JP2011072074A - 非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電側及び受電側とで対向して所定のギャップを形成した状態において、そのギャップ内に金属などの異物が存在することを検出することができる、低コストの非接触充電システムを提供することを目的とする。
【解決手段】送電用コイルＬ１を備える充電機器１と、送電用コイル１と対向して所定のギャップＧを形成して充電用高周波電力を受電する受電用コイルＬ２を備える非充電機器２と、を備え、充電機器１は、送電用コイルＬ１のうちギャップＧを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち送電用コイルと受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された一次側認証用コイルＬ３を備え、被充電機器２は、受電用コイルＬ２のうちギャップＧを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち送電用コイルと受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された二次側認証用コイルＬ４を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、非接触充電システムに関するものである。

従来から、電動髭そり器や電動歯ブラシなどの被充電機器を充電機器にセットしたときに、被充電機器に対して、所定の高周波数の電力を送電して充電させる非接触充電システムが存在する。

この種の非接触充電システムの一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１には、送電コイルと受電コイルとが対向して設けられており、送電コイルと受電コイルとの間で相互誘導を生じさせて、送電コイルから受電コイルに電力を送電することが記載されている。

また、最近では、送電コイル及び受電コイルの設置スペースを低減させるため、これらのコイルを平面コイルで構成することがある。特許文献２にはこの種の平面コイルを用いた非接触充電システムの一例が記載されている。

特許文献２には、平面コイルからなる１次コイルと、平面コイルからなる２次コイルとを磁気結合させて、送電装置から受電装置への電力の伝送を行うことが記載されている。

特開２００９−１３６０４８号公報 特開２００６−６０９０９号公報

ところで、非接触充電システムでは、不慮の事故防止などの観点から、送電側から受電側への送電を開始するに先立って、送電側にセットされた受電側が正規のものであるか否か、及び、送電側と受信側との間で金属などの異物を挟んでいないか否かを判定することが必要とされている。

特許文献２では、送電装置から受電装置への本格的な送電を開始するに先立って、１次コイルと２次コイルとを一時的に磁気結合させ、磁気結合されている時間内に、受電側が正規のものであることを確認するとともに、送電装置と受電装置との間で異物を挟んでいないことを確認している。

この種の特許文献２の技術では、１次コイルと２次コイルとの組み合わせが、受電側が正規のものであることを確認するとともに、送電装置と受電装置との間で異物を挟んでいないことを確認するという、送電装置から受電装置への本格的な送電という本来の用途以外の用途で用いられている。

これを可能とするために、特許文献２の技術では、送電装置及び受電装置の各々に、マイクロコンピュータなど予め記憶された制御プログラムに従った処理を行う制御部を設けている。

しかしながら、一般に、予め記憶された制御プログラムに従った処理を行うマイクロコンピュータ等の制御部は高価である。したがって、特許文献２では、この種の制御部が、送電装置及び受電装置の双方に設けられているため、非接触充電システムの製造コストが高騰する。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、送電側及び受電側の各々の電力電送系のコイルが対向して所定のギャップを形成した状態において、そのギャップ内に金属などの異物が存在することを検出することができる、低コストの非接触充電システムを提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る非接触充電システムは、平面コイルで構成され、被充電機器を充電するための充電用高周波電力を送電する送電用コイルを備える充電機器と、前記送電用コイルと対向して所定のギャップを形成した状態でその送電用コイルと磁気結合して前記充電用高周波電力を受電する、平面コイルで構成された受電用コイルを備える非充電機器と、を備えており、前記充電機器は、前記送電用コイルのうち前記ギャップを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち前記送電用コイルと前記受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された平面コイルで構成されており、前記被充電機器を認証するための認証用高周波電力を送電する一方で当該被充電機器を認証するための認証用高周波信号を受け付ける一次側認証用コイルを備え、前記被充電機器は、前記受電用コイルのうち前記ギャップを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち前記送電用コイルと前記受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された平面コイルで構成されており、前記一次側認証用コイルと磁気結合して、前記認証用高周波電力を受け付ける一方でその認証用高周波電力から生成された前記認証用高周波信号を前記一次側認証用コイルに出力する二次側認証用コイルを備えることを特徴とする（請求項１）。

この構成によれば、平面コイルからなる送電用コイルと、平面コイルからなる受電用コイルとが対向して所定のギャップを形成した状態で、以下の処理が行われる。

つまり、送電用コイルのうちギャップを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち送電用コイルと受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された平面コイルからなる一次側認証用コイルから、受電用コイルのうちギャップを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち送電用コイルと受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された平面コイルからなる二次側認証用コイルへ認証用高周波電力が送電される一方で、その認証用高周波電力から生成された認証用高周波信号が二次側認証用コイルから一次側認証用コイルへ出力される。

仮に、送電用コイルと受電用コイルとで形成されるギャップ内に金属などの異物が存在するときには、その異物は、以下の影響を及ぼす。

先述されたように、一次側認証用コイルは、送電用コイルのうちギャップを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち送電用コイルと受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された平面コイルからなる。その一方で、二次側認証用コイルは、受電用コイルのうちギャップを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち送電用コイルと受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された平面コイルからなる。

したがって、送電用コイルと受電用コイルとで形成されるギャップ内に異物が存在するときには、その異物は、必ず、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間に存在することとなる。そのとき、その異物は、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の磁気結合を弱める。

その結果、一次側認証用コイルにおける電圧値の振幅が、二次側認証用コイルのインピーダンスの影響を受けにくくなるため、大きくなる。このような電圧値の振幅の変化を検出するだけで異物を検出できるので、マイクロコンピュータのように、制御プログラムに従って制御を行う高価な部品は不要である。

これにより、送電用コイル及び受電用コイルの各々が対向して所定のギャップを形成した状態において、そのギャップ内に金属などの異物が存在することを、マイクロコンピュータなどの高価な部品を使用せずに検出することが容易となる。その結果、低コストの被接触充電システムを提供することができる。

上記構成において、前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルは、前記領域全体において、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの各々の巻線の巻数よりも少ない巻数で、且つ、均一な巻線間隔で巻かれた巻線が配置されていることが好ましい（請求項２）。

一般に、送電用コイル及び受電用コイルの各々がギャップを形成した状態でそのギャップにおいて生じる磁束に、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の巻線が鎖交して発熱することを防止する観点で、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の巻線径は、送電用コイル及び受電用コイルの各々の巻線径よりも細くされている。

その結果、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の巻数が送電用コイル及び受電用コイルの各々の巻数よりも少なくない場合には、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のインダクタンスを、送電用コイル及び受電用コイルの各々のインダクタンスよりも小さくすることができない。

また、一般に、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の各々は、対応するコンデンサと組み合わされて、数ＭＨｚの共振周波数を有するＬＣ共振回路を構成する。このＬＣ共振回路は、認証用高周波電力の振幅を大きくする。その一方で、送電用コイル及び受電用コイルの各々は、対応するコンデンサと組み合わされて、１００ｋＨｚ程度の共振周波数を有するＬＣ共振回路を構成する。このＬＣ共振回路は、充電用高周波電力の振幅を大きくする。

このような事情より、送電用コイル及び受電用コイルの各々のインダクタンスは、これら各々を含むＬＣ共振回路が１００ｋＨｚ程度の共振周波数を有すればよいので、ある程度大きなインダクタンスでも構わない。その一方で、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のインダクタンスは、これら各々を含むＬＣ共振回路が数ＭＨｚの共振周波数を有しなければならないため、送電側コイル及び受電用コイルのインダクタンスよりも小さなインダクタンスである必要がある。

仮に、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のインダクタンスが、ある程度大きな値の送電用コイル及び受電用コイルの各々のインダクタンス以上である際には、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々を含むＬＣ共振回路の共振周波数を数ＭＨｚとするためには、対応するコンデンサの静電容量を数ｐＦ程度とする必要がある。

このような静電容量のコンデンサはあまり市場に流通しておらずコストの高騰を招く。また、数ｐＦの静電容量は、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の巻線の浮遊容量と近い静電容量であるため、ＬＣ共振回路の共振周波数を定めるためにこの浮遊容量をも計算に入れる必要がある。しかしながら、浮遊容量の計測は一般に困難である。結果として、ＬＣ共振回路の設計が困難となる。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の巻線の巻数が、送電用コイル及び受電用コイルの各々の巻線の巻数よりも少ないため、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のインダクタンスを、送電用コイル及び受電用コイルの各々のインダクタンスよりも小さくすることができる。

これにより、ＬＣ共振回路において、ある程度静電容量が大きなコンデンサを用いることができるので、コストの高騰を招かないととともにＬＣ共振回路の設計が容易となる。

また、この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の巻線は、送電用コイルと受電用コイルとが対向する領域全体において、均一な巻線間隔で巻かれているため、送電用コイル及び受電用コイルの各々からなるギャップ内に存在する異物が、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の中心側から外側に向けた範囲内のどの位置に存在しても、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の磁気結合に影響を与える。したがって、ギャップ内に存在する異物の検出精度が向上する。

以上のように、この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々を含み認証用高周波電力の振幅を大きくするＬＣ共振回路の設計が容易となり、さらに、そのＬＣ共振回路を低コストで製造することができる。さらに、送電用コイル及び受電用コイルの各々からなるギャップ内に存在する異物の検出精度が向上する。

上記構成において、前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルは、前記領域全体において、その平面の中心から外側に向かうにつれて、巻線間隔が小さくなる巻線が配置されていることが好ましい（請求項３）。

一般に、異物が存在する位置が、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の外縁部に近くなるほど、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のインダクタンスが変化しにくくなり、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々における磁気結合が異物による影響を受けにくくなる。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の中心から外側に向かうにつれて巻線間隔が小さくされているので、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の外縁部に近い位置に存在する異物によって一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のインダクタンスが変化しやすい。

結果として、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の外縁部に近い位置に存在する異物を精度良く検出することができる。

上記構成において、前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルは、前記領域全体において、その平面の中心及び外側へ向かうにつれて巻線間隔が小さくなる巻線が配置されていることが好ましい（請求項４）。

一般に、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々を製作する際に、巻線がボビンを中心として巻き回されたときにはこれらの中心部は空洞となる。その結果、中心部に近い位置に異物が存在する場合、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のインダクタンスが変化しにくいため、中心部に近い位置に存在する異物を検出することが困難である。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の中心へ向かうにつれて巻線間隔が小さくされているので、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の中心部に近い位置に存在する異物によって一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のインダクタンスが変化しやすい。

結果として、一次側認証用コイル及び二次側認証コイルの巻線が中心部に空洞を有する場合に、その中心部に近い位置に存在する異物を精度良く検出することができる。

さらに、この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の外側へ向かうにつれても、巻線間隔が小さくされている。結果として、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の外縁部に近い位置に異物が存在する場合、その異物を精度良く検出することができる。その理由は先述された通りである。

上記構成において、前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルは、同じ面積且つ同じ形状の平面コイルで構成されていることが好ましい（請求項５）。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々は同じ面積且つ同じ形状であるため、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとが対向した状態で、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のいずれかから他方の認証用コイルへ向かう空間内に異物が存在する場合、その異物は、必ず、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間のギャップ内に存在することになる。その結果、その異物が、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の磁束内に存在することになる。

その結果、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとが対向した状態で、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々のいずれかから他方の認証用コイルへ向かう空間内に異物が存在する場合、その異物が、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の磁気結合に影響を与えるため、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間に存在する異物を精度良く検出することができる。

上記構成において、前記一次側認証用コイルは、前記二次側認証用コイルを構成する平面コイルと同じ形状であり、その平面コイルよりも大きな面積の平面コイルで構成されていることが好ましい（請求項６）。

この構成によれば、一次側認証用コイルが二次側認証用コイルと同じ形状であり、その二次側認証用コイルの面積よりも大きいため、二次側認証用コイルの中心軸が一次側認証用コイルの中心軸から少しずれていても、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとが磁気結合できる。これにより、二次側認証用コイルの中心軸が一次側認証用コイルの中心軸から少しずれていても、送電用コイルと受電用コイルとの間に存在する異物を精度よく検出することができる。

上記構成において、前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々の中心軸は、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの各々の中心軸と一致しないことが好ましい（請求項７）。

一般に、２つのコイルの中心軸が一致していればこれらのコイルにおいて相互誘導が生じやすくなる一方で、２つのコイルの中心軸が一致していなければこれらのコイルにおいて相互誘導が生じにくくなる。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々の中心軸が、送電用コイル及び受電用コイルの各々の中心軸と一致していないため、一次側認証用コイルと、送電用コイル及び受電用コイルの各々との間で相互誘導が生じにくい。

これにより、一次側認証用コイルにおいて認証用高周波電力が発生したときに、その認証用高周波電力が送電用コイル及び受電用コイルの各々のいずれかに伝達されずに二次側認証用コイルへ伝達されやすくなる。結果として、被充電機器の認証精度及び異物の検出精度が向上する。

上記構成において、前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々は、四角形の平面コイルで構成されていることが好ましい（請求項８）。

一般に、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々における平面コイルを、その面積が、送電用コイル及び受電用コイルの各々を構成する平面コイルの面積に近づくように構成した場合、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々における平面コイルは、その形状が円形である場合よりも、四角形である場合のほうが、その面積が大きくなる。その結果、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々における平面コイルが四角形である場合には、円形である場合よりも、その面積が大きくなるため、磁束が生じる範囲が大きい。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々が四角形の平面コイルで構成されているため、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間で磁束が生じる範囲が大きくなる。これにより、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の磁気結合が生じている範囲が広くなるため、異物の検出精度が向上する。

上記構成において、前記一次側認証用コイル、及び、前記二次側認証用コイルの各々は、同じ巻き方向の複数の平面コイルで構成されており、前記二次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々は、前記一次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々にそれぞれ対応する位置に設けられていることが好ましい（請求項９）。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々を構成する複数の平面コイルの巻線の巻き方向が同じ方向とされているので、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々において磁束が同じ方向へ生じる。

そして、二次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々が、一次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々にそれぞれ対応する位置に設けられているので、一次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々が、これに対応する二次側認証用コイル側の平面コイルと磁気結合する。

したがって、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の空間内で、一次側認証用コイル側及び二次側認証用コイル側の各々の平面コイルの数だけ、磁束密度の強い空間が広く分布する。

一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の空間内において、磁束密度の強い空間が広く分布すれば、その空間内に存在する異物が一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルにおける磁気結合に影響を与えやすくなる。

結果として、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の空間内において、異物を精度良く検出できる空間が広く分布することになり、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の空間内に存在する異物の検出精度が向上する。

上記構成において、前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々を構成する前記複数の平面コイルの中心軸は、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの中心軸と一致していないことが好ましい（請求項１０）。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々を構成する複数の平面コイルの中心軸は、送電用コイル及び受電用コイルの各々の中心軸と一致していないため、一次側認証用コイル側の平面コイルと、これに対応する二次側認証用コイル側の平面コイルとの間の磁気結合の強さが、送電用コイルと受電用コイルとの間の磁束によって影響を受けにくい。その結果、被充電機器の認証精度、及び、異物の検出精度が向上する。

上記構成において、前記一次側認証用コイルを構成する複数の平面コイルの各々に対応して、各々の平面コイルで受け付けた前記認証用高周波信号に基づいて前記被充電機器を認証する認証用高周波電力生成部を備えており、前記二次側認証用コイルを構成する複数の平面コイルの各々に対応して、前記認証用高周波電力から前記認証用高周波信号を生成する認証用高周波信号生成部を備えることが好ましい（請求項１１）。

この構成によれば、一次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々に対応して、被充電機器を認証する認証用高周波電力生成部を備える一方で、二次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々に対応して、認証用高周波信号を生成する認証用高周波信号生成部を備える。

結果として、一次側認証用コイル側の複数の平面コイルと、これに対応する二次側認証用コイル側の平面コイルとの組み合わせ毎に、被充電機器の認証、及び、異物の検出が行われることになる。これにより、被充電機器の認証、及び、異物の検出精度が向上する。

上記構成において、前記複数の平面コイルの各々が直列に接続されて前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々が構成されていることが好ましい（請求項１２）。

この構成によれば、複数の平面コイルの各々が直列に接続されて一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々が構成されているため、これらの平面コイルからなる一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々全体の巻数が増加する。その結果、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々全体のインダクタンスが向上する。これにより、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの磁気結合が強くなるため、被充電機器の認証、及び、異物の検出精度が向上する。

また、複数の平面コイルの各々が直列に接続されているため、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々全体に接続される回路は１つで済む。これにより、低コスト化が実現できる。

上記構成において、前記複数の平面コイルの各々が並列に接続されて前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々が構成されていることが好ましい（請求項１３）。

この構成によれば、複数の平面コイルの各々が並列に接続されて一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々が構成されているため、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々全体に接続される回路は１つで済む。これにより、低コスト化が実現できる。

上記構成において、前記複数の平面コイルの各々は、四角形の平面コイルで構成されていることが好ましい（請求項１４）。

一般に、円形状の複数の平面コイルを平面上で密集させると、どうしても、隙間ができてしまう。

この構成によれば、複数の平面コイルの各々が四角形の平面コイルで構成されているので、これらの平面コイルを平面上で密集させても隙間が生じない。これにより、被充電機器の認証、及び、異物の検出精度が向上する。

上記構成において、前記一次側認証用コイルの各々、及び、前記二次側認証用コイルの各々は、前記複数の平面コイルと、当該複数の平面コイルを取り囲み、且つ、当該複数の平面コイルの各々と同じ巻き方向の巻線と、を備えることが好ましい（請求項１５）。

一般に、面積が大きな平面コイルからの磁束は、面積が小さな平面コイルからの磁束よりも、平面コイルから離れた位置にまで延びる。

この構成によれば、複数の平面コイルを取り囲み、かつ、複数の平面コイルの各々と同じ巻き方向の巻線を備えるため、複数の平面コイルでは磁束が届かなかった位置にまで、複数の平面コイルを取り囲む巻線からの磁束が到達する。

その結果、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの磁気結合が強まるため、被充電機器の認証、及び、異物の検出精度が向上する。

上記構成において、前記一次側認証用コイル、及び、前記二次側認証用コイルの各々は、各々が異なる巻き方向とされ、且つ、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの各々の中心軸と一致しない中心軸を有する２つの平面コイルで構成されており、前記二次側認証用コイル側の２つの平面コイルの各々は、前記一次側認証用コイル側の２つの平面コイルの各々にそれぞれ対応する位置に設けられていることが好ましい（請求項１６）。

この構成によれば、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々を構成する２つの平面コイルの巻線の巻き方向が互いに異なる方向とされているので、一次側認証用コイル側の平面コイルからこれに対応する二次側認証用コイル側の平面コイルに達し、二次側認証用コイル側の他の平面コイルからこれに対応する一次側認証用コイル側の平面コイルに達する磁束ループが形成される。

また、一次側認証用コイル側及び二次側認証用コイル側において２つの平面コイルの各々の中心軸が、送電用コイル及び受電用コイルの各々の中心軸と一致していないため、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間における磁束ループは、送電用コイル及び受電用コイルの中心軸に沿って送電用コイルから受電用コイルへ至る磁束密度の強い磁束の経路を通過しない。

これにより、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間における磁束が、送電用コイルと受電用コイルとの間の磁束による干渉を受けにくくなるため、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の磁気結合が、送電用コイル及び受電用コイルの各々によって影響されにくくなる。その結果、被充電機器の認証、及び、異物の検出の精度を向上させることができる。

本発明によれば、送電用コイル及び受電用コイルの各々が対向して所定のギャップを形成した状態において、そのギャップ内に金属などの異物が存在することを、マイクロコンピュータなどの高価な部品を使用せずに検出することが容易となる。その結果、低コストの被接触充電システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る非接触充電システムの機能モジュールの一例を示した図である。 被充電機器の認証用高周波信号生成部の具体的な回路構成の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る被接触充電システムの基本動作の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る被接触充電システムの構成の一例を示した側面図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第１例を模式的に示した図である。 制御部による異物検出処理の概要を説明するための図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第２例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第３例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第４例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第５例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第６例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第７例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第８例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第９例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第１０例を模式的に示した図である。 図１１ないし図１５に示される一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々、送電用コイル及び受電用コイルの各々の位置関係を説明するための図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第１１例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第１２例を模式的に示した図である。 図１８に示される一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々を構成する２つの平面コイルの各々の巻線の巻き方向が違いに異なる方向とされている場合における磁束の流れと、送電用コイル及び受電用コイルの各々における磁束の流れとを模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第１３例を模式的に示した図である。 一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の第１４例を模式的に示した図である。

非接触充電システムにおいて、電力電送用の１組のコイルを、本来の用途である送電側から受電側への送電に用いる一方で、送電側及び受電側の組み合わせが正規であるか否かの判断、及び、送電側と受電側とで異物を挟んでいるか否かの判断を行うための認証系コイルを、さらに、送電側及び受電側の各々に設けることが考えられる。しかしながら、この場合、以下の問題が生じるおそれがある。

例えば、送電側と受電側との組み合わせが正規であるときに、送電側及び受電側の各々の電力伝送系のコイルで形成される所定のギャップ内に異物が存在するが、その異物が、認証系のコイルの磁気結合に影響する位置（例えば、認証系のコイルの巻線上）には存在しない場合がある。

このような場合、ギャップ内の異物の存在が見逃されて、送電側から受電側への電力の送電が行われてしまう。その結果、ギャップ内に存在する異物が電磁誘導により発熱し、人に火傷を負わせたり、ハウジングを変形させたりするおそれがある。

以下に示される本発明の一実施形態に係る非接触充電システムは、ギャップ内の異物の存在を精度良く検出することができる、低コストの被接触充電システムである。

まず、本発明の一実施形態に係る非接触充電システムの基本動作について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る非接触充電システムの機能モジュールの一例を示した図である。

図１に示される非接触充電システムは、充電機器１と被充電機器２とを備える。充電機器１は、制御部１０、送電部１１、認証用高周波電力生成部１３、及び整流部１５を備える。制御部１０は、マイクロコンピュータなどで構成されており、充電機器１を統括的に制御する。

送電部１１は、送電用コイルＬ１及びコンデンサＣ１からなるＬＣ直列共振回路が並列接続されたインバータ回路１２を備える。インバータ回路１２は、電力（例えば、直流電力、或いは、商用交流電力）を受け付けて、所定の高周波数（例えば１２０ｋＨｚ）の電力を生成する。尚、インバータ回路１２は公知の回路であるため、その構成の説明を省略する。

送電用コイルＬ１及びコンデンサＣ１からなるＬＣ直列共振回路は、インバータ回路１２によって生成された高周波数の電力の振幅を大きくする。このように、振幅が大きくされた高周波数の電力は、被充電機器２を充電するための充電用高周波電力として、送電用コイルＬ１から被充電機器２へ送電される。

ここに、以下の説明において、送電用コイルＬ１から被充電機器２へ送電される高周波数の電力を、“充電用高周波電力”と呼ぶ。

認証用高周波電力生成部１３は、一次側認証用コイルＬ３及びコンデンサＣ３からなるＬＣ直列共振回路が並列接続された発振回路１４を備える。発振回路１４は、電力（例えば、直流電力、或いは、商用交流電力）を受け付けて、充電用高周波電力の周波数よりも高い所定の高周波数（例えば３ＭＨｚ）の電力を生成する。尚、発振回路１４は公知の回路であるため、その構成の説明を省略する。

一次側認証用コイルＬ３及びコンデンサＣ３からなるＬＣ直列共振回路は、発振回路１４によって生成された高周波数の電力の振幅を大きくする。このように、振幅が大きくされた高周波数の電力は、被充電機器２が認証処理を行うための駆動電力として、一次側認証用コイルＬ３から被充電機器２へ送電される。

ここに、以下の説明において、一次側認証用コイルＬ３から、被充電機器２が認証処理を行うための駆動電力として被充電機器２へ送電される高周波数の電力を、“認証用高周波電力”と呼ぶ。

整流部１５は、被充電機器２から伝送されてきた認証用高周波信号を整流して制御部１０へ出力する。制御部１０は、整流された認証用高周波信号を受け付けて、充電機器１及び被充電機器２の組み合わせが正規であることを認証する。

その一方で、被充電機器２は、充電池２０、受電部２１、及び、認証用高周波信号生成部２３を備える。充電池２０は、例えば、リチウムイオン電池で構成される。

受電部２１は、受電用コイルＬ２及びコンデンサＣ２からなるＬＣ並列共振回路が並列接続された整流回路２２を備える。受電用コイルＬ２は、送電用コイルＬ１と磁気結合して充電用高周波電力を受電する。受電用コイルＬ２及びコンデンサＣ２からなるＬＣ並列共振回路は、受電用コイルＬ２が受電した充電用高周波電力の振幅を大きくする。

整流回路２２は、受電用コイルＬ２及びコンデンサＣ２からなるＬＣ並列共振回路によって振幅が大きくされた充電用高周波電力を整流して直流電力として充電池２０へ供給する。その結果、充電池２０が充電される。

認証用高周波信号生成部２３は、電源回路２４及びスイッチング回路２５を備える。電源回路２４は、認証用高周波信号生成部２３の駆動電源を生成するために設けられ、二次側認証用コイルＬ４で受電した認証用高周波電力を整流及び平滑して直流電力を生成する。

スイッチング回路２５は、電源回路２４によって生成された直流電力によって動作して、後述するスイッチング処理を行って、一次側認証用コイルＬ４に伝送された認証用高周波電力を認証用高周波信号とする。

二次側認証用コイルＬ４及びコンデンサＣ４からなるＬＣ並列共振回路は、一次側認証用コイルＬ４に伝送された認証用高周波電力の振幅を大きくする。その結果、振幅が大きくされた認証用高周波電力が電源回路２４へ出力される。

図２は、被充電機器の認証用高周波信号生成部の具体的な回路構成の一例を示した図である。認証用高周波信号生成部２３において、二次側認証用コイルＬ４と並列にコンデンサＣ４が接続されている。二次側認証用コイルＬ４及びコンデンサＣ４は、先述されたＬＣ並列共振回路を構成する。

また、二次側認証用コイルＬ４には、先述された電源回路２４及びスイッチング回路２５が接続されている。電源回路２４は、二次側認証用コイルＬ４を流れる認証用高周波電力をダイオードＤ１で整流して電解コンデンサＣ５を充電し、電解コンデンサＣ５の充電電荷を放電することでスイッチング回路２５に直流電圧を供給する。

スイッチング回路２５は、整流用のダイオードＤ２、抵抗素子Ｒ（例えば１００Ω）、及び、バイポーラトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ１からなる直列回路と、低周波数（例えば１ＫＨｚ）のパルス信号を生成するマルチバイブレータＭＶと、を備える。

このような構成のスイッチング回路２５において、マルチバイブレータＭＶは、そのマルチバイブレータＭＶで生成されたパルス信号をスイッチング素子Ｑ１へ出力して、そのスイッチング素子Ｑ１をオンオフさせる。その結果、二次側認証用コイルＬ４は、マルチバイブレータＭＶで生成されたパルス信号のオン期間と同期して短絡する。

このような認証用高周波信号生成部２３において、二次側認証用コイルＬ４が短絡している状態では、認証用高周波信号生成部２３全体のインピーダンスは、ほぼ、抵抗素子Ｒの抵抗値のみとなる。その結果、二次側認証用コイルＬ４に伝送される認証用高周波電力の振幅が大きくなる。

その一方で、二次側認証用コイルＬ４が短絡していない状態では、認証用高周波信号生成部２３全体のインピーダンスは、抵抗素子Ｒの抵抗値だけではなく、さらに、二次側認証用コイルＬ４のインピーダンスも加わったインピーダンスとなる。その結果、二次側認証用コイルＬ４に伝送される認証用高周波電力の振幅は、二次側認証用コイルＬ４が短絡している状態の振幅よりも小さくなる。

その結果、認証用高周波信号生成部２３は、マルチバイブレータＭＶで生成されるパルス信号のオン期間に、二次側認証用コイルＬ４における認証用高周波電力の振幅を大きくする一方で、そのオン期間の直後のオフ期間に、その認証用高周波電力の振幅を小さくする。

結果として、認証用高周波信号生成部２３は、二次側認証用コイルＬ４において、マルチバイブレータＭＶで生成されるパルス信号と同期して、振幅が大きなハイレベルの信号と、その信号よりも振幅が小さなローレベルの信号とが繰り返される認証用高周波信号を生成する。

図３は、本発明の一実施形態に係る被接触充電システムの基本動作の一例を説明するための図である。

充電機器１に被充電機器２がセットされたときには、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが磁気結合できるように対向するとともに、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４とが磁気結合できるように対向する。

この状態で、充電機器１の制御部１０は、発振回路１４によって高周波数の電力を生成させる。そして、この高周波数の電力は、一次側認証用コイルＬ３及びコンデンサＣ３からなるＬＣ直列共振回路で振幅が大きくされて、認証用高周波電力の形とされる。

これにより、一次側認証用コイルＬ３において認証用高周波電力（図３において（１）で示される電力）が発生するので、一次側認証用コイルＬ３から二次側認証用コイルＬ４へ向かう磁束が発生する。これにより、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４が磁気結合して、一次側認証用コイルＬ３で発生した認証用高周波電力が二次側認証用コイルＬ４に伝送される（以上、認証用電力伝送処理）。

認証用高周波電力が二次側認証用コイルＬ４に伝送されると、認証用高周波信号生成部２３がスイッチング処理によって、二次側認証用コイルＬ４における認証用高周波電力を、ハイレベルの信号とローレベルの信号とが繰り返される認証用高周波信号（図３における（２）で示される信号）とする。

そのとき、二次側認証用コイルＬ４は一次側認証用コイルＬ３と磁気結合しているので、二次側認証用コイルＬ４における認証用高周波電力の波形の変化が、一次側認証用コイルＬ３に伝わる。

すると、一次側認証用コイルＬ３における認証用高周波電力の波形が、二次側認証用コイルＬ４における認証用高周波信号の波形と同じ波形（図３における（３）に示される波形）となる。結果として、一次側認証用コイルＬ３には、二次側認証コイルＬ４における認証用高周波信号が伝送される（以上、認証用信号伝送処理）。

そのとき、制御部１０が、認証用高周波信号のオンオフパターンを判断して、被充電機器２が正規であるか否かを判断する。これにより、充電機器１と被充電機器２との組み合わせが正規であるか否かが判断される。

尚、一次側認証用コイルＬ４そのものがインピーダンスを有するため、一次側認証用コイルＬ４における認証用高周波信号の振幅が、二次側認証用コイルＬ４における振幅よりも小さくなっている。

そして、制御部１０が、充電機器１と被充電機器２との組み合わせが正規であることを判定すると、インバータ回路１２を駆動させて、送電用コイルＬ１から受電用コイルＬ２に対して、充電用高周波電力（図３において（４）で示される電力）を伝送させる（以上、充電用電力伝送処理）。

本発明の一実施形態に係る被接触充電システムは、認証用電力伝送処理及び認証用信号伝送処理からなる認証処理と、充電用電力伝送処理とを交互に行って、充電池２０を充電させる。例えば、充電用電力伝送処理を１１４０ｍｓの間行った後、認証処理を６０ｍｓの間行う処理を繰り返す。これにより、充電池２０の充電を行っている間に、定期的に、充電機器１へ正規の被充電機器２がセットされているか否かの判定処理、及び、後述される異物検出処理を行う。

図４は、本実施形態に係る被接触充電システムの構成の一例を示した側面図である。図４において、送電用コイルＬ１、受電用コイルＬ２、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々は、同一の中心軸ＡＸ１を有している。

充電機器１は送電用コイルＬ１を備える一方で被充電機器２は受電用コイルＬ２を備える。そして、充電機器１へ被充電機器２がセットされた状態では、平面コイルからなる送電用コイルＬ１と、平面コイルからなる受電用コイルＬ２とが正対して、受電用コイルＬ２から送電用コイルＬ１に向かう空間（ギャップＧ）を形成する。送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とでギャップＧを形成すると、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが磁気結合することができる状態となる。

充電機器１では、送電用コイルＬ１の他に、その送電用コイルＬ１のうちギャップＧを形成する平面と平行に、平面コイルからなる一次側認証用コイルＬ３が設けられている。この一次側認証用コイルＬ３は、送電用コイルＬ１のうちギャップＧを形成する平面のうち送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが対向する領域全体において巻線が配置されている。

また、充電機器１では、送電用コイルＬ１及び一次側認証用コイルＬ３における磁束密度を高めるために磁性シートＳ１が設けられている。この磁性シートＳ１は、送電用コイルＬ１及び一次側認証用コイルＬ３からの送電効率を向上させるために設けられている。

その一方で、被充電機器２では、受電用コイルＬ２の他に、その受電用コイルＬ２のうちギャップＧを形成する平面と平行に、平面コイルからなる二次側認証用コイルＬ４が設けられている。この二次側認証用コイルＬ４は、受電用コイルＬ２のうちギャップＧを形成する平面のうち送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが対向する領域全体（つまり受電用コイルＬ２の全体）において巻線が配置されている。

また、被充電機器２では、受電用コイルＬ２及び二次側認証用コイルＬ４における磁束密度を高めるために磁性シートＳ２が設けられている。この磁性シートＳ２は、受電用コイルＬ２及び二次側認証用コイルＬ４における受電効率を向上させるために設けられている。

図４に示されるように、この被接触充電システムでは、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々は、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２のそれぞれのうち、ギャップＧを形成する平面のうち送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが対向する領域全体において巻線が配置されているので、ギャップＧ内に金属などの異物が存在する場合には、一次側認証用コイルと二次側認証用コイルとの間の磁気結合を弱める。

その結果、一次側認証用コイルＬ３における電圧値の振幅が、二次側認証用コイルＬ４のインピーダンスの影響を受けにくくなるため、大きくなる。制御部１０は、この振幅の変化を検出することで、ギャップＧ内に存在する異物の存在を検出する（異物検出処理）。

このように、一次側認証用コイルＬ３における電圧値の振幅の変化を検出するだけで異物を検出できるので、マイクロコンピュータのように、制御プログラムに従って制御を行う高価な部品は不要である。

これにより、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々が対向してギャップＧを形成した状態において、そのギャップＧ内に金属などの異物が存在することを、マイクロコンピュータなどの高価な部品を使用せずに検出することが容易となる。その結果、低コストの被接触充電システムを提供することができる。

尚、図４において、送電用コイルＬ１、受電用コイルＬ２、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々は、先述されたように同一の中心軸ＡＸ１を有している。しかしながら、認証精度及び異物の検出精度をさらに高める観点では、図１６に示されるように、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の中心軸ＡＸ２が、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の中心軸ＡＸ１と一致していないことが好ましい。

一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の中心軸ＡＸ２が、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の中心軸ＡＸ１と一致していないときには、一次側認証用コイルＬ３と、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２のいずれかとの間で相互誘導が生じにくくなる。

結果として、一次側認証用コイルＬ３において認証用高周波電力が発生したときに、その認証用高周波電力が送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２のいずれかに伝達されずに二次側認証用コイルＬ４へ伝達されやすくなる。結果として、被充電機器２の認証精度及び異物の検出精度が向上する。

図５は、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々の形状の一例を模式的に示した図である。図５において、二次側認証用コイルＬ４は、受電用コイルＬ２のうちギャップＧを形成する平面（図５では受電用コイルＬ２の平面全体）と同じ大きさの平面全体において、均一な巻線間隔Ａで巻かれた巻線３が配置されている。

その一方で、一次側認証用コイルＬ３は、送電用コイルＬ１のうちギャップＧを形成する平面（図５では一次側認証用コイルＬ３と重複する平面）と同じ大きさの平面全体において、均一な巻線間隔Ａで巻かれた巻線３が配置されている。

また、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の巻線３の巻数は、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の巻線の巻数よりも少ない巻数とされている。

このような構成によれば、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の巻線３の巻数が、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の巻線の巻数よりも少ないため、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々のインダクタンスを、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々のインダクタンスよりも小さくすることができる。

これにより、一次側認証用コイルＬ３及びコンデンサＣ３からなるＬＣ直列共振回路、及び、二次側認証用コイルＬ４及びコンデンサＣ４からなるＬＣ並列共振回路において、コンデンサＣ３及びＣ４として、数ｐＦ程度の静電容量を有する高価なコンデンサではなく、ある程度静電容量が大きなコンデンサを用いることができるので、コストの高騰を招かないととともにＬＣ共振回路の設計が容易となる。

また、この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の巻線３は、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが対向する領域全体において、均一な巻線間隔Ａで巻かれているため、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２からなるギャップＧ内に存在する異物が、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の中心側から外側に向けた範囲内のどの位置に存在しても、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の磁気結合に影響を与える。したがって、ギャップＧ内に存在する異物の検出精度が向上する。

図６は、制御部１０による異物検出処理の概要を説明するための図である。図６において、充電機器１に被充電機器２がセットされていない場合、異物がギャップＧ内に存在しない場合、及び、異物がギャップＧ内に存在する場合の各々における一次側認証用コイルＬ１における電圧値の変化が模式的に表されている。

充電機器１に被充電機器２がセットされていないときには、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４とが磁気結合している状態ではないため、一次側認証用コイルＬ３における電圧値の変化は、認証用高周波電力（図３の（１）で示される電力）の電圧値の変化と同じである。

その一方で、充電機器１に被充電機器２がセットされたときには、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４とが磁気結合できる状態にあるため、一次側認証用コイルＬ３には、被充電機器２で生成された認証用高周波信号が伝送される。これにより、一次側認証用コイルＬ３における電圧値の変化は、認証用高周波信号の電圧値の変化と同じとなる。

ところが、充電機器１に被充電機器２がセットされた状態で、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とで形成されるギャップＧ内に異物が存在する場合には、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間で形成されるギャップ内に異物が存在することになる。その理由は先述された通りである。

この場合、一次側認証用コイルＬ３における認証用高周波信号の振幅が大きくなる。その理由を以下に説明する。

一般に、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間に異物が存在すると、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４における磁気結合が弱まるため、一次側認証用コイルＬ３は、被充電機器２側のインピーダンスの影響を受けにくくなる。その結果、一次側認証用コイルＬ３の振幅が、被充電機器２がセットされていない状態に戻ろうとする。

ここに、被充電機器２がセットされていない状態では、一次側認証用コイルＬ４における電圧値の振幅は、図３の（１）に示されるように、認証用高周波信号のハイレベル信号の振幅よりも大きな振幅の認証用高周波電力の振幅である。

一次側認証用コイルＬ３における認証用高周波信号のローレベル信号は、先述されたように、二次側認証用コイルＬ４及び抵抗素子Ｒの抵抗値からなるインピーダンスの影響を受けた信号である。その一方で、一次側認証用コイルＬ３における認証用高周波信号のハイレベル信号は、先述されたように、二次側認証用コイルＬ４のインピーダンスよりも小さな抵抗素子Ｒの抵抗値の影響しか受けていない信号である。

その結果、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とで形成されるギャップＧ内に異物が存在して、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４における磁気結合が弱くなったときには、被充電機器２のインピーダンスの影響を大きく受けていた一次側認証用コイルＬ３における認証用高周波信号のローレベル信号の振幅の変化量が、被充電機器２のインピーダンスの影響をあまり受けていない一次側認証用コイルＬ３における認証用高周波信号のハイレベルの振幅の変化量よりも大きくなる。

結果として、図６に示されるように、一次側認証用コイルＬ３におけるローレベル信号の振幅が、（ｔ’１−ｔ１）だけ大きくなる。その一方で、一次側認証用コイルＬ３におけるハイレベル信号の振幅が、（ｔ’１−ｔ１）よりも小さな変化量である（ｔ’２−ｔ２）だけ大きくなる。

結果として、充電機器１に被充電機器２がセットされた状態で、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とで形成されるギャップＧ内に異物が存在する場合には、一次側認証用コイルＬ３における認証用高周波信号のハイレベルの信号とローレベルの信号との間の振幅の差が、ｔ１−ｔ２で表されるΔｔから、ｔ’１−ｔ’２で表されΔｔよりも小さな値のΔｔ’となる。制御部１０は、一次側認証用コイルＬ３におけるハイレベル信号とローレベル信号との振幅の差が、ΔｔからΔｔ’になったことを検出することで、異物を検出する。

以下、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の様々な構成例を図７ないし図１５、及び、図１７に例示する。

尚、図５、及び、図７ないし図１０に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々を形成する平面コイルの形状は円形とされている。しかしながら、異物の検出精度を、円形とされている場合よりもさらに向上させる観点では四角形とされていることが好ましい。

一般に、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々における平面コイルを、その面積が、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々を構成する平面コイルの面積に近づくように構成した場合、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々における平面コイルは、その形状が円形である場合よりも、四角形である場合のほうが、その面積が大きくなる。その結果、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々における平面コイルが四角形である場合には、円形である場合よりも、その面積が大きくなるため、磁束が生じる範囲が大きい。

結果として、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の磁気結合が生じている範囲が広くなるため、異物の検出精度が向上する。

一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の形状が四角形である場合、円形とされている場合と比較して、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間で磁束が生じる範囲が広くなる。これにより、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の磁気結合が生じている範囲が広くなるため、異物の検出精度がさらに向上する。

図７に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々は、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが対向する領域全体において、その平面の中心から外側に向かうにつれて、巻線間隔が小さくなる巻線３が配置されている。この種の一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々において、中心部から外縁部に向かうにつれて、巻線３の巻線間隔が、最大の巻線間隔Ｂから最小の巻線間隔Ａへと順次小さくされている。

この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の中心から外側に向かうにつれて巻線間隔が小さくされているので、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の外縁部に近い位置に存在する異物によって一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々のインダクタンスが変化しやすい。

結果として、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の外縁部に近い位置に存在する異物を精度良く検出することができる。

図８に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々は、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが対向する領域全体において、その平面の中心及び外側へ向かうにつれて巻線間隔が小さくなる巻線３が配置されている。

一般に、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々を製作する際に、巻線３がボビンを中心として巻き回されたときにはこれらの中心部は空洞となる。その結果、中心部に近い位置に異物が存在する場合、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々のインダクタンスが変化しにくいため、中心部に近い位置に存在する異物を検出することが困難である。

この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の巻線３の巻線間隔は、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイル４の中心部と外縁部との間の中間部から、中心部へ向けて、巻線間隔Ｃから巻線間隔Ｄへと順次小さくされている。

その結果、異物が、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の中心部に近い位置に存在する異物によって一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々のインダクタンスが変化しやすい。

結果として、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証コイルＬ４の巻線Ｄが中心部に空洞を有する場合に、その中心部に近い位置に存在する異物を精度良く検出することができる。

さらに、この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の中心部と外縁部の中間部から、外縁部へ向けて、巻線間隔が巻線間隔Ｃから巻線間隔Ａへと順次小さくされている。その結果、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の外縁部に近い位置に存在する異物を精度良く検出することができる。その理由は先述された通りである。

また、図８に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々は、同じ面積且つ同じ形状の平面コイルで構成されている。この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４は同じ面積且つ同じ形状であるため、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４とが対向した状態で、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４のいずれかから他方の認証用コイルＬ４，Ｌ３へ向かう空間内に異物が存在する場合、その異物が、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間のギャップ内に存在することになる。その結果、その異物が、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の磁束内に存在することになる。

その結果、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４とが対向した状態で、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４のいずれかから他方の認証用コイルＬ４，Ｌ３へ向かう空間内に異物が存在する場合、その異物が、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の磁気結合に影響を与えるため、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間に存在する異物を精度良く検出することができる。

図９に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々において、一次側認証用コイルＬ３は、二次側認証用コイルＬ４を構成する平面コイルと同じ形状であり、その平面コイルよりも大きな面積の平面コイルで構成されている。

この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３が、二次側認証用コイルＬ４と同じ形状であり、その面積よりも大きな面積を有しているため、二次側認証用コイルＬ４の中心軸が一次側認証用コイルＬ３の中心軸から少しずれていても、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２との間に存在する異物を精度よく検出することができる。

図１０に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々において、一次側認証用コイルＬ３は送電用コイルＬ１と同一平面上に設けられており、二次側認証用コイルＬ４は受電用コイルＬ２と同一の平面上に設けられている。

このような形状の一次側認証用コイルＬ３及び送電用コイルＬ１は、例えば、一次側認証用コイルＬ３を構成する巻線と、送電用コイルＬ１を構成する巻線と、を、接着剤が塗布された基板上で外方から中心部へ向けて順次右巻き方向に巻き回すことで製作することができる。

その一方で、二次側認証用コイルＬ４及び受電用コイルＬ２は、例えば、二次側認証用コイルＬ４を構成する巻線と、受電用コイルＬ２を構成する巻線と、を、接着剤が塗布された基板上で外方から中心部へ向けて順次右巻き方向に巻き回すことで製作することができる。

この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３は送電用コイルＬ１と同一平面上に設けられており、二次側認証用コイルＬ４は受電用コイルＬ２と同一平面上に設けられているので、一次側認証用コイルＬ３を送電用コイルＬ１と対向させて設けるとともに二次側認証用コイルＬ４を受電用コイルＬ２と対向させて設ける場合と比べて、コイルの厚さを薄くできる。結果として、充電機器１及び被充電機器２の薄型化が可能となる。

図１１ないし図１５に示される一次側認証コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々は、複数の四角形の平面コイル４で構成されている。このように、複数の四角形の平面コイル４で構成されているので、図１１ないし図１５に示される一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々では、複数の平面コイル４を平面上で密集させても隙間が生じない。これにより、被充電機器２の認証、及び、異物の検出精度が向上する。

図１１に示される一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々を構成する複数の平面コイル４は、同じ巻き方向に巻き回された巻線３が配置されている。図１１において、巻線３は、外方から中心部へ向かって右巻き方向とされている。

また、二次側認証用コイルＬ４側の複数の平面コイル４の各々が、一次側認証用コイルＬ３側の複数の平面コイル４の各々にそれぞれ対応する位置に設けられている。つまり、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４とが対向した状態では、一次側認証用コイルＬ３側の複数の平面コイル４の各々が、二次側認証用コイルＬ４側の複数の平面コイル４のうちその平面コイル４と対応する平面コイル４と対向する。

この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々を構成する複数の平面コイル４の巻線３の巻き方向が同じ方向とされているので、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々において磁束が同じ方向へ生じる。

そして、二次側認証用コイルＬ４側の複数の平面コイル４の各々が、一次側認証用コイルＬ３側の複数の平面コイル４の各々にそれぞれ対応する位置に設けられているので、一次側認証用コイルＬ３側の複数の平面コイル４の各々が、これに対応する二次側認証用コイルＬ４側の平面コイル４と磁気結合する。

したがって、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の空間内で、一次側認証用コイルＬ３側及び二次側認証用コイルＬ４側の各々の平面コイル４の数だけ、磁束密度の強い空間が広く分布する。

一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の空間内において、磁束密度の強い空間が広く分布すれば、その空間内に存在する異物が一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４における磁気結合に影響を与えやすくなる。

結果として、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の空間内において、異物を精度良く検出できる空間が広く分布することになり、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の空間内に存在する異物の検出精度が向上する。

図１２に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々は、図１１に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々と同じ構成である。

図１２に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々において、複数の平面コイル４の各々には後述される回路Ｃが接続されている。例えば、一次側認証用コイルＬ３を構成する複数の平面コイル４の各々には、回路Ｃとして、その平面コイル４で受け付けた認証用高周波信号に基づいて被充電機器２を認証する認証用高周波電力生成部１３が接続されている。

その一方で、二次側認証用コイルＬ４を構成する複数の平面コイル４の各々には、回路Ｃとして、例えば、認証用高周波電力から認証用高周波信号を生成する認証用高周波信号生成部２３が接続されている。

この構成によれば、一次側認証用コイルＬ３側の複数の平面コイル４の各々に対応して、被充電機器２を認証する認証用高周波電力生成部１３を備える一方で、二次側認証用コイルＬ４側の複数の平面コイルＬ４の各々に対応して、認証用高周波信号を生成する認証用高周波信号生成部２３を備える。

結果として、一次側認証用コイルＬ３側の複数の平面コイル４と、これに対応する二次側認証用コイルＬ４側の平面コイル４との組み合わせ毎に、被充電機器２の認証、及び、異物の検出が行われることになる。これにより、被充電機器２の認証、及び、異物の検出精度が向上する。

図１３に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々では、図１１に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々を構成する複数の平面コイル４の各々が、直列に接続されている。

この構成によれば、複数の平面コイル４の各々が直列に接続されて一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々が構成されているため、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々全体の巻数が増加する。その結果、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々全体のインダクタンスが向上する。これにより、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との磁気結合が強くなるため、被充電機器の認証、及び、異物の検出精度が向上する。

また、複数の平面コイル４の各々が直列に接続されて一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々が構成されているため、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々全体に接続される回路Ｃは１つで済む。これにより、低コスト化が実現できる。

図１４に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々では、図１１に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々を構成する複数の平面コイル４の各々が、並列に接続されている。

この構成によれば、複数の平面コイル４の各々が並列に接続されて一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々が構成されているため、一次側認証用コイル及び二次側認証用コイルの各々全体に接続される回路Ｃは１つで済む。これにより、低コスト化が実現できる。

図１５に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々は、図１１に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々を構成する複数の平面コイル４の各々と、これらの平面コイル４を取り囲み、且つ、複数の平面コイル４の各々と同じ巻き方向の巻線５と、を備える。

この構成によれば、複数の平面コイル４を取り囲み、かつ、複数の平面コイル４の各々と同じ巻き方向の巻線５を備えるため、複数の平面コイル４では磁束が届かなかった位置にまで、複数の平面コイル４を取り囲む巻線５からの磁束が到達する。

その結果、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との磁気結合が強まるため、被充電機器２の認証、及び、異物の検出精度が向上する。

図１６は、図１１ないし図１５に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の位置関係を説明するための図である。

図１６に示されるように、充電機器１に被充電機器２がセットされた状態では、一次側認証用コイルＬ３を構成する複数の平面コイル４の各々と、これに対応する二次側認証用コイルＬ４側の平面コイル４とが、同じ中心軸ＡＸ２を有した状態で対向している。

その一方で、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２とが、同じ中心軸ＡＸ１を有した状態で対向している。この中心軸ＡＸ１は、中心軸ＡＸ２とは異なる軸である。

このように、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々を構成する複数の平面コイル４の中心軸ＡＸ２は、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の中心軸ＡＸ１と一致していないため、一次側認証用コイルＬ３側の平面コイル４と、これに対応する二次側認証用コイルＬ４側の平面コイル４との間の磁気結合の強さが、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２との間の磁束によって影響を受けにくくなる。その結果、被充電機器２の認証精度、及び、異物の検出精度が向上する。

このように、一次側認証用コイルＬ３を構成する複数の平面コイル４の各々と、これに対応する二次側認証用コイルＬ４側の平面コイル４とが、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の中心軸ＡＸ１とは異なる中心軸ＡＸ２を有した状態で対向できる一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の構成例として、さらに、図１７及び１８に示される例が挙げられる。

図１７に示される一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々は、中心部ＣＥ２を有する２つの長方形の平面コイル６Ａ及び６Ｂで構成されている。そして、平面コイル６Ａ及び６Ｂの各々において、巻線３が、外方から中心部へ向けて右巻き方向に巻き回されている。さらに、平面コイル６Ａと平面コイル６Ｂは、直列に接続されている。

このような構成の一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々において、平面コイル６Ａ及び６Ｂの中心軸ＡＸ２は、中心部ＣＥ２を通り紙面垂直方向に延びる軸である。その一方で、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の中心軸ＡＸ１は、中心部ＣＥ１を通り紙面垂直方向に延びる軸である。

また、図１８に示される一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々は、中心部ＣＥ２を有する２つの三角形の平面コイル７Ａ及び７Ｂで構成されている。そして、平面コイル７Ａ及び７Ｂの各々において、巻線３が、外方から中心部へ向けて右巻き方向に巻き回されている。さらに、平面コイル７Ａと平面コイル７Ｂは、直列に接続されている。

このような構成の一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々において、平面コイル７Ａ及び７Ｂの中心軸ＡＸ２は、中心部ＣＥ２を通り紙面垂直方向に延びる軸である。その一方で、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の中心軸ＡＸ１は、中心部ＣＥ１を通り紙面垂直方向に延びる軸である。

以上に示される一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々を構成する平面コイル６Ａ及び６Ｂ、及び、７Ａ及び７Ｂは、同じ巻き方向の巻線３を有している。しかしながら、被充電機器２の認証、及び、異物の検出の精度を向上させる観点では、互いに異なる巻き方向の巻線３を有していてもよい。

図１９は、図１８に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々を構成する２つの平面コイル４の各々の巻線３の巻き方向が違いに異なる方向とされている場合における磁束の流れと、送電用コイル及び受電用コイルの各々における磁束の流れとを模式的に示した図である。図１９（ａ）は、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２における磁束の流れを模式的に示す。図１９（ｂ）は、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４における磁束の流れを模式的に示す。

一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２では、２つの平面コイル７Ａ及び７Ｂの巻線３の巻き方向が互いに異なる方向とされているので、図１９（ｂ）に示されるように、一次側認証用コイルＬ３側の平面コイル７Ａ及び二次側認証用コイルＬ４の平面コイル７Ａ’の中心軸ＡＸ２に沿って、平面コイル７Ａから平面コイル７Ａ’へ至る磁束が生じる。

その一方で、二次側認証用コイルＬ４側の平面コイル７Ｂ’及び一次側認証用コイルＬ４の平面コイル７Ｂ’の中心軸ＡＸ２に沿って、平面コイル７Ｂ’から平面コイル７Ｂへ至る磁束が生じる。

結果として、一次側認証用コイルＬ３側の紙面左側の平面コイル７Ａからこれに対応する二次側認証用コイルＬ４側の紙面左側の平面コイル７Ａ’に達し、二次側認証用コイルＬ４側の紙面右側の平面コイル７Ｂ’からこれに対応する一次側認証用コイルＬ３側の紙面右側の平面コイル７Ｂに達する磁束ループが形成される。

その一方で、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２では、図１９（ａ）に示されるように、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の中心軸に沿って、送電用コイルＬ１から受電用コイルＬ２へ達する、磁束密度が高い磁束が発生する。そして、受電用コイルＬ２へ達した磁束は、その磁束密度が低くなった状態で、送電用コイルＬ１へ至る。

図１９から明らかなように、一次側認証用コイルＬ１側及び二次側認証用コイルＬ２側において２つの平面コイル７Ａ及び７Ｂの各々の中心軸ＡＸ２が、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々の中心軸ＡＸ１と一致していない。その結果、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間における磁束ループは、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の中心軸ＡＸ１に沿って送電用コイルＬ１の中心部から受電用コイルＬ２の中心部へ至る磁束密度の高い磁束の経路と重複しない。

これにより、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間における磁束が、送電用コイルＬ１と受電用コイルＬ２との間の磁束による干渉を受けにくくなるため、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の磁気結合が、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々によって影響されにくくなる。その結果、被充電機器２の認証、及び、異物の検出の精度を向上させることができる。

さらに、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４として、さらに、図２０及び２１に示される構成が挙げられる。

図２０及び図２１に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４では、対角線上に並ぶ平面コイルの巻線の巻き方向が同じ方向とされている。さらに、左右方向、及び、上下方向の各々に対して隣り合う２つの平面コイルの巻線の巻き方向が異なる方向とされている。

このような構成によれば、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の左右方向及び上下方向に隣り合う平面コイルの存在によって、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４とが対向した状態で、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２における磁束ループとは異なるより多くのループを形成することができる。

したがって、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の磁気結合が、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の各々によって影響されにくくなる。その結果、被充電機器２の認証、及び、異物の検出の精度を向上させることができる。

さらに、図２０及び２１に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４では、以下に示される利点が存在する。これについて、以下説明する。

図２０に示される一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々を構成する複数の平面コイル８Ａ〜８Ｄにおいて、対角線上に並ぶ平面コイル８Ａ及び８Ｄの各々の巻線３の巻き方向が右巻き方向（外方から中心に向かって右巻き方向；以下同じ）とされている。その一方で、対角線上に並ぶ平面コイル８Ｂ及び８Ｃの各々の巻線３の巻き方向が左巻き方向（外方から中心に向かって左巻き方向；以下同じ）とされている。

その結果、左右方向で隣り合う平面コイル８Ａ及び８Ｂの各々の巻線３の巻き方向が異なる。さらに、左右方向で隣り合う平面コイル８Ｃ及び８Ｄの各々の巻線３の巻き方向が異なる。さらに、上下方向で隣り合う平面コイル８Ａ及び８Ｃの各々の巻線３の巻き方向が異なる。さらに、上下方向で隣り合う平面コイル８Ｂ及び８Ｄの各々の巻線３の巻き方向が異なる。

このような構成によれば、一次側認証用コイルＬ３がその中心軸を中心として回転した状態で二次側認証用コイルＬ４と対向したとき、及び、二次側認証用コイルＬ４がその中心軸を中心として回転した状態で一次側認証用コイルＬ３と対向したとき、の両方及びいずれか一方において、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の磁気結合の強さがあまり変わらない。

その理由は、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々の平面コイル８Ａ〜８Ｄの両方又はいずれか一方が回転しても、コイルＬ３及びＬ４の各々の平面コイル８Ａ〜８Ｄと、他方のコイルＬ３及びＬ４の各々の平面コイル８Ａ〜８Ｄとの間で対向する領域の面積があまり変わらないからである。

特に、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々が、右向きに９０度、１８０度、或いは、左向きに９０度、１８０度回転した状態である場合には、一次側認証用コイルＬ３の巻線３と、二次側認証用コイルＬ４の巻線３との対向状態が、一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４の各々が回転していない状態と変わらない。その結果、一次側認証用コイルＬ３と二次側認証用コイルＬ４との間の磁気結合の強さが変わらない。

例えば、二次側認証用コイルＬ４が回転していない状態における一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の対向関係が、図２０（ａ）に示される対向関係であると仮定する。もし、二次側認証用コイルＬ４が右方向に９０度回転した状態で、一次側認証用コイルＬ３と対向すると、一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の対向関係は、図２０（ｂ）に示されるようになる。

図２０（ｂ）では、一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の対向関係は以下に示されるようになっている。

すなわち、一次側認証用コイルＬ１の平面コイル８Ａと二次側認証用コイルＬ２の平面コイル８Ｃとが対向する。また、一次側認証用コイルＬ１の平面コイル８Ｂと二次側認証用コイルＬ２の平面コイル８Ａとが対向する。また、一次側認証用コイルＬ１の平面コイル８Ｃと二次側認証用コイルＬ２の平面コイル８Ｄとが対向する。また、一次側認証用コイルＬ１の平面コイル８Ｄと二次側認証用コイルＬ２の平面コイル８Ｂとが対向する。

このような対向関係では、一次側認証用コイルＬ１の平面コイル８Ａ〜８Ｄの各々に対向する二次側認証用コイルＬ４の平面コイル８Ａ〜８Ｄが変わっただけで、平面コイル８Ａ〜８Ｄの各々の巻線３の対向状態は、二次側認証用コイルＬ４が回転していない状態と比べて変わっていない。

したがって、二次側認証用コイルＬ４がその中心軸を中心として右向きに９０度回転した状態で、一次側認証用コイルＬ１との間でギャップＧを形成しても、一次側認証用コイルＬ１と二次側認証用コイルＬ２との間の磁気結合の強さが、二次側認証用コイルＬ４が回転していない状態で一次側認証用コイルＬ１との間でギャップＧを形成した状態の強さと変わらない。

結果として、二次側認証用コイルＬ４がその中心軸を中心として右向きに９０度回転した状態で被充電機器２が充電機器１にセットされたとしても、磁気結合の強さが弱くならないため、被充電機器２の充電効率が低下しない。

図２１に示される一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４は、９つの平面コイル９Ａ〜９Ｉで構成されている。この種の一次側認証用コイルＬ３及び二次側認証用コイルＬ４でも、対角線上に並ぶ平面コイル９Ａ、９Ｅ、９Ｉ、及び、平面コイル９Ｃ、９Ｅ、９Ｇの巻線の巻き方向が同じ方向とされている。さらに、左右方向、及び、上下方向の各々に対して隣り合う２つの平面コイルの巻線の巻き方向が異なる方向とされている。

このような構成によっても、例えば、二次側認証用コイルＬ４が右方向に９０度回転した状態で、一次側認証用コイルＬ３と対向したときには、一次側認証用コイルＬ１の平面コイル９Ａ〜９Ｉの各々に対向する二次側認証用コイルＬ４の平面コイル９Ａ〜９Ｉが変わるだけで、平面コイル９Ａ〜９Ｉの各々の巻線３の対向状態は、二次側認証用コイルＬ４が回転していない状態と変わらない。

したがって、二次側認証用コイルＬ４がその中心軸を中心として右向きに９０度回転した状態で、一次側認証用コイルＬ１との間でギャップＧを形成しても、一次側認証用コイルＬ１と二次側認証用コイルＬ２との間の磁気結合の強さが、二次側認証用コイルＬ４が回転していない状態で一次側認証用コイルＬ１との間でギャップＧを形成した状態の強さと変わらない。

結果として、二次側認証用コイルＬ４がその中心軸を中心として右向きに９０度回転した状態で被充電機器２が充電機器１にセットされたとしても、磁気結合の強さが弱くならないため、被充電機器２の充電効率が低下しない。

尚、上記説明において、一次側認証用コイルＬ１及び二次側認証用コイルＬ２の各々を構成する複数の平面コイルの数は、先述された数には限られない。

１ 充電機器
２ 被充電機器
３，５ 巻線
４，６Ａ，６Ｂ，７Ａ，７Ｂ 平面コイル
１３ 認証用高周波電力生成部
２３ 認証用高周波信号生成部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 巻線間隔
Ｇ ギャップ
Ｌ１ 送電用コイル
Ｌ２ 受電用コイル
Ｌ３ 一次側認証用コイル
Ｌ４ 二次側認証用コイル
ＡＸ１ 送電用コイル及び受電用コイルの各々の中心軸
ＡＸ２ 一次側認証用コイル（一次側認証用コイル側の平面コイル）及び二次側認証用コイル（二次側認証用コイル側の平面コイル）の中心軸

Claims (16)

1. 平面コイルで構成され、被充電機器を充電するための充電用高周波電力を送電する送電用コイルを備える充電機器と、前記送電用コイルと対向して所定のギャップを形成した状態でその送電用コイルと磁気結合して前記充電用高周波電力を受電する、平面コイルで構成された受電用コイルを備える非充電機器と、を備えており、
   前記充電機器は、
   前記送電用コイルのうち前記ギャップを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち前記送電用コイルと前記受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された平面コイルで構成されており、前記被充電機器を認証するための認証用高周波電力を送電する一方で当該被充電機器を認証するための認証用高周波信号を受け付ける一次側認証用コイルを備え、
   前記被充電機器は、
   前記受電用コイルのうち前記ギャップを形成する平面と平行に設けられ、その平面のうち前記送電用コイルと前記受電用コイルとが対向する領域全体において巻線が配置された平面コイルで構成されており、前記一次側認証用コイルと磁気結合して、前記認証用高周波電力を受け付ける一方でその認証用高周波電力から生成された前記認証用高周波信号を前記一次側認証用コイルに出力する二次側認証用コイルを備えることを特徴とする非接触充電システム。
2. 前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルは、
   前記領域全体において、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの各々の巻線の巻数よりも少ない巻数で、且つ、均一な巻線間隔で巻かれた巻線が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
3. 前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルは、
   前記領域全体において、その平面の中心から外側に向かうにつれて、巻線間隔が小さくなる巻線が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
4. 前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルは、
   前記領域全体において、その平面の中心及び外側へ向かうにつれて巻線間隔が小さくなる巻線が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
5. 前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルは、同じ面積且つ同じ形状の平面コイルで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
6. 前記一次側認証用コイルは、前記二次側認証用コイルを構成する平面コイルと同じ形状であり、その平面コイルよりも大きな面積の平面コイルで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
7. 前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々の中心軸は、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの各々の中心軸と一致しないことを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
8. 前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々は、四角形の平面コイルで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
9. 前記一次側認証用コイル、及び、前記二次側認証用コイルの各々は、
   同じ巻き方向の複数の平面コイルで構成されており、
   前記二次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々は、前記一次側認証用コイル側の複数の平面コイルの各々にそれぞれ対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
10. 前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々を構成する前記複数の平面コイルの中心軸は、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの中心軸と一致していないことを特徴とする請求項９に記載の非接触充電システム。
11. 前記一次側認証用コイルを構成する複数の平面コイルの各々に対応して、各々の平面コイルで受け付けた前記認証用高周波信号に基づいて前記被充電機器を認証する認証用高周波電力生成部を備えており、
    前記二次側認証用コイルを構成する複数の平面コイルの各々に対応して、前記認証用高周波電力から前記認証用高周波信号を生成する認証用高周波信号生成部を備えることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の非接触充電システム。
12. 前記複数の平面コイルの各々が直列に接続されて前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々が構成されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の非接触充電システム。
13. 前記複数の平面コイルの各々が並列に接続されて前記一次側認証用コイル及び前記二次側認証用コイルの各々が構成されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の非接触充電システム。
14. 前記複数の平面コイルの各々は、四角形の平面コイルで構成されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の非接触充電システム。
15. 前記一次側認証用コイルの各々、及び、前記二次側認証用コイルの各々は、前記複数の平面コイルと、当該複数の平面コイルを取り囲み、且つ、当該複数の平面コイルの各々と同じ巻き方向の巻線と、を備えることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の非接触充電システム。
16. 前記一次側認証用コイル、及び、前記二次側認証用コイルの各々は、
    各々が異なる巻き方向とされ、且つ、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの各々の中心軸と一致しない中心軸を有する２つの平面コイルで構成されており、前記二次側認証用コイル側の２つの平面コイルの各々は、前記一次側認証用コイル側の２つの平面コイルの各々にそれぞれ対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。

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