WO2017029778A1 - 非接触電力伝達装置 - Google Patents

Abstract

給電装置（１０）は、給電コイル（１３）の載置位置情報を含む給電パターンを記憶する第一の記憶部（１６）、受信部（１４）、給電コイル（１３）に給電パターンを供給する第一の制御部（１７）を備える。非接触受電機器（１１）は、受電コイル（２５）、受電パターンを記憶する第二の記憶部（２８）、比較部（２９）、第二の制御部（３０）を備える。第二の制御部（３０）は、給電パターンと一致した受電パターンの載置位置情報を送信部（３１）で給電装置（１０）の受信部（１４）へ送信し、非接触受電機器（１１）の位置を特定する。これにより、給電対象となる非接触受電機器（１１）の載置有無と載置位置を検知できる非接触電力伝達装置を提供する。

Description

非接触電力伝達装置

　本開示は、高周波電磁界を利用して、非接触受電機器に電力を給電する非接触電力伝達装置に関する。

　従来、非接触受電機器に電力を給電する非接触電力伝達装置は、給電のために複数の一次コイルを有する給電プレートを備える。これにより、給電プレート上の任意の載置位置で、非接触受電機器に電力を給電することができる。

　しかし、上記複数の一次コイルを備える非接触電力伝達装置の多くは、給電時に、非接触受電機器が載置されていない部分の給電コイルにも通電する。そのため、非接触電力伝達装置は、電力効率が良くない。

　そこで、非接触受電機器の形状や重量を検出して、記憶部に記憶している所定の形状、あるいは重量と比較して、非接触受電機器が載置されたことを検知する。そして、載置された非接触受電機器の形状や重量に適した一次コイルを選択して、給電を行う非接触電力伝達装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　なお、非接触とは、電気的および機械的に結合されていない状態を意味する。また、非接触は、単に装置上に載置された装置同士の接触状態を含む。

　しかしながら、特許文献１の非接触電力伝達装置は、非接触受電機器の形状や重量を検出するため、給電プレートに感圧シートなどの重量変化を検出する機能を備える必要がある。そのため、機構面からは、給電プレートの面積を大きくするのが困難である。さらに、高温になる被給電機器（例えば、ホットプレート、グリル、トースターなど）を使用できない。

特開２０１１－１２５１３７号公報

　本開示の非接触電力伝達装置は、給電対象となる非接触受電機器が、複数の給電コイルの中のどの給電コイルに対向して載置されたかの載置有無と載置位置を、簡単な構成で検知できる非接触電力伝達装置を提供する。

　つまり、本開示の非接触電力伝達装置は、給電装置と、給電装置に近接して配置され電磁的に結合して給電装置から電力が供給される非接触受電機器を備える。給電装置は、非接触受電機器を載置可能な給電プレートと、給電プレートの下方に配列した複数の給電コイルと、複数の給電コイルに高周波電力を供給する複数のインバータと、複数の給電コイルの各々に対応した載置位置情報を有する複数の給電パターンを記憶する第一の記憶部を備える。さらに、給電装置は、非接触受電機器から載置位置情報を受信する複数の受信部と、複数の給電コイルの各々に対して、第一の記憶部に記憶された複数の給電コイルの各々に対応する給電パターンを順次供給するように複数のインバータを制御する第一の制御部を備える。また、非接触受電機器は、給電コイルから送出される給電パターンを受電する受電コイルと、複数の給電パターンと同一の複数の受電パターンを記憶する第二の記憶部と、受電コイルで受電した給電パターンと、第二の記憶部に記憶された複数の受電パターンとを比較する比較部と、給電装置の受信部へ載置位置情報を送信する送信部を備える。さらに、非接触受電機器は、比較部によって、受電コイルで受電した給電パターンと、第二の記憶部に記憶された複数の受電パターンの一つが一致したと判断したとき、一致した受電パターンの載置位置情報を送信部によって給電装置の受信部へ送信する第二の制御部を備える。そして、給電装置は、受信部によって受信した載置位置情報から給電プレート上の非接触受電機器の位置を特定して電力を供給する。

　この構成によれば、非接触電力伝達装置は、非接触受電機器側において、給電パターンと第二の記憶部に記憶された受電パターンとを比較して、どの給電コイルからの給電かの判別を行う。そのため、給電対象となる非接触受電機器の、載置の有無および複数の給電コイルの中のどの給電コイルに対向して載置されたかの載置位置を検知できる。これにより、載置位置の検知のために専用部材を設けることなく、非接触受電機器の載置の有無や載置の位置を検知できる。その結果、簡単な構成で、効率よく非接触受電機器に給電する非接触電力伝達装置を実現できる。

図１は、実施の形態１における非接触電力伝達装置を示す概略平面図である。 図２は、図１の２－２線で切断した要部縦断面図である。 図３は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の給電装置の回路構成を示すブロック図である。 図４は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の非接触受電機器の回路構成を示すブロック図である。 図５は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の非接触受電機器を検知する動作を示すフローチャートである。 図６は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の給電パターンおよび検波信号の一例を示す波形図である。 図７は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の第二の給電パターンおよび検波信号を示す波形図である。 図８は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の第三の給電パターンおよび検波信号を示す波形図である。 図９は、実施の形態２における非接触電力伝達装置を示す要部概略平面図である。 図１０は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の非接触受電機器の回路構成を示すブロック図である。

　以下、本開示に係る非接触電力伝達装置の実施の形態の一例について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。例えば、既に良く知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

　以下では、非接触受電機器へ非接触での電力伝達を「本給電」と記し、本給電のために給電コイルへ供給する高周波電流を「給電電流」と記して説明する。また、給電コイルの上方に非接触受電機器が載置されたか否かを判断することを「機器検知」と記し、「機器検知」のために給電コイルに供給する上記の給電電流に比べて非常に小さな高周波電流を「機器検知電流」と記して説明する。

　（実施の形態１）
　以下、実施の形態１の非接触電力伝達装置について、図１から図３を参照しながら説明する。

　図１は、実施の形態１における非接触電力伝達装置を示す概略平面図である。図２は、図１の２－２線で切断した要部縦断面図である。図３は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の給電装置の回路構成を示すブロック図である。

　まず、図１および図２に示すように、本実施の形態の給電装置１０は、例えばセラミックなどの透磁性材料からなる給電プレート１２と、複数の、給電コイル１３、受信部１４およびインバータ１５と、第一の記憶部１６と、第一の制御部１７および操作表示部１８などを備える。なお、図１および図２は、非接触受電機器１１を、給電装置１０の給電コイル１３ｃｃと対向する位置に載置した状態を例に図示している。

　複数の給電コイル１３は、実質的に同一構成（例えば、形状など）を有し、給電プレート１２の下方に、例えばマトリクス状に整列して配置される。受信部１４は、載置された非接触受電機器１１からの信号を受信する。インバータ１５は、対応する複数の給電コイル１３に高周波電流を供給する。第一の記憶部１６は、給電コイル１３の各々に対応した載置位置情報を有する複数の給電パターンを記憶する。第一の制御部１７は、インバータ１５内の、例えば半導体スイッチなどを制御する。そして、第一の制御部１７は、給電コイル１３の各々に対して、第一の記憶部１６に記憶された給電コイル１３の各々に対応する給電パターンを順次供給する。操作表示部１８は、使用者からの入力操作の受け付けや、受け付けた情報などを表示する。

　インバータ１５は、図３に示すように、ダイオードブリッジと平滑コンデンサからなる第一のフィルタ回路２０と主電源スイッチ２１を介して、商用電源２２と接続される。

　さらに、給電装置１０は、各々の給電コイル１３の周囲に配置された表示素子からなる領域表示部２３と、送風ファン２４を備える。

　以上のように、本実施の形態の給電装置１０は構成される。

　つぎに、本実施の形態の非接触受電機器１１の構成について、図４を参照しながら説明する。

　図４は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の非接触受電機器の回路構成を示すブロック図である。

　非接触受電機器１１は、図４に示すように、受電コイル２５と、整流回路２６と、検波回路２７と、送信部３１と、ロジック回路３５などを備える。受電コイル２５は、給電装置１０の給電コイル１３から送出される給電パターンの高周波電磁界を受電する。検波回路２７は、ダイオードブリッジを有する整流回路２６を介して、受電コイル２５の出力に接続される。送信部３１は、給電装置１０の受信部１４へ、非接触受電機器１１などの載置位置情報を送信する。

　ロジック回路３５は、第二の記憶部２８と、比較部２９と、第二の制御部３０などを有する。第二の記憶部２８は、給電コイル１３から送出される複数の給電パターンの各々に対して、同一の複数の受電パターンを記憶する。比較部２９は、検波回路２７の検波出力である受電コイル２５で受電した給電パターンと、第二の記憶部２８に記憶された複数の受電パターンとを、逐次比較する。第二の制御部３０は、比較部２９で比較した結果、受電コイル２５で受電した給電パターンと、第二の記憶部２８に記憶された複数の受電パターン内の一つが一致したとき、一致した受電パターンの載置位置情報を、送信部３１を介して、給電装置１０の受信部１４へ送信する。

　以上のように、本実施の形態の非接触受電機器１１は構成される。

　以下、本実施の形態の給電装置１０を構成する各要素について、個別に詳述する。

　［給電プレート］
　給電プレート１２は、例えば水平で平坦な面を備え、上部に非接触受電機器１１などが載置される。なお、給電プレート１２の構成材料としては、空気より高い熱伝導性を有する電気絶縁性と、傷などがつきにくい強度を有することが好ましい。具体的には、例えば結晶化ガラスやセラミック、あるいは汎用エンジニアリング・プラスチックなどが適している。

　［給電コイル］
　複数の給電コイル１３は、各々が、例えばリング状に形成される。給電コイル１３は、給電プレート１２の直下に、所定間隔を有してマトリクス状に並んで配設される。例えば、図１に示すように、縦に５個、横に９個の、合計４５個の給電コイル１３を並べて配設される。

　以下では、図１の図示下側における給電コイル１３の行をａ行とし、図示左側における給電コイル１３の列をａ列と定義して、説明する。本実施の形態では、複数の給電コイル１３の各々を、ａ行ａ列の給電コイル１３ａａから、ｅ行ｉ列の給電コイル１３ｅｉの符号を付して示している。以下の説明でも、同様の符号を給電コイル１３に付して説明する。

　なお、上記給電コイル１３の形状や配列の方法は、本実施の形態の構成だけに制限されるものではない。

　［領域表示部］
　複数の領域表示部２３は、図２に示すように、給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉのそれぞれの周囲に配置された表示素子で構成される。領域表示部２３は、非接触受電機器１１への給電中は点灯し、使用者へ給電中の領域を認識させる。なお、本実施の形態では、縦に５個（５行の相当）、横に９個（９列に相当）の、合計４５個の給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉが配列されている。そのため、対応する給電コイル１３のそれぞれの周囲に、領域表示部２３ａａから領域表示部２３ｅｉが配設される。

　これにより、非接触受電機器１１を給電装置１０に載置すれば、速やかに、領域表示部２３ａｉから領域表示部２３ｅｉの中から、非接触受電機器１１の直下にある給電コイル１３の外周にある領域表示部が発光する。その結果、非接触受電機器１１の給電動作が可能となったことを、使用者に、容易に知らせることができる。

　［受信部］
　複数の受信部１４は、対応する各々の給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉと正対するように、各々の中央に配置される。受信部１４は、非接触受電機器１１から送信される載置位置情報を受信する。本実施の形態では、縦に５個、横に９個の、合計４５個の給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉが配列されている。そのため、各々の対応する給電コイル１３のそれぞれの中央に、受信部１４ａａから受信部１４ｅｉが、合計４５個配置される。

　なお、本実施の形態では、受信部１４と送信部３１が正対する配置構成としている。これにより、受信部１４と送信部３１とが近接して配置できる。さらに、受信部１４と送信部３１との送受信データ量が少ないため、通信速度を低速にできる。そのため、赤外線受発光素子や、ホールＩＣと送信コイルなどの安価な素子を、信号伝達に用いることができる。

　［インバータ］
　インバータ１５は、図３に示すように、対応する各々の給電コイル１３と、例えば１対１で接続される。インバータ１５は、商用電源２２から供給された交流電力を、例えば半導体スイッチを用いて、例えば２０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの高周波電力に変換する。そして、インバータ１５は、変換した電力を、対応する各々の給電コイル１３に供給する。具体的には、インバータ１５は、例えば給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉの各々に対して、個別にインバータ１５ａａからインバータ１５ｅｉが１対１で接続されて、構成される。

　なお、インバータ１５と給電コイル１３との接続方法は、上記構成に制限されない。例えば、幾つかの給電コイル１３をまとめた１組を、１つのインバータ１５に接続する構成でもよい。また、高周波電力の供給が必要な給電コイル１３を、例えばリレースイッチなどの切り換えにより、選択的にインバータ１５に接続する構成でもよい。

　［操作表示部］
　操作表示部１８は、操作スイッチと、表示素子とが一体化して構成される。操作スイッチは、使用者が給電動作の開始、停止などを指令する際に、用いられる。表示素子は、給電装置１０の状態を表示する。操作表示部１８は、給電プレート１２の、使用者側（図１では下側）の中央に配置され、使用者が使いやすい構成としている。

　なお、操作表示部１８は、図１に示す位置に限定されない。例えば、操作表示部１８は、任意の位置に配置してもよい。また、操作表示部１８は、投射型の操作表示、あるいはリモコン型としてもよい。

　［第一の制御部］
　第一の制御部１７は、図２に示すように、受信部１４、インバータ１５、操作表示部１８、領域表示部２３、送風ファン２４に接続される。第一の制御部１７はマイクロコンピュータで構成され、例えば不揮発性ＲＡＭで構成される第一の記憶部１６を内蔵する。第一の制御部１７は、マイクロコンピュータ内のＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、各種の制御動作を実現する。

　以下に、第一の制御部１７の制御動作について、説明する。

　まず、第一の制御部１７は、例えば操作表示部１８から「給電指令」を受けた場合、給電プレート１２上に載置された非接触受電機器１１の有無を検知する機器サーチ動作を開始する。

　機器サーチ動作においては、第一の記憶部１６に記憶された給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉの各々に固有の給電パターンに基づいた機器検知電流を、インバータ１５ａａからインバータ１５ｅｉを介して、給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉに順次供給する。そして、図２に示す位置に、例えば非接触受電機器１１の載置が検知された場合、第一の制御部１７はインバータ１５ｃｃを介して、対応する給電コイル１３ｃｃに給電電流を供給し、給電を行う。同時に、第一の制御部１７は、操作表示部１８に給電中を示す表示を点灯する。

　一方、操作表示部１８から「停止指令」を受けた場合、第一の制御部１７は、インバータ１５の動作を停止して、給電を停止する。同時に、第一の制御部１７は、操作表示部１８に給電中を示す表示を消灯する。

　以上のように、第一の制御部１７の制御動作が実行される。

　つぎに、本実施の形態の非接触受電機器１１を構成する各要素について、図４を参照しながら、個別に詳述する。

　［回路構成］
　非接触受電機器１１は、受電コイル２５と、整流回路２６と、検波回路２７と、ロジック回路３５を構成する第二の記憶部２８、比較部２９および第二の制御部３０と、送信部３１などから構成される。

　整流回路２６の出力端は、第二のフィルタ回路を構成するＬＣフィルタ７０を介して、ＤＣ－ＤＣコンバータ７１と接続される。ＬＣフィルタ７０およびＤＣ－ＤＣコンバータ７１は、受電コイル２５で受電した高周波電力をリップルの抑制した直流電圧（ＤＣＶ）に変換する。変換された直流電圧は、ＤＣ－ＤＣコンバータ７１に接続されたコンデンサ３４で安定化され、ロジック回路３５および検波回路２７へ供給される。

　ＬＣフィルタ７０は、ロジック回路３５でオン／オフされるリレースイッチ３６を介して、伝達された電力を利用する負荷３７に接続される。

　負荷３７は、例えばモータ、充電電池やヒータなどが例示されるが、直流電圧により駆動される負荷３７であれば、特に限定されない。

　ロジック回路３５は、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、あるいはマイクロコンピュータなどで構成される。ロジック回路３５は、ＲＯＭに記憶された回路およびプログラムの実行により、第二の記憶部２８、比較部２９、および第二の制御部３０として機能する。

　なお、本実施の形態では、第二の記憶部２８は、４５個の給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉに固有の給電パターンと、同一の４５個の受電パターンを記憶している。

　［検波回路］
　検波回路２７は、フォトダイオードＤとフォトトランジスタＴｒで構成されるフォトカプラ２７ａと、抵抗２７ｂ、２７ｃ、２７ｄと、コンデンサ２７ｅなどから構成される。検波回路２７は、整流回路２６で全波整流された電圧波形が入力される。なお、受電コイル２５で受電される電力は、高周波電力なので、整流回路２６には高速整流ダイオードが用いられる。これにより、通常の整流ダイオードの場合に発生しやすい、逆遅延回復時間の遅れによる波形ひずみを防止できる。

　フォトカプラ２７ａのフォトトランジスタＴｒのコレクタ端子Ｃと、直流電圧（ＤＣＶ）に接続される抵抗２７ｄとの接続点である検波出力端子は、ノイズバイパス用のコンデンサ２７ｅが接続される。検波出力端子は、比較部２９の入力端子と、電流制限用の抵抗３８を介して接続される。

　なお、抵抗２７ｄの値は、フォトトランジスタＴｒに流す電流Ｉ_{ｃ（ｏｎ）}と、ロジック回路３５の比較部２９のＬｏｗレベルの入力電圧Ｖ_Ｌから、所望の応答性を満たす範囲で設定する。なお、所望の応答性の範囲とは、フォトトランジスタＴｒの出力波形が、ＬＯＷ状態とＨＩＧＨ状態の２値となる範囲である。

　また、フォトカプラ２７ａのデータシートに記載されているＩｃ－Ｉ_Ｆの関係を示す特性グラフから、動作点Ｉ_{ｃ（ｏｎ）}でのフォトカプラ２７ａのフォトダイオードＤの順電流Ｉ_Ｆ２を求める。

　さらに、フォトトランジスタＴｒがオフ状態を維持できるオフレベルの入力電圧Ｖ_{ＩＮ（ＯＦＦ）}は、フォトダイオードＤの非発光順電圧をＶ_Ｔ、抵抗２７ｂの抵抗値をＲ_２７ｂ、抵抗２７ｃの抵抗値をＲ_２７ｃとした時、式（１）から求められる。

　Ｖ_{ＩＮ（ＯＦＦ）}≒（１＋Ｒ_２７ｃ／Ｒ_２７ｂ）×Ｖ_Ｔ　　　　（１）
　また、フォトトランジスタＴｒがオン状態を維持するための最低入力電流Ｉ_ｉｎは、非接触受電機器１１の製品としての寿命時間における電流伝達率（ＣＴＲ）の劣化率をＤ_ｔ、非接触受電機器１１の機器内部温度の上下限内でのＣＴＲ変動率をＤ_Ｔａ、設計マージンをαとした時、式（２）から求められる。

　Ｉ_ｉｎ＞　Ｉ_Ｆ２×　１／Ｄ_Ｔａ×　１／Ｄ_ｔ×　α　　　（２）
　つまり、整流回路２６より入力する電圧がＶ_{ＩＮ（ＯＦＦ）}以下の期間は、式（１）の条件が成立して、フォトトランジスタＴｒがオフする。そのため、検波出力として、検波出力端子からＨｉｇｈが出力される。

　一方、フォトダイオードＴｒに流れる順電流が式（２）の条件を満たす期間は、フォトトランジスタＴｒがオンする。そのため、検波出力として、検波出力端子からＬｏｗが出力される。

　比較部２９は、上記検波出力が負論理として入力される。そのため、検波出力がＬｏｗの場合、信号が有り（受電電力が有る）、論理「１」と認識する。他方、検波出力がＨｉｇｈの場合、信号が無い（受電電力が無い）、論理「０」と認識する。これにより、受電コイル２５に入力される電力の有無が判定される。

　つぎに、本実施の形態の給電装置１０上に非接触受電機器１１が載置された場合の給電動作について、図１、図５から図８を用いて説明する。

　図５は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の非接触受電機器を検知する動作を示すフローチャートである。図６は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の給電パターンおよび検波信号を示す波形図である。図７は、同実施の形態１における非接触電力伝達装置の第二の給電パターンおよび検波信号を示す波形図である。図８は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の第三の給電パターンおよび検波信号を示す波形図である。

　なお、図６から図８は、給電コイルへ供給される固有の給電パターンの波形を分かりやすくするために、第一のフィルタ回路２０の出力波形（５０Ｈｚ）に近い波形で模式的に図示している。また、検波信号は、検波回路の製作、および、動作確認を行った結果に基づいて、実際の波形を論理反転して、当業者の理解を助けるために、よりわかり易い波形で、図示している。

　［給電開始］
　まず、使用者は、非接触受電機器１１を、給電装置１０の給電プレート１２上で、例えば給電コイル１３ｃｃと受電コイル２５が正対する位置に載置する（図１参照）。その状態で、使用者が操作表示部１８の「給電開始」ボタンを操作する。これにより、操作表示部１８は、給電指令を、給電装置１０の第一の制御部１７へ出力する。

　第一の制御部１７は、給電指令が入力されると、給電に関する一連のシーケンス動作を開始する。

　シーケンス動作においては、まず、以下で詳述する機器検知シーケンスを実行する。

　機器検知シーケンスは、給電装置１０の給電プレート１２上に、給電を行う対象となる非接触受電機器１１の有無と、載置された位置を検出するためのシーケンスである。

　（機器検知シーケンス）
　まず、給電装置１０の第一の制御部１７は、インバータ１５を所定時間毎に周期的に動作させる。つまり、第一の制御部１７は、４５個の給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉに順次、機器検知電流を供給する。これにより、非接触受電機器１１が、給電装置１０の給電プレート１２に載置されているか否かの検知動作を行う。

　具体的な、検知動作について、図５を参照しながら説明する。

　図５は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の非接触受電機器を検知する動作を示すフローチャートである。具体的には、図５は、一定周期毎に実行されるタイマー割込処理を示すフローチャートである。

　まず、図５に示すように、タイマー割り込みが発生すると、複数の給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉの内の一つを選択するポインタｊと、ポインタｋに１を代入して、給電フラグｊｋを指定する（ステップＳ１）。なお、ポインタｊは給電コイルの縦５行の位置を、ポインタｋは横９列の位置を示す変数である。つまり、上記ｊ＝１、ｋ＝１の場合、給電フラグｊｋ＝１１は、給電コイル１３ａａに対応する。

　つぎに、第一の制御部１７は、給電フラグｊｋで指定した給電コイルが給電中であるかどうかを判定する（ステップＳ２）。このとき、給電フラグｊｋ＝０で、給電中では無い場合（ステップＳ２のＮＯ）、第一の制御部１７は、第一の記憶部１６に記憶されている給電コイル１３ｊｋの給電パターン３２ｊｋを読み出す。そして、第一の制御部１７は、インバータ１５ｊｋを介して、給電コイル１３ｊｋに固有の機器検知電流を供給する。

　ここで、給電コイルに固有の給電パターンについて、図６を参照しながら説明する。

　図６は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の給電パターンおよび検波信号の一例を示す波形図である。図６は、給電パターン３２ａａ、給電パターン３２ｂａおよび給電パターン３２ｅｉを例に図示している。

　図６に示すように、給電パターン３２ａａ、３２ｂａ、３２ｅｉは、波形Ａ＋波形Ｂ、波形Ｄ＋波形Ｅ、波形Ｇ＋波形Ｈの部分は同じ波形で、波形Ｃ、波形Ｆ、波形Ｉが、各々の給電コイル１３に固有のパターンとして、第一の記憶部１６に記憶されている。

　具体的には、まず、各々の給電パターン３２の前半（波形Ａ＋波形Ｂ、波形Ｄ＋波形Ｅ、波形Ｇ＋波形Ｈ）は、第一のフィルタ回路２０の出力波形の２波分を、給電コイル１３に連続オンする波形で供給する。さらに、給電パターン３２の後半（波形Ｃ、波形Ｆ、波形Ｉ）は、給電コイル１３をオンした後、固有の遅延時間後（Ｔｃ３３ａａ、Ｔｃ３３ｂａ、Ｔｃ３３ｅｉ）に、電力供給をオフする。これにより、第一の記憶部１６は、給電パターン３２を簡略的なデータ形式で、記憶する。

　つまり、第一の記憶部１６は、４５個の給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉの各々に対応した載置位置情報を有する４５個の給電パターン３２ａａから給電パターン３２ｅｉを記憶する。一方、非接触受電機器１１の第二の記憶部２８は、第一の記憶部１６に記憶された、４５個の給電パターン３２ａａから給電パターン３２ｅｉと、同一の４５個の受電パターン３３ＡＡから受電パターン３３ＥＩを記憶している。

　また、給電パターン３２ａａの前半である波形Ａ＋波形Ｂなどの２波（商用電源２２の１周期に相当）で、ロジック回路３５を動作させるために、コンデンサ３４が蓄電される。つまり、給電パターン３２ａａの波形Ａ＋波形Ｂは、給電パターン３２ａａの後半の給電コイル１３に固有の波形Ｃを確実に検出するための、ヘッダー（頭出し）として機能する。

　以上のように、給電パターン３２が構成されている。

　そして、上記給電パターン３２に基づいて、機器検知電流が、給電コイル１３に供給される。機器検知電流は、高周波電磁界を形成して、非接触受電機器１１内の受電コイル２５に伝達される。

　受電コイル２５で受電された高周波電力は、整流回路２６とＬＣフィルタ７０を介して、ＤＣ－ＤＣコンバータ７１に供給され、直流電圧（ＤＣＶ）に変換される。直流電圧（ＤＣＶ）は、コンデンサ３４に蓄電され、各部へ供給される。

　一方、検波回路２７は、整流回路２６で全波整流された電圧波形が入力される。検波回路２７は、上記、式（１）、式（２）で決まる条件で、検波出力としてＨｉｇｈ（給電なし）またはＬｏｗ（給電あり）の２値を、ロジック回路３５に出力する。

　ロジック回路３５の比較部２９は、この検波出力を検波信号（図６に示す検波信号３３ａａから検波信号３３ｅｉにおける波形ａから波形ｉ）として入力される。比較部２９は、入力された検波信号を、第二の記憶部２８に記憶されている４５個の受電パターン３３ＡＡから受電パターン３３ＥＩと順次、比較する。そして、ロジック回路３５の第二の制御部３０は、比較の結果、検波信号と受電パターンが一致した場合のみ、給電パターンから変換が完了した載置位置情報ｊｋを、送信部３１を介して、給電装置１０の受信部１４に送信する。

　一方、第二の制御部３０は、比較の結果、入力された検波信号と４５個の受電パターンの全てが一致しない場合、載置位置情報ｊｋを送信しない。または、第二の制御部３０は、「載置なし」として、載置位置情報００を、給電装置１０の受信部１４に送信してもよい。ここで、載置位置情報００は、“位置情報なし”と定義する。

　つぎに、図５に示すように、給電装置１０の第一の制御部１７は、受信部１４ｊｋで、送信された載置位置情報ｊｋが受信されたか否かを判定する（ステップＳ４）。受信された場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、非接触受電機器１１が載置された状態に対応するので、給電フラグｊｋに１を代入する（ステップＳ５）。

　一方、ステップ２の給電フラグｊｋ＝１で、既に給電コイルに給電中の場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、ステップＳ６へ進み検波出力の有無を判断する。給電されていない場合（ステップＳ６のＮＯ）は、給電フラグｊｋに０を代入する（ステップＳ７）。

　一方。給電が継続されている場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、ポインタｋに１を加える（ステップＳ８）。

　つぎに、ポインタｋが９以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。このとき、ポインタｋが９未満の場合（ステップＳ９のＮＯ）、ステップＳ１１へ進む。

　一方、ポインタｋが９以上と判定された場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、ポインタｋに１を代入し、ポインタｊに１を加える（ステップＳ１０）。

　つぎに、ポインタｊが５以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。このとき、ポインタｊが５未満の場合（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ３へ戻る。

　一方、ポインタｊが５以上と判定された場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、タイマー割込処理を終了して、メイン処理へ戻る。

　以上のように、機器検知シーケンスのタイマー割込処理が実行される。

　つまり、機器検知シーケンスにおいて、第一の制御部１７は、第一の記憶部１６に記憶された給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉの各々に対応する給電パターン３２ａａから給電パターン３２ｅｉを順次供給するように、インバータ１５ａａからインバータ１５ｅｉを制御する。第二の制御部３０は、比較部２９で、受電コイル２５で受電した給電パターン３２と、第二の記憶部２８に記憶された受電パターン３３ＡＡから受電パターン３３ＥＩの一つが一致するか否かを判断する。そして、第二の制御部３０は、給電パターン３２と、複数の受電パターン３３の一つが一致したと判断した場合、一致した受電パターン３３の載置位置情報を、送信部３１を介して、給電装置１０の受信部１４へ送信する。

　以下に、上記第一の制御部１７および第二の制御部３０の動作について、図５を参照しながら、より詳細に説明する。

　なお、上記と同様に、給電装置１０の給電コイル１３ｃｃと対向する給電プレート１２の上に、非接触受電機器１１が載置されている場合を、例に説明する。また、図５に示すステップＳ２までの動作は同じであるので、説明は省略する。

　まず、第一の制御部１７は、第一の記憶部１６に記憶されている給電コイル１３ａａの給電パターン３２ａａを読み出す。そして、第一の制御部１７は、インバータ１５ａａを介して、給電コイル１３ａａに固有の給電パターン３２ａａを機器検知電流として供給する。機器検知電流により、給電コイル１３ａａは、高周波電磁界を給電プレート１２の上方に放射する。このとき、図１に示すように、給電コイル１３ａａの上方には、非接触受電機器１１が載置されていない。そのため、給電コイル１３ａａに対応する受信部１４ａａは、何等の信号を受信することはない。

　つぎに、第一の制御部１７は、第一の記憶部１６に記憶されている給電コイル１３ａｂの給電パターン３２ａｂを読み出す。そして、第一の制御部１７は、インバータ１５ａｂを介して、給電コイル１３ａｂに固有の給電パターン３２ａｂを機器検知電流として供給する。このとき、上記給電コイル１３ａａと同様に、給電コイル１３ａｂの上方には、非接触受電機器１１が載置されていない。そのため、給電コイル１３ａｂに対応する受信部１４ａｂは、何等の信号を受信することはない。

　つぎに、上記と同様に、第一の制御部１７は、給電コイル１３の残りのａ行、ｂ行およびｃ行の給電コイル１３ｃｂまでに対して、対応する給電パターン３２を機器検知電流として順次供給する。しかし、上記給電コイルの上方には、非接触受電機器１１が載置されていない。そのため、受信部１４は、何等の信号を受信することはない。

　つぎに、第一の制御部１７は、第一の記憶部１６に記憶されている給電コイル１３ｃｃの給電パターン３２ｃｃを読み出す。そして、第一の制御部１７は、インバータ１５ｃｃを介して、給電コイル１３ｃｃに固有の給電パターン３２ｃｃを、機器検知電流として供給する。機器検知電流により、給電コイル１３ｃｃは、高周波電磁界を給電プレート１２の上方に放射する。この場合、図１に示すように、給電コイル１３ｃｃの上方には、非接触受電機器１１が載置されている。そのため、非接触受電機器１１の受電コイル２５は、給電コイル１３ｃｃから送出される給電パターン３２ｃｃを受電する。

　つぎに、非接触受電機器１１の第二の制御部３０は、受電した給電パターン３２ｃｃと、第二の記憶部２８に記憶された受電パターン３３ＡＡから受電パターン３３ＥＩとを、順次、比較部２９で比較する。そして、第二の制御部３０は、給電パターン３２ｃｃと、受電パターン３３ＣＣが一致した場合、一致した受電パターン３３ＣＣの載置位置情報を、送信部３１を介して、給電装置１０の受信部１４ｃｃへ送信する。なお、受電パターン３３ＣＣの載置位置情報は、例えば給電コイル１３ｃｃの位置情報である。

　つぎに、給電装置１０の第一の制御部１７は、上記給電コイル１３ａａと同様に、給電コイル１３の残りのｃ行の給電コイル１３ｃｄからｄ行およびｅ行の給電コイル１３ｅｉまで、読み出した給電パターンを、順次、機器検知電流として供給する。しかし、それらの給電コイルの上方には、非接触受電機器１１が載置されていない。そのため、受信部１４は、何等の信号を受信することはない。

　これにより、給電装置１０の複数の給電コイルの１つに載置された非接触受電機器１１の載置位置が特定される。

　つまり、給電装置１０の第一の制御部１７は、受信部１４ｃｃが受信した載置位置情報を取得する。そして、受信部１４ｃｃで受信した載置位置情報から給電プレート１２上の非接触受電機器１１の位置を特定する。本実施の形態の場合、非接触受電機器１１の位置が、給電コイル１３ｃｃの位置であることが特定される。

　［本給電］
　給電に関する一連のシーケンス動作は、メイン処理において、４５個の給電フラグｊｋの値を調べて、給電を行うか否かを判定する。

　まず、給電フラグｊｋ＝１の場合、給電装置１０の第一の制御部１７は、機器検知電流に変えて、給電電流（非接触受電機器１１への電力伝達のための高周波電流）を、インバータ１５ｊｋを介して、供給する。

　つまり、上記「機器検知シーケンス」において、非接触受電機器１１の位置が給電コイル１３ｃｃの位置が特定される。そこで、給電装置１０の第一の制御部１７は、インバータ１５ｃｃを介して、給電コイル１３ｃｃへ給電電流を供給する。

　このとき、非接触受電機器１１の受電コイル２５が給電電流を受電すると、検波信号は、３波以上、連続して論理が“１”となる。これにより、非接触受電機器１１の第二の制御部３０は、本給電が開始されたと判断する。そして、第二の制御部３０は、図４に示すリレースイッチ３６をオン（閉塞）して、負荷３７へ電力を供給する。これにより、非接触受電機器１１の本給電が開始される。

　［載置位置ズレ］
　なお、本給電中に、例えば使用者が非接触受電機器１１を動かして載置位置がずれた場合、検波信号は、３波以上、連続して論理が“０”となる。これにより、第二の制御部３０は、非接触受電機器１１が受電不能と判断する。そして、第二の制御部３０は、リレースイッチ３６をオフ（開放）して、負荷３７への電力供給を休止する。これにより、非接触受電機器１１の本給電が中止される。

　［給電停止］
　非接触受電機器１１への給電を停止する場合、使用者が、操作表示部１８の「給電停止」ボタンを操作する。これにより、操作表示部１８は、「停止指令」を第一の制御部１７へ出力する。

　給電装置１０の第一の制御部１７は、上記給電の「停止指令」が入力されると、全てのインバータ１５の動作を停止させる。これにより、給電装置１０は、給電に関する一連のシーケンス動作を停止する。

　上記停止動作より、非接触受電機器１１は、３波以上、連続して論理が“０”となる検波信号を受電する。これにより、非接触受電機器１１の第二の制御部３０は、給電が停止されたと判断する。そして、非接触受電機器１１は、リレースイッチ３６をオフして、負荷３７への電力供給を停止する。

　このとき、非接触受電機器１１は、受電した高周波電力を直流電圧（ＤＣＶ）に変換して、検波回路２７およびロジック回路３５に供給している。そのため、給電装置１０から非接触で伝達される高周波電力が無くなると、コンデンサ３４に蓄電された電力を使用して、検波回路２７およびロジック回路３５を動作させる。そして、コンデンサ３４の電圧が、ロジック回路３５が安定して動作できる電圧よりも小さくなると、つぎの高周波電力が給電装置１０から伝達されるまでの期間は、検波回路２７およびロジック回路３５の動作を停止する。

　以上で述べたように、本実施の形態の非接触電力伝達装置は、非接触受電機器１１側において、検波回路２７の検波出力と第二の記憶部２８に記憶された受電パターン３３ＡＡから受電パターン３３ＥＩとを比較する。これにより、非接触受電機器１１は、載置位置情報、すなわち、どの給電コイルからの給電かを瞬時に判別することができる。

　このとき、上記載置位置情報は、給電装置１０側へも１対１で送信される。そのため、非接触受電機器１１の載置から、本給電の開始までの遅延時間が発生しない。これにより、機器検知に用いる電力を抑制して、使い勝手の良い非接触電力伝達装置を実現できる。

　また、本実施の形態では、給電パターン３２を第一のフィルタ回路２０の出力波形の３波（全波整流波形で３山に相当）で構成している。そして、給電パターン３２の前半の２波を連続オン（図６の時間ｔ０～時間ｔ２、時間ｔ３～時間ｔ５、時間ｔ６～時間ｔ８）とし、後半の１波を給電コイルに固有の遅延時間（図６の時間Ｔｃ３３ａａ、Ｔｃ３３ｂａ、Ｔｃ３３ｅｉ）を経過した時点でオフするという簡略的なデータ形式としている。そのため、第二の記憶部２８に記憶させる受電パターンも、給電パターン３２と同様に、簡略的なデータ形式とすることができる。これにより、検波回路以外に、載置位置を検知するための専用部材を設けることなく、載置位置を検知できる。

　なお、比較部２９の出力を載置位置情報に変換するアルゴリズムとしては、上記データ形式に限られない。例えば、まず、検波信号の論理が“０”から“１”に変化した時（例えば、図６の時間ｔ２など）から、再び検波信号の論理が“０”に変化するまでの時間を計測する。そして、計測された時間に基づいて、どの給電コイルから給電パターンが伝達されたかを判別しても良い。このアルゴリズムの場合、前半の連続オンの２波で計測された時間は、略１０ｍｓ（商用電源が５０Ｈｚの時）となる。それに続く後半の１波は、それぞれの給電コイルに固有の遅延時間となる。そのため、固有の遅延時間に基づいて、非接触受電機器１１の載置位置を検出することが可能となる。

　また、本実施の形態では、給電パターンとして、後半の１波（波形Ｃ、波形Ｆ、波形Ｉ）の固有の遅延時間後に給電をオフする構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、給電パターンの後半の１波を、パルス列で構成してもよい。具体的には、図７に示すように、第一のフィルタ回路２０の出力波形を３波で構成し、給電パターン３２ａａ１、３２ｅｆ１の前半の２波（波形Ａ＋波形Ｃや波形ＡＡ＋波形ＢＢ）を連続オン（図７の時間ｔ０～時間ｔ２）とする。そして、給電パターン３２ａａ１、３２ｅｆ１の後半の１波（波形Ｃや波形ＣＣ）を、それぞれの給電コイルに固有のパターンでオンとオフを繰り返すパルス列として、第一の記憶部１６に記憶する。

　つまり、パルス列は、例えば給電コイルの個数４５を２進数で表記すると、“１０１１０１”で表すことができる。そこで、図７に示す後半の１波（波形Ｃや波形ＣＣ）の時間ｔ２～ｔ３の期間を、６分割する。そして、２進表記に基づいて、パルス列をオン、オフする方法で、それぞれの給電パターンを、識別する構成としてもよい。なお、図７では、給電パターン３２ｅｆ１の波形ＣＣ、および検波信号３３ｅｆ１の波形ｃｃは、４２番目の給電コイル１３ｅｆ１のパルス列を示している。

　このとき、非接触受電機器１１のロジック回路３５の第二の記憶部２８に記憶させる（給電コイルに固有の）受電パターンの後半の１波も、上記給電パターンに応じたパルス列で記憶する。ロジック回路３５の比較部２９は、給電パターンと受電パターンのパルス列を比較する。第二の制御部３０は、比較部２９で比較したパルス列の概略が一致した場合、一致した受電パターンを載置位置情報ｊｋに変換する。そして、第二の制御部３０は、変換した載置位置情報ｊｋを、送信部３１を介して、給電装置１０の受信部１４に送信する。

　また、上記以外の給電パターンとして、図８に示すように、第一のフィルタ回路２０の出力波形を２波（例えば波形ＡＡＡ＋波形ＢＢＢ、波形ＣＣＣ＋波形ＤＤＤ、波形ＥＥＥ＋波形ＦＦＦ）で構成する。そして、後半の２波目（波形ＢＢＢ、波形ＤＤＤ、波形ＦＦＦ）において、それぞれの給電コイルに固有の遅延時間後に瞬時オフする構成の給電パターン３２ａａ２、３２ｂａ２、３２ｅｉ２としてもよい。

　具体的には、図８に示すように、２波で構成した出力波形の前半の１波（波形ＡＡＡ、波形ＣＣＣ、波形ＥＥＥ）を連続オン（図８の時間ｔ０～時間ｔ１、時間ｔ２～時間ｔ３、時間ｔ４～時間ｔ５）とする。そして、給電パターン３２ａａ２、３２ｂａ２、３２ｅｉ２の後半の１波（波形ＢＢＢ、波形ＤＤＤ、波形ＦＦＦ）において、それぞれの給電コイルに固有の遅延時間（図８の時間Ｔｃ３３ａａ２、Ｔｃ３３ｂａ２、Ｔｃ３３ｅｉ２）後に、瞬時オフ（所定時間の短い零電圧の期間）動作を入れる。そして、上記遅延時間に基づいて、載置位置情報ｊｋを得る構成としてもよい。これにより、給電パターン３２ａａ２、３２ｂａ２、３２ｅｉ２を簡略的なデータ形式で、第一の記憶部１６に記憶させることができる。

　つまり、検波信号の論理が“０”から“１”に変化した時（図８の時間ｔ０、ｔ１、・・・、ｔ５）から、再び検波信号の論理が“０”に変化するまでの時間を計測する。そして、計測された時間に基づいて、どの給電コイルから給電パターンが伝達されたかを判別するアルゴリズム構成としてもよい。このアルゴリズムの場合、前半の連続オンの１波で計測された時間は、略１０ｍｓ（商用電源が５０Ｈｚの時）となる。それに続く後半の１波に挿入された瞬時オフまでの時間が、それぞれの給電コイルに固有の遅延時間（図８の時間Ｔｃ３３ａａ２、時間Ｔｃ３３ｂａ２、時間Ｔｃ３３ｅｉ２）となる。そのため、固有の遅延時間に基づいて、非接触受電機器１１の載置位置を検出することが可能となる。

　なお、図８に示す給電パターンの場合、全ての給電コイルで、非接触受電機器１１の載置位置を検知する総時間を、１波×給電コイル数の時間（例えば、１／３程度）だけ短縮することが可能となる。

　なお、上記実施の形態では、機器検知シーケンスのタイマー割込処理において、４５個の給電コイルの全てに、順次、機器検知電流を通電する構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、３～５個の給電コイルで機器検知を行って、メイン処理へ戻る構成でもよい。この場合、図５のステップ１のポインタｊとポインタｋに１を代入するのは、メイン処理で行うことになる。

　さらに、機器検知シーケンスにおいて、隣接しない複数の給電コイルに、同時に機器検知電流を通電する構成でもよい。具体的には、図１に示す、給電コイル１３ａａから給電コイル１３ｅｉ（縦５個、横９個）を２組に分ける。例えば、第一の組の給電コイル群は、１３ａａ、１３ａｃ、１３ａｅ、１３ａｇ、１３ａｉ、１３ｂｂ、１３ｂｄ、１３ｂｆ、１３ｂｈ、１３ｃａ、１３ｃｃ、１３ｃｅ、１３ｃｇ、１３ｃｉ、１３ｄｂ、１３ｄｄ、１３ｄｆ、１３ｄｈ、１３ｅａ、１３ｅｃ、１３ｅｅ、１３ｅｇ、１３ｅｉの２３個とする。一方、第二の組の給電コイル群は、１３ａｂ、１３ａｄ、１３ａｆ、１３ａｈ、１３ｂａ、１３ｂｃ、１３ｂｅ、１３ｂｇ、１３ｂｉ、１３ｃｂ、１３ｃｄ、１３ｃｆ、１３ｃｈ、１３ｄａ、１３ｄｃ、１３ｄｅ、１３ｄｇ、１３ｄｉ、１３ｅｂ、１３ｅｄ、１３ｅｆ、１３ｅｈの２２個とする。

　そして、第一の組の給電コイル群と、第二の組の給電コイル群とを、交互に通電する。つまり、第一の組の２３個の給電コイル群を同時に給電する。つぎに、第二の組の２２個の給電コイル群を同時に給電する。そして、第一の組の給電コイル群、または第二の組の給電コイル群から、非接触受電機器１１の載置位置を検出する。これにより、全ての給電コイルを１個ずつ順次に給電して検出する構成に比べて、検出に要する総合計の時間を大幅に短縮できる。そのため、非接触受電機器１１を給電プレート１２上に載置すれば、さらに速やかに、給電を行うことができる。

　また、本実施の形態では、複数の給電コイルに対応して、複数の受信部を備える構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、単一の受信部で構成してもよい。

　具体的には、非接触受電機器１１と給電装置１０とを、無線通信や光通信、あるいは給電・受電電力への変調信号の重畳による通信で構成してもよい。さらに、負荷変調による情報伝達部を設ける構成としてもよい。この場合、非接触受電機器１１は、下方に対向する給電コイルの有／無、および、どの給電コイルから受電したかなどの情報を送信する。さらに、非接触受電機器１１が正しい位置に搭載されていないという情報、あるいは、従来と同様に受電した電力量の測定値などを、通信部を介して給電装置１０に送信する構成としてもよい。

　（実施の形態２）
　以下に、実施の形態２の非接触電力伝達装置について、図９および図１０を参照しながら説明する。

　図９は、実施の形態２における非接触電力伝達装置を示す要部概略平面図である。図１０は、同実施の形態における非接触電力伝達装置の非接触受電機器の回路構成を示すブロック図である。

　なお、実施の形態２では実施の形態１と異なる部分のみを説明し、同一の部分については説明を省略する。

　つまり、本実施の形態の非接触電力伝達装置は、図９および図１０に示すように、非接触受電機器４０は、例えば３組の受電コイル４１、４２、４３、整流回路４４、４５、４６、検波回路４７、４８、４９、および送信部５７、５８、５９などを備える。さらに、非接触受電機器４０は、３組の比較部５０、５１、５２および第二の記憶部５３、５４、５５と、第二の制御部５６からなるロジック回路６０、および報知部６５などで構成される点で、実施の形態１の非接触受電機器１１とは異なる。

　そして、実施の形態１と同様に、まず、受電コイル４１、４２、４３で受電した給電パターンが、整流回路４４、４５、４６を介して、検波回路４７、４８、４９に入力される。入力された給電パターンは、検波回路４７、４８、４９で検波され、ロジック回路６０の比較部５０、５１、５２に出力される。このとき、検波回路４７、４８、４９の出力は、負論理の検波信号として、比較部５０、５１、５２に入力される。比較部５０、５１、５２は、入力された検波信号と、第二の記憶部５３、５４、５５に記憶されている４５個の受電パターンとを比較する。そして、比較部５０、５１、５２は、比較結果を、第二の制御部５６へ出力する。つまり、第二の制御部５６には、少なくとも３つの比較部５０、５１、５２からに比較結果が入力される。

　ロジック回路６０は、例えばＰＬＤ、あるいはマイクロコンピュータなどで構成され、それらのＲＯＭに記憶された回路およびプログラムを実行する。これにより、ロジック回路６０は、比較部５０、５１、５２、第二の記憶部５３、５４、５５、第二の制御部５６および載置状態検知部として機能する。

　また、整流回路４４、４５、４６の出力端は、図４で説明した実施の形態１と同様に、ＬＣフィルタ（図示せず）を介して、ＤＣ－ＤＣコンバータ（図示せず）が接続される。ＬＣフィルタおよびＤＣ－ＤＣコンバータは、受電コイル４１、４２、４３で受電した高周波電力を、リップルの抑制された直流電圧に変換する。そして、変換した直流電圧は、ＤＣ－ＤＣコンバータ７１に接続されたコンデンサ（図示せず）で安定化され、ロジック回路６０および検波回路４７、４８、４９へ供給される。

　そして、実施の形態１と同様に、ＬＣフィルタは、ロジック回路６０でオン／オフされるリレースイッチ６６を介して、伝達された電力を利用する負荷７２に接続される。

　さらに、非接触受電機器４０は、図１０に示すように、第二の制御部５６に報知部６５が接続される。報知部６５は、例えば音声出力あるいは表示出力のいずれか一方、またはその双方の形態を有し、使用者に、例えば非接触受電機器４０の載置状態などを報知する。

　以上のように、本実施の形態の非接触受電機器４０は構成される。

　なお、給電装置１０および非接触受電機器４０を構成する個々の要素の詳細は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

　以下に、上記実施の形態の非接触電力伝達装置における非接触受電機器の載置状態の検知動作について、具体的に説明する。

　なお、図９に示すように、使用者が非接触受電機器４０を給電プレート１２上に載置している場合を例に説明する。

　このとき、非接触受電機器４０は、受電コイル４１、４２が給電装置１０の給電コイル１３ａｇ、１３ａｉと対向する位置に載置されている。一方、非接触受電機器４０の受電コイル４３は、対向する給電コイルが無い状態で載置されている。つまり、非接触受電機器４０は、給電装置１０上の誤った位置に載置された状態となっている。

　上記状態で、使用者が操作表示部１８の「給電開始」ボタンを操作する。これにより、操作表示部１８は、「給電指令」を、給電装置１０の第一の制御部１７へ出力する。第一の制御部１７は、入力された「給電指令」に基づいて、まず、実施の形態１と同様に、以下で説明する機器検知シーケンスを実行する。

　機器検知シーケンスが実行されると、非接触受電機器４０の比較部５０、５１には、給電装置１０の給電コイル１３ａｇ、１３ａｉの給電パターン３２ａｇ、３２ａｉが、受電コイル４１、４２および検波回路４７、４８を介して、図６の波形図と同じ構成の検波信号３３ａｇ、３３ａｉとして入力される。

　比較部５０、５１は、入力された検波信号３３ａｇ、３３ａｉと、第二の記憶部５３、５４に記憶されている４５個の受電パターンとを順次、比較する。

　そして、比較部５０、５１は、一致する受電パターンに基づいて、非接触受電機器４０の載置位置情報ａｇ、載置位置情報ａｉに変換する。

　一方、非接触受電機器４０の受電コイル４３は、対向する給電装置１０の給電コイルが存在しない。そのため、受電コイル４３に対応する比較部５２には、検波信号が入力されないので、載置位置情報００とする。なお、上述したように、載置位置情報００は、“位置情報なし”と定義される。

　そして、ロジック回路６０の第二の制御部５６には、上記の３個の載置位置情報ａｇ、ａｉ、００の結果が入力される。このとき、図９に示す非接触受電機器４０の載置位置では、比較部５２の比較出力が無い。そのため、第二の制御部５６は、非接触受電機器４０が、給電装置１０の正しい位置に載置されていないと判定する。これにより、第二の制御部５６は、リレースイッチ６６のオフ状態を維持して、負荷７２への電力供給は行わない。

　つまり、非接触受電機器４０の第二の制御部５６は、受電コイル４１で受電した給電パターンと、第二の記憶部５３に記憶された複数の受電パターンの一つが一致するか否かを、比較部５０で判断する。同時に、第二の制御部５６は、受電コイル４２で受電した給電パターンと、第二の記憶部５４に記憶された複数の受電パターンの一つが一致するか否かを、比較部５１で判断する。さらに、第二の制御部５６は、受電コイル４３の給電パターンと、第二の記憶部５３に記憶された複数の受電パターンの一つが一致するか否かを、比較部５２で判断する。このとき、第二の制御部５６は、受電コイル４１、４２の給電パターンと一致する受電パターンがあると判断する。一方、第二の制御部５６は、受電コイル４３の給電パターンを受信できなかったと判断する。これにより、第二の制御部５６は、上記判断に基づいて、報知部６５を介して、非接触受電機器４０の載置状態を報知するように制御する。その結果、使用者は、非接触受電機器４０の載置ズレなどを容易に認識して、載置状態を変更できる。

　なお、上記実施の形態では、二つの受電コイルで受電した給電パターンと、受電パターンが一致したときに判断する構成で説明したが、これに限られない。例えば、３つの受電コイルのうちの一つの受電コイルで受電した給電パターンと、受電パターンが一致した場合に、非接触受電機器４０の載置状態を判断する構成としてもよい。

　このとき、給電装置１０は、上述の機器検知シーケンスが実行途中であるため、本給電の動作は実行しない。これにより、信頼性や安全性を、より向上させることができる。

　また、上記実施の形態では、非接触受電機器４０が３つの受電コイルなどを備える構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、少なくとも２つ以上の受電コイルなどを備える構成としてもよい。

　以上で述べたように、上記実施の形態の非接触電力伝達装置は、非接触受電機器の一連の載置状態の検知動作を行う。載置状態の検知動作は、非接触受電機器側において、複数の検波回路の検波出力と第二の記憶部に記憶された給電コイルに固有の受電パターン群とを比較照合する。これにより、非接触受電機器の載置位置情報に加えて、非接触受電機器が載置位置に正しく載置されているかどうかを瞬時に判別できる。その結果、非接触受電機器が誤った載置状態で受電して、負荷を動作させるなどの不具合の発生を未然に防止できる。

　なお、上記実施の形態２では、各受電コイルに対して、１個の第二の記憶部を設ける構成で説明したが、機能上は、全体で１個の第二の記憶部で構成してもよい。

　また、上記各実施の形態では、非接触受電機器の載置位置情報を、給電コイルの給電パターンと、記憶している同一の受電パターンで判断する構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、給電コイルの位置座標（ｘ、ｙ）と、受電コイルの位置座標（Ｘ、Ｙ）を、第一の記憶部、および、第二の記憶部に記憶させておいてもよい。これにより、上述した載置位置の検知や、誤った載置状態の検知に加えて、非接触受電機器の設置角度などを検知することが技術的に可能になる。その結果、「非接触受電機器の載置方向が違います」などと表示して、使用者に知らせることができる。

　また。上記各実施の形態では、図１に示すように、縦列および横列の給電コイル１３が一直線上に配置される給電装置１０の構成を例に説明したが、これに限られない。給電コイル１３が整列されて配置される構成であれば、例えば千鳥状の配置など、配置構成は任意でよい。これにより、本開示の給電装置１０と、同様の効果を奏することができる。

　また、実施の形態１では、検波回路２７として、図４に示すフォトカプラ２７ａを用いた構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、受電コイル２５のコイル電流を、例えばカレントトランスで検出する構成でもよい。あるいは、受電コイル２５の両端の電圧、もしくは、整流回路２６の電圧を抵抗分割して検出する構成でもよい。さらに、上記のコイル電流と、受電コイルおよび検出回路の電圧の、両方を検出する構成でもよい。これにより、検波回路を設けずに検出することができる。その結果、検波回路２７のコストなどを削減できる。

　また、上記実施の形態１では、実施の形態２のような報知部を設けない構成を例に説明したが、設ける構成としてもよい。これにより、非接触受電機器４０の載置ズレなどを、使用者により確実に通知できる。

　また、実施の形態１では、操作スイッチと表示素子とを一体化した操作表示部の構成を例に説明したが、これに限られない、例えば、操作表示部に、さらに「加熱ボタン」を設ける構成としてもよい。この場合、給電プレートを、耐熱性を有するセラミック製で構成し、給電装置の第一の制御部に誘導加熱用のシーケンスを追加して記憶させてもよい。これにより、給電コイル上に載置された被加熱物の誘導加熱を、加熱ボタンの操作により実行できる。その結果、さらに利便性の高い非接触電力伝達装置を提供できる。

　以下に、被加熱物を誘導加熱する「加熱動作」について、給電コイルを加熱コイルと読み替えて説明する。

　なお、この時、加熱コイルの近傍に、被加熱物の温度、もしくは、加熱コイルの温度を検出する温度センサーを設けることが好ましい。

　［加熱動作］
　はじめに、使用者は、例えば鍋などの被加熱物を給電プレート上に載置する。そして、使用者は、操作表示部の「加熱ボタン」を操作する。これにより、操作表示部は、加熱指令を第一の制御部へ出力する。

　第一の制御部は、加熱指令が入力されると、以下に示す加熱に関する一連のシーケンス動作を開始する。

　まず、給電プレート上に加熱を行う対象となる被加熱物の有無を所定の周期で検知する。

　具体的には、インバータ内を流れる入力電流、加熱コイルに発生する電流・電圧、インバータにおける半導体スイッチの導通時間、半導体スイッチの周波数などの各種パラメータを組み合わせて、被加熱物の有無を検知する。これにより、被加熱物が載置されていない無負荷状態や、加熱に適さない不適切な負荷を見分けることができる。

　そして、適切な被加熱物の載置が検知された場合、第一の制御部は、加熱コイルに加熱用の高周波電流を供給して、被加熱物の誘導加熱を行う。

　その後、被加熱物の誘導加熱が完了すると、使用者は操作表示部の「停止ボタン」を操作して、給電装置の加熱動作を停止する。

　以上により、被加熱物を誘導加熱する「加熱動作」が実行される。

　なお、上記実施の形態１において、受電コイルに２次側の共振コンデンサを接続して、磁気共鳴型の構成としてもよい。これにより、非接触電力伝達および誘導加熱の両方において、位置ズレへの許容度が大きくなる。その結果、使い勝手がさらに向上する非接触電力伝達装置を実現できる。

　以上で説明したように、本開示の非接触電力伝達装置は、給電装置と、給電装置に近接して配置され電磁的に結合して給電装置からの電力が供給される非接触受電機器を備える。給電装置は、非接触受電機器を載置可能な給電プレートと、給電プレートの下方に配列した複数の給電コイルと、複数の給電コイルに高周波電力を供給する複数のインバータと、複数の給電コイルの各々に対応した載置位置情報を有する複数の給電パターンを記憶する第一の記憶部を備える。さらに、給電装置は、非接触受電機器からの載置位置情報を受信する複数の受信部と、複数の給電コイルの各々に対して、第一の記憶部に記憶された複数の給電コイルの各々に対応する給電パターンを順次供給するように複数のインバータを制御する第一の制御部を備える。また、非接触受電機器は、給電コイルから送出される給電パターンを受電する受電コイルと、複数の給電パターンに同一の複数の受電パターンを記憶する第二の記憶部と、受電コイルで受電した給電パターンと、第二の記憶部に記憶された複数の受電パターンとを比較する比較部と、給電装置の受信部へ載置位置情報を送信する送信部を備える。さらに、非接触受電機器は、比較部によって、受電コイルで受電した給電パターンと、第二の記憶部に記憶された複数の受電パターンの一つが一致したと判断したとき、一致した受電パターンの載置位置情報を送信部によって給電装置の受信部へ送信する第二の制御部を備える。そして、給電装置は、受信部によって受信した載置位置情報から給電プレート上の非接触受電機器の位置を特定して電力を供給する構成としてもよい。

　この構成によれば、非接触電力伝達装置は、非接触受電機器側において、給電パターンと第二の記憶部に記憶された受電パターンとを比較して、どの給電コイルからの給電かの判別を行う。そのため、給電対象となる非接触受電機器の、載置の有無および複数の給電コイルの中のどの給電コイルに対向して載置されたかの載置位置を検知できる。これにより、載置位置の検知のために専用部材を設ける必要がない。その結果、簡単な構成で、効率よく非接触受電機器に給電する非接触電力伝達装置を実現できる。

　また、本開示の非接触電力伝達装置は、給電装置と、給電装置に近接して配置され電磁的に結合して給電装置からの電力が供給される非接触受電機器を備える。給電装置は、非接触受電機器を載置可能な給電プレートと、給電プレートの下方に配列した複数の給電コイルと、複数の給電コイルに高周波電力を供給する複数のインバータと、複数の給電コイルの各々に対応した載置位置情報を有する複数の給電パターンを記憶する第一の記憶部を備える。さらに、給電装置は、非接触受電機器からの載置位置情報を受信する複数の受信部と、複数の給電コイルの各々に対して、第一の記憶部に記憶された複数の給電コイルの各々に対応する給電パターンを順次供給するように複数のインバータを制御する第一の制御部を備える。また、非接触受電機器は、給電コイルから送出される給電パターンを受電する複数の受電コイルと、複数の受電コイルのそれぞれに設けられ、複数の給電パターンと同一の複数の受電パターンを記憶する複数の第二の記憶部を備える。そして、非接触受電機器は、それぞれの受電コイルで受電した給電パターンと、第二の記憶部に記憶された複数の受電パターンとを比較する複数の比較部と、給電装置の受信部へ載置位置情報を送信する複数の送信部を備える。さらに、第二の制御部は、複数の比較部のそれぞれが、受電コイルで受電した給電パターンと、第二の記憶部に記憶された複数の受電パターンの一つが一致したと判断したとき、一致した受電パターンの載置位置情報を送信部によって給電装置の受信部へ送信する。そして、給電装置は、受信部によって受信した載置位置情報から給電プレート上の非接触受電機器の位置を特定して電力を供給する構成としてもよい。

　この構成によれば、非接触電力伝達装置の非接触受電機器は、複数の受電コイル、記憶部、比較部や、第二の制御部を有する。第二の制御部は、複数の受電コイルに入力された受電パターンと、対応する第二の記憶部に記憶された受電パターンとを比較して、対応する複数の給電コイルからの給電の判別を行う。そのため、給電対象となる非接触受電機器の、載置の有無および載置位置を複数の給電コイルから給電パターンを組み合わせから検知できる。これにより、さらに精度よく非接触受電機器の載置状態などを検知して、より効率的に給電できる。

　また、本開示の非接触電力伝達装置の非接触受電機器の第二の制御部は、少なくとも複数の受電コイルの１つが、給電パターンを受信できなかったと判断した場合、非接触受電機器が所定の載置位置に配置されていないと判断する構成を備えてもよい。これにより、精度よく、非接触受電機器の載置状態を判別できる。

　また、本開示の非接触電力伝達装置の非接触受電機器は、報知部を、さらに有し、第二の制御部は、比較部の判断状態を、報知部を介して、外部に報知する構成としてもよい。

　この構成によれば、非接触受電機器が載置ズレして載置された場合、報知部で、速やかに使用者に報知できる。これにより、使用者は、非接触受電機器の載置状態を容易に認識して、速やかに適切な対処を促すことができる。その結果、効率よく非接触受電機器を給電できる。

　また、本開示の非接触電力伝達装置の給電装置の第一の制御部は、複数の給電コイルの各々に対して、第一の記憶部に記憶された複数の給電コイルの各々に対応する給電パターンを、同時に２つ以上の給電コイルに対して順次供給するように、複数のインバータを制御する構成としてもよい。

　この構成によれば、非接触受電機器側において、給電パターンと第二の記憶部に記憶された受電パターンとを、同時に２つ以上に対して比較することができる。これにより、どの給電コイルからの給電かの判別を素早く行うことができる。

　本開示の非接触電力伝達装置は、複数の給電コイルの各々に固有の給電パターンでの機器検知電流により、非接触受電機器の載置有無と載置位置を精度良く検出できる。そのため、マルチコイル構成の非接触電力伝達装置や、誘導加熱装置などの用途に有用である。

　１０　　給電装置
　１１，４０　　非接触受電機器
　１２　　給電プレート
　１３，１３ａａ，１３ａｃ，１３ａｅ，１３ａｇ，１３ａｉ，１３ｂｂ，１３ｂｄ，１３ｂｆ，１３ｂｈ，１３ｃａ，１３ｃｃ，１３ｃｅ，１３ｃｇ，１３ｃｉ，１３ｄｂ，１３ｄｄ，１３ｄｆ，１３ｄｈ，１３ｅａ，１３ｅｃ，１３ｅｅ，１３ｅｇ，１３ｅｉ，１３ａｂ，１３ａｄ，１３ａｆ，１３ａｈ，１３ｂａ，１３ｂｃ，１３ｂｅ，１３ｂｇ，１３ｂｉ，１３ｃｂ，１３ｃｄ，１３ｃｆ，１３ｃｈ，１３ｄａ，１３ｄｃ，１３ｄｅ，１３ｄｇ，１３ｄｉ，１３ｅｂ，１３ｅｄ，１３ｅｆ，１３ｅｆ１，１３ｅｈ，１３ｊｋ　　給電コイル
　１４，１４ａａ，１４ａｂ，１４ｃｃ，１４ｅｉ，１４ｊｋ　　受信部
　１５，１５ａａ，１５ａｂ，１５ｃｃ，１５ｅｉ，１５ｊｋ　　インバータ
　１６　　第一の記憶部
　１７　　第一の制御部
　１８　　操作表示部
　２０　　第一のフィルタ回路
　２１　　主電源スイッチ
　２２　　商用電源
　２３，２３ａａ，２３ａｉ，２３ｅｉ　　領域表示部
　２４　　送風ファン
　２５，４１，４２，４３　　受電コイル
　２６，４４，４５，４６　　整流回路
　２７，４７，４８，４９　　検波回路
　２７ａ　　フォトカプラ
　２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，３８　　抵抗
　２７ｅ，３４　　コンデンサ
　２８，５３，５４，５５　　第二の記憶部
　２９，５０，５１，５２　　比較部
　３０，５６　　第二の制御部
　３１，５７，５８，５９　　送信部
　３２，３２ａａ，３２ａａ１，３２ａａ２，３２ａｂ，３２ａｇ，３２ｂａ，３２ｂａ２，３２ｃｃ，３２ｅｆ１，３２ｅｉ，３２ｅｉ２，３２ｊｋ　　給電パターン
　３３，３３ＡＡ，３３ＣＣ，３３ＥＩ　　受電パターン
　３３ａａ，３３ａａ２，３３ｂａ２，３３ａｇ，３３ｅｆ１，３３ｅｉ，３３ｅｉ２　　検波信号
　３５，６０　　ロジック回路
　３６，６６　　リレースイッチ
　３７，７２　　負荷
　６５　　報知部
　７０　　ＬＣフィルタ
　７１　　ＤＣ－ＤＣコンバータ

Claims (5)

1. 給電装置と、前記給電装置に近接して配置され電磁的に結合して前記給電装置からの電力が供給される非接触受電機器と、を備えた非接触電力伝達装置であって、
   前記給電装置は、
   前記非接触受電機器を載置可能な給電プレートと、
   前記給電プレートの下方に配列した複数の給電コイルと、
   前記複数の給電コイルに高周波電力を供給する複数のインバータと、
   前記複数の給電コイルの各々に対応した載置位置情報を有する複数の給電パターンを記憶する第一の記憶部と、
   前記非接触受電機器からの前記載置位置情報を受信する複数の受信部と、
   前記複数の給電コイルの各々に対して、前記第一の記憶部に記憶された前記複数の給電コイルの各々に対応する給電パターンを順次供給するように前記複数のインバータを制御する第一の制御部と、を備え、
   前記非接触受電機器は、
   前記給電コイルから送出される前記給電パターンを受電する受電コイルと、
   前記複数の給電パターンに同一の複数の受電パターンを記憶する第二の記憶部と、
   前記受電コイルで受電した前記給電パターンと、前記第二の記憶部に記憶された前記複数の受電パターンとを比較する比較部と、
   前記給電装置の前記受信部へ前記載置位置情報を送信する送信部と、
   前記比較部によって、前記受電コイルで受電した前記給電パターンと、前記第二の記憶部に記憶された前記複数の受電パターンの一つが一致したと判断したとき、一致した前記受電パターンの前記載置位置情報を前記送信部によって前記給電装置の前記受信部へ送信する第二の制御部と、を備え、
   前記給電装置は、前記受信部によって受信した前記載置位置情報から前記給電プレート上の前記非接触受電機器の位置を特定する非接触電力伝達装置。
2. 給電装置と、前記給電装置に近接して配置され電磁的に結合して前記給電装置からの電力が供給される非接触受電機器と、を備えた非接触電力伝達装置であって、
   前記給電装置は、
   前記非接触受電機器を載置可能な給電プレートと、
   前記給電プレートの下方に配列した複数の給電コイルと、
   前記複数の給電コイルに高周波電力を供給する複数のインバータと、
   前記複数の給電コイルの各々に対応した載置位置情報を有する複数の給電パターンを記憶する第一の記憶部と、
   前記非接触受電機器からの前記載置位置情報を受信する複数の受信部と、
   前記複数の給電コイルの各々に対して、前記第一の記憶部に記憶された前記複数の給電コイルの各々に対応する給電パターンを順次供給するように前記複数のインバータを制御する第一の制御部と、を備え、
   前記非接触受電機器は、
   前記給電コイルから送出される前記給電パターンを受電する複数の受電コイルと、
   前記複数の受電コイルのそれぞれに設けられ、前記複数の給電パターンと同一の複数の受電パターンを記憶する複数の第二の記憶部と、
   それぞれの前記受電コイルで受電した前記給電パターンと、前記第二の記憶部に記憶された前記複数の受電パターンとを比較する複数の比較部と、
   前記給電装置の前記受信部へ前記載置位置情報を送信する複数の送信部と、
   前記第二の制御部は、前記複数の比較部のそれぞれが、前記受電コイルで受電した前記給電パターンと、前記第二の記憶部に記憶された前記複数の受電パターンの一つが一致したと判断したとき、一致した前記受電パターンの前記載置位置情報を前記送信部によって前記給電装置の前記受信部へ送信し、
   前記給電装置は、前記受信部によって受信した前記載置位置情報から前記給電プレート上の前記非接触受電機器の位置を特定する非接触電力伝達装置。
3. 前記非接触受電機器の第二の制御部は、
   少なくとも前記複数の受電コイルの１つが、前記給電パターンを受信できなかったと判断した場合、前記非接触受電機器が所定の載置位置に配置されていないと判断する請求項２に記載の非接触電力伝達装置。
4. 前記非接触受電機器は、報知部を、さらに有し、
   前記第二の制御部は、前記比較部の判断状態を、前記報知部を介して、外部に報知する請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の非接触電力伝達装置。
5. 前記給電装置の前記第一の制御部は、
   前記複数の給電コイルの各々に対して、前記第一の記憶部に記憶された前記複数の給電コイルの各々に対応する前記給電パターンを、同時に２つ以上の前記給電コイルに対して順次供給するように、前記複数のインバータを制御する請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の非接触電力伝達装置。

Images