JP2009081947A - 送電制御装置、送電装置、無接点電力伝送システム、２次コイルの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送電装置（１次側機器）が自発的に、送電装置（１次側機器）と受電装置（２次側機器）との相対的な位置関係を高精度に検出できるようにする。
【解決手段】送電制御装置２０は、受電装置４０への送電を制御する送電側制御回路２２と、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２５と、を有する。受電装置４０側に、１次コイルＬ１の駆動周波数の高調波に共振する共振回路（洩れインダクタンスとコンデンサＣ２）が形成され、これによって高調波共振が生じる。
【選択図】図４

Description

本発明は、送電制御装置、送電装置、無接点電力伝送システム、および２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。
特開２００６−６０９０９号公報 特開２００５−６４６０号公報

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ものの、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連続的な送電が必須であり、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、送電装置（１次側機器）が自発的に、送電装置（１次側機器）と受電装置（２次側機器）との相対的な位置関係を高精度に検出することができる。

（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、前記受電装置への送電を制御する送電側制御回路と、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と、を有する。

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、２次側（受電装置側）に、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形成される。すなわち、１次コイルと２次コイルが所定の相対的位置関係になったときに２次側の共振回路が構成されるようにしておき、例えば、１次コイルを間欠的に駆動して高調波検波回路の検波出力レベルをみれば、１次コイルと２次コイルとが所定の相対的位置関係になったことを、高精度に、かつ２次側機器の動作とは無関係に（つまり１次側が自発的に）検出することができる。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。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、ｎ次高調波（ｎは例えば３以上の奇数）ならば、共振のエネルギは基本周波数の約１／ｎ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。高調波検波回路の検波出力は、１次コイル（送電装置）と２次コイル（受電装置や２次側機器）の広義の位置検出に使用でき、その検波出力は、種々の用途に利用することができる。例えば、高調波検波回路の検波出力を指標として、１次コイルと２次コイルの位置合わせを行うことができる。また、高調波検波出力が得られることによって２次側機器が所定位置にセットされたことを検出することができる（２次側機器のセット検出）。また、高調波検波出力のレベル変動をウオッチングすることによって、１次コイルと２次コイルのいずれかが遠ざかっている（あるいは近づいている）ことをリアルタイムで検出することもできる（移動、接近、離間等の検出）。また、今まで得られていた所定レベルの高調波検波出力が得られなくなったことによって、一度セットされた２次側機器が取り外されたことを検出することもできる（リーブ検出）。また、高調波を検出できるということは、載置エリアに置かれたのはネジや釘等ではなく、送電対象となり得る（少なくともそのような可能性がある）２次側機器であるということを示していることになる。つまり、高調波検出回路は、載置エリアに置かれた物品が、送電対象になり得る機器であるか否かを検出する手段（適正な２次側機器であるか否かの検出器）としての機能も有している。

（２）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記受電装置側に、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形成され、前記高調波検波回路は、前記共振回路による前記高調波の共振信号を検出する。

受電装置側に、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形成され、これによって高調波の共振ピークが得られる点を明らかとしたものである。上述の共振回路は、例えば、両コイルが所定距離Ｒ（Ｒ≧０）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することができる。

（３）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記受電装置は、前記２次コイルに接続されたコンデンサを有し、前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が合致して電磁結合しているときに、洩れインダクタンスおよび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、前記高調波検波回路は、前記１次コイルの位置と前記２次コイルの位置が合致していることを検出する位置検出回路として動作する。

１次コイルと２次コイルの位置が一致しているときの洩れインダクタンスとコンデンサによって共振回路が構成される。よって、高調波検波回路の検波出力は、両コイルの位置が合致（一致）していることを示す位置検出信号として利用可能である。よって、その位置検出信号としての高調波検波出力のレベルを指標として、１次コイルと２次コイルの位置合わせを行うことができる。例えば、所定レベルを超える高調波検波出力が得られるときに表示ランプが点灯するようにしておき、２次側機器を試行錯誤的に手動で移動させ、ランプが点灯する位置を探ることによって、２次コイルを１次コイルに対して位置決めすることができる。

（４）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記受電装置は、前記２次コイルに接続されたコンデンサを有し、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、洩れインダクタンスおよび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、前記高調波検波回路は、前記１次コイルの位置と前記２次コイルの位置が所定距離だけずれていることを検出する位置検出回路として動作する。

１次コイルと２次コイルが所定距離だけ離れているときの洩れインダクタンスとコンデンサによって共振回路が構成される。よって、高調波検波回路の検波出力は、両コイルの位置が所定距離だけずれていることを示す位置検出信号として利用可能である。よって、その位置検出信号としての高調波検波出力のレベルを指標として、１次コイルと２次コイルの所定の相対的位置関係を検出したり、両コイルを、その相対的位置関係に意図的に設定したりすることができる。

（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を、さらに有し、前記高調波検波回路の検波出力を指標として、前記アクチュエータ制御回路による前記アクチュエータの駆動によって前記１次コイルを試行錯誤的に移動させ、これによって前記２次コイルに対する前記１次コイルの位置決めを行う。

例えば、所定レベル以上の高調波検波出力が得られるまで、アクチュエータによって１次コイルの位置を試行錯誤的に移動させる。これによって、１次コイルと２次コイルの所定の相対的位置関係を自動的に実現することができる。ここで、「１次コイルを試行錯誤的に移動させる方式」には、１次コイルを、例えば、所定の移動シーケンスに基づいて（例えば螺旋状スキャンシーケンスに基づいて）移動させる場合が含まれ、また、まったくランダムに移動させる場合も含まれる。

（６）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、２次コイルの接近を検出する接近検出回路を、さらに有する。

この構成によって、高調波検波出力に基づく両コイルの相対的な位置関係の検出に加えて、２次コイルの（１次コイル側への）接近の自動的な検出も可能となる。これにより、例えば、２次コイルの接近が検出されると、それをトリガーとして両コイルの相対位置関係の検出動作を自動的に実行する、というような動作が可能となり、無接点電力伝送システムの利便性が向上する。また、２次コイルの接近を検出できるということは、すなわち、送電対象となり得る２次側機器が近づいていることを示しており、この点で、接近検出回路は、載置エリア上の機器が、２次コイルをもつ送電対象となり得る２次側機器であるか否かを検出する手段（適正な２次側機器であるか否かの検出器）としての機能も有している。

（７）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、前記接近検出回路は、前記磁性体付きの２次コイルの接近に伴う前記１次コイルのインダクタンスの増大に起因する、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の減少を検出することによって、前記２次コイルの接近を検出する。

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が上昇すると、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。

（８）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。

（９）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記高調波検波回路の検波出力に基づく、前記１次コイルと２次コイルとの相対的位置関係の検出結果を報知する報知部を、さらに有する。

報知部は、ユーザの視覚、音声等の五感に訴えることによって、両コイルの相対的位置関係の検出結果をユーザに報知する。これによって、ユーザは両コイルの位置関係を認識することができる。また、上述のとおり、２次側機器のセットやリーブ（取り去り）も検出することができる。また、報知部は、２次側機器が、送電対象になり得る機器（例えば、規格に適合した２次側構成をもつ２次側機器）であるか否かをユーザに報知する場合もあり得る。

報知の態様には種々のバリエーションが考えられる。例えば、両コイルの相対的位置関係の検出信号としての高調波検波出力のレベルに応じて、多段階の報知を行うこともできる。例えば、第１のレベルを超える高調波検波出力が得られるときに赤の表示ランプが点灯し、第１レベルを超える第２のレベルの高調波検波出力が得られるときに緑の表示ランプが点灯するようにしておき、ユーザが２次側機器を試行錯誤的に手動で移動させ、ランプの点灯の有無ならびに点灯するランプの色を確認するようにすれば、２次コイルを１次コイルに対して、より効率的に位置決めすることが可能となる。すなわち、赤のランプが点灯すれば、２次コイルが１次コイルにある程度、接近していることがわかるから、ユーザは、その後、探索（移動）範囲を絞って、より慎重に２次側機器を移動させることができる。これによって、２次コイルを１次コイルに対して位置決めするのが容易となる。これに加えて、載置エリアを透明としておき、ユーザが載置エリアの下側に位置するコイル位置を直接的あるいは間接的に目視できるようにする等の工夫をすれば、位置決めはさらに容易となる。

（１０）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、前記一次コイルと、を有する。

これによって、１次コイルと２次コイルの位置関係の自発的な検出機能をもつ、新規な無接点電力伝送システム用の送電装置が実現される。

（１１）本発明の無接点電力伝送システムは、本発明の送電装置と、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を有する前記受電装置と、により構成される。

これによって、１次側に設けられた高調波検波回路によって、１次コイルと２次コイルの位置関係を検出することができる新規な無接点電力伝送システムが実現される。

（１２）本発明の１次コイルの位置決め方法は、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次コイルの中心が一致し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、前記２次コイルの位置決め方法であって、前記送電装置に、前記送電装置に設けられる前記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と、前記高調波検波回路の検波出力に基づく前記１次コイルと２次コイルとの相対位置検出結果を報知する報知部と、を設け、前記報知部による報知情報を指標として前記受電装置の位置を移動させることによって、前記１次コイルに対して前記２次コイルを位置決めする。

これによって、例えば、所定レベルを超える高調波検波出力が得られるときに表示ランプが点灯するようにしておき、２次側機器を試行錯誤的に手動で移動させ、ランプが点灯する位置を探ることによって、２次コイルを１次コイルに対して位置決めすることができる。

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。

なお、以下の説明では、まず、高調波検波回路の出力を用いて１次コイルの位置を自動的に移動させる例を参照しつつ、高調波検波を利用した１次コイルと２次コイルの相対的位置関係の検出の原理を説明し、次に、高調波検波出力を利用した種々のバリエーション（検出された両コイルの位置関係を報知する構成や、手動で２次側機器を動かす例等）について説明する。

（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（載置エリア）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（載置エリア）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。

また、載置エリアＺ１を透明部材で構成し、載置エリア以外を不透明部材で構成することもできる。この場合、ユーザは、載置エリアＺ１を認識でき、かつ、載置エリアの下側（内部）を目視できるため、載置エリアの下方に設けられている１次コイルの位置を直接的に、あるいは間接的に把握しやすくなる。よって、ユーザ自らが２次側機器の位置を移動させて１次コイルと２次コイルの位置合わせを行う場合、位置合わせを、より容易に行うことができ、ユーザの利便性が向上する。

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、報知手段としての表示部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（波形検出回路）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、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。

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、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。

（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送電装置の構成の一例を示す図である。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（波形検出回路）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。

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１次コイルと２次コイルの相対的位置関係の検出の原理）
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）〜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く、３次高調波や７次高調波等を使用することもできる）。

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、両コイル位置が所定距離Ｒだけ離れた場合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）が所定距離Ｒだけ離れた場合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、上述のおとり、Ｒ（高調波共振ピークが生じる距離）＝０の場合を排除しない。つまり、Ｒ＝０のとき（つまり両コイルの位置が一致するとき）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次側機器を試行錯誤的に移動させて両コイルの位置あわせを行うことができ、あるいは、２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。また、その高調波ピークの有無によって２次側機器のセットや取り去り（リーブ）を検出することもでき、有用であるからである。

図１３（Ａ），図１３（Ｂ）は、両コイルの位置が一致している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１３（Ａ）に示すように、両コイル（Ｌ１，Ｌ２）の中心位置が一致す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）位置が一致（合致）したときに高調波共振を生じる高調波共振回路となる。

すなわち、図１３（Ｂ）に示すように、両コイルの位置が一致したときの洩れインダクタンスをＬＱ（０），ＬＴ（０）とした場合、図１３（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）が一致する位置関係になったときに高調波共振を生じる。

（高調波検波出力を指標とした１次コイルの走査）
図１４は、高調波共振回路の検波出力を指標として、１次コイルを試行錯誤的に走査して１次コイルの位置決めを行う方法を説明するための図である。なお、「１次コイルを試行錯誤的に移動させる方式」には、１次コイルを、例えば、所定の移動シーケンスに基づいて（例えば螺旋状スキャンシーケンスに基づいて）移動させる場合が含まれ、また、まったくランダムに移動させる場合も含まれる。ここでは、１次コイルを螺旋状に走査する場合を想定する（但し、これに限定されるものではなく、ジグザグスキャン等、種々のスキャンパターンを採用することができる）。

図１４（Ａ）に示すように、ＸＹステージ７０２上には、１次コイル（Ｌ１）を含む送電装置１０が載置されている。なお、図中、ＰＡ１は、１次コイルの中心を示す。

送電制御装置２０に含まれる送電側制御回路２２は、上述の接近検出によって２次側機器のセットを検出すると、アクチュエータ制御回路３７に指示してＸＹステージ７０２を移動させ、図１４（Ｂ）に示すように、１次コイルＬ１を螺旋状にスキャンする。すなわち、１次コイルＬ１の中心ＰＡ１が螺旋を描くように、１次コイルを少しずつ移動させる。その１次コイルの移動と併行して、高調波検波回路２５の出力レベルが、しきい値電圧Ｖ２を超えるか否かをコンパレータＣＰ２によって判定する。送電制御回路２２は、しきい値電圧Ｖ２を超えた場合に、１次コイル（Ｌ１）の走査を終了する。

すなわち、例えば、２次側に形成される高調波共振回路（図９のＳＹ２）が両コイルの位置が一致しているときに共振するのであれば、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）の位置は一致しているはずである。つまり、２次コイル（Ｌ２）に対する１次コイル（Ｌ１）の位置決めが行われたことになる。

このように、高調波検波出力を指標として１次コイル（Ｌ１）をスキャンすることによって、１次コイル（Ｌ１）の自動的な位置決めを行うことができる。以上の手順をまとめると図１５のようになる。

図１５は、高調波検波出力を指標とした１次コイルの走査の手順を示すフロー図である。上述のとおり、送電側制御回路２２は、２次側機器のセット（２次コイルの接近）を自動的に検出するために、駆動周波数ｆｄにて、１次コイルを間欠的（例えば、周期的）に駆動し（ステップＳ１）、インダクタンスの上昇によるコイル端電圧（コイル電流）の減少に着目することによって２次コイルの接近を検出する（ステップＳ２）。

送電側制御回路２２は、上述の接近検出によって２次側機器のセットを検出すると、アクチュエータ制御回路３７に指示してＸＹステージ７０２を移動させ、１次コイルを、例えば螺旋状にスキャンし（ステップＳ３）、そのスキャンに伴って高調波検波出力のレベルが所定のしきい値を超えるか否か（つまり、所望の位置関係になったか否か）を判定する（ステップＳ４）。そして、送電制御回路２２は、両コイルが所望の位置関係になったときに、１次コイルのスキャン（螺旋状スキャン）を停止する。

（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１６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１６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、アクチュエータ制御回路３７による１次コイル位置の自動調整がなされる。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。

（第２の実施形態）
本実施形態では、１次側には、アクチュエータを用いた１次コイルの走査機構は設けない。両コイル間の位置合わせは、ユーザが手動で２次側機器を移動させて行う。以下、具体的に説明する。

図１７は、送電装置の他の構成（２次側機器の接近検出および両コイルの相対位置関係情報の報知を行う構成）を示す図である。図１７の主要な構成は図４と同じであるが、図１７では、図４と異なり、アクチュエータ制御回路３７が設けられず、その代わりに、表示制御部３９が設けられている。

すなわち、図１７の送電装置１０（送電制御装置２０）は、高調波検検波回路２５の高調波検波出力による両コイルの相対位置関係の検出結果（相対位置関係情報）を、表示部１６によってユーザに報知する機能を有するのみである。なお、ユーザに対する報知方法は、音声等による報知であってもよい。

図１８（Ａ），図１８（Ｂ）は、図１７の構成をもつ送電装置を用い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１８（Ａ）はシステム机の斜視図であり、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）のシステム机のＰ−Ｐ’線に沿う断面図である。

図１８（Ｂ）に示すように、送電装置１０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、送電装置１０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。

また、平板６００上には、表示部（ＬＥＤ）１６が設けられており、高調波検波出力による両コイルの相対位置関係の検出結果（相対位置関係情報）が、表示部（ＬＥＤ）１６によってユーザに報知される。例えば、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）の位置が合致（一致）したとき、表示部（ＬＥＤ）１６は赤色に点灯し、一致しないときは消灯する。

また、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１８（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する。これによって送電装置１０は、高調波検波出力に基づく両コイルの相対位置関係の検出ならびに検出結果の表示を実行できる状態になる。

ユーザは、携帯端末５１０を手動で移動させ、表示部（ＬＥＤ）１６が点灯するかを確認する。ユーザは、表示部（ＬＥＤ）１６が点灯したとき、携帯端末５１０の移動を停止する。これによって１次コイル（Ｌ１）に対する２次コイル（Ｌ２）の位置合わせが完了する。

このように、所定レベルを超える高調波検波出力が得られるときに表示部（ＬＥＤ）１６が所定の色に点灯するようにしておき、２次側機器である携帯端末５１０を試行錯誤的に手動で移動させ、表示部（ＬＥＤ）１６が点灯する位置を探ることによって、２次コイル（Ｌ２）を１次コイル（Ｌ１）に対して位置決めすることができる。

その後、送電装置１０は、送電のための所定の動作を開始し、送電が開始されれば、例えば、表示部（ＬＥＤ）１６が黄色に点灯し、送電中（充電中）であることをユーザに報知する。

表示部（ＬＥＤ）１６によるユーザへの報知の態様には種々のバリエーションが考えられる。例えば、両コイルの相対的位置関係の検出信号としての高調波検波出力のレベルに応じて、多段階の報知を行うこともできる。例えば、第１のレベルを超える高調波検波出力が得られるときに表示部（ＬＥＤ）１６は赤色に点灯し、第１レベルを超える第２のレベルの高調波検波出力が得られるときに緑色に点灯するようにしておき、ユーザが２次側機器である携帯端末５１０を試行錯誤的に手動で移動させ、表示部（ＬＥＤ）１６の点灯の有無ならびに点灯の色を確認するようにすれば、２次コイル（Ｌ２）を１次コイル（Ｌ１）に対して、より効率的に位置決めすることが可能となる。

すなわち、赤色が点灯すれば、２次コイル（Ｌ２）が１次コイル（Ｌ１）にある程度、接近していることがわかるから、ユーザは、その後、探索（移動）範囲を絞って、より慎重に２次側機器（携帯端末）５１０を移動させることができる。この例では、色の表示によって、２次側機器（携帯端末）５１０を、位置決めポジションに無理なく誘導することができる。これによって、２次コイル（Ｌ２）を１次コイル（Ｌ１）に対して位置決めするのが容易となる。

なお、表示部（ＬＥＤ）１６の状態（点灯、消灯、点灯色等）によって、２次側機器（携帯端末）５１０のセットやリーブ（取り去り）を報知することもできる。

（第３の実施形態）
上述の実施形態では、高調波検波回路２５や２次コイルの接近検出回路（２８，ＣＰ１）は、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）との位置関係の調整のための手段として説明したが、見方を変えれば、これらの回路は、載置エリア（Ｚ１）上の物品が、送電対象となり得るか否かを検出（判定）する手段としても機能している。

すなわち、高調波検出回路２５によって高調波を検出できるということは、載置エリアに置かれたのはネジや釘等ではなく、送電対象となり得る（少なくともそのような可能性がある）２次側機器であるということを示していることになる。つまり、高調波検出回路２５は、載置エリア（Ｚ１）に置かれた物品が、送電対象になり得る機器であるか否かを検出する手段（適正な２次側機器であるか否かの検出器）としての機能も有している。

同様に、２次コイルの接近検出回路（２８，ＣＰ１）によって２次コイルの接近を検出できるということは、すなわち、送電対象となり得る２次側機器が近づいていることを示しており、この点で、接近検出回路は、載置エリア（Ｚ１）上の機器が、２次コイルをもつ送電対象となり得る２次側機器であるか否かを検出する手段（適正な２次側機器であるか否かの検出器）としての機能も有している。

すなわち、本実施形態によれば、１次側機器が自主的に（かつ、無接点電力伝送システムに当然に備わっている機能を活用して簡単な構成で無理なく）、載置エリア上の物品が送電対象となり得るか否かを検出すること（２次側機器の適格判定）を行うことができる。

載置エリア上の物品が、送電対象となり得るか否かの判定を１次側単独で行うことができれば、送電対象となり得ない物品に対して不要な送電を行う心配がなくなり、無用な電力消費や発熱を防止する効果も得ることができる。

上記の例では、１次側が自主的に２次コイル位置等を検出したが、必ずしも、これに限定されるものではない。例えば、２次側機器が、何らかの指標となる信号を１次側に送信し、１次側機器がこれを受信して２次コイル位置の判定を行うというような場合も想定され得る。また、２次側機器が、自己ＩＤ情報を発信し、１次側機器がこれを受信して、２次側機器が送電対象であることを認識することもあり得る。

また、例えば、図１８（Ａ），図１８（Ｂ）の構成において、表示部（報知部）１６は、載置エリアＺ１上の物品が、送電対象になり得る機器（例えば、規格に適合した２次側構成をもつ２次側機器）であるか否かをユーザに報知する場合もあり得る。例えば、高調波検波回路による受信レベルが適正である場合には、送電可能な２次側機器であると判定して、例えば、緑のランプを点灯させる。これによって、ユーザは、無接点電力伝送システムの利用が許可されたことを知ることができる。

（第４の実施形態）
本実施形態では、図１（Ａ）に示される載置エリアＺ１を透明部材（半透明部材を含む）で構成する。また、載置エリア以外を不透明部材（あるいは、載置エリアとは光の反射率が異なる部材）で構成することもできる。

この場合、ユーザは、載置エリアＺ１を認識できると共に、載置エリアＺ１の下側（内部）を目視できるため、載置エリアＺ１の下方に設けられている１次コイル（Ｌ１）の位置を直接的に、あるいは間接的に把握しやすくなる。

例えば、１次コイル（Ｌ１）を直接に視認できる場合もあり得る。あるいは、例えば１次コイル（Ｌ１）はＩＣパッケージ等に覆われているが、ＩＣパッケージ等にコイル位置を示す目印が付けられている場合もあり得る。この場合、ユーザは、その目印を指標として、１次コイル（Ｌ１）の位置を把握することができる。

よって、例えば、第２の実施形態のように、ユーザ自らが２次側機器の位置を移動させて１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）の位置合わせを行うような場合、位置合わせを、より容易に行うことができ、ユーザの利便性が向上する。

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、コイルとしては、半導体基板に組み込まれた配線によって形成されるようなコイルも含まれる。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）送電装置（１次側機器）が自発的に、送電装置（１次側機器）と受電装置（２次側機器）との相対的な位置関係を高精度に検出することができる。
（２）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、新規な両コイルの相対位置関係の検出方法が実現される。
（３）２次側に設けられる高調波共振回路の回路パラメータを調整することによって、両コイルが所定関係にあること（一致していること、所定距離Ｒだけ離れていること等）を自在に検出することができる。
（４）高調波検波出力に基づく位置検出結果を指標として、アクチュエータやＸＹステージを用いて１次コイルを自動的に走査すれことによって、コイル間の自動的な位置決めが可能となる。
（５）高調波検波出力に基づく位置検出結果を指標として、ユーザが２次側機器を試行錯誤的に移動させて位置決めすることも可能となる。
（６）高調波検波出力に基づいて、２次側機器の所定エリアへのセットや取り去り（リーブ）を検出することもできる。
（７）磁性体付きの２次コイルの接近を１次側で自動的に検出する技術と、アクチュエータによる１次コイルの自動位置決め技術を組み合わせることによって、位置決め作業の全自動化が実現される。
（８）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。
（９）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。
（１０）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、（１１）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１次コイルの位置調整がなされて充電等が可能となり、あるいは、携帯端末等を手動で移動させて位置決めをすることも可能であり、したがって、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。
（１２）高調波検波回路や２次コイルの接近検出回路を用いれば、載置エリア上の物品が、２次コイルをもつ送電対象となり得る２次側機器であるか否かを検出することもでき、その検出結果を、報知手段を介してユーザに報知することもできる。

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）、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（送電装置）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 図１３（Ａ），図１３（Ｂ）は、両コイルの位置が一致している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１４（Ａ），図１４（Ｂ）は、高調波共振回路の検波出力を指標として、１次コイルを試行錯誤的に走査して１次コイルの位置決めを行う方法を説明するための図 高調波検波出力を指標とした１次コイルの走査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 送電装置の他の構成（２次側機器の接近検出および両コイルの相対位置関係情報の報知を行う構成）を示す図 図１８（Ａ），図１８（Ｂ）は、図１７の構成をもつ送電装置を用いた無接点電力伝送システムの利用態様の一例を示す図

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、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

Claims (12)

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、
   前記受電装置への送電を制御する送電側制御回路と、
   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と、
   を有す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、
   前記受電装置側に、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形成され、
   前記高調波検波回路は、前記共振回路による前記高調波の共振信号を検出することを特徴とする送電制御装置。
3. 請求項１記載の送電制御装置であって、
   前記受電装置は、前記２次コイルに接続されたコンデンサを有し、
   前記１次コイルの中心と前記２次コイルの中心が合致して電磁結合しているときに、洩れインダクタンスおよび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、
   前記高調波検波回路は、前記１次コイルの位置と前記２次コイルの位置が合致していることを検出する位置検出回路として動作することを特徴とする送電制御装置。
4. 請求項１記載の送電制御装置であって、
   前記受電装置は、前記２次コイルに接続されたコンデンサを有し、
   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、洩れインダクタンスおよび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、
   前記高調波検波回路は、前記１次コイルの位置と前記２次コイルの位置が所定距離だけずれていることを検出する位置検出回路として動作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を、さらに有し、
   前記高調波検波回路の検波出力を指標として、前記アクチュエータ制御回路による前記アクチュエータの駆動によって前記１次コイルを試行錯誤的に移動させ、これによって前記２次コイルに対する前記１次コイルの位置決めを行うことを特徴とする送電制御装置。
6. 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、２次コイルの接近を検出する接近検出回路を、さらに有することを特徴とする送電制御装置。
7. 請求項６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、
   前記接近検出回路は、前記磁性体付きの２次コイルの接近に伴う前記１次コイルのインダクタンスの増大に起因する、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の減少を検出することによって、前記２次コイルの接近を検出することを特徴とする送電制御装置。
8. 請求項６または請求項７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。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   前記高調波検波回路の検波出力に基づく、前記１次コイルと２次コイルとの相対的位置関係の検出結果を報知する報知部を、さらに有することを特徴とする送電制御装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の送電制御装置と、
    前記一次コイルと、
    を有することを特徴とする送電装置。
11. 請求項１０記載の送電装置と、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を有する前記受電装置と、により構成される無接点電力伝送システム。
12. 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次コイルの中心が一致し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、前記２次コイルの位置決め方法であって、
    前記送電装置に、前記送電装置に設けられる前記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と、前記高調波検波回路の検波出力に基づく前記１次コイルと２次コイルとの相対位置検出結果を報知する報知部と、を設け、
    前記報知部による報知情報を指標として前記受電装置の位置を移動させることによって、前記１次コイルに対して前記２次コイルを位置決めすることを特徴する２次コイルの位置決め方法。

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