特許 7644162 直流電力出力装置、無線電力伝送システム及び光発電システム

(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】

(24)【登録日】2025-03-03

(45)【発行日】2025-03-11

(54)【発明の名称】直流電力出力装置、無線電力伝送システム及び光発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20250304BHJP

   H02J 50/20 20160101ALI20250304BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20250304BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 309F

H02J50/20

H02J1/00 306K

H01Q21/06

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023071567

(22)【出願日】2023-04-25

(65)【公開番号】P2024157288

(43)【公開日】2024-11-07

【審査請求日】2023-04-27

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度 国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／完全ワイヤレス社会実現を目指したワイヤレス電力伝送の高周波化および通信との融合技術」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(74)【代理人】

【識別番号】100128691

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 弘通

(72)【発明者】

【氏名】平川 昂

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 直輝

(72)【発明者】

【氏名】中本 悠太

(72)【発明者】

【氏名】太田 喜元

【審査官】大濱 伸也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４８３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５４５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０９７８０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０１７０８４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｈ０２Ｊ ５０／２０

Ｈ０２Ｈ ７／１２

Ｈ０２Ｈ ７／１２５

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力出力装置であって、
複数の直流電源回路が直列接続された第１電源回路と単一の直流電源回路からなる第２電源回路とが並列接続された非対称並列接続部と、
前記非対称並列接続部のプラス出力部とマイナス出力部と間に接続された保護回路と、
前記保護回路から出力された複数の直流電力が入力される複数の入力部と一又は複数の給電対象に供給する一又は複数の直流電力を出力する出力部とを有する接続回路と、を備え、
前記直流電源回路は、当該直流電源回路のプラス側にカソードが接続され当該直流電源回路のマイナス側にアノードが接続された整流用ダイオードを有し、
前記保護回路は、前記非対称並列接続部のプラス出力部にアノードが接続され前記非対称並列接続部のマイナス出力部にカソードが接続されたバイパスダイオードを有し、
前記バイパスダイオードの閾値電圧は、前記非対称並列接続部における前記第２電源回路を構成する前記単一の直流電源回路の整流用ダイオードの降伏電圧よりも小さい、
ことを特徴とする直流電力出力装置。

【請求項2】

直流電力出力装置であって、
複数の直流電源回路と、
前記複数の直流電源回路の全部について前記直流電源回路のプラス出力部とマイナス出力部と間に選択的に接続可能な複数の保護素子を有し、複数の直流電力を出力する保護回路と、
前記保護回路から出力された複数の直流電力が入力される複数組のプラス入力部及びマイナス入力部と複数の給電対象に供給する複数の直流電力を出力する複数組のプラス出力部及びマイナス出力部とを有し、前記複数組のプラス入力部及びマイナス入力部と前記複数組のプラス出力部及びマイナス出力部との間の接続状態を切り替え可能なスイッチング回路からなる接続回路と、
前記複数の保護素子について、前記保護素子と前記複数の直流電源回路のプラス出力部及びマイナス出力部との接続を連動して切り換えるための複数回路の複数接点スイッチと、
前記複数の直流電源回路について前記直流電源回路の前記プラス出力部と前記マイナス出力部との間に接続される前記保護素子の接続を連動して切り換えるように、前記複数回路の複数接点スイッチを制御する制御部と、
を備える、ことを特徴とする直流電力出力装置。

【請求項3】

請求項２の直流電力出力装置において、
前記保護素子は、バイパスダイオードである、
ことを特徴とする直流電力出力装置。

【請求項4】

請求項３の直流電力出力装置において、
前記複数の直流電源回路はそれぞれ、前記プラス出力部とマイナス出力部と間に接続された整流用ダイオードを有し、
前記バイパスダイオードの閾値電圧は、前記直流電源回路の整流用ダイオードの降伏電圧よりも小さい、
ことを特徴とする直流電力出力装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかの直流電力出力装置において、
当該直流電力出力装置は、無線電力伝送システムの受電装置であり、
前記複数の直流電源回路は、無線電力伝送システムの受信アンテナ装置を構成する複数のアンテナに接続された複数の整流回路である、ことを特徴とする直流電力出力装置。

【請求項6】

請求項５の受電装置と、
前記受電装置に向けて送電信号を送信する送電装置と、
を備える、ことを特徴とする無線電力伝送システム。

【請求項7】

請求項１乃至４のいずれかの直流電力出力装置において、
当該直流電力出力装置は、光発電システムの光発電装置であり、
前記複数の直流電源回路は、光電池がそれぞれ接続された複数の電源回路である、ことを特徴とする直流電力出力装置。

【請求項8】

請求項７の光発電装置を備える光発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線電力伝送システムの受電装置及び光発電装置等の直流電力出力装置、無線電力伝送システム、並びに、光発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、マイクロ波等の電波を介して電力を伝送する無線電力伝送の受電装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数のアンテナで受信した受信信号を整流する複数の整流回路（直流電源回路）を備える受電装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－２１３３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

無線電力伝送の受電装置では、高効率化のために複数の整流回路（直流電源回路）を非対称に並列接続した非対称接続を利用することがある。このような複数の整流回路の非対称接続を利用する場合、非対称接続された複数の整流回路の一方に入力される入力（電気エネルギー）が減衰すると、他方の整流回路の出力電圧が前記一方の整流回路に印加されて整流回路の破損を招くおそれがある、という課題がある。なお、同様な課題は、複数の整流回路を備える受電装置だけでなく、複数の太陽電池等の光電気変換素子（直流電源回路）を備える光発電装置（直流電力出力装置）においても発生し得る。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る直流電力出力装置は、複数の直流電源回路と、前記複数の直流電源回路の全部又は一部について前記直流電源回路のプラス出力部とマイナス出力部と間に選択的に接続可能な複数の保護素子を有する保護回路と、前記保護回路から出力された複数の直流電力が入力される入力部と一又は複数の給電対象に供給する一又は複数の直流電力を出力する出力部とを有する接続回路と、を備える。

【0006】

前記直流電力出力装置において、前記複数の直流電源回路は、複数の直流電源回路が直列接続された第１電源回路と、前記第１電源回路よりも少ない数の複数の直流電源回路が直列接続された又は単一の直流電源回路からなる第２電源回路とが並列接続された、非対称並列接続部を有し、前記バイパスダイオードは、前記非対称並列接続部における前記第２電源回路に含まれる前記直流電源回路に接続されていてもよい。

【0007】

前記直流電力出力装置において、前記保護素子は、バイパスダイオードであってもよい。ここで、前記複数の直流電源回路はそれぞれ、前記プラス出力部とマイナス出力部と間に接続されたダイオードを有し、前記バイパスダイオードの閾値電圧は、前記直流電源回路のダイオードの降伏電圧よりも小さくてもよい。

【0008】

前記直流電力出力装置において、前記直流電源回路の前記プラス出力部と前記マイナス出力部との間に接続される前記保護素子の接続を制御する制御部を備えてもよい。ここで、前記制御部は、前記接続回路における前記複数の入力部と前記一又は複数の出力部との間の接続情報に基づいて、前記保護素子の接続を制御してもよい。また、前記制御部は、サーバ、管理装置、センター装置等の外部装置から制御情報を受信し、前記制御情報に基づいて、前記保護素子の接続を制御してもよい。

【0009】

前記直流電力出力装置において、前記接続回路の複数の出力部に接続された複数の直流制御回路を備えてもよい。ここで、前記直流制御回路は、ＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御回路、ＤＣ－ＤＣ変換回路及び整流回路の少なくとも１つの回路を有してもよい。

【0010】

前記直流電力出力装置において、当該直流電力出力装置は、無線電力伝送システムの受電装置であり、前記複数の直流電源回路は、無線電力伝送システムの受信アンテナ装置を構成する複数のアンテナに接続された複数の整流回路であってもよい。

【0011】

本発明の他の態様に係る無線電力伝送システムは、前記受電装置と、前記受電装置に向けて送電信号を送信する送電装置と、を備える。

【0012】

前記直流電力出力装置において、当該直流電力出力装置は、光発電システムの光発電装置であり、前記複数の直流電源回路は、太陽電池等の光電池（光電気変換素子）がそれぞれ接続された複数の電源回路であってもよい。

【0013】

本発明の更に他の態様に係る光発電システムは、前記光発電装置を備える。

【0014】

また、前記制御に用いられるプログラムの一部又は全部は、機械学習によって作成された学習済モデルであってもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、複数の直流電源回路を有する直流電力出力装置において、並列接続された直流電源回路への入力が減衰した場合に直流電源回路の破損を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、実施形態に係る電力供給システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施形態に係る電力供給システムに接続される受電装置を含む無線伝送システムの概略構成の一例を示す説明図である。

【図3】図３は、実施形態に係る受電装置の整流回路の一例を示す回路図である。

【図4】図４は、複数の整流回路の並列接続の一例を示す回路図である。

【図5】図５は、整流用ダイオードの破損が発生しやすい複数の整流回路の接続例を示す説明図である。

【図6】図６は、整流回路群の入力電力分布の一例を示す説明図である。

【図7】図７は、整流回路群の入力電力分布の他の例を示す説明図である。

【図8】図８は、実施形態に係るバイパスダイオードを用いた整流回路の破損防止の原理の一例を示す説明図である。

【図9】図９は、実施形態に係る受電装置におけるバイパスダイオード接続回路の一例を示す説明図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る受電装置におけるレクテナアレイ部及びバイパスダイオード接続回路の一例を示す回路図である。

【図11】図１１は、実施形態に係る光発電システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図12】図１２は、実施形態に係る光発電システムの光発電装置における電源回路群及びバイパスダイオード接続回路の一例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本書に記載された実施形態に係るシステムは、例えば、無線電力伝送（ＷＰＴ）の受電装置のレクテナアレイ部における並列接続された整流回路（直流電源回路）への入力が減衰した場合に整流回路（直流電源回路）の破損を回避することができる電力供給システムである。なお、以下の実施形態では、電力供給システムにおける直流電源回路が無線電力伝送（ＷＰＴ）の受電装置のレクテナアレイ部における整流回路である場合について説明するが、電力供給システムにおける直流電源回路は、太陽光発電システム等の光発電システムにおける太陽電池等の光電池（光電気変換素子）が接続された電源回路等、他の種類の直流電源回路であってもよい。

【0018】

図１は、実施形態に係る電力供給システム１０の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の電力供給システム１０は、無線電力伝送（ＷＰＴ）の直流電力出力装置である受電装置（以下「ＷＰＴ受電装置」ともいう。）２２を備える。なお、電力供給システム１０は、ＷＰＴ受電装置２２と複数の給電対象９０（１）～９０（ｍ）との間に直流制御回路を備えてもよい。直流制御回路は、例えば、ＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御回路、ＤＣ－ＤＣ変換回路及び整流回路の少なくとも１つの回路を有する回路であってもよい。ＤＣ－ＤＣ変換回路は、例えば、降圧コンバータ、昇圧コンバータ又は昇降圧コンバータである。

【0019】

ＷＰＴ受電装置２２は、複数のレクテナを有するレクテナアレイ部２２０と、保護回路としてのバイパスダイオード接続回路２３０と、ＤＣ接続回路２２３とを有する。レクテナアレイ部２２０は、ｎ組（例えば１６組）のプラス接続線２３１及びマイナス接続線２３２に対してｎ組（例えば１６組）の直流電力を出力する。ｎ組のプラス接続線２３１及びマイナス接続線２３２（２×ｎ本の接続線）は、バイパスダイオード接続回路２３０を介して、ＤＣ接続回路２２３に接続されている。

【0020】

バイパスダイオード接続回路２３０は、レクテナアレイ部２２０の整流回路の破損を防止する保護回路である。バイパスダイオード接続回路２３０は、後述するように、レクテナアレイ部２２０の複数の整流回路の全部又は一部について整流回路のプラス出力部とマイナス出力部と間に選択的に接続可能な複数の保護素子としてのバイパスダイオードを有する。なお、バイパスダイオード接続回路２３０は、バイパスダイオード以外の保護素子を有する保護回路であってもよい。

【0021】

なお、図１のＷＰＴ受電装置２２は、バイパスダイオード接続回路２３０において、複数の整流回路のそれぞれについて整流回路のプラス出力部とマイナス出力部との間に接続されるバイパスダイオードの接続を制御する制御部２４０を備えてもよい。制御部２４０は、例えば、ＤＣ接続回路２２３における複数の入力部２２４、２２５と一又は複数の出力部２２６、２２７との間の接続情報に基づいて、バイパスダイオード接続回路２３０におけるバイパスダイオードの接続を制御する。

【0022】

ＤＣ接続回路２２３は、例えば、バイパスダイオード接続回路２３０を介してレクテナアレイ部２２０からの複数の直流電力が入力される複数組（ｍ組）のプラス入力部２２４及びマイナス入力部２２５と、複数（ｍ個）の給電対象９０（１）～９０（ｍ）に直流電力を出力する複数組のプラス出力部２２６及びマイナス出力部２２７とを有する。

【0023】

なお、ＤＣ接続回路２２３は、受動回路でもよいし、能動回路でもよい。また、ＤＣ接続回路２２３のプラス出力部２２６及びマイナス出力部２２７の組数は１組であってもよい。また、ＤＣ接続回路２２３は、例えば、複数組（ｎ組）のプラス入力部２２４及びマイナス入力部２２５と複数組（ｍ組）のプラス出力部２２６及びマイナス出力部２２７との間の接続状態を切り替えることができるスイッチング回路であってもよい。

【0024】

ＤＣ接続回路２２３のｍ組のプラス出力部２２６及びマイナス出力部２２７は、ｍ組のプラス接続線２３３及びマイナス接続線２３４に対してｍ組の直流電力を出力する。ｍ組のプラス接続線２３３及びマイナス接続線２３４（２×ｍ本の接続線）はそれぞれ、給電対象９０（１）～９０（ｍ）に接続されている。

【0025】

給電対象９０（１）～９０（ｍ）は、特定の装置に限定されない。例えば、給電対象９０（１）～９０（ｍ）は、移動通信システムの通信機能を有する端末装置（例えば、ユーザ装置、ＩｏＴデバイス等）、移動通信システムの通信機能を有していないセンサなどのＩｏＴデバイスである。

【0026】

図２は、実施形態に係る電力供給システム１０に接続されるＷＰＴ受電装置２２を含む無線電力伝送システム８００の概略構成の一例を示す説明図である。無線電力伝送システム８００は、送電信号の電波を送信する送電装置８０と、送電装置８０から送信された電波を受信して直流の電力を出力するＷＰＴ受電装置（直流電力源）２２とを備える。無線電力伝送の電波は例えばマイクロ波又はミリ波である。

【0027】

送電装置８０は、複数のアンテナ素子（以下「アンテナ」ともいう。）が２次元的に配列したアレーアンテナからなるアンテナ装置８１を有する。送電装置８０のアレーアンテナは複数のアンテナが１次元的に又は３次元的に配置されたものであってもよい。

【0028】

ＷＰＴ受電装置２２は、複数のアンテナ２２１ａが２次元配列したアレーアンテナからなるアンテナ装置２２１を有する。ＷＰＴ受電装置２２のアレーアンテナは複数のアンテナ２２１ａが１次元に又は３次元に配置されたものであってもよい。また、ＷＰＴ受電装置２２は、アンテナ装置２２１の複数のアンテナ２２１ａに対応するように設けられた複数の整流回路（直流電力源）からなる整流回路群２２２を有する。１組のアンテナ２２１ａと整流回路との組み合わせはレクテナとも呼ばれる。前述のレクテナアレイ部２２０は、アンテナ装置２２１複数のアンテナ２２１ａと整流回路群２２２とを含む。

【0029】

図３は、実施形態に係るＷＰＴ受電装置２２の整流回路群２２２を構成する整流回路２２２０の一例を示す回路図である。図３において、ＷＰＴ受電装置２２の複数のレクテナ２２１０はそれぞれ、入力電源（高周波信号源）であるアンテナ２２１ａと、整流回路２２２０とを有する。整流回路２２２０は、ＤＣカット用コンデンサ２２２１と、入力フィルタ２２２２と、整流用ダイオード２２２３と、出力フィルタ２２４と、出力容量のコンデンサ２２２５とを有する。

【0030】

アンテナ２２１ａから出力される受電信号は、ＤＣカット用コンデンサ２２２１で直流成分がカットされた後、入力フィルタ２２２２に入力される。入力フィルタ２２２２は、高周波の受電信号のうち所定周波数の基本波成分を通過させる。整流用ダイオード２２２３は、入力フィルタ２２２２を通過した高周波の受電信号（基本波成分）を半波整流し、プラス電圧の脈流を出力フィルタ２２２４に出力する。出力フィルタ２２２４は、例えばＬＣのローパスフィルタであり、整流用ダイオード２２２３で整流された脈流のうち直流成分を通過させる。出力容量のコンデンサ２２２５は、出力フィルタ２２２４を通過した出力電圧の脈動（リプル）を小さくし、出力電圧を平滑化する。整流回路２２２０で整流された直流電力はプラス端子２２２６及びマイナス端子２２２７から出力される。

【0031】

本実施形態のＷＰＴ受電装置２２におけるＤＣ接続回路２２３では、例えば図４に示すように複数のレクテナ２２１０（１），２２１０（２）の整流回路２２２０（１），２２２０（２）を並列に接続した並列接続部を有する。このように並列接続された複数の整流回路２２２０（１），２２２０（２）において、通常の動作時には、各整流回路２２２０（１），２２２０（２）の出力電圧は互いに等しく、各整流回路２２２０（１），２２２０（２）から他の整流回路が負荷としてみえる。ここで、複数の整流回路２２２０（１），２２２０（２）のうち一部の整流回路の出力電圧が大きくなりすぎると、その一部の整流回路の出力電圧が、並列接続された他の整流回路の整流用ダイオードの降伏電圧を超えて他の整流回路に印加され、整流用ダイオードが破損するおそれがある。

【0032】

また、本実施形態のＷＰＴ受電装置２２のＤＣ接続回路２２３において、複数の整流回路２２２０の柔軟な接続方法により無線電力伝送の電力出力の高効率化を目指す場合、図５に例示するような複数の整流回路２２２０の非対称接続を利用することがある。図５の例では、３つの整流回路２２２０（１）～２２２０（３）を直列に接続して直列整流回路を構成し、この直列整流回路２２２０（１）～２２２０（３）と単一の整流回路２２２０（４）を並列に接続することにより、整流回路の非対称接続部を構成している。この整流回路の非対称接続において、例えば、ＷＰＴ受電装置２２のアンテナ装置２２１の入力電力状況（無線電力受信状況）が変化し、図中右側の単一の整流回路２２２０（４）への入力電力が減衰すると、図中左側の直列整流回路２２２０（１）～２２２０（３）の出力電圧が単一の整流回路２２２０（４）に印加され、整流回路２２２０（４）の整流用ダイオードの破損を招くおそれがある。

【0033】

図６及び図７はそれぞれ、ＷＰＴ受電装置２２の整流回路群２２２の入力電力分布の一例を示す説明図である。図６及び図７において、整流回路群２２２は、横方向及び縦方向のそれぞれに４個ずつ配列した合計１６個の整流回路２２２０（１，１）～２２２０（４，４）を有する。整流回路群２２２は、４組の直列接続の整流回路ユニット２２２０（１，１）～２２２０（４，１），２２２０（１，２）～２２２０（４，２）、２２２０（１，３）～２２２０（４，３）及び２２２０（１，４）～２２２０（４，４）が並列された接続に固定化された構成を有し、全体として単一の直流電力を出力する。図６及び図７における整流回路２２２０（１，１）～２２２０（４，４）の図示部分の濃度は、対応するアンテナからの入力電力の大きさを表している。図６の例では、中央部分の整流回路ほど入力電力が大きく、周辺部分の整流回路ほど入力電力が小さくなっている。また、図７の例では、右上側の整流回路ほど入力電力が大きく、左下側の整流回路ほど入力電力が小さくなっている。このように電力送信状況又は電力受信状況によって複数の整流回路２２２０（１，１）～２２２０（４，４）のそれぞれへの入力電力が変化した場合、入力電力が低下した整流回路が破損するおそれがある。

【0034】

そこで、本実施形態では、上記整流回路群２２２の非対称接続部等における入力電力が低下した整流回路のプラス出力部とマイナス出力部との間にバイパスダイオードを挿入することにより、入力電力が低下した整流回路の破損を回避している。

【0035】

図８は、実施形態に係るＷＰＴ受電装置２２におけるバイパスダイオードを用いた整流回路２２２０の破損防止の一例を示す説明図である。図８は、前述の図５に示した整流回路の非対称接続部の場合の例である。図８において、図中右側の入力電力が低下した整流回路２２２０（４）のプラス出力部（プラス出力端子）とマイナス出力部（マイナス出力端子）との間にバイパスダイオード２３０３を挿入している。より具体的には、整流回路２２２０（４）のプラス出力部（プラス出力端子）にバイパスダイオード２３０３のアノードを接続し、整流回路２２２０（４）のマイナス出力部（マイナス出力端子）にバイパスダイオード２３０３のカソードを接続する。

【0036】

また、バイパス対象の整流回路２２２０（４）の整流ダイオード２２２３（図３参照）を有する場合、バイパスダイオード２３０３は、バイパス対象の整流回路２２２０（４）の整流ダイオード２２２３の降伏電圧よりも小さい閾値電圧Ｖ_Ｔを持つものが好ましい。

【0037】

上記所定の閾値電圧Ｖ_Ｔを持つバイパスダイオード２３０３により、整流回路２２２０（４）への入力電力が減衰して図中左側の直列整流回路２２２０（１）～２２２０（３）から出力される直流電力が整流回路２２２０（４）に印加される場合に、印加された直流電力の電流を整流回路２２２０（４）の整流用ダイオード２２２３に流れないようにバイパス（迂回）させることができるので、整流回路２２２０（４）の整流用ダイオードの破損を回避することができる。

【0038】

図９は、実施形態に係るＷＰＴ受電装置２２におけるバイパスダイオード接続回路２３０の一例を示す説明図である。図９において、バイパスダイオード接続回路２３０に内蔵する一又は複数のバイパスダイオードはそれぞれ、バイパス対象の整流回路２２２０のプラス出力端子とマイナス出力端子との間に接続する。例えば、後段のＤＣ接続回路２２３におけるＤＣ接続状況に応じて適切な端子すなわちバイパス対象の整流回路２２２０のプラス出力端子及びマイナス出力端子を選択し、選択したプラス出力端子及びマイナス出力端子に対応するプラス接続線２３１及びマイナス接続線２３２に、バイパスダイオードを並列に接続する。

【0039】

図９において、整流回路群２２２に内蔵する整流回路の数がｎ個であり、整流回路群２２２に接続されるプラス接続線２３１及びマイナス接続線２３２それぞれの本数がｎ本の場合、バイパスダイオード接続回路２３０において接続に使用される複数のバイパスダイオードの個数は最大ｎ個である。なお、バイパスダイオード接続回路２３０に内蔵するバイパスダイオードの個数は、特に制限はなく、例えば、接続に使用されるバイパスダイオードの個数よりも多くてもよい。また、バイパスダイオード接続回路２３０に内蔵する複数のバイパスダイオードの全部又は一部は、閾値電圧が互いに異なるものであってもよい。例えば、バイパスダイオード接続回路２３０にバイパス電圧（閾値電圧）の異なる複数のバイパスダイオードを内蔵しておき、接続状況に応じて適したダイオードを選択してもよい。この場合、選択可能なバイパスダイオードの種類を増やすという都合上、バイパスダイオード接続回路２３０に内蔵するバイパスダイオードの個数は、ｎ個よりも多くてもよい。

【0040】

また、図９において、制御部２４０により、複数の整流回路のそれぞれについて整流回路のプラス出力部とマイナス出力部との間に接続されるバイパスダイオードの接続を制御してもよい。制御部２４０は、例えばＤＣ接続回路２２３における複数の入力部２２４、２２５と一又は複数の出力部２２６、２２７との間の接続情報に基づいて、バイパスダイオード接続回路２３０におけるバイパスダイオードの接続を制御してもよい。

【0041】

図１０は、実施形態に係るＷＰＴ受電装置２２におけるレクテナアレイ部２２０及びバイパスダイオード接続回路２３０の一例を示す回路図である。図１０は、レクテナアレイ部２２０に内蔵する複数の整流回路２２２０（１）～２２２０（４）の個数が４個である場合の例であるが、整流回路２２２０の個数は２個若しくは３個であってもよく、又は５個以上であってもよい。また、図１０は、バイパスダイオード接続回路２３０に内蔵するバイパスダイオード２３０３（１），２３０３（２）の個数が２個の場合の例であるが、バイパスダイオードの個数は１個、３個又は４個であってもよい。

【0042】

図１０において、バイパスダイオード２３０３（１），２３０３（２）のアノードと、複数の整流回路２２２０（１）～２２２０（４）のプラス接続線２３１との間に、スイッチ２３０４（１）、２３０４（２）が設けられている。また、バイパスダイオード２３０３（１），２３０３（２）のカソードと、複数の整流回路２２２０（１）～２２２０（４）のマイナス接続線２３２との間に、スイッチ２３０５（１）、２３０５（２）が設けられている。

【0043】

１組目のスイッチ２３０４（１）及びスイッチ２３０５（１）は互いに連動して、第１のバイパスダイオード２３０３（１）の挿入（接続）をオフ（解除）にしたり、第１のバイパスダイオード２３０３（１）の接続先（プラス接続線２３１及びマイナス接続線２３２）を切り替えたりすることができる。２組目のスイッチ２３０４（２）及びスイッチ２３０５（２）は互いに連動して、第２のバイパスダイオード２３０３（２）の挿入（接続）をオフ（解除）にしたり、第２のバイパスダイオード２３０３（２）の接続先（プラス接続線２３１及びマイナス接続線２３２）を切り替えたりすることができる。

【0044】

スイッチ２３０４（１）、スイッチ２３０５（１）、スイッチ２３０４（２）及びスイッチ２３０５（２）によるバイパスダイオード２３０３（１），２３０３（２）それぞれの挿入（接続）のオフ（解除）及び接続先（プラス接続線２３１及びマイナス接続線２３２）の切り替えは、前述の制御部２４０で制御することができる。

【0045】

以上、直流電力出力装置が無線電力伝送システムの受電装置２２であり複数の直流電源回路がそれぞれ整流回路２２２０である場合について説明したが、直流電力出力装置及び複数の直流電源回路は前述の例示した構成に限定されない。例えば、直流電力出力装置は光発電システムの光発電装置であってもよく、複数の直流電源回路は、太陽電池等の光電池（光電気変換素子）がそれぞれ接続された複数の電源回路であってもよい。

【0046】

図１１は、実施形態に係る光発電システム５０の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の光発電システム５０は、例えば太陽光発電システムであり、太陽光等の光を受けて発電する光発電の直流電力出力装置である光発電装置５２を備える。なお、光発電システム５０は、光発電装置５２と複数の給電対象９０（１）～９０（ｍ）との間に直流制御回路を備えてもよい。直流制御回路は、例えば、ＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御回路、ＤＣ－ＤＣ変換回路及び整流回路の少なくとも１つの回路を有する回路であってもよい。ＤＣ－ＤＣ変換回路は、例えば、降圧コンバータ、昇圧コンバータ又は昇降圧コンバータである。

【0047】

光発電装置５２は、太陽電池等の光電子（光電気変換素子）がそれぞれ接続された複数の電源装置を有する光電池出力部５２０と、バイパスダイオード接続回路５３０と、ＤＣ接続回路５２３とを有する。光電池出力部５２０は、ｎ組（例えば１６組）のプラス接続線５３１及びマイナス接続線５３２に対してｎ組（例えば１６組）の直流電力を出力する。ｎ組のプラス接続線５３１及びマイナス接続線５３２（２×ｎ本の接続線）は、バイパスダイオード接続回路５３０を介して、ＤＣ接続回路５２３に接続されている。

【0048】

バイパスダイオード接続回路５３０は、光電池出力部５２０の電源回路の破損を防止する保護回路である。バイパスダイオード接続回路５３０は、後述するように、光電池出力部５２０の複数の電源回路の全部又は一部について電源回路のプラス出力部とマイナス出力部と間に選択的に接続可能な複数のバイパスダイオードを有する。

【0049】

なお、図１１の光発電装置５２は、バイパスダイオード接続回路５３０において、複数の電源回路のそれぞれについて電源回路のプラス出力部とマイナス出力部との間に接続されるバイパスダイオードの接続を制御する制御部５４０を備えてもよい。制御部５４０は、例えば、ＤＣ接続回路５２３における複数の入力部５２４、５２５と一又は複数の出力部５２６、５２７との間の接続情報に基づいて、バイパスダイオード接続回路５３０におけるバイパスダイオードの接続を制御する。

【0050】

ＤＣ接続回路５２３は、例えば、バイパスダイオード接続回路５３０を介して光電池出力部５２０からの複数の直流電力が入力される複数組（ｍ組）のプラス入力部５２４及びマイナス入力部５２５と、複数（ｍ個）の給電対象９０（１）～９０（ｍ）に直流電力を出力する複数組のプラス出力部５２６及びマイナス出力部５２７とを有する。

【0051】

なお、ＤＣ接続回路５２３は、受動回路でもよいし、能動回路でもよい。また、ＤＣ接続回路５２３のプラス出力部５２６及びマイナス出力部５２７の組数は１組であってもよい。また、ＤＣ接続回路５２３は、例えば、複数組（ｎ組）のプラス入力部５２４及びマイナス入力部５２５と複数組（ｍ組）のプラス出力部５２６及びマイナス出力部５２７との間の接続状態を切り替えることができるスイッチング回路であってもよい。

【0052】

ＤＣ接続回路５２３のｍ組のプラス出力部５２６及びマイナス出力部５２７は、ｍ組のプラス接続線５３３及びマイナス接続線５３４に対してｍ組の直流電力を出力する。ｍ組のプラス接続線５３３及びマイナス接続線５３４（２×ｍ本の接続線）はそれぞれ、給電対象９０（１）～９０（ｍ）に接続されている。

【0053】

図１１の光発電システム５０においても、給電対象９０（１）～９０（ｍ）は、特定の装置に限定されない。例えば、給電対象９０（１）～９０（ｍ）は、移動通信システムの通信機能を有する端末装置（例えば、ユーザ装置、ＩｏＴデバイス等）、移動通信システムの通信機能を有していないセンサなどのＩｏＴデバイスである。

【0054】

図１２は、実施形態に係る光発電システム５０の光発電装置５２における電源回路群５００及びバイパスダイオード接続回路５３０の一例を示す回路図である。図１２において、電源回路群５００は、太陽電池等の光電池（光電気変換素子）がそれぞれ接続された複数の電源回路５２２０（１）～５２２０（４）を有する。なお、図１２は、電源回路群５００に内蔵する複数の電源回路５２２０（１）～５２２０（４）の個数が４個である場合の例であるが、電源回路５２２０の個数は２個若しくは３個であってもよく、又は５個以上であってもよい。また、図１２は、バイパスダイオード接続回路５３０に内蔵するバイパスダイオード５３０３（１），５３０３（２）の個数が２個の場合の例であるが、バイパスダイオードの個数は１個、３個又は４個であってもよい。

【0055】

図１２において、バイパスダイオード５３０３（１），５３０３（２）のアノードと、複数の電源回路５２２０（１）～５２２０（４）のプラス接続線５３１との間に、スイッチ５３０４（１）、５３０４（２）が設けられている。また、バイパスダイオード５３０３（１），５３０３（２）のカソードと、複数の整流回路５２２０（１）～５２２０（４）のマイナス接続線５３２との間に、スイッチ５３０５（１）、５３０５（２）が設けられている。

【0056】

１組目のスイッチ５３０４（１）及びスイッチ５３０５（１）は互いに連動して、第１のバイパスダイオード５３０３（１）の挿入（接続）をオフ（解除）にしたり、第１のバイパスダイオード５３０３（１）の接続先（プラス接続線２３１及びマイナス接続線２３２）を切り替えたりすることができる。２組目のスイッチ５３０４（２）及びスイッチ５３０５（２）は互いに連動して、第２のバイパスダイオード５３０３（２）の挿入（接続）をオフ（解除）にしたり、第２のバイパスダイオード５３０３（２）の接続先（プラス接続線５３１及びマイナス接続線５３２）を切り替えたりすることができる。

【0057】

スイッチ５３０４（１）、スイッチ５３０５（１）、スイッチ５３０４（２）及びスイッチ５３０５（２）によるバイパスダイオード５３０３（１），５３０３（２）それぞれの挿入（接続）のオフ（解除）及び接続先（プラス接続線５３１及びマイナス接続線５３２）の切り替えは、前述の制御部２４０で制御することができる。

【0058】

以上、本実施形態によれば、複数の直流電源回路（整流回路、電源回路）を有する直流電力出力装置（ＷＰＴ受電装置、光発電装置）において、並列接続された直流電源回路（整流回路、電源回路）への入力が減衰した場合に直流電源回路の破損を回避することができる。

【0059】

また、本実施形態によれば、保護回路（バイパスダイオード接続回路）２３０に、複数の直流電源回路（整流回路、電源回路）の数よりも少ない数の保護素子（バイパスダイオード）を内蔵し、直流電源回路（整流回路、電源回路）の状況に応じて、直流電源回路（整流回路、電源回路）接続する保護素子を切り替える。これにより、複数の直流電源回路（整流回路、電源回路）の全てに個別に保護用素子を接続する場合に比して保護素子（バイパスダイオード）の数を削減しつつ、直流電源回路の破損を回避して直流電源回路（整流回路、電源回路）の最適接続を実現し、直流電力出力装置の高効率化を図ることができる。

【0060】

また、本発明は、直流電源回路（整流回路、電源回路）への入力が減衰した場合に直流電源回路の破損を回避することができる無線電力伝送システム及び光発電システムを提供できるため、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」の達成に貢献できる。

【0061】

なお、本明細書で説明された処理工程並びにシステムの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

【0062】

ハードウェア実装については、実体（例えば、受電装置、送電装置、光発電装置、整流回路、レクテナ、コンバータ切替部（スイッチ）、ＤＣ－ＤＣコンバータ、各種無線通信装置、基地局装置（Ｎｏｄｅ Ｂ、Ｎｏｄｅ Ｇ）、端末装置、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

【0063】

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

【0064】

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

【0065】

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

【符号の説明】

【0066】

１０ ：電力供給システム
２２ ：ＷＰＴ受電装置
５０ ：光発電システム
５２ ：光発電装置
８０ ：送電装置
８１ ：アンテナ装置
９０ ：給電対象
２２０ ：レクテナアレイ部
２２１ ：アンテナ装置
２２１ａ ：アンテナ
２２２ ：整流回路群
２２３ ：ＤＣ接続回路（スイッチング回路）
２２４ ：プラス入力部
２２５ ：マイナス入力部
２２６ ：プラス出力部
２２７ ：マイナス出力部
２３０ ：保護回路（バイパスダイオード接続回路）
２３０３ ：保護素子（バイパスダイオード）
２３０４ ：スイッチ
２３０５ ：スイッチ
２４０ ：制御部
３５１ ：スイッチ
４５１（１）～４５１（ｎ） ：入力部
４５２（１）～４５２（ｎ） ：出力部
５００ ：電源回路群
５２０ ：光電池出力部
５２３ ：ＤＣ接続回路
５３０ ：バイパスダイオード接続回路
５３０３ ：バイパスダイオード
５３０４ ：スイッチ
５３０５ ：スイッチ
５４０ ：制御部
８００ ：無線電力伝送システム
２２１０ ：レクテナ
２２２０ ：整流回路
２２２３ ：整流用ダイオード
５２２０ ：電源回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】