(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を提供する電力コントロール装置と、前記直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置と、前記送電装置から送電される前記送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電する中継装置と、前記中継側交流電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
前記電力コントロール装置は、
直流電源と、
前記送電装置への第１負荷指令値及び前記中継装置への第２負荷指令値を生成する主制御回路と、を有し、
前記送電装置は、
前記直流電源からの前記直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、
前記第１負荷指令値に対する第１応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第１負荷指令値に基づいて前記送電側インバータ回路を制御する送電側制御回路と、を有し、
前記中継装置は、
i)前記送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナ、ii)前記送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器、及びiii)前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を検出する中継側検出回路を含む中継側受電回路と、
i)前記中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路及びii)前記中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナを含む中継側送電回路と、
i)前記中継側直流電力を負荷側交流電力に変換する負荷側インバータ回路、ii) 前記負荷側交流電力により駆動される中継側負荷、及びiii) 前記第２負荷指令値に対する第２応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第２負荷指令値に基づいて前記中継側負荷を制御する負荷側制御回路を含む負荷回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
前記受電側直流電力により駆動される受電側負荷と、を有し、
前記中継装置に含まれる前記中継側受電回路は、
前記検出した中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記送電装置に送信する制御を行い、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、
前記中継側受電回路から受信した前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信し且つ前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記負荷回路の故障ではなく前記中継側受電回路が故障していると判断し、前記中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する、無線電力伝送システム。
【請求項２】
前記電力コントロール装置は、更に、ディスプレイを有し、
前記制御信号は、前記主制御回路から前記ディスプレイに出力される、
請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項３】
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記負荷回路から前記第２応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信し且つ前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記第２期間内に受信した場合、前記中継側受電回路の故障ではなく前記負荷回路が故障していると判断し、前記負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
請求項１または２に記載の無線電力伝送システム。
【請求項４】
前記中継側直流電力の電圧値に対応する値は、前記中継側直流電力の電圧値、前記中継側直流電力の電流値、前記中継側直流電力の電力値、または前記中継側直流電力のインピーダンス値を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
【請求項５】
直流電力を提供する電力コントロール装置と、前記直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置と、前記送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電するＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置と、前記中継側交流電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
前記直流電力を前記送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、
前記送電側インバータ回路を制御して前記送電側交流電力を調整する送電側制御回路と、を有し、
前記Ｎ個の中継装置の中の１番目の中継装置は、
i)前記送電側交流電力を受電する１番目の中継側受電アンテナ及びii)前記送電側交流電力を１番目の中継側直流電力に変換する１番目の中継側整流器を含む１番目の中継側受電回路と、
i)前記１番目の中継側直流電力を１番目の中継側交流電力に変換する１番目の中継側インバータ回路及びii)前記１番目の中継側交流電力を無線で送電する１番目の中継側送電アンテナを含む１番目の中継側送電回路と、を有し、
前記Ｎ個の中継装置の中のｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置は、
i)前記ｉ−１番目の中継側交流電力を受電するｉ番目の中継側受電アンテナ、ii) 前記ｉ−１番目の中継側交流電力をｉ番目の中継側直流電力に変換するｉ番目の中継側整流器、及びiii)前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を検出するｉ番目の中継側検出回路を含むｉ番目の中継側受電回路と、
i)前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の中継側交流電力に変換するｉ番目の中継側インバータ回路、及びii)前記ｉ番目の中継側交流電力を無線で送電するｉ番目の中継側送電アンテナを含むｉ番目の中継側送電回路と、
i)前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の負荷側交流電力に変換するｉ番目の負荷側インバータ回路、ii)前記ｉ番目の負荷側交流電力により駆動されるｉ番目の中継側負荷、及びiii)前記ｉ番目の中継側負荷を制御するｉ番目の負荷側制御回路を含むｉ番目の負荷回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記Ｎ番目の中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記Ｎ番目の中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
前記受電側直流電力により駆動される受信側負荷と、を有し、
前記電力コントロール装置は、
直流電源と、
前記ｉ−１番目の中継装置への第１負荷指令値及び前記ｉ番目の中継装置への第２負荷指令値を生成する主制御回路と、を有し、
前記ｉ−１番目の中継装置に含まれる前記ｉ−１番目の中継側送電回路は、前記第１負荷指令値に対する第１応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第１負荷指令値に基づいて前記ｉ−１番目の中継側インバータ回路を制御し、
前記ｉ番目の中継装置に含まれる前記ｉ番目の負荷回路は、前記第２負荷指令値に対する第２応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第２負荷指令値に基づいて前記ｉ番目の負荷側インバータ回路を制御し、
前記ｉ番目の中継装置に含まれる前記ｉ番目の中継側受電回路は、
前記ｉ番目の中継側検出回路で検出された前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記ｉ−１番目の中継装置に送信する制御を行い、
前記ｉ−１番目の中継装置に含まれる前記ｉ−１番目の中継側制御回路は、
前記ｉ番目の中継側受電回路から受信した前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記ｉ番目の負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記ｉ−１番目の中継側送電回路から前記第１応答信号を受信し且つ前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記ｉ番目の負荷回路の故障ではなく前記ｉ番目の中継側受電回路が故障していると判断し、前記ｉ番目の中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
無線電力伝送システム。
【請求項６】
前記電力コントロール装置は、更に、ディスプレイを有し、
前記制御信号は、前記主制御回路から前記ディスプレイに出力される、
請求項５に記載の無線電力伝送システム。
【請求項７】
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記ｉ番目の負荷回路から前記第２応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記ｉ−１番目の中継側送電回路から前記第１応答信号を受信し且つ前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を受信した場合、前記ｉ番目の中継側受電回路の故障ではなく前記ｉ番目の負荷回路が故障していると判断し、前記ｉ番目の負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
請求項５または６に記載の無線電力伝送システム。
【請求項８】
前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値は、前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値、前記ｉ番目の中継側直流電力の電流値、前記ｉ番目の中継側直流電力の電力値、または前記ｉ番目の中継側直流電力のインピーダンス値を含む、請求項５から７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
【請求項９】
前記１番目の中継装置は、更に、
i)前記１番目の中継側直流電力を１番目の負荷側交流電力に変換する１番目の負荷側インバータ回路、ii) 前記１番目の負荷側交流電力により駆動される１番目の中継側負荷、及びiii)前記１番目の中継側負荷を制御する１番目の負荷側制御回路を含む１番目の負荷回路を含み、
前記電力コントロール装置に含まれる前記主制御回路は、
前記送電装置への第３負荷指令値及び前記１番目の中継装置への第４負荷指令値を生成し、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、前記第３負荷指令値に対する第３応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第３負荷指令値に基づいて前記送電側インバータ回路を制御し、
前記１番目の中継装置に含まれる前記１番目の負荷回路は、前記第４負荷指令値に対する第４応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第４負荷指令値に基づいて前記１番目の負荷側インバータ回路を制御し、
前記１番目の中継装置に含まれる前記１番目の中継側受電回路は、
前記１番目の中継側検出回路で検出された前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記送電装置に送信する制御を行い、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、
前記１番目の中継側受電回路から受信した前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記１番目の負荷回路から前記第４応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電側制御回路から前記第３応答信号を受信し且つ前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記第２期間内に受信しなかった場合、前記１番目の負荷回路の故障ではなく前記１番目の中継側受電回路が故障していると判断し、前記１番目の中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
請求項５から８のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
【請求項１０】
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記１番目の負荷回路から前記第４応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電側制御回路から前記第３応答信号を前記第２期間内に受信し且つ前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を受信した場合、前記１番目の中継側受電回路の故障ではなく前記１番目の負荷回路が故障していると判断し、前記１番目の負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
請求項９に記載の無線電力伝送システム。
【請求項１１】
前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値は、前記１番目の中継側直流電力の電圧値、前記１番目の中継側直流電力の電流値、前記１番目の中継側直流電力の電力値、または前記１番目の中継側直流電力のインピーダンス値を含む、請求項９または１０に記載の無線電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線で電力を伝送する無線電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機や電気自動車などの移動性を伴う機器に、無線（非接触）で電力を伝送する無線（非接触）電力伝送技術の開発が進められている。例えば特許文献１は、磁気共振を利用して電力伝送を行う非接触電力伝送システムを開示している。このシステムは、一つの送電装置に対して、電力の到達範囲にある受電装置が一つであっても、磁気共振を用いることで、さらに別の受電装置に送電する。これにより、複数の負荷に電力が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５４５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
送電装置から１つ以上の中継装置を介して受電装置に電力を無線で送電し、当該中継装置および受電装置にそれぞれ接続された複数の負荷（例えばモータ等）を駆動するシステムにおいて、故障時に故障箇所の特定が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本開示の一態様に係る無線電力伝送システムは、
直流電力を提供する電力コントロール装置と、前記直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置と、前記送電装置から送電される前記送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電する中継装置と、前記中継側交流電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
前記電力コントロール装置は、
直流電源と、
前記送電装置への第１負荷指令値及び前記中継装置への第２負荷指令値を生成する主制御回路と、を有し、
前記送電装置は、
前記直流電源からの前記直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、
前記第１負荷指令値に対する第１応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第１負荷指令値に基づいて前記送電側インバータ回路を制御する送電側制御回路と、を有し、
前記中継装置は、
i)前記送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナ、ii)前記送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器、及びiii)前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を検出する中継側検出回路を含む中継側受電回路と、
i)前記中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路及びii)前記中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナを含む中継側送電回路と、
i)前記中継側直流電力を負荷側交流電力に変換する負荷側インバータ回路、ii) 前記負荷側交流電力により駆動される中継側負荷、及びiii) 前記第２負荷指令値に対する第２応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第２負荷指令値に基づいて前記中継側負荷を制御する負荷側制御回路を含む負荷回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
前記受電側直流電力により駆動される受電側負荷と、を有し、
前記中継装置に含まれる前記中継側受電回路は、
前記検出した中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記送電装置に送信する制御を行い、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、
前記中継側受電回路から受信した前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信し且つ前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記負荷回路の故障ではなく前記中継側受電回路が故障していると判断し、前記中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する。
【０００６】
上記の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、記録媒体で実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、送電装置から１つ以上の中継装置を介して受電装置に電力を無線で送電し、複数の負荷（例えばモータ等）を駆動するシステムにおいて、故障箇所の特定が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】無線電力伝送システムをロボットアームに適用した例を模式的に示す図である。
【図２】カスケード接続の無線電力伝送システムの概略的な構成の例を模式的に示す図である。
【図３】１つの中継装置２００を備える無線電力伝送システムの構成の一例（比較例）を示すブロック図である。
【図４】本開示の実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図５】直列共振回路の構成を有する送電アンテナ１４０、２４０および受電アンテナ２１０、３１０の等価回路の一例を示す図である。
【図６Ａ】周波数に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅の依存性の一例を模式的に示す図である。
【図６Ｂ】位相シフト量に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅の依存性の一例を模式的に示す図である。
【図６Ｃ】デューティ比に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅の依存性の一例を模式的に示す図である。
【図６Ｄ】インバータ回路１３０への供給電圧に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅の依存性の一例を模式的に示す図である。
【図７】インバータ回路１３０の構成例を示す図である。
【図８Ａ】位相シフト量φが０度の場合の各パルス信号および電圧Ｖの時間変化を模式的に示す図である。
【図８Ｂ】位相シフト量φが９０度の場合の各パルス信号および電圧Ｖの時間変化を模式的に示す図である。
【図９】インバータ回路１３０の他の構成例を示す図である。
【図１０Ａ】各パルス信号のデューティ比が０．５（５０％）の場合の、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に入力されるパルス信号および出力電圧Ｖの波形の例を示す図である。
【図１０Ｂ】各パルス信号のデューティ比が０．２５（２５％）の場合の、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に入力されるパルス信号および出力電圧Ｖの波形の例を示す図である。
【図１１Ａ】実施形態１において、異常が発生していないときの動作の例を示すシーケンス図である。
【図１１Ｂ】実施形態１において、中継側負荷回路４００Ａが故障しているときの動作の例を示すシーケンス図である。
【図１１Ｃ】実施形態１において、中継側受電回路２０２が故障しているときの動作の例を示すシーケンス図である。
【図１２】実施形態１における電力コントロール装置５００の主制御回路５５０の動作の例を示すフローチャートである。
【図１３】本開示の実施形態２の無線電力伝送システムの概略的な構成を示す図である。
【図１４】実施形態２における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１５Ａ】実施形態２において、異常が発生していないときの動作の例を示すシーケンス図である。
【図１５Ｂ】実施形態２において、第２の中継装置における中継側負荷回路４００Ａが故障しているときの動作の例を示すシーケンス図である。
【図１５Ｃ】実施形態２において、第２の中継装置における中継側受電回路２０２が故障しているときの動作の例を示すシーケンス図である。
【図１６】実施形態２における主制御回路５５０の動作の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】
【０００９】
（本開示の基礎となった知見）
本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。なお、本明細書では、わかり易さのため、送電装置に関する用語については「送電側〜」、受電装置に関する用語については「受電側〜」、中継装置に関する用語については「中継側〜」、負荷回路に関する用語については「負荷側〜」といった表現を用いる。「送電側」、「受電側」、「中継側」、「負荷側」の用語は、簡潔化のために省略することがある。
【００１０】
本発明者らは、送電装置と受電装置との間に１つ以上の中継装置を配置して複数の負荷を駆動する多段接続（以下、「カスケード接続」と称することもある。）の無線電力伝送システムを検討している。そのような無線電力伝送システムは、例えば複数の負荷（例えばモータ）を備えるロボットアーム等の機器に好適に利用され得る。そのようなロボットアームでは、複数の箇所がモータによって回転または移動する。このため、各モータに個別に電力および制御信号を供給して制御する必要がある。
【００１１】
図１は、無線電力伝送システムをロボットアームに適用した例を模式的に示す図である。この無線電力伝送システムは、送電装置１００と、受電装置３００と、それらの間の複数の中継装置２００と、電力伝送および負荷の駆動を制御する電力コントロール装置５００（電力コントローラ）とを備える。図１の例における受電装置３００は、ロボットアームの先端に接続されたハンドである。複数の中継装置２００は、送電装置１００と受電装置３００との間に接続された複数のアーム部である。この例では、送電装置１００と受電装置３００との間に複数の中継装置２００が設けられているが、中継装置２００が１つの場合もあり得る。
【００１２】
受電装置３００および複数の中継装置２００の各々は、例えばモータなどの負荷と、負荷を駆動するインバータ回路等を含み得る。負荷は、アームの可動部（例えば関節）に設けられており、モータを駆動することによって可動部を動かすことができる。ロボットアームは、複数の負荷によってそれぞれの関節を動かし、物品の運搬などの作業を行うことができる。
【００１３】
送電装置１００、複数の中継装置２００、および受電装置３００の間では、送電アンテナおよび受電アンテナによる無線電力伝送が行われる。送電装置１００は、送電コイルを含む送電アンテナを有する。受電装置３００は、受電コイルを含む受電アンテナを有する。各中継装置２００は、受電アンテナおよび送電アンテナの両方を有する。送電装置１００から、直列に連結された複数の中継装置２００および受電装置３００に、順次電力が無線で伝送される。複数の中継装置２００および受電装置３００の各々は、無線で伝送された電力を、各々に接続された負荷に供給する。これにより、各負荷が駆動される。
【００１４】
この例のようにロボットアームに無線電力伝送システムを適用することにより、送電装置１００、複数の中継装置２００、および受電装置３００の間で電力を伝送するケーブルを排除することができる。ケーブルを用いた従来のロボットアームでは、ケーブルによってアームおよびハンドの可動域が制限されたり、ケーブルの引っ掛かりによる事故が発生したりするという課題があった。さらに、部品の交換時にケーブルが邪魔になり、作業効率を損ねるという懸念があった。図１に示す例のように無線電力伝送を適用することにより、ケーブルの引っ掛かりによる事故を防ぎ、アームおよびハンドの可動域を広くし、部品交換を容易にすることができる。
【００１５】
図２は、上記のようなカスケード接続の無線電力伝送システムの概略的な構成の例を模式的に示す図である。ここでは、簡単のため、中継装置２００の数が２つの場合の例を説明する。電力は、電力コントロール装置５００における直流電源５１０から、送電装置１００における送電回路１０１、各中継装置２００における受電回路２０２および送電回路２０１を経て、受電装置３００における受電回路３０２まで伝送される。送電回路１０１、２０１は、電力を無線で送電する送電アンテナを有している。受電回路２０２、３０２は、近接する送電アンテナから電力を受け取る受電アンテナを有している。各中継装置２００の受電回路２０２および受電装置３００の受電回路３０２は、それぞれに接続された負荷回路４００に電力を供給する。
【００１６】
電力コントロール装置５００における主制御回路５５０は、各送電回路１０１および各負荷回路４００の動作を制御する。主制御回路５５０は、各送電回路１０１、２０１に第１負荷指令値を送信し、各負荷回路４００に第２負荷指令値を送信する。第１負荷指令値は、送電回路１０１、２０１内の負荷（例えばインバータ回路を含む。）を駆動するための信号である。第２負荷指令値は、負荷回路４００内の負荷（例えばモータまたはインバータ回路を含む。）を駆動するための信号であり得る。第１負荷指令値は、例えば、送電回路１０１、２０１内のインバータ回路から出力される交流電力を調整するための制御パラメータであり得る。制御パラメータは、後述するように、例えば、送電側インバータ回路が有する複数のスイッチング素子に供給されるパルス信号の周波数、同時にオンにされる２つのスイッチング素子に供給される２つのパルス信号の位相差、または複数のスイッチング素子の各々に供給するパルス信号のデューティ比であり得る。第２負荷指令値は、例えば負荷回路４００内のモータの回転速度、または、当該モータを駆動するインバータ回路から出力される交流電力を調整するための制御パラメータであり得る。第２負荷指令値は、負荷の位置、または負荷に供給される電力の周波数、電圧値、もしくは電流値などの、負荷の動作状態を決定する任意のパラメータであってよい。
【００１７】
主制御回路５５０は、第１負荷指令値によって各送電回路１０１、２０１から出力される交流電力の電圧のレベルを制御し、第２負荷指令値によって各負荷回路４００における負荷の動作状態（例えば、モータの回転速度）を制御する。これにより、所望の動作状態が実現する。主制御回路５５０によるこの制御は、例えば規定のプログラムまたはユーザの操作に従って実行され得る。
【００１８】
図３は、１つの中継装置２００を備える無線電力伝送システムの構成の一例（比較例）を示すブロック図である。この無線電力伝送システムは、電力コントロール装置５００と、送電装置１００と、中継装置２００と、受電装置３００とを備えている。
【００１９】
送電装置１００は、送電のための動作を行う送電側送電回路１０１を有する。中継装置２００は、受電のための動作を行う中継側受電回路２０２と、送電のための動作を行う中継側送電回路２０１と、中継側負荷４１０Ａを駆動する中継側負荷回路４００Ａとを有する。受電装置３００は、受電のための動作を行う受電回路３０２と、受電側負荷４１０Ｂを駆動する受電側負荷回路４００Ｂとを有する。送電側送電回路１０１と、中継側送電回路２０１とは、ほぼ同じ構成を有する。中継側受電回路２０２と、受電側受電回路３０２とは、ほぼ同じ構成を有する。中継側負荷回路４００Ａと、受電側負荷回路４００Ｂとは、ほぼ同じ構成を有する。各送電回路１０１、２０１、各受電回路２０２、３０２、および各負荷回路４００は、例えば交換可能な１つの電子回路であり得る。
【００２０】
この無線電力伝送システムは、受電装置３００に送電しながら、中継装置２００および受電装置３００にそれぞれ接続された２つの負荷回路４００Ａ、４００Ｂに電力を供給する。送電中、電圧を一定に維持するフィードバック（ＦＢ）制御が行われる。フィードバック制御とは、負荷回路４００Ａ、４００Ｂに一定の電圧が供給されるように、その前段の送電回路１０１、２０１内のインバータ回路１３０、２３０の出力電圧を調整する制御をいう。フィードバック制御のために、中継側受電回路２０２における中継側検出回路２７０は、中継側整流器２２０から出力された電圧の情報（フィードバック情報）を送電側送電回路１０１における送電側送受信器１９０に送信する。送電側制御回路１５０は、そのフィードバック情報に基づいて、電圧の変動を抑えるように送電側インバータ回路１３０を制御する。同様に、受電側受電回路３０２における受電側検出回路３７０は、受電側整流器３２０から出力された電圧の情報（フィードバック情報）を中継側送電回路２０１における中継側送受信器２９０に送信する。中継側制御回路２５０は、そのフィードバック情報に基づいて、電圧の変動を抑えるように中継側インバータ回路２３０を制御する。
【００２１】
電力コントロール装置５００は、直流電源５１０と、主制御回路５５０と、通信器５８０とを有している。直流電源５１０は、直流電力を出力する。主制御回路５５０は、送電回路１０１、２０１を制御するための第１負荷指令値と、負荷回路４００Ａ、４００Ｂを制御するための第２負荷指令値とを決定する。この決定は、例えば規定のプログラムまたはユーザからの指示に従って行われる。主制御回路５５０は、通信器５８０に、第１負荷指令値および第２負荷指令値を送信させる。
【００２２】
送電装置１００における送電側送電回路１０１は、送電側送電アンテナ１４０と、送電側インバータ回路１３０と、送電側パルス出力回路１６０と、送電側制御回路１５０と、送電側送受信器１９０とを有している。送電側送電アンテナ１４０は、例えばコイルおよびキャパシタを含む共振回路である。送電側インバータ回路１３０は、直流電源５１０と送電アンテナ１４０との間に接続されている。送電側インバータ回路１３０は、直流電源５１０から出力された直流電力を送電側交流電力に変換して送電アンテナ１４０に供給する。パルス出力回路１６０は、送電側インバータ回路１３０における複数のスイッチング素子の導通／非導通の状態を切り替えるパルス信号を出力する。送電側制御回路１５０は、パルス出力回路１６０から出力されるパルス信号のタイミングを調整することによってインバータ回路１３０から出力される送電側交流電力の電圧のレベルを制御する。送電側送受信器１９０は、電力コントロール装置５００における通信器５８０から第１負荷指令値（例えば制御パラメータ）を受信して第１応答信号を返信する。第１負荷指令値に基づいて、送電側制御回路１５０は、パルス出力回路１６０から出力されるパルス信号のタイミングを決定する。これにより、第１負荷指令値が示す所望の動作状態が実現される。送電側送受信器１９０はまた、中継装置２００における中継側送信器２８０から送信される電圧情報（フィードバック情報）を受信する。送電側制御回路１５０は、当該フィードバック（ＦＢ）情報に基づき、中継装置２００内の中継側負荷回路４００Ａに供給される中継側直流電力の電圧を一定にするフィードバック制御を行う。
【００２３】
中継装置２００における中継側送電回路２０１も、送電側送電回路１０１と同様の構成を有し、同様の動作を行う。すなわち、中継側送電回路２０１は、中継側送電アンテナ２４０と、中継側インバータ回路２３０と、中継側制御回路２５０と、中継側パルス出力回路２６０と、中継側送受信器２９０とを有している。中継側制御回路２５０は、電力コントロール装置から送られてきた第１負荷指令値に基づき、パルス出力回路２６０を駆動して中継側インバータ回路２３０を制御する。中継側制御回路２５０はまた、受電側送信器３８０から送信された電圧情報（フィードバック情報）に基づき、受電装置３００内の受電側負荷回路４００Ｂに供給される受電側直流電力の電圧を一定にするフィードバック制御を行う。
【００２４】
中継側受電回路２０２は、中継側受電アンテナ２１０と、中継側整流器２２０と、中継側検出回路２７０と、中継側送信器２８０とを有している。中継側受電アンテナ２１０は、例えばコイルおよびキャパシタを含む共振回路である。中継側受電アンテナ２１０は、送電側送電アンテナ１４０と電磁的に結合し、送電側交流電力を非接触で受け取る。中継側整流器２２０は、中継側受電アンテナ２１０と中継側インバータ回路２３０との間、かつ、中継側受電アンテナ２１０と負荷側インバータ回路４３０Ａとの間に接続されている。中継側整流器２２０は、受電アンテナ２１０が受電した送電側交流電力を中継側直流電力に変換する。中継側検出回路２７０は、中継側整流器２２０から出力された中継側直流電力の電圧値を検出する。中継側送信器２８０は、中継側検出回路２７０が検出した電圧値を示す情報（フィードバック情報）を送電側送受信器１９０に送信する。このフィードバック情報に基づいて、送電側制御回路１５０は、中継側直流電力の変動を抑制するように送電側インバータ回路１３０を制御する。これにより、中継側負荷回路４００Ａに供給される中継側直流電力の電圧はほぼ一定に制御される。
【００２５】
受電装置３００における受電側受電回路３０２も、中継側受電回路２０２と同様の構成を有し、同様の動作を行う。すなわち、受電側受電回路３０２は、受電側受電アンテナ３１０と、受電側整流器３２０と、受電側検出回路３７０と、受電側送信器３８０とを有している。受電側整流器３２０は、受電側受電アンテナ３１０が受け取った中継側交流電力を受電側直流電力に変換して出力する。受電側直流電力の電圧は、受電側検出回路３７０によって検出され、受電側送信器３８０によってフィードバック情報として中継側送受信器２９０に送信される。受電側直流電力は、受電側負荷回路４００Ｂに供給される。中継側制御回路２５０によるフィードバック制御により、受電側負荷回路４００Ｂに供給される受電側直流電力の電圧はほぼ一定に制御される。
【００２６】
中継側負荷回路４００Ａは、中継側負荷４１０Ａと、負荷側インバータ回路４３０Ａと、パルス出力回路４６０Ａと、負荷側制御回路４５０Ａと、負荷検出器４７０Ａと、負荷側送受信器４９０Ａとを有している。中継側負荷４１０Ａは、例えばモータ、照明装置、カメラ（撮像素子）等の電力を消費する機器であり得る。この比較例では、中継側負荷４１０Ａは、交流電力によって駆動される交流モータであるものとする。負荷側インバータ回路４３０Ａは、中継側整流器２２０と中継側インバータ回路２３０との間の配線から引き出された配線を介して中継側整流器２２０に接続されている。負荷側インバータ回路４３０Ａは、中継側整流器２２０から出力された中継側直流電力を負荷側交流電力に変換して中継側負荷４１０Ａに出力する。パルス出力回路４６０Ａは、負荷側インバータ回路４３０Ａにおける複数のスイッチング素子の導通／非導通の状態を切り替えるパルス信号を負荷側インバータ回路４３０Ａに出力する。負荷側制御回路４５０Ａは、パルス出力回路４６０Ａから出力されるパルス信号のタイミングを調整することによってインバータ回路４３０Ａから出力される負荷側交流電力の電圧のレベルを制御する。負荷側送受信器４９０Ａは、電力コントロール装置５００における通信器５８０から第２負荷指令値を受信して第２応答信号を返信する。負荷側制御回路４５０Ａは、第２負荷指令値が示す負荷の動作状態を実現するように、インバータ回路４３０Ａを制御する。これにより、中継側負荷４１０Ａは、第２負荷指令値が示す所望の動作状態（例えば、所望の回転速度）で駆動される。負荷検出器４７０Ａは、例えば中継側負荷４１０Ａに含まれるモータの回転速度または負荷４１０に流れる電流等を検出する。負荷側制御回路４５０Ａは、負荷検出器４７０Ａの検出結果をモニターしながらインバータ回路４３０Ａから出力される負荷側交流電力を調整する。これにより、負荷４１０Ａの動作状態を、第２負荷指令値が示す所望の動作状態に近づける。
【００２７】
受電側負荷回路４００Ｂも、中継側負荷回路４００Ａと同様の構成を有し、同様の動作を行う。すなわち、受電側負荷回路４００Ｂは、受電側負荷４１０Ｂと、負荷側インバータ回路４３０Ｂと、パルス出力回路４６０Ｂと、負荷側制御回路４５０Ｂと、負荷検出器４７０Ｂと、負荷側送受信器４９０Ｂとを有している。これらの構成および動作は、中継側負荷回路４００Ａにおける対応する構成要素の構成および動作と同様であるため、説明を省略する。
【００２８】
上記の構成により、電力コントロール装置５００の主制御回路５５０は、送電側送電回路１０１および中継側送電回路２０１に第１負荷指令値を送信し、中継側負荷回路４００Ａおよび受電側負荷回路４００Ｂに第２負荷指令値を送信する。送電側送電回路１０１および中継側送電回路２０１は、第１負荷指令値を受信すると、第１応答信号を返信する。中継側負荷回路４００Ａおよび受電側負荷回路４００Ｂは、第２負荷指令値を受信すると、第２応答信号を返信する。送電側制御回路１５０は、送られてきた第１負荷指令値に基づいて、送電側インバータ回路１３０の制御パラメータを決定し、送電制御を行う。同様に、中継側制御回路２５０は、送られてきた第１負荷指令値に基づいて、中継側インバータ回路２３０の制御パラメータを決定し、送電制御を行う。中継側負荷回路４００Ａは、送られてきた第２負荷指令値に基づき、中継側負荷４１０の制御パラメータ（例えば、モータの回転速度等）を決定する。同様に、受電側負荷回路４００Ｂは、送られてきた第２負荷指令値に基づき、受電側負荷４１０Ｂの制御パラメータ（例えば、モータの回転速度等）を決定する。
【００２９】
電力コントロール装置５００の主制御回路５５０は、第１応答信号の有無、および第２応答信号の有無に基づき、故障診断を行うことができる。通常、モータ等を含む負荷回路４００Ａ、４００Ｂが最も故障し易いため、負荷回路４００Ａ、４００Ｂの故障の判別を適時に行うことが重要である。
【００３０】
しかしながら、本発明者らは、上記の比較例の構成では、受電回路２０２、３０２、負荷回路４００Ａ、４００Ｂのいずれかに故障が生じた場合に、故障箇所を特定することが困難であるという問題が発生することを発見した。例えば、送電側送電回路１０１から第１応答信号を受信し、且つ中継側負荷回路４００Ａから第２応答信号を受信しなかった場合に、中継側負荷回路４００Ａおよび中継側受電回路２０２のいずれが故障しているのかが判別できないという問題が生じる。第１応答信号を受信し、第２応答信号を受信しない場合には、負荷回路４００Ａが故障している場合と、受電回路２０２が故障している場合とが考えられる。負荷回路４００Ａが故障している場合、負荷回路４００Ａは、電力コントロール装置から送られてきた第１負荷指令値に対する応答を返すことができない。一方、受電回路２０２が故障している場合、受電回路２０２から負荷回路４００Ａに電力が供給されないため、負荷回路４００Ａが起動しない。したがって、この場合も負荷回路４００Ａは、第１負荷指令値に対する応答を返すことができない。ここで、負荷回路４００Ａの起動とは、負荷回路４００Ａが有する制御回路４５０Ａ（例えば、マイクロコントローラ）の起動を意味する。同様の問題は、中継側送電回路２０１から第１応答信号を受信し、且つ受電側負荷回路４００Ｂから第２応答信号を受信しなかった場合にも生じる。
【００３１】
以上の考察により、本発明者らは、以下に開示する各態様を想到するに至った。
【００３２】
本開示の一態様に係る無線電力伝送システムは、
直流電力を提供する電力コントロール装置と、前記直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置と、前記送電装置から送電される前記送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電する中継装置と、前記中継側交流電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
前記電力コントロール装置は、
直流電源と、
前記送電装置への第１負荷指令値及び前記中継装置への第２負荷指令値を生成する主制御回路と、を有し、
前記送電装置は、
前記直流電源からの前記直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、
前記第１負荷指令値に対する第１応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第１負荷指令値に基づいて前記送電側インバータ回路を制御する送電側制御回路と、を有し、
前記中継装置は、
i)前記送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナ、ii)前記送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器、及びiii)前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を検出する中継側検出回路を含む中継側受電回路と、
i)前記中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路及びii)前記中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナを含む中継側送電回路と、
i)前記中継側直流電力を負荷側交流電力に変換する負荷側インバータ回路、ii)前記負荷側交流電力により駆動される中継側負荷、及びiii)前記第２負荷指令値に対する第２応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第２負荷指令値に基づいて前記中継側負荷を制御する負荷側制御回路を含む負荷回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
前記受電側直流電力により駆動される受電側負荷と、を有し、
前記中継装置に含まれる前記中継側受電回路は、
前記検出した中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記送電装置に送信する制御を行い、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、
前記中継側受電回路から受信した前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信し且つ前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記負荷回路の故障ではなく前記中継側受電回路が故障していると判断し、前記中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する。
【００３３】
上記態様によれば、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、
前記中継側受電回路から受信した前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信し且つ前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記負荷回路の故障ではなく前記中継側受電回路が故障していると判断し、前記中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する。
【００３４】
これにより、中継側受電回路の故障が生じた場合に、故障箇所が中継側受電回路であることを早期に発見できる。このため、故障対応の迅速化が図れる。
【００３５】
ここで、「第１期間」は、主制御回路が第２負荷指令値を送信した時点を起点とする所定の期間を意味する。「第２期間」は、主制御回路が第１負荷指令値を送信した時点を起点とする所定の期間を意味する。第１期間と第２期間とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１期間または第２期間が経過しても応答信号または電圧値に対応する値が送られてこない場合、タイムアウトになり、主制御回路は異常（故障）が生じていると判断する。
【００３６】
本明細書において「負荷指令値」とは、負荷の動作状態を決定する任意のパラメータを意味する。「負荷」は、モータ、照明装置、カメラ（撮像素子）などの、負荷回路に含まれ得る機器だけでなく、インバータ回路などの、送電回路に含まれ得る機器も含む。「第１負荷指令値」は、例えば、送電回路内のインバータ回路から出力される交流電力を調整するための制御パラメータであり得る。制御パラメータは、後述するように、例えば、送電側インバータ回路が有する複数のスイッチング素子に供給されるパルス信号の周波数、同時にオンにされる２つのスイッチング素子に供給される２つのパルス信号の位相差（「位相シフト量」または「位相ずれ量」ともいう）、または複数のスイッチング素子の各々に供給するパルス信号のデューティ比であり得る。「第２負荷指令値」は、例えば、負荷回路内の負荷の動作状態を示す値であり得る。第２負荷指令値の典型例は、モータの回転速度、または、当該モータを駆動するインバータ回路から出力される交流電力を調整するための制御パラメータであり得る。第２負荷指令値は、負荷に供給される電力の周波数、電圧値、もしくは電流値などの、負荷の動作状態を決定する他のパラメータであってもよい。
【００３７】
本明細書において、負荷指令値を示す情報または信号を、単に「負荷指令値」と称することがある。同様に、電圧値に対応する値を示す情報または信号を、単に「電圧値に対応する値」と称することがある。したがって、「負荷指令値を送信／受信する」とは、負荷指令値を示す情報または信号を送信／受信することを意味する。同様に、「電圧値に対応する値を送信／受信する」とは、電圧値に対応する値を示す情報または信号を送信／受信することを意味する。
【００３８】
「電圧値に対応する値」とは、電圧値そのものに限らず、電圧値に関連する値を意味する。「中継側直流電力の電圧値に対応する値」は、例えば「中継側直流電力の電圧値」、「中継側直流電力の電流値」、「中継側直流電力の電力値」、または「中継側直流電力のインピーダンス値」であり得る。このように、「電圧値」に限らず、「電流値」、「電力値」、「インピーダンス値」等の他の情報を用いてもよい。電圧値以外の情報を用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
上記態様において、前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記負荷回路から前記第２応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信し且つ前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記第２期間内に受信した場合、前記中継側受電回路の故障ではなく前記負荷回路が故障していると判断し、前記負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力してもよい。
【００４０】
これにより、負荷回路が故障した場合に、故障箇所が負荷回路であることを早期に発見できる。このため、故障対応の迅速化が図れる。
【００４１】
上記態様によれば、前記主制御回路が、前記負荷回路から前記第２応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信した場合に、前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を受信したか否かに基づいて、負荷回路および中継側受電回路のいずれが故障しているのかを判別できる。すなわち、比較例において、第１応答信号を受信し、且つ第２応答信号を受信しなかった場合に、負荷回路および受電回路のいずれか故障しているのかを判別できないという課題を解決できる。
【００４２】
本開示の他の態様に係る無線電力伝送システムは、
直流電力を提供する電力コントロール装置と、前記直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置と、前記送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電するＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置と、前記中継側交流電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
前記直流電力を前記送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、
前記送電側インバータ回路を制御して前記送電側交流電力を調整する送電側制御回路と、を有し、
前記Ｎ個の中継装置の中の１番目の中継装置は、
i)前記送電側交流電力を受電する１番目の中継側受電アンテナ及びii)前記送電側交流電力を１番目の中継側直流電力に変換する１番目の中継側整流器を含む１番目の中継側受電回路と、
i)前記１番目の中継側直流電力を１番目の中継側交流電力に変換する１番目の中継側インバータ回路及びii)前記１番目の中継側交流電力を無線で送電する１番目の中継側送電アンテナを含む１番目の中継側送電回路と、を有し、
前記Ｎ個の中継装置の中のｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置は、
i)前記ｉ−１番目の中継側交流電力を受電するｉ番目の中継側受電アンテナ、ii) 前記ｉ−１番目の中継側交流電力をｉ番目の中継側直流電力に変換するｉ番目の中継側整流器、及びiii)前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を検出するｉ番目の中継側検出回路を含むｉ番目の中継側受電回路と、
i)前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の中継側交流電力に変換するｉ番目の中継側インバータ回路、及びii)前記ｉ番目の中継側交流電力を無線で送電するｉ番目の中継側送電アンテナを含むｉ番目の中継側送電回路と、
i)前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の負荷側交流電力に変換するｉ番目の負荷側インバータ回路、ii)前記ｉ番目の負荷側交流電力により駆動されるｉ番目の中継側負荷、及びiii)前記ｉ番目の中継側負荷を制御するｉ番目の負荷側制御回路を含むｉ番目の負荷回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記Ｎ番目の中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記Ｎ番目の中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
前記受電側直流電力により駆動される受信側負荷と、を有し、
前記電力コントロール装置は、
直流電源と、
前記ｉ−１番目の中継装置への第１負荷指令値及び前記ｉ番目の中継装置への第２負荷指令値を生成する主制御回路と、を有し、
前記ｉ−１番目の中継装置に含まれる前記ｉ−１番目の中継側送電回路は、前記第１負荷指令値に対する第１応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第１負荷指令値に基づいて前記ｉ−１番目の中継側インバータ回路を制御し、
前記ｉ番目の中継装置に含まれる前記ｉ番目の負荷回路は、前記第２負荷指令値に対する第２応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第２負荷指令値に基づいて前記ｉ番目の負荷側インバータ回路を制御し、
前記ｉ番目の中継装置に含まれる前記ｉ番目の中継側受電回路は、
前記ｉ番目の中継側検出回路で検出された前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記ｉ−１番目の中継装置に送信する制御を行い、
前記ｉ−１番目の中継装置に含まれる前記ｉ−１番目の中継側制御回路は、
前記ｉ番目の中継側受電回路から受信した前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記ｉ番目の負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記ｉ−１番目の中継側送電回路から前記第１応答信号を受信し且つ前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記ｉ番目の負荷回路の故障ではなく前記ｉ番目の中継側受電回路が故障していると判断し、前記ｉ番目の中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する。
【００４３】
上記態様によれば、
前記ｉ−１番目の中継装置に含まれる前記ｉ−１番目の中継側制御回路は、
前記ｉ番目の中継側受電回路から受信した前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記ｉ番目の負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記ｉ−１番目の中継側送電回路から前記第１応答信号を受信し且つ前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記ｉ番目の負荷回路の故障ではなく前記ｉ番目の中継側受電回路が故障していると判断し、前記ｉ番目の中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する。
【００４４】
これにより、複数（Ｎ個）の中継装置を含む無線電力伝送システムにおいても、前述の態様と同様の効果を得ることができる。すなわち、主制御回路は、ｉ番目の中継側受電回路が故障しているときに、故障箇所がｉ番目の中継側受電回路であることを早期に発見できる。このため、故障対応の迅速化が図れる。
【００４５】
上記態様において、前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記ｉ番目の負荷回路から前記第２応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記ｉ−１番目の中継側送電回路から前記第１応答信号を受信し且つ前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を受信した場合、前記ｉ番目の中継側受電回路の故障ではなく前記ｉ番目の負荷回路が故障していると判断し、前記ｉ番目の負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力してもよい。
【００４６】
これにより、主制御回路は、ｉ番目の負荷回路が故障しているときに、故障箇所がｉ番目の負荷回路であることを早期に発見できる。このため、故障対応の迅速化が図れる。
【００４７】
上記態様によれば、前記ｉ番目の負荷回路から前記第２応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記ｉ−１番目の中継側送電回路から前記第１応答信号を受信した場合に、前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値を第２期間内に受信したか否かに基づいて、前記ｉ番目の負荷回路および前記ｉ番目の中継側受電回路のいずれが故障しているのかを判別できる。したがって、比較例における、第１応答信号を受信し、且つ第２応答信号を受信しなかった場合に、負荷回路が故障しているのか、受電回路が故障しているのかが判別できないという課題を解決できる。
【００４８】
前記１番目の中継装置は、更に、
i)前記１番目の中継側交直流電力を１番目の負荷側交流電力に変換する１番目の負荷側インバータ回路、ii) 前記１番目の負荷側交流電力により駆動すされる１番目の中継側負荷、及びiii)前記１番目の中継側負荷を制御する１番目の負荷側制御回路を含む１番目の負荷回路を含み、
前記電力コントロール装置に含まれる前記主制御回路は、
前記送電装置への第３負荷指令値及び前記１番目の中継装置への第４負荷指令値を生成し、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、前記第３負荷指令値に対する第３応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第３負荷指令値に基づいて前記送電側インバータ回路を制御し、
前記１番目の中継装置に含まれる前記１番目の中継側送電負荷回路は、前記第４負荷指令値に対する第４応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第４負荷指令値に基づいて前記１番目の中継負荷側インバータ回路を制御し、
前記１番目の中継装置に含まれる前記１番目の中継側受電回路は、
前記１番目の中継側検出回路で検出された前記１番目の中継側直流電力の電圧値を前記送電装置に送信する制御を行い、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、
前記１番目の中継側受電回路から受信した前記１番目の中継側直流電力の電圧値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記１番目の負荷回路から前記第４応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電側制御回路から前記第３応答信号を受信し且つ前記１番目の中継側直流電力の電圧値を前記第２期間内に受信しなかった場合、前記１番目の負荷回路の故障ではなく前記１番目の中継側受電回路が故障していると判断し、前記１番目の中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力してもよい。
【００４９】
これにより、主制御回路は、１番目の中継側受電回路が故障しているときに、故障箇所が１番目の中継側受電回路であることを早期に発見できる。このため、故障対応の迅速化が図れる。
【００５０】
なお、「第３負荷指令値」、「第４負荷指令値」、「第３応答信号」、および「第４応答信号」は、それぞれ、前述の「第１負荷指令値」、「第２負荷指令値」、「第１応答信号」、および「第２応答信号」と同様の信号である。
【００５１】
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記１番目の負荷回路から前記第４応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電側制御回路から前記第３応答信号を前記第２期間内に受信し且つ前記１番目の中継側直流電力の電圧値を受信した場合、前記１番目の中継側受電回路の故障ではなく前記１番目の負荷回路が故障していると判断し、前記１番目の負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力してもよい。
【００５２】
これにより、主制御回路は、１番目の負荷回路が故障しているときに、故障箇所が１番目の負荷回路であることを早期に発見できる。このため、故障対応の迅速化が図れる。
【００５３】
前記電力コントロール装置は、更に、ディスプレイを有し、
前記制御信号は、前記主制御回路から前記ディスプレイに出力されてもよい。
【００５４】
これにより、ユーザがディスプレイに表示された情報に基づいて、故障箇所を容易に特定することができる。
【００５５】
以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。
【００５６】
（実施形態１）
図４は、本開示の実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の無線電力伝送システムは、１つの中継装置２００を備えている。本実施形態の無線電力伝送システムと、図３に示す比較例との主な相違点は、電力コントロール装置５００がディスプレイ５９０を備え、送電側送電回路１０１および中継側送電回路２０１が、第１応答信号に加えて電圧情報を電力コントロール装置５００に送信する点にある。これにより、電力コントロール装置５００における主制御回路５５０は、故障が生じたときに、第１応答信号、第２応答信号、および電圧情報の受信の有無に基づいて、故障箇所を特定することができる。以下、比較例と異なる点を中心に、本実施形態における構成および動作を説明する。
【００５７】
本実施形態における無線電力伝送システムは、直流電力を出力する電力コントロール装置５００と、直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置１００と、送電装置１００から送電される送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電する中継装置２００と、中継側交流電力を受電する受電装置３００とを備える。
【００５８】
送電装置１００、中継装置２００、受電装置３００の物理構成は、図３に示す比較例における物理構成と同じである。ただし、本実施形態では、送電側送電回路１０１は、電力コントロール装置５００から第１負荷指令値を受信したとき、第１応答信号に加えて、中継側受電回路２０２から取得した電圧情報（ＦＢ情報）を電力コントロール装置５００に送信する。同様に、中継側送電回路２０１は、電力コントロール装置５００から第１負荷指令値を受信したとき、第１応答信号に加えて、受電側受電回路３０２から取得したフィードバック信号（ＦＢ信号またはＦＢ情報ともいう）に含まれる電圧値の情報（電圧情報ともいう）を電力コントロール装置５００に送信する。これにより、電力コントロール装置５００の主制御回路５５０は、第１応答信号、第２応答信号、電圧情報の受信状況に基づき、故障箇所を特定することができる。本実施形態では、中継側直流電力の電圧値を示す電圧情報が用いられるが、これに代えて、中継側受電回路２０２から送られてくる他の情報を用いてもよい。例えば、送電側送電回路１０１は、中継側直流電力の電流値、中継側直流電力の電力値、または中継側直流電力のインピーダンス値の情報を中継側受電回路２０２から取得し、その情報を第１応答信号と共に電力コントロール装置５００に送信してもよい。以下の説明では、主にフィードバック信号に含まれる電圧値の情報が用いられる場合を想定する。
【００５９】
電力コントロール装置５００は、直流電源５１０と、送電装置１００への第１負荷指令値および中継装置２００への第２負荷指令値を生成する主制御回路５５０と、通信器５８０（通信回路）と、ディスプレイ５９０とを有する。電力コントロール装置５００は、無線電力伝送システムに含まれる各装置を制御するコントローラである。主制御回路５５０は、通信器５８０を介して、送電装置１００および中継装置２００における送受信器１８０、２９０（通信回路）に、第１負荷指令値および第２負荷指令値などの信号を送信し、送受信器１８０、２９０から第１応答信号、電圧情報、および第２応答信号を受信する。主制御回路５５０は、送電回路１０１、２０１、受電回路２０２、３０２、負荷回路４００Ａ、４００Ｂのいずれかが故障したとき、第１応答信号、電圧情報、および第２応答信号の受信状況に基づき、いずれの回路が故障したかを特定する。そして、ディスプレイ５９０に、各回路の故障情報を出力する。これにより、ユーザ（例えば無線電力伝送システムの管理者）は、各回路の故障情報を視認することができる。
【００６０】
送電装置１００における送電側送電回路１０１は、直流電源から出力された直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路１３０と、送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナ１４０と、パルス出力回路１６０と、送電側制御回路１５０と、送電側送受信器１９０とを有する。送電側制御回路１５０は、送電側送受信器１９０を介して、第１負荷指令値に対する第１応答信号を電力コントロール装置５００に送信する制御を行う。送電側制御回路１５０は、さらに、パルス出力回路１６０を介して、第１負荷指令値に基づいて送電側インバータ回路１３０を制御する。送電側制御回路１５０は、第１応答信号を送信する際、中継側受電回路２０２から受信した中継側直流電力の電圧値を示す電圧情報を、電力コントロール装置５００に送信する。電圧情報に代えて、電力、電流情報などの他の情報を送信してもよい。
【００６１】
中継装置２００は、中継側受電回路２０２と、中継側送電回路２０１と、負荷回路４００Ａとを有する。
【００６２】
中継側受電回路２０２は、送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナ２１０と、送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器２２０と、中継側直流電力の電圧値を検出する中継側検出回路２３０と、中継側送信器２８０とを有する。中継側送信器２８０は、検出された電圧値を示す電圧情報（ＦＢ情報）を、送電側送受信器１９０に送信する。電圧値を示す情報は、電力、電流などの値を示す情報であってもよい。
【００６３】
中継側送電回路２０１は、中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路２３０と、中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナ２４０と、中継側インバータ回路２３０を駆動するパルス出力回路２６０と、パルス出力回路２６０からのパルス信号の出力タイミングを制御する中継側制御回路２５０とを有する。中継側制御回路２５０は、送電側制御回路１５０と同様、中継側送受信器２９０を介して、第１負荷指令値に対する第１応答信号を電力コントロール装置５００に送信する制御を行う。中継側制御回路２５０は、さらに、パルス出力回路２６０を介して、第１負荷指令値に基づいて中継側インバータ回路２３０を制御する。中継側制御回路２５０は、第１応答信号を送信する際、受電側受電回路３０２から受信した受電側直流電力の電圧値を示す電圧情報を、電力コントロール装置５００に送信する。
【００６４】
中継側負荷回路４００Ａは、中継側直流電力を負荷側交流電力に変換する負荷側インバータ回路４３０Ａと、負荷側交流電力によって駆動される中継側負荷４１０Ａと、パルス出力回路４６０Ａと、負荷側制御回路４５０Ａと、負荷検出器４７０Ａと、負荷側送受信器４９０Ａとを有する。負荷側制御回路４５０Ａは、負荷側送受信器４９０Ａを介して、第２負荷指令値に対する第２応答信号を電力コントロール装置５００に送信する制御を行う。負荷側制御回路４５０Ａは、さらに、第２負荷指令値に基づいてパルス出力回路４６０Ａを駆動して負荷側インバータ回路４３０Ａを制御する。これにより、中継側負荷４１０Ａを制御する。この制御の際、負荷側制御回路４５０Ａは、負荷検出器４７０Ａによって検出された負荷４１０Ａの動作状態（例えば、モータの回転速度または入力電流等）に基づいて、パルス出力回路４６０Ａから出力されるパルス信号の出力タイミングを調整する。これにより、中継側負荷４１０Ａの動作状態を、第２負荷指令値が示す動作状態に近づける。
【００６５】
受電装置３００は、受電側受電回路３０２と、受電側負荷回路４００Ｂとを有する。受電側受電回路３０２は、中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナ３１０と、中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器３２０と、受電側検出回路３７０と、受電側送信器３８０とを有する。受電側負荷回路４００Ｂは、受電側直流電力を負荷側交流電力に変換する負荷側インバータ回路４３０Ｂと、負荷側交流電力によって駆動される受電側負荷４１０Ｂと、パルス出力回路４６０Ｂと、負荷側制御回路４５０Ｂと、負荷検出器４７０Ｂと、負荷側送受信器４９０Ｂとを有する。負荷側制御回路４５０Ｂは、負荷側送受信器４９０Ｂを介して、第２負荷指令値に対する第２応答信号を電力コントロール装置５００に送信する制御を行う。負荷側制御回路４５０Ｂは、さらに、第２負荷指令値に基づいてパルス出力回路４６０Ｂを駆動して負荷側インバータ回路４３０Ｂを制御する。これにより、受電側負荷４１０Ｂを制御する。この制御の際、負荷側制御回路４５０Ｂは、負荷検出器４７０Ｂによって検出された負荷４１０Ｂの動作状態（例えば、モータの回転速度または入力電流等）に基づいて、パルス出力回路４６０Ｂから出力されるパルス信号の出力タイミングを調整する。これにより、中継側負荷４１０Ｂの動作状態を、第２負荷指令値が示す動作状態に近づける。
【００６６】
本実施形態における受電装置３００は、ロボットアームの先端に接続されるハンドであるが、他の装置であってもよい。例えば、監視カメラの回転部等であってもよい。本実施形態における負荷４１０Ａ、４１０Ｂは、ロボットアームの関節またはハンドに搭載されたアクチュエータなどのモータを含む機器である。負荷４１０Ａ、４１０Ｂは、例えば監視カメラの回転部に搭載されたＣＣＤなどのイメージセンサを有するカメラまたは照明装置等であってもよい。
【００６７】
負荷側交流電力は、単相交流電力でも三相交流電力でもよい。負荷４１０Ａ、４１０Ｂが永久磁石同期モータまたは誘導モータなどの場合には、三相交流電力を出力するインバータ回路が負荷側インバータ回路４３０Ａ、４３０Ｂとして用いられる。負荷回路４００Ａ、４００Ｂは、直流電力を負荷４１０Ａ、４１０Ｂに入力してもよい。その場合には、負荷側インバータ回路４３０Ａ、４３０Ｂ、パルス出力回路４６０Ａ、４６０Ｂは省略可能である。負荷４１０Ａ、４１０Ｂが、例えば直流モータなどの直流で駆動される機器である場合には、そのような構成が適用され得る。その場合、負荷回路４００Ａ、４００Ｂは、負荷回路４００Ａに入力される直流電力の電圧または電流を調整可能な調整回路を有していてもよい。
【００６８】
送電アンテナ１４０、２４０、および受電アンテナ２１０、３１０の各々は、例えばコイルおよびコンデンサを含む共振回路によって実現され得る。図５は、直列共振回路の構成を有する送電アンテナ１４０、２４０および受電アンテナ２１０、３１０の等価回路の一例を示している。図示される例に限らず、各アンテナは並列共振回路の構成を有していてもよい。本明細書において、送電アンテナ１４０、２４０におけるコイルを「送電コイル」と呼び、受電アンテナ２１０、３１０におけるコイルを「受電コイル」と呼ぶ。送電コイルと受電コイルとの間の誘導結合（即ち磁界結合）によって電力が無線で伝送される。各アンテナは、磁界結合の代わりに電界結合を利用して電力を無線で伝送する構成を備えていてもよい。その場合には、各アンテナは、送電または受電のための２つの電極と、インダクタおよびキャパシタを含む共振回路とを備え得る。電界結合を利用した送電アンテナおよび受電アンテナは、例えば工場内の搬送ロボットのような移動する機器に電力を無線で伝送する場合に好適に利用され得る。
【００６９】
主制御回路５５０、送電側制御回路１５０、中継側制御回路２５０、受電側制御回路３７０、および負荷側制御回路４５０Ａ、４５０Ｂの各々は、例えばマイクロコントーラ（マイコン）等の、プロセッサとメモリとを含む集積回路であり得る。メモリには本実施形態における動作を実現するための制御プログラム（ソフトウェア）および各種のテーブルが格納され得る。プロセッサが制御プログラムを実行することにより、本実施形態の機能が実現される。各制御回路は、ソフトウェアによらず、ハードウェアのみによって実現されていてもよい。
【００７０】
通信器５８０と送電側送受信器１９０、中継側送受信器２９０、負荷側送受信器４９０Ａ、４９０Ｂとの間の通信の方式は特定の方式に限定されず、任意の方式でよい。例えば、無線ＬＡＮまたはＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の無線通信方式を用いることができる。送電側送受信器１９０と中継側送信器２８０との間、および中継側送受信器２９０と受電側送信器３８０との間の通信方式も、特定の方式に限定されず、任意の方式でよい。例えば振幅変調方式、周波数変調方式、無線ＬＡＮまたはＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の無線通信方式を用いることができる。
【００７１】
送電側制御回路１５０は、電力コントロール装置５００から送られた第１負荷指令値に基づいて、送電側交流電力の電圧を決定し、当該制御パラメータを用いてインバータ回路１３０を制御する。制御回路１５０は、パルス出力回路１６０（例えばゲートドライバ）に制御信号を出力することによってインバータ回路１３０を制御する。制御回路１５０は、さらに、インバータ回路１３０を用いて、中継側直流電力の電圧の変動を抑える制御（フィードバック制御）を行う。
【００７２】
第１負荷指令値は、例えばインバータ回路１３０を制御するための制御パラメータであり得る。「制御パラメータ」は、インバータ回路１３０から出力される電圧のレベルを決定するパラメータである。制御パラメータは、例えば、インバータ回路１３０が有する複数のスイッチング素子に供給されるパルス信号の周波数、同時にオンにされる２つのスイッチング素子に供給される２つのパルス信号の位相シフト量、または複数のスイッチング素子の各々に供給されるＰＷＭパルス信号のデューティ比であり得る。なお、図４には示されていないが、インバータ回路１３０の前段にＤＣ−ＤＣコンバータを設け、インバータ回路１３０に入力される第１の直流電力の電圧の大きさを送電制御回路１５０が変化させる形態でもよい。そのような形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の値を制御パラメータとしてもよい。制御回路１５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ内のスイッチング素子のスイッチングの周波数を変化させることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される電圧の大きさを調整することができる。以上のような制御パラメータを変化させることにより、インバータ回路１３０から出力される交流電力の電圧のレベルを変化させ、中継装置２００が受け取る交流電力の振幅を変化させることができる。
【００７３】
図６Ａから図６Ｄは、それぞれ、周波数、位相シフト量、デューティ比、およびインバータ回路１３０への供給電圧に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅の依存性の一例を模式的に示している。図６Ａに示すように、周波数を大きくすると、コイルの両端の電圧の振幅は減少する傾向がある。ただし、低い周波数の領域では、逆に、周波数を小さくするほど電圧の振幅が減少する傾向がある。図６Ｂに示すように、位相シフト量を０°から１８０°の範囲内で大きくすると、コイルの両端の電圧の振幅の時間平均は減少する。図６Ｃに示すように、デューティ比を０％から５０％の範囲内で大きくすると、コイルの両端の電圧の振幅の時間平均は増加する。図６Ｄに示すように、インバータ回路１３０に供給する電圧を増加させると、コイルの両端の電圧の振幅は増加する。したがって、制御回路１５０は、周波数、位相シフト量、デューティ比、および供給電圧の少なくとも１つを制御パラメータとして、送電アンテナ１４０のコイルの両端電圧の振幅またはその時間平均値を制御できる。
【００７４】
図７は、インバータ回路１３０の構成例を示す図である。インバータ回路１３０は、パルス出力回路１６０から供給されたパルス信号に応じて導通および非導通の状態を切り替える複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を有する。各スイッチング素子の導通および非導通の状態を変化させることにより、入力された直流電力を交流電力に変換することができる。図７に示す例では、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を含むフルブリッジ型のインバータ回路が用いられている。この例では、各スイッチング素子はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの他の種類のスイッチング素子を用いてもよい。
【００７５】
図７に示す例では、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のうち、スイッチング素子Ｓ１およびＳ４（第１スイッチング素子対）は、供給された直流電圧と同じ極性の電圧を導通時に出力する。一方、スイッチング素子Ｓ２およびＳ３（第２スイッチング素子対）は、供給された直流電圧と逆の極性の電圧を導通時に出力する。パルス出力回路１６０は、制御回路１５０からの指示に従い、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のゲートにパルス信号を供給する。この際、第１スイッチング素子対（Ｓ１およびＳ４）に供給する２つのパルス信号の位相差、および第２スイッチング素子対（Ｓ２およびＳ３）に供給する２つのパルス信号の位相差を調整することにより、振幅制御を行うことができる。
【００７６】
図８Ａおよび図８Ｂは、パルス信号の位相差に基づく振幅制御を説明するための図である。図８Ａは、スイッチング素子Ｓ１およびＳ４に供給される２つのパルス信号の位相シフト量φ、およびスイッチング素子Ｓ２およびＳ３に供給される２つのパルス信号の位相シフト量φが０度の場合の４つのパルス信号およびインバータ回路１３０から出力される電圧Ｖの時間変化を模式的に示している。図８Ｂは、位相シフト量φが９０度の場合の各パルス信号および電圧Ｖの時間変化を模式的に示している。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２に入力されるパルス信号の立上がりおよび立下りのタイミングに対して、スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４に入力されるパルス信号の立下がりおよび立上がりのタイミングを時間的にシフトさせることにより、位相シフト量φが調整される。位相シフト量φを変化させると、電圧Ｖの出力時間比（即ち、１周期のうち、ゼロではない値をとる期間の割合）が変化する。位相シフト量φが０度に近いほど電圧Ｖの出力時間比が大きくなり、位相シフト量φが１８０度に近いほど電圧Ｖの出力時間比が小さくなる。インバータ回路１３０から出力される電圧Ｖは、不図示の平滑回路を用いて正弦波電圧に変換されて送電アンテナ１４０に供給され得る。その正弦波電圧の振幅は、出力時間比に応じて変化する。よって、位相シフト量φを変化させることにより、送電アンテナ１４０に入力される交流電圧の振幅の時間平均値を変化させることができる。
【００７７】
図９は、インバータ回路１３０の他の構成例を示す図である。この例におけるインバータ回路１３０は、ハーフブリッジ型のインバータ回路である。ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いる場合には、前述の位相制御は適用できない。この場合には、各スイッチング素子に入力されるパルス信号のデューティ比を制御することによって電圧の振幅の時間平均値を制御できる。
【００７８】
図９に示すインバータ回路１３０は、２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と２つのキャパシタとを含むハーフブリッジ型のインバータ回路である。２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と、２つのキャパシタＣ１、Ｃ２とは、並列に接続されている。送電アンテナ１１０の一端は２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の間の点に接続され、他端は２つのキャパシタＣ１、Ｃ２の間の点に接続されている。
【００７９】
制御回路１５０およびパルス出力回路１６０は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を交互にオンにするように、パルス信号を各スイッチング素子に供給する。これにより、直流電力が交流電力に変換される。
【００８０】
この例では、パルス信号のデューティ比（即ち、１周期のうち、オンにする期間の割合）を調整することにより、出力電圧Ｖの出力時間比を調整できる。これにより、送電アンテナ１４０に入力される交流電力を調整することができる。
【００８１】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、デューティ制御を説明するための図である。図１０Ａは、各パルス信号のデューティ比が０．５（５０％）の場合の、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に入力されるパルス信号および出力電圧Ｖの波形の例を示している。図１０Ｂは、各パルス信号のデューティ比が０．２５（２５％）の場合の、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に入力されるパルス信号および出力電圧Ｖの波形の例を示している。図示されるように、デューティ比を変化させることにより、電圧Ｖの出力時間比（即ち、１周期のうち、ゼロではない値をとる期間の割合）を変化させることができる。これにより、受電アンテナ２１０によって受電される交流電力の電圧の振幅を変化させることができる。このようなデューティ比の異なるパルス信号は、例えばＰＷＭ制御回路を含むパルス出力回路１６０によって生成される。デューティ比は、０％から５０％の範囲で調整される。デューティ比が５０％のとき、送電電圧の振幅が最も大きくなり、デューティ比が０％のとき、送電電圧の振幅が最も小さくなる。このようなデューティ制御は、図７に示すようなフルブリッジ型のインバータ回路を用いた場合も同様に適用できる。
【００８２】
以上のような方法により、制御回路１５０は、インバータ回路１３０から出力される交流電力の電圧のレベルを調整することができる。同様の制御は、中継側送電回路２０１における中継側インバータ回路２３０においても同様に適用される。
【００８３】
次に、本実施形態における故障診断の動作の例を説明する。
【００８４】
図１１Ａは、本実施形態において、異常が発生していないときの動作の例を示すシーケンス図である。図において、実線は電力の流れを示し、破線は信号の流れを示している。この例では、異常が生じていないため、電力は、直流電源５１０から、送電側送電回路１０１、中継側受電回路２０２、中継側負荷回路４００Ａ、中継側送電回路２０１、受電側受電回路３０２、受電側負荷回路４００Ｂの全てに正常に伝送されている。電力コントロール装置５００における主制御回路５５０は、送電側送電回路１０１に第１負荷指令値を送信する。送電側送電回路１０１は、第１負荷指令値を受信すると、第１応答信号および中継側直流電力の電圧情報を含む応答信号（ＡＣＫ）を送信する。送電側送電回路１０１に異常がないため、主制御回路５５０は、第１負荷指令値を送信してから第２期間（例えば、数秒〜数十秒）内にＡＣＫを受信する。主制御回路５５０はまた、第２負荷指令値を中継側負荷回路４００Ａに送信する。中継側負荷回路４００Ａは、第２負荷指令値を受信すると、第２応答信号（ＡＣＫ）を送信する。異常がないため、主制御回路５５０は、第２負荷指令値を送信してから第１期間（例えば、数秒〜数十秒）内にＡＣＫを受信する。同様の動作は、中継側送電回路２０１および受電側負荷回路４００Ｂに対しても行われる。
【００８５】
図１１Ｂは、中継側負荷回路４００Ａが故障しているときの動作の例を示すシーケンス図である。この例では、中継側負荷回路４００Ａが故障しているため、中継側負荷回路４００Ａには電力が正常に供給されていない。一方、中継側受電回路２０２、中継側送電回路２０１、受電側受電回路３０２、および受電側負荷回路４００Ｂには電力が正常に供給されている。電力コントロール装置５００における主制御回路５５０は、送電側送電回路１０１に第１負荷指令値を送信する。送電側送電回路１０１は、第１負荷指令値を受信すると、第１応答信号および中継側直流電力の電圧情報を含む応答信号（ＡＣＫ）を送信する。送電側送電回路１０１に異常がないため、主制御回路５５０は、第１負荷指令値を送信してから第２期間（例えば、数秒〜数十秒）内にＡＣＫを受信する。主制御回路５５０はまた、第２負荷指令値を中継側負荷回路４００Ａに送信する。中継側負荷回路４００Ａは、故障のため、第２負荷指令値に対する第２応答信号（ＡＣＫ）を送信することができない。このため、主制御回路５５０は、第２負荷指令値を送信してから第１期間が経過するまでに第２応答信号を受信することができない。
【００８６】
この状況では、図３に示す比較例では、中継側負荷回路４００Ａが故障しているのか中継側受電回路２０２が故障しているのかが判別できなかった。しかし、この例では、第２期間内に送電側送電回路２０１から電圧情報を受信できている。このため、主制御回路５５０は、中継側受電回路２０２ではなく中継側負荷回路４００Ａが故障していることを判別できる。
【００８７】
この例では、中継側送電回路２０１、受電側受電回路３０２、および受電側負荷回路４００Ｂには異常がない。このため、主制御回路５５０は、中継側送電回路２０１から第１応答信号および電圧情報を第２期間内に受信し、受電側負荷回路から第２応答信号を第１期間内に受信する。
【００８８】
図１１Ｃは、中継側受電回路２０２が故障しているときの動作の例を示すシーケンス図である。この例では、中継側受電回路２０２が故障しているため、その後段の中継側負荷回路４００Ａ、中継側送電回路２０１、受電側受電回路３０２、および受電側負荷回路４００Ｂに電力が供給されない。主制御回路５５０は、送電側送電回路１０１に第１負荷指令値を送信する。送電側送電回路１０１は、第１負荷指令値を受信すると、第１応答信号および中継側直流電力の電圧情報を含む応答信号（ＡＣＫ）を送信しようとする。しかし、中継側受電回路２０２が故障しているため、最新の電圧情報が中継側受電回路２０２から送電側送電回路１０１に提供されていない。よって、この場合、送電側送電回路１０１は、第１応答信号のみを主制御回路５５０に送信する。主制御回路５５０はまた、第２負荷指令値を中継側負荷回路４００Ａに送信するが、中継側負荷回路４００Ａに電力が供給されていないため、第１期間内に第２応答信号を受信することはない。主制御回路５５０は、この場合、中継側負荷回路４００Ａの故障ではなく、中継側受電回路２０２の故障であると判断する。
【００８９】
図１２は、本実施形態における電力コントロール装置５００の主制御回路５５０の動作の例を示すフローチャートである。主制御回路５５０は、メモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、図示されている動作を実現する。主制御回路５５０は、まず、中継装置２００の負荷回路４００Ａに第２負荷指令値を送信する（ステップＳ１０１）。次に、第２負荷指令値に対する第２応答信号（ＡＣＫ）が送信されたかを判断する（ステップＳ１０２）。ＡＣＫが送信された場合、中継装置２００の受電回路２０２および負荷回路４００Ａには故障がないと判断する（ステップＳ１０３）。ＡＣＫが送信されていない場合、タイムアウトしているか否か、すなわち、第１期間が経過したかを判断する（ステップＳ１０４）。タイムアウトしていない場合、第１期間が経過するまで、ＡＣＫの送信を待機する。タイムアウトした場合、主制御回路５５０は、送電装置１００の送電回路１０１に第１負荷指令値を送信する（ステップＳ１０５）。そして、第１負荷指令値に対する第１応答信号および電圧情報（ＡＣＫ）が送信されたかを判断する（ステップＳ１０６）。ＡＣＫが送信されていない場合、タイムアウトしているか否か、すなわち、第２期間が経過したかを判断する（ステップＳ１０７）。タイムアウトしていない場合、第１期間が経過するまで、ＡＣＫの送信を待機する。タイムアウトした場合、主制御回路５５０は、送電装置１００の送電回路１０１が故障していると判断する（ステップＳ１０８）。
【００９０】
ステップＳ１０６において、第１負荷指令値に対するＡＣＫを受信した場合、主制御回路５５０は、電圧情報（ＦＢ信号）を受信したかを判断する（ステップＳ１０９）。電圧情報を受信していない場合、主制御回路５５０は、中継装置２００の受電回路２０２が故障していると判断する（ステップＳ１１０）。電圧情報を受信した場合、主制御回路５５０は、中継装置２００の負荷回路４００Ａが故障していると判断する（ステップＳ１１１）。
【００９１】
この例では、第２負荷指令値の送信が先に行われ、その後、第１負荷指令値の送信が行われているが、この順序は逆でもよいし同時でもよい。図１１Ａから図１１Ｃ、および図１２に示す動作は、受電装置３００における受電回路３０２および負荷回路４００Ｂの故障判断を行う場合にも全く同様に適用され得る。
【００９２】
以上のように、本実施形態における主制御回路５５０は、第２負荷指令値を送信してから第１期間内に負荷回路４００Ａから第２応答信号を受信せず、送電側送電回路１０１から第１応答信号を受信し、且つ第１負荷指令値を送信してから第２期間内に中継側直流電力の電圧情報を受信しなかった場合、負荷回路４００Ａの故障ではなく中継側受電回路２０２が故障していると判断する。この場合、主制御回路５５０は、中継側受電回路２０２が故障していることを示す制御信号をディスプレイ５９０に出力する。一方、主制御回路５５０は、負荷回路４００Ａから第２応答信号を第１期間内に受信せず、送電装置１００から第１応答信号を受信し且つ中継側直流電力の電圧値を第２期間内に受信した場合、中継側受電回路２０２の故障ではなく負荷回路４００Ａが故障していると判断する。この場合、主制御回路５５０は、負荷回路４００Ａが故障していることを示す制御信号を出力する。
【００９３】
主制御回路５５０は、同様の方法で、受電側受電回路３０２および負荷回路４００Ｂの故障を診断することができる。主制御回路５５０は、負荷回路４００Ｂから第２応答信号を第１期間内に受信せず、中継側送電回路２０１から第１応答信号を受信し且つ受電側直流電力の電圧情報を第２期間内に受信しなかった場合、負荷回路４００Ｂの故障ではなく受電側受電回路３０２が故障していると判断する。この場合、主制御回路５５０は、受電側受電回路３０２が故障していることを示す制御信号をディスプレイ５９０に出力する。一方、主制御回路５５０は、負荷回路４００Ｂから第２応答信号を第１期間内に受信せず、中継側送電回路２０１から第１応答信号を受信し且つ受電側直流電力の電圧値を第２期間内に受信した場合、受電側受電回路３０２の故障ではなく負荷回路４００Ｂが故障していると判断する。この場合、主制御回路５５０は、負荷回路４００Ｂが故障していることを示す制御信号を出力する。
【００９４】
ディスプレイ５９０は、制御信号を受けて、中継側受電回路２０２、負荷回路４００Ａ、受電側受電回路３０２、または負荷回路４００Ｂが故障している旨を表示する。これにより、ユーザ（例えば、無線電力伝送システムの管理者）は、ディスプレイ５９０の表示内容に基づいて、故障箇所を早期に発見することができる。制御信号は、特定の回路が故障している旨の情報だけでなく、システム全体の正常／異常箇所を可視化して示すような画像情報を含んでいてもよい。
【００９５】
以上のように、本実施形態によれば、送電側制御回路１５０は、第１負荷指令値を受信したとき、第１応答信号に加えて、中継側受電回路２０２から受信した中継側直流電力の電圧値を示す電圧情報を電力コントロール装置５００に送信する。このため、主制御回路５５０は、負荷回路４００Ａから第２応答信号を第１期間内に受信せず、送電装置１００から第１応答信号を受信した場合に、中継側直流電力の電圧情報を受信したか否かに基づいて、負荷回路４００Ａおよび中継側受電回路２０２のいずれが故障しているのかを判別できる。
【００９６】
同様に、中継側制御回路２５０は、第１負荷指令値を受信したとき、第１応答信号に加えて、受電側受電回路３０２から受信した受電側直流電力の電圧値を示す電圧情報を電力コントロール装置５００に送信する。このため、主制御回路５５０は、負荷回路４００Ｂから第２応答信号を第１期間内に受信せず、中継側送電回路２０１から第１応答信号を受信した場合に、受電側直流電力の電圧情報を受信したか否かに基づいて、負荷回路４００Ｂおよび受電側受電回路３０２のいずれが故障しているのかを判別できる。
【００９７】
（実施形態２）
次に、本開示の実施形態２における無線電力伝送システムを説明する。本実施形態の無線電力伝送システムは、送電装置１００と受電装置３００との間に、２つ以上の中継装置２００を備える点で、実施形態１とは異なっている。以下、実施形態１と異なる点を中心に、本実施形態の構成および動作を説明する。
【００９８】
図１３は、本実施形態の無線電力伝送システムの概略的な構成を示す図である。図１３は、送電装置１００と受電装置３００との間にＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置２００が配置された構成例を示している。図１に示すロボットアームのような多数の可動部を有する機器に本開示の無線電力伝送システムを適用する場合、このような構成が有効である。Ｎ個の中継装置２００は、送電装置１００から無線で送電された交流電力を順番に中継して受電装置３００まで伝送する。電力コントロール装置５００は、送電装置１００およびＮ個の中継装置２００における各送電回路に第１負荷指令値を送信し、各負荷回路に第２負荷指令値を送信する。これにより、実施形態１と同様の故障診断が、送電装置１００と１番目の中継装置２００との間、隣接する２つの中継装置２００間、およびＮ番目の中継装置２００と受電装置３００との間で実行される。
【００９９】
図１４は、本実施形態における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の無線電力伝送システムは、直流電力を提供する電力コントロール装置５００と、直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置１００と、送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電するＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置２００と、中継側交流電力を受電する受電装置３００とを含む。図１４は、Ｎ個の中継装置２００のうちの、隣接するｉ−１番目の中継装置２００およびｉ番目の中継装置２００（ｉは２以上Ｎ以下の整数）を例示している。電力コントロール装置５００、送電装置１００、および受電装置３００は、実施形態１（図４）におけるものと同様の構成を有する。Ｎ個の中継装置２００の各々は、実施形態１における中継装置２００と同様の構成を有する。
【０１００】
電力コントロール装置５００における主制御回路５５０は、ｉ−１番目の中継装置２００における送電回路２０１にｉ番目の第１負荷指令値を送信し、ｉ番目の中継装置２００における負荷回路４００Ａにｉ番目の第２負荷指令値を送信する。ｉ−１番目の中継装置２００における中継側送受信器２９０は、ｉ番目の第１負荷指令値に対する応答（第１応答信号および電圧情報）を、主制御回路５５０に送信する。ｉ番目の中継装置２００における負荷側送受信器４９０Ａは、ｉ番目の第２負荷指令値に対する応答（第２応答信号）を、主制御回路５５０に送信する。主制御回路５５０は、第１応答信号、電圧情報、および第２応答信号の受信状況に基づき、ｉ番目の中継装置２００における受電回路２０２および負荷回路４００Ａのいずれが故障しているのかを判別できる。なお、実施形態１と同様の方法で、１番目の中継装置２００における受電回路２０２と負荷回路４００Ａとの間の故障判断、および、受電装置３００における受電回路３０２と負荷回路４００Ｂとの間の故障判断を行うこともできる。１番目の中継装置２００における受電回路２０２と負荷回路４００Ａとの間の故障判断は、送電装置１００における送電回路１０１からの第１応答信号および電圧情報、ならびに１番目の中継装置２００における負荷回路４００Ａからの第２応答信号の受信状況に基づいて行われる。受電装置３００における受電回路３０２と負荷回路４００Ｂとの間の故障判断は、Ｎ番目の中継装置２００における送電回路２０１からの第１応答信号および電圧情報、ならびに受電装置３００における負荷回路４００Ｂからの第２応答信号の受信状況に基づいて行われる。
【０１０１】
このような構成により、Ｎ個の中継装置２００を含む無線電力伝送システムにおいても、ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置２００における受電回路２０２および負荷回路４００Ａのいずれが故障したのかを判別できる。
【０１０２】
以下、図１５Ａ〜図１５Ｃおよび図１６を参照して、本実施形態における故障診断の動作の例を説明する。なお、図１５Ａ〜図１５Ｃは、簡単のため、無線電力伝送システムが２つの中継装置２００を備える場合の例を示している。中継装置２００が３つ以上の場合も以下の動作は同様に適用され得る。
【０１０３】
図１５Ａは、本実施形態において、異常が発生していないときの動作の例を示すシーケンス図である。この例では、異常が生じていないため、電力は、直流電源５１０から受電装置３００に至る全ての送電回路、受電回路、および負荷回路に正常に伝送される。主制御回路５５０は、送電側送電回路１０１および各中継側送電回路２０１に第１負荷指令値を送信する。送電側送電回路１０１および各中継側送電回路２０１は、第１負荷指令値を受信すると、第１応答信号および電圧情報を含む応答信号（ＡＣＫ）を送信する。この例ではいずれの回路にも異常がないため、主制御回路５５０は、第１負荷指令値を送信してから第２期間（例えば、数秒〜数十秒）内にＡＣＫを受信する。主制御回路５５０はまた、第２負荷指令値を各中継側負荷回路４００Ａおよび受電側負荷回路４００Ｂに送信する。中継側負荷回路４００Ａおよび受電側負荷回路４００Ｂは、第２負荷指令値を受信すると、第２応答信号（ＡＣＫ）を送信する。異常がないため、主制御回路５５０は、第２負荷指令値を送信してから第１期間（例えば、数秒〜数十秒）内にＡＣＫを受信する。
【０１０４】
図１５Ｂは、中継装置２における中継側負荷回路４００Ａが故障しているときの動作の例を示すシーケンス図である。この例では、中継装置２における中継側負荷回路４００Ａが故障しているため、当該中継側負荷回路４００Ａには電力が正常に供給されていない。一方、中継装置２における中継側受電回路２０２および中継側送電回路２０１、ならびに受電装置３００における受電側受電回路３０２および受電側負荷回路４００Ｂには電力が正常に供給されている。主制御回路５５０は、送電側送電回路１０１および各中継側送電回路２０１に第１負荷指令値を送信する。送電側送電回路１０１および各中継側送電回路２０１は、第１負荷指令値を受信すると、第１応答信号および中継側直流電力の電圧情報を含む応答信号（ＡＣＫ）を送信する。この例では、中継装置２の負荷回路４００Ａ以外に異常がないため、主制御回路５５０は、第１負荷指令値を送信してから第２期間（例えば、数秒〜数十秒）内にＡＣＫを受信する。主制御回路５５０はまた、第２負荷指令値を各中継側負荷回路４００Ａおよび受電側負荷回路４００Ｂに送信する。第１の中継装置２００における中継側負荷回路４００Ａおよび受電装置３００における受電側負荷回路４０Ｂは、第２負荷指令値に対する第２応答信号（ＡＣＫ）を送信する。しかし、第２の中継装置２００における中継側負荷回路４００Ａは、故障のため、第２負荷指令値に対する第２応答信号（ＡＣＫ）を送信することができない。このため、主制御回路５５０は、第２の中継装置２００における中継側負荷回路４００Ａから、第２期間内に第２応答信号を受信することができない。
【０１０５】
この状況では、図３に示す比較例では、中継側負荷回路４００Ａが故障しているのか中継側受電回路２０２が故障しているのかが判別できなかった。しかし、この例では、第２期間内に第１の中継装置２００から電圧情報を受信できている。このため、主制御回路５５０は、第２の中継装置２００における中継側受電回路２０２ではなく中継側負荷回路４００Ａが故障していることを判別できる。
【０１０６】
図１５Ｃは、第２の中継装置２００における中継側受電回路２０２が故障しているときの動作の例を示すシーケンス図である。この例では、第２の中継装置２００における中継側受電回路２０２が故障しているため、その後段の中継側負荷回路４００Ａ、中継側送電回路２０１、受電側受電回路３０２、および受電側負荷回路４００Ｂに電力が供給されない。主制御回路５５０は、送電側送電回路１０１および各中継側送電回路に第１負荷指令値を送信する。送電側送電回路１０１は、第１負荷指令値を受信すると、第１応答信号および中継側直流電力の電圧情報を含む応答信号（ＡＣＫ）を送信する。一方、第１の中継装置２００における中継側送電回路２０１は、第１負荷指令値を受信すると、第１応答信号および中継側直流電力の電圧情報を含む応答信号（ＡＣＫ）を送信しようとする。しかし、第２の中継装置２００の中継側受電回路２０２が故障しているため、最新の電圧情報が第１の中継装置２００の送電側送電回路１０１に提供されていない。よって、この場合、第１の中継装置２００における送電側送電回路１０１は、第１応答信号のみを主制御回路５５０に送信する。主制御回路５５０はまた、第２負荷指令値を第２の中継装置２００の中継側負荷回路４００Ａに送信するが、当該中継側負荷回路４００Ａに電力が供給されていないため、第１期間内に第２応答信号を受信することはない。主制御回路５５０は、この場合、中継側負荷回路４００Ａの故障ではなく、中継側受電回路２０２の故障であると判断する。
【０１０７】
図１６は、本実施形態における主制御回路５５０の動作の例を示すフローチャートである。主制御回路５５０は、メモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、図示されている動作を実現する。ここでは、ｉ番目の中継装置２００における受電回路２０２と負荷回路４００Ａとの間の故障診断を行う例を説明する。他の中継装置２００および受電装置３００における故障診断を行う場合も、後述する動作は同様である。ここでは前提として、ｉ−１番目の中継装置２００における受電回路２０２および負荷回路４００Ａまでは故障が検知されていないものとする。
【０１０８】
主制御回路５５０は、まず、ｉ番目の中継装置２００の負荷回路４００Ａに第２負荷指令値を送信する（ステップＳ２０１）。次に、第２負荷指令値に対する第２応答信号（ＡＣＫ）が送信されたかを判断する（ステップＳ２０２）。ＡＣＫが送信された場合、ｉ番目の中継装置２００の受電回路２０２および負荷回路４００Ａには故障がないと判断する（ステップＳ２０３）。ＡＣＫが送信されていない場合、タイムアウトしているか否か、すなわち、第１期間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０４）。タイムアウトしていない場合、第１期間が経過するまで、ＡＣＫの送信を待機する。タイムアウトした場合、主制御回路５５０は、ｉ−１番目の中継装置２００の送電回路２０１に第１負荷指令値を送信する（ステップＳ２０５）。そして、第１負荷指令値に対する第１応答信号および電圧情報（ＡＣＫ）が送信されたかを判断する（ステップＳ２０６）。ＡＣＫが送信されていない場合、タイムアウトしているか否か、すなわち、第２期間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０７）。タイムアウトしていない場合、第１期間が経過するまで、ＡＣＫの送信を待機する。タイムアウトした場合、主制御回路５５０は、ｉ−１番目の中継装置２００の送電回路２０１が故障していると判断する（ステップＳ２０８）。
【０１０９】
ステップＳ２０６において、第１負荷指令値に対するＡＣＫを受信した場合、主制御回路５５０は、電圧情報（ＦＢ信号）を受信したかを判断する（ステップＳ２０９）。電圧情報を受信していない場合、主制御回路５５０は、ｉ番目の中継装置２００の受電回路２０２が故障していると判断する（ステップＳ２１０）。電圧情報を受信した場合、主制御回路５５０は、ｉ番目の中継装置２００の負荷回路４００Ａが故障していると判断する（ステップＳ２１１）。
【０１１０】
この例では、第２負荷指令値の送信が先に行われ、その後、第１負荷指令値の送信が行われているが、この順序は逆でもよいし同時でもよい。図１５Ａから図１５Ｃ、および図１６に示す動作は、他の中継装置２００または受電装置３００における受電回路３０２および負荷回路４００Ｂの故障判断を行う場合にも全く同様に適用され得る。
【０１１１】
以上のように、本実施形態における主制御回路５５０は、ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の負荷回路４００Ａから第２応答信号を第１期間内に受信せず、ｉ−１番目の中継側送電回路から第１応答信号を受信し且つｉ番目の中継側直流電力の電圧値を第２期間内に受信しなかった場合、ｉ番目の負荷回路４００Ａの故障ではなくｉ番目の中継側受電回路２０２が故障していると判断する。この場合、主制御回路５５０は、ｉ番目の中継側受電回路２０２が故障していることを示す制御信号をディスプレイ５９０に出力する。一方、主制御回路５５０は、ｉ番目の負荷回路４００Ａから第２応答信号を第１期間内に受信せず、ｉ−１番目の中継側送電回路２０１から第１応答信号を受信し且つｉ番目の中継側直流電力の電圧値を受信した場合、ｉ番目の中継側受電回路２０２の故障ではなくｉ番目の負荷回路４００Ａが故障していると判断する。この場合、主制御回路５５０は、ｉ番目の負荷回路４００Ａが故障していることを示す制御信号をディスプレイ５９０に出力する。
【０１１２】
主制御回路５５０は、同様の方法で、１番目の中継側受電回路２０２および負荷回路４００Ａの故障を診断することができる。主制御回路５５０は、１番目の負荷回路４００Ａから第２応答信号を第１期間内に受信せず、送電側送電回路１０１から第１応答信号を受信し且つ１番目の中継側直流電力の電圧値を第２期間内に受信しなかった場合、１番目の負荷回路４００Ａの故障ではなく１番目の中継側受電回路２０２が故障していると判断し、１番目の中継側受電回路２０２が故障していることを示す制御信号を出力する。一方、主制御回路５５０は、１番目の負荷回路４００Ａから第２応答信号を第１期間内に受信せず、送電側制御回路１５０から第１応答信号を第２期間内に受信し且つ１番目の中継側直流電力の電圧値を受信した場合、１番目の中継側受電回路２０２の故障ではなく１番目の負荷回路４００Ａが故障していると判断し、１番目の負荷回路４００Ａが故障していることを示す制御信号を出力する。同様に、主制御回路５５０は、受電側受電回路３０２および負荷回路４００Ｂの故障の診断を行うこともできる。
【０１１３】
以上のように、本開示は、以下の項目に記載の無線電力伝送システムを含む。
【０１１４】
［項目１］
直流電力を提供する電力コントロール装置と、前記直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置と、前記送電装置から送電される前記送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電する中継装置と、前記中継側交流電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
前記電力コントロール装置は、
直流電源と、
前記送電装置への第１負荷指令値及び前記中継装置への第２負荷指令値を生成する主制御回路と、を有し、
前記送電装置は、
前記直流電源からの前記直流電力を送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、
前記第１負荷指令値に対する第１応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第１負荷指令値に基づいて前記送電側インバータ回路を制御する送電側制御回路と、を有し、
前記中継装置は、
i)前記送電側交流電力を受電する中継側受電アンテナ、ii)前記送電側交流電力を中継側直流電力に変換する中継側整流器、及びiii)前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を検出する中継側検出回路を含む中継側受電回路と、
i)前記中継側直流電力を中継側交流電力に変換する中継側インバータ回路及びii)前記中継側交流電力を無線で送電する中継側送電アンテナを含む中継側送電回路と、
i)前記中継側直流電力を負荷側交流電力に変換する負荷側インバータ回路、ii) 前記負荷側交流電力により駆動される中継側負荷、及びiii) 前記第２負荷指令値に対する第２応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第２負荷指令値に基づいて前記中継側負荷を制御する負荷側制御回路を含む負荷回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
前記受電側直流電力により駆動される受電側負荷と、を有し、
前記中継装置に含まれる前記中継側受電回路は、
前記検出した中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記送電装置に送信する制御を行い、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、
前記中継側受電回路から受信した前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信し且つ前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記負荷回路の故障ではなく前記中継側受電回路が故障していると判断し、前記中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する、無線電力伝送システム。
【０１１５】
［項目２］
前記電力コントロール装置は、更に、ディスプレイを有し、
前記制御信号は、前記主制御回路から前記ディスプレイに出力される、
項目１に記載の無線電力伝送システム。
【０１１６】
［項目３］
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記負荷回路から前記第２応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電装置から前記第１応答信号を受信し且つ前記中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記第２期間内に受信した場合、前記中継側受電回路の故障ではなく前記負荷回路が故障していると判断し、前記負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
項目１または２に記載の無線電力伝送システム。
【０１１７】
［項目４］
前記中継側直流電力の電圧値に対応する値は、前記中継側直流電力の電圧値、前記中継側直流電力の電流値、前記中継側直流電力の電力値、または前記中継側直流電力のインピーダンス値を含む、項目１から３のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
【０１１８】
［項目５］
直流電力を提供する電力コントロール装置と、前記直流電力を送電側交流電力に変換して送電する送電装置と、前記送電側交流電力を中継側交流電力に変換して送電するＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置と、前記中継側交流電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
前記直流電力を前記送電側交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記送電側交流電力を無線で送電する送電側送電アンテナと、
前記送電側インバータ回路を制御して前記送電側交流電力を調整する送電側制御回路と、を有し、
前記Ｎ個の中継装置の中の１番目の中継装置は、
i)前記送電側交流電力を受電する１番目の中継側受電アンテナ及びii)前記送電側交流電力を１番目の中継側直流電力に変換する１番目の中継側整流器を含む１番目の中継側受電回路と、
i)前記１番目の中継側直流電力を１番目の中継側交流電力に変換する１番目の中継側インバータ回路及びii)前記１番目の中継側交流電力を無線で送電する１番目の中継側送電アンテナを含む１番目の中継側送電回路と、を有し、
前記Ｎ個の中継装置の中のｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置は、
i)前記ｉ−１番目の中継側交流電力を受電するｉ番目の中継側受電アンテナ、ii) 前記ｉ−１番目の中継側交流電力をｉ番目の中継側直流電力に変換するｉ番目の中継側整流器、及びiii)前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を検出するｉ番目の中継側検出回路を含むｉ番目の中継側受電回路と、
i)前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の中継側交流電力に変換するｉ番目の中継側インバータ回路、及びii)前記ｉ番目の中継側交流電力を無線で送電するｉ番目の中継側送電アンテナを含むｉ番目の中継側送電回路と、
i)前記ｉ番目の中継側直流電力をｉ番目の負荷側交流電力に変換するｉ番目の負荷側インバータ回路、ii)前記ｉ番目の負荷側交流電力により駆動されるｉ番目の中継側負荷、及びiii)前記ｉ番目の中継側負荷を制御するｉ番目の負荷側制御回路を含むｉ番目の負荷回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記Ｎ番目の中継側交流電力を受電する受電側受電アンテナと、
前記Ｎ番目の中継側交流電力を受電側直流電力に変換する受電側整流器と、
前記受電側直流電力により駆動される受信側負荷と、を有し、
前記電力コントロール装置は、
直流電源と、
前記ｉ−１番目の中継装置への第１負荷指令値及び前記ｉ番目の中継装置への第２負荷指令値を生成する主制御回路と、を有し、
前記ｉ−１番目の中継装置に含まれる前記ｉ−１番目の中継側送電回路は、前記第１負荷指令値に対する第１応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第１負荷指令値に基づいて前記ｉ−１番目の中継側インバータ回路を制御し、
前記ｉ番目の中継装置に含まれる前記ｉ番目の負荷回路は、前記第２負荷指令値に対する第２応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第２負荷指令値に基づいて前記ｉ番目の負荷側インバータ回路を制御し、
前記ｉ番目の中継装置に含まれる前記ｉ番目の中継側受電回路は、
前記ｉ番目の中継側検出回路で検出された前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記ｉ−１番目の中継装置に送信する制御を行い、
前記ｉ−１番目の中継装置に含まれる前記ｉ−１番目の中継側制御回路は、
前記ｉ番目の中継側受電回路から受信した前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記ｉ番目の負荷回路から前記第２応答信号を第１期間内に受信せず、前記ｉ−１番目の中継側送電回路から前記第１応答信号を受信し且つ前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を第２期間内に受信しなかった場合、前記ｉ番目の負荷回路の故障ではなく前記ｉ番目の中継側受電回路が故障していると判断し、前記ｉ番目の中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
無線電力伝送システム。
【０１１９】
［項目６］
前記電力コントロール装置は、更に、ディスプレイを有し、
前記制御信号は、前記主制御回路から前記ディスプレイに出力される、
項目５に記載の無線電力伝送システム。
【０１２０】
［項目７］
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記ｉ番目の負荷回路から前記第２応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記ｉ−１番目の中継側送電回路から前記第１応答信号を受信し且つ前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を受信した場合、前記ｉ番目の中継側受電回路の故障ではなく前記ｉ番目の負荷回路が故障していると判断し、前記ｉ番目の負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
項目５または６に記載の無線電力伝送システム。
【０１２１】
［項目８］
前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値は、前記ｉ番目の中継側直流電力の電圧値、前記ｉ番目の中継側直流電力の電流値、前記ｉ番目の中継側直流電力の電力値、または前記ｉ番目の中継側直流電力のインピーダンス値を含む、項目５から７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
【０１２２】
［項目９］
前記１番目の中継装置は、更に、
i)前記１番目の中継側直流電力を１番目の負荷側交流電力に変換する１番目の負荷側インバータ回路、ii) 前記１番目の負荷側交流電力により駆動される１番目の中継側負荷、及びiii)前記１番目の中継側負荷を制御する１番目の負荷側制御回路を含む１番目の負荷回路を含み、
前記電力コントロール装置に含まれる前記主制御回路は、
前記送電装置への第３負荷指令値及び前記１番目の中継装置への第４負荷指令値を生成し、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、前記第３負荷指令値に対する第３応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第３負荷指令値に基づいて前記送電側インバータ回路を制御し、
前記１番目の中継装置に含まれる前記１番目の負荷回路は、前記第４負荷指令値に対する第４応答信号を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、前記第４負荷指令値に基づいて前記１番目の負荷側インバータ回路を制御し、
前記１番目の中継装置に含まれる前記１番目の中継側受電回路は、
前記１番目の中継側検出回路で検出された前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記送電装置に送信する制御を行い、
前記送電装置に含まれる前記送電側制御回路は、
前記１番目の中継側受電回路から受信した前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記電力コントロール装置に送信する制御を行い、
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記１番目の負荷回路から前記第４応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電側制御回路から前記第３応答信号を受信し且つ前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を前記第２期間内に受信しなかった場合、前記１番目の負荷回路の故障ではなく前記１番目の中継側受電回路が故障していると判断し、前記１番目の中継側受電回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
項目５から８のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
【０１２３】
［項目１０］
前記電力コントロール装置の前記主制御回路は、
前記１番目の負荷回路から前記第４応答信号を前記第１期間内に受信せず、前記送電側制御回路から前記第３応答信号を前記第２期間内に受信し且つ前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値を受信した場合、前記１番目の中継側受電回路の故障ではなく前記１番目の負荷回路が故障していると判断し、前記１番目の負荷回路が故障していることを示す制御信号を出力する、
項目９に記載の無線電力伝送システム。
【０１２４】
［項目１１］
前記１番目の中継側直流電力の電圧値に対応する値は、前記１番目の中継側直流電力の電圧値、前記１番目の中継側直流電力の電流値、前記１番目の中継側直流電力の電力値、または前記１番目の中継側直流電力のインピーダンス値を含む、項目９または１０に記載の無線電力伝送システム。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本開示の技術は、例えば、監視カメラ、ロボットなど、電力で動作する機器に利用可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
１００  送電装置
１０１  送電側送電回路
１３０  送電側インバータ回路
１４０  送電側送電アンテナ
１５０  送電側制御回路
１６０  送電側パルス出力回路
１９０  送電側送受信器
２００  中継装置
２０１  中継側送電回路
２０２  中継側受電回路
２１０  中継側受電アンテナ
２２０  中継側整流器
２２２  中継側検出回路
２２４  中継側送信器
２３０  中継側インバータ回路
２４０  中継側送電アンテナ
２５０  中継側制御回路
２６０  中継側パルス出力回路
２７０  中継側検出回路
２８０  中継側送受信器
３００  受電装置
３０２  受電側受電回路
３１０  受電側受電アンテナ
３２０  受電側整流器
３７０  受電側検出回路
３８０  受電側送信器
４００  負荷回路
４３０  負荷側インバータ回路
４５０  負荷側制御回路
４６０  負荷側パルス出力回路
４７０  負荷検出器
４８０  負荷側送受信器
４９０  中継側負荷
５００  電力コントロール装置
５１０  直流電源
５５０  主制御回路
５８０  通信器
５９０  ディスプレイ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
0006583824.tif 000008
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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