JP6366016B2 - 受電装置、受電方法及び電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、送電装置から伝送された電力を非接触で受電する受電装置、受電方法及び電力伝送システムに関する。

従来、１次側の送電装置から２次側の受電装置に非接触で電力を伝送することにより、受電装置を充電する非接触充電（給電）システムが知られている。例えば、送電装置には送電用の１次コイル、受電装置には受電用の２次コイルがそれぞれ設けられ、受電装置が送電装置の所定の載置面上に載置されたことが検知されると、１次コイルから２次コイルに電力が非接触で伝送され、２次コイルに電力が誘起される。この電力によって受電装置に内蔵される充電池が充電される。

ここで、上述した非接触充電に関連し、電子キーシステムの通信に対する影響を抑制しつつも充電時間を確保する先行技術として、例えば特許文献１に示す非接触充電装置が知られている。

特許文献１では、車両には非接触充電装置と車載装置とが備えられ、車載装置は、ユーザにより所持される電子キーとの相互通信を通じてエンジンの始動を許可する。非接触充電装置は、ユーザにより所持される携帯端末を非接触で充電させる。車載装置は、電子キーの車外への持ち出しの有無を検知するためのウェイク信号を生成し、このウェイク信号を変調した信号を車内に送信する。例えば電子キーが車内にない（言い換えると電子キーが車外に持ち出されている）場合には、変調されたウェイク信号に対するアック信号が応答されないので、車載装置は、一定時間経過後に、ウェイク信号を生成し、ウェイク信号の変調信号を再度送信する。このようなウェイク信号の変調信号の再送信は複数回にわたって行われる。

特開２０１３−１７２４７３号公報

上述した特許文献１を含む従来の非接触充電の際に、１次側の送電装置における送電コイルと２次側の受電装置における受電コイルとの間の距離が近い場合（例えば数［ｍｍ］程度）には、１次側の送電装置におけるインピーダンスの変化が大きいので、１次側の送電装置は、２次側の受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを検知することができる。

しかし、１次側の送電装置における送電コイルと２次側の受電装置における受電コイルとの間の距離が遠い場合（例えば数十［ｍｍ］程度）には、１次側の送電装置におけるインピーダンスの変化が小さいので、１次側の送電装置は、２次側の受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを検知することができないという課題がある。

本発明は、上述した従来の課題を解決するために、送電装置に接近した場合に、一定時間にわたって定電流を流すことで送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくさせ、送電装置の載置面に載置されたことを認識させる受電装置、受電方法及び電力伝送システムを提供することを目的とする。

本発明は、電力を送電装置から非接触で受電する受電コイルと、前記送電装置における間欠的な送電電流に応じて前記受電コイルで受電される間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１所定時間を計時する第１タイマー回路と、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、前記送電装置のインピーダンスが小さくなるように所定の定電流が流れ、前記第１所定時間が経過すると前記送電装置のインピーダンスが大きくなるよう定電流動作を停止する定電流回路と、を備える、受電装置である。

また、本発明は、受電装置における受電方法であって、間欠的な送電電流に応じた間欠送電電力を送電装置から非接触で受電コイルにおいて受電するステップと、前記受電コイルにより受電された前記間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１タイマー回路において第１所定時間を計時するステップと、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、前記送電装置のインピーダンスが小さくなるように定電流回路において所定の定電流が流れるステップと、前記第１所定時間が経過すると前記送電装置のインピーダンスが大きくなるよう前記定電流回路の動作を停止するステップと、を有する、受電方法である。

また、本発明は、送電装置と受電装置とを含む電力伝送システムであって、前記送電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電する送電コイルと、前記受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する載置検知部と、を備え、前記受電装置は、前記送電コイルから送電された電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルにより受電された電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１所定時間を計時する第１タイマー回路と、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、を備え、前記載置検知部は、前記所定の定電流に基づく前記送電装置におけるインピーダンスの変化に応じて、前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことを検知する、電力伝送システムである。

本発明によれば、送電装置に接近した場合に、一定時間にわたって定電流を流すことで送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくさせ、送電装置の載置面に載置されたことを認識させることができる。

本実施形態の電力伝送システムのシステム構成の一例を示すブロック図 （Ａ）受電装置の２つのタイマー回路ＴＭ１，ＴＭ２、定電流回路、ＤＣ／ＤＣの接続関係の一例を示す図、（Ｂ）送電装置における搭載検知区間及び異物検知区間の説明図 （Ａ）タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時する間の動作例を示す説明図、（Ｂ）タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時し終えた後であってタイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間の動作例を示す説明図 タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時し終えた後であって、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時し終えた後の動作例を示す説明図 定電流回路の構成例を示す図 受電装置が送電装置の載置面上に載置される通常動作時の送電装置における送電電流の監視、搭載検知、認証完了の各動作の一例を示すタイムチャート 金属異物が単独で送電装置の載置面上に載置される場合の送電装置における送電電流の監視、搭載検知、認証完了、異物検知の各動作の一例を示すタイムチャート 金属異物と受電装置とがともに送電装置の載置面上に載置される場合の送電装置における送電電流の監視、搭載検知、認証完了、異物検知の各動作の一例を示すタイムチャート （Ａ），（Ｂ）搭載検知回路の回路構成の一例を示す図

以下、本発明に係る受電装置、受電方法及び電力伝送システムの実施形態（以下、「本実施形態」という）について、図面を参照して説明する。本実施形態の電力伝送システム５０は、１次側としての送電装置１０と２次側としての受電装置２０とを含む構成である（図１参照）。

本実施形態の送電装置１０は、送電装置１０に設けられた所定の載置面（不図示）上に物体（例えば受電装置２０又は金属異物ＭＴＢ）が載置（搭載）されたことを検知し、この物体との間の認証処理が成功し、更に、載置された物体が金属異物ＭＴＢではないことを検知した場合に、受電装置２０に対して非接触で電力を送電（伝送）する。受電装置２０は、送電装置１０から送電（伝送）された電力を用いて充電池の一例としてのバッテリに充電する。

なお、以下の説明において、非接触充電では、１次側とは電力を送電する側を示し、２次側とは電力を受電して充電する側を示す。また、電力を供給する処理を「給電」と記載し、電力を充電池（バッテリ）にためる処理を「充電」と記載し、特段の説明が無い限り、両者を使い分けて説明する。

図１は、本実施形態の電力伝送システム５０のシステム構成の一例を示すブロック図である。送電装置１０は、例えばクレードル等の充電台であり、具体的には、コントロールＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、給電ＩＣ（Integrated Circuit）１２と、ドライブ回路１３と、インバータ回路１４と、ＬＰＦ（Low Pass Fileter）１５と、搭載検知回路１６と、共振用コンデンサ１７と、異物検知回路１８と、送電コイルＴｘＣとを含む構成である。

また、受電装置２０は、例えば携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末等のデータ通信機器であり、具体的には、受電コイルＲｘＣと、共振用コンデンサ２１と、整流平滑回路２２と、ＤＣ（Direct Current）／ＤＣ２３と、チャージャ２４と、給電ＩＣ２５と、定電流回路２６と、２つのタイマー回路ＴＭ１，ＴＭ２とを含む構成である。

（送電装置の構成）
コントロールＣＰＵ１１は、送電装置１０を構成する各部の動作を全体的に統括するための制御処理、送電装置１０を構成する各部との間の信号処理、その信号処理結果を用いた判断処理（例えば、搭載検知、認証完了の判断、給電の停止、給電の停止時におけるリセット処理、異物検知）、又は各部への指示処理を行う。また、コントロールＣＰＵ１１は、送電装置１０におけるインピーダンスを監視している。

給電ＩＣ１２は、コントロールＣＰＵ１１からの指示に応じて、送電装置１０から受電装置２０への電力の送電（給電）処理と、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理とを主に制御し、例えばドライブ回路１３の動作に必要な電圧をドライブ回路１３に供給する。また、送電電流制御部の一例としての給電ＩＣ１２は、送電装置１０の載置面に金属異物ＭＴＢが載置されたことがコントロールＣＰＵ１１により判断された場合には、所定期間（具体的には、図７に示す時刻ｔ１〜ｔ５）にわたって間欠的な送電電流の出力周期を増加させ、例えば５［ミリ秒］から１００［ミリ秒］に切り替える（図７参照）。

なお、以下の説明において、送電装置１０の所定の載置面の近くには、送電コイルＴｘＣが配設され、受電装置２０が載置面に接近すると、送電コイルＴｘＣと受電コイルＲｘＣとの間で電力の送電が開始される前に、送電装置１０と受電装置２０との間で認証処理が行われる。

また、給電ＩＣ１２は、包絡線検波部１２ａを有し（図９（Ａ）参照）、後述する搭載検知回路１６からの出力（即ち包絡線検波部１２ａの出力を示す検波電圧Ｖ_３）を搭載検知回路１６に供給する。搭載検知回路１６の詳細な回路構成例については、図９（Ａ）及び（Ｂ）を参照して後述する。なお、後述するように、異物検知回路１８への動作指示はコントロールＣＰＵ１１から与えられるが、給電ＩＣ１２から与えられても良い。

なお、本実施形態では、コントロールＣＰＵ１１と給電ＩＣ１２とは別々に構成されているが、どちらか一方が他方に含まれた構成としても良い。言い換えると、給電ＩＣ１２はコントロールＣＰＵ１１の内部に含まれるように構成されても良いし、コントロールＣＰＵ１１は給電ＩＣ１２の内部に含まれるように構成されても良い。

また、受電装置２０が送電装置１０の所定の載置面上に載置されたことが搭載検知回路１６により判断された後、受電装置２０の定電流回路２６が動作する期間（具体的には、図６に示す時刻ｔ１〜ｔ３）に流れる定電流に基づいて、電流値が連続的に一定となる送電電流Ｉが送電装置１０において流れる。このため、給電ＩＣ１２は、この連続的な送電電流Ｉに所定の認証信号を重畳させた伝送信号を送電コイルＴｘＣから送電させる。給電ＩＣ１２は、認証信号としては、例えば所定の信号をＡＳＫ（Amplitude Shift Keying ）又はＦＳＫ（Frequency Shift Keying）を施して生成する。なお、給電ＩＣ１２は、所定の信号にＡＳＫやＦＳＫを施して認証信号を生成する以外に、送電装置１０であることを識別させるための所定のＩＤを認証信号として用いても良い。これにより、給電ＩＣ１２は、簡易に認証信号を生成することができる。

ドライブ回路１３は、直流電源又は商用の交流電源からの電流（送電電流Ｉ）に応じて、インバータ回路１４を動作させるためのクロック信号（言い換えると、インバータ回路１４がＤＣ信号をＡＣ（Alternative Current）信号に変換する際に用いるＤＣ信号（矩形波）の周波数を決定するための信号）を生成してインバータ回路１４に出力する。なお、ドライブ回路１３は、インバータ回路１４の内部に含まれるように構成されても良い。

インバータ回路１４は、送電電流ＩのＤＣ信号をＡＣ信号に変換してＬＰＦ１５に出力する。

ＬＰＦ１５は、インバータ回路１４の出力（送電電流ＩのＡＣ信号）の低周波成分（例えばＤＣ成分）を遮断して共振用コンデンサ１７に出力する。なお、ＬＰＦ１５の出力は、電圧に変換されて、入力電圧Ｖ_７として搭載検知回路１６に供給される。

載置検知部の一例としての搭載検知回路１６は、図２（Ｂ）に示す搭載検知区間に対応する第１所定時間Ｔｄ１の間では、受電装置２０又は金属異物ＭＴＢ（図７参照）が所定の載置面上に載置されたか否かを判断し、所定の条件（即ち、後述する出力電圧Ｖ_６の値の条件）が成立した場合に、受電装置２０又は金属異物ＭＴＢ（図７参照）が所定の載置面上に載置されたことを検知する。ここで、搭載検知回路１６の詳細な回路構成例について、図９（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。

図９（Ａ），（Ｂ）は、搭載検知回路１６の回路構成の一例を示す図である。搭載検知回路１６は、図９（Ａ）に示す第１搭載検知回路部１６ａと図９（Ｂ）に示す第２搭載検知回路部１６ｂとを含む構成である。図９（Ａ）に示す第１搭載検知回路部１６ａは、増幅器と２つの抵抗（例えば抵抗値Ｒ１＝４９．９［ｋΩ］の抵抗と抵抗値Ｒ２＝７．５［ｋΩ］の抵抗）とが直列に接続された構成である。

図９（Ａ）において、ＬＰＦ１５の出力としての入力電圧Ｖ_７は、２つの抵抗の抵抗値Ｒ１，Ｒ２の分圧比によって、電圧Ｖ＿ＤＥＴＩＮとして給電ＩＣ１２の包絡線検波部１２ａに入力される。包絡線検波部１２ａでは、電圧Ｖ＿ＤＥＴＩＮの包絡線が検波され、検波出力としての電圧Ｖ＿ＤＥＴＯＵＴが検波電圧Ｖ_３として第２搭載検知回路部１６ｂに入力される。検波電圧Ｖ_３と入力電圧Ｖ_７との関係は、例えば数式（１）により示される。

図９（Ｂ）において、検波電圧Ｖ_３は、抵抗（例えば抵抗値Ｒ３＝７．５［ｋΩ］）を介してコンパレータＣＭＰの反転入力端子に入力され、電源電圧が降圧された基準電圧Ｖ_４が２つの抵抗の抵抗値Ｒ６，Ｒ５との分圧比によって、基準分圧電圧Ｖ_５がコンパレータＣＭＰの非反転入力端子に入力される。コンパレータＣＭＰと抵抗（例えば抵抗Ｒ４＝７．５［ｋΩ］）とによって、第２搭載検知回路部１６ｂは、出力電圧Ｖ_６に関する情報を給電ＩＣ１２に出力する。

ここで、図９（Ｂ）において、基準分圧電圧Ｖ_５と基準電圧Ｖ_４との関係は、例えば数式（２）により示されるが、抵抗値Ｒ６，Ｒ５との分圧比をｋ１とすると（数式（３）参照）、数式（４）により示される。また、基準分圧電圧Ｖ_５と出力電圧Ｖ_６との関係は、例えば数式（５）により示される。数式（５）において、ｋ_２は抵抗値Ｒ４，Ｒ３の比率を示す（数式（６）参照）。

また、図９（Ａ）において、抵抗値Ｒ１，Ｒ２との分圧比をｋ_１とすると（数式（７）参照）、数式（１）は数式（８）により示されるので、出力電圧Ｖ_６と入力電圧Ｖ_７との関係は数式（９）により示される。

このように、搭載検知回路１６は、数式（９）により算出された出力電圧Ｖ_６に関する情報を給電ＩＣ１２に出力する。給電ＩＣ１２は、出力電圧Ｖ_６が例えば１．１を超える場合には（Ｖ_６＞１．１）、スタンバイ状態（即ち、送電装置１０の載置面には何も載置されていない状態）であると判定し、一方、出力電圧Ｖ_６が例えば１．０未満である場合には（Ｖ_６≦１．０）、搭載検知状態（即ち、送電装置１０の載置面には受電装置２０又は受電装置２０以外の物体の一例としての金属異物が載置された状態）であると判定する。

なお、以下の説明では、搭載検知状態には、厳密には搭載されていなくても載置面に接近している状態が含まれても良いとする。

なお、載置検知部の一例としての搭載検知回路１６は、受電装置２０が送電装置１０の載置面に載置された場合には、後述する受電装置２０の定電流回路２６が動作する期間（具体的には、図６に示す時刻ｔ１〜ｔ３）に流れる定電流に基づいて送電装置１０のインピーダンスが小さくなるように変化するので、例えばコントロールＣＰＵ１１から得られるインピーダンスの監視値に応じて、搭載検知状態（即ち、送電装置１０の載置面には受電装置２０又は受電装置２０以外の物体の一例としての金属異物が載置された状態）であると判定しても良い。

また、搭載検知回路１６は、ＬＰＦ１５の出力に相当する入力電圧Ｖ_７を用いて、スタンバイ状態又は搭載検知状態のいずれであるかを判定しても良い。但し、入力電圧Ｖ_７は包絡線検波部１２ａにより包絡線検波が施されていない電圧であるため、搭載検知回路１６は、ＬＰＦ１５の出力に相当する入力電圧Ｖ_７を用いて、スタンバイ状態又は搭載検知状態のいずれであるかを判定するよりも、出力電圧Ｖ_６を用いることで、スタンバイ状態又は搭載検知状態のいずれであるかを高精度に判定することができる。

共振用コンデンサ１７は、例えば２つのコンデンサが並列接続された構成であり、送電コイルＴｘＣとの間で共振作用を起こす。共振用コンデンサ１７のコンデンサの容量値は、送電コイルＴｘＣのインダクタンス値とで共振周波数が定められるように設定されている。

異物検知回路１８は、直流電源からの直流電流又は商用の交流電源（不図示）からの交流電流が整流された直流電流を示す送電電流Ｉを監視しており、コントロールＣＰＵ１１又は給電ＩＣ１２からの指示に応じて、例えば図２（Ｂ）に示す異物検知区間に対応する第２所定時間Ｔｄ２の間では、後述する受電装置２０のタイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間（具体的には図６に示す時刻ｔ３〜ｔ４）の送電電流Ｉの監視結果をコントロールＣＰＵ１１に出力する。

コントロールＣＰＵ１１は、異物検知回路１８における送電電流Ｉの監視結果と、コントロールＣＰＵ１１自身で判断する送電装置１０と受電装置２０との間の認証完了の有無（言い換えると認証処理の成否）とを基に、送電装置１０の載置面に受電装置２０以外の金属異物が載置されたか否かを判定する。なお、コントロールＣＰＵ１１と異物検知回路１８とにより、異物載置判断部が構成される。

また、異物検知回路１８は、送電電流Ｉを監視する場合に限らず、他のパラメータ（例えば温度）を監視し、温度の監視結果をコントロールＣＰＵ１１に出力しても良い。この場合、コントロールＣＰＵ１１は、異物検知回路１８における温度の監視結果と所定の温度閾値との比較結果を基に、送電装置１０の載置面に受電装置２０以外の金属異物が載置されたか否かを判定する。

送電コイルＴｘＣは、ＬＰＦ１５の出力に応じた間欠的な送電電流Ｉ若しくは連続的な送電電流Ｉに応じた電力（送電電力）、又はＬＰＦ１５の出力に応じた間欠的な送電電流Ｉ若しくは連続的な送電電流Ｉに応じた電力（送電電力）に所定の認証信号が重畳された伝送信号を非接触で送電する。

（受電装置の構成）
受電コイルＲｘＣは、受電装置２０が送電装置１０の載置面に接近した場合又は載置面に載置された場合に、送電コイルＴｘＣから送電された電力の信号又は伝送信号を非接触で受電する。送電コイルＴｘＣからの非接触な電力の送電によって受電コイルＲｘＣに誘起された電圧（誘起電圧）が共振用コンデンサ２１を介して整流平滑回路２２に入力される。

共振用コンデンサ２１は、例えば２つのコンデンサが並列接続された構成であり、受電コイルＲｘＣとの間で共振作用を起こす。共振用コンデンサ２１のコンデンサの容量値は、受電コイルＲｘＣのインダクタンス値とで共振周波数が定められるように設定されている。

整流平滑回路２２は、整流回路と平滑回路とを含む構成であり、受電コイルＲｘＣにおいて受電された電力の信号又は伝送信号に対して整流処理及び平滑処理を行う。図２（Ｂ）に示すように、受電装置２０が送電装置１０の載置面に接近すると、送電装置１０における送電電流Ｉは増加するので、整流平滑回路２２の出力（例えば整流平滑出力電圧Ｖ_２）が増加する。

ＤＣ／ＤＣ２３は、不図示のスイッチング素子を有し、給電ＩＣ２５からの動作制御信号に応じて、オン又はオフを切り替える。例えば、ＤＣ／ＤＣ２３は、オン状態である場合には、整流平滑回路２２の出力を基に、送電装置１０から送電された電力を充電池の一例としてのバッテリに充電するために必要な所定の直流電圧、又は受電装置２０のシステム（コンピュータシステム）の動作に必要な所定の直流電圧に変圧（降圧）する。一方、ＤＣ／ＤＣ２３は、オフ状態である場合には、整流平滑回路２２の出力が入力されない。

チャージャ２４は、ＤＣ／ＤＣ２３により変圧（降圧）された直流電圧に従って、バッテリを充電したり、受電装置２０のシステムを動作させたりする。

給電ＩＣ２５は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１の計時を開始した後、送電装置１０から送電された伝送信号に含まれる電力の信号と認証信号とに分離する。また、認証部の一例としての給電ＩＣ２５は、認証信号を用いて、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理を行う。

また、給電ＩＣ２５は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時した後（言い換えると、第１所定時間Ｔｄ１の計時を終了した後）であって、タイマー回路ＴＭ２に対して第２所定時間Ｔｄ２の計時を指示し、更に、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２の計時を開始した後、ＤＣ／ＤＣ２３をオフ状態に切り替えることで、受電コイルＲｘＣとＤＣ／ＤＣ２３との間を非導通状態（オフ状態）に切り替える。

一方、給電ＩＣ２５は、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時した後（言い換えると、第２所定時間Ｔｄ２の計時を終了した後）、ＤＣ／ＤＣ２３をオン状態に切り替えることで（図２（Ｂ）参照）、送電装置１０から送電された電力を用いて、受電コイルＲｘＣとの間が導通状態（オン状態）となったＤＣ／ＤＣ２３を介して、チャージャ２４に対しバッテリへの充電を行わせる。

定電流回路２６は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時する間、タイマー回路ＴＭ１からの動作制御信号を受けることで、所定の定電流が流れる（図５参照）。ここで、定電流回路２６の回路構成例について、図５を参照して説明する。

図５は、定電流回路２６の構成例を示す図である。図５に示す定電流回路２６は、例えば第１トランジスタ素子ＦＴ１と定電流素子ＣＴ１と第２トランジスタ素子ＦＴ２と２７０［Ω］の抵抗値を有する抵抗とが直列接続された回路と、第３トランジスタ素子ＦＴ３と１０［Ω］の抵抗値を有する抵抗とが直列接続された回路とが並列接続された構成である。第２トランジスタ素子ＦＴ２と第３トランジスタ素子ＦＴ３とは、各々のゲート端子が接続されたカレントミラー回路を構成する。

タイマー回路ＴＭ１は、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理のために、一定期間（例えば第１所定時間Ｔｄ１）において、定電流回路２６を動作させる。定電流回路２６が動作すると受電装置２０には定電流が流れるので、定電流が流れることによって、受電装置２０が接近した又は載置面に載置された送電装置１０のインピーダンスが小さくなるように変化し、送電装置１０における送電電流Ｉが大きくなる。これにより、認証信号と電力の波形（例えば矩形波）との相違が鮮明になり、受電装置２０の給電ＩＣ２５は、電力の信号と認証信号とを高精度に分離することができ、認証処理を簡易に行うことができる。

図５において、整流平滑出力電圧Ｖ_２が一定値を超えると、タイマー回路ＴＭ１は動作を開始することができる。このため、タイマー回路ＴＭ１は、第１所定時間Ｔｄ１の計時を開始し、定電流回路２６をオンさせるための動作制御信号を第１トランジスタ素子ＦＴ１のゲート端子に入力させる。

第１トランジスタ素子ＦＴ１は、タイマー回路ＴＭ１からの動作制御信号がＨｉ（ハイ）又はＬｏ（ロー）のいずれかであるかに応じて、定電流回路２６の動作のオン又はオフを切り替えるためのスイッチング素子である。

タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１の計時を開始してから、第１所定時間Ｔｄ１の計時が終了するまでの期間、又は送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理が成功するまでの期間では、タイマー回路ＴＭ１からの動作制御信号はＨｉ状態となるので、定電流回路２６は動作し、２７０［ミリＡ］の定電流が流れる。一方、第１所定時間Ｔｄ１の計時が終了した後、又は送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理が成功した後では、タイマー回路ＴＭ１からの動作制御信号はＬｏ状態となるので、定電流回路２６は動作を停止し、定電流は流れない。

図２（Ａ）は、受電装置２０の２つのタイマー回路ＴＭ１，ＴＭ２、定電流回路２６、ＤＣ／ＤＣ２３の接続関係の一例を示す図である。図２（Ｂ）は、送電装置１０における搭載検知区間及び異物検知区間の説明図である。図２（Ｂ）の横軸は時間を示し、図２（Ｂ）の縦軸は送電装置１０における送電電流Ｉの大きさを示す。図２（Ｂ）に示す点線は、搭載検知閾値Ｉｔｈ１を示す。搭載検知閾値Ｉｔｈ１は、送電装置１０の載置面に何かしらの物体（例えば受電装置２０又は金属異物ＭＴＢ）が載置されたか否かを判定するために設けられた閾値である。

タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時する前（言い換えると、受電コイルＲｘＣが送電コイルＴｘＣに接近する前）では、送電装置１０における送電電流は間欠的な電流であり、この送電電流の大きさは、送電装置１０から受電装置２０に電力が送電された場合にタイマー回路ＴＭ１を動作させる（言い換えると、整流平滑出力電圧Ｖ_２が一定値を超える）程度の大きさである。

タイマー回路ＴＭ１は、整流平滑出力電圧Ｖ_２が一定値を超えると、第１所定時間Ｔｄ１の計時を開始して第１所定時間Ｔｄ１を計時する。上述したように、タイマー回路ＴＭ１は、第１所定時間Ｔｄ１を計時する間、定電流回路２６の動作をオンさせるための動作制御信号を定電流回路２６に出力する。本実施形態では、第１所定時間Ｔｄ１は、例えば１［秒］であり、送電装置１０の載置面に受電装置２０又は金属異物が搭載されたか否かが判定される搭載検知区間としての役割を有する。

なお、第１所定時間Ｔｄ１の開始タイミングは、送電装置１０の送電コイルＴｘＣに受電装置２０の受電コイルＲｘＣが接近した時（図２（Ａ）に示す時刻ｔ０参照）、又は送電装置１０の載置面に受電装置２０が載置された時である（図６に示す時刻ｔ１参照）。

タイマー回路ＴＭ２は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１の計時を終了した時（図２（Ａ）又は図６に示す時刻ｔ３参照）、又は送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理が成功した時（図６に示す時刻ｔ２参照）、第２所定時間Ｔｄ２の計時を開始して第２所定時間Ｔｄ２を計時する。本実施形態では、第２所定時間Ｔｄ２は、例えば０．５［秒］であり、送電装置１０の載置面に搭載された物体が異物であるか否かが判定される異物検知区間としての役割を有する。

次に、受電装置２０の２つのタイマー回路ＴＭ１，ＴＭ２、定電流回路２６及びＤＣ／ＤＣ２３の第１所定時間Ｔｄ１、第２所定時間Ｔｄ２が計時される間又はその前後の動作について、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を参照して説明する。

図３（Ａ）は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時する間の動作例を示す説明図である。図３（Ｂ）は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時し終えた後であってタイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間の動作例を示す説明図である。図４は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時し終えた後であって、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時し終えた後の動作例を示す説明図である。

図３（Ａ）において、整流平滑出力電圧Ｖ_２が一定値を超えると、タイマー回路ＴＭ１は動作を開始する。タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時する間では、タイマー回路ＴＭ１から定電流回路２６の動作をオンさせるための動作制御信号が定電流回路２６に入力されるので、定電流回路２６に定電流が流れる（図５参照）。

図３（Ｂ）において、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１の計時を終えた後であって、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間では、定電流回路２６の動作がオフ状態であるため、整流平滑出力側から見れば定電流回路２６側の（入力）インピーダンスが高くなり、整流平滑出力の電流（整流平滑出力電流）はＤＣ／ＤＣ２３に入力される。しかし、給電ＩＣ２５は、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間では、ＤＣ／ＤＣ２３をオフ状態に切り替える。このため、受電装置２０ではバッテリが充電されない。

図４では、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２の計時を終えた後、給電ＩＣ２５はＤＣ／ＤＣ２３をオン状態に切り替える。このため、整流平滑出力電流は、ＤＣ／ＤＣ２３を介してチャージャ２４側に流れるので、受電装置２０ではバッテリが充電される。

（受電装置が送電装置の載置面上に載置される場合の電力伝送システムの動作）
次に、受電装置２０が送電装置１０の載置面上に載置される通常動作時の送電装置１０の時系列的な動作手順について、図６を参照して説明する。図６は、受電装置が送電装置の載置面上に載置される通常動作時の送電装置における送電電流の監視、搭載検知、認証完了の各動作の一例を示すタイムチャートである。

図６では、時刻ｔ１（言い換えると、受電装置２０が送電装置１０の載置面上に載置されたことが検知された時刻）までは、送電装置１０には、搭載検知閾値Ｉｔｈ１に満たない間欠的な送電電流Ｉが流れる（間欠送電）。間欠送電時の間欠的な送電電流Ｉの電流値は、受電装置２０のタイマー回路ＴＭ１を起動させて送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理を実行させるために必要な電流値であるという第１の役割と、受電装置２０が送電装置１０の載置面上に載置されたか否かの検知を開始させるための電流値であるという第２の役割とを有する。

また、ユーザによって受電装置２０はいつのタイミングで送電装置１０の載置面上に載置されるかが送電装置１０は予測することができないので、送電装置１０は、受電装置２０が載置面上に載置されたことを検知する前では、連続的な送電電流Ｉを流す場合に比べて、間欠的な送電電流Ｉを流すことで送電装置１０における消費電力の増大を抑制することができる。

給電ＩＣ１２は、搭載検知回路１６の出力電圧Ｖ_６を基にして受電装置２０又は金属異物ＭＴＢが送電装置１０の載置面上に載置されたことを判定した場合（時刻ｔ１参照）、給電ＩＣ１２から所定の搭載検知割込み信号が出力される。搭載検知割込み信号の出力と同期するように、受電装置２０では整流平滑出力電圧Ｖ_２が一定値を超えるので、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１（例えば１［秒］）の計時を開始する。

タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時する間、送電装置１０と受電装置２０との間では認証処理が行われ、更に、受電装置２０では定電流回路２６が動作することで定電流が流れるので、送電装置１０のインピーダンスが小さくなるように変化し、送電装置１０における送電電流Ｉの電流値は間欠送電時の電流値よりも大きくなる。

送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理が成功した場合（時刻ｔ２参照）には、給電ＩＣ１２から所定の認証完了割込み信号が出力される。認証完了割込み信号の出力と同期するように、受電装置２０では給電ＩＣ２５の指示により第２タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２（例えば０．５［秒］）の計時を開始する。なお、給電ＩＣ２５は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１の計時を終了した場合に（時刻ｔ３参照）、タイマー回路ＴＭ２の第２所定時間Ｔｄ２（例えば０．５［秒］）の計時を開始させても良い。

図６では、受電装置２０が送電装置１０の載置面上に載置される例が示されるため、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理が成功し、更に、第２タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間では、定電流回路２６は動作しないので、送電装置１０における送電電流Ｉは搭載検知閾値Ｉｔｈ１を下回る。なお本実施形態では、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間（異物検知区間）では、搭載検知閾値Ｉｔｈ１は、異物が送電装置１０の載置面上に載置されたか否かを判定するための異物検知閾値としての役割を有する。

タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間では（時刻ｔ３〜ｔ４参照）、定電流回路２６の動作はオフ状態であり、定電流回路２６の動作がオン状態のときに比べて送電装置１０のインピーダンスは大きくなるように変化するので、送電装置１０における送電電流Ｉは搭載検知閾値Ｉｔｈ１未満となる。

このため、送電装置１０は、金属異物ＭＴＢではなく受電装置２０が載置面上に載置されたことを判定することができるので、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２の計時を終えた後、送電装置１０では、一定の電流値を有する連続的な送電電流Ｉが流れる（時刻ｔ４以降、連続送電）。

なお、図６において、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理は時刻ｔ１〜ｔ２の間に限定されず、時刻ｔ４以降の連続的な送電電流Ｉが流れる場合に行われても良い。

（金属異物が単独で送電装置の載置面上に載置される場合の電力伝送システムの動作）
次に、金属異物ＭＴＢが単独で送電装置１０の載置面上に載置される場合の送電装置１０の時系列的な動作手順について、図７を参照して説明する。図７は、金属異物ＭＴＢが単独で送電装置１０の載置面上に載置される場合の送電装置１０における送電電流の監視、搭載検知、認証完了、異物検知の各動作の一例を示すタイムチャートである。図７の説明では、図６の説明と重複する内容の説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図７では、時刻ｔ１において給電ＩＣ１２は、搭載検知回路１６の出力電圧Ｖ_６を基にして受電装置２０又は金属異物ＭＴＢが送電装置１０の載置面上に載置されたことを判定することができるので、図６と同様に、送電装置１０における送電電流Ｉの大きさは間欠送電時の送電電流Ｉの大きさより大きくなる。しかし、図７では金属異物ＭＴＢが送電装置１０の載置面上に載置される場合の動作例が示されているので、送電装置１０から認証信号が受電装置２０に伝送されず、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理は失敗する。即ち、図７の時刻ｔ１の時点では、認証完了割込み信号は給電ＩＣ１２から出力されない。

そこで、送電装置１０の給電ＩＣ１２は、時刻ｔ１から所定の期間（例えば時刻ｔ１〜ｔ５までの５［秒］の間）では、受電装置２０が載置面に載置された場合に認証処理を成功し易くするために、時刻ｔ１までの間欠送電時（間欠送電（５ｍｓ））の送電電流Ｉの出力周期（例えば５［ミリ秒］）を増加させるように送電電流Ｉの出力周期（例えば１００［ミリ秒］）に切り替える（間欠送電（１００ｍｓ））。

但し図７では、送電装置１０のコントロールＣＰＵ１１又は給電ＩＣ１２は、時刻ｔ１の時点では、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理が失敗しても、間欠送電（１００ｍｓ）の期間（時刻ｔ１〜ｔ５）が終了するまでは、金属異物ＭＴＢが検知されたと判定しない。

時刻ｔ１から所定の期間が経過して時刻ｔ５になっても、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理が成功しない場合には、送電装置１０のコントロールＣＰＵ１１は、異物検知回路１８からの出力を基に、時刻ｔ１の時点で載置面に載置された物体は受電装置２０ではなく金属異物ＭＴＢであると検知する。この場合には、給電ＩＣ１２から所定の異物検知割込み信号が出力される。

時刻ｔ５以降では、送電装置１０のコントロールＣＰＵ１１又は給電ＩＣ１２は、出力周期１００［ミリ秒］の間欠的な送電電流Ｉの出力を停止し、時刻ｔ１以前のように出力周期５［ミリ秒］の間欠的な送電電流Ｉの出力に戻すように切り替える。但し、金属異物ＭＴＢが送電装置１０の載置面上に載置されているために、送電装置１０のインピーダンスが低下してしまい、時刻ｔ５以降の送電電流Ｉは、時刻ｔ１以前の送電電流Ｉに比べて大きくなる。

なお、図７に示す送電装置１０の動作は、金属異物ＭＴＢが単独で送電装置１０の載置面に載置される場合又は接近する場合の動作に限らず、受電装置２０と非常に大きな金属異物ＭＴＢとがともに載置面に載置される場合又は接近する場合の動作に適用しても良い。受電装置２０の受電コイルＲｘＣに対して大きな金属異物ＭＴＢが受電装置２０とともに載置されたり接近したりすると、認証信号が受電装置２０に伝送されずに認証処理が失敗する可能性が高いためである。

（金属異物と受電装置とが送電装置の載置面上に載置される場合の電力伝送システムの動作）
次に、金属異物ＭＴＢと受電装置２０とがともに送電装置１０の載置面上に載置される場合の送電装置１０の時系列な動作手順について、図８を参照して説明する。図８は、金属異物ＭＴＢと受電装置２０とがともに送電装置１０の載置面上に載置される場合の送電装置１０における送電電流の監視、搭載検知、認証完了、異物検知の各動作の一例を示すタイムチャートである。図８の説明では、図６の説明と重複する内容の説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図８では、図７とは異なり、受電装置２０の受電コイルＲｘＣに対して小さい金属異物ＭＴＢが受電装置２０とともに載置された場合又は接近した場合であるため、認証信号が受電装置２０に伝送されて認証処理が成功する例が示されている。

更に図８の異物検知区間（時刻ｔ３〜ｔ４参照）では、受電装置２０の定電流回路２６の動作はオフ状態であるが、送電装置１０の近くに金属異物ＭＴＢがあるため、送電装置１０のインピーダンスは図６に示す異物検知区間（時刻ｔ３〜ｔ４参照）におけるインピーダンスよりも小さくなるように変化する。このため、図８の異物検知区間（時刻ｔ３〜ｔ４参照）における送電電流Ｉは、異物検知閾値としての役割を有する搭載検知閾値Ｉｔｈ１よりも大きい。

ただ図８では、送電装置１０と受電装置２０との間の認証処理が成功するので、受電装置２０とともに金属異物ＭＴＢが送電装置１０に載置されたり接近したりすると、送電装置１０から連続送電によって大きな電力が送電されてしまい、金属異物ＭＴＢが発熱してしまい、実運用を考慮すると好ましくない。

そこで図８では、図６とは異なり、送電装置１０の連続送電による金属異物ＭＴＢの発熱を抑制するために、給電ＩＣ１２は、所定の認証割込み信号を出力してから所定の期間（例えば２．５［秒］（＝時刻ｔ２〜ｔ６までの０．５［秒］＋時刻ｔ６〜ｔ７までの２．０［秒］））が経過すると、連続的な送電電流Ｉに応じた電力の送電（連続送電）を停止する（時刻ｔ７参照）。時刻ｔ２〜ｔ６までの０．５［秒］は、例えばタイマー回路ＴＭ２が計時する第２所定時間Ｔｄ２に対応する。時刻ｔ６〜ｔ７までの２．０［秒］は、送電装置１０が一時的に連続送電を行うための所定猶予期間である。

つまり、給電ＩＣ１２は、上述した２．５［秒］のうち前半の０．５［秒］では、金属異物ＭＴＢが載置されたか否かの一次的な判定を行い、後半の２．０［秒］では、金属異物ＭＴＢが載置されたか否かの二次的な判定を行う。時刻ｔ７以降では、送電装置１０のコントロールＣＰＵ１１は、異物検知回路１８からの出力を基に、時刻ｔ１の時点で載置面に載置された物体は受電装置２０と金属異物ＭＴＢとであると検知する。この場合には、給電ＩＣ１２から所定の異物検知割込み信号が出力される。

時刻ｔ７以降では、送電装置１０のコントロールＣＰＵ１１又は給電ＩＣ１２は、時刻ｔ４〜ｔ７における連続的な送電電流Ｉの出力を停止し、時刻ｔ１以前のように間欠的な送電電流Ｉの出力に戻すように切り替える。但し、金属異物ＭＴＢが送電装置１０の載置面上に載置されているために、送電装置１０のインピーダンスが低下してしまい、時刻ｔ７以降の送電電流Ｉは、時刻ｔ１以前の送電電流Ｉに比べて大きくなる。

以上により、本実施形態の電力伝送システム５０では、送電装置１０は、受電装置２０のタイマー回路ＴＭ１の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電し、受電装置２０が所定の載置面上に載置されたことを検知する。受電装置２０は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置１０から非接触で受電し、受電される電力に応じた誘起電圧（整流平滑出力電圧Ｖ_２）が一定値を超えた場合に、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時する間、タイマー回路ＴＭ１からの動作制御信号に応じて、定電流回路２６において所定の定電流が流れる。また、送電装置１０は、受電装置２０において所定の定電流が流れたことで送電装置１０のインピーダンスの変化に応じて、受電装置２０が所定の載置面上に載置されたことを検知する。

これにより、電力伝送システム５０では、送電装置１０は、受電装置２０のタイマー回路ＴＭ１の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電するので消費電力の増大を抑制することができる。また、受電装置２０は、送電装置１０に接近した場合に、間欠的な送電電流に応じた電力を基にしてタイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１を計時する間は定電流が流れるので、受電装置２０に定電流が流れることによって送電装置１０におけるインピーダンスの変化が大きくなることで、受電装置２０が送電装置１０の載置面に載置されたことを送電装置１０に対して認識させることができる。

また、電力伝送システム５０では、送電装置１０は、受電装置２０が所定の載置面上に載置されたことを検知した後、受電装置２０において生じる所定の定電流に基づいて連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号を重畳した伝送信号を送電コイルＴｘＣから送電する。また、受電装置２０は、タイマー回路ＴＭ１が第１所定時間Ｔｄ１の計時を開始した後、送電装置１０から送電された伝送信号を基に、送電装置１０との間で認証処理を行うので、受電装置２０における認証信号の分離精度を向上することができ、送電装置１０との間で高精度な認証処理を行うことができる。

また、電力伝送システム５０では、受電装置２０は、第１所定時間Ｔｄ１の計時後又は送電装置１０との間の認証が成功した後で、更に、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時し終えた後、第２所定時間Ｔｄ２の間に送電装置１０への載置物が受電装置２０であることが送電装置１０において判断されると送電コイルＴｘＣから連続的な送電電流に応じた電力が送電されるので、受電コイルＲｘＣとＤＣ／ＤＣ２３との間を導通させることで、ＤＣ／ＤＣ２３を介したバッテリへの充電を安全に行うことができる。

また、電力伝送システム５０では、送電装置１０は、送電コイルＴｘＣへの送電電流の大きさと、受電装置２０との間の認証の成否との両方を基に、所定の載置面に受電装置２０以外の金属異物ＭＴＢが載置されたことを検知することができ、更に、金属異物ＭＴＢが所定の載置面上に載置されたことを判断した後、所定期間にわたって間欠的な送電電流の出力周期を増加させるので、受電装置２０との間の認証において伝送信号に含まれる認証信号の検知精度を向上させることができ、認証を効率的に行うことができる。

また、電力伝送システム５０は、送電装置１０は、受電装置２０との間の認証が所定期間において失敗した場合には、間欠的な送電電流の出力周期を減少させるので、受電装置２０又は金属異物ＭＴＢが載置面に載置されることを検知するまでの間に出力する送電電流の消費電力の増大を抑制することができる。

また、電力伝送システム５０では、送電装置１０は、出力周期が増加した後の送電電流が所定の異物検知閾値未満となった場合には、載置面に対して受電装置２０が載置された可能性が高いために、間欠的な送電電流の出力周期を減少させることで消費電力の増大を抑制することができる。

また、電力伝送システム５０では、送電装置１０は、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時する間に送電コイルＴｘＣへの送電電流の大きさが所定の搭載検知閾値Ｉｔｈ１（異物検知閾値）を超える場合には、送電装置１０におけるインピーダンスが低下したと考えられるので、載置面に受電装置２０以外の金属異物ＭＴＢが載置されたことを検知することができる。

また、電力伝送システム５０では、送電装置１０は、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時してから所定猶予期間（例えば２秒）が経過するまでの間の送電コイルＴｘＣへの送電電流が搭載検知閾値Ｉｔｈ１（異物検知閾値）を超える場合には、送電装置１０におけるインピーダンスが低下したままの状態が継続していると考えられるので、載置面に受電装置２０以外の金属異物ＭＴＢが載置されたことを高い確度で検知することができる。また、送電装置１０は、金属異物ＭＴＢが所定の載置面上に載置されたことを判断した場合に、タイマー回路ＴＭ２が第２所定時間Ｔｄ２を計時してからの連続的な送電電流から間欠的な送電電流に切り替えるので、消費電力の増大を抑制することができる。

最後に、本発明に係る受電装置、受電方法及び電力伝送システムの構成、作用、効果について説明する。

本発明の一実施形態は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電する受電コイルと、前記受電コイルで受電される電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１所定時間を計時する第１タイマー回路と、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、を備える、受電装置である。

この構成によれば、受電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電し、受電される電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１タイマー回路が第１所定時間を計時する間、第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、定電流回路において所定の定電流が流れる。

これにより、受電装置は、送電装置に接近した場合に、受電装置の第１タイマー回路の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を基にして第１タイマー回路が第１所定時間を計時する間は定電流が流れるので、受電装置に定電流が流れることによって送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくなり、受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを送電装置に対して認識させることができる。

また、本発明の一実施形態は、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間の計時を開始した後、前記所定の定電流に基づく連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号が重畳された伝送信号を基に、前記送電装置との間で認証する認証部、を更に備える、受電装置である。

この構成によれば、受電装置は、第１タイマー回路が第１所定時間の計時を開始した後、所定の定電流に基づいて送電装置からの連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号が重畳された伝送信号を基に、送電装置との間で認証するので、受電装置における認証信号の分離精度を向上することができ、送電装置との間で高精度な認証処理を行うことができる。

また、本発明の一実施形態は、前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、前記第１所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第２所定時間を計時する第２タイマー回路と、を更に備え、前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時する間、前記受電コイルと前記直流変圧部との間は非導通である、受電装置である。

この構成によれば、受電装置は、第１所定時間の計時後又は送電装置との間の認証が成功した後、第２タイマー回路が第２所定時間を計時する間を、送電装置への載置物が金属異物か受電装置かを送電装置に判断させる異物検知区間として、この異物検知区間では受電コイルと直流変圧部との間を非導通にさせることで、受電装置における充電の開始を保留させることができる。

また、本発明の一実施形態は、前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、前記第１所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第２所定時間を計時する第２タイマー回路と、前記受電コイルにより受電された電力を基に、充電池を充電する充電制御部と、を更に備え、前記充電制御部は、前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時した後、前記送電コイルから連続的に送電される電力を基に、前記受電コイルとの間が導通となった前記直流変圧部を介して、前記充電池に充電させる、受電装置である。

この構成によれば、受電装置は、第１所定時間の計時後又は送電装置との間の認証が成功した後で、更に、第２タイマー回路が第２所定時間を計時し終えた後、第２所定時間の間に送電装置への載置物が受電装置であることが判断されると送電コイルから連続的な送電電流に応じた電力が送電されるので、受電コイルと直流変圧部との間を導通させることで、直流変圧部を介した充電池への充電を安全に行うことができる。

また、本発明の一実施形態は、受電装置における受電方法であって、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電コイルにおいて受電するステップと、前記受電コイルにより受電された電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１タイマー回路において第１所定時間を計時するステップと、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、定電流回路において所定の定電流が流れるステップと、を有する、受電方法である。

この方法によれば、受電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電し、受電される電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１タイマー回路が第１所定時間を計時する間、第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、定電流回路において所定の定電流が流れる。

これにより、受電装置は、送電装置に接近した場合に、受電装置の第１タイマー回路の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を基にして第１タイマー回路が第１所定時間を計時する間は定電流が流れるので、受電装置に定電流が流れることによって送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくなり、受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを送電装置に対して認識させることができる。

また、本発明の一実施形態は、送電装置と受電装置とを含む電力伝送システムであって、前記送電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電する送電コイルと、前記受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する載置検知部と、を備え、前記受電装置は、前記送電コイルから送電された電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルにより受電された電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１所定時間を計時する第１タイマー回路と、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、を備え、前記載置検知部は、前記所定の定電流に基づく前記送電装置におけるインピーダンスの変化に応じて、前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことを検知する、電力伝送システムである。

この構成では、送電装置は、受電装置の第１タイマー回路の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電し、受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する。受電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電し、受電される電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１タイマー回路が第１所定時間を計時する間、第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、定電流回路において所定の定電流が流れる。また、送電装置は、受電装置において所定の定電流が流れたことで送電装置のインピーダンスの変化に応じて、受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する。

これにより、電力伝送システムでは、送電装置は、受電装置の第１タイマー回路の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電するので消費電力の増大を抑制することができる。また、受電装置は、送電装置に接近した場合に、間欠的な送電電流に応じた電力を基にして第１タイマー回路が第１所定時間を計時する間は定電流が流れるので、受電装置に定電流が流れることによって送電装置におけるインピーダンスの変化が大きくなることで、受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを送電装置に対して認識させることができる。

また、本発明の一実施形態は、前記送電装置は、前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことが前記載置検知部により検知された後、前記所定の定電流に基づく連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号を重畳した伝送信号を前記送電コイルから送電し、前記受電装置は、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間の計時を開始した後、前記送電コイルから送電された前記伝送信号を基に、前記送電装置との間で認証する認証部、を更に備える、電力伝送システムである。

この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知した後、受電装置において生じる所定の定電流に基づいて連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号を重畳した伝送信号を送電コイルから送電する。また、受電装置は、第１タイマー回路が第１所定時間の計時を開始した後、送電装置から送電された伝送信号を基に、送電装置との間で認証を行うので、受電装置における認証信号の分離精度を向上することができ、送電装置との間で高精度な認証処理を行うことができる。

また、本発明の一実施形態は、前記受電装置は、前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、前記第１所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第２所定時間を計時する第２タイマー回路と、前記受電コイルにより受電された電力を基に、充電池を充電する充電制御部と、を更に備え、前記送電装置は、前記第２所定時間が経過した後、連続的な送電電流に基づく電力を非接触で前記送電コイルから送電し、前記充電制御部は、前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時した後、前記送電コイルから送電される電力を基に、前記受電コイルとの間が導通となった前記直流変圧部を介して、前記充電池に充電させる、電力伝送システムである。

この構成によれば、電力伝送システムでは、受電装置は、第１所定時間の計時後又は送電装置との間の認証が成功した後で、更に、第２タイマー回路が第２所定時間を計時し終えた後、第２所定時間の間に送電装置への載置物が受電装置であることが送電装置において判断されると送電コイルから連続的な送電電流に応じた電力が送電されるので、受電コイルと直流変圧部との間を導通させることで、直流変圧部を介した充電池への充電を安全に行うことができる。

また、本発明の一実施形態は、前記送電装置は、前記送電コイルへの送電電流の大きさと、前記受電装置との間の認証の成否とを基に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知する異物載置判断部と、前記金属異物が前記所定の載置面上に載置されたことが前記異物載置判断部により判断された後、所定期間にわたって前記間欠的な送電電流の出力周期を増加させる送電電流制御部と、を更に備える、電力伝送システムである。

この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、送電コイルへの送電電流の大きさと、受電装置との間の認証の成否との両方を基に、所定の載置面に受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知することができ、更に、金属異物が所定の載置面上に載置されたことを判断した後、所定期間にわたって間欠的な送電電流の出力周期を増加させるので、受電装置との間の認証において伝送信号に含まれる認証信号の検知精度を向上させることができ、認証を効率的に行うことができる。

また、本発明の一実施形態は、前記送電電流制御部は、前記送電装置と前記受電装置との間の認証が前記所定期間において失敗した場合に、前記間欠的な送電電流の出力周期を減少させる、電力伝送システムである。

この構成によれば、電力伝送システムは、送電装置は、受電装置との間の認証が所定期間において失敗した場合には、間欠的な送電電流の出力周期を減少させるので、受電装置又は金属異物が載置面に載置されることを検知するまでの間に出力する送電電流の消費電力の増大を抑制することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記送電電流制御部は、前記出力周期が増加した後の前記送電電流が所定の異物検知閾値未満となった場合には、前記間欠的な送電電流の出力周期を減少させる、電力伝送システムである。

この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、出力周期が増加した後の送電電流が所定の異物検知閾値未満となった場合には、載置面に対して受電装置が載置された可能性が高いために、間欠的な送電電流の出力周期を減少させることで消費電力の増大を抑制することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記受電装置は、前記第１所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第２所定時間を計時する第２タイマー回路、を更に備え、前記異物載置判断部は、前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時する間の前記送電コイルへの送電電流の大きさが所定の異物検知閾値を超える場合に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知する、電力伝送システムである。

この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、第２タイマー回路が第２所定時間を計時する間に送電コイルへの送電電流の大きさが所定の異物検知閾値を超える場合には、送電装置におけるインピーダンスが低下したと考えられるので、載置面に受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記異物載置判断部は、前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時してから所定猶予期間が経過するまでの間の前記送電コイルへの送電電流が前記異物検知閾値を超える場合に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知し、前記送電電流制御部は、前記金属異物が前記所定の載置面上に載置されたことが前記異物載置判断部により判断された場合に、前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時してからの前記連続的な送電電流から前記間欠的な送電電流に切り替える、電力伝送システムである。

この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、第２タイマー回路が第２所定時間を計時してから所定猶予期間が経過するまでの間の送電コイルへの送電電流が異物検知閾値を超える場合には、送電装置におけるインピーダンスが低下したままの状態が継続していると考えられるので、載置面に受電装置以外の金属異物が載置されたことを高い確度で検知することができる。また、送電装置は、金属異物が所定の載置面上に載置されたことを判断した場合に、第２タイマー回路が第２所定時間を計時してからの連続的な送電電流から間欠的な送電電流に切り替えるので、消費電力の増大を抑制することができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、送電装置に接近した場合に、一定時間にわたって定電流を流すことで送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくさせ、送電装置の載置面に載置されたことを認識させる受電装置、受電方法及び電力伝送システムとして有用である。

１０ 送電装置
１１ コントロールＣＰＵ
１２、２５ 給電ＩＣ
１３ ドライブ回路
１４ インバータ回路
１５ ＬＰＦ
１６ 搭載検知回路
１７、２１ 共振用コンデンサ
１８ 異物検知回路
２０ 受電装置
２２ 整流平滑回路
２３ ＤＣ／ＤＣ
２４ チャージャ
２６ 定電流回路
Ｉ 送電電流
Ｉｔｈ１ 定電流動作閾値
ＲｘＣ 受電コイル
ＴＭ１、ＴＭ２ タイマー回路
ＴｘＣ 送電コイル

Claims (15)

1. 電力を送電装置から非接触で受電する受電コイルと、
   前記送電装置における間欠的な送電電流に応じて前記受電コイルで受電される間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１所定時間を計時する第１タイマー回路と、
   前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、前記送電装置のインピーダンスが小さくなるように所定の定電流が流れ、前記第１所定時間が経過すると前記送電装置のインピーダンスが大きくなるよう定電流動作を停止する定電流回路と、を備える、
   受電装置。
2. 電力を送電装置から非接触で受電する受電コイルと、
   前記受電コイルで受電される電力信号に対して整流処理及び平滑処理を行う整流平滑回路と、を備える受電装置であって、
   前記受電装置は、
   前記整流平滑回路からの出力を基に、前記送電装置から送電された電力を充電池に充電し、又は前記受電装置のシステムを動作させる充電部と、
   前記送電装置における間欠的な送電電流に応じて前記受電コイルで受電される間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１所定時間を計時する第１タイマー回路と、
   前記整流平滑回路から前記充電部への電力供給線から分岐して前記整流平滑回路と前記受電装置の接地部との間に配置され、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、をさらに備える、
   受電装置。
3. 請求項１又は２に記載の受電装置であって、
   前記第１タイマー回路が前記第１所定時間の計時を開始した後、前記所定の定電流に基づく連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号が重畳された伝送信号を基に、前記送電装置との間で認証する認証部、を更に備える、
   受電装置。
4. 請求項３に記載の受電装置であって、
   前記受電コイルで受電される電力に応じた誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、
   前記第１所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第２所定時間を計時する第２タイマー回路と、を更に備え、
   前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時する間、前記受電コイルと前記直流変圧部との間は非導通である、
   受電装置。
5. 請求項３に記載の受電装置であって、
   前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、
   前記第１所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第２所定時間を計時する第２タイマー回路と、
   前記受電コイルにより受電された電力を基に、充電池を充電する充電制御部と、を更に備え、
   前記充電制御部は、
   前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時した後、前記送電装置から連続的に送電される電力を基に、前記受電コイルとの間が導通となった前記直流変圧部を介して、前記充電池に充電させる、
   受電装置。
6. 受電装置における受電方法であって、
   間欠的な送電電流に応じた間欠送電電力を送電装置から非接触で受電コイルにおいて受電するステップと、
   前記受電コイルにより受電された前記間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１タイマー回路において第１所定時間を計時するステップと、
   前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、前記送電装置のインピーダンスが小さくなるように定電流回路において所定の定電流が流れるステップと、
   前記第１所定時間が経過すると前記送電装置のインピーダンスが大きくなるよう前記定電流回路の動作を停止するステップと、を有する、
   受電方法。
7. 受電装置における受電方法であって、
   間欠的な送電電流に応じた間欠送電電力を送電装置から非接触で受電コイルにおいて受電するステップと、
   前記受電コイルで受電される電力信号に対して整流平滑回路において整流処理及び平滑処理を行うステップと、
   充電部において前記整流平滑回路からの出力を基に、前記送電装置から送電された電力を充電池に充電し、又は前記受電装置のシステムを動作させるステップと、を有する受電方法であって、
   前記受電方法は、
   前記送電装置における間欠的な送電電流に応じて前記受電コイルで受電される間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１タイマー回路において第１所定時間を計時するステップと、
   前記整流平滑回路から前記充電部への電力供給線から分岐して前記整流平滑回路と前記受電装置の接地部との間に配置された定電流回路において、前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れるステップと、をさらに有する、
   受電方法。
8. 送電装置と受電装置とを含む電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電する送電コイルと、
   前記受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する載置検知部と、を備え、
   前記受電装置は、
   前記送電コイルから送電された電力を受電する受電コイルと、
   前記受電コイルにより受電された電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第１所定時間を計時する第１タイマー回路と、
   前記第１タイマー回路が前記第１所定時間を計時する間、前記第１タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、を備え、
   前記載置検知部は、
   前記所定の定電流に基づく前記送電装置におけるインピーダンスの変化に応じて、前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことを検知する、
   電力伝送システム。
9. 請求項８に記載の電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことが前記載置検知部により検知された後、前記所定の定電流に基づく連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号を重畳した伝送信号を前記送電コイルから送電し、
   前記受電装置は、
   前記第１タイマー回路が前記第１所定時間の計時を開始した後、前記送電コイルから送電された前記伝送信号を基に、前記送電装置との間で認証する認証部、を更に備える、
   電力伝送システム。
10. 請求項９に記載の電力伝送システムであって、
    前記受電装置は、
    前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、
    前記第１所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第２所定時間を計時する第２タイマー回路と、
    前記受電コイルにより受電された電力を基に、充電池を充電する充電制御部と、を更に備え、
    前記送電装置は、
    前記第２所定時間が経過した後、連続的な送電電流に基づく電力を非接触で前記送電コイルから送電し、
    前記充電制御部は、
    前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時した後、前記送電コイルから送電される電力を基に、前記受電コイルとの間が導通となった前記直流変圧部を介して、前記充電池に充電させる、
    電力伝送システム。
11. 請求項９に記載の電力伝送システムであって、
    前記送電装置は、
    前記送電コイルへの送電電流の大きさと、前記受電装置との間の認証の成否とを基に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知する異物載置判断部と、
    前記金属異物が前記所定の載置面上に載置されたことが前記異物載置判断部により判断された後、所定期間にわたって前記間欠的な送電電流の出力周期を増加させる送電電流制御部と、を更に備える、
    電力伝送システム。
12. 請求項１１に記載の電力伝送システムであって、
    前記送電電流制御部は、
    前記送電装置と前記受電装置との間の認証が前記所定期間において失敗した場合に、前記間欠的な送電電流の出力周期を減少させる、
    電力伝送システム。
13. 請求項１１に記載の電力伝送システムであって、
    前記送電電流制御部は、
    前記出力周期が増加した後の前記送電電流が所定の異物検知閾値未満となった場合には、前記間欠的な送電電流の出力周期を減少させる、
    電力伝送システム。
14. 請求項１１に記載の電力伝送システムであって、
    前記受電装置は、
    前記第１所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第２所定時間を計時する第２タイマー回路、を更に備え、
    前記異物載置判断部は、
    前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時する間の前記送電コイルへの送電電流の大きさが所定の異物検知閾値を超える場合に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知する、
    電力伝送システム。
15. 請求項１４に記載の電力伝送システムであって、
    前記異物載置判断部は、
    前記第２タイマー回路が前記第２所定時間の計時を終了してから所定猶予期間が経過するまでの間の前記送電コイルへの送電電流が前記異物検知閾値を超える場合に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知し、
    前記送電電流制御部は、
    前記金属異物が前記所定の載置面上に載置されたことが前記異物載置判断部により判断された場合に、前記第２タイマー回路が前記第２所定時間を計時してからの前記連続的な送電電流から前記間欠的な送電電流に切り替える、
    電力伝送システム。
    

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