JP6146585B2 - 非接触電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムに関するものである。

従来、電力を伝送するための伝送コイルを含む送電装置と、伝送された電力を受け取る受電コイルを含む受電装置とを備える非接触電力伝送システムが知られている。この非接触電力伝送システムでは、伝送コイルに発生させた磁束を受電コイルに鎖交させ、電磁誘導によって、伝送コイルから受電コイルに非接触で電力が伝送されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の非接触電力伝送システムでは、電力供給の要求などの情報が受電装置から送電装置に負荷変調により送信されている。また、従来、送電装置から複数の受電装置に対して電力の伝送が可能に構成された非接触電力伝送システムが知られている（特許文献２参照）。

特開２００８−２０６３０５号公報 特開平７−２９８５０５号公報

受電装置から送信された情報を送電装置は正確に受信することが必要である。例えば上記特許文献２に記載のように複数の受電装置を備える非接触電力伝送システムにおいて、上記特許文献１に記載の技術を適用すると、負荷変調により受電装置から送電装置に情報が送信されることになる。この場合、ある１つの受電装置が負荷変調により送電装置に情報を送信しているときに、別の受電装置が負荷変調により送電装置に情報を送信すると、混信などにより送電装置が情報を正しく受け取れなくなることがある。

そこで、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの２．４ＧＨｚ帯の近距離無線通信規格に準拠した通信装置を送電装置及び受電装置に設けることが考えられる。この構成によれば、複数の受電装置から同時に送信された電力供給の要求などの情報を、送電装置は正しく受信することができる。しかし、上記のような近距離無線通信規格に準拠した通信装置を用いると、装置構成の複雑化及び大型化を招き、コストも上昇してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、簡素な構成で受電装置からの電力供給の要求を送電装置が正確に判定できる非接触電力伝送システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、送電装置と第１受電装置とを備える非接触電力伝送システムであって、前記送電装置は、電力を伝送するための伝送コイルと、前記伝送コイルを発振させて前記伝送コイルに交番磁界の磁束を発生させる発振部と、前記発振部を制御して、前記伝送コイルに連続発振又は所定周期での間欠発振を行わせる発振制御部と、前記伝送コイルに入力される入力電流を検出する電流検出部と、を含み、前記第１受電装置は、前記伝送コイルに発生する磁束に鎖交する受電コイルと、前記受電コイルに電流が流れる第１コイル状態と前記受電コイルに電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態との間でコイル状態を切り替えるコイル状態切替部と、前記伝送コイルが前記間欠発振を行っているときに、前記コイル状態切替部を制御して、前記所定周期に同期して、前記第１コイル状態と前記第２コイル状態との間で前記コイル状態を切り替えさせるコイル状態制御部と、を含み、前記コイル状態制御部は、前記コイル状態を、１回の前記伝送コイルの発振期間に前記第１コイル状態にさせ、続くＮ回（Ｎは予め定められた１以上の整数）の前記伝送コイルの発振期間に前記第２コイル状態にさせるコイル状態切替動作を実行し、前記発振制御部は、前記１回の前記伝送コイルの発振期間において、前記電流検出部により検出された前記入力電流が予め定められた閾値以上であると判定し、かつ、前記続くＮ回の前記伝送コイルの発振期間において、少なくとも１回、前記電流検出部により検出された前記入力電流が前記閾値未満であると判定すると、前記発振部を制御して、前記伝送コイルの発振を前記間欠発振から連続発振に切り替えるものである。

本態様では、伝送コイルが間欠発振を行っているときに、間欠発振の所定周期に同期して、受電コイルに電流が流れる第１コイル状態と、受電コイルに電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態との間で、コイル状態が、コイル状態制御部により切り替えられる。このとき、コイル状態が、１回の伝送コイルの発振期間に第１コイル状態にされ、続くＮ回（Ｎは予め定められた１以上の整数）の伝送コイルの発振期間に第２コイル状態にされるコイル状態切替動作が、コイル状態制御部により実行される。

１回の伝送コイルの発振期間において、電流検出部により検出された伝送コイルの入力電流が予め定められた閾値以上であると判定され、かつ、続くＮ回の伝送コイルの発振期間において、少なくとも１回、電流検出部により検出された入力電流が閾値未満であると判定されると、発振制御部により伝送コイルの発振が間欠発振から連続発振に切り替えられる。

コイル状態が、受電コイルに電流が流れる第１コイル状態にされると、１回の伝送コイルの発振期間に、伝送コイルに発生する磁束が受電コイルに鎖交し、受電コイルに交流電力が発生する。このため、電流検出部により検出された伝送コイルの入力電流は、予め定められた閾値以上になる。その結果、入力電流は閾値以上であると判定される。

コイル状態が、受電コイルに電流が流れない第２コイル状態にされると、伝送コイルに発生する磁束が受電コイルに鎖交しても、受電コイルに交流電力が発生しない。このため、伝送コイルの入力電流は、閾値未満に低下する。その結果、続くＮ回の伝送コイルの発振期間において、少なくとも１回、伝送コイルの入力電流が、閾値未満と判定される。この判定により、伝送コイルの発振は、間欠発振から連続発振に切り替えられて、伝送コイルから受電コイルに電力が伝送される。

一方、伝送コイルの近傍に金属異物が存在する場合には、伝送コイルに発生する磁束が金属異物に鎖交して交流電力が発生する。このため、コイル状態部が、受電コイルに電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態にされても、伝送コイルの入力電流は閾値未満に低下しない。その結果、入力電流が閾値未満であると判定されることはない。したがって、伝送コイルの発振は、連続発振に切り替えられずに間欠発振のままとなる。

このように、本態様によれば、受電装置のコイル状態切替部を制御するだけの簡素な構成で、受電コイルに流れる電流を制御し、伝送コイルの発振を間欠発振から連続発振に切り替えて好適に電力を伝送することができる。また、伝送コイルの近傍に金属異物が存在する場合には、伝送コイルの発振を連続発振に切り替えずに間欠発振のままとすることができる。その結果、金属異物が過度に発熱するのを防止できる。

上記態様において、例えば、前記コイル状態切替部は、前記受電コイルに並列接続され、オンオフが切り替えられる並列スイッチ素子を含み、前記コイル状態制御部は、前記コイル状態切替動作として、１回の前記伝送コイルの発振期間に前記並列スイッチ素子をオフにさせ、続くＮ回（Ｎは予め定められた１以上の整数）の前記伝送コイルの発振期間に前記並列スイッチ素子をオンにさせてもよい。

本態様では、並列スイッチ素子は、受電コイルに並列接続されている。このため、並列スイッチ素子がオフにされると、コイル状態は、受電コイルに電流が流れる第１コイル状態になる。また、並列スイッチ素子がオンにされると、コイル状態は、受電コイルに電流が流れない第２コイル状態になる。したがって、本態様によれば、上記態様と同様に、簡素な構成で、伝送コイルの発振を間欠発振から連続発振に切り替えて好適に電力を伝送することができ、金属異物が過度に発熱するのを防止できる。

上記態様において、例えば、前記コイル状態切替部は、前記受電コイルと負荷との間に直列接続され、オンオフが切り替えられる直列スイッチ素子を含み、前記コイル状態制御部は、前記コイル状態切替動作として、１回の前記伝送コイルの発振期間に前記直列スイッチ素子をオンにさせ、続くＮ回（Ｎは予め定められた１以上の整数）の前記伝送コイルの発振期間に前記直列スイッチ素子をオフにさせてもよい。

本態様では、直列スイッチ素子は、受電コイルと負荷との間に直列接続されている。このため、直列スイッチ素子がオンにされると、コイル状態は、受電コイルに電流が流れる第１コイル状態になる。また、直列スイッチ素子がオフにされると、コイル状態は、受電コイルに電流が流れない第２コイル状態になる。したがって、本態様によれば、上記態様と同様に、簡素な構成で、伝送コイルの発振を間欠発振から連続発振に切り替えて好適に電力を伝送することができ、金属異物が過度に発熱するのを防止できる。

上記態様において、例えば、Ｎは、予め定められた２以上の整数であり、前記第１受電装置と同一構成の（Ｎ−１）台の第２受電装置をさらに備えてもよい。

本態様によれば、第１受電装置と同一構成の、予め定められた１台以上の第２受電装置をさらに備える。例えばＮが２の場合が説明される。この場合には、第１受電装置と同一構成の１台の第２受電装置をさらに備える。第２受電装置は、第１受電装置と同一構成である。このため、第１受電装置及び第２受電装置の両方において、コイル状態が、１回の伝送コイルの発振期間に第１コイル状態にされ、続く２回の伝送コイルの発振期間に第２コイル状態にされるコイル状態切替動作が、コイル状態制御部により実行される。

第１受電装置と第２受電装置とで、第１コイル状態と第２コイル状態とになる伝送コイルの発振期間が一致する場合とずれる場合とがある。しかし、伝送コイルの発振期間がずれた場合でも、続く２回の伝送コイルの発振期間のうち、少なくとも１回の発振期間において、第１受電装置及び第２受電装置の両方のコイル状態が第２コイル状態にされる。

Ｎが３以上の場合でも同様に、第１受電装置及び（Ｎ−１）台の第２受電装置において、コイル状態が、１回の伝送コイルの発振期間に第１コイル状態にされ、続くＮ回の伝送コイルの発振期間に第２コイル状態にされるコイル状態切替動作が、コイル状態制御部によって実行される。

第１受電装置と（Ｎ−１）台の第２受電装置とで、第１コイル状態と第２コイル状態とになる伝送コイルの発振期間がずれた場合でも、続くＮ回の伝送コイルの発振期間のうち、少なくとも１回の発振期間において、第１受電装置及び（Ｎ−１）台の第２受電装置の全てのコイル状態が第２コイル状態にされる。

第１受電装置及び（Ｎ−１）台の第２受電装置の全てのコイル状態が、受電コイルに電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態にされると、伝送コイルに発生する磁束が受電コイルに鎖交しても、受電コイルに交流電力が発生しにくい。このため、伝送コイルの近傍に金属異物が存在しない場合には、伝送コイルの入力電流は、閾値未満に低下する。その結果、伝送コイルの発振は、間欠発振から連続発振に切り替えられて、伝送コイルから受電コイルに電力が伝送される。

このように、本態様によれば、第１受電装置と、第１受電装置と同一構成の（Ｎ−１）台の第２受電装置を備える場合でも、伝送コイルの近傍に金属異物が存在しない場合に限り、伝送コイルの発振を間欠発振から連続発振に切り替えて、伝送コイルから受電コイルに電力を好適に伝送することができる。

上記態様において、例えば、前記発振制御部は、前記伝送コイルの間欠発振中の発振期間のみにおける前記電流検出部の検出値を用いて、前記入力電流が前記閾値以上であるか前記閾値未満であるかを判定してもよい。

伝送コイルが間欠発振しているときは、伝送コイルが発振している発振期間と、発振していない休止期間とを含む。このため、間欠発振中の全期間における電流検出部の検出値は、発振期間と休止期間との平均値になるため、発振期間のみにおける検出値に比べて小さくなってしまう。その結果、間欠発振中の全期間における電流検出部の検出値を用いると、入力電流が閾値以上であるか閾値未満であるかの判定精度が低くなる可能性がある。

しかし、本態様によれば、発振制御部は、伝送コイルの間欠発振中の発振期間のみにおける電流検出部の検出値を用いて、入力電流が閾値以上であるか閾値未満であるかを判定する。このため、入力電流が閾値以上であるか閾値未満であるかを精度良く判定できる。

上記態様において、例えば、前記発振制御部は、前記伝送コイルの前記発振期間における前記電流検出部の検出値に基づき前記入力電流が前記閾値以上であると判定した時点から、前記間欠発振の前記所定周期のＮ倍と前記伝送コイルの発振期間との和が経過する時点までに、前記伝送コイルの発振を前記間欠発振から前記連続発振に切り替えるか否かを決定してもよい。

本態様では、上述のように、コイル状態が、１回の伝送コイルの発振期間に第１コイル状態にされ、続くＮ回の伝送コイルの発振期間に第２コイル状態にされるコイル状態切替動作が、コイル状態制御部により実行される。１回の伝送コイルの発振期間に第１コイル状態にされているときは、入力電流が閾値以上であると判定される。

そして、伝送コイルの近傍に金属異物が存在する場合には、コイル状態が続くＮ回の伝送コイルの発振期間に第２コイル状態にされているときも、入力電流が閾値以上であると判定される。つまり、Ｎ回目の伝送コイルの発振期間にも、入力電流が閾値以上であると判定される。一方、伝送コイルの近傍に金属異物が存在しない場合には、続くＮ回の伝送コイルの発振期間に第２コイル状態にされているときに、最も遅くて、Ｎ回目の伝送コイルの発振期間に、入力電流が閾値未満であると判定される。

したがって、本態様によれば、伝送コイルの近傍に金属異物が存在する場合でも存在しない場合でも、間欠発振の所定周期のＮ倍と間欠発振の発振期間との和が経過する時点までに、伝送コイルの発振を間欠発振から連続発振に切り替えるか否かを決定することが可能になっている。

上記態様において、例えば、前記コイル状態制御部は、前記伝送コイルが前記連続発振を行っているときに、前記伝送コイルから前記受電コイルへの電力伝送が不要になると、前記コイル状態切替部を制御して、前記コイル状態を前記第２コイル状態にさせ、前記発振制御部は、前記伝送コイルの発振が前記連続発振に切り替えられた後、前記電流検出部により検出される前記入力電流が前記閾値未満であると判定すると、前記伝送コイルの発振を前記連続発振から前記間欠発振に戻してもよい。

本態様では、伝送コイルが連続発振を行っているときに、伝送コイルから受電コイルへの電力伝送が不要になると、コイル状態制御部により、コイル状態が第２コイル状態にされる。このため、伝送コイルに発生する磁束が受電コイルに鎖交しても、受電コイルに交流電力が発生しなくなる。したがって、伝送コイルの入力電流が閾値未満に低下する。

一方、伝送コイルの発振が連続発振に切り替えられた後、電流検出部により検出される入力電流が閾値未満であると、発振制御部により判定されると、伝送コイルの発振は、発振制御部により、連続発振から間欠発振に戻される。したがって、本態様によれば、電力伝送が不要になると、伝送コイルの発振は間欠発振に戻される。その結果、電力伝送が不要な状態での待機電力を低減することができる。

上記態様において、例えば、前記発振制御部は、前記伝送コイルの発振が前記間欠発振から前記連続発振に切り替えられた後、一定時間が経過すると、前記発振部を制御して、前記伝送コイルの発振を前記連続発振から前記間欠発振に戻し、前記コイル状態制御部は、前記伝送コイルの発振が前記連続発振から前記間欠発振に戻されると、前記コイル状態切替動作を実行し、前記発振制御部は、前記伝送コイルの発振が前記連続発振から前記間欠発振に戻されると、前記１回の前記伝送コイルの発振期間において、前記電流検出部により検出された前記入力電流が前記閾値以上であると判定し、かつ、前記続くＮ回の前記伝送コイルの発振期間において、少なくとも１回、前記電流検出部により検出された前記入力電流が前記閾値未満であると判定すると、前記発振部を制御して、前記伝送コイルの発振を前記間欠発振から前記連続発振に再び切り替えてもよい。

本態様では、伝送コイルの発振が間欠発振から連続発振に切り替えられた後、一定時間が経過すると、伝送コイルの発振が連続発振から間欠発振に戻される。伝送コイルの発振が間欠発振に戻されても、伝送コイルの近傍に金属異物が存在しない場合には、伝送コイルの発振は、間欠発振から連続発振に再び切り替えられる。

一方、伝送コイルの発振が連続発振から間欠発振に戻されたときに、伝送コイルの近傍に金属異物が存在する場合には、伝送コイルの発振は、連続発振に切り替えられずに間欠発振のままとなる。したがって、本態様によれば、伝送コイルの発振が間欠発振から連続発振に切り替えられた後で、伝送コイルの近傍に金属異物が置かれた場合でも、金属異物が過度に発熱するのを防止することができる。

本発明の一態様によれば、簡素な構成で、間欠発振から連続発振に切り替えて好適に電力を伝送することができる。また、伝送コイルの近傍に金属異物が存在する場合には、伝送コイルを連続発振に切り替えずに間欠発振のままとして、金属異物が過度に発熱するのを防止できる。

第１実施形態の非接触電力伝送システムの回路を概略的に示す図である。 第１実施形態の非接触電力伝送システムの構成を概略的に示す図である。 伝送コイルの平面図である。 伝送コイルの断面図である。 受電コイルの断面図である。 電気機器が送電装置に載置された状態を概略的に示す断面図である。 充電器の動作を示すタイミングチャートである。 第１実施形態のスイッチ素子のオンオフ及び充電電流を示すタイミングチャートである。 連続発振及び間欠発振における電圧波形及び電流波形を概略的に示すタイミングチャートである。 間欠発振中の充電器における電圧波形及び電流波形を概略的に示すタイミングチャートである。 第１実施形態の間欠発振中の充電器における電圧波形及び電流波形と、間欠発振中の電気機器におけるスイッチ素子のオンオフとを概略的に示すタイミングチャートである。 ２台の電気機器の動作パターンを表形式で示す図である。 第１実施形態の充電器の制御部の動作手順を概略的に示すフローチャートである。 第１実施形態の充電器の制御部の図１２と異なる動作手順を概略的に示すフローチャートである。 磁気共振方式の非接触電力伝送システムの回路を概略的に示す図である。 第２実施形態の非接触電力伝送システムの回路を概略的に示す図である。 第２実施形態の伝送コイルの平面図である。 第２実施形態の伝送コイルの断面図である。 電気機器が充電器に挿入された状態を概略的に示す断面図である。 第２実施形態のスイッチ素子のオンオフ及び充電電流を示すタイミングチャートである。 第２実施形態の間欠発振中の充電器における電圧波形及び電流波形と、間欠発振中の電気機器におけるスイッチ素子のオンオフとを概略的に示すタイミングチャートである。 第２実施形態の磁気共振方式の非接触電力伝送システムの回路を概略的に示す図である。 磁気共振方式の受電コイル及び集磁束コイルの断面図である。 図２１と異なる、磁気共振方式の受電コイル及び集磁束コイルの断面図である。 図２２Ａの受電コイル及び集磁束コイルを備えた電気機器が充電器に挿入された状態を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、各図面において、同じ構成要素については同じ符号が用いられている。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の非接触電力伝送システム１０の回路を概略的に示す図である。図２は、第１実施形態の非接触電力伝送システム１０の構成を概略的に示す図である。図１、図２に示されるように、この第１実施形態の非接触電力伝送システム１０は、充電器１１（送電装置の一例）と、電気機器１２（第１受電装置の一例）とを備える。

図２に示されるように、充電器１１には、配線コード２１を介してアダプタ２２が接続されている。アダプタ２２は、整流回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の公知の電源回路を含む。アダプタ２２のプラグ２３が商用交流電源ＡＣ１００Ｖのコンセント２４に差し込まれると、アダプタ２２は、直流電源Ｖｃｃ（図１）を構成する。

図１において、充電器１１は、直流電源Ｖｃｃと、直流電源Ｖｃｃの出力電圧をオンオフするスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、伝送コイルＬ１と、コンデンサＣ１と、制御部１３と、ゲート抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、抵抗Ｒ５，Ｒ６と、電流検出抵抗Ｒ７（電流検出部の一例）と、発光ダイオード（ＬＥＤ）１６，１７と、トランジスタＱ５，Ｑ６とを備える。

直流電源Ｖｃｃは、この実施形態では、例えばＤＣ５Ｖを出力する。直流電源Ｖｃｃの負側端子は、接地されている。

この実施形態では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートは、それぞれ、ゲート抵抗Ｒ１〜Ｒ４を介して制御部１３に接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４により発振回路１４（発振部の一例）が構成されている。

伝送コイルＬ１は、電力を電気機器１２に伝送するためのコイルである。コンデンサＣ１は、伝送コイルＬ１と直列に接続されている。この伝送コイルＬ１とコンデンサＣ１とにより送電共振回路ＬＣ１が構成されている。この送電共振回路ＬＣ１は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ４との間に直列に接続され、かつ、スイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ３との間に直列に接続されている。

抵抗Ｒ５，Ｒ６の直列回路は、直流電源Ｖｃｃと並列に接続されている。抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との接続点Ｋ１は、制御部１３に接続されている。これによって、直流電源Ｖｃｃの出力電圧が抵抗Ｒ５，Ｒ６によって分圧された電圧Ｖｉが制御部１３に入力される。

電流検出抵抗Ｒ７は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のソースと直流電源Ｖｃｃのアース側端子との間に接続されている。すなわち、電流検出抵抗Ｒ７の一端は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のソース側の接続点Ｋ２に接続され、電流検出抵抗Ｒ７の他端は、直流電源Ｖｃｃのアース側の接続点Ｋ３に接続されている。電流検出抵抗Ｒ７の一端（接続点Ｋ２）及び他端（接続点Ｋ３）は、それぞれ、制御部１３に接続されている。

ＬＥＤ１６及びトランジスタＱ５の直列回路は、直流電源Ｖｃｃと並列に接続されている。すなわち、ＬＥＤ１６のアノードは、抵抗を介して直流電源Ｖｃｃの正側端子に接続され、ＬＥＤ１６のカソードは、トランジスタＱ５のコレクタに接続されている。トランジスタＱ５のエミッタは、直流電源Ｖｃｃのアース側端子に接続されている。トランジスタＱ５のベースは、ベース抵抗を介して制御部１３に接続されている。

ＬＥＤ１７及びトランジスタＱ６の直列回路は、ＬＥＤ１６及びトランジスタＱ５の直列回路と全く同様に接続されており、トランジスタＱ６のベースは、ベース抵抗を介して制御部１３に接続されている。ＬＥＤ１６は、例えば緑色ＬＥＤであり、ＬＥＤ１７は、例えば赤色ＬＥＤである。

制御部１３（発振制御部の一例）は、例えばマイクロコンピュータ等を含む。制御部１３は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを制御する。制御部１３は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のオン及びスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオフと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のオフ及びスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオンとを交互に繰り返す。制御部１３は、例えば駆動周波数Ｆｃ＝１４３ｋＨｚで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフさせている。これによって、直流電力が交互に反転して交流電力が送電共振回路ＬＣ１に供給される。その結果、伝送コイルＬ１には交番磁界による磁束が発生する。

制御部１３は、電気機器１２から電力供給が要求されていると判定すると、伝送コイルＬ１を連続発振させる。制御部１３は、電気機器１２から電力供給が要求されていない待機状態では、伝送コイルＬ１を間欠発振させる。この構成により、充電器１１の待機電力を低減している。連続発振及び間欠発振については、後に詳述される。

制御部１３は、抵抗Ｒ５，Ｒ６によって分圧された電圧Ｖｉに基づき、発振回路１４の入力電圧を検出する。制御部１３は、検出した入力電圧に基づき、入力電圧が異常であるか否かを判定する。制御部１３は、例えば、検出した入力電圧が、予め定められた電圧値より低ければ、入力電圧が異常であると判定する。

制御部１３は、電流検出抵抗Ｒ７の一端（接続点Ｋ２）の電圧Ｖｓに基づき、伝送コイルＬ１に流れる入力電流Ｉｓを検出する。制御部１３は、検出した入力電流Ｉｓに基づき、入力電流が異常であるか否かを判定する。制御部１３は、例えば、検出した入力電流Ｉｓが予め定められた電流範囲から外れていれば、入力電流Ｉｓが異常であると判定する。また、制御部１３は、検出した入力電流Ｉｓに基づき、電気機器１２から電力供給が要求されているか否かを判定する。この判定手法については、後に詳述される。

制御部１３は、伝送コイルＬ１を間欠発振させているときはＬＥＤ１６を点灯させる。制御部１３は、伝送コイルＬ１を連続発振させているときはＬＥＤ１７を点灯させる。制御部１３は、入力電圧又は入力電流が異常であると判定すると、ＬＥＤ１６，１７の両方を点灯させる。

電気機器１２は、図２に示されるように、この実施形態では、例えば電動歯ブラシである。電気機器１２は、図１に示されるように、受電コイルＬ２と、コンデンサＣ２と、ダイオードＤ１と、負荷ＬＤと、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、制御部１５と、電流検出抵抗Ｒ１３とを備える。図１に示されるように、充電器１１と電気機器１２とは、電気的に接続されておらず、電気的に非接触になっている。

コンデンサＣ２は、受電コイルＬ２と並列に接続されている。この受電コイルＬ２とコンデンサＣ２とにより受電共振回路ＬＣ２が構成されている。受電コイルＬ２は、伝送コイルＬ１で発生した交番磁界による磁束が鎖交すると、交流電力を発生する。ダイオードＤ１のアノードは、受電コイルＬ２の一端Ｌ２１に接続されている。ダイオードＤ１は、受電コイルＬ２で発生した交流電力を整流する。ダイオードＤ１により整流回路２５（図２）が構成される。

負荷ＬＤは、この実施形態では例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池などの二次電池である。以下では、負荷ＬＤは二次電池ＬＤとも称される。二次電池ＬＤは、受電コイルＬ２で発生した交流電力がダイオードＤ１により整流された直流電力によって充電される。なお、負荷ＬＤは、二次電池に限られない。

抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の直列回路は、二次電池ＬＤと並列に接続されている。すなわち、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の直列回路は、二次電池ＬＤの正極に接続された接続点Ｋ１１と、二次電池ＬＤの負極に接続された接続点Ｋ１２との間に接続されている。抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との接続点Ｋ６は、制御部１５に接続されている。この構成により、二次電池ＬＤの端子電圧が抵抗Ｒ１１，Ｒ１２によって分圧された電圧Ｖｄが、制御部１５に入力される。

スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は、この実施形態では、例えば電界効果トランジスタである。代替的に、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は、機械的リレー又はバイポーラトランジスタなどであってもよい。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフは、制御部１５により制御される。

スイッチ素子ＳＷ１（コイル状態切替部の一例、並列スイッチ素子の一例）は、受電コイルＬ２に並列に接続されている。具体的には、スイッチ素子ＳＷ１は、受電コイルＬ２の他端Ｌ２２に接続された接続点Ｋ４と、ダイオードＤ１のカソードに接続された接続点Ｋ５との間に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１がオフの場合には、受電コイルＬ２のコイル状態は、受電コイルＬ２に電流が流れる第１コイル状態になる。スイッチ素子ＳＷ１がオンにされると、受電コイルＬ２及びダイオードＤ１の直列回路は短絡され、受電コイルＬ２のコイル状態は、受電コイルＬ２に流れる電流が所定値（例えば第１コイル状態で流れる電流値の１／１０）以下である第２コイル状態になる。この第２コイル状態では、ダイオードＤ１の電圧降下の影響により多少の電流が流れる。また、ダイオードＤ１のアノード側がマイナス電圧になるときには、受電共振回路ＬＣ２に電流が流れる。このため、第２コイル状態では、所定値以下の小さい電流が受電コイルＬ２に流れる。スイッチ素子ＳＷ１のオンにより受電コイルＬ２及びダイオードＤ１の直列回路が短絡されると、充電器１１の伝送コイルＬ１に流れる入力電流Ｉｓが低減する。

スイッチ素子ＳＷ２は、ダイオードＤ１のカソードに接続された接続点Ｋ５と、二次電池ＬＤの正極に接続された接続点Ｋ１１との間に接続されている。スイッチ素子ＳＷ２がオンにされると、二次電池ＬＤの充電が可能になり、スイッチ素子ＳＷ２がオフにされると、二次電池ＬＤの充電が停止される。

電流検出抵抗Ｒ１３は、受電コイルＬ２の他端Ｌ２２に接続された接続点Ｋ４と、二次電池ＬＤの負極に接続された接続点Ｋ１２との間に接続されている。電流検出抵抗Ｒ１３の二次電池ＬＤの負極（接続点Ｋ１２）側の接続点Ｋ１３は、制御部１５に接続されている。電流検出抵抗Ｒ１３の受電コイルＬ２の他端Ｌ２２側の接続点Ｋ４は、制御部１５に接続されて接地されている。

制御部１５（コイル状態制御部の一例）は、例えばマイクロコンピュータ等を含む。制御部１５は、接続点Ｋ６の電圧Ｖｄに基づき、二次電池ＬＤの充電が必要であるか否かを判定する。制御部１５は、二次電池ＬＤが満充電になっていて充電が不要であると判定すると、スイッチ素子ＳＷ１をオンにし、スイッチ素子ＳＷ２をオフにする。制御部１５は、二次電池ＬＤの残容量が減っていて充電が必要であると判定すると、スイッチ素子ＳＷ１をオフにし、スイッチ素子ＳＷ２をオンにする。

制御部１５は、接続点Ｋ１３の電圧Ｖｃに基づき、二次電池ＬＤの充電電流Ｉｃを検出する。制御部１５は、二次電池ＬＤの充電電流Ｉｃの検出結果に基づき、スイッチ素子ＳＷ１のオンオフを制御する。制御部１５によるスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフ制御は、後に詳述される。

図３Ａは、伝送コイルＬ１の平面図である。図３Ｂは、伝送コイルＬ１の断面図である。図４は、受電コイルＬ２の断面図である。図５は、電気機器１２が充電器１１に載置された状態を概略的に示す断面図である。

伝送コイルＬ１は、図３Ａ、図３Ｂに示されるように、例えば銅線が渦巻状に巻かれて形成された、平面視で円形の平面状コイルである。図３Ａ、図３Ｂに示されるように、伝送コイルＬ１の磁束鎖交面と平行に、平板状の磁性体（例えばフェライト）３１が、伝送コイルＬ１に近接して配置されている。

受電コイルＬ２は、図４に示されるように、例えば断面Ｈ字状の磁性体（例えばフェライト）４１の中心軸の周りに銅線が渦巻状に巻かれて形成されたコイルである。

図５に示されるように、充電器１１の天板５１の上に電気機器１２の筐体５２が載置されると、伝送コイルＬ１に発生する磁束が受電コイルＬ２に鎖交する。この実施形態では、伝送コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の結合係数ｋ１２は、例えば、ｋ１２＝０．０２である。この実施形態では、図５に示されるように、２個の電気機器１２の筐体５２が、充電器１１の天板５１の上に載置できるように構成されている。

図６は、充電器１１の動作を示すタイミングチャートである。図６のセクション（ａ）は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のオンオフを示す。図６のセクション（ｂ）は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオンオフを示す。図６のセクション（ｃ）は、伝送コイルＬ１に流れる電流波形を示す。図７は、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフ及び充電電流Ｉｃを示すタイミングチャートである。図１、図６、図７を用いて、この実施形態の非接触電力伝送システム１０の充電動作及びスイッチ素子ＳＷ１の機能が説明される。

制御部１５は、二次電池ＬＤを充電するときは、図７に示されるように、スイッチ素子ＳＷ１をオフにし、スイッチ素子ＳＷ２をオンにする。この状態で、商用交流電源のＡＣ１００Ｖがアダプタ２２によりＤＣ５Ｖに変換される。このＤＣ５Ｖがスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から構成されるフルブリッジ回路に印加される。

そして、図６のセクション（ａ）、（ｂ）に示されるように、制御部１３からゲート抵抗Ｒ１〜Ｒ４を介して入力されるゲート電圧に応じて、周期Ｔｃ（本実施形態ではＴｃ＝３．５μｓｅｃ、つまり駆動周波数Ｆｃ＝１４３ｋＨｚ）でスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がオンオフ動作を行う。このスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフ動作によって、伝送コイルＬ１には、図６のセクション（ｃ）に示されるように、高周波の交流電流が供給されて、伝送コイルＬ１が励磁される。

伝送コイルＬ１において発生した磁束が、受電コイルＬ２に鎖交する。二次電池ＬＤを充電するときは、スイッチ素子ＳＷ１がオフにされているため、スイッチ素子ＳＷ１による受電コイルＬ２への影響はない。したがって、受電コイルＬ２に鎖交した磁束により交番電力が発生する。この交番電力がダイオードＤ１により整流される。二次電池ＬＤを充電するときは、スイッチ素子ＳＷ２がオンにされているため、ダイオードＤ１により整流された電力により、二次電池ＬＤが充電される。

この状態で、図７に示されるように、時刻Ｔ１に、制御部１５によってスイッチ素子ＳＷ１がオンにされる。すると、受電コイルＬ１及びダイオードＤ１の直列回路が、スイッチ素子ＳＷ１によって短絡される。その結果、図７に示されるように、時刻Ｔ１から充電電流Ｉｃが流れなくなる。

図８は、連続発振及び間欠発振における電圧波形及び電流波形を概略的に示すタイミングチャートである。図８のセクション（ａ）は、連続発振中のスイッチング素子Ｑ４のオンオフを示す。図８のセクション（ｂ）は、連続発振中の充電電流Ｉｃを示す。図８のセクション（ｃ）は、間欠発振中のスイッチング素子Ｑ４のオンオフを示す。図８のセクション（ｄ）は、間欠発振中の充電電流Ｉｃを示す。

図８では、スイッチング素子Ｑ４のゲート電圧のみが示されているが、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のゲート電圧も同じ周期で変化する。また、図８の動作では、スイッチ素子ＳＷ１はオフにされ、スイッチ素子ＳＷ２はオンにされている。図１、図８を用いて、充電器１１における連続発振及び間欠発振の動作が説明される。

制御部１３は、伝送コイルＬ１を連続発振させるときは、図８のセクション（ａ）に示されるように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を周期７．０μｓｅｃ（つまり駆動周波数１４３ｋＨｚ）でオンオフさせる。このスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフによって伝送コイルＬ１が連続発振し、二次電池ＬＤには、図８のセクション（ｂ）に示されるように、充電電流Ｉｃが連続的に流れる。

制御部１３は、伝送コイルＬ１を間欠発振させるときは、図８のセクション（ｃ）に示されるように、１００ｍｓｅｃの発振期間Ｔｏｎと９００ｍｓｅｃの休止期間Ｔｏｆｆとを繰り返す。つまり、間欠発振の周期ＴｉはＴｉ＝１．０ｓｅｃになっている。１００ｍｓｅｃの発振期間Ｔｏｎには、周期７．０μｓｅｃ（つまり駆動周波数１４３ｋＨｚ）でのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフが１４２８６回繰り返される。このスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフによって伝送コイルＬ１が間欠発振し、二次電池ＬＤには、図８のセクション（ｄ）に示されるように、充電電流Ｉｃが間欠的に流れる。この場合、１００ｍｓｅｃの発振期間Ｔｏｎに対して、ほとんど時間遅れなしに、１００ｍｓｅｃの間、充電電流Ｉｃが流れる。

図９は、間欠発振中の充電器１１における電圧波形及び電流波形を概略的に示すタイミングチャートである。図９のセクション（ａ）は、間欠発振中のスイッチング素子Ｑ４のオンオフを示す。図９のセクション（ｂ）は、間欠発振中の充電電流Ｉｃを示す。図９のセクション（ｃ）は、間欠発振により二次電池ＬＤが充電されているときの伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓを示す。図９のセクション（ｄ）は、間欠発振により二次電池ＬＤが充電されていないときの伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓを示す。図１、図９を用いて、充電器１１上に電気機器１２が載置されて二次電池ＬＤの充電が行われているか否かを制御部１３が判定する手法が説明される。

図９のセクション（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図８のセクション（ｃ）、（ｄ）と同じである。すなわち、制御部１３は、伝送コイルＬ１を間欠発振させるときは、図９のセクション（ａ）に示されるように、１００ｍｓｅｃの発振期間と９００ｍｓｅｃの休止期間とを繰り返す。このスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフによって伝送コイルＬ１が間欠発振し、二次電池ＬＤには、図９のセクション（ｂ）に示されるように、１００ｍｓｅｃの発振期間に対して、ほとんど時間遅れなしに１００ｍｓｅｃの間、充電電流Ｉｃが流れる。

図９のセクション（ｂ）に示されるように、二次電池ＬＤに充電電流Ｉｃが流れているときは、図９のセクション（ｃ）に示されるように、電流値Ｉ１（この実施形態では例えばＩ１＝０．２Ａ）の入力電流Ｉｓが伝送コイルＬ１に入力される。

一方、二次電池ＬＤに充電電流Ｉｃが流れていないときは、図９のセクション（ｄ）に示されるように、電流値Ｉ２（この実施形態では例えばＩ２＝０．１Ａ）の入力電流Ｉｓが伝送コイルＬ１に入力される。充電器１１の上に電気機器１２が載置されていない場合には、二次電池ＬＤに充電電流Ｉｃが流れない。また、充電器１１の上に電気機器１２が載置されていても、スイッチ素子ＳＷ１がオンにされている場合には、二次電池ＬＤに充電電流Ｉｃが流れない。

図９のセクション（ｃ）、（ｄ）から分かるように、伝送コイルＬ１で発生する磁束により受電コイルＬ２に交流電力が発生する場合には、伝送コイルＬ１で発生する磁束により受電コイルＬ２に交流電力が発生しない場合に比べて、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓが増大する。充電器１１の上に電気機器１２が載置されていない場合の入力電流Ｉｓの電流値と、充電器１１の上に電気機器１２が載置されていても、スイッチ素子ＳＷ１がオンにされている場合の入力電流Ｉｓの電流値とは、ほぼ同じ値である。

電流値Ｉ１は、この実施形態では例えば０．２Ａであり、電流値Ｉ２は、この実施形態では例えば０．１Ａである。また、この実施形態では、間欠発振のデューティ比は、図９のセクション（ａ）に示されるように、１０分の１に設定されている。したがって、入力電流Ｉｓの平均値は、例えば０．０２Ａ又は０．０１Ａとなり、非常に小さい値になる。このため、入力電流Ｉｓの大小を閾値で判定する場合には、閾値との差異も非常に小さい値になる。その結果、入力電流Ｉｓと閾値との大小関係を精度良く判定できない可能性がある。

そこで、この実施形態では、制御部１３は、間欠発振中における１００ｍｓｅｃの発振期間のみ、入力電流Ｉｓを検出する。この構成により、検出される入力電流Ｉｓの電流値は、０．２Ａ又は０．１Ａとなる。制御部１３は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを制御して伝送コイルＬ１を間欠発振させているため、１００ｍｓｅｃの発振期間のみ、入力電流Ｉｓを検出することができる。

また、制御部１３は、入力電流Ｉｓの大きさを判定するための閾値Ｉｔｈを保持する。但し、閾値Ｉｔｈの大きさは、Ｉ１＞Ｉｔｈ＞Ｉ２に設定される。この実施形態では例えば、Ｉｔｈ＝０．１５Ａである。

このため、この実施形態では、入力電流Ｉｓと閾値Ｉｔｈとの差異を大きい値にすることができる。したがって、入力電流Ｉｓと閾値Ｉｔｈとの大小関係を精度良く判定できる。その結果、制御部１３は、充電器１１により電気機器１２の二次電池ＬＤが充電されているか否かを精度良く判定することができる。

図１０は、間欠発振中の充電器１１における電圧波形及び電流波形と、間欠発振中の電気機器１２におけるスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフとを概略的に示すタイミングチャートである。図１０のセクション（ａ）は、間欠発振の発振期間を示す。括弧内の数字は、スイッチ素子ＳＷ１のオンオフを模式的に表すフラグである。図１０のセクション（ｂ）は、間欠発振中のスイッチング素子Ｑ４のオンオフを示す。図１０のセクション（ｃ）は、間欠発振中の充電電流Ｉｃを示す。図１０のセクション（ｄ）は、間欠発振中の入力電流Ｉｓを示す。図１０のセクション（ｅ）は、間欠発振中のスイッチ素子ＳＷ１のオンオフを示す。図１０のセクション（ｆ）は、間欠発振中のスイッチ素子ＳＷ２のオンオフを示す。図１、図１０を用いて、電気機器１２から電力供給が要求されているか否かを制御部１３が判定する手法が説明される。

図１０のセクション（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、図９のセクション（ａ）、（ｂ）と同じである。待機状態の充電器１１では、図１０のセクション（ｂ）に示されるようなスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフによって、伝送コイルＬ１は間欠発振している。この充電器１１の上に、電気機器１２が載せられる。

ここで、電気機器１２の制御部１５は、充電器１１の上に載せられる前に、電圧Ｖｄに基づき、二次電池ＬＤの充電が必要であると判定しているものとする。したがって、充電器１１の上に、電気機器１２が載せられたときには、図１０のセクション（ｅ）、（ｆ）に示されるように、スイッチ素子ＳＷ１はオフにされ、スイッチ素子ＳＷ２はオンにされている。

伝送コイルＬ１が間欠発振しているため、図１０のセクション（ｃ）に示されるように、間欠発振における１００ｍｓｅｃの発振期間Ｐ１に、充電電流Ｉｃが流れる。電気機器１２の制御部１５は、充電電流Ｉｃを検出すると、電気機器１２が充電器１１の上に載せられたと判定する。制御部１５は、電気機器１２が充電器１１の上に載せられたと判定すると、図１０のセクション（ｅ）に示されるように、続く２回の１００ｍｓｅｃの発振期間Ｐ２，Ｐ３の間、スイッチ素子ＳＷ１をオンにする。なお、電気機器１２の制御部１５は、充電器１１における間欠発振の周期Ｔｉ（この実施形態では１．０ｓｅｃ）、発振期間（この実施形態では１００ｍｓｅｃ）及び休止期間（この実施形態では９００ｍｓｅｃ）が予め分かっているものとする。

スイッチ素子ＳＷ１がオンにされるため、図１０のセクション（ｃ）に示されるように、発振期間Ｐ２，Ｐ３には、充電電流Ｉｃが流れない。したがって、図９を用いて説明されたように、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓは、図１０のセクション（ｄ）に示されるように、発振期間Ｐ１では電流値Ｉ１であったのに対し、発振期間Ｐ２，Ｐ３では電流値Ｉ２に低下する。制御部１３は、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判定して、スイッチ素子ＳＷ１のオンオフを判定する。

発振期間Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６も、発振期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と同様の制御が行われる。すなわち、制御部１５は、図１０のセクション（ｅ）に示されるように、１回の発振期間Ｐ４では、スイッチ素子ＳＷ１をオフにし、続く２回の発振期間Ｐ５，Ｐ６では、スイッチ素子ＳＷ１をオンにするスイッチ動作（コイル状態切替動作の一例）を行う。このため、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓは、図１０のセクション（ｄ）に示されるように、発振期間Ｐ４では閾値Ｉｔｈ以上となり、発振期間Ｐ５，Ｐ６では閾値Ｉｔｈ未満となる。

図１０のセクション（ａ）に示されるフラグは、スイッチ素子ＳＷ１がオフの場合に「１」とし、スイッチ素子ＳＷ１がオンの場合に「０」として、スイッチ素子ＳＷ１のオンオフを表している。したがって、発振期間Ｐ１〜Ｐ６のフラグは、図１０のセクション（ａ）に示されるように、順に「１，０，０，１，０，０」となる。

図１０では、充電器１１に、１台の電気機器１２が載せられている場合を考えているので、スイッチ素子ＳＷ１のオンオフと、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かとは一致している。

間欠発振中に、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上の発振期間（つまりフラグが「１」の発振期間）に続く２回（充電器１１に載置できる電気機器１２の上限個数に等しい回数）の発振期間において、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満の発振期間（つまりフラグが「０」の発振期間）が少なくとも１回存在すると、制御部１３は、電気機器１２から電力供給の要求があると判定する。電気機器１２から電力供給の要求があると判定すると、制御部１３は、伝送コイルＬ１の発振を間欠発振から連続発振に切り替える。

間欠発振中に、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上の発振期間（つまりフラグが「１」の発振期間）に続く２回（充電器１１に載置できる電気機器１２の上限個数に等しい回数）の発振期間において、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上の発振期間（つまりフラグが「１」の発振期間）のみが存在し、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満の発振期間（つまりフラグが「０」の発振期間）が存在しない場合には、制御部１３は、金属異物が充電器１１に載せられていると判定する。金属異物が充電器１１に載せられていると判定すると、制御部１３は、ＬＥＤ１６，１７の両方を点灯する。

また、既に他の電気機器１２が充電器１１に載せられて、二次電池ＬＤが充電されており、２台目の電気機器１２として、新たに充電器１１に載せられる場合がある。この場合には、充電器１１は既に連続発振になっている。このため、２台目の電気機器１２の二次電池ＬＤには、連続的に充電電流Ｉｃが流れる。したがって、２台目の電気機器１２の制御部１５は、図７のセクション（ｂ）に示されるように充電電流Ｉｃが連続的に流れていることを検出する。すると、２台目の電気機器１２の制御部１５は、充電器１１が既に連続発振になっていると判断し、スイッチ素子ＳＷ１をオフのままとし、スイッチ素子ＳＷ１をオンオフさせるスイッチ動作を行わない。

さらに、１台目の電気機器１２が充電器１１に載せられた後、充電器１１が連続発振を開始する前に、続いて２台目の電気機器１２が充電器１１に載せられる場合がある。この場合には、両方の電気機器１２において、図１０のセクション（ｅ）に示されるように、スイッチ素子ＳＷ１がオンオフされるスイッチ動作が行われる。また、図５に示されるように、充電器１１の上に２台の電気機器１２が載せられた状態で、充電器１１のアダプタ２２のプラグ２３がコンセント２４に差し込まれた場合にも、両方の電気機器１２において、図１０のセクション（ｅ）に示されるように、スイッチ素子ＳＷ１がオンオフされるスイッチ動作が行われる。このように、２台の電気機器１２において、スイッチ素子ＳＷ１がオンオフされるスイッチ動作が行われる場合の動作パターンが、図１１を用いて説明される。

図１１は、２台の電気機器１２の動作パターンを表形式で示す図である。図１１では、１台目の電気機器１２（例えば図５の左側の電気機器）は、電気機器１２Ａ（第１受電装置の一例）と記載され、２台目の電気機器１２（例えば図５の右側の電気機器）は、電気機器１２Ｂ（第２受電装置の一例）と記載されている。

図１１では、図１０のセクション（ａ）と同様に、フラグによって、電気機器１２Ａ，１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフを表している。すなわち、図１１では、電気機器１２Ａ，１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１がオフの場合にフラグを「１」とし、オンの場合にフラグを「０」としている。

また、図１１では、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かをフラグによってあらわしている。すなわち、図１１では、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満となる場合にフラグを「１」とし、閾値Ｉｔｈ以上となる場合にフラグを「０」としている。

図１１では、充電器１１に、２台の電気機器１２Ａ，１２Ｂが載せられている場合を考えているので、スイッチ素子ＳＷ１のオンオフと、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かとは、一致しない場合がある。

図１１では、スイッチ素子ＳＷ１のオンオフは、図１０のセクション（ｅ）に示されるように、充電器１１の間欠発振に同期して「オフ、オン、オン」が繰り返されている。つまり、フラグで表すと「１，０，０」が繰り返されている。このため、２台の電気機器１２Ａ，１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフのパターンは、互いに一致する場合と、間欠発振の１周期分ずれる場合と、間欠発振の２周期分ずれる場合との３つの場合がある。

図１１の動作パターンＰＴ１では、電気機器１２Ａ，１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフが互いに一致している。この場合には、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かは、スイッチ素子ＳＷ１のオンオフと一致する。このため、動作パターンＰＴ１における入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かは、図１１に示されるように、フラグで表すと「１，０，０」が繰り返される。

動作パターンＰＴ２では、電気機器１２Ａのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフに対して、電気機器１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフは、間欠発振の１周期遅れている。動作パターンＰＴ３では、電気機器１２Ａのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフに対して、電気機器１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフは、間欠発振の２周期遅れている。

充電器１１に２台の電気機器１２Ａ，１２Ｂが載せられている場合には、例えば電気機器１２Ａのスイッチ素子ＳＷ１がオンにされていても、電気機器１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１がオフの場合には、入力電流Ｉｓは、閾値Ｉｔｈ以上になる。

したがって、動作パターンＰＴ２，ＰＴ３では、電気機器１２Ａ，１２Ｂの一方のスイッチ素子ＳＷ１がオフの場合には、入力電流Ｉｓは、閾値Ｉｔｈ以上になり、電気機器１２Ａ，１２Ｂの両方のスイッチ素子ＳＷ１がオンの場合にのみ、入力電流Ｉｓは、閾値Ｉｔｈ未満になる。

このため、動作パターンＰＴ２における入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かは、図１１に示されるように、フラグで表すと「１，１，０」が繰り返される。また、動作パターンＰＴ３における入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かは、図１１に示されるように、フラグで表すと「１，０，１」が繰り返される。

この実施形態では、２台の電気機器１２Ａ，１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフは、フラグで表すと「１，０，０」が繰り返されている。したがって、２台の電気機器１２Ａ，１２Ｂのスイッチ素子ＳＷ１のオンオフが、一致していても、ずれていても、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になった発振期間に続く２回の発振期間において、少なくとも１回、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満になる発振期間（つまりフラグで表すと「０」になる発振期間）が存在する。

また、充電器１１の上に電気機器１２が１台のみ載せられている場合には、図１１の動作パターンＰＴ１と同様に、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になった発振期間に続く２回の発振期間において、両方とも、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満になる（つまりフラグで表すと「０」になる）。

一方、充電器１１の上に金属異物が載っている場合には、常に磁束が金属異物に鎖交して交流電力が発生する。したがって、毎回の発振期間において、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になり、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満になる発振期間が存在しない。つまり、フラグで表すと、毎回の発振期間において「１」になり、「０」になる発振期間が存在しない。

以上より、この実施形態では、制御部１３は、間欠発振中に、発振期間において入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判定し、まず、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になる発振期間を検出する。これによって、制御部１３は、充電器１１に、電気機器１２又は金属異物など、何らかの物体が載せられたことを検出する。

次に、制御部１３は、続く２回の発振期間において、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判定する。制御部１３は、少なくとも１回、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であると判定すると、充電器１１に載せられた電気機器１２から電力供給が要求されていると判定し、間欠発振から連続発振に切り替える。

一方、制御部１３は、続く２回の発振期間において、両方とも、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であると判定すると、充電器１１に金属異物が載っていると判定し、連続発振に切り替えずに、間欠発振を継続する。

この実施形態では、制御部１３は、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になる発振期間を検出した後に、最初に入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満になる発振期間を検出すると、間欠発振から連続発振に切り替える。

したがって、図１１の動作パターンＰＴ１，ＰＴ３の場合には、制御部１３は、発振期間Ｐ２の終了時に、間欠発振から連続発振に切り替える。つまり、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になる発振期間を検出した時点から、間欠発振の１周期（Ｔｉ）と発振期間（Ｔｏｎ）との和（この実施形態では１．１ｓｅｃ）が経過した後に、充電が開始される。

また、図１１の動作パターンＰＴ２の場合には、制御部１３は、発振期間Ｐ３の終了時に、間欠発振から連続発振に切り替える。つまり、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になる発振期間を検出した時点から、間欠発振の２周期（２×Ｔｉ）と発振期間（Ｔｏｎ）との和（この実施形態では２．１ｓｅｃ）が経過した後に、充電が開始される。

このように、この実施形態では、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になる発振期間を検出した時点から、最大で、間欠発振の２周期（２×Ｔｉ）と発振期間（Ｔｏｎ）との和（この実施形態では２．１ｓｅｃ）が経過した後に、充電が開始される。この入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上になる発振期間を検出した時点から充電開始までの時間は、間欠発振の周期Ｔｉに依存する。したがって、間欠発振の周期Ｔｉを短くすることにより、充電開始までの時間を短くすることができる。

図１０、図１１を用いて説明されたように、充電器１１の制御部１３は、電気機器１２から電力供給が要求されたと判定すると、間欠発振から連続発振に切り替える。この連続発振によって、電気機器１２の二次電池ＬＤの充電が開始される。

電気機器１２の制御部１５は、二次電池ＬＤが満充電になったと判定すると、スイッチ素子ＳＷ１をオンにする。充電器１１に載せられている全ての電気機器１２のスイッチ素子ＳＷ１がオンにされると、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓは閾値Ｉｔｈ未満になる。

充電器１１の制御部１３は、連続発振中に、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満になったことを検出すると、電気機器１２からの電力供給の要求がなくなったと判定し、連続発振から間欠発振に切り替える。

図１２は、この実施形態の充電器１１の制御部１３の動作手順を概略的に示すフローチャートである。

Ｓ１において、例えばアダプタ２２のプラグ２３がコンセント２４に差し込まれることにより、制御部１３のマイクロコンピュータが、起動されるか又はリセットされる。Ｓ２において、制御部１３は、電圧Ｖｉに基づき、直流電源Ｖｃｃの入力電圧を検出する。また、制御部１３は、電圧Ｖｓに基づき、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓを検出する。

Ｓ３において、制御部１３は、検出した入力電圧及び入力電流Ｉｓの値が問題ないか否かを判定する。入力電圧又は入力電流Ｉｓの値が異常であると判定すると（Ｓ３でＮＯ）、Ｓ４において、制御部１３は、間欠発振用のＬＥＤ１６及び連続発振用のＬＥＤ１７の両方を点灯させて、ユーザに異常であることを報知する。その後、処理はＳ２に戻る。

一方、入力電圧及び入力電流Ｉｓの両方の値が異常でなければ（Ｓ３でＹＥＳ）、Ｓ５において、制御部１３は、伝送コイルＬ１を間欠発振させる。Ｓ６において、制御部１３は、間欠発振の発振期間における入力電流Ｉｓを検出する。Ｓ７において、制御部１３は、検出した入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する。検出した入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であれば（Ｓ７でＮＯ）、処理はＳ２に戻る。

一方、検出した入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であれば（Ｓ７でＹＥＳ）、Ｓ８において、制御部１３は、充電器１１上に、電気機器１２又は金属異物の物体が載せられていると判断する。Ｓ９において、制御部１３は、続く２回の発振期間の入力電流Ｉｓを検出する。

Ｓ１０において、制御部１３は、２回の発振期間のうち少なくとも１回、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であったか否かを判定する。２回の発振期間の全てにおいて、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であれば（Ｓ１０でＮＯ）、Ｓ１１において、制御部１３は、充電器１１の上に金属異物が載っているという異常を検知したと判定し、処理はＳ４に進む。

一方、２回の発振期間のうち少なくとも１回、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であれば（Ｓ１０でＹＥＳ）、Ｓ１２において、制御部１３は、間欠発振から連続発振に切り替える。

Ｓ１３において、制御部１３は、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する。入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であれば（Ｓ１３でＹＥＳ）、Ｓ１４において、制御部１３は、正常に充電が行われていると判定する。その後、処理はＳ１３に戻る。

一方、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であれば（Ｓ１３でＮＯ）、Ｓ１５において、制御部１３は、充電器１１の上から電気機器１２が取り外された、又は二次電池ＬＤの充電が完了したと判断する。その後、処理はＳ５に戻る。

以上説明されたように、この第１実施形態の非接触電力伝送装置１０の電気機器１２は、受電コイルＬ２に並列接続されたスイッチ素子ＳＷ１を備える。間欠発振中の発振期間において、電気機器１２の制御部１５は、１回の発振期間にスイッチ素子ＳＷ１をオフにし、続く２回の発振期間にスイッチ素子ＳＷ１をオンにする。充電器１１の制御部１３は、１回の発振期間に伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であると判定すると、続く２回の発振期間に入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判定する。制御部１３は、続く２回の発振期間のうち少なくとも１回、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であると判定すると、電気機器１２から電力供給が要求されたと判定し、間欠発振から連続発振に切り替える。

これによって、この第１実施形態によれば、受電コイルＬ２に並列接続されたスイッチ素子ＳＷ１を備える簡素な構成で、制御部１３は、充電器１１に２台の電気機器１２が載せられた場合でも、電気機器１２からの電力供給の要求を判定することができる。

また、制御部１３は、続く２回の発振期間のうち両方とも、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であると判定すると、充電器１１に金属異物が載っていると判定し、連続発振に切り替えずに、間欠発振を継続する。これによって、この第１実施形態によれば、簡素な構成で、金属異物を検出することができる。

なお、上記図１２では、間欠発振から連続発振に切り替えられた後は、充電器１１の上から電気機器１２が取り外された、又は二次電池ＬＤの充電が完了したと判断されるまで（Ｓ１５）、連続発振が継続されているが、第１実施形態の動作は、これに限られない。

図１３は、第１実施形態の充電器１１の制御部１３の図１２と異なる動作手順を概略的に示すフローチャートである。図１３において、図１２と同一ステップには、同一符号が付され、詳細な説明は省略される。

Ｓ１０において、２回の発振期間のうち少なくとも１回、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であれば（Ｓ１０でＹＥＳ）、Ｓ２１において、制御部１３は、間欠発振から連続発振に切り替え、かつ経過時間のカウントを開始する。

Ｓ２２において、制御部１３は、連続発振に切り替え後、１分が経過したか否かを判定する。連続発振に切り替え後、１分が経過していなければ（Ｓ２２でＮＯ）、処理はＳ１３に進む。一方、連続発振に切り替え後、１分が経過していれば（Ｓ２２でＹＥＳ）、処理はＳ５に進み、Ｓ５〜Ｓ１１の処理が繰り返される。

このように、図１３の動作によれば、連続発振に切り替え後、１分ごとに、間欠発振に切り替えられる。したがって、二次電池ＬＤの充電中に、金属異物が充電器１１に載った場合でも、Ｓ１０，Ｓ１１において異常を検知することができ、Ｓ４において、異常をユーザに報知することができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、電気機器１２は、２個のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２を備えているが、以下に説明される第２実施形態のように、電気機器は、１個のスイッチ素子を備える構成でもよい。１個のスイッチ素子を備える第２実施形態の場合、２個のスイッチ素子を備える第１実施形態の場合と比較し、部品点数を低減できるため、低コスト化が可能になる。

図１５は、第２実施形態の非接触電力伝送システム１０Ｂの回路を概略的に示す図である。本実施形態は、伝送コイルＬ１と受電コイルＬ２の結合係数が大きい場合に有効である。この実施形態では、伝送コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の結合係数ｋ１２は、例えばｋ１２＝０．２である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に、第２実施形態が説明される。

第２実施形態の非接触電力伝送システム１０Ｂは、図１５に示されるように、充電器１１（送電装置の一例）と、電気機器１２Ｄ（第１受電装置の一例）とを備える。電気機器１２Ｄは、図１５に示されるように、受電コイルＬ２と、コンデンサＣ２と、ダイオードＤ１と、二次電池ＬＤと、スイッチ素子ＳＷ３と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、制御部１５と、電流検出抵抗Ｒ１３とを備える。

スイッチ素子ＳＷ３（コイル状態切替部の一例、直列スイッチ素子の一例）は、受電コイルＬ２と二次電池ＬＤとの間に直列に接続されている。具体的には、スイッチ素子ＳＷ３は、二次電池ＬＤの正極に接続された接続点Ｋ１１と、ダイオードＤ１のカソードとの間に接続されている。スイッチ素子ＳＷ３がオンの場合には、受電コイルＬ２のコイル状態は、受電コイルＬ２に電流が流れる第１コイル状態になる。スイッチ素子ＳＷ３がオフにされると、受電コイルＬ２と二次電池ＬＤとの間が開放され、受電コイルＬ２のコイル状態は、受電コイルＬ２に流れる電流が所定値以下である第２コイル状態になる。スイッチ素子ＳＷ３のオフにより受電コイルＬ２と二次電池ＬＤとの間が開放されると、充電器１１の入力電流Ｉｓが低減する。

制御部１５（コイル状態制御部の一例）は、二次電池ＬＤが満充電になっていて充電が不要であると判定すると、スイッチ素子ＳＷ３をオフにする。制御部１５は、二次電池ＬＤの残容量が減っていて充電が必要であると判定すると、スイッチ素子ＳＷ３をオンにする。

図１６Ａは、第２実施形態の伝送コイルＬ１の平面図である。図１６Ｂは、第２実施形態の伝送コイルＬ１の断面図である。図１７は、電気機器１２Ｄが充電器１１に挿入された状態を概略的に示す断面図である。図１８は、スイッチ素子ＳＷ３のオンオフ及び充電電流Ｉｃを示すタイミングチャートである。

伝送コイルＬ１は、図１６Ａ，１６Ｂに示されるように、例えば銅線が円筒状に巻かれて形成されたコイルである。本実施形態では、伝送コイルＬ１は空芯である。

図１７に示されるように、充電器１１の伝送コイルＬ１のハウジング５３の内側に受電コイルＬ２を備えた電気機器１２Ｄの筐体５２が挿入されると、伝送コイルＬ１に発生する磁束が受電コイルＬ２に鎖交する。本実施形態において、例えば、１個の充電器１１に対して挿入可能な電気機器１２Ｄは１個である。

制御部１５は、二次電池ＬＤを充電するときは、図１８に示されるように、スイッチ素子ＳＷ３をオンにする。スイッチ素子ＳＷ３をオンにすることにより、受電コイルＬ２と二次電池ＬＤとが電気的に接続される。第１実施形態と同様に、伝送コイルＬ１において発生した磁束が、受電コイルＬ２に鎖交する。受電コイルＬ２に鎖交した磁束により交番電力が発生する。この交番電力がダイオードＤ１により整流される。二次電池ＬＤを充電するときは、スイッチ素子ＳＷ３がオンにされているため、ダイオードＤ１で整流された電力により、二次電池ＬＤが充電される。

この状態で、図１８に示されるように、時刻Ｔ１に、制御部１５によってスイッチ素子ＳＷ３がオフにされる。すると、受電コイルＬ１は二次電池ＬＤから切り離され、受電コイルＬ２のコイル状態は、受電コイルＬ２に流れる電流が所定値以下である第２コイル状態になる。その結果、図１８に示されるように、時刻Ｔ１から充電電流Ｉｃが流れなくなる。

図１９は、第２実施形態における間欠発振中の充電器１１における電圧波形及び電流波形と、間欠発振中の電気機器１２Ｄにおけるスイッチ素子ＳＷ３のオンオフとを概略的に示すタイミングチャートである。図１９のセクション（ａ）は、間欠発振の発振期間を示す。括弧内の数字は、スイッチ素子ＳＷ３のオンオフを模式的に表すフラグである。図１９のセクション（ｂ）は、間欠発振中のスイッチング素子Ｑ４のオンオフを示す。図１９のセクション（ｃ）は、間欠発振中の充電電流Ｉｃを示す。図１９のセクション（ｄ）は、間欠発振中の入力電流Ｉｓを示す。図１９のセクション（ｅ）は、間欠発振中のスイッチ素子ＳＷ３のオンオフを示す。

電気機器１２Ｄの制御部１５は、充電器１１への挿入前に、電圧Ｖｄに基づき、二次電池ＬＤの充電が必要であると判定しているものとする。したがって、充電器１１に、電気機器１２Ｄが挿入されたときには、図１９のセクション（ｅ）に示されるように、スイッチ素子ＳＷ３はオンにされている。

伝送コイルＬ１が間欠発振しているため、図１９のセクション（ｃ）に示されるように、間欠発振における１００ｍｓｅｃの発振期間Ｐ１に、充電電流Ｉｃが流れる。電気機器１２Ｄの制御部１５は、充電電流Ｉｃを検出すると、電気機器１２Ｄが充電器１１に挿入されたと判定する。制御部１５は、電気機器１２Ｄが充電器１１に挿入されたと判定すると、図１９のセクション（ｅ）に示されるように、続く１回の１００ｍｓｅｃの発振期間Ｐ２の間、スイッチ素子ＳＷ３をオフにする。なお、電気機器１２Ｄの制御部１５は、充電器１１における間欠発振の周期Ｔｉ（この実施形態では１．０ｓｅｃ）、発振期間（この実施形態では１００ｍｓｅｃ）及び休止期間（この実施形態では９００ｍｓｅｃ）が予め分かっているものとする。

スイッチ素子ＳＷ３がオフにされるため、図１９のセクション（ｃ）に示されるように、発振期間Ｐ２には、充電電流Ｉｃが流れない。したがって、図９を用いて説明されたように、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓは、図１９のセクション（ｄ）に示されるように、発振期間Ｐ１では電流値Ｉ１であったのに対し、発振期間Ｐ２では電流値Ｉ２に低下する。制御部１３は、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判定して、スイッチ素子ＳＷ３のオンオフを判定する。

発振期間Ｐ３，Ｐ４も、発振期間Ｐ１，Ｐ２と同様の制御が行われる。すなわち、制御部１５は、図１９のセクション（ｅ）に示されるように、１回の発振期間Ｐ３では、スイッチ素子ＳＷ３をオンにし、続く１回の発振期間Ｐ４では、スイッチ素子ＳＷ３をオフにするスイッチ動作（コイル状態切替動作の一例）を行う。このため、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓは、図１９のセクション（ｄ）に示されるように、発振期間Ｐ３では閾値Ｉｔｈ以上となり、発振期間Ｐ４では閾値Ｉｔｈ未満となる。

図１９のセクション（ａ）に示されるフラグは、スイッチ素子ＳＷ３がオンの場合に「１」とし、スイッチ素子ＳＷ３がオフの場合に「０」として、スイッチ素子ＳＷ３のオンオフを表している。したがって、発振期間Ｐ１〜Ｐ４のフラグは、図１９のセクション（ａ）に示されるように、順に「１，０，１，０」となる。

以下、第１実施形態と同様の動作パターンによってスイッチ素子ＳＷ３がオンオフされる。そして、第１実施形態と同様に、入力電流Ｉｓと閾値Ｉｔｈとの大小判定により、間欠発振と連続発振とが切り替えられる。

（その他）
（１）上記第１実施形態の非接触電力伝送システムは、図１に示される電磁誘導方式に限られず、磁気共振方式であってもよい。

図１４は、磁気共振方式の非接触電力伝送システム１０Ａの回路を概略的に示す図である。以下では、図１との相違点を中心に、図１４に示される非接触電力伝送システム１０Ａが説明される。

磁気共振方式の非接触電力伝送システム１０Ａは、図１４に示されるように、充電器１１（送電装置の一例）と電気機器１２Ｃ（第１受電装置の一例）とを備える。電気機器１２Ｃは、集磁束コイルＬ３及びコンデンサＣ３をさらに備える。なお、電気機器１２Ｃは、コンデンサＣ２（図１）を備えない。電気機器１２Ｃの他の構成は、図１に示される電気機器１２と同じである。

図２１は、図１４の受電コイルＬ２及び集磁束コイルＬ３の断面図である。図２１に示されるように、磁性体（例えばフェライト）４１の中心軸の周りの内周に集磁束コイルＬ３が巻回され、その外周に受電コイルＬ２が巻回されている。なお、受電コイルＬ２と集磁束コイルＬ３との間は、絶縁テープ等で電気的に絶縁される。

図２２Ａは、図２１と異なる構成の受電コイルＬ２及び集磁束コイルＬ３の断面図である。図２２Ｂは、図２２Ａの構成の受電コイルＬ２及び集磁束コイルＬ３を有する電気機器１２Ｃが充電器１１に挿入された状態を概略的に示す断面図である。図２１に示される構成ではなくて、図２２Ａ，２２Ｂに示される構成でも構わない。

図１４に戻って、集磁束コイルＬ３は、伝送コイルＬ１で発生した交番磁界による磁束を集めるコイルである。コンデンサＣ３は、集磁束コイルＬ３に接続されている。受電コイルＬ２は、集磁束コイルＬ３と磁気的に結合されている。集磁束コイルＬ３とコンデンサＣ３とにより受電共振回路ＬＣ３が構成されている。集磁束コイルＬ３は、伝送コイルＬ１で発生した磁束を受け取り、受電コイルＬ２に受け渡す。図１４に示されるように、受電共振回路ＬＣ３は、受電コイルＬ２等と電気的に接続されていない。図１４に示される磁気共振方式の非接触電力伝送システム１０Ａでは、集磁束コイルＬ３とコンデンサＣ３とにより構成される受電共振回路ＬＣ３によって、伝送コイルＬ１からの電力の伝送距離を延ばすことができる。

図１４に示される磁気共振方式の非接触電力伝送システム１０Ａでも、図１に示される電磁誘導方式の非接触電力伝送システム１０と同様に動作し、同様の効果を得ることができる。

図２０は、第２実施形態における磁気共振方式の非接触電力伝送システム１０Ｃの回路を概略的に示す図である。磁気共振方式の非接触電力伝送システム１０Ｃは、図２０に示されるように、充電器１１（送電装置の一例）と電気機器１２Ｅ（第１受電装置の一例）とを備える。電気機器１２Ｅは、集磁束コイルＬ３及びコンデンサＣ３をさらに備える。なお、電気機器１２Ｅは、コンデンサＣ２（図１５）を備えない。電気機器１２Ｅの他の構成は、図１５に示される電気機器１２Ｄと同じである。

図２０に示される磁気共振方式の非接触電力伝送システム１０Ｃでも、図１５に示される電磁誘導方式の非接触電力伝送システム１０Ｂと同様に動作し、同様の効果を得ることができる。

（２）上記第１実施形態では、２台の電気機器１２が充電器１１に載置された場合に、電気機器１２からの電力供給の要求を判定できるように構成されている。上記第２実施形態では、１台の電気機器１２Ｄが充電器１１に載置された場合に、電気機器１２Ｄからの電力供給の要求を判定できるように構成されている。代替的に、Ｎ台（Ｎは１以上の予め定められた整数）の電気機器１２が充電器１１に載置された場合に、電気機器１２からの電力供給の要求を判定できるように構成してもよい。

この場合には、制御部１５は、受電コイルＬ２のコイル状態を、１回の伝送コイルＬ１の発振期間にスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３を制御して、受電コイルＬ２に電流が流れる第１コイル状態にし、続くＮ回の伝送コイルＬ１の発振期間にスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３を制御して、受電コイルＬ２に電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態にするコイル状態切替動作を少なくとも１回繰り返す。

制御部１５は、上記第１実施形態では、受電コイルＬ２のコイル状態を、スイッチ素子ＳＷ１をオフにすることにより第１コイル状態にし、スイッチ素子ＳＷ１をオンにすることにより第２コイル状態にする。制御部１５は、上記第２実施形態では、受電コイルＬ２のコイル状態を、スイッチ素子ＳＷ３をオンにすることにより第１コイル状態にし、スイッチ素子ＳＷ３をオフにすることにより第２コイル状態にする。

図１１を用いて説明されたように、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３のオンオフをフラグで表すと、例えばＮ＝１の場合には「１，０」を繰り返せばよく、例えばＮ＝３の場合には「１，０，０，０」を繰り返せばよい。

制御部１３は、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判定する。制御部１３は、１回の伝送コイルＬ１の発振期間において入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であると判定し、続くＮ回の伝送コイルＬ１の発振期間において、少なくとも１回、入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満であると判定すると、伝送コイルＬ１を間欠発振から連続発振に切り替える。

上述のように、制御部１５は、受電コイルＬ２のコイル状態を、１回の伝送コイルＬ１の発振期間にスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３を制御して、受電コイルＬ２に電流が流れる第１コイル状態にし、続くＮ回の伝送コイルＬ１の発振期間にスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３を制御して、受電コイルＬ２に電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態にしている。このため、Ｎ台の電気機器１２において、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３のオンオフが、どのようにずれても、続くＮ回の伝送コイルＬ１の発振期間のうち、少なくとも１回は、Ｎ台の全ての電気機器１２のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３により、受電コイルＬ２のコイル状態が、受電コイルＬ２に電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態になる。Ｎ台の全ての電気機器１２において、受電コイルＬ２のコイル状態が、受電コイルＬ２に電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態になると、伝送コイルＬ１の入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満になる。入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ未満になると、制御部１３は、電力供給が要求されたと判定して、間欠発振から連続発振に切り替える。

このように、制御部１３及び制御部１５が制御することによって、Ｎ台（Ｎは１以上の予め定められた整数）の電気機器１２が充電器１１に載せられた場合に、電気機器１２からの電力供給の要求を判定することができる。

また、この場合には、制御部１３は、１回の伝送コイルＬ１の発振期間において入力電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であると判定した時点から、間欠発振の周期ＴｉのＮ倍（Ｎ×Ｔｉ）と間欠発振の発振期間（Ｔｏｎ）との和が経過する時点までに、伝送コイルＬ１を間欠発振から連続発振に切り替えるか否かを決定することになる。

（３）上記図１に示されるように、スイッチ素子ＳＷ１は、受電コイルＬ２の他端Ｌ２２に接続された接続点Ｋ４と、ダイオードＤ１のカソードに接続された接続点Ｋ５との間に接続されている。代替的に、スイッチ素子ＳＷ１は、ダイオードＤ１のアノードと受電コイルＬ２の他端Ｌ２２との間に接続されてもよい。

（４）上記各実施形態において、充電器１１の送電共振回路ＬＣ１の駆動回路は、４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を用いたフルブリッジ回路で構成されているが、代替的に、２個のスイッチング素子を用いたハーフブリッジ回路で構成されてもよい。

（５）上記各実施形態では、電気機器１２は電動歯ブラシを例示したが、これに限られない。電気機器１２として、例えば、主に洗面所の周囲で使用される電動シェーバーまたは電動脱毛器をはじめとする一般に理美容家電と言われる小物家電を適用してもよい。

本発明の一態様に係る非接触電力伝送システムは、簡素な構成で受電装置からの電力供給の要求を送電装置が正確に判定できる非接触電力伝送システムとして有用である。

１０，１０Ａ〜１０Ｃ 非接触電力伝送システム
１１ 充電器
１２，１２Ａ〜１２Ｅ 電気機器
１３ 制御部
１４ 発振回路
１５ 制御部
Ｌ１ 伝送コイル
Ｌ２ 受電コイル
Ｒ７ 電流検出抵抗
ＳＷ１，ＳＷ３ スイッチ素子

Claims (8)

1. 送電装置と第１受電装置とを備える非接触電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   電力を伝送するための伝送コイルと、
   前記伝送コイルを発振させて前記伝送コイルに交番磁界の磁束を発生させる発振部と、
   前記発振部を制御して、前記伝送コイルに連続発振又は所定周期での間欠発振を行わせる発振制御部と、
   前記伝送コイルに入力される入力電流を検出する電流検出部と、
   を含み、
   前記第１受電装置は、
   前記伝送コイルに発生する磁束に鎖交する受電コイルと、
   前記受電コイルに電流が流れる第１コイル状態と前記受電コイルに電流が流れない又は流れる電流が所定値以下である第２コイル状態との間でコイル状態を切り替えるコイル状態切替部と、
   前記伝送コイルが前記間欠発振を行っているときに、前記コイル状態切替部を制御して、前記所定周期に同期して、前記第１コイル状態と前記第２コイル状態との間で前記コイル状態を切り替えさせるコイル状態制御部と、
   を含み、
   前記コイル状態制御部は、前記コイル状態を、１回の前記伝送コイルの発振期間に前記第１コイル状態にさせ、続くＮ回（Ｎは予め定められた１以上の整数）の前記伝送コイルの発振期間に前記第２コイル状態にさせるコイル状態切替動作を実行し、
   前記発振制御部は、前記１回の前記伝送コイルの発振期間において、前記電流検出部により検出された前記入力電流が予め定められた閾値以上であると判定し、かつ、前記続くＮ回の前記伝送コイルの発振期間において、少なくとも１回、前記電流検出部により検出された前記入力電流が前記閾値未満であると判定すると、前記発振部を制御して、前記伝送コイルの発振を前記間欠発振から連続発振に切り替える非接触電力伝送システム。
2. 前記コイル状態切替部は、前記受電コイルに並列接続され、オンオフが切り替えられる並列スイッチ素子を含み、
   前記コイル状態制御部は、前記コイル状態切替動作として、１回の前記伝送コイルの発振期間に前記並列スイッチ素子をオフにさせ、続くＮ回（Ｎは予め定められた１以上の整数）の前記伝送コイルの発振期間に前記並列スイッチ素子をオンにさせる請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
3. 前記コイル状態切替部は、前記受電コイルと負荷との間に直列接続され、オンオフが切り替えられる直列スイッチ素子を含み、
   前記コイル状態制御部は、前記コイル状態切替動作として、１回の前記伝送コイルの発振期間に前記直列スイッチ素子をオンにさせ、続くＮ回（Ｎは予め定められた１以上の整数）の前記伝送コイルの発振期間に前記直列スイッチ素子をオフにさせる請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
4. Ｎは、予め定められた２以上の整数であり、
   前記第１受電装置と同一構成の（Ｎ−１）台の第２受電装置をさらに備える請求項１〜３のいずれかに記載の非接触電力伝送システム。
5. 前記発振制御部は、前記伝送コイルの間欠発振中の発振期間のみにおける前記電流検出部の検出値を用いて、前記入力電流が前記閾値以上であるか前記閾値未満であるかを判定する請求項１〜４のいずれかに記載の非接触電力伝送システム。
6. 前記発振制御部は、前記伝送コイルの前記発振期間における前記電流検出部の検出値に基づき前記入力電流が前記閾値以上であると判定した時点から、前記間欠発振の前記所定周期のＮ倍と前記伝送コイルの発振期間との和が経過する時点までに、前記伝送コイルの発振を前記間欠発振から前記連続発振に切り替えるか否かを決定する請求項５に記載の非接触電力伝送システム。
7. 前記コイル状態制御部は、前記伝送コイルが前記連続発振を行っているときに、前記伝送コイルから前記受電コイルへの電力伝送が不要になると、前記コイル状態切替部を制御して、前記コイル状態を前記第２コイル状態にさせ、
   前記発振制御部は、前記伝送コイルの発振が前記連続発振に切り替えられた後、前記電流検出部により検出される前記入力電流が前記閾値未満であると判定すると、前記伝送コイルの発振を前記連続発振から前記間欠発振に戻す請求項１〜６のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システム。
8. 前記発振制御部は、前記伝送コイルの発振が前記間欠発振から前記連続発振に切り替えられた後、一定時間が経過すると、前記発振部を制御して、前記伝送コイルの発振を前記連続発振から前記間欠発振に戻し、
   前記コイル状態制御部は、前記伝送コイルの発振が前記連続発振から前記間欠発振に戻されると、前記コイル状態切替動作を実行し、
   前記発振制御部は、前記伝送コイルの発振が前記連続発振から前記間欠発振に戻されると、前記１回の前記伝送コイルの発振期間において、前記電流検出部により検出された前記入力電流が前記閾値以上であると判定し、かつ、前記続くＮ回の前記伝送コイルの発振期間において、少なくとも１回、前記電流検出部により検出された前記入力電流が前記閾値未満であると判定すると、前記発振部を制御して、前記伝送コイルの発振を前記間欠発振から前記連続発振に再び切り替える請求項１〜７のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システム。