JP2018201286A - ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】安定な動作を行う。【解決手段】受電コイルＬ２と磁気結合する給電コイルＬ１と、給電コイルＬ１に高周波矩形電圧を印加する駆動回路１２と、所定の通信周期で通信するとともに受電コイルＬ２が出力した高周波電力を整流した直流電圧の電圧情報を含む受信パケットを受信する第１無線モジュールと、前記第１無線モジュールが受信する前記受信パケットの前記電圧情報を用いて、前記高周波矩形電圧を帰還制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記受信する受信パケットの喪失又は遅延が生じたとき、正常に受信した直前の前記受信パケットの前記電圧情報に基づいて帰還制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システムに関する。

近年、金属接点やコネクタなどを介さずに電力を伝送するワイヤレス電力伝送技術を採用した電子機器が増加している。ワイヤレス電力伝送は、ワイヤレス給電や非接触電力伝達とも呼ばれる。

このワイヤレス電力伝送を大別すると、電力を電磁波（高周波）に変換して給電する方式と、電界結合による方式と、磁界結合による方式とがある。この磁界結合による方式は、単なる電磁誘導を用いた方式や、電磁誘導を利用し、且つ、磁場（磁界）の共振現象を利用する方式等がある。磁場の共振現象を利用するタイプには、例えば、特許文献１に記載の発明がある。

特許文献１の要約書の解決手段には、「給電コイルＬ２から受電コイルＬ３には磁気共振により電力が伝送される。ＶＣＯ２０２は、スイッチングトランジスタＱ１とスイッチングトランジスタＱ２を駆動周波数ｆｏにて交互にオン・オフさせ、給電コイルＬ２に交流電力を供給し、給電コイルＬ２から受電コイルＬ３に交流電力を供給する。」と記載されている。また、特許文献１の図１および段落００３５は、赤外線ＬＥＤを用いて、交流光信号Ｔ４をワイヤレス受電装置１１８からワイヤレス給電装置１１６に送信している。交流光信号Ｔ４は、ワイヤレス受電装置１１８の二次側整流電圧に基づいた信号Ｔ０に基づいた光信号である。

特開２０１１−１３９６２１号公報（要約書）

特許文献１に記載の磁場共振型の方式では、赤外線ＬＥＤを用いて、ワイヤレス受電装置１１８からワイヤレス給電装置１１６まで交流光信号Ｔ４を送信している。赤外線ＬＥＤの指向性のため、ワイヤレス受電装置１１８とワイヤレス給電装置１１６とは、その位置関係によっては、送受信が不確実となる。赤外線ＬＥＤの指向性の問題を解消するために、例えばBluetooth（登録商標）等を使うことが考えられる。

しかしながら、Bluetooth（登録商標）は、電子レンジや無線ＬＡＮ(Local Area Network)と周波数が同じなので、パケットの喪失や遅延により動作が不安定になることがある。

そこで、本発明は、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システムにおいて、安定な動作を行うことを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明のワイヤレス給電装置は、受電コイルと磁気結合する給電コイルと、前記給電コイルに高周波矩形電圧を印加する駆動回路と、所定の通信周期で通信するとともに前記受電コイルが出力した高周波電力を整流した直流電圧の電圧情報を含む受信パケットを受信する第１無線モジュールと、前記第１無線モジュールが受信する前記受信パケットの前記電圧情報を用いて、前記高周波矩形電圧を帰還制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記受信する受信パケットの喪失又は遅延が生じたとき、正常に受信した直前の前記受信パケットの前記電圧情報に基づいて帰還制御することを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、安定な動作を行うことができる。

本実施形態におけるワイヤレス電力伝送システムの概略を示す構成図である。 図２は、給電コイルＬ１、受電コイルＬ２、および共鳴コンデンサＣ１の回路図である。 制御回路１１の構成を示す図である。 制御回路１１の動作を説明する波形図である。 Bluetooth（登録商標）のコネクション方式を説明する説明図（１）である。 Bluetooth（登録商標）のコネクション方式を説明する説明図（２）である。 Bluetooth（登録商標）のアドバタイズ方式を説明する説明図である。 コネクション方式で正常に送受信したときの各部の電圧変化を示すタイミングチャートである。 コネクション方式でパケットの遅延を伴って送受信したときの各部の電圧変化を示すタイミングチャートである。 プロセッサの動作を示すフローチャートである。

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態におけるワイヤレス電力伝送システムＳの概略を示す構成図である。
ワイヤレス電力伝送システムＳは、ワイヤレス給電装置１の給電コイルＬ１からワイヤレス受電装置２の受電コイルＬ２まで、磁界結合により電力伝送するシステムである。給電コイルＬ１と受電コイルＬ２とは、距離Ｄだけ離間して磁気結合している。受電コイルＬ２は、共鳴コンデンサＣ１が並列接続されており、受電側で共振することができる。また、ワイヤレス受電装置２は、受電した高周波電力を整流した整流電圧情報Ｓｖをワイヤレス給電装置１に、例えばBluetooth（登録商標）を用いて送信する。以下、給電側と受電側それぞれの構成について説明する。

給電側のワイヤレス給電装置１は、直流電源１８、制御回路１１、フルブリッジ構成の駆動回路１２、給電コイルＬ１、初期電圧制御回路１３、時定数設定回路１９、第１の無線モジュールＭ１、レギュレータＲｅ１を含んで構成される。

制御回路１１は、初期電圧制御回路１３や第１の無線モジュールＭ１が出力するワイヤレス受電装置２の整流電圧情報Ｓｖが変換された信号であるアナログ信号Ｓ１を時定数設定回路１９を用いて積分した積分電圧信号Ｉｖに基づき、ゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を生成して駆動回路１２を制御する。このゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、駆動回路１２を制御する駆動制御信号である。この制御回路１１の電源端子ＶＤＣは、直流電源１８に接続されており、直流電圧Ｖｄｃが印加されることにより制御回路１１が動作する。更に、制御回路１１は、定電圧端子ＶＲＥＧから所定の定電圧Ｖregを初期電圧制御回路１３に印加する。

駆動回路１２は、例えばＰＭＯＳトランジスタ（Ｑ１，Ｑ２）とＮＭＯＳトランジスタ（Ｑ３，Ｑ４）で構成されたフルブリッジ回路であり、直流電源１８に接続されており、直流電圧Ｖｄｃが印加されて動作する。ＰＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２およびＭＯＳトランジスタＱ３，Ｑ４は、図示しない転流ダイオードが並列接続されている。
尚、駆動回路１２は全てＮＭＯＳトランジスタで構成してもよい。

駆動回路１２は、矩形波電圧（コイル電圧Ｖｌ）を給電コイルＬ１に印加する。駆動周波数ｆは、直列共振周波数ｆｓと並列共振周波数ｆｐとの間の周波数ｆｏで駆動するものとする。これらの共振周波数ｆｓ，ｆｐは、給電コイルＬ１の自己インダクタンスｌ１、受電コイルＬ２の自己インダクタンスｌ２、相互インダクタンスＭ、共鳴コンデンサＣ１のキャパシタンスｃ１で決まる。

図２は、給電コイルＬ１、受電コイルＬ２、および共鳴コンデンサＣ１の回路図である。図２（ａ）は、給電コイルＬ１、受電コイルＬ２、および共鳴コンデンサＣ１の回路図である。図２（ｂ）は、粗結合した給電コイルＬ１と受電コイルＬ２を受電コイル側から見て、理想トランス、およびリーケージインダクタンスｌｅ、相互インダクタンスＭ及び共鳴コンデンサＣ１を用いて表現したものである。

図２（ａ）は、図１で表現したものと同一であり、自己インダクタンスｌ１の給電コイルＬ１と自己インダクタンスｌ２の受電コイルＬ２とは磁気結合している。
また、受電コイルＬ２とキャパシタンスｃ１の共鳴コンデンサＣ１とは、並列接続されている。

図２（ｂ）は、ワイヤレス受電装置２からみた磁界結合回路の等価回路３０の図である。給電コイルＬ１と受電コイルＬ２とで構成されるトランスＴ（図１参照）を等価回路３０として描くと、理想トランスＴｉと２本のリーケージインダクタンスＬｅと相互インダクタンスＭとで構成される。この理想トランスＴｉは、１次側と２次側の巻線比が１対ｎである。理想トランスＴｉの一次側は、それぞれノードＮ１、Ｎ２に接続される。理想トランスＴｉの２次側の一端は、２個のリーケージインダクタンスＬｅを介して共鳴コンデンサＣ１の一端及びノードＮ３に接続される。理想トランスＴｉの２次側の他端は、共鳴コンデンサＣ１の他端およびノードＮ４に接続される。相互インダクタンスＭは２個のリーケージインダクタンスＬｅの接続点と、理想トランスＴｉの２次側の他端との間に接続される。

このとき、等価回路３０で示された給電コイルＬ１と受電コイルＬ２とで構成されるトランスＴの結合係数Ｋは以下の式（１）で求められる。
Ｋ＝√（（ｌ２−ｌｓ）／ｌ２） ・・・・・・・・・・・・・・・（１）
但し ｌ２：Ｌ２の自己インダクタンス
ｌｓ：給電側コイルＬ１のショート時の受電側コイルＬ２のインダクタンス
また、リーケージインダクタンスＬｅは、以下の式（２）で求められる。
Ｌｅ＝（１−Ｋ）×ｌ２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
なお、相互インダクタンスＭは、以下の式（３）で求められる。
Ｍ＝ｌ２−Ｌｅ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
したがって、受電コイルＬ２の自己インダクタンスｌ２は、以下の式（４）で表わされる。
ｌ２＝Ｍ＋Ｌｅ ・・・（４）

そして、ワイヤレス受電装置２の直列共振周波数ｆｓは、以下の式（５）で求められる
ｆｓ＝１／（２×π×√（２×Ｌｅ×ｃ１）） ・・・・・・・・・（５）
ワイヤレス受電装置２の並列共振周波数ｆｐは、以下の式（６）で求められる。
ｆｐ＝１／（２×π×√（（Ｍ＋Ｌｅ）×ｃ１））
＝１／（２×π×√（ｌ２×ｃ１））・・・・・・・・・・・・（６）
したがって、直列共振周波数ｆｓは、並列共振周波数ｆｐよりも高い。
ここで、駆動回路１２は、給電コイルＬ１を直列共振周波数ｆｓと並列共振周波数ｆｐとの間の周波数ｆｏで駆動するものとする。

図１の説明に戻り、初期電圧制御回路１３は、初期電圧を設定する初期電圧設定回路１４と、初期電圧の設定を解除する初期電圧設定解除回路１５とを備える。具体的にいうと、初期電圧設定回路１４は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を含んで構成される。初期電圧設定解除回路１５は、トランジスタＱ５を含んで構成され、初期電圧のノード（分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点）を、グランド電位に落とす機能を有する。この初期電圧制御回路１３は、制御回路１１の定電圧端子ＶＲＥＧから所定の定電圧Ｖregが印加されて動作し、初期駆動制御電圧信号Ｓｓを端子ＦＢ１に出力する。制御回路１１は、初期駆動制御電圧信号Ｓｓに基づき、ゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４のオンデューティの初期値を設定する。このとき、後記するワイヤレス受電装置２の２次側電源部２８は、第２の無線モジュールＭ２が動作可能な第１の所定電圧Ｖａ１（例えば、５Ｖ）を発生する。

第１の無線モジュールＭ１は、無線ユニット１６と、プロセッサ１７を含んで構成される。無線ユニット１６は、ワイヤレス受電装置２の無線ユニット２６との間で無線通信路（無線路の一例）を介して信号を送受信する機能を有する。なお、無線ユニット１６の電界強度と、後記する無線ユニット２６の電界強度は、いずれも３５μＶ／ｍ以下としてもよい。
なお、無線ユニット１６と無線ユニット２６との間の通信は、電波通信に限られず、可視光通信や赤外線通信や超音波通信などの無線通信であってもよく、限定されない。

プロセッサ１７は、例えば記憶部と処理装置とＤ／Ａ変換器１７ａとを備えたマイクロコンピュータであり、記憶部（不図示）に格納された給電制御プログラムを実行して、ワイヤレス受電装置２から受信した整流電圧情報ＳｖをＤ／Ａ変換したアナログ信号Ｓ１を時定数設定回路１９に出力すると共に、初期電圧設定解除回路１５を制御する。時定数設定回路１９は、制御回路１１の内部回路（端子ＦＢ２の内部回路）と共に、Ｄ／Ａ変換器１７ａが出力するアナログ信号を積分する機能を有する。

これらの構成により、ワイヤレス電力伝送システムＳは、受電側の整流電圧Ｖａが一定値になるように、給電コイルＬ１に印加される矩形波電圧のオンデュ-ティをフィードバック制御する。更に、プロセッサ１７は、制御信号Ｓ２を初期電圧設定解除回路１５のトランジスタＱ５のベースに出力してトランジスタＱ５をオンさせて初期駆動制御電圧信号Ｓｓを０Ｖに設定する。更に、プロセッサ１７は、制御信号Ｓ３を端子ＳＤに出力して、制御回路１１をシャットダウンさせる。

この第１の無線モジュールＭ１は、レギュレータＲｅ１から駆動電圧Ｖ１（例えば、３．３Ｖ）の電圧が印加されて動作する。レギュレータＲｅ１は、直流電圧Ｖｄｃが印加されて駆動電圧Ｖ１の直流電力を供給する素子である。

受電側であるワイヤレス受電装置２は、共鳴回路としての共振回路２１、整流回路２２、ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流変換回路；負荷の一例）２３、整流電圧検出回路２４、第２の無線モジュール（第２の無線モジュールの一例）Ｍ２、レギュレータＲｅ２を含んで構成される。なお、共振回路２１と整流回路２２とは、２次側電源部２８を構成する。

共振回路２１は、受電コイルＬ２と共鳴コンデンサＣ１とが並列接続された並列共振回路である。この共振回路２１は、ワイヤレス給電装置１の給電コイルＬ１と受電コイルＬ２とが相互誘導結合し、交流電圧を発生する。

整流回路２２は、交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジＤＢと、整流した電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ２とを含んで構成される。これにより、整流回路２２は、平滑された整流電圧を整流電圧検出回路２４に印加する。また、整流回路２２は、整流電圧Ｖａの直流電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３、レギュレータＲｅ２に供給する。

第２の無線モジュールＭ２は、無線ユニット２６と、プロセッサ２７とを含んで構成され、レギュレータＲｅ２から駆動電圧Ｖ２（例えば、３．３Ｖ）の電力が供給されて動作する。
無線ユニット２６は、ワイヤレス給電装置１との間で、例えば、Bluetooth（登録商標）を用いて信号を送受信する機能を有する。プロセッサ２７は、例えば記憶部と処理装置とＡ／Ｄ変換器２７ａとを備えたマイクロコンピュータであり、記憶部（不図示）に格納された受電制御プログラムを実行して、Ａ／Ｄ変換器２７ａおよびＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。

Ａ／Ｄ変換器２７ａは、検出電圧Ｖ３を計測して整流電圧情報Ｓｖを生成し、この整流電圧情報Ｓｖを無線ユニット２６に送信する。これにより、無線ユニット２６は、整流電圧情報Ｓｖを、Bluetooth（登録商標）でワイヤレス給電装置１に送信する。また、プロセッサ２７は、制御信号Ｓ４をＤＣ／ＤＣコンバータ２３に出力して、このＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動／停止させる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、２次側電源部２８から第２の所定電圧Ｖａ２（例えば、１２Ｖ）の直流電力が供給されると、これを降圧又は昇圧する回路である。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、出力電圧端子Ｖ_ｏｕｔ２を用いて負荷２９を駆動する。このＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、第２の無線モジュールＭ２から出力される制御信号Ｓ４により起動または停止する。
整流電圧検出回路２４は、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を含んで構成され、整流電圧Ｖａを分圧した検出電圧Ｖ３を、第２の無線モジュールＭ２のプロセッサ２７に印加する。

この第２の無線モジュールＭ２は、レギュレータＲｅ２から駆動電圧Ｖ２（例えば、３．３Ｖ）の直流電圧が印加されて動作する。レギュレータＲｅ２は、整流電圧Ｖａが印加されて駆動電圧Ｖ２の直流電力を供給する素子であり、ここでは第２の無線モジュールＭ２に直流電力を供給している。

図３は、制御回路１１の構成を示す図である。
制御回路１１は、レギュレータ１１１、オペアンプ１１２，１１３、比較器１１４、ロジック回路１１５、発振回路１１６を含んで構成される。この制御回路１１は、電源端子ＶＤＣ、グランド端子ＧＮＤ、定電圧Ｖregを出力する定電圧端子ＶＲＥＧと、入力側の端子ＦＢ１，ＦＢ２と、オペアンプ１１２，１１３のそれぞれのオープンコレクタ出力を接続した出力端子ＦＢ０、およびシャットダウン端子ＳＤと、ゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を出力する４つのゲート端子と、を含んでいる。制御回路１１は、抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ５と、時定数設定回路１９である抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４とを外部接続部品としている。ここで、コンデンサＣ４，Ｃ５は、抵抗値が高い抵抗を並列接続しても構わない。なお、電源端子ＶＤＣは直流電圧Ｖｄｃが印加され、グランド端子ＧＮＤはグランドに接続される。

レギュレータ１１１は、定電圧Ｖregを生成する回路であり、電源端子ＶＤＣとグランド端子ＧＮＤに接続されて、直流電圧Ｖｄｃから生成した定電圧Ｖregを定電圧端子ＶＲＥＧに出力する。

オペアンプ１１２は、端子ＦＢ１に接続される反転入力端（−）と、基準電圧Ｖref1が印加される非反転入力端（＋）と、端子ＦＢ０に接続される出力端とを備える。オペアンプ１１３は、端子ＦＢ２に接続される反転入力端（−）と、基準電圧Ｖref2が印加される非反転入力端（＋）と、端子ＦＢ０に接続される出力端とを備える。また、オペアンプ１１２，１１３は、出力端がオープンコレクタになっている。

ここで、オペアンプ１１２の出力端とオペアンプ１１３の出力端とは、同一の端子ＦＢ０に接続されている。このため、オペアンプ１１２，１１３は、何れか一方が“反転入力端（−）の電圧≒非反転入力端（＋）の電圧”となり、他方が“反転入力端（−）の電圧＜＜非反転入力端（＋）の電圧”とする。

オペアンプ１１２と抵抗Ｒ６とコンデンサＣ５とは、積分回路１１７を構成する。抵抗Ｒ６とコンデンサＣ５の時定数は、初期駆動制御電圧信号Ｓｓが印加されたときワイヤレス受電装置２の整流電圧Ｖａが０Ｖから第１の所定電圧Ｖａ１（例えば、５Ｖ）にゆっくり到達（スロースタート）するように設定する。

積分回路１１８は、オペアンプ１１３と抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４の時定数設定回路１９とから構成される。
時定数設定回路１９の抵抗Ｒ７とコンデンサＣ４との時定数は、第１の無線モジュールＭ１のＤ／Ａ変換器１７ａの出力するアナログ信号Ｓ１が印加されたときに、ワイヤレス受電装置２の整流電圧Ｖａが第１の所定電圧Ｖａ１から第２の所定電圧Ｖａ２（例えば１２Ｖ）にゆっくり到達するように設定される。このとき、積分回路１１８は、アナログ信号Ｓ１とＶref2との差分電圧を抵抗Ｒ７に印加し、抵抗器Ｒ７に流れる電流をコンデンサＣ４に流し、積分する。つまり、積分回路１１８は、Ｄ／Ａ変換器が出力するアナログ信号Ｓ１の電圧と基準電圧Ｖref2との差分電圧を積分する。

さらに、時定数設定回路１９の抵抗Ｒ７とコンデンサＣ４との時定数は、ワイヤレス受電装置２の第２の無線モジュールＭ２から送られるパケットを異常によって、所定の通信周期（後記するコネクション方式の周期或いはアドバタイズ方式の周期）で受信できなかった場合に、アナログ信号Ｓ１が大きく変動したとしても、ワイヤレス受電装置２の整流電圧Ｖａが第２の所定電圧Ｖａ２となるように所定の通信周期の１０倍〜６５倍に設定される。

ここで、オペアンプ１１２，１１３は、その出力端がオープンコレクタになっているので、出力電圧信号ＳｓＣおよび出力電圧信号Ｓ１Ｃの何れか低い電圧の信号を出力する。つまり、オペアンプ１１２，１１３は、出力電圧信号ＳｓＣおよび出力電圧信号Ｓ１Ｃの何れか低い電圧を出力する方が“反転入力端（−）の電圧≒非反転入力端（＋）の電圧”となり、他方が“反転入力端（−）の電圧＜＜非反転入力端（＋）の電圧”となる。

発振回路１１６は、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ３に接続されて発振し、三角波信号Ｓｔを出力する。比較器１１４は、その反転入力端子（−）に、出力電圧信号ＳｓＣまたは出力電圧信号Ｓ１Ｃのうち電圧の低い方が入力され、非反転入力端子（＋）には発振回路１１６の三角波信号Ｓｔが入力される。これにより、比較器１１４は、反転入力端子に印加された電圧に応じたオンデューティのパルス信号を出力することができる。

ロジック回路１１５は、入力側に比較器１１４の出力端子と、三角波信号Ｓｔと、端子ＳＤとが接続され、出力側にゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を出力する４つのゲート端子が接続される。このロジック回路１１５は、三角波信号Ｓｔの上限ピーク、下限ピークと比較器１１４から入力されたパルス信号の立ち下がりからゲート信号Ｇ１，Ｇ２とゲート信号Ｇ３，Ｇ４とをそれぞれ生成する。ロジック回路１１５は、端子ＳＤにプロセッサ１７（図１）から制御信号Ｓ３が入力されると、ゲート信号Ｇ１〜Ｇ４の出力動作を停止する。

図４（ａ）〜（ｆ）は、制御回路１１の動作を説明する波形図であり、各波形図の横軸は共通する時間を示している。
図４（ａ）は、発振回路１１６から出力されて比較器１１４の非反転入力端子に入力される三角波信号Ｓｔの波形である。三角波信号Ｓｔは常に、周期Ｔ０でランプ波形を繰り返す。この周期Ｔ０は、２倍して、その逆数が直列共振周波数ｆｓと並列共振周波数ｆｐとの間の周波数ｆｏになるように設定されている。図４（ａ）の横軸方向の最も細かい破線は、起動直後におけるオペアンプ１１２の出力電圧信号ＳｓＣの電圧を示している。この出力電圧信号ＳｓＣの電圧は、比較器１１４の反転入力端子に印加される。このとき、整流回路２２が整流する整流電圧Ｖａは、第１の所定電圧Ｖａ１（例えば、５Ｖ）となる。

横軸方向の２番目に粗い破線は、例えば負荷が軽い場合のオペアンプ１１３の出力信号Ｓ１Ｃａの電圧を示している。この出力信号Ｓ１Ｃａの電圧は、比較器１１４の反転入力端子に印加される。
横軸方向の最も粗い破線は、負荷が重い場合のオペアンプ１１３の出力信号Ｓ１Ｃｂの電圧を示している。この出力信号Ｓ１Ｃｂの電圧は、比較器１１４の反転入力端子に印加される。このとき、整流回路２２が整流する整流電圧Ｖａは、第２の所定電圧Ｖａ２（例えば、１２Ｖ）となる。

図４（ｂ）は、ゲート信号Ｇ１の波形である。
細かい破線は、起動直後におけるゲート信号Ｇ１を示している。粗い破線は、例えば負荷が軽い場合のゲート信号Ｇ１を示している。実線は、負荷が重い場合のゲート信号Ｇ１を示している。三角波信号Ｓｔの上限ピークの２回の１回ごとにゲート信号Ｇ１が立ち上がり、三角波信号Ｓｔが比較器１１４の反転入力端子の電圧を超えた所定時間経過後にゲート信号Ｇ１が立ち下がる。このゲート信号Ｇ１がＬｏｗレベルのときに、ＰＭＯＳ（Ｑ１）がオンする。

図４（ｃ）は、ゲート信号Ｇ２の波形である。
細かい破線は、起動直後におけるゲート信号Ｇ２を示している。粗い破線は、例えば負荷が軽い場合のゲート信号Ｇ２を示している。実線は、負荷が重い場合のゲート信号Ｇ２を示している。三角波信号Ｓｔの上限ピークの２回の１回ごとにゲート信号Ｇ２が立ち上がり、三角波信号Ｓｔが比較器１１４の反転入力端子の電圧を超えた所定時間経過後にゲート信号Ｇ２が立ち下がる。このゲート信号Ｇ２がＬｏｗレベルのときに、ＰＭＯＳ（Ｑ２）がオンする。

図４（ｄ）は、ゲート信号Ｇ３の波形である。
細かい破線は、起動直後におけるゲート信号Ｇ３を示している。粗い破線は、例えば負荷が軽い場合のゲート信号Ｇ３を示している。実線は、負荷が重い場合のゲート信号Ｇ３を示している。このゲート信号Ｇ３は、ゲート信号Ｇ１と同様である。三角波信号Ｓｔの下限ピークの２回の１回ごとにゲート信号Ｇ３が立ち上がり、三角波信号Ｓｔが比較器１１４の反転入力端子の電圧を超えたときにゲート信号Ｇ３が立ち下がる。このゲート信号Ｇ３がＨｉｇｈレベルのときに、ＮＭＯＳ（Ｑ３）がオンする。

図４（ｅ）は、ゲート信号Ｇ４の波形である。
細かい破線は、起動直後におけるゲート信号Ｇ４を示している。粗い破線は、例えば負荷が軽い場合のゲート信号Ｇ４を示している。実線は、負荷が重い場合のゲート信号Ｇ４を示している。このゲート信号Ｇ４は、ゲート信号Ｇ２と同様である。三角波信号Ｓｔの下限ピークの２回の１回ごとにゲート信号Ｇ４が立ち上がり、三角波信号Ｓｔが比較器１１４の反転入力端子の電圧を超えたときにゲート信号Ｇ４が立ち下がる。このゲート信号Ｇ４がＨｉｇｈレベルのときに、ＮＭＯＳ（Ｑ４）がオンする。

図４（ｆ）は、給電コイルＬ１に印加されるコイル電圧Ｖｌの波形である。
このコイル電圧Ｖｌは、正のパルスと零電圧と負のパルスとが周期的に繰り返す波形である。細かい破線は、起動直後におけるコイル電圧Ｖｌを示している。粗い破線は、例えば負荷が軽い場合のコイル電圧Ｖｌを示している。実線は、負荷が重い場合のコイル電圧Ｖｌを示している。ゲート信号Ｇ１がＬｏｗレベルでゲート信号Ｇ４がＨｉｇｈレベルならばコイル電圧Ｖｌは正のパルス、ゲート信号Ｇ２がＬｏｗレベルでゲート信号Ｇ３がＨｉｇｈレベルならばコイル電圧Ｖｌは負のパルスとなる。

細かい破線は、起動直後におけるコイル電圧Ｖｌを示している。コイル電圧Ｖｌは、負のパルスを期間Ｔ１に亘って出力したのち零電圧となり、正のパルスを期間Ｔ２に亘って出力したのち零電圧となり、これを繰り返す。期間Ｔ１と期間Ｔ２とは等しい。
粗い破線は、例えば負荷が軽い場合のコイル電圧Ｖｌを示している。コイル電圧Ｖｌは、正のパルスを期間Ｔ３に亘って出力したのち零電圧となり、正のパルスを期間Ｔ４に亘って出力したのち零電圧となり、これを繰り返す。期間Ｔ３と期間Ｔ４とは等しい。

実線は、負荷が重い場合のコイル電圧Ｖｌを示している。コイル電圧Ｖｌは、負のパルスを期間Ｔ５に亘って出力したのち零電圧となり、正のパルスを期間Ｔ６に亘って出力したのち零電圧となり、これを繰り返す。期間Ｔ５と期間Ｔ６とは等しい。このように制御回路１１は、直列共振周波数ｆｓと並列共振周波数ｆｐとの間の周波数ｆｏかつ所定のオンデューティを有するゲート信号Ｇ１〜Ｇ４を生成して駆動回路１２を制御する。
図４（ｆ）に示すようにコイル電圧Ｖｌの波形は、正のパルスと負のパルスとが対称性（シンメトリー）を保って出力されている。これにより、受電側の共振回路２１に生じる共鳴電圧に対称性を持たせることができる。

（動作説明）
Bluetooth（登録商標）は、コネクション方式とアドバタイズ方式とを通信方式としている。まず、コネクション方式について説明すると共に、パケットの喪失について説明し、次に、アドバタイズ方式について説明する。図５Ａ，図５Ｂは、Bluetooth（登録商標）のコネクション方式を説明する説明図であり、第１の無線モジュールＭ１と第２の無線モジュールＭ２との間の通信を説明する。

図５Ａ（ａ）のコネクション方式の説明図において、コネクションイベントは、パケットの交換を開始するタイミングを決定するものである。コネクションの周期Ｔ７は、最短７．５ｍSecであり、その期間に、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、２０byteのパケットの送信（Ｔ）およびその応答パケット（受信パケットの一例）の受信（Ｒ）を最大９回行うことができる。また、給電側の送受信に対応して、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、パケットの受信（Ｒ）およびその応答パケットの送信（Ｔ）を最大９回行うことができる。（図５Ａ（ａ）では、６回のパケット送受信としている。）

例えば、t12の第１コネクションイベント発生直後（第１の期間）の前半（t12〜t13）に、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、受電側の第２の無線モジュールＭ２に対して、パケットを送信する（Ｔ）。これにより、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、該パケットを受信し（Ｒ）、後半（t13〜t14）に、その応答パケットを第１の無線モジュールＭ１に送信する（Ｔ）。そして、第１の無線モジュールＭ１は、応答パケットを受信する（Ｒ）。これにより、１組のパケットの送受信が完了する。そして、第２の期間から第６の期間に、パケットおよびその応答パケットの送受信が５回（第１の期間を含めて計６回）繰り返されて、第２コネクションイベント（t24）が発生する。

図５Ａ（ｂ）は、正常なときのコネクション方式を示す説明図である。ここでは、特に、フィードバック信号としての整流電圧情報Ｓｖの送受信に限定して、説明する。
第１コネクションイベント発生直後（第１の期間）の前半（t12〜t13）において、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、受電側の第２の無線モジュールＭ２に対して、最初の整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を送信させる送信命令をパケット（送信パケット）として送信する（Ｔ）。これにより、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、該パケットを受信し（Ｒ）、後半（t13〜t14）にその応答パケットを第１の無線モジュールＭ１に送信する（Ｔ）。ここで、２０byteの応答パケット（Ｔ）の内、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１は４byteが使用される。そして、第１の無線モジュールＭ１は、応答パケット（受信パケット）を受信する（Ｒ）。なお、応答パケット（Ｒ）には４byteの整流電圧情報Ｖ_Ｆ１情報が含まれる。これにより、１組のパケットの第１の期間における送受信が完了する。

そして、第２の期間から第６の期間までは（t14〜t24）、整流電圧情報Ｖ_Ｆ以外の他の情報の送受信を行うことができる。そして、Ｔ７＝７．５ｍSec経過し、第２コネクションイベントが発生すると、第１の期間（t24〜t25）において、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、受電側の第２の無線モジュールＭ２に対して、次の、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を送信させる送信命令をパケットとして送信する（Ｔ）。

図５Ｂ（ａ）は、給電側でパケットを送信したが、受電側で該パケットを受信できなかった異常状態を説明する説明図である。
コネクションイベントが発生した第１の期間の前半（t12〜t13）において、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、受電側の第２の無線モジュールＭ２に対して、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を送信させる送信命令をパケットとして送信する（Ｔ）。これにより、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、該送信命令を受信すべきであるが、受信することができない（Ｒ）。受電側の第２の無線モジュールＭ２は、後半（t13〜t14）に、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を応答パケットとして第１の無線モジュールＭ１に送信することができず（Ｔ）、第１の無線モジュールＭ１は、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を受信することができない（Ｒ）。ここで、送受信不可であることを破線で示す。

そして、第２の期間から第６の期間までに（t14〜t24）、パケットの送受信や不受信が５回（第１の期間を含めて計６回）行われて、第２コネクションイベントが発生する（t24）。第２コネクションイベントが発生した場合の第１の期間の前半（t24〜t25）において、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、受電側の第２の無線モジュールＭ２に対して、前回受信できなかった整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を送信させる送信命令をパケットとして送信する（Ｔ）。これにより、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、該送信命令を受信し（Ｒ）、後半（t25〜t26）に、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を第１の無線モジュールＭ１に送信（再送）する（Ｔ）。

そして、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を受信し（Ｒ）、第２の期間の前半（t26〜t27）に、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を送信させる送信命令をパケットとして送信する（Ｔ）。これにより、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、該送信命令を受信し（Ｒ）、後半（t27〜t28）に、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を第１の無線モジュールＭ１に送信する（Ｔ）。そして、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を受信する（Ｒ）。そして、第３の期間から第６の期間までに（t28〜t36）、パケットの送受信や不受信が４回（第１の期間を含めて計６回）行われて、第３コネクションイベントが発生する（t36）。給電側の第１の無線モジュールＭ１は、第１コネクションイベントで受信できなかった整流電圧情報Ｖ_Ｆを第２コネクションイベントで受信する。すなわち、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、所定の通信周期より遅延して整流電圧情報Ｖ_Ｆを受信する。

図５Ｂ（ｂ）は、受電側で応答パケットを送信したが、給電側で該応答パケットを受信できなかった異常状態を説明する説明図である。
第１コネクションイベント発生直後（第１の期間）の前半（t12〜t13）において、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、受電側の第２の無線モジュールＭ２に対して、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を送信させる送信命令をパケットとして送信する（Ｔ）。これにより、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、該送信命令を受信する（Ｒ）。受電側の第２の無線モジュールＭ２は、後半（t13〜t14）に、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を応答パケットとして第１の無線モジュールＭ１に送信するが（Ｔ）、第１の無線モジュールＭ１は、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を受信することができない（Ｒ）。

そして、第２の期間から第６の期間までに（t14〜t24）、パケットの送受信や不受信が５回（第１の期間を含めて計６回）行われて、第２コネクションイベントが発生する。第２コネクションイベントが発生した場合の第１の期間の前半（t24〜t25）において、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、受電側の第２の無線モジュールＭ２に対して、前回受信できなかった整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を送信させる送信命令をパケットとして送信する（Ｔ）。これにより、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、該送信命令を受信し（Ｒ）、後半に（t25〜t26）、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を第１の無線モジュールＭ１に送信（再送）する（Ｔ）。

そして、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を受信し（Ｒ）、第２の期間の前半（t26〜t27）に、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を送信させる送信命令をパケットとして送信する（Ｔ）。これにより、受電側の第２の無線モジュールＭ２は、該送信命令を受信し（Ｒ）、後半（t27〜t28）に、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を第１の無線モジュールＭ１に送信（再送）する（Ｔ）。そして、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を受信する（Ｒ）。そして、第３の期間から第６の期間までに（t28〜t36）、パケットの送受信や不受信が４回（第１の期間を含めて計６回）行われて、第３コネクションイベントが発生する（t36）。給電側の第１の無線モジュールＭ１は、第１コネクションイベントで受信できなかった整流電圧情報Ｖ_Ｆを第２コネクションイベントで受信する。すなわち、給電側の第１の無線モジュールＭ１は、所定の通信周期より遅延して整流電圧情報Ｖ_Ｆを受信する。

図６は、Bluetooth（登録商標）のアドバタイズ方式の説明図であり、図６（ａ）が正常状態を示す図であり、図６（ｂ）がアドバタイズパケットを喪失した異常状態を示す図である。
図６（ａ）の正常状態を示す図において、第１の無線モジュールＭ１と第２の無線モジュールＭ２とは、アドバタイズパケット（受信パケットの一例）が周期Ｔ８＝２０ｍSecで、繰り返して送受信される。つまり、第１アドバタイズパケット（t0〜t01）、第２アドバタイズパケット（t1〜t11）、第３アドバタイズパケット（t2〜t21）等が周期Ｔ８＝２０ｍSecの等間隔で送受信される。また、これらのアドバタイズパケットは、２byteから３９byteまでのＰＤＵ(Protocol Data Unit)を含み、例えば、４byteの整流電圧情報Ｖ_Ｆを送受信することができる。

図６（ｂ）の異常状態を示す図においては、第１の無線モジュールＭ１と第２の無線モジュールＭ２とは、第１アドバタイズパケットを用いて整流電圧情報Ｖ_Ｆ１が送受信される。そして、第１アドバタイズパケットから周期Ｔ８＝２０ｍSec経過したとき、コネクションが確立せず、第２アドバタイズパケットが喪失する。そして、第１アドバタイズパケットのコネクション確立（t0）から周期Ｔ８の２倍の時間（Ｔ９＝４０ｍSec）が経過したとき（t2）、第１の無線モジュールＭ１と第２の無線モジュールＭ２とは、第３アドバタイズパケット（t2〜t21）が送受信される。そして、第１の無線モジュールＭ１と第２の無線モジュールＭ２とは、第３アドバタイズパケットを用いて整流電圧情報Ｖ_Ｆ３を送受信する。なお、このとき、第１の無線モジュールＭ１と第２の無線モジュールＭ２とは、整流電圧情報Ｖ_Ｆ３だけでなく、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を含めて、送受信しても構わない。

図７は、コネクション方式で正常に送受信したときの各部の電圧変化を示すタイミングチャートである。特に、図７（ａ）は、ワイヤレス受電装置２の出力電圧Ｖａを示し、図７（ｂ）は、無線ユニット１６の応答パケットを示し、図７（ｃ）は、Ｄ／Ａ変換器１７ａが出力するアナログ信号Ｓ１の電圧波形ＶＳ１であり、図７（ｄ）は、積分回路１１８（オペアンプ１１３）の出力電圧信号Ｓ１Ｃ、つまり、端子ＦＢ０の電圧を示す。

図７（ａ）において、当初、ワイヤレス受電装置２の整流電圧Ｖａは、目標電圧Ｖａ２（例えば１２Ｖ）を維持していたが、時刻t16から、何かしらの負荷要因（外乱）による整流電圧Ｖａの低下が発生するものとする。

図７（ｂ）において、ワイヤレス給電装置１の無線ユニット１６は、コネクションイベントの発生により（t12,t24,t36,t48,t60）、通信周期Ｔ７で、ワイヤレス受電装置２から応答パケットを受信する（t13〜t14，t25〜t26，t37〜t38，t49〜t50，・・・）。
無線ユニット１６は、第１コネクションイベントの発生で応答パケットを受信し（t13〜t14）、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１を取得する。整流電圧Ｖａが目標電圧Ｖａ２を維持しているので（図７（ａ））、この整流電圧情報Ｖ_Ｆ１は、Ｖref2に等しい。
また、無線ユニット１６は、第２コネクションイベントの発生で応答パケットを受信し（t25〜t26）、新たな整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を取得する。

図７（ｃ）において、アナログ信号Ｓ１は、新たな整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を取得するまで（ｔ＜t25）、整流電圧情報Ｖ_Ｆ１＝Ｖref2を示す。積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃは、Ｖref2の一定値を示す。次に、新たな整流電圧情報Ｖ_Ｆ２を取得すると（t25）、アナログ信号Ｓ１は、整流電圧情報Ｖ_Ｆ２＝ＶS1ｚを示すとする。このとき、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃ（ｔ）は、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４の時定数をτ１（実線）としたとき、
ＦＢ０ａ=Ｖref2＋Ｔ７・（Ｖref2−ＶS1ｚ）／τ１ ・・・・・・・・・・（７）
と直線的に増加する。つまり、このときの電圧変化量ΔＶＳ１ａ＝（ＦＢ０ａ−Ｖref2）は、
ΔＶＳ１ａ＝Ｔ７・（Ｖref2−ＶS1ｚ）／τ１
である。

このとき、比較器１１４（図３）は、その出力電圧（図示せず）のパルス幅が徐々に増加し、駆動回路１２を制御する矩形波電圧のＤＵＴＹが徐々に増加する。これにより、ワイヤレス受電装置２の整流電圧Ｖａは、徐々に増加する（図７（ａ））。

無線ユニット１６は、第３コネクションイベントの発生で応答パケットを受信し（t37〜t38）、新たな整流電圧情報Ｖ_Ｆ３を取得する。このとき、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃの電圧は、ＦＢ０ａであり（図７（ｄ））、整流電圧情報Ｖ_Ｆ３＝ＶS1ａであるものとする。また、無線ユニット１６は、第４コネクションイベントの発生で応答パケットを受信し（t49）、新たな整流電圧情報Ｖ_Ｆ４を取得する。このとき、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃの電圧は、ＦＢ０ｄであるものとする。

つまり、第３コネクションイベントのt37〜t49において、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃ（ｔ）は、ＦＢ０aからＦＢ０dに向かって、直線的に減少する。このときの電圧変化量ΔＶＳ１ｂ＝（ＦＢ０ｄ−ＦＢ０ａ）は、
ΔＶＳ１ｂ＝−Ｔ７・（ＶS1a-Ｖref2）／τ１ ・・・・・・・・・・・・・（８）
となる。
そして、ｔ＞t49において、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃ（ｔ）は、（Ｖref2−ＶS1d）／τ１の傾斜で直線的に増加する。

次に、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４の時定数τ＝τ１を、τ２＞τ１，τ３＞τ２に変更した場合について説明する。図７（ａ）（ｃ）（ｄ）において、時定数τ１を実線、時定数τ２を一点鎖線、τ３を破線で記し、例えば、τ１＝５×Ｔ７、τ２＝３０×Ｔ７、τ３＝６５×Ｔ７である。

例えば、第３コネクションイベント発生後の時刻t37において、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃは、
ＦＢ０ｂ＝Ｖref2＋Ｔ７・（Ｖref2−ＶS1ｚ）／τ２ ・・・・・・・・・（９）
となる。このため、ＦＢ０ｂは、式（７）の
ＦＢ０ａ＝Ｖref2＋Ｔ７・（Ｖref2−ＶS1ｚ）／τ１
と比較して、小さな値になる。
また、ＦＢ０ｃ＝Ｖref2＋Ｔ７・（Ｖref2−ＶS1z）／τ３
となる。このため、ＦＢ０ｃは、式（９）の
ＦＢ０ｂ＝Ｖref2＋Ｔ７・（Ｖref2−ＶS1ｚ）／τ２
と比較して、小さな値になる。

したがって、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４の時定数τが長い程、増加・減少の変動幅が小さくなる。

図８は、コネクション方式でパケットの遅延を伴って送受信したときの各部の電圧変化を示すタイミングチャートである。
図７と同様に、図８（ａ）は、ワイヤレス受電装置２の出力電圧Ｖａを示し、図８（ｂ）は、無線ユニット１６の応答パケットを示し、図８（ｃ）は、Ｄ／Ａ変換器１７ａが出力するアナログ信号Ｓ１の電圧波形ＶＳ１であり、図８（ｄ）は、積分回路１１８（コンパレータ１１３）の出力信号Ｓ１Ｃ、つまり、端子ＦＢ０の電圧を示す。

無線ユニット１６は、第３コネクションイベントの発生で応答パケットを受信し（t37〜t38）、新たな整流電圧情報Ｖ_Ｆ３を取得する。このとき、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃ（ｔ）の値ＦＢ０ａは、図７（式（７））と同様に、
ＦＢ０ａ＝Ｖref2＋（Ｖref2−ＶS1ｚ）・（Ｔ７／τ１）
である。

そして、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃ（ｔ）は、ＦＢ０ａを起点に直線的に減少し、時刻t43で、Ｖref2と交差する。出力信号Ｓ１Ｃ（ｔ）が直線的に減少するとき、ワイヤレス受電装置２の整流電圧Ｖａは、徐々に減少する（図８（ａ））。

無線ユニット１６は、第４コネクションイベントの発生で応答パケットを受信しようとするが（t49）、その応答パケットが喪失したものとする。無線ユニット１６は、第５コネクションイベントの発生で再送された応答パケットを受信し（t61〜t62）、新たな整流電圧情報Ｖ_Ｆ４を取得する。このとき、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃの電圧は、ＦＢ０ｅであるものとする。つまり、このときの電圧変化量ΔＶＳ１ｃ＝（ＦＢ０ｅ−ＦＢ０ａ）は、
ΔＶＳ１ｃ＝−２・Ｔ７・（ＶS1a−Ｖref2）／τ１ ・・・・・・・・・（１０）
である。

したがって、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃの電圧変化量ΔＶＳ１ｃは、図７（式（８））の
ΔＶＳ１ｂ＝−Ｔ７・（ＶS1a-Ｖref2）／τ１
と比較して、２倍である。なお、新たな整流電圧情報Ｖ_Ｆ４を取得したとき（t61）、整流電圧情報Ｖ_Ｆ４＝ＶS1ｅであるものとする。また、無線ユニット１６は、整流電圧情報Ｖ_Ｆ４の取得後（t61）、整流電圧情報Ｖ_Ｆ５を取得することができる（t63）。Ｄ／Ａ変換器１７ａは、整流電圧情報Ｖ_Ｆ４および整流電圧情報Ｖ_Ｆ５の何れか一方または双方の情報を反映させることができる。

次に、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４の時定数τ＝τ１を、τ２＞τ１，τ３＞τ２に変更した場合について説明する。図８（ａ）（ｃ）（ｄ）において、時定数τ１を実線、時定数τ２を一点鎖線、τ３を破線で記し、例えば、τ１＝５×Ｔ７、τ２＝３０×Ｔ７、τ３＝６５×Ｔ７である。

例えば、第３コネクションイベント発生後の時刻t37において、積分回路１１８の出力信号Ｓ１Ｃの値ＦＢ０ｂは、ＦＢ０ａと比較して、小さな値になる。
また、ＦＢ０ｃは、ＦＢ０ｂと比較して、小さな値になる。

図９は、プロセッサの動作を示すフローチャートである。
このルーチンは、ワイヤレス給電装置１（図１）の電源投入またはリセットにより、起動する。
プロセッサ１７は、制御信号Ｓ２をＬｏｗレベルに設定する（Ｓ１０）。これにより、トランジスタＱ５（図１）がオープン状態になり、初期駆動制御電圧信号Ｓｓは、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧電圧になる。この結果、電源投入時は、積分回路１１７（オペアンプ１１２）（図３）が機能する。

プロセッサ１７は、コネクションイベントが発生したか否か判定する（Ｓ１２）。コネクションイベントが発生しなければ（Ｓ１２で未発生）、プロセッサ１７は、Ｓ１２の処理を繰り返す。コネクションイベントが発生すれば（Ｓ１２で発生）、プロセッサ１７は、制御電圧情報を送信させる送信命令を、Bluetooth（登録商標）でワイヤレス受電装置２に送信する（Ｓ１４）。送信命令の送信後、プロセッサ１７は、応答パケットの有無を確認する（Ｓ１６）。応答パケットが無ければ（Ｓ１６で無し）、プロセッサ１７は、コネクションイベントの１周期（通信周期）、待機し（Ｓ１８）、Ｓ１２の処理に戻る。

一方、応答パケットがあれば（Ｓ１６で有り）、プロセッサ１７は、処理をＳ２０に進め、異常状態の有無を確認する（Ｓ２０）。ここで、異常状態とは、ワイヤレス給電装置１の異常状態だけでなく、ワイヤレス受電装置２から異常信号を受信した状態をいう。異常状態があったときには（Ｓ２０で有り）、プロセッサ１７は、制御信号Ｓ３を制御回路１１に出力し、シャットダウンを行う（Ｓ２２）。

一方、異常状態が無いときには（Ｓ２０で無し）、プロセッサ１７は、受信した応答パケットに含まれる整流電圧情報をＤ／Ａ変換する（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理後、プロセッサ１７は、制御信号Ｓ２をＨｉｇｈレベルに設定する（Ｓ２５）。これによりトランジスタＱ５をＯＮして初期電圧制御回路１３（図１）の機能を停止させる。Ｓ２５の処理後、プロセッサ１７は、電源投入時またはリセット時から所定時間経過したか否か判定する（Ｓ２６）。電源投入またはリセットから所定時間経過していなかったら（Ｓ２６で未経過）、プロセッサ１７は、処理をＳ１２に戻し、コネクションイベントの発生を判定する。

一方、電源投入またはリセットから所定時間経過していたら（Ｓ２６で経過）、プロセッサ１７は、制御信号Ｓ３を制御回路１１に出力し、シャットダウンを行う（Ｓ２２）

以上説明したように、本実施形態のワイヤレス受電装置２は、Bluetooth（登録商標）を用いて、受電コイルＬ２が出力する高周波電力を整流した整流電圧の情報（整流電圧情報Ｓｖ）をワイヤレス給電装置１まで送信する構成になっている。ワイヤレス給電装置１は、受信した整流電圧情報Ｓｖの値が所定値（目標電圧）になるように、給電コイルＬ１に印加する矩形波電圧を直列共振周波数ｆｓと並列共振周波数ｆｐとの間の周波数ｆｏで、デューティ制御する構成になっている。

ここで、Bluetooth（登録商標）は、コネクション方式を用いたとき、コネクションイベント（周期Ｔ７）（図５Ａ）が周期的に発生し、アドバタイズ方式を用いたときアドバタイズパケット（周期Ｔ８）（図６）が周期的に発生する。ワイヤレス給電装置１は、コネクション方式の周期内で受信する応答パケットを用いたり、アドバタイズ方式の周期内で受信するアドバタイズパケットを用いたりして、整流電圧情報Ｓｖを周期的に取得する。すなわち、ワイヤレス給電装置１は、コネクション方式の周期或いはアドバタイズ方式の周期である所定の通信周期でワイヤレス受電装置２と通信を行う。

ワイヤレス給電装置１は、周期的に受信した整流電圧情報ＳｖをＤ／Ａ変換し、Ｄ／Ａ変換されたアナログ信号Ｓ１と基準電圧Ｖref2との差分電圧を積分回路１１８が所定の時定数で積分し、その積分された情報（整流電圧平均値情報）と所定周波数の三角波とを比較器１１４が比較して、矩形波電圧が生成される。ここで、所定の時定数は、コネクションイベントまたはアドバタイズパケットの周期の３倍〜２０倍である。これにより、本実施形態のワイヤレス給電装置１は、受信した整流電圧情報Ｓｖをアナログ信号Ｓ１に変換するとともにアナログ信号Ｓ１が基準電圧Ｖref2に等しくなるように、給電コイルＬ１に印加される矩形波電圧をデューティ制御する。

コネクション方式においては、パケットの喪失が生じたとき、次回のコネクションイベントが発生したときに喪失したパケット（整流電圧情報Ｓｖ）が再送される。Ｄ／Ａ変換器１７ａは、前回までに正常に整流電圧情報Ｓｖを逐次受信した時と、整流電圧情報Ｓｖが再送された時および新たに整流電圧情報Ｓｖを受信した時の何れか一方又は双方の時とで、受信した整流電圧情報ＳｖをアナログＳ１信号に変換し、積分回路１１８に出力する。

また、アドバタイズ方式においては、アドバタイズパケットの喪失が生じたとき、Ｄ／Ａ変換器１７ａは、前回までにアドバタイズパケットを逐次受信した時と、新たなアドバタイズパケットを受信した時との双方で、受信した整流電圧情報Ｓｖをアナログ信号Ｓ１に変換し、積分回路１１８に出力する。ここで、新たなアドバタイズパケットは、喪失後の新たなアドバタイズパケットのタイミングでの整流電圧情報Ｓｖを含むが、喪失したアドバタイズパケットのタイミングの整流電圧情報Ｓｖを含めても構わない。

したがって、ワイヤレス給電装置１は、受信するパケットの喪失があっても、所定のパケット周期の３０〜１１０倍の積分時定数を持った積分回路１１８を介して給電側コイルに印加される矩形波電圧のデューティ制御を行うので、受電側の整流電圧が安定する。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｅ）のようなものがある。
（ｃ） ワイヤレス受電装置２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を設けることなく、出力電圧Ｖａから出力電圧を取り出しても構わない。
（ｄ） ワイヤレス給電装置１とワイヤレス受電装置２との間の無線通信は、Bluetooth（登録商標）による電波通信に限定されず、適切な無線通信路を確立できれば、例えば赤外線通信、可視光通信、超音波通信などの無線方式であってもよい。
（ｅ） フィードバック制御は、ＰＩＤ制御などであってもよい。

Ｓ ワイヤレス電力伝送システム
１ ワイヤレス給電装置
２ ワイヤレス受電装置
１１ 制御回路
１２ 駆動回路
１３ 初期電圧制御回路
１６，２６ 無線ユニット
１７，２７ プロセッサ
１７ａ Ｄ／Ａ変換器
１８ 直流電源
１９ 時定数設定回路
２１ 共振回路
２２ 整流回路
２７ａ Ａ／Ｄ変換器
２８ ２次側電源部
２９ 負荷
１１２，１１３ オペアンプ
１１４ 比較器
１１５ ロジック回路
１１６ 発振回路
１１７，１１８ 積分回路
Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５ コンデンサ
Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７ 抵抗
Ｍ１ 第１の無線モジュール
Ｍ２ 第２の無線モジュール
Ｌ１ 給電コイル
Ｌ２ 受電コイル
Ｃ１ 共鳴コンデンサ
Ｃ２ 平滑コンデンサ
ＤＢ ダイオードブリッジ
Ｔｉ 理想トランス
ｌ１，ｌ２ 自己インダクタンス
ｌｅ リーケージインダクタンス
ｃ１ キャパシタンス
Ｍ 相互インダクタンス
Ｖ３ 検出電圧
Ｖｌ コイル電圧
Ｖref1，Ｖref2 基準電圧
Ｖ_Ｆ，Ｖ_Ｆ１，Ｖ_Ｆ２，Ｖ_Ｆ３，Ｖ_Ｆ４ 整流電圧情報
Ｓｖ 整流電圧情報
Ｚ２ インピーダンス
Ｉ_Ｖ 積分電圧信号
ｆ 駆動周波数
ｆｐ 並列共振周波数
ｆｓ 直列共振周波数

Claims (6)

1. 受電コイルと磁気結合する給電コイルと、
   前記給電コイルに高周波電圧を印加する駆動回路と、
   所定の通信周期で通信するとともに前記受電コイルが出力した高周波電力を整流した直流電圧の電圧情報を含む受信パケットを受信する第１無線モジュールと、
   前記第１無線モジュールが受信する前記受信パケットの前記電圧情報を用いて、前記高周波電圧を帰還制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記受信する受信パケットの喪失又は遅延が生じたとき、正常に受信した直前の前記受信パケットの前記電圧情報に基づいて帰還制御する
   ことを特徴とするワイヤレス給電装置。
2. 前記制御回路は、前記直流電圧のデジタル情報をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器の出力するアナログ電圧を積分する積分回路を備え、
   前記積分回路の時定数は、前記所定の通信周期の１０倍〜６５倍である
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電装置。
3. 前記所定の通信周期は、送信パケットと該送信パケットに対する前記受信パケットとの繰り返しが実行されるコネクションイベントの間隔であり、
   前記制御回路は、前記受信パケットを受信しなかったとき、次の通信周期で再送される再送パケットの受信データ、及び該再送パケットと同一通信周期に送信される新たな送信パケットの受信データの何れか一方または双方の前記直流電圧のデジタル情報を前記Ｄ／Ａ変換器がアナログ電圧に変換する
   ことを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス給電装置。
4. 前記所定の周期は、アドバタイズパケットの周期であり、
   前記制御回路は、前記アドバタイズパケットを受信しなかったとき、次に送信される新たなアドバタイズパケットに含まれる前記直流電圧の電圧情報を前記Ｄ／Ａ変換器がアナログ電圧に変換する
   ことを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス給電装置。
5. 前記高周波電圧は、高周波矩形電圧であり、
   前記制御回路は、前記高周波矩形電圧のＤＵＴＹを帰還制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のワイヤレス給電装置。
6. ワイヤレス給電装置からワイヤレス受電装置まで電力伝送を行うワイヤレス電力伝送システムであって、
   前記ワイヤレス受電装置は、
   受電コイルと、
   前記受電コイルが出力する高周波電力を直流電圧に整流する整流回路と、
   前記直流電圧の電圧情報をパケット送信する第２無線モジュールとを備え、
   前記ワイヤレス給電装置は、
   前記電圧情報をパケット受信する第１無線モジュールと、
   前記受電コイルと磁気結合している給電コイルと、
   前記給電コイルに高周波電圧を印加する駆動回路と、
   前記第１無線モジュールが受信するパケットの前記電圧情報を用いて、前記高周波電圧を帰還制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、受信するパケットの喪失又は遅延が生じたとき、直前のパケットの前記電圧情報に基づいて帰還制御する
   ことを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。

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