(57)【要約】【課題】非接触送電システムにおいて、基本周波数を有する基本波成分に加えて高調波成分が送電可能な構成とすることを目的とする。【解決手段】機器に対して非接触状態で送電を行う非接触送電システムにおいて、機器に搭載され、電磁的結合により受電する受電側基本アンテナおよび受電側高調波アンテナを備える。また、基本周波数を共振周波数として、受電側基本アンテナに対して電磁的結合により送電する送電側基本アンテナと、基本周波数に対する複数の高調波周波数の各々を共振周波数として、複数の受電側高調波アンテナの各々に対して電磁的結合により送電する複数の送電側高調波アンテナとを備える。送電側基本アンテナおよび送電側高調波アンテナに接続され基本周波数でパルス状に給電される交流電力を出力する交流電力ドライバを備える。【選択図】図１
2011234571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを動力源として利用する機器に対して非接触状態で送電を行う非接触送電システムであって、
前記機器に搭載され、電磁的結合により受電する受電側基本アンテナと、
固有の基本周波数及び基本周波数の倍数の高調波周波数を共振周波数として、前記受電側アンテナに対して電磁的結合により送電する送電側アンテナと,
前記送電側アンテナに接続され、前記基本周波数で矩形状に給電される交流電力を出力する交流電力ドライバとを備えることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
電気エネルギーを動力源として利用する機器に対して非接触状態で送電を行う非接触送電システムであって、
前記機器に搭載され、電磁的結合により受電する受電側基本アンテナと、
固有の基本周波数を共振周波数として、前記受電側基本アンテナに対して電磁的結合により送電する送電側基本アンテナと、
前記機器に搭載され、電磁的結合により受電する少なくとも１つの受電側高調波アンテナと、
前記基本周波数に対する少なくとも１つの高調波周波数であって、前記少なくとも１つの受電側高調波アンテナの各々に対して前記少なくとも１つの高調波周波数の各々が共振周波数として対応して電磁的結合により送電する少なくとも１つの送電側高調波アンテナと、
前記送電側基本アンテナおよび前記送電側高調波アンテナに接続され、前記基本周波数で矩形状に給電される交流電力を出力する交流電力ドライバとを備えることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項３】
前記送電側基本アンテナおよび前記送電側高調波アンテナは互いに並列に接続され、前記受電側基本アンテナおよび前記受電側高調波アンテナは互いに並列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記送電側基本アンテナおよび前記送電側高調波アンテナは互いに直列に接続され、前記受電側基本アンテナおよび前記受電側高調波アンテナは互いに直列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記送電側基本アンテナおよび前記送電側高調波アンテナは互いに直列に接続され、前記受電側基本アンテナおよび前記受電側高調波アンテナは互いに並列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記送電側基本アンテナおよび前記送電側高調波アンテナは互いに並列に接続され、前記受電側基本アンテナおよび前記受電側高調波アンテナは互いに直列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願に開示の技術は、電気エネルギーを動力源として利用する機器に非接触で給電する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車車両の新たな走行駆動技術として、電気エネルギーを動力源として電動機により駆動力を発生する電気自動車や、内燃機関と電動機との補完により駆動力を発生する、いわゆるハイブリッド自動車車両の開発が進められ実用化されてきている。
【０００３】
電気エネルギーは車両に搭載されている蓄電装置により車両内に蓄積される。蓄電装置にはニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの再充電可能な二次電池が使用されており、二次電池への充電は車両外部の電源からの給電により行われることが一般的である。給電の方法として、車両外部の電源と二次電池を含む蓄電装置との間をケーブルで接続する場合の他、非接触状態で給電する方法が注目されている。
【０００４】
車両外部の電源から非接触状態で充電電力を電動車両へ送電するために、高周波電力ドライバと、一次コイルと、一次自己共振コイルとを備える車両用給電装置が開示されている。高周波電力ドライバにより電源からの電力が高周波電力に変換され、一次コイルによって一次自己共振コイルに与えられる。一次自己共振コイルは車両にある二次自己共振コイルとの間で磁気的に結合され、非接触状態で車両に電力が送電される（特許文献１）。
【０００５】
また、コイルまたはアンテナを利用して非接触給電を行う技術として、特許文献２、非特許文献１が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【特許文献２】特表２００９−５０１５１０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】アリステディス  カラリス（Aristeidis Karalis）、他２名、「エフィシェント ワイヤレス  ノンラディエイティブ  ミッドレンジ  エネルギー  トランスファ（Efficient wireless non-radiativemid-range energy transfer）」、[online]、2007年4月27日、アニュアル  オブ  フィジックス（Annals of Physics）323 (2008) p.34-48、[平成21年11月20日検索], インターネット＜URL:www.sciencedirect.com＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非接触状態で送電を行うためには、アンテナにおいて高いＱ値を有する共振周波数での送電が必要である。この共振周波数は、一般的に、数１０ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波数である。こうした高周波数成分のみを有する正弦波状の交流電力波形を高効率に得ることは困難であり、実用上は、スイッチング動作により共振周波数でスイッチングして得られる周期的なパルス波形で給電することが通常である。
【０００９】
しかしながら、得られる矩形波形は、共振周波数を基本周波数とする基本波のほかに、基本周波数の整数倍の高調波を含むことが知られている。従来技術では、基本周波数の交流電力のみが送電され、高調波成分については電力送電に寄与しないという課題があった。高調波成分に割り振られる電力分は送電されない電力であり、送電効率の向上に寄与せず問題である。
【００１０】
そこで、基本周波数を有する基本波成分を送電するアンテナに加えて、高調波成分が送電可能なパラメータを有するアンテナを備えることにより、基本波のみならず高調波についても送電可能な構成とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願に開示される技術に係る非接触送電システムは、電気エネルギーを動力源として利用する機器に対して非接触状態で送電を行う非接触送電システムである。機器に搭載され、電磁的結合により基本周波数及び高調波周波数を受電する受電側アンテナを備える。また、固有の基本周波数及び高調波周波数を共振周波数として、受電側基本アンテナに対して電磁的結合により送電する送電側アンテナとを備える。また、送電側アンテナに接続され、基本周波数で矩形状に給電される交流電力を出力する交流電力ドライバを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本願に開示される技術に係る非接触送電システムによれば、送電側アンテナに対して送電側アンテナ及び受電側アンテナが有する基本周波数で、交流電力ドライバより矩形状の交流電力を供給する。矩形状に供給される交流電力は、基本周波数を基本波とし複数の高調波周波数を高調波成分として有する。送電側アンテナは受電側アンテナに対して基本周波数の基本波成分及び高調波成分を送電する。これにより、矩形状に供給される交流電力のうち基本周波数の基本波成分及び高調波成分は、基本周波数及び高調波成分を共振周波数とする送電側アンテナおよび受電側アンテナにより送電される。交流電力ドライバから、基本波成分と高調波成分とに分散されて供給される交流電力を有効に受電側に送電することができる。電力送電に供されない周波数成分の交流電力を抑制して電力送電の効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】非接触送電システムを示す図である。
【図２】送電装置の回路ブロック図である。
【図３】受電装置の回路ブロック図である。
【図４】アンテナ群を直列に接続する図である。
【図５】アンテナ群を並列に接続する図である。
【図６】駆動回路１２Ａのスイッチング動作をシミュレーションする回路図である。
【図７】図６のシミュレーション結果である。
【図８】図６の結果に対応するアンテナ形状の一例を示す図である。
【図９】図６の結果に対応する基本波用のアンテナ構造の一例を示す図である。
【図１０】図６の結果に対応する３次高調波用のアンテナ構造の一例を示す図である。
【図１１】図６の結果に対応する５次高調波用のアンテナ構造の一例を示す図である。
【図１２】図８〜１１に記載の条件により電磁界シミュレーションを行って得られる基本波および高調波の送電効率である。
【図１３】送電装置の動作時のフローである。
【図１４】受電装置の動作時のフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は非接触送電システムを電気自動車あるいはハイブリッド自動車への送電に適用する場合のシステム構成図である。車両２が電気自動車あるいはハイブリッド自動車である。車両２が送電エリア１に入庫している状態を示す。送電エリア１には送電装置１０が埋設されており、車両２に搭載されている受電装置２０との間で、非接触送電が行われる。
【００１５】
本実施例では、後述するように基本周波数及び高調波周波数を共振周波数とする受信側アンテナ及び送信側アンテナを、複数のアンテナを直列または並列に接続したアンテナ群で実現している。
非接触送電では、送電装置１０の送電側アンテナ群１１から受電装置２０の受電側アンテナ群２１への電磁波による電磁的結合により電力の送電が行われる。送電側アンテナ１１群は、送電エリア１の地表面に沿って、電磁的結合がなされる結合面１１Ａが配置される。受電側アンテナ群２１は、車両２の下面に沿って、電磁的結合がなされる結合面２１Ａが配置される。送電側アンテナ群１１は、基本周波数の交流電力を給電する交流電力ドライバを含む送電部１２により駆動される。送電部１２は制御回路１３により制御される。また、受電側アンテナ群２１にて受電された交流電力は受電部２２により整流されて蓄電池等に蓄積される。受電部２２は制御回路２３により制御される。
【００１６】
図２は送電装置１０の回路ブロック図である。制御回路１３、発振器１４、駆動回路１２Ａ、整合回路１２Ｂ、定在波比（Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ、以下、ＳＷＲと略記する）計１２Ｃ、および送電側アンテナ群１１を備える。更に、送電エリア１にはエリア内検出センサ１５を備える。
【００１７】
発振器１４から出力されるクロック信号は、制御回路１３へ入力され、制御回路１３内の動作クロックおよび駆動回路１２Ａの交流電力の給電などの周期制御に用いられる。
【００１８】
制御回路１３は、発振器１４、ＳＷＲ計１２Ｃ、エリア内検出センサ１５から受信した信号をもとに、駆動回路１２Ａ、整合回路１２Ｂを制御する。
【００１９】
駆動回路１２Ａはインバータや増幅器などで構成される交流電力ドライバを含み、整合回路１２ＢおよびＳＷＲ計１２Ｃを通じて送電側アンテナ群１１に交流電力を供給する。該交流電力は制御回路１３によりスイッチング制御されて生成される。基本周波数で繰り返されるパルス状の波形形状を有する交流電力として周期制御される。
【００２０】
整合回路１２Ｂは、駆動回路１２Ａから供給される交流電力を送電側アンテナ群１１へ効率よく供給するために、制御回路１３からの制御により、送電側アンテナ群１１と駆動回路１２Ａとのインピーダンス整合をとる。後述するように、送電側アンテナ群１１は複数のアンテナが並列または直列に接続された構成である。整合回路１２Ｂでは、これらの複数のアンテナを含んだ回路全体についてインピーダンス整合をとる。
【００２１】
ＳＷＲ計１２Ｃは駆動回路１２Ａから送電側アンテナ群１１へと送られる交流電力についてのＳＷＲ値を計測し制御回路１３に結果を送信する。交流電力の伝搬による反射波の有無を検出する。
【００２２】
送電側アンテナ群１１はインダクタンス成分とキャパシタンス成分とを有するＬＣ共振コイルである。駆動回路１２Ａから、基本周波数で繰り返しスイッチング制御されて生成される矩形状の交流電力が供給される。矩形状にスイッチングされる波形は、基本周波数の基本波のほかに、基本周波数の整数倍の高調波周波数である複数の高調波成分が重畳された波形であることは周知である。
【００２３】
送電側アンテナ群１１と後述する受電装置２０の受電側アンテナ群２１とは、各々複数のアンテナで構成されている。個々のアンテナは、交流電力の基本波と複数の高調波の何れか１つの周波数を共振周波数とする。したがって、基本波の基本周波数を共振周波数とする送電側基本アンテナは、同じ共振周波数を有する受電側基本アンテナとの間で電磁的に結合され電力が送電される。また、複数の高調波については、各々の高調波周波数を共振周波数とする送電側高調波アンテナが、同じ共振周波数を有する受電側高調波アンテナとの間で電磁的に結合され電力が送電される。
【００２４】
エリア内センサ１５は送電エリア１に車両２が進入したか否かを検出し、その結果を制御回路１３に送信する。
【００２５】
図３は、受電装置２０の回路ブロック図である。受電装置２０は、制御回路２３、発振器２４、受電側アンテナ群２１、受電検出回路２２Ａ、切替回路２２Ｂ、整合回路２２Ｃ、整流平滑回路２２Ｄ、および充電回路２２Ｅを備える。
【００２６】
発振器２４から出力されるクロック信号は、制御回路２３に入力され、制御回路２３内の動作クロックとして用いられる。
【００２７】
制御回路２３は、発振器２４、および受電検出回路２２Ａから受信した信号をもとに、切替回路２２Ｂ，および充電回路２２Ｅを制御する。
【００２８】
受電検出回路２２Ａは、例えば、電流センサを備え、受電側アンテナ２１に流れる電流を検出する。送電装置１０からの交流電力の送電が行われているか否かを検出する。
【００２９】
切替回路２２Ｂは、制御回路２３から受信した信号により、受電側アンテナ群２１を閉ループ状態にするか、充電回路２２Ｅに接続するか、開ループ状態にするかを切替える。
【００３０】
整合回路２２Ｃは、受電側アンテナ群２１に受電された交流電力が反射されずに整流平滑回路２２Ｄを通じて充電回路２２Ｅへと供給されるように、受電側アンテナ群２１から整流平滑回路２２Ｄに至る系のインピーダンス整合をとる。送電装置１０の整合回路１２Ｂの場合と同様に、受電側アンテナ群２１は複数のアンテナが並列または直列に接続された構成である。整合回路２２Ｄでは、これらの複数のアンテナを含んだ回路全体についてインピーダンス整合をとる。
【００３１】
整流平滑回路２２Ｄは、受電側アンテナ群２１から供給される交流電力を直流電力に変換および平滑化し、充電回路２２Ｅに供給する。この場合、整流平滑回路２２Ｄには、受電側アンテナ群２１により受電された基本波と複数の高調波の各々が合成された基本周波数で繰り返される周期的な矩形状の波形が供給される。
この為、整流平滑回路２２Ｄは、基本周波数のみならず高調波周波数も整流しうる高周波特性の良好なものでなければならない。
【００３２】
充電回路２２Ｅは、整流平滑回路２２Ｄから供給される電力をバッテリー等の蓄電装置（不図示）に充電する回路である。ここで、蓄電装置とは、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池や大容量のキャパシタから成る。制御回路２３から制御され充電制御を行う。
【００３３】
受電側アンテナ群２１は、インダクタ成分とキャパシタンス成分とを有するＬＣ共振コイルであり、受電側基本アンテナおよび複数の受電側高調波アンテナで構成され、基本周波数の基本波と複数の高調波の何れかを共振周波数とする。基本波および高調波の各々について送電側アンテナ群１１との間で電磁的に結合され交流電力を受電する。
【００３４】
図４、５は、送電側アンテナ群１１および受電側アンテナ群２１において個々のアンテナの接続関係を示す図である。
【００３５】
図４は直列に接続される場合である。図５は並列に接続される場合である。送電側アンテナ群１１においてパルス状に給電された交流電力は、送電側アンテナ群１１の各アンテナにより同期してあるいは同時に送電され、受電側アンテナ群２１において同期してあるいは同時に受電される。送電側アンテナ群１１および受電側アンテナ群２１の各アンテナは電気的に直列あるいは並列に接続されているからである。特に図示しないが、送電側アンテナ郡１１を図４に示すように互いに直列に接続して構成し、受電側アンテナ郡２１を図５に示すように互いに並列に接続して構成し、これらを組み合わせて非接触給電システムとすることもここに開示する。
また逆に、送電側アンテナ郡１１を図５に示すように互いに並列に接続して構成し、受電側アンテナ郡２１を図４に示すように互いに直列に接続して構成し、これらを組み合わせて非接触給電システムとすることもここに開示する。
【００３６】
図６は、駆動回路１２Ａの一例として、交流電力の供給用ドライバとしてフルブリッジ型のインバータ回路で構成する場合である。スイッチング動作により周期的なパルス状の交流電力を出力する際の高調波成分をシミュレートするための等価回路図である。シミュレーションはトランジェント解析により周波数成分を行うものである。各素子の素子特性を示すパラメータ、スイッチング周期、供給電圧等の各種のパラメータは図６に記載する通りである。
【００３７】
図７にシミュレーション結果を示す。横軸に周波数を、縦軸に信号強度を示す。基本周波数（ｆ０）を１ＭＨｚとしてシミュレーションした結果である。図６に例示した回路構成および動作条件では、奇数次高調波成分（３ｆ０、５ｆ０、７ｆ０、９ｆ０、・・・）の信号強度が強く、偶数次高調波成分の信号強度が弱い。したがって、この場合、送電側アンテナ群１１および受電側アンテナ群２１は、基本波の基本周波数および奇数次高調波の高調波周波数の各々に対する伝送特性を有するアンテナで構成することが有効である。
【００３８】
図６、７で得られた条件に基づき、基本周波数（ｆ０＝１ＭＨｚ）に加えて、３次高調波（高調波周波数：３ｆ０＝３ＭＨｚ）、および５次高調波（高調波周波数：５ｆ０＝５ＭＨｚ）に対して共振周波数を有するアンテナ構造の具体例を、図８〜１１に示す。
【００３９】
アンテナは、線形２ｍｍの線材を同心円状に巻回してコイル状あるいはスパイラル状に構成される。巻回の略中央部で２分して給電点とされる。同心円状に巻回されるアンテナの直径は、共振周波数に応じて異なる値を有する（図８）。基本周波数（ｆ０＝１ＭＨｚ）のアンテナでは直径を１１９２ｍｍとする（図９）。３次高調数（３ｆ０＝３ＭＨｚ）および５次高調数（５ｆ０＝５ＭＨｚ）のアンテナでは直径を５９２ｍｍとする（図１０、１１）。また、各々のアンテナは高分子材料等の誘電体で密封され支持されている。各誘電体の誘電率は、基本周波数（ｆ０＝１ＭＨｚ）のアンテナでは１６．５（図９）、３次高調数（３ｆ０＝３ＭＨｚ）のアンテナでは７．８（図１０）、５次高調数（５ｆ０＝５ＭＨｚ）のアンテナでは２.３とする（図１１）。尚。送電側と受電側とのアンテナ間ギャップは３００ｍｍであり、誘電体の厚さは１０ｍｍである。
【００４０】
アンテナの共振周波数は、アンテナのインダクタンス成分とキャパタンス成分の積の二乗根に反比例する。直径を小さくしアンテナを小型化するに従いインダクタンス成分が減少し、アンテナの導線間に存在する誘電体の誘電率を小さくするほどアンテナのキャパシタンス成分が減少するので、アンテナの直径などのアンテナサイズの要因と誘電体の誘電率を調整することにより、所望の周波数を共振周波数とするアンテナを構成することができる。
【００４１】
図８〜１１に例示したアンテナ形状によりモーメント法を利用して電磁界シミュレーションを行った結果が図１２である。横軸を周波数とし、縦軸を伝送効率とする。ここで、伝送効率（η２１）は、η２１＝１００×ｍａｇ（Ｓ２１）＾２である。
【００４２】
図１２より、基本周波数（ｆ０）、３次高調波（３ｆ０）、および５次高調波（５ｆ０）について、高い伝送効率を示している。図６に例示した駆動回路により交流電力を送電する場合、図８〜１１に例示するアンテナ構造により基本周波数（ｆ０）、３次高調波（３ｆ０）、および５次高調波（５ｆ０）により送電側および受電側アンテナ群を構成することで、基本波に加えて高調波についても有効に電力を送電することが可能であることが分かる。
【００４３】
次に、送電装置１０と受電装置２０の動きについてフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
送電装置１０の動作時のフローチャートを図１３に示す。送電装置１０の動作開始（ＳＴ０）後、送電装置１０はエリア内検出センサ１５により受電装置２０の進入が検知されるまで待機する（ＳＴ２）。エリア内検出センサ１５により受電装置２０の進入を検出されるまで待機し、受電装置２０の進入を検出した後、周波数走査及び送電を行うことで、消費電力を低減することが可能となる。
【００４５】
エリア内検出センサ１５により受電装置２０の進入が検知された後、駆動回路１２Ａは受電側の受電側アンテナ２１に電流が流れる程度の低電力で電流を出力し始め（ＳＴ４）、受電装置の準備が整うまで（ＳＴ６：Ｎｏ）まで低電力での出力を維持する。これにより、消費電力を低減することが可能となる。
【００４６】
この間、制御回路１３は、交流電力の周波数が、送電側アンテナ群１１あるいは受電側アンテナ群２１が有する基本周波数となるように、駆動回路１２Ａを制御する。
【００４７】
受電装置の準備が整うと（ＳＴ６：Ｙｅｓ）、送電装置１０から受電装置２０に送電を行うため、駆動回路１２Ａは制御回路１３の制御により、出力を増大させる（ＳＴ８）。
ここで、受電装置の準備が整うことの確認は、受電装置２０において受電側アンテナ群２１と充電回路２２Ｅとを接続することに伴い送電される電力量が増加することを捉えて確認される。例えば、電流増大を検出することで確認される。
【００４８】
受電装置２０は、充電回路２２Ｅへの充電が終わると受電側アンテナ群２１のループを開く。これにより、送電装置１０のＳＷＲ計１２Ｃにより計測されるＳＷＲ値が変化する。これにより、受電装置２０において充電回路２２Ｅへの充電が完了されたことが検出され、送電装置１０は充電終了を検知する（ＳＴ１０：Ｙｅｓ）。充電終了を検知した送電装置１０の制御回路１３は駆動回路１２Ａの出力を停止させる（ＳＴ１２）。送電装置１０は動作を終了する（ＳＴ１４）。
【００４９】
次に受電装置２０の動作時のフローチャートを図１４に示す。動作開始（ＳＲ０）時において受電装置２０の切替回路２２Ｂは受電側アンテナ群２１を閉ループ状態にするように接続する（ＳＲ２）。これにより、充電回路２２Ｅに接続した場合に比べて、負荷が下がり、消費電力を低減することができる。受電検出回路２２Ａは送電装置１０から電力が供給され受電側アンテナ群２１に電力が流れるまで待機する（ＳＲ４）。
【００５０】
受電側アンテナ群２１に電力が流れた後、即ち、送電装置１０が存在することを確認できた後、受電側アンテナ群２１から充電回路２２Ｅまでを接続するように、受電装置２０の制御回路２３は切替回路２２Ｂを制御する（ＳＲ６）。
【００５１】
これにより、受電側アンテナ群２１に接続された充電回路２２Ｅはバッテリーの充電を開始する（ＳＲ８）。バッテリーの充電が終了するまで以上の状態が保持される（ＳＲ１０：Ｎｏ）。バッテリーの充電が終了すると（ＳＲ１０：Ｙｅｓ）、制御回路２３は切替回路２２Ｂを制御し、受電側アンテナ群２１と充電回路２２Ｅの接続を切断した上で、受電側アンテナ２１のループを開く（ＳＲ１２）。これにより、受電終了後の電力消費を低減することができる。受電装置２０は動作を終了する（ＳＲ１４）。
【００５２】
送電可能エリア内に受電側アンテナ群が存在すると判断された場合には、駆動回路１２Ａの出力する交流電力の出力周波数Ｆを基本周波数（ｆ０）とすることで、基本波とともにその高調波も送電され、効率よく電力を供給できる。
【００５３】
本願に開示される技術に係る非接触送電システムは、電気エネルギーを動力源として利用する機器に対して非接触状態で送電を行う非接触送電システムである。機器に搭載され、電磁的結合により受電する受電側基本アンテナおよび受電側高調波アンテナを備える。また、固有の基本周波数を共振周波数として、受電側基本アンテナに対して電磁的結合により送電する送電側基本アンテナと、基本周波数に対する少なくとも１つの高調波周波数であって、少なくとも１つの受電側高調波アンテナの各々に対して少なくとも１つの高調波周波数の各々が共振周波数として対応して電磁的結合により送電する少なくとも１つの送電側高調波アンテナとを備える。また、送電側基本アンテナおよび送電側高調波アンテナに接続され、基本周波数で矩形状に給電される交流電力を出力する交流電力ドライバを備えている。
【００５４】
これにより、送電側アンテナに対して送電側アンテナ及び受電側アンテナが有する基本周波数で、交流電力ドライバより矩形状の交流電力を供給する。矩形状に供給される交流電力は、基本周波数を基本波とし少なくとも１つの高調波周波数を高調波成分として有する。送電側基本アンテナは受電側基本アンテナに対して基本周波数の基本波成分を送電し、個々の送電側高調波アンテナは対応する受電側高調波アンテナに対して、対応する高調波周波数の高調波成分を送電する。これにより、矩形状に供給される交流電力のうち基本周波数の基本波成分は、基本周波数を共振周波数とする送電側基本アンテナおよび受電側基本アンテナにより送電される。また、高調波周波数の高調波成分は、各々の高調波周波数を共振周波数とする送電側高調波アンテナおよび受電側高調波アンテナにより送電される。交流電力ドライバから、基本波成分と高調波成分とに分散されて供給される交流電力を有効に受電側に送電することができる。電力送電に供されない周波数成分の交流電力を抑制して電力送電の効率向上を図ることができる。
【００５５】
ここで、駆動回路１２Ａは交流電力ドライバの一例であり、ＳＷＲ計１２Ｃは反射特性を検出する検出回路の一例である。
【００５６】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
電気エネルギーを動力源として利用する機器は、本願の実施例における車両でなくとも良く、例えば、携帯電話機、デジタル・カメラ、およびノート・パソコンといった携帯型機器、ならびに、テレビ、ホームシアターおよびデジタル・フォト・フレームといった据え置き型機器でもよい。
反射特性を検出する検出回路は、本願の実施例におけるＳＷＲ計でなくとも良く、例えば、送電部１２から送電側アンテナ群１１へと供給される電流量を計測する回路や供給される電圧の波形を計測する回路など、交流電力の反射の多少を検出することができるものであればよい。
また送電側アンテナ及び受電側アンテナをアンテナ群として一連を説明したが、アンテナ群に限らず少なくとも何れか一方を、単一の広帯域アンテナとして構成することもできる。この場合、送電側アンテナ群１１は送電側アンテナ１１に、受電側アンテナ群２１は受電側アンテナ２１として表すことができる。またこの態様では、1つのアンテナで基本波成分と高調波成分とを送受電することが可能となり、コスト的及に有利となりかつ小型化できる効果を有する。具体的にはアンテナの自己相似や自己補対性を利用し広帯域にする、例えば対数周期アンテナに置き換えることも可能である。このような構造を有するアンテナでは、周期的に帯域を有する特性とすることができるからである。
その他の例として送電側アンテナ群および受電側アンテナ群のうち少なくとも何れか一方を、対数周期的に自己相似となる構造を有するアンテナ、あるいは対数周期アンテナに置き換えることも可能である。このような構造を有するアンテナでは、周期的に帯域を有する特性とすることができるからである。
【符号の説明】
【００５７】
１              送電エリア
２              車両
１０            送電装置
１１            送電側アンテナ群
１１Ａ          結合面
１２            送電部
１３、２３      制御回路
１２Ａ          駆動回路
１２Ｂ          整合回路
１２Ｃ          定在波比（ＳＷＲ）計
１４、２４      発振器
１５            エリア内検出センサ
２０            受電装置
２１            受電側アンテナ群
２１Ａ          結合面
２２            受電部
２２Ａ          受電検出回路
２２Ｂ          切替回路
２２Ｃ          整合回路
２２Ｄ          整流平滑回路
２２Ｅ          充電回路
【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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