(57)【要約】【課題】新たな通信のためのハードウェアを追加することなく、規格外の充電を可能とする。【解決手段】受電機器５０の受電側制御手段５３は、電気負荷ＬＤに対して、第一電流値を定格電流として給電可能な第一電流モードと、第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として給電可能な第二電流モードを切り替え可能としている。要求信号送信手段５７は、送電要求信号として、第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、第二送電要求信号とを送信可能とする。給電台１０は、要求信号受信手段１４で第一送電要求信号を受けた場合の第一送電電力と、第二送電電力とを、電力制御手段１３で切り替え可能としている。要求信号受信手段１４で、要求信号送信手段５７から第二送電要求信号と第一送電要求信号とを受信すると、第二送電要求信号に従い第二送電電力を電力制御手段１３で送電する一方、第一送電要求信号を無視する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気負荷を有する受電機器と、
前記受電機器に給電する給電台とを備え、
前記受電機器に対して、前記給電台から無接点で電力を送電して給電可能な無接点給電システムであって、
前記受電機器は、
前記電気負荷と、
前記給電台からの給電を受けるための受電コイルと、
前記受電コイルで受電した受電電力でもって、前記電気負荷の駆動を制御する受電側制御手段と、
前記受電機器側で実際に得られた受電側検出電力を検出する電力値取得手段と、
前記電力値取得手段で検出された受電側検出電力に基づいて、前記給電台から受電機器に送電される送電電力量に関して指示する送電要求信号を前記給電台側に送信するための要求信号送信手段と
を備え、
前記給電台は、
受電コイルと電磁結合して送電するための送電コイルと、
前記要求信号送信手段から送信される送電要求信号を受信するための要求信号受信手段と、
前記要求信号受信手段で受信された送電要求信号に基づいて、前記送電コイルから送電する送電電力量を制御するための電力制御手段と
を備え、
前記受電側制御手段は、前記電気負荷に対して、
第一電流値を定格電流として給電可能な第一電流モードと、
前記第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として給電可能な第二電流モードを切り替え可能としており、
前記要求信号送信手段は、送電要求信号として、
第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、
第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号とを送信可能であり、
前記給電台は、
前記要求信号受信手段で第一送電要求信号を受けた場合の第一送電電力と、
第二送電要求信号を受けた場合の第二送電電力とを、前記電力制御手段で切り替え可能としており、
前記要求信号受信手段で、前記要求信号送信手段から前記第二送電要求信号と第一送電要求信号とを受信すると、第二送電要求信号に従い第二送電電力を前記電力制御手段で送電する一方、前記第一送電要求信号を無視するよう構成してなることを特徴とする無接点給電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無接点給電システムであって、
前記電気負荷が、二次電池であり、
前記給電台が、前記二次電池を充電する充電台であり、
前記受電機器に対して、前記給電台から無接点で電力を送電して、前記二次電池を充電可能としてなることを特徴とする無接点給電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無接点給電システムであって、
第一電流値が、規格化された無接点充電方式に従った電流値であり、
第二電流値が、規格化されていない無接点充電方式に従った電流値であることを特徴とする無接点給電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の無接点給電システムであって、
第一電流値が、７００ｍＡであり、
第二電流値が、１Ａであることを特徴とする無接点給電システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の無接点給電システムであって、
前記要求信号送信手段は、前記第一送電要求信号と、第二送電要求信号とを時分割で送信可能としてなることを特徴とする無接点給電システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の無接点給電システムであって、さらに、
前記送電コイルを、前記受電機器を載置する載置面内で移動させるための移動機構を備えることを特徴とする無接点給電システム。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一に記載の無接点給電システムであって、
前記送電コイルを固定式としてなることを特徴とする無接点給電システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の無接点給電システムであって、
前記受電側制御手段は、
第一電流モードに代えて、第一電力値を定格電力として給電可能な第一電力モードと、
第二電流モードに変えて、前記第一電力値よりも大きい第二電力値を定格電力として給電可能な第二電力モードとを切り替え可能としており、
前記要求信号送信手段は、送電要求信号として、
第一電力モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、
第二電力モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号とを送信可能としてなることを特徴とする無接点給電システム。
【請求項９】
給電台に内蔵される送電コイルから送電される電力でもって無接点で駆動可能な受電機器であって、
前記電気負荷と、
前記電気負荷に給電する電力を受けるため、送電コイルと電磁結合可能な受電コイルと、
前記受電コイルで受電した受電電力でもって、前記電気負荷の駆動を制御する受電側制御手段と、
前記受電機器側で実際に得られた受電側検出電力を検出する電力値取得手段と、
前記電力値取得手段で検出された受電側検出電力に基づいて、前記給電台から受電機器に送電される送電電力量に関して指示する送電要求信号を前記給電台側に送信するための要求信号送信手段と
を備え、
前記受電側制御手段は、前記電気負荷に対して、
第一電流値を定格電流として給電可能な第一電流モードと、
前記第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として給電可能な第二電流モードを切り替え可能としており、
前記要求信号送信手段は、送電要求信号として、
第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号と、これに次いで第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号とを送信可能としてなることを特徴とする受電機器。
【請求項１０】
請求項９に記載の受電機器であって、
前記受電側制御手段は、
第一電流モードに代えて、第一電力値を定格電力として給電可能な第一電力モードと、
第二電流モードに変えて、前記第一電力値よりも大きい第二電力値を定格電力として給電可能な第二電力モードとを切り替え可能としており、
前記要求信号送信手段は、送電要求信号として、
第二電力モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号と、これに次いで第一電力モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号とを送信可能としてなることを特徴とする受電機器。
【請求項１１】
電気負荷を有する受電機器に対し、無接点で電力を送電して給電可能な給電台であって、
受電機器に内蔵された受電コイルと電磁結合して、該受電機器に給電するための送電コイルと、
受電機器から送信される、前記給電台から受電機器に送電される送電電力量に関して指示する送電要求信号を受信するための要求信号受信手段と、
前記要求信号受信手段で受信された送電要求信号に基づいて、前記送電コイルから送電する電力量を制御するための電力制御手段と
を備え、
前記電力制御手段は、前記要求信号受信手段で、
第一電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第一送電電力を送電し、
前記第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第二送電電力を送電するよう構成され、
前記要求信号受信手段で、受電機器から前記第二送電要求信号と第一送電要求信号とを受信すると、前記第二送電要求信号に従い第二送電電力を前記電力制御手段で送電する一方、前記第一送電要求信号を無視するよう構成してなることを特徴とする給電台。
【請求項１２】
請求項１１に記載の給電台であって、
前記電力制御手段は、前記要求信号受信手段で、
第一電流値に代えて、第一電力値を定格電力として、電気負荷に給電する第一電力モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第一送電電力を送電し、
第二電流値に代えて、前記第一電力値よりも大きい第二電力値を定格電力として、電気負荷に給電する第二電力モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第二送電電力を送電するよう構成されてなることを特徴とする給電台。
【請求項１３】
電気負荷を有する受電機器に対して、給電台から無接点で電力を送電して給電する無接点給電方法であって、
前記受電機器の受電コイルを、前記給電台の送電コイルと電磁結合させた状態で、前記送電コイルから前記受電コイルに対して電力を送電する工程と、
前記受電機器が、前記受電コイルで受けた受電電力により、前記電気負荷への給電を開始すると共に、受電側検出電流又は受電側検出電力を検出する工程と、
検出された受電側検出電流又は受電側検出電力に基づいて、前記給電台から前記受電機器に送電される送電電力量の増減を指示する送電要求信号を前記給電台に送信する工程と、
前記送電要求信号に従って、前記前記電力制御手段は前記送電コイルから前記受電コイルに送電する送電電力量を調整する工程と
を含み、
前記受電機器は、送電要求信号として、
第一電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、
前記第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号と
を併せて前記給電台に送信し、
前記給電台は、前記受電機器から前記第二送電要求信号と第一送電要求信号とをこの順で受信すると、前記第二送電要求信号に従い第二送電電力を前記受電機器に送電する一方、前記第一送電要求信号を無視することを特徴とする無接点充電方法。
【請求項１４】
電気負荷を有する受電機器に対して、給電台から無接点で電力を送電して給電する無接点給電方法であって、
前記受電機器の受電コイルを、前記給電台の送電コイルと電磁結合させた状態で、前記送電コイルから前記受電コイルに対して電力を送電する工程と、
前記受電機器が、前記受電コイルで受けた受電電力により、前記電気負荷への給電を開始すると共に、受電側検出電流又は受電側検出電力を検出する工程と、
検出された受電側検出電流又は受電側検出電力に基づいて、前記給電台から前記受電機器に送電される送電電力量の増減を指示する送電要求信号を前記給電台に送信する工程と、
前記送電要求信号に従って、前記前記電力制御手段は前記送電コイルから前記受電コイルに送電する送電電力量を調整する工程と
を含み、
前記受電機器は、送電要求信号として、
規格化された無接点充電方式に従った第一電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、
前記第一電流値よりも大きい、規格化されていない無接点充電方式に従った第二電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号と
を前記給電台に対し、前記第二送電要求信号、第一送電要求信号の順で送信し、
前記給電台は、
第二電流モードでの送電に対応していない場合、前記第一送電要求信号を受信して、該信号に従って第一送電電力を前記受電機器に給電し、
第二電流モードでの送電に対応している場合、前記第二送電要求信号及び第一送電要求信号を受信して、前記第二送電要求信号に従って第二送電電力を前記受電機器に送電する一方、前記第一送電要求信号を無視することを特徴とする無接点充電方法。
【請求項１５】
電気負荷を有する受電機器に対して、給電台から無接点で電力を送電して給電する無接点給電方法であって、
前記受電機器の受電コイルを、前記給電台の送電コイルと電磁結合させた状態で、前記送電コイルから前記受電コイルに対して電力を送電する工程と、
前記受電機器が、前記受電コイルで受けた受電電力により、前記電気負荷への給電を開始すると共に、受電側検出電流又は受電側検出電力を検出する工程と、
検出された受電側検出電流又は受電側検出電力に基づいて、前記給電台から前記受電機器に送電される送電電力量の増減を指示する送電要求信号を前記給電台に送信する工程と、
前記送電要求信号に従って、前記前記電力制御手段は前記送電コイルから前記受電コイルに送電する送電電力量を調整する工程と
を含み、
前記給電台は、前記受電機器から、
規格化された無接点充電方式に従った第一電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第一送電電力を送電し、
前記第一電流値よりも大きい、規格化されていない無接点充電方式に従った第二電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第二送電電力を送電し、
前記前記第二送電要求信号と第一送電要求信号とをこの順で受けた場合に、
前記第二送電要求信号に従い第二送電電力を前記電力制御手段で送電する一方、前記第一送電要求信号を無視するよう構成してなることを特徴とする給電台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電コイルと受電コイルとを電磁結合するように互いに接近して配置し、送電コイルから受電コイルに電磁誘導作用で給電する無接点給電システム、受電機器、給電台、無接点給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電コイルを内蔵する給電台に、受電コイルを内蔵する受電機器をセットして、送電コイルから受電コイルに電力搬送する無接点給電方法は開発されている（特許文献１参照）。この無接点給電方法は、例えば図１２に示すように、携帯電話等の受電機器２６０を、無接点の給電台２２０の充電面２２１に載置し、給電台２２０から受電機器２６０に電力を搬送して、受電機器２６０に内蔵される二次電池を充電する。このような無接点給電を実現するために、給電台２２０の送電コイル２５１に、携帯電話の受電コイル２６１を接近させて、送電コイル２５１から受電コイル２６１に給電する。これにより、受電コイル２６１に誘導される電力でもって内蔵電池が充電される。この給電方法は、コネクタを介して携帯電話を給電台に接続する必要がなく、無接点方式で携帯電話に電力搬送できる利点が得られる。また受電機器として携帯電話に限られず、受電コイルを内蔵した緊急充電器等も利用できる。
【０００３】
ところで近年の受電機器は、大画面化や電池駆動時間の長期化等の要求によって、一層の高出力化が求められており、内蔵される二次電池の容量は大型化される傾向にある。この結果、充電に要する電力も大きくなり、従来と同じ送電電力であれば充電時間が長くなる傾向にある。また一方で、充電時間をできるだけ短くしたいという要求も強く、給電台の高出力化も求められているところである。
【０００４】
その一方で、異なる機種や製造元の受電機器でも、共通の充電台でもって充電できるように、無接点給電の方式の規格化が進められている。例えば標準化団体の一であるＷＰＣ（Wireless Power Consortium）では、図１３に示すように充電台１３１０が受電機器１３５０供給する電力が５Ｗに規定されている。このため、該規格に対応させようとすれば、規格値（ＷＰＣでは５Ｗ）以上の電力で充電することができない。
【０００５】
高出力の受電機器を短時間で充電するには、上述の通り給電台を高出力化することが考えられる。そこで、規格に対応させた充電を可能としつつも、規格外の高出力での充電に対応させた受電機器と給電台の組み合わせにおいては、高出力での充電を可能とすることが考えられる。例えば、ＷＰＣでは、受電機器から給電台側への通信（ＡＭ変調）のみが規定されている。これに対して、図１４に示すように、給電台側から受電機器に対して規格外の独自方式で通信（例えばＦＭ変調）を行うことによって、給電台と受電機器とが互いに独自方式に対応していることを把握でき、高出力での充電が可能となる。
【０００６】
しかしながら、この方式では規格上は必要とされない給電台から受電機器への通信が必須となるため、給電台側に送信機を、受電機器側に受信機を設ける必要があり、このような部材の追加によって構成が複雑化してコスト高となるという問題があった。
【０００７】
さらに、このような規格外の高出力での給電に対応した電気機器を用意すると、規格外の高出力給電に対応していない給電台に載置した場合には、電気機器から規格値以上の高出力で給電を求められる結果、給電台の電流値が上昇して発熱したり、あるいは該電流値や温度の上昇によって、給電台と受電機器との間に異物が介在していると誤検出されて、給電が停止されてしまうといった問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１７５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、新たな通信のためのハードウェアを追加すること無く、規格外の充電を可能とした無接点給電システム、受電機器、給電台、無接点給電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の無接点給電システムによれば、電気負荷を有する受電機器と、前記受電機器に給電する給電台とを備え、前記受電機器に対して、前記給電台から無接点で電力を送電して給電可能な無接点給電システムであって、前記受電機器は、前記電気負荷と、前記給電台からの給電を受けるための受電コイルと、前記受電コイルで受電した受電電力でもって、前記電気負荷の駆動を制御する受電側制御手段と、前記受電機器側で実際に得られた受電側検出電力を検出する電力値取得手段と、前記電力値取得手段で検出された受電側検出電力に基づいて、前記給電台から受電機器に送電される送電電力量に関して指示する送電要求信号を前記給電台側に送信するための要求信号送信手段とを備え、前記給電台は、受電コイルと電磁結合して送電するための送電コイルと、前記要求信号送信手段から送信される送電要求信号を受信するための要求信号受信手段と、前記要求信号受信手段で受信された送電要求信号に基づいて、前記送電コイルから送電する送電電力量を制御するための電力制御手段とを備え、前記受電側制御手段は、前記電気負荷に対して、第一電流値を定格電流として給電可能な第一電流モードと、前記第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として給電可能な第二電流モードを切り替え可能としており、前記要求信号送信手段は、送電要求信号として、第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号とを送信可能であり、前記給電台は、前記要求信号受信手段で第一送電要求信号を受けた場合の第一送電電力と、第二送電要求信号を受けた場合の第二送電電力とを、前記電力制御手段で切り替え可能としており、前記要求信号受信手段で、前記要求信号送信手段から前記第二送電要求信号と第一送電要求信号とを受信すると、第二送電要求信号に従い第二送電電力を前記電力制御手段で送電する一方、前記第一送電要求信号を無視するよう構成できる。上記構成により、より高出力の第二電流モードでの給電を可能としつつ、仮に給電台又は受電機器が、このような第二電流モードでの給電に対応していない場合でも、第一電流モードでの給電を可能として、安全に利用することが可能となる。またこの方式であれば、既存の無接点充電に容易に適用できるため、新たな部材を追加すること無く安価に実装できる利点も得られる。
【００１１】
また第２の無接点給電システムによれば、前記電気負荷が、二次電池であり、前記給電台が、前記二次電池を充電する充電台であり、前記受電機器に対して、前記給電台から無接点で電力を送電して、前記二次電池を充電可能とできる。
【００１２】
さらに第３の無接点給電システムによれば、第一電流値が、規格化された無接点充電方式に従った電流値であり、第二電流値を、規格化されていない無接点充電方式に従った電流値とできる。上記構成により、規格化された無接点充電方式に対応させた給電台及び受電機器で給電を可能としつつ、規格化された電流値よりもさらに高出力での給電にも対応させることができる。
【００１３】
さらにまた第４の無接点給電システムによれば、第一電流値が、７００ｍＡであり、第二電流値を１Ａとできる。これにより、Ｑｉ規格に従った無接点給電に対応させつつ、独自規格によってこれよりも高出力でも給電可能とできる。
【００１４】
さらにまた第５の無接点給電システムによれば、前記要求信号送信手段は、前記第一送電要求信号と、第二送電要求信号とを時分割で送信可能とできる。上記構成により、一の要求信号送信手段でもって第一送電要求信号と第二送電要求信号とを送信でき、送信機構を共通化して構成の簡素化を図ることができる。
【００１５】
さらにまた第６の無接点給電システムによれば、さらに前記送電コイルを、前記受電機器を載置する載置面内で移動させるための移動機構を備えることができる。上記構成により、受電機器を載置面内の任意の位置に載置して、送電コイルを移動させて受電コイルと電磁結合させることができる。
【００１６】
さらにまた第７の無接点給電システムによれば、前記送電コイルを固定式とできる。上記構成により、送電コイルの移動機構を省き低コストな無接点給電が実現できる。
【００１７】
さらにまた第８の無接点給電システムによれば、前記受電側制御手段は、第一電流モードに代えて、第一電力値を定格電力として給電可能な第一電力モードと、第二電流モードに変えて、前記第一電力値よりも大きい第二電力値を定格電力として給電可能な第二電力モードとを切り替え可能としており、前記要求信号送信手段は、送電要求信号として、第一電力モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、第二電力モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号とを送信可能とできる。上記構成により、電流値に限らず電力値を用いても給電の判定を的確に行うことが可能となる。
【００１８】
さらにまた第９の受電機器によれば、給電台に内蔵される送電コイルから送電される電力でもって無接点で駆動可能な受電機器であって、前記電気負荷と、前記電気負荷に給電する電力を受けるため、送電コイルと電磁結合可能な受電コイルと、前記受電コイルで受電した受電電力でもって、前記電気負荷の駆動を制御する受電側制御手段と、前記受電機器側で実際に得られた受電側検出電力を検出する電力値取得手段と、前記電力値取得手段で検出された受電側検出電力に基づいて、前記給電台から受電機器に送電される送電電力量に関して指示する送電要求信号を前記給電台側に送信するための要求信号送信手段とを備え、前記受電側制御手段は、前記電気負荷に対して、第一電流値を定格電流として給電可能な第一電流モードと、前記第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として給電可能な第二電流モードを切り替え可能としており、前記要求信号送信手段は、送電要求信号として、第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号と、これに次いで第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号とを送信可能とできる。上記構成により、より高出力の第二電流モードでの給電を可能としつつ、仮に給電台側が、このような第二電流モードでの給電に対応していない場合でも、第一電流モードでの給電を可能として、安全な利用が図られる。
【００１９】
さらにまた第１０の受電機器によれば、前記受電側制御手段は、第一電流モードに代えて、第一電力値を定格電力として給電可能な第一電力モードと、第二電流モードに変えて、前記第一電力値よりも大きい第二電力値を定格電力として給電可能な第二電力モードとを切り替え可能としており、前記要求信号送信手段は、送電要求信号として、第二電力モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号と、これに次いで第一電力モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号とを送信可能とできる。上記構成により、電流値に限らず電力値を用いても給電の判定を的確に行うことが可能となる。
【００２０】
さらにまた第１１の給電台によれば、電気負荷を有する受電機器に対し、無接点で電力を送電して給電可能な給電台であって、受電機器に内蔵された受電コイルと電磁結合して、該受電機器に給電するための送電コイルと、受電機器から送信される、前記給電台から受電機器に送電される送電電力量に関して指示する送電要求信号を受信するための要求信号受信手段と、前記要求信号受信手段で受信された送電要求信号に基づいて、前記送電コイルから送電する電力量を制御するための電力制御手段とを備え、前記電力制御手段は、前記要求信号受信手段で、第一電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第一送電電力を送電し、前記第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第二送電電力を送電するよう構成され、前記要求信号受信手段で、受電機器から前記第二送電要求信号と第一送電要求信号とを受信すると、前記第二送電要求信号に従い第二送電電力を前記電力制御手段で送電する一方、前記第一送電要求信号を無視するよう構成できる。上記構成により、より高出力の第二電流モードでの給電を可能としつつ、仮に受電機器が、このような第二電流モードでの給電に対応していない場合でも、第一電流モードでの給電を可能として、安全に利用することが可能となる。
【００２１】
さらにまた第１２の給電台によれば、前記電力制御手段は、前記要求信号受信手段で、第一電流値に代えて、第一電力値を定格電力として、電気負荷に給電する第一電力モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第一送電電力を送電し、第二電流値に代えて、前記第一電力値よりも大きい第二電力値を定格電力として、電気負荷に給電する第二電力モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第二送電電力を送電するよう構成できる。上記構成により、電流値に限らず電力値を用いても給電の判定を的確に行うことが可能となる。
【００２２】
さらにまた第１３の無接点給電方法によれば、電気負荷を有する受電機器に対して、給電台から無接点で電力を送電して給電する無接点給電方法であって、前記受電機器の受電コイルを、前記給電台の送電コイルと電磁結合させた状態で、前記送電コイルから前記受電コイルに対して電力を送電する工程と、前記受電機器が、前記受電コイルで受けた受電電力により、前記電気負荷への給電を開始すると共に、受電側検出電流又は受電側検出電力を検出する工程と、検出された受電側検出電流又は受電側検出電力に基づいて、前記給電台から前記受電機器に送電される送電電力量の増減を指示する送電要求信号を前記給電台に送信する工程と、前記送電要求信号に従って、前記前記電力制御手段は前記送電コイルから前記受電コイルに送電する送電電力量を調整する工程とを含み、前記受電機器は、送電要求信号として、第一電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、前記第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号とを併せて前記給電台に送信し、前記給電台は、前記受電機器から前記第二送電要求信号と第一送電要求信号とをこの順で受信すると、前記第二送電要求信号に従い第二送電電力を前記受電機器に送電する一方、前記第一送電要求信号を無視することができる。これにより、より高出力の第二電流モードでの給電を可能としつつ、仮に給電台又は受電機器が、このような第二電流モードでの給電に対応していない場合でも、第一電流モードでの給電を可能として、安全に利用することが可能となる。
【００２３】
さらにまた第１４の無接点給電方法によれば、電気負荷を有する受電機器に対して、給電台から無接点で電力を送電して給電する無接点給電方法であって、前記受電機器の受電コイルを、前記給電台の送電コイルと電磁結合させた状態で、前記送電コイルから前記受電コイルに対して電力を送電する工程と、前記受電機器が、前記受電コイルで受けた受電電力により、前記電気負荷への給電を開始すると共に、受電側検出電流又は受電側検出電力を検出する工程と、検出された受電側検出電流又は受電側検出電力に基づいて、前記給電台から前記受電機器に送電される送電電力量の増減を指示する送電要求信号を前記給電台に送信する工程と、前記送電要求信号に従って、前記前記電力制御手段は前記送電コイルから前記受電コイルに送電する送電電力量を調整する工程とを含み、前記受電機器は、送電要求信号として、規格化された無接点充電方式に従った第一電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、前記第一電流値よりも大きい、規格化されていない無接点充電方式に従った第二電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号とを前記給電台に対し、前記第二送電要求信号、第一送電要求信号の順で送信し、前記給電台は、第二電流モードでの送電に対応していない場合、前記第一送電要求信号を受信して、該信号に従って第一送電電力を前記受電機器に給電し、第二電流モードでの送電に対応している場合、前記第二送電要求信号及び第一送電要求信号を受信して、前記第二送電要求信号に従って第二送電電力を前記受電機器に送電する一方、前記第一送電要求信号を無視することができる。上記構成により、より高出力の第二電流モードでの給電を可能としつつ、仮に給電台側が、このような第二電流モードでの給電に対応していない場合でも、第一電流モードでの給電を可能として、安全な利用が図られる。
【００２４】
さらにまた第１５の無接点給電方法によれば、電気負荷を有する受電機器に対して、給電台から無接点で電力を送電して給電する無接点給電方法であって、前記受電機器の受電コイルを、前記給電台の送電コイルと電磁結合させた状態で、前記送電コイルから前記受電コイルに対して電力を送電する工程と、前記受電機器が、前記受電コイルで受けた受電電力により、前記電気負荷への給電を開始すると共に、受電側検出電流又は受電側検出電力を検出する工程と、検出された受電側検出電流又は受電側検出電力に基づいて、前記給電台から前記受電機器に送電される送電電力量の増減を指示する送電要求信号を前記給電台に送信する工程と、前記送電要求信号に従って、前記前記電力制御手段は前記送電コイルから前記受電コイルに送電する送電電力量を調整する工程とを含み、前記給電台は、前記受電機器から、規格化された無接点充電方式に従った第一電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第一送電電力を送電し、前記第一電流値よりも大きい、規格化されていない無接点充電方式に従った第二電流値を定格電流として、電気負荷に給電する第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号を受けた場合に、前記送電コイルから第二送電電力を送電し、前記前記第二送電要求信号と第一送電要求信号とをこの順で受けた場合に、前記第二送電要求信号に従い第二送電電力を前記電力制御手段で送電する一方、前記第一送電要求信号を無視するよう構成できる。上記構成により、より高出力の第二電流モードでの給電を可能としつつ、仮に受電機器が、このような第二電流モードでの給電に対応していない場合でも、第一電流モードでの給電を可能として、安全に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態１に係る無接点充電システムを示すブロック図である。
【図２】実施の形態２に係る無接点充電システムを示すブロック図である。
【図３】実施の形態３に係る無接点充電システムを示すブロック図である。
【図４】５Ｗ対応、５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器を、それぞれ５Ｗ対応又は５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台に載置する組み合わせを示す模式図である。
【図５】本実施の形態に係る充電台と電池内蔵機器で、電池内蔵機器から通信を行う様子を示す模式図である。
【図６】図４の各組み合わせにおいて、充電台が電池内蔵機器に電力伝送制御を行う様子を示すブロック図である。
【図７】第一充電モードにおいて受電機器の定電流、定電圧充電を行うためのＶ−Ｉ特性を示すグラフである。
【図８】第二充電モードにおいて受電機器の定電流、定電圧充電を行うためのＶ−Ｉ特性を示すグラフである。
【図９】図５の無接点給電システムにおいて、受電機器から給電台に対して通信を行う様子を示すタイミングチャートである。
【図１０】受電機器における受電時の動作を示すフローチャートである。
【図１１】給電台における給電時の動作を示すフローチャートである。
【図１２】従来の無接点充電台と携帯電話を示す斜視図である。
【図１３】無接点充電を行う規格に従った充電台で電池内蔵機器を充電する様子を示す模式図である。
【図１４】無接点充電の規格に従いつつ、規格外の充電も可能にした充電台から、電池内蔵機器に通信を行う様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための無接点給電システム、受電機器、給電台、無接点給電方法を例示するものであって、本発明は無接点給電システム、受電機器、給電台、無接点給電方法を以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記しているが、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施の形態１）
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態１に係る無接点給電システム１００を示すブロック図である。この図に示す給電台１０は、無接点給電方法で受電機器５０に電力搬送する。図では、給電台１０の上に受電機器５０を載せて、給電台１０から受電機器５０に給電する状態を示している。この実施の形態では、給電台１０を充電台とし、受電機器５０を電池内蔵機器として、充電台から電池内蔵機器に給電して、電池内蔵機器の二次電池５２を充電する状態を示している。
【００２８】
なお本発明は、給電台を充電台に、あるいは受電機器を電池内蔵機器に、それぞれ特定するものではない。受電機器は照明器具や充電アダプタとして、給電台から受電機器に給電して、受電機器を電力駆動することができる。例えば受電機器が照明機器の場合は、給電台から給電される電力で光源を点灯し、また受電機器が充電アダプタの場合は、給電台から給電される電力でもって、充電アダプタに接続される電池内蔵機器に電池の充電電力を供給して、電池内蔵機器の電池を充電する。また、受電機器は、パック電池であっても良い。
【００２９】
給電台１０は、ケース２０の上面に、受電機器５０を一定の位置にセットして載せる上面プレート２１を設けて、この上面プレート２１の内側に送電コイル１１を配置している。送電コイル１１は、交流電源１２を接続して、交流電源１２を電力制御手段１３で制御している。
【００３０】
電力制御手段１３は、受電機器５０から伝送される増減要求信号で交流電源１２を制御して、送電コイル１１に供給する電力を調整する。電力制御手段１３は、要求信号受信手段１４から入力される増加要求信号で交流電源１２から送電コイル１１への出力電力を大きくし、減少要求信号で送電コイル１１への出力を小さくして、受電機器５０から要求された要求電力を給電する。電力制御手段１３は、交流電源１２の出力を最大出力に以下に調整し、あるいはあらかじめ設定している設定電力以下に調整する。電力制御手段１３は、増加要求信号によって交流電源１２の出力を増加させるが、交流電源１２の出力が最大電力に、あるいは設定電力まで増加される状態においては、増加要求信号を検出しても、交流電源１２の出力を増加させない。
【００３１】
給電台１０は、送電コイル１１を受電コイル５１に電磁結合して、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送、すなわち給電する。受電機器５０を上面プレート２１の自由な位置にセットして、二次電池５２を充電する給電台１０は、送電コイル１１を受電コイル５１に接近するように移動させる移動機構１６を内蔵している。この給電台１０は、送電コイル１１をケース２０の上面プレート２１の下に配設して、上面プレート２１に沿って移動させて受電コイル５１に接近させる。
【００３２】
給電台１０と受電機器５０は、受電機器５０を給電台１０の定位置にセットする位置決め部機構を設けて、受電機器５０を給電台１０の定位置にセットすることができる。位置決め部機構は、受電コイル５１を送電コイル１１に接近させるように、受電機器５０を給電台１０の定位置にセットする。送電コイル１１に接近する受電コイル５１は、電磁誘導作用で送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送して給電する。
（実施の形態２）
【００３３】
以上の例では、送電コイル１１を上面プレート２１内面において、移動機構１６で水平面内に移動させる構成を説明した。ただ、送電コイルを固定式とした給電台を利用することもできる。このような例を実施の形態２として、図２に示す。この図に示す無接点給電システム２００は、給電台１０’と受電機器５０で構成される。給電台１０’は、送電コイル１１を受電コイル５１と電磁結合させるための位置決め部機構２２として、給電台１０’の定位置に受電機器５０をセットする嵌合構造を利用している。図２の嵌合構造は、給電台１０’上面に受電機器５０を嵌入する嵌入凹部２３を設けて、嵌入凹部２３に受電機器５０を入れて定位置にセットしている。なお図示しないが、位置決め部機構は、給電台と受電機器との対向面に嵌合構造の凹凸を設けて、受電機器を給電台の定位置にセットすることもできる。嵌合構造は、受電機器の位置ずれを防止できる。
【００３４】
送電コイル１１は、上面プレート２１と平行な面で渦巻き状に巻いてなる平面コイルで、上面プレート２１の上方に交流磁束を放射する。この送電コイル１１は、上面プレート２１に直交する交流磁束を上面プレート２１の上方に放射する。送電コイル１１は、交流電源１２から交流電力が供給されて、上面プレート２１の上方に交流磁束を放射する。送電コイル１１は、磁性材からなるコア（図示せず）に線材を巻いてインダクタンスを大きくできる。コアのある送電コイルは、磁束を特定部分に集束して、効率よく電力を受電コイルに伝送できる。ただ、送電コイルは、必ずしもコアを設ける必要はなく、空芯コイルとすることもできる。空芯コイルは軽いので、送電コイルを上面プレートの内面で移動させる構造にあっては、移動機構を簡単にできる。送電コイル１１は、受電コイル５１の外径にほぼ等しくして、受電コイル５１に効率よく電力搬送する。
【００３５】
交流電源１２は、電力制御手段１３でもって送電コイル１１に供給する電力が調整されて、たとえば、２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波電力を送電コイル１１に供給する。送電コイル１１を受電コイル５１に接近するように移動させる給電台１０は、交流電源１２を、可撓性のリード線を介して送電コイル１１に接続している。交流電源１２は、発振回路と、この発振回路から出力される交流を電力増幅するパワーアンプとを備える。
【００３６】
給電台１０は、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させた状態で、交流電源１２で送電コイル１１に交流電力を供給する。送電コイル１１の交流電力は、受電コイル５１に送電されて、二次電池５２を充電する。給電台１０は、二次電池５２が満充電され、あるいは異物検出し、あるいはまた異常判定する状態で、受電機器５０から伝送される信号で送電コイル１１への電力供給を停止して、二次電池５２の充電を停止する。
【００３７】
図１と図２の受電機器５０は電池内蔵機器５で、給電台１０の送電コイル１１に電磁結合される受電コイル５１を内蔵している。受電コイル５１に誘導される受電電力で二次電池５２を充電する。したがって、図１の受電機器５０は、二次電池５２と、受電コイル５１と、この受電コイル５１に誘導される交流を直流に変換する整流回路５６と、整流回路５６から出力される直流で二次電池５２を充電する充電電流や電圧を調整する受電側制御手段５３と、受電機器５０の情報信号を給電台１０に伝送する伝送回路５４と、整流回路５６の出力から受電電力を検出して、受電電力を、二次電池５２を充電するために必要な電力である要求電力に比較して増減要求信号を検出すると共に、この増減要求信号から異物検出する検出回路５５とを備える。
【００３８】
二次電池５２は、リチウムイオン電池又はリチウムポリマー電池である。ただし、電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池とすることができる。受電機器５０は、１個ないし複数の二次電池５２を内蔵している。複数の二次電池５２は、直列又は並列に接続され、あるいは直列と並列に接続される。
【００３９】
整流回路５６は、受電コイル５１に誘導される交流をダイオードブリッジで全波整流して脈流を平滑コンデンサーで平滑化する。整流回路は、ダイオードブリッジで交流を整流するが、整流回路には、ＦＥＴをブリッジに接続して、交流に同期してＦＥＴをオンオフに切り換えて整流する同期整流回路も使用できる。ＦＥＴの同期整流回路はオン抵抗が小さく、整流回路の発熱を少なくして、受電機器５０のケース内温度の上昇を少なくできる。また、平滑コンデンサーは必ずしも必要でなく、ダイオードブリッジや同期整流回路の出力で電池を充電することもできる。
【００４０】
受電側制御手段５３は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等を定電圧・定電流充電し、またニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池を定電流充電する。さらに、受電側制御手段５３は、二次電池５２の満充電を検出して、満充電信号を伝送回路５４を介して給電台１０に伝送する。給電台１０は、伝送回路５４から伝送される満充電信号や受電機器５０の情報信号を要求信号受信手段１４で検出する。給電台１０は、受電機器５０からの情報信号を検出し、電力制御手段１３で交流電源１２を制御する。給電台１０は、満充電信号を検出すると、送電コイル１１への電力供給を停止させる。
（実施の形態３）
【００４１】
なお、図１や図２の例では受電側制御手段として充電制御手段を用いて、二次電池５２を充電させる例を説明した。ただ本発明は、受電した電力を二次電池の充電に利用する例に限られず、受電機器の電気負荷を駆動させる電力として利用することもできる。このような無接点給電システムの例を、実施の形態３として図３に示す。この図に示す無接点給電システム３００では、受電機器５０が、受電側制御手段として充電制御手段に代えて電気負荷を駆動する電力を供給する負荷駆動制御手段５３Ｂを備えている。他の部材は、上述した実施の形態１や２と同様の構成が利用できる。負荷駆動制御手段５３Ｂは、受電機器５０の電気負荷ＬＤを駆動する電力に変換する。受電機器５０の電気負荷には、例えば携帯電話やキッチン用品、照明装置等が利用できる。このようにして、受電した電力を二次電池の充電以外に、電気負荷の駆動電力に直接利用することもできる。なお、電気負荷として二次電池を利用すれば上述した実施の形態１や２の構成となる。また、受電した電力を電気負荷の駆動と二次電池の充電の両方に利用する構成も採用で
【００４２】
伝送回路５４は、受電機器５０から給電台１０に、給電台１０の出力を増加又は減少するための増加要求信号と減少要求信号からなる増減要求信号、二次電池５２の満充電信号、充電している二次電池５２の電圧、充電電流、電池温度、電池のシリアル番号、電池の充電電流を特定する許容充電電流、電池の充電をコントロールする許容温度等の電池情報などの種々の情報信号を給電台１０に伝送する。伝送回路５４は、受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させて、送電コイル１１に種々の情報信号を伝送する。この伝送回路５４は、図示しないが、受電コイル５１に変調回路を接続している。変調回路は、コンデンサーや抵抗等の負荷とスイッチング素子とを直列に接続して、スイッチング素子のオンオフを制御して種々の情報信号を給電台１０に伝送する。
【００４３】
給電台１０の要求信号受信手段１４は、送電コイル１１のインピーダンス変化、電圧変化、電流変化等を検出して、伝送回路５４から伝送される情報信号を検出する。受電コイル５１の負荷インピーダンスが変化すると、これに電磁結合している送電コイル１１のインピーダンスや電圧や電流が変化するので、要求信号受信手段１４は、これ等の変化を検出して、受電機器５０の情報信号を検出することができる。
【００４４】
ただし、伝送回路は、搬送波を変調して伝送する回路、すなわち送信機とすることもできる。この伝送回路から伝送される情報信号の要求信号受信手段は、搬送波を受信して、情報信号を検出する受信器である。伝送回路と要求信号受信手段とは、受電機器から給電台に情報信号を伝送できる全ての回路構成とすることができる。
【００４５】
検出回路５５は、所定の周期で、整流回路５６から出力される受電電力を要求電力に比較して増減要求信号を出力する比較部５５Ａと、比較部５５Ａの増加要求信号から異物検出を判定する判定部５５Ｂとを備える。なお、異物検出の判定は受電機器側でなく、給電台側で行うこともできる。この場合は、例えば受電機器側から給電台に二次電池の電圧と充電電流を通知し、給電台側で送電電力と比較して、伝送効率が基準値よりも低い場合は異物が存在すると判断し、送電を停止する。
【００４６】
比較部５５Ａは、整流回路５６の出力電圧と電流の積から受電電力を検出し、検出する受電電力を要求電力に比較して増減要求信号を出力する。比較部５５Ａは、二次電池５２を充電するために必要な電力を要求電力として検出する。比較部５５Ａは、二次電池５２の種類、電池電圧、充電する電流等を検出して、二次電池５２を充電するために必要な電力、すなわち要求電力を検出する。リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池は、定電圧・定電流特性で充電されるので、二次電池５２が満充電に近づくに従って充電電流は減少する。したがって、二次電池５２が満充電に近づくにしたがって要求電力を小さくする。図１と図２は、受電機器５０を電池内蔵機器として、消費電力で二次電池５２を充電する。この受電機器５０は、要求電力を二次電池５２の充電電力とするが、受電機器は必ずしも電池内蔵機器には限定しない。電池内蔵機器でない受電機器は、要求電力を負荷の消費電力や定格電力として検出する。
【００４７】
増減要求信号は、給電台１０の出力を増加させる増加要求信号と、出力を小さくする減少要求信号である。比較部５５Ａは、受電電力が要求電力よりも小さいことを検出して増加要求信号を出力し、受電電力が要求電力よりも大きいことを検出して減少要求信号を出力する。比較部５５Ａは、電気負荷に最適な電力を供給できるように、受電電力を要求電力に比較して、増加要求信号又は減少要求信号からなる増減要求信号を出力する。
（高出力対応）
【００４８】
以上説明した給電台は、給電時、すなわち送電の最大電力量を予め規定されている。同様に電池内蔵機器も、給電時に受けることのできる電力量が予め規定されている。特に、異なる機器間でも無接点給電が可能なように、無接点給電の規格が定められている。一般的には、ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）により策定されたＱｉ規格が国際標準規格として知られている。同規格の低電力仕様の規格書（Volume I: Low Power）によれば、給電電力は最大５Ｗに制限されている。
【００４９】
しかしながら、近年のタブレット機器（スレートＰＣ）に代表される受電機器の大画面化、高性能化に伴う駆動電力の増大等に伴い、受電機器を駆動する電池の大容量化が進んでいる。電池容量が大きくなるにつれて、充電時間が長くなるが、その一方で充電時間をできるだけ短縮して稼働時間を長くしたいという要望も強い。これに応えるには、充電時の電力量を増大させる必要がある。ここで、規格外の大電流で充電可能な充電台や電池内蔵機器を設計すると、特定の組み合わせでしか充電できなくなって、使い勝手が悪くなる。そこで、Ｑｉ規格のような、既存の規格にも対応させた充電台や電池内蔵機器を設計することが考えられる。ここで、Ｑｉ規格に対応した５Ｗ対応の充電台及び電池内蔵機器に対し、より高出力の、例えば１０Ｗでの充電にも対応させつつ、Ｑｉ規格の５Ｗ充電にも対応させた５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台及び電池内蔵機器を導入した場合において、既存の充電台、電池内蔵機器との互換性を考えると、図４のような組み合わせが考えられる。このように、図４の組み合わせにおいては、
（１）５Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ａを５Ｗ対応の充電台１０Ａに置いて充電する場合、
（２）５Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ａを５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂに置いて充電する場合、
（３）５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂを５Ｗ対応の充電台１０Ａに置いて充電する場合、
（４）５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂを５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂに置いて充電する場合、
の４通りが考えられる。この内、（１）５Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ａと５Ｗ対応の充電台１０Ａとの組み合わせは、従来型の電池内蔵機器と充電台の組み合わせであるため、問題なく動作する。また、（４）５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂと５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂとの組み合わせも、独自規格の１０Ｗに対応させた機器同士の組み合わせであるため問題なく動作する。
【００５０】
一方で、（２）５Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ａと５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂとの組み合わせにおいては、電池内蔵機器５０Ａが従来の規格に対応させた５Ｗの送電電力を充電台側に要求することで、正しく充電できる。言い換えると、この組み合わせでは、電池内蔵機器５０Ａが５Ｗ以上の送電電力を求めることはできず、低電力での充電のみが可能となる。
【００５１】
しかしながら、（３）５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂを５Ｗ対応の充電台１０Ａに置いて充電する場合は、５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂが１０Ｗの電力での充電を５Ｗ対応の充電台１０Ａに対して求めると、送電電力が５Ｗでは足りず、これ以上に増加するように求める結果、充電台側から見れば、規定値以上の電力を求められ続ける状態となって、充電台に異物が載置されているものと誤判断されて充電が停止されてしまい、結果として充電ができなくなる虞があった。特にＱｉ規格においては、レシーバー（電池内蔵機器）側からトランスミッター（充電台）側への通信のみが規定されており、逆に充電台から電池内蔵機器側への通信が規定されていないため、電池内蔵機器側で充電台の仕様を取得して、これに応じて充電台側に要求する電力量を調整するといった制御ができなかった。
【００５２】
これを回避するために、例えば図１４に示すように、規格外の独自方式で給電台１４１０から受電機器１４５０側への通信を行い、給電台１４１０と受電機器１４５０とが互いに独自方式に対応していることを確認できた場合には、高出力での給電を行うこととし、一方いずれかが確認できない場合は規格に従った充電のみを行うようにすることが考えられる。しかしながら、この方法では給電台１４１０側から受電機器１４５０側に通信を行うための通信設備を、給電台１４１０と受電機器１４５０の両方に設ける必要があり、追加の部材が必要となって製造コストが高騰し構成も複雑化する。特にＱｉ規格では現在のところ、受電機器側から給電台側への通信のみが規定され、逆方向の給電台側から受電機器側に通信を行うことは規定されていないため、新たな通信設備の追加が必要となり、ハードウェア上の構成を変更する必要がある。言い換えると、既存の設備に適用することは困難となる。
【００５３】
そこで本実施の形態においては、図５に示すように受電機器５０側から通信代側への通信を行いつつ、受電機器５０側から、Ｑｉ規格に従った第一送電要求信号に加えて、独自規格に従った第二送電要求信号も送出する。そして、給電台１０側が第二送電要求信号を受信できる場合は、第一送電要求信号を無視する、あるいは該信号で規定された処理を行わないようにする。このようにすることで、Ｑｉ規格のみに対応した給電台の場合は、第一送電要求信号を解釈でき、これに応じた給電を行う一方、独自規格に非対応のため第二送電要求信号を処理できず、結果としてＱｉ規格の充電のみが実行される。また、Ｑｉ規格及び独自規格の両方に対応した充電台の場合は、第二送電要求信号を処理する一方で、第一送電要求信号については処理を行わないようにしている。この結果、図４の（４）のように５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂで、５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂを充電する場合においては、充電台１０Ｂが第二送電要求信号が受け取ると、Ｑｉ規格に対応した第一送電要求信号を実行しないので、独自規格に従った高出力対応の充電のみが実行される
【００５４】
この方式であれば、給電台がＱｉ規格のみに対応した場合、Ｑｉ規格と独自規格の両方に対応した場合のいずれであっても、それぞれの充電方法で適切に充電できる。しかも、給電台側から受電機器側への通信のための設備といった、新たな部材を追加する必要が無く、既存の受電機器側から給電台側への通信のみを行えば足りるので、既存の設備への適用も容易となり、安価に実装できる利点が得られる。
【００５５】
なお、図５の例では規格による通信をＱｉ規格とした例を説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、その他の無接点充電方式に関して規格化された通信方式、あるいは規格化されていなくとも、広く採用されている事実上標準の通信方式などが適宜採用できる。
【００５６】
ここで、図４の各組み合わせにおいて、給電台１０が受電機器５０に電力伝送制御を行う様子を、図６のブロック図に基づいて説明する。この図に示す給電台１０は、受電コイル５１と電磁結合して送電するための送電コイル１１と、要求信号送信手段５７から送信される送電要求信号を受信するための要求信号受信手段１４と、要求信号受信手段１４で受信された送電要求信号に基づいて、送電コイル１１から送電する送電電力量を制御するための電力制御手段１３とを備える。
（受電機器５０）
【００５７】
一方、受電機器５０は、受電コイル５１と、電気負荷ＬＤと、電力値取得手段５８と、要求信号送信手段５７とを備える。電気負荷ＬＤは、例えば二次電池５２と、これを充電する充電電流を制御する受電側制御手段５３とで構成される。電力値取得手段５８は、受電機器５０側で実際に得られた受電側検出電力を検出する。要求信号送信手段５７は、電力値取得手段５８で検出された受電側検出電力に基づいて、給電台１０から受電機器５０に送電される送電電力量に関して指示する送電要求信号を、給電台１０側に送信する。この要求信号送信手段５７は、図１、図２で示した伝送回路５４が利用できる。また図６の例では、電力値取得手段５８と要求信号送信手段５７とを別部材としているが、これらを一のＩＣなどで構成することもできる。なお送電要求信号は、要求信号送信手段５７の指示により受電コイル５１を介して給電台１０側に送信される。
【００５８】
これら給電台１０と受電機器５０とは、それぞれ一種類の無接点充電規格（例えばＱｉ規格）にのみ対応したものと、複数種類の無接点充電規格に対応したものとがあり、その組み合わせは図４に示すように４通りが考えられる。ここでは、（４）の組み合わせを中心に説明する。
（受電側制御手段５３）
【００５９】
図６に示す受電機器５０の受電側制御手段５３は、電気負荷ＬＤに対して、第一電流値を定格電流として給電可能な第一電流モードと、第一電流値よりも大きい第二電流値を定格電流として給電可能な第二電流モードを切り替え可能としている。
（要求信号送信手段５７）
【００６０】
要求信号送信手段５７は、電力値取得手段５８で検出された受電側検出電力値を所定値と比較し、この所定値よりも低い場合は、送電電力を増加するように指示する電力増加要求信号を、送電要求信号として給電台１０に送信する。一方、この所定値よりも高い場合は、送電電力を低減するように指示する電力減少要求信号を、送電要求信号として給電台１０に送信する。これによって実際に送電される送電電力に応じた適切な充電が可能となる。このような送電要求信号は、規格化された信号が好適に利用でき、例えばＱｉ規格の場合は、５Ｗ用の制御誤差（Control Error）信号を利用できる。これにより、Ｑｉ規格に従った二次電池の充電が可能となる。
【００６１】
また要求信号送信手段５７は、第一電流モードと第二電流モードに応じて、送電要求信号として、第一電流モードでの給電に必要な第一送電電力を要求する第一送電要求信号と、第二電流モードでの給電に必要な第二送電電力を要求する第二送電要求信号とを送信可能としている。例えば電気負荷ＬＤへの給電として、二次電池への充電をＱｉ規格、及びこれよりも高出力で充電可能な独自規格で行う場合を考える。第一電流モードでの充電時は、図７に示すように、第一電流値を７００ｍＡとして、この電流以下で充電する。また、二次電池が所定電圧となるよう充電することもできる。所定電圧は、例えばＱｉ規格の低電力仕様（Volume I: Low Power）に従えば、５Ｗが定格のため、約７Ｖとなる。また第二電流モードの場合は、図８に示すように、第二電流値を１Ａとして二次電池が所定電圧となるように充電する。
【００６２】
要求信号送信手段５７は、給電台１０に対して第一送電要求信号と第二送電要求信号とを同時に送出する。好ましくは、図９に示すように第一送電要求信号と第二送電要求信号とを時分割で送信する。これにより、一の要求信号送信手段でもって二種類の送電要求信号を送信できるので、それぞれの送電要求信号を送出する送信機を個別に用意すること無く、送信機構を共通化して構成の簡素化を図ることができる。第一送電要求信号と第二送電要求信号とは、例えば２５０μｓ毎に更新される。
（電力制御手段１３）
【００６３】
一方、給電台１０は、要求信号受信手段１４で第一送電要求信号を受けた場合には、第一送電電力で受電機器５０に送電する。また第二送電要求信号を受けた場合には、第二送電電力を送電する。これら送電電力の切り替えは、電力制御手段１３で行われる。ここで第一送電電力をＱｉ規格に対応させた５Ｗとする。また、第二送電電力は、独自規格として例えば１０Ｗに設定できる。
【００６４】
上述の通り、受電機器５０の要求信号送信手段５７は、図９に示すように常時、第二送電要求信号と第一送電要求信号とを併せて送出している。そして給電台１０が、第二送電電力に対応している場合は、要求信号受信手段１４が第二送電要求信号と第一送電要求信号とを受信すると、第二送電要求信号に従い第二送電電力を電力制御手段１３で送電する一方、第一送電要求信号を無視する。このようにすることで、より高出力の第二電流モードでの給電が可能となる。
【００６５】
一方、給電台１０又は受電機器５０の一方又は両方が、このような第二電流モードでの給電に対応していない場合でも、第一電流モードでの給電を可能として、安全に利用することが可能となる。またこの方式であれば、既存の無接点充電に容易に適用できるため、新たな部材を追加すること無く安価に実装できる利点も得られる。
（第一送電要求信号）
【００６６】
第一送電要求信号は、規格化された送電要求信号とできる。例えばＱｉ規格の場合は、５Ｗ用の制御誤差（コントロールエラー）信号を利用できる。これにより、Ｑｉ規格に従った二次電池の充電が可能となる。
【００６７】
一方、第二電力用の増加要求信号は、このような規格によらない、任意の電力値での充電に対応させた送電要求信号とする。
【００６８】
なお、この例では説明を簡素化するため、５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂと電池内蔵機器５０Ｂ、及び５Ｗ対応の充電台１０Ａと電池内蔵機器５０Ａの組み合わせについて説明する。ただ、本発明において電力値は５Ｗや１０Ｗに限定されるものでない。例えば１５Ｗや２０Ｗ以上の高電力で充電可能な充電台や電池内蔵機器としてもよい。また、無接点充電の規格もＱｉ規格に限られるものでなく、他の無接点充電規格に対応した充電台や電池内蔵機器に対しても、本願発明を適用できる。さらに無接点（ワイヤレス）充電方式としては、可動コイル型の他、マグネット吸引型、コイルアレイ型などが適宜利用できる。
（電池内蔵機器から充電台への電力伝送制御）
【００６９】
次に、電池内蔵機器が充電台に電力伝送制御を行う手順を、５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂと、５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂのそれぞれについて、図１０、図１１のフローチャートに基づいて説明する。
（電池内蔵機器の動作）
【００７０】
まず５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂの場合を、図１０に基づいて説明する。はじめにステップＳ１０１において、図６に示す電力値取得手段５８が受電側検出電力値を検出する。例えば、受電側制御手段５３が二次電池を充電する充電電流値や充電電圧値、充電電力値、あるいは受電コイル５１が受電した受電電力値等を測定し、これを受電側検出電力値とする。検出された受電側検出電力値は、Ａ／Ｄ変換されて、要求信号送信手段５７に送出される。
【００７１】
次にステップＳ１０２において、電池内蔵機器５０Ｂの要求信号送信手段５７が、第二送電要求信号を給電台１０の要求信号受信手段１４に送信し、さらにステップＳ１０３において、第一送電要求信号を給電台１０に送信する。これらの送電要求信号は、同時に行うこともできる。例えば上述の通り時分割で第二送電要求信号と第一送電要求信号とを送信できる。ただ、好ましくは第一送電要求信号よりも先に第二送電要求信号を送信する。これは給電台１０側が第二送電要求信号に対応している場合を考慮したものであり、第二送電要求信号を受信すると、続いて受信されるであろう第一送電要求信号を無視するよう、事前に給電台１０側で処理を予定乃至準備できるからである。
【００７２】
ここで、ステップＳ１０１で検出された受電側検出電力値が所定値を超えていないと判定した場合は、充電台に送信する送電要求信号に、送電電力を増加する命令を含める。なお送電要求信号が第一送電要求信号の場合は（ステップＳ１０３）、規格化された送電要求信号とできる。例えばＱｉ規格の場合は、５Ｗ用の制御誤差（Control Error）信号を利用できる。これにより、Ｑｉ規格に従った二次電池の充電が可能となる。
【００７３】
次にステップＳ１０４に進み、これらの第二送電要求信号、第一送電要求信号の給電台１０側への送信回数が所定回数に達したかどうかを判定し、未だの場合はステップＳ１０１に戻って上記の処理を繰り返す。すなわち、第二送電要求信号、第一送電要求信号の送信によって、給電台１０側から得られた送電電力をステップＳ１０１において再度検出する。このように電池内蔵機器５０Ｂから給電台１０側への第二送電要求信号、第一送電要求信号の送信を一回のみとせず、所定の回数繰り返させることで、送信エラーや受信エラーといった通信ミスを低減できる。そして通信回数が所定値に到達すると、ステップＳ１０５に進み、受電量の判定を行う。ここでは、給電台１０が第二送電要求信号、第一送電要求信号のいずれに反応したかを、電力値取得手段５８で検出された受電側検出電力値でもって判定し、給電台１０が５Ｗ対応の充電台１０Ａか、１０Ｗ対応の充電台１０Ｂかを識別する。また電力値に代えて、受電側検出電流値で判定することもできる。
【００７４】
そして、１０Ｗ対応と判定された場合はステップＳ１０７に進み、第二送電要求信号に応じた送電電力である１０Ｗの定格電力で電池内蔵機器５０Ｂの充電を行う。なお、受電機器５０が５Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ａと判定された場合はステップＳ１０６に進み、第一送電要求信号に応じた送電電力である５Ｗの定格電力で電池内蔵機器５０Ｂの充電を行うことになる。
【００７５】
このようにして、規格化された送電要求信号に加えて、独自規格の送電要求信号も給電台に対して送出することで、独自規格に非対応の充電台１０Ａ、対応した充電台１０Ｂのいずれに対しても、送電要求信号によって電力制御を行うことができる。
【００７６】
すなわち、充電台１０Ａが１０Ｗ充電に非対応の場合は、ステップＳ１０２の第二送電要求信号を解釈できないので、該ステップでは処理を行わず、代わりに次のステップＳ１０３において第一電力用の送電電力要求信号を処理することで、送電電力を５Ｗ以下に減少させるよう制御することにより、５Ｗまでの充電を正しく行うことができる。
【００７７】
一方、充電台１０Ｂが１０Ｗ充電対応の場合は、ステップＳ１０２の第二送電要求信号を解釈できるので、１０Ｗの高電力を実行できる。また、この場合は続くステップＳ１０３において、第一電力用の送電電力減少要求信号が送信されても、１０Ｗ充電対応の充電台１０Ｂは該送電要求信号を無視することで、１０Ｗの高電力充電を継続できる。このようにして、５Ｗ対応の充電台１０Ａ、５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂのいずれの上に５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器５０Ｂを載置しても、それぞれの充電台に対応した適切な電力でもって充電することが可能となる。
（充電台１０Ｂの動作）
【００７８】
次に、５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台１０Ｂ側の動作を、図１１に基づいて説明する。はじめにステップＳ１１１において、電池内蔵機器５０Ｂからの送電電力要求信号を受信する。ここでは、電池内蔵機器５０Ｂの要求信号送信手段５７あるいは受電コイル５１から、送電電力要求信号を充電台１０Ｂの要求信号受信手段１４で受信する。
【００７９】
次にステップＳ１１２において、受信した送電電力要求信号に、第二電力用の送電電力要求信号が含まれるかどうかを判定する。第二電力用の送電電力要求信号が含まれる場合は、ステップＳ１１３に進み、この第二電力用の送電電力要求信号を処理する。この場合は、上述の通り、電池内蔵機器５０ＢからステップＳ１０３に対応する、第一電力用の送電電力減少要求信号が送信されても、これを無視することで、第二電力用（例えば１０Ｗ）の高電力充電を実行できる。
【００８０】
一方、第二電力用の送電電力要求信号でない場合は、ステップＳ１１５に進み、第一電力用の送電電力要求信号を処理する。
【００８１】
そして、ステップＳ１１４、ステップＳ１１５のいずれの場合も、処理後はステップＳ１１１に戻って同様の処理を繰り返す。
【００８２】
このようにして、高電力での充電に対応させた電池内蔵機器５０Ｂを、高電力に対応させた充電台１０Ｂに載置した場合に、この電池内蔵機器５０Ｂを正しく充電させることに加え、非対応の場合であっても、低電力での充電が実行されるため、適切な給電が実現される。この結果、規格対応機種、規格外対応機種のいずれの組み合わせにおいても、給電や充電を適切に行うことができる。
【００８３】
また、別途電池内蔵機器５０Ｂから充電台１０Ｂへ独自コマンドを用いて、１０Ｗ対応の機器であることを通知する仕組みを適用することもできる。このような独自コマンドは、独自規格非対応の充電台１０Ａでは無視される。こうすることで、Ｓ５４とＳ５５の処理の順序を逆にしても、送電電力が５Ｗを超えた場合に第一電力用の送電減少要求信号を常に無視するように動作させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る無接点給電システム、受電機器、給電台、無接点給電方法は、充電台等の給電台から電池内蔵機器等の受電機器に電磁結合作用で電力搬送して電池を充電する方法に最適に利用できる。また、充電器に限らず、受電機器の電気負荷に電力を供給して駆動させるシステム、例えば照明器具やミキサーのようなキッチン製品、あるいは充電アダプターに無接点で給電する方法にも利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１００、２００、３００…無接点給電システム
１０、１０’…給電台；１０Ａ…５Ｗ対応の充電台；１０Ｂ…５Ｗ／１０Ｗ対応の充電台
１１…送電コイル
１２…交流電源
１３…電力制御手段
１４…要求信号受信手段
１５…検出回路
１６…移動機構
２０…ケース
２１…上面プレート
２２…位置決め部機構
２３…嵌入凹部
５０…受電機器
５０Ａ…５Ｗ対応の電池内蔵機器；５０Ｂ…５Ｗ／１０Ｗ対応の電池内蔵機器
５１…受電コイル
５２…二次電池
５３…受電側制御手段；５３Ｂ…負荷駆動制御手段
５４…伝送回路
５５…検出回路；５５Ａ…比較部；５５Ｂ…判定部
５６…整流回路
５７…要求信号送信手段
５８…電力値取得手段
２２０…給電台
２２１…充電面
２５１…送電コイル
２６０…受電機器
２６１…受電コイル
１３１０…充電台
１３５０…受電機器
１４１０…給電台
１４５０…受電機器
ＬＤ…電気負荷
【図１】
2014075927.tif 000003
【図２】
2014075927.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014075927.tif 000008
【図７】
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【図８】
2014075927.tif 000010
【図９】
2014075927.tif 000011
【図１０】
2014075927.tif 000012
【図１１】
2014075927.tif 000013
【図１２】
2014075927.tif 000014
【図１３】
2014075927.tif 000015
【図１４】
2014075927.tif 000016