(57)【要約】【課題】電力伝送用コイルと通信用コイルとの間における干渉を抑制して、通信品質を落とすことなく、電力伝送と情報通信とを同時に行い、コイルを簡単な構成にすること。【解決手段】通信用コイル１０２は、絶縁性のフレキシブル基板２０４上において、導電部材を円形かつ平面状に巻き回して形成する。通信用コイル１０２は、フレキシブル基板２０４が有する導体パターンにより形成されている。電力伝送用コイル１０３は、通信用コイル１０２の周囲において、１本の線状の導電部材を矩形かつ平面状に巻き回して形成する。【選択図】図１
2014044994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電部材を円形かつ平面状に巻き回して形成した通信用コイルと、
前記通信用コイルの周囲に設けられ、導電部材を矩形かつ平面状に巻き回して形成した電力伝送用コイルと、
を具備するコイルユニット。
【請求項２】
前記通信用コイルの巻回軸と前記電力伝送用コイルの巻回軸とは同一である、
請求項１記載のコイルユニット。
【請求項３】
前記通信用コイル及び前記電力伝送用コイルを支持する矩形の第１の磁性シートをさらに備える、
請求項１記載のコイルユニット。
【請求項４】
前記第１の磁性シートとは異なる磁性材料により形成された第２の磁性シートをさらに備え、
前記通信用コイルは、
前記第２の磁性シートを介して、前記第１の磁性シートに保持される、
請求項３記載のコイルユニット。
【請求項５】
請求項１記載のコイルユニットを具備する送電装置。
【請求項６】
請求項１記載のコイルユニットを具備する受電装置。
【請求項７】
請求項５記載の送電装置と、
請求項６記載の受電装置と、
を具備する電力送電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電装置から電子機器等に対して電磁誘導により非接触で電力を伝送するコイルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送電側であるワイヤレス電力伝送装置に設けられた１次側送電用コイルと、受電側である電子機器または車輌に設けられた２次側受電用コイルとの間で、電磁誘導作用を利用して電力伝送を行うものが知られている。ワイヤレス電力伝送装置では、接点部分が外部に露出しないため、防水性の確保が容易であり、電気的接点部分の不良または劣化がない。また、ワイヤレス電力伝送装置では、受電側の電子機器等との着脱を容易に行うことができる。
【０００３】
上記の１次側送電用コイル及び２次側受電用コイルには、コアに巻き線を巻いたもの、またはボビンに巻き線を巻いたものが一般的に用いられている。近年、受電側の電子機器等には、小型化、薄型化及び高機能化が求められている。このため、ワイヤレス電力伝送装置に設けられる１次側送電用コイルと、受電側の電子機器等に設けられる２次側受電用コイルとを、スパイラルで平面状に構成した平面コイルとし、受電側の電子機器等の小型化及び薄型化を図っている。
【０００４】
しかしながら、１次側送電用コイル及び２次側受電用コイルを平面コイルにした場合には、コアを用いることができない。従って、この場合には、１次側送電用コイル及び２次側受電用コイルから発生する磁界による不要輻射を抑制するとともに電力伝送の効率化を図る必要がある。
【０００５】
また、ワイヤレス電力伝送装置では、効率よく電磁誘導結合することができるように、１次側送電用コイルと２次側受電用コイルとを対向して配置する。ワイヤレス電力伝送装置では、商用電源からの電圧を高周波インバータ回路により高周波交流電圧に変換して１次側送電用コイルに加える。これにより、１次側送電用コイルは、６０〜６００ｋＨｚの高周波の交流磁束を発生する。そして、ワイヤレス電力伝送装置における電磁誘導作用により、受電側の電子機器等の内部の２次側受電用コイルにおいて該交流磁束により誘起された交流電圧を、２次側の整流平滑回路で直流に変換した後に２次電池に給電する。
【０００６】
特許文献１には、ワイヤレスで電力伝送を行う装置が記載されている。特許文献１では、電力伝送の効率化を図るために、１次側送電用平面コイルと２次側受電用平面コイルとの互いに対向する面の反対側の面に、磁性シートをそれぞれ設けている。これにより、コイルから発生する磁界による不要輻射を抑制することができる。
【０００７】
また、近年、非接触型ＩＣカード、ＲＦＩＤ（Radio Frequency-Identification：電波方式認識）、またはＦｅｌｉＣａ（フェリカ（登録商標））に代表されるＮＦＣ等のように、電気的な接点を用いずにデータ通信を行う非接触通信機能を搭載したものが一般化しつつある。このようなワイヤレス通信では、送信側機器のアンテナから送信された電波を、受信側機器のアンテナで受信することにより、データ通信が行われる。
【０００８】
例えば、ＮＦＣは、非接触型ＩＣカードのための通信技術として開発され、１３．５６ＭＨｚの電波を使い、１０ｃｍ程度の近距離で１００〜４００ｋｂｐｓの双方向通信が可能である。非接触型ＩＣカードでは、リーダ・ライタからキャリアを送信して、電磁誘導によりＩＣカードに電力を供給し、キャリアの変調によりリーダ・ライタとの間で通信を行う。
【０００９】
また、特許文献２には、ワイヤレスで電力伝送を行うことに加えて、非接触通信を行うことが記載されている。即ち、特許文献２には、電力伝送用アンテナにより電力伝送を行うとともに、情報通信用アンテナにより情報通信を行うリーダ・ライタが記載されている。特許文献２に記載のリーダ・ライタは、電力伝送用アンテナと情報通信用アンテナとを同一平面内に配置するとともに、これらの両アンテナを構成するコイルの軸線を互いに直交させて両アンテナを配置する。これにより、両アンテナ間の電磁結合による干渉を防止することができる。
【００１０】
また、特許文献２に加えて、特許文献３〜特許文献６には、ワイヤレス電力伝送機能と非接触通信機能との両機能を備えた装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−４２５１９号公報
【特許文献２】特開平１１−１２２１４６号公報
【特許文献３】特開平１１−３３２１３５号公報
【特許文献４】特開２００８−２０６２９７号公報
【特許文献５】特開２０１０−４０９０１号公報
【特許文献６】特開２０１１−２４３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来のワイヤレス電力伝送機能と非接触通信機能との両機能を備えた装置においては、以下の課題がある。
【００１３】
（１）電力伝送用コイルに高周波電流を流すことによって生じる磁束が、自己のワイヤレス通信用コイルを用いた通信に対して干渉を与えるという問題がある。即ち、電力伝送用コイルと非接触通信用コイルとが近接して配置される場合、電力伝送用コイルと非接触通信用コイルとの間で電磁結合による相互干渉を生じ、非接触通信における誤動作を誘発するという問題がある。
【００１４】
（２）電力伝送用コイルから発生する高調波ノイズが非接触通信の使用周波数帯域に影響を及ぼし、非接触通信における信頼性が損なわれるという問題がある。
【００１５】
（３）特許文献６に記載の装置においては、電力伝送用コイルの裏面と情報伝送用コイルの裏面とに、それぞれ磁気シールド体を配置し、かつ磁気シールド体を配置した電力伝送用コイルと情報伝送用コイルとを積層配置する。このため、特許文献６では、コイルユニットの小型化及び薄型化を図ることができないという問題がある。さらに、特許文献６に記載の装置においては、情報伝送用コイルの位置が電力伝送用コイルに対して偏心した位置にあるため、通信伝送方向に角度依存があるという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、電力伝送用コイルと通信用コイルとの間における干渉を抑制して、通信品質を落とすことなく、電力伝送と情報通信とを同時に行うことができ、コイルを簡単な構成にすることができるコイルユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るコイルユニットは、導電部材を円形かつ平面状に巻き回して形成した通信用コイルと、前記通信用コイルの周囲に設けられ、導電部材を矩形かつ平面状に巻き回して形成した電力伝送用コイルと、を具備する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電力伝送用コイルと通信用コイルとの間における干渉を抑制して、通信品質を落とすことなく、電力伝送と情報通信とを同時に行うことができ、コイルを簡単な構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコイルユニットの平面図
【図２】本発明の実施の形態１に係るコイルユニットの分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における通信用コイルの一端の拡大平面図
【図４】本発明の実施の形態１における通信用コイルの他端の拡大平面図
【図５】図１のＡ−Ａ線断面図
【図６】図１のＢ−Ｂ線断面図
【図７】電力伝送用コイルの平面図
【図８】本発明の実施の形態１におけるワイヤレス電力伝送システムの平面図
【図９】本発明の実施の形態１に係るコイルユニットにおける磁束を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるワイヤレス電力伝送システムの構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態２におけるワイヤレス電力伝送システムの制御回路図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
＜コイルユニットの構成＞
本発明の実施の形態１に係るコイルユニット１００の構成について、図１〜図６を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るコイルユニット１００の平面図である。図２は、本実施の形態に係るコイルユニット１００の分解斜視図である。図３は、本実施の形態における通信用コイルの一端の拡大平面図である。図４は、本実施の形態における通信用コイルの他端の拡大平面図である。図５は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図６は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２２】
コイルユニット１００は、第１の磁性シート１０１と、通信用コイル１０２と、電力伝送用コイル１０３と、第２の磁性シート１０４と、接続線１０５ａ、１０５ｂとから主に構成されている。
【００２３】
第１の磁性シート１０１は、図１に示すように矩形かつ平面状であり、絶縁性の材料により形成されている。第１の磁性シート１０１には、電力伝送用コイル１０３及び通信用コイル１０２が設けられている。第１の磁性シート１０１には、中心部から角部まで延設されて外部に連通する凹溝部２０１が形成されている（図２参照）。
【００２４】
通信用コイル１０２は、図１に示すように円形かつ平面状である。通信用コイル１０２は、フレキシブル基板２０４が有する導体パターン（導電部材）により形成されている。通信用コイル１０２は、例えばＮＦＣ(Near Field Communication)またはＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency - Identification）と呼ばれている近距離無線通信を行う。通信用コイル１０２は、１３．５６ＭＨｚ帯の周波数を用いて電磁誘導により近距離無線通信を行う。通信用コイル１０２は、例えば銅箔などの導体パターンである。この導体パターンは、実際にはフレキシブル基板２０４が有するポリイミドフィルムとカバーレイ若しくはレジストとの２つの樹脂層の間に形成されているものであるが、図５及び図６においては簡略化して示している。通信用コイル１０２は、巻回軸Ｚ（図２参照）の周囲において平面状に巻回された渦巻き形状を有している。通信用コイル１０２を構成している導体パターンの一端に設けられた接続ランド３０２（図３参照）には、接続線１０５ｂが接続されている。通信用コイル１０２を構成している導体パターンの他端に設けられた接続ランド３０３（図４参照）には、接続線１０５ａが接続されている。
【００２５】
電力伝送用コイル１０３は、図１に示すように、通信用コイル１０２の周囲かつ巻回軸Ｚの周囲において、矩形かつ平面状に、１本の電線（導電部材）を巻回して形成されている。電力伝送用コイル１０３は、樹脂などの絶縁体により被覆されている。電力伝送用コイル１０３は、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向から見た際に、通信用コイル１０２と重ならないように第１の磁性シート１０１上に設けられている。
【００２６】
コイルユニット１００は、通信用コイル１０２と電力伝送用コイル１０３とを備えることにより、電力伝送と通信とを同時に行うことができる。詳細は図９を用いて後述するが、通信用コイル１０２の巻回軸と、電力伝送用コイル１０３の巻回軸とが、同一の巻回軸Ｚであることにより、通信用コイル１０２が電力伝送用コイル１０３から受ける干渉は低減される。
【００２７】
矩形状の電力伝送用コイル１０３の対角線は、矩形状の第１の磁性シート１０１の対角線と一致している。電力伝送用コイル１０３には、端子部２０３ａ、２０３ｂが設けられている。端子部２０３ａおよび端子部２０３ｂは、それぞれ後述する送電回路部／送電制御部（図１〜図６では省略、後述の図７、図８参照）または受電回路部／受電制御部（図１〜図６では省略）に接続されている。端子部２０３ａおよび端子部２０３ｂは、凹溝部２０１の延設方向と平行な方向であって互いに平行に凹溝部２０１に配置されている。
【００２８】
第２の磁性シート１０４は、絶縁性であり、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向から見て円形状である（図２参照）。第２の磁性シート１０４には、通信用コイル１０２が設けられている。第２の磁性シート１０４には、平面側から底面側に接続線１０５ｂを導出するために板厚方向に貫通する貫通孔３０１が形成されている（図３参照）。第２の磁性シート１０４には、中央部から外周部まで延設されて外部に連通するとともに、板厚方向に貫通する貫通孔２０２が設けられている。
【００２９】
第１の磁性シート１０１及び第２の磁性シート１０４は、電力伝送用コイル１０３を用いた充電において使用する周波数及び通信用コイル１０２を用いた通信で使用する周波数に応じて、それぞれ異なる材料を選択して形成されている。第１の磁性シート１０１及び第２の磁性シート１０４は、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトシート（焼結体）、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトシート（焼結体）、またはＭｇ−Ｚｎ系のフェライトシート（焼結体）等を使って形成されている。また、第１の磁性シート１０１及び第２の磁性シート１０４は、単層構成としてもよいし、同一材料の磁性シートを厚み方向に複数枚積層した構成でもよいし、異なる材料の磁性シートを厚み方向に複数枚積層して構成してもよい。また、第１の磁性シート１０１及び第２の磁性シート１０４は、アモルファス金属を用いて形成してもよい。フェライトシートを使用する場合は、電力伝送用コイル１０３の交流抵抗を低下させることができる。アモルファス金属を使用する場合は、電力伝送用コイル１０３を薄型化することができる。
【００３０】
ただし、電力伝送を行う際の電磁誘導の周波数は、ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）などの規格によって、１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度（例えば１２０ｋＨｚ）と決まっている。このような低周波数帯において、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトシートは高効率となる。この点を考慮すると、電力伝送用コイル１０３を直接支持する第１の磁性シート１０１は、少なくとも、透磁率が２５０以上、かつ飽和磁束密度が３５０ｍＴ以上のものであることが好ましい。また、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトシートは、高周波において高効率である。
【００３１】
従って、本実施の形態において、約１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚで電力伝送を行う電力伝送用コイル１０３のための第１の磁性シート１０１は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトシートで構成される。また、本実施の形態おいて、約１３．５６ＭＨｚで通信を行う通信用コイル１０２のための第２の磁性シート１０４は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトシートで構成される。このように、本実施の形態では、第１の磁性シート１０１と第２の磁性シート１０４とを、異なる種類のフェライトで構成することによって、効率的に通信及び電力伝送を行うことができる。また、本実施の形態では、第１の磁性シート１０１と第２の磁性シート１０４とを薄型化及び小型化しても、通信及び電力伝送のそれぞれにおいて十分な効率を得ることができる。
【００３２】
接続線１０５ａは、樹脂またはエナメルなどの絶縁体により被覆された電線により構成されている。ただし、接続線１０５ａの両端部は、通信用コイル１０２および後述する通信回路部／通信制御部（図１〜図６では省略、後述の図７、図８参照）との接続のために、絶縁体を除去された状態となっている。そして、接続線１０５ａの一方の端部は、通信用コイル１０２の一端に接続されている。接続線１０５ａは、凹溝部２０１及び貫通孔２０２の延設方向と平行に、凹溝部２０１及び貫通孔２０２に配置されているとともに、端子部２０３ａと端子部２０３ｂとの間に配置されている。接続線１０５ａの他方の端部は、後述する通信回路部／通信制御部（図１〜図６では省略、後述の図７、図８参照）に接続されている。
【００３３】
接続線１０５ｂは、樹脂またはエナメルなどの絶縁体により被覆された電線により構成されている。ただし、接続線１０５ｂの両端部は、通信用コイル１０２および後述する通信回路部／通信制御部（図１〜図６では省略、後述の図７、図８参照）との接続のために、絶縁体を除去された状態となっている。そして、接続線１０５ｂの一方の端部は、通信用コイル１０２の他端に接続されている。接続線１０５ｂは、凹溝部２０１及び貫通孔２０２の延設方向と平行に凹溝部２０１及び貫通孔２０２に配置されているとともに、端子部２０３ａと端子部２０３ｂとの間に配置されている。接続線１０５ｂは、接続線１０５ａと平行に凹溝部２０１及び貫通孔２０２に配置されている。接続線１０５ｂの他方の端部は、後述する通信回路部／通信制御部（図１〜図６では省略、後述の図７、図８参照）に接続されている。
【００３４】
＜電力伝送用コイルを保持するための基材の形状＞
電力伝送用コイルを保持するための基材（以下、「電力伝送用コイルの基材」と記載する）の形状について、図７を用いて説明する。
【００３５】
図７（ａ）は、本実施の形態における電力伝送用コイル１０３の平面図である。図７（ｂ）は、電力伝送用コイル１０３と同程度の磁束強度が得られる円形状の電力伝送用コイル１０３ａの平面図である。図７（ｃ）は、矩形状の電力伝送用コイル１０３と、円形状の電力伝送用コイル１０３ａとを、それぞれの中心を重ねて上面から見た図である。
【００３６】
本実施の形態のように、電力伝送用コイル１０３の基材である第１の磁性シート１０１をフェライトで形成した場合には、円形状に加工することが難しい。電力伝送用コイルは通信用コイルよりも伝送される電力が大きい。そのため、後述するように、第１の磁性シート１０１は、電力伝送用コイル１０３から生じた磁束を、できる限り第１の磁性シート１０１とは反対側に向かって飛ばすために厚くする必要がある。第１の磁性シート１０１は、厚さが厚いため、円形状に加工することが困難である。従って、図７（ｂ）に示す円形状の電力伝送用コイル１０３ａの基材は、矩形状に形成される。矩形状の電力伝送用コイル１０３の基材は、円形状の電力伝送用コイル１０３ａの基材よりも、無駄となる部分が少ない。
【００３７】
なお、矩形状の電力伝送用コイル１０３と円形状の電力伝送用コイル１０３ａとは、１本の導電部材を平面状に巻回して形成されるため、製造容易性において大きな差は無い。
【００３８】
＜電力伝送用コイルの基材の大きさ＞
電力伝送用コイル１０３、１０３ａの基材の大きさについて、図７を用いて説明する。
【００３９】
本実施の形態では、電力伝送用コイル１０３の基材は、磁性シート（第１の磁性シート１０１）で形成されている。基材を磁性シートで形成するのは、以下の２つの理由による。
【００４０】
１つ目の理由は、電力伝送用コイル１０３で発生する磁束を、電力伝送用コイル１０３から見て、できるだけ磁性シートとは反対側に向かって飛ばすためである。また、２つ目の理由は、磁性シートの電力伝送用コイル１０３の配置面とは反対側の面に、金属筐体または電気回路基板を配置することを想定しているためである。
【００４１】
もし、電力伝送用コイル１０３が基材の外縁からはみ出した場合には、基材の電力伝送用コイル１０３の配置面とは反対側の面に、電力伝送用コイル１０３より生じた磁束が漏れる。この結果、上記の金属筐体または電気回路基板には、電力伝送用コイル１０３で発生する磁束により、渦電流が発生する。そして、上記の金属筐体または電気回路基板には、その渦電流により、電力伝送用コイル１０３で発生する磁束の方向とは反対方向の磁束が発生する。結果的には、これら反対方向の磁束が電力伝送用コイル１０３で発生した磁束を弱めることになり、磁束強度の低下が生じる。従って、電力伝送用コイル１０３が基材の外縁からはみ出した場合には、電力伝送用コイル１０３で発生する磁束を、電力伝送用コイル１０３から見て磁性シートとは反対側に向かって飛ばす力が弱くなる。
【００４２】
上記と同様の理由により、電力伝送用コイル１０３ａの基材も、電力伝送用コイル１０３ａがはみ出さない大きさにする必要がある。
【００４３】
＜電力伝送用コイルを矩形状にすることによる利点＞
本実施の形態における電力伝送用コイル１０３を矩形状にすることによる利点について、図７を用いて説明する。
【００４４】
本実施の形態においては、電力伝送用コイル１０３を、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向から見て矩形状とし、電力伝送用コイル１０３の内側に配置される通信用コイル１０２を、その巻回軸Ｚに沿った方向から見て円形状とする。これにより、本実施の形態においては、コイルユニット１００全体を小型化することができる。小型化することができる理由の詳細は、以下の通りである。
【００４５】
矩形状の電力伝送用コイル１０３の対角線の長さは、同程度の磁束強度が得られる円形状の電力伝送用コイル１０３ａの直径より長くなってしまう。この点だけをみれば、矩形状の電力伝送用コイル１０３ａの方が、円形状の電力伝送用コイル１０３ａよりも、コイルユニット１００における専有面積が大きくなるようにも思える。
【００４６】
しかしながら、矩形状の電力伝送用コイル１０３を用いたコイルユニット１００は、基材の形状まで考えると、円形状の電力伝送用コイル１０３ａを用いたコイルユニットよりも小型化することができる。
【００４７】
即ち、電力伝送用コイル１０３、１０３ａの基材は、上記の通り、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向（図２参照）から見て、電力伝送用コイル１０３、１０３ａがはみ出さない大きさにしなければならない。仮に、電力伝送用コイル１０３と電力伝送用コイル１０３の基材とがほぼ同じ大きさである場合には、図７（ａ）に示す矩形状の電力伝送用コイル１０３の外縁が、基材の外縁となる。また、図７（ｂ）に示す円形状の電力伝送用コイル１０３ａの基材は、上記の通り矩形状であるため、少なくとも図７（ｃ）に破線で示す大きさの矩形状となる。この結果、図７（ｃ）より、電力伝送用コイル１０３ａの破線で示す矩形状の基材の外縁は、電力伝送用コイル１０３の外縁よりも、Ｌ２だけ大きくなる。即ち、基材を考慮した場合、円形状の電力伝送用コイル１０３ａの基材の方が、矩形状の電力伝送用コイル１０３の基材よりも大きくなる。この状況は、マージンを取って、電力伝送用コイル１０３、１０３ａよりも基材を大きくした場合であっても変わらない。
【００４８】
従って、矩形状の電力伝送用コイル１０３を用いるコイルユニット１００は、円形状の電力伝送用コイル１０３ａを用いたコイルユニットよりも、全体を小型化することができる。このことは、コイルユニット１００を搭載するワイヤレス電力伝送システム全体の小型化にも繋がる。
【００４９】
さらに、通信用コイル１０２は、矩形状の電力伝送用コイル１０３を形成する巻き線の内側に設けられることにより、電力伝送用コイル１０３による占有面積を増やすことなく、充電と通信とを同時に行うことができる。この際、通信用コイル１０２は、矩形状を有する電力伝送用コイル１０３の内側に配置されるとともに円形状とすることにより、電力伝送用コイル１０３から生じる磁界により受ける影響を小さくすることができる。なお、磁界により受ける影響を小さくすることができる理由については、後述する。
【００５０】
以上、図７を用いて述べたことを、後述の図１０及び図１１に示すワイヤレス電力伝送システム６００に応用して、１次側電力伝送用コイル１０３Ａ及び２次側電力伝送用コイル１０３Ｂを矩形状とし、それぞれの内側に配置される１次側通信用コイル１０２Ａ及び２次側通信用コイル１０２Ｂを円形状とすれば、コイルユニット１００Ａ、１００Ｂ全体を小型化することができる。
【００５１】
＜通信用コイルを円形状とすることによる利点＞
本実施の形態における１次側通信用コイル１０２Ａ及び２次側通信用コイル１０２Ｂを円形状にすることによる利点について、図８を用いて説明する。図８は、送電装置６１０と、送電装置６１０上に配置された電子機器６２０とを平面から見た図である。図８は、送電装置６１０の１次側通信用コイル１０２Ａ及び１次側電力伝送用コイル１０３Ａに対して、電子機器６２０の２次側通信用コイル１０２Ｂ及び２次側電力伝送用コイル１０３Ｂが、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向（図２参照）から見て斜めに配置された場合を示す。
【００５２】
電子機器６２０は人間の手で送電装置６１０上に置かれるので、図８に示す状態は頻繁に起こり得る。図８に示す状態を想定した場合、送電装置６１０の１次側通信用コイル１０２Ａ及び電子機器６２０の２次側通信用コイル１０２Ｂは円形状であることが望ましい。その理由は、以下の通りである。
【００５３】
本実施の形態では、１次側電力伝送用コイル１０３Ａと２次側電力伝送用コイル１０３Ｂとを用いて充電を行いながら、１次側通信用コイル１０２Ａと２次側通信用コイル１０２Ｂとの間で通信を行う。１次側通信用コイル１０２Ａ及び２次側通信用コイル１０２Ｂは、１次側電力伝送用コイル１０３Ａ及び２次側電力伝送用コイル１０３Ｂと比較して、相対的に磁束強度が弱い。
【００５４】
一方、１次側通信用コイル１０２Ａ及び２次側通信用コイル１０２Ｂは、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向から見て円形状であるので、方向の偏りが無い。
【００５５】
上記より、１次側通信用コイル１０２Ａと２次側通信用コイル１０２Ｂとは、図８に示すように送電装置６１０と電子機器６２０とが互いに斜めに配置された場合であっても、方向の偏りが無いので、位置が合っていれば、相対的に磁束強度が弱くても通信性能を確保することができる。
【００５６】
従って、１次側通信用コイル１０２Ａ及び２次側通信用コイル１０２Ｂは、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向から見て円形状にすることにより、容易に位置合わせすることができ、通信性能を向上させることができる。また、通信用コイル１０２Ａ及び１０２Ｂは、電力伝送用コイル１０３Ａ及び１０３Ｂに比べて、伝送される電力が小さい。そのため、通信用コイル１０２Ａを支持する第２の磁性シート１０４Ａ及び通信用コイル１０２Ｂを支持する第２の磁性シート１０４Ｂは、電力伝送用コイル１０３Ａを支持する第１の磁性シート１０１Ａ及び電力伝送用コイル１０３Ｂを支持する第１の磁性シート１０１Ｂほど厚みを必要としない。第２の磁性シート１０４Ａ及び１０４Ｂは、例えば以下のように作成することができる。まず、第２の磁性シート１０４Ａ、１０４Ｂの元となる大きな磁性シートを用意し、その両面に対して、あらかじめ接着層の片側を露出させた両面テープを貼り付ける。そして、両面テープを貼り付けた磁性シートを円形に切り取り、貫通孔２０２を設けた第２の磁性シート１０４Ａ、１０４Ｂを複数取る。こうすれば、第２の磁性シート１０４Ａ、１０４Ｂが多少割れたとしても、両面テープに支持される。また、第２の磁性シート１０４Ａ、１０４Ｂは、多少割れても、通信性能に大きな影響は出ない。
【００５７】
＜コイルユニットにおける磁束＞
本発明の実施の形態１に係るコイルユニット１００における磁束について、図９を用いて説明する。
【００５８】
先に述べたように、通信用コイル１０２は、その巻回軸Ｚに沿った方向から見て円形状を有している。また、電力伝送用コイル１０３は、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向から見て矩形状を有している。通信用コイル１０２から生じる磁束及び電力伝送用コイル１０３から生じる磁束は、いずれもＺ軸方向に向かう。この際、通信用コイル１０２を、その巻回軸Ｚに沿った方向から見て円形状に巻回するとともに、電力伝送用コイル１０３を、通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向から見て矩形状に巻回するので、電力伝送用コイル１０３の通信用コイル１０２に対向する四隅と通信用コイル１０２とは、所定の距離Ｌ１（図１及び図６参照）だけ離れている。従って、通信用コイル１０２と電力伝送用コイル１０３とは、同時に使用した際に、互いに及ぼす影響を最小限にすることができる。
【００５９】
また、凹溝部２０１及び貫通孔２０２は、平面から見た際において、巻回軸Ｚ（図２参照）と、矩形状の電力伝送用コイル１０３の一つの角部２０５（図１及び図２参照）とを結ぶ直線に沿って設けられている。通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向（図２参照）から見て矩形状の電力伝送用コイル１０３は、２つの対角線と、同じく通信用コイル１０２の巻回軸Ｚに沿った方向から見て矩形状の第１の磁性シート１０１の２つの対角線とがそれぞれ一致するように設けられている。そして、通信用コイル１０２の接続線１０５ａ、１０５ｂ、及び電力伝送用コイル１０３の端子部２０３ａ、２０３ｂは、いずれも図１に示すＢ−Ｂ線と並行に、電力伝送用コイル１０３の一つの角部２０５より電力伝送用コイル１０３の外側へ引き出される。端子部２０３ａ、２０３ｂの引き出し方向は、電力伝送用コイル１０３の巻回軸Ｚと直交している。従って、電力伝送用コイル１０３が形成する磁界と、通信用コイル１０２の接続線１０５ａ、１０５ｂとの干渉は低減される。
【００６０】
また、本実施の形態においては、矩形状を有する電力伝送用コイル１０３の内側に配置された通信用コイル１０２を円形状としている。これにより、本実施の形態においては、電力伝送用コイル１０３のワイヤレス電力伝送に伴って生じる磁界から、通信用コイル１０２が受ける影響を小さくすることができる。
【００６１】
図９は、後述するワイヤレス電力伝送システムにおいて、送電装置が１次側電力伝送用コイル１０３Ａから、電子機器が有する２次側電力伝送用コイル１０３Ｂへのワイヤレス電力伝送中に、１次側電力伝送用コイル１０３Ａが発生させる磁界の状態を示す断面図である。ここで、１次側電力伝送用コイル１０３Ａ及び２次側電力伝送用コイル１０３Ｂは、図１〜図６に示す電力伝送用コイル１０３と同一構成をそれぞれ有している。また、１次側通信用コイル１０２Ａ及び２次側通信用コイル１０２Ｂは、図１〜図６に示す通信用コイル１０２と同一構成をそれぞれ有している。
【００６２】
図９（ａ）は、図１に示すＡ−Ａ線断面における磁界の状態を示す図である。図９（ｂ）は、図１に示すＣ−Ｃ線断面における磁界の状態を示す図である。図１に示すＢ−Ｂ線断面における磁界の状態は、「細かな相違」を除けば、図９（ｂ）に示す磁界の状態とほぼ同一である。ここで言う「細かな相違」とは、図９において図示しない、各コイルからの引き出し線（図１における接続線１０５ａ、１０５ｂ、端子部２０３ａ、２０３ｂに相当）、及びこの引き出し線を外部へと引き出すために磁性シートに設けられた凹溝部（図１における凹溝部２０１）の有無などである。
【００６３】
１次側電力伝送用コイル１０３Ａより発生する磁力線は、通信用コイル１０２Ａの巻回軸Ｚに沿った方向（図２参照）から見て矩形状の１次側電力伝送用コイル１０３Ａの対角線において、１次側電力伝送用コイル１０３の対角線以外の部分（以下、「１次側電力伝送用コイル１０３の他の部分」と記載する）（例えば図１に示すＡ−Ａ線に相当する辺部分）よりも集中する。従って、図９（ａ）と図９（ｂ）とを比較すれば明らかなように、１次側電力伝送用コイル１０３Ａの対角線の断面に発生する磁界の方が、１次側電力伝送用コイル１０３の他の部分の断面に発生する磁界よりも強くなる。即ち、図９（ａ）に示す磁力線の方が、図９（ｂ）に示す磁力線よりも図９の上下方向における幅が大きくなる。
【００６４】
ここで、１次側電力伝送用コイル１０３Ａの対角線と１次側電力伝送用コイル１０３Ａの他の部分とにおいて、平面から見た際における１次側電力伝送用コイル１０３Ａと１次側通信用コイル１０２Ａとの距離が同じである場合には、以下の問題が生じる。即ち、１次側通信用コイル１０２Ａは、１次側電力伝送用コイル１０３Ａの対角線上では、１次側電力伝送用コイル１０３Ａの他の部分よりも、１次側電力伝送用コイル１０３Ａより発生する磁界からの干渉を受けやすい。
【００６５】
一方、通信用コイル１０２Ａの巻回軸Ｚに沿った方向（図２参照）から見て矩形状の１次側電力伝送用コイル１０３Ａの内側に配置された１次側通信用コイル１０２Ａは、その巻回軸Ｚに沿った方向から見て円形状を有している。これより、１次側電力伝送用コイル１０３Ａと１次側通信用コイル１０２Ａとの距離は、１次側電力伝送用コイル１０３Ａの対角線上の方（距離ｇ）が、１次側電力伝送用コイル１０３Ａの他の部分（距離ｈ）よりも大きい（ｇ＞ｈ）（図９参照）。従って、１次側通信用コイル１０２Ａは、１次側電力伝送用コイル１０３Ａの対角線上において、１次側電力伝送用コイル１０３Ａの他の部分と比較して、距離が大きい分だけ、１次側電力伝送用コイル１０３Ａより発生する磁界の影響が軽減される。
【００６６】
上記は、２次側電力伝送用コイル１０３Ｂ及び２次側電力伝送用コイル１０３Ｂの内側に配置された２次側通信用コイル１０２Ｂについても同様である。
【００６７】
＜コイルユニットの組み立て方法＞
本発明の実施の形態１に係るコイルユニット１００の組み立て方法について説明する。
【００６８】
まず、図２〜図４に示すように、通信用コイル１０２の一端に接続線１０５ａを接続する（特に図４参照）とともに、通信用コイル１０２の他端に接続線１０５ｂを接続する（特に図３参照）。具体的には、接続線１０５ａは、通信用コイル１０２の導体パターンの両端部の接続ランド３０２、３０３のうち、巻回軸Ｚから遠い方の接続ランド３０３に接続される。接続線１０５ｂは、通信用コイル１０２の導体パターンの両端部の接続ランド３０２、３０３のうち、巻回軸Ｚに近い方の接続ランド３０２に接続される。接続線１０５ｂは、図２及び図３に示すように、巻回軸Ｚに近い方の接続ランド３０２の近傍に設けられた貫通孔３０１を介して、フレキシブル基板２０４の接続ランド３０２が設けられた側とは反対側に引き出される。そして、接続線１０５ｂは、凹溝部２０１及び貫通孔２０２を通って第１の磁性シート１０１の外側に引き出される。
【００６９】
なお、接続線１０５ａ及び接続線１０５ｂの引き出し方法は、上記に限るものではない。例えば、接続線１０５ａ及び接続線１０５ｂを通信用コイル１０２の導体パターンに接続するための接続ランドが、フレキシブル基板２０４の貫通孔２０２に面する側に配置されるようにしてもよい。この場合には、図３に示すフレキシブル基板２０４の貫通孔３０１を不要にすることができる。通信用コイル１０２は、シールドパターン等の磁束を遮断するものがフレキシブル基板２０４に設けられていなければ、上記の構成としても十分機能する。
【００７０】
次に、通信用コイル１０２は、図示しない接着シールまたは接着剤等を用いて、第２の磁性シート１０４の上に固定される。この際、通信用コイル１０２は、接続部１０５ａ及び接続部１０５ｂが貫通孔２０２に配置されるように、第２の磁性シート１０４に配置される。
【００７１】
さらに、通信用コイル１０２を配置した第２の磁性シート１０４は、図示しない接着シールまたは接着剤等を用いて、第１の磁性シート１０１の中央部に固定される。この際、第２の磁性シート１０４は、凹溝部２０１と貫通孔２０２とが上下方向において重なるように、第１の磁性シート１０１上に配置される。
【００７２】
最後に、第１の磁性シート１０１上の通信用コイル１０２の周囲に、１本の電線を矩形状かつ平面状に巻回して、電力伝送用コイル１０３を形成する。この際、電力伝送用コイル１０３は、端子部２０３ａ及び端子部２０３ｂが凹溝部２０１に配置されるように形成される。これにより、本実施の形態に係るコイルユニット１００が完成する。
【００７３】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態では、通信用コイルを、その巻回軸に沿った方向から見て円形状にし、電力伝送用コイルを、通信用コイルの巻回軸に沿った方向から見て矩形状にするとともに通信用コイルの周囲に設けた。これにより、電力伝送用コイルと通信用コイルとの間における干渉を抑制して、通信品質を落とすことなく、電力伝送と情報通信とを同時に行うことができ、コイルを簡単な構成にすることができる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、通信用コイル及び電力伝送用コイルを平面状にするので、薄型化及び小型化することができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、通信用コイルの巻回軸と電力伝送用コイルの巻回軸とが同一直線になるように通信用コイル及び電力伝送用コイルを配置することにより、巻回軸Ｚ方向における電力伝送用コイルと通信用コイルとの距離を均等にすることができる。これにより、本実施の形態によれば、巻回軸Ｚ方向における通信用コイルが電力伝送用コイルから受ける影響の偏りを無くすることができるので、通信用コイルが電力伝送用コイルから受ける干渉を低減することができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、通信用コイル及び電力伝送用コイルを支持する第１の磁性シートを、通信用コイルの巻回軸に沿った方向から見て矩形状にすることにより、コイルユニットを小型化することができる。
【００７７】
また、本実施の形態によれば、電力伝送用コイルを用いた通信で使用する周波数と、通信用コイルを用いた通信で使用する周波数とに応じて、第１の磁性シートと第２の磁性シートとを異なる磁性材料により形成することにより、通信性能を向上させることができる。
【００７８】
（実施の形態２）
＜ワイヤレス電力伝送システムの構成＞
本発明の実施の形態２におけるワイヤレス電力伝送装置６００の構成について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００７９】
図１０は、本実施の形態におけるワイヤレス電力伝送システム６００の構成を示すブロック図である。図１１は、本実施の形態におけるワイヤレス電力伝送システム６００の制御回路図である。
【００８０】
なお、図１０及び図１１において、１次側電力伝送用コイル１０３Ａ及び２次側電力伝送用コイル１０３Ｂは、図１〜図６における電力伝送用コイル１０３と同一構成を有している。また、図１０及び図１１において、１次側通信用コイル１０２Ａ及び２次側通信用コイル１０２Ｂは、図１〜図６における通信用コイル１０２と同一構成を有している。
【００８１】
図１０に示すように、ワイヤレス電力伝送装置システム６００は、送電装置６１０と、受電装置である電子機器６２０と、を含んで構成される。
【００８２】
送電装置６１０と電子機器６２０とは、電磁誘導結合することにより、ワイヤレスで電力伝送を行うワイヤレス電力伝送装置を形成する。
【００８３】
＜送電装置６１０の構成＞
本発明の実施の形態２における送電装置６１０の構成について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００８４】
送電装置６１０は、電子機器６２０が載置されて、電子機器６２０の２次電池６２４（図１１参照、以下同様）の充電を行う充電装置である。また、送電装置６１０は、電子機器６２０とＮＦＣ等の非接触通信を行う。
【００８５】
送電装置６１０は、１次側電力伝送用コイル１０３Ａと、送電回路部／送電制御部６１１と、１次側通信用コイル１０２Ａと、通信回路部／通信制御部６１２と、パーソナルコンピュータ６１４等を接続するインターフェイス６１３と、を備えている。
【００８６】
１次側電力伝送用コイル１０３Ａは、電子機器６２０の２次電池６２４の充電を行う際の送電側のコイルである。なお、１次側電力伝送用コイル１０３Ａは、図１〜図６に示す電力伝送用コイル１０３と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００８７】
送電回路部／送電制御部６１１は、１次側電力伝送用コイル１０３Ａへの電力供給とその制御を行う。
【００８８】
＜電子機器６２０の構成＞
本発明の実施の形態２における電子機器６２０の構成について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００８９】
電子機器６２０は、受電側の電子機器である。ここでは、電子機器内の負荷として蓄電用の２次電池６２４を内蔵する電子機器に適用している。
【００９０】
電子機器６２０は、２次側電力伝送用コイル１０３Ｂと、受電回路部／受電制御部６２１と、２次側通信用コイル１０２Ｂと、通信回路部／通信制御部６２２と、を備えている。
【００９１】
２次側電力伝送用コイル１０３Ｂは、２次電池６２４の充電を行う際の受電側となる受電側のコイルである。なお、２次側電力伝送用コイル１０３Ｂは、図１〜図６に示す電力伝送用コイル１０３と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００９２】
＜ワイヤレス電力伝送システムの動作＞
本発明の実施の形態２に係るワイヤレス電力伝送システム６００の動作について説明する。
【００９３】
電子機器６２０の２次側電力伝送用コイル１０３Ｂが、送電装置６１０の１次側電力送電用コイル１０３Ａに接近することで、両コイルの電磁誘導結合により２次側電力伝送用コイル１０３Ｂに交流電圧が誘起される。誘起された交流電圧は、受電回路部／受電制御部６２１に供給される。
【００９４】
商用電源である１００〔Ｖ〕の交流電圧を、図示しないＡＣ／ＤＣコンバータにより所定の直流電圧に変換し、その直流電圧を所定の周波数の交流電圧を生成して、その生成された交流電圧を送電回路部／送電制御部６１１に送る。生成された交流電圧は、送電回路部／送電制御部６１１から１次側電力伝送用コイル１０３Ａに供給され、１次側電力伝送用コイル１０３Ａを所定の共振周波数で発振させる。共振コンデンサの容量は、電力伝送の信号の搬送波周波数Ｆ（Ｈｚ）と、コイルのインダクタンスから決定することができ、Ｆ＝１／２π√ＬＣ、で与えられる。
【００９５】
一方、電子機器６２０では、送電装置６１０の１次側電力伝送用コイル１０３Ａの発振によって２次側電力伝送用コイル１０３Ｂに交流電圧が誘起される。誘起された交流電圧は、図示しない整流回路を通じて整流され、平滑回路にて平滑化した直流電圧により２次電池６２４の充電を行う。
【００９６】
ここで、送電装置６１０の１次側電力伝送用コイル１０３Ａの発振によって２次側電力伝送用コイル１０３Ｂに交流電圧が誘起され２次電池６２４の充電を行う前に、受電装置である電子機器６２０が送電装置６１０の端末載置台に設置されていることを検知する。
【００９７】
まず、送電装置６１０の端末載置台に電子機器６２０が置かれ、電子機器６２０の２次側電力伝送用コイル１０３Ｂと送電装置６１０の１次側電力伝送用コイル１０３Ａとが近接配置される。この近接配置により、負荷インピーダンスが変化して、１次側電力伝送用コイル１０３Ａに電圧又は電流値の変動が生じる。送電回路部／送電制御部６１１は、上記変動値を予め定めておいた値と比較して、充電対象である電子機器６２０が存在することを検知する。
【００９８】
同様に、受電側である電子機器６２０でも、送電装置６１０の端末載置台に電子機器６２０が置かれて、２次側電力伝送用コイル１０３Ｂと１次側電力伝送用コイル１０３Ａとが近接配置されることで、負荷インピーダンスが変化することにより１次側電力伝送用コイル１０３Ａに生じた電圧又は電流値の変動を検知する。受電回路部／受電制御部６２１は、上記変動値を予め定めておいた値と比較して、電子機器６２０が充電装置である送電装置６１０の載置台に置かれたことを検知する。
【００９９】
電子機器６２０が、送電装置６１０の載置台に置かれる際、コイル同士が適切な近接配置に置かれることにより高効率の電力伝送がなされる。しかし、電子機器６２０が不適切な位置に置かれると、電力電送効率は低下する傾向にある。そのため、適切な位置関係に置かれているかどうかをユーザに何らかの方法で通知し、適切な位置に置くように促すことが好ましい。
【０１００】
本実施の形態のワイヤレス電力伝送システム６００は、両コイル間の少々の位置ずれがあったとしても、電力電送効率が大きく低下することがないため、比較的ラフな位置決めであっても一定の電力電送効率が得られる。
【０１０１】
また、本実施の形態のワイヤレス電力伝送システム６００は、送電装置６１０と電子機器６２０とは、１次側電力伝送用コイル１０３Ａと２次側電力伝送用コイル１０３Ｂを介して双方の機器に関する情報信号の伝達が可能である。例えば、１次側電力伝送用コイル１０３Ａと２次側電力伝送用コイル１０３Ｂとが近接配置され、そのときの電圧変動を検出して、適切な配置を検知した場合、１次側電力伝送用コイル１０３Ａ及び２次側電力伝送用コイル１０３Ｂ間で各々の機器及び装置の識別情報をやりとりして、互いに相手方の認証を行う。そして、１次側電力伝送用コイル１０３Ａと２次側電力伝送用コイル１０３Ｂとが適切な近接配置された検知し、各々の機器及び装置が互いに相手方を認証できた場合に、１次側電力伝送用コイル１０３Ａから２次側電力伝送用コイル１０３Ｂに電力伝送が行われ、その伝送された電力により電子機器６２０の２次電池６２４の充電が行われる。
【０１０２】
次に、送電装置６１０と電子機器６２０間でのワイヤレス電力伝送の制御について説明する。
【０１０３】
＜電力伝送制御＞
図１１に示すように、送電装置６１０は、１次側電力伝送用コイル１０３Ａ、送電制御部６１１Ａ、送電回路部６１１Ｂ、１次側通信用コイル１０２Ａ、通信制御部６１２Ａ、通信回路部６１２Ｂ、インターフェイス６１３、制御部６１５、及びデータ記憶部６１６を備える。
【０１０４】
送電制御部６１１Ａ及び送電回路部６１１Ｂは、図１１の送電回路部／送電制御部６１１と同様の機能を有する。通信制御部６１２Ａ及び通信回路部６１２Ｂは、図１１の通信回路部／通信制御部６１２と同様の機能を有する。
【０１０５】
制御部６１５は、マイクロプロセッサ等により構成され、データ記憶部６１６に記憶されたプログラム及びデータを基に送電装置６１０全体を制御する。
【０１０６】
商用電源６１７から供給される交流電圧は、図示しないＡＣ／ＤＣコンバータを通じて所定の直流電圧に変換される。この直流電圧は、送電制御部６１１Ａを介して送電回路部６１１Ｂへ供給される。
【０１０７】
送電回路部６１１Ｂは、少なくともドライバ及び共振回路（いずれも図示略）を有している。ドライバは、送電制御部６１１Ａによる制御によって、ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧を所定の周波数を有する交流電圧に変換する。共振回路は、コンデンサの容量ＣとコイルのインダクタンスＬからなる共振回路により、ドライバからの交流電圧に応じて共振する。これにより、１次側電力伝送用コイル１０３Ａを所定の共振周波数で発振させる。
【０１０８】
また、送電回路部６１１Ｂは、送電制御部６１１Ａから供給される装置の状態や認証のための情報を含んだ変調信号を電力伝送用の交流信号に重畳するか又は、その情報のみを単独で電子機器６２０への情報送信も行うことが可能である。
【０１０９】
送電制御部６１１Ａは、送電装置６１０から電子機器６２０へ充電電力を伝送する場合には、送電回路部６１１Ｂのドライバを制御し、ドライバから１次側電力伝送用コイル１０３Ａへ所定の周波数の交流電圧を供給させる。また、送電制御部６１１Ａは、送電装置６１０の載置台へ電子機器６２０の接近配置や移動により１次側電力伝送用コイル１０３Ａに発生する電圧又は電流変動を検知する。そして、送電装置６１０の載置台へ電子機器６２０の接近配置や移動の検知に基づいて、ドライバから１次側電力伝送用コイル１０３Ａへの交流電圧の供給と停止の制御などを行う。さらに、送電制御部６１１Ａは、送電装置６１０と電子機器６２０間での各々の機器状態の情報を送信する変復調回路（図示略）を有している。機器の状態の情報に応じて変調した信号を生成して送信を行うことにより、１次側電力伝送用コイル１０３Ａから、２次側電力伝送用コイル１０３Ｂへ情報送信が行われる。
【０１１０】
逆に、電子機器６２０から機器情報の受信を行う場合、電子機器６２０から送られてきた変調信号を取り出し、変復調回路で変調信号の復調が行われ、電子機器６２０から送られる情報の受信が行われる。
【０１１１】
一方、電子機器６２０は、２次側電力伝送用コイル１０３Ｂ、受電制御部６２１Ａ、受電回路部６２１Ｂ、２次側通信用コイル１０２Ｂ、通信制御部６２２Ａ、通信回路部６２２Ｂ、充放電制御回路６２３、２次電池６２４、制御部６２５、及びデータ記憶部６２６を備える。
【０１１２】
受電制御部６２１Ａ及び受電回路部６２１Ｂは、図１１の受電回路部／受電制御部６２１と同様の機能を有する。また、通信制御部６２２Ａ及び通信回路部６２２Ｂは、図１１の通信回路部／通信制御部６２２と同様の機能を有する。
【０１１３】
２次電池６２４は、端末の動作電力を発生する。
【０１１４】
制御部６２５は、マイクロプロセッサ等により構成され、データ記憶部６２６に記憶されたプログラム及びデータを基に電子機器６２０全体を制御する。
【０１１５】
受電回路部６２１Ｂは、１次側電力伝送用コイル１０３Ａからの電磁誘導により２次側電力伝送用コイル１０３Ｂに誘起された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路（図示略）と、整流回路から送られた直流電圧を電子機器６２０の充電で使用される所定電圧に変換するレギュレータ（図示略）から構成される。また、送電装置６１０へ機器状態の情報を送るための２次側電力伝送用コイル１０３Ｂの共振回路とドライバ（いずれも図示略）を備えている。
【０１１６】
レギュレータにより、所定電圧に変換された直流電圧は、受電制御部６２１Ａに送られる。受電制御部６２１Ａは、受電回路部６２１Ｂが受電した電力を、充放電制御回路６２３へ送り、２次電池６２４の充電を行う。また、受電制御部６２１Ａは、電子機器６２０の機器状態、例えば温度上昇、２次電池６２４の充電状態、２次側電力伝送用コイル１０３Ｂに発生する電圧変動等を検出する。さらに、受電制御部６２１Ａは、送電装置６１０へ機器情報に応じた変調した信号を受電回路部６２１Ｂへ送る変復調回路（図示略）を備える。
【０１１７】
受電回路部６２１Ｂの発振回路は、電子機器６２０から送電装置６１０へ情報伝送を行う際、ドライバは受電制御部６２１Ａにより、共振回路を共振させることにより、２次側電力伝送用コイル１０３Ｂを所定の共振周波数で発振させる。ドライバは、受電制御部６２１Ａから供給される情報送信用の変調信号を送信する。
【０１１８】
送電装置６１０と電子機器６２０間での情報信号の送受信は、単純なビット通信でもあってもよいし、コード化通信であってもよい。
【０１１９】
また、本実施の形態では、送電装置６１０は、負荷インピーダンスの変化に基づく電圧値が予め定めた所定の電圧値にならなかった時や、相互の機器間での識別認証ができなかった時は何らかの異常な状態にあるものとして、１次側電力伝送用コイル１０３Ａへの電力供給を行わないように制御される。
【０１２０】
また、本実施の形態では、１次側電力伝送用コイル１０３Ａと２次側電力伝送用コイル１０３Ｂの両コイルが、電磁誘導結合により２次側電力伝送用コイル１０３Ｂに交流電圧が誘起され、受電回路部６２１Ｂに供給され、電子機器６２０の２次電池６２４の充電が行われている場合、送電装置６１０と電子機器６２０との間で、１次側電力伝送用コイル１０３Ａ及び２次側電力伝送用コイル１０３Ｂを介して２次電池６２４の充電情報の送信が行われる。例えば、２次電池６２４の充電の継続が必要な場合は、１次側電力伝送用コイル１０３Ａからの電力伝送を継続する。また、２次電池６２４の充電が完了した場合は、電力伝送を停止する。また何らかの異常を示す情報が供給されたような場合にも電力伝送を停止する制御を行う。
【０１２１】
＜非接触通信制御＞
送電装置６１０及び電子機器６２０は、ＲＦＩＤ、ＮＦＣ、無線ＬＡＮ、３Ｇ通信モジュール、Bluetooth（登録商標）等のような電気的な接点を用いずに非接触で通信を行う機能を搭載する。具体的には、送電装置６１０は、１次側通信用コイル１０２Ａ、通信制御部６１２Ａ、及び通信回路部６１２Ｂを備え、電子機器６２０は、２次側通信用コイル１０２Ｂ、通信制御部６２２Ａ、及び通信回路部６２２Ｂを備える。
【０１２２】
１次側通信用コイル１０２Ａ及び２次側通信用コイル１０２Ｂは、非接触通信に用いられるアンテナである。通信制御部６１２Ａ、６２２Ａ及び通信回路部６１２Ｂ、６２２Ｂは、非接触通信の信号処理及び制御を行うための非接触通信回路である。
【０１２３】
電子機器６２０は、例えば、携帯情報端末、携帯電話機、ディジタルカメラ等である。送電装置６１０は、インターフェイス６１３を介してパーソナルコンピュータ６１４とデータのやり取りが可能である。
【０１２４】
送電装置６１０には、電子機器６２０と非接触通信を行うための非接触通信アンテナである１次側通信用コイル１０２Ａが設けられる。
【０１２５】
データ記憶部６１６は、画像、音声又はテキストなどからなるデータを保存する。
【０１２６】
通信回路部６１２Ｂは、例えば、ＮＦＣや、Bluetooth（登録商標）などで規定される通信方式に従って、通信制御部６１２Ａの制御に基づいて、電子機器６２０と無線通信を行う。例えば、通信回路部６１２Ｂは、通信制御部６１２Ａの制御に基づいて、データ記憶部６１６に記憶されているデータを読み出して、無線で、電子機器６２０に送信する。また、通信回路部６１２Ｂは、電子機器６２０との通信により電子機器６２０から送信されてくる情報データを受信し、通信制御部６１２Ａに供給する。
【０１２７】
電子機器６２０には、送電装置６１０と非接触通信を行うための非接触通信アンテナである２次側通信用コイル１０２Ｂが設けられる。
【０１２８】
通信回路部６２２Ｂは、通信制御部６２２Ａの制御に基づいて、データ記憶部６２６に記憶されているデータを読み出して、無線で、送電装置６１０に送信する。
【０１２９】
電子機器６２０は、ユーザからの指示を受ける操作部（図示略）を備える。通信制御部６２２Ａは、ユーザからの指示に応じて、通信回路部６２２Ｂを制御し、データ記憶部６２６に記憶されているデータを、電子機器６２０から送電装置６１０へ、又は送電装置６１０から電子機器６２０に送信する。また、電子機器６２０と送電装置６１０が磁気的に結合した段階で自動的に電子機器に蓄えられたデータ情報を、送電装置６１０に非接触通信して送信する方法も好ましい。
【０１３０】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、送電装置６１０から電子機器６２０にワイヤレスで電力伝送されている間に、例えば、ユーザが、送電装置６１０から電子機器６２０にデータを送信するように、操作部からの指示が入力されると、送電装置６１０から電子機器６２０にデータが送信される。また、ユーザからの指示をまたずに磁気結合により電力電送されると、電子機器６２０から送電装置６１０にデータが送信される。これにより、上記実施の形態１の効果に加えて、電力電送される間にデータ通信が中断され、ユーザに対して待ち時間に伴うイライラ感を与えることを防ぐことができる。
【０１３１】
＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態において、コイルユニットを充電装置及び電子機器、またワイヤレス電力伝送装置に用いたが、本発明はこれに限らず、コイルユニットは、携帯端末等どのような電子機器に適用してもよい。電磁誘導により非接触で電力を伝送する機器であれば、どのような装置でもよく、例えば携帯電話機等の携帯端末装置に適用してもよい。当然のことながら、コイルユニットは、送電コイル又は受電コイルのいずれであってもよい。
【０１３２】
また、本実施の形態において、コイルユニット及び電力伝送装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、コイルユニットは平面コイル、送電コイル又は受電コイル、コイルユニット、電力伝送装置はワイヤレス電力伝送装置、非接触電力伝送システム等であってもよい。
【０１３３】
また、本実施の形態において、上記コイルユニットを構成する各部、例えば線状導体等の種類・形状、取付方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明にかかるコイルユニットは、送電装置から電子機器等に対して電磁誘導により非接触で電力を伝送するのに好適である。
【符号の説明】
【０１３５】
１００  コイルユニット
１０１  第１の磁性シート
１０２  通信用コイル
１０３  電力伝送用コイル
１０４  第２の磁性シート
１０５ａ、１０５ｂ  接続線
２０３ａ、２０３ｂ  端子部
２０４  フレキシブル基板
【図１】
2014044994.tif 000003
【図２】
2014044994.tif 000004
【図３】
2014044994.tif 000005
【図４】
2014044994.tif 000006
【図５】
2014044994.tif 000007
【図６】
2014044994.tif 000008
【図７】
2014044994.tif 000009
【図８】
2014044994.tif 000010
【図９】
2014044994.tif 000011
【図１０】
2014044994.tif 000012
【図１１】
2014044994.tif 000013