JP2013070444A - Non-contact power supply system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact power supply system capable of ensuring a stable output power irrespective of the position of a secondary coil.SOLUTION: The capacity is varied by switching an effective capacitor in a resonance system switching circuit 41 according to the position of the secondary coil L2 with respect to primary coil L1. Therefore, the position of the resonance system with respect to the operation frequency is constantly maintained. Accordingly, a stable output can be obtained from a power reception device 30 irrespective of the position of the secondary coil L2.

Description

この発明は、非接触で受電装置に給電する非接触給電システムに関する。   The present invention relates to a contactless power feeding system that feeds power to a power receiving device in a contactless manner.

従来、給電装置から受電装置へ非接触にて給電を行う非接触給電システムが存在する（例えば、特許文献１参照）。従来の非接触給電システムにおいては、給電の実行にあたって、受電装置を給電装置における決まった位置に設置する。この状態においてのみ、給電装置から受電装置への給電が行われる。   Conventionally, there is a non-contact power feeding system that feeds power from a power feeding device to a power receiving device in a non-contact manner (see, for example, Patent Document 1). In the conventional non-contact power feeding system, the power receiving device is installed at a fixed position in the power feeding device when performing power feeding. Only in this state, power is supplied from the power supply apparatus to the power reception apparatus.

近年、さらなるユーザの利便性の向上を図るべく、給電装置の上面（給電面）における任意の位置に受電装置を設置するだけで、この受電装置への給電が可能となる、いわゆるフリーレイアウト型の非接触給電システムが検討されている（例えば、特許文献２参照）。   In recent years, in order to further improve the convenience of users, a so-called free-layout type that can supply power to the power receiving device only by installing the power receiving device at an arbitrary position on the upper surface (power feeding surface) of the power feeding device. A non-contact power feeding system has been studied (see, for example, Patent Document 2).

図１０（ａ）に示すように、フリーレイアウト型の非接触給電システムにおける給電装置１０の内部には、その給電板６に沿って複数の１次コイルＬ１が配列されている。また、受電装置３０には２次コイルＬ２が設けられている。図１０（ａ）においては、２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に正対した状態にある。この１次コイルＬ１は動作周波数ｆ１にて励磁される。励磁された１次コイルＬ１からの磁束の変化に基づき２次コイルＬ２には誘起電流が生じる。この誘起電流が受電装置の出力電力である。このように、電磁誘導を利用して給電装置１０から受電装置３０に非接触で電力が供給される。   As shown in FIG. 10A, a plurality of primary coils L <b> 1 are arranged along the power supply plate 6 in the power supply device 10 in the free layout type non-contact power supply system. Further, the power receiving device 30 is provided with a secondary coil L2. In FIG. 10 (a), the secondary coil L2 faces the primary coil L1. The primary coil L1 is excited at the operating frequency f1. An induced current is generated in the secondary coil L2 based on a change in magnetic flux from the excited primary coil L1. This induced current is the output power of the power receiving device. In this manner, electric power is supplied from the power feeding device 10 to the power receiving device 30 in a non-contact manner using electromagnetic induction.

特開２００３−２０４６３７号公報JP 2003-204637 A 特開２００８−５５７３号公報JP 2008-5573 A

従来の非接触給電システム（フリーレイアウト型でないシステム）においては、図１１に示すように、１次コイルＬ１の動作周波数ｆ１は、２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に正対したときの共振系における共振周波数ｆｒに一致するように設定される。この共振周波数ｆｒは、２次コイルＬ２の共振周波数である。従来の非接触給電システムにおいては、受電装置は給電装置に対して決まった位置に設置されるため、給電時には常に２次コイルＬ２を１次コイルＬ１に正対させることができる。よって、動作周波数ｆ１を共振周波数ｆｒとすることで受電装置３０において最大の出力電力Ｗ１を得ることができる。   In the conventional non-contact power feeding system (non-free layout type system), as shown in FIG. 11, the operating frequency f1 of the primary coil L1 is the resonance system when the secondary coil L2 faces the primary coil L1. Is set to coincide with the resonance frequency fr. This resonance frequency fr is the resonance frequency of the secondary coil L2. In the conventional non-contact power feeding system, the power receiving device is installed at a fixed position with respect to the power feeding device, so that the secondary coil L2 can always face the primary coil L1 during power feeding. Therefore, the maximum output power W1 can be obtained in the power receiving device 30 by setting the operating frequency f1 to the resonance frequency fr.

一方、上記フリーレイアウト型の非接触給電システムにおいては、給電装置１０の給電板６であれば、受電装置３０を特に決まった位置に設置する必要がない。従って、このシステムにおいては、図１０（ｂ）に示すように、２次コイルＬ２が互いに隣接する２つの１次コイルＬ１間に位置する場合もある。２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に正対した状態においては漏れインダクタンスＬｅは最小となる。そして、２次コイルＬ２が正対位置から給電板６に沿ってずれていくにつれて漏れインダクタンスＬｅが増加する。   On the other hand, in the above-described free layout type non-contact power feeding system, if the power feeding plate 6 of the power feeding device 10 is used, it is not necessary to install the power receiving device 30 at a specific position. Therefore, in this system, as shown in FIG. 10B, the secondary coil L2 may be positioned between two primary coils L1 adjacent to each other. In a state where the secondary coil L2 is directly opposed to the primary coil L1, the leakage inductance Le is minimum. And the leakage inductance Le increases as the secondary coil L2 shifts from the directly facing position along the power feeding plate 6.

共振周波数ｆｒは、漏れインダクタンスＬｅが大きくなるほど小さくなることが知られている。従って、図１１の矢印で示すように、１次コイルＬ１に対する２次コイルＬ２の位置ずれに応じて共振系とともに共振周波数ｆｒが小さくなる。   It is known that the resonance frequency fr decreases as the leakage inductance Le increases. Therefore, as shown by the arrow in FIG. 11, the resonance frequency fr decreases with the resonance system according to the positional deviation of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1.

このため、２次コイルＬ２が２つの１次コイルＬ１間に位置しているときの出力電力Ｗ２は、正対位置にあるときの出力電力Ｗ１に比べて大幅に低下する。このように、フリーレイアウト型の非接触給電システムにおいては受電装置３０の設置位置に応じて受電装置３０における出力電力のばらつきが大きく、安定した出力電力を確保することが困難であった。   For this reason, the output power W2 when the secondary coil L2 is located between the two primary coils L1 is significantly lower than the output power W1 when it is in the directly-facing position. As described above, in the free layout type non-contact power feeding system, the output power in the power receiving device 30 varies greatly depending on the installation position of the power receiving device 30, and it is difficult to secure stable output power.

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、２次コイルの位置に関わらず安定した出力電力を確保できる非接触給電システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a non-contact power feeding system capable of ensuring stable output power regardless of the position of a secondary coil.

上記課題を解決するために、本発明の非接触給電システムは、動作周波数にて振動する交流電流が供給されることで交番磁束を発生させる１次コイルが給電面に沿って複数配置される給電装置と、前記給電面に設置された状態において、前記１次コイルからの交番磁束に基づき誘起電力を発生させ、その電力を負荷に供給する２次コイルを有する受電装置と、を備えた、前記２次コイルにおける共振現象を利用する非接触給電システムにおいて、前記２次コイルの前記１次コイルに対する位置を判断するコイル位置判断部と、前記動作周波数に対する前記２次コイルにおける共振周波数の値を切り替える切替回路と、前記コイル位置判断部の判断結果に基づき、前記切替回路を通じて前記動作周波数を前記共振周波数に対応する値とする制御回路と、を備える。   In order to solve the above problems, a contactless power feeding system according to the present invention is a power feeding system in which a plurality of primary coils that generate alternating magnetic flux by being supplied with an alternating current that vibrates at an operating frequency are disposed along a power feeding surface. A power receiving device having a secondary coil that generates an induced power based on an alternating magnetic flux from the primary coil and supplies the power to a load in a state where the device is installed on the power feeding surface, In a non-contact power feeding system using a resonance phenomenon in a secondary coil, a coil position determination unit that determines a position of the secondary coil with respect to the primary coil, and a value of a resonance frequency in the secondary coil with respect to the operating frequency are switched. Based on the determination result of the switching circuit and the coil position determination unit, the operation frequency is controlled to be a value corresponding to the resonance frequency through the switching circuit. Comprising a road, a.

また、上記構成において、前記切替回路は、前記２次コイルに直列接続されるとともに、互いに直列接続されるコンデンサ及びスイッチング素子が複数組設けられ、その各組が並列に接続され、前記各スイッチング素子のオンオフ状態の切り替えを通じて前記動作周波数に対する前記共振周波数の値を切り替えることが好ましい。   Further, in the above configuration, the switching circuit is connected in series to the secondary coil, and a plurality of capacitors and switching elements connected in series are provided, and each set is connected in parallel. It is preferable to switch the value of the resonance frequency with respect to the operating frequency through switching of the on / off state.

また、上記構成において、前記コイル位置判断部は、前記各１次コイルと前記２次コイルとの磁気結合の度合いに応じて変化する前記各１次コイルにおける電圧値又は電流値に基づき存在検知レベルを認識し、その存在検知レベルに基づき前記２次コイルの前記１次コイルに対する位置を判断することが好ましい。   Further, in the above configuration, the coil position determination unit is configured to detect a presence level based on a voltage value or a current value in each primary coil that changes according to the degree of magnetic coupling between each primary coil and the secondary coil. It is preferable to determine the position of the secondary coil relative to the primary coil based on the presence detection level.

また、上記構成において、前記コイル位置判断部は、前記１次コイル毎に設けられるとともに、前記給電面における前記受電装置に対して光を放射する発光素子と、前記発光素子に対応して設けられるとともに、前記給電面における前記受電装置に前記光が放射されたときの反射光の有無を検出する受光素子と、前記各受光素子のうち反射光がある旨検出した前記受光素子の数に基づき、前記２次コイルの前記１次コイルに対する位置を判断する判断部と、を備えることが好ましい。   In the above configuration, the coil position determination unit is provided for each primary coil, and is provided corresponding to the light emitting element that emits light to the power receiving device on the power feeding surface, and the light emitting element. In addition, based on the number of light receiving elements that detect the presence of reflected light among the light receiving elements, the light receiving elements that detect the presence or absence of reflected light when the light is emitted to the power receiving device on the power supply surface, And a determination unit that determines a position of the secondary coil with respect to the primary coil.

本発明によれば、非接触給電システムにおいて、２次コイルの位置に関わらず安定した出力電力を確保できる。   According to the present invention, stable output power can be ensured regardless of the position of the secondary coil in the non-contact power feeding system.

第１の実施形態における非接触給電システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the non-contact electric power feeding system in 1st Embodiment. 第１の実施形態における給電装置及び受電装置の斜視図。The perspective view of the electric power feeder and power receiving device in 1st Embodiment. 第１の実施形態における共振系切替回路の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the resonance system switching circuit in 1st Embodiment. 第１の実施形態における２次コイルＬ２の位置に応じた各フォトＭＯＳのオンオフ状態を示した表。The table | surface which showed the on-off state of each photoMOS according to the position of the secondary coil L2 in 1st Embodiment. 第１の実施形態における（ａ）２次コイルＬ２の正対位置を示す上面図、（ｂ）２次コイルＬ２の第１の位置を示す上面図、（ｃ）２次コイルＬ２の第２の位置を示す上面図。(A) a top view showing a directly facing position of the secondary coil L2 in the first embodiment, (b) a top view showing a first position of the secondary coil L2, and (c) a second of the secondary coil L2. The top view which shows a position. 第１の実施形態における２次コイルＬ２の位置に応じた受電装置の出力（共振系）を示したグラフ。The graph which showed the output (resonance system) of the power receiving apparatus according to the position of the secondary coil L2 in 1st Embodiment. 第２の実施形態における非接触給電システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the non-contact electric power feeding system in 2nd Embodiment. 第２の実施形態における存在検知回路の上面図。The top view of the presence detection circuit in 2nd Embodiment. 第２の実施形態における給電装置及び受電装置の部分断面図。The fragmentary sectional view of the electric power feeder and electric power receiving apparatus in 2nd Embodiment. 背景技術における（ａ）２次コイルＬ２が正対位置にあるときの給電装置及び受電装置の部分断面図、（ｂ）２次コイルＬ２が両１次コイルＬ１間の中央位置にあるときの給電装置及び受電装置の部分断面図。In the background art, (a) a partial cross-sectional view of the power feeding device and the power receiving device when the secondary coil L2 is in the directly-facing position, and (b) power feeding when the secondary coil L2 is at the center position between the primary coils L1. The fragmentary sectional view of a device and a power receiving device. 背景技術における２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に正対した位置及び２次コイルＬ２が両１次コイルＬ１間の中央位置にあるときの共振系を示したグラフ。The graph which showed the resonance system when the secondary coil L2 in background art faces the primary coil L1, and the secondary coil L2 exists in the center position between both the primary coils L1.

（第１の実施形態）
以下、本発明の非接触給電システムを具体化した第１の実施形態を図１〜図６を参照しつつ説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment embodying the non-contact power feeding system of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１に示すように、非接触給電システムは、給電装置１０と、受電装置３０とを備える。本例では、受電装置３０は、携帯端末４０に内蔵されている。以下、給電装置１０及び受電装置３０の具体的構成について説明する。   As shown in FIG. 1, the non-contact power feeding system includes a power feeding device 10 and a power receiving device 30. In this example, the power receiving device 30 is built in the mobile terminal 40. Hereinafter, specific configurations of the power feeding device 10 and the power receiving device 30 will be described.

（給電装置）
図２に示すように、給電装置１０は平板状の筐体５を有している。筐体５の上面には携帯端末４０が設置される給電板６が形成されている。筐体５の内部には、３６個の１次コイルＬ１が給電板６の全域に亘って配置される。１次コイルＬ１は、給電板６において６行×６列のマトリックス状に配置されている。 (Power supply device)
As shown in FIG. 2, the power supply apparatus 10 has a flat housing 5. On the upper surface of the housing 5, a power supply plate 6 on which the mobile terminal 40 is installed is formed. In the housing 5, 36 primary coils L <b> 1 are arranged over the entire area of the power feeding plate 6. The primary coils L1 are arranged in a matrix of 6 rows × 6 columns on the power supply plate 6.

図１に示すように、給電装置１０は、単一の共通ユニット１１と、この共通ユニット１１にそれぞれ接続される複数（本例では１次コイルＬ１と同数の３６個）の給電ユニット１５と、を備える。   As shown in FIG. 1, the power supply apparatus 10 includes a single common unit 11 and a plurality of (36 in this example, the same number as the primary coil L1) power supply units 15 respectively connected to the common unit 11; Is provided.

共通ユニット１１は、電源回路１３と、共通制御回路１２と、メモリ１４とを備える。電源回路１３は、外部電源からの交流電力を適切な直流電圧に変換し、その直流電圧を動作電力として各給電ユニット１５及び共通ユニット１１に供給する。メモリ１４には、受電装置３０に固有のＩＤコードが記憶されている。   The common unit 11 includes a power supply circuit 13, a common control circuit 12, and a memory 14. The power supply circuit 13 converts AC power from an external power source into an appropriate DC voltage, and supplies the DC voltage as operating power to each power supply unit 15 and the common unit 11. The memory 14 stores an ID code unique to the power receiving device 30.

共通制御回路１２は、マイクロコンピュータで構成されるとともに、各給電ユニット１５への各種指令信号を通じて給電装置１０を統括制御する。
給電ユニット１５は、ユニット制御回路１９と、励磁駆動回路１６と、電圧検出回路１７と、１次側通信回路１８とを備える。 The common control circuit 12 is composed of a microcomputer and controls the power supply device 10 through various command signals to each power supply unit 15.
The power supply unit 15 includes a unit control circuit 19, an excitation drive circuit 16, a voltage detection circuit 17, and a primary side communication circuit 18.

励磁駆動回路１６には、１次コイルＬ１の両端が接続されている。そして、１次コイルＬ１の一端及び励磁駆動回路１６間にはコンデンサＣ１が接続されている。また、１次側通信回路１８には１次側通信用コイルＬ３の両端が接続されている。   Both ends of the primary coil L1 are connected to the excitation drive circuit 16. A capacitor C1 is connected between one end of the primary coil L1 and the excitation drive circuit 16. Further, both ends of the primary side communication coil L3 are connected to the primary side communication circuit 18.

ユニット制御回路１９は、共通制御回路１２からの給電を要求する旨の指令信号を受けると、励磁駆動回路１６の制御を実行する。励磁駆動回路１６は、ユニット制御回路１９による制御を通じて、動作周波数ｆ１の交流電流を生成し、それを１次コイルＬ１及びコンデンサＣ１に供給する。これにより、１次コイルＬ１は励磁される。このとき、１次コイルＬ１からの磁束は変化する。   When the unit control circuit 19 receives a command signal for requesting power supply from the common control circuit 12, the unit control circuit 19 controls the excitation drive circuit 16. The excitation drive circuit 16 generates an alternating current having an operating frequency f1 through the control by the unit control circuit 19, and supplies it to the primary coil L1 and the capacitor C1. Thereby, the primary coil L1 is excited. At this time, the magnetic flux from the primary coil L1 changes.

電圧検出回路１７は１次コイルＬ１に接続されている。この電圧検出回路１７は、１次コイルＬ１の電圧を検出するとともに、その検出結果をユニット制御回路１９に出力する。   The voltage detection circuit 17 is connected to the primary coil L1. The voltage detection circuit 17 detects the voltage of the primary coil L 1 and outputs the detection result to the unit control circuit 19.

ユニット制御回路１９は１次コイルＬ１に高周波電流を供給し、そのときの電圧検出回路１７の検出結果に基づき、１次コイルＬ１の周辺に物体が存在するか否かの存在検知を行う。   The unit control circuit 19 supplies a high-frequency current to the primary coil L1, and detects the presence or absence of an object around the primary coil L1 based on the detection result of the voltage detection circuit 17 at that time.

詳しくは、１次コイルＬ１の磁束方向に２次コイルＬ２が存在する場合には、励磁される１次コイルＬ１はその２次コイルＬ２と磁気結合することで１次コイルＬ１からみたインピーダンスが増加する。このため、１次コイルＬ１の電圧が低下する。   Specifically, when the secondary coil L2 is present in the direction of the magnetic flux of the primary coil L1, the excited primary coil L1 is magnetically coupled to the secondary coil L2, thereby increasing the impedance viewed from the primary coil L1. To do. For this reason, the voltage of the primary coil L1 falls.

ユニット制御回路１９は、電圧検出回路１７の検出結果に基づき、１次コイルＬ１に対する２次コイルＬ２の磁気結合の度合いを存在検知レベルとして算出する。この存在検知レベルは、１次コイルＬ１の軸方向における２次コイルＬ２と１次コイルＬ１との距離が一定の場合には、この軸方向からみて、２次コイルＬ２と１次コイルＬ１とが重なる面積に応じた値となる。存在検知レベルは、１次コイルＬ１に２次コイルＬ２が全く重なっていない場合には「０．０」と算出され、１次コイルＬ１の全域に亘って２次コイルＬ２が重なっているときには「１．０」と算出される。   Based on the detection result of the voltage detection circuit 17, the unit control circuit 19 calculates the degree of magnetic coupling of the secondary coil L2 to the primary coil L1 as the presence detection level. When the distance between the secondary coil L2 and the primary coil L1 in the axial direction of the primary coil L1 is constant, the presence detection level is determined when the secondary coil L2 and the primary coil L1 are viewed from this axial direction. It becomes a value according to the overlapping area. The presence detection level is calculated as “0.0” when the secondary coil L2 does not overlap the primary coil L1 at all, and when the secondary coil L2 overlaps the entire area of the primary coil L1, “ 1.0 ".

ユニット制御回路１９は、算出された存在検知レベルに基づき、１次コイルＬ１の周辺に物体が存在する旨判断したとき、その存在検知レベルを含む情報信号を１次側通信回路１８に出力する。１次側通信回路１８は、情報信号を変調し、その変調した信号を１次側通信用コイルＬ３を介して無線送信する。   When the unit control circuit 19 determines that an object is present around the primary coil L1 based on the calculated presence detection level, the unit control circuit 19 outputs an information signal including the presence detection level to the primary side communication circuit 18. The primary side communication circuit 18 modulates the information signal and wirelessly transmits the modulated signal via the primary side communication coil L3.

また、ユニット制御回路１９は、存在検知レベルに基づき、１次コイルＬ１の周辺に物体が存在する旨判断したとき、その存在検知レベルを共通制御回路１２に出力する。共通制御回路１２は、ユニット制御回路１９から存在検知レベルを受けると、ユニット制御回路１９を通じてＩＤ要求信号を生成し、その生成した信号を１次側通信回路１８に出力する。１次側通信回路１８は、ＩＤ要求信号を変調し、その変調した信号を１次側通信用コイルＬ３を介して無線送信する。   Further, when the unit control circuit 19 determines that an object is present around the primary coil L1 based on the presence detection level, the unit control circuit 19 outputs the presence detection level to the common control circuit 12. Upon receiving the presence detection level from the unit control circuit 19, the common control circuit 12 generates an ID request signal through the unit control circuit 19 and outputs the generated signal to the primary side communication circuit 18. The primary side communication circuit 18 modulates the ID request signal and wirelessly transmits the modulated signal via the primary side communication coil L3.

１次側通信用コイルＬ３は、受電装置３０からのＩＤ信号を電磁誘導を利用して受信すると、その受信信号を１次側通信回路１８に出力する。１次側通信回路１８は、ＩＤ信号を復調し、その復調した信号をユニット制御回路１９を通じて共通制御回路１２に出力する。共通制御回路１２は、ＩＤ信号に含まれるＩＤコードと、メモリ１４に記憶されるＩＤコードとの照合を行う。共通制御回路１２は、ＩＤコードの照合が成立した旨判断したとき、物体が正規の受電装置３０であるとして上述のように給電を実行する。   When receiving the ID signal from the power receiving device 30 using electromagnetic induction, the primary side communication coil L3 outputs the received signal to the primary side communication circuit 18. The primary communication circuit 18 demodulates the ID signal and outputs the demodulated signal to the common control circuit 12 through the unit control circuit 19. The common control circuit 12 collates the ID code included in the ID signal with the ID code stored in the memory 14. When the common control circuit 12 determines that ID code verification has been established, the common control circuit 12 performs power feeding as described above, assuming that the object is the normal power receiving device 30.

（受電装置）
図１に示すように、受電装置３０は、整流回路３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５と、２次側通信回路３２と、２次側制御回路３３と、メモリ３４と、共振系切替回路４１と、スイッチ駆動回路３８と、を備える。 (Power receiving device)
As shown in FIG. 1, the power receiving device 30 includes a rectifier circuit 31, a DC / DC converter 35, a secondary side communication circuit 32, a secondary side control circuit 33, a memory 34, and a resonance system switching circuit 41. And a switch drive circuit 38.

２次側通信回路３２には２次側通信用コイルＬ４の両端が接続されている。２次コイルＬ２は、１次コイルＬ１からの磁束の変化に基づき電流を誘起する。整流回路３１は、２次コイルＬ２に誘起される交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３５は、整流回路３１からの直流電圧を携帯端末４０の動作に適切な値に変換する。この直流電圧は、例えば携帯端末４０の動作電源である２次電池（図示略）の充電に利用される。   The secondary side communication circuit 32 is connected to both ends of a secondary side communication coil L4. The secondary coil L2 induces a current based on a change in magnetic flux from the primary coil L1. The rectifier circuit 31 rectifies the AC power induced in the secondary coil L2. The DC / DC converter 35 converts the DC voltage from the rectifier circuit 31 into a value appropriate for the operation of the mobile terminal 40. This DC voltage is used, for example, for charging a secondary battery (not shown) that is an operation power source of the mobile terminal 40.

２次側制御回路３３は、マイクロコンピュータで構成されるとともに、整流回路３１からの電力の一部を受けて動作する。また、メモリ３４には、受電装置３０に固有のＩＤコードが記憶されている。   The secondary side control circuit 33 is configured by a microcomputer and operates by receiving a part of the power from the rectifier circuit 31. The memory 34 stores an ID code unique to the power receiving device 30.

整流回路３１には、２次コイルＬ２の両端が接続されている。また、２次コイルＬ２の一端及び整流回路３１間には共振系切替回路４１が接続されている。２次側通信用コイルＬ４は、電磁誘導を利用して１次側通信用コイルＬ３からのＩＤ要求信号又は情報信号を受信すると、その受信信号を２次側通信回路３２に出力する。２次側通信回路３２は、ＩＤ要求信号又は情報信号を復調し、その復調した信号を２次側制御回路３３に出力する。   The rectifier circuit 31 is connected to both ends of the secondary coil L2. A resonance system switching circuit 41 is connected between one end of the secondary coil L2 and the rectifier circuit 31. When receiving the ID request signal or the information signal from the primary side communication coil L3 using electromagnetic induction, the secondary side communication coil L4 outputs the received signal to the secondary side communication circuit 32. The secondary communication circuit 32 demodulates the ID request signal or the information signal and outputs the demodulated signal to the secondary control circuit 33.

２次側制御回路３３は、ＩＤ要求信号を認識すると、メモリ３４に記憶されるＩＤコードを含むＩＤ信号を生成し、その生成した信号を２次側通信回路３２に出力する。２次側通信回路３２は、ＩＤ信号を変調し、その変調した信号を２次側通信用コイルＬ４を介して無線送信する。   When the secondary control circuit 33 recognizes the ID request signal, the secondary control circuit 33 generates an ID signal including an ID code stored in the memory 34 and outputs the generated signal to the secondary communication circuit 32. The secondary side communication circuit 32 modulates the ID signal, and wirelessly transmits the modulated signal via the secondary side communication coil L4.

２次側制御回路３３は、情報信号を認識すると、その信号に含まれる存在検知レベルに基づき、スイッチ駆動回路３８を通じて共振系切替回路４１の状態を切り替える。以下、共振系切替回路４１について詳細に説明する。   When the secondary control circuit 33 recognizes the information signal, the secondary control circuit 33 switches the state of the resonance system switching circuit 41 through the switch drive circuit 38 based on the presence detection level included in the signal. Hereinafter, the resonance system switching circuit 41 will be described in detail.

図３に示すように、共振系切替回路４１は、３つのコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃと、第１〜第３のフォトＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）４２ａ〜４２ｃとを備える。コンデンサＣ２ａ及びフォトＭＯＳ４２ａは直列接続され、コンデンサＣ２ｂ及びフォトＭＯＳ４２ｂは直列接続され、コンデンサＣ２ｃ及びフォトＭＯＳ４２ｃは直列接続されている。各直列接続されたコンデンサ及びフォトＭＯＳは、それぞれ並列接続されている。   As shown in FIG. 3, the resonance system switching circuit 41 includes three capacitors C2a to C2c and first to third photo MOS (Metal Oxide Semiconductor) 42a to 42c. The capacitor C2a and the photoMOS 42a are connected in series, the capacitor C2b and the photoMOS 42b are connected in series, and the capacitor C2c and the photoMOS 42c are connected in series. Each capacitor and photoMOS connected in series are connected in parallel.

第１〜第３のフォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃは、発光ダイオード４３と、光発電セル４４と、２つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ：Field-Effect Transistor）４５ａ，４５ｂとを備える。各発光ダイオード４３はスイッチ駆動回路３８に接続されている。また、光発電セル４４は、両ＦＥＴ４５ａ，４５ｂのゲート端子に接続されている。また、ＦＥＴ４５ａ，４５ｂのドレイン端子及びソース端子は２次コイルＬ２及び整流回路３１間の接続線に接続されている。   The first to third photo MOSs 42a to 42c include a light emitting diode 43, a photovoltaic cell 44, and two FETs (Field-Effect Transistors) 45a and 45b. Each light emitting diode 43 is connected to the switch drive circuit 38. The photovoltaic cell 44 is connected to the gate terminals of both FETs 45a and 45b. The drain terminals and the source terminals of the FETs 45a and 45b are connected to a connection line between the secondary coil L2 and the rectifier circuit 31.

スイッチ駆動回路３８は、２次側制御回路３３からの指令信号に基づき発光ダイオード４３を点灯させる。光発電セル４４は、発光ダイオード４３からの光を受けると、ＦＥＴ４５ａ，４５ｂのゲート端子に一定電圧を印加する。これにより、ＦＥＴ４５ａ，４５ｂのドレイン端子及びソース端子間が導通状態となる。これが第１〜第３のフォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃのオン状態である。   The switch drive circuit 38 turns on the light emitting diode 43 based on the command signal from the secondary side control circuit 33. When receiving light from the light emitting diode 43, the photovoltaic cell 44 applies a constant voltage to the gate terminals of the FETs 45a and 45b. Thereby, between the drain terminal and source terminal of FET45a, 45b will be in a conduction state. This is the ON state of the first to third photoMOSs 42a to 42c.

ここで、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、存在検知レベルに基づき２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に対して正対位置、第１の位置及び第２の位置のうち何れの位置に存在しているかが判断可能である。具体的には、図５（ａ）に示すように、存在検知レベルが０.９以上のとき、２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に対して正対位置に存在していると判断可能である。また、図５（ｂ）に示すように、存在検知レベルが０．７以上０.９未満のとき、２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に対して第１の位置に存在している旨判断可能である。また、図５（ｃ）に示すように、存在検知レベルが０．７未満のとき、２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に対して第２の位置に存在している旨判断可能である。   Here, as shown in FIGS. 5A to 5C, based on the presence detection level, the secondary coil L2 is any of the directly-facing position, the first position, and the second position with respect to the primary coil L1. Can be determined. Specifically, as shown in FIG. 5A, when the presence detection level is 0.9 or more, it can be determined that the secondary coil L2 is present at the directly facing position with respect to the primary coil L1. is there. Further, as shown in FIG. 5B, when the presence detection level is 0.7 or more and less than 0.9, it is determined that the secondary coil L2 is present at the first position with respect to the primary coil L1. Is possible. Further, as shown in FIG. 5C, when the presence detection level is less than 0.7, it can be determined that the secondary coil L2 is present at the second position with respect to the primary coil L1.

このように、存在検知レベルを通じて２次コイルＬ２の位置が判断可能である。従って、本例では、存在検知レベルを算出するための構成である給電装置１０におけるユニット制御回路１９、１次コイルＬ１及び電圧検出回路１７がコイル位置判断部に相当する。   Thus, the position of the secondary coil L2 can be determined through the presence detection level. Therefore, in this example, the unit control circuit 19, the primary coil L1, and the voltage detection circuit 17 in the power feeding apparatus 10 that is a configuration for calculating the presence detection level correspond to the coil position determination unit.

図４の表に示すように、２次側制御回路３３は、情報信号に含まれる存在検知レベルに基づき、第１〜第３のフォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃのオンオフ状態を切り替える。以下、
存在検知レベル、すなわち１次コイルＬ１に対する２次コイルＬ２の位置に応じて、各フォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃの状態を切り替える理由について説明する。 As shown in the table of FIG. 4, the secondary side control circuit 33 switches the on / off states of the first to third photo MOSs 42a to 42c based on the presence detection level included in the information signal. Less than,
The reason why the states of the photoMOSs 42a to 42c are switched according to the presence detection level, that is, the position of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1 will be described.

図６には１次コイルＬ１の動作周波数に応じた受電装置３０の出力電力を示す共振系が示されている。同図に示すように、１次側共振周波数ｆａ及び２次側共振周波数ｆｂの２つの共振周波数が存在する。これら共振周波数ｆａ，ｆｂは２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に正対した位置にあるときの共振周波数である。   FIG. 6 shows a resonance system indicating the output power of the power receiving device 30 according to the operating frequency of the primary coil L1. As shown in the figure, there are two resonance frequencies, a primary resonance frequency fa and a secondary resonance frequency fb. These resonance frequencies fa and fb are resonance frequencies when the secondary coil L2 is in a position facing the primary coil L1.

ここで、動作周波数ｆ１を１次側共振周波数ｆａの近傍に設定した場合には、両コイルＬ１，Ｌ２が磁気結合した状態でのインピーダンスが過度に低下することで回路効率が低下する。従って、本例では２次側共振周波数ｆｂを利用するべく、１次コイルＬ１に供給される動作周波数ｆ１は２次側共振周波数ｆｂの近傍に設定される。共振周波数は以下の式から導出される。   Here, when the operating frequency f1 is set in the vicinity of the primary resonance frequency fa, the impedance in the state where both the coils L1 and L2 are magnetically coupled is excessively reduced, thereby reducing the circuit efficiency. Therefore, in this example, the operating frequency f1 supplied to the primary coil L1 is set in the vicinity of the secondary resonance frequency fb in order to use the secondary resonance frequency fb. The resonance frequency is derived from the following equation.

Figure 2013070444
式（１）より、漏れインダクタンスＬｅ又はコンデンサの容量Ｃが大きいほど共振周波数が小さくなることがわかる。２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に正対した位置から給電板６の面方向にずらされた場合には、漏れインダクタンスＬｅが増大していく。従来の構成においては、これに伴って、図６に示される共振系は、共振周波数が小さくなる方向（図中の左方向）に移動する。図６の実線で示す正対位置における共振系から、左側に一定値Ａ１だけずれた位置に図６の一点鎖線で示す第１の位置における共振系が存在する。そして、正対位置における共振系から、左側に上記一定値Ａ１より大きい一定値Ａ２だけずれた位置に図６の二点鎖線で示す第２の位置における共振系が存在する。
Figure 2013070444
 From the equation (1), it can be seen that the resonance frequency decreases as the leakage inductance Le or the capacitance C of the capacitor increases. When the secondary coil L2 is shifted from the position facing the primary coil L1 in the surface direction of the power feeding plate 6, the leakage inductance Le increases. In the conventional configuration, accordingly, the resonance system shown in FIG. 6 moves in a direction in which the resonance frequency decreases (left direction in the figure). The resonance system in the first position indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6 exists at a position shifted by a certain value A1 on the left side from the resonance system in the directly facing position indicated by the solid line in FIG. Then, the resonance system at the second position indicated by the two-dot chain line in FIG. 6 exists at a position shifted from the resonance system at the directly-facing position by a certain value A2 larger than the certain value A1 on the left side.

２次側制御回路３３は、第１〜第３のフォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃのオンオフ状態の切り替えを通じて、動作周波数ｆ１に対する共振系のずれを抑制する。すなわち、２次側制御回路３３は、存在検知レベルが０.９以上のとき２次コイルＬ２が正対位置にあるとして、第１〜第３のフォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃをオン状態とする。このとき、３つのコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃが有効となるため、上記式（１）の容量Ｃが最大となる。この場合、図６の実線で示す正対位置の共振系となって、動作周波数ｆ１で１次コイルＬ１を励磁することで出力電力Ｗ１を得ることができる。   The secondary side control circuit 33 suppresses the shift of the resonance system with respect to the operating frequency f1 through the on / off switching of the first to third photo MOSs 42a to 42c. That is, the secondary side control circuit 33 turns on the first to third photoMOSs 42a to 42c, assuming that the secondary coil L2 is at the directly facing position when the presence detection level is 0.9 or more. At this time, since the three capacitors C2a to C2c are effective, the capacitance C of the above equation (1) is maximized. In this case, the output system W1 can be obtained by exciting the primary coil L1 at the operating frequency f1 in the resonance system at the directly-facing position indicated by the solid line in FIG.

また、２次側制御回路３３は、存在検知レベルが０．７以上０.９未満のとき、２次コイルＬ２が第１の位置にあるとして、第１及び第２のフォトＭＯＳ４２ａ，４２ｂをオン状態とし、第３のフォトＭＯＳ４２ｃをオフ状態とする。このとき、２つのコンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂが有効となるため、上記式（１）の容量Ｃは、上記正対位置の場合より小さくなる。これにより、共振系は図６において一定値Ａ１だけ右側に移動する。この一定値Ａ１は、２次コイルＬ２が正対位置から第１の位置へずれた場合における漏れインダクタンスＬｅの増大に伴う共振系の左側へのずれ量と同一値である。換言すると、同一値となるようにコンデンサＣ２ｃの容量が設定されている。従って、漏れインダクタンスＬｅの増大に伴う共振系のずれが、容量Ｃの減少によって相殺される。この結果、２次コイルＬ２が第１の位置となった場合であっても共振系の位置は変化しない。このため、第１の位置においても出力電力Ｗ１を得ることができる。   Further, when the presence detection level is 0.7 or more and less than 0.9, the secondary side control circuit 33 turns on the first and second photo MOSs 42a and 42b, assuming that the secondary coil L2 is in the first position. The third photoMOS 42c is turned off. At this time, since the two capacitors C2a and C2b are effective, the capacitance C of the above formula (1) is smaller than that in the case of the directly facing position. As a result, the resonance system moves to the right by a constant value A1 in FIG. This constant value A1 is the same value as the shift amount to the left side of the resonance system with the increase in the leakage inductance Le when the secondary coil L2 shifts from the directly-facing position to the first position. In other words, the capacitance of the capacitor C2c is set so as to be the same value. Therefore, the shift of the resonance system due to the increase in the leakage inductance Le is offset by the decrease in the capacitance C. As a result, the position of the resonance system does not change even when the secondary coil L2 is in the first position. For this reason, the output power W1 can be obtained even in the first position.

また、２次側制御回路３３は、存在検知レベルが０．７未満のとき、２次コイルＬ２が第２の位置にあるとして、第１のフォトＭＯＳ４２ａをオン状態とし、第２及び第３のフォトＭＯＳ４２ｂ，４２ｃをオフ状態とする。このとき、コンデンサＣ２ａのみが有効となるため、上記式（１）の容量Ｃは、上記第１の位置における場合よりさらに小さくなる。これにより、共振系は図６において一定値Ａ２だけ右側に移動する。この一定値Ａ２は、２次コイルＬ２が正対位置から第２の位置へずれた場合における漏れインダクタンスＬｅの増大に伴う共振系の左側へのずれ量と同一値である。換言すると、同一値となるようにコンデンサＣ２ｂ，Ｃ２ｃの容量が設定されている。従って、漏れインダクタンスＬｅの増大に伴う共振系のずれが、容量Ｃの減少によって相殺される。この結果、２次コイルＬ２が第２の位置となった場合であっても共振系の位置は変化しない。このため、第２の位置においても出力電力Ｗ１を得ることができる。よって、２次コイルＬ２の位置に関わらず、より安定した受電装置３０の出力を得ることができる。   Further, when the presence detection level is less than 0.7, the secondary side control circuit 33 assumes that the secondary coil L2 is in the second position, turns on the first photoMOS 42a, and sets the second and third The photo MOSs 42b and 42c are turned off. At this time, since only the capacitor C2a is effective, the capacitance C of the above formula (1) is further smaller than that in the first position. As a result, the resonance system moves to the right side by a constant value A2 in FIG. This constant value A2 is the same value as the shift amount to the left side of the resonance system accompanying the increase in the leakage inductance Le when the secondary coil L2 shifts from the directly opposed position to the second position. In other words, the capacitances of the capacitors C2b and C2c are set so as to have the same value. Therefore, the shift of the resonance system due to the increase in the leakage inductance Le is offset by the decrease in the capacitance C. As a result, the position of the resonance system does not change even when the secondary coil L2 is in the second position. For this reason, the output power W1 can be obtained also in the second position. Therefore, a more stable output of the power receiving device 30 can be obtained regardless of the position of the secondary coil L2.

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）２次コイルＬ２の１次コイルＬ１に対する位置に応じて、有効とするコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃの切り替えを通じて上記式（１）の容量Ｃを変化させることで、動作周波数ｆ１に対する共振系の位置が一定に保たれる。よって、２次コイルＬ２の位置に関わらず、より安定した受電装置３０の出力を得ることができる。 As described above, according to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The position of the resonance system with respect to the operating frequency f1 is changed by changing the capacitance C of the above equation (1) through switching of the effective capacitors C2a to C2c according to the position of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1. Is kept constant. Therefore, a more stable output of the power receiving device 30 can be obtained regardless of the position of the secondary coil L2.

（２）容量Ｃを変化させることで動作周波数ｆ１に対する共振系の位置を設定している。これにより、例えば動作周波数ｆ１が予め規格等により定まっている場合であっても、動作周波数ｆ１を規格に則した値に固定しつつ、より安定した受電装置３０の出力を得ることができる。   (2) The position of the resonance system with respect to the operating frequency f1 is set by changing the capacitance C. Accordingly, for example, even when the operating frequency f1 is determined in advance by a standard or the like, it is possible to obtain a more stable output of the power receiving device 30 while fixing the operating frequency f1 to a value in accordance with the standard.

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図７〜図９を参照して説明する。この実施形態の非接触給電システムは、２次コイルＬ２の１次コイルＬ１に対する位置の判断方法が上記第１の実施形態と異なっている点を除き、上記第１の実施形態と同様に構成される。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。 (Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The contactless power feeding system of this embodiment is configured in the same manner as in the first embodiment except that the position determination method of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1 is different from that in the first embodiment. The Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.

図７に示すように、給電ユニット１５は存在検知回路５０を備える。この存在検知回路５０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）５１ａ〜５１ｌと、受光素子５２ａ〜５２ｌとを備えている。   As shown in FIG. 7, the power supply unit 15 includes a presence detection circuit 50. The presence detection circuit 50 includes LEDs (light emitting diodes) 51a to 51l and light receiving elements 52a to 52l.

図８に示すように、ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌ及び受光素子５２ａ〜５２ｌは、正方板状でなる基板５５に配置されている。この基板５５は、１次コイルＬ１からの磁束の出入りを阻害しない程度に透磁性の高い材質で形成されている。図９に示すように、この基板５５は、各１次コイルＬ１の上面に設置されている。   As shown in FIG. 8, the LEDs 51a to 51l and the light receiving elements 52a to 52l are arranged on a substrate 55 having a square plate shape. The substrate 55 is made of a material having a high magnetic permeability to such an extent that the magnetic flux from the primary coil L1 is not hindered. As shown in FIG. 9, this board | substrate 55 is installed in the upper surface of each primary coil L1.

詳しくは、図８に示すように、ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌは、基板５５の縁に沿って正方形を描くように配置されている。基板５５における図中の左上角部にＬＥＤ５１ａを設け、右上角部にＬＥＤ５１ｄを設ける。また、基板５５における図中の左下角部にＬＥＤ５１ｊを設け、基板５５における図中の右下角部にＬＥＤ５１ｇを設ける。そして、ＬＥＤ５１ａ，５１ｄ間には左からＬＥＤ５１ｂ，５１ｃを設け、ＬＥＤ５１ｄ，５１ｇ間には上からＬＥＤ５１ｅ，５１ｆを設ける。また、ＬＥＤ５１ｇ，５１ｊ間には右からＬＥＤ５１ｈ，５１ｉを設け、ＬＥＤ５１ｊ，５１ａ間には下からＬＥＤ５１ｋ，５１ｌを設ける。各ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌに対応してそれらの右下には受光素子５２ａ〜５２ｌが設けられる。給電板６は透光性の高い材質で形成される。また、ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌ及び受光素子５２ａ〜５２ｌは、給電板６の下面に接する位置に設けられる。各ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌは給電板６の外部に光を出し、給電板６に受電装置３０が存在する場合には各受光素子５２ａ〜５２ｌはその反射光を受光する。   Specifically, as shown in FIG. 8, the LEDs 51 a to 51 l are arranged so as to draw a square along the edge of the substrate 55. An LED 51a is provided at the upper left corner of the substrate 55 in the drawing, and an LED 51d is provided at the upper right corner. Further, an LED 51j is provided at the lower left corner of the substrate 55 in the drawing, and an LED 51g is provided at the lower right corner of the substrate 55 in the drawing. The LEDs 51b and 51c are provided from the left between the LEDs 51a and 51d, and the LEDs 51e and 51f are provided from the top between the LEDs 51d and 51g. Further, LEDs 51h and 51i are provided from the right between the LEDs 51g and 51j, and LEDs 51k and 51l are provided from the bottom between the LEDs 51j and 51a. Corresponding to the LEDs 51a to 51l, light receiving elements 52a to 52l are provided on the lower right thereof. The power feeding plate 6 is made of a highly translucent material. Further, the LEDs 51 a to 51 l and the light receiving elements 52 a to 52 l are provided at positions in contact with the lower surface of the power supply plate 6. Each LED 51a to 51l emits light to the outside of the power feeding plate 6, and when the power receiving device 30 is present on the power feeding plate 6, each light receiving element 52a to 52l receives the reflected light.

ユニット制御回路１９は、一定周期毎に存在検知回路５０を通じて２次コイルＬ２の１次コイルＬ１に対する位置を判断する。すなわち、ユニット制御回路１９は、ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌを順に点灯させる。このとき、ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌの光の照射方向に受電装置３０が存在する場合には、その光は受電装置３０に反射する。受光素子５２ａ〜５２ｌは、この反射光の有無を検出し、その検出結果をユニット制御回路１９に出力する。   The unit control circuit 19 determines the position of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1 through the presence detection circuit 50 at regular intervals. That is, the unit control circuit 19 turns on the LEDs 51a to 51l in order. At this time, if the power receiving device 30 exists in the light irradiation direction of the LEDs 51 a to 51 l, the light is reflected by the power receiving device 30. The light receiving elements 52 a to 52 l detect the presence or absence of the reflected light, and output the detection result to the unit control circuit 19.

ユニット制御回路１９は、受光素子５２ａ〜５２ｌのうち反射光がある旨検出した数を情報信号に含ませて１次側通信回路１８及び１次側通信用コイルＬ３を通じて無線送信する。２次側通信用コイルＬ４は、電磁誘導を利用して１次側通信用コイルＬ３からの情報信号を受信すると、その受信信号を２次側通信回路３２に出力する。２次側通信回路３２は、情報信号を復調し、その復調した信号を２次側制御回路３３に出力する。   The unit control circuit 19 wirelessly transmits the detected number of light receiving elements 52a to 52l through the primary side communication circuit 18 and the primary side communication coil L3 with the information signal including the number detected. When receiving the information signal from the primary side communication coil L3 using electromagnetic induction, the secondary side communication coil L4 outputs the received signal to the secondary side communication circuit 32. The secondary communication circuit 32 demodulates the information signal and outputs the demodulated signal to the secondary control circuit 33.

ここで、受光素子５２ａ〜５２ｌのうち反射光がある旨検出した数に基づき、２次コイルＬ２の１次コイルＬ１に対する位置を判断可能である。すなわち、その数が小さいほど１次コイルＬ１に対する２次コイルＬ２の位置はずれていると判断できる。従って、２次側制御回路３３は、情報信号に含まれる、受光素子５２ａ〜５２ｌのうち反射光がある旨検出した数に基づき２次コイルＬ２が１次コイルＬ１に対して正対位置、第１の位置及び第２の位置の何れに存在しているかを判断する。例えば、２次側制御回路３３は、受光素子５２ａ〜５２ｌのうち反射光がある旨検出した数が１１以上の場合、２次コイルＬ２が正対位置にあるとして、第１の実施形態と同様に第１〜第３のフォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃをオン状態とする。また、２次側制御回路３３は、受光素子５２ａ〜５２ｌのうち反射光がある旨検出した数が８以上１１未満の場合、２次コイルＬ２が第１の位置にあるとして第１及び第２のフォトＭＯＳ４２ａ，４２ｂをオン状態とし、第３のフォトＭＯＳ４２ｃをオフ状態とする。また、２次側制御回路３３は、受光素子５２ａ〜５２ｌのうち反射光がある旨検出した数が８未満の場合、２次コイルＬ２が第２の位置にあるとして、第１のフォトＭＯＳ４２ａをオン状態とし、第２及び第３のフォトＭＯＳ４２ｂ，４２ｃをオフ状態とする。これにより、上記実施形態と同様に２次コイルＬ２の位置に関わらず、より安定した受電装置３０の出力を得ることができる。   Here, it is possible to determine the position of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1 based on the number of detected light detectors 52a to 52l that there is reflected light. That is, it can be determined that the position of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1 is shifted as the number decreases. Therefore, the secondary side control circuit 33 is configured so that the secondary coil L2 is in a directly-facing position with respect to the primary coil L1, based on the number of light receiving elements 52a to 52l detected that there is reflected light included in the information signal. It is determined whether it is present at the position 1 or the second position. For example, the secondary control circuit 33 assumes that the secondary coil L2 is in the directly facing position when the number of detected light elements among the light receiving elements 52a to 52l being 11 or more is the same as in the first embodiment. The first to third photo MOSs 42a to 42c are turned on. Further, the secondary side control circuit 33 assumes that the secondary coil L2 is in the first position when the number of the light receiving elements 52a to 52l detected that there is reflected light is 8 or more and less than 11, the first and second The photo MOSs 42a and 42b are turned on, and the third photo MOS 42c is turned off. Further, when the number of detected light reflection elements among the light receiving elements 52a to 52l is less than 8, the secondary side control circuit 33 determines that the secondary coil L2 is in the second position and sets the first photoMOS 42a. The second and third photoMOSs 42b and 42c are turned off by turning on. Thereby, it is possible to obtain a more stable output of the power receiving device 30 regardless of the position of the secondary coil L2 as in the above embodiment.

なお、本実施形態においては存在検知回路５０及びユニット制御回路１９がコイル位置判断部に相当する。
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。 In the present embodiment, the presence detection circuit 50 and the unit control circuit 19 correspond to a coil position determination unit.
As described above, according to the embodiment described above, the following effects can be achieved.

（３）ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌから給電板６側に光が放射される。光に対する反射光の有無に基づき１次コイルＬ１に対する受電装置３０（２次コイルＬ２）の位置が判断可能となる。よって、第１の実施形態と同様に、２次コイルＬ２の位置に応じて容量Ｃを変化させることができる。従って、２次コイルＬ２の位置に関わらず、安定した受電装置３０の出力を得ることができる。   (3) Light is emitted from the LEDs 51a to 51l to the power feeding plate 6 side. The position of the power receiving device 30 (secondary coil L2) with respect to the primary coil L1 can be determined based on the presence or absence of reflected light with respect to the light. Therefore, similarly to the first embodiment, the capacitance C can be changed according to the position of the secondary coil L2. Therefore, a stable output of the power receiving device 30 can be obtained regardless of the position of the secondary coil L2.

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記各実施形態においては、上記式（１）の容量Ｃを変化させることで、動作周波数ｆ１を固定した状態で共振系をずらしていた。しかし、動作周波数ｆ１を変化させてもよい。この場合、共振系切替回路４１が省略されて、例えば励磁駆動回路１６に周波数切替回路が設けられる。この場合であっても、２次コイルＬ２の１次コイルＬ１に対する位置に応じて動作周波数ｆ１を２次コイルの共振周波数近傍とすることで、安定した出力電力が得られる。本構成においては、情報信号の送受信が不要となることから、両通信回路１８，３２を省略することもできる。 In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.
In each of the above embodiments, the resonance system is shifted in a state where the operating frequency f1 is fixed by changing the capacitance C of the above equation (1). However, the operating frequency f1 may be changed. In this case, the resonance system switching circuit 41 is omitted, and a frequency switching circuit is provided in the excitation drive circuit 16, for example. Even in this case, stable output power can be obtained by setting the operating frequency f1 in the vicinity of the resonance frequency of the secondary coil according to the position of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1. In this configuration, since transmission / reception of information signals is not required, both communication circuits 18 and 32 can be omitted.

・上記各実施形態においては、３つのコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃが互いに並列に接続されていたが、コンデンサの数はこれに限らない。コンデンサの数に応じてフォトＭＯＳの数が決定する。また、上記式（１）の容量Ｃを変化させることができれば、共振系切替回路４１の構成は上記各実施形態に限定されない。例えば、容量Ｃを変化させることができるバリアブルコンデンサを採用してもよい。   In the above embodiments, the three capacitors C2a to C2c are connected in parallel to each other, but the number of capacitors is not limited to this. The number of photo MOSs is determined according to the number of capacitors. In addition, the configuration of the resonance system switching circuit 41 is not limited to the above embodiments as long as the capacitance C of the above formula (1) can be changed. For example, a variable capacitor that can change the capacitance C may be employed.

・第１の実施形態においては存在検知レベル、第２の実施形態においては受光素子５２ａ〜５２ｌの検出結果に基づき２次コイルＬ２の１次コイルＬ１に対する位置が判断可能とされていた。しかし、その位置が判断可能であれば方式は上記両実施形態に限定されない。例えば、静電容量センサを給電板６に沿って配置し、そのセンサの検出結果に基づき２次コイルＬ２の１次コイルＬ１に対する位置を判断してもよい。   The position of the secondary coil L2 relative to the primary coil L1 can be determined based on the presence detection level in the first embodiment and the detection results of the light receiving elements 52a to 52l in the second embodiment. However, the method is not limited to the above two embodiments as long as the position can be determined. For example, a capacitance sensor may be arranged along the power supply plate 6 and the position of the secondary coil L2 relative to the primary coil L1 may be determined based on the detection result of the sensor.

・ＬＥＤ５１ａ〜５１ｌ及び受光素子５２ａ〜５２ｌの数及び設置位置は、第２の実施形態に限定されない。例えば、図８における基板５５の中央にもＬＥＤ及び受光素子を設けてもよい。   -The number and installation position of LED51a-51l and light receiving element 52a-52l are not limited to 2nd Embodiment. For example, you may provide LED and a light receiving element also in the center of the board | substrate 55 in FIG.

・第１の実施形態において、ユニット制御回路１９は、存在検知レベルに基づき２次コイルＬ２の位置が正対位置、第１の位置及び第２の位置の何れであるかを判断し、その判断結果を情報信号に含ませて無線送信してもよい。また、この判断は、２次側制御回路３３で行われてもよい。第２の実施形態も同様に、ユニット制御回路１９は、受光素子５２ａ〜５２ｌの検出結果に基づき２次コイルＬ２の位置が正対位置、第１の位置及び第２の位置の何れであるかを判断し、その判断結果を情報信号に含ませて無線送信してもよい。   In the first embodiment, the unit control circuit 19 determines whether the position of the secondary coil L2 is the directly-facing position, the first position, or the second position based on the presence detection level, and the determination The result may be included in the information signal and transmitted wirelessly. This determination may be made by the secondary control circuit 33. Similarly, in the second embodiment, the unit control circuit 19 determines whether the position of the secondary coil L2 is the directly-facing position, the first position, or the second position based on the detection results of the light receiving elements 52a to 52l. And the result of the determination may be included in the information signal and transmitted wirelessly.

・上記各実施形態においては、フォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃを利用して、有効となるコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃが切り替えられていた。しかし、有効となるコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃを切り替え可能なスイッチング素子であれば、フォトＭＯＳ以外の種類のＦＥＴであってもよいし、さらに機械的なスイッチであってもよい。   In the above embodiments, the effective capacitors C2a to C2c are switched using the photo MOSs 42a to 42c. However, as long as it is a switching element that can switch the effective capacitors C2a to C2c, it may be a FET other than a photo MOS, or may be a mechanical switch.

・第１の実施形態においては、情報信号に存在検知レベルを含ませて送信していた。しかし、この情報信号に電圧検出回路１７の検出結果をそのまま含ませてもよい。この場合、２次側制御回路３３は、情報信号に含まれる電圧検出回路１７の検出結果に基づき存在検知レベルを算出し、この存在検知レベルに基づき第１〜第３のフォトＭＯＳ４２ａ〜４２ｃのオンオフ状態を切り替えてもよい。   In the first embodiment, the presence detection level is included in the information signal for transmission. However, the detection result of the voltage detection circuit 17 may be included in this information signal as it is. In this case, the secondary control circuit 33 calculates the presence detection level based on the detection result of the voltage detection circuit 17 included in the information signal, and on / off of the first to third photoMOSs 42a to 42c based on the presence detection level. The state may be switched.

・第２の実施形態においては、発光素子としてＬＥＤ５１ａ〜５１ｌが採用されていたが、発光するものであればＬＥＤに限らず電球であってもよい。また、赤外線センサを利用してもよい。   -In 2nd Embodiment, although LED51a-51l was employ | adopted as a light emitting element, as long as it light-emits, it may be a light bulb instead of LED. An infrared sensor may be used.

・上記実施形態におけるユニット制御回路１９を省略してもよい。この場合には、共通制御回路１２は、上記実施形態においてユニット制御回路１９が実行していた制御も行う。また、ユニット制御回路１９が行っていた制御の一部を共通制御回路１２が行ったり、逆に共通制御回路１２が行っていた制御の一部をユニット制御回路１９が行ったりしてもよい。   The unit control circuit 19 in the above embodiment may be omitted. In this case, the common control circuit 12 also performs the control executed by the unit control circuit 19 in the above embodiment. Further, the common control circuit 12 may perform part of the control performed by the unit control circuit 19, or the unit control circuit 19 may perform part of the control performed by the common control circuit 12.

次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
（イ）請求項２に記載の非接触給電システムにおいて、前記スイッチング素子はフォトＭＯＳであることを特徴とする非接触給電システム。 Next, the technical idea that can be grasped from the embodiment will be described together with the effects.
(A) The contactless power feeding system according to claim 2, wherein the switching element is a photo MOS.

６…給電板、１０…給電装置、１１…共通ユニット、１２…共通制御回路、１３…電源回路、１５…給電ユニット、１６…励磁駆動回路、１９…ユニット制御回路、３０…受電装置、４０…携帯端末、４１…共振系切替回路、４２ａ〜４２ｃ…フォトＭＯＳ、４５ａ，４５ｂ…ＦＥＴ、５１ａ〜５１ｌ…ＬＥＤ、５２ａ〜５２ｌ…受光素子、Ｃ１，Ｃ２ａ〜Ｃ２ｃ…コンデンサ、Ｌ１…１次コイル、Ｌ２…２次コイル、Ｌ３…１次側通信用コイル、Ｌ４…２次側通信用コイル。   6 ... Power feeding plate, 10 ... Power feeding device, 11 ... Common unit, 12 ... Common control circuit, 13 ... Power supply circuit, 15 ... Power feeding unit, 16 ... Excitation drive circuit, 19 ... Unit control circuit, 30 ... Power receiving device, 40 ... Mobile terminal, 41 ... resonant switching circuit, 42a-42c ... photo MOS, 45a, 45b ... FET, 51a-51l ... LED, 52a-52l ... light receiving element, C1, C2a-C2c ... capacitor, L1 ... primary coil, L2 ... secondary coil, L3 ... primary side communication coil, L4 ... secondary side communication coil.

Claims (4)

動作周波数にて振動する交流電流が供給されることで交番磁束を発生させる１次コイルが給電面に沿って複数配置される給電装置と、前記給電面に設置された状態において、前記１次コイルからの交番磁束に基づき誘起電力を発生させ、その電力を負荷に供給する２次コイルを有する受電装置と、を備えた、前記２次コイルにおける共振現象を利用する非接触給電システムにおいて、
前記２次コイルの前記１次コイルに対する位置を判断するコイル位置判断部と、
前記動作周波数に対する前記２次コイルにおける共振周波数の値を切り替える切替回路と、
前記コイル位置判断部の判断結果に基づき、前記切替回路を通じて前記動作周波数を前記共振周波数に対応する値とする制御回路と、を備えたことを特徴とする非接触給電システム。 In a state where a plurality of primary coils that generate an alternating magnetic flux by being supplied with an alternating current that vibrates at an operating frequency are arranged along the power supply surface, and the primary coil is installed on the power supply surface, A non-contact power feeding system using a resonance phenomenon in the secondary coil, comprising: a power receiving device having a secondary coil that generates an induced power based on the alternating magnetic flux from and supplies the power to a load;
A coil position determination unit for determining a position of the secondary coil with respect to the primary coil;
A switching circuit for switching a value of a resonance frequency in the secondary coil with respect to the operating frequency;
A non-contact power feeding system comprising: a control circuit that sets the operating frequency to a value corresponding to the resonance frequency through the switching circuit based on a determination result of the coil position determination unit. 請求項１に記載の非接触給電システムにおいて、
前記切替回路は、前記２次コイルに直列接続されるとともに、互いに直列接続されるコンデンサ及びスイッチング素子が複数組設けられ、その各組が並列に接続され、前記各スイッチング素子のオンオフ状態の切り替えを通じて前記動作周波数に対する前記共振周波数の値を切り替えることを特徴とする非接触給電システム。 In the non-contact electric power feeding system of Claim 1,
The switching circuit is connected in series to the secondary coil and includes a plurality of sets of capacitors and switching elements connected in series with each other, each set being connected in parallel, and through switching of the on / off states of the switching elements. A contactless power feeding system, wherein the value of the resonance frequency with respect to the operating frequency is switched. 請求項１又は２に記載の非接触給電システムにおいて、
前記コイル位置判断部は、前記各１次コイルと前記２次コイルとの磁気結合の度合いに応じて変化する前記各１次コイルにおける電圧値又は電流値に基づき存在検知レベルを認識し、その存在検知レベルに基づき前記２次コイルの前記１次コイルに対する位置を判断することを特徴とする非接触給電システム。 In the non-contact electric power feeding system according to claim 1 or 2,
The coil position determination unit recognizes a presence detection level based on a voltage value or a current value in each primary coil that changes according to the degree of magnetic coupling between each primary coil and the secondary coil, and A contactless power supply system, wherein a position of the secondary coil with respect to the primary coil is determined based on a detection level. 請求項１又は２に記載の非接触給電システムにおいて、
前記コイル位置判断部は、
前記１次コイル毎に設けられるとともに、前記給電面における前記受電装置に対して光を放射する発光素子と、
前記発光素子に対応して設けられるとともに、前記給電面における前記受電装置に前記光が放射されたときの反射光の有無を検出する受光素子と、
前記各受光素子のうち反射光がある旨検出した前記受光素子の数に基づき、前記２次コイルの前記１次コイルに対する位置を判断する判断部と、を備えることを特徴とする非接触給電システム。 In the non-contact electric power feeding system according to claim 1 or 2,
The coil position determination unit
A light emitting element that is provided for each primary coil and that emits light to the power receiving device on the power feeding surface;
A light receiving element that is provided corresponding to the light emitting element and detects the presence or absence of reflected light when the light is emitted to the power receiving device on the power feeding surface;
A non-contact power feeding system comprising: a determination unit configured to determine a position of the secondary coil with respect to the primary coil based on the number of the light receiving elements detected to be reflected light among the light receiving elements. .
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