(57)【要約】【課題】  給電初期時の受電側における給電衝撃や回路ストレス等を与えることなく、給電定常時、受電側におけるDC電源の過充電や、不本意な発熱を防止できるようにする。【解決手段】無線電力給電システム１は、送電側のDC電源１０の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイル２２に出力する無線電力送信器２０と、高周波信号を、受電コイル３１を介して受け取り、当該高周波信号を直流に変換したDC電源４０の出力を負荷回路５０に給電する無線電力受信器３０とを備え、無線電力送信器２０が、給電初期時、第１の電力Ｐ１に基づいて無線電力受信器３０の給電情報を検知し、定常給電時、給電情報に基づく第２の電力Ｐ２を無線電力受信器３０へ給電し、第１の電力Ｐ１は、第２の電力Ｐ２よりも低いものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
DC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する電力増幅部と、
前記送電コイルから誘導される前記高周波信号を取り込む無線電力受信器から、給電情報を受信する無線通信部と、
前記無線通信部から得られる前記給電情報に基づいて前記電力増幅部の出力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、給電初期時、第１の電力に基づく前記無線電力受信器の給電情報を検知し、定常給電時、前記給電情報に基づく第２の電力を前記無線電力受信器へ給電し、
前記第１の電力は、前記第２の電力よりも低い
無線電力送信器。
【請求項２】
前記制御部は、
前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力を出力するように前記電力増幅部を制御するステップと、
前記無線電力受信器の立ち上がりと共に前記給電情報を検知するステップと、
前記給電情報に基づいて前記電力増幅部の出力を決定するステップと、
決定した前記電力増幅部の出力に基づく第２の電力を前記無線電力受信器へ供給するステップとを実行する請求項１に記載の無線電力送信器。
【請求項３】
前記制御部には記憶部が設けられ、
前記記憶部は、温度−電流給電特性、電流−電圧給電特性、電流−時間給電特性及び電圧−時間給電特性の少なくともいずれか１つの給電パターンを記憶する請求項２に記載の無線電力送信器。
【請求項４】
無線電力送信器の送電コイルから誘導される高周波信号を、受電コイルを介して取り込み直流に変換する電力変換部と、
前記電力変換部より直流が供給されるDC電源の出力を負荷回路に給電する制御部と、
前記負荷回路の給電情報を、アンテナを介して、前記無線電力送信器の側へ送信する無線通信部とを備え、
前記制御部は、給電初期時、第１の電力に基づいて前記DC電源の給電情報を出力し、定常給電時、前記給電情報に基づく第２の電力を前記負荷回路へ給電し、
前記第１の電力は、前記第２の電力よりも低い
無線電力受信器。
【請求項５】
前記電力変換部が、
前記制御部を立ち上げるための第１の電力を受け取ると、
前記無線通信部が、
前記制御部の立ち上がりと共に前記給電情報を前記無線電力送信器へ出力し、
前記制御部が、
前記給電情報に基づいて決定された前記無線電力送信器の出力に基づく第２の電力を受け取るように前記電力変換部を制御する請求項４に記載の無線電力受信器。
【請求項６】
前記DC電源から給電を受ける負荷回路には検知部が設けられ、
前記給電情報には、
前記検知部から得られる所定の検出量を示す情報が含まれる請求項４に記載の無線電力受信器。
【請求項７】
前記検知部には、生物の生体情報を検知する生体センサが含まれる請求項６に記載の無線電力受信器。
【請求項８】
送電側のDC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する無線電力送信器と、
前記高周波信号を、受電コイルを介して受け取り、当該高周波信号を直流に変換したDC電源の出力を負荷回路に給電する無線電力受信器とを備え、
前記無線電力送信器が、給電初期時、第１の電力に基づいて前記無線電力受信器の給電情報を検知し、定常給電時、前記給電情報に基づく第２の電力を前記無線電力受信器へ給電し、
前記第１の電力は、前記第２の電力よりも低い
無線電力給電システム。
【請求項９】
前記無線電力送信器には、
請求項１、請求項２及び請求項３に記載のいずれかの無線電力送信器が使用される請求項８に記載の無線電力給電システム。
【請求項１０】
前記無線電力受信器には、
請求項４、請求項５、請求項６及び請求項７に記載のいずれかの無線電力受信器が使用される請求項８に記載の無線電力給電システム。
【請求項１１】
前記無線電力送信器が、前記負荷回路を操作する外部機器及びインターネットに接続可能なスマートフォンの少なくともいずれか一方に実装される請求項８に記載の無線電力給電システム。
【請求項１２】
前記無線電力受信器が、前記負荷回路及びDC電源を一体化したセンサモジュールに実装される請求項８に記載の無線電力給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力送信器、無線電力受信器及び無線電力給電システムに関し、特に、無線電力受信器の要求に応じて無線電力送信器が受電側の給電パターンを見出し、当該給電パターンに基づいて受電側の負荷回路へ給電する対話型無線電力汎用給電システム等に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車の技術分野において、地上に設置された送電側の充電機器から、位置合わせされた受電側の自動車のバッテリーへ電磁気誘導方式を利用して非接触に電力を伝送するバッテリー充電システムが開発されている（特許文献１，２）。
【０００３】
また、携帯電子機器の技術分野において、卓上の据付型充電器から、電動歯ブラシ、電動髭剃りやスマートフォン等の携帯端末器の二次電池へ電磁気誘導方式を利用して非接触に電力を伝送するバッテリー充電システムが利用されている（特許文献３〜５）。
【０００４】
更に、医療機器の技術分野においては、所定の位置に据付られた医療用端末機器から、患者に装着された生体センサへ電磁気誘導方式を利用して非接触に電力を伝送すると共に、非接触で生体データを外部端末機器に取り込むワイヤレス生体センサシステム等が開発されている（特許文献６，７）。これらの充電システムや、生体センサシステムには、無線電力給電システムが備えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０９２９８６号公報
【特許文献２】特開２０１６−０１９３６６号公報
【特許文献３】特開２０１６−０３９７４９号公報
【特許文献４】特開２０１６−０９２９２１号公報
【特許文献５】特開２０１４−１３５８３６号公報
【特許文献６】特許第５８５３７８４号
【特許文献７】特許第６０５６４７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来例に係る無線電力給電システムによれば、次のような問題がある。
ｉ．特許文献１に開示された無線受電機器によれば、受電側に異常検出部が設けられ、受電側で異常が発生した場合に、異常検出情報が無線送電機器の側に無線通信部及びアンテナを介して、フィードバックされる。送電側では異常検出情報に基づいて送電条件を変更し、変更後の電力を受電側に送信するようになされる。このため、受電側の異常に対応して送信電力を変更できても、受電側で実際に異常が発生しないと送電条件を変更できないという問題がある。
【０００７】
ii．特許文献２に開示された無線送電機器によれば、２つの電源部が備えられ、第１電源部の出力電圧値が第２電源部の出力電圧値よりも高く設定され、かつ、第１電源部の出力電流値が第２電源部の出力電流値よりも高く設定される。このため、送電コイルのインピーダンスに対応して当該電源部を選択できても、受電側の給電条件に係わらず電源部が切り替えられてしまうという問題がある。
【０００８】
iii．特許文献３，４に開示された非接触電力伝送装置によれば、受電回路の側に電流検出部が設けられ、受電側の出力電流が測定され、電流測定情報が送電回路の側に無線通信部及びアンテナを介して、フィードバックされる。送電側では電流測定情報に基づいて電力増幅部へのスイッチングパルス信号を選択するようになされる。このため、変更後のスイッチング動作に基づく電力を受電側に送信できても、給電当初から受電側に大きな電力が送電されるおそれがあるという問題がある。
【０００９】
iv．特許文献５に開示された無線受電装置によれば、受電側に電力変換回路が設けられ、この電力変換回路の入力インピーダンスがその出力インピーダンスよりも高く設定されている。このため、無線受電装置の側で過電流を防止できても、送電側で受電側の給電情報を検出できないので、給電情報に対応して送電条件を変更できないという問題がある。
【００１０】
v．特許文献６に開示されたワイヤレス生体センサによれば、送電側に生体センサ及び記憶部が設けられ、この生体センサで利用者の姿勢を検知すると共に、利用者の姿勢とを対応付けた送電パターンを読み出すようになされる。このため、送信側から受信側への無駄な送信電力を抑制できても、受電側に生体センサを備え、送電側から受電側へ無線電力を供給する構成を採っていないので、受電側の給電情報に対応した送電条件を変更できないという問題がある。
【００１１】
vi．特許文献７に開示された磁界共鳴方式の生体情報取得システムによれば、歯科補綴用の構造体となる受電側に生体センサ及びバッテリー（DC電源）が設けられ、この生体センサで生体情報を検知すると共に、当該構造体を洗浄するための洗浄装置となる送電側から、受電側へ無線電力を給電するようになされる。このため、バッテリー充電中に受電側から送電側への生体情報を送信できても、DC電源の初期給電時に、送電側で受電側の給電情報を検出できないので、給電情報に対応した送電条件を変更できないという問題がある。
【００１２】
特に、眼球に直接装用するコンタクトレンズや、ピンホールコンタクトレンズ等のように受電側を構成する充電容量の小さい蓄電池や、負荷回路等に、最初から大電力を給電すると、DC電源が給電衝撃や、回路ストレスを招くという問題がある。また、無理やり蓄電池を充電すると過充電を原因としてDC電源が発熱をしたり、眼球に深刻な悪影響を与えたりする恐れがあるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は上述の課題に鑑み創作されたものであり、給電初期時、受電側における給電衝撃や回路ストレス等を与えることなく、給電定常時、受電側におけるDC電源の過充電や、不本意な発熱を防止できるようにした無線電力送信器、無線電力受信器及び無線電力給電システム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】
【００１４】
上述の課題を解決するための請求項１に記載の無線電力送信器は、DC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する電力増幅部と、前記送電コイルから誘導される前記高周波信号を取り込む無線電力受信器から、給電情報を受信する無線通信部と、前記無線通信部から得られる前記給電情報に基づいて前記電力増幅部の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、給電初期時、第１の電力に基づく前記無線電力受信器の給電情報を検知し、定常給電時、前記給電情報に基づく第２の電力を前記無線電力受信器へ給電し、前記第１の電力は、前記第２の電力よりも低いものである。
【００１５】
請求項１に係る無線電力送信器によれば、給電初期時、定常給電時の第２の電力よりも低い第１の電力で無線電力受信器を立ち上げることができる。
【００１６】
請求項２に記載の無線電力送信器は、請求項１において、前記制御部は、前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力を出力するように前記電力増幅部を制御するステップと、前記無線電力受信器の立ち上がりと共に前記給電情報を検知するステップと、前記給電情報に基づいて前記電力増幅部の出力を決定するステップと、決定した前記電力増幅部の出力に基づく第２の電力を前記無線電力受信器へ供給するステップとを実行するものである。
【００１７】
請求項３に記載の無線電力送信器は、請求項２において、前記制御部には記憶部が設けられ、前記記憶部は、温度−電流給電特性、電流−電圧給電特性、電流−時間給電特性及び電圧−時間給電特性の少なくともいずれか１つの給電パターンを記憶するものである。
【００１８】
請求項４に記載の無線電力受信器は、無線電力送信器の送電コイルから誘導される高周波信号を、受電コイルを介して取り込み直流に変換する電力変換部と、前記電力変換部より直流が供給されるDC電源の出力を負荷回路に給電する制御部と、前記負荷回路の給電情報を、アンテナを介して、前記無線電力送信器の側へ送信する無線通信部とを備え、前記制御部は、給電初期時、第１の電力に基づいて前記DC電源の給電情報を出力し、定常給電時、前記給電情報に基づく第２の電力を前記負荷回路へ給電し、前記第１の電力は、前記第２の電力よりも低いものである。
【００１９】
請求項４に係る無線電力受信器によれば、給電初期時、給電衝撃・回路ストレス等を極力低減できるようになると共に、給電受電側、DC電源の過充電や、不本意な発熱を防止できるようになる。
【００２０】
請求項５に記載の無線電力受信器は請求項４において、前記電力変換部が、前記制御部を立ち上げるための第１の電力を受け取ると、前記無線通信部が、前記制御部の立ち上がりと共に前記給電情報を前記無線電力送信器へ出力し、前記制御部が、前記給電情報に基づいて決定された前記無線電力送信器の出力に基づく第２の電力を受け取るように前記電力変換部を制御するものである。
【００２１】
請求項６に記載の無線電力受信器は請求項４において、前記DC電源の出力から給電を受ける負荷回路には検知部が設けられ、前記給電情報には、前記検知部から得られる所定の検出量を示す情報が含まれるものである。
【００２２】
請求項７に記載の無線電力受信器は請求項６において、前記検知部には、生物の生体情報を検知する生体センサが含まれるものである。
【００２３】
請求項８に記載の無線電力給電システムは、送電側のDC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する無線電力送信器と、前記高周波信号を、受電コイルを介して受け取り、当該高周波信号を直流に変換したDC電源の出力を負荷回路に給電する無線電力受信器とを備え、前記無線電力送信器が、給電初期時、第１の電力に基づいて前記無線電力受信器の給電情報を検知し、定常給電時、前記給電情報に基づく第２の電力を前記無線電力受信器へ給電し、前記第１の電力は、前記第２の電力よりも低いものである。
【００２４】
請求項８に係る無線電力給電システムよれば、無線電力受信器における給電初期時の給電衝撃・回路ストレス等を極力低減できるようになると共に、当該受信器における給電定常時のDC電源の過充電や、不本意な発熱を防止できるようになる。これにより、対話型無線通信汎用充電システムを構築できる。
【００２５】
請求項９に記載の無線電力給電システムは、請求項８において、前記無線電力送信器には、請求項１、請求項２及び請求項３に記載のいずれかの無線電力送信器が使用されるものである。
【００２６】
請求項１０に記載の無線電力給電システムは、請求項８において、前記無線電力受信器には請求項４、請求項５、請求項６及び請求項７に記載のいずれかの無線電力送受信器が使用されるものである。
【００２７】
請求項１１に記載の無線電力給電システムは、請求項８において、前記無線電力送信器が、前記負荷回路を操作する外部機器及びインターネットに接続可能なスマートフォンの少なくともいずれか一方に実装されるものである。
【００２８】
請求項１２に記載の無線電力給電システムは、請求項８において、前記無線電力受信器が、前記負荷回路及びDC電源を一体化したセンサモジュールに実装されるものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る無線電力送信器によれば、給電初期時には、定常給電時の第２の電力よりも低い第１の電力で立ち上げられた無線電力受信器のDC電源の給電情報、例えば、充電容量や充電温度等を、充電前に受電側において検知（認知）できるようになる。
【００３０】
本発明に係る無線電力受信器によれば、給電初期時の給電衝撃・回路ストレス等を極力低減できるようになると共に、受電側におけるDC電源の過充電や、不本意な発熱を防止できるようになる。
【００３１】
本発明に係る無線電力給電システムによれば、受電側の充電容量に応じて無線電力送信器から送信される高周波信号の出力を調節した（選択した）り、充電終了を示す情報に基づいて高周波信号の出力を停止できるようになる。これにより、対話型無線通信汎用充電システム等を構築できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る実施形態としての無線電力給電システム１の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施形態としての無線電力送信器２０及び無線電力受信器３０の構成例を示すブロック図である。
【図３】電力増幅部２１及び電力変換部３２の構成例を示す回路図である。
【図４】記憶部２６における給電パターンの特性例を示すグラフ図である。
【図５】給電パターンI，II，III，IVの格納例を示す表図である。
【図６】無線電力受信器３０の実装例（その１）を示すパッチワーク型生体センサ301の平面図である。
【図７】無線電力受信器３０の実装例（その２）を示す指輪型生体センサ302の斜視図である。
【図８】無線電力受信器３０の実装例（その３）を示すコンタクトレンズ303の平面図である。
【図９】無線電力受信器３０の実装例（その４）を示すピンホールコンタクトレンズ304の平面図である。
【図１０】無線電力給電システム１における制御例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図１〜図１０を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）としての無線電力送信器、無線電力受信器及び無線電力給電システムについて説明する。
【００３４】
＜無線電力給電システム＞  
図１に示す無線電力給電システム１は、対話型無線電力汎用給電システム等に適用して好適なものであり、電磁気誘導方式を利用して送電側から受電側へ無線電力を給電するシステムである。ここに、対話型無線電力汎用給電システムとは、受電側の無線電力受信器の要求に応じて送電側の無線電力送信器が受電側の給電パターンを見出し、当該給電パターンに基づいて受電側の負荷回路へ給電するシステムをいう。
【００３５】
この無線電力給電システム１では、送電側がDC電源１０、無線電力送信器２０、送電コイル２２及びアンテナ２３を有し、受電側が無線電力受信器３０、受電コイル３１、アンテナ３４、DC電源４０及び負荷回路５０を有している。DC電源１０は無線電力送信器２０に接続されると共に送電コイル２２及びアンテナ２３が無線電力送信器２０に接続される。無線電力送信器２０はDC電源１０の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイル２２に出力する。
【００３６】
この例では、無線電力送信器２０には、本発明に係るいずれかの無線電力送信器が使用され、無線電力送信器２０が、給電初期時、第１の電力Ｐ１に基づいて無線電力受信器３０の給電情報を検知し、定常給電時、給電情報に基づく第２の電力Ｐ２を無線電力受信器３０へ給電するようになる。
【００３７】
ここに給電情報とは、無線電力受信器３０が実装される物体への給電（充電条件）パターンを示す情報をいう。例えば、給電情報には固体識別（充電種別等）を示すコードデータが含まれ、このコードデータは読み出しコードを成し、給電パターンを読み出すための００００１，００００２，００００３，００００４・・・・等のアドレスとして機能するものである。なお、給電情報には、無線電力受信器３０のDC電源４０の充電容量を示す情報や、当該DC電源４０の充電終了を示す情報、生体センサの種類別を示す情報等が含まれる。
【００３８】
無線電力給電システム１において、無線電力送信器２０は、負荷回路５０を操作する外部機器及びインターネットに接続可能なスマートフォンの少なくともいずれか一方に実装されるものである。外部機器には、携帯性が良く、持ち運びが便利なヘッドホーン、イヤリング、ブローチ、腕時計、眼鏡、カチューシャ等にDC電源１０、無線電力送信器２０、送電コイル２２及びアンテナ２３を実装したものが使用できる。
【００３９】
受電側では、受電コイル３１及びアンテナ３４が無線電力受信器３０に接続されると共にDC電源４０が無線電力受信器３０に接続される。DC電源４０には負荷回路５０が接続されている。無線電力受信器３０には、本発明に係るいずれかの無線電力送受信器が使用される。無線電力受信器３０は高周波信号を、受電コイル３１を介して受け取り、当該高周波信号を直流に変換したDC電源４０の出力を負荷回路５０に給電する。
【００４０】
＜無線電力送信器＞  
図２に示す無線電力送信器２０は、電力増幅部２１、無線通信部２４及び制御部２５を有している。制御部２５にはDC電源１０、電力増幅部２１及び無線通信部２４が接続されると共に、電力増幅部２１には送電コイル２２が接続される。無線通信部２４にはアンテナ２３が接続される。
【００４１】
DC電源１０には電力増幅部２１が接続され、電力増幅部２１（図３参照）は、DC電源１０の出力を所定周波数fの高周波信号に変換（変調）し、当該高周波信号を送電コイル２２に出力するように動作する。無線通信部２４は無線電力受信器３０から給電情報を受信する。給電情報は給電パターンを読み出すためのものである。無線通信部２４にはブルートゥース(登録商標)等の近距離無線通信規格のものが使用できる。
【００４２】
制御部２５は、無線通信部２４から得られる給電情報に基づいて電力増幅部２１の出力を制御する。例えば、制御部２５は、給電初期時、第１の電力Ｐ１に基づいて無線電力受信器３０の給電情報を検知し、定常給電時、給電情報に基づく第２の電力Ｐ２を無線電力受信器３０へ給電する。電力Ｐ１と電力Ｐ２との関係は、Ｐ１＜Ｐ２である。電力Ｐ１は、少なくとも、制御部３５、無線通信部３３が駆動可能な最小電力であって、給電初期時、電圧がＶ０で電流がＩ０である。電力Ｐ２は、蓄電池４１に充電可能な電力で、充電容量にもよるが定常給電時の電圧がＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４・・・で電圧Ｖ０よりも大きく、その際の電流がＩａ，Ｉｂ，Ｉｄ，Ｉｄ・・で、電流Ｉ０よりも大きい（図４及び図５参照）。
【００４３】
なお、図３に示す電解コンデンサC１及び蓄電池１１はDC電源１０を構成する。電解コンデンサC1には蓄電池１１が並列に接続され、蓄電池１１は充電して使用される。もちろん、これに限られることはなく、乾電池を使用してもよく、商用電源AC100で動作するAC-DCコンバータを介して電源供給してもよい。この例で、蓄電池１１にはリチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。電解コンデンサC1の＋記号は高電位側を示しており、GNDは接地（アース）である。
【００４４】
蓄電池１１には電力増幅部２１が接続され、電力増幅部２１にはDC電源１０の出力（DC電圧VDD）が印加される。この例で、電力増幅部２１は、可変発振器201、ゲートドライバ202，203、静電容量C0，C2，C3，C11，C21、可変容量C4、抵抗素子R11，R12，R21，R22、可変コイルＬ、プッシュプル用のトランスＴ、Ｐ型の電界効果トランジスタFET１，FET2を有して構成される。電界効果トランジスタFET１，FET2にはGaN半導体素子が使用される。
【００４５】
可変発振器201は、例えば、発振周波数f＝6.78MHzを中心周波数にして±αMHzの発振信号を発生するものである。もちろん、これに限られることはなく発振周波数f＝13.56MHzでも、これ以上の発振周波数であってもよい。可変発振器201には静電容量C0を介してゲートドライバ202，203が接続されている。ゲートドライバ202，203はDC電源１０と接地線GNDとの間に各々接続される。可変発振器201が発生させた発振信号はゲートドライバ202，203に入力される。
【００４６】
ゲートドライバ202には回路定数素子として、静電容量C11及び抵抗素子R11が接続されている。静電容量C11及び抵抗素子R11の一端は接地されている。ゲートドライバ203には同様にして、静電容量C21及び抵抗素子R21が接続されている。静電容量C21及び抵抗素子R21の一端は接地される。
【００４７】
ゲートドライバ202の出力には抵抗素子R12を介してＰ型の電界効果トランジスタFET１が接続される。ゲートドライバ202は、発振周波数f＝6.78MHzの発振信号に基づいてスイッチングパルス信号を発生し、電界効果トランジスタFET１のゲートにスイッチングパルス信号を出力するようになされる。電界効果トランジスタFET１は、ロー・レベルのスイッチングパルス信号がゲートに入力されるとＯＮし、ハイ・レベルのスイッチング信号が入力されるとOFFするようになされる。
【００４８】
ゲートドライバ203の出力にも抵抗素子R22を介してＰ型の電界効果トランジスタFET2が接続される。ゲートドライバ203は、発振周波数f＝6.78MHzの発振信号に基づいて位相角πだけ遅れたスイッチングパルス信号を発生し、電界効果トランジスタFET2のゲートに当該スイッチングパルス信号を出力するようになされる。電界効果トランジスタFET２も、ロー・レベルのスイッチングパルス信号がゲートに入力されるとＯＮし、ハイ・レベルのスイッチング信号が入力されるとOFFするようになされる。
【００４９】
電界効果トランジスタFET１及びFET2はE級プッシュプル電力増幅回路を構成する。電界効果トランジスタFET１及びFET2のソースは接地され、そのドレインはトランスＴの一次側に各々接続されている。トランスTの一次側の中点には可変コイルＬを介してDC電源１０に接続され、その中点には可変コイルＬを介してDC電源１０の出力（DC電圧VDD）が印加され、各々の電界効果トランジスタFET１及びFET2のドレインにDC電圧VDDが供給される。
【００５０】
可変コイルＬの高電位側には静電容量C2が接続される。静電容量C2の一端は接地GNDに接続される。トランスＴの二次側には抵抗素子R１が直列に接続され、当該抵抗素子R1の他端には静電容量C3及び可変容量C4が並列に接続され、トランスＴの二次側及び抵抗素子R１と静電容量C3及び可変容量C4とが並列共振回路を構成している。
【００５１】
電界効果トランジスタFET１及びFET2は発振周波数f＝6.78MHzのスイッチングパルス信号に基づいて交互（位相角π毎）にON/OFFを繰り返し、相補性形の高周波信号（交流）を発生する。これにより、発振周波数f＝6.78MHzの高周波信号を送電コイル２２に出力できるようになる。
【００５２】
また、無線電力送信器２０において、制御部２５には記憶部２６が設けられ、記憶部２６は、温度−電流給電特性、電流−時間給電特性、電流−電圧給電特性及び電圧−時間給電特性の少なくともいずれか１つの給電パターンを記憶する。例えば、図４に示すグラフ図において、記憶部２６には受電側の電圧−時間給電特性例を示すデータが格納される。縦軸は電圧［Ｖ］であり、下方が小であり、上方が大である。横軸は、時間［Ｔ］であり、左方が小であり、右方が大である。
【００５３】
電圧Ｖ０は給電初期電圧であり、初期給電電流をＩ０（図示せず）とすると、第１の電力Ｐ１はＶ０・Ｉ０となる。例えば、Ｖ０は2V程度である。Ｉ０は数［ｍＡ］単位である。Ｖ０−Ｔ給電特性は初期給電パターンとなる。電圧Ｖ１は第１の定常給電電圧であり、定常給電電流をＩａ（図５参照）とすると、第２の電力Ｐ２１はＶ１・Ｉａとなる。例えば、Ｖ１は4V程度である。Ｖ１−Ｔ給電特性は第１の定常給電パターンＩとなる。電圧Ｖ２は第２の定常給電電圧であり、定常給電電流をＩｂ（図５参照）とすると、第２の電力Ｐ２２はＶ２・Ｉｂとなる。例えば、Ｖ２は5V程度である。Ｖ２−Ｔ給電特性は第２の定常給電パターンIIとなる。
【００５４】
電圧Ｖ３は第３の定常給電電圧であり、定常給電電流をＩｃ（図５参照）とすると、第２の電力Ｐ23はＶ３・Ｉｃとなる。例えば、Ｖ３は6V程度である。Ｖ３−Ｔ給電特性は第３の定常給電パターンIIIとなる。電圧Ｖ４は第４の定常給電電圧であり、定常給電電流をＩｄ（図５参照）とすると、第２の電力Ｐ２４はＶ４・Ｉｄとなる。例えば、Ｖ４は7V程度である。Ｖ４−Ｔ給電特性は第４の定常給電パターンIVとなる。なお、Ｔｘは初期通電−定常通電の切り替え時刻である。切り替え時刻Ｔｘは零電圧から電圧Ｖ０へ到達した時点から任意の静定時間（決定期間）経過後の時刻である。静定時間は短いほどよい。
【００５５】
図５に示す表図において、例えば、読み出しコード００００１に対して給電パターンＩが対応付けられ、受電側の制御目標となる制御データＤ＝Ｉａ（電流），Ｖ１（電圧），ｆ１（周波数），θ１（温度）が格納される。同様にして、読み出しコード００００２に対して給電パターンIIが対応付けられ、その制御データＤ＝Ｉｂ，Ｖ２，ｆ２，θ２が格納される。
【００５６】
読み出しコード００００３に対して給電パターンIIIが対応付けられ、その制御データＤ＝Ｉｃ，Ｖ３，ｆ３，θ３が格納される。読み出しコード００００４に対して給電パターンIVが対応付けられ、その制御データＤ＝Ｉｄ，Ｖ４，ｆ４，θ４が格納される。給電パターンI〜IVは無線電力受信器３０が実装される物体によって異なるものである。なお、温度−電流給電特性、電流−時間給電特性、電流−電圧給電特性については、その説明を省略する。
【００５７】
＜無線電力受信器＞
図２に示す無線電力受信器３０は、送電コイル２２から誘導される高周波信号を取り込むために電力変換部３２、無線通信部３３及び制御部３５を備えている。制御部３５には、電力変換部３２、無線通信部３３及びDC電源４０が接続されると共に、受電コイル３１は電力変換部３２に接続される。電力変換部３２にはDC電源４０が接続されると共にDC電源４０には負荷回路５０が接続される。
【００５８】
受電コイル３１には電力変換部３２が接続され、無線電力送信器２０の送電コイル２２から誘導される高周波信号を、受電コイル３１を介して取り込み直流に変換する。制御部３５は、電力変換部３２より直流が供給されるDC電力を負荷回路５０に給電するように電力変換部３２及びDC電源４０を制御する。
【００５９】
無線通信部３３は、負荷回路５０の給電情報を、アンテナ３４を介して無線電力送信器２０の側へ送信する。制御部３５は、給電初期時、第１の電力Ｐ１に基づいてDC電源４０の給電情報を出力し、定常給電時、給電情報に基づく第２の電力Ｐ２を負荷回路５０へ給電する。
【００６０】
なお、図３に示す電力変換部３２は、例えば、静電容量C5、ダイオードD1〜D4、抵抗素子R2を有して構成される。静電容量C5は受電コイル３１に並列に接続され、受電コイル３１と共に共振回路を構成する。ダイオードD1〜D4は全波整流回路を構成し、受電コイル３１から取得される高周波信号を直流に変換する。
【００６１】
ダイオードD1〜D4の出力には、電解コンデンサC6が接続され、電解コンデンサC6は脈流を直流に平滑するようになされる。LEDはダイオードD1,D2の接続点と負荷回路５０との間に直列に接続され、通電表示及び回路保護に用いられる。
【００６２】
図中、電解コンデンサC6、蓄電池４１はDC電源４０を構成する。電解コンデンサC6には蓄電池４１が並列に接続され、蓄電池４１が充電される。電解コンデンサC6の＋記号は高電位側を示しており、GNDは接地（アース）である。蓄電池４１には負荷回路５０が接続され、負荷回路５０には回路保護用の抵抗素子R2が並列に接続される。
【００６３】
無線電力受信器３０において、DC電源４０から給電を受ける負荷回路５０には検知部５１が設けられ、給電情報には、検知部５１から得られる所定の検出量を示す情報が含まれるものである。検知部５１は例えば、充電時の蓄電池４１の温度θを検知して温度検知信号を発生する。温度検知信号は二値化されて給電情報となる。また、蓄電池４１の端子電圧Ｖは二値化されて給電情報となる。
【００６４】
ここで、図６〜図９を参照して、無線電力受信器３０の実装例について説明をする。図６に示す無線電力受信器３０は無線電力給電システム１において、パッチワーク型生体センサ301を構成するものである。パッチワーク型生体センサ301は、無線電力受信器３０、受電コイル３１、アンテナ３４、DC電源４０、検知部５１及び基台７１を有している。
【００６５】
パッチワーク型生体センサ301は基台７１の外周縁部上に受電コイル３１、アンテナ３４が配置され、同一基台内に電力変換部３２、無線通信部３３、制御部３５、DC電源４０及び検知部５１が一体化して配置され、センサモジュールを構成するものである。パッチワーク型生体センサ301は皮膚表面に貼着して使用される。基台７１には綿テープや、医療用テープ等のフレキシブル素材が使用される。伸縮自在な素材が使用できる。
【００６６】
本例の検知部５１には、生物の生体情報を検知する生体センサが含まれるものである。生体センサには血糖値を測定する自己血糖値管理用のグルコースセンサが使用できる。グルコースセンサには、グルコース酸化酵素（Glucose  Oxidase：GOD）が用いられ、その測定原理は、GODをポリアクリルアミドなどの高分子ゲル中に固定化し、酵素反応に伴う電極近傍の酸素消費を電極応答（電流値の減少）として捉えることで、グルコース濃度を選択的に計測するものである。
【００６７】
例えば、微小なナノ構造の酸化物半導体（IGZO）がバイオセンサー内に埋め込まれ、透明なデバイスが涙の微小なグルコース濃度を検出するようになる。IGZOバイオセンサーでは、涙のグルコースと接触すると、酵素が血糖を酸化する。すると混合物中のpHレベルが変化し、IGZOトランジスタの電流に測定可能な変化が起こるようになる。涙には、検知可能な情報量を多く含んでいる。涙にはグルコースだけでなく、乳酸（敗血症・肝臓病）、ドーパミン（緑内障）、尿素（腎機能）、タンパク質（癌）の情報が含まれている。
【００６８】
糖尿病治療では、血糖値をコントロールすることが基本で、血糖の状態に合わせて、インスリンの投与や、食事の調整が必要である。このため、きめ細かい血糖のモニターが欠かせず、日常の生活でも血糖をチェックできるようにしなければならない（自己血糖測定モニター）。この自己血糖測定モニターによって、それまで医療機関でしかできなかった血糖測定を、いつでも、どこでもリアルタイムに正確に行うことができるようになり、その測定結果を治療にフィードバックすることによって、糖尿病患者の治療による生活への負担を軽減できるようになる。  
【００６９】
図７に示す無線電力受信器３０は無線電力給電システム１において、指輪型生体センサ302を構成するものである。指輪型生体センサ302は、無線電力受信器３０、受電コイル３１、アンテナ３４、DC電源４０、検知部５１、基台７２及び環部７３を有している。指輪型生体センサ302は基台７２の外周縁部内に受電コイル３１及びアンテナ３４が配置され、電力変換部３２、無線通信部３３、制御部３５、DC電源４０及び検知部５１が一体化して配置され、一体化されたセンサモジュールが環部７３に固定されるものである。
【００７０】
環部７３は指部に嵌合して使用される。例えば、指輪型生体センサ302は人差し指、中指、薬指、小指等のいずれかに装着して使用される。指輪型生体センサ302には、光電脈波センサが用いられる。光電脈波センサは、血液中のヘモグロビンの光吸収特性を利用し、内臓の発光素子により指の血管に照射した赤外光の反射光を受光素子で受け、その強度変化から拍動等を捉えるようになされる。光電脈波センサで捉えた拍動データを無配線でスマートフォンやパソコン等に伝送する無線通信機器には、低消費電力のBluetooth  low  Energy  規格（登録商標）に準拠した無線通信モジュールが使用される。
【００７１】
図８に示す無線電力受信器３０は無線電力給電システム１において、コンタクトレンズ型生体センサ303を構成するものである。コンタクトレンズ型生体センサ303は、無線電力受信器３０、受電コイル３１、アンテナ３４、DC電源４０、検知部５１、及びレンズ本体７４を有している。レンズ本体７４にはソフトコンタクトレンズや、ハードコンタクトレンズが含まれる。
【００７２】
コンタクトレンズ型生体センサ303は、レンズ本体７４の外周縁部上に受電コイル３１、電力変換部３２、無線通信部３３、アンテナ３４、制御部３５、DC電源４０及び検知部５１が一体化されて配置され、センサモジュールを構成するものである。コンタクトレンズ型生体センサ303は、角膜上に装用するようになされる。
【００７３】
図９に示す無線電力受信器３０は無線電力給電システム１において、ピンホールコンタクトレンズ型生体センサ304を構成するものである。ピンホールコンタクトレンズ型生体センサ304は、無線電力受信器３０、受電コイル３１、アンテナ３４、DC電源４０、検知部５１、及びピンホールレンズ本体７５を有している。ピンホールレンズ本体７５は遮光部７６及びピンホール７７を有している。
【００７４】
ピンホールコンタクトレンズ型生体センサ304は、ピンホールレンズ本体７５の外周縁部上に受電コイル３１及びアンテナ３４が配置され、その遮光部７６に電力変換部３２、無線通信部３３、制御部３５、DC電源４０及び検知部５１が一体化されてセンサモジュールを構成するものである。
【００７５】
ピンホールコンタクトレンズ型生体センサ304も角膜上に装用するようになされる。上述のコンタクトレンズ型生体センサや、ピンホールコンタクトレンズ型生体センサは、スマートコンタクトレンズを構成する。例えば、電力変換部３２、無線通信部３３、制御部３５、DC電源４０及び検知部５１を構成する半導体素子（集積回路自体：数ｍｍ角）を絶縁性のピンホールレンズ本体７５の上に直接形成し、絶縁性の遮光部７６で、電気的に半導体素子間を共通に絶縁すると共に、遮光部７６の黒色等（高遮光率）を実現するようにする。この絶縁封止構造により半導体チップの素子間絶縁構造を共通化でき、搭載チップ（例えば、１．６ｍｍ×１．６ｍｍのマイコンチップなど）の微細化及び薄膜化を図ることができる。
【００７６】
センサモジュールには、パッチワーク型生体センサ301や、スマートコンタクトレンズ、指輪型生体センサ302の他に体内埋め込みセンサ等が含まれる。体内埋め込みセンサには、グルコースセンサを体内に埋め込み、グルコース濃度を連続的にモニタ可能な連続グルコースモニタ（Continuous  Glucose  Monitoring：CGM）が開発されている。CGMによれば、皮膚内部の間質液を無痛で吸出し、GODを含ませたパッチに吸収させ、過酸化水素電極によって、グルコース濃度を定量するものである。
【００７７】
続いて、図１０を参照して、無線電力給電システム１の制御例について説明する。この例では、無線電力受信器３０を受電側のコンタクトレンズ等に実装した場合であって、このコンタクトレンズの給電情報は、図５に示した給電パターンIIで、読み出しコード００００２が設定されている場合を想定する。  
【００７８】
これらを制御条件にして、図１０に示すフローチャートのステップS11で無線電力送信器２０の制御部２５（以下送電側という）は、無線電力受信器３０を立ち上げるための第１の電力Ｐ１を出力するように電力増幅部２１を制御する。
【００７９】
無線電力受信器３０の側（以下受電側という）ではステップS21で、電力変換部３２が、制御部３５を立ち上げるための第１の電力Ｐ１を無線電力送信器２０から受け取る。電力Ｐ１は例えば、電圧がＶ０で給電電流がＩ０である。初期給電時の給電電力はＰ１＝Ｉ０・Ｖ０である。
【００８０】
次に、ステップS22では無線通信部３３が、制御部３５の立ち上がりと共に給電情報を、アンテナ３４を介して無線電力送信器２０へ送信する。この例では給電情報が読み出しコード＝００００２の場合である。送電側では、ステップS12で無線通信部２４が給電情報、すなわち、読み出しコード＝００００２を、アンテナ２３を介して受信する。
【００８１】
次に、ステップS13で制御部２５が給電情報を検知し、その判別を行う。この判別では、記憶部２６が参照（図５）され、読み出しコード＝００００２に対応する給電パターンIIに必要な制御データＤ＝Ｉｂ，Ｖ２，ｆ２，θ２が読み出される。制御データＤ＝Ｉｂ，Ｖ２，θ２は受電側の制御目標である。周波数fは送電目標値であり、送電側の高周波信号の電圧を制御できるようになる。
【００８２】
次いで、ステップS14で制御部２５は、給電情報に基づいて電力増幅部２１の出力を決定する。この例では、トランスＴの巻数比によって、送電側の高周波信号の電流・電圧が決定される。一次側の巻数n1とし、二次側の巻数n2とすると誘起電圧は、n1：n2＝Vn1：Vn2となる。この例ではVn2＝Ｖ２となるように一次側の印加電圧Vn1を決定する。Vn1は可変コイルＬを調整することで達成する。送電側の高周波信号の電流は、可変容量C4を調整することで、受電側の電流Ｉｂの目標値を達成する。
【００８３】
そして、ステップS15で制御部２５は、決定した電力増幅部２１の出力に基づく第２の電力Ｐ２（Ｐ１＜Ｐ２）を無線電力受信器３０へ供給する。受電側ではステップS23で制御部３５は、給電情報に基づいて決定された無線電力送信器２０の出力に基づく第２の電力Ｐ２を受け取るように電力変換部３２を制御する。この制御により、負荷回路５０へ給電する（ステップS26）と共に蓄電池４１に充電できるようになる。
【００８４】
そして、ステップS24で制御部３５は蓄電池４１が満充電になったか否かを判別する。満充電になったか否かは、例えば、蓄電池４１の端子電圧(V2)を測定し、規定値に達したか否かで判別する。満充電になっていない場合は、ステップS22に戻って給電情報を無線通信部３３及びアンテナ３４を介して送電側に返信する。
【００８５】
この際の給電情報には、蓄電池４１の端子電圧（V2）の他に、DC電源４０の出力の温度θに関する情報や、給電電流Ｉｂに係る情報が送電側に通知される。送電側では、ステップS12〜S15の処理内容を実行して、再決定した電力増幅部２１の出力に基づく第２の電力Ｐ２’（Ｐ２＝Ｐ２’、Ｐ２＜Ｐ２’又は、Ｐ２＞Ｐ２’）を無線電力受信器３０へ供給する。
【００８６】
そして、満充電となった場合は、ステップS25で無線通信部３３及びアンテナ３４を介して送電側へ充電満了情報を送信する。送電側ではステップS16で無線通信部２４が充電満了情報を受信すると、ステップS17で制御部２５は充電満了情報を検知して蓄電池４１が充電満了したか否かを判別する。例えば、充電満了情報＝ハイ・レベルを検知する。充電満了を検知していない場合（充電満了情報＝ロー・レベル）は、ステップS16に戻って無線通信部２４は充電満了情報の受信を継続する。充電満了を検知した場合は、制御部２５は給電をＯＦＦする。なお、制御部２５は、決定後設定されていた第２の電力Ｐ２を、初期の第１の電力Ｐ１にリセットし、次回の初期給電に備えるようになる（リセット動作）。
【００８７】
このように、実施形態としての無線電力給電システム１によれば、無線電力受信器３０の要求に応じて無線電力送信器２０が受電側の給電パターンを見出し、当該給電パターンに基づいてDC電源４０に係る蓄電池４１を充電するようになる。
【００８８】
また、実施形態に係る無線電力送信器２０によれば、給電初期時には、定常給電時の第２の電力Ｐ２よりも低い第１の電力Ｐ１で無線電力受信器３０を立ち上げることができる。すなわち、給電初期時、決定後の電力増幅部２１の出力に基づく第２の電力Ｐ２よりも、無線電力受信器３０を立ち上げるための第１の電力Ｐ１を低く抑えることができる。
【００８９】
しかも、無線電力受信器３０のDC電源４０の給電情報、例えば、充電容量や充電温度等を充電前に送電側において検知（認知）できるようになる。
【００９０】
更に、本発明に係る無線電力受信器３０によれば、給電初期時の給電衝撃・回路ストレス等を極力低減できるようになると共に、受電側におけるDC電源４０の過充電や、不本意な発熱を防止できるようになる。
【００９１】
しかも、受電側の充電容量に応じて無線電力送信器から送信される高周波信号の出力を調節した（選択した）り、充電終了を示す情報に基づいて高周波信号の出力を停止したりできるようになる。これにより、対話型無線通信汎用充電システム等を構築できるようになる。
【００９２】
なお、上述の実施形態では無線電力給電システム１に関して、電磁気誘導（電磁界結合）方式について説明したが、これに限られることはなく、特許第６０５６４７７号に見られるような磁界共鳴方式としてもよい。例えば、図３の二点鎖線内に示すように、ＬＣ共振回路６０を送電側及び受電側に非接触で近接して配置する。ＬＣ共振回路６０は、所定の共振周波数を有し、非常に高いＱ値を有するように設計される。送電側及び受電側のＬＣ共振回路６０の共振周波数は共に等しく設定される。Ｌ´は共振コイル（インダクタ）であり、Ｃ´は可変容量（キャパシタ）である。
【００９３】
送電側のＬＣ共振回路６０は、所定の間隔を隔てて、自己の中心軸が受電側のＬＣ共振回路６０の中心軸と一致するように配置される。送電側及び受電側のＬＣ共振回路６０の間隔は、例えば、数メートル程度であってもよい。ＬＣ共振回路６０の共振Ｑが十分大きければ、数メートル程度離れていても、磁界共鳴による電力の伝送が可能となる。
【００９４】
なお、中心軸を一致させるのは、送電側及び受電側のＬＣ共振回路６０の間に良好な磁界共鳴を生じさせるためである。この例では、送電側及び受電側のＬＣ共振回路６０の各々の中心軸が一致する場合について説明したが、これに限られることはなく、磁界共鳴方式によれば、送電コイル２２と受電コイル３１の位置ずれに対しても、電磁気誘導方式よりも強いというメリットがある。
【００９５】
換言すると、磁界共鳴方式によれば、ＬＣ共振回路６０同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁気誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリー（Position  free）という特長がある。この結果、ＬＣ共振回路６０は、中心軸を一致させて配置する必要はなく、互いに角度を有するような位置関係で配設するようにしてもよい。
【００９６】
また、送電側及び受電側のＬＣ共振回路６０は、ある程度距離が離れていても磁界共鳴方式による電力の伝送が可能であるため、ＬＣ共振回路６０の直径は送電側及び受電側で異なっていてもよい。例えば、ＬＣ共振回路６０の直径は送電側と受電側とで１０倍程度異なっていてもよい。これは、磁界共鳴による電力の伝送は、電磁界結合を利用した電磁気誘導方式による電力の伝送と異なり、送電側及び受電側のＬＣ共振回路６０の離隔距離がある程度離れていても電力を伝送できるからである。
【００９７】
上述の実施形態では血糖値の測定に関して、GOD法（酵素電極法の１つ）について説明したが、これに限られることはなく、酵素電極法の他の一例となるグルコースデヒドロゲナーゼ（GDH）法を利用してもよい。GDH法の測定原理によれば、グルコースセンサ中のGDHが血液中のブドウ糖と反応し、グルコノラクトンと電子を発生する。すると、グルコースセンサ中に含まれるフェリシアン化イオンが還元型のフェリシアン化イオンに変化し、再び、フェリシアン化イオンに酸化して、電極に起電力が発生し、これが血液中のブドウ糖の濃度に比例する現象を起こす。これの現象を利用したものである。
【００９８】
また、上述した実施形態では、給電可能なエリア内に１つの無線電力受信器３０が存在する場合について説明したが、これに限られることはない。例えば、給電可能なエリア内に複数の無線電力受信器３０が存在する場合であって、それぞれの給電条件が異なる場合は、最初にアドレスコードを送信した無線電力受信器３０から、先着順に給電を開始するようにしてもよい。更に、給電条件が同じ無線電力受信器３０が複数存在していた場合は、複数の無線電力受信器３０を同時に給電する同時給電方式を採ってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１・・・無線電力給電システム、１０，４０・・・DC電源、１１．４１・・・蓄電池、２０・・・無線電力送信器、２１・・・電力増幅部、２２・・・送電コイル、２３，３４・・・アンテナ、２４，３３・・・無線通信部、２５，３５・・・制御部、２６・・・記憶部、３０・・・無線電力受信器、３１・・・受電コイル、３２・・・電力変換部、５０・・・負荷回路、５１・・・検知部、６０・・・ＬＣ共振回路
【図１】
2018186683.tif 000003
【図２】
2018186683.tif 000004
【図３】
2018186683.tif 000005
【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】
2018186683.tif 000011
【図１０】
2018186683.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月28日(2017.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
DC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する電力増幅部と、
前記送電コイルから誘導される前記高周波信号を取り込む無線電力受信器から、給電情報を受信する無線通信部と、
前記無線通信部から得られる前記給電情報に対応させた給電パターンを記憶する記憶部と、
前記記憶部から読み出された給電パターンに基づいて前記電力増幅部の出力を制御する制御部とを備え、
前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力をP1とし、
定常給電時の前記無線電力受信器に給電するための第２の電力をP2としたとき、
給電初期時にP1＜P2に設定され、
前記制御部は、
給電初期時、前記無線電力受信器へ前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を出力するように前記電力増幅部を制御するステップと、
前記無線電力受信器の立ち上がりと共に当該無線電力受信器の給電情報を検知するステップと、
定常給電時、検知した前記給電情報に基づく給電パターンを前記記憶部から読み出し、
読み出した前記給電パターンに基づいて前記電力増幅部の出力を決定するステップと、
決定した前記電力増幅部の出力に基づく前記第２の電力を前記無線電力受信器へ給電するステップとを、
実行する無線電力送信器。
【請求項２】
前記記憶部は、温度−電流給電特性、電流−電圧給電特性、電流−時間給電特性及び電圧−時間給電特性の少なくともいずれか１つの給電パターンを記憶する請求項１に記載の無線電力送信器。
【請求項３】
無線電力送信器の送電コイルから誘導される高周波信号を、受電コイルを介して取り込み直流に変換する電力変換部と、
前記電力変換部より直流が供給されるDC電源の出力を負荷回路に給電する制御部と、
前記負荷回路の給電情報を、アンテナを介して、前記無線電力送信器の側へ送信する無線通信部とを備え、
少なくとも、前記制御部を立ち上げるための第１の電力をP1とし、
定常給電時の前記負荷回路に給電するための第２の電力をP2としたとき、
給電初期時にP1＜P2に設定され、
前記制御部は、
給電初期時、前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を受け取るように前記電力変換部を制御するステップと、
前記電力変換部の立ち上がりと共に前記負荷回路の給電情報を検知するステップと、
定常給電時、前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて決定される前記無線電力送信器の出力に基づく前記第２の電力を前記負荷回路へ給電するステップとを、
実行する
無線電力受信器。
【請求項４】
前記電力変換部が、
前記制御部を立ち上げるための第１の電力を受け取ると、
前記無線通信部が、
前記制御部の立ち上がりと共に前記給電情報を前記無線電力送信器へ出力し、
前記制御部が、
前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて決定された前記無線電力送信器の出力に基づく第２の電力を受け取るように前記電力変換部を制御する請求項３に記載の無線電力受信器。
【請求項５】
前記DC電源から給電を受ける負荷回路には検知部が設けられ、
前記給電情報には、
前記検知部から得られる所定の検出量を示す情報が含まれる請求項３に記載の無線電力受信器。
【請求項６】
前記検知部には、生物の生体情報を検知する生体センサが含まれる請求項５に記載の無線電力受信器。
【請求項７】
送電側のDC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する無線電力送信器と、
前記高周波信号を、受電コイルを介して受け取り、当該高周波信号を直流に変換したDC電源の出力を負荷回路に給電する無線電力受信器とを備え、
前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力をP1とし、
定常給電時の前記無線電力受信器に給電するための第２の電力をP2としたとき、
給電初期時にP1＜P2に設定され、
無線電力給電システムでは、
給電初期時、前記無線電力送信器が前記無線電力受信器へ前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を出力し、
前記無線電力受信器の立ち上がりと共に前記無線電力送信器が負荷回路の給電情報を検知し、
定常給電時、前記無線電力送信器が前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて送信側の出力を決定し、
前記無線電力送信器が、決定された送信側の出力に基づく前記第２の電力を前記無線電力受信器へ給電する
無線電力給電システム。
【請求項８】
前記無線電力送信器には、
請求項１又は請求項２のいずれかの無線電力送信器が使用される請求項７に記載の無線電力給電システム。
【請求項９】
前記無線電力受信器には、
請求項３、請求項４、請求項５及び請求項６に記載のいずれかの無線電力受信器が使用される請求項７に記載の無線電力給電システム。
【請求項１０】
前記無線電力送信器が、前記負荷回路を操作する外部機器及びインターネットに接続可能なスマートフォンの少なくともいずれか一方に実装される請求項７に記載の無線電力給電システム。
【請求項１１】
前記無線電力受信器が、前記負荷回路及びDC電源を一体化したセンサモジュールに実装される請求項７に記載の無線電力給電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上述の課題を解決するための請求項１に記載の無線電力送信器は、DC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する電力増幅部と、前記送電コイルから誘導される前記高周波信号を取り込む無線電力受信器から、給電情報を受信する無線通信部と、前記無線通信部から得られる前記給電情報に対応させた給電パターンを記憶する記憶部と、前記記憶部から読み出された給電パターンに基づいて前記電力増幅部の出力を制御する制御部とを備え、前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力をP1とし、定常給電時の前記無線電力受信器に給電するための第２の電力をP2としたとき、給電初期時にP1＜P2に設定され、前記制御部は、給電初期時、前記無線電力受信器へ前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を出力するように前記電力増幅部を制御するステップと、前記無線電力受信器の立ち上がりと共に当該無線電力受信器の給電情報を検知するステップと、定常給電時、検知した前記給電情報に基づく給電パターンを前記記憶部から読み出し、読み出した前記給電パターンに基づいて前記電力増幅部の出力を決定するステップと、決定した前記電力増幅部の出力に基づく前記第２の電力を前記無線電力受信器へ給電するステップとを、実行する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項２に記載の無線電力送信器は、請求項１において、前記記憶部は、温度−電流給電特性、電流−電圧給電特性、電流−時間給電特性及び電圧−時間給電特性の少なくともいずれか１つの給電パターンを記憶するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項３に記載の無線電力受信器は、無線電力送信器の送電コイルから誘導される高周波信号を、受電コイルを介して取り込み直流に変換する電力変換部と、前記電力変換部より直流が供給されるDC電源の出力を負荷回路に給電する制御部と、前記負荷回路の給電情報を、アンテナを介して、前記無線電力送信器の側へ送信する無線通信部とを備え、少なくとも、前記制御部を立ち上げるための第１の電力をP1とし、定常給電時の前記負荷回路に給電するための第２の電力をP2としたとき、給電初期時にP1＜P2に設定され、前記制御部は、給電初期時、前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を受け取るように前記電力変換部を制御するステップと、前記電力変換部の立ち上がりと共に前記負荷回路の給電情報を検知するステップと、定常給電時、前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて決定される前記無線電力送信器の出力に基づく前記第２の電力を前記負荷回路へ給電するステップとを、実行するものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項３に係る無線電力受信器によれば、給電初期時、給電衝撃・回路ストレス等を極力低減できるようになると共に、給電受電側、DC電源の過充電や、不本意な発熱を防止できるようになる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
請求項４に記載の無線電力受信器は請求項３において、前記電力変換部が、前記制御部を立ち上げるための第１の電力を受け取ると、前記無線通信部が、前記制御部の立ち上がりと共に前記給電情報を前記無線電力送信器へ出力し、前記制御部が、前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて決定された前記無線電力送信器の出力に基づく第２の電力を受け取るように前記電力変換部を制御するものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
請求項５に記載の無線電力受信器は請求項３において、前記DC電源の出力から給電を受ける負荷回路には検知部が設けられ、前記給電情報には、前記検知部から得られる所定の検出量を示す情報が含まれるものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項６に記載の無線電力受信器は請求項５において、前記検知部には、生物の生体情報を検知する生体センサが含まれるものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
請求項７に記載の無線電力給電システムは、送電側のDC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する無線電力送信器と、前記高周波信号を、受電コイルを介して受け取り、当該高周波信号を直流に変換したDC電源の出力を負荷回路に給電する無線電力受信器とを備え、前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力をP1とし、定常給電時の前記無線電力受信器に給電するための第２の電力をP2としたとき、給電初期時にP1＜P2に設定され、無線電力給電システムでは、給電初期時、前記無線電力送信器が前記無線電力受信器へ前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を出力し、前記無線電力受信器の立ち上がりと共に前記無線電力送信器が負荷回路の給電情報を検知し、定常給電時、前記無線電力送信器が前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて送信側の出力を決定し、前記無線電力送信器が、決定された送信側の出力に基づく前記第２の電力を前記無線電力受信器へ給電するものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
請求項７に係る無線電力給電システムよれば、無線電力受信器における給電初期時の給電衝撃・回路ストレス等を極力低減できるようになると共に、当該受信器における給電定常時のDC電源の過充電や、不本意な発熱を防止できるようになる。これにより、対話型無線通信汎用充電システムを構築できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
請求項８に記載の無線電力給電システムは、請求項７において、前記無線電力送信器には、請求項１又は請求項２のいずれかの無線電力送信器が使用されるものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
請求項９に記載の無線電力給電システムは、請求項７において、前記無線電力受信器には請求項３、請求項４、請求項５及び請求項６に記載のいずれかの無線電力送受信器が使用されるものである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項１０に記載の無線電力給電システムは、請求項７において、前記無線電力送信器が、前記負荷回路を操作する外部機器及びインターネットに接続可能なスマートフォンの少なくともいずれか一方に実装されるものである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
請求項１１に記載の無線電力給電システムは、請求項７において、前記無線電力受信器が、前記負荷回路及びDC電源を一体化したセンサモジュールに実装されるものである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明に係る無線電力送信器によれば、給電初期時には、定常給電時の第２の電力よりも低い第１の電力で立ち上げられた無線電力受信器のDC電源の給電情報、例えば、充電容量や充電温度等を、充電前に送電側において検知（認知）できるようになる。
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月24日(2017.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に装用可能な無線電力受信器に無線電力を供給する、携帯性が良く、持ち運びが便利な無線電力送信器であって、
DC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する電力増幅部と、
前記送電コイルから誘導される前記高周波信号を取り込む無線電力受信器から、給電情報を受信する無線通信部と、
前記無線通信部から得られる前記給電情報に対応させた給電パターンを記憶する記憶部と、
前記記憶部から読み出された給電パターンに基づいて前記電力増幅部の出力を制御する制御部とを備え、
前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力をP1とし、
定常給電時の前記無線電力受信器に給電するための第２の電力をP2としたとき、
給電初期時にP1＜P2に設定され、
前記制御部は、
給電初期時、前記無線電力受信器へ前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を出力するように前記電力増幅部を制御するステップと、
前記無線電力受信器の立ち上がりと共に当該無線電力受信器の給電情報を検知するステップと、
定常給電時、検知した前記給電情報に基づく給電パターンを前記記憶部から読み出し、読み出した前記給電パターンに基づいて前記電力増幅部の出力を決定するステップと、
決定した前記電力増幅部の出力に基づく前記第２の電力を前記無線電力受信器へ給電するステップとを、
実行する無線電力送信器。
【請求項２】
前記記憶部は、温度−電流給電特性、電流−電圧給電特性、電流−時間給電特性及び電圧−時間給電特性の少なくともいずれか１つの給電パターンを記憶する請求項１に記載の無線電力送信器。
【請求項３】
生体に装用可能な無線電力受信器であって、
携帯性が良く、持ち運びが便利な無線電力送信器の送電コイルから誘導される高周波信号を、受電コイルを介して取り込み直流に変換する電力変換部と、
前記電力変換部より直流が供給されるDC電源の出力を負荷回路に給電する制御部と、
前記負荷回路の給電情報を、アンテナを介して、前記無線電力送信器の側へ送信する無線通信部とを備え、
少なくとも、前記制御部を立ち上げるための第１の電力をP1とし、
定常給電時の前記負荷回路に給電するための第２の電力をP2としたとき、
給電初期時にP1＜P2に設定され、
前記制御部は、
給電初期時、前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を受け取るように前記電力変換部を制御するステップと、
前記電力変換部の立ち上がりと共に前記無線電力送信器の側へ受信側の給電情報を送信するステップと、
定常給電時、前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて決定される前記無線電力送信器の側の出力に基づく前記第２の電力を前記負荷回路へ給電するステップとを、
実行する
無線電力受信器。
【請求項４】
前記電力変換部が、
前記制御部を立ち上げるための第１の電力を受け取ると、
前記無線通信部が、
前記制御部の立ち上がりと共に前記給電情報を前記無線電力送信器へ出力し、
前記制御部が、
前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて決定された前記無線電力送信器の出力に基づく第２の電力を受け取るように前記電力変換部を制御する請求項３に記載の無線電力受信器。
【請求項５】
前記DC電源から給電を受ける負荷回路には検知部が設けられ、
前記給電情報には、
前記検知部から得られる所定の検出量を示す情報が含まれる請求項３に記載の無線電力受信器。
【請求項６】
前記検知部には、生物の生体情報を検知する生体センサが含まれる請求項５に記載の無線電力受信器。
【請求項７】
生体に装用可能な無線電力受信器を含む無線電力給電システムであって、
送電側のDC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する携帯性が良く、持ち運びが便利な無線電力送信器と、
前記高周波信号を、受電コイルを介して受け取り、当該高周波信号を直流に変換したDC電源の出力を負荷回路に給電する、生体に装用可能な無線電力受信器とを備え、
前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力をP1とし、
定常給電時の前記無線電力受信器に給電するための第２の電力をP2としたとき、
給電初期時にP1＜P2に設定され、
無線電力給電システムでは、
給電初期時、前記無線電力送信器が前記無線電力受信器へ前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を出力し、
前記無線電力受信器の立ち上がりと共に前記無線電力送信器が受信側の給電情報を検知し、
定常給電時、前記無線電力送信器が検知した前記給電情報に対応する給電パターンを送信側の記憶部から読み出し、送信側の記憶部から読み出した給電パターンに基づいて送信側の出力を決定し、
前記無線電力送信器が、決定された送信側の出力に基づく前記第２の電力を前記無線電力受信器へ給電する
無線電力給電システム。
【請求項８】
前記無線電力送信器には、
請求項１又は請求項２のいずれかの無線電力送信器が使用される請求項７に記載の無線電力給電システム。
【請求項９】
前記無線電力受信器には、
請求項３、請求項４、請求項５及び請求項６に記載のいずれかの無線電力受信器が使用される請求項７に記載の無線電力給電システム。
【請求項１０】
前記無線電力送信器が、前記負荷回路を操作する外部機器及びインターネットに接続可能なスマートフォンの少なくともいずれか一方に実装される請求項７に記載の無線電力給電システム。
【請求項１１】
前記無線電力受信器が、前記負荷回路及びDC電源を一体化したセンサモジュールに実装される請求項７に記載の無線電力給電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上述の課題を解決するための請求項１に記載の無線電力送信器は、生体に装用可能な無線電力受信器に無線電力を供給する、携帯性が良く、持ち運びが便利な無線電力送信器であって、DC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する電力増幅部と、前記送電コイルから誘導される前記高周波信号を取り込む無線電力受信器から、給電情報を受信する無線通信部と、前記無線通信部から得られる前記給電情報に対応させた給電パターンを記憶する記憶部と、前記記憶部から読み出された給電パターンに基づいて前記電力増幅部の出力を制御する制御部とを備え、前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力をP1とし、定常給電時の前記無線電力受信器に給電するための第２の電力をP2としたとき、給電初期時にP1＜P2に設定され、前記制御部は、給電初期時、前記無線電力受信器へ前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を出力するように前記電力増幅部を制御するステップと、前記無線電力受信器の立ち上がりと共に当該無線電力受信器の給電情報を検知するステップと、定常給電時、検知した前記給電情報に基づく給電パターンを前記記憶部から読み出し、読み出した前記給電パターンに基づいて前記電力増幅部の出力を決定するステップと、決定した前記電力増幅部の出力に基づく前記第２の電力を前記無線電力受信器へ給電するステップとを、実行する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項３に記載の無線電力受信器は、生体に装用可能な無線電力受信器であって、携帯性が良く、持ち運びが便利な無線電力送信器の送電コイルから誘導される高周波信号を、受電コイルを介して取り込み直流に変換する電力変換部と、前記電力変換部より直流が供給されるDC電源の出力を負荷回路に給電する制御部と、前記負荷回路の給電情報を、アンテナを介して、前記無線電力送信器の側へ送信する無線通信部とを備え、少なくとも、前記制御部を立ち上げるための第１の電力をP1とし、定常給電時の前記負荷回路に給電するための第２の電力をP2としたとき、給電初期時にP1＜P2に設定され、前記制御部は、給電初期時、前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を受け取るように前記電力変換部を制御するステップと、前記電力変換部の立ち上がりと共に前記無線電力送信器の側へ受信側の給電情報を送信するステップと、定常給電時、前記給電情報に対応させた給電パターンに基づいて決定される前記無線電力送信器の側の出力に基づく前記第２の電力を前記負荷回路へ給電するステップとを、実行するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
請求項７に記載の無線電力給電システムは、生体に装用可能な無線電力受信器を含む無線電力給電システムであって、送電側のDC電源の出力を所定周波数の高周波信号に変換し、当該高周波信号を送電コイルに出力する携帯性が良く、持ち運びが便利な無線電力送信器と、前記高周波信号を、受電コイルを介して受け取り、当該高周波信号を直流に変換したDC電源の出力を負荷回路に給電する、生体に装用可能な無線電力受信器とを備え、前記無線電力受信器を立ち上げるための第１の電力をP1とし、定常給電時の前記無線電力受信器に給電するための第２の電力をP2としたとき、給電初期時にP1＜P2に設定され、無線電力給電システムでは、給電初期時、前記無線電力送信器が前記無線電力受信器へ前記第２の電力よりも低い前記第１の電力を出力し、前記無線電力受信器の立ち上がりと共に前記無線電力送信器が受信側の給電情報を検知し、定常給電時、前記無線電力送信器が検知した前記給電情報に対応する給電パターンを送信側の記憶部から読み出し、送信側の記憶部から読み出した給電パターンに基づいて送信側の出力を決定し、前記無線電力送信器が、決定された送信側の出力に基づく前記第２の電力を前記無線電力受信器へ給電するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明に係る携帯性が良く、持ち運びが便利な無線電力送信器によれば、給電初期時には、定常給電時の第２の電力よりも低い第１の電力で立ち上げられた、生体に装用可能な無線電力受信器のDC電源の給電情報、例えば、充電容量や充電温度等を、給電情報に対応させた給電パターンから充電前に送電側において検知（認知）できるようになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明に係る生体に装用可能な無線電力受信器によれば、給電初期時の給電衝撃・回路ストレス等を極力低減できるようになると共に、眼球に直接装用するコンタクトレンズや、ピンホールコンタクトレンズ等のように、受電側を構成する充電容量の小さい蓄電池や、負荷回路等に対して、DC電源の過充電や、不本意な発熱を防止できるようになる。しかも、無線電力送電器の制御ステップの数に比べて無線電力受信器の制御ステップの数を低減できるようになる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明に係る生体に装用可能な無線電力受信器を含む無線電力給電システムによれば、受電側の充電容量に応じて無線電力送信器から送信される高周波信号の出力を調節した（選択した）り、充電終了を示す情報に基づいて高周波信号の出力を停止できるようになる。これにより、対話型無線通信汎用充電システム等を構築できるようになる。