(57)【要約】【課題】無線電力伝送方式を利用した充電システムにおいて、伝送効率の低下を抑えつつ大電力の受電が可能となる充電システムを提供する。【解決手段】送電装置から無線電力伝送された電力を受電し、同一面に含まれるよう配される複数の受電コイルと、前記受電コイルごとに設けられる整流回路と、蓄電装置と、前記各整流回路が出力する電力を前記蓄電装置に充電する充電部と、を備えた充電システムとする。【選択図】図４
2012191796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置から無線電力伝送された電力を受電し、同一面に含まれるよう配される複数の受電コイルと、
前記受電コイルごとに設けられる整流回路と、
蓄電装置と、
前記各整流回路が出力する電力を前記蓄電装置に充電する充電部と、
を備えたことを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記複数の受電コイルを含む層と、前記複数の受電コイル以外の受電コイルを含む他の層とが階層化されていることを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記他の層において、同一面を分割する形状の複数の受電コイルが設けられることを特徴とする請求項２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記受電コイルの層は、前記複数の受電コイルを含む層と前記他の層との少なくとも２層で構成され、前記送電装置が有する送電コイルと受電コイル間の距離である伝送距離に応じて前記２層のいずれの層を使用するか切替える切替え部を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の充電システム。
【請求項５】
受電電力を検出する検出部、または前記送電装置と通信を行う通信部を備え、
前記検出部により検出された受電電力、または前記通信部が前記送電装置から通信により取得した前記送電装置が送電する電力を表す情報を少なくとも含む送電電力情報に応じて使用する前記受電コイルを選択制御する選択制御部を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の充電システム。
【請求項６】
受電電力を検出する検出部と、
前記送電装置から前記送電装置が送電する電力を表す情報である送電電力情報を取得する取得部と、
前記検出部により検出された受電電力と前記取得部により取得された送電電力情報に基づき受電電力と送電電力の比である伝送効率を算出する算出部と、
前記伝送効率に基づき前記送電装置に送電を希望する電力を表す希望送電電力情報を前記送電装置に送信する送信部と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の充電システム。
【請求項７】
送電装置と、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の充電システムと、を備えたことを特徴とする無線電力伝送システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の充電システムと、前記充電システムが有する蓄電装置に充電された電力を動力に変換する動力部と、前記動力部により駆動される駆動部と、を備えたことを特徴とする移動体。
【請求項９】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の充電システムと、前記充電システムが有する蓄電装置に充電された電力を外部へＤＣ出力および／またはＡＣ出力する出力部と、を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
送電装置から無線電力伝送された電力を受電し、同一面に含まれるよう配される複数の受電コイルと、
前記受電コイルごとに設けられる整流回路と、
前記整流回路の出力を合成して出力する合成出力部と、
を備えたことを特徴とする受電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力伝送方式を利用した充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有線を用いない無線電力伝送が注目されている。この無線電力伝送の方式としては、電磁誘導型、電波受信型並びに共鳴型の３方式が主流となっている。
【０００３】
電磁誘導型は、１次コイルと２次コイルを貫く磁束の強さの変化によって生じる起電力を利用する方式であり、電波受信型は、アンテナで受信した電波信号を整流回路により直流に変換して直流電力を利用する方式である。
【０００４】
共鳴型は、主に電場の共鳴、主に磁場の共鳴、または電場磁場両方の共鳴を利用して電力を伝送する方式であり、大電力を伝送することが可能であり、伝送効率の高効率化が期待される。ここで、磁気共鳴型の電力伝送を行う車両用給電装置および電動車両が例えば特許文献１に開示されている。車両用給電装置は、交流電源と、高周波電力ドライバと、１次コイルと、１次自己共振コイルとを備える。電動車両は、２次自己共振コイルと、複数の２次コイルと、整流回路と、蓄電装置とを備える。交流電源からの電力は、高周波電力ドライバにより高周波の電力に変換されて１次コイルへ供給され、電磁誘導によって１次コイルから１次自己共振コイルへ伝送される。そして、磁場共鳴により１次自己共振コイルから２次自己共振コイルへ伝送された電力は、電磁誘導によって２次コイルへ伝送され、整流回路で整流され、蓄電装置に蓄電される。
【０００５】
上記複数の２次コイルは、２次自己共振コイルに対応して車両下面に平行に配され、一つの整流回路に対して互いに並列に接続される。これにより、２次自己共振コイルの直上の２次コイルで受電されない漏れ分をその他の２次コイルで受電できるので、伝送効率を向上できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報（第１４頁−第１５頁、第１２図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、無線電力伝送方式では、伝送周波数に対応するよう整流回路に高速応答性が要求される。しかしながら、大電力を伝送しようとすると、整流素子のサイズを大きくする必要があり、寄生容量成分（ＰＮ接合容量や線間容量等）が増加することになり、高周波特性が劣化してしまう。従って、大電力を伝送しようとすると、整流効率が劣化し、伝送効率が低下するといった問題点がある。また、整流回路は一般にダイオードを有しており、図２３に示すようにダイオードは、或る順方向電圧Ｖｄを印加した場合に電流が流れ始める特性を有する。そして、受電電力に依らずダイオードでの電圧降下量は順方向電圧Ｖｄでほぼ一定となる。従って、図２４に示すように大電力を受電した場合よりも小電力を受電した場合は、ダイオード入力電圧に占める順方向電圧Ｖｄの割合が増加し、整流効率ひいては伝送効率が低下する。
【０００８】
また、上記特許文献１の構成では、２次自己共振コイルの直上の２次コイルに隣接して他の２次コイルを配する必要があるので、受電装置のサイズが大きくなるといった問題点もある。
【０００９】
上記問題点を鑑み、本発明は、無線電力伝送方式を利用した充電システムおよび受電装置において、伝送効率の低下を抑えつつ大電力の受電を可能とし、装置のサイズを削減しうる充電システムおよび受電装置を提供すること、さらにこのような充電システムを備えた無線電力伝送システム、移動体並びに電源装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の充電システムは、送電装置から無線電力伝送された電力を受電し、同一面に含まれるよう配される複数の受電コイルと、前記受電コイルごとに設けられる整流回路と、蓄電装置と、前記各整流回路が出力する電力を前記蓄電装置に充電する充電部と、を備えた構成とする。
【００１１】
このような構成によれば、大電力を受電する場合でも、大電力を複数の受電コイルで受電し、受電コイルごとに整流回路が設けられるため、伝送効率の低下を抑えることが可能となる。
【００１２】
また、上記いずれかの構成において、前記受電コイルは、同一面を分割する形状である構成としてもよい。このような構成によれば、各受電コイルが均等または不均等に受電できるよう設計し易くなる。
【００１３】
また、この構成において、前記受電コイルが群として最大受電電力を受電した場合に前記各受電コイルに分配される受電電力値が前記各整流回路の最大定格電力から所定分低い電力と等しい構成としてもよい。このような構成によれば、最大受電電力を受電した場合に整流効率ひいては伝送効率を最適にすることが可能となる。
【００１４】
また、上記いずれかの構成において、前記複数の受電コイルを含む層と、前記複数の受電コイル以外の受電コイルを含む他の層とが階層化されている構成としてもよい。このような構成によれば、受電コイルを複数設けてもコイル面積を確保し易くなる。
【００１５】
また、この構成において、前記他の層において、同一面を分割する形状の複数の受電コイルが設けられる構成としてもよい。
【００１６】
また、上記いずれかの構成において、少なくとも二つの受電コイルの層がプリント基板の両面、または内部に含まれる層に形成される構成としてもよい。このような構成によれば、使用するプリント基板の数を減らして、階層化を安価に実現できる。
【００１７】
また、上記いずれかの構成において、少なくとも二つの受電コイルの層における各受電コイルから成る形状または各受電コイルの形状が平面視で重ならない構成としてもよい。このような構成によれば、受電電力を均等化したり、敢えて不均等にすることが可能となる。
【００１８】
また、上記いずれかの構成において、前記受電コイルの層は、前記複数の受電コイルを含む層と前記他の層との少なくとも２層で構成され、前記送電装置が有する送電コイルと受電コイル間の距離である伝送距離に応じて前記２層のいずれの層を使用するか切替える切替え部を備える構成としてもよい。このような構成によれば、伝送距離に応じて伝送効率が高いほうの受電コイルの層を使用する制御が可能となる。
【００１９】
また、上記いずれかの構成において、受電電力を検出する検出部、または前記送電装置と通信を行う通信部を備え、前記検出部により検出された受電電力、または前記通信部が前記送電装置から通信により取得した前記送電装置が送電する電力を表す情報を少なくとも含む送電電力情報に応じて使用する前記受電コイルを選択制御する選択制御部を更に備える構成としてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、受電電力に応じて整流回路の入力電力を整流効率上適切な値に保つことが可能となり、受電電力に依らず伝送効率の低下を抑えることができる。
【００２１】
また、この構成において、前記複数の受電コイルの数は偶数であり、前記選択制御部は、前記複数の受電コイルのうち一つおきの受電コイルを使用するよう選択制御する構成としてもよい。このような構成によれば、使用する受電コイルをバランスよく分布させることができ、伝送効率の低下を抑えることができる。
【００２２】
また、上記いずれかの構成において、前記選択制御部が使用する前記受電コイルを選択後、使用する前記受電コイルを順次切替える切替え部を備える構成としてもよい。このような構成によれば、受電コイルおよび整流回路の使用頻度の均一化を図ることができ、装置全体としての寿命を長くすることができる。
【００２３】
また、上記いずれかの構成において、受電電力を検出する検出部と、前記送電装置から前記送電装置が送電する電力を表す情報である送電電力情報を取得する取得部と、前記検出部により検出された受電電力と前記取得部により取得された送電電力情報に基づき受電電力と送電電力の比である伝送効率を算出する算出部と、前記伝送効率に基づき前記送電装置に送電を希望する電力を表す希望送電電力情報を前記送電装置に送信する送信部と、を備える構成としてもよい。このような構成によれば、伝送効率が小さい場合に送電電力を変更するよう希望送電電力情報を送電装置に送信でき、整流効率ひいては伝送効率を向上できる。
【００２４】
また、上記いずれかの構成において、前記蓄電装置への充電の途中で送電電力をそれまでの送電電力よりも低くするよう、前記送電装置に送電を希望する電力を表す希望送電電力情報を前記送電装置に送信する送信部を備える構成としてもよい。このような構成によれば、急速充電による蓄電池の劣化を抑えることが可能となる。
【００２５】
また、本発明の無線電力伝送システムは、送電装置と、上記いずれかの構成の充電システムと、を備えた構成とする。
【００２６】
また、本発明の移動体は、上記いずれかの構成の充電システムと、前記充電システムが有する蓄電装置に充電された電力を動力に変換する動力部と、前記動力部により駆動される駆動部と、を備えた構成とする。
【００２７】
また、本発明の電源装置は、上記いずれかの構成の充電システムと、前記充電システムが有する蓄電装置に充電された電力を外部へＤＣ出力および／またはＡＣ出力する出力部と、を備えた構成とする。
【００２８】
また、本発明の受電装置は、送電装置から無線電力伝送された電力を受電し、同一面に含まれるよう配される複数の受電コイルと、前記受電コイルごとに設けられる整流回路と、前記整流回路の出力を合成して出力する合成出力部と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、無線電力伝送方式を利用した充電システムにおいて、伝送効率の低下を抑えつつ大電力の受電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る無線電力伝送システムの基本構成例を示す図である。
【図２】移動体の一例としての電動車輌の概略構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る無線電力伝送システムの基本構成の変形例を示す図である。
【図４】本発明に係る結合コイルの構成例を示す図である。
【図５】共振コイルの投影面を示す図である。
【図６】図４の一つの結合コイル周辺を拡大した図である。
【図７】結合コイルの制御に関する構成の第１実施形態を示す図である。
【図８】制御スイッチの変形例を示す図である。
【図９】第１実施形態の構成による結合コイル制御に関するフローチャートである。
【図１０】第１実施形態の構成による結合コイル制御に関するフローチャートである。
【図１１】結合コイルの制御に関する構成の第２実施形態を示す図である。
【図１２】第２実施形態の構成による結合コイル制御に関するフローチャートである。
【図１３】結合コイルの制御に関する構成の第３実施形態を示す図である。
【図１４】第３実施形態の構成による結合コイル制御に関するフローチャートである。
【図１５】結合コイルの制御に関する構成の第４実施形態を示す図である。
【図１６】第４実施形態の構成による結合コイル制御に関するフローチャートである。
【図１７Ａ】本発明に係る階層化した結合コイルの構成例を示す斜視図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａに対応する平面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ａに対応する側面図である。
【図１８Ａ】本発明に係る階層化した結合コイルの他の構成例を示す斜視図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａに対応する平面図である。
【図１８Ｃ】図１８Ａに対応する側面図である。
【図１９】階層化した結合コイルの制御の一例に関するフローチャートである。
【図２０】階層化した結合コイルの伝送効率特性を示す図である。
【図２１】本発明に係る無線電力伝送システムの基本構成の変形例を示す図である。
【図２２】本発明に係る電源装置の変形例を示す図である。
【図２３】ダイオード特性を示す図である。
【図２４】ダイオード入力電圧と整流効率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る無線電力伝送の実施形態について図面を参照しつつ説明する。無線電力伝送方式のうち磁気共鳴型の電力伝送方式では、伝送周波数が数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ程度であり、電磁誘導型に較べて周波数が高く（電磁誘導型では１００数十ｋＨｚ）、特に整流回路に高速応答性が要求される。そこで、ここでは磁気共鳴型の電力伝送方式を例として説明する。なお、その他の方式である電磁誘導型、電波受信型、電場共鳴型等については磁気共鳴型の例から容易に実施可能であるため、これらについての説明は省略する。
【００３２】
＜全体構成について＞
本発明の実施形態に係る磁気共鳴を利用した無線電力伝送システムの基本構成例を図１に示す。図１に示す無線電力伝送システムは、送電システム２００と充電システム１００とから構成される。本実施形態では移動体を例に説明する。充電システム１００は、受電装置１２０と、充電回路１１３と、蓄電池１１４とを備え、移動体に設けられる。なお、蓄電池は一例であり、他の蓄電装置を用いてもよい。
【００３３】
移動体の一例として、充電システム１００を備えた電動車輌３００の概略構成を図２に示す（なお、電動車輌３００には、電気自動車、ＨＥＶ（hybrid electric vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等が含まれる）。電動車輌３００は、充電システム１００と、電力変換部３０１と、モータ３０２（電力を動力に変換する動力部）と、駆動輪３０３（動力部によって駆動される駆動部）と、制御部３０４と、アクセル３０５と、ブレーキ３０６と、回転センサ３０７と、電流センサ３０８とを備えている。
【００３４】
電力変換部３０１は、インバータで構成され、充電システム１００が有する蓄電池１１４からの直流電力をモータ３０２が必要とする交流電力に変換する。また、モータ３０２が回生を行うケースでは、電力変換部３０１は、モータ３０２からの交流電力を充電システム１００に蓄電する直流電力に変換する。モータ３０２は、電力変換部３０１によって変換された交流電力によって回転力を生成する。モータ３０２が生成した回転力は、駆動輪３０３に伝達される。アクセル３０５は、モータ３０２の回転数を上昇させるための機構である。ブレーキ３０６は、モータ３０２の回転数を減少させるための機構である。
【００３５】
回転センサ３０７は、モータ３０２の回転数を検出するセンサである。電流センサ３０８は、モータ３０２に供給される電流値を検出するセンサである。
【００３６】
制御部３０４は、アクセル３０５や回転センサ３０７から得られる情報などに基づいて指令トルクを算出する。制御部３０４は、指令トルクに基づいて、電流指令値を算出する。制御部３０４は、電流センサ３０８から得られる電流値と電流指令値との差分に基づいて、電力変換部３０１を制御する。これによって、制御部３０４は、モータ３０２の回転数を制御する。また、制御部３０４は、ブレーキ３０６から得られる情報などに基づいて、モータ３０２の回生を制御する。
【００３７】
なお、充電システム１００が設けられる移動体は、電動車輌の他にも、例えば電動アシスト自転車、船舶、航空機、歩行ロボット、エレベータ等としてもよい。移動体が電動アシスト自転車の場合、モータ３０２はアシストモータに、アクセル３０５はアシスト動作開始指令部に、ブレーキ３０６はアシスト動作停止指令部に置き換えられる。アシスト動作開始指令部から指令信号が出力されると駆動輪３０３が駆動されてアシストが行われ、アシスト動作停止指令部から指令信号が出力されると駆動輪３０３の駆動が停止しアシスト動作が停止する。
【００３８】
また、移動体が船舶の場合、駆動輪３０３はスクリューに、アクセル３０５は加速動作指令部に置き換えられ、ブレーキ３０６は不要である。加速動作指令部から指令信号が出力されるとスクリューが回転されて船舶は推進または加速し、加速動作指令部からの指令信号出力が停止するとスクリューの回転が停止し船舶も停止する。
【００３９】
また、移動体が航空機の場合、駆動輪３０３はプロペラに、アクセル３０５は加速動作指令部に置き換えられ、ブレーキ３０６は不要である。加速動作指令部から指令信号が出力されるとプロペラが回転されて航空機は推進または加速し、加速動作指令部からの指令信号出力が停止するとプロペラの回転が停止し航空機も停止する。
【００４０】
また、移動体が歩行ロボットの場合、駆動輪３０３は歩行足に、アクセル３０５は歩行動作指令部に置き換えられ、ブレーキ３０６は不要である。歩行動作指令部から指令信号が出力される間はモータ３０２が回転制御されて歩行ロボットは歩行し、歩行動作指令部からの指令信号出力が停止するとモータ３０２の回転が停止し歩行も停止する。
【００４１】
また、移動体がエレベータの場合、モータ３０２は籠に付いた昇降用ロープの巻上げモータに、駆動輪３０３はプーリに、アクセル３０５は昇降動作開始指令部に、ブレーキ３０６は昇降動作停止指令部に置き換えられる。
【００４２】
説明を図１に戻し、磁気共鳴により送電システム２００から充電システム１００へ電力が無線伝送され、伝送された電力が蓄電池１１４に充電される。例えば、充電システム１００を備えた移動体が電動車輌である場合は、送電システム２００を充電スタンドに配し、電動車輌を所定の位置に駐車すれば充電が可能となるようなシステムが想定される。
【００４３】
次に、図１に示す無線電力伝送システムの具体的構成について説明する。送電システム２００は、共振コイル２０１と、結合コイル２０２（送電コイル）と、周波数・電力変換装置（本発明で言う送電装置）２１１と、太陽電池２１７と、商用電源２１８と、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１９と、を備えている。周波数・電力変換装置２１１は、発振器２１２と、カプラ２１３と、制御回路２１４と、検波器２１５と、１次側通信装置２１６とを有している。また、充電システム１００が備える受電装置１２０は、共振コイル１０１と、結合コイル１０２（受電コイル）と、整流部１１１と、制御回路１１２と、２次側通信装置１１５とを備えている。なお、太陽電池２１７と商用電源２１８は必ずしも両方備える必要はなく、いずれか一方のみでもよい。また、共振コイルは磁気共鳴方式でない無線電力伝送システムでは使用しない。
【００４４】
太陽電池２１７は、太陽光を受けて発電し、発電した直流電力を発振器２１２に出力する。ＡＣ／ＤＣ変換回路２１９は、商用電源２１８からの交流電力（ＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ、周波数５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）をＡＣ／ＤＣ変換し、直流電力を発振器２１２に出力する。
【００４５】
発振器２１２は、太陽電池２１７またはＡＣ／ＤＣ変換回路２１９からの直流電力を電源として交流電力を持続的に発生させる装置であり、スイッチング発振器と増幅器（いずれも不図示）を有している。カプラ２１３は、方向性結合器であり、発振器２１２が出力する電力の一部を検波器２１５側へ取り出す。検波器２１５は、取り出された交流電力を直流電力に変換して制御回路２１４へ出力する。制御回路２１４は、検波器２１５からの直流電力に基づき発振器２１２が目標電力を出力するよう発振器２１２の増幅器のゲインを調整する。
【００４６】
カプラ２１３には結合コイル２０２が接続される。結合コイル２０２は、両端がオープンとなっているＬＣ型共振コイルである共振コイル２０１と電磁誘導により結合される。なお、共振コイル２０１は、両端にコンデンサが接続されていてもよい。共振コイル２０１は、充電システム１００側の共振コイル１０１と非接触の位置で磁気共鳴により結合される。共振コイル１０１も、両端がオープンとなっているＬＣ型共振コイルであるが、両端にコンデンサが接続されてもよい。そして、共振コイル１０１は、結合コイル１０２と電磁誘導により結合される。このような各コイルの結合により、カプラ２１３から出力された電力は、結合コイル１０２に接続された整流部１１１へ無線伝送される。伝送周波数は、数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波となる。共振コイル１０１および結合コイル１０２の詳細な構成については後述する。
【００４７】
整流部１１１は、結合コイル１０２からの交流電力を整流して直流電力を充電回路１１３に出力する部分であり、詳細な構成は後述する。充電回路１１３は、整流部１１１からの電力を、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等で構成される蓄電池１１４に充電する。
【００４８】
制御回路１１２は、整流部１１１を制御したり、充電回路１１３から充電状態を取得したり、２次側通信装置１１５と通信を行う回路である。２次側通信装置１１５は、送電システム２００側の１次側通信装置２１６と無線通信を行う。また、１次側通信装置２１６は、制御回路２１４と通信を行う。２次側通信装置１１５と１次側通信装置２１６間の無線通信の方式は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の公知の方式が採用できる。通信内容としては、例えば認証処理や充電中の状況通知が含まれる。なお、１次側通信装置２１６および２次側通信装置１１５を設けない構成も採りうる。
【００４９】
充電開始前にまず２次側通信装置１１５と１次側通信装置２１６間で認証処理が行われ、認証が成功すると送電システム２００は電力送電を開始し、充電システム１００における充電が開始される。認証処理には、例えば登録されたメンバであるか否かの確認処理、定格に合った装置システムであるか否かの確認処理、課金処理等が含まれる。また、定格に合った装置システムであるか否かの確認処理として、例えば送電システム２００側の送電電力と充電システム１００側の受電可能電力との比較処理が含まれる。なお、送電電力が受電可能電力よりも大きければ充電システム１００が破壊される可能性があるので、送電システム２００は送電を開始しない。蓄電池１１４への充電量が１００％となると、制御回路１１２は、その旨の充電状況情報を充電回路１１３から取得し、２次側通信装置１１５に送電停止指示を１次側通信装置２１６へ通知させる。すると、送電システム２００は送電を停止する。
【００５０】
ここで、送電システム２００から充電システム１００へ効率良く電力を伝送するには、インピーダンスを整合させる必要があるが、結合コイル２０２、１０２（コイルサイズや共振コイル２０１、１０１との距離等）を適切に設計することでインピーダンスを整合させることができる。ただ、移動体の位置によっては共振コイル２０１と共振コイル１０１の距離（伝送距離）が設計距離とずれて、インピーダンスが整合できない場合が生じる。例えば、移動体が電動車輌である場合、充電スタンドにおいて伝送距離がほぼ設計距離となるよう電動車輌を固定できる駐車設備が設けられている場合は問題ないが、電動車輌を固定できず伝送距離が設計距離から変化する場合にインピーダンスの不整合が生じる。
【００５１】
そこで、上記のような事態を考慮して図３のようにカプラ２１３と結合コイル２０２の間に整合回路２２０を設ける構成としてもよい。整合回路２２０は、可変容量コンデンサを有している。また、カプラ２１３は、双方向性結合器とし、発振器２１２から出力される順方向の電力の一部に加えて、整合回路２２０からの逆方向の電力（反射電力）の一部も検波器２１５側へ取り出す。検波器２１５は、取り出された反射電力を直流電力に変換して制御回路２１４に出力する。そして、制御回路２１４は、検波器２１５からの直流電力に基づき反射電力をなるべく小さくするよう整合回路２２０の可変容量コンデンサの容量を調整する。これにより、移動体の位置に応じて伝送距離が変化した場合でも、インピーダンスの整合を自動的にとることができ、伝送効率を良好とすることができる。
【００５２】
なお、充電システム１００側の結合コイル１０２と整流部１１１との間に整合回路をさらに設け、整合回路を制御回路１１２により制御するようにしてもよい。
【００５３】
＜受電側の結合コイルの構成について＞
次に、受電側の結合コイルの構成について詳述する。受電側の結合コイル１０２の構成例を図４に示す。８つの各結合コイル１０２は同一面に含まれるよう配され、各結合コイル１０２が含まれる面と共振コイル１０１が含まれる面とは平行の関係となっている。なお、面といっても厚みは存在し、また、同一といっても厳密に同一だけでなく、技術常識から考えて同一とみなしうるものは含まれ、技術常識から考えて含まれうるズレは許容される（以降において同じ）。また、平行といっても厳密に平行だけでなく、技術常識から考えて平行とみなしうるものは含まれ、技術常識から考えて含まれうるズレは許容される（以降において同じ）。また、各結合コイル１０２は、同一面内を８等分に分割する台形形状としており、互いに絶縁するよう僅かに離間している。さらに、図５に示すように、共振コイル１０１の外縁で囲まれる領域を各結合コイル１０２が含まれる面に投影した投影面Ｐ内に各結合コイル１０２が配されるようにしている。これにより、装置サイズが大きくなることを抑えることができる。各結合コイル（受電コイル）１０２は、同一の結合コイル（送電コイル）２０２から送電された電力を共振コイル１０１を介して受電するものである。
【００５４】
なお、各結合コイル１０２は少なくとも同一面に含まれるよう配されればよく、各結合コイル１０２は同一面内を等分でなく不均等に分割する形状としてもよい。さらに、投影面Ｐの内側から外側にかけて各結合コイル１０２が配されるようにしてもよい。また、結合コイルは、上記のように同一面を分割する台形形状に限らず、他の多角形形状としてもよいし、閉図形である曲線形状（円等）や曲線と直線を組み合わせた閉図形形状としてもよい。
【００５５】
そして、図６に示すようにコイル１０２ごとにＡの部分に整流回路と制御スイッチを設けている。制御スイッチは、結合コイル１０２と整流回路の間に設けられ、オンオフにより結合コイル１０２の使用・不使用を切替える。
【００５６】
結合コイル１０２ごとに整流回路が設けられるため、大電力を受電する場合でも各整流回路は小電力に対応できればよい。図４の例であれば、例えば８０Ｗを結合コイル１０２の群が受電する場合、結合コイル１０２は８等分に同一面内を分割するので各結合コイル１０２は１０Ｗずつ受電することになり、各整流回路は１０Ｗに対応できればよい。よって、整流素子のサイズを大きくする必要がなく、寄生容量を小さくでき、高周波特性の劣化を抑えることができる。従って、受電装置１２０が大電力を受電する場合でも伝送効率の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、結合コイル１０２は同一面内を分割する形状としているので、各結合コイル１０２が均等または不均等に受電するよう設計し易い。図４の例では、８等分に分割しているので均等に受電されるが、不均等に分割するようにすれば不均等に受電することも可能である。
【００５８】
ここで、伝送効率の低下として、整流素子の寄生容量による高周波特性の劣化に基づく伝送効率の低下とは別に、先に述べたようにダイオード特性による伝送効率の低下もある。即ち、図２４に示したように、ダイオード入力電圧に依らずダイオードでの電圧降下は順方向電圧Ｖｄで一定であるので、大電力を受電した場合よりも小電力を受電した場合は、ダイオード入力電圧に占める順方向電圧Ｖｄの割合が増加し、整流効率ひいては伝送効率が低下する。
【００５９】
従って、整流回路はなるべく大電力を受電するように設計することが望ましいが、最大定格電力を受電することは望ましくない。よって、最大定格電力から所定分、例えば設計上必要となるマージン分低い電力を受電すると整流効率が最適になるといえる。結合コイル１０２の分割については、最大受電電力を受電した場合に各整流回路の整流効率が最適となるよう分割する構成が望ましい。例えば、図４の例では、最大受電電力を８０Ｗとし、整流効率が最適となる整流回路の受電電力を１０Ｗとして、結合コイル１０２を８等分に分割している。即ち、結合コイル１０２が群として最大受電電力を受電した場合に各結合コイル１０２に分配される受電電力値が各整流回路の整流効率が最適となる受電電力値と等しくなるようにしている。これは、結合コイルが同一面内を等分に分割する場合のみならず、不均等に分割する場合にもいえる。
【００６０】
＜結合コイルの制御について＞
次に、上述したような構成である結合コイル１０２の制御方法について説明する。結合コイル１０２の制御に関する構成の第１実施形態を図７に示す。図７に示す構成では、結合コイル１０２ごとに制御スイッチ１１１ａが並列に接続され、制御スイッチ１１１ａごとに整流回路１１１ｂが接続され、各整流回路１１１ｂは電圧調整・合成回路１１１ｃに接続される（結合コイル１０２が図４に示す例であれば、結合コイル１０２は８個存在するので、制御スイッチ１１１ａおよび整流回路１１１ｂも８個設けることとなる）。整流部１１１は、制御スイッチ１１１ａと、整流回路１１１ｂと、電圧調整・合成回路１１１ｃとから構成されることになる。
【００６１】
制御スイッチ１１１ａは、制御回路１１２からのスイッチ制御信号に応じてオン・オフが切替えられ、オンのときに結合コイル１０２はショートされ不使用状態となり、オフのときに結合コイル１０２が使用状態となる。なお、制御スイッチ１１１ａがオンになることにより、結合コイル１０２とのインピーダンス整合がずれるため、制御スイッチ１１１ａは整合回路とみなすこともできる。また、制御スイッチ１１１ａの代わりに、図８に示すように結合コイル１０２に直列接続される制御スイッチ１１１ａ’を用いてもよい。この場合、制御スイッチ１１１ａ’がオンのときに結合コイル１０２が使用状態となり、オフのときに不使用状態となる。
【００６２】
整流回路１１１ｂは、ダイオードブリッジと平滑回路（いずれも不図示）とから成り、制御スイッチ１１１ａを介して結合コイル１０２から入力される交流電圧を整流・平滑して直流電圧を出力する。なお、整流回路１１１ｂは、ダイオードブリッジに限らず、倍電圧整流回路などの他の整流回路を有するようにしてもよい。電圧調整・合成回路１１１ｃは、各整流回路１１１ｂから出力される電圧のずれをなくすように電圧調整・合成を行い、合成された直流電力を充電回路１１３に出力する。
【００６３】
このような図７で示す構成による結合コイル１０２の制御方法について図９、図１０を用いて説明する。図９に示すフローチャートは、充電開始時の結合コイル１０２の初期設定に関する処理であり、上述した２次側通信装置１１５と１次側通信装置２１６（図１）間で行われる認証処理後に開始される。なお、図９のフローチャートの開始時に制御回路１１２からの制御信号により全ての制御スイッチ１１１ａをオフとし、全ての結合コイル１０２を一旦使用状態としておく。
【００６４】
図９のフローチャートが開始されると、まずステップＳ１で、制御回路１１２は、電圧調整・合成回路１１１ｃから受電電力情報を取得する。次にステップＳ２で、取得した受電電力情報が示す受電電力が閾値より大きいか否かを判定する。もし大きければ（ステップＳ２のＹ）、ステップＳ３に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により制御スイッチ１１１ａを制御し、結合コイル１０２の使用コイル数を第１所定個数に設定する。一方、閾値以下であれば（ステップＳ２のＮ）、ステップＳ４に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により制御スイッチ１１１ａを制御し、結合コイル１０２の使用コイル数を第１所定個数よりも小さい第２所定個数に設定する。第２所定個数は、閾値と各整流回路の最適受電電力等から定めることができる。
【００６５】
先に図２４を用いて説明したように、整流回路１１１ｂの入力電力が小さい場合、整流効率が劣化する。従って、受電電力が小さい場合に結合コイル１０２の使用個数が多いと各整流回路１１１ｂの入力電力が小さくなり、整流効率が劣化してしまう。そこで、受電電力を閾値と比較して閾値以下であれば、使用コイル個数を小さく設定することで各整流回路１１１ｂの入力電力を適切な値とし、整流効率の劣化を抑えている。
【００６６】
例えば、図４に示す結合コイル１０２の例で、各整流回路１１１ｂの最適な入力電力を１０Ｗとし、閾値を４０Ｗとし、第１所定個数を８個、第２所定個数を４個としたとする。すると、受電電力が８０Ｗの場合、閾値より大きいので使用コイル数が８個に設定され、受電電力が４０Ｗの場合、閾値以下なので使用コイル数が４個に設定される。よって、いずれの場合も各整流回路１１１ｂの入力電力は１０Ｗとなり、整流効率の劣化が抑えられる。
【００６７】
このような処理によれば、送電システム２００側は最大電力で送電しているが、共振コイル２０１、１０１間の伝送状態が悪化したために最大電力で受電できないような場合に、受電電力に応じて使用コイル数を制御し、整流効率の劣化を抑えることができる。または、送電電力が複数規定されており、対応すべき受電電力が複数あるような場合に、受電電力に応じて使用コイル数を制御し、整流効率の劣化を抑えることもできる。
【００６８】
図９の処理により結合コイル１０２の使用個数を初期設定できるが、受電電力は時間経過により変化する可能性があるので、図１０で示すフローチャートの処理により定期的に使用コイル数を設定する。
【００６９】
図１０で示すフローチャートは、定期的に開始され、まずステップＳ１１で、制御回路１１２は電圧調整・合成回路１１１ｃから受電電力情報を取得する。次にステップＳ１２で、制御回路１１２は、受電電力情報が示す受電電力が第１閾値より大きいか否かを判定する。もし大きければ（ステップＳ１２のＹ）、ステップＳ１３に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により制御スイッチ１１１ａを制御し、結合コイル１０２の使用コイル数を第１所定個数に設定する。一方、受電電力が第１閾値以下であれば（ステップＳ１２のＮ）、ステップＳ１４に進み、制御回路１１２は、受電電力情報が示す受電電力が第２閾値より小さいか否かを判定する。なお、第１閾値は、図９で示す処理における閾値以下とすればよい。第２閾値は、第１閾値よりも小さい値とする。
【００７０】
もし第２閾値より小さければ（ステップＳ１４のＹ）、ステップＳ１５に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により制御スイッチ１１１ａを制御し、結合コイル１０２の使用コイル数を第１所定個数より小さい第２所定個数に設定する。一方、受電電力が第２閾値以上であれば（ステップＳ１４のＮ）、ステップＳ１６に進み、制御回路１１２は使用コイル数を変更しない。
【００７１】
図４に示す結合コイル１０２の例であれば、例えば第１閾値を４０Ｗ、第２閾値を３０Ｗとすればよい。図１０に示す処理によれば、受電電力が時間経過により変化した場合でも、受電電力に応じて結合コイル１０２の使用コイル数を設定でき、整流効率の劣化を抑えることができる。また、第１閾値と第１閾値より小さい第２閾値を用い、第２閾値以上かつ第１閾値以下である場合は使用コイル数を変更しない。従って、使用コイル数の変更にヒステリシスを持たせ、使用コイル数の頻繁な変更を抑制できる。
【００７２】
結合コイル１０２の制御に関する構成の第２実施形態を図１１に示す。図１１に示す構成の図７との相違点は、２次側通信装置１１５が送電システム２００側の１次側通信装置２１６（図１）より送電電力情報を取得し、取得した送電電力情報を制御回路１１２へ送信可能である点である。なお、送電電力情報は、送電システム２００が送電する電力を表す情報である。
【００７３】
図１１に示す構成による結合コイル１０２の制御方法を図１２に示すフローチャートを用いて説明する。図１２に示すフローチャートは、認証処理後に開始され、まずステップＳ２１で、制御回路１１２は、２次側通信装置１１５から送電電力情報を取得する。次にステップＳ２２で、取得した送電電力情報が示す送電電力が閾値より大きいか否かを判定する。もし大きければ（ステップＳ２２のＹ）、ステップＳ２３に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により制御スイッチ１１１ａを制御し、結合コイル１０２の使用コイル数を第１所定個数に設定する。一方、閾値以下であれば（ステップＳ２２のＮ）、ステップＳ２４に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により制御スイッチ１１１ａを制御し、結合コイル１０２の使用コイル数を第１所定個数よりも小さい第２所定個数に設定する。
【００７４】
このような処理によれば、送電電力が複数規定されている場合に、送電電力に応じて使用コイル数を制御し、整流効率の劣化を抑えることができる。ただ、伝送状態の悪化により実際の受電電力が送電電力情報とずれる可能性があるので、図１２の処理の後、定期的に先に述べた図１０の処理を実行し、受電電力に応じて使用コイル数を設定するようにしてもよい。
【００７５】
結合コイル１０２の制御に関する構成の第３実施形態を図１３に示す。図１３で示す構成は、図１１で示す構成に加えて制御回路１１２から２次側通信装置１１５へ希望送電電力情報を送信できる構成としている。なお、希望送電電力情報は、送電システム２００に送電を希望する電力を表す情報である。
【００７６】
図１３に示す構成による結合コイル１０２の制御方法を図１４に示すフローチャートを用いて説明する。図１４に示すフローチャートは、認証処理後に開始され、まずステップＳ３１で、制御回路１１２は、２次側通信装置１１５から送電電力情報を取得すると共に、電圧調整・合成回路１１１ｃから受電電力情報を取得する。次にステップＳ３２で、制御回路１１２は、送電電力情報に応じて結合コイル１０２の使用コイル数を設定する。ここでは例えば、図１２に示す処理と同様の処理を行えばよい。
【００７７】
そして、ステップＳ３３で、制御回路１１２は、送電電力情報および受電電力情報に基づき伝送効率を推定する。伝送効率は、受電電力／送電電力×１００％という式によって推定できる。そして、ステップＳ３４で、制御回路１１２は、推定された伝送効率から判断して必要であれば希望送電電力情報を２次側通信装置１１５を介して送電システム２００側の１次側通信装置２１６（図１）へ送信する。例えば、伝送効率が閾値を下回った場合に送電電力情報よりも所定の電力だけ大きい電力を希望送電電力情報として送信するようにすればよい。これにより、希望送電電力情報を受けた送電システム２００は、希望送電電力情報が示す電力を送電する。従って、整流回路１１１ｂは適切な電力を受電できるようになるため、整流効率ひいては伝送効率を向上させることが可能となる。
【００７８】
結合コイル１０２の制御に関する構成の第４実施形態を図１５に示す。図１５で示す構成は、図１３で示す構成に加えて充電回路１１３から制御回路１１２へ充電状態情報を送信できる構成としている。
【００７９】
図１５に示す構成による結合コイル１０２の制御方法を図１６に示すフローチャートを用いて説明する。図１６に示すフローチャートは、認証処理後に開始され、まずステップＳ４１で、制御回路１１２は、２次側通信装置１１５から送電電力情報を取得する。次にステップＳ４２で、制御回路１１２は、送電電力情報に応じて結合コイル１０２の使用コイル数を設定する。ここでは例えば、図１２に示す処理と同様の処理を行えばよい。
【００８０】
そして、ステップＳ４３で、制御回路１１２は、送電電力情報が示す送電電力が閾値（例えば４０Ｗ）より大きいか否かを判定する。もし閾値以下であれば（ステップＳ４３のＮ）、そのまま処理は終了する。一方、閾値より大きければ（ステップＳ４３のＹ）、ステップＳ４４に進み、制御回路１１２は、充電回路１１３から取得する充電状態情報に基づき充電量が閾値（例えば３０％）より大きいか否かを判定する。充電量が閾値以下である間はステップＳ４４の判定を継続し、閾値を超えた時点でステップＳ４５に進む。
【００８１】
ステップＳ４５で、制御回路１１２は、希望送電電力情報を２次側通信装置１１５を介して送電システム２００側の１次側通信装置２１６（図１）へ送信する。ここでの希望送電電力情報は、例えば送電電力情報の７０％の送電電力とすればよい。希望送電電力情報を受けた送電システム２００は、希望送電電力情報が示す電力を送電する。ステップＳ４５の後、ステップＳ４６で、制御回路１１２は、希望送電電力情報に応じて結合コイル１０２の使用コイル数を設定する。ここでは、例えば図１２に示す処理のように希望送電電力情報を閾値と比較して使用コイル数を設定すればよい。
【００８２】
このような処理によれば、充電初期は大きな受電電力で充電し、或る程度充電されると小さめの受電電力での充電に切替えるので、蓄電池１１４（図１）の劣化を軽減することができる。
【００８３】
なお、以上で説明した結合コイル１０２の制御において、偶数個の結合コイル１０２のうち一部の結合コイル１０２を使用する場合に、一つおきの結合コイル１０２を使用するよう制御してもよい。例えば、図４で示す結合コイル１０２の構成であれば、８個の結合コイル１０２のうち４個を使用する場合、一つおきの結合コイル１０２を使用する。これにより、使用する結合コイル１０２をバランスよく分布させることができ、伝送効率の低下を抑えることができる。
【００８４】
さらに、使用する結合コイル１０２を選択後、使用する結合コイル１０２を順次切替えるようにしてもよい。例えば、図４で示す結合コイル１０２の構成であれば、上記のように一つおきの４個の結合コイル１０２を選択後、一定時間経過すると残りの４個の結合コイル１０２の使用に切替え、さらに一定時間後、最初の４個の結合コイル１０２の使用に切替え、以降同様に繰り返す。このようにすることで、結合コイル１０２および整流回路１１１ｂの使用頻度を均一化することができ、充電システム１００の寿命を長くすることができる。
【００８５】
＜結合コイルの階層化について＞
上述した例えば図４のような結合コイル１０２の構成では、結合コイル１０２の層としては単層としているが、以下説明するように階層化してもよい。結合コイル１０２を階層化した構成例の斜視図を図１７Ａに示す。また、図１７Ａに対応する平面図を図１７Ｂに、側面図を図１７Ｃに示す。なお、階層化とは、２つ以上の層を備えることをいう。また、階層化の際、各層は平行であることがより好適である。
【００８６】
図１７Ａ〜図１７Ｃに示す構成では、６個の結合コイル１０２ａが同一面に含まれるよう配される。各結合コイル１０２ａは、同一面内を６等分に分割する形状であり、互いに絶縁されるよう僅かに離間する。そして、各結合コイル１０２ａから成る共振コイル１０１に近い側の層（下層）と１個の結合コイル１０２ｂから成る共振コイル１０１から遠い側の層（上層）とが階層化される。上層の結合コイル１０２ｂは、１２角形の形状とした１個のコイルである。階層化された状態で、共振コイル１０１の外縁で囲まれた領域の中心を通る共振コイル１０１が含まれる面に対して垂直な軸と、各結合コイル１０２ａから成る下層の領域の中心を通る各結合コイル１０２ａが含まれる面に対して垂直な軸と、結合コイル１０２ｂから成る上層の領域の中心を通る結合コイル１０２ｂが含まれる面に対して垂直な軸とは、同一軸Ｓで共通となっている。
【００８７】
なお、各結合コイル１０２ａと１０２ｂは一つのプリント基板の両面に形成することが望ましい。使用するプリント基板の数を減らし、階層化を安価に実現できるからである。なお、結合コイルの層は、プリント基板の両面以外にも、多層基板内部の層に形成することも可能である。そして、結合コイル１０２ａおよび１０２ｂごとに制御スイッチと整流回路を設けるようにしている。
【００８８】
このような階層化により、結合コイルを複数設けてもコイル面積を確保し易くなる。また、上層側を分割するようにしてもよいが、共振コイル１０１に近い下層側を分割しているのは、分割によりコイル面積が小さくなっても適度な結合を得やすいからである。
【００８９】
なお、上述の共振コイル１０１、下層、上層についての各軸は、平行の関係であるが一致していないようにしてもよいし、平行でない関係としてもよい。要は、各層の結合コイル（受電コイル）１０２ａ、１０２ｂが、同一の結合コイル（送電コイル）２０２から送電された電力を共振コイル１０１を介して受電できる関係にあればよい。
【００９０】
また、結合コイルの階層化の別の一例を図１８Ａ〜図１８Ｃに示す。図１８Ａ〜図１８Ｃの構成では、図１７Ａの構成において、上層側を下層側と同様に同一面に含まれる６個の結合コイル１０２ｂから成るようにしている。そして、図１８Ｂに示すよう各層における各結合コイルから成る形状（同一の大きさの同一の六角形形状）が平面視で重なる構成としているが、同一の大きさの同一形状であっても平面視でずれているようにしてもよい。先の図１７Ｂでは各層における各結合コイルから成る形状は六角形と十二角形で異なり、平面視で重ならない構成としている。なお、例えば各層における各結合コイルから成る形状が同一形状であるが大きさが異なるため平面視で重ならないようにしてもよい。さらに、図１７Ｂ、図１８Ｂを用いて説明した上述の事柄は、各層における各結合コイル単体の形状に着目した場合についても同様である。
【００９１】
＜階層化した結合コイルの制御例１＞
次に、図１７Ａで示した結合コイル１０２の構成を用いた場合の結合コイル制御方法について図１９のフローチャートを用いて説明する。なお、図１７Ａで示す構成の場合、図７で示す構成において結合コイル１０２ａおよび１０２ｂごとに制御スイッチ１１１ａおよび整流回路１１１ｂが設けられることになる。また、結合コイル１０２ａに対応する整流回路１１１ｂの最適入力電力は１０Ｗとし、結合コイル１０２ｂに対応する整流回路１１１ｂの最適入力電力は５０Ｗとする。
【００９２】
図１９のフローチャートは、認証処理後に開始され、開始時に制御回路１１２からの制御信号により全ての制御スイッチ１１１ａをオフとし、全ての結合コイル１０２ａ、１０２ｂを一旦使用状態としておく。
【００９３】
図１９のフローチャートが開始されると、まずステップＳ５１で、制御回路１１２は、電圧調整・合成回路１１１ｃから受電電力情報を取得する。次にステップＳ５２で、制御回路１１２は、受電電力情報が示す受電電力が７５Ｗより大きいか否かを判定する。もし７５Ｗより大きければ（ステップＳ５２のＹ）、ステップＳ５３に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により全ての結合コイル１０２ａおよび１０２ｂを使用するよう制御スイッチ１１１ａを制御する。
【００９４】
一方、７５Ｗ以下であれば（ステップＳ５２のＮ）、ステップＳ５４に進み、制御回路１１２は、受電電力情報が示す受電電力が５０Ｗより大きいか否かを判定する。もし５０Ｗより大きければ（ステップＳ５４のＹ）、ステップＳ５５に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により３個の結合コイル１０２ａと結合コイル１０２ｂを使用するよう制御スイッチ１１１ａを制御する。一方、５０Ｗ以下であれば（ステップＳ５４のＮ）、ステップＳ５６に進み、制御回路１１２は、スイッチ制御信号により結合コイル１０２ｂのみを使用するよう制御スイッチ１１１ａを制御する。
【００９５】
このような処理によれば、受電電力に応じて使用する結合コイルを適切に選択し、整流回路１１１ｂの入力電力を適切な値として整流効率の劣化を抑えることができる。なお、ステップＳ５５で、３個の結合コイル１０２ａを使用する場合、一つおきの結合コイル１０２ａを使用することが望ましい。さらに、一定時間ごとに使用する結合コイル１０２ａを切替えるようにしてもよい。
【００９６】
また、図１９で示す処理を受電電力情報の代わりに、制御回路１１２が２次側通信装置１１５から取得する送電電力情報を用いて実行してもよい。この場合、その後さらに定期的に図１９で示す処理を実行するようにしてもよい。
【００９７】
また、先に述べた図１４で示す伝送効率推定の実施形態や図１６で示す充電中の電力切替えの実施形態を図１７Ａの構成に適用することも可能である。
【００９８】
＜階層化した結合コイルの制御例２＞
図１７Ａや図１８Ａで示した階層化した結合コイルの構成において、上下層を、伝送距離（結合コイル間の距離）の閾値を境界として伝送効率の高低が切替るよう設計することができる（図２０を参照）。なお、コイル間距離とは、コイル中心間の距離である。このような構成によれば、伝送距離に応じて伝送効率の高いほうの結合コイルの層を使用する制御が可能となる。なお、上記伝送距離は、結合コイル間の距離と定義したが、送電側と受電側の共振コイル間の距離と定義することも可能である。
【００９９】
例えば、充電システム１００側に距離センサを設け、距離センサにより伝送距離を測定するようにし、測定された伝送距離が閾値以下であれば下層側を使用し、閾値を超えれば上層側を使用するよう制御回路１１２が制御すればよい。
【０１００】
また、例えば、制御回路１１２が、上層側と下層側の使用を切替えてそれぞれの場合の受電電力を取得し、受電電力が大きい方の層を使用するよう制御してもよい。
【０１０１】
また、例えば、制御回路１１２が、送電電力情報および受電電力情報に基づき伝送効率を推定し、使用している結合コイルの層の伝送効率特性（図２０）から伝送距離を推定する。そして、その推定された伝送距離が閾値以下であれば下層側を使用し、閾値を超えれば上層側を使用するよう制御回路１１２が制御してもよい。
【０１０２】
＜全体構成の変形例について＞
本発明の実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成の変形例を図２１に示す。図２１に示す無線電力伝送システムは、送電システム２００’と電源装置４００とから構成される。送電システム２００’は、太陽電池２１７と、周波数・電力変換装置２１１と、共振コイル２０１と、結合コイル２０２とを備える他、インバータ２２０を備えている。インバータ２２０は、双方向インバータであり、太陽電池２１７から出力される直流電力を交流電力に変換して系統側へ出力すると共に、交流電力を外部へ給電可能である。また、インバータ２２０は、系統側からの交流電力を直流電力に変換して発振器２１２に出力することもできる。
【０１０３】
充電システム１００は電源装置４００に備えられ、電源装置４００はＤＣ／ＤＣ変換回路１１６とＤＣ出力部４０１とを有している。蓄電池１１４に充電された電力はＤＣ／ＤＣ変換回路１１６によりＤＣ／ＤＣ変換され、ＤＣ出力部４０１を介して外部に給電可能である。これにより、電源装置４００を持ち出して緊急の場合、ＤＣ出力部４０１に接続した外部機器にＤＣ給電することが可能となる。
【０１０４】
また、図２１で示した電源装置４００の変形例を図２２に示す。図２２で示す電源装置４００’は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１６とＤＣ出力部４０１の他にインバータ１１７とＡＣ出力部４０２をさらに備える。インバータ１１７により、蓄電池１１４からの直流電力を交流電力に変換してＡＣ出力部４０２を介して外部に給電することが可能となっている。
【０１０５】
＜その他＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変更が可能である。
【０１０６】
例えば、結合コイル１０２の構成として、複数の円形のコイルを同一円周上に並べて配置する構成としてもよい。
【０１０７】
また、結合コイルの階層化については、２層に限らず、３層以上の構成としてもよい。
【０１０８】
また、以上の実施形態では、共振コイルが磁気共鳴により結合した磁気共鳴型の無線電力伝送を利用する形態を説明したが、例えば電磁誘導により結合される１次コイル、２次コイルをそれぞれ送電側、受電側に設け、電磁誘導により無線伝送を行ってもよい（２次コイルが受電コイルに相当）。また、受電側の共振コイルの代わりに電波を受信するアンテナを接続して電波による無線電力伝送を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１００  充電システム
１０１  共振コイル
１０２  結合コイル（受電コイル）
１１１  整流部
１１１ａ、１１１ａ’  制御スイッチ
１１１ｂ  整流回路
１１１ｃ  電圧調整・合成回路（合成出力部、検出部）
１１２  制御回路（切替え部、選択制御部、取得部、算出部、送信部）
１１３  充電回路（充電部）
１１４  蓄電池（蓄電装置）
１１５  ２次側通信装置（通信部）
１１６  ＤＣ／ＤＣ変換回路
１１７  インバータ
１２０  受電装置
２００、２００’  送電システム
２０１  共振コイル
２０２  結合コイル（送電コイル）
２１１  周波数・電力変換装置（送電装置）
２１２  発振器
２１３  カプラ
２１４  制御回路
２１５  検波器
２１６  １次側通信装置
２１７  太陽電池
２１８  商用電源
２１９  ＡＣ／ＤＣ変換回路
２２０  インバータ
３００  電動車輌（移動体）
３０１  電力変換部
３０２  モータ（動力部）
３０３  駆動輪（駆動部）
３０４  制御部
３０５  アクセル
３０６  ブレーキ
３０７  回転センサ
３０８  電流センサ
４００、４００’  電源装置
４０１  ＤＣ出力部（出力部）
４０２  ＡＣ出力部（出力部）    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図４】
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【図５】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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