(57)【要約】  非接触電力受電システム（２００）は、送電装置（１００）の送電アンテナ（１３０）から出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナ（２３０）と、該受電アンテナと、該受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷（３００）との間に電気的に接続された整流器（２５０）と、該整流器と上記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路（２６０）と、該定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段（２１０）と、該取得された入力インピーダンスに基づいて、送電装置の電源に係る出力調整値を算出し、該算出された出力調整値を送電装置に対して送信する制御手段（２１０）と、を備える。
2015029221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源及び前記電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、
前記受電アンテナと、前記受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷との間に電気的に接続された整流器と、
前記整流器と前記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、
前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、
前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源に係る出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、
を備えることを特徴とする非接触電力受電システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記入力インピーダンスが所定値に近づくような前記出力調整値を算出することを特徴とする請求項１に記載の非接触電力受電システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記取得された入力インピーダンスと、前記所定値である入力インピーダンス目標値との差分を算出し、前記算出された差分が零に近づくような前記出力調整値を算出することを特徴とする請求項２に記載の非接触電力受電システム。
【請求項４】
前記定電圧回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の非接触電力受電システム。
【請求項５】
送電装置と、負荷に電気的に接続された受電装置とを備える非接触電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
電源と、
前記電源に電気的に接続された送電アンテナと、
前記電源を制御する電源制御手段と、
を有し、
前記受電装置は、
前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、
前記受電アンテナと前記負荷との間に電気的に接続された整流器と、
前記整流器と前記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、
前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、
前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源に係る出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、
を有し、
前記電源制御手段は、前記送信された出力調整値に基づいて前記電源を制御する
ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項６】
（ｉ）電源及び前記電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、（ｉｉ）前記受電アンテナと、前記受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷との間に電気的に接続された整流器と、（ｉｉｉ）前記整流器と前記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、を備える非接触電力受電システムにおける制御方法であって、
前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得工程と、
前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源に係る出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御工程と、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項７】
（ｉ）電源及び前記電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、（ｉｉ）前記受電アンテナと、前記受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷との間に電気的に接続された整流器と、（ｉｉｉ）前記整流器と前記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、を備える非接触電力受電システムに搭載されたコンピュータを、
前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、
前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源に係る出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のコンピュータプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電力伝送可能な、非接触電力受電システム及び非接触電力伝送システム、該非接触電力受電システムにおける制御方法、コンピュータプログラム、並びに、該コンピュータプログラムが記録された記録媒体の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシステムでは、送電側のアンテナと受電側のアンテナとの間の距離（即ち、ギャップ）の変動や、受電側に電気的に接続される負荷がバッテリである場合の該バッテリの充電状態の変化や、回路負荷が変動することにより、インピーダンスが変化する。【０００３】
このため、例えば特許文献１には、２次側（受電側）アンテナと、バッテリとの間に、ＤＣ−ＤＣコンバータを備える電力変換部を設け、インピーダンスの整合を行うように該ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティを制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２０４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティが変化すると、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧も変化する。すると、例えばバッテリ等の負荷が電気的に接続される電源として要求される定電圧出力という特性が得られないという技術的問題点がある。【０００６】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、非接触の電力伝送システムにおける受電側の負荷が変化した場合であっても、定電圧出力特性を維持することができる非接触電力受電システム、非接触電力伝送システム、制御方法、コンピュータプログラム及び記録媒体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の非接触電力受電システムは、上記課題を解決するために、電源及び前記電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、前記受電アンテナと、前記受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷との間に電気的に接続された整流器と、前記整流器と前記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源に係る出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、を備える。【０００８】
本発明の非接触電力伝送システムは、上記課題を解決するために、送電装置と、負荷に電気的に接続された受電装置とを備える非接触電力伝送システムであって、前記送電装置は、電源と、前記電源に電気的に接続された送電アンテナと、前記電源を制御する電源制御手段と、を有し、前記受電装置は、前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、前記受電アンテナと前記負荷との間に電気的に接続された整流器と、前記整流器と前記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源に係る出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、を有し、前記電源制御手段は、前記送信された出力調整値に基づいて前記電源を制御する。【０００９】
本発明の制御方法は、上記課題を解決するために、（ｉ）電源及び前記電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、（ｉｉ）前記受電アンテナと、前記受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷との間に電気的に接続された整流器と、（ｉｉｉ）前記整流器と前記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、を備える非接触電力受電システムにおける制御方法であって、前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得工程と、前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源に係る出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御工程と、を備える。【００１０】
本発明のコンピュータプログラムは、上記課題を解決するために、（ｉ）電源及び前記電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、（ｉｉ）前記受電アンテナと、前記受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷との間に電気的に接続された整流器と、（ｉｉｉ）前記整流器と前記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、を備える非接触電力受電システムに搭載されたコンピュータを、前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源に係る出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、として機能させる。【００１１】
本発明の記録媒体は、上記課題を解決するために、本発明のコンピュータプログラムが記録されている。【００１２】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】伝送効率特性の一例を示す特性図である。
【図３】降圧チョッパを用いたＤＣ−ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図４】ＤＣ−ＤＣコンバータに係る入力電圧と入力インピーダンスとの関係の一例を、変動負荷毎に示す特性図である。
【図５】実施例に係る非接触電力伝送システムにおいて実施される送信電力制御処理を示すフローチャートである。
【図６】実施例の第１変形例に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図７】実施例の第２変形例に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図８】実施例の第３変形例に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の非接触電力受電システム、非接触電力伝送システム、制御方法、コンピュータプログラム及び記録媒体各々に係る実施形態について説明する。
【００１５】
（非接触電力受電システム）
実施形態に係る非接触電力受電システムは、受電アンテナ、整流器、定電圧回路、取得手段及び制御手段を備えて構成されている。
【００１６】
受電アンテナは、電源及び該電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の該送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能に構成されている。
【００１７】
整流器は、受電アンテナと、該受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷（例えばバッテリ等）との間に電気的に接続されている。例えばＤＣ−ＤＣコンバータ、三端子レギュレータ等である定電圧回路は、整流器と負荷との間に電気的に接続されている。
【００１８】
取得手段は、定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する。入力インピーダンスの取得方法としては、例えば定電圧回路に係る入力電流値及び入力電圧値を測定し、該測定された入力電圧値を測定された入力電流値で割ることにより入力インピーダンスを求めればよい。
【００１９】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、取得された入力インピーダンスに基づいて、送電装置の電源に係る出力調整値を算出し、該算出された出力調整値を、送電装置に対して送信する。
【００２０】
本願発明者の研究によれば、整流器の後段に電気的に接続された負荷が変化しても、該負荷の変化に応じて定電圧回路に係る入力電圧値を変化させることにより、定電圧回路に係る入力インピーダンスを一定に保つことができることが判明している（詳細については後述する実施例参照）。
【００２１】
従って、上述の如く、制御手段により算出された出力調整値が送電装置に送信された結果、該送信された出力調整値に応じて電源が制御されれば（即ち、入力インピーダンスに応じたフィードバック制御がされれば）、定電圧回路に係る入力電力値が変化し、入力インピーダンスを一定に保つことができる。
【００２２】
以上の結果、本実施形態に係る非接触電力受電システムによれば、負荷が変化した場合であっても、定電圧出力特性を維持することができる。
【００２３】
実施形態に係る非接触電力受電システムの一態様では、制御手段は、取得された入力インピーダンスに基づいて、入力インピーダンスが所定値に近づくような出力調整値を算出する。
【００２４】
この態様によれば、比較的容易にして、入力インピーダンスを一定に（所定値に）保つことができる。ここで、「所定値」は、電力伝送中における負荷の変化に起因する定電圧回路の出力側の回路抵抗の変動範囲に基づいて、該変動範囲内において定電圧出力特性を維持することが可能な値として設定すればよい。
【００２５】
この態様では、制御手段は、取得された入力インピーダンスと、所定値である入力インピーダンス目標値との差分を算出し、算出された差分が零に近づくような出力調整値を算出してよい。
【００２６】
（非接触電力伝送システム）
実施形態に係る非接触電力伝送システムは、送電装置と、例えばバッテリ等の負荷に電気的に接続された受電装置とを備えて構成されている。
【００２７】
送電装置は、電源と、該電源に電気的に接続された送電アンテナと、該電源を制御する電源制御手段と、を備えて構成されている。
【００２８】
受電装置は、受電アンテナと、整流器と、定電圧回路と、該定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、該取得された入力インピーダンスに基づいて、送電装置の電源に係る出力調整値を算出し、該算出された出力調整値を送電装置に対して送信する制御手段と、を備えて構成されている。
【００２９】
ここで特に、送電装置の電源制御手段は、受電装置から送信された出力調整値に基づいて電源を制御する。
【００３０】
実施形態に係る非接触電力伝送システムによれば、上述した実施形態に係る非接触電力受電システムと同様に、負荷が変化した場合であっても、定電圧出力特性を維持することができる。
【００３１】
尚、実施形態に係る非接触電力伝送システムについても、上述した実施形態に係る非接触電力受電システムの各種態様と同様の各種態様を採ることができる。
【００３２】
（制御方法）
実施形態に係る制御方法は、（ｉ）電源及び該電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の該送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、（ｉｉ）該受電アンテナと、該受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷との間に電気的に接続された整流器と、（ｉｉｉ）該整流器と上記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、を備える非接触電力受電システムにおける制御方法である。
【００３３】
当該制御方法は、定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得工程と、該取得された入力インピーダンスに基づいて、送電装置の電源に係る出力調整値を算出し、該算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御工程と、を備える。
【００３４】
実施形態に係る制御方法によれば、上述した実施形態に係る非接触電力受電システムと同様に、負荷が変化した場合であっても、定電圧出力特性を維持することができる。
【００３５】
尚、実施形態に係る制御方法についても、上述した実施形態に係る非接触電力受電システムの各種態様と同様の各種態様を採ることができる。
【００３６】
（コンピュータプログラム）
実施形態に係るコンピュータプログラムは、（ｉ）電源及び該電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の該送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、（ｉｉ）該受電アンテナと、該受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷との間に電気的に接続された整流器と、（ｉｉｉ）該整流器と上記負荷との間に電気的に接続された定電圧回路と、を備える非接触電力受電システムに搭載されたコンピュータを、定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、該取得された入力インピーダンスに基づいて、送電装置の電源に係る出力調整値を算出し、該算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、として機能させる。
【００３７】
本実施形態のコンピュータプログラムによれば、当該コンピュータプログラムを格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（ＤＶＤ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体から、当該コンピュータプログラムを、非接触電力受電システムに備えられたコンピュータに読み込んで実行させれば、或いは、当該コンピュータプログラムを通信手段を介してダウンロードさせた後に実行させれば、上述した実施形態に係る非接触電力受電システムを比較的容易にして実現できる。これにより、上述した実施形態に係る非接触電力受電システムと同様に、負荷が変化した場合であっても、定電圧出力特性を維持することができる。
【実施例】
【００３８】
本発明の非接触電力伝送システムに係る実施例を図面に基づいて説明する。【００３９】
実施例に係る非接触電力伝送システムの構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施例に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。【００４０】
図１において、非接触電力伝送システム１は、送電装置１００と、受電装置２００とを備えて構成されている。本実施例では、送電装置１００と受電装置２００との間で、磁界共振結合方式による非接触の電力伝送が実施される。【００４１】
送電装置１００は、送電側制御部１１０、無線インターフェイス１２０、送電アンテナ１３０、整合回路１４０及び高周波電源装置１５０を備えて構成されている。尚、図１における“Ｚ０”は、高周波電源装置１５０の特性インピーダンスを示している。【００４２】
受電装置２００は、受電側制御部２１０、無線インターフェイス２２０、受電アンテナ２３０、整合回路２４０、整流器２５０、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０及び電圧・電流監視部２７０を備えて構成されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０は、例えばバッテリ等である充電状態に応じて負荷が変動する変動負荷３００に電気的に接続されている。【００４３】
ここで、磁界共振結合方式を用いる非接触電力伝送システム１では、受電装置２００の受電アンテナ２３０の後段に電気的に接続されている負荷の値（“変動負荷３００”との混同を避けるために、以降適宜“回路負荷”と称する）によって電力の伝送効率が変化するという特性がある。【００４４】
伝送効率特性について、図２を参照して具体的に説明する。図２は、伝送効率特性の一例を示す特性図である。図２に示す特性は、送電アンテナ１３０及び受電アンテナ２３０各々に係るＱ値が７００、損失抵抗ｒが１．０Ωであり、送電アンテナ１３０及び受電アンテナ２３０間の結合係数ｋが０．０４２３である場合の特性である。【００４５】
図２からわかるように、伝送効率が最大となる回路負荷（図２横軸参照）が存在する。この伝送効率が最大となる回路負荷は「最適負荷」と呼ばれる。最適負荷は、使用されるアンテナ（即ち、送電アンテナ及び受電アンテナ）に係るＱ値及び損失抵抗ｒ、並びに結合係数ｋに応じて変化する。言い換えれば、アンテナに係るＱ値及び損失抵抗ｒ、並びに結合係数ｋがわかれば、最適負荷を予め求めることができる。従って、比較的高効率で電力伝送を行うために、回路負荷を最適負荷とすることが図られる。【００４６】
また、磁界共振結合方式を用いる場合、当該非接触電力伝送システム１のように、整合回路を送電装置１００及び受電装置２００の各々に設けて（或いは、送電装置及び受電装置の一方に設けて）、インピーダンス変換又はインピーダンス整合が行われることが多い。【００４７】
ところで、変動負荷３００として受電装置２００に電気的に接続される電子回路（例えば、電源電圧１２Ｖ又は５Ｖ等で動作する各種処理回路）は、所定電圧の電力が供給されることで安定して動作する。このため、当該非接触電力伝送システム１には、定電圧出力機能が要求される。そこで、受電装置２００には、定電圧出力機能を有するＤＣ−ＤＣコンバータ２６０が設けられている。【００４８】
尚、定電圧出力機能を有する回路として、ＤＣ−ＤＣコンバータ以外に、例えば三端子レギュレータ等が知られているが、消費電力の観点からＤＣ−ＤＣコンバータが用いられることが多い。【００４９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０の出力側（即ち、変動負荷３００が電気的に接続されている側）の電圧は、変動負荷３００の値が変わったとしても一定電圧であることが保証されている。【００５０】
他方で、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０の入力側（即ち、整流器２５０が電気的に接続されている側）の電圧及び電流の少なくとも一方は、変動負荷３００の値の変化に起因して変化する。この結果、変動負荷３００の値の変化に起因して整流器２５０後段の負荷が変化することとなり、上述した最適負荷での（即ち、最高効率での）電力伝送が行えなくなる。【００５１】
また、当該送電装置１００のように、高周波電源装置１５０と送電アンテナ１３０との間に整合回路１４０を設け、インピーダンス整合をとった上で電力伝送が行われる場合、受電側の負荷の値が変化すると、送電アンテナ１３０に係る入力インピーダンスも変化してしまう。すると、高周波電源装置１５０と送電アンテナ１３０とがインピーダンス不整合状態となり電力損失（即ち、反射損）が生じる。【００５２】
このインピーダンス不整合状態を解消するために、例えば整合回路１４０に係る回路定数を変えることが考えられる。しかしながら、整合回路１４０として、可変インダクタ及び可変キャパシタを有する可変インピーダンス整合回路を用いなければならず、装置が大型化したり、制御が複雑化したりするなどの技術的問題点がある。【００５３】
上記技術的問題点に対して、例えば特許文献１に記載の技術では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０に係る入力インピーダンスが一定となるように、該ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０のデューティが制御される。この結果、変動負荷３００の値が変化したとしても、整流器２５０後段の負荷が一定となり、送電装置１００にインピーダンス不整合状態が生じることを防止することができる。【００５４】
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０のデューティを変えることにより生じる技術的問題について、図３を参照して説明する。図３は、降圧チョッパを用いたＤＣ−ＤＣコンバータを示す回路図である。【００５５】
図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータ２６０の動作は、内部損失が無いと仮定すれば、下記の３つの式により記述される。尚、“Ｄ”は、“Ｏｎ  Ｄｕｔｙ”を意味する。また、“ＲＬ”は、変動負荷３００の値である。【００５６】
【数１】
2015029221.tif 000003
【００５７】
【数２】
2015029221.tif 000004
【００５８】
【数３】
2015029221.tif 000005
【００５９】
上記「数１」及び「数２」より、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０に係る入力電流Ｉｉｎと出力電流Ｉｏｕｔとの関係が下記式のように求まる。【００６０】
【数４】
2015029221.tif 000006
【００６１】
上記「数１」乃至「数４」より、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０に係る入力インピーダンスＺｉｎ（＝Ｖｉｎ／Ｉｉｎ）は、下記式のようになる。【００６２】
【数５】
2015029221.tif 000007
【００６３】
上記「数５」から明らかなように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０のデューティ（即ち、“Ｄ”）を変化させることにより、該ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０に係る入力インピーダンスＺｉｎを変化させることができる（上述した特許文献１に記載の技術は、この特性を用いている）。【００６４】
しかしながら、上記「数１」から明らかなように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０に係る入力電圧Ｖｉｎが一定である場合、デューティが変化すると、出力電圧Ｖｏｕｔが変化してしまう。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０の定電圧出力機能が失われてしまう。【００６５】
そこで、出力電圧Ｖｏｕｔを定数Ｋｖｏとして（即ち、Ｖｏｕｔ＝Ｋｖｏ）、上記「数１」及び「数３」に適用すると、下記式のようになる。【００６６】
【数６】
2015029221.tif 000008
【００６７】
【数７】
2015029221.tif 000009
【００６８】
上記「数６」及び「数７」を用いて、「数５」からデューティ項が消去されるように、入力インピーダンスＺｉｎに係る式を整理すると、下記式のようになる。【００６９】
【数８】
2015029221.tif 000010
【００７０】
この式から明らかなように、入力電圧Ｖｉｎを変化させることにより、デューティにかかわらず入力インピーダンスＺｉｎを変化することができる。【００７１】
そこで、当該非接触電力伝送システム１では、先ず、受電側制御部２１０において、電圧・電流監視部２７０により測定された入力電圧Ｖｉｎ及び入力電流Ｉｉｎに基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０に係る入力インピーダンスＺｉｎの推定抵抗値Ｒｉｎが算出される（図１の符号２１１参照）。【００７２】
次に、受電側制御部２１０の制御コントローラ演算部２１３により、算出された推定抵抗値Ｒｉｎと、入力インピーダンスＺｉｎの目標抵抗値Ｒｒｅｆ（図１の符号２１２参照）とに基づいて、高周波電源装置１５０に係る出力調整値が演算される。具体的には例えば、制御コントローラ演算部２１３は、算出された推定抵抗値Ｒｉｎと目標抵抗値Ｒｒｅｆとの差分を求め、該求められた差分が零に近づくような出力調整値を演算する。【００７３】
ここで、目標抵抗値Ｒｒｅｆについて、図４を参照して説明を加える。図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータに係る入力電圧と入力インピーダンスとの関係の一例を、変動負荷毎に示す特性図である。【００７４】
図４に示すように、変動負荷３００の変動範囲（ここでは、３０Ω〜８０Ω）において、一定に保つことが可能なＤＣ−ＤＣコンバータ２６０の入力インピーダンスＺｉｎは、例えば５０Ωである。このように、変動負荷３００の変動範囲において一定に保つことが可能な入力インピーダンスＺｉｎを、上記目標抵抗値Ｒｒｅｆとすればよい。【００７５】
制御コントローラ演算部２１３により演算された出力調整値は、無線インターフェイス２２０を介して送電装置１００に送信される。送電装置１００の送信側制御部１１０は、該送信された出力調整値に基づいて、高周波電源装置１５０を制御する。この結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０に係る入力電圧Ｖｉｎが、入力インピーダンスＺｉｎが目標値に近づくように変化する。【００７６】
以上のように構成された非接触電力伝送システム１において実施される送信電力制御処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。【００７７】
図５において、先ず、受電装置２００の電圧・電流監視部２７０は、受電装置２００の整流器２５０の出力側（言い換えれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０の入力側）の電圧Ｖｉｎ及び電流Ｉｉｎを測定する（ステップＳ１０１）。【００７８】
次に、受電装置２００の受電側制御部２１０は、測定された電圧Ｖｉｎ及び電流Ｉｉｎに基づいて推定抵抗値Ｒｉｎを算出する（ステップＳ１０２）。続いて、受電側制御部２１０は、算出された推定抵抗値Ｒｉｎと目標抵抗値Ｒｒｅｆとの差分ｅを算出する（ステップＳ１０３）。【００７９】
次に、受電側制御部２１０は、差分ｅが零に近づくように高周波電源装置１５０に係る出力調整値を算出する（ステップＳ１０４）。該算出された出力調整値は、無線インターフェイス２２０及び１２０を介して、送電装置１００の送電側制御部１１０に送信される。【００８０】
送電側制御部１１０は、送信された出力調整値に基づいて、高周波電源装置１５０を制御する（ステップＳ１０５）。【００８１】
実施例に係る非接触電力伝送システム１では、上述の如く、高周波電源装置１５０の出力（即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０に係る入力電圧Ｖｉｎ）が変更されることにより、変動負荷３００の値が変動しても、受電装置２００の整流器２５０の出力端での負荷が一定又はほぼ一定となる。従って、変動負荷３００の値が変動したとしても、整合回路の定数を変化することなく、送電アンテナ１３０及び受電アンテナ２３０に係る最適負荷の条件を満たして、最大効率で電力伝送を行うことができる。【００８２】
特に、整合回路として可変インピーダンス整合回路を用いる必要が無いので、非接触電力伝送システム１を構成する送電装置１００及び受電装置２００の小型化や軽量化を図ることができ、実用上非常に有利である。【００８３】
実施例に係る「送電側制御部１１０」、「受電装置２００」及び「ＤＣ−ＤＣコンバータ２６０」は、夫々、本発明に係る「電源制御手段」、「非接触電力受電システム」及び「定電圧回路」の一例である。実施例に係る「受電側制御手段２１０」は、本発明に係る「取得手段」及び「制御手段」の一例である。【００８４】
＜第１変形例＞
実施例に係る非接触電力伝送システム１の第１変形例について、図６を参照して説明する。図６は、実施例の第１変形例に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。【００８５】
図６において、非接触電力伝送システム１は、送電装置１００ａと受電装置２００とを備えて構成されている。ここで特に、送電装置１００ａは、無視できるほど小さい出力インピーダンスＺ０を有する高周波電源装置１５１を備えている。【００８６】
この場合、高周波電源装置１５０と送電アンテナ１３０との間にインピーダンス整合回路を設ける必要はない。従って、図６に示すように、送電装置１００ａの構成を、インピーダンス整合回路を備えない構成とすることができる。【００８７】
＜第２変形例＞
実施例に係る非接触電力伝送システム１の第２変形例について、図７を参照して説明する。図７は、実施例の第２変形例に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。【００８８】
図７において、非接触電力伝送システム１は、送電装置１００と受電装置１００ａとを備えて構成されている。【００８９】
受電アンテナ２３０に係る最適負荷と、整流器２５０に係る入力インピーダンスとのインピーダンス整合を行う必要が無い場合、図７に示すように、受電装置２００ａの構成を、インピーダンス整合回路を備えない構成とすることができる。【００９０】
＜第３変形例＞
実施例に係る非接触電力伝送システム１の第３変形例について、図８を参照して説明する。図８は、実施例の第３変形例に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。【００９１】
図８において、非接触電力伝送システム１は、送電装置１００ａと受電装置２００ａとを備えて構成されている。【００９２】
送電装置１００ａが、無視できるほど小さい出力インピーダンスＺ０を有する高周波電源装置１５１を備え、且つ、受電アンテナ２３０に係る最適負荷と、整流器２５０に係る入力インピーダンスとのインピーダンス整合を行う必要が無い場合、図８に示すように、送電装置１００ａ及び受電装置２００ａのいずれも、整合回路を備えない構成とすることができる。【００９３】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う非接触電力受電システム、制御方法、コンピュータプログラム及び非接触電力伝送システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９４】
１…非接触電力送電システム、１００、１００ａ…送電装置、１１０…送電側制御部、１２０、２２０…無線インターフェイス、１３０…送電アンテナ、１４０、２４０…整合回路、１５０、１５１…高周波電源装置、２００、２００ａ…受電装置、２１０…受電側制御部、２３０…受電アンテナ、２５０…整流器、２６０…ＤＣ−ＤＣコンバータ、２７０…電圧・電流監視部、３００…変動負荷
【図１】
2015029221.tif 000011
【図２】
2015029221.tif 000012
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年2月5日(2016.2.5)
【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】
電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置から出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、
前記受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷と、
前記負荷の前段に設けられた定電圧回路と、
前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、
前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源の出力を調整させるための出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、
を備えることを特徴とする非接触電力受電システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記入力インピーダンスが所定値に近づくような前記出力調整値を算出することを特徴とする請求項１に記載の非接触電力受電システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記取得された入力インピーダンスと、前記所定値である入力インピーダンス目標値との差分を算出し、前記算出された差分が零に近づくような前記出力調整値を算出することを特徴とする請求項２に記載の非接触電力受電システム。
【請求項４】
前記定電圧回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の非接触電力受電システム。
【請求項５】
送電装置と、負荷に電気的に接続された受電装置とを備える非接触電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
電源と、
前記電源に電気的に接続された送電アンテナと、
前記電源を制御する電源制御手段と、
を有し、
前記受電装置は、
前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、
前記負荷の前段に設けられ、前記負荷に電気的に接続された定電圧回路と、
前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、
前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源の出力を調整させるための出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、
を有し、
前記電源制御手段は、前記送信された出力調整値に基づいて前記電源を制御する
ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項６】
電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、前記受電アンテナにより電力が供給される負荷の前段に設けられた定電圧回路と、を備える非接触電力受電システムにおける制御方法であって、
前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得工程と、
前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源の出力を調整させるための出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御工程と、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項７】
電源に電気的に接続された送電アンテナを備える送電装置の前記送電アンテナから出力された電力を非接触で受電可能な受電アンテナと、前記受電アンテナにより受電された電力が供給される負荷の前段に設けられた定電圧回路と、を備える非接触電力受電システムに搭載されたコンピュータを、
前記定電圧回路に係る入力インピーダンスを取得する取得手段と、
前記取得された入力インピーダンスに基づいて、前記電源の出力を調整させるための出力調整値を算出し、前記算出された出力調整値を前記送電装置に対して送信する制御手段と、
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のコンピュータプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
【国際調査報告】
2015029221.tif 000019
2015029221.tif 000020