(57)【要約】【課題】電子機器へ無接点方式で電力を供給する電力伝送装置において、効率のよいエネルギー給電が行え、構成も簡単である電力伝送装置を提供する。【解決手段】電力伝送装置である充電装置１は、カメラ６に設けられた二次コイル７と磁気的に結合可能な一次コイル５と、一次コイル５に電流を供給するＡＣ−ＤＣ変換回路部と、一次コイル５と二次コイル７とが磁気的に結合することにより、二次コイル７に所定のダミー電流が供給された際に、当該ダミー電流に対応して発生する一次コイル側の誘電電圧を検出する電圧検出部と、上記コイルが最も効率的に磁気的に結合した際に発生する結合誘電電圧よりも小さい場合に電流を増加させて上記結合誘電電圧となるように上記ＡＣ−ＤＣ変換回路部を制御する誘電電圧設定部と、一次コイル５を流れる電流値に基づいて、上記コイルの位置関係を判定する位置判定部とを具備している。【選択図】図１
2008109762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器へ無接点方式で電力を供給する電力伝送装置において、
上記電子機器に設けられた二次コイルと磁気的に結合する一次コイルと、
上記一次コイルに電流を供給する供給手段と、
上記一次コイルと上記二次コイルとが磁気的に結合することにより、当該二次コイルに所定のダミー電流が供給された際に、当該ダミー電流に対応して発生する一次コイル側の誘電電圧を検出する電圧検出手段と、
上記発生した誘電電圧が上記一次コイルと上記二次コイルとが最も効率的に磁気的に結合した際に発生する結合誘電電圧よりも小さい場合に、上記一次コイルの電圧が当該結合誘電電圧となるように上記供給手段を制御して上記一次コイルに流れる電流を増加させる電流制御手段と、
一次コイルに供給される電流値を検出する電流検出手段と、
上記検出された上記一次コイルを流れる電流値に基づいて、上記一次コイルと上記二次コイルとの位置関係を判定する判定手段と、
を具備したことを特徴とする電力伝送装置。
【請求項２】
さらに、上記一次コイルを移動させる移動手段と、
上記判定手段によって上記一次コイルと上記二次コイルとの位置関係が最も充電に適している位置ではないと判定された際に、上記移動手段を制御して上記一次コイルを任意の方向へ移動させる移動制御手段と、
を具備し、上記移動制御手段は、上記一次コイルを流れる電流値が最も小さくなるように上記移動手段によって上記一次コイルを任意の方向へ移動させ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３】
上記移動制御手段は、各移動位置において上記電流検出手段で検出された一次コイルの電流値を比較することによって、当該一次コイルの移動方向を決定する移動方向決定手段を含むことを特徴とする請求項２記載の電力伝送装置。
【請求項４】
上記電流制御手段は、上記一次コイルと上記二次コイルとの位置関係が最も充電に適している位置にあると判定された場合に上記供給手段から上記一次コイルに供給される電流量を本充電用の電流量に切換えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３記載の電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器へ無接点方式で電力を供給する電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器へ無接点方式で電力を供給する電力伝送装置として、特許文献１に開示されたものは、一次側装置に複数の磁路を形成するコイル群を有する分離トランス（エネルギや情報の伝達を行なう）を配し、各コイルに時間や位相の異なるパルス電流や交流電流を流すことによって電磁結合面上に回転磁界や帯状の移動磁界などを発生させる。これにより一次側装置と二次側装置との電磁結合可能領域を相対的に拡大させ、二次側に電力、または、情報を伝送することができる。
【特許文献１】特開２００４−２２９４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１による電力伝送装置は、一次側装置と二次側装置との電磁結合可能領域を相対的に拡大させることができるので、一次側装置のコイルと二次側装置のコイルとに位置が近くなりエネルギーの給電という点で多少効率が上がると思われる。しかしながら、一次側装置のコイルと二次側装置のコイルとが常に一対一で対応する位置関係になる確率はかなり小さく、常に最も効率的なエネルギー給電が行われるとは限らない。また、複数の磁路を形成するコイル群を有する分離トランスを構成しなければならないために、構成が複雑になっている。
【０００４】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、電子機器へ無接点方式で電力を供給する電力伝送装置において、一次側装置と二次側装置との位置関係が効率よくエネルギー給電が行うことができる位置関係にあるか否かを簡単な構成で判定できる電力伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１記載の電力伝送装置は、電子機器へ無接点方式で電力を供給する電力伝送装置において、上記電子機器に設けられた二次コイルと磁気的に結合する一次コイルと、上記一次コイルに電流を供給する供給手段と、上記一次コイルと上記二次コイルとが磁気的に結合することにより、当該二次コイルに所定のダミー電流が供給された際に、当該ダミー電流に対応して発生する一次コイル側の誘電電圧を検出する電圧検出手段と、上記発生した誘電電圧が上記一次コイルと上記二次コイルとが最も効率的に磁気的に結合した際に発生する結合誘電電圧よりも小さい場合に、上記一次コイルの電圧が当該結合誘電電圧となるように上記供給手段を制御して上記一次コイルに流れる電流を増加させる電流制御手段と、一次コイルに供給される電流値を検出する電流検出手段と、上記検出された上記一次コイルを流れる電流値に基づいて、上記一次コイルと上記二次コイルとの位置関係を判定する判定手段とを具備する。
【０００６】
本発明の請求項２記載の電力伝送装置は、請求項１記載の電力伝送装置において、さらに、上記一次コイルを移動させる移動手段と、上記判定手段によって上記一次コイルと上記二次コイルとの位置関係が最も充電に適している位置ではないと判定された際に、上記移動手段を制御して上記一次コイルを任意の方向へ移動させる移動制御手段とを具備し、上記移動制御手段は、上記一次コイルを流れる電流値が最も小さくなるように上記移動手段によって上記一次コイルを任意の方向へ移動させる。
【０００７】
本発明の請求項３記載の電力伝送装置は、請求項２記載の電力伝送装置において、上記移動制御手段は、各移動位置において上記電流検出手段で検出された一次コイルの電流値を比較することによって、当該一次コイルの移動方向を決定する移動方向決定手段を含む。
【０００８】
本発明の請求項４記載の電力伝送装置は、請求項１乃至３記載の電力伝送装置において、上記電流制御手段は、上記一次コイルと上記二次コイルとの位置関係が最も充電に適している位置にあると判定された場合に上記供給手段から上記一次コイルに供給される電流量を本充電用の電流量に切換える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電子機器へ無接点方式で電力を供給する電力伝送装置において、電力を供給する電力伝送装置の一次コイルが電力を供給される二次コイルに対して最も効率よく給電できる位置にあるか否かを確実に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態の電力伝送装置である充電装置の外観を示す斜視図である。図２は、上記充電装置に内蔵されるＸＹ駆動機構部の斜視図である。図３は、上記充電装置に内蔵される電気回路部と電磁結合されるカメラの充電回路部との主要電気回路図である。図４は、上記充電装置に組み込まれる一次コイルの平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
【００１１】
本実施形態の充電装置１は、例えば、電子機器であるカメラ６の電源用電池の充電（電力供給）を無接点方式により行う充電装置であり、図１に示すように載置台３を備えた装置本体部２を有しており、載置台３上の任意位置に置かれたカメラ６の充電を装置本体部２側の移動可能な一次コイル５とカメラ側の二次コイル７との電磁結合による電力伝送によって行うことができる。
【００１２】
装置本体部２は、載置台３の下部に配される移動手段であるＸＹ駆動機構部１０と、電気回路部（基板）２４とを内蔵している。なお、Ｘ，Ｙ軸は、載置台３の平面に沿った直交座標軸である。
【００１３】
ＸＹ駆動機構部１０は、図２に示すように機構台１１と、機構台１１に軸支されるＸ軸方向に沿った送りねじ軸１２およびガイド軸１３と、送りねじ軸１２およびガイド軸１３に支持されるＸ軸駆動台１５と、Ｘ軸駆動台１５に軸支されるＹ軸方向に沿った送りねじ軸１６およびガイド軸１７と、送りねじ軸１６およびガイド軸１７に支持されるＹ軸駆動台１８と、Ｙ軸駆動台１８の上面に保持される一次コイル５と、機構台１１の送りねじ軸１２の軸端部周辺、または、Ｘ軸駆動台１５のガイド軸周辺にそれぞれ配されるフォトリフレクタからなるＸ軸原点検出用Ｘセンサ（以下、Ｘセンサ）２０、および、Ｙ軸原点検出用Ｙセンサ（以下、Ｙセンサ）２２と、所定の移動位置（原点位置）でＸ軸駆動台１５上のＸセンサ２０に対向する位置、または、Ｙ軸駆動台１８上のＹセンサ２２に対向する位置にそれぞれ配されるセンサ反射板２１および２３と、機構台１１、または、Ｘ軸駆動台１５に取り付けられ、送りねじ軸１２、または、１６をそれぞれ回転駆動するステッピングモータからなるＸモータ１４およびＹモータ１９とを有している。電気回路部（基板）２４は、機構台１１の下面部上に配されている。
【００１４】
Ｘモータ１４が回転駆動されるとＸ軸駆動台１５は、Ｘ軸方向に移動する。また、Ｙモータ１９が回転駆動されるとＸ軸駆動台１５に支持されているＹ軸駆動台１８は、Ｙ軸方向に移動する。従って、一次コイル５が上面に固着されているＹ軸駆動台１８は、Ｘモータ１４、および／または、Ｙモータ１９により載置台３のＸＹ平面に沿って駆動可能である。
【００１５】
電気回路部２４には、図３に示すようにＡＣ−ＤＣ変換回路部３０と、該変換回路部３０の出力を受け、一次コイル電流を供給する供給手段であるＤＣ−ＡＣ変換回路部３２と、一次コイル５の端子電圧（誘電電圧）を検出するための電圧検出手段である電圧検出部３９と、ＡＣ−ＤＣ変換回路部３０の出力電流（一次コイル電流）を検出するための電流検出手段である電流検出部３１と、充電装置の制御を行う制御部３３と、Ｘ，Ｙモータ１４，１９およびＸ，Ｙセンサ２０，２２を含む駆動部４０と、通信用コイル４１からの出力を取り込み、メモリ部４３に出力する通信部４２と、カメラから出力される画像情報、カメラ情報、電圧制御情報および充電関連情報を取り込み、または、記憶しているメモリ部４３とが実装されている。
【００１６】
制御部３３は、一次コイルの端子電圧が所定の誘導電圧となるように一次コイルの電流を制御する電流制御手段を含む誘電電圧設定部３４と、移動制御手段である移動制御部３５と、駆動部４０を制御する駆動制御部３６とを有している。
【００１７】
移動制御部３５は、電流検出部３１による電流値に基づいて一次コイル５と二次コイル７の相対位置関係を判定する位置判定部３７と、電流検出部３１によって検出された電流値を比較することにより一次コイル５の移動方向を決定する移動方向決定部３８とを有しており、一次コイル位置検索処理時に一次コイル５を電流が最も小さくなるような方向にＸＹ駆動機構部１０を介して移動制御する。詳細は後述するが、この移動制御は一次コイルと二次コイルとが近ければ、一次コイルが所定の誘導電圧となるように電流を流してもその値は小さく、遠ければ、一次コイルに多くの電流を流さなければ誘導電圧とならないという原理を利用するものである。
【００１８】
一次コイル５は、図１に示すＸＹ平面に直交する軸まわりに巻回されて形成されるコイルであり、その下面部に電磁波反射板５ａが配されている（図４，５）。この一次コイル５に隣接し、同一表面上に通信用コイル４１が配されている（図４）。この通信コイル４１は、カメラ側から送られてくるカメラ情報や充電情報を取り込むための通信用コイルである。
【００１９】
カメラ６には図３に示すように二次コイル７とこの二次コイル７が接続されるＡＣ−ＤＣ変換回路部５１と、ＡＤ−ＤＣ変換回路部５１のＤＣ出力が接続される充電回路部５２と、充電回路部５２，切り換えスイッチ５５および通信部５７を制御する制御部５３と、リチウムイオン電池からなるカメラ電源用電池５４と、ＤＣ−ＤＣ変換部からなるカメラ電源回路部５６と、切り換えスイッチ５５を介してカメラ側画像情報、カメラ情報や充電情報を通信用コイル５８に出力するための通信部５７とを有している。なお、充電回路部５２では、常に一定状態で電池５４を充電するように設定されている。
【００２０】
カメラ６の底面部には二次コイル７が配されている。この二次コイル７は、カメラ６の載置台３上に載置した状態で一次コイル５と対称形状を有しており、ＸＹ平面に直交する軸まわりに巻回され、一次コイル５と同一巻き数を有している。さらに、コイル裏面部には電磁波反射板が取り付けられている。また、二次コイルに隣接してカメラ側通信用コイル５８が配されている。
【００２１】
なお、二次コイル７は、必ずしも一次コイル５と同一巻き数でなくてもよい。すなわち、二次コイル７の巻き数を一次コイル５の巻き数の倍程度まで増やし、充電効率を増やすようにしてもよい。また、一次コイル５と二次コイル７とには、互いが最適電磁結合状態にあるとき、通信用コイル４１と５８とは、通信可能な対向位置にある。
【００２２】
上述した構成を有する充電装置１によるカメラ６の電源用電池５４への充電処理動作について、図６〜１２を用いて説明する。
【００２３】
図６は、上記カメラ側電源用電池への充電時の充電電圧と充電電流の変化を示す図である。図７は、一次コイル位置のダミー電流が殆ど流れない予備検索動作時からダミー電流が流れる最適位置検索動作時を経て充電動作開始時までの一次コイル電流変化と二次コイル電流変化の例を示す図である。図８は、カメラ側二次コイルと一次コイルとが所定離間距離範囲内にあるとき、二次コイルに所定のダミー電流を流している状態で二次コイルと一次コイルとの離間位置に対する一次コイルに流れる電流の変化を示す図である。
【００２４】
図９は、予備検索動作時における計測タイミングパルスに対する一次コイル電流の変化を示す図である。図１０は、最適位置検索動作時における二次コイルとの一次コイルの離間距離に対する一次コイル電流の変化を示す図である。図１１は、予備検索動作の後、最適位置検索動作を行うときの一次コイルのＸ，Ｙ軸移動量の変化および一次コイルの電流の変化の例を示す図である。図１２は、本充電装置による「充電処理」のメインルーチンのフローチャートである。
【００２５】
本充電装置１によりカメラ６の電池５４に充電を行う場合、まず、カメラ６を二次コイル７側を下面側にした状態で載置台３の任意の位置に置き、電源スイッチ４をオンとする。
【００２６】
電気回路部２４の制御部３３および駆動部４０の制御のもとでＸＹ駆動機構部１０を駆動制御して一次コイル５の移動が開始され、図１２の充電処理のメインルーチンにおける予備検索処理（ステップＳ１）が実行される。
【００２７】
上記予備検索処理においては、ＸＹ駆動機構部１０により一次コイル５を予め規定されている検索軌跡を移動させて所定の移動点（図１７に示す一次コイル５の位置を点Ｐ0 から点Ｐ1 〜点Ｐ24等）を通過させる。一次コイル５の通過時に一次コイル５の電流値の変化を検出することによって、一次コイル５の電磁結合範囲内位置（後述する最適位置を含むより近い領域内の位置、例えば、図１７の点Ｐ20）を検出し、予備検索の終了時に一次コイル５は上記電磁結合範囲内位置まで駆動される。
【００２８】
上記最適位置とは、一次コイル５がカメラ側二次コイル７の直下位置、言い換えれば、最も効率のよい電力伝送が実行できる最適電磁結合位置、例えば、図１８の点Ｐh である。
【００２９】
続いて、最適位置検索処理（ステップＳ２）が実行される。この処理では一次コイル５の電流値の変化によって充電装置側一次コイル５をカメラ側二次コイル７の直下の最適電磁結合位置（最適位置、例えば、図１８の点Ｐh ）を検出し、当該位置に移動させ、双方のコイルを最適な電磁結合状態とする。その最適な電磁結合状態で一次コイル５側から電力を二次コイル７側に伝送し、電池５４の効率のよい充電が行われる（ステップＳ３）。
【００３０】
なお、上記予備検索処理および最適位置検索処理時、カメラ６側においては二次コイル７が一次コイル５と電磁結合状態にあるとき、二次コイル７には、予めカメラ側で設定された所定のダミー電流Ｉ2d（図７，８）が流れるように制御部５３により制御される。
【００３１】
また、上記予備検索処理および最適位置検索処理中、一次コイル５には所定の電圧Ｖ1が印加される。この所定の電圧Ｖ1は、二次コイル７に上記所定のダミー電流Ｉ2dを与えるための電圧であって、詳しくは、一次コイル５が最適電磁結合位置にあって、二次コイル７に所定ダミー電流Ｉ2dが流れているときの結合誘導電圧に等しい電圧とする。この電圧Ｖ1により一次コイル電流Ｉ1 が流される。
【００３２】
図８に示すように一次コイル５が二次コイル７に対して上記電磁結合範囲内にあるとき、二次コイル７のダミー電流Ｉ2dを一定とし、上記一次コイル電圧Ｖ1による一次コイル５の電流Ｉ1は、一次コイル５と二次コイル７との離間距離Ｄによるコイル間の相互インダクタンスの変化に伴って変化する。すなわち、電磁結合状態にあって、離間距離Ｄが大きいと電流Ｉ1 は大きく、離間距離Ｄが小さくなると減少する。そして、一次コイル５が二次コイル７の位置に合致した上記最適電磁結合位置に到達すると電流Ｉ1 は、最小値の電流Ｉ1dとなる。最適位置検索処理ではこの一次コイル５の電流Ｉ1を検出して最適電磁結合位置を検索する。
【００３３】
なお、上記最適位置検索処理においては、上述したように二次コイル７のダミー電流Ｉ2dとしてカメラ６側にて一定値に設定されている。これは一次コイル５が二次コイル７に接近して一次コイル電流が減少すると、二次コイルのダミー電流が増加して二次コイル電圧も増加してしまう。二次コイル７の電流や電圧が変化すると一次コイル５の正確な電流や電圧が測定できない。そこで、本実施形態では、充電回路部５２で抵抗を制御し、二次コイル７のダミー電流およびその電圧を一定に保ち、この状態で二次コイル７の電流に対する一次コイル５の電流を検出できるようにしている。すなわち、その際に検出される一次コイル電流値の最小値がカメラ６側の二次コイル７との充電装置１の一次コイル５とが最も効率よく充電される状態での値として検出されることになる。
【００３４】
図９は、予備検索処理時において一次コイル５が、例えば、図１７の点Ｐ20に到達したとき、制御部から出力される計測タイミングパルスに基づき、印加される一次コイル５の電圧Ｖ1によって一次コイル電流Ｉ1 が流れる状態を示している。この計測タイミングｔ20は、図７のタイミングｔ20に対応し、このときの一次コイル電流Ｉ1 は、電流検出部３１により検出される。
【００３５】
ここで、図７を用いて上記充電処理における予備検索処理、最適位置検索処理、さらに、その後の充電処理の実行過程での一次コイル電流Ｉ1 と二次コイル電流Ｉ2 の変化例を説明する。
【００３６】
上記予備検索処理時、一次コイル５と二次コイル７とが遠く離れており、時間ｔ0 では一次コイル５には殆ど電流は流れない。また、時間ｔ1 でも一次コイル５に電流Ｉ1d0を流したとして二次コイル７の電流Ｉ2d0は、所定のダミー電流Ｉ2dより少ない値である。その後の予備検索処理中の時間ｔ1 〜ｔ2 で一次コイル５の上述した電磁結合範囲内の位置（例えば、上記点P20）を通過する。該電磁結合範囲内の位置に達したことは、二次コイル７には所定のダミー電流Ｉ2dが流れ、その電流に対応する一次コイル５の比較的に大きな電流Ｉ1d1により検出される。この一次コイル５の電流Ｉ1d1は、後述するように一次コイル５が相対的に二次コイル７に対して最適位置（最適電磁結合位置、例えば、点Ｐh ）にあるときに二次コイル７に所定のダミー電流Ｉ2dが流れるときの一次コイル５の電流Ｉ1dより大きい値である。なお、上記予備検索処理の終了時である時間ｔ2 には、一次コイル５は、上述した最適電磁結合位置から離れた電磁結合範囲内の位置（例えば、上記点P20）に移動させる。一次コイル５に上記電流Ｉ1d1が流れる状態にある。
【００３７】
その後、最適位置検索処理（ステップＳ２）が実行される。この処理状態の初期には一次コイル５は、上記電磁結合範囲内の位置（例えば、上記点P20）にあり、一次コイル５を微小駆動させながら、一次コイル電流Ｉ1 が最も少ない電流値Ｉ1dになる最適電磁結合位置を検索する。すなわち、二次コイル７にダミー電流Ｉ2dが流れる状態のもとで電圧検出部３９で検出される一次コイル電圧がＶ1以下である場合には、一次コイル電流Ｉ1 を増やして一次コイル電圧Ｖ1に保ちつつ、一次コイル電流Ｉ1 がより少なくなる方向に一次コイル５を駆動制御する。
【００３８】
上記駆動制御により図７に示すように一次コイル電流Ｉ1は、段階的に減少し、一次コイル５が二次コイル７により接近する充電効率のよい最適電磁結合位置に向けて移動する。時間ｔ4 にて一次コイル電流Ｉ1が最小のＩ1dであることが検出されると、一次コイル５が上記最適電磁結合位置に到達した判断し、最適位置検索処理を終了する。
【００３９】
上記最適位置検索処理の終了後、制御部３３により一次コイル５に電圧Ｖ1chを印加して、一次コイル５に電流Ｉ1dより多い電流Ｉ1chを流すように制御し、二次コイル７側に充電電流Ｉ2chを流し、充電動作が開始される。該充電動作時の充電電圧Ｖ2chと充電電流Ｉ2chの変化は、図６に示される。すなわち、充電電圧Ｖ2chは、充電開始とともに線形的に増加し、時間ｔ10経過した後、フル充電電圧（４．２Ｖ）となり、その後は一定値を示す。一方、充電電流Ｉ2chは、予め定められた一定値で充電開始され、時間ｔ10経過して上記フル充電状態になった後は、漸次的に０に近い状態となる。
【００４０】
図１０は、上記最適位置検索処理時、図７の経過時間ｔ3 〜ｔ4 にて一次コイル５が移動点ＰａからＰｈまで移動して一次コイル離間距離Ｄが減少する連れて一次コイル電流Ｉ1 が減少していく過程を示している。なお、移動点ＰａからＰｈは、図１８に示される一次コイル移動点を示しており、移動点Ｐａは、最適位置検索処理開始時における一次コイル位置であり、移動点Ｐｈは、最適位置検索処理の終了時における一次コイル最適電磁結合位置を示している。
【００４１】
図１０に示すように一次コイル電流Ｉ1 は、移動点Ｐａ〜Ｐｈまでの各点に対応する一次コイル電流Ｉａ〜Ｉｈは、それぞれ減少していき、一次コイル最適電磁結合位置である移動点Ｐｈにて最小値を示す。その最小の一次コイル電流Ｉｈを検出することによって一次コイル最適電磁結合位置到達が認識される。
【００４２】
図１１は、上記最適位置検索処理時、図７の経過時間ｔ3 〜ｔ4 にて一次コイル５が移動点ＰａからＰｈまで移動するときの一次コイル電流の変化の状態およびＸＹ駆動機構１０による一次コイルのＸ軸及びＹ軸移動量の変化を示している。図１１に示すように上記最適位置検索処理動作によれば、一旦、一次コイル電流が少なくなる移動点Ｐｈに到達後、確認のためにその周辺を検索し、上記移動点Ｐｈが一次コイル電流の最小値である電流Ｉ1dが得られる一次コイル最適電磁結合位置であると確定し、該移動点Ｐｈに戻る。
【００４３】
なお、上述した一次コイル５の印加電圧Ｖ1は、上記予備検索処理、最適位置検索処理中に一次コイル端子電圧として電圧検出部３９で検出される。制御部３３は、誘導電圧設定部３４で電圧Ｖ1 が所定の誘導電圧となるように一次コイル電流Ｉ1 を制御する。また、この誘導電圧設定部３４により一次コイル端子電圧は、上述した予備検索処理時、最適位置検索処理時に一次コイル電圧Ｖ1に、充電時には一次コイル電圧Ｖ1chにそれぞれ切り換えられる。
【００４４】
なお、検索時、上記一次コイル５の電圧Ｖ1（誘導電圧），充電時の印加電圧Ｖ1ch等の値は、制御部３３のメモリ部に記憶されており、必要に応じて呼び出される。そして、一次コイル５の印加電圧Ｖ1は、前述したように一次コイル５が最適電磁結合位置にあって、二次コイル７に所定ダミー電流Ｉ2dが流れているときの結合誘導電圧に等しいが、予備検索処理時においては、それ以上の電圧としてもよい。また、充電時の一次コイル電圧Ｖ1chは、上記印加電圧Ｖ1よりも高い。
【００４５】
次に、本充電装置１における充電処理の詳細について、上記図７〜１１、および、図１２，１３の概略のフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
図１２は、前述したように本充電装置における充電処理のメインルーチンのフローチャートであり、図１３は、図１２の充電処理のメインルーチンで呼び出されるサブルーチン「予備検索処理」の概略のフローチャートである。
【００４７】
制御部３３の制御のもとで図１２のメインルーチンのステップＳ１にて図１３に示すサブルーチンの「予備検索処理」が呼び出される。「予備検索処理」のステップＳ１１で移動制御部３５の駆動制御部３６によりＸ，Ｙモータ１４，１９が駆動され、一次コイル５が予め設定されている移動軌跡（図１７の破線で示す軌跡）に沿ってＸ，Ｙ軸方向に移動する。
【００４８】
ステップＳ１２にて上記移動軌跡上の位置（図１７の点Ｐ1 等）で電圧Ｖ1 を印加した状態で計測タイミングパルス出力時に一次コイル電流Ｉ1 の計測を行う。ステップＳ１３で計測値に変化があり、その計測値が電流Ｉ1dを超える値であった場合、磁気結合領域内（最適磁気結合位置を含む範囲）に到達したとして、ステップＳ１４に進む。上記計測値に変化がなかった場合は、ステップＳ１１に戻る。
【００４９】
ステップＳ１４では、上記計測電流値とともに上記到達移動点の座標を記憶する。
【００５０】
続いて、ステップＳ１５で上記移動軌跡の全ての移動点における一次コイル電流Ｉ1 の計測が終了したかをチェックし、終了した場合は、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１４で上記磁気結合領域内の記憶した移動点に一次コイル５を移動させる。但し、記憶した移動点が複数である場合は、上記計測電流値の少ない方（より最適磁気結合位置に近い方）の移動点に一次コイル５を移動させ、メインルーチンに戻る。
【００５１】
ここで、上述したサブルーチン「予備検索処理」のさらなる詳細動作について、図１４，１７を用い、その具体例に沿って説明する。
【００５２】
図１４は、図１３のサブルーチン「予備検索処理」における具体例の処理の流れ（フローＡ）を示す図である。図１７は、図１４の予備検索動作のフローＡにおける一次コイルの載置台上での移動軌跡を示した図である。
【００５３】
予備検索処理においては、図１４のフローＡに示すように充電装置１の電源スイッチ４のオンに伴って一次コイル５の初期位置Ｐ0 を認識し、一次コイル５を初期位置Ｐ0 から原点となる点Ｐ1 に移動させる（Ｆ1 ）。なお、この原点位置は、Ｘ，Ｙセンサ２０，２２に出力によって検出される。
【００５４】
続いて、一次コイル５を図１７の破線に沿って移動させ（Ｆ2 ）、一次コイル５が各移動点Ｐ1 〜Ｐ24に到達したときのタイミングで送電側である一次コイル５の電流Ｉ1 を計測する（Ｆ3 ）。
【００５５】
一次コイル５と二次コイル７とが所定の離間距離外にある場合は、非磁気結合状態にあり、一次コイル５の負荷がない状態であり、一次コイルの電流Ｉ1 の変化は生じない（Ｆ4 ）。
【００５６】
一次コイル５が図１７の移動点Ｐ20に到達すると、一次コイル（送電側）５と二次コイル（受電側）７とが一部で重なる状態（電磁結合状態）となり、一次コイル電流が流れ、その電流Ｉ1 が計測される（Ｆ5 ）。その計測値と移動位置座標とをメモリに記憶する（Ｆ6 ）。
【００５７】
一次コイル５の全移動軌跡の移動と電流計測を終了したことを確認後、一次コイル５の移動点Ｐ20が二次コイル７の位置に近い（電磁結合位置）と判断し、一次コイル５を該移動点Ｐ20に移動させて本予備検索動作を終了する。
【００５８】
上述したサブルーチン「予備検索処理」に続いてメインルーチンのステップＳ２でサブルーチンの「最適位置検索処理」が呼び出される。
【００５９】
サブルーチンの「最適位置検索処理」は、移動点Ｐ20（後述する図１８の点Ｐａと同一点）からスタートして、まず、一次コイル５を＋，−Ｘ軸方向に所定距離移動量Δｄずつ移動させる。その移動位置で一次コイル電流Ｉ1 を計測する。上記計測電流値がＸ軸方向移動範囲で最小か、または、より小さいをチェックし、最小、または、より小さい値を示す位置に一次コイル５を移動させる。続いて、一次コイル５を＋，−Ｙ軸方向に所定距離移動量Δｄずつ移動させ、その移動位置で一次コイル電流Ｉ1 を計測する。上記計測電流値がＹ軸方向移動範囲で最小か、または、より小さいかをチェックし、最小、または、より小さい値を示す位置に一次コイル５を移動させる。
【００６０】
その後、＋，−Ｘ，Ｙ軸方向の所定距離移動量Δｄ／２だけ移動させることによって、より細かい移動範囲での一次コイル電流Ｉ1 の変化を計測し、一次コイル電流Ｉ1 が最小値、または、より小さい値が得られる点（最適電磁結合位置となる）を検索し、計測電流値がＩ1dに、あるいは、Ｉ1dに極めて近くなった移動点（例えば、図１８の点Ｐｈ）を上記最適電磁結合位置として本サブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。上記一次コイル５が到達した最適電磁結合位置は、カメラ６がセットされた二次コイル７の位置Ｐ00（図１８）と一致、または、略一致する。
【００６１】
ここで、上述したサブルーチン「最適位置検索処理」のさらなる詳細動作について、図１５〜１８を用い、その具体例に沿って説明する。
【００６２】
図１５，１６は、上記サブルーチン「最適位置検索処理」における具体例の処理の流れ（フローＢ）を示す図である。図１８は、図１５，１６の最適位置検索動作のフローＢにおける一次コイルの載置台上での移動軌跡を示す図である。
【００６３】
図１５のフローＢにおいては、まず、上述の予備検索動作によって検索された移動点Ｐａ（すなわち、点Ｐ20）における一次コイル電流Ｉａを計測し、記憶する（Ｆ11）。そして、一次コイル５のＸ方向の移動による一次コイル電流の変化の計測を開始する（Ｆ12）。図１８に示すように−Ｘ方向へ所定の距離Δｄだけ移動し、その移動点Ｐｂを記憶し、かつ、点Ｐｂにおける一次コイル電流Ｉｂを計測して、記憶する（Ｆ13，Ｆ14）。なお、一次コイル５が目的とする最適電磁結合位置から離れていくと誘電電圧Ｖ（＝上記一次コイル印加電圧Ｖ1 ）を保つために一次コイル５に電流をより多く流す必要がある。
【００６４】
一次コイル電流ＩａとＩｂを比較する（Ｆ15）。Ｉａ＜Ｉｂである場合、点Ｐｂ側は目的点から離れると判断し、一次コイル５を逆方向（＋方向）へΔｄだけ移動する。その移動点をＰｃとする（Ｆ16）。点Ｐｃで一次コイル電流を計測し、その電流値Ｉｃを記憶する（Ｆ17）。
【００６５】
電流値ＩｃとＩａ，Ｉｂとを比較する（Ｆ18）。Ｉｃ＜Ｉａ、かつ、Ｉｃ＜Ｉｂであれば、点Ｐｃの方向が目的点（最適電磁結合位置）に近づいたと判断して点ＰｃのＸ方向座標を記憶する（Ｆ19）。そこで、Ｘ方向の検索（移動と計測）を一旦中止し、Ｙ方向の検索（移動と計測）を開始する（Ｆ20）。
【００６６】
なお、上記Ｙ方向の移動に移る前にさらにＸ方向の移動と電流計測を続行してＸ方向の電流最小値の位置を検索してからＹ方向の移動と計測に移行するようにしてもよい。
【００６７】
一次コイル５を点Ｐｃから−Ｙ方向へΔｄだけ移動させ、点Ｐｄで計測した一次コイル電流をＩｄとして記憶する（Ｆ21，Ｆ22）。電流ＩｄとＩｃを比較して（Ｆ23）、Ｉｃ＜Ｉｄであれば、−Ｙ方向は目的点から離れると判断して一次コイル５を点Ｐｃから＋Ｙ方向にΔｄだけ移動させる（Ｆ24）。その到達点Ｐｅにて一次コイル電流Ｉｅを計測し、記憶する（Ｆ25）。
【００６８】
電流ＩｅとＩｃ，Ｉｄとを比較する（Ｆ26）。Ｉｅ＜Ｉｃ、かつ、Ｉｅ＜Ｉｄであれば、点Ｐｅ側が目的点に近づくと判断して点ＰｅのＹ方向座標を記憶する。そして、Ｙ方向の検索を一旦中止し、再度、Ｘ方向の検索を開始する（Ｆ27）。
【００６９】
なお、ここでも上記Ｘ方向の移動に移る前にさらにＹ方向の検索を続行してＹ方向の電流最小値の位置を検索してからＸ方向の検索を行うようにしてもよい。
【００７０】
図１６に示すように前回のＸ方向の検索で−Ｘ方向（左方向）が目的点から離れることが解っているので＋Ｘ方向にΔｄだけ一次コイル５を移動させ、その移動点Ｐｆでの一次コイル電流Ｉｆを計測し、記憶する（Ｆ28，Ｆ29）。
【００７１】
電流ＩｆとＩｅとを比較する（Ｆ30）。Ｉｆ＜Ｉｅであれば、＋Ｘ方向が目的点に近づいた方向であると判断し、Ｘ方向の検索を中止してＹ方向の検索に移る（Ｆ31）。
【００７２】
一次コイル５を点ＰｆからΔｄだけ＋Ｙ方向に移動させる（Ｆ32）。その移動点Ｐｇにて一次コイル電流Ｉｇを計測し、記憶する（Ｆ33）。
【００７３】
電流ＩｇとＩｆとを比較する（Ｆ34）。Ｉｆ＜Ｉｇであれば、前回のＹ方向も共に＋方向であったことから目的点を通り過ぎたと判断する。そして、−Ｙ方向に半値のΔｄ／２だけ戻し、その移動点Ｐｈで計測した電流Ｉｈを記憶する（Ｆ35）。そこで、Ｙ方向の検索を終了し、再度Ｘ方向の検索に移る。
【００７４】
＋Ｘ方向にΔｄだけ移動し（Ｆ36）、その移動点Ｐｉでの電流Ｉｉを計測し、記憶する（Ｆ37）。
【００７５】
電流ＩｉとＩｈとを比較する（Ｆ38）。Ｉｉ＞Ｉｈであれば、目的点を通り過ぎたと判断し、半値のΔｄ／２だけ−Ｘ方向に戻り（Ｆ39）、その移動点Ｐｊでの電流Ｉｊを計測し、記憶する（Ｆ40）。
【００７６】
電流ＩｊとＩｈとを比較し、Ｉｊ＞Ｉｈであれば、前回のＹ方向も共に＋方向であったことから目的点を通り過ぎたと判断し、半値のΔｄ／２だけ−Ｘ方向に戻し、移動点Ｐｈに移動させる（Ｆ41）。同じ方向に半値のΔｄ／２だけ戻ったことで移動点Ｐｈが最適磁気結合位置であると判断し、最適位置検索処理を終了する（Ｆ42）。
【００７７】
その後、一次コイル５の端子電圧を充電時の印加電圧Ｖ1chに切り換え、二次コイル７を介してカメラ６側の電池５４の充電が開始される。
【００７８】
以上、説明したように本実施形態の充電装置１によれば、上述した予備検索動作および最適位置検索動作により一次コイル５と二次コイル７との電磁結合状態で最も効率的なエネルギー給電が行われる位置を検索し、その位置で効率のよい電力伝送を行うことができる。
【００７９】
そして、一次コイル５と二次コイル７との電磁結合位置が最も効率的なエネルギー給電が行われる位置関係でない場合には、最も効率的なエネルギー給電が行われる位置関係となるように制御部３３により二次コイル７の所定のダミー電流Ｉ2dを流すための一次コイル電流がもっとも少なくなる位置を検索し、当該一次コイル５と当該二次コイル７との最適な相対位置をもとめることができる。
【００８０】
この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明による電力伝送装置は、電子機器へ無接点方式で電力を供給する電力伝送装置において、効率よくエネルギー給電が行うことができ、構成も簡単である電力伝送装置とし利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態の電力伝送装置である充電装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の充電装置に内蔵されるＸＹ駆動機構部の斜視図である。
【図３】図１の充電装置に内蔵される電気回路部と電磁結合されるカメラの充電回路部との主要電気回路図である。
【図４】図１の充電装置に組み込まれる一次コイルの平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図１のカメラの電源用電池への充電時における充電圧と充電電流の変化を示す図である。
【図７】図１の充電装置における一次コイル位置の予備検索動作時から最適位置検索動作時を経て充電動作時開始時までの一次コイル電流変化と二次コイル電流変化の例を示す図である。
【図８】図１のカメラ側の二次コイルと充電装置側の一次コイルとが所定離間距離範囲内にあって、上記二次コイルに所定のダミー電流を流すとき、上記二次コイルと上記一次コイルとの離間位置に対する上記一次コイルに流れる電流の変化を示す図である。
【図９】図７の予備検索動作時における計測タイミングパルスに対する一次コイル電流の変化を示す図である。
【図１０】図７に示す二次コイルに所定のダミー電流を流した状態で図１８に示すように移動点が変化したときの一次コイルの離間距離に対する一次コイル電流の変化の例を示す図である。
【図１１】図７の最適位置検索動作状態での一次コイルのＸ，Ｙ軸移動量の変化と一次コイルの電流の変化を示す図である。
【図１２】図１の充電装置による「充電処理」のメインルーチンのフローチャートである。
【図１３】図１２の充電処理のメインルーチンで呼び出されるサブルーチン「予備検索処理」のフローチャートである。
【図１４】図１２のメインルーチンで呼び出される図１３のサブルーチン「予備検索処理」における具体例の処理の流れ（フローＡ）を示す図である。
【図１５】図１２のメインルーチンで呼び出されるサブルーチン「最適位置検索処理」における具体例の処理の流れ（フローＢ）の一部を示す図である。
【図１６】図１２のメインルーチンで呼び出されるサブルーチン「最適位置検索処理」における具体例の処理の流れ（フローＢ）の他の一部を示す図である。
【図１７】図１４の予備検索動作のフローＡでの一次コイルの載置台上での移動軌跡を示した図である。
【図１８】図１５，１６の最適位置検索動作のフローＢでの一次コイルの載置台上での移動軌跡を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  …充電装置（電力伝送装置）
５  …一次コイル
６  …カメラ（電子機器）
７  …二次コイル
１０  …ＸＹ駆動機構部（移動手段）
３１  …電流検出部（電流検出手段）
３２  …ＤＣ−ＡＣ変換回路部（供給手段）
３４  …誘導電圧設定部（電流制御手段）
３７  …位置判定部（判定手段）
３９  …電圧検出部（電圧検出手段）
３５  …移動制御部（移動制御手段）
Ｉ2d…二次コイル側ダミー電流
Ｖ1 …一次コイル側結合誘導電圧
【図１】
2008109762.tif 000003
【図２】
2008109762.tif 000004
【図３】
2008109762.tif 000005
【図４】
2008109762.tif 000006
【図５】
2008109762.tif 000007
【図６】
2008109762.tif 000008
【図７】
2008109762.tif 000009
【図８】
2008109762.tif 000010
【図９】
2008109762.tif 000011
【図１０】
2008109762.tif 000012
【図１１】
2008109762.tif 000013
【図１２】
2008109762.tif 000014
【図１３】
2008109762.tif 000015
【図１４】
2008109762.tif 000016
【図１５】
2008109762.tif 000017
【図１６】
2008109762.tif 000018
【図１７】
2008109762.tif 000019
【図１８】
2008109762.tif 000020