JP2012029418A - 電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】大きな電力を安全でかつ効率よく非接触で伝送する。
【解決手段】信号発生部から出力された交流信号の供給を受けて電磁場を発生させる送信アンテナ１２と、送信アンテナ１２から離間した位置において電磁場によって誘導電圧を発生させる受信アンテナ２１とを備えて非接触で電力を伝送可能に構成され、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間に配設されると共に送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の長さに応じて伸縮可能に構成されて送信アンテナ１２から受信アンテナ２１に至る空間を他の空間と区画する区画部４を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、送信アンテナと受信アンテナとを備えて非接触で電力を伝送する電力伝送システムに関するものである。

この種の電力伝送システムとして、特開２０１０−１３０８００号公報において出願人が開示した非接触型電力伝送システム（以下、単に「電力伝送システム」ともいう）が知られている。この電力伝送システムは、信号発生部、送信アンテナ、第１整合部などを有する送電装置と、受信アンテナ、第２整合部、整流部などを有する受電装置とを備えて、電力を非接触で電送可能に構成されている。この電力伝送システムでは、送電装置の第１整合部が、受信アンテナとの間の長さ（距離）に応じて変化する送信アンテナのインピーダンスに信号発生部側のインピーダンスを整合させ（整合状態に移行させ）、受電装置の第２整合部が、送信アンテナとの間の長さに応じて変化する受信アンテナのインピーダンスと整流部側のインピーダンスとを整合させる（整合状態に移行させる）。これにより、この電力伝送システムでは、電力の伝送効率の低下を最小限に抑えつつ、良好に電力伝送を行うことができる送信アンテナ（送電装置）と受信アンテナ（受電装置）との間の長さを拡げることが可能となっている。

特開２０１０−１３０８００号公報（第５−９頁、第１図）

ところが、上記の電力伝送システムには、改善すべき以下の課題が存在する。すなわち、この電力伝送システムでは、上記のように構成したことで、送信アンテナと受信アンテナとの間の長さを拡げることを可能としているが、両アンテナ間の長さが拡がった分、両アンテナ間に「物」が進入する可能性が高まる。この場合、両アンテナ間に物が進入したときには、その物によって電磁場が遮蔽され、これに起因して電力の伝送効率が低下するおそれがある。また、大きな電力を伝送するために強い電磁場を発生させる状態で両アンテナ間に物が進入したときには、物損事故、火災事故および傷害事故など（以下、単に「物損事故等）が発生する可能性もある。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、大きな電力を安全でかつ効率よく非接触で伝送し得る電力伝送システムを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の電力伝送システムは、 信号発生部から出力された交流信号の供給を受けて電磁場を発生させる送信アンテナと、当該送信アンテナから離間した位置において前記電磁場によって誘導電圧を発生させる受信アンテナとを備えて非接触で電力を伝送する電力伝送システムであって、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に配設されると共に当該送信アンテナと当該受信アンテナとの間の長さに応じて伸縮可能に構成されて当該送信アンテナから当該受信アンテナに至る空間を他の空間と区画する区画部を備えている。

また、請求項２記載の電力伝送システムは、請求項１記載の電力伝送システムにおいて、前記区画部は、蛇腹状の筒体で構成されている。

また、請求項３記載の電力伝送システムは、請求項１または２記載の電力伝送システムにおいて、前記区画部は、前記電磁場を遮蔽可能な材質で形成されている。

また、請求項４記載の電力伝送システムは、請求項１から３のいずれかに記載の電力伝送システムにおいて、前記区画部は、最大に伸長させた状態の長さが、前記電力の伝送が可能な前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の最大長以下となるように予め規定されている。

また、請求項５記載の電力伝送システムは、請求項１から４のいずれかに記載の電力伝送システムにおいて、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に配設されて、前記送信アンテナによって発生された前記電磁場を伝搬させる１または複数の中継アンテナを備え、前記区画部は、前記送信アンテナ、前記中継アンテナおよび前記受信アンテナの間に配設される複数の区画部材を連結して構成されている。

請求項１記載の電力伝送システムによれば、送信アンテナと受信アンテナとの間に配設されると共に送信アンテナと受信アンテナとの間の長さに応じて伸縮可能に構成されて送信アンテナから受信アンテナに至る空間を他の空間と区画する区画部を備えたことにより、送信アンテナから受信アンテナに至る空間への物の進入を確実に防止することができる。このため、この電力伝送システムによれば、送信アンテナから受信アンテナに至る空間への物の進入による電力の伝送効率の低下を確実に防止することができる。また、この電力伝送システムによれば、送信アンテナから受信アンテナに至る空間への物の進入を確実に防止することができるため、物損事故等の発生を確実に防止することができる。したがって、この電力伝送システムによれば、大きな電力を安全でかつ効率よく非接触で伝送することができる。

また、請求項２記載の電力伝送システムによれば、蛇腹状の筒体で区画部を構成したことにより、区画部を大きく伸縮させることができるため、区画部の両端部を送信アンテナおよび受信アンテナにそれぞれ近接させた状態を維持しつつ、送信アンテナと受信アンテナとの間の長さを大きく変更することができる。

また、請求項３記載の電力伝送システムでは、電磁場を遮蔽可能な材質で区画部を形成したことにより、区画部よりも外側の空間（送信アンテナから受信アンテナに至る空間以外の空間）における電磁場の影響を軽減することができる。

また、請求項４記載の電力伝送システムでは、最大に伸長させた状態における区画部の長さが、電力の伝送が可能な送信アンテナと受信アンテナとの間の最大長以下となるように予め規定されている。このため、この電力伝送システムによれば、区画部の両端部が送信アンテナおよび受信アンテナにそれぞれ近接させることで、送信アンテナと受信アンテナとの間の長さを上記の最大長以下に維持することができる。したがって、この電力伝送システムによれば、電力伝送を行うことができる両アンテナ間の長さの限界を使用者が把握していない場合においても、電力伝送を確実に行うことができる。

また、請求項５記載の電力伝送システムによれば、送信アンテナと受信アンテナとの間に配設されて、送信アンテナによって発生された電磁場を伝搬させる１または複数の中継アンテナを備えたことにより、良好に電力伝送を行うことができる送信アンテナと受信アンテナとの間の長さをさらに拡げることができる。また、送信アンテナ、中継アンテナおよび受信アンテナの間に配設される複数の区画部材を連結して区画部を構成したことにより、送信アンテナと受信アンテナとの間の長さが拡がった場合においても、大きな電力を安全でかつ効率よく非接触で伝送することができる。

電力伝送システム１００の構成を示す構成図である。 電力伝送システム１００の斜視図である。 電力伝送システム１００の側面図である。 送電装置２における第１整合部１３の回路図である。 受電装置３における第２整合部２２の回路図である。 電力伝送処理５０のフローチャートである。 電力伝送システム１００の使用方法を説明する第１の説明図である。 電力伝送システム１００の使用方法を説明する第２の説明図である。 区画部１０４の側面図である。 区画部３０４の斜視図である。

以下、添付図面を参照して、電力伝送システムの実施の形態について説明する。

図１に示す電力伝送システム１００は、送電装置２、受電装置３および区画部４を備え、送電装置２から受電装置３に電力を非接触で伝送可能に構成されている。この場合、送電装置２から受電装置３に伝送された（受電装置３によって受電された）電力は、一例として、受電装置３からバッテリ５に供給されてバッテリ５の充電に用いられる。

送電装置２は、図１に示すように、信号発生部１１、送信アンテナ１２、第１整合部１３、反射電力計測部１４、第１処理部１５および第１通信部１６を備えて構成されている。また、この送電装置２では、送電装置２を構成する各構成要素が筐体２ａ（図２，３参照）内に収容されている。

信号発生部１１は、交流信号Ｓ１を発生して出力する。また、信号発生部１１は、第１処理部１５によって制御されて、交流信号Ｓ１の出力電力値を変更可能に構成されている。具体的には、信号発生部１１は、交流信号Ｓ１を規定電力値Ｗ１ａで出力する状態、および交流信号Ｓ１を規定電力値Ｗ１ａ未満の電力値Ｗ１ｂで出力する状態のうちの任意の一方の状態で動作可能となっている。また、信号発生部１１は、出力している交流信号Ｓ１の出力電力値（規定電力値Ｗ１ａと電力値Ｗ１ｂとを特に区別しないときには「電力値Ｗ１」ともいう）を出力電力情報として第１処理部１５に出力する機能を備えている。送信アンテナ１２は、一例としてコイル形状（つるまきバネ形状や平面コイル形状）に形成され、信号発生部１１から出力された交流信号Ｓ１の供給を受けて電磁場を発生させる。また、送信アンテナ１２は、後述する受電装置３の受信アンテナ２１と共に一対の共鳴器（一対の自己共振コイル）を構成し、電磁場において共鳴する。

第１整合部１３は、信号発生部１１と送信アンテナ１２との間に配設されて（具体的には、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを接続する伝送路に介装されて）、受信アンテナ２１との間の長さに応じて変化する送信アンテナ１２のインピーダンス（入力インピーダンス）に信号発生部１１側のインピーダンスを整合させる（信号発生部１１と送信アンテナ１２とを整合状態に移行させる）。本例では、一例として、第１整合部１３は、図４に示すように、送信アンテナ１２に対して並列に接続された可変コンデンサ１３ａと、送信アンテナ１２に対して直列（具体的には、送信アンテナ１２および可変コンデンサ１３ａからなる並列回路に対して直列）に接続された可変コンデンサ１３ｂとを備えて構成されている。また、第１整合部１３は、可変コンデンサ１３ａ，１３ｂの各静電容量が第１処理部１５から出力される制御信号Ｓ２によって別個独立して制御されることにより、送信アンテナ１２（詳しくは、信号発生部１１側から見た送信アンテナ１２の入力インピーダンス）と信号発生部１１（詳しくは、送信アンテナ１２側から見た信号発生部１１側の出力インピーダンス）とを整合可能となっている。

反射電力計測部１４は、信号発生部１１と第１整合部１３との間に配設されて（具体的には、信号発生部１１と第１整合部１３とを接続する伝送路に介装されて）、信号発生部１１から送信アンテナ１２に出力された交流信号Ｓ１のうちの送信アンテナ１２で反射されて信号発生部１１側に戻る交流信号Ｓ１の電力値（反射波電力値）Ｗ２を計測して反射電力情報として第１処理部１５に出力する。

第１処理部１５は、一例としてＣＰＵおよび内部メモリ（いずれも図示せず）を含んで構成されて、信号発生部１１に対する制御処理、第１整合部１３を制御して信号発生部１１（具体的には反射電力計測部１４および信号発生部１１）と送信アンテナ１２との間を上記の整合状態に移行させる制御処理、この整合状態における第１整合部１３のパラメータ情報（本例では、各可変コンデンサ１３ａ，１３ｂの静電容量値に関する情報）Ｄ１を第１通信部１６を経由して受電装置３に送信する送信処理、および受電装置３の電力計測部２４で計測された後述の電力値Ｗ３を第１通信部１６を経由して受信する受信処理を実行する。第１通信部１６は、一例として無線送受信器で構成されて、受電装置３の後述する第２通信部２６と通信可能に構成されている。また、第１通信部１６は、受電装置３の無線信号についての受信強度Ｄ２を検出して受信強度情報として第１処理部に出力する機能を備えている。

受電装置３は、受信アンテナ２１、第２整合部２２、整流部２３、電力計測部２４、第２処理部２５および第２通信部２６を備えて構成されている。受信アンテナ２１は、一例として送信アンテナ１２と同様のコイル形状に形成されて、送信アンテナ１２と同じ（または、ほぼ同じ）インダクタンスを有している。また、受信アンテナ２１は、送電装置２の送信アンテナ１２と電磁結合して（つまり、送信アンテナ１２によって発生させられた電磁場により）、その両端間に誘導電圧Ｖ１を発生させる。

第２整合部２２は、受信アンテナ２１と整流部２３との間に配設されて（具体的には、受信アンテナ２１と整流部２３とを接続する伝送路に介装されて）、送信アンテナ１２との間の長さに応じて変化する受信アンテナ２１のインピーダンス（出力インピーダンス）と整流部２３側のインピーダンスとを整合させる（受信アンテナ２１と整流部２３とを整合状態に移行させる）。本例では、一例として、第２整合部２２は、図５に示すように、受信アンテナ２１に対して並列に接続された可変コンデンサ２２ａと、受信アンテナ２１に対して直列（すなわち、受信アンテナ２１および可変コンデンサ２２ａからなる並列回路に対して直列）に接続された可変コンデンサ２２ｂとを備え、第１整合部１３と同一の回路に構成されている。また、第２整合部２２は、可変コンデンサ２２ａ，２２ｂの各静電容量が第２処理部２５から出力される制御信号Ｓ３によって別個独立して制御されることにより、受信アンテナ２１（詳しくは、整流部２３側から見た受信アンテナ２１の出力インピーダンス）と整流部２３（詳しくは、受信アンテナ２１側から見た整流部２３の入力インピーダンス）とを整合可能となっている。

整流部２３は、受信アンテナ２１に生じる誘導電圧Ｖ１を第２整合部２２を介して入力すると共に、この誘導電圧Ｖ１に基づいて、バッテリ５に供給する電圧（本例では直流電圧）Ｖｏを生成する。具体的には、整流部２３は、整流回路および平滑回路で構成されて、第２整合部２２から出力される誘導電圧（交流電圧）Ｖ１を整流・平滑して電圧Ｖｏを生成すると共に、生成した電圧Ｖｏをバッテリ５に出力する。また、本例では、一例として、受電装置３内の各構成要素は、この電圧Ｖｏを整流部２３から供給されて作動する。なお、整流部２３から供給された電圧Ｖｏを充電するバッテリを備え（図示せず）、このバッテリの電圧で受電装置３内の各構成要素を作動させてもよい。また、整流部２３に代えて、電圧生成部を、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、またはＡＣ−ＡＣコンバータで構成することもできる。

電力計測部２４は、整流部２３とバッテリ５とを接続する伝送路に介装されて、受電装置３からバッテリ５に供給されている電圧Ｖｏの電力値Ｗ３を計測して供給電力情報として第２処理部２５に出力する。第２処理部２５は、一例としてＣＰＵおよび内部メモリ（いずれも図示せず）を含んで構成されて、送電装置２からパラメータ情報Ｄ１を受信する受信処理、このパラメータ情報Ｄ１に基づいて第２整合部２２を制御して受信アンテナ２１とバッテリ５（具体的には整流部２３およびバッテリ５）とを上記の整合状態に移行させる制御処理、および電力計測部２４で計測された電力値Ｗ３を第２通信部２６を経由して送電装置２に送信する送信処理を実行する。第２通信部２６は、一例として無線送受信器で構成されて、送電装置２の第１通信部１６と通信可能に構成されている。また、第２通信部２６は、送電装置２に受電装置３の存在を検出させるために、無線信号を定期的に出力する。

この受電装置３では、受電装置３を構成する各構成要素が、例えばゴルフ場で使用されるカートなどの筐体３ａ（図２，３参照）内に収容されている。また、筐体３ａには受電装置３を移動させる際に用いる車輪３ｂが配設されている。また、この例では、電力伝送システム１００によって伝送される電力を供給する供給対象としてのバッテリ５が筐体３ａに固定されている。

区画部４は、図１，７，８に示すように、電力伝送システム１００の使用時（作動時）において、送電装置２の送信アンテナ１２と受電装置３の受信アンテナ２１との間に配設されて、送信アンテナ１２から受信アンテナ２１に至る空間Ｆ（送信アンテナ１２と受信アンテナ２１とを結ぶ柱状の空間Ｆ（図７，８参照））を他の空間（区画部４の外部の空間）と区画する。また、区画部４は、図２に示すように、柔軟性を有するシート体３１によって形成された蛇腹状の筒体で構成されている。この場合、シート体３１の表面（または裏面）には、同図に示すように、非導電性を有する磁性体（一例として、フェライト）で形成された網状体（メッシュ）３２が配設されている。このため、区画部４は、電磁場を遮蔽することが可能となっており、送信アンテナ１２によって発生した電磁場の空間Ｆの外部への漏洩を規制するシールド（カバー）として機能する。

また、区画部４の基端部４ａは、基端部４ａ側の開口部が送信アンテナ１２に対向するように筐体２ａに固定されている。また、区画部４の先端部４ｂには、受電装置３の筐体３ａに配設された固定用部材３ｃに係合する固定用部材４ｃが配設されている。また、区画部４は、上記したように蛇腹状に構成されたことにより、伸縮および曲げ変形が可能となっている。このため、区画部４は、図７，８に示すように、受電装置３の受信アンテナ２１と区画部４の先端部４ｂとを対向させた状態で、受電装置３を送電装置２に対して接離させたときには、送電装置２の送信アンテナ１２と受電装置３の受信アンテナ２１との間の長さに応じて伸縮する。また、区画部４は、最大に伸長させた状態（例えば、図８に示す状態）における長さが、良好に電力伝送を行うことができる送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の最大長以下となるように規定されている。

次に、電力伝送システム１００の使用方法の一例として、送電装置２が所定位置に予め配設された状態において、バッテリ５に接続された受電装置３をバッテリ５と共に送電装置２の近傍に移動させてバッテリ５を充電する方法について説明し、その際の電力伝送システム１００の動作を併せて説明する。

充電（電力伝送）の開始に先立ち、受電装置３の位置合わせ（移動）を行う。具体的には、図３に示すように、受電装置３を送電装置２に近接する向きに（同図に示す矢印の向きに）移動させて、受電装置３の受信アンテナ２１と区画部４における先端部４ｂの開口部とが対向するように受電装置３の筐体３ａと区画部４の先端部４ｂとを接触させる。次いで、図７に示すように、筐体３ａに配設されている固定用部材３ｃと先端部４ｂに配設されている固定用部材４ｃとを係合させて先端部４ｂを筐体３ａに固定した後に、受電装置３を送電装置２側にさらに近接させる。この際に、送電装置２に対する受電装置３の近接に伴って区画部４が縮長する。これにより、送電装置２の送信アンテナ１２と受電装置３の受信アンテナ２１との間に区画部４が配設された状態で受電装置３の位置合わせが完了する。

この電力伝送システム１００では、区画部４が蛇腹状に形成されているため、区画部４を大きく伸縮させることが可能となっている。このため、区画部４の基端部４ａおよび先端部４ｂを送信アンテナ１２および受信アンテナ２１にそれぞれ近接させた状態を維持しつつ、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の長さを比較的自由に変更させることが可能となっている。また、この電力伝送システム１００では、最大に伸長させた状態（図８参照）における区画部４の長さが、良好に電力伝送を行うことができる送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の最大長以下となるように規定されている。このため、区画部４の基端部４ａおよび先端部４ｂが送電装置２および受電装置３にそれぞれ接している限り、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の長さが上記の最大長以下に維持される。また、この電力伝送システム１００では、電磁場を遮蔽することが可能に区画部４が形成されているため、区画部４よりも外側の空間における電磁場の影響を軽減することが可能となっている。

続いて、電力伝送システム１００を作動させる。この電力伝送システム１００は、作動状態において、図６に示す電力伝送処理５０を繰り返し実行する。この電力伝送処理５０では、送電装置２の第１処理部１５が、まず、受電装置３を検出する処理を実行する（ステップ５１）。具体的には、送電装置２では、第１通信部１６が、受電装置３の第２通信部２６から出力される無線信号による受信強度Ｄ２を繰り返し検出して出力する。このため、この処理では、第１処理部１５は、この受信強度Ｄ２が予め規定された基準強度に達したか否かを判別することにより、受電装置３の存在を検出する。

上記処理において受電装置３の存在を検出したとき（つまり、受信強度Ｄ２が基準強度に達したとき）には、第１処理部１５は、小電力での送電を開始する（ステップ５２）。具体的には、第１処理部１５は、信号発生部１１に対する制御を実行して、交流信号Ｓ１を電力値Ｗ１ｂで出力させる。これにより、信号発生部１１から出力された交流信号Ｓ１が、反射電力計測部１４および第１整合部１３を経由して送信アンテナ１２に供給されて、小電力での送電が開始される。また、反射電力計測部１４は、反射波電力値Ｗ２を計測して出力する。

一方、受電装置３では、送信アンテナ１２と電磁結合する受信アンテナ２１に誘導電圧Ｖ１が発生し、整流部２３が、第２整合部２２を介して出力されるこの誘導電圧Ｖ１を整流して電圧Ｖｏを生成する。これにより、バッテリ５に対する電圧Ｖｏの供給が開始されると共に、受電装置３内の電力計測部２４、第２処理部２５および第２通信部２６がこの電圧Ｖｏの供給を受けて作動を開始する。具体的には、電力計測部２４は、整流部２３からバッテリ５に供給される電圧Ｖｏについての電力値Ｗ３の計測および第２処理部２５への出力を開始する。また、第２通信部２６は、送電装置２の第１通信部１６との通信を開始する。

次いで、第１処理部１５は、反射電力計測部１４から出力される反射波電力値Ｗ２を取得し（ステップ５３）、反射波電力値Ｗ２が予め規定されたしきい値以下であるか否かを判別する（ステップ５４）。この比較の結果、反射波電力値Ｗ２がしきい値以下でないときには、第１処理部１５は、整合処理を実行する（ステップ５５）。また、第１処理部１５による送電装置２での整合処理と同時に、第２処理部２５も受電装置３において整合処理を実行する。

具体的には、この整合処理では、送電装置２において、第１処理部１５が、第１整合部１３に対して制御信号Ｓ２を出力して、反射波電力値Ｗ２が減少するように第１整合部１３の可変コンデンサ１３ａ，１３ｂの各静電容量を変更する処理を実行する。続いて、第１処理部１５は、パラメータ情報Ｄ１（可変コンデンサ１３ａ，１３ｂの各静電容量）を第１通信部１６を経由して受電装置３に送信する送信処理を実行する。一方、受電装置３では、第２通信部２６が、このパラメータ情報Ｄ１を受信して、第２処理部２５に出力する。また、第２処理部２５は、このパラメータ情報Ｄ１で示される可変コンデンサ１３ａ，１３ｂの各静電容量に基づいて、第２整合部２２内の対応する可変コンデンサ２２ａ，２２ｂの各静電容量を制御する処理を実行する。本例では、一例として、第２処理部２５は、可変コンデンサ２２ａの静電容量を可変コンデンサ１３ａの静電容量に一致させ、かつ可変コンデンサ２２ｂの静電容量を可変コンデンサ１３ｂの静電容量に一致させるように可変コンデンサ２２ａ，２２ｂの各静電容量を制御する。

第１処理部１５は、上記の各ステップ５３，５４，５５を反射波電力値Ｗ２がしきい値以下となるまで繰り返し実行する。また、受電装置３では、第２処理部２５が、送電装置２からの新たなパラメータ情報Ｄ１を取得する都度、可変コンデンサ２２ａ，２２ｂの各静電容量を上記したように繰り返し制御する。

この結果、ステップ５４において、反射波電力値Ｗ２がしきい値以下となったときには、第１処理部１５は、第１整合部１３による送信アンテナ１２と反射電力計測部１４との整合が完了したと判別して、送電・受電電力測定処理を実行する（ステップ５６）。この場合、第１整合部１３による送信アンテナ１２と反射電力計測部１４との整合が完了したときには、受信アンテナ２１が送信アンテナ１２と同一に構成されると共に、第２整合部２２が第１整合部１３と同一に構成され、かつ第２整合部２２の各可変コンデンサ２２ａ，２２ｂが第１整合部１３の対応する各可変コンデンサ１３ａ，１３ｂと同一の静電容量に制御されるため、受電装置３においても、受信アンテナ２１と整流部２３との整合が完了した状態となる。なお、本例では、一例として、反射波電力値Ｗ２がしきい値以下となったときに、第１処理部１５が第１整合部１３による送信アンテナ１２と信号発生部１１との整合が完了したと判別する構成を採用して、整合状態への移行時間の短縮を図っているが、反射波電力値Ｗ２が最小となったときに、第１処理部１５が第１整合部１３による送信アンテナ１２と信号発生部１１との整合が完了したと判別する構成を採用することもできる。

この送電・受電電力測定処理では、第１処理部１５は、まず、信号発生部１１から交流信号Ｓ１の電力値Ｗ１ｂを取得して、内部メモリに記憶する。次いで、第１処理部１５は、受電装置３の第２処理部２５に対して電力計測部２４で計測された電力値Ｗ３を第２通信部２６を介して送信させる。続いて、第１処理部１５は、第１通信部１６を介して電力値Ｗ３を取得して、内部メモリに記憶する。これにより、送電・受電電力測定処理が完了する。なお、受電装置３の第２処理部２５が、電力計測部２４からの電力値Ｗ３の取得と、第２通信部２６からの電力値Ｗ３の送信とを繰り返し実行する構成を採用してもよい。この構成では、第１処理部１５は、受電装置３から送信されてくる電力値Ｗ３を第１通信部１６を介して受信すればよいため、第１処理部１５が第２処理部２５に対して電力値Ｗ３を送信させる処理は不要となる。

次いで、第１処理部１５は、内部メモリに記憶されている各電力値Ｗ１ｂ，Ｗ３に基づいて、伝送効率Ａ（＝Ｗ３／Ｗ１ｂ）を算出して、予め決められた所定値以上であるか否かを判別する（ステップ５７）。この判別の結果、伝送効率Ａが所定値未満のときには、第１処理部１５は、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との電磁的な結合状態が電力伝送には適さない状態にあると判別して、信号発生部１１に対する制御を実行して、電力値Ｗ１ｂでの交流信号Ｓ１の出力を停止させて（ステップ５８）、電力伝送処理を終了させる。これにより、非効率な電力伝送が回避される。

一方、伝送効率Ａが所定値以上と判別したときには、第１処理部１５は、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との電磁的な結合状態が電力伝送に適した状態にあると判別して、大電力での送電を開始させる（ステップ５９）。これにより、効率の良い電力伝送が可能な状態において、大電力での送電が開始される。具体的には、第１処理部１５は、信号発生部１１に対する制御を実行して、交流信号Ｓ１を規定電力値Ｗ１ａで出力させる。これにより、送電装置２から受電装置３に対して、規定の電力が供給されて、受電装置３に接続されたバッテリ５が電圧Ｖｏで充電される。

この電力伝送システム１００では、送電装置２の送信アンテナ１２と受電装置３の受信アンテナ２１との間に区画部４が配設されているため、送信アンテナ１２から受信アンテナ２１に至る空間Ｆへの物の進入が確実に防止されている。このため、この電力伝送システム１００では、空間Ｆへの物の進入による電力の伝送効率の低下が防止されている。また、空間Ｆへの物の進入が確実に規制されるため、物損事故等の発生を確実に防止することが可能となっている。

続いて、第１処理部１５は、この大電力での送電の実行中に、予め規定された停止条件が満たされたか否かを判別して（ステップ６０）、この停止条件が満たされたと判別したときには、信号発生部１１に対する制御を実行して、交流信号Ｓ１の出力を停止させる（ステップ６１）。これにより、電力伝送システム１００での電力伝送処理が完了する。この場合、停止条件としては、例えば、第１処理部１５への電力伝送処理の強制停止信号の入力や、バッテリ５の充電が完了した旨の信号の入力などが挙げられる。

このように、この電力伝送システム１００によれば、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間に配設されると共に両アンテナ１２，２１の間の長さに応じて伸縮可能に構成されて送信アンテナから受信アンテナに至る空間Ｆを他の空間と区画する区画部４を備えたことにより、空間Ｆへの物の進入を確実に防止することができる。このため、この電力伝送システム１００によれば、空間Ｆへの物の進入による電力の伝送効率の低下を確実に防止することができる。また、この電力伝送システム１００によれば、空間Ｆへの物の進入を確実に防止することができるため、物損事故等の発生を確実に防止することができる。したがって、この電力伝送システム１００によれば、大きな電力を安全でかつ効率よく非接触で伝送することができる。

また、この電力伝送システム１００によれば、蛇腹状の筒体で区画部４を構成したことにより、区画部４を大きく伸縮させることができるため、区画部４の基端部４ａおよび先端部４ｂを送信アンテナ１２および受信アンテナ２１にそれぞれ近接させた状態を維持しつつ、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の長さを大きく変更することができる。

また、この電力伝送システム１００によれば、電磁場を遮蔽可能な材料で区画部４を形成したことにより、区画部４よりも外側の空間（空間Ｆ以外の外部空間）における電磁場の影響を軽減することができる。

また、この電力伝送システム１００では、最大に伸長させた状態における区画部４の長さが、電力の伝送が可能な送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の最大長以下となるように規定されている。このため、この電力伝送システム１００によれば、区画部４の基端部４ａおよび先端部４ｂが送信アンテナ１２および受信アンテナ２１にそれぞれ近接するように送電装置２および受電装置３を配置することで、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の長さを上記の最大長以下に維持することができる。したがって、この電力伝送システム１００によれば、電力伝送を行うことができる両アンテナ間の長さの限界を使用者が把握していない場合においても、電力伝送を確実に行うことができる。

なお、電力伝送システムの構成は上記した構成に限定されず、適宜変更することができる。例えば、図９に示す電力伝送システム２００を採用することができる。この電力伝送システム２００は、同図に示すように、送電装置２の送信アンテナ１２と受電装置３の第２整合部２２との間に配設された１または複数（この場合の例では１）の中継アンテナ６１を備えている。この中継アンテナ６１は、送信アンテナ１２および受信アンテナ２１と同様のコイル形状に形成されて、送信アンテナ１２および受信アンテナ２１と同じ（または、ほぼ同じ）インダクタンスを有して、送信アンテナ１２によって発生される電磁場を伝搬させる（中継する）機能を有している。また、電力伝送システム２００は、上記した区画部４に代えて、区画部１０４を備えている。区画部１０４は、同図に示すように、送信アンテナ１２、中継アンテナ６１および受信アンテナ２１の間に配設される複数（この例では２つの）の蛇腹状で筒状の区画部材１４１を連結して構成されている。なお、上記した電力伝送システム１００の構成要素と同じものについては同一の符号を付して重複した説明を省略する。

この電力伝送システム２００によれば、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間に配設されて、送信アンテナ１２によって発生された電磁場を伝搬させる（中継する）１または複数の中継アンテナ６１を備えたことにより、良好に電力伝送を行うことができる送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の長さをさらに拡げることができる。また、送信アンテナ１２、中継アンテナ６１および受信アンテナ２１の間に配設される複数の区画部材１４１を備えて区画部１０４を構成したことにより、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の長さが拡がった場合においても、大きな電力を安全でかつ効率よく非接触で伝送することができる。

また、区画部４に代えて、図１０に示す区画部３０４を備えた構成を採用することもできる。この区画部３０４は、一例として、伸縮および曲げ変形が可能な発泡樹脂（多孔質樹脂）で形成された筒体３４１と、非導電性を有する磁性体（一例として、フェライト）で形成されて筒体３４１の外周面（または内周面）に配設された網状体（メッシュ）３４２とを備えて構成されている。この区画部３０４を備えた構成においても、上記した区画部４を備えた電力伝送システム１００と同様の効果を実現することができる。

また、磁性体で形成された網状体３２が配設されたシート体３１を用いて、電磁場を遮蔽可能に形成した区画部４を例に挙げて説明したが、電磁場を遮蔽する機能を有さずに、空間Ｆへの物の進入を規制する機能を主たる機能とする区画部を採用することもできる。また、電力伝送システム１００によって伝送された電力をバッテリ５に供給する（伝送された電力でバッテリ５を充電する）例について上記したが、伝送された電力を供給する電力供給対象体としては、バッテリ５に限定されず、各種の電子機器および電気機器が含まれる。また、各第１通信部１６，２６が無線で通信する構成を例に挙げて説明したが、無線以外の非接触型の通信方式（光などを利用した通信方式）を採用することもできる。

２ 送電装置
３ 受電装置
４，１０４，３０４ 区画部
１１ 信号発生部
１２ 送信アンテナ
２１ 受信アンテナ
３１ シート体
３２，３４２ 網状体
６１ 中継アンテナ
１００，２００ 電力伝送システム
１４１ 区画部材
３４１ 筒体
Ｓ１ 交流信号
Ｖ１ 誘導電圧

Claims (5)

1. 信号発生部から出力された交流信号の供給を受けて電磁場を発生させる送信アンテナと、当該送信アンテナから離間した位置において前記電磁場によって誘導電圧を発生させる受信アンテナとを備えて非接触で電力を伝送する電力伝送システムであって、
   前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に配設されると共に当該送信アンテナと当該受信アンテナとの間の長さに応じて伸縮可能に構成されて当該送信アンテナから当該受信アンテナに至る空間を他の空間と区画する区画部を備えている電力伝送システム。
2. 前記区画部は、蛇腹状の筒体で構成されている請求項１記載の電力伝送システム。
3. 前記区画部は、前記電磁場を遮蔽可能な材質で形成されている請求項１または２記載の電力伝送システム。
4. 前記区画部は、最大に伸長させた状態の長さが、前記電力の伝送が可能な前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の最大長以下となるように予め規定されている請求項１から３のいずれかに記載の電力伝送システム。
5. 前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に配設されて、前記送信アンテナによって発生された前記電磁場を伝搬させる１または複数の中継アンテナを備え、
   前記区画部は、前記送信アンテナ、前記中継アンテナおよび前記受信アンテナの間に配設される複数の区画部材を連結して構成されている請求項１から４のいずれかに記載の電力伝送システム。

Images