特許 6223472 共振型電力伝送システム及び共振型電力送信装置

(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】6223472

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】共振型電力伝送システム及び共振型電力送信装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20171023BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-554399(P2015-554399)

(86)(22)【出願日】2013年12月26日

(86)【国際出願番号】JP2013084839

(87)【国際公開番号】WO2015097810

(87)【国際公開日】20150702

【審査請求日】2015年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】591036457

【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123434

【弁理士】

【氏名又は名称】田澤 英昭

(74)【代理人】

【識別番号】100101133

【弁理士】

【氏名又は名称】濱田 初音

(74)【代理人】

【識別番号】100199749

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 成

(74)【代理人】

【識別番号】100156351

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 秀央

(74)【代理人】

【識別番号】100188880

【弁理士】

【氏名又は名称】坂元 辰哉

(74)【代理人】

【識別番号】100197767

【弁理士】

【氏名又は名称】辻岡 将昭

(72)【発明者】

【氏名】阿久澤 好幸

(72)【発明者】

【氏名】酒井 清秀

(72)【発明者】

【氏名】江副 俊裕

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 有基

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０７２０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２９２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３１０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０８０２８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０４４７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１６１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７５８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１２０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２６３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３３７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３６９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３７００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３７００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３００３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の送信アンテナ、第１の受信アンテナ、及び前記第１の送信アンテナへの電力供給を制御する第１の共振型送信電源装置を有する電力伝送用の送受信系と、
発生する電磁界の範囲が前記第１の送信アンテナから発生される電磁界と重複する第２の送信アンテナ、第２の受信アンテナ、及び前記第２の送信アンテナへ定常的又は断続的な小電力を供給する第２の共振型送信電源装置を有する異物検出用の送受信系と、
前記第２の受信アンテナからの小電力を受信して起動する起動回路、及び前記起動回路により起動され、前記第１の受信アンテナからの電力を受信する受信電源装置とを備え、
前記第２の共振型送信電源装置は、
前記第２の送信アンテナの送信電力状態を検出する送信電力状態検出回路と、
前記送信電力状態検出回路による検出結果に基づいて、前記重複する電磁界の範囲における異物の有無を検出する異物検出回路とを備え、
前記異物検出回路により異物が検出された場合に、当該異物が誘電体であるか否かを判別する
ことを特徴とする共振型電力伝送システム。

【請求項2】

前記異物が誘電体であるか否かに応じて、前記第１の送信アンテナへの電力の供給を低減又は停止させるよう前記第１の共振型送信電源装置を制御する電力制御回路をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送システム。

【請求項3】

前記異物が誘電体であると判定された場合は、前記電力制御回路は、前記第１の送信アンテナへの電力の供給を停止する
ことを特徴とする請求項２記載の共振型電力伝送システム。

【請求項4】

前記送信電力状態検出回路は、送信電力状態として、前記第２の送信アンテナからの反射電力、当該第２の送信アンテナに入力される電圧と電流との位相差、当該電圧及び当該電流の振幅のうち少なくとも１つ以上を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送システム。

【請求項5】

前記異物検出用の送受信系は、複数系統設けられた
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送システム。

【請求項6】

前記電力伝送用の送受信系と前記異物検出用の送受信系の伝送周波数は、同一の固定周波数である
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送システム。

【請求項7】

前記電力伝送用の送受信系と前記異物検出用の送受信系の伝送周波数は、異なる固定周波数である
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送システム。

【請求項8】

前記受信電源装置は、
自機の識別情報を示す信号を発生して前記異物検出用の送受信系の伝送周波数上に重畳する識別信号発生回路と、
自機の受信状態を示す信号を発生して前記異物検出用の送受信系の伝送周波数上に重畳する状態信号発生回路とを備え、
前記第２の共振型送信電源装置は、
前記送信電力状態検出回路は、検出結果から前記識別信号発生回路又は前記状態信号発生回路により重畳された信号を抽出し、
前記電力制御回路は、前記送信電力状態検出回路により抽出された信号に基づいて、前記第１の共振型送信電源装置を制御する
ことを特徴とする請求項２記載の共振型電力伝送システム。

【請求項9】

第１の送信アンテナ、第１の受信アンテナ、及び前記第１の送信アンテナへの電力供給を制御する第１の共振型送信電源装置を有する電力伝送用の送受信系と、
発生する電磁界の範囲が前記第１の送信アンテナから発生される電磁界と重複する第２の送信アンテナ、第２の受信アンテナ、及び前記第２の送信アンテナへ定常的又は断続的な小電力を供給する第２の共振型送信電源装置を有する異物検出用の送受信系とを備え、
前記第２の共振型送信電源装置は、
前記第２の送信アンテナの送信電力状態を検出する送信電力状態検出回路と、
前記送信電力状態検出回路による検出結果に基づいて、前記重複する電磁界の範囲における異物の有無を検出する異物検出回路とを備え、
前記異物検出回路により異物が検出された場合に、当該異物が誘電体であるか否かを判別する
ことを特徴とする共振型電力送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、送信アンテナから発生される電磁界における異物の有無を検出し、異物を検出した場合に電力伝送の低減又は停止を行う共振型電力伝送システム及び共振型電力送信装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図５に示すように、従来の電源装置において、異物の有無を検出する機能を有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された電源装置では、送信アンテナ１０１に対し、巻き軸が直交するセンサコイル１０２を複数設け（図５では１つのみ図示）、当該センサコイル１０２の周囲１０３に存在する異物を検出している。受信アンテナ（不図示）側についても同様に構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２１５０７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来構成では、異物検出用のセンサコイル１０２を、送信アンテナ１０１、受信アンテナとは別に設ける構成であるため、以下のような課題がある。まず、装置全体がセンサコイル１０２分大型化してしまうという課題がある。すなわち、送信アンテナ１０１、受信アンテナ上にセンサコイル１０２を配置するため、特に高さ（厚み）が増加し、また、質量も増加してしまう。また、送信アンテナ１０１から発生される電磁界の範囲内であっても、送信アンテナ１０１、受信アンテナから離れた遠方に存在する異物、又は送信アンテナ１０１と受信アンテナとの間の中心付近に存在する異物を検出することが困難であるという課題がある。また、異物検出用のセンサコイル１０２を多数必要とするため、コスト増加の原因となるという課題がある。また、異物検出用のセンサコイル１０２を多数駆動する必要があるため、消費電力増加の原因となるという課題がある。

【0005】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、送信アンテナから発生される電磁界における異物の有無を検出することができる共振型電力伝送システム及び共振型電力送信装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る共振型電力伝送システムは、第１の送信アンテナ、第１の受信アンテナ、及び第１の送信アンテナへの電力供給を制御する第１の共振型送信電源装置を有する電力伝送用の送受信系と、発生する電磁界の範囲が第１の送信アンテナから発生される電磁界と重複する第２の送信アンテナ、第２の受信アンテナ、及び第２の送信アンテナへ定常的又は断続的な小電力を供給する第２の共振型送信電源装置を有する異物検出用の送受信系と、第２の受信アンテナからの小電力を受信して起動する起動回路、及び起動回路により起動され、第１の受信アンテナからの電力を受信する受信電源装置とを備え、第２の共振型送信電源装置は、第２の送信アンテナの送信電力状態を検出する送信電力状態検出回路と、送信電力状態検出回路による検出結果に基づいて、重複する電磁界の範囲における異物の有無を検出する異物検出回路とを備え、異物検出回路により異物が検出された場合に、当該異物が誘電体であるか否かを判別するものである。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、上記のように構成したので、送信アンテナ（第１の送信アンテナ）から発生される電磁界における異物の有無を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明の実施の形態１に係る共振型電力伝送システムの構成を示す図である。

【図2】この発明の実施の形態１に係る共振型電力伝送システムの動作を説明する図であり、（ａ）異物がない場合での異物検出用の送受信系の電圧の振幅（破線）、電力伝送用の送受信系の電圧の振幅（実線）を示す図であり、（ｂ）異物がある場合での異物検出用の送受信系の電圧の振幅（破線）、電力制御後の電力伝送用の送受信系の電圧の振幅（実線）を示す図である。

【図3】この発明の実施の形態２に係る共振型電力伝送システムの構成を示す図である。

【図4】この発明の実施の形態２に係る共振型電力伝送システムの動作を説明する図であり、（ａ）第１の共振型送信電源装置に対する制御信号を示す図であり、（ｂ）受信電源装置による負荷電流を示す図であり、（ｃ）異物検出用の送受信系の電流の振幅を示す図である。

【図5】従来の電源装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る共振型電力伝送システムの構成を示す図である。
共振型電力伝送システムは、電気信号を含む電力を伝送するものである。この共振型電力伝送システムは、図１に示すように、第１，２の共振型送信電源装置１ａ，１ｂ、第１，２の送信アンテナ２ａ，２ｂ、第１，２の受信アンテナ３ａ，３ｂ及び受信電源装置４から構成されている。ここで、第１の共振型送信電源装置１ａ、第１の送信アンテナ２ａ及び第１の受信アンテナ３ａは、主電力伝送を行う電力伝送用の送受信系である。また、第２の共振型送信電源装置１ｂ、第２の送信アンテナ２ｂ及び第２の受信アンテナ３ｂは、異物検出を行う異物検出用の送受信系である。また、第１，２の共振型送信電源装置１ａ，１ｂ及び第１，２の送信アンテナ２ａ，２ｂは共振型電力送信装置を構成し、第１，２の受信アンテナ３ａ，３ｂ及び受信電源装置４は共振型電力受信装置を構成する。
なお図１では、各送受信系が伝送周波数として異なる固定周波数を用いて電力伝送を行う場合を示しているが、これに限るものではなく、同一の固定周波数を用いてもよい。

【0010】

第１の共振型送信電源装置１ａは、第１の送信アンテナ２ａの前段に配置され、第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を制御するものである。この第１の共振型送信電源装置１ａは、電源制御回路１１ａから構成されている。
電源制御回路１１ａは、高周波の交流出力をするインバータ回路１１１ａと、その出力を制御する制御回路１１２ａとから構成されている。インバータ回路１１１ａは、ＡＣ入力−ＡＣ出力型又はＤＣ入力−ＡＣ出力型のインバータ電源回路である。

【0011】

第１の送信アンテナ２ａは、第１の共振型送信電源装置１ａからの電力を、第１の受信アンテナ３ａに伝送するものである（非接触に限定されない）。
第１の受信アンテナ３ａは、第１の送信アンテナ２ａからの電力を受信するものである（非接触に限定されない）。この第１の受信アンテナ３ａにより受信された電力は受信電源装置４を介して負荷機器等（不図示）に供給される。

【0012】

第２の共振型送信電源装置１ｂは、第２の送信アンテナ２ｂの前段に配置され、第２の送信アンテナ２ｂへの電力の供給を制御するものである。この第２の共振型送信電源装置１ｂは、第２の送信アンテナ２ｂへの電力として、人体防護指針規格以下かつ受信電源装置４の後述する起動回路４１を起動できる程度の小電力を定常的又は断続的に供給する。また、第２の共振型送信電源装置１ｂは、図１に破線で示す第１の送信アンテナ２ａから発生される電磁界（第１の送受信アンテナ２ａ，３ａ間の電力伝送空間及びその近傍を含む空間）における異物の有無を検出する機能と、異物を検出した場合に第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を低減又は停止させるよう第１の共振型送信電源装置１ａを制御する機能も有している。異物には、誘電体系の異物（人の手、動物等）と、磁性体系の異物（金属等）が含まれる。この第２の共振型送信電源装置１ｂの詳細については後述する。

【0013】

第２の送信アンテナ２ｂは、第２の共振型送信電源装置１ｂからの電力を、第２の受信アンテナ３ｂに伝送するものである（非接触に限定されない）。この第２の送信アンテナ２ｂは、自身から発生する電磁界が第１の送信アンテナ２ａから発生される電磁界の範囲と重複するような位置に配置される。すなわち、電力伝送用の送受信系では、伝送電力が大きいと広範囲に電磁波が漏洩し、そのレベルは人体防護指針規格を超えるものとなる。そのため、上記範囲に存在する異物を検出し、安全な状態に制御（電力伝送の低減又は停止）することができるよう異物検出用の送受信系は配置される。
第２の受信アンテナ３ｂは、第２の送信アンテナ２ｂからの電力を受信するものである（非接触に限定されない）。

【0014】

受信電源装置４は、第１，２の受信アンテナ３ａ，３ｂと負荷機器等間に配置され、第２の受信アンテナ３ｂからの電力により起動し、第１の受信アンテナ３ａからの電力（交流出力）を整流するものである。この受信電源装置４は、ＡＣ入力−ＤＣ出力型又はＡＣ入力−ＡＣ出力型の電源回路である。この受信電源装置４の詳細については後述する。
なお、無線電力伝送の場合における共振型電力伝送システムの伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式のいずれであってもよい。

【0015】

次に、第２の共振型送信電源装置１ｂの構成について説明する。
第２の共振型送信電源装置１ｂは、送信電力状態検出回路１１ｂ及び電源制御回路１２ｂから構成されている。

【0016】

送信電力状態検出回路１１ｂは、第２の送信アンテナ２ｂの送信電力状態を検出するものである。この送信電力状態検出回路１１ｂは、送信電力状態として、第２の送信アンテナ２ｂから電力伝送できずに戻ってくる電力（反射電力）、第２の送信アンテナ２ｂに入力される電圧と電流との位相差、電圧及び電流の各振幅を検出する。

【0017】

電源制御回路１２ｂは、送信電力状態検出回路１１ｂによる検出結果に基づいて第１，２の送信アンテナ２ａ，２ｂで重複する電磁界の範囲における異物の有無を検出し、異物を検出した場合に第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を低減又は停止させるよう第１の共振型送信電源装置１ａを制御するものである。この電源制御回路１２ｂは、高周波の交流出力をするインバータ回路１２１ｂと、その出力を制御する制御回路１２２ｂとから構成されている。インバータ回路１２１ｂは、ＡＣ入力−ＡＣ出力型又はＤＣ入力−ＡＣ出力型のインバータ電源回路である。制御回路１２２ｂは、制御パターン記憶回路１２３ｂ、異物検出回路１２４ｂ及び電力制御回路１２５ｂから構成されている。

【0018】

制御パターン記憶回路１２３ｂは、異物検出及び電力制御に関する情報を記憶するメモリである。この制御パターン記憶回路１２３ｂに記憶される情報には、異物検出回路１２４ｂで異物検出を行う際に用いる送信電力状態（反射電力、電圧と電流との位相差、電圧及び電流の各振幅）に対する閾値を示す情報、当該送信電力状態を用いて検出可能な異物の種別（誘電体系、磁性体系）を示す情報、異物の種別に応じた第１の共振型送信電源装置１ａに対する制御内容（誘電体系の異物の場合には電力供給停止、磁性体系の異物の場合には電力供給低減等）を示す情報が含まれる。

【0019】

異物検出回路１２４ｂは、制御パターン記憶回路１２３ｂに記憶された情報に従い、送信電力状態検出回路１１ｂによる検出結果に基づいて、第１，２の送信アンテナ２ａ，２ｂで重複する電磁界の範囲における異物の有無を検出するものである。
電力制御回路１２５ｂは、異物検出回路１２４ｂにより異物が検出された場合に、制御パターン記憶回路１２３ｂに記憶された情報に従い、第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を低減又は停止させるよう第１の共振型送信電源装置１ａを制御するものである。この際、電力制御回路１２５ｂは、第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を低減又は停止させるための制御信号を発生し、第１の共振型送信電源装置１ａに出力する。

【0020】

次に、受信電源装置４の構成について説明する。
受信電源装置４は、起動回路４１及びパワーライン電源回路４２から構成されている。
起動回路４１は、第２の受信アンテナ３ｂからの小電力を受信して起動し、パワーライン電源回路４２を起動するものである。
パワーライン電源回路４２は、起動回路４１により起動し、第１の受信アンテナ３ａからの電力を受信するものである。

【0021】

また図１では、異物検出用の送受信系を１系統のみ図示した場合を示している。しかしながら、これに限るものではなく、電力伝送用の送受信系の周囲に小型の異物検出用の送受信系（第２の送受信アンテナ２ｂ，３ｂは楕円型、丸型等）を複数系統配置してもよい。また、図１のように送受信アンテナ２ａ，３ａが対向した送受信対向型の構成に限らず、送受信アンテナ２ａ，３ａが嵌合した送受信嵌合型の構成を用いてもよい。この送受信嵌合型の場合には、第１の送信アンテナ２ａを内側に配置し、第２の送信アンテナ２ｂを外側に配置してもよいし、その逆に配置してもよい。

【0022】

次に、上記のように構成された共振型電力伝送システムの動作について、図２を参照しながら説明する。なお図２では、電力伝送用の送受信系の第１の送信アンテナ２ａに入力される電圧の振幅を実線で示し、異物検出用の送受信系の第２の送信アンテナ２ｂに入力される電圧の振幅を破線で示している。

【0023】

共振型電力伝送システムでは、まず、異物検出用の送受信系が人体防護指針規格以下かつ起動回路４１を起動できる程度の小電力で電力伝送を行う。すなわち、ＡＣ又はＤＣ電力（小電力）が第２の共振型送信電源装置１ｂの電源制御回路１２ｂに供給され、電源制御回路１２ｂのインバータ回路１２１ｂは高周波の交流出力を第２の送信アンテナ２ｂへ供給する。第２の送信アンテナ２ｂへ供給された電力は、その交流周波数に共振して、第２の送信アンテナ２ｂから第２の受信アンテナ３ｂへ伝送される。第２の受信アンテナ３ｂで受信された電力は、受信電源装置４へ交流出力され、起動回路４１が起動する。
その後、パワーライン電源回路４２が起動し、電力伝送用の送受信系が主電力の伝送を開始する。すなわち、ＡＣ又はＤＣ電力（主電力）が第１の共振型送信電源装置１ａの電源制御回路１１ａに供給され、電源制御回路１１ａのインバータ回路１１１ａは高周波の交流出力を第１の送信アンテナ２ａへ供給する。第１の送信アンテナ２ａへ供給された電力は、その交流周波数に共振して、第１の送信アンテナ２ａから第１の受信アンテナ３ａへ伝送される。第１の受信アンテナ３ａで受信された電力は、受信電源装置４へ交流出力される。そして、受信電源装置４は、その電力を整流して、ＤＣ又はＡＣ出力する。

【0024】

一方、異物検出用の送受信系は、定常的又は断続的に小電力の電力伝送を行っている。そして、第２の共振型送信電源装置１ｂでは、第２の送信アンテナ２ｂの送信電力状態を、送信電力状態検出回路１１ｂにより検出し、電源制御回路１２ｂへその状態を示す信号を送っている。そして、電源制御回路１２ｂの制御回路１２２ｂでは、第１，２の送信アンテナ２ａ，２ｂの重複する電磁界の範囲における異物の有無を検出することで、第１の送信アンテナ２ａへの交流出力を制御させるよう第１の共振型送信電源装置１ａを制御している。

【0025】

ここで、第１，２の送信アンテナ２ａ，２ｂの重複する電磁界の範囲に異物が存在しない場合には、第２の送信アンテナ２ｂへ入力される電圧の振幅は、図２（ａ）の破線で示すようになる。なお、異物が存在しない場合での電力伝送用の送受信系の第１の送信アンテナ２ａへ入力される電圧の振幅は、図２（ａ）の実線で示すようになる。

【0026】

一方、上記範囲に異物が存在する場合には、異物検出用の送受信系の送信電力状態検出回路１１ｂで検出される電圧の振幅は、図２（ｂ）の破線で示すようになる。すなわち、異物が存在する場合での電圧の振幅は、異物による反射の影響により、異物が存在しない場合での電圧の振幅に対して下がる。この例では、振幅が下がる場合の異物を示したが、異物の種類によって振幅の変化方向は異なる。よって、この振幅の変化を監視することで、異物の有無を検出することができる。なお図２では、送信電力状態のうちの電圧の振幅のみを示しているが、他についても同様である。

【0027】

そして、異物検出回路１２４ｂにより異物が検出された場合には、電力制御回路１２５ｂは、制御パターン記憶回路１２３ｂに記憶された情報に従い制御信号を第１の共振型送信電源装置１ａに出力する。そして、第１の共振型送信電源装置１ａは、上記制御信号に従い、第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を低減（異物検出用の送受信系での小電力以下の電力へ下げる）又は停止する（図２（ｂ）の実線）。これにより、電力伝送用の送受信系による電力伝送を、上記異物に対して安全な状態に制御することができる。
その後、異物の種別・大きさ等の程度によっては、異物検出用の送受信系からの電力が受信電源装置４の起動回路４１へ伝わらなくなる。そのため、起動回路４１が停止し、受信電源装置４全体が停止する。

【0028】

以上のように、この実施の形態１によれば、電力伝送用の送受信系と異物検出用の送受信系を備え、第２の送信アンテナ２ｂの送信電力状態の変化を監視するように構成したので、第１，２の送信アンテナ２ａ，２ｂで重複する電磁界の範囲における異物の有無を検出することができ、異物を検出した場合に第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を低減又は停止することができる。
また、異物検出において従来構成のような異物検出用のセンサコイル１０２等が不要なため、第１の送受信アンテナ２ａ，３ａを小型・軽量に構成することができる。また、第１の送信アンテナ２ａから発生される電磁界における第１の送信アンテナ２ａから離れた遠方、又は第１の送受信アンテナ２ａ，３ａの中心付近に存在する異物も検出することができる。

【0029】

なお図１に示す送信電力状態検出回路１１ｂでは、送信電力状態として、反射電力、電圧と電流との位相差、電圧及び電流の各振幅を全て検出する場合について示したが、これに限るものではなく、異物の検出精度は低下するが検出項目を削除しても構わない。

【0030】

また図１に示す送信電力状態検出回路１１ｂは、第２の受信アンテナ３ｂの入力インピーダンスの変化に応じて第２の送受信アンテナ２ｂ，３ｂの共振結合インピーダンスを調整する際の検出回路として共通化が可能であり、低コスト化を図ることができる。この場合には、送信電力状態検出回路１１ｂによる検出結果に基づいて、第２の送信アンテナ２ｂの共振インピーダンスを調整する（第２の送受信アンテナ２ｂ，３ｂ間の共振条件を合わせる）共振インピーダンス調整回路が別途設けられる。

【0031】

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る共振型電力伝送システムの構成を示す図である。この図３に示す実施の形態２に係る共振型電力伝送システムは、受信電源装置４の起動回路４１に識別信号発生回路４１１及び状態信号発生回路４１２を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

【0032】

なお図３に示す例では、電力伝送用の送受信系は伝送周波数として６．７８ＭＨｚ帯を用いて電力伝送を行い、異物検出用の送受信系は伝送周波数として１３．５６ＭＨｚ帯で電力伝送を行う場合を示しているが、これに限るものではない。なお、上記各周波数帯は商用電源で用いられる周波数帯である。

【0033】

識別信号発生回路４１１は、受信電源装置４の識別情報を示す信号（識別信号）を発生して異物検出用の送受信系の伝送周波数上に重畳するものである。この際、識別信号発生回路４１１は、識別信号として、パルス負荷等によりシリアル信号等を発生する。
状態信号発生回路４１２は、受信電源装置４の受信状態を示す信号（状態信号）を発生して異物検出用の送受信系の伝送周波数上に重畳するものである。受信状態としては、例えば受信電源装置４の過充電状態や動作異常状態、大きな電力を必要とする電力要求状態等が挙げられる。また、状態信号発生回路４１２は、状態信号として、パルス負荷等によりシリアル信号等を発生する。

【0034】

送信電力状態検出回路１１ｂは、実施の形態１における機能に加え、自身の検出結果から識別信号発生回路４１１又は状態信号発生回路４１２により重畳された信号（識別信号、状態信号）を抽出する機能を有している。
また、電力制御回路１２５ｂは、実施の形態１における機能に加え、送信電力状態検出回路１１ｂにより抽出された信号に基づいて、第１の共振型送信電源装置１ａを制御する機能を有している。ここで、上記信号が識別信号の場合には、電力制御回路１２５ｂは、その識別信号に基づいて受信電源装置４の認証を行い、認証できた場合に第１の送信アンテナ２ａへ電力を供給させるよう第１の共振型送信電源装置１ａを制御する。また、上記信号が状態信号の場合には、電力制御回路１２５ｂは、その状態信号が示す受信状態に基づいて第１の共振型送信電源装置１ａを制御する。

【0035】

次に、上記のように構成された共振型電力伝送システムの動作について、図４を参照しながら説明する。なお図４において、（ａ）は第１の共振型送信電源装置１ａに対する制御信号の有無を示し、（ｂ）は受信電源装置４から異物検出用の送受系に対して重畳される識別信号を示し、（ｃ）は異物検出用の送受信系の第２の送信アンテナ２ｂに入力される電流の振幅を示している。

【0036】

共振型電力伝送システムでは、まず、異物検出用の送受信系が人体防護指針規格以下かつ起動回路４１を起動できる程度の小電力で電力伝送を行う。すなわち、ＡＣ又はＤＣ電力（小電力）が第２の共振型送信電源装置１ｂの電源制御回路１２ｂに供給され、電源制御回路１２ｂのインバータ回路１２１ｂは高周波の交流出力を第２の送信アンテナ２ｂへ供給する。第２の送信アンテナ２ｂへ供給された電力は、その交流周波数に共振して、第２の送信アンテナ２ｂから第２の受信アンテナ３ｂへ伝送される。第２の受信アンテナ３ｂで受信された電力は、受信電源装置４へ交流出力され、起動回路４１が起動する。

【0037】

次いで、起動回路４１の識別信号発生回路４１１は、図４（ｂ）に示すように、受信電源装置４の識別信号を発生して異物検出用の送受信系の伝送周波数上に重畳する。そして、図４（ｃ）に示すように、送信電力状態検出回路１１ｂは識別信号を電流リップル等により抽出する。そして、電力制御回路１２５ｂは、この識別信号に基づき受信電源装置４の認証を行い、認証できた場合には第１の送信アンテナ２ａへ電力を供給させるよう第１の共振型送信電源装置１ａを制御する（図４（ａ））。

【0038】

その後、パワーライン電源回路４２が起動し、電力伝送用の送受信系が主電力の伝送を開始する。すなわち、ＡＣ又はＤＣ電力（主電力）が第１の共振型送信電源装置１ａの電源制御回路１１ａに供給され、電源制御回路１１ａのインバータ回路１１１ａは高周波の交流出力を第１の送信アンテナ２ａへ供給する。第１の送信アンテナ２ａへ供給された電力は、その交流周波数に共振して、第１の送信アンテナ２ａから第１の受信アンテナ３ａへ伝送される。第１の受信アンテナ３ａで受信された電力は、受信電源装置４へ交流出力される。そして、受信電源装置４は、その電力を整流して、ＤＣ又はＡＣ出力する。

【0039】

一方、異物検出用の送受信系は、定常的又は断続的に小電力の電力伝送を行い、異物検出を行う。この異物検出用の送受信系による異物検出動作は、実施の形態１と同様でありその説明を省略する。

【0040】

また、受信電源装置４の状態信号発生回路４１２は、受信電源装置４の状態信号を発生して異物検出用の送受信系の伝送周波数上に重畳する。そして、送信電力状態検出回路１１ｂは状態信号を電流リップル等により抽出する。そして、電力制御回路１２５ｂは、状態信号に基づいて第１の共振型送信電源装置１ａを制御する。この際、状態信号が過充電状態や動作異常状態等を示している場合には、第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を停止させるよう第１の共振型送信電源装置１ａを制御する。また、状態信号が電源要求状態等を示している場合には、第１の送信アンテナ２ａへの電力の供給を最大にさせるよう第１の共振型送信電源装置１ａを制御する。

【0041】

以上のように、この実施の形態２によれば、受信電源装置４と異物検出用の送受信系との間で通信を行うように構成したので、実施の形態１の効果に加え、受信電源装置４の認証、状態検出を行うことができる。また、受信電源装置４の認証を行うことができるため、本発明を用いて受信電源装置４に対する課金システムを構成することができる。

【0042】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0043】

この発明に係る共振型電力伝送システムは、送信アンテナから発生される電磁界における異物の有無を検出することができ、異物を検出した場合に電力伝送の低減又は停止を行うことができ、送信アンテナへの電力の供給を制御する共振型電力伝送システム等に用いるのに適している。

【符号の説明】

【0044】

１ａ，１ｂ 第１，２の共振型送信電源装置、２ａ，２ｂ 第１，２の送信アンテナ、３ａ，３ｂ 第１，２の受信アンテナ、４ 受信電源装置、１１ｂ 送信電力状態検出回路、１１ａ，１２ｂ 電源制御回路、４１ 起動回路、４２ パワーライン電源回路、１１１ａ，１２１ｂ インバータ回路、１１２ａ，１２２ｂ 制御回路、１２３ｂ 制御パターン記憶回路、１２４ｂ 異物検出回路、１２５ｂ 電力制御回路、４１１ 識別信号発生回路、４１２ 状態信号発生回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】