JP5434297B2 - 送電制御装置、送電装置、無接点電力伝送システムおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、送電制御装置、送電装置、無接点電力伝送システムおよび電子機器等に関する。

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、携帯電話機や家庭用機器（例えば電話機の子機）の充電などが提案されている。

１次コイルと２次コイルを用いた無接点電力伝送装置は、例えば、特許文献１に記載されている。また、特許文献２には、１次コイルのコイル端電圧の振幅を検出することによって、受電装置の取り去りを検出する技術が開示されている。

特開２００６−６０９０９号公報 特開２００９−３３９５５号公報（（１７６）段落〜（１８４）段落、図２４）

従来の１次側の検出回路では、送電電力を複数の送電電力レベルに切り換える技術に関する検討がなされていない。例えば、特許文献２では、仮送電の送電電力レベル（通常送電前の連続送電）と通常送電の電力レベルとの間に差が生じる場合における１次側の検出回路の対応については検討されておらず、また、マルチ電圧伝送（可変電圧出力型伝送）についても考慮されていない。

マルチ電圧伝送(可変電圧型伝送)とは、送電装置が、送電電力レベルを可変に制御することによって、例えば、一台の充電器で、電力定格の異なる複数の２次側機器のバッテリーを充電できるようにする無接点電力伝送技術である。送電装置が受電装置に送電する送電電力のレベルが変化すれば、１次コイルのコイル電圧の直流レベルも変化するため、従来の１次側の検出回路では、マルチ電圧伝送に対応することは困難である。

また、マルチ電圧伝送を実現する場合、送電装置は、電力定格が大きな２次側機器（受電装置を含む）にも送電が可能でなければならず、また、バッテリーの急速充電も要求されることから、送電装置は、高いレベルの送電電力を送電する能力を備える必要がある。

送電装置による送電電力のレベルが上昇すると、１次コイルのコイル電圧の直流レベルも上昇するため、１次側の検出回路の設計に際しては、高電圧に耐えることができる回路設計が要求される。また、高耐圧の回路を設計する場合には、電圧を分圧するための抵抗数が増えたり、あるいは、トランジスター等の素子のサイズが大型化したりして、回路の専有面積の増大が問題となる場合が多い。したがって、１次側の検出回路の回路設計に際しては、回路の簡素化、小型化が要求される。従来技術では、上述の観点からの検討はなされていない。

本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、送電電力レベルを可変に制御できる無接点電力伝送システムに対応した検出回路を実現することができる。

（１）本発明の検出回路の一態様は、電磁結合した１次コイルと２次コイルを経由して、送電装置が受電装置に電力を伝送し、かつ、前記送電装置は、送電電力レベルを第１送電電力レベルまたは前記第１送電電力レベルよりも高いレベルの第２送電電力レベルに制御することができる無接点電力伝送システムの、前記１次コイルまたは前記２次コイルに誘起される電圧に基づいて、前記受電装置の着地、取り去り、および前記送電装置と前記受電装置との位置関係の少なくとも１つを検出する検出回路であって、前記１次コイルまたは前記２次コイルに誘起されるコイル電圧に基づく信号の振幅を検出する振幅検出部と、前記振幅検出部から出力される振幅検出信号と閾値とを比較する判定部と、を含み、前記閾値は、前記第１送電電力レベルに対応した第１閾値と、前記第２送電電力レベルに対応した第２閾値と、を含む。

本態様の検出回路は、送電電力レベルの可変制御が可能な無接点電力伝送システムに対応した検出回路である。検出回路は、コイルの誘起電圧に基づく信号の振幅を検出する振幅検出回路と、振幅検出信号と閾値とを比較して判定結果を出力する判定部と、を有する。検出回路が一つの事象（例えば、受電装置の取り去り）を検出する場合であっても、送電電力レベルが異なれば、コイルの誘起電圧の電圧レベルが変動するため、一つの閾値では正確な判定ができない。そこで、本態様では、第１送電電力レベルに対応した第１判定閾値と、第２送電電力レベルに対応した第２判定閾値とを用意し、実際の（現状の）送電電力レベルに応じて、判定閾値を使い分けるようにした。これによって、送電電力レベルに対応した適切な値の判定閾値を用いて、検出対象の事象の正確な検出が可能となる。

例えば、送電電力レベルが第１電力レベルのときは、第１判定閾値が有効であり、したがって、第１判定閾値を用いて得られる判定結果のみが有効となる（仮に、第２判定閾値を用いた判定が同時に実行される場合でも、その判定結果は無効である）。判定閾値の使い分けの具体的な態様としては、いずれか一方の判定閾値のみを用いて判定を実行する態様と、２つの判定閾値の各々を用いた判定を並行して実行して２つの判定結果を得た後、いずれか一方の判定結果のみを有効とする態様とがある。

（２）本発明の検出回路の一態様では、前記受電装置の着地が前記検出回路の検出対象である場合には、前記閾値として着地判定閾値が使用され、かつ、前記着地判定閾値として、前記第１送電電力レベルに対応した第１着地判定閾値と、前記第２送電電力レベルに対応した第２着地判定閾値とが用意され、前記受電装置の取り去りが前記検出回路の検出対象である場合には、前記閾値として取り去り判定閾値が使用され、かつ、前記取り去り判定閾値として、前記第１送電電力レベルに対応した第１取り去り判定閾値と、前記第２送電電力レベルに対応した第２取り去り判定閾値とが用意され、前記送電装置と受電装置の位置関係が前記検出回路の検出対象である場合には、前記閾値として位置関係判定閾値が使用され、かつ、前記位置関係判定閾値として、前記第１送電電力レベルに対応した第１位置関係判定閾値と、前記第２送電電力レベルに対応した第２位置関係判定閾値とが用意される。

本態様の検出回路の検出対象である事象としては、例えば、受電装置（受電装置を含む２次側機器）の着地、受電装置（受電装置を含む２次側機器）の取り去り、送電装置と受電装置との位置関係の適否（換言すれば、１次コイルと２次コイルの位置関係：具体的には、両コイルの位置関係の適否、送電装置と受電装置との近接／非近接等）があげられる。本態様では、受電装置の着地、受電装置の取り去り、受電装置と送電装置との位置関係の少なくとも一つの事象が検出されることになる。

着地検出のためには第１および第２の着地判定閾値が用意され、取り去り検出のためには第１および第２の取り去り判定閾値が用意され、位置関係検出のためには第１および第２の位置関係判定閾値が用意され、実際の送電電力レベルに応じて第１および第２の判定閾値のいずれかが選択される。なお、上述の例では、第１送電電力レベルに対応する第１閾値と第２送電電力レベルに対応する第２閾値とを使用しているが、これに限定されるものではない。送電電力レベル数が３以上の場合には、各送電電力レベルに対応する閾値を用意すればよい。

なお、受電装置の着地検出は、仮送電を受けた受電装置からの応答の有無によっても検出することができるが、この場合、受電装置の応答遅延があることから、着地が検出されるまでの時間の短縮には限界があるのは否めない。これに対して、本態様のように、受電装置（２次側機器）の着地をコイル電圧に基づく信号の振幅検出によって実行すると、着地検出に要する時間を大幅に短縮することができる。つまり、１次コイルの誘起電圧の変動は、受電装置が所定の位置にセットされて、送電装置による間欠送電が実行されるとすぐに生じる。つまり、受電装置からの応答を待つ必要がないことから、送電装置は、受電装置の着地をより早期に検出することができる。また、上述の待ち時間に生じていた無駄な電力伝送がなくなるため、送電装置の消費電力の低減が実現される。

（３）本発明の検出回路の他の態様では、前記判定部は、給電対象の負荷への給電のための連続送電である通常送電が実行される通常送電期間において、前記１次コイルの誘起電圧に基づいて前記受電装置の取り去りを検出する場合、送電電力レベルが前記第１送電電力レベルであるときは、前記第１取り去り判定閾値を用いて前記受電装置の取り去りを検出し、前記送電電力レベルが前記第２送電電力レベルであるときは、前記第２取り去り判定閾値を用いて前記受電装置の取り去りを検出する。

本態様の検出回路では、受電装置の取り去り検出を実行する場合に、通常送電期間における送電電力レベルに応じて、取り去り判定閾値（第１送電レベル用の第１取り去り判定閾値および第２送電レベル用の第２取り去り判定閾値）を使い分ける点を明確化した。通常送電の電力レベルは、例えば、仮送電期間（連続送電前の連続送電期間）における情報交換時（ネゴシエーションおよびセットアップ処理時）において受電装置から送られてきた情報（例えば、電力定格情報）に基づいて切り換えることができる。そして、この送電電力レベルの切り換えに合わせて、第１および第２の取り去り判定閾値のいずれを使用するかが決定される。

無接点電力伝送システムにおいて、受電装置（２次側機器）が取り去られた後も連続送電が継続することは、安全上あるいは省電力化の観点から好ましくない。送電電力のレベルの可変制御が可能となって送電電力のレベルが上昇した場合には、確実な取り去り検出の必要性がさらに高まる。よって、送電装置は、送電電力レベルに関係なく、検出回路によって受電装置の取り去りを確実に検出し、取り去りが検出されるとただちに連続送電を停止することが好ましい。取り去り検出を確実に行うことは、無駄な送電防止や安全性の確保の観点から重要である。

１次コイルと２次コイルとが結合している状態から２次コイルが無い状態に移行すると、相互誘導による磁束の打ち消しがなくなることから、漏れインダクタンスが変化し、共振回路の共振特性が変化し、１次コイルのコイル電圧が変化する。よって、そのコイル電圧の変化を、取り去り判定閾値を用いて検出することによって、受電装置の取り去り検出が可能である。

本態様では、送電電力レベルに対応した複数の取り去り判定閾値が予め用意されている。判定部は、送電電力レベルが選択されると、その送電電力レベルに対応した取り去り判定閾値を用いて受電装置の取り去りを判定する。例えば、一つの判定部が設けられていて、予め用意されている複数の取り去り判定閾値の中から、現状の送電電力レベル（検出時点における送電電力レベル、あるいは、判定時における送電電力レベルと言い換えることができる）に対応した取り去り判定閾値が選択されて取り去り判定を実行するという方法を採用することができる。あるいは、複数の取り去り判定部が同時に動作して判定結果を並列に出力し、その判定結果のうちの、実際の送電電力レベルに対応した取り去り判定閾値を用いて得られた判定結果のみを有効化する方法を採用してもよい。このような回路構成を採用することによって、検出回路における回路構成の簡素化、回路の専有面積の削減を図ることができる。

すなわち、本態様では、例えば、１次コイルのコイル電圧を許容範囲の電圧レベルにレベルシフトした後、レベルシフト後の信号を振幅検出部に入力する。この振幅検出部を構成する第１素子（トランジスター）は、例えば、後段の判定部を構成する第２素子（トランジスター）よりも耐圧の高い素子で構成することができる。この場合、耐圧の高い第２素子で構成された振幅検出部を共通化することによって、回路の専有面積および消費電力の効果的な削減が可能である。振幅検出部から出力される振幅検出信号は判定部に入力される。判定部においては、送電電力レベルに対応する取り去り判定閾値を用いて、受電装置の取り去り判定を実行する。この回路構成によれば、判定部を、複数の判定閾値を用いた判定処理が可能な構成に変更するだけで、送電電力レベルの可変制御に柔軟に対応できる。また、上述したとおり、例えば、一つの振幅検出部を、２つ以上の送電電力レベルに対応した取り去り検出のために、共通に使用することもでき、この場合には、回路の簡素化や小型化が可能である（但し、これに限定されるものではなく、例えば、切り換え可能な送電電力レベルの数が増大した場合等においては、複数の振幅検出部を設ける構成を採用することも可能であり、このような例を排除するものではない）。

これに対して、送電レベルが多段階に変更可能である場合に、一組の振幅検出部および判定部を、その送電レベルの数だけ設ける構成を採用したとすると、回路構成の複雑化を招く。特に、送電電力のレベルが上昇すると、1次コイルのコイル電圧の直流レベルも上昇するため、1次側の検出回路の設計に際しては、高電圧に耐えることができる回路設計が要求され、高耐圧の回路を設計する場合には、電圧を分圧するための抵抗数が増えたり、あるいは、トランジスター等の素子のサイズが大型化したりして、回路の専有面積の増大が問題となる。本態様の回路構成を採用すれば、送電電力レベルの切り換えに柔軟に対応し、かつ回路の簡素化、小型化を達成することができ、マルチ電圧伝送にも対応した、実用性のある１次側検出回路が実現される。

送電電力レベルに応じて取り去り判定閾値を使い分けする例としては、本態様のように、「通常送電（２次側の負荷に給電するための連続送電）の電力レベルが切り換えられる場合（つまり、マルチ電圧伝送方式の場合）に、その通常送電の電力レベルの切り換えに応じて、取り去り判定閾値を使い分ける」という第１例と、次の（３）で説明するように、「仮送電（通常送電前の一時的な連続送電であり、２次側の負荷への給電を目的とせず、例えば、受電装置側の制御部に必要な電力を供給することを主目的とした送電）の送電電力レベルと、通常送電の送電電力レベルとが異なる場合に、仮送電時であるか通常送電時であるかに応じて、取り去り判定閾値を使い分ける」という第２例と、第１例と第２例とを組み合わせた第３例（つまり、仮送電時と通常送電時とで取り去り判定閾値を使い分け、かつ、通常送電時における取り去り判定閾値は、複数の送電電力レベルの中から選択された一つの送電電力レベルに対応して選択されるという例）がある。

（４）本発明の検出回路の他の態様では、前記判定部は、給電対象の負荷への給電のための連続送電である通常送電が実行される通常送電期間、および前記通常送電が開始される以前の連続送電である仮送電が実行される仮送電期間、の双方において前記受電装置の取り去りを検出し、前記仮送電期間においては、前記第１取り去り判定閾値を用いて前記受電装置の取り去りを検出し、前記通常送電期間においては、前記第２取り去り判定閾値を用いて前記受電装置の取り去りを検出する。

本態様では、仮送電時および通常送電時の双方において取り去り検出が実行され、かつ、仮送電時であるか通常送電時であるかに対応して取り去り判定閾値（仮送電用の取り去り判定閾値と通常送電用の取り去り判定閾値）を使い分ける点（上記（１）の後半で説明した第２例）を明確化した。仮送電は、例えば、「通常送電前の一時的な連続送電であり、２次側の負荷への給電を目的とせず、例えば、受電装置側の制御部に必要な電力を供給することを主目的とした送電」である。

２次側機器（受電装置）の電力定格が大きい場合には大電力の送電がなされる場合もあり得る。よって、仮送電から通常送電に移行する前においても受電装置の取り去りを検出し、慎重を期すことは、安全性を向上させる観点からも重要である。つまり、仮送電期間中に、何らかの理由で、セットされていた２次側機器（受電装置）が取り去られた場合には、通常送電に移行することなく、例えば、間欠的に送電する初期待機状態に戻る等の処理を行うのが好ましい。したがって、本態様では、仮送電時および通常送電時の双方において、受電装置の取り去り検出が実行される。

そして、例えば、仮送電では、最低限の送電電力レベルが設定され、通常送電では、仮送電よりも高い送電電力レベルが設定されているような場合では、１次コイルのコイル電圧の直流レベルにかなりの差が生じる場合がある。そこで、本態様では、取り去り判定閾値として、仮送電時に使用される第１取り去り判定閾値と通常送電時に使用される第２取り去り判定閾値の２種類を用意し、それらの判定閾値を、送電のフェーズ（つまり、仮送電と通常送電と）に応じて使い分けする。

（５）本発明の検出回路の他の態様では、前記判定部は、前記通常送電が停止された後の待機期間においても、前記受電装置の取り去りを、前記第１取り去り判定閾値を用いて検出する、

本態様では、通常送電が終了した後に待機期間が設けられる場合に、その通常送電停止後の待機期間においても、受電装置の取り去り検出を実行し、かつ、そのときに使用する取り去り判定閾値として、仮送電時に使用される第１取り去り判定閾値を用いる点を明確化した。

例えば、２次側機器に設けられているバッテリーが満充電となって通常送電が停止された後においても、２次側機器が充電台（１次側機器）上に置かれている状態が長時間にわたって継続したときは、バッテリーの経時的な放電によって、再び通常送電による再充電が必要な状態となる場合がある。再充電の要否判定に基づく再充電の開始（通常送電の再開）を可能とするためには、通常送電の停止後においても、１次側から２次側に、例えば間欠的な送電を実行する（あるいは、通常送電よりも弱い連続送電を継続する）必要があり、このような通常送電後の送電が実行される期間が、「通常送電停止後の待機期間」である。

送電装置は、この通常送電停止後の待機期間においても、受電装置の取り去りを監視し、取り去りが検出された場合には、通常送電停止後の待機期間を終了して、送電装置の状態を初期状態（初期待機状態）に戻すのが好ましい。通常送電停止後の待機期間における送電電力レベルは、再充電の要否の判定や取り去り検出が可能となる最小限の電力レベルでよく、この電力レベルは仮送電の電力レベルと同一とすることができるため、取り去り判定時における判定閾値としては、仮送電時に使用される第１取り去り判定閾値を用いることができる。この場合、通常送電停止後の待機期間用の判定閾値を別途、用意する必要がないことから、判定部の構成が簡素化される（但し、通常送電停止後の待機期間における送電電力レベルが、仮送電の送電電力レベルとは異なる場合には、通常送電停止後の待機期間に対応した、別の取り去り判定閾値を使用することもできる）。

（６）本発明の検出回路の他の態様では、前記受電装置の着地を検出する着地検出期間においては、前記振幅検出部および前記判定部の少なくとも一方が間欠的にイネーブル状態とされ、前記受電装置の着地が検出されると、前記振幅検出部および前記判定部の少なくとも一方がイネーブル状態に維持される。

着地検出は、例えば、送電装置が初期待機状態であるときに間欠的に（例えば０．３秒に１回程度）実行される。したがって、初期待機状態が継続している期間（すなわち着地検出期間）においては、振幅検出部（の少なくとも一部）および判定部（の少なくとも一部）の、少なくとも一方は、常時オンしている必要がなく、着地検出が間欠的に行われるタイミングでオンすればよい。そして、このようにすれば、振幅検出部および判定部の少なくとも一方の消費電力の削減も可能である。一方、着地が検出された後は、受電装置の取り去りが常時、生じる可能性があることから、振幅検出部および判定部は常時、動作させて取り去りを監視させるのが好ましい。

このような点に着目して、本態様では、着地検出期間においては、振幅検出部および判定部を間欠的にイネーブル状態とし、受電装置の着地が検出されると、振幅検出部および判定部をイネーブル状態に維持する。

（７）本発明の検出回路の他の態様では、前記判定部は、一つの前記振幅検出部から出力される前記振幅検出信号に基づいて、前記受電装置の取り去りの検出を実行する。

本態様では、一つの振幅検出部が、複数の送電電力レベルに対応して共通に使用される点を明記した。振幅検出部の共用化によって、送電レベルの数だけ振幅検出部を並列に設ける必要がなくなり、検出回路の回路構成が簡素化され、消費電力も低減される。

（８）本発明の検出回路の他の態様では、前記判定部は、一つの前記振幅検出部から出力される前記振幅検出信号に基づいて前記受電装置の着地を検出し、着地が検出された後、前記一つの前記振幅検出部から出力される前記振幅検出信号に基づいて、前記受電装置の取り去りの検出を実行する。

本態様では、共通の振幅検出部を用いて着地検出および取り去り検出の双方を実行し、判定部は、まず、着地判定閾値を用いた着地判定を実行し、着地が検出された場合には、共通の振幅検出部から出力される振幅検出信号に基づいて、取り去り判定閾値を用いた取り去り判定を実行する点を明確化した。

（９）本発明の検出回路の他の態様では、前記振幅検出部は、前記コイル電圧に基づく信号のピーク値を保持するピークホールド回路を有し、前記判定部は、前記複数の取り去り判定閾値の少なくとも一つと、前記ピークホールド回路から出力される前記ピーク値とを比較する、少なくとも一つのアナログ比較器と、を有する。

本態様では、振幅検出部がピークホールド回路を有し、かつ、判定部がアナログ比較器を有する点を明確化した（アナログ検出方式）。一つのアナログ比較器に、選択的に判定閾値を供給する回路構成を採用してもよく、また、異なる判定閾値がセットされた複数のアナログ比較器を並行的に動作させ、各アナログ比較器から比較結果を並列に出力させ、その複数の比較結果の中から、必要な判定閾値を使用した比較結果のみを有効化する回路構成を採用することもできる。

また、受電装置の取り去り検出（および着地検出）は、取り去り（着地）の有無を判定すればよく、２値判定である。また、送電装置（１次コイル）と受電装置（２次コイル）の位置関係の適／不適、近接／非近接を検出する場合には２値判定である。よって、本態様では、振幅検出部として、構成が簡単なピークホールド回路を用い、ホールドされたピーク値と判定閾値とを比較して、判定結果（２値）を得る方式を採用している。

（１０）本発明の検出回路の他の態様では、前記振幅検出部は、前記コイル電圧に基づく信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を有し、前記判定部は、Ａ／Ｄ変換回路から出力されるデジタルデータと、デジタルデータ化された前記複数の取り去り判定閾値の少なくとも一つとを比較する、少なくとも一つのデジタル比較器と、を有する。

本態様では、振幅検出部がＡ／Ｄ変換器を有し、かつ、判定部がデジタル比較器を有する点を明確化した（デジタル検出方式）。すなわち、本態様では、１次コイルのコイル電圧に基づく信号をデジタル信号に変換し、デジタル比較器が、変換されたデジタルデータとデジタル閾値とを比較して判定結果を出力する。デジタル検出技術を用いることによって、広範囲の入力信号に対して柔軟に対応でき、また、高精度の判定が可能である。

（１１）本発明の送電制御装置の一態様は、送電装置の動作を制御する送電制御装置であって、上記いずれかの検出回路を含む。

これによって、送電電力レベルの切り換えに柔軟に対応可能な検出回路を有する送電制御装置が得られる。送電制御装置は、例えば、送電側制御回路（送電側の制御部）を有している。判定閾値の適応的な切り換えが必要な場合には、送電側制御回路（送電側の制御部）が、その切り換え処理を実行することができる。また、送電制御装置は、例えば、一つのＩＣとして構成することができる。

（１２）本発明の送電制御装置の他の態様は、通常送電が開始される以前の連続送電である仮送電が実行される仮送電期間において受電装置から送られてくる情報に基づいて、前記通常送電の電力レベルの切り換えを実行する。

本態様では、送電制御装置が、仮送電期間において受電装置から送られてくる情報（例えば定格電力情報）に基づいて、通常送電の電力レベルを切り換える点（１次側と２次側の情報交換に基づくマルチ電圧伝送方式）を明確化した。

（１３）本発明の送電装置の一態様は、上記いずれかの送電制御装置と、１次コイルを駆動する送電部と、前記１次コイルと前記送電制御装置との間に設けられる波形モニター回路と、を含む。

本態様の送電装置は、上記の検出回路を含む送電制御装置と、送電部と、波形モニター回路と、を含む。波形モニター回路は、例えば、１次コイルのコイル電圧を分圧抵抗によって分圧することができ、また、例えば、１次コイルのコイル電圧の振幅を制限することができる。

（１４）本発明の無接点電力伝送システムの一態様は、上記の送電装置と、１次コイルと、２次コイルと、受電装置と、を含む。

送電装置は、１次コイルと、送電制御装置と、波形モニター回路等を含む。受電装置は、例えば、２次コイルと、給電対象の負荷に給電する回路およびその給電を制御する回路と、を含む。本態様によれば、送電電力レベルを複数段階に切り換えることができ、かつ、どの送電電力レベルが選択された場合においても、受電装置の取り去りや着地、送電装置と受電装置の位置関係等を確実に検出でき、実用性の高い無接点電力伝送システムが実現される。

（１５）本発明の電子機器の一態様は、上記の送電装置を含む。

本発明の送電装置は、内蔵する検出回路が小型かつ低消費電力であることから、同様の効果を享受し、その送電装置を含む電子機器もまた、同様の効果を享受する。

本発明の検出回路の一例（送電電力レベルに対応して判定閾値を切り換える例）を示す図 図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、本発明の検出回路の、主要な使用態様の例を示す図 図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、送電電力レベルの可変制御に対応した、本発明の検出回路の構成例（第１例〜第３例）を説明するための図 図４（Ａ），図４（Ｂ）は、振幅検出部（および波形モニター回路）の構成例を示す図 検出回路の他の例（一つの振幅検出部を共用し、かつ、複数の取り去り判定閾値を用いた取り去り判定と着地判定とを実行する例）の構成を示す図 送電装置およびアナログ検出方式を採用した検出回路の構成の一例を示す図 送電電力レベルの可変制御について説明するための図 図８（Ａ），図８（Ｂ）は、ピーク検出回路の内部構成および動作を説明するための図 図９（Ａ），図９（Ｂ）は、取り去り判定閾値および着地判定閾値の設定例を示す図 図６に示される検出回路の動作例を示すタイミング図 送電装置およびデジタル検出方式を採用した検出回路の構成の一例を示す図 図１１に示されるデジタル検出方式の検出回路の動作例を示すタイミング図 検出回路の変形例（ピークホールド回路を２個設ける例）の構成を示す図 送電装置と本発明を用いた受電装置とによって構成された無接点電力伝送システムの構成、および送電装置と受電装置との間のデータ通信について説明するための図 無接点電力伝送システムの動作の一例（携帯端末に備わる給電対象の負荷を、クレードルからの送電によって充電する例）を示す図 マルチ電圧伝送に対応した無接点電力伝送システムの動作手順例を示すフロー図

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。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すべてが、本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施形態）
（検出回路の構成例）
図１は、本発明の検出回路の一例（送電電力レベルに対応して判定閾値を切り換える例）を示す図である。

検出回路１は、無接点電力伝送システムの送電装置に設けることができ、用途によっては、受電装置に設けることもできる。送電装置は、送電電力レベルを可変に制御して、例えば、送電電力レベルを第１送電電力レベルまたは前記第１送電電力レベルよりも高いレベルの第２送電電力レベルに切り換えることができる。

検出回路１は、コイル（１次コイルまたは２次コイル）に誘起されるコイル電圧に基づいて、受電装置の着地、取り去り、送電装置と受電装置との位置関係（１次コイルと２次コイルとの位置関係，例えば、近接／非近接、位置の適否等）の少なくとも一つを検出するために使用される。より一般的にいえば、検出回路１は、「検出対象である所定の事象（着地、取り去り、近接／非近接、位置の適／不適等：但し、これらは例示であり、これらに限定されるものではない）を検出する」ということができる。

検出回路１は、コイル（１次コイルまたは２次コイル）に誘起されるコイル電圧に基づく信号の振幅（電圧振幅）を検出する振幅検出部５（ピーク検出回路７を含む）と、判定部６と、を含む。判定部６は、振幅検出部５から出力される振幅検出信号と、検出対象の事象毎（かつ、送電電力レベル毎）に用意されている閾値（判定閾値）とを比較して、検出信号（検出結果：例えば２値信号）ＤＥＴｏｕｔを出力する。

判定に用いられる閾値（判定閾値）は、上述のとおり、検出対象の事象毎かつ、送電電力レベル毎に用意されている。ここでは、受電装置（２次側機器）の着地を判定するための着地判定閾値を「Ａ」と表記し、受電装置（２次側機器）の取り去りを判定するための取り去り判定閾値を「Ｂ」と表記し、送電装置と受電装置（１次コイルと２次コイル）の位置関係を判定するための位置関係判定閾値を「Ｃ」と表記する。また、第１送電電力レベルに対応する閾値には「１」を付加して表記し、第１送電電力レベルよりも高い第２送電電力レベルに対応する閾値には「２」を付加して表記する。

したがって、例えば、「受電装置の着地」が検出回路１の検出対象である場合には、閾値として着地判定閾値Ａが使用され、かつ、着地判定閾値Ａとして、第１送電電力レベルに対応した第１着地判定閾値Ａ１と、第２送電電力レベルに対応した第２着地判定閾値Ａ２とが用意されており、実際の（現状の）送電電力レベルに応じて、第１着地判定閾値Ａ１および第２着地判定閾値Ａ２のいずれか一方のみが有効となる。例えば、送電電力レベルが第１電力レベルのときは、第１判定閾値が有効であり、したがって、第１着地判定閾値Ａ１を用いて得られる判定結果のみが有効となる（仮に、第２着地判定閾値Ａ２を用いた判定が同時に実行される場合でも、その判定結果は無効である）。なお、判定閾値の使い分けの具体的な態様としては、いずれか一方の判定閾値のみを用いて判定を実行する態様と、２つの判定閾値の各々を用いた判定を並行して実行して２つの判定結果を得た後、いずれか一方の判定結果のみを有効とする態様とがある。

同様に、「受電装置の取り去り」が検出回路１の検出対象である場合には、閾値として取り去り判定閾値Ｂが使用され、かつ、取り去り判定閾値Ｂとして、第１送電電力レベルに対応した第１取り去り判定閾値Ｂ１と、第２送電電力レベルに対応した第２取り去り判定閾値Ｂ２とが用意され、送電電力レベルに応じて、第１取り去り判定閾値および第２取り去り判定閾値のいずれか一方のみが有効とされる。

同様に、「送電装置（１次コイル）と受電装置（２次コイル）の位置関係」が検出回路１の検出対象である場合には、閾値として位置関係判定閾値Ｃが使用され、かつ、位置関係判定閾値Ｃとして、第１送電電力レベルに対応した第１位置関係判定閾値Ｃ１と、第２送電電力レベルに対応した第２位置関係判定閾値Ｃ２とが用意され、送電電力レベルに応じて、第１位置関係判定閾値および前記第２位置関係判定閾値のいずれか一方のみが有効とされる。

また、図１の例では、第１位置関係判定閾値Ｃ１には、第１近接／非近接判定閾値Ｃ１ａと、第１位置ずれ判定閾値Ｃ１ｂとが含まれており、これらは用途に応じて使い分けされる。同様に、第２位置関係判定閾値Ｃ２には、第２近接／非近接判定閾値Ｃ２ａと、第２位置ずれ判定閾値Ｃ２ｂとが含まれており、これらは用途に応じて使い分けされる。

また、図１の例では、第１送電電力レベルに対応する第１閾値と第２送電電力レベルに対応する第２閾値とを使用しているが、これに限定されるものではない。送電電力レベル数が３以上の場合には、各送電電力レベルに対応する閾値を用意すればよい。

（着地検出および取り去り検出の原理）
受電装置が所定の位置にセットされ（つまり、受電装置が着地し）、送電装置による間欠送電が実行されると、１次コイルと受電装置に設けられるコイル（２次コイル）とが電磁結合して、共振回路（例えば、１次コイルに接続される共振コンデンサーと、１次コイルおよび２次コイルの漏れインダクタンスと、２次コイルのインピーダンス等により構成される）の共振特性が変化して、１次コイルに誘起される電圧が変化する（例えば、減少する）。よって、１次コイルに誘起される電圧の電圧振幅の変化に基づいて、受電装置の取り去りを検出することができる。また、受電装置が取り去られると、１次コイル側単独の共振回路となり、共振回路の共振特性が変化し、１次コイルのコイル端電圧が、着地の場合とは逆に変化する（例えば、上昇する）。よって、受電装置（２次側機器）の取り去りを検出することができる。

なお、受電装置の着地検出は、仮送電を受けた受電装置からの応答の有無によっても検出することができるが、この場合、受電装置の応答遅延があることから、着地が検出されるまでの時間の短縮には限界があるのは否めない。これに対して、本態様のように、受電装置（２次側機器）の着地をコイル電圧に基づく信号の振幅検出によって実行すると、着地検出に要する時間を大幅に短縮することができる。つまり、１次コイルの誘起電圧の変動は、受電装置が所定の位置にセットされて、送電装置による間欠送電が実行されるとすぐに生じる。つまり、受電装置からの応答を待つ必要がないことから、送電装置は、受電装置の着地をより早期に検出することができる。また、上述の待ち時間に生じていた無駄な電力伝送がなくなるため、送電装置の消費電力の低減が実現される。

（位置関係検出の原理と用途）
例えば、送電装置（１次コイル）に対して受電装置（２次コイル）が近接した位置にある場合と、非近接位置にある場合とでは、１次コイルと２次コイルとの結合度が異なり、漏れインダクタンスが異なることから共振回路の共振特性が変化し、送電装置に設けられる検出回路１のピーク検出回路７から出力されるピーク電圧のレベルが変動する。よって、例えば、送電装置に設けられる検出回路１の出力信号によって、送電装置と受電装置との近接／非近接の検出が可能である。このような近接／非近接の検出は、例えば、自動位置調整機構をもつ無接点電力伝送システムにおいて使用することができる。例えば、送電装置が可動ステージ上に位置しており、受電装置が近接すると、可動ステージが自動的に移動して、送電装置の１次コイルが、受電装置の２次コイルに対応する最適な位置になるように自動的に調整する場合に、可動ステージを動作させる契機となるトリガー信号として、検出回路１により得られる近接検出信号を用いることができる（この例は一例であり、この例に限定されるものではない）。

また、送電装置（１次コイル）に対する受電装置（２次コイル）の位置のずれ量が、許容範囲内であれば、受電装置に設けられた検出回路１のピーク検出回路７から出力されるピーク電圧のレベルが所定レベル以上となり、位置のずれ量が許容範囲を超えている場合には、ピーク電圧のレベルが所定レベル未満となる。よって、受電装置に設けられる検出回路１によって、許容範囲外の位置ずれが生じているか否かを検出することができる。なお、許容範囲外の位置ずれが検出された場合、例えば、受電装置は送電装置に対して何らの通信を行わない。これによって、送電装置側にてタイムアウトが生じ、送電装置は例えば、初期待機状態に戻ることになる。

（本発明の検出回路の、主要な使用態様の例）
図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、本発明の検出回路の、主要な使用態様の例を示す図である。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、１次コイルのコイル電圧ＣＧに基づく信号ＣＧＬの振幅を検出する例を示し、図２（Ｄ）は、２次コイルのコイル電圧ＱＧに基づく信号ＱＧＬの振幅を検出する例を示す。

図２（Ａ）では、検出回路１に含まれる判定部６は、１次コイルのコイル電圧ＣＧに基づく信号ＣＧＬの振幅を検出することによって、受電装置の着地、取り去り、送電装置と受電装置との近接／非近接（位置関係の一例）の少なくとも一つを検出する。図１を用いて説明したように、判定部６が使用する閾値としては、第１および第２着地判定閾値Ａ１，Ａ２と、第１および第２の取り去り判定閾値Ｂ１，Ｂ２と、第１および第２の近接／非近接判定閾値Ｃ１ａ，Ｃ２ａのうちの、少なくとも一組が用意される。

図２（Ｂ），図２（Ｃ）は、取り去り検出の具体例を示している。図２（Ｂ）および図２（Ｃ）の例では、第１および第２の取り去り判定閾値Ｂ１，Ｂ２が使用される。但し、図２（Ａ）は、通常送電の送電電力レベルが第１および第２送電電力レベルのいずれにもなり得ることから、実際の通常送電電力レベルに応じて、第１および第２の取り去り判定閾値Ｂ１，Ｂ２を使い分け（選択的に使用）する（マルチ電圧送電に対応）。一方、図２（Ｃ）では、仮送電（通常送電前に実行されるの連続送電）と通常送電の電力レベルが異なることがあり得ることから（仮送電の送電電力レベル＝第１送電電力レベル＞通常送電の送電電力レベル＝第２送電電力レベル）、仮送電時には、第１取り去り判定閾値Ｂ１を使用し、通常送電時には、第２取り去り判定閾値Ｂ２を使用する。

図２（Ｄ）の例では、２次コイルに誘起されるコイル電圧ＱＧに基づく信号ＱＧＬの電圧振幅に基づいて、送電装置（１次コイル）と受電装置（２次コイル）との位置関係の適否（位置ずれが許容範囲内か否か）を検出する。この例では、第１位置ずれ判定閾値Ｃ１ｂと第２位置ずれ判定閾値Ｃ２ｂとが使用される。例えば、受電装置が着地すると、その受電装置は送電装置からの間欠送電を受けて動作し、受電装置に設けられる検出回路１が、位置の適否を判定する。例えば、許容範囲外の位置ずれが検出された場合には、受電装置は送電装置に対して何らの通信を行わない。これによって、送電装置側にてタイムアウトが生じ、送電装置は例えば、初期待機状態に戻る。

このように、判定部用の閾値を、検出対象の事象毎かつ送電電力レベル毎に使い分けすることによって、送電電力レベルに関係なく、検出対象の各事象を（最適な閾値を用いて）、確実に検出することができる。

以降の実施形態では、検出対象の事象として「受電装置の取り去り（あるいは着地）」を例にとって説明する。

（第２の実施形態）
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明の検出回路（ここでは受電装置の取り去りを検出するものとする）の、送電電力レベルの可変制御に対応した構成例を説明するための図である。本実施形態の検出回路１は、無接点電力伝送システムの構成要素である送電装置１０に設けられ、１次コイルＬ１のコイル電圧ＣＧに基づいて取り去りを検出する機能を有し、さらに、送電電力の切り換え（可変制御）に対応している。

２次側機器（例えば、２次コイルＬ２および受電装置４０を有する）の取り去り検出は、例えば、仮送電期間、通常送電期間、通常送電停止後（満充電検出後）の待機期間等において実行される。無接点電力伝送システムにおいて、受電装置（２次側機器）が取り去られた後も連続送電が継続することは、安全上あるいは省電力化の観点から好ましくない。特に、マルチ電圧伝送によって、送電電力のレベルが可変となり、送電電力のレベルが上昇した場合には、確実な取り去り検出の必要性がさらに高まる。よって、マルチ電圧伝送に対応した送電装置には、送電電力レベルに関係なく、検出回路１によって受電装置の取り去りを確実に検出し、取り去りが検出されるとただちに連続送電を停止するのが好ましい。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示される送電装置１０は、送電電力を複数のレベルに切り換えることができる。また、複数の送電電力レベルの各々に対応して、異なる値の複数の取り去り判定閾値が予め用意されている。送電装置１０は、送電装置１０の動作を統括的に制御する送電制御装置２０(例えばＩＣ)を有し、本発明の検出回路１は、例えば、送電制御装置２０内に設けられる。検出回路１は、１次コイルＬ１のコイル電圧ＣＧに基づく信号（ここでは、波形モニター回路２８によって分圧された電圧信号ＣＧＬとする）の振幅を検出する振幅検出部５と、振幅検出部５から出力される振幅検出信号が入力される判定部６と、を含み、判定部６は、送電電力レベルに対応した第１および第２の取り去り判定閾値Ｂ１，Ｂ２を用いて、受電装置４０の取り去りを検出する。

１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とが結合している状態から２次コイルＬ２が無い状態に移行すると、相互誘導による磁束の打ち消しがなくなることから、漏れインダクタンスが変化し、共振回路の共振特性が変化し、１次コイルＬ１のコイル電圧(コイル端電圧)ＣＧが変化する。よって、そのコイル電圧ＣＧと取り去り判定閾値とを比較することによって、受電装置の取り去りを検出することができる。

送電電力レベルに応じて取り去り判定閾値を使い分けする例としては、第１例〜第３例があげられる。以下、順に説明する。

（第１例：図３（Ａ））
図３（Ａ）は、送電電力レベルに応じて取り去り判定閾値を使い分けする第１の例を示している。すなわち、図３（Ａ）では、通常送電（２次側の負荷に給電するための連続送電）の電力レベルが切り換えられる場合（つまり、マルチ電圧伝送方式の場合）に、その通常送電の電力レベルの切り換えに応じて、取り去り判定閾値が使い分けされる。図３（Ａ）の場合、仮送電（例えば、通常送電前の一時的な連続送電であり、２次側の負荷への給電を目的とせず、例えば、受電装置側の制御部に必要な電力を供給することを主目的とした送電）が行われる期間（仮送電期間）において、ネゴシエーションおよびセットアップと呼ばれる情報交換フェーズが実行され（この点については、図１５および図１６を用いて後述する）、例えば、受電装置４０から、負荷変調によって２次側機器の電力定格情報等が送電装置１０に送信される。送電制御装置２０は、送電側制御回路（送電側の制御部：不図示）を有しており、送電側制御回路（送電側の制御部）は、受信した電力定格情報等に基づいて、送電電力レベルを、例えば、第１送電電力レベルおよび第２送電電力レベルのいずれかに切り換える。

波形モニター回路２８は、分圧抵抗（不図示）によって、１次コイルＬ１のコイル電圧ＣＧを分圧し（さらに、振幅制限を行ってもよい）、コイル電圧ＣＧを許容範囲の電圧レベルの電圧信号ＣＧＬにレベルシフトする。波形モニター回路２８から出力される電圧信号ＣＧＬは、振幅検出部５に入力され、その結果、振幅検出部５から振幅検出信号が出力される。振幅検出信号は判定部６に入力される。判定部６は、送電電力レベルに対応する取り去り判定閾値（Ｘ１，Ｘ２のいずれか）を用いて、受電装置４０の取り去り判定を実行する。

振幅検出部５を構成する第１素子（トランジスター等）は、例えば、判定部６を構成する第２素子（トランジスター等）よりも耐圧の高い素子（例えば、サイズの大きな素子、ゲート絶縁膜の厚みが厚いＭＯＳトランジスター等）で構成することができる（但し、この例に限定されるものではない）。この場合、耐圧の高い第２素子で構成された振幅検出部５を、複数の送電電力レベルに対して共通使用することによって、検出回路の専有面積および消費電力の効果的な削減が可能である。振幅検出部５から出力される振幅検出信号は判定部６に入力され、判定部６は、送電電力レベルに対応する取り去り判定閾値を用いて（つまり、送電フェーズに応じて異なる送電電力レベルに対応する判定閾値を使い分けして）、受電装置の取り去り判定を実行する。このような回路構成によれば、判定部６を、複数の判定閾値を用いた判定処理が可能な構成に変更するだけでマルチ電圧伝送に柔軟に対応できる。また、上述したとおり、例えば、一つの振幅検出部５を、２つ以上の送電電力レベルに対応した取り去り検出のために、共通に使用することもでき、この場合には、回路の効果的な簡素化や小型化が可能である（但し、これに限定されるものではなく、例えば、切り換え可能な送電電力レベルの数が増大した場合等においては、複数の振幅検出部を設ける構成を採用することも可能であり、このような例を排除するものではない）。

具体的には、図３（Ａ）の判定部６は、送電電力レベルが第１レベルであるときは、通常送電用の第１の取り去り判定閾値１を用いて受電装置４０の取り去りの有無を判定し、送電電力レベルが第２レベルであるときは、通常送電用の第２の取り去り判定閾値２を用いて受電装置４０の取り去りを検出する。例えば、一つの判定部６が設けられていて、予め用意されている第１および第２の取り去り判定閾値Ｂ１，Ｂ２の中から、実際の送電電力レベルに対応した取り去り判定閾値が選択されて取り去り判定を実行するという方法を採用することができる。この場合の判定閾値の切り換えは、例えば、送電側制御回路（送電側の制御部）が行うことができる。また、複数の取り去り判定部６が同時に動作して判定結果を並列に出力し、その判定結果のうちの、実際の送電電力レベルに対応した取り去り判定閾値を用いて得られた判定結果のみを有効化する（つまり、その判定結果のみを採用する）方法を採用してもよい。

（第２例：図３（Ｂ））
図３（Ｂ）の判定部６は、仮送電時の送電電力レベルと、通常送電の送電電力レベルとが異なる場合に、仮送電時であるか通常送電時であるかに応じて、取り去り判定閾値を使い分けして、取り去りを判定する。例えば、通常送電時の送電レベルが第２送電レベルに固定されており、一方、仮送電時の電力レベルは、安全上の理由や消費電力の低減のために、最小限の電力レベルである第１送電レベル（例えば、受電装置に含まれる受電制御装置に所定電力を供給できる最小の電力レベル）に設定されているような場合が、第２例に相当する。

２次側機器の電力定格が大きい場合には大電力の送電がなされる場合もあり得る。よって、仮送電から通常送電に移行する前においても受電装置の取り去りを検出し、慎重を期すことは、安全性を向上させる観点からも重要である。つまり、仮送電期間中に、何らかの理由で、セットされていた２次側機器が取り去られた場合には、通常送電に移行することなく、例えば、間欠的に送電する初期待機状態に戻る等の処理を行うのが好ましい。したがって、図３（Ａ）に示される第２例では、仮送電時および通常送電時の双方において、受電装置の取り去り検出が実行される。

そして、上述のとおり、仮送電では最低限の第１送電電力レベルが設定され、通常送電では、仮送電よりも高い第２送電電力レベルが設定されるような場合には、１次コイルＬ１のコイル電圧ＣＧの直流レベルにかなりの差が生じる場合がある。そこで、取り去り判定閾値として、仮送電用の第１取り去り判定閾値Ｂ１と通常送電用の取り去り判定閾値ＢＢ２の２種類を用意しておき、判定部６は、それらの判定閾値を、送電のフェーズ（仮送電であるか通常送電であるか）に応じて使い分けする。

また、通常送電が終了した後に待機期間（具体的には、再充電の可否判定を可能にするために間欠送電が実行される期間）が設けられる場合に、その通常送電停止後の待機期間（間欠送電期間）においても、受電装置の取り去り検出を実行し、かつ、そのときに使用する取り去り判定閾値として、仮送電用の第１取り去り判定閾値Ｂ１を用いることができる。

例えば、２次側機器に設けられているバッテリーが満充電となって通常送電が停止された後においても、２次側機器が充電台（１次側機器）上に置かれている状態が長時間にわたって継続したときは、バッテリーの経時的な放電によって、再び通常送電による再充電が必要な状態となる場合がある。再充電の要否判定に基づく再充電の開始（通常送電の再開）を可能とするためには、通常送電の停止後においても、１次側から２次側に、例えば間欠的な送電を実行する（あるいは、通常送電よりも弱い連続送電を継続する）必要があり、このような通常送電後の送電が実行される期間が、「通常送電停止後の待機期間（間欠送電期間）」である。

送電装置は、この通常送電停止後の待機期間（間欠送電期間）においても、受電装置の取り去りを監視し、取り去りが検出された場合には、通常送電停止後の待機期間を終了して、送電装置の状態を初期状態（初期待機状態）に戻すのが好ましい。通常送電停止後の待機期間（間欠送電期間）における送電電力レベル（つまり間欠送電用の電力レベル）は、例えば、２次側の充電管理装置による再充電の要否の判定や取り去り検出が可能となる最小限の電力レベルでよく、この電力レベルは仮送電の電力レベルと同一とすることができるため、取り去り判定時における判定閾値としては、仮送電用の第１取り去り判定閾値Ｂ１を用いることができる。

（第３例：図３（Ｃ））
図３（Ｃ）に示される第３例は、第１例と第２例とを組み合わせた例である。つまり、仮送電時と通常送電時とで取り去り判定閾値を使い分け、かつ、通常送電時における取り去り判定閾値は、複数の送電電力レベルの中から選択された一つの送電電力レベルに対応して選択されるという例である。例えば、仮送電の送電電力レベルは最小限の送電電力レベルに設定されており、通常送電の送電電力レベルは、受電装置４０から送られてきた情報（電力定格情報等）に基づいて、仮送電の電力レベルよりも大きな複数の電力レベルの中から、一つの送電電力レベルが選択される場合が該当する。

この例では、仮送電であるか通常送電であるかに応じて、第１および第２の取り去り判定閾値Ｂ１、Ｂ２のいずれを用いるかが決定される。また、通常送電用の第２取り去り判定閾値Ｂ２の値は、例えば、受電装置４０から送られてくる電力定格情報等に基づいて決定される。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）の例の回路構成によれば、判定部６を、複数の判定閾値を用いた判定処理が可能な構成に変更するだけで、送電電力レベルの可変制御に柔軟に対応できる。また、例えば、一つの振幅検出部５を、２つ以上の送電電力レベルに対応した取り去り検出のために、共通に使用することもでき、これによって、さらなる回路の簡素化や小型化が可能である（但し、これに限定されるものではなく、例えば、切り換え可能な送電電力レベルの数が増大した場合等においては、複数の振幅検出部を設ける構成を採用することも可能である）。

これに対して、送電電力レベルが多段階に変更可能である場合に、一組の振幅検出部および判定部を、その送電レベルの数だけ設ける構成を採用した場合を想定すると、回路規模が増大し、消費電力も増大する。特に、送電電力のレベルが上昇すると、1次コイルＬ１のコイル電圧ＣＧの直流レベルも上昇するため、１次側の検出回路の設計に際しては、高電圧に耐えることができる回路設計が要求され、高耐圧の回路を設計する場合には、電圧を分圧するための抵抗数が増えたり、あるいは、トランジスター等の素子のサイズが大型化したりして、回路の専有面積の増大が問題となる。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示される回路構成を採用すれば、送電電力レベルの切り換えに柔軟に対応し、かつ回路の簡素化、小型化を達成することができ、送電電力の可変制御（マルチ電圧伝送を含む）にも対応した、実用性のある無接点電力電送システム用の検出回路１が実現される。

（第３の実施形態）
図４（Ａ），図４（Ｂ）は、振幅検出部（および波形モニター回路）の構成例を示す図である。図４（Ａ）に示される検出回路１では、一つの振幅検出部５が、通常送電時と、仮送電時（および通常送電停止後の間欠送電時）の双方における、受電装置の取り去り検出のために共通に使用される。振幅検出部５の共通使用によって、回路構成が簡素化され、回路の専有面積が削減され、消費電力も低減される。

また、図４（Ａ）に示される検出回路１では、振幅検出部５がピークホールド回路７を有する。取り去り検出（および着地検出）は、取り去り（着地）の有無を判定すればよく、２値判定である。よって、図４（Ａ）では、振幅検出部５として、構成が簡単なピークホールド回路７を用いている。ピークホールド回路７によってホールドされたピーク値は、判定部６において、第１および第２の取り去り判定閾値Ｂ１およびＢ２のいずれかと比較され、比較結果（判定結果：２値）が出力される。出力された比較結果（検出信号）は、例えば、送電側制御回路（送電側の制御部）２２に供給される。

図４（Ａ）の判定部６には、アナログ比較器（不図示）を有する２つの判定部６ａ，６ｂが設けられている。判定部６ａは、仮送電時および通常送電停止後の間欠送電時における取り去り判定のために用いられ、判定部６ｂは、通常送電時における取り去り判定のために用いられる。判定部６ａ，６ｂは並行的に動作し、判定結果が並列に出力される。その２つの判定結果の中から、必要な判定閾値を使用した判定結果のみが有効化される（つまり、その判定結果のみが有効なものとして採用される（但し、この回路構成は一例であり、一つの判定部に対して、送電フェーズに応じて、選択的に判定閾値を供給する回路構成を採用することもできる）。

図４（Ｂ）に示される例では、２つの波形モニター回路２８ａ，２８ｂが設けられている。これに対応して、振幅検出部５において、２つのピーク検出回路７ａ，７ｂが設けられており、また、判定部６において、２つの判定部（判定回路）６ａ，６ｂが設けられている。送電電力レベルの数が多い場合や、送電電力レベルの切り換えレンジが広い場合等においては、一つの波形モニター回路では対応できない場合があり（つまり、一つの波形モニター回路では、出力電圧のレベルを許容範囲内に収めることができない場合があり）、この場合には、図４（Ｂ）の回路構成が有効となる。

（第４の実施形態）
図５は、検出回路の他の例（一つの振幅検出部を共用し、かつ、複数の取り去り判定閾値を用いた取り去り判定と着地判定とを実行する例）の構成を示す図である。図５の検出回路１は、受電装置の取り去り判定だけでなく、受電装置の着地判定（セッティング判定）も実行する。すなわち、本実施形態では、一つの振幅検出部５（ピーク検出回路７を有する）が、受電装置の取り去り判定（例えば、仮送電時および通常送電時の双方）ならびに着地判定（初期待機時）の双方のために使用される。上述のとおり、着地判定のために、第１および第２の着地判定閾値が用意されている。本実施形態では、異なる種類の検出のために一つの振幅検出部５を共用することから、回路の共用化がさらに促進され、検出回路１の回路構成のさらなる簡素化、占有面積の削減、低消費電力化が実現される。

なお、上述のとおり、１次コイルと２次コイルとが結合している状態から２次コイルが無い状態に移行すると、相互誘導による磁束の打ち消しがなくなることから共振回路の共振特性が変化し、１次コイルのコイル電圧が変化する（取り去り検出）。逆に、１次コイル単独の状態から、１次コイルが２次コイルと電磁結合した状態に移行すると、コイル電圧は、上記の場合とは逆に変化する（着地検出）。よって、１次コイルのコイル電圧を用いて、取り去り検出と着地検出の双方が可能である。着地検出は、送電装置が初期待機状態であるときに、間欠的（例えば、０．３秒に１回）に行われる。着地検出期間においては、送電装置１０は１次コイルＬ１を駆動して電力送電を実行する。上述のとおり、着地検出は間欠的に行われることから、この電力送電も間欠的に実行される。

上述のとおり、受電装置４０の着地検出は、仮送電を受けた受電装置４０からの応答の有無によっても検出することができるが、この場合、受電装置４０の応答遅延があることから、着地が検出されるまでの時間の短縮には限界があるのは否めない。これに対して図５の例のように、受電装置４０（２次側機器）の着地をコイル電圧ＣＧに基づく信号ＣＧＬの振幅検出によって実行すると、着地検出に要する時間を大幅に短縮することができる。つまり、１次コイルＬ１の誘起電圧の変動は、受電装置４０が所定の位置にセットされて、送電装置１０による間欠送電が実行されるとすぐに生じる。つまり、受電装置４０からの応答を待つ必要がないことから、送電装置１０は、受電装置４０の着地をより早期に検出することができる。また、上述の待ち時間に生じていた無駄な電力伝送がなくなるため、送電装置の消費電力の低減が実現される。

（第５の実施形態）
図６は、送電装置およびアナログ検出方式を採用した検出回路の構成の一例を示す図である。図６の送電装置１０に含まれる検出回路１は、受電装置の着地検出と、２次側機器の仮送電時および通常送電停止後（満充電後）の取り去り検出と、通常送電時における取り去り検出と、を実行する。また、本実施形態では、説明の便宜上、着地検出用の着地判定閾値として、図１に示される第１着地判定閾値Ａ１のみが使用されるものとする。また、図６の検出回路の検出方式としては、ピークホールド回路７とアナログ比較器を用いるアナログ検出方式が採用されている。

図６の送電装置１０は、発振回路１６と、駆動クロック生成回路２３（可変電圧源２５および分周回路２７を有する）と、１次コイルＬ１を駆動する送電部１２（Ｐチャンネルトランジスタで構成される第１ドライバーＤＲＶ１と、Ｎチャンネルトランジスタで構成される第２ドライバーＤＲＶ２とを有する）と、を含む。また、送電装置１０の全体の動作は、送電側制御回路（送電側の制御部）２２によって統括的に制御される。

送電部１２に含まれる第１ドライバーＤＲ１および第２ドライバーＤＲ２はトライステート出力のドライバーであり、１次コイルＬ１が駆動されない期間においては、第１ドライバーＤＲ１および第２ドライバーＤＲ２の各々の出力ノードは、ハイインピーダンス状態となる。第１ドライバーＤＲ１および第２ドライバーＤＲ２の各々の出力ノードをハイインピーダンス状態とするか否かは、送電側制御回路（送電側の制御部）２２から出力される送電イネーブル信号ＤＲＰ１によって制御される。

また、駆動クロック生成回路２３の分周回路２７は、発振回路１６の出力クロックＣＬＫを分周して、所望の周波数の駆動クロック（ドライバークロック）ＤＲＣＫを生成する。駆動クロックＤＲＣＫの周波数は、送電側制御回路（送電側の制御部）２２から出力される周波数制御信号ＦＳＥによって制御される。周波数制御信号ＦＳＥは、分周回路２７の分周比を切り換える制御信号である。駆動クロックＤＲＣＫに同期して１次コイルＬ１が交流駆動される。なお、１次コイルＬ１およびコンデンサーＣ１は共振回路の構成要素である。

また、駆動クロック生成回路２３に含まれる可変電圧源２５は、分周回路２７の電源電圧を可変に制御し、これによって、送電装置１０による送電電力レベルを複数のレベルに切り換える。すなわち、図６に示される送電装置１０では、送電電力レベルの切り換えのために、電圧切り換え方式（駆動クロック生成回路の電源電圧を切り換える方式）が採用される。電圧切り換え方式によれば、送電電力レベルを多段階に（広範囲にわたって）切り換えることも可能である。可変電圧源２５が出力する電源電圧のレベルは、送電側制御回路（送電側の制御部）２２から出力される電源電圧レベル制御信号ＶＳＥによって制御される。上述のとおり、送電側制御回路(送電側の制御部)２２は、情報交換フェーズにおいて、受電装置４０から送られてくる情報（定格電力情報等）に基づいて、送電電力レベルを切り換える（すなわち、可変電圧源２５が出力する電源電圧レベルを切り換える）ことができる。

ここで、図７を参照して送電電力レベルの切り換えについて具体的に説明する。図７は、送電電力レベルの可変制御について説明するための図である。図７には、インダクタンスと容量（およびインピーダンス）で構成される共振回路の共振特性が示されている。ｆ０は共振周波数であり、ｆ１は、例えば通常送電時において使用される周波数である。図６に示される可変電圧源２５が出力する電源電圧のレベルが切り換えられると、その電源電圧レベルの切り換えに伴って、例えば共振特性ＱＬ１が、ＱＬ２あるいはＱＬ３に変化し、これによって、送電周波数ｆ１における送電電力がＰ１から、Ｐ４あるいはＰ３に変化する。このようにして、送電パワーの切り換えが実現される。

図６に戻って説明を続ける。図６に示される波形モニター回路２８は、１次コイルＬ１のコイル電圧ＣＧを、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧して、分圧された電圧信号ＣＧＬ（すなわち、コイル電圧ＣＧに基づく信号ＣＧＬ）を生成する。なお、波形モニター回路２８において、さらにダイオードを追加して、振幅制限を行うことも可能である。

振幅検出部５は、ピークホールド回路７を有する。判定部（アナログ判定部）６は、３つの判定回路（第１の取り去り判定回路６ａ（仮送電および間欠送電用），第２の取り去り判定回路６ｂ（通常送電用），着地判定回路６ｃ）を有する。第１の取り去り判定回路６ａは、「仮送電時および通常送電停止後の待機時（満充電後の間欠送電時）」における２次側機器の「取り去り判定」のために設けられており、第２の取り去り判定回路６ｂは、「通常送電時」における２次側機器の「取り去り判定」のために設けられており、着地判定回路６ｃは、「初期待機時」における２次側機器の「着地判定」のために、設けられている。

各判定部６ａ〜６ｃにおいて使用される判定閾値はすべて異なり、第２の取り去り判定回路６ｂにおける判定閾値が最も大きな値に設定される（通常送電時において高い送電電力レベルが選択される場合があるため）。また、本実施形態では、第１の取り去り判定回路６ａおよび着地判定回路６ｃは共に仮送電時における判定のために設けられており、仮送電時の送電電力レベルは共通であり、できるだけ低いレベルに設定されるため、使用される判定閾値はどちらも近い値となる。但し、取り去り判定と着地判定とでは、コイル電圧ＣＧの変化の方向が逆である（取り去り検出ではコイル電圧ＣＧはＬからＨに変化し、着地検出ではコイル電圧はＨからＬに変化する）ことから、ノイズマージンを、中点電圧を基準として正側に設けるか負側に設けるかが異なる。結果的に、図６の検出回路１においては、例えば、第１の取り去り判定回路６ａにおける取り去り判定閾値＞着地判定閾値となる。

但し、アナログ回路では、素子耐圧に限界があることから、各比較器ＣＭＰ１〜ＣＭＰ３の各々に、直接的に異なる電圧閾値を設定するのがむずかしい場合が多い。そこで、図６の判定回路６ａ〜６ｃでは、各コンパレーターＣＭＰ１〜ＣＭＰ３の反転端子には、共通の基準電圧Ｖｒｅｆｐを印加し、各コンパレーターＣＭＰ１〜ＣＭＰ３の前段に設けられる分圧回路Ｑ１〜Ｑ３の各々における分圧比を最適化して対応している。分圧回路Ｑ１〜Ｑ３の各々の分圧比を第１の分圧比〜第３の分圧比とした場合、第３の分圧比（例えば１／３）＞第１の分圧比（例えば１／４）＞第２の分圧比（例えば１／６）という関係が成立する。

各コンパレーターＣＭＰ１〜ＣＭＰ３の判定出力の各々は、レベルシフト回路（ＬＳ）９ａ〜９ｃによってレベルダウンされ、これによって、低耐圧のロジック回路に適した電圧レベルをもつ検出信号ＬＥＡＶＥＰ１〜ＬＥＡＶＥＰ３が得られる。ＬＥＡＶＥＰ１は、仮送電時および通常送電停止後の間欠送電時の取り去り検出信号であり、ＬＥＡＶＥＰ２は、通常送電時の取り去り検出信号であり、ＬＥＡＶＥＰ３は仮送電時における着地検出信号である。検出信号ＬＥＡＶＥＰ１〜ＬＥＡＶＥＰ３の各々は、例えば、並行的に送電側制御回路（送電側の制御部）２２に入力される。送電側制御回路２２は、送電装置１０の送電フェーズや送電電力レベルに対応する、望ましい検出信号のみを有効化する（つまり、その検出信号のみを採用する）。

また、図６の送電装置１０においては、振幅検出部５に設けられるピークホールド回路７の動作／非動作を、送電側制御回路（送電側の制御部）２２から出力されるピークホールドイネーブル信号ＰＨＯＮによって切り換えることが可能である。これによって、受電装置の着地が検出される前においては、電力削減のために、間欠的にピークホールド回路７を構成する主要な回路を非動作とすることができる。また、ピークホールド回路７に含まれるピークホールドコンデンサー（図６では不図示）のリセットのために、送電側制御回路（送電側の制御部）２２から出力されるリセット制御信号ＰＨＲＳＴが、ピークホールド回路７に入力される。なお、送電側制御回路（送電側の制御部）２２から出力されるピークホールドイネーブル信号ＰＨＯＮおよびリセット制御信号ＰＨＲＳＴの各々は、レベルシフト回路（ＬＳ）９ｄによってレベルシフトされた後、ピークホールド回路７に入力される。

次に、ピークホールド回路７の具体的な回路構成について説明する。図８（Ａ），図８（Ｂ）は、ピーク検出回路の内部構成および動作を説明するための図である。図８（Ａ）はピークホールド回路の内部構成例を示し、図８（Ｂ）はピークホールド回路の動作例を示す。図８（Ａ）に示されるように、ピークホールド回路７は、ピークホールド部ＰＥと、第１バッファーＢＦ１と、ローパスフィルターＬＰＦと、第２バッファーＢＦ２と、を有する。

ピークホールド部ＰＥは、チャージアンプＯＰ１と、第１バッファー（第１ボルテージフォロワー）ＢＦ１と、ローパスフィルターＬＰＦと、第２バッファー（第２ボルテージフォロワー）ＢＦ２と、を有する。

ピークホールド部ＰＥは、チャージアンプＯＰ１と、ピークホールドコンデンサーＣＨと、ピークホールドコンデンサーＭ１をリセットするリセットスイッチ（ＮＭＯＳトランジスターで構成される）Ｍ１と、を含む。チャージアンプＯＰ１の非反転端子には、波形モニター回路２８から出力される信号ＣＧＬが入力され、反転端子には、信号ＣＧＬが入力される時点においてチャージアンプＯＰ１から出力されている信号が入力される。また、リセットスイッチＭ１のオン／オフは、リセット制御信号ＰＨＲＳＴによって制御される。また、チャージアンプＯＰ１，第１バッファーＢＦ１および第２バッファーＢＦ２の動作／非動作は、ピークホールドイネーブル信号ＰＨＯＮによって制御される。

図８（Ｂ）において、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間は、ピークホールドコンデンサーＣＨがリセットされている期間（つまり、リセット制御信号ＰＨＲＳＴがＨレベルに維持されていて、リセットスイッチＭ１がオンしている期間）である。時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間が検出期間（ここでは、取り去り検出期間とする）である。時刻ｔ２において、リセット制御信号ＰＨＲＳＴがＬとなると、ピークホールド回路７の出力信号ＰＨＯＵＴの電圧レベルは、波形モニター回路２８から出力される信号ＣＧＬのピーク電圧に追従して、徐々に上昇する。時刻ｔＡにおいて受電装置の取り去りが発生したとする。すると、波形モニター回路２８から得られる信号ＣＧＬのピーク電圧が上昇し、その結果、ピークホールド回路７の出力信号ＰＨＯＵＴの電圧レベルは、ＰＨＯＵＴ（Ｌ）からＰＨＯＵＴ（Ｈ）に上昇する。したがって、ピークホールド回路７の出力信号ＰＨＯＵＴと取り去り判定閾値ｖｔｈとの電圧比較によって、“１”（取り去り）、“０”（取り去り無し）の判定が可能である。

図９（Ａ），図９（Ｂ）は、取り去り判定閾値および着地判定閾値の設定例を示す図である。図９（Ａ）は、取り去り判定閾値と着地判定閾値の設定の第１例を示す。図９（Ａ)の例では、例えば、仮送電時（あるいは通常送電停止後の間欠送電時）において、コイル電圧ＣＧを、分圧比１／３の分圧回路で分圧し、その分圧によって得られる共通の電圧信号を、異なる値をもつ着地判定閾値ＶＲＥＦＸおよび取り去り判定閾値ＶＲＥＦＹの各々と比較して、着地と取り去りの各々を判定する。

着地判定閾値ＶＲＥＦＸおよび取り去り判定用閾値ＶＲＥＦＹは近い値をもつが、上述のとおり、取り去り判定と着地判定とでは、波形モニター回路２８から出力される信号ＣＧＬの電圧変化の方向が逆であることから、ノイズマージンを、中点電圧を基準として正側に設けるか負側に設けるかが異なる。結果的に、取り去り判定閾値ＶＲＥＦＹ＞着地判定閾値ＶＲＥＦＸとなる。つまり、図９（Ａ）において、取り去り検出では、信号ＣＧＬはＶＬ（２次側機器あり）からＶＨ（２次側機器無）に変化し、着地検出では信号ＣＧＬはＶＨ（２次側機器無）からＶＬ（２次側機器）に変化する。中点電圧をＶＭＩＤとすると着地検出の場合のノイズマージンΔＶＭ１は負側（低電圧側）に設けられ、取り去り検出の場合のノイズマージンΔＶＭ２は正側（高電圧側）に設けられる（但し、この例に限定されるものではない）。

図９（Ｂ）は、仮送電時（あるいは通常送電停止後の間欠送電時）と、通常送電時とで送電電力レベルが切り換えられる場合（通常送電時の送電電力レベルの方が高い）における、具体的な判定閾値の設定例を示している。図９（Ｂ）の左側に示されるように、仮送電時や通常送電停止後（満充電後）の間欠送電時においては、送電電力レベルは低いため、波形モニター回路２８（例えば、分圧比１／６とする）から出力される信号ＣＧＬの電圧レベルも、例えば１．０Ｖ〜２．２Ｖの振幅で変動する。したがって、取り去り判定用第１閾値ＶＲＥＦＹ１，着地判定閾値ＶＲＥＦＸ１も、その低めの電圧レベルに合わせて適切な値に設定される。

一方、通常送電時において、かなり高いレベルの送電電力レベルとなったときは、波形モニター回路２８（分圧比は１／６）から出力される信号ＣＧＬの電圧レベルも、例えば２．０Ｖ〜４．２Ｖの振幅で変動する。したがって、取り去り判定用第２閾値ＶＲＥＦＹ２は、その高めの電圧レベルに合わせて適切な値に設定される。このように、送電電力レベルに応じて、最適な判定閾値を使い分けることによって、例えば、低電圧から高電圧までの広い範囲で、送電電力を可変することが可能なマルチ電圧伝送方式の無接点電力伝送システムにも柔軟に対応することができる。また、振幅検出部の共用化によって、検出回路１の専有面積の縮小や消費電力の削減が可能である。

なお、着地検出時（つまり、送電装置の初期の間欠送電時）の送電電力レベルが、例えば、ユーザーによる設定によって切り換えられる場合には、図１，図２を用いて説明した
ように、着地判定閾値も、その送電電力レベルに応じて切り換えることができる。

次に、図６に示される送電装置１０における検出回路の具体的な動作例について説明する。図１０は、図６に示される検出回路の動作例を示すタイミング図である。図１０において、期間Ｔ３（時刻ｔ１〜時刻ｔ３）および期間Ｔ３’（時刻ｔ５〜時刻ｔ７）が、間欠的(例えば、０．３秒に１回)な着地検出期間である。着地検出を間欠的に行うのは、回路の消費電力を削減するためである。また、送電イネーブル信号ＤＲＰ１も、着地検出期間に合わせて間欠的にアクティブレベルとなる。この点も、初期待機期間中における送電装置１０の消費電力の低減に寄与する。

期間Ｔ３において、ピークホールドイネーブル信号ＰＨＯＮがアクティブレベルＨとなり、期間Ｔ３の後半の期間Ｔ２（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）において、リセット制御信号ＰＨＲＳＴが非アクティブレベル（Ｌ）になって、ピークホールドコンデンサーＣＨのリセットが解除される。この期間Ｔ２において着地検出が実行される。図１０の上側に示されるように、図６の検出回路における検出信号ＬＥＡＶＥＰ３が有効であり、この検出信号ＬＥＡＶＥＰ３を、例えば、時刻ｔｘ１〜時刻ｔｘ４にわたって４回サンプリングされ（駆動クロックＤＲＣＫに同期してサンプリングされる）、そして、４回のサンプリングＳＰ１〜ＳＰ４の各々において、４回連続で“１”が検出されたときに、取り去りが検出されたと判定する（４連続一致判定）。図１０の例では、期間Ｔ２においては、受電装置の着地は検出されない。

次の期間Ｔ２’（時刻ｔ６〜ｔ７）における着地判定によって受電装置の着地が検出される（時刻ｔ７）。すると、時刻ｔ７以降、ピークホールドイネーブル信号ＰＨＯＮおよび送電イネーブル信号ＤＲＰ１の双方がアクティブレベル（Ｈ）に維持される。また、着地が検出された時刻ｔ７から所定の遅延時間ｔ４’が経過した時刻ｔ８から、リセット制御信号ＰＨＲＳＴが非アクティブレベル（Ｌ）に維持される。期間Ｔ５（時刻ｔ８〜ｔ９）が仮送電期間であり、期間Ｔ６（時刻ｔ９〜時刻ｔ１０）が通常送電期間である。期間Ｔ７（時刻ｔ８〜時刻ｔ１０）が取り去り検出期間である。仮送電期間Ｔ５では、検出信号ＬＥＡＶＥＰ１が有効化され、検出信号ＬＥＡＶＥＰ１に基づく所定間隔のサンプリングＳＰ１〜ＳＰｍが繰り返され、例えば、４連続一致判定方式による取り去り判定が実行される。通常送電期間Ｔ６では、検出信号ＬＥＡＶＥＰ２が有効化され、検出信号ＬＥＡＶＥＰ２に基づく所定間隔のサンプリングＳＰｍ＋１〜ＳＰｎが繰り返され、例えば、４連続一致判定方式による取り去り判定が実行される。

時刻ｔ１０において、２次側機器における給電対象の負荷であるバッテリーの満充電が検出される。その後は、例えば、時刻ｔ１１から、間欠的（例えば５秒に１回）な取り去り検出が開始される。期間Ｔ１１が満充電後の取り去り検出期間であり、着地検出と同様に、ＬＥＡＶＥＰ１が有効化され、後半の期間Ｔ１０において、複数回のサンプリングＳＰ１〜ＳＰ４が実行され、例えば、４連続一致判定によって取り去りが検出される。

（第６の実施形態）
本実施形態では、振幅検出部５がＡ／Ｄ変換器を有し、かつ、判定部がデジタル比較器を有する例について説明する。図１１は、送電装置およびデジタル検出方式を採用した検出回路の構成の一例を示す図である。

図１１に示されるように、振幅検出部５は、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９０１を有する。Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ９０１）の内部には、前段に、図８に示されるピークホールド回路（不図示）が設けられ、後段に、Ａ／Ｄ変換器（不図示）が設けられている。また、判定部（デジタル判定部）６には、３つの判定閾値（ＶＲＥＦＸ１，ＶＲＥＦＹ１，ＶＲＥＦＹ２：図９（Ｂ）参照）を格納しているメモリー回路（ＲＯＭ）９３０と、３つのデジタル比較器６ａ（ｄ）〜６ｃ（ｄ）が設けられている。この３つのデジタル比較器６ａ（ｄ）〜６ｃ（ｄ）の各々は、図６に示される判定回路６ａ〜６ｃの各々に対応する。

また、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９０１と、判定部（デジタル判定部）６との間には，ＡＤＣインターフェース（ＡＤＣＩ／Ｆ）９０７が設けられている。

ＡＤＣインターフェース（ＡＤＣＩ／Ｆ）９０７は、シリアル／パラレル変換回路９１１と、制御回路（ステートマシーン）９０９と、が設けられている。制御回路（ステートマシーン）９０９は、Ａ／Ｄ変換イネーブル信号ＡＤＸＣＳと、Ａ／Ｄ変換用クロックＡＤＳＣＬＫとを、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９０１に出力する。また、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９０１から出力されるデジタルデータ（シリアルデータ）ＡＤＳＤは、シリアル／パラレル変換回路９１１に入力され、パラレルデータに変換される。

また、制御回路（ステートマシーン）９０９は、３つのデジタル比較器６ａ（ｄ）〜６ｃ（ｄ）にタイミングクロックＡＣＬＫを供給する。また、シリアル／パラレル変換回路９１１から出力されるパラレルデータＡＤＡＴＡは、３つのデジタル比較器６ａ（ｄ）〜６ｃ（ｄ）の各々に供給される。なお、参照符号９０３，９０５は、レベルシフト回路を示す。

図１１に示される検出回路では、１次コイルＬ１のコイル電圧ＣＧＬに基づく信号ＣＧＬは、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９０１によってデジタル信号に変換され、レベルシフト回路９０３によってレベルダウンされた後、ＡＤＣインターフェース（ＡＤＣＩ／Ｆ）９０７内のシリアル／パラレル変換回路９１１に入力される。シリアル／パラレル変換回路９１１から出力されるパラレルデータＡＤＡＴＡは、３つのデジタル比較器６ａ（ｄ）〜６ｃ（ｄ）の各々に供給される。

３つのデジタル比較器６ａ（ｄ）〜６ｃ（ｄ）の各々は同時並行的に動作し、３つの判定閾値（３つのデジタル判定閾値であるＶＲＥＦＹ１，ＶＲＥＦＹ２，ＶＲＥＦＸ１）の各々と、デジタルデータＡＤＡＴＡとを比較して判定結果（ＬＥＡＶＥＰ１，ＬＥＡＶＥＰ２，ＬＥＡＶＥＰ３）を出力する。デジタル検出技術を用いることによって、広範囲の入力信号に対して柔軟に対応でき、また、高精度の判定が可能である。

図１２は、図１１に示されるデジタル検出方式の検出回路の動作例を示すタイミング図である。デジタル回路を用いた検出動作は、基本的には、図１０を用いて説明したアナログ回路による検出動作と同じである。図１２において、期間Ｔ５が仮送電期間であり、期間Ｔ６が通常送電期間であり、期間Ｔ７が取り去り検出期間であり、期間Ｔ１１が満充電後の間欠的な取り去り検出期間である。時刻ｔ０〜時刻ｔ７の期間においては検出信号ＬＥＡＶＥＰ３が有効であり、時刻ｔ７〜時刻ｔ９の期間においては検出信号ＬＥＡＶＥＰ１が有効であり、時刻ｔ９〜時刻ｔ１０の期間においては検出信号ＬＥＡＶＥＰ２が有効であり、満充電が検出される時刻ｔ１０以降の期間（通常送電停止後の間欠送電期間）においては、再び検出信号ＬＥＡＶＥＰ１が有効となる。

期間Ｔ３および期間Ｔ３’が着地検出期間である。着地検出期間Ｔ３では受電装置４０（２次側機器）の着地（セッティング）が検出されず、着地検出期間Ｔ３’において受電装置４０（２次側機器）の着地が検出される（時刻ｔ７）。

例えば、期間Ｔ３において、ピークホールドイネーブル信号ＰＨＯＮがアクティブ（Ｈ）となり、期間Ｔ３の後半の期間（時刻ｔ２〜ｔ３）において、Ａ／Ｄ変換イネーブル信号ＡＤＸＣＳがアクティブ（Ｌ）となり、Ａ／Ｄ変換用クロックＡＤＳＣＬＫがアクティブとなる。時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間に得られたシリアルのデジタルデータは、タイミングクロックＡＣＬＫがアクティブとなる時刻ｔ３において、パラレルデータに変換され、そのパラレルデータとデジタル判定閾値との比較が実行される。時刻ｔ３に、ピークホールドイネーブル信号ＰＨＯＮは非アクティブレベル（Ｌ）に戻るが、着地が検出される時刻ｔ７以降、ピークホールドイネーブル信号ＰＨＯＮはアクティブ（Ｈ）に維持され、この状態は、２次側機器の負荷であるバッテリーの満充電が検出される時刻ｔ１０まで継続される。以下、同様の動作が繰り返される。

（第７の実施形態）
図１３は、検出回路の変形例（ピークホールド回路を２個設ける例）の構成を示す図である。図１３の例では、２つの波形モニター回路２８ａ，２８ｂが設けられている。これに対応して、振幅検出部５において、２つのピーク検出回路７ａ，７ｂが設けられている。ピークホールド回路７ａから出力されるピークホールド信号は、判定回路６ｂ（通常送電時の取り去り判定用）に入力される。また、ピークホールド回路７ｂから出力されるピークホールド信号は、判定回路６ａ（仮送電時および満充電後の間欠送電時における取り去り判定用）および判定回路６ｃ（着地判定用）の各々に入力される。

送電電力レベルの数が多い場合や、送電電力レベルの切り換えレンジが広い場合等においては、一つの波形モニター回路２８では対応できない場合があり（つまり、一つの波形モニター回路では、出力電圧のレベルを許容範囲内に収めることができない場合があり）、この場合には、図１３の回路構成が有効となる。

（第８の実施形態）
本実施形態では、前掲の実施形態で説明した検出回路（ならびに送電制御装置）を用いた無接点電力伝送システムおよび電子機器について説明する。

図１４は、送電装置と本発明を用いた受電装置とによって構成された無接点電力伝送システムの構成、および送電装置と受電装置との間のデータ通信について説明するための図である。図１４に示すように、送電装置１０は、送電側制御回路（送電側の制御部）２２を内蔵する送電制御装置２０と、駆動クロック生成回路２３と、送電部（送電ドライバー）１２と、波形モニター回路２８と、１次コイルＬ１と、１次コイルＬ１に直列に接続される共振コンデンサーＣ１と、を有する。送電制御装置２０は、送電装置の動作を統括的に制御する。送電制御装置２０に含まれる送電側制御回路２２は、各種の判断処理を実行し、その結果に基づき、ドライバー制御回路２６の動作を制御し、また、受電装置から送られてくるデータの判定処理を実行する。送電部１２（図６の第１および第２ドライバーＤＲＶ１，ＤＲＶ２）は、１次コイルＬ１の駆動クロックＤＲＣＫに基づいて、１次コイルＬ１を交流駆動する。送電装置１０から受電装置４０への通信は、周波数変調（駆動クロックの周波数をｆ１とｆ２の間で切り換えること）によって行われる。

送電制御装置２０には、検出回路１が設けられている。検出回路１は、先に説明したように、例えば、取り去り、着地、位置関係（近接／非近接あるいは位置ずれ等）の少なくとも一つの検出回路として機能することができる。この検出回路１の検出信号ＤＥＴｏｕｔは、送電側制御回路（送電側制御部）２２に供給される。

一方、受電装置４０は、２次コイルＬ２と、受電部４２（整流部４３を有する）と、平滑コンデンサーＣＢ１と、負荷変調部４６と、給電制御部４８と、受電制御装置５０（周波数検出回路６０および受電側制御回路５２をもつ）と、を有する。また、上述したとおり、受電装置４０には、必要に応じて、検出回路１を設けることができる。この場合、検出回路１は、先に説明したように、例えば、位置関係（１次コイルと２次コイルの位置ずれ等）の検出回路として機能することができる。

また、給電対象の負荷９０は、例えば充電可能なバッテリーである。整流部４３および平滑コンデンサーＣＢ１によって全波整流回路４５が構成される。受電制御装置５０に含まれる周波数検出回路６０は、駆動クロック（ＤＲＣＫ）再生部６１を有する。また、受電装置４０から送電装置１０への通信は、負荷変調（受電装置の負荷を強制的に変化させること）によって実行される。

受電部４２は、２次コイルＬ２のコイル端電圧を、分圧抵抗ＲＢ１，ＲＢ２によって分圧する。分圧抵抗ＲＢ１，ＲＢ２の共通接続点からは、駆動クロックＤＲＣＫの周波数と同じ周波数をもつ正弦波が得られ、その正弦波は、ＤＲＣＫ再生部６１によって波形整形され、これによって駆動クロックが再生される。図１４中、再生された駆動クロックは、ＤＲＣＫ（ＲＥ）と表記されている。

受電側制御回路（受電側の制御部）５２は、再生された駆動クロックＤＲＣＫ（ＲＥ）のエッジタイミングに同期して、負荷変調部４６の負荷変調トランジスター（ＮＭＯＳトランジスター）Ｍ５をオン／オフさせる。負荷変調トランジスターＭ５がオンすると、抵抗ＲＢ３および負荷変調トランジスターＭ５を経由して電流が流れ、受電装置４０の負荷状態が重くなる。負荷変調トランジスターＭ５がオフすると、電流が遮断され、受電装置の負荷状態は軽くなる。

受電装置が低負荷状態から高負荷状態となると、例えば、１次コイルＬ１のコイル端電圧ＣＧの電圧振幅が増大する。送電制御装置２０は、波形モニター回路１４を経由して得られる、１次コイルＬ１のコイル電圧ＣＧに基づく信号ＣＧＬと、負荷状態判定閾値Ｖｔｈとを比較することによって、受電装置４０の負荷状態を検出することができる。例えば、受電装置の低負荷状態をデータ“０”に対応させ、高負荷状態をデータ“１”に対応させれば、受信したデータの“０”，“１”の判定が可能である。但し、１次コイルＬ１のコイル電圧のピーク電圧を検出する検出方式の他、位相差に着目した検出方式、あるいはパルス幅検出方式を採用することもできる。前掲の実施形態で説明した、１次コイルＬ１のコイル電圧のピーク電圧を検出する回路を、負荷変調によって受電装置から送られてくる信号の復調のためにも共通に使用すれば、回路の共有化がさらに促進される。この場合、送電電力レベルに応じてデータ復調用の判定閾値を使い分けることによって、送電電力レベルに関係なく、正確な信号の復調が可能である。

図１５は、無接点電力伝送システムの動作の一例（携帯端末に備わる給電対象の負荷を、クレードルからの送電によって充電する例）を示す図である。図１５に示されるように、初期待機状態においては、送電側機器（１次側機器：ここでは充電台（クレードル）とする）５００に内蔵される送電装置１０は、受電側機器（２次側機器：ここでは携帯電話機とする）５１０の着地（セッティング）を、例えば、０．３秒に１回、検出し（ステップＳ１）、これによって、受電側機器５１０の着地（セッティング）が検出される（ステップＳ２）。

次に、送電装置１０から仮送電が開始され、送電装置１０と受電装置４０との間で、種々の情報の交換（ネゴシエーションおよびセットアップ処理）が実行される（ステップＳ３）。ＩＤ認証によって、受電装置４０が適切な送電対象であることが確認された後に、通常送電（充電送電）が開始される。通常送電が開始されると、受電側機器（携帯電話機）５１０に設けられているＬＥＤが点灯する。上述のとおり、通常送電前の仮送電期間において、送電装置１０は、２次側機器５１０の取り去り検出（少なくとも１回の検出、また常時行ってもよい）を実行することができる（ステップＳ８）。同様に、通常送電期間中において、２次側機器５１０の取り去り検出を、例えば常時（あるいは所定間隔で定期的）に実行することができる（ステップＳ９）。

通常送電中において、満充電が検出されると、満充電通知が受電装置４０から送電装置１０に送信され、これを受信した送電装置１０は、通常送電を停止する(ステップＳ４)。通常送電が停止されると、受電側機器（携帯電話機）５１０に設けられているＬＥＤが消灯する。そして、満充電検出後の待機フェーズ（通常送電停止後の間欠送電期間）に移行する（ステップＳ５）。

満充電検出後の待機状態では、例えば、５秒に１回の取り去り検出が実行され、また、１０分に１回、再充電の要否の確認が実行される。満充電後に受電側機器（携帯電話機）５１０が取り去られると、初期の待機フェーズに戻る（ステップＳ６）。また、満充電後に再充電が必要と判定されると、ステップＳ３に復帰する(ステップＳ７)。また、ステップ３の状態において、受電側機器（携帯電話機）５１０の取り去りが検出された場合には、初期の待機状態に復帰する（ステップＳ８，ステップＳ９）。

図１６は、マルチ電圧伝送に対応した無接点電力伝送システムの動作手順例を示すフロー図である。送電装置１０は、電源の立ち上がりと共にリセット状態Ｑ１となり、所定期間後に待機フェーズＱ２に移行する。送電装置１０は、受電側機器の着地を検出すると仮送電（通常送電前の、認証処理等を可能とするための連続送電）を開始し、ネゴシエーションフェーズ（第１認証処理）Ｑ３に移行し、先に説明したようにＩＤ情報の交換等を実行する。ネゴシエーション処理に成功すると、送電装置１０は、セットアップフェーズ（第２認証処理）Ｑ４に移行する。セットアップフェーズでは、対応機能の情報交換等が実行される。このセットアップフェーズにて、２次側機器の定格電力情報等が受電装置４０から送電装置１０に送られる。

認証処理（ネゴシエーションフェーズＱ３およびセットアップフェーズＱ４）にパスすると、送電装置１０は、コマンドフェーズＱ８に移行する。コマンドフェーズＱ８では、セットアップフェーズＱ４で得た情報に基づく対応コマンドの発行処理等が行われる。例えば、上述のとおり、通常送電の電力レベルが、２次側機器から送られてきた定格電力情報等に基づいて決定され、その決定された電力レベルによる通常送電が開始される（ステップＱ９）。

また、ネゴシエーションフェーズＱ３において、規格／コイル／システム等の不一致が検出された場合、異物が検出された場合、取り去りが検出された場合、タイムアウトエラーになった場合には（状態Ｑ５）、送電装置１０はリセット状態Ｑ１に復帰する。また、ネゴシエーションフェーズＱ３において、通信エラーが生じた場合には（状態Ｑ７）には、送電装置１０は、待機フェーズＱ２に復帰する。

また、セットアップフェーズＱ４において、取り去りやタイムアウトエラーが検出された場合には（状態Ｑ６）、送電装置１０は、リセット状態Ｑ１に復帰する。また、コマンドフェーズＱ８において、異物検出や取り去りが検出された場合には（状態Ｑ１０）、送電装置１０はリセット状態Ｑ１に復帰する。また、また、コマンドフェーズＱ８において、バッテリー（給電対象の負荷）の満充電等が検出された場合には（状態Ｑ１１）、送電装置１０は待機フェーズ状態Ｑ２に復帰する。

このように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、送電電力レベルを可変に制御できる無接点電力伝送システムに対応した検出回路を実現することができる。また、送電電力レベルを複数段階に切り換えることができ、かつ、どの送電電力レベルが選択された場合においても、受電装置の取り去りや着地、送電装置と受電装置との位置関係等を確実に検出できる、実用性の高い無接点電力伝送システムを実現することができる。また、本発明の送電装置は、内蔵する検出回路が小型かつ低消費電力であることから、同様の効果を享受し、その送電装置を含む電子機器もまた、同様の効果を享受する。

本発明は、例えば、検出回路、送電制御装置、無接点電力伝送システム（例えば携帯端末の無接点充電システム）および電子機器（携帯端末等）等として有用である。

１ 検出回路、５ 振幅検出部（振幅検出回路）、
６（６ａ〜６ｃ） 判定部（判定回路）、
７（７ａ，７ｂ） ピークホールド回路（ピーク検出回路）、１０ 送電装置、
１２ 送電部、１４ 波形モニター回路、１６ 発振回路、２０ 送電制御装置、
２２ 送電側制御回路、２３ 駆動クロック生成回路、２５ 可変電圧源、
２６ ドライバー制御回路、２８（２８ａ，２８ｂ） 波形モニター回路、
４０ 受電装置、４２ 受電部、４３ 整流部、４５ 全波整流回路、
４６ 負荷変調部、４８ 給電制御部、５０ 受電制御装置、５２ 受電側制御回路、
６０ 周波数検出回路、６１ 再生部、９０ 負荷（給電対象の負荷）、
５１０ 受電側機器（２次側機器）、 Ｌ１ １次コイル、Ｌ２ ２次コイル、
ＣＧ １次コイルのコイル電圧（コイル端電圧）、
ＣＧＬ コイル電圧ＣＧに基づく信号（例えば、分圧された電圧信号）

Claims (13)

1. 電磁結合した１次コイルと２次コイルを経由して、送電装置が受電装置に電力を伝送する無接点電力伝送システムの送電制御装置であって、
   前記１次コイルに誘起されるコイル電圧に基づく信号の振幅を検出する振幅検出部と、
   前記振幅検出部から出力される振幅検出信号と閾値とを比較する判定部と、
   前記送電装置から前記受電装置への送電を制御する送電側制御回路と、
   を含み、
   前記送電側制御回路は、
   前記電力の伝送を第１送電電力レベルまたは前記第１送電電力レベルよりも高いレベルの第２送電電力レベルに制御し、
   前記判定部は、
   前記振幅検出部から出力される前記振幅検出信号と、前記閾値として用意された取り去り判定閾値とを比較することで、前記受電装置の取り去りの検出を実行し、
   前記取り去り判定閾値として、前記第１送電電力レベルに対応した第１取り去り判定閾値と、前記第２送電電力レベルに対応した第２取り去り判定閾値とが用意され、
   前記判定部は、
   送電電力レベルが前記第１送電電力レベルであるときは、前記第１取り去り判定閾値を用いて前記受電装置の取り去りを検出し、
   前記送電電力レベルが前記第２送電電力レベルであるときは、前記第２取り去り判定閾値を用いて前記受電装置の取り去りを検出する、
   ことを特徴とする送電制御装置。
2. 請求項１記載の送電制御装置であって、
   前記判定部は、
   一つの前記振幅検出部から出力される前記振幅検出信号と、前記閾値として用意された着地判定閾値とを比較することで、前記受電装置の着地を検出し、
   着地が検出された後、前記振幅検出信号と前記取り去り判定閾値とを比較することで、前記受電装置の取り去りの検出を実行することを特徴とする送電制御装置。
3. 請求項２に記載の送電制御装置であって、
   前記着地判定閾値をＶＲＥＦＸとし、前記取り去り判定閾値をＶＲＥＦＹとした場合に、ＶＲＥＦＹ＞ＶＲＥＦＸであることを特徴とする送電制御装置。
4. 請求項２または請求項３記載の送電制御装置であって、
   前記着地判定閾値として、前記第１送電電力レベルに対応した第１着地判定閾値と、前記第２送電電力レベルに対応した第２着地判定閾値とが用意され、
   前記送電装置と受電装置の位置関係の適否を検出するための位置関係判定閾値として、前記第１送電電力レベルに対応した第１位置関係判定閾値と、前記第２送電電力レベルに対応した第２位置関係判定閾値とが用意される、
   ことを特徴とする送電制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   前記判定部は、
   給電対象の負荷への給電のための連続送電である通常送電が実行される通常送電期間、および前記通常送電が開始される以前の連続送電である仮送電が実行される仮送電期間、の双方において前記受電装置の取り去りを検出し、
   前記仮送電期間においては、第３取り去り判定閾値を用いて前記受電装置の取り去りを検出し、
   前記通常送電期間においては、前記第１取り去り判定閾値又は前記第２取り去り判定閾値を用いて前記受電装置の取り去りを検出する、
   ことを特徴とする送電制御装置。
6. 請求項５記載の送電制御装置であって、
   前記判定部は、
   前記通常送電が停止された後の待機期間においても、前記受電装置の取り去りを、前記第３取り去り判定閾値を用いて検出する、ことを特徴とする送電制御装置。
7. 請求項２または請求項３記載の送電制御装置であって、
   前記受電装置の着地を検出する着地検出期間においては、前記振幅検出部および前記判定部の少なくとも一方が間欠的にイネーブル状態とされ、前記受電装置の着地が検出されると、前記振幅検出部および前記判定部の少なくとも一方がイネーブル状態に維持されることを特徴とする送電制御装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   前記振幅検出部は、前記コイル電圧に基づく信号のピーク値を保持するピークホールド回路を有し、
   前記判定部は、前記第１取り去り判定閾値又は前記第２取り去り判定しきい値と、前記ピークホール回路から出力される前記ピーク値とを比較する、少なくとも一つのアナログ比較器と、を有することを特徴とする送電制御装置。
9. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   前記振幅検出部は、前記コイル電圧に基づく信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を有し、
   前記判定部は、Ａ／Ｄ変換回路から出力されるデジタルデータと、デジタルデータ化された前記第１取り去り判定閾値又は前記第２取り去り判定しきい値とを比較する、少なくとも一つのデジタル比較器と、を有することを特徴とする送電制御装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の送電制御装置であって、
    通常送電が開始される以前の連続送電である仮送電が実行される仮送電期間において受電装置から送られてくる情報に基づいて、前記通常送電の電力レベルの切り換えを実行することを特徴とする送電制御装置。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の送電制御装置と、
    前記１次コイルを駆動する送電部と、
    前記１次コイルと前記送電制御装置との間に設けられる波形モニター回路と、
    を含むことを特徴とする送電装置。
12. 請求項１１記載の送電装置と、前記１次コイルと、前記２次コイルと、受電装置と、を含む無接点電力伝送システム。
13. 請求項１１記載の送電装置を含むことを特徴とする電子機器。

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