(57)【要約】  電力供給バランスを改善できる受電器と電力伝送システムを提供する。  受電器は、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって一次側共振コイルから電力を受電する第１の二次側共振コイルと、第１の二次側共振コイルの共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、整流回路と、平滑回路と、一対の出力端子と、キャパシタに並列に接続され、又は、第１の二次側共振コイルの第１端子及び第２端子のいずれか一方と整流回路との間に直列に接続される、スイッチと、第１の二次側共振コイルの第１の受電効率、一対の出力端子に接続される第１負荷の第１定格出力、他の受電器の第２の二次側共振コイルの第２の受電効率、及び、他の受電器から電力が供給される第２負荷の第２定格出力に基づいて設定される第１デューティ比と、磁界共鳴の周波数以下の第１周波数とで決定される第１ＰＷＭ駆動パターンでスイッチを駆動する駆動制御部とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振コイル部と、前記共振コイル部の両端にそれぞれ設けられる第１端子及び第２端子とを有し、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する第１の二次側共振コイルと、
前記第１の二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記第１端子及び前記第２端子に接続され、前記第１の二次側共振コイルから入力される交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力側に接続される平滑回路と、
前記平滑回路の出力側に接続される一対の出力端子と、
前記キャパシタに並列に接続され、又は、前記第１の二次側共振コイルの前記第１端子及び前記第２端子のいずれか一方と前記整流回路との間に直列に接続される、スイッチと、
前記第１の二次側共振コイルの第１の受電効率、前記一対の出力端子に接続される第１負荷の第１定格出力、前記一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する他の受電器の第２の二次側共振コイルの第２の受電効率、及び、前記他の受電器から電力が供給される第２負荷の第２定格出力に基づいて設定される第１デューティ比と、前記磁界共鳴の周波数以下の第１周波数とで決定される第１ＰＷＭ駆動パターンで前記スイッチを駆動する駆動制御部と
を含む、受電器。
【請求項２】
前記第１デューティ比は、前記第１定格出力を前記第１の受電効率で除算して得る第１の値が、前記第２定格出力を前記第２の受電効率で除算して得る第２の値よりも小さい場合に、前記第１デューティ比の第１初期値よりも小さい所定のデューティ比に設定され、
前記所定のデューティ比は、前記第１デューティ比が前記第１初期値である場合よりも、前記第１負荷及び前記第２負荷が受電する電力のバランスが改善されるデューティ比である、請求項１記載の受電器。
【請求項３】
前記第１デューティ比は、前記第１定格出力を前記第１の受電効率で除算して得る第１の値が、前記第２定格出力を前記第２の受電効率で除算して得る第２の値よりも大きい場合には、前記第１初期値に設定される、請求項１又は２記載の受電器。
【請求項４】
前記第１初期値は、１００％である、請求項３記載の受電器。
【請求項５】
前記第１の受電効率は、前記他の受電器の非動作状態において、前記一次側共振コイルが送電する電力と、前記第１の二次側共振コイルが前記一次側共振コイルから受電する電力とに基づいて求められ、
前記第２の受電効率は、前記受電器の非動作状態において、前記一次側共振コイルが送電する電力と、前記第２の二次側共振コイルが前記一次側共振コイルから受電する電力とに基づいて求められる、請求項１乃至４のいずれか一項記載の受電器。
【請求項６】
前記一対の出力端子に前記第１負荷と並列に接続されるダミー負荷であって、前記第１負荷のインピーダンス特性に等しいインピーダンス特性を有するダミー負荷と、
前記一対の出力端子の接続先を前記第１負荷と前記ダミー負荷とで選択的に切り替える選択スイッチと
をさらに含み、
前記第１の受電効率は、前記他の受電器の非動作状態において、前記選択スイッチに前記一対の出力端子と前記ダミー負荷とを接続させた状態で、前記一次側共振コイルが送電する電力と、前記第１の二次側共振コイルが前記一次側共振コイルから受電する電力とに基づいて求められる、請求項５記載の受電器。
【請求項７】
第１受電器と、
第２受電器と、
一次側共振コイルを有する送電器と
を含む、電力伝送システムであって、
前記第１受電器は、
共振コイル部と、前記共振コイル部の両端にそれぞれ設けられる第１端子及び第２端子とを有し、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する第１の二次側共振コイルと、
前記第１の二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記第１端子及び前記第２端子に接続され、前記第１の二次側共振コイルから入力される交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力側に接続される平滑回路と、
前記平滑回路の出力側に接続される一対の出力端子と、
前記キャパシタに並列に接続され、又は、前記第１の二次側共振コイルの前記第１端子及び前記第２端子のいずれか一方と前記整流回路との間に直列に接続される、スイッチと、
前記第１の二次側共振コイルの第１の受電効率、前記一対の出力端子に接続される第１負荷の第１定格出力、前記一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する前記第２受電器の第２の二次側共振コイルの第２の受電効率、及び、前記第２受電器から電力が供給される第２負荷の第２定格出力に基づいて設定される第１デューティ比と、前記磁界共鳴の周波数以下の第１周波数とで決定される第１ＰＷＭ駆動パターンで前記スイッチを駆動する駆動制御部と
を有する、電力伝送システム。
【請求項８】
前記第２受電器は、前記第１受電器と同一の回路構成を有する、請求項７記載の電力伝送システム。
【請求項９】
前記第２受電器では、前記第２の受電効率、前記第２定格出力、前記第１の受電効率、及び、前記第１定格出力に基づいて設定される第２デューティ比と、前記磁界共鳴の周波数以下の第２周波数とで決定される第２ＰＷＭ駆動パターンでスイッチが駆動され、
前記第２デューティ比は、前記第２定格出力を前記第２の受電効率で除算して得る第２の値が、前記第１定格出力を前記第１の受電効率で除算して得る第１の値よりも小さい場合に、前記第２デューティ比の第２初期値よりも小さい所定のデューティ比に設定され、
前記所定のデューティ比は、前記第２デューティ比が前記第２初期値である場合よりも、前記第１負荷及び前記第２負荷が受電する電力のバランスが改善されるデューティ比である、請求項８記載の電力伝送システム。
【請求項１０】
前記第２デューティ比は、前記第２定格出力を前記第２の受電効率で除算して得る第２の値が、前記第１定格出力を前記第１の受電効率で除算して得る第１の値よりも大きい場合には、前記第２初期値に設定される、請求項８又は９記載の電力伝送システム。
【請求項１１】
前記第２初期値は、１００％である、請求項１０記載の電力伝送システム。
【請求項１２】
前記第１受電器、前記第２受電器、及び前記送電器は、それぞれ、第１通信部、第２通信部、及び第３通信部を有し、
前記送電器の前記第３通信部は、前記第１受電器の前記第１通信部から前記第１の受電効率及び前記第１定格出力を表す第１データを受信するとともに、前記第２受電器の前記第２通信部から前記第２の受電効率及び前記第２定格出力を表す第２データを受信し、
前記送電器は、前記第３通信部が受信する第１データが表す第１の受電効率及び前記第１定格出力に基づいて前記第１の値を演算するとともに、前記第３通信部が受信する第２データが表す第２の受電効率及び前記第２定格出力に基づいて前記第２の値を演算し、
前記送電器の前記第３通信部は、前記第１受電器の前記第１通信部に前記第１の値を表すデータを送信するとともに、前記第２受電器の前記第２通信部に前記第２の値を表すデータを送信する、請求項９乃至１１のいずれか一項記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電器、及び、電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、給電元の共鳴素子から共鳴により非接触で交流電力の供給を受ける共鳴素子と、前記共鳴素子から電磁誘導により交流電力の供給を受ける励振素子と、前記励振素子からの交流電力から直流電力を生成して出力する整流回路と、前記整流回路への交流電力の供給／非供給を切り替える切替回路とを備える非接触受電装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０１９２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の非接触受電装置（受電器）は、受電器に送電される電力を共鳴素子が受電する際の受電効率を考慮していない。受電効率は、送電器に対する受電器の位置又は姿勢等によって変化するため、特に受電器が複数ある場合に、受電効率を考慮せずに電力を伝送すると、複数の受電器にバランスよく電力を供給できなくなるおそれがある。【０００５】
そこで、電力の供給バランスを改善できる受電器、及び、電力伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施の形態の受電器は、共振コイル部と、前記共振コイル部の両端にそれぞれ設けられる第１端子及び第２端子とを有し、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する第１の二次側共振コイルと、前記第１の二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、前記第１端子及び前記第２端子に接続され、前記第１の二次側共振コイルから入力される交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力側に接続される平滑回路と、前記平滑回路の出力側に接続される一対の出力端子と、前記キャパシタに並列に接続され、又は、前記第１の二次側共振コイルの前記第１端子及び前記第２端子のいずれか一方と前記整流回路との間に直列に接続される、スイッチと、前記第１の二次側共振コイルの第１の受電効率、前記一対の出力端子に接続される第１負荷の第１定格出力、前記一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する他の受電器の第２の二次側共振コイルの第２の受電効率、及び、前記他の受電器から電力が供給される第２負荷の第２定格出力に基づいて設定される第１デューティ比と、前記磁界共鳴の周波数以下の第１周波数とで決定される第１ＰＷＭ駆動パターンで前記スイッチを駆動する駆動制御部とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
電力の供給バランスを改善できる受電器、及び、電力伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電力伝送システム５０を示す図である。
【図２】送電器１０から電子機器４０Ａ、４０Ｂに磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
【図３】送電器１０から電子機器４０Ｂ１、４０Ｂ２に磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
【図４】実施の形態１の受電器１００と送電装置８０を示す図である。
【図５】デューティ比に対する受電効率の特性を示すシミュレーション結果を示す図である。
【図６】実施の形態１の電力伝送システム５００を用いた送電装置８０と電子機器２００Ａ及び２００Ｂを示す図である。
【図７】ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電電力量との関係を示す図である。
【図８】受電器１００におけるＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と受電電力との関係を示す図である。
【図９】送電器１０と受電器１００Ａ及び１００Ｂとがデューティ比を設定するために実行する処理を示すタスク図である。
【図１０】送電装置８０と電子機器２００Ａ及び２００Ｂの等価回路を示す図である。
【図１１】相互インダクタンスＭＴＡと相互インダクタンスＭＴＢとの関係に対して、デューティ比を関連付けたテーブルデータを示す図である。
【図１２】相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢと、受電効率とを関連付けたテーブルデータである。
【図１３】実施の形態１の送電器１０が受電器１００Ａ又は１００Ｂのデューティ比を設定する方法を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態２の受電器１０１と送電装置８０を示す図である。
【図１５】実施の形態２の受電器１０１Ａ、１０１Ｂと送電器１０とがデューティ比を設定するために実行する処理を示すタスク図である。
【図１６】実施の形態２の受電器１０１Ａ、１０１Ｂと送電器１０とがデューティ比を設定するために実行する処理を示すタスク図である。
【図１７】実施の形態２の受電器１０１Ａ、１０１Ｂと送電器１０とがデューティ比を設定するために実行する処理を示すタスク図である。
【図１８】実施の形態３における送電器１０とＮ個の受電器１０１−１、１０１−２、・・・、１０１−Ｎとを示す図である。
【図１９】実施の形態３によるデューティ比と送電出力Ｐの決定処理を示すフローチャートである。
【図２０】実施の形態３で用いるテーブル形式のデータを示す図である。
【図２１】実施の形態４の受電器１０２と送電装置８０を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の受電器、及び、電力伝送システムを適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態１＞
本発明の受電器、及び、電力伝送システムを適用した実施の形態１について説明する前に、図１乃至図３を用いて、実施の形態１の受電器、及び、電力伝送システムの前提技術について説明する。
【００１１】
図１は、電力伝送システム５０を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、電力伝送システム５０は、交流電源１、一次側(送電側)の送電器１０、及び二次側(受電側)の受電器２０を含む。電力伝送システム５０は、送電器１０及び受電器２０を複数含んでもよい。
【００１３】
送電器１０は、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２を有する。受電器２０は、二次側共振コイル２１と二次側コイル２２を有する。二次側コイル２２には負荷装置３０が接続される。
【００１４】
図１に示すように、送電器１０及び受電器２０は、一次側共振コイル(ＬＣ共振器)１２と受電共振コイル(ＬＣ共振器)２１の間の磁界共鳴(磁界共振)により、送電器１０から受電器２０へエネルギー(電力)の伝送を行う。ここで、一次側共振コイル１２から二次側共振コイル２１への電力伝送は、磁界共鳴だけでなく電界共鳴(電界共振)等も可能であるが、以下の説明では、主として磁界共鳴を例として説明する。
【００１５】
また、実施の形態１では、一例として、交流電源１が出力する交流電圧の周波数が６．７８ＭＨｚであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル２１の共振周波数が６．７８ＭＨｚである場合について説明する。
【００１６】
なお、一次側コイル１１から一次側共振コイル１２への電力伝送は電磁誘導を利用して行われ、また、二次側共振コイル２１から二次側コイル２２への電力伝送も電磁誘導を利用して行われる。
【００１７】
また、図１には、電力伝送システム５０が二次側コイル２２を含む形態を示すが、電力伝送システム５０は二次側コイル２２を含まなくてもよく、この場合には、二次側共振コイル２１に負荷装置３０を直接的に接続すればよい。
【００１８】
図２は、送電器１０から電子機器４０Ａ、４０Ｂに磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
【００１９】
電子機器４０Ａ及び４０Ｂは、それぞれ、タブレットコンピュータ及びスマートフォンであり、それぞれ、受電器２０Ａ、２０Ｂを内蔵している。受電器２０Ａ及び２０Ｂは、図１に示す受電器２０（図１参照）から二次側コイル２２を取り除いた構成を有する。すなわち、受電器２０Ａ及び２０Ｂは、二次側共振コイル２１を有する。なお、図２では送電器１０を簡略化して示すが、送電器１０は交流電源１（図１参照）に接続されている。
【００２０】
図２では、電子機器４０Ａ、４０Ｂは、送電器１０から互いに等しい距離の位置に配置されており、それぞれが内蔵する受電器２０Ａ及び２０Ｂが磁界共鳴によって送電器１０から非接触の状態で同時に電力を受電している。
【００２１】
ここで一例として、図２に示す状態において、電子機器４０Ａに内蔵される受電器２０Ａの受電効率が４０％、電子機器４０Ｂに内蔵される受電器２０Ｂの受電効率が４０％であることとする。
【００２２】
受電器２０Ａ及び２０Ｂの受電効率は、交流電源１に接続される一次側コイル１１から伝送される電力に対する、受電器２０Ａ及び２０Ｂの二次側コイル２２が受電する電力の比率で表される。なお、送電器１０が一次側コイル１１を含まずに交流電源１に一次側共振コイル１２が直接的に接続されている場合は、一次側コイル１１から伝送される電力の代わりに、一次側共振コイル１２から伝送される電力を用いて受電電力を求めればよい。また、受電器２０Ａ及び２０Ｂが二次側コイル２２を含まない場合は、二次側コイル２２が受電する電力の代わりに二次側共振コイル２１が受電する電力を用いて受電電力を求めればよい。
【００２３】
受電器２０Ａ及び２０Ｂの受電効率は、送電器１０と受電器２０Ａ及び２０Ｂのコイル仕様や各々との間の距離・姿勢によって決まる。図２では、受電器２０Ａ及び２０Ｂの構成は同一であり、送電器１０から互いに等しい距離・姿勢の位置に配置されているため、受電器２０Ａ及び２０Ｂの受電効率は互いに等しく、一例として、４０％である。
【００２４】
また、電子機器４０Ａの定格出力は１０Ｗ、電子機器４０Ｂの定格出力は５Ｗであることとする。
【００２５】
このような場合には、送電器１０の一次側共振コイル１２（図１参照）から伝送される電力は、１８．７５Ｗになる。１８．７５Ｗは、（１０Ｗ＋５Ｗ）／（４０％＋４０％）で求まる。
【００２６】
ところで、送電器１０から１８．７５Ｗの電力を電子機器４０Ａ及び４０Ｂに向けて伝送すると、受電器２０Ａ及び２０Ｂは、合計で１５Ｗの電力を受信することになり、受電器２０Ａ及び２０Ｂは、均等に電力を受電するため、それぞれが７．５Ｗの電力を受電することになる。
【００２７】
この結果、電子機器４０Ａは、電力が２．５Ｗ不足し、電子機器４０Ｂは、電力が２．５Ｗ余ることになる。
【００２８】
すなわち、送電器１０から１８．７５Ｗの電力を電子機器４０Ａ及び４０Ｂに伝送しても、電子機器４０Ａ及び４０Ｂがバランスよく受電することはできない。換言すれば、電子機器４０Ａ及び４０Ｂが同時に受電する際における電力の供給バランスがよくない。
【００２９】
図３は、送電器１０から電子機器４０Ｂ１、４０Ｂ２に磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
【００３０】
電子機器４０Ｂ１、４０Ｂ２は、同じタイプのスマートフォンであり、それぞれ、受電器２０Ｂ１、２０Ｂ２を内蔵している。受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２は、図２に示す受電器２０Ｂと等しい。すなわち、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２は、二次側共振コイル２１を有する。なお、図３では送電器１０を簡略化して示すが、送電器１０は交流電源１（図１参照）に接続されている。
【００３１】
図３では、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）は等しいが、電子機器４０Ｂ１は、電子機器４０Ｂ２よりも送電器１０から遠い位置に配置されている。電子機器４０Ｂ１、４０Ｂ２がそれぞれ内蔵する受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２は、磁界共鳴によって送電器１０から非接触の状態で電力を同時に受電している。
【００３２】
ここで一例として、図３に示す状態において、電子機器４０Ｂ１に内蔵される受電器２０Ｂ１の受電効率が３５％、電子機器４０Ｂ２に内蔵される受電器２０Ｂ２の受電効率が４５％であることとする。
【００３３】
ここでは、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）は等しいため、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の受電効率は、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の各々と送電器１０との間の距離によって決まる。このため、図３では、受電器２０Ｂ１の受電効率は、受電器２０Ｂ２の受電効率よりも低い。なお、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の定格出力は、ともに５Ｗである。
【００３４】
このような場合には、送電器１０の一次側共振コイル１２（図１参照）から伝送される電力は、１２．５Ｗになる。１２．５Ｗは、（５Ｗ＋５Ｗ）／（３５％＋４５％）で求まる。
【００３５】
ところで、送電器１０から１２．５Ｗの電力を電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２に向けて伝送すると、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２は、合計で１０Ｗの電力を受信することになる。また、図３では、受電器２０Ｂ１の受電効率が３５％であり、受電器２０Ｂ２の受電効率が４５％であるため、受電器２０Ｂ１は、約４．４Ｗの電力を受電し、受電器２０Ｂ２は、約５．６Ｗの電力を受電することになる。
【００３６】
この結果、電子機器４０Ｂ１は、電力が約０．６Ｗ不足し、電子機器４０Ｂ２は、電力が０．６Ｗ余ることになる。
【００３７】
すなわち、送電器１０から１２．５Ｗの電力を電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２に伝送しても、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２がバランスよく受電することはできない。換言すれば、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２が同時に受電する際における電力の供給バランスがよくない（改善の余地がある）。
【００３８】
なお、ここでは、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）が等しく、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０からの距離が異なる場合の電力の供給バランスについて説明した。
【００３９】
しかしながら、受電効率は、送電器１０と受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２との間の距離と角度（姿勢）によって決まるため、図３に示す位置関係において電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の角度（姿勢）が異なれば、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の受電効率は、上述した３５％及び４５％とは異なる値になる。
【００４０】
また、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０からの距離が等しくでも、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）が異なれば、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の受電効率は互いに異なる値になる。
【００４１】
以上、図２に示すように、定格出力が互いに異なる電子機器４０Ａ、４０Ｂに、送電器１０から磁界共鳴によって電力を同時に伝送する際には、電子機器４０Ａ及び４０Ｂがバランスよく受電することは困難である。
【００４２】
また、図３に示すように、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の定格出力が互いに等しくても、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２の送電器１０に対する角度（姿勢）が異なれば、受電器２０Ｂ１及び２０Ｂ２の受電効率は互いに異なるため、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２がバランスよく受電することは困難である。
【００４３】
また、図２及び図３では、電子機器４０Ａ及び４０Ｂと、電子機器４０Ｂ１及び４０Ｂ２とがそれぞれ同時に受電する場合について説明したが、電子機器４０Ａと４０Ｂ、又は、電子機器４０Ｂ１と４０Ｂ２のような複数の電子機器が時分割的に別々に受電することも考えられる。
【００４４】
しかしながら、複数の電子機器が時分割的に別々に受電する場合には、それぞれの電子機器が受電している間は、他の電子機器は受電できないため、すべての電子機器の受電が完了するのに時間がかかるという問題が生じる。
【００４５】
次に、図４乃至図６を用いて、実施の形態１の受電器、及び、電力伝送システムについて説明する。
【００４６】
図４は、実施の形態１の受電器１００と送電装置８０を示す図である。送電装置８０は、交流電源１と送電器１０を含む。交流電源１と送電器１０は、図１に示すものと同様であるが、図４では、より具体的な構成を示す。
【００４７】
送電装置８０は、交流電源１と送電器１０を含む。
【００４８】
送電器１０は、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４、制御部１５を有する。
【００４９】
受電器１００は、二次側共振コイル１１０、キャパシタ１１５、整流回路１２０、スイッチ１３０、平滑キャパシタ１４０、制御部１５０、電圧計１５５、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂ、及びアンテナ１７０を含む。出力端子１６０Ａ、１６０Ｂには、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０が接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０の出力側にはバッテリ２２０が接続されている。
【００５０】
まず、送電器１０について説明する。図４に示すように、一次側コイル１１は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路１３を介して交流電源１に接続されている。一次側コイル１１は、一次側共振コイル１２と非接触で近接して配置されており、一次側共振コイル１２と電磁界結合される。一次側コイル１１は、自己の中心軸が一次側共振コイル１２の中心軸と一致するように配設される。中心軸を一致させるのは、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２の周囲に発生することを抑制するためである。
【００５１】
一次側コイル１１は、交流電源１から整合回路１３を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導（相互誘導）により電力を一次側共振コイル１２に送電する。
【００５２】
図４に示すように、一次側共振コイル１２は、一次側コイル１１と非接触で近接して配置されて一次側コイル１１と電磁界結合されている。また、一次側共振コイル１２は、所定の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、二次側共振コイル１１０の共振周波数と等しくなるように設定されている。一次側共振コイル１２の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタ１４が直列に接続される。
【００５３】
一次側共振コイル１２の共振周波数は、交流電源１が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量によって決まる。このため、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量は、一次側共振コイル１２の共振周波数が、交流電源１から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
【００５４】
整合回路１３は、一次側コイル１１と交流電源１とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタＬとキャパシタＣを含む。
【００５５】
交流電源１は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源１は、例えば、数百kHzから数十ＭＨｚ程度の高周波の交流電力を出力する。
【００５６】
キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の両端の間に、直列に挿入される可変容量型のキャパシタである。キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の共振周波数を調整するために設けられており、静電容量は制御部１５によって設定される。
【００５７】
制御部１５は、交流電源１の出力電圧及び出力周波数の制御、キャパシタ１４の静電容量の制御等を行う。
【００５８】
以上のような送電装置８０は、交流電源１から一次側コイル１１に供給される交流電力を磁気誘導により一次側共振コイル１２に送電し、一次側共振コイル１２から磁界共鳴により電力を受電器１００の二次側共振コイル１１０に送電する。
【００５９】
次に、受電器１００に含まれる二次側共振コイル１１０について説明する。ここでは、一例として、共振周波数が６．７８ＭＨｚである形態について説明する。
【００６０】
二次側共振コイル１１０は、一次側共振コイル１２と同一の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。二次側共振コイル１１０は、共振コイル部１１１と、端子１１２Ａ、１１２Ｂとを有する。ここで、共振コイル部１１１は、実体的には二次側共振コイル１１０そのものであるが、ここでは、共振コイル部１１１の両端に端子１１２Ａ、１１２Ｂを設けたものを二次側共振コイル１１０として取り扱う。
【００６１】
共振コイル部１１１には、共振周波数を調整するためのキャパシタ１１５が直列に挿入されている。また、キャパシタ１１５には、スイッチ１３０が並列に接続されている。また、共振コイル部１１１の両端には、端子１１２Ａ、１１２Ｂが設けられている。端子１１２Ａ、１１２Ｂは、整流回路１２０に接続されている。端子１１２Ａ、１１２Ｂは、それぞれ、第１端子及び第２端子の一例である。
【００６２】
二次側共振コイル１１０は、二次側コイルを介さずに整流回路１２０に接続されている。二次側共振コイル１１０は、スイッチ１３０がオフ（オープン）されている状態では、送電器１０の一次側共振コイル１２から磁界共鳴によって送電される交流電力を整流回路１２０に出力する。
【００６３】
キャパシタ１１５は、二次側共振コイル１１０の共振周波数を調整するために、共振コイル部１１１に直列に挿入されている。キャパシタ１１５には、スイッチ１３０が並列に接続されている。
【００６４】
整流回路１２０は、４つのダイオード１２１Ａ〜１２１Ｄを有する。ダイオード１２１Ａ〜１２１Ｄは、ブリッジ状に接続されており、二次側共振コイル１１０から入力される電力を全波整流して出力する。
【００６５】
スイッチ１３０は、二次側共振コイル１１０の共振コイル部１１１において、キャパシタ１１５に並列に接続されている。スイッチ１３０がオフ（オープン）されている場合は、二次側共振コイル１１０は、磁界共鳴による共振電流（交流電流）が流れ得る状態になる。また、スイッチ１３０がオン（導通）されている場合は、キャパシタ１１５がバイパスされるため、二次側共振コイル１１０は、磁界共鳴による共振が成立しない状態になる。
【００６６】
スイッチ１３０としては、交流電流の遮断を高速で行えるスイッチであればよく、例えば、複数のＦＥＴ(Field Effect Transistor)を組み合わせたスイッチ、又は、トライアック等を用いることができる。スイッチ１３０は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)駆動される。ＰＷＭ駆動に用いるＰＷＭ駆動パターンの周波数は、例えば、磁界共鳴による共振周波数（６．７８ＭＨｚ）の数１０分の１から数１００分の１程度の周波数に設定するため、スイッチ１３０としてトライアックを用いても問題はない。
【００６７】
また、スイッチ１３０は、制御部１５０によってＰＷＭ駆動される。スイッチ１３０のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比は、受電器１００の二次側共振コイル１１０の受電効率と、受電器１００から電力供給を受ける負荷回路の定格出力とに基づいて決定される。図４では、負荷回路はバッテリ２２０である。
【００６８】
また、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は、二次側共振コイル１１０が受電する交流周波数の周波数以下に設定される。
【００６９】
平滑キャパシタ１４０は、整流回路１２０の出力側に接続されており、整流回路１２０で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。平滑キャパシタ１４０の出力側には、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂが接続される。整流回路１２０で全波整流された電力は、交流電力の負成分を正成分に反転させてあるため、略交流電力として取り扱うことができるが、平滑キャパシタ１４０を用いることにより、全波整流された電力にリップルが含まれるような場合でも、安定した直流電力を得ることができる。
【００７０】
なお、平滑キャパシタ１４０の上側の端子と出力端子１６０Ａとを結ぶ線路は、高電圧側の線路であり、平滑キャパシタ１４０の下側の端子と出力端子１６０Ｂとを結ぶ線路は、低電圧側の線路である。
【００７１】
制御部１５０は、内部メモリにバッテリ２２０の定格出力を表すデータを保持する。また、送電器１０の制御部１５からのリクエストに応じて、送電器１０から受電器１００が受電する電力（受電電力）を測定し、受電電力を表すデータをアンテナ１７０を介して送電器１０に送信する。また、制御部１５０は、送電器１０からデューティ比を表すデータを受信すると、受信したデューティ比を用いて、スイッチ１３０を駆動する。なお、受電電力は、制御部１５０が、電圧計１５５で測定される電圧Ｖと、バッテリ２２０の内部抵抗値Ｒとに基づいて求めればよい。受電電力ＰはＰ＝Ｖ２／Ｒで求められる。
【００７２】
電圧計１５５は、出力端子１６０Ａと１６０Ｂの間に接続される。電圧計１５５は、受電器１００の受電電力を計算するために用いられる。電圧計１５５で測定される電圧Ｖと、バッテリ２２０の内部抵抗値Ｒとに基づいて上述のように受電電力を求めれば、電流を測定して受電電力を測定する場合に比べて損失が少ないため、好ましい測定方法である。しかしながら、受電器１００の受電電力は、電流と電圧を測定して求めてもよい。電流を測定する場合は、ホール素子、磁気抵抗素子、検出コイル、又は抵抗器等を用いて測定すればよい。
【００７３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、出力端子１６０Ａ、１６０Ｂに接続されており、受電器１００から出力される直流電力の電圧をバッテリ２２０の定格電圧に変換して出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、整流回路１２０の出力電圧の方がバッテリ２２０の定格電圧よりも高い場合は、整流回路１２０の出力電圧をバッテリ２２０の定格電圧まで降圧する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、整流回路１２０の出力電圧の方がバッテリ２２０の定格電圧よりも低い場合は、整流回路１２０の出力電圧をバッテリ２２０の定格電圧まで昇圧する。
【００７４】
バッテリ２２０は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。例えば、受電器１００がタブレットコンピュータ又はスマートフォン等の電子機器に内蔵される場合は、バッテリ２２０は、このような電子機器のメインのバッテリである。
【００７５】
なお、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０の材質は、銅以外の金属（例えば、金、アルミニウム等）であってもよい。また、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル１１０の材質は異なっていてもよい。
【００７６】
このような構成において、一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２が電力の送電側であり、二次側共振コイル１１０が電力の受電側である。
【００７７】
磁界共鳴方式によって、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル１１０との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送するため、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
【００７８】
磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。
【００７９】
次に、図５を用いて、スイッチ１３０を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整した場合に、受電器１００が送電器１０から受電する電力の受電効率について説明する。
【００８０】
図５は、デューティ比に対する受電効率の特性を示すシミュレーション結果を示す図である。横軸のデューティ比は、スイッチ１３０を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比であり、縦軸の受電効率は、交流電源１（図１参照）が送電器１０に入力する電力（Ｐｉｎ）に対する、受電器１００が出力する電力（Ｐｏｕｔ）の比である。受電効率は、送電器１０と受電器１００との間における電力の伝送効率に等しい。
【００８１】
なお、送電器１０が送電する電力の周波数は６．７８ＭＨｚ、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は３００ＫＨｚに設定した。また、デューティ比が１００％の状態は、スイッチ１３０がＰＷＭ駆動パターンの１周期の全期間においてオフ（オープン）されていて、全期間にわたって共振電流が二次側共振コイル１１０に流れている状態である。一方、デューティ比が０％の状態は、ＰＷＭ駆動パターンの１周期においてスイッチ１３０がオフ（オープン）される期間がなく、全期間においてオン（導通）されている状態である。すなわち、デューティ比が０％の状態は、ＰＷＭ駆動パターンの１周期の全期間にわたって、二次側共振コイル１１０に共振電流が流れない状態である。
【００８２】
図５に示すように、デューティ比を１００％から低下させて行くと、受電効率が低下する。デューティ比を１００％のときの受電効率は約０．８であり、デューティ比が１０％のときの受電効率は約０．１７である。このように、スイッチ１３０を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を変化させると、二次側共振コイル１１０に流れる共振電流の電力量が変化することにより、受電効率が変化する。
【００８３】
図６は、実施の形態１の電力伝送システム５００を用いた送電装置８０と電子機器２００Ａ及び２００Ｂを示す図である。
【００８４】
送電装置８０は、図４に示す送電装置８０と同一のものであるが、図６では、図４における一次側コイル１１及び制御部１５以外の構成要素を電源部１０Ａとして表してある。電源部１０Ａは、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４をまとめて表したものである。なお、交流電源１、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４をまとめて電源部として捉えてもよい。
【００８５】
送電装置８０は、さらに、アンテナ１６を含む。アンテナ１６は、例えば、Bluetooth（登録商標）のような近距離での無線通信を行うことができるアンテナであればよい。アンテナ１６は、電子機器２００Ａ及び２００Ｂに含まれる受電器１００Ａ及び１００Ｂから、受電電力及び定格出力を表すデータを受信するために設けられており、受信したデータは制御部１５に入力される。制御部１５は、制御部の一例であるとともに第３通信部の一例である。
【００８６】
電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、例えば、それぞれ、タブレットコンピュータ又はスマートフォン等の端末機である。電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、それぞれ、受電器１００Ａ及び１００Ｂ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０Ａ及び２１０Ｂ、及び、バッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂを内蔵する。
【００８７】
受電器１００Ａ及び１００Ｂは、図４に示す受電器１００と同様の構成を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０Ａ及び２１０Ｂは、それぞれ、図４に示すＤＣ−ＤＣコンバータ２１０と同様である。また、バッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂは、それぞれ、図４に示すバッテリ２２０と同様である。
【００８８】
受電器１００Ａは、二次側共振コイル１１０Ａ、キャパシタ１１５Ａ、整流回路１２０Ａ、スイッチ１３０Ａ、平滑キャパシタ１４０Ａ、制御部１５０Ａ、及びアンテナ１７０Ａを有する。二次側共振コイル１１０Ａは、第１の二次側共振コイルの一例である。
【００８９】
二次側共振コイル１１０Ａ、キャパシタ１１５Ａ、整流回路１２０Ａ、スイッチ１３０Ａ、平滑キャパシタ１４０Ａ、制御部１５０Ａは、それぞれ、図４に示す二次側共振コイル１１０、キャパシタ１１５、整流回路１２０、スイッチ１３０、平滑キャパシタ１４０、制御部１５０に対応する。なお、図６では、二次側共振コイル１１０Ａ、整流回路１２０Ａ、平滑キャパシタ１４０Ａを簡略化して示し、電圧計１５５及び出力端子１６０Ａ、１６０Ｂは省略する。
【００９０】
受電器１００Ｂは、二次側共振コイル１１０Ｂ、キャパシタ１１５Ｂ、整流回路１２０Ｂ、スイッチ１３０Ｂ、平滑キャパシタ１４０Ｂ、制御部１５０Ｂ、及びアンテナ１７０Ｂを有する。受電器１００Ｂは、受電器１００Ａから見て、他の受電器の一例である。また、二次側共振コイル１１０Ｂは、第２の二次側共振コイルの一例である。
【００９１】
二次側共振コイル１１０Ｂ、キャパシタ１１５Ｂ、整流回路１２０Ｂ、スイッチ１３０Ｂ、平滑キャパシタ１４０Ｂ、制御部１５０Ｂは、それぞれ、図４に示す二次側共振コイル１１０、キャパシタ１１５、整流回路１２０、スイッチ１３０、平滑キャパシタ１４０、制御部１５０に対応する。なお、図６では、二次側共振コイル１１０Ｂ、整流回路１２０Ｂ、平滑キャパシタ１４０Ｂを簡略化して示し、電圧計１５５及び出力端子１６０Ａ、１６０Ｂは省略する。
【００９２】
アンテナ１７０Ａ及び１７０Ｂは、例えば、Bluetooth（登録商標）のような近距離での無線通信を行うことができるアンテナであればよい。アンテナ１７０Ａ及び１７０Ｂは、送電器１０のアンテナ１６とデータ通信を行うために設けられており、それぞれ、受電器１００Ａ及び１００Ｂの制御部１５０Ａ及び１５０Ｂに接続されている。制御部１５０Ａ及び１５０Ｂは、駆動制御部の一例であるとともに、それぞれ、第１通信部及び第２通信部の一例である。
【００９３】
受電器１００Ａの制御部１５０Ａは、二次側共振コイル１１０Ａの受電電力と、バッテリ２２０Ａの定格出力を表すデータをアンテナ１７０Ａを介して送電器１０に送信する。同様に、受電器１００Ｂの制御部１５０Ｂは、二次側共振コイル１１０Ｂの受電電力と、バッテリ２２０Ｂの定格出力を表すデータをアンテナ１７０Ｂを介して送電器１０に送信する。
【００９４】
電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、それぞれ、送電装置８０の近くに配置した状態で、送電装置８０に接触せずにバッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂを充電することができる。バッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂの充電は、同時に行うことが可能である。
【００９５】
電力伝送システム５００は、図６に示す構成要素のうち、送電器１０と、受電器１００Ａ及び１００Ｂとによって構築される。すなわち、送電装置８０と、電子機器２００Ａ及び２００Ｂとは、磁界共鳴による非接触状態での電力伝送を可能にする電力伝送システム５００を採用している。
【００９６】
ここで、バッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂの充電を同時に行うと、図２及び図３を用いて説明したように、電子機器２００Ａ及び２００Ｂへの電力の供給バランスがよくない状態が生じうる。
【００９７】
そこで、送電器１０は、電力供給のバランスを改善するために、二次側共振コイル１１０Ａの受電効率、バッテリ２２０Ａの定格出力、二次側共振コイル１１０Ｂの受電効率、及びバッテリ２２０Ｂの定格出力に基づいて、スイッチ１３０Ａ及び１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を設定する。
【００９８】
図７は、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電電力量との関係を示す図である。
【００９９】
ここでは、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態において、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させる場合について説明する。
【０１００】
図７において、横軸は、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を表す。また、左側の縦軸は、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の比率を示す。また、右側の縦軸は、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和を百分率で示す。
【０１０１】
ここで、受電効率の比率とは、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和を１００％としたときに、受電器１００Ａ及び１００Ｂのそれぞれの受電効率が受電効率の和に対して占める比率である。例えば、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率がともに４０％で等しい（受電効率の和は８０％）場合には、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の比率は、ともに５０％である。
【０１０２】
受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率がともに４０％で等しい場合とは、送電器１０から２つの受電器１００Ａ及び１００Ｂが同時に受電する場合に、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率がともに４０％で等しい状態をいう。なお、受電器１００Ａ及び１００Ｂは、単独では、８５％程度の受電効率を有するものとする。
【０１０３】
ここでは、一例として、受電器１００Ａ及び１００Ｂのスイッチ１３０Ａ及び１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比がともに１００％である状態において、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の比率が、ともに５０％であることとする。
【０１０４】
受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態で、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させて行くと、図７に示すように、受電器１００Ｂの受電効率の比率は低下する。また、これに伴い受電器１００Ａの受電効率の比率は増大する。
【０１０５】
このように受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低下させると、受電器１００Ｂの受電量が減少するため、受電器１００Ｂに流れる電流も減少する。すなわち、デューティ比の変化により、受電器１００Ｂのインピーダンスが変化していることになる。
【０１０６】
磁界共鳴を用いた電力伝送では、磁界共鳴によって送電器１０から受電器１００Ａ及び１００Ｂに送電される電力を受電器１００Ａと１００Ｂとで分配している。このため、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させて行くと、受電器１００Ｂの受電量が減る分だけ、受電器１００Ａの受電量が増えることになる。
【０１０７】
このため、図７に示すように、受電器１００Ｂの受電効率の比率は低下する。また、これに伴い受電器１００Ａの受電効率の比率は増大する。
【０１０８】
受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比が約１０％まで低下すると、受電器１００Ｂの受電効率の比率は、約１３％まで低下し、受電器１００Ａの受電効率の比率は、約８７％まで増大する。
【０１０９】
そして、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和は、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比が１００％のときに約８５％であり、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比が約１０％まで低下すると、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和は、約７０％になる。
【０１１０】
このように、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態で、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させて行くと、受電器１００Ｂの受電効率の比率が低下し、受電器１００Ａの受電効率の比率が増大する。そして、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和は、８０％前後の値で大きく変動しない。
【０１１１】
磁界共鳴を用いた電力伝送では、磁界共鳴によって送電器１０から受電器１００Ａ及び１００Ｂに送電される電力を受電器１００Ａと１００Ｂとで分配しているため、デューティ比が変化しても、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和が大きく変動しない。
【０１１２】
同様に、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態で、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％から低下させれば、受電器１００Ａの受電効率の比率が低下し、受電器１００Ｂの受電効率の比率が増大することになる。そして、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の和は、８０％前後の値で大きく変動しない。
【０１１３】
従って、受電器１００Ａ又は１００Ｂのスイッチ１３０Ａ又は１３０Ｂのいずれか一方を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整すれば、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率の比率を調整することができる。
【０１１４】
以上のように、スイッチ１３０Ａ又は１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を変化させると、受電器１００Ａ及び１００Ｂの二次側共振コイル１１０Ａ及び１１０Ｂの受電効率の比率が変わる。
【０１１５】
このため、実施の形態１では、受電器１００Ａ及び１００Ｂのスイッチ１３０Ａ及び１３０ＢのＰＷＭ駆動パターンのうちのいずれか一方のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を基準のデューティ比から変更する。基準のデューティ比は、例えば、１００％であり、この場合には、いずれかのデューティ比を１００％未満の適切な値に設定する。
【０１１６】
この際に、スイッチ１３０Ａ及び１３０ＢのどちらのＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を基準のデューティ比から変更するかは、次のように判定する。
【０１１７】
まず、バッテリ２２０Ａの定格出力を二次側共振コイル１１０Ａの受電効率で除算して得る第１の値と、バッテリ２２０Ｂの定格出力を二次側共振コイル１１０Ｂの受電効率で除算して得る第２の値とを求める。
【０１１８】
そして、第１の値と第２の値とのうち、いずれか小さい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）に対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比をデューティ比を１００％未満の適切な値に設定する。
【０１１９】
定格出力を受電効率で除算して得る値は、送電器１０が受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）に送電する電力量（必要送電量）を表す。必要送電量とは、受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）が余剰電力も不足電力も生じることなく受電できるように、送電器１０から送電する電力量である。
【０１２０】
従って、必要送電量が小さい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）への電力供給量を絞れば、必要送電量が大きい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）への電力供給量を増やすことができる。この結果、受電器１００Ａ及び１００Ｂへの電力供給量のバランスを改善することができる。
【０１２１】
図７から分かるように、いずれか一方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）のデューティ比を低減すると、その受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）の受電電力量が低下する。また、いずれか他方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）は、デューティ比が固定された状態で、受電電力量が増大する。
【０１２２】
このため、必要送電量が小さい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）に対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低減すれば、必要送電量が小さい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）への電力供給量が絞られ、必要送電量が大きい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）への電力供給量を増やすことができる。
【０１２３】
このようにして、受電器１００Ａ及び１００Ｂへの電力供給量のバランスを改善すればよい。なお、具体的なデューティ比の設定方法については後述する。
【０１２４】
また、この際に、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数以下の周波数に設定する。より好ましくは、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数未満の周波数に設定する。例えば、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数よりも１桁又は２桁程度低い周波数にＰＷＭ駆動パターンの周波数を設定すればよい。
【０１２５】
これは、ＰＷＭ駆動パターンの周波数が磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数よりも高いと、全波整流された電力の１周期の途中でスイッチ１３０Ａ又は１３０Ｂのオン／オフが切り替えられることになり、電力量の調整を適切に行うことができなくなるおそれがあるからである。
【０１２６】
従って、ＰＷＭ駆動パターンの周波数は、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数以下の周波数に設定することが必要である。また、その際に、ＰＷＭ駆動パターンの周波数を磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数よりも１桁又は２桁程度低い周波数に設定すれば、電力量の調整をより適切に行うことができる。
【０１２７】
例えば、磁界共鳴で伝送される交流電力の周波数が６．７８ＭＨｚである場合に、ＰＷＭ駆動パターンの周波数を数百ｋＨｚ程度に設定すればよい。
【０１２８】
ここで、図８を用いて、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と受電電力との関係について説明する。
【０１２９】
図８は、受電器１００におけるＰＷＭ駆動パターンのデューティ比と受電電力との関係を示す図である。
【０１３０】
図８には、受電器１００の二次側共振コイル１１０、キャパシタ１１５、整流回路１２０、スイッチ１３０、平滑キャパシタ１４０を簡略化して示すとともに、電力波形（１）、（２）、（３）を示す。
【０１３１】
電力波形（１）は、二次側共振コイル１１０と整流回路１２０との間で得られる電力の波形を示す。電力波形（２）は、整流回路１２０と平滑キャパシタ１４０との間で得られる電力の波形を示す。電力波形（３）は、平滑キャパシタ１４０の出力側で得られる電力の波形を示す。
【０１３２】
なお、ここでは、交流電源１が出力する交流電圧の周波数が６．７８ＭＨｚであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル２１の共振周波数が６．７８ＭＨｚであることとする。また、ＰＷＭ駆動パターンのＰＷＭパルスの周波数が３００ｋＨｚであり、デューティ比が５０％であることとする。
【０１３３】
受電器１００は、実際には図４に示すように、スイッチ１３０がオフ（オープン）された状態では、二次側共振コイル１１０とバッテリ２２０との間でループを形成する回路構成を有する。
【０１３４】
このため、スイッチ１３０がオフ（オープン）の間はループ回路に共振電流が流れるが、スイッチ１３０がオン（導通）の間はループ回路に殆ど電流は流れない。
【０１３５】
電力波形（１）は、二次側共振コイル１１０から整流回路１２０に供給される交流電力が、スイッチ１３０のオン／オフに合わせて断続的に流れる波形になる。
【０１３６】
電力波形（２）は、整流回路１２０で全波整流された電力が、スイッチ１３０のオン／オフに合わせて断続的に流れる波形になる。
【０１３７】
電力波形（３）は、整流回路１２０で全波整流され、平滑キャパシタ１４０に供給される電力が平滑化された直流電力になる。電力波形（３）の電圧値は、デューティ比が増大すると高くなり、デューティ比が減少すると低くなる。
【０１３８】
以上のように、駆動パターンのデューティ比を調整することにより、平滑キャパシタ１４０から出力される直流電力の電圧値を調整することができる。
【０１３９】
次に、デューティの設定方法について説明する。
【０１４０】
磁界共鳴型の電力伝送を行う場合に、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を変更すると、デューティ比の変更度合に対して受電効率の変更度合は線形的には変化しない。
【０１４１】
例えば、受電器１００Ａ及び１００Ｂに対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比が１００％の場合に、二次側共振コイル１１０Ａ及び１１０Ｂの受電効率が、それぞれ４０％であるとする。
【０１４２】
この場合に、受電器１００Ａに対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に保持した状態で、受電器１００Ｂに対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を７１％に低減すると、二次側共振コイル１１０Ａ及び１１０Ｂの受電効率は、それぞれ、５０％及び２５％になる。
【０１４３】
このように、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比の変化度合と、受電効率の変更度合とは非線形的な関係にあるため、デューティ比と受電効率とを対応させたテーブルデータを作成しておき、所望の受電効率を得るためのデューティ比を選択するようにすればよい。
【０１４４】
次に、図９を用いて、送電器１０が受電器１００Ａ及び１００Ｂから受電効率と定格出力を表すデータを入手する方法について説明する。
【０１４５】
図９は、送電器１０と受電器１００Ａ及び１００Ｂとがデューティ比を設定するために実行する処理を示すタスク図である。このタスクは、制御部１５、１５０Ａ、及び１５０Ｂ（図６参照）によって実行される。
【０１４６】
まず、受電器１００Ａは、受電電力を表すデータを送電器１０に送信する（ステップＳ１Ａ）。同様に、受電器１００Ｂは、受電電力を表すデータを送電器１０に送信する（ステップＳ１Ｂ）。これにより、送電器１０は、受電器１００Ａ及び１００Ｂから受電電力を表すデータを受信する（ステップＳ１）。
【０１４７】
受電電力を表すデータの送信は、例えば、送電器１０からのリクエストに応じて、制御部１５０Ａ及び１５０Ｂがアンテナ１７０Ａ及び１７０Ｂを介して行うようにすればよい。また、受電電力を表すデータには、受電器１００Ａ及び１００Ｂを識別する識別子を含ませればよい。
【０１４８】
受電電力を表すデータは、次のようにして取得すればよい。まず、送電器１０から受電器１００Ｂにデューティ比を０％に設定する信号を無線通信で送信するとともに、送電器１０から受電器１００Ａにデューティ比を１００％に設定する信号を無線通信で送信する。
【０１４９】
そして、送電器１０から磁界共鳴で所定の電力を受電器１００Ａに送電し、受電器１００Ａで電力を受電する。このとき、受電器１００Ａで受信した電力量を表す信号を送電器１０に送信すれば、送電器１０で受電器１００Ａの受電効率を測定することができる。なお、このとき、受電器１００Ｂは、デューティ比が０％であることによってオフの状態（非動作状態）になる。
【０１５０】
また、受電器１００Ｂの受電効率を測定するには、送電器１０から受電器１００Ａにデューティ比を０％に設定する信号を無線通信で送信するとともに、送電器１０から受電器１００Ｂにデューティ比を１００％に設定する信号を無線通信で送信する。送電器１０から磁界共鳴で所定の電力を受電器１００Ｂに送電し、受電器１００Ｂで受信した電力量を表す信号を送電器１０に送信すれば、送電器１０で受電器１００Ｂの受電効率を測定することができる。
【０１５１】
次に、受電器１００Ａは、定格出力を表すデータを送電器１０に送信する（ステップＳ２Ａ）。同様に、受電器１００Ｂは、定格出力を表すデータを送電器１０に送信する（ステップＳ２Ｂ）。これにより、送電器１０は、受電器１００Ａ及び１００Ｂから定格出力を表すデータを受信する（ステップＳ２）。
【０１５２】
電子機器２００Ａ及び２００Ｂの定格出力を表すデータは、例えば、制御部１５０Ａ及び１５０Ｂの内部メモリに予め格納しておき、受電電力を表すデータを送った後に、制御部１５０Ａ及び１５０Ｂがアンテナ１７０Ａ及び１７０Ｂを介して送電器１０に送信するようにしておけばよい。
【０１５３】
次に、送電器１０は、受電器１００Ａの受電効率を表すデータ及び定格出力を表すデータと、受電器１００Ｂの受電効率を表すデータ及び定格出力を表すデータとに基づき、受電器１００Ａ及び１００Ｂに対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を演算する（ステップＳ３）。いずれか一方のデューティ比は、基準のデューティ比（１００％）であり、他方のデューティ比は、１００％未満の最適化されたデューティ比である。ステップＳ３の詳細は、図１３を用いて後述する。
【０１５４】
次に、送電器１０は、デューティ比を表すデータを受電器１００Ａ及び１００Ｂに送信する（ステップＳ４）。そして、受電器１００Ａ及び１００Ｂは、デューティ比を受信する（ステップＳ４Ａ及びＳ４Ｂ）。
【０１５５】
ここで、送電器１０の制御部１５は、デューティ比を演算した後に、アンテナ１６を介してデューティ比を表すデータを受電器１００Ａ及び１００Ｂに送信するように設定されている。
【０１５６】
受電器１００Ａ及び１００Ｂの制御部１５０Ａ及び１５０Ｂは、デューティ比をＰＷＭ駆動パターンに設定する（ステップＳ５Ａ及びＳ５Ｂ）。
【０１５７】
送電器１０は、送電を開始する（ステップＳ６）。ステップＳ６の処理は、例えば、ＰＷＭ駆動パターンへのデューティ比の設定を制御部１５０Ａ及び１５０Ｂが完了したことを表す通知が送電器１０に対してなされたときに実行すればよい。
【０１５８】
ここで、図１０及び図１１を用いて、受電器１００Ａ及び１００Ｂの受電効率を表すデータの取得方法について説明する。
【０１５９】
図１０は、送電装置８０と電子機器２００Ａ及び２００Ｂの等価回路を示す図である。図１０に示す等価回路は、図６に示す送電装置８０と電子機器２００Ａ及び２００Ｂに対応している。ただし、ここでは、送電装置８０は、一次側コイル１１を含まず、交流電源１に一次側共振コイル１２が直接接続されているものとして説明する。また、受電器１００Ａ及び１００Ｂは、それぞれ、電圧計１５５Ａ及び１５５Ｂを含む。
【０１６０】
図１０では、二次側共振コイル１１０Ａは、コイルＬＲＡと抵抗器ＲＲＡであり、キャパシタ１１５Ａは、キャパシタＣＲＡである。また、平滑キャパシタ１４０ＡはキャパシタＣＳＡであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０Ａとバッテリ２２０Ａは、抵抗器ＲＬＡである。
【０１６１】
同様に、二次側共振コイル１１０Ｂは、コイルＬＲＢと抵抗器ＲＲＢであり、キャパシタ１１５Ｂは、キャパシタＣＲＢである。また、平滑キャパシタ１４０ＢはキャパシタＣＳＢであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０Ｂとバッテリ２２０Ｂは、抵抗器ＲＬＢである。
【０１６２】
また、送電装置８０の共振コイル１２は、抵抗器ＲＴとコイルＬＴであり、交流電源１は、電源ＶＳと抵抗器ＲＳである。また、キャパシタ１４は、キャパシタＣＴである。
【０１６３】
送電装置８０と電子機器２００Ａとの相互インダクタンスをＭＴＡ、送電装置８０と電子機器２００Ｂとの相互インダクタンスをＭＴＢ、電子機器２００Ａと２００Ｂとの相互インダクタンスをＭＡＢとする。
【０１６４】
ここで、相互インダクタンスをＭＴＡと相互インダクタンスをＭＴＢに比べると、相互インダクタンスをＭＡＢは無視できるほど小さいので、ここでは、相互インダクタンスをＭＴＡと相互インダクタンスをＭＴＢについて検討する。
【０１６５】
相互インダクタンスＭＴＡは、送電装置８０と、電子機器２００Ａの受電器１００Ａとの受電効率によって決まる。受電効率は、送電装置８０に対する受電器１００Ａの位置（距離）と姿勢（角度）によって決まるからである。同様に、相互インダクタンスＭＴＢは、送電装置８０と、電子機器２００Ｂの受電器１００Ｂとの受電効率によって決まる。
【０１６６】
受電器１００Ａの受電効率は、受電器１００Ｂをオフにした状態で、送電器１０から受電器１００Ａに電力を送電し、受電器１００Ａが受電した電力量を計測することによって求めることができる。同様に、受電器１００Ｂの受電効率は、受電器１００Ａをオフにした状態で、送電器１０から受電器１００Ｂに電力を送電し、受電器１００Ｂが受電した電力量を計測することによって求めることができる。
【０１６７】
従って、受電器１００Ａと１００Ｂの単独での受電効率を求めれば、相互インダクタンスＭＴＡと、相互インダクタンスＭＴＢを求めることができる。
【０１６８】
実施の形態１では、受電器１００Ａ及び１００Ｂの二次側共振コイル１１０Ａ及び１１０Ｂの受電効率の比率を変えるために、スイッチ１３０Ａ又は１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を変化させる。
【０１６９】
このため、相互インダクタンスＭＴＡと相互インダクタンスＭＴＢとの関係に対して、デューティ比を関連付けたテーブルデータを予め用意しておき、このようなテーブルデータを用いて、ＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整する。
【０１７０】
図１１は、相互インダクタンスＭＴＡと相互インダクタンスＭＴＢとの関係に対して、デューティ比を関連付けたテーブルデータを示す図である。
【０１７１】
図１１の（Ａ）は、スイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態で、スイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整するためのテーブルデータである。
【０１７２】
相互インダクタンスＭＴＡ１、ＭＴＡ２、ＭＴＡ３・・・は、実際には、具体的な相互インダクタンスＭＴＡの値をとる。同様に、相互インダクタンスＭＴＢ１、ＭＴＢ２、ＭＴＢ３・・・は、実際には、具体的な相互インダクタンスＭＴＢの値をとる。デューティ比ｄｕｔｙ１Ａ、ｄｕｔｙ２Ａ、ｄｕｔｙ３Ａ、・・・、ｄｕｔｙ１１Ａ、ｄｕｔｙ１２Ａ、ｄｕｔｙ１３Ａ、・・・は、具体的には、実験的に求められた具体的なデューティ比の値をとる。
【０１７３】
図１１の（Ｂ）は、スイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に固定した状態で、スイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を調整するためのテーブルデータである。
【０１７４】
相互インダクタンスＭＴＡ１、ＭＴＡ２、ＭＴＡ３・・・と、相互インダクタンスＭＴＢ１、ＭＴＢ２、ＭＴＢ３・・・は、図１１の（Ａ）と同様である。デューティ比ｄｕｔｙ１Ｂ、ｄｕｔｙ２Ｂ、ｄｕｔｙ３Ｂ、・・・、ｄｕｔｙ１１Ｂ、ｄｕｔｙ１２Ｂ、ｄｕｔｙ１３Ｂ、・・・は、具体的には、実験的に求められた具体的なデューティ比の値をとる。
【０１７５】
図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示すテーブルデータは、受電器１００Ａと１００Ｂの送電器１０に対する位置及び姿勢を様々に変えた状態で、相互インダクタンスをＭＴＡとＭＴＢを計測しつつ、デューティ比の最適化を図ることによって作成することができる。
【０１７６】
図１２は、相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢと、受電効率とを関連付けたテーブルデータである。図１２の（Ａ）は、相互インダクタンスＭＴＡと、受電器１００Ａの受電効率とを関連付けたテーブルデータであり、図１２の（Ｂ）は、相互インダクタンスＭＴＢと、受電器１００Ｂの受電効率とを関連付けたテーブルデータである。
【０１７７】
相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢは、それぞれ、送電装置８０と、受電器１００Ａ、１００Ｂとの受電効率ＥＡ、ＥＢによって決まる。
【０１７８】
図１２の（Ａ）では、相互インダクタンスＭＴＡ１、ＭＴＡ２、・・・と、受電器１００Ａの受電効率ＥＡ１、ＥＡ２、・・・とが関連付けられている。また、図１２の（Ｂ）では、相互インダクタンスＭＴＢ１、ＭＴＢ２、・・・と、受電器１００Ｂの受電効率ＥＢ１、ＥＢ２、・・・とが関連付けられている。
【０１７９】
予め実験等で受電器１００Ａ、１００Ｂの相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢと、受電効率とを測定しておき、図１２の（Ａ）、（Ｂ）に示すようなテーブルデータを作成しておけば、受電器１００Ａ、１００Ｂの受電効率から、受電器１００Ａ、１００Ｂの相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢを求めることができる。あるいはシミュレーションによって、受電器１００Ａ、１００Ｂの受電効率から、受電器１００Ａ、１００Ｂの相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢを求めてもよい。
【０１８０】
次に、図１３を用いて、デューティ比の設定方法について説明する。
【０１８１】
図１３は、実施の形態１の送電器１０が受電器１００Ａ又は１００Ｂのデューティ比を設定する方法を示すフローチャートである。このフローは、送電器１０の制御部１５によって実行される処理を表し、図９のステップＳ３の処理内容の詳細を示すものである。
【０１８２】
制御部１５は、受電器１００Ａ及び１００Ｂから受電電力を表す信号を受信して受電効率を求め、受電器１００Ａ及び１００Ｂから定格出力を表す信号を受信してステップＳ３に進行すると、図１３に示す処理を開始する。
【０１８３】
制御部１５は、バッテリ２２０Ａの定格出力を二次側共振コイル１１０Ａの受電効率で除算して得る第１の値と、バッテリ２２０Ｂの定格出力を二次側共振コイル１１０Ｂの受電効率で除算して得る第２の値とを求め、第１の値が第２の値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３１）。
【０１８４】
制御部１５は、第１の値が第２の値よりも大きい（Ｓ３１：ＹＥＳ）と判定すると、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に設定する（ステップＳ３１Ａ）。
【０１８５】
次いで、制御部１５は、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を設定する（ステップＳ３２Ａ）。具体的には、制御部１５は、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すテーブルデータに基づき、それぞれ、受電器１００Ａ、１００Ｂの受電効率ＥＡ、ＥＢから受電器１００Ａ、１００Ｂの相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢを求める。そして、制御部１５は、図１１の（Ｂ）に示すテーブルデータから、受電器１００Ａ、１００Ｂの相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢに基づいて、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を求める。
【０１８６】
ステップＳ３２Ａの処理が終了すると、制御部１５はフローをステップＳ４（図９参照）に進行する。
【０１８７】
また、制御部１５は、第１の値が第２の値よりも小さい（Ｓ３１：ＮＯ）と判定すると、受電器１００Ｂのスイッチ１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を１００％に設定する（ステップＳ３１Ｂ）。
【０１８８】
次いで、制御部１５は、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を設定する（ステップＳ３２Ｂ）。具体的には、制御部１５は、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すテーブルデータに基づき、それぞれ、受電器１００Ａ、１００Ｂの受電効率ＥＡ、ＥＢから受電器１００Ａ、１００Ｂの相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢを求める。そして、制御部１５は、図１１の（Ａ）に示すテーブルデータから、受電器１００Ａ、１００Ｂの相互インダクタンスＭＴＡ、ＭＴＢに基づいて、受電器１００Ａのスイッチ１３０Ａを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を求める。
【０１８９】
ステップＳ３２Ｂの処理が終了すると、制御部１５はフローをステップＳ４（図９参照）に進行する。
【０１９０】
以上のようにして、制御部１５は、受電器１００Ａ、１００Ｂのスイッチ１３０Ａ、１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を設定する。
【０１９１】
以上、実施の形態１によれば、受電器１００Ａ及び１００Ｂの二次側共振コイル１１０Ａ及び１１０Ｂの受電効率と、電子機器２００Ａ及び２００Ｂの定格出力とにより、受電器１００Ａ及び１００Ｂへの必要送電量を求める。
【０１９２】
そして、受電器１００Ａ及び１００Ｂのうち、必要送電量が小さい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）に対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を減少させる。
【０１９３】
この結果、必要送電量が小さい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）に対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低減すれば、必要送電量が小さい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）への電力供給量が絞られ、必要送電量が大きい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）への電力供給量を増やすことができる。
【０１９４】
このようにして、受電器１００Ａ及び１００Ｂへの電力供給量のバランスを改善する。
【０１９５】
従って、実施の形態１によれば、電力供給量のバランスを改善することのできる受電器１００Ａ又は１００Ｂを提供することができる。また、実施の形態１によれば、電力供給量のバランスを改善することができる電力伝送システム５００を提供することができる。
【０１９６】
また、以上では、２つの受電器１００Ａ及び１００Ｂのうち、必要送電量が小さい方の受電器（１００Ａ又は１００Ｂ）に対応するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低減することによって受電器１００Ａ及び１００Ｂへの電力供給量のバランスを改善する形態について説明した。
【０１９７】
しかしながら、３つ以上の受電器が同時に充電される場合もある。このような場合には、必要電力量、つまりは各定格電力を各受電効率で除算して得る電力量が最大の受電器以外の受電器のＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を低減するようにすればよい。
【０１９８】
また、以上では、電子機器２００Ａ及び２００Ｂが、一例として、タブレットコンピュータ又はスマートフォン等の端末機である形態について説明したが、電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、例えば、ノード型のＰＣ(Personal Computer)、携帯電話端末機、携帯型のゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の充電式のバッテリを内蔵する電子機器であってもよい。
【０１９９】
また、以上では、受電器１００Ａ及び１００Ｂがバッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂを同時に充電する形態について説明した。しかしながら、電子機器２００Ａ及び２００Ｂは、バッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂを含まずに、受電器１００Ａ及び１００Ｂが受電した電力を直接的に消費して動作してもよい。受電器１００Ａ及び１００Ｂは、同時に効率的に受電できるので、電子機器２００Ａ及び２００Ｂがバッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂを含まない場合でも、電子機器２００Ａ及び２００Ｂが同時に駆動することが可能になる。これは、時分割的に受電する場合には不可能であるため、同時に受電する場合のメリットの一つである。なお、このような場合には、電子機器２００Ａ及び２００Ｂの駆動に必要な定格出力を用いて、デューティ比を設定すればよい。
【０２００】
＜実施の形態２＞
図１４は、実施の形態２の受電器１０１と送電装置８０を示す図である。送電装置８０は、図４に示すものと同様である。
【０２０１】
受電器１０１は、実施の形態１の受電器１００（図４参照）に、スイッチ１８０とダミー抵抗器１９０と電圧計１９０Ｖを追加した構成を有する。その他の構成は、受電器１００と同様であるため、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０２０２】
スイッチ１８０は、３つの端子１８１、１８２、１８３を有するスイッチである。端子１８１、１８２、１８３は、それぞれ、整流回路１２０の高電圧側（図中上側）の出力端子、ダミー抵抗器１９０の上側の端子、及び平滑キャパシタ１４０の上側の端子に接続されている。
【０２０３】
スイッチ１８０は、制御部１５０によって駆動され、端子１８１の接続先を端子１８２及び１８３のいずれか一方に切り替える。すなわち、スイッチ１８０は、整流回路１２０の高電圧側（図中上側）の出力端子の接続先を、ダミー抵抗器１９０の上側の端子、及び、平滑キャパシタ１４０の上側の端子のいずれか一方に切り替える。
【０２０４】
ダミー抵抗器１９０は、平滑キャパシタ１４０の下側の端子と出力端子１６０Ｂとを結ぶ低電圧側の線路と、スイッチ１８０の端子１８２との間に接続されている。ダミー抵抗器１９０は、バッテリ２２０のインピーダンスと等しいインピーダンスを有する抵抗器である。ダミー抵抗器１９０には、電圧計１９０Ｖが並列に接続されている。
【０２０５】
ダミー抵抗器１９０は、受電器１０１の受電効率を測定する際に、バッテリ２２０の代わりに用いるために設けられている。バッテリ２２０を充電して受電効率を測定するよりも、バッテリ２２０と同一のインピーダンス（抵抗値）を有するダミー抵抗器１９０に電流を流して受電効率を測定する方が、少ない電力消費で実現可能だからである。
【０２０６】
なお、受電電力は、制御部１５０が、電圧計１９０Ｖで測定される電圧Ｖと、ダミー抵抗器１９０の抵抗値Ｒとに基づいて求めればよい。受電電力ＰはＰ＝Ｖ２／Ｒで求められる。
【０２０７】
実施の形態２の受電器１０１は、ダミー抵抗器１９０を用いて測定した受電効率を用いて、受電器１０１のスイッチ１３０を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を決定する。
【０２０８】
なお、スイッチ１８０は、整流回路１２０と平滑キャパシタ１４０との間において、平滑キャパシタ１４０の下側の端子と出力端子１６０Ｂとを結ぶ低電圧側の線路に挿入されていてもよい。この場合は、ダミー抵抗器１９０が、平滑キャパシタ１４０の上側の端子と出力端子１６０Ａとを結ぶ高電圧側の線路と、スイッチ１８０との間に接続されていればよい。
【０２０９】
以下では、受電電力、定格出力、デューティ比等を表すデータは、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの制御部１５０Ａ及び１５０Ｂと、受信器１０の制御部１５と間で通信される。制御部１５０Ａ及び１５０Ｂと制御部１５との間の通信は、アンテナ１７０Ａ及び１７０Ｂとアンテナ１６との間で行われる（図６参照）。
【０２１０】
図１５乃至図１７は、実施の形態２の受電器１０１Ａ、１０１Ｂと送電器１０とがデューティ比を設定するために実行する処理を示すタスク図である。
【０２１１】
受電器１０１Ａ、１０１Ｂは、図１４に示す受電器１０１と同様の構成を有する。また、受電器１０１Ａ、１０１Ｂは、それぞれ、図６に示す実施の形態１の受電器１００Ａ、１００Ｂと同様に、１つの送電器１０から送電される電力を受電する。ここでは、２つの受電器１０１を区別するために、受電器１０１Ａ、１０１Ｂと称す。
【０２１２】
また、受電器１０１Ａは、二次側共振コイル１１０Ａ、キャパシタ１１５Ａ、整流回路１２０Ａ、スイッチ１３０Ａ、平滑キャパシタ１４０Ａ、制御部１５０Ａ、スイッチ１８０Ａ、ダミー抵抗器１９０Ａを含み、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０Ａ及びバッテリ２２０Ａ（図６参照）が接続されるものとして説明する。
【０２１３】
同様に、受電器１０１Ｂは、二次側共振コイル１１０Ｂ、キャパシタ１１５Ｂ、整流回路１２０Ｂ、スイッチ１３０Ｂ、平滑キャパシタ１４０Ｂ、制御部１５０Ｂ、スイッチ１８０Ｂ、ダミー抵抗器１９０Ｂを含み、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０Ｂ及びバッテリ２２０Ｂ（図６参照）が接続されるものとして説明する。
【０２１４】
また、図１５乃至図１７に示す処理は、送電器１０の制御部１５（図１４参照）と、受電器１０１Ａ、１０１Ｂの制御部１５０（図１４参照）とが実行するが、以下では、送電器１０、受電器１０１Ａ、１０１Ｂが処理を行うものとして説明する。
【０２１５】
送電器１０と受電器１０１Ａ、１０１Ｂは、電力伝送の準備を開始する（スタート）。電力伝送の準備は、例えば、送電器１０と受電器１０１Ａ、１０１Ｂを所定の準備モードに設定し、受電器１０１Ａ、１０１Ｂから送電器１０に対して、送電を要求する通知を行うことによって開始される。
【０２１６】
ここで、受電器１０１Ａのスイッチ１３０Ａと、受電器１０１Ｂのスイッチ１３０Ｂとは、特に制御されない限り、オン（導通）にされる。スイッチ１３０Ａ及び１３０Ｂがオンの状態では、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂには磁界共鳴による共振は生じない（共振がオフの）状態になる。
【０２１７】
まず、送電器１０は、受電器１０１Ａにテスト送電通知を送信する（ステップＳ１１１）。ここで、受電器１０１Ｂよりも受電器１０１Ａの方が早く送電器１０に対して送電要求の通知を行ったものとする。送電器１０は、ステップＳ１１１において、最も早く送電要求の通知を行った受電器１０１Ａに対して、テスト送電通知を送信する。なお、送電器１０は、受電器１０１Ａ、１０１Ｂを識別する識別子等を用いて、受電器１０１Ａ、１０１Ｂを識別する。
【０２１８】
受電器１０１Ａは、テスト送電通知を送電器１０から受信したかどうかを判定する（ステップＳ１１２Ａ）。なお、受電器１０１Ａは、テスト送電通知を送電器１０から受信するまでステップＳ１１２Ａの処理を繰り返し実行する。
【０２１９】
受電器１０１Ａは、スイッチ１３０Ａをデューティ比１００％でオフにし、スイッチ１８０Ａの接続先をダミー抵抗器１９０Ａに切り替える（ステップＳ１１３Ａ）。デューティ比１００％でオフとは、スイッチ１３０ＡがＰＷＭ駆動パターンの１周期の間において連続的に完全にオフの状態になることをいう。また、スイッチ１３０Ａがオフの状態は、受電器１０１Ａが受電すれば、磁界共鳴による共振が生じうる状態である。受電器１０１Ａは、ステップＳ１１３Ａの処理が終了すると、終了した旨を送電器１０に通知する。
【０２２０】
送電器１０は、テスト送電を開始する（ステップＳ１１４）。これにより、受電器１０１Ａの受電が開始する。
【０２２１】
受電器１０１Ａは、送電器１０から受電した電力を表す受電電力とバッテリ２２０Ａの定格出力を送電器１０に通知し、スイッチ１３０Ａをオンにする（ステップＳ１１５Ａ）。スイッチ１３０Ａがオンにされると、受電器１０１Ａは、受電しても磁界共鳴による共振が生じない状態になる。すなわち、共振がオフの状態になる。スイッチ１３０Ａをオンにして共振をオフにした状態は、受電器１０１Ｂが送電器１０から受電して受電効率を測定する際に、影響を与えない状態である。
【０２２２】
送電器１０は、受電器１０１Ａから送信される受電電力とバッテリ２２０Ａの定格出力を表すデータを受信し、受電器１０１Ａの受電電力と定格出力を検知する（ステップＳ１１６）。
【０２２３】
次に、送電器１０は、受電器１０１Ｂにテスト送電通知を送信する（ステップＳ１１７）。
【０２２４】
受電器１０１Ｂは、テスト送電通知を送電器１０から受信したかどうかを判定する（ステップＳ１１２Ｂ）。なお、受電器１０１Ｂは、テスト送電通知を送電器１０から受信するまでステップＳ１１２Ｂの処理を繰り返し実行する。
【０２２５】
受電器１０１Ｂは、スイッチ１３０Ｂをデューティ比１００％でオフにし、スイッチ１８０Ｂの接続先をダミー抵抗器１９０Ｂに切り替える（ステップＳ１１３Ｂ）。デューティ比１００％でオフとは、スイッチ１３０ＢがＰＷＭ駆動パターンの１周期の間において連続的に完全にオフの状態になることをいう。また、スイッチ１３０Ｂがオフの状態は、受電器１０１Ｂが受電すれば、磁界共鳴による共振が生じうる状態である。受電器１０１Ｂは、ステップＳ１１３Ｂの処理が終了すると、終了した旨を送電器１０に通知する。
【０２２６】
送電器１０は、テスト送電を開始する（ステップＳ１１８）。これにより、受電器１０１Ｂの受電が開始する。
【０２２７】
受電器１０１Ｂは、送電器１０から受電した電力を表す受電電力とバッテリ２２０Ｂの定格出力を送電器１０に通知し、スイッチ１３０Ｂをオンにする（ステップＳ１１５Ｂ）。スイッチ１３０Ｂがオンにされると、受電器１０１Ｂは、受電しても磁界共鳴による共振が生じない状態になる。すなわち、共振がオフの状態になる。
【０２２８】
送電器１０は、受電器１０１Ｂから送信される受電電力とバッテリ２２０Ｂの定格出力を表すデータを受信し、受電器１０１Ｂの受電電力と定格出力を検知する（ステップＳ１１９）。
【０２２９】
以上で図１５に示す処理が終了する。なお、図１５に示す処理の（１）、（１Ａ）、（１Ｂ）は、それぞれ、図１６に示す（１）、（１Ａ）、（１Ｂ）に続く。
【０２３０】
送電器１０は、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂから受信した受電電力とバッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂの定格出力を表すデータを用いて、受電器１０１Ａ、１０１Ｂのスイッチ１３０Ａ、１３０Ｂを駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を決定し、デューティ比を受電器１０１Ａ及び１０１Ｂに通知する（ステップＳ１２１）。デューティ比は、実施の形態１と同様の方法で決定すればよい。
【０２３１】
受電器１０１Ａは、送電器１０から受信したデューティ比を用いてスイッチ１３０Ａを駆動する（ステップＳ１２２Ａ）。同様に、受電器１０１Ｂは、送電器１０から受信したデューティ比を用いてスイッチ１３０Ｂを駆動する（ステップＳ１２２Ｂ）。
【０２３２】
送電器１０は、テスト送電を開始する（ステップＳ１２３）。このテスト送電は、ステップＳ１１４及びＳ１１８のテスト送電とは異なり、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの両方に対して同時に送電を行うテストである。受電器１０１Ａ及び１０１Ｂは、同時に受電する状態で、それぞれ受電電力を計測する。
【０２３３】
受電器１０１Ａは、送電器１０から受電した電力を表す受電電力を送電器１０に通知し、スイッチ１３０Ａをオンにする（ステップＳ１２４Ａ）。同様に、受電器１０１Ｂは、送電器１０から受電した電力を表す受電電力を送電器１０に通知し、スイッチ１３０Ｂをオンにする（ステップＳ１２４Ｂ）。
【０２３４】
送電器１０は、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂから送信される受電電力を表すデータを受信し、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの受電電力を検知する（ステップＳ１２５）。
【０２３５】
送電器１０は、ステップＳ１２５で受信した受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの受電電力が目標範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ１２６）。
【０２３６】
ここで、受電電力の目標範囲とは、例えば、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの定格出力の５０％の電力を下限値とし、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの定格出力の１３０％を上限とする範囲として設定する。
【０２３７】
このような受電電力の目標範囲は、送電器１０の制御部１５がステップＳ１１６及びＳ１１９で受電器１０１Ａ及び１０１Ｂから受信するバッテリ２２０Ａ及び２２０Ｂの定格出力に基づいて設定すればよい。このような受電電力の目標範囲は、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの受電バランスを良くするために用いるものである。
【０２３８】
送電器１０は、ステップＳ１２６において、受電電力の比率が目標範囲内ではないと判定すると（Ｓ１２６：ＮＯ）、フローをステップＳ１２１にリターンする。デューティ比を再度調整して、受電効率が目標範囲内に収まるかどうかを確かめるためである。なお、ステップＳ１２１にリターンしてデューティ比を再設定する際には、送電器１０は、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂのうち、受電電力が目標範囲の下限以下だった受電器のデューティ比を上げるようにすればよく、受電電力が目標範囲の上限以上だった受電器のデューティ比を下げるようにすればよい。
【０２３９】
以上で図１６に示す処理が終了する。なお、図１６に示す処理の（２）、（２Ａ）、（２Ｂ）は、それぞれ、図１７に示す（２）、（２Ａ）、（２Ｂ）に続く。
【０２４０】
送電器１０は、受電電力が目標範囲内にあると判定すると（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、本送電を行うことを表す本送電通知を受電器１０１Ａ及び１０１Ｂに送信する（ステップＳ１３１）。本送電とは、テスト送電とは異なり、本当に受電器１０１Ａ及び１０１Ｂを充電するために送電を行うことをいう。本送電通知とは、本送電を行うことを送電器１０が受電器１０１Ａ及び１０１Ｂに知らせるための通知をいう。
【０２４１】
受電器１０１Ａは、送電器１０から本送電通知を受信したかどうかを判定する（ステップＳ１３２Ａ）。同様に、受電器１０１Ｂは、送電器１０から本送電通知を受信したかどうかを判定する（ステップＳ１３２Ｂ）。
【０２４２】
なお、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂは、本送電通知を受信しない場合は、それぞれ、フローをステップＳ１２２Ａ及び１２２Ｂにリターンする。ステップＳ１２６において、受電電力が目標範囲内にないと送電器１０によって判定された場合に相当するため、送電器１０がステップＳ１２１にリターンして受電器１０１Ａ及び１０１Ｂに送信するデューティ比を用いてスイッチ１３０Ａ及び１３０Ｂを駆動するためである。
【０２４３】
受電器１０１Ａは、送電器１０から本送電通知を受信したと判定すると（Ｓ１３２Ａ：ＹＥＳ）、スイッチ１８０Ａの接続先をバッテリ２２０Ａに切り替え、切り替えたことを送電器１０に通知する（ステップＳ１３３Ａ）。同様に、受電器１０１Ｂは、送電器１０から本送電通知を受信したと判定すると（Ｓ１３２Ｂ：ＹＥＳ）、スイッチ１８０Ｂの接続先をバッテリ２２０Ｂに切り替え、切り替えたことを送電器１０に通知する（ステップＳ１３３Ｂ）。
【０２４４】
送電器１０は、本送電を開始する（ステップＳ１３４）。
【０２４５】
受電器１０１Ａは、バッテリ２２０Ａが満充電になったか、又は、利用者による充電の停止操作があるかどうかを判定する（ステップＳ１３５Ａ）。同様に、受電器１０１Ｂは、バッテリ２２０Ｂが満充電になったか、又は、利用者による充電の停止操作があるかどうかを判定する（ステップＳ１３５Ｂ）。
【０２４６】
受電器１０１Ａは、満充電、又は、充電の停止操作のいずれでもないと判定すると（Ｓ１３５Ａ：ＮＯ）、デューティ比の再調整が必要かどうかを判定する（ステップＳ１３６Ａ）。
【０２４７】
例えば、受電器１０１Ｂが満充電、又は、充電の停止操作によって充電されていない状態になった場合には、受電器１０１Ａのデューティ比を再調整する必要が生じる。従って、送電器１０が後述するステップＳ１３９において、受電器１０１Ｂの充電が完了した、又は、充電が停止したと判定して、受電器１０１Ａが送電器１０から受電器１０１Ｂの充電が完了、又は、充電停止についての通知を受信した場合に、受電器１０１Ａは、デューティ比の再調整が必要と判定する。
【０２４８】
受電器１０１Ｂは、満充電、又は、充電の停止操作のいずれでもないと判定すると（Ｓ１３５Ｂ：ＮＯ）、デューティ比の再調整が必要かどうかを判定する（ステップＳ１３６Ｂ）。
【０２４９】
例えば、受電器１０１Ａが満充電、又は、充電の停止操作によって充電されていない状態になった場合には、受電器１０１Ｂのデューティ比を再調整する必要が生じる。従って、送電器１０が後述するステップＳ１３９において、受電器１０１Ａの充電が完了した、又は、充電が停止したと判定して、受電器１０１Ｂが送電器１０から受電器１０１Ａの充電が完了、又は、充電停止についての通知を受信した場合に、受電器１０１Ｂは、デューティ比の再調整が必要と判定する。
【０２５０】
受電器１０１Ａは、バッテリ２２０Ａの満充電、又は、充電の停止操作があったと判定すると（Ｓ１３５Ａ：ＹＥＳ）、充電完了、又は、停止操作があったことを送電器１０に通知する。これにより、受電器１０１Ａは処理を終了する。
【０２５１】
同様に、受電器１０１Ｂは、バッテリ２２０Ｂの満充電、又は、充電の停止操作があったと判定すると（Ｓ１３５Ｂ：ＹＥＳ）、充電完了、又は、停止操作があったことを送電器１０に通知する。これにより、受電器１０１Ａは処理を終了する。
【０２５２】
送電器１０は、受電器１０１Ａ又は１０１Ｂにおいて、充電完了、又は、停止操作があったかどうかを判定する（ステップＳ１３７）。送電器１０は、受電器１０１Ａ又は１０１Ｂからの充電完了、又は、停止操作を表す通知の有無に基づいて、ステップＳ１３７の判定を行う。なお、ステップ１３７の判定は、受電器１０１Ａ又は１０１Ｂからの充電完了、又は、停止操作を表す通知があるまで繰り返し実行される。
【０２５３】
受電器１０１Ａは、バッテリ２２０Ａの満充電、又は、充電の停止操作を行ったことを送電器１０に通知すると、スイッチ１３０Ａの駆動を停止する（ステップＳ１３８Ａ）。同様に、受電器１０１Ｂは、バッテリ２２０Ｂの満充電、又は、充電の停止操作を行ったことを送電器１０に通知すると、スイッチ１３０Ｂの駆動を停止する（ステップＳ１３８Ｂ）。
【０２５４】
送電器１０は、受電器１０１Ａ又は１０１Ｂからの充電完了（満充電）、又は、停止操作を表す通知があった（Ｓ１３７：ＹＥＳ）と判定すると、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの両方の充電が完了したか、又は、充電が停止されたかどうかを判定する（ステップＳ１３９）受電器１０１Ａ及び１０１Ｂのうちの一方の充電が完了又は停止されていなければ、引き続き送電する必要があるからである。
【０２５５】
送電器１０は、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂのうちの一方の充電が完了又は停止されていないと判定すると（Ｓ１３９：ＮＯ）、フローをステップＳ１２１にリターンする。再びデューティ比を設定して送電を行うためである。
【０２５６】
また、送電器１０は、受電器１０１Ａの充電が完了した、又は、充電が停止したと判定した場合は、受電器１０１Ａの充電が完了、又は、充電が停止したことを受電器１０１Ｂに通知する。同様に、送電器１０は、受電器１０１Ｂの充電が完了した、又は、充電が停止したと判定した場合は、受電器１０１Ｂの充電が完了、又は、充電が停止したことを受電器１０１Ａに通知する。
【０２５７】
送電器１０は、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの両方の充電が完了した、又は、充電が停止したと判定すると（Ｓ１３９：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【０２５８】
以上により、送電器１０による受電器１０１Ａ及び１０１Ｂへの送電処理が終了する。
【０２５９】
なお、以上では、２つの受電器１０１Ａ及び１０１Ｂが送電器１０から受電する場合にデューティ比を決定する形態について説明したが、３つ以上の受電器が送電器１０から受電する場合も同様にデューティ比を決めることができる。例えば、受電器が３つある場合には、ステップＳ１１５Ｂが終了した後に、ステップ１１１、Ｓ１１２Ａ、Ｓ１１３Ａ、Ｓ１１４、Ｓ１１５Ａ、及びＳ１１６と同様のステップを３つ目の受電器に対して行うことにより、送電器１０が３つ目の受電器の受電電力と定格出力を入手すればよい。
【０２６０】
そして、３つの受電器のデューティ比を決定し、受電電力が目標範囲内であるかどうかを判定した後に、本送電を行うようにすればよい。これは、受電器が４つ以上ある場合も同様である。
【０２６１】
以上、実施の形態２によれば、電力供給量のバランスを改善することのできる受電器１０１Ａ又は１０１Ｂを提供することができる。また、実施の形態２によれば、電力供給量のバランスを改善することができる電力伝送システムを提供することができる。
【０２６２】
また、実施の形態２では、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂのデューティ比を決める際に、ステップＳ１２１〜Ｓ１２６によるテスト送電の処理を行う。そして、テスト送電の結果、受電器１０１Ａ及び１０１Ｂの受電電力が目標範囲内にない場合には、デューティ比を再調整して、より受電バランスを改善できるデューティ比を求める。
【０２６３】
従って、実施の形態２によれば、電力供給量のバランスをより改善した受電器１０１Ａ又は１０１Ｂを提供することができる。
【０２６４】
＜実施の形態３＞
図１８は、実施の形態３における送電器１０とＮ個の受電器１０１−１、１０１−２、・・・、１０１−Ｎとを示す図である。図１９は、実施の形態３によるデューティ比と送電出力Ｐの決定処理を示すフローチャートである。図２０は、実施の形態３で用いるテーブル形式のデータを示す図である。
【０２６５】
実施の形態３では、１つの送電器１０からＮ個の受電器１０１−１、１０１−２、・・・、１０１−Ｎに電力を伝送する場合に、受電器１０１−１〜１０１−Ｎのスイッチ１３０を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を決定する手法について説明する。
【０２６６】
ここで、Ｎは任意の整数であり、２以上の整数であればよい。
【０２６７】
受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々は、実施の形態２の受電器１０１Ａ及び１０１Ｂと同様の構成を有する。また、受電器１０１−１〜１０１−Ｎには、それぞれ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０とバッテリ２２０が接続されるものとして説明する。
【０２６８】
以下では、受電電力、デューティ比等を表すデータは、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの制御部１５０と、受信器１０の制御部１５との間で通信される。制御部１５０と制御部１５との間の通信は、アンテナ１７０とアンテナ１６との間で行われる（図６参照）。
【０２６９】
実施の形態３では、具体的には、以下のような手順で受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々に含まれるスイッチ１３０を駆動するＰＷＭ駆動パターンのデューティ比を決定する。
【０２７０】
まず、送電器１０は、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々に、個別的に電力Ｐ０を送電する（ステップＳ２０１）。また、受電器１０１−１〜１０１−Ｎは、それぞれ、電力Ｐ０を受電すると、受電電力ＰＫ（Ｋ＝１〜Ｎ）と、バッテリ２２０の定格出力ＰＢＫ（Ｋ＝１〜Ｎ）とを表すデータを送電器１０に送信する。
【０２７１】
次に、送電器１０は、受電電力ＰＫ（Ｋ＝１〜Ｎ）と、バッテリ２２０の定格出力ＰＢＫ（Ｋ＝１〜Ｎ）とを表すデータを受信する（ステップＳ２０２）。
【０２７２】
受電電力ＰＫは、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの内部で、スイッチ１８０をダミー抵抗器１９０に接続させて測定される。定格出力ＰＢＫは、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々に接続されるバッテリ２２０の定格出力である。バッテリ２２０の定格出力を表すデータは、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々の制御部１５０が内部メモリに保持している。
【０２７３】
電力の送電は、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々に対して、１対１で行うため、送電器１０は、送電をＮ回行うことになる。なお、送電器１０が受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々に送電する電力Ｐ０は、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々について等しい。
【０２７４】
次に、送電器１０は、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々について、受電電力ＰＫ（Ｋ＝１〜Ｎ）に対する、定格出力ＰＢＫ（Ｋ＝１〜Ｎ）の比ＸＫ（Ｋ＝１〜Ｎ）を求める（ステップＳ２０３）。ＸＫ＝ＰＢＫ／ＰＫで求まる。
【０２７５】
次に、送電器１０は、比ＸＫのうちの最大値ＸＳを求め、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの各々について、最大値ＸＳに対する比ＸＫの比ＹＫ（Ｋ＝１〜Ｎ）を求める（ステップＳ２０４）。ＹＫ＝ＸＫ／ＸＳで求まる。
【０２７６】
次に、送電器１０は、受電器１０１−１〜１０１−Ｎの受電電力が、Ｙ１〜ＹＮ倍になるようなデューティ比Ｄ１〜ＤＮを求める（ステップＳ２０５）。Ｙ１〜ＹＮ倍になるようなデューティ比Ｄ１〜ＤＮを求めるには、例えば、図２０に示すようなテーブル形式のデータを用いればよい。
【０２７７】
図２０に示すテーブル形式のデータは、比Ｙ１〜ＹＮの組み合わせと、デューティ比Ｄ１〜ＤＮの組み合わせとを関連付けたデータである。比Ｙ１〜ＹＮの組み合わせには、Ｙａ１、Ｙａ２、・・・、ＹａＮ、Ｙｂ１、Ｙｂ２、・・・、ＹｂＮ等がある。デューティ比Ｄ１〜ＤＮの値の組み合わせには、Ｄａ１、Ｄａ２、・・・、ＤａＮ、Ｄｂ１、Ｄｂ２、・・・、ＤｂＮ等がある。
【０２７８】
比Ｙ１〜ＹＮの組み合わせＹａ１、Ｙａ２、・・・は、それぞれ、デューティ比Ｄ１〜ＤＮの組み合わせＤａ１、Ｄａ２、・・・、ＤａＮと関連付けられている。比Ｙ１〜ＹＮの組み合わせＹｂ１、Ｙｂ２、・・・は、それぞれ、デューティ比Ｄ１〜ＤＮの組み合わせＤｂ１、Ｄｂ２、・・・、ＤｂＮと関連付けられている。
【０２７９】
このような比Ｙ１〜ＹＮの組み合わせと、デューティ比Ｄ１〜ＤＮの組み合わせとを関連付けたデータを多数用意しておき、ステップＳ２０４で受電器１０１−１〜１０１−Ｎについて求めた比Ｙ１〜ＹＮに対応するデューティ比Ｄ１〜ＤＮを図２０に示すテーブル形式のデータから求めればよい。
【０２８０】
なお、図２０に示すテーブル形式のデータの中に、ステップＳ２０４で受電器１０１−１〜１０１−Ｎについて求めた比Ｙ１〜ＹＮの組み合わせが存在しない場合は、ステップＳ２０４で求めた比Ｙ１〜ＹＮに近い比Ｙ１〜ＹＮに関連付けられたデューティ比Ｄ１〜ＤＮを用いればよい。また、このようにステップＳ２０４で求めた比Ｙ１〜ＹＮの組み合わせが図２０に示すデータに存在しない場合には、ステップＳ２０４で求めた比Ｙ１〜ＹＮの組み合わせに近い比Ｙ１〜ＹＮを補間処理等で求めることによって、デューティ比Ｄ１〜ＤＮを用いればよい。
【０２８１】
また、ここでは、図２０に示すテーブル形式のデータを用いてデューティ比Ｄ１〜ＤＮを求める形態について説明したが、例えば、比Ｙ１〜ＹＮの値に応じて、デューティ比Ｄ１〜ＤＮを演算してもよい。比Ｙ１〜ＹＮの値は、比ＸＫが最大値ＸＳになる場合に１となり、その他の場合は１未満の値になる。このため、比Ｙ１〜ＹＮの値が大きいほど、必要な受電電力量が多いことになる。従って、比Ｙ１〜ＹＮの値が大きいほどデューティ比Ｄ１〜ＤＮを大きく設定し、比Ｙ１〜ＹＮの値が小さいほどデューティ比Ｄ１〜ＤＮを小さく設定すればよい。
【０２８２】
次に、送電器１０は、受電器１０１−１〜１０１−Ｎに、デューティ比Ｄ１〜ＤＮを表すデータを送信する（ステップＳ２０６）。
【０２８３】
最後に、送電器１０は、送電出力Ｐを次式で設定する（ステップＳ２０７）。
【０２８４】
【数１】
2016067447.tif 000003
以上で、デューティ比Ｄ１〜ＤＮと送電出力Ｐの設定が終了する。
【０２８５】
以上、実施の形態３によれば、電力供給量のバランスを改善することのできる受電器１０１−１〜１０１−Ｎを提供することができる。また、実施の形態３によれば、電力供給量のバランスを改善することができる電力伝送システム（受電器１０１−１〜１０１−Ｎ及び送電器１０）を提供することができる。
【０２８６】
＜実施の形態４＞
図２１は、実施の形態４の受電器１０２と送電装置８０を示す図である。
【０２８７】
受電器１０２は、実施の形態１の受電器１００（図４参照）のスイッチ１３０の位置を変更したものである。受電器１０２は、スイッチ１３０の代わりに、スイッチ１３１を含む。スイッチ１３１は、二次側共振コイル１１０の端子１１２Ａと整流回路１２０の間に挿入されており、実施の形態１のスイッチ１３０と同様に制御部１５０によってＰＷＭ駆動される。
【０２８８】
スイッチ１３１としては、交流電流の遮断を高速で行えるスイッチであればよく、例えば、複数のＦＥＴを組み合わせたスイッチ、又は、トライアック等を用いることができる。
【０２８９】
このように、二次側共振コイル１１０の端子１１２Ａと整流回路１２０の間に挿入されたスイッチ１３１のオン／オフをＰＷＭ駆動パターンで駆動制御しても、実施の形態１の受電器１００（図４参照）のスイッチ１３０をＰＷＭ駆動パターンで駆動制御する場合と同様に、二次側共振コイル１１０での受電電力量を調節することができる。
【０２９０】
従って、実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、電力供給量のバランスを改善することのできる受電器１０２を提供することができる。
【０２９１】
以上、本発明の例示的な実施の形態の受電器、及び、電力伝送システムについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０２９２】
１０  送電器
１１  一次側コイル
１２  一次側共振コイル
１３  整合回路
１４  キャパシタ
１５  制御部
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１０１、１０１−１〜１０１−Ｎ、１０３  受電器
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ  二次側共振コイル
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ  整流回路
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ  スイッチ
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ  平滑キャパシタ
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ  制御部
１５５  電圧計
１６０Ａ、１６０Ｂ  出力端子
１７０Ａ、１７０Ｂ  アンテナ
１８０  スイッチ
１９０  ダミー抵抗器
２００Ａ、２００Ｂ  電子機器
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ  ＤＣ−ＤＣコンバータ
２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ  バッテリ
５００  電力伝送システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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