JP2009081945A - 送電制御装置、送電装置、受電装置、無接点電力伝送システム、電子機器、２次コイル位置検出方法および１次コイルの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１次コイルと２次コイルの自動的かつ高精度の位置合わせが可能とする。
【解決手段】送電制御装置は、受電装置４０への送電を制御する送電側制御回路２２と、所定の演算を行って２次コイルＬ２の位置を求める演算回路３５と、１次コイルＬ１のＸＹ平面上における位置を移動させるためのアクチュエータ７２０，７３０の動作を制御するアクチュエータ制御回路３７と、を含み、アクチュエータ制御回路３７は、２次コイルＬ２の位置検出のために１次コイルＬ１を走査し、２次コイル位置検出のための走査によって得られたデータに基づいて、演算回路３５が所定の演算を行って２次コイルＬ２の位置を求め、アクチュエータ制御回路３７は、一次コイルＬ１の位置が、演算によって求められた２次コイルＬ２の位置になるように１次コイルＬ１を移動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、送電制御装置、送電装置、受電装置、無接点電力伝送システム、電子機器、２次コイル位置検出方法および１次コイルの位置決め方法等に関する。

近年、電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力伝送を可能にする無接点電力伝送（非接触電力伝送）が脚光を浴びている、この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話機や家庭用機器（例えば電話機の子機や時計）の充電などが提案されている。

１次コイルと２次コイルを用いた無接点電力伝送装置は、例えば、特許文献１に記載されている。

また、無接点電力伝送システムにおいて、１次コイルと２次コイルとの位置ずれを検出する技術は、特許文献２に記載されている。特許文献２に記載の技術では、受電装置の整流回路の出力電圧に基づいて、１次コイルと２次コイルの相対位置関係が正常であるか否かを検出し、正常である場合にその旨を発光ダイオードＬＥＤの点灯により使用者に知らせる。位置関係が異常である場合にはＬＥＤが点灯しない。この場合には、ユーザが手動で位置関係を調整する。
特開２００６−６０９０９号公報 特開２００５−６４６０号公報

無接点電力伝送システムにおいて、１次コイルと２次コイルとの位置合わせを正確に行うためには、例えば、受電装置を内蔵する２次側機器に専用の送電台（送電装置を内蔵する１次側電子機器）を使用するのがよい。但し、この場合は、２次側機器が異なれば、その都度、専用の送電台を用意する必要が生じて、送電台の汎用性を担保することができない。

例えば、無接点電力伝送システムを利用して携帯端末のバッテリを充電する場合、例えば、同じ大きさの端末であっても、メーカが異なれば、外観の形状（デザイン）が異なり、かつ、２次コイルの設置位置も異なるのが普通であり、一台の送電台（充電台）で、異なるメーカの複数の携帯端末に対応することは困難である。

また、種類の異なる端末（例えば、携帯電話端末とＰＤＡ端末）では、端末の大きさや形状（デザイン）が異なり、２次コイルの設置位置も異なる。よって、同様に、１台の送電台で、種類の異なる端末に対応することは困難である。

また、専用の送電台を使用せずに、例えば、フラットな平面をもつ構造物（例えば机）の所定エリア上に携帯端末を載置するだけで充電が可能となれば、無接点電力伝送システムの利便性は格段に向上する。しかし、所定のエリア上の概略位置に置かれた携帯端末の２次コイルの正確な位置は、上記と同様の理由で特定することができない。よって、このような次世代の無接点電力伝送システムは、現状の技術では実現できない。

特許文献２の技術では、１次コイルと２次コイルとの位置合わせが正確であるか否かをユーザに提示することはできるが、位置合わせは、結局のところ、ユーザの手動による調整に頼るしかない。

また、特許文献２の技術では、受電装置における整流回路の出力に基づいて位置ずれを判定するため、送電装置から受電装置への送電が必須であり、かつ、送電装置は自発的にはコイル間の位置ずれ情報を取得することができない。

本発明はこのような考察に基づいてなされたものである。本発明の少なくとも一つの実施形態では、１次コイルと２次コイルの自動的な位置合わせが可能となり、２次側機器のメーカ、大きさ、種類、機器デザイン等に依存せずに、常に両コイルの相対位置を自動的に適正化することができる。よって、汎用性が高い送電装置（１次側装置）が実現され、次世代の無接点電力伝送システムも実現される。また、１次コイルの駆動周波数の高調波共振を用いた、極めて高精度なコイル位置検出が可能となり、高調波共振を実現するための新規な構成をもつ受電装置も実現される。

（１）本発明の送電制御装置の一態様では、送電装置から受電装置に対して、電磁結合された１次コイルおよび２次コイルを経由して無接点で電力を伝送する無接点電力伝送システムにおける、前記送電装置に設けられる送電制御装置であって、前記送電制御装置は、前記受電装置への送電を制御する送電側制御回路と、所定の演算を行って前記２次コイルの位置を求める演算回路と、前記１次コイルのＸＹ平面上における位置を移動させるためのアクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御回路と、を含み、前記アクチュエータ制御回路は、前記２次コイルの位置検出のために前記１次コイルを走査し、前記２次コイル位置検出のための走査によって得られたデータに基づいて、前記演算回路が前記所定の演算を行って前記２次コイルの位置を求め、前記アクチュエータ制御回路は、前記一次コイルの位置が、前記演算によって求められた前記２次コイルの位置になるように前記１次コイルを移動させる。

２次コイル位置を演算により求め、アクチュエータを駆動して１次コイルを、その求められた２次コイルの位置に移動させ、これによって、コイル間の高精度の位置合わせを実現するものである。

（２）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電制御装置は、前記１次コイルの駆動周波数の高調波信号を検出する高調波検波回路を有し、前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が所定距離だけ離れて電磁結合しているときに、前記１次コイルの駆動周波数の前記高調波に共振する共振回路が構成され、前記高調波検波回路は、前記共振回路の共振による前記１次コイルの駆動周波数の前記高調波の共振ピークを検出し、前記演算回路は、前記高調波検波回路から前記高調波の共振ピークが得られたときの座標位置データに基づいて所定の演算を行い、前記２次コイルの中心位置を求める。

１次コイルと２次コイルの中心が所定距離（Ｒ：Ｒ＞０）離れているときに高調波共振回路が構成され、高調波の共振ピークが得られる。このことは、例えば、所定距離Ｒだけ離れているときの洩れインダクタンスに共振するように、２次コイル側の共振コンデンサの容量値を設定することによって実現できる。送電制御装置に設けられる高調波検波回路は、１次コイルの駆動周波数の高調波共振ピークを検出する。例えば、１次コイルを構成要素とする１次側共振回路の共振周波数をｆｐとすると、通常、１次コイルの駆動周波数は、動作の安定性を重視してその共振周波数（ｆｐ）から離れた周波数（ｆｄ）に設定される。１次コイルの駆動周波数の高調波（ｆｓ）は、上下対称の駆動信号の場合、奇数次高調波のみであり、例えば、５次高調波（ｆｓ：＝５ｆｄ）を使用することができる。演算回路は、この高調波共振ピークが得られたときの座標位置データに基づいて２次コイルの中心位置を求める。高調波信号は１次コイルから２次コイルへの通常の電力伝送に関係しない周波数であり、通常動作に何ら影響を与えないため安全であり、また、５次高調波ならば、共振のエネルギは基本周波数の約１／５に低減されるため、共振ピーク値も妥当なレベルとなり、高調波検波回路による検出も容易である。共振ピークを利用して２次コイルの中心を正確に求めることができるため、コイル間の高精度の位置合わせが可能である。

（３）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記１次コイルおよび前記２次コイルは共に円形のコイルであり、前記アクチュエータ制御回路は、前記アクチュエータを駆動して前記１次コイルを、前記２次コイルと交差する第１の軸に沿って移動させて、２次コイル位置検出のための第１の走査を実行し、前記演算回路は、前記第１の走査中において、前記高調波検波回路の検波信号のピークが得られる２点の各々を結ぶ線分の中点の座標を演算により求め、前記アクチュエータ制御回路は前記アクチュエータを駆動して前記１次コイルを、前記第１の軸に直交し、かつ、前記第１の走査において求められた前記中点を通過する第２の軸に沿って移動させて２次コイル位置検出のための第２の走査を実行し、前記演算回路は、前記第２の走査中において、前記高調波検波回路の検波信号のピークが得られる２点の各々を結ぶ線分の中点の座標を演算により求め、前記アクチュエータ制御回路は、前記アクチュエータを駆動して、前記１次コイルの中心の位置が、前記第２の走査において求められた前記中点の位置になるように前記１次コイルを移動させる。

円形コイルおよび高調波検波を利用した直交２軸サーチを行う点を明らかとしたものでる。円形の１次コイルを任意方向の一軸（第１の軸）に沿って走査する（第１の走査）。例えば、１次コイルのサーチ範囲が４角形の場合、対角方向の軸に沿って１次コイルを移動させれば、１次コイルは２次コイルに必ず交わることになる。第１の走査中において、１次コイルと２次コイルの各中心が所定距離（Ｒ）のときに高調波ピークが得られるが、このような位置関係は、１次コイルが２次コイルに接近するとき、ならびに、１次コイルが２次コイルから離れるときに実現される。よって、第１の走査を行うとＸＹ平面上の２点において高調波共振ピークが得られることになる。演算回路は、その２点を結ぶ線分の中点を求める。次に、その中点を通り、かつ第１軸に直交する第２の軸に沿って第２の走査を実行する。演算回路は、同様に、第２の走査で高調波ピークが得られた２点を結ぶ線分の中点を求める。求められた中点の座標が、２次コイルの中心の座標を示す。よって、円形の１次コイルの中心が、求められた２次コイルの中心に重なるように、１次コイルを移動させる。これによって、１次コイルを、２次コイルに高精度に位置合わせすることができる。

（４）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記２次コイルにはコンデンサが接続されると共に、前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が所定距離だけ離れた位置関係のときの洩れインダクタンスと、前記コンデンサによって、前記１次コイルの駆動周波数の高調波に共振する共振回路が構成されるように、前記コンデンサの容量値が設定され、前記高調波検波回路は、前記共振回路の共振による前記１次コイルの駆動周波数の前記高調波の共振ピークを検出する。

１次コイルと２次コイルの中心が所定距離（Ｒ）だけ離れているときの洩れインダクタンスに共振するように、２次コイル側の共振コンデンサの容量値を設定して高調波共振を実現し、その高調波共振のピークを１次側の高調波検波回路が検出する。ここで、「洩れインダクタンス」とは、１次コイルおよび２次コイルの各々から洩れた（鎖交しない）磁束が閉じた回路をつくることによって、１次コイルおよび２次コイルの各々に直列に挿入される見かけ上のインダクタンスのことである。

（５）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記１次コイルのコイル端電圧またはコイル電流に基づいて、前記２次コイルが前記１次コイルに接近したことを示す接近検出信号を生成する接近検出回路を有し、前記接近検出信号によって前記２次コイルの接近が検出されると、前記アクチュエータ制御回路は、前記２次コイル位置検出のための走査を実行する。

高調波を用いた１次コイルの位置合わせに先立って、１次コイルの接近検出を行い、その接近が検出されると、２次コイル位置検出のための１次コイルの走査を開始するものである。これによって、２次側機器が設置されたこと（２次コイルが１次コイルに接近したこと）を自動的に検出し、これをトリガーとして１次コイルの走査を自動的に開始することが可能となる。

（６）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記２次コイルは磁性体付きの２次コイルであり、前記磁性体付きの２次コイルの接近によって、前記１次コイルのインダクタンスが増大し、前記１次コイルを所定周波数で駆動した場合のコイル端電圧もしくはコイル電流が減少して、前記接近検出信号が所定のしきい値に達すると、前記アクチュエータ制御回路は、前記２次コイル位置検出のための走査を実行する。

２次コイルの接近検出の具体的な方法例を明らかとしたものである。２次コイルは磁性体付きのコイルである。磁性体は、例えば、２次コイルの磁束と２次側の回路とを遮断する遮蔽板であり、あるいは、２次コイルのコアであってもよい。２次コイルが接近すると、１次コイルの磁束が２次コイルの磁性体を貫くことになり、これによって１次コイルのインダクタンスが上昇する。ここでいう「インダクタンス」は、磁性体付きの２次コイルの接近によって変動するインダクタンス（正確には見かけ上のインダクタンス）である。「見かけ上のインダクタンス」という用語は、１次コイル単独のインダクタンス（２次コイルの接近の影響を受けないときのインダクタンス）と区別するために使用している。この見かけ上のインダクタンスの値は、例えば、２次コイルが接近したときの１次コイルのインダクタンスを計測器で実測することによって得られる。本明細書では、「見かけ上のインダクタンス」と明記した方がよい場合を除いて、見かけ上のインダクタンスのことを、単にインダクタンスと表記する。１次コイルのインダクタンスの上昇に伴い、１次コイルのコイル端電圧（コイル電流）が減少するため、この変化を検出することによって、１次コイルの接近を検知することができる。

（７）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電側制御回路は、前記２コイルの接近を検出するために、前記１次コイルを前記所定周波数で間欠的に駆動する。

２次コイルの接近を自動的に検出するために、１次コイルは、間欠的に(例えば周期的に)、１次コイルを所定周波数で駆動する。このとき、コイル端電圧（コイル電流）の減少が検出されれば、２次コイルの接近が検出される。

（８）本発明の送電装置は、本発明のいずれかの態様の送電制御装置と、１次コイルと、
を有する。

これによって、２次コイルの位置検出機能ならびに１次コイルの位置合わせ機能をもつ新規な送電装置が実現される。

（９）本発明の受電装置の一態様では、前記２次コイルと、前記２次コイルに接続されるコンデンサと、を有し、前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が所定距離Ｒ（Ｒ≧０）だけ離れた位置関係のときの洩れインダクタンスと、前記コンデンサによって、前記１次コイルの駆動周波数の高調波に共振する共振回路が構成されるように、前記コンデンサの容量値が設定されている。

１次コイルと２次コイルの中心が所定距離（Ｒ）だけ離れているときの洩れインダクタンスに共振するように、受電装置側のコンデンサ（２次コイルに接続される共振コンデンサ）の容量値が設定されている。本態様では、Ｒ≧０が成立し、所定距離Ｒに０が含まれることを排除しない。例えば、Ｒ＝０のとき（つまり両コイルの中心が一致するとき）に高調波共振が生じれば、その高調波ピークを指標として、１次側機器の手動による移動によって両コイルの位置合わせをすることができるし、あるいは、その高調波ピークの有無によって２次側機器の取り去り（リーブ）を検出することもでき、有用であるからである。もちろん、Ｒ＞０として、上述した直交２軸サーチによる２次コイル位置の検出を行うこともできる。受電装置がこのような構成をもつことによって、２次コイルが１次コイルに接近して電磁結合すると高調波共振が実現され、１次側の高調波検波回路にて高調波共振のピークを検出することが可能となる。

（１０）本発明の受電装置の他の態様では、前記２次コイルは磁性体付きの２次コイルであり、前記磁性体付きの２次コイルが前記１次コイルに接近することによって、その接近が前記送電装置側で検出されるときの前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心との間の距離をＬとした場合、前記所定距離Ｒは、０≦Ｒ＜Ｌの関係を満たす。

本態様では、２次コイルは、さらに磁性体付きのコイルである。これによって、送電装置側にて２次コイルの接近検出も可能となる。接近が検出されるときの両コイル間の距離をＬとしたとき、高調波共振が生じるときの両コイル間の所定距離Ｒとの関係は、０≦Ｒ＜Ｌの関係を満たす。つまり、まず、両コイルが距離Ｌまで接近すると接近が検出され、１次コイルの走査によって両コイル間の距離がさらにＲまで縮まると、高調波共振ピークが検出されることになる。受電装置が本態様の構成をもつことによって、送電装置側で、接近検出と共振ピークを用いた２次コイル位置検出を自動的に行うことが可能となる。

（１１）本発明の無接点電力伝送システムは、本発明のいずれかの態様の送電装置と、本発明のいずれかの態様の受電装置と、により構成される。

これによって、演算による２次コイル位置検出機能と、１次コイル位置の位置合わせ機能とを併せもつ新規な、次世代の無接点電力伝送システムが実現される。

（１２）本発明の電子機器は、本発明のいずれかの態様の受電装置を有する。

受電装置は、上述のとおり高調波共振を実現するための機能（ならびに、好ましくは、接近検出を可能とするための機能）をもつ。よって、受電装置を備える電子機器を、例えば充電可能エリアの平坦面にセットするだけで、送電装置はその電子機器の接近や位置を検出して、自動的に１次コイルの位置合わせをして、送電を行うことができる。電子機器は、例えば携帯端末のような受電装置を内蔵する電子機器であり、あるいは、受電装置を内蔵した、携帯端末に外側から取り付けるタイプのアダプタ（ホルダ）であってもよい。

（１３）本発明の２次コイル位置検出方法は、送電装置から受電装置に対して、電磁結合された円形の１次コイルおよび円形の２次コイルを経由して無接点で電力を伝送すると共に、前記２次コイルにはコンデンサが接続され、前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が所定距離だけ離れて電磁結合しているときに、洩れインダクタンスと前記コンデンサとによって、前記１次コイルの駆動周波数の高調波に共振する共振回路が構成される無接点電力伝送システムにおける、２次コイル位置検出方法であって、前記１次コイルを、前記２次コイルと交差する第１の軸に沿って移動させて、２次コイル位置検出のための第１の走査を実行し、前記第１の走査中において、前記高調波検波回路の検波信号のピークが得られる２点の各々を結ぶ線分の中点の座標を演算により求め、前記アクチュエータ制御回路は前記アクチュエータを駆動して前記１次コイルを、前記第１の軸に直交し、かつ、前記第１の走査において求められた前記中点を通過する第２の軸に沿って移動させて２次コイル位置検出のための第２の走査を実行し、前記第２の走査中において、前記高調波検波回路の検波信号のピークが得られる２点の各々を結ぶ線分の中点の座標を演算により求め、これによって、前記２次コイルの位置を検出する。

上述の直交２軸サーチによる２次コイル位置の検出方法を記載したものである。

（１４）本発明の１次コイルの位置決め方法の一態様では、本発明の２次コイル位置検出方法によって検出された前記２次コイルの位置に１次コイルを移動させ、これによって２次コイルに対して１次コイルを位置決めする。

本方法によれば、演算によって求められた２次コイル位置に、１次コイルを移動させて位置決めを行うことができる。

（１５）本発明の１次コイルの位置決め方法の他の態様では、前記２次コイル位置検出方法の実行に先立ち、磁性体付きの前記２次コイルの接近を検出するために、前記１次コイルを所定周波数で間欠的に駆動し、

前記磁性体付きの２次コイルの接近によって、前記１次コイルのインダクタンスが増大し、前記１次コイルを所定周波数で駆動した場合のコイル端電圧もしくはコイル電流が減少して、前記コイル端電圧もしくはコイル電流に基づいて生成される接近検出信号が所定のしきい値に達したことを条件として前記１次コイル位置の位置決め方法を実行する。

本方法によれば、１次コイルの接近を自動的に検出し、その接近が検出されると１次コイルの位置決めを実行するため、ユーザは、受電装置を含む電子機器を所定エリア内にセットするだけで、バッテリ充電等のサービスを受けることができる。よって、ユーザに負担をかけない、快適な無接点電力伝送が実現される。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施形態）
まず、本発明を利用した無接点電力伝送システムの利用例について説明する。

（無接点電力伝送システムの利用例）
図１（Ａ），図１（Ｂ）は、本発明を利用した無接点電力伝送システムの利用態様の一例を示す図である。図１（Ａ）はシステム机の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のシステム机のＰ−Ｐ’線に沿う断面図である。

図１（Ｂ）に示すように、送電側装置（本発明の送電装置１０、アクチュエータ（不図示）ならびにＸＹステージ７０２を備えた１次側構造体）７０４は、フラットな平面をもつ構造物（ここではシステム机）６２０に内蔵されている。

すなわち、送電側装置７０４はシステム机６２０の内部に設けられた凹部に設置される。システム机６２０の上部には、平板（平坦部材：例えば、数ミリの厚さのアクリル板）６００が設けられており、この平板６００は、支持部材６１０によって支持されている。

平板６００の一部には、携帯端末（携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なコンピュータ端末を含む）を載置するための携帯端末載置領域Ｚ１が設けられている。

図１（Ａ）に示すように、平板６００に設けられた携帯端末載置領域Ｚ１は、他の部分と色が異なっており、携帯端末をセットする領域であることがユーザに一目でわかるようになっている。なお、携帯端末載置領域Ｚ１の全体の色を変えるのではなく、その領域Ｚ１と他の領域の境界部分の色を変えてもよい。

携帯端末（２次側機器）５１０には、送電装置１０からの電力伝送を受ける受電装置４０（２次コイルを含む）が内蔵されている。

システム机６２０に内蔵されている送電装置１０は、携帯端末５１０が携帯端末載置領域Ｚ１上の概略位置に置かれると、そのことを自動的に検出し、アクチュエータ（図１では不図示）を駆動してＸＹステージ（可動ステージ）を移動させて、１次コイル位置を、２次コイル位置に合うように自動的に調整する。この１次コイル位置の自動調整機能によって、携帯端末のメーカ、種類、大きさ、形状、デザイン等に関係なく、常に、１次コイルと２次コイルの位置を最適化して無接点電力伝送を行うことができる。

（無接点電力伝送システムの構成と動作）
図２は、送電装置、受電装置を含む無接点電力伝送システムにおける、各部の具体的な構成の一例を示す回路図である。

（送電装置の構成と動作）
図２の左側に示されるように、送電側装置（１次側構造体）７０４は、ＸＹステージ（可動ステージ）７０２と、このＸＹステージ７０２によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に設けられた送電装置１０と、アクチュエータドライバ７１０と、Ｘ方向アクチュエータ７２０と、Ｙ方向アクチュエータ７３０と、を含む。具体的には、送電装置１０はＸＹステージ７０２のトッププレート（可動板）上に載置される（この点については、図１４を用いて後述する）。

送電装置１０は、送電制御装置２０と、送電部１２と、波形モニタ回路１４と、表示部１６とを有する。また、送電制御装置２０は、送電側制御回路２２と、駆動クロック生成回路２３と、発振回路２４と、高調波検波回路２５（フィルタ回路２７、高調波ｆｓとのミキシングを行うミキサ２９および検波回路３１を有する）と、ドライバ制御回路２６と、波形検出回路（ピークホールド回路またはパルス幅検出回路）２８と、比較器（ＣＰ１，ＣＰ２）と、Ａ／Ｄ変換器３３と、演算回路３５と、アクチュエータ制御回路３７と、を有する。

また、受電装置４０には、受電部４２と、負荷変調部４６と、給電制御部４８とが設けられている。受電部４２には、整流回路４３と、負荷変調部４６と、給電制御部４８と、制御部５０と、が設けられる。また、本負荷９０は、充電制御装置９２とバッテリ（２次電池）９４が含まれる。

図２の構成により、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２を電磁的に結合させて送電装置１０から受電装置４０に対して電力を伝送し、受電装置４０の電圧出力ノードＮＢ６から負荷９０に対して電力（電圧ＶＯＵＴ）を供給する無接点電力伝送（非接触電力伝送）システムが実現される。

送電部１２は、電力伝送時には所定周波数の交流電圧を生成し、データ転送時にはデータに応じて周波数が異なる交流電圧を生成して、１次コイルＬ１に供給する。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、１次側機器と２次側機器との間の情報伝送の原理を説明するための図である。１次側から２次側への情報伝達には周波数変調が利用される。また、２次側から１次側への情報伝達には負荷変調が利用される。

図３（Ａ）に示されるように、例えば、データ「１」を送電装置１０から受電装置４０に対して送信する場合には、周波数ｆ１の交流電圧を生成し、データ「０」を送信する場合には、周波数ｆ２の交流電圧を生成する。

また、図３（Ｂ）に示すように、受電装置４０は、負荷変調によって低負荷状態／高負荷状態を切り換えることができ、これによって、「０」，「１」を１次側（送電装置１０）に送信することができる。

図２の送電部１２は、１次コイルＬ１の一端を駆動する第１の送電ドライバと、１次コイルＬ１の他端を駆動する第２の送電ドライバと、１次コイルＬ１と共に共振回路を構成する少なくとも１つのコンデンサを含むことができる。そして、送電部１２が含む第１、第２の送電ドライバの各々は、例えば、パワーＭＯＳトランジスタにより構成されるインバータ回路（あるいはバッファ回路）であり、送電制御装置２０のドライバ制御回路２６により制御される。

１次コイルＬ１（送電側コイル）は、２次コイルＬ２（受電側コイル）と電磁結合して電力伝送用トランスを形成する。例えば、電力伝送が必要なときには、図１に示すように、平板６００上に携帯電話機５１０を置き、１次コイルＬ１の磁束が２次コイルＬ２を通るような状態にする。一方、電力伝送が不要なときには、携帯電話機５１０を物理的に離して、１次コイルＬ１の磁束が２次コイルＬ２を通らないような状態にする。

１次コイルＬ１と２次コイルＬ２としては、例えば、絶縁された単線を同一平面内で渦巻き状に巻いた平面コイルを用いることができる。但し、単線を縒り線に代え、この縒り線（絶縁された複数の細い単線を縒り合わせたもの）を渦巻き状に巻いた平面コイルを用いてもよい。但し、コイルの種類は、特に限定されるものではない。なお、後述する直交２軸サーチを行う場合には、例えば円形（半径Ｒ）の平面的なコイルを使用する。

波形モニタ回路１４は、１次コイルＬ１の誘起電圧を検出する回路であり、例えば、抵抗ＲＡ１、ＲＡ２や、ＲＡ１とＲＡ２の共通接続点ＮＡ３とＧＮＤ（広義には低電位側電源）との間に設けられるダイオードＤＡ１を含むことができる。具体的には、１次コイルの誘起電圧を抵抗ＲＡ１、ＲＡ２で分圧することによって得られた信号ＰＨＩＮが、送電制御装置２０の波形検出回路２８に入力される。

表示部１６は、無接点電力伝送システムの各種状態（電力伝送中、ＩＤ認証等）を、色や画像などを用いて表示するものであり、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＣＤ（液晶表示装置）などにより実現される。

送電制御装置２０は、送電装置１０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。この送電制御装置２０は、送電側制御回路２２と、駆動クロック生成回路２３と、発振回路２４と、高調波検波回路２５と、ドライバ制御回路２６と、波形検出回路（ピークホールドまたはパルス幅検出回路）２８と、比較器ＣＰ１，ＣＰ２と、Ａ／Ｄ変換器３３と、演算部３５と、アクチュエータ制御回路３７と、を含む。

送電側制御回路２２は、送電装置１０や送電制御装置２０の制御を行うものであり、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。具体的には、送電側制御回路２２は、電力伝送、負荷検出、周波数変調、異物検出、あるいは着脱検出などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。

発振回路２４は、例えば、水晶発振回路により構成され、１次側のクロックを生成する。駆動クロック生成回路２３は、発振回路２４で生成されたクロックや送電側制御回路２２からの周波数設定信号に基づいて、所望の周波数の駆動制御信号を生成する。

ドライバ制御回路２６は、例えば、送電部１２に含まれる２つの送電ドライバ（不図示）が同時オンしないように調整しつつ、駆動制御信号を送電部１２の送電ドライバ（不図示）に出力し、その送電ドライバの動作を制御する。

波形検出回路２８は、１次コイルＬ１の一端の誘起電圧に相当する信号ＰＨＩＮの波形をモニタし、負荷検出、異物検出等を行う。例えば、受電装置４０の負荷変調部４６が、送電装置１０に対してデータを送信するための負荷変調を行うと、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形が、それに対応して変化する。

具体的には、図３（Ｂ）に示すように、データ「０」を送信するために、受電装置４０の負荷変調部４６が負荷を低くすると、信号波形の振幅（ピーク電圧）が小さくなり、データ「１」を送信するために負荷を高くすると、信号波形の振幅が大きくなる。したがって、波形検出回路２８は、誘起電圧の信号波形のピークホールド処理などを行って、ピーク電圧がしきい値電圧を超えたか否かを判断することで、受電装置４０からのデータが「０」なのか「１」なのかを判断できる。なお、波形検出の手法は、上述の手法に限定されない。例えば、受電側の負荷が高くなったか低くなったかを、ピーク電圧以外の物理量を用いて判断してもよい。例えば、ピーク電流を用いて判断することもできる。

また、波形検出回路２８としては、ピークホールド回路（あるいは、電圧と電流の位相差で決まるパルス幅を検出するパルス幅検出回路）を用いることができる。波形検出回路２８の出力信号のレベルを、比較器によって所定のしきい値と比較することによって、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との相対的位置関係を示す相対位置信号ＰＥが得られる。

（受電装置の構成と動作）
受電装置４０（受電モジュール、２次モジュール）は、２次コイルＬ２(両端に接続された共振コンデンサを含み、望ましくは磁性体を含む)と、受電部４２、負荷変調部４６、給電制御部４８、受電制御装置５０を含むことができる。なお、受電装置４０や受電制御装置５０は図２の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したり、接続関係を変更するなどの種々の変形実施が可能である。

受電部４２は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流電圧に変換する。この変換は受電部４２が有する整流回路４３により行われる。この整流回路４３は、ダイオードＤＢ１〜ＤＢ４を含む。ダイオードＤＢ１は、２次コイルＬ２の一端のノードＮＢ１と直流電圧ＶＤＣの生成ノードＮＢ３との間に設けられ、ＤＢ２は、ノードＮＢ３と２次コイルＬ２の他端のノードＮＢ２との間に設けられ、ＤＢ３は、ノードＮＢ２とＶＳＳのノードＮＢ４との間に設けられ、ＤＢ４は、ノードＮＢ４とＮＢ１との間に設けられる。

受電部４２の抵抗ＲＢ１、ＲＢ２はノードＮＢ１とＮＢ４との間に設けられる。そしてノードＮＢ１、ＮＢ４間の電圧を抵抗ＲＢ１、ＲＢ２により分圧することで得られた信号ＣＣＭＰＩが、受電制御装置５０の周波数検出回路６０に入力される。

受電部４２のコンデンサＣＢ１及び抵抗ＲＢ４、ＲＢ５は、直流電圧ＶＤＣのノードＮＢ３とＶＳＳのノードＮＢ４との間に設けられる。そしてノードＮＢ３、ＮＢ４間の電圧を抵抗ＲＢ４、ＲＢ５により分圧して得られる分圧電圧ＶＤ４は、信号線ＬＰ２を経由して、受電側制御回路５２および位置検出回路５６に入力される。位置検出回路５６に関しては、その分圧電圧ＶＤ４が、位置検出のための信号入力（ＡＤＩＮ）となる。

負荷変調部４６は、負荷変調処理を行う。具体的には、受電装置４０から送電装置１０に所望のデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷変調部４６（２次側）での負荷を可変に変化させ、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形を変化させる。このために負荷変調部４６は、ノードＮＢ３、ＮＢ４の間に直列に設けられた抵抗ＲＢ３、トランジスタＴＢ３（Ｎ型のＣＭＯＳトランジスタ）を含む。

このトランジスタＴＢ３は、受電制御装置５０の受電側制御回路５２から信号線ＬＰ３を経由して与えられる制御信号Ｐ３Ｑによりオン・オフ制御される。本送電が開始される前の認証ステージにおいて、トランジスタＴＢ３をオン・オフ制御して負荷変調を行って送電装置に信号を送信する際には、給電制御部４８のトランジスタＴＢ２はオフにされ、負荷９０が受電装置４０に電気的に接続されない状態になる。

例えば、データ「０」を送信するために２次側を低負荷（インピーダンス大）にする場合には、信号Ｐ３ＱがＬレベルになってトランジスタＴＢ３がオフになる。これにより負荷変調部４６の負荷はほぼ無限大（無負荷）になる。一方、データ「１」を送信するために２次側を高負荷（インピーダンス小）にする場合には、信号Ｐ３ＱがＨレベルになってトランジスタＴＢ３がオンになる。これにより負荷変調部４６の負荷は、抵抗ＲＢ３（高負荷）になる。

給電制御部４８は、負荷９０への電力の給電を制御する。レギュレータ（ＬＤＯ）４９は、整流回路４３での変換で得られた直流電圧ＶＤＣの電圧レベルを調整して、電源電圧ＶＤ５（例えば５Ｖ）を生成する。受電制御装置５０は、例えばこの電源電圧ＶＤ５が供給されて動作する。

また、レギュレータ（ＬＤＯ）４９の入力端と出力端との間には、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）からなるスイッチ回路が設けられている。このスイッチ回路としてのＰＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）をオンすることによって、レギュレータ（ＬＤＯ）４９をバイパスする経路が形成される。例えば、高負荷時（例えば、消耗が激しい２次電池の充電の初期においては、ほぼ一定の大電流を定常的に流すことが必要となり、このようなときが高負荷時に該当する）においては、レギュレータ４９自体の等価インピーダンスによって電力ロスが増大し、発熱も増大することから、レギュレータを迂回して、バイパス経路を経由して電流を負荷に供給するようにする。

スイッチ回路としてのＰＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）のオン／オフを制御するために、パイパス制御回路として機能するＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ２）およびプルアップ抵抗Ｒ８が設けられている。

受電側制御回路５２から、信号線ＬＰ４を介して、ハイレベルの制御信号がＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ２）のゲートに与えられると、ＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ２）がオンする。すると、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）のゲートがローレベルになり、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）がオンしてレギュレータ（ＬＤＯ）４９をバイパスする経路が形成される。一方、ＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ２）がオフ状態のときは、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）のゲートは、プルアップ抵抗Ｒ８を介してハイレベルに維持されるため、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）はオフし、バイパス経路は形成されない。

ＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ２）のオン／オフは、受電制御装置５０に含まれる受電制御回路５２によって制御される。

また、トランジスタＴＢ２（Ｐ型のＣＭＯＳトランジスタ）は、電源電圧ＶＤ５の生成ノードＮＢ５（レギュレター４９の出力ノード）とノードＮＢ６（受電装置４０の電圧出力ノード）との間に設けられ、受電制御装置５０の制御回路５２からの信号Ｐ１Ｑにより制御される。具体的には、トランジスタＴＢ２は、ＩＤ認証が完了（確立）して通常の電力伝送（すなわち、本送電）を行う場合にはオン状態となる。

受電制御装置５０は、受電装置４０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。この受電制御装置５０は、２次コイルＬ２の誘起電圧から生成される電源電圧ＶＤ５により動作することができる。また、受電制御装置５０は、制御回路５２（受電側）、位置検出回路５６、発振回路５８、周波数検出回路６０、満充電検出回路６２を含むことができる。

受電側制御回路５２は、受電装置４０や受電制御装置５０の制御を行うものであり、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。この受電側制御回路５２は、シリーズレギュレータ（ＬＤＯ）４９の出力端の定電圧（ＶＤ５）を電源として動作する。この電源電圧（ＶＤ５）は、電源供給線ＬＰ１を経由して、受電側制御回路５２に与えられる。

この受電側制御回路５２は、具体的には、ＩＤ認証、位置検出、周波数検出、満充電検出、認証用の通信のための負荷変調、異物挿入検出を可能とするための通信のための負荷変調などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。

位置検出回路５６は、２次コイルＬ２の誘起電圧の波形に相当する信号ＡＤＩＮの波形を監視して、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係が適正であるかを判断する。

具体的には、信号ＡＤＩＮをコンパレータで２値に変換して、位置関係が適正であるか否かを判断する。

発振回路５８は、例えばＣＲ発振回路により構成され、２次側のクロックを生成する。周波数検出回路６０は、信号ＣＣＭＰＩの周波数（ｆ１、ｆ２）を検出して、送電装置１０からの送信データが「１」なのか「０」なのかを判断する。

満充電検出回路６２（充電検出回路）は、負荷９０のバッテリ９４が、満充電状態（充電状態）になったか否かを検出する回路である。具体的には満充電検出回路６２は、例えば、充電状態の表示に使用されるＬＥＤＲのオン・オフを検出することによって、満充電状態を検出する。すなわち、所定時間（例えば５秒）連続でＬＥＤＲが消灯した場合に、バッテリ９４が満充電状態（充電完了）であると判断する。

また、負荷９０内の充電制御装置９２も、ＬＥＤＲの点灯状態に基づいて満充電状態を検出することができる。

また、負荷９０は、バッテリ９４の充電制御等を行う充電制御装置９２を含む。充電制御装置９２は、発光装置（ＬＥＤＲ）の点灯状態に基づいて満充電状態を検出することができる。この充電制御装置９２（充電制御ＩＣ）は集積回路装置などにより実現できる。なお、スマートバッテリのように、バッテリ９４自体に充電制御装置９２の機能を持たせてもよい。なお、本負荷９０は、２次電池に限定されるものではない。例えば、所定の回路が動作することによって、その回路が本負荷となる場合もあり得る。

（２次側機器の接近検出および両コイルの位置合わせについて）
図４は、２次側機器の接近検出および両コイルの自動的な位置合わせを行うための１次側の構成を示す図である。図４では、図２に示される送電装置１０の内部構成が、より具体的に示されている。

図４では、波形検出回路２８はピークホールド回路とする。波形検出回路２８からは、コイル端電圧のピーク電圧ＳＲが出力される。このピーク電圧ＳＲは、２次コイルＬ２の接近検出に利用することができる。このピーク電圧ＳＲは、比較器ＣＰ１によって第１のしきい値（接近検出用しきい値）Ｖ１と比較される。比較器ＣＰ１の出力信号ＰＥ１は、送電側制御回路２２に供給される。

また、高調波検波回路２５は、波形モニタ回路１４からの電圧信号をフィルタリングするフィルタ回路２７と、１次コイルＬ１の奇数次高調波（ここでは、５次高調波とする）ｆｓをミキシングするミキサ２９と、検波回路３１と、を有している。

ここで、１次コイルＬ１とコンデンサＣ１で構成される１次側の直列共振回路の共振周波数を（ｆｐ）とすると、通常、１次コイルの駆動周波数は、動作の安定性を重視してその共振周波数（ｆｐ）から離れた周波数（ｆｄ）に設定される。１次コイルの駆動周波数の高調波（ｆｓ）は、上下対称の駆動信号の場合、奇数次高調波のみであり、上述のとおり、例えば、５次高調波（ｆｓ：＝５ｆｄ）を使用することができる。

高調波検波回路２５の検波出力は、比較器ＣＰ２によって第２のしきい値（高調波共振ピーク検出用しきい値）Ｖ２と比較される。比較器ＣＰ２の出力信号ＰＥ２は、送電側制御回路２２に供給されると共に、Ａ／Ｄ変換器３３に入力され、デジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換後のデジタルデータは、演算回路３５に与えられる。

演算回路３５は、ＲＡＭ（不図示）に格納されたＸＹ平面の座標情報を有しており、アクチュエータ制御回路３７によって１次コイル（Ｌ１）が走査される場合の移動方向および移動速度と、高調波ピークが得られるタイミングとに基づいて、高調波ピークが得られるタイミングに対応したＸＹ平面上の座標位置を特定することができ、さらに、例えば、その特定された２点を結ぶ線分の中点の座標を演算することができる。このように、高調波ピークが得られたときの座標位置データに基づいて２次コイル（Ｌ２）の中心位置を求めることができる（詳細は後述する）。

また、送電側制御回路２２は、比較器ＣＰ１の出力信号（ＰＥ１）に基づいて２次側機器（２次コイルＬ２）の接近を検出することができる。また、送電側制御回路２２は、比較器ＣＰ２の出力信号（ＰＥ２）を指標として、アクチュエータ制御回路３７に、１次コイル（１次側機器）の走査命令を送出する。アクチュエータ制御回路３７は、送電側制御回路２２からの走査命令に応じてアクチュエータを駆動する。なお、比較器ＣＰ２の出力信号（ＰＥ２）をアクチュエータ制御回路３７に入力し、アクチュエータ自身の判断でアクチュエータを駆動することも可能である。

また、図４の右上に示されるように、２次コイル（Ｌ２）には、高調波共振用のコンデンサＣ２が設けられ、また、磁性体ＦＳが設けられている。この磁性体ＦＳは例えば磁束と回路を分離する遮蔽板であり、あるいは２次コイルのコアであってもよい。磁性体ＦＳがあることによって、１次側における２次コイルの接近検出が可能となる（詳細は後述する）。

（２次コイルの接近検出の原理）
以下、２次コイルの接近検出の原理について、図５〜図７用いて説明する。図５（Ａ）〜図５（Ｆ）は、１次コイルに２次コイルの磁性体が接近した場合のインダクタンスの増加について説明するための図である。上述のとおり、ここでいう「インダクタンス」は、磁性体付きの２次コイルの接近によって変動するインダクタンス（正確には、見かけ上のインダクタンス）である。「見かけ上のインダクタンス」という用語は、１次コイル単独のインダクタンス（２次コイルの接近の影響を受けないときのインダクタンス）と区別するために使用している。以下の説明では、Ｌｐｓと表記されるインダクタンスが、見かけ上のインダクタンスである。

図５（Ａ）に示すように、２次コイルＬ２には、磁性体（ＦＳ）が付属している。図５（Ｂ）に示すように、この磁性体（ＦＳ）は、例えば、平面コイルである２次コイルＬ２と回路基板３１００間に存在する磁気シールド材としての磁性体である（これに限定されるものではなく、２次コイルＬ２のコアとしての磁性体であってもよい）。

図５（Ｃ）に示される１次コイルＬ１単独の等価回路は、図５（Ｄ）に示されるようになり、その共振周波数は図示されるようにｆｐとなる。すなわち、共振周波数は、Ｌ１とＣ１によって決定される。ここで、図５（Ｅ）に示すように、２次コイルＬ２が接近すると、２次コイルＬ１に付属している磁性体（ＦＳ）が１次コイルＬ１と結合し、図５（Ｆ）に示すように、１次コイル（Ｌ１）の磁束が磁性体（ＦＳ）を通過することになり、磁束密度が増加する。これによって、１次コイルのインダクタンスは上昇する。このときの１次コイルＬ１の共振周波数は、図示されるようにｆｓｃとなる。すなわち、共振周波数は、Ｌｐｓ（２次コイルの接近による影響を考慮した１次コイルの見かけ上のインダクタンス）と１次側のコンデンサＣ１に依存する。すなわち、１次コイルの見かけ上のインダクタンスＬｐｓは、次のように表すことができる。Ｌｐｓ＝Ｌ１+ΔＬ。この式において、Ｌ１は、１次コイル単独のインダクタンスであり、ΔＬは、１次コイルに磁性体ＦＳが接近したことに起因するインダクタンスの上昇分である。Ｌｐｓの具体的な値は、２次コイルが接近したときの１次コイルのインダクタンスを、例えば、計測器で実測することによって取得することができる。

次に、両コイルの接近によって、１次コイルのインダクタンスがどのように変化するかについて考察する。

図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、１次コイルと２次コイルの相対的な位置関係の例を示す図である。図中、ＰＡ１は、１次コイルＬ１の中心点を示し、ＰＡ２は、２次コイルＬ２の中心点を示す。

図６（Ａ）では、両コイルの位置が遠いため相互の影響はないが、図６（Ｂ）のように２次コイル（Ｌ２）が１次コイル（Ｌ１）に接近すると、図５で説明したように１次コイルのインダクタンスが増大しはじめる。図６（Ｃ）では、自己誘導に加えて、両コイルが結合して相互誘導（一方のコイルの磁束を他方のコイルの磁束によって相殺しようとする作用）が働き、そして、図６（Ｄ）に示すように、両コイルの位置が完全に一致すると、２次コイル（Ｌ２）側に電流が流れるため、相互誘導による磁束の相殺によって洩れ磁束は減少し、コイルのインダクタンスは減少する。すなわち、位置合わせが行われたことによって２次側機器が動作を開始し、その２次側機器の動作開始に伴って２次コイル（Ｌ２）に電流が流れ、これによって相互誘導による磁束の相殺が生じ、洩れ磁束が減少して１次コイル（Ｌ１）のインダクタンスが減少する。

図７は、１次コイルと２次コイルの相対距離と、１次コイルのインダクタンスの関係を示す図である。図７において、横軸が相対距離であり、縦軸がインダクタンスである。ここで、「相対距離」とは、「２つのコイルの中心の横方向のずれ量を規格化した相対値」である。なお、相対距離は、両コイルが横方向にどれだけずれているかを示す指標の一つであり、相対距離の代わりに、絶対距離（例えば、両コイルの中心がどれだけずれているかを、ミリメートルで示した絶対値）を使用してもよい。図７において、相対距離がｄ１のときは、２次コイルの影響がなく、１次コイルＬ１のインダクタンスは、１次コイル単独のインダクタンス“ａ”である。２次コイルＬ２が接近してくると（相対距離ｄ２）、磁性体の影響で磁束密度が増大するためインダクタンス“ｂ”まで上昇する。

さらに２次コイルＬ２が接近すると（相対距離ｄ３）、インダクタンスは“ｃ”まで上昇する。さらに２次コイルが接近すると（相対距離ｄ４）、インダクタンスは“ｄ”まで上昇する。この状態となるコイル間の結合が生じ、以後は、相互インダクタンスの影響が支配的となる。

すなわち、相対距離ｄ５では、相互誘導の影響が支配的になるためにインダクタンスは低下して“ｅ”となる。相対距離０（１次コイルと２次コイルの各中心が、ＸＹ平面の中心に位置する場合）では、磁束の相殺によって洩れ磁束が最小となり、インダクタンスは一定値（図７の「中心のインダクタンス」）に収束する。

ここで、相対距離“ｄ２”が送電限界範囲となる。この場合、インダクタンスしきい値（ＩＮｔｈ１）を用いれば、２次コイル（Ｌ２）が相対距離ｄ２まで接近したことを検出することができる。つまり、２次コイル（Ｌ２）の接近によってインダクタンス値が上昇したことを第１のインダクタンスしきい値（ＩＮｔｈ１）を用いて検出したとすれば、それは、２次コイルＬ２が送電可能範囲付近にまで接近してきたことを示している。なお、実際には、上述のインダクタンスしきい値（ＩＮｔｈ１）に対応する電圧しきい値（第１のしきい値Ｖ１）を用いて、２次コイルの接近を判定する。

本発明では、このような２次コイル（Ｌ２）の接近を自動的に検出するために、１次コイル（Ｌ１）を間欠的（例えば、周期的に）駆動することができる。これによって、２次コイル（２次側機器）の接近を自動的に検出することができる。

２次コイル（Ｌ２）の接近が検出されると、次に、高調波共振を利用した２次コイル位置の検出動作が実行される。以下、具体的に説明する。

（高調波共振を利用した２次コイル位置の検出の原理）
図８は、１次コイルと２次コイルが電磁結合したトランスにおける洩れインダクタンスの概念を説明するための図である。図８の上側には、近接して配置されたコイル間の磁束の様子が示され、下側には、トランスの等価回路が示される。

図８では、１次コイル（Ｌ１），２次コイル（Ｌ２）は、共に半径Ｒの円形コイルである。１次コイル（Ｌ１）から発生する磁束φＡが２次コイル（Ｌ２）と鎖交すると、相互誘導によって２次コイル（Ｌ２）には１次コイル（Ｌ１）の磁束を相殺するように電流が流れるため、見かけ上磁束は０になる。つまり、理想的には、トランスの相互インダクタンスＭは０となる。

但し、実際には、１次コイル（Ｌ１）には洩れ磁束φＢが存在し、２次コイル（Ｌ２）には洩れ磁束φＣが存在する。１次側の洩れ磁束φＢによって１次側洩れインダクタンスＬＱが生じ、２次側の洩れ磁束φＣによって２次側洩れインダクタンスＬＴが生じる。なお、理論上、理想的なトランスが存在すると考えられるが、洩れインダンクタンスのモデルには関係なく、無視することができる。

図９（Ａ）〜（Ｄ）は、高調波共振回路の構成と動作を説明するための図である。図９（Ａ）に示されるように、２次コイル（Ｌ２）には、高調波共振用のコンデンサＣ２が接続される。この場合のトランスの等価回路は、図９（Ｂ）に示すようになる。送電前であるため、２次側の負荷（ＲＬ）は接続されない状態である。また、上述のとおり、相互インダクタンスは実質的に０であるから、無視することができる。また、１次側の洩れインダクタンス（ＬＱ）と、２次側の洩れインダクタンス（ＬＴ）は直列に接続されるから、両者を合成したインダクタンスは（ＬＱ＋ＬＴ）となる。よって、トランスの等価回路は、図９（Ｃ）に示すように変形することができる。

図９（Ｃ）に示すように、ＳＹ１とＳＹ２の２つの共振回路が構成されるが、ここでは、ＳＹ１は無視し、ＳＹ２のみに着目する。また、１次コイル（Ｌ１）の駆動信号（ＶＤ）の駆動周波数（ｆｄ）の奇数次高調波は、図９（Ｄ）に示すようになる。ここでは、５次高調波（５ｆｄ）に着目する（但し、これに限定されるものではない）。

本実施形態では、図９（Ｅ）の下側の式に示すように、共振回路ＳＹ２の共振周波数ｆｓを、１次コイル（Ｌ１）の駆動周波数の５次高調波（５ｆｄ）に一致するように、コンデンサＣ２の容量値を設定する。これによって、共振回路ＳＹ２は、１次コイルの駆動周波数の５次高調波に共振する高調波共振回路となる。よって、図９（Ｃ）の共振特性は、図９（Ｅ）のようになり、周波数軸上の５ｆｄの位置にて、高調波共振のピークが得られる。

先に説明したように、洩れインダクタンスは、鎖交しない洩れ磁束が生み出すインダクタンスであり、その洩れ磁束の量は、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）との相対的な位置関係によって異なる。

したがって、例えば、図９で説明した高調波共振回路ＳＹ２において、両コイル位置が一致しているときの洩れインダクタンスを前提としてコンデンサＣ２の容量を設定すれば、その高調波共振回路ＳＹ２は、１次コイルおよび２次コイルの位置が一致したときに高調波共振を生じる高調波共振回路となり、両コイル位置が一致しているときの洩れインダクタンスを前提としてコンデンサＣ２の容量を設定すれば、その高調波共振回路ＳＹ２は、１次コイル（Ｌ１）および２次コイル（Ｌ２）の位置が一致したときに高調波共振を生じる高調波共振回路となる。

図１０（Ａ），図１０（Ｂ）は、両コイルが所定距離Ｒだけ離れたときに共振が生じる高調波共振回路について説明するための図である。図１０（Ａ）に示すように、両コイル（Ｌ１，Ｌ２）の中心位置が距離Ｒだけ離れているときの洩れインダクタンス（φＢとφＣ）を前提としてコンデンサＣ２の容量を設定すれば、その高調波共振回路ＳＹ２は、１次コイル（Ｌ１）および２次コイル（Ｌ２）が所定距離Ｒだけ離れた位置関係になったときに高調波共振を生じる高調波共振回路となる。

すなわち、図１０（Ｂ）に示すように、所定距離Ｒだけ離れたときの洩れインダクタンスをＬＱ（ｒ），ＬＴ（ｒ）とした場合、図１０（Ｂ）の下側に示す式を満足するように、コンデンサＣ２の容量値を設定すれば、高調波共振回路ＳＹ２は、１次コイル（Ｌ１）および２次コイル（Ｌ２）が所定距離Ｒだけ離れた位置関係になったときに高調波共振を生じる。

図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、２次コイルに対して１次コイルを走査（スキャン）した場合の、高調波共振ピ−クが得られる位置を説明するための図である。図１１（Ａ）に示すように、１次コイル（Ｌ１）の中心をＰＡ１とし、２次コイル（Ｌ２）の中心をＰＡ２とする。

図１１（Ａ）に示すように、１次コイル（Ｌ１）を、左側から、２次コイル（Ｌ２）に向けて直線状に走査する場合を想定する。この場合、図１１（Ｂ）に示すように、１次コイル（Ｌ１）が２次コイル（Ｌ２）に接近して両コイルの距離がＲになる場合に高調波共振ピークが得られ、同様に、図１１（Ｃ）に示すように、１次コイル（Ｌ１）が２次コイル（Ｌ２）から遠ざかるときにも高調波共振ピークが生じる。

ここで、静止状態にある２次コイル（Ｌ２）と交わるあらゆる軸を想定し、その軸上で１次コイル（Ｌ１）を走査した場合を想定すると、共振ピークは、図１１（Ｄ）に示すように、２次コイル（Ｌ２）の中心点ＰＡ２から距離Ｒだけ離れた円周上の位置において得られることになる。すなわち、高調波共振ピ−クが得られる位置をＷとすれば、Ｗは、２次コイル（Ｌ２）の最も外側の円に一致する。

図１２は、２次コイルに対して１次コイルが接近した場合の１次コイルのインダクタンスの変化例および高調波検波回路から得られる高調波電圧の変化例を示す図である。図１２の上側に示される図は、図７と同じである。図１２の下側に示すように、高調波検波回路２５による高調波共振ピークは、両コイルの相対位置が距離Ｒ（＝相対距離ｄ５）だけ離れているときに得られる。よって、高調波ピーク検出用のしきい値電圧（Ｖ２）との比較によって、その高調波ピークを検出することができる。

また、先に図７で説明したように、両コイルの中心間の距離がＬ（＝相対距離ｄ２）であるときに、１次コイルのインダクタンス上昇によるコイル端電圧（コイル電流）の減少によって２次コイルの接近を検出することができる。図１２より、Ｒ（高調波共振ピークが生じる距離）＜Ｌ（接近検出距離）であることは明らかである。つまり、接近検出によって、距離Ｌの範囲に２次コイルが入ったことが検出され、高調波検波によって、両コイルが距離Ｒの位置関係になったことが検出される。

なおＲ＝０の場合を排除しない。つまり、Ｒ＝０のとき（つまり両コイルの中心が一致するとき）に高調波共振が生じれば、その高調波ピークを指標として、１次側機器の手動による移動によって両コイルの位置合わせをすることができるし、あるいは、その高調波ピークの有無によって２次側機器の取り去り（リーブ）を検出することもでき、有用であるからである。但し、後述する直交２軸サーチを行うときは、Ｒ＞０に設定する必要がある。

（直交２軸サーチによる２次コイル位置検出）
図１３〜図１６を用いて、直交２軸サーチによる２次コイル位置の検出について説明する。図１３〜図１５は、直交２軸サーチによる２次コイル位置検出方法および位置決め方法を説明するための図である。

図１３において、２次コイル（Ｌ２）は、１次コイル移動範囲Ｚ内に置かれている。図１に示すように、２次側機器５１０のセット範囲を、色を変えたＺ１領域に限定する等すれば、２次コイル（Ｌ２）は、必然的に、１次コイル移動範囲内に置かれることになる。上述したように、１次コイルを間欠的に駆動すれば、２次コイル（Ｌ２）の接近を検出できるから、次に、図２の送電側制御回路２２は、アクチュエータ制御回路３７に指示して、２次コイル位置検出のための直交２軸サーチを実行させる。以下、具体的に説明する。なお、図示されるようにＸＹ軸によるＸＹ平面が設定され、そのＸＹ平面における座標位置が、図２の演算回路３５によって求められる。また、上述したとおり、１次コイル（Ｌ１）および２次コイル（Ｌ２）は共に半径Ｒの円形のコイルであり、両コイルの中心（ＰＡ１とＰＡ２）間の距離がＲのときに高調波ピークが得られる。

まず、図１３に示すように、アクチュエータ制御回路３７は、アクチュエータ７２０，７３０を駆動して１次コイル（Ｌ１）を、２次コイルと交差する第１の軸（Ｊ１）に沿って移動させて、２次コイル位置検出のための第１の走査を実行する（ステップ（Ｓ１））。
このとき、ＰＱ１，ＰＱ２の２点において高調波共振ピークが生じる（ステップ（Ｓ２），ステップ（Ｓ３））。演算回路３５は、ＰＱ１およびＰＱ２の２点を結ぶ線分の中点の座標ＰＱ３を求める（ステップ（Ｓ４））。

次に、図１４に示すように、アクチュエータ制御回路３７は、アクチュエータ７２０，７３０を駆動して１次コイル（Ｌ１）を、第１の軸（Ｊ１）に直交し、かつ、第１の走査において求められた中点ＰＱ３を通過する第２の軸（Ｊ２）に沿って移動させて２次コイル位置検出のための第２の走査を実行する（ステップ（Ｓ５））。このとき、ＰＱ４，ＰＱ５の２点において高調波共振ピークが生じる（ステップ（Ｓ６），ステップ（Ｓ７））。演算回路３５は、ＰＱ４およびＰＱ５の２点を結ぶ線分の中点の座標ＰＱ６を求める（ステップ（Ｓ８））。

求められた座標ＰＱ６が、２次コイル（Ｌ２）の中心ＰＡ２の位置を示している。すなわち、これによって、２次コイル（Ｌ２）の中心位置が求められたことになる。

次に、図１５に示すように、１次コイル（Ｌ１）をＪ３方向に移動させ、１次コイル（Ｌ１）の中心ＰＡ１が、２次コイル（Ｌ２）の中心ＰＡ２に重なるようにする（ステップ（Ｓ９））。このようにして、コイル間の極めて高精度の位置合わせを、自動的に行うことができる。

以上の手順をまとめると図１６のようになる。図１６は、直交２軸サーチを利用した２次コイル位置検出方法ならびに１次コイルの位置決め方法の手順を示すフロー図である。なお、図１６のフローには、２次コイルの接近検出動作も含めている。但し、接近検出は、必須ではなく、省略することもできる。

図示されるように、まず、１次コイルの間欠的な駆動を行い、２次側機器（２次コイル）の接近を１次コイルのインダクタンスの上昇により検出する（ステップＳＴ１）。２次側機器の所定エリアへのセット（２次コイルの接近）が検出されると、次に、第１の走査線軸に沿う第１の走査を実行する（ステップＳＴ２）。

第１の走査において、２点の高調波検出信号ピーク(高調波共振ピーク)が得られ（ステップＳＴ３）、次に、２点間を結ぶ線分の中点の座標を演算により求める（ステップＳＴ４）。

次に、求められた中心座標を通り、第１の走査線軸に直交する第２の走査線軸に沿う第２の走査を実行する（ステップＳＴ５）。この第２の走査によって、２点の高調波検出信号ピーク（高調波共振ピーク）が得られる（ステップＳＴ６）。

第２の走査により求められた２点を結ぶ線分の中点の座標を求める（ステップＳＴ７）。求められた中点の座標が、２次コイル（Ｌ２）の中心位置の座標である。

１次コイル（Ｌ１）の中心を、求められた２次コイルの中心位置に移動させる(ステップＳＴ８)。これによって、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）との位置合わせが完了する。

（ＸＹステージの構成例と動作）
次に、ＸＹステージの構成例と動作について説明する。図１７は、ＸＹステージの基本構成を示す斜視図である。

図示されるように、ＸＹステージ７０２は、一対のガイドレール１００と、Ｘ軸スライダ２００と、Ｙ軸スライダ３００と、を有する。これらに使用する材料は、例えば、アルミニウム、鉄、グラナイト（御影石）、セラミックス等である。

一対のガイドレール１００は互いに対向するガイド溝１１０を持ち、Ｘ軸方向に延在して平行に設けられる。一対のガイドレール１００は図示しない定盤に固定される。

一対のガイドレール１００の間にＸ軸スライダ２００が係合される。Ｘ軸スライダ２００は矩形平板状をしており、その両端部がそれぞれ対向するガイド溝１１０に嵌め込まれて係合され、ガイド溝１１０に沿ってＸ軸方向の移動は許容されるが、Ｙ軸方向の動きは規制されるようになっている。したがってＸ軸スライダ２００は一対のガイドレール１００に沿ってＸ軸方向に往復運動できる。

なお、ガイドレール１００に設けたガイド溝１１０をＸ軸スライダ２００側に設け、ガイドレール１００側にＸ軸スライダ２００に設けたガイド溝に嵌まる凸条を設けるようにしてもよい。ガイドレール１００とＸ軸スライダ２００との係合部は、３つの面で支持されていればよく、ガイド溝の形状は問わない。

Ｘ軸スライダ２００を囲むようにＹ軸スライダ３００が装着されている。Ｙ軸スライダ３００は、矩形平板状のＸ軸スライダ２００の断面形状に合致するように、断面略コ字型をしている。その略コ字型をしたＹ軸スライダ３００の開口部が内側に折り返されている。なお、Ｙ軸スライダ３００は上部が開口していてもよく、さらには全く開口していない断面略ロ字型をしたものでもよい。

これによりガイド溝１１０に係合するＸ軸スライダ２００の幅方向の両端部は、Ｙ軸スライダ３００によって上面、側面、下面の３面が支持される。そしてＹ軸スライダ３００はＸ軸スライダ２００に装着されることにより、Ｘ軸スライダ２００に対してＸ軸方向の動きが規制されて、Ｘ軸スライダ２００がＸ軸方向に移動するとそれに伴ってＸ軸方向に移動する。また、Ｘ軸スライダ２００に対してＹ軸方向の動きが許容されて、Ｘ軸スライダ２００に対してＹ軸方向に移動できるようになっている。Ｘ軸スライダ２００はスライドするだけでなく、Ｘ軸スライダ２００に対してＹ軸スライダ３００をＹ軸方向に移動させるガイドも兼ねている。また、Ｙ軸スライダ３００の上部が、ＸＹ軸運動をさせる対象を載せるトッププレート（可動主面）となる。

図示されるように、トッププートとしてのＹ軸スライダ３００の主面には、１次コイル（円形の巻線コイル）Ｌ１と、ＩＣ化された送電制御装置２０と、を含む送電装置１０が搭載されている。

また、図１７のＸＹステージ７０２では、駆動源として、高精度なリニアモータを使用している。なおリニアモータに代えてボールネジ機構としてもよい。

Ｘ軸スライダ２００を移動させるＸ軸リニアモータ６００は一対のガイドレール１００間に設けてある。ロッド状の固定子６１０に装着されたＸ軸リニアモータ６００の可動子６２０をＸ軸スライダ２００の下部に固着することで、Ｘ軸スライダ２００を往復動自在としている。

また、Ｙ軸スライダ３００は、Ｙ軸リニアモータ７００によって往復駆動される。Ｘ軸スライダ２００に凹部２１０が設けられ、その凹部２１０に、Ｙ軸リニアモータ７００が収納されている。これによって、ステージ高を抑えることができる。

Ｘ軸リニアモータ６００およびＹ軸リニアモータ７００は各々、図２に示されるＸ方向アクチュエータ７２０およびＹ方向アクチュエータ７３０に相当する。

このようなＸＹステージ７０２に、１次コイル（円形の巻線コイル）Ｌ１およびＩＣ化された送電制御装置２０を含む送電装置１０が搭載されることによって、送電側装置（無接点電力伝送システムの送電機構）７０４が構成される。

そして、図１（Ｂ）に示したように、送電側装置７０４は、プレーンな平面をもつ構造物（例えば、机等）の内部に埋め込まれる。これによって、概略な位置に置かれた２次側機器（携帯端末等）の２次コイル位置に対応するように、１次コイルのＸＹ平面における位置を自動的に移動させることが可能な、次世代の無接点電力伝送システムに対応した送電側装置７０４が実現される。

上述のとおり、本発明の送電制御装置２０は、間欠的に１次コイルを駆動し、１次コンダクタンスの上昇によるコイル端電圧（電流）の減少が生じているか否かを常に監視する。そして、２次側機器の接近（２次側機器が所定エリアＺ１内に載置されたこと）が検出されれば、例えば、１次コイル位置の自動調整を行うことが可能となる。したがって、２次側機器の接近検出ならびに１次コイルの位置調整が自動的に行われることになり、ユーザの手間は一切、生じない。但し、接近検出を行わない場合や、手動によって１次コイル位置を調整する場合を排除するものではない。

以上、本発明を、実施形態を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々、変形、応用が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲において多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。

従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（低電位側電源、電子機器等）と共に記載された用語（ＧＮＤ、携帯電話機・充電器等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態および変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。

また、送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置の構成ならびに動作や、１次側における２次側の負荷検出の手法も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

本発明の少なくとも一つの実施態様によれば、例えば、以下の効果が得られる。但し、以下の効果は同時に得られるとは限らず、以下の効果の列挙が本発明を不当に限定する根拠として用いられてはならない。
（１）２次側機器が概略の位置に置かれたとしても、１次コイルが自動的に最適位置に移動するため、常に適正な送電が実現される。
（２）２次側機器の大きさ、形状、機器デザイン等に影響されず、常に適正な送電が実現されるため、無接点電力伝送システムの汎用性が格段に向上する。
（３）２次側機器の設計の自由度は何ら制限されないため、２次側機器のメーカの負担が生じない。
（４）特別な回路（位置検出素子等）を用いず、無接点電力伝送システムに備わっている回路構成を活用してコイル間の相対的な位置関係を検出するため、構成が複雑化せず、かつ実現が容易である。
（５）１次コイルの駆動周波数の高調波共振を用いた、極めて高精度なコイル位置検出が可能となる。
（６）高調波共振を実現するための新規な構成をもつ受電装置も実現される。
（７）１次コイルの駆動周波数の奇数次高調波の共振を利用した、新規な２次コイル位置検出方法と１次コイル位置決め方法が得られる。
（８）例えば、フラットな平面をもつ構造物（例えば机）の所定エリア上に携帯端末等を載置するだけで、自動的に一次コイルの位置調整がなされて充電等が可能となる、極めて汎用性および利便性の高い次世代の無接点電力伝送システムを実現することができる。

本発明は、汎用性および利便性が格段に向上した次世代の無接点電力伝送システムを提供するという効果を奏し、したがって、特に、送電制御装置（送電制御ＩＣ）、送電装置（ＩＣモジュール等）、送電側装置（送電装置、アクチュエータならびにＸＹステージを備えた１次側構造体）、無接点電力伝送システム等として有用である。

図１（Ａ），図１（Ｂ）は、本発明を利用した無接点電力伝送システムの利用態様の一例を示す図 送電装置、受電装置を含む無接点電力伝送システムにおける、各部の具体的な構成の一例を示す回路図 図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、１次側機器と２次側機器との間の情報伝送の原理を説明するための図 ２次側機器の接近検出および両コイルの自動的な位置合わせを行うための１次側の構成を示す図 図５（Ａ）〜図５（Ｆ）は、１次コイルに２次コイルの磁性体が接近した場合のインダクタンスの増加について説明するための図 図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、１次コイルと２次コイルの相対的な位置関係の例を示す図 １次コイルと２次コイルの相対距離と、１次コイルのインダクタンスの関係を示す図 １次コイルと２次コイルが電磁結合したトランスにおける洩れインダクタンスの概念を説明するための図 図９（Ａ）〜図９（Ｅ）は、高調波共振回路の構成と動作を説明するための図 図１０（Ａ），図１０（Ｂ）は、両コイルが所定距離Ｒだけ離れたときに共振が生じる高調波共振回路について説明するための図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、２次コイルに対して１次コイルを走査（スキャン）した場合の、高調波共振ピ−クが得られる位置を説明するための図 ２次コイルに対して１次コイルが接近した場合の１次コイルのインダクタンスの変化例および高調波検波回路から得られる高調波電圧の変化例を示す図 直交２軸サーチによる２次コイル位置検出方法および位置決め方法を説明するための図 直交２軸サーチによる２次コイル位置検出方法および位置決め方法を説明するための図 直交２軸サーチによる２次コイル位置検出方法および位置決め方法を説明するための図 直交２軸サーチを利用した２次コイル位置検出方法ならびに１次コイルの位置決め方法の手順を示すフロー図 ＸＹステージの基本構成を示す斜視図

符号の説明

Ｌ１ １次コイル、Ｌ２ ２次コイル、１０ 送電装置、１２ 送電部、
１４ 波形モニタ回路、１６ 表示部、２０ 送電制御装置、２２ 送電側制御回路、
２３ 駆動クロック生成回路、２４ 発振回路、２５ 高調波検波回路、
２６ ドライバ制御回路、２７ フィルタ回路、２８ 波形検出回路、２９ ミキサ、
３１ 検波回路、３３ Ａ／Ｄ変換器 ３５ 演算回路、
３７ アクチュエータ制御回路、４０ 受電装置、４２ 受電部、４３ 整流回路、
４６ 負荷変調部、４８ 給電制御部、５０ 受電制御装置、５２ 受電側制御回路、
５６ 位置検出回路、５８ 発振回路、６０ 周波数検出回路、６２ 満充電検出回路、
９０ ２次側機器の負荷、９２ 充電制御装置、９４ バッテリ（２次電池）、
７０２ ＸＹテーブル、７０４ 送電側装置（１次側構造体）、
７１０ アクチュエータドライバ、７２０ Ｘ方向アクチュエータ、
７３０ Ｙ方向アクチュエータ、ＰＥ（ＰＥ１，ＰＥ２） 相対位置信号

Claims (15)

1. 送電装置から受電装置に対して、電磁結合された１次コイルおよび２次コイルを経由して無接点で電力を伝送する無接点電力伝送システムにおける、前記送電装置に設けられる送電制御装置であって、
   前記送電制御装置は、
   前記受電装置への送電を制御する送電側制御回路と、
   所定の演算を行って前記２次コイルの位置を求める演算回路と、
   前記１次コイルのＸＹ平面上における位置を移動させるためのアクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御回路と、
   を含み、
   前記アクチュエータ制御回路は、前記２次コイルの位置検出のために前記１次コイルを走査し、
   前記２次コイル位置検出のための走査によって得られたデータに基づいて、前記演算回路が前記所定の演算を行って前記２次コイルの位置を求め、
   前記アクチュエータ制御回路は、前記一次コイルの位置が、前記演算によって求められた前記２次コイルの位置になるように前記１次コイルを移動させる、
   ことを特徴とする送電制御装置。
2. 請求項１記載の送電制御装置であって、
   前記送電制御装置は、前記１次コイルの駆動周波数の高調波信号を検出する高調波検波回路を有し、
   前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が所定距離だけ離れて電磁結合しているときに、前記１次コイルの駆動周波数の前記高調波に共振する共振回路が構成され、前記高調波検波回路は、前記共振回路の共振による前記１次コイルの駆動周波数の前記高調波の共振ピークを検出し、
   前記演算回路は、前記高調波検波回路から前記高調波の共振ピークが得られたときの座標位置データに基づいて所定の演算を行い、前記２次コイルの中心位置を求める、
   ことを特徴とする送電制御装置。
3. 請求項２記載の送電制御装置であって、
   前記１次コイルおよび前記２次コイルは共に円形のコイルであり、
   前記アクチュエータ制御回路は、前記アクチュエータを駆動して前記１次コイルを、前記２次コイルと交差する第１の軸に沿って移動させて、２次コイル位置検出のための第１の走査を実行し、
   前記演算回路は、前記第１の走査中において、前記高調波検波回路の検波信号のピークが得られる２点の各々を結ぶ線分の中点の座標を演算により求め、
   前記アクチュエータ制御回路は前記アクチュエータを駆動して前記１次コイルを、前記第１の軸に直交し、かつ、前記第１の走査において求められた前記中点を通過する第２の軸に沿って移動させて２次コイル位置検出のための第２の走査を実行し、
   前記演算回路は、前記第２の走査中において、前記高調波検波回路の検波信号のピークが得られる２点の各々を結ぶ線分の中点の座標を演算により求め、
   前記アクチュエータ制御回路は、前記アクチュエータを駆動して、前記１次コイルの中心の位置が、前記第２の走査において求められた前記中点の位置になるように前記１次コイルを移動させる、
   ことを特徴とする送電制御装置。
4. 請求項２または請求項３記載の送電制御装置であって、
   前記２次コイルにはコンデンサが接続されると共に、前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が所定距離だけ離れた位置関係のときの洩れインダクタンスと、前記コンデンサによって、前記１次コイルの駆動周波数の高調波に共振する共振回路が構成されるように、前記コンデンサの容量値が設定され、前記高調波検波回路は、前記共振回路の共振による前記１次コイルの駆動周波数の前記高調波の共振ピークを検出することを特徴とする送電制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   前記１次コイルのコイル端電圧またはコイル電流に基づいて、前記２次コイルが前記１次コイルに接近したことを示す接近検出信号を生成する接近検出回路を有し、
   前記接近検出信号によって前記２次コイルの接近が検出されると、前記アクチュエータ制御回路は、前記２次コイル位置検出のための走査を実行することを特徴とする送電制御装置。
6. 請求項５記載の送電制御装置であって、
   前記２次コイルは磁性体付きの２次コイルであり、
   前記磁性体付きの２次コイルの接近によって、前記１次コイルのインダクタンスが増大し、前記１次コイルを所定周波数で駆動した場合のコイル端電圧もしくはコイル電流が減少して、前記接近検出信号が所定のしきい値に達すると、前記アクチュエータ制御回路は、前記２次コイル位置検出のための走査を実行することを特徴とする送電制御装置。
7. 請求項５または請求項６記載の送電制御装置であって、
   前記送電側制御回路は、前記２コイルの接近を検出するために、前記１次コイルを前記所定周波数で間欠的に駆動することを特徴とする送電制御装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の送電制御装置と、
   前記１次コイルと、
   を有することを特徴とする送電装置。
9. 前記２次コイルと、
   前記２次コイルに接続されるコンデンサと、を有し、
   前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が所定距離Ｒ（Ｒ≧０）だけ離れた位置関係のときの洩れインダクタンスと、前記コンデンサによって、前記１次コイルの駆動周波数の高調波に共振する共振回路が構成されるように、前記コンデンサの容量値が設定されていることを特徴とする受電装置。
10. 請求項９記載の受電装置であって、
    前記２次コイルは磁性体付きの２次コイルであり、前記磁性体付きの２次コイルが前記１次コイルに接近することによって、その接近が前記送電装置側で検出されるときの前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心との間の距離をＬとした場合、
    前記所定距離Ｒは、０≦Ｒ＜Ｌの関係を満たすことを特徴とする受電装置。
11. 請求項８記載の送電装置と、請求項９または請求項１０記載の受電装置と、により構成される無接点電力伝送システム。
12. 請求項９または請求項１０記載の受電装置を有する電子機器。
13. 送電装置から受電装置に対して、電磁結合された円形の１次コイルおよび円形の２次コイルを経由して無接点で電力を伝送すると共に、前記２次コイルにはコンデンサが接続され、前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が所定距離だけ離れて電磁結合しているときに、洩れインダクタンスと前記コンデンサとによって、前記１次コイルの駆動周波数の高調波に共振する共振回路が構成される無接点電力伝送システムにおける、２次コイル位置検出方法であって、
    前記１次コイルを、前記２次コイルと交差する第１の軸に沿って移動させて、２次コイル位置検出のための第１の走査を実行し、
    前記第１の走査中において、前記高調波検波回路の検波信号のピークが得られる２点の各々を結ぶ線分の中点の座標を演算により求め、
    前記アクチュエータ制御回路は前記アクチュエータを駆動して前記１次コイルを、前記第１の軸に直交し、かつ、前記第１の走査において求められた前記中点を通過する第２の軸に沿って移動させて２次コイル位置検出のための第２の走査を実行し、
    前記第２の走査中において、前記高調波検波回路の検波信号のピークが得られる２点の各々を結ぶ線分の中点の座標を演算により求め、これによって、前記２次コイルの位置を検出することを特徴とする２次コイル位置検出方法。
14. 請求項１２記載の２次コイル位置検出方法によって検出された前記２次コイルの位置に１次コイルを移動させ、これによって２次コイルに対して１次コイルを位置決めすることを特徴とする、１次コイルの位置決め方法。
15. 請求項１３記載の１次コイルの位置決め方法であって、
    前記２次コイル位置検出方法の実行に先立ち、磁性体付きの前記２次コイルの接近を検出するために、前記１次コイルを所定周波数で間欠的に駆動し、
    前記磁性体付きの２次コイルの接近によって、前記１次コイルのインダクタンスが増大し、前記１次コイルを所定周波数で駆動した場合のコイル端電圧もしくはコイル電流が減少して、前記コイル端電圧もしくはコイル電流に基づいて生成される接近検出信号が所定のしきい値に達したことを条件として前記１次コイル位置の位置決め方法を実行する、
    ことを特徴とする１次コイルの位置決め方法。

Images