JP2011205850A - 非接触受電装置及び非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電を正常に行うことができる非接触受電装置及び非接触充電システムを提供すること。
【解決手段】２次側制御部２２は、監視回路２５を介してバッテリＢＡの電圧（充電量）を計測し、電圧に基づきバッテリＢＡに対して電力を供給するか否かを決定する。このため、携帯機器本体２００にバッテリＢＡの充電量を管理する充電管理部２０１が備えられていなくても、正常にバッテリＢＡを充電することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導を利用して、機器間の電力伝送を非接触にて行う非接触受電装置、及び非接触受電装置を有する非接触充電システムに関するものである。

このような非接触送電装置は、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器に内蔵される二次電池（バッテリ）を非接触で充電することのできる装置として、近年、広く知られている。このような携帯機器及びこの携帯機器に対応する充電器（送電装置）には、充電のための電力を授受するコイルがそれぞれ備えられており、それら両コイル間での電磁誘導により充電器から携帯機器に伝送された交流電力が携帯機器にて直流電力に変換されることで、携帯機器の電源である二次電池への充電が行なわれるようになっている。これらの携帯機器には、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、二次電池の充電量を監視し、充電可能か否か、及び充電が不要か否かを判断し、送電側（１次側）に通知する充電制御部を備えている。

特開２００８−１７８１９５号公報 特開２００８−２０６２３２号公報

しかしながら、全ての携帯機器に充電制御部が備えているとは限らない。例えば、海外で販売されるものやメーカーが異なる場合に、備えていない場合がある。その一方、充電器は、携帯機器とは個別に（充電器単体で）販売されることがある。このため、充電制御部を備えた携帯機器を前提とした充電器にて、充電制御部が備えられていない携帯機器を充電した場合、二次電池の充電量を把握することができず、充電が正常に行われない可能性があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、充電を正常に行うことができる非接触受電装置及び非接触充電システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、接続端子を介して機器と接続され、前記機器の負荷に対して電力を供給する非接触受電装置において、交流電力が供給される１次コイルから発生した交番磁束と交差する２次コイルと、前記２次コイルの誘導起電力を前記負荷に供給する制御部と、を備え、前記制御部は、前記負荷の充電量を計測し、充電量に基づき前記負荷に対して電力を供給するか否かを決定することを特徴とするものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記負荷の電圧が予め決められた第１の満充電判定値以上となったと判定した場合、前記負荷に対する充電を終了することを特徴とするものである。

第３の発明は、第２の発明において、前記制御部は、前記機器に前記負荷の電圧を計測する機器側充電制御部が備えられていたときに、前記機器側充電制御部により前記負荷の電圧が予め決められた第２の満充電判定値以上となったと判定された場合、前記負荷に対する充電を終了するように構成されており、前記第１の満充電判定値は、前記第２の満充電判定値よりも大きな値が設定されていることを特徴とするものである。

第４の発明は、第１の発明〜第３の発明のうちいずれか記載の発明において、前記制御部は、前記負荷の電圧が予め決められた第１の再充電判定値以下となった場合、前記負荷に対して電力を供給することを特徴とするものである。

第５の発明は、第４の発明において、前記制御部は、前記機器に前記負荷の電圧を計測する機器側充電制御部が備えられていたときに、前記機器側充電制御部による前記負荷の電圧が予め決められた第２の再充電判定値以下となったと判定された場合、前記負荷に対して電力を供給するように構成されており、前記第１の再充電判定値は、前記第２の再充電判定値よりも小さな値が設定されていることを特徴とするものである。

第６の発明は、交流電力が供給されることにより交番磁束を発生する１次コイルを有する非接触送電装置と、前記１次コイルから発生した交番磁束と交差する２次コイルを有し、前記２次コイルを介して前記１次コイルから供給された交流電力を、接続端子を介して接続される機器の負荷に供給する非接触受電装置と、を備える非接触充電システムにおいて、前記非接触受電装置は、前記１次コイルから発生した交番磁束と交差することにより発生する前記２次コイルの誘導起電力を前記負荷に供給する制御部と、を備え、前記制御部は、前記負荷の充電量を計測し、充電量に基づき前記負荷に対して電力を供給するか否かを決定することを特徴とするものである。

本発明によれば、充電を正常に行うことができる。

（ａ）は、非接触充電システム及び充電管理部を有する携帯機器本体を示すブロック図、（ｂ）は、非接触充電システム及び充電管理部を有しない携帯機器本体を示すブロック図。 非接触受電装置と、携帯機器本体を示す模式図。 監視回路を示す回路図。 充電時の処理の流れを示すフローチャート。 （ａ）〜（ｎ）は、１次コイルに流れる電力の波形と、２次コイルに流れる電力の波形を示す模式図。

以下、本発明に係る非接触充電システムを具体化した実施形態について図に従って説明する。また、図１は、本実施形態の非接触充電システム１００及び非接触充電システム１００に接続され、充電されるバッテリを備える携帯機器本体（機器）２００についての構成を示すブロック図である。図２は、非接触充電システム１００と、非接触充電システム１００に接続され、充電されるバッテリを備える携帯機器本体２００を示す図である。

図１に示すように、非接触充電システム１００は、大きく分けて、外部電源Ｅに接続される非接触送電装置１０と、非接触送電装置１０から非接触で電力が送電される非接触受電装置２０から構成されている。そして、図１及び図２に示すように、携帯機器本体２００は、非接触受電装置２０と接続端子Ｎ１，Ｎ２を介して電気的に接続可能に構成されている。本実施形態では、非接触受電装置２０は、携帯機器本体２００のバッテリーカバーとして構成されており、携帯機器本体２００に着脱可能に組み込むことができるようになっている。

次に、非接触送電装置１０について図１に基づき説明する。
非接触送電装置１０は、電圧安定化回路１１、送電部１２、１次コイルＬ１、電圧検出回路１３、１次側制御部１４を備えている。

電圧安定化回路１１は、外部電源Ｅから入力される入力電力の電圧を安定化させる回路である。そして、電圧安定化回路１１には、送電部１２が接続されている。送電部１２は、電力を送る際には、所定周波数の交流電力を生成する。また、送電部１２は、信号送信時には、送信する信号に応じた周波数の交流電力を生成し、送電部１２に接続された１次コイルＬ１に出力するようになっている。なお、送電部１２は、データ「１」に応じた信号を出力する際には、周波数ｆ１の交流電力を生成して出力する一方、データ「０」に応じた信号を出力する際には、周波数ｆ２の交流電力を生成して出力する。

１次コイルＬ１は、交流電力が入力されることにより、交流電力の周波数に応じた周波数の交番磁束が発生するようになっている。そして、１次コイル（送電側コイル）Ｌ１は、２次コイル（受電側コイル）Ｌ２と電磁結合して、電力を伝送するようになっている。電圧検出回路１３は、１次コイルＬ１の誘導起電力（電圧）を検出する回路である。そして、電圧検出回路１３は、１次側制御部１４と接続されており、検出した誘導起電力（電圧）の波形を１次側制御部１４に出力するようになっている。

１次側制御部１４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（不揮発性メモリー（ＲＯＭ）、揮発性メモリー（ＲＡＭ）など）を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、メモリーに格納されている各種データ及びプログラムに基づいて、送電部１２の発振制御などの各種制御を実行する。

また、１次側制御部１４は、送電部１２と接続されている。そして、１次側制御部１４は、非接触送電装置１０が非接触受電装置２０に信号を送信する際、送電部１２に対して、送信する信号（又は送信する信号に応じた周波数）を通知して、送電部１２に送信する信号に応じた周波数の交流電力を生成させるようになっている。

また、１次側制御部１４は、電圧検出回路１３から受信した１次コイルＬ１の誘導起電力の変化を測定して、信号検出、異物検出などを行うようになっている。例えば、非接触受電装置２０の信号制御回路２４が非接触送電装置１０に対して信号を送信するための負荷変調処理を実行すると、１次コイルＬ１の誘導起電力の波形が変化する。すなわち、非接触受電装置２０が、「０」の信号を送信するため、負荷を小さくすると、１次コイルＬ１の誘導起電力の信号波形の振幅が小さくなり、「１」の信号を送信するため、負荷を大きくすると、信号波形の振幅が大きくなる。従って、誘導起電力のピーク電圧が閾値を超えたか否かにより、信号の種類を判別できるようになっている。なお、本実施形態の１次側制御部１４は、非接触受電装置２０からの無線通信信号を復調するとともに、復調された信号を解析して、同解析結果に基づいて送電部１２の発振（周波数）を制御するようになっている。また、ＲＯＭには、各種閾値や、後に詳述する非接触受電装置２０との間の無線通信信号の復調、同復調された信号の解析などに必要とされる各種のパラメータなどが予め保存されている。

次に、非接触受電装置２０について図１に基づき説明する。
非接触受電装置２０は、非接触送電装置１０からの交番磁束を受ける２次コイルＬ２と、受電部２１と、２次側制御部２２と、信号検出回路２３と、信号制御回路２４を備えている。

受電部２１は、２次コイルＬ２が交番磁束を受けることにより２次コイルＬ２に流れる交流電力（誘導起電力）を直流電力に変換する整流回路を有する。整流回路は、整流ダイオードと、整流ダイオードにて整流された電力を平滑化させる平滑コンデンサとを備えており、２次コイルＬ２から入力された交流電力を直流電力に変換する、いわゆる半波整流回路として構成されている。なお、この整流回路の構成は、交流電力を直流電力に変換する整流回路としての一例に過ぎず、この構成に限定されるものではなく、ダイオードブリッジを用いた全波整流回路やその他の周知の整流回路の構成を有していてもよい。信号検出回路２３は、２次コイルＬ２の誘導起電力を検出する回路である。そして、信号検出回路２３は、２次側制御部２２と接続されており、検出した誘導起電力（電圧）の波形を２次側制御部２２に出力するようになっている。

信号制御回路２４は、非接触受電装置２０から非接触送電装置１０に信号を送信する場合、送信する信号に応じて２次コイルＬ２にかかる負荷を変化させて、１次コイルＬ１の誘導起電力の信号波形を変化させる負荷変調処理を行う。この信号制御回路２４は、２次側制御部２２と接続されており、２次側制御部２２からの制御信号に基づき、負荷変調処理を実行する。

２次側制御部２２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。そして、２次側制御部２２は、メモリーに格納されている各種データ及びプログラムに基づいて、接続端子Ｎ１，Ｎ２を介して接続される携帯機器本体２００のバッテリＢＡの充電状態を判定するとともに充電量制御などの各種制御を実行することができるようになっている。なお、本実施形態では、バッテリＢＡの充電量に基づいて非接触送電装置１０への信号を生成するようになっている。また、ＲＯＭには、バッテリ（本負荷）ＢＡの充電量の判定等の充電量制御に必要とされる各種情報や、非接触送電装置１０との間の信号の生成や、同信号に基づく変調のために必要とされる各種のパラメータなどが予め保存されている。

そして、２次側制御部２２には、バッテリＢＡの正極及び負極がそれぞれ接続され、バッテリＢＡから駆動用の電力供給を受けるようになっている。また、２次側制御部２２は、受電部２１から入力した交流電力を予め決められた電圧に調節して充電電力を生成し、接続端子Ｎ１，Ｎ２を介してバッテリＢＡに出力するようになっている。また、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの充電量に応じて充電電力を出力するか否かを切り替えるようになっている。例えば、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの端子間電圧が予め設定された充電量判定用の閾値よりも低くいことなどからバッテリＢＡを充電することが好ましいと判断される場合、充電電力をバッテリＢＡに供給する。一方、バッテリＢＡの端子間電圧が上記の充電量判定用の閾値よりも高いことなどからバッテリＢＡを充電する必要が無いと判断される場合、２次側制御部２２は、充電電力をバッテリＢＡに供給しない。

また、２次側制御部２２は、非接触送電装置１０と信号の送受信をする場合には、充電電力の出力を停止するようになっている。また、２次側制御部２２は、動作電圧が動作可能な電圧よりも低い場合、バッテリＢＡとの接続を遮断し、バッテリからの電力の逆流を防止するようになっている。

また、２次側制御部２２は、２次コイルＬ２の誘導起電力の波形を監視して、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否かを判断するようになっている。また、２次側制御部２２は、２次コイルＬ２の誘導起電力の周波数を監視して、非接触送電装置１０からの信号がデータ「１」であるか又はデータ「０」であるかを判断するようになっている。

本実施形態では、図２に示すように、携帯機器本体２００は、非接触受電装置２０と着脱可能に構成されている。そして、携帯機器本体２００には、通常、バッテリＢＡの充電状態を判定するとともにその充電量制御を行う充電管理部（機器側充電制御部）２０１を備えているもの（図１（ａ）参照）と、備えていないもの（図１（ｂ）参照）が存在する。このため、本実施形態の２次側制御部２２には、接続された携帯機器本体２００のバッテリＢＡの充電量を把握すると共に、携帯機器本体２００に充電管理部２０１が備えられていた場合にその充電管理部２０１による制御を優先させるための監視回路２５が接続されている。

監視回路２５は、２次側制御部２２と接続されているとともに、接続端子Ｎ１，Ｎ２を介して充電管理部２０１と接続可能に構成されている。そして、監視回路２５は、バッテリＢＡの電圧が、携帯機器本体２００側において予め設定された満充電判定値（第２の満充電判定値）以上である場合に充電管理部２０１から出力される充電完了信号を入力することができるようになっている。充電完了信号は、充電量が十分で、充電が不要である状態（満充電状態）である旨を示す信号である。そして、監視回路２５は、充電完了信号を充電管理部２０１から入力した場合には、充電完了信号を２次側制御部２２に出力するようになっている。この充電完了信号に基づき、２次側制御部２２は、充電量制御を実行するようになっている。

また、監視回路２５は、バッテリＢＡの電圧が携帯機器本体２００側において予め設定された再充電判定値（第２の再充電判定値）以下である場合に充電管理部２０１から出力される再充電要求信号を入力することができるようになっている。再充電要求信号は、充電量が不十分で充電が必要である状態（再充電可能状態）である旨を示す信号である。そして、監視回路２５は、再充電要求信号を充電管理部２０１から入力した場合には、再充電要求信号を２次側制御部２２に出力するようになっている。この再充電要求信号に基づき、２次側制御部２２は、充電量制御を実行するようになっている。

その一方で、監視回路２５は、接続端子Ｎ１，Ｎ２を介してバッテリＢＡの正極及び負極がそれぞれ接続され、バッテリＢＡの電圧を把握することができるようになっている。このため、携帯機器本体２００の充電管理部２０１から充電完了信号及び再充電要求信号を入力しなかった場合、監視回路２５は、バッテリＢＡの電圧に基づき、充電管理部２０１の代わりに、充電完了信号及び再充電要求信号を２次側制御部２２に出力する。すなわち、監視回路２５は、バッテリＢＡの電圧が、非接触受電装置２０側において予め設定された満充電判定値（第１の満充電判定値）以上である場合には、充電完了信号を２次側制御部２２に出力する。また、監視回路２５は、バッテリＢＡの電圧が、非接触受電装置２０側において予め設定された再充電判定値（第１の再充電判定値）以下である場合には、再充電要求信号を２次側制御部２２に出力する。

なお、本実施形態では、第１の満充電判定値（例えば、４．５Ｖ）は、第２の満充電判定値（例えば、４．２Ｖ）よりも大きな値が設定されている。これにより、充電管理部２０１が接続されていた場合、監視回路２５よりも充電管理部２０１の方が早く充電完了信号を出力することができるようになっている。また、本実施形態では、第１の再充電判定値（例えば、３．２Ｖ）は、第２の再充電判定値（例えば、３．８Ｖ）よりも小さな値が設定されている。これにより、充電管理部２０１が接続されていた場合、監視回路２５よりも充電管理部２０１の方が早く再充電要求信号を出力することができるようになっている。

監視回路２５の回路構成の一例を具体的に図３に基づき説明する。監視回路２５は、図３に示すように、接続端子Ｎ１を介して接続されたバッテリＢＡの正極に、抵抗Ｒ１の一端が接続され、抵抗Ｒ１の他端がノードＮ０に接続されている。また、ノードＮ０に抵抗Ｒ２の一端が接続され、抵抗Ｒ２の他端がグランドに設置されている。そして、２次側制御部２２は、ノードＮ０と接続されており、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された電圧を入力するようになっている。

また、接続端子Ｎ１を介して接続されたバッテリＢＡの正極に、（ＰＮＰ型）トランジスタＱ２のエミッタ端子が接続されている。このトランジスタＱ２のコレクタ端子は、ノードＮ０と接続されている。そして、トランジスタＱ２のベース端子が接続端子Ｎ２を介して充電管理部２０１と接続されている。また、トランジスタＱ２のエミッタ端子は、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ２のベース端子及び充電管理部２０１の接続端子Ｎ２と接続されている。充電管理部２０１は、接続端子Ｎ２を介して充電完了信号を入力するようになっている。

また、ノードＮ０に、（ＮＰＮ型）トランジスタＱ１のコレクタ端子が接続されている。このトランジスタＱ１のエミッタ端子は、グランドに接地されている。そして、トランジスタＱ１のベース端子が接続端子Ｎ２を介して充電管理部２０１と接続されている。また、トランジスタＱ１のエミッタ端子は、抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ１のベース端子及び充電管理部２０１の接続端子Ｎ２と接続されている。充電管理部２０１は、接続端子Ｎ２を介して再充電要求信号を入力するようになっている。

また、図３に示すように、バッテリＢＡの正極に、抵抗Ｒ３と同じ抵抗値の抵抗Ｒ５の一端が接続され、抵抗Ｒ５の他端がノードＮ１０に接続されている。また、ノードＮ１０に抵抗Ｒ４と同じ抵抗値の抵抗Ｒ６の一端が接続され、抵抗Ｒ６の他端がグランドに設置されている。そして、充電管理部２０１は、ノードＮ１０と接続され、ノードＮ１０からの分圧された電圧を入力するようになっている。

この監視回路２５の動作について説明する。
接続端子Ｎ１，Ｎ２を介して充電管理部２０１が接続されている場合（存在する場合）について説明する。バッテリＢＡの電圧が第２の満充電判定値以上となった場合、充電管理部２０１は、接続端子Ｎ２をグランドに接地するように切替える。これにより、トランジスタＱ２がオンとなり、バッテリＢＡの電圧が抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されることなく、２次側制御部２２に入力される。これにより、バッテリＢＡの電圧が分圧されることなく２次側制御部２２に直接入力されることとなり、２次側制御部２２は、入力した電圧が第１の満充電判定値以上であると判断して、充電が完了したと判定することとなる。

このため、本実施形態では、充電管理部２０１が、接続端子Ｎ１をグランドに接地して、トランジスタＱ２をオンにすることが、充電管理部２０１による充電完了信号の出力ということとなる。また、監視回路２５が、バッテリＢＡの電圧をそのまま出力することが、充電管理部２０１の指示に基づく、監視回路２５による充電完了信号の出力ということとなる。

バッテリＢＡの電圧が第２の再充電判定値以下となった場合、充電管理部２０１は、接続端子Ｎ２に電流を流す。これにより、トランジスタＱ１がオンとなり、ノードＮ０がグランドに接地される。つまり、２次側制御部２２が接地される。従って、２次側制御部２２は、入力した電圧が第１の再充電判定値以下であると判断して、充電を要求する。

このため、本実施形態では、充電管理部２０１が、トランジスタＱ１をオンにすることが、充電管理部２０１による再充電要求信号の出力ということとなる。また、監視回路２５が、グランドに接地することが、充電管理部２０１の指示に基づく、監視回路２５による再充電要求信号の出力ということとなる。

次に、充電管理部２０１が接続されていない場合（存在しない場合）について説明する。２次側制御部２２には、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されたバッテリＢＡの電圧が入力されるようになっている。２次側制御部２２は、当該電圧が第１の満充電判定値以上であるか否かを判定することにより、満充電状態であるか否かを判定する。従って、第１の満充電判定値以上の電圧を出力することが、監視回路２５による充電完了信号の出力ということとなる。また、２次側制御部２２は、当該電圧が第１の再充電判定値以下であるか否かを判定することにより、再充電可能状態であるか否かを判定する。従って、第１の再充電判定値以下の電圧を出力することが、監視回路２５による再充電要求信号の出力ということとなる。

次に、バッテリＢＡの充電に係わる制御について説明する。まず、携帯機器本体２００に充電管理部２０１が備えられていない場合について図４及び図５に基づき説明する。
１次側制御部１４は、待機状態（非接触受電装置２０と電磁的に接続されていないとき）であるとき、所定の検知周期毎に、機器検知信号を出力するようになっている（ステップＳ１０）。この機器検知信号は、図５（ａ）に示すように、間欠的に出力されるようになっており、その機器検知信号の送信時の電力は、単位時間当たりにおいて、充電電力伝送時（充電時）の電力、データ「０」又は「１」の信号を送信するときの電力よりも小さいものとなっている。

そして、非接触送電装置１０は、この機器検知信号を出力すると共に、非接触受電装置２０が設置されたか否かを判定する機器設置判定を実行するようになっている（ステップＳ１１）。より詳しく説明すると、非接触送電装置１０が待機状態であるときに、非接触受電装置２０が所定の場所に設置され、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２が電磁的に結合すると、図５（ｂ）に示すように、１次コイルＬ１が２次コイルＬ２の影響を受けて、機器検知信号の波形が変化する。具体的には、機器検出信号出力時における１次コイルＬ１の交流電力のピーク電圧が小さくなるように変化する。従って、１次側制御部１４は、機器設置判定において、機器検知信号の波形が変化した場合には、非接触受電装置２０が設定されたと判定（肯定判定）するようになっている。一方、１次側制御部１４は、機器設置判定において、機器検知信号の波形が変化せずに、一定時間経過した場合には、非接触受電装置２０が設定されていないと判定（否定判定）するようになっている。

１次側制御部１４は、機器設置判定（ステップＳ１１）において否定判定した場合、所定時間経過後、再びステップＳ１０の処理を実行して、機器検知信号を再び出力する。一方、１次側制御部１４は、機器設置判定（ステップＳ１１）において肯定判定した場合、非接触受電装置２０に充電確認信号を出力する（ステップＳ１２）。１次側制御部１４は、充電確認信号を出力する際、充電確認信号を信号「０」又は「１」の組み合わせに変換し（変調し）、図５（ｃ）に示すように、当該変換後の信号を順番に出力させるように送電部１２を制御する。これにより、２次コイルＬ２の誘導起電力は、図５（ｉ）に示すように、充電確認信号に応じて、その波形が変化する。

２次側制御部２２は、信号検出回路２３が検出した「０」又は「１」からなる信号を復調及び解析して、充電確認信号を受信したと判定すると、バッテリＢＡの電圧に基づき、充電量を判定する。前提より、携帯機器本体２００には充電管理部２０１が備えられていないため、２次側制御部２２は、監視回路２５を介して入力されたバッテリＢＡの電圧が第１の再充電判定値以下であるか否かを判定する。そして、２次側制御部２２は、充電が可能である場合（バッテリＢＡの電圧が第１の再充電判定値以下である場合）、充電確認信号に応じた第１の応答信号（再充電要求信号）を２次コイルＬ２に出力させる（ステップＳ２１）。具体的には、２次側制御部２２は、図５（ｊ）に示すように、信号制御回路２４に対して第１の応答信号を出力させるように２次コイルＬ２に掛かる負担を変化させる。これにより、図５（ｄ）に示すように、１次コイルＬ１の誘導起電力の電圧が変化することとなる。なお、２次側制御部２２は、充電が不要である場合（バッテリＢＡの電圧が閾値以上である場合）、第１の応答信号を出力することなく、処理を終了する。

１次側制御部１４は、電圧検出回路１３が検出した誘導起電力の波形に基づき、信号を復調し、第１の応答信号を入力したか否かを判定（すなわち、非接触受電装置２０から信号が返信されたか否かの確認を）する（ステップＳ１３）。この判定結果が否定の場合（充電が不要である場合、又は電磁的に接続されていない場合）、１次側制御部１４は、所定時間経過後、再びステップ１０の処理を実行する。

一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１３の判定結果が肯定の場合（第１の応答信号を受信すると）、ＩＤ認証を行うための１Ｄを示すＩＤ確認信号を出力させる（ステップＳ１４）。なお、ＩＤ確認信号を出力する際の処理は、充電確認信号の出力時の処理と同様である。具体的には、１次側制御部１４は、ＩＤ確認信号を出力させる際、ＩＤ確認信号を信号「０」又は「１」の組み合わせに変換し（変調し）、図５（ｅ）に示すように、当該変換後の信号を順番に出力させるように送電部１２を制御する。これにより、２次コイルＬ２の誘導起電力は、図５（ｋ）に示すように、ＩＤ確認信号に応じて、その波形が変化する。

２次側制御部２２は、信号検出回路２３が検出した「０」又は「１」からなる信号を復調及び解析して、ＩＤ確認信号を受信したと判定すると、充電可能な機器（非接触送電装置１０）のＩＤであるか否かを判定する。そして、２次側制御部２２は、充電が可能な機器のＩＤである場合（ＩＤ認証が完了（確立）した場合）、ＩＤ確認信号に応じた第２の応答信号を出力させる（ステップＳ２２）。具体的には、２次側制御部２２は、図５（ｌ）に示すように、信号制御回路２４に対して第２の応答信号を出力させるように２次コイルＬ２に掛かる負担を変化させる。これにより、図５（ｆ）に示すように、１次コイルＬ１の誘導起電力の電圧が変化することとなる。なお、２次側制御部２２は、ＩＤ認証が失敗した（充電可能な機器でない）場合、第２の応答信号を出力させることなく、処理を終了する。

１次側制御部１４は、電圧検出回路１３が検出した誘導起電力の波形に基づき、信号を復調し、第２の応答信号を入力したか否かを判定（すなわち、非接触受電装置２０から信号が返信されたか否かの確認を）する（ステップＳ１５）。この判定結果が否定の場合（ＩＤ認証に失敗した場合）、１次側制御部１４は、所定時間経過後、再びステップ１０の処理を実行する。

一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１５の判定結果が肯定の場合（第２の応答信号を受信すると）、充電電力伝送時の電力を１次コイルＬ１に入力して充電を開始させる（ステップＳ１６）。充電電力伝送時の電力は、機器検知信号出力時の電力よりも大きく、継続的に出力され続けられるようになっている。２次側制御部２２は、第２の応答信号出力後、２次コイルＬ２及び受電部２１を介して入力した直流電力の電圧を制御して、所定電圧の充電電力を生成し、接続端子を介してバッテリＢＡに供給する。これにより、２次側制御部２２は、充電を開始する（ステップＳ２３）。

２次側制御部２２は、充電開始後、監視回路２５から入力されるバッテリＢＡの電圧に基づき、充電量を監視し続け、充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。具体的には、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの電圧が、第１の満充電判定値以上であるか否かを判定する。２次側制御部２２は、ステップＳ２４の判定結果が否定の場合（充電が完了していない場合）、所定時間経過後、再びステップＳ２４の処理を実行する。

一方、ステップＳ２４の判定結果が肯定の場合（充電が完了した場合）、２次側制御部２２は、充電が完了した旨を示す充電完了信号を出力させる（ステップＳ２５）。具体的には、２次側制御部２２は、図５（ｎ）に示すように、信号制御回路２４に対して充電完了信号を出力させるように２次コイルＬ２に掛かる負担を変化させる。これにより、図５（ｈ）に示すように、１次コイルＬ１の誘導起電力の電圧が変化することとなる。

一方、ステップＳ１６の処理後（充電開始後）、１次側制御部１４は、非接触受電装置２０がそのまま設置されているか否かを判定する機器設置判定を実行するようになっている（ステップＳ１７）。より詳しく説明すると、非接触送電装置１０が充電状態であるときに、非接触受電装置２０が所定の場所から取り外されると、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２が電磁的な結合が解除され、充電時に流れる１次コイルＬ１の電力の波形が変化する。具体的には、充電時に流れる１次コイルＬ１の電力のピーク電圧が大きくなるように変化する。従って、１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定において、充電時に流れる１次コイルＬ１の電力の波形が変化した場合には、非接触受電装置２０が取り外されたと判定（否定判定）するようになっている。一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定において、充電時に流れる１次コイルＬ１の電力の波形が変化せずに、一定時間経過した場合には、非接触受電装置２０が設置されたままであると判定（肯定判定）するようになっている。

１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定が否定となった場合、ステップＳ１０の処理に移行する。一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定が肯定である場合、充電完了信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の処理を具体的に説明すると、１次側制御部１４は、電圧検出回路１３が検出した誘導起電力の波形に基づき、信号を復調し、充電完了信号を入力したか否かを判定する。この判定結果が否定の場合、１次側制御部１４は、充電開始（ステップＳ１６）から予め決められた充電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１９）。なお、充電時間は、バッテリＢＡの充電量が空の状態から満充電となるのに十分な時間であり、実験により設定される。

ステップＳ１９の判定結果が肯定の場合、１次側制御部１４は、充電完了であると判定し、処理を終了する。一方、ステップＳ１９の判定結果が否定の場合、１次側制御部１４は、所定時間経過後、再びステップＳ１７の処理を実行する。また、ステップＳ１８の判定結果が肯定の場合（充電完了信号を入力した場合）、１次側制御部１４は、充電完了であると判定し、処理を終了する。

次に、携帯機器本体２００に充電管理部２０１が備えられている場合におけるバッテリＢＡの充電に係わる制御について図３に基づき説明する。なお、携帯機器本体２００に充電管理部２０１が備えられていない場合と基本的に同じ制御であるため、詳細な説明及び図の一部を省略する。

１次側制御部１４は、待機状態（非接触受電装置２０と電磁的に接続されていないとき）であるとき、所定の検知周期毎に、機器検知信号を出力させるようになっている（ステップＳ１０）。そして、非接触送電装置１０は、この機器検知信号を出力すると共に、非接触受電装置２０が設置されたか否かを判定する機器設置判定を実行するようになっている（ステップＳ１１）。１次側制御部１４は、機器設置判定（ステップＳ１１）において否定判定した場合、所定時間経過後、再びステップＳ１０の処理を実行して、機器検知信号を再び出力させる。一方、１次側制御部１４は、機器設置判定（ステップＳ１１）において肯定判定した場合、非接触受電装置２０に充電確認信号を出力させる（ステップＳ１２）。

２次側制御部２２は、信号検出回路２３が検出した「０」又は「１」からなる信号を復調及び解析して、充電確認信号を受信したと判定すると、バッテリＢＡの電圧に基づき、充電量を判定する。前提より、携帯機器本体２００には充電管理部２０１が備えられているため、２次側制御部２２は、充電管理部２０１から監視回路２５を介して再充電要求信号を入力した場合、充電が可能であると判定する。２次側制御部２２は、充電が可能である場合（バッテリＢＡの電圧が第１の再充電判定値以下である場合）、充電確認信号に応じて第１の応答信号（再充電要求信号）を出力させる（ステップＳ２１）。

１次側制御部１４は、電圧検出回路１３が検出した誘導起電力の波形に基づき、信号を復調し、第１の応答信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ１３）。この判定結果が否定の場合、１次側制御部１４は、所定時間経過後、再びステップ１０の処理を実行する。一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１３の判定結果が肯定の場合、ＩＤ認証を行うための１Ｄを示すＩＤ確認信号を出力させる（ステップＳ１４）。

２次側制御部２２は、ＩＤ確認信号を受信したと判定すると、充電可能な機器のＩＤであるか否かを判定する。そして、２次側制御部２２は、充電が可能な機器（非接触送電装置１０）のＩＤである場合、ＩＤ確認信号に応じた第２の応答信号を出力させる（ステップＳ２２）。１次側制御部１４は、第２の応答信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ１５）。この判定結果が否定の場合（ＩＤ認証に失敗した場合）、１次側制御部１４は、所定時間経過後、再びステップ１０の処理を実行する。一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１５の判定結果が肯定の場合、充電電力伝送時の電力にて充電を開始させる（ステップＳ１６）。２次側制御部２２は、第２の応答信号出力後、充電を開始する（ステップＳ２３）。

２次側制御部２２は、充電開始後、監視回路２５から入力されるバッテリＢＡの電圧に基づき、充電量を監視し続け、充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。具体的には、２次側制御部２２は、充電管理部２０１から監視回路２５を介して充電完了信号を入力した場合、充電が完了したと判定する。２次側制御部２２は、ステップＳ２４の判定結果が否定の場合（充電が完了していない場合）、所定時間経過後、再びステップＳ２４の処理を実行する。一方、ステップＳ２４の判定結果が肯定の場合（充電が完了した場合）、２次側制御部２２は、充電が完了した旨を示す充電完了信号を非接触送電装置１０に出力させる（ステップＳ２５）。

一方、ステップＳ１６の処理後（充電開始後）、１次側制御部１４は、非接触受電装置２０がそのまま設置されているか否かを判定する機器設置判定を実行するようになっている（ステップＳ１７）。１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定が否定となった場合、ステップＳ１０の処理に移行する。一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定が肯定である場合、充電完了信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ１８）。この判定結果が否定の場合、１次側制御部１４は、充電開始（ステップＳ１６）から予め決められた充電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９の判定結果が肯定の場合、１次側制御部１４は、充電完了であると判定し、処理を終了する。一方、ステップＳ１９の判定結果が否定の場合、１次側制御部１４は、所定時間経過後、再びステップＳ１７の処理を実行する。また、ステップＳ１８の判定結果が肯定の場合（充電完了信号を入力した場合）、１次側制御部１４は、充電完了であると判定し、処理を終了する。

以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（１）２次側制御部２２は、監視回路２５を介してバッテリＢＡの電圧（充電量）を計測し、電圧に基づきバッテリＢＡに対して電力を供給するか否かを決定する。このため、携帯機器本体２００にバッテリＢＡの充電量を管理する充電管理部２０１が備えられていなくても、正常にバッテリＢＡを充電することができる。過充電を防止すると共に、正確に再充電することができる。

（２）充電管理部２０１が備えられていた場合、２次側制御部２２は、充電管理部２０１からの制御信号に基づき、バッテリＢＡの充電を管理する。すなわち、充電管理部２０１が、バッテリＢＡの電圧を監視し、第１の再充電要求信号以下である場合には、監視回路２５を介して、２次側制御部２２に再充電要求信号を出力する。２次側制御部２２は、この再充電要求信号を入力すると、充電可能であると判定し、充電を開始させる。また、充電管理部２０１が、バッテリＢＡの電圧を監視し、第１の充電完了信号以上である場合には、監視回路２５を介して、２次側制御部２２に充電完了信号を出力する。２次側制御部２２は、この充電完了信号を入力すると、充電不要であると判定し、充電を終了させる。これにより、携帯機器本体２００に設けられた充電管理部２０１により充電制御が実行されるため、携帯機器本体２００のバッテリＢＡに最適な充電管理をすることができる。

（３）充電管理部２０１は、第２の満充電判定値以上である場合、充電完了信号を出力するようになっている一方、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの電圧が第１の満充電判定値以上となった場合に、充電不要であると判定し、充電完了信号を出力させるようになっている。そして、第２の満充電判定値は、第１の満充電判定値よりも小さい値が設定されている。このため、充電管理部２０１の方が、２次側制御部２２よりも早く充電が完了したことを判定することができ、充電終了に関する制御について充電管理部２０１による充電制御を優先することができる。従って、携帯機器本体２００に設けられた充電管理部２０１により充電制御が実行されるため、携帯機器本体２００のバッテリＢＡに最適な充電管理をすることができる。

（４）充電管理部２０１は、第２の再充電判定値以下である場合、再充電要求信号を出力するようになっている一方、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの電圧が第１の再充電判定値以下となった場合に、充電可能であると判定し、再充電要求信号を出力させるようになっている。そして、第２の再充電判定値は、第１の再充電判定値よりも大きい値が設定されている。このため、充電管理部２０１の方が、２次側制御部２２よりも早く充電が可能であることを判定することができ、充電が可能であるか否かに関する制御について充電管理部２０１による充電制御を優先することができる。従って、携帯機器本体２００に設けられた充電管理部２０１により充電制御が実行されるため、携帯機器本体２００のバッテリＢＡに最適な充電管理をすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、監視回路２５は、２次側制御部２２に組み込まれていても良い。

・上記実施形態において、携帯機器本体２００は、携帯電話であってもよいし、電気カミソリ、電動歯ブラシ、ノートパソコンなどであってもよい。
・上記実施形態において、ＩＤ認証を行っていたが、行わなくても良い。

・上記実施形態において、１時側制御部１４を備えたが、備えなくても良い。この場合、機器設置判定が肯定となった場合、非接触送電装置１０は、充電を開始することとなる。また、タイマーにて充電時間が経過した場合、非接触送電装置１０は、充電を終了することとなる。また、非接触受電装置２０は、バッテリＢＡの電圧が第１の満充電判定値又は第２の満充電判定値以上となった場合、充電を終了する（充電電力の供給を終了する）こととなる。

・上記実施形態では、１次側制御部１４は、ステップＳ１９にて、充電開始から予め決められた充電時間が経過した場合、機器検知信号を間欠的に出力させたが、充電完了信号を受信するまで、又は非接触受電装置２０が取り外されるまで、充電を継続しても良い。

・上記実施形態において、１次側制御部１４は、充電開始から予め決められた充電時間が経過するまで、充電を継続しても良い。
・上記実施形態において、第１の再充電判定値は、第２の再充電判定値よりも小さい値が設定されていたが、同じ値にしてもよい。また、第１の再充電判定値に、第２の再充電判定値よりも大きい値を設定してもよい。

・上記実施形態において、第１の満充電判定値は、第２の満充電判定値よりも大きい値が設定されていたが、同じ値にしてもよい。また、第１の満充電判定値に、第２の満充電判定値よりも小さい値を設定してもよい。

・上記実施形態では、非接触受電装置２０は、バッテリーカバーとして構成されているが、携帯機器本体２００に着脱可能であれば、任意に構成を変更しても良い。
・上記実施形態において、非接触受電装置２０の信号制御回路２４が負荷変調処理を実行した際、１次側制御部１４は、ピーク電圧が閾値を超えたか否かにより信号を判定したが、変化量が一定値以上であるか否かにより信号を判定しても良い。

・上記実施形態において、２次側制御部２２は、バッテリＢＡから駆動用の電力供給を受けていたが、受電部２１から供給されてもよい。
・上記実施形態において、１次側制御部１４は、機器設置判定において、非接触受電装置２０が設定されたと判定（肯定判定）した場合、非接触受電装置２０に充電確認信号を出力させたが、非接触受電装置２０から非接触送電装置１０に充電確認信号を出力するようにしても良い。

・上記実施形態では、バッテリＢＡの充電量を判定するタイミングは、第１の応答信号出力前であったが、充電開始までの間に、充電量を判定すればよい。
・上記実施形態において、充電量を判定した際、充電が不要であると判定した場合、第１の応答信号を出力することなく、処理を終了するとしていたが、充電が不要である旨の応答信号を非接触送電装置１０に出力しても良い。

・上記実施形態では、２次側制御部２２は、ＩＤ認証が失敗した（充電可能な機器でない）場合、第２の応答信号を出力させることなく、処理を終了したが、ＩＤ認証が失敗した（充電可能な機器でない）旨を応答信号として非接触送電装置１０に出力しても良い。

・上記実施形態において、ＩＤを２次側制御部２２で判定したが、１次側制御部１４で判定しても良い。
・上記実施形態において、充電開始後、１次側制御部１４は、非接触受電装置２０がそのまま設置されているか否かを判定（機器設置判定）する際、１次コイルＬ１の電力波形にて判定したが、所定の周期毎に信号通信を行うことにより判定しても良い。

・上記実施形態において、充電開始から予め決められた充電時間が経過したか否かを判定する機能はなくてもよい。

１００…非接触充電システム、２００…携帯機器本体、１０…非接触送電装置、１１…電圧安定化回路、１２…送電部、１３…電圧検出回路、１４…１次側制御部１４、２０…非接触受電装置、２１…受電部、２２…２次側制御部、２３…信号制御回路、２４…信号検出回路、２５…監視回路、２０１…充電管理部、ＢＡ…バッテリ、Ｌ１…１次コイル、Ｌ２…２次コイル。

Claims (6)

1. 接続端子を介して機器と接続され、前記機器の負荷に対して電力を供給する非接触受電装置において、
   交流電力が供給される１次コイルから発生した交番磁束と交差する２次コイルと、
   前記２次コイルの誘導起電力を前記負荷に供給する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記負荷の充電量を計測し、充電量に基づき前記負荷に対して電力を供給するか否かを決定することを特徴とする非接触受電装置。
2. 前記制御部は、前記負荷の電圧が予め決められた第１の満充電判定値以上となったと判定した場合、前記負荷に対する充電を終了することを特徴とする請求項１に記載の非接触受電装置。
3. 前記制御部は、前記機器に前記負荷の電圧を計測する機器側充電制御部が備えられていたときに、前記機器側充電制御部により前記負荷の電圧が予め決められた第２の満充電判定値以上となったと判定された場合、前記負荷に対する充電を終了するように構成されており、
   前記第１の満充電判定値は、前記第２の満充電判定値よりも大きな値が設定されていることを特徴とする請求項２に記載の非接触受電装置。
4. 前記制御部は、前記負荷の電圧が予め決められた第１の再充電判定値以下となった場合、前記負荷に対して電力を供給することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の非接触受電装置。
5. 前記制御部は、前記機器に前記負荷の電圧を計測する機器側充電制御部が備えられていたときに、前記機器側充電制御部による前記負荷の電圧が予め決められた第２の再充電判定値以下となったと判定された場合、前記負荷に対して電力を供給するように構成されており、
   前記第１の再充電判定値は、前記第２の再充電判定値よりも小さな値が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の非接触受電装置。
6. 交流電力が供給されることにより交番磁束を発生する１次コイルを有する非接触送電装置と、前記１次コイルから発生した交番磁束と交差する２次コイルを有し、前記２次コイルを介して前記１次コイルから供給された交流電力を、接続端子を介して接続される機器の負荷に供給する非接触受電装置と、を備える非接触充電システムにおいて、
   前記非接触受電装置は、
   前記１次コイルから発生した交番磁束と交差することにより発生する前記２次コイルの誘導起電力を前記負荷に供給する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記負荷の充電量を計測し、充電量に基づき前記負荷に対して電力を供給するか否かを決定することを特徴とする非接触充電システム。

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