(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界結合方式および磁界結合方式の少なくとも一方を採用する送電装置から伝送された電力を受電する受電装置であって、
導電性を有する巻回体、
導電性を有する板状体、
交流電圧が印加される一方入力端および他方入力端を有し、前記交流電圧を直流電圧に変換する変換手段、
電界結合時に前記巻回体の一方端および前記板状体を前記一方入力端および前記他方入力端に電気的に接続する第１接続手段、および
磁界結合時に前記巻回体の一方端および他方端を前記一方入力端および前記他方入力端に電気的に接続する第２接続手段を備える、受電装置。
【請求項２】
前記第１接続手段は、前記巻回体の一方端および前記板状体とそれぞれ接続される一方端および他方端を有する一次コイル、および前記一方入力端および前記他方入力端とそれぞれ接続される一方端および他方端を有しかつ前記一次コイルとともに降圧トランスを形成する二次コイルを含み、
第２接続手段は、前記巻回体の一方端を前記一方入力端と接続する第１導電線、および前記巻回体の他方端を前記他方入力端と接続する第２導電線を含む、請求項１記載の受電装置。
【請求項３】
前記第１導電線に設けられた第１コンデンサをさらに備える、請求項２記載の受電装置。
【請求項４】
前記第１導電線および前記第２導電線の間に設けられた第２コンデンサをさらに備える、請求項２または３記載の受電装置。
【請求項５】
前記巻回体の一方端の接続先を前記一次コイルの一方端と前記第１導電線との間で切り換える第１切り換え手段、および
前記他方入力端の接続先を前記二次コイルの他方端と前記第２導電線との間で切り換える第２切り換え手段をさらに備える、請求項２ないし４のいずれかに記載の受電装置。
【請求項６】
前記変換手段は、前記電界結合方式に対応する第１電圧変換手段、および前記磁界結合方式に対応する第２電圧変換手段を含み、
前記一方入力端は、前記第１電圧変換手段に割り当てられた第１の一方電圧入力端、および前記第２電圧変換手段に割り当てられた第２の一方電圧入力端を含み、
前記他方入力端は、前記第１電圧変換手段に割り当てられた第１の他方電圧入力端、および前記第２電圧変換手段に割り当てられた第２の他方電圧入力端を含み、
前記二次コイルの一方端および他方端は前記第１の一方電圧入力端および前記第１の他方電圧入力端にそれぞれ接続され、
前記第１導電線および前記第２導電線は前記第２の一方電圧入力端および前記第２の他方電圧入力端にそれぞれ接続される、請求項２ないし４のいずれかに記載の受電装置。
【請求項７】
前記巻回体の一方端の接続先を前記一次コイルの一方端と前記第１導電線との間で切り換える第３切り換え手段、および
前記第２導電線を断続する第４切り換え手段をさらに備える、請求項６記載の受電装置。
【請求項８】
前記板状体は複数の部分板状体を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の受電装置。
【請求項９】
電界結合方式および磁界結合方式の少なくとも一方を採用する受電装置に電力を伝送する送電装置であって、
導電性を有する巻回体、
導電性を有する板状体、
交流電圧が印加される一方出力端および他方出力端を有し、直流電圧を前記交流電圧に変換する変換手段、
電界結合時に前記巻回体の一方端および前記板状体を前記一方出力端および前記他方出力端に電気的に接続する第１接続手段、および
磁界結合時に前記巻回体の一方端および他方端を前記一方出力端および前記他方出力端に電気的に接続する第２接続手段を備える、送電装置。
【請求項１０】
前記第１接続手段は、前記一方出力端および前記他方出力端とそれぞれ接続される一方端および他方端を有する一次コイル、および前記巻回体の一方端および前記板状体とそれぞれ接続される一方端および他方端を有しかつ前記一次コイルとともに昇圧トランスを形成するする二次コイルを含み、
第２接続手段は、前記巻回体の一方端を前記一方出力端と接続する第１導電線、および前記巻回体の他方端を前記他方出力端と接続する第２導電線を含む、請求項９記載の送電装置。
【請求項１１】
前記第１導電線に設けられた第１コンデンサをさらに備える、請求項１０記載の送電装置。
【請求項１２】
前記第１導電線および前記第２導電線の間に設けられた第２コンデンサをさらに備える、請求項１０または１１記載の送電装置。
【請求項１３】
前記巻回体の一方端の接続先を前記二次コイルの一方端と前記第１導電線との間で切り換える第１切り換え手段、および
前記他方出力端の接続先を前記一次コイルの他方端と前記第２導電線との間で切り換える第２切り換え手段をさらに備える、請求項１０ないし１２のいずれかに記載の送電装置。
【請求項１４】
電界結合方式および磁界結合方式の少なくとも一方を採用する送電装置、および前記送電装置から伝送された電力を受電する受電装置を備える電力伝送システムであって、
前記受電装置は、
導電性を有する巻回体、
導電性を有する板状体、
交流電圧が印加される一方入力端および他方入力端を有し、前記交流電圧を直流電圧に変換する変換手段、
電界結合時に前記巻回体の一方端および前記板状体を前記一方入力端および前記他方入力端に電気的に接続する第１接続手段、および
磁界結合時に前記巻回体の一方端および他方端を前記一方入力端および前記他方入力端に電気的に接続する第２接続手段を備える、電力伝送システム。
【請求項１５】
電界結合方式および磁界結合方式の少なくとも一方を採用する受電装置、および前記受電装置に電力を伝送する送電装置を備える電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
導電性を有する巻回体、
導電性を有する板状体、
交流電圧が印加される一方出力端および他方出力端を有し、直流電圧を前記交流電圧に変換する変換手段、
電界結合時に前記巻回体の一方端および前記板状体を前記一方出力端および前記他方出力端に電気的に接続する第１接続手段、および
磁界結合時に前記巻回体の一方端および他方端を前記一方出力端および前記他方出力端に電気的に接続する第２接続手段を備える、電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受電装置、送電装置および電力伝送システムに関し、特に電界結合方式に対応する、受電装置、送電装置および電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電界結合方式で電力を伝送する装置の一例が特許文献１に開示されている。この装置は、互いに近距離に位置するエネルギー生成装置および消費装置で構成される。また、この装置は、非対称発振電気双極子間の相互作用の形でモデル化され、この双極子は、２つの電極間に置かれた高圧高周波発生器または高圧高周波電荷で構成される。これらの双極子は、互いに相互インフルエンスを及ぼす。電気エネルギーおよび／または情報は、ゆるやかに変化する可変状態であらゆる帯電導体の集合を取り囲むクーロン場を利用して遠隔搬送される。【０００３】
また、磁界結合方式で電力伝送を行うシステムの一例が特許文献２に開示されている。このシステムは、送電部を有する親機と受電部を有する子機とによって形成される。送電部は電源の出力に基づく交番磁界を介して電力を送電し、受電部は外部から到来する交番磁界を電気量に変換して電力を受電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５３１００９号公報
【特許文献２】特開２０１１−４４７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、電界結合方式と磁界結合方式とでは全く異なる原理が採用されるため、１つの装置でいずれの方式にも対応しようとすると、回路構成の複雑化を引き起こすおそれがある。【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応できる、受電装置、送電装置および電力伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従う受電装置(20：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、電界結合方式および磁界結合方式の少なくとも一方を採用する送電装置(10a, 10b)から伝送された電力を受電する受電装置であって、導電性を有する巻回体(L4)、導電性を有する板状体(E3, E3_1, E3_2)、交流電圧が印加される一方入力端(T241, T301, T321)および他方入力端(T242, T302, T322)を有し、交流電圧を直流電圧に変換する変換手段(24, 30, 32)、電界結合時に巻回体の一方端および板状体を一方入力端および他方入力端に電気的に接続する第１接続手段(22)、および磁界結合時に巻回体の一方端および他方端を一方入力端および他方入力端に電気的に接続する第２接続手段(SL1, SL2)を備える。【０００８】
好ましくは、第１接続手段は、巻回体の一方端および板状体とそれぞれ接続される一方端および他方端を有する一次コイル(L5)、および一方入力端および他方入力端とそれぞれ接続される一方端および他方端を有しかつ一次コイルとともに降圧トランス(22)を形成する二次コイル(L6)を含み、第２接続手段は、巻回体の一方端を一方入力端と接続する第１導電線(SL1)、および巻回体の他方端を他方入力端と接続する第２導電線(SL2)を含む。【０００９】
或る局面では、第１導電線に設けられた第１コンデンサ(C1)がさらに備えられる。【００１０】
他の局面では、第１導電線および第２導電線の間に設けられた第２コンデンサ(C2)がさらに備えられる。【００１１】
その他の局面では、巻回体の一方端の接続先を一次コイルの一方端と第１導電線との間で切り換える第１切り換え手段(SW1)、および他方入力端の接続先を二次コイルの他方端と第２導電線との間で切り換える第２切り換え手段(SW2)がさらに備えられる。【００１２】
さらにその他の局面では、変換手段は、電界結合方式に対応する第１電圧変換手段(32)、および磁界結合方式に対応する第２電圧変換手段(30)を含み、一方入力端は、第１電圧変換手段に割り当てられた第１の一方電圧入力端(T321)、および第２電圧変換手段に割り当てられた第２の一方電圧入力端(T301)を含み、他方入力端は、第１電圧変換手段に割り当てられた第１の他方電圧入力端(T322)、および第２電圧変換手段に割り当てられた第２の他方電圧入力端(T302)を含み、二次コイルの一方端および他方端は第１の一方電圧入力端および第１の他方電圧入力端にそれぞれ接続され、第１導電線および第２導電線は第２の一方電圧入力端および第２の他方電圧入力端にそれぞれ接続される。【００１３】
さらに好ましくは、巻回体の一方端の接続先を一次コイルの一方端と第１導電線との間で切り換える第３切り換え手段(SW3)、および第２導電線を断続する第４切り換え手段(SW4)がさらに備えられる。【００１４】
好ましくは、板状体は複数の部分板状体(E3_1, E3_2)を含む。【００１５】
この発明に従う送電装置(40)は、電界結合方式および磁界結合方式の少なくとも一方を採用する受電装置(50a, 50b)に電力を伝送する送電装置であって、導電性を有する巻回体(L9)、導電性を有する板状体(E4, E4_1, E4_2)、交流電圧が印加される一方出力端(T421)および他方出力端(T422)を有し、直流電圧を交流電圧に変換する変換手段(42)、電界結合時に巻回体の一方端および板状体を一方出力端および他方出力端に電気的に接続する第１接続手段(44)、および磁界結合時に巻回体の一方端および他方端を一方出力端および他方出力端に電気的に接続する第２接続手段(SL3, SL4)を備える。【００１６】
好ましくは、第１接続手段は、一方出力端および他方出力端とそれぞれ接続される一方端および他方端を有する一次コイル(L7)、および巻回体の一方端および板状体とそれぞれ接続される一方端および他方端を有しかつ一次コイルとともに昇圧トランス(44)を形成するする二次コイル(L8)を含み、第２接続手段は、巻回体の一方端を一方出力端と接続する第１導電線(SL3)、および巻回体の他方端を他方出力端と接続する第２導電線(SL4)を含む。【００１７】
或る局面では、第１導電線に設けられた第１コンデンサ(C4)がさらに備えられる。【００１８】
他の局面では、第１導電線および第２導電線の間に設けられた第２コンデンサ(C5)がさらに備えられる。【００１９】
その他の局面では、巻回体の一方端の接続先を二次コイルの一方端と第１導電線との間で切り換える第１切り換え手段(SW5)、および他方出力端の接続先を一次コイルの他方端と第２導電線との間で切り換える第２切り換え手段(SW6)がさらに備えられる。【００２０】
この発明に従う電力伝送システムは、電界結合方式および磁界結合方式の少なくとも一方を採用する送電装置(10a, 10b)、および送電装置から伝送された電力を受電する受電装置(20)を備える電力伝送システムであって、受電装置は、導電性を有する巻回体(L4)、導電性を有する板状体(E3, E3_1, E3_2)、交流電圧が印加される一方入力端(T241, T301, T321)および他方入力端(T242, T302, T322)を有し、交流電圧を直流電圧に変換する変換手段(24, 30, 32)、電界結合時に巻回体の一方端および板状体を一方入力端および他方入力端に電気的に接続する第１接続手段(22)、および磁界結合時に巻回体の一方端および他方端を一方入力端および他方入力端に電気的に接続する第２接続手段(SL1, SL2)を備える。【００２１】
この発明に従う電力伝送システムは、電界結合方式および磁界結合方式の少なくとも一方を採用する受電装置(50a, 50b)、および受電装置に電力を伝送する送電装置(40)を備える電力伝送システムであって、送電装置は、導電性を有する巻回体(L9)、導電性を有する板状体(E4, E4_1, E4_2)、交流電圧が印加される一方出力端(T421)および他方出力端(T422)を有し、直流電圧を交流電圧に変換する変換手段(42)、電界結合時に巻回体の一方端および板状体を一方出力端および他方出力端に電気的に接続する第１接続手段(44)、および磁界結合時に巻回体の一方端および他方端を一方出力端および他方出力端に電気的に接続する第２接続手段(SL3, SL4)を備える。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、巻回体は、電界結合方式に従う受電時または送電時に受電用または送電用の一方電極として機能するとともに、磁界結合方式に従う受電時または送電時に電磁誘導コイルとして機能する。また、板状体は、電界結合方式に従う受電時または送電時に受電用または送電用の他方電極として機能する。このように、巻回体を受電用または送電用の電極および電磁誘導コイルとして共用することで、回路構成の複雑化を抑制することができる。【００２３】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は電力伝送システムを構成する送電装置の一例を示すブロック図であり、（Ｂ）は電力伝送システムを構成する送電装置の他の一例を示すブロック図である。
【図２】電力伝送システムを構成する受電装置の一例を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）は電界結合時のスイッチの接続態様の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は磁界結合時のスイッチの接続態様の一例を示す図解図である。
【図４】受電装置に設けられた制御回路の動作の一部を示すフロー図である。
【図５】（Ａ）は受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の他の一例を示す図解図であり、（Ｃ）は受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態のその他の一例を示す図解図であり、（Ｄ）は受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態のさらにその他の一例を示す図解図であり、（Ｅ）は受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の他の一例を示す図解図であり、（Ｆ）は受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態のその他の一例を示す図解図である。
【図６】電力伝送システムを構成する受電装置の他の一例の一部を示すブロック図である。
【図７】電力伝送システムを構成する受電装置のその他の一例の一部を示すブロック図である。
【図８】電力伝送システムを構成する受電装置のさらにその他の一例の一部を示すブロック図である。
【図９】（Ａ）は受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態のさらにその他の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の他の一例を示す図解図である。
【図１０】電力伝送システムを構成する受電装置の他の一例を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す受電装置を形成する整流平滑回路の構成の一例を示す回路図である。
【図１２】電界結合時のスイッチの接続態様の一例を示す図解図である。
【図１３】磁界結合時のスイッチの接続態様の一例を示す図解図である。
【図１４】受電装置に設けられた制御回路の動作の一部を示すフロー図である。
【図１５】電力伝送システムを構成する受電装置の他の一例の一部を示すブロック図である。
【図１６】電力伝送システムを構成する受電装置のその他の一例の一部を示すブロック図である。
【図１７】電力伝送システムを構成する受電装置のさらにその他の一例の一部を示すブロック図である。
【図１８】電力伝送システムを構成する送電装置の一例を示すブロック図である。
【図１９】（Ａ）は電力伝送システムを構成する受電装置の一例を示すブロック図であり、（Ｂ）は電力伝送システムを構成する受電装置の他の一例を示すブロック図である。
【図２０】（Ａ）は電界結合時のスイッチの接続態様の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は磁界結合時のスイッチの接続態様の一例を示す図解図である。
【図２１】送電装置に設けられた制御回路の動作の一部を示すフロー図である。
【図２２】電力伝送システムを構成する送電装置の他の一例の一部を示すブロック図である。
【図２３】電力伝送システムを構成する送電装置のその他の一例の一部を示すブロック図である。
【図２４】電力伝送システムを構成する送電装置のさらにその他の一例の一部を示すブロック図である。
【図２５】電力伝送システムを構成する送電装置の他の一例を示すブロック図である。
【図２６】（Ａ）は電界結合時のスイッチの接続態様の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は磁界結合時のスイッチの接続態様の一例を示す図解図である。
【図２７】（Ａ）は送電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は送電装置をなす筐体を横から眺めた状態の一例を示す図解図である。
【図２８】（Ａ）は電界結合方式を採用する受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は磁界結合方式を採用する受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の一例を示す図解図である。
【図２９】図２７（Ａ）に示す送電装置に図２８（Ａ）に示す受電装置を載置した状態の一例を示す図解図である。
【図３０】図２７（Ａ）に示す送電装置に図２８（Ｂ）に示す受電装置を載置した状態の一例を示す図解図である。
【図３１】他の実施例の送電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の他の一例を示す図解図である。
【図３２】その他の実施例の送電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の他の一例を示す図解図である。
【図３３】電界結合方式を採用する他の受電装置をなす筐体を上方から眺めた状態の一例を示す図解図である。
【図３４】図３２に示す送電装置に図３３に示す受電装置を載置した状態の一例を示す図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この実施例の電力伝送システムは、図１（Ａ）に示す送電装置１０ａまたは図１（Ｂ）に示す送電装置１０ｂと、図２に示す受電装置２０とによって形成される。図１（Ａ）に示す送電装置１０ａは電界結合方式に対応し、図１（Ｂ）に示す送電装置１０ｂは磁界結合方式に対応する。また、図２に示す受電装置２０は、電界結合方式および磁界結合方式の両方に対応する。
【００２６】
図１（Ａ）に示す送電装置１０ａにおいて、インバータ１２は、直流電源Ｖｃｃから出力された直流電圧を交流電圧に変換する。変換された交流電圧は、昇圧トランス１４を形成する一次コイルＬ１に印加される。二次コイルＬ２は、一次コイルＬ１の巻数よりも大きい巻数を有し、一次コイルＬ１とともに昇圧トランス１４を形成する。また、二次コイルＬ２の一方端および他方端はそれぞれ、電界結合用の電極Ｅ１およびＥ２と接続される。電極Ｅ１およびＥ２には、昇圧トランス１４によって昇圧された交流電圧が印加される。
【００２７】
図１（Ｂ）に示す送電装置１０ｂでも、直流電源Ｖｃｃから出力された直流電圧はインバータ１２によって交流電圧に変換される。ただし、変換された交流電圧は、磁界結合用の電磁誘導コイルＬ３に印加される。
【００２８】
図２を参照して、スイッチＳＷ１は共通端子Ｔ１０と分岐端子Ｔ１１およびＴ１２とを有し、スイッチＳＷ２は共通端子Ｔ２０と分岐端子Ｔ２１およびＴ２２とを有する。巻回体Ｌ４の一方端および他方端はそれぞれ、スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１０およびスイッチＳＷ２の分岐端子Ｔ２１と接続される。また、スイッチＳＷ１の分岐端子Ｔ１２および板状の電極Ｅ３はそれぞれ、二次コイルＬ６とともに降圧トランスＬ５を形成する一次コイルＬ５の一方端および他方端と接続される。なお、二次コイルＬ６は、一次コイルＬ５の巻数よりも小さい巻数を有する。
【００２９】
二次コイルＬ６の一方端は整流平滑回路２４に設けられた一方入力端Ｔ２４１と接続され、二次コイルＬ６の他方端はスイッチＳＷ２の分岐端子Ｔ２２と接続される。スイッチＳＷ２の共通端子Ｔ２０は、整流平滑回路２４に設けられた他方入力端Ｔ２４２と接続される。整流平滑回路２４の一方入力端Ｔ２４１はまた、コンデンサＣ１を介してスイッチＳＷ１の分岐端子Ｔ１１と接続される。
【００３０】
なお、以下では、分岐端子Ｔ１２と整流平滑回路２４の一方入力端Ｔ２４１とを接続する導電線を特に“ＳＬ１”と定義し、巻回体Ｌ４の他方端とスイッチＳＷ２の分岐端子Ｔ２１とを接続する導電線を特に“ＳＬ２”と定義する。また、コンデンサＣ１は巻回体Ｌ４とともにＬＣ共振回路をなし、このＬＣ共振回路の共振周波数はインバータ１２によって生成される交流電圧の周波数の近傍に調整される。
【００３１】
図３（Ａ）を参照して、電界結合時、スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１０は分岐端子Ｔ１１と接続され、スイッチＳＷ２の共通端子Ｔ２０は分岐端子Ｔ２１と接続される。巻回体Ｌ４の一方端は降圧トランス２２を形成する一次コイルＬ５の一方端と接続され、巻回体Ｌ４の他方端は開放される。また、降圧トランス２２を構成する二次コイルＬ６の他方端は整流平滑回路２４の他方入力端Ｔ２４２と接続される。このとき、巻回体Ｌ４は、電界結合用の電極として機能する。
【００３２】
受電装置２０が送電装置１０ａに近づけられると、巻回体Ｌ４および電極Ｅ３が電極Ｅ１およびＥ２と電界結合される。この結果、電極Ｅ１およびＥ２に印加された交流電圧と同じ周波数を有する交流電圧が、巻回体Ｌ４および電極Ｅ３に励起される。励起された交流電圧は、降圧トランス２２を介して整流平滑回路２４の一方入力端Ｔ２４１および他方入力端Ｔ２４２に印加される。
【００３３】
図３（Ｂ）を参照して、磁界結合時、スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１０は分岐端子Ｔ１２と接続され、スイッチＳＷ２の共通端子Ｔ２０は分岐端子Ｔ２２と接続される。巻回体Ｌ４の一方端はスイッチＳＷ１およびコンデンサＣ１を介して整流平滑回路２４の一方入力端Ｔ２４１と接続され、巻回体Ｌ４の他方端はスイッチＳＷ２を介して整流平滑回路２４の他方入力端Ｔ２４２と接続される。このとき、巻回体Ｌ４は、磁界結合用の電磁誘導コイルとして機能する。
【００３４】
受電装置２０が送電装置１０ｂに近づけられると、巻回体Ｌ４が電磁誘導コイルＬ３と磁界結合される。この結果、電磁誘導コイルＬ３に印加された交流電圧と同じ周波数を有する交流電圧が、巻回体Ｌ４に励起される。励起された交流電圧は、整流平滑回路２４の一方入力端Ｔ２４１および他方入力端Ｔ２４２に印加される。
【００３５】
整流平滑回路２４は、こうして印加された交流電圧を整流平滑して直流電圧を生成し、生成された直流電圧を充電回路２６に供給する。充電回路２６は、供給された直流電圧に基づいてバッテリＢＴを充電する。
【００３６】
整流平滑回路２４によって生成された直流電圧は、制御回路２８にも与えられる。制御回路２８は、与えられた直流電圧を参照してスイッチＳＷ１およびＳＷ２の設定を制御する。具体的には、制御回路２８は、図４に示すフロー図に従う処理を実行する。
【００３７】
まずステップＳ１で、スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１０を分岐端子Ｔ１１に接続し、かつスイッチＳＷ２の共通端子Ｔ２０を分岐端子Ｔ２１に接続する。ステップＳ３では整流平滑回路２４から与えられた直流電圧の電圧値を検出し、ステップＳ５では検出された電圧値が規定値以上であるか否かを判別する。
【００３８】
判別結果がＮＯであれば、ステップＳ７でスイッチＳＷ１およびＳＷ２の接続を変更する。スイッチＳＷ１に設けられた共通端子Ｔ１０の接続先は分岐端子Ｔ１１およびＴ１２の間で変更され、スイッチＳＷ２に設けられた共通端子Ｔ２０の接続先は分岐端子Ｔ２１およびＴ２２の間で変更される。変更が完了すると、ステップＳ３に戻る。
【００３９】
スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１０が分岐端子Ｔ１１と接続され、かつスイッチＳＷ２の共通端子Ｔ２０が分岐端子Ｔ２１と接続された状態で、ステップＳ５の判別結果がＹＥＳを示せば、電界結合方式に対応する送電装置１０ａが受電装置２０に近づけられたとみなし、電界結合方式に従う受電を開始する。
【００４０】
これに対して、スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１０が分岐端子Ｔ１２と接続され、かつスイッチＳＷ２の共通端子Ｔ２０が分岐端子Ｔ２２と接続された状態で、ステップＳ５の判別結果がＹＥＳを示せば、磁界結合方式に対応する送電装置１０ｂが受電装置２０に近づけられたとみなし、磁界結合方式に従う受電を開始する。
【００４１】
ここで、ステップＳ５の規定値は、電界結合方式の場合と磁界結合方式の場合で、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００４２】
また、上記では、整流平滑後の電圧の値により、電界結合方式と磁界結合方式を切り替えているが、送電装置、受電装置にそれぞれ別途送信側通信回路と受信側通信回路を設けて無線通信を行うことにより、電磁結合方式と磁界結合方式を切り替えてもよい。
【００４３】
すなわち、例えば以下のように行う。
【００４４】
電界結合方式の送電装置の送信側通信回路は、受信側通信回路から電界ステータス信号を受信したときに受信側通信回路へ電界ステータス信号を送信し、電界結合ホールド信号を受信したときに送電を開始させる機能を持たせておく。磁界結合方式の送電装置の送信側通信回路は、受信側通信回路から磁界ステータス信号を受信したときに受信側通信回路へ磁界ステータス信号を送信し、磁界結合ホールド信号を受信したときに送電を開始させる機能を持たせておく。
【００４５】
受電装置の通信回路は、送電装置へ電界ステータス信号を送付し、送電装置から電界ステータス信号を受信したとき、電界結合方式に対応する送電装置１０ａが受電装置２０に近づけられたとみなし、送電装置へ電界結合ホールド信号を送信し、電界結合方式に従う受電を開始する。また、受電装置の通信回路が送電装置へ電界ステータス信号を送付しタイムアウトになった場合には、磁界ステータス信号を送付し、送電装置から磁界ステータス信号を受信したときには、磁界結合方式に対応する送電装置１０ｂが受電装置２０に近づけられたとみなし、送電装置へ磁界結合ホールド信号を送信し、磁界結合方式に従う受電を開始する。なお、受信装置の通信回路が磁界ステータス信号を送付しタイムアウトになったときには、上記の電界ステータス信号を送付するところから繰り返す。
【００４６】
巻回体Ｌ４および電極Ｅ３は、図５（Ａ）に示す態様で受電装置２０に設けられる。図５（Ａ）によれば、巻回体Ｌ４は円板状に形成され、電極Ｅ３は矩形の板状に形成される。また、受電装置２０は、直方体状の筐体ＲＨＳを有する。巻回体Ｌ４は、巻回軸が筐体ＲＨＳの主面に直交する姿勢で、筐体ＲＨＳの主面の中央に設けられる。一方、電極Ｅ３は、その主面の向きが筐体ＲＨＳの主面の向きと一致する姿勢で、筐体ＲＨＳの主面の長さ方向一方端側の位置に設けられる。
【００４７】
以上の説明から分かるように、送電装置１０ａは電界結合方式に対応し、送電装置１０ｂは磁界結合方式に対応する。受電装置２０は、送電装置１０ａまたは１０ｂから伝送された電力を受電する。受電装置２０において、巻回体Ｌ４および電極Ｅ３はいずれも導電性を有する。また、整流平滑回路２４は、交流電圧が印加される一方入力端Ｔ２４１および他方入力端Ｔ２４２を有し、交流電圧を直流電圧に変換する。降圧トランス２２は、電界結合時に巻回体Ｌ４の一方端および電極Ｅ３を一方入力端Ｔ２４１および他方入力端Ｔ２４２に電気的に接続する。また、導電線ＳＬ１およびＳＬ２は、磁界結合時に巻回体Ｌ４の一方端および他方端を一方入力端Ｔ２４１および他方入力端Ｔ２４２に電気的に接続する。
【００４８】
このように、巻回体Ｌ４は、電界結合方式に従う受電時に受電用の一方電極として機能するとともに、磁界結合方式に従う受電時に電磁誘導コイルとして機能する。また、電極Ｅ３は、電界結合方式に従う受電時に受電用の他方電極として機能する。このように、巻回体Ｌ４を受電電極および電磁誘導コイルとして共用することで、回路構成の複雑化を抑制することができる。
【００４９】
なお、巻回体Ｌ４および電極Ｅ３は、図５（Ｂ）〜図５（Ｆ）に示す態様で受電装置２０に設けるようにしてもよい。図５（Ｂ）によれば、巻回体Ｌ４が筐体ＲＨＳの主面の長さ方向一方端側の位置に設けられ、電極Ｅ３が筐体ＲＨＳの主面の中央に設けられる。図５（Ｃ）によれば、巻回体Ｌ４が筐体ＲＨＳの主面の長さ方向一方端側の位置に設けられ、主面の面積が拡大された電極Ｅ３が筐体ＲＨＳの主面の中央よりも長さ方向他方端側の位置に設けられる。図５（Ｄ）〜図５（Ｆ）に示す態様は、巻回体Ｌ４の主面の形状が矩形をなす点を除き、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）と同様である。
【００５０】
また、図２に示す受電装置２０では、導電線ＳＬ１にコンデンサＣ１を設けるようにしている。しかし、図６に示すようにコンデンサＣ２を導電線ＳＬ１およびＳＬ２の間に追加したり、図７に示すようにコンデンサＣ１の代わりにコンデンサＣ２を設けたり、さらにはコンデンサＣ１およびＣ２の両方を省くようにしてもよい。
【００５１】
さらに、図２に示す受電装置２０では、単一の電極Ｅ３を設けるようにしている。しかし、図８に示すように電極Ｅ３を部分電極Ｅ３＿１およびＥ３＿２に分割し、部分電極Ｅ３＿１およびＥ３＿２を図９（Ａ）または図９（Ｂ）に示す態様で筐体ＲＨＳの主面に設けるようにしてもよい。図９（Ａ）および図９（Ｂ）によれば、部分電極Ｅ３＿１は筐体ＲＨＳの長さ方向一方端側に設けられ、部分電極Ｅ３＿２は筐体ＲＨＳの長さ方向他方端側に設けられる。なお、巻回体Ｌ４は、図９（Ａ）および図９（Ｂ）のいずれにおいても、筐体ＲＨＳの主面の中央に設けられる。
【００５２】
図９の構成を用いることによって、送電装置がどちらの向きであっても配置させることができる（置きやすい向きに置くことができる）メリットがある。
【００５３】
また、図１（Ａ）および図１（Ｂ）によれば、送電装置１０ａは電界結合方式にのみ対応し、送電装置１０ｂは磁界結合方式にのみ対応する。しかし、送電装置１０ａおよび１０ｂの構成を統合し、電界結合方式および磁界結合方式の両方に対応する送電装置を準備するようにしてもよい。
【００５４】
図１０を参照して、他の実施例の受電装置１０は、磁界結合方式および電界結合方式にそれぞれ対応する整流平滑回路３０および３２が図２に示す整流平滑回路２４の代わりに設けられ、これに対応して一部の構成が修正された点を除き、図２に示す整流平滑回路２４と同様である。したがって、同様の構成に関する重複した説明は極力省略する。
【００５５】
図１０によれば、スイッチＳＷ３は共通端子Ｔ４０と分岐端子Ｔ４１よびＴ４２を有する。また、整流平滑回路３０は一方入力端Ｔ３０１および他方入力端Ｔ３０２を有し、整流平滑回路３２は一方入力端Ｔ３２１および他方入力端Ｔ３２２を有する。共通端子Ｔ４０は巻回体Ｌ４の一方端と接続され、分岐端子Ｔ４２はコンデンサＣ１を介して整流平滑回路３０の一方入力端Ｔ３０１と接続され、分岐端子Ｔ４１は降圧トランス２２を形成する一次コイルＬ５の一方端と接続される。
【００５６】
整流平滑回路３０の他方入力端Ｔ３０２は、スイッチＳＷ４を介して巻回体Ｌ４の他方端と接続される。また、整流平滑回路３２の一方入力端Ｔ３２１および他方入力端Ｔ３２２は、降圧トランス２２を形成する二次コイルＬ６の一方端および他方端とそれぞれ接続される。
【００５７】
なお、この受電装置においても、分岐端子Ｔ４２と整流平滑回路３０の一方入力端Ｔ３０１とを接続する導電線を“ＳＬ１”と定義し、巻回体Ｌ４の他方端と整流平滑回路３０の他方入力端Ｔ３０２とを接続する導電線を“ＳＬ２”と定義する。
【００５８】
整流平滑回路３０および３２はいずれも、図１１に示すように構成される。なお、この構成は、図２に示す整流平滑回路２４においても採用される。図１１によれば、ダイオードＤ１のカソードがダイオードＤ２のカソードと接続され、ダイオードＤ３のアノードがダイオードＤ４のアノードと接続される。ダイオードＤ１のアノードはダイオードＤ３のカソードと接続され、ダイオードＤ２のアノードはダイオードＤ４のカソードと接続される。
【００５９】
一方入力端Ｔ３０１またはＴ３２１はダイオードＤ１のアノードと接続され、他方入力端Ｔ３０２またはＴ３２２はダイオードＤ２のアノードと接続される。コンデンサＣ３の一方端はダイオードＤ１のカソードと接続され、コンデンサＣ３の他方端はダイオードＤ３のアノードと接続される。コンデンサＣ３の一方端および他方端はそれぞれ、充電回路２６の一方入力端および他方入力端と接続される。
【００６０】
したがって、一方入力端Ｔ３０１（Ｔ３２１）および他方入力端Ｔ３０２（Ｔ３２２）に印加された交流電圧は、ダイオードＤ１〜Ｄ４によって全波整流され、整流された電圧がコンデンサＣ３によって平滑される。交流電圧はこうして直流電圧に変換され、変換された直流電圧は充電回路２６に供給される。
【００６１】
図２のように整流平滑回路を共通化させることによって回路全体をシンプルにすることができるため、装置全体の小型化には最適である。しかし一方で、例えば磁界結合時は２次側コイルＬ６の一端は接続された状態になるため、場合によっては２次側コイルＬ６と主にスイッチＳＷ２で発生する寄生容量によって不要共振を発生させる原因となる。その場合は図１０のような回路構成を用いることが効果的である。
【００６２】
図１２を参照して、電界結合時、スイッチＳＷ３の共通端子Ｔ３０は分岐端子Ｔ３１と接続され、スイッチＳＷ４はオフされる。巻回体Ｌ４の一方端は降圧トランス２２を形成する一次コイルＬ５の一方端と接続され、巻回体Ｌ４の他方端は開放される。このとき、巻回体Ｌ４は、電界結合用の電極として機能する。
【００６３】
受電装置１０が送電装置１０ａに近づけられると、巻回体Ｌ４および電極Ｅ３が電極Ｅ１およびＥ２と電界結合される。この結果、電極Ｅ１およびＥ２に印加された交流電圧と同じ周波数を有する交流電圧が、巻回体Ｌ４および電極Ｅ３に励起される。励起された交流電圧は、降圧トランス２２を介して整流平滑回路３２の一方入力端Ｔ３２１および他方入力端Ｔ３２２に印加される。
【００６４】
図１３を参照して、磁界結合時、スイッチＳＷ３の共通端子Ｔ３０は分岐端子Ｔ３２と接続され、スイッチＳＷ４はオンされる。巻回体Ｌ４の一方端は、スイッチＳＷ３およびコンデンサＣ１を介して整流平滑回路３０の一方入力端Ｔ３０１と接続される。また、巻回体Ｌ４の他方端は、スイッチＳＷ４を介して整流平滑回路３０の他方入力端Ｔ３０２と接続される。このとき、巻回体Ｌ４は、磁界結合用の電磁誘導コイルとして機能する。
【００６５】
受電装置２０が送電装置１０ｂに近づけられると、巻回体Ｌ４が電磁誘導コイルＬ３と磁界結合される。この結果、電磁誘導コイルＬ３に印加された交流電圧と同じ周波数を有する交流電圧が、巻回体Ｌ４に励起される。励起された交流電圧は、整流平滑回路３０の一方入力端Ｔ３０１および他方入力端Ｔ３０２に印加される。
【００６６】
図１０に戻って、制御回路２８は、整流平滑回路３０または３２から与えられた直流電圧を参照して、スイッチＳＷ３およびＳＷ４の設定を制御する。具体的には、制御回路２８は、図１４に示すフロー図に従う処理を実行する。
【００６７】
まずステップＳ１１で、スイッチＳＷ３の共通端子Ｔ３０を分岐端子Ｔ３１に接続し、かつスイッチＳＷ４をオフする。ステップＳ１３では、整流平滑回路３０または３２から与えられた直流電圧の電圧値を検出し、ステップＳ１５では検出された電圧値が規定値以上であるか否かを判別する。
【００６８】
判別結果がＮＯであれば、ステップＳ１７でスイッチＳＷ３およびＳＷ４の接続を変更する。スイッチＳＷ３に設けられた共通端子Ｔ３０の接続先は分岐端子Ｔ３１およびＴ３２の間で変更され、スイッチＳＷ４はオフ状態およびオン状態の間で変更される。変更が完了すると、ステップＳ１３に戻る。
【００６９】
スイッチＳＷ３の共通端子Ｔ３０が分岐端子Ｔ３１と接続され、かつスイッチＳＷ４がオフされている状態で、整流平滑回路３２から出力された直流電圧が規定値以上となると、受電装置２０が電界結合方式に対応する送電装置１０ａに近づけられたとみなし、電界結合方式に従う受電を開始する。
【００７０】
これに対して、スイッチＳＷ３の共通端子Ｔ３０が分岐端子Ｔ３２と接続され、かつスイッチＳＷ４がオンされている状態で、整流平滑回路３０から出力された直流電圧が規定値以上となると、受電装置２０が磁界結合方式に対応する送電装置１０ｂに近づけられたとみなし、磁界結合方式に従う受電を開始する。
【００７１】
ここで、ステップＳ１５の規定値は、電界結合方式の場合と磁界結合方式の場合で、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００７２】
また、上記では、整流平滑後の電圧の値により、電界結合方式と磁界結合方式を切り替えているが、送電装置、受電装置にそれぞれ別途送信側通信回路と受信側通信回路を設けて無線通信を行うことにより、電磁結合方式と磁界結合方式を切り替えてもよい。
【００７３】
この実施例においても、巻回体Ｌ４は、電界結合方式に従う受電時に受電用の一方電極として機能するとともに、磁界結合方式に従う受電時に電磁誘導コイルとして機能する。また、電極Ｅ３は、電界結合方式に従う受電時に受電用の他方電極として機能する。このように、巻回体Ｌ４を受電電極および電磁誘導コイルとして共用することで、回路構成の複雑化を抑制することができる。
【００７４】
なお、図１０に示す受電装置２０では、導電線ＳＬ１にコンデンサＣ１を設けるようにしている。しかし、図１５に示すようにコンデンサＣ２を導電線ＳＬ１およびＳＬ２の間に追加したり、図１６に示すようにコンデンサＣ１の代わりにコンデンサＣ２を設けたり、さらにはコンデンサＣ１およびＣ２の両方を省くようにしてもよい。また、図１０に示す受電装置２０では、単一の電極Ｅ３を設けるようにしている。しかし、図１７に示すように電極Ｅ３を部分電極Ｅ３＿１およびＥ３＿２に分割するようにしてもよい。
【００７５】
他の実施例の電力伝送システムは、図１８に示す送電装置４０と、図１９（Ａ）に示す受電装置５０ａまたは図１９（Ｂ）に示す受電装置５０ｂとによって形成される。図１８に示す送電装置４０は、電界結合方式および磁界結合方式の両方に対応する。これに対して、図１９（Ａ）に示す受電装置５０ａは電界結合方式にのみ対応し、図１９（Ｂ）に示す受電装置５０ｂは磁界結合方式にのみ対応する。
【００７６】
図１８に示す送電装置４０において、インバータ４２は、一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２を有し、直流電源Ｖｃｃから出力された直流電圧を交流電圧に変換する。また、スイッチＳＷ５は共通端子Ｔ５０と分岐端子Ｔ５１およびＴ５２とを有し、スイッチＳＷ６は共通端子Ｔ６０と分岐端子Ｔ６１およびＴ６２とを有する。
【００７７】
インバータ４２の一方出力端Ｔ４２１は昇圧トランス４４を構成する一次コイルＬ７の一方端と接続され、一次コイルＬ７の他方端はスイッチＳＷ６の分岐端子Ｔ６１と接続され、そしてスイッチＳＷ６の共通端子Ｔ６０はインバータ４２の他方出力端Ｔ４２２と接続される。
【００７８】
インバータ４２の一方出力端Ｔ４２１はまた、コンデンサＣ４を介してスイッチＳＷ５の分岐端子Ｔ５２と接続される。スイッチＳＷ５の共通端子Ｔ５０は巻回体Ｌ９の一方端と接続され、巻回体Ｌ９の他方端はスイッチＳＷ６の分岐端子Ｔ６２と接続される。また、スイッチＳＷ５の分岐端子Ｔ５１は昇圧トランス４４を構成する二次コイルＬ８の一方端と接続され、二次コイルＬ８の他方端は板状の電極Ｅ４と接続される。ここで、二次コイルＬ８は、一次コイルＬ７の巻数よりも大きい巻数を有する。
【００７９】
なお、以下では、インバータ４２の一方出力端Ｔ４２１とスイッチＳＷ５の分岐端子Ｔ５２とを接続する導電線を特に“ＳＬ３”と定義し、スイッチＳＷ６の分岐端子Ｔ６２と巻回体Ｌ９の他方端とを接続する導電線を特に“ＳＬ４”と定義する。また、コンデンサＣ４は巻回体Ｌ９とともにＬＣ共振回路をなし、このＬＣ共振回路の共振周波数はインバータ４２によって生成される交流電圧の周波数の近傍に調整される。
【００８０】
図１９（Ａ）を参照して、受電回路５０ａは、電界結合用の電極Ｅ５およびＥ６を有する。電極Ｅ５およびＥ６はそれぞれ、降圧トランス５２を構成する一次コイルＬ１０の一方端および他方端と接続される。降圧トランス５２を構成する二次コイルＬ１１は一次コイルの巻数よりも小さい巻数を有し、二次コイルＬ１１の一方端および他方端はそれぞれ整流平滑回路５４の一方入力端および他方入力端と接続される。整流平滑回路５４の後段にはバッテリＢＴを充電する充電回路５６が設けられる。
【００８１】
図１９（Ｂ）を参照して、受電回路５０ｂは、磁界結合用の電磁誘導コイルＬ１２を有する。電磁誘導コイルＬ１２の一方端および他方端はそれぞれ、整流平滑回路５４の一方入力端および他方入力端と接続される。整流平滑回路５４の後段にもバッテリＢＴを充電する充電回路５６が設けられる。
【００８２】
図２０（Ａ）を参照して、電界結合時、スイッチＳＷ５の共通端子Ｔ５０は分岐端子Ｔ５１と接続され、スイッチＳＷ６の共通端子Ｔ６０は分岐端子Ｔ６１と接続される。巻回体Ｌ９の一方端は昇圧トランス４４を形成する二次コイルＬ８の一方端と接続され、巻回体Ｌ９の他方端は開放される。また、昇圧トランス４４を構成する一次コイルＬ７の他方端はインバータ４２の他方出力端Ｔ４２２と接続される。このとき、巻回体Ｌ９は、電界結合用の電極として機能する。
【００８３】
インバータ４２の一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２から出力された交流電圧は、昇圧トランス４４によって昇圧された後、巻回体Ｌ９および電極Ｅ４に印加される。受電装置５０ａが送電装置４０に近づけられると、巻回体Ｌ９および電極Ｅ４が電極Ｅ５およびＥ６と電界結合される。電極Ｅ５およびＥ６には、巻回体Ｌ９および電極Ｅ４に印加された交流電圧と同じ周波数を有する交流電圧が励起される。励起された交流電圧は、降圧トランス５２で降圧された後、整流平滑回路５４によって直流電圧に変換される。充電回路５６は、こうして変換された直流電圧に基づいてバッテリＢＴを充電する。
【００８４】
図２０（Ｂ）を参照して、磁界結合時、スイッチＳＷ５の共通端子Ｔ５０は分岐端子Ｔ５２と接続され、スイッチＳＷ６の共通端子Ｔ６０は分岐端子Ｔ６２と接続される。巻回体Ｌ９の一方端は、スイッチＳＷ５およびコンデンサＣ４を介してインバータ４２の一方出力端Ｔ４２１と接続される。また、巻回体Ｌ９の他方端は、スイッチＳＷ６を介してインバータの他方出力端Ｔ４２２と接続される。このとき、巻回体Ｌ９は、磁界結合用の電磁誘導コイルとして機能する。
【００８５】
インバータ４２の一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２から出力された交流電圧は、巻回体Ｌ９の一方端および他方端に印加される。受電装置５０ｂが送電装置４０に近づけられると、巻回体Ｌ９が電磁誘導コイルＬ１２と磁界結合される。この結果、巻回体Ｌ９に印加された交流電圧と同じ周波数を有する交流電圧が、電磁誘導コイルＬ１２に励起される。整流平滑回路５４は励起された交流電圧を直流電圧に変換し、充電回路５６は変換された直流電圧に基づいてバッテリＢＴを充電する。
【００８６】
図１８に戻って、制御回路４６は、インバータ４２の出力側のインピーダンスを参照してスイッチＳＷ５およびＳＷ６の設定を制御する。具体的には、制御回路４６は図２１に示すフロー図に従う処理を実行する。
【００８７】
まずステップＳ２１で、スイッチＳＷ５の共通端子Ｔ５０を分岐端子Ｔ５１に接続し、スイッチＳＷ６の共通端子Ｔ６０を分岐端子Ｔ６１に接続する。ステップＳ２３ではインバータ４２の出力側のインピーダンスを測定し、ステップＳ２５では測定されたインピーダンスが規定範囲内であるか否かを判別する。判別結果がＮＯであれば、送電装置４０の近傍には受電装置５０ａおよび５０ｂのいずれも存在しないとみなし、ステップＳ２３に戻る。
【００８８】
これに対して、ステップＳ２５の判別結果がＹＥＳであれば、受電装置５０ａおよび５０ｂのいずれか一方が送電装置５０の近傍に存在するとみなし、受電装置５０ａおよび５０ｂのいずれが存在するかをステップＳ２７およびＳ２９で判別する。ステップＳ２７およびＳ２９のいずれにおいても、ステップＳ２３で測定されたインピーダンスが参照される。
【００８９】
インピーダンスが電界結合方式に対応する値を示せば、送電装置５０の近傍に存在するのは受電装置５０ａであるとみなし、ステップＳ２７でＹＥＳと判別する。この結果、スイッチＳＷ５の共通端子Ｔ５０が分岐端子Ｔ５１に接続され、スイッチＳＷ６の共通端子Ｔ６０が分岐端子Ｔ６１に接続された状態で、送電が開始される。
【００９０】
インピーダンスが電界結合方式に対応する値および磁界結合方式に対応する値のいずれとも異なれば、ステップＳ２９でＮＯと判別し、ステップＳ３１でスイッチＳＷ５およびＳＷ６の接続を変更する。スイッチＳＷ５に設けられた共通端子Ｔ５０の接続先は分岐端子Ｔ５１およびＴ５２の間で変更され、スイッチＳＷ６に設けられた共通端子Ｔ６０の接続先は分岐端子Ｔ６１およびＴ６２の間で変更される。変更が完了すると、ステップＳ２３に戻る。
【００９１】
ステップＳ２３で測定されたインピーダンスが磁界結合方式に対応する値を示せば、送電装置５０の近傍に存在するのは受電装置５０ｂであるとみなし、ステップＳ２５およびステップＳ２９でＹＥＳと判別する。この結果、スイッチＳＷ５の共通端子Ｔ５０が分岐端子Ｔ５２に接続され、スイッチＳＷ６の共通端子Ｔ６０が分岐端子Ｔ６２に接続された状態で、送電が開始される。
【００９２】
ここで、ステップＳ２５の規定範囲は、電界結合方式の場合と磁界結合方式の場合で、同じ範囲であってもよいし、異なる範囲であってもよい。
【００９３】
また、上記では、インピーダンスの値により、電界結合方式と磁界結合方式を切り替えているが、送電装置、受電装置にそれぞれ別途送信側通信回路と受信側通信回路を設けて無線通信を行うことにより、電磁結合方式と磁界結合方式を切り替えてもよい。
【００９４】
すなわち、例えば以下のように行う。
【００９５】
送電装置の送信側通信回路は、受信側通信回路から電界ステータス信号を受信したときに受信側通信回路へ電界ステータス信号を送信し、その後、電界結合ホールド信号を受信したときに電界結合方式で送電を開始させる機能を持たせておく。また、受信側通信回路からの電界ステータス信号の受信がタイムアウトになったときは、受信側通信回路から磁界ステータス信号を受信したときに受信側通信回路へ磁界ステータス信号を送信し、その後、磁界結合ホールド信号を受信したときに磁界結合方式で送電を開始させる機能を持たせておく。なお、受信側通信回路からの磁界ステータス信号の受信がタイムアウトになったときは、上記の受信側通信回路からの電界ステータス信号を受信するところから繰り返す。
【００９６】
電界結合方式の受電装置の通信回路は、送電装置へ電界ステータス信号を送付し、送電装置から電界ステータス信号を受信したときには、電界結合方式に対応する受電装置５０ａが送電装置４０に近づけられたとみなし、送電装置へ電界結合ホールド信号を送信し、電界結合方式に従う受電を開始する。また、磁界結合方式の受電装置の通信回路は、磁界ステータス信号を送付し、送電装置から磁界ステータス信号を受信したときには、磁界結合方式に対応する受電装置５０ｂが送電装置４０に近づけられたとみなし、送電装置へ磁界結合ホールド信号を送信し、磁界結合方式に従う受電を開始する。
【００９７】
以上の説明から分かるように、送電装置４０は、電界結合方式に対応する受電装置５０ａおよび磁界結合方式に対応する受電装置５０ｂのいずれか一方に電力を送電する。送電装置４０において、巻回体Ｌ９および電極Ｅ４はいずれも、導電性を有する。インバータ２４は、直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２から出力する。昇圧トランス４４は、電界結合時に巻回体Ｌ９の一方端および電極Ｅ４を一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２に電気的に接続する。また、導電線ＳＬ３およびＳＬ４は、磁界結合時に巻回体Ｌ９の一方端および他方端を一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２に電気的に接続する。
【００９８】
このように、巻回体Ｌ９は、電界結合方式に従う送電時に送電用の一方電極として機能するとともに、磁界結合方式に従う送電時に電磁誘導コイルとして機能する。また、電極Ｅ４は、電界結合方式に従う送電時に送電用の他方電極として機能する。このように、巻回体Ｌ９を送電電極および電磁誘導コイルとして共用することで、回路構成の複雑化を抑制することができる。
【００９９】
なお、図１８に示す送電装置４０では、導電線ＳＬ３にコンデンサＣ４を設けるようにしている。しかし、図２２に示すようにコンデンサＣ５を導電線ＳＬ３およびＳＬ４の間に追加したり、図２３に示すようにコンデンサＣ４の代わりにコンデンサＣ５を設けたり、さらにはコンデンサＣ４およびＣ５の両方を省くようにしてもよい。
【０１００】
また、図１８に示す送電装置４０では、単一の電極Ｅ４を設けるようにしている。しかし、図２４に示すように電極Ｅ４を部分電極Ｅ４＿１およびＥ４＿２に分割するようにしてもよい。さらに、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）によれば、受電装置５０ａは電界結合方式にのみ対応し、受電装置５０ｂは磁界結合方式にのみ対応する。しかし、受電装置５０ａおよび５０ｂの構成を統合し、電界結合方式および磁界結合方式の両方に対応する受電装置を準備するようにしてもよい。
【０１０１】
その他の実施例の電力伝送システムでは、送電装置４０は図２５に示すように構成される。ただし、図２５に示す送電装置４０は、スイッチＳＷ７およびＳＷ８が追加され、制御回路４６がスイッチＳＷ５およびＳＷ６に加えてスイッチＳＷ７およびＳＷ８も制御する点を除き、図１８に示す送電装置４０と同様であるため、同様の構成に関する重複した説明は極力省略する。なお、この実施例においても、コンデンサＣ４は巻回体Ｌ９とともにＬＣ共振回路をなし、このＬＣ共振回路の共振周波数はインバータ４２によって生成される交流電圧の周波数の近傍に調整される。
【０１０２】
スイッチＳＷ７は、共通端子Ｔ７０と分岐端子Ｔ７１およびＴ７２とを有する。共通端子Ｔ７０はインバータ４２の一方出力端Ｔ４２１と接続され、分岐端子Ｔ７１はコンデンサＣ４を介してスイッチＳＷ５の分岐端子Ｔ５２と接続され、そして分岐端子Ｔ７２は一次コイルＬ７の一方端と接続される。また、スイッチＳＷ８は、スイッチＳＷ５の分岐端子Ｔ５１とスイッチＳＷ６の分岐端子Ｔ６２との間に設けられる。
【０１０３】
図２６（Ａ）を参照して、電界結合時、スイッチＳＷ５の共通端子Ｔ５０は分岐端子Ｔ５１と接続され、スイッチＳＷ６の共通端子Ｔ６０は分岐端子Ｔ６１と接続される。また、スイッチＳＷ７の共通端子Ｔ７０は分岐端子Ｔ７２と接続され、スイッチＳＷ８はオンされる。
【０１０４】
巻回体Ｌ９の一方端は昇圧トランス４４を形成する二次コイルＬ８の一方端と接続され、巻回体Ｌ９の他方端は開放される。また、巻回体Ｌ９の一方端および他方端は、スイッチＳＷ８によって短絡される。さらに、昇圧トランス４４を構成する一次コイルＬ７の一方端および他方端はそれぞれ、インバータ４２の一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２と接続される。スイッチＳＷ８によって短絡された導電線を“ＳＬ５”と定義すると、導電線ＳＬ５は、巻回体Ｌ９とともに電界結合用の電極をなす。
【０１０５】
インバータ４２の一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２から出力された交流電圧は、昇圧トランス４４によって昇圧された後、導電線ＳＬ５，巻回体Ｌ９および電極Ｅ４に印加される。図１９（Ａ）に示す受電装置５０ａが送電装置４０に近づけられると、導電線ＳＬ５および巻回体Ｌ９が電極Ｅ５と電界結合され、電極Ｅ４が電極Ｅ６と電界結合される。電極Ｅ５およびＥ６には、導電線ＳＬ５，巻回体Ｌ９および電極Ｅ４に印加された交流電圧と同じ周波数を有する交流電圧が励起される。励起された交流電圧は、降圧トランス５２で降圧された後、整流平滑回路５４によって直流電圧に変換される。充電回路５６は、こうして変換された直流電圧に基づいてバッテリＢＴを充電する。
【０１０６】
図２６（Ｂ）を参照して、磁界結合時、スイッチＳＷ５の共通端子Ｔ５０は分岐端子Ｔ５２と接続され、スイッチＳＷ６の共通端子Ｔ６０は分岐端子Ｔ６２と接続される。また、スイッチＳＷ７の共通端子Ｔ７０は分岐端子Ｔ７１と接続され、スイッチＳＷ８はオフされる。したがって、巻回体Ｌ９の一方端は、スイッチＳＷ５，コンデンサＣ４およびスイッチＳＷ７を介してインバータ４２の一方出力端Ｔ４２１と接続される。また、巻回体Ｌ９の他方端は、スイッチＳＷ６を介してインバータの他方出力端Ｔ４２２と接続される。このとき、巻回体Ｌ９は、磁界結合用の電磁誘導コイルとして機能する。
【０１０７】
インバータ４２の一方出力端Ｔ４２１および他方出力端Ｔ４２２から出力された交流電圧は、巻回体Ｌ９の一方端および他方端に印加される。図１９（Ｂ）に示す受電装置５０ｂが送電装置４０に近づけられると、巻回体Ｌ９が電磁誘導コイルＬ１２と磁界結合される。この結果、巻回体Ｌ９に印加された交流電圧と同じ周波数を有する交流電圧が、電磁誘導コイルＬ１２に励起される。整流平滑回路５４は励起された交流電圧を直流電圧に変換し、充電回路５６は変換された直流電圧に基づいてバッテリＢＴを充電する。
【０１０８】
電極Ｅ４および巻回体Ｌ９は、図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）に示す態様で送電装置４０に設けられる。送電装置４０は直方体状の筐体ＴＨＳを有し、電極Ｅ４は矩形の板状に形成される。電極Ｅ４は、その上面の向きが筐体ＴＨＳの上面の向きと一致する姿勢で、筐体ＴＨＳの上面のほぼ中央に設けられる。巻回体Ｌ９は、巻回軸が筐体ＴＨＳの上面に直交しかつ電極Ｅ４を囲むように、筐体ＴＨＳの上面に設けられる。
【０１０９】
なお、電極Ｅ４は図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）のように巻回体Ｌ９の開口部中央付近に間隔をもって設けることによって、受電装置側の巻回体が近接することによる渦電流の発生を軽減させることができる。
【０１１０】
筐体ＴＨＳの下面には、グランド電極ＧＮＤが設けられる。グランド電極ＧＮＤも矩形の板状に形成され、その下面の向きが筐体ＴＨＳの下面の向きと一致する姿勢で、筐体ＴＨＳの下面のほぼ中央に設けられる。筐体ＴＨＳを下方から眺めると、電極Ｅ４および巻回体Ｌ９はいずれもグランド電極ＧＮＤによって覆われる。このようなサイズを有するグランド電極ＧＮＤは、受電装置５０ａまたは５０ｂへの電力伝送時に電界または磁界の放射を抑制するシールドとしても機能する。なお、巻回体Ｌ９および電極Ｅ４以外の部品ないし回路は、送電モジュール４８に収められる。
【０１１１】
なお、図示はしないが、グランド電極ＧＮＤの表面（巻回体Ｌ９側）に磁性体シートを貼り付けておくことによって、受電装置側の巻回体と効率良く結合させることができる。
【０１１２】
この実施例では、電界結合方式を採用する受電装置５０ａは図２８（Ａ）に示すように構成される。図２８（Ａ）によれば、受電装置５０ａは、直方体状の筐体ＲＨＳを有する。電極Ｅ５およびＥ６は、各々の主面をなす輪郭が矩形をなすように、板状に形成される。ただし、輪郭のサイズについては、電極Ｅ５が電極Ｅ６よりも格段に大きい。また、電極Ｅ５はその上面から下面に向かって貫通する矩形の孔を有し、孔をなす矩形のサイズは電極Ｅ６の主面のサイズよりも大きい。さらに、電極Ｅ５およびＥ６は、各々の上面の向きが筐体ＲＨＳの上面の向きと一致する姿勢で、筐体ＲＨＳの上面中央に設けられる。電極Ｅ６は、電極Ｅ５に設けられた孔に収められる。
【０１１３】
図２９を参照して、受電装置５０ａは、その上面が送電装置４０の上面と対向する姿勢で送電装置４０に載置される。図２９から分かるように、受電装置５０ａをなす筐体ＲＨＳの主面のサイズは、送電装置４０をなす筐体ＴＨＳの主面のサイズの約２／３である。また、受電装置５０ａに設けられた電極Ｅ６の主面のサイズは、送電装置４０に設けられた電極Ｅ４の主面のサイズよりも僅かに大きい。さらに、受電装置５０ａに設けられた電極Ｅ５のサイズは、電極Ｅ４が電極Ｅ６によって覆われるように位置決めされた状態において電極Ｅ５が巻回体Ｌ９と部分的に重なるように調整される。
【０１１４】
この実施例ではまた、磁界結合方式を採用する受電装置５０ｂは図２８（Ｂ）に示すように構成される。図２８（Ｂ）によれば、受電装置５０ｂは、直方体状の筐体ＲＨＳを有する。巻回体Ｌ１２は、その巻回軸が筐体ＲＨＳの上面と直交する姿勢で筐体ＲＨＳの上面に設けられる。
【０１１５】
図３０を参照して、受電装置５０ｂは、その上面が送電装置４０の上面と対向する姿勢で送電装置４０に載置される。図３０から分かるように、受電装置５０ｂをなす筐体ＲＨＳの主面のサイズは、送電装置４０をなす筐体ＴＨＳの主面のサイズよりも格段に小さい。したがって、送電装置４０に設けられた巻回体Ｌ９の内側には、複数の受電装置５０ｂ，５０ｂ，…を載置することができる。
【０１１６】
この実施例においても、巻回体Ｌ９は、電界結合方式に従う送電時に送電用の一方電極として機能するとともに、磁界結合方式に従う送電時に電磁誘導コイルとして機能する。また、電極Ｅ４は、電界結合方式に従う送電時に送電用の他方電極として機能する。このように、巻回体Ｌ９を送電電極および電磁誘導コイルとして共用することで、回路構成の複雑化を抑制することができる。この実施例ではまた、導電線ＳＬ５が、電界結合方式に従う送電用の一方電極として機能する。これによって、電力伝送性能が向上する。
【０１１７】
なお、この実施例では、送電装置４０に設けられた巻回体Ｌ９の線幅は一律とされるが、図３１に示すように巻回体Ｌ９の線幅を部分的に太くするようにしてもよい。これによって、巻回体Ｌ９を電界結合方式に従う送電用の一方電極として機能させるときに、受電装置５０ａとの結合容量が増大し、大電力の伝送が可能となり、或いは電力伝送効率が向上する。
【０１１８】
また、この実施例では、単一の電極Ｅ４を送電装置４０に設けるようにしている。しかし、電極Ｅ４を上述した図２４のように部分電極Ｅ４＿１およびＥ４＿２に分割し、部分電極Ｅ４＿１およびＥ４＿２を図３２に示すように筐体ＴＨＳの上面に設けるようにしてもよい。この場合、電界結合方式を採用する受電装置５０ａは、図３３に示すように構成される。なお、図３３に示す受電装置５０ａは、そのサイズが図２８（Ａ）に示す受電装置５０ａのサイズの約半分である点を除き、図２８（Ａ）に示す受電装置５０ａとほぼ同じである。
【０１１９】
図３４を参照して、受電装置５０ａは、その上面が送電装置４０の上面と対向する姿勢で送電装置４０に載置される。図３４から分かるように、受電装置５０ａをなす筐体ＲＨＳの主面のサイズは、送電装置４０をなす筐体ＴＨＳの主面のサイズの約１／３である。また、受電装置５０ａに設けられた電極Ｅ６の主面のサイズは、送電装置４０に設けられた電極Ｅ４＿１またはＥ４＿２の主面のサイズよりも僅かに大きい。さらに、受電装置５０ａに設けられた電極Ｅ５のサイズは、電極Ｅ４＿１またはＥ４＿２が電極Ｅ６によって覆われるように位置決めされた状態において電極Ｅ５が巻回体Ｌ９と部分的に重なるように調整される。
【０１２０】
なお、図２４によれば、電極Ｅ４＿１およびＥ４＿２は昇圧トランス４４を構成する二次コイルＬ８と常に接続される。しかし、受電装置５０ａの電極Ｅ６によって覆われたか否かによって二次コイルＬ８との接続をオン／オフするようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１０，４０  …送電装置
２０，５０  …受電装置
１２，４２  …インバータ
２２  …降圧トランス
２４，３０，３２，５４  …整流平滑回路
２８，４６  …制御回路
【図１】
0005737546.tif 000002
【図２】
0005737546.tif 000003
【図３】
0005737546.tif 000004
【図４】
0005737546.tif 000005
【図５】
0005737546.tif 000006
【図６】
0005737546.tif 000007
【図７】
0005737546.tif 000008
【図８】
0005737546.tif 000009
【図９】
0005737546.tif 000010
【図１０】
0005737546.tif 000011
【図１１】
0005737546.tif 000012
【図１２】
0005737546.tif 000013
【図１３】
0005737546.tif 000014
【図１４】
0005737546.tif 000015
【図１５】
0005737546.tif 000016
【図１６】
0005737546.tif 000017
【図１７】
0005737546.tif 000018
【図１８】
0005737546.tif 000019
【図１９】
0005737546.tif 000020
【図２０】
0005737546.tif 000021
【図２１】
0005737546.tif 000022
【図２２】
0005737546.tif 000023
【図２３】
0005737546.tif 000024
【図２４】
0005737546.tif 000025
【図２５】
0005737546.tif 000026
【図２６】
0005737546.tif 000027
【図２７】
0005737546.tif 000028
【図２８】
0005737546.tif 000029
【図２９】
0005737546.tif 000030
【図３０】
0005737546.tif 000031
【図３１】
0005737546.tif 000032
【図３２】
0005737546.tif 000033
【図３３】
0005737546.tif 000034
【図３４】
0005737546.tif 000035