JP2015012761A - 受電装置及び非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】非接触給電システムにおける受電装置の発熱を抑える。【解決手段】本受電装置（２、４〜１２）は、受電アンテナとしての共鳴コイル（１３１）及び共振容量（２００）を含む共振回路（１３０）を含み、前記共振回路の共振結合によって非接触で電力を受電する。本受電装置は、電力を受電するとき、前記共振回路によって前記受電した受電電力を監視し、前記受電電力が目標電力レベル（ＰＴＧＴ）を超えないように前記共振回路の共振周波数を制御する。これにより、受電装置で必要とする電力よりも大きな電力が送電側から送電された場合であっても、受電装置は目標電力レベル以上の電力を受電しないように動作する。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触で電力を受電する受電装置、及び当該受電装置を含む非接触給電システムに係り、例えば、電磁界の共振結合（磁気共鳴）を利用した受電装置に適用して有効な技術に関する。

電源コード等を介さずに非接触で電気機器に電力を供給する非接触電力伝送を用いたシステム（以下、「非接触給電システム」と称する。）の実用化が進みつつある。例えば、離間して配置されたアンテナ（コイル）間の電磁誘導を利用した電磁誘導方式の非接触給電システムや、電磁界の共振結合を利用した磁気共鳴方式の非接触給電システムが知られている。

磁気共鳴方式の非接触給電システムの従来技術としては、例えば特許文献１に開示がある。同文献の非接触給電システムでは、送電側においてコイル及びコンデンサから成る一次側の共振回路に供給された電力が、電磁界の共振結合によって受電側における二次側の共振回路に伝送される。二次側の共振回路によって受電された電力は、整流回路によって整流された後、受電ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等の制御回路によって直流電圧に変換され、バッテリの充電等に利用される。

特開２０１３−２１９０６号公報

上述の非接触給電システムのように、送電される電力によってバッテリを充電する受電装置において、送電される電力が不足した場合、受電ＩＣに十分な動作電源が供給されずバッテリの充電が停止してしまう。逆に送電される電力が大きすぎると受電装置内の受電ＩＣ等の回路部品が破壊される虞がある。そのため、このような非接触給電システムでは、送電装置において受電側の負荷の状態（例えば、受電装置のバッテリの残量等）に応じて送電電力を最適化する送電制御を行うことで、電力伝送の信頼性を高めている。例えば、バッテリの残量が少ない場合には送電電力を大きくし、バッテリの残量が多い場合には送電電力を小さくするような制御を行うことにより、受電側に必要な電力を送電している。しかしながら、このような送電側による送電制御は難易度が高く、特に、電力の送電・受電と情報伝達のための通信とを時分割で行うような非接触給電システムでは、信頼性の高い送電制御を実現するのが困難であった。

そこで、従来は、上記のような送電制御に加えて、受電側の整流回路の出力ノードに耐圧保護用のダイオード（ツェナーダイオード）を接続し、送電側から比較的大きめの電力を送電するような制御を行っていた。これによれば、負荷が大きい（例えばバッテリの残量が少ない）ときに受電ＩＣに十分な動作電源が供給されずバッテリの充電動作が停止してしまうことを防ぐことができ、且つ、負荷が小さい（例えばバッテリの残量が多い）ときに過送電となった場合でも、耐圧保護用のダイオードによって受電ＩＣに印加される電圧の上限値が決まるため、受電ＩＣの破壊を防ぐことができる。

一方、携帯電話やスマートフォン等の受電装置は、製品規格において消費電力量の上限値を規定することにより、端末自身の発熱量を制限している。しかしながら、上記のように受電装置に耐圧保護用ダイオードを設けた場合、過送電時に耐圧保護用ダイオードにおいて多くの電力が消費されるため、耐圧保護用ダイオードの発熱量が無視できない。また、受電ＩＣでは、シリーズレギュレータやスイッチングレギュレータ等のＤＣ／ＤＣコンバータによって整流回路の出力電圧を所望の目標電圧まで降圧している。そのため、上記のように整流回路の出力ノードに耐圧保護用ダイオードを接続した場合、過送電時に整流回路の出力電圧と目標電圧との差が大きくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける発熱量の増加と電力の変換効率の低下が問題となる。

このような課題を解決するための手段等を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、本受電装置は、受電アンテナとしての共鳴コイル及び共振容量を含む共振回路を含み、前記共振回路の共振結合によって非接触で電力を受電する。本受電装置は、電力を受電するとき、前記共振回路によって前記受電した受電電力を監視し、前記受電電力が目標電力レベルを超えないように前記共振回路の共振周波数を制御する。

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、非接触給電システムにおける受電装置の発熱を抑えることができる。

図１は、本願の一実施の形態に係る受電装置を例示する図である。 図２は、実施の形態１に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図３は、実施の形態１に係る受電装置における共振回路１３０及び共振周波数調整部１４１の内部構成を例示する図である。 図４は、実施の形態２に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図５は、実施の形態３に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図６は、実施の形態３に係る受電装置５において共振周波数を変化させたときの受電電力の特性を例示する図である。 図７は、実施の形態４に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図８は、実施の形態４に係る受電装置６において共振周波数を変化させたときの受電電力の特性を例示する図である。 図９は、実施の形態５に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図１０は、実施の形態６に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図１１は、実施の形態７に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図１２は、実施の形態８に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図１３は、実施の形態９に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。 図１４は、実施の形態１０に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕（受電電力が所定の電力レベルを超えないように共振周波数を調整する受電装置）
本願の代表的な実施の形態に係る受電装置（２）は、図１に示されるように、受電アンテナとしての共鳴コイル（１３１）及び共振容量（２００）を含む共振回路（１３０）を含み、前記共振回路の共振結合によって非接触で電力を受電する。前記受電装置は、電力を受電するとき、前記共振回路によって前記受電した受電電力を監視し、前記受電電力が目標電力レベル（ＰＴＧＴ）を超えないように前記共振回路の共振周波数を制御する。

これによれば、受電側で必要とする電力よりも大きな電力が送電側から送電された場合であっても、受電装置は目標電力レベル以上の電力を受電しないように動作する。これにより、受電装置は、必要以上の余分な電力を受電しないので、受電装置における発熱を抑えることができる。

〔２〕（受電電力の電力レベルに応じて共振周波数と送電周波数の一致／不一致を制御する）
項１の受電装置（２）は、前記受電電力が目標電力レベル（ＰＴＧＴ）を超えない場合に、前記共振回路の共振周波数が送電周波数（ｆＴｘ）と等しくなるように前記共振回路のインピーダンスを調整し、前記受電電力が前記目標電力レベルを超える場合に、前記共振周波数が前記送電周波数から離れるように前記共振回路のインピーダンスを調整する。

これによれば、受電側で必要とする電力（目標電力レベル）よりも大きな電力が送電側から送電された場合は、受電側の共振周波数が送電周波数から離れることで受電装置の受電電力が小さくなり、目標電力レベルよりも小さな電力が送電された場合は、受電側の共振周波数が送電周波数に近づくことで受電装置の受電電力が大きくなる。これにより、受電装置が必要以上に電力を受電しないような制御を容易に実現することができる。

〔３〕（整流回路の出力電圧を監視）
項１又は２の受電装置（２、４〜８、１１、１２）は、前記共振回路（１３０、１３０Ａ〜１３０Ｅ）によって受電した電力に応じた交流電圧を整流して直流の出力電圧を得る整流回路（１３３）と、前記整流回路の出力電圧（ＶＲＣＴ）を監視し、前記出力電圧が目標電圧（ＶＴＧＴ）を超えないように前記共振回路のインピーダンスを調整する調整部（１４１）と、を更に有する。

これによれば、簡単且つ高精度に、共振回路の共振周波数を制御することができる。また、例えば、整流回路の後段にシリーズレギュレータやスイッチングレギュレータ等のＤＣ／ＤＣコンバータを設けて整流回路の出力電圧を所望の電圧まで降圧する場合、本受電装置によればＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電位差を小さくすることができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧の変換効率を向上させ、且つＤＣ／ＤＣコンバータにおける発熱を抑えることが可能となる。

〔４〕（可変の共振容量）
項３の受電装置（２、４〜７、１１、１２）において、前記共振回路は、前記調整部によってその容量値が変更可能にされる。

これによれば、共振回路のインピーダンスを変化させることが容易となる。

〔５〕（ＡＭＰによるリニア制御、共振回路の正側・負側の一方を調整）
項４の受電装置（２，４）において、前記調整部は、前記目標電圧と前記出力電圧との差分が小さくなるように制御電圧（１４４）を生成する差動増幅回路（ＡＭＰ）を含む。前記共振回路は、前記共鳴コイル（１３１）及び前記共振容量（１３２）が並列に接続された並列共振部（２０２）と、前記並列共振部の一端と固定電圧が供給される基準ノード（グラウンドノード）との間に、直列に接続された第１容量（ＣＰ）及び第１可変抵抗回路（Ｍ１）とを含む。前記第１可変抵抗回路は、前記制御電圧に基づいて抵抗値が可変にされる。

これによれば、共振回路の共振周波数をリニアに制御することにより、整流回路の出力電圧が目標電圧を超えないように制御することができる。また、共振周波数が調整可能な共振回路を少ない部品点数で実現することができる。

〔６〕（共振回路の正側・負側の双方を調整）
項５の受電装置（２）において、前記共振回路は、前記並列共振部の他端と前記基準ノードとの間に、直列に接続された第２容量（ＣＮ）及び第２可変抵抗回路（Ｍ２）を更に含む。前記第２可変抵抗回路は、前記制御電圧に基づいて抵抗値が可変にされる。

これによれば、直列接続された容量及び可変抵抗回路から成るインピーダンス調整用の回路が、並列共振部の正側及び負側の双方の端子に夫々接続されるので、並列共振部の夫々の端子に生じる受電電力に応じた交流信号の信号波形の対称性を保つことができる。

〔７〕（トランジスタによって構成されたスイッチ素子）
項３又は４の受電装置において、前記第１可変抵抗回路と前記第２可変抵抗回路は、前記制御電圧によって駆動されるトランジスタ（Ｍ１、Ｍ２）を夫々含んで構成される。

これによれば、第１及び第２可変抵抗回路を簡単な構成で実現することができる。

〔８〕（ＣＭＰによるスイッチング制御）
項４の受電装置（５、６）において、前記調整部は、前記目標電圧に応じた閾値電圧（ＶＴＧＴ）と前記出力電圧とを比較し、比較結果（１４９）を出力するコンパレータ回路（１５０）を含む。前記共振回路は、前記共鳴コイル及び前記共振容量が並列に接続された並列共振部（２０２）と、前記並列共振部の一端と固定電圧が供給される基準ノード（グラウンドノード）との間に、直列に接続された第１容量（ＣＰ）及び第１スイッチ素子（ＳＷ１）と、を含む。前記第１スイッチ素子は、前記比較結果に基づいてオン・オフ制御が可能にされる。

これによれば、共振回路の共振周波数を２値的に切り替えることにより、整流回路の出力電圧が目標電圧を超えないように制御することができ、受電装置の受電電力を制限することが容易となる。また、共振周波数が調整可能な共振回路を少ない部品点数で実現することができる。

〔９〕（スイッチング制御；共振回路の正側・負側の双方を調整）
項８の受電装置（５）において、前記共振回路は、前記並列共振部の他端と前記基準ノードとの間に、直列に接続された第２容量（ＣＮ）及び第２スイッチ素子（ＳＷ２）を更に含む。前記第２スイッチ素子は、前記比較結果に基づいてオン・オフ制御が可能にされる。

これによれば、直列接続された容量及びスイッチ素子から成るインピーダンス調整用の回路が、並列共振部の正側及び負側の双方の端子に接続されるので、並列共振部の夫々の端子に生じる受電電力に応じた交流信号の信号波形の対称性を保つことができる。

〔１０〕（目標電圧を超えたか否かによって共振周波数と送電周波数の一致・不一致を制御）
項９の受電装置において、前記並列共振部の前記受電コイルと前記共振容量の定数は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子がオフしたときに、前記並列共振部の共振周波数が送電周波数（ｆＴｘ）に等しくなるように設定される。前記調整部は、前記出力電圧が前記目標電圧を超えた場合に、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子をオンさせ、前記出力電圧が前記目標電圧を超えない場合に、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子をオフさせる。

これによれば、前記出力電圧が前記目標電圧を超える場合に電力を受電しないようにし、前記出力電圧が前記目標電圧を超えない場合に効率良く受電するように制御することができる。

〔１１〕（複数の閾値電圧に応じた複数のＣＭＰと、それに対応する複数の可変容量）
項４の受電装置（６）において、前記調整部は、前記目標電圧に応じた閾値電圧（ＶＴＧＴ）と前記出力電圧とを比較し、比較結果（１４９）を出力する複数のコンパレータ回路（１５０＿１〜１５０＿ｎ）を含む。前記共振回路は、前記共鳴コイル及び前記共振容量が並列に接続された並列共振部（２０２）と、前記並列共振部の一端と固定電圧が供給される基準ノード（グラウンドノード）との間に直列に接続された第１容量（ＣＮ＿１（ＣＮ＿２〜ＣＮ＿ｎ））及び第１スイッチ素子（ＳＷ＿１（ＳＷ＿２〜ＳＷ＿ｎ））を含む複数のインピーダンス調整回路と、有する。複数の前記コンパレータ回路は、夫々の前記閾値電圧が互いに相異する（ＶＴＧＴ１〜ＶＴＧＴｎ）。前記複数のインピーダンス調整回路は、前記コンパレータ回路に対応して設けられ、夫々の前記インピーダンス調整回路の前記第１スイッチ素子は、対応する前記コンパレータ回路の比較結果に基づいてオン・オフ制御が可能にされる。

これによれば、整流回路の出力電圧の電圧レベルに応じて共振回路のインピーダンスを段階的に切り替えることにより、共振周波数を段階的に変化させることができので、受電状態の制御をアナログ的な制御（リニア制御）に近づけることができる。これにより、受電可能状態と受電不能状態の２つの状態間で状態遷移をさせる制御に比べて、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ノイズを減らすことができる。

〔１２〕（機械式スイッチによって構成されたスイッチ素子）
項１０又は１１の受電装置において、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子は、前記制御電圧に基づいて制御可能にされる機械式スイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ＿１〜ＳＷ＿ｎ）である。

これによれば、スイッチ素子の寄生容量を小さくすることができるので、スイッチ素子をオフさせたときに第１容量及び第２容量が接続されていることによる共振回路への影響を更に小さくすることができる。

〔１３〕（目標電圧を可変）
項１乃至１２の何れかの受電装置（１１）は、負荷回路（１３９、１３５、ＢＡＴ）と、前記整流回路の出力電圧（ＶＲＣＴ）を入力し、後段に接続される前記負荷回路に供給する電圧制御部（１７１）と、を更に有する。前記電圧制御部は、前記負荷回路に供給される電圧が所望の電圧になるように前記目標電圧を調整する。

これによれば、負荷に供給すべき電圧レベルに応じて整流回路の出力電圧が調整されるので、整流回路の後段にレギュレータ等のＤＣ／ＤＣコンバータを設けなくても負荷に必要な電圧を生成することができる。したがって、仮に受電装置の要求仕様を満足するのであれば、既存のＤＣ／ＤＣコンバータ等を取り除くことができ、受電装置の回路規模を低減に資する。

〔１４〕（ＰＩＮダイオードによる可変の共振容量）
項４の受電装置（７）において、前記共振回路（１３０Ｄ）は、前記調整部によって印加されるバイアス電圧が可変にされるＰＩＮダイオード（ＤＰＮ）を含む。

これによれば、簡単に共振回路の容量値を可変にすることができる。

〔１５〕（可変の共鳴コイル）
項３の受電装置（８）において、前記共振回路（１３０Ｅ）は、前記受電コイル（１３１）のインダクタンスが変更可能にされる。

これによれば、共振回路のインピーダンスを変化させることが容易となる。

〔１６〕（整流回路の入力電圧を監視）
項３の受電装置（９、１０）は、前記共振回路（１３０）によって受電した電力に応じた交流電圧を整流して直流の出力電圧を得る整流回路（１３３）と、前記共振回路を介して前記整流回路に供給される入力電圧を検出するための入力電圧検出部（１６０、１６４）と、を含む。本受電装置は更に、前記入力電圧検出部によって検出された入力電圧が目標電圧を超えないように前記共振回路のインピーダンスを調整する調整部（１４１）を有する。

これによれば、目標電力レベル以上の電力を受電しないように共振回路の共振周波数を制御することができる。また、整流回路よりも手前で受電電力を検出するので、制御系の応答性を向上させることができる。

〔１７〕（整流回路の正側・負側の双方の入力電圧を検出）
項１６の受電装置（９）において、前記整流回路は、全波整流回路である。前記入力電圧検出部（１６０）は、前記整流回路の正側の入力電圧のピーク値を検出する第１ピークホールド回路（１６１）と、前記整流回路の負側の入力電圧のピーク値を検出する第２ピークホールド回路（１６２）と、を含む。前記入力電圧検出部は更に、前記第１ピークホールド回路によって検出されたピーク値と前記第２ピークホールド回路によって検出されたピーク値との平均値を出力する平均化回路（１６３）を含む。前記調整部は、前記平均過回路の前記平均値（ＶＰＡ）が前記目標電圧（ＶＴＧＴ）を超えないように前記共振回路のインピーダンスを調整する。

これによれば、整流回路の正側及び負側に入力される電圧波形が非対称の場合であっても、共振回路のインピーダンスの制御を高精度に行うことができる。

〔１８〕（非接触給電システム）
本願の代表的な実施の形態に係る非接触給電システム（２０〜２９）は、共振回路を利用した電磁界の共振結合によって非接触で電力を送電する送電装置（１、３）と、前記送電装置から送電された電力を非接触で受電する項１乃至１７の何れかの受電装置（２、４〜１２）と、を含む。

これによれば、送電装置における送電制御が複雑になることを抑制しつつ、信頼性の高い非接触給電システムを実現することが可能となる。

〔１９〕（受電電力が目標電力と一致するように共振回路のインピーダンスを制御する受電装置）
本願の代表的な実施の形態に係る別の受電装置（２、４〜１２）は、受電アンテナとしての共鳴コイル及び共振容量を含む共振回路（１３０、１３０Ａ〜１３０Ｅ）を有し、前記共振回路の共振結合によって非接触で電力を受電する。本受電装置は、電力を受電するとき、前記共振回路によって前記受電した受電電力が目標電力レベル（ＰＴＧＴ）と一致するように、前記共振回路のインピーダンスを動的に制御する。

これによれば、受電側で必要とする電力よりも大きな電力が送電側から送電された場合であっても、受電装置は受電電力が目標電力レベルに一致するように動作する。これにより、受電装置は、必要以上の余分な電力を受電しないので、受電装置における発熱を抑えることができる。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

≪実施の形態１≫
〈非接触給電システムの概要〉
図２に、実施の形態１に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。同図に示される非接触給電システム２０は、送電装置１と受電装置２とを含む。非接触給電システム２０では、送電装置１から受電装置２への非接触（ワイヤレス）による電力供給が可能とされる。特に制限されないが、非接触給電システム２０は、電磁界の共振結合を利用した磁気共鳴方式によって非接触電力伝送が可能にされる。非接触電力伝送において、送電電力として出力される送電信号の周波数（送電周波数）ｆＴｘは、例えば数ＭＨｚ帯の周波数とされる。

また、非接触給電システム２０では、近距離無線通信によって送電装置１と受電装置２との間で相互にデータの送信と受信が可能とされる。当該近距離無線通信は、例えば、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）による近距離無線通信（以下「ＮＦＣ通信」と称する。）である。特に制限されないが、受電装置２は、ＮＦＣ通信に用いるアンテナと磁気共鳴方式の非接触給電に用いるアンテナとを共用し、電力の受電と情報伝達のための通信とを切り替えて行うことが可能とされる。

〈送電装置１の構成〉
送電装置１は、例えば、発振器１０１、送電アンプ１０２、電源回路（ＲＥＧ＿ＣＩＲ）１０３、制御回路（ＣＮＴ＿ＣＩＲ）１０４、通信部（ＣＭＭ＿ＣＩＲ）１０５、通信用コイルアンテナ１０６、給電コイル１０７、共鳴コイル１０８、及び共振容量１０９を含んで構成される。

発振器１０１は、送電装置１から送信される電力を送電するための送電信号に応じた周波数の交流信号を生成する。特に制限されないが、発振器１０１から出力される交流信号の周波数は固定とされ、前記送電信号の周波数（送電周波数）ｆＴｘと等しくされる。送電アンプ１０２は、発振器１０１から出力された交流信号を増幅して、送電すべき電力の大きさに応じた駆動信号を生成する。送電アンプ１０２は、その増幅率が可変される可変増幅器である。送電アンプ１０２は、例えば、電源回路１０３によって生成された電圧を電源として動作し、送電アンプ１０２に供給されるバイアス電圧やバイアス電流が調整されることにより、その増幅率が可変される。電源回路１０３は、例えば電源アダプタやユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）等から供給された入力電圧ＶＩＮに基づいて、送電装置１の各機能部の動作電源となる複数の電圧を生成する。例えば、上述したように送電アンプ１０２の動作電源となる電圧や、制御回路１０４の動作電源となる電圧を生成する。

送電アンプ１０２から出力された駆動信号は給電コイル１０７に給電される。給電コイル１０７と共鳴コイル１０８とは磁気的に結合され、給電コイル１０７に供給された駆動信号に係る交流電力が、電磁誘導によって共鳴コイル１０８に供給される。共鳴コイル１０８と共振容量１０９とは、一次側の共振回路１１０を構成する。共振回路１１０は、例えば、共鳴コイル１０８と共振容量１０９とが並列に接続された並列共振回路である。共振回路１１０による共振によって磁界が発生することにより、送電装置１から電力が送信される。

通信部１０５は、通信用コイルアンテナ１０６を介してＮＦＣ通信を行う。例えば、受電装置２が送電装置１の送電対象であるか否かを認証するための認証データのやり取りや、送電装置１から送電された電力を受電装置２が受信したか否かを通知する受電通知のやり取り等が、ＮＦＣ通信によって実現される。

制御回路１０４は、メモリ等に格納されたプログラムに従ってデータ処理を実行するプログラム処理装置を含んで構成される。制御回路１０４は、例えばマイクロコントローラであり、例えば公知のＣＭＯＳ集積回路の製造技術によって１個の単結晶シリコンのような半導体基板に形成された半導体チップをモールドレジンなどの絶縁性樹脂により封止した半導体装置を含んで実現される。制御回路１０４は、送電装置１の統括的な制御を行う。例えば、通信部１０５及び通信用コイルアンテナ１０６を介した無線通信と共鳴コイル１０８を介した非接触電力伝送の実行と停止を制御するとともに、無線通信における各種データ処理及び非接触電力伝送データに係る各種データ処理を行う。また、制御回路１０４は、通信用コイルアンテナ１０６を介して受電装置２とＮＦＣ通信を行うことにより、受電装置２におけるバッテリＢＡＴの残量の情報や非接触給電のための各種情報のやり取りを行い、送電すべき電力量を決定する。そして、制御回路１０４は、前記決定した電力量に応じて送電アンプ１０２の増幅率を調整する。これにより、送電すべき電力量に応じた送電電力が送電装置２から送出される。

〈受電装置２の構成〉
受電装置２は、例えば、携帯端末などの小型携帯機器であり、無線通信によるデータの送受信と、非接触給電によるバッテリＢＡＴの充電等が可能にされる。前述のように、受電装置２は、ＮＦＣ通信に用いるアンテナと電磁共鳴方式のワイヤレス給電に用いるアンテナの共用アンテナとしての共鳴コイル１３１を用いて、ＮＦＣ通信と電力の受電を切り替えて行う。

受電装置２は、例えば、共鳴コイル１３１、共振容量２００、整流回路（ＲＣＲ＿ＣＩＲ）１３３、受電ＩＣ１４０、制御回路（ＣＮＴ＿ＣＩＲ）１３６、通信部１３７、内部回路（ＥＣ）１３９、及びバッテリＢＡＴを含んで構成される。

共鳴コイル１３１と共振容量２００とは、二次側の共振回路１３０を構成し、送電装置１の一次側の共振回路１１０によって発生された磁界の共鳴作用によって、起電力（交流信号）を生ずる。詳細は後述するが、共振回路１３０はコイルと容量が並列に接続される並列共振回路である。以下、コイルと容量とが接続される一方の接続ノード（正側ノード）を参照符号ＮＤＰで表し、他方の接続ノード（負側ノード）を参照符号ＮＤＮで表す。

共振回路１３０は、そのインピーダンスが調整されることにより、共振周波数が可変にされる。例えば、共振回路１３０の共振周波数が送電周波数ｆＴｘと等しくなるように共振回路１３０のインピーダンスが調整されることにより、送電装置１からの磁界を効率よく受信することができる。特に制限されないが、共振回路１３０は、共振容量２００の容量値が可変にされることにより、共振回路１３０のインピーダンスが調整される構成とされる。なお、共振回路１３０の内部構成については後述する。

整流回路１３３は、共振回路１３０によって受電した電力に応じた交流電圧（交流信号）を整流して直流の出力電圧を得る。整流回路１３３は、例えば全波整流回路である。特に制限されないが、整流回路１３３は、ショットキーダイオードＤ１〜Ｄ４から成るダイオードブリッジ回路と、平滑化容量Ｃ３と、を含んで構成される。ダイオードブリッジ回路は、一方の入力端子（ダイオードＤ１とダイオードＤ２の接続ノード）が容量Ｃ１を介してノードＮＤＰに接続され、他方の入力端子（ダイオードＤ３とダイオードＤ４の接続ノード）が容量Ｃ２を介してノードＮＤＮに接続される。なお、容量Ｃ１、Ｃ２は、共振回路１３０から整流回路１３３側を見たインピーダンスを整合するための整合回路であって、インピーダンスの整合状態によっては削除することも可能である。

平滑化容量Ｃ３は、ダイオードブリッジ回路によって整流された電圧を平滑化する。平滑化容量Ｃ３は、ダイオードブリッジ回路の出力ノードとグラウンドノードとの間に接続される。以下、ダイオードブリッジ回路の出力ノードの電圧を整流電圧ＶＲＣＴと表記する。

整流電圧ＶＲＣＴに基づいて、受電装置２内の各機能部の動作が可能にされる。図２には、整流回路１３３の負荷回路２０１として、受電ＩＣ１４０、内部回路１３９、及びバッテリＢＡＴが代表的に例示されている。

受電ＩＣ１４０は、整流電圧ＶＲＣＴに基づいて安定的な直流電圧を生成するとともに、内部回路１３９の動作電源の供給や、バッテリＢＡＴへの充電電圧の供給、通信部１３７や制御部１３６の動作電源の供給等を行う。特に制限されないが、受電ＩＣ１４０は、公知のＣＭＯＳ集積回路の製造技術によって１個の単結晶シリコンのような半導体基板に形成された半導体チップをモールドレジンなどの絶縁性樹脂により封止した半導体装置である。

具体的に、受電ＩＣ１４０は、電源回路（ＲＥＧ＿ＣＩＲ）１３４、及び充電制御回路（ＣＨＧＣＮＴ）１３５を含む。電源回路１３４は、整流電圧ＶＲＣＴを、所望の大きさの一定電圧に変換する。電源回路１３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータであって、例えば外付けされたコイルや安定化容量等とともに降圧型のスイッチングレギュレータやシリーズレギュレータ（ＬＤＯ：Ｌｏｗ ｄｒｏｐ ｏｕｔ）等を構成する。充電制御回路１３５は、電源回路１３４の生成した直流電圧によるバッテリＢＡＴの充電を制御する。例えば、充電制御回路１３５は、バッテリＢＡＴの充電電流やバッテリＢＡＴの端子電圧を監視することにより、バッテリＢＡＴの状態（満充電容量、残量、及び充電状態等）を検知し、充電の実行や停止等を制御する。特に制限されないが、充電制御回路１３５は、マイクロコントローラである。

バッテリＢＡＴは、電源回路１３４によって生成された直流電圧に基づいて充電が可能にされる二次電池である。特に制限されないが、バッテリＢＡＴは、例えば１セルの電池（４．０〜４．２Ｖ）とされ、例えばリチウムイオン電池とされる。内部回路１３９は、受電装置２としての特有の機能（例えば受電装置２がスマートフォンであれば、スマートフォンとして期待される機能）を実現するための電子回路である。

通信部１３７は、共鳴コイル１３１を通信用アンテナとして用いることにより、送電装置１との間で無線通信（ＮＦＣ通信）を行う。具体的に、通信部１３７は、切替回路（ＳＥＬ）１３７０と、通信制御回路（ＣＭＭ＿ＣＩＲ）１３７１と、を含んで構成される。切替回路１３７０は、共振回路１３０によって受電した電力に応じた交流信号の信号レベルに応じて、当該交流信号を通信制御部１３７１に供給するか否かを制御する。例えば、共振回路１３０によって受電した電力に応じた交流信号の信号レベルが所定の閾値を超える場合に、当該交流信号の通信制御部１３７１への供給を遮断し、当該交流信号の信号レベルが所定の閾値を超えない場合に、当該交流信号を通信制御部１３７１に供給する。

通信制御回路１３７０は、例えばマイクロコントローラであり、通信用アンテナとしての共鳴コイル１３１を介した無線通信を実現するための各種制御及びデータ処理を行う。特に制限されないが、通信制御回路１３７０は、公知のＣＭＯＳ集積回路の製造技術によって１個の単結晶シリコンのような半導体基板に形成された半導体チップをモールドレジンなどの絶縁性樹脂により封止した半導体装置によって実現される。

制御回路１３６は、受電装置２の統括的な制御を行う。例えば、共鳴コイル１３１を介した無線通信の実行と停止の制御や、無線通信における各種データ処理（例えば受信した信号の変調処理や復調処理）に加え、電源回路１３４の動作制御（イネーブル制御）や充電制御回路１３５によるバッテリＶＡＴの充電制御の実行と停止を制御する。特に制限されないが、制御回路１３６は、マイクロコントローラであり、公知のＣＭＯＳ集積回路の製造技術によって１個の単結晶シリコンのような半導体基板に形成された半導体チップをモールドレジンなどの絶縁性樹脂により封止した半導体装置によって実現される。

〈共振周波数の調整による受電電力の制御〉
前述したように、送電装置１は、受電装置２におけるバッテリＢＡＴの残量の情報等に基づいて、受電装置２で必要とされている電力量に応じた送電電力を送出するが、送電装置１による送電制御の困難性から、受電装置２で必要とする電力よりも大きな送電電力が出力される可能性もある。そのような場合に、受電装置２が必要以上に大きな電力を受電しないようにするため、受電装置２において受電電力を監視し、受電電力が目標とされる電力レベル（目標電力レベル）を超えないように共振回路の共振周波数を制御する機能を備える。具体的には、受電装置２は、共振周波数調整部（ＦＲＱ＿ＣＮＴ）１４１を更に備える。

共振周波数調整部１４１は、共振回路１３０によって受電した受電電力を監視し、受電電力が目標電力レベルＰＴＧＴを超えないように（受電電力が目標電力レベルＰＴＧＴと一致するように）共振回路１３０の共振周波数を制御する。

より具体的には、共振周波数調整部１４１は、受電電力が目標電力レベルＰＴＧＴを超えない場合に、共振回路１３０の共振周波数が送電周波数ｆＴｘと一致するように共振回路１３０のインピーダンスを調整し、受電電力が目標電力レベルＰＴＧＴを超える場合に、共振周波数が送電周波数ｆＴｘから離れるように共振回路１３０のインピーダンスを調整する。共振周波数調整部１４１による受電電力の監視は、例えば、整流電圧ＶＲＣＴを検出することにより行われる。

以下、共振周波数調整部１４１による共振回路１３０の共振周波数の制御について詳細に説明する。

図３は、実施の形態１に係る受電装置における共振回路１３０及び共振周波数調整部１４１の内部構成を例示する図である。同図では、説明の便宜上、共振回路１３０及び共振周波数調整部１４１の周辺の機能ブロックが図示され、その他の機能ブロックは図示を省略している。また、同図における送電装置１は、送電コイル１０８及び共振容量１０９が図示され、その他の機能ブロックは図示を簡略化している。

同図に示されるように、共振周波数調整部１４１は、差動増幅回路ＡＭＰを含んで構成される。差動増幅回路ＡＭＰは、目標電力レベルＰＴＧＴに応じて決定された目標電圧ＶＴＧＴと、整流回路１３３の出力電圧ＶＲＣＴとの差分が小さくなるように制御電圧１４４を生成する誤差増幅回路として機能する。目標電圧ＶＴＧＴは、例えば、整流電圧ＶＲＣＴの供給を受ける受電ＩＣ１４０で必要とされる電圧に応じて決定される。例えば、受電ＩＣ１４０の入力端子ＩＮに印加可能な最大電圧（受電ＩＣ１４０の耐圧）が２５Ｖであったとしても、受電ＩＣ１４０の電源回路１３４の入力電圧として必要な電圧が１０Ｖである場合には、目標電圧ＶＴＧＴを１０Ｖに設定する。これにより、差動増幅回路ＡＭＰは、整流回路１３３の出力電圧ＶＴＧＴが１０Ｖを超えないように（１０Ｖになるように）制御電圧１４４を生成する。

特に制限されないが、目標電圧ＶＴＧＴは、受電装置２内に設けられた基準電圧生成回路（図示せず）によって生成され、差動増幅回路ＡＭＰに供給される。前記基準電圧生成回路は、例えば受電ＩＣ１４０における電源回路１３４内に設けられたレギュレータ回路であっても良いし、電源回路１３４とは別個に設けられたレギュレータ回路であっても良く、特に制限されない。

共振回路１３０は、共鳴コイル１３１及び共振容量１３２が並列に接続された並列共振部２０２と、並列共振部２０２の夫々の端子（ノードＮＤＰ、ＮＤＮ）と固定電圧が供給される基準ノードとの間に接続されるインピーダンス調整回路１４２、１４３を含む。上記共振容量１３２とインピーダンス調整回路１４２、１４３とは、可変容量としての容量２００を構成する。

前記基準ノードは、例えばグラウンド電圧が供給されるグラウンドノードであるが、ＤＣ的に固定されるノードであれば、グラウンドノードに限定されるものではない。

インピーダンス調整回路１４２は、一端がノードＮＤＰに接続された容量ＣＰと、容量ＣＰの他端とグラウンドノードとの間に設けられた可変抵抗回路１４２０と、を含む。可変抵抗回路１４２０は、差動増幅回路ＡＭＰからの制御電圧１４４によって、その抵抗値が可変にされる。可変抵抗回路１４２０は、例えばトランジスタＭ１を含んで構成される。トランジスタＭ１としては、特に制限されないが、オン抵抗の小さい高耐圧の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等を用いることができる。同図には、高耐圧のＭＯＳトランジスタを用いた場合が例示されている。トランジスタＭ１のソース電極がグラウンドノードに接続され、ドレイン電極が容量ＣＰに接続される。トランジスタＭ１のゲート電極に制御電圧１４４が供給される。なお、可変抵抗回路１４２０の回路構成としては、同図の回路構成に限られず、容量ＣＰとグラウンドノードとの間の抵抗値が制御電圧１４４に基づいて可変となる回路構成であれば、特に制限はない。

インピーダンス調整回路１４３も、インピーダンス調整回路１４２と同様の構成とされる。例えば、インピーダンス調整回路１４３は、一端がノードＮＤＮに接続された容量ＣＮと、容量ＣＮの他端とグラウンドノードとの間に設けられた可変抵抗回路１４３０とを含む。可変抵抗回路１４３０は、例えばトランジスタＭ２を含んで構成され、トランジスタＭ１と同様に、制御電圧１４４に基づいて駆動される。

上記のようにインピーダンス調整回路１４２、１４３を、並列共振部２０２の正側及び負側の双方の端子（ノードＮＤＰ、ＮＤＮ）に夫々接続することで、ノードＮＤＰとノードＮＤＮに夫々生じる受電電力に応じた交流信号の波形の対称性を保つ（受電波形の歪みを抑える）ことができる。

本実施の形態では、並列共振部２０２の共振周波数（共鳴コイル１３１と共振容量１３２による共振周波数）が送電周波数ｆＴｘと一致するように、共鳴コイル１３１及び共振容量１３２の定数を定めておく。なお、ここでは、トランジスタＭ１、Ｍ２等の寄生容量を無視できるものとする。この状態で、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも低くなった場合、差動増幅回路ＡＭＰによって制御電圧１４４が低くなるように制御される。これにより、トランジスタＭ１、Ｍ２のゲート・ソース間電圧が低下するので、ドレイン・ソース間の抵抗値が大きくなり、共振回路１３０における容量成分として容量ＣＰ、ＣＮの影響が小さくなる。すなわち、共振回路１３０の容量成分として共振容量１３２が支配的となり、共振回路１３０の共振周波数は、共鳴コイル１３１と共振容量１３２によって決定される共振周波数、すなわち送電周波数ｆＴｘに近づく。最終的に、トランジスタＭ１、Ｍ２がオフ状態となれば、容量ＣＰ、ＣＮが開放状態となり、共振回路１３０の共振周波数は送電周波数ｆＴｘと一致する。したがって、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも低い状態では、差動増幅回路ＡＭＰによって共振回路１３０の共振周波数が送電周波数ｆＴｘと一致するように制御される。

一方、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも高くなった場合には、差動増幅回路ＡＭＰによって制御電圧１４４が高くなるように制御される。これにより、トランジスタＭ１、Ｍ２のゲート・ソース間電圧が上昇するので、ドレイン・ソース間の抵抗値が小さくなり、共振回路１３０における容量成分として容量ＣＰ、ＣＮの影響が大きくなる。すなわち、共振回路１３０の共振周波数は、共鳴コイル１３１と、共振容量１３２と、容量ＣＰ、ＣＮによって決定される。これにより、共振回路１３０の共振周波数は、送電周波数ｆＴｘと不一致となる。したがって、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも高い状態では、差動増幅回路ＡＭＰによって共振回路１３０の共振周波数が送電周波数ｆＴｘから離れるように制御される。

このように共振回路１３０の共振周波数をリニアに制御することにより、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴを超えないように受電装置２の受電電力が制限される。

以上、実施の形態１に係る受電装置によれば、共振回路１３０によって受電した受電電力を監視し、受電電力が目標電力レベルＰＴＧＴを超えないように共振周波数を制御するので、受電側で必要とする電力よりも大きな電力が送電側から送電された場合であっても、受電装置２は目標電力レベル以上の電力を受電しないように動作する。これにより、受電装置２は必要以上の余分な電力を受電しないので、受電装置２の発熱を抑えることができる。例えば、従来のように整流回路１３３の出力ノードに耐圧保護用のダイオードを接続した場合であっても、そこで消費される余剰電力に基づく熱の発生を抑えることができるので、従来に比べて、受電装置全体の発熱量を抑えることができる。

また、本受電装置を非接触給電システムに適用することで、送電装置における送電制御が複雑になることを抑制しつつ、信頼性の高い非接触給電システムを実現することが可能となる。例えば、本受電装置によれば必要以上に大きな電力が送電された場合であっても目標電力レベル以上の電力を受電しないように動作するので、送電側の送電制御の信頼性が多少低くても、受電装置が必要以上に発熱して破壊されたりする虞はない。したがって、送電装置における送電制御を行うための内部回路やそれを制御するためのプログラム等の簡易化を図りつつ、システム全体の信頼性を高めることができる。

更に、上記のように、整流回路１３３の出力電圧ＶＴＧＴを監視することで受電電力を監視し、出力電圧ＶＴＧＴが目標電圧ＶＴＧＴを超えないように共振回路１３０のインピーダンスを調整することで、簡単且つ高精度に、共振周波数を制御することができる。また、出力電圧ＶＴＧＴが目標電圧ＶＴＧＴを超えないように制御するので、従来よりも、電源回路１３４の入力電圧（整流電圧ＶＲＣＴ）と出力電圧との差を小さくすることができる。すなわち、電源回路１３４によって構成されるＤＣ／ＤＣコンバータの入力出力電位差を小さくすることができる。例えば、従来であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータによって５Ｖの出力電圧を生成する場合であっても、耐圧保護用のダイオードによって決定される上限電圧（例えば２０Ｖ）までＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧（整流電圧ＶＲＣＴ）が上昇する可能性があった。これに対し、本受電装置によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧は目標電圧ＶＴＧＴ（例えば１０Ｖ）を超えないように制御されるので、従来よりもＤＣ／ＤＣコンバータ（電源回路１３４）の入出力間電位差を小さくすることができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧の変換効率を向上させ、且つＤＣ／ＤＣコンバータ（電源回路１３４）における発熱を抑えることが可能となる。

≪実施の形態２≫
図４に、実施の形態２に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。

実施の形態２に係る非接触給電システム２１における受電装置４は、受電側の共振回路に並列共振部の一方にのみインピーダンス調整回路を接続する点で、実施の形態１に係る受電装置と相異する。なお、受電装置４におけるその他の構成は実施の形態１に係る受電装置２と同様であり、受電装置２と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図４に示されるように、受電装置４における共振回路１３０Ａは、並列共振部２０２の一方の端子（ノードＮＤＰ）にインピーダンス調整回路１４２が接続され、他方の端子（ノードＮＤＮ）にインピーダンス調整回路が接続されない構成とされる。

これによれば、実施の形態１に係る受電装置２と同様に、受電装置４が必要とする電力以上の余分な電力を受電しないようにすることができるので、受電装置４の発熱を抑えることができる。また、受電装置４によれば、ノードＮＤＰとノードＮＤＮに生じる受電電力に応じた交流信号の対称性が崩れる可能性があるが、その対称性の崩れる程度が許容できる場合には、追加すべき部品点数を減らすことができるので、共振周波数を調整可能にすることによる受電装置のコスト増加を抑えることができる。

なお、共振周波数を調整するためのインピーダンス調整回路は、並列共振部２０２の正側・負側の何れか一方の端子に接続されていれば良く、同図に示されるように、並列共振部２０２の正側の端子（ノードＮＤＰ）に接続される構成に限定されない。例えば、並列共振部２０２の負側の端子（ノードＮＤＮ）にインピーダンス調整回路１４２（１４３）を接続する構成であっても良い。

≪実施の形態３≫
図５に、実施の形態３に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。

実施の形態１に係る受電装置２は、共振回路の共振周波数を調整するためのインピーダンス調整回路を差動増幅回路によってリニア制御を行うが、実施の形態３に係る受電装置５は、上記インピーダンス調整回路をコンパレータ回路によってスイッチング制御を行う。

同図に示されるように、非接触給電システム２２における受電装置５は、実施の形態１に係る共振周波数調整部１４０の代わりに、コンパレータ回路ＣＭＰを含んで構成される共振周波数調整部１５０を備える。また、受電装置５は、共振回路１３０Ｂにおいて、実施の形態１に係るインピーダンス調整回路１４２、１４３の代わりに、インピーダンス調整回路１４８、１４７を備える。なお、受電装置５におけるその他の構成は受電装置２と同様であり、受電装置２と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

コンパレータ回路ＣＭＰは、整流電圧ＶＲＣＴと目標電圧ＶＴＧＴとを比較し、比較結果を出力する。例えば、コンパレータ回路ＣＭＰは、出力電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも大きい場合にハイ（Ｈｉｇｈ）レベルとなる比較結果信号１４９を出力し、出力電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも小さい場合にロー（Ｌｏｗ）レベルとなる比較結果信号１４９を出力する。

インピーダンス調整回路１４７は、一端がノードＮＤＰに接続された容量ＣＰと、容量ＣＰの他端とグラウンドノードとの間に設けられたスイッチ素子ＳＷ１と、を含む。スイッチ素子ＳＷ１は、コンパレータ回路ＣＭＰからの比較結果信号１４９に基づいて、そのオン・オフが制御される。

インピーダンス調整回路１４８も、インピーダンス調整回路１４７と同様の構成とされる。例えば、インピーダンス調整回路１４８は、一端がノードＮＤＮに接続された容量ＣＮと、容量ＣＮの他端とグラウンドノードとの間に設けられたスイッチ素子ＳＷ２とを含む。スイッチ素子ＳＷ２は、スイッチ素子ＳＷ１と同様である。

スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２としては、例えば、オン抵抗の小さい高耐圧の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等に加え、リレースイッチ等の機械式スイッチを用いることができる。スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２として機械式スイッチを用いた場合、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２の寄生容量を小さくすることができるので、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２をオフさせたときに、容量ＣＮ、ＣＰがノードＮＤＰ、ＮＤＮに接続されていることによる共振回路１３０への影響を更に小さくすることができる。これにより、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２のオフ時の共鳴コイル１３１及び共振容量１３２に基づく共振回路１３０の共振周波数の設定誤差を更に小さくすることができる。

本実施の形態では、実施の形態１と同様に、並列共振部２０２の共振周波数が送電周波数ｆＴｘと一致するように、共鳴コイル１３１と共振容量１３２の定数を定めておく。この状態で、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも低くなった場合、コンパレータ回路ＣＭＰによって比較結果信号１４９が例えばローレベルにされ、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２はオフする。これにより、容量ＣＰ、ＣＮが開放状態となるため共振回路１３０Ｂにおける容量成分として共振容量１３２が支配的となり、共振回路１３０Ｂの共振周波数は、共鳴コイル１３１と共振容量１３２によって決定される共振周波数（≒送電周波数ｆＴｘ）に近づく。すなわち、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも低い状態では、共振回路１３０Ｂの共振周波数が送電周波数ｆＴｘと一致するように制御される。

一方、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも高くなった場合には、コンパレータ回路ＣＭＰによって比較結果信号１４９が例えばハイレベルにされ、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２はオンする。これにより、共振回路１３０Ｂの共振周波数は、共鳴コイル１３１と、共振容量１３２と、容量ＣＰ、ＣＮとによって決定され、送電周波数ｆＴｘと不一致となる。すなわち、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも高い状態では、共振回路１３０Ｂの共振周波数が送電周波数ｆＴｘから離れるように制御される。

図６は、実施の形態３に係る受電装置５において共振周波数を変化させたときの受電電力の特性を例示する図である。

同図において、縦軸は受電電力を表し、横軸は周波数を表す。参照符号３００は、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも小さい状態（スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２がオフした状態）における受電電力の特性を示す。また、参照符号３０１は、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも大きい状態（スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２がオンした状態）における受電電力の特性を示す。また、特性３００、３０１のピーク値における周波数は、夫々の特性における共振回路１３０Ｂの共振周波数である。

特性３００から理解されるように、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも小さい状態では、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２がオフした状態となり、共振回路１３０Ｂの共振周波数と送電周波数ｆＴｘとが一致する。これにより、共振回路１３０Ｂによる受電電力（周波数ｆＴｘにおける受電電力）が最大となる。一方、特性３０１から理解されるように、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも大きい状態では、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２がオンした状態となり、特性３０１の共振周波数が送電周波数ｆＴｘから大きく離れる。これにより、共振回路１３０Ｂの受電電力（周波数ｆＴｘにおける受電電力）が大きく低下する。

このように、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴを超えたか否かによってスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２をオン・オフさせる（スイッチング制御させる）ことで、共振周波数は２値の切替制御となり、受電装置６は受電可能状態（特性３００）と受電不能状態（特性３０１）の間で遷移する。これにより、時間的な平均をとれば受電電力は所望の電力（特性３００と特性３０１の平均電力）に落ち着くので、受電装置の受電電力を制限することができ、受電装置の発熱を抑えることができる。

なお、図５では、並列共振部２０２の双方の端子（ノードＮＤＰ、ＮＤＮ）に夫々インピーダンス調整回路１４７、１４８を接続する構成を例示したが、実施の形態２に係る受電装置４のように、ノードＮＤＰ、ＮＤＮの何れか一方にインピーダンス調整回路を接続する構成としても良い。これによれば、ノードＮＤＰとノードＮＤＮに生じる受電電力に応じた交流信号の対称性が崩れる可能性があるが、それが許容できる場合には追加すべき部品点数を減らすことができるので、共振周波数を調整可能にすることによる受電装置のコスト増加を抑えることができる。

≪実施の形態４≫
図７に、実施の形態４に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。

実施の形態４に係る非接触給電システム２３における受電装置６は、複数のコンパレータ回路によって複数のインピーダンス調整回路をスイッチング制御する点で、実施の形態３に係る受電装置５と相異する。

同図に示されるように、受電装置６は、複数のコンパレータ回路１５０＿１〜１５０＿ｎ（ｎは２以上の整数）を含む。コンパレータ回路１５０＿１〜１５０＿ｎは、夫々に供給される閾値電圧ＶＴＧＴ１〜ＶＴＧＴｎが互いに相異する。例えば、整流電圧ＶＲＣＴの目標電圧を１０Ｖとしたとき、閾値電圧ＶＴＧＴ１を１０Ｖ、閾値電圧ＶＴＧＴ２を１１Ｖ、ＶＴＧＴ３を１２Ｖ、・・・というように、目標電圧に対して徐々に電圧が高くなるように閾値電圧ＶＴＧＴ１〜ＶＴＧＴｎを設定する。

共振回路１３０Ｃは、夫々のコンパレータ回路１５０＿１〜１５０＿ｎに対応して設けられたｎ個のインピーダンス調整回路１５１＿１〜１５１＿ｎを含む。例えば、インピーダンス調整回路１５１＿１は、一端が並列共振部２０２の何れか一方の端子（ノードＮＤＰ又はノードＮＤＮ）に接続された容量ＣＮ＿１と、容量ＣＮ＿１の他端と基準ノード（グラウンドノード）との間に接続されたスイッチング素子ＳＷ＿１とを含む。インピーダンス調整回路１５１＿２〜１５１＿ｎも、インピーダンス調整回路１５１＿１と同様の構成とされ、容量ＣＮ＿２〜ＣＮ＿ｎとスイッチング素子ＳＷ＿２〜ＳＷ＿ｎを夫々一つずつ含む。同図では、容量ＣＮ＿１〜ＣＮ＿ｎの一端がノードＮＤＮに接続される場合が例示されるが、ノードＮＤＰに接続する構成であっても良い。また、スイッチ素子ＳＷ＿１〜ＳＷ＿ｎとしては、スイッチ素子ＳＷと同様に、高耐圧のトランジスタや機械式スイッチ等を用いることができる。

インピーダンス調整回路１５１＿１〜１５１＿ｎは、対応するコンパレータ回路１５０＿１〜１５０＿ｎの比較結果信号１４９＿１〜１４９＿によって制御される。例えば、インピーダンス調整回路１５１＿１は、そのスイッチ素子ＳＷ＿１がコンパレータ回路１５０＿１の比較結果信号１４９＿１によってオン・オフ制御され、インピーダンス調整回路１５１＿ｎは、そのスイッチ素子ＳＷ＿ｎがコンパレータ回路１５０＿ｎの比較結果信号１４９＿ｎによってオン・オフ制御される。

ここで、全てのインピーダンス調整回路１５１＿１〜１５１＿ｎにおけるスイッチ素子ＳＷ＿１〜ＳＷ＿ｎをオフさせたときの並列共振部２０２の共振周波数が送電周波数ｆＴｘと一致するように、共鳴コイル１３１と共振容量１３２の定数を定めておく。

以下、コンパレータ回路とインピーダンス調整回路の個数をｎ＝３とした場合の受電装置６による受電電力の制御について具体的に説明する。なお、ＶＴＧＴ１＝１０Ｖ、ＶＴＧＴ２＝１２Ｖ、ＶＴＧＴ３＝１４Ｖとする。

図８は、実施の形態４に係る受電装置６において共振周波数を変化させたときの受電電力の特性を例示する図である。

同図において、縦軸は受電電力を表し、横軸は周波数を表す。参照符号４００は、整流電圧ＶＲＣＴが閾値電圧ＶＴＧＴ１（１０Ｖ）よりも小さい状態における受電電力の特性を示す。また、参照符号４０１は、整流電圧ＶＲＣＴが閾値ＶＴＧＴ１（１０Ｖ）より大きく閾値電圧ＶＴＧＴ２（１２Ｖ）よりも小さい状態における受電電力の特性を示す。参照符号４０２は、整流電圧ＶＲＣＴが閾値ＶＴＧＴ２（１２Ｖ）より大きく、閾値電圧ＶＴＧＴ３（１４Ｖ）よりも小さい状態における受電電力の特性を示す。参照符号４０３は、整流電圧ＶＲＣＴが閾値ＶＴＧＴ３（１４Ｖ）より大きい状態における受電電力の特性を示す。

特性４００から理解されるように、出力電圧ＶＲＣＴが閾値電圧ＶＴＧＴ１（１０Ｖ）よりも小さい状態では、全てのスイッチ素子ＳＷ＿１〜ＳＷ＿３がオフした状態となり、共振回路１３０Ｃの共振周波数と送電周波数ｆＴｘとが一致する。これにより、共振回路１３０Ｃによる受電電力が最大となる。

特性４０１から理解されるように、整流電圧ＶＲＣＴが閾値ＶＴＧＴ１（１０Ｖ）より大きく閾値電圧ＶＴＧＴ２（１２Ｖ）よりも小さい状態では、スイッチ素子ＳＷ＿１のみがオンした状態となり、特性３０１の共振周波数が送電周波数ｆＴｘから離れる。これにより、共振回路１３０Ｃによる受電電力（周波数ｆＴｘにおける受電電力）は特性４００の場合よりも低下する。

また、特性４０２から理解されるように、整流電圧ＶＲＣＴが閾値ＶＴＧＴ２（１２Ｖ）より大きく、閾値電圧ＶＴＧＴ３（１４Ｖ）よりも小さい状態では、スイッチ素子ＳＷ＿１、ＳＷ＿２がオンした状態となり、共振周波数が送電周波数ｆＴｘから更に離れる。これにより、共振回路１３０Ｃによる受電電力は、特性４０１の場合よりも更に低下する。

更に、特性４０３から理解されるように、整流電圧ＶＲＣＴが閾値ＶＴＧＴ３（１２Ｖ）より大きい状態では、スイッチ素子ＳＷ＿１〜ＳＷ＿３の全てがオンした状態となり、共振周波数が送電周波数ｆＴｘから更に離れる。これにより、共振回路１３０Ｃによる受電電力は、特性４０２の場合よりも更に低下する。

このように、整流電圧ＶＲＣＴの電圧レベルに応じて共振回路１３０Ｃのインピーダンスを段階的に切り替えることにより、共振周波数を段階的に変化させることができので、受電状態の制御をアナログ的な制御（リニア制御）に近づけることができる。これにより、受電装置は、必要な電力量に応じた受電特性で安定するので、送電電力及び受電装置の消費電力に変化がなければ、受電状態の遷移が起きず、制御系のスイッチングノイズの発生が抑えられる。これにより、受電可能状態と受電不能状態の２状態で状態遷移をさせる制御に比べて、ＥＭＩノイズを減らすことができる。

≪実施の形態５≫
図９に、実施の形態５に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。

実施の形態５に係る非接触給電システム２４における受電装置７は、共振回路の共振周波数を調整するためのインピーダンス調整回路としてＰＩＮダイオードを用いる点で、その他の実施の形態に係る受電装置と相異する。

同図に示されるように、受電装置７は、インピーダンス調整回路１５２を含む。インピーダンス調整回路１５２は、例えば、容量Ｃ４、Ｃ５と、ＰＩＮダイオードＤＰＮと、抵抗ＲＰ、ＲＮと、トランジスタＭ３とを含んで構成される。容量Ｃ４、ＰＩＮダイオードＤＰＮ、及び容量Ｃ５が、ノードＮＤＰとノードＮＤＮとの間に直列に接続される。ＰＩＮダイオードＤＰＮは、そのアノードが容量Ｃ４を介してノードＮＤＰに接続され、そのカソードが容量Ｃ５を介してノードＮＤＮに接続される。また、ＰＩＮダイオードＤＰＮのアノードは、抵抗ＲＰを介してバイアス電圧が供給されるノード（例えば電源電圧が供給される電源ノード）ＶＤＤに接続される。更にＰＩＮダイオードＤＰＮのカソードは、抵抗ＲＮとトランジスタＭ３を介してグラウンドノードに接続される。トランジスタＭ３は、そのゲート電極が差動増幅回路ＡＭＰの制御電圧１４４に基づいて駆動される。トランジスタＭ３としては、例えば、オン抵抗の小さい高耐圧の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等を用いることができる。なお、受電装置７におけるその他の構成は、実施の形態１に係る受電装置２と同様である。

上記構成によれば、差動増幅回路ＡＭＰによってトランジスタＭ３が制御されることによって、ＰＩＮダイオードＤＰＮに印加されるバイアス電圧が調整され、整流回路１３３の容量値が変化する。これにより、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴを超えないように共振周波数が調整されるので、受電装置７の受電電力を制限することができ、受電装置７の発熱を抑えることができる。また、ＰＩＮダイオードＤＰＮを用いることで、簡単に共振回路の容量値を可変にすることができる。

≪実施の形態６≫
図１０に、実施の形態６に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。

実施の形態６に係る非接触給電システム２５における受電装置８は、共振回路の共振周波数を調整するために共鳴コイル１３１のインダクタンスを可変する点で、その他の実施の形態に係る受電装置と相異する。

同図に示される受電装置８は、共振回路１３０Ｅにおいて共鳴コイル１３１のインダクタンスを調整するためのスイッチ素子１５５、１５６を有する。スイッチ素子１５６は、共鳴コイル１３１の中間ノードＮＤ１とノードＮＤＰとの間に接続され、スイッチ素子１５５は、共鳴コイル１３１の中間ノードＮＤ２とノードＮＤＮとの間に接続される。スイッチ素子１５５、１５６は、コンパレータ回路ＣＭＰの比較結果信号１４９によってオン・オフが制御される。受電装置８におけるその他の構成は、実施の形態３に係る受電装置５と同様である。

スイッチ素子１５５、１５６をオフさせたときの共鳴コイル１３１と共振容量１３２による共振周波数が送電周波数ｆＴｘと一致するように、共鳴コイル１３１と共振容量１３２の定数を定めておく。

例えば、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも小さい場合、スイッチ素子１５５、１５６がオフされることにより、共鳴コイル１３１のインダクタンスが最大となり、共振回路１３０Ｅの共振周波数と送電周波数ｆＴｘとが一致する。これにより、共振回路１３０Ｅによる受電電力が最大となる。一方、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴよりも大きい場合、スイッチ素子１５５、１５６がオンされることにより、共鳴コイル１３１のインダクタンスが減少し、共振回路１３０Ｅの共振周波数と送電周波数ｆＴｘとが不一致となる。これにより、共振回路１３０Ｄの受電電力が大きく低下する。

上記のように共振回路１３０Ｅのインダクタンスが調整されることにより、整流電圧ＶＲＣＴが目標電圧ＶＴＧＴを超えないように共振周波数が調整されるので、受電装置８の受電電力を制限することができ、受電装置８の発熱を抑えることができる。

≪実施の形態７≫
図１１に、実施の形態７に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。

実施の形態７に係る非接触給電システム２６における受電装置９は、整流回路１３３の入力電圧を監視することにより受電電力を監視する点で、その他の実施の形態に係る受電装置と相異する。

同図に示される受電装置９は、共振回路１３９を介して整流回路１３３に供給される入力電圧を検出するための入力電圧検出部１６０を更に含む。入力電圧検出部１６０は、例えば、整流回路１３３の正側の入力電圧（ノードＮＤＰの電圧）のピーク値を検出するピークホールド回路（ＰＨ＿ＣＩＲＰ）１６２と、整流回路１３３の負側の入力電圧（ノードＮＤＮの電圧）のピーク値を検出するピークホールド回路（ＰＨ＿ＣＩＲＮ）を含む。入力電圧検出部１６０は、更に、ピークホールド回路１６１によって検出されたピーク値とピークホールド回路１６２によって検出されたピーク値との平均値を出力する平均化回路１６３を含む。

差動増幅回路ＡＭＰは、平均化回路１６３によって生成された、２つのピーク値の平均値に応じた検出電圧ＶＰＡと目標電圧ＶＴＧＴとの差分が小さくなるように制御電圧１４４を生成する。共振回路１３０を含むその他の構成は、実施の形態１に係る受電装置２と同様である。

これによれば、実施の形態１に係る受電装置２と同様に、受電電力が目標電力レベルを超えないように共振周波数が調整されるので、受電装置９の受電電力を制限することができ、受電装置９の発熱を抑えることができる。また、整流回路１３３よりも手前で受電電力を検出するので、制御系（受電電力を検出してから共振回路１３０のインピーダンスを調整するまでの制御系）の応答性を向上させることができる。更に、ノードＮＤＰとノードＮＤＮの夫々のピーク電圧を検出する構成とすることで、ノードＮＤＰとノードＮＤＮに夫々に生じる受電電力に応じた交流信号の波形が非対称であっても、入力電圧検出部１６０による検出精度の低下を抑えることができる。

≪実施の形態８≫
図１２に、実施の形態８に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。

実施の形態８に係る非接触給電システム２７における受電装置１０は、整流回路１３３の片側の入力電圧を監視して共振周波数を調整する点で、実施の形態７に係る受電装置１１と相異する。

同図に示される受電装置１０における入力電圧検出部１６４は、例えば、整流回路１３３の正側又は負側の入力電圧（ノードＮＤＰ又はノードＮＤＮの電圧）のピーク値を検出するピークホールド回路（ＰＨ＿ＣＩＲＰ）１６２を含む。なお、同図では、ピークホールド回路１６２によってノードＮＤＰのピーク値を検出する構成が例示されるが、ノードＮＤＮのピーク値を検出する構成としても良い。

差動増幅回路ＡＭＰは、ピークホールド回路１６２によって検出されたピーク値に応じた検出電圧ＶＰＰと目標電圧ＶＴＧＴとの差分が小さくなるように制御電圧１４４を生成する。共振回路１３０を含むその他の構成は、実施の形態１に係る受電装置２と同様である。

これによれば、実施の形態７に係る受電装置９と同様に、受電電力が目標電力レベルを超えないように共振周波数が調整されるので、受電装置１０の受電電力を制限することができ、受電装置１０の発熱を抑えることができる。また、受電装置１０によれば、入力電圧検出部１６４による検出精度が許容できる場合には、追加すべき部品点数を減らすことができるので、共振周波数を調整可能にすることによる受電装置のコスト増加を抑えることができる。

≪実施の形態９≫
図１３に、実施の形態９に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する。

実施の形態９に係る非接触給電システム２８における受電装置１１は、共振周波数調整部に供給される目標電圧ＶＴＧＴが可変にされる点で、その他の実施の形態に係る受電装置と相異する。

図１３に示されるように、受電装置１１における受電ＩＣ１７０は、電源回路１３４の代わりに電圧制御部１７１を有する。電圧制御部１７１は、整流電圧ＶＲＣＴを入力し、後段に接続される負荷回路としての内部回路１３９や充電制御回路１３５等にその電圧を供給するとともに、上記負荷回路に供給する電圧が所望の電圧になるように目標電圧ＶＴＧＴを調整する。目標電圧ＶＴＧＴの調整は、例えば、前述した、受電装置内に設けられた基準電圧生成回路（図示せず）を制御することにより実現される。

例えば、内部回路１３９や充電制御回路１３５等に“５Ｖ”の電圧を供給したい場合、電圧制御部１７１は、電圧制御部１７１の出力電圧が５Ｖになるように目標電圧ＶＴＧＴを調整する。これにより、電圧制御部１７１の入出力間の電圧降下が無視できると仮定すれば、電圧制御部１７１に入力される整流電圧ＶＲＣＴが“５Ｖ”になるように受電電力が制限される。

以上のように実施の形態９に係る受電装置１１によれば、負荷に供給すべき電圧レベルに応じて整流回路１３３の出力電圧が調整されるので、整流回路１３３の後段にレギュレータ等のＤＣ／ＤＣコンバータ（前述の電源回路１３４等）を設けなくても負荷に必要な電圧を生成することができる。したがって、受電装置の要求仕様を満足するのであれば既存のＤＣ／ＤＣコンバータ等を取り除くことができ、受電装置の回路規模の低減に資する。

≪実施の形態１０≫
実施の形態１乃至９において例示した受電電力を制御する機能を備えた受電装置を、ＮＦＣ通信以外の無線通信が可能な非接触給電システムに適用した場合の構成例を図１４に示す。

図１４は、実施の形態１０に係る受電装置を含む非接触給電システムを例示する図である。

同図に示される非接触給電システム２９における受電装置１２は、共鳴コイル１３１とは別個に設けた通信用アンテナによって送電装置との間で無線通信を行う点で、その他の実施の形態に係る受電装置と相異する。

非接触給電システム２９では、近距離無線通信によって送電装置３と受電装置１２との間で相互にデータの送信と受信が可能とされる。当該近距離無線通信は、例えば、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標、以下同じ。）等の数ＧＨｚ帯の周波数を用いた無線通信である。

同図に示されるように、送電装置３は、前述の通信用コイルアンテナ１０６の代わりに通信用アンテナ１１１を有する。通信部１０５は、通信用アンテナ１１１を介して受電装置１２との間で無線通信を行う。その他の構成は、実施の形態１に係る送電装置１と同様である。

同図に示されるように、受電装置１２は、前述の切替回路１３７０及び通信制御回路１３７１の代わりに、通信部（ＣＭＭ＿ＣＩＲ）１８１と通信用アンテナ１８０を有する。通信部１８１は、通信用アンテナ１８０を介して送電装置３との間で無線通信を行う。その他の構成は、実施の形態１乃至９に係る送電装置と同様である。共振周波数調整部１４１及び共振回路１３０の具体的な構成としては、実施の形態１乃至９で例示した各種の構成（差動増幅回路ＡＭＰやコンパレータ回路ＣＭＰ、共振回路１３０Ａ〜１３０Ｅ等）を適用することができる。

これによれば、実施の形態１乃至９と同様に、受電装置が必要とする電力以上の余分な電力を受電しないようにすることができるので、受電装置の発熱を抑えることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、実施の形態１乃至１０において、整流回路１３３の出力電圧ＶＲＣＴ又は入力電圧（ノードＮＤＰ、ＮＤＮの電圧）を監視する構成を例示したが、受電電力を監視することがでれば、上記例示した構成に限定されない。例えば、整流回路１３３の出力電流や入力電流を監視することによって受電電力を監視し、その結果に基づいて共振回路１３０のインピーダンスを調整しても良い。また、電力量の検出回路として、例えばＣＭ型方向性結合器を用いることも可能である。

共振回路１３０の共振周波数を調整するための手段は、実施の形態１乃至１０に例示した構成に限定されず、共振回路１３０の共振周波数を変化させることができれば、種々の回路構成を採用することができる。

共振周波数調整回路１４１として差動増幅回路ＡＭＰやコンパレータ回路ＣＭＰから成る簡単な回路構成を例示したが、共振回路１３０のインピーダンスを調整することができれば、上記構成に限定されない。例えば、制御の安定性や信頼性を向上させるために、差動増幅回路ＡＭＰに位相補償回路を追加したり、コンパレータ回路ＣＭＰに各種ロジック回路を追加したりすることも可能である。

実施の形態４に係る受電装置６において、ノードＮＤＮに接続されるインピーダンス調整回路１５１＿１〜１５１＿ｎのみならず、ノードＮＤＰに接続されるインピーダンス調整回路１５１＿１〜１５１＿ｎを更に設け、対応するコンパレータ回路によって夫々をオン・オフさせる構成としても良い。これによれば、実施の形態１に係る受電装置１と同様に、ノードＮＤＰ及びノードＮＤＮの夫々に供給される交流信号の対称性を保つことができる。

実施の形態５に係る受電装置７において、ＰＩＮダイオードのバイアス電圧をトランジスタＭ３を介して差動増幅回路ＡＭＰによって制御する構成を例示したが、差動増幅回路ＡＭＰに代えてコンパレータ回路ＣＭＰを用いることも可能である。この場合、更に、ＰＩＮダイオードを含むインピーダンス調整回路１５２とコンパレータ回路ＣＭＰを複数設け、実施の形態４に係る受電装置６のように制御する構成としても良い。

また、実施の形態１乃至１０では、受電電力を制御する機能を、磁気共鳴方式の非接触給電システムの受電装置に適用する場合を例示したが、電磁誘導方式の非接触給電システムにおける受電装置にも同様に適用することができる。更に、通信機能を持たず送電・受電のみを行う送電装置及び受電装置からなる非接触給電システムに適用することも可能である。これによれば、非接触電力伝送の信頼性を高めつつ、通信を行うための回路やアンテナ等が不要となることによる送電装置及び受電装置の小規模化を図ることができる。

１、３ 送電装置
１０１ 発振器
１０２ 送電アンプ
１０３ 電源回路（ＲＥＧ＿ＣＩＲ）
１０４ 制御回路（ＣＮＴ＿ＣＩＲ）
１０５ 通信部（ＣＭＭ＿ＣＩＲ）
１０６ 通信用コイルアンテナ
１０７ 給電コイル
１０８ 共鳴コイル
１０９ 共振容量
２、４〜１２ 受電装置
２０〜２９ 非接触給電システム
１３０、１３０Ａ〜１３０Ｅ 共振回路
１３１ 共鳴コイル
１３２、２００ 共振容量
２０１ 負荷回路
２０２ 並列共振部
ＮＤＰ、ＮＤＮ、ＮＤ１、ＮＤ２ ノード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、ＣＰ、ＣＮ 容量
１３３ 整流回路
１３４ 電源回路
１３５ 充電制御回路
１３６ 制御部
１３７ 通信部
１３７０ 切替回路
１３７１ 通信制御回路
１３９ 内部回路
１４０ 受電ＩＣ
１４１ 共振周波数調整部
ＢＡＴ バッテリ
ＶＲＣＴ 整流電圧
Ｄ１〜Ｄ４ 整流用のショットキーダイオード
Ｃ３ 平滑化容量
１４２、１４３、１４７、１４８、１５１＿１〜１５１＿ｎ、１５２ インピーダンス調整回路
１４２０、１４３０ 可変抵抗回路
Ｍ１〜Ｍ３ トランジスタ
ＶＴＧＴ 目標電圧
ＶＴＧＴ１〜ＶＴＧＴｎ 閾値電圧
ＡＭＰ 差動増幅回路
１４４ 制御電圧
ＣＭＰ、ＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿ｎ コンパレータ回路
１４９、１４９＿１〜１４９＿ｎ 比較結果信号
３００、３０１、４００〜４０３ 受電電力の特性
１５５、１５６ スイッチ素子
１６０、１６４ 入力電圧検出部
１６１、１６２ ピークホールド回路
１６３ 平均化回路
ＶＰＡ、ＶＰＰ 検出電圧
１７０ 受電ＩＣ
１７１ 電圧制御部
１１１、１８０ 通信用アンテナ
１８１ 通信部

Claims (19)

1. 受電アンテナとしての共鳴コイル及び共振容量を含む共振回路を有し、前記共振回路の共振結合によって非接触で電力を受電する受電装置であって、電力を受電するとき、前記共振回路によって前記受電した受電電力を監視し、前記受電電力が目標電力レベルを超えないように前記共振回路の共振周波数を制御する、受電装置。
2. 請求項１において、
   前記受電電力が前記目標電力レベルを超えない場合に、前記共振回路の共振周波数が送電周波数と等しくなるように前記共振回路のインピーダンスを調整し、前記受電電力が前記目標電力レベルを超える場合に、前記共振周波数が前記送電周波数から離れるように前記共振回路のインピーダンスを調整する、受電装置。
3. 請求項２において、
   前記共振回路によって受電した電力に応じた交流電圧を整流して直流の出力電圧を得る整流回路と、
   前記整流回路の出力電圧を監視し、前記出力電圧が目標電圧を超えないように前記共振回路のインピーダンスを調整する調整部と、を更に有する、受電装置。
4. 請求項３において、
   前記共振回路は、前記調整部によってその容量値が変更可能にされる、受電装置。
5. 請求項４において、
   前記調整部は、前記目標電圧と前記出力電圧との差分が小さくなるように制御電圧を生成する差動増幅回路を含み、
   前記共振回路は、
   前記共鳴コイル及び前記共振容量が並列に接続された並列共振部と、
   前記並列共振部の一端と固定電圧が供給される基準ノードとの間に、直列に接続された第１容量及び第１可変抵抗回路と、を含み、
   前記第１可変抵抗回路は、前記制御電圧に基づいて抵抗値が可変にされる、受電装置。
6. 請求項５において、
   前記共振回路は、前記並列共振部の他端と前記基準ノードとの間に、直列に接続された第２容量及び第２可変抵抗回路を更に含み、
   前記第２可変抵抗回路は、前記制御電圧に基づいて抵抗値が可変にされる、受電装置。
7. 請求項６において、
   前記第１可変抵抗回路と前記第２可変抵抗回路は、前記制御電圧によって駆動されるトランジスタを夫々含んで構成される、受電装置。
8. 請求項４において、
   前記調整部は、前記目標電圧に応じた閾値電圧と前記出力電圧とを比較し、比較結果を出力するコンパレータ回路を含み、
   前記共振回路は、
   前記共鳴コイル及び前記共振容量が並列に接続された並列共振部と、
   前記並列共振部の一端と固定電圧が供給される基準ノードとの間に、直列に接続された第１容量及び第１スイッチ素子と、を含み、
   前記第１スイッチ素子は、前記比較結果に基づいてオン・オフ制御が可能にされる、受電装置。
9. 請求項８において、
   前記共振回路は、前記並列共振部の他端と前記基準ノードとの間に、直列に接続された第２容量及び第２スイッチ素子を更に含み、
   前記第２スイッチ素子は、前記比較結果に基づいてオン・オフ制御が可能にされる、受電装置。
10. 請求項９において、
    前記並列共振部の前記受電コイルと前記共振容量の定数は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子がオフしたときに、前記並列共振部の共振周波数が送電周波数に等しくなるように設定され、
    前記調整部は、前記出力電圧が前記目標電圧を超えた場合に、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子をオンさせ、前記出力電圧が前記目標電圧を超えない場合に、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子をオフさせる、受電装置。
11. 請求項４において、
    前記調整部は、前記目標電圧に応じた閾値電圧と前記出力電圧とを比較し、比較結果を出力する複数のコンパレータ回路を含み、
    前記共振回路は、
    前記共鳴コイル及び前記共振容量が並列に接続された並列共振部と、
    前記並列共振部の一端と固定電圧が供給される基準ノードとの間に直列に接続された第１容量及び第１スイッチ素子を含む複数のインピーダンス調整回路と、有し、
    複数の前記コンパレータ回路は、夫々の前記閾値電圧が互いに相異し、
    前記複数のインピーダンス調整回路は前記コンパレータ回路に対応して設けられ、
    夫々の前記インピーダンス調整回路の前記第１スイッチ素子は、対応する前記コンパレータ回路の比較結果に基づいてオン・オフ制御が可能にされる、受電装置。
12. 請求項１０において、
    前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子は、前記制御電圧に基づいて制御可能にされる機械式スイッチである、受電装置。
13. 請求項３において、
    負荷回路と、
    前記整流回路の出力電圧を入力し、後段に接続された前記負荷回路に供給する電圧制御部と、を更に有し、
    前記電圧制御部は、前記負荷回路に供給される電圧が所望の電圧になるように前記目標電圧を調整する、受電装置。
14. 請求項４において、
    前記共振回路は、前記調整部によって印加されるバイアス電圧が可変にされるＰＩＮダイオードを含む、受電装置。
15. 請求項３において、
    前記共振回路は、前記受電コイルのインダクタンスが変更可能にされる、受電装置。
16. 請求項３において、
    前記共振回路によって受電した電力に応じた交流電圧を整流して直流の出力電圧を得る整流回路と、
    前記共振回路を介して前記整流回路に供給される入力電圧を検出するための入力電圧検出部と、
    前記入力電圧検出部によって検出された入力電圧が目標電圧を超えないように前記共振回路のインピーダンスを調整する調整部と、を更に有する、受電装置。
17. 請求項１６において、
    前記整流回路は、全波整流回路であって、
    前記入力電圧検出部は、
    前記整流回路の正側の入力電圧のピーク値を検出する第１ピークホールド回路と、
    前記整流回路の負側の入力電圧のピーク値を検出する第２ピークホールド回路と、
    前記第１ピークホールド回路によって検出されたピーク値と前記第２ピークホールド回路によって検出されたピーク値との平均値を出力する平均化回路と、を含み、
    前記調整部は、前記平均過回路の前記平均値が前記目標電圧を超えないように前記共振回路のインピーダンスを調整する、受電装置。
18. 共振回路を利用した電磁界の共振結合によって非接触で電力を送電する送電装置と、
    前記送電装置から送電された電力を非接触で受電する請求項２の受電装置と、を含む非接触給電システム。
19. 受電アンテナとしての共鳴コイル及び共振容量を含む共振回路を有し、前記共振回路の共振結合によって非接触で電力を受電する受電装置であって、電力を受電するとき、前記共振回路によって前記受電した受電電力が目標電力レベルと一致するように前記共振回路のインピーダンスを動的に制御する、受電装置。

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