(57)【要約】【課題】送電側の制御処理のみによって受電側機器に電力が伝送されているのか否かを判別することのできる電力伝送装置を提供する。【解決手段】電磁誘導作用により送電を行う送電コイルと、該送電コイルに駆動信号を出力する駆動手段とを備え、前記送電コイルの駆動によって受電側機器に電力を伝送する電力伝送装置において、前記駆動信号の大きさを変化させる制御手段と、前記送電コイルに発生する信号を検出する信号検出手段と、前記駆動信号の大きさを変化させながら前記信号検出手段により検出された信号量を取得していくことで、前記駆動信号が大きくなる過程で当該駆動信号の大きさ対前記信号量の特性線に表われる、受電側の回路の電流の流れ始めを表わす特性点（Ｖｐｐ１）を検出する動作開始点検出手段とを備えている。【選択図】図５
2010136463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導作用により送電を行う送電コイルと、該送電コイルに駆動信号を出力する駆動手段とを備え、前記送電コイルの駆動によって受電側機器に電力を伝送する電力伝送装置において、
前記駆動信号の大きさを変化させる制御手段と、
前記送電コイルに発生する信号を検出する信号検出手段と、
前記駆動信号の大きさを変化させながら前記信号検出手段により検出された信号量を取得していくことで、前記駆動信号が大きくなる過程で当該駆動信号の大きさ対前記信号量の特性線に表われる、受電側の回路の電流の流れ始めを表わす特性点を検出する動作開始点検出手段と、
を備えたことを特徴とする電力伝送装置。
【請求項２】
前記動作開始点検出手段により前記特性点が検出された場合に、前記送電コイルによる送電動作を実行させる一方、前記特性点が検出されない場合に、前記送電コイルによる送電動作を停止させる伝送停止制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記駆動信号として周期的に振動する駆動電圧を前記送電コイルに出力し、
前記制御手段は、前記駆動電圧の振幅を変化させる構成であることを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。
【請求項４】
前記信号検出手段は、前記送電コイルに流れる電流を検出する構成であることを特徴とする請求項３記載の電力伝送装置。
【請求項５】
前記動作開始点検出手段は、前記駆動電圧の振幅対前記送電コイルの電流振幅の特性線における折れ曲がり点を前記特性点として検出する構成であることを特徴とする請求項４記載の電力伝送装置。
【請求項６】
前記動作開始点検出手段は、受電側の回路において受電コイルに発生する電圧が整流回路をターンオンさせる電圧を超えて該整流回路に電流が流れ始めるときの特性点を検出する構成であることを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁誘導作用により受電側機器に電力を伝送する電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、電磁誘導作用によって非接触で二次側機器に電力を伝送する電力伝送装置が知られている。
【０００３】
電力伝送装置においては、金属異物などが置かれた状態で電力伝送が開始されると、伝送された電力が金属異物に吸収されて異常発熱を発生させてしまうといった課題がある。
【０００４】
そのため、ある程度の大きさの電力を伝送するものでは、例えば一次側機器と二次側機器に互いに信号を送受信する構成を付加し、正常な相手先なのか判定を行って電力伝送が行われるように構成されたものもある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、電力を受ける二次側ユニットと、電力を伝送する一次側ユニットとに、それぞれ信号伝送用の電磁結合コイルを設け、電力伝送時に二次側ユニットから一次側ユニットへ、電力を受けていることや電流および電圧を安定化させるための信号をフィードバックする技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、電磁誘導電源装置に負荷センサを設け、この負荷センサにより二次側電源装置と金属異物とを判別させて、金属異物の接近による異常発熱を防止する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−７４８４８号公報
【特許文献２】特開２０００−１３４８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一次側機器と二次側機器との間で信号をやり取りするには、電力伝送用のコイルとは別に、信号送受信用のコイルや回路を設けなければならないなど、回路構成が複雑化するという課題がある。
【０００８】
また、一次側機器と二次側機器とに、互いに対応した信号送受信用の回路やコイルを設ける必要があることから、任意の受電側機器に対して電力伝送を行うような電力伝送装置に対して適用が困難であるという課題もある。
【０００９】
この発明の目的は、送電側の制御のみによって受電側機器に電力が伝送されているのか否かを判別することのできる電力伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
電磁誘導作用により送電を行う送電コイルと、該送電コイルに駆動信号を出力する駆動手段とを備え、前記送電コイルの駆動によって受電側機器に電力を伝送する電力伝送装置において、
前記駆動信号の大きさを変化させる制御手段と、
前記送電コイルに発生する信号を検出する信号検出手段と、
前記駆動信号の大きさを変化させながら前記信号検出手段により検出された信号量を取得していくことで、前記駆動信号が大きくなる過程で当該駆動信号の大きさ対前記信号量の特性線に表われる、受電側の回路の電流の流れ始めを表わす特性点を検出する動作開始点検出手段と、
を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電力伝送装置において、
前記動作開始点検出手段により前記特性点が検出された場合に、前記送電コイルによる送電動作を実行させる一方、前記特性点が検出されない場合に、前記送電コイルによる送電動作を停止させる伝送停止制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電力伝送装置において、
前記駆動手段は、前記駆動信号として周期的に振動する駆動電圧を前記送電コイルに出力し、
前記制御手段は、前記駆動電圧の振幅を変化させる構成であることを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の電力伝送装置において、
前記信号検出手段は、前記送電コイルに流れる電流を検出する構成であることを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電力伝送装置において、
前記動作開始点検出手段は、前記駆動電圧の振幅対前記送電コイルの電流振幅の特性線における折れ曲がり点を前記特性点として検出する構成であることを特徴としている。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の電力伝送装置において、
前記動作開始点検出手段は、受電側の回路において受電コイルに発生する電圧が整流回路をターンオンさせる電圧を超えて該整流回路に電流が流れ始めるときの特性点を検出する構成であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に従うと、動作開始点検出手段により、受電側の回路で電流の流れ始めを表わす特性点を検出することで、受電側機器と通信などを行うことなく、電力伝送可能な対象機器か否かの判別を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態の電力伝送装置の回路構成を示すブロック図、図２は、受電側機器の回路構成の一例を示すブロック図である。
【００１９】
この実施形態の電力伝送装置１は、受電側機器４０に電磁誘導作用を用いてワイヤレスで電力を伝送する装置である。この電力伝送装置１には、図１に示すように、電磁誘導作用により送電を行う送電コイル１１と、送電コイル１１に直列に接続された共振コンデンサ１２と、送電コイル１１を駆動する駆動手段としての駆動回路１３と、駆動回路１３に周期的な駆動用の制御信号を供給する分周回路１４および発振器１５と、駆動回路１３の出力レベルを変化させるレベル制御回路１６と、位相補償用に駆動回路１３の出力位相と共振動作の位相とを比較する位相比較回路１７と、送電コイル１１に流れる電流と送電コイル１１の両端電圧とを検出する信号検出手段としての電圧計測＆電流計測回路１８と、装置の全体的な制御を行う制御手段としての制御回路２０と、制御データや制御プログラムを格納したり制御回路２０に作業用のメモリ空間を提供したりするメモリ２１等が設けられている。
【００２０】
受電側機器４０は、例えば、図２に示すように、受電を行う受電コイル４１と、受電コイル４１に接続された共振コンデンサ４２と、受電コイル４１に発生する電圧を整流する整流回路４３と、受電した電力を蓄電したり負荷に電力を供給したりする二次電池４４と、機器の機能を実現する負荷回路４５等を備えている。
【００２１】
上記の送電コイル１１は、受電側機器４０の受電コイル４１が近接された場合に、この受電コイル４１と電磁結合するとともに、交流電流が流されることで受電コイル４１側へ電力を伝送するものである。
【００２２】
駆動回路１３は、分周回路１４から周期的なパルス信号を受けて、このパルス信号に同期したパルス状の駆動電圧（以下、駆動パルスと呼ぶ）を出力するものである。駆動パルスの振幅は、レベル制御回路１６の出力により決定されるようになっている。
【００２３】
電圧計測＆電流計測回路１８は、特に制限されるものではないが、例えば、共振コンデンサ１２の電圧を微分することで送電コイル１１に流れる電流を計測する。また、送電コイルの両端子の電圧をそれぞれ導いて差分をとることで両端電圧を計測するものである。なお、電流検出抵抗を用いて送電コイル１１に流れる電流を検出する構成としても良い。
【００２４】
制御回路２０は、レベル制御回路１６への制御信号を変化させることで、レベル制御回路１６の出力電圧を昇降させて駆動回路１３から出力される駆動パルスの振幅が制御可能になっている。また、発振器１５への制御電圧を変化させることで、この制御電圧に応じて発振器１５の発振周波数が変化し、この発振信号が分周回路１４で分周されて出力されることで、駆動回路１３から出力される駆動パルスの周波数が制御可能になっている。
【００２５】
また、制御回路２０には、ＣＰＵ（中央制御回路）が搭載され、メモリ２１に格納された制御プログラム（図６の電力伝送メイン処理など）を実行するように構成されている。
【００２６】
受電側機器４０の整流回路４３には、例えば、全波整流や半波整流を行う整流ダイオードが設けられている。整流ダイオードは、例えば、０．６Ｖ程度のターンオン電圧Ｖｆ（順方向電圧）を有しており、このターンオン電圧Ｖｆより高い電圧が印加された場合に電流を流す特性となっている。従って、この整流回路４３も同様に、その構成素子である整流ダイオードのターンオン電圧（電流経路上に複数の整流ダイオードが直列接続されていれば、整流ダイオードのターンオン電圧×ダイオードの個数）より低い入力電圧では電流を流すことなく、入力電圧がターンオン電圧を超えた場合に電流が流れる特性を有している。
【００２７】
負荷回路４５は、様々な構成がありえるが、例えば、回路動作が開始される電圧点が予め定まっており、供給電圧がそれ以下の場合には回路動作が停止状態となって電流消費が少ない状態にされる一方、供給電圧がそれ以上となった場合には回路動作が開始されて消費電流が発生するように構成されたりする。
【００２８】
次に、上記構成の電力伝送装置１の動作について説明する。
【００２９】
図３は、電力伝送装置１に受電側機器４０がセットされて受電側の負荷を検出する際の動作を示した説明図である。
【００３０】
この実施形態の電力伝送装置１は、制御回路２０の制御により、電力伝送の実行状態に移行する前、所定の時間間隔ごとに受電側機器４０がセットされたか否かを確認する処理が随時行われるようになっている。
【００３１】
受電側機器４０がセットされたことを確認する処理は、図３の説明図に示すように、送電コイル１１を駆動する駆動パルスの振幅を変化させながら送電コイル１１に流れる電流を計測するとともに、これらの処理により得られた「駆動パルスの振幅」対「コイル電流の振幅」の特性線から、受電側の整流回路４３の電流の流れ始めを表わす特性点を検出することで行われるものである。
【００３２】
図４には、送電コイル１１の駆動パルスの振幅変化に対する受電側機器の各端子電圧の変化を表わした特性グラフを示す。
【００３３】
図４に示すように、送電側の駆動パルスの振幅を大きくしていくと、送電コイル１１と電磁結合している受電コイル４１のコイル間電圧（受電コイル４１の両端子間電圧）の振幅も大きくなっていく。ここで、受電側に単に受電コイル４１があるだけで、受電コイル４１に負荷が接続されていない場合には、図４の細点線に示すように、受電コイル４１の電圧振幅は送電側の駆動パルスの振幅の大きさに従って一律に大きくなっていく。
【００３４】
一方、受電コイルに整流回路４３や負荷回路４５が接続されている場合、図４の中点線に示すように、受電コイル４１の電圧振幅は、先ず、整流回路４３の整流ダイオードのターンオン電圧Ｖｆ（全波整流の場合には２個の整流ダイオードに電流を流すので２個分のターンオン電圧“Ｖｆ×２”）を上回るまでは、整流回路４３より後段に電流が流れないため、無負荷時と同様の勾配で振幅が大きくなっていく。
【００３５】
そして、送電側の駆動パルスの大きさが振幅Ｖｐｐ１を超えて、受電コイル４１の電圧振幅が整流回路４３のターンオン電圧“Ｖｆ×２”を上回ると、整流回路４３に電流が流れて、受電コイル４１の電圧振幅の勾配は緩くなる方向に不連続に変化する。
【００３６】
ここで、負荷回路４５に印加される負荷端子電圧は、図４の実線に示すように、受電コイル４１のコイル間電圧から整流回路４３のターンオン電圧“Ｖｆ×２”を減じた電圧値となる。また、負荷回路４５が所定の電圧を超えた場合に動作を開始して電流消費を行う構成であれば、図４の実線に示すように、送電側の駆動パルスの大きさが振幅Ｖｐｐ２を超えて負荷端子電圧が動作開始電圧Ｖ１を上回った場合に、負荷回路４５に電流が流れ始める。従って、ここで負荷端子電圧の勾配も緩くなる方向に不連続に変化する。
【００３７】
受電コイル４１のコイル間電圧と負荷端子電圧とは整流回路４３の電圧降下分だけ異なる値になっているため、図４の中点線に示すように、上記の負荷回路４５の動作開始による負荷端子電圧の勾配の変化も、受電コイル４１のコイル間電圧の特性線に同様に現れる。
【００３８】
なお、図４に示した受電側各端子電圧の特性線は、受電側機器４０の二次電池４４の作用を省略したものであり、例えば、二次電池４４から電池電圧が出力されている場合には、整流回路４３の出力電圧が電池電圧を超えた場合に、二次電池４４に充電電流が流れることになるため、整流回路４３のターンオン電圧は、二次電池４４の電池電圧分だけ高い値となる。ただし、この場合でも、ターンオン電圧を超える前後で整流回路４３に流れる電流がゼロから有限の値に変化するので、図４の中点線に示すように、ターンオン電圧の前後において特性線に折り曲がり点が生じることとなる。
【００３９】
図５には、送電側パルス振幅の変化に対する受電側の負荷端子電圧と送電側のコイル電流の振幅変化を表わした特性グラフを示す。
【００４０】
図４にも示したように、受電側の負荷端子電圧の特性線（図５の点線）は、送電コイル１１の駆動パルスが振幅Ｖｐｐ１を超えると、特性線の勾配が不連続に変化して、電圧ゼロの値から送電側パルス振幅にほぼ比例して電圧が上昇する特性を示す。さらに、送電コイル１１の駆動パルスが振幅Ｖｐｐ２を超えると、受電側の負荷回路４５に電流が流れることで、特性線の勾配は緩くなる方向へと不連続に変化するようになっている。
【００４１】
送電コイル１１には、駆動パルスが出力されることで共振コンデンサ１２との協働により共振動作がなされるが、電力伝送装置１に受電側機器４０がセットされている場合には、送電コイル１１と受電コイル４１との電磁結合により、受電コイル４１や受電側の共振コンデンサ４２をも含めた回路で共振動作がなされる。
【００４２】
ここで、受電コイル４１から負荷側へ電流が流れない場合には、駆動パルスに応じた送電コイル１１の電流振幅は小さくなる。一方、受電コイル４１から負荷側へ電流が流れる場合には、その電力分、駆動パルスに応じた送電コイル１１の電流振幅は大きくなる。
【００４３】
従って、図５の二点鎖線に示すように、電力伝送装置１に受電側機器４０がセットされている場合には、送電コイル１１の電流振幅の変化を表わす特性線は、整流回路４３に電流が流れ始めるパルス振幅Ｖｐｐ１の前後で、特性線の勾配が不連続に変化する。また、負荷回路４５が動作を開始して消費電流が一段増加するパルス振幅Ｖｐｐ２の前後でも、上記特性線の勾配が不連続に変化する。
【００４４】
また、受電側の整流回路４３に流れる電流の大きさは、図５の振幅Ｖｐｐ１〜Ｖｐｐ２間における特性線の勾配や絶対値により示されるし、受電側の負荷回路４５に流れる電流の大きさは、図５の振幅Ｖｐｐ２以上の範囲の特性線の勾配や絶対値により示されることとなる。
【００４５】
一方、電力伝送装置１に金属異物などが置かれている場合には、送電コイル１１に駆動パルスが出力されるのに伴って、金属異物で駆動パルスに応じた大きさの渦電流が発生する。従って、図５の実線に示すように、送電コイル１１の電流振幅の特性線は、駆動パルスの振幅に応じて電流振幅も一律に大きくなっていく特性を示すこととなる。
【００４６】
電力伝送装置１の制御回路２０は、上記のような送電コイル１１の電流振幅を表わす特性線（図５の二点鎖線や実線）を解析し、受電側の整流回路４３や負荷回路４５への電流の流れ始めを表わす特性点の有無を判別することで、電力伝送装置１に受電側機器４０がセットされているのか否か、或いは、金属異物などが置かれていないか判別を行う。
【００４７】
さらに、電流振幅の特性線（図５の二点鎖線）の勾配量や絶対値から受電側の負荷の大きさを判別することも行うようになっている。
【００４８】
そして、このような判別処理により、対象の受電側機器がセットされたと判別された場合には送電を実行するし、逆に、金属異物があると判別した場合や、負荷の大きさ等が異なる対象外の機器がセットされていると判別した場合には、送電を停止するなどの制御を行うようになっている。
【００４９】
次に、上記のような処理を実現する制御回路２０の制御動作について図６と図７のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５０】
図６は、制御回路２０により実行される電力伝送メイン処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００５１】
図６の電力伝送メイン処理は、制御回路２０により電源投入時に開始されて常時実行される処理である。電力伝送メイン処理が開始されると、先ず、ステップＳ１において、受電側機器４０がセットされたか否かを検出する受電側負荷検出処理を実行する。電力伝送装置１の送電コイル１１の周辺に何も置かれていない場合には、この受電側負荷検出処理の中で検出ループが繰り返し実行され、電力伝送の対象となる受電側機器が置かれたことが検出されたら、この受電側負荷検出処理を抜けて次のステップＳ２に移行する。
【００５２】
ステップＳ２からの処理は、適宜、受電側機器４０に送電を行うための処理である。すなわち、ステップＳ２では、受電側機器４０に高い伝送効率で送電がなされるように、送電コイル１１の駆動パルスの周波数を適宜調整する処理を行う。高い伝送効率を実現する周波数が決定されたら、次のステップＳ３においてその周波数の駆動パルスで送電コイル１１を駆動して電力伝送を開始する。
【００５３】
次いで、１単位の伝送時間（例えば１８０秒）ごとに規定の送電が完了したか確認を行うために、先ず、ステップＳ４で伝送時間Ｄのカウントを開始させ、ステップＳ５で伝送時間Ｄが単位時間（例えば１８０秒）を経過するまで待機する。そして、単位時間が経過したら、続くステップＳ６において、送電コイル１１の駆動パルスの振幅やコイル電流の電流振幅から、受電側機器４０の充電電流を測定し、充電電流が最小規定値以下となっているか否かを判別する。
【００５４】
そして、最少規定値以下になったと判別されたら、ステップＳ８に移行して、受電側機器４０の二次電池４４が満充電になったと判断し、電力伝送の動作を停止する。そして、一定時間（例えば１２０秒）の休止を行って、再び、ステップＳ１に戻る。
【００５５】
一方、ステップＳ６の判別処理で、充電電流が最少規定値以下になっていないと判別されたら、まだ、二次電池４４が満充電に達していないと判断し、ステップＳ７に移行して、伝送時間Ｄのカウント値をリセットしてから、ステップＳ１に戻る。
【００５６】
図７には、電力伝送メイン処理のステップＳ１で実行される受電側負荷検出処理のフローチャートを示す。
【００５７】
受電側負荷検出処理に移行すると、先ず、ステップＳ１１において、所定周波数でパルス振幅が最小値となる駆動パルスの出力を行う。続いて、ステップＳ１２で駆動パルスの振幅を少しずつ増加する。そして、ステップＳ１３において、電圧計測＆電流計測回路１８の出力を取り込んで送電コイル１１のコイル電流の変化を観測記録する。すなわち、ここで、コイル電流の電流振幅を記録する。
【００５８】
コイル電流の値を取得したら、先ず、ステップＳ１４で、コイル電流が上限値を超えていないか確認し、超えていなければ、続くステップＳ１５で、パルス振幅が最大値に達したか確認する。そして、パルス振幅が最大値に達していなければ、ステップＳ１２に戻って、ステップＳ１２〜Ｓ１５のループ処理を繰り返す。
【００５９】
このステップＳ１２〜Ｓ１５のループ処理により、駆動パルスの振幅が最小値から徐々に大きくなっていったときの送電コイル１１の電流振幅値が取得される。これにより、図５に示した送電コイル１１の電流振幅の特性線を得ることができる。
【００６０】
なお、ステップＳ１４の判別処理で、コイル電流が上限値を超えていると判別された場合には、例えば、ステップＳ１６で駆動パルスの出力を停止し、この制御処理をエラー終了させる。この場合、制御回路２０による制御処理は停止され、例えば、リセット操作や電源の再投入がなされた場合に、再び、制御処理が再開されるようにする。
【００６１】
上記のステップＳ１２〜Ｓ１５のループ処理中、ステップＳ１５の判別処理で駆動パルスの振幅が最大値に達したと判別されたら、次のステップＳ１７に移行して、先ず、駆動パルスの出力を停止する。そして、次のステップＳ１８において、上記ループ処理で取得した「駆動パルスの振幅」対「コイル電流の電流振幅」の特性線の解析処理を行う。このステップＳ１８の解析処理を実行する制御回路２０により動作開始点検出手段を含んだ構成が実現される。
【００６２】
解析処理の結果、図５の実線に示したように、電流振幅が一律に上昇するような特性線であれば、金属異物が置かれたと判断する（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ２０に移行して、一定時間（例えば３０秒）休止し、その後、再びステップＳ１１に戻る。
【００６３】
また、図５の二点鎖線に示したように、特性線に整流回路４３への電流の流れ始めを示す折れ曲がりがあり、さらに、負荷の大きさを表わす特性線の勾配や絶対値が、予め定められた範囲内に収まっている場合には、正常な電力伝送の対象物であると判断する（ステップＳ２１）。この場合、この受電側負荷検出処理を抜けて、電力伝送メイン処理（図６）の次のステップＳ２に移行する。
【００６４】
上記のステップＳ１９，Ｓ２０，Ｓ２１の処理を実行する制御回路２０により伝送停止制御手段が構成される。
【００６５】
一方、特性線に整流回路４３への電流の流れ始めを示す折れ曲がりはあるものの、負荷の大きさを表わす特性線の勾配や絶対値が、予め定められた範囲内に収まらない場合には、電力伝送を行うのに対象外の機器であると判断する（ステップＳ２２）。この場合、再びステップＳ１１に戻って、受電側機器を確認するための処理を繰り返す。
【００６６】
このような受電側負荷検出処理により、受電側機器と通信等を行うことなく、対象の受電側機器４０がセットされたのか、金属異物などが置かれたのか等の判別を、電力伝送装置１の制御動作のみで行えるようになっている。
【００６７】
以上のように、この実施の形態の電力伝送装置１によれば、上記の受電側負荷検出処理によって、電力伝送装置１側の制御動作のみによって、対象の受電側機器４０がセットされたのか、対象外の機器がセットされたのか、或いは、金属異物などが置かれたのかを判別することが可能になっている。
【００６８】
そして、金属異物などが置かれたと判別された場合には、電力伝送の動作を一定時間休止させることで、金属異物が加熱されることを防ぐことができるし、また、電力伝送の対象機器が置かれたと判別された場合には、電力伝送動作を開始させて、対象機器に送電を行えるようになっている。
【００６９】
さらに、受電側負荷検出処理で取得した特性線からその勾配量や絶対値を解析することで、受電側の負荷の大きさが対象範囲内のものか範囲外のものかを判別することができるので、対象範囲内の機器にだけ送電を行い、対象範囲外の機器への送電を除外することも可能になっている。
【００７０】
従って、１台の電力伝送装置１により、複数種類の任意の受電側機器に対して電力伝送を行うシステムに適用し、電力伝送が可能な受信側機器を選別して送電を行わせることも可能となる。
【００７１】
また、受電側負荷検出処理により「送電コイル１１に出力される駆動パルスの振幅」対「コイル電流の電流振幅」の特性線を取得するようにしているので、この特性線を取得するのに必要な駆動パルスの制御や信号の検出を比較的容易に行うことができ、また、受電側機器４０での電流の流れ始めを示す特性点を、特性線の折れ曲がり（勾配の不連続な変化）として解析処理により比較的容易に検出することが可能になっている。そして、これらにより、金属異物と受電側機器４０との判別を正確に行うことが可能になっている。
【００７２】
また、整流回路４３への電流の流れ始めを表わす特性点を検出することで受電側機器４０を確認する方式を採用していることから、送電コイル１１を余り大きく駆動せずに受電側機器４０の確認が行えるようになっている。
【００７３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、送電コイルを駆動するのに駆動回路からパルス状の駆動電圧を出力する構成を示したが、例えば、正弦波状の駆動電圧を出力する構成としても良い。
【００７４】
また、上記実施形態では、駆動パルスの電圧振幅を制御により変化させながらコイル電流を検出していく構成を示したが、例えば、送電コイルを駆動する手段として、電流振幅を制御により変化させながら正弦波状の駆動電流を出力する構成を適用することもできる。この場合、信号検出手段としては送電コイルの端子間電圧を検出する構成を適用する。そして、これらにより「駆動電流の振幅」対「コイル間電圧の振幅」の特性線を取得し、この特性線から同様に、受電側機器の確認を行うこともできる。
【００７５】
その他、受電側機器の確認を行うために検出する信号としては、送電コイルの電圧や電流のみでなく、例えば、送電コイルの駆動信号と、送電コイルの共振動作との位相差などを適用することも可能である。受電側の回路で電流が流れ始めた際には、それに伴って上記の位相差にも急峻な変化が現れるので、この変化点を受電側の回路での電流の流れ始めを表わす特性点として検出するようにすれば良い。
【００７６】
また、上記の特性線を取得するのに駆動パルスの振幅を最小値から徐々に大きくしながらコイル電流の振幅値を取得していく方法を例示したが、駆動パルスの振幅を最大値から徐々に小さく制御しながらコイル電流の振幅値を取得していく方法を採用しても良いし、駆動パルスの振幅を徐々に変化させるのではなく、ランダム的に変化させながらコイル電流の振幅値を取得し、一通り取得した後に、データをソートして上記の特性線を得るようにしても良い。その他、実施の形態で示した具体的な回路構成および制御方法は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態の電力伝送装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】受電側機器の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図３】電力伝送装置に受電側機器がセットされて受電側の負荷が検出される際の動作を示した説明図である。
【図４】送電側パルス振幅の変化に対する受電側各端子電圧の変化を表わした特性グラフである。
【図５】送電側パルス振幅の変化に対する受電側の負荷端子電圧と送電側のコイル電流の振幅変化を表わした特性グラフである。
【図６】制御回路により実行される電力伝送メイン処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】電力伝送メイン処理のステップＳ１で実行される受電側負荷検出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１      電力伝送装置
１１    送電コイル
１３    駆動回路
１６    レベル制御回路
１７    位相比較回路
１８    電圧計測＆電流計測回路
２０    制御回路
４０    受電側機器
４１    受電コイル
４３    整流回路
４４    二次電池
４５    負荷回路
【図１】
2010136463.tif 000003
【図２】
2010136463.tif 000004
【図３】
2010136463.tif 000005
【図４】
2010136463.tif 000006
【図５】
2010136463.tif 000007
【図６】
2010136463.tif 000008
【図７】
2010136463.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月11日(2009.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導作用により受電側コイルに電力を伝送する送電コイルと、
この送電コイルに駆動電圧を供給する駆動手段と、
前記駆動手段により供給される駆動電圧に基づき、前記送電コイルに発生する電流を検出する検出手段と、
前記駆動手段により供給される駆動電圧の振幅を変化させる制御手段と、
前記送電コイルに供給される駆動電圧と前記検出手段により検出される電流との関係を表わす特性線上において、前記受電側のコイルに電流が流れ始める前記駆動電圧の振幅を特性点として検出する動作開始点検出手段と、
前記動作開始点検出手段により、前記特性点が検出されない場合に、前記送電コイルによる電力の伝送を停止させる伝送停止制御手段と、
を備えた電力伝送装置。
【請求項２】
前記動作開始点検出手段は、前記特性点が検出された場合に前記送電コイルに供給される駆動電圧と前記検出手段により検出される電流との関係を表わす特性線の勾配または前記検出手段により検出される電流の絶対値が予め定められた範囲内に収まっているか否か判別し、予め定められた範囲内に収まっていない場合は、再度前記受電側のコイルの電流の流れ始めを表わす特性点を検出する動作を繰り返す請求項１記載の電力伝送装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、電圧値が周期的に変動する駆動電圧を前記送電コイルに供給し、
前記制御手段は、前記変動する電圧値の振幅を増加する方向に変化させる請求項１記載の電力伝送装置。
【請求項４】
前記特性点は、前記送電コイルに供給される駆動電圧と前記検出手段により検出される電流との関係を表わす特性線上における折れ曲がり点である請求項１記載の電力伝送装置。
【請求項５】
前記動作開始点検出手段は、前記受電側コイルに接続された整流回路に電流が流れ始める前記駆動電圧の振幅を特性点として検出する請求項１記載の電力伝送装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記目的を達成するため、電磁誘導作用により受電側コイルに電力を伝送する送電コイルと、
この送電コイルに駆動電圧を供給する駆動手段と、
前記駆動手段により供給される駆動電圧に基づき、前記送電コイルに発生する電流を検出する検出手段と、
前記駆動手段により供給される駆動電圧の振幅を変化させる制御手段と、
前記送電コイルに供給される駆動電圧と前記検出手段により検出される電流との関係を表わす特性線上において、前記受電側のコイルに電流が流れ始める前記駆動電圧の振幅を特性点として検出する動作開始点検出手段と、
前記動作開始点検出手段により、前記特性点が検出されない場合に、前記送電コイルによる電力の伝送を停止させる伝送停止制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記動作開始点検出手段は、前記特性点が検出された場合に前記送電コイルに供給される駆動電圧と前記検出手段により検出される電流との関係を表わす特性線の勾配または前記検出手段により検出される電流の絶対値が予め定められた範囲内に収まっているか否か判別し、予め定められた範囲内に収まっていない場合は、再度前記受電側のコイルの電流の流れ始めを表わす特性点を検出する動作を繰り返すことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記駆動手段は、電圧値が周期的に変動する駆動電圧を前記送電コイルに供給し、
前記制御手段は、前記変動する電圧値の振幅を増加する方向に変化させることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記特性点は、前記送電コイルに供給される駆動電圧と前記検出手段により検出される電流との関係を表わす特性線上における折れ曲がり点であることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記動作開始点検出手段は、前記受電側コイルに接続された整流回路に電流が流れ始める前記駆動電圧の振幅を特性点として検出することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】