(57)【要約】【課題】放射電磁波を用いた非接触電力伝送において無線通信との干渉を防ぐ。【解決手段】非接触電力伝送装置（１０）が、無線通信に用いられる電波を検出する電波検出部（１１、１２）と、電力伝送に用いられる放射電磁波を出力する電磁波出力部（１４、１５、１６）と、電磁波出力部（１４、１５、１６）を制御する制御部（１３）とを具備する。制御部（１３）は、検出された電波の周波数帯と重ならないように電力伝送用周波数帯を選択し、放射電磁波の周波数帯が、選択された電力伝送用周波数帯に入るように電磁波出力部（１４、１５、１６）を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信に用いられる電波を検出する電波検出部と、
電力伝送に用いられる放射電磁波を出力する電磁波出力部と、
前記電磁波出力部を制御する制御部
とを具備し、
前記制御部は、検出された前記電波の周波数帯と重ならないように電力伝送用周波数帯を選択し、前記放射電磁波の周波数帯が、前記選択された前記電力伝送用周波数帯に入るように前記電磁波出力部を制御する
非接触電力伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触電力伝送装置であって、
前記電磁波出力部が、
前記放射電磁波を発生するマグネトロンと、
注入同期信号を生成する注入同期信号生成部
とを備え、
前記注入同期信号は、前記マグネトロンに注入され、
前記制御部は、前記放射電磁波の周波数帯が前記電力伝送用周波数帯に入るように前記注入同期信号の周波数を制御する
非接触電力伝送装置。
【請求項３】
請求項１に記載の非接触電力伝送装置であって、
前記電磁波出力部が、
発振器と、
前記発振器が発生した信号を増幅して前記放射電磁波を生成する半導体増幅回路
とを備え、
前記制御部は、前記放射電磁波の周波数帯が前記電力伝送用周波数帯に入るように前記発振器の発振周波数を制御する
非接触電力伝送装置。
【請求項４】
無線通信に用いられる電波を検出するステップと、
検出された前記電波の周波数帯と重ならないように電力伝送用周波数帯を選択するステップと、
電磁波出力部から電力伝送に用いられる放射電磁波を出力するステップ
とを具備し、
前記放射電磁波を出力するステップでは、前記放射電磁波の周波数帯が前記選択された前記電力伝送用周波数帯に入るように前記電磁波出力部が制御される
非接触電力伝送方法。
【請求項５】
請求項４に記載の非接触電力伝送方法であって、
前記電磁波出力部が前記放射電磁波を発生するマグネトロンを具備し、
前記放射電磁波を出力するステップが、
注入同期信号を前記マグネトロンに注入するステップと、
前記注入同期信号の周波数を前記放射電磁波の周波数帯が前記電力伝送用周波数帯に入るように制御するステップ
とを含む
非接触電力伝送方法。
【請求項６】
請求項４に記載の非接触電力伝送方法であって、
前記電磁波出力部が発振器を備えており、
前記放射電磁波を出力するステップが、
前記発振器が発生した信号を増幅して前記放射電磁波を生成するステップと、
前記発振器の発振周波数を制御するステップ
とを含む
非接触電力伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法に関し、特に、マイクロ波のような放射電磁波（遠方界の電磁波）を用いて電力を非接触的に伝送する非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触電力伝送は、電源ケーブルを用いずに電力を伝送する技術であり、小型家電製品やモバイル機器を始め、様々な製品に適用されている。近年では、公共の場で非接触電力伝送を行うことも検討されており、非接触電力伝送によって伝送した電力を用いて電動車両（electric vehicle）を充電する技術も検討されている。
【０００３】
非接触電力伝送には電磁誘導方式、磁界共振方式、電界共振方式等、様々な方式が提案されているが、一つの方式は、マイクロ波のような放射電磁波を用いる方式である。放射電磁波を用いる方式は、遠距離の電力伝送を容易に実現できるという利点がある。
【０００４】
発明者の検討によれば、放射電磁波を用いて非接触電力伝送を行う場合の一つの問題は、無線通信との干渉である。無線通信との干渉の問題は、マグネトロンによって発生したマイクロ波を用いて非接触電力伝送を行う場合に特に顕著になる。これは、マグネトロンによって発生したマイクロ波は一般に周波数帯が広く、無線通信と干渉しやすいからである。このように、放射電磁波を用いた非接触電力伝送において無線通信との干渉を防ぐことには、技術的なニーズが存在する。
【０００５】
なお、本発明に関連し得る技術として、特開２００２−４３８４８号公報（特許文献１）は、マグネトロンに基準信号（注入同期信号）を注入して発振周波数及び位相を制御する注入同期技術を開示している
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４３８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、放射電磁波を用いた非接触電力伝送において無線通信との干渉を防ぐことにある。本発明の他の課題及び新規の特徴は、下記の開示から当業者には理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下では、［発明を実施するための形態］において使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。
【０００９】
本発明の一の観点では、非接触電力伝送装置（１０、１０Ａ）が、無線通信に用いられる電波を検出する電波検出部（１１、１２）と、電力伝送に用いられる放射電磁波を出力する電磁波出力部（１４、１５、１４Ａ、１５Ａ、１６）と、電磁波出力部（１４、１５、１４Ａ、１５Ａ、１６）を制御する制御部（１３）とを具備する。制御部（１３）は、検出された電波の周波数帯と重ならないように電力伝送用周波数帯を選択し、放射電磁波の周波数帯が、選択された電力伝送用周波数帯に入るように電磁波出力部（１４、１５、１４Ａ、１５Ａ、１６）を制御する。
【００１０】
好適な一実施形態では、電磁波出力部（１４、１５、１６）が、放射電磁波を発生するマグネトロン（１５）と、注入同期信号（１７）を生成する注入同期信号生成部（１４）とを備えている。注入同期信号（１７）は、マグネトロン（１５）に注入される。この場合、制御部（１３）は、放射電磁波の周波数帯が電力伝送用周波数帯に入るように注入同期信号（１７）の周波数を制御することが好ましい。
【００１１】
他の実施形態では、電磁波出力部（１４Ａ、１５Ａ、１６）が、発振器（１４Ａ）と、発振器（１４Ａ）が発生した信号を増幅して放射電磁波を生成する半導体増幅回路（１５Ａ）とを備えている。制御部（１３）は、放射電磁波の周波数帯が電力伝送用周波数帯に入るように発振器（１４Ａ）の発振周波数を制御する。
【００１２】
本発明の他の観点では、非接触電力伝送方法が、無線通信に用いられる電波を検出するステップと、検出された電波の周波数帯と重ならないように電力伝送用周波数帯を選択するステップと、電磁波出力部（１４、１５、１４Ａ、１５Ａ、１６）から電力伝送に用いられる放射電磁波を出力するステップとを具備する。放射電磁波を出力するステップでは、放射電磁波の周波数帯が選択された電力伝送用周波数帯に入るように電磁波出力部（１４、１５、１４Ａ、１５Ａ、１６）が制御される。
【００１３】
好適な一実施形態では、電磁波出力部（１４、１５、１６）が放射電磁波を発生するマグネトロン（１５）を具備している。この場合、放射電磁波を出力するステップが、注入同期信号（１７）をマグネトロン（１５）に注入するステップと、注入同期信号（１７）の周波数を放射電磁波の周波数帯が電力伝送用周波数帯に入るように制御するステップとを含むことが好ましい。
【００１４】
他の実施形態では、電磁波出力部（１４Ａ、１５Ａ、１６）が発振器を備えている。この場合、放射電磁波を出力するステップが、発振器（１４Ａ）が発生した信号を増幅して放射電磁波を生成するステップと、発振器（１４Ａ）の発振周波数を制御するステップとを含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放射電磁波を用いた非接触電力伝送において無線通信との干渉を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における非接触電力伝送装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】注入同期技術を用いない場合における無線通信への干渉の発生の一例を示す概念図である。
【図３】本実施形態における、注入同期技術を適用することによる無線通信への干渉の回避の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の他の実施形態における非接触電力伝送装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明の各実施形態の非接触電力伝送装置が適用された電動車両の無線充電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】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態における非接触電力伝送装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の非接触電力伝送装置１０は、放射電磁波（本実施形態ではマイクロ波）を用いて電力を非接触的に伝送するように構成されており、アンテナ１１と、無線回路１２と、制御部１３と、注入同期信号発生回路１４と、マグネトロン１５と、送電アンテナ１６とを備えている。
【００１８】
アンテナ１１と無線回路１２とは、当該非接触電力伝送装置１０が設置されている地点の近傍において無線通信に用いられる電波を検出する電波検出部を構成している。無線回路１２は、アンテナ１１において受信した電波の周波数帯を検出する機能を有している。制御部１３は、注入同期信号発生回路１４とマグネトロン１５とを制御する。制御部１３としては、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）を用いてもよい。
【００１９】
注入同期信号発生回路１４とマグネトロン１５と送電アンテナ１６とは、電力伝送に用いられるマイクロ波を出力する電磁波出力部を構成している。詳細には、注入同期信号発生回路１４は、マグネトロン１５に注入される注入同期信号１７を発生する。注入同期信号１７とは、マグネトロン１５の発振周波数及び位相を制御するために用いられる周期信号であり、マグネトロン１５の発振周波数及び位相は、注入される注入同期信号１７の周波数及び位相にロックされる。このような手法は、注入同期技術として知られている。マグネトロン１５は、非接触電力伝送に用いられるマイクロ波を発生する。送電アンテナ１６は、マグネトロン１５によって発生したマイクロ波を所望の送電先（例えば、電動車両の受電部）に向けて出力する。
【００２０】
本実施形態の非接触電力伝送装置１０は、下記のように動作する。
無線回路１２は、アンテナ１１において受信した電波の周波数帯を検出する。これにより、当該非接触電力伝送装置１０が設置されている地点の近傍において無線通信に用いられる電波の周波数帯を検出することができる。
【００２１】
制御部１３は、アンテナ１１において受信した電波（即ち、無線通信に用いられる電波）の周波数帯と重ならない周波数帯を電力伝送用周波数帯として選択し、マグネトロン１５によって発生されるマイクロ波の周波数帯が該電力伝送用周波数帯に入るように注入同期信号発生回路１４及びマグネトロン１５を制御する。例えば、マグネトロン１５の発振周波数は、マグネトロン１５に注入される注入同期信号１７の周波数によって制御可能であるから、制御部１３は、注入同期信号発生回路１４を制御して注入同期信号１７の周波数を適切に設定することで、マグネトロン１５によって発生されるマイクロ波の周波数帯を、電力伝送用周波数帯に入るように制御することができる。
【００２２】
本実施形態の非接触電力伝送装置１０において用いられる注入同期技術は、マグネトロン１５によって発生されるマイクロ波の周波数帯を狭くし、無線通信に用いられる電波への干渉を回避するために有用である。注入同期技術を用いない場合、一般に、マグネトロンによって発生したマイクロ波が占有する周波数帯が広くなってしまう。このようなマイクロ波を用いて非接触電力伝送を行うと、電力伝送に用いられるマイクロ波の周波数帯が多くの通信チャネルの周波数帯と重なってしまい、無線通信への干渉が発生する。無線通信に用いられる周波数帯や電力伝送に用いられるマイクロ波の周波数帯に制約があることから、これは、実質的に、無線通信への干渉を防ぐことが困難であることを意味している。
【００２３】
図２は、注入同期技術を用いない場合における無線通信への干渉の発生の一例を概念的に示している。図２は、非接触電力伝送装置が設けられた位置の近傍において通信＃１、＃２、＃３が行われている場合を示している。通信＃１、＃２、＃３には、異なる通信チャネル（即ち、異なる周波数帯）が用いられ、通信＃１、＃２、＃３に用いられる周波数帯の中心周波数は、それぞれｆ１、ｆ２、ｆ３である。注入同期技術を用いない場合、マイクロ波の周波数帯が広いため、電力伝送に用いられるマイクロ波の周波数帯が多くの通信チャネルの周波数帯と重なってしまう。図２の例では、通信＃１、＃２、＃３のいずれについても干渉が発生する。
【００２４】
一方、注入同期技術を用いる本実施形態では、マグネトロン１５が発生するマイクロ波の周波数帯を狭くできるので、発生したマイクロ波の中心周波数（即ち、マグネトロン１５の発振周波数）を適切に制御することで、無線通信への干渉を防ぐことができる。図３は、本実施形態において、注入同期技術を適用することによる無線通信への干渉の回避の一例を概念的に示している。
【００２５】
図３は、非接触電力伝送装置１０が設けられた位置の近傍において通信＃１、＃２、＃３が行われている場合を示している。通信＃１、＃２、＃３には、異なる通信チャネル（即ち、異なる周波数帯）が用いられ、通信＃１、＃２、＃３に用いられる周波数帯の中心周波数は、それぞれ、ｆ１、ｆ２、ｆ３である。注入同期技術を用いる本実施形態では、通信＃１、＃２、＃３において周波数帯と重ならない周波数帯を電力伝送用周波数帯として選択し、マグネトロン１５によって発生されるマイクロ波の周波数帯が該電力伝送用周波数帯に入るように注入同期信号発生回路１４及びマグネトロン１５が制御される。上述のように、マグネトロン１５によって発生されるマイクロ波の周波数帯は、注入同期信号発生回路１４によって発生される注入同期信号１７の周波数を設定することで制御可能である。より具体的には、安定状態ではマグネトロン１５によって発生されるマイクロ波の周波数帯の中心周波数（即ち、マグネトロン１５の発振周波数）は注入同期信号１７の周波数に一致する。図３においては、電力伝送に用いられるマイクロ波（マグネトロン１５によって発生されるマイクロ波）の中心周波数が、記号ｆＰとして図示されている。発生されるマイクロ波の周波数帯が十分に狭ければ、注入同期信号１７の周波数を電力伝送用周波数帯に入るように制御することにより、最終的に発生されるマイクロ波の周波数帯を該電力伝送用周波数帯に入れることができる。このような制御により、通信＃１、＃２、＃３への干渉を防ぐことができる。
【００２６】
より具体的な例を挙げれば、２．４ＧＨｚ帯で通信が行われる無線ＬＡＮ（local area network）では、各通信チャネルが占有する周波数帯の幅が約２２ＭＨｚである。一方、注入同期技術を用いれば、マグネトロン１５が発生するマイクロ波の周波数帯の幅を２２ＭＨｚよりも狭くできる。したがって、マグネトロン１５が発生するマイクロ波の中心周波数（即ち、マグネトロン１５の発振周波数）を適切に選択し、通信に用いられている通信チャネルの周波数帯と異なる周波数帯を用いて電力伝送を行うことで、無線ＬＡＮにおける通信への干渉を防ぐことができる。
【００２７】
上記の実施形態では、電力伝送に用いられる放射電磁波（マイクロ波）が注入同期信号発生回路１４とマグネトロン１５とを用いて発生されるが、他の手段によって電力伝送に用いられる放射電磁波を発生してもよい。図４は、発振器１４Ａと半導体増幅回路１５Ａを用いて電力伝送に用いられるマイクロ波を発生するように構成された非接触電力伝送装置１０Ａの構成を示すブロック図である。図４の構成では、発振器１４Ａによって発生されたマイクロ波帯の信号が半導体増幅回路１５Ａによって増幅され、これにより、電力伝送に用いられるマイクロ波が発生される。発振器１４Ａとしては、水晶振動子を用いた発振器や、マイクロ波素子（例えば、ガンダイオードやインパットダイオード）を用いた発振器が使用され得る。また、半導体増幅回路１５Ａの能動素子としてＧａＮトランジスタを用いれば、高電力のマイクロ波を半導体増幅回路１５Ａによって生成することが可能である。半導体増幅回路１５Ａにおける増幅においては、周波数逓倍を行ってもよい。
【００２８】
図４の構成が用いられる場合、制御部１３は、無線通信に用いられる電波の周波数帯と重ならない周波数帯を電力伝送用周波数帯として選択し、発振器１４Ａと半導体増幅回路１５Ａによって発生されるマイクロ波の周波数帯が選択した電力伝送用周波数帯に入るように発振器１４Ａと半導体増幅回路１５Ａを制御する。例えば、半導体増幅回路１５Ａから出力されるマイクロ波の周波数は発振器１４Ａの発振周波数によって制御可能であるから、制御部１３は、発振器１４Ａの発振周波数を制御することで、半導体増幅回路１５Ａから出力されるマイクロ波の周波数帯を、電力伝送用周波数帯に入るように制御することができる。
【００２９】
上記の実施形態の非接触電力伝送装置は、例えば、電動車両の無線充電システムに適用可能である。図５は、本実施形態の非接触電力伝送装置１０（又は１０Ａ）を用いた無線充電システムの構成の例を示すブロック図である。本実施形態の非接触電力伝送装置１０（又は１０Ａ）が電動車両２０のバッテリー２１を充電するための無線充電システムに適用される場合、電動車両２０に、受電部２２と充電回路２３とが搭載される。受電部２２は、非接触電力伝送装置１０（又は１０Ａ）から受け取ったマイクロ波を直流電力に変換し、該直流電力を充電回路２３に供給する。充電回路２３は、受電部２２から受け取った直流電力を用いてバッテリー２１を充電する。
【００３０】
以上には、本発明の実施形態が具体的に記載されているが、本発明が上記の実施形態に限定されると解釈してはならない。本発明が様々な変更と共に実施され得ることは、当業者には自明的であろう。
【符号の説明】
【００３１】
１０    ：非接触電力伝送装置
１０Ａ  ：非接触電力伝送装置
１１    ：アンテナ
１２    ：無線回路
１３    ：制御部
１４    ：注入同期信号発生回路
１４Ａ  ：発振器
１５    ：マグネトロン
１５Ａ  ：半導体増幅回路
１６    ：送電アンテナ
１７    ：注入同期信号
２０    ：電動車両
２１    ：バッテリー
２２    ：受電部
２３    ：充電回路
【図１】
2017055596.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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