JP2013102664A - 給電装置および給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】磁界または電界を用いて電力伝送を行う際に、負荷状態によらずに適切な制御を実現することが可能な給電装置および給電システムを提供する。
【解決手段】給電装置は、磁界または電界を用いて送電を行う送電部と、外部電源から送電部への電力供給ライン上に配設された電力制限部と、電力制限部よりも外部電源側に配設され、送電の制御を行う送電制御部を含む制御部とを備えている。
【選択図】図２

Description

本開示は、電子機器等の給電対象機器に対して非接触に電力供給（送電，電力伝送）を行う給電システム、ならびにそのような給電システムに適用される給電装置に関する。

近年、例えば携帯電話機や携帯音楽プレーヤー等のＣＥ機器（Consumer Electronics Device：民生用電子機器）に対し、非接触に電力供給（送電，電力伝送）を行う給電システム（非接触給電システム、ワイヤレス充電システム）が注目を集めている。これにより、ＡＣアダプタのような電源装置のコネクタを機器に挿す（接続する）ことによって充電を開始するのはなく、電子機器（２次側機器）を充電トレー（１次側機器）上に置くだけで充電を開始することができる。すなわち、電子機器と充電トレーと間での端子接続が不要となる。

このようにして非接触で電力供給を行う方式としては、電磁誘導方式が良く知られている。また、最近では、電磁共鳴現象を利用した磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いた非接触給電システムが注目されている。このような非接触による給電システムは、例えば特許文献１〜６等に開示されている。

特開２００１−１０２９７４号公報 ＷＯ００−２７５３１号公報 特開２００８−２０６２３３号公報 特開２００２−３４１６９号公報 特開２００５−１１０３９９号公報 特開２０１０−６３２４５号公報

ところで、上記のような非接触による給電システムでは、状況に応じて給電装置の負荷状態が変動し、例えば過負荷状態になってしまう場合もある。したがって、そのような負荷変動が生じた場合であっても、給電装置内での適切な制御を担保することが求められる。これのことから、磁界等を用いた電力伝送（非接触給電）の際に、負荷状態によらずに適切な制御を実現することを可能とする手法の提案が望まれる。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁界または電界を用いて電力伝送（送電）を行う際に、負荷状態によらずに適切な制御を実現することが可能な給電装置および給電システムを提供することにある。

本開示の給電装置は、磁界または電界を用いて送電を行う送電部と、外部電源から送電部への電力供給ライン上に配設された電力制限部と、電力制限部よりも外部電源側に配設され、送電の制御を行う送電制御部を含む制御部とを備えたものである。

本開示の給電システムは、１または複数の電子機器（給電対象機器）と、この電子機器に対して送電を行う上記本開示の給電装置とを備えたものである。

本開示の給電装置および給電システムでは、制御部が電力制限部よりも外部電源側に配設されていることにより、例えば過負荷状態の場合等であっても、外部電源から制御部側への電力供給が制限されてしまうことがない。すなわち、制御部側への電力供給が常に確保され、制御部側への優先的な電力分配がなされる。

本開示の給電装置および給電システムによれば、制御部を電力制限部よりも外部電源側に配設するようにしたので、外部電源から制御部側への電力供給が常に確保され、制御部側への優先的な電力分配を行うことができる。よって、制御部の安定的動作が担保されることになり、磁界または電界を用いて電力伝送を行う際に、負荷状態によらずに適切な制御を実現することが可能となる。

本開示の第１の実施の形態に係る給電システムの外観構成例を表す斜視図である。 図１に示した給電システムの詳細構成例を表すブロック図である。 図２に示した各ブロックの詳細構成例を表す回路図である。 交流信号発生回路に対する制御信号の一例を表すタイミング波形図である。 給電期間および通信期間の一例を表すタイミング図である。 交流信号発生回路を用いたパルス幅変調による通信動作の一例を表すタイミング波形図である。 過負荷状態時における垂下特性の一例を模式的に表す特性図である。 過負荷状態時における電力制限・分配作用について説明するためのタイミング波形図である。 強制的な動作停止作用および電力供給遮断作用について説明するための模式図である。 第２の実施の形態に係る給電システムにおける要部構成例を表す回路図である。 図１０に示した電力制限・変調回路の動作例を表すタイミング図である。 図１０に示した電力制限・変調回路を用いた振幅変調による通信動作の一例を表すタイミング波形図である。 変形例に係る給電システムの概略構成例を表すブロック図である。 図１３に示した給電システムにおける電界の伝播態様例を表す模式図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態（交流信号発生回路を用いてパルス幅変調による通信を行う例）
２．第２の実施の形態（電力制限回路を用いて振幅変調による通信をも行う例）
３．変形例（電界を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムの例等）

＜第１の実施の形態＞
［給電システム４の全体構成］
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る給電システム（給電システム４）の外観構成例を表したものであり、図２は、この給電システム４のブロック構成例を表したものである。給電システム４は、磁界を用いて（磁気共鳴や電磁誘導等を利用して；以下同様）、非接触に電力伝送（電力供給，給電，送電）を行うシステム（非接触型の給電システム）である。この給電システム４は、給電装置１（１次側機器）と、給電対象機器としての１または複数の電子機器（ここでは２つの電子機器２Ａ，２Ｂ；２次側機器）とを備えている。

この給電システム４では、例えば図１に示したように、給電装置１における給電面（送電面）Ｓ１上に電子機器２Ａ，２Ｂが置かれる（または近接する）ことにより、給電装置１から電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送が行われるようになっている。ここでは、複数の電子機器２Ａ，２Ｂに対して同時もしくは時分割的（順次）に電力伝送を行う場合を考慮して、給電装置１は、給電面Ｓ１の面積が給電対象の電子機器２Ａ，２Ｂ等よりも大きなマット形状（トレー状）となっている。

（給電装置１）
給電装置１は、上記したように、磁界を用いて電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送（送電）を行うもの（充電トレー）である。この給電装置１は、例えば図２に示したように、送電部１１０、電流検出回路１１１、電力制限回路１１２、交流信号発生回路（高周波電力発生回路）１１３および動作停止回路１１４を有する送電装置１１と、データ伝送部１３とを備えている。また、給電装置１は、送電装置１１内に設けられた送電制御部（変調処理部）１０Ａと、送電装置１１の外部に設けられたデータ伝送制御部１０Ｂとを有する制御部１０を備えている。これらのうち、電力制限回路１１２、交流信号発生回路１１３、動作停止回路１１４およびデータ伝送制御部１０Ｂはそれぞれ、本開示における「電力制限部」、「交流信号発生部」、「動作停止部」および「データ伝送用の制御部」の一具体例に対応する。

送電部１１０は、後述する送電コイル（１次側コイル）Ｌ１およびコンデンサＣ１ｐ，Ｃ１ｓ（共振用のコンデンサ）等を含んで構成されている。送電部１１０は、これらの送電コイルＬ１およびコンデンサＣ１ｐ，Ｃ１ｓを利用して、電子機器２Ａ，２Ｂ（詳細には、後述する受電部２１０）に対して交流磁界を用いた電力伝送（送電）を行うものである（図２中の矢印Ｐ１参照）。具体的には、送電部１１０は、給電面Ｓ１から電子機器２Ａ，２Ｂへ向けて磁界（磁束）を放射する機能を有している。この送電部１１０はまた、後述する受電部２１０との間で所定の通信動作を相互に行う機能を有している（図２中の矢印Ｃ１参照）。

交流信号発生回路１１３は、例えば給電装置１の外部電源９（親電源）から後述する電力制限回路１１２を介して供給される電力を用いて、送電を行うための所定の交流信号Ｓac（高周波電力）を発生する回路である。このような交流信号発生回路１１３は、例えば、後述するスイッチングアンプを用いて構成されている。なお、外部電源９としては、例えば、ＰＣ（Personal Computer）などに設けられているＵＳＢ（Universal Serial Bus）２．０の電源（電力供給能力：５００ｍＡ，電源電圧：５Ｖ程度）等が挙げられる。

電力制限回路１１２は、外部電源９から送電部１１０への電力供給ライン（後述する電力供給ラインＬｐ）上、すなわち、外部電源９用の電力入力端子（図示せず）と送電部１１０との間に配設されている。この電力制限回路１１２は、外部電源９から送電部１１０へ供給される電力を制限する（電力制限動作を行う）機能を有している。具体的には、詳細は後述するが、過負荷状態等の際の過電流を制限する過電流制限回路（過電流保護回路）として機能するようになっている。また、この電力制限回路１１２は、後述する所定の場合には、外部電源９から送電部１１０への電力供給を強制的に遮断する機能も有している。

電流検出回路１１１は、外部電源９から給電装置１全体へ流入する入力電流Ｉ１を検出する回路である。具体的には、この入力電流Ｉ１に対応する電圧を検知（測定）し、電力制限回路１１２へ出力するようになっている。

動作停止回路１１４は、後述する装置の異常状態（過負荷状態等）が検知されたときに、後述する送電制御部１０Ａによる送電制御によらずに、強制的に送電部１０等による送電を停止させる回路である。

データ伝送部１３は、後述する電子機器２Ａ，２Ｂ内のデータ伝送部２３との間で、相互に非接触によるデータ伝送を行うものである（図２中の矢印Ｄ１参照）。なお、このような非接触によるデータ伝送を行う手法としては、例えば、近距離無線転送技術の１つである「Transfer Jet」を用いたものが挙げられる。

制御部１０は、図２に示したように、電力制限回路１１２の前段（電力制限回路１１２よりも外部電源９側）、すなわち、外部電源９用の電力入力端子（図示せず）と電力制限回路１１２との間に配設されている。この制御部１０は、送電部１１０による送電の制御を行う送電制御部１０Ａと、データ伝送部１３によるデータ転送の制御を行うデータ伝送制御部１０Ｂとを含んで構成され、給電装置１全体（給電システム４全体）における種々の制御動作を行うものである。具体的には、上記した送電制御およびデータ伝送制御の他、例えば、送電電力の最適化制御や２次側機器を認証する機能、２次側機器が１次側機器上にあることを判別する機能、異種金属などの混入を検知する機能などを有している。

送電制御部１０Ａは、後述する所定の制御信号ＣＴＬ（送電用の制御信号）を用いて交流信号発生回路１１３の動作を制御する（ここでは、動作停止部１１４を介して制御する）ことにより、上記した送電制御を行うものである。また、この送電制御部１０Ａは、制御信号ＣＴＬを用いて、後述するパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）による変調処理を行う機能も有している。

（電子機器２Ａ，２Ｂ）
電子機器２Ａ，２Ｂは、例えば、テレビ受像機に代表される据え置き型電子機器や、携帯電話やデジタルカメラに代表される、充電池（バッテリー）を含む携帯型の電子機器等からなる。これらの電子機器２Ａ，２Ｂは、例えば図２に示したように、受電装置２１と、この受電装置２１から供給される電力に基づいて所定の動作（電子機器としての機能を発揮させる動作）を行う負荷２２と、データ伝送部２３とを備えている。また、受電装置２１は、受電部２１０、整流回路２１１、充電回路２１２およびバッテリー２１３を有している。

受電部２１０は、後述する受電コイル（２次側コイル）Ｌ２およびコンデンサＣ２ｐ，Ｃ２ｓ（共振用のコンデンサ）等を含んで構成されている。受電部２１０は、これらの受電コイルＬ２およびコンデンサＣ２ｐ，Ｃ２ｓ等を利用して、給電装置１内の送電部１１０から伝送（送電）された電力を受け取る機能を有している。この受電部２１０はまた、送電部１１０との間で前述した所定の通信動作を相互に行う機能を有している（図２中の矢印Ｃ１参照）。

整流回路２１１は、受電部２１０から供給された電力（交流電力）を整流し、直流電力を生成する回路である。

充電回路２１２は、整流回路２１１から供給される直流電力に基づいて、バッテリー２１３や負荷２２内のバッテリー（図示せず）に対して充電を行うための回路である。

バッテリー２１３は、充電回路２１２による充電に応じて電力を貯蔵するものであり、例えばリチウムイオン電池等の充電池（２次電池）を用いて構成されている。なお、負荷２２内のバッテリーのみを用いる場合等には、このバッテリー２１５は必ずしも設けられていなくともよい。

データ伝送部２３は、給電装置１内のデータ伝送部１３との間で、前述したように、相互に非接触によるデータ伝送を行うものである（図２中の矢印Ｄ１参照）。

［給電装置１および電子機器２Ａ，２Ｂの詳細構成］
図３は、図２に示した給電装置１および電子機器２Ａ，２Ｂ内の各ブロックの詳細構成例を回路図で表したものである。

（送電部１１０）
送電部１１０は、磁界を用いて電力伝送を行う（磁束を発生させる）ための送電コイルＬ１と、この送電コイルＬ１とともにＬＣ共振回路を形成するためのコンデンサＣ１ｐ，Ｃ１ｓとを有している。コンデンサＣ１ｓは、送電コイルＬ１に対して電気的に直列接続されている。つまり、コンデンサＣ１ｓの一端と送電コイルＬ１の一端とが、互いに接続されている。また、このコンデンサＣ１ｓの他端と送電コイルＬ１の他端とがコンデンサＣ１ｐに並列接続され、送電コイルＬ１とコンデンサＣ１ｐとの接続端は接地されている。

これらの送電コイルＬ１とコンデンサＣ１ｐ，Ｃ１ｓとからなるＬＣ共振回路と、後述する受電コイルＬ２とコンデンサＣ２ｐ，Ｃ２ｓとからなるＬＣ共振回路とは、互いに磁気結合する。これにより、後述する交流信号発生回路１１３により生成された高周波電力（交流信号Ｓac）と略同一の共振周波数によるＬＣ共振動作がなされるようになっている。

（電流検出回路１１１）
電流検出回路１１１は、抵抗器Ｒ１および誤差アンプ（エラーアンプ）Ａ１を有している。抵抗器Ｒ１の一端は、外部電源９用の電力入力端子（図示せず）に接続され、抵抗器Ｒ１の他端は接続点Ｐ０に接続されている。つまり、この抵抗器Ｒ１は電力供給ラインＬｐ上に配置されている。誤差アンプＡ１における正側（＋側）の入力端子は抵抗器Ｒ１の一端に接続され、負側（−側）の入力端子は抵抗器Ｒ１の他端に接続され、出力端子は、後述する電力制限回路１１２内の誤差アンプＡ３における正側の入力端子に接続されている。すなわち、この誤差アンプＡ３の正側の入力端子には、抵抗器Ｒ１の両端間の電位差（電圧）が入力されるようになっている。

このような構成により電流検出回路１１１では、抵抗器Ｒ１を流れる前述した入力電流Ｉ１（電力供給ラインＬｐ上を流れる電流）を検出し、この入力電流Ｉの大きさに対応する電圧Ｖ１を、誤差アンプＡ１から誤差アンプＡ３へ出力するようになっている。

（電力制限回路１１２）
電力制限回路１１２は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、比較器（コンパレータ）Ａ２、誤差アンプＡ３、電源ＰＳ２，ＰＳ３を有している。これらのうち、トランジスタＴｒ１はｐ型のＦＥＴ（Field Effective Transistor；電界効果型トランジスタ）からなり、トランジスタＴｒ２はｎ型のＦＥＴからなる。また、電源ＰＳ２は後述する所定の閾値電圧Ｖth2（＞０Ｖ）（第２閾値）を出力する電源であり、電源ＰＳ３は後述する参照電圧（リファレンス電圧）Ｖrefを出力する電源である。なお、トランジスタＴｒ１および誤差アンプＡ３はそれぞれ、本開示における「トランジスタ」および「誤差アンプ」の一具体例に対応する。

トランジスタＴｒ１のソースは接続点Ｐ０に接続され、ドレインは前述したコンデンサＣ１ｐ，Ｃ１ｓの各一端に接続され、ゲートは誤差アンプＡ３の出力端子に接続されている。すなわち、このトランジスタＴｒ１は、電力供給ラインＬｐ上に配置されている。比較器Ａ２における負側の入力端子は、後述する動作停止回路１１４内の比較器Ａ４の出力端子に接続され、正側の入力端子は電源ＰＳ２に接続され、出力端子はトランジスタＴｒ２のゲートに接続されている。トランジスタＴｒ２のソースは接地され、ドレインは、電源ＰＳ３と、誤差アンプＡ３における負側の入力端子とに接続されている。

このような構成により電力制限回路１１２では、誤差アンプＡ３において、前述した誤差アンプＡ１からの出力電圧（入力電流Ｉ１に対応する電圧Ｖ１）と参照電圧Ｖrefとの電位差に応じた出力信号Ｓ３が生成され、トランジスタＴｒ１のゲートへ供給される。そして、この出力信号Ｓ３に従って、トランジスタＴｒ１のソース・ドレイン間を流れる電流Ｉ２（前述した入力電流Ｉ１のうち、接続点Ｐ０から送電部１１０側の経路へ流れる電流）の大きさ（電力の大きさ）を制限される。このようにして、外部電源９から送電部１１０へ供給される電力が制限される（過負荷状態等の際の過電流が制限される）ようになっている。

また、後述する所定の場合には、上記した誤差アンプＡ３に入力される参照電圧Ｖrefの大きさが動作停止回路１１４によって制御されることにより、電力制限回路１１２において外部電源９から送電部１１０への電力供給が強制的に遮断されるようになっている。具体的には、上記した比較器Ａ２における電圧の比較結果に応じて、参照電圧Ｖrefの大きさが制御されるようになっている。

（制御部１０）
制御部１０は、前述した送電制御部（変調処理部）１０Ａおよびデータ伝送制御部１０Ｂを有しており、各々の入力端子が接続点Ｐ０に接続されている。すなわち、これらの送電制御部１０Ａおよびデータ伝送制御部１０Ｂはそれぞれ、電力制限回路１１２の前段（外部電源９と電力制限回路１１２との間）において、互いに並列接続されるように配置されている。これにより詳細は後述するが、前述した入力電流Ｉ１のうち、接続点Ｐ０から制御部１０側の経路に、電流Ｉ３が常時（負荷状態によらずに）流れるようになっている。

（動作停止回路１１４）
動作停止回路１１４は、比較器Ａ４と、後述する所定の閾値電圧Ｖth1（＞Ｖth2）（第１閾値）を出力する電源ＰＳ１と、論理積回路（ＡＮＤ回路）ＬＧ１とを有している。これらのうち、比較器Ａ４および論理積回路ＬＧ１はそれぞれ、本開示における「電圧検出部」および「切換部」の一具体例に対応する。

比較器Ａ４における正側の入力端子はトランジスタＴｒ１のソースに接続され、負側の入力端子は、電源ＰＳ１を介してトランジスタＴｒ１のドレインに接続されている。比較器Ａ４における出力端子は、前述した比較器Ａ２における負側の入力端子と、論理積回路ＬＧ１における一方の入力端子とに接続されている。また、論理積回路ＬＧ１における他方の入力端子には、送電制御部１０Ａから送電用の制御信号ＣＴＬが供給されるようになっている。

この制御信号ＣＴＬは、図３中に示したように、所定のデューティ比を有するパルス信号からなる。また、例えば図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、この制御信号ＣＴＬにおけるデューティ比を制御することにより、後述するパルス幅変調がなされるようになっている。

このような構成により動作停止回路１１４では、比較器Ａ４において、電力制限回路１１２における入出力間の電圧ΔＶ２（トランジスタＴｒ１のソース・ドレイン間の電位差）が検出され、上記した閾値電圧Ｖth1との比較がなされる。そして、この電圧の比較結果（検出された電圧ΔＶ２の大きさ）に応じて後述する装置の異常状態（過負荷状態等）が検知され、その検知結果に応じて、論理積回路ＬＧ１を介して交流信号発生回路１１３および送電部１１０による送電動作が強制的に停止されるようになっている。

（交流信号発生回路１１３）
交流信号発生回路１１３は、スイッチング素子としての１つのトランジスタＴｒ３を有するスイッチングアンプ（いわゆるＥ級アンプ）を用いて構成されている。また、ここではトランジスタＴｒ３は、ｎ型のＦＥＴからなる。このトランジスタＴｒ３のソースは接地され、ゲートは前述した論理積回路ＬＧ１の出力端子に接続され、ドレインは、前述したトランジスタＴｒ１のドレインおよびコンデンサＣ１ｐ，Ｃ１ｓの各一端に接続されている。

このような構成により交流信号発生回路１１３では、前述した送電用の制御信号ＣＴＬに基づく論理積回路ＬＧ１からの出力信号（信号Ｓ１）に従って、トランジスタＴｒ３がオン・オフ動作（所定の周波数およびデューティ比からなるスイッチング動作）を行う。すなわち、送電制御部１０Ａから供給される制御信号ＣＴＬを用いて、スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ３のオン・オフ動作が制御される。これにより、電力制限回路１１２を介して入力する直流信号Ｓdcに基づいて交流信号Ｓac（交流電力）が生成され、送電部１１０へ供給されるようになっている。

（受電部２１０）
受電部２１０は、送電部１１０から伝送された（磁束から）電力を受け取るための受電コイルＬ２と、この受電コイルＬ２とともにＬＣ共振回路を形成するためのコンデンサＣ２ｐ，Ｃ２ｓとを有している。コンデンサＣ２ｐは、受電コイルＬ２に対して電気的に並列接続され、コンデンサＣ２ｓは、受電コイルＬ２に対して電気的に直列接続されている。すなわち、コンデンサＣ２ｓの一端は、コンデンサＣ２ｐの一端および受電コイルＬ２の一端に接続されている。また、コンデンサＣ２ｓの他端は、整流回路２１１における一方の入力端子に接続され、受電コイルＬ２の他端およびコンデンサＣ２ｐの他端はそれぞれ、整流回路２１１における他方の入力端子に接続されている。

これらの受電コイルＬ２とコンデンサＣ２ｐ，Ｃ２ｓとからなるＬＣ共振回路と、前述した送電コイルＬ１とコンデンサＣ１ｐ，Ｃ１ｓとからなるＬＣ共振回路とは、互いに磁気結合する。これにより、交流信号発生回路１１３により生成された高周波電力（交流信号Ｓac）と略同一の共振周波数によるＬＣ共振動作がなされるようになっている。

［給電システム４の作用・効果］
（１．全体動作の概要）
この給電システム４では、給電装置１内の交流信号発生回路１１３が、外部電源９から供給される電力に基づいて、送電部１１０内の送電コイルＬ１およびコンデンサＣ１ｐ，Ｃ１ｓ（ＬＣ共振回路）に対して、電力伝送を行うための所定の高周波電力（交流信号Ｓac）を供給する。これにより、送電部１１０内の送電コイルＬ１において磁界（磁束）が発生する。このとき、給電装置１の上面（給電面Ｓ１）に、給電対象機器（充電対象機器）としての電子機器２Ａ，２Ｂが置かれる（または近接する）と、給電装置１内の送電コイルＬ１と電子機器２Ａ，２Ｂ内の受電コイルＬ２とが、給電面Ｓ１付近にて近接する。

このように、磁界（磁束）を発生している送電コイルＬ１に近接して受電コイルＬ２が配置されると、送電コイルＬ１から発生されている磁束に誘起されて、受電コイルＬ２に起電力が生じる。換言すると、電磁誘導または磁気共鳴により、送電コイルＬ１および受電コイルＬ２のそれぞれに鎖交して磁界が発生する。これにより、送電コイルＬ１側（１次側、給電装置１側、送電部１１０側）から受電コイルＬ２側（２次側、電子機器２Ａ，２Ｂ側、受電部２１０側）に対して、電力伝送がなされる（図２，図３中の矢印Ｐ１参照）。このとき、給電装置１側の送電コイルＬ１と電子機器２Ａ，２Ｂ側の受電コイルＬ２とが、電磁誘導等により互いに磁気結合し、前述したＬＣ共振回路においてＬＣ共振動作が行われる。

すると、電子機器２Ａ，２Ｂでは、受電コイルＬ２において受け取った交流電力が整流回路２１１および充電回路２１２へ供給され、以下の充電動作がなされる。すなわち、この交流電力が整流回路２１１によって所定の直流電力に変換された後、充電回路２１２によって、この直流電力に基づくバッテリー２１３または負荷２２内のバッテリー（図示せず）への充電がなされる。このようにして、電子機器２Ａ，２Ｂにおいて、受電部２１０において受け取った電力に基づく充電動作がなされる。

すなわち、本実施の形態では、電子機器２Ａ，２Ｂの充電に際し、例えばＡＣアダプタ等への端子接続が不要であり、給電装置１の給電面Ｓ１上に置く（近接させる）だけで、容易に充電を開始させることができる（非接触給電がなされる）。これは、ユーザにおける負担軽減に繋がる。

また、例えば図５に示したように、このような給電動作の際には、給電期間Ｔｐ（充電期間）と通信期間Ｔｃ（非充電期間）とが、時分割で周期的（もしくは非周期的）になされる。換言すると、送電制御部１０Ａは、このような給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃとが時分割で周期的（もしくは非周期的）に設定されるように制御する。ここで、この通信期間Ｔｃとは、１次側機器（給電装置１）と２次側機器（電子機器２Ａ，２Ｂ）との間で、送電コイルＬ１および受電コイルＬ２を用いた相互の通信動作（互いの機器間認証や給電効率制御等のための通信動作）を行う期間である（図２，図３中の矢印Ｃ１参照）。なお、このときの給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃとの時間の比率は、例えば、給電期間Ｔｐ：通信期間Ｔｃ＝９：１程度である。

ここで、この通信期間Ｔｃでは、例えば図６（Ａ）〜（Ｄ）に示したようにして、交流信号発生回路１１３におけるパルス幅変調を用いた通信動作が行われる。具体的には、例えば図６（Ａ）に示したような変調データＤｍに基づいて、通信期間Ｔｃにおける制御信号ＣＴＬのデューティ比が設定されることにより（図６（Ｂ）参照）、パルス幅変調による通信がなされる。なお、前述した送電部１１０および受電部２１０における共振動作時に周波数変調を行うことは原理的に難しいため、このようなパルス幅変調を用いることで簡易に通信動作が実現される。

更に、この給電システム４では、図２，図３中の矢印Ｄ１で示したように、１次側機器（給電装置１）内のデータ伝送部１３と２次側機器（電子機器２Ａ，２Ｂ）内のデータ伝送部２３との間で、相互に非接触によるデータ伝送がなされる。これにより、給電装置１と電子機器２Ａ，２Ｂとの間でデータ伝送用の配線等を接続させることなく、これらの給電装置１と電子機器２Ａ，２Ｂとを近接させるだけで、データ伝送を行うことができる。つまり、この点でもユーザにおける負担軽減が図られる。

（２．過負荷時における電力制限・分配作用）
ところで、このような給電システム４では、給電装置１において負荷が過剰な状態（過負荷状態）となってしまうことがある。具体的には、例えば、データ伝送部１３において突発的に過剰な電力を消費する場合や、２次側機器（ここでは電子機器２Ａ，２Ｂ）において過大な電力を要する場合等が想定される。

このような過負荷状態となったときには、例えば図７に示したように、電流−電圧特性においていわゆる垂下特性（「フ」の字状の特性）を示すように制御され、過電流に対する保護がなされる。具体的には、ここではまず、給電装置１内の電流検出回路１１１において、外部電源９からの入力電流Ｉ１に対応する電圧Ｖ１が検出される。そして、電力制限回路１１２では、誤差アンプＡ３においてこの電圧Ｖ１と参照電圧Ｖrefとの電位差に応じた信号Ｓ３が出力され、この信号Ｓ３に基づいてトランジスタＴｒ１のソース・ドレイン間を流れる電流Ｉ２の大きさが制御される。すなわち、入力電流Ｉ１の大きさに応じて電流Ｉ２の大きさが制限される（トランジスタＴｒ１のドレイン側への供給電力が制限される）ことにより、電力制限回路１１２において電力制限動作が行われる。例えば、外部電源９が前述したＵＳＢ２．０の電源である場合、Ｉ１≧５００ｍＡとなったとき（２．５Ｗを超えたとき）に、過電流状態（過負荷状態）であると判断される。

ただし、このような電力制限動作を給電装置１全体に適用してしまうと（給電装置１内のブロック全体に対して供給電力を制限してしまうと）、以下の問題が生じる。すなわち、上記した過電流状態（過負荷状態）になったときに、給電装置１全体（給電システム４全体）の制御を司る制御部１０（特に送電制御部１０Ａ）への供給電力をも制限すると、この制御部１０の動作が停止してしまい、不都合が生じる。つまり、例えば送電制御部１０Ａは給電システム４における安全面なども担保する重要な役割を担っていることから、過負荷状態等であっても、正常な動作を行うことが期待される（常に安定的な動作が担保される必要がある）のである。

そこで本実施の形態の給電装置１では、図２および図３に示したように、制御部１０が、電力制限回路１１２の前段（外部電源９と電力制限回路１１２との間）に配置されている。これにより、外部電源９から給電装置１へ流入する入力電流Ｉ１のうち、接続点Ｐ０から制御部１０側の経路に、電流Ｉ３が常時（負荷状態によらずに）流れるようになる（図３参照）。換言すると、例えば過負荷状態の場合等であっても、外部電源９から制御部１０側への電力供給が制限されてしまうことがない。このようにして、給電装置１内では制御部１０側への電力供給が常に確保され、制御部１０側への優先的な電力分配がなされる。

具体的には、例えば図８（Ｃ）中の矢印で示したように、制御部１０で消費される電流Ｉ３が急激に増加した場合（過負荷状態となった場合）であっても、この制御部１０側へ流れる電流Ｉ３（制御部１０側への電力供給）が制限されることはない。一方、例えば図８（Ｂ）中の矢印で示したように、このような過負荷状態になると、電力制限回路１１２によって、その後段に位置する送電部１１０側へ供給される電流Ｉ２（送電部１１０への電力供給）が制限される。このようにして、送電部１１０側よりも制御部１０側への優先的な電力分配が実現される。

また、このとき例えば図８（Ａ）中の矢印で示したように、外部電源９から給電装置１全体へ流入する入力電流Ｉ１（外部電源９から取り出される電力）は、所定の閾値Ｉth（例えば前述したＵＳＢ２．０の電源の場合、５００ｍＡ）以下となるように制御される。これにより、外部電源９から過剰な（供給能力を超える）電力（閾値Ｉth以上の入力電流Ｉ１）が供給されてしまうのが回避される。したがって、例えばＰＣに設けられているＵＳＢ２．０の電源を外部電源９として用いた場合に、この外部電源９の供給能力を超える電力を給電装置１において取り出そうとして、例えばＰＣの表示画面上に「警告」などが表示されてしまうのが防止される。

（３．強制的な動作停止作用）
また、本実施の形態の給電装置１では、動作停止回路１１４において、以下のような強制的な動作停止作用がなされる。

すなわち、まず比較器Ａ４において、電力制限回路１１２における入出力間の電圧ΔＶ２（トランジスタＴｒ１のソース・ドレイン間の電位差）が検出され、所定の閾値電圧Ｖth1との大小の比較がなされる。この閾値電圧Ｖth1は、例えば図９に示したように、給電装置１の通常動作時における過負荷状態（過電流状態）であるか否かを規定する閾値である。すなわち、上記した電圧の比較結果（検出された電圧ΔＶ２の大きさ）に応じて、通常動作時における適正負荷状態であるのか過負荷状態であるのかが検知される。ここでは、電圧ΔＶ２の大きさが閾値Ｖth1以下である場合には、通常動作時における適正負荷状態であると検知される一方、電圧ΔＶ２の大きさが閾値Ｖth1を超えた場合には、通常動作時における過負荷状態であると検知される。なお、比較器Ａ４と論理積回路ＬＧ１との間の配線における時定数により、このときの検知感度が多少鈍るように設定されている。

そして、動作停止回路１１４では、上記した負荷状態の検知結果に応じて、論理積回路ＬＧ１を用いて、送電制御部１０Ａによる送電制御によらずに、交流信号発生回路１１３および送電部１１０による送電動作が強制的に停止するようになされる。具体的には、通常動作時における適正負荷状態であると検知されたとき（ΔＶ２≦Ｖth1）には、比較器Ａ４からの出力信号Ｓ４＝「Ｈ（ハイ）」状態となる。その結果、論理積回路ＬＧ１から交流信号発生回路１１３内のトランジスタＴｒ３への出力信号Ｓ１は、送電制御部１０Ａから供給される送電用の制御信号ＣＴＬと等しくなる（制御信号ＣＴＬが有効になるように制御される）。したがって、この制御信号ＣＴＬを用いてトランジスタＴｒ３がオン・オフ動作を行うことにより、交流信号発生回路１１３および送電部１１０によって通常の送電動作がなされる。

一方、通常動作時における過負荷状態であると検知されたとき（ΔＶ２≧Ｖth1）には、比較器Ａ４からの出力信号Ｓ４＝「Ｌ（ロー）」状態となる。その結果、論理積回路ＬＧ１から交流信号発生回路１１３内のトランジスタＴｒ３への出力信号Ｓ１も常に「Ｌ」状態となり（制御信号ＣＴＬが無効になるように制御され）、トランジスタＴｒ３が常にオフ状態となる（トランジスタＴｒ３がオープン状態となる）。つまり、論理積回路ＬＧ１は、比較器Ａ４からの出力信号Ｓ４の値（過負荷状態の検知の有無）に応じて、制御信号ＣＴＬの有効化と無効化とを切り換える役割を果たしている。そして、動作停止回路１１４では、この送電用の制御信号ＣＴＬを無効化することにより、交流信号発生回路１１３および送電部１１０における送電動作を、送電制御部１０Ａによる送電制御によらずに強制的に停止させている。

また、この動作停止回路１１４では、このような給電期間Ｔｐに加え、前述した通信期間Ｔｃにおいても、上記した過負荷状態（過電流状態）が検知されたときには、同様に制御信号ＣＴＬを無効化することにより、通信動作も強制的に停止するようになされる。

なお、比較器Ａ４において過負荷状態から適正負荷状態へと回復（復帰）したことが検知されると、上記した原理により制御信号ＣＴＬが再び有効となるため、この場合も送電制御部１０Ａによる送電制御によらず、自動的に送電動作が再稼働することになる。

このようにして、給電装置１の異常状態（過負荷状態）が検知されると、送電制御部１０Ａによる送電制御によらずに、送電部１１０による送電が強制的に停止される。これにより、例えば負荷状態が変動して過負荷状態になった場合等に、送電制御部１０Ａによる送電制御を待たずして迅速に送電が停止することになり、送電停止まで要する時間（つまり不要な送電期間）が短くなる。

（４．強制的な電力供給遮断作用）
また、このとき比較器Ａ４において、電圧ΔＶ２の大きさが所定の閾値Ｖth2（＞Ｖth1）をも超えたことが検知された場合、電流制限回路１１２において、送電制御部１０Ａによる送電制御によらず、以下のような強制的な電力供給の遮断作用がなされる。

ここで、この閾値電圧Ｖth2は、例えば図９に示したように、給電装置１内での回路の短絡（ショート）状態等を起因として、送電部１１０が故障状態あるいは破壊された状態（破壊状態）に陥ってしまったか否かを規定する閾値である。このような状態では、電流制限回路１１２内のトランジスタＴｒ１の両端間の電圧ΔＶ２が過大となって発熱してしまうおそれがあり、また、動作停止回路１１４も動作不可能な状態となってしまう（上記した強制的な動作停止作用がなされなくなってしまう）おそれがある。

このように比較器Ａ４では、検出された電圧ΔＶ２の大きさに応じて、上記した送電部１１０の故障状態または破壊状態であるのか否かも検知される。具体的には、ここでは電圧ΔＶ２の大きさが閾値Ｖth2以下である場合には、そのような故障状態または破壊状態ではないと検知される一方、電圧ΔＶ２の大きさが閾値Ｖth2を超えた場合には、そのような故障状態または破壊状態に陥っていると検知される。

そして、電圧ΔＶ２の大きさが閾値Ｖth2をも超えたこと（故障状態または破壊状態に陥っていること）が検知された場合、電流制限回路１１２では以下のようにして、外部電源９から交流信号発生回路１１３および送電部１１０の側への電力供給が強制的に遮断される。すなわち、誤差アンプＡ３に入力される参照電圧Ｖrefの大きさが、比較器Ａ２における電圧の比較結果に応じて制御され、トランジスタＴｒ１が常時オフ状態となることにより、強制的な電力供給の遮断が行われる。

具体的には、このとき（ΔＶ２＞Ｖth2）には、比較器Ａ２からの出力信号Ｓ２＝「Ｌ」状態となるため、トランジスタＴｒ２がオフ状態となる。これにより、誤差アンプＡ３の負側の入力端子における電位が、電源ＰＳ３から供給される元々の参照電圧Ｖrefからグランド（０Ｖ）側に引っ張られて低下する。その結果、誤差アンプＡ３からの出力信号Ｓ３＝「Ｈ」状態となり、トランジスタＴｒ１が常にオフ状態となる。このようにして、トランジスタＴｒ１がオフ状態になることにより、そのソース・ドレイン間に電流Ｉ２が流れなくなり（Ｉ２＝０Ａ）、送電部１１０側への電力供給が強制的に遮断される。そして、このような正帰還による電流Ｉ２の停止作用（過電流の抑制作用）が働き、動作停止回路１１４が動作不可能な状態に陥ったとしても、過電流が完全に停止するまで動作し、前述したトランジスタＴｒ１における発熱のおそれが回避される。すなわち、例えば送電部１１０の故障状態または破壊状態に陥った場合（動作停止回路１１４が動作不可能な状態に陥った場合等）であっても、給電装置１内での発熱のおそれが回避される。

以上のように本実施の形態では、制御部１０を電力制限回路１１２よりも外部電源９側に配設するようにしたので、外部電源９から制御部１０側への電力供給が常に確保され、制御部１０側への優先的な電力分配を行うことができる。よって、制御部１０の安定的動作が担保されることになり、磁界を用いて電力伝送を行う際に、負荷状態によらずに適切な制御を実現することが可能となる。また、給電システム４（非接触給電システム）における電源保護および電源分配の役割を明確化することで、安全面を担保する効果も得ることができる。

また、給電装置１の異常状態（過負荷状態）が検知されたときに、動作停止回路１１４において、送電制御部１０Ａによる送電制御によらずに強制的に送電を停止させるようにしたので、例えば負荷状態が変動して過負荷状態になった場合等に、不要な送電期間を短くすることができる。よって、磁界を用いた電力伝送の際に、負荷状態の変動に起因した電力損失（電力ロス）を低減することが可能となる。

更に、動作停止回路１１４では、検出電圧（電圧ΔＶ２）が閾値電圧Ｖth1を超えた場合に送電を強制的に停止させると共に、この電圧ΔＶ２が閾値電圧Ｖth1よりも大きい閾値電圧Ｖth2をも超えた場合には、電力制限回路１１２において、送電部１１０への電力供給を強制的に遮断するようにしたので、例えば送電部１１０の故障状態または破壊状態に陥った場合であっても過電流を完全に停止させることができ、給電装置１内（トランジスタＴｒ１）での発熱のおそれを回避することができる。よって、磁界を用いた電力伝送の際での安全性を向上させることが可能となる。

加えて、送電部１１０において、共振動作（ＬＣ共振動作）を利用して送電を行うようにした場合には、特に以下の利点も得られる。すなわち、共振動作をしているため、出力電力の変動に対して鈍く、一瞬の電力遮断等に強い構成とすることができる。換言すると、急な電力の変動があっても、いわゆる「振り子の原理」（慣性の作用）によって、しばらく動き続ける（電力を送り続ける）ことが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
続いて、本開示の第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

［給電システム４Ａの構成］
図１０は、第２の実施の形態に係る給電システム（給電システム４Ａ）における要部構成例を回路図で表わしたものである。本実施の形態の給電システム４Ａは、１つの給電装置１Ａと、２つの電子機器２Ａ，２Ｂとを備えている。この給電装置１Ａは、第１の実施の形態の給電装置１において、電力制限回路１１２の代わりに電力制限・変調回路１１２Ａを設けたものであり、他の構成は同様となっている。なお、この電力制限・変調回路１１２Ａは、本開示における「電力制限部」の一具体例に対応する。

電力制限・変調回路１１２Ａは、ここでは図１０に示したように、図３に示した電力制限回路１１２において、１つの論理和回路（ＯＲ回路）ＬＧ２を更に追加した構成となっている。この論理和回路ＬＧ２では、一方の入力端子が誤差アンプＡ３の出力端子に接続され、他方の入力端子には、送電制御部（変調処理部）１０Ａから出力される変調データＤｍが入力されるようになっている。また、論理和回路ＬＧ２の出力端子は、トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。

［給電システム４Ａの作用・効果］
本実施の形態の給電装置１Ａでは、電力制限・変調回路１１２Ａにおいて、第１の実施の形態の電力制限回路１１２と同様の手法により、電力制限動作がなされる。また、それとともに、この電力制限・変調回路１１２Ａでは、例えばＡＳＫ（Amplitude Shift Keying；振幅偏移）変調等の振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）動作がなされる。

具体的には、例えば図１１に示したように、電力制限・変調回路１１２Ａでは、給電期間Ｔｃでは電力制限動作が行われる一方、通信期間Ｔｃでは振幅変調動作が行われる。そして、この通信期間Ｔｃ（負荷が軽い状態）では、電力制限・変調回路１１２Ａによる電力制限動作が送電制御部１０Ａによって制御されることにより、上記した振幅変調による通信が行われる。このようにして本実施の形態では、比較的簡単に、ＡＳＫ変調等の振幅変調による通信動作が実現されるようになっている。

この通信期間Ｔｃでは、詳細には例えば図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示したようにして、電力制限・変調回路１１２Ａにおける振幅変調を用いた通信動作が行われる。すなわち、まず、例えば図１２（Ａ）に示したような変調データＤｍが、送電制御部１０Ａから電力制限・変調回路１１２Ａ内の論理和回路ＬＧ２を介して、トランジスタＴｒ１へ供給される。これにより、この電力制限・変調回路１１２Ａから電力供給ラインＬｐ上に出力される直流信号Ｓdcは、例えば図１２（Ｂ）に示したような振幅変調がなされた信号となる。そして、このような直流信号Ｓdcに基づいて交流信号発生回路１１３により交流信号Ｓacが生成され（図１２（Ｃ）参照）、最終的に振幅変調による通信動作がなされる（図１２（Ｄ）参照）。

このような電力制限・変調回路１１２Ａによる電力制限動作を利用した振幅変調による通信動作では、例えば第１の実施の形態で説明した交流信号発生回路１１３におけるパルス幅変調を用いた通信動作と比べ、以下の利点が得られる。

すなわち、パルス幅変調による通信では、例えば前述の図６（Ｄ）中の破線で示したように、交流信号（ここでは送電コイルＬ１の両端間の電圧Ｖ（Ｌ１））における正負の波形が異なっており（非対称となっており）、いわゆる偶数次の高調波成分（２倍波を含む）を含んだ波形となる。ここで、２次側機器においてこの交流信号を復調（包絡線検波）する際、偶数次の高調波成分のノイズは通信波形を歪ませるため、Ｃ／Ｎ比（Carrier to Noise ratio：搬送波対雑音比）が悪化し、通信品質が低下するおそれがある。

これに対して振幅変調による通信では、例えば図１２（Ｄ）中の破線で示したように、交流信号（送電コイルＬ１の両端間の電圧Ｖ（Ｌ１））における正負の波形が一致し（対称となり）、いわゆる奇数次の高調波成分を含んだ波形となる。これにより、２次側機器においてこの交流信号を復調（包絡線検波）するときのＣ／Ｎ比が向上し、通信品質も向上することになる。

以上のように本実施の形態では、通信期間Ｔｃにおいて電力制限・変調回路１１２Ａによる電力制限動作を制御することによって、振幅変調による通信が行われるようにしたので、第１の実施の形態における効果に加え、通信期間Ｔｃでの通信品質を向上させることが可能となる。また、電力制限・変調回路１１２Ａにおいて、電力制限動作と変調動作（振幅変調動作）との双方を担う（双方の機能を兼用する）ようにしたので、装置のコスト低減や実装部品の削減、小型化を図ることも可能となる。

＜変形例＞
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では各種のコイル（送電コイル，受電コイル）を挙げて説明しているが、これらのコイルの構成（形状）としては種々のものを用いることが可能である。すなわち、例えばスパイラル形状やループ形状、磁性体を用いたバー形状、スパイラルコイルを２層で折り返すように配置するα巻き形状、更なる多層のスパイラル形状、厚み方向に巻線が巻回しているヘリカル形状などによって、各コイルを構成することが可能である。また、各コイルは、導電性を有する線材により構成された巻き線コイルだけではなく、プリント基板やフレキシブルプリント基板などにより構成された、導電性を有するパターンコイルであってもよい。

また、上記実施の形態では、給電対象機器の一例として電子機器を挙げて説明したが、これには限られず、電子機器以外の給電対象機器（例えば、電気自動車等の車両など）であってもよい。

更に、上記実施の形態では、給電装置および電子機器の各構成要素を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。例えば、給電装置や電子機器内に、通信機能や何かしらの制御機能、表示機能、２次側機器を認証する機能、２次側機器が１次側機器上にあることを判別する機能、異種金属などの混入を検知する機能などを搭載するようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態では、主に、給電システム内に複数（２つ）の電子機器が設けられている場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られず、給電システム内に１つの電子機器のみが設けられているようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、給電装置の一例として、携帯電話機等の小型の電子機器（ＣＥ機器）向けの充電トレーを挙げて説明したが、給電装置としてはそのような家庭用の充電トレーには限定されず、様々な電子機器等の充電器として適用可能である。また、必ずしもトレーである必要はなく、例えば、いわゆるクレードル等の電子機器用のスタンドであってもよい。

（電界を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムの例）
また、上記実施の形態では、１次側機器としての給電装置から２次側機器としての電子機器に対して、磁界を用いて非接触に電力伝送（給電）を行う給電システムの場合を例に挙げて説明したが、これには限られない。すなわち、本開示内容は、１次側機器としての給電装置から２次側機器としての電子機器に対して、電界（電界結合）を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムにおいても適用することが可能であり、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。

具体的には、例えば図１３に示した給電システムは、１つの給電装置８１（１次側機器）と、１つの電子機器８２（２次側機器）とを備えている。給電装置８１は、主に、送電電極Ｅ１（１次側電極）を含む送電部８１０と、交流信号源８１１（発振器）と、接地電極Ｅｇ１とを有している。電子機器８２は、主に、受電電極Ｅ２（２次側電極）を含む受電部８２０と、整流回路８２１と、負荷８２２と、接地電極Ｅｇ２とを有している。すなわち、この給電システムは、送電電極Ｅ１および受電電極Ｅ２と、接地電極Ｅｇ１，Ｅｇ２との２組の電極を備えている。換言すると、給電装置８１（１次側機器）および電子機器８２（２次側機器）はそれぞれ、モノポールアンテナのような非対称性の一対の電極構造からなるアンテナを、機器内部に有している。

このような構成の給電システムでは、送電電極Ｅ１と受電電極Ｅ２とが互いに対向すると、上記した非接触性のアンテナ同士が、互いに結合する（電極の垂直方向に沿って互いに電界結合する）。すると、これらの間に誘導電界が発生し、これにより電界を用いた電力伝送が行われる（図１３中に示した電力Ｐ８参照）。具体的には、例えば図１４に模式的に示したように、送電電極Ｅ１側から受電電極Ｅ２側へと向かって、発生した電界（誘導電界Ｅｉ）が伝播すると共に、接地電極Ｅｇ２側から接地電極Ｅｇ１側へと向かって、発生した誘導電界Ｅｉが伝播する。すなわち、１次側機器と２次側機器との間で、発生した誘導電界Ｅｉのループ経路が形成されることになる。このような電界を用いた非接触による電力供給システムにおいても、上記実施の形態と同様の手法を適用することにより、同様の効果を得ることが可能である。

なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
磁界または電界を用いて送電を行う送電部と、
外部電源から前記送電部への電力供給ライン上に配設された電力制限部と、
前記電力制限部よりも前記外部電源側に配設され、前記送電の制御を行う送電制御部を含む制御部と
を備えた給電装置。
（２）
前記制御部は、前記送電制御部と、データ伝送用の制御部とを有する
上記（１）に記載の給電装置。
（３）
装置の異常状態が検知されたときに、前記送電制御部による送電制御によらずに強制的に前記送電を停止させる動作停止部を備えた
上記（１）または（２）に記載の給電装置。
（４）
前記動作停止部は、前記送電用の制御信号を無効化することにより、前記送電を強制的に停止させる
上記（３）に記載の給電装置。
（５）
前記動作停止部は、前記異常状態の検知の有無に応じて前記制御信号の有効化と無効化とを切り換える切換部を有する
上記（４）に記載の給電装置。
（６）
前記動作停止部は、
前記電力制限部における入出力間の電圧を検出する電圧検出部を有し、
前記電圧検出部による検出電圧の大きさに応じて、前記送電を強制的に停止させる
上記（３）ないし（５）のいずれかに記載の給電装置。
（７）
前記動作停止部は、前記検出電圧が第１閾値を超えた場合に、前記送電を強制的に停止させる
上記（６）に記載の給電装置。
（８）
前記検出電圧が、前記第１閾値よりも大きい第２閾値をも超えた場合、
前記電力制限部は、前記送電部への電力供給を強制的に遮断する
上記（７）に記載の給電装置。
（９）
前記電力制限部は、
前記外部電源からの入力電流に対応する電圧と参照電圧との電位差に応じて電力制限動作を制御する誤差アンプを有し、
前記検出電圧が前記第２閾値を超えた場合には、前記参照電圧の大きさを制御することにより、前記送電部への電力供給を強制的に遮断する
上記（８）に記載の給電装置。
（１０）
前記電力制限部は、
前記電力供給ライン上にトランジスタを有し、
前記参照電圧の大きさを制御して前記トランジスタをオフ状態に設定することにより、前記送電部への電力供給を強制的に遮断する
上記（９）に記載の給電装置。
（１１）
前記第１閾値は、装置の通常動作時における過負荷状態であるか否かを規定するものであり、
前記第２閾値は、前記送電部が破壊された状態であるか否かを規定するものである
上記（８）ないし（１０）のいずれかに記載の給電装置。
（１２）
前記検出電圧が前記第２閾値を超えたときは、前記動作停止部が動作不可能な状態となっている
上記（８）ないし（１１）のいずれかに記載の給電装置。
（１３）
前記送電制御部は、給電対象機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記給電対象機器との間で所定の通信を行う通信期間とが時分割に設定されるように制御し、
前記動作停止部は、前記通信期間において前記異常状態が検知されたときには、前記通信を強制的に停止させる
上記（３）ないし（１２）のいずれかに記載の給電装置。
（１４）
前記送電制御部は、
給電対象機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記給電対象機器との間で所定の通信を行う通信期間とが時分割に設定されるように制御すると共に、
前記通信期間において前記電力制限部による電力制限動作を制御することにより、振幅変調による通信が行われるようにする
上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の給電装置。
（１５）
前記電力制限部は、前記給電期間では電力制限動作を行い、前記通信期間では振幅変調動作を行う
上記（１４）に記載の給電装置。
（１６）
前記送電を行うための交流信号を発生する交流信号発生部を備え、
前記送電制御部は、前記交流信号発生部の動作を制御することによって前記送電の制御を行う
上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載の給電装置。
（１７）
前記交流信号発生部は、スイッチング素子を含むスイッチングアンプを用いて構成され、
前記送電制御部は、前記送電用の制御信号を用いて、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する
上記（１６）に記載の給電装置。
（１８）
前記送電制御部は、
給電対象機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記給電対象機器との間で所定の通信を行う通信期間とが時分割に設定されるように制御すると共に、
前記通信期間において前記制御信号のデューティ比を制御することにより、パルス幅変調による通信が行われるようにする
上記（１７）に記載の給電装置。
（１９）
前記送電部は、共振動作を利用して前記送電を行う
上記（１）ないし（１８）のいずれかに記載の給電装置。
（２０）
１または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して送電を行う給電装置と
を備え、
前記給電装置は、
磁界または電界を用いて前記送電を行う送電部と、
外部電源から前記送電部への電力供給ライン上に配設された電力制限部と、
前記電力制限部よりも前記外部電源側に配設され、前記送電の制御を行う送電制御部を含む制御部と
を有する給電システム。

１，１Ａ，８１…給電装置（１次側機器）、１０…制御部、１０Ａ…送電制御部（変調処理部）、１０Ｂ…データ伝送制御部、１１…送電装置、１１０，８１０…送電部、１１１…電流検出回路、１１２…電力制限回路、１１２Ａ…電力制限・変調回路、１１３…交流信号発生回路、１１４…動作停止回路、１３…データ伝送部、２Ａ，２Ｂ，８２…電子機器（２次側機器）、２１…受電装置、２１０，８２０…受電部、２１１…整流回路、２１２…充電回路、２１３…バッテリー、２２…負荷、２３…データ伝送部、４，４Ａ…給電システム、８１１…交流信号源、８２１…整流回路、８２２…負荷、９…外部電源、Ｓ１…送電面、Ｌ１…送電コイル、Ｌ２…受電コイル、Ｅ１…送電電極（１次側電極）、Ｅ２…受電電極（２次側電極）、Ｃ１ｐ，Ｃ１ｓ，Ｃ２ｐ，Ｃ２ｓ…コンデンサ、Ｅｇ１，Ｅｇ２…接地電極、Ａ１，Ａ３…誤差アンプ（エラーアンプ）、Ａ２，Ａ４…比較器（コンパレータ）、Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３…トランジスタ、Ｒ１…抵抗器、ＬＧ１…論理積回路（ＡＮＤ回路）、ＬＧ２…論理和回路（ＯＲ回路）、ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３…電源、ＣＴＬ…制御信号、Ｓdc…直流信号、Ｓac…交流信号、Ｓ１〜Ｓ５…信号、Ｄｍ…変調データ、Ｖ１…電圧、ΔＶ２…電位差（電圧）、Ｖref…参照電圧、Ｖth1，Ｖth2…閾値電圧、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３…電流、Ｉth…閾値電流、Ｔｐ…給電期間、Ｔｃ…通信期間、Ｌｐ…電力供給ライン。

Claims (20)

1. 磁界または電界を用いて送電を行う送電部と、
   外部電源から前記送電部への電力供給ライン上に配設された電力制限部と、
   前記電力制限部よりも前記外部電源側に配設され、前記送電の制御を行う送電制御部を含む制御部と
   を備えた給電装置。
2. 前記制御部は、前記送電制御部と、データ伝送用の制御部とを有する
   請求項１に記載の給電装置。
3. 装置の異常状態が検知されたときに、前記送電制御部による送電制御によらずに強制的に前記送電を停止させる動作停止部を備えた
   請求項１に記載の給電装置。
4. 前記動作停止部は、前記送電用の制御信号を無効化することにより、前記送電を強制的に停止させる
   請求項３に記載の給電装置。
5. 前記動作停止部は、前記異常状態の検知の有無に応じて前記制御信号の有効化と無効化とを切り換える切換部を有する
   請求項４に記載の給電装置。
6. 前記動作停止部は、
   前記電力制限部における入出力間の電圧を検出する電圧検出部を有し、
   前記電圧検出部による検出電圧の大きさに応じて、前記送電を強制的に停止させる
   請求項３に記載の給電装置。
7. 前記動作停止部は、前記検出電圧が第１閾値を超えた場合に、前記送電を強制的に停止させる
   請求項６に記載の給電装置。
8. 前記検出電圧が、前記第１閾値よりも大きい第２閾値をも超えた場合、
   前記電力制限部は、前記送電部への電力供給を強制的に遮断する
   請求項７に記載の給電装置。
9. 前記電力制限部は、
   前記外部電源からの入力電流に対応する電圧と参照電圧との電位差に応じて電力制限動作を制御する誤差アンプを有し、
   前記検出電圧が前記第２閾値を超えた場合には、前記参照電圧の大きさを制御することにより、前記送電部への電力供給を強制的に遮断する
   請求項８に記載の給電装置。
10. 前記電力制限部は、
    前記電力供給ライン上にトランジスタを有し、
    前記参照電圧の大きさを制御して前記トランジスタをオフ状態に設定することにより、前記送電部への電力供給を強制的に遮断する
    請求項９に記載の給電装置。
11. 前記第１閾値は、装置の通常動作時における過負荷状態であるか否かを規定するものであり、
    前記第２閾値は、前記送電部が故障状態または破壊状態であるか否かを規定するものである
    請求項８に記載の給電装置。
12. 前記検出電圧が前記第２閾値を超えたときは、前記動作停止部が動作不可能な状態となっている
    請求項８に記載の給電装置。
13. 前記送電制御部は、給電対象機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記給電対象機器との間で所定の通信を行う通信期間とが時分割に設定されるように制御し、
    前記動作停止部は、前記通信期間において前記異常状態が検知されたときには、前記通信を強制的に停止させる
    請求項３に記載の給電装置。
14. 前記送電制御部は、
    給電対象機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記給電対象機器との間で所定の通信を行う通信期間とが時分割に設定されるように制御すると共に、
    前記通信期間において前記電力制限部による電力制限動作を制御することにより、振幅変調による通信が行われるようにする
    請求項１に記載の給電装置。
15. 前記電力制限部は、前記給電期間では電力制限動作を行い、前記通信期間では振幅変調動作を行う
    請求項１４に記載の給電装置。
16. 前記送電を行うための交流信号を発生する交流信号発生部を備え、
    前記送電制御部は、前記交流信号発生部の動作を制御することによって前記送電の制御を行う
    請求項１に記載の給電装置。
17. 前記交流信号発生部は、スイッチング素子を含むスイッチングアンプを用いて構成され、
    前記送電制御部は、前記送電用の制御信号を用いて、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する
    請求項１６に記載の給電装置。
18. 前記送電制御部は、
    給電対象機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記給電対象機器との間で所定の通信を行う通信期間とが時分割に設定されるように制御すると共に、
    前記通信期間において前記制御信号のデューティ比を制御することにより、パルス幅変調による通信が行われるようにする
    請求項１７に記載の給電装置。
19. 前記送電部は、共振動作を利用して前記送電を行う
    請求項１に記載の給電装置。
20. １または複数の電子機器と、
    前記電子機器に対して送電を行う給電装置と
    を備え、
    前記給電装置は、
    磁界または電界を用いて前記送電を行う送電部と、
    外部電源から前記送電部への電力供給ライン上に配設された電力制限部と、
    前記電力制限部よりも前記外部電源側に配設され、前記送電の制御を行う送電制御部を含む制御部と
    を有する給電システム。

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