WO2012120809A1

WO2012120809A1 - 受電装置及び受電方法

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Publication number: WO2012120809A1
Application number: PCT/JP2012/001246
Authority: WO
Inventors: 敬之西川; 一真竹内; 諭千賀; 小林　広和
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-09-13
Also published as: US20130141039A1; JPWO2012120809A1; US9018901B2

Abstract

　回路規模の増大を抑えつつ、様々な状況下においても、給電効率の低下を抑制することができる受電装置。この装置において、インピーダンス制御部（３０７）は、蓄電装置群（３１０）の複数の蓄電装置のいずれか１つを、電力を供給する供給先の蓄電装置の候補として、順次切り替える。そして、インピーダンス制御部（３０７）は、候補ごとの蓄電装置群（３１０）のインピーダンスと、受電アンテナ部（３０１）のインピーダンスとの差分に基づいて、実際に電力を供給する蓄電装置を候補から選択し、選択した蓄電装置に電力を供給させる。この時、インピーダンス制御部（３０７）は、候補ごとの蓄電装置群（３１０）のインピーダンスと、受電アンテナ部（３０１）のインピーダンスとの差分が小さい候補を、実際に電力を供給する蓄電装置として優先的に選択する。

Description

受電装置及び受電方法

　本発明は、電磁共鳴を利用して、送電装置から受電装置に電力を伝送する非接触型電力伝送システムにおける受電装置及び受電方法に関する。

　近年、装置間をケーブルで接続することなく、無線によって電力を伝送する非接触型電力伝送システムの開発が進んでいる。非接触型電力伝送システムでは、非接触型電力伝送システム内の送電装置と受電装置間の距離や周囲の環境によって、給電効率が変化する。そのため、非接触型電力伝送システムでは、どのような利用環境下においても、高い給電効率を実現することが課題となっている。

　給電効率の低下の一因は、例えば、非接触型電力伝送システムの送受電装置内でのインピーダンスの不整合が挙げられる。インピーダンスの不整合は、非接触型電力伝送システムを利用する際、送受電装置間の距離や周囲の環境が変化すると、その変化に応じて送受電装置の持つそれぞれのアンテナのインピーダンスの変化により発生する。そして、送電装置内で電力を生成する電源装置と、受電装置内で電力を利用する負荷部分とのインピーダンスの整合が、取れなくなる。その結果、電力が反射し、給電効率が低下する。

　この問題を解決する従来技術として、例えば、特許文献１は、インピーダンス可変回路を有する非接触型電力伝送装置を開示している。特許文献１において、送電装置は、交流電源及び送電アンテナを備え、受電装置は、受電アンテナ、負荷及びインピーダンス可変回路を備える。そして、インピーダンス可変回路は、インピーダンスを調整することにより、送電アンテナ、受電アンテナ及び負荷によって構成される共鳴系のインピーダンスの変化を抑制する。これにより、特許文献１の技術は、交流電源と共鳴系のインピーダンスとを整合させ、給電効率を維持している。

特開２０１０－１４１９７７号公報

　しかしながら、特許文献１の技術は、装置に予め保持されている、制御パラメータのデータマップ又は関係式を参照して、インピーダンス可変回路のインピーダンス調整を行う。ここで、制御パラメータのデータマップ又は関係式は、予め想定される各アンテナ間距離又は負荷の状態ごとに用意されている。したがって、特許文献１の技術は、例えば、送受電装置間に遮蔽物が挟まり、空間の透磁率が変化した場合等、設計者が予め想定していなかった状況下では、インピーダンスを整合させることが困難となる。そのため、特許文献１の技術は、設計者が予め想定していなかった状況下では、給電効率が低下する場合があるという課題を有していた。また、特許文献１の技術は、インピーダンス可変回路を備えるため、回路規模が大きくなるという課題を有していた。

　本発明の目的は、回路規模の増大を抑えつつ、様々な状況下においても、給電効率の低下を抑制することができる受電装置及び受電方法を提供することである。

　本発明の受電装置は、電力を受電する受電アンテナ部と、前記受電アンテナ部のインピーダンスを計測する第１のインピーダンス計測部と、複数の蓄電装置を有し、前記電力を蓄積する蓄電装置群と、前記蓄電装置群のインピーダンスを計測する第２のインピーダンス計測部と、前記複数の蓄電装置の少なくとも１つを、前記電力を供給する供給先の蓄電装置の候補として、順次切り替え、前記候補ごとの前記蓄電装置群のインピーダンスと、前記受電アンテナ部のインピーダンスとの差分に基づいて、実際に前記電力を供給する蓄電装置を前記候補から選択し、選択した前記蓄電装置に前記電力を供給させる制御部と、を具備する構成を採る。

　本発明の受電方法は、電力を受電し、前記電力を受電する受電アンテナ部のインピーダンスを計測し、複数の蓄電装置を有し、前記電力を蓄積する蓄電装置群のインピーダンスを計測し、前記複数の蓄電装置の少なくとも１つを、前記電力を供給する供給先の蓄電装置の候補として、順次切り替え、前記候補ごとの前記蓄電装置群のインピーダンスと、前記受電アンテナ部のインピーダンスとの差分に基づいて、実際に前記電力を供給する蓄電装置を前記候補から選択し、選択した前記蓄電装置に前記電力を供給させる。

　本発明によれば、回路規模の増大を抑えつつ、様々な状況下においても、給電効率の低下を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る非接触型電力伝送システムの構成を示す図実施の形態１におけるインピーダンス制御部のインピーダンス制御充電処理フローの一例を示す図図３Ａは、内部メモリに記録される差分を示し、図３Ｂは、管理情報を示し、図３Ｃは、蓄積インピーダンス情報の一例を示す図蓄電インピーダンスの計測記録処理フローの一例を示す図本発明の実施の形態２に係る非接触型電力伝送システムの構成を示す図インピーダンス制御部の蓄電インピーダンス情報の取得処理フローの一例を示す図図７Ａは、管理情報を示し、図７Ｂは、蓄積インピーダンス情報を示し、図７Ｃは、内部メモリに記録される差分の一例を示す図

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触型電力伝送システムの構成を示す。本実施の形態に係る非接触型電力伝送システム１００は、無線を用いて電力を送電する非接触型電力送電装置２００（以下、送電装置という）及び送電された電力を受電する非接触型電力受電装置３００（以下、受電装置という）を備える。電力は、送電装置２００から受電装置３００に非接触で供給される。

　送電装置２００は、交流電源２０１、送電アンテナ部２０２、電力計測部２０３、及び、無線通信部２０４を備える。

　交流電源２０１は、交流電圧Ｗ１を発生させる。そして、交流電源２０１は、発生した交流電圧Ｗ１を、送電アンテナ部２０２及び電力計測部２０３に出力する。なお、交流電源２０１は、直流電源から入力された直流を発振器等で交流に変換して出力する電源等を含む。

　送電アンテナ部２０２は、交流電源２０１が出力する交流電圧Ｗ１を取得すると、電磁場を発生させる。送電アンテナ部２０２は、例えば、コイル形状に形成されている。

　電力計測部２０３は、交流電源２０１が出力する交流電圧Ｗ１と、交流電圧Ｗ１により流れる電流を計測し、これらの値から算出される電力値を、送電電力情報として、無線通信部２０４に出力する。

　無線通信部２０４は、送電電力情報を、後述の受電装置３００の無線通信部３０３に送信する。

　受電装置３００は、受電アンテナ部３０１、電力計測部３０２、無線通信部３０３、給電効率算出部３０４、受電アンテナインピーダンス計測部３０５、整流部３０６、インピーダンス制御部３０７、蓄電装置群３１０、及び、蓄電装置群インピーダンス計測部３１４を備える。インピーダンス制御部３０７は、選択部３０８及び切替部３０９を有する。蓄電装置群３１０は、蓄電装置３１１、３１２、３１３を有する。なお、蓄電装置は、３つで説明するが、これに限定されない。蓄電装置は、少なくとも２つあればよい。

　受電アンテナ部３０１は、送電装置２００の送電アンテナ部２０２が発生させた電磁場と電磁共鳴することにより、誘導電圧（交流電圧）Ｗ２を発生させる。これにより、送電装置２００から受電装置３００に、電力が非接触で伝送される。受電アンテナ部３０１は、例えば、コイル形状に形成されている。

　電力計測部３０２は、受電アンテナ部３０１で発生した誘導電圧Ｗ２と、誘導電圧Ｗ２により流れる電流を計測し、これらの値から算出される電力値を、受電電力情報として、給電効率算出部３０４に出力する。

　無線通信部３０３は、送電装置２００から送信される送電電力情報を受信し、送電電力情報を給電効率算出部３０４に出力する。

　給電効率算出部３０４は、無線通信部３０３から送電電力情報を取得する。また、給電効率算出部３０４は、電力計測部３０２から受電電力情報を取得する。そして、給電効率算出部３０４は、これら電力情報を用いて、非接触型電力伝送システム１００の給電効率を算出する。ここで、給電効率は、給電効率＝受電電力／送電電力で定義される。そして、給電効率算出部３０４は、算出した給電効率の情報をインピーダンス制御部３０７の選択部３０８に出力する。なお、送信電力が一定の場合は、受電電力と任意の係数とから給電効率を求めてもよい。

　受電アンテナインピーダンス計測部３０５は、受電アンテナ部３０１のインピーダンスを計測する。受電アンテナ部３０１のインピーダンスは、送電装置２００の送電アンテナ部２０２と受電装置３００の受電アンテナ部３０１の間の距離や、空間の透磁率によって変化する。そこで、受電アンテナインピーダンス計測部３０５は、定期的に、受電アンテナ部３０１のインピーダンスを計測する。そして、受電アンテナインピーダンス計測部３０５は、受電アンテナ部３０１のインピーダンスの測定値を内部メモリに保有する。そして、受電アンテナインピーダンス計測部３０５は、インピーダンス制御部３０７の選択部３０８からの要求に応じて、受電アンテナ部３０１のインピーダンスの測定値をインピーダンス情報として、選択部３０８に出力する。受電アンテナ部３０１のインピーダンス情報は、以下、受電アンテナインピーダンス情報という。

　整流部３０６は、受電アンテナ部３０１に生じる誘導電圧Ｗ２が入力されると、誘導電圧Ｗ２を、蓄電装置群３１０を充電するのに適切な直流電圧Ｗ３に変換する。整流部３０６は、直流電圧Ｗ３を、インピーダンス制御部３０７の切替部３０９に供給する。

　蓄電装置３１１、３１２、３１３は、切替部３０９を介して整流部３０６から供給される直流電圧Ｗ３を蓄電する。蓄電装置３１１、３１２、３１３は、例えば、二次電池（充電池）又はコンデンサである。以下、単に「蓄電装置」という場合は、蓄電装置３１１、３１２、３１３のいずれかを指す。

　切替部３０９は、後述する選択部３０８からの切替信号又は選択信号に基づいて、直流電圧Ｗ３の供給先を、蓄電装置３１１、３１２、３１３のいずれか１つに切り替える。

　蓄電装置群インピーダンス計測部３１４は、選択部３０８から切替部３０９に切替信号が出力されると、蓄電装置群３１０のインピーダンスをそれぞれ計測する。蓄電装置群３１０のインピーダンスは、蓄電装置３１１、３１２、３１３の電力残量によって変化する。

　蓄電装置群インピーダンス計測部３１４は、蓄電装置群３１０のインピーダンスの測定値を内部メモリにそれぞれ保有する。そして、蓄電装置群インピーダンス計測部３１４は、インピーダンス制御部３０７の選択部３０８からの要求に応じて、測定値を蓄電装置群３１０のインピーダンス情報として、選択部３０８に出力する。蓄電装置群３１０のインピーダンス情報は、以下、蓄電インピーダンス情報という。

　選択部３０８は、まず、電力を供給する供給先の蓄電装置の候補である蓄電装置３１１、３１２、３１３のうち、いずれか１つを指定する切替信号を、切替部３０９及び蓄電装置群インピーダンス計測部３１４に出力する。そして、選択部３０８は、候補ごとの蓄電装置群３１０のインピーダンス情報（蓄電インピーダンス情報）を、蓄電装置群インピーダンス計測部３１４から取得する。そして、選択部３０８は、受電アンテナインピーダンス情報と、候補ごとの蓄電インピーダンス情報とに基づいて、整流部３０６から入力される直流電圧Ｗ３を実際に供給する蓄電装置を、候補から選択する。そして、選択部３０８は、選択した候補（蓄電装置）に直流電圧Ｗ３が供給されるような選択信号を、切替部３０９に出力する。

　選択部３０８が、充電中に、蓄電装置３１１、３１２、３１３から、充電を行う蓄電装置を選択することにより、本実施の形態は、蓄電装置群３１０のインピーダンスを切り替える。このようにして、本実施の形態に係る受電装置３００は、電力を蓄電する蓄電装置を流用して、インピーダンスを切り替えることにより、給電効率の低下を抑制する。そのため、本実施の形態は、回路規模の増大を抑えつつ、様々な状況下においても、効率良く蓄電することができる。

　また、選択部３０８は、内部メモリを保有する。そして、選択部３０８は、給電効率、蓄電インピーダンス情報、及び、蓄電装置群３１０が有する蓄電装置の情報（装置ＩＤ等）を示す管理情報を内部メモリに記録する。そして、選択部３０８は、これら情報を用いて、直流電圧Ｗ３を実際に供給する最適な蓄電装置を選択する。最適な蓄電装置の選択方法は、後述する。

　次に、図２を用いて、インピーダンス制御部３０７の動作について、説明する。

　図２は、インピーダンス制御部３０７が蓄電装置群３１０の蓄電装置を切り換えながら充電を行う処理フローを示す図である。

　選択部３０８は、受電アンテナインピーダンス計測部３０５から、受電アンテナ部３０１のインピーダンス情報（受電アンテナインピーダンス情報）を取得する（ステップＳ４０１）。

　次に、選択部３０８は、蓄電装置群インピーダンス計測部３１４から、各候補（蓄電装置）に直流電圧Ｗ３を充電した場合の、蓄電装置群３１０のインピーダンス情報（蓄電インピーダンス情報）を取得する（ステップＳ４０２）。

　選択部３０８は、候補（蓄電装置）ごとの蓄電装置群３１０のインピーダンスと、受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分をそれぞれ計算し、差分を内部メモリに記録する（ステップＳ４０３）。図３Ａは、選択部３０８が内部メモリに記録する差分の一例を示す。図３Ａに示すように、蓄電装置群３１０のインピーダンスと受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分は、各候補（蓄電装置）に対応付けられて記録される。

　選択部３０８は、内部メモリを参照し、蓄電装置群３１０のインピーダンスと、受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分が最も小さくなるような候補（蓄電装置）を、供給（充電）先の蓄電装置として選択する（ステップＳ４０４）。

　図３Ａは、蓄電装置３１１、３１２、３１３をそれぞれ供給先とした場合の蓄電装置群３１０のインピーダンスと、受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分が、ΔＺ_１、ΔＺ_２（＞ΔＺ_１）、ΔＺ_３（＞ΔＺ_２）の例である。この場合、ΔＺ_１が最も小さいため、選択部３０８は、蓄電装置３１１を、供給先の蓄電装置として選択する。

　そして、選択部３０８は、選択した蓄電装置に直流電圧Ｗ３が供給されるように、選択信号を切替部３０９に出力し、供給先として選択した蓄電装置に対して充電が開始される（ステップＳ４０５）。

　次に、選択部３０８は、給電効率の変化度が大きいか否か判定する（ステップＳ４０６）。

　給電効率が変化する傾向は、以下の２つのケースが考えられる。

　（ケース１）
　充電が進むと共に、蓄電装置の電力残量が変化することにより、蓄電装置群３１０のインピーダンスが変化する。そして、蓄電装置群３１０のインピーダンスの変化に伴い、給電効率が徐々に変化する。

　（ケース２）
　送電アンテナ部２０２と受電アンテナ部３０１の間で距離または方向が変化したり、障害物によって空間の透磁率が変化したりすることにより、受電アンテナ部３０１のインピーダンスが変化する。そして、受電アンテナ部３０１のインピーダンスの変化に伴い、給電効率が変化する。

　ケース１は、給電効率が徐々に変化するのに対し、ケース２は、ケース１に比べ、給電効率が急激に変化する。

　そこで、ステップＳ４０６において、選択部３０８は、新たに取得した給電効率の値と、給電効率算出部３０４から通知され、内部メモリに保持している給電効率の値との比較により、給電効率の変化度を判定する。具体的には、これら給電効率の値が大きく異なる場合、選択部３０８は、給電効率の変化度が大きいと判定する（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）。

　給電効率の変化度が大きい場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）は、送電アンテナ部２０２と受電アンテナ部３０１の間で距離または方向が変化、もしくは障害物によって空間の透磁率が変化したと考えられる。すなわち、この場合は、受電アンテナ部３０１のインピーダンスが変化したことにより、給電効率が変化したと考えられる。なお、この場合は、給電を中止するか、障害物の回避もしくはアンテナ間の距離または方向の変化の修正を促すメッセージを出力するようにしてもよい。

　そこで、選択部３０８は、受電アンテナインピーダンス計測部３０５から受電アンテナ部３０１のインピーダンス情報を取得する（ステップＳ４０７）。

　一方、ステップＳ４０６において、給電効率の変化度が大きくない場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）、選択部３０８は、ステップＳ４０７をスキップして、ステップＳ４０８に進む。

　すなわち、ステップＳ４０６の判定処理を行うことにより、ケース１の理由により、給電効率が変化した場合には、ステップＳ４０７の処理をスキップすることができる。そのため、処理量を削減することができ、全蓄電装置の受電が完了するまでの時間を短縮することができる。

　ステップＳ４０８において、選択部３０８は、ステップＳ４０２と同様に、蓄電装置群３１０のインピーダンス情報（蓄電インピーダンス情報）を取得する。

　そして、選択部３０８は、ステップＳ４０３と同様に、蓄電インピーダンス情報の各インピーダンスと受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分をそれぞれ計算し、差分を内部メモリに記録する（ステップＳ４０９）。

　そして、当該差分に基づいて、選択部３０８は、現在充電を行っている蓄電装置に対して継続して充電を行うよりも、当該差分が小さくなる蓄電装置が存在するかどうかを判定する（ステップＳ４１０）。すなわち、選択部３０８は、給電効率が最も高くなるような充電先の蓄電装置が存在するかどうかを判定する。

　該当する蓄電装置が存在する場合（ステップＳ４１０；ＹＥＳ）、充電対象（供給先）の蓄電装置を切り替えるために、選択部３０８は、ステップＳ４０４の処理に戻る。該当する蓄電装置が見つからなかった場合（ステップＳ４１０：ＮＯ）、選択部３０８は、ステップＳ４１１に進む。

　ステップＳ４１１において、選択部３０８は、現在充電している蓄電装置への充電が完了しているかどうかを判定する。この判定は、例えば蓄電装置に流れ込む電流量が一定値以下になっているか否かにより行う。具体的には、選択部３０８は、蓄電装置に流れ込む電流量が一定値以下になった場合、その蓄電装置は充電が完了していると判定する。以下では、蓄電装置に流れ込む電流量が一定値以下になっている場合は、「充電が完了する」と記載する。

　充電が完了していない場合（ステップＳ４１１：ＮＯ）、選択部３０８は、ステップＳ４０６の判定処理に戻る。充電が完了した場合（ステップＳ４１１：ＹＥＳ）、選択部３０８は、ステップＳ４１２に進む。

　ステップＳ４１２において、ステップＳ４１１と同様に、選択部３０８は、全ての蓄電装置について充電が完了しているか否か判定する。全ての蓄電装置について充電が完了している場合（ステップＳ４１２：ＹＥＳ）、選択部３０８は、選択部３０８におけるインピーダンス制御充電処理を終了する。全ての蓄電装置について充電がまだ完了していない場合（ステップＳ４１２：ＮＯ）、選択部３０８は、ステップＳ４０２の処理に戻り、全ての蓄電装置について充電が完了するまで継続してインピーダンス制御充電処理を行う。

　図４は、蓄電装置群インピーダンス計測部３１４が、蓄電装置群３１０のインピーダンスを計測し、蓄電インピーダンス情報を内部に記録するまでの処理フローを示す図である。

　選択部３０８は、内部メモリに記録される管理情報を参照して、充電を行う蓄電装置の候補として、蓄電装置群３１０が有する蓄電装置から蓄電装置を１つずつ選択する（ステップＳ５０１）。

　図３Ｂは、管理情報の一例を示す。図３Ｂの管理情報は、蓄電装置群３１０が有する蓄電装置３１１、３１２、３１３と、これら蓄電装置が候補として選択されたか否かを示す情報を有する。候補とする蓄電装置が異なると、蓄電装置群３１０のインピーダンスが異なる。

　選択部３０８は、候補として選択した蓄電装置に対してのみ、整流部３０６で発生した直流電圧Ｗ３が入力されるように、切替信号を切替部３０９に出力し、回路の接続を切り替える（ステップＳ５０２）。

　蓄電装置群インピーダンス計測部３１４は、選択部３０８から切替部３０９に、切替信号が出力されると、候補ごとに蓄電装置群３１０のインピーダンスを計測する（ステップＳ５０３）。

　そして、蓄電装置群インピーダンス計測部３１４は、その計測値を蓄電インピーダンス情報として、候補ごとに内部メモリに記録する（ステップＳ５０４）。図３Ｃは、蓄電インピーダンス情報の一例を示す。

　次に、選択部３０８は、全ての候補（蓄電装置）に対してインピーダンス計測が完了したか否か判定する（ステップＳ５０５）。

　そして、選択部３０８は、内部メモリに記録された管理情報を参照し、全ての候補に対するインピーダンス計測が完了していない場合（ステップＳ５０５：ＮＯ）、ステップＳ５０１の処理に戻る。一方、全ての候補に対するインピーダンス計測が完了している場合（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）、選択部３０８は、処理を完了する。

　以上のように、本実施の形態に係る受電装置３００において、インピーダンス制御部３０７は、蓄電装置群３１０の複数の蓄電装置のいずれか１つを、電力を供給する供給先の蓄電装置の候補として、順次切り替える。そして、インピーダンス制御部３０７は、候補ごとの蓄電装置群３１０のインピーダンスと、受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分に基づいて、実際に電力を供給する蓄電装置を候補から選択する。さらに、インピーダンス制御部３０７は、選択した蓄電装置に電力を供給する。この時、インピーダンス制御部３０７は、候補ごとの蓄電装置群３１０のインピーダンスと、受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分が小さい候補を、実際に電力を供給する蓄電装置として優先的に選択する。これにより、本実施の形態は、蓄電装置群３１０のインピーダンスと受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの整合が最も一致する蓄電装置から優先的に、供給先の蓄電装置として選択されるようになる。そして、本実施の形態は、給電効率が高い蓄電装置から優先して充電が行われるようになる。本実施の形態は、受電アンテナ部３０１に発生した電力を蓄電する蓄電装置を流用して、インピーダンスを切り替えるので、回路規模の増大を抑えつつ、様々な状況下においても、給電効率の低下を抑制することができる。そして、この結果、本実施の形態は、受電アンテナ部３０１に発生した電力を高効率で蓄電装置に供給し、蓄電装置への充電時間を短縮することができる。

　（実施の形態２）
　実施の形態１は、蓄電装置群が有する複数の蓄電装置のうちの１つの蓄電装置が、電力の供給先の候補となる場合について説明した。本実施の形態は、蓄電装置群が有する複数の蓄電装置から構成される組合せが、電力の供給先の候補となる場合について説明する。

　図５は、本発明の実施の形態２に係る非接触型電力伝送システムの構成を示す。なお、図５において、図１と共通の構成部分には、図１と同一の符号を付して説明を省略する。図５の非接触型電力伝送システム１００Ａは、受電装置３００に代えて、受電装置６００を有する。

　図５の受電装置６００は、図１の受電装置３００のインピーダンス制御部３０７に代えて、インピーダンス制御部６０１を有する。インピーダンス制御部６０１は、選択部６０２及び切替部３０９を有する。

　次に、インピーダンス制御部６０１の動作について、説明する。なお、インピーダンス制御部６０１が蓄電装置群３１０のインピーダンスを制御しながら充電を行う処理フローは、図２と同様である。ただし、ステップＳ４０２の処理フローが、インピーダンス制御部３０７とインピーダンス制御部６０１とで異なる。そこで、以下では、インピーダンス制御部６０１におけるステップＳ４０２の処理フローについて、説明する。

　図６は、インピーダンス制御部６０１が、蓄電装置群３１０のインピーダンス情報（蓄電インピーダンス情報）を取得する処理フローを示す図である。

　選択部６０２は、充電を行う蓄電装置の候補として、蓄電装置群３１０が有する蓄電装置から、充電を行う蓄電装置の組合せを、電力を供給する供給先の蓄電装置の候補として１つずつ選択する（ステップＳ７０１）。その際、選択部６０２は、内部メモリに記録される管理情報を参照して、電力を供給する供給先の蓄電装置の候補を選択する。

　図７Ａは、管理情報の一例を示す。図７Ａの管理情報は、蓄電装置群３１０が有する蓄電装置３１１、３１２、３１３の組合せと、これら組合せが候補として選択されたか否かを示す情報を有する。候補とする蓄電装置の組合せが異なると、蓄電装置群３１０のインピーダンスが異なる。

　実施の形態１では、電力の供給先の候補として、蓄電装置が１つずつ選択されたのに対し、本実施の形態では、候補として、蓄電装置の組合せが１つずつ選択される。

　選択部６０２は、候補として選択した組合せを構成する蓄電装置に対してのみ、整流部３０６で発生した直流電圧Ｗ３が入力されるように、切替信号を切替部３０９に出力し、回路の接続を切り替える（ステップＳ７０２）。

　蓄電装置群インピーダンス計測部３１４は、候補ごとに蓄電装置群３１０のインピーダンスを計測する（ステップＳ７０３）。

　そして、蓄電装置群インピーダンス計測部３１４は、その計測値を蓄電インピーダンス情報として、候補ごとに内部メモリに記録する（ステップＳ７０４）。図７Ｂは、蓄電インピーダンス情報の一例を示す図である。

　次に、選択部６０２は、全ての候補（蓄電装置の組合せ）に対してインピーダンス計測が完了したか否か判定する（ステップＳ７０５）。

　そして、選択部６０２は、内部メモリに記録された管理情報を参照し、全ての候補に対するインピーダンス計測が完了していない場合（ステップＳ７０５：ＮＯ）、ステップＳ７０１の処理に戻る。一方、全ての候補に対するインピーダンス計測が完了している場合（ステップＳ７０５：ＹＥＳ）、選択部６０２は、ステップＳ７０６に進む。

　選択部６０２は、蓄電装置群インピーダンス計測部３１４の内部メモリに記録されている蓄電インピーダンス情報を取得する（ステップＳ７０６）。このようにして、選択部６０２は、蓄電インピーダンス情報を取得すると、図２のステップＳ４０３に進む。

　図７Ｃは、ステップＳ４０３において、選択部６０２が内部メモリに記録する差分の一例を示す。図７Ｃに示すように、蓄電装置群３１０のインピーダンスと受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分は、各候補（蓄電装置）に対応付けられて記録される。

　以降、受電装置３００と同様に、受電装置６００は、図２のステップＳ４０４に進む。

　以上のように、本実施の形態に係る受電装置６００において、インピーダンス制御部６０１は、蓄電装置群３１０の複数の蓄電装置の組合せの１つを、電力を供給する供給先の蓄電装置の候補として、順次切り替える。そして、インピーダンス制御部６０１は、候補ごとの蓄電装置群３１０のインピーダンスと、受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分に基づいて、実際に電力を供給する蓄電装置を候補から選択する。そして、インピーダンス制御部６０１は、選択した蓄電装置に電力を供給させる。この時、インピーダンス制御部６０１は、候補ごとの蓄電装置群３１０のインピーダンスと、受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの差分が小さい候補を、実際に電力を供給する蓄電装置として優先的に選択する。これにより、本実施の形態は、蓄電装置群３１０のインピーダンスと受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの整合が最も一致する蓄電装置から優先的に、供給先の蓄電装置として選択されるようになる。そして、本実施の形態は、給電効率が高い蓄電装置から優先して充電が行われるようになる。本実施の形態は、受電アンテナ部３０１に発生した電力を蓄電する蓄電装置を流用して、インピーダンスを切り替えることができる。そのため、本実施の形態は、回路規模の増大を抑えつつ、様々な状況下においても、給電効率の低下を抑制することができる。そして、この結果、本実施の形態は、受電アンテナ部３０１に発生した電力を高効率で蓄電装置に供給し、蓄電装置への充電時間を短縮することができる。

　（実施の形態３）
　実施の形態１および実施の形態２では、蓄電装置群が負荷に接続されていない場合について説明した。本実施の形態は、蓄電装置群が負荷に接続されている場合について説明する。

　本実施の形態において、蓄電装置群３１０を構成する蓄電装置３１１、３１２、３１３は、それぞれ負荷用、インピーダンス測定用、給電用の３つの端子を有する。なお、負荷用とインピーダンス測定用の端子は、兼ねてもよい。各蓄電装置は、負荷に接続される。そして、負荷は、３つの蓄電装置の内の１つを選択して使う。また、負荷は、３つの蓄電装置を並列に使う。蓄電装置群３１０は、電力を供給する蓄電装置の電力残量が少なくなると、電力を供給する蓄電装置を切り替える機能を有する。

　インピーダンス制御部３０７もしくはインピーダンス制御部６０１が、蓄電装置群３１０のインピーダンスを制御しながら充電を行う処理フローは、図２と同様である。

　以上のように、本実施形態では、蓄電装置群３１０を構成する蓄電装置が負荷に接続された状態でインピーダンスの計測を実施する。これにより、本実施の形態は、受電装置３００もしくは受電装置６００の蓄電装置に蓄えられた電力を利用する負荷が接続されている。このような状態において、本実施の形態では、蓄電装置群３１０のインピーダンスと受電アンテナ部３０１のインピーダンスとの整合が最も一致する蓄電装置から優先的に、供給先の蓄電装置として選択される。そして、本実施の形態は、給電効率が高い蓄電装置から優先して充電が行われるようになる。本実施の形態は、受電アンテナ部３０１に発生した電力を蓄電する蓄電装置を流用して、インピーダンスを切り替えることができる。そのため、本実施の形態は、回路規模の増大を抑えつつ、様々な状況下においても、給電効率の低下を抑制することができる。そして、この結果、本実施の形態は、受電アンテナ部３０１に発生した電力を高効率で蓄電装置に供給し、蓄電装置への充電時間を短縮することができる。

　なお、以上の説明では、インピーダンス制御部が、選択部及び切替部を有する場合について説明した。しかし、インピーダンス制御部が、選択部及び切替部の機能を行う構成としてもよい。

　また、インピーダンス制御部は、実施の形態１、２を組合せ、電力の供給先の候補として、蓄電装置を１つずつ選択する、又は、蓄電装置の組合せが１つずつ選択するようにしてもよい。これにより、受電装置は、蓄電装置群が取り得るインピーダンスの値が増えるため、柔軟なインピーダンス制御が可能となり、インピーダンスの整合が図りやすくなる。

　また、以上の説明では、図２のステップＳ４０６において、インピーダンス制御部３０７は、給電効率の変化度が大きい場合をトリガ（起動イベント、起動タイミング）として、受電アンテナのインピーダンス情報を取得した。すなわち、インピーダンス制御部３０７は、給電効率の変化度に基づいて、受電アンテナインピーダンス計測部３０５から受電アンテナ部３０１のインピーダンスを取得するタイミングを決定した。しかし、トリガ（起動イベント、起動タイミング）の決定方法は、これに限られない。例えば、インピーダンス制御部３０７は、給電効率に代えて、単純に受電電力量が低下した場合を、トリガ（起動イベント、起動タイミング）としてもよい。すなわち、インピーダンス制御部３０７は、電力の変化度に基づいて、受電アンテナインピーダンス計測部３０５から受電アンテナ部３０１のインピーダンスを取得するタイミングを決定してもよい。この場合、送電装置は、電力計測部と無線通信部を不要とする。また、受電装置は、無線通信部を不要とし、給電効率算出部に代えて、受電電力量を計測する電力計測部を備えればよい。

　さらに、インピーダンス制御部３０７は、図２のステップＳ４０６における処理を省略することができる。これにより、インピーダンス制御部３０７は、受電アンテナインピーダンス計測部３０５から受電アンテナ部３０１のインピーダンスを、常時、周期的、ランダム時間間隔、あるいは、任意の時間間隔のいずれかで取得してもよい。この場合、送電装置は、電力計測部と無線通信部を不要とする。また、受電装置は、無線通信部と給電効率算出部を不要とする。

　また、受電装置は、蓄電装置を二次電池のみで構成するようにしてもよい。これにより、二次電池を使用する一般的な機器に対しても、容易に本発明を適用することができる。

　また、受電装置は、蓄電装置を二次電池及びコンデンサで構成するようにしてもよい。コンデンサは、二次電池よりも軽量なので、複数の蓄電装置として、二次電池の他にコンデンサを併用することにより、受電装置を軽量化することができる。

　また、受電装置は、蓄電装置を、複数のコンデンサと、当該複数のコンデンサに接続された二次電池で構成するようにしてもよい。コンデンサは、二次電池に比べて短時間で充電できる。そのため、受電装置は、受電アンテナ部から供給される電力を一旦コンデンサに全て蓄電し、その後、コンデンサを放電させて、二次電池に充電させることにより、充電に要する時間を短縮することができる。

　なお、以上の説明において、蓄電装置群が、３つの蓄電装置（蓄電装置３１１、３１２、３１３）を有する場合を例に説明したが、これに限らない。蓄電装置群は、４つ以上の蓄電装置を有する場合においても、本発明は適用できる。

　また、給電効率算出部、受電アンテナインピーダンス計測部、インピーダンス制御部、蓄電装置インピーダンス計測部等の各機能ブロックは、典型的には、集積回路・ＬＳＩ（Large Scale Integration）で実現される。これらは、個別に１チップ化されても良いし、一部、または全てを含むように１チップ化されても良い。なお、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

　また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

　さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が、可能性としてありえる。

　２０１１年３月８日出願の特願２０１１－０５０５８２の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本発明に係る受電装置及び受電方法は、乗り物、施設、給電スタンド等に配備された送信装置から、給電可能なバッテリ駆動装置等として有効である。また、本発明に係る受電装置及び受電方法は、携帯型音楽プレーヤ、タブレット、スマートフォン、電子書籍端末などの携帯機器、並びにパーソナルコンピュータなど、バッテリ駆動にて動作する機器等の用途にも応用できる。

　１００、１００Ａ　非接触型電力伝送システム
　２００　送電装置
　２０１　交流電源
　２０２　送電アンテナ部
　２０３　電力計測部
　２０４　無線通信部
　３００、６００　受電装置
　３０１　受電アンテナ部
　３０２　電力計測部
　３０３　無線通信部
　３０４　給電効率算出部
　３０５　受電アンテナインピーダンス計測部
　３０６　整流部
　３０７、６０１　インピーダンス制御部
　３０８、６０２　選択部
　３０９　切替部
　３１０　蓄電装置群
　３１１、３１２、３１３　蓄電装置
　３１４　蓄電装置群インピーダンス計測部

Claims

　電力を受電する受電アンテナ部と、
　前記受電アンテナ部のインピーダンスを計測する第１のインピーダンス計測部と、
　複数の蓄電装置を有し、前記電力を蓄積する蓄電装置群と、
　前記蓄電装置群のインピーダンスを計測する第２のインピーダンス計測部と、
　前記複数の蓄電装置の少なくとも１つを、前記電力を供給する供給先の蓄電装置の候補として、順次切り替え、前記候補ごとの前記蓄電装置群のインピーダンスと、前記受電アンテナ部のインピーダンスとの差分に基づいて、実際に前記電力を供給する蓄電装置を前記候補から選択し、選択した前記蓄電装置に前記電力を供給させる制御部と、
　を具備する受電装置。
　前記制御部は、前記蓄電装置群のインピーダンスと、前記受電アンテナ部のインピーダンスとの差分が小さい前記候補を、実際に前記電力を供給する蓄電装置として優先的に選択する、
　請求項１に記載の受電装置。
　前記制御部は、前記複数の蓄電装置のそれぞれを前記候補として設定する、
　請求項１に記載の受電装置。
　前記制御部は、前記複数の蓄電装置の組合せを前記候補として設定する、
　請求項１に記載の受電装置。
　前記制御部は、前記複数の蓄電装置のそれぞれ又は組合せを前記候補として設定する、
　請求項１に記載の受電装置。
　送信電力の情報を取得する通信部と、
　前記電力と前記送信電力とを用いて、給電効率を算出する算出部、を更に具備し、
　前記制御部は、前記給電効率の変化度に基づいて、前記第１のインピーダンス計測部から前記受電アンテナ部のインピーダンスを取得するタイミングを決定する、
　請求項１に記載の受電装置。
　前記電力を計測する計測部、を更に具備し、
　前記制御部は、前記電力の変化度に基づいて、前記第１のインピーダンス計測部から前記受電アンテナ部のインピーダンスを取得するタイミングを決定する、
　請求項１に記載の受電装置。
　電力を受電し、
　前記電力を受電する受電アンテナ部のインピーダンスを計測し、
　複数の蓄電装置を有し、前記電力を蓄積する蓄電装置群のインピーダンスを計測し、
　前記複数の蓄電装置の少なくとも１つを、前記電力を供給する供給先の蓄電装置の候補として、順次切り替え、
　前記候補ごとの前記蓄電装置群のインピーダンスと、前記受電アンテナ部のインピーダンスとの差分に基づいて、実際に前記電力を供給する蓄電装置を前記候補から選択し、
　選択した前記蓄電装置に前記電力を供給させる、
　受電方法。