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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023172448
(43)【公開日】2023-12-06
(54)【発明の名称】無線受電装置、無線受電システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/40 20160101AFI20231129BHJP
H02J 50/80 20160101ALI20231129BHJP
H02J 50/05 20160101ALI20231129BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20231129BHJP
【ＦＩ】
H02J50/40
H02J50/80
H02J50/05
H02J50/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022084258
(22)【出願日】2022-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114292
【弁理士】
【氏名又は名称】来間 清志
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(72)【発明者】
【氏名】木下 岳
(72)【発明者】
【氏名】内野 直孝
(57)【要約】
【課題】容易なインピーダンス制御により複数の無線受電装置の内の特定の無線受電装置への電力伝送効率を向上させる無線受電装置を提供すること。
【解決手段】無線受電装置３は、無線で交流電力を受電する受電部３０と、受電部３０から電力供給対象である負荷５の手前までの回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路３４と、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に設けられ受電部３０からインピーダンス調整回路３４への電力の供給と非供給とを切り替えるスイッチ部３６と、を有する。受電部３０が容量結合型の無線受電カプラであり、インピーダンス調整回路３４のインダクタンスが調整可能であり、スイッチ部３６は、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に直列に設けられている。
【選択図】図３
【解決手段】無線受電装置３は、無線で交流電力を受電する受電部３０と、受電部３０から電力供給対象である負荷５の手前までの回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路３４と、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に設けられ受電部３０からインピーダンス調整回路３４への電力の供給と非供給とを切り替えるスイッチ部３６と、を有する。受電部３０が容量結合型の無線受電カプラであり、インピーダンス調整回路３４のインダクタンスが調整可能であり、スイッチ部３６は、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に直列に設けられている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線で電力を受電する受電部と、
前記受電部と電力供給対象である負荷との間に設けられ、回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路と、
前記受電部と前記インピーダンス調整回路との間に設けられ、前記受電部から前記インピーダンス調整回路への前記電力の供給と非供給とを切り替えるスイッチ部と、
を有する無線受電装置。
前記受電部と電力供給対象である負荷との間に設けられ、回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路と、
前記受電部と前記インピーダンス調整回路との間に設けられ、前記受電部から前記インピーダンス調整回路への前記電力の供給と非供給とを切り替えるスイッチ部と、
を有する無線受電装置。
【請求項2】
前記受電部が容量結合型の無線受電カプラであり、
前記インピーダンス調整回路のリアクタンスが調整可能であり、前記リアクタンスを調整することで、前記受電部と前記インピーダンス調整回路とで構成される共振回路の共振周波数を調整することが可能であり、
前記スイッチ部は、前記受電部と前記インピーダンス調整回路との間に直列に設けられている、
請求項１に記載の無線受電装置。
前記インピーダンス調整回路のリアクタンスが調整可能であり、前記リアクタンスを調整することで、前記受電部と前記インピーダンス調整回路とで構成される共振回路の共振周波数を調整することが可能であり、
前記スイッチ部は、前記受電部と前記インピーダンス調整回路との間に直列に設けられている、
請求項１に記載の無線受電装置。
【請求項3】
前記電力の供給が行われる場合には前記スイッチ部が短絡され、前記電力の供給が行われない場合には前記スイッチ部が開放される、
請求項２に記載の無線受電装置。
請求項２に記載の無線受電装置。
【請求項4】
請求項２又は請求項３に記載の無線受電装置が複数配置され、
複数の前記無線受電装置の前記受電部間で発生する電界結合を利用して、特定の前記無線受電装置への電力伝送効率を向上させる、
無線受電システム。
複数の前記無線受電装置の前記受電部間で発生する電界結合を利用して、特定の前記無線受電装置への電力伝送効率を向上させる、
無線受電システム。
【請求項5】
各前記無線受電装置が、複数の前記無線受電装置の前記受電部間における電界結合に対して並列に電界結合するように設けられた中継部を備えている、
請求項４に記載の無線受電システム。
請求項４に記載の無線受電システム。
【請求項6】
前記受電を行う前記無線受電装置について、前記インピーダンス調整回路に前記電力の供給を行うように前記スイッチ部を切り替え、
前記受電を行わない前記無線受電装置について、前記インピーダンス調整回路に前記電力の供給を行わないように前記スイッチ部を切り替える、
請求項４に記載の無線受電システム。
前記受電を行わない前記無線受電装置について、前記インピーダンス調整回路に前記電力の供給を行わないように前記スイッチ部を切り替える、
請求項４に記載の無線受電システム。
【請求項7】
前記受電を行う前記無線受電装置の有する前記インピーダンス調整回路の前記リアクタンスが調整される、
請求項４に記載の無線受電システム。
請求項４に記載の無線受電システム。
【請求項8】
前記インピーダンス調整回路がインダクタを構成するコイルを備え、前記コイルに設けた複数の中間端子の何れかを選択することによりインピーダンスが調整される、
請求項７に記載の無線受電システム。
請求項７に記載の無線受電システム。
【請求項9】
前記受電を行う前記無線受電装置及び前記受電を行わない前記無線受電装置についての情報を取得する受電情報取得部と、
前記受電情報取得部が得た情報に基づいて前記スイッチ部を切り替えるスイッチ部制御部と、
前記受電情報取得部が得た情報に基づいて前記インピーダンス調整回路を制御するインピーダンス制御部と、
を有する情報処理装置と、を有する、
請求項４に記載の無線受電システム。
前記受電情報取得部が得た情報に基づいて前記スイッチ部を切り替えるスイッチ部制御部と、
前記受電情報取得部が得た情報に基づいて前記インピーダンス調整回路を制御するインピーダンス制御部と、
を有する情報処理装置と、を有する、
請求項４に記載の無線受電システム。
【請求項10】
前記受電部が磁界結合型の無線受電カプラであり、
前記インピーダンス調整回路のリアクタンスが調整可能であり、前記リアクタンスを調整することで、前記受電部と前記インピーダンス調整回路とで構成される共振回路の共振周波数を調整することが可能であり、
前記スイッチ部は、前記受電部と前記インピーダンス調整回路との間に前記受電部と並列に設けられている、
請求項１に記載の無線受電装置。
前記インピーダンス調整回路のリアクタンスが調整可能であり、前記リアクタンスを調整することで、前記受電部と前記インピーダンス調整回路とで構成される共振回路の共振周波数を調整することが可能であり、
前記スイッチ部は、前記受電部と前記インピーダンス調整回路との間に前記受電部と並列に設けられている、
請求項１に記載の無線受電装置。
【請求項11】
前記電力の供給が行われる場合には前記スイッチ部が開放され、前記電力の供給が行われない場合には前記スイッチ部が短絡される、
請求項１０に記載の無線受電装置。
請求項１０に記載の無線受電装置。
【請求項12】
請求項１０又は請求項１１に記載の無線受電装置が複数配置され、
複数の前記無線受電装置の前記受電部間で発生する磁界結合を利用して、特定の前記無線受電装置への電力伝送効率を向上させる、
無線受電システム。
複数の前記無線受電装置の前記受電部間で発生する磁界結合を利用して、特定の前記無線受電装置への電力伝送効率を向上させる、
無線受電システム。
【請求項13】
各前記無線受電装置が、複数の前記無線受電装置の前記受電部間における磁界結合に対して並列に磁界結合する中継部を備えている、
請求項１２に記載の無線受電システム。
請求項１２に記載の無線受電システム。
【請求項14】
前記受電を行う前記無線受電装置について前記電力の供給を行うように前記スイッチ部を切り替え、
前記受電を行わない前記無線受電装置について前記電力の供給を行わないように前記スイッチ部を切り替える、
請求項１２に記載の無線受電システム。
前記受電を行わない前記無線受電装置について前記電力の供給を行わないように前記スイッチ部を切り替える、
請求項１２に記載の無線受電システム。
【請求項15】
前記受電を行う前記無線受電装置の有する前記インピーダンス調整回路の前記リアクタンスが調整される、
請求項１２に記載の無線受電システム。
請求項１２に記載の無線受電システム。
【請求項16】
前記インピーダンス調整回路において、前記インピーダンス調整回路が有する複数のキャパシタから所定のキャパシタが選択されることによりキャパシタンスが調整される、
請求項１５に記載の無線受電システム。
請求項１５に記載の無線受電システム。
【請求項17】
前記受電を行う前記無線受電装置及び前記受電を行わない前記無線受電装置についての情報を取得する受電情報取得部と、
前記受電情報取得部の得た情報に基づいて前記スイッチ部を切り替えるスイッチ部制御部と、
前記受電情報取得部の得た情報に基づいて前記インピーダンス調整回路を制御するインピーダンス制御部と、
を有する情報処理装置を有する、
請求項１２に記載の無線受電システム。
前記受電情報取得部の得た情報に基づいて前記スイッチ部を切り替えるスイッチ部制御部と、
前記受電情報取得部の得た情報に基づいて前記インピーダンス調整回路を制御するインピーダンス制御部と、
を有する情報処理装置を有する、
請求項１２に記載の無線受電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線受電装置、無線受電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話や電気自動車等の普及に伴い、無線で電力を供給する、電界共鳴型無線電力伝送システムの開発が積極的になされている。例えば、送電側の２枚の電極と受電側の２枚の電極とからなるカプラにて電界共鳴を生起させ無線で電力伝送する技術、及び、送電側のコイルからなるカプラと受電側のコイルからなるカプラにて磁気共鳴を生起させ無線で電力伝送する技術が提案されている。
【0003】
そして、無線電力伝送システムにおいて、無線受電装置が複数配置された際に、特定装置だけ優先的に電力伝送する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【0004】
特許文献１は、複数の無線受電装置を中継して、特定の無線受電装置に電力が供給される技術が開示されている。無線受電装置は、受電部、インピーダンス調整装置、整流器、負荷の順に電力を伝送するための構成要素を有する。一つの無線受電装置から他の無線受電装置に電力を中継するに際し、一つの無線受電装置の受電部と他の無線受電装置の受電部とがカップリングし、電力が中継される。スイッチ部がインピーダンス調整装置と整流器との間に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１１－３０２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の技術では、中継器がインピーダンス調整機能を保持するため、それぞれが共振周波数を有し、それぞれの無線受電装置で共振条件を調整せざるを得ない。このため、共振周波数のずれを補正するためには全ての無線受電装置でインピーダンス調整が必要となる。そして、無線受電装置の台数が増えると上記のインピーダンス調整が困難となる。
【0007】
本発明は、複数の無線受電装置が送電装置から所定の距離に配置されている場合において、容易なインピーダンス制御により複数の無線受電装置の内の特定の無線受電装置への電力伝送効率を向上させることができる無線受電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】
【0008】
（１）無線受電装置は、無線で電力を受電する受電部と、受電部と電力供給対象である負荷との間に設けられ、回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路と、受電部とインピーダンス調整回路との間に設けられ、受電部からインピーダンス調整回路への電力の供給と非供給とを切り替えるスイッチ部と、を有する。
【0009】
（２）（１）の無線受電装置において、受電部が容量結合型の無線受電カプラであり、インピーダンス調整回路のリアクタンスが調整可能であり、リアクタンスを調整することで、受電部とインピーダンス調整回路とで構成される共振回路の共振周波数を調整することが可能であり、スイッチ部は、受電部とインピーダンス調整回路との間に直列に設けられている。
【0010】
（３）（２）の無線受電装置において、電力の供給が行われる場合にはスイッチ部が短絡され、電力の供給が行われない場合にはスイッチ部が開放される。
【0011】
（４）無線受電システムは、（２）又は（３）の無線受電装置が複数配置され、複数の無線受電装置の受電部間で発生する電界結合を利用して、特定の無線受電装置への電力伝送効率を向上させている。
【0012】
（５）（４）の無線受電システムにおいて、複数の無線受電装置の受電部間における電界結合に対して並列に電界結合するように設けられた中継部を備えている。
【0013】
（６）（４）又は（５）の無線受電システムは、受電を行う無線受電装置について、インピーダンス調整回路に電力の供給を行うようにスイッチ部を切り替え、受電を行わない無線受電装置について、インピーダンス調整回路に電力の供給を行わないようにスイッチ部を切り替える。
【0014】
（７）（４）から（６）の何れかの無線受電システムにおいて、受電を行う無線受電装置の有するインピーダンス調整回路のリアクタンスが調整される。
【0015】
（８）（７）の無線受電システムにおいて、インピーダンス調整回路がインダクタを構成するコイルを備え、コイルに設けた複数の中間端子の何れかを選択することによりインピーダンスが調整される。
【0016】
（９）（４）から（８）の何れかの無線受電システムは、受電を行う無線受電装置及び受電を行わない無線受電装置についての情報を取得する受電情報取得部と、受電情報取得部が得た情報に基づいてスイッチ部を切り替えるスイッチ部制御部と、受電情報取得部が得た情報に基づいてインピーダンス調整回路を制御するインピーダンス制御部と、を有する情報処理装置と、を有する。
【0017】
（１０）（１）の無線受電装置において、受電部が磁界結合型の無線受電カプラであり、インピーダンス調整回路のリアクタンスが調整可能であり、リアクタンスを調整することで、受電部とインピーダンス調整回路とで構成される共振回路の共振周波数を調整することが可能であり、スイッチ部は、受電部とインピーダンス調整回路との間に受電部と並列に設けられている。
【0018】
（１１）（１０）の無線受電装置において、電力の供給が行われる場合にはスイッチ部が開放され、電力の供給が行われない場合にはスイッチ部が短絡される。
【0019】
（１２）無線受電システムは、（１０）又は（１１）の無線受電装置が複数配置され、
複数の無線受電装置の受電部間で発生する磁界結合を利用して、特定の無線受電装置への電力伝送効率を向上させている。
複数の無線受電装置の受電部間で発生する磁界結合を利用して、特定の無線受電装置への電力伝送効率を向上させている。
【0020】
（１３）（１２）の無線受電システムにおいて、無線受電装置が、複数の無線受電装置の受電部間における磁界結合に対して並列に磁界結合する中継部を備えている。
【0021】
（１４）（１２）又は（１３）の無線受電システムは、受電を行う無線受電装置について電力の供給を行うようにスイッチ部を切り替え、受電を行わない無線受電装置について電力の供給を行わないようにスイッチ部を切り替える。
【0022】
（１５）（１２）から（１４）の何れかの無線受電システムにおいて、受電を行う無線受電装置の有するインピーダンス調整回路のリアクタンスが調整される。
【0023】
（１６）（１５）の無線受電システムにおいて、インピーダンス調整回路が有する複数のキャパシタから所定のキャパシタが選択されることによりキャパシタンスが調整される。
【0024】
（１７）（１２）から（１６）の何れかの無線受電システムは、受電を行う無線受電装置及び受電を行わない無線受電装置についての情報を取得する受電情報取得部と、受電情報取得部の得た情報に基づいてスイッチ部を切り替えるスイッチ部制御部と、受電情報取得部の得た情報に基づいてインピーダンス調整回路を制御するインピーダンス制御部と、を有する情報処理装置を有する。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、容易なインピーダンス制御により複数の無線受電装置の内の特定の無線受電装置への電力伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の第１実施形態に係る無線受電システムの適用形態の概念図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る無線受電システムで電力の転送が行われる様子を示す概念図である。
【図3】本発明の第１実施形態に係る無線受電システムが有する無線受電装置の構成を示す模式図である。
【図4】本発明の第１実施形態に係る無線受電装置が２つ並べて構成されている様子を示す斜視図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係る無線受電システムの等価回路図である。
【図6】本発明の第１実施形態に係る無線受電システムの伝送効率の計算結果を示す図である。
【図7】本発明の第１実施形態に係る無線受電システムで電力の転送が行われる様子を示す模式図である。
【図8】本発明の第１実施形態に係る無線受電システムで３つの無線受電装置において電力の転送が行われる様子を示す模式図である。
【図9】本発明の第１実施形態に係る磁界結合無線受電システムで電力の転送が行われる様子を示す模式図である。
【図10】本発明の第２実施形態に係る中継部が電界結合による場合を示す模式図である。
【図11】本発明の第２実施形態に係る中継部が磁界結合による場合を示す模式図である。
【図12】本発明の第２実施形態に係る電界結合に基づく中継部が電力を転送する様子を示す模式図である。
【図13】本発明の第２実施形態に係る変形例２を示す模式図である。
【図14】本発明の第２実施形態に係る磁界結合に基づく中継部が電力を転送する変形例３の模式図である。
【図15】本発明の第２実施形態に係る変形例４を示す模式図である。
【図16】本発明の第２実施形態に係る電界結合に基づく中継部が隣りの無線受電装置を超えて離れた無線受電装置に電力を転送する変形例５を示す模式図である。
【図17】本発明の第２実施形態に係る磁界界結合に基づく中継部が隣りの無線受電装置を超えて離れた無線受電装置に電力を転送する変形例６を示す模式図である。
【図18】本発明の第３実施形態に係るインダクタンスを調整するインピーダンス調整回路の模式図である。
【図19】本発明の第３実施形態に係るキャパシタンスを調整するインピーダンス調整回路の模式図である。
【図20】本発明の第４実施形態に係る情報処理装置の機能的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】
【0027】
以下、本発明について、その実施形態に係る無線受電装置３、及び、無線受電システム１に即して、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付す。図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、電界共鳴型においては、電極平面に平行な一方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交する電極平面内の方向をＹ軸方向、電極平面と直交する方向をＺ軸方向とする。磁界共鳴型においては、電磁コイルの軸方向をＺ軸方向、電磁コイルの軸方向に垂直な一方向をＸ軸方向、Ｘ軸とＺ軸とに垂直な一方向をＹ軸方向とする。以下、適宜この座標系を利用して説明する。
【0028】
本実施形態の説明においては、特に区別する必要のない場合には、負荷５のように記載して、区別する必要のある場合には、第１負荷５ａのように区別して表記される。
【0029】
（第１実施形態）
図１は本発明の一実施形態に係る無線受電システム１の適用形態の概念図である。図１の例では、本実施形態に係る無線受電システム１が、例えば電動自転車２００の負荷５である充電池に充電する駐輪場に適用されている。電源４である送電部２０から電動自転車２００の有する負荷５に適宜充電がなされる。図１の無線受電システム１では、複数の負荷５の内の特定の負荷５に優先的に電力が供給され得る。電源４は高周波電源であり、電動自転車２００の４台の内、例えば、第１電動自転車２００ａの有する第１負荷５ａに優先的に充電が行なわれる。充電の制御は、情報処理装置１０が使用されてもよい。情報処理装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、タブレット端末等で構成することができる。
図１は本発明の一実施形態に係る無線受電システム１の適用形態の概念図である。図１の例では、本実施形態に係る無線受電システム１が、例えば電動自転車２００の負荷５である充電池に充電する駐輪場に適用されている。電源４である送電部２０から電動自転車２００の有する負荷５に適宜充電がなされる。図１の無線受電システム１では、複数の負荷５の内の特定の負荷５に優先的に電力が供給され得る。電源４は高周波電源であり、電動自転車２００の４台の内、例えば、第１電動自転車２００ａの有する第１負荷５ａに優先的に充電が行なわれる。充電の制御は、情報処理装置１０が使用されてもよい。情報処理装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、タブレット端末等で構成することができる。
【0030】
図２は、図１の無線受電システム１で電力の伝送が行われる様子を示す模式図である。電源４からは、図２には図示されない無線送電装置２及び無線受電装置３を通して、負荷５に対して電力が供給され得る。図２の例では、第１負荷５ａを対象として電力が伝送される。その際、第２負荷５ｂ、第３負荷５ｃ、第４負荷５ｄに向けて伝送される電力が、図２には図示されない電界結合或いは磁気結合を通して、二重矢印で示されるように、各無線受電装置３から伝送されて第１無線受電装置３ａを通して第１負荷５ａに伝送される。図２においては、電力伝送対象である第１負荷５ａに伸びる矢印が太線で表記される。この場合、第２電動自転車２００ｂ、第３電動自転車２００ｃおよび第４電動自転車２００ｄは、中継器として機能するので、第２電動自転車２００ｂの第２負荷５ｂ、第３電動自転車２００ｃの第３負荷５ｃ、及び、第４電動自転車２００ｄの第４負荷５ｄには電力は供給されない。電力が供給されないことは、図２では点線矢印で示される。
【0031】
図３は、図２に示した無線受電装置３の内の１つについての構成を示す模式図である。図３の左下に示すように、紙面上方向がＹ軸方向、紙面奥方向がＸ軸方向、紙面左方向がＺ軸方向である。これらの軸方向は以降の図面で共通であり、後述する複数の無線受電装置３を結合する方位にＸ軸が採られている。
【0032】
図３に示す無線受電システム１は例として、容量結合型の無線受電システム１を表している。電源４に無線送電装置２が接続されている。無線送電装置２に対して無線で、交流電力を無線受電装置３が受電部３０を通して受電する。無線受電装置３は、受電部３０と受電部３０から整流部３５まで、即ち受電部３０と電力供給対象である負荷５との間の回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路３４と、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に直列に設けられ受電部３０からインピーダンス調整回路３４への電力の供給と非供給とを切り替えるスイッチ部３６とを有する。
【0033】
電源４は一対の平板電極からなる送電部２０に接続される。送電部２０は、第１送電電極２１及び第２送電電極２２を有する。図３において、第１受電電極３１と第２受電電極３２との側面が表示されている。無線受電装置３は、第１送電電極２１の表面と対向する第１受電電極３１、第２送電電極２２の表面と対向する第２受電電極３２、及び、受電回路３３を有する。送電部２０と受電部３０とで、容量結合型の無線送受電カプラが構成されている。受電部３０は、容量結合型の無線受電カプラである。受電回路３３は、スイッチ部３６、インピーダンス調整回路３４、整流部３５を有する。無線受電装置３は、負荷５に接続され、負荷５に電力が供給される。受電回路３３は、制御部３７を有してもよく、制御部３７は更に、情報処理装置１０により制御されてもよい。制御部３７は、スイッチ部３６及びインピーダンス調整回路３４を制御する。
【0034】
電源４から交流電力が供給されると、容量結合により、無線受電装置３の有する第１受電電極３１と第２受電電極３２とを通して電力が伝送される。スイッチ部３６は第１受電電極３１とインピーダンス調整回路３４との間に直列に配置されている。スイッチが接続状態の場合には、受電部３０から電力がインピーダンス調整回路３４に送られる。インピーダンス調整回路３４は例えばインダクタで構成され、そのインダクタンスが調整されて共振周波数が調整可能であり、入力する交流電力の周波数に共振するように回路が調整されて、電力の伝送効率の向上が図られる。整流部３５にて交流が整流されて、例えば図１に記載された負荷５である充電池が充電される。
【0035】
スイッチ部３６のスイッチが開放されている場合には、電力は無線受電装置３の有するインピーダンス調整回路３４には供給されない。
【0036】
図４は、図３に示した１つの無線受電装置３が２つ並べて構成されている様子を示す。例えば、図４では、第１電動自転車２００ａと第２電動自転車２００ｂとが電源４から所定の距離に配置（駐輪）されている場合を模式的に示している。また、例えば、第１受電電極３１ａと第２受電電極３２ａとが第１電動自転車２００ａに備えられている。第１受電電極３１ｂと第２受電電極３２ｂとが第２電動自転車２００ｂに備えられている。図４の左下に示すＸＹＺ軸の方位は図３に記載したＸＹＺ軸方位と合わせてある。一方の無線受電装置３は符号３ａで、他方の無線受電装置３は符号３ｂで示す。他方の無線受電装置３ｂは、一方の無線受電装置３ａと同様に図３に示した構成を有する。他方の無線受電装置３ｂにおいては受電部３０として、第１受電電極３１ｂと第２受電電極３２ｂとが設けられる。ここで、他方の無線受電装置３ｂにおいては、図３に示したスイッチ部３６が開放されており、受電回路３３とは切り離されている。このため、図４においては、一方の受電回路３３ａのみが記載されている。第１送電電極２１は、一方の無線受電装置３ａが有する第１受電電極３１ａと他方の無線受電装置３ｂが有する第１受電電極３１ｂとの双方に対向する。第２送電電極２２の面積は、一方の無線受電装置３ａが有する第２受電電極３２ａの面積と他方の無線受電装置３ｂが有する第２受電電極３２ｂの面積との和よりも広い。第２送電電極２２は、一方の無線受電装置３ａが有する第２受電電極３２ａと他方の無線受電装置３ｂが有する第２受電電極３２ｂとの双方に対向する。
【0037】
図５は図４に記載した無線電力伝送構成の等価回路である。電源４から出力された高周波電力が負荷５に伝送される。図５においては、無線送電装置２の有する送電側インピーダンス調整回路２４（図４では省略）も記載されている。容量Ｃｍ１は、第１送電電極２１と一方の受電部３０の第１受電電極３１ａとの間の容量である。容量Ｃｍ２は、第２送電電極２２と一方の受電部３０の第２受電電極３２ａとの間の容量である。容量Ｃ１は第１送電電極２１と第２送電電極２２との間の寄生容量である。容量Ｃ２は、第１送電電極２１と他方の無線受電装置３ｂの第１受電電極３１ｂとの間の容量、容量Ｃ３は、第２送電電極２２と他方の無線受電装置３ｂの第２受電電極３２ｂとの間の容量、容量Ｃ４は、他方の受電部３０の第１受電電極３１ｂと他方の無線受電装置３ｂの第２受電電極３２ｂとの間の寄生容量、Ｃ５は、一方の無線受電装置３ａの第１受電電極３１ａと他方の無線受電装置３ｂの第１受電電極３１ｂとの間の寄生容量、Ｃ６は、一方の無線受電装置３ａの第１受電電極３１ａと一方の無線受電装置３ａの第２受電電極３２ａとの間の寄生容量、Ｃ７は、一方の無線受電装置３ａの第２受電電極３２ａと他方の無線受電装置３ｂの第２受電電極３２ｂとの間の寄生容量である。スイッチ部３６とインピーダンス調整回路３４としてインダクタが接続される。
【0038】
図４の構成にて無線電力伝送を行った時における電力伝送効率を図５の等価回路に基づいて計算した結果を図６に示す。横軸は受電部３０の電極の容量ＣＲＲに対する、図５の第１受電電極３１ａ及び第２受電電極３２ａに基づく容量Ｃｍの割合（Ｃｍ／ＣＲＲ）を示す。ここでＣＲＲは受電部３０が周囲と容量結合せず単独で存在する時の容量である。またＣｍは図５のＣｍ１とＣｍ２との和の２分の１である。送受電が行われる電源４の送電ポートと負荷５の受電ポートとの間のＳパラメータの解析計算を行い、伝送効率としてＳパラメータＳ２１の二乗が縦軸の値として採用されている。図６では、図４に示した第２受電電極３２の表示は省略している。図４に示した他方の無線受電装置３ｂが設置されている場合と、他方の無線受電装置３ｂが設置されていない場合とを示す。簡単のため受電電極３１aと受電電極３１bの面積は第１送電電極２１の半分としている。無線受電装置３ｂ或いは図６における第１受電電極３１ｂが設置されていない場合には、伝送効率の最大値は０.１５程度である。これに対して、他方の無線受電装置３ｂの第１受電電極３１ｂが設置されている場合には、Ｃｍ／ＣＲＲが約０．５において伝送効率が０．１５を超え、さらにＣｍ／ＣＲＲを大きくしていくと伝送効率の最大値は１に近い値まで向上する。
【0039】
図７は、図３から図５に示した構成を有する無線受電システム１の模式図である。電力の伝送の状態が模式的に示される。第１無線受電装置３ａと第２無線受電装置３ｂとは同様の構造を有している。電力の供給が行われる第１無線受電装置３ａの有する第１スイッチ部３６ａが短絡（ＯＮ）され、電力の供給が行われない第２無線受電装置３ｂの第２スイッチ部３６ｂが開放（ＯＦＦ）される。第２スイッチ部３６ｂが開放されることで、第２インピーダンス調整回路３４ｂへの電力供給が停止される
【0040】
第１無線受電装置３ａの有する第１受電電極３１ａと第２無線受電装置３ｂの有する第１受電電極３１ｂとが電界結合しており、これらの電極の間の容量Ｃ５（図５参照）を通して電力が転送される。図７においてＣ５の電極を破線で示しているが、これは、第１受電電極３１ａ及び第１受電電極３１ｂとの間の寄生容量であることを考慮した。後述するが、意図的にこのＣ５に相当する容量を形成する第２実施形態においては、容量部は実線で表記される。
【0041】
第１無線受電装置３ａの第１受電電極３１ａと第２無線受電装置３ｂの第１受電電極３１ｂとの間の容量（図５のＣ５）と、第１無線受電装置３ａの第２受電電極３２ａと第２無線受電装置３ｂの第２受電電極３２ｂとの間の容量（図５のＣ７、図７では表記が省略されている）と、を経由して電力が転送される。第１スイッチ部３６ａを閉じた第１無線受電装置３ａに、第２スイッチ部３６ｂを開いた第２無線受電装置３ｂから電力が転送される。
【0042】
複数の受電部３０が併置され電気的に結合する構成では、無線受電装置３の共振周波数がずれてしまい、伝送効率が低下する。ところで、図７の例では、電力の転送はインピーダンス調整回路３４を経る前に行われている。このため、電力の転送により共振周波数がずれる場合の補正には、伝送対象の無線受電装置３のみを考慮すればよい。伝送対象の第１無線受電装置３ａが有する第１インピーダンス調整回路３４ａが調整されることにより共振がもたらされる。第２インピーダンス調整回路３４ｂと切り離される第２無線受電装置３ｂでは共振条件から外れ、第１インピーダンス調整回路３４ａにて共振がもたらされる第１無線受電装置３ａに優先的に電力が伝送されると考えることもできる。このように、電力の転送により伝送性能が向上する。無線受電装置３が複数配置され、複数の無線受電装置３の受電部３０間で発生する電界結合を利用して、特定の無線受電装置３への電力伝送効率は向上させられる。
【0043】
図８は、無線電力伝送に、３つの無線受電装置３が関係する場合についての模式図である。無線受電装置３として、第１無線受電装置３ａ、第２無線受電装置３ｂ、第３無線受電装置３ｃが設けられる。図８に示すように、第１無線受電装置３ａの有する第１スイッチ部３６ａのみが閉じられ、第２無線受電装置３ｂの有する第２スイッチ部３６ｂと第３無線受電装置３ｃの有する第３スイッチ部３６ｃとは開放される。この例では、第２無線受電装置３ｂに加えて第３無線受電装置３ｃからも電力が転送され、電力供給対象である第１無線受電装置３ａに優先的に電力が供給される。
【0044】
特定の無線受電装置３が受電対象となった場合に、その対象である無線受電装置３に関連する他の無線受電装置３の台数や配置、伝送特性の情報をもとに、対象である無線受電装置３に接続されているインピーダンス調整回路３４の共振用インダクタ又は共振用キャパシタの素子定数が調整される。
【0045】
（変形例１）
上記においては、電界結合による無線電力伝送についての実施形態について説明した。変形例１においては、磁界結合による無線伝送について説明する。図９は、磁界結合による無線電力伝送を行う場合の構成を示す模式図である。電界結合におけるキャパシタに代えて、受電部３０は受電インダクタ３８を有する。複数の無線受電装置３において、受電インダクタ３８は無線受電装置３の間にて磁界結合している。送電部２０と受電部３０とで、磁界結合型の無線送受電カプラが構成されている。受電部３０は、磁界結合型の無線受電カプラである。
上記においては、電界結合による無線電力伝送についての実施形態について説明した。変形例１においては、磁界結合による無線伝送について説明する。図９は、磁界結合による無線電力伝送を行う場合の構成を示す模式図である。電界結合におけるキャパシタに代えて、受電部３０は受電インダクタ３８を有する。複数の無線受電装置３において、受電インダクタ３８は無線受電装置３の間にて磁界結合している。送電部２０と受電部３０とで、磁界結合型の無線送受電カプラが構成されている。受電部３０は、磁界結合型の無線受電カプラである。
【0046】
電源４から無線送電装置２が有する送電インダクタ２８に、高周波交流電力が供給される。これにより送電インダクタ２８では磁界が発生する。無線受電装置３は、受電インダクタ３８、スイッチ部３６、インピーダンス調整回路３４、及び、図９には図示されない整流部３５を有する。受電インダクタ３８からなる第１無線受電装置３ａが、送電インダクタ２８からの磁界を受け、電磁誘導により電力が伝送される。受電された電力は、キャパシタからなるインピーダンス調整回路３４、及び、図９には図示されない整流部３５を経て、図９には図示されない負荷５に出力される。
【0047】
第１無線受電装置３ａと第２無線受電装置３ｂとは同様の構成を有する。ここで、インピーダンス調整回路３４と無線受電装置３との間のスイッチ部３６は、変形例１においては、インピーダンス調整回路３４へのポートを短絡可能とする形で設けられる。すなわち、スイッチ部３６は、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に受電部３０と並列に設けられる。
【0048】
電力の供給が行われる第１無線受電装置３ａにおいて、第１スイッチ部３６ａが開放され、電力の供給が行われない第２無線受電装置３ｂにおいては、第２スイッチ部３６ｂが短絡される。第２無線受電装置３ｂにおいては、電磁誘導により伝送された電力は、第２スイッチ部３６ｂが短絡されているため、第２インピーダンス調整回路３４ｂへは流れず、第２受電インダクタ３８ｂを含んだ閉じた回路内を流れる。この電流が磁界を形成する。形成された磁界は、磁界結合している第１無線受電装置３ａの第１受電インダクタ３８ａに対して電磁誘導を通して電力を伝送する。なお、上記したように、第２受電インダクタ３８ｂには短絡電流が流れる。このため発熱が問題となることが考えられる。電力を他の無線受電装置３に転送する無線受電装置３においては、受電インダクタ３８として、コイル抵抗を無視しうる超電導コイルを用いることが好ましい。
【0049】
第１無線受電装置３ａにおいては、上記したように第１スイッチ部３６ａは開放されている。このため、第１受電インダクタ３８ａに誘起された電力は第１インピーダンス調整回路３４ａに伝送され、図９には表示されない負荷５に出力される。電源４から投入された電力は、電力供給対象である第１無線受電装置３ａにのみ伝送されることとなる。この際、第１インピーダンス調整回路３４ａのキャパシタのキャパシタンスが調整され、結果共振周波数が調整され、共振条件が整えられることで、伝送効率の最大化が図られる。無線受電システム１において無線受電装置３が複数配置され、複数の無線受電装置３の受電部３０間で発生する磁界結合を利用して、特定の無線受電装置３への電力伝送効率が向上させられる。
【0050】
（第２実施形態）
第１実施形態においては、電力供給対象である１つの無線受電装置３の受電部３０が、他の無線受電装置３の受電部３０と電界結合或いは磁界結合する構成であった。第２実施形態では、受電部３０とは別に、他の無線受電装置３との間で電界結合或いは磁界結合にて電力を伝送する中継部６が設けられる。中継部６は共振周波数を持たない、或いは、意図的に非共振となるように構成される。中継部６は、無線受電装置３の間における受電部３０の電界結合或いは磁界結合に対して並列に設けられる。
第１実施形態においては、電力供給対象である１つの無線受電装置３の受電部３０が、他の無線受電装置３の受電部３０と電界結合或いは磁界結合する構成であった。第２実施形態では、受電部３０とは別に、他の無線受電装置３との間で電界結合或いは磁界結合にて電力を伝送する中継部６が設けられる。中継部６は共振周波数を持たない、或いは、意図的に非共振となるように構成される。中継部６は、無線受電装置３の間における受電部３０の電界結合或いは磁界結合に対して並列に設けられる。
【0051】
図１０は、電界結合により電力を伝送する中継部６の例を示す模式図である。無線受電システム１において、無線受電装置３が複数の無線受電装置３の受電部３０の間における電界結合に対して並列に電界結合するように設けられた中継部６を備えている。中継部６は、中継平板電極６１とスイッチ部３６とからなる。中継部６は、第１受電電極３１ａ或いは第２受電電極３２ａからの電線に結線されて、図１０には図示されない、図１０の上下に設けられる他の無線受電装置３に向けて伸び、その先端に中継平板電極６１を有する。また、別の中継部６は、図１０の右端に記載されているように、第１受電電極３１ａ或いは第２受電電極３２ａからの電線に結線されず、図１０には図示されないが図１０の上下に設けられる他の無線受電装置３に向けて伸び、その先端に中継平板電極６１を有する。
【0052】
図１１は、磁界結合により電力を伝送する中継部６の例を示す模式図である。中継部６は、電力の中継に用いられる中継インダクタ６２と電線とスイッチ部３６とからなる。中継部６は、受電インダクタ３８からの電線に結線されて、図１１には図示されない、図１１の上下に設けられる他の無線受電装置３に向けて伸び、その先端に中継インダクタ６２を有する。また、別の中継部６は、図１１の右端に記載されているように、受電インダクタ３８からの電線に結線されず、図１０には図示されない、図１０の上下に設けられる他の無線受電装置３に向けて伸び、その先端に中継インダクタ６２を有する。
【0053】
【0054】
図１２は、電界結合型の例であり、第２無線受電装置３ｂから第１無線受電装置３ａに電力が転送される。無線受電システム１は、受電を行う無線受電装置３について、インピーダンス調整回路３４に電力の供給を行うようにスイッチ部３６を切り替え、受電を行わない無線受電装置３について、インピーダンス調整回路３４に電力の供給を行わないようにスイッチ部３６を切り替える。第１受電部の第１受電電極３１ａと第２無線受電装置３ｂの第１受電電極３１ｂとは、電界結合しており、容量Ｃ５が形成されている。これと並列に、第１中継平板電極６１ａと第２中継平板電極６１ｂとが対向して設けられ、容量を形成する。図１２においては、スイッチ部３６がこれら中継平板電極６１に設けられる。第２スイッチ部３６ｂは、電源４からの電力が第２インピーダンス調整回路３４ｂには伝送されないように、設けられている。この時、第２無線受電装置３ｂに伝送される電力は、中継平板電極６１に中継されて、第１無線受電装置３ａに転送される。結果、第１無線受電装置３ａを対象として、電源４から電力が伝送される。
【0055】
（変形例２）
図１３は、図１２に示した電力伝送の変形例であり、中継平板電極６１は無線受電装置３にスイッチ部３６を介さずに接続されている。スイッチ部３６は、第１実施形態と同様に設定される。スイッチ部３６は中継平板電極６１とインピーダンス調整回路３４との間に直列に設置される。電力が伝送されない第２無線受電装置３ｂにおいて第２スイッチ部３６ｂは開放され、電力が伝送される第１無線受電装置３ａにおいて第１スイッチ部３６ａは閉じられる。
図１３は、図１２に示した電力伝送の変形例であり、中継平板電極６１は無線受電装置３にスイッチ部３６を介さずに接続されている。スイッチ部３６は、第１実施形態と同様に設定される。スイッチ部３６は中継平板電極６１とインピーダンス調整回路３４との間に直列に設置される。電力が伝送されない第２無線受電装置３ｂにおいて第２スイッチ部３６ｂは開放され、電力が伝送される第１無線受電装置３ａにおいて第１スイッチ部３６ａは閉じられる。
【0056】
（変形例３）
図１４は、磁界結合型の変形例３を示す模式図である。無線受電システム１において、無線受電装置３が、複数の無線受電装置３の受電部３０の間における磁界結合に対して並列に磁界結合する中継部６を備えていてもよい。第１無線受電装置３ａは第１中継インダクタ６２ａを有し、第２無線受電装置３ｂは第２中継インダクタ６２ｂを有する。第１中継インダクタ６２ａと第２中継インダクタ６２ｂとは、磁界結合する。無線受電装置３の間における中継部６の磁界結合は、無線受電装置３の間における受電部３０の磁界結合に対して並列に設けられる。第１無線受電装置３ａに対して電力が供給されるように第１スイッチ部３６ａが切り替えられ、第２無線受電装置３ｂに対しては電力の供給が行われないように第２スイッチ部３６ｂは開放される。
図１４は、磁界結合型の変形例３を示す模式図である。無線受電システム１において、無線受電装置３が、複数の無線受電装置３の受電部３０の間における磁界結合に対して並列に磁界結合する中継部６を備えていてもよい。第１無線受電装置３ａは第１中継インダクタ６２ａを有し、第２無線受電装置３ｂは第２中継インダクタ６２ｂを有する。第１中継インダクタ６２ａと第２中継インダクタ６２ｂとは、磁界結合する。無線受電装置３の間における中継部６の磁界結合は、無線受電装置３の間における受電部３０の磁界結合に対して並列に設けられる。第１無線受電装置３ａに対して電力が供給されるように第１スイッチ部３６ａが切り替えられ、第２無線受電装置３ｂに対しては電力の供給が行われないように第２スイッチ部３６ｂは開放される。
【0057】
第２無線受電装置３ｂが受電した電力は、第２中継インダクタ６２ｂ及び第１中継インダクタ６２ａを介して、第１無線受電装置３ａに転送される。第１無線受電装置３ａが有する第１インピーダンス調整回路３４ａから電力が出力される。その結果、第１無線受電装置３ａに、電源４からの電力が伝送される。
【0058】
電力供給対象である第１無線受電装置３ａの有する第１インピーダンス調整回路３４ａは、共振周波数が入力電力の周波数に近づくように調整され、伝送効率の改善が図られる。
【0059】
（変形例４）
図１５は、図１４に示した変形例３とスイッチ部３６の構成が異なる変形例４を示す。図１５の例では、スイッチ部３６は、インピーダンス調整回路３４の入力ポートに直列に配置される。第１無線受電装置３ａにおいてスイッチ部３６は閉じられ、第２無線受電装置３ｂにおいてスイッチ部３６は開放される。その結果、第１無線受電装置３ａに、電源４からの電力が伝送される。
図１５は、図１４に示した変形例３とスイッチ部３６の構成が異なる変形例４を示す。図１５の例では、スイッチ部３６は、インピーダンス調整回路３４の入力ポートに直列に配置される。第１無線受電装置３ａにおいてスイッチ部３６は閉じられ、第２無線受電装置３ｂにおいてスイッチ部３６は開放される。その結果、第１無線受電装置３ａに、電源４からの電力が伝送される。
【0060】
（変形例５）
上記の実施形態とその変形例である変形例１～４においては、主に、電力供給対象である無線受電装置３に対して隣の無線受電装置３から電力を転送する例について説明した。変形例５においては、２台以上離れた位置にある無線受電装置３に電力が転送される。図１６は、無線受電装置３が３つあり、図１６の下端の第３無線受電装置３ｃの電力が、上端の第１無線受電装置３ａに転送される例の模式図である。第２無線受電装置３ｂに設けられる第２中継平板電極６１ｂは、第２無線受電装置３ｂの回路とは結線されていない。そして、第２無線受電装置３ｂの有する第２中継平板電極６１ｂは、一対の平板電極を有する。そして、一方の平板電極は第１無線受電装置３ａの有する第１中継平板電極６１ａと電界結合し、他方の平板電極は、第３無線受電装置３ｃの有する第３中継平板電極６１ｃと電界結合する。第３無線受電装置３ｃの受電した電力は、第１無線受電装置３ａに転送される。その結果、第１無線受電装置３ａに、電源４からの電力が優先的に伝送される。これにより、複数の無線受電装置３に対して、伝送する電力の割合を変えて電力が伝送され得る。
上記の実施形態とその変形例である変形例１～４においては、主に、電力供給対象である無線受電装置３に対して隣の無線受電装置３から電力を転送する例について説明した。変形例５においては、２台以上離れた位置にある無線受電装置３に電力が転送される。図１６は、無線受電装置３が３つあり、図１６の下端の第３無線受電装置３ｃの電力が、上端の第１無線受電装置３ａに転送される例の模式図である。第２無線受電装置３ｂに設けられる第２中継平板電極６１ｂは、第２無線受電装置３ｂの回路とは結線されていない。そして、第２無線受電装置３ｂの有する第２中継平板電極６１ｂは、一対の平板電極を有する。そして、一方の平板電極は第１無線受電装置３ａの有する第１中継平板電極６１ａと電界結合し、他方の平板電極は、第３無線受電装置３ｃの有する第３中継平板電極６１ｃと電界結合する。第３無線受電装置３ｃの受電した電力は、第１無線受電装置３ａに転送される。その結果、第１無線受電装置３ａに、電源４からの電力が優先的に伝送される。これにより、複数の無線受電装置３に対して、伝送する電力の割合を変えて電力が伝送され得る。
【0061】
（変形例６）
図１７は、無線受電装置３が３つあり、図１６の下端の第３無線受電装置３ｃの電力が、上端の第１無線受電装置３ａに転送される例の模式図である。図１６に例示した変形例５が電界結合による電力伝送であったのに対して、変形例６は磁界結合による電力伝送である。第２無線受電装置３ｂに設けられる第２中継インダクタ６２ｂは、第２無線受電装置３ｂの回路とは結線されていない。そして、第２無線受電装置３ｂの有する第２中継インダクタ６２ｂは、一対のインダクタを有する。そして、一方のインダクタは第１無線受電装置３ａの有する第１中継インダクタ６２ａと磁界結合し、他方のインダクタは、第３無線受電装置３ｃの有する第３中継インダクタ６２ｃと磁界結合する。第３無線受電装置３ｃの受電した電力は、第１無線受電装置３ａに転送される。その結果、第１無線受電装置３ａに、電源４からの電力が優先的に伝送される。
図１７は、無線受電装置３が３つあり、図１６の下端の第３無線受電装置３ｃの電力が、上端の第１無線受電装置３ａに転送される例の模式図である。図１６に例示した変形例５が電界結合による電力伝送であったのに対して、変形例６は磁界結合による電力伝送である。第２無線受電装置３ｂに設けられる第２中継インダクタ６２ｂは、第２無線受電装置３ｂの回路とは結線されていない。そして、第２無線受電装置３ｂの有する第２中継インダクタ６２ｂは、一対のインダクタを有する。そして、一方のインダクタは第１無線受電装置３ａの有する第１中継インダクタ６２ａと磁界結合し、他方のインダクタは、第３無線受電装置３ｃの有する第３中継インダクタ６２ｃと磁界結合する。第３無線受電装置３ｃの受電した電力は、第１無線受電装置３ａに転送される。その結果、第１無線受電装置３ａに、電源４からの電力が優先的に伝送される。
【0062】
（第３実施形態）
第１実施形態、第２実施形態の説明においては、インピーダンス調整回路３４の構成内容については触れていない。ここでは、第３実施形態として、インピーダンス調整回路３４の構成について説明する。図１８は、電界結合型の無線受電システム１に採用することができるインダクタンス調整機構を例示する模式図である。無線受電システム１において、インピーダンス調整回路３４がインダクタを構成するコイルを備え、コイルに設けた複数の中間端子の何れかを選択することによりインピーダンスが調整されてもよい。図１８の例では、インピーダンス調整回路３４がインダクタを構成するコイルへの複数の接続部を有し、何れかの接続部が選択されることによりインピーダンスが調整される。インピーダンス調整回路３４はその一部にインダクタ３４１を有する。インダクタ３４１はコイルからなるが、コイルの途中にコイル中を流れる電流の長さを調整する複数の接点が形成されており、接点はスイッチの切換にて選択可能に構成されている。インダクタンスはコイルの長さに依存するため、スイッチの切換によりインダクタンスが変更可能であり、インピーダンスが調整される。
第１実施形態、第２実施形態の説明においては、インピーダンス調整回路３４の構成内容については触れていない。ここでは、第３実施形態として、インピーダンス調整回路３４の構成について説明する。図１８は、電界結合型の無線受電システム１に採用することができるインダクタンス調整機構を例示する模式図である。無線受電システム１において、インピーダンス調整回路３４がインダクタを構成するコイルを備え、コイルに設けた複数の中間端子の何れかを選択することによりインピーダンスが調整されてもよい。図１８の例では、インピーダンス調整回路３４がインダクタを構成するコイルへの複数の接続部を有し、何れかの接続部が選択されることによりインピーダンスが調整される。インピーダンス調整回路３４はその一部にインダクタ３４１を有する。インダクタ３４１はコイルからなるが、コイルの途中にコイル中を流れる電流の長さを調整する複数の接点が形成されており、接点はスイッチの切換にて選択可能に構成されている。インダクタンスはコイルの長さに依存するため、スイッチの切換によりインダクタンスが変更可能であり、インピーダンスが調整される。
【0063】
（変形例７）
図１９は、インピーダンス調整回路３４を有する、キャパシタンス調整機構を説明する模式図である。インピーダンス調整回路３４が複数の異なるキャパシタンスを有するキャパシタを備え、何れかのキャパシタが選択されることによりインピーダンスが調整される。インピーダンス調整回路３４は、複数の容量の異なるキャパシタ３４３を有し、スイッチ３４２により、キャパシタ３４３は選択可能に構成されている。スイッチ３４２によりキャパシタンスが変更可能であり、インピーダンスが調整される。
図１９は、インピーダンス調整回路３４を有する、キャパシタンス調整機構を説明する模式図である。インピーダンス調整回路３４が複数の異なるキャパシタンスを有するキャパシタを備え、何れかのキャパシタが選択されることによりインピーダンスが調整される。インピーダンス調整回路３４は、複数の容量の異なるキャパシタ３４３を有し、スイッチ３４２により、キャパシタ３４３は選択可能に構成されている。スイッチ３４２によりキャパシタンスが変更可能であり、インピーダンスが調整される。
【0064】
（情報処理装置）
次に、上記した実施形態において、受電を優先的に行う無線受電装置３の選択、スイッチ部３６の制御、及び、インピーダンス調整回路３４の調整等を行うための構成について説明する。ここでは、上記の制御を情報処理装置１０によって行うものとしている。ただし、情報処理装置１０を用いることなく手動で制御することも可能である。
次に、上記した実施形態において、受電を優先的に行う無線受電装置３の選択、スイッチ部３６の制御、及び、インピーダンス調整回路３４の調整等を行うための構成について説明する。ここでは、上記の制御を情報処理装置１０によって行うものとしている。ただし、情報処理装置１０を用いることなく手動で制御することも可能である。
【0065】
情報処理装置１０は、例えば、図２０に示すように、機能的構成として、受電情報取得部１０１、スイッチ部制御部１０２、インピーダンス制御部１０３、ハードウェア構成として、入出力部１０４、通信手段１０５、記憶部１０６を有する。情報処理装置１０の機能的構成は、情報処理装置１０に設けるＣＰＵ等のプロセッサにより実現することができるが、ハードウェアロジックとして構成しても差し支えない。
【0066】
受電情報取得部１０１は、受電を行う無線受電装置３及び受電を行わない無線受電装置３についての情報を取得する。スイッチ部制御部１０２は、受電情報取得部１０１の得た情報に基づいてスイッチ部３６を切り替える。インピーダンス制御部１０３は、受電情報取得部１０１の得た情報に基づいてインピーダンス調整回路３４を制御する。入出力部１０４は、設定状態を出力するディスプレイや、設定情報を入力するキーボード等を有する。通信手段１０５を通して、情報処理装置１０は、各無線受電装置３への指令を発信し、また、受電状態などの情報を取得する。記憶部１０６には、無線受電装置３に関する情報、制御プログラム、制御パラメータ等が記憶されている。
【0067】
例えば、受電情報取得部１０１は、無線受電装置全体の構成、無線受電装置３の何れを優先的に受電するかの情報等を記憶部１０６から取得し、例えば、４つある充電器の内の２番の充電器に優先的に充電するとの情報を得る。スイッチ部制御部１０２はこの情報を基に、例えば、２番の充電器に設けられたスイッチ部３６の制御部３７を制御し（図３参照）２番の充電器に充電が行われるようにするとともに、他の１番、３番、及び、４番のスイッチ部３６を制御し、２番の充電器に電力を転送せしめる。インピーダンス制御部１０３は、電源４からの交流周波数に共振周波数が合うように、制御部３７に指令を送り（図３参照）、２番の充電器の手前に設けられるインピーダンス調整回路３４のインダクタ或いはキャパシタを選択する。
【0068】
本開示は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。即ち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【0069】
以上説明した実施形態に係る無線受電装置３、無線受電システム１によれば以下のような効果が奏される。
【0070】
（１）無線受電装置３は、無線で交流電力を受電する受電部３０と、受電部３０と電力供給対象である負荷５との間に設けられ、回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路３４と、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に設けられ受電部３０からインピーダンス調整回路３４への電力の供給と非供給とを切り替えるスイッチ部３６と、を有する。
【0071】
これにより、容易なインピーダンス制御により複数の無線受電装置３の内の特定の無線受電装置３に電力を供給することができる。
【0072】
（２）（１）の無線受電装置３において、受電部３０が容量結合型の無線受電カプラであり、インピーダンス調整回路３４のリアクタンスが調整可能であり、リアクタンスを調整することで、受電部３０とインピーダンス調整回路３４とで構成される共振回路の共振周波数を調整することが可能であり、スイッチ部３６は、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に直列に設けられていてもよい。
【0073】
これにより、同一構成の無線受電装置３から、受電を優先的に行わしめる無線受電装置３が特定される。
【0074】
（３）（２）の無線受電装置３において、電力の供給が行われる場合にはスイッチ部３６が短絡され、電力の供給が行われない場合にはスイッチ部３６が開放されてもよい。
【0075】
これによりスイッチ部３６が短絡されている無線受電装置３に優先的に電力が供給される。
【0076】
（４）無線受電システム１は、（２）又は（３）の無線受電装置３が複数配置され、複数の無線受電装置３の受電部３０間で発生する電界結合を利用して、特定の無線受電装置３への電力伝送効率を向上させてもよい。
【0077】
これにより、複数の無線受電装置３に優先順位をつけて送電を行うことができる。
【0078】
（５）（４）の無線受電システム１において、無線受電装置３が複数の無線受電装置３の受電部３０の間における電界結合に対して並列に電界結合するように設けられた中継部６を備えていてもよい。
【0079】
これにより、無線受電装置３の間の電界結合が強くなり、電力が確実に転送される。
【0080】
（６）（４）又は（５）の無線受電システム１は、受電を行う無線受電装置３について、インピーダンス調整回路３４に電力の供給を行うようにスイッチ部３６を切り替え、受電を行わない無線受電装置３について、インピーダンス調整回路３４に電力の供給を行わないようにスイッチ部３６を切り替えてもよい。
【0081】
これにより、受電を行う無線受電装置３が選択されえる。
【0082】
（７）（４）の無線受電システム１において、受電を行う無線受電装置３の有するインピーダンス調整回路３４のリアクタンスが調整されてもよい。
【0083】
これにより、受電を行う無線受電装置３のインピーダンス調整回路３４を調整するのみで高い伝送率が実現され、インピーダンス制御が容易になる。
【0084】
（８）（７）の無線受電システム１において、インピーダンス調整回路３４がインダクタを構成するコイルを備え、コイルに設けた複数の中間端子の何れかを選択することによりインピーダンスが調整されてもよい。
【0085】
これにより、インピーダンス調整が容易且つ確実になる。
【0086】
（９）（４）の無線受電システム１は、受電を行う無線受電装置３及び受電を行わない無線受電装置３についての情報を取得する受電情報取得部１０１と、受電情報取得部１０１が得た情報に基づいてスイッチ部３６を切り替えるスイッチ部制御部１０２と、受電情報取得部１０１が得た情報に基づいてインピーダンス調整回路３４を制御するインピーダンス制御部１０３と、を有する情報処理装置１０を有してもよい。
【0087】
これにより、自動的に伝送率の高い無線電力伝送が実現される。
【0088】
（１０）（１）の無線受電装置３において、受電部３０が磁界結合型の無線受電カプラであり、インピーダンス調整回路３４のリアクタンスが調整可能であり、リアクタンスを調整することで、受電部３０とインピーダンス調整回路３４とで構成される共振回路の共振周波数を調整することが可能であり、スイッチ部３６は、受電部３０とインピーダンス調整回路３４との間に受電部３０と並列に設けられていてもよい。
【0089】
これにより、同一構成の無線受電装置３から、受電を優先的に行わせる無線受電装置３が特定される。
【0090】
（１１）（１０）の無線受電装置３において、電力の供給が行われる場合にはスイッチ部３６が開放され、電力の供給が行われない場合にはスイッチ部３６が短絡されてもよい。
【0091】
これによりスイッチ部３６が開放されている無線受電装置３に優先的に電力が供給される。
【0092】
（１２）無線受電システム１は、（１０）又は（１１）の無線受電装置３が複数配置され、複数の無線受電装置３の受電部３０間で発生する磁界結合を利用して、特定の無線受電装置３への電力伝送効率を向上させてもよい。
【0093】
これにより、複数の無線受電装置３に優先順位をつけて送電を行うことができる。
【0094】
（１３）（１２）の無線受電システム１において、無線受電装置３が、複数の無線受電装置３の受電部３０の間における磁界結合に対して並列に磁界結合する中継部６を備えていてもよい。
【0095】
これにより、無線受電装置３の間の電界結合が強くなり、電力が確実に転送される。
【0096】
（１４）（１２）又は（１３）の無線受電システム１は、受電を行う無線受電装置３について電力の供給を行うようにスイッチ部３６を切り替え、受電を行わない無線受電装置３について電力の供給を行わないようにスイッチ部３６を切り替えてもよい。
【0097】
これにより、受電を行う無線受電装置３が選択されえる。
【0098】
（１５）（１２）の無線受電システム１において、受電を行う無線受電装置３の有するインピーダンス調整回路３４のリアクタンスが調整されてもよい。
【0099】
これにより、受電を行う無線受電装置３のインピーダンス調整回路３４を調整するのみで高い伝送率が実現され、インピーダンス制御が容易になる。
【0100】
（１６）（１５）の無線受電システム１において、インピーダンス調整回路３４において、インピーダンス調整回路３４が有する複数のキャパシタから所定のキャパシタが選択されることによりキャパシタンスが調整されてもよい。
【0101】
これによりインピーダンス調整が容易に実行され得る。
【0102】
（１７）（１２）の無線受電システム１は、受電を行う無線受電装置３及び受電を行わない無線受電装置３についての情報を取得する受電情報取得部１０１と、受電情報取得部１０１の得た情報に基づいてスイッチ部３６を切り替えるスイッチ部制御部１０２と、受電情報取得部１０１の得た情報に基づいてインピーダンス調整回路３４を制御するインピーダンス制御部１０３と、を有する情報処理装置１０を有してもよい。
【0103】
これにより、自動的に伝送率の高い無線電力伝送が実現される。
【符号の説明】
【0104】
１ 無線受電システム
２ 無線送電装置
３ 無線受電装置
４ 電源
５ 負荷
６ 中継部
１０ 情報処理装置
２０ 送電部
３０ 受電部
３３ 受電回路
３４ インピーダンス調整回路
３５ 整流部
３６ スイッチ部
３７ 制御部
３８ 受電インダクタ
１０１ 受電情報取得部
１０２ スイッチ部制御部
１０３ インピーダンス制御部
２ 無線送電装置
３ 無線受電装置
４ 電源
５ 負荷
６ 中継部
１０ 情報処理装置
２０ 送電部
３０ 受電部
３３ 受電回路
３４ インピーダンス調整回路
３５ 整流部
３６ スイッチ部
３７ 制御部
３８ 受電インダクタ
１０１ 受電情報取得部
１０２ スイッチ部制御部
１０３ インピーダンス制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】