JP7285171B2 - ワイヤレス受電装置および電子機器 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 令和１年８月２０日から２２日に長崎大学文教キャンパス内にて開催された２０１９年電気学会産業応用部門大会の講演論文集

本発明は、ワイヤレス給電技術に関し、特にコイルの位置検出に関する。

近年、電子機器への給電方式として、ワイヤレス給電が普及し始めている。ワイヤレス給電には、電磁誘導（MI：Magnetic Induction）方式と磁気共鳴（MR：Magnetic Resonance）方式の２つの方式が存在するが、ＭＩ方式では、現在、（１）ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）が策定した規格「Qi」と、（２）ＰＭＡ（Power Matters Alliance）が策定した規格（以下、ＰＭＡ）が主流となっている。

ＭＩ方式のワイヤレス給電は、送信コイルと受信コイル間の電磁誘導を利用したものである。給電システムは、送信コイルを有する給電装置と、受信コイルを有する受電装置で構成される。

図１は、Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システム１０の構成を示す図である。給電システム１０は、送電装置２０（ＴＸ、Power Transmitter）と受電装置３０（ＲＸ、Power Receiver）と、を備える。受電装置３０は、携帯電話端末、スマートフォン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器に搭載される。

送電装置２０は、送信コイル（１次コイル）２２、ドライバ２４、送電コントローラ２６、復調器２８を備える。ドライバ２４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２２に駆動信号Ｓ１、具体的にはパルス信号を印加し、送信コイル２２に流れる駆動電流により、送信コイル２２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。送電コントローラ２６は、送電装置２０全体を統括的に制御するものであり、具体的には、ドライバ２４のスイッチング周波数、スイッチングのデューティ比、位相などを制御することにより、送信電力を変化させる。

受電装置３０は、受信コイル（２次コイル）３２、整流回路３４、平滑コンデンサ３６、変調器３８、負荷４０、受電コントローラ４２、電源回路４４を備える。受信コイル３２は、送信コイル２２からの電力信号Ｓ２を受信する。整流回路３４および平滑コンデンサ３６は、電力信号Ｓ２に応じて受信コイル３２に誘起される電流Ｓ４を整流・平滑化し、直流電圧に変換する。

電源回路４４は、送電装置２０から供給された電力を利用して図示しない二次電池を充電し、あるいは直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを昇圧あるいは降圧し、受電コントローラ４２やその他の負荷４０に供給する。

Ｑｉ規格では、送電装置２０と受電装置３０の間で通信プロトコルが定められており、受電装置３０から送電装置２０に対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＡＭ（Amplitude Modulation）変調された形で、受信コイル３２（２次コイル）から送信コイル２２に送信される。この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３０に対する電力供給量を制御する電力制御データ（パケットともいう）や、受電装置３０の固有の情報を示すデータなどが含まれる。

電力制御について説明する。受電装置３０の受電コントローラ４２は、送電装置２０からの電力供給量（送信電力）を制御する電力制御データを生成する。たとえば受電コントローラ４２は、平滑コンデンサ３６の電圧Ｖ_ＲＥＣＴがその目標値（ＤＰ：Desired Point）に近づくように電力制御パケットを生成する。変調器３８は、電力制御パケットにもとづいて、受信コイル３２の電流（あるいは電圧）を変調する。これにより受信コイル３２が送信アンテナとなり、制御信号Ｓ３が送信される。

送電装置２０において、送信コイル２２には、制御信号Ｓ３に応じた電流成分が流れる。復調器２８は、送信コイル２２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。送電コントローラ２６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データが指示する送信電力が得られるように、ドライバ２４を制御する。

このようにしてＱｉ規格に準拠した給電システム１０では、受電装置側が要求する電力と一致するように送信電力がフィードバック制御される。ＰＭＡ規格においても同様に、送信電力がフィードバック制御される。

図２は、充電器５０と電子機器６０を示す図である。電子機器６０は、充電器５０の充電台５２の上に載置される。充電器５０の充電台５２の下には、図１の送信コイル２２が設けられている。

充電効率は、送信コイル２２と受信コイル３２の結合係数（結合度）の影響を受ける。結合係数を高めるためには、送信コイル２２と受信コイル３２がうまくオーバーラップするように、電子機器６０を充電台５２に置く必要がある。しかしながら、送信コイル２２も受信コイル３２も筐体の内部に設けられており、目視できないことから、適当に電子機器６０を置いただけでは、充電効率が低くなるおそれがある。

特開２０１３－３８８５４号公報 特許第５０７１５７４号公報 国際公開ＷＯ２０１７／１４５６０３

もし、電子機器６０が、内蔵する受信コイル３２と、送信コイル２２の相対的な位置関係を検出することができれば、電子機器６０のユーザに対して、端末の位置が不適切であることを通知したり、端末の位置を修正するように促すことができる。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、送信コイルの位置を検出可能なワイヤレス受電装置の提供にある。

本発明のある態様は、ワイヤレス送電装置からの電力信号を受信するワイヤレス受電装置に関する。ワイヤレス受電装置は、受信コイルを含む受信アンテナと、受信アンテナの電流を整流する整流回路と、受信コイルの中心に対して点対称に配置され、電気的に直列に接続された第１サーチコイルおよび第２サーチコイルと、第１サーチコイルと第２サーチコイルの両端間に発生する第１検出電圧にもとづいて、ワイヤレス送電装置の送信コイルと受信コイルの第１方向の位置関係を検出する位置検出部と、を備える。

第１サーチコイルと第２サーチコイルの両端間に、第１サーチコイルの電圧と第２サーチコイルの電圧の差分電圧が発生する。この差分電圧は、第１サーチコイルと第２サーチコイルの中心を通る直線方向における受信コイルと送信コイルの位置と相関を有する。したがってこの態様によれば、第１検出電圧にもとづいて、受信コイルと送信コイルの位置を検出できる。

位置検出部は、第１検出電圧を受信コイルに流れる電流で除算した値にもとづいて、第１方向の位置関係を検出してもよい。これにより、送信コイルと受信コイルの中心同士が一致する付近での検出感度を改善できる。また送信電力が変動するアプリケーションに使用する場合、送信電力の変動にともなう検出電圧の変動の影響をキャンセルでき、位置情報のみを検出できる。

ある態様のワイヤレス受電装置は、受信コイルの中心に対して点対称であって、第１サーチコイルおよび第２サーチコイルと直交するように配置あれ、電気的に直列に接続された第３サーチコイルおよび第４サーチコイルをさらに備えてもよい。位置検出部は、第３サーチコイルと第４サーチコイルの両端間に発生する第２検出電圧にもとづいて、送信コイルと受信コイルの第２方向の位置関係を検出してもよい。

位置検出部は、第２検出電圧を受信コイルに流れる電流で除算した値にもとづいて、第２方向の位置関係を検出してもよい。

第１サーチコイルから第４サーチコイルは、受信コイルとオーバーラップして設けられてもよい。

第１サーチコイルから第４サーチコイルは、受信コイルの内周より内側に設けられてもよい。

位置検出部は、第１検出電圧および第２検出電圧それぞれのピークを検出するピークホールド回路を含んでもよい。

ワイヤレス受電装置は、Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、送信コイルの位置を検出できる。

Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システムの構成を示す図である。 充電器と電子機器を示す図である。 実施の形態に係る電子機器を備える給電システムのブロック図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、４個のサーチコイルのレイアウトを説明する図である。 給電システムの等価回路図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、送信コイルの受信コイルに対する位置ズレ量と、サーチコイルＳＬ１～ＳＬ４の発生電圧Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４の関係（シミュレーション結果）を示す図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、送信コイルの受信コイルに対する位置ズレ量と、第１検出電圧Ｖ_ＳＬ１２、第２検出電圧Ｖ_ＳＬ３４の関係（シミュレーション結果）を示す図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、送信コイルの受信コイルに対する位置ズレ量と、サーチコイルＳＬ１～ＳＬ４の発生電圧Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４の関係（シミュレーション結果）を示す図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、送信コイルの受信コイルに対する位置ズレ量と、第１検出電圧Ｖ_ＳＬ１２、第２検出電圧Ｖ_ＳＬ３４の関係（シミュレーション結果）を示す図である。 図１０（ａ）～（ｄ）は、ｕ軸、ｖ軸、ｘ軸、ｙ軸方向に送信コイルを移動させたときの、正規化した信号Ｓ_ＳＬ１２，Ｓ_ＳＬ３４と、位置ズレ量ｒの関係を示す図である。 図１１（ａ）～（ｄ）は、図４（ｂ）のレイアウトを採用した場合の、正規化した信号Ｓ_ＳＬ１２，Ｓ_ＳＬ３４と、位置ズレ量ｒの関係を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図３は、実施の形態に係る電子機器５００を備える給電システム１００のブロック図である。給電システム１００は、送電装置２００（ＴＸ、Power Transmitter）と受電装置３００（ＲＸ、Power Receiver）とを備える。受電装置３００は、携帯電話端末、スマートフォン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器５００に搭載される。

送電装置２００は、たとえば充電台を有する充電器に搭載される。送電装置２００は、送信アンテナ２０１を備え、送信アンテナ２０１から、無線の電力信号Ｓ_ＴＸを送信する。送電装置２００および受電装置３００は、Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠する。

受電装置３００は、送電装置２００からの電力信号Ｓ_ＴＸを受信する。受電装置３００は、受信アンテナ３１０、整流回路３２０、電源回路３３０、受信コントローラ３４０を備える。

受信アンテナ３１０は、受信コイル３１２および共振キャパシタ３１４を備える。共振キャパシタ３１４の容量値は、受信アンテナ３１０の共振周波数を、電力信号Ｓ_ＴＸの周波数ｆ_ＴＸに同調するよう定められる。電力信号Ｓ_ＴＸの磁界のうち、受信コイル３１２と鎖交する成分によって、受信コイル３１２には交流の誘導電流（コイル電流）が流れる。整流回路３２０は、コイル電流を整流し、直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴに変換する。直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴは、大容量の平滑キャパシタ３２２によって平滑化される。

電源回路３３０は、直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを受け、所定の電圧レベルに安定化された直流電圧Ｖ_ＯＵＴを生成し、負荷回路５１０に供給する。

負荷回路５１０は、バッテリ５１２、充電回路５１４、電源回路５２０、プロセッサ５３０、通知部５４０等を含む。充電回路５１４は、直流電圧Ｖ_ＯＵＴを受け、バッテリ５１２を充電する。電源回路５２０は、バッテリ電圧あるいは充電回路５１４が生成する電圧を受け、その他の回路ブロックに供給すべきひとつあるいは複数の電源電圧を生成する。

プロセッサ５３０は、電子機器５００を統合的に制御する。通知部５４０は、ユーザに情報を提示するためのユーザインタフェースであり、たとえばスピーカやディスプレイ、ランプなどが例示される。

受電装置３００は、送信コイル２０２の受信アンテナ３１０に対する相対的な位置を検出可能に構成される。送信コイル２０２の位置検出のために、４個のサーチコイル３１６＿１～３１６＿４と、位置検出部３５０と、が設けられる。位置検出部３５０は、受信コントローラ３４０の一部として構成することができる。

第１サーチコイル３１６＿１と第２サーチコイル３１６＿２はペアを形成しており、受信コイル３１２の中心３１３に対して点対称に配置され、電気的に直列に接続される。

受信アンテナ３１０の中心３１３を原点にとり、サーチコイル３１６＿１，３１６＿２が延在する第１方向にｕ軸をとる。

第３サーチコイル３１６＿３と第４サーチコイル３１６＿２はペアを形成しており、電気的に直列に接続される。第３サーチコイル３１６＿３と第４サーチコイル３１６＿２は、受信コイル３１２の中心３１３に対して点対称であって、ｕ軸と直角なｖ軸方向に離間して配置される。

第１サーチコイル３１６＿１～第４サーチコイル３１６＿４は、中心３１３から等距離に配置される。

位置検出部３５０は、第１サーチコイル３１６＿１と第２サーチコイル３１６＿２の両端間に発生する第１検出電圧Ｖ_ＳＬ１２にもとづいて、送信コイル２０２と受信コイル３１２の第１方向（ｕ軸方向）の位置関係を検出する。

また位置検出部３５０は、第３サーチコイル３１６＿３と第４サーチコイル３１６＿４の両端間に発生する第２検出電圧Ｖ_ＳＬ３４にもとづいて、送信コイル２０２と受信コイル３１２の第２方向（ｖ軸方向）の位置関係を検出する。

位置検出部３５０の構成は特に限定されないが、たとえば検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４それぞれの振幅を検出するピークホールド回路を含んでもよい。

図４（ａ）、（ｂ）は、４個のサーチコイルのレイアウトを説明する図である。図４（ａ）のレイアウトでは、複数のサーチコイルＳＬ１～ＳＬ４（図３のサーチコイル３１６＿１～３１６＿４）は、受信コイル３１２とオーバーラップして設けられる。図４（ｂ）のレイアウトでは、複数のサーチコイルＳＬ１～ＳＬ４は、受信コイル３１２の内周より内側に設けられる。なお、複数のサーチコイルＳＬ１～ＳＬ４を、受信コイル３１２の外周より外側に設けてもよい。

以上が受電装置３００の基本構成である。続いて受電装置３００における位置検出の原理を説明する。

図５は、給電システム１００の等価回路図である。図５と図３の対応関係は以下の通りである。
Ｌ_１：送信コイル２０２
Ｃ_１：送信側の共振キャパシタ（図５に不図示）
ｒ_１：送信アンテナの抵抗成分
Ｖ_ｉ： 送信アンテナに印加される駆動電圧
Ｉ_１： 送信アンテナに流れる１次電流
Ｌ_２：受信コイル３１２
Ｃ_２：共振キャパシタ３１４
Ｒｏ：受信アンテナ３１０の負荷
ｒ_２：受信アンテナ３１０の抵抗成分
Ｖｏ： 負荷Ｒｏの発生電圧
Ｉ_２： 受信アンテナに流れる２次電流
ＳＬ_１～ＳＬ_４：サーチコイル３１６＿１～３１６＿４
Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４： サーチコイルＳＬ_１～ＳＬ_４それぞれの両端間電圧

図５の等価回路では以下の関係式が成り立つ。

Ｍ_ＬａＬｂは、ＬａとＬｂの相互インダクタンスであり、ｋ_ＬａＬｂは結合係数である。

ここで、サーチコイル間の結合係数は十分に小さいと仮定すると、９個の結合係数（相互コンダクタンス）を考慮すればよい。４つのサーチコイルＳＬ１～ＳＬ４それぞれの電圧Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４は、式（２ａ）～（２ｄ）で表される。ただしサーチコイルＳＬ１～ＳＬ４の出力はオープンとし、したがって、電流Ｉ_ＳＬ１～Ｉ_ＳＬ４≒０と仮定している。

また、式（３）が成り立つ。

ここで、各コイル間の結合係数ｋ_ＬａＬｂおよび相互インダクタンスＭ_ＬａＬｂは、送信コイルの位置に応じて変化する。

図６（ａ）、（ｂ）は、送信コイル２０２の受信コイル３１２に対する位置ズレ量と、サーチコイルＳＬ１～ＳＬ４の発生電圧Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４の関係（シミュレーション結果）を示す図である。ここでは、図４（ａ）のレイアウトについて、相互インダクタンスを計算した結果を用いている。

図６（ａ）は、ｕ軸上で送信コイル２０２を移動させたときの電圧を、図６（ｂ）はｖ軸上でコイル２０２を移動させたときの電圧を示す。図６（ａ）を参照すると、サーチコイルＳＬ１，ＳＬ２の発生電圧Ｖ_ＳＬ１，Ｖ_ＳＬ２は、ｕ軸方向の位置ズレと相関を有することが分かる。また図６（ｂ）を参照すると、サーチコイルＳＬ３，ＳＬ４の発生電圧Ｖ_ＳＬ３，Ｖ_ＳＬ４は、ｖ軸方向の位置ズレと相関を有することが分かる。

図７（ａ）、（ｂ）は、送信コイル２０２の受信コイル３１２に対する位置ズレ量と、第１検出電圧Ｖ_ＳＬ１２、第２検出電圧Ｖ_ＳＬ３４の関係（シミュレーション結果）を示す図である。検出電圧は以下の式で表される。
Ｖ_ＳＬ１２＝Ｖ_ＳＬ１－Ｖ_ＳＬ２
Ｖ_ＳＬ３４＝Ｖ_ＳＬ３－Ｖ_ＳＬ４

図７（ａ）は、ｕ軸上で送信コイル２０２を移動させたときの検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４を示す。第１検出電圧Ｖ_ＳＬ１２は、ｕ軸方向の位置ズレと相関を有する一方、第２検出電圧Ｖ_ＳＬ３４は、ｕ軸方向の位置ズレに依存せず一定であることが分かる。

図７（ｂ）は、ｖ軸上で送信コイル２０２を移動させたときの検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４を示す。第２検出電圧Ｖ_ＳＬ３４は、ｖ軸方向の位置ズレと相関を有する一方、第１検出電圧Ｖ_ＳＬ１２は、ｂ軸方向の位置ズレに依存せず一定であることが分かる。

ｕ軸、ｙ軸の座標系から、４５°回転させた座標系（ｘｙ）を考え、ｘ方向、ｙ方向の位置ズレについて検証する。図８（ａ）、（ｂ）は、送信コイル２０２の受信コイル３１２に対する位置ズレ量と、サーチコイルＳＬ１～ＳＬ４の発生電圧Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４の関係（シミュレーション結果）を示す図である。図８（ａ）は、ｘ軸上で送信コイル２０２を移動させたときのコイル電圧Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４を示し、図８（ｂ）は、ｙ軸上で送信コイル２０２を移動させたときのコイル電圧Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４を示す。

図９（ａ）、（ｂ）は、送信コイル２０２の受信コイル３１２に対する位置ズレ量と、第１検出電圧Ｖ_ＳＬ１２、第２検出電圧Ｖ_ＳＬ３４の関係（シミュレーション結果）を示す図である。図９（ａ）は、ｘ軸上で送信コイル２０２を移動させたときの検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４を示す。また図９（ｂ）は、ｙ軸上で送信コイル２０２を移動させたときの検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４を示す。

図７および図９からわかるように、検出電圧Ｖ_ＳＬ１２およびＶ_ＳＬ３４を検出することにより、送信コイル２０２の位置ズレの方向および位置ズレの量を算出することができる。以下、位置検出部３５０における位置ズレ検出の具体例を説明する。

位置検出部３５０は、以下の４つの条件に応じて、位置ズレの方向と位置ズレの量ｒを検出することができる。
（１）Ｖ_ＳＬ１２≠０，Ｖ_ＳＬ３４≒０のとき
位置ズレの方向 ｕ軸方向
位置ズレ量ｒ＝ｆ_ｕ ^－１（Ｖ_ＳＬ１２）
ｆ_ｕは、図７（ａ）の関数であり、ｆ_ｕ ^－１はその逆関数である。

（２）Ｖ_ＳＬ１２≒０，Ｖ_ＳＬ３４≠０のとき
位置ズレの方向 ｖ軸方向
位置ズレ量ｒ＝ｆ_ｖ（Ｖ_ＳＬ３４）
ｆ_ｖは、図７（ｂ）の関数であり、ｆ_ｖ ^－１はその逆関数である。

（３）Ｖ_ＳＬ１２≒Ｖ_ＳＬ３４≠０のとき （同値で同極性）
位置ズレの方向 ｘ軸方向、位置ズレ量ｒ＝ｆ_ｘ（Ｖ_ＳＬ１２）＝ｆ_ｘ（Ｖ_ＳＬ３４）
ｆ_ｘは、図９（ａ）の関数であり、ｆ_ｘ ^－１はその逆関数である。

（４）Ｖ_ＳＬ１２≒－Ｖ_ＳＬ３４≠０のとき （同値で異極性）
位置ズレの方向 ｙ軸方向
位置ズレ量ｒ＝ｆ_ｙ（Ｖ_ＳＬ１２）＝ｆ_ｙ（－Ｖ_ＳＬ３４）
ｆ_ｙは、図９（ｂ）の関数であり、ｆ_ｙ ^－１はその逆関数である。

受電装置３００あるいは電子機器５００の設計段階において、予め、送信コイル２０２を中心位置を変化させながら、検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４のセットを測定しておき、それらの関係をテーブルに保持しておいてもよい。あるいは、それらの関係にもとづいて、上述の関数ｆ_ｕ，ｆ_ｖ，ｆ_ｘ，ｆ_ｙを導出し、位置検出部３５０に保持しておいてもよい。

あるいは、送信コイル２０２の形状や巻数、受信コイル３１２の形状や巻数をパラメータとして与えれば、送信コイル２０２が発生する磁界のｘｙ平面の強度分布は、送信コイル２０２の位置ごとに電磁界シミュレータで計算することができる。さらに複数のサーチコイル３１６の位置やコイル形状を与えることにより、各サーチコイル３１６に流れる電流を計算することができる。このように、計算機シミュレーションによって、送信コイル２０２の位置と、検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４関係を求めてもよい。

以上、受電装置３００によるコイルの位置検出について説明した。この受電装置３００によれば、送信コイル２０２の位置ズレの方向および量を検出することができる。

複数のサーチコイル３１６（ＳＬ１～ＳＬ４）に発生する電圧Ｖ_ＳＬ１～Ｖ_ＳＬ４それぞれを検出する場合、位置検出回路３５０と複数のサーチコイル３１６の間を、８本の信号線で接続する必要がある。これに対して本実施の形態では、信号線の数を４本に減らすことができる。サーチコイルの第１のペアＳＬ１，ＳＬ２の一端を接地し、第２のペアＳＬ３，ＳＬ４の一端を接地する場合、信号線の本数は３本に減らすことができる。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（変形例１）
図７（ａ）、（ｂ）あるいは図９（ａ）、（ｂ）を参照すると、関数ｆ_ｕ，ｆ_ｖ，ｆ_ｘ，ｆ_ｙの傾きは、位置ズレの量が小さい領域において、位置ズレの量が大きい領域と比べて小さいことが分かる。言い換えると、位置ズレ量が小さくなると、検出感度が低下していると言える。この問題を解決するために、変形例１では、検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４を、受信コイル３１２に流れる２次電流Ｉ_２で除算して正規化し、正規化した信号Ｓ_ＳＬ１２，Ｓ_ＳＬ３４にもとづいて位置ズレの検出を行う。
Ｓ_ＳＬ１２＝Ｖ_ＳＬ１２／Ｉ_２
Ｓ_ＳＬ３４＝Ｖ_ＳＬ３４／Ｉ_２

図１０（ａ）～（ｄ）は、ｕ軸、ｖ軸、ｘ軸、ｙ軸方向に送信コイル２０２を移動させたときの、正規化した信号Ｓ_ＳＬ１２，Ｓ_ＳＬ３４と、位置ズレ量ｒの関係を示す図である。２次電流Ｉ_２で除算して正規化することにより、位置ズレ量ｒが小さい領域における傾きを大きくすることができ、したがって検出感度を改善できる。

（変形例２）
図１１（ａ）～（ｄ）は、図４（ｂ）のレイアウトを採用した場合の、正規化した信号Ｓ_ＳＬ１２，Ｓ_ＳＬ３４と、位置ズレ量ｒの関係を示す図である。この場合も、図４（ａ）のレイアウトの場合と同様に、位置ズレの方向および量を検出できる。

（変形例３）
実施の形態では、位置ズレの方向と、位置ズレの量を検出したが、その限りでない。変形例３では、受信コイル３１２の中心を原点にとったときの送信コイル２０２の中心の座標（ｕ，ｖ）と、検出電圧Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４の関係を予め取得しておき、この関係にもとづいて、送信コイル２０２の位置（ｕ，ｖ）を検出してもよい。
ｕ＝ｇ_ｕ（Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４）
ｖ＝ｈ_ｖ（Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４）
ｇ_ｕ、ｈ_ｖは関数であり、シミュレーションあるいは実測によって求めることができる。

ｕ，ｖ座標に代えて、ｘ，ｙ座標を検出するようにしてもよい。
ｘ＝ｇ_ｘ（Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４）
ｙ＝ｈ_ｙ（Ｖ_ＳＬ１２，Ｖ_ＳＬ３４）
ｇ_ｘ、ｈ_ｙは関数であり、シミュレーションあるいは実測によって求めることができる。

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００ 給電システム
２００ 送電装置
２０２ 送信コイル
３００ 受電装置
３１０ 受信アンテナ
３１２ 受信コイル
３１４ 共振キャパシタ
３１６ サーチコイル
３２０ 整流回路
３３０ 電源回路
３５０ 位置検出部
３４０ 受信コントローラ
５１０ 負荷回路
５１２ バッテリ
５１４ 充電回路
５２０ 電源回路
５３０ プロセッサ
５４０ 通知部
Ｓ１ 駆動信号
Ｓ２ 電力信号
Ｓ３ 制御信号
３００ 受電装置
５００ 電子機器

Claims (10)

1. ワイヤレス送電装置からの電力信号を受信するワイヤレス受電装置であって、
   受信コイルを含む受信アンテナと、
   前記受信アンテナの電流を整流する整流回路と、
   前記受信コイルの中心に対して点対称に配置され、電気的に直列に接続された第１サーチコイルおよび第２サーチコイルと、
   前記第１サーチコイルと前記第２サーチコイルの両端間に発生する第１検出電圧にもとづいて、前記ワイヤレス送電装置の送信コイルと前記受信コイルの第１方向の位置関係を検出する位置検出部と、
   を備え、
   前記位置検出部は、前記第１検出電圧を前記受信コイルに流れる電流で除算した値にもとづいて、前記第１方向の位置関係を検出することを特徴とするワイヤレス受電装置。
2. 前記受信コイルの中心に対して点対称であって、前記第１サーチコイルおよび前記第２サーチコイルと直交するように配置され、電気的に直列に接続された第３サーチコイルおよび第４サーチコイルをさらに備え、
   前記位置検出部は、前記第３サーチコイルと前記第４サーチコイルの両端間に発生する第２検出電圧にもとづいて、前記送信コイルと前記受信コイルの第２方向の位置関係を検出することを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス受電装置。
3. 前記位置検出部は、前記第２検出電圧を前記受信コイルに流れる電流で除算した値にもとづいて、前記第２方向の位置関係を検出することを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス受電装置。
4. ワイヤレス送電装置からの電力信号を受信するワイヤレス受電装置であって、
   受信コイルを含む受信アンテナと、
   前記受信アンテナの電流を整流する整流回路と、
   前記受信コイルの中心に対して点対称に配置され、電気的に直列に接続された第１サーチコイルおよび第２サーチコイルと、
   前記第１サーチコイルと前記第２サーチコイルの両端間に発生する第１検出電圧にもとづいて、前記ワイヤレス送電装置の送信コイルと前記受信コイルの第１方向の位置関係を検出する位置検出部と、
   前記受信コイルの中心に対して点対称であって、前記第１サーチコイルおよび前記第２サーチコイルと直交するように配置され、電気的に直列に接続された第３サーチコイルおよび第４サーチコイルと、
   を備え、
   前記位置検出部は、前記第３サーチコイルと前記第４サーチコイルの両端間に発生する第２検出電圧を、前記受信コイルに流れる電流で除算した値にもとづいて、前記送信コイルと前記受信コイルの第２方向の位置関係を検出することを特徴とするワイヤレス受電装置。
5. 前記第１サーチコイルから前記第４サーチコイルは、前記受信コイルとオーバーラップして設けられることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
6. 前記第１サーチコイルから前記第４サーチコイルは、前記受信コイルの内周より内側に設けられることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
7. 前記位置検出部は、前記第１検出電圧および前記第２検出電圧それぞれのピークを検出するピークホールド回路を含むことを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
8. Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載のワイヤレス受電装置を備えることを特徴とする電子機器。
10. 前記ワイヤレス受電装置が検出した前記送信コイルの位置情報にもとづいて、前記電子機器のユーザに、前記電子機器の位置が不適切である旨を通知する、および／または前記電子機器の位置を動かすように促す通知部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の電子機器。

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