JP2018207634A - 非接触受電装置及び非接触受電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間で位置ずれの検出が可能な非接触受電装置及び非接触受電方法を提供する。【解決手段】 一実施形態に係る非接触受電装置は、送電コイルにより電力を送電する非接触送電装置から電力を受電する非接触受電装置であって、受電コイルと、受電回路と、受電制御回路とを具備する。受電コイルは、前記送電コイルと電磁結合する。受電回路は、前記受電コイルに発生した電力を整流する。受電制御回路は、前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させる。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、非接触受電装置及び非接触受電方法に関する。

非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置が普及しつつある。非接触電力伝送装置は、送電コイルから電力を供給（送電）する非接触送電装置と、非接触送電装置から供給された電力を受電コイルにより受け取る非接触受電装置とを備える。非接触送電装置は、電磁誘導または磁界共振（共鳴）などによって非接触受電装置と電磁結合された状態において、非接触受電装置に電力を供給する。非接触送電装置は、送電コイルが設けられた送電台を有する。非接触送電装置は、例えば１００ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚ程度の周波数で送電コイルから磁界を発生させることによって、送電台に設置された非接触受電装置に電力を供給する。非接触受電装置は、二次電池を備える。非接触受電装置は、受電コイルにより受け取った電力を用いて所定の電流値の電流（通常電流）を二次電池に供給する充電処理（通常充電）を行う。また、非接触受電装置の二次電池の残量が空に近い状態である場合、非接触受電装置は、二次電池へのダメージを抑える為に、通常電流に比べて電流値の低い微小電流を二次電池に供給するプリ充電を行う。非接触受電装置は、二次電池の残量（電圧）が所定値に達した場合、プリ充電から通常充電に切り替える。

送電コイルの中心と、受電コイルの中心との位置のずれ（以下位置ずれと称する）の大きさに応じて、送電コイルと受電コイルとの間における電力の伝送の効率が低下する。この為、非接触受電装置が所定の受電電力を得る為に必要な送電電力は、位置ずれの大きさに応じて増加する。非接触送電装置は、送電コイルに供給する送電電力の値が、予め設定された閾値（定格出力）を超える場合、送電コイルへの送電電力の供給を停止する過電流保護機能を備える。そのため、位置ずれ量が多い場合には定格出力を超える場合があり、このとき非接触送電装置の過電流保護機能が働き、送電電力の供給を停止する。

また、非接触送電装置において、送電コイルに供給される送電電力の値は、受電コイルに接続された負荷の大きさに応じて増加する。非接触受電装置がプリ充電を行っている場合、受電コイルに接続される負荷が通常充電を行う場合に比べて小さくなる。この為、非接触受電装置がプリ充電を行っている時に、位置ずれ量が大きくなっていたとしても、送電電力は定格を超えるほど大きくならず、非接触送電装置における過電流保護機能が働かない可能性がある。この結果、非接触受電装置の二次電池の残量（電圧）が所定値に達し、通常充電に切り替わった後に、送電電力が定格を超えて送電電力の供給を停止する。このように、プリ充電においては、位置ずれが検出されないまま、充電を継続する可能性がある。即ち、通常充電に切り替わってようやく位置ずれによる送電電力供給が停止されるため、プリ充電が行われる場合には、位置ずれによって送電電力の供給を停止するまでに時間を要するという課題がある。

特開２０１５−００８６０５号公報

本発明が解決しようとする課題は、プリ充電を行う場合であっても、短時間で位置ずれの検出が可能な非接触受電装置及び非接触受電方法を提供することである。

一実施形態に係る非接触受電装置は、送電コイルにより電力を送電する非接触送電装置から電力を受電する非接触受電装置であって、受電コイルと、受電回路と、受電制御回路とを具備する。受電コイルは、前記送電コイルと電磁結合する。受電回路は、前記受電コイルに発生した電力を整流する。受電制御回路は、前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させる。

図１は、第１の実施形態に係る非接触電力伝送装置の構成例について説明する為の図である。 図２は、第１の実施形態に係る非接触電力伝送装置の非接触送電装置及び非接触受電装置の構成例について説明する為の図である。 図３は、第１の実施形態に係る非接触送電装置の動作の例について説明する為の図である。 図４は、第１の実施形態に係る非接触受電装置の動作の例について説明する為の図である。 図５は、第１の実施形態に係る非接触受電装置の動作の例について説明する為の図である。 図６は、第１の実施形態に係る非接触電力伝送装置の動作の例について説明する為の図である。 図７は、第２の実施形態に係る非接触電力伝送装置の非接触送電装置及び非接触受電装置の構成例について説明する為の図である。 図８は、第３の実施形態に係る非接触電力伝送装置の非接触送電装置及び非接触受電装置の構成例について説明する為の図である。

以下、一実施形態に係る非接触受電装置及び非接触受電方法について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
非接触電力伝送装置１の概要について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る非接触電力伝送装置１の構成例について説明する為の図である。非接触電力伝送装置１は、電力を供給（送電）する非接触送電装置２と、非接触送電装置２から供給された電力を受け取る非接触受電装置３とを備える。

非接触送電装置２は、電磁誘導または磁界共振（共鳴）などによって非接触受電装置３と電磁結合された状態において、非接触受電装置３に電力を供給する。図１に示されるように、非接触送電装置２は、送電台４、表示部５、及び送電コイル６を備える。

送電台４は、非接触送電装置２の筐体の一部が平板状に形成された部分であって、送電コイル６が設けられたものである。

表示部５は、非接触送電装置２の状態を示すインジケータ（例えばＬＥＤまたはディスプレイ等）である。

送電コイル６は、交流電力によって磁界を発生させる回路である。送電コイル６は送電台４の非接触受電装置３が置かれる面と平行に導線が配設されて構成される。

非接触受電装置３は、非接触送電装置２から送電された電力を受電する装置である。非接触受電装置３は、例えばスマートフォン、タブレットＰＣなどの携帯情報端末として構成される。また、非接触受電装置３は、スマートフォン、タブレットＰＣなどの携帯情報端末の端子に接続され、非接触送電装置２から送電された電力を携帯情報端末に供給する構成であってもよい。また、図１に示されるように、非接触受電装置３は、受電コイル７、二次電池８、及びモニタ９を備える。

受電コイル７は、磁界の変化に基づいて電流を発生させる素子である。受電コイル７は、非接触受電装置３の筐体のいずれかの面と平行に導線が配設されて構成される。またはいずれかの面と平行に配設されたプリント板で構成される。受電コイル７は、非接触受電装置３の筐体の受電コイル７が設けられた面が送電台４に向けられた状態で、非接触受電装置３が配置された場合、非接触送電装置２の送電コイル６と電磁結合する。

二次電池８は、受電コイル７に発生した電力で充電されるとともに、非接触受電装置３の各部に電力を供給する電池である。

モニタ９は、種々の画面を表示する表示装置である。

非接触送電装置２は、送電コイル６に交流電力（送電電力）を供給することによって、送電コイル６から磁界を発生させる。非接触送電装置２は、送電コイル６から磁界を発生させることによって、送電コイル６と電磁結合された受電コイル７を介して非接触受電装置３に電力を供給する。

非接触受電装置３は、受電コイル７に生じた電力を二次電池８に蓄える充電処理を行う。なお、非接触受電装置３は、二次電池８に通常の電流値（第１の電流値）の電流（通常電流）を供給することによって二次電池８を充電する通常充電の状態と、二次電池８に第１の電流値よりも低い微小な電流値（第２の電流値）の電流（微小電流）を供給することによって二次電池８を充電するプリ充電の状態を有する。そして、二次電池８の残量が空、もしくは空に近い状態においてはプリ充電を行い、二次電池８の電圧が規定値に達した後は通常充電を行う。

なお、送電コイル６の導線が配設された面と平行な方向における、送電コイル６の中心Ｃ１と受電コイル７の中心Ｃ２との位置のずれ（位置ずれ）の大きさに応じて、送電コイル６と受電コイル７との間における電力の伝送の効率が低下する。この為、非接触受電装置３が所定の受電電力を得る為に必要な送電電力は、位置ずれの大きさに応じて増加する。

また、非接触送電装置２において送電コイル６に供給される送電電力の値は、受電コイル７に接続された負荷の大きさに応じて増加する。

この為、非接触受電装置３は、プリ充電を行っている間、受電コイル７に接続される負荷を一時的に増加させる。これにより、非接触受電装置３は、プリ充電を行っている状態において、通常充電を行う場合と同程度の送電電力を送電コイル６に一時的に供給させる。この結果、非接触送電装置２は、非接触受電装置３がプリ充電を行っている場合であっても、位置ずれに起因する過電流を検知し、送電を停止させることができる。

次に、非接触送電装置２及び非接触受電装置３の構成について詳細に説明する。
図２は、第１の実施形態に係る非接触電力伝送装置１の非接触送電装置２及び非接触受電装置３の構成例について説明する為の図である。

（非接触送電装置２について）
非接触送電装置２には、商用電源からＡＣアダプタ１１などの直流電源を介して直流電力が供給される。非接触送電装置２は、直流電源により、非接触受電装置３に対して電力を供給する送電状態と、非接触受電装置３に対して電力を供給しない待機状態とのいずれかで動作する。なお、非接触送電装置２は、待機状態において非接触受電装置３の送電台４への設置を検出する為の送電を行うものとする。また、何らかの異常により送電が停止した状態も、待機状態とする。

非接触送電装置２は、送電コイル６、送電回路１２、無線通信回路１３、及び送電制御回路１４などを備える。

送電コイル６は、通常は図示されない共振用のコンデンサと直列接続されることにより、共振回路（送電共振回路）を構成する。ただし、共振用のコンデンサは必須ではない。送電コイル６は、送電回路１２から供給された送電電力によって磁界を発生させる。

送電回路１２は、ＡＣアダプタ１１から供給される直流電力に基づいて送電電力を生成し、送電コイル６に送電電力を供給する。例えば、送電回路１２は、電力伝送に電磁誘導方式を利用する場合、搬送波周波数が１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の送電電力を送電コイル６に供給する。また、例えば、送電回路１２は、電力伝送に磁界共振方式を利用する場合、６．７８ＭＨｚまたは１３．５６ＭＨｚ等のＭＨｚ帯の送電電力を送電コイル６に供給する。なお、送電回路１２が送電コイル６に供給する送電電力の周波数は、上記に限定されるものではなく、電力伝送の方式に応じたものであれば如何なるものであってもよい。また、送電回路１２が送電コイル６に供給する送電電力の周波数は、非接触受電装置３の仕様に応じて変更されてもよい。

無線通信回路１３は、非接触受電装置３と無線通信を行う為のインターフェースである。無線通信回路１３は、電力伝送の周波数とは異なる周波数で無線通信を行う回路である。無線通信回路１３は、例えば、２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮ、９２０ＭＨｚ帯を使用する近距離無線通信装置、赤外線を利用した通信装置などである。具体的には、無線通信回路１３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）などの規格に従って非接触受電装置３と無線通信を行う回路である。なお、無線通信回路１３は、電力伝送の搬送波を負荷変調して非接触受電装置３と通信を行う為の信号処理を行う回路であってもよい。

送電制御回路１４は、送電回路１２及び無線通信回路１３の動作をそれぞれ制御する。送電制御回路１４は、演算素子とメモリとを備える。演算素子は、演算処理を実行する。演算素子は、例えば、メモリに記憶されているプログラム及びプログラムで用いられるデータに基づいて種々の処理を行う。メモリは、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。なお、送電制御回路１４は、マイコン、及び／または発振回路などにより構成されていてもよい。

例えば、送電制御回路１４は、送電回路１２から出力する送電電力の周波数を制御したり、送電回路１２の動作をＯＮまたはＯＦＦしたりする。またさらに、送電制御回路１４は、無線通信回路１３を介した非接触受電装置３との通信を制御する。

送電制御回路１４は、送電回路１２から送電コイル６に供給する電力の電流値、あるいはＡＣアダプタ１１から送電回路１２に供給される電流値を検出する。送電制御回路１４は、検出した電流値と予め設定された閾値とを比較する。閾値は、送電制御回路１４の定格出力に応じた値である。送電制御回路１４は、検出した電流値が予め設定された閾値以上である場合、過電流が出力されていると判断する。この場合、送電制御回路１４は、過電流保護機能に従い、送電回路１２から送電コイル６への送電電力の出力を停止する待機状態に移行する。即ち、送電制御回路１４は、位置ずれ、受電部負荷の増大、金属異物の存在等により送電電力が増加した結果、過電流保護機能によって送電電力の出力を停止する。

また、送電制御回路１４は、無線通信回路１３を介して非接触受電装置３と通信を行うことにより、送電回路１２から出力する送電電力が十分であるか否か判断する。例えば、送電制御回路１４は、無線通信回路１３を介して非接触受電装置３と通信を行うことにより、非接触受電装置３の受電コイル７に生じる受電電力が十分であるか否かを認識する。送電制御回路１４は、送電回路１２から出力する送電電力が不足していると判断した場合、送電回路１２から出力する送電電力を増加させる。

（非接触受電装置３について）
非接触受電装置３は、受電コイル７、受電回路２１、充電回路２２、二次電池８、電源非遮断系統２４、ＣＰＵ２５、メモリ２６、電源遮断系統２７、電源スイッチ２８、モニタ９、カメラ２９、ブザー３０、オーディオ３１、無線通信回路３２、バックライト３３、確認抵抗３４、負荷調整スイッチ３５、及び受電制御回路３６を備える。

受電コイル７は、図示されないコンデンサと直列あるいは並列接続されることにより、共振回路（受電共振回路）を構成する。受電コイル７は、非接触受電装置３が非接触送電装置２の送電台４に設置された場合、非接触送電装置２の送電コイル６と電磁結合する。受電コイル７は、非接触送電装置２の送電コイル６から出力された磁界によって、誘導電流を発生する。即ち、受電コイル７と図示されないコンデンサとから構成される共振回路は、共振回路に接続された受電回路２１に交流電力（受電電力）を供給する交流電源として機能する。

例えば、電力伝送に磁界共振方式を利用する場合、受電共振回路の自己共振周波数が、非接触送電装置２の送電共振回路の自己共振周波数と同一、或いはほぼ同一となるように構成されることが望ましい。これにより、受電共振回路と送電共振回路とが電磁結合した場合の電力の伝送効率が向上する。

受電回路２１は、受電共振回路から供給される受電電力を整流し、直流に変換する。受電回路２１は、例えば複数のダイオードにより構成された整流ブリッジを備える。整流ブリッジの一対の入力端子は、受電共振回路に接続されている。受電回路２１は、受電共振回路から供給された受電電力を全波整流することにより、直流電力を一対の出力端子から出力する。受電回路２１の一対の出力端子には、充電回路２２と負荷調整スイッチ３５とが接続されている。受電回路２１は、直流電力を充電回路２２と負荷調整スイッチ３５とにそれぞれ供給する。

充電回路２２は、受電回路２１から供給される直流電力を、充電処理に用いられる直流電力（充電電力）に変換する。即ち、充電回路２２は、受電回路２１から出力された受電電力により二次電池８を充電する為の充電電力を出力する。例えば、充電回路２２は、二次電池８を通常充電により充電する場合、二次電池８を第１の電流値で充電する。また、例えば、充電回路２２は、二次電池８をプリ充電により充電する場合、二次電池８に第1の電流値よりも小さな第２の電流値で充電する。

通常充電で充電するか、プリ充電で充電するかは、充電回路２２が二次電池８の電圧をモニタして判定する。例えば、二次電池８が空に近い状態の電圧を示していれば、充電電流の小さい第２の電流値でプリ充電するように充電回路２２は動作する。なお、充電制御回路３６で二次電池８の電圧をモニタし、通常充電を行うかプリ充電を行うかを判断して充電回路２２を制御するようにしてもよい。

二次電池８は、充電回路２２により生成された充電電力により充電され、また、非接触受電装置３の種々の構成の動作に用いられる。

例えば、二次電池８は、電源非遮断系統２４に電力を供給する。電源非遮断系統２４は、電源の供給を遮断することができない種々の構成が接続される回路である。電源非遮断系統２４は、受電回路２１の受電電力または二次電池８から供給される電力によって動作する。例えば、電源非遮断系統２４には、非接触受電装置３の種々の処理を実行する演算素子であるＣＰＵ２５、及びＣＰＵ２５が実行するプログラムが記憶されたメモリ２６などが接続される。即ち、二次電池８は、電源非遮断系統２４に接続されたＣＰＵ２５及びメモリ２６に常に電力を供給する。

また、例えば、二次電池８は、電源遮断系統２７に電力を供給する。電源遮断系統２７は、電源の供給を遮断することができる種々の構成が接続される回路である。電源遮断系統２７は、電源スイッチ２８を介して二次電池８に接続されている。電源遮断系統２７には、モニタ９、カメラ２９、ブザー３０、オーディオ３１、無線通信回路３２、及びモニタ９を背後から照らすバックライト３３などが接続されている。

電源スイッチ２８は、受電制御回路３６の制御によってオンオフされるスイッチである。電源スイッチ２８は、例えばＭＯＳＦＥＴによるスイッチ、あるいはリレースイッチである。電源スイッチ２８がオンである場合、二次電池８に電源遮断系統２７が接続される。電源スイッチ２８がオフである場合、二次電池８と電源遮断系統２７とが切り離される。即ち、電源スイッチ２８は、電源遮断系統２７に接続されたモニタ９、カメラ２９、ブザー３０、オーディオ３１、無線通信回路３２、及びバックライト３３などに二次電池８から電力を供給する状態と、電力を供給しない状態とを切り替える。

なお、電源スイッチ２８は、モニタ９、カメラ２９、ブザー３０、オーディオ３１、無線通信回路３２、及びバックライト３３と、二次電池８に直接接続された電源遮断系統２７との間にそれぞれ設けられていてもよい。また、電源遮断系統２７に接続されている種々の構成は、電源スイッチ２８によって二次電池８からの電力の供給がオンオフされるのではなく、大きな電力を消費するモードとわずかしか電力を消費しないモードとを切り替える構成であってもよい。

無線通信回路３２は、非接触送電装置２と無線通信を行う為のインターフェースである。無線通信回路３２は、電力伝送の周波数とは異なる周波数で無線通信を行う回路である。無線通信回路３２は、例えば、２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮ、９２０ＭＨｚ帯を使用する近距離無線通信装置、赤外線を利用した通信装置などである。具体的には、無線通信回路３２は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）などの規格に従って非接触送電装置２と無線通信を行う回路である。なお、無線通信回路３２は、電力伝送の搬送波を負荷変調して非接触送電装置２と通信を行う為の信号処理を行う回路であってもよい。

確認抵抗３４は、所定の抵抗値の抵抗器である。確認抵抗３４は、負荷調整スイッチ３５を介して受電回路２１に接続されている。確認抵抗３４の抵抗値は、通常充電時に二次電池８に供給される充電電力を消費する程度の値で構成されている。例えば、確認抵抗３４の抵抗値は、通常充電時に二次電池８に供給される充電電力と、プリ充電時に二次電池８に供給される充電電力と、充電回路２２及び二次電池８の負荷とから定まる値である。

負荷調整スイッチ３５は、受電制御回路３６の制御によってオンオフされるスイッチである。負荷調整スイッチ３５は、例えばＭＯＳＦＥＴによるスイッチ、あるいはリレースイッチである。負荷調整スイッチ３５がオンである場合、受電回路２１に確認抵抗３４が接続される。負荷調整スイッチ３５がオフである場合、受電回路２１と確認抵抗３４とが切り離される。即ち、負荷調整スイッチ３５は、受電コイル７及び受電回路２１に負荷として、充電回路２２及び二次電池８が接続される状態と、充電回路２２及び二次電池８と確認抵抗３４とが接続される状態とを切り替える。

受電制御回路３６は、受電回路２１、充電回路２２、電源遮断系統２７、無線通信回路３２、及び負荷調整スイッチ３５などの動作をそれぞれ制御する。受電制御回路３６は、演算素子とメモリとを備える。演算素子は、演算処理を実行する。演算素子は、例えば、メモリに記憶されているプログラム及びプログラムで用いられるデータに基づいて種々の処理を行う。メモリは、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。なお、受電制御回路３６は、マイコン、及び／または発振回路などにより構成されていてもよい。

受電制御回路３６は、充電回路２２から出力された充電電流の電流値を検出する。受電制御回路３６は、検出した電流値と予め設定された閾値とを比較する。閾値は、通常充電において二次電池８に供給する充電電流値に応じた値である。これにより、受電制御回路３６は、充電回路２２が通常充電で動作しているか、プリ充電で動作しているかを認識する。

受電制御回路３６は、検出した電流値が予め設定された閾値未満である場合、負荷調整スイッチ３５を一時的にオンにする。これにより、受電制御回路３６は、受電回路２１に一時的に確認抵抗３４を接続する。即ち、受電制御回路３６は、受電回路２１に接続される負荷を一時的に増加させる。これにより、受電制御回路３６は、非接触送電装置２における送電電力を一時的に増加させる。即ち、受電制御回路３６は、非接触送電装置２において過充電保護機能が働きやすいように一時的に負荷を増加させる。なお、受電制御回路３６が負荷調整スイッチ３５をオンオフする為の信号を、位置ずれ確認信号と称する。位置ずれ確認信号は、所定時間のオン期間と、所定時間のオフ期間とを含む信号である。なお、オン期間の長さ及びオフ期間の長さは、非接触送電装置２の過電流保護機能の仕様によって定まるものであり、如何なる長さであってもよい。

次に、非接触送電装置２の動作について説明する。
図３は、非接触送電装置２の動作の例について説明する為の説明図である。

非接触送電装置２の送電制御回路１４は、起動されると待機状態になる。そして、送電台４に非接触受電装置３が置かれたことを検知すると、送電コイル６に送電電力を供給し、送電を実行する（ＡＣＴ１１）。

送電制御回路１４は、送電回路１２から出力された電流の値、あるいはＡＣアダプタ１１から送電回路に入力される電流の値を検出し、過電流が検出されたか否か判断する（ＡＣＴ１２）。即ち、送電制御回路１４は、送電回路１２から出力された電流の値が予め設定された閾値以上であるか否か判断する。

過電流が検出されなかった場合（ＡＣＴ１２、ＮＯ）、送電制御回路１４は、送電を終了するか否か判断する（ＡＣＴ１３）。例えば、送電制御回路１４は、送電台４から非接触受電装置３が取り除かれた場合、または非接触受電装置３において満充電となった場合、送電を終了すると判断する。送電を終了しない場合、送電制御回路１４は、ＡＣＴ１１の処理に移行する。また、送電を終了すると判断した場合、送電制御回路１４は、送電を停止し、送電台４に非接触受電装置３が置かれるのを待つ待機状態に移行する。

また、ＡＣＴ１２で、過電流が検出された場合（ＡＣＴ１２、ＹＥＳ）、送電制御回路１４は、送電を停止し（ＡＣＴ１４）、待機状態に移行し、非接触受電装置３が送電台４から取り除かれるまでは送電を開始しない状態になる。同時に表示部５を点滅させるなど、エラー表示を行う。

次に、非接触受電装置３の動作について説明する。
図４は、非接触受電装置３の動作の例について説明する為の説明図である。

非接触受電装置３の受電制御回路３６は、非接触送電装置２から電力を受電すると、受電回路２１及び充電回路２２により二次電池８に対する充電処理を開始する（ＡＣＴ２１）。

受電制御回路３６は、充電回路２２から出力される充電電流の電流値が、予め設定された閾値以上であるか否か判断する（ＡＣＴ２２）。これにより、受電制御回路３６は、二次電池８に対する充電処理が、微小電流によるプリ充電になっているか、通常電流による通常充電になっているかを判断する。受電制御回路３６は、充電電流の電流値が、予め設定された閾値以上である場合、通常充電であると判断する。また、受電制御回路３６は、充電電流の電流値が、予め設定された閾値未満である場合、プリ充電であると判断する。

受電制御回路３６は、充電回路２２から出力される充電電流の電流値が、予め設定された閾値未満であると判断した場合（ＡＣＴ２２、ＮＯ）、位置ずれ確認信号を出力する（ＡＣＴ２３）。即ち、受電制御回路３６は、位置ずれ確認信号によって一定時間負荷調整スイッチ３５をオンすることにより、受電コイル７及び受電回路２１に接続される負荷に確認抵抗３４を一時的に追加する。また、受電制御回路３６は、位置ずれ確認信号によって負荷調整スイッチ３５をオフすることにより、受電コイル７及び受電回路２１に接続される負荷から確認抵抗３４を除外する。具体的には、受電制御回路３６は、例えば１秒間のオン期間と２秒間のオフ期間とを含む位置ずれ確認信号を出力する。

このように受電コイル７及び受電回路２１に接続される負荷に確認抵抗３４を追加することにより、受電コイル７及び受電回路２１に接続される負荷が、通常充電時の負荷と同程度になる。この結果、送電制御回路１４は、位置ずれによる電力の伝送効率の低下に起因する送電電力の増加を検知することができる。即ち、送電制御回路１４は、送電電力の電流値が閾値以上になった場合、過電流保護機能に従い、送電回路１２から送電コイル６への送電電力の出力を停止する待機状態に移行する。言い換えると、送電制御回路１４は、位置ずれが大きい場合、過電流保護機能に従い、送電回路１２から送電コイル６への送電電力の出力を停止する。また、送電制御回路１４は、位置ずれが小さく過電流保護機能が作動しない場合、送電回路１２から送電コイル６への送電電力の出力を継続する。

受電制御回路３６は、位置ずれ確認信号を出力した後、充電が継続して行われているか否か判断する（ＡＣＴ２４）。即ち、受電制御回路３６は、受電回路２１から直流電力が出力されているか否か判断する。

受電制御回路３６は、充電が継続して行われていないと判断した場合（ＡＣＴ２４、ＮＯ）、非接触送電装置２からの送電が停止されたと判断する。この場合、受電制御回路３６は、二次電池８から非接触受電装置３の各構成に電力が供給されるように、電力の供給の経路を切り替える（ＡＣＴ２５）。なお、非接触受電装置３は、受電回路２１からの直流電力の出力が途絶えた場合であってもＡＣＴ２４及びＡＣＴ２５の動作を受電制御回路３６が行うことができるように、受電制御回路３６に電力を供給するキャパシタをさらに具備する構成であってもよい。

さらに、受電制御回路３６は、例えば図５に示すように、位置ずれが大きいことをユーザに報知する為の情報を出力する（ＡＣＴ２６）。図５の例では、受電制御回路３６は、位置ずれ量が大である旨、充電が実行できない旨、及び送電台４に非接触受電装置３を置き直すことを促す表示をモニタ９から出力させる。なお、受電制御回路３６は、音声出力により図５の画面に相当する情報を出力する構成であってもよいし、他の機器に図５の画面に相当する情報を通知する構成であってもよい。即ち、受電制御回路３６は、例えばモニタ９などの、情報を出力する出力部から、位置ずれが生じている旨を出力することにより、ユーザに位置ずれが生じている旨を認識させる。

さらに、受電制御回路３６は、充電処理を終了するか否か判断する（ＡＣＴ２７）。例えば、受電制御回路３６は、二次電池８が満充電状態になった場合、充電処理を終了すると判断する。

受電制御回路３６は、充電処理を終了すると判断した場合（ＡＣＴ２７、ＹＥＳ）、充電回路２２の動作を停止させ、充電処理を終了する。また、充電処理を終了しないと判断した場合（ＡＣＴ２７、ＮＯ）、受電制御回路３６は、ＡＣＴ２１の処理に移行する。

また、受電制御回路３６は、ＡＣＴ２４において、充電が継続して行われていると判断した場合（ＡＣＴ２４、ＹＥＳ）、位置ずれ確認信号の出力回数が予め設定された回数（例えば３回）に達したか否か判断する（ＡＣＴ２８）。位置ずれ確認信号の出力回数が予め設定された回数に達していないと判断した場合（ＡＣＴ２８、ＮＯ）、受電制御回路３６は、ＡＣＴ２３の処理に移行し、再度位置ずれ確認信号を出力する。これにより、受電制御回路３６は、非接触送電装置２における過電流保護機能の確度を向上させることができる。

位置ずれ確認信号の出力回数が予め設定された回数に達したと判断した場合（ＡＣＴ２８、ＹＥＳ）、受電制御回路３６は、非接触送電装置２からの送電が継続されているものと判断し、充電処理を継続する（ＡＣＴ２９）。充電回路２２で検出する二次電池８の電圧が一定値以上になると、プリ充電から通常充電動作に切り替える。即ち、充電回路２２は、通常充電により二次電池８を充電し（ＡＣＴ３０）、ＡＣＴ２７に移行する。

また、ＡＣＴ２２において、充電回路２２から出力される充電電流の電流値が、予め設定された閾値以上であると判断した場合（ＡＣＴ２２、ＹＥＳ）、充電回路２２は、ＡＣＴ３０の処理に移行し、引き続き通常充電により二次電池８を充電する。

なお、上記の例では、通常充電かプリ充電かを充電電流と閾値とに基づいて判断するものと説明したが、受電制御回路３６は、二次電池８の電圧値に応じて通常充電かプリ充電かを判断する構成であってもよく、また、前記判断に基づいて、受電制御回路３６が充電回路２２を制御するようにしてもよい。

図６は、実際に非接触電力伝送装置１を用いて、送電台４上における非接触受電装置３の設置位置を変えた時の、送電回路１２の送電電力、受電回路２１の受電電力、送電可否（過電流保護が機能するか否か）の例を示す図である。
（１）送電コイル６の中心Ｃ１と受電コイル７の中心Ｃ２との位置ずれが小
（２）送電コイル６の中心Ｃ１と受電コイル７の中心Ｃ２との位置ずれが中
（３）送電コイル６の中心Ｃ１と受電コイル７の中心Ｃ２との位置ずれが大
と仮定した場合、（１）の例では、効率が７０％のため、受電電力をプリ充電に相当する１Ｗにする為に送電電力を１．４Ｗにする必要があり、受電電力を通常充電に相当する５Ｗにする為に送電電力を７．１Ｗにする必要がある。また、（２）の例では、効率が５０％のため、受電電力を１Ｗにする為に送電電力を２Ｗにする必要があり、受電電力を５Ｗにする為に送電電力を１０Ｗにする必要がある。また、（３）の例では、効率が３０％のため、受電電力を１Ｗにする為に送電電力を３．３Ｗにする必要があり、受電電力を５Ｗにする為に送電電力を１６．７Ｗにする必要がある。

例えば、非接触送電装置２の定格出力が８Ｗであると仮定する。この場合、プリ充電では、（１）、（２）、及び（３）のいずれの例でも、過電流保護機能が働かず、位置ずれを検知することができない。しかし、通常充電では、（２）及び（３）の例で送電電力が定格出力を超え、過電流保護機能が働き、送電が停止される。

上記したように、非接触受電装置３は、受電コイル７と、受電コイル７に発生した電力を整流する受電回路２１と、及び受電回路２１から出力された受電電力により二次電池８を充電する充電回路２２と、受電回路２１等の動作を制御する受電制御回路３６とを備える。充電回路２２は、通常電流により二次電池を充電する通常充電と、通常電流よりも電流値が低い微小電流により二次電池を充電するプリ充電とのいずれかにより二次電池を充電するように充電を制御する。受電制御回路３６は、プリ充電中に受電回路２１に接続される負荷を一時的に増加させ、通常充電と同程度の電力を消費させる。これにより、受電制御回路３６は、非接触受電装置３がプリ充電を行っている間であっても、非接触送電装置２に非接触受電装置３の位置ずれを検出させることが可能になる。この結果、非接触受電装置３は、非接触送電装置２に短時間で位置ずれの検出を行わせることができる。

なお、第１の実施形態では、受電制御回路３６は、プリ充電中に受電回路２１に確認抵抗３４を接続することにより、受電回路２１に接続される負荷を増加させると説明したが、この構成に限定されない。受電制御回路３６は、受電回路２１に接続される負荷をどのように増加させる構成であってもよい。例えば、受電制御回路３６は、電源非遮断系統２４に接続されたＣＰＵ２５の負荷レベルを高め、通常充電における電流相当の負荷に設定する構成であってもよい。この場合、確認抵抗３４及び負荷調整スイッチ３５を省略することができる。例えば、バックグラウンドで動作する特定のアプリケーションを起動させることにより、ＣＰＵ２５の負荷を増加させることができる。即ち、受電制御回路３６は、演算素子に所定の処理を実行させることにより、受電回路２１に接続される負荷を一時的に増加させる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る非接触電力伝送装置１Ａの例を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成には同じ参照符号を付し、詳細な説明を省略する。非接触電力伝送装置１Ａは、非接触送電装置２、及び非接触受電装置３Ａを備える。

第２の実施形態に係る非接触受電装置３Ａは、プリ充電中に電源遮断系統２７に接続される種々の構成のうちのいずれかを受電回路２１に接続することにより、受電回路２１に接続される負荷を増加させる。

非接触受電装置３Ａは、受電コイル７、受電回路２１、充電回路２２、二次電池８、電源非遮断系統２４、ＣＰＵ２５、メモリ２６、電源遮断系統２７、電源スイッチ２８、モニタ９、カメラ２９、ブザー３０、オーディオ３１、無線通信回路３２、バックライト３３、負荷調整スイッチ３５、及び受電制御回路３６を備える。

非接触受電装置３Ａでは、バックライト３３が負荷調整スイッチ３５を介して受電回路２１に接続されている。バックライト３３の負荷は、通常充電時において二次電池８に供給される直流電力を消費する程度の値で構成されている。

受電制御回路３６は、負荷調整スイッチ３５をオンオフすることにより、受電コイル７及び受電回路２１に負荷として、充電回路２２及び二次電池８が接続される状態と、充電回路２２及び二次電池８とバックライト３３とが接続される状態とを切り替える。

より具体的には、受電制御回路３６は、充電回路２２から出力された充電電流の電流値を検出し、検出した電流値が予め設定された閾値未満である場合、負荷調整スイッチ３５を一時的にオンにする。これにより、受電制御回路３６は、受電回路２１に一時的にバックライト３３を接続する。即ち、受電制御回路３６は、受電回路２１に接続される負荷を一時的に増加させる。これにより、受電制御回路３６は、非接触送電装置２における送電電力を一時的に増加させる。即ち、受電制御回路３６は、非接触送電装置２において過充電保護機能が働きやすいように一時的に負荷を増加させる。

上記したように、非接触受電装置３Ａは、受電回路２１の受電電力に応じて動作する電源遮断系統２７のいずれかの構成と、受電回路２１との接続を切り替える負荷調整スイッチ３５とを具備する。受電制御回路３６は、負荷調整スイッチ３５をオンし、電源遮断系統２７の構成を受電回路２１に接続することにより、受電回路２１に接続される負荷を一時的に増加させる。

このような構成によると、確認抵抗３４を設ける必要が無くなる。この為、回路を簡易にすることができる。また、受電制御回路３６が位置ずれ確認信号を出力したタイミングでモニタ９のバックライト３３が点灯と消灯とを繰り返す為、充電が開始されたことをユーザに視認させやすくなる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る非接触電力伝送装置１Ｂの例を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成には同じ参照符号を付し、詳細な説明を省略する。非接触電力伝送装置１Ｂは、非接触送電装置２、及び非接触受電装置３Ｂを備える。

第３の実施形態に係る非接触受電装置３Ｂは、例えば二次電池８を充電する外部の電子機器に対して受電コイル７及び受電回路２１により生成した受電電力を供給する構成となっている。

非接触受電装置３Ｂは、受電コイル７、受電回路２１、確認抵抗３４、負荷調整スイッチ３５、受電制御回路３６、電流検出回路３７、ＬＥＤ３８、を備える。

電流検出回路３７は、受電回路２１の出力端子に接続され、受電回路２１から外部の二次電池８に供給される受電電力の電流値を検出する。電流検出回路３７は、検出した電流値を受電制御回路３６に供給する。

ＬＥＤ３８は、受電回路２１の出力端子に接続され、受電回路２１から出力される受電電力によって点灯する。

非接触受電装置３Ｂの受電制御回路３６は、受電回路２１から外部機器に出力された充電電流の電流値、即ち電流検出回路３７から供給された電流値と、予め設定された閾値とを比較する。受電制御回路３６は、電流検出回路３７から供給された電流値が予め設定された閾値未満である場合、負荷調整スイッチ３５を一時的にオンにする。これにより、受電制御回路３６は、受電回路２１に一時的に確認抵抗３４を接続する。即ち、受電制御回路３６は、受電回路２１に接続される負荷を一時的に増加させる。これにより、受電制御回路３６は、非接触送電装置２における送電電力を一時的に増加させる。即ち、受電制御回路３６は、非接触送電装置２において過充電保護機能が働きやすいように一時的に負荷を増加させる。

このように、受電回路２１から出力される受電電力を外部機器に供給する構成であっても、第１の実施形態と同様に非接触受電装置３Ｂの位置ずれを非接触送電装置２に検出させることができる。さらに、非接触送電装置２において過充電保護機能が働き、送電が停止された場合、ＬＥＤ３８が消灯する。この結果、充電が行われていないことをユーザに視認させることができる。

なお、上述の各実施の形態で説明した機能は、ハードウエアを用いて構成するに留まらず、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現することもできる。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…非接触電力伝送装置、１Ａ…非接触電力伝送装置、１Ｂ…非接触電力伝送装置、２…非接触送電装置、３…非接触受電装置、３Ａ…非接触受電装置、３Ｂ…非接触受電装置、４…送電台、５…表示部、６…送電コイル、７…受電コイル、８…二次電池、９…モニタ、１１…ＡＣアダプタ、１２…送電回路、１３…無線通信回路、１４…送電制御回路、２１…受電回路、２２…充電回路、２４…電源非遮断系統、３２…無線通信回路、３３…バックライト、３４…確認抵抗、３５…負荷調整スイッチ、３６…受電制御回路、３７…電流検出回路、３８…ＬＥＤ。

Claims (7)

1. 送電コイルにより電力を送電する非接触送電装置から電力を受電する非接触受電装置であって、
   前記送電コイルと電磁結合する受電コイルと、
   前記受電コイルに発生した電力を整流する受電回路と、
   前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させる受電制御回路と、
   を具備する非接触受電装置。
2. 前記受電回路から出力された受電電力により二次電池を充電する為の充電電力を出力する充電回路をさらに具備し、
   前記充電回路は、通常電流により前記二次電池を充電する為の充電電力を出力する通常充電と、前記通常電流よりも電流値が低い微小電流により前記二次電池を充電する為の充電電力を出力するプリ充電とのいずれかを行い、
   前記受電制御回路は、前記充電回路が前記プリ充電を行う場合に、前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させる制御を行う、請求項１に記載の非接触受電装置。
3. 前記受電回路の受電電力を消費する確認抵抗と、
   前記確認抵抗と前記受電回路との接続を切り替える負荷調整スイッチと、
   をさらに具備し、
   前記受電制御回路は、前記負荷調整スイッチをオンし、前記確認抵抗を前記受電回路に接続することにより、前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させる請求項１または２に記載の非接触受電装置。
4. 前記受電回路の受電電力に応じて動作する演算素子をさらに具備し、
   前記受電制御回路は、前記演算素子に所定の処理を実行させることにより、前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させる請求項１または２に記載の非接触受電装置。
5. 前記受電回路の受電電力に応じて動作する電源遮断系統と、
   前記電源遮断系統と前記受電回路との接続を切り替える負荷調整スイッチと、
   をさらに具備し、
   前記受電制御回路は、前記負荷調整スイッチをオンし、前記電源遮断系統を前記受電回路に接続することにより、前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させる請求項１または２に記載の非接触受電装置。
6. 情報を出力する出力部をさらに具備し、
   前記受電制御回路は、前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させた際に、前記非接触送電装置からの送電が停止された場合、位置ずれが生じていると判断し、位置ずれが生じている旨を前記出力部から出力する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の非接触受電装置。
7. 電力を送電する非接触送電装置の送電コイルと電磁結合する受電コイルと、前記受電コイルに発生した電力を整流する受電回路と、を具備する非接触受電装置に用いられる被接触受電方法であって、
   非接触受電装置が、前記受電回路に接続される負荷を一時的に増加させる、
   非接触受電方法。