JP5446452B2 - 電力供給装置、被電力供給装置、電力供給装置システム、位置決め制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば非接触充電などに代表される、非接触で電力供給を行う電力供給装置システムに関する。また、このような電力供給装置システムにおける、電力供給装置と被電力供給装置との間での充電位置についての位置決め制御方法に関する。

非接触で電子機器（２次電池）に充電する技術が以前から知られている。
このような非接触充電は、例えば充電台に１次コイルを備え、電子機器側に２次コイルを備える。充電時には、充電台のしかるべき定位置に電子機器を置くようにして、１次コイルを駆動する。これにより、１次コイルと２次コイルとの間で誘導起電力が発生する。電子機器側では、この誘導起電力を利用して２次電池への充電を行う。

また、上記のようにして非接触充電を行う装置システムにおいては、充電台側に電子機器を載せた際に、内部の１次コイルと２次コイルとの距離が一定以内に収まる状態が維持されるように位置決めされることが必要になる。１次コイルと２次コイルの距離が一定以上に離れた状態では、１次コイルと２次コイルとの結合が不十分になって、適正に電力を伝送することができないからである。

上記の位置決めの構成として、先ず、特許文献１には、スタンド側の磁極部と、電子機器側の磁極部とを対向させ、この吸引力によって電子機器本体をスタンドの外面に当接させるだけで確実に装着できるようにした構成が記載されている。
また、特許文献２のようにして、例えば凹部などの物理的な形状によって嵌合させるものが広く知られている。
特許文献３には、可動部に対して、負荷と共に移動可能に充電式電池を設けて、可動部がホームポジションに位置しているときに、充電用電源部によって充電式電池に対して非接触充電が行われるようにした構成が記載されている。
また、特許文献４には、クレードルの載置部の１次側伝送コイルに相当する位置に、１次側伝送コイルの中心に対応する許容範囲マークを含む鏡面部を設け、被充電機器である携帯電話機の２次側伝送コイル中心に相当する位置に中心位置マークを設けるようにした構成が記載されている。この構成では、例えばユーザは、携帯電話機の中心位置マークを載置部側の許容範囲マークに映しながら、中心位置を合わせるようにして載置部に載置する。これにより、携帯電話機を載置部上の正確な位置に容易に載置できるようにしている。

特開平４−１９７０４０号公報 特開昭６３−５９７３４号公報 特開平６−１５３４１１号公報 特開２００８−３０１５５３号公報

特許文献１の構成は、例えば珪素鋼板などによる磁極部同士の吸引力を利用することとしているが、特許文献１の記載によると、磁極部同士に吸引力が生じるとともに、充電電流が誘起されるとしている。すると、このときには磁極部に吸引力を与えるためにコイルを交流で駆動していることになる。
しかし、現実には、交流駆動では、磁極部に吸引力は発生しない。従って、特許文献１の構成は、現実的に実現することは非常に困難であると考えられる。

そこで、例えば特許文献２などであれば、物理的な形状設定によって簡易に位置決めできる。しかし、特許文献２のような構成では、物理的な嵌合のための形状を、充電台と電子機器とで１対１に対応させることが必要になる。このために、例えば充電台を使用できる電子機器が、例えば特定の数少ない機種に限定されてしまい、高い汎用性、ユニバーサル性を得ることが難しい。

また、特許文献３のような構成を、より一般的な充電装置システムに適用しようとすると、相当に複雑な機械的機構による可動部が必要となり、例えば設計自由度、コスト、小型軽量化などの点で不利である。

特許文献４であれば、例えば対応できる被充電機器が増えてユニバーサルな環境が得られる。しかし、この場合には、ユーザの目視にたよることになる。このために、ユーザが被充電機器を適当に置いてしまえば、位置は簡単にずれてしまうことになる。また、何らかの事情で、特に許容範囲が狭くなっているような場合には、ユーザが目視により正確に位置あわせを行うことが難しく、面倒なことにもなって、かえって使いづらくなる可能性がある。

本願発明としては、上記の問題を解決して、よりユニバーサル性が高く、かつ、ユーザの手を煩わすことなく的確に位置決めが為されるような電力供給装置システムを提供できるようにすることを、その課題とする。

そこで本発明は上記した課題を考慮して、電力供給装置として次のように構成する。
つまり、電子機器に対して電力を供給する電力供給装置であって、可動可能に配置されたコイルと、前記コイルを直流電流又は交流電流で駆動させる駆動制御手段とを有し、 前記駆動制御手段は、前記コイルを直流駆動させることにより、前記コイルに、前記コイルと前記電子機器が備える受電手段との間に発生する引力に応じた可動をさせるとともに、前記コイルを交流駆動させることにより、前記コイルに、前記電子機器が備える受電手段に対する誘導電力を発生させることとした。

また、電力供給装置として次のように構成することとした。
さらに位置制御手段を有し、前記駆動制御手段は、前記コイルを直流駆動させて稼働させた後、前記位置制御手段による前記電子機器に対する位置の制御に応じて、前記交流駆動を開始させることとした。

また、電力供給装置として次のように構成することとした。
前記駆動制御手段は、前記コイルを一定長時間直流駆動させることとした。

そこで本発明は上記した課題を考慮して、被電力供給装置として次のように構成する。
電力供給装置から電力の供給を受ける被電力供給装置であって、可動可能に配置されたコイルと、前記コイルを直流電流で駆動させる駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は、前記コイルを直流駆動させることにより、前記コイルに、前記コイルと前記電力供給装置が備える給電手段との間に発生する引力に応じた可動をさせるとともに、前記給電手段が交流駆動したときには、前記コイルは、前記電力供給装置が備える給電手段から発生した誘導電力を受電することとした。

そこで本発明は上記した課題を考慮して、電力供給装置システムとして次のように構成する。
電力供給装置と、該電力供給装置から電力供給を受ける被電力供給装置とから成り、前記電力供給装置は、可動可能に配置された１次コイルと、前記１次コイルを直流電流又は交流電流で駆動させる駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は、前記１次コイルを直流駆動させることにより、前記１次コイルに、前記１次コイルと前記被電力供給装置が備える２次コイルとの間に発生する引力に応じた可動をさせるとともに、前記１次コイルを交流駆動させることにより、前記１次コイルに、前記２次コイルに対する誘導電力を発生させ、前記被電力供給装置は、該被電力供給装置内で固定して設けられる前記２次コイルと、前記被電力供給装置において、前記１次コイルと前記２次コイルとの位置関係が適正範囲内の状態のときに、前記電力供給装置に前記被電力供給装置が置かれたことに応じては、直流駆動される前記１次コイルとの間で引力が発生するようにして、前記２次コイルが直流駆動されるように制御する２次コイル駆動制御手段とを有し、前記２次コイル駆動制御手段は、前記２次コイル駆動制御手段による直流駆動が開始された後において、前記２次コイルについて、交流駆動される前記１次コイルからの前記誘導電力を受電可能な状態となるように制御することとした。

そこで本発明は上記した課題を考慮して、電力供給装置の位置決め制御方法として次のように構成する。
可動可能に配置されたコイルと、前記コイルを直流電流又は交流電流で駆動させる駆動制御手段とを有する電力供給装置と電子機器との位置決め制御方法であって、駆動制御手段は、前記コイルを直流駆動させることにより、前記コイルに、前記コイルと電子機器が備える受電手段との間に発生する引力に応じた可動をさせるステップと前記コイルを交流駆動させることにより、前記コイルに、前記電子機器が備える受電手段に対する誘導電力を発生させるステップとを実行することとした。

上記各構成によっては、電力供給装置において可動の１次コイルを備え、被電力供給装置において２次コイルを固定で設けている。そして、電力供給装置に被電力供給装置が置かれることに応じては、電力供給装置において１次コイルを直流駆動するとともに、被電力供給装置においても２次コイルを直流駆動させて、相互のコイルに引力を発生させる。これにより、可動の１次コイルは、２次コイルに引き付けられるようにして、その位置が可変される。この結果、１次コイルと２次コイルとの位置関係が適正範囲に収まることが判定されれば、交流駆動によって、１次コイルから２次コイルに誘導起電力を発生させる。つまり、電力伝送を開始させる。

このようにして、本発明は、電力供給装置に被電力供給装置を置くことに応じて、自動的に１次コイルと２次コイルの位置が適正範囲となるようにして制御され、以降の電力供給を適正に行わせることができる。これにより、ユニバーサル性・汎用性が高く、かつ、ユーザにとっても扱いやすい便利な電力供給装置システムを提供できる。

本実施形態としての非接触充電装置システムの基本的な構造例を示す図である。 第１実施形態としての１次コイル可動機構の具体例とともに、充電台及び被充電機器を示す図である。 第１実施形態としての充電台と被充電機器のシステム構成例を示すブロック図である。 第１実施形態としての充電台と被充電機器が実行する１次コイル位置決め制御のための処理手順例を示すフローチャートである。 第２実施形態としての１次コイル可動機構の具体例とともに、充電台及び被充電機器を示す図である。 第２実施形態としての充電台と被充電機器のシステム構成例を示すブロック図である。 第２実施形態としての充電台と被充電機器が実行する１次コイル位置決め制御のための処理手順例を示すフローチャートである。 第３実施形態としての充電台と被充電機器のシステム構成例を示すブロック図である。 第３実施形態としての充電台と被充電機器が実行する１次コイル位置決め制御のための処理手順例(アルゴリズム：第１例)を示すフローチャートである。 第３実施形態としての充電台と被充電機器が実行する１次コイル位置決め制御のための処理手順例(アルゴリズム：第２例)を示すフローチャートである。

以下、本願発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について、下記の順により説明する。
＜１．本実施形態の非接触充電装置システムの基本構成＞
＜２．第１実施形態＞
［２−１．１次コイル可動機構の構造］
［２−２．システム構成］
［２−３．アルゴリズム］
＜３．第２実施形態＞
［３−１．１次コイル可動機構の構造］
［３−２．システム構成］
［３−３．アルゴリズム］
＜４．第３実施形態＞
［４−１．システム構成］
［４−２．アルゴリズム(第１例)］
［４−３．アルゴリズム(第２例)］

＜１．本実施形態の非接触充電装置システムの基本構成＞

図１は、本実施形態としての非接触充電装置システムの基本的な構造を示している。
この図に示されるように、本実施形態の非接触充電装置システムは、充電台(充電器：電力供給装置)１と、２次電池で動作する電子機器（被電力供給装置）である被充電機器２とから成る。
なお、ここで図示している被充電機器２は、デジタルカメラとなっているが、これに限定されるべきものではない。

充電台１は、例えば商用交流電源を入力して充電電力を被充電機器２側に供給する。
被充電機器２は、内蔵の２次電池の電力により動作するもので、充電台１から供給される充電電力を受けて、内蔵の２次電池に対して充電を行うことができる。

先ず、被充電器２においては、筐体２ａ内部の底面部の所定位置において２次コイル２２が固定して設けられている。
なお、この場合には、基板２１に対して２次コイル２２を取り付けたうえで、この基板２１を上下逆向きにして、被充電機器２の底面内壁部に対して、ビス４０により固定するようにしている。

また、２次コイル２２と、筐体２ａの底面内壁との間には、センサ部２３が取り付けられる。このセンサ部２３は、ここでは、入射光を検出する光センサであるものとする。なお、このセンサ部２３も、実際には、基板２１に対して取り付けられている。

また、被充電機器２の筐体２ａの底面部において、上記センサ部２３が対応する位置には、光透過部２ｂが設けられており、筐体２ａ外部からの光がセンサ部２３に入射できるようにしている。なお、上記のようにして、センサ部２３が光を受光するものである場合において、受光すべき光の波長(色)が予め設定されている場合には、この光透過部２ｂとしても設定された色の光を選択的に透過できるフィルタ機能を与えるとよい。

次に、充電台１においては、その筐体１ａの内部において、１次コイル１２を備える。
例えば従来においては、この１次コイル１２は、筐体１ａ内部にて固定的に取り付けられるものとなる。
これに対して、本実施形態においては、１次コイル１２は、同じく充電台１の筐体１ａ内部に備えるとされる１次コイル可動機構１７を備える。これにより、１次コイル１２は、矢印Ａにより示すようにして、平面方向において移動できるようになっている。なお、図においては、矢印Ａは、紙面の横方向に沿った一方向により示しているが、これは、本図が正面図であることによる都合上であって、実際の平面に沿った動きとしては、例えば360°方向において自由である。もちろん、或る特定方向において動きが規制されるような構造とすることも考えられなくはない。また、１次コイル可動機構１７は、１次コイル１２が稼働状態にある際には、２次コイルと１次コイルとの間で適正に電力伝送が行われるだけの一定以内の距離Ｌが得られるようにされている。

また、１次コイル１２の上側には、発光部１５が設けられる。この発光部１５も基板１１に取り付けられている。この発光部１５にて発せられた光は、ここでは図示していないが、筐体１ａの上面部において設けられる光透過部を介して外部に照射されるようになっている。
但し、発光部１５は、基板１１に固定して取り付けられた状態で、１次コイル可動機構１７により１次コイル１２とともに可動する。このために、筐体１ａの光透過部としては、発光部１５についての平面方向における可動範囲をカバーするサイズ形状により形成されることが好ましい。また、充電機器１側の光透過部としても、光の波長(色)が予め設定されている場合には、設定された色の光を選択的に透過できるフィルタ機能を与えるとよい。

また、ここでは図示していないが、充電台１内部においては、商用交流電源を電力源として１次コイルに流すべき電流を生成するための電源回路、また、ＣＰＵ(Central Processing Unit)などを備えて内部制御を実行する制御部等を備える。

また、本実施形態において、１次コイル１２と２次コイル２２についての形状は、例えば巻き線型であってもよいし、シート型であってもよい。

上記構成のもとでの非接触充電は、次のようにして行われる。
ここで、被充電機器２は、充電台１に載置されており、また、充電台１の１次コイル１２と被充電機器２の２次コイル２２については、上記の許容範囲内の距離Ｌが得られているとともに、平面方向における位置のズレについても、充電に必要充分な電力が伝送できるだけの許容範囲が得られているものとする。

上記の状態で、充電台１においては、１次コイル１２を交流駆動する。つまり、１次コイル１２に対して充電のための規定量の交流電流を流す。これにより、１次コイル１２にて交流磁束が発生し、２次コイル２２にも誘導起電力が発生する。つまり、１次コイル１２から２次コイル２２経由で、充電台１から被充電機器２側に電力伝送が行われる。そして、被充電機器２側では、２次コイルに発生した誘導起電力から例えば定電流化された充電電力を生成し、２次電池に供給する。つまり、２次電池に対する充電を行う。

従来においては、通常、充電台１に被充電機器２が配置されると、直ちに、上記の充電動作を開始させる。
これに対して、本実施形態においては、充電台１に被充電機器２が配置されたことに応じては、１次コイル１２と２次コイル２２とについて、上記した平面方向における位置ズレが許容範囲内となるようにするための制御が行われる。つまり、１次コイル１２を２次コイル２２に対して位置決めする制御が行われる。

このために、充電台１は、１次コイル可動機構１７により１次コイル１２を移動可能としている状態の下で、１次コイル１２の直流駆動を開始する。つまり、交流ではなく直流電流を流す。
また、これとともに、被充電機器２においても、２次コイル２２の直流駆動を開始する。
このとき、１次コイル１２と２次コイル２２に流す電流は、互いに引力を生じるような磁界が発生するようにして、その極性を設定する。
このようにして１次コイル１２と２次コイル２２を共に直流で駆動して、１次コイル１２と２次コイル２２との間に引力を生じさせることで、１次コイル可動機構１７により移動可能な状態にある１次コイル１２は、２次コイル１２の位置に引き寄せられることになる。そして、より詳細な位置決め制御のアルゴリズムについては後述するが、最終的には、上記平面方向の位置ズレについて許容範囲内に収まる状態となるようにする。
そして、平面方向の位置ズレが許容範囲内に収まったことが判定されたのであれば、上記の充電動作に切り換える。つまり、１次コイル１２を交流駆動に切り換え、２次コイル２２については１次コイル１２から伝送される電力を受電可能な状態に切り換える。

このようにして位置決めが行われることで、先ず、充電台１と被充電機器２との間で、位置決めのための物理的な嵌合、係合形状を形成する必要性がなくなる。これにより、充電台１により充電できる被充電機器２の形状的な制限が非常に緩くなって、ユニバーサル性が高められる。
そのうえで、本実施形態の場合には、充電台１の内部にて１次コイルが動くようにして位置決めが自動で為される。これにより、ユーザが充電台１に被充電機器２を置く際には、例えば特許文献４などの場合よりも正確さは要求されずに済む。つまり、或る程度適当に被充電機器２を充電台１に置いたとしても適正に充電が行われる充電装置システムが得られるものであり、ユーザにとっては扱いやすいものとなる。また、充電台１のほうに被充電機器２を置くためのガイドなどを設ける場合にも、デザイン的な自由度が高くなる。

＜２．第１実施形態＞
［２−１．１次コイル可動機構の構造］

次に、第1実施形態について説明する。
図２は、第１実施形態としての充電台１及び被充電機器２を示す。第１実施形態は、１次コイル可動機構１７として次に説明する具体的な構造を有している。

図２に示す１次コイル可動機構１７において、可動部受け部位は、球状体層部１７ａとしての構造を有している。
球状体層部１７ａは、例えば所定の直径サイズを有する多数の球状体３０を、平面方向に置くようにして形成される。
そして、この球状体層部１７ａの上に対して、１次コイル１２を取り付けた基板１１を載せ置くようにする。このとき、１次コイル１２と、被充電機器２内の２次コイル２２との間では、必要充分な磁気結合が得られるだけの距離Ｌが確保されている状態となっている。

なお、球状体層部１７ａを形成するにあたっては、例えば、球状体３０を置くための配置スペースにおいて、ほぼ敷き詰めるようにして球状体を置くこととしても良い。また、配置スペースにおいて一定以下の密度となる数の球状体３０を置くことにして、球状体３０が或る程度自由に転がることができるようにしてもよい。例えば１次コイル１２が取り付けられる基板１１との摩擦をより少なくするという点では、後者のほうが好ましい。

また、球状体３０の材質としては特に限定されるものではなく、セラミック、ガラス、樹脂などを挙げることができるが、球状体３０の表面についてできるだけ摩擦が小さくすることができる材質であることが好ましい。これにより、基板１１との接触部分が点状になることと併せて、基板１１は球状体層部１７ａの上で、摩擦がほとんど無視できるような状態で平面方向において移動できる。
また、このためには、基板１１の球状体層部１７ａと接触する側についても、例えば滑らかな平面として形成しておくことが必要になる。

［２−２．システム構成］

図３は、第１実施形態としての充電台１及び被充電機器２の各システム構成例を示している。
充電台１においては、１次コイル１２とともに、１次側制御部１３、電源制御部１４、発光部１５、１次側受信部１６、インジケータ１８が示されている。
１次側制御部１３は、例えばＣＰＵと、ＲＡＭ，ＲＯＭ(若しくはフラッシュメモリ)などの記憶装置とを備えて成り、充電台１における制御を主体的に実行する。
電源制御部１４は、１次側制御部１３の指示に応じて、１次コイル１２の駆動を制御する。
発光部１５は、物理的には、図２に示したようにして、例えば筐体２ａの底面部に最も近い位置において、基板２１に取り付けられた状態で固定的に設けられている。発光部１５は、１次側制御部１３によって、発光駆動されるようになっている。
なお、発光部１５の実際としては、ＬＥＤ((Light Emitting Diode))、フォトトランジスタ、レーザ素子などを挙げることができる。
発光部１５からの光は、以降の説明から理解されるように、１次コイル１２と２次コイル２２との位置関係が適正範囲内であるか否かの判定のために利用されるべき出力（問い合わせ出力）である。ここで、問い合わせ出力として、その媒介に光を採用することとしているのは、例えば、光であれば１次コイル１１と２次コイル２２が駆動されることにより発生する磁束の影響を受けて誤検知されることが無いからである。

１次側受信部１６は、後述する２次側通知部３３から無線により伝達・送信される、受光を通知する信号を受信する部位である。１次側受信部１６は、信号を受信したことに応じて、その旨を１次側制御部１３に対して通知する。

インジケータ１８は、例えばいくつかの定められた複数の異なる色ごとの発光素子を筐体１ａに表出させ、ユーザがその発光を視認できるようにして設けられる。
１次側制御部１３は、通知すべき動作状態に応じて、適宜、インジケータ１８としての発光素子の色を選択して駆動する。ユーザは、このようにして表示されるインジケータ１８を見ることで、充電装置システムの動作状態を知ることができる。
なお、この場合の充電台１は、商用交流電源ＡＣを入力して動作するようにされている。

また、被充電機器２のシステム構成としては、２次コイル２２とともに、２次側制御部３１、２次電池３２、センサ部２３、及び２次側通知部３３が示される。
２次側制御部３１は、ＣＰＵ及びＲＡＭ、ＲＯＭ（若しくはフラッシュメモリなど）などの記憶装置から成るマイクロコンピュータと、電源制御回路などを備えて構成されるもので、被充電機器における充電動作に関する制御を実行可能とされている。

被充電機器２は、図示するようにして内部に２次電池３２を内蔵しており、この２次電池３２から供給される直流電力により動作可能とされている。この場合の２次側制御部３１は、２次コイル２２にて得られている誘導起電力を入力して充電電流を生成し、２次電池３２に供給する。これにより２次電池３２に対する充電が行われる。また、この場合の２次側制御部３１は、例えば２次電池３２の両端電圧などに基づいて、２次電池３２の充電量を検知することが可能とされている。２次側制御部３１は、２次電池３２が満充電の状態になったことを検知したことに応じては、２次コイル２２に対する通電を遮断し、駆動を停止する。これにより、満充電の状態の２次電池３２に対してさらに充電が行われてしまうことが防止される。

センサ部２３は、充電台１の発光部１５から発せられる光を受けて検出する部位とされる。このセンサ部２３としては、例えばフォトトランジスタなどをはじめとする各種の光検出素子を採用できる。
センサ部２３は、例えば２次側制御部３１により通電されて動作することができる。また、センサ部２３にて光を検知して出力される検出信号は、２次側制御部３１が取り込むようにされている。

２次側通知部３３は、２次側制御部３１の制御により、被充電機器２側にてセンサ部２３が光を検知したことの通知を、充電台１側の１次側受信部１６に対して無線、非接触で伝達・送信するための部位となる。
なお、１次側受信部１６から２次側通知部３３の信号の伝達・送信は、例えば、パルス、ＦＭ変調波、光などによるものを考えることができる。これらの媒介も、例えばコイルに発生する磁束の影響を受けにくい、若しくは受けない。これらの媒介のうちで光以外のものは、例えば発光部１５とセンサ部２３との間での媒介としても利用できる。
また、充電台１において発光部１５と１次側受信部１６との機能を備えた１つの通信部を構成するとともに、被充電機器２においてセンサ部２３と２次側通信部の機能を備えた１つの通信部を構成し、これらの通信部による相互通信が行われるようにして構成することも考えられる。

［２−３．アルゴリズム］

図４のフローチャートは、第１実施形態として、充電の開始に先立って、充電台１と被充電機器２とが実行する、充電位置（１次コイル１２の位置）についての位置決め制御のための処理手順例を示している。なお、この図に示す処理は、充電台１における１次側制御部１３としてのＣＰＵ、また、被充電機器２における２次側制御部３１としてのＣＰＵが、それぞれ、プログラムに従って実行する処理であるとしてみることができる。このようなプログラムのデータは、例えば記録媒体に記憶させて保存しておくことができる。また、ネットワーク上のサーバなどにおいて保存しておくことも可能である。

充電台１側において、１次側制御部１３は、ステップＳ１０１により、充電台１に対して被充電機器２が置かれたか否かについて判別する。なお、この判別は、図３では図示していないが、例えば被充電機器２が置かれたときに押圧されるメカスイッチであるとか、充電台１において、被充電機器２が置かれることに応じてその自重による圧力変化を検知する圧電素子などのセンサなどを設ける。あるいは、発光素子により外部に光を照射して、光センサによって、被充電機器２が置かれたことによる反射光を検出するような構成とすることも場合によっては考えられる。そして、これらのスイッチ、センサからの出力に基づいて判別するように構成すればよい。

ステップＳ１０１により被充電機器２の置かれたことが判別されない場合には、例えばこの図に示す処理を抜けて、例えばしかるべきタイミングにより、再度、ステップＳ１０１に戻る。
これに対してステップＳ１０１により被充電機器２の置かれたとして肯定の判別結果が得られた場合には、ステップＳ１０２以降の手順に進む。

ここで、充電台１において被充電機器２を設置するための部位(設置部)は、例えば、物理的な嵌合形状などによって、厳密に、充電台１に対する被充電機器２の設置位置が規制されるようにはなっていないものとする。また、例えば位置あわせのマークなども厳密に細かく位置を指定するようなものではなく、或る程度の余裕を持たせた表示となっている。これにより、本実施形態では、ユーザが充電台１に対して被充電機器２を置くときにあまり厳密には位置に留意することがなく扱いやすいものとすることができる。また、被充電機器２を置く位置について、例えば平坦化したような形状とすれば、ユニバーサル性、汎用性も高まる。
なお、充電台１において被充電機器２を置くべき部位についての形状、デザインなどは、被充電機器２の形状デザインであるとか、汎用性を与えるべき範囲などに応じて適宜変わり得るものであり、その自由度も高い。よって、ここでの具体例についての提示は省略する。

上記した設置部の態様では、ステップＳ１０１にて、被充電機器２が置かれたとして肯定の判別結果が得られる場合としては、１次コイル１２と２次コイル２２との平面方向における位置が許容範囲（適正範囲）を越えてずれている可能性もあるとされる。本実施形態では、以降説明するようにして、上記のような位置ずれが修正されるようにして位置決め制御が行われる。

ステップＳ１０２において１次側制御部１３は、１次コイル１２のＤＣ(直流)駆動を開始させる。つまり、１次コイル１２に対して所定量の直流による電流を流す動作を開始させる。
また、上記のステップＳ１０２によるＤＣ駆動の開始とともに、ステップＳ１０３により、１次側制御部１３は、インジケータ１８における所定色のパターンと、発光パターン(例えば点灯、点滅など)による発光素子の駆動を行って、現在、１次コイル位置（充電位置）についての位置決め動作中であることの通知表示が行われるようにする。

次に、１次側制御部１３は、ステップＳ１０４により待機時間Twが経過するのを待機する。このステップＳ１０４により待機している期間においては、ステップＳ１０２による１次コイル１２のＤＣ駆動と、ステップＳ１０３による位置決め中の通知表示が継続されている。ステップＳ１０４にて待機時間Twを経過したと判別されると、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において１次側制御部１３は、これまでの１次コイル１２のＤＣ駆動を停止する。このＤＣ駆動の停止は、例えば、これまでの１次コイル１２へのＤＣ駆動用の直流電流の通電を停止させればよい。
また、上記ステップＳ１０５とともに、１次側制御部１３は、ステップＳ１０７により、発光部１５を発光させるための駆動を実行する。このステップＳ１０７による発光駆動は、例えば発光部１５の発光を開始させてから一定時間（例えば最大で２〜３秒程度）が経過した時点で発行を停止させる制御となる。
なお、発光部１５の発光のさせ方として、他には、はじめにステップＳ１０７にいたって発光を開始させ、以降、後述のステップＳ１０７にて肯定の判別結果が得られて位置決めが成功したとされるときまでは発光を継続させるようにしてもよい。ただし、この場合には、発光部１５を発光させている時間が長くなる分、消費電力が増加することになる。とくに、発光部１５としては指向角が鋭いほうが有利であるが、指向角を高くするほど、発光部１５としてのＬＥＤなどについては高輝度とすることが必要になる。高輝度となるほど消費電力量も多くなる。また、発光部１５からの光は、充電台１側の光透過部と、被充電機器２側の光透過部２ｂとの、２つの光透過部を通過する必要がある。この２回の光透過部の通過による光強度の減衰を考慮しても、高輝度が要求される。
本実施形態は、このようなことも配慮して、ステップＳ１０７による発光部１５の発光時間について、相応の短時間としている。このようにして短時間の発光駆動としても、次に説明するようにして、被充電機器２側での光検知は、発光部１５の発光期間を含むようにしてこれより長く設定されるので、位置決めが成功しさえすれば適正に受光検知が可能である。

また、被充電機器２側において、２次側制御部３１は、ステップＳ２０１において、被充電機器２が充電台１に置かれたか否かについて判別する。この判別も、例えば充電台１の場合と同様に、被充電器２側にメカスイッチ、センサなどを設けるようにして、これらのスイッチ、センサからの出力を利用して行うようにすればよい。

ステップＳ２０１にて、被充電機器２が充電台１には置かれていないとして否定の判別結果が得られる場合には、２次側制御部３１は、例えばこの図に示す処理を終了させた後、しかるべきタイミングでステップＳ２０１に戻る。
これに対して、被充電機器２が充電台１に置かれたとして肯定の判別結果が得られた場合には、ステップＳ２０２以降の手順に進む。
ステップＳ２０２において２次側制御部３１は、２次コイルのＤＣ駆動を開始させる。

この場合において、充電台１側にてステップＳ１０１により肯定の判別結果が得られるタイミングと、被充電機器２側にてステップＳ２０１により肯定の判別結果が得られるタイミングは同時とみてよい。これに応じて、充電台１側にてステップＳ１０２により１次コイル１２のＤＣ駆動が開始されるタイミングと、被充電機器２側にてステップＳ２０２により２次コイルのＤＣ駆動が開始されるタイミングも同時とみてよい。

すると、充電台１においては、ステップＳ１０２にてＤＣ駆動を開始してから、ステップＳ１０４に対応した待機時間Twとしての時間長にわたって、１次コイル１２のＤＣ駆動が継続されることになる。また、被充電機器２もステップＳ２０２にて２次コイル２２のＤＣ駆動を開始している。これにより、２次コイル２２も、待機時間Twに対応する時間においてはＤＣ駆動が継続されている状態にある。

ここで、コイルに直流を流すことによっては、直流の極性に応じた極性で固定された磁力が発生する。本実施形態において、ステップＳ１０２により１次コイル１２をＤＣ駆動する際の直流電流の極性と、ステップＳ２０２により２次コイル２２をＤＣ駆動する際の直流電流の極性については、１次コイル１２にて発生する磁力と、２次コイル２２にて発生する磁力とについて引力が生じるようにして設定されている。

これにより、１次コイル１２と２次コイル２２とは引き付け合うことになる。つまり、２次コイル２２が筐体２ａ内で固定であるのに対して、１次コイル１２は、１次コイル可動機構１７により、筐体１ａ内で平面方向において動けるようになっている。これにより、ステップＳ１０４により待機時間Twを待機しているときには、１次コイル１２が２次コイル２２の位置に引き付けられるようにして動くことになる。これは、１次コイル１２と２次コイル１２との間での平面方向における位置関係として、伝送効率が高くなる状態となるようにして修正が図られる動きであると見ることができる。

そして、ステップＳ１０４による待機時間Twの待機が終了すると、充電台１側では、ステップＳ１０５により、１次コイル１２のＤＣ駆動停止のために通電を停止している。これにより、２次コイル２２がＤＣ駆動を継続しているとしても、１次コイル１２は、伝送電力を有さないから、極性の固定した磁力は発生せず、磁石としては機能しない。従って、１次コイル１２と２次コイル２２との間には、引力も斥力も生じないことになる。

例えば１次コイル１２と２次コイル２２との間で引力が生じているときには、１次コイル１２は、２次コイルとの引力によりいつでも動き得る状態であるとみることができる。そこで、本実施形態としては、待機時間Twに対応する一定時間により１次コイル１２について動き得る状態とした後は、ステップＳ１０５により１次コイル１２への通電を停止させて上記の引力を無くし、１次コイル１２の位置が確定されるようにしている。

充電台１においては、上記のようにして引力を解除して、１次コイル１２の位置を確定させた状態で、ステップＳ１０７により発光部１５が発光することになる。
一方の被充電機器２において２次側制御部３１は、ステップＳ２０２による２次コイル２２のＤＣ駆動を開始させた後において、ステップＳ２０３により、センサ部２３にて光が検知されるのを待機している。

一例であるが、本実施形態の充電装置システムにあって、１次コイル１２と２次コイル２２との間で適正な充電が行えるのに足るとされる磁気結合度が得られるためには、１次コイル１２と２次コイル２２との位置関係として、図１の距離Ｌが確保されているとしたうえで、平面方向における磁束の中心(コイルの中心)のずれについての適正範囲(許容範囲)が4mm以内であるとする。
これに応じて本実施形態では、１次コイル１２と２次コイル２２との間での平面方向におけるずれが4mm以内でなければ、発光部１５からの光は、被充電機器２の光透過部２ｂから入射してセンサ部２３において有効に検出されない構造を与えることとしている。
このような構造は、例えば発光部１５から出射される光の指向角、光透過部２ｂのサイズ形状、センサ部２３における受光指向角などを調整することで得られる。

すると、ステップＳ１０７により発光部１５を発光させたときに、１次コイル１２が、２次コイル２２に対して4mm以内にまで近づいていれば、センサ部２３において、発光部１５からの光を検知できることになり、その検出出力を２次側制御部３１に出力する。これに応じて２次側制御部３１は、ステップＳ２０３にて肯定の判別結果が得られることとなってステップＳ２０４に進む。
ステップＳ２０４により、２次側制御部３１は、２次側通知部３３を制御して、被充電機器２側にて発光部１５からの光を受光したことを通知する信号を伝達させる。

一方、ステップＳ１０７により発光部１５を発光させたときに、１次コイル１２の２次コイル２２に対する平面方向におけるずれが4mmを越えているときには、センサ部２３において発光部１５からの光を検知できないことになる。この場合、ステップＳ２０３においては否定の判別結果が得られることとなって、２次側制御部３１は、引き続き、光が検知されるのを待機することになる。

充電部１側にて、１次側制御部１３は、ステップＳ１０６により発光部１５を発光駆動した後、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７においては、１次側受信部１６にてステップＳ２０４による受光通知が受信されたか否かについて判別することとしている。

先ず、ステップＳ１０７において受光通知が受信できなかったとして否定の判別結果が得られた場合には、ステップＳ１１０以降の処理に進む。
ステップＳ１０７にて否定の判別結果が得られる場合とは、次のような場合となる。つまり、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４と、ステップＳ２０２とにより、待機時間Twの時間長にわたって１次コイル１２と２次コイル２２とを電磁石化して、１次コイル１２を２次コイル２２に引き付けるようにして移動可能な状態とさせた。しかし、結果的には、１次コイル１２と２次コイル２２とのずれを許容範囲内に収めることができなかった場合である。

そこで、この場合には、ステップＳ１１０において、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４による動作についての繰り返し回数が、規定回数に至っているか否かについて判別する。そして、否定の判別結果が得られたのであれば、ステップＳ１０２の処理に戻るようにする。
これにより、１次コイル１２は、再び待機時間Twの期間にわたってＤＣ駆動される。このとき、被充電機器２側においては、ステップＳ２０２により開始されて以降、２次コイル２２をＤＣ駆動する状態が継続されている。
これにより、１次コイル１２は、再び、待機時間Twの期間にわたって、２次コイル２２との間に引力を生じ、２次コイル２２に引き付けられるようにして動くことが可能な状態となる。この後、さらにステップＳ１０５，Ｓ１０７により１次コイル１２のＤＣ駆動を停止させて発光部１５を発光駆動する。これにより、さらに１次コイル１２が２次コイル２２に近づくようにして、１次コイル１２の位置を動かすことができる。
このようにして本実施形態では、１次コイル１２と２次コイル１２とを、一定時間(Tw)にわたってともにＤＣ駆動して電磁石化して引き付け合わせるという動作を繰り返すことで、１次コイル１２と２次コイル２２との平面方向におけるずれを許容範囲内に収まる状態にしていく。

そして、上記の動作を繰り返していった結果、或る段階において、１次コイル１２と２次コイル２２との平面方向におけるずれが許容範囲内に収まると、発光部１５からの光がセンサ部２３にて受光され、この結果、ステップＳ１０７にて肯定の判別結果が得られる。

ステップＳ１０７において肯定の判別結果が得られた場合には、ステップＳ１０８以降の処理に進む。
ステップＳ１０８において１次側制御部１３は、位置決め制御が成功したことを示す通知が行われるようにインジケータ１８を制御する。また、これとともに、ステップＳ１１０により、これまで実行していた発光部１５の発光駆動を停止させる。
また、１次側制御部１３は、ステップＳ１０９により、１次コイル１２について、充電動作に対応した電流量と周波数によるＡＣ駆動を開始させる。つまり、１次コイル１２に対して規定の周波数と電流量による交流電流を流す。

なお、例えば、１次コイル１２をＡＣ駆動するタイミングとしては、上記ステップＳ１０８のようにして位置決めが成功してからのタイミング以外にも考えられる。例えば、ステップＳ１０５による１次コイル１２へのＤＣ駆動が停止された後の段階において、ＡＣ駆動に切り換えるようにすることも考えられる。つまり、位置決めが成功する前の段階において予めＡＣ駆動に切り換えておく。ただし、位置決めが成功するまでは適正に電力伝送は行われないから、その間、１次コイル１２をＡＣ駆動することに有意性はない。そこで、図４のアルゴリズムでは、この点を考慮して、位置決めが成功したことを以て１次コイルをＡＣ駆動させるようにしている。これにより、例えば、位置決めが成功する前段階でＡＣ駆動することによる電力消費は抑えることができる。

被充電機器２において２次側制御部３１は、ステップＳ２０３にて光を検知してステップＳ２０４により受光の通知を実行した後は、ステップＳ２０５において、２次コイル２２をＡＣ駆動する。ここでいう２次コイル２２のＡＣ駆動とは、２次コイル２２について、ＡＣ駆動される１次コイル１２による交流の誘導起電力が２次コイル２２から出力できるように通電した状態をいう。
このとき充電台１のほうでは、１次コイル１２について充電のためのＡＣ駆動が開始されている状態にあるので、ステップＳ２０５により２次コイル２２をＡＣ駆動状態とすることで、誘導起電力が得られることになる。そこで、２次側制御部３１は、ステップＳ２０６として、２次コイル２２からこの誘導起電力を入力し、充電電流を生成して２次電池３２に供給する動作を開始する。つまり、２次電池３２への充電を開始させる。

なお、この充電開始に伴っては、充電台１と被充電機器２の少なくとも一方において、充電中であることを示す通知表示が開始されるようにするとよい。ただし、２次電池３２の充電量の状況は、被充電機器２のほうで認識できるので、被充電機器２で充電中の通知表示を行うようにしたほうが、被充電機器２側で完結するかたちで、例えば充電量の経過表示であるとか、充電終了の通知表示などを行える。

また、先に説明したように、本実施形態では、一定時間（Tw）にわたって１次コイル１２と２次コイル２２との間に磁力による引力を生じさせて、１次コイル１２を２次コイル２２に近づけさせる、という充電位置の修正動作を繰り返すようにされている。
しかし、何らかの原因で、上記充電位置の修正動作を何回繰り返しても、１次コイル１２と２次コイル２２との平面方向におけるずれを許容範囲内に収めることができない場合もあると考えられる。
このような場合、或る段階にて、ステップＳ１１０からステップＳ１０２に戻る手順の繰り返し回数が規定回数に至ることとなって、ステップＳ１１０にて肯定の判別結果が得られることになる。この場合には、ステップＳ１１１の手順を実行する。

１次側制御部１３は、ステップＳ１１１により、位置決め制御が失敗（エラー）となったことの通知が行われるように、インジケータ１８を駆動する。

例えば上記のようにして位置決め失敗を通知する表示がインジケータ１８にて行われており、ユーザがこれを確認したとする。この場合、例えばユーザは、一旦、被充電機器２を持ち上げて充電台１から離し、もう一度、充電台１に置き直すようにする。これにより、充電台１（１次側制御部１３）と被充電機器２（２次側制御部３１）は、それぞれ、ステップＳ１０１、ステップＳ２０１からの処理を再開する。つまり、再度、位置決め制御を実行する。

このようにして本実施形態においては、位置決め制御のためには、１次コイル１２と２次コイル２２を同時にＤＣ駆動する期間を設けることとしている。これにより、本実施形態においては、例えば特許文献１とは異なり、確実に、１次コイル１２と２次コイル２２との間に引力を発生させることができる。そして、位置決め制御により１次コイル１２と２次コイル２２との位置ずれが許容範囲内に収まったものと判定されれば、ＡＣ駆動への切り換えが行われ、適正な充電動作が開始されることになる。

＜３．第２実施形態＞
［３−１．１次コイル可動機構の構造］

図５は、第２実施形態としての非接触充電装置システムを構成する充電台１及び被充電機器２を示している。なお、この図において、図１，図２などと同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

第２実施形態では、１次コイル可動機構１７について、下記の構造を採るものとしている。つまり、図示するようにして、１次コイル可動機構１７としては、例えば１次コイル１２を取り付けた基板１１の下において、可動部受け部位として電磁石１７ｂを配置した構造を有する。

この場合の１次コイル可動機構１７において１次コイル１２について移動可能な状態とするためには、１次コイル１２をＤＣ駆動して磁力を発生させるとともに、電磁石１７ｂに対しても通電を行って磁力を発生させる。このとき、１次コイル１２にて発生する磁力の極性と、電磁石１７ｂにて発生する磁力の極性とによっては斥力が発生するようにして、１次コイル１２と電磁石１７ｂを駆動する。
このようにして１次コイル１２と電磁石１７ｂとの間に斥力を発生させることにより、１次コイル１２が取り付けられた基板１１自体が電磁石１７ｂの面上においてほぼ浮いている状態が得られる。このようにして１次コイル１２が取り付けられた基板１１が浮くことにより、基板１１の下側面が、電磁石１７ｂ側と対向する面部との摩擦はほとんどなくなる。従って、基板１１に取り付けられた１次コイル１２は、平面方向において移動可能な状態が得られる。
なお、電磁石１７ｂは、例えば、１次コイル１２の平面方向における可動範囲にわたって、上記斥力によって、１次コイル１２が取り付けられた基板１１を浮かせることが可能な程度のサイズ形状を有するようにして形成されることが好ましい。

そして、位置決め制御に際しては、上記のようにして、１次コイル１２と電磁石１７ｂとの間に斥力を発生させて、１次コイル１２が移動可能な状態とする。これとともに、２次コイル１２については、第１実施形態の場合と同様に、１次コイル１１との間で引力が発生する極性の直流を流してＤＣ駆動を行う。
この状態とすることで、１次コイル１２は、２次コイル１２に近づくようにして移動することになる。つまり、２次コイル１２に対する位置合わせが行われる。

なお、この図においては、斥力によって電磁石１７ｂ上で１次コイル１２を取り付けた基板１１が浮いている状態を明確に示している。ただし、実際においては、斥力によって基板１１が浮いているとする状態にあるとしても、互いに対向する電磁石１７ｂの上面側と基板１１の下面側との間の離間距離は非常にわずかなものである。
また、上記したことを考慮すれば、この場合にも電磁石１７ｂと基板１１について互いに対向する各面は、できるだけ凹凸やざらつきの無い、滑らかな面として形成されることが好ましい。

［３−２．システム構成］

図６は、第２実施形態に対応する充電台１及び被充電機器２の各システム構成例を示している。
なお、この図において、図３と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

第２実施形態の充電台１のシステム構成としては、図示するようにして、１次側制御部１３によって電磁石１７ｂを駆動するように構成されている。
また、被充電機器２については、図３と同様になる。

［３−３．アルゴリズム］

図７のフローチャートは、第２実施形態としての位置決め制御のために充電台１と被充電機器２が実行する処理手順例を示している。なお、この図においても、図４と同じ処理内容となるステップ(手順)については、図４と同じステップ番号を付して説明は適宜省略する。

この図に示す処理として、先ず、充電台１においては、ステップＳ１０１により被充電機器２が充電台１に置かれたことが判別されたことに応じて、ステップＳ１０１−１により電磁石１７ｂの駆動を開始する処理が追加される。

また、ステップＳ１０５により１次コイルのＤＣ駆動を停止するとともに、次のステップＳ１０５−１として示すように、ステップＳ１０１−１により開始した電磁石１７ｂの駆動を停止させる処理が追加される。
なお、充電台１側にて実行される、上記ステップＳ１０１−１、Ｓ１０５−１以外のステップは、図４と同様になる。
また、被充電機器２の処理も、ここでは図４と同様となる。

上記のアルゴリズムでは、ステップＳ１０１により充電台１に対して被充電機器２が置かれたことが判別されたことに応じては、ステップＳ１０２による１次コイル１２のＤＣ駆動とともに、上記ステップＳ１０１−１による電磁石１７ｂの駆動も行われることになる。これにより、図５にて説明したように、１次コイル可動機構１７が機能し、１次コイル１２は平面方向において移動可能な状態となる。この状態のもとで、ステップＳ１０４による待機時間Twの待機が行われるが、このとき被充電機器２は、ステップＳ２０２により２次コイル２２をＤＣ駆動させているので、１次コイル１２と２次コイル２２との間には引力が発生している。従って、１次コイル１２は、待機時間Twに対応する期間において、２次コイル２２に引き付けられて近づいていくようにして移動できる。

次にステップＳ１０４により待機時間Twを経過した後は、ステップＳ１０５−１により電磁石１７ｂの駆動を停止すると共に、ステップＳ１０６により１次コイル１２をＡＣ駆動に切り換える。これによって、１次コイル１２と２次コイル２２との間での引力は消失する。さらに、１次コイル１２と電磁石１７ｂとの間での斥力も消失する。これにより、１次コイル１２が取り付けられた基板１１は、自重で電磁石１７ｂ上に静置された状態となり、その位置が確定される状態となる。

ステップＳ１０７以降の処理は図４と同様であり、また、被充電機器２におけるステップＳ２０３以降の処理も、図４と同様となる。

なお、この第２実施形態及び先の第１実施形態において、ステップＳ１０３による位置決め中通知表示、ステップＳ１０８による位置決め成功通知表示、ステップＳ１１１による位置決めエラー通知表示は、例えばＬＥＤなどの発光素子としてのインジケータ１８により行うものとしている。しかし、例えば充電台１側において液晶表示部など、より高度な表示が可能なデバイスを備える場合には、例えばセグメント表示、マトリクス駆動に基づく画像表示などにより、上記の各通知の表示を行える。
また、図４，図７には示していないが、この第２実施形態及び先の第１実施形態においては、被充電機器２側において、充電に関しての表示が実行されるように構成してよい。被充電機器２側における表示として考えられるものとしては、先ず、ステップＳ２０６により充電が開始されることに応じて、以降、充電中であることを示す表示を実行させることが考えられる。さらに、２次電池３２の充電量を監視して、満充電の状態になったことを示す表示を実行させてもよい。このような表示は、例えば、ＬＥＤなどの点灯により表示することとしてもよいし、液晶表示部などにより、例えば充電量が段階的に示されるようにした表示を行うようにすることも考えられる。
さらに、この第２実施形態及び先の第１実施形態においては、ステップＳ１０３による位置決め中通知表示、ステップＳ１０８による位置決め成功通知表示、ステップＳ１１１による位置決めエラー通知表示は、被充電機器２側にて実行させることも可能である。
被充電機器２は、位置決め中通知については、ステップＳ２０２により２次コイルのＤＣ駆動を実行しているときに応じて表示させればよい。また、位置決め成功通知は、ステップＳ２０３により光が検知されたことに応じて表示させればよい。位置決めエラー通知は、例えばステップＳ２０２により２次コイル２２のＤＣ駆動を開始させてから、例えば位置決めエラーが生じたと判定できるだけの所定時間を経過してもステップＳ２０３にて光が検知されないことに応じて表示させればよい。
また、上記した各通知は、例えば文字であるとかアイコンなどによる表示としてもよい。さらに、これらの通知は、表示に代えて、音により出力させるようにしてもよい。

＜４．第３実施形態＞
［４−１．システム構成］

図８は、第３実施形態としての充電台１及び被充電機器２の各システム構成例を示している。
なお、この図において、図３、図６と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
また、この図に示す第３実施形態のシステム構成は、１次コイル可動機構１７に関しては、例えば第１実施形態として示した球状体層部１７ａを有する構造が対応する。
但し、第３実施形態としての構成は、第２実施形態に示した電磁石１７ｂを備える１次コイル可動機構１７の構造にも対応できるものであり、その場合には、充電台１において、１次側制御部１３により電磁石１７ｂを駆動するようにして構成すればよい。

例えば先の第１実施形態及び第２実施形態においては、図１、図２、図５に示すように、充電台１側に発光部１５を備え、被充電機器２側にセンサ部２３を備えるものとしていた。
これに対して第３実施形態は、被充電機器２において発光部３５を備え、充電台１においてセンサ部１９を備える。
なお、この場合の構造的な図示は省略するが、例えば、図１におけるセンサ部２３に代えて基板２１に取り付けるようにして発光部３５を設け、発光部１５に代えて基板１１に取り付けるようにしてセンサ部１９を設けることとすればよい。

図８において、充電台１の１次側制御部１３は、センサ部１９を通電して動作させることができる。また、センサ部１９にて光を検知して出力される検出信号を取り込むことができる。

また、被充電機器２においては、２次側制御部３１により発光部３５を発光駆動するようにされている。

そのうえで、このようにして、充電台側にセンサ部を設け、被充電機器側に発光部を設ける構成では、図３、図６の１次側受信部１６、２次側通知部３４として示した、充電台１と被充電機器との間で、受光検知の通知をするための通信手段は省略することができる。
第３実施形態は、このようにして通信手段を省略できることで、例えば充電台１と被充電機器２の内部構成について、より簡略なものとすることができ、それだけ設計自由度も高くなり、さらにコストダウンも期待できる。

［４−２．アルゴリズム(第１例)］

上記システム構成による第３実施形態の充電台１と被充電機器２とが実行するアルゴリズムの第１例について説明する。

図９のフローチャートは、この第１例のアルゴリズムとして、充電台１及び被充電機器２が実行する処理手順例を示している。
先ず、充電台１側（１次側制御部３１）の処理として、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５までの処理は、図４の場合と同様となる。
そのうえで、ステップＳ３０６においては、１次コイル１２のＡＣ駆動を開始させることとしている。先に、図４の説明に際して、本実施形態としては、位置決めの成功が判定されるよりも前の段階において１次コイル１２のＡＣ駆動を開始させる構成も取り得ると述べた。図９においては、この構成をステップＳ３０６として明確に示したものである。

一方、被充電機器２において２次側制御部３１は、ステップＳ４０１において充電台に置かれたことを判別すると、ステップＳ４０２により、２次コイル２２のＤＣ駆動を行うが、第３実施形態では、これとともに、ステップＳ４０３により、待機時間Twが経過するのを待機する。
このステップＳ４０３の処理は、ステップＳ４０１にて肯定の判別結果が得られたことに応じて、ステップＳ４０２とともに、直ちに実行される処理としてみることができる。同様にして、充電台１におけるステップＳ３０４も、ステップＳ３０１にて肯定の判別結果が得られたことに応じて、ステップＳ３０２，Ｓ３０３とともに、直ちに実行される処理としてみることができる。つまり、充電台１側でのステップＳ３０４により待機時間Twの待機を開始してから終了するまでのタイミングと、被充電機器２側でのステップＳ４０３により待機時間Twの待機を開始してから終了するまでのタイミングは、ほぼ同時となる。

そして、被充電機器２の２次側制御部３１は、ステップＳ４０３により待機時間Twを経過すると、ステップＳ４０４により、発光部３５を例えば或る一定時間長により発光駆動させる。
一方、充電台１の１次側制御部１３は、ステップＳ３０４による待機時間Twの待機を経過すると、ステップＳ３０５、Ｓ３０６により１次コイル１２をＤＣ駆動からＡＣ駆動に切り換えたうえで、ステップＳ３０７に進む。１次側制御部１３は、ステップＳ３０７、Ｓ３０８により、所定時間長による待機時間Tw2の間に、センサ部１９にて光が検知されるのを待機する。ステップＳ３０７の処理は、ステップＳ３０４による待機時間Twの経過後、ステップＳ３０５、Ｓ３０６の処理を経たうえで、直ちに実行されるものと見ることができる。従って、被充電機器２側にてステップＳ４０４に応じて発光部３５の発光開始と、ステップＳ３０７による光検知の判別が開始されるタイミングもほぼ同時となる。
より正確には、ステップＳ３０２〜Ｓ３０５までの処理の実行時間長は予め設定することが可能であり、従って既知の値として得ることができる。そこで、ステップＳ４０３の待機時間Twとして、上記のステップＳ３０２〜Ｓ３０５までの処理の実行時間長と、ステップＳ４０２の処理時間とを考慮して設定する（この場合、ステップＳ３０４の待機時間Twと同じ時間長である必要はない）ことで、ステップＳ３０７とステップＳ４０４とのタイミングを一致させることができる。この点については、先に述べたステップＳ３０４により待機時間Twの待機を開始してから終了するまでのタイミングと、被充電機器２側でのステップＳ４０３により待機時間Twの待機を開始してから終了するまでのタイミングとがほぼ同時に設定できることとも関連する。
なお、ステップＳ３０８における待機時間Tw2は、例えば被充電機器２側の処理として、ステップＳ４０４にて発光部３５の発光駆動を開始してから、ステップＳ４０７にて待機時間Tw1を経過したとするまでの時間長に対応させて設定する。

充電台1側において、待機時間Tw2が経過するまでの間にセンサ部１９にて光が検知されると、ステップＳ３０７において肯定の判別結果が得られることとなって、ステップＳ３０９以降の手順に進む。
ステップＳ３０７において肯定の判別結果が得られる場合とは、１次コイル１２と２次コイルとの平面方向におけるずれに許容範囲内に収まっている状態であることになる。そこで、ステップＳ３０９において１次側制御部１３は、位置決めが成功したことの通知が行われるようにインジケータ１８を駆動する。
次のステップＳ３１０は、先のステップＳ３０６において、既に、充電に対応する規定量の電流と周波数を流している状態であれば、省略されてよい。例えばステップＳ３０６によるＡＣ駆動がなんらかの制限により、充電に対応する規定量の電流若しくは周波数を設定できない場合、このステップＳ３１０によって、充電に対応する規定量の電流及び周波数を設定することになる。

一方、待機時間Tw2を経過しても発光部３５からの光を検知できなかった場合、つまり、１次コイル１２と２次コイル２２とのずれが許容範囲を越えている場合には、ステップＳ３１１に進む。
ステップＳ３１１は、図４のステップＳ１１０同様に、ステップＳ３０２〜Ｓ３０８による１次コイル１２の可動化の処理と、これに続く光検知の判別の処理の繰り返し回数が規定回数に達したか否かについて判別する。１次側制御部１３は、このステップＳ３１１にて否定の判別結果が得られている限りはステップＳ３０２に進む。
これに対して、ステップＳ３１１において規定回数に至ったとして肯定の判別結果が得られた場合は、ステップＳ３１２に進む。ステップＳ３１２においては、これまでの１次コイル１２のＡＣ駆動を停止させる。ステップＳ３１３においては、図４のステップＳ１１１と同様に、位置決めエラー通知のためのインジケータ１８の駆動を実行し、ステップＳ３０２に戻る。ステップＳ３１２によるＡＣ駆動の停止は、次のループにおけるステップＳ３０２による１次コイル１２のＤＣ駆動に応じた準備処理であるが、例えば、ステップＳ３１１は省略して、ステップＳ３０２において、これまでのＡＣ駆動からＤＣ駆動に切り換えるようにしてもよい。

一方、被充電機器２側において２次側制御部３１は、ステップＳ４０４により発光部３５の発光駆動を開始させるとともに、ステップＳ４０５において、これまでの２次コイル２２に対するＤＣ駆動を停止させ、代わりに、２次コイル２２について充電スタンバイ状態を設定する。
ここでの充電スタンバイ状態とは、下記のようなモード状態をいう。
つまり、先ず、２次コイル２２については、２次コイル２２と１次コイル１２とが誘導結合しさえすれば、２次コイル２２にて受電できるように、即ち、誘導起電力が発生できるように通電された状態とする。そのうえで、２次コイル２２にて誘導起電力が発生した場合には、この誘導起電力により２次側制御部３１が２次電池３２に対して充電電流を供給して充電する動作モードが設定される状態である。なお、上記の通電状態は、例えば、この通電状態は、図４のステップＳ２０５における２次コイル２２のＡＣ駆動に相当する。

また、被充電機器２側において２次側制御部３１は、ステップＳ４０５により２次コイル２２を充電スタンバイ状態に設定すると、ステップＳ４０６，Ｓ４０７により、待機時間Tw1が経過するまでの間において、２次コイル２２にて受電したか否かについての判別が行われる。２次コイル２２にて受電できれば、その電力に応じた交流電圧・電流が２次側制御部３１に入力される。従って、ステップＳ４０６の判別は、例えば２次コイル２２から交流電圧が入力されてくるか否かに基づいて行うことができる。

この場合、被充電機器２に対しては、充電台１側からの光を検知したことの通知は行われない。しかし、１次コイル１２と２次コイル２２の位置ずれが許容範囲内にあれば、充電台１においては、センサ部１９により発光部３５からの光を受光できる。従って、ステップＳ３０７にて肯定の判別結果が得られることになって、１次コイル１２は充電対応のＡＣ駆動が行われる（Ｓ３１０）。一方、被充電機器２においては、このときに、ステップＳ４０５により充電スタンバイ状態を設定した状態とされているので、２次コイル２２にて誘導起電力が発生し、ステップＳ４０６にて肯定の判別結果が得られる。この場合、被充電機器２は、充電スタンバイ状態を継続する。充電スタンバイ状態は、２次コイル２２にて受電されれば、そのまま２次電池３２を充電できる動作モードであるから、ステップＳ４０６に応じて受電したことが検知されることに応じては、以降、２次電池３２への充電が適切に開始されることになる。

これに対して、１次コイル１２と２次コイル２２との位置ずれが許容範囲を越えているときには、１次コイル１２と２次コイル２２との間で必要充分な磁気結合度は得られていない。
従って、例えばステップＳ４０６，Ｓ４０７の処理により受電待機していても、充電に対応して得られるべき規定量の誘導起電力は得られることが無く、結果、ステップＳ４０６にて否定の判別結果が得られ、ステップＳ４０７で肯定の判別結果が得られる。この場合、２次側制御部３１は、ステップＳ４０８にて充電スタンバイ状態を解除した上で、ステップＳ４０２に戻る。
このとき、充電台１側においては、ステップＳ３０７、Ｓ３０８の処理結果として、待機時間Tw2を経過してもセンサ部１９にて光を検知できないために、ステップＳ３１１に進み、規定回数に満たないうちは、ステップＳ３０２に戻る。
このステップＳ３０２に戻るタイミングとしては、被充電機器２側において、ステップＳ４０８からステップＳ４０２に戻るタイミングとほぼ一致する。つまり、充電台１と被充電機器２とがそれぞれ実行する図９のループ処理としては、前述した待機期間Tw,Tw1,Tw2の設定を含み、各ステップの処理時間は既知であり、また、各ステップの処理時間も設定できる。従って、充電台１と被充電機器２とがそれぞれ実行する図９のループ処理の開始タイミングについては一致させることができる。

このようにして、第３実施形態においては、発光部を被充電機器２に備え、センサ部を充電台１に備えることで、発光部からの光を検知したことの通知のための通信を行わなくとも、充電台１と被充電機器２の動作タイミングをほぼ一致させて、適正な位置決め制御を実現できる。

［４−３．アルゴリズム(第２例)］

図１０のフローチャートは、第３実施形態の充電台１と被充電機器２とが実行するアルゴリズムの第２例としての処理手順例を示している。第１例のアルゴリズムでは、センサ部１９にて発光部３５からの光を検知したことについて、充電台１から被充電機器２に対して通知することはせずにいた。これに対して、第２例としては、１次コイル１２と２次コイル２２との磁気結合を利用して、光を検知したことの通知を行うようにする。

図１０において、先ず、充電台１側のステップＳ５０１〜Ｓ５０５までの処理は、例えば図９のステップＳ３０１〜Ｓ３０５と同様である。ただし、図１０においては、ステップＳ３０６として示した、位置決めが成功する前段階での１次コイル１２へのＡＣ駆動開始のための処理は省略されている。この例では、先の第１，第２の実施形態と同様に、位置決めが成功したことを以て１次コイル１２のＡＣ駆動を開始させる。なお、この場合にも、ステップＳ５０５により１次コイル１２に対する通電は停止させるが、他の制御部系統などの部位に対する通電は継続されている。続いてステップＳ５０６，Ｓ５０７により、待機時間Tw2において光検知を判別する処理に移行する。なお、ステップＳ５０６，Ｓ５０７は、図９のステップＳ３０７，Ｓ３０８に対応する。

また、この場合の被充電機器２側のステップＳ６０１〜Ｓ６０３までの処理は、図９のステップＳ４０１〜Ｓ４０３と同様である。そして、この場合おいて２次側制御部３１は、ステップＳ６０３により待機時間Twを経過したとされると、ステップＳ６０４により２次コイル２２についてパルス受電モードを設定したうえで、ステップＳ６０５により、図９のステップＳ４０５と同様に、一定時間にわたって発光部３５を発光駆動させる。
なお、パルス受電モードとは、２次コイル１２を通電状態としておいて、後述するように充電台１側にてステップＳ５０８により１次コイル１２にパルスを印加したことに応じては、２次コイル２２にてパルスが誘起されるようにするとともに、２次側制御部３１においては、この２次コイルに誘起されたパルスが検出できるモード設定とすることを指す。

ここで、充電台１側において、ステップＳ５０６，５０７により、待機時間Twを経過しても光が検知できないと判別された場合には、ステップＳ５１１に進む。ステップＳ５１１は、図９のステップＳ３１１と同じであり、否定の判別結果が得られる限りはステップＳ５０２に戻るが、肯定の判別結果が得られたのであれば、図９のステップＳ３１３と同様に、ステップＳ５１２のエラー対応処理を実行する。この場合、ステップＳ５０５により一次コイル１２への通電が停止されると、位置決めが成功するまでは、通電は停止されたままであるから、図９のステップＳ３１２に対応する処理は省略されている。

これに対して、待機時間Twを経過するまでにセンサ部１９にて光が検知されたことを判別した場合、つまり、１次コイル１２と２次コイル２２との平面方向におけるずれが許容範囲にあって、適正に電力伝送が行える状態のときには、ステップＳ５０８以降の処理に進む。

ステップＳ５０８において１次側制御部１３は、１次コイル１２に対して、例えば単発、若しくは複数の連続したパルスを１次コイル１２に印加する。続けては、図９のステップＳ３０９，Ｓ３１０と同様に、ステップＳ５０９，Ｓ５１０により、位置決め成功の通知表示のためのインジケータ１８の駆動を行い、さらに１次コイル１２について充電に対応したＡＣ駆動を実行する。

一方の被充電機器２の２次側制御部３１は、ステップＳ６０４によりパルス受電モードを設定してステップＳ６０５により発光部３５の発光駆動を開始させた後、ステップＳ６０６，Ｓ６０７により待機時間Tw1が経過するまで、２次コイル２２にて誘起されるパルスが検知されるのを待機する。

ここで、上記ステップＳ６０６，Ｓ６０７は、充電台１側にて発光部３５からの光が検知されているか否かにかかわらず実行される。しかし、１次コイル１２と２次コイル２２との位置ズレが許容範囲内になっていれば、充電台１側にて、ステップＳ５０８により１次コイル１２にパルスを印加することになるので、２次コイル２２にてパルス電圧が誘起されることとなって、ステップＳ６０６においては肯定の判別結果が得られることになる。この場合、被充電機器２において２次側制御部３１は、ステップＳ６０８により充電スタンバイ状態を設定する。このとき、充電台１側においては、ステップＳ５１０により１次コイル１２に対して充電のためのＡＣ駆動を開始しているので、２次コイル２２においては、誘導起電力が得られ、以降、２次電池３２に対して充電を行っていくことができる。

これに対して、１次コイル１２と２次コイル２２との位置ズレが許容範囲を越えているときには、充電台１は、ステップＳ５０７からステップＳ５１１に進むことになるので、１次コイル１２に対してパルスを印加しない。従って、被充電機器２においては、待機時間Tw1においてパルスが検出されず、ステップＳ６０７からステップＳ６０２に戻ることになる。

このようにして、第３実施形態における第２例のアルゴリズムによっては、１次コイル１１と２次コイル２２との間でのパルスの伝達により通知を行うようにしている。つまり、ここでは、第１実施形態及び第２実施形態における通信手段を、上記パルスの伝達により代替して実現している。これにより、この第２例のアルゴリズムによっても、上記通信手段を備えることなく、充電台１と被充電機器２の動作タイミングをほぼ一致させて、適正な位置決め制御を実現できている。

なお、図１，図２，図５などに示した例では、発光部１５は、基板１１上において１次コイル１２と重なるようにして設けられており、センサ部２３も、基板２１において２次コイル２２と重なるようにして設けられている。しかし、発光部１５は、可動の１次コイル１２との位置関係に変化が無いようにされたうえで、平面方向において１次コイル１２と重ならない位置に配置されてもよく、これに応じて、センサ部２３も、２次コイル２２と重ならない位置に設けられてもよい。

また、１次コイル可動機構としても、第１実施形態と第２実施形態に示した構造には限定されるものではない。

また、１次側受信部１６，２次側通知部３３は、例えばハードウェアとしては、それぞれ、発光部１５、センサ部２３と別のデバイスとされていてもよい、或いは、発光部１５と１次側受信部１６の機能を備えるデバイス、また、センサ部２３と２次側通知部３３とを備えるデバイスとされてもよい。

また、これまでの実施形態とは反対に、被充電機器側においてコイルの可動機構を設け、充電台側においてコイルを固定するという構成も場合によっては考えられる。但し、充電台側においてコイルを可動とするほうが、より大きく可動範囲を取り得る点で有利であり、汎用性、ユニバーサル性の点でも有利である。また、被充電機器は携帯型である場合が多いので、内部回路において可動部分を備えることについては、例えば耐久性などの観点から避けたほうが有利であると考えられる。

また、先にも述べたように、本願発明に基づいた位置決め制御の構成は、被充電機器についての具体的な特定は特にないものであって、内部に永久磁石を有するデバイスを備える電子機器全般、また、磁気記録媒体が装填、内蔵される電子機器全般について有効に動作する。
また、この場合には、非接触充電を例に挙げているが、充電に限定されることなく、無線で電力供給を行うようにされた装置システム、また、電力供給を受ける電子機器に対して、本願発明は適用されるべきものである。

また、本願発明は被電力供給装置として一般の電子機器以外にも適用できるものであり、例えば電気自動車、ハイブリッド車などの自動車が実装する２次電池への非接触充電にも応用できる。つまり、この場合の充電施設としては、地面などに一次コイルを設置する。そして、この１次コイルが設定されているところにまで、自動車を運転して移動させて停止させておき、この停止させた状態で、１次コイルと、自動車側に備えられる２次コイルとの間で誘導起電力を生じさせて２次電池への充電を行う、というものである。
このような充電施設（電力供給装置）を利用するのにあたり、自動車（被電力供給装置）を充電場所として最も電力伝送が効率的に行われるような位置に正確に停止させることは非常に難しい。そこで、本願発明の構成を適用すれば、自動車を正確な位置に停止させなくとも、最適な電力伝送が行われる状態を得ることができる。また、このことは、自動車を停車させる際において、運転者がさほど位置合わせに慎重になる必要もなくなるので、使いやすくもなる。

１ 充電台、２ 被充電機器、１２ １次コイル、１３ １次側制御部、１４ 電源制御部、１５ 発光部、１６ １次側受信部、１７ １次コイル可動機構、１７ａ 球状体層部、１７ｂ 電磁石、１８ インジケータ、２２ ２次コイル、２３ センサ部、３０ 球状体、３１ ２次側制御部、３２ ２次電池、３３ ２次側通知部

Claims (11)

1. 電子機器に対して電力を供給する電力供給装置であって、
   可動可能に配置されたコイルと、
   前記コイルを直流電流又は交流電流で駆動させる駆動制御手段とを有し、
   前記駆動制御手段は、前記コイルを直流駆動させることにより、前記コイルに、前記コイルと前記電子機器が備える受電手段との間に発生する引力に応じた可動をさせるとともに、前記コイルを交流駆動させることにより、前記コイルに、前記電子機器が備える受電手段に対する誘導電力を発生させる
   電力供給装置。
2. さらに位置制御手段を有し、
   前記駆動制御手段は、前記コイルを直流駆動させて稼働させた後、前記位置制御手段による前記電子機器に対する位置の制御に応じて、前記交流駆動を開始させる
   請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記駆動制御手段は、前記コイルを一定長時間直流駆動させる
   請求項１に記載の電力供給装置。
4. 電力供給装置から電力の供給を受ける被電力供給装置であって、
   可動可能に配置されたコイルと、
   前記コイルを直流電流で駆動させる駆動制御手段とを有し、
   前記駆動制御手段は、前記コイルを直流駆動させることにより、前記コイルに、前記コイルと前記電力供給装置が備える給電手段との間に発生する引力に応じた可動をさせるとともに、前記給電手段が交流駆動したときには、前記コイルは、前記電力供給装置が備える給電手段から発生した誘導電力を受電する
   被電力供給装置。
5. 前記駆動制御手段は、前記コイルを一定長時間直流駆動させる
   請求項４に記載の被電力供給装置。
6. 電力供給装置と、該電力供給装置から電力供給を受ける被電力供給装置とから成り、
   前記電力供給装置は、
   可動可能に配置された１次コイルと、
   前記１次コイルを直流電流又は交流電流で駆動させる駆動制御手段とを有し、
   前記駆動制御手段は、前記１次コイルを直流駆動させることにより、前記１次コイルに、前記１次コイルと前記被電力供給装置が備える２次コイルとの間に発生する引力に応じた可動をさせるとともに、前記１次コイルを交流駆動させることにより、前記１次コイルに、前記２次コイルに対する誘導電力を発生させ、
   前記被電力供給装置は、
   該被電力供給装置内で固定して設けられる前記２次コイルと、
   前記被電力供給装置において、前記１次コイルと前記２次コイルとの位置関係が適正範囲内の状態のときに、前記電力供給装置に前記被電力供給装置が置かれたことに応じては、直流駆動される前記１次コイルとの間で引力が発生するようにして、前記２次コイルが直流駆動されるように制御する２次コイル駆動制御手段とを有し、
   前記２次コイル駆動制御手段は、前記２次コイル駆動制御手段による直流駆動が開始された後において、前記２次コイルについて、交流駆動される前記１次コイルからの前記誘導電力を受電可能な状態となるように制御する、
   電力供給装置システム。
7. 前記電力供給装置はさらに位置制御手段を有し、
   前記駆動制御手段は、前記１次コイルを直流駆動させて稼働させた後、前記位置制御手段による前記被電力供給装置に対する位置の制御に応じて、前記交流駆動を開始させる
   請求項６に記載の電力供給装置システム。
8. 前記駆動制御手段は、前記１次コイルを一定長時間直流駆動させる
   請求項６に記載の電力供給装置システム。
9. 可動可能に配置されたコイルと、前記コイルを直流電流又は交流電流で駆動させる駆動制御手段とを有する電力供給装置と電子機器との位置決め制御方法であって、
   前記駆動制御手段は、
   前記コイルを直流駆動させることにより、前記コイルに、前記コイルと電子機器が備える受電手段との間に発生する引力に応じた可動をさせるステップと
   前記コイルを交流駆動させることにより、前記コイルに、前記電子機器が備える受電手段に対する誘導電力を発生させるステップと
   を実行する電力供給装置の位置決め制御方法。
10. 電力供給装置はさらに位置制御手段を有し、
    前記駆動制御手段は、
    前記コイルを直流駆動させて稼働させた後、前記位置制御手段による前記電子機器に対する位置の制御に応じて、前記交流駆動を開始させるステップと
    を実行する請求項９に記載の電力供給装置の位置決め制御方法。
11. 前記駆動制御手段は、前記コイルを一定長時間直流駆動させるステップと
    を実行する請求項９に記載の電力供給装置の位置決め制御方法。

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