(57)【要約】【課題】簡易な構成により、複数の受電装置に対して、同時に給電する。【解決手段】給電システム１００は、給電装置１から受電装置２に給電する。給電装置１は、巻線コイルである給電コイル１１と、駆動トランジスタと、駆動トランジスタ１３に駆動信号を継続して供給するか否かの制御を行う駆動制御部と、を備え、受電装置２は、磁心を有し、給電コイル１１から給電される受電コイル２１と、受電コイル２１と共振する共振コンデンサ及ぶ共振制御トランジスタを有する共振回路と、共振制御トランジスタを制御する共振制御部と、を備え、給電コイル１１と受電コイル２１とは、給電コイル１１の中心軸Ｃ１と、受電コイル２１の中心軸Ｃ２とが直交し、且つ、受電コイル２１の巻線部分２１１が、給電コイル１１が発生させた給電コイル１１の中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内に入らないように配置される。【選択図】図１
2019057976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電装置と、受電装置とを備え、前記給電装置から前記受電装置に電磁誘導によって給電する給電システムであって、
前記給電装置は、
巻線コイルである給電コイルと、
前記給電コイルに直列に接続され、前記給電コイルを駆動する駆動信号によって、導通状態と非導通状態とが周期的に変更される第１のスイッチング素子と、
前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動に基づいて、前記受電装置に給電が必要であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、前記第１のスイッチング素子に前記駆動信号を継続して供給するか否かの制御を行う駆動制御部と、
を備え、
前記受電装置は、
磁心を有し、前記給電コイルから給電される受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの電気的な接続状態を変更して、共振状態と非共振状態とを切り替える制御をする第２のスイッチング素子とを有する共振回路と、
自装置に給電が必要な場合に、前記共振回路の前記共振状態と前記非共振状態とを切り替えて、前記励起電圧に周期的な波形の変動を発生させるように、前記第２のスイッチング素子を制御する共振制御部と、
を備え、
前記給電コイルと前記受電コイルとは、前記給電コイルの中心軸と、前記受電コイルの中心軸とが直交し、且つ、前記受電コイルの巻線部分が、前記給電コイルが発生させた前記給電コイルの中心軸と平行な磁束の領域内に入らないように配置される
ことを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記受電コイルは、前記受電コイルの磁心と、前記給電コイルとが、磁気回路を構成するように配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記給電コイルは、前記巻線コイルが巻回される中央部と、前記中央部の外側に配置された２つの側壁部とを有するＥ型の磁心を備え、
受電コイルは、前記受電コイルの磁心が前記中央部と前記側壁部との間を跨ぐように配置される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給電システム。
【請求項４】
前記受電コイルは、前記受電コイルの磁心と、前記Ｅ型の磁心とが、磁気回路を構成するように配置される
ことを特徴とする請求項３に記載の給電システム。
【請求項５】
前記給電コイルと前記受電コイルとは、前記Ｅ型の磁心と前記受電コイルの磁心との間の距離が、前記中央部と前記側壁部との間隔の２分の１以下になるように配置される
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の給電システム。
【請求項６】
前記給電装置は、
前記受電コイルの巻線部分が、前記給電コイルが発生させた前記給電コイルの中心軸と平行な磁束の領域内に入らないように、前記給電コイルの中心部に配置されている突起部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項７】
前記給電装置は、
前記励起電圧における周期的な波形の変動を検出する変動検出部を備え、
前記駆動制御部は、
予め定められた第１の期間に前記駆動信号を前記第１のスイッチング素子に供給し、前記変動検出部に対して前記周期的な波形の変動を検出させるとともに、前記第１の期間において前記受電装置に給電が必要であると判定した場合に、前記第１の期間後の予め定められた第２の期間に前記第２のスイッチング素子に前記駆動信号の供給を継続して、前記給電コイルを連続的に駆動し、
前記第１の期間において前記受電装置に給電が必要でないと判定した場合に、前記第２の期間に前記第１のスイッチング素子に前記駆動信号の供給を停止して、前記給電コイルを間欠的に駆動し、
前記第１の期間と前記第２の期間とを交互に、且つ、定期的に生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項８】
巻線コイルである給電コイルと、前記給電コイルに直列に接続され、前記給電コイルを駆動する駆動信号によって、導通状態と非導通状態とが周期的に変更される第１のスイッチング素子とを備える給電装置から、磁心を有する受電コイルであり、前記給電コイルから給電される受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの電気的な接続状態を変更して、共振状態と非共振状態とを切り替える制御をする第２のスイッチング素子とを有する共振回路を備える受電装置に電磁誘導によって給電する給電システムの給電方法であって、
前記給電コイルと前記受電コイルとが、前記給電コイルの中心軸と、前記受電コイルの中心軸とが直交し、且つ、前記受電コイルの巻線部分が、前記給電コイルが発生させた前記給電コイルの中心軸と平行な磁束の領域内に入らないように配置される配置ステップと、
前記給電装置が、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動に基づいて、前記受電装置に給電が必要であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、前記第１のスイッチング素子に前記駆動信号を継続して供給するか否かの制御を行う駆動制御ステップと、
前記受電装置が、自装置に給電が必要な場合に、前記共振回路の前記共振状態と前記非共振状態とを切り替えて、前記励起電圧に周期的な波形の変動を発生させるように、前記第２のスイッチング素子を制御する共振制御ステップと、
を含むことを特徴とする給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電システム、及び給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、給電コイルと受電コイルとの電磁誘導、或いは電磁結合により、電力をワイヤレスに供給する給電システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１の技術では、受電装置を含む電池内蔵機器が充電台（給電装置）に複数載せられると、電池内蔵機器の位置を検出し、送電コイル（給電コイル）を移動させて電池内蔵機器に給電を行い、電池を充電する。充電台は、複数の電池内蔵機器に対して、順番に送電コイル（給電コイル）を移動させて充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、複数の機器に対して、同時に給電できない上、例えば、受電装置の位置検出機能及び給電コイルの移動機構などの複雑な構成が必要であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、簡易な構成により、複数の受電装置に対して、同時に給電することができる給電システム、及び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】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、給電装置と、受電装置とを備え、前記給電装置から前記受電装置に電磁誘導によって給電する給電システムであって、前記給電装置は、巻線コイルである給電コイルと、前記給電コイルに直列に接続され、前記給電コイルを駆動する駆動信号によって、導通状態と非導通状態とが周期的に変更される第１のスイッチング素子と、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動に基づいて、前記受電装置に給電が必要であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、前記第１のスイッチング素子に前記駆動信号を継続して供給するか否かの制御を行う駆動制御部と、を備え、前記受電装置は、磁心を有し、前記給電コイルから給電される受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの電気的な接続状態を変更して、共振状態と非共振状態とを切り替える制御をする第２のスイッチング素子とを有する共振回路と、自装置に給電が必要な場合に、前記共振回路の前記共振状態と前記非共振状態とを切り替えて、前記励起電圧に周期的な波形の変動を発生させるように、前記第２のスイッチング素子を制御する共振制御部と、を備え、前記給電コイルと前記受電コイルとは、前記給電コイルの中心軸と、前記受電コイルの中心軸とが直交し、且つ、前記受電コイルの巻線部分が、前記給電コイルが発生させた前記給電コイルの中心軸と平行な磁束の領域内に入らないように配置されることを特徴とする給電システムである。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記受電コイルは、前記受電コイルの磁心と、前記給電コイルとが、磁気回路を構成するように配置されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記給電コイルは、前記巻線コイルが巻回される中央部と、前記中央部の外側に配置された２つの側壁部とを有するＥ型の磁心を備え、受電コイルは、前記受電コイルの磁心が前記中央部と前記側壁部との間を跨ぐように配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記受電コイルは、前記受電コイルの磁心と、前記Ｅ型の磁心とが、磁気回路を構成するように配置されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記給電コイルと前記受電コイルとは、前記Ｅ型の磁心と前記受電コイルの磁心との間の距離が、前記中央部と前記側壁部との間隔の２分の１以下になるように配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記受電コイルの巻線部分が、前記給電コイルが発生させた前記給電コイルの中心軸と平行な磁束の領域内に入らないように、前記給電コイルの中心部に配置されている突起部を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記給電装置は、前記励起電圧における周期的な波形の変動を検出する変動検出部を備え、前記駆動制御部は、予め定められた第１の期間に前記駆動信号を前記第１のスイッチング素子に供給し、前記変動検出部に対して前記周期的な波形の変動を検出させるとともに、前記第１の期間において前記受電装置に給電が必要であると判定した場合に、前記第１の期間後の予め定められた第２の期間に前記第２のスイッチング素子に前記駆動信号の供給を継続して、前記給電コイルを連続的に駆動し、前記第１の期間において前記受電装置に給電が必要でないと判定した場合に、前記第２の期間に前記第１のスイッチング素子に前記駆動信号の供給を停止して、前記給電コイルを間欠的に駆動し、前記第１の期間と前記第２の期間とを交互に、且つ、定期的に生成することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、巻線コイルである給電コイルと、前記給電コイルに直列に接続され、前記給電コイルを駆動する駆動信号によって、導通状態と非導通状態とが周期的に変更される第１のスイッチング素子とを備える給電装置から、磁心を有する受電コイルであり、前記給電コイルから給電される受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの電気的な接続状態を変更して、共振状態と非共振状態とを切り替える制御をする第２のスイッチング素子とを有する共振回路を備える受電装置に電磁誘導によって給電する給電システムの給電方法であって、前記給電コイルと前記受電コイルとが、前記給電コイルの中心軸と、前記受電コイルの中心軸とが直交し、且つ、前記受電コイルの巻線部分が、前記給電コイルが発生させた前記給電コイルの中心軸と平行な磁束の領域内に入らないように配置される配置ステップと、前記給電装置が、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動に基づいて、前記受電装置に給電が必要であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、前記第１のスイッチング素子に前記駆動信号を継続して供給するか否かの制御を行う駆動制御ステップと、前記受電装置が、自装置に給電が必要な場合に、前記共振回路の前記共振状態と前記非共振状態とを切り替えて、前記励起電圧に周期的な波形の変動を発生させるように、前記第２のスイッチング素子を制御する共振制御ステップと、を含むことを特徴とする給電方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成により、複数の受電装置に対して、同時に給電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態による給電システムの一例を示す構成図である。
【図２】第１の実施形態における給電コイルと受電コイルとの配置例を示す図である。
【図３】第１の実施形態による給電システムの一例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態による受電装置の共振制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】受電装置に給電可能な場合における給電コイルの電圧、及び波高値変動検出部の検出信号の一例を示す図である。
【図６】受電装置に給電可能な状態でない場合における給電コイルの電圧、及び波高値変動検出部の検出信号の一例を示す図である。
【図７】第１の実施形態による給電装置の駆動制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態による給電装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図９】第２の実施形態による給電システムの一例を示す構成図である。
【図１０】第２の実施形態における給電コイルと受電コイルとの配置例を示す図である。
【図１１】第３の実施形態による給電システムの一例を示す構成図である。
【図１２】第４の実施形態による受電コイルの一例を示す構成図である。
【図１３】第４の実施形態による給電システムの一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態による給電システムについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態による給電システム１００の一例を示す構成図である。
図１に示すように、給電システム１００は、給電装置１と、受電装置２−１を有する電子機器３−１と、受電装置２−２を有する電子機器３−２とを備えている。
【００１７】
なお、本実施形態において、受電装置２−１と、受電装置２−２とは、同一の構成であり、給電システム１００が備える任意の受電装置を示す場合、又は特に区別しない場合には、受電装置２として説明する。
また、本実施形態において、電子機器３−１と、電子機器３−２とは、同一の構成であり、給電システム１００が備える任意の電子機器を示す場合、又は特に区別しない場合には、電子機器３として説明する。
【００１８】
また、図１に示す例では、給電システム１００は、２つの電子機器３（２つの受電装置２）に給電する一例を示しており、電子機器３（受電装置２）を少なくとも１つ備えていればよい。
給電システム１００は、給電装置１から受電装置２に電磁誘導によって給電する。
【００１９】
給電装置１は、給電コイル１１と、給電回路５０とを備える。
給電コイル１１は、例えば、中心軸Ｃ１を中心軸とする平板状の巻線コイルであり、後述する受電コイル２１に電磁誘導により電力を供給（給電）する。
給電回路５０は、給電コイル１１を駆動する駆動信号を生成する。なお、給電回路５０の詳細な構成については、後述する。
【００２０】
受電装置２は、受電コイル２１と、受電回路４０とを備える。なお、図１において、受電装置２−１が備える受電コイル２１及び受電回路４０を、受電コイル２１−１及び受電回路４０−１とし、受電装置２−２が備える受電コイル２１及び受電回路４０を、受電コイル２１−２及び受電回路４０−２とする。
【００２１】
受電コイル２１は、例えば、巻線部２１１と棒状フェライトコア２１２（棒状の磁心の一例）を有するソレノイドコイルであり、給電コイル１１から給電される。
受電回路４０は、給電コイル１１から受電コイル２１に供給される電力を直流電力に変換して、後述する負荷２６（図３参照）に供給する。なお、受電回路４０の詳細な構成については、後述する。
【００２２】
なお、図１では、給電コイル１１と受電コイル２１との位置関係を示している。この図において、給電コイル１１と受電コイル２１との位置関係をＸＹＺ直交系により説明すると、給電コイル１１の中心軸Ｃ１（巻線の中心軸）と平行な方向をＺ軸方向とし、紙面の左右方向をＸ軸方向とし、紙面の表裏方向をＹ軸方向として説明する。
【００２３】
図１に示すように、受電コイル２１は、受電コイル２１の中心軸Ｃ２（巻線の中心軸）が、例えば、Ｘ軸方向に平行になるように配置される。すなわち、給電コイル１１と受電コイル２１とは、給電コイル１１の中心軸Ｃ１と、受電コイル２１の中心軸Ｃ２とが直交するように配置される。また、受電コイル２１は、ソレノイドコイルの巻線部分（巻線部２１１）が、給電コイル１１が発生させた給電コイル１１の中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内（領域Ａ１内）に入らないように配置される。
【００２４】
なお、領域Ａ１に生成された磁束は、受電コイル２１の棒状フェライトコア２１２内を通過して、給電コイル１１の外側を通過して領域Ａ１に戻る。このように、受電コイル２１を給電コイル１１からＺ軸方向に離れた位置に配置することで、磁気回路Ｇ１（Ｇ２）が形成され、給電コイル１１から受電コイル２１に電磁誘導により電力が供給される。すなわち、受電コイル２１は、棒状フェライトコア２１２と、給電コイル１１とが、磁気回路Ｇ１（Ｇ２）を構成するように配置される。
また、本実施形態における給電コイル１１は、受電コイル２１−１と受電コイル２１−２との２つの受電コイル２１に同時に給電可能である。
【００２５】
また、図２は、本実施形態における給電コイル１１と受電コイル２１との配置例を示す図である。ここでは、給電コイル１１と受電コイル２１をＺ軸方向から見た場合の配置について説明する。
【００２６】
図２において、給電コイル１１は、ＸＹ平面が巻線の平面に一致するように配置されており、受電コイル２１−１及び受電コイル２１−２は、棒状フェライトコア２１２が給電コイル１１の中心からの放射線状になるように配置されている。また、受電コイル２１−１及び受電コイル２１−２は、上述した給電コイル１１の中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内（領域Ａ１内）に、ソレノイドコイルの巻線部分（巻線部２１１）が入らないように、配置されている。
なお、受電コイル２１−１及び受電コイル２１−２は、例えば、給電コイル１１の直径の約半分（１／２）以下の長さである。
【００２７】
次に、図３を参照して、受電回路４０及び給電回路５０を含む、本実施形態による給電システム１００の構成の詳細について説明する。
図３は、本実施形態における実施形態による給電システム１００の一例を示すブロック図である。
図３に示すように、給電システム１００は、給電装置１と、受電装置２を有する電子機器３とを備えている。
【００２８】
給電システム１００は、給電装置１から受電装置２にワイヤレス（非接触）により電力を供給するシステムであり、例えば、受電装置２が備える負荷２６を動作させる電力を、給電装置１から受電装置２に供給する。
電子機器３は、例えば、携帯電話端末やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などであり、受電装置２と負荷２６とを備える。また、給電装置１は、例えば、受電装置２に対応する充電器などである。
【００２９】
給電装置１は、給電コイル１１と、共振コンデンサ１２と、駆動トランジスタ１３と、駆動信号生成部１４と、波高値変動検出部１５と、駆動制御部１６とを備えている。ここで、共振コンデンサ１２と、駆動トランジスタ１３と、駆動信号生成部１４と、波高値変動検出部１５と、駆動制御部１６とが、給電回路５０に対応する。
【００３０】
給電コイル１１は、第１端子が電源ＶＣＣに接続され、第２端子がノードＮ１に接続されている。給電コイル１１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、受電装置２が備える受電コイル２１に電力を供給するコイルである。給電コイル１１は、受電装置２に給電する際に、受電コイル２１と上述した図１及び図２に示すように配置され、電磁誘導により受電コイル２１に給電する。なお、給電コイル１１は、複数（例えば、２つ）の受電装置２（受電コイル２１）に同時に給電可能である。
【００３１】
共振コンデンサ１２は、給電コイル１１と並列に接続されており、給電コイル１１と共振するコンデンサである。ここで、給電コイル１１と共振コンデンサ１２とは、共振回路１０を構成している。共振回路１０は、給電コイル１１のインダクタンス値と共振コンデンサ１２の容量値とにより定まる所定の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ（キロヘルツ））により共振する。
【００３２】
駆動トランジスタ１３（第１のスイッチング素子の一例）は、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であり、共振回路１０に直列に接続されている。本実施形態では、一例として、駆動トランジスタ１３が、Ｎ型チャネルＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴである場合について説明する。なお、以下の説明において、ＭＯＳＦＥＴをＭＯＳトランジスタといい、Ｎ型チャネルＭＯＳトランジスタをＮＭＯＳトランジスタという場合がある。
【００３３】
具体的に、駆動トランジスタ１３は、ソース端子が電源ＧＮＤに接続され、ゲート端子が駆動信号生成部１４の出力信号線に接続され、ドレイン端子がノードＮ１に接続されている。駆動トランジスタ１３は、駆動信号生成部１４が生成する駆動信号ＤＲＶによりオン状態（導通状態）とオフ状態（非導通状態）とを周期的に繰り返す。このように、駆動トランジスタ１３は、給電コイル１１を駆動する駆動信号ＤＲＶによって、オン状態とオフ状態とが周期的に変更される。すなわち、駆動トランジスタ１３のスイッチング動作によって、共振回路１０に電力の供給と開放とが繰り返えされる。これにより、給電コイル１１に周期的な信号が発生し、給電コイル１１から電磁誘導により受電コイル２１に給電する。
【００３４】
駆動信号生成部１４は、駆動トランジスタ１３のオン状態とオフ状態とを変更して、給電コイル１１を駆動する駆動信号ＤＲＶを生成する。ここで、駆動信号ＤＲＶは、駆動トランジスタ１３のオン状態とオフ状態とを周期的に変更する信号である。すなわち、駆動信号生成部１４は、駆動トランジスタ１３のオン状態／オフ状態を周期的に制御する駆動信号ＤＲＶを生成する。また、駆動信号生成部１４は、駆動制御部１６から出力される制御信号に基づいて、駆動信号ＤＲＶを出力、又は駆動信号ＤＲＶの出力を停止する。
【００３５】
波高値変動検出部１５（変動検出部の一例）は、後述する受電装置２の共振コンデンサ２２の接続状態に応じた受電装置２の共振回路２０の共振状態と非共振状態と切り替わりの変更を、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する。なお、周期的な波形の変動には、励起電圧におけるピーク電圧の変動が含まれ、本実施形態では、波高値変動検出部１５は、受電装置２の共振回路２０の共振状態の変更を、給電コイル１１に励起される励起電圧におけるピーク電圧の変動として検出する。波高値変動検出部１５は、検出したピーク電圧の変動の検出結果を駆動制御部１６に出力する。
波高値変動検出部１５は、例えば、サンプルホールド回路を利用して、給電コイル１１に励起されるピーク電圧を保持し、ピーク電圧の変動を検出する。
【００３６】
駆動制御部１６は、駆動信号生成部１４から駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３に供給するとともに、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態の変更により検出される、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動に基づいて、受電装置２に給電可能な状態である（受電装置２に給電が必要である）か否かを判定する。駆動制御部１６は、当該判定結果に基づいて、駆動トランジスタ１３に駆動信号を継続して供給するか否かの制御を行う。すなわち、駆動制御部１６は、波高値変動検出部１５が検出したピーク電圧の変動に基づいて、受電装置２に給電可能な状態である（受電装置２に給電が必要である）か否かを判定し、当該判定結果に基づいて、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶを継続して供給するか否かの制御を行う。
【００３７】
駆動制御部１６は、例えば、受電装置２に給電可能な状態である（受電装置２に給電が必要である）と判定した場合に、駆動信号生成部１４に駆動信号ＤＲＶの供給を継続させて、連続して給電コイル１１を駆動する連続駆動を行う。また、駆動制御部１６は、例えば、受電装置２に給電可能な状態でない（受電装置２に給電が不要である）と判定した場合に、駆動信号生成部１４に駆動信号ＤＲＶの供給を停止させて、間欠的に（断続的に）給電コイル１１を駆動する間欠駆動を行う。なお、受電装置２に給電可能な状態でない（給電不可能な状態）とは、例えば、受電装置２がない場合（給電コイル１１と受電コイル２１との位置が適切でない場合も含む）や、金属異物が給電コイル１１の上に置かれた場合などのことである。
【００３８】
具体的に、駆動制御部１６は、例えば、予め定められた検出期間（第１の期間）に、駆動信号生成部１４に駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３に供給させ、波高値変動検出部１５に対してピーク電圧の変動を検出させる。そして、駆動制御部１６は、この検出期間において受電装置２に給電可能な状態であると判定した場合に、検出期間後の予め定められた給電期間（第２の期間）に、駆動信号生成部１４に駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を継続させ、給電コイル１１を連続的に駆動する。駆動制御部１６は、検出期間において受電装置２に給電可能な状態でないと判定した場合に、検出期間後の給電期間に、駆動信号生成部１４に駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を停止させて、給電コイル１１を間欠的に駆動する。
【００３９】
受電装置２は、受電コイル２１と、共振コンデンサ２２と、共振制御トランジスタ２３と、整流ダイオード２４と、平滑コンデンサ２５と、共振制御部３０とを備えている。また、受電装置２は、負荷２６に給電装置１から受電した電力を供給する。ここで、共振コンデンサ２２と、共振制御トランジスタ２３と、整流ダイオード２４と、平滑コンデンサ２５と、共振制御部３０とが受電回路４０に対応する。
【００４０】
受電コイル２１は、第１端子がノードＮ２に接続され、第２端子が電源ＧＮＤ１に接続されている。受電コイル２１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、給電装置１が備える給電コイル１１から電力を供給されるコイルである。受電コイル２１は、負荷２６に電力を供給する際に、上述した図１及び図２に示すような位置関係で給電コイル１１の近傍に配置される。
【００４１】
共振コンデンサ２２は、共振制御トランジスタ２３を経由して受電コイル２１と並列に接続されており、受電コイル２１と共振するコンデンサである。共振コンデンサ２２は、ノードＮ２とノードＮ３との間に接続されている。
【００４２】
ここで、受電コイル２１と共振コンデンサ２２と共振制御トランジスタ２３とは、共振回路２０を構成している。共振回路２０は、受電コイル２１のインダクタンス値と共振コンデンサ２２の容量値とにより定まる所定の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ）により共振する。なお、本実施形態では、受電装置２の共振周波数と給電装置１の共振周波数とは等しく、例えば、１００ｋＨｚである。
【００４３】
共振制御トランジスタ２３（第２のスイッチング素子の一例）は、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態を変更して、共振回路２０の共振状態と非共振状態とを切り替えるスイッチング素子である。共振制御トランジスタ２３は、共振コンデンサ２２とともに受電コイル２１と並列に接続され、且つ、共振コンデンサ２２と直列に接続されている。共振制御トランジスタ２３は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタであり、ソース端子が電源ＧＮＤ１に接続され、ドレイン端子がノードＮ３に接続されている。また、共振制御トランジスタ２３は、ゲート端子が後述する共振制御部３０からの出力信号線に接続されている。共振制御トランジスタ２３は、共振制御部３０によって、オン状態にされることにより共振コンデンサ２２が機能し、共振回路２０に共振を発生させる。また、共振制御トランジスタ２３は、共振制御部３０によって、オフ状態にされることにより共振コンデンサ２２が電気的に切り離され、共振回路２０の共振を停止させる。
【００４４】
整流ダイオード２４は、アノード端子が受電コイル２１の一端であるノードＮ２に接続され、カソード端子が平滑コンデンサ２５の一端であるノードＮ４に接続されている。整流ダイオード２４は、受電コイル２１が受電した電力を整流して、直流電力に変換する。すなわち、整流ダイオード２４は、受電コイル２１に発生する交流電力（交流電圧）を直流電力（直流電圧）に変換し、負荷２６に電力を供給する。
平滑コンデンサ２５は、整流ダイオード２４が変換した直流電力を平滑化する。
【００４５】
負荷２６は、例えば、電子機器３が備える各種回路、駆動部、蓄電池や二次電池を充電する回路などであり、整流ダイオード２４によって整流された直流電圧によって動作又は充電される。
【００４６】
共振制御部３０は、共振制御トランジスタ２３を制御することにより、共振回路２０の共振状態を制御する。共振制御部３０は、給電コイル１１から受電コイル２１が受電した受電電力と、当該受電電力が供給される負荷２６が消費する消費電力とに基づいて、共振制御トランジスタ２３を制御する。共振制御部３０は、例えば、受電コイル２１が受電した受電電力を整流して負荷２６に供給する供給線の電圧（ノードＮ４の電圧）に基づいて、共振制御トランジスタ２３を制御する。なお、この供給線の電圧（ノードＮ４の電圧）は、受電電力と負荷２６の消費電力とに応じて変動する。そのため、供給線の電圧（ノードＮ４の電圧）に基づいて、共振制御トランジスタ２３を制御することは、受電電力と負荷２６の消費電力とに基づいて、共振制御トランジスタ２３を制御することの一例である。
【００４７】
共振制御部３０は、例えば、供給線の電圧（ノードＮ４の電圧）が所定の閾値以下である場合に、共振回路２０が共振状態になるように、共振制御トランジスタ２３を制御する。また、共振制御部３０は、例えば、供給線の電圧（ノードＮ４の電圧）が所定の閾値より大きい場合に、共振回路２０が非共振状態になるように、共振制御トランジスタ２３を制御する。これにより、共振制御部３０は、自装置（受電装置２又は電子機器３）に給電が必要な場合に、共振回路２０の共振状態と非共振状態とを切り替えて、給電コイル１１の励起電圧に周期的な波形の変動を発生させるように、共振制御トランジスタ２３を制御する。
また、共振制御部３０は、抵抗３１、抵抗３２、コンパレータ３３、及び基準電源３４を備えている。
【００４８】
抵抗３１は、第１端子がノードＮ４に接続され、第２端子がノードＮ５に接続されている。また、抵抗３２は、第１端子がノードＮ５に接続され、第２端子がＧＮＤ１端子に接続されている。抵抗３１と抵抗３２とは、ノードＮ４とＧＮＤ１端子との間に直列に接続され、抵抗３１と抵抗３２との抵抗値の比率によりノードＮ４の電圧を抵抗分圧して降圧した電圧をノードＮ５に出力する。
【００４９】
コンパレータ３３は、＋入力端子が基準電源３４に接続され、−入力端子がノードＮ５に接続されている。コンパレータ３３は、ノードＮ５の電圧と、基準電源３４の出力電圧とを比較し、ノードＮ５の電圧が、基準電源３４の出力電圧以下である場合に、共振制御トランジスタ２３をオン状態にする。コンパレータ３３は、ノードＮ５の電圧が、基準電源３４の出力電圧より大きい場合に、共振制御トランジスタ２３をオフ状態にする。また、基準電源３４は、所定の閾値電圧を出力する定電圧源である。
【００５０】
このように、コンパレータ３３は、受電電力と、当該受電電力が供給される負荷２６が消費する消費電力とに基づいて、共振回路２０を非共振状態にするか否か（共振制御トランジスタ２３をオフ状態にするか否か）を判定する。これにより、共振制御部３０は、受電装置２に給電が必要な場合に、共振回路２０の共振状態と非共振状態とを切り替えて、励起電圧に周期的な波形の変動を発生させる。
【００５１】
次に、図面を参照して、本実施形態による給電システム１００の動作について説明する。
図４は、本実施形態による受電装置２の共振制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００５２】
図４において、給電装置１の給電コイル１１から受電装置２の受電コイル２１にワイヤレス（非接触）により電力が供給されると、受電装置２は、ノードＮ４の電圧（受電電圧）が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、図３の共振制御部３０が、抵抗３１及び抵抗３２によりノードＮ４の電圧（受電電圧）を抵抗分圧し、当該抵抗分圧した電圧（ノードＮ５の電圧）と基準電源３４の出力電圧とをコンパレータ３３が比較することにより、ノードＮ４の電圧（受電電圧）が所定の閾値以下であるか否かを判定する。
【００５３】
共振制御部３０は、ノードＮ４の電圧（受電電圧）が所定の閾値以下である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）に、共振制御トランジスタ２３をオン状態にする（ステップＳ１０２）。すなわち、共振制御部３０が、共振制御トランジスタ２３のゲート端子に、Ｈ状態を出力する。これにより、共振制御トランジスタ２３がオン状態になり、共振コンデンサ２２が共振回路２０に電気的に接続される。
【００５４】
また、共振制御部３０は、ノードＮ４の電圧（受電電圧）が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）に、共振制御トランジスタ２３をオフ状態にする（ステップＳ１０３）。すなわち、共振制御部３０が、共振制御トランジスタ２３のゲート端子に、Ｌ状態を出力する。これにより、共振制御トランジスタ２３がオフ状態になり、共振コンデンサ２２が共振回路２０から電気的に切り離される。
【００５５】
ステップＳ１０２又はステップＳ１０３の処理の後、共振制御部３０は、ステップＳ１０１の処理に戻し、ステップＳ１０１からステップＳ１０３の処理が繰り返される。
このように、共振制御部３０は、共振回路２０の共振状態を切り替える制御を行う。すなわち、共振制御部３０は、共振回路２０を共振状態と非共振状態とを周期的に切り替える制御を行う。これにより、給電装置１の給電コイル１１の電圧が図５に示すように周期的な変動として観測される。
【００５６】
図５は、受電装置２に給電可能な場合における給電コイル１１の電圧、及び波高値変動検出部１５の検出信号の一例を示す図である。
この図において、波形Ｗ１及び波形Ｗ２は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の電圧（ノードＮ１の電圧）、及び（ｂ）波高値変動検出部１５の検出信号の波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｂ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
【００５７】
この図に示す例は、受電装置２に給電可能な場合（受電装置２に給電が必要な場合）であり、受電装置２の共振回路２０が共振状態と非共振状態とに切り替えられるため、波形Ｗ１に示すように、給電コイル１１の電圧のピーク電圧が変動することになる。
また、このように、ピーク電圧が低い位置（波形Ｗ２のポイントＰ１を参照）において、波高値変動検出部１５は、波形Ｗ２に示すように、検出信号にパルス信号が出力しない。
【００５８】
また、図６は、受電装置２に給電可能な状態でない場合（受電装置２に給電が必要ない場合）における給電コイル１１の電圧、及び波高値変動検出部１５の検出信号の一例を示す図である。
この図において、波形Ｗ３及び波形Ｗ４は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の電圧（ノードＮ１の電圧）、及び（ｂ）波高値変動検出部１５の検出信号の波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｂ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
【００５９】
図６に示す例は、例えば、金属異物が給電コイル１１の上に置かれた場合や受電装置２に給電可能な状態でない場合であり、受電装置２の共振回路２０は、共振状態は切り替えられないため、波形Ｗ３に示すように、給電コイル１１の電圧のピーク電圧が変動することはない。
そのため、波形Ｗ４に示すように、波高値変動検出部１５は、検出信号にパルス信号を常に出力する。
【００６０】
このように、本実施形態における給電装置１は、受電装置２が受電可能である（受電装置２に給電が必要である）か否かを、給電コイル１１の電圧におけるピーク電圧の変動に基づいて判定可能であり、この判定結果に基づいて、給電コイル１１を連続駆動するか、間欠駆動するかの切り替えを行う。
なお、本実施形態における給電システム１００は、受電装置２が受電可能であるか否かを給電コイル１１の電圧の変動を検出して判定しているので、例えば、受電側から給電側に異物検出ための信号を通知及び受信するための大掛かりな専用送信部及び専用受信部を設ける必要がない。また、給電システム１００は、通知用コイル及び受信用コイルなどの通知・受信のための専用の経路を設ける必要がない。
【００６１】
次に、図７及び図８を参照して、本実施形態による給電装置１の駆動制御処理について説明する。
図７は、本実施形態による給電装置１の駆動制御処理の一例を示すフローチャートである。
図７において、給電装置１は、まず、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶを供給させる（ステップＳ２０１）。具体的には、給電装置１の駆動制御部１６は、駆動信号生成部１４から駆動信号ＤＲＶを、駆動トランジスタ１３のゲート端子に供給させる。これにより、駆動信号生成部１４が、駆動トランジスタ１３のオン状態とオフ状態とを周期的に変更して、給電コイル１１を駆動する駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３に供給する。
【００６２】
次に、駆動制御部１６は、給電コイル１１の電圧のピーク電圧の変動の検出結果を取得する（ステップＳ２０２）。すなわち、波高値変動検出部１５が、ピーク電圧の変動を検出し、駆動制御部１６は、波高値変動検出部１５が検出したピーク電圧の変動の検出結果を取得する。
【００６３】
次に、駆動制御部１６は、ピーク電圧の変動があるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。駆動制御部１６は、ピーク電圧の変動がある場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）に、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を継続する（ステップＳ２０４）。すなわち、駆動制御部１６は、駆動信号生成部１４に駆動信号ＤＲＶの出力を継続させる。ステップＳ２０４の処理後に、給電期間を経過した後に、駆動制御部１６は、処理をステップＳ２０１に戻す。これにより、給電装置１は、給電コイル１１を連続駆動する。
【００６４】
また、駆動制御部１６は、ピーク電圧の変動がない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）に、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を停止する（ステップＳ２０５）。すなわち、駆動制御部１６は、駆動信号生成部１４に駆動信号ＤＲＶの出力を停止させる。ステップＳ２０５の処理後に、給電期間を経過した後に、駆動制御部１６は、処理をステップＳ２０１に戻す。これにより、給電装置１は、給電コイル１１を間欠駆動する。
【００６５】
また、図８は、本実施形態による給電装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図８において、波形Ｗ５及び波形Ｗ６は、上から順に、（ａ）受電装置２が無い場合、又は、受電装置２に給電が必要ない場合の給電コイル１１の電圧、及び（ｂ）受電装置２が有る場合、又は、受電装置２に給電が必要な場合の給電コイル１１の電圧の波形をそれぞれ示している。ここで、各波形の縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示している。
【００６６】
また、この図において、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２（及び時刻Ｔ３から時刻Ｔ４）の期間ＴＲ１は、検出期間（第１の期間）を示し、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間ＴＲ２は、給電期間（第２の期間）を示している。
【００６７】
図８（ａ）の波形Ｗ５に示すように、給電装置１の駆動制御部１６は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の検出期間（期間ＴＲ１）として、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶを供給させて、給電コイル１１を駆動する。ここでは、受電装置２が無い場合、又は、受電装置２に給電が必要ない場合であるため、駆動制御部１６は、検出期間（期間ＴＲ１）において、給電コイル１１の電圧における周期的なピーク電圧の変動が検出されない。そのため、駆動制御部１６は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間ＴＲ２、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を停止させて、間欠駆動させる。なお、駆動信号ＤＲＶの供給が停止されている間、給電コイル１１の電圧は、電源ＶＣＣの電圧Ｖｃｃになる。
【００６８】
これに対して、図８（ｂ）に示す例では、受電装置２が有る場合、又は、受電装置２に給電が必要な場合であるため、波形Ｗ６に示すように、駆動制御部１６は、検出期間（期間ＴＲ１）において、給電コイル１１の電圧における周期的なピーク電圧の変動を検出する。そのため、駆動制御部１６は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間ＴＲ２（給電期間）において、波形Ｗ６に示すように、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を継続させて、連続駆動させる。
【００６９】
なお、給電装置１に対して、図１及び図２に示すように２つの受電装置２を配置した場合には、２つの受電装置２のうちの少なくとも一方が給電を必要とする場合には、給電コイル１１の電圧の波形の変動が検出される。この場合には、駆動制御部１６は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間ＴＲ２（給電期間）において、波形Ｗ６に示すように、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を継続させて、連続駆動させて、２つの受電装置２のうちの一方又は両方に給電を行う。
【００７０】
また、２つの受電装置２のうちの両方が給電を必要としない場合には、給電コイル１１の電圧の波形の変動が検出されなくなる。この場合には、駆動制御部１６は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間ＴＲ２（給電期間）において、波形Ｗ５に示すように、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を停止させて、間欠駆動させる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態による給電システム１００は、給電装置１と、受電装置２とを備え、給電装置１から受電装置２に電磁誘導によって給電する。給電装置１は、巻線コイルである給電コイル１１と、駆動トランジスタ１３（第１のスイッチング素子）と、駆動制御部１６と、を備える。駆動トランジスタ１３は、給電コイル１１に直列に接続され、給電コイル１１を駆動する駆動信号によって、導通状態と非導通状態とが周期的に変更される。駆動制御部１６は、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動に基づいて、受電装置２に給電が必要であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶを継続して供給するか否かの制御を行う。また、受電装置２は、共振回路２０と、共振制御部３０と、を備える。共振回路２０は、棒状フェライトコア２１２（棒状の磁心）を有するソレノイドコイルであり、給電コイル１１から給電される受電コイル２１と、受電コイル２１と共振する共振コンデンサ２２と、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態を変更して、共振状態と非共振状態とを切り替える制御をする共振制御トランジスタ２３（第２のスイッチング素子）とを有する。共振制御部３０は、自装置（受電装置２）に給電が必要な場合に、共振回路２０の共振状態と非共振状態とを切り替えて、励起電圧に周期的な波形の変動を発生させるように、共振制御トランジスタ２３を制御する。そして、給電コイル１１と受電コイル２１とは、給電コイル１１の中心軸Ｃ１と、受電コイル２１の中心軸Ｃ２とが直交し、且つ、ソレノイドコイルの巻線部分（巻線部２１１）が、給電コイル１１が発生させた給電コイル１１の中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内に入らないように配置される。
【００７２】
これにより、本実施形態による給電システム１００は、受電コイル２１に棒状フェライトコア２１２（棒状の磁心）を有するソレノイドコイルを用いており、給電コイル１１の中心軸Ｃ１と、受電コイル２１の中心軸Ｃ２とが直交するように配置することで、給電コイル１１から複数の受電コイル２１に給電可能である。よって、本実施形態による給電システム１００は、例えば、受電装置２の位置検出機能及び給電コイル１１の移動機構などの複雑な構成を給電装置１が備える必要なく、複数の受電装置２に対して、同時に給電することができる。このように、本実施形態による給電システム１００は、簡易な構成により、複数の受電装置２に対して、同時に給電することができる。
【００７３】
また、本実施形態による給電システム１００では、駆動制御部１６が、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動に基づいて、受電装置２に給電が必要であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶを継続して供給するか否かの制御を行う。これにより、本実施形態による給電システム１００では、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動によって、例えば、受電装置２に給電が必要でない場合に、自動的に給電を停止することができる。
【００７４】
また、本実施形態による給電システム１００において、給電コイル１１の全面に、アルミ箔を置いた場合に、約１００度以上の発熱であり、給電コイル１１の直径の半分のアルミ箔２枚を、給電コイル１１に置いた場合に、約７０度の発熱であった。また、例えば、金属のワッシャを給電コイル１１に置いた場合に、約６０度の発熱であった。本実施形態による給電システム１００では、上述した給電コイル１１の中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域Ａ１内以外の領域は、受電コイル２１の中心軸Ｃ２とほぼ平行な磁束となるため、給電コイル１１に置かれた金属面（アルミ箔などの面）に垂直な磁束を低減することができる。そのため、本実施形態による給電システム１００は、金属面に垂直な磁束による渦電流による発熱を低減することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、受電コイル２１は、棒状フェライトコア２１２と、給電コイル１１とが、磁気回路Ｇ１（Ｇ２）を構成するように配置される。
これにより、本実施形態による給電システム１００は、給電コイル１１から受電コイル２１に効率良く給電することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、給電装置１は、給電コイル１１の励起電圧における周期的な波形の変動を検出する波高値変動検出部１５（変動検出部）を備える。駆動制御部１６は、予め定められた第１の期間（期間ＴＲ１）に駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３に供給し、変動検出部に対して周期的な波形の変動を検出させるとともに、第１の期間において受電装置２に給電が必要であると判定した場合に、第１の期間後の予め定められた第２の期間（期間ＴＲ２）に共振制御トランジスタ２３に駆動信号ＤＲＶの供給を継続して、給電コイル１１を連続的に駆動する。また、駆動制御部１６は、第１の期間において受電装置２に給電が必要でないと判定した場合に、第２の期間に駆動トランジスタ１３に駆動信号の供給を停止して、給電コイル１１を間欠的に駆動する。そして、駆動制御部１６は、第１の期間と第２の期間とを交互に、且つ、定期的に生成する。
【００７７】
これにより、本実施形態における給電システム１００は、例えば、給電コイル１１の上に金属異物が置かれた場合に、給電コイル１１を間欠的に駆動するため、金属異物による発熱を適切に抑制することができるとともに、受電装置２に給電が必要でない場合に、給電を自動的に停止することができる。また、本実施形態における給電システム１００は、例えば、受電装置２に給電が必要でない場合に、給電コイル１１を間欠的に駆動するため、給電装置１の待機電力を低減させることができる。
【００７８】
また、本実施形態による給電方法は、給電コイル１１に直列に接続され、給電コイル１１を駆動する駆動信号によって、導通状態と非導通状態とが周期的に変更される駆動トランジスタ１３とを備える給電装置１から、共振回路２０を備える受電装置２に電磁誘導によって給電する給電システム１００の給電方法であり、配置ステップと、駆動制御ステップと、共振制御ステップと、を含む。ここで、共振回路２０は、棒状フェライトコア２１２を有するソレノイドコイルであり、給電コイル１１から給電される受電コイル２１と、受電コイル２１と共振する共振コンデンサ２２と、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態を変更して、共振状態と非共振状態とを切り替える制御をする共振制御トランジスタ２３とを有する。配置ステップにおいて、給電コイル１１と受電コイル２１とが、給電コイル１１の中心軸Ｃ１と、受電コイル２１の中心軸Ｃ２とが直交し、且つ、ソレノイドコイルの巻線部分（巻線部２１１）が、給電コイル１１が発生させた給電コイル１１の中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内に入らないように配置される。駆動制御ステップにおいて、給電装置１が、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動に基づいて、受電装置２に給電が必要であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、駆動トランジスタ１３に駆動信号を継続して供給するか否かの制御を行う。共振制御ステップにおいて、受電装置２が、自装置に給電が必要な場合に、共振回路の共振状態と非共振状態とを切り替えて、励起電圧に周期的な波形の変動を発生させるように、共振制御トランジスタ２３を制御する。
これにより、本実施形態による給電方法は、上述した給電システム１００と同様の効果を奏し、簡易な構成により、複数の受電装置２に対して、同時に給電することができる。
なお、本実施形態では、給電コイル１１として平板コイルの例で説明したが、中心軸Ｃ１を中心軸として軸の周囲に巻線があれば、他の形式のコイルでも同様の効果が得られる。また、本実施形態では、磁心の一例としてフェライトコア材の例で説明したが、同様の働きをする材質であればセンダストやパーマロイ等フェライトコア材以外の材料でもよい。
【００７９】
［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、本発明に係る第２の実施形態による給電システム１００ａについて説明する。
【００８０】
図９は、本実施形態による給電システム１００ａの一例を示す構成図である。
図９に示す給電システム１００ａは、給電装置１ａと２つの受電装置２とを備えるが、第１の実施形態と同様の部分の記載を省略している。例えば、２つの受電装置２は、受電コイル２１（２１−１、２１−２）以外の構成の記載を省略し、給電装置１ａは、給電コイル１１ａ以外の構成の記載を省略している。
なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成は、同一の符号を付与して、その説明を省略する。
【００８１】
図９において、給電装置１ａは、給電コイル１１ａを備える。
給電コイル１１ａは、中心軸Ｃ１を中心軸とした巻線部１１１と、Ｅ型フェライトコア１１２（Ｅ型の磁心）とを備える。Ｅ型フェライトコア１１２は、巻線コイルが巻回される中央部ＣＴと、中央部ＣＴの外側に配置された２つの側壁部（ＳＤ１、ＳＤ２）とを有する。
【００８２】
また、本実施形態では、受電コイル２１は、棒状フェライトコア２１２が中央部ＣＴと側壁部（ＳＤ１、ＳＤ２）との間を跨ぐように（横切るように）配置される。すなわち、受電コイル２１は、棒状フェライトコア２１２と、Ｅ型フェライトコア１１２とが、磁気回路Ｇ３（Ｇ４）を構成するように配置される。
なお、給電コイル１１ａと受電コイル２１とは、Ｅ型フェライトコア１１２と棒状フェライトコア２１２との間の距離ｄ２が、中央部ＣＴと側壁部ＳＤ１（ＳＤ２）との間隔ｄ１の２分の１以下になるように配置される。
【００８３】
また、図１０は、本実施形態における給電コイル１１ａと受電コイル２１との配置例を示す図である。ここでは、給電コイル１１ａと受電コイル２１をＺ軸方向から見た場合の配置を示している。
図１０に示すように、受電コイル２１−１及び受電コイル２１−２は、棒状フェライトコア２１２が給電コイル１１ａの中心からの放射線状になるように、且つ、Ｅ型フェライトコア１１２の中央部ＣＴと側壁部ＳＤ１（ＳＤ２）とを結ぶ方向と一致するように、配置されている。また、受電コイル２１−１及び受電コイル２１−２は、上述した給電コイル１１ａの中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内（領域Ａ１内）に、ソレノイドコイルの巻線部分（巻線部２１１）が入らないように、配置されている。
【００８４】
なお、本実施形態における給電装置１ａと受電装置２との基本的な動作は、上述した図４〜図８に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態による給電システム１００ａでは、給電コイル１１ａは、巻線コイルが巻回される中央部ＣＴと、中央部の外側に配置された２つの側壁部（ＳＤ１、ＳＤ２）とを有するＥ型フェライトコア１１２（Ｅ型の磁心）を備える。受電コイル２１は、棒状フェライトコア２１２が中央部ＣＴと側壁部（ＳＤ１、ＳＤ２）との間を跨ぐように配置される。
これにより、磁束がＥ型フェライトコア１１２と、棒状フェライトコア２１２との間を通過するようになるため、本実施形態による給電システム１００ａは、給電コイル１１ａから受電コイル２１にさらに効率良く給電することができる。よって、本実施形態による給電システム１００ａは、簡易な構成により、複数の受電装置２に対して、同時に、且つ、効率良く給電することができる。
【００８６】
また、本実施形態による給電システム１００ａでは、Ｅ型フェライトコア１１２により、磁束の経路が制限されるため、金属異物が給電コイル１１ａ上に置かれた場合に、第１の実施形態よりも発熱を低減することができる。例えば、本実施形態による給電システム１００ａにおいて、給電コイル１１ａの直径の半分のアルミ箔２枚を、給電コイル１１ａに置いた場合に、約６０度の発熱であった。このように、本実施形態による給電システム１００ａは、上述した第１の実施形態に比べて、金属異物による発熱を低減することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、受電コイル２１は、棒状フェライトコア２１２と、Ｅ型フェライトコア１１２とが、磁気回路Ｇ３（Ｇ４）を構成するように配置される。
これにより、本実施形態による給電システム１００ａは、給電コイル１１ａから受電コイル２１にさらに効率良く給電することができる。また、本実施形態ではＥ型フェライトコア１１２の例で説明したが、Ｅ型フェライトコア１１２の中央部ＣＴの長さと側壁部ＳＤ１及びＳＤ２の長さとが同じ場合だけでなく、中央部ＣＴの長さと側壁部ＳＤ１及びＳＤ２の長さとが異なっていてもよい。
【００８８】
また、本実施形態では、給電コイル１１ａと受電コイル２１とは、Ｅ型フェライトコア１１２と棒状フェライトコア２１２との間の距離ｄ２が、中央部ＣＴと側壁部ＳＤ１（ＳＤ２）との間隔ｄ１の２分の１以下になるように配置される。すなわち、中央部ＣＴと側壁部ＳＤ１（ＳＤ２）との間を磁束が通過する距離よりも、棒状フェライトコア２１２を経由する磁気回路Ｇ３（Ｇ４）により空気中を磁束が通過する距離を短くする。
これにより、本実施形態による給電システム１００ａは、給電コイル１１ａから受電コイル２１に適切な距離により受電コイル２１を磁束が通過し易くなるため、さらに効率良く給電することができる。
【００８９】
［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、本発明に係る第３の実施形態による給電システム１００ｂについて説明する。本実施形態では、上述した第１の実施形態の変形例について説明する。
【００９０】
図１１は、本実施形態による給電システム１００ｂの一例を示す構成図である。
図１１に示す給電システム１００ｂは、給電装置１ｂと２つの受電装置２とを備えるが、第１の実施形態と同様の部分の記載を省略している。例えば、２つの受電装置２は、受電コイル２１（２１−１、２１−２）以外の構成の記載を省略し、給電装置１ｂは、給電コイル１１ｂ及び突起部１１３以外の構成の記載を省略している。
なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成は、同一の符号を付与して、その説明を省略する。
【００９１】
図１１に示すように、本実施形態における給電装置１ｂは、給電コイル１１ｂを備えている。給電コイル１１ｂは、例えば、平板状の巻線コイルであり、突起部１１３を備える。突起部１１３は、ソレノイドコイルの巻線部分（巻線部２１１）が、給電コイル１１ｂが発生させた給電コイル１１ｂの中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内（領域Ａ１内）に入らないように、給電コイル１１ｂの中心部に配置されている。
【００９２】
なお、本実施形態における給電装置１ｂと受電装置２との基本的な動作は、上述した図４〜図８に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態による給電システム１００ｂでは、給電装置１ｂは、ソレノイドコイルの巻線部分（巻線部２１１）が、給電コイル１１ｂが発生させた給電コイル１１ｂの中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内（領域Ａ１内）に入らないように、給電コイル１１ｂの中心部に配置されている突起部１１３を備える。
これにより、本実施形態による給電システム１００ｂでは、給電コイル１１ｂの中心軸Ｃ１と平行な磁束の領域内（領域Ａ１内）に、受電コイル２１が配置されることを防止するため、簡易な構成により、複数の受電装置２に対して、同時に、且つ、さらに効率良く給電することができる。
【００９４】
［第４の実施形態］
次に、図面を参照して、本発明に係る第４の実施形態による給電システム１００ｃについて説明する。上述した各実施形態では、受電コイル２１は、棒状フェライトコア２１２を備える例を説明したが、他の形状のフェライトを備えてもよく、本実施形態では、受電コイル２１が、他の形状のフェライトを備える場合の変形例について説明する。
【００９５】
図１２は、第４の実施形態による受電コイル２１ａの一例を示す構成図である。ここで、図１２（ａ）は、受電コイル２１ａをＺ軸方向から見た外観図を示し、図１２（ｂ）は、ＡＡ’における受電コイル２１ａの断面図を示している。
図１２に示すように、受電コイル２１ａは、巻線部２１１と、Ｕ字状のフェライトコアであるＵ型フェライトコア２１２ａを備えている。なお、受電コイル２１ａは、棒状フェライトコア２１２の代わりに、Ｕ型フェライトコア２１２ａを備える点を除いて、第２の
実施形態と同様である。
【００９６】
また、図１３は、本実施形態による給電システム１００ｃの一例を示す構成図である。
図１３に示す給電システム１００ｃは、給電装置１ａと２つの受電装置２とを備えるが、第１の実施形態と同様の部分の記載を省略している。なお、本実施形態の受電装置２は、受電コイル２１（２１−１、２１−２）とは異なる受電コイル２１ａ（２１ａ−１、２１ａ−２）を備えており、ここでは、受電コイル２１ａ（２１ａ−１、２１ａ−２）以外の構成の記載を省略する。
なお、本実施形態において、第２の実施形態と同一の構成は、同一の符号を付与して、その説明を省略する。
【００９７】
図１３に示すように、本実施形態における給電システム１００ｃは、上述した２つの受電コイル２１ａ（２１ａ−１、２１ａ−２）と、給電コイル１１ａとを備えている。
なお、本実施形態における給電装置１ａと受電装置２との基本的な動作は、上述した図４〜図８に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態による給電システム１００ｃでは、受電装置２は、棒状フェライトコア２１２の代わりに、Ｕ型フェライトコア２１２ａ（Ｕ型の磁心）を備える。
これにより、本実施形態による給電システム１００ｃは、第２の実施形態と同様に、給電コイル１１ａから受電コイル２１ａに効率良く給電することができる。
【００９９】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、給電コイル１１（１１ａ、１１ｂ）の励起電圧の周期的な波形の変動を検出する変動検出部の一例として、給電コイル１１（１１ａ、１１ｂ）のピーク電圧を検出する波高値変動検出部１５を用いる例を説明したが、これに限定されるものではない。変動検出部は、例えば、励起電圧の波形の周波数の変動、又は励起電圧の波形の周期の変動として検出してもよい。
【０１００】
また、上記の各実施形態において、受電装置２の共振制御部３０は、受電電力と負荷２６の消費電力とに基づいて、共振回路２０を非共振状態にするか否かを判定する一例として、受電電力を整流して負荷２６に供給する供給線の電圧（ノードＮ４の電圧）に基づいて、共振回路２０を非共振状態にするか否かを判定する例を説明したがこれに限定されるものではない。例えば、共振制御部３０は、供給線の電圧（ノードＮ４の電圧）の代わりに、負荷２６に流れる電流に基づいて、共振回路２０を非共振状態にするか否かを判定するようにしてもよいし、他の手法を用いてもよい。例えば、負荷２６が蓄電池（二次電池）である場合には、共振制御部３０は、蓄電池に流れ込む電流又は蓄電池の出力電圧に基づいて、充電が完了したか否かを判定し、充電が完了している場合には、共振回路２０の共振状態と非共振状態とを切り替えないようにしてもよい。
【０１０１】
また、給電システム１００（１００ａ、１００ｂ）が備える各構成は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。また、給電システム１００（１００ａ、１００ｂ）が備える各構成は、メモリ及びＣＰＵにより構成され、給電システム１００（１００ａ、１００ｂ）が備える各構成を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１ａ、１ｂ  給電装置
２、２−１、２−２  受電装置
３、３−１、３−２  電子機器
１０、２０  共振回路
１１、１１ａ、１１ｂ  給電コイル
１２、２２  共振コンデンサ
１３  駆動トランジスタ
１４  駆動信号生成部
１５  波高値変動検出部
１６  駆動制御部
２１、２１−１、２１−２、２１ａ、２１ａ−１、２１ａ−２  受電コイル
２３  共振制御トランジスタ
２４  整流ダイオード
２５  平滑コンデンサ
２６  負荷
３０  共振制御部
３１、３２  抵抗
３３  コンパレータ
３４  基準電源
４０、４０−１、４０−２  受電回路
５０  給電回路
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  給電システム
１１１、２１１  巻線部
１１２  Ｅ型フェライトコア
１１３  突起部
２１１  巻線部
２１２  棒状フェライトコア
２１２ａ  Ｕ型フェライトコア
ＣＴ  中央部
ＳＤ１、ＳＤ２  側壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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