WO2011122248A1

WO2011122248A1 - 非接触送電装置、非接触受電装置及び非接触充電システム

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Publication number: WO2011122248A1
Application number: PCT/JP2011/055191
Authority: WO
Inventors: 恭平加田; 鈴木　一敬; 宇宙松元; 圭秀金久保; 洋平長竹; 祥之小西
Original assignee: パナソニック電工株式会社; パナソニック株式会社
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2011-10-06
Also published as: JP2011211866A

Abstract

　非接触受電装置（20）を介して負荷（BA）を非接触で充電する非接触送電装置（10）は、非接触受電装置（20）が充電可能位置に設置されたか否かを判定する判定部（14）と、負荷（BA）の充電完了を示す充電完了情報を記憶する記憶部（14）とを含む。非接触受電装置（20）が充電可能位置に存在しないと判定部（14）により判定された場合、記憶部（14）は充電完了情報を消去する。更に非接触送電装置（10）は、非接触受電装置（20）が充電可能位置に設置されており、かつ充電完了情報が記憶部（14）に記憶されていない場合、１次コイル（L1）を介して非接触受電装置（20）から送信される負荷情報に基づき、１次コイル（L1）への電力の出力状態を充電状態又は待機状態に設定する出力制御部（12, 14）を含む。

Description

非接触送電装置、非接触受電装置及び非接触充電システム

　本発明は、電磁誘導を利用して、機器間の電力伝送を非接触にて行う非接触送電装置、非接触受電装置、及びそれらを有する非接触充電システムに関するものである。

　非接触送電装置は、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器に内蔵される二次電池（バッテリ）を非接触で充電することのできる装置として、近年、広く知られている。このような携帯機器及びこの携帯機器に対応する充電器（送電装置）には、充電のための電力を授受するコイルがそれぞれ備えられており、それら両コイル間での電磁誘導により充電器から携帯機器に交流電力が伝送される。そして、この交流電力が携帯機器にて直流電力に変換されることで、携帯機器の電源である二次電池への充電が行なわれるようになっている。ただし、このような非接触充電によって充電器と携帯機器とを電気的に接続するための接続端子が省略可能とはなるものの、充電が可能か否かの情報を無線でやりとりする必要があった（特許文献１、特許文献２参照）。

　従来の技術では、充電が完了したとき、パワーセーブモードに移行し、消費電力を抑えている。しかしながら、消費電力を抑えると、携帯機器側の２次側制御素子の電源がなくなり、充電が完了した情報を記憶できなくなる場合があり、間欠的に充電を要求してしまう可能性があった。そこで、充電器の中には、携帯機器の充電が完了したことを記憶し、満充電にかかわらず、充電をしてしまうことを防止していた。

特開２００８－１７８１９５号公報特開２００８－２０６２３２号公報

　しかしながら、携帯機器を充電器から取り外す（遠ざける）と、充電器は、次に設置される携帯機器を充電できるように、充電を完了した情報をリセットすることとなる。このとき、満充電状態の同じ携帯機器を再び充電器にセットすると、充電器は、携帯機器から充電完了信号を入力するまで、充電してしまうという問題があった。

　この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、正確に負荷への充電をすることができる非接触送電装置、非接触受電装置及び非接触充電システムを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、非接触受電装置を介して負荷を非接触で充電する非接触送電装置であって、交番磁束を発生し、該交番磁束を前記非接触受電装置の２次コイルに交差させることにより、該２次コイルを介して前記非接触受電装置に電力を送電する１次コイルと、待機状態の時には前記１次コイルへの電力を抑制又は停止させる一方、充電状態の時には待機状態の時よりも高い電力を前記１次コイルへ出力させる出力制御部と、前記１次コイルに生じた電力の波形を計測する計測部と、前記計測部にて計測された電力の波形に基づき、前記非接触受電装置が充電可能な位置に設置されたか否かを判定する判定部と、前記負荷の充電が完了したことを示す充電完了情報を記憶する記憶部と、を備え、前記記憶部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に存在しないと前記判定部により判定された場合、前記充電完了情報を消去し、前記出力制御部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に設置されており、かつ前記充電完了情報が前記記憶部に記憶されていない場合、前記１次コイルを介して前記非接触受電装置から送信される前記負荷に関する負荷情報に基づき、前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態又は待機状態に設定することを特徴とするものである。

　本発明の第２の態様は、非接触送電装置から電力を非接触で受電し、該受電した電力に基づいて負荷を充電する非接触受電装置であって、前記非接触送電装置の１次コイルから発生した交番磁束と交差することにより、前記１次コイルから電力を受電する２次コイルと、前記負荷の状態を監視し、該負荷に関する負荷情報を出力して、前記非接触送電装置が前記負荷情報に基づいて前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態又は待機状態に設定できるようにする信号出力部と、を備えることを特徴とするものである。

　本発明の第３の態様は、交番磁束を発生する１次コイルを含む非接触送電装置と、前記１次コイルで発生した交番磁束と交差することで電磁結合可能な２次コイルを含む非接触受電装置とを備え、前記非接触受電装置を介して負荷を充電する非接触充電システムであって、前記非接触送電装置は、待機状態の時には前記１次コイルへの電力を抑制又は停止させる一方、充電状態の時には前記待機状態の時よりも高い電力を前記１次コイルへ出力させる出力制御部と、前記１次コイルに生じた電力波形に基づき、前記非接触受電装置が充電可能位置に設置されたか否かを判定する判定部と、を含み、前記非接触受電装置は、前記負荷の状態を監視し、該負荷に関する負荷情報を出力する信号出力部を含み、前記出力制御部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に設置されている場合、前記１次コイルを介して前記信号出力部から供給された前記負荷情報に基づき、前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態又は待機状態に設定することを特徴とするものである。

非接触充電システムを示すブロック図。充電処理の流れを示すフローチャート。（ａ）～（ｎ）は、１次コイルに流れる電力の波形と、２次コイルに流れる電力の波形を示す模式図。待機処理の流れを示すフローチャート。

　以下、本発明に係る非接触送電装置、非接触受電装置及び非接触充電システムを具体化した実施形態について図に従って説明する。図１は、本実施形態の非接触充電システム１００についての構成を示すブロック図である。図１に示すように、非接触充電システム１００は、大きく分けて、非接触送電装置１０と非接触受電装置２０とから構成されている。

　まず、非接触送電装置１０について説明する。
　非接触送電装置１０は、電圧安定化回路１１、送電部１２、１次コイルＬ１、電圧検出回路１３、１次側制御部１４を備えている。

　電圧安定化回路１１は、外部電源Ｅから入力される入力電力の電圧を安定化させる回路である。そして、電圧安定化回路１１には、送電部１２が接続されている。送電部１２は、電力を送る際には、所定周波数の交流電力を生成する。また、送電部１２は、信号出力時には、出力する信号に応じた周波数の交流電力を生成し、その交流電力を送電部１２に接続された１次コイルＬ１に出力するようになっている。なお、送電部１２は、「１」に応じた信号を出力する際には、周波数ｆ１の交流電力を生成して出力する一方、「０」に応じた信号を出力する際には、周波数ｆ２の交流電力を生成して出力する。

　１次コイルＬ１は、交流電力が入力されることにより、交流電力の周波数に応じた周波数の交番磁束を発生するようになっている。そして、１次コイル（送電側コイル）Ｌ１は、２次コイル（受電側コイル）Ｌ２と電磁結合して、電力を伝送するようになっている。電圧検出回路１３は、１次コイルＬ１の誘起電圧を検出する回路である。そして、電圧検出回路１３は、１次側制御部１４と接続されており、検出した誘導起電力（電圧）の波形を１次側制御部１４に出力するようになっている。

　１次側制御部１４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（不揮発性メモリー（ＲＯＭ）、揮発性メモリー（ＲＡＭ）など）を有するマイクロコンピュータやシステムＬＳＩを中心に構成されており、メモリーに格納されている各種データ及びプログラムに基づいて、送電部１２の発振制御などの各種制御を実行する。

　つまり、１次側制御部１４は、送電部１２と接続されている。そして、１次側制御部１４は、非接触送電装置１０が非接触受電装置２０に信号を出力する際、送電部１２に対して、出力する信号（又は出力する信号に応じた周波数）を通知して、出力する信号に応じた周波数の交流電力を送電部１２に生成させるようになっている。

　また、１次側制御部１４は、電圧検出回路１３から入力（受信）した１次コイルの誘導起電力の変化を測定して、信号検出、異物検出などを行うようになっている。例えば、非接触受電装置２０の信号制御回路２３が非接触送電装置１０に対して信号を出力するための負荷変調処理を実行すると、１次コイルＬ１の誘導起電力の波形が変化する。すなわち、非接触受電装置２０が、データ「０」の信号を出力するために、２次コイルＬ２に掛かる負荷を小さくすると、１次コイルＬ１の誘導起電力の信号波形の振幅が小さくなり、データ「１」の信号を出力するために、２次コイルＬ２に掛かる負荷を大きくすると、信号波形の振幅が大きくなる。従って、誘導起電力のピーク電圧が閾値を超えたか否かにより、１次側制御部１４が信号の種類を判別できるようになっている。なお、本実施形態の１次側制御部１４は、非接触受電装置２０からの無線通信信号を復調するとともに、復調された信号を解析して、同解析結果に基づいて送電部１２の発振（周波数）を制御するようにもなっている。また、ＲＯＭには、各種閾値や、後に詳述する非接触受電装置２０との間の無線通信信号の復調、同復調された信号の解析などに必要とされる各種のパラメータなどが予め保存されている。

　次に、非接触受電装置２０について説明する。
　非接触受電装置２０は、非接触送電装置１０からの交番磁束を受ける２次コイルＬ２と、受電部２１と、２次側制御部２２と、信号制御回路２３と、信号検出回路２４と、を備えている。

　受電部２１は、２次コイルＬ２が交番磁束を受けることにより２次コイルＬ２に流れる交流電力（誘導起電力）を直流電力に変換する整流回路を有する。整流回路は、整流ダイオードと、整流ダイオードにて整流された電力を平滑化させる平滑コンデンサとを備えており、２次コイルＬ２から入力された交流電力を直流電力に変換する、いわゆる半波整流回路として構成されている。なお、この整流回路の構成は、交流電力を直流電力に変換する整流回路としての一例に過ぎず、この構成に限定されるものではなく、ダイオードブリッジを用いた全波整流回路やその他の周知の整流回路の構成を有していてもよい。信号検出回路２４は、２次コイルＬ２の誘導起電力を検出する回路である。そして、信号検出回路２４は、２次側制御部２２と接続されており、検出した誘導起電力（電圧）の波形を２次側制御部２２に出力するようになっている。

　信号制御回路２３は、非接触受電装置２０から非接触送電装置１０に信号を出力する場合、出力する信号に応じて２次コイルＬ２にかかる負荷を変化させて、１次コイルＬ１の誘導起電力の信号波形を変化させる負荷変調処理を行う。この信号制御回路２３は、２次側制御部２２と接続されており、２次側制御部２２からの制御信号に基づき、負荷変調処理を実行する。

　２次側制御部２２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、メモリーに格納されている各種データ及びプログラムに基づいて、非接触受電装置２０が有するバッテリＢＡの充電状態を判定するとともにその充電量制御などの各種制御を実行する。なお、本実施形態では、バッテリＢＡの充電量に基づいて非接触送電装置１０への信号を生成するようにもなっている。また、ＲＯＭには、バッテリ（本負荷）ＢＡの充電量の判定等の充電量制御に必要とされる各種情報や、非接触送電装置１０との間の信号の生成や、同信号に基づく変調のために必要とされる各種のパラメータなどが予め保存されている。

　そして、２次側制御部２２には、バッテリＢＡの正極及び負極がそれぞれ接続されており、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの端子間電圧などからバッテリＢＡの充電量を把握することができるようになっている。また、２次側制御部２２は、受電部２１から入力した交流電力を予め決められた電圧に調節して充電電力を生成し、バッテリＢＡに出力するようになっている。また、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの充電量に応じて充電電力を出力するか否かを切り替えるようになっている。例えば、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの端子間電圧が予め設定された充電量判定用の閾値よりも低いことなどからバッテリＢＡを充電することが好ましいと判断する場合、充電電力をバッテリＢＡに供給する。一方、バッテリＢＡの端子間電圧が充電量判定用の閾値よりも高いことなどからバッテリＢＡを充電する必要が無いと判断する場合、２次側制御部２２は、充電電力をバッテリＢＡに供給しない。

　また、２次側制御部２２は、動作電圧が動作可能な電圧よりも低い場合、バッテリＢＡとの接続を電気的に遮断し、バッテリＢＡからの電圧の逆流を防止するようになっている。また、２次側制御部２２は、２次コイルＬ２の誘導起電力の周波数を監視して、非接触送電装置１０からの信号がデータ「１」であるか又はデータ「０」であるかを判断するようになっている。

　次に、バッテリＢＡの充電に係わる充電処理について説明する。非接触送電装置１０側における送電側充電処理と、非接触受電装置２０側における受電側充電処理について図２及び図３に基づき説明する。

　１次側制御部１４は、待機状態（非接触受電装置２０と電磁的に接続されていないとき）であるとき、所定の待機周期毎に、１次コイルＬ１から間欠的に電力を出力させるようになっている（ステップＳ１０）。具体的には、図３（ａ）に示すように、電力が間欠的に出力されるようになっており、その電力は、単位時間当たりにおいて、充電電力伝送時（充電時）の電力や、データ「０」又はデータ「１」の信号を出力するときの電力よりも小さいものとなっている。なお、以下では、待機周期毎に電力を出力させる状態をパワーセーブモードと示す場合がある。

　そして、非接触送電装置１０は、この間欠的に電力を出力すると共に、非接触受電装置２０が設置されたか否かを判定する機器設置判定を実行するようになっている（ステップＳ１１）。より詳しく説明すると、非接触送電装置１０が待機状態（パワーセーブモード）であるときに、非接触受電装置２０が所定の場所に設置され、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２が電磁的に結合すると、図３（ｂ）に示すように、１次コイルＬ１が２次コイルＬ２の影響を受けて、電力の波形が変化する。具体的には、待機状態における電力出力時に、１次コイルＬ１の交流電力のピーク電圧が小さくなるように変化する。従って、１次側制御部１４は、機器設置判定において、待機状態において電力の波形が変化した（ピーク電圧が待機状態のときより小さい）場合には、非接触受電装置２０が設置されたと判定（肯定判定）するようになっている。一方、１次側制御部１４は、機器設置判定において、待機状態の電力波形が変化せずに、一定時間経過した場合には、非接触受電装置２０が設置されていないと判定（否定判定）するようになっている。

　１次側制御部１４は、機器設置判定（ステップＳ１１）において否定判定した場合、所定時間経過後、再びステップＳ１０の処理を実行して、間欠的に電力を再び出力させる。一方、１次側制御部１４は、機器設置判定（ステップＳ１１）において肯定判定した場合、非接触受電装置２０に充電確認信号（状態確認リクエスト信号）を出力する（ステップＳ１２）。

　１次側制御部１４は、充電確認信号を出力する際、充電確認信号を信号「０」又は「１」の組み合わせに変換し（変調し）、図３（ｃ）に示すように、当該変換後の信号を順番に出力させるように送電部１２を制御する。これにより、２次コイルＬ２の誘導起電力は、図３（ｉ）に示すように、出力される充電確認信号に応じて、その波形が変化する。

　２次側制御部２２は、信号検出回路２４が検出した「０」又は「１」からなる信号を復調及び解析して、充電確認信号を入力したと判定すると、バッテリＢＡの電圧に基づき、充電量を判定する。そして、２次側制御部２２は、充電が可能である場合、負荷情報として充電要求信号を出力する（ステップＳ２１）。具体的には、２次側制御部２２は、図３（ｊ）に示すように、２次コイルＬ２から充電要求信号を出力するために２次コイルＬ２に掛かる負荷を信号制御回路２３によって変化させる。つまり、２次側制御部２２は、充電要求信号を出力させるため、２次コイルＬ２に掛かる負荷を変化させるように信号制御回路２３に対して制御信号を出力する。これにより、図３（ｄ）に示すように、１次コイルＬ１の誘導起電力の電圧が変化することとなる。１次側制御部１４は、電圧検出回路１３が検出した誘導起電力の波形に基づき、信号を復調及び解析し、充電要求信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ１３）。

　１次側制御部１４は、ステップＳ１３の判定結果が肯定の場合（充電要求信号を入力すると）、ＩＤ認証を行うためのＩＤを示すＩＤ確認信号を１次コイルＬ１から出力する（ステップＳ１４）。なお、ＩＤ確認信号を出力させる際の処理は、充電確認信号の出力時の処理と同様である。具体的には、１次側制御部１４は、ＩＤ確認信号を出力させる際、ＩＤ確認信号を信号「０」又は「１」の組み合わせに変換し（変調し）、図３（ｅ）に示すように、当該変換後の信号を順番に出力させるように送電部１２を制御信号にて制御する。これにより、２次コイルＬ２の誘導起電力は、図３（ｋ）に示すように、ＩＤ確認信号に応じて、その波形が変化する。

　２次側制御部２２は、信号検出回路２４が検出した「０」又は「１」からなる信号を復調及び解析して、ＩＤ確認信号を入力したと判定すると、充電可能な機器（非接触送電装置１０）のＩＤであるか否かを判定する。そして、２次側制御部２２は、充電が可能な機器のＩＤである場合（ＩＤ認証が完了（確立）した場合）、ＩＤ確認信号に応じたＩＤ応答信号を出力させる（ステップＳ２２）。具体的には、２次側制御部２２は、図３（ｌ）に示すように、信号制御回路２３に対してＩＤ応答信号を出力させるように２次コイルＬ２に掛かる負荷を変化させる。これにより、図３（ｆ）に示すように、１次コイルＬ１の誘導起電力の電圧が変化することとなる。なお、２次側制御部２２は、ＩＤ認証が失敗した（充電可能な機器でない）場合、ＩＤ応答信号を出力することなく、処理を終了し、非接触送電装置１０が待機状態（パワーセーブモード）に移行する。その結果、１次側制御部１４は、待機周期で間欠的に電力を出力する。

　１次側制御部１４は、電圧検出回路１３が検出した誘導起電力の波形に基づき、信号を復調及び解析し、ＩＤ応答信号を入力したか否かを判定（すなわち、非接触受電装置２０から信号が返信されたか否かの確認を）する（ステップＳ１５）。この判定結果が否定の場合（ＩＤ認証に失敗した場合）、１次側制御部１４は、所定時間経過後、再びステップ１０の処理を実行する。

　一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１５の判定結果が肯定の場合（ＩＤ応答信号を入力すると）、充電電力伝送時の電力にて（図３（ｇ））、充電を開始させる（ステップＳ１６）。本実施形態において、充電電力伝送時の電力は、図３（ｇ）に示すように、継続的に出力されるようになっており、電力が停止する期間が設定されないようになっている。２次側制御部２２は、ＩＤ応答信号出力後、２次コイルＬ２及び受電部２１を介して入力した直流電力（図３（ｍ））の電圧を制御して、充電電力を生成し、バッテリＢＡに供給する。これにより、２次側制御部２２は、充電を開始する（ステップＳ２３）。

　２次側制御部２２は、充電開始後、バッテリＢＡの充電量を監視し続け、充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。具体的には、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの電圧を監視し、所定の閾値以上であるか否かを判定する。２次側制御部２２は、ステップＳ２４の判定結果が否定の場合（充電が完了していない場合）、所定時間経過後、再びステップＳ２４の処理を実行する。

　一方、ステップＳ２４の判定結果が肯定の場合（充電が完了した場合）、２次側制御部２２は、充電が完了した旨を示す充電完了信号を出力させる（ステップＳ２５）。具体的には、２次側制御部２２は、図３（ｎ）に示すように、２次コイルＬ２から充電完了信号を出力させるように２次コイルＬ２に掛かる負荷を信号制御回路２３によって変化させる。これにより、図３（ｈ）に示すように、１次コイルＬ１の誘導起電力の電圧が変化することとなる。

　一方、ステップＳ１６の処理後（充電開始後）、１次側制御部１４は、非接触受電装置２０がそのまま設置されているか否かを判定する機器設置判定を実行するようになっている（ステップＳ１７）。より詳しく説明すると、非接触送電装置１０が充電状態であるときに、非接触受電装置２０が所定の場所から取り外されると、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の電磁的な結合が解除され、充電時に流れる１次コイルＬ１の電力の波形が変化する。具体的には、充電時に流れる１次コイルＬ１の交流電力のピーク電圧が大きくなるように変化する。従って、１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定において、充電時に流れる１次コイルＬ１の電力の波形が変化した（待機状態におけるピーク電圧となった）場合には、非接触受電装置２０が取り外されたと判定（否定判定）するようになっている。一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定において、充電時に流れる１次コイルＬ１の電力の波形が変化せず（待機状態におけるピーク電圧とならず）に、一定時間経過した場合には、非接触受電装置２０が設置されたままであると判定（肯定判定）するようになっている。

　１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定が否定となった場合、ステップＳ１０の処理に移行する。一方、１次側制御部１４は、ステップＳ１７の機器設置判定が肯定である場合、充電完了信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の処理を具体的に説明すると、１次側制御部１４は、電圧検出回路１３が検出した誘導起電力の波形に基づき、信号を復調及び解析し、充電完了信号を入力したか否かを判定する。この判定結果が否定の場合、１次側制御部１４は、所定時間経過後、再びステップＳ１７の処理を実行する。また、ステップＳ１８の判定結果が肯定の場合（充電完了信号を入力した場合）又はステップＳ１３の判定結果が否定の場合（充電要求信号を入力しなかった場合）、１次側制御部１４は、充電完了であると判定し、充電完了を示す充電完了情報をＲＡＭに記憶し（ステップＳ１９）、処理を終了する。

　次に、充電が完了した後における待機処理について図４に基づき説明する。送電側待機処理は、充電完了情報がＲＡＭに記憶されているときの処理である。なお、充電完了情報が記憶されていないときには、送電側充電処理を実行する。

　１次側制御部１４は、充電完了情報をＲＡＭに記憶していた場合、パワーセーブモードで電力を間欠的に１次コイルＬ１から出力させる（ステップＳ３０）。そして、１次側制御部１４は、機器設置判定を実行する（ステップＳ３１）。具体的には、１次側制御部１４は、ステップＳ３１の機器設置判定において、間欠的に電力を出力させたときにおける１次コイルＬ１の電力の波形が変化した（待機状態におけるピーク電圧となった）場合には、非接触受電装置２０が取り外されたと判定（否定判定）するようになっている。一方、１次側制御部１４は、ステップＳ３１の機器設置判定において、間欠的に電力を出力させたときにおける１次コイルＬ１の電力の波形が変化せず（待機状態におけるピーク電圧とならず）に、一定時間経過した場合には、非接触受電装置２０が設置されたままであると判定（肯定判定）するようになっている。

　ステップＳ３１の判定結果が肯定の場合（設置されたままである場合）、１次側制御部１４は、所定時間経過後、ステップＳ３０の処理を再び実行する。一方、ステップＳ３１の判定結果が否定の場合（取り外された場合）、１次側制御部１４は、充電完了情報をＲＡＭから消去し（ステップＳ３２）、送電側充電処理に移行する（ステップＳ３３）。

　従って、本実施形態の電圧検出回路１３は、計測部を構成する。また、１次側制御部１４及び送電部１２は、出力制御部を構成する。また、１次側制御部１４は、機器判定部（即ち非接触受電装置２０が充電可能位置に設置されたか否かを判定する判定部）を構成する。また、１次側制御部１４は、記憶部を構成する。また、本実施形態の２次側制御部２２及び信号制御回路２３は、信号出力部を構成する。

　以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
　（１）充電確認信号を入力すると、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの電圧値に基づき、充電量を判断し、充電が可能である場合には、充電要求信号を出力する。そして、１次側制御部１４は、充電要求信号を入力した後、充電を開始させる。このため、満充電状態であるときに余分な電力を供給することがなくなり、バッテリＢＡの性能を維持することができる。また、充電完了後、１次側制御部１４は、機器設置判定が否定となるまで、充電完了情報を記憶している。そして、充電完了情報が記憶されている場合、充電確認信号を出力することがない。このため、バッテリＢＡの充電量が満充電であるときに、間欠的に充電することを確実に防ぐことができる。

　（２）充電確認信号の出力に応じて、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの充電量を判定し、負荷の充電が可能である場合には充電要求信号を出力させる。このため、１次側制御部１４は、入力した充電要求信号により、正確に充電を開始することができる。即ち、１次側制御部１４がバッテリＢＡの充電完了を示す充電完了情報をＲＡＭに記憶した後で、非接触受電装置２０が取り外されると、充電完了情報が消去されることとなる。しかしながら、こうした状況で、満充電状態のバッテリＢＡとともに非接触受電装置２０が充電可能位置に再度設置された場合であっても、１次側制御部１４は、その充電開始前に充電確認信号を非接触受電装置２０に送信する。このとき、バッテリＢＡはすでに満充電状態であるので、２次側制御部２２は非接触送電装置１０に充電を要求しない（本実施形態では応答要求信号を送信しない）。よって、バッテリＢＡの充電が開始されない。従って、非接触受電装置１０が一旦取り外された場合でも、充電が必要とされる場合にのみ、バッテリＢＡの充電を開始させることができる。また、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの充電量を判定し、充電が不要である場合には、充電完了信号を出力させる。このため、１次側制御部１４は、入力した充電完了信号により、正確に充電を終了することができる。

　（３）充電完了情報が記憶されている場合、非接触送電装置１０は、待機状態（パワーセーブモード）となる。このため、電力の消費を抑えることができる。
　なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

　・バッテリＢＡが非接触受電装置２０に設けられていたが、勿論、受電装置２０と別体でもよい。即ち、非接触受電装置２０に着脱可能にバッテリＢＡが設けられてもよい。更には、非接触受電装置２０が携帯機器などの機器に着脱可能に設けられてもよい。

　・上記実施形態では、一次側制御部１４が充電完了信号を入力して充電を終了した。この別例として、２次側制御部２２は、充電完了信号の代わりに、バッテリＢＡの充電量を判断するための情報（例えば、バッテリＢＡの電圧値、電池温度、入力する電流量など）を１次側制御部１４に出力してもよい。１次側制御部１４は、バッテリＢＡの充電量を判断するための情報からバッテリＢＡの充電量を把握し、充電が完了したか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定の場合には、１次側制御部１４は、充電を終了させる。

　・上記実施形態では、一次側制御部１４が充電要求信号を入力して充電を開始した。この別例として、２次側制御部２２は、充電要求信号の代わりに、バッテリＢＡの充電量を判断するための情報（例えば、バッテリＢＡの電圧値、電池温度、入力する電流量など）を１次側制御部１４に出力してもよい。１次側制御部１４は、バッテリＢＡの充電量を判断するための情報からバッテリＢＡの充電量を把握し、充電が可能であるか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定の場合には、１次側制御部１４は、充電を開始させる。

　・上記実施形態において、１次側制御部１４は、充電完了情報をＲＡＭに記憶していた場合、電力の出力を停止しても良い。この場合、１次側制御部１４は、機器設置判定をするときだけ、電力を出力させても良い。

　・上記実施形態において、パワーセーブモードであるとき、非接触送電装置１０は、電力の出力を停止しても良い。但し、機器設置判定を実行するときには、非接触送電装置１０は、電力を出力することとなる。

　・上記実施形態において、１次側制御部１４は、充電開始から予め決められた充電時間が経過するまで、充電を継続しても良い。これにより、充電完了信号を入力しなくても良くなる。なお、１次側制御部１４は、充電を終了した場合、充電完了情報をＲＡＭに記憶することとなる。

　・上記実施形態において、パワーセーブモード（待機状態）における１次コイルＬ１の交流電力は、充電電力伝送時の交流電力よりも小さくなるような電力であれば、任意変更しても良い。

　・上記実施形態では、非接触送電装置１０は、一旦、充電完了情報が記憶された場合、非接触受電装置２０が取り外されなければ、ずっとパワーセーブモードとなっていたが、所定時間毎に、充電確認信号を出力し、バッテリＢＡに充電が必要か否かを確認してもよい。なお、非接触送電装置１０は、充電要求信号を入力した場合には、ステップＳ１４の処理に移行する。

　・上記実施形態では、非接触受電装置２０は、非接触送電装置１０から充電確認信号を入力した場合、バッテリＢＡの充電量を判定し、充電可能である場合、充電要求信号を出力した。この別例として、非接触受電装置２０は、充電確認信号を入力した場合、バッテリＢＡの充電量に基づき、充電不要であるか否かを判定し、不要である場合には、充電完了信号を出力するようにしても良い。このようにした場合、非接触送電装置１０は、充電完了信号を入力しなかった場合、充電を開始させることとなる。このようにすれば、非接触受電装置２０は、充電完了信号だけを出力できるようにすればよくなり、非接触受電装置２０の回路構成及び処理を簡単にすることができる。

　・上記実施形態では、非接触受電装置２０は、充電が完了した場合、充電完了信号を出力したが、出力できないようにしても良い。この場合、非接触送電装置１０は、定期的に充電確認信号を出力し、充電要求信号を入力し続ける限り充電を継続することとなる。また、このようにした場合、非接触送電装置１０は、充電要求信号を入力しなかった場合、充電を終了し、充電完了情報をＲＡＭに記憶することとなる。このようにすれば、非接触受電装置２０は、充電要求信号だけを出力できるようにすればよくなり、非接触受電装置２０の回路構成及び処理を簡単にすることができる。

　・上記実施形態では、１次側制御部１４は、待機状態において電力を間欠的に出力させていたが、電流又は電圧を下げて電力を低減させても良い。
　・上記実施形態において、２次側制御部２２は、バッテリＢＡの充電量に基づき、充電要求信号又は充電完了信号を１次側制御部１４からの要求がなくても自発的に出力するようにしてもよい。

　・上記実施形態では、非接触受電装置２０が充電可能な位置に設置されたか否かを検出する際、１次コイルＬ１の電力波形を参照したが、別コイルを用いて検出する、又は非接触送電装置１０或いは１次コイルＬ１の入力電流により検出する、又は機械的信号により検出しても良い。

　・上記実施形態において、非接触受電装置２０の信号制御回路２３が負荷変調処理を実行した際、１次側制御部１４による信号判定において、ピーク電圧が閾値を超えたか否かにより判定したが、変化量が一定値以上であることにより判定しても良い。

　・上記実施形態において、１次側制御部１４は、機器設置判定において、非接触受電装置２０が設定されたと判定（肯定判定）した場合、非接触受電装置２０に充電確認信号を出力したが、非接触受電装置２０が、充電確認信号を非接触送電装置１０に出力してもよい。

　・上記実施形態において、バッテリＢＡの充電量を判定するタイミングを、充電要求信号出力前としたが、充電を開始するまでの間に、充電量を判定しても良い。
　・上記実施形態において、充電量を判定し、充電が不要であると判定された場合、非接触受電装置２０は、充電要求信号を出力することなく、処理を終了するとしたが、充電が不要である旨の応答信号を非接触送電装置１０に出力しても良い。

　・上記実施形態において、２次側制御部２２は、ＩＤ認証が失敗した（充電可能な機器でない）場合、ＩＤ応答信号を出力させることなく、処理を終了したが、ＩＤ認証に失敗した旨の応答信号を非接触送電装置１０に出力しても良い。

　・上記実施形態において、２次側制御部２２がＩＤ認証を実行したが、１次側制御部１４にてＩＤ認証を実行しても良い。
　・上記実施形態において、１次側制御部１４は、充電開始後、非接触受電装置２０がそのまま設置されているか否かを１次コイルＬ１の電力波形により判定したが、所定の周期毎に信号通信を行うことにより、機器設置判定をしても良い。

Claims

　非接触受電装置を介して負荷を非接触で充電する非接触送電装置であって、
　交番磁束を発生し、該交番磁束を前記非接触受電装置の２次コイルに交差させることにより、該２次コイルを介して前記非接触受電装置に電力を送電する１次コイルと、
　待機状態の時には前記１次コイルへの電力を抑制又は停止させる一方、充電状態の時には待機状態の時よりも高い電力を前記１次コイルへ出力させる出力制御部と、
　前記１次コイルに生じた電力の波形を計測する計測部と、
　前記計測部にて計測された電力の波形に基づき、前記非接触受電装置が充電可能な位置に設置されたか否かを判定する判定部と、
　前記負荷の充電が完了したことを示す充電完了情報を記憶する記憶部と、を備え、
　前記記憶部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に存在しないと前記判定部により判定された場合、前記充電完了情報を消去し、
　前記出力制御部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に設置されており、かつ前記充電完了情報が前記記憶部に記憶されていない場合、前記１次コイルを介して前記非接触受電装置から送信される前記負荷に関する負荷情報に基づき、前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態又は待機状態に設定することを特徴とする非接触送電装置。
　前記負荷情報は、充電を要求する充電要求信号及び充電完了を示す充電完了信号のうちの少なくともいずれか一方であり、
　前記出力制御部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に設置されており、かつ前記充電完了情報が前記記憶部に記憶されていない場合、前記充電要求信号に応答して前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態に設定し、前記充電完了信号に応答して、前記充電完了情報を前記記憶部に記憶するとともに前記１次コイルへの電力の出力状態を待機状態に設定することを特徴とする請求項１に記載の非接触送電装置。
　前記出力制御部は、前記負荷情報に基づいて前記負荷の充電量を把握し、負荷を充電可能であると判断した場合には前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態に設定し、負荷の充電が不要と判断した場合には前記充電完了情報を前記記憶部に記憶するとともに、前記１次コイルへの電力の出力状態を待機状態に設定することを特徴とする請求項１に記載の非接触送電装置。
　非接触送電装置から電力を非接触で受電し、該受電した電力に基づいて負荷を充電する非接触受電装置であって、
　前記非接触送電装置の１次コイルから発生した交番磁束と交差することにより、前記１次コイルから電力を受電する２次コイルと、
　前記負荷の状態を監視し、該負荷に関する負荷情報を出力して、前記非接触送電装置が前記負荷情報に基づいて前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態又は待機状態に設定できるようにする信号出力部と、
を備えることを特徴とする非接触受電装置。
　前記信号出力部は、
　前記負荷の状態を監視し、負荷の充電が可能である場合には、充電要求信号を出力して、前記非接触送電装置に前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態に設定させ、
　前記負荷の状態を監視し、負荷の充電が不要である場合には、充電完了信号を出力して、前記非接触送電装置に前記１次コイルへの電力の出力状態を待機状態に設定させる、ことを特徴とする請求項４に記載の非接触受電装置。
　前記信号出力部は、前記非接触送電装置が、負荷の充電量を判断して、負荷の充電が可能と判断した場合に前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態に設定し、負荷の充電が不要と判断した場合に前記１次コイルへの電力の出力状態を待機状態に設定するために用いる前記負荷情報を出力することを特徴とする請求項４に記載の非接触受電装置。
　交番磁束を発生する１次コイルを含む非接触送電装置と、前記１次コイルで発生した交番磁束と交差することで電磁結合可能な２次コイルを含む非接触受電装置とを備え、前記非接触受電装置を介して負荷を充電する非接触充電システムであって、
　前記非接触送電装置は、
　待機状態の時には前記１次コイルへの電力を抑制又は停止させる一方、充電状態の時には前記待機状態の時よりも高い電力を前記１次コイルへ出力させる出力制御部と、
　前記１次コイルに生じた電力波形に基づき、前記非接触受電装置が充電可能位置に設置されたか否かを判定する判定部と、を含み、
　前記非接触受電装置は、前記負荷の状態を監視し、該負荷に関する負荷情報を出力する信号出力部を含み、
　前記出力制御部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に設置されている場合、前記１次コイルを介して前記信号出力部から供給された前記負荷情報に基づき、前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態又は待機状態に設定することを特徴とする非接触充電システム。
　前記非接触送電装置は、前記負荷の充電が完了したことを示す充電完了情報を記憶する記憶部を備え、
　前記記憶部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に存在しないと前記判定部により判定された場合、前記充電完了情報を消去し、
　前記負荷情報は、充電を要求する充電要求信号及び充電完了を示す充電完了信号のうちの少なくともいずれか一方であり、
　前記信号出力部は、負荷の状態を監視し、負荷の充電が可能である場合に充電要求信号を出力し、負荷の充電が不要である場合に充電完了信号を出力するように構成され、
　前記出力制御部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に設置されている場合、前記充電要求信号に応答して前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態に設定し、前記充電完了信号に応答して、前記充電完了情報を前記記憶部に記憶するとともに、前記１次コイルへの電力の出力状態を待機状態に設定することを特徴とする請求項７に記載の非接触充電システム。
　前記非接触送電装置は、負荷の充電が完了したことを示す充電完了情報を記憶する記憶部を備え、
　前記記憶部は、前記非接触受電装置が充電可能位置に存在しないと前記判定部により判定された場合、前記充電完了情報を消去し、
　前記出力制御部は、前記信号出力部から出力される前記負荷情報に基づき負荷の充電量を判断し、負荷の充電が可能と判断した場合に前記１次コイルへの電力の出力状態を充電状態に設定し、負荷の充電が不要と判断した場合に、前記充電完了情報を前記記憶部に記憶するとともに、前記１次コイルへの電力の出力状態を待機状態に設定することを特徴とする請求項７に記載の非接触充電システム。