を送信する、請求項１又は２記載の電力伝送システム。
【請求項４】
前記指令出力部は、前記判定部によって受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在すると判定され、前記受電電力が過剰な受電器が１つである場合に、前記受電電力が過剰な受電器に、前記指令を送信する、請求項１乃至３のいずれか一項記載の電力伝送システム。
【請求項５】
前記指令出力部は、前記判定部によって受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在すると判定され、前記受電電力が過剰な受電器が１つではない場合に、前記一次側共振コイルから送電する電力を低下させる、請求項４記載の電力伝送システム。
【請求項６】
送電器と、前記送電器から磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を同時に受電する複数の受電器とを含む、電力伝送システムであって、
前記複数の受電器は、それぞれ、
二次側共振コイルと、
前記二次側共振コイルで受電する電力量を調整する調整部と、
前記送電器と通信を行う受電側通信部と
を含み、
前記送電器は、
前記複数の受電器の複数の前記二次側共振コイルに、磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する一次側共振コイルと、
前記受電器と通信可能な送電側通信部と、
前記送電側通信部を介して前記複数の受電器の各々から受信する定格電力と受電電力に関する電力データに基づき、前記複数の受電器の各々における前記定格電力と前記受電電力との電力差を求める電力差演算部と、
前記電力差演算部によって求められる複数の前記電力差のうちの最大値と最小値との差分が所定値以上であるかどうかを判定する判定部と、
前記判定部によって前記最大値と前記最小値との差分が所定値以上であると判定されると、前記最大値の前記電力差を有する受電器に、前記調整部で前記電力量を低下させる指令を前記送電側通信部を介して送信する、指令出力部と
を含む、電力伝送システム。
【請求項７】
前記指令出力部は、前記判定部によって前記最大値と前記最小値との差分が所定値未満であると判定されるまで、前記最大値の前記電力差を有する受電器に前記指令を送信する、請求項６記載の電力伝送システム。
【請求項８】
前記指令出力部は、前記指令の送信回数が所定回数を超えた受電器を前記同時に受電する複数の受電器から除外する、請求項１乃至７のいずれか一項記載の電力伝送システム。
【請求項９】
前記所定回数は、定格電力が大きい受電器ほど大きな値に設定される、請求項８記載の電力伝送システム。
【請求項１０】
前記指令出力部は、前記複数の受電器のうち、前記定格電力と前記受電電力の差分が最大又は最小のいずれか一方の受電器を前記同時に受電する複数の受電器から除外する、請求項８又は９記載の電力伝送システム。
【請求項１１】
前記指令出力部は、定格電力が大きい受電器ほど、前記調整部で前記電力量を低下させる度合の大きい指令を送信する、請求項１乃至１０のいずれか一項記載の電力伝送システム。
【請求項１２】
前記受電器は、前記調整部で前記電力量を低下させる度合を表す低下度合データを格納する格納部をさらに含み、
前記低下度合データが表す度合は、定格電力が大きい受電器ほど大きい、請求項１乃至１０のいずれか一項記載の電力伝送システム。
【請求項１３】
前記受電器は、
前記二次側共振コイルに接続され、前記二次側共振コイルから出力される交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力側に接続される平滑回路と、
前記整流回路と前記平滑回路との間の線路に直列に挿入され、前記線路の接続状態を切り替えるスイッチと
をさらに有し、
前記調整部は、前記スイッチをＰＷＭ駆動する駆動信号のデューティ比を調整することにより、前記電力量を調整する、請求項１乃至１２のいずれか一項記載の電力伝送システム。
【請求項１４】
前記受電器は、
前記二次側共振コイルの共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続される、第１スイッチ及び第２スイッチの直列回路と、
前記第１スイッチに並列に接続され、第１整流方向を有する第１整流素子と、
前記第２スイッチに並列に接続され、前記第１整流方向とは反対の第２整流方向を有する第２整流素子と
前記二次側共振コイルの受電電力の電圧波形又は電流波形を検出する検出部と、
をさらに有し、
前記調整部は、前記検出部が検出した電圧波形または電流波形と、前記第１スイッチのオン／オフを切り替える第１信号及び前記第２スイッチのオン／オフを切り替える第２信号との位相差を調整することにより、前記電力量を調整する、請求項１乃至１２のいずれか一項記載の電力伝送システム。
【請求項１５】
前記受電器は、前記二次側共振コイルに直列に挿入されるキャパシタをさらに有し、
前記調整部は、前記キャパシタの静電容量を調整することにより、前記電力量を調整する、請求項１乃至１２のいずれか一項記載の電力伝送システム。
【請求項１６】
二次側共振コイルと、前記二次側共振コイルで受電する電力量を調整する調整部とを有する複数の受電器に電力を送電する送電器であって、
前記複数の受電器の複数の前記二次側共振コイルに、磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する一次側共振コイルと、
前記複数の受電器と通信可能な送電側通信部と、
前記複数の受電器の各々から受信する定格電力と受電電力に関する電力データに基づき、受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在するかどうかを判定する判定部と、
前記判定部によって受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在すると判定されると、前記受電電力が過剰な受電器に、前記調整部で前記電力量を低下させる指令を前記送電側通信部を介して送信する、指令出力部と
を含む、送電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力伝送システム、及び、送電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数台の電子機器に対して無接点充電方式による一括充電が可能な一括充電部を有する無接点充電装置であって、前記電子機器毎にその機器情報を取得する取得手段と、この取得手段によって取得された機器情報に基づいて前記電子機器が一括充電に対応しているか否かを判別する判別手段と備えることを特徴とする無接点充電装置がある。【０００３】
この判別手段によって前記複数台の電子機器の全てが一括充電に対応していると判別された場合に一括充電を行う充電制御手段と、前記判別手段によって、前記複数台の電子機器のうち、少なくともいずれかの電子機器が一括充電に対応していないと判別された場合に、その電子機器を特定して通知する第１の通知手段とをさらに備える。【０００４】
また、前記取得手段は、前記電子機器の機器情報として、電子機器毎にその受信機能の受信感度を更に取得する。前記充電制御手段は、前記複数台の電子機器の全てが一括充電に対応していると判別された場合に一括充電を行うと共に、前記取得手段によって取得された受信感度に基づいて前記一括充電部の充電速度を決定するようにしたことを特徴とする（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２０３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の無接点充電装置は、受信感度に基づいて前記一括充電部の充電速度を決定するため、受信感度によっては、充電速度が遅くなる場合があり、効率的に充電を行うことができない場合があった。【０００７】
そこで、効率的に受電器を充電できる、電力伝送システム、及び、送電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態の電力伝送システムは、送電器と、前記送電器から磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を同時に受電する複数の受電器とを含む、電力伝送システムであって、前記複数の受電器は、それぞれ、二次側共振コイルと、前記二次側共振コイルで受電する電力量を調整する調整部と、前記送電器と通信を行う受電側通信部とを含み、前記送電器は、前記複数の受電器の複数の前記二次側共振コイルに、磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する一次側共振コイルと、前記複数の受電器と通信可能な送電側通信部と、前記複数の受電器の各々から受信する定格電力と受電電力に関する電力データに基づき、受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在するかどうかを判定する判定部と、前記判定部によって受電電力が過剰な受電器と、受電電力が不足している受電器とが存在すると判定されると、前記受電電力が過剰な受電器に、前記調整部で前記電力量を低下させる指令を前記送電側通信部を介して送信する、指令出力部とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
効率的に受電器を充電できる、電力伝送システム、及び、送電器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電力伝送システムを示す図である。
【図２】送電器から電子機器に磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
【図３】送電器から電子機器に磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
【図４】実施の形態の受電器と送電装置を示す図である。
【図５】実施の形態の電力伝送システムを用いた送電装置と電子機器を示す図である。
【図６】受電器のデューティ比と受電効率の関係を表す図である。
【図７】受電器おけるＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と受電電力との関係を示す図である。
【図８】受電器の制御部の構成を示す図である。
【図９】受電器のメモリに格納されるデータを示す図である。
【図１０】電力データと過剰度合データのデータ構造を示す図である。
【図１１】受電器のメモリに格納する調整指令のデータ構造を示す図である。
【図１２】送電器の制御部の構成を示す図である。
【図１３】実施の形態１の電力伝送システムの送電器と受電器が実行する処理を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態１の電力伝送システム及び送電器による受電器の受電電力の調整の様子を示す図である。
【図１５】実施の形態１の電力伝送システム及び送電器による受電器の受電電力の調整の様子を示す図である。
【図１６】実施の形態１の電力伝送システム及び送電器による受電器の受電電力の調整の様子を示す図である。
【図１７】実施の形態１の電力伝送システム及び送電器による受電器の受電電力の調整の様子を示す図である。
【図１８】実施の形態１の第１変形例の受電器を示す図である。
【図１９】実施の形態１の第２変形例の受電器と送電装置を示す図である。
【図２０】実施の形態１の第２変形例の受電器の制御部の内部構成を示す図である。
【図２１】実施の形態１の第２変形例の受電器のキャパシタ及び調整部における電流経路を示す図である。
【図２２】実施の形態１の第２変形例の受電器の二次側共振コイルに生じる交流電圧と、駆動信号に含まれる２つのクロックを示す図である。
【図２３】駆動信号の位相差に対する受電効率の特性を示すシミュレーション結果を示す図である。
【図２４】駆動信号の位相差と、２つの受電器の受電効率との関係を示す図である。
【図２５】実施の形態１の第３変形例の磁界共鳴型の電力伝送システムの概要を示す図である。
【図２６】電力伝送システムの周波数依存性を示す図である。
【図２７】コイルの共振周波数をスイープする方法を説明する図である。
【図２８】実施の形態１の第３変形例の電力伝送システムの制御部の構成の例を示す図である。
【図２９】実施の形態１の第３変形例の受電器のブリッジ型平衡回路の回路構成を示す図である。
【図３０】実施の形態１の第３変形例の受電器のブリッジ型平衡回路を駆動する制御信号の波形を示す図である。
【図３１】実施の形態１の第３変形例の受電器のブリッジ型平衡回路を駆動する制御信号の波形を示す図である。
【図３２】実施の形態１の第３変形例の受電器のブリッジ型平衡回路を駆動する制御信号の波形を示す図である。
【図３３】実施の形態２の送電器と受電器が実行する処理を示すフローチャートである。
【図３４】実施の形態２の電力伝送システム及び送電器による受電器の受電電力の調整の様子を示す図である。
【図３５】実施の形態３の送電器と受電器が実行する処理を示すフローチャートである。
【図３６】実施の形態３の電力伝送システム及び送電器による受電器の受電電力の調整の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の電力伝送システム、及び、送電器を適用した実施の形態について説明する。
【００１２】
＜実施の形態１＞
本発明の受電器、及び、電力伝送システムを適用した実施の形態１乃至３について説明する前に、図１乃至図３を用いて、実施の形態１乃至３の受電器、及び、電力伝送システムの前提技術について説明する。
【００１３】
図１は、電力伝送システム５０を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、電力伝送システム５０は、交流電源１、一次側(送電側)の送電器１０、及び二次側(受電側)の受電器２０を含む。電力伝送システム５０は、送電器１０及び受電器２０を複数含んでもよい。
【００１５】
送電器１０は、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２を有する。受電器２０は、二次側共振コイル２１と二次側コイル２２を有する。二次側コイル２２には負荷装置３０が接続される。
【００１６】
図１に示すように、送電器１０及び受電器２０は、一次側共振コイル(ＬＣ共振器)１２と二次側共振コイル(ＬＣ共振器)２１の間の磁界共鳴(磁界共振)により、送電器１０から受電器２０へエネルギー(電力)の伝送を行う。ここで、一次側共振コイル１２から二次側共振コイル２１への電力伝送は、磁界共鳴だけでなく電界共鳴(電界共振)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。
【００１７】
また、実施の形態１では、一例として、交流電源１が出力する交流電圧の周波数が６．７８ＭＨｚであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル２１の共振周波数が６．７８ＭＨｚである場合について説明する。
【００１８】
なお、一次側コイル１１から一次側共振コイル１２への電力伝送は電磁誘導を利用して行われ、また、二次側共振コイル２１から二次側コイル２２への電力伝送も電磁誘導を利用して行われる。
【００１９】
また、図１には、電力伝送システム５０が二次側コイル２２を含む形態を示すが、電力伝送システム５０は二次側コイル２２を含まなくてもよく、この場合には、二次側共振コイル２１に負荷装置３０を直接的に接続すればよい。
【００２０】
図２は、送電器１０から電子機器４０Ａ、４０Ｂに磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
【００２１】
電子機器４０Ａ及び４０Ｂは、それぞれ、タブレットコンピュータ及びスマートフォンであり、それぞれ、受電器２０Ａ、２０Ｂを内蔵している。受電器２０Ａ及び２０Ｂは、図１に示す受電器２０（図１参照）から二次側コイル２２を取り除いた構成を有する。すなわち、受電器２０Ａ及び２０Ｂは、二次側共振コイル２１を有する。なお、図２では送電器１０を簡略化して示すが、送電器１０は交流電源１（図１参照）に接続されている。
【００２２】
図２では、電子機器４０Ａ、４０Ｂは、送電器１０から互いに等しい距離の位置に配置されており、それぞれが内蔵する受電器２０Ａ及び２０Ｂが磁界共鳴によって送電器１０から非接触の状態で電力を受電している。
【００２３】
ここで一例として、図２に示す状態において、電子機器４０Ａに内蔵される受電器２０Ａの受電効率が４０％、電子機器４０Ｂに内蔵される受電器２０Ｂの受電効率が４０％であることとする。
【００２４】
受電器２０Ａ及び２０Ｂの受電効率とは、交流電源１に接続される一次側コイル１１から伝送される電力に対する、受電器２０Ａ及び２０Ｂの二次側コイル２２が受電する電力の比率で表される。なお、送電器１０が一次側コイル１１を含まずに交流電源１に一次側共振コイル１２が直接的に接続されている場合は、一次側コイル１１から伝送される電力の代わりに、一次側共振コイル１２から伝送される電力を用いて受電電力を求めればよい。また、受電器２０Ａ及び２０Ｂが二次側コイル２２を含まない場合は、二次側コイル２２が受電する電力の代わりに二次側共振コイル２１が受電する電力を用いて受電電力を求めればよい。
【００２５】
受電器２０Ａ及び２０Ｂの受電効率は、送電器１０と受電器２０Ａ及び２０Ｂのコイル仕様や各々との間の距離・姿勢によって決まる。図２では、受電器２０Ａ及び２０Ｂの構成は同一であり、送電器１０から互いに等しい距離・姿勢の位置に配置されているため、受電器２０Ａ及び２０Ｂの受電効率は互いに等しく、一例として、４０％である。
【００２６】
また、電子機器４０Ａの定格出力（定格電力）は１０Ｗ、電子機器４０Ｂの定格出力は５Ｗであることとする。
【００２７】
このような場合には、送電器１０の一次側共振コイル１２（図１参照）から伝送される電力は、１８．７５Ｗになる。１８．７５Ｗは、（１０Ｗ＋５Ｗ）／（４０％＋４０％）で求まる。
【００２８】
ところで、送電器１０から１８．７５Ｗの電力を電子機器４０Ａ及び４０Ｂに向けて伝送すると、受電器２０Ａ及び２０Ｂは、合計で１５Ｗの電力を受信することになり、受電器２０Ａ及び２０Ｂは、均等に電力を受電するため、それぞれが７．５Ｗの電力を受電することになる。
【００２９】
この結果、電子機器４０Ａは、電力が２．５Ｗ不足し、電子機器４０Ｂは、電力が２．５Ｗ余ることになる。
【００３０】
すなわち、送電器１０から１８．７５Ｗの電力を電子機器４０Ａ及び４０Ｂに伝送しても、電子機器４０Ａ及び４０Ｂをバランスよく充電することはできない。換言すれば、電子機器４０Ａ及び４０Ｂを同時に充電する際における電力の供給バランスがよくない。
【００３１】
図３は、送電器１０から電子機器４０Ｂ１、４０Ｂ２に磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
【００３２】
電子機器４０Ｂ１、４０Ｂ２は、同じタイプのスマートフォンであり、それぞれ、受電器２０Ｂ１、２０Ｂ２を内蔵している。受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２は、図２に示す受電器２０Ｂと等しい。すなわち、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２は、二次側共振コイル２１を有する。なお、図３では送電器１０を簡略化して示すが、送電器１０は交流電源１（図１参照）に接続されている。
【００３３】
図３では、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）は等しいが、電子機器４０Ｂ１は、電子機器４０Ｂ２よりも送電器１０から遠い位置に配置されている。電子機器４０Ｂ１、４０Ｂ２がそれぞれ内蔵する受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２は、磁界共鳴によって送電器１０から非接触の状態で電力を受電している。
【００３４】
ここで一例として、図３に示す状態において、電子機器４０Ｂ１に内蔵される受電器２０Ｂ１の受電効率が３５％、電子機器４０Ｂ２に内蔵される受電器２０Ｂ２の受電効率が４５％であることとする。
【００３５】
ここでは、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）は等しいため、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の受電効率は、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の各々と送電器１０との間の距離によって決まる。このため、図３では、受電器２０Ｂ１の受電効率は、受電器２０Ｂ２の受電効率よりも低い。なお、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の定格出力は、ともに５Ｗである。
【００３６】
このような場合には、送電器１０の一次側共振コイル１２（図１参照）から伝送される電力は、１２．５Ｗになる。１２．５Ｗは、（５Ｗ＋５Ｗ）／（３５％＋４５％）で求まる。
【００３７】
ところで、送電器１０から１２．５Ｗの電力を電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２に向けて伝送すると、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２は、合計で１０Ｗの電力を受信することになる。また、図３では、受電器２０Ｂ１の受電効率が３５％であり、受電器２０Ｂ２の受電効率が４５％であるため、受電器２０Ｂ１は、約４．４Ｗの電力を受電し、受電器２０Ｂ２は、約５．６％の電力を受電することになる。
【００３８】
この結果、電子機器４０Ｂ１は、電力が約０．６Ｗ不足し、電子機器４０Ｂ２は、電力が０．６Ｗ余ることになる。
【００３９】
すなわち、送電器１０から１２．５Ｗの電力を電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２に伝送しても、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２をバランスよく充電することはできない。換言すれば、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２を同時に充電する際における電力の供給バランスがよくない（改善の余地がある）。
【００４０】
なお、ここでは、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）が等しく、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０からの距離が異なる場合の電力の供給バランスについて説明した。
【００４１】
しかしながら、受電効率は、送電器１０と受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２との間の距離と角度（姿勢）によって決まるため、図３に示す位置関係において電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の角度（姿勢）が異なれば、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の受電効率は、上述した３５％及び４５％とは異なる値になる。
【００４２】
また、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０からの距離が等しくでも、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）が異なれば、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の受電効率は互いに異なる値になる。
【００４３】
次に、図４及び図５を用いて、実施の形態１の受電器、及び、電力伝送システムについて説明する。
【００４４】
図４は、実施の形態１の受電器１００と送電装置８０を示す図である。送電装置８０は、交流電源１と送電器３００を含む。交流電源１は、図１に示すものと同様である。
【００４５】
送電装置８０は、交流電源１と送電器３００を含む。
【００４６】
送電器３００は、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４、制御部３１０を有する。
【００４７】
受電器１００は、二次側共振コイル１１０、整流回路１２０、スイッチ１３０、平滑キャパシタ１４０、制御部１５０、及び出力端子１６０Ａ、１６０Ｂを含む。出力端子１６０Ａ、１６０Ｂには、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０が接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０の出力側にはバッテリ２２０が接続されている。図４では、負荷回路はバッテリ２２０である。
【００４８】
まず、送電器３００について説明する。図４に示すように、一次側コイル１１は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路１３を介して交流電源１に接続されている。一次側コイル１１は、一次側共振コイル１２と非接触で近接して配置されており、一次側共振コイル１２と電磁界結合される。一次側コイル１１は、自己の中心軸が一次側共振コイル１２の中心軸と一致するように配設される。中心軸を一致させるのは、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２の周囲に発生することを抑制するためである。
【００４９】
一次側コイル１１は、交流電源１から整合回路１３を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導（相互誘導）により電力を一次側共振コイル１２に送電する。
【００５０】
図４に示すように、一次側共振コイル１２は、一次側コイル１１と非接触で近接して配置されて一次側コイル１１と電磁界結合されている。また、一次側共振コイル１２は、所定の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、二次側共振コイル１１０の共振周波数と等しくなるように設定されている。一次側共振コイル１２の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタ１４が直列に接続される。
【００５１】
一次側共振コイル１２の共振周波数は、交流電源１が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量によって決まる。このため、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量は、一次側共振コイル１２の共振周波数が、交流電源１から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
【００５２】
整合回路１３は、一次側コイル１１と交流電源１とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタＬとキャパシタＣを含む。
【００５３】
交流電源１は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源１は、例えば、数百kHzから数十ＭＨｚ程度の高周波の交流電力を出力する。
【００５４】
キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の両端の間に、直列に挿入される可変容量型のキャパシタである。キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の共振周波数を調整するために設けられており、静電容量は制御部３１０によって設定される。
【００５５】
制御部３１０は、交流電源１の出力電圧及び出力周波数の制御、キャパシタ１４の静電容量の制御、一次側共振コイル１２から送電する電力量（出力）の制御、及び受電器１００Ａ及び１００Ｂのデューティ比の設定等を行う。
【００５６】
以上のような送電装置８０は、交流電源１から一次側コイル１１に供給される交流電力を磁気誘導により一次側共振コイル１２に送電し、一次側共振コイル１２から磁界共鳴により電力を受電器１００の二次側共振コイル１１０に送電する。
【００５７】
次に、受電器１００に含まれる二次側共振コイル１１０について説明する。
【００５８】
二次側共振コイル１１０は、一次側共振コイル１２と同一の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。二次側共振コイル１１０の一対の端子は、整流回路１２０に接続されている。
【００５９】
二次側共振コイル１１０は、送電器３００の一次側共振コイル１２から磁界共鳴によって送電される交流電力を整流回路１２０に出力する。
【００６０】
整流回路１２０は、４つのダイオード１２１Ａ〜１２１Ｄを有する。ダイオード１２１Ａ〜１２１Ｄは、ブリッジ状に接続されており、二次側共振コイル１１０から入力される電力を全波整流して出力する。
【００６１】
スイッチ１３０は、整流回路１２０と平滑キャパシタ１４０との間を接続する一対の線路のうちの高電圧側の線路（図４中の上側の線路）に直列に挿入されている。スイッチ１３０は、例えば、ＦＥＴのように直流電圧の伝送と遮断を高速に行えるスイッチであればよい。
【００６２】
スイッチ１３０には、整流回路１２０で全波整流された電力が入力される。全波整流された電力は、直流電力として取り扱えるので、スイッチ１３０は、直流用のスイッチでよい。直流用のスイッチ１３０は、ＦＥＴのような簡単な構造のスイッチを用いることができるので、小型化が可能である。ここで、交流用のスイッチには、リレー、トライアック、及び、ＦＥＴを用いるスイッチ等がある。リレーは機械的なスイッチであるため、サイズが大きく、高速のスイッチングを行うには耐久性の問題が生じるおそれがある。また、トライアックは、６．７８ＭＨｚというような高速スイッチングには不向きである。また、ＦＥＴを用いた交流用のスイッチは、ＦＥＴを複数含むため直流用のＦＥＴに比べて大きく、また、寄生容量が交流に与える影響が生じる。このような理由から、スイッチ１３０として交流用のＦＥＴを用いることは、小型化及び寄生容量の影響が生じないため、有利である。
【００６３】
また、スイッチ１３０の駆動パターンの詳細については後述するが、スイッチ１３０は、制御部１５０によってＰＷＭ(Pulse Width Modulation)駆動される。スイッチ１３０のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比は、送電装置８０から送信される調整指令に基づいて設定される。送電装置８０から送信される調整指令については、後述する。
【００６４】
また、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は、二次側共振コイル１１０が受電する交流周波数の周波数以下に設定される。
【００６５】
平滑キャパシタ１４０は、整流回路１２０の出力側に接続されており、整流回路１２０で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。平滑キャパシタ１４０の出力側には、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂが接続される。整流回路１２０で全波整流された電力は、交流電力の負成分を正成分に反転させてあるため、略交流電力として取り扱うことができるが、平滑キャパシタ１４０を用いることにより、全波整流された電力にリップルが含まれるような場合でも、安定した直流電力を得ることができる。
【００６６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂに接続されており、受電器１００から出力される直流電力の電圧をバッテリ２２０の定格電圧に変換して出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、整流回路１２０の出力電圧の方がバッテリ２２０の定格電圧よりも高い場合は、整流回路１２０の出力電圧をバッテリ２２０の定格電圧まで降圧する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、整流回路１２０の出力電圧の方がバッテリ２２０の定格電圧よりも低い場合は、整流回路１２０の出力電圧をバッテリ２２０の定格電圧まで昇圧する。
【００６７】
バッテリ２２０は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。例えば、受電器１００がタブレットコンピュータ又はスマートフォン等の電子機器に内蔵される場合は、バッテリ２２０は、このような電子機器のメインのバッテリである。
【００６８】
実施の形態１の電力伝送システムでは、送電器３００は、受電器１００に充電率データを要求する。充電率データは、バッテリ２２０の充電率を表すデータである。
【００６９】
バッテリ２２０の充電率は、様々な求め方がある。例えば、バッテリ２２０に内蔵される制御部が、バッテリ２２０の正極性端子と負極性端子の端子間電圧に基づき、端子間電圧と充電率との関係を表すデータを参照して充電率を求めることができる。この場合に、正極性端子又は負極性端子に流れる電流の値を用いてもよい。バッテリ２２０の充電率は、どのような求め方で求めてもよい。また、バッテリ２２０が端子間電圧を表すデータを充電率データとして制御部１５０に送信し、制御部１５０が端子間電圧から充電率を求めてもよい。
【００７０】
なお、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０の材質は、銅以外の金属（例えば、金、アルミニウム等）であってもよい。また、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０の材質は異なっていてもよい。
【００７１】
このような構成において、一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２が電力の送電側であり、二次側共振コイル１１０が電力の受電側である。
【００７２】
磁界共鳴方式によって、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル１１０との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送するため、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
【００７３】
磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。
【００７４】
図５は、実施の形態１の電力伝送システム５００を用いた送電装置８０と電子機器２００Ａ及び２００Ｂを示す図である。
【００７５】
送電装置８０は、図４に示す送電装置８０と同一のものであるが、図５では、図４における一次側コイル１１及び制御部３１０以外の構成要素を電源部１０Ａとして表してある。電源部１０Ａは、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４をまとめて表したものである。なお、交流電源１、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４をまとめて電源部として捉えてもよい。
【００７６】
送電装置８０は、さらに、アンテナ１６を含む。アンテナ１６は、例えば、Bluetooth（登録商標）のような近距離での無線通信を行うことができるアンテナであればよい。アンテナ１６は、電子機器２００Ａ及び２００Ｂに含まれる受電器１００Ａ及び１００Ｂから、受電電力の過不足等を表すデータを受信するために設けられており、受信したデータは制御部３１０に入力される。
【００７７】
電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、例えば、それぞれ、タブレットコンピュータ又はスマートフォン等の端末機である。電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、それぞれ、受電器１００Ａ及び１００Ｂ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０Ａ及び２１０Ｂ、及び、バッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂを内蔵する。
【００７８】
受電器１００Ａ及び１００Ｂは、図４に示す受電器１００に、それぞれ、アンテナ１７０Ａ及び１７０Ｂを追加した構成を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０Ａ及び２１０Ｂは、
それぞれ、図４に示すＤＣ−ＤＣコンバータ２１０と同様である。また、バッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂは、それぞれ、図４に示すバッテリ２２０と同様である。
【００７９】
受電器１００Ａは、二次側共振コイル１１０Ａ、整流回路１２０Ａ、スイッチ１３０Ａ、平滑キャパシタ１４０Ａ、制御部１５０Ａ、及びアンテナ１７０Ａを有する。二次側共振コイル１１０Ａ、整流回路１２０Ａ、スイッチ１３０Ａ、平滑キャパシタ１４０Ａ、制御部１５０Ａは、それぞれ、図４に示す二次側共振コイル１１０、整流回路１２０、スイッチ１３０、平滑キャパシタ１４０、制御部１５０に対応する。なお、図５では、二次側共振コイル１１０Ａ、整流回路１２０Ａ、スイッチ１３０Ａ、平滑キャパシタ１４０Ａを簡略化して示し、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂは省略する。
【００８０】
受電器１００Ｂは、二次側共振コイル１１０Ｂ、整流回路１２０Ｂ、スイッチ１３０Ｂ、平滑キャパシタ１４０Ｂ、制御部１５０Ｂ、及びアンテナ１７０Ｂを有する。二次側共振コイル１１０Ｂ、整流回路１２０Ｂ、スイッチ１３０Ｂ、平滑キャパシタ１４０Ｂ、制御部１５０Ｂは、それぞれ、図４に示す二次側共振コイル１１０、整流回路１２０、スイッチ１３０、平滑キャパシタ１４０、制御部１５０に対応する。なお、図５では、二次側共振コイル１１０Ｂ、整流回路１２０Ｂ、スイッチ１３０Ｂ、平滑キャパシタ１４０Ｂを簡略化して示し、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂは省略する。
【００８１】
アンテナ１７０Ａ及び１７０Ｂは、例えば、Bluetooth（登録商標）のような近距離での無線通信を行うことができるアンテナであればよい。アンテナ１７０Ａ及び１７０Ｂは、送電器３００のアンテナ１６とデータ通信を行うために設けられており、それぞれ、受電器１００Ａ及び１００Ｂの制御部１５０Ａ及び１５０Ｂに接続されている。制御部１５０Ａ及び１５０Ｂは、駆動制御部の一例である。
【００８２】
受電器１００Ａの制御部１５０Ａは、受電電力の過不足等を表すデータ等をアンテナ１７０Ａを介して送電器３００に送信する。同様に、受電器１００Ｂの制御部１５０Ｂは、受電電力の過不足等を表すデータ等をアンテナ１７０Ｂを介して送電器３００に送信する。
【００８３】
電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、それぞれ、送電装置８０の近くに配置した状態で、送電装置８０に接触せずにバッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂを充電することができる。バッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂの充電は、同時に行うことが可能である。
【００８４】
電力伝送システム５００は、図５に示す構成要素のうち、送電器３００と、受電器１００Ａ及び１００Ｂとによって構築される。すなわち、送電装置８０と、電子機器２００Ａ及び２００Ｂとは、磁界共鳴による非接触状態での電力伝送を可能にする電力伝送システム５００を採用している。
【００８５】
図６は、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電電力量との関係を示す図である。
【００８６】
ここでは、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態において、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させる場合について説明する。
【００８７】
図６において、横軸は、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を表す。また、左側の縦軸は、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の比率を示す。また、右側の縦軸は、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和を百分率で示す。
【００８８】
ここで、受電効率の比率とは、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和を１００％としたときに、受電器１００Ａ及び１００Ｂのそれぞれの受電効率が受電効率の和に対して占める比率である。例えば、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率がともに４０％で等しい（受電効率の和は８０％）場合には、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の比率は、ともに５０％である。
【００８９】
受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率がともに４０％で等しい場合とは、送電器３００から２つの受電器１００Ａ及び１００Ｂが同時に受電する場合に、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率がともに４０％で等しい状態をいう。なお、受電器１００Ａ及び１００Ｂは、単独では、８５％程度の受電効率を有するものとする。
【００９０】
ここでは、一例として、受電器１００Ａ及び１００Ｂのスイッチ１３０Ａ及び１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比がともに１００％である状態において、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の比率が、ともに５０％であることとする。
【００９１】
受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態で、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させて行くと、図６に示すように、受電器１００Ｂの受電効率の比率は低下する。また、これに伴い受電器１００Ａの受電効率の比率は増大する。
【００９２】
このように受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させると、受電器１００Ｂの受電量が減少するため、受電器１００Ｂに流れる電流も減少する。すなわち、デューティ比の変化により、受電器１００Ｂのインピーダンスが変化していることになる。
【００９３】
磁界共鳴を用いた電力伝送では、磁界共鳴によって送電器３００から受電器１００Ａ及び１００Ｂに送電される電力を受電器１００Ａと１００Ｂとで分配している。このため、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させて行くと、受電器１００Ｂの受電量が減る分だけ、受電器１００Ａの受電量が増えることになる。
【００９４】
このため、図６に示すように、受電器１００Ｂの受電効率の比率は低下する。また、これに伴い受電器１００Ａの受電効率の比率は増大する。
【００９５】
受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比が約１０％まで低下すると、受電器１００Ｂの受電効率の比率は、約１３％まで低下し、受電器１００Ａの受電効率の比率は、約７０％まで増大する。
【００９６】
そして、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和は、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比が１００％のときに約８５％であり、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比が約１０％まで低下すると、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和は、約８７％になる。
【００９７】
このように、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態で、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させて行くと、受電器１００Ｂの受電効率の比率が低下し、受電器１００Ａの受電効率の比率が増大する。そして、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和は、８０％前後の値で大きく変動しない。
【００９８】
磁界共鳴を用いた電力伝送では、磁界共鳴によって送電器３００から受電器１００Ａ及び１００Ｂに送電される電力を受電器１００Ａと１００Ｂとで分配しているため、デューティ比が変化しても、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和が大きく変動しない。
【００９９】
同様に、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態で、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させれば、受電器１００Ａの受電効率の比率が低下し、受電器１００Ｂの受電効率の比率が増大することになる。そして、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和は、８０％前後の値で大きく変動しない。
【０１００】
従って、受電器１００Ａ又は１００Ｂのスイッチ１３０Ａ又は１３０Ｂのいずれか一方を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整すれば、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の比率を調整することができる。
【０１０１】
以上のように、スイッチ１３０Ａ又は１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を変化させると、受電器１００Ａ及び１００Ｂの二次側共振コイル１１０Ａ及び１１０Ｂの受電効率の比率が変わる。
【０１０２】
このため、実施の形態１では、受電器１００Ａ及び１００Ｂのスイッチ１３０Ａ及び１３０ＢのＰＷＭ駆動パターンのうちのいずれか一方のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を基準のデューティ比から変更する。基準のデューティ比は、例えば、１００％であり、この場合には、いずれかのデューティ比を１００％未満の適切な値に設定する。
【０１０３】
図６から分かるように、いずれか一方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）のデューティ比を低減すると、その受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）の受電電力量が低下する。また、いずれか他方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）は、デューティ比が固定された状態で、受電電力量が増大する。
【０１０４】
このため、一方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低減すれば、一方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）への電力供給量が絞られ、他方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）への電力供給量を増やすことができる。
【０１０５】
ただし、受電器１００Ａ及び１００Ｂには、受電できる上限値がある。このため、デューティ比を調整することによって２つの受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電電力の配分を調整する場合に、受電電力が受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）の上限値を超えてしまうと、受電できずに損失になる電力が生じる。
【０１０６】
また、受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）には、バッテリ（２２０Ａ又は２２０Ｂ）の充電を行うことができる電力の最小値（下限値）がある。このため、デューティ比を低下させて受電電力を低下させる場合に、受電電力が下限値よりも低くなると、バッテリ（２２０Ａ又は２２０Ｂ）を充電できなくなる。
【０１０７】
従って、受電器１００Ａ及び１００Ｂを効率的に充電するためには、デューティ比を調整することによって２つの受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電電力の配分を調整する場合には、受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）の上限値と下限値を考慮することが好ましい。
【０１０８】
また、この際に、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数以下の周波数に設定する。より好ましくは、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数未満の周波数に設定する。例えば、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数よりも１桁又は２桁程度低い周波数にＰＷＭ駆動パターンの周波数を設定すればよい。
【０１０９】
これは、ＰＷＭ駆動パターンの周波数が磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数よりも高いと、全波整流された電力の１周期の途中でスイッチ１３０Ａ又は１３０Ｂのオン／オフが切り替えられることになり、電力量の調整を適切に行うことができなくなるおそれがあるからである。
【０１１０】
従って、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数以下の周波数に設定することが必要である。また、その際に、ＰＷＭ駆動パターンの周波数を磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数よりも１桁又は２桁程度低い周波数に設定すれば、電力量の調整をより適切に行うことができる。
【０１１１】
例えば、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数が６．７８ＭＨｚである場合に、ＰＷＭ駆動パターンの周波数を数百ｋＨｚ程度に設定すればよい。
【０１１２】
ここで、図７を用いて、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と受電電力との関係について説明する。
【０１１３】
図７は、受電器１００におけるＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と受電電力との関係を示す図である。
【０１１４】
図７には、受電器１００の二次側共振コイル１１０、整流回路１２０、スイッチ１３０、平滑キャパシタ１４０を簡略化して示すとともに、電力波形（１）、（２）、（３）を示す。
【０１１５】
電力波形（１）は、二次側共振コイル１１０と整流回路１２０との間で得られる電力の波形を示す。電力波形（２）は、整流回路１２０とスイッチ１３０との間で得られる電力の波形を示す。電力波形（３）は、スイッチ１３０と平滑キャパシタ１４０との間で得られる電力の波形を示す。
【０１１６】
ここで、スイッチ１３０の入力側と出力側とにおける電力波形は略等しいため、電力波形（２）は、スイッチ１３０と平滑キャパシタ１４０との間で得られる電力波形でもある。
【０１１７】
なお、ここでは、交流電源１が出力する交流電圧の周波数が６．７８ＭＨｚであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル２１の共振周波数が６．７８ＭＨｚであることとする。また、ＰＷＭ駆動パターンのＰＷＭパルスの周波数が３００ｋＨｚであり、デューティ比が５０％であることとする。
【０１１８】
受電器１００は、実際には図４に示すように、二次側共振コイル１１０とバッテリ２２０との間でループを形成する回路構成を有する。
【０１１９】
このため、スイッチ１３０がオンの間はループ回路に電流が流れるが、スイッチ１３０がオフの間はループ回路に電流は流れない。
【０１２０】
電力波形（１）は、二次側共振コイル１１０から整流回路１２０に供給される交流電力が、スイッチ１３０のオン／オフに合わせて断続的に流れる波形になる。
【０１２１】
電力波形（２）は、整流回路１２０で全波整流された電力が、スイッチ１３０のオン／オフに合わせて断続的に流れる波形になる。
【０１２２】
電力波形（３）は、整流回路１２０で全波整流され、スイッチ１３０を経て平滑キャパシタ１４０に供給される電力が平滑化された直流電力になる。電力波形（３）の電圧値は、デューティ比が増大すると高くなり、デューティ比が減少すると低くなる。
【０１２３】
以上のように、駆動パターンのデューティ比を調整することにより、平滑キャパシタ１４０から出力される直流電力の電圧値を調整することができる。
【０１２４】
図８は、制御部１５０の構成を示す図である。制御部１５０は、図４に示す受電器１００に含まれるものであり、図５に示す制御部１５０Ａ、１５０Ｂと同様である。
【０１２５】
制御部１５０は、主制御部１５１、通信部１５２、駆動制御部１５３、及びメモリ１５４を含む。
【０１２６】
主制御部１５１は、制御部１５０の制御処理を統括する。また、主制御部１５１は、受電器１００の受電電力が過剰であるか、適正であるか、又は、不足しているかを表す電力データを生成し、通信部１５２を介して送電器３００に送信する。なお、受電電力が適正であることは、受電電力が適正と考えられる所定の範囲内にあることである。
【０１２７】
受電器１００の受電電力が過剰であるか、適正であるか、又は、不足しているかは、受電器１００の受電電力の上限値及び下限値との関係で決まる。受電電力の上限値及び下限値は、受電器１００の定格出力（定格電力）によって決まる。従って、電力データは、受電器１００の定格出力と受電電力に関するデータである。なお、受電電力の上限値及び下限値と、受電電力の過剰、適正、又は不足との関係については、後述する。
【０１２８】
また、主制御部１５１は、送電器３００からデューティ比を調整する調整指令を通信部１５２を介して受信すると、調整指令を駆動制御部１５３に出力する。駆動制御部１５３は、調整指令に従って、デューティ比を調整する。
【０１２９】
通信部１５２は、送電器３００と無線通信を行う。例えば、受電器１００が送電器３００とBluetooth（登録商標）による近距離無線通信を行う場合には、通信部１５２は、Bluetooth用のモデムである。通信部１５２は、受電側通信部の一例である。
【０１３０】
駆動制御部１５３は、スイッチ１３０をＰＷＭ駆動する。駆動制御部１５３は、主制御部１５１から入力される調整指令に基づいて、スイッチ１３０をＰＷＭ駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整する。駆動制御部１５３は、スイッチ１３０の駆動制御を行う駆動制御部の一例であるとともに、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整する調整部の一例である。
【０１３１】
メモリ１５４は、受電器１００の定格出力（定格電力）、受電電力の上限値、及び受電電力の下限値を表すデータを格納する。メモリ１５４は、例えば、不揮発性のメモリであればよい。
【０１３２】
ここで、受電器１００の定格出力とは、受電器１００の負荷装置であるバッテリ２２０の定格出力である。
【０１３３】
受電電力の上限値とは、受電器１００の負荷装置であるバッテリ２２０を充電する際に、充電できずに余剰になる電力が生じることなく、バッテリ２２０を充電できる電力の上限値である。換言すれば、受電器１００の受電電力が受電電力の上限値よりも多くなると、バッテリ２２０を充電する際に、バッテリ２２０に充電できずに余剰になる電力が発生することになる。
【０１３４】
また、受電電力の下限値とは、受電器１００の負荷装置であるバッテリ２２０の充電を行うことができる電力の最小値である。換言すれば、受電器１００の受電電力が受電電力の下限値未満になると、バッテリ２２０の充電を行うことができなくなる最小の電力である。
【０１３５】
図９は、メモリ１５４に格納されるデータを示す図である。
【０１３６】
メモリ１５４には、受電器１００の定格出力、受電電力の上限値、及び受電電力の下限値を表すデータが格納される。図９には、一例として、受電器１００の定格出力が５Ｗである場合の受電電力の上限値と下限値を示す。受電電力の上限値は６Ｗであり、受電電力の下限値は５Ｗである。
【０１３７】
このような受電電力の上限値と下限値を用いて、主制御部１５１は、例えば、受電電力が５Ｗ未満であれば受電電力が不足していると判定すればよい。すなわち、主制御部１５１は、受電電力＜５Ｗの場合に、受電電力が不足していると判定すればよい。
【０１３８】
また、主制御部１５１は、受電電力が５Ｗ以上で６Ｗ以下であれば受電電力が適正であると判定すればよい。すなわち、主制御部１５１は、５Ｗ≦受電電力≦６Ｗの場合に、受電電力が適正であると判定すればよい。
【０１３９】
また、主制御部１５１は、受電電力が６Ｗより大きければ受電電力が過剰であると判定すればよい。すなわち、主制御部１５１は、６Ｗ＜受電電力の場合に、受電電力が過剰であると判定すればよい。
【０１４０】
また、定格出力が１０Ｗで、受電電力の上限値が１２Ｗ、受電電力の下限値が１０Ｗの場合には、一例として、主制御部１５１は次のように判定すればよい。
【０１４１】
主制御部１５１は、例えば、受電電力が１０Ｗ未満であれば受電電力が不足していると判定すればよい。すなわち、主制御部１５１は、受電電力＜１０Ｗの場合に、受電電力が不足していると判定すればよい。
【０１４２】
また、主制御部１５１は、受電電力が１０Ｗ以上で１２Ｗ以下であれば受電電力が適正であると判定すればよい。すなわち、主制御部１５１は、１０Ｗ≦受電電力≦１２Ｗの場合に、受電電力が適正であると判定すればよい。
【０１４３】
また、主制御部１５１は、受電電力が１２Ｗより大きければ受電電力が過剰であると判定すればよい。すなわち、主制御部１５１は、１２Ｗ＜受電電力の場合に、受電電力が過剰であると判定すればよい。
【０１４４】
主制御部１５１は、受電電力が不足していると判定した場合には、受電電力が不足していることを表す電力データを送電器３００に送信する。また、主制御部１５１は、受電電力が適正であると判定した場合には、受電電力が適正であることを表す電力データを送電器３００に送信する。また、主制御部１５１は、受電電力が過剰であると判定した場合には、受電電力が過剰であることを表す電力データを送電器３００に送信する。
【０１４５】
また、主制御部１５１は、受電電力が過剰である場合には、受電電力が過剰である度合（過剰度合）を表すデータ（過剰度合データ）を電力データとともに送電器３００に送信する。過剰度合データは、受電電力が上限値を上回っている度合を表す。例えば、上限値が６Ｗの場合に、受電電力が９Ｗであれば、過剰度合データは５０％である。
【０１４６】
図１０は、電力データと過剰度合データのデータ構造を示す図である。
【０１４７】
主制御部１５１が生成する電力データと過剰度合データは、受電器１００のＩＤ(Identification)と関連付けられてメモリ１５４に格納される。
【０１４８】
電力データは、受電器１００の受電電力が過剰であるか、適正であるか、又は、不足しているかを表す。電力データは、例えば、２ビットのデータ値で表すことができる。例えば、過剰を表すデータ値を'１０'、適正を表すデータ値を'０１'、及び、不足を表すデータ値を'００'に設定すればよい。
【０１４９】
過剰度合データは、受電電力が過剰である場合に、過剰の度合を数値で表すデータである。過剰度合データは、受電電力が過剰である場合に生成されるデータであるため、受電電力が適正又は不足の場合には、生成されない。受電電力が適正又は不足の場合には、過剰度合データはデータ値が存在しないことになる。
【０１５０】
図１０には、一例として、受電器１００のＩＤが００１で、電力データが過剰を表し、過剰度合データが５０％のデータを示す。なお、電力データと過剰度合データを区別せずに、１つのデータで表してもよい。例えば、受電電力が過剰の場合に過剰の度合を正の数値で表し、受電電力が適正な場合を'０'（ゼロ）で表し、受電電力が不足の場合に不足の度合を負の数値で表してもよい。
【０１５１】
また、送電器３００は、上述のような電力データを受信すると、デューティ比を増大させる調整指令、デューティ比を調整する度合がゼロの調整指令、又は、デューティ比を減少させる調整指令を受電器１００に送信する。
【０１５２】
いずれかの調整指令を受電器１００が送電器３００から受信すると、駆動制御部１５３は、主制御部１５１から入力される調整指令に基づいて、スイッチ１３０をＰＷＭ駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整する。
【０１５３】
より具体的には、駆動制御部１５３は、デューティ比を増大させる調整指令が主制御部１５１から入力されると、スイッチ１３０をＰＷＭ駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を増大させる。調整指令によってデューティ比が増大される度合は、受電器１００の中で予め設定しておけばよい。例えば、調整指令によってデューティ比が増大される度合は、駆動制御部１５３が固定値として保持していてもよいし、メモリ１５４に格納しておいてもよい。
【０１５４】
また、駆動制御部１５３は、デューティ比を調整する度合がゼロの調整指令が主制御部１５１から入力されると、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を維持させる。すなわち、この場合には、デューティ比が変更されることはない。
【０１５５】
また、駆動制御部１５３は、デューティ比を減少させる調整指令が主制御部１５１から入力されると、スイッチ１３０をＰＷＭ駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を減少させる。
【０１５６】
調整指令によってデューティ比が減少される度合は、受電器１００の中で予め設定しておけばよい。例えば、調整指令によってデューティ比が減少される度合は、駆動制御部１５３が固定値として保持していてもよいし、メモリ１５４に格納しておいてもよい。
【０１５７】
なお、各受電器１００の調整指令によってデューティ比が減少される度合を表すデータを送電器３００がメモリ３６０に格納しておき、各受電器１００に送信してもよい。この場合に、送電器３００は、調整指令を用いた制御処理を行う際に用いるファームウェアをアップデートする際に、新機種の受電器の度合を表すデータを入手するようにしてもよい。
【０１５８】
また、調整指令によってデューティ比が減少される度合は、調整指令によってデューティ比が増大される度合と等しくてよい。
【０１５９】
また、調整指令によってデューティ比が減少される度合は、定格出力が大きい受電器１００ほど大きな値に設定してもよい。
【０１６０】
なお、デューティ比を増大させる調整指令、デューティ比を調整する度合がゼロの調整指令、及び、デューティ比を減少させる調整指令は、例えば、２ビットのデータで実現することができる。
【０１６１】
一例として、デューティ比を増大させる２ビットの調整指令のデータ値を'１０'、デューティ比を調整する度合がゼロの２ビットの調整指令のデータ値を'０１'、及び、デューティ比を減少させる２ビットの調整指令のデータ値を'００'に設定すればよい。
【０１６２】
このような調整指令を用いる場合には、メモリ１５４に図１１に示すようなデータを格納しておけばよい。
【０１６３】
図１１は、メモリ１５４に格納する調整指令のデータ構造を示す図である。
【０１６４】
一例として、デューティ比を増大させる２ビットの調整指令のデータ値は'１０'、デューティ比を調整する度合がゼロの２ビットの調整指令のデータ値は'０１'、及び、デューティ比を減少させる２ビットの調整指令のデータ値は'００'である。
【０１６５】
このような調整指令のデータをメモリ１５４に格納しておけば、受電器１００の駆動制御部１５３は、送電器３００から調整指令を受信すると、メモリ１５４に格納されている調整指令のデータを参照して、送電器３００から受信した調整指令の内容を判定することができる。そして、駆動制御部１５３は、送電器３００から受信した調整指令に従ってスイッチ１３０を駆動する。この際にスイッチ１３０を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比は、調整指令に従って、増大あるいは減少されるか、又は、調整されることなく、そのままの値に保持される。
【０１６６】
図１２は、制御部３１０の構成を示す図である。制御部３１０は、図４及び図５に示す送電器３００に含まれるものである。
【０１６７】
ここでは、一例として、送電器３００（図５参照）が２つ以上の受電器１００と通信し、受電電力を制御する形態について説明する。
【０１６８】
制御部３１０は、主制御部３２０、通信部３３０、判定部３４０、指令出力部３５０、及びメモリ３６０を含む。
【０１６９】
主制御部３２０は、制御部３１０の制御処理を統括する。
【０１７０】
通信部３３０は、受電器１００と無線通信を行う。例えば、送電器３００が受電器１００とBluetooth（登録商標）による近距離無線通信を行う場合には、通信部３３０は、Bluetooth用のモデムである。
【０１７１】
通信部３３０は、受電器１００から電力データを受信する。受電器１００から受信する電力データは、受電器１００の受電電力が過剰であるか、適正であるか、又は、不足しているかを表す。
【０１７２】
判定部３４０は、受電器１００から受信する電力データに基づき、受電電力が過剰な受電器１００、受電電力が不足している受電器１００、及び、受電電力が適正範囲にある受電器１００が存在するかどうかを判定する。また、判定部３４０は、受電器１００から受信する電力データに基づき、受電電力が過剰な受電器１００と、受電電力が不足している受電器１００との両方が存在するかどうかを判定する。
【０１７３】
指令出力部３５０は、受電電力が過剰な受電器１００と、受電電力が不足している受電器１００との両方が存在すると判定部３４０によって判定されると、受電電力が過剰な受電器１００に、デューティ比を低下させる調整指令を通信部３３０を介して送信する。この場合に、受電電力が過剰な受電器１００が複数ある場合には、指令出力部３５０は、受電電力が過剰な複数の受電器１００に、デューティ比を低下させる調整指令を送信する。
【０１７４】
また、指令出力部３５０は、受電電力が過剰な１又は複数の受電器１００が存在し、残りの受電器１００の受電電力は適正であると判定部３４０によって判定されると、受電電力が過剰な１又は複数の受電器１００に、デューティ比を低下させる調整指令を通信部３３０を介して送信する。また、この場合に、指令出力部３５０は、受電電力が適正な受電器１００に、デューティ比を調整しない調整指令を通信部３３０を介して送信する。
【０１７５】
また、指令出力部３５０は、受電電力が不足している１又は複数の受電器１００が存在し、残りの受電器１００の受電電力は適正であると判定部３４０によって判定されると、受電電力が不足している１又は複数の受電器１００に、デューティ比を増大させる調整指令を通信部３３０を介して送信する。また、この場合に、指令出力部３５０は、受電電力が適正な受電器１００に、デューティ比を調整しない調整指令を通信部３３０を介して送信する。
【０１７６】
また、指令出力部３５０は、判定部３４０によって受電電力が適正な複数の受電器１００が存在すると判定されると、すべての受電器１００に、デューティ比を調整しない調整指令を通信部３３０を介して送信する。
【０１７７】
なお、指令出力部３５０は、調整指令に受電器ＩＤを付して、受電器ＩＤによって特定される受電器１００に調整指令を送信する。
【０１７８】
メモリ３６０は、受電器１００のメモリ１５４に格納される調整指令のデータと同じ調整指令のデータを格納する。同一の調整指令のデータを用いることにより、送電器３００から受電器１００のデューティ比を調整することができるからである。
【０１７９】
一例として、デューティ比を増大させる２ビットの調整指令のデータ値は'１０'、デューティ比を調整する度合がゼロの２ビットの調整指令のデータ値は'０１'、及び、デューティ比を減少させる２ビットの調整指令のデータ値は'００'である。
【０１８０】
図１３は、実施の形態１の電力伝送システム５００の送電器３００と受電器１００が実行する処理を示すフローチャートである。送電器３００と受電器１００とでは、別々に処理が行われるが、ここでは全体の流れを示すために、送電器３００と受電器１００との間におけるデータの流れも示す。
【０１８１】
また、ここでは、送電器３００が送電する電力を複数の受電器１００が同時に受電する場合に、送電器３００の送電電力と、複数の受電器１００の受電電力との最適化を行う。受電電力の最適化は、受電器１００のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を最適化することによって行われる。
【０１８２】
なお、送電器３００が送電する電力を複数の受電器１００が同時に受電することを同時給電と称し、同時給電によって受電する複数の受電器１００を同時給電のグループとして取り扱う。
【０１８３】
送電器３００は、送電を開始する（送電開始）。送電器３００の一次側共振コイル１２から電力が出力される。なお、送電開始の直後には、予め設定された初期出力の電力が一次側共振コイル１２から出力されるようにしておけばよい。
【０１８４】
また、受電器１００は、受電モードに切り替えられると処理を開始する（スタート）。
【０１８５】
受電器１００は、送電器３００から磁界共鳴によって電力を受電し、電力データ及び過剰度合データを生成するとともに、バッテリ２２０の充電率を検出する（ステップＳ１）。
【０１８６】
送電器３００は、受電器１００に電力データ、過剰度合データ、及び充電率データの送信を要求し、受電器１００から電力データ、過剰度合データ、及び充電率データを収集する（ステップＳ１１）。
【０１８７】
受電器１００は、ステップＳ１で生成した電力データと、検出した充電率を表す充電率データとを送電器３００に送信する（ステップＳ２）。
【０１８８】
受電器１００は、ステップＳ２で電力データ、過剰度合データ、及び充電率データを送電器３００に送信すると、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させる調整指令を受信したかどうかを判定する（ステップＳ３）。
【０１８９】
受電器１００は、送電器３００がステップＳ１１の処理を終えてから、後述するステップＳ１５の処理を終えるまでに要する所要時間にわたって待機し、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させる調整指令を受信したかどうかを判定する。
【０１９０】
受電器１００は、所要時間にわたって待機しても送電器３００からＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させる調整指令を受信しない場合には、フローをステップＳ１にリターンする。
【０１９１】
送電器３００は、受電器１００から受信した充電率データに基づき、各受電器１００が満充電であるかどうかを判定する（ステップＳ１２）。受電器１００が満充電である場合には、送電を行う必要がなくなるからである。
【０１９２】
送電器３００は、ステップＳ１２で満充電ではないと判定された受電器１００について、受電電力の過剰な受電器１００と、受電電力が不足している受電器１００との両方が存在しているかどうかを判定する（ステップＳ１３）。受電電力の過剰な受電器１００と、受電電力が不足している受電器１００との両方が存在している場合には、受電電力の過剰な受電器１００のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させるため、送電器３００は、このような判定を行う。
【０１９３】
送電器３００は、受電電力の過剰な受電器１００と、受電電力が不足している受電器１００との両方が存在している（Ｓ１３：ＹＥＳ）と判定すると、受電電力の過剰な受電器１００に対してデューティ比の低下を指示した回数が、所定回数以下であるかどうかを判定する（ステップＳ１４）。
【０１９４】
デューティ比の低下を指示する回数が多いと、その受電器１００の受電効率が低くなりすぎるおそれがあるからである。このため、デューティ比の低下を行う回数に制限を設けたものである。
【０１９５】
また、所定回数は、実験等で最適な回数に設定すればよい。また、所定回数は、例えば、定格出力が大きい受電器１００ほど大きな値に設定してもよい。定格出力が大きい受電器１００の方が、デューティ比を低下させて受電電力を調整できる範囲が広いからである。
【０１９６】
また、所定回数を表すデータは、例えば、送電器３００の主制御部３２０が各受電器１００についてカウントしてもよいし、各受電器１００がカウントしておいて、ステップＳ１４の処理を行う際に、各受電器１００が送電器３００に送信してもよい。
【０１９７】
送電器３００は、デューティ比の低下を実施した回数が所定回数以下である（Ｓ１４：ＹＥＳ）と判定すると、受電電力の過剰な受電器１００のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させる調整指令を送信する（ステップＳ１５）。受電電力の過剰な受電器１００のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させて受電電力を低下させることにより、複数の受電器１００の全体の受電電力のバランスを改善するためである。
【０１９８】
なお、ステップＳ１５において、受電電力の過剰な受電器１００が複数ある場合には、受電電力の過剰な複数の受電器１００のすべてに、デューティ比を低下させる調整指令を送信する。
【０１９９】
送電器３００は、ステップＳ１５の処理を終えると、フローをステップＳ１１にリターンする。
【０２００】
また、ステップＳ１５でＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させる調整指令が受電電力の過剰な受電器１００に送信されると、調整指令を受信した受電器１００は、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１ステップ分だけ低下させる（ステップＳ４）。
【０２０１】
送電器３００は、受電電力の過剰な受電器１００と、受電電力が不足している受電器１００との両方が存在している状態ではない（Ｓ１３：ＮＯ）と判定すると、一次側共振コイル１２から送電する電力（送電電力）を調整する（ステップＳ１６）。
【０２０２】
ステップＳ１６において、受電電力が過剰な１又は複数の受電器１００が存在し、残りの受電器１００の受電電力が適正である場合には、送電器３００は、送電電力を所定電力だけ低下させる。
【０２０３】
ステップＳ１６において、受電電力が不足している１又は複数の受電器１００が存在し、残りの受電器１００の受電電力は適正である場合には、送電器３００は、送電電力を所定電力だけ増大する。
【０２０４】
ステップＳ１６において、判定部３４０によって受電電力が適正な複数の受電器１００が存在すると判定されると、送電器３００は、送電電力を維持する。すなわち、送電器３００は、送電電力を変化させずに、そのときの送電電力を保持する。
【０２０５】
なお、送電器３００が送電電力を変化させずに、そのときの送電電力を保持することは、送電電力の調整度合がゼロであることに相当する。
【０２０６】
また、送電器３００が送電電力を低下させる際の所定電力と、送電電力を増大する際の所定電力とを表すデータは、予めメモリ３６０に格納しておけばよい。また、送電電力を低下させる際の所定電力と、送電電力を増大する際の所定電力とは、異なっていてもよい。
【０２０７】
送電器３００は、ステップＳ１６の処理を終えると、フローをステップＳ１１にリターンする。
【０２０８】
送電器３００は、ステップＳ１４において、デューティ比の低下を実施した回数が所定回数以下ではない（Ｓ１４：ＮＯ）と判定すると、受電電力が最も過剰な１つの受電器１００を同時給電のグループから外す（ステップＳ１７）。
【０２０９】
デューティ比の低下を実施した回数が所定回数よりも多く、かつ、受電電力が最も過剰な１つの受電器１００は、デューティ比を所定回数よりも１回多い回数にわたってデューティ比を低下させても、受電電力が適正な範囲に収まらなかった受電器１００である。このため、同時給電のグループから外すこととしたものである。
【０２１０】
なお、受電電力が最も過剰な１つの受電器１００は、過剰度合データに基づいて判定すればよい。また、ステップＳ１７で受電電力が過剰な受電器１００が１つである場合には、過剰度合データを用いることなく、受電電力が過剰な１つの受電器１００を同時給電のグループから外せばよい。
【０２１１】
送電器３００は、ステップＳ１７において同時給電のグループから外した受電器１００に受電を停止させる（ステップＳ１８）。受電の停止は、例えば、デューティ比を０％に設定させる調整指令を受電器１００に送信することによって行えばよい。
【０２１２】
送電器３００は、ステップＳ１８の処理を終えると、フローをステップＳ１１にリターンする。
【０２１３】
なお、送電器３００は、ステップＳ１２において、いずれかの受電器１００が満充電である（Ｓ１２：ＹＥＳ）と判定した場合は、満充電になった受電器１００の給電を停止させる（ステップＳ１９）。
【０２１４】
この場合には、ステップＳ１２において満充電になったと判定された受電器１００に、デューティ比を０％に設定させる調整指令を送信すればよい。また、満充電に至っていない受電器１００は、引き続き図１３に示す処理を行うことによって充電を行えばよい。
【０２１５】
以上の処理を繰り返し行うことにより、受電器１００の充電を行うことができる。すなわち、各受電器１００における受電電力の過剰と不足を検出し、検出結果に応じて受電器１００のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整することにより、複数の受電器１００の受電電力を段々と適正な範囲に近づけることができる。
【０２１６】
従って、効率的に受電器を充電できる、電力伝送システム５００、及び、送電器３００を提供することができる。
【０２１７】
なお、受電器１００は、送電器３００から電力を受電している間は常時受電状態を検出し、送電器３００からの要求（Ｓ１１）に応じて、電力データ、過剰度合データ、及び充電率データを定期的に送電器３００に送信する。送電器３００は、充電中の複数の受電器１００の中のある１つの受電器１００の受電電力がゼロになった場合、又は、通信が断絶した場合には、その受電器１００が充電可能な領域から離れたと判定して送電を停止すればよい。その後、残った受電器１００に対して引き続き図１３に示す処理を行うことによって充電を行えばよい。
【０２１８】
また、送電器３００は、すべての受電器１００の受電電力が不足していて、かつ、送電器３００の出力が最大出力である場合には、送電電力の不足、又は、受電器１００の受電効率が低下し過ぎた異常な状態が発生していると判断して送電を停止すればよい。
【０２１９】
次に、図１４乃至図１７を用いて、実施の形態１の電力伝送システム５００及び送電器３００による受電器１００の受電電力の調整の様子について説明する。
【０２２０】
図１４乃至図１７は、実施の形態１の電力伝送システム５００及び送電器３００による受電器１００の受電電力の調整の様子を示す図である。図１４乃至図１７では、３つの受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを用いて説明する。
【０２２１】
図１４乃至図１７における縦軸は、受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃのそれぞれの受電電力から、それぞれの定格出力を減じて得る電力を示す。ここでは、受電電力から定格出力を減じて得る電力を規格化受電電力と称す。
【０２２２】
受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃのそれぞれの受電電力の上限値と下限値は互いに異なる場合がある。このため、図１４乃至図１７では、受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの受電電力の上限値と下限値のレベルを合わせて、規格化受電電力のレベルを比較できるように示している。
【０２２３】
図１４の（Ａ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力が最も低く、受電器１００Ｂの規格化受電電力が中間の値であり、受電器１００Ｃの規格化受電電力が最も高い。
【０２２４】
受電器１００Ａ及び１００Ｂの規格化受電電力は、ともに下限値より低く、受電器１００Ｃの規格化受電電力は、下限値である。すなわち、受電器１００Ａ及び１００Ｂは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０２２５】
なお、図１４（Ａ）に示す状態は、送電器３００による送電を開始した直後であり、送電電力は、所定の低い値である。このため、送電電力は第１レベルである。
【０２２６】
このような状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＮＯと判定され、ステップＳ１６で送電器３００の送電電力が第１レベルから所定電力だけ増大される。図１４の（Ａ）に示す状態から送電電力が増大された状態を図１４の（Ｂ）に示す。図１４（Ｂ）では、送電電力は第２レベルになる。
【０２２７】
図１４の（Ｂ）では、図１４の（Ａ）よりも受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの規格化受電電力が増大している。
【０２２８】
図１４の（Ｂ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力は下限値より低く、受電器１００Ｂの規格化受電電力は下限値にほぼ等しく、受電器１００Ｃの規格化受電電力は、下限値と上限値の間である。すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂ及び１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０２２９】
このような状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＮＯと判定され、ステップＳ１６で送電器３００の送電電力が第２レベルから所定電力だけさらに増大される。図１４の（Ｂ）に示す状態から送電電力が増大された状態を図１４の（Ｃ）に示す。図１４の（Ｃ）では、送電電力は第３レベルである。
【０２３０】
図１４の（Ｃ）では、図１４の（Ｂ）よりも受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの規格化受電電力が増大している。
【０２３１】
図１４の（Ｃ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力は下限値より低く、受電器１００Ｂの規格化受電電力は下限値と上限値との間であり、受電器１００Ｃの規格化受電電力は、上限値よりも高い。すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂは、受電電力が適正であり、受電器１００Ｃは、受電電力が過剰である。
【０２３２】
このような状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＹＥＳと判定され、ステップＳ１４でＹＥＳと判定され、ステップＳ１５で受電器１００Ｃのデューティ比が低下される。図１４の（Ｃ）に示す状態から受電器１００Ｃのデューティ比が低下された状態を図１４の（Ｄ）に示す。なお、図１４（Ｄ）では、送電電力は第３レベルに維持される。
【０２３３】
図１４の（Ｄ）では、図１４の（Ｃ）と比べて、受電器１００Ａ及び１００Ｂの規格化受電電力が増大し、受電器１００Ｃの規格化受電電力が低下している。
【０２３４】
図１４の（Ｄ）では、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃの規格化受電電力は下限値と上限値との間である。すなわち、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０２３５】
従って、送電器３００の送電電力と、受電器１００Ｃのデューティ比とを調整することにより、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃのすべてを同時に充電できる状態にすることができた。
【０２３６】
図１５の説明に用いる受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、図１４の説明に用いた受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃとは、調整指令によってデューティ比が減少される度合が異なる。
【０２３７】
図１５の（Ａ）から（Ｃ）に示す状態は、図１４の（Ａ）から（Ｃ）に示す状態と同様であり、図１５の（Ａ）から送電電力が段階的に増大されて図１５の（Ｃ）に示す状態に至る。
【０２３８】
図１５の（Ｃ）の状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＹＥＳと判定され、ステップＳ１４でＹＥＳと判定され、ステップＳ１５で受電器１００Ｃのデューティ比が低下される。図１５の（Ｃ）に示す状態から受電器１００Ｃのデューティ比が低下された状態を図１５の（Ｄ）に示す。なお、図１５（Ｄ）では、送電電力は第３レベルに維持される。
【０２３９】
図１５の（Ｄ）では、図１５の（Ｃ）と比べて、受電器１００Ａ及び１００Ｂの規格化受電電力が増大し、受電器１００Ｃの規格化受電電力が低下している。
【０２４０】
図１５の（Ｄ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力は下限値よりも低く、受電器１００Ｂ及び１００Ｃの規格化受電電力は下限値と上限値との間である。すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂ及び１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０２４１】
図１５の（Ｄ）の状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＮＯと判定され、ステップＳ１６で送電電力が第３レベルから所定電力だけさらに増大される。図１５の（Ｄ）に示す状態から送電電力が増大された状態を図１５の（Ｅ）に示す。図１５の（Ｅ）では、送電電力は第４レベルである。
【０２４２】
図１５の（Ｅ）では、図１５の（Ｄ）よりも受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの規格化受電電力が増大している。
【０２４３】
図１５の（Ｅ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力は下限値より低く、受電器１００Ｂ及び１００Ｃの規格化受電電力は、上限値よりも高い。すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂ及び１００Ｃは、受電電力が過剰である。
【０２４４】
このような状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＹＥＳと判定され、ステップＳ１４でＹＥＳと判定され、ステップＳ１５で受電器１００Ｂ及び１００Ｃのデューティ比が低下される。図１５の（Ｅ）に示す状態から受電器１００Ｂ及び１００Ｃのデューティ比が低下された状態を図１５の（Ｆ）に示す。なお、図１５（Ｆ）では、送電電力は第４レベルに維持される。
【０２４５】
図１５の（Ｆ）では、受電器１００Ｂ及び１００Ｃの受電電力が低下した分が受電器１００Ａによって受電されることにより、図１５の（Ｅ）に比べて、受電器１００Ａの規格化受電電力が増大し、受電器１００Ｂ及び１００Ｃの規格化受電電力が減少している。
【０２４６】
この結果、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃの規格化受電電力は下限値と上限値との間になっている。すなわち、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０２４７】
従って、送電器３００の送電電力と、受電器１００Ｂ及び１００Ｃのデューティ比とを調整することにより、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃのすべてを同時に充電できる状態にすることができた。
【０２４８】
図１６の説明に用いる受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、図１４の説明に用いた受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃと同様であるが、図１６の（Ａ）の状態に辿り着いた時点で、受電器１００Ｃのデューティ比の低下指示回数が図１３のステップＳ１４における所定回数よりも１回多い回数に達している。
【０２４９】
図１６の（Ａ）から（Ｃ）に示す状態は、図１４の（Ａ）から（Ｃ）に示す状態と同様であり、図１６の（Ａ）から送電電力が段階的に増大されて図１６の（Ｃ）に示す状態に至る。
【０２５０】
図１６の（Ｃ）の状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＹＥＳと判定され、デューティ比の低下指示回数が所定回数よりも１回多いため、ステップＳ１４でＮＯと判定される。そして、ステップＳ１７では、受電電力が過剰である受電器１００Ｃが同時給電グループから外される。図１６の（Ｃ）に示す状態から受電器１００Ｃが外された状態を図１６の（Ｄ）に示す。なお、図１６（Ｄ）では、送電電力は第３レベルに維持される。
【０２５１】
図１６の（Ｄ）では、図１６の（Ｃ）と比べて、受電器１００Ｃがなくなり、受電器１００Ａ及び１００Ｂの規格化受電電力は変化していない。
【０２５２】
図１６の（Ｄ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力は下限値よりも低く、受電器１００Ｂの規格化受電電力は下限値と上限値との間である。すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂは、受電電力が適正である。
【０２５３】
図１６の（Ｄ）の状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＮＯと判定され、ステップＳ１６で送電電力が第３レベルから所定電力だけさらに増大される。図１６の（Ｄ）に示す状態から送電電力が増大された状態を図１６の（Ｅ）に示す。図１６の（Ｅ）では、送電電力は第４レベルである。
【０２５４】
図１６の（Ｅ）では、図１６の（Ｄ）よりも受電器１００Ａ、１００Ｂの規格化受電電力が増大しており、受電器１００Ａ及び１００Ｂの規格化受電電力は下限値と上限値との間になっている。すなわち、受電器１００Ａ及び１００Ｂは、受電電力が適正である。
【０２５５】
従って、送電器３００の送電電力と、受電器１００Ｃのデューティ比とを調整することにより、受電器１００Ａ及び１００Ｂを同時に充電できる状態にすることができた。
【０２５６】
なお、受電器１００Ｃは、受電器１００Ａ及び１００Ｂとは別の給電グループに振り分けて充電を行えばよい。
【０２５７】
図１７の説明に用いる受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、図１６の説明に用いた受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃと同様である。しかしながら、送電器３００が、図１３のステップＳ１７において、受電電力が最も不足している１つの受電器１００を同時給電のグループから外すように制御処理を行う点が異なる。
【０２５８】
図１７の（Ａ）から（Ｃ）に示す状態は、図１４の（Ａ）から（Ｃ）に示す状態と同様であり、図１７の（Ａ）から送電電力が段階的に増大されて図１７の（Ｃ）に示す状態に至る。
【０２５９】
図１７の（Ｃ）の状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＹＥＳと判定され、デューティ比の低下指示回数が所定回数よりも１回多いため、ステップＳ１４でＮＯと判定される。そして、ステップＳ１７では、受電電力が不足している受電器１００Ａが同時給電グループから外される。図１７の（Ｃ）に示す状態から受電器１００Ａが外された状態を図１７の（Ｄ）に示す。なお、図１７（Ｄ）では、送電電力は第３レベルに維持される。
【０２６０】
図１７の（Ｄ）では、図１７の（Ｃ）と比べて、受電器１００Ａがなくなり、受電器１００Ｂ及び１００Ｃの規格化受電電力は変化していない。
【０２６１】
図１７の（Ｄ）では、受電器１００Ｂの規格化受電電力は下限値と上限値との間であり、受電器１００Ｃの規格化受電電力は上限値よりも高い。すなわち、受電器１００Ｂは、受電電力が適正であり、受電器１００Ｃは、受電電力が過剰である。
【０２６２】
図１７の（Ｄ）の状態では、図１３に示すフローのステップＳ１３でＮＯと判定され、ステップＳ１６で送電電力が第３レベルから所定電力だけ低減される。図１７の（Ｄ）に示す状態から送電電力が低減された状態を図１７の（Ｅ）に示す。図１７の（Ｅ）では、送電電力は第２レベルである。
【０２６３】
図１７の（Ｅ）では、図１７の（Ｄ）よりも受電器１００Ｂ及び１００Ｃの規格化受電電力が低減されており、受電器１００Ｂ及び１００Ｃの規格化受電電力は下限値と上限値との間になっている。すなわち、受電器１００Ａ及び１００Ｂは、受電電力が適正である。
【０２６４】
従って、送電器３００の送電電力と、受電器１００Ａのデューティ比とを調整することにより、受電器１００Ｂ及び１００Ｃを同時に充電できる状態にすることができた。
【０２６５】
なお、受電器１００Ａは、受電器１００Ｂ及び１００Ｃとは別の給電グループに振り分けて充電を行えばよい。
【０２６６】
以上、実施の形態１の電力伝送システム５００及び送電器３００によれば、複数の受電器１００の受電電力が過剰、不足、又は適正のいずれであるかに応じて、送電器３００の送電出力と、受電器１００のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比とを調整する。受電器１００の受電電力が過剰、不足、又は適正のいずれであるかは、受電器１００の受電状況である。
【０２６７】
このような調整は、複数の受電器１００の受電状況に応じて、図１３に示すループ処理を繰り返し実行することによって実現することができる。
【０２６８】
すなわち、送電器３００の送電出力と、受電器１００のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比との調整には、受電器１００の二次側共振コイル１１０と、送電器３００の一次側共振コイル１２との結合係数を算出することなく、複数の受電器１００の受電状況に基づいて、容易かつ簡単に同時給電を行うことができる状態を実現できる。
【０２６９】
従って、効率的に受電器を充電できる、電力伝送システム５００、及び、送電器３００を提供することができる。
【０２７０】
なお、以上では、受電電力が過剰であるか、適正であるか、又は、不足しているかを表す電力データを受電器１００が生成して送電器３００に送電し、判定部３４０が電力データに基づき、受電電力が過剰、不足、又は適正であるかどうかを判定する形態について説明した。
【０２７１】
しかしながら、電力データは、受電器１００の定格出力と、受電電力の上限値及び下限値とを表すデータであってもよい。そして、このような電力データを受電器１００が送電器３００に送信し、送電器３００の制御部３１０が、受電器１００の定格出力と、受電電力の上限値及び下限値とを表す電力データに基づいて、受電電力が過剰であるか、適正であるか、又は、不足しているかを判定してもよい。
【０２７２】
また、以上では、スイッチ１３０が整流回路１２０の出力側に直接的に接続される形態について説明した。しかしながら、図１８のような回路構成の受電器１０１であってもよい。
【０２７３】
図１８は、実施の形態の変形例の受電器１０１を示す図である。受電器１０１は、図４に示す受電器１００において、整流回路１２０とスイッチ１３０との間に平滑キャパシタ１４０Ｃを追加した構成を有する。このようにすれば、整流回路１２０で全波整流された電力を平滑化してからスイッチ１３０に入力することができるので、例えば、全波整流された電力に含まれるリップル等の影響が生じる場合に、リップルの影響を抑制するのに有効である。
【０２７４】
また、以上では、電子機器２００Ａ及び２００Ｂが、一例として、タブレットコンピュータ又はスマートフォン等の端末機出歩け遺体について説明したが、電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、例えば、ノード型のＰＣ(Personal Computer)、携帯電話端末機、携帯型のゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の充電式のバッテリを内蔵する電子機器であってもよい。
【０２７５】
また、以上では、受電器１００のスイッチ１３０をＰＷＭ駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整する形態について説明したが、次のように変形してもよい。
【０２７６】
図１９は、実施の形態１の受電器１００Ｄと送電装置８０を示す図である。
【０２７７】
送電装置８０は、交流電源１と送電器３００Ｄを含む。
【０２７８】
送電器３００Ｄは、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４、制御部３１０Ｄ、及びアンテナ１６を有する。送電器３００Ｄは、図４に示す送電器３００の制御部３１０を制御部３１０Ｄに置き換えたものである。
【０２７９】
制御部３１０Ｄは、受電器１００Ｄの調整部１３０Ｄの調整を行う点が、制御部３１０と異なる。
【０２８０】
受電器１００Ｄは、二次側共振コイル１１０、キャパシタ１１５、電圧計１１６、整流回路１２０、調整部１３０Ｄ、平滑キャパシタ１４０、制御部１５０Ｄ、電圧計１５５Ｄ、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂ、及びアンテナ１７０を含む。出力端子１６０Ａ、１６０Ｂには、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０が接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０の出力側にはバッテリ２２０が接続されている。
【０２８１】
二次側共振コイル１１０は、一次側共振コイル１２と同一の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。二次側共振コイル１１０は、共振コイル部１１１と、端子１１２Ｘ、１１２Ｙとを有する。ここで、共振コイル部１１１は、実体的には二次側共振コイル１１０そのものであるが、ここでは、共振コイル部１１１の両端に端子１１２Ｘ、１１２Ｙを設けたものを二次側共振コイル１１０として取り扱う。
【０２８２】
共振コイル部１１１には、共振周波数を調整するためのキャパシタ１１５が直列に挿入されている。また、キャパシタ１１５には、調整部１３０Ｄが並列に接続されている。また、共振コイル部１１１の両端には、端子１１２Ｘ、１１２Ｙが設けられている。端子１１２Ｘ、１１２Ｙは、整流回路１２０に接続されている。端子１１２Ｘ、１１２Ｙは、それぞれ、第１端子及び第２端子の一例である。
【０２８３】
二次側共振コイル１１０は、二次側コイルを介さずに整流回路１２０に接続されている。二次側共振コイル１１０は、調整部１３０Ｄによって共振が発生しうる状態にされているときには、送電器３００Ｄの一次側共振コイル１２から磁界共鳴によって送電される交流電力を整流回路１２０に出力する。
【０２８４】
キャパシタ１１５は、二次側共振コイル１１０の共振周波数を調整するために、共振コイル部１１１に直列に挿入されている。キャパシタ１１５は、端子１１５Ｘ及び１１５Ｙを有する。キャパシタ１１５には、調整部１３０Ｄが並列に接続されている。
【０２８５】
電圧計１１６は、キャパシタ１１５に並列に接続されており、キャパシタ１１５の両端子間電圧を測定する。電圧計１１６は、二次側共振コイル１１０が受電する交流電力の電圧を検出し、電圧を表す信号を制御部１５０Ｄに伝送する。電圧計１１６で測定する交流電圧は、スイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙを駆動する駆動信号の同期を取るために用いられる。
【０２８６】
整流回路１２０は、４つのダイオード１２１Ａ〜１２１Ｄを有する。ダイオード１２１Ａ〜１２１Ｄは、ブリッジ状に接続されており、二次側共振コイル１１０から入力される電力を全波整流して出力する。
【０２８７】
調整部１３０Ｄは、二次側共振コイル１１０の共振コイル部１１１において、キャパシタ１１５に並列に接続されている。
【０２８８】
調整部１３０Ｄは、スイッチ１３１Ｘ、１３１Ｙ、ダイオード１３２Ｘ、１３２Ｙ、キャパシタ１３３Ｘ、１３３Ｙ、及び端子１３４Ｘ、１３４Ｙを有する。
【０２８９】
スイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙは、端子１３４Ｘ及び１３４Ｙの間で互いに直列に接続されている。スイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙは、それぞれ、第１スイッチ及び第２スイッチの一例である。端子１３４Ｘ、１３４Ｙは、それぞれ、キャパシタ１１５の端子１１５Ｘ、１１５Ｙに接続されている。このため、スイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙの直列回路は、キャパシタ１１５に並列に接続されている。
【０２９０】
ダイオード１３２Ｘとキャパシタ１３３Ｘは、スイッチ１３１Ｘに並列に接続されている。ダイオード１３Ｙとキャパシタ１３３Ｙは、スイッチ１３１Ｙに並列に接続されている。ダイオード１３２Ｘ及び１３２Ｙは、互いのアノード同士が接続されるとともに、互いのカソードがキャパシタ１１５に接続されている。すなわち、ダイオード１３２Ｘ及び１３２Ｙは、互いの整流方向が反対向きになるように接続されている。
【０２９１】
なお、ダイオード１３２Ｘ及び１３２Ｙは、それぞれ、第１整流素子及び第２整流素子の一例である。また、調整部１３０Ｄは、キャパシタ１３３Ｘ及び１３３Ｙを含まなくてもよい。
【０２９２】
スイッチ１３１Ｘ、ダイオード１３２Ｘ、及びキャパシタ１３３Ｘとしては、例えば、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)を用いることができる。Ｐチャネル型又はＮチャネル型のＦＥＴのドレイン−ソース間のボディダイオードが、ダイオード１３２Ｘのような整流方向を有するように接続すればよい。Ｎチャネル型のＦＥＴを用いる場合は、ソースがダイオード１３２Ｘのアノードであり、ドレインがダイオード１３２Ｘのカソードである。
【０２９３】
また、スイッチ１３１Ｘは、制御部１５０Ｄから出力される駆動信号がゲートに入力されることにより、ドレイン−ソース間の接続状態を切り替えることによって実現される。また、キャパシタ１３３Ｘは、ドレイン−ソース間の寄生容量によって実現することができる。
【０２９４】
同様に、スイッチ１３１Ｙ、ダイオード１３２Ｙ、及びキャパシタ１３３Ｙとしては、例えば、ＦＥＴを用いることができる。Ｐチャネル型又はＮチャネル型のＦＥＴのドレイン−ソース間のボディダイオードが、ダイオード１３２Ｂのような整流方向を有するように接続すればよい。Ｎチャネル型のＦＥＴを用いる場合は、ソースがダイオード１３２Ｙのアノードであり、ドレインがダイオード１３２Ｙのカソードである。
【０２９５】
また、スイッチ１３１Ｙは、制御部１５０Ｄから出力される駆動信号がゲートに入力されることにより、ドレイン−ソース間の接続状態を切り替えることによって実現される。また、キャパシタ１３３Ｙは、ドレイン−ソース間の寄生容量によって実現することができる。
【０２９６】
なお、スイッチ１３１Ｘ、ダイオード１３２Ｘ、及びキャパシタ１３３Ｘは、ＦＥＴによって実現するものに限られず、スイッチ、ダイオード、及びキャパシタを並列に接続することによって実現してもよい。これは、スイッチ１３１Ｙ、ダイオード１３２Ｙ、及びキャパシタ１３３Ｙについても同様である。
【０２９７】
スイッチ１３１Ｘと１３１Ｙは、互いに逆位相でオン／オフが切り替えられる。スイッチ１３１Ｘがオフでスイッチ１３１Ｙがオンのときには、調整部１３０Ｄ内では端子１３４Ｘからキャパシタ１３３Ｘ及びスイッチ１３１Ｙを経て端子１３４Ｙに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ１１５には端子１１５Ｘから端子１１５Ｙに共振電流が流れ得る状態になる。すなわち、図１９において、二次側共振コイル１１０には時計回りの方向に共振電流が流れ得る状態になる。
【０２９８】
また、スイッチ１３１Ｘがオンでスイッチ１３１Ｙがオフのときには、調整部１３０Ｄ内では端子１３４Ｘからスイッチ１３１Ｘ及びダイオード１３２Ｙを経て端子１３４Ｙに向かう電流経路が生じる。この電流経路は、キャパシタ１１５に並列であるため、キャパシタ１１５には電流が流れなくなる。
【０２９９】
従って、スイッチ１３１Ｘがオフでスイッチ１３１Ｙがオンにされていて、二次側共振コイル１１０に時計回りの方向に共振電流が流れている状態から、スイッチ１３１Ｘがオンでスイッチ１３１Ｙがオフの状態に切り替えられると、共振電流が生じなくなる。電流経路にキャパシタが含まれなくなるからである。
【０３００】
また、スイッチ１３１Ｘがオンでスイッチ１３１Ｙがオフのときには、調整部１３０Ｄ内では端子１３４Ｙからキャパシタ１３３Ｙ及びスイッチ１３１Ｘを経て端子１３４Ｘに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ１１５には端子１１５Ｙから端子１１５Ｘに共振電流が流れ得る状態になる。すなわち、図１９において、二次側共振コイル１１０には反時計回りの方向に共振電流が流れ得る状態になる。
【０３０１】
また、スイッチ１３１Ｘがオフでスイッチ１３１Ｙがオンのときには、調整部１３０Ｄ内では端子１３４Ｙからスイッチ１３１Ｙ及びダイオード１３２Ｘを経て端子１３４Ｘに向かう電流経路が生じる。この電流経路は、キャパシタ１１５に並列であるため、キャパシタ１１５には電流が流れなくなる。
【０３０２】
従って、スイッチ１３１Ｘがオンでスイッチ１３１Ｙがオフにされていて、二次側共振コイル１１０に反時計回りの方向に共振電流が流れている状態から、スイッチ１３１Ｘがオフでスイッチ１３１Ｙがオンの状態に切り替えられると、共振電流が生じなくなる。電流経路にキャパシタが含まれなくなるからである。
【０３０３】
調整部１３０Ｄは、上述のようにスイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙを切り替えることにより、共振電流が生じ得る状態と、共振電流が生じない状態とを切り替える。スイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙの切り替えは、制御部１５０Ｄから出力される駆動信号によって行われる。
【０３０４】
駆動信号の周波数は、二次側共振コイル１１０が受電する交流周波数に設定される。
【０３０５】
スイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙは、上述のような高い周波数で交流電流の遮断を行う。例えば、２つのＦＥＴを組み合わせた調整部１３０Ｄは、高速で交流電流の遮断を行うことができる。
【０３０６】
なお、駆動信号と調整部１３０Ｄの動作については、図２１を用いて後述する。
【０３０７】
平滑キャパシタ１４０は、整流回路１２０の出力側に接続されており、整流回路１２０で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。平滑キャパシタ１４０の出力側には、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂが接続される。整流回路１２０で全波整流された電力は、交流電力の負成分を正成分に反転させてあるため、略交流電力として取り扱うことができるが、平滑キャパシタ１４０を用いることにより、全波整流された電力にリップルが含まれるような場合でも、安定した直流電力を得ることができる。
【０３０８】
なお、平滑キャパシタ１４０の上側の端子と出力端子１６０Ａとを結ぶ線路は、高電圧側の線路であり、平滑キャパシタ１４０の下側の端子と出力端子１６０Ｂとを結ぶ線路は、低電圧側の線路である。
【０３０９】
制御部１５０Ｄは、内部メモリにバッテリ２２０の定格出力を表すデータを保持する。また、送電器３００Ｄの制御部３１０Ｄからのリクエストに応じて、送電器３００Ｄから受電器１００Ｄが受電する電力（受電電力）を測定し、受電電力を表すデータをアンテナ１７０を介して送電器３００Ｄに送信する。
【０３１０】
また、制御部１５０Ｄは、送電器３００Ｄから位相差を表すデータを受信すると、受信した位相差を用いて駆動信号を生成して、スイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙを駆動する。なお、受電電力は、制御部１５０Ｄが、電圧計１５５Ｄで測定される電圧Ｖと、バッテリ２２０の内部抵抗値Ｒとに基づいて求めればよい。受電電力ＰはＰ＝Ｖ２／Ｒで求められる。
【０３１１】
ここで、図２０を用いて制御部１５０Ｄについて説明する。図２０は、制御部１５０Ｄの内部構成を示す図である。
【０３１２】
制御部１５０Ｄは、コンパレータ１５１Ｄ、ＰＬＬ（Phase Locked Loop：位相同期回路）１５２Ｄ、位相シフト回路１５３Ｄ、位相制御部１５４Ｄ、インバータ１５７Ｄ、及び基準位相検出部１５６Ｄを有する。
【０３１３】
コンパレータ１５１Ｄは、電圧計１１６で検出される交流電圧を所定の基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、クロックをＰＬＬ１５２Ｄに出力する。
【０３１４】
ＰＬＬ１５２Ｄは、位相比較器１５２ＤＡ、補償機１５２ＤＢ、及びＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１５２ＤＣを有する。位相比較器１５２ＤＡ、補償機１５２ＤＢ、及びＶＣＯ１５２ＤＣは、直列に接続されるとともに、ＶＣＯ１５２ＤＣの出力が位相比較器１５２ＤＡにフィードバックされるように接続されている。このような構成によりＰＬＬ１５２Ｄは、コンパレータ１５１Ｄから入力される信号と同期したクロックを出力する。
【０３１５】
位相シフト回路１５３Ｄは、ＰＬＬ１５２Ｄの出力側に接続されており、位相制御部１５４Ｄから入力される位相差を表す信号に基づき、ＰＬＬ１５２Ｄから出力されるクロックの位相を基準の位相に対して位相差分シフトして出力する。位相シフト回路１５３Ｄとしては、例えば、Phase Shifterを用いればよい。
【０３１６】
位相制御部１５４Ｄは、送電器３００Ｄから送信される位相差を表す信号が入力されると、位相差を表す信号を位相シフト回路１５３Ｄ用の信号に変換して出力する。
【０３１７】
位相制御部１５４Ｄから入力される信号に基づいて、基準の位相に対して位相差分だけ位相がシフトされたクロックは、二手に分岐され、一方はそのままクロックＣＬＫ１として出力され、他方はインバータ１５７Ｄで反転されてクロックＣＬＫ２として出力される。クロックＣＬＫ１とＣＬＫ２は、制御部１５０Ｄが出力する制御信号である。
【０３１８】
基準位相検出部１５６Ｄは、位相シフト回路１５３Ｄがクロックの位相をシフトするシフト量を制御することにより、ＰＬＬ１５２Ｄが出力するクロックに対する位相シフト回路１５３Ｄが出力するクロックの位相を調整して、最大の受電効率が得られる位相を検出する。
【０３１９】
そして、基準位相検出部１５６Ｄは、検出した位相を基準の位相として内部メモリに保持する。受電効率が最大になる動作点は、電圧計１１６で検出される電圧値が最大になる点であるため、基準位相検出部１５６Ｄは、位相シフト回路１５３Ｄで与える位相のシフト量を調整しながら、電圧計で検出される電圧値が最大になる動作点を検出し、その動作点における位相を基準の位相として内部メモリに保持する。
【０３２０】
ここで、ＰＬＬ１５２Ｄが出力するクロックは、電圧計１１６で検出される磁界共鳴による交流電圧の位相に対応している。このため、ＰＬＬ１５２Ｄが出力するクロックに位相シフト回路１５３Ｄが与える位相のシフト量を調整することは、電圧計１１６で検出される電圧波形に対するクロックの位相のシフト量を位相シフト回路１５３Ｄで制御することである。
【０３２１】
基準の位相は、最大の受電効率が得られるクロックＣＬＫ１とＣＬＫ２の交流電圧に対する位相である。この基準の位相を０度として取り扱い、受電電力を調整するために、基準の位相（０度）に対するクロックＣＬＫ１とＣＬＫ２の位相の位相差を位相シフト回路１５３Ｄで調整する。
【０３２２】
ここでは、交流電圧の位相を検出しないため、最大の受電効率が得られるときのクロックＣＬＫ１とＣＬＫ２に位相シフト回路１５３Ｄが与える位相のシフト量を基準の位相として取り扱う。
【０３２３】
なお、ここでは、電圧計１１６で検出される交流電圧に対して、ＰＬＬ１５２Ｄから出力されるクロックの位相を位相シフト回路１５３Ｄで調整する形態について説明するが、電圧計１１６の変わりに電流計を用いて、交流電流に対するクロックの位相を位相シフト回路１５３Ｄで調整してもよい。
【０３２４】
電圧計１５５Ｄは、出力端子１６０Ａと１６０Ｂの間に接続される。電圧計１５５Ｄは、受電器１００Ｄの受電電力を計算するために用いられる。電圧計１５５Ｄで測定される電圧Ｖと、バッテリ２２０の内部抵抗値Ｒとに基づいて上述のように受電電力を求めれば、電流を測定して受電電力を測定する場合に比べて損失が少ないため、好ましい測定方法である。しかしながら、受電器１００Ｄの受電電力は、電流と電圧を測定して求めてもよい。電流を測定する場合は、ホール素子、磁気抵抗素子、検出コイル、又は抵抗器等を用いて測定すればよい。
【０３２５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂに接続されており、受電器１００Ｄから出力される直流電力の電圧をバッテリ２２０の定格電圧に変換して出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、整流回路１２０の出力電圧の方がバッテリ２２０の定格電圧よりも高い場合は、整流回路１２０の出力電圧をバッテリ２２０の定格電圧まで降圧する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、整流回路１２０の出力電圧の方がバッテリ２２０の定格電圧よりも低い場合は、整流回路１２０の出力電圧をバッテリ２２０の定格電圧まで昇圧する。
【０３２６】
バッテリ２２０は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。例えば、受電器１００Ｄがタブレットコンピュータ又はスマートフォン等の電子機器に内蔵される場合は、バッテリ２２０は、このような電子機器のメインのバッテリである。
【０３２７】
なお、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０の材質は、銅以外の金属（例えば、金、アルミニウム等）であってもよい。また、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０の材質は異なっていてもよい。
【０３２８】
このような構成において、一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２が電力の送電側であり、二次側共振コイル１１０が電力の受電側である。
【０３２９】
磁界共鳴方式によって、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル１１０との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送するため、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
【０３３０】
磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。
【０３３１】
次に、図２１及び図２２を用いて、駆動信号でスイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙを駆動したときの電流経路について説明する。
【０３３２】
図２１は、キャパシタ１１５及び調整部１３０Ｄにおける電流経路を示す図である。図２１は、図１９と同様に、端子１３４Ｘからキャパシタ１１５又は調整部１３０Ｄの内部を通って端子１３４Ｙに流れる電流の向きを時計回り（ＣＷ(Clockwise)）と称す。また、端子１３４Ｙからキャパシタ１１５又は調整部１３０Ｄの内部を通って端子１３４Ｘに流れる電流の向きを反時計回り（ＣＣＷ(Counterclockwise)）と称す。
【０３３３】
まず、スイッチ１３１Ｘと１３１Ｙがともにオフで電流が時計回り（ＣＷ）の場合は、端子１３４Ｘからキャパシタ１３３Ｘ及びダイオード１３２Ｙを経て端子１３４Ｙに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ１１５には端子１１５Ｘから端子１１５Ｙに共振電流が流れる。従って、二次側共振コイル１１０には時計回りの方向に共振電流が流れる。
【０３３４】
スイッチ１３１Ｘと１３１Ｙがともにオフで電流が反時計回り（ＣＣＷ）の場合は、端子１３４Ｙからキャパシタ１３３Ｙ及びダイオード１３２Ｘを経て端子１３４Ｘに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ１１５には端子１１５Ｙから端子１１５Ｘに共振電流が流れる。従って、二次側共振コイル１１０には反時計回りの方向に共振電流が流れる。
【０３３５】
スイッチ１３１Ｘがオンでスイッチ１３１Ｙがオフで、電流が時計回り（ＣＷ）の場合は、調整部１３０Ｄ内では端子１３４Ｘからスイッチ１３１Ｘ及びダイオード１３２Ｙを経て端子１３４Ｙに向かう電流経路が生じる。この電流経路は、キャパシタ１１５に並列であるため、キャパシタ１１５には電流が流れなくなる。従って、二次側共振コイル１１０には共振電流は流れない。なお、この場合には、スイッチ１３１Ｙをオンにしても、二次側共振コイル１１０には共振電流は流れない。
【０３３６】
スイッチ１３１Ｘがオンでスイッチ１３１Ｙがオフで、電流が反時計回り（ＣＣＷ）の場合は、調整部１３０Ｄ内では端子１３４Ｙからキャパシタ１３３Ｙ及びスイッチ１３１Ｘを経て端子１３４Ｘに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ１１５には端子１１５Ｙから端子１１５Ｘに共振電流が流れる。従って、二次側共振コイル１１０には反時計回りの方向に共振電流が流れる。なお、スイッチ１３１Ｘと並列なダイオード１３２Ｘにも電流が流れる。
【０３３７】
スイッチ１３１Ｘがオフでスイッチ１３１Ｙがオンで、電流が時計回り（ＣＷ）の場合は、調整部１３０Ｄ内では端子１３４Ｘからキャパシタ１３３Ｘ及びスイッチ１３１Ｙを経て端子１３４Ｙに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ１１５には端子１１５Ｘから端子１１５Ｙに共振電流が流れる。従って、二次側共振コイル１１０には時計回りの方向に共振電流が流れる。なお、スイッチ１３１Ｙと並列なダイオード１３２Ｙにも電流が流れる。
【０３３８】
スイッチ１３１Ｘがオフでスイッチ１３１Ｙがオンで、電流が反時計回り（ＣＣＷ）の場合は、調整部１３０Ｄ内では端子１３４Ｙからスイッチ１３１Ｙ及びダイオード１３２Ｘを経て端子１３４Ｘに向かう電流経路が生じる。この電流経路は、キャパシタ１１５に並列であるため、キャパシタ１１５には電流が流れなくなる。従って、二次側共振コイル１１０には共振電流は流れない。なお、この場合には、スイッチ１３１Ｘをオンにしても、二次側共振コイル１１０には共振電流は流れない。
【０３３９】
なお、共振電流の共振周波数に寄与する静電容量は、キャパシタ１１５と、キャパシタ１３３Ｘ又は１３３Ｙとによって決まる。このため、キャパシタ１３３Ｘと１３３Ｙの静電容量は等しいことが望ましい。
【０３４０】
図２２は、二次側共振コイル１１０に生じる交流電圧と、駆動信号に含まれる２つのクロックを示す図である。
【０３４１】
図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示す交流電圧Ｖ０は、送電周波数と同一周波数の波形で、例えば二次側共振コイル１１０に生じる交流電圧であり、電圧計１１６（図１９参照）によって検出される。また、クロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２は、駆動信号に含まれる２つのクロックである。例えば、クロックＣＬＫ１は、スイッチ１３１Ｘの駆動用に用いられ、クロックＣＬＫ２は、スイッチ１３１Ｙの駆動用に用いられる。クロックＣＬＫ１及びＣＬＫ２は、それぞれ、第１信号及び第２信号の一例である。
【０３４２】
図２２（Ａ）では、クロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２は、交流電圧Ｖ０に同期している。すなわち、クロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２の周波数は、交流電圧Ｖ０の周波数に等しく、クロックＣＬＫ１の位相は、交流電圧Ｖ０の位相に等しい。なお、クロックＣＬＫ２は、クロックＣＬＫ１とは１８０度位相が異なり、逆位相である。
【０３４３】
図２２（Ａ）において、交流電圧Ｖ０の周期Ｔは、周波数ｆの逆数であり、周波数は６．７８ＭＨｚである。
【０３４４】
図２２（Ａ）のように、交流電圧Ｖ０に同期したクロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２は、スイッチ１３１Ｘ及び１３１Ｙをオフにした状態で、受電器１００Ｄが送電器３００Ｄから受電して二次側共振コイル１１０に共振電流を発生させた状態で、制御部１５０ＤがＰＬＬ１５２Ｄを用いて生成すればよい。
【０３４５】
図２２（Ｂ）では、クロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２の位相は、交流電圧Ｖ０に対してθ度遅れている。このように交流電圧Ｖ０に対して位相差θ度を有するクロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２は、制御部１５０Ｄが位相シフト回路１５３Ｄを用いて生成すればよい。
【０３４６】
制御部１５０Ｄは、交流電圧Ｖ０に対する２つのクロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２の位相差を調整して最大の受電効率が得られる位相を検出する。最大の受電効率が得られる位相は、受電器１００Ｄが受電する電力が最大になる位相であり、交流電圧Ｖ０に対する２つのクロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２の位相差により、１周期の全期間にわたって共振状態になるときに受電電力が最大になる。このため、制御部１５０Ｄは、交流電圧Ｖ０に対する２つのクロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２の位相差を増大及び減少させながら受電電力が最大になる位相差を検出し、検出した位相差を０度として取り扱う。
【０３４７】
そして、制御部１５０Ｄは、受電電力が最大になる位相差（０度）と、送電器３００Ｄから受信する位相差を表すデータとに基づいて、交流電圧Ｖ０に対する２つのクロックの位相差を位相シフト回路１５３Ｄで設定する。
【０３４８】
次に、図２３を用いて、駆動信号の位相差を調整した場合に、受電器１００Ｄが送電器３００Ｄから受電する電力の受電効率について説明する。
【０３４９】
図２３は、駆動信号の位相差に対する受電効率の特性を示すシミュレーション結果を示す図である。横軸の位相差は、受電電力が最大となる位相差を０度としたときの交流電圧Ｖ０に対する２つのクロックの位相差であり、縦軸の受電効率は、交流電源１（図１参照）が送電器３００Ｄに入力する電力（Ｐｉｎ）に対する、受電器１００Ｄが出力する電力（Ｐｏｕｔ）の比である。受電効率は、送電器３００Ｄと受電器１００Ｄとの間における電力の伝送効率に等しい。
【０３５０】
なお、送電器３００Ｄが送電する電力の周波数は６．７８ＭＨｚであり、駆動信号の周波数もこれと同一に設定した。また、位相差が０度の状態は、共振電流の１周期の全期間にわたって磁界共鳴による共振が二次側共振コイル１１０に生じており、共振電流が二次側共振コイル１１０に流れている状態である。位相差が大きくなることは、共振電流の１周期の中で二次側共振コイル１１０に共振が生じない期間が増えることを意味する。従って、位相差が１８０度の状態は、理論的には二次側共振コイル１１０に共振電流が全く流れない状態になる。
【０３５１】
図２３に示すように、位相差を０度から増大させて行くと、受電効率が低下する。位相差が約６０度以上になると、受電効率は約０．１未満である。このように、交流電圧Ｖ０に対する２つのクロックの位相差を変化させると、二次側共振コイル１１０に流れる共振電流の電力量が変化することにより、受電効率が変化する。
【０３５２】
図２４は、駆動信号の位相差と、２つの受電器Ａ及びＢの受電効率との関係を示す図である。
【０３５３】
２つの受電器Ａ及びＢは、それぞれ、図１９に示す受電器１００Ｄと同様である。ここでは、送電器３００Ｄから２つの受電器Ａ及びＢに送電を行う際に、受電器Ａの制御部３１０Ｄが受電器Ａの調整部１３０Ｄを制御する手法と、受電器Ｂの制御部３１０Ｄが受電器Ｂの調整部１３０Ｄを制御する手法について説明する。
【０３５４】
また、ここでは、受電器Ｂの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を受電効率が最大となる位相差（０度）に固定した状態において、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を受電効率が最大となる位相差（０度）から変化させる場合について説明する。
【０３５５】
図２４において、横軸は、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差θＡと、受電器Ｂの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差θＢとを表す。また、左側の縦軸は、受電器Ａ及びＢのそれぞれの受電効率と、受電器Ａ及びＢの受電効率の合計値とを示す。
【０３５６】
受電器Ｂの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を０度に固定した状態で、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を０度から増大又は低下させて行くと、図２４に示すように、受電器Ａの受電効率の比率は低下する。受電器Ａの受電効率は、位相差が０度のときに最大である。また、受電器Ａの受電効率の低下に伴い、受電器Ａの受電効率の比率は増大する。
【０３５７】
このように受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を変化させると、受電器Ａの受電量が減少するため、受電器Ａに流れる電流も減少する。すなわち、位相差の変化により、受電器Ａのインピーダンスが変化していることになる。
【０３５８】
磁界共鳴を用いた同時電力伝送では、磁界共鳴によって送電器３００Ｄから受電器Ａ及びＢに送電される電力を受電器ＡとＢとで分配している。このため、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を０度から変化させて行くと、受電器Ａの受電量が減る分だけ、受電器Ｂの受電量が増えることになる。
【０３５９】
このため、図２４に示すように、受電器Ａの受電効率の比率は低下する。また、これに伴い受電器Ｂの受電効率の比率は増大する。
【０３６０】
受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差が約±９０度まで変化すると、受電器Ａの受電効率の比率は、略０（ゼロ）まで低下し、受電器Ｂの受電効率の比率は、約０．８まで増大する。
【０３６１】
そして、受電器Ａ及びＢの受電効率の和は、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差が０度のときに約０．８５であり、受電器Ｂの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差が約±９０度まで低下すると、受電器Ａ及びＢの受電効率の和は、約０．８になる。
【０３６２】
このように、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を０度に固定した状態で、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を０度から変化させて行くと、受電器Ａの受電効率の比率が低下し、受電器Ｂの受電効率の比率が増大する。そして、受電器Ａ及びＢの受電効率の和は、約０．８前後の値で大きく変動しない。
【０３６３】
磁界共鳴を用いた電力伝送では、磁界共鳴によって送電器３００Ｄから受電器Ａ及びＢに送電される電力を受電器ＡとＢとで分配しているため、位相差が変化しても、受電器Ａ及びＢの受電効率の和が大きく変動しない。
【０３６４】
同様に、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を０度に固定した状態で、受電器Ｂの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を０度から低下させれば、受電器Ｂの受電効率の比率が低下し、受電器Ａの受電効率の比率が増大することになる。そして、受電器Ａ及びＢの受電効率の和は、約０．８前後の値で大きく変動しない。
【０３６５】
従って、受電器Ａ又はＢの調整部１３０Ｄのいずれか一方を駆動する駆動信号の位相差を調整すれば、受電器Ａ及びＢの受電効率の比率を調整することができる。
【０３６６】
以上のように、受電器Ａ又はＢの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差を変化させると、受電器Ａ及びＢの二次側共振コイル１１０Ａ及び１１０Ｂの受電効率の比率が変わる。
【０３６７】
このため、ここでは、受電器Ａ及びＢの調整部１３０Ｄの駆動信号のうちのいずれか一方の位相差を基準の位相差から変更する。基準の位相差は、例えば、受電効率が最大となる位相差を基準の位相差（０度）と定義し、この場合には、いずれか他方の位相差を０度から変化させる。
【０３６８】
この際に、調整部１３０Ｄのどちらの駆動信号の位相差を基準の位相差から変更するかは、次のように判定する。
【０３６９】
まず、受電器Ａのバッテリ２２０の定格出力を受電器Ａの二次側共振コイル１１０の受電効率で除算して得る第１の値と、受電器Ｂのバッテリ２２０の定格出力を受電器Ｂの二次側共振コイル１１０の受電効率で除算して得る第２の値とを求める。
【０３７０】
そして、第１の値と第２の値とのうち、いずれか小さい方の受電器（Ａ又はＢ）に対応する駆動信号の位相差を０度から変化させて適切な位相差に設定する。
【０３７１】
定格出力を受電効率で除算して得る値は、送電器３００Ｄが受電器（Ａ又はＢ）に送電する電力量（必要送電量）を表す。必要送電量とは、受電器（Ａ又はＢ）が余剰電力も不足電力も生じることなく受電できるように、送電器３００Ｄから送電する電力量である。
【０３７２】
従って、必要送電量が小さい方の受電器（Ａ又はＢ）への電力供給量を絞れば、必要送電量が大きい方の受電器（Ａ又はＢ）への電力供給量を増やすことができる。この結果、受電器Ａ及びＢへの電力供給量のバランスを改善することができる。
【０３７３】
図２４から分かるように、いずれか一方の受電器（Ａ又はＢ）の位相差を変化させると、その受電器（Ａ又はＢ）の受電電力量が低下する。また、いずれか他方の受電器（Ａ又はＢ）は、位相差が０度に固定された状態で、受電電力量が増大する。
【０３７４】
このため、必要送電量が小さい方の受電器（Ａ又はＢ）に対応する駆動信号の位相差を基準の位相差（０度）から変化させれば、必要送電量が小さい方の受電器（Ａ又はＢ）への電力供給量が絞られ、必要送電量が大きい方の受電器（Ａ又はＢ）への電力供給量を増やすことができる。
【０３７５】
受電器Ａの制御部３１０Ｄと、受電器Ｂの制御部３１０Ｄとは、上述のように、受電器Ａの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差と、受電器Ｂの調整部１３０Ｄを駆動する駆動信号の位相差とを変化させることにより、受電器Ａ及びＢの受電電力量を制御する。
【０３７６】
また、次のように変形してもよい。
【０３７７】
図２５は、実施の形態１の第３変形例の磁界共鳴型の電力伝送システム５００Ａの概要を示す図である。電力伝送システム５００Ａは、送電器３００Ｅと受電器１００Ｅを含む。
【０３７８】
図２５において、送電系コイルＳＣは、一次側コイル１１および一次側共振コイル１２を備える。一次側コイル１１は、銅線またはアルミニウム線などの金属線が円周状に複数回巻かれたものであり、その両端に交流電源１による交流電圧（高周波電圧）が印加される。
【０３７９】
一次側共振コイル１２は、銅線またはアルミニウム線などの金属線が円周状に巻かれたコイル１２Ａと、コイル１２Ａの両端に接続されたキャパシタ１２Ｂとを含み、それらによる共振回路を形成する。共振周波数ｆ0 は次の（１）式で示される。
【０３８０】
【数１】
2017061030.tif 000003
なお、Ｌはコイル１２Ａのインダクタンス、Ｃはキャパシタ１２Ｂの静電容量である。
【０３８１】
一次側共振コイル１２のコイル１２Ａは、例えばワンターンコイルである。キャパシタ１２Ｂとして、種々の形式のコンデンサが用いられるが、できるだけ損失が少なく十分な耐圧を有するものが好ましい。実施の形態１では、共振周波数を可変するために、キャパシタ１２Ｂとして可変コンデンサが用いられる。可変コンデンサとして、例えばＭＥＭＳ技術を用いて製作された可変容量デバイスが用いられる。半導体を用いた可変容量デバイス（バラクタ）でもよい。
【０３８２】
一次側コイル１１と一次側共振コイル１２とは、電磁的に互いに密に結合するように配置される。例えば、同一平面上にかつ同心上に配置される。つまり、例えば、一次側共振コイル１２の内周側に一次側コイル１１が嵌まり込んだ状態で配置される。または、同軸上で適当な距離をあけて配置してもよい。
【０３８３】
この状態で、交流電源１から一次側コイル１１に交流電圧が供給されたときに、一次側コイル１１に生じた交番磁界による電磁誘導によって一次側共振コイル１２に共振電流が流れる。つまり、電磁誘導によって、一次側コイル１１から一次側共振コイル１２に電力が供給される。
【０３８４】
受電系コイルＪＣは、二次側共振コイル２１および二次側コイル２２を備える。二次側共振コイル２１は、銅線またはアルミニウム線などの金属線が円周状に巻かれたコイル２２１と、コイル２２１の両端に接続されたコンデンサ２２２とを含む。二次側共振コイル２１の共振周波数ｆ0 は、コイル２２１のインダクタンスおよびコンデンサ２２２の静電容量に基づいて上の（１）式で示される。
【０３８５】
二次側共振コイル２１のコイル２２１は、例えばワンターンコイルである。コンデンサ２２２として、上に述べたように種々の形式のコンデンサが用いられる。実施の形態１では、共振周波数を可変するために、コンデンサ２２２として可変コンデンサが用いられる。可変コンデンサとして、例えばＭＥＭＳ技術を用いて製作された可変容量デバイスが用いられる。半導体を用いた可変容量デバイス（バラクタ）でもよい。
【０３８６】
二次側コイル２２は、銅線またはアルミニウム線などの金属線が円周状に複数回巻かれたものであり、その両端に負荷であるバッテリ２２０が接続される。
【０３８７】
二次側共振コイル２１と二次側コイル２２とは、電磁的に互いに密に結合するように配置される。例えば、同一平面上にかつ同心上に配置される。つまり、例えば、二次側共振コイル２１の内周側に二次側コイル２２が嵌まり込んだ状態で配置される。または、同軸上で適当な距離をあけて配置してもよい。
【０３８８】
この状態で、二次側共振コイル２１に共振電流が流れると、それによって発生した交番磁界による電磁誘導によって二次側コイル２２に電流が流れる。つまり、電磁誘導によって、二次側共振コイル２１から二次側コイル２２に電力が送られる。
【０３８９】
送電系コイルＳＣと受電系コイルＪＣとは、磁界共鳴によって無線で電力を伝送するため、図２５に示されるように、コイル面が互いに平行になるように、かつコイル軸心が互いに一致するかまたは余りずれないように、互いに適当な距離の範囲内に配置される。例えば、一次側共振コイル１２および二次側共振コイル２１の直径が１００ｍｍ程度の場合に、数百ｍｍ程度の距離の範囲内に配置される。
【０３９０】
図２５に示す電力伝送システム５００Ａにおいて、コイル軸心ＫＳに沿う方向が磁界ＫＫの主な放射方向であり、送電系コイルＳＣから受電系コイルＪＣに向かう方向が送電方向ＳＨである。
【０３９１】
ここで、一次側共振コイル１２の共振周波数ｆｓと二次側共振コイル２１の共振周波数ｆｊとが、ともに交流電源１の周波数ｆｄと一致しているときは、最大の電力が伝送される。しかし、もし、それらの共振周波数ｆｓ，ｆｊが互いにズレたり、それらと交流電源１の周波数ｆｄとがズレたりすると、伝送される電力は低下し、効率が低下する。
【０３９２】
図２６は、電力伝送システムの周波数依存性を示す図である。
【０３９３】
すなわち、図２６において、横軸は交流電源１の周波数ｆｄ〔ＭＨｚ〕であり、縦軸は伝送される電力の大きさ〔ｄＢ〕である。曲線ＣＶ１は、一次側共振コイル１２の共振周波数ｆｓと二次側共振コイル２１の共振周波数ｆｊとが一致している場合を示す。この場合に、図２６によると、その共振周波数ｆｓ，ｆｊは１３．５６ＭＨｚである。
【０３９４】
また、曲線ＣＶ２，ＣＶ３は、二次側共振コイル２１の共振周波数ｆｊが一次側共振コイル１２の共振周波数ｆｓに対して、５パーセント、１０パーセント、それぞれ高い場合を示す。
【０３９５】
図２６において、交流電源１の周波数ｆｄが１３．５６ＭＨｚであるときに、曲線ＣＶ１では最高の電力が伝送されるが、曲線ＣＶ２，ＣＶ３では順次低下している。また、交流電源１の周波数ｆｄが１３．５６ＭＨｚからシフトしたとき、上側に僅かにシフトしたときを除いて、曲線ＣＶ１〜ＣＶ３のいずれにおいても伝送される電力が低下している。
【０３９６】
したがって、一次側共振コイル１２および二次側共振コイル２１の共振周波数ｆｓ，ｆｊを、交流電源１の周波数ｆｄに極力一致させる必要がある。
【０３９７】
図２７は、コイルの共振周波数をスイープする方法を説明する図である。
【０３９８】
図２７において、横軸は周波数〔ＭＨｚ〕であり、縦軸はコイルに流れる電流の大きさ〔ｄＢ〕である。曲線ＣＶ４は、コイルの共振周波数が交流電源１の周波数ｆｄに一致している場合を示す。この場合に、図２７によると、その共振周波数は１０ＭＨｚである。
【０３９９】
また、曲線ＣＶ５，ＣＶ６は、コイルの共振周波数が、交流電源１の周波数ｆｄに対して、高くなった場合または低くなった場合を示す。
【０４００】
図２７において、曲線ＣＶ４では最大の電流が流れるが、曲線ＣＶ５，ＣＶ６ではいずれも電流が低下している。なお、コイルのＱ値が高い場合には、共振周波数のズレによる電流または伝送電力の低下への影響が大きい。
【０４０１】
そこで、実施の形態１の第３変形例の電力伝送システム５００Ａでは、制御部３１０Ｅおよび制御部１５０Ｅにより、交流電源１の位相φｖｓ、一次側共振コイル１２および二次側共振コイル２１に流れる電流の位相φｉｓ，φｉｊを用いて、共振周波数制御を行う。
【０４０２】
ここで、制御部３１０Ｅは、送電系コイルＳＣに供給される電圧Ｖｓの位相φｖｓおよび送電系コイルＳＣに流れる電流Ｉｓの位相φｉｓを検出し、それらの位相差Δφｓが所定の目標値φｍｓとなるように、送電系コイルＳＣの共振周波数ｆｓを可変する。目標値φｍｓを表すデータは、後述する制御部１５２Ｅの内部メモリに格納される。
【０４０３】
すなわち、制御部３１０Ｅは、電流検出センサＳＥ１、位相検出部１４１，１４２、および位相送信部１４５を有する。
【０４０４】
電流検出センサＳＥ１は、一次側共振コイル１２に流れる電流Ｉｓを検出する。電流検出センサＳＥ１として、ホール素子、磁気抵抗素子、または検出コイルなどを用いることが可能である。電流検出センサＳＥ１は、例えば電流Ｉｓの波形に応じた電圧信号を出力する。
【０４０５】
位相検出部１４１は、一次側コイル１１に供給される電圧Ｖｓの位相φｖｓを検出する。位相検出部１４１は、例えば、電圧Ｖｓの波形に応じた電圧信号を出力する。この場合に、電圧Ｖｓをそのまま出力してもよく、または適当な抵抗によって分圧して出力してもよい。したがって、位相検出部１４１は、単なる電線により、または１つまたは複数の抵抗器によって構成することも可能である。
【０４０６】
位相検出部１４２は、電流検出センサＳＥ１からの出力に基づいて、一次側共振コイル１２に流れる電流Ｉｓの位相φｉｓを検出する。位相検出部１４２は、例えば、電流Ｉｓの波形に応じた電圧信号を出力する。この場合には、位相検出部１４２は、電流検出センサＳＥ１の出力をそのまま出力してもよい。したがって、電流検出センサＳＥ１が位相検出部１４２を兼ねるようにすることも可能である。
【０４０７】
位相送信部１４５は、一次側コイル１１に供給される電圧Ｖｓの位相φｖｓについての情報を、制御部１５０Ｅに対して例えば無線で送信する。位相送信部１４５は、例えば、電圧Ｖｓの波形に応じた電圧信号を、アナログ信号としてまたはデジタル信号として送信する。その場合に、Ｓ／Ｎ比を向上させるために、電圧Ｖｓの波形に応じた電圧信号を整数倍に逓倍して送信してもよい。
【０４０８】
制御部１５０Ｅは、送電系コイルＳＣに供給される電圧ＶＳの位相φｖｓおよび受電系コイルＪＣに流れる電流ＩＪの位相φｉｊを検出し、それらの位相差Δφｊが所定の目標値φｍｊとなるように、受電系コイルＪＣの共振周波数ｆｊを可変する。
【０４０９】
すなわち、制御部１５０Ｅは、電流検出センサＳＥ２、位相受信部２４１、位相検出部２４２を有する。
【０４１０】
電流検出センサＳＥ２は、二次側共振コイル２１に流れる電流Ｉｊを検出する。電流検出センサＳＥ２として、ホール素子、磁気抵抗素子、または検出コイルなどを用いることが可能である。電流検出センサＳＥ２は、例えば電流Ｉｊの波形に応じた電圧信号を出力する。
【０４１１】
位相受信部２４１は、位相送信部１４５から送信された位相φｖｓについての情報を受信し、その情報を出力する。位相送信部１４５において電圧信号を逓倍した場合には、位相受信部２４１において元に戻すために分周を行う。位相受信部２４１は、例えば、電圧Ｖｓに応じた電圧信号を出力する。
【０４１２】
位相検出部２４２は、電流検出センサＳＥ２からの出力に基づいて、二次側共振コイル２１に流れる電流Ｉｊの位相φｉｊを検出する。位相検出部２４２は、例えば、電流Ｉｊの波形に応じた電圧信号を出力する。この場合には、位相検出部２４２は、電流検出センサＳＥ２の出力をそのまま出力してもよい。したがって、電流検出センサＳＥ２が位相検出部２４２を兼ねるようにすることも可能である。
【０４１３】
以下において、図２８を用いてさらに詳しく説明する。なお、図２８において、図２５に示した要素と同じ機能を有する要素には、同じ符号を付して説明を省略しまたは簡略化することがある。
【０４１４】
図２８は、実施の形態１の第３変形例の電力伝送システムの制御部の構成の例を示す図である。
【０４１５】
図２８において、電力伝送システム（電力伝送装置）５００Ｂは、送電装置８０Ｅおよび受電器１００Ｅを有する。
【０４１６】
送電装置８０Ｅは、交流電源１、一次側コイル１１および一次側共振コイル１２を含む送電系コイルＳＣ、および共振周波数制御部ＣＴｓなどを備える。
【０４１７】
受電器１００Ｅは、二次側共振コイル２１および二次側コイル２２を含む受電系コイルＪＣ、および共振周波数制御部ＣＴｊなどを備える。
【０４１８】
送電側の共振周波数制御部ＣＴｓは、位相比較部１５１Ｅ、制御部１５２Ｅ、及びブリッジ型平衡回路１６０Ｅを備える。位相比較部１５１Ｅは、位相検出部又は第２位相検出部の一例である。制御部１５２Ｅは、共振周波数制御部又は第２共振周波数制御部の一例である。ブリッジ型平衡回路１６０Ｅは、ブリッジ回路又は第２ブリッジ回路の一例である。
【０４１９】
位相比較部１５１Ｅは、電流検出センサＳＥ１で検出された電流Ｉｓの位相φｉｓと、交流電源１の電圧Ｖｓの位相φｖｓとを比較し、それらの差である位相差Δφｓを出力する。
【０４２０】
制御部１５２Ｅは、位相差Δφｓの目標値φｍｓを設定して記憶する。したがって、制御部１５２Ｅには目標値φｍｓを記憶するための内部メモリが設けられる。目標値φｍｓとして、後で述べるように、例えば、「−π」、または「−πに適当な補正値ａを加えた値」などが設定される。
【０４２１】
なお、目標値φｍｓの設定は、予め記憶された１つまたは複数のデータの中から選択することにより行ってもよく、またＣＰＵやキーボードなどからの指令によって行われるようにしてもよい。
【０４２２】
制御部１５２Ｅは、位相比較部１５１Ｅの出力する位相差Δφｓと、ブリッジ型平衡回路１６０Ｅから入力されるゲート信号Ｇａｔｅとに基づき、位相差が目標値φｍｓになるように、ブリッジ型平衡回路１６０Ｅに含まれる４つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を駆動するための駆動信号を生成し、出力する。なお、目標値φｍｓは、目標となる位相差Δφｓに対して正負が逆になるように設定されるので、位相差Δφｓと目標値φｍｓとの絶対値が一致したときに、位相差Δφｓと目標値φｍｓとの和は０となる。
【０４２３】
ブリッジ型平衡回路１６０Ｅは、制御部１５２Ｅから入力される制御信号に基づき、位相比較部１５１Ｅの出力する位相差が目標値φｍｓになるように、コイル１２Ａの共振周波数をずらす。なお、ブリッジ型平衡回路１６０Ｅの回路構成と動作については、図２９乃至図３２を用いて後述する。
【０４２４】
受電側の共振周波数制御部ＣＴｊは、目標値設定部２４３、位相比較部２５１、制御部２５２、及びブリッジ型平衡回路２６０を備える。ブリッジ型平衡回路２６０は、第１ブリッジ回路の一例である。位相比較部２５１は、第１位相検出部の一例である。制御部２５２は、第１共振周波数制御部の一例である。
【０４２５】
制御部２５２は、位相差Δφｊの目標値φｍｊを設定して記憶する。目標値φｍｊとして、後で述べるように、例えば、制御部３１０Ｅにおける目標値φｍｓに「−π／２」を加算した値が設定される。つまり目標値φｍｊとして、「−３π／２」が設定される。または、それに適当な補正値ｂを加えた値などが設定される。なお、目標値φｍｊの設定方法などについては、目標値φｍｓの場合と同様である。
【０４２６】
受電側の共振周波数制御部ＣＴｊの各部の構成および動作は、上に述べた送電側の共振周波数制御部ＣＴｓの各部の構成および動作と同様である。
【０４２７】
なお、電力伝送システム５００Ａ、５００Ｂにおける制御部３１０Ｅ、制御部１５０Ｅ、共振周波数制御部ＣＴｓ，ＣＴｊなどは、ソフトウエアまたはハードウエアにより、またはそれらの組み合わせにより、実現することが可能である。例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリ、その他の周辺素子などよりなるコンピュータを用い、適当なコンピュータプログラムをＣＰＵに実行させてもよい。その場合に、適当なハードウエア回路を併用すればよい。
【０４２８】
図２９は、ブリッジ型平衡回路１６０Ｅの回路構成を示す図である。
【０４２９】
ブリッジ型平衡回路１６０Ｅは、端子１６１、１６２、コンパレータ１６３、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、抵抗器Ｒ２、Ｒ３、及びコンデンサＣ３を含む。
【０４３０】
スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、Ｈブリッジ型に接続されており、スイッチＳＷ１とＳＷ２の中点をノードＮ１、スイッチＳＷ３とＳＷ４の中点をＮ２とする。また、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３は、端子１６１に接続されており、スイッチＳＷ２とＳＷ４は、端子１６２に接続されている。
【０４３１】
ノードＮ１には抵抗器Ｒ２を介して、抵抗器Ｒ３とコンデンサＣ３の一端が接続されている。抵抗器Ｒ３とコンデンサＣ３は互いに並列に接続されている。なお、抵抗器Ｒ３とコンデンサＣ３の他端は接地されている。
【０４３２】
スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、制御部１５２Ｅから入力される制御信号によってオン／オフが制御される。
【０４３３】
端子１６１は、キャパシタ１２Ｂの一端（図２９中の右側の端子）に接続されている。キャパシタ１２Ｂの他端（図２９中の左側の端子）は、コイル１２Ａの一端（図２９中の上側の端子）接続されている。端子１６２は、コイル１２Ａの他端（図２９中の下側の端子）に接続されている。
【０４３４】
コンパレータ１６３は、非反転入力端子が端子１６２と、スイッチＳＷ２及びＳＷ４との間に接続されており、反転入力端子が接地されている。コンパレータ１６３の非反転入力端子には、コイル１２Ａに流れるコイル電流ＩＣＯＩＬを表す電圧値が入力される。
【０４３５】
また、コンパレータ１６３の出力端子は制御部１５２Ｅに接続されており、コンパレータ１６３は、非反転入力端子に入力される。コンパレータ１６３は、コイル電流ＩＣＯＩＬを表す電圧値と、接地電位との比較結果を表すゲート信号Ｇａｔｅを制御部１５２Ｅに入力する。
【０４３６】
このようなブリッジ型平衡回路１６０Ｅは、制御部１５２Ｅからスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４に入力される制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のディーティ比が５０％で、かつ、制御信号ＳＷ１及びＳＷ４と制御信号ＳＷ２及びＳＷ３との位相差が、１８０度である場合に、位相比較部１５１Ｅの出力が零になるように、制御を行う。
【０４３７】
ただし、本実施の形態では、ブリッジ型平衡回路１６０Ｅの平衡動作点をずらすことにより、位相比較部１５１Ｅの出力が目標値φｍｓになるように、コイル１２Ａの共振周波数をずらす。
【０４３８】
なお、図２９には、ブリッジ型平衡回路１６０Ｅの回路構成を示すが、ブリッジ型平衡回路２６０（図２５及び図２８参照）の回路構成も同様である。ブリッジ型平衡回路２６０の場合は、キャパシタ１２Ｂとコイル１２Ａの代わりに、コンデンサ２２２と二次側共振コイル２２が接続され、制御部２５２から出力される制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４によって、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４が駆動される。このため、ここでは、ブリッジ型平衡回路２６０の回路構成の図面は省略する。
【０４３９】
図３０乃至図３２は、実施の形態１の第３変形例のブリッジ型平衡回路１６０Ｅを駆動する制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４の波形を示す図である。
【０４４０】
図３０には、ゲート信号Ｇａｔｅと制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４を示す。図３０に示すゲート信号Ｇａｔｅは、コイル１２Ａに流れる所定の共振周波数のコイル電流ＩＣＯＩＬの正弦波形をＨレベル（'１'）とＬレベル（'０'）に２値化した信号レベルを有する。このため、ゲート信号Ｇａｔｅは、デューティ比が５０％の信号でなる。
【０４４１】
制御部１５２Ｅは、位相シフタ（Phase Shifter）回路を含んでおり、Ｇａｔｅ信号の位相を９０度遅延させた制御信号ＳＷ２及びＳＷ３と、制御信号ＳＷ２及びＳＷ３をそれぞれ反転させた制御信号ＳＷ１及びＳＷ４とを出力する。
【０４４２】
図３０に示す制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４は、ゲート信号Ｇａｔｅと同様にディーティ比が５０％で、かつ、制御信号ＳＷ１及びＳＷ４と制御信号ＳＷ２及びＳＷ３との位相差が、１８０度の場合のものである。これは、位相比較部１５１Ｅの出力が零になるように、制御が行われている場合の制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４を表している。
【０４４３】
ブリッジ型平衡回路１６０Ｅは、制御信号ＳＷ１及びＳＷ４に基づいてスイッチ素子ＳＷ１及びＳＷ４のオン／オフを同時に制御するとともに、制御信号ＳＷ２及びＳＷ３に基づいてスイッチ素子ＳＷ２及びＳＷ２のオン／オフをスイッチ素子ＳＷ１及びＳＷ４とは逆相で同時に制御することにより、制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のデューティ比又は位相によって定まる平衡動作点に収束する回路である。
【０４４４】
実施の形態１では、制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のデューティ比が５０％である場合は、デューティ比が５０％の制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４によって実現される平衡動作点にブリッジ型平衡回路１６０Ｅの動作点が収束することにより、位相比較部１５１Ｅの出力が零になる。
【０４４５】
また、制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のデューティ比が５０％±Δ％（Δ≠０％）である場合は、デューティ比が５０％±Δ％の制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４によって実現される平衡動作点にブリッジ型平衡回路１６０Ｅの動作点が収束する。デューティ比が５０％±Δ％である場合の平衡動作点は、デューティ比が５０％である場合の平衡動作点とは異なる。
【０４４６】
実施の形態１では、制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のデューティ比を５０％±Δ％に設定するして平衡動作点をずらすことにより、位相比較部１５１Ｅの出力が目標値φｍｓになるように制御を行う。
【０４４７】
図３１には、ゲート信号Ｇａｔｅに対して、位相差を固定しつつ、デューティ比を変更した制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４の波形を示す。
【０４４８】
図３１の右側に拡大して示すように、制御部１５２Ｅは、制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のデューティ比を変更する。この結果、ブリッジ型平衡回路１６０Ｅのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフの期間の比率が変わり、コイル１２Ａの共振周波数をずらすことができる。本実施の形態では、位相比較部１５１Ｅの出力が目標値φｍｓになるように、制御部１５２Ｅが制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のデューティ比を変更する。
【０４４９】
また、図３２には、ゲート信号Ｇａｔｅに対して、デューティ比を５０％に固定しつつ、位相差を変更した制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４の波形を示す。
【０４５０】
図３２の右側に拡大して示すように、制御部１５２Ｅは、制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４の位相を変更する。この結果、ブリッジ型平衡回路１６０Ｅのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフのタイミングが変わり、コイル１２Ａの共振周波数をずらすことができる。本実施の形態では、位相比較部１５１Ｅの出力が目標値φｍｓになるように、制御部１５２Ｅが制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のデューティ比を変更する。
【０４５１】
本実施の形態では、制御部１５２Ｅは、ゲート信号Ｇａｔｅに対する制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４のデューティ比又は位相差を変更することにより、上述のように位相比較部１５１Ｅの出力が零になる動作点から、位相比較部１５１Ｅの出力が目標値φｍｓになる動作点に移行するように制御を行う。
【０４５２】
以上のように、共振条件を変更することにより、共振周波数を変更することができ、複数の受電器がある場合に、電力の配分を調整することができる。
【０４５３】
＜実施の形態２＞
実施の形態２は、実施の形態１の図１３のフローの一部を変形したものである。
【０４５４】
図３３は、実施の形態２の送電器３００と受電器１００が実行する処理を示すフローチャートである。送電器３００と受電器１００の構成は、実施の形態１の送電器３００と受電器１００とそれぞれ同様であるため、ここでは実施の形態１の説明を援用する。
【０４５５】
また、図３３に示すステップＳ１からステップＳ１９は、図１３に示すステップＳ１からステップＳ１９と同様である。図３３に示すフローチャートは、図１３に示すフローチャートに、ステップＳ２０及びＳ２１を追加したものである。このため、実施の形態１と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０４５６】
図３３に示すフローチャートでは、ステップＳ１３で送電器３００の制御部３１０が受電電力の過剰な受電器１００と、受電電力が不足している受電器１００との両方が存在している（Ｓ１３：ＹＥＳ）と判定すると、フローをステップＳ２０に進行させる。
【０４５７】
送電器３００は、受電電力が過剰な受電器１００が１つであるかどうかを判定する（ステップＳ２０）。
【０４５８】
送電器３００は、受電電力が過剰な受電器１００が１つである（Ｓ２０：ＹＥＳ）であると判定すると、フローをステップＳ１４に進行させる。この後は、実施の形態１のフローと同様の処理が行われる。
【０４５９】
また、送電器３００は、受電電力が過剰な受電器１００が１つではない（Ｓ２０：ＮＯ）と判定すると、送電電力を所定電力だけ低下させる（ステップＳ２１）。受電電力が過剰な受電器１００が複数ある場合に、送電電力を低下させることにより、すべての受電器１００のバランスが改善される場合があるからである。
【０４６０】
送電器３００は、ステップＳ２１の処理が終了すると、フローをステップＳ１１にリターンする。
【０４６１】
従って、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、効率的に受電器を充電できる、電力伝送システム５００、及び、送電器３００を提供することができる。
【０４６２】
また、受電電力の過剰な受電器１００と、受電電力が不足している受電器１００との両方が存在しており、かつ、受電電力が過剰な受電器１００が複数ある場合に、送電電力を低下させることにより、すべての受電器１００のバランスを改善することができる。
【０４６３】
図３４は、実施の形態２の電力伝送システム５００及び送電器３００による受電器１００の受電電力の調整の様子を示す図である。
【０４６４】
図３４の（Ａ）では、図１４の（Ｃ）と同様に、受電器１００Ａの規格化受電電力は下限値より低く、受電器１００Ｂの規格化受電電力は下限値と上限値との間であり、受電器１００Ｃの規格化受電電力は、上限値よりも高い。すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂは、受電電力が適正であり、受電器１００Ｃは、受電電力が過剰である。
【０４６５】
このような状態では、図３３に示すフローのステップＳ１３でＹＥＳと判定され、ステップＳ２０でＹＥＳと判定され、さらにステップＳ１４でＹＥＳと判定されて、ステップＳ１５で受電器１００Ｃのデューティ比が低下される。
【０４６６】
図３４の（Ａ）に示す状態から受電器１００Ｃのデューティ比が低下された状態を図３４の（Ｂ）に示す。なお、図３４（Ｂ）では、送電電力は第３レベルに維持される。
【０４６７】
図３４の（Ｂ）では、図３４の（Ａ）と比べて、受電器１００Ａの規格化受電電力は変化せず、受電器１００Ｂの規格化受電電力は増大し、受電器１００Ｃの規格化受電電力が低下している。
【０４６８】
図３４の（Ｂ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力は下限値よりも小さく、受電器１００Ｂの規格化受電電力は上限値よりも大きく、受電器１００Ｃの規格化受電電力も上限値よりも大きい。
【０４６９】
すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂ及び１００Ｃは、受電電力が過剰である。
【０４７０】
この場合には、図３３に示すフローのステップＳ１３でＹＥＳと判定され、ステップＳ２０でＮＯと判定され、さらにステップＳ２１で送電電力が所定電力だけ低下される。
【０４７１】
図３４の（Ｂ）に示す状態から送電電力が所定電力だけ低下された状態を図３４の（Ｃ）に示す。なお、図３４（Ｃ）では、送電電力は第２レベルに低下されている。
【０４７２】
図３４の（Ｃ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力は下限値より低く、受電器１００Ｂの規格化受電電力は、上限値よりも高く、受電器１００Ｃの規格化受電電力は下限値と上限値との間である。すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂは、受電電力が過剰であり、受電器１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０４７３】
このような状態では、図３３に示すフローのステップＳ１３でＹＥＳと判定され、ステップＳ２０でＹＥＳと判定され、さらにステップＳ１４でＹＥＳと判定されて、ステップＳ１５で受電器１００Ｂのデューティ比が低下される。
【０４７４】
図３４の（Ｃ）に示す状態から受電器１００Ｂのデューティ比が低下された状態を図３４の（Ｄ）に示す。なお、図３４（Ｄ）では、送電電力は第２レベルに維持される。
【０４７５】
図３４の（Ｄ）では、受電器１００Ｃの規格化受電電力は下限値と上限値との間である。すなわち、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０４７６】
従って、送電器３００の送電電力と、受電器１００Ｂ及び１００Ｃのデューティ比とを調整することにより、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃのすべてを同時に充電できる状態にすることができた。
【０４７７】
＜実施の形態３＞
実施の形態３は、実施の形態１の図１３のフローの一部を変形したものである。
【０４７８】
図３５は、実施の形態３の送電器３００と受電器１００が実行する処理を示すフローチャートである。送電器３００と受電器１００の構成は、実施の形態１の送電器３００と受電器１００とそれぞれ同様であるため、ここでは実施の形態１の説明を援用する。
【０４７９】
また、図３５に示すステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１４〜Ｓ１９は、それぞれ、図１３に示すステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１４〜Ｓ１９と同様である。
【０４８０】
図３５に示すフローチャートは、図１３に示すフローチャートに、ステップＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ３０、Ｓ３２、及びＳ３３を追加したものである。このため、実施の形態１と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０４８１】
また、実施の形態３では、電力データは、第１電力データと第２電力データを有する。第１電力データは、受電電力が過剰であるか、適正であるか、又は、不足しているかを表すデータに加えて、受電電力を表すデータを含む。第２電力データは、定格出力（定格電力）を表すデータを含む。
【０４８２】
また、前提条件として、受電器１００のメモリ１５４には、定格出力（定格電力）を表すデータが格納されている。
【０４８３】
送電器３００は、送電を開始する前に、各受電器１００の定格出力を表すデータを収集する（ステップＳ３０）。より具体的には、送電器３００は、受電器１００に定格出力を表すデータの送信を要求し、受電器１００から定格出力を表すデータを収集する（ステップＳ３０）。定格出力を表すデータは、第２電力データであり、電力データの一部である。
【０４８４】
受電器１００は、送電器３００から定格出力を表すデータの送信が要求されると、メモリ１５４に格納された定格出力を表すデータを送電器３００に送信する（ステップＳ１Ａ）。
【０４８５】
送電器３００は、受電器１００から定格出力を表すデータを収集し終えると、送電を開始する（送電開始）。
【０４８６】
受電器１００は、受電したかどうかを判定する（ステップＳ１Ｂ）。ステップＳ１Ｂの処理は、受電を検出するまで繰り返し実行される。受電器１００は、例えば、二次側共振コイル１１０の電圧を検出することにより、受電したかどうかを判定すればよい。
【０４８７】
受電器１００は、受電した（Ｓ１Ｂ：ＹＥＳ）と判定すると、第１電力データ及び過剰度合データを生成するとともに、バッテリ２２０の充電率を検出する（ステップＳ１Ｃ）。
【０４８８】
送電器３００は、受電器１００から第１電力データ、過剰度合データ、及び充電率データを収集する（ステップＳ１１）。
【０４８９】
受電器１００は、ステップＳ１Ｃで生成した第１電力データと、検出した充電率を表す充電率データとを送電器３００に送信し（ステップＳ２）、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させる調整指令を受信したかどうかを判定する（ステップＳ３）。
【０４９０】
送電器３００は、受電器１００から受信した充電率データに基づき、各受電器１００が満充電であるかどうかを判定し（ステップＳ１２）、ステップＳ１２で満充電ではないと判定すると、フローをステップＳ３２に進行させる。
【０４９１】
送電器３００は、各受電器１００の定格電力及び受電電力の電力差を求め、さらに、複数の受電器１００の電力差のうちの最大値と最小値との差分を演算する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の演算は、送電器３００の主制御部３２０が実行する。主制御部３２０は、電力差演算部の一例である。なお、定格電力（定格出力）は、ステップＳ３０で送電器３００が収集しており、受電電力は、ステップＳ１１で収集する第１電力データに含まれている。
【０４９２】
次いで、送電器３００は、ステップＳ３２で演算した最大値と最小値との差分が所定値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ３３）。
【０４９３】
送電器３００は、ステップＳ３２で演算した最大値と最小値との差分が所定値以上である（Ｓ３３：ＹＥＳ）と判定すると、フローをステップＳ１４に進行させる。
【０４９４】
また、送電器３００は、ステップＳ３２で演算した最大値と最小値との差分が所定値以上ではない（Ｓ３３：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１６に進行させる。
【０４９５】
以降、実施の形態１と同様の処理が行われる。
【０４９６】
従って、効率的に受電器を充電できる、電力伝送システム５００、及び、送電器３００を提供することができる。
【０４９７】
また、図３５に示す実施の形態３の処理によれば、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ１４、及びＳ１５を経て、ステップＳ１１にリターンするループ処理を繰り返し実行することにより、ステップＳ３２で演算した最大値と最小値との差分が所定値未満に収まるように、受電器１００のデューティ比を低下させる。
【０４９８】
そして、ステップＳ３２で演算した最大値と最小値との差分が所定値未満に収まってから、ステップＳ１６で送電器３００の出力を調整する。
【０４９９】
このため、すべての受電器１００で受電しきれないほどの送電電力を送電器３００が出力することが抑制され、送電器３００から出力する送電電力の損失を低減することができる。
【０５００】
なお、ステップＳ１１において、送電器３００が各受電器１００の定格電力及び受電電力の電力差を表す電力データを受信し、ステップＳ３２において、ステップＳ１１で受信した複数の電力データが表す複数の電力差のうちの最大値と最小値との差分を演算するようにしてもよい。
【０５０１】
図３６は、実施の形態３の電力伝送システム５００及び送電器３００による受電器１００の受電電力の調整の様子を示す図である。図３６では、実施の形態１及び２と同様に、３つの受電器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを用いて説明する。
【０５０２】
図３６の（Ａ）では、受電器１００Ａの規格化受電電力が最も低く、受電器１００Ｂの規格化受電電力が中間の値であり、受電器１００Ｃの規格化受電電力が最も高い。
【０５０３】
受電器１００Ａ及び１００Ｂの規格化受電電力は、ともに下限値より低く、受電器１００Ｃの規格化受電電力は、下限値である。すなわち、受電器１００Ａ及び１００Ｂは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０５０４】
なお、図３６（Ａ）に示す状態は、送電器３００による送電を開始した直後であり、送電電力は、所定の低い値である。このため、送電電力は第１レベルである。
【０５０５】
このような状態では、図３５に示すフローのステップＳ３３でＹＥＳと判定され、ステップＳ１４でＹＥＳと判定され、ステップＳ１５で受電器１００Ｃのデューティ比が低下される。図３６の（Ａ）に示す状態から受電器１００Ｃのデューティ比が低下された状態を図３６の（Ｂ）に示す。なお、図３６（Ｄ）では、送電電力は第１レベルに維持される。
【０５０６】
なお、図３６の（Ｂ）に示す状態では、受電器１００Ａの定格電力及び受電電力の電力差と、受電器１００Ｂの定格電力及び受電電力の電力差との差分は、ステップＳ３３の判定で用いられる所定値未満に収まっていることとする。
【０５０７】
図３６の（Ｂ）では、図３６の（Ａ）と比べて、受電器１００Ａ及び１００Ｂの規格化受電電力が増大し、受電器１００Ｃの規格化受電電力が低下している。
【０５０８】
図３６の（Ｂ）では、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃの規格化受電電力は、すべて下限値よりも小さい。すなわち、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃは、受電電力が不足している。
【０５０９】
フローがステップＳ１１にリターンし、ステップＳ３３でＮＯと判定されると、ステップＳ１６で送電器３００の送電電力が第１レベルから所定電力だけさらに増大される。図３６の（Ｂ）に示す状態から送電電力が増大された状態を図３６の（Ｃ）に示す。図３６の（Ｃ）では、送電電力は第２レベルである。
【０５１０】
図３６の（Ｃ）に示す状態では、受電器１００Ａの規格化受電電力は、下限値より低く、受電器１００Ｂ及び１００Ｃの規格化受電電力は、下限値と上限値との間にある。すなわち、受電器１００Ａは、受電電力が不足しており、受電器１００Ｂ及び１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０５１１】
このような状態では、図３５に示すフローのステップＳ３３でＮＯと判定され、ステップＳ１６で送電器３００の送電電力が第２レベルから所定電力だけさらに増大される。図３６の（Ｃ）に示す状態から送電電力が増大された状態を図３６の（Ｄ）に示す。図３６の（Ｄ）では、送電電力は第３レベルである。
【０５１２】
図３６の（Ｄ）に示す状態では、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃの規格化受電電力は、すべて下限値と上限値との間にある。すなわち、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃは、受電電力が適正である。
【０５１３】
従って、送電器３００の送電電力と、受電器１００Ｃのデューティ比とを調整することにより、受電器１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃのすべてを同時に充電できる状態にすることができた。
【０５１４】
以上、本発明の例示的な実施の形態の電力伝送システム、及び、送電器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。
【符号の説明】
【０５１５】
１００、１００Ａ、１００Ｂ  受電器
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ  二次側共振コイル
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ  整流回路
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ  スイッチ
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ  平滑キャパシタ
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ  制御部
１５１  主制御部
１５２  通信部
１５３  駆動制御部
１５４  メモリ
１６０Ａ、１６０Ｂ  出力端子
１７０Ａ、１７０Ｂ  アンテナ
２００Ａ、２００Ｂ  電子機器
３００  送電器
１１  一次側コイル
１２  一次側共振コイル
１３  整合回路
１４  キャパシタ
３１０  制御部
３２０  主制御部
３３０  通信部
３４０  判定部
３５０  指令出力部
３６０  メモリ
５００  電力伝送システム
【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】
2017061030.tif 000022
【図２０】
2017061030.tif 000023
【図２１】
2017061030.tif 000024
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2017061030.tif 000027
【図２５】
2017061030.tif 000028
【図２６】
2017061030.tif 000029
【図２７】
2017061030.tif 000030
【図２８】
2017061030.tif 000031
【図２９】
2017061030.tif 000032
【図３０】
2017061030.tif 000033
【図３１】
2017061030.tif 000034
【図３２】
2017061030.tif 000035
【図３３】
2017061030.tif 000036
【図３４】
2017061030.tif 000037
【図３５】
2017061030.tif 000038
【図３６】
2017061030.tif 000039
【国際調査報告】
2017061030.tif 000040
2017061030.tif 000041
2017061030.tif 000042
2017061030.tif 000043