KR101330849B1

KR101330849B1 - 비접촉 충전 시스템

Info

Publication number: KR101330849B1
Application number: KR1020127005290A
Authority: KR
Inventors: 히로야스 기타무라
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2013-11-18
Also published as: US20120146580A1; WO2011036863A1; JP2011072074A; EP2482294A1; JP5484843B2; EP2482294B1; TWI455438B; CN102598167A; TW201126860A; CN102598167B; EP2482294A4; KR20120035227A

Abstract

비접촉 충전 시스템은, 충전용 고주파 전력을 송전하는 송전용의 평면 코일을 포함하는 충전 기기와, 상기 송전용의 평면 코일과 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태로, 상기 송전용의 평면 코일과 자기 결합하여 상기 충전용 고주파 전력을 수전하는 수전용의 평면 코일을 포함하는 피충전 기기를 구비하며, 상기 충전 기기는, 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 전력을 송전하고, 또한 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 신호를 수신하는 1차측 인증용의 평면 코일을 포함하며, 상기 피충전 기기는, 상기 1차측 인증용의 평면 코일과 자기 결합하여, 상기 인증용 고주파 전력을 수전하고, 또한 상기 인증용 고주파 전력으로부터 생성된 상기 인증용 고주파 신호를 상기 1차측 인증용의 평면 코일에 출력하는 2차측 인증용의 평면 코일을 포함하며, 상기 송전용의 평면 코일과 상기 수전용의 평면 코일의 사이에 끼인 공간은, 상기 1차측 인증용의 평면 코일과 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 사이에 끼인 공간과 겹쳐져 있다.

Description

비접촉 충전 시스템{NONCONTACT CHARGER SYSTEM}

본 발명은, 비접촉 충전 시스템에 관한 것이다.

종래로부터, 전동 면도기나 전동 칫솔 등의 피충전 기기를 충전 기기에 세팅하였을 때에, 피충전 기기에 대해, 소정의 고주파수의 전력을 송전하여 충전시키는 비접촉 충전 시스템이 존재한다.

비접촉 충전 시스템의 일례가, 특허 문헌 1에 기재되어 있다. 특허 문헌 1에는, 송전 코일과 수전 코일이 대향하여 설치되어 있으며, 송전 코일과 수전 코일의 사이에서 상호 유도를 발생시켜, 송전 코일로부터 수전 코일에 전력을 송전하는 것이 기재되어 있다.

또, 최근에는, 송전 코일 및 수전 코일의 설치 스페이스를 저감시키기 위해, 이들 코일을 평면 코일로 구성하는 경우가 있다. 특허 문헌 2에는 평면 코일을 이용한 비접촉 충전 시스템의 일례가 기재되어 있다.

특허 문헌 2에는, 평면 코일로 이루어지는 1차 코일과, 평면 코일로 이루어지는 2차 코일을 자기 결합시켜, 송전 장치로부터 수전 장치로의 전력의 전송을 행하는 것이 기재되어 있다.

그런데 비접촉 충전 시스템에서는, 불의의 사고 방지 등의 관점에서, 송전측으로부터 수전측으로의 송전을 개시하기에 앞서, 송전측에 세팅된 수전측이 정규의 것인지의 여부, 및 송전측과 수전측의 사이에 금속 등의 이물이 끼여 있지 않은지의 여부를 판정하는 것이 필요해지고 있다.

특허 문헌 2에서는, 송전 장치로부터 수전 장치로의 본격적인 송전을 개시하기에 앞서, 1차 코일과 2차 코일을 일시적으로 자기 결합시켜, 자기 결합되어 있는 시간 내에, 수전측이 정규의 것임을 확인함과 더불어, 송전 장치와 수전 장치의 사이에 이물이 끼여 있지 않은 것을 확인하고 있다.

특허 문헌 2의 기술에서는, 1차 코일과 2차 코일의 조합이, 수전측이 정규의 것임을 확인함과 더불어, 송전 장치와 수전 장치의 사이에 이물이 끼여 있지 않은 것을 확인하는, 송전 장치로부터 수전 장치로의 본격적인 송전이라는 본래의 용도 이외의 용도로 이용되고 있다.

이것을 가능하게 하기 위해, 특허 문헌 2의 기술에서는, 송전 장치 및 수전 장치의 각각에, 마이크로컴퓨터 등 미리 기억된 제어 프로그램에 따른 처리를 행하는 제어부를 설치하고 있다.

그러나 일반적으로, 미리 기억된 제어 프로그램에 따른 처리를 행하는 마이크로컴퓨터 등의 제어부는 고가이다. 따라서, 특허 문헌 2에서는, 이 종류의 제어부가, 송전 장치 및 수전 장치의 쌍방에 설치되어 있으므로, 비접촉 충전 시스템의 제조 비용이 상승한다.

일본국 특허공개 2009-136048호 공보 일본국 특허공개 2006-60909호 공보

본 발명은, 송전용의 평면 코일과 수전용의 평면 코일이 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태에 있어서, 그 갭 내에 금속 등의 이물이 존재하는 검출을, 저비용으로 실현 가능한 비접촉 충전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 국면에 따른 비접촉 충전 시스템은, 충전용 고주파 전력을 송전하는 송전용의 평면 코일을 포함하는 충전 기기와, 상기 송전용의 평면 코일과 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태로, 상기 송전용의 평면 코일과 자기 결합하여 상기 충전용 고주파 전력을 수전하는 수전용의 평면 코일을 포함하는 피충전 기기를 구비하며, 상기 충전 기기는, 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 전력을 송전하고, 또한 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 신호를 수신하는 1차측 인증용의 평면 코일을 포함하며, 상기 피충전 기기는, 상기 1차측 인증용의 평면 코일과 자기 결합하여, 상기 인증용 고주파 전력을 수전하고, 또한 상기 인증용 고주파 전력으로부터 생성된 상기 인증용 고주파 신호를 상기 1차측 인증용의 평면 코일에 출력하는 2차측 인증용의 평면 코일을 포함하며, 상기 송전용의 평면 코일과 상기 수전용의 평면 코일의 사이에 끼인 공간은, 상기 1차측 인증용의 평면 코일과 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 사이에 끼인 공간과 겹쳐져 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 송전용의 평면 코일과 수전용의 평면 코일이 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태에 있어서, 그 갭 내에 금속 등의 이물이 존재하는 검출을, 저비용으로 실현 가능한 비접촉 충전 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템의 기능 모듈의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는, 피충전 기기의 인증용 고주파 신호 생성부의 구체적인 회로 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템의 기본 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템의 구성의 일례를 도시한 측면도이다.
도 5는, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제1예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 6은, 제어부에 의한 이물 검출 처리의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제2예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 8은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제3예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 9는, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제4예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 10은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제5예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 11은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제6예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 12는, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제7예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 13은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제8예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 14는, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제9예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 15는, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제10예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 16은, 도 11 내지 도 15에 도시된 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제11예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 18은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제12예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 19는, 도 18에 도시된 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각을 구성하는 2개의 평면 코일의 각각의 권선의 감김 방향이 서로 상이한 방향으로 되어 있는 경우에 있어서의 자속의 흐름과, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각에 있어서의 자속의 흐름을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 20은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제13예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 21은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 제14예를 모식적으로 도시한 도면이다.

비접촉 충전 시스템에 있어서, 전력 전송용의 1세트의 코일을, 본래의 용도인 송전측으로부터 수전측으로의 송전에 이용함과 더불어, 또한 인증계 코일을 송전측 및 수전측의 각각에 설치하는 것을 생각할 수 있다. 인증계 코일이란, 송전측 및 수전측의 조합이 정규인지의 여부의 판단, 및 송전측과 수전측의 사이에 이물이 끼여 있는지의 여부의 판단에 이용하는 코일이다. 그러나 이 경우, 이하의 문제가 발생할 우려가 있다.

예를 들면, 송전측과 수전측의 조합이 정규일 때에, 송전측 및 수전측의 각각의 전력 전송계의 코일로 형성되는 소정의 갭 내에 이물이 존재하지만, 그 이물이, 인증계의 코일의 자기 결합에 영향을 주는 위치(예를 들면, 인증계의 코일의 권선 상)에 존재하지 않는 경우가 있다.

이러한 경우, 갭 내의 이물의 존재를 못보고 놓쳐, 송전측으로부터 수전측으로의 전력의 송전이 행해져 버린다. 그 결과, 갭 내에 존재하는 이물이 전자 유도에 의해 발열하여, 사람에게 화상을 입히거나, 하우징을 변형시키거나 할 우려가 있다.

이하에 나타내어지는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템은, 갭 내의 이물의 존재를 정밀도 좋게 검출하는 것을 저비용으로 실현 가능한 비접촉 충전 시스템이다.

우선, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템의 기본 동작에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템의 기능 모듈의 일례를 도시한 도면이다.

도 1에 나타내어진 비접촉 충전 시스템은, 충전 기기(1)와 피충전 기기(2)를 구비한다. 충전 기기(1)는, 제어부(10), 송전부(11), 인증용 고주파 전력 생성부(13), 및 정류부(15)를 구비한다. 제어부(10)는, 마이크로컴퓨터 등으로 구성되어 있으며, 충전 기기(1)를 통괄적으로 제어한다.

송전부(11)는, 송전용 코일(L1) 및 콘덴서(C1)로 이루어지는 LC 직렬 공진 회로가 병렬 접속된 인버터 회로(12)를 구비한다. 인버터 회로(12)는, 전력(예를 들면, 직류 전력 혹은 상용 교류 전력)을 받아들여, 소정의 고주파수(예를 들면 120kHz)의 전력을 생성한다. 또한, 인버터 회로(12)는 공지의 회로이므로, 그 구성의 설명을 생략한다.

송전용 코일(L1) 및 콘덴서(C1)로 이루어지는 LC 직렬 공진 회로는, 인버터 회로(12)에 의해 생성된 고주파수의 전력의 진폭을 크게 한다. 이와 같이, 진폭이 커진 고주파수의 전력은, 피충전 기기(2)를 충전하기 위한 충전용 고주파 전력으로서, 송전용 코일(L1)로부터 피충전 기기(2)에 송전된다.

여기에, 이하의 설명에 있어서, 송전용 코일(L1)로부터 피충전 기기(2)에 송전되는 고주파수의 전력을, "충전용 고주파 전력"이라고 부른다. 송전용 코일(L1)은, 충전용 고주파 전력을 송전하는 송전용의 평면 코일의 일례이다.

인증용 고주파 전력 생성부(13)는, 1차측 인증용 코일(L3) 및 콘덴서(C3)로 이루어지는 LC 직렬 공진 회로가 병렬 접속된 발진 회로(14)를 구비한다. 발진 회로(14)는, 전력(예를 들면, 직류 전력 혹은 상용 교류 전력)을 받아들여, 충전용 고주파 전력의 주파수보다 높은 소정의 고주파수(예를 들면 3MHz)의 전력을 생성한다. 또한, 발진 회로(14)는 공지의 회로이므로, 그 구성의 설명을 생략한다.

1차측 인증용 코일(L3) 및 콘덴서(C3)로 이루어지는 LC 직렬 공진 회로는, 발진 회로(14)에 의해 생성된 고주파수의 전력의 진폭을 크게 한다. 이와 같이, 진폭이 커진 고주파수의 전력은, 피충전 기기(2)가 인증 처리를 행하기 위한 구동 전력으로서, 1차측 인증용 코일(L3)로부터 피충전 기기(2)에 송전된다.

여기에, 이하의 설명에 있어서, 1차측 인증용 코일(L3)로부터, 피충전 기기(2)가 인증 처리를 행하기 위한 구동 전력으로서 피충전 기기(2)에 송전되는 고주파수의 전력을, "인증용 고주파 전력"이라고 부른다. 1차측 인증용 코일(L3)은, 피충전 기기(2)를 인증하기 위한 인증용 고주파 전력을 송전하고, 또한 피충전 기기(2)를 인증하기 위한 인증용 고주파 신호를 수신하는 1차측 인증용의 평면 코일의 일례이다.

정류부(15)는, 피충전 기기(2)로부터 전송되어 온 인증용 고주파 신호를 정류하여 제어부(10)에 출력한다. 제어부(10)는, 정류된 인증용 고주파 신호를 받아들여, 충전 기기(1) 및 피충전 기기(2)의 조합이 정규인 것을 인증한다.

피충전 기기(2)는, 충전지(20), 수전부(21), 및 인증용 고주파 신호 생성부(23)를 구비한다. 충전지(20)는, 예를 들면, 리튬 이온 전지로 구성된다.

수전부(21)는, 수전용 코일(L2) 및 콘덴서(C2)로 이루어지는 LC 병렬 공진 회로가 병렬 접속된 정류 회로(22)를 구비한다. 수전용 코일(L2)은, 송전용 코일(L1)과 자기 결합하여 충전용 고주파 전력을 수전한다. 수전용 코일(L2)은, 송전용 코일(L1)과 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태로, 송전용 코일(L1)과 자기 결합하여 충전용 고주파 전력을 수전하는 수전용의 평면 코일의 일례이다. 수전용 코일(L2) 및 콘덴서(C2)로 이루어지는 LC 병렬 공진 회로는, 수전용 코일(L2)이 수전한 충전용 고주파 전력의 진폭을 크게 한다.

정류 회로(22)는, 수전용 코일(L2) 및 콘덴서(C2)로 이루어지는 LC 병렬 공진 회로에 의해 진폭이 커진 충전용 고주파 전력을 정류하여 직류 전력으로서 충전지(20)에 공급한다. 그 결과, 충전지(20)가 충전된다.

인증용 고주파 신호 생성부(23)는, 전원 회로(24) 및 스위칭 회로(25)를 구비한다. 전원 회로(24)는, 인증용 고주파 신호 생성부(23)의 구동 전원을 생성하기 위해 설치되고, 2차측 인증용 코일(L4)로 수전한 인증용 고주파 전력을 정류 및 평활하여 직류 전력을 생성한다. 2차측 인증용 코일(L4)은, 1차측 인증용 코일(L3)과 자기 결합하여, 인증용 고주파 전력을 수전하고, 또한 인증용 고주파 전력으로부터 생성된 인증용 고주파 신호를 1차측 인증용 코일(L3)에 출력하는 2차측 인증용의 평면 코일의 일례이다.

스위칭 회로(25)는, 전원 회로(24)에 의해 생성된 직류 전력에 의해 동작하여, 후술하는 스위칭 처리를 행하고, 1차측 인증용 코일(L3)에 전송된 인증용 고주파 전력을 인증용 고주파 신호로 한다.

2차측 인증용 코일(L4) 및 콘덴서(C4)로 이루어지는 LC 병렬 공진 회로는, 2차측 인증용 코일(L4)에 전송된 인증용 고주파 전력의 진폭을 크게 한다. 그 결과, 진폭이 커진 인증용 고주파 전력이 전원 회로(24)에 출력된다.

도 2는, 피충전 기기의 인증용 고주파 신호 생성부의 구체적인 회로 구성의 일례를 도시한 도면이다. 인증용 고주파 신호 생성부(23)에 있어서, 2차측 인증용 코일(L4)과 병렬로 콘덴서(C4)가 접속되어 있다. 2차측 인증용 코일(L4) 및 콘덴서(C4)는, 전술한 LC 병렬 공진 회로를 구성한다.

또, 2차측 인증용 코일(L4)에는, 전술한 전원 회로(24) 및 스위칭 회로(25)가 접속되어 있다. 전원 회로(24)는, 2차측 인증용 코일(L4)을 흐르는 인증용 고주파 전력을 다이오드(D1)로 정류하여 전해 콘덴서(C5)를 충전하고, 전해 콘덴서(C5)의 충전 전하를 방전함으로써 스위칭 회로(25)에 직류 전압을 공급한다.

스위칭 회로(25)는, 정류용의 다이오드(D2), 저항 소자(R)(예를 들면 100Ω), 및 바이폴러 트랜지스터로 이루어지는 스위칭 소자(Q1)로 이루어지는 직렬 회로와, 저주파수(예를 들면 1KHz)의 펄스 신호를 생성하는 멀티바이브레이터(MV)를 구비한다.

이러한 구성의 스위칭 회로(25)에 있어서, 멀티바이브레이터(MV)는, 그 멀티바이브레이터(MV)에서 생성된 펄스 신호를 스위칭 소자(Q1)에 출력하고, 그 스위칭 소자(Q1)를 온 오프시킨다. 그 결과, 2차측 인증용 코일(L4)은, 멀티바이브레이터(MV)에서 생성된 펄스 신호의 온 기간과 동기하여, 스위칭 소자(Q1)에 의해 단락된다.

이러한 인증용 고주파 신호 생성부(23)에 있어서, 2차측 인증용 코일(L4)이 단락되어 있는 상태에서는, 1차측 인증용 코일(L3)측에서 본 인증용 고주파 신호 생성부(23) 전체의 임피던스는, 거의 저항 소자(R)의 저항치만으로 된다. 그 결과, 2차측 인증용 코일(L4)에 전송되는 인증용 고주파 전력의 진폭이 커진다(하이레벨).

그 한편으로, 2차측 인증용 코일(L4)이 단락되어 있지 않은 상태에서는, 인증용 고주파 신호 생성부(23) 전체의 임피던스는, 저항 소자(R)의 저항치뿐만 아니라, 또한, 2차측 인증용 코일(L4)의 임피던스도 더해진 임피던스가 된다. 따라서, 2차측 인증용 코일(L4)에 전송되는 인증용 고주파 전력의 진폭은, 2차측 인증용 코일(L4)이 단락되어 있는 상태의 진폭보다 작아진다(로우레벨).

그 결과, 인증용 고주파 신호 생성부(23)는, 멀티바이브레이터(MV)에서 생성되는 펄스 신호의 온 기간에, 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 인증용 고주파 전력의 진폭을 크게 함과 더불어, 그 온 기간의 직후의 오프 기간에, 그 인증용 고주파 전력의 진폭을 작게 한다.

결과적으로, 인증용 고주파 신호 생성부(23)는, 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서, 멀티바이브레이터(MV)에서 생성되는 펄스 신호와 동기하여, 진폭이 큰 하이레벨의 신호와, 그 신호보다 진폭이 작은 로우레벨의 신호가 반복되는 인증용 고주파 신호를 생성한다.

도 3은, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템의 기본 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

충전 기기(1)에 피충전 기기(2)가 세팅되었을 때, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이 자기 결합할 수 있도록 대향함과 더불어, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)이 자기 결합할 수 있도록 대향한다.

이 상태로, 충전 기기(1)의 제어부(10)는, 발진 회로(14)에 의해 고주파수의 전력을 생성시킨다. 이 고주파수의 전력은, 1차측 인증용 코일(L3) 및 콘덴서(C3)로 이루어지는 LC 직렬 공진 회로에서 진폭이 커져, 인증용 고주파 전력의 파형으로 된다.

이에 의해, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서 인증용 고주파 전력(도 3에 있어서 (1)로 나타내어지는 전력)이 발생하므로, 1차측 인증용 코일(L3)로부터 2차측 인증용 코일(L4)로 향하는 자속이 발생한다. 이에 의해, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)이 자기 결합하여, 1차측 인증용 코일(L3)에서 발생한 인증용 고주파 전력이 2차측 인증용 코일(L4)에 전송된다(이상, 인증용 전력 전송 처리).

인증용 고주파 전력이 2차측 인증용 코일(L4)에 전송되면, 인증용 고주파 신호 생성부(23)가 스위칭 처리에 의해, 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 인증용 고주파 전력을, 하이레벨의 신호와 로우레벨의 신호가 반복되는 인증용 고주파 신호(도 3에 있어서의 (2)로 나타내어지는 신호)로 한다.

그때, 2차측 인증용 코일(L4)은 1차측 인증용 코일(L3)과 자기 결합되어 있으므로, 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 인증용 고주파 전력의 파형의 변화가, 1차측 인증용 코일(L3)에 전해진다.

그러면, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 인증용 고주파 전력의 파형이, 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 인증용 고주파 신호의 파형과 동일한 파형(도 3에 있어서의 (3)으로 나타내어지는 파형)이 된다. 결과적으로, 1차측 인증용 코일(L3)에는, 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 인증용 고주파 신호가 전송된다(이상, 인증용 신호 전송 처리).

그때, 제어부(10)가, 인증용 고주파 신호의 온 오프 패턴을 판단하여, 피충전 기기(2)가 정규인지의 여부를 판단한다. 이에 의해, 충전 기기(1)와 피충전 기기(2)의 조합이 정규인지의 여부가 판단된다.

또한, 1차측 인증용 코일(L3) 그 자체가 임피던스를 가지므로, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 인증용 고주파 신호의 진폭이, 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 진폭보다 작아지고 있다.

그리고 제어부(10)가, 충전 기기(1)와 피충전 기기(2)의 조합이 정규인 것을 판정하면, 인버터 회로(12)를 구동시켜, 송전용 코일(L1)로부터 수전용 코일(L2)에 대해, 충전용 고주파 전력(도 3에 있어서 (4)로 나타내어지는 전력)을 전송시킨다(이상, 충전용 전력 전송 처리).

본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템은, 인증용 전력 전송 처리 및 인증용 신호 전송 처리로 이루어지는 인증 처리와, 충전용 전력 전송 처리를 교호로 행하여, 충전지(20)를 충전시킨다. 예를 들면, 충전용 전력 전송 처리를 1140ms 동안 행한 후, 인증 처리를 60ms 동안 행하는 처리를 반복한다. 이에 의해, 충전지(20)의 충전을 행하고 있는 동안에, 정기적으로, 충전 기기(1)에 정규의 피충전 기기(2)가 세팅되어 있는지의 여부의 판정 처리, 및 후술되는 이물 검출 처리를 행한다.

도 4는, 본 실시 형태에 따른 비접촉 충전 시스템의 구성의 일례를 도시한 측면도이다. 도 4에 있어서, 송전용 코일(L1)(송전용의 평면 코일의 일례), 수전용 코일(L2)(수전용의 평면 코일의 일례), 1차측 인증용 코일(L3)(1차측 인증용의 평면 코일의 일례) 및 2차측 인증용 코일(L4)(2차측 인증용의 평면 코일의 일례)의 각각은, 동일한 중심축(AX1)을 갖고 있다. 도 4에 있어서, 송전용 코일(L1), 수전용 코일(L2), 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)이, 직경을 따라 절단한 단면을 직사각형으로 모식적으로 나타내어져 있다.

충전 기기(1)는 송전용 코일(L1)을 구비하며, 피충전 기기(2)는 수전용 코일(L2)을 구비한다. 충전 기기(1)에 피충전 기기(2)가 세팅된 상태에서는, 평면 코일로 이루어지는 송전용 코일(L1)과, 평면 코일로 이루어지는 수전용 코일(L2)이 정면으로 마주 보고, 갭(G)을 갖는 공간(31)을 형성한다. 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)로 갭(G)을 형성하면, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이 자기 결합할 수 있는 상태가 된다.

송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)의 사이에 끼인 공간(31)은, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 사이에 끼인 공간과 겹쳐져 있다. 이것은 다음과 같이 바꾸어 말할 수 있다. 충전 기기(1)에서는, 송전용 코일(L1) 외에, 송전용 코일(L1) 중 갭(G)을 형성하는 평면과 평행하게, 평면 코일로 이루어지는 1차측 인증용 코일(L3)이 설치되어 있다. 1차측 인증용 코일(L3)은, 송전용 코일(L1) 중 갭(G)을 형성하는 평면 중 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이 대향하는 영역 전체에 있어서 권선이 배치되어 있다. 또, 피충전 기기(2)에서는, 수전용 코일(L2) 외에, 수전용 코일(L2) 중 갭(G)을 형성하는 평면과 평행하게, 평면 코일로 이루어지는 2차측 인증용 코일(L4)이 설치되어 있다. 2차측 인증용 코일(L4)은, 수전용 코일(L2) 중 갭(G)을 형성하는 평면 중 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이 대향하는 영역 전체(요컨대 수전용 코일(L2)의 전체)에 있어서 권선이 배치되어 있다.

공간(31)은, 송전용 코일(L1)로 한쪽의 측면(33), 수전용 코일(L2)로 다른 쪽의 측면(35)이 규정되는 공간이다. 한쪽의 측면(33)과 다른 쪽의 측면(35)은 동일한 면적을 갖는다. 1차측 인증용 코일(L3)의 전체가 한쪽의 측면(33)의 전체와 대향하고 있다. 2차측 인증용 코일(L4)의 전체가 다른 쪽의 측면(35)의 전체와 대향하고 있다.

충전 기기(1)에서는, 송전용 코일(L1) 및 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 자속 밀도를 높이기 위해 자성 시트(S1)가 설치되어 있다. 자성 시트(S1)는, 송전용 코일(L1) 및 1차측 인증용 코일(L3)로부터의 송전 효율을 향상시키기 위해 설치되어 있다.

피충전 기기(2)에서는, 수전용 코일(L2) 및 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 자속 밀도를 높이기 위해 자성 시트(S2)가 설치되어 있다. 자성 시트(S2)는, 수전용 코일(L2) 및 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 수전 효율을 향상시키기 위해 설치되어 있다.

도 4에 나타내어진 바와 같이, 이 비접촉 충전 시스템에서는, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각 중, 갭(G)을 형성하는 평면 중 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이 대향하는 영역 전체에 있어서 권선이 배치되어 있다. 바꿔 말하면, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)의 사이에 끼인 공간은, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 사이에 끼인 공간과 겹쳐진다. 이 때문에, 갭(G) 내에 금속 등의 이물이 존재하는 경우, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자기 결합이 약해진다.

그 결과, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 전압치의 진폭이, 2차측 인증용 코일(L4)의 임피던스의 영향을 받기 어려워지므로, 커진다. 제어부(10)는, 이 진폭의 변화를 검출함으로써, 갭(G) 내에 존재하는 이물의 존재를 검출한다(이물 검출 처리).

이와 같이, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 전압치의 진폭의 변화를 검출하는 것만으로 이물을 검출할 수 있으므로, 마이크로컴퓨터와 같이, 제어 프로그램에 따라 제어를 행하는 고가의 부품은 불필요하다.

이에 의해, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각이 대향하여 갭(G)을 형성한 상태에 있어서, 그 갭(G) 내에 금속 등의 이물이 존재하는 것을, 마이크로컴퓨터 등의 고가의 부품을 사용하지 않고 검출하는 것이 용이해진다. 그 결과, 저비용의 비접촉 충전 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 도 4에 있어서, 송전용 코일(L1), 수전용 코일(L2), 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 전술한 바와 같이 동일한 중심축(AX1)을 갖고 있다. 그러나 인증 정밀도 및 이물의 검출 정밀도를 더욱 높이는 관점에서는, 도 16에 나타내어진 바와 같이, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 중심축(AX2)이, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 중심축(AX1)과 일치하고 있지 않은 것이 바람직하다.

1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 중심축(AX2)이, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 중심축(AX1)과 일치하고 있지 않을 때에는, 1차측 인증용 코일(L3)과, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2) 중 어느 하나의 사이에서 상호 유도가 발생하기 어려워진다.

이 때문에, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서 인증용 고주파 전력이 발생하였을 때에, 그 인증용 고주파 전력이 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2) 중 어느 하나에 전달되지 않고 2차측 인증용 코일(L4)에 전달되기 쉬워진다. 따라서, 피충전 기기(2)의 인증 정밀도 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

도 5는, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 형상의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 5, 도 7~도 9에 있어서, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)은 1개의 원으로 나타내어지며, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)은 동심원의 복수의 권선(3)으로 나타내어져 있지만, 실제는 도 10에 나타낸 바와 같은 소용돌이형상의 코일이다. 도 5에 있어서, 2차측 인증용 코일(L4)은, 도 4에 나타낸 다른 쪽의 측면(35)과 동일한 크기의 평면 전체에 있어서, 균일한 권선 간격(A)으로 감겨진 권선(3)이 배치되어 있다.

1차측 인증용 코일(L3)은, 도 4에 나타낸 한쪽의 측면(33)과 동일한 크기의 평면 전체에 있어서, 균일한 권선 간격(A)으로 감겨진 권선(3)이 배치되어 있다.

또, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 권선(3)의 권수(卷數)는, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 권선의 권수보다 적은 권수로 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 권선(3)의 권수가, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 권선의 권수보다 적다. 이에 의해 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 인덕턴스를, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 인덕턴스보다 작게 할 수 있다.

따라서, 1차측 인증용 코일(L3) 및 콘덴서(C3)로 이루어지는 LC 직렬 공진 회로, 및 2차측 인증용 코일(L4) 및 콘덴서(C4)로 이루어지는 LC 병렬 공진 회로에 있어서, 콘덴서(C3 및 C4)로서, 어느 정도 정전 용량이 큰 콘덴서를 이용할 수 있다. 따라서, 수 pF 정도의 정전 용량을 갖는 고가의 콘덴서를 이용할 필요가 없으므로, 비용의 상승을 초래하지 않음과 더불어 LC 공진 회로의 설계가 용이해진다.

또, 이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 권선(3)은, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이 대향하는 영역 전체(한쪽의 측면(33), 다른 쪽의 측면(35))에 있어서, 균일한 권선 간격(A)으로 감겨져 있다. 이 때문에, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)로 이루어지는 갭(G) 내에 존재하는 이물이, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 중심측으로부터 외측으로 향한 범위 내의 어느 위치에 존재해도, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 자기 결합에 영향을 준다. 따라서, 갭(G) 내에 존재하는 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

도 6은, 제어부(10)에 의한 이물 검출 처리의 개요를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 있어서, 이물이 갭(G) 내에 존재하지 않는 경우(금속 없음), 이물이 갭(G) 내에 존재하는 경우(금속 있음), 및 충전 기기(1)에 피충전 기기(2)가 세팅되어 있지 않은 경우(피충전 기기 없음)의 각각에 있어서의 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 전압치의 변화가 모식적으로 나타내어져 있다.

충전 기기(1)에 피충전 기기(2)가 세팅되어 있지 않을 때에는, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)이 자기 결합되어 있는 상태가 아니므로, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 전압치의 변화는, 인증용 고주파 전력(도 3의 (1)로 나타내어지는 전력)의 전압치의 변화와 동일하다.

충전 기기(1)에 피충전 기기(2)가 세팅되었을 때에는, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)이 자기 결합할 수 있는 상태에 있으므로, 1차측 인증용 코일(L3)에는, 피충전 기기(2)에서 생성된 인증용 고주파 신호가 전송된다. 이에 의해, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 전압치의 변화는, 인증용 고주파 신호의 전압치의 변화와 동일해진다.

그러나 충전 기기(1)에 피충전 기기(2)가 세팅된 상태에서, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)로 형성되는 갭(G) 내에 이물이 존재하는 경우에는, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 사이에서 형성되는 갭 내에 이물이 존재하게 된다. 그 이유는 전술한 바와 같다.

이 경우, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 인증용 고주파 신호의 진폭이 커진다. 그 이유를 이하에 설명한다.

1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 사이에 이물이 존재하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 자기 결합이 약해지므로, 1차측 인증용 코일(L3)은, 피충전 기기(2)측의 임피던스의 영향을 받기 어려워진다. 그 결과, 1차측 인증용 코일(L3)의 진폭이, 피충전 기기(2)가 세팅되어 있지 않은 상태로 되돌아오려고 한다.

여기에, 피충전 기기(2)가 세팅되어 있지 않은 상태에서는, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 전압치의 진폭은, 도 3의 (1)로 나타내어진 바와 같이, 인증용 고주파 신호의 하이레벨 신호의 진폭보다 큰 진폭의 인증용 고주파 전력의 진폭이다.

1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 인증용 고주파 신호의 로우레벨 신호(진폭이 작을 때의 신호)는, 전술한 바와 같이, 2차측 인증용 코일(L4) 및 저항 소자(R)의 저항치로 이루어지는 임피던스의 영향을 받은 신호이다. 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 인증용 고주파 신호의 하이레벨 신호(진폭이 클 때의 신호)는, 전술한 바와 같이, 2차측 인증용 코일(L4)의 임피던스보다 작은 저항 소자(R)의 저항치의 영향밖에 받고 있지 않은 신호이다.

이에 의해, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)로 형성되는 갭(G) 내에 이물이 존재하고, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 자기 결합이 약해졌을 때, 다음의 상태가 발생한다. 피충전 기기(2)의 임피던스의 영향을 크게 받고 있었던 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 인증용 고주파 신호의 로우레벨 신호의 진폭의 변화량이, 피충전 기기(2)의 임피던스의 영향을 그다지 받고 있지 않은 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 인증용 고주파 신호의 하이레벨 신호의 진폭의 변화량보다 커진다.

따라서, 도 6에 나타내어진 바와 같이, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 하이레벨 신호의 진폭이, (t'1-t1)만큼 커진다. 그 한편으로, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 로우레벨 신호의 진폭이, (t'1-t1)보다 작은 변화량인 (t'2-t2)만큼 커진다.

결과적으로, 충전 기기(1)에 피충전 기기(2)가 세팅된 상태에서, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)로 형성되는 갭(G) 내에 이물이 존재하는 경우, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 인증용 고주파 신호의 하이레벨의 신호와 로우레벨의 신호 사이의 진폭의 차이가, t1-t2로 나타내어지는 Δt로부터, t'1-t'2로 나타내어지며, Δt보다 작은 값인 Δt'가 된다. 제어부(10)는, 1차측 인증용 코일(L3)에 있어서의 하이레벨 신호와 로우레벨 신호의 진폭의 차가, Δt로부터 Δt'가 된 것을 검출함으로써, 이물을 검출한다.

이하, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 여러 가지 구성예를 도 7 내지 도 15, 및 도 17에 예시한다.

또한, 도 5, 및 도 7 내지 도 10에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 형성하는 평면 코일의 형상은 원형으로 되어 있다. 평면 코일의 형상은 원형에 한정되지 않으며, 예를 들면 사각형이어도 된다. 사각형의 평면 코일은 원형의 평면 코일보다 이물의 검출 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서의 평면 코일의 면적이, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각을 구성하는 평면 코일의 면적에 가까워지도록 구성하면, 이하와 같이 말할 수 있다. 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서의 평면 코일에 있어서, 그 형상이 원형인 경우보다, 사각형인 경우가 그 면적이 커진다. 따라서, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서의 평면 코일이 사각형이면, 원형인 경우보다 그 면적이 커지므로, 자속이 발생하는 범위가 크다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자기 결합이 발생하고 있는 범위가 넓어지므로, 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 형상이 사각형인 경우, 원형으로 되어 있는 경우와 비교하여, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 사이에서 자속이 발생하는 범위가 넓어진다. 이에 의해, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자기 결합이 발생하고 있는 범위가 넓어지므로, 이물의 검출 정밀도가 더욱 향상된다.

도 7에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이 대향하는 영역 전체에 있어서, 평면 코일(1차측 인증용 코일(L3), 2차측 인증용 코일(L4))의 중심으로부터 외측으로 향함에 따라, 권선 간격이 작아지는 권선(3)이 배치되어 있다. 이 종류의 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서, 중심부로부터 외측 가장자리부로 향함에 따라, 권선(3)의 권선 간격이, 최대의 권선 간격(B)으로부터 최소의 권선 간격(A)으로 순차적으로 작아지고 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 중심으로부터 외측으로 향함에 따라 권선 간격이 작아지고 있으므로, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 외측 가장자리부에 가까운 위치에 존재하는 이물에 의해 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 인덕턴스가 변화하기 쉽다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 외측 가장자리부에 가까운 위치에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

도 8에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이 대향하는 영역 전체에 있어서, 평면 코일(1차측 인증용 코일(L3), 2차측 인증용 코일(L4))의 중심 및 외측으로 향함에 따라 권선 간격이 작아지는 권선(3)이 배치되어 있다.

1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 제작할 때에, 권선(3)이 보빈을 중심으로 하여 감겨졌을 때에는 이들의 중심부는 공동(空洞)이 된다. 그 결과, 중심부에 가까운 위치에 이물이 존재하는 경우, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 인덕턴스가 변화하기 어려우므로, 중심부에 가까운 위치에 존재하는 이물을 검출하는 것이 곤란하다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 권선(3)의 권선 간격은, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 중심부와 외측 가장자리부 사이의 중간부로부터 중심부를 향해, 권선 간격(C)으로부터 권선 간격(D)으로 순차적으로 작아지고 있다.

따라서, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 중심부에 가까운 위치에 존재하는 이물에 의해, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 인덕턴스가 변화하기 쉽다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 권선(D)이 중심부에 공동을 갖는 경우에, 그 중심부에 가까운 위치에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

또한, 이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 중심부와 외측 가장자리부의 중간부로부터 외측 가장자리부를 향해, 권선 간격이 권선 간격(C)으로부터 권선 간격(A)으로 순차적으로 작아지고 있다. 그 결과, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 외측 가장자리부에 가까운 위치에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 그 이유는 전술한 바와 같다.

또, 도 8에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 동일한 면적 또한 동일한 형상의 평면 코일로 구성되어 있다. 따라서, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)이 대향한 상태에서, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4) 중 어느 하나로부터 다른 쪽의 인증용 코일(L4, L3)로 향하는 공간 내에 이물이 존재하는 경우, 그 이물이, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 갭 내에 존재하게 된다. 따라서, 그 이물이, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자속 내에 존재하게 된다.

그 결과, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)이 대향한 상태에서, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4) 중 어느 하나로부터 다른 쪽의 인증용 코일(L4, L3)로 향하는 공간 내에 이물이 존재하는 경우, 그 이물이, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 자기 결합에 영향을 준다. 이 때문에, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 사이에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

도 9에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서, 1차측 인증용 코일(L3)은, 2차측 인증용 코일(L4)을 구성하는 평면 코일과 동일한 형상이며, 그 평면 코일보다 큰 면적의 평면 코일로 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3)이, 2차측 인증용 코일(L4)과 동일한 형상이며, 그 면적보다 큰 면적을 갖고 있으므로, 2차측 인증용 코일(L4)의 중심축이 1차측 인증용 코일(L3)의 중심축으로부터 조금 어긋나 있어도, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)의 사이에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

도 10에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서, 1차측 인증용 코일(L3)은 송전용 코일(L1)과 동일 평면상에 설치되어 있으며, 2차측 인증용 코일(L4)은 수전용 코일(L2)과 동일한 평면상에 설치되어 있다.

이러한 형상의 1차측 인증용 코일(L3) 및 송전용 코일(L1)은, 예를 들면, 1차측 인증용 코일(L3)을 구성하는 권선과, 송전용 코일(L1)을 구성하는 권선을 접착제가 도포된 기판 상에서 바깥쪽으로부터 중심부를 향해 순차적으로 우측 감김 방향으로 감음으로써 제작할 수 있다.

2차측 인증용 코일(L4) 및 수전용 코일(L2)은, 예를 들면, 2차측 인증용 코일(L4)을 구성하는 권선과, 수전용 코일(L2)을 구성하는 권선을 접착제가 도포된 기판 상에서 바깥쪽으로부터 중심부를 향해 순차적으로 우측 감김 방향으로 감음으로써 제작할 수 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3)은 송전용 코일(L1)과 동일 평면상에 설치되어 있으며, 2차측 인증용 코일(L4)은 수전용 코일(L2)과 동일 평면상에 설치되어 있다. 따라서, 1차측 인증용 코일(L3)을 송전용 코일(L1)과 대향시켜 설치함과 더불어 2차측 인증용 코일(L4)을 수전용 코일(L2)과 대향시켜 설치하는 경우에 비해, 코일의 층수를 줄일 수 있다. 결과적으로, 충전 기기(1) 및 피충전 기기(2)의 박형화가 가능해진다.

도 11 내지 도 15에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 복수의 사각형의 평면 코일(4)로 구성되어 있다. 이와 같이, 복수의 사각형의 평면 코일(4)로 구성되어 있으므로, 도 11 내지 도 15에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에서는, 복수의 평면 코일(4)을 평면상에서 밀집시켜도 간극이 발생하지 않는다. 이에 의해, 피충전 기기(2)의 인증, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

도 11에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일(4)은, 동일한 감김 방향으로 감겨진 권선(3)이 배치되어 있다. 도 11에 있어서, 권선(3)은, 바깥쪽으로부터 중심부를 향해 우측 감김 방향으로 되어 있다.

또, 2차측 인증용 코일(L4)측의 복수의 평면 코일(4)의 각각이, 1차측 인증용 코일(L3)측의 복수의 평면 코일(4)의 각각에 각각 대응하는 위치에 설치되어 있다. 요컨대, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)이 대향한 상태에서는, 1차측 인증용 코일(L3)측의 복수의 평면 코일(4)의 각각이, 2차측 인증용 코일(L4)측의 복수의 평면 코일(4) 중 그 평면 코일(4)과 대응하는 평면 코일(4)과 대향한다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 권선(3)의 감김 방향이 동일한 방향으로 되어 있으므로, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서 자속이 동일한 방향으로 발생한다.

그리고 2차측 인증용 코일(L4)측의 복수의 평면 코일(4)의 각각이, 1차측 인증용 코일(L3)측의 복수의 평면 코일(4)의 각각에 각각 대응하는 위치에 설치되어 있으므로, 1차측 인증용 코일(L3)측의 복수의 평면 코일(4)의 각각이, 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일(L4)측의 평면 코일(4)과 자기 결합한다.

따라서, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 공간 내에서, 1차측 인증용 코일(L3)측 및 2차측 인증용 코일(L4)측의 각각의 평면 코일(4)의 수만큼, 자속 밀도가 강한 공간이 넓게 분포한다.

1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 공간 내에 있어서, 자속 밀도가 강한 공간이 넓게 분포하면, 그 공간 내에 존재하는 이물이 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 자기 결합에 영향을 주기 쉬워진다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 공간 내에 있어서, 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 공간이 넓게 분포하게 되어, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 공간 내에 존재하는 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

도 12에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 도 11에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각과 동일한 구성이다.

도 12에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서, 복수의 평면 코일(4)의 각각에는 후술되는 회로(C)가 접속되어 있다. 예를 들면, 1차측 인증용 코일(L3)을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 각각에는, 회로(C)로서, 그 평면 코일(4)에서 받아들인 인증용 고주파 신호에 의거하여 피충전 기기(2)를 인증하는 인증용 고주파 전력 생성부(13)가 접속되어 있다.

2차측 인증용 코일(L4)을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 각각에는, 회로(C)로서, 예를 들면, 인증용 고주파 전력으로부터 인증용 고주파 신호를 생성하는 인증용 고주파 신호 생성부(23)가 접속되어 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3)측의 복수의 평면 코일(4)의 각각에 대응하여, 피충전 기기(2)를 인증하는 인증용 고주파 전력 생성부(13)를 구비하는 한편으로, 2차측 인증용 코일(L4)측의 복수의 평면 코일(L4)의 각각에 대응하여, 인증용 고주파 신호를 생성하는 인증용 고주파 신호 생성부(23)를 구비한다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일(L3)측의 복수의 평면 코일(4)과, 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일(L4)측의 평면 코일(4)의 조합마다, 피충전 기기(2)의 인증, 및 이물의 검출이 행해지게 된다. 이에 의해, 피충전 기기(2)의 인증, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

도 13에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에서는, 도 11에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 각각이, 직렬로 접속되어 있다.

이 구성에 의하면, 복수의 평면 코일(4)의 각각이 직렬로 접속되어 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각이 구성되어 있으므로, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각 전체의 권수가 증가한다. 그 결과, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각 전체의 인덕턴스가 향상된다. 이에 의해, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 자기 결합이 강해지므로, 피충전 기기의 인증, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

또, 복수의 평면 코일(4)의 각각이 직렬로 접속되어 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각이 구성되어 있으므로, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각 전체에 접속되는 회로(C)는 1개이면 된다. 이에 의해, 저비용화를 실현할 수 있다.

도 14에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에서는, 도 11에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 각각이, 병렬로 접속되어 있다.

이 구성에 의하면, 복수의 평면 코일(4)의 각각이 병렬로 접속되어 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각이 구성되어 있으므로, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각 전체에 접속되는 회로(C)는 1개이면 된다. 이에 의해, 저비용화를 실현할 수 있다.

도 15에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 도 11에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 각각과, 이들 평면 코일(4)을 둘러싸고, 또한, 복수의 평면 코일(4)의 각각과 동일한 감김 방향의 권선(5)을 구비한다.

이 구성에 의하면, 복수의 평면 코일(4)을 둘러싸고, 또한, 복수의 평면 코일(4)의 각각과 동일한 감김 방향의 권선(5)을 구비하므로, 복수의 평면 코일(4)에서는 자속이 도달하지 않았던 위치에까지, 복수의 평면 코일(4)을 둘러싸는 권선(5)으로부터의 자속이 도달한다.

그 결과, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 자기 결합이 강해지므로, 피충전 기기(2)의 인증, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

도 16은, 도 11 내지 도 15에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 16에 나타내어진 바와 같이, 충전 기기(1)에 피충전 기기(2)가 세팅된 상태에서는, 1차측 인증용 코일(L3)을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 각각과, 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일(L4)측의 평면 코일(4)이, 동일한 중심축(AX2)을 가진 상태로 대향하고 있다.

그 한편으로, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2)이, 동일한 중심축(AX1)을 가진 상태로 대향하고 있다. 이 중심축(AX1)은, 중심축(AX2)과는 다른 축이다.

이와 같이, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 중심축(AX2)은, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 중심축(AX1)과 일치하고 있지 않으므로, 1차측 인증용 코일(L3)측의 평면 코일(4)과, 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일(L4)측의 평면 코일(4) 사이의 자기 결합의 강도가, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2) 사이의 자속에 의해 영향을 받기 어려워진다. 그 결과, 피충전 기기(2)의 인증 정밀도, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

이와 같이, 1차측 인증용 코일(L3)을 구성하는 복수의 평면 코일(4)의 각각과, 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일(L4)측의 평면 코일(4)이, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 중심축(AX1)과는 다른 중심축(AX2)을 가진 상태로 대향할 수 있는 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 구성예로서, 또한, 도 17 및 도 18에 나타내어진 예를 들 수 있다.

도 17에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 중심부(CE2)를 갖는 2개의 직사각형의 평면 코일(6A 및 6B)로 구성되어 있다. 그리고 평면 코일(6A 및 6B)의 각각에 있어서, 권선(3)이, 바깥쪽으로부터 중심부를 향해 우측 감김 방향으로 감겨져 있다. 또한, 평면 코일(6A)과 평면 코일(6B)은 직렬로 접속되어 있다.

이러한 구성의 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서, 평면 코일(6A 및 6B)의 중심축(AX2)은, 중심부(CE2)를 통과하여 지면 수직 방향으로 연장되는 축이다. 그 한편으로, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 중심축(AX1)은, 중심부(CE1)를 통과하여 지면 수직 방향으로 연장되는 축이다.

또, 도 18에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각은, 중심부(CE2)를 갖는 2개의 삼각형의 평면 코일(7A 및 7B)로 구성되어 있다. 그리고 평면 코일(7A 및 7B)의 각각에 있어서, 권선(3)이, 바깥쪽으로부터 중심부를 향해 우측 감김 방향으로 감겨져 있다. 또한, 평면 코일(7A)과 평면 코일(7B)은 직렬로 접속되어 있다.

이러한 구성의 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각에 있어서, 평면 코일(7A 및 7B)의 중심축(AX2)은, 중심부(CE2)를 통과하여 지면 수직 방향으로 연장되는 축이다. 그 한편으로, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 중심축(AX1)은, 중심부(CE1)를 통과하여 지면 수직 방향으로 연장되는 축이다.

이상에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 평면 코일(6A 및 6B, 및, 7A 및 7B)은, 동일한 감김 방향의 권선(3)을 갖고 있다. 그러나 피충전 기기(2)의 인증, 및 이물의 검출 정밀도를 향상시키는 관점에서는, 서로 다른 감김 방향의 권선(3)을 갖고 있어도 된다.

도 19는, 도 18에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 2개의 평면 코일(4)의 각각의 권선(3)의 감김 방향이 서로 다른 방향으로 되어 있는 경우에 있어서의 자속의 흐름과, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각에 있어서의 자속의 흐름을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 19(A)는, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)에 있어서의 자속의 흐름을 모식적으로 나타낸다. 도 19(B)는, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)에 있어서의 자속의 흐름을 모식적으로 나타낸다.

1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)에서는, 2개의 평면 코일(7A 및 7B)의 권선(3)의 감김 방향이 서로 다른 방향으로 되어 있으므로, 도 19(B)에 나타내어진 바와 같이, 1차측 인증용 코일(L3)측의 평면 코일(7A) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 평면 코일(7A')의 중심축(AX2)을 따라, 평면 코일(7A)로부터 평면 코일(7A')에 이르는 자속이 발생한다.

그 한편으로, 2차측 인증용 코일(L4)측의 평면 코일(7B') 및 1차측 인증용 코일(L3)의 평면 코일(7B)의 중심축(AX2)을 따라, 평면 코일(7B')로부터 평면 코일(7B)에 이르는 자속이 발생한다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일(L3)측의 지면 좌측의 평면 코일(7A)로부터 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일(L4)측의 지면 좌측의 평면 코일(7A')에 도달하고, 2차측 인증용 코일(L4)측의 지면 우측의 평면 코일(7B')로부터 이것에 대응하는 1차측 인증용 코일(L3)측의 지면 우측의 평면 코일(7B)에 도달하는 자속 루프가 형성된다.

그 한편으로, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)에서는, 도 19(A)에 나타내어진 바와 같이, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 중심축을 따라, 송전용 코일(L1)로부터 수전용 코일(L2)에 도달하는, 자속 밀도가 높은 자속이 발생한다. 그리고 수전용 코일(L2)에 도달한 자속은, 그 자속 밀도가 낮아진 상태로, 송전용 코일(L1)에 이른다.

도 19로부터 분명한 바와 같이, 1차측 인증용 코일(L3)측 및 2차측 인증용 코일(L4)측에 있어서 2개의 평면 코일(7A 및 7B)의 각각의 중심축(AX2)이, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각의 중심축(AX1)과 일치하고 있지 않다. 그 결과, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 사이에 있어서의 자속 루프는, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 중심축(AX1)을 따라 송전용 코일(L1)의 중심부로부터 수전용 코일(L2)의 중심부에 이르는 자속 밀도가 높은 자속의 경로와 중복되지 않는다.

이에 의해, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)의 사이에 있어서의 자속이, 송전용 코일(L1)과 수전용 코일(L2) 사이의 자속에 의한 간섭을 받기 어려워지므로, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자기 결합이, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각에 의해 영향을 받기 어려워진다. 그 결과, 피충전 기기(2)의 인증, 및 이물의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)로서, 또한, 도 20 및 도 21에 나타내어진 구성을 들 수 있다.

도 20 및 도 21에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)에서는, 대각선상으로 나열되는 평면 코일의 권선의 감김 방향이 동일한 방향으로 되어 있다. 또한, 좌우 방향, 및 상하 방향의 각각에 대해 서로 이웃하는 2개의 평면 코일의 권선의 감김 방향이 다른 방향으로 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 좌우 방향 및 상하 방향으로 서로 이웃하는 평면 코일의 존재에 의해, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4)이 대향한 상태로, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)에 있어서의 자속 루프와는 다른 보다 많은 루프를 형성할 수 있다.

따라서, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자기 결합이, 송전용 코일(L1) 및 수전용 코일(L2)의 각각에 의해 영향을 받기 어려워진다. 그 결과, 피충전 기기(2)의 인증, 및 이물의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 도 20 및 도 21에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)에서는, 이하에 나타내어지는 이점이 존재한다. 이것에 대해, 이하 설명한다.

도 20에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일(8A~8D)에 있어서, 대각선상으로 나열되는 평면 코일(8A 및 8D)의 각각의 권선(3)의 감김 방향이 우측 감김 방향(바깥쪽으로부터 중심을 향해 우측 감김 방향; 이하 동일)으로 되어 있다. 그 한편으로, 대각선상으로 나열되는 평면 코일(8B 및 8C)의 각각의 권선(3)의 감김 방향이 좌측 감김 방향(바깥쪽으로부터 중심으로 향해 좌측 감김 방향; 이하 동일)으로 되어 있다.

그 결과, 좌우 방향에서 서로 이웃하는 평면 코일(8A 및 8B)의 각각의 권선(3)의 감김 방향이 다르다. 또한, 좌우 방향에서 서로 이웃하는 평면 코일(8C 및 8D)의 각각의 권선(3)의 감김 방향이 다르다. 또한, 상하 방향에서 서로 이웃하는 평면 코일(8A 및 8C)의 각각의 권선(3)의 감김 방향이 다르다. 또한, 상하 방향에서 서로 이웃하는 평면 코일(8B 및 8D)의 각각의 권선(3)의 감김 방향이 다르다.

이러한 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일(L3)이 2차측 인증용 코일(L4)에 대해 상대적으로 회전한 위치에 있어도, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자기 결합의 강도가 그다지 변함이 없다.

그 이유는, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각의 평면 코일(8A~8D)의 양쪽 또는 어느 한쪽이 회전해도, 코일(L3 및 L4)의 각각의 평면 코일(8A~8D)과, 다른 쪽의 코일(L3 및 L4)의 각각의 평면 코일(8A~8D)의 사이에서 대향하는 영역의 면적이 그다지 변함이 없기 때문이다.

특히, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각이, 우측 방향으로 90도, 180도, 혹은, 좌측 방향으로 90도, 180도 회전한 상태인 경우에는, 1차측 인증용 코일(L3)의 권선(3)과, 2차측 인증용 코일(L4)의 권선(3)의 대향 상태가, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각이 회전하고 있지 않은 상태와 변함이 없다. 그 결과, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자기 결합의 강도가 변함이 없다.

예를 들면, 2차측 인증용 코일(L4)이 회전하고 있지 않은 상태에 있어서의 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 대향 관계가, 도 20(A)에 나타내어진 대향 관계라고 가정한다. 만일, 2차측 인증용 코일(L4)이 우측 방향으로 90도 회전한 상태로, 1차측 인증용 코일(L3)과 대향하면, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 대향 관계는, 도 20(B)에 나타내어진 바와 같이 된다.

도 20(B)에서는, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 대향 관계는 이하에 나타내어진 바와 같이 되어 있다.

즉, 1차측 인증용 코일(L3)의 평면 코일(8A)과 2차측 인증용 코일(L4)의 평면 코일(8C)이 대향한다. 또, 1차측 인증용 코일(L3)의 평면 코일(8B)과 2차측 인증용 코일(L4)의 평면 코일(8A)이 대향한다. 또, 1차측 인증용 코일(L3)의 평면 코일(8C)과 2차측 인증용 코일(L4)의 평면 코일(8D)이 대향한다. 또, 1차측 인증용 코일(L3)의 평면 코일(8D)과 2차측 인증용 코일(L4)의 평면 코일(8B)이 대향한다.

이러한 대향 관계에서는, 1차측 인증용 코일(L3)의 평면 코일(8A~8D)의 각각에 대향하는 2차측 인증용 코일(L4)의 평면 코일(8A~8D)이 바뀌었을 뿐, 평면 코일(8A~8D)의 각각의 권선(3)의 대향 상태는, 2차측 인증용 코일(L4)이 회전하고 있지 않은 상태와 비교하여 변함이 없다.

따라서, 2차측 인증용 코일(L4)이 그 중심축을 중심으로 하여 우측 방향으로 90도 회전한 상태로, 1차측 인증용 코일(L3)과의 사이에서 갭(G)을 형성해도, 1차측 인증용 코일(L3)과 2차측 인증용 코일(L4) 사이의 자기 결합의 강도가, 2차측 인증용 코일(L4)이 회전하고 있지 않은 상태로 1차측 인증용 코일(L3)과의 사이에서 갭(G)을 형성한 상태의 강도와 변함이 없다.

결과적으로, 2차측 인증용 코일(L4)이 그 중심축을 중심으로 하여 우측 방향으로 90도 회전한 상태로 피충전 기기(2)가 충전 기기(1)에 세팅되었다고 해도, 자기 결합의 강도가 약해지지 않으므로, 피충전 기기(2)의 충전 효율이 저하하지 않는다.

도 21에 나타내어진 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)은, 9개의 평면 코일(9A~9I)로 구성되어 있다. 이 종류의 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)에서도, 대각선상으로 나열되는 평면 코일(9A, 9E, 9I), 및 평면 코일(9C, 9E, 9G)의 권선의 감김 방향이 동일한 방향으로 되어 있다. 또한, 좌우 방향, 및 상하 방향의 각각에 대해 서로 이웃하는 2개의 평면 코일의 권선의 감김 방향이 다른 방향으로 되어 있다.

이러한 구성에 의해서도, 예를 들면, 2차측 인증용 코일(L4)이 우측 방향으로 90도 회전한 상태로, 1차측 인증용 코일(L3)과 대향하였을 때에는, 1차측 인증용 코일(L3)의 평면 코일(9A~9I)의 각각에 대향하는 2차측 인증용 코일(L4)의 평면 코일(9A~9I)이 바뀔 뿐, 평면 코일(9A~9I)의 각각의 권선(3)의 대향 상태는, 2차측 인증용 코일(L4)이 회전하고 있지 않은 상태와 변함이 없다.

또한, 상기 설명에 있어서, 1차측 인증용 코일(L3) 및 2차측 인증용 코일(L4)의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일의 수는, 전술한 수에는 한정되지 않는다.

이하에 본 발명에 관해 정리한다. 본 발명에 관련된 한 국면에 따른 비접촉 충전 시스템은, 충전용 고주파 전력을 송전하는 송전용의 평면 코일을 포함하는 충전 기기와, 상기 송전용의 평면 코일과 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태로, 상기 송전용의 평면 코일과 자기 결합하여 상기 충전용 고주파 전력을 수전하는 수전용의 평면 코일을 포함하는 피충전 기기를 구비하며, 상기 충전 기기는, 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 전력을 송전하고, 또한 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 신호를 수신하는 1차측 인증용의 평면 코일을 포함하며, 상기 피충전 기기는, 상기 1차측 인증용의 평면 코일과 자기 결합하여, 상기 인증용 고주파 전력을 수전하고, 또한 상기 인증용 고주파 전력으로부터 생성된 상기 인증용 고주파 신호를 상기 1차측 인증용의 평면 코일에 출력하는 2차측 인증용의 평면 코일을 포함하며, 상기 송전용의 평면 코일과 상기 수전용의 평면 코일의 사이에 끼인 공간은, 상기 1차측 인증용의 평면 코일과 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 사이에 끼인 공간과 겹쳐져 있다.

이 구성에 의하면, 송전용의 평면 코일과 수전용의 평면 코일이 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태에 있어서, 그 갭 내에 금속 등의 이물이 존재하는 검출을, 저비용으로 실현하는 것이 가능해진다.

본 발명의 다른 한 국면에 따른 비접촉 충전 시스템은, 평면 코일로 구성되고, 피충전 기기를 충전하기 위한 충전용 고주파 전력을 송전하는 송전용 코일을 구비하는 충전 기기와, 상기 송전용 코일과 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태로 그 송전용 코일과 자기 결합하여 상기 충전용 고주파 전력을 수전하는, 평면 코일로 구성된 수전용 코일을 구비하는 피충전 기기를 구비하고 있으며, 상기 충전 기기는, 상기 송전용 코일 중 상기 갭을 형성하는 평면과 평행하게 설치되고, 그 평면 중 상기 송전용 코일과 상기 수전용 코일이 대향하는 영역 전체에 있어서 권선이 배치된 평면 코일로 구성되어 있으며, 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 전력을 송전하는 한편으로 당해 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 신호를 받아들이는 1차측 인증용 코일을 구비하며, 상기 피충전 기기는, 상기 수전용 코일 중 상기 갭을 형성하는 평면과 평행하게 설치되고, 그 평면 중 상기 송전용 코일과 상기 수전용 코일이 대향하는 영역 전체에 있어서 권선이 배치된 평면 코일로 구성되어 있으며, 상기 1차측 인증용 코일과 자기 결합하여, 상기 인증용 고주파 전력을 받아들이는 한편으로 그 인증용 고주파 전력으로부터 생성된 상기 인증용 고주파 신호를 상기 1차측 인증용 코일에 출력하는 2차측 인증용 코일을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 평면 코일로 이루어지는 송전용 코일과, 평면 코일로 이루어지는 수전용 코일이 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태로, 이하의 처리가 행해진다.

요컨대, 1차측 인증용 코일로부터 2차측 인증용 코일에 인증용 고주파 전력이 송전된다. 그 인증용 고주파 전력으로부터 생성된 인증용 고주파 신호가 2차측 인증용 코일로부터 1차측 인증용 코일에 출력된다. 1차측 인증용 코일은, 송전용 코일 중 갭을 형성하는 평면과 평행하게 설치되고, 그 평면 중 송전용 코일과 수전용 코일이 대향하는 영역 전체에 있어서 권선이 배치된 평면 코일로 이루어진다. 2차측 인증용 코일은, 수전용 코일 중 갭을 형성하는 평면과 평행하게 설치되고, 그 평면 중 송전용 코일과 수전용 코일이 대향하는 영역 전체에 있어서 권선이 배치된 평면 코일로 이루어진다.

가령, 송전용 코일과 수전용 코일로 형성되는 갭 내에 금속 등의 이물이 존재할 때에는, 그 이물은, 이하의 영향을 미친다.

전술한 바와 같이, 1차측 인증용 코일은, 송전용 코일 중 갭을 형성하는 평면과 평행하게 설치되고, 그 평면 중 송전용 코일과 수전용 코일이 대향하는 영역 전체에 있어서 권선이 배치된 평면 코일로 이루어진다. 2차측 인증용 코일은, 수전용 코일 중 갭을 형성하는 평면과 평행하게 설치되고, 그 평면 중 송전용 코일과 수전용 코일이 대향하는 영역 전체에 있어서 권선이 배치된 평면 코일로 이루어진다.

따라서, 송전용 코일과 수전용 코일로 형성되는 갭 내에 이물이 존재할 때에는, 그 이물은, 반드시, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 사이에 존재하게 된다. 그때, 그 이물은, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 자기 결합을 약하게 한다.

그 결과, 1차측 인증용 코일에 있어서의 전압치의 진폭이, 2차측 인증용 코일의 임피던스의 영향을 받기 어려워지므로 커진다. 이러한 전압치의 진폭의 변화를 검출하는 것만으로 이물을 검출할 수 있으므로, 마이크로컴퓨터와 같이, 제어 프로그램에 따라 제어를 행하는 고가의 부품은 불필요하다.

이에 의해, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각이 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태에 있어서, 그 갭 내에 금속 등의 이물이 존재하는 것을, 마이크로컴퓨터 등의 고가의 부품을 사용하지 않고 검출하는 것이 용이해진다. 그 결과, 저비용의 비접촉 충전 시스템을 제공할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일은, 상기 영역 전체에 있어서, 상기 송전용 코일 및 상기 수전용 코일의 각각의 권선의 권수보다 적은 권수이며, 또한, 균일한 권선 간격으로 감겨진 권선이 배치되어 있다.

1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 권선 직경은, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 권선 직경보다 가늘게 되어 있다. 이것은, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각이 갭을 형성한 상태로 그 갭에 있어서 발생하는 자속에, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 권선이 쇄교(鎖交)하여 발열하는 것을 방지하기 위해서이다.

그 결과, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 권수가 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 권수보다 적지 않은 경우에는, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 인덕턴스를, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 인덕턴스보다 작게 할 수 없다.

또, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 각각은, 대응하는 콘덴서와 조합되어, 수 MHz의 공진 주파수를 갖는 LC 공진 회로를 구성한다. 이 LC 공진 회로는, 인증용 고주파 전력의 진폭을 크게 한다. 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각은, 대응하는 콘덴서와 조합되어, 100kHz 정도의 공진 주파수를 갖는 LC 공진 회로를 구성한다. 이 LC 공진 회로는, 충전용 고주파 전력의 진폭을 크게 한다.

이러한 사정으로부터, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 인덕턴스는, 이들 각각을 포함하는 LC 공진 회로가 100kHz 정도의 공진 주파수를 가지면 되므로, 어느 정도 큰 인덕턴스라도 문제없다. 그러나 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 인덕턴스는, 이들 각각을 포함하는 LC 공진 회로가 수 MHz의 공진 주파수를 갖지 않으면 안 되므로, 송전용 코일 및 수전용 코일의 인덕턴스보다 작은 인덕턴스일 필요가 있다.

가령, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 인덕턴스가, 어느 정도 큰 값의 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 인덕턴스 이상이면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각을 포함하는 LC 공진 회로의 공진 주파수를 수 MHz로 하기 위해서는, 대응하는 콘덴서의 정전 용량을 수 pF 정도로 할 필요가 있다.

이러한 정전 용량의 콘덴서는 그다지 시장에 유통되고 있지 않으며 비용의 상승을 초래한다. 또, 수 pF의 정전 용량은, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 권선의 부유 용량과 가까운 정전 용량이므로, LC 공진 회로의 공진 주파수를 정하기 위해 이 부유 용량도 계산에 넣을 필요가 있다. 그러나 부유 용량의 계측은 일반적으로 곤란하다. 결과적으로, LC 공진 회로의 설계가 곤란해진다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 권선의 권수가, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 권선의 권수보다 적으므로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 인덕턴스를, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 인덕턴스보다 작게 할 수 있다.

이에 의해, LC 공진 회로에 있어서, 어느 정도 정전 용량이 큰 콘덴서를 이용할 수 있으므로, 비용의 상승을 초래하지 않음과 더불어 LC 공진 회로의 설계가 용이해진다.

또, 이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 권선은, 송전용 코일과 수전용 코일이 대향하는 영역 전체에 있어서, 균일한 권선 간격으로 감겨져 있다. 이 때문에, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각으로 이루어지는 갭 내에 존재하는 이물이, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 중심측으로부터 외측으로 향한 범위 내의 어느 위치에 존재해도, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 자기 결합에 영향을 준다. 따라서, 갭 내에 존재하는 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

이상과 같이, 이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각을 포함하고 인증용 고주파 전력의 진폭을 크게 하는 LC 공진 회로의 설계가 용이해지며, 또, 그 LC 공진 회로를 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각으로 이루어지는 갭 내에 존재하는 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일은, 상기 영역 전체에 있어서, 그 평면의 중심으로부터 외측으로 향함에 따라, 권선 간격이 작아지는 권선이 배치되어 있다.

이물이 존재하는 위치가, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 외측 가장자리부에 가까울수록, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 인덕턴스가 변화하기 어려워지므로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각에 있어서의 자기 결합이 이물에 의한 영향을 받기 어려워진다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 중심으로부터 외측으로 향함에 따라 권선 간격이 작아지고 있으므로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 외측 가장자리부에 가까운 위치에 존재하는 이물에 의해 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 인덕턴스가 변화하기 쉽다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 외측 가장자리부에 가까운 위치에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일은, 상기 영역 전체에 있어서, 그 평면의 중심 및 외측으로 향함에 따라 권선 간격이 작아지는 권선이 배치되어 있다.

1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각을 제작할 때에, 권선이 보빈을 중심으로 하여 감겨졌을 때에는 이들의 중심부는 공동이 된다. 그 결과, 중심부에 가까운 위치에 이물이 존재하는 경우, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 인덕턴스가 변화하기 어려우므로, 중심부에 가까운 위치에 존재하는 이물을 검출하는 것이 곤란하다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 중심으로 향함에 따라 권선 간격이 작아지고 있으므로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 중심부에 가까운 위치에 존재하는 이물에 의해 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 인덕턴스가 변화하기 쉽다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 권선이 중심부에 공동을 갖는 경우에, 그 중심부에 가까운 위치에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

또한, 이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 외측으로 향함에 따라서도, 권선 간격이 작아지고 있다. 결과적으로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 외측 가장자리부에 가까운 위치에 이물이 존재하는 경우, 그 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 그 이유는 전술한 바와 같다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일은, 동일한 면적 또한 동일한 형상의 평면 코일로 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각은 동일한 면적 또한 동일한 형상이다. 이 때문에, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일이 대향한 상태로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 어느 한쪽으로부터 다른 쪽의 인증용 코일로 향하는 공간 내에 이물이 존재하는 경우, 그 이물은, 반드시, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 갭 내에 존재하게 된다. 그 결과, 그 이물이, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 자속 내에 존재하게 된다.

그 결과, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일이 대향한 상태로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 어느 한쪽으로부터 다른 쪽의 인증용 코일로 향하는 공간 내에 이물이 존재하는 경우, 그 이물이, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각의 자기 결합에 영향을 준다. 따라서, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 사이에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일은, 상기 2차측 인증용 코일을 구성하는 평면 코일과 동일한 형상이며, 그 평면 코일보다 큰 면적의 평면 코일로 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일이 2차측 인증용 코일과 동일한 형상이며, 그 2차측 인증용 코일의 면적보다 크므로, 2차측 인증용 코일의 중심축이 1차측 인증용 코일의 중심축으로부터 조금 어긋나 있어도, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일이 자기 결합할 수 있다. 이에 의해, 2차측 인증용 코일의 중심축이 1차측 인증용 코일의 중심축으로부터 조금 어긋나 있어도, 송전용 코일과 수전용 코일의 사이에 존재하는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각의 중심축은, 상기 송전용 코일 및 상기 수전용 코일의 각각의 중심축과 일치하지 않는다.

2개의 코일의 중심축이 일치하고 있으면 이들 코일에 있어서 상호 유도가 발생하기 쉬워진다. 2개의 코일의 중심축이 일치하고 있지 않으면 이들 코일에 있어서 상호 유도가 발생하기 어려워진다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각의 중심축이, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 중심축과 일치하고 있지 않으므로, 1차측 인증용 코일과, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 사이에서 상호 유도가 발생하기 어렵다.

이에 의해, 1차측 인증용 코일에 있어서 인증용 고주파 전력이 발생하였을 때에, 그 인증용 고주파 전력이 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 어느 한쪽에 전달되지 않고 2차측 인증용 코일에 전달되기 쉬워진다. 결과적으로, 피충전 기기의 인증 정밀도 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각은, 사각형의 평면 코일로 구성되어 있다.

충전 기기(1) 및 피충전 기기(2)의 하우징이 사각형에 있어서, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각에 있어서의 평면 코일을, 그 면적이, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각을 구성하는 평면 코일의 면적에 가까워지도록 구성한다. 이 경우, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각에 있어서의 평면 코일은, 그 형상이 원형인 형태보다 사각형인 형태가, 그 면적이 커진다. 그 결과, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각에 있어서의 평면 코일이 사각형인 경우에는, 원형인 경우보다, 그 면적이 커지므로, 자속이 발생하는 범위가 크다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각이 사각형의 평면 코일로 구성되어 있으므로, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 사이에서 자속이 발생하는 범위가 커진다. 이에 의해, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 자기 결합이 발생하고 있는 범위가 넓어지므로, 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일, 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각은, 동일한 감김 방향의 복수의 평면 코일로 구성되어 있으며, 상기 2차측 인증용 코일측의 복수의 평면 코일의 각각은, 상기 1차측 인증용 코일측의 복수의 평면 코일의 각각에 각각 대응하는 위치에 설치되어 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일의 권선의 감김 방향이 동일한 방향으로 되어 있으므로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각에 있어서 자속이 동일한 방향으로 발생한다.

그리고 2차측 인증용 코일측의 복수의 평면 코일의 각각이, 1차측 인증용 코일측의 복수의 평면 코일의 각각에 각각 대응하는 위치에 설치되어 있으므로, 1차측 인증용 코일측의 복수의 평면 코일의 각각이, 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일측의 평면 코일과 자기 결합한다.

따라서, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 공간 내에서, 1차측 인증용 코일측 및 2차측 인증용 코일측의 각각의 평면 코일의 수만큼, 자속 밀도가 강한 공간이 넓게 분포한다.

1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 공간 내에 있어서, 자속 밀도가 강한 공간이 넓게 분포하면, 그 공간 내에 존재하는 이물이 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일에 있어서의 자기 결합에 영향을 주기 쉬워진다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 공간 내에 있어서, 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 공간이 넓게 분포하게 되어, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 공간 내에 존재하는 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각을 구성하는 상기 복수의 평면 코일의 중심축은, 상기 송전용 코일 및 상기 수전용 코일의 중심축과 일치하고 있지 않다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각을 구성하는 복수의 평면 코일의 중심축은, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 중심축과 일치하고 있지 않다. 이 때문에, 1차측 인증용 코일측의 평면 코일과, 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일측의 평면 코일 사이의 자기 결합의 강도가, 송전용 코일과 수전용 코일 사이의 자속에 의해 영향을 받기 어렵다. 그 결과, 피충전 기기의 인증 정밀도, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일을 구성하는 복수의 평면 코일의 각각에 대응하여, 각각의 평면 코일에서 받아들인 상기 인증용 고주파 신호에 의거하여 상기 피충전 기기를 인증하는 인증용 고주파 전력 생성부를 구비하고 있으며, 상기 2차측 인증용 코일을 구성하는 복수의 평면 코일의 각각에 대응하여, 상기 인증용 고주파 전력으로부터 상기 인증용 고주파 신호를 생성하는 인증용 고주파 신호 생성부를 구비한다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일측의 복수의 평면 코일의 각각에 대응하여, 피충전 기기를 인증하는 인증용 고주파 전력 생성부를 구비한다. 2차측 인증용 코일측의 복수의 평면 코일의 각각에 대응하여, 인증용 고주파 신호를 생성하는 인증용 고주파 신호 생성부를 구비한다.

결과적으로, 1차측 인증용 코일측의 복수의 평면 코일과, 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일측의 평면 코일의 조합마다, 피충전 기기의 인증, 및 이물의 검출이 행해지게 된다. 이에 의해, 피충전 기기의 인증, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

상기 구성에 있어서, 상기 복수의 평면 코일의 각각이 직렬로 접속되어 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각이 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 복수의 평면 코일의 각각이 직렬로 접속되어 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각이 구성되어 있으므로, 이들 평면 코일로 이루어지는 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각 전체의 권수가 증가한다. 그 결과, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각 전체의 인덕턴스가 향상된다. 이에 의해, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 자기 결합이 강해지므로, 피충전 기기의 인증, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

또, 복수의 평면 코일의 각각이 직렬로 접속되어 있으므로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각 전체에 접속되는 회로는 1개이면 된다. 이에 의해, 저비용화를 실현할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 복수의 평면 코일의 각각이 병렬로 접속되어 상기 1차측 인증용 코일 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각이 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 복수의 평면 코일의 각각이 병렬로 접속되어 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각이 구성되어 있으므로, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각 전체에 접속되는 회로는 1개이면 된다. 이에 의해, 저비용화를 실현할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 복수의 평면 코일의 각각은, 사각형의 평면 코일로 구성되어 있다.

원형상의 복수의 평면 코일을 평면상에서 밀집시키면, 간극이 생긴다.

이 구성에 의하면, 복수의 평면 코일의 각각이 사각형의 평면 코일로 구성되어 있으므로, 이들 평면 코일을 평면상에서 밀집시켜도 간극이 생기지 않는다. 이에 의해, 피충전 기기의 인증, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일의 각각, 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각은, 상기 복수의 평면 코일과, 당해 복수의 평면 코일을 둘러싸고, 또한, 당해 복수의 평면 코일의 각각과 동일한 감김 방향의 권선을 구비한다.

면적이 큰 평면 코일로부터의 자속은, 면적이 작은 평면 코일로부터의 자속보다, 평면 코일로부터 이간된 위치에까지 연장된다.

이 구성에 의하면, 복수의 평면 코일을 둘러싸고, 또한, 복수의 평면 코일의 각각과 동일한 감김 방향의 권선을 구비하므로, 복수의 평면 코일에서는 자속이 도달하지 않았던 위치에까지, 복수의 평면 코일을 둘러싸는 권선으로부터의 자속이 도달한다.

그 결과, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 자기 결합이 강해지므로, 피충전 기기의 인증, 및 이물의 검출 정밀도가 향상된다.

상기 구성에 있어서, 상기 1차측 인증용 코일, 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각은, 각각이 다른 감김 방향으로 되며, 또한, 상기 송전용 코일 및 상기 수전용 코일의 각각의 중심축과 일치하지 않는 중심축을 갖는 2개의 평면 코일로 구성되어 있고, 상기 2차측 인증용 코일측의 2개의 평면 코일의 각각은, 상기 1차측 인증용 코일측의 2개의 평면 코일의 각각에 각각 대응하는 위치에 설치되어 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일 및 2차측 인증용 코일의 각각을 구성하는 2개의 평면 코일의 권선의 감김 방향이 서로 다른 방향으로 되어 있다. 이 때문에, 1차측 인증용 코일측의 평면 코일로부터 이것에 대응하는 2차측 인증용 코일측의 평면 코일에 도달하고, 2차측 인증용 코일측의 다른 평면 코일로부터 이것에 대응하는 1차측 인증용 코일측의 평면 코일에 도달하는 자속 루프가 형성된다.

또, 1차측 인증용 코일측 및 2차측 인증용 코일측에 있어서 2개의 평면 코일의 각각의 중심축이, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각의 중심축과 일치하고 있지 않다. 이 때문에, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 사이에 있어서의 자속 루프는, 송전용 코일 및 수전용 코일의 중심축을 따라 송전용 코일로부터 수전용 코일에 이르는 자속 밀도가 강한 자속의 경로를 통과하지 않는다.

이에 의해, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 사이에 있어서의 자속이, 송전용 코일과 수전용 코일 사이의 자속에 의한 간섭을 받기 어려워지므로, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 자기 결합이, 송전용 코일 및 수전용 코일의 각각에 의해 영향을 받기 어려워진다. 그 결과, 피충전 기기의 인증, 및 이물의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

상기 구성에 있어서, 송전용 코일과 수전용 코일의 사이에 끼인 공간은, 송전용 코일에서 한쪽의 측면, 수전용 코일에서 다른 쪽의 측면이 규정되는 공간이며, 한쪽의 측면과 다른 쪽의 측면은 동일한 면적을 갖고 있으며, 1차측 인증용 코일의 전체가 한쪽의 측면 전체와 대향하고 있고, 2차측 인증용 코일의 전체가 다른 쪽의 측면 전체와 대향하고 있다.

이 구성에 의하면, 송전용 코일과 수전용 코일의 사이에 끼인 공간 밖에 위치하는 이물을 검지하지 않고, 그 공간 내에 위치하는 이물만을 검지할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 1차측 인증용 코일은, 송전용 코일이 수전용 코일과 대향하는 반대측에 위치하고 있으며, 2차측 인증용 코일은, 수전용 코일이 송전용 코일과 대향하는 반대측에 위치하고 있다.

이 구성에 의하면, 1차측 인증용 코일은 송전용 코일의 외측에 있으며, 2차측 인증용 코일은 수전용 코일의 외측에 있다. 따라서, 송전용 코일 및 수전용 코일은, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 사이에 위치하므로, 송전용 코일과 수전용 코일을 가깝게 하여 충전할 수 있다. 따라서, 송전용 코일과 수전용 코일의 자기 결합이 약해지지 않으므로, 효율적으로 충전할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 1차측 인증용 코일은 송전용 코일과 동일 평면상에 설치되어 있으며, 2차측 인증용 코일은 수전용 코일과 동일 평면상에 설치되어 있다.

이 구성에 의하면, 코일의 층수를 줄일 수 있으므로, 충전 기기 및 피충전 기기의 두께를 작게 할 수 있다.

Claims

충전용 고주파 전력을 송전하는 송전용의 평면 코일을 포함하는 송전부를 가지는 충전 기기와,
상기 송전용의 평면 코일과 대향하여 소정의 갭을 형성한 상태로, 상기 송전용의 평면 코일과 자기 결합하여 상기 충전용 고주파 전력을 수전하는 수전용의 평면 코일을 포함하는 수전부를 가지는 피충전 기기를 구비하며,
상기 충전 기기는, 또한 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 전력을 생성하여 상기 피충전 기기에 송전하고, 또한 상기 피충전 기기를 인증하기 위한 인증용 고주파 신호를 수신하는 인증용 고주파 전력 생성부를 가지고, 상기 인증용 고주파 전력 생성부는 1차측 인증용의 평면 코일을 포함하며,
상기 피충전 기기는, 또한 상기 1차측 인증용의 평면 코일과 자기 결합하여, 상기 인증용 고주파 전력을 수전하고, 또한 상기 인증용 고주파 전력으로부터 상기 인증용 고주파 신호를 생성하기 위한 구동전원을 생성하는 전원회로를 포함하는 인증용 고주파 신호 생성부를 가지고, 상기 인증용 고주파 신호 생성부는 상기 인증용 고주파 신호를 상기 1차측 인증용의 평면 코일에 출력하는 2차측 인증용의 평면 코일을 포함하며,
상기 송전용의 평면 코일과 상기 수전용의 평면 코일의 사이에 끼인 공간은, 상기 1차측 인증용의 평면 코일과 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 사이에 끼인 공간과 겹쳐져 있는, 비접촉 충전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일은, 상기 송전용의 평면 코일 및 상기 수전용의 평면 코일의 각각의 권선의 권수(卷數)보다 적은 권수이며, 또한, 균일한 권선 간격으로 감겨진 권선이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일은, 상기 평면 코일의 중심으로부터 외측을 향함에 따라, 권선 간격이 작아지는 권선이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일은, 상기 평면 코일의 중심 및 외측을 향함에 따라 권선 간격이 작아지는 권선이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일과 상기 2차측 인증용의 평면 코일은, 동일한 면적을 가지며 또한 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일은, 상기 2차측 인증용의 평면 코일과 동일한 형상을 가지며, 또한 상기 2차측 인증용의 평면 코일보다 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 각각의 중심축은, 상기 송전용의 평면 코일 및 상기 수전용의 평면 코일의 각각의 중심축과 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 각각은, 사각형의 평면 코일로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 각각은, 동일한 감김 방향의 복수의 평면 코일로 구성되어 있으며,
상기 2차측 인증용의 평면 코일측의 복수의 평면 코일의 각각은, 상기 1차측 인증용의 평면 코일측의 복수의 평면 코일의 각각에 각각 대응하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 각각을 구성하는 상기 복수의 평면 코일의 중심축은, 상기 송전용의 평면 코일 및 상기 수전용의 평면 코일의 중심축과 일치하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 인증용 고주파 전력 생성부는, 상기 1차측 인증용의 평면 코일을 구성하는 복수의 평면 코일의 각각에 대응하여, 각각의 평면 코일로 수신한 상기 인증용 고주파 신호에 의거해 상기 피충전 기기를 인증하고,
상기 인증용 고주파 신호 생성부는, 상기 2차측 인증용의 평면 코일을 구성하는 복수의 평면 코일의 각각에 대응하여, 상기 인증용 고주파 전력으로부터 상기 인증용 고주파 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 복수의 평면 코일의 각각이 직렬로 접속되어, 상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 각각이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 복수의 평면 코일의 각각이 병렬로 접속되어, 상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 각각이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 복수의 평면 코일의 각각은, 사각형의 평면 코일로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용의 평면 코일의 각각은,
상기 복수의 평면 코일과,
당해 복수의 평면 코일을 둘러싸고, 또한, 당해 복수의 평면 코일의 각각과 동일한 감김 방향의 권선을 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 1차측 인증용의 평면 코일 및 상기 2차측 인증용 코일의 각각은, 각각이 다른 감김 방향이 되며, 또한, 상기 송전용의 평면 코일 및 상기 수전용의 평면 코일의 각각의 중심축과 일치하지 않는 중심축을 갖는 2개의 평면 코일로 구성되어 있으며,
상기 2차측 인증용의 평면 코일측의 2개의 평면 코일의 각각은, 상기 1차측 인증용의 평면 코일측의 2개의 평면 코일의 각각에 각각 대응하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.