特許 5722679 ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置およびワイヤレス給電システム、ワイヤレス給電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5722679

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置およびワイヤレス給電システム、ワイヤレス給電方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 17/00 20060101AFI20150507BHJP

【ＦＩ】

   H02J17/00 B

   H02J17/00 X

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-68846(P2011-68846)

(22)【出願日】2011年3月25日

(65)【公開番号】特開2011-211895(P2011-211895A)

(43)【公開日】2011年10月20日

【審査請求日】2013年11月14日

(31)【優先権主張番号】61/318,202

(32)【優先日】2010年3月26日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/069,075

(32)【優先日】2011年3月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390005175

【氏名又は名称】株式会社アドバンテスト

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】古川 靖夫

(72)【発明者】

【氏名】圓道 祐樹

【審査官】 田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２６１１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５３７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ １７／００

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

給電装置から送出される電力信号を受信するワイヤレス受電装置であって、
前記電力信号は、ある送信側コードに応じた波形を有する変調信号を用いて周波数変調または位相変調された電界、磁界、電磁界のいずれかを含んでおり、
前記ワイヤレス受電装置は、
前記電力信号を受信するための受信コイルと、
前記受信コイルとともに共振回路を形成する共振用キャパシタと、
前記給電装置で使用された送信側コードに対応すべき受信側コードから導かれる波形にしたがって前記共振回路のインピーダンスを変化させ、前記共振回路を前記電力信号と共振させる制御部と、
を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記送信側コードに対応した前記受信側コードをあらかじめ保持していることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス受電装置。

【請求項3】

前記給電装置は、前記送信側コードに対応した前記受信側コードを前記電力信号とともに送出し、
前記制御部は、前記給電装置から前記受信側コードを受信し、受信したコードにもとづいて前記共振回路のインピーダンスを変化させることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス受電装置。

【請求項4】

第１伝送チャンネルを介して、キーコードを受信する第１受信部と、
第２伝送チャンネルを介して、前記キーコードに応じて暗号化された暗号化受信側コードを受信する第２受信部と、
前記第１受信部にて受信した前記キーコードを用いて、前記第２受信部にて受信した前記暗号化受信側コードを復号し、前記受信側コードを生成するデコーダと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。

【請求項5】

前記第１伝送チャンネルは、インターネット網であり、
前記第２伝送チャンネルは、放送網であることを特徴とする請求項４に記載のワイヤレス受電装置。

【請求項6】

放送波によりブロードキャストされる前記受信側コードを受信する受信部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。

【請求項7】

所定のインターネットサイトにアクセスすることにより、前記受信側コードを取得する受信部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。

【請求項8】

前記電力信号はパルス変調されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。

【請求項9】

ワイヤレス受電装置に対して電力信号を送出するワイヤレス給電装置であって、
前記ワイヤレス受電装置との間であらかじめ取り決められた送信側コードに応じた波形を有する変調信号を用いて周波数変調または位相変調された電気信号を生成する変調器と、
前記電気信号を送信コイルから送出し、電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を生成する送信部と、
を備え、
前記ワイヤレス受電装置は、
前記電力信号を受信するための受信コイルと、
前記受信コイルとともに共振回路を形成する共振用キャパシタと、
前記給電装置で使用された送信側コードに対応すべき受信側コードから導かれる波形にしたがって前記共振回路のインピーダンスを変化させ、前記共振回路を前記電力信号と共振させる制御部と、
を備えるものであることを特徴とするワイヤレス給電装置。

【請求項10】

請求項９に記載のワイヤレス給電装置と、
請求項１に記載のワイヤレス受電装置と、
を備えることを特徴とするワイヤレス給電システム。

【請求項11】

所定の周期で更新される前記送信側コードを生成し、前記送信側コードに対応する受信側コードであって、所定のキーコードにもとづいて暗号化された暗号化受信側コードを生成するとともに、第１伝送チャンネルを介して前記ワイヤレス受電装置に前記キーコードを送信する暗号管理サーバーと、
第２伝送チャンネルを介して前記暗号化受信側コードを前記ワイヤレス受電装置に送信するブロードキャスト局と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項12】

放送波により前記受信側コードを前記ワイヤレス受電装置にブロードキャストするブロードキャスト局をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項13】

インターネットサイトであって、そのサイトにアクセスした前記ワイヤレス受電装置に対して前記受信側コードを配信するインターネットサイトをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項14】

給電装置において、受電装置との間であらかじめ取り決められた送信側コードに応じた波形を有する変調信号を用いて周波数変調または位相変調された電気信号を生成するステップと、
給電装置において、前記電気信号を送信コイルから送出し、電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を生成するステップと、
受電装置において、受信コイルを用いて前記電力信号を受信するステップと、
受電装置において、前記送信側コードに対応すべき受信側コードから導かれる波形にしたがって、前記受信コイルおよび共振用キャパシタが形成する共振回路のインピーダンスを変化させ、前記共振回路を前記電力信号と共振させるステップと、
を備えることを特徴とする給電方法。

【請求項15】

所定の周期で更新される前記送信側コードを生成するとともに、前記送信側コードに対応する前記受信側コードであって、所定のキーコードにもとづいて暗号化された暗号化受信側コードを生成するステップと、
前記キーコードを第１伝送チャンネルを介して前記受電装置に送信するステップと、
前記暗号化受信側コードを第２伝送チャンネルを介して前記受電装置に送信するステップと、
前記受電装置において、前記キーコードを用いて前記暗号化受信側コードを復号し、前記受信側コードを生成するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の給電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤレス給電技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、携帯電話端末やノート型コンピュータなどの電子機器、あるいは電気自動車に対する給電技術として、ワイヤレス（非接触）電力伝送が着目されている。ワイヤレス電力伝送は、主に電磁誘導型、電波受信型、電場・磁場共鳴型、の３つに分類される。

【0003】

電磁誘導型は短距離（数ｍｍ以内）において利用され、数百ｋＨｚ以下の帯域で数百Ｗの電力を伝送することができる。電力の利用効率は６０〜９８％程度となっている。
数ｍ以上の比較的長い距離に給電する場合、電波受信型が利用される。電波受信型では、中波〜マイクロ波の帯域で数Ｗ以下の電力を伝送することができるが、電力の利用効率は低い。数ｍ程度の中距離を、比較的高い効率で給電する手法として、電場・磁場共鳴型が着目されている（非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】A. Karalis, J.D. Joannopoulos, M. Soljacic、「Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer」、ANNALS of PHYSICS Vol. 323, pp.34-48, 2008, Jan.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

将来ワイヤレス給電が普及すると、不特定多数のユーザが、ある給電装置から給電を受ける状況が発生しうる。このような状況では、盗電などを防止するために、特定のユーザや機器のみに選択的に給電可能なシステムが必要となる。

【0006】

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、特定のユーザのみに選択的に給電可能な給電技術の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様は、給電装置から送出される、ある送信側コードに応じて周波数変調または位相変調された電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を受信するワイヤレス受電装置に関する。このワイヤレス受電装置は、電力信号を受信するための受信コイルと、受信コイルとともに共振回路を形成する共振用キャパシタと、給電装置で使用された送信側コードと対応すべき受信側コードにもとづいて共振回路のインピーダンスを変化させ、共振回路を電力信号と共振させる制御部と、を備える。

【0008】

給電装置側の送信コイル（アンテナ）と、受電装置側の受信コイルは、結合度が低いトランスを形成しているとみなすことができる。この場合に、受電装置のインピーダンスを共振条件を満たすように制御すると、調相結合トランスの原理によって結合度が増加する。この態様では、受電装置における共振条件は、送信側コードにしたがって時々刻々と変化し、受電装置側において、送信側コードに対応した正しい送信側コードを知り得た場合にのみ、共振条件を満たすことができ、共振回路は大電力を効率的に受信することができる。これにより特定のユーザのみに選択的に給電することができる。
一般的な共振は、複数サイクルにまたがるＬ−Ｃ間のエネルギー授受を意味する場合があるが、本発明では１サイクルのＬ−Ｃ間の完全なエネルギー授受を基本にしている点で特徴的である。また、エネルギーを授受するものはパッシブなインダクタＬおよびキャパシタＣに限らず、アクティブな回路、たとえばジャイレータ（Gyrator）などを用いてもよい。

【0009】

制御部は、給電装置で使用された送信側コードと対応した受信側コードをあらかじめ保持していてもよい。

【0010】

給電装置は、送信側コードに対応した受信側コードを電力信号とともに送出してもよい。制御部は、給電装置から受信側コード受信し、受信したコードにもとづいて共振回路のインピーダンスを変化させてもよい。

【0011】

電力信号はパルス変調されていてもよい。パルス変調は、パルス周波数変調、パルス密度変調、パルス幅変調などを含む。

【0012】

本発明の別の態様は、ワイヤレス受電装置に対して電力信号を送出するワイヤレス給電装置に関する。このワイヤレス給電装置は、ワイヤレス受電装置との間であらかじめ取り決められた送信側コードに応じて周波数変調または位相変調された電気信号を生成する変調器と、電気信号を送信コイルから送出し、電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を生成する送信部と、を備える。

【0013】

本発明のさらに別の態様は、ワイヤレス給電システムである。このワイヤレス給電システムは、上述のいずれかの態様のワイヤレス給電装置と、上述のいずれかの態様のワイヤレス受電装置と、を備える。

【0014】

本発明のさらに別の態様は、給電方法である。この方法は、給電装置において、受電装置との間であらかじめ取り決められた送信側コードに応じて周波数変調または位相変調された電気信号を生成するステップと、給電装置において、電気信号を送信コイルから送出し、電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を生成するステップと、受電装置において、受信コイルを用いて電力信号を受信するステップと、受電装置において、送信側コードに対応すべき受信側コードにもとづいて、受信コイルおよび共振用キャパシタが形成する共振回路のインピーダンスを変化させ、共振回路を電力信号と共振させるステップと、共振回路が受信した信号を、電力保存用キャパシタに保持するステップと、を備える。

【0015】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0016】

本発明のある態様によれば、特定のユーザ、機器のみに選択的に給電できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施の形態に係るワイヤレス給電システムの構成を示すブロック図である。

【図2】ワイヤレス受電装置の具体的な構成例を示す回路図である。

【図3】ワイヤレス給電システムの動作を示すタイムチャートである。

【図4】ワイヤレス給電システムの別の構成例を示すブロック図である。

【図5】ワイヤレス給電システムの別の変形例を示す図である。

【図6】図６（ａ）〜（ｃ）は、ワイヤレス受電装置の変形例を示す図である。

【図7】図７（ａ）、（ｂ）は、ワイヤレス受電装置の変形例を示す図である。

【図8】実施の形態に係るワイヤレス給電システムを示すブロック図である。

【図9】第１の変形例に係るワイヤレス給電システムを示すブロック図である。

【図10】第２の変形例に係るワイヤレス給電システムを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0019】

図１は、実施の形態に係るワイヤレス給電システム１００の構成を示すブロック図である。ワイヤレス給電システム１００は、ワイヤレス給電装置２００およびワイヤレス受電装置３００を備える。はじめにワイヤレス給電装置２００の構成を説明する。

【0020】

ワイヤレス給電装置２００は、ワイヤレス受電装置３００に対して電力信号を送出する。ワイヤレス給電システム１００では、電力信号Ｓ１として電波になっていない電磁波の近傍界（電界、磁界、あるいは電磁界）が利用される。

【0021】

ワイヤレス給電装置２００は、変調器１０および送信コイル１６を備える。ワイヤレス給電装置２００には、あるコード（送信側コードと称する）ＣＯＤＥ１が用意されている。変調器１０は、送信側コードＣＯＤＥ１に応じた変調信号を用いて周波数変調もしくは位相変調された電気信号Ｓ２を発生する。本実施の形態において電気信号Ｓ２はパルス信号である。この場合、変調方式としては、パルス周波数変調、パルス幅変調、パルス密度変調、パルス位置変調などが利用可能である。パルス信号を利用した場合、ハイレベルとローレベルのスイッチングのみで電気信号Ｓ２を生成できる。たとえば電気信号Ｓ２の周波数は、数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの間で適宜選択される。

【0022】

変調器１０は、変調信号発生部１２および信号発生器１４を備える。たとえば信号発生器１４は、ハイレベルまたはローレベルの電圧を発生するドライバである。変調信号発生部１２は、送信側コードＣＯＤＥ１にもとづいた変調信号Ｓ３を発生し、この変調信号Ｓ３に応じて信号発生器１４をスイッチングする。この変調信号Ｓ３は１／０のビット列である。その結果、信号発生器１４からパルス状の電気信号Ｓ２を生成する。変調器１０として、任意波形発生器を利用してもよい。

【0023】

送信コイル１６は、アンテナであって、変調器１０が発生した電気信号Ｓ２を、電界、磁界、電磁界のいずれかを含む近傍界（電力信号）Ｓ１として空間に放射する。

【0024】

以上がワイヤレス給電装置２００の構成である。続いてワイヤレス受電装置３００の構成を説明する。
ワイヤレス受電装置３００は、ワイヤレス給電装置２００から送出される、ある送信側コードＣＯＤＥ１に応じて周波数変調または位相変調された電力信号Ｓ１を受信する。ワイヤレス受電装置３００は、受信コイル２０、共振用キャパシタ２２、制御部２６、整流回路２８、電力保存用キャパシタＣ１を備える。

【0025】

受信コイル２０は、送信コイル１６と近接した状態で、電力信号Ｓ１を受信する。共振用キャパシタ２２は、受信コイル２０とともにＬＣ共振回路２４を形成する。共振回路２４は、電力信号Ｓ１に応じた電流（電気信号）Ｉ１を発生させる。電力保存用キャパシタＣ１は、共振回路２４が発生した電流Ｉ１によって充電され、受信した電力信号Ｓ１のエネルギーを蓄える。電力保存用キャパシタＣ１と共振回路２４の間には、一般的な整流回路２８が設けられる。

【0026】

制御部２６は、ある受信側コードＣＯＤＥ２にもとづいて、共振回路２４のインピーダンス、言い換えれば共振周波数ｆｒ＝１／｛２π・√（ＬＣ）｝を変化させる。共振回路２４の共振周波数ｆｒを可変とするために、共振用キャパシタ２２の容量値Ｃと、受信コイル２０のインダクタンス値Ｌの少なくとも一方は可変に構成される。図１では、共振用キャパシタ２２が可変キャパシタであり、制御部２６は共振用キャパシタ２２の容量値を変化させる。共振周波数ｆｒの切りかえは、共振回路２４に流れる電流がゼロとなるタイミング、言い換えれば電圧が最大となるタイミングで行うことが望ましい。それにより共振の乱れを好適に抑制することができる。

【0027】

受信コイル２０および共振用キャパシタ２２を電力信号Ｓ１の周波数（送信周波数）に共振させることにより、ワイヤレス給電装置２００からワイヤレス受電装置３００に、大電力を供給することができる。共振回路２４に蓄えられたエネルギー（電力）は、負荷ＲＬに供給される。負荷ＲＬは特に限定されない。

【0028】

図２は、ワイヤレス受電装置３００の具体的な構成例を示す回路図である。送信コイル１６からは、周波数変調によって１ＭＨｚと０．５ＭＨｚとでスイッチングする電力信号Ｓ１が伝送される。ワイヤレス受電装置３００において、共振回路２４の共振周波数は２段階で切りかえ可能となっており、共振用キャパシタ２２は、複数のキャパシタＣ２_１〜Ｃ２_２と、スイッチＳＷ１を有する。キャパシタＣ２_２とスイッチＳＷ１は、キャパシタＣ２_１と並列な経路に、直列に設けられている。スイッチＳＷ１は、制御部２６が生成した制御信号Ｓ４に応じてオンオフが切りかえられる。回路図中には、容量値、インダクタンス値を例示している。スイッチＳＷ１がオンのとき、共振周波数ｆｒは０．５ＭＨｚとなり、スイッチＳＷ１がオフのとき、共振周波数ｆｒは１ＭＨｚとなる。図２には、直列抵抗成分Ｒ３も示されている。

【0029】

以上がワイヤレス受電装置３００の構成である。続いてワイヤレス給電システム１００の動作を説明する。

【0030】

図３は、ワイヤレス給電システム１００の動作を示すタイムチャートである。図３は上から順に、送信コイル１６と受信コイル２０の結合係数を０．８と仮定した場合の、ワイヤレス給電装置２００側の電気信号Ｓ２、ワイヤレス受電装置３００側の電流波形Ｉ１、制御信号Ｓ４、およびスイッチＳＷ１の一端の電圧Ｓ５のシミュレーション波形を示す。送信側の電気信号Ｓ２は、周期１μｓ（１ＭＨｚ）と周期２μｓ（０．５ＭＨｚ）のパルス信号の繰り返しとなっている。実際には、電気信号Ｓ２は送信側コードＣＯＤＥ１に応じて、より複雑に変調されているが、図３では理解の容易のために簡潔化して示している。

【0031】

制御信号Ｓ４は、受信側コードＣＯＤＥ２に応じたパルス信号である。図３のタイムチャートは、受信側コードＣＯＤＥ２が送信側コードＣＯＤＥ１に対応している場合を示す。この場合、共振回路２４の共振周波数は、電力信号Ｓ１の周波数もしくは位相の変調に追従して変化するため、調相結合トランスの効果によって、受信コイル２０は電力信号Ｓ１を効率よく吸収することができ、電力保存用キャパシタＣ１に蓄えることができる。

【0032】

もし、受信側コードＣＯＤＥ２が送信側コードＣＯＤＥ１と対応する正しいコードでなければ、共振周波数ｆｒを電力信号Ｓ１の周波数変化に追従させることができないため、給電効率は低下する。ワイヤレス給電装置２００とワイヤレス受電装置３００の関係は、変調器と復調器の関係とみなすことができ、受信側コードＣＯＤＥ２は、復調を行うためのキーとなる。

【0033】

正しい受信側コードＣＯＤＥ２は、受電を許可されたワイヤレス受電装置３００に対して、システムの管理者があらかじめ発行しておいてもよい。あるいは、給電開始に先立ち、ワイヤレス給電装置２００とワイヤレス受電装置３００の間でハンドシェイクおよび認証を行い、ワイヤレス給電装置２００とワイヤレス受電装置３００との間で、同一のコードを共有するように、一方から他方へと通知する構成としてもよい。

【0034】

なおワイヤレス給電システム１００における周波数変調の変調度が小さいと、コードが正しくなくても、中心周波数が一致していればある程度の給電（盗電）が可能となってしまい、これは望ましくない。したがって変調度は、コードが正しくないときには、ワイヤレス受電装置３００側において十分な電力が得られないような値に設定することが好ましい。

【0035】

以上がワイヤレス給電システム１００の動作である。実施の形態に係るワイヤレス給電システム１００によれば、電力そのものをコード化し、伝送することができる。そして、本来予定していないワイヤレス受電装置３００に対して給電されるのを防止することができ、特定のユーザ、機器のみに選択的に給電を行うことができる。

【0036】

ワイヤレス給電システム１００は、給電に対して課金するシステムにおいて有用である。この場合、料金を支払ったユーザに対してのみ、正しい受信側コードＣＯＤＥ２を通知すればよい。あるいは、料金を支払ったユーザのワイヤレス受電装置３００に固有の受信側コードＣＯＤＥ２と対応する送信側コードＣＯＤＥ１を用いて電力信号Ｓ１を生成してもよい。

【0037】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0038】

図４は、ワイヤレス給電システムの別の構成例を示すブロック図である。ワイヤレス給電装置２００は、複数の給電ユニット２００_１〜２００_ｎを備える。給電ユニット２００_１〜２００_ｎそれぞれの構成は、図１のワイヤレス給電装置２００と同様である。

【0039】

給電ユニット２００_１〜２００_ｎは空間的に異なる位置に配置される。そして、給電ユニット２００_１〜２００_ｎは異なる周波数の電力信号Ｓ１_１〜Ｓ１_ｎを送出するように構成される。さらに給電ユニット２００_１〜２００_ｎは時分割的にアクティブとなる。すなわち、あるタイムスロットでは給電ユニット２００_ｉが、続くタイムスロットでは別の給電ユニット２００_ｊがアクティブとなり、時分割的に異なる周波数の電力信号Ｓ１が発生する。なお給電ユニットがアクティブとなる順番や周期は、上述の送信側コードＣＯＤＥ１にもとづいている。

【0040】

図４のワイヤレス給電装置２００ａによれば、図１のワイヤレス給電装置２００と同様に、電力をコード化して送信することができる。また、空間的に異なる位置に複数の給電ユニットを配置するため、送信側において、空間的な電力集中を抑制することができる。
一方ワイヤレス受電装置３００においては、正しい受信側コードＣＯＤＥ２を知っていれば、ワイヤレス受電装置３００の受信コイル２０と、複数の給電ユニット２００_１〜２００_ｎそれぞれの送信コイル１６との間で、調相結合トランスの原理により結合係数が高い状態を実現することができ、エネルギーを効率的に吸収することができる。この場合、各周波数のエネルギー漏れは最小となるであろう。

【0041】

図５は、ワイヤレス給電システムの別の変形例を示す図である。ワイヤレス給電装置２００とワイヤレス受電装置３００の間には、伝送経路２０２が設けられる。伝送経路２０２は、ワイヤレス給電装置２００が発生した電力信号Ｓ１を空間的に分岐、分散して伝送する。このワイヤレス給電システム１００ｂによれば、エネルギー集中を負荷端（ワイヤレス受電装置３００）の近傍に制限することができる。

【0042】

図６（ａ）〜（ｃ）は、ワイヤレス受電装置３００の変形例を示す図である。
図６（ａ）において、共振用キャパシタ２２ａは、容量値がバイナリで重み付けされたキャパシタ８Ｃ、４Ｃ、２Ｃ、Ｃおよびそれらに対応するスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_４を含む容量セルとして構成される。図６（ａ）の共振用キャパシタ２２ａによれば、共振周波数ｆｒを多段階（たとえば１６段階）で切りかえることが可能となる。

【0043】

図６（ｂ）において共振用キャパシタ２２は、アンプ３０とキャパシタＣの組み合わせで構成される。アンプ３０は、利得−Ａの反転アンプであり、キャパシタＣは、アンプ３０のフィードバック経路に設けられる。共振用キャパシタ２２ｂの実効的な容量値Ｃ’は、ミラー効果によって、Ｃ’＝Ｃ×（１＋Ａ）となる。したがって、アンプ３０の利得を変化させることにより、共振用キャパシタ２２ｂの実効的な容量を切りかえることができる。アンプ３０の構成は特に限定されないが、たとえばＲ−２Ｒネットワークを用いた負帰還係数の制御や、スイッチドキャパシタによる制御が利用できる。

【0044】

図６（ｃ）は、受信コイル２０のインダクタンス値を可変とする変形例である。図６（ｃ）において、受信コイル２０は、複数のコイルＬ３_１〜Ｌ３_３、複数のスイッチＳＷ２_１〜ＳＷ２_３を備える。コイルおよびスイッチの個数は、インダクタンス値の切りかえ段数に応じて決めればよい。また、コイルＬ３_１〜Ｌ３_３は、単一のコイルに複数のタップを設けることで形成してもよいし、別々のコイルを接続して構成してもよい。

【0045】

図１や図２では、受信コイル２０の両端から電力を取り出す構成を説明したが本発明はそれに限定されない。図７（ａ）、（ｂ）は、ワイヤレス受電装置の変形例を示す図である。図７（ａ）のワイヤレス受電装置３００ａは、共振回路２４とは独立して、受信コイル２０と密に結合された電力取り出し用の補助コイル２１を備える。この構成では、補助コイル２１によって共振回路２４に蓄えられたエネルギーが取り出され、整流回路２８および電力保存用キャパシタＣ１へと供給される。

【0046】

図７（ｂ）のワイヤレス受電装置３００ｂにおいて、受信コイル２０にはタップＴＰ
が設けられている。この構成では受信コイル２０のタップから共振回路２４に蓄えられたエネルギーが取り出され、整流回路２８および電力保存用キャパシタＣ１へ供給される。

【0047】

実施の形態では、電気信号Ｓ２がパルス信号である場合を説明したが、正弦波（三角関数波）であってもよい。この場合、直交変調器や一般的な周波数変調器、位相変調器を利用することができる。また電気信号Ｓ２に対する変調方式は、周波数変調には限定されず、位相変調などを用いてもよい。

【0048】

続いて、ワイヤレス受電装置３００に、正しい受信側コードＣＯＤＥ２を配信するための技術を説明する。図８は、実施の形態に係るワイヤレス給電システム１００ａを示すブロック図である。

【0049】

ワイヤレス給電システム１００ａは、ワイヤレス給電装置２００、ワイヤレス受電装置３００ａに加えて、暗号管理サーバー４００、第１ネットワーク網（第１伝送チャンネル）４０２、ブロードキャスト局４０４、第２ネットワーク網（第２伝送チャンネル）４０６を備える。

【0050】

暗号管理サーバー４００とワイヤレス給電システム１００の間、暗号管理サーバー４００とワイヤレス給電装置２００の間はそれぞれ、第１ネットワーク網４０２を介して接続されている。本実施の形態では、第１ネットワーク網４０２はインターネット網である。

【0051】

暗号管理サーバー４００は、ワイヤレス給電システム１００に対して送信側コードＣＯＤＥ１を送信する。暗号管理サーバー４００は、送信側コードＣＯＤＥ１を定期的に更新する。更新の周期は、悪意の利用者が、送信側コードＣＯＤＥ１を解読するのに要する時間よりも短いことが好ましい。

【0052】

また暗号管理サーバー４００は、所定のキーコードＫＥＹ＿ＣＯＤＥにもとづき、送信側コードＣＯＤＥ１に対応する受信側コードＣＯＤＥ２を暗号化する。暗号化の方式は特に限定されない。暗号化された受信側コードＣＯＤＥ２を、暗号化受信側コードＣＯＤＥ２＿ＥＮＣと称する。ブロードキャスト局４０４は、暗号化受信側コードＣＯＤＥ２＿ＥＮＣを、第２ネットワーク網４０６を介してブロードキャストする。当然ながら、暗号化受信側コードＣＯＤＥ２＿ＥＮＣは、送信側コードＣＯＤＥ１と同じ周期で更新される。第２ネットワーク網４０６は、たとえばテレビやラジオなどの放送波を利用してもよいし、ワイヤレスＬＡＮ（Local Area Network）を利用してもよいし、その他のネットワークを利用してもよい。

【0053】

ワイヤレス受電装置３００ａは、図１の構成に加えて、第１受信部５０、第２受信部５２、デコーダ５４を備える。第１受信部５０は、第１ネットワーク網４０２を介して、キーコードＫＥＹ＿ＣＯＤＥを受信する。キーコードＫＥＹ＿ＣＯＤＥの伝送には、安全なチャンネル、たとえば電子メールを利用してもよい。あるいはワイヤレス受電装置３００ａのユーザが、インターネット上の所定のホームページにアクセスすることによりキーコードＫＥＹ＿ＣＯＤＥを取得してもよい。つまりキーコードＫＥＹ＿ＣＯＤＥは、電力信号Ｓ１の受電を許可すべきワイヤレス受電装置３００ａに対してのみ配信されればよく、配信方法は限定されない。

【0054】

第２受信部５２は、第２ネットワーク網４０６を介してブロードキャストされる暗号化受信側コードＣＯＤＥ２＿ＥＮＣを受信する。デコーダ５４は、キーコードＫＥＹ＿ＣＯＤＥを用いて暗号化受信側コードＣＯＤＥ２＿ＥＮＣを復号（デクリプト）し、受信側コードＣＯＤＥ２を生成する。制御部２６は、復号された受信側コードＣＯＤＥ２にもとづき共振回路２４の共振周波数を制御する。

【0055】

このワイヤレス給電システム１００ａによれば、送信側コードＣＯＤＥ１を所定の周期で更新しつつ、特定のワイヤレス受電装置３００のみに選択的に給電することができる。 さらに図８のワイヤレス給電システム１００ａでは、電力信号Ｓ１を送信側コードＣＯＤＥ１にもとづいて暗号化し、さらに受信側コードＣＯＤＥ２をキーコードＫＥＹ＿ＣＯＤＥにもとづいて暗号化しているため、システムの堅牢性を高めることができる。

【0056】

図８のワイヤレス給電システム１００ａにおいて、第１ネットワーク網４０２を放送網、第２ネットワーク網４０６をインターネット網としてもよい。

【0057】

図８のワイヤレス給電システム１００ａでは、２つのネットワーク網４０２、４０４を利用するシステムを説明したが、ひとつのネットワーク網のみを用いてもよい。図９は、第１の変形例に係るワイヤレス給電システム１００ｂを示すブロック図である。インターネットサイト４０１には、最新の受信側コードＣＯＤＥ２がアップロードされる。ワイヤレス受電装置３００ｂのユーザが、そのインターネットサイト４０１にアクセスすることにより、受信部５１に正しい最新の受信側コードＣＯＤＥ２が配信される。

【0058】

このワイヤレス給電システム１００ｂでは、インターネットサイト４０１にアクセスしているユーザが利用するワイヤレス受電装置３００ｂに対してのみ選択的に給電を行うことができる。ワイヤレス受電装置３００ｂのユーザは、給電のための受信側コードＣＯＤＥ２を取得することをインセンティブとしてインターネットサイト４０１にアクセスすることになる。インターネットサイト４０１の管理者は、ワイヤレス給電をインセンティブとして、自らが運営するインターネットサイト４０１のアクセス数を増加させることができる。

【0059】

図１０は、第２の変形例に係るワイヤレス給電システム１００ｃを示すブロック図である。図１０のワイヤレス給電システム１００ｃは、図９のワイヤレス給電システム１００ｂのインターネットサイト４０１に代えて、ブロードキャスト局４０３を備える。ブロードキャスト局４０３は、コンテンツと付随して、正しい最新の受信側コードＣＯＤＥ２を配信する。

【0060】

このワイヤレス給電システム１００ｃでは、ブロードキャスト局４０３からの放送を受信しているユーザが利用するワイヤレス受電装置３００ｃに対してのみ選択的に給電を行うことができる。ワイヤレス受電装置３００ｃのユーザは、給電のための受信側コードＣＯＤＥ２を取得することをインセンティブとして、放送を受信することになる。ブロードキャスト局４０３の運営者は、ワイヤレス給電をインセンティブとして、自らが運営するブロードキャスト局の視聴者数を増加させることができる。

【0061】

実施の形態にもとづき、本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。

【符号の説明】

【0062】

１００…ワイヤレス給電システム、２００…ワイヤレス給電装置、３００…ワイヤレス受電装置、１０，１２…変調器、１４…信号発生器、１６…送信コイル、２０，２０…受信コイル、２１…補助コイル、２２…共振用キャパシタ、２４…共振回路、２６…制御部、２８…整流回路、Ｃ１…電力保存用キャパシタ、ＲＬ…負荷回路、Ｓ１…電力信号、Ｓ２…電気信号。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】