WO2017064955A1 - 送電装置及び非接触給電システム - Google Patents

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WO2017064955A1
WO2017064955A1 PCT/JP2016/076547 JP2016076547W WO2017064955A1 WO 2017064955 A1 WO2017064955 A1 WO 2017064955A1 JP 2016076547 W JP2016076547 W JP 2016076547W WO 2017064955 A1 WO2017064955 A1 WO 2017064955A1
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power
power transmission
circuit
determination
detection value
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PCT/JP2016/076547
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義弘 生藤
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ローム株式会社
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    • HELECTRICITY
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device and a non-contact power supply system.
  • NFC Near Field Communication
  • 13.56 MHz 13.56 MHz
  • a technique for performing non-contact power feeding by a magnetic field resonance method using a coil used for NFC communication has also been proposed.
  • a power transmission side resonance circuit including a power transmission side coil is disposed in a power supply device, and a power reception side resonance circuit including a power reception side coil is disposed in an electronic device as a power reception device.
  • a common reference frequency is set to a common reference frequency.
  • an alternating current of the reference frequency is generated in the power transmission side coil by passing an alternating current through the power transmission side coil.
  • this alternating magnetic field is transmitted to the power receiving side resonance circuit that resonates at the reference frequency, and an alternating current flows through the power receiving side coil. That is, power is transmitted from the power transmission side resonance circuit including the power transmission side coil to the power reception side resonance circuit including the power reception side coil.
  • an electronic device is arranged in a predetermined area (for example, on a predetermined power supply stand in the power supply device), but in some cases, the distance from the power supply device is Although it is somewhat close, the electronic device may not be arranged in the predetermined area. If a power transmission operation is performed in such a case, there is a risk that power transmission may be performed in a state where the power transmission efficiency is excessively low (that is, in an undesirable state), and excessive unnecessary radiation may be generated. It is desirable to optimize power transmission control in consideration of such situations.
  • an object of the present invention is to provide a power transmission device and a non-contact power feeding system that contribute to optimization of power transmission control.
  • a power transmission device includes a power transmission side resonance circuit including a power transmission side coil for performing power transmission, and an AC voltage applied to the power transmission side resonance circuit in a power transmission device capable of transmitting power to the power reception device by a magnetic field resonance method.
  • a power transmission circuit that can supply power, a detection circuit that detects an amplitude of a current flowing through the power transmission side coil, and a control that performs power transmission control of the power by controlling a supply state of the AC voltage to the power transmission side resonance circuit
  • the control circuit obtains, as a determination amplitude detection value, a detection value by the detection circuit when a predetermined determination AC voltage is supplied to the power transmission resonance circuit prior to the power transmission,
  • the execution control of the power transmission is performed through the determination of whether or not appropriate power reception by the power receiving device is performed based on the determination amplitude detection value.
  • the control circuit determines that the power reception device can receive power properly when the determination amplitude detection value is equal to or less than a predetermined reference value. It is preferable to restrict the execution of the power transmission.
  • the control circuit receives a response signal for a predetermined signal transmitted from the power transmission device wirelessly from the power reception device, and then acquires the determination amplitude detection value. It is advisable to execute the process including
  • a non-contact power feeding system includes a power transmission device having a power transmission side resonance circuit including a power transmission side coil for transmitting power and a power reception side resonance circuit including a power reception side coil for receiving the power.
  • a non-contact power feeding system capable of transmitting and receiving the power by a magnetic field resonance method, wherein the power transmission device includes a power transmission circuit capable of supplying an AC voltage to the power transmission side resonance circuit, and a power transmission side coil.
  • a detection circuit that detects an amplitude of a flowing current; and a control circuit that performs power transmission control of the power by controlling a supply state of the AC voltage to the power transmission side resonance circuit, and the control circuit includes the power transmission Prior to, a detection value by the detection circuit when a predetermined determination AC voltage is supplied to the power transmission side resonance circuit is acquired as a determination amplitude detection value, and based on the determination amplitude detection value, And performing execution control of the power transmission via the determination of whether the proper power reception by the collector.
  • the control circuit determines that proper power reception is possible in the power receiving device when the determination amplitude detection value is equal to or less than a predetermined reference value.
  • the execution of the power transmission is permitted, and if not, the execution of the power transmission may be restricted.
  • control circuit receives a response signal for a predetermined signal wirelessly transmitted from the power transmission device from the power reception device, and then determines the amplitude detection value for determination. It is good to execute processing including acquisition.
  • the power receiving device can change a resonance frequency of the power reception side resonance circuit from a reference frequency that is a resonance frequency at the time of power reception or a change / can short circuit the power reception side coil.
  • a predetermined AC voltage for foreign matter determination is supplied to the power transmitting side resonance circuit, and a detection value by the detection circuit at that time It is acquired as a foreign object detection amplitude detection value, and the presence or absence of the foreign object is determined based on the foreign object detection amplitude detection value.
  • the control circuit determines that the foreign matter does not exist and determines that proper power reception is possible in the power receiving device, the control circuit permits execution of the power transmission. good.
  • the control circuit determines whether or not the foreign object exists by determining whether or not the foreign object detection amplitude detection value is out of a predetermined range in the first process. Good.
  • the change or short circuit by the change / short circuit is preferably not executed.
  • FIG. 4 is a partial configuration diagram of a power feeding device including an internal block diagram of an IC in the power feeding device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial configuration diagram of an electronic device including an internal block diagram of an IC in the electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a waveform diagram of a voltage drop of the sense resistor in FIG. 7. These are circuit diagrams which show an example of the resonance state change circuit which concerns on embodiment of this invention. These are circuit diagrams which show the other example of the resonance state change circuit which concerns on embodiment of this invention.
  • (A) And (b) is a schematic external view and schematic internal block diagram of the foreign material which concerns on embodiment of this invention. These are operation
  • A)-(d) is a figure which illustrates the arrangement
  • FIG. 1A and 1 (b) are schematic external views of a power supply device 1 and an electronic device 2 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is an external view of the power supply device 1 and the electronic device 2 when they are in a separated state
  • FIG. 1B is a state where the power supply device 1 and the electronic device 2 are in a reference arrangement state. It is the external view of those times. The significance of the separation state and the reference arrangement state will be described in detail later.
  • a contactless power supply system is formed by the power supply device 1 and the electronic device 2.
  • the power supply device 1 includes a power plug 11 for receiving commercial AC power and a power supply base 12 formed of a resin material.
  • FIG. 2 shows a schematic internal configuration diagram of the power supply device 1 and the electronic device 2.
  • the power supply device 1 generates an AC / DC conversion unit 13 that generates and outputs a DC voltage having a predetermined voltage value from a commercial AC voltage input via the power plug 11, and outputs the output voltage of the AC / DC conversion unit 13.
  • a power transmission side IC 100 (hereinafter also referred to as IC 100), which is an integrated circuit that is used and driven, and a power transmission side resonance circuit TT (hereinafter also referred to as resonance circuit TT) connected to the IC 100 are provided.
  • the AC / DC conversion unit 13, the power transmission side IC 100, and the resonance circuit TT can be arranged in the power supply base 12.
  • a circuit that is driven using the output voltage of the AC / DC conversion unit 13 may be provided in the power supply device 1 in addition to the IC 100.
  • the electronic device 2 includes a power receiving side IC 200 that is an integrated circuit (hereinafter also referred to as IC 200), a power receiving side resonance circuit RR that is connected to the IC 200 (hereinafter also referred to as resonant circuit RR), and a battery 21 that is a secondary battery. And a functional circuit 22 that is driven based on the output voltage of the battery 21.
  • the IC 200 can supply charging power to the battery 21.
  • the IC 200 may be driven by the output voltage of the battery 21 or may be driven based on a voltage from a voltage source other than the battery 21.
  • a DC voltage obtained by rectifying a signal for NFC communication (details will be described later) received from the power supply device 1 may be the driving voltage of the IC 200.
  • the IC 200 can be driven even if the remaining capacity of the battery 21 runs out.
  • the electronic device 2 may be any electronic device, such as a mobile phone (including a mobile phone classified as a smart phone), a portable information terminal, a tablet personal computer, a digital camera, an MP3 player, a pedometer, or , A Bluetooth® headset.
  • the functional circuit 22 realizes an arbitrary function that the electronic device 2 should realize. Therefore, for example, if the electronic device 2 is a smart phone, the functional circuit 22 transmits / receives information to / from other devices via a call processing unit for realizing a call with the counterpart device and a network. Including a communication processing unit.
  • the functional circuit 22 includes a drive circuit that drives the image sensor, an image processing circuit that generates image data from an output signal of the image sensor, and the like.
  • the functional circuit 22 may be considered as a circuit provided in an external device of the electronic device 2.
  • the resonant circuit TT includes a capacitor T C is a coil T L and the power transmitting side capacitor as the power transmission coil, the resonant circuit RR is the power-receiving-side capacitor and the coil R L a receiver coil And a capacitor RC .
  • the power transmission coil T L and a resonant circuit TT by the power transmission side capacitor T C are connected in parallel to each other are formed as a parallel resonance circuit, and the power receiving side coil It is assumed that the resonance circuit RR is formed as a parallel resonance circuit by connecting R L and the power receiving side capacitor RC in parallel.
  • the resonant circuit TT by transmitting coil T L and the power-transmitting-side capacitor T C is connected in series with each other may be formed as a series resonant circuit
  • the power receiving side coil R L and the power-receiving-side capacitor R C each other The resonance circuit RR may be formed as a series resonance circuit by being connected in series.
  • the magnetic field resonance method that is, using magnetic field resonance. Power transmission and power reception are possible.
  • Magnetic field resonance is also called magnetic field resonance.
  • NFC communication Near field communication wireless communication
  • the frequency of the communication carrier is 13.56 MHz (megahertz).
  • 13.56 MHz is referred to as a reference frequency. Since NFC communication between the devices 1 and 2 is performed by a magnetic field resonance method using the resonance circuits TT and RR, the resonance frequencies of the resonance circuits TT and RR are both set to the reference frequency. However, as will be described later, the resonance frequency of the resonance circuit RR can be temporarily changed from the reference frequency.
  • the power transmission and power reception between the devices 1 and 2 are power transmission by NFC from the power supply device 1 to the electronic device 2 and power reception by NFC in the electronic device 2.
  • This power transmission and power reception are collectively referred to as NFC power transmission or simply power transmission.
  • NFC power transmission By transmitting the power from the coil T L with respect to the coil R L by magnetic field resonance method, the power transmission is achieved in a non-contact manner.
  • the state in which the electronic device 2 is placed within a predetermined range on the power supply stand 12 and can realize the above-described NFC communication and power transmission is referred to as a reference arrangement state (see FIG. 1B).
  • a reference arrangement state see FIG. 1B.
  • a state in which the electronic device 2 is sufficiently separated from the power supply stand 12 and cannot realize the above-described NFC communication and power transmission is referred to as a separated state (see FIG. 1A).
  • the surface of the power supply base 12 shown in FIG. 1A is flat, a depression or the like that matches the shape of the electronic device 2 to be placed may be formed in the power supply base 12. .
  • FIG. 4 shows a partial configuration diagram of the power supply device 1 including an internal block diagram of the IC 100.
  • the IC 100 is provided with each part referred to by reference numerals 110, 120, 130, 140, 150 and 160.
  • FIG. 5 shows a configuration diagram of a part of the electronic device 2 including an internal block diagram of the IC 200.
  • the IC 200 is provided with each part referred to by reference numerals 210, 220, 230, 240 and 250.
  • the capacitor 23 that outputs the driving voltage of the IC 200 may be connected to the IC 200.
  • the capacitor 23 can output a DC voltage obtained by rectifying a signal for NFC communication received from the power supply device 1.
  • the switching circuit 110 connects either the NFC communication circuit 120 or the NFC power transmission circuit 130 to the resonance circuit TT under the control of the control circuit 160.
  • the switching circuit 110 can be configured by a plurality of switches interposed between the resonance circuit TT and the circuits 120 and 130. Any switch described herein may be formed using a semiconductor switching element such as a field effect transistor.
  • the switching circuit 210 connects the resonance circuit RR to either the NFC communication circuit 220 or the NFC power receiving circuit 230 under the control of the control circuit 250.
  • the switching circuit 210 can be configured by a plurality of switches interposed between the resonance circuit RR and the circuits 220 and 230.
  • the state where the resonance circuit TT is connected to the NFC communication circuit 120 via the switching circuit 110 and the resonance circuit RR is connected to the NFC communication circuit 220 via the switching circuit 210 is called a communication connection state.
  • NFC communication is possible in the communication connection state.
  • the NFC communication circuit 120 can supply an AC signal (AC voltage) having a reference frequency to the resonance circuit TT.
  • NFC communication between the devices 1 and 2 is performed in a half-duplex manner.
  • NFC communication circuit 220 may transmit any information signal (response signal) from the coil R L of the resonance circuit RR to the coil T L of the resonance circuit TT.
  • this transmission is based on the ISO standard (for example, ISO 14443 standard), and is based on a load modulation method that changes the impedance of the coil R L (electronic device side antenna coil) viewed from the coil T L (power supply device side antenna coil). Realized.
  • the information signal transmitted from the electronic device 2 is extracted by the NFC communication circuit 120.
  • the state where the resonance circuit TT is connected to the NFC power transmission circuit 130 via the switching circuit 110 and the resonance circuit RR is connected to the NFC power reception circuit 230 via the switching circuit 210 is referred to as a power supply connection state.
  • the NFC power transmission circuit 130 can perform a power transmission operation, and the NFC power reception circuit 230 can perform a power reception operation.
  • Power transmission is realized by power transmission operation and power reception operation.
  • the power transmission circuit 130 supplies a power transmission magnetic field (power transmission alternating magnetic field) to the power transmission side coil TL by supplying a power transmission AC signal (power transmission AC voltage) to the resonance circuit TT.
  • a power transmission AC signal power transmission AC voltage
  • electric power is transmitted from the resonance circuit TT (power transmission side coil T L ) to the resonance circuit RR by the magnetic field resonance method.
  • the power received by the power receiving coil RL based on the power transmission operation is sent to the power receiving circuit 230.
  • the power receiving circuit 230 In the power receiving operation, the power receiving circuit 230 generates and outputs arbitrary DC power from the received power.
  • the battery 21 can be charged with the output power of the power receiving circuit 230.
  • NFC communication When NFC communication is performed in the communication connection state, a magnetic field is generated in the coil T L or R L, but the magnetic field strength in the NFC communication is within a predetermined range.
  • the lower limit value and the upper limit value of the range are determined by NFC standards, and are 1.5 A / m and 7.5 A / m, respectively.
  • the strength of the magnetic field generated in the power transmission side coil TL in the power transmission (that is, the power transmission operation) (the magnetic field strength of the power transmission magnetic field) is larger than the above upper limit, for example, about 45 to 60 A / m. .
  • NFC communication and power transmission can be performed alternately, and the state of the magnetic field strength at that time is shown in FIG.
  • FIG. 7 shows a relationship among the power transmission circuit 130, the load detection circuit 140, and the resonance circuit TT in the power supply connection state. In FIG. 7, the switching circuit 110 is not shown.
  • the power transmission circuit 130 amplifies the sine wave signal generated by the signal generator 131 and the signal generator 131 that generates a sine wave signal of a reference frequency, and the amplified sine wave signal is lined with the potential of the line 134 as a reference.
  • An amplifier (power amplifier) 132 that outputs between 134 and 135 and a capacitor 133 are provided.
  • the capacitor 133 may be considered to be inserted between the power transmission circuit 130 and the resonance circuit TT.
  • the load detection circuit 140 includes a sense resistor 141, an envelope detector 142, an amplifier 143, and an A / D converter 144.
  • the signal intensity of the sine wave signal generated by the signal generator 131 is fixed to a constant value, but the amplification factor of the amplifier 132 is variably set by the control circuit 160.
  • One end of the capacitor 133 is connected to the line 135.
  • the other end of the capacitor 133 are connected in common to one ends of the capacitor T C and coil T L, and the coil T L at the other end another line 134 and the capacitor T C via the sense resistor 141 Commonly connected to the ends.
  • the power transmission operation is realized by supplying an AC signal (AC voltage for power transmission) from the amplifier 132 to the resonance circuit TT via the capacitor 133.
  • an AC signal from the amplifier 132 is supplied to the resonance circuit TT in the power supply connection state, an AC current having a reference frequency flows in the power transmission side coil TL .
  • an AC voltage drop occurs in the sense resistor 141.
  • a solid line waveform in FIG. 8 is a voltage waveform of a voltage drop in the sense resistor 141.
  • the envelope detector 142 outputs an analog voltage signal proportional to the voltage v in FIG. 8 by detecting the envelope of the voltage drop signal in the sense resistor 141.
  • the amplifier 143 amplifies and outputs the output signal of the envelope detector 142.
  • the A / D converter 144 outputs a digital voltage value V DET by converting the output voltage signal of the amplifier 143 into a digital signal.
  • the voltage value V DET has a value proportional to the amplitude of the current flowing through the sense resistor 141 (and hence the amplitude of the current flowing through the power transmission side coil TL ). Along with this, the voltage value V DET also increases).
  • the load detection circuit 140 is a current amplitude detection circuit that detects the amplitude of the current flowing through the power transmission coil TL (hereinafter also referred to as current amplitude), and the amplitude detection value is the voltage value V DET.
  • the envelope detector 142 may be provided after the amplifier 143. However, as shown in FIG. 7, it is advantageous to provide the envelope detector 142 in front of the amplifier 143 because it is possible to adopt the amplifier 143 having a lower response performance to a high frequency.
  • the power transmission coil T L for generating a magnetic field such as the power receiving coil R L
  • coil for power transmission side coil T L and the magnetic coupling can be considered to be a load, depending on the size of the load
  • the voltage value V DET that is the detection value of the load detection circuit 140 changes.
  • the load detection circuit 140 detects the magnitude of the load by the output of the voltage value V DET .
  • the magnitude of the load here can be said to be the magnitude of the load on the power transmission side coil TL at the time of power transmission, and can also be said to be the magnitude of the load of the electronic device 2 as viewed from the power feeding device 1 at the time of power transmission.
  • the sense resistor 141 may be provided inside the IC 100 or may be provided outside the IC 100.
  • the memory 150 (see FIG. 4) is composed of a nonvolatile memory, and stores arbitrary information in a nonvolatile manner.
  • the control circuit 160 comprehensively controls the operation of each part in the IC 100.
  • the control performed by the control circuit 160 includes, for example, control of switching operation of the switching circuit 110, content control and execution presence / absence control of communication operation and power transmission operation by the communication circuit 120 and power transmission circuit 130, operation control of the load detection circuit 140, memory 150 storage controls and read controls are included.
  • the control circuit 160 has a built-in timer (not shown) and can measure the time length between arbitrary timings.
  • the electronic device 2 in the resonance state changing circuit 240 (see FIG. 5), the other predetermined frequency f M can be changed to a resonant frequency changing circuit from the reference frequency to the resonant frequency of the resonant circuit RR, or the power receiving side coil in the resonance circuit RR This is a coil short circuit capable of short-circuiting RL .
  • a resonance frequency changing circuit 240 ⁇ / b> A in FIG. 9 is an example of a resonance frequency changing circuit as the resonance state changing circuit 240.
  • the resonance frequency changing circuit 240A includes a series circuit of a capacitor 241 and a switch 242, and one end of the series circuit is commonly connected to one end of each of the capacitor RC and the coil RL , while the other end of the series circuit is the capacitor R. C and the other end of the coil RL are commonly connected.
  • the switch 242 is turned on or off under the control of the control circuit 250.
  • the resonance circuit RR is formed by only the coil RL and the capacitor RC if the parasitic inductance and the parasitic capacitance are ignored.
  • the resonance frequency of the resonance circuit RR matches the reference frequency. That is, when the switch 242 is off, the power receiving side capacitance that determines the resonance frequency of the resonance circuit RR is the capacitor RC itself. Since the capacitor 241 is connected in parallel to the capacitor RC when the switch 242 is on, the resonance circuit RR is formed by the coil RL and the combined capacitance of the capacitors RC and 241. As a result, the resonance circuit RR resonance frequency is low frequency f M than the reference frequency.
  • the power receiving side capacitance that determines the resonance frequency of the resonance circuit RR is the above-described combined capacitance.
  • the frequency f M is such that the resonance circuit RR does not function as a load on the power transmission side coil TL (ie, enough magnetic resonance does not occur between the resonance circuits TT and RR). It is assumed that it is far from the reference frequency.
  • the resonance frequency (that is, the frequency f M ) of the resonance circuit RR when the switch 242 is on is several hundred kHz to 1 MHz.
  • the resonance frequency change circuit as changing circuit 240 is not limited to the resonance frequency change circuit 240A, the frequency f M may be higher than the reference frequency.
  • the power receiving side resonance circuit RR can be a series resonance circuit.
  • the power reception side resonance circuit RR has a parallel circuit or series circuit of a power reception side coil (R L ) and a power reception side capacitance, and the resonance frequency of the power reception side resonance circuit RR when the power reception side capacitance matches a predetermined reference capacitance.
  • f O matches the reference frequency.
  • the resonance frequency changing circuit increases or decreases the power receiving side capacitance from the reference capacitance at a necessary timing.
  • the power receiving side resonance circuit RR a parallel circuit or a series circuit is formed by the power receiving side coil (R L ) and the power receiving side capacitance larger or smaller than the reference capacity, and as a result, the resonance frequency of the power receiving side resonance circuit RR. f O is changed from the reference frequency.
  • a coil short circuit 240B in FIG. 10 is an example of a coil short circuit as the resonance state changing circuit 240.
  • the coil short circuit 240B a node where one end of the capacitor RC and one end of the coil RL in the resonance circuit RR are commonly connected, and the other end of the capacitor RC and the other end of the coil RL in the resonance circuit RR are commonly connected.
  • the switch 243 is connected (inserted) between the nodes.
  • the switch 243 is turned on or off under the control of the control circuit 250. When the switch 243 is turned on, the coil RL in the resonance circuit RR is short-circuited (more specifically, both ends of the coil RL are short-circuited).
  • the power receiving side resonance circuit RR does not exist (a state equivalent to a state where the power receiving side resonance circuit RR does not exist). Therefore, while the power receiving coil RL is short-circuited, the load on the power transmitting coil TL is sufficiently lightened (that is, as if the electronic device 2 does not exist on the power supply base 12). As long as the power receiving coil RL can be short-circuited, the coil short-circuit as the changing circuit 240 is not limited to the coil short-circuit 240B.
  • the operation of changing the resonance frequency f O of the power reception side resonance circuit RR from the reference frequency in a predetermined frequency f M is called the resonant frequency changing operation, the operation of short-circuit power receiving coil R L by using a coil short circuit This is called a coil short-circuit operation.
  • the resonance frequency changing operation or the coil short-circuiting operation may be referred to as f O changing / short-circuiting operation.
  • the control circuit 250 comprehensively controls the operation of each part in the IC 200.
  • the control performed by the control circuit 250 includes, for example, control of switching operation of the switching circuit 210, content control and execution presence / absence control of communication operation and power reception operation by the communication circuit 220 and power reception circuit 230, and operation control of the change circuit 240. .
  • the control circuit 250 has a built-in timer (not shown) and can measure the time length between arbitrary timings. As one example, the timer in the control circuit 250, the f O changes / short operation due to the resonance frequency f time O Change or receiving side short circuit of coil R L to a predetermined frequency f M is maintained measured (i.e. below Measurement of time T M1 ; see step S207 in FIG. 20) can be performed.
  • the control circuit 160 of the power supply device 1 can determine whether or not there is a foreign object on the power supply stand 12 and can control the power transmission circuit 130 to perform a power transmission operation only when there is no foreign object.
  • the foreign matter in the present embodiment is an object that is different from the electronic device 2 and the components of the electronic device 2 (such as the power receiving side coil RL ), and is generated by the power transmitting side coil TL when approaching the power feeding device 1. It includes objects that can generate current (current in a foreign object) based on a magnetic field.
  • the presence of foreign matter may be understood to mean that the foreign matter is present at a position where a non-negligible current flows in the foreign matter based on the magnetic field generated by the power transmission coil TL. .
  • the current that has flowed in the foreign matter based on the magnetic field generated by the power transmission side coil TL generates an electromotive force (or counter electromotive force) in the coil ( TL or RL ) that faces and couples to the foreign matter. This can have a non-negligible effect on the characteristics of the circuit including the coil.
  • FIG. 11A shows a schematic external view of a foreign material 3 which is a kind of foreign material
  • FIG. 11B shows a schematic internal configuration diagram of the foreign material 3.
  • the foreign object 3 includes a resonance circuit JJ composed of a parallel circuit of a coil J L and a capacitor J C , and a foreign substance circuit 300 connected to the resonance circuit JJ.
  • the resonance frequency of the resonance circuit JJ is set to the reference frequency.
  • the foreign material 3 is a device that does not correspond to the power supply device 1.
  • the foreign material 3 is an object (such as a non-contact IC card) having a wireless IC tag having an antenna coil (coil J L ) of 13.56 MHz that does not respond to NFC communication.
  • the foreign object 3 is an electronic device that has the NFC communication function itself but is disabled.
  • a smartphone that has an NFC communication function but whose function is turned off by software setting can be a foreign object 3.
  • a smart phone in which the NFC communication function is valid a smart phone that does not have a power receiving function is classified as the foreign object 3.
  • a strong magnetic field for example, a magnetic field strength of 12 A / m or more generated by the power transmission side coil TL is generated.
  • the foreign matter 3 may be destroyed by the magnetic field having For example, a strong magnetic field during the transmission operation, also have to increase the terminal voltage of the coil J L foreign material 3 on the feeding table 12 up to 100 V ⁇ 200V, foreign body 3 is formed to withstand such a high voltage If not, the foreign material 3 is destroyed. Therefore, power transmission control through the presence / absence detection of foreign matter is important.
  • FIG. 12 is a flowchart of foreign object detection processing (hereinafter referred to as pFOD processing) executed by the power supply device 1 before power transmission.
  • the power transmission circuit 130 When executing the pFOD process, the power transmission circuit 130 is connected to the resonance circuit TT.
  • the control circuit 160 controls the power transmission circuit 130 to supply a pFOD alternating voltage having a predetermined magnitude to the resonance circuit TT.
  • the magnitude (amplitude) of the pFOD AC voltage is smaller than the magnitude of the power transmission AC voltage that the power transmission circuit 130 supplies to the resonance circuit TT in the power transmission operation. For example, twice the peak value of the AC voltage for power transmission is about 70V, while twice the peak value of the AC voltage for pFOD is about 10V.
  • the pFOD magnetic field is an alternating magnetic field having a predetermined magnetic field intensity and oscillating at a reference frequency.
  • the magnetic field strength of the magnetic field for pFOD is considerably smaller than the magnetic field strength (for example, 45 to 60 A / m) of the magnetic field for power transmission generated during power transmission (that is, power transmission operation), and the lower limit in the generated magnetic field strength during NFC communication It falls within the range from the value “1.5 A / m” to the upper limit value “7.5 A / m”. Therefore, there is little or no possibility that the foreign matter 3 is damaged by the pFOD magnetic field.
  • step S12 the control circuit 160 uses the load detection circuit 140 to acquire the voltage value V DET when the pFOD magnetic field is generated as the current amplitude detection value V pFOD .
  • Current amplitude detection value V PFOD has a value corresponding to the current amplitude of the power transmission coil T L when that is generating a magnetic field for PFOD to the power transmission coil T L.
  • f O changes / short operation in the electronic apparatus 2 in accordance with an instruction from the power supply apparatus 1 via the NFC communication (resonance frequency change operation or coil short circuit operation) is being performed . Therefore, the resonance circuit RR (power reception side coil R L ) does not substantially function as a load of the power transmission side coil T L and causes no or almost no decrease in the current amplitude detection value V pFOD .
  • step S13 the control circuit 160 determines whether or not the current amplitude detection value V pFOD is within a predetermined pFOD normal range.
  • the control circuit 160 determines that the foreign material 3 does not exist on the power supply base 12 (step S14). This determination is referred to as foreign object determination.
  • the control circuit 160 determines that the foreign material 3 exists on the power supply base 12 (step S15). This determination is referred to as a foreign object determination.
  • the control circuit 160 determines that the power transmission operation by the power transmission circuit 130 is possible, permits the power transmission operation (power transmission using the resonance circuit TT), and determines whether there is a foreign object. If the power transmission operation is completed, it is determined that the power transmission operation by the power transmission circuit 130 is impossible, and the execution of the power transmission operation is restricted (prohibited). However, even if the foreign object absence determination is made, the execution of the power transmission operation may be restricted (prohibited) depending on the result of the power reception appropriateness determination process described later.
  • the pFOD normal range is a range that is not less than a predetermined lower limit value V pREFL and not more than a predetermined upper limit value V pREFH (0 ⁇ V pREFL ⁇ V pREFH ). Therefore, when the determination inequality “V pREFL ⁇ V pFOD ⁇ V pREFH ” is satisfied, the foreign object determination is made, and otherwise, the foreign object determination is made.
  • the resonance circuit JJ (coil J L ) of the foreign matter 3 functions as a load of the power transmission side coil TL.
  • the current amplitude detection value V pFOD is decreased as compared with the case where no foreign matter 3 exists in FIG.
  • the foreign material 3a (not shown) different from the foreign material 3 is also considered as a foreign material.
  • the foreign material 3a is, for example, a metal body (aluminum foil or aluminum plate) formed including aluminum or a metal body formed including copper.
  • the current amplitude detection value V pFOD is less than the lower limit value V pREFL , and the foreign object 3a is present on the power supply table 12. If the current amplitude detection value V pFOD exceeds the upper limit value V pREFH and no foreign matter (3 or 3a) is present on the power supply base 12, the current amplitude detection value V pFOD is pFOD.
  • the lower limit value V pREFL and the upper limit value V pREFH are set in advance and stored in the memory 150 through experiments and / or theoretical calculations so as to be within the normal range.
  • the magnetic field for power transmission is generated in a state where the foreign object 3a exists on the power supply stand 12, the power is absorbed by the foreign object 3a, and the foreign object 3a may generate heat.
  • the reference frequency as the carrier frequency of power transmission is 13.56 MHz, it can be said that the possibility of such heat generation is sufficiently small.
  • the presence of foreign matter is determined only when the current amplitude detection value V pFOD falls below the lower limit value V pREFL without considering the presence of the foreign matter 3a, and the current amplitude detection value V pFOD is greater than or equal to the lower limit value V pREFL
  • the foreign object non- existence determination may be performed (that is, the upper limit value V pREFH may be eliminated).
  • the reference frequency in the invention according to the present embodiment is not limited to 13.56 MHz, in the case where the reference frequency, for example, about several 100kHz, because fear of heat generation of the foreign matter 3a is higher, only the lower limit value V PREFL It is desirable to adopt the above-described method in which the upper limit value V pREFH is set to the normal range of pFOD.
  • FIGS. 13 (a) to 13 (d) consider the first to fourth cases relating to the detection of the foreign matter 3.
  • FIG. 1 In the first case, only the electronic device 2 exists on the power supply base 12. In the second case, the electronic device 2 and the foreign material 3 exist on the power supply base 12. In the third case, only the foreign matter 3 exists on the power supply base 12. In the fourth case, neither the electronic device 2 nor the foreign material 3 exists on the power supply base 12.
  • the load on the power transmission side coil T L is sufficiently lightly (That is, it is as if the electronic device 2 does not exist on the power supply stand 12), and the current amplitude detection value V pFOD becomes sufficiently large to determine that there is no foreign object.
  • the resonance frequency of the resonance circuit RR is changed to the frequency f M or the power reception side coil RL is short-circuited, the foreign matter 3 continues to exist as a load of the power transmission side coil TL. For this reason (because the resonance frequency of the resonance circuit JJ of the foreign material 3 remains the reference frequency), the current amplitude detection value V pFOD becomes sufficiently small and foreign matter determination is made.
  • the power supply device 1 can determine whether or not the electronic device 2 that can support power transmission exists on the power supply base 12 by NFC communication.
  • the state in which the foreign object 3 is present on the power supply base 12 is not limited to the state in which the foreign object 3 is in direct contact with the power supply base 12. For example, as shown in FIG. 14, the presence of foreign matter is also determined when the electronic device 2 exists in direct contact with the power supply stand 12 and the foreign material 3 exists on the electronic device 2. As long as the foreign object 3 exists on the power supply stand 12, it belongs.
  • the distance between the power supply device 1 and the electronic device 2 is not suitable for power transmission, it may be close to the extent that NFC communication is possible. In such a case, if a power transmission operation is performed In addition, power transmission is performed in a state in which the power transmission efficiency is considerably low (that is, in an undesirable state), and the amount of power transmitted from the power supply device 1 that cannot be received by the electronic device 2 is large. It will be emitted as unnecessary radiation.
  • the power supply device 1 executes a power reception appropriateness determination process that determines whether or not proper power reception by the electronic device 2 is possible, separately from the above-described pFOD process, prior to the execution of the power transmission operation.
  • FIG. 16 is a flowchart of power reception appropriateness determination processing.
  • the power reception appropriateness determination process is executed when the power supply device 1 and the electronic device 2 are in the power supply connection state. That is, the power reception appropriateness determination process is executed in a state where the power transmission device 1 connects the power transmission circuit 130 to the resonance circuit TT and the electronic device 2 connects the resonance circuit RR to the power reception circuit 230. Further, when the power receiving proper determination process is executed, f O changes / short operation has not been executed in the electronic device 2, thus the resonance frequency of the resonance circuit RR has a reference frequency. That is, the power reception appropriateness determination process is executed in the same state as when power transmission is performed.
  • step S21 the control circuit 160 controls the power transmission circuit 130 to supply a determination AC voltage having a predetermined magnitude to the resonance circuit TT.
  • the magnetic field for determination generate
  • the determination magnetic field is an alternating magnetic field having a predetermined magnetic field intensity and oscillating at a reference frequency.
  • the AC voltage for determination may be the same as the AC voltage for power transmission that the power transmission circuit 130 supplies to the resonance circuit TT in the power transmission operation, or the power transmission circuit 130 in the pFOD process. May be the same as or different from the AC voltage for pFOD supplied to the resonant circuit TT. If the magnitude of the AC voltage for determination is the same as that of the AC voltage for power transmission, the magnetic field strength of the magnetic field for determination is the same as the magnetic field strength of the magnetic field for power transmission. If the magnitude of the determination AC voltage is the same as that of the pFOD AC voltage, the magnetic field strength of the determination magnetic field is the same as the magnetic field strength of the pFOD magnetic field. If the magnitude of the determination AC voltage is different from those of the transmission AC voltage and the pFOD AC voltage, the magnetic field strength of the determination magnetic field is different from the magnetic field strength of the transmission magnetic field and the pFOD magnetic field.
  • the pFOD process and the power reception appropriateness determination process are executed first, and the power reception appropriateness determination process is performed only after the foreign matter is not determined in the pFOD process.
  • the power reception appropriateness determination process is executed only when it is determined that there is no foreign object on the power supply stand 12. For example, the magnetic field strength of the determination magnetic field is changed to the magnetic field strength of the power transmission magnetic field. Even if the height is increased, there is no risk of damage to foreign matters.
  • step S22 following step S21, the control circuit 160, using the load detection circuit 140, the voltage value V DET is acquired as the current amplitude detected value V R when that is generating the determination magnetic field.
  • Current amplitude detection value V R has a value corresponding to the current amplitude of the power transmission coil T L when is generating determined magnetic field to the power transmission coil T L.
  • step S23 the control circuit 160 compares the current amplitude detection value V R with a predetermined determination reference value V RREF. If “V R ⁇ V RREF ” is satisfied, the control circuit 160 determines that the electronic device 2 can receive power properly (step S24). This determination is referred to as power reception appropriateness determination. On the other hand, when “V R ⁇ V RREF ” is not established, the control circuit 160 determines that proper power reception is not possible in the electronic device 2 (step S25). This determination is referred to as a power reception inappropriateness determination. The control circuit 160 determines that the power transmission operation can be executed by the power transmission circuit 130 when the power reception appropriateness determination is made, and permits execution of the power transmission operation (power transmission using the resonance circuit TT).
  • execution of the power transmission operation by the power transmission circuit 130 is determined to be impossible, and execution of the power transmission operation is restricted (prohibited). If the pFOD process and the power reception appropriateness determination process are combined, the execution of the power transmission operation is permitted only when the foreign object absence determination is made in the pFOD process and the power reception appropriateness determination is made in the power reception appropriateness determination process. When the foreign matter determination or the power reception inappropriateness determination is made, execution of the power transmission operation is restricted (prohibited).
  • k Z has a positive predetermined value less than 1, and may be selected from a range of 0.25 to 0.75, for example.
  • the presence of the electronic device 2 in the power transferable region means that the center or the center of gravity of the electronic device 2 or the center or the center of gravity of the power receiving side coil RL is located in the power transferable region.
  • the presence of the electronic device 2 outside the power transferable region means in detail that the center or center of gravity of the electronic device 2 or the center or center of gravity of the power receiving coil RL is located outside the power transferable region.
  • the power reception appropriateness determination process is a process of determining whether or not the electronic device 2 or the power reception side coil RL exists in a predetermined power transferable region.
  • the power supply device 1 is a transmission side and the electronic device 2 is a reception side, and the power supply device 1 (IC 100) transmits an inquiry signal 510 to a device on the power supply base 2 (hereinafter also referred to as a power supply target device) by NFC communication.
  • the power supply target device includes the electronic device 2 and may include the foreign material 3.
  • the inquiry signal 510 is, for example, a signal for inquiring unique identification information of a power supply target device, a signal for inquiring whether the power supply target device is in a state where NFC communication can be performed, and whether the power supply target device can receive power or transmit power. It includes a signal that asks if you are seeking
  • the electronic device 2 (IC 200) that has received the inquiry signal 510 transmits a response signal 520 that answers the inquiry content of the inquiry signal 510 to the power supply device 1 by NFC communication.
  • the power supply device 1 (IC 100) that has received the response signal 520 analyzes the response signal 520, and if the power supply target device is capable of NFC communication and can receive power or requests power transmission, a test request
  • the signal 530 is transmitted to the power supply target device by NFC communication.
  • the electronic device 2 (IC 200) as the power supply target device that has received the test request signal 530 transmits a response signal 540 to the test request signal 530 to the power supply device 1 by NFC communication, and then promptly changes the f O / A short-circuit operation (resonance frequency changing operation or coil short-circuit operation) is executed.
  • the test request signal 530 is a signal for requesting and instructing execution of the f O change / short circuit operation
  • the control circuit 250 of the electronic device 2 receives the test request signal 530 as an opportunity to change / short circuit the f O
  • the operation is executed by the resonance state changing circuit 240.
  • the f O change / short-circuit operation is not executed.
  • f O changes / short test request signal 530 if the trigger for the execution of the operation may be any signal, or may be contained in the inquiry signal 510.
  • the power supply apparatus 1 (IC 100) that has received the response signal 540 executes the above-described pFOD process.
  • the electronic device 2 (IC 200) continues to execute the f 2 O change / short-circuit operation.
  • the electronic device 2 (IC 200) is built-in timer with, f O changes / short since maintaining the execution of only f O changes / short operation time corresponding to the length of the execution period of pFOD process Stop operation.
  • the electronic device 2 stops the f 2 O change / short-circuit operation the electronic device 2 quickly connects the resonance circuit RR to the power receiving circuit 230.
  • the power supply apparatus 1 executes a power reception appropriateness determination process following the pFOD process.
  • the authentication signal 550 is transmitted to the power supply target device by NFC communication.
  • the authentication signal 550 includes, for example, a signal for notifying the power supply target device that power transmission will be performed from now on.
  • the electronic device 2 After the f O change / short-circuit operation is stopped, when the resonance circuit RR is connected to the power receiving circuit 230 and the time corresponding to the length of the execution period of the power receiving appropriateness determination process has elapsed, It connects to 220 and waits for reception of the authentication signal 550.
  • the electronic device 2 (IC 200) that has received the authentication signal 550 transmits a response signal 560 corresponding to the authentication signal 550 to the power supply device 1 by NFC communication.
  • the response signal 560 includes, for example, a signal notifying that the content indicated by the authentication signal 550 has been recognized or a signal giving permission to the content indicated by the authentication signal 550.
  • the power supply device 1 IC 100 that has received the response signal 560 executes the power transmission operation by connecting the power transmission circuit 130 to the resonance circuit TT, thereby realizing the power transmission 570.
  • the power transmission 570 is executed according to the above flow.
  • the process proceeds until the transmission / reception of the response signal 540. Since it is determined that there is a foreign object on the power supply stand 12 in the pFOD process, the power transmission 570 is not executed. Further, as shown in FIG. 15, the power transmission 570 is not executed even when there is no foreign object on the power supply stand 12 but the electronic device 2 is appropriately separated from the power supply stand 12 and the power reception inappropriateness determination is made.
  • One power transmission 570 may be performed only for a predetermined time, and a series of processing from transmission of the inquiry signal 510 to power transmission 570 may be repeatedly executed. In practice, as shown in FIG.
  • NFC communication, pFOD processing, power reception appropriateness determination processing, and power transmission can be executed sequentially and repeatedly (however, foreign matter non-determination and power reception appropriateness determination are performed). Assuming that That is, in the non-contact power supply system, NFC communication, pFOD processing, power reception appropriateness determination processing, and power transmission can be performed in order in a time-sharing manner (however, when foreign matter non-determination and power reception appropriateness determination are made. Assumption). In FIG. 18, it is assumed that the magnetic field strength of the determination magnetic field generated in the power reception appropriateness determination process is the same as the magnetic field strength of the power transmission magnetic field during power transmission, but the former magnetic field strength is the latter. It may be smaller than the magnetic field strength.
  • the electronic device 2 is located in the power transferable area at the time when the signals 510 to 540 can be exchanged. Is confirmed. Therefore, if the non-contact power feeding system can be configured so that the power transferable area includes the communicable area, the power reception appropriateness determination process is not necessary. However, depending on various design parameters, it is considered that the communicable area is often wider than the power transferable area.
  • the contactless power supply system is configured as a so-called open system, that is, a plurality of designers and manufacturers can configure various power supply devices having different shapes and characteristics as the power supply device 1, and electronic
  • various electronic devices having different shapes and characteristics can be configured as the device 2, it is not easy to request the inclusion of a communicable region within the power transferable region in each combination of the power feeding device and the electronic device. It is not considered.
  • FIG. 19 is an operation flowchart of the power supply device 1.
  • the operations of the communication circuit 120 and the power transmission circuit 130 are executed under the control of the control circuit 160.
  • step S101 the control circuit 160 connects the communication circuit 120 to the resonance circuit TT through the control of the switching circuit 110.
  • the control circuit 160 transmits an inquiry signal 510 to the power supply target device by NFC communication using the communication circuit 120 and the resonance circuit TT, and then waits for reception of the response signal 520 in step S103.
  • the control circuit 160 analyzes the response signal 520, and the power supply target device is capable of NFC communication and can receive power or request power transmission.
  • step S104 Y in step S104
  • the process proceeds to step S105. Otherwise (N in step S104), the process returns to step S102.
  • step S105 the control circuit 160 transmits the test request signal 530 to the power supply target device by NFC communication using the communication circuit 120 and the resonance circuit TT, and then waits for reception of the response signal 540 in step S106.
  • the control circuit 160 connects the power transmission circuit 130 to the resonance circuit TT through the control of the switching circuit 110, and in the subsequent step S108, the above-described pFOD process is performed. Do. Thereafter, the result of the pFOD process is confirmed in step S109, and if the foreign object existence determination is made in the pFOD process, the process returns to step S101, but if the foreign object non-judgment is made, the process proceeds to step S110.
  • step S110 the above power reception appropriateness determination process is performed. Thereafter, the result of the power reception appropriateness determination process is confirmed in step S111, and if power reception inappropriateness determination is made in the power reception appropriateness determination process, the process returns to step S101, but if power reception appropriateness determination is made. Advances to step S112.
  • step S112 the control circuit 160 connects the communication circuit 120 to the resonance circuit TT through the control of the switching circuit 110, and proceeds to step S113.
  • step S113 the control circuit 160 transmits the authentication signal 550 to the power supply target device by NFC communication using the communication circuit 120 and the resonance circuit TT, and then waits for reception of the response signal 560 in step S114.
  • the control circuit 160 connects the power transmission circuit 130 to the resonance circuit TT through the control of the switching circuit 110 in step S115, and proceeds to step S116.
  • step S116 the control circuit 160 sets the power transmission permission flag to ON, starts the power transmission operation and the mFOD process, and then proceeds to step S117.
  • the control circuit 160 measures the elapsed time from the start time of the power transmission operation, and compares the elapsed time with a predetermined time t A (for example, 10 minutes) and checks the state of the power transmission permission flag in step S117. When the elapsed time reaches a predetermined time t A or when the power transmission permission flag is set to OFF by the mFOD process, the process proceeds to step S118.
  • step S118 the control circuit 160 switches the power transmission permission flag from ON to OFF or maintains the power transmission permission flag in OFF, stops the power transmission operation and the mFOD process, and then returns to step S101.
  • FIG. 20 is an operation flowchart of the electronic device 2, and the process starting from step S201 is executed in conjunction with the operation of the power supply device 1 shown in FIG.
  • the operations of the communication circuit 220 and the power receiving circuit 230 are executed under the control of the control circuit 250.
  • step S201 the control circuit 250 connects the communication circuit 220 to the resonance circuit RR through the control of the switching circuit 210.
  • the f O change / short-circuit operation is not executed when the electronic device 2 is activated.
  • step S202 control circuit 250 uses communication circuit 220 and waits for reception of inquiry signal 510.
  • step S203 the control circuit 250 analyzes the inquiry signal 510 to generate a response signal 520, and generates the response signal 520 by NFC communication using the communication circuit 220. Transmit to the power supply device 1.
  • the control circuit 250 confirms the state of the battery 21, and if the battery 21 is not fully charged and no abnormality is recognized in the battery 21, a signal for receiving power or requesting power transmission is sent to the response signal 520. include. On the other hand, if battery 21 is fully charged or if abnormality is recognized in battery 21, a signal indicating that power cannot be received is included in response signal 520.
  • step S205 the control circuit 250 transmits a response signal 540 to the feeding apparatus 1 by the NFC communication using the communication circuit 220, perform a f O changes / short operation using a resonance state changing circuit 240 at the subsequent step S206 To do. That is, short-circuiting or the power receiving coil R L changes from the reference frequency of the resonance frequency f O to the frequency f M.
  • the control circuit 250 measures the elapsed time since the start of the execution of the f O change / short circuit operation (step S207), and stops the f O change / short circuit operation when the elapsed time reaches a predetermined time t M1 (step S207). Step S208). That is, the resonance frequency f O is returned to the reference frequency or the short circuit of the power receiving coil RL is eliminated.
  • step S209 the control circuit 250 connects the power receiving circuit 230 to the resonant circuit RR through the control of the switching circuit 210. Then, the control circuit 250 measures the elapsed time after the f O change / short-circuit operation is stopped and the power receiving circuit 230 is connected to the resonance circuit RR (step S210), and the elapsed time is a predetermined time t M2. If it reaches, it will progress to step S211. In step S211, the control circuit 250 connects the communication circuit 220 to the resonance circuit RR through the control of the switching circuit 210, and then proceeds to step S212.
  • the time t M1 is set so that the f O change / short-circuit operation is stopped immediately. It is set in advance.
  • the connection of the power reception circuit 230 to the resonance circuit RR is maintained during the period in which the power receiving device 1 performs the power reception appropriateness determination process, and the connection destination to the resonance circuit RR is immediately transferred to the communication circuit 220 when the period ends.
  • Time t M2 is set in advance so as to be switched. The times t M1 and t M2 may be specified in the test request signal 530.
  • step S212 the control circuit 250 waits for the reception of the authentication signal 550 using the communication circuit 220.
  • the control circuit 250 transmits a response signal 560 to the authentication signal 550 to the power supply device 1 by NFC communication using the communication circuit 220 in step S213. If a foreign object exists on the power supply stand 12, the authentication signal 550 is not transmitted from the power supply device 1, and therefore, if the authentication signal 550 is not received for a certain time in step S212, the process may return to step S201.
  • step S214 the control circuit 250 connects the power receiving circuit 230 to the resonance circuit RR through the control of the switching circuit 210, and starts a power receiving operation using the power receiving circuit 230 in the subsequent step S215.
  • the control circuit 250 measures the time elapsed from the start of the power receiving operation, and compares the elapsed time with a predetermined time t B (step S216). Then, the elapsed time reaches the time t B (Y in step S216), in step S217, the control circuit 250, a power receiving operation is stopped and the flow returns to step S201.
  • the time t B is predetermined or specified in the authentication signal 550 so that the period during which the power receiving operation is performed substantially coincides with the period during which the power transmission operation is performed in the power supply device 1. .
  • the control circuit 250 monitors the charging current to the battery 21 and determines that the power transmission operation is terminated when the charging current value becomes equal to or lower than the predetermined value. You may make it perform transfer to.
  • a foreign object may be placed on the power supply stand 12 after the power transmission operation is started.
  • the mFOD process functions as a foreign object detection process during power transmission, and the presence or absence of a foreign object is continuously monitored during power transmission by the mFOD process.
  • FIG. 21 is an operation flowchart of the mFOD process.
  • the control circuit 160 repeatedly executes the mFOD process of FIG. 21 during the period during which the power transmission operation is performed.
  • the control circuit 160 first acquires the latest voltage value V DET as the current amplitude detection value V mFOD in step S51.
  • Current amplitude detection value V MFOD has a value corresponding to the amplitude of the current flowing through the power transmitting coil T L when is generating power for the magnetic field to the power transmission coil T L.
  • the control circuit 160 determines whether or not the current amplitude detection value V mFOD is within a predetermined mFOD normal range.
  • step S53 When the current amplitude detection value V mFOD is within the normal range of mFOD, no foreign matter determination is made (step S53), the process returns to step S51 and the processes of steps S51 and S52 are repeated, but the current amplitude detection value V mFOD is If the mFOD is outside the normal range, the foreign matter determination is made in step S54, and the power transmission permission flag is set to OFF.
  • the power transmission permission flag is a flag managed by the control circuit 160 and is set to ON or OFF. When the power transmission permission flag is ON, the control circuit 160 permits execution of the power transmission operation, and when the power transmission permission flag is OFF, the control circuit 160 prohibits execution of the power transmission operation or stops the power transmission operation being executed.
  • the mFOD normal range is a range not less than a predetermined lower limit value V mREFL and not more than a predetermined upper limit value V mREFH (0 ⁇ V mREFL ⁇ V mREFH ). Therefore, when the determination inequality “V mREFL ⁇ V mFOD ⁇ V mREFH ” is satisfied, the foreign object determination is made, and otherwise, the foreign object determination is made.
  • the foreign material 3 formed as a non-contact IC card is inserted between the power supply base 12 of the power supply device 1 and the electronic device 2.
  • the coil J L of the power receiving coil R L and foreign substances 3 of the electronic device 2 is magnetically coupled, resonant frequency is the reference frequency of the resonant circuit RR of the electronic device 2 together with the resonance frequency of the resonance circuit JJ foreign matter 3 Deviation from (13.56 MHz).
  • the power received by the power receiving side coil RL decreases, and the load of power transmission viewed from the power transmitting side coil TL becomes lighter.
  • the upper limit value V mREFH may be determined so that “V mREFH ⁇ V mFOD ”.
  • a foreign material 3 b as an iron plate or a ferrite sheet is inserted between the power supply base 12 of the power supply device 1 and the electronic device 2.
  • a current flows in the foreign matter 3b through the electrical and magnetic action, and as a result, the amplitude of the current flowing in the power transmission side coil TL is reduced (in this case, the lower limit is such that “V mFOD ⁇ V mREFL ”).
  • the value V mREFL may be determined).
  • the current amplitude detection value V mFOD changes depending on the presence or absence of the foreign matter including the foreign matters 3 and 3b.
  • the lower limit value V MREFL and the upper limit value V MREFH may be stored in the memory 150. Further, it is estimated by theoretical calculation how much the current amplitude detection value V mFOD changes due to the presence of a foreign substance during power transmission, and based on the estimation result, the lower limit value V mREFL is not required.
  • the upper limit value V mREFH may be determined and stored in the memory 150. At this time, for example, an object that changes the current amplitude detection value V mFOD by a predetermined change rate or more with reference to the center value of the mFOD normal range may be defined as a foreign object.
  • the lower limit value V mREFL and the upper limit value V mREFH may be determined as follows.
  • the control circuit 160 periodically acquires the current amplitude detection value V mFOD one after another, but can sequentially obtain the moving average value of the periodically acquired current amplitude detection value V mFOD .
  • a moving average value of 16 consecutive V mFODs can be obtained.
  • the control circuit 160 sets the moving average value of the 16 V mFODs obtained in the past in the past after the start of power transmission to the reference value V mREF . Then, the control circuit 160 sets the lower limit value V MREFL and the upper limit value V MREFH based on the reference value V MREF. Specifically, (V mREF ⁇ V mREF ) and (V mREF + ⁇ V mREF ) are respectively set to the lower limit value V mREFL and the upper limit value V mREFH , or (V mREF ⁇ k mREF ⁇ V mREF ) and (V mREF ) and (V mREF ).
  • V mREF + K mREF ⁇ V mREF are set to the lower limit value V mREFL and the upper limit value V mREFH , respectively.
  • ⁇ V mREF is a positive predetermined value
  • k mREF is a positive predetermined coefficient less than 1.
  • VmREFL and VmREFH are set using one or more current amplitude detection values VmFOD acquired in the past.
  • the mFOD process is for determining whether or not there is a foreign object that can be inserted in the middle of power transmission after the start of power transmission. This determination monitors the change from the reference value V mREF based on the past V mFOD. This can be achieved. Also, by using the moving average, it is possible to suppress malfunction due to sudden fluctuations such as noise.
  • the reference value V mREF may be fixed during the power transmission (that is, the reference The value V mREF may not be updated).
  • the amplification factor of the amplifier 143 shown in FIG. 7 is variable.
  • the amplitude of the current flowing through the power transmitting coil T L is than when performing pFOD treatment, is much To larger when performing the power transmission operation and mFOD process. Therefore, the control circuit 160 sets the amplification factor of the amplifier 143 smaller when performing the mFOD process than when performing the pFOD process, thereby setting the input signal range of the A / D converter 144 between the pFOD process and the mFOD process. Same level. The same can be said for the power reception appropriateness determination process.
  • the control circuit 160 performs the power reception appropriateness determination process.
  • the amplification factor of the amplifier 143 is set to be smaller than that when the pFOD process is performed, and thereby the input signal range of the A / D converter 144 is set to be approximately the same between the pFOD process and the power reception appropriateness determination process.
  • the envelope detector 142 and the A / D converter 144 may be inserted between the two.
  • amplitude information obtained by performing high-frequency reduction processing in other words, averaging processing or low-pass filtering
  • the high-frequency reduction process is a process for reducing (attenuating) a relatively high frequency signal component while allowing a relatively low frequency signal component in the voltage drop signal of the sense resistor 141 to pass.
  • a high-frequency reduction process is performed on the voltage value V DET generated by the output signal of the A / D converter 144.
  • Te may be used as a high-pass reduction processing voltage V DET a current amplitude detection value V MFOD after (may be similar for V R in V pFOD and receiving proper determination processing in pFOD process).
  • the high frequency reduction processing by calculation is processing executed by the control circuit 160, and passes a relatively low frequency signal component in the output signal of the A / D converter 144, while relatively high frequency signal component. This is a process for reducing (attenuating).
  • the role of the mFOD process is not limited only to the presence / absence determination of foreign matter.
  • the mFOD process has a role of turning off the power transmission permission flag under any circumstances inappropriate for continuation of the power transmission operation such that the current amplitude detection value V mFOD deviates from the mFOD normal range.
  • the power transmission permission flag is turned OFF (step S54 in FIG. 21).
  • the mFOD process stops the power transmission operation through the mFOD process in a situation inappropriate for the continuation of the power transmission operation, such as when a foreign object is placed on the power supply stand 12 after the power transmission operation is started. Damage to foreign matters can be avoided.
  • the initial setting process may be performed at an arbitrary timing before execution of power transmission by the non-contact power feeding system. For example, it is assumed that the initial setting process is executed at the time of manufacturing or shipping the non-contact power feeding system, or before the user newly uses the power feeding device 1 and / or the electronic device 2.
  • FIG. 23 is an operation flowchart of the initial setting process.
  • the initial setting process includes the processes of steps S71 to S78.
  • the initial setting process is executed under the first initial setting environment and the second initial setting environment.
  • the separated state in FIG. 1A satisfies the first initial setting environment.
  • the electronic device 2 is placed on the power supply base 12 as in the reference arrangement state of FIG. 1B, the environment in which the f 2 O change / short-circuit operation is executed in the electronic device 2 is also the first initial setting. It is a form of environment. This is because, if the fO change / short-circuit operation is performed, the power receiving side coil RL does not substantially function as a load for the power transmitting side coil TL . It can be said that the first initial setting environment is equivalent to the environment when the pFOD process is performed.
  • the electronic device 2 is placed on the feeding table 12 in the reference arrangement, and, receiving circuits a resonant circuit RR with the non-execution of f O changes / short operation in the electronic device 2 230. That is, the second initial setting environment is similar to the environment when power transmission is performed.
  • the initial steps including steps S71 to S78 are performed. It is preferable to execute the setting process.
  • step S71 the control circuit 160 supplies the pFOD AC voltage to the resonance circuit TT by controlling the power transmission circuit 130 under the first initial setting environment.
  • the magnetic field for pFOD occurs in the power transmission side coil T L.
  • the AC voltage for pFOD and the magnetic field for pFOD described here are the same as those supplied and generated in the pFOD process (see FIG. 12).
  • step S72 the control circuit 160 uses the load detection circuit 140 to obtain the voltage value V DET when the pFOD magnetic field is generated under the first initial setting environment as the current amplitude detection value V 1A. To do.
  • the control circuit 160 sets the lower limit value V pREFL of the normal range of pFOD based on the detection value V 1A, and stores the set lower limit value V pREFL in the memory 150.
  • the lower limit value V pREFL is set to a value lower than V 1A so that the presence of foreign matter is determined in the pFOD process only in the presence of the foreign matter 3.
  • V pREFL V 1A ⁇ 1
  • k 1 has a positive predetermined value less than 1.
  • step S74 the control circuit 160 supplies the determination AC voltage to the resonance circuit TT by controlling the power transmission circuit 130 under the first initial setting environment. Thereby, the magnetic field for determination generate
  • the determination AC voltage and the determination magnetic field described here are the same as those supplied and generated in the power reception appropriateness determination process (see FIG. 16).
  • step S75 following step S74 the control circuit 160 uses the load detection circuit 140 to acquire the voltage value V DET when the determination magnetic field is generated in the first initial setting environment as the current amplitude detection value V 1B. To do.
  • step S76 the control circuit 160 supplies the determination AC voltage to the resonance circuit TT by controlling the power transmission circuit 130 under the second initial setting environment. Thereby, the magnetic field for determination generate
  • step S77 the control circuit 160 uses the load detection circuit 140 to acquire the voltage value V DET when the determination magnetic field is generated in the second initial setting environment as the current amplitude detection value V 2B. To do.
  • step S78 the control circuit 160 sets a determination reference value V RREF (see FIG. 16) used in the power reception appropriateness determination process based on at least one of the detection values V 1B and V 2B , and the set determination reference value V RREF. Is stored in the memory 150.
  • FIG. 24 shows an image diagram of the magnitude relationship between V 1A , V 1B , V 2B and V RREF .
  • the magnitude of the AC voltage for determination is larger than the magnitude of the AC voltage for pFOD, and it is assumed that the amplification factor of the amplifier 143 in FIG. 7 is fixed. Then, in principle, “V 1B > V 2B ” is established.
  • the determination reference value V RREF may be set according to the following formula (1A) or (1B).
  • ⁇ 2 has a predetermined positive predetermined value.
  • k 2 has a positive predetermined value greater than 1.
  • the current amplitude detected value V 2B when the supplied determination AC voltage to the resonant circuit TT under the second initialization environment on the basis, by a predetermined amount than V 2B A large value is set as the determination reference value V RREF .
  • a restriction is imposed so that V RREF does not become V 1B or more.
  • V RREF V 2B + ⁇ 2 (1A)
  • V RREF V 2B ⁇ k 2 (1B)
  • the determination reference value V RREF may be set according to the following formula (2A) or (2B).
  • Delta 3 has a predetermined positive predetermined value.
  • k 3 has a positive predetermined value less than 1.
  • the determination reference value V RREF may be set according to the following equation (3).
  • k 4 has a positive predetermined value less than 1.
  • a value larger than V 2B by a predetermined amount is set as the determination reference value V RREF with reference to the current amplitude detection value V 2B.
  • the predetermined amount is based on the difference (V 1B ⁇ V 2B ).
  • V RREF V 2B + k 4 (V 1B ⁇ V 2B ) (3)
  • the voltage value V DET that will be obtained when the pFOD AC voltage is supplied to the power transmission coil TL under the first initial setting environment can be estimated at the design stage by theoretical calculation. Based on this estimated value (that is, the estimated value of V 1A by theoretical calculation), the lower limit value V pREFL may be determined and stored in the memory 150 without performing the processing of steps S71 and S72. Similarly, the voltage value V DET that will be obtained when the AC voltage for determination is supplied to the power transmission coil TL under the first and second initial setting environments can be estimated at the design stage by theoretical calculation. . Based on each estimated value (that is, the estimated value of V 1B and V 2B by theoretical calculation), the determination reference value V RREF is determined and stored in the memory 150 without performing the processing of steps S74 to S77. May be.
  • a power transmission device W 1 is a power transmission device capable of transmitting power to a power reception device by a magnetic field resonance method, and includes a power transmission side resonance circuit (T L ) for performing power transmission.
  • TT power transmission side resonance circuit
  • a power transmission circuit (130) capable of supplying an AC voltage to the power transmission side resonance circuit
  • a detection circuit (140) for detecting an amplitude of a current flowing in the power transmission side coil
  • a control circuit (160) for controlling transmission of the electric power by controlling an AC voltage supply state, and the control circuit applies a predetermined determination AC voltage to the transmission-side resonance circuit prior to the power transmission.
  • a detection value detected by the detection circuit at the time of supply is acquired as a determination amplitude detection value (V R ), and based on the determination amplitude detection value, the determination of whether or not appropriate power reception is possible by the power receiving device. Execution control And performing.
  • Non-contact power supply system W 2 in accordance with one aspect of the present invention includes a power transmitting device including power transmission coils for transmitting power transmission side resonance circuit comprising a (T L) (TT), for receiving said power And a power receiving device having a power receiving side resonance circuit (RR) including a power receiving side coil (R L ), and capable of transmitting and receiving the power by a magnetic resonance method.
  • a power transmission circuit (130) capable of supplying an AC voltage to the side resonance circuit, a detection circuit (140) for detecting an amplitude of a current flowing in the power transmission side coil, and a supply state of the AC voltage to the power transmission side resonance circuit.
  • Detection circuit To obtain detected values by determining the amplitude detection value as (V R), and characterized by performing the execution control of the power transmission via the determination of the proper receiving of whether by said determining the power receiving device based on the amplitude detection value To do.
  • the determination amplitude detection value By using the determination amplitude detection value, it can be determined whether or not the power receiving device exists at a position where proper power reception is possible. By performing power transmission execution control using the results, for example, it is possible to refrain from performing power transmission when it is determined that proper power reception is not possible, resulting in excessive unnecessary radiation and unnecessary power consumption. Can be suppressed.
  • the control circuit determines that the power receiving device is appropriate when the determination amplitude detection value is equal to or less than a predetermined reference value (V RREF ). It may be determined that the power can be received and the execution of the power transmission is permitted, and if not, the execution of the power transmission may be limited.
  • V RREF a predetermined reference value
  • the degree of magnetic coupling between the power transmission side coil and the power reception side coil is relatively small, and proper power reception becomes difficult.
  • the distance between the power transmission device and the power reception device is relatively large, the magnitude of the load on the power transmission side coil is relatively small, and the determination amplitude detection value is relatively large. Therefore, when the detected amplitude value for determination is relatively large (that is, larger than a predetermined reference value), by restricting the execution of power transmission, the generation of excessive unnecessary radiation and unnecessary power consumption can be suppressed. It becomes possible.
  • the control circuit receives a response signal for a predetermined signal transmitted from the power transmission device wirelessly from the power reception device, and then It is preferable to execute processing including acquisition of the amplitude detection value for determination.
  • a situation where a response signal to a predetermined signal transmitted wirelessly from the power transmission apparatus is received from the power reception apparatus corresponds to a situation where the power reception apparatus is located in a communicable area as viewed from the power transmission apparatus.
  • the fact that the power receiving device is located in the communicable area alone is not necessarily clear whether proper power reception is possible. Therefore, it is not appropriate to give permission for the execution of power transmission based only on the fact. Therefore, after it is confirmed that the power receiving device is located in the communicable region, it is determined whether or not proper power reception is possible by processing including acquisition of the determination amplitude detection value.
  • the power receiving device, the power receiving side short circuit capable of changing the changeable or the receiver coil from the reference frequency is the resonance frequency when the power receiving resonance frequency of the resonant circuit /
  • the short circuit (240), the control circuit, prior to the power transmission the first process (pFOD) for determining the presence or absence of foreign matter that is different from the power receiving device and can generate a current based on the magnetic field generated by the power transmission side coil Process) and a second process (power reception appropriateness determination process) for determining whether or not proper power reception by the power receiving device is possible.
  • the first process the power reception is performed according to a signal from the power transmission device.
  • a predetermined foreign matter determination AC voltage is applied to the power transmission side resonance circuit.
  • the detection value at that time is acquired as a foreign object detection amplitude detection value (V pFOD ), and the presence or absence of the foreign object is determined based on the foreign object detection amplitude detection value. If determined, execution of the power transmission is preferably limited.
  • the control circuit in the first process, said by the foreign substance detecting amplitude detection value to determine whether or not deviate from the predetermined range (PFOD normal range) It is good to determine the presence or absence of foreign matter.
  • the change or the short circuit due to the change / short circuit may be not executed.
  • the power transmission device may be provided with a plurality of power transmission side coils (thus, a plurality of power transmission side resonance circuits each including a power transmission side coil).
  • the power receiving device may be provided with a plurality of power receiving side coils (thus, a plurality of power receiving side resonance circuits each including a power receiving side coil).
  • the power supply device 1 itself in each of the above embodiments may function as a power transmission device according to the present invention, or a part of the power supply device 1 in each of the above embodiments functions as a power transmission device according to the present invention. Also good.
  • the electronic device 2 itself in each of the above-described embodiments may function as a power receiving device according to the present invention, or a part of the electronic device 2 in each of the above-described embodiments functions as a power receiving device according to the present invention. May be.
  • the frequency and resonance frequency of various signals are set to 13.56 MHz as a reference frequency.
  • 13.56 MHz is a setting target value, and those in an actual device.
  • the frequency includes an error.
  • the reference frequency is 13.56 MHz.
  • the reference frequency may be other than 13.56 MHz.
  • the communication and power transmission between the power supply device and the electronic device to which the present invention is applied may be communication and power transmission according to a standard other than NFC.
  • the reference frequency of the non-contact power feeding system according to the present invention is set to a frequency other than 13.56 MHz (for example, 6.78 MHz), and the resonance frequency of the resonance circuit JJ in the foreign object 3 formed as a non-contact IC card is 13 Even in the case of .56 MHz, when the foreign material 3 is placed on the power supply stand 12, a corresponding amount of change is observed in the voltage value V DET in the pFOD process or the mFOD process.
  • the foreign material 3 can be detected by the method described above.
  • the target device which is a power receiving device or a power transmitting device according to the present invention can be configured by hardware such as an integrated circuit or a combination of hardware and software.
  • Arbitrary specific functions that are all or part of the functions realized by the target device may be described as a program, and the program may be stored in a flash memory that can be mounted on the target device. Then, the specific function may be realized by executing the program on a program execution device (for example, a microcomputer that can be mounted on the target device).
  • the program can be stored and fixed on an arbitrary recording medium.
  • the recording medium for storing and fixing the program may be mounted or connected to a device (such as a server device) different from the target device.

Abstract

送電側コイルを含む送電側共振回路を有する送電装置と受電側コイルを含む受電側共振回路を有する受電装置とから成り、磁界共鳴方式で電力の送受電が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置の制御回路は、送電に先立ち、所定の判定用交流電圧を送電側共振回路に供給し、その時の送電側コイルの電流振幅を検出する。そして、電流振幅検出値(V)を所定の基準値(VRREF)と比較し、電流振幅検出値が基準値以下であるならば適正な受電が可能であると判定して送電の実行を許可し、そうでない場合には送電の実行を制限する。

Description

送電装置及び非接触給電システム
 本発明は、送電装置及び非接触給電システムに関する。
 近接無線通信の一種として、13.56MHzを搬送波周波数として用いるNFC(Near field communication)による無線通信がある。一方、NFC通信に利用されるコイルを利用して、磁界共鳴方式で非接触給電を行う技術も提案されている。
 磁界共鳴を利用した非接触給電では、送電側コイルを含む送電側共振回路を給電機器に配置すると共に受電側コイルを含む受電側共振回路を受電機器としての電子機器に配置し、それらの共振回路の共振周波数を共通の基準周波数に設定しておく。そして、送電側コイルに交流電流を流すことで送電側コイルに基準周波数の交番磁界を発生させる。すると、この交番磁界が、基準周波数で共鳴する受電側共振回路に伝わって受電側コイルに交流電流が流れる。つまり、送電側コイルを含む送電側共振回路から受電側コイルを含む受電側共振回路へ電力が伝達されることになる。
特開2014-33504号公報
 通常、電力伝送が行われる際には電子機器が定められた所定領域(例えば、給電機器における所定の給電台の上)に配置されることになるが、場合によっては、給電機器からの距離が或る程度近いものの、電子機器が所定領域に配置されないこともある。このような場合に送電動作を行ったならば、電力伝送効率が過度に低い状態で(即ち望ましくない状態で)電力伝送が行われるおそれがあり、また過度の不要輻射が発生するおそれもある。このような状況をも考慮した、送電制御の適正化が望まれる。
 そこで本発明は、送電制御の適正化に寄与する送電装置及び非接触給電システムを提供することを目的とする。
 本発明に係る送電装置は、受電装置に対し磁界共鳴方式で電力を送電可能な送電装置において、前記送電を行うための送電側コイルを含む送電側共振回路と、前記送電側共振回路に交流電圧を供給可能な送電回路と、前記送電側コイルに流れる電流の振幅を検出する検出回路と、前記送電側共振回路への前記交流電圧の供給状態を制御することで前記電力の送電制御を行う制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記送電に先立ち、所定の判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させたときの前記検出回路による検出値を判定用振幅検出値として取得し、前記判定用振幅検出値に基づき前記受電装置による適正な受電の可否の判定を介して前記送電の実行制御を行うことを特徴とする。
 具体的には例えば、前記送電装置において、前記制御回路は、前記判定用振幅検出値が所定の基準値以下である場合に前記受電装置にて適正な受電が可能であると判定して前記送電の実行を許可し、そうでない場合には前記送電の実行を制限すると良い。
 また具体的には例えば、前記送電装置において、前記制御回路は、当該送電装置から無線にて送信した所定の信号に対する応答信号を前記受電装置から受信した後、前記判定用振幅検出値の取得を含む処理を実行すると良い。
 本発明に係る非接触給電システムは、電力を送電するための送電側コイルを含む送電側共振回路を有する送電装置と、前記電力を受電するための受電側コイルを含む受電側共振回路を有する受電装置と、を備え、磁界共鳴方式で前記電力の送受電が可能な非接触給電システムにおいて、前記送電装置は、前記送電側共振回路に交流電圧を供給可能な送電回路と、前記送電側コイルに流れる電流の振幅を検出する検出回路と、前記送電側共振回路への前記交流電圧の供給状態を制御することで前記電力の送電制御を行う制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記送電に先立ち、所定の判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させたときの前記検出回路による検出値を判定用振幅検出値として取得し、前記判定用振幅検出値に基づき前記受電装置による適正な受電の可否の判定を介して前記送電の実行制御を行うことを特徴とする。
 具体的には例えば、前記非接触給電システムにおいて、前記制御回路は、前記判定用振幅検出値が所定の基準値以下である場合に前記受電装置にて適正な受電が可能であると判定して前記送電の実行を許可し、そうでない場合には前記送電の実行を制限すると良い。
 また具体的には例えば、前記非接触給電システムにおいて、前記制御回路は、前記送電装置から無線にて送信した所定の信号に対する応答信号を前記受電装置から受信した後、前記判定用振幅検出値の取得を含む処理を実行すると良い。
 また例えば、前記非接触給電システムにおいて、前記受電装置は、前記受電側共振回路の共振周波数を前記受電の際の共振周波数である基準周波数から変更可能な又は前記受電側コイルを短絡可能な変更/短絡回路を備え、前記制御回路は、前記送電に先立ち、前記受電装置と異なり且つ前記送電側コイルの発生磁界に基づく電流を発生させられる異物の存否を判定する第1処理と、前記受電装置による適正な受電の可否を判定する第2処理と、を実行可能であり、前記第1処理では、前記送電装置からの通信による信号に従い前記受電装置にて前記受電側共振回路の共振周波数の変更又は前記受電側コイルの短絡が行われている状態で、所定の異物判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させ、そのときの前記検出回路による検出値を異物検出用振幅検出値として取得して、前記異物検出用振幅検出値に基づき前記異物の存否を判定し、前記異物が存在すると判定された場合、前記送電の実行は制限されるようにしても良い。
 この際例えば、前記非接触給電システムにおいて、前記制御回路は、前記異物が存在しないと判定し且つ前記受電装置にて適正な受電が可能であると判定した場合に、前記送電の実行を許可すると良い。
 この際例えば、前記非接触給電システムにおいて、前記制御回路は、前記第1処理において、前記異物検出用振幅検出値が所定範囲を逸脱しているか否かを判定することで前記異物の存否を判定すると良い。
 また例えば、前記非接触給電システムにおいて、前記判定用振幅検出値が取得される際、前記変更/短絡回路による前記変更又は前記短絡は非実行とされると良い。
 本発明によれば、送電制御の適正化に寄与する送電装置及び非接触給電システムを提供することが可能である。
(a)及び(b)は、本発明の実施形態に係る給電機器及び電子機器の概略外観図である。 は、本発明の実施形態に係る給電機器及び電子機器の概略内部構成図である。 は、本発明の実施形態に係る給電機器及び電子機器の概略内部構成図である。 は、本発明の実施形態に係り、給電機器内のICの内部ブロック図を含む、給電機器の一部構成図である。 は、本発明の実施形態に係り、電子機器内のICの内部ブロック図を含む、電子機器の一部構成図である。 は、NFC通信及び電力伝送が交互に行われるときの磁界強度の変化の様子を示す図である。 は、給電機器内における、送電回路と負荷検出回路と共振回路の関係を示す図である。 は、図7のセンス抵抗の電圧降下の波形図である。 は、本発明の実施形態に係る共振状態変更回路の一例を示す回路図である。 は、本発明の実施形態に係る共振状態変更回路の他の例を示す回路図である。 (a)及び(b)は、本発明の実施形態に係る異物の概略外形図及び概略内部構成図である。 は、給電機器にて実行されるpFOD処理の動作フローチャートである。 (a)~(d)は、給電台、電子機器及び異物の配置関係を例示する図である。 は、給電台、電子機器及び異物の一配置関係を示す図である。 は、給電台及び電子機器の配置関係例を示す図である。 は、給電機器にて実行される受電適正判定処理の動作フローチャートである。 は、本発明の実施形態に係る給電機器及び電子機器間の信号のやりとりを説明するための図である。 は、本発明の実施形態に係り、NFC通信とpFOD処理と受電適正判定処理と電力伝送が順番に繰り返し実行される様子を示す図である。 は、本発明の実施形態に係る給電機器の動作フローチャートである。 は、図19の動作に連動する電子機器の動作フローチャートである。 は、給電機器にて実行されるmFOD処理の動作フローチャートである。 (a)及び(b)は、電力伝送中において異物の挿入が行われたときの、送電側コイルの電流振幅変化を説明するための図である。 は、給電機器にて実行される初期設定処理の動作フローチャートである。 は、初期設定処理に関する複数の電圧波形と判定基準値との関係を示す図である。
 以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。また、後述の任意のフローチャートにおいて、任意の複数のステップにおける複数の処理は、処理内容に矛盾が生じない範囲で、任意に実行順序を変更できる又は並列に実行できる。
 図1(a)及び(b)は、本発明の実施形態に係る給電機器1及び電子機器2の概略外観図である。但し、図1(a)は、給電機器1及び電子機器2が離間状態にあるときのそれらの外観図であり、図1(b)は、給電機器1及び電子機器2が基準配置状態にあるときのそれらの外観図である。離間状態及び基準配置状態の意義については後に詳説する。給電機器1及び電子機器2によって非接触給電システムが形成される。給電機器1は、商用交流電力を受けるための電源プラグ11と、樹脂材料にて形成された給電台12と、を備える。
 図2に、給電機器1と電子機器2の概略内部構成図を示す。給電機器1は、電源プラグ11を介して入力された商用交流電圧から所定の電圧値を有する直流電圧を生成して出力するAC/DC変換部13と、AC/DC変換部13の出力電圧を用いて駆動する集積回路である送電側IC100(以下、IC100とも言う)と、IC100に接続された送電側共振回路TT(以下、共振回路TTとも言う)と、を備える。AC/DC変換部13、送電側IC100及び共振回路TTを、給電台12内に配置しておくことができる。AC/DC変換部13の出力電圧を用いて駆動する回路が、IC100以外にも、給電機器1に設けられうる。
 電子機器2は、集積回路である受電側IC200(以下、IC200とも言う)と、IC200に接続された受電側共振回路RR(以下、共振回路RRとも言う)と、二次電池であるバッテリ21と、バッテリ21の出力電圧に基づき駆動する機能回路22と、を備える。詳細は後述するが、IC200はバッテリ21に対して充電電力を供給することができる。IC200は、バッテリ21の出力電圧にて駆動しても良いし、バッテリ21以外の電圧源からの電圧に基づき駆動しても良い。或いは、給電機器1から受信したNFC通信(詳細は後述)のための信号を整流することで得た直流電圧が、IC200の駆動電圧となっても良い。この場合、バッテリ21の残容量が無くなってもIC200は駆動可能となる。
 電子機器2は、任意の電子機器であって良く、例えば、携帯電話機(スマートホンに分類される携帯電話機を含む)、携帯情報端末、タブレット型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、MP3プレイヤー、歩数計、又は、Bluetooth(登録商標)ヘッドセットである。機能回路22は、電子機器2が実現すべき任意の機能を実現する。従って例えば、電子機器2がスマートホンであれば、機能回路22は、相手側機器との間の通話を実現するための通話処理部、及び、ネットワーク網を介して他機器と情報を送受信するための通信処理部などを含む。或いは例えば、電子機器2がデジタルカメラであれば、機能回路22は、撮像素子を駆動する駆動回路、撮像素子の出力信号から画像データを生成する画像処理回路などを含む。機能回路22は、電子機器2の外部装置に設けられる回路であると考えても良い。
 図3に示す如く、共振回路TTは、送電側コイルであるコイルTと送電側コンデンサであるコンデンサTとを有し、共振回路RRは、受電側コイルであるコイルRと受電側コンデンサであるコンデンサRとを有する。以下では、説明の具体化のため、特に記述無き限り、送電側コイルT及び送電側コンデンサTが互いに並列接続されることで共振回路TTが並列共振回路として形成され、且つ、受電側コイルR及び受電側コンデンサRが互いに並列接続されることで共振回路RRが並列共振回路として形成されているものとする。但し、送電側コイルT及び送電側コンデンサTが互いに直列接続されることで共振回路TTが直列共振回路として形成されていても良いし、受電側コイルR及び受電側コンデンサRが互いに直列接続されることで共振回路RRが直列共振回路として形成されていても良い。
 図1(b)に示す如く、電子機器2を給電台12上の所定範囲内に載置したとき、磁界共鳴方式にて(即ち、磁界共鳴を利用して)、機器1及び2間における通信、送電及び受電が可能となる。磁界共鳴は、磁界共振などとも呼ばれる。
 機器1及び2間における通信は、NFC(Near field communication)による無線通信(以下、NFC通信と呼ぶ)であり、通信の搬送波の周波数は13.56MHz(メガヘルツ)である。以下では、13.56MHzを基準周波数と呼ぶ。機器1及び2間におけるNFC通信は、共振回路TT及びRRを利用した磁界共鳴方式で行われるため、共振回路TT及びRRの共振周波数は、共に、基準周波数に設定されている。但し、後述されるように、共振回路RRの共振周波数は、一時的に基準周波数から変更され得る。
 機器1及び2間における送電及び受電は、給電機器1から電子機器2に対するNFCによる送電と、電子機器2におけるNFCによる受電である。この送電と受電をまとめてNFC電力伝送又は単に電力伝送と称する。磁界共鳴方式によりコイルTからコイルRに対して電力を伝達することで、電力伝送が非接触で実現される。
 磁界共鳴を利用した電力伝送では、送電側コイルTに交流電流を流すことで送電側コイルTに基準周波数の交番磁界を発生させる。すると、この交番磁界が、基準周波数で共鳴(換言すれば共振)する共振回路RRに伝わって受電側コイルRに交流電流が流れる。つまり、送電側コイルTを含む共振回路TTから受電側コイルRを含む共振回路RRへ電力が伝達される。尚、以下では、記述が省略されることがあるが、NFC通信又は電力伝送においてコイルT又はコイルRにより発生する磁界は、特に記述無き限り、基準周波数で振動する交番磁界である。
 電子機器2が給電台12上の所定範囲内に載置され、上述のNFC通信及び電力伝送が実現できる状態を、基準配置状態と呼ぶ(図1(b)参照)。磁気共鳴を利用した場合、相手側距離との距離が比較的大きくても通信及び電力伝送が可能であるが、電子機器2が給電台12から相当距離離れれば、NFC通信及び電力伝送は実現できなくなる。電子機器2が給電台12から十分に離れていて、上述のNFC通信及び電力伝送を実現できない状態を、離間状態と呼ぶ(図1(a)参照)。尚、図1(a)に示す給電台12では、表面が平らになっているが、載置されるべき電子機器2の形状に合わせた窪み等が給電台12に形成されていても構わない。
 図4に、IC100の内部ブロック図を含む、給電機器1の一部の構成図を示す。IC100には、符号110、120、130、140、150及び160によって参照される各部位が設けられる。図5に、IC200の内部ブロック図を含む、電子機器2の一部の構成図を示す。IC200には、符号210、220、230、240及び250によって参照される各部位が設けられる。また、IC200に対し、IC200の駆動電圧を出力するコンデンサ23を接続しておいても良い。コンデンサ23は、給電機器1から受信したNFC通信のための信号を整流することで得た直流電圧を出力可能である。
 切り替え回路110は、制御回路160の制御の下、NFC通信回路120及びNFC送電回路130のどちらかを共振回路TTに接続させる。共振回路TTと回路120及び130との間に介在する複数のスイッチにて、切り替え回路110を構成することができる。本明細書にて述べる任意のスイッチは、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチング素子を用いて形成されて良い。
 切り替え回路210は、制御回路250の制御の下、共振回路RRをNFC通信回路220及びNFC受電回路230のどちらかに接続させる。共振回路RRと回路220及び230との間に介在する複数のスイッチにて、切り替え回路210を構成することができる。
 共振回路TTが切り替え回路110を介してNFC通信回路120に接続され、且つ、共振回路RRが切り替え回路210を介してNFC通信回路220に接続されている状態を、通信用接続状態と呼ぶ。通信用接続状態にてNFC通信が可能となる。通信用接続状態において、NFC通信回路120は、基準周波数の交流信号(交流電圧)を共振回路TTに供給することができる。機器1及び2間のNFC通信は半二重方式で実行される。
 通信用接続状態において給電機器1が送信側であるとき、NFC通信回路120が共振回路TTに供給する交流信号に任意の情報信号を重畳させることで、当該情報信号が給電機器側アンテナコイルとしてのコイルTから送信され且つ電子機器側アンテナコイルとしてのコイルRにて受信される。コイルRにて受信された情報信号はNFC通信回路220にて抽出される。通信用接続状態において電子機器2が送信側であるとき、NFC通信回路220は、任意の情報信号(応答信号)を共振回路RRのコイルRから共振回路TTのコイルTに送信できる。この送信は、周知の如く、ISO規格(例えばISO14443規格)に基づき、コイルT(給電機器側アンテナコイル)から見たコイルR(電子機器側アンテナコイル)のインピーダンスを変化させる負荷変調方式にて実現される。電子機器2から伝達された情報信号はNFC通信回路120にて抽出される。
 共振回路TTが切り替え回路110を介してNFC送電回路130に接続され、且つ、共振回路RRが切り替え回路210を介してNFC受電回路230に接続されている状態を、給電用接続状態と呼ぶ。
 給電用接続状態において、NFC送電回路130は送電動作を行うことができ、NFC受電回路230は受電動作を行うことができる。送電動作と受電動作にて電力伝送が実現される。送電動作において、送電回路130は、共振回路TTに基準周波数の送電用交流信号(送電用交流電圧)を供給することで送電側コイルTに基準周波数の送電用磁界(送電用交番磁界)を発生させ、これによって、共振回路TT(送電側コイルT)から共振回路RRに対し磁界共鳴方式で電力を送電する。送電動作に基づき受電側コイルRにて受電された電力は受電回路230に送られ、受電動作において、受電回路230は、受電した電力から任意の直流電力を生成して出力する。受電回路230の出力電力にてバッテリ21を充電することができる。
 通信用接続状態にてNFC通信を行う場合も、コイルT又はRにて磁界が発生するが、NFC通信における磁界強度は、所定の範囲内に収まる。その範囲の下限値及び上限値は、NFCの規格で定められ、夫々、1.5A/m、7.5A/mである。これに対し、電力伝送(即ち送電動作)において送電側コイルTにて発生する磁界の強度(送電用磁界の磁界強度)は、上記の上限値より大きく、例えば45~60A/m程度である。機器1及び2を含む非接触給電システムにおいて、NFC通信及び電力伝送(NFC電力伝送)を交互に行うことができ、その時の磁界強度の様子を図6に示す。
 負荷検出回路140は、送電側コイルTの負荷の大きさ、即ち、送電回路130から送電側コイルTに交流信号が供給されるときにおける送電側コイルTにとっての負荷の大きさを検出する。図7に、給電用接続状態における送電回路130と負荷検出回路140と共振回路TTとの関係を示す。尚、図7では、切り替え回路110の図示が省略されている。
 送電回路130は、基準周波数の正弦波信号を生成する信号生成器131と、信号生成器131にて生成された正弦波信号を増幅し、増幅した正弦波信号をライン134の電位を基準としてライン134及び135間に出力する増幅器(パワーアンプ)132と、コンデンサ133とを備える。但し、コンデンサ133は、送電回路130と共振回路TTとの間に挿入されていると考えても良い。一方、負荷検出回路140は、センス抵抗141、包絡線検波器142、増幅器143及びA/D変換器144を備える。信号生成器131が生成する正弦波信号の信号強度は一定値に固定されているが、増幅器132の増幅率は制御回路160により可変設定される。
 コンデンサ133の一端はライン135に接続される。給電用接続状態において、コンデンサ133の他端はコンデンサT及びコイルTの各一端に共通接続され、且つ、コイルTの他端はセンス抵抗141を介してライン134及びコンデンサTの他端に共通接続される。
 送電動作は、増幅器132からコンデンサ133を介し共振回路TTに交流信号(送電用交流電圧)を供給することで実現される。給電用接続状態において、増幅器132からの交流信号が共振回路TTに供給されると送電側コイルTに基準周波数の交流電流が流れ、結果、センス抵抗141に交流の電圧降下が発生する。図8の実線波形は、センス抵抗141における電圧降下の電圧波形である。共振回路TTに関し、送電側コイルTの発生磁界強度が一定の下、電子機器2を給電台12に近づけると、送電側コイルTの発生磁界に基づく電流が受電側コイルRに流れる一方で、受電側コイルRに流れた電流に基づく逆起電力が送電側コイルTに発生し、その逆起電力は送電側コイルTに流れる電流を低減するように作用する。このため、図8に示す如く、基準配置状態におけるセンス抵抗141の電圧降下の振幅は、離間状態におけるそれよりも小さい。
 包絡線検波器142は、センス抵抗141における電圧降下の信号の包絡線を検波することで、図8の電圧vに比例するアナログの電圧信号を出力する。増幅器143は、包絡線検波器142の出力信号を増幅して出力する。A/D変換器144は、増幅器143の出力電圧信号をデジタル信号に変換することでデジタルの電圧値VDETを出力する。上述の説明から理解されるように、電圧値VDETは、センス抵抗141に流れる電流の振幅(従って、送電側コイルTに流れる電流の振幅)に比例する値を持つ(当該振幅の増大に伴って電圧値VDETも増大する)。故に、負荷検出回路140は、送電側コイルTに流れる電流の振幅(以下、電流振幅とも言う)を検出する電流振幅検出回路であるとも言え、その振幅検出値が電圧値VDETであると考えることができる。尚、包絡線検波器142を増幅器143の後段に設けるようにしても良い。但し、図7に示す如く、包絡線検波器142を増幅器143の前段に設けた方が、高周波への応答性能がより低いものを増幅器143として採用可能となり有利である。
 磁界を発生させる送電側コイルTにとって、受電側コイルRのような、送電側コイルTと磁気結合するコイルは、負荷であると考えることができ、その負荷の大きさに依存して、負荷検出回路140の検出値である電圧値VDETが変化する。このため、負荷検出回路140は電圧値VDETの出力によって負荷の大きさを検出している、と考えることもできる。ここにおける負荷の大きさとは、送電の際における送電側コイルTにとっての負荷の大きさとも言えるし、送電の際における給電装置1から見た電子機器2の負荷としての大きさとも言える。尚、センス抵抗141はIC100の内部に設けられても良いし、IC100の外部に設けられても良い。
 メモリ150(図4参照)は、不揮発性メモリから成り、任意の情報を不揮発的に記憶する。制御回路160は、IC100内の各部位の動作を統括的に制御する。制御回路160が行う制御には、例えば、切り替え回路110の切り替え動作の制御、通信回路120及び送電回路130による通信動作及び送電動作の内容制御及び実行有無制御、負荷検出回路140の動作制御、メモリ150の記憶制御及び読み出し制御が含まれる。制御回路160は、タイマ(不図示)を内蔵しており任意のタイミング間の時間長さを計測できる。
 電子機器2における共振状態変更回路240(図5参照)は、共振回路RRの共振周波数を基準周波数から他の所定周波数fに変更可能な共振周波数変更回路、又は、共振回路RRにおける受電側コイルRを短絡可能なコイル短絡回路である。
 図9の共振周波数変更回路240Aは、共振状態変更回路240としての共振周波数変更回路の例である。共振周波数変更回路240Aは、コンデンサ241とスイッチ242の直列回路から成り、該直列回路の一端はコンデンサR及びコイルRの各一端に共通接続される一方、該直列回路の他端はコンデンサR及びコイルRの各他端に共通接続される。スイッチ242は、制御回路250の制御の下、オン又はオフとなる。スイッチ242がオフのとき、コンデンサ241はコンデンサR及びコイルRから切り離されるため、共振回路RRは、寄生インダクタンス及び寄生容量を無視すれば、コイルR及びコンデンサRのみで形成されて、共振回路RRの共振周波数は基準周波数と一致する。即ち、スイッチ242がオフのとき、共振回路RRの共振周波数を決定する受電側容量は、コンデンサRそのものである。スイッチ242がオンのとき、コンデンサRにコンデンサ241が並列接続されることになるため、共振回路RRはコイルRとコンデンサR及び241の合成容量とで形成され、結果、共振回路RRの共振周波数は基準周波数よりも低い周波数fとなる。即ち、スイッチ242がオンのとき、共振回路RRの共振周波数を決定する受電側容量は、上記の合成容量である。ここでは、スイッチ242がオンのとき共振回路RRが送電側コイルTの負荷として機能しない程度に(即ち、共振回路TT及びRR間で磁気共鳴が十分に発生しない程度に)、周波数fが基準周波数から離れているものとする。例えば、スイッチ242のオンのときにおける共振回路RRの共振周波数(即ち周波数f)は、数100kHz~1MHzとされる。
 共振回路RRの共振周波数を周波数fに変更できる限り、変更回路240としての共振周波数変更回路は共振周波数変更回路240Aに限定されず、周波数fは基準周波数より高くても良い。つまり、受電側共振回路RRが直列共振回路でありうることをも考慮すれば、以下のことが言える。受電側共振回路RRは受電側コイル(R)と受電側容量の並列回路又は直列回路を有し、受電側容量が所定の基準容量と一致しているとき、受電側共振回路RRの共振周波数fは基準周波数と一致する。共振周波数変更回路は、必要なタイミングにおいて、受電側容量を基準容量から増加又は減少させる。これにより、受電側共振回路RRにおいて、受電側コイル(R)と、基準容量より大きい又は小さい受電側容量とで、並列回路又は直列回路が形成され、結果、受電側共振回路RRの共振周波数fが基準周波数から変更される。
 図10のコイル短絡回路240Bは、共振状態変更回路240としてのコイル短絡回路の例である。コイル短絡回路240Bは、共振回路RRにおけるコンデンサRの一端及びコイルRの一端が共通接続されるノードと、共振回路RRにおけるコンデンサRの他端及びコイルRの他端が共通接続されるノードとの間に接続(挿入)されたスイッチ243から成る。スイッチ243は、制御回路250の制御の下、オン又はオフとなる。スイッチ243がオンとなると共振回路RRにおけるコイルRが短絡される(より詳細にはコイルRの両端が短絡される)。受電側コイルRが短絡された状態では受電側共振回路RRが存在しなくなる(受電側共振回路RRが存在しない状態と等価な状態となる)。従って、受電側コイルRの短絡中では、送電側コイルTにとっての負荷が十分に軽くなる(即ち、あたかも、給電台12上に電子機器2が存在しないかのような状態となる)。受電側コイルRを短絡できる限り、変更回路240としてのコイル短絡回路はコイル短絡回路240Bに限定されない。
 以下では、受電側共振回路RRの共振周波数fを基準周波数から所定周波数fに変更する動作を、共振周波数変更動作と呼び、コイル短絡回路を用いて受電側コイルRを短絡する動作を、コイル短絡動作と呼ぶ。また、記述の簡略化上、共振周波数変更動作又はコイル短絡動作をf変更/短絡動作と称することがある。
 制御回路250(図5参照)は、IC200内の各部位の動作を統括的に制御する。制御回路250が行う制御には、例えば、切り替え回路210の切り替え動作の制御、通信回路220及び受電回路230による通信動作及び受電動作の内容制御及び実行有無制御、変更回路240の動作制御が含まれる。制御回路250は、タイマ(不図示)を内蔵しており任意のタイミング間の時間長さを計測できる。一つの例として、制御回路250におけるタイマは、f変更/短絡動作による共振周波数fの所定周波数fへの変更又は受電側コイルRの短絡が維持される時間の計測(即ち後述の時間TM1の計測;図20のステップS207参照)を行うことできる。
 ところで、給電機器1の制御回路160は、給電台12上における異物の存否を判断し、異物が無い場合にのみ送電動作を行うよう送電回路130を制御できる。本実施形態における異物は、電子機器2及び電子機器2の構成要素(受電側コイルRなど)と異なる物体であって、且つ、給電機器1に近づいたときに、送電側コイルTの発生磁界に基づいて電流(異物内での電流)を発生させられる物体を含む。本実施形態において、異物の存在とは、送電側コイルTの発生磁界に基づく、無視できない程度の電流が異物内で流れるような位置に異物が存在することを意味する、と解して良い。尚、送電側コイルTの発生磁界に基づき異物内で流れることになった電流は、異物に対向、結合するコイル(TやR)に起電力(又は逆起電力)を発生させるため、そのコイルを含む回路の特性に無視できない影響を与えうる。
 図11(a)に、異物の一種である異物3の概略外形図を示し、図11(b)に異物3の概略内部構成図を示す。異物3は、コイルJ及びコンデンサJの並列回路から成る共振回路JJと、共振回路JJに接続された異物内回路300と、を備える。共振回路JJの共振周波数は基準周波数に設定されている。異物3は、電子機器2とは異なり、給電機器1に対応しない機器である。例えば、異物3は、NFC通信に応答しない13.56MHzのアンテナコイル(コイルJ)を持つ無線ICタグを有した物体(非接触ICカード等)である。また例えば、異物3は、NFC通信機能自体は有しているものの、その機能が無効とされている電子機器である。例えば、NFC通信機能を有するスマートホンではあるが、ソフトウェア設定で当該機能をオフにされているスマートホンは、異物3となりうる。また、NFC通信機能が有効となっているスマートホンでも、受電機能を持たないスマートホンも異物3に分類される。
 このような異物3が給電台12上に配置されている状態において、仮に、給電機器1が送電動作を行うと、送電側コイルTが発生した強磁界(例えば、12A/m以上の磁界強度を持つ磁界)にて異物3が破壊されることがある。例えば、送電動作時における強磁界は、給電台12上の異物3のコイルJの端子電圧を100V~200Vまで増大させることもあり、そのような高電圧に耐えられるように異物3が形成されていなければ、異物3が破壊される。故に、異物の存否検出を介した送電制御が重要となる。
[pFOD処理(電力伝送前の異物検出処理)]
 図12を参照し、異物の存否を検出するための異物検出処理を説明する。図12は、電力伝送前に給電機器1により実行される異物検出処理(以下、pFOD処理という)のフローチャートである。
 pFOD処理の実行時には、送電回路130が共振回路TTに接続される。pFOD処理において、制御回路160は、まずステップS11にて、送電回路130を制御することで共振回路TTに所定の大きさを有するpFOD用交流電圧を供給する。pFOD用交流電圧の大きさ(振幅)は、送電動作にて送電回路130が共振回路TTに供給する送電用交流電圧の大きさよりも小さい。例えば、送電用交流電圧の波高値の2倍は70V程度とされる一方、pFOD用交流電圧の波高値の2倍は10V程度とされる。共振回路TTに対するpFOD用交流電圧の供給により、送電側コイルTにてpFOD用磁界が発生する。pFOD用磁界は、所定の磁界強度を有した、基準周波数で振動する交番磁界である。pFOD用磁界の磁界強度は、電力伝送(即ち送電動作)中にて発生する送電用磁界の磁界強度(例えば、45~60A/m)よりも相当に小さく、NFC通信時の発生磁界強度における下限値“1.5A/m”から上限値“7.5A/m”までの範囲内に収まる。故に、pFOD用磁界によって異物3が破損等するおそれは無い又は少ない。送電回路130による共振回路TTへの供給電圧とは、図7においては、ライン134及び135間の交流電圧、又は、コンデンサTへの印加電圧と解して良い。
 ステップS11に続くステップS12において、制御回路160は、負荷検出回路140を用い、pFOD用磁界を発生させているときの電圧値VDETを電流振幅検出値VpFODとして取得する。電流振幅検出値VpFODは、pFOD用磁界を送電側コイルTに発生させているときの、送電側コイルTの電流振幅に応じた値を持つ。尚、pFOD処理が実行される期間中には、NFC通信を介した給電機器1からの指示に従い電子機器2においてf変更/短絡動作(共振周波数変更動作又はコイル短絡動作)が実行されている。故に、共振回路RR(受電側コイルR)は実質的に送電側コイルTの負荷として機能せず、電流振幅検出値VpFODの減少を全く又は殆どもたらさない。
 ステップS12に続くステップS13において、制御回路160は、電流振幅検出値VpFODが所定のpFOD正常範囲内に収まるか否かを判断する。そして、電流振幅検出値VpFODがpFOD正常範囲内に収まる場合、制御回路160は、異物3が給電台12上に存在していないと判定する(ステップS14)。この判定を異物無判定と称する。一方、電流振幅検出値VpFODがpFOD正常範囲を逸脱する場合、制御回路160は、異物3が給電台12上に存在していると判定する(ステップS15)。この判定を異物有判定と称する。制御回路160は、異物無判定を成した場合、送電回路130による送電動作の実行が可能であると判断して送電動作の実行(共振回路TTを用いた送電)を許可し、異物有判定を成した場合、送電回路130による送電動作の実行が不可であると判断して送電動作の実行を制限(禁止)する。但し、異物無判定が成されても、後述の受電適正判定処理の結果によっては、送電動作の実行が制限(禁止)されることがある。
 pFOD正常範囲は、所定の下限値VpREFL以上且つ所定の上限値VpREFH以下の範囲である(0<VpREFL<VpREFH)。故に、判定不等式“VpREFL≦VpFOD≦VpREFH”が満たされる場合には異物無判定が成され、そうでない場合には異物有判定が成される。
 pFOD処理の実行時において、給電台12上に異物3が存在している場合、異物3の共振回路JJ(コイルJ)が送電側コイルTの負荷として機能し、結果、給電台12上に異物3が存在しない場合と比べて、電流振幅検出値VpFODの減少がみられる。
 また、異物として、異物3と異なる異物3a(不図示)も考えられる。異物3aは、例えば、アルミニウムを含んで形成された金属体(アルミニウム箔やアルミニウム板)や銅を含んで形成された金属体である。pFOD処理の実行時において、給電台12上に異物3aが存在している場合、給電台12上に異物3aが存在しない場合と比べて、電気的及び磁気的な作用により、電流振幅検出値VpFODの増大がみられる。
 電力伝送の実行前において、給電台12上に異物3が存在している場合には電流振幅検出値VpFODが下限値VpREFLを下回るように、且つ、給電台12上に異物3aが存在している場合には電流振幅検出値VpFODが上限値VpREFHを上回るように、且つ、給電台12上に異物(3又は3a)が存在していない場合には電流振幅検出値VpFODがpFOD正常範囲内に収まるように、実験及び/又は理論計算を介して、下限値VpREFL及び上限値VpREFHが予め設定されてメモリ150に記憶されている。
 尚、給電台12上に異物3aが存在する状態で送電用磁界を発生させると、異物3aにて電力が吸収され、異物3aが発熱するおそれがある。本実施形態では、電力伝送の搬送波周波数としての基準周波数が13.56MHzであることを想定しているため、そのような発熱のおそれは十分に少ないとも言える。故に、異物3aの存在を考慮することなく、電流振幅検出値VpFODが下限値VpREFLを下回った場合に限って異物有判定を行い、電流振幅検出値VpFODが下限値VpREFL以上であれば常に異物無判定を行うようにしてもよい(即ち上限値VpREFHを撤廃しても良い)。しかしながら、本実施形態に係る発明において基準周波数は13.56MHzに限定されず、基準周波数を例えば数100kHz程度にした場合には、異物3aの発熱のおそれが高くなるため、下限値VpREFLだけでなく上限値VpREFHをpFOD正常範囲に定める、上述の方法の採用が望ましい。
 図13(a)~図13(d)を参照して、異物3の検出に関する第1~第4ケースを考える。第1ケースでは、給電台12上に電子機器2のみが存在している。第2ケースでは、給電台12上に電子機器2及び異物3が存在している。第3ケースでは、給電台12上に異物3のみが存在している。第4ケースでは、給電台12上に電子機器2も異物3も存在していない。
 上述したように、pFOD処理が実行される期間中には電子機器2においてf変更/短絡動作が実行されているため、第1ケースでは、送電側コイルTにとっての負荷が十分に軽くなり(即ち、あたかも、給電台12上に電子機器2が存在しないかのような状態となり)、電流振幅検出値VpFODが十分に大きくなって異物無判定が成される。一方、第2ケースでは、共振回路RRの共振周波数が上記周波数fへと変更されるものの又は受電側コイルRが短絡されるものの、異物3は送電側コイルTの負荷として存在し続けるため(異物3の共振回路JJの共振周波数は基準周波数のままであるため)、電流振幅検出値VpFODが十分に小さくなって異物有判定が成される。
 第3及び第4ケースでは、NFC通信に応答する電子機器2が給電台12上に存在しないため、そもそも送電動作は不要であり、従ってpFOD処理自体が実行されない。給電機器1は、NFC通信により、電力伝送に対応可能な電子機器2が給電台12上に存在しているか否かを判断できる。尚、異物3が給電台12上に存在する状態は、異物3が給電台12に直接接触している状態に限定されない。例えば、図14に示す如く、給電台12上に電子機器2が直接接触する形で存在し且つ電子機器2の上に異物3が存在しているような状態も、異物有判定が成される限り、異物3が給電台12上に存在する状態に属する。
[受電適正判定処理]
 次に、図15に示すような、電子機器2が給電台12から若干離れた位置に存在する状況を考える。例えば、電子機器2のユーザが給電台12の上方で電子機器2を把持したり、給電台12と電子機器2との間に本などを挟んだりした場合に、電子機器2が給電台12から若干離れた位置に存在することになる。このような状況において、給電機器1及び電子機器2間の距離がNFC通信が不能な程度に大きいのであれば、当該状況は図1(a)の離間状態と等価であると考えられ、送電動作が開始されないので問題は無い(後述されるが、送電動作はNFC通信を経た後にしか実行されないため)。但し、給電機器1及び電子機器2間の距離が、電力伝送に適しているとは言えないもののNFC通信が可能な程度に近い場合も考えられ、そのような場合に送電動作を行ったならば、電力伝送効率の相当に低い状態で(即ち望ましくない状態で)電力伝送が行われることになるし、また、給電機器1からの送電電力の内、電子機器2にて受電できない分が、大きな不要輻射として放射されることになる。
 これを考慮し、給電機器1では、送電動作の実行に先立ち、上述のpFOD処理とは別に、電子機器2による適正な受電の可否を判定する受電適正判定処理を実行する。
 図16は、受電適正判定処理のフローチャートである。受電適正判定処理は、給電機器1及び電子機器2が給電用接続状態にあるときに実行される。即ち、給電機器1にて送電回路130が共振回路TTに接続され且つ電子機器2にて共振回路RRが受電回路230に接続されている状態で、受電適正判定処理が実行される。また、受電適正判定処理が実行されているとき、電子機器2においてf変更/短絡動作が実行されておらず、よって共振回路RRの共振周波数は基準周波数となっている。つまり、受電適正判定処理は、電力伝送が行われるときと同様の状態で実行される。
 受電適正判定処理において、制御回路160は、まずステップS21にて、送電回路130を制御することで共振回路TTに所定の大きさを有する判定用交流電圧を供給する。これにより、送電側コイルTにて判定用磁界が発生する。判定用磁界は、所定の磁界強度を有した、基準周波数で振動する交番磁界である。
 交流電圧の大きさ(振幅)において、判定用交流電圧は、送電動作にて送電回路130が共振回路TTに供給する送電用交流電圧と同じであっても良いし、pFOD処理にて送電回路130が共振回路TTに供給するpFOD用交流電圧と同じであっても良いし、それらと異なっていても良い。判定用交流電圧の大きさを送電用交流電圧のそれと同じにすれば、判定用磁界の磁界強度は送電用磁界の磁界強度と同じになる。判定用交流電圧の大きさをpFOD用交流電圧のそれと同じにすれば、判定用磁界の磁界強度はpFOD用磁界の磁界強度と同じになる。判定用交流電圧の大きさを送電用交流電圧及びpFOD用交流電圧のそれらと異ならせれば、判定用磁界の磁界強度は送電用磁界及びpFOD用磁界の磁界強度と相違することになる。
 詳細は後述されるが、pFOD処理及び受電適正判定処理の内、pFOD処理を先に実行し、pFOD処理にて異物無判定が成された後に限って受電適正判定処理を行うようにすると良い。そうすれば、給電台12上に異物が存在しないと判断された場合に限って受電適正判定処理が実行されるようになるため、例えば、判定用磁界の磁界強度を送電用磁界の磁界強度にまで高めたとしても、異物の破損等のおそれは無い。
 ステップS21に続くステップS22において、制御回路160は、負荷検出回路140を用い、判定用磁界を発生させているときの電圧値VDETを電流振幅検出値Vとして取得する。電流振幅検出値Vは、判定用磁界を送電側コイルTに発生させているときの、送電側コイルTの電流振幅に応じた値を持つ。
 ステップS22に続くステップS23において、制御回路160は、電流振幅検出値Vを所定の判定基準値VRREFと比較する。そして、“V≦VRREF”が成立する場合、制御回路160は、電子機器2にて適正な受電が可能であると判定する(ステップS24)。この判定を受電適正判定と称する。一方、“V≦VRREF”が成立しない場合、制御回路160は、電子機器2にて適正な受電が不可であると判定する(ステップS25)。この判定を受電不適正判定と称する。制御回路160は、受電適正判定を成した場合、送電回路130による送電動作の実行が可能であると判断して送電動作の実行(共振回路TTを用いた送電)を許可し、受電不適正判定を成した場合、送電回路130による送電動作の実行が不可であると判断して送電動作の実行を制限(禁止)する。pFOD処理と受電適正判定処理を組み合わせたならば、pFOD処理にて異物無判定が成され且つ受電適正判定処理にて受電適正判定が成された場合に限って、送電動作の実行が許可され、異物有判定又は受電不適正判定が成された場合には送電動作の実行が制限(禁止)されることになる。
 送電動作の実行時において受電側コイルRでの受電電力が最大化されるように電子機器2を給電台12上に載置したときの受電側コイルRの受電電力を、最大受電可能電力と称する。電子機器2にて適正な受電が可能であるとは、送電動作を実行した際に、受電側コイルRにて最大受電可能電力のk倍以上の電力が受電されることを指す。ここで、kは1未満の正の所定値を持ち、例えば、0.25~0.75の範囲内から選ばれて良い。
 受電側コイルRの受電電力が最大受電可能電力となる位置を内包する所定の電力伝送可能領域内に電子機器2が存在するとき、“V≦VRREF”が成立し、且つ、所定の電力伝送可能領域外に電子機器2が存在するとき、“V≦VRREF”が成立しない。故に、電子機器2にて適正な受電が可能であることと所定の電力伝送可能領域内に電子機器2が存在することとは等価であり、電子機器2にて適正な受電が不可であることと所定の電力伝送可能領域外に電子機器2が存在することとは等価である、と言える。
 電力伝送可能領域内に電子機器2が存在するとは、詳細には、電子機器2の中心若しくは重心又は受電側コイルRの中心若しくは重心が電力伝送可能領域内に位置していることを意味し、電力伝送可能領域外に電子機器2が存在するとは、詳細には、電子機器2の中心若しくは重心又は受電側コイルRの中心若しくは重心が電力伝送可能領域外に位置していることを意味する。従って、受電適正判定処理は、所定の電力伝送可能領域内に電子機器2又は受電側コイルRが存在しているか否かを判定する処理である、とも言える。
 kの値を考慮しつつ、適宜、実験及び/又は理論計算を介し、判定基準値VRREFを予め定めてメモリ150に記憶しておくと良い。
 上述の受電適正判定処理を介して送電動作の実行制御を行うことにより、不適正な受電しか行われ得ないような状況下での送電動作の実行が抑制され、大きな不要輻射の発生や無駄な電力消費を抑制することが可能となる。
[電力伝送までの信号のやりとり:図17]
 図17を参照して、電力伝送が行われるまでの機器1及び2間の信号のやりとりを説明する。図17及び後述の図18では、電子機器2が基準配置状態(図1(b))にて給電台12上に存在しており(従って電子機器2にて適正な受電が可能であり)、且つ、給電台12上に異物がないことが想定されている。
 まず、給電機器1が送信側且つ電子機器2が受信側となり、給電機器1(IC100)が、NFC通信によって、問い合わせ信号510を給電台2上の機器(以下、給電対象機器とも言う)に送信する。給電対象機器は、電子機器2を含み、異物3を含みうる。問い合わせ信号510は、例えば、給電対象機器の固有識別情報を問い合わせる信号、給電対象機器がNFC通信を実行可能な状態にあるかを問い合わせる信号、及び、給電対象機器が電力を受け取れるか又は電力の送電を求めているかを問い合わせる信号を含む。
 問い合わせ信号510を受信した電子機器2(IC200)は、問い合わせ信号510の問い合わせ内容に答える応答信号520を、NFC通信によって給電機器1に送信する。応答信号520を受信した給電機器1(IC100)は、応答信号520を解析し、給電対象機器がNFC通信を可能であって且つ電力を受け取れる又は電力の送電を求めている場合に、テスト用要求信号530をNFC通信によって給電対象機器に送信する。テスト用要求信号530を受信した給電対象機器としての電子機器2(IC200)は、テスト用要求信号530に対する応答信号540をNFC通信によって給電機器1に送信してから、速やかに、f変更/短絡動作(共振周波数変更動作又はコイル短絡動作)を実行する。テスト用要求信号530は、例えば、f変更/短絡動作の実行を要求、指示する信号であり、電子機器2の制御回路250は、テスト用要求信号530の受信を契機としてf変更/短絡動作を共振状態変更回路240に実行させる。テスト用要求信号530の受信前においてf変更/短絡動作は非実行とされている。f変更/短絡動作の実行の契機となるならばテスト用要求信号530はどのような信号でも良く、問い合わせ信号510に内包されるものであっても良い。
 応答信号540を受信した給電機器1(IC100)は、上述のpFOD処理を実行する。pFOD処理の実行期間中、電子機器2(IC200)は、f変更/短絡動作の実行を継続する。具体的には、電子機器2(IC200)は、内蔵タイマを用いて、pFOD処理の実行期間の長さに応じた時間だけf変更/短絡動作の実行を維持してからf変更/短絡動作を停止する。電子機器2は、f変更/短絡動作を停止させると速やかに共振回路RRを受電回路230に接続する。
 pFOD処理において、給電台12上に異物が無いと判断すると、給電機器1(IC100)は、pFOD処理に続いて受電適正判定処理を実行する。そして、受電適正判定処理にて受電適正判定が成されると認証信号550をNFC通信により給電対象機器に送信する。認証信号550は、例えば、これから送電を行うことを給電対象機器に通知する信号を含む。電子機器2では、f変更/短絡動作の停止後、共振回路RRを受電回路230に接続してから受電適正判定処理の実行期間の長さに応じた時間が経過すると共振回路RRを通信回路220に接続して認証信号550の受信を待機する。認証信号550を受信した電子機器2(IC200)は、認証信号550に対応する応答信号560を、NFC通信によって給電機器1に送信する。応答信号560は、例えば、認証信号550が示す内容を認識したことを通知する信号又は認証信号550が示す内容に許可を与える信号を含む。応答信号560を受信した給電機器1(IC100)は、送電回路130を共振回路TTに接続して送電動作を実行し、これにより電力伝送570が実現される。
 図13(a)の第1ケースでは、上記の流れで電力伝送570が実行されるが、図13(b)の第2ケースの場合においては、応答信号540の送受信まで処理が進行するものの、pFOD処理において給電台12上に異物があると判断されるため、電力伝送570が実行されない。また、図15に示す如く、給電台12上に異物がないものの、電子機器2が給電台12から相応に離れていて受電不適正判定が成された場合にも電力伝送570が実行されない。1回分の電力伝送570は所定時間だけ行われるものであっても良く、問い合わせ信号510の送信から電力伝送570までの一連の処理を、繰り返し実行するようにしても良い。実際には、図18に示す如く、NFC通信とpFOD処理と受電適正判定処理と電力伝送(NFC電力伝送)とを順番に且つ繰り返し実行することができる(但し、異物無判定及び受電適正判定が成されると仮定)。つまり、非接触給電システムでは、NFC通信とpFOD処理と受電適正判定処理と電力伝送とを、時分割で順番に且つ繰り返し行うことができる(但し、異物無判定及び受電適正判定が成されると仮定)。尚、図18では、受電適正判定処理にて発生する判定用磁界の磁界強度が、電力伝送中の送電用磁界の磁界強度と同じであることが想定されているが、前者の磁界強度は後者の磁界強度よりも小さくても良い。
 また、NFC通信が可能となる通信可能領域を上述の電力伝送可能領域が包含していたならば、信号510~540のやり取りが可能な時点で、電子機器2が電力伝送可能領域内に位置していることが確定する。故に、電力伝送可能領域が通信可能領域を包含するように非接触給電システムを構成できたとすれば受電適正判定処理は不要となる。しかしながら、各種の設計パラメータによっては通信可能領域の方が電力伝送可能領域より広くなることも少なくないと考えられる。また、非接触給電システムを所謂オープンシステムとして構成する場合、即ち、複数の設計者及び製造者が、給電機器1として形状及び特性が互いに異なる様々な給電機器を構成可能であって、且つ、電子機器2として形状及び特性が互いに異なる様々な電子機器を構成可能である場合、給電機器と電子機器の組み合わせの夫々において、電力伝送可能領域内への通信可能領域の包含を要求することは容易ではないと考えられる。
[給電機器及び電子機器の動作フローチャート]
 次に、給電機器1の動作の流れを説明する。図19は、給電機器1の動作フローチャートである。通信回路120及び送電回路130の動作は、制御回路160の制御の下で実行される。
 給電機器1が起動すると、まずステップS101において、制御回路160は、切り替え回路110の制御を通じて通信回路120を共振回路TTに接続する。続くステップS102において、制御回路160は、通信回路120及び共振回路TTを用いたNFC通信により問い合わせ信号510を給電対象機器に送信し、その後、ステップS103において、応答信号520の受信を待機する。通信回路120にて応答信号520が受信されると、制御回路160は、応答信号520を解析し、給電対象機器がNFC通信を可能であって且つ電力を受け取れる又は電力の送電を求めている場合に送電対象があると判断して(ステップS104のY)ステップS105に進み、そうでない場合(ステップS104のN)、ステップS102に戻る。
 ステップS105において、制御回路160は、通信回路120及び共振回路TTを用いたNFC通信によりテスト用要求信号530を給電対象機器に送信し、その後、ステップS106において、応答信号540の受信を待機する。通信回路120にて応答信号540が受信されると、ステップS107において、制御回路160は、切り替え回路110の制御を通じて送電回路130を共振回路TTに接続し、続くステップS108にて上述のpFOD処理を行う。その後、ステップS109にてpFOD処理の結果が確認され、pFOD処理にて異物有判定が成されている場合にはステップS101に戻るが、異物無判定が成されている場合にはステップS110に進む。ステップS110にて上述の受電適正判定処理を行う。その後、ステップS111にて受電適正判定処理の結果が確認され、受電適正判定処理にて受電不適正判定が成されている場合にはステップS101に戻るが、受電適正判定が成されている場合にはステップS112に進む。ステップS112にて、制御回路160は、切り替え回路110の制御を通じて通信回路120を共振回路TTに接続し、ステップS113に進む。
 ステップS113において、制御回路160は、通信回路120及び共振回路TTを用いたNFC通信により認証信号550を給電対象機器に送信し、その後、ステップS114において、応答信号560の受信を待機する。通信回路120にて応答信号560が受信されると、ステップS115において、制御回路160は、切り替え回路110の制御を通じて送電回路130を共振回路TTに接続し、ステップS116に進む。
 制御回路160は、ステップS116にて送電許可フラグにONを設定すると共に、送電動作及びmFOD処理を開始し、その後、ステップS117に進む。詳細は後述されるが、mFOD処理によって電力伝送中における異物の存否が検出され、異物が検出された場合に送電許可フラグがOFFとされる。制御回路160は、送電動作の開始時点からの経過時間を計測し、ステップS117において、その経過時間を所定の時間t(例えば10分)と比較すると共に送電許可フラグの状態をチェックする。その経過時間が所定の時間tに達すると、又は、mFOD処理によって送電許可フラグにOFFが設定されると、ステップS118に進む。ステップS118において、制御回路160は、送電許可フラグをONからOFFに切り替える又は送電許可フラグをOFFに維持すると共に、送電動作及びmFOD処理を停止させ、その後ステップS101に戻る。
 次に、電子機器2の動作の流れを説明する。図20は、電子機器2の動作フローチャートであり、ステップS201から始まる処理は、図19に示す給電機器1の動作に連動して実行される。通信回路220及び受電回路230の動作は、制御回路250の制御の下で実行される。
 電子機器2が起動すると、まずステップS201において、制御回路250は、切り替え回路210の制御を通じて通信回路220を共振回路RRに接続する。電子機器2の起動時においてf変更/短絡動作は非実行とされている。続くステップS202において、制御回路250は、通信回路220を用い、問い合わせ信号510の受信を待機する。通信回路220にて問い合わせ信号510が受信されると、ステップS203において、制御回路250は、問い合わせ信号510を解析して応答信号520を生成し、通信回路220を用いたNFC通信により応答信号520を給電機器1に送信する。このとき、制御回路250は、バッテリ21の状態を確認し、バッテリ21が満充電状態でなく且つバッテリ21に異常が認められなければ、電力を受け取れる又は電力の送電を求める信号を応答信号520に含める。一方、バッテリ21が満充電状態あれば又はバッテリ21に異常が認められれば、電力を受け取れない旨の信号を応答信号520に含める。
 その後のステップS204においてテスト用要求信号530が通信回路220にて受信されると、ステップS205に進む。ステップS205において、制御回路250は、通信回路220を用いたNFC通信により応答信号540を給電機器1に送信し、続くステップS206にて共振状態変更回路240を用いてf変更/短絡動作を実行する。即ち、共振周波数fを基準周波数から周波数fに変更する又は受電側コイルRを短絡する。制御回路250は、f変更/短絡動作の実行を開始してからの経過時間を計測し(ステップS207)、その経過時間が所定時間tM1に達するとf変更/短絡動作を停止する(ステップS208)。即ち、共振周波数fを基準周波数に戻す又は受電側コイルRの短絡を解消する。
 f変更/短絡動作の停止と同時に又は該停止のあと速やかに、ステップS209において、制御回路250は、切り替え回路210の制御を通じて受電回路230を共振回路RRに接続する。そして、制御回路250は、f変更/短絡動作の停止及び受電回路230の共振回路RRへの接続が成されてからの経過時間を計測し(ステップS210)、その経過時間が所定時間tM2に達するとステップS211に進む。ステップS211において、制御回路250は、切り替え回路210の制御を通じて通信回路220を共振回路RRに接続し、その後、ステップS212に進む。
 給電機器1にてpFOD処理が実行されている期間中、f変更/短絡動作の実行が維持され、その期間が終了すると速やかにf変更/短絡動作が停止されるように時間tM1が予め設定されている。給電機器1にて受電適正判定処理が実行されている期間中、受電回路230の共振回路RRへの接続が維持され、その期間が終了すると速やかに共振回路RRへの接続先が通信回路220に切り替えられるように時間tM2が予め設定されている。テスト用要求信号530の中で時間tM1及びtM2が指定されていても良い。
 ステップS212において、制御回路250は、通信回路220を用い、認証信号550の受信を待機する。通信回路220にて認証信号550が受信されると、ステップS213において、制御回路250は、認証信号550に対する応答信号560を通信回路220を用いたNFC通信により給電機器1へ送信する。尚、異物が給電台12上に存在する場合には、認証信号550が給電機器1から送信されないので、ステップS212にて認証信号550が一定時間受信されない場合にはステップS201に戻ると良い。
 応答信号560の送信後、ステップS214において、制御回路250は、切り替え回路210の制御を通じて受電回路230を共振回路RRに接続し、続くステップS215にて受電回路230を用いた受電動作を開始させる。制御回路250は、受電動作の開始時点からの経過時間を計測し、その経過時間と所定の時間tとを比較する(ステップS216)。そして、その経過時間が時間tに達すると(ステップS216のY)、ステップS217にて、制御回路250は、受電動作を停止させてステップS201に戻る。
 受電動作の行われる期間が給電機器1にて送電動作が行われている期間と実質的に一致するように、時間tは、予め定められている又は認証信号550の中で指定されている。受電動作の開始後、制御回路250は、バッテリ21への充電電流を監視し、充電電流値が所定値以下になった時点で送電動作が終了したと判断して、受電動作の停止及びステップS201への移行を行うようにしても良い。
[mFOD処理]
 送電動作の開始後に異物が給電台12上に置かれることもある。mFOD処理は、電力伝送中の異物検出処理として機能し、mFOD処理により電力伝送中において異物の存否が継続監視される。
 図21は、mFOD処理の動作フローチャートである。制御回路160は、送電動作を行っている期間において、図21のmFOD処理を繰り返し実行する。mFOD処理において、制御回路160は、まずステップS51にて最新の電圧値VDETを電流振幅検出値VmFODとして取得する。電流振幅検出値VmFODは、送電用磁界を送電側コイルTに発生させているときの、送電側コイルTに流れる電流の振幅に応じた値を持つ。続くステップS52において、制御回路160は、電流振幅検出値VmFODが所定のmFOD正常範囲内に収まっているか否かを判断する。電流振幅検出値VmFODがmFOD正常範囲内に収まっている場合、異物無判定が成されて(ステップS53)ステップS51に戻りステップS51及びS52の処理が繰り返されるが、電流振幅検出値VmFODがmFOD正常範囲を逸脱している場合、ステップS54にて異物有判定が成されて送電許可フラグにOFFが設定される。送電許可フラグは、制御回路160にて管理されるフラグであってON又はOFFに設定される。送電許可フラグがONのとき制御回路160は送電動作の実行を許可し、送電許可フラグがOFFのとき制御回路160は送電動作の実行を禁止する又は実行中の送電動作を停止する。
 mFOD正常範囲は、所定の下限値VmREFL以上且つ所定の上限値VmREFH以下の範囲である(0<VmREFL<VmREFH)。故に、判定不等式“VmREFL≦VmFOD≦VmREFH”が満たされる場合には異物無判定が成され、そうでない場合には異物有判定が成される。
 図22(a)を参照し、例えば、送電動作が実行されているときに、給電機器1の給電台12と電子機器2との間に非接触ICカードとして形成された異物3が挿入された場合を考える。この場合、電子機器2の受電側コイルRと異物3のコイルJが磁気的に結合して、異物3の共振回路JJの共振周波数と共に電子機器2の共振回路RRの共振周波数が基準周波数(13.56MHz)からずれる。そうすると、受電側コイルRでの受電電力が低下して送電側コイルTから見た送電の負荷が軽くなり、結果として、送電側コイルTに流れる電流の振幅が大きくなる(この場合に“VmREFH<VmFOD”となるように上限値VmREFHを定めておけばよい)。
 また例えば、図22(b)を参照し、送電動作が実行されているときに、給電機器1の給電台12と電子機器2との間に、鉄板又はフェライトシートとしての異物3bが挿入されると、電気的及び磁気的な作用を通じて異物3b内に電流が流れ、結果として、送電側コイルTに流れる電流の振幅が小さくなる(この場合に“VmFOD<VmREFL”となるように下限値VmREFLを定めておけばよい)。
 このように、異物3及び3bを含む異物の存否により電流振幅検出値VmFODに変化が生じる。考えられる異物の種類及び配置状態を想定した実験等を介し、予め適切に決定された下限値VmREFL及び上限値VmREFHを、メモリ150に記憶させておくと良い。また、電力伝送中に、異物が存在することで電流振幅検出値VmFODがどの程度変化するのかを理論計算により推定し、その推定結果に基づき、実験を必要とすることなく、下限値VmREFL及び上限値VmREFHを定めてメモリ150に記憶させても良い。この際例えば、mFOD正常範囲の中心値を基準として電流振幅検出値VmFODを所定の変化率以上変化させるような物体を異物と定義するようにしても良い。
 また、下限値VmREFL及び上限値VmREFHを以下のように定めるようにしても良い。電力伝送の実行中、制御回路160は、電流振幅検出値VmFODを周期的に次々と取得するが、周期的に取得された電流振幅検出値VmFODの移動平均値を順次求めることができる。ここでは、連続する16個のVmFODの移動平均値を求められるものとする。
 制御回路160は、電力伝送の開始後、直近過去に得られた16個のVmFODの移動平均値を基準値VmREFに設定する。そして、制御回路160は、基準値VmREFに基づいて下限値VmREFL及び上限値VmREFHを設定する。具体的には、(VmREF-ΔVmREF)及び(VmREF+ΔVmREF)を夫々下限値VmREFL及び上限値VmREFHに設定する、或いは、(VmREF-kmREF・VmREF)及び(VmREF+kmREF・VmREF)を夫々下限値VmREFL及び上限値VmREFHに設定する。ΔVmREFは正の所定値であり、kmREFは1未満の正の所定係数である。初回の基準値VmREFの設定後、新たにVmFODが取得される度に、その新たなVmFODを含む16個のVmFODの移動平均値にて基準値VmREFが更新される。尚、電力伝送の開始後におけるVmFODの取得個数が16個未満である場合においては、電力伝送の開始後に取得された全てのVmFODの平均値を基準値VmREFに設定すると良い。また、電力伝送の開始後、最初に取得されたVmFODに対しては図21のステップS52~S54の処理は非実行とされる(基準値VmREFが未設定であるため)。
 本方法を用いれば、過去に取得された1以上の電流振幅検出値VmFODを用いてVmREFL及びVmREFHが設定されることになる。mFOD処理は、電力伝送の開始後、電力伝送の途中にて挿入されうる異物の存否を判断するものであって、当該判断は、過去のVmFODに基づく基準値VmREFからの変化分を監視すれば実現できる。また、移動平均を利用することで、ノイズ等の突発的な変動による誤動作を抑制することが可能である。尚、電力伝送の開始直後に得られた16個のVmFODの移動平均値を基準値VmREFに設定した後、当該電力伝送中において基準値VmREFを固定するようにしても良い(即ち基準値VmREFの更新を行わないようにしても良い)。
 また、図7に示す増幅器143の増幅率は可変となっている。送電側コイルTに流れる電流の振幅は、pFOD処理を行っているときよりも、送電動作及びmFOD処理を行っているときの方が随分と大きい。故に、制御回路160は、mFOD処理を行う際において増幅器143の増幅率をpFOD処理を行う際よりも小さく設定し、これによってA/D変換器144の入力信号範囲をpFOD処理及びmFOD処理間で同程度とする。受電適正判定処理についても同様のことがいえる。つまり例えば、受電適正判定処理にて送電側コイルTに供給する判定用交流電圧の大きさを送電用交流電圧の大きさと同じとする場合においては、制御回路160は、受電適正判定処理を行う際において増幅器143の増幅率をpFOD処理を行う際よりも小さく設定し、これによってA/D変換器144の入力信号範囲をpFOD処理及び受電適正判定処理間で同程度とすると良い。
 また例えば、包絡線検波器142とA/D変換器144との間に(より具体的には、包絡線検波器142と増幅器143との間に、又は、増幅器143とA/D変換器144との間に)高域低減回路(不図示)を挿入するようにしても良い。この場合、センス抵抗141の電圧降下信号に高域低減処理(換言すれば平均化処理又は低域通過フィルタリング)を施して得られる振幅情報が、A/D変換器144から電圧値VDETとして得られるようになる。ここにおける高域低減処理は、センス抵抗141の電圧降下信号における比較的低い周波数の信号成分を通過させる一方で比較的高い周波数の信号成分を低減(減衰)させる処理である。高域低減処理により、ノイズや給電台12上の電子機器2の軽度な振動などによって送電禁止の制御が行われることが抑制される。
 或いは例えば、包絡線検波器142及びA/D変換器144間に高域低減回路を設ける代わりに、A/D変換器144の出力信号による電圧値VDETに対し演算による高域低減処理を施して高域低減処理後の電圧値VDETを電流振幅検出値VmFODとして用いるようにしても良い(pFOD処理におけるVpFOD及び受電適正判定処理におけるVに対しても同様であって良い)。演算による高域低減処理は、制御回路160にて実行される処理であって、A/D変換器144の出力信号における比較的低い周波数の信号成分を通過させる一方で比較的高い周波数の信号成分を低減(減衰)させる処理である。
 尚、mFOD処理の役割は、異物の存否判定だけに限られない。即ち、mFOD処理は、電流振幅検出値VmFODがmFOD正常範囲を逸脱するような、送電動作の継続に不適切なあらゆる状況下で、送電許可フラグをOFFとする役割を持つ。例えば、送電動作の開始後、電子機器2が給電台12上から取り去られたとき、送電側コイルTから見た送電の負荷が軽くなって電流振幅検出値VmFODが上限値VmREFHを超えるため送電許可フラグがOFFとされる(図21のステップS54)。
 mFOD処理により、送電動作の開始後に異物が給電台12上に置かれた場合など、送電動作の継続に不適切な状況下で、mFOD処理を通じて送電動作が停止されるため、送電動作の継続による異物の破損等を回避することができる。
[初期設定処理]
 次に、図19及び図20の動作に先立って、非接触給電システムにて行うことのできる初期設定処理について説明する。初期設定処理は、非接触給電システムによる電力伝送の実行前の任意のタイミングで行われて良い。例えば、非接触給電システムの製造時又は出荷時や、ユーザが給電機器1及び/又は電子機器2を新規に使用する前などに、初期設定処理が実行されることが想定される。
 図23は、初期設定処理の動作フローチャートである。初期設定処理はステップS71~S78の処理から成る。初期設定処理は、第1初期設定環境及び第2初期設定環境の下で実行される。
 第1初期設定環境では、送電側コイルTに対する負荷が全く無く又は無視できる程度に小さい。従って、図1(a)の離間状態は、第1初期設定環境を満たす。図1(b)の基準配置状態の如く、電子機器2を給電台12上に載置させておくものの電子機器2にてf変更/短絡動作が実行されている環境も、第1初期設定環境の一形態である。f変更/短絡動作が実行されているのであれば、送電側コイルTにとって受電側コイルRは実質的に負荷として機能しないからである。第1初期設定環境はpFOD処理が行われるときの環境と等価であると言える。
 第2初期設定環境では、基準配置状態にて電子機器2を給電台12上に載置させ、且つ、電子機器2にてf変更/短絡動作を非実行とすると共に共振回路RRを受電回路230に接続させる。即ち、第2初期設定環境は電力伝送が行われるときの環境と同様とされる。
 例えば、基準配置状態にて電子機器2を給電台12上に載置させた状態で、ユーザが所定の初期設定用操作を給電機器1又は電子機器2に入力すると、ステップS71~S78から成る初期設定処理が実行されるようにしておくと良い。
 初期設定処理では、まずステップS71において、第1初期設定環境の下、制御回路160が、送電回路130を制御することで共振回路TTにpFOD用交流電圧を供給する。これにより、送電側コイルTにてpFOD用磁界が発生する。ここで述べるpFOD用交流電圧及びpFOD用磁界は、pFOD処理(図12参照)にて供給及び発生せしめられるそれらと同じものである。ステップS71に続くステップS72において、制御回路160は、負荷検出回路140を用い、第1初期設定環境下でpFOD用磁界を発生させているときの電圧値VDETを電流振幅検出値V1Aとして取得する。その後のステップS73において、制御回路160は、検出値V1Aに基づきpFOD正常範囲の下限値VpREFLを設定し、設定した下限値VpREFLをメモリ150に記憶させる。下限値VpREFLは、異物3の存在下においてのみpFOD処理にて異物有判定が成されるよう、V1Aよりも低い値に設定される。例えば、“VpREFL=V1A-Δ”、又は、“VpREFL=V1A×k”とすると良い。Δは、所定の正の微小値である(但し、Δ=0とすることも可能)。kは、1未満の正の所定値を有する。
 ステップS73の後、ステップS74において、第1初期設定環境の下、制御回路160が、送電回路130を制御することで共振回路TTに判定用交流電圧を供給する。これにより、送電側コイルTにて判定用磁界が発生する。ここで述べる判定用交流電圧及び判定用磁界は、受電適正判定処理(図16参照)にて供給及び発生せしめられるそれらと同じものである。ステップS74に続くステップS75において、制御回路160は、負荷検出回路140を用い、第1初期設定環境下で判定用磁界を発生させているときの電圧値VDETを電流振幅検出値V1Bとして取得する。尚、判定用交流電圧の大きさがpFOD用交流電圧の大きさと同じである場合には、ステップS74及びS75の処理は不要であり、“V1B=V1A”とみなせば足る。
 ステップS75の後、ステップS76において、第2初期設定環境の下、制御回路160が、送電回路130を制御することで共振回路TTに判定用交流電圧を供給する。これにより、送電側コイルTにて判定用磁界が発生する。ステップS76に続くステップS77において、制御回路160は、負荷検出回路140を用い、第2初期設定環境下で判定用磁界を発生させているときの電圧値VDETを電流振幅検出値V2Bとして取得する。その後のステップS78において、制御回路160は、検出値V1B及びV2Bの少なくとも一方に基づき受電適正判定処理で用いる判定基準値VRREF(図16参照)を設定し、設定した判定基準値VRREFをメモリ150に記憶させる。尚、検出値V1Bを用いずに判定基準値VRREFを設定する場合にあってはステップS74及びS75の処理は不要であり、検出値V2Bを用いずに判定基準値VRREFを設定する場合にあってはステップS76及びS77の処理は不要である。
 図24に、V1A、V1B、V2B及びVRREF間の大小関係のイメージ図を示す。但し、図24では、判定用交流電圧の大きさがpFOD用交流電圧の大きさよりも大きいことが想定されており且つ図7の増幅器143の増幅率が固定されていると仮定している。そうすると、原理上、“V1B>V2B”が成立する。
 例えば、下記式(1A)又は(1B)に従って判定基準値VRREFを設定すると良い。Δは、所定の正の所定値を持つ。kは、1より大きな正の所定値を持つ。式(1A)又は(1B)を用いる場合、第2初期設定環境下で共振回路TTに判定用交流電圧を供給したときの電流振幅検出値V2Bを基準にして、V2Bよりも所定量だけ大きな値が判定基準値VRREFとして設定されることになる。但し、式(1A)又は(1B)を用いる場合、VRREFがV1B以上とならないように制限が加えられる。
 VRREF=V2B+Δ           …(1A)
 VRREF=V2B×k           …(1B)
 或いは例えば、下記式(2A)又は(2B)に従って判定基準値VRREFを設定するようにしても良い。Δは、所定の正の所定値を持つ。kは、1未満の正の所定値を持つ。式(2A)又は(2B)を用いる場合、第1初期設定環境下で共振回路TTに判定用交流電圧を供給したときの電流振幅検出値V1Bを基準にして、V1Bよりも所定量だけ小さな値が判定基準値VRREFとして設定されることになる。但し、式(2A)又は(2B)を用いる場合、VRREFがV2B以下とならないように制限が加えられる。
 VRREF=V1B-Δ           …(2A)
 VRREF=V1B×k           …(2B)
 更に或いは例えば、下記式(3)に従って判定基準値VRREFを設定するようにしても良い。kは、1未満の正の所定値を持つ。式(3)を用いる場合、式(1A)又は(1B)を用いる場合と同様、電流振幅検出値V2Bを基準にして、V2Bよりも所定量だけ大きな値が判定基準値VRREFとして設定されることになるが、該所定量は差分(V1B-V2B)に基づくことになる。
 VRREF=V2B+k(V1B-V2B)    …(3)
 尚、第1初期設定環境下において送電側コイルTにpFOD用交流電圧を供給したときに得られるであろう電圧値VDETを、理論計算により設計段階で推定することができる。この推定された値(即ち理論計算によるV1Aの推定値)に基づき、ステップS71及びS72の処理を行うことなく、下限値VpREFLを決定してメモリ150に記憶させるようにしても良い。同様に、第1、第2初期設定環境下において送電側コイルTに判定用交流電圧を供給したときに得られるであろう電圧値VDETを、理論計算により設計段階で推定することができる。この推定された各値(即ち理論計算によるV1B及びV2Bの推定値)に基づき、ステップS74~S77の処理を行うことなく、判定基準値VRREFを決定してメモリ150に記憶させるようにしても良い。
 <<本発明の考察>>
 上述の実施形態にて具体化された本発明について考察する。
 本発明の一側面に係る送電装置Wは、受電装置に対し磁界共鳴方式で電力を送電可能な送電装置において、前記送電を行うための送電側コイル(T)を含む送電側共振回路(TT)と、前記送電側共振回路に交流電圧を供給可能な送電回路(130)と、前記送電側コイルに流れる電流の振幅を検出する検出回路(140)と、前記送電側共振回路への前記交流電圧の供給状態を制御することで前記電力の送電制御を行う制御回路(160)と、を備え、前記制御回路は、前記送電に先立ち、所定の判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させたときの前記検出回路による検出値を判定用振幅検出値(V)として取得し、前記判定用振幅検出値に基づき前記受電装置による適正な受電の可否の判定を介して前記送電の実行制御を行うことを特徴とする。
 本発明の一側面に係る非接触給電システムWは、電力を送電するための送電側コイル(T)を含む送電側共振回路(TT)を有する送電装置と、前記電力を受電するための受電側コイル(R)を含む受電側共振回路(RR)を有する受電装置と、を備え、磁界共鳴方式で前記電力の送受電が可能な非接触給電システムにおいて、前記送電装置は、前記送電側共振回路に交流電圧を供給可能な送電回路(130)と、前記送電側コイルに流れる電流の振幅を検出する検出回路(140)と、前記送電側共振回路への前記交流電圧の供給状態を制御することで前記電力の送電制御を行う制御回路(160)と、を備え、前記制御回路は、前記送電に先立ち、所定の判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させたときの前記検出回路による検出値を判定用振幅検出値(V)として取得し、前記判定用振幅検出値に基づき前記受電装置による適正な受電の可否の判定を介して前記送電の実行制御を行うことを特徴とする。
 判定用振幅検出値を用いることで、適正な受電が可能な位置に受電装置が存在しているか否かを判定することができる。その結果を用いて送電の実行制御を行うことにより、例えば、適正な受電ができないと判断される場合には送電の実行を控えるといったことが可能となり、過大な不要輻射の発生や無駄な電力消費を抑制することが可能となる。
 具体的には例えば、送電装置W又は非接触給電システムWにおいて、前記制御回路は、前記判定用振幅検出値が所定の基準値(VRREF)以下である場合に前記受電装置にて適正な受電が可能であると判定して前記送電の実行を許可し、そうでない場合には前記送電の実行を制限すると良い。
 送電装置及び受電装置間の距離が比較的大きいとき、送電側コイル及び受電側コイル間の磁気結合の度合いが比較的小さくなって適正な受電が困難となる。一方、送電装置及び受電装置間の距離が比較的大きいとき、送電側コイルにとっての負荷の大きさが比較的小さくなって、判定用振幅検出値が比較的大きくなる。故に、判定用振幅検出値が比較的大きいとき(即ち所定の基準値よりも大きいとき)、送電の実行に制限を加えるようにすれば、過大な不要輻射の発生や無駄な電力消費を抑制することが可能となる。
 また具体的には例えば、送電装置W又は非接触給電システムWにおいて、前記制御回路は、前記送電装置から無線にて送信した所定の信号に対する応答信号を前記受電装置から受信した後、前記判定用振幅検出値の取得を含む処理を実行すると良い。
 送電装置から無線にて送信した所定の信号に対する応答信号を受電装置から受信する状況は、送電装置から見て受電装置が通信可能領域に位置している状況に相当する。通信可能領域に受電装置が位置しているという事実だけでは、適正な受電が可能かは必ずしも明確でなく、よって当該事実だけで送電の実行に許可を与えることは適切ではない。そこで、通信可能領域に受電装置が位置していることが確認された後、判定用振幅検出値の取得を含む処理によって、適正な受電が可能か否かを判断するようにする。
 また例えば、非接触給電システムWにおいて、前記受電装置は、前記受電側共振回路の共振周波数を前記受電の際の共振周波数である基準周波数から変更可能な又は前記受電側コイルを短絡可能な変更/短絡回路(240)を備え、前記制御回路は、前記送電に先立ち、前記受電装置と異なり且つ前記送電側コイルの発生磁界に基づく電流を発生させられる異物の存否を判定する第1処理(pFOD処理)と、前記受電装置による適正な受電の可否を判定する第2処理(受電適正判定処理)と、を実行可能であり、前記第1処理では、前記送電装置からの通信による信号に従い前記受電装置にて前記受電側共振回路の共振周波数の変更又は前記受電側コイルの短絡が行われている状態で、所定の異物判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させ、そのときの前記検出回路による検出値を異物検出用振幅検出値(VpFOD)として取得して、前記異物検出用振幅検出値に基づき前記異物の存否を判定し、前記異物が存在すると判定された場合、前記送電の実行は制限されると良い。
 これにより、存在し得る異物の、送電の実行による破損等を回避することができる。
 この際例えば、非接触給電システムWにおいて、前記制御回路は、前記異物が存在しないと判定し且つ前記受電装置にて適正な受電が可能であると判定した場合に、前記送電の実行を許可すると良い。
 また例えば、非接触給電システムWにおいて、前記制御回路は、前記第1処理において、前記異物検出用振幅検出値が所定範囲(pFOD正常範囲)を逸脱しているか否かを判定することで前記異物の存否を判定すると良い。
 また例えば、非接触給電システムWにおいて、前記判定用振幅検出値が取得される際、前記変更/短絡回路による前記変更又は前記短絡は非実行とされると良い。
 本発明に係る送電装置に、複数の送電側コイル(従って各々に送電側コイルを含む複数の送電側共振回路)が設けられていても良い。同様に、本発明に係る受電装置に、複数の受電側コイル(従って各々に受電側コイルを含む複数の受電側共振回路)が設けられていても良い。
 また、上述の各実施形態における給電機器1そのものが本発明に係る送電装置として機能しても良いし、上述の各実施形態における給電機器1の一部が本発明に係る送電装置として機能しても良い。同様に、上述の各実施形態における電子機器2そのものが本発明に係る受電装置として機能しても良いし、上述の各実施形態における電子機器2の一部が本発明に係る受電装置として機能しても良い。
 <<変形等>>
 本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈1~注釈3を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
[注釈1]
 上述の実施形態では、各種の信号の周波数や共振周波数を、基準周波数としての13.56MHzに設定することを述べたが、13.56MHzは設定の目標値であって、実際の機器における、それらの周波数には誤差が含まれる。
[注釈2]
 本発明をNFCの規格に沿って具現化したものを実施形態中に示したため、基準周波数が13.56MHzであると述べたが、基準周波数は13.56MHz以外でも構わない。これに関連するが、本発明が適用される給電機器及び電子機器間の通信及び電力伝送は、NFC以外の規格に沿った通信及び電力伝送であっても良い。
 本発明に係る非接触給電システムの基準周波数が13.56MHz以外の周波数(例えば、6.78MHz)に設定されていて且つ非接触ICカードとして形成された異物3における共振回路JJの共振周波数が13.56MHzである場合にも、異物3が給電台12に置かれた際には、pFOD処理又はmFOD処理にて電圧値VDETに相応量の変化がみられるため、そのような場合にも、上述の方法により異物3の検出が可能である。
[注釈3]
 本発明に係る受電装置又は送電装置である対象装置を、集積回路等のハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。対象装置にて実現される機能の全部又は一部である任意の特定の機能をプログラムとして記述して、該プログラムを対象装置に搭載可能なフラッシュメモリに保存しておいても良い。そして、該プログラムをプログラム実行装置(例えば、対象装置に搭載可能なマイクロコンピュータ)上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。上記プログラムは任意の記録媒体に記憶及び固定されうる。上記プログラムを記憶及び固定する記録媒体は対象装置と異なる機器(サーバ機器等)に搭載又は接続されても良い。
  1 給電機器
  2 電子機器
130 NFC送電回路
140 負荷検出回路
160 制御回路
240 共振状態変更回路
 TT 送電側共振回路
 T 送電側コイル
 T 送電側コンデンサ
 RR 受電側共振回路
 R 受電側コイル
 R 受電側コンデンサ

Claims (10)

  1.  受電装置に対し磁界共鳴方式で電力を送電可能な送電装置において、
     前記送電を行うための送電側コイルを含む送電側共振回路と、
     前記送電側共振回路に交流電圧を供給可能な送電回路と、
     前記送電側コイルに流れる電流の振幅を検出する検出回路と、
     前記送電側共振回路への前記交流電圧の供給状態を制御することで前記電力の送電制御を行う制御回路と、を備え、
     前記制御回路は、前記送電に先立ち、所定の判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させたときの前記検出回路による検出値を判定用振幅検出値として取得し、前記判定用振幅検出値に基づき前記受電装置による適正な受電の可否の判定を介して前記送電の実行制御を行う
    ことを特徴とする送電装置。
  2.  前記制御回路は、前記判定用振幅検出値が所定の基準値以下である場合に前記受電装置にて適正な受電が可能であると判定して前記送電の実行を許可し、そうでない場合には前記送電の実行を制限する
    ことを特徴とする請求項1に記載の送電装置。
  3.  前記制御回路は、当該送電装置から無線にて送信した所定の信号に対する応答信号を前記受電装置から受信した後、前記判定用振幅検出値の取得を含む処理を実行する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の送電装置。
  4.  電力を送電するための送電側コイルを含む送電側共振回路を有する送電装置と、前記電力を受電するための受電側コイルを含む受電側共振回路を有する受電装置と、を備え、磁界共鳴方式で前記電力の送受電が可能な非接触給電システムにおいて、
     前記送電装置は、
     前記送電側共振回路に交流電圧を供給可能な送電回路と、
     前記送電側コイルに流れる電流の振幅を検出する検出回路と、
     前記送電側共振回路への前記交流電圧の供給状態を制御することで前記電力の送電制御を行う制御回路と、を備え、
     前記制御回路は、前記送電に先立ち、所定の判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させたときの前記検出回路による検出値を判定用振幅検出値として取得し、前記判定用振幅検出値に基づき前記受電装置による適正な受電の可否の判定を介して前記送電の実行制御を行う
    ことを特徴とする非接触給電システム。
  5.  前記制御回路は、前記判定用振幅検出値が所定の基準値以下である場合に前記受電装置にて適正な受電が可能であると判定して前記送電の実行を許可し、そうでない場合には前記送電の実行を制限する
    ことを特徴とする請求項4に記載の非接触給電システム。
  6.  前記制御回路は、前記送電装置から無線にて送信した所定の信号に対する応答信号を前記受電装置から受信した後、前記判定用振幅検出値の取得を含む処理を実行する
    ことを特徴とする請求項4又は5に記載の非接触給電システム。
  7.  前記受電装置は、前記受電側共振回路の共振周波数を前記受電の際の共振周波数である基準周波数から変更可能な又は前記受電側コイルを短絡可能な変更/短絡回路を備え、
     前記制御回路は、前記送電に先立ち、前記受電装置と異なり且つ前記送電側コイルの発生磁界に基づく電流を発生させられる異物の存否を判定する第1処理と、前記受電装置による適正な受電の可否を判定する第2処理と、を実行可能であり、
     前記第1処理では、前記送電装置からの通信による信号に従い前記受電装置にて前記受電側共振回路の共振周波数の変更又は前記受電側コイルの短絡が行われている状態で、所定の異物判定用交流電圧を前記送電側共振回路に供給させ、そのときの前記検出回路による検出値を異物検出用振幅検出値として取得して、前記異物検出用振幅検出値に基づき前記異物の存否を判定し、
     前記異物が存在すると判定された場合、前記送電の実行は制限される
    ことを特徴とする請求項4~6の何れかに記載の非接触給電システム。
  8.  前記制御回路は、前記異物が存在しないと判定し且つ前記受電装置にて適正な受電が可能であると判定した場合に、前記送電の実行を許可する
    ことを特徴とする請求項7に記載の非接触給電システム。
  9.  前記制御回路は、前記第1処理において、前記異物検出用振幅検出値が所定範囲を逸脱しているか否かを判定することで前記異物の存否を判定する
    ことを特徴とする請求項7又は8に記載の非接触給電システム。
  10.  前記判定用振幅検出値が取得される際、前記変更/短絡回路による前記変更又は前記短絡は非実行とされる
    ことを特徴とする請求項7~9の何れかに記載の非接触給電システム。
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