JP2017158315A - 制御装置、送電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電ドライバーに供給する電源電圧を変化させる際の入力電源の電圧変動を抑制する制御装置、送電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム等を提供すること。【解決手段】制御装置２０は、送電用の１次コイルＬ１に駆動信号を印加する送電ドライバー１８と、送電ドライバー１８に電源電圧ＶＤＲＶを供給する電源電圧制御部１４と、を制御する。制御装置２０は、制御部２４を含む。制御部２４は、電源電圧ＶＤＲＶを第１の電圧から第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定してから所与の期間経過後に、送電ドライバー１８に１次コイルＬ１の駆動を開始させる駆動制御を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、制御装置、送電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム等に関する。

近年、電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力伝送を可能にする無接点電力伝送（非接触電力伝送）が脚光を浴びている、この無接点電力伝送の適用例として、家庭用機器や携帯端末や電気自動車などの電子機器の給電が提案されている。

無接点電力伝送の従来技術としては、例えば特許文献１に開示される技術がある。この従来技術では、受電装置の着地を待つ待機期間において、送電装置は受電装置に対して間欠的に電力を送電する。また、送電ドライバーにおける複数のスイッチング素子のオンオフタイミングを制御して、フェーズシフトによって、送電電力を可変に制御する手法を採用している。

特開２０１０−２１３４１４号公報

無接点電力伝送システムにおいて送電電力を制御する手法としては、上記特許文献１の手法の他に、送電ドライバーに供給する電源電圧を制御する手法が考えられる。この場合、送電ドライバーに供給する電源電圧を制御する電源電圧制御部は、例えばＵＳＢ給電等の入力電源（送電装置の電源）から、送電ドライバーに供給する電源電圧を生成する。

このような手法を採用した場合に、送電ドライバーが送電用の１次コイルを駆動している状態で、送電ドライバーに供給する電源電圧を変化させた（送電電力を可変に制御した）とする。そうすると、電源電圧制御部が送電ドライバーに電流を出力した状態で、送電ドライバーに供給する電源電圧が変化することとなり、入力電源から電源電圧制御部に供給される電流を急激に変化させる可能性がある。そして、このような電流の急激な変化によって、入力電源の電圧が一時的に変動してしまい、例えば入力電源或いは送電装置等に不具合を生じさせる可能性がある。

本発明の幾つかの態様によれば、送電ドライバーに供給する電源電圧を変化させる際の入力電源の電圧変動を抑制する制御装置、送電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム等を提供できる。

本発明の一態様は、送電用の１次コイルに駆動信号を印加する送電ドライバーと、前記送電ドライバーに電源電圧を供給する電源電圧制御部と、を制御する制御装置であって、制御部を含み、前記制御部は、前記電源電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定してから所与の期間経過後に、前記送電ドライバーに前記１次コイルの駆動を開始させる駆動制御を行う制御装置に関係する。

本発明の一態様によれば、送電ドライバーが１次コイルを駆動していない期間において送電ドライバーの電源電圧が第１の電圧から第２の電圧に変化され、その後に送電ドライバーによる１次コイルの駆動が開始される。即ち、送電ドライバーの電源電圧が第１の電圧から第２の電圧に変化するタイミングと、送電ドライバーによる１次コイルの駆動が開始されるタイミングとを所与の期間だけ異ならせることができる。これにより、送電ドライバーに供給する電源電圧を変化させる際の入力電源の電圧変動を抑制することが可能になる。

また本発明の一態様では、前記制御部は、前記送電ドライバーによる前記１次コイルの駆動を停止させた後、第２の所与の期間経過後に、前記電源電圧を前記第１の電圧よりも高い第３の電圧から前記第１の電圧に設定してもよい。

このようにすれば、送電ドライバーの駆動を停止させるタイミングと、送電ドライバーの電源電圧を第３の電圧から第１の電圧に変化させるタイミングとを第２の所与の期間だけ異ならせることができる。これにより、送電ドライバーに供給する電源電圧を変化させる際の入力電源の電圧変動を抑制することが可能になる。

また本発明の他の態様は、送電用の１次コイルに駆動信号を印加する送電ドライバーと、前記送電ドライバーに電源電圧を供給する電源電圧制御部と、を制御する制御装置であって、制御部を含み、前記制御部は、前記電源電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定して、前記送電ドライバーによる前記１次コイルの駆動を開始させ、前記第２の電圧から第３の電圧に徐々に又は階段状に変化させる駆動制御を行う制御装置に関係する。

送電ドライバーの電源電圧（送電電力）の変化範囲は、送電装置と受電装置の間で着地検出や取り去り検出が可能な１次コイルと２次コイルの間の距離範囲に対応している。本発明の他の態様によれば、送電ドライバーの電源電圧を第２の電圧から第３の電圧に徐々に又は階段状に変化させることで、所望の距離範囲において徐々に又は段階的に検出距離を変化させながら着地検出や取り去り検出を行うことが可能となる。

また本発明の他の態様では、前記制御部は、前記電源電圧を前記第３の電圧から前記第１の電圧に設定してもよい。

このようにすれば、再び送電ドライバーに供給する電源電圧を第１の電圧から第２の電圧に設定し、送電ドライバーによる送電用の１次コイルの駆動を開始させることができる。

また本発明の一態様及び他の態様では、前記第３の電圧は、前記第２の電圧とは異なる電圧であってもよい。

このようにすれば、第２、第３の電圧の各電圧に対応した１次コイルと２次コイルの間の距離範囲が設定され、それらの距離範囲での着地検知や取り去り検知が可能となる。

また本発明の一態様及び他の態様では、前記制御部は、着地検出時の間欠送電期間又は取り去り検出時の間欠送電期間において、前記駆動制御を行ってもよい。

このように、着地検出や取り去り検出において間欠送電を行うことで、送電電力を節約し、送電装置の消費電力を低減できる。また、着地検出時や取り去り検出時の間欠送電期間において上述の駆動制御を行うことで、入力電源の電圧変動を抑制することが可能になる。

また本発明の一態様及び他の態様では、前記着地検出時の間欠送電期間における前記駆動制御の前記第２の電圧を、着地検出用の第２の電圧とし、前記取り去り検出時の間欠送電期間における前記駆動制御の前記第２の電圧を、取り去り検出用の第２の電圧とする場合に、前記着地検出用の第２の電圧よりも前記取り去り検出用の第２の電圧が低い電圧に設定されてもよい。

このようにすれば、着地検出における検出距離範囲よりも取り去り検出における検出距離範囲の方が広くなる。これにより、受電装置が送電装置に着地された後に、例えばユーザーが受電装置から手を離す場合などに受電装置が動いたとしても、取り去りが誤検出される可能性を低減できる。

また本発明の一態様及び他の態様では、着地検出時の間欠送電期間における前記駆動制御の前記第３の電圧を、着地検出用の第３の電圧とし、取り去り検出時の間欠送電期間における前記駆動制御の前記第３の電圧を、取り去り検出用の第３の電圧とする場合に、前記着地検出用の第３の電圧よりも前記取り去り検出用の第３の電圧が高い電圧に設定されてもよい。

このようにすれば、第２の電圧の場合と同様に、着地検出における検出距離範囲よりも取り去り検出における検出距離範囲の方が広くなり、取り去りが誤検出される可能性を低減できる。

また本発明の一態様及び他の態様では、前記制御部は、前記電源電圧を、前記第２の電圧から第４の電圧へと、時間経過と共に徐々に変化させてもよい。

このように時間経過とともに徐々に送電ドライバーの電源電圧を変化させることで、電源電圧制御部の出力に接続される電圧安定化用のキャパシターを充電するための突入電流を低減できる。これにより、送電ドライバーが１次コイルを駆動している状態において送電ドライバーの電源電圧を変化させる必要がある場合でも、突入電流のピーク値を低減することが可能となる。

また本発明の一態様及び他の態様では、制御装置は、レジスター部を含み、前記制御部は、前記電源電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧を含む複数の電圧に設定した後、前記第１の電圧に設定し、前記レジスター部には、前記第２の電圧、前記複数の電圧のステップ幅、及び前記複数の電圧のステップ数の少なくとも１つが設定されてもよい。

このようにすれば、第２の電圧と複数の電圧のステップ幅と複数の電圧のステップ数の少なくとも１つを可変に設定することが可能となる。これらの電圧やステップ幅、ステップ数は、着地検出や取り去り検出の検出距離範囲などに関係しており、その検出距離範囲などを可変に設定することが可能となる。なお、着地検出と取り去り検出で、第２の電圧や、複数の電圧のステップ幅、複数の電圧のステップ数が異なってもよい。

また本発明の一態様及び他の態様では、前記制御部は、前記送電ドライバーに供給する前記電源電圧を変化させることにより前記送電ドライバーの送電電力を制御してもよい。

例えば、通常送電において受電装置の受電電圧がターゲット電圧となるように送電ドライバーの送電電力を制御する。本発明の一態様及び他の態様では、このような送電電力の制御機能を用いることで上述した駆動制御を実現している。

また本発明の一態様及び他の態様では、制御装置は前記送電ドライバー及び前記電源電圧制御部の少なくとも一方を含んでもよい。

また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された制御装置を含み、受電装置に無接点で電力を送電する送電装置に関係する。

また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された制御装置を含む電子機器に関係する。

また本発明の更に他の態様は、送電ドライバーを有する送電装置と受電装置とを含む無接点電力伝送システムであって、前記送電装置は、前記送電ドライバーに供給する電源電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定した後、所与の期間経過後に、前記送電ドライバーによる送電用の１次コイルの駆動を開始させる駆動制御を行い、前記受電装置は、前記送電装置から供給される電力を受電する無接点電力伝送システムに関係する。

図１は、本実施形態の送電装置、制御装置、送電部の構成例である。 図２は、間欠送電における送電装置の第１の動作例を説明する図である。 図３は、間欠送電における送電装置の第２の動作例を説明する図である。 図４は、着地検出時と取り去り検出時の間欠送電期間における駆動制御を説明する図である。 図５は、着地検出時と取り去り検出時の検出距離範囲を説明する図である。 図６は、送電ドライバーの電源電圧を変化させる際の駆動制御を説明する図である。 図７は、電源電圧制御部の詳細な構成例である。 図８は、電源電圧設定部の詳細な構成例である。 図９は、本実施形態の無接点電力伝送システムの一例である。 図１０は、送電装置から受電装置への電力伝送を模式的に示す図である。 図１１は、本実施形態の制御装置及びこれを含む送電装置、受電装置の構成例である。 図１２は、本実施形態の制御装置及びこれを含む送電装置、受電装置の詳細な構成例である。 図１３は、動作シーケンスの概要を説明する図である。 図１４は、本実施形態の無接点電力伝送システムの動作シーケンスの詳細を説明するための信号波形図である。 図１５は、本実施形態の無接点電力伝送システムの動作シーケンスの詳細を説明するための信号波形図である。 図１６は、本実施形態の無接点電力伝送システムの動作シーケンスの詳細を説明するための信号波形図である。 図１７は、本実施形態の無接点電力伝送システムにおける着地検出の動作シーケンスの詳細を説明するためのフローチャートである。 図１８は、負荷変調による通信手法を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．送電装置、制御装置、送電部
図１は、本実施形態の送電装置、制御装置、送電部の構成例である。送電装置１０は、制御装置２０、送電部１２（送電回路）、１次コイルＬ１を含む。なお、図１の送電装置１０は、図９、図１１、図１２等で後述する無接点電力伝送システム２００の送電装置１０である。送電装置１０は、１次コイルＬ１（送電側コイル）及び２次コイルＬ２（受電側コイル）の電磁的結合により受電装置４０に対して電力を伝送する装置である。

送電部１２は、電力伝送時において所定周波数の交流電圧を生成して、１次コイルＬ１に供給する。送電部１２は、１次コイルＬ１を駆動する送電ドライバー１８、送電ドライバー１８に電源を供給する電源電圧制御部１４（電源電圧制御回路、電源回路）を含む。

電源電圧制御部１４は、送電部１２（送電装置１０）の電源電圧ＶＩＮから送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを生成する昇圧回路であり、送電ドライバー１８に供給する電源電圧ＶＤＲＶを可変に制御する。電源電圧制御部１４は、例えばコイルをトランジスターでスイッチング駆動（例えばＰＷＭ駆動）し、出力電圧が一定となるようにスイッチング駆動をフィードバック制御するＤＣＤＣコンバーターである。なお、電源電圧制御部１４はこれに限定されず、キャパシターの接続関係をスイッチングすることで昇圧を行うチャージポンプ回路等であってもよい。

送電ドライバー１８は、制御部２４による制御に基づいて所定周波数で１次コイルＬ１を駆動（例えば矩形波駆動、交流駆動）するドライバーである。例えば、送電ドライバー１８は、１次コイルＬ１の一端を駆動するインバーター回路と、１次コイルＬ１の他端を駆動するインバーター回路とで構成される。これらのインバーター回路は電源電圧ＶＤＲＶで動作する。そして、その電源電圧ＶＤＲＶが電源電圧制御部１４により可変に制御されることで、送電装置１０が受電装置４０へ送電する電力が可変に制御される。

制御装置２０は、送電部１２を制御する制御部２４（制御回路）を含む。また制御装置２０は、種々の設定情報や制御情報等を記憶するレジスター部３２（レジスター）と、を含む。

制御部２４は、送電側の制御装置２０の各種の制御処理を実行する。例えば制御部２４は、電力伝送、通信処理等に必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。この制御部２４は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線手法で生成されたロジック回路や、或いはマイクロコンピューターやＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの各種のプロセッサーにより実現できる。プロセッサーにより実現する場合、例えば制御装置２０は更にメモリーを含み、そのメモリーには制御部２４の機能を記述したプログラム等が記憶される。そして、そのプログラムをプロセッサーが実行することによって制御部２４の機能が実現される。

レジスター部３２は、例えばフリップフロップ回路（ラッチ回路）や不揮発性メモリーで実現される。レジスター部３２は、制御装置２０の外部装置（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコンピューター）から不図示のインターフェース回路を介してアクセス可能に構成される。またレジスター部３２には、後述する通信により受電装置４０から受信した設定情報や制御情報等が記憶される。

図２は、間欠送電における送電装置１０の第１の動作例を説明する図である。間欠送電は、１次コイルＬ１を間欠的に駆動して間欠的に送電を行うことであり、所定の条件の場合に行われる。例えば図１３〜図１６等で後述するように、受電側でバッテリーの満充電が検出された後において、送電装置１０から受電装置４０が取り去られたか否かを検出する取り去り検出時や、或いは受電装置４０が取り去られた状態の取り去り期間において、送電装置１０に受電装置４０が着地されたか否かを検出する着地検出時に、間欠送電が行われる。

この第１の動作例では、送電ドライバー１８が１次コイルＬ１の駆動を行っていない（オフしている）時には、電源電圧制御部１４が送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを５Ｖに設定している。この５Ｖは、例えば電源電圧制御部１４が設定できる電源電圧ＶＤＲＶの最低値に相当する。送電ドライバー１８が１次コイルＬ１の駆動を開始する（オンにする）と、それと同時に電源電圧制御部１４が送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを６Ｖに設定する。そして、７Ｖ、８Ｖと段階的に高い電圧を設定していき、送電ドライバー１８が１次コイルＬ１の駆動を停止する（オフにする）と同時に、電源電圧制御部１４が送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを５Ｖに設定する。

このように、送電ドライバー１８が１次コイルＬ１を駆動している期間において送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶが６Ｖ、７Ｖ、８Ｖと段階的に高い電圧に設定される。このような動作を行うことで、着地検出又は取り去り検出において、検出範囲の設定や、２次側の受電電圧（図１１のＶＣＣ）の抑制が可能となる。

即ち、図１４で後述するように、着地検出では２次側の受電電圧ＶＣＣが電圧ＶＳＴよりも高くなった場合に受電装置４０が送電装置１０へ通信を行い、それを受けて送電装置１０が着地を検出したと判断し、間欠送電から通常送電へ移行させる。例えば、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶが７Ｖになったときに着地が検出された場合、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶは８Ｖには設定されずに通常送電へ移行される。即ち、受電電圧ＶＣＣが電圧ＶＳＴを大きく超えることなく着地検出が行われる。

仮に送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを最初から高い電圧に設定したとすると、たまたま受電装置４０の２次コイルＬ２と送電装置１０の１次コイルＬ１が近い距離に置かれた場合に、受電電圧ＶＣＣが非常に高い電圧となり、受電装置４０に過電圧が印加される可能性がある。本実施形態では、このような状況を避けることが可能である。

また、受電装置４０の２次コイルＬ２と送電装置１０の１次コイルＬ１が近い場合には送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶが低くても着地を検出できるが、受電装置４０の２次コイルＬ２と送電装置１０の１次コイルＬ１が遠い場合には送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶが高くないと着地を検出できない。これは、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶが着地を検出できる距離（範囲）に対応することを意味している。即ち、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを段階的に高い電圧に設定することで、着地検出の距離範囲を所望の範囲に設定できることになる。

図１６で後述するように、取り去り検出では２次側の受電電圧ＶＣＣが電圧ＶＳＴよりも高くなった場合に受電装置４０が送電装置１０へ通信を行い、それを受けて送電装置１０が受電装置４０が取り去られていないと判断し、間欠送電を維持する。そして、間欠送電期間において受電装置４０から通信が行われなかった場合に、送電装置１０は受電装置４０が取り去られたと判断し、着地検出の間欠送電に移行する。この場合にも、上述した着地検出と同じことが言える。即ち、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを段階的に高い電圧に設定することで、取り去り検出の距離範囲を所望の範囲に設定できる。また、受電装置４０へ過電圧が印加される可能性を下げることができる。

なお、間欠送電期間において送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを段階的に高い電圧に設定する際のステップ数や各ステップでの電圧は、着地検出と取り去り検出で異ならせてもよい。

さて、図２の第１の動作例では、送電ドライバー１８が１次コイルＬ１の駆動を開始すると同時に電源電圧制御部１４が送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを５Ｖから６Ｖに設定している。また、送電ドライバー１８が１次コイルＬ１を駆動した状態で電源電圧制御部１４が送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを６Ｖから７Ｖ、７Ｖから８Ｖに設定している。このように、電源電圧制御部１４が負荷電流の出力を開始すると同時に或いは負荷電流を出力した状態で送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを変化させると、送電部１２の電源（電源電圧ＶＩＮ）から電源電圧制御部１４へ流れる電流Ｉｉｎが急激に変化し、電源或いは送電装置１０に悪影響を及ぼす可能性がある。

例えば送電ドライバー１８が１次コイルＬ１を駆動している際に電源電圧制御部１４から送電ドライバー１８へ出力される電流Ｉｏｕｔが１００ｍＡとし、送電部１２の電源電圧ＶＩＮを５Ｖとする。この場合、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶ＝５Ｖ、６Ｖ、７Ｖ、８Ｖに対応する昇圧倍率は１倍、１．２倍、１．４倍、１．６倍となる。そうすると、電流Ｉｏｕｔ＝１００ｍＡに対して送電部１２の電源が出力する電流Ｉｉｎは１００ｍＡ、１２０ｍＡ、１４０ｍＡ、１６０ｍＡとなる。送電ドライバー１８がオンしているのは間欠送電期間だけなので、実際には送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶ＝５Ｖ、６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、５Ｖと変化するに従って、電流Ｉｉｎ＝０ｍＡ、１２０ｍＡ、１４０ｍＡ、１６０ｍＡ、０ｍＡとなる。このように、送電ドライバー１８が１次コイルＬ１の駆動を開始したときに電流Ｉｉｎが１２０ｍＡだけ変化し、その後に送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶが１Ｖ上がるごとに電流Ｉｉｎが２０ｍＡだけ変化する。

また、電源電圧制御部１４の出力には電圧安定化用のキャパシター（図７のＣＢ）が設けられる。そのため、電源電圧制御部１４の出力電圧（ＶＤＲＶ）が上がると電圧安定化用のキャパシターを充電する必要があり、そのための電流が突入電流となって送電部１２の電源からの電流Ｉｉｎを急激に上昇させる。そして、この突入電流が、上述の段階的な電流上昇に加わり、大きな突入電流となって電源或いは送電装置１０に悪影響を及ぼす可能性がある。

例えば、送電部１２の電源としてＵＳＢ（Universal Serial Bus）のバスパワー等を想定できるが、このような電源では定格出力電流が決められている。このような電源において、電流Ｉｉｎの急激な変化により一時的に定格出力電流を超える（又は定格出力電流に近い）電流が流れ、電源に異常や故障等の悪影響が生じる可能性がある。或いは、電流Ｉｉｎの急激な変化により電源電圧ＶＩＮが一時的に低下（電圧ドロップ）し、それを送電装置１０の電圧監視回路が検出してしまい、送電装置１０の安全機能（例えば動作停止）が働いてしまう可能性がある。

以下、上記のような課題を解決できる本実施形態の送電装置１０（制御装置２０）について説明する。図３は、間欠送電における送電装置１０の第２の動作例を説明する図である。

本実施形態の制御装置２０は、送電用の１次コイルＬ１に駆動信号を印加する送電ドライバー１８と、送電ドライバー１８に電源電圧ＶＤＲＶを供給する電源電圧制御部１４と、を制御する。制御装置２０は、制御部２４を含む。制御部２４は、電源電圧ＶＤＲＶを第１の電圧Ｖ１から第１の電圧Ｖ１よりも高い第２の電圧Ｖ２に設定してから所与の期間Ｔ１経過後に、送電ドライバー１８に１次コイルＬ１の駆動を開始させる駆動制御を行う。

即ち、制御部２４は、電源電圧ＶＤＲＶを第２の電圧Ｖ２に変化させる指示を電源電圧制御部１４に対して行い、その後に期間Ｔ１が経過したと判断（例えばタイマー等により計測）した場合に、送電ドライバー１８に対して１次コイルＬ１の駆動を指示する。所与の期間Ｔ１は、例えば固定の期間であってもよいし、或いはレジスター設定等により可変に設定される期間であってもよい。所与の期間Ｔ１は、例えば電源電圧ＶＤＲＶが電圧Ｖ２に設定されている期間よりも短い期間である。

このようにすれば、送電ドライバー１８が１次コイルＬ１を駆動していない期間（即ち電源電圧制御部１４が負荷電流を出力していない期間）において送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２に変化させることができる。これにより、図２で説明した送電部１２の電源から電源電圧制御部１４へ流れる電流Ｉｉｎの０ｍＡから１２０ｍＡへの変化は、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶが第２の電圧Ｖ２に変化した際には起きず、そこから期間Ｔ１が経過した後の送電ドライバー１８の駆動を開始した際に起きることになる。電圧安定化用のキャパシターを充電することによる突入電流は、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶが第２の電圧Ｖ２に変化した際に起きるので、キャパシターを充電することによる突入電流の発生と送電部１２の電源から電源電圧制御部１４へ流れる電流の変化のタイミングが異なることになり、送電部１２の電源に対する突入電流（そのピーク値）が低減される。これにより、電源や送電装置１０への悪影響を低減できる。

ここで、第１の電圧Ｖ１とは、間欠送電期間において送電ドライバー１８が１次コイルを駆動しない期間（駆動オフ期間、非送電期間）において設定される送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶ（デフォルト電圧）である。例えば、第１の電圧Ｖ１は、電源電圧ＶＤＲＶとして設定可能な最低電圧である。また第２の電圧Ｖ２とは、間欠送電期間において送電ドライバー１８が１次コイルを駆動する期間（駆動オン期間、送電期間）において設定される送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶ（間欠送電用電圧）である。この第２の電圧Ｖ２は、その電圧で送電ドライバー１８が送電を行った場合に、受電装置４０が負荷変調による通信（応答）を行う可能性がある電圧である。即ち、第２の電圧Ｖ２で送電ドライバー１８が送電を行うと共に、受電電圧ＶＣＣが所与の電圧ＶＳＴより大きくなった場合に、負荷変調が行われる。第３の電圧Ｖ３、第４の電圧Ｖ４についても同様に、それらの電圧で送電ドライバー１８が送電を行うと共に、受電電圧ＶＣＣが所与の電圧ＶＳＴより大きくなった場合に、負荷変調が行われる。ここで、Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ２＞Ｖ１である。

また本実施形態では、制御部２４は、送電ドライバー１８による１次コイルＬ１の駆動を停止させた後、第２の所与の期間Ｔ２経過後に、電源電圧ＶＤＲＶを第１の電圧Ｖ１よりも高い第３の電圧Ｖ３から第１の電圧Ｖ１に設定する。

即ち、制御部２４は、送電ドライバー１８に対して１次コイルＬ１の駆動の停止を指示し、その後に期間Ｔ２が経過したと判断（例えばタイマー等により計測）した場合に、電源電圧ＶＤＲＶを第１の電圧Ｖ１に変化させる指示を電源電圧制御部１４に対して行う。第２の所与の期間Ｔ２は、例えば固定の期間であってもよいし、或いはレジスター設定等により可変に設定される期間であってもよい。また、第２の所与の期間Ｔ２は、所与の期間Ｔ１と同一の長さの期間であってもよいし、異なる長さの期間であってもよい。第２の所与の期間Ｔ２は、例えば電源電圧ＶＤＲＶが電圧Ｖ３に設定されている期間よりも短い期間である。

図２において電源電圧ＶＤＲＶを８Ｖ（第３の電圧Ｖ３）から５Ｖ（第１の電圧Ｖ１）に下げる場合、電圧安定化用のキャパシターの電荷が余ることになるので、その余った電荷が除かれるまで送電部１２の電源からの電流供給は大きく絞られる。この電流Ｉｉｎの変化に、送電ドライバー１８の駆動をオフしたことによる電流Ｉｉｎを絞る方向の変化（図２の電流Ｉｉｎの１６０ｍＡから０ｍＡへの変化）が重なることは望ましくない。

この点、本実施形態によれば、送電ドライバー１８の駆動を停止させるタイミングと、電源電圧ＶＤＲＶを第１の電圧Ｖ１に変化させるタイミングとを第２の所与の期間Ｔ２だけずらすことができる。これにより、電流Ｉｉｎの変化による送電部１２の電源や送電装置１０への悪影響を低減できる。

また本実施形態では、制御部２４は、電源電圧ＶＤＲＶを第１の電圧Ｖ１から第１の電圧Ｖ１よりも高い第２の電圧Ｖ２に設定して、送電ドライバー１８による１次コイルＬ１の駆動を開始させ、第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に徐々に又は階段状に変化させる駆動制御を行う。そして、制御部２４は、電源電圧ＶＤＲＶを第３の電圧Ｖ３から第１の電圧Ｖ１に設定する。

上述したように、電源電圧ＶＤＲＶの変化範囲は、送電装置１０と受電装置４０の間で着地検出や取り去り検出が可能な１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の間の距離範囲に対応している。本実施形態によれば、電源電圧ＶＤＲＶを第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に徐々に又は階段状に変化させることで、所望の距離範囲において徐々に又は段階的に検出距離を変化させながら着地検出や取り去り検出を行うことが可能となる。

ここで、「第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に階段状に変化させる」とは、ある電圧ステップ（電圧幅）で第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に段階的に変化させることである。例えば図２では、１Ｖステップで５Ｖ（Ｖ２）、６Ｖ、７Ｖ（Ｖ３）と変化させることに相当する。なお、図２ではＶ２とＶ３の間に１つの電圧ステップ（６Ｖ）を含むが、Ｖ２からＶ３へ電圧ステップを経由せずに直接に変化させてもよいし、Ｖ２とＶ３の間に２以上の電圧ステップが含まれてもよい。

なお、図２、図３では第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に階段状に変化させる場合を例に説明しているが、第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に徐々に変化させてもよい。「第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に徐々に変化させる」とは、第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に少しずつ変化させることである。例えば、時間の経過に対してある電圧変化率（傾き）で第２の電圧Ｖ２から第３の電圧Ｖ３に変化させることである。例えば、非常に小さな電圧ステップによる変化を繰り返して電圧を変化させる、或いは、アナログ回路などにより電圧を連続的に変化させることで、実現できる。非常に小さな電圧ステップは、例えば第２の電圧Ｖ２と第３の電圧Ｖ３の差の１／４以下や１／８以下の電圧ステップである。例えば、図７で後述する電源電圧制御部１４は可変抵抗ＲＢの抵抗値を変更することで、電源電圧ＶＤＲＶを変化させる。図８は可変抵抗ＲＢの構成例であるが、その抵抗値を制御する制御データＤＡ［０：７］を１〜数ＬＳＢずつ変化させることで、非常に小さな電圧ステップを実現できる。

また本実施形態では、第３の電圧Ｖ３は、第２の電圧Ｖ２とは異なる電圧である。具体的には、第３の電圧Ｖ３は第２の電圧Ｖ２よりも高い電圧である。

このように第３の電圧Ｖ３を第２の電圧Ｖ２よりも高い電圧にすることで、低い送電電力（電源電圧ＶＤＲＶ）から徐々に又は階段状に高い送電電力に上げることができる。これにより、図２で説明したような受電装置４０の受電電圧ＶＣＣが過電圧となる可能性を低減できる。また、第３の電圧Ｖ３に対応した１次コイルＬ１と２次コイルＬ１の間の距離範囲（着地検出又は取り去り検出できる距離範囲）を、第２の電圧Ｖ２に対応した距離範囲よりも広くできる。これにより、狭い距離範囲から徐々に広い距離範囲で着地検出又は取り去り検出できる。距離範囲については図５等で後述する。

また本実施形態では、制御部２４は、着地検出時の間欠送電期間又は取り去り検出時の間欠送電期間において、上述の駆動制御を行う。

間欠送電期間とは、送電装置１０が受電装置４０へ間欠的に送電を行う（送電ドライバー１８が間欠的に１次コイルＬ１の駆動を行う）期間である。即ち、送電装置１０が送電していない（送電ドライバー１８による駆動がオフになっている）期間と、一時的に送電装置１０が送電する（送電ドライバー１８による駆動がオンになっている）期間とを、繰り返している期間である。例えば、送電装置１０が送電する期間（駆動オン期間）の方が、送電装置１０が送電していない期間（駆動オフ期間）よりも短い。

このように、着地検出や取り去り検出において間欠送電を行うことで、送電電力を節約し、送電装置１０の消費電力を低減できる。また、着地検出時や取り去り検出時の間欠送電期間において上述の駆動制御を行うことで、突入電流による電源や送電装置１０への悪影響を低減したり、所望の検出距離範囲での着地検出や取り去り検出が可能となる。

また本実施形態では、図４に示すように、着地検出時の間欠送電期間における駆動制御の第２の電圧Ｖ２を、着地検出用の第２の電圧ＶＬ２とし、取り去り検出時の間欠送電期間における駆動制御の第２の電圧Ｖ２を、取り去り検出用の第２の電圧ＶＲ２とする。この場合に、着地検出用の第２の電圧ＶＬ２よりも取り去り検出用の第２の電圧ＶＲ２が低い電圧に設定される。

また本実施形態では、図４に示すように、着地検出時の間欠送電期間における駆動制御の第３の電圧Ｖ３を、着地検出用の第３の電圧ＶＬ３とし、取り去り検出時の間欠送電期間における駆動制御の第３の電圧Ｖ３を、取り去り検出用の第３の電圧ＶＲ３とする。この場合に、着地検出用の第３の電圧ＶＬ３よりも取り去り検出用の第３の電圧ＶＲ３が高い電圧に設定される。

このようにすれば、着地検出における検出距離範囲よりも取り去り検出における検出距離範囲の方が広くなり、着地検出後に取り去りが誤検出される可能性を低減できる。この点について、図５を用いて検出距離範囲の外側の境界を例にとって説明する。

図５に示すように、送電装置１０を含む充電器５００に、受電装置４０を含む電子機器５１０を着地させて電子機器５１０のバッテリーを充電するとする。このとき、着地検出用の第３の電圧ＶＬ３は、送電装置１０（１次コイルＬ１）と受電装置４０（２次コイルＬ２）の間の距離ＤＴ１に対応する。即ち、電源電圧ＶＤＲＶ＝ＶＬ３で送電ドライバー１８が１次コイルＬ１を駆動している場合、距離ＤＴ１に受電装置４０が着地していると受電電圧ＶＣＣが電圧ＶＳＴより大きくなり、着地が検出されるということである。同様に、取り去り検出用の第３の電圧ＶＲ３は、送電装置１０（１次コイルＬ１）と受電装置４０（２次コイルＬ２）の間の距離ＤＴ２に対応する。ＶＲ３＞ＶＬ３からＤＴ２＞ＤＴ１である。

このとき、着地検出における検出距離範囲の境界付近（即ち距離ＤＴ１付近）に受電装置４０が着地されたとする。そうすると、着地が検出されるが、Ｅ１に示す矢印のように、ユーザーが受電装置４０から手を離した際などにわずかに受電装置４０が移動する場合がある。仮にＤＴ１＝ＤＴ２であった場合、このわずかな動きによって取り去り検出の範囲外（着地した状態と判定される範囲外）になり、ユーザーが取り去る意思がないにも関わらず取り去りが検出され、バッテリーの充電が停止される可能性がある。この点、本実施形態ではＤＴ２＞ＤＴ１であるため、受電装置４０が動いても取り去りが検出される可能性は低くなり、ユーザーの意図に反した充電の停止が発生しにくくなる。なお、距離が近い側（電源電圧ＶＤＲＶが低い側）での境界付近でも、同様に受電装置４０が動いても取り去りが検出される可能性を低くできる。

なお、上記のような問題が発生しにくい状況においては、ＶＲ２＝ＶＬ２、ＶＲ３＝ＶＬ３に設定されてもよい。例えば、受電装置４０を含む電子機器５１０が補聴器の場合、送電装置１０を含む充電器５００にポケット（凹部）が設けられ、そのポケットに補聴器を差し込んで充電することが想定される。このような場合、補聴器の動きはポケットによって制限されるので、検出距離範囲をポケットよりも大きくしておけば、ポケット内での補聴器の動きがあっても取り去りが誤検出される可能性は小さい。そのため、ＶＲ２＝ＶＬ２、ＶＲ３＝ＶＬ３に設定しておいてもよい（もちろん、ＶＲ２＜ＶＬ２、ＶＲ３＞ＶＬ３にしてもよい）。

また本実施形態では、図３に示すように、制御部２４は、電源電圧ＶＤＲＶを第２の電圧Ｖ２から第４の電圧Ｖ４へと、時間経過と共に徐々に（徐々に又は階段状に）変化させる。また、その後に制御部２４は、電源電圧ＶＤＲＶを第４の電圧Ｖ４から第３の電圧Ｖ３へと、時間経過と共に徐々に（徐々に又は階段状に）変化させる。

具体的には、第３の所与の期間Ｔ３において時間経過と共に電源電圧ＶＤＲＶを第２の電圧Ｖ２から第４の電圧Ｖ４へ徐々に変化させる。即ち、急峻（瞬時）に電源電圧ＶＤＲＶが第２の電圧Ｖ２から第４の電圧Ｖ４へ変化するのではなく、ある程度の期間Ｔ３をかけて変化させる。同様に、第３の所与の期間Ｔ３において時間経過と共に電源電圧ＶＤＲＶを第４の電圧Ｖ４から第３の電圧Ｖ３へ徐々に変化させる。この第３の所与の期間Ｔ３は、例えば固定の期間であってもよいし、或いはレジスター設定等により可変に設定される期間であってもよい。また、第３の所与の期間Ｔ３は、例えば電源電圧ＶＤＲＶが電圧Ｖ２、Ｖ４に設定されている期間よりも短い期間である。

例えば、図６に示すように、非常に小さな電圧ステップにより階段状に電圧を変化させることで、電源電圧ＶＤＲＶを第２の電圧Ｖ２から第４の電圧Ｖ４へ徐々に変化させる。例えば図８の可変抵抗ＲＢの抵抗値を制御する制御データをＤＡ［０：７］＝ＤＡ１に設定すると電源電圧ＶＤＲＶ＝Ｖ２となり、ＤＡ［０：７］＝ＤＡ２に設定すると電源電圧ＶＤＲＶ＝Ｖ４となるとする。ＤＡ１とＤＡ２の差が１０ＬＳＢであったとすると、その１０ＬＳＢよりも小さいステップ（例えば１〜数ＬＳＢ）で制御データＤＡ［０：７］を変化させることで、電源電圧ＶＤＲＶを第２の電圧Ｖ２から第４の電圧Ｖ４へ時間経過とともに徐々に変化させることができる。第４の電圧Ｖ４から第３の電圧Ｖ３への変化についても同様である。

なお、アナログ回路などによって第２の電圧Ｖ２から第４の電圧Ｖ４へ、或いは第４の電圧Ｖ４から第３の電圧Ｖ３へ、時間経過とともに連続的に電源電圧ＶＤＲＶを変化させてもよい。即ち、時間の経過に対してある電圧変化率（傾き）で変化させてもよい。

本実施形態では送電ドライバー１８の駆動をオンしている期間において電源電圧ＶＤＲＶをＶ２、Ｖ４、Ｖ３のように段階的に変化させている。この場合、電源電圧ＶＤＲＶを変化させるときに送電ドライバー１８の駆動を停止させて突入電流を低減することはできない。即ち、図２で説明した電流Ｉｉｎの１２０ｍＡから１４０ｍＡへの変化や、１４０ｍＡから１６０ｍＡへの変化を無くすことはできない。

この点、本実施形態では、時間経過とともに徐々に電源電圧ＶＤＲＶを変化させることで、電圧安定化用のキャパシターを充電するための突入電流（図２の電流Ｉｉｎのピーク部分）を低減できる。これにより、送電ドライバー１８の駆動がオンしている状態（即ち、電流Ｉｉｎの階段状の変化が存在している状態）でも、突入電流のピーク値を低減することが可能となる。

また本実施形態では、制御装置２０はレジスター部３２を含む。制御部２４は、電源電圧ＶＤＲＶを第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２を含む複数の電圧（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ３）に設定した後、第１の電圧Ｖ１に設定する。レジスター部３２には、第２の電圧Ｖ２、複数の電圧（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ３）のステップ幅、及び複数の電圧（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ３）のステップ数の少なくとも１つが設定される。

例えば、レジスター部３２には、外部装置からこれらのパラメーターの少なくとも１つが書き込まれる（設定される）。或いは、レジスター部３２には、これらのパラメーターの少なくとも１つが予め格納されていてもよい。或いは、制御装置２０がこれらのパラメーターの少なくとも１つをレジスター部３２に設定する構成であってもよい。

このようにすれば、第２の電圧Ｖ２、複数の電圧（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ３）のステップ幅、及び複数の電圧（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ３）のステップ数の少なくとも１つを可変に設定することが可能となる。上述したように、これらの電圧やステップ数は、着地検出や取り去り検出の検出距離範囲などに関係しており、その検出距離範囲などを可変に設定することが可能となる。なお、図３では複数の電圧のステップ数を３としているが、ステップ数は３に限定されない。また、着地検出と取り去り検出で、第２の電圧Ｖ２や、複数の電圧のステップ幅、複数の電圧のステップ数が異なってもよい。

また本実施形態では、制御部２４は、送電ドライバー１８に供給する電源電圧ＶＤＲＶを変化させることにより送電ドライバー１８の送電電力を制御する。

具体的には、図１４で後述するように、通常送電において受電装置４０が受電電圧ＶＣＣ（受電電圧ＶＣＣのＡ／Ｄ変換データ）を送電装置１０へ送信し、それを受けて送電装置１０の制御部２４は、受電電圧ＶＣＣがターゲット電圧となるように送電電力を制御する。

バッテリーの充電を行う状態（送電装置１０に受電装置４０が着地した状態）において、送電装置１０と受電装置４０は毎回同じ位置関係になるとは限らない。また、充電中に位置関係が変わる可能性もある。この点、本実施形態によれば、送電部１２の送電電力を制御することで、送電装置１０と受電装置４０の位置関係に依らず（着地検出の範囲内であれば）受電電圧ＶＣＣをターゲット電圧となるように制御できる。これにより、送電装置１０と受電装置４０の位置関係に依らずに同じ受電電圧ＶＣＣに基づいてバッテリーを充電できる。

そして、このような送電電力の制御機能を用いて、本実施形態の間欠送電期間における駆動制御が実現されている。

なお、本実施形態では制御装置２０の外部に送電部１２が設けられる場合を例に説明したが、これに限定されない。即ち、制御装置２０が送電部１２又は送電部１２の一部を含んでもよい。具体的には、制御装置２０が送電ドライバー１８及び電源電圧制御部１４の少なくとも一方を含んでもよい。例えば、制御装置２０がインダクター等の外付け部品を除く電源電圧制御部１４と送電ドライバー１８を含んでもよいし、或いは電源電圧制御部１４が制御装置２０の外部に設けられ、制御装置２０が送電ドライバー１８を含んでもよい。或いは、送電ドライバー１８が制御装置２０の外部に設けられ、制御装置２０が、インダクター等の外付け部品を除く電源電圧制御部１４を含んでもよい。

このような構成の場合にも、本実施形態の駆動制御を行うことで、送電部１２の電源に対する突入電流を低減でき、電源や送電装置１０への悪影響を低減できる。

２．電源電圧制御部
図７は、電源電圧制御部１４の詳細な構成例である。電源電圧制御部１４は、抵抗ＲＣと、インダクターＬＢ（コイル）と、ダイオードＤＢと、キャパシターＣＢと、制御回路ＣＶ（スイッチング制御回路）と、トランジスターＴＢ（例えばＮ型ＭＯＳトランジスター）と、を含む。なお、抵抗ＲＡと可変抵抗ＲＢは、図１２に示すように電源電圧設定部２６として制御装置２０に内蔵される。

電源電圧設定部２６は、抵抗分割回路であり、抵抗ＲＡと可変抵抗ＲＢとを含む。抵抗ＲＡは、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶ（出力電圧）が出力されるノードＡＯＵＴとノードＮ１との間に設けられる。可変抵抗ＲＢは、ノードＮ１とグランドＧＮＤ（広義には、低電位側電源）との間に設けられる。

電源電圧制御部１４の抵抗ＲＣは、電源電圧ＶＩＮ（入力電圧）が供給されるノードＴＩＮとノードＮ２との間に設けられる。インダクターＬＢは、ノードＮ２とノードＮ３との間に設けられている。ダイオードＤＢは、アノードがノードＮ３に接続され、カソードがノードＮ４に接続されている。キャパシターＣＢは、ノードＮ４とグランドＧＮＤとの間に設けられている。制御回路ＣＶは、ノードＮ２に接続される端子ＶＤＤと、ノードＮ１に接続される端子ＡＤＪと、ノードＡＯＵＴに接続される端子ＶＯと、トランジスターＴＢのゲートに接続される端子ＧＣと、を有する。トランジスターＴＢは、ドレインがノードＮ３に接続され、ソースがグランドＧＮＤに接続される。ノードＡＯＵＴは、ノードである。

図７に示すような回路において、駆動電圧ＶＤＲＶ（電源電圧）は、下式（１）により表すことができる。なお、下式（１）において、Ｖ_ＡＤＪは、制御回路ＣＶの端子ＡＤＪにおける電圧であり、Ｒ_ＲＡは抵抗ＲＡの抵抗値であり、Ｒ_ＲＢは可変抵抗ＲＢの抵抗値である。

ＶＤＲＶ＝Ｖ_ＡＤＪ×（Ｒ_ＲＡ＋Ｒ_ＲＢ）／Ｒ_ＲＢ （１）

具体的には、電源電圧制御部１４は、端子ＡＤＪにおける電圧Ｖ_ＡＤＪを一定に保つ動作をする。即ち、制御回路ＣＶは、端子ＡＤＪにおける電圧Ｖ_ＡＤＪが基準電圧Ｖ_ｒｅｆ（一定値）となるように、トランジスターＴＢのオンオフ信号を変調制御（例えばＰＷＭ：Pulse Width Modulation）し、そのオンオフ信号を端子ＧＣからトランジスターＴＢのゲートに出力する。出力電圧ＶＤＲＶ（電源電圧）を抵抗分割した電圧Ｖ_ＡＤＪが一定値に制御されることで、出力電圧ＶＤＲＶが一定値に制御される。また、可変抵抗ＲＢの抵抗値を変えることで、抵抗ＲＡと可変抵抗ＲＢによる分割比が変わり、出力電圧ＶＤＲＶを可変に制御することが可能となる。

制御回路ＣＶは、一例として、三角波生成回路と、エラー増幅アンプと、ＰＷＭ信号出力回路とにより実現できる。即ち、三角波生成回路は三角波を生成し、エラー増幅アンプは、電圧Ｖ_ＡＤＪと基準電圧Ｖ_ｒｅｆとの誤差を増幅する。ＰＷＭ信号出力回路は、三角波生成回路により生成された三角波と、エラー増幅アンプの出力とを比較して、ＰＷＭ信号（オンオフ信号）を出力する。

図８は、電源電圧設定部２６の詳細な構成例である。電源電圧設定部２６は、抵抗ＲＡと可変抵抗ＲＢを含む。可変抵抗ＲＢは、ベースとなる抵抗Ｒ２と、８つ（広義には複数）の調整用の抵抗ＲＡ０〜ＲＡ７と、８つのトランジスターＴＡ０〜ＴＡ７とにより構成されている。抵抗ＲＡ０〜ＲＡ７の各抵抗は、トランジスターＴＡ０〜ＴＡ７の各トランジスターと直列回路（ＤＣ０〜ＤＣ７）を構成しており、各直列回路（ＤＣ０〜ＤＣ７）が、抵抗Ｒ２と並列に接続されている。

より具体的には、抵抗Ｒ２は、ノードＮ１とグランドＧＮＤとの間に設けられ、抵抗Ｒ１と直列に接続されている。抵抗ＲＡ０は、一端がノードＮ１に接続されており、他端がトランジスターＴＡ０（例えばＮ型ＭＯＳトランジスター）のドレインに接続されている。トランジスターＴＡ０のソースはグランドＧＮＤに接続され、トランジスターＴＡ０のゲートには、制御部２４からの制御信号（制御データＤＡ［７：０］のビットＤＡ［０］）が入力される。他の直列回路ＤＣ１〜ＤＣ７についても同様に構成される。抵抗ＲＡ０〜ＲＡ７のうち抵抗ＲＡ０の抵抗値が最も大きく、抵抗ＲＡ１、ＲＡ２、・・・、ＲＡ７の順に抵抗値が小さくなっていく。例えば抵抗ＲＡ０〜ＲＡ７の抵抗値はバイナリー（２の累乗）に重み付けされている。

制御部２４は、制御データＤＡ［７：０］の値を制御することで、可変抵抗ＲＢの抵抗値を制御し、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶを制御する。即ち、制御データＤＡ［７：０］の値に応じてトランジスターＴＡ０〜ＴＡ７のオンオフ状態が決定され、抵抗ＲＡ０〜ＲＡ７のうち、オンとなったトランジスターに接続される抵抗が抵抗Ｒ２に並列に接続され、可変抵抗ＲＢの抵抗値が決まる。例えば制御データＤＡ［７：０］＝０の場合にはトランジスターＴＡ０〜ＴＡ７の全てがオフとなる。この場合、可変抵抗ＲＢの抵抗値は最も高く、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶは最も低い。そして、制御データＤＡ［７：０］＝０の値を大きくするほど可変抵抗ＲＢの抵抗値は小さくなり、送電ドライバー１８の電源電圧ＶＤＲＶは高くなっていく。

３．無接点電力伝送システム
以下、本実施形態の制御装置２０を無接点電力伝送システム２００の送電装置１０に適用した場合を例にとり、制御装置２０及び制御装置２０を含む電子機器の詳細を説明する。

図９は、本実施形態の無接点電力伝送システム２００の一例である。充電器５００（電子機器の１つ）は送電装置１０を有する。電子機器５１０は受電装置４０を有する。また電子機器５１０は、操作用のスイッチ部５１４（広義には操作部）やバッテリー９０を有する。なお図９ではバッテリー９０を模式的に示しているが、このバッテリー９０は実際には電子機器５１０に内蔵されている。図９の送電装置１０と受電装置４０により本実施形態の無接点電力伝送システム２００が構成される。

充電器５００には、電源アダプター５０２を介して電力が供給され、この電力が、無接点電力伝送により送電装置１０から受電装置４０に送電される。これにより、電子機器５１０のバッテリー９０を充電し、電子機器５１０内のデバイスを動作させることができる。

なお充電器５００の電源は、ＵＳＢ（ＵＳＢケーブル）による電源であってもよい。また、本実施形態が適用される電子機器５１０としては種々の機器を想定できる。例えば補聴器、腕時計、生体情報の測定装置（脈波等を測定するウェアラブル機器）、携帯情報端末（スマートフォン、携帯電話機等）、コードレス電話器、シェーバー、電動歯ブラシ、リストコンピューター、ハンディターミナル、車載用機器、ハイブリッド車、電気自動車、電動バイク、或いは電動自転車などの種々の電子機器を想定できる。例えば本実施形態の制御装置（受電装置等）は、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばモーターやエンジン等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器（車載機器）を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。

図１０に模式的に示すように、送電装置１０から受電装置４０への電力伝送は、送電側に設けられた１次コイルＬ１（送電コイル）と、受電側に設けられた２次コイルＬ２（受電コイル）を電磁的に結合させて電力伝送トランスを形成することなどで実現される。これにより非接触での電力伝送が可能になる。なお無接点電力伝送の方式としては、電磁誘導方式又は磁界共鳴方式等の種々の方式を採用できる。

４．送電装置、受電装置、制御装置の構成
図１１は、本実施形態の制御装置２０、５０及びこれを含む送電装置１０、受電装置４０の構成例である。なお、これらの各装置の構成は図１１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素（例えば報知部）を追加したり、接続関係を変更するなどの種々の変形実施が可能である。

図９の充電器５００などの送電側の電子機器は送電装置１０を含む。また受電側の電子機器５１０は受電装置４０と負荷８０を含む。負荷８０は、バッテリー９０、電力供給対象１００を含むことができる。電力供給対象１００は、例えば処理部（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マイクロコンピューター、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等）などの各種のデバイスである。そして図１１の構成により、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２を電磁的に結合させて送電装置１０から受電装置４０に対して電力を伝送する無接点電力伝送（非接触電力伝送）システムが実現される。

送電装置１０（送電モジュール、１次モジュール）は、１次コイルＬ１、送電部１２（送電回路）、制御装置２０を含む。送電部１２は、１次コイルＬ１と共に共振回路を構成する少なくとも１つのキャパシター（コンデンサー）を含むことができる。

１次コイルＬ１（送電側コイル）は、２次コイルＬ２（受電側コイル）と電磁結合して電力伝送用トランスを形成する。例えば電力伝送が必要なときには、図９、図１０に示すように、充電器５００の上に電子機器５１０を置き、１次コイルＬ１の磁束が２次コイルＬ２を通るような状態にする。一方、電力伝送が不要なときには、充電器５００と電子機器５１０を物理的に離して、１次コイルＬ１の磁束が２次コイルＬ２を通らないような状態にする。

制御装置２０は、送電側の各種制御を行うものであり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。制御装置２０は、制御部２４（制御回路）、通信部３０（通信回路）、レジスター部３２を含む。なお送電部１２を制御装置２０に内蔵させるなどの変形実施も可能である。

通信部３０は、受電装置４０との間での通信データの通信処理を行う。例えば通信部３０は、受電装置４０からの通信データを検出して受信するための処理を行う。

受電装置４０（受電モジュール、２次モジュール）は、２次コイルＬ２、制御装置５０を含む。制御装置５０は、受電側の各種制御を行うものであり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。制御装置５０は、受電部５２（受電回路）、制御部５４（制御回路）、電力供給部５７（電力供給回路）を含む。また通信部４６（通信回路）、記憶部４８（メモリー）を含むことができる。なお、受電部５２を制御装置５０の外部に設けるなどの変形実施も可能である。

受電部５２は、送電装置１０からの電力を受電する。具体的には受電部５２は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流の整流電圧ＶＣＣ（受電電圧）に変換して、出力する。

電力供給部５７は、受電部５２が受電した電力に基づいて、負荷８０に対して電力を供給する。例えば受電部５２が受電した電力を供給して、バッテリー９０を充電する。或いはバッテリー９０からの電力や、受電部５２が受電した電力を、電力供給対象１００に供給する。電力供給部５７は電力供給スイッチ４２、チャージポンプ回路６１を含む。電力供給スイッチ４２は、受電部５２が受電した電力を、負荷８０に供給するスイッチ（スイッチ素子、スイッチ回路）である。例えば電力供給スイッチ４２は、受電部５２が受電した電力を、負荷８０であるバッテリー９０に供給して、バッテリー９０を充電する。

制御部５４は、受電側の制御装置５０の各種の制御処理を実行する。例えば制御部５４は、通信部４６、電力供給部５７の制御を行う。また受電部５２や記憶部４８の制御を行うこともできる。制御部５４は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線手法で生成されたロジック回路や、或いはマイクロコンピューターなどの各種のプロセッサーにより実現できる。

通信部４６は、送電装置１０に対して通信データを送信する通信を行う。或いは送電装置１０から通信データを受信する通信を行ってもよい。通信部４６の通信は、例えば負荷変調により実現できる。但し、通信部４６の通信方式は負荷変調には限定されない。例えば通信部４６は、１次コイルＬ１、２次コイルＬ２を用いて負荷変調以外の方式で通信を行ってもよい。或いは、１次コイルＬ１、２次コイルＬ２とは別のコイルを設け、この別のコイルを用いて負荷変調やそれ以外の通信方式で通信を行ってもよい。或いはＲＦなどの近接無線通信で通信を行ってもよい。

記憶部４８は、各種の情報を記憶する。記憶部４８は例えば不揮発性メモリーにより実現できるが、これに限定されるものではない。例えば不揮発性メモリー以外のメモリー（例えばＲＯＭ）により記憶部４８を実現してもよい。或いは、ヒューズ素子を用いた回路等により記憶部４８を実現してもよい。

負荷８０は、バッテリー９０、電力供給対象１００を含む。バッテリー９０は例えば充電可能な二次電池であり、例えばリチウム電池（リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等）、ニッケル電池（ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等）などである。電力供給対象１００は、例えば、処理部（ＣＰＵ、ＤＳＰ、マイくろコンピューター）などのデバイス（集積回路装置）であり、受電装置４０を内蔵する電子機器５１０（図９）に設けられ、例えばバッテリー９０の電力供給対象となるデバイスである。なお、受電部５２が受電した電力を直接に電力供給対象１００に供給してもよい。

５．送電装置、受電装置、制御装置の詳細な構成例
図１２は、本実施形態の制御装置２０、５０及びこれを含む送電装置１０、受電装置４０の詳細な構成例である。なお図１２において図１１と同様の構成については詳細な説明を省略する。

図１２では、送電部１２は、１次コイルＬ１の一端を駆動する第１の送電ドライバーＤＲ１と、１次コイルＬ１の他端を駆動する第２の送電ドライバーＤＲ２と、電源電圧制御部１４（電源電圧制御回路）を含む。送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２は、図１の送電ドライバー１８に対応する。送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２の各々は、例えばパワーＭＯＳトランジスターにより構成されるインバーター回路（バッファー回路）などにより実現される。これらの送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２は、制御装置２０のドライバー制御回路２２により制御（駆動）される。即ち、制御部２４は、ドライバー制御回路２２を介して送電部１２を制御する。

電源電圧制御部１４は、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２の電源電圧ＶＤＲＶを制御する。例えば制御部２４は、受電側から受信した通信データ（送電電力設定情報）に基づいて、電源電圧制御部１４を制御する。これにより、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２に供給される電源電圧ＶＤＲＶが制御されて、例えば送電電力の可変制御等が実現される。この電源電圧制御部１４は、例えばＤＣＤＣコンバーターなどにより実現できる。例えば電源電圧制御部１４は、電源からの電源電圧（例えば５Ｖ）の昇圧動作を行って、送電ドライバー用の電源電圧ＶＤＲＶ（例えば６Ｖ〜１５Ｖ）を生成して、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２に供給する。具体的には、送電装置１０から受電装置４０への送電電力を高くする場合には、電源電圧制御部１４は、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２に供給する電源電圧ＶＤＲＶを高くし、送電電力を低くする場合には、電源電圧ＶＤＲＶを低くする。

報知部１６（報知装置。例えば表示部（表示装置））は、無接点電力伝送システム２００の各種状態（電力伝送中、ＩＤ認証等）を、光や音や画像などを用いて報知（表示）するものであり、例えばＬＥＤやブザーやＬＣＤなどにより実現できる。

送電側の制御装置２０は、ドライバー制御回路２２、制御部２４、電源電圧設定部２６（電源電圧制御回路）、通信部３０、レジスター部３２、クロック生成回路３７、発振回路３８を含む。ドライバー制御回路２２（プリドライバー）は、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２を制御する。例えばドライバー制御回路２２は、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２を構成するトランジスターのゲートに対して制御信号（駆動制御信号）を出力する。送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２は、その制御信号に基づいて１次コイルＬ１に駆動信号を印加（供給）し、１次コイルＬ１を駆動する。発振回路３８は、例えば水晶発振回路などにより構成され、１次側のクロック信号を生成する。クロック生成回路３７は、送電周波数（駆動周波数）を規定する駆動クロック信号等を生成する。そしてドライバー制御回路２２は、この駆動クロック信号や制御部２４からの制御信号などに基づいて、所与の周波数（送電周波数）の制御信号を生成し、送電部１２の送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２に出力して、制御する。

受電側の制御装置５０は、受電部５２、制御部５４（制御回路）、負荷変調部５６（負荷変調回路）、電力供給部５７、不揮発性メモリー６２、検出部６４（検出回路）を含む。

受電部５２は、複数のトランジスターやダイオードなどにより構成される整流回路５３を含む。整流回路５３は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流の整流電圧ＶＣＣに変換して、出力する。

負荷変調部５６（広義には通信部）は負荷変調を行う。例えば負荷変調部５６は電流源ＩＳを有し、この電流源ＩＳを用いて負荷変調を行う。具体的には、負荷変調部５６は電流源ＩＳ（定電流源）とスイッチ素子ＳＷを有する。電流源ＩＳとスイッチ素子ＳＷは、例えば整流電圧ＶＣＣのノードＮＶＣとグランドＧＮＤ（広義には低電位側電源）のノードとの間に直列に設けられる。そして、例えば制御部５４からの制御信号に基づいてスイッチ素子ＳＷがオン又はオフにされ、ノードＮＶＣからグランドＧＮＤに流れる電流源ＩＳの電流（定電流）をオン又はオフにすることで、負荷変調が実現される。

なお、ノードＮＶＣにはキャパシターＣＭの一端が接続される。このキャパシターＣＭは例えば制御装置５０の外付け部品として設けられる。またスイッチ素子ＳＷはＭＯＳのトランジスターなどにより実現できる。このスイッチ素子ＳＷは、電流源ＩＳの回路を構成するトランジスターとして設けられるものであってもよい。また負荷変調部５６は図１２の構成に限定されず、例えば電流源ＩＳの代わりとして抵抗を用いるなどの種々の変形実施が可能である。

電力供給部５７は充電部５８と放電部６０を含む。充電部５８はバッテリー９０の充電（充電制御）を行う。例えば充電部５８は、受電部５２からの整流電圧ＶＣＣ（広義には直流電圧）に基づく電圧が供給されて、バッテリー９０を充電する。この充電部５８は、電力供給スイッチ４２とＣＣ充電回路５９を含むことができる。ＣＣ充電回路５９は、バッテリー９０のＣＣ（Constant-Current）充電を行う回路である。

放電部６０はバッテリー９０の放電動作を行う。例えば放電部６０は、バッテリー９０の放電動作を行って、バッテリー９０からの電力を電力供給対象１００に対して供給する。例えば放電部６０は、バッテリー９０からのバッテリー電圧ＶＢＡＴが供給され、出力電圧ＶＯＵＴを電力供給対象１００に供給する。この放電部６０はチャージポンプ回路６１を含むことができる。チャージポンプ回路６１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴを降圧（例えば１／３降圧）して、出力電圧ＶＯＵＴ（ＶＢＡＴ／３）を電力供給対象１００に対して供給する。この放電部６０（チャージポンプ回路）は、例えばバッテリー電圧ＶＢＡＴを電源電圧として動作する。

不揮発性メモリー６２（広義には記憶部）は、各種の情報を記憶する不揮発性のメモリーデバイスである。この不揮発性メモリー６２は例えば受電装置４０のステータス情報等の各種の情報を記憶する。不揮発性メモリー６２としては、例えばＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。ＥＥＰＲＯＭとしては例えばＭＯＮＯＳ（Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon）型のメモリーを用いることができる。例えばＭＯＮＯＳ型のメモリーを用いたフラッシュメモリーを用いることができる。或いはＥＥＰＲＯＭとして、フローティングゲート型などの他のタイプのメモリーを用いてもよい。

検出部６４は各種の検出処理を行う。例えば検出部６４は、整流電圧ＶＣＣやバッテリー電圧ＶＢＡＴ等を監視して、各種の検出処理を実行する。具体的には検出部６４はＡ／Ｄ変換回路６５を有し、整流電圧ＶＣＣやバッテリー電圧ＶＢＡＴに基づく電圧や、不図示の温度検出部からの温度検出電圧などを、Ａ／Ｄ変換回路６５によりＡ／Ｄ変換し、得られたデジタルのＡ／Ｄ変換値を用いて検出処理を実行する。検出部６４が行う検出処理としては、過放電、過電圧、過電流、或いは温度異常（高温、低温）の検出処理を想定できる。

そして図１２では、負荷変調部５６は、受電部５２の出力電圧ＶＣＣ（受電電圧）が第１の電圧（ＶＳＴ）よりも高くなって着地が検出された場合に、負荷変調を開始し、取り去りが検出された場合に、負荷変調を停止する。具体的には負荷変調部５６は、電子機器５１０の着地が検出された場合に、負荷変調を開始する。送電装置１０（制御部２４）は、例えば受電装置４０（負荷変調部５６）が負荷変調を開始したことを条件に、送電部１２による通常送電を開始させる。そして電子機器５１０の取り去りが検出された場合に、負荷変調部５６は負荷変調を停止する。送電装置１０（制御部２４）は、負荷変調が継続されている間は、送電部１２による通常送電を継続させる。即ち、負荷変調が非検出となった場合に、通常送電を停止させ、例えば着地検出用の間欠送電を送電部１２に行わせる。この場合に受電側の制御部５４は、受電部５２の出力電圧ＶＣＣに基づいて、着地検出、取り去り検出を行うことができる。

また図１２では、図１１の通信部４６が、負荷変調により通信データを送信する負荷変調部５６により実現されている。具体的には、負荷変調部５６は、送電装置１０（制御装置２０）に送信する通信データ（通信データのビット）の第１の論理レベル（例えば「１」）については、第１の負荷状態と第２の負荷状態で構成される負荷変調パターンが第１のパターン（第１のビットパターン）となる負荷変調を行う。一方、送電装置１０に送信する通信データ（通信データのビット）の第２の論理レベル（例えば「０」）については、負荷変調パターンが第１のパターンとは異なる第２のパターン（第２のビットパターン）となる負荷変調を行う。

一方、送電側の通信部３０は、負荷変調パターンが第１のパターンである場合には、第１の論理レベルの通信データであると判断し、負荷変調パターンが第２のパターンである場合には、第２の論理レベルの通信データであると判断する。

ここで第１のパターンは、例えば第１の負荷状態の期間の幅が第２のパターンに比べて長くなるパターンである。例えば通信部３０は、第１のパターンにおける第１の負荷状態の期間内に設定された第１のサンプリングポイントから、所与のサンプリング間隔で負荷変調パターンのサンプリングを行って、所与のビット数（例えば１６ビット、６４ビット）の通信データを取り込む。

このような負荷変調パターンを用いた手法によれば、負荷変調による負荷変動についての検出感度や検出のノイズ耐性の向上を図れる。これにより、通信開始電圧（負荷変調開始電圧）である第１の電圧を低い電圧に設定することが可能になる。この結果、広い距離範囲で着地を検出して、通信を開始し、バッテリー９０の充電のための制御（例えば送電電力制御）を送電側に行わせることが可能になる。

また電力供給部５７は、受電部５２が受電した電力に基づいて、バッテリー９０を充電する充電部５８と、バッテリー９０の放電動作を行って、バッテリー９０からの電力を電力供給対象１００に対して供給する放電部６０を含む。

そして制御部５４（放電系の制御部）は、着地が検出された場合に、放電部６０の放電動作を停止する。即ち図９において電子機器５１０の着地が検出された場合に、放電部６０の放電動作（ＶＯＵＴの供給）を停止して、バッテリー９０の電力が電力供給対象１００に放電されないようにする。そして制御部５４は、取り去り期間（電子機器５１０が取り去られている期間）において、放電部６０に放電動作を行わせる。この放電動作により、バッテリー９０からの電力が放電部６０を介して電力供給対象１００に供給されるようになる。

６．無接点電力伝送システムの動作シーケンス
次に本実施形態の無接点電力伝送システム２００の動作シーケンスの一例について説明する。図１３は動作シーケンスの概要を説明する図である。

図１３のＡ１では、受電装置４０を有する電子機器５１０が、送電装置１０を有する充電器５００に上に置かれておらず、取り去り状態になっている。この場合にはスタンバイステートとなる。このスタンバイステートでは、送電装置１０の送電部１２は、着地検出のための間欠送電を行って、電子機器５１０の着地を検出する状態になる。またスタンバイステートでは、受電装置４０では、電力供給対象１００への放電動作がオンになっており、電力供給対象１００への電力供給がイネーブルになっている。これにより、処理部等の電力供給対象１００は、バッテリー９０からの電力が供給されて動作可能になる。

図１３のＡ２に示すように、電子機器５１０が充電器５００に上に置かれ、着地が検出されると、通信チェック＆充電ステートになる。この通信チェック＆充電ステートでは、送電装置１０の送電部１２は、連続送電である通常送電を行う。この際に、電力伝送の状態などに応じて電力が可変に変化する電力制御を行いながら、通常送電を行う。またバッテリー９０の充電状態に基づく制御も行われる。電力伝送の状態は、例えば１次コイルＬ１、２次コイルＬ２の位置関係（コイル間距離等）などにより決まる状態であり、例えば受電部５２の整流電圧ＶＣＣなどの情報に基づいて判断できる。バッテリー９０の充電状態は、例えばバッテリー電圧ＶＢＡＴなどの情報に基づいて判断できる。

また通信チェック＆充電ステートでは、受電装置４０の充電部５８の充電動作がオンになり、受電部５２が受電した電力に基づいてバッテリー９０の充電が行われる。また放電部６０の放電動作がオフになり、バッテリー９０からの電力が、電力供給対象１００に供給されなくなる。また通信チェック＆充電ステートでは、負荷変調部５６の負荷変調により、通信データが送電側に送信される。例えば電力伝送状態情報（ＶＣＣ等）や、充電状態情報（ＶＢＡＴや各種のステータスフラグ等）や、温度などの情報を含む通信データが、通常送電期間中の常時の負荷変調により、受電側から送電側に送信される。

図１３のＡ３に示すように、バッテリー９０の満充電が検出されると、満充電スタンバイステートになる。この満充電スタンバイステートでは、送電部１２は、例えば取り去り検出のための間欠送電を行って、電子機器５１０の取り去りを検出する状態になる。また放電部６０の放電動作はオフのままとなり、電力供給対象１００への電力供給もディスエーブルのままとなる。

図１３のＡ４に示すように電子機器５１０の取り去りが検出されると、Ａ５に示すように電子機器５１０が使用状態になり、受電側の放電動作がオンになる。具体的には、放電部６０の放電動作がオフからオンに切り替わり、バッテリー９０からの電力が放電部６０を介して電力供給対象１００に供給される。これにより、バッテリー９０からの電力が供給されて、処理部等の電力供給対象１００が動作し、ユーザーが電子機器５１０を通常に使用できる状態となる。

以上のように本実施形態では図１３のＡ１に示すように、電子機器５１０の着地が検出されると、通常送電が行われ、この通常送電期間において常時の負荷変調が行われる。また着地が検出されると、放電部６０の放電動作が停止する。そして、この常時の負荷変調では、送電側の電力制御のための情報や受電側のステータスを表す情報を含む通信データが、受電側から送電側に送信される。例えば電力制御のための情報（電力伝送状態情報）を通信することで、例えば１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係等に応じた最適な電力制御を実現できる。また受電側のステータスを表す情報を通信することで、最適で安全な充電環境を実現できる。そして本実施形態では、負荷変調が継続している間は、通常送電も継続され、放電部６０の放電動作もオフのままになる。

また本実施形態では図１３のＡ３に示すように、バッテリー９０の満充電が検出されると、通常送電が停止し、取り去り検出用の間欠送電が行われる。そしてＡ４、Ａ５に示すように、取り去りが検出されて、取り去り期間になると、放電部６０の放電動作が行われる。これによりバッテリー９０からの電力が電力供給対象１００に供給されて、電子機器５１０の通常動作が可能になる。なお、着地検出や取り去り検出は、受電部５２の出力電圧ＶＣＣに基づいて行われる。

このように本実施形態では、電子機器５１０のバッテリー９０の充電期間（通常送電期間）においては、電力供給対象１００への放電動作がオフになるため、充電期間において電力供給対象１００により無駄に電力が消費されてしまう事態を抑制できる。

そして、電子機器５１０の取り去りが検出されると、通常送電から間欠送電に切り替わると共に、電力供給対象１００への放電動作がオンになる。このように放電動作がオンになることで、バッテリー９０からの電力が電力供給対象１００に供給されるようになり、処理部（ＤＳＰ）等の電力供給対象１００の通常動作が可能になる。このようにすることで、例えば電子機器５１０が充電器５００の上に置かれる充電期間においては動作しないようなタイプの電子機器５１０（例えば、補聴器、ウェアラブル機器等のユーザーが装着する電子機器）において、好適な無接点電力伝送の動作シーケンスを実現できる。

図１４、図１５、図１６は本実施形態の無接点電力伝送システム２００の動作シーケンスの詳細を説明するための信号波形図である。

図１４のＢ１は、図１３のＡ１のスタンバイステートであり、着地検出用の間欠送電が行われている。即ち、期間ＴＬ１の間隔毎に期間ＴＬ２の間隔の送電が行われる。ＴＬ１の間隔は例えば３秒であり、ＴＬ２の間隔は例えば５０ミリ秒である。そして図１４のＢ２、Ｂ３では、整流電圧ＶＣＣは電圧ＶＳＴ以下（第１の電圧以下）であるため、負荷変調による通信は行われない。

一方、Ｂ４では整流電圧ＶＣＣが電圧ＶＳＴ（例えば４．５Ｖ）を超えたため、Ｂ５に示すように負荷変調部５６が負荷変調を開始する。即ち、Ｂ２、Ｂ３ではＬ１、Ｌ２のコイルが十分には電磁的結合状態になっていないが、Ｂ４ではＬ１、Ｌ２のコイルが図１０に示すように適正な電磁的結合状態になっている。このため、整流電圧ＶＣＣが上昇して、電圧ＶＳＴを超え、Ｂ５に示すように負荷変調が開始する。そして、この負荷変調により、Ｂ６に示すような通信データが送電側に送信される。このＢ５の負荷変調は、Ｂ７に示す着地検出用の間欠送電により整流電圧ＶＣＣが上昇したことにより開始している。

具体的には、受電側は、着地検出用のダミーデータ（例えば６４ビットの「０」）を送信する。送電側は、このダミーデータを検出（例えば８ビットの「０」の検出）することで、受電側の着地を検出して、Ｂ７に示すように通常送電（連続送電）を開始する。

次に受電側は、ＩＤ情報や整流電圧ＶＣＣの情報を送信する。前述したように、ＩＤ情報の送信に対して送電側が応答を行うことで、簡易的な認証処理が実現される。

また送電側は、整流電圧ＶＣＣの情報である送電電力設定情報を受信して、送電電力の制御を行う。この送電側の送電電力の制御により、Ｂ８に示すように整流電圧ＶＣＣが上昇する。そしてＢ９に示すように、ＶＣＣが電圧ＶＣＣＬ（第２の電圧）を超えると、バッテリー９０への充電が開始する。

このように本実施形態では、負荷変調（通信）を開始する電圧ＶＳＴを低く設定できる。これにより送電側の駆動電圧が高く設定されることによる耐圧異常等の不具合の発生を抑制できる。そして、開始した負荷変調により、送電電力設定情報（ＶＣＣ）を送電側に送信することで、送電側の送電電力の制御が行われ、この送電電力の制御により、Ｂ８に示すように整流電圧ＶＣＣが上昇する。そして、整流電圧ＶＣＣが上昇して、Ｂ９に示すように充電可能電圧である電圧ＶＣＣＬを超えると、バッテリー９０の充電が開始するようになる。従って、広い距離範囲での着地検出と、耐圧異常等の不具合の発生の抑制とを、両立して実現できるようになる。

図１５のＣ１では、バッテリー９０の充電が行われる通常送電期間において、電子機器５１０が取り去られている。このＣ１の取り去りは、Ｃ２、Ｃ３に示すように、バッテリー９０の満充電前（満充電フラグ＝Ｌレベル）の取り去りである。

このように電子機器５１０の取り去りが行われると、送電側の電力が受電側に伝達されなくなり、整流電圧ＶＣＣが低下する。そしてＣ４に示すように例えばＶＣＣ＜３．１Ｖになると、Ｃ５に示すように負荷変調部５６による負荷変調が停止する。負荷変調が停止すると、Ｃ６に示すように送電部１２による通常送電が停止する。

また、整流電圧ＶＣＣが低下し、判定電圧である例えば３．１Ｖを下回ると、不図示の受電側のスタートキャパシターの放電が開始する。このスタートキャパシターは、受電側の放電動作の起動用（起動期間の計測用）のキャパシターであり、例えば受電側の制御装置５０の外付け部品として設けられる。そして、整流電圧ＶＣＣが判定電圧（３．１Ｖ）を下回ってから、起動期間ＴＳＴが経過すると、Ｃ８に示すように放電部６０の放電動作がオフからオンに切り替わり、バッテリー９０からの電力が電力供給対象１００に供給されるようになる。また送電部１２は、通常送電を停止した後、Ｃ９に示すように、着地検出用の間欠送電を行うようになる。

なお本実施形態では受電側の制御部５４として、充電系の制御部と、放電系の制御部が設けられている。充電系の制御部は、受電部５２の整流電圧ＶＣＣ（出力電圧）による電源電圧が供給されて動作する。一方、放電系の制御部や放電部６０は、バッテリー電圧ＶＢＡＴによる電源電圧が供給されて動作する。そしてスタートキャパシターの充放電の制御や、放電部６０の放電動作の制御（オン・オフ制御）は、放電系の制御部が行うことになる。

図１６のＤ１では、満充電フラグがアクティブレベルであるＨレベルになっており、バッテリー９０の満充電が検出されている。このように満充電が検出されると、Ｄ２に示すように満充電後の取り去り検出用の間欠送電が行われる。即ち、期間ＴＲ１の間隔毎に期間ＴＲ２の間隔の送電が行われる。ＴＲ１の間隔は例えば１．５秒であり、ＴＲ２の間隔は例えば５０ミリ秒である。取り去り検出用の間欠送電の期間ＴＲ１の間隔は、着地検出用の間欠送電の期間ＴＬ１の間隔に比べて、短くなっている。

この取り去り検出用の間欠送電により、図１６のＤ３、Ｄ４に示すように整流電圧がＶＣＣ＞ＶＳＴとなり、Ｄ５、Ｄ６に示すように負荷変調が行われる。送電側は、この負荷変調（空の通信データ等）を検出することで、電子機器５１０が未だ取り去られていないことを検出できる。

そして、前述のスタートキャパシターにより設定されるＤ７に示す起動期間ＴＳＴの間隔（例えば３秒より長い）に比べて、取り去り検出用の間欠送電の期間ＴＲ１の間隔（例えば１．５秒）は短い。従って、電子機器５１０が取り去られていない状態では、スタートキャパシターの電圧（充電電圧）は、放電動作オンのための閾値電圧ＶＴを下回らず、Ｄ８に示すように放電動作のオフからオンへの切り替わりは行われない。

一方、Ｄ９では、電子機器５１０が取り去られている。そして、Ｄ４に示す取り去り検出用の間欠送電の期間ＴＲ２の終了後に、Ｄ１０に示すように、整流電圧ＶＣＣは判定電圧である３．１Ｖを下回るため、Ｄ７に示す起動期間ＴＳＴの計測がスタートする。そしてＤ１１では、スタートキャパシターの電圧が放電動作オンのための閾値電圧ＶＴを下回っており、起動期間ＴＳＴの経過が検出されている。これにより、放電部６０の放電動作がオフからオンに切り替わり、バッテリー９０からの電力が電力供給対象１００に供給されるようになる。またＤ１２に示すように、電子機器５１０の着地検出用の間欠送電が行われるようになる。

以上のように本実施形態では、図１４のＢ５に示すように受電装置４０が負荷変調を開始したことを条件に、Ｂ７に示すように送電部１２による通常送電が開始する。そしてＢ５の負荷変調が継続されている間は、Ｂ７に示す通常送電は継続する。具体的には図１５のＣ５に示すように負荷変調が非検出となった場合に、Ｃ６に示すように送電部１２による通常送電が停止する。そしてＣ９に示すように送電部１２による着地検出用の間欠送電が行われるようになる。

このように本実施形態では、負荷変調の開始を条件に通常送電を開始し、負荷変調が継続されている間は通常送電を継続し、負荷変調が非検出になると通常送電を停止するという動作シーケンスを採用している。このようにすれば、シンプルで簡素な動作シーケンスで、無接点電力伝送と、負荷変調による通信を実現できるようになる。また、通常送電期間中において、常時の負荷変調による通信を行うことで、電力伝送の状態等に応じた効率的な無接点電力伝送も実現できるようになる。

図１７は本実施形態の無接点電力伝送システム２００における着地検出の動作シーケンスの詳細を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１に示すように、送電装置１０は着地を検出する状態になったときに変数ＩＤ＿ｅｒｒ、ＦＲ＿ｅｒｒを初期化し、受電装置４０に対して間欠送電を行う（図１３のＡ１、図１４のＢ１）。変数ＩＤ＿ｅｒｒはＩＤチェックの累積エラー数を表す変数であり、変数ＦＲ＿ｅｒｒは充電開始指示が受信されなかった累積数を表す変数である。ステップＳ２１に示すように、受電装置４０は、受電電圧ＶＣＣが電圧ＶＳＴよりも大きくなったことを検出した場合に、着地検出における通信を開始する（図１３のＡ２、図１４のＢ４、Ｂ５）。

ステップＳ２２に示すように、受電装置４０は送電装置１０にＩＤ情報を２回送信する（図１４のＢ６「ＩＤ」）。ステップＳ２に示すように、送電装置１０は受信したＩＤ情報が正しいか（期待値と一致するか）否かを判定する。ＩＤ情報が正しくない場合には、ステップＳ８に示すように変数ＩＤ＿ｅｒｒをインクリメントする。ステップＳ９に示すように、ＩＤ＿ｅｒｒ≧８であるか否かを判定する。ＩＤ＿ｅｒｒ≧８でない場合にはステップＳ２に戻る。ＩＤ＿ｅｒｒ≧８である場合には、ステップＳ１０に示すようにＩＤチェックエラーと判断して処理を終了する。

ステップＳ２においてＩＤ情報が正しい場合には、送電装置１０は受電装置４０に所与の期間、第２の送電周波数で送電を行う。この所与の期間は２回送信されたＩＤ情報のうち１回目を受信した後の期間である。即ち、１回目のＩＤ情報が正しいと判定された場合にステップＳ３が実行される。送電装置１０は通常は（所与の期間以外の送電期間では）第１の送電周波数で送電を行う。第２の送電周波数は、第１の送電周波数よりも高い周波数である。

ステップＳ２３に示すように、受電装置４０は、第２の送電周波数で所与の期間、送電が行われたか否かを判定する。即ち、送電周波数（受電周波数）と、送電周波数が第２の送電周波数となっている期間とを検出し、それらが判定条件を満たすか否かを判定する。例えば、受電部５２が２次コイルＬ２の出力信号（交流）を例えばコンパレーター等で矩形波信号に変換する。そして制御部５４が、その矩形波信号の所定周期分（例えば３２周期分）の長さを、不図示のクロック信号生成回路（例えばＣＲ発振回路）からのクロック信号でカウントする。制御部５４は、そのカウント値を閾値判定することで送電周波数が第１の送電周波数であるか第２の送電周波数であるかを判定する。また制御部５４は、第２の送電周波数が何回検出されたかで、第２の送電周波数で送電された期間を判定する。

ステップＳ２３において第２の送電周波数で所与の期間、送電が行われていないと判定した場合には、ステップＳ２７に示すように、受電装置４０は送電装置１０にＧｏ−ｃｈａｒｇｅ＝０を２回送信し（図１４のＢ６「ＣＧＯ」）、ステップＳ２２に戻る。Ｇｏ−ｃｈａｒｇｅは充電開始フラグであり、Ｇｏ−ｃｈａｒｇｅ＝１が充電開始の指示に相当する。

ステップＳ２３において第２の送電周波数で所与の期間、送電が行われたと判定した場合には、ステップＳ２４に示すように、受電装置４０は送電装置１０にＧｏ−ｃｈａｒｇｅ＝１を２回送信する（図１４のＢ６「ＣＧＯ」）。またステップＳ２５に示すように、受電装置４０は送電装置１０にサイクル回数の情報を２回送信し（図１４のＢ６「ＣＹＣ」）、オーバーオール時間の情報を２回送信する（図１４のＢ６）。受電装置４０は、不図示の温度センサーによりバッテリー９０の温度を検出し、その温度が所与の温度より高くなった場合にバッテリー９０の充電を停止する。このとき、送電装置１０は間欠送電に切り替える。このバッテリー９０の温度上昇により充電が停止され、間欠送電に切り替わっている時間がオーバーオール時間である。

ステップＳ４に示すように、送電装置１０は受信した充電開始フラグがＧｏ−ｃｈａｒｇｅ＝０であるか否かを判定する。受信した充電開始フラグがＧｏ−ｃｈａｒｇｅ＝０である場合、ステップＳ１１に示すように変数Ｆ２＿ｅｒｒをインクリメントする。ステップＳ１２に示すように、Ｆ２＿ｅｒｒ≧８であるか否かを判定する。Ｆ２＿ｅｒｒ≧８でない場合にはステップＳ２に戻る。Ｆ２＿ｅｒｒ≧８である場合には、ステップＳ１３に示すようにＦ２チェックエラー（着地検出における通信チェックのエラー）と判定し、処理を終了する。

ステップＳ４において受信した充電開始フラグがＧｏ−ｃｈａｒｇｅ＝０でない場合、ステップＳ１５に示すように送電装置１０は受信した充電開始フラグがＧｏ−ｃｈａｒｇｅ＝１であるか否かを判定する。受信した充電開始フラグがＧｏ−ｃｈａｒｇｅ＝１である場合には、ステップＳ７に示すように受電装置４０が着地した（着地検出における通信チェックをパスした）と判断し、通常送電（充電ステート）に移行する。

ステップＳ５において、受信した充電開始フラグがＧｏ−ｃｈａｒｇｅ＝１でない場合には、ステップＳ６に示すように送電装置１０は受電装置４０からサイクル回数を受信したか否かを判定する。サイクル回数を受信した場合には、ステップＳ７に示すように受電装置４０が着地したと判断し、通常送電に移行する。サイクル回数が受信されなかった場合には、ステップＳ２に戻る。

以上のように、ＩＤチェックエラー又はＦ２チェックエラーが８回検出された場合、着地検出における通信チェックがエラーと判断される（Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１３）。１回（１セット、１サイクル）の通信でＩＤ情報やフラグＧｏ−ｃｈａｒｇｅは２回ずつ送信されるので、４回通信を行ってもＩＤチェック及びＦ２チェックがパスしなかった場合に、通信チェックがエラーと判断されることになる。送電装置１０に受電装置４０が着地した瞬間には通信が不安定になる可能性があるので、１回の通信チェックだけでパス及びエラー（フェイル）を判断すると誤判定する可能性がある。この点、本実施形態では４回（広義には複数回）の通信チェックによりパス及びエラーを判断するので、誤判定の可能性を低減できる。

７．通信手法
図１８は、負荷変調による通信手法を説明する図である。図１８に示すように、送電側では、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２が、電源電圧制御部１４から供給された電源電圧ＶＤＲＶに基づいて動作して、１次コイルＬ１を駆動する。

一方、受電側（２次側）では、２次コイルＬ２のコイル端電圧を受電部５２の整流回路５３が整流し、ノードＮＶＣに整流電圧ＶＣＣが出力される。なお、１次コイルＬ１とキャパシターＣＡ１により送電側の共振回路が構成され、２次コイルＬ２とキャパシターＣＡ２により受電側の共振回路が構成されている。

受電側では、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷをオン及びオフさせることで、電流源ＩＳの電流ＩＤ２をノードＮＶＣからＧＮＤ側に間欠的に流して、受電側の負荷状態（受電側の電位）を変動させる。

送電側では、負荷変調による受電側の負荷状態の変動により、電源ラインに設けられたセンス抵抗ＲＣＳに流れる電流ＩＤ１が変動する。例えば送電側の電源（例えば図９の電源アダプター５０２等の電源装置）と電源電圧制御部１４との間に、電源に流れる電流を検出するためのセンス抵抗ＲＣＳが設けられている。電源電圧制御部１４は、このセンス抵抗ＲＣＳを介して電源から電源電圧が供給される。そして負荷変調による受電側の負荷状態の変動により、電源からセンス抵抗ＲＣＳに流れる電流ＩＤ１が変動し、通信部３０が、この電流変動を検出する。そして通信部３０は、検出結果に基づいて、負荷変調により送信される通信データの検出処理を行う。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また制御装置、送電部、送電装置、受電装置、無接点電力伝送システム、電子機器等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０…送電装置、１２…送電部、１４…電源電圧制御部、１６…報知部、
１８…送電ドライバー、２０…制御装置、２２…ドライバー制御回路、２４…制御部、
２６…電源電圧設定部、３０…通信部、３２…レジスター部、３７…クロック生成回路、
３８…発振回路、４０…受電装置、４２…電力供給スイッチ、４６…通信部、
４８…記憶部、５０…制御装置、５２…受電部、５３…整流回路、５４…制御部、
５６…負荷変調部、５７…電力供給部、５８…充電部、５９…ＣＣ充電回路、
６０…放電部、６１…チャージポンプ回路、６２…不揮発性メモリー、６４…検出部、
６５…Ａ／Ｄ変換回路、８０…負荷、９０…バッテリー、１００…電力供給対象、
２００…無接点電力伝送システム、５００…充電器、５０２…電源アダプター、
５１０…電子機器、５１４…スイッチ部、
ＤＲ１…第１の送電ドライバー、ＤＲ２…第２の送電ドライバー、Ｌ１…１次コイル、
Ｌ２…２次コイル、Ｔ１…所与の期間、Ｔ２…第２の所与の期間、
Ｔ３…第３の所与の期間、Ｖ１…第１の電圧、Ｖ２…第２の電圧、Ｖ３…第３の電圧、
Ｖ４…第４の電圧、ＶＤＲＶ…送電ドライバーの電源電圧、ＶＩＮ…送電部の電源電圧、
ＶＬ２…着地検出用の第２の電圧、ＶＬ３…着地検出用の第３の電圧、
ＶＲ２…取り去り検出用の第２の電圧、ＶＲ３…取り去り検出用の第３の電圧

Claims (15)

1. 送電用の１次コイルに駆動信号を印加する送電ドライバーと、前記送電ドライバーに電源電圧を供給する電源電圧制御部と、を制御する制御装置であって、
   制御部を含み、
   前記制御部は、
   前記電源電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定してから所与の期間経過後に、前記送電ドライバーに前記１次コイルの駆動を開始させる駆動制御を行うことを特徴とする制御装置。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、
   前記送電ドライバーによる前記１次コイルの駆動を停止させた後、第２の所与の期間経過後に、前記電源電圧を前記第１の電圧よりも高い第３の電圧から前記第１の電圧に設定することを特徴とする制御装置。
3. 送電用の１次コイルに駆動信号を印加する送電ドライバーと、前記送電ドライバーに電源電圧を供給する電源電圧制御部と、を制御する制御装置であって、
   制御部を含み、
   前記制御部は、
   前記電源電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定して、前記送電ドライバーによる前記１次コイルの駆動を開始させ、前記第２の電圧から第３の電圧に徐々に又は階段状に変化させる駆動制御を行うことを特徴とする制御装置。
4. 請求項３において、
   前記制御部は、
   前記電源電圧を前記第３の電圧から前記第１の電圧に設定することを特徴とする制御装置。
5. 請求項２乃至４のいずれかにおいて、
   前記第３の電圧は、
   前記第２の電圧とは異なる電圧であることを特徴とする制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記制御部は、
   着地検出時の間欠送電期間又は取り去り検出時の間欠送電期間において、前記駆動制御を行うことを特徴とする制御装置。
7. 請求項６において、
   前記着地検出時の間欠送電期間における前記駆動制御の前記第２の電圧を、着地検出用の第２の電圧とし、前記取り去り検出時の間欠送電期間における前記駆動制御の前記第２の電圧を、取り去り検出用の第２の電圧とする場合に、
   前記着地検出用の第２の電圧よりも前記取り去り検出用の第２の電圧が低い電圧に設定されることを特徴とする制御装置。
8. 請求項２乃至５のいずれかにおいて、
   着地検出時の間欠送電期間における前記駆動制御の前記第３の電圧を、着地検出用の第３の電圧とし、取り去り検出時の間欠送電期間における前記駆動制御の前記第３の電圧を、取り去り検出用の第３の電圧とする場合に、
   前記着地検出用の第３の電圧よりも前記取り去り検出用の第３の電圧が高い電圧に設定されることを特徴とする制御装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記制御部は、
   前記電源電圧を、前記第２の電圧から第４の電圧へと、時間経過と共に徐々に変化させることを特徴とする制御装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    レジスター部を含み、
    前記制御部は、
    前記電源電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧を含む複数の電圧に設定した後、前記第１の電圧に設定し、
    前記レジスター部には、前記第２の電圧、前記複数の電圧のステップ幅、及び前記複数の電圧のステップ数の少なくとも１つが設定されることを特徴とする制御装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    前記制御部は、
    前記送電ドライバーに供給する前記電源電圧を変化させることにより前記送電ドライバーの送電電力を制御することを特徴とする制御装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
    前記送電ドライバー及び前記電源電圧制御部の少なくとも一方を含むことを特徴とする制御装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載された制御装置を含み、
    受電装置に無接点で電力を送電することを特徴とする送電装置。
14. 請求項１乃至１２のいずれかに記載された制御装置を含むことを特徴とする電子機器。
15. 送電ドライバーを有する送電装置と受電装置とを含む無接点電力伝送システムであって、
    前記送電装置は、
    前記送電ドライバーに供給する電源電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定した後、所与の期間経過後に、前記送電ドライバーによる送電用の１次コイルの駆動を開始させる駆動制御を行い、
    前記受電装置は、
    前記送電装置から供給される電力を受電することを特徴とする無接点電力伝送システム。

Images