JP2007336717A - 非接触電力伝送システム、送電装置及び受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触伝送される直流電力の電圧を一定に制御することができる非接触電力伝送システム、送電装置及び受電装置を提供する。
【解決手段】送電コイル１３に交流電力を供給することで電力を非接触伝送する送電装置１、送電コイル１３に磁気結合する受電コイル２１及び受電コイル２１に電磁誘導された交流電力を整流する整流回路２２を有する受電装置２とを備える非接触電力伝送システムにおいて、整流回路２２が整流した直流電力の電圧を検出する電圧検出回路２６と、電圧検出回路２６の検出結果に基づいて、フィードバック信号を生成し、受電コイル２１に供給するフィードバック回路２７とを備え、送電コイル１３に電磁誘導されたフィードバック信号に応じて、送電コイル１３に供給する交流電力を増減させる制御回路を送電装置１に備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力を送電コイルにて非接触伝送する送電装置と、該送電コイルに磁気結合する受電コイル及び該受電コイルに電磁誘導された交流電力を整流する整流回路を有する受電装置とを備える非接触電力伝送システム、並びに該非接触電力伝送システムを構成する送電装置及び受電装置に関する。

図１０は、従来の非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。従来の非接触電力伝送システムは、電力を電磁誘導にて非接触伝送する送電装置１０１及び受電装置１０２を備えている。受電装置１０２は、例えば携帯電話機、送電装置１０１は充電器である。

送電装置１０１は、商用交流電源Ａが供給する交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１１、変換された直流電力を矩形波又は正弦波の交流電力に変換して、送電コイル１３に供給する送電回路１１２を備えている。

受電装置１０２は、一点鎖線Ｍで示すように送電コイル１３に磁気結合する受電コイル２１、及び受電コイル２１に電磁誘導された交流電力を整流する整流回路２２を備えており、整流された直流電力を、切替回路２３にて機器回路２４又は充電回路２５のいずれかに選択的に供給するように構成されている（例えば、特許文献１）。
特開２０００−２１７２７７号公報

しかしながら、従来の非接触電力伝送システムにおいては、送電コイル１３及び受電コイル２１の磁気結合状態のばらつき、具体的には送電コイル１３及び受電コイル２１の自己インダクタンス、送電コイル１３及び受電コイル２１の位置関係等のばらつきによって、非接触伝送された直流電力の電圧にばらつきが生ずるという問題があった。
また、直流電力のばらつきが生ずることを考慮して、受電装置１０２を構成する電子部品の耐電圧を高く設計する必要が生じ、電子部品及び受電装置１０２の大型化を招いていた。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、整流回路が整流した直流電力の電圧に基づいてフィードバック信号を生成して、受電コイルから送電コイルへ非接触伝送し、交流電力の供給をフィードバック制御するように構成することにより、送電コイル及び受電コイルの磁気結合状態のばらつきに関わらず、非接触伝送される直流電力を一定にすることができる非接触電力伝送システム並びに該非接触電力伝送システムを構成する送電装置及び受電装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、整流回路が整流した直流電力の電圧と所定電圧との差に応じてデューティ比が増減するようにパルス幅変調（PWM:Pulse Width Modulation）したフィードバック信号を生成させるように構成することにより、送電コイル及び受電コイルの磁気結合状態のばらつきに関わらず、直流電力の電圧に関する情報を非接触伝送し、直流電力を一定にすることができる非接触電力伝送システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、送電コイル及び受電コイルの磁気結合の態様を正逆可能として、デューティ比が５０％未満のフィードバック信号を受電コイルに供給するように構成することにより、磁気結合する送電コイル及び受電コイルの磁気結合の態様が正逆した場合、つまり送電コイル及び受電コイルの巻回方向が正逆した場合であっても、直流電力の電圧を一定にすることができる非接触電力伝送システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、フィードバック信号を検出する検出回路を備え、フィードバック信号を検出した場合、交流電力を送電コイルに供給するように構成することにより、受電装置が停止している場合、又は電磁結合が切断された場合、送電装置の消費電力を低減させることができる非接触電力伝送システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、フィードバック信号の生成を停止させる回路を受電装置に備えることにより、受電装置におけるフィードバック信号の生成を適宜停止させ、送電装置の消費電力を低減させることができる非接触電力伝送システムを提供することにある。

本発明に係る非接触電力伝送システムは、送電コイルに交流電力を供給することで電力を非接触伝送する送電装置と、該送電コイルに磁気結合する受電コイル及び該受電コイルに電磁誘導された交流電力を整流する整流回路を有する受電装置とを備える非接触電力伝送システムにおいて、前記受電装置は、前記整流回路が整流した直流電力の電圧を検出する電圧検出回路と、該電圧検出回路の検出結果に基づいて、フィードバック信号を生成し、前記受電コイルに供給するフィードバック回路とを備え、前記送電装置は、前記送電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号に応じて、前記送電コイルに供給する交流電力を増減させる制御回路を備えることを特徴とする。

本発明に係る非接触電力伝送システムは、前記フィードバック回路は、直流電力の電圧と所定電圧との差に応じてデューティ比が増減するようにパルス幅変調したフィードバック信号を前記受電コイルに供給するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る非接触電力伝送システムは、前記送電コイル及び前記受電コイルは、磁気結合の態様を正逆可能としてあり、前記フィードバック回路は、デューティ比が５０％未満の範囲内でパルス幅変調したフィードバック信号を前記受電コイルに供給するようにしてあり、前記制御回路は、前記送電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号のデューティ比が５０％未満の場合、デューティ比が大きい程、交流電力を減少（又は増加）させ、デューティ比が５０％超の場合、デューティ比が大きい程、交流電力を増加（又は減少）させるようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る非接触電力伝送システムは、前記送電装置は、前記送電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号を検出する検出回路を備え、前記検出回路がフィードバック信号を検出した場合、交流電力を前記送電コイルに供給するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る非接触電力伝送システムは、前記受電装置が、フィードバック信号の生成を停止させる回路を備えることを特徴とする。

本発明に係る送電装置は、送電コイルに交流電力を供給することで電力を非接触伝送する送電装置において、前記送電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号に応じて、前記送電コイルに供給する交流電力を増減させる制御回路を備えることを特徴とする。

本発明に係る受電装置は、受電コイルと、該受電コイルに電磁誘導された交流電力を整流する整流回路とを備える受電装置において、前記整流回路が整流した直流電力の電圧を検出する電圧検出回路と、該電圧検出回路の検出結果に基づいて、フィードバック信号を生成し、前記受電コイルに供給するフィードバック回路とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、受電装置における電圧検出回路は、整流回路が整流した直流電力の電圧を検出する。フィードバック回路は、電圧検出回路の検出結果に基づいて、フィードバック信号を生成し、生成したフィードバック信号を受電コイルに供給する。フィードバック信号は、例えば直流電力の電圧が所定電圧に一致するように交流電力の供給を制御するための信号である。
受電コイルに供給されたフィードバック信号は、磁気結合した送電コイルに非接触伝送される。
そして、送電装置における制御回路は、受電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号に応じて、送電コイルに供給する交流電力を増減させる。
従って、送電装置から受電装置へ非接触伝送され、整流された直流電圧が一定になるように制御することができる。

本発明にあっては、フィードバック回路は、直流電力の電圧と所定電圧との差に応じてデューティ比が増減するようにパルス幅変調したフィードバック信号を発生させる。送電コイル及び受電コイルの磁気結合状態によって、フィードバック信号の電圧がばらつく虞はあるが、デューティ比は変化しない。
従って、送電コイル及び受電コイルの磁気結合状態に関わらず、直流電力の電圧と所定電圧との差を示す情報を送電装置へ非接触伝送することができ、直流電力の電圧が一定になるように制御することができる。

本発明にあっては、フィードバック回路は、デューティ比が５０％未満の範囲でパルス幅変調したフィードバック信号を受電コイルに供給する。そして、受電コイルに磁気結合した送電コイルには、フィードバック信号が電磁誘導される。
送電コイルに電磁誘導されるフィードバック信号の信号レベルは、送電コイル及び受電コイルの磁気結合の態様が正逆した場合、つまり、相互インダクタンスが正負逆転した場合、反転し、デューティ比が変化する。例えば、デューティ比が２０％のフィードバック信号を受電コイルに供給した場合であっても、送電コイルにはデューティ比が２０％又は８０％のフィードバック信号が電磁誘導される。
ところが、制御回路は、デューティ比が５０％未満の場合、デューティ比が大きい程、交流電力を減少（又は増加）させ、５０％超の場合、デューティ比が大きい程、交流電力を増加（又は減少）させる。つまり、デューティ比が５０％未満の場合と、５０％超の場合とで、デューティ比が増減したときの交流電力の増減特性が逆である。従って、フィードバック信号の信号レベルが反転しても、直流電力の電圧が一定になるように制御することができる。

本発明にあっては、検出回路がフィードバック信号を検出した場合、交流電力が送電コイルに供給され、検出回路がフィードバック信号を検出しない場合、交流電力は送電コイルに供給されない。
従って、受電装置が停止している場合、又は送電コイル及び受電コイルの磁気結合が切断された場合、電力の非接触伝送が停止する。

本発明にあっては、受電装置は、フィードバック回路によるフィードバック信号の生成を適宜停止させる。フィードバック信号の生成が停止した場合、検出回路はフィードバック信号を検出せず、交流電力は送電コイルに供給されない。
従って、フィードバック回路が停止している場合、電力の非接触伝送が停止する。

本発明によれば、送電コイル及び受電コイルの磁気結合状態のばらつきに関わらず、非接触伝送される直流電力の電圧を一定にすることができる。

本発明によれば、送電コイル及び受電コイルの磁気結合状態のばらつきに関わらず、直流電力の電圧に関する情報を非接触伝送し、直流電力の電圧を一定にすることができる。

本発明によれば、磁気結合する送電コイル及び受電コイルの磁気結合の態様が正逆した場合であっても、直流電力の電圧を一定にすることができる。

本発明によれば、受電装置が停止している場合、又は電磁結合が切断された場合、送電装置の消費電力を低減させることができる。

本発明によれば、受電装置におけるフィードバック信号の生成を適宜停止させ、送電装置の消費電力を低減させることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触電力伝送システムの回路図である。本発明の実施の形態１に係る非接触電力伝送システムは、電磁誘導にて電力を非接触伝送する送電装置１及び受電装置２を備えている。受電装置２は、例えば携帯電話機であり、送電装置１は充電器である。

送電装置１は、商用交流電源Ａが供給する交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１１、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１にて変換された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を送電コイル１３に供給する送電回路１２を備えている。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１１は、商用交流電源Ａが供給する交流電力の電圧を変圧するトランス、変圧された交流電力を全波整流するブリッジ型の全波整流回路、全波整流された電力を平滑化する平滑コンデンサ等を備えており、整流、平滑化された直流電力を送電回路１２に供給する。

送電回路１２は、複数のスイッチングトランジスタで構成されたブリッジ回路からなる交流発生回路１９（図４参照）を備えており、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１にて変換された直流電力を矩形波の交流電力に変換し、変換された交流電力を送電コイル１３に供給する。

受電装置２は、一点鎖線Ｍで示すように送電コイル１３に磁気結合する受電コイル２１、及び整流回路２２を備えている。

整流回路２２は、受電コイル２１に電磁誘導された交流電力を整流する全波整流回路、平滑コンデンサ等を備えている。

整流回路２２には、切替回路２３が接続されており、切替回路２３は、整流回路２２にて整流された直流電力を所定の機器回路２４又は充電回路２５へ選択的に切り替えて供給する。

また、受電装置２は、整流回路２２が変換した直流電力の電圧Ｖｏｕｔを検出する電圧検出回路２６、及び電圧Ｖｏｕｔが所定の目標電圧に一致するように交流電力の供給を制御するためのフィードバック信号を生成するフィードバック回路２７を備えている。

図２は、電圧検出回路２６及びフィードバック回路２７の構成を示す回路図、図３は、電圧検出回路２６及びフィードバック回路２７の動作を説明するためのタイミングチャートである。

電圧検出回路２６は、整流回路２２が出力する直流電力の電圧Ｖｏｕｔを分圧する電気抵抗器２６ａ、２６ｂを備えている。電気抵抗器２６ａの一端は、整流回路２２の正極出力端子に接続されており、電気抵抗器２６ａの他端は、電気抵抗器２６ｂの一端に接続されている。電気抵抗器２６ｂの他端は接地されている。
また、電気抵抗器２６ｂの一端は、第１差動増幅器２６ｃの反転入力端子に接続されており、分圧された直流電力の電圧が反転入力端子に入力するように構成されている。第１差動増幅器２６ｃの非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力する。基準電圧Ｖｒｅｆ１は、目標電圧に対応しており、目標電圧が電気抵抗器２６ａ、２６ｂで分圧されたときの電圧に等しい。
また、第１差動増幅器２６ｃの出力端子及び反転入力端子には、第１差動増幅器２６ｃの動作を安定させるためのコンデンサ２６ｅ及び電気抵抗器２６ｄが並列接続されている。

フィードバック回路２７は、比較器２７ａを備えている。比較器２７ａの第１入力端子には、第１差動増幅器２６ｃの出力端子が接続されており、第１差動増幅器２６ｃは、直流電力の電圧Ｖｏｕｔと目標電圧との差に比例する電圧Ｖ１を入力する。また、比較器２７ａの第２入力端子及び第３入力端子には、第１閾値電圧ＶＨ及び第２閾値電圧ＶＬが入力している。また、フィードバック回路２７は、三角波発生回路２７ｂを備えており、三角波発生回路２７ｂにて発生した三角波信号が比較器２７ａの第４入力端子に入力するように構成されている。三角波信号の周波数は、後述のハイパスフィルタ１５にてフィードバック信号と交流電力とを分離し易いように、交流電力の周波数の５〜１０倍に設定してあり、三角波信号の最大電圧は第１閾値電圧ＶＨより大きく、最小電圧は第２閾値電圧ＶＬより小さくなるようにしてある。

このように構成された比較器２７ａは、直流電力の電圧Ｖｏｕｔと目標電圧との差に応じて、デューティ比が増減するようにパルス幅変調したフィードバック信号を出力する。

具体的には、図３に示すように、三角波信号の電圧ＶＴが電圧Ｖ１及び第２閾値電圧ＶＬより大きい場合、又は三角波信号の電圧ＶＴが第１閾値電圧ＶＨより大きい場合、ハイレベルの信号を出力し、三角波信号の電圧ＶＴが電圧Ｖ１又は第２閾値電圧ＶＬより小さい場合、ローレベルの信号を出力する。

従って、デューティ比が０％超、１００％未満のフィードバック信号が出力される。デューティ比が０％又は１００％でないため、受電コイル２１及び送電コイル１３間でフィードバック信号が遮断されることはない。
また、フィードバック信号のデューティ比は、目標電圧に対して直流電力の電圧Ｖｏｕｔが大きい程大きい。

フィードバック回路２７を構成する比較器２７ａの出力端子には、コンデンサ２８の一端が接続され、コンデンサ２８の他端には重畳回路２９が接続されている。
重畳回路２９は、受電コイル２１の一端に接続されており、交流電力の電圧に、比較器２７ａが出力するフィードバック信号の電圧Ｖ２を重畳させる回路である。

一方、図１に示すように、送電装置１が備える送電コイル１３には、コンデンサ１４の一端が接続されており、コンデンサ１４の他端にはハイパスフィルタ１５が接続されている。

ハイパスフィルタ１５は、交流電力を遮断し、受電コイル２１から送電コイル１３へ非接触伝送されたフィードバック信号を透過し、透過したフィードバック信号をフィードバック信号波形整形回路１６に与える回路である。

図４は、フィードバック信号波形整形回路１６及び送電回路１２の回路図、図５は、フィードバック信号波形整形回路１６及び送電回路１２の動作を説明するためのタイミングチャートである。

フィードバック信号波形整形回路１６は、ハイパスフィルタ１５の出力端子に一端が接続したコンデンサ１６ａを備えている。コンデンサ１６ａの他端には、電気抵抗器１６ｂ及び電気抵抗器１６ｃの一端が夫々接続されており、電気抵抗器１６ｂの他端には電源電圧Ｖｃｃが接続され、電気抵抗器１６ｃの他端は接地されている。また、コンデンサ１６ａの他端にはＡＬＣ付き増幅器１６ｄの入力端子が接続されており、ハイパスフィルタ１５を透過したフィードバック信号が入力する。

ＡＬＣ付き増幅器１６ｄは、ＡＬＣ（AUTO LEVEL CONTROL）回路を備えている。ＡＬＣ付き増幅器１６ｄの入力端子には、図５（ａ）に示すようなフィードバック信号の電圧Ｖ３が入力し、ＡＬＣ付き増幅器１６ｄは、図５（ｂ）に示すように電圧Ｖ３を増幅し、所定電圧のバイアスをかけた電圧Ｖ４を出力する。ＡＬＣ付き増幅器１６ｄの出力端子は、第２差動増幅器１６ｅの非反転入力端子に接続されている。

第２差動増幅器１６ｅの反転入力端子には、所定の基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力しており、図５（ｃ）に示すように、ローレベルが０、ハイレベルがＶｃｃのフィードバック信号に整形して出力する。

第２差動増幅器１６ｅの出力端子には、一端が電源電圧Ｖｃｃに接続された電気抵抗器１６ｆの他端が接続されている。

送電回路１２は、上述の交流発生回路１９、制御回路１８及びローパスフィルタ１７を備えている。

第２差動増幅器１６ｅの出力端子は、ローパスフィルタ１７を構成する電気抵抗器１７ａの一端に接続されており、整形されたフィードバック信号の電圧Ｖ５が入力する。
電気抵抗器１７ａの他端には、コンデンサ１７ｂの一端が接続されており、コンデンサ１７ｂの他端は、第３差動増幅器１７ｅの反転入力端子に接続されている。反転入力端子は、第３差動増幅器１７ｅの出力端子に接続されている。また、電気抵抗器１７ａの他端には、電気抵抗器１７ｃの一端が接続されており、電気抵抗器１７ｃの他端は、第３差動増幅器１７ｅの非反転入力端子に接続されている。更に、電気抵抗器１７ａの他端には、コンデンサ１７ｄの一端が接続されており、コンデンサ１７ｄの他端は接地されている。

第３差動増幅器１７ｅの出力端子には、制御回路１８が接続されており、ローパスフィルタ１７を透過した図５（ｄ）に示すようなフィードバック信号の電圧Ｖ６が制御回路１８に入力する。電圧Ｖ６は、目標電圧に対する電圧Ｖｏｕｔの大きさに相当する。

制御回路１８は、第３差動増幅器１７ｅの出力端子から出力されたフィードバック信号の電圧Ｖ６に基づいて、交流発生回路１９のスイッチングトランジスタを入切し、交流発生回路１９が送電コイル１３に供給する交流電力を増減させる。具体的には、制御回路１８は、電圧Ｖ６が高い程、交流電力を減少させ、電圧Ｖ６が低い程、交流電力を増加させるように、交流発生回路１９のスイッチングトランジスタを入切する。

このように構成された非接触電力電送システムにあっては、受電装置２は、非接触伝送された直流電力の電圧Ｖｏｕｔと目標電圧との差に応じてパルス幅変調したフィードバック信号を生成し、生成したフィードバック信号を受電コイル２１から送電コイル１３へ非接触伝送する。そして、送電装置１は、非接触伝送されたフィードバック信号に基づいて、送電コイル１３に供給する電力をフィードバック制御する。フィードバック信号は、パルス幅変調されているため、送電コイル１３及び受電コイル２１の磁気結合状態がばらつきを有する場合であっても、直流電力の電圧に関する情報を送電装置１へ非接触伝送することができる。
従って、送電コイル１３及び受電コイル２１の磁気結合状態のばらつきに関わらず、直流電力の電圧に関する情報を非接触で制御回路１８へフィードバックし、直流電力の電圧が目標電圧に一致するようにフィードバック制御することができる。

また、直流電力の電圧をばらつきを考慮して、耐電圧の高い大型部品を採用する必要がなく、部品選定の幅が広がり、受電装置２を小型化することができる。
更に、送電装置１の最大供給電力を抑えることが不要になる。

更にまた、送電コイル１３及び受電コイル２１の磁気結合状態のばらつきに関わらず、直流電力の電圧に関する情報を非接触伝送し、直流電力の電圧が目標電圧に一致するように交流電力の供給をフィードバック制御することができため、送電コイル１３及び受電コイル２１の磁気結合を一定にすべく、送電コイル１３及び受電コイル２１を位置決めする構成が不要であり、非接触電力伝送システムの外観上の制約を取り払うことができる。

更にまた、周波数変調したフィードバック信号にて供給する電力をフィードバック制御する場合、受電装置２及び送電装置１に変調回路及び復調回路を備える必要があり、また、周波数を一定に調整する必要があるため、送電コイル１３及び受電コイル２１の位置関係を精度良く固定する必要があるが、本発明によれば、変調回路及び復調回路を備えず、送電コイル１３及び受電コイル２１を精度良く位置決めすることなく、供給する電力をフィードバック制御することができる。

なお、実施の形態１にあっては、直流電力の電圧と目標電圧との差に応じてデューティ比が増減するようにパルス幅変調したフィードバック信号を生成し、非接触伝送するように構成してあるが、直流電力の電圧を目標電圧に一致させるための情報を他の変調方式で変調してなるフィードバック信号を非接触伝送するように構成しても良い。

また、目標電圧に対する直流電力の電圧が大きい程、デューティ比が大きくなるように構成しているが、逆にデューティ比が小さくなるように構成しても良い。

更に、非接触電力伝送システムの適用範囲は、携帯電話機及び充電器に限定されず、電力の非接触伝送が必要な他の機器、例えば非接触式のＩＣカード、音楽再生装置、ビデオカメラ、ヘッドホン等に適用しても良い。
特に、電力供給用の接続端子が不要であるため、水廻りで使用される機器、例えば電動はぶらし等に適用すると良い。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る非接触電力伝送システムは、実施の形態１と同様の送電装置１及び受電装置２を備えている。

受電装置２の機器回路２４は、ＭＰＵからなる機器制御部２４ａを備えている。機器制御部２４ａは、図示しない受電装置２の電源切ボタンが押圧されて電源が遮断された場合であって２次電池Ｂの充電が完了しているとき、フィードバック回路２７の動作を停止させる信号を出力して、フィードバック回路２７の動作を停止させ、充電が完了していない場合、又は電源が投入された場合、動作を開始させる信号を出力してフィードバック回路２７によるフィードバック信号の生成を開始させるように構成されている。

送電装置１は、監視回路３を備えている。監視回路３は、フィードバック信号を検出する検出回路３ａを備えており、検出回路３ａがフィードバック信号を検出した場合、送電を開始させる送電開始信号を送電回路１２に与え、検出回路３ａが所定時間以上の間フィードバック信号を検出しない場合、送電停止信号を送電回路１２に与える。

送電回路１２の制御回路１８は、送電開始信号を受信した場合、交流電力の供給を開始し、送電停止信号を受信した場合、交流電力の供給を停止する。

実施の形態２に係る非接触電力伝送システムにあっては、受電装置２が停止している場合、特にフィードバック回路２７が停止している場合、又は送電コイル１３及び受電コイル２１の磁気結合が切断された場合、送電回路１２は、交流電力の供給を停止するため、送電装置１の消費電力を低減させることができる。

実施の形態２に係る非接触電力伝送システムの他の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係る非接触電力伝送システムと同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る非接触電力伝送システムは、実施の形態１に係る非接触電力伝送システムと同様の送電装置１及び受電装置２を備えており、送電装置１に対する受電装置２の姿勢を変更可能に構成してある。
実施の形態３に係る非接触電力伝送システムにあっては、フィードバック回路２７及び制御回路１８の動作が実施の形態１と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。

図７は、実施の形態３に係るフィードバック回路２７の動作を説明するためのタイミングチャートである。実施の形態１に係る比較器２７ａの第３入力端子には、三角波信号の最大電圧及び最小電圧の平均電圧に等しい第２閾値電圧ＶＬ、例えば０Ｖが入力している。

従って、デューティ比が０％超、５０％未満のフィードバック信号が出力される。
送電コイル１３と受電コイル２１とを結合させる際、送電装置１及び受電装置２の向きが一定の場合、つまり、相対向する送電コイル１３及び受電コイル２１の巻回方向の関係が一定である場合、受電コイル２１から送電コイル１３へ非接触伝送されるフィードバック信号の極性が一定になるため、フィードバック信号のデューティ比を０％超、１００％未満の範囲で使用することができる。
しかし、送電コイル１３と受電コイル２１とを結合させる際、送電装置１及び受電装置２の向きが不定の場合、受電コイル２１から送電コイル１３へ非接触伝送されるフィードバック信号の極性が反転することもあるため、フィードバック信号のデューティ比を０％超、１００％未満の範囲で使用することができない。なぜなら、極性が反転した場合、受電装置２側から非接触伝送されたフィードバック信号のディーティ比を一義的に特定できず、通信不能になるからである。例えば、受電装置２側からデューティ比２０％のフィードバック信号が非接触伝送された場合であっても、送電装置１は、デューティ比が２０％のフィードバック信号と、極性が反転したデューティ比が８０％のフィードバック信号とを判別することができない。
そこで、上述のように、デューティ比が０％超、５０％未満のフィードバック信号を使用することにより、極性の反転の有無を判別可能にし、フィードバック信号を通信可能に構成している。

なお、後述するようにデューティ比が５０％超、１００％未満のフィードバック信号を出力するように構成しても良い。

制御回路１８は、整形されローパスフィルタ１７を透過したフィードバック信号の電圧Ｖ６が、デューティ比５０％に対応する電圧より低い場合は正結合であると判定し、該デューティ比が大きい程、交流電力を減少させるように、交流発生回路１９による交流電力の供給を制御する。
逆に、制御回路１８は、整形されローパスフィルタ１７を透過したフィードバック信号の電圧Ｖ６が、デューティ比５０％に対応する電圧より高い場合は逆結合であると判定し、該デューティ比が大きい程、交流電力を増加させるように、交流発生回路１９による交流電力の供給を制御する。

実施の形態３に係る非接触電力伝送システムにあっては、送電装置１に対する受電装置２の姿勢が変化し、送電コイル１３及び受電コイル２１の磁気結合の態様が正逆した場合、つまり巻回方向が反転した場合であっても、直流電力の電圧Ｖｏｕｔを目標電圧に一致させることができる。

なお、実施の形態３にあっては、デューティ比が５０％未満のフィードバック信号を出力するように構成してあるが、同様の効果を得るためには、デューティ比が５０％超のフィードバック信号を生成するように構成しても良い。
この場合、制御回路１８は、整形されローパスフィルタ１７を透過したフィードバック信号の電圧Ｖ６が、デューティ比５０％に対応する電圧より高い場合、電圧Ｖ６が高い程、交流電力を減少させ、電圧Ｖ６が、デューティ比５０％に対応する電圧より低い場合、電圧Ｖ６が高い程、交流電力を増加させるように、交流発生回路１９による交流電力の供給を制御する。

また、デューティ比が５０％未満となるように構成する場合は、例えば４０％を上限とするフィードバック信号を生成するように構成しても良い。同様に、デューティ比が５０％超となるように構成する場合、例えば６０％を下限とするフィードバック信号を生成するように構成しても良い。

実施の形態３に係る非接触電力伝送システムの他の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係る非接触電力伝送システムと同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図８は、変形例に係る電圧検出回路２６及びフィードバック回路２７の構成を示す回路図である。変形例に係るフィードバック回路２７は、実施の形態１に係るフィードバック回路２７と同様の比較器２７ａ及び三角波発生回路２７ｂを備えている。第１差動増幅器２６ｃの出力端子が比較器２７ａの第４入力端子に接続されており、三角波発生回路２７ｂが比較器２７ａの第１入力端子に接続されている点が、実施の形態１に係るフィードバック回路２７と異なる。また、三角波信号の最大電圧及び最小電圧の平均電圧に等しい第１閾値電圧ＶＨが比較器２７ａの第２入力端子に入力している点が異なり、変形例では、送電装置１及び受電装置２の向きが不定の場合を想定し、デューティ比が０％超、５０％未満のフィードバック信号を生成するように構成されている。受電装置２から送電装置１へのフィードバック信号の非接触伝送に係る他の回路の構成は、実施の形態１に係る各種回路と同様である。

図９は、変形例に係る電圧検出回路２６及びフィードバック回路２７の動作を説明するためのタイミングチャートである。比較器２７ａは、図９に示すように、三角波信号の電圧ＶＴが電圧Ｖ１又は第２閾値電圧ＶＬより小さい場合、ハイレベルの信号を出力し、三角波信号の電圧ＶＴが電圧Ｖ１及び第２閾値電圧ＶＬより大きい場合、又は三角波信号の電圧ＶＴが第１閾値電圧ＶＨより大きい場合、ローレベルの信号を出力する。

制御回路１８は、整形され、ローパスフィルタ１７を透過したフィードバック信号の電圧Ｖ６がデューティ比５０％に対応する電圧より低い場合は正結合であると判定し、該デューティ比が大きい程、交流電力を増加させるように、交流発生回路１９による交流電力の供給を制御する。
逆に、制御回路１８は、整形されローパスフィルタ１７を透過したフィードバック信号の電圧Ｖ６がデューティ比５０％に対応する電圧より高い場合は逆結合であると判定し、該デューティ比が大きい程、交流電力を減少させるように、交流発生回路１９による交流電力の供給を制御する。

変形例にあっても、送電装置１に対する受電装置２の姿勢の変化に関わらず、直流電力の電圧Ｖｏｕｔを目標電圧に一致させることができる。

本発明の実施の形態１に係る非接触電力伝送システムの回路図である。 電圧検出回路及びフィードバック回路の構成を示す回路図である。 電圧検出回路及びフィードバック回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 フィードバック信号波形整形回路及び送電回路の回路図である。 フィードバック信号波形整形回路及び送電回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態２に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係るフィードバック回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 変形例に係る電圧検出回路及びフィードバック回路の構成を示す回路図である。 変形例に係る電圧検出回路及びフィードバック回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 従来の非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 送電装置
２ 受電装置
３ 監視回路
３ａ 検出回路
１１ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２ 送電回路
１３ 送電コイル
１４ コンデンサ
１５ ハイパスフィルタ
１６ フィードバック信号波形整形回路
１７ ローパスフィルタ
１８ 制御回路
１９ 交流発生回路
２１ 受電コイル
２２ 整流回路
２３ 切替回路
２４ 機器回路
２５ 充電回路
２６ 電圧検出回路
２７ フィードバック回路
２８ コンデンサ
２９ 重畳回路

Claims (7)

1. 送電コイルに交流電力を供給することで電力を非接触伝送する送電装置と、該送電コイルに磁気結合する受電コイル及び該受電コイルに電磁誘導された交流電力を整流する整流回路を有する受電装置とを備える非接触電力伝送システムにおいて、
   前記受電装置は、
   前記整流回路が整流した直流電力の電圧を検出する電圧検出回路と、
   該電圧検出回路の検出結果に基づいて、フィードバック信号を生成し、前記受電コイルに供給するフィードバック回路と
   を備え、
   前記送電装置は、
   前記送電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号に応じて、前記送電コイルに供給する交流電力を増減させる制御回路を備える
   ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
2. 前記フィードバック回路は、
   直流電力の電圧と所定電圧との差に応じてデューティ比が増減するようにパルス幅変調したフィードバック信号を前記受電コイルに供給するようにしてある
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
3. 前記送電コイル及び前記受電コイルは、磁気結合の態様を正逆可能としてあり、
   前記フィードバック回路は、
   デューティ比が５０％未満の範囲内でパルス幅変調したフィードバック信号を前記受電コイルに供給するようにしてあり、
   前記制御回路は、
   前記送電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号のデューティ比が５０未満の場合、デューティ比が大きい程、交流電力を減少（又は増加）させ、デューティ比が５０％超の場合、デューティ比が大きい程、交流電力を増加（又は減少）させるようにしてある
   ことを特徴とする請求項２に記載の非接触電力伝送システム。
4. 前記送電装置は、
   前記送電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号を検出する検出回路を備え、
   前記検出回路がフィードバック信号を検出した場合、交流電力を前記送電コイルに供給するようにしてある
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の非接触電力伝送システム。
5. 前記受電装置は、
   フィードバック信号の生成を停止させる回路を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の非接触電力伝送システム。
6. 送電コイルに交流電力を供給することで電力を非接触伝送する送電装置において、
   前記送電コイルに電磁誘導されたフィードバック信号に応じて、前記送電コイルに供給する交流電力を増減させる制御回路を備える
   ことを特徴とする送電装置。
7. 受電コイルと、該受電コイルに電磁誘導された交流電力を整流する整流回路とを備える受電装置において、
   前記整流回路が整流した直流電力の電圧を検出する電圧検出回路と、
   該電圧検出回路の検出結果に基づいて、フィードバック信号を生成し、前記受電コイルに供給するフィードバック回路と
   を備えることを特徴とする受電装置。

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