(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を無線で受信する複数のターゲット装置を検出するステップと、
前記複数のターゲット装置の内の１つ以上に送信する電力に基づくか、又は前記複数のターゲット装置の内の１つ以上の識別子（ＩＤ）情報に基づくか、又はその両方に基づいて、複数のソース共振部からいずれか１つのソース共振部を選択するステップと、
前記選択されたソース共振部を用いてターゲット装置に電力を無線で送信するステップとを有し、
前記選択するステップは、第１ソース共振部に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１と、第２ソース共振部に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２を確認するステップと、
前記電力Ｐ２より前記電力Ｐ１が予め設定された値よりも大きければ、前記第１ソース共振部を選択し、前記電力Ｐ１より前記電力Ｐ２が前記予め設定された値よりも大きければ、前記第２ソース共振部を選択するステップと、を含むことを特徴とする無線電力送信の制御方法。
【請求項２】
前記複数のターゲット装置を検出するステップは、ウェイクアップリクエスト信号をブロードキャストするステップと、
前記複数のターゲット装置の内の１つ以上から前記ウェイクアップリクエスト信号に応答する１つ以上の応答信号を受信するステップとを含み、
前記１つ以上の応答信号は、当該ターゲット装置の識別子（ＩＤ）情報、又は当該ターゲット装置で用いられる電力に関する情報、又はその両方を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項３】
前記複数のターゲット装置を検出するステップは、複数のソース共振部を用いてウェイクアップリクエスト信号をブロードキャストするステップと、
前記複数のターゲット装置から前記ウェイクアップリクエスト信号に応答する１つ以上の応答信号を受信するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項４】
前記選択するステップは、前記複数のソース共振部の内から前記複数のターゲット装置の内の１つ以上に送信する電力が最も大きいソース共振部を選択するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項５】
前記第１ターゲット装置の共振器である第１ターゲット共振器及び前記第２ターゲット装置の共振器である第２ターゲット共振器は、サイズ又はコイルの巻数が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項６】
前記選択するステップは、前記複数のソース共振部の内から前記複数のターゲット装置の内の１つ以上に対するカップリングファクターが最も大きいソース共振部を選択するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項７】
前記選択するステップは、第１ソース共振部に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１と、第２ソース共振部に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２を確認するステップと、
前記電力Ｐ１と前記電力Ｐ２との差が予め設定された値以下であれば、前記第１及び第２ターゲット装置の内の１つ以上に対するカップリングファクターを確認するステップと、
前記第１ソース共振部及び前記第２ソース共振部の内から前記カップリングファクターがより大きいソース共振部を選択するステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項８】
前記選択するステップは、第１ソース共振部に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１と、第２ソース共振部に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２を確認するステップと、
前記電力Ｐ１と前記電力Ｐ２の差が予め設定された値以下であれば、前記第１ソース共振部及び前記第２ソース共振部を交互にターンオン又はターンオフさせるステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項９】
前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置の電力受信が終了すると、前記選択されたソース共振部をターンオフさせるステップと、
前記複数のソース共振部の内の前記ターゲット装置から電力を無線で受信する低電力デバイスに隣接するソース共振部をターンオンさせるステップとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項１０】
前記選択されたソース共振部から前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置に無線で送信される電力は、前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置で用いられる電力か、又は前記低電力デバイスで用いられる電力、又はその両方に基づいて決定されることを特徴とする請求項９に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項１１】
前記選択するステップは、前記選択されたソース共振部をターンオンさせるステップと、
前記選択されたソース共振部以外の１つ以上のソース共振部をターンオフさせるステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信の制御方法。
【請求項１２】
電力を無線で受信する複数のターゲット装置を検出する検出部と、
前記複数のターゲット装置の１つ以上に送信する電力、又は前記複数のターゲット装置の内の１つ以上の識別子（ＩＤ）情報に基づくか、又はその両方に基づいて、複数のソース共振部からいずれか１つのソース共振部を選択する制御部と、
前記選択されたソース共振部を用いてターゲット装置に電力を無線で送信する電力送信部とを備え、
前記制御部は、第１ソース共振部に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１と、第２ソース共振部に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２を確認する第１プロセッサと、
前記電力Ｐ２より前記電力Ｐ１が予め設定された値よりも大きければ前記第１ソース共振部を選択し、前記電力Ｐ１より前記電力Ｐ２が前記予め設定された値よりも大きければ前記第２ソース共振部を選択する第２プロセッサとを含むことを特徴とする無線電力送信装置。
【請求項１３】
前記検出部は、ウェイクアップリクエスト信号をブロードキャストし、前記複数のターゲット装置の内の１つ以上から前記ウェイクアップリクエスト信号に応答する１つ以上の応答信号を受信する通信部を含み、
前記応答信号の内の１つ以上は、当該ターゲット装置の識別子（ＩＤ）情報、又は当該ターゲット装置で用いられる電力に関する情報、又はその両方を含むことを特徴とする請求項１２に記載の無線電力送信装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記複数のソース共振部の内から前記複数のターゲット装置の内の１つに送信する電力が最も大きいソース共振部、又は前記複数のターゲット装置の内の１つに対するカップリングファクターが最も大きいソース共振部を選択することを特徴とする請求項１２に記載の無線電力送信装置。
【請求項１５】
前記制御部の第２プロセッサは、前記電力Ｐ１と前記電力Ｐ２との差が前記設定された値以下であれば、前記第１及び第２ターゲット装置の内の１つに対するカップリングファクターを確認し、前記第１ソース共振部及び前記第２ソース共振部のうち前記カップリングファクターがより大きいソース共振部を選択することを特徴とする請求項１４に記載の無線電力送信装置。
【請求項１６】
前記第２プロセッサは、前記電力Ｐ１と前記電力Ｐ２との差が予め設定された値以下であれば、前記第１ソース共振部及び前記第２ソース共振部をターンオン又はターンオフさせることを特徴とする請求項１５に記載の無線電力送信装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置の電力受信が終了すると、前記選択されたソース共振部をターンオフさせ、前記複数のソース共振部の内の前記ターゲット装置から電力を無線で受信する低電力デバイスに隣接するソース共振部をターンオンさせることを特徴とする請求項１２に記載の無線電力送信装置。
【請求項１８】
前記選択されたソース共振部から前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置に無線で送信される電力は、前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置で用いられる電力、又は前記低電力デバイスで用いられる電力、又はその両方に基づいて決定されることを特徴とする請求項１７に記載の無線電力送信装置。
【請求項１９】
前記制御部は、前記低電力デバイスの電力受信が終了すると、前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置で用いられる電力、又は前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置で受信された電力、又はその両方に基づいて前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置に無線で送信する電力を制御することを特徴とする請求項１８に記載の無線電力送信装置。
【請求項２０】
前記電力送信部は、複数のソース共振部を含み、
前記複数のソース共振部の内の１つ以上は、アレイ状に配列される複数の共振器を含むことを特徴とする請求項１２に記載の無線電力送信装置。
【請求項２１】
前記複数のソース共振部のそれぞれは、ソース共振部識別子によって区分され、
前記制御部は、前記複数のソース共振部のソース共振部識別子を用いて前記複数のターゲット装置の位置を認識することを特徴とする請求項２０に記載の無線電力送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、無線電力送信の制御方法、及び無線電力送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線電力は、電磁結合によって無線電力送信装置から無線電力受信装置に伝えられるエネルギーを意味する。
したがって、無線電力送信システムは、電力を無線で送信するソース装置と電力を無線で受信するターゲット装置を含む。
ここで、ソース装置は無線電力送信装置と称する。また、ターゲット装置は無線電力受信装置と称する。
【０００３】
ソース装置は、ソース共振器を備え、ターゲット装置はターゲット共振器を備える。
ソース共振器とターゲット共振器との間に電磁結合又は共振カップリングが形成される。無線環境の特性上、ソース共振器及びターゲット共振器の間の距離が時間によって変わる可能性が高く、両共振器の整合条件も変化し得る。
これにより電力送信の効率が減少することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来の無線電力送信システムを鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、複数の無線電力受信装置へ効率的に電力を送信することのできる無線電力送信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば無線電力送信の制御方法は、電力を無線で受信する複数のターゲット装置を検出するステップと、前記複数のターゲット装置の内の１つ以上に送信する電力に基づくか、又は前記複数のターゲット装置の内の１つ以上の識別子（ＩＤ）情報に基づくか、又はその両方に基づいて、複数のソース共振部からいずれか１つのソース共振部を選択するステップと、前記選択されたソース共振部を用いてターゲット装置に電力を無線で送信するステップとを有し、前記選択するステップは、第１ソース共振部に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１と、第２ソース共振部に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２を確認するステップと、前記電力Ｐ２より前記電力Ｐ１が予め設定された値よりも大きければ、前記第１ソース共振部を選択し、前記電力Ｐ１より前記電力Ｐ２が前記予め設定された値よりも大きければ、前記第２ソース共振部を選択するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００６】
前記複数のターゲット装置を検出するステップは、ウェイクアップリクエスト信号をブロードキャストするステップと、前記複数のターゲット装置の内の１つ以上から前記ウェイクアップリクエスト信号に応答する１つ以上の応答信号を受信するステップとを含み、前記１つ以上の応答信号は、当該ターゲット装置の識別子（ＩＤ）情報、又は当該ターゲット装置で用いられる電力に関する情報、又はその両方を含むことが好ましい。
前記複数のターゲット装置を検出するステップは、複数のソース共振部を用いてウェイクアップリクエスト信号をブロードキャストするステップと、前記複数のターゲット装置から前記ウェイクアップリクエスト信号に応答する１つ以上の応答信号を受信するステップと、を含むことが好ましい。
前記選択するステップは、前記複数のソース共振部の内から前記複数のターゲット装置の内の１つ以上に送信する電力が最も大きいソース共振部を選択するステップを含むことが好ましい。
前記第１ターゲット装置の共振器である第１ターゲット共振器及び前記第２ターゲット装置の共振器である第２ターゲット共振器は、サイズ又はコイルの巻数が互いに異なることが好ましい。
前記選択するステップは、前記複数のソース共振部の内から前記複数のターゲット装置の内の１つ以上に対するカップリングファクターが最も大きいソース共振部を選択するステップを含むことが好ましい。
【０００７】
前記選択するステップは、第１ソース共振部に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１と、第２ソース共振部に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２を確認するステップと、前記電力Ｐ１と前記電力Ｐ２との差が予め設定された値以下であれば、前記第１及び第２ターゲット装置の内の１つ以上に対するカップリングファクターを確認するステップと、前記第１ソース共振部及び前記第２ソース共振部の内から前記カップリングファクターがより大きいソース共振部を選択するステップとを含むことが好ましい。
前記選択するステップは、第１ソース共振部に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１と、第２ソース共振部に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２を確認するステップと、前記電力Ｐ１と前記電力Ｐ２の差が予め設定された値以下であれば、前記第１ソース共振部及び前記第２ソース共振部を交互にターンオン又はターンオフさせるステップとを含むことが好ましい。
前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置の電力受信が終了すると、前記選択されたソース共振部をターンオフさせるステップと、前記複数のソース共振部の内の前記ターゲット装置から電力を無線で受信する低電力デバイスに隣接するソース共振部をターンオンさせるステップとをさらに有することが好ましい。
前記選択されたソース共振部から前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置に無線で送信される電力は、前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置で用いられる電力か、又は前記低電力デバイスで用いられる電力、又はその両方に基づいて決定されることが好ましい。
前記選択するステップは、前記選択されたソース共振部をターンオンさせるステップと、前記選択されたソース共振部以外の１つ以上のソース共振部をターンオフさせるステップとを含むことが好ましい。
【０００８】
本発明の一態様によれば無線電力送信装置は、電力を無線で受信する複数のターゲット装置を検出する検出部と、前記複数のターゲット装置の１つ以上に送信する電力、又は前記複数のターゲット装置の内の１つ以上の識別子（ＩＤ）情報に基づくか、又はその両方に基づいて、複数のソース共振部からいずれか１つのソース共振部を選択する制御部と、前記選択されたソース共振部を用いてターゲット装置に電力を無線で送信する電力送信部とを備え、前記制御部は、第１ソース共振部に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１と、第２ソース共振部に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２を確認する第１プロセッサと、前記電力Ｐ２より前記電力Ｐ１が予め設定された値よりも大きければ前記第１ソース共振部を選択し、前記電力Ｐ１より前記電力Ｐ２が前記予め設定された値よりも大きければ前記第２ソース共振部を選択する第２プロセッサとを含むことを特徴とする。
【０００９】
前記検出部は、ウェイクアップリクエスト信号をブロードキャストし、前記複数のターゲット装置の内の１つ以上から前記ウェイクアップリクエスト信号に応答する１つ以上の応答信号を受信する通信部を含み、前記応答信号の内の１つ以上は、当該ターゲット装置の識別子（ＩＤ）情報、又は当該ターゲット装置で用いられる電力に関する情報、又はその両方を含むことが好ましい。
前記制御部は、前記複数のソース共振部の内から前記複数のターゲット装置の内の１つに送信する電力が最も大きいソース共振部、又は前記複数のターゲット装置の内の１つに対するカップリングファクターが最も大きいソース共振部を選択することが好ましい。
前記制御部の第２プロセッサは、前記電力Ｐ１と前記電力Ｐ２との差が前記設定された値以下であれば、前記第１及び第２ターゲット装置の内の１つに対するカップリングファクターを確認し、前記第１ソース共振部及び前記第２ソース共振部のうち前記カップリングファクターがより大きいソース共振部を選択することが好ましい。
前記第２プロセッサは、前記電力Ｐ１と前記電力Ｐ２との差が予め設定された値以下であれば、前記第１ソース共振部及び前記第２ソース共振部をターンオン又はターンオフさせることが好ましい。
前記制御部は、前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置の電力受信が終了すると、前記選択されたソース共振部をターンオフさせ、前記複数のソース共振部の内の前記ターゲット装置から電力を無線で受信する低電力デバイスに隣接するソース共振部をターンオンさせることが好ましい。
【００１０】
前記選択されたソース共振部から前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置に無線で送信される電力は、前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置で用いられる電力、又は前記低電力デバイスで用いられる電力、又はその両方に基づいて決定されることが好ましい。
前記制御部は、前記低電力デバイスの電力受信が終了すると、前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置で用いられる電力、又は前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置で受信された電力、又はその両方に基づいて前記選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置に無線で送信する電力を制御することが好ましい。
前記電力送信部は、複数のソース共振部を含み、前記複数のソース共振部の内の１つ以上は、アレイ状に配列される複数の共振器を含むことが好ましい。
前記複数のソース共振部のそれぞれは、ソース共振部識別子によって区分され、前記制御部は、前記複数のソース共振部のソース共振部識別子を用いて前記複数のターゲット装置の位置を認識することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る無線電力送信の制御方法、及び無線電力送信装置によれば、複数の無線電力受信装置に効率的な無線電力送信が可能であるという効果がある。従って、複数の無線電力受信装置へ効率的に電力を送信することによって無線電力送信システムの効率を高めることができるという効果がある。
また、異種の無線電力受信装置へ効率的に無線電力を送信することができるという効果がある。
また、異種の無線電力受信装置及び同じ種類の無線電力受信装置へ同時に電力を送信することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線電力送信システムを示す図である。
【図２】無線電力送信システムでカップリングファクターの算出を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係るマルチターゲットチャージングの例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るマルチターゲットチャージングの例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るマルチターゲットチャージングの例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るマルチターゲットチャージングの例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るマルチターゲットチャージングの例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る無線電力送信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８の電力送信部の構成例を示す図である。
【図１０】図９のソース共振部の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る無線電力受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る無線電力送信の制御方法を説明するための図である。
【図１３】本発明での共振器の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明での共振器の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明での共振器の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明での共振器の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明での共振器の実施形態を示す図である。
【図１８】本発明での共振器の実施形態を示す図である。
【図１９】本発明での共振器の実施形態を示す図である。
【図２０】本発明での共振器の実施形態を示す図である。
【図２１】図１３に示した共振器の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に係る無線電力送信の制御方法、及び無線電力送信装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る無線電力送信システムを示すブロック図である。
図１を参照すると、ソース装置１１０は、外部の電圧供給器からエネルギーを受信して電力を発生させるソース部１１１及びソース共振器１１５を備える。
また、ソース装置１１０は、共振周波数又はインピーダンス整合を行う整合制御部１１３をさらに備えて構成してもよい。
【００１７】
ソース部１１１は、外部の電圧供給器からエネルギーを受信して電力を発生させる。
ソース部１１１は、外部装置から入力される交流信号の信号レベルを所望するレベルに調整するためのＡＣ−ＡＣコンバータ、ＡＣ−ＡＣコンバータから出力される交流信号を整流することによって、一定レベルのＤＣ電圧を出力するＡＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータから出力されるＤＣ電圧を高速スイッチングすることで、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ帯域のＡＣ信号を生成するＤＣ−ＡＣインバータを含む。
【００１８】
整合制御部１１３は、ソース共振器１１５の共振帯域幅又はソース共振器１１５のインピーダンス整合周波数を設定する。
整合制御部１１３は、ソース共振帯域幅設定部（図示せず）又はソース整合周波数設定部（図示せず）のうち少なくとも１つを含む。ソース共振帯域幅設定部は、ソース共振器１１５の共振帯域幅を設定する。ソース整合周波数設定部は、ソース共振器１１５のインピーダンス整合周波数を設定する。
ここで、ソース共振器の共振帯域幅又はソース共振器のインピーダンス整合周波数の設定に応じてソース共振器１１５のＱ−ｆａｃｔｏｒが決定されてもよい。
【００１９】
ソース共振器１１５は、電磁気エネルギーをターゲット共振器に伝達する。
すなわち、ソース共振器１１５は、ターゲット共振器１２１との電磁結合１０１によって電力をターゲット装置１２０に伝達する。
ここで、ソース共振器１１５は設定された共振帯域幅内で共振する。
【００２０】
ターゲット装置１２０は、ターゲット共振器１２１、共振周波数、又はインピーダンス整合を行う整合制御部１２３、及び受信された共振電力を負荷に伝達するためのターゲット部１２５を備える。
ターゲット共振器１２１は、ソース共振器１１５から電磁気エネルギーを受信する。
ここで、ターゲット共振器１２１は設定された共振帯域幅内で共振する。
【００２１】
整合制御部１２３は、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅又はターゲット共振器１２１のインピーダンス整合周波数のうち少なくとも１つを設定する。
整合制御部１２３は、ターゲット共振帯域幅設定部（図示せず）又はターゲット整合周波数設定部（図示せず）のうち少なくとも１つを含む。ターゲット共振帯域幅設定部は、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅を設定する。ターゲット整合周波数設定部は、ターゲット共振器１２１のインピーダンス整合周波数を設定する。
ここで、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅又はターゲット共振器１２１のインピーダンス整合周波数の設定に応じてターゲット共振器１２１のＱ−ｆａｃｔｏｒを決定する。
【００２２】
ターゲット部１２５は、受信された電力を負荷に伝達する。
ここで、ターゲット部１２５は、ソース共振器１１５からターゲット共振器１２１に受信されるＡＣ信号を整流してＤＣ信号を生成するＡＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ信号の信号レベルを調整することによって定格電圧をデバイス又は負荷に供給するＤＣ−ＤＣコンバータを含んでもよい。
【００２３】
ソース共振器１１５及びターゲット共振器１２１は、ヘリックス（ｈｅｌｉｘ）コイル構造の共振器又はスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）コイル構造の共振器、またはｍｅｔａ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ共振器で構成される。
【００２４】
一方、ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間の距離が変化したり、２つのうち１つの位置が変わるなどの外部影響によってソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間のインピーダンスミスマッチングが発生することがある。
インピーダンスミスマッチングは、電力伝達の効率を減少させる直接的な原因になる。
【００２５】
整合制御部１１３は、送信信号の一部が反射して戻ってくる反射波を検出することでインピーダンスミスマッチングが発生したと判断し、インピーダンス整合を実行する。また、整合制御部１１３は、反射波の波形分析によって共振ポイントを検出することで共振周波数を変更する。ここで、整合制御部１１３は、反射波の波形で振幅が最小である周波数を共振周波数として決定する。
【００２６】
図２は、距離「ｄ」だけ離れたソース共振器２１０及びターゲット共振器２２０を含む無線電力送信システムでカップリングファクターの算出を説明するための図である。
ソース共振器２１０は「ｄ１」の長さを有し、ターゲット共振器２２０は「ｄ２」の長さを有し、通常垂直方向（ｎｏｒｍａｌ／ｖｅｒｔｉｃａｌ）から時計回りに測定される角度αによって回転され得る。
【００２７】
図２を参照すると、ソース共振器２１０とターゲット共振器２２０との間のカップリングファクター「Ｋ」は、以下の数式（１）のように決定される。
【数１】
0006023785.tif 000002
【００２８】
数式（１）において、Ｗ１はソース共振器２１０の共振周波数、Ｗ２はターゲット共振器２２０の共振周波数である。数式（１）によると、「Ｋ」はＷ１とＷ２が同一である場合に最大となる。また、αが「０」に近いほど「Ｋ」は大きい値を有する。
一方、図２でソース共振器２１０の長さｄ１は「２×Ｗ１」に設定されてもよく、ターゲット共振器２２０の長さｄ２は「２×Ｗ２」であってもよい。
【００２９】
図３〜図７は、本発明の実施形態に係るマルチターゲットチャージング（ｃｈａｒｇｉｎｇ）の例を示す図である。
図３は、異種の負荷に電力を同時に送信する例を示す図である。
図３を参照すると、ターゲット装置３１０はソース共振部３３０に隣接するターゲット装置であり、ターゲット装置３２０はソース共振部３４０に隣接するターゲット装置である。
すなわち、ソース共振部３３０及びソース共振部３４０がパッド形態である場合、ターゲット装置３１０はソース共振部３３０上に置かれ、ターゲット装置３２０はソース共振部３４０上に置かれる。
【００３０】
図３に示した例として、ターゲット装置３１０は５ワットの電力が必要であり、ターゲット装置３２０は１０ワットの電力が必要である。
すなわち、無線電力送信装置がターゲット装置３１０に送信する電力は５ワットであり、無線電力送信装置がターゲット装置３２０に送信する電力は１０ワットである。
ここで、ターゲット装置３１０は、ターゲット装置３２０に比べて「低電力デバイス又は低電力負荷」と称する。「低電力」は１０Ｗよりも小さい電力要求を示し、ターゲット装置３２０は「高電力デバイス又は高電力負荷」と称する。「高電力」は１０Ｗ以上である電力要求を示す。このように、負荷又はターゲット装置の種類はターゲット装置で必要な電力に応じて分類される。
【００３１】
図３でソース共振部３３０及びソース共振部３４０は無線電力送信装置に備えられる。
無線電力送信装置の具体的な構成例は図８を参照して詳細に説明することとする。
本発明の一実施形態によると、無線電力送信装置は、低電力デバイスと高電力デバイスに同時に電力を送信する場合、高電力デバイスに隣接するソース共振部３４０をオンにし、低電力デバイスに隣接するソース共振部３３０はオフにする。
【００３２】
図３に示した例として、ターゲット装置３２０はソース共振部３４０から電力を無線で受信し、ターゲット装置３１０はターゲット装置３２０から電力を受信する。
すなわち、ターゲット装置３１０は、カップリング１のような電磁結合によってターゲット装置３２０から電力を受信する。また、実施形態によりターゲット装置３１０は、カップリング２のような電磁結合によってソース共振部３４０から電力を受信してもよい。
【００３３】
一方、図３に示した例として、ターゲット装置３１０の共振器である第１ターゲット共振器（図示せず）及びターゲット装置３２０の共振器である第２ターゲット共振器（図示せず）は、サイズ又はコイルの巻数が互いに異なる。
例えば、ターゲット装置３１０の第１ターゲット共振器はターゲット共振器３２０の第２ターゲット共振器よりもそのサイズが１．１〜２倍以上大きくてもよい。
【００３４】
図４は、高電力デバイスの電力受信が終了した場合の例を示す図である。
図４を参照すると、ターゲット装置４１０はソース共振部４３０に隣接するターゲット装置であり、ターゲット装置４２０はソース共振部４４０に隣接するターゲット装置である。すなわち、ソース共振部４３０及びソース共振部４４０がパッド形態である場合、ターゲット装置４１０はソース共振部４３０上に置かれ、ターゲット装置４２０はソース共振部４４０上に置かれる。一実施形態において、ターゲット装置は、ソース共振部の隣りに置かれているものと認識されてもよい。
【００３５】
図４に示した例として、高電力デバイスのターゲット装置４２０の電力受信が終了すると、ソース共振部４４０はターンオフされてソース共振部４３０はターンオンされる。
したがって、ターゲット装置４１０はソース共振部４３０から電力を受信する。
ここで、ターゲット装置４２０の電力受信が終了した場合とは、例えば、ターゲット装置４２０がソース共振部４４０から１０ワットの電力を全て受信した場合であってもよい。無線電力送信装置は反射波を検出したり、ターゲット装置からメッセージを受信することによってターゲット装置４２０の電力受信が終了したことが分かる。
【００３６】
図５は、低電力デバイスの電力受信が終了した場合の例を示す図である。
図５を参照すると、ターゲット装置５１０はソース共振部５３０に隣接するターゲット装置であり、ターゲット装置５２０はソース共振部５４０に隣接するターゲット装置である。すなわち、ソース共振部５３０及びソース共振部５４０がパッド形態である場合、ターゲット装置５１０はソース共振部５３０上に置かれ、ターゲット装置５２０はソース共振部５４０上に置かれる。一実施形態において、ターゲット装置は、ソース共振部の隣りに置かれているものと認識されてもよい。
【００３７】
図５に示した例として、低電力デバイスのターゲット装置５１０の電力受信が終了すると、ターゲット装置５１０は負荷との接続を切断させる。ターゲット装置５１０が負荷との接続を切断させると、ターゲット装置５１０とターゲット装置５２０との間の電磁結合は形成されない。
【００３８】
図６は、同一の種類の負荷に電力を同時に送信する例を示す図である。
図６を参照すると、ターゲット装置６１０はソース共振部６３０に隣接するターゲット装置であり、ターゲット装置６２０はソース共振部６４０に隣接するターゲット装置である。すなわち、ソース共振部６３０及びソース共振部６４０がパッド形態である場合、ターゲット装置６１０はソース共振部６３０上に置かれ、ターゲット装置６２０はソース共振部６４０上に置かれる。一実施形態において、ターゲット装置は、ソース共振部の隣りに置かれているものと認識されてもよい。
【００３９】
図６に示した例として、ターゲット装置６１０及びターゲット装置６２０は全て低電力デバイスである。
もちろん、図６に示したものとは相違して、ターゲット装置６１０及びターゲット装置６２０は全て高電力デバイスであってもよい。
一実施形態で、ターゲット装置６１０に送信する電力「Ｐ１」とターゲット装置６２０に送信する電力「Ｐ２」の差が予め設定された範囲内である場合、ターゲット装置６１０及びターゲット装置６２０は同じ種類の負荷に分類される。例えば、「Ｐ１」と「Ｐ２」の差が２ワット以下である場合、ターゲット装置６１０及びターゲット装置６２０は同じ種類の負荷に分類されてもよい。
【００４０】
負荷の種類が同一である場合、カップリングファクター又は電力送信効率が考慮され得る。すなわち、無線電力送信装置はターゲット装置６１０及びターゲット装置６２０それぞれに対するカップリングファクターを確認し、ソース共振部６１０及びソース共振部６２０のうちカップリングファクターが大きいソース共振部を選択する。
ここで、カップリングファクターが大きいソース共振部はターンオンされ、カップリングファクターが小さいソース共振部はターンオフされる。
【００４１】
図６に示す例として、「ターゲット装置６２０とソース共振部６４０との間のカップリングファクター」は「ターゲット装置６１０とソース共振部６３０との間のカップリングファクター」よりも大きい。
したがって、ソース共振部６４０はターンオンされ、ソース共振部６３０はターンオフされる。
ターゲット装置６１０はカップリング１のような電磁結合によってターゲット装置６２０から電力を受信する。また、実施形態に係るターゲット装置６１０は、カップリング２のような電磁結合によってソース共振部６４０から電力を受信してもよい。
【００４２】
無線電力送信装置は、反射電力を測定したり、ターゲット装置（６１０、６２０）それぞれから電力送信効率に関する情報を受信することで、ターゲット装置（６１０、６２０）それぞれに対する電力送信効率を把握することができる。
無線電力送信装置は、ソース共振部６３０及びソース共振部６４０のうち電力送信効率が優れるソース共振部を選択する。
【００４３】
図７は、同一の種類の負荷に電力を順次送信する例を示す図である。
図７を参照すると、ターゲット装置７１０はソース共振部７３０に隣接するターゲット装置であり、ターゲット装置７２０はソース共振部７４０に隣接するターゲット装置である。すなわち、ソース共振部７３０及びソース共振部７４０がパッド形態である場合、ターゲット装置７１０はソース共振部７３０上に置かれ、ターゲット装置７２０はソース共振部７４０上に置かれる。一実施形態において、ターゲット装置は、ソース共振部の隣りに置かれているものと認識されてもよい。
ソース共振部７３０及びソース共振部７４０は、交互にターンオン又はターンオフすることで、ターゲット装置７１０及びターゲット装置７２０に同じ量の電力を送信することができる。
【００４４】
図８は、本発明の一実施形態に係る無線電力送信装置の構成を示すブロック図である。
図８を参照すると、無線電力送信装置８００は、検出部８１０、制御部８２０、及び電力送信部８３０を備える。
また、無線電力送信装置８００は、電力生成部８４０、整合制御部８５０、整流部８６０、及び定電圧制御部８７０をさらに備えてもよい。
【００４５】
検出部８１０は、電力を無線で受信する複数のターゲット装置を検出する。
検出部８１０は、ウェイクアップリクエスト信号をブロードキャストし、複数のターゲット装置それぞれからウェイクアップリクエスト信号に応答する応答信号を受信する通信部を備える。
また、検出部８１０は、反射電力を検出する反射電力検出部をさらに備えてもよい。
【００４６】
ここで、応答信号それぞれは、当該ターゲット装置の識別子情報及び当該ターゲット装置で用いられる電力に関する情報を含んでもよい。
検出部８１０は、複数のターゲット装置から複数のターゲット装置それぞれの位置情報を受信する。
ここで、複数のターゲット装置それぞれの位置情報は、ソース共振部（８３１、８３３、８３５、８３７）それぞれの識別子情報であってもよい。
【００４７】
例えば、ソース共振部８３１に隣接する第１ターゲット装置は、ソース共振部８３１からソース共振部８３１の識別子「Ｓ１」を受信し、受信された「Ｓ１」をウェイクアップリクエスト信号に対する応答信号に含ませて検出部８１０に送信する。
ここで、ソース共振部８３１がパッド形態である場合、ソース共振部８３１上に置かれたターゲット装置はソース共振部８３１に隣接する第１ターゲット装置と称する。
一方、ソース共振部８３１上に２つのターゲット装置が置かれる場合、「当該ターゲット装置で用いられる電力」は２つのターゲット装置それぞれで用いられる電力を和した値であってもよい。
【００４８】
電力送信部８３０は、複数のソース共振部（８３１、８３３、８３５、８３７）を含む。
ここで、複数のソース共振部（８３１、８３３、８３５、８３７）のそれぞれは、アレイ状に配列される複数の共振器を含んでもよい。
下記の説明において、ソース共振部８３１に隣接するターゲット装置を第１ターゲット装置と称し、ソース共振部８３３に隣接するターゲット装置を第２ターゲット装置と称する。
【００４９】
制御部８２０は、「複数のターゲット装置のうち１つ以上に送信する電力」または「複数のターゲット装置のうち１つ以上に対するカップリングファクター」に基づいて、複数のデバイスそれぞれに隣接する複数のソース共振部（８３１、８３３、８３５、８３７）のいずれか１つのソース共振部を選択する。
ここで、電力送信部８３０は、制御部８２０の制御に応じて選択されたソース共振部と選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置のターゲット共振器間の電磁結合によって選択されたソース共振部に隣接するターゲット装置に電力を無線送信する。
【００５０】
制御部８２０は、複数のソース共振部（８３１、８３３、８３５、８３７）の内の複数のターゲット装置の内の１つ以上に送信する電力が大きいソース共振部、又は複数のターゲット装置の内の１つ以上に対するカップリングファクターが大きいソース共振部を選択する。
ここで、制御部８２０は、選択されたソース共振部をターンオンさせ、選択されたソース共振部以外のソース共振部をターンオフさせる。
【００５１】
制御部８２０は「ソース共振部８３１に隣接する第１ターゲット装置に送信する電力Ｐ１」と「ソース共振部８３３に隣接する第２ターゲット装置に送信する電力Ｐ２」を確認する第１プロセッサを含んでもよい。
また、制御部８２０は、第２プロセッサを含んでもよい。第２プロセッサは「Ｐ２」より「Ｐ１」が予め設定された値よりも大きければ、ソース共振部８３１を選択する。
ここで、予め設定された値は、１〜２００ワットなどの様々な値に設定されてもよい。
【００５２】
また、第２プロセッサは、「Ｐ１」より「Ｐ２」が予め設定された値よりも大きければ、ソース共振部８３３を選択する。
図３〜図５に示した例は、予め設定された値が４ワットであり、「Ｐ１」と「Ｐ２」の差が４ワットよりも大きい場合である。
また、第２プロセッサは、「Ｐ１」と「Ｐ２」との差が設定された値以下であれば、第１及び第２ターゲット装置それぞれに対するカップリングファクターを確認してソース共振部８３１及びソース共振部８３３のうちカップリングファクターが大きいソース共振部を選択する。
【００５３】
図６、図７に示した例は、予め設定された値が１ワットであり、「Ｐ１」と「Ｐ２」との差が１ワットよりも小さい場合である。
したがって、第２プロセッサは図７に示すように、「Ｐ１」と「Ｐ２」との差が予め設定された値以下であれば、ソース共振部８３１及びソース共振部８３３を交互にターンオン／オフする。
【００５４】
制御部８２０は、選択されたソース共振部８３１に隣接する第１ターゲット装置の電力受信が終了すると、選択されたソース共振部８３１をターンオフさせ、複数のソース共振部（８３３、８３５、８３７）のうち電磁結合によってターゲット共振器から電力を無線で受信する低電力デバイスに隣接するソース共振部８３３をターンオンさせる。
すなわち、図４に示すように、制御部８２０は選択されたソース共振部８３１をターンオフさせ、低電力デバイス４１０に隣接するソース共振部８３３をターンオンにする。
ここで、図４に示すソース共振部４４０は図８に示すソース共振部８３１であり、図４に示すソース共振部４３０は図８に示すソース共振部８３３であると仮定する。
【００５５】
制御部８２０は、電力生成部８４０を制御し、ソース共振部（８３１、８３３、８３５、８３７）それぞれを介して送信される電力を制御する。
したがって、制御部８２０は、選択されたソース共振部８３１に隣接する第１ターゲット装置で用いられる電力「ＰＨＩＧＨ」及び低電力デバイスで用いられる電力「ＰＬＯＷ」に基づいて、選択されたソース共振部８３１から選択されたソース共振部８３１に隣接する第１ターゲット装置に無線送信される電力を決定する。
ここで、第１ターゲット装置は高電力デバイスであり、第２ターゲット装置は低電力デバイスであると仮定する。
【００５６】
図３に示すように、制御部８２０の制御に応じて電力生成部８４０は、ターゲット装置３２０からターゲット装置３１０に電磁結合によって送信される電力に基づいて電力を生成する。
ここで、「ＰＨＩＧＨ」及び「ＰＬＯＷ」に基づくということは、第１ターゲット装置に送信される電力が最小限「ＰＨＩＧＨ」よりも大きいことを意味する。
「ＰＨＩＧＨ」と「ＰＬＯＷ」との差が大きいほど、第１ターゲット装置と第２ターゲット装置との間の電磁結合が順調に形成され得る。
したがって、「ＰＨＩＧＨ」と「ＰＬＯＷ」との差が極めて大きい場合（例えば１０ワット以上）には「ＰＨＩＧＨ」と「ＰＬＯＷ」との差が小さい場合（例えば５ワット以下）に比べて電力送信の効率がより優れる。
【００５７】
制御部８２０は、低電力デバイスの電力受信が終了すると、「選択されたソース共振部８３１に隣接する第１ターゲット装置で用いられる電力」及び「選択されたソース共振部８３３に隣接する第１ターゲット装置に受信された電力」に基づいて、選択されたソース共振部８３３に隣接する第２ターゲット装置に無線送信される電力を制御する。
【００５８】
電力生成部８４０は、無線電力受信装置に送信される電力を生成する。
電力生成部８４０は、制御部８２０の制御により電力を生成する。電力生成部８４０は、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ帯域のスイッチングパルス信号によって一定レベルのＤＣ電流をＡＣ電流に変換することで電力を生成する。
したがって、電力生成部８４０は、ＡＣ／ＤＣインバータを含んで構成される。ここで、一定レベルのＤＣ電流は、定電圧制御部８７０から提供される。ＡＣ／ＤＣインバータは、高速スイッチングのためのスイッチング素子を含む。ここで、スイッチング素子は、スイッチングパルス信号が「ｈｉｇｈ」のときパワーオンされ、スイッチングパルス信号が「Ｌｏｗ」のときパワーオフされるよう構成される。
【００５９】
整合制御部８５０は、電力送信部８３０と電力生成部８４０との間のインピーダンス整合を行う。
すなわち、整合制御部８５０は、制御部８２０の制御により複数のソース共振部（８３１、８３３、８３５、８３７）のインピーダンスを調整する。
整流部８６０は、数十Ｈｚ帯域のＡＣ電圧を整流してＤＣ電圧を生成する。
定電圧制御部８７０は、整流部８６０からＤＣ電圧の入力を受け、制御部８２０の制御により一定レベルのＤＣ電圧を出力する。定電圧制御部８７０は一定レベルのＤＣ電圧を出力するための安定化した回路を含んで構成される。
【００６０】
図９は、図８の電力送信部の構成例を示す図である。
図９を参照すると、電力送信部８３０は、４個のソース共振部（９１０、９２０、９３０、９４０）を備える。
４個のソース共振部（９１０、９２０、９３０、９４０）のそれぞれは、１つの共振器で構成されるか、又は、図１０に示すようにアレイで構成されてもよい。
【００６１】
図９を参照すると、ソース共振部９１０でウェイクアップ信号がターゲット装置９６０に送信された後、ウェイクアップ信号に対する応答信号によってターゲット装置９６０が検出される。
ここで、ソース共振部９１０からターゲット装置９６０に送信されるウェイクアップ信号はソース共振部９１０の識別子情報を含む。
【００６２】
すなわち、図８に示す通信部は、データ通信のために割り当てられた周波数を用いてアウト−バンド通信を行い、電力送信部８３０は「共振周波数を使用してターゲット装置とデータを送受信するイン−バンド通信」を行う。したがって、ウェイクアップ信号に対する応答信号は、イン−バンド通信によって無線電力送信装置８００に受信されるか、又はアウト−バンド通信によって無線電力送信装置８００に受信される。
【００６３】
一方、一定時間中にウェイクアップ信号に対する応答信号がなければ、次のソース共振器９２０にスイッチングしてもよい。
ソース共振器９２０は、ウェイクアップ信号を送信し、一定時間中にウェイクアップ信号に対する応答信号がなければ、状態をオフ状態に保持する。
上記のような方式でソース共振器（９３０、９４０）でターゲット装置９７０の検出工程が行われる。
【００６４】
このように、ソース共振部（９１０、９２０、９３０、９４０）が順次ターンオン／オフされてウェイクアップ信号をブロードキャストすることによって、どのようなソース共振部にターゲット装置が隣接しているかを検出することができる。
ソース共振部（９１０、９２０、９３０、９４０）のそれぞれはソース共振部識別子によって区分される。
ここで、図８に示す制御部８２０は、ソース共振部（９１０、９２０、９３０、９４０）のそれぞれのソース共振部識別子を用いて複数のデバイスそれぞれの位置を認識することもある。
【００６５】
図１０は、図９のソース共振部の構成例を示す図である。
図１０に示すように、ソース共振部９１０又は図８のソース共振部８３１は、アレイ状に配列される４つ以上のソース共振器（９１１、９１３、９１５、９１７）を含み得る。
また、図１０に示したものとは異なり、ソース共振部９１０又は図８のソース共振部８３１は１つのソース共振器で構成してもよい。
【００６６】
図１１は、本発明の一実施形態に係る無線電力受信装置の構成を示すブロック図である。
図１１を参照すると、無線電力受信装置１１００は、通信部１１１０、電力受信部１１２０、及び制御部１１３０を備える。
また、無線電力受信装置１１００は、電力供給部１１５０及び負荷経路スイッチ１１４０をさらに備えてもよい。
【００６７】
通信部１１１０は、図８の無線電力送信装置８００からウェイクアップリクエスト信号を受信し、ウェイクアップリクエスト信号に対する応答信号を無線電力送信装置８００に送信する。
ここで、応答信号は「無線電力受信装置の識別子情報」、「隣接するソース共振部から受信されたソース共振部識別子情報」及び「前記無線電力受信装置で用いられる電力に関する情報」を含んでもよい。
【００６８】
また、通信部１１１０は、イン−バンド通信によって隣接するソース共振部からソース共振部識別子情報を受信し、アウト−バンド通信によってソース共振部識別子情報を無線電力送信装置８００に送信することもある。
ここで、「インバンド」通信とは、電力送信に使用される同じ周波数帯域及び／又は同じチャネルで送信される情報（例えば、制御情報、データ及び／又はメタデータ）の通信を意味する。「アウトバンド」通信とは、別個の周波数帯域で送信される情報及び／又は電力送信のために分離された、又は専用（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ）チャネルを使用する情報を意味する。
【００６９】
電力受信部１１２０は、ソース共振部から無線で電力を受信し、他の無線電力受信装置のターゲット共振器「Ｔ＿ｏｔｈｅｒ」と電磁結合を形成し、ターゲット共振器「Ｔ＿ｏｔｈｅｒ」から無線で電力を受信する。
電力受信部１１２０は、無線電力受信装置１１００で用いられる電力が他の無線電力受信装置で用いられる電力よりも大きければ、ソース共振部から無線で電力を受信する。そして、電力受信部１１２０は、無線電力受信装置で用いられる電力が他の無線電力受信装置で用いられる電力よりも小さければ、ターゲット共振器「Ｔ＿ｏｔｈｅｒ」から無線で電力を受信する。
【００７０】
電力受信部１１２０は、共振器１１２１、共振スイッチ１１２３、及び整合制御部１１２５を備える。
共振器１１２１は、図１のターゲット共振器１２１と同じ機能を行う。
共振スイッチ１１２３は、制御部１１３０の制御によりターンオン／オフされる。
整合制御部１１２５は、「共振器１１２１と負荷１１６０との間」又は「無線電力送信装置８００と共振器１１２１との間」のインピーダンス整合を行う。
【００７１】
整合制御部１１２５は、反射波を検出するか、又は負荷のインピーダンス変化を検出することによって、インピーダンス整合の実行可否を判断する。
ここで、共振器１１２１は、他の無線電力受信装置のターゲット共振器「Ｔ＿ｏｔｈｅｒ」とサイズ又はコイルの巻数が異なってもよい。ここで、コイルの巻数は、共振器がコイル形態である場合にコイルの巻回された回数を意味する。
【００７２】
制御部１１３０は、電力受信が終了すれば負荷１１６０の接続をターンオフさせる。
すなわち、制御部１１３０は、電力受信が終了すれば負荷経路スイッチ１１４０をターンオフさせる。
負荷経路スイッチ１１４０がターンオフされると、共振器１１２１はソース共振器と電磁結合を形成することができない。ここで、負荷１１６０はバッテリであってもよく、電力を消費する回路、又は無線電力受信装置１１００に取付け可能な外部装置であってもよい。
【００７３】
制御部１１３０は、無線電力送信装置８００から無線で受信される電力の電力送信効率を算出する。
無線電力送信装置８００が送信電力「Ｐｔ」をブロードキャストすると、制御部１１３０は「Ｐｔ」と受信電力「Ｐｒ」の比率を算出することによって電力送信効率を算出する。
制御部１１３０は、電力送信効率を周期的に算出し、通信部１１１０によって電力送信効率に関する情報を無線電力送信装置８００に送信する。
また、制御部１１３０は負荷１１６０の状態をチェックし、負荷１１６０へのチャージングが完了すれば、負荷１１６０へのチャージが完了したことを無線電力送信装置８００に知らせる。
【００７４】
電力供給部１１５０は、無線電力送信装置８００から無線で受信される電力を負荷１１６０に提供する。
電力供給部１１５０は、交流電圧を整流することによってＤＣ電圧を生成する整流部１１５１及び整流部１１５１から出力されるＤＣ電圧のレベルを調整し、負荷１１６０で必要なＤＣ電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ１１５３を含む。
【００７５】
図１２は、本発明の一実施形態に係る無線電力送信の制御方法を説明するための図である。
図１２に示す例として、第１無線電力受信装置１２１０は高電力負荷であり、第２無線電力受信装置１２２０は低電力負荷である。
【００７６】
図１２を参照すると、ステップ１２０１において、ソース共振部８３１はウェイクアップ信号をブロードキャストする。
ソース共振部８３１でブロードキャストされたウェイクアップ信号は第１無線電力受信装置１２１０に受信される。予め設定された時間区間Ｔ１内に第１無線電力受信装置１２１０から応答信号が受信されると、無線電力送信装置８００は第１無線電力受信装置を検出する。また、無線電力送信装置８００は、第１無線電力受信装置がソース共振部８３１のカバレッジ内に位置していることが分かる。
ここで、応答信号は、第１無線電力受信装置１２１０で用いられる電力に関する情報及び第１無線電力受信装置１２１０の識別子情報を含む。
【００７７】
ステップ１２０３において、ソース共振部８３５は、ウェイクアップ信号をブロードキャストする。
ソース共振部８３５でブロードキャストされたウェイクアップ信号は第２無線電力受信装置１２２０に受信される。予め設定された時間区間Ｔ２内に第２無線電力受信装置１２２０から応答信号が受信されると、無線電力送信装置８００は第２無線電力受信装置を検出する。また、無線電力送信装置８００は、第２無線電力受信装置がソース共振部８３５のカバレッジ内に位置していることが分かる。
ここで、応答信号は、第２無線電力受信装置１２２０で用いられる電力に関する情報及び第２無線電力受信装置１２２０の識別子情報を含む。
【００７８】
ステップ１２０１及びステップ１２０３によって、無線電力送信装置８００は電力を無線で受信する複数のターゲット装置を検出する。
すなわち、ステップ１２０１及びステップ１２０３は、複数のターゲット装置を検出するステップである。したがって、ステップ１２０１及びステップ１２０３で無線電力送信装置８００は、複数のソース共振部を用いてウェイクアップリクエスト信号を順次ブロードキャストし、複数のターゲット装置からウェイクアップリクエスト信号に対する応答信号を順次受信する。
【００７９】
一方、アウト−バンド通信によってターゲット装置を検出する場合、無線電力送信装置８００の検出部８１０は、ステップ１２０５及びステップ１２０７でウェイクアップ信号をブロードキャストする。
第１及び第２無線電力受信装置（１２１０、１２２０）は、ステップ１２０９及びステップ１２１１で応答信号を無線電力送信装置８００に送信する。
無線電力送信装置８００は、高電力負荷に隣接するソース共振部８３１を選択し、ステップ１２１３においてソース共振部８３１によって第１無線電力受信装置１２１０に電力を送信する。
ステップ１２１５において、第２無線電力受信装置１２２０は第１無線電力受信装置１２１０と電磁結合を形成し、第１無線電力受信装置１２１０から電力を受信する。
【００８０】
一方、ソース共振器及び／又はターゲット共振器は、ヘリックス（ｈｅｌｉｘ）コイル構造の共振器、又は、スパイラル（ｓｐｉｒａｌ）コイル構造の共振器、又は「ｍｅｔａ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ」共振器から構成されてもよい。
【００８１】
すでに公知の内容であるが、理解の便利のために関連用語について記述する。
全ての物質は固有の透磁率（Ｍｕ）及び誘電率（ｅｐｓｉｌｏｎ）を有する。透磁率は該当物質で与えられた磁界（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）に対して発生する磁束密度（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｌｕｘ  ｄｅｎｓｉｔｙ）と真空中でその磁界に対して発生する磁束密度の比を意味する。そして、誘電率は、該当物質で与えられた電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）に対して発生する電束密度（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｌｕｘ  ｄｅｎｓｉｔｙ）と真空中でその電界に対して発生する電束密度の比を意味する。
透磁率及び誘電率は与えられた周波数又は波長で該当物質の伝搬定数を決定し、透磁率及び誘電率によってその物質の電磁気特性が決定される。
特に、自然界に存在しない誘電率又は透磁率を有し、人工的に設計された物質をメタ物質といい、メタ物質は極めて大きい波長又は極めて低い周波数領域でも簡単に（すなわち、物質のサイズが多く変わらなくても）共振状態に置かれ得る。
【００８２】
図１３〜図２０は、本発明での共振器の実施形態を示す。
図１３は、本発明の一実施形態に係る２次元（平面）構造の共振器を示す図である。
図１３を参照すると、本発明の一実施形態に係る２次元構造（平面）の共振器は、第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、及びグラウンド導体部分１３１３を含む送信線路、キャパシタ１３２０、整合器１３３０、及び導体（１３４１、１３４２）を備える。
【００８３】
図１３に示すように、キャパシタ１３２０は、送信線路で第１信号導体部分１３１１と第２信号導体部分１３１２との間に位置に直列に挿入され、それによって電界はキャパシタ１３２０に閉じ込められるようになる。一般的に、送信線路は上部に少なくとも１つの導体、下部に少なくとも１つの導体を含み、上部にある導体を介して電流が流れ、下部にある導体は電気的にグラウンドされる。
本明細書では送信線路の上部にある導体を、第１信号導体の部分１３１１と第２信号導体の部分１３１２に分類して呼び、送信線路の下部にある導体をグラウンド導体部分１３１３と呼ぶ。
【００８４】
図１３に示すように、本発明の一実施形態に係る共振器１３００は、２次元（平面）構造の形態を有する。
送信線路路は、上部に第１信号導体部分１３１１及び第２信号導体部分１３１２を含み、下部にグラウンド導体部分１３１３を含む。
第１信号導体部分１３１１及び第２信号導体部分１３１２とグラウンド導体部分１３１３は互いに向かい合うように配置される。電流は第１信号導体部分１３１１及び第２信号導体部分１３１２を通じて流れる。
【００８５】
また、図１３に示すように、第１信号導体部分１３１１の一端は導体１３４２と接続され、他端はキャパシタ１３２０と接続される。そして、第２信号導体部分１３１２の一端は導体１３４１と接続され、他端はキャパシタ１３２０と接続される。
すなわち、第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、及びグラウンド導体部分１３１３、導体（１３４１、１３４２）は互いに接続されることによって、共振器１３００は電気的に閉じたループ構造を有する。ここで、「閉じたループ構造」は、円形構造、四角形のような多角形の構造などを含む。
【００８６】
キャパシタ１３２０は送信線路の中部に挿入される。
他えば、キャパシタ１３２０は第１信号導体部分１３１１と第２信号導体部分１３１２との間に挿入される。ここで、キャパシタ１３２０は、集中素子（ｌｕｍｐｅｄ  ｅｌｅｍｅｎｔ）及び分散素子（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｅｌｅｍｅｎｔ）などの形態を有してもよい。特に、分散素子の形態を有する分散したキャパシタは、ジグザグ形態の導体ラインとその導体ラインとの間に存在する高い誘電率を有する誘電体を含む。
【００８７】
キャパシタ１３２０が送信線路に挿入されることによって共振器１３００はメタ物質の特性を有し得る。
ここで、メタ物質とは自然で発見されない特別な電気的な性質を有する物質として、人工的に設計された構造を有する。自然界で存在する全ての物質は正の透磁率または正の誘電率を有する。大部分の物質で電気場、磁場及びポインティングベクトルに対して右手の法則が適用され、このような物質をＲＨＭ（Ｒｉｇｈｔ  Ｈａｎｄｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）という。
しかし、メタ物質は、自然界で存在しない誘電率又は透磁率を有する物質として、誘電率または透磁率の符号によってＥＮＧ（ｅｐｓｉｌｏｎ  ｎｅｇａｔｉｖｅ）物質、ＭＮＧ（ｍｕ  ｎｅｇａｔｉｖｅ）物質、ＤＮＧ（ｄｏｕｂｌｅ  ｎｅｇａｔｉｖｅ）物質、ＮＲＩ（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）物質、ＬＨ（ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ）物質などに分類される。
【００８８】
ここで、集中素子として挿入されたキャパシタ１３２０のキャパシタンスを適切に調整することによって共振器１３００はメタ物質の特性を有し得る。
特に、キャパシタ１３２０のキャパシタンスを適切に調整することによって、共振器は負の透磁率を有しえるため、本発明の一実施形態に係る共振器１３００はＭＮＧ共振器と呼ばれる。
後述にて説明するが、キャパシタ１３２０のキャパシタンスを定める前提（ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）は様々であり得る。共振器１３００がメタ物質の特性を有する前提、共振器１３００が対象周波数で負の透磁率を有する前提、共振器１３００が対象周波数で零次共振（Ｚｅｒｏｔｈ−Ｏｒｄｅｒ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の特性を有する前提などがあり、前述した前提のうち少なくとも一つ以上の前提下でキャパシタ１３２０のキャパシタンスが決定されてもよい。
【００８９】
（ＭＮＧ）共振器１３００は、伝搬定数が０であるときの周波数を共振周波数として有する零次共振の特性を有する。
（ＭＮＧ）共振器１３００は、零次共振特性を有するため、共振周波数は（ＭＮＧ）共振器１３００の物理的なサイズに対して独立的であり得る。すなわち、下記で再び説明するが、（ＭＮＧ）共振器１３００で共振周波数を変更するためにはキャパシタ１３２０を適切に設計することで充分であるため、（ＭＮＧ）共振器１３００の物理的なサイズを変更しなくてもよい。
【００９０】
また、近接フィールドにおいて、電界は送信線路に挿入されたキャパシタ１３２０に集中するため、キャパシタ１３２０によって近接フィールドでは磁界がドミナント（ｄｏｍｉｎａｎｔ）される。そして、（ＭＮＧ）共振器１３００は集中素子のキャパシタ１３２０を用いて高いＱ−ファクター（Ｑ−Ｆａｃｔｏｒ）を有するため、電力送信の効率を向上させることができる。参考に、Ｑ−ファクターは、無線電力送信において、抵抗損失の程度、又は抵抗に対するリアクタンスの比を表すが、Ｑ−ファクターが大きいほど無線電力送信の効率は大きいものと理解される。
【００９１】
また、（ＭＮＧ）共振器１３００はインピーダンス整合のための整合器１３３０を備えてもよい。ここで、整合器１３３０は、（ＭＮＧ）共振器１３００の磁界の強度を適切に調整することができ、整合器１３３０により（ＭＮＧ）共振器１３００のインピーダンスが決定される。
そして、電流はコネクタを介して（ＭＮＧ）共振器１３００に流入するか、（ＭＮＧ）共振器１３００から流出する。ここで、コネクタはグラウンド導体部分１３１３又は整合器１３３０と接続される。ただし、コネクタとグラウンド導体部分１３１３又は整合器１３３０の間には物理的な連結が形成されてもよく、コネクタとグラウンド導体部分１３１３又は整合器１３３０の間に物理的な連結なしでカップリングを介して電力が伝達されてもよい。
【００９２】
詳細には、図１３に示すように、整合器１３３０は、共振器１３００のループ構造によって形成されるループ内に位置する。整合器１３３０は、物理的な形態を変更することによって共振器１３００のインピーダンスを調整する。
特に、整合器１３３０は、グラウンド導体部分１３１３から距離「ｈ」だけ離れた位置にインピーダンス整合のための導体１３３１を含み、共振器１３００のインピーダンスは距離「ｈ」を調整することによって変更される。
【００９３】
図１３には図に示していないが、整合器１３３０を制御できるコントローラが存在する場合、整合器１３３０はコントローラによって生成される制御信号によって整合器１３３０の物理的な形態を変更してもよい。
例えば、制御信号によって整合器１３３０の導体１３３１とグラウンド導体部分１３１３との間の距離「ｈ」が増加させたり減少させたりする。これによって整合器１３３０の物理的な形態が変更するため、共振器１３００のインピーダンスが調整される。
【００９４】
整合器１３３０は、図１３に示すように、導体部分１３３１のような受動素子のように実現されてもよく、実施形態によってはダイオード、トランジスタなどのような能動素子で実現されてもよい。
能動素子が整合器１３３０に含まれる場合、能動素子はコントローラによって生成される制御信号に応答して駆動され、その制御信号に応じて共振器１３００のインピーダンスは調整される。
例えば、整合器１３３０には能動素子の一種であるダイオードが含まれてもよく、ダイオードが「ｏｎ」又は「ｏｆｆ」の状態であるかに応じて共振器１３００のインピーダンスが調整される。
また、図１３に図に示していないが、（ＭＮＧ）共振器１３００を貫通するマグネチックコアをさらに含んでもよい。このようなマグネチックコアは電力送信距離を増加させる機能を行う。
【００９５】
図１４は、本発明の一実施形態に係る３次元（立体）構造の共振器を示す図である。
図１４を参照すると、本発明の一実施形態に係る３次元（立体）構造の共振器１４００は、第１信号導体部分１４１１、第２信号導体部分１４１２、及びグラウンド導体部分１４１３を含む送信線路及びキャパシタ１４２０を含む。ここで、キャパシタ１４２０は、送信線路である第１信号導体部分１４１１と第２信号導体部分１４１２との間に位置に直列に挿入され、電界はキャパシタ１４２０に閉じ込められる。
【００９６】
また、図１４に示すように、共振器１４００は３次元（立体）構造の形態を有する。
送信線路路は、上部に第１信号導体部分１４１１及び第２信号導体部分１４１２を含み、下部にグラウンド導体部分１４１３を含む。第１信号導体部分１４１１及び第２信号導体部分１４１２とグラウンド導体部分１４１３は互いに向かい合うように配置される。電流は、第１信号導体部分１４１１及び第２信号導体部分１４１２を通じてｘ方向に流れ、このような電流によって−ｙ方向に磁界Ｈ（ｗ）が発生する。もちろん、図１４に示したものとは相違して、＋ｙ方向に磁界Ｈ（ｗ）が発生させることもできる。
【００９７】
また、図１４に示すように、第１信号導体部分１４１１の一端は導体１４４２と電気的に接続され、他端はキャパシタ１４２０と接続される。そして、第２信号導体部分１４１２の一端は導体１４４１と接続され、他端はキャパシタ１４２０と接続される。すなわち、第１信号導体部分１４１１、第２信号導体部分１４１２、及びグラウンド導体部分１４１３、導体（１４４１、１４４２）は互いに接続されることによって、共振器１４００は電気的に閉じたループ構造を有する。ここで、「ループ構造」は、円形構造、四角形構造のような多角形の構造などを含み、「ループ構造を含む」ことは電気的に閉じていることを意味する。
【００９８】
また、図１４に示すように、キャパシタ１４２０は、第１信号導体部分１４１１と第２信号導体部分１４１２との間に挿入または位置してもよい。
ここで、キャパシタ１４２０は、集中素子及び分散素子などの形態を有してもよい。特に、分散素子の形態を有する分散したキャパシタは、ジグザグ形態の導体ラインとその導体ラインとの間に存在する高い誘電率を有する誘電体を含む。
【００９９】
図１４に示すように、キャパシタ１４２０が送信線路に挿入されることによって共振器１４００は前述したようにメタ物質の特性を有し得る。
集中素子として挿入されたキャパシタ１４２０のキャパシタンスが適切に決定されれば、共振器１４００はメタ物質の特性を有する。特に、キャパシタ１４２０のキャパシタンスを適切に調整することによって、共振器１４００は特定の周波数帯域において負の透磁率を有し得るため、本発明の一実施形態に係る共振器１４００はＭＮＧ共振器と呼ばれる。
後述するが、キャパシタ１４２０のキャパシタンスを定める前提は様々であり得る。共振器１４００がメタ物質の特性を有する前提、共振器１４００が対象周波数で負の透磁率を有する前提、又は共振器１４００が対象周波数で零次共振の特性を有する前提などがあり、上述した前提のうち少なくとも１つの前提下でキャパシタ１４２０のキャパシタンスを決定してもよい。
【０１００】
図１４に示すように、ＭＮＧ共振器１４００は、伝搬定数（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）が０であるときの周波数を共振周波数として有する零次共振の特性を有してもよい。（ＭＮＧ）共振器１４００は零次共振の特性を有するため、共振周波数は（ＭＮＧ）共振器１４００の物理的なサイズに対して独立的であり得る。
（ＭＮＧ）共振器１４００で共振周波数を変更するためにはキャパシタ１４２０を適切に設計することで充分であるため、（ＭＮＧ）共振器１４００の物理的なサイズを変更しなくてもよい。
【０１０１】
図１４に示すように、（ＭＮＧ）共振器１４００を参照すると、近接フィールドにおいて、電界は送信線路１４１０に挿入されたキャパシタ１４２０に集中するため、キャパシタ１４２０によって近接フィールドでは磁界がドミナントされる。
特に、零次共振の特性を有する（ＭＮＧ）共振器１４００は磁気双極子（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｄｉｐｏｌｅ）に類似の特性を有するため、近接フィールドでは磁界がドミナントになり、キャパシタ１４２０の挿入により発生する少ない量の電界又はそのキャパシタ１４２０に集中されるため、近接フィールドでは磁界が最もドミナントされる。ＭＮＧ共振器１４００は集中素子のキャパシタ１４２０を用いて高いＱ−ファクターを有するため、電力送信の効率を向上させることができる。
【０１０２】
また、図１４に示すように、（ＭＮＧ）共振器１４００はインピーダンス整合のための整合器１４３０を備える。
ここで、整合器１４３０は、（ＭＮＧ）共振器１４００の磁界の強度を適切に調整でき、整合器１４３０によって（ＭＮＧ）共振器１４００のインピーダンスが決定される。そして、電流はコネクタ１４４０を介して（ＭＮＧ）共振器１４００に流入するか、（ＭＮＧ）共振器１４００から流出する。ここで、コネクタ１４４０はグラウンド導体部分１４１３または整合器１４３０と接続されてもよい。
【０１０３】
より詳細には、図１４に示すように、整合器１４３０は共振器１４００のループ構造によって形成されるループの内部に位置する。
整合器１４３０は物理的な形態を変更することによって共振器１４００のインピーダンスを調整する。特に、整合器１４３０はグラウンド導体部分１４１３から距離「ｈ」だけ離隔された位置にインピーダンス整合のための導体部分１４３１を含んでもよく、共振器１４００のインピーダンスは距離「ｈ」を調整することによって変更され得る。
【０１０４】
図１４には示していないが、整合器１４３０を制御することのできるコントローラが存在する場合、整合器１４３０はコントローラによって生成される制御信号に応答して整合器１４３０の物理的な形態を変更してもよい。
例えば、制御信号に応じて整合器１４３０の導体１４３１とグラウンド導体部分１４１３との間の距離「ｈ」が増加させたり減少させたりし、これにより整合器１４３０の物理的な形態が変更されることで共振器１４００のインピーダンスが調整される。
【０１０５】
整合器１４３０の導体１４３１とグラウンド導体部分１４１３との間の距離「ｈ」は様々な方式で調整されてもよい。
すなわち、第１に、整合器１４３０には様々な導体が含まれてもよく、その導体のいずれか１つを適応的に活性化することによって距離「ｈ」が調整され得る。
第２に、導体１４３１の物理的な位置を上下に調整することによって距離「ｈ」が調整される。このような距離「ｈ」はコントローラの制御信号に応じて制御されてもよく、コントローラは様々なファクターを考慮して制御信号を生成してもよい。コントローラが制御信号を生成することについては下記で説明する。
【０１０６】
整合器１４３０は図１４に示すように、導体部分１４３１のような受動素子で実現してもよく、実施形態によってはダイオード、トランジスタなどのような能動素子で実現してもよい。
能動素子が整合器１４３０に含まれる場合、能動素子はコントローラによって生成される制御信号に応答して駆動し、その制御信号に応じて共振器１４００のインピーダンスを調整することができる。例えば、能動素子が整合器１４３０に含まれたダイオードである場合、ダイオードが「ｏｎ」又は「ｏｆｆ」状態であるかに応じて共振器１４００のインピーダンスが調整される。
【０１０７】
また、図１４には明示的に示していないが、（ＭＮＧ）共振器１４００を貫通するマグネチックコアをさらに含んでもよい。このようなマグネチックコアは電力送信距離を増加させる機能を行う。
【０１０８】
図１５は、本発明の一実施形態に係る「ｂｕｌｋｙ  ｔｙｐｅ」に設計された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
ここで、別途の継ぎ目なしで１つの一体型として２以上の部分（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）を互いに接続する類型を「ｂｕｌｋｙ  ｔｙｐｅ」と呼ぶ。
図１５を参照すると、第１信号導体部分１５１１と導体１５４２は個別的に製造された後、互いに接続するのではなく一体型に製造される。同様に、第２信号導体部分１５１２と導体１５４１も一体型に製造される。
【０１０９】
たとえば、第２信号導体部分１５１２と導体１５４１が個別的に製造された後互いに接続される場合、継ぎ目１５５０による導体損失が発生し得る。
ここで、本発明の実施形態によれば、第２信号導体部分１５１２と導体１５４１は別途の継ぎ目なしで（ｓｅａｍｌｅｓｓ）互いに接続され、導体１５４１とグラウンド導体部分１５１３も別途の継ぎ目なしで互いに接続されることで、継ぎ目による導体損失を減らすことができる。すなわち、第２信号導体部分１５１２とグラウンド導体部分１５１３は別途の継ぎ目なしで一体型に製造される。
同様に、第１信号導体部分１５１１とグラウンド導体部分１５１３は別途の継ぎ目なしで１つの一体型に製造される。
整合器１５３０は、１つ以上の実施形態で説明したものと類似の構造を有するように提供される。
【０１１０】
図１６は、本発明の一実施形態に係る「Ｈｏｌｌｏｗ  ｔｙｐｅ」で設計された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
図１６を参照すると、「Ｈｏｌｌｏｗ  ｔｙｐｅ」に設計された無線電力送信のための共振器の第１信号導体部分１６１１、第２信号導体部分１６１２、グラウンド導体部分１６１３、導体（１６４１、１６４２）それぞれは内部に空いている空間を含む。
ここで、「Ｈｏｌｌｏｗ  ｔｙｐｅ」は、内部に空いている空間を含む構造を意味する用語として使用する。
【０１１１】
与えられた（所定の）共振周波数において、有効電流は第１信号導体部分１６１１、第２信号導体部分１６１２、グラウンド導体部分１６１３、導体（１６４１、１６４２）それぞれの全ての部分を介して流れることなく、一部の部分のみを介して流れるものとモデリングしてもよい。
すなわち、与えられた共振周波において、第１信号導体部分１６１１、第２信号導体部分１６１２、グラウンド導体部分１６１３、導体（１６４１、１６４２）の厚さがそれぞれの表皮厚さ（ｓｋｉｎ  ｄｅｐｔｈ）よりも過度に厚いことは効率的ではない。すなわち、それは共振器１６００の重さ又は共振器１６００の製造費用を増加させる原因になり得る。
【０１１２】
したがって、本発明の実施形態によると、与えられた（所定の）共振周波数において、第１信号導体部分１６１１、第２信号導体部分１６１２、グラウンド導体部分１６１３、導体（１６４１、１６４２）それぞれの表皮厚さに基づいて第１信号導体部分１６１１、第２信号導体部分１６１２、グラウンド導体部分１６１３、導体（１６４１、１６４２）それぞれの厚さを適切に決定することができる。
第１信号導体部分１６１１、第２信号導体部分１６１２、グラウンド導体部分１６１３、導体（１６４１、１６４２）それぞれが該当の表皮厚さよりも大きいながらも適切な厚さを有する場合、共振器１６００は軽くなり、共振器１６００の製造費用も減少され得る。
【０１１３】
例えば、図１６の円で囲んだ領域に示すように、第２信号導体部分１６１２の厚さは「ｄ」ｍｍに決定してもよく、「ｄ」は、
0006023785.tif 000003
によって決定される。
ここで、ｆは周波数、μは透磁率、σは導体定数を表す。
【０１１４】
特に、第１信号導体部分１６１１、第２信号導体部分１６１２、グラウンド導体部分１６１３、導体（１６４１、１６４２）が銅（ｃｏｐｐｅｒ）として５．８×１０７（Ｓｍ−１）の導電率を有する場合、共振周波数が１０ｋＨｚについてはｓ表皮厚さが約０．６ｍｍであり、共振周波数が１００ＭＨｚについては表皮厚さは０．００６ｍｍである。
キャパシタ１６２０及び整合器１６３０は、上記１つ以上の実施形態で説明したものと類似の構造を有するように提供される。
【０１１５】
図１７は、パラレルシート（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｓｈｅｅｔ）が適用された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
図１７を参照すると、パラレルシートが適用された無線電力送信のための共振器１７００に含まれた第１信号導体部分１７１１、第２信号導体部分１７１２それぞれにパラレルシートを適用する。
【０１１６】
第１信号導体部分１７１１、第２信号導体部分１７１２は完ぺきな導体ではないことから、抵抗成分を有することがあり、その抵抗成分によって抵抗損失が発生することがある。このような抵抗損失はＱファクターを減少させ、カップリング効率を減少させ得る。
本発明の一実施形態によると、第１信号導体部分１７１１、第２信号導体部分１７１２それぞれにパラレルシートを適用することによって抵抗損失を減らし、Ｑファクター及びカップリングの効率を増加させることができる。
【０１１７】
図１７に示す符号１７７０の拡大部分を参照すると、パラレルシートが適用される場合、第１信号導体部分１７１１、第２信号導体部分１７１２それぞれは複数の導体ラインを含む。この導体ラインは並列に配置され、第１信号導体部分１７１１、第２信号導体部分１７１２それぞれの先の部分で互いに接続される。
第１信号導体部分１７１１、第２信号導体部分１７１２それぞれにパラレルシートを適用する場合、導体ラインが並列に配置されるため、導体ラインが有する抵抗成分の合計は減少する。したがって、抵抗損失を減らし、Ｑファクター及びカップリング効率を増加させることができる。
グラウンド導体部分１７１３上に位置するキャパシタ１７２０及び整合器１７３０は、上記１つ以上の実施形態で説明したものと類似の構造を有するように提供される。
【０１１８】
図１８は、分散型キャパシタを含む無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
図１８を参照すると、無線電力送信のための共振器に含まれるキャパシタ１８２０は分散型キャパシタである。
集中素子としてのキャパシタは相対的に高い等価直列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＥＳＲ）を有し得る。集中素子としてのキャパシタが有するＥＳＲを減らすための様々な提案があるものの、本発明の実施形態は分散素子としてのキャパシタ１８２０を用いることによってＥＳＲを減らす。参考に、ＥＳＲによる損失はＱファクター及びカップリング効率を減少させることがある。
【０１１９】
分散素子としてのキャパシタ１８２０は、図１８に示すように、ジグザグ構造の導体ライン及び誘電体で実現される。すなわち、分散素子としてのキャパシタ１８２０はジグザグ構造の導体ライン及び誘電体で実現される。
それだけではなく、図１８に示すように、本発明の実施形態は分散素子としてのキャパシタ１８２０を用いることによって、ＥＳＲによる損失を減らすことができ、複数の集中素子としてのキャパシタを並列的に用いることによってＥＳＲによる損失を減らすことができる。
なぜなら、集中素子としてのキャパシタそれぞれが有する抵抗成分は並列接続によって小さくなるため、並列的に接続された集中素子としてのキャパシタの有効抵抗も小さくなり、したがって、ＥＳＲによる損失を減らすことができる。例えば、１０ｐＦのキャパシタ１つを用いることを１ｐＦのキャパシタ１０個を用いるものと代替することによってＥＳＲによる損失を減らすことができる。
【０１２０】
図１９は、図１３に示した２次元（平面）共振器の整合器１３３０の一例を示す図であり、図２０は図１４に示した３次元（立体）共振器の整合器１４３０の一例を示す図である。
【０１２１】
図１９を参照すると、整合器は、導体１３３１、導体１３３２及び導体１３３３を含み、導体１３３２及び導体１３３３は送信線路のグラウンド導体部分１３１３及び導体１３３１と接続される。
導体１３３１とグラウンド導体部分１３１３との間の距離「ｈ」により２次元（平面）共振器のインピーダンスは決定され、導体１３３１とグラウンド導体部分１３１３との間の距離「ｈ」はコントローラによって制御される。導体１３３１とグラウンド導体部分１３１３との間の距離「ｈ」は様々な方式で調整されてもよく、導体１３３１になり得る様々な導体のいずれか１つを適応的に活性化することによって距離「ｈ」を調整する方式、導体１３３１の物理的な位置を上下に調整することで距離「ｈ」を調整する方式などがあり得る。
【０１２２】
図２０を参照すると、整合器１４３０は、導体１４３１、導体１４３２及び導体１４３３、導体９４１及び導体９４２を備える。導体１４３２及び導体１４３３は送信線路のグラウンド導体部分１４１３及び導体１４３１と接続される。
導体１４３１とグラウンド導体部分１４１３との間の距離「ｈ」により３次元（立体）共振器のインピーダンスは決定され、導体１４３１とグラウンド導体部分１４１３との間の距離「ｈ」はコントローラによって制御される。２次元（平面）構造の共振器に含まれる整合器と同様に、３次元（立体）構造の共振器に含まれる整合器でも導体１４３１とグラウンド導体部分１４１３との間の距離「ｈ」は様々な方式で調整されてもよい。例えば、導体１４３１になり得る様々な導体のいずれか１つを適応的に活性化することによって距離「ｈ」を調整する方式、導体１４３１の物理的な位置を上下に調整することで距離「ｈ」を調整する方式などがあり得る。
【０１２３】
図に示していないが、本発明の一実施形態に係る整合器は能動素子を含んでもよく、能動素子を用いて共振器のインピーダンスを調整する方式は上述した内容に類似する。
すなわち、能動素子を用いて整合器を通じて流れる電流の経路を変更することによって、共振器のインピーダンスを調整することができる。
【０１２４】
図２１は図１３に示した共振器の等価回路図である。
図１３に示した無線電力送信のための共振器は、図２１に示す等価回路でモデリングできる。
図２１の等価回路でＬＲは電力送信線路のインダクタンスを示し、ＣＬは図１３の送信線路の中断部に集中素子の形態に挿入されたキャパシタ１３２０を示し、ＣＲは電力送信及び／又はグラウンドとの間のキャパシタを示す。
【０１２５】
ここで、図１３に示す無線電力送信のための共振器は零次共振特性を有する。
すなわち、伝搬定数が０である場合、無線電力送信のための共振器はωＭＺＲを共振周波数として有すると仮定する。
ここで、共振周波数ωＭＺＲは下記の数式（２）のように表現される。ここで、ＭＺＲは「Ｍｕ  Ｚｅｒｏ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ」を意味する。
【０１２６】
【数２】
0006023785.tif 000004
【０１２７】
数式（２）を参照すると、共振器の共振周波数ωＭＺＲはＬＲ／ＣＬによって決定することができ、共振周波数ωＭＺＲと共振器の物理的なサイズは互いに独立的である。
したがって、共振周波数ωＭＺＲと共振器の物理的なサイズが互いに独立的であるため、共振器の物理的なサイズは十分に小さくなり得る。
【０１２８】
本発明の一実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段によって行うことができるプログラム命令の形態で実現されても良く、かかるプログラム命令は、コンピュータ読み出し可能記録媒体に記録されてもよい。
コンピュータ読み出し可能記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせたものを含んでもよい。記録媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。
【０１２９】
以上のように本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。
【符号の説明】
【０１３０】
１０１    電磁結合
１１０    ソース装置
１１１    ソース部
１１３    整合制御部
１１５、２１０    ソース共振器
１２０    ターゲット装置
１２１、２２０    ターゲット共振器
１２３    整合制御部
１２５    ターゲット部
８００    無線電力送信装置
８１０    検出部
８２０    制御部
８３０    電力送信部
８３１〜８３７    ソース共振部
８４０    電力生成部
８５０    整合制御部
８６０    整流部
８７０    定電圧制御部
１１００    無線電力受信装置
１１１０    通信部
１１２１    共振器
１１２３    共振スイッチ
１１２５    整合制御部
１１２０    電力受信部
１１３０    制御部
１１４０    負荷経路スイッチ
１１５０    電力供給部
１１５１    整流部
１１５３    ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１６０    負荷
【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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