JP2020010550A - 送電装置、受電装置、及び電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明が解決しようとする課題は、長寿命の送電装置、受電装置、及び電力伝送システムを提供することである。【解決手段】 一実施形態に係る受電装置は、送電コイル、送電回路、通信回路、及び制御回路を備える。送電コイルは、受電装置の受電コイルと磁界結合する。送電回路は、スイッチ素子を備え、前記スイッチ素子をスイッチングして前記送電コイルに交番電流を流す。通信回路は、前記受電装置と通信を行う。制御回路は、前記送電回路のスイッチングを制御し、前記スイッチ素子の出力電圧と、予め設定された判定基準とに基づいて、前記受電装置の負荷が過剰か否か判断し、前記受電装置の負荷が過剰であると判断した場合、負荷が過剰である旨を前記通信回路により前記受電装置に通知する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、送電装置、受電装置、及び電力伝送システムに関する。

非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）が普及しつつある。非接触電力伝送装置は、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け取る非接触受電装置とを備える。非接触送電装置は、送電コイルを備える。非接触受電装置は、送電コイルと磁界結合する受電コイルとを備える。非接触送電装置と非接触受電装置とは、送電コイル及び受電コイルにより、電磁誘導または磁界共振（共鳴）などの原理を利用して、電力を伝送する。非接触受電装置は、非接触送電装置から供給された電力を用いて、負荷として搭載された二次電池を充電する充電処理を行う。

非接触送電装置は、送電コイルに流れる電流を制御する送電回路を備える。送電回路は、スイッチ素子（ＦＥＴ）を利用したＥ級増幅器が送電回路として構成される。送電回路は、ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦすることにより、送電コイルに交番電流を流し、受電コイルに電力を伝送する。また、送電回路は、負荷に応じてＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御することにより、送電コイルに印加される電圧が理想的な波形となるように制御する。この場合、送電回路は、送電コイルに印加される電圧が０ＶになるタイミングでＦＥＴをＯＦＦからＯＮに切り替えるzero voltage switching（ＺＶＳ）動作を行うことができる。

上記のような構成において、非接触送電装置は、非接触送電装置の定格を超える負荷量の非接触受電装置に電力を伝送する場合がある。このような場合、ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御したとしても、理想的な波形が得られない可能性がある。この為、ＦＥＴをＯＦＦからＯＮにするタイミングにおいて、ＦＥＴの端子の電位が０Ｖにならない可能性がある。この状態で、ＦＥＴがＯＦＦからＯＮに切替られると、ＦＥＴに貫通電流が流れ、ＦＥＴが発熱し、劣化が早まるという課題がある。

特開２０１１−２１１８７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、長寿命の送電装置、受電装置、及び電力伝送システムを提供することである。

一実施形態に係る受電装置は、送電コイル、送電回路、通信回路、及び制御回路を備える。送電コイルは、受電装置の受電コイルと磁界結合する。送電回路は、スイッチ素子を備え、前記スイッチ素子をスイッチングして前記送電コイルに交番電流を流す。通信回路は、前記受電装置と通信を行う。制御回路は、前記送電回路のスイッチングを制御し、前記スイッチ素子の出力電圧と、予め設定された判定基準とに基づいて、前記受電装置の負荷が過剰か否か判断し、前記受電装置の負荷が過剰であると判断した場合、負荷が過剰である旨を前記通信回路により前記受電装置に通知する。

図１は、一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、一実施形態に係る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、一実施形態に係る非接触送電装置の詳細な構成について説明する為の説明図である。 図４は、第１の実施形態に係わ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５は、第１の実施形態に係わ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６は、第１の実施形態に係わ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７は、第１の実施形態に係わ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８は、第２の実施形態に係わ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９は、第２の実施形態に係わ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１０は、第２の実施形態に係わ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。

以下、一実施形態に係る送電装置、受電装置、及び電力伝送システムについて図面を参照して説明する。
まず、非接触電力伝送装置１の概要について説明する。
図１は、一実施形態に係る非接触電力伝送装置１の構成例を示す説明図である。

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とを備える電力伝送システムである。

非接触送電装置２は、電磁誘導または磁界共振（共鳴）などの磁界結合を利用して、非接触受電装置３に電力を供給する送電装置である。すなわち、非接触送電装置２は、非接触受電装置３と電気的に接続されていない状態（非接触状態）で、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１１、表示部１２、及び送電コイル１３を備える。

送電台１１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、筺体内部に送電コイル１３が設けられたものである。

表示部１２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。表示部１２は、非接触送電装置２の動作状態に応じて表示色が切り替わる。また、例えば、表示部１２は、動作状態を示すメッセージで表示可能な構成であってもよい。

送電コイル１３は、交流電力によって磁界を発生させるコイルである。送電コイル１３は、例えば、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（送電共振回路）を構成する。送電コイル１３は、送電台１１の非接触受電装置３が置かれる面（載置面）と平行に配設されて構成される。送電コイル１３は、絶縁された電線が巻かれた巻線構造として構成されていてもよいし、プリント基板上にコイルパターンが形成されて構成されていてもよい。

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受電装置である。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、ＰＯＳ端末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、ＰＯＳ端末などの携帯情報端末の電源端子に接続され、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２１、表示部２２、及び二次電池２３を備える。

受電コイル２１は、磁界の変化に基づいて電流を発生させるコイルである。受電コイル２１は、例えば、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２１は、非接触受電装置３の筐体のいずれかの面と平行に配設されて構成される。受電コイル２１は、絶縁された電線が巻かれた巻線構造として構成されていてもよいし、プリント基板上にコイルパターンが形成されて構成されていてもよい。非接触受電装置３の筐体の受電コイル２１が設けられた面が送電台１１の載置面に向けられた状態で、非接触受電装置３が送電台１１上に載置された場合、受電コイル２１は、非接触送電装置２の送電コイル１３と磁界結合する。

二次電池２３は、受電コイル２１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。

表示部２２は、種々の情報を表示する表示装置である。非接触受電装置３の制御回路、または図示されないグラフィックコントローラの制御により画面を表示する。

非接触送電装置２は、送電コイル１３に交流電力を供給することによって、送電コイル１３に磁界を発生させる。非接触送電装置２の送電コイル１３に磁界が生じると、送電コイル１３と磁界結合した受電コイル２１に誘導電流が発生する。非接触受電装置３は、受電コイル２１に生じた誘導電流を用いて、二次電池２３を充電する充電処理を行う。このように、非接触電力伝送装置１は、非接触送電装置２が送電コイル１３に磁界を発生させることによって、非接触受電装置３に電力を供給する。

なお、非接触送電装置２と非接触受電装置３との間における電力伝送は、送電コイル１３の中心Ｃｘと、受電コイル２１の中心Ｃｙとのずれ（位置ずれ）の大きさに応じて効率が低下する。この為、送電コイル１３の中心Ｃｘと受電コイル２１の中心Ｃｙとのずれがないように非接触受電装置３を送電台１１上に置くことが好ましい。

次に、非接触送電装置２及び非接触受電装置３の詳細な構成について説明する。
図２は、一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説明図である。

まず非接触送電装置２について説明する。
非接触送電装置２は、電源回路１４、送電回路１５、送電コイル１３、表示部１２、無線通信回路１６、及び制御回路１７などを備える。

電源回路１４は、外部の直流電源の電圧を各回路の動作に適した電圧に変換し、送電回路１５及び制御回路１７に供給する。電源回路１４は、商用電源からＡＣアダプタ４などを介して供給される直流電力を任意の電圧に変換し、送電回路１５及び制御回路１７に供給する。また、電源回路１４は、商用電源から供給される交流電力を整流及び平滑化することにより、直流電力を取得する構成であってもよい。

送電回路１５は、Ｅ級増幅回路である。送電回路１５は、制御回路１７の制御に基づき、電源回路１４から供給される直流電力をスイッチ素子（例えばＦＥＴ）によりスイッチングすることにより、交流電力を生成する。送電回路１５は、交流電力を送電コイル１３に供給することにより、送電コイル１３に磁界を発生させる。なお、送電回路１５の詳細な構成については後述する。

無線通信回路１６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１６は、アンテナ１６ａに接続されている。無線通信回路１６は、アンテナ１６ａにより、電力伝送の周波数とは異なる周波数で非接触受電装置３と無線通信を行う。無線通信回路１６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１６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１６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。この場合、無線通信回路１６は、送電回路１５の一部として構成される。

制御回路１７は、表示部１２、送電回路１５、及び無線通信回路１６の動作をそれぞれ制御する。制御回路１７は、プロセッサとメモリとを備える。プロセッサは、演算処理を実行する演算素子である。プロセッサは、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、制御回路１７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、制御回路１７は、非接触送電装置２の動作状態に応じて表示部１２の表示（例えば色、またはメッセージなど）を切り替える。また例えば、制御回路１７は、無線通信回路１６を介して、非接触受電装置３と通信を行う。

また例えば、制御回路１７は、送電回路１５のスイッチ素子のオンオフのタイミングを制御する。具体的には、制御回路１７は、電力伝送に電磁誘導方式を利用する場合、１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の周波数で、送電回路１５のスイッチ素子をオンオフ制御する。また、制御回路１７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帯の周波数で送電回路１５のスイッチ素子をオンオフ制御する。なお、送電回路１５のスイッチ素子のオンオフ制御の周波数は、上記のものに限定されず、非接触送電装置２及び非接触受電装置３の使用に応じて変更されてもよい。

また例えば、制御回路１７は、図示されない電流検出器により送電コイル１３に流れる電流を検出し、検出結果に基づいて、送電台１１に非接触受電装置３が載置されたか否かを判断する載置検出処理を行う。

また例えば、制御回路１７は、無線通信回路１６を介して、非接触受電装置３と情報を送受信することにより、認証処理を行う。認証処理は、非接触送電装置２と非接触受電装置３との間において、電力の伝送を行う相手の機器が正しい機器であるか否かを判断する処理である。

次に、非接触受電装置３について説明する。
非接触受電装置３は、受電コイル２１、表示部２２、二次電池２３、受電回路２４、充電回路２５、無線通信回路２６、及び制御回路２７を備える。なお、非接触受電装置３は、二次電池２３及び充電回路２５の代わりに、負荷に電力を供給する為の出力端子を備える構成であってもよい。

受電回路２４は、受電コイル２１に生じた誘導電流、すなわち交流電力を整流し、直流に変換する。受電回路２４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、受電コイル２１（または受電共振回路）に接続されている。整流ブリッジは、受電コイル２１から供給された電流を全波整流し、直流電力を出力端子から出力する。また、受電回路２４は、整流ブリッジから出力された直流電力から、充電回路２５または制御回路２７の仕様に応じた直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを備えていてもよい。

充電回路２５は、受電回路２４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。充電回路２５は、二次電池２３の仕様に応じて、充電電力の電圧値及び電流値を制御する。例えば、充電回路２５は、充電電力の電流値を制御することにより、二次電池２３を充電することにより生じる負荷の量、すなわち非接触受電装置３の負荷量を増減させることができる。具体的には、充電回路２５は、充電電力の電流値を増加させることにより、非接触受電装置３の負荷量を増加させることができる。また、充電回路２５は、充電電力の電流値を減少させることにより、非接触受電装置３の負荷量を減少させることができる。充電回路２５は、非接触受電装置３の負荷量の増減を、制御回路２７の制御に基づいて行う。

無線通信回路２６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２６は、アンテナ２６ａに接続されている。アンテナ２６ａは、共振周波数が非接触送電装置２のアンテナ１６ａの共振周波数に対応したアンテナである。無線通信回路２６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２６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２６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２６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。この場合、無線通信回路２６は、受電回路２４の一部として構成される。

制御回路２７は、表示部２２、受電回路２４、充電回路２５、及び無線通信回路２６の動作をそれぞれ制御する。制御回路２７は、プロセッサとメモリとを備える。プロセッサは、演算処理を実行する演算素子である。プロセッサは、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。

例えば、制御回路２７は、非接触受電装置３の動作状態、及び無線通信回路２６を介して非接触送電装置２から取得した情報に基づいて、表示部２２に種々の情報を表示させる。

また例えば、制御回路２７は、無線通信回路２６を介して、非接触送電装置２と情報を送受信することにより、認証処理を行う。認証処理は、非接触送電装置２と非接触受電装置３との間において、電力の伝送を行う相手の機器が正しい機器であるか否かを判断する処理である。

また例えば、制御回路２７は、充電回路２５の動作を制御する。制御回路２７は、充電回路２５の動作を制御することにより、二次電池２３を充電する充電電力の電流値を制御する。すなわち、制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷量を調整する。

次に、非接触送電装置２の送電回路１５及び制御回路１７の詳細な構成について説明する。
図３は、送電回路１５及び制御回路１７の構成の例について説明する為の説明図である。また、図４は、送電回路１５及び制御回路１７における動作について説明する為の説明図である。図３に示されるように、送電回路１５は、スイッチ素子ＦＥＴ、第１のインダクタＬ１、第２のインダクタＬ２、第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２、抵抗Ｒ１、及びゲートドライバ３１を備える。また、制御回路１７は、タイミング生成回路３２、Ａ／Ｄコンバータ３３、及びプロセッサ３４を備える。

スイッチ素子ＦＥＴは、導通路を開放状態（ＯＦＦ）と短絡状態（ＯＮ）とで切り替える素子である。スイッチ素子ＦＥＴは、例えばＭＯＳＦＥＴである。図３の例では、スイッチ素子ＦＥＴは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。この為、スイッチ素子ＦＥＴは、ＯＮ電圧がゲート端子に入力されている場合、ドレイン端子−ソース端子間を導通させる。また、スイッチ素子ＦＥＴは、ＯＦＦ電圧がゲート端子に入力されている場合、ドレイン端子−ソース端子間を開放させる。なお、スイッチ素子ＦＥＴは、ＩＧＢＴなどにより構成されていてもよい。

スイッチ素子ＦＥＴのソース端子は、ＧＮＤに接続されている。

スイッチ素子ＦＥＴのゲート端子は、ゲートドライバ３１の出力端子に接続されている。

スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子は、第１のインダクタＬ１を介して電源回路１４に接続されている。

また、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子は、抵抗Ｒ１を介して制御回路１７のＡ／Ｄコンバータ３３に接続されている。

また、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子には、第２のコンデンサＣ２の一方の端子と、第２のインダクタＬ２の一方の端子とが並列に接続されている。第２のコンデンサＣ２の他方の端子は、ＧＮＤに接続されている。また、第２のインダクタＬ２の他方の端子は、第１のコンデンサＣ１の一方の端子に接続されている。第１のコンデンサＣ１の他方の端子は、送電コイル１３の一方の端子に接続されている。送電コイル１３の他方の端子は、ＧＮＤに接続されている。すなわち、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子とソース端子との間に、送電コイル１３、第１のコンデンサＣ１、及び第２のインダクタＬ２の直列接続と、第２のコンデンサＣ２とが並列に接続されている。

なお、送電回路１５において、第２のインダクタＬ２及び第２のコンデンサＣ２は、省略されてもよい。しかしながら、送電回路１５が第２のインダクタＬ２及び第２のコンデンサＣ２を備えることにより、送電回路１５の動作が安定する、放射性ノイズ（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の低減を実現することができる。

タイミング生成回路３２は、スイッチ素子ＦＥＴのＯＮとＯＦＦとを切り替えるタイミングを示す信号を生成する回路である。すなわち、タイミング生成回路３２は、電力伝送の周波数のクロックを生成する回路である。例えば、タイミング生成回路３２は、スイッチ素子ＦＥＴをＯＦＦからＯＮにするタイミングを示す信号（タイミング信号）を生成し、タイミング信号をゲートドライバ３１及びプロセッサ３４に供給する。

ゲートドライバ３１は、タイミング生成回路３２からのタイミング信号に基づいて、スイッチ素子ＦＥＴのＯＮとＯＦＦとを切り替える為の信号（駆動信号Ｖｄｒｖ）を生成する。ゲートドライバ３１は、生成した駆動信号Ｖｄｒｖをスイッチ素子ＦＥＴのゲート端子に入力する。

駆動信号Ｖｄｒｖは、スイッチ素子ＦＥＴのＯＮとＯＦＦとを切り替える為に必要な電圧が、電力伝送の周波数に応じて切り替わる信号である。例えば、スイッチ素子ＦＥＴが５Ｖ（または１０Ｖ）の電圧（ＯＮ電圧）でＯＮになり、０Ｖの電圧（ＯＦＦ電圧）でＯＦＦになる構成である場合、駆動信号Ｖｄｒｖは、ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とが電力伝送の周波数に応じて切り替わる信号となる。駆動信号Ｖｄｒｖは、タイミング生成回路３２で生成された信号が、ゲートドライバ３１を介して出力された信号である。この為、駆動信号Ｖｄｒｖは、タイミング生成回路３２で生成された信号から、若干（例えば数ｎｓ）遅延する。

Ａ／Ｄコンバータ３３は、抵抗Ｒ１を介して、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子に発生する電圧（ドレイン電圧Ｖｄｓ）の値をＡ／Ｄ変換する。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ３３は、スイッチ素子ＦＥＴの出力電圧であるドレイン電圧Ｖｄｓを検出する。Ａ／Ｄコンバータ３３は、ドレイン電圧Ｖｄｓの電圧値をプロセッサ３４に供給する。

プロセッサ３４は、所定のタイミングでＡ／Ｄコンバータ３３から、ドレイン電圧Ｖｄｓの電圧値を取得する。プロセッサ３４は、タイミング生成回路３２から供給されるタイミング信号に基づき、スイッチ素子ＦＥＴがＯＦＦからＯＮになるタイミングで、Ａ／Ｄコンバータ３３からドレイン電圧Ｖｄｓの電圧値を取得する。

プロセッサ３４は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓに基づいて、送電コイル１３に接続されている負荷（即ち非接触受電装置３の負荷量）が適切であるか否かを判定する負荷量判定処理を行う。プロセッサ３４は、負荷量判定処理の結果に基づいて、メッセージを非接触受電装置３に送信する。

図４の例は、タイミングｔ１からタイミングｔ２に亘って、スイッチ素子ＦＥＴがＯＦＦであり、タイミングｔ２からタイミングｔ３に亘って、スイッチ素子ＦＥＴがＯＮであり、タイミングｔ３からタイミングｔ４に亘って、スイッチ素子ＦＥＴがＯＦＦであり、タイミングｔ４からタイミングｔ５に亘って、スイッチ素子ＦＥＴがＯＮである場合の、ドレイン電圧Ｖｄｓ、駆動信号Ｖｄｒｖ、及びタイミング信号の例を示す。

タイミング信号は、タイミングｔ２及びタイミングｔ４に合わせて立ち上がる波形となっている。

また、図４のグラフ４１、グラフ４２、及びグラフ４３は、それぞれ異なる非接触受電装置３が接続された場合の、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化示すグラフである。

タイミングｔ１で、駆動信号ＶｄｒｖがＯＮ電圧からＯＦＦ電圧になり、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が開放状態になると、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン電圧Ｖｄｓが徐々に立ち上がる。

スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が開放状態になってからの、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化は、非接触受電装置３の負荷量によって異なる。また、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が開放状態になってからの、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化は、送電コイル１３と受電コイル２１との結合係数ｋによっても異なる。即ち、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が開放状態になってからの、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化は、非接触受電装置３の負荷量と結合係数ｋとによって決まる。非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋが理想的な値である場合、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化が理想的な波形（理想波形）となる。言い換えると、非接触受電装置３の負荷量または結合係数ｋが、理想的な値との間に差を有する場合、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化が、理想波形とは異なる曲線になる。

非接触送電装置２に対して非接触受電装置３が適切な位置に配置された場合、送電コイル１３と受電コイル２１とがある結合係数で結合することが想定される。ここで想定された結合係数で、ゼロボルトスイッチング動作が行われるように、送電コイル１３、送電回路１５、受電コイル２１、及び受電回路２４が設計される。例えば、送電コイル１３と受電コイル２１との結合係数ｋが、想定された結合係数よりも大きい場合、スイッチングのタイミングにおけるドレイン電圧Ｖｄｓが大きくなる。また、例えば、送電コイル１３と受電コイル２１との結合係数ｋが、想定された結合係数よりも小さい場合、スイッチングのタイミングより早いタイミングで、ドレイン電圧Ｖｄｓが０Ｖになる。

グラフ４１は、非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋが理想的な値である場合の、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化を示すグラフである。グラフ４１のように、非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋが理想的な値である場合、ドレイン電圧Ｖｄｓは、タイミングｔ１で徐々に立ち上がり、タイミングｔ１とタイミングｔ２との中間付近で傾きが負に変化する。さらに、ドレイン電圧Ｖｄｓは、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングｔ２で、０Ｖになる。これが、いわゆるゼロボルトスイッチング（ＺＶＳ）と言われる状態である。この場合、タイミングｔ２で、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通する際に、ドレイン電圧Ｖｄｓが０Ｖとなる。この為、スイッチ素子ＦＥＴのスイッチングによる損失が発生せず、効率の高いスイッチングが可能となる。

また、グラフ４２は、グラフ４１に比べて、結合係数ｋが小さい、または非接触受電装置３の負荷量が小さい例である。すなわち、グラフ４２は、非接触受電装置３の負荷量または結合係数ｋが不足している場合の、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化を示すグラフである。グラフ４２の例では、ドレイン電圧Ｖｄｓは、タイミングｔ１で徐々に立ち上がり、タイミングｔ１とタイミングｔ２との中間より早いタイミングで傾きが負に変化する。さらに、ドレイン電圧Ｖｄｓは、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングｔ２より早いタイミングで、０Ｖになる。さらに、ドレイン電圧Ｖｄｓは、タイミングｔ２にかけて若干（例えば０．７Ｖ程度）の負の電位なる。この為、タイミングｔ２で、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通する際に、ソース端子からドレイン端子に電流が流れ、損失が生じる。

また、グラフ４３は、グラフ４１に比べて、結合係数ｋが大きい、または非接触受電装置３の負荷量が大きい例である。すなわち、グラフ４３は、非接触受電装置３の負荷量または結合係数ｋが過剰である場合の、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化を示すグラフである。グラフ４３の例では、ドレイン電圧Ｖｄｓは、タイミングｔ１で徐々に立ち上がり、タイミングｔ１とタイミングｔ２との中間より遅いタイミングで傾きが負に変化する。また、ドレイン電圧Ｖｄｓは、タイミングｔ１とタイミングｔ２との間で、傾きが負に変化しない場合もある。このような場合、ドレイン電圧Ｖｄｓは、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングｔ２で０Ｖより大きい値となる。すなわちＶｄｓ＞０［Ｖ］となる。この為、タイミングｔ２で、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通する際に、ドレイン端子からソース端子に大きな電流（貫通電流）が流れ、損失が生じる。また、この場合、スイッチ素子ＦＥＴが発熱し、素子の劣化及び破損に至る可能性がある。

上記のように、非接触受電装置３の負荷量、または結合係数ｋが理想的な値（適切な値）ではない場合、スイッチングによって損失が生じる可能性がある。特に、非接触受電装置３の負荷量または結合係数ｋが過剰である場合、貫通電流が生じ、スイッチ素子ＦＥＴの劣化及び破損を招く可能性がある。そこで、プロセッサ３４は、上記のグラフ４２またはグラフ４３のような状態を避けるために、負荷量判定処理を行い、メッセージを非接触受電装置３に送信する。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係わる負荷量判定処理について説明する。
負荷量判定処理は、ゼロボルトスイッチングが正常に行われているか否かを判断する処理である。プロセッサ３４は、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングに基づいて決定される任意のタイミング（判定タイミング）において、ドレイン電圧Ｖｄｓを取得する。プロセッサ３４は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓと、予め設定された判定基準とを比較する。プロセッサ３４は、比較結果に基づいて、ゼロボルトスイッチングが正常に行われているか否かを判断する。

ドレイン電圧Ｖｄｓの変化は、非接触送電装置２からみた非接触受電装置３の実質的な負荷によって決まる。非接触送電装置２からみた非接触受電装置３の実質的な負荷は、非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋによって決まる。非接触受電装置３の実質的な負荷が適切な値である場合、上記のように、ゼロボルトスイッチングが正常に行われる。すなわち、負荷量判定処理は、非接触送電装置２からみた非接触受電装置３の実質的な負荷が、適切な値であるか否かを判断する処理であると言い換えることができる。より具体的には、負荷量判定処理は、非接触受電装置３の負荷量または結合係数ｋが、適切な値に対して大きい状態（非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰な状態）であるか否かを判定する処理である。

判定タイミングは、例えば、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミング、またはスイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングより所定時間前のタイミングである。判定タイミングは、少なくとも、スイッチ素子ＦＥＴがＯＮからＯＦＦになったタイミングｔ１と、スイッチ素子ＦＥＴがＯＦＦからＯＮになるタイミングｔ２との中間よりも後のタイミングである。

判定基準は、例えば、予め設定された１つの値（閾値）である。プロセッサ３４は、判定タイミングにおいて取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値未満である場合、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていると判断する。また、プロセッサ３４は、判定タイミングにおいて取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値以上である場合、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていないと判断する。すなわち、プロセッサ３４は、判定タイミングにおいて取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値以上である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が、過剰であると判断する。例えば、閾値は、損失があっても特に熱的に問題ない程度の値に設定される。例えば、ドレイン電圧Ｖｄｓが理想波形である場合の最大の電圧値が１００Ｖであるとすると、閾値は、５Ｖ乃至１０Ｖ、すなわち最大電圧値の５％乃至１０％に設定されることが望ましい。

より具体的には、判定タイミングは、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングの直前のタイミングである。閾値は、ｙ［Ｖ］である。この場合、プロセッサ３４は、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングの直前のタイミングにおいて、ドレイン電圧Ｖｄｓを取得する。さらに、プロセッサ３４は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、Ｖｄｓ＜ｙを満たす場合、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていると判断する。また、プロセッサ３４は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、Ｖｄｓ＜ｙを満たさない場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰であり、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていないと判断する。

プロセッサ３４は、上記の負荷量判定処理の結果に基づいて、メッセージを作成し、非接触受電装置３に送信する。例えば、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値未満である場合、非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋが適切な値である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する。また、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値以上である場合、非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋが過剰である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する。

次に、上記の構成の非接触送電装置２の動作について説明する。
図５は、非接触送電装置２の動作の例について説明する為のフローチャートである。
非接触送電装置２は、起動すると、待機状態で動作する（ＡＣＴ１１）。このとき、制御回路１７は、一定時間ごとに送電回路１５が動作するように制御する。これにより、送電回路１５は、間欠的に送電コイル１３に送電電力を供給する。

制御回路１７は、間欠的に送電を行いつつ、載置検出処理を行う（ＡＣＴ１２）。載置検出処理は、送電台１１に電力の供給対象である非接触受電装置３が載置されたか否かを判断する処理である。非接触送電装置２の制御回路１７は、送電回路１５から送電コイル１３に供給される電流を検出する図示されない電流検出回路の検出結果に基づいて、送電台１１に電力の供給対象である非接触受電装置３が載置されたか否かを判断する。もしくは、制御回路１７は、電源回路１４から送電回路１５に供給される電流を検出する図示されない電流検出回路の検出結果に基づいて、送電台１１に電力の供給対象である非接触受電装置３が載置されたか否かを判断する。

例えば、制御回路１７は、待機状態において、間欠的に送電回路１５から送電コイル１３に送電電力を供給させる。制御回路１７は、送電回路１５から送電コイル１３に送電電力を供給している間において、電流検出回路の検出結果が増加した場合、非接触受電装置３が送電台１１に載置されたと判断する。

制御回路１７は、送電台１１に非接触受電装置３が載置されたと判断した場合、認証処理を行う（ＡＣＴ１３）。認証処理は、非接触送電装置２と非接触受電装置３との間において、電力の伝送を行う相手の機器が正しい機器であるか否かを判断する処理である。非接触送電装置２と、非接触受電装置３とは、互いに所定の情報を送受信することにより、認証処理を行う。

例えば、認証処理は、送電台１１に載置された非接触受電装置３が正しい機器であるかどうかを非接触送電装置２が判断する処理である。例えば、非接触送電装置２の制御回路１７は、無線通信回路１６を介して非接触受電装置３から認証情報を取得する。認証情報は、非接触受電装置３の識別情報、型番、対応している電力伝送の方式、対応している周波数などを示す情報である。制御回路１７は、取得した認証情報と、メモリに記録されている情報とを比較することにより、送電台１１に載置された非接触受電装置３が、非接触送電装置２により電力を供給することができる正しい機器であるかどうかを判断する。認証情報は、非接触送電装置２または非接触受電装置３の識別情報のみでも構わないし、その他の情報であってもよい。

なお、認証処理は、自身が載置された送電台１１を有する非接触送電装置２が正しい機器であるかどうかを非接触受電装置３が判断する処理であってもよい。この場合、非接触受電装置３の制御回路２７は、無線通信回路２６を介して非接触送電装置２から認証情報を取得する。認証情報は、非接触送電装置２の識別情報、型番、対応している電力伝送の方式、対応している周波数などを示す情報である。制御回路２７は、取得した認証情報と、メモリに記録されている情報とを比較することにより、非接触送電装置２が、自身に対応した正しい機器であるかどうかを判断する。

制御回路１７は、認証処理の結果が正常であるか否か（認証結果がＯＫであるか否か）を判断する（ＡＣＴ１４）。制御回路１７は、認証処理が正常に行われていない（認証結果がＮＧである）と判断した場合（ＡＣＴ１４、ＮＯ）、ＡＣＴ１１の処理に移行する。

制御回路１７は、認証処理が正常に行われたと判断した場合（ＡＣＴ１４、ＹＥＳ）、送電回路１５から送電コイル１３に送電電力を供給することにより、非接触受電装置３に対する送電を開始する（ＡＣＴ１５）。

制御回路１７のプロセッサ３４は、非接触受電装置３への送電中に、上記の負荷量判定処理を行う（ＡＣＴ１６）。これにより、プロセッサ３４は、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰であるか否かを判定し、判定結果に基づいて、メッセージを非接触受電装置３に送信する。

また、制御回路１７は、非接触受電装置３に対する送電を停止するか否か判断する（ＡＣＴ１７）。例えば、制御回路１７は、送電回路１５から送電コイル１３に供給される電流の値に基づき、送電中に送電台１１から非接触受電装置３が取り除かれたか否かを逐次判断する。制御回路１７は、送電台１１から非接触受電装置３が取り除かれたと判断した場合、送電を停止すると判断する。また、制御回路１７は、送電を停止することを指示する情報が非接触受電装置３から供給された場合、送電を停止すると判断する。

制御回路１７は、非接触受電装置３に対する送電を停止しないと判断した場合（ＡＣＴ１７、ＮＯ）、ＡＣＴ１６の処理に移行し、再度負荷量判定処理を行う。

また、制御回路１７は、非接触受電装置３に対する送電を停止すると判断した場合（ＡＣＴ１７、ＹＥＳ）、非接触受電装置３に対する送電を停止し（ＡＣＴ１８）、処理を終了する。

なお、制御回路１７は、送電を停止した後に、送電を再開することを指示する情報が非接触受電装置３から供給された場合、送電回路１５を動作させ、送電を再開する。

図６は、非接触送電装置２における負荷量判定処理の例について説明する為のフローチャートである。
まず、プロセッサ３４は、判定タイミングになったか否か判断する（ＡＣＴ２１）。プロセッサ３４は、上記したように、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミング、またはスイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングより所定時間前のタイミングになったか否か判断する。プロセッサ３４は、判定タイミングになっていないと判断した場合（ＡＣＴ２１、ＮＯ）、負荷量判定処理を終了し、図５のＡＣＴ１７の処理に移行する。

プロセッサ３４は、判定タイミングになったと判断した場合（ＡＣＴ２１、ＹＥＳ）、ドレイン電圧Ｖｄｓを取得する（ＡＣＴ２２）。

プロセッサ３４は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値未満であるか否か判断する（ＡＣＴ２３）。プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓが閾値未満である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が適切であり、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていると判断する。また、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓが閾値以上である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰であり、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていないと判断する。

プロセッサ３４は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値未満であると判断した場合（ＡＣＴ２３、ＹＥＳ）、負荷が適切である旨のメッセージを、非接触受電装置３に送信し（ＡＣＴ２４）、負荷量判定処理を終了する。なお、プロセッサ３４は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値未満であると判断した場合、メッセージを非接触受電装置３に送信せずに、負荷量判定処理を終了する構成であってもよい。

また、取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、閾値以上であると判断した場合（ＡＣＴ２３、ＮＯ）、負荷が過剰である旨のメッセージを、非接触受電装置３に送信し（ＡＣＴ２５）、負荷量判定処理を終了する。

次に、上記の構成の非接触受電装置３の動作について説明する。
図７は、非接触受電装置３の動作の例について説明する為のフローチャートである。

非接触受電装置３は、非接触送電装置２の送電台１１に載置されると、非接触送電装置２から供給される電力によって起動する（ＡＣＴ３１）。

非接触受電装置３の制御回路２７は、起動すると、充電回路２５を制御することにより、受電回路２４から充電回路２５に供給される直流電力を、充電処理に用いられる充電電力に変換させ、二次電池２３に充電電力を供給させる充電処理を実行する（ＡＣＴ３２）。

また、制御回路２７は、負荷が過剰である旨のメッセージを受信したか否か判断する（ＡＣＴ３３）。制御回路２７は、負荷が過剰である旨のメッセージを受信したと判断した場合（ＡＣＴ３３、ＹＥＳ）、非接触受電装置３の負荷量が小さくなるように制御する（ＡＣＴ３４）。すなわち、負荷が過剰である旨のメッセージは、非接触受電装置３に負荷量を小さくすることを指示するコマンドとして機能する。

例えば、制御回路２７は、充電電力の電流値を小さくすることにより、二次電池２３を充電することにより生じる負荷の量を小さくする。また、例えば、二次電池２３が電圧により負荷が変化する構成である場合、制御回路２７は、充電電力の電圧値を小さくすることにより、二次電池２３を充電することにより生じる負荷の量を小さくする構成であってもよい。

また、例えば、制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷量を小さくするために、表示部２２をオフする構成であってもよい。またさらに、制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷量を小さくするために、制御回路２７の動作を、通常モードに比べて電力消費の小さい省電力モードに切り替える構成であってもよい。

なお、制御回路２７は、負荷が過剰である旨のメッセージを受信しなかった場合（ＡＣＴ３３、ＮＯ）、または、負荷が適切である旨のメッセージを受信した場合、後述するＡＣＴ３５の処理に移行する。

制御回路２７は、充電処理を終了するか否か判断する（ＡＣＴ３５）。例えば、制御回路２７は、二次電池２３の充電状態を監視し、二次電池２３が十分に充電されたか否か判断する。制御回路２７は、二次電池２３が十分に充電されたと判断した場合、充電処理を終了すると判断する。

制御回路２７は、充電処理を終了しないと判断した場合（ＡＣＴ３５、ＮＯ）、ＡＣＴ３３の処理に移行し、再度負荷が過剰である旨のメッセージを受信したか否か判断する。すなわち、制御回路２７は、充電処理中に負荷が過剰である旨のメッセージを受信したか否かを逐次確認する。さらに、制御回路２７は、負荷が過剰である旨のメッセージを受信した場合、非接触受電装置３の負荷量が小さくなるように制御を行う。これにより、非接触受電装置３は、自身の負荷量が非接触送電装置２にとって適切な負荷となるように制御を行う。

また、制御回路２７は、充電処理を終了すると判断した場合（ＡＣＴ３５、ＹＥＳ）、充電処理を終了し（ＡＣＴ３６）、図７の処理を終了する。

上記したように、非接触送電装置２は、非接触受電装置３の受電コイル２１と磁界結合する送電コイル１３と、スイッチ素子ＦＥＴをスイッチングして送電コイル１３に交番電流を流す送電回路１５と、制御回路１７とを備える。制御回路１７は、送電回路１５のスイッチングを制御することにより、非接触受電装置３に電力を供給させる。また、制御回路１７は、スイッチ素子ＦＥＴの出力電圧であるドレイン電圧Ｖｄｓを取得する。制御回路１７は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓと、予め設定された判定基準とに基づいて、非接触受電装置３の負荷が過剰か否か判断する。さらに、制御回路１７は、非接触受電装置３の負荷が過剰であると判断した場合、負荷が過剰である旨を無線通信回路１６により非接触受電装置３に通知する。負荷が過剰である旨を受け取った非接触受電装置３の制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷が小さくなるように制御を行う。

これにより、非接触送電装置２は、自身の定格を超える負荷を持つ非接触受電装置３に対して、負荷量が適正な値になるように制御することを要求することができる。この結果、非接触送電装置２は、送電回路１５のスイッチ素子ＦＥＴに貫通電流が流れることを防ぐことができる。

また、制御回路１７は、上記の判定タイミングにおいて取得したドレイン電圧Ｖｄｓに基づいて、スイッチ素子ＦＥＴをオフからオンにするタイミングにおいて、ドレイン電圧Ｖｄｓが、判定基準以上の電圧になるか否か判断する。すなわち、制御回路１７は、ゼロボルトスイッチングになっているか否か判断する。制御回路１７は、スイッチ素子ＦＥＴをオフからオンにするタイミングにおいて、ドレイン電圧Ｖｄｓが判定基準以上の電圧になると判断した場合、非接触受電装置３の負荷が過剰であると判断する。

具体的には、制御回路１７は、スイッチ素子ＦＥＴをオフからオンにするタイミングより所定時間前のタイミングで、ドレイン電圧Ｖｄｓを取得する。制御回路１７は、取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、判定基準以上である場合、非接触受電装置３の負荷が過剰であると判断する。

なお、上記の実施形態では、プロセッサ３４は、判定タイミングにおけるドレイン電圧Ｖｄｓと、予め判定基準として設定された１つの値である閾値とを比較し、ドレイン電圧Ｖｄｓが閾値以上である場合、負荷が過剰であると判断し、ドレイン電圧Ｖｄｓが閾値未満である場合、負荷が適切であると判断すると説明したが、この構成に限定されない。プロセッサ３４は、判定タイミングにおけるドレイン電圧Ｖｄｓが、予め設定された上限と下限とから決まる範囲（基準範囲）内の値であるか否かに基づいて、負荷が適切であると判断する構成であってもよい。すなわち、判定基準は、上限と下限とを有する基準範囲として構成されていてもよい。

例えば、プロセッサ３４は、判定タイミングにおいて取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、基準範囲の下限以上且つ上限未満である場合、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていると判断する。また、プロセッサ３４は、判定タイミングにおいて取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、基準範囲の下限未満または上限以上である場合、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていないと判断する。具体的には、プロセッサ３４は、判定タイミングにおいて取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、基準範囲の下限未満である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が、不足していると判断する。また、プロセッサ３４は、判定タイミングにおいて取得したドレイン電圧Ｖｄｓが、基準範囲の上限以上である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が、過剰であると判断する。

より具体的には、判定タイミングは、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングの直前のタイミングである。基準範囲は、０〜ｘ［Ｖ］の範囲である。即ち、プロセッサ３４は、スイッチ素子ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間が導通するタイミングの直前のタイミングにおいて、ドレイン電圧Ｖｄｓが、０≦Ｖｄｓ＜ｘを満たす場合、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていると判断する。

上記の構成によると、プロセッサ３４は、非接触受電装置３の実質的な負荷が適切な状態、非接触受電装置３の実質的な負荷が不足している状態、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰な状態のいずれであるかを判断することができる。

プロセッサ３４は、負荷量判定処理の結果に基づいて、メッセージを作成し、非接触受電装置３に送信する。例えば、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓが、基準範囲が示す下限以上且つ上限未満である場合、非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋが適切な値である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する。また、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓが、基準範囲が示す下限未満である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が不足している旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する。また、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓが、基準範囲が示す上限以上である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する。

さらに、非接触受電装置３の制御回路２７は、非接触受電装置３の実質的な負荷が不足している旨を示すメッセージを、受け取った場合、非接触受電装置３の負荷を増やすように制御する構成であってもよい。例えば、制御回路２７は、二次電池２３への充電電流を増やすように充電回路２５を制御することにより、非接触受電装置３の負荷を増やす。

なお、上記の実施形態では、プロセッサ３４は、判定タイミングにおけるドレイン電圧Ｖｄｓと、予め判定基準として設定された１つの値である閾値とを比較する構成であると説明したが、この構成に限定されない。プロセッサ３４は、判定タイミングにおけるドレイン電圧Ｖｄｓの変化量（傾き）を算出し、ドレイン電圧Ｖｄｓの傾きが、予め設定された閾値以上であるか否かに基づいて、負荷が過剰であるか否か判断する構成であってもよい。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係わる負荷量判定処理について説明する。
第２の実施形態に係わる負荷量判定処理は、あるタイミングにおけるドレイン電圧Ｖｄｓと閾値とで比較するのではなく、２つのタイミング間におけるドレイン電圧Ｖｄｓの積算値と、閾値とで比較する点が第１の実施形態と異なる。

第２の実施形態に係わるタイミング生成回路３２は、スイッチ素子ＦＥＴのＯＮとＯＦＦとを切り替えるタイミングを示す信号（第１のタイミング信号）と、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算の開始タイミングを示す信号（第２のタイミング信号）とを生成する回路である。第１のタイミング信号は、第１の実施形態におけるタイミング信号と同じ信号である。第２のタイミング信号は、第１のタイミング信号の立ち上がりより所定時間早いタイミングで立ち上がる信号である。

図８は、タイミングｔ１１からタイミングｔ１３に亘って、スイッチ素子ＦＥＴがＯＦＦであり、タイミングｔ１３からタイミングｔ１４に亘って、スイッチ素子ＦＥＴがＯＮであり、タイミングｔ１４からタイミングｔ１６に亘って、スイッチ素子ＦＥＴがＯＦＦであり、タイミングｔ１６からタイミングｔ１７に亘って、スイッチ素子ＦＥＴがＯＮである場合の、ドレイン電圧Ｖｄｓ、駆動信号Ｖｄｒｖ、第１のタイミング信号、及び第２のタイミング信号の例を示す。

図８のグラフ４１、グラフ４２、及びグラフ４３は、第１の実施形態と同様のグラフである。すなわち、ドレイン電圧Ｖｄｓの波形である。

第１のタイミング信号は、タイミングｔ１３及びタイミングｔ１６で立ち上がる波形となっている。

第２のタイミング信号は、タイミングｔ１３より所定時間前のタイミングｔ１２、及びタイミングｔ１６より所定時間前のタイミングｔ１５でそれぞれ立ち上がる波形となっている。

プロセッサ３４は、第２のタイミング信号がＬレベルからＨレベルになるタイミングから、第１のタイミング信号がＬレベルからＨレベルになるタイミングに亘って、ドレイン電圧Ｖｄｓの値を積算する。プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値と、判定基準とを比較する。プロセッサ３４は、比較結果に基づいて、非接触受電装置３の実質的な負荷が適切な状態、非接触受電装置３の実質的な負荷が不足している状態、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰な状態のいずれであるかを判断することができる。

例えば、判定基準は、上限と下限とを有する基準範囲として構成されている。プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲の下限以上且つ上限未満である場合、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていると判断する。また、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲の下限未満または上限以上である場合、ゼロボルトスイッチングが正常に行われていないと判断する。具体的には、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲の下限未満である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が、不足していると判断する。また、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲の上限以上である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が、過剰であると判断する。

上記の構成によると、プロセッサ３４は、非接触受電装置３の実質的な負荷が適切な状態、非接触受電装置３の実質的な負荷が不足している状態、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰な状態のいずれであるかを判断することができる。

プロセッサ３４は、負荷量判定処理の結果に基づいて、メッセージを作成し、非接触受電装置３に送信する。例えば、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲が示す下限以上且つ上限未満である場合、非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋが適切な値である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する。また、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲が示す下限未満である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が不足している旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する。また、プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲が示す上限以上である場合、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する。

次に、第２の実施形態における非接触送電装置２の動作について説明する。なお、図５に対応する動作は、第１の実施形態と同様である為、説明を省略する。
図９は、第２の実施形態に係わる非接触送電装置２における負荷量判定処理の例について説明する為のフローチャートである。
まず、プロセッサ３４は、第２のタイミング信号がＬレベルからＨレベルになったか否か判断する（ＡＣＴ４１）プロセッサ３４は、第２のタイミング信号がＬレベルからＨレベルになっていないと判断した場合（ＡＣＴ４１、ＮＯ）、負荷量判定処理を終了し、図５のＡＣＴ１７の処理に移行する。

プロセッサ３４は、第２のタイミング信号がＬレベルからＨレベルになったと判断した場合（ＡＣＴ４１、ＹＥＳ）、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算を行う（ＡＣＴ４２）。

プロセッサ３４は、第１のタイミング信号がＬレベルからＨレベルになったか否か判断する（ＡＣＴ４３）。プロセッサ３４は、第１のタイミング信号がＬレベルからＨレベルになっていないと判断した場合（ＡＣＴ４３、ＮＯ）、ＡＣＴ４２に移行し、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算を継続する。

プロセッサ３４は、第１のタイミング信号がＬレベルからＨレベルになったと判断した場合（ＡＣＴ４３、ＹＥＳ）、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算結果（積算値）が、基準範囲の上限以上であるか否か判断する（ＡＣＴ４４）。プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲の上限以上であると判断した場合（ＡＣＴ４４、ＹＥＳ）、非接触受電装置３の実質的な負荷が過剰である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信し（ＡＣＴ４５）、負荷量判定処理を終了し、図５のＡＣＴ１７の処理に移行する。

プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲の上限未満であると判断した場合（ＡＣＴ４４、ＮＯ）、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算結果（積算値）が、基準範囲の下限未満であるか否か判断する（ＡＣＴ４６）。プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲の下限未満であると判断した場合（ＡＣＴ４６、ＹＥＳ）、非接触受電装置３の実質的な負荷が不足である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信し（ＡＣＴ４７）、負荷量判定処理を終了し、図５のＡＣＴ１７の処理に移行する。

プロセッサ３４は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、基準範囲の下限以上であると判断した場合（ＡＣＴ４６、ＮＯ）、非接触受電装置３の負荷量及び結合係数ｋが適切な値であると判断し、負荷量判定処理を終了し、図５のＡＣＴ１７の処理に移行する。なお、プロセッサ３４は、非接触受電装置３の実質的な負荷が適切である旨を示すメッセージを、非接触受電装置３に送信する構成であってもよい。

次に、第２の実施形態に係わる非接触受電装置３の動作について説明する。
図１０は、非接触受電装置３の動作の例について説明する為のフローチャートである。

非接触受電装置３は、非接触送電装置２の送電台１１に載置されると、非接触送電装置２から供給される電力によって起動する（ＡＣＴ５１）。

非接触受電装置３の制御回路２７は、起動すると、充電回路２５を制御することにより、受電回路２４から充電回路２５に供給される直流電力を、充電処理に用いられる充電電力に変換させ、二次電池２３に充電電力を供給させる充電処理を実行する（ＡＣＴ５２）。

また、制御回路２７は、負荷が過剰である旨のメッセージを受信したか否か判断する（ＡＣＴ５３）。制御回路２７は、負荷が過剰である旨のメッセージを受信したと判断した場合（ＡＣＴ５３、ＹＥＳ）、非接触受電装置３の負荷量が小さくなるように制御する（ＡＣＴ５４）。すなわち、負荷が過剰である旨のメッセージは、非接触受電装置３に負荷量を小さくすることを指示するコマンドとして機能する。

制御回路２７は、充電処理を終了するか否か判断する（ＡＣＴ５５）。例えば、制御回路２７は、二次電池２３の充電状態を監視し、二次電池２３が十分に充電されたか否か判断する。制御回路２７は、二次電池２３が十分に充電されたと判断した場合、充電処理を終了すると判断する。

制御回路２７は、充電処理を終了しないと判断した場合（ＡＣＴ５５、ＮＯ）、ＡＣＴ５３の処理に移行し、再度メッセージを受信したか否か判断する。

また、制御回路２７は、充電処理を終了すると判断した場合（ＡＣＴ５５、ＹＥＳ）、充電処理を終了し（ＡＣＴ５６）、図１０の処理を終了する。

また、制御回路２７は、負荷が過剰である旨のメッセージを受信していないと判断した場合（ＡＣＴ５３、ＮＯ）、負荷が不足である旨のメッセージを受信したか否か判断する（ＡＣＴ５７）。制御回路２７は、負荷が不足である旨のメッセージを受信したと判断した場合（ＡＣＴ５７、ＹＥＳ）、非接触受電装置３の負荷量が大きくなるように制御し（ＡＣＴ５８）、ＡＣＴ５５の処理に移行する。

例えば、制御回路２７は、充電電力の電流値を大きくすることにより、二次電池２３を充電することにより生じる負荷の量を大きくする。また、例えば、二次電池２３が電圧により負荷が変化する構成である場合、制御回路２７は、充電電力の電圧値を大きくすることにより、二次電池２３を充電することにより生じる負荷の量を大きくする構成であってもよい。

また、例えば、制御回路２７は、送電台１１上における非接触受電装置３の位置の修正を促すメッセージを、表示部２２に表示させる構成であってもよい。表示部２２に表示されるメッセージは、結合係数ｋが大きくなるように、送電台１１上に非接触受電装置３を置きなおすことをユーザに促すメッセージである。具体的には、表示部２２に表示されるメッセージは、送電台１１の送電コイル１３の中心Ｃｘに、受電コイル２１の中心Ｃｙを近づけることをユーザに促すメッセージである。この場合、表示部２２に表示されたメッセージをユーザが確認し、ユーザが非接触受電装置３を送電台１１上に置きなおすことによって、結合係数ｋが大きくなる。これにより、非接触送電装置２に対して非接触受電装置３が適切な位置に配置され、送電コイル１３と受電コイル２１とが、予め想定された結合係数で結合することになる。この結果、ゼロボルトスイッチングが正常に行われる状態になる。

なお、制御回路２７は、負荷が不足である旨のメッセージを受信しなかった場合（ＡＣＴ５７、ＮＯ）、または、負荷が適切である旨のメッセージを受信した場合、ＡＣＴ５５の処理に移行する。

上記したように、非接触送電装置２の制御回路１７は、スイッチ素子ＦＥＴをオフからオンにするタイミングより所定時間前のタイミングから、スイッチ素子ＦＥＴをオフからオンにするタイミングまでのドレイン電圧Ｖｄｓの積算値を算出する。すなわち、制御回路１７は、２つのタイミング間におけるドレイン電圧Ｖｄｓの積算値を算出する。制御回路１７は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、判定基準である基準範囲の上限以上である場合、非接触受電装置３の負荷が過剰であると判断する。制御回路１７は、非接触受電装置３の負荷が過剰であると判断した場合、負荷が過剰である旨を無線通信回路１６により非接触受電装置３に通知する。負荷が過剰である旨を受け取った非接触受電装置３の制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷が小さくなるように制御を行う。

これにより、非接触送電装置２は、自身の定格を超える負荷を持つ非接触受電装置３に対して、負荷量が適正な値になるように制御することを要求することができる。この結果、非接触送電装置２は、送電回路１５のスイッチ素子ＦＥＴに貫通電流が流れることを防ぐことができる。

また、制御回路１７は、ドレイン電圧Ｖｄｓの積算値が、判定基準である基準範囲の下限未満である場合、非接触受電装置３の負荷が不足であると判断する。制御回路１７は、非接触受電装置３の負荷が不足であると判断した場合、負荷が不足である旨を無線通信回路１６により非接触受電装置３に通知する。負荷が過剰である旨を受け取った非接触受電装置３の制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷が大きくなるように制御を行う。これにより、非接触送電装置２は、効率よく非接触受電装置３に電力を供給することができる。

なお、上記の実施形態では、非接触受電装置３の制御回路２７は、起動すると二次電池充電処理を開始すると説明したが、充電処理を開始してから徐々に充電電流を大きくする構成であってもよい。制御回路２７は、充電処理を開始する場合、充電電流を小さくしておき、時間の経過に応じて、徐々に充電電流を増大させ、十分に時間が経過したタイミングで、充電電流が最大になるように制御してもよい。このような構成によると、充電処理を開始してすぐに、非接触受電装置３の負荷が過剰になり、送電回路１５のスイッチ素子ＦＥＴに貫通電流が流れることを防ぐことができる。制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷が不足している場合、非接触送電装置２から供給されるメッセージに従って、負荷が大きくなるように制御する。また、制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷が過剰になった場合、非接触送電装置２から供給されるメッセージに従って、負荷が小さくなるように制御する。これにより、制御回路２７は、非接触受電装置３の負荷が、非接触送電装置２にとって適切な値となるように制御することができる。

また、上記の実施形態では、非接触送電装置２の制御回路１７は、スイッチ素子ＦＥＴがオフからオンになる度に、負荷量判定処理を行う構成として説明したが、この構成に限定されない。制御回路１７は、スイッチ素子ＦＥＴが複数回オフからオンになる度に、負荷量判定処理を行う構成であってもよい。また、制御回路１７は、所定時間間隔ごとに、負荷量判定処理を行う構成であってもよい。

また、制御回路１７は、１度の負荷量判定処理の結果に基づいて、非接触受電装置３にメッセージを送信するのではなく、複数回の負荷量判定処理の結果に基づいて、非接触受電装置３にメッセージを送信する構成であってもよい。例えば、制御回路１７は、負荷量判定処理の結果が予め設定された所定回数連続して同じ結果である場合、結果に応じたメッセージを非接触受電装置３に送信する構成であってもよい。また、例えば、制御回路１７は、複数回の負荷量判定処理の結果の比率に基づいて、メッセージを非接触受電装置３に送信する構成であってもよい。

また、送電を開始してすぐは、送電回路１５の動作が安定しない、非接触受電装置３における負荷が安定しない、または送電コイル１３と受電コイル２１との結合係数ｋが安定しない可能性がある。この為、制御回路１７は、送電を開始して所定時間の間、負荷量判定処理を実行しない構成であってもよい。

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、２…非接触送電装置、３…非接触受電装置、４…ＡＣアダプタ、１１…送電台、１２…表示部、１３…送電コイル、１４…電源回路、１５…送電回路、１６…無線通信回路、１６ａ…アンテナ、１７…制御回路、２１…受電コイル、２２…表示部、２３…二次電池、２４…受電回路、２５…充電回路、２６…無線通信回路、２６ａ…アンテナ、２７…制御回路、３１…ゲートドライバ、３２…タイミング生成回路、３３…Ａ／Ｄコンバータ、３４…プロセッサ。

Claims (6)

1. 受電装置の受電コイルと磁界結合する送電コイルと、
   スイッチ素子を備え、前記スイッチ素子をスイッチングして前記送電コイルに交番電流を流す送電回路と、
   前記受電装置と通信を行う通信回路と、
   前記送電回路のスイッチングを制御し、前記スイッチ素子の出力電圧と、予め設定された判定基準とに基づいて、前記受電装置の負荷が過剰か否か判断し、前記受電装置の負荷が過剰であると判断した場合、負荷が過剰である旨を前記通信回路により前記受電装置に通知する制御回路と、
   を具備する送電装置。
2. 前記制御回路は、
   前記スイッチ素子の出力電圧に基づいて、前記スイッチ素子をオフからオンにするタイミングにおいて前記スイッチ素子の出力電圧が、前記判定基準以上の電圧になるか否か判断し、
   前記スイッチ素子の出力電圧が、前記判定基準以上の電圧になると判断した場合、前記受電装置の負荷が過剰であると判断する請求項１に記載の送電装置。
3. 前記制御回路は、前記スイッチ素子をオフからオンにするタイミングより所定時間前のタイミングにおける前記スイッチ素子の出力電圧が、前記判定基準以上である場合、前記受電装置の負荷が過剰であると判断する請求項２に記載の送電装置。
4. 前記制御回路は、前記スイッチ素子をオフからオンにするタイミングより所定時間前のタイミングから、前記スイッチ素子をオフからオンにするタイミングまでの前記スイッチ素子の出力電圧の積算値が、前記判定基準以上である場合、前記受電装置の負荷が過剰であると判断する請求項２に記載の送電装置。
5. 送電装置の送電コイルと磁界結合する受電コイルと、
   電力が充電される二次電池と、
   前記受電コイルにより受け取った電力により、前記二次電池に充電電流を流し、前記二次電池を充電する充電回路と、
   前記送電装置と通信を行う通信回路と、
   前記充電回路を制御し、前記通信回路により前記送電装置から、負荷が過剰である旨の通知を受け取った場合、前記充電電流を小さくするように前記充電回路を制御する制御回路と、
   を具備する受電装置。
6. 送電装置と受電装置とを備える電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   前記受電装置の受電コイルと磁界結合する送電コイルと、
   スイッチ素子を備え、前記スイッチ素子をスイッチングして前記送電コイルに交番電流を流す送電回路と、
   前記受電装置と通信を行う第１の通信回路と、
   前記送電回路のスイッチングを制御し、前記スイッチ素子の出力電圧と、予め設定された判定基準とに基づいて、前記受電装置の負荷が過剰か否か判断し、前記受電装置の負荷が過剰であると判断した場合、負荷が過剰である旨を前記第１の通信回路により前記受電装置に通知する第１の制御回路と、
   を具備し、
   前記受電装置は、
   前記送電装置の前記送電コイルと磁界結合する受電コイルと、
   電力が充電される二次電池と、
   前記受電コイルにより受け取った電力により、前記二次電池に充電電流を流し、前記二次電池を充電する充電回路と、
   前記送電装置と通信を行う第２の通信回路と、
   前記充電回路を制御し、前記通信回路により前記送電装置から、負荷が過剰である旨の通知を受け取った場合、前記充電電流を小さくするように前記充電回路を制御する第２の制御回路と、
   を具備する電力伝送システム。