(57)【要約】【課題】無接点電力伝送システムにおいて、１台の送電装置の送電電力を、受電装置側の機器の定格電力に適合するように柔軟に調整可能として、きわめて広範で多様な電子機器に柔軟に対応できるようにすること。【解決手段】通常送電開前の認証時において、受電装置（４０）から送電装置（１０）に認証情報（スタートコード１，メーカーＩＤ２，プロダクトＩＤ３，定格電力情報４，共振特性情報５等）を送信し、送電装置（１０）にて機器認証を行うと共に、受電装置側の定格電力に適合するように最大伝送電力を調整して通常送電を実行する。【選択図】図４
2008206233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイルと２次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記送電装置に設けられる送電制御装置であって、
前記送電装置を制御する送電側制御回路を含み、
前記送電側制御回路は、
通常送電が開始される前に、前記受電装置から送信される認証情報に基づく認証処理を実行して送電の可否を判定し、送電可能と判定された場合に前記通常送電を行うと共に、
前記認証情報の少なくとも一部に基づいて、前記受電装置側の定格電力に適合するように、前記通常送電時の最大伝送電力を制御することを特徴とする送電制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の送電制御装置であって、
前記認証情報には、前記受電装置側の定格電力情報が含まれ、前記送電側制御回路は、前記定格電力情報に基づいて、前記通常送電時の最大伝送電力を制御することを特徴とする送電制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の送電制御装置であって、
前記認証情報には、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振特性の情報が含まれることを特徴とする送電制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の送電制御装置であって、
前記認証情報には、前記受電装置側の機器を特定する情報が含まれることを特徴とする送電制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか記載の送電制御装置であって、
前記送電装置は、
前記１次コイルを駆動する送電ドライバと、
周波数可変の駆動クロックを生成する駆動クロック生成回路と、
前記駆動クロックに基づいて前記送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、
をさらに有し、
前記送電側制御回路は、周波数制御信号によって前記駆動クロックの周波数を可変に変化させ、これによって、前記通常送電時の最大伝送電力を制御することを特徴とする送電制御装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか記載の送電制御装置であって、
前記送電装置は、
前記１次コイルの送電ドライバと、
周波数可変の駆動クロックを生成する駆動クロック生成回路と、
前記駆動クロックに基づいて前記送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、
をさらに有し、
前記送電側制御回路は、レベル制御信号によって前記送電ドライバの出力信号の電圧値を可変に変化させ、これによって、前記通常送電時の最大伝送電力を制御することを特徴とする送電制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項４のいずれか記載の送電制御装置であって、
前記送電装置は、
前記１次コイルと共に共振回路を構成し、かつ、その容量値が可変のコンデンサをさらに含み、
前記送電側制御回路は、容量調整信号によって前記コンデンサの容量値を調整し、これによって前記共振回路の共振特性を変化させ、前記通常送電時の最大伝送電力を制御することを特徴とする送電制御装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項４のいずれか記載の送電制御装置であって、
前記１次コイルは、そのインダクタンスが可変に調整されるコイルであり、
前記送電側制御回路は、インダクタンス調整信号によって前記インダクタンス可変の１次コイルのインダクタンス値を調整し、これによって前記共振回路の共振特性を変化させ、前記通常送電時の最大伝送電力を制御することを特徴とする送電制御装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載の送電制御装置であって、
前記送電側制御回路は、前記受電装置から、通常送電時よりも伝送電力が低いパワーセーブ送電を要求する信号を受けると、前記共振回路の共振特性を変化させ、送電時の周波数と同じ周波数による前記パワーセーブ送電を実行することを特徴とする送電制御装置。
【請求項１０】
１次コイルと２次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記受電装置に設けられる受電制御装置であって、
前記送電装置に対して信号を送信するための負荷変調部と、
前記受電装置を制御する受電側制御回路と、を含み、
前記受電側制御回路は、
通常送電が開始される前の認証時において、前記負荷変調部の動作を制御して、前記送電装置に対して、前記受電装置に通常送電時の伝送電力を制御させるための情報を含む認証情報を負荷変調によって送信することを特徴とする受電制御装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の受電制御装置であって、
前記受電側制御回路は、通常送電時のおける前記本負荷の状態を監視し、前記本負荷が通常送電時の電力伝送を必要としない状態になった場合に、前記送電装置に対して、通常送電時よりも低い電力の送電であるパワーセーブ送電を要求する信号を送信することを特徴とする受電制御装置。
【請求項１２】
１次コイルと２次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、
前記受電装置は、
前記送電装置に対して信号を送信するための負荷変調部と、
前記受電装置を制御する受電側制御回路と、を含み、
前記受電側制御回路は、通常送電が開始される前の認証時において、前記負荷変調部の動作を制御し、前記送電装置に対して、前記受電装置に通常送電時の伝送電力を制御させるための情報を含む認証情報を負荷変調によって送信し、
前記送電装置の前記送電側制御回路は、
通常送電が開始される前に、前記受電装置から送信される前記認証情報に基づく認証処理を実行して送電の可否を判定し、送電可能と判定された場合に前記通常送電を開始すると共に、
前記認証情報に含まれる、前記受電装置に通常送電時の伝送電力を制御させるための情報に基づいて、前記受電装置側の定格電力に適合するように、前記通常送電時の最大伝送電力を制御する無接点電力伝送システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の無接点電力伝送システムであって、
前記受電側制御回路は、通常送電時のおける前記本負荷の状態を監視し、前記本負荷が通常送電時の電力伝送を必要としない状態になった場合に、前記送電装置に対して、通常送電時よりも低い電力送電であるパワーセーブ送電を要求する信号を送信し、
前記送電側制御回路は、前記受電装置からの前記パワーセーブ送電を要求する信号を受信すると、前記共振回路の共振特性を変化させ、送電時の周波数と同じ周波数による前記パワーセーブ送電を実行することを特徴とする送電制御装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項９のいずれか記載の送電制御装置と、
前記１次コイルを駆動する送電ドライバと、
駆動クロックを生成する駆動クロック生成回路と、
前記駆動クロックに基づいて前記送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、
を含むことを特徴とする送電装置。
【請求項１５】
請求項１０または請求項１１記載の受電制御装置と、
前記２次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、を含むことを特徴とする受電装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の送電装置を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１５記載の受電装置と、前記受電装置により電力が供給される本負荷（９０）と、を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電制御装置、受電制御装置、無接点電力伝送システム、送電装置、受電装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力伝送を可能にする無接点電力伝送（非接触電力伝送）が脚光を浴びている、この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話機や家庭用機器（例えば電話機の子機）の充電などが提案されている。１次コイルと２次コイルを用いた無接点電力伝送装置は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
従来の無接点電力伝送システムでは、所定の負荷条件に対応した受電装置が設けられており、その受電装置に対して最良の条件で送電できる送電装置が必要である。送電装置は、受電装置と組み合わされたときに最良の電力伝送特性が得られるように、駆動周波数や送電部のインピーダンスが調整される。
【０００４】
ただし、送電や受電の特性を調整ができるようにした送電装置や受電装置も、従来、知られている。
【０００５】
特許文献２では、受電装置側の本負荷が変更される場合に、送電装置および受電装置の両者の特性を変更するのでは、異なる負荷に対応した複数種類の無接点電力伝送装置を設計するときに、その開発期間が長くなる点にかんがみ、受電装置に電力調整部を設けて、受電装置の特性を調整できるようにして、開発期間を短縮する。
【０００６】
特許文献３では、送電装置に複数個の小給電コイルを設け、負荷変動に対応して、使用する小給電コイルの数を適応的に切換え、これによって、広い範囲で変動する負荷に対応できるようにしている。
【特許文献１】特開２００６−６０９０９号公報
【特許文献２】特開平１０−１２４６７号公報
【特許文献３】特開２００５−２１０８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無接点電力伝送システムは、今後、広く多様な分野への普及が期待されている。このようなニーズに応えるためには、１台の送電装置で、多様な受電装置側の機器に柔軟に対応可能な送電装置が必要となる。
【０００８】
例えば、無接点電力伝送システムを２次電池（本負荷）の充電に利用する場合、２次電池が搭載される機器としては、例えば、携帯電話端末、ＰＤＡ端末、携帯可能なコンピュータ端末等の携帯端末が想定されるが、さらに、デジタルカメラや腕時計等に搭載される２次電池の充電にも応用される可能性も十分にある。
【０００９】
従来の無接点電力伝送システムでは、１台の送電装置が、上述のような広範な多様な機器に対応することができない。
【００１０】
例えば、従来のシステムでは、共通の送電装置が、まったく異なる複数の受電装置側の機器に対応しようとしても、受電装置側の定格電力が不明であるため、最適な送電電力を特定することができない。したがって、受電装置にとって過大な電力を送信してしまう場合もあり得る。
【００１１】
また、従来の送電装置では、送電特性の調整の範囲が限定的であり、上述のような、きわめて広範で多様な機器に対応することは困難である。
【００１２】
本発明はこのような考察に基づいてなされたものであり、その目的は、１台の送電装置の送電電力を、受電装置側の機器の定格電力に適合するように柔軟に調整可能とし、きわめて広範で多様な機器に柔軟に対応できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明の送電制御装置の一態様では、１次コイルと２次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記送電装置に設けられる送電制御装置であって、前記送電装置を制御する送電側制御回路を含み、前記送電側制御回路は、通常送電が開始される前に、前記受電装置から送信される認証情報に基づく認証処理を実行して送電の可否を判定し、送電可能と判定された場合に前記通常送電を行うと共に、前記認証情報の少なくとも一部に基づいて、前記受電装置側の定格電力に適合するように、前記通常送電時の最大伝送電力を制御する。
【００１４】
通常送電開始前に、受電装置側から送られてくる認証情報に基づいて認証を行い、受電装置側の機器が、送電対象となり得る機器であるかを判定すると共に、その認証情報の少なくとも一部に基づいて、受電装置側の定格電力（すなわち、受電装置および受電装置が搭載される機器の少なくとも一方の定格電力）を特定し、送電装置側の最大伝送電力を受電装置側の定格電力に適合させて通常送電を行うものである。認証処理によって、送電装置側では、受電装置側の情報を取得して送電の可否を判定でき、よって、広範な多様な機器に対応することが可能である。送電装置を受電装置毎に用意する必要がなくなり、１次側機器と２次側機器とを柔軟に組み合わせることが可能となる。また、受電装置側の機器に対して過大な電力が伝送されることがないため、受電装置側の機器における安全が確保される。また、受電装置側の機器に対して過大な電力が伝送されることがないため、受電装置側の部品の定格（電圧定格や電流定格）を下げることができ、これによって低コスト化を図ることができる。また、認証情報を有効利用することから、最大伝送電力を決定するための特別な情報を受電装置側から送電装置側に送信する必要がなく、通信処理の簡素化を図ることができる。
【００１５】
（２）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記認証情報には、前記受電装置側の定格電力情報が含まれ、前記送電側制御回路は、前記定格電力情報に基づいて、前記通常送電時の最大伝送電力を制御する。
【００１６】
認証情報に、受電装置側の定格電力情報を含ませるものである。送電装置側では、定格電力情報を直接的に取得することができるため、最大伝送電力の調整を簡単に行うことができる。
【００１７】
（３）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記認証情報には、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振特性の情報が含まれる。
【００１８】
認証情報に、共振回路の共振特性の情報を含ませるものである。共振特性の情報とは、例えば、使用する共振周波数の情報、あるいは、使用するＬＣ共振回路のインダクタンス値やコンデンサの容量値の情報である。この共振特性の情報によって、送電装置側では、受電装置側が所望する共振回路の共振特性を実現して、最適な条件による電力伝送を実行することができる。
【００１９】
（４）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記認証情報には、前記受電装置側の機器を特定する情報が含まれる。
【００２０】
本態様では、認証情報に含まれる受電装置側の機器を特定する情報に基づいて、送電装置側の最大伝送電力を調整する。すなわち、上述の（２），（３）の態様では、最大伝送電力を直接的に調整するための情報が含まれていた。これに対し、本態様では、相手側の機器を特定し、次に、例えばテーブルを参照して、その特定された機器の定格電力情報を取得し、そして、最大伝送電力を調整するという間接的な手法が採用される。本態様の場合、送電装置側に、受電側の機器と定格電力等を対応付けたテーブル等の参照情報を用意する必要がある。
【００２１】
（５）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電装置は、前記１次コイルを駆動する送電ドライバと、周波数可変の駆動クロックを生成する駆動クロック生成回路と、前記駆動クロックに基づいて前記送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、をさらに有し、前記送電側制御回路は、周波数制御信号によって前記駆動クロックの周波数を可変に変化させ、これによって、前記通常送電時の最大伝送電力を制御する。
【００２２】
最大伝送電力を調整する方法として、送電周波数を変化させる点を明らかとしたものである。送電周波数は、駆動クロックの周波数を変化させることによって実現できる。駆動クロックの周波数の変化は、例えば、ＰＬＬ周波数シンセサイザを用いた駆動クロック生成回路における分周比を変化させることによって実現可能である。
【００２３】
（６）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電装置は、前記１次コイルの送電ドライバと、周波数可変の駆動クロックを生成する駆動クロック生成回路と、前記駆動クロックに基づいて前記送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、をさらに有し、前記送電側制御回路は、レベル制御信号によって前記送電ドライバの出力信号の電圧値を可変に変化させ、これによって、前記通常送電時の最大伝送電力を制御する。
【００２４】
最大伝送電力を調整する方法として、送電ドライバの出力信号のレベル（すなわち、電圧値）を変化させる点を明らかとしたものである。例えば、駆動クロック生成回路の電源電圧を制御することによって、駆動クロックの電圧振幅を調整することができる。同様に、送電ドライバの電源電圧を制御することによっても、送電ドライバの出力信号の振幅を調整することができる。
【００２５】
（７）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電装置は、前記１次コイルと共に共振回路を構成し、かつ、その容量値が可変のコンデンサをさらに含み、前記送電側制御回路は、容量調整信号によって前記コンデンサの容量値を調整し、これによって前記共振回路の共振特性を変化させ、前記通常送電時の最大伝送電力を制御する。
【００２６】
最大伝送電力を調整する方法として、共振回路を構成するコンデンサの容量値を変化させて共振特性を制御する方法を採用するものである。送電装置側からの伝送電力は、１次コイルおよびコンデンサを構成要素として含むＬＣ共振回路の共振特性に依存する。例えば、伝送周波数がｆ１に維持される場合でも、共振回路の共振周波数（共振ピーク）が変化すれば、ｆ１と共振周波数（共振ピーク）との距離が変化し、結果的に、伝送電力が変化する。本態様では、ＬＣ共振回路のコンデンサ（Ｃ）の容量値を可変に変化させて共振特性を制御し、これによって、受電装置側の定格電力に適合するように最大伝送電力を調整することができる。
【００２７】
（８）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記１次コイルは、そのインダクタンスが可変に調整されるコイルであり、前記送電側制御回路は、インダクタンス調整信号によって前記インダクタンス可変の１次コイルのインダクタンス値を調整し、これによって前記共振回路の共振特性を変化させ、前記通常送電時の最大伝送電力を制御する。
【００２８】
最大伝送電力を調整する方法として、共振回路を構成する１次コイルのインダクタンス値を変化させて共振特性を制御する方法を採用するものである。送電装置側からの伝送電力は、１次コイルおよびコンデンサを構成要素として含むＬＣ共振回路の共振特性に依存する。例えば、伝送周波数がｆ１に維持される場合でも、共振回路の共振周波数（共振ピーク）が変化すれば、ｆ１と共振周波数（共振ピーク）との距離が変化し、結果的に、伝送電力が変化する。本態様では、ＬＣ共振回路を構成する１次コイル（Ｌ１）のインダクタンス値を可変に変化させて共振特性を制御し、これによって、受電装置側の定格電力に適合するように最大伝送電力を調整することができる。
【００２９】
（９）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電側制御回路は、前記受電装置から、通常送電時よりも伝送電力が低いパワーセーブ送電を要求する信号を受けると、前記共振回路の共振特性を変化させ、送電時の周波数と同じ周波数による前記パワーセーブ送電を実行する。
【００３０】
本発明の、送電周波数を変化させることなく伝送電力を制御する機能を、「パワーセーブ送電」に応用するものである。「パワーセーブ送電」は、通常送電時よりも低い電力での連続送電である。例えば、受電装置側の本負荷（２次電池）の充電が完了したとき、送電装置からの送電を完全に停止すると、本負荷（２次電池）の再充電を行うことができない（つまり、例えば、充電台上に携帯機器等をセットした状態が継続すると、満充電となった本負荷（２次電池）は放電して、時間経過と共に再度の充電が必要な状態となり、この場合には、充電を再開する必要があるが、満充電と共に通常送電を止めたのでは、受電装置側での再充電の必要性の検出が不可能となってしまう）。そこで、本負荷（２次電池）が満充電状態となった後も、弱い電力での連続送電（つまり、パワーセーブ送電）を継続し、受電装置側の本負荷（２次電池）の充電制御機能をオン状態に維持しておき、再充電が必要になったときには、これを検出して直ちに通常送電に復帰できるようにするのが望ましい。ただし、パワーセーブ送電を実現するために、例えば、伝送周波数を変更すると、その周波数の変更に伴って、周囲の機器に何らかの影響がでる可能性がまったくないとはいいきれない（例えば、伝送周波数の変更が、電波法上、問題となる場合がまったくないとはいえない）。そこで、通常送電時の周波数と同じ周波数を維持しながら、ＬＣ共振回路のＬやＣを可変に変化させ、共振周波数（共振ピーク）と伝送周波数との周波数差を増大させることによって、結果的に伝送電力を低減することができる。これによって伝送周波数はそのままでパワーセーブ送電に切換えることができる。伝送周波数が一定であるため、例えば、電波法上の問題が生じる心配もまったくない。
【００３１】
（１０）本発明の受電制御装置の一態様では、１次コイルと２次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記受電装置に設けられる受電制御装置であって、前記送電装置に対して信号を送信するための負荷変調部と、前記受電装置を制御する受電側制御回路と、を含み、前記受電側制御回路は、通常送電が開始される前の認証時において、前記負荷変調部の動作を制御して前記送電装置に対して、前記受電装置に通常送電時の伝送電力を制御させるための情報を含む認証情報を負荷変調によって送信する。
【００３２】
本発明の受電制御装置は、通常送電前の認証時において、負荷変調によって認証情報を送電装置側に送信する機能をもつ。受電装置側の負荷が増減すると、これに伴い１次コイル端の電圧が増減するため、受電装置側では、１次コイル端の電圧を監視することによって、受電装置側から送られてくる認証情報を受信することが可能である。
【００３３】
（１１）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記受電側制御回路は、通常送電時における前記本負荷の状態を監視し、前記本負荷が通常送電時の電力伝送を必要としない状態になった場合に、前記送電装置に対して、通常送電時よりも低い電力の送電であるパワーセーブ送電を要求する信号を送信する。
【００３４】
受電制御装置が、本負荷の状態を監視してパワーセーブ送電への切換えの要否を検出し、切換えが必要となったときに、送電装置側に、パワーセーブ送電を要求する信号を送信する機能を有する点を明らかとしたものである。
【００３５】
（１２）本発明の無接点電力伝送システムの一態様は、１次コイルと２次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、前記受電装置は、前記送電装置に対して信号を送信するための負荷変調部と、前記受電装置を制御する受電側制御回路と、を含み、前記受電側制御回路は、通常送電が開始される前の認証時において、前記負荷変調部の動作を制御し、前記送電装置に対して、前記受電装置に通常送電時の伝送電力を制御させるための情報を含む認証情報を負荷変調によって送信し、前記送電装置の前記送電側制御回路は、通常送電が開始される前に、前記受電装置から送信される前記認証情報に基づく認証処理を実行して送電の可否を判定し、送電可能と判定された場合に前記通常送電を開始すると共に、前記認証情報に含まれる、前記受電装置に通常送電時の伝送電力を制御させるための情報に基づいて、前記受電装置側の定格電力に適合するように、前記通常送電時の最大伝送電力を制御する。
【００３６】
本態様の無接点電力伝送システムでは、受電装置側からの認証情報に基づき、送電装置側にて機器の認証を行うと共に、最大伝送電力を調整するため、適切な電力送電が可能となり（過剰な電力送電がなされることがなく）、よって、１台の受電装置により、広範な多様な送電装置側の機器に対応することが可能となる。
【００３７】
（１３）本発明の無接点電力伝送システムの他の態様では、前記受電側制御回路は、通常送電時のおける前記本負荷の状態を監視し、前記本負荷が通常送電時の電力伝送を必要としない状態になった場合に、前記送電装置に対して、通常送電時よりも低い電力送電であるパワーセーブ送電を要求する信号を送信し、前記送電側制御回路は、前記受電装置からの前記パワーセーブ送電を要求する信号を受信すると、前記共振回路の共振特性を変化させ、送電時の周波数と同じ周波数による前記パワーセーブ送電を実行する。
【００３８】
本態様の無接点電力伝送システムでは、受電装置側で本負荷の状態を監視してパワーセーブ送電を要求する信号を送電装置側に送信し、送電装置は共振回路の共振特性を変化させて、通常送電時の伝送周波数はそのままに維持しながらパワーセーブ送電に移行する。したがって、弱い電力による連続送電であるパワーセーブ送電を無理なく実現でき、かつ、伝送周波数を一定に保つことができるため、例えば、電波法上の問題が生じる心配もまったくない。
【００３９】
（１４）本発明の送電装置は、本発明の送電制御装置と、前記１次コイルを駆動する送電ドライバと、駆動クロックを生成する駆動クロック生成回路と、前記駆動クロックに基づいて前記送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、を含む。
【００４０】
これにより、広範な多様な電子機器に対応可能な送電装置を実現することができる。
【００４１】
（１５）本発明の受電装置は、本発明の受電制御装置と、前記２次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、を含む。
【００４２】
これにより、送電装置に認証情報を送信すると共に、受電装置からの最大伝送電力が調整された電力を受電して、本負荷に供給することが可能な受電装置が実現される。
【００４３】
（１６）本発明の電子機器は、本発明の送電装置を含む。
【００４４】
これにより、広範な多様な電子機器に対応可能な給電側の電子機器（携帯端末を充電するためのクレードル等）を得ることができる。
【００４５】
（１７）本発明の電子機器は、本発明の受電装置と、前記受電装置により電力が供給される本負荷と、を含む。
【００４６】
これにより、送電装置に認証情報を送信すると共に、受電装置からの最大伝送電力が調整された電力を受電して、本負荷に供給することが可能な、受電側の電子機器が実現される。
【００４７】
このように、本発明によれば、１台の送電装置の送電電力を、受電装置側の機器の定格電力に適合するように柔軟に調整可能とし、きわめて広範で多様な機器に柔軟に対応できるようにすることができる。また、本発明によれば、受電装置を搭載した多様な電子機器が、共通の送電側の電子機器を安全に利用できるようになる。本発明によって、無接点電力伝送システムの利便性が格段に向上する。よって、無接点電力伝送システムの利用促進を図ることができ、また、無接点電力伝送システムを社会基盤として広く普及させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４９】
（第１の実施形態）
まず、本発明が適用される好適な電子機器の例、ならびに、無接点電力伝送技術の原理について説明する。
【００５０】
（電子機器の例と無接点電力伝送の原理）
図１（Ａ），（Ｂ）は無接点電力伝送技術について説明するための図であり、（Ａ）は無接点電力伝送手法が適用される電子機器の例を示す図であり、（Ｂ）は誘導トランスを用いた無接点電力伝送の原理を説明するための図である。
図１（Ａ）に示されるように、電子機器の１つである充電器５００（クレードル）は、送電装置１０を有する。また電子機器の１つである携帯電話機５１０は、受電装置４０を有する。また携帯電話機５１０は、ＬＣＤなどの表示部５１２、ボタン等で構成される操作部５１４、マイク５１６（音入力部）、スピーカ５１８（音出力部）、アンテナ５２０を有する。
【００５１】
充電器５００にはＡＣアダプタ５０２を介して電力が供給され、この電力が、無接点電力伝送により送電装置１０から受電装置４０に送電される。これにより、携帯電話機５１０のバッテリを充電したり、携帯電話機５１０内のデバイスを動作させたりすることができる。
【００５２】
なお、本実施形態が適用される電子機器は携帯電話機５１０に限定されない。例えば腕時計、コードレス電話器、シェーバー、電動歯ブラシ、リストコンピュータ、ハンディターミナル、携帯情報端末、あるいは電動自転車などの種々の電子機器に適用できる。
【００５３】
特に好適な電子機器の例としては、携帯端末（携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なパーソナルコンピュータ端末を含む）や時計（ウオッチ）があげられる。本発明の受電装置は、構成が簡単で小型であるため携帯端末等への搭載も可能であり、低損失であるために、例えば、電子機器における２次電池の充電時間を短縮することが可能であり、また、発熱が低減されることから、電子機器の安全面からみた信頼性も向上する。
【００５４】
特に、携帯端末（携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なパーソナルコンピュータ端末を含む）は、高負荷時の充電電流量が大きく、発熱の問題も顕在化しやすい。よって、本発明が有する低損失かつ低発熱という特性を十分に活かすことが可能な機器といえる。
【００５５】
図１（Ｂ）に模式的に示すように、送電装置１０から受電装置４０への電力伝送は、送電装置１０側に設けられた１次コイルＬ１（送電コイル）と、受電装置４０側に設けられた２次コイルＬ２（受電コイル）を電磁的に結合させて電力伝送トランスを形成することで実現される。これにより非接触での電力伝送が可能になる。
【００５６】
（送電装置および受電装置の構成例）
図２は、送電装置、受電装置ならびに負荷からなる無接点電力伝送システムにおける、各部の具体的な構成の一例を示す回路図である。図示されるように、送電装置１０には、送電制御装置２０と、送電部１２が設けられている。また、受電装置４０には、受電部４２と、負荷変調部４６と、給電制御部４８とが設けられている。また、負荷９０は、充電制御装置９２とバッテリ（２次電池）９４が含まれる。以下具体的に説明する。
【００５７】
図１（Ａ）の充電器５００などの送電側の電子機器は、少なくとも図２に示される送電装置１０を含む。また、携帯電話機５１０などの受電側の電子機器は、少なくとも受電装置４０と負荷９０（本負荷）を含む。そして、図２の構成により、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２を電磁的に結合させて送電装置１０から受電装置４０に対して電力を伝送し、受電装置４０の電圧出力ノードＮＢ７から負荷９０に対して電力（電圧ＶＯＵＴ）を供給する無接点電力伝送（非接触電力伝送）システムが実現される。
【００５８】
送電装置１０（送電モジュール、１次モジュール）は、１次コイルＬ１、送電部１２、電圧検出回路１４、表示部１６、送電制御装置２０を含むことができる。なお、送電装置１０や送電制御装置２０は図２の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば表示部、電圧検出回路）を省略したり、他の構成要素を追加したり、接続関係を変更するなどの種々の変形実施が可能である。
【００５９】
送電部１２は、電力伝送時には所定周波数の交流電圧を生成し、データ転送時にはデータに応じて周波数が異なる交流電圧を生成して、１次コイルＬ１に供給する。具体的には、図３（Ａ）に示されるように、例えば、データ「１」を受電装置４０に対して送信する場合には、周波数ｆ１の交流電圧を生成し、データ「０」を送信する場合には、周波数ｆ２の交流電圧を生成する。この送電部１２は、１次コイルＬ１の一端を駆動する第１の送電ドライバと、１次コイルＬ１の他端を駆動する第２の送電ドライバと、１次コイルＬ１と共に共振回路を構成する少なくとも１つのコンデンサを含むことができる。そして、送電部１２が含む第１、第２の送電ドライバの各々は、例えば、パワーＭＯＳトランジスタにより構成されるインバータ回路（あるいはバッファ回路）であり、送電制御装置２０のドライバ制御回路２６により制御される。
【００６０】
１次コイルＬ１（送電側コイル）は、２次コイルＬ２（受電側コイル）と電磁結合して電力伝送用トランスを形成する。例えば、電力伝送が必要なときには、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、充電器５００の上に携帯電話機５１０を置き、１次コイルＬ１の磁束が２次コイルＬ２を通るような状態にする。
【００６１】
一方、電力伝送が不要なときには、充電器５００と携帯電話機５１０を物理的に離して、１次コイルＬ１の磁束が２次コイルＬ２を通らないような状態にする。
【００６２】
電圧検出回路１４は、１次コイルＬ１の誘起電圧を検出する回路であり、例えば、抵抗ＲＡ１、ＲＡ２や、ＲＡ１とＲＡ２の接続ノードＮＡ３とＧＮＤ（広義には低電位側電源）との間に設けられるダイオードＤＡ１を含む。具体的には、１次コイルの誘起電圧を抵抗ＲＡ１、ＲＡ２で分圧することによって得られた信号ＰＨＩＮが、送電制御装置２０の波形検出回路２８に入力される。
【００６３】
表示部１６は、無接点電力伝送システムの各種状態（電力伝送中、ＩＤ認証等）を、色や画像などを用いて表示するものであり、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＣＤ（液晶表示装置）などにより実現される。
【００６４】
送電制御装置２０は、送電装置１０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。この送電制御装置２０は、制御回路２２（送電側）、発振回路２４、ドライバ制御回路２６、波形検出回路２８を含むことができる。
【００６５】
また、制御回路２２（制御部）は、送電装置１０や送電制御装置２０の制御を行うものであり、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。具体的には、制御回路２２は、電力伝送、負荷検出、周波数変調、異物検出、あるいは着脱検出などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。
【００６６】
発振回路２４は、例えば、水晶発振回路により構成され、１次側のクロックを生成する。ドライバ制御回路２６は、発振回路２４で生成されたクロックや制御回路２２からの周波数設定信号などに基づいて、所望の周波数の制御信号を生成し、送電部１２の送電ドライバ（不図示）に出力し、その送電ドライバの動作を制御する。
【００６７】
波形検出回路２８は、１次コイルＬ１の一端の誘起電圧に相当する信号ＰＨＩＮの波形をモニタし、負荷検出、異物検出等を行う。例えば、受電装置４０の負荷変調部４６が、送電装置１０に対してデータを送信するための負荷変調を行うと、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形が、それに対応して変化する。
【００６８】
具体的には、図３（Ｂ）に示すように、データ「０」を送信するために、受電装置４０の負荷変調部４６が負荷を低くすると、信号波形の振幅（ピーク電圧）が小さくなり、データ「１」を送信するために負荷を高くすると、信号波形の振幅が大きくなる。したがって、波形検出回路２８は、誘起電圧の信号波形のピークホールド処理などを行って、ピーク電圧がしきい値電圧を超えたか否かを判断することで、受電装置４０からのデータが「０」なのか「１」なのかを判断できる。なお波形検出の手法は、上述の手法に限定されない。例えば、受電側の負荷が高くなったか低くなったかを、ピーク電圧以外の物理量を用いて判断してもよい。
【００６９】
受電装置４０（受電モジュール、２次モジュール）は、２次コイルＬ２、受電部４２、負荷変調部４６、給電制御部４８、受電制御装置５０を含むことができる。なお、受電装置４０や受電制御装置５０は図２の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したり、接続関係を変更するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７０】
受電部４２は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流電圧に変換する。この変換は受電部４２が有する整流回路４３により行われる。この整流回路４３は、ダイオードＤＢ１〜ＤＢ４を含む。ダイオードＤＢ１は、２次コイルＬ２の一端のノードＮＢ１と直流電圧ＶＤＣの生成ノードＮＢ３との間に設けられ、ＤＢ２は、ノードＮＢ３と２次コイルＬ２の他端のノードＮＢ２との間に設けられ、ＤＢ３は、ノードＮＢ２とＶＳＳのノードＮＢ４との間に設けられ、ＤＢ４は、ノードＮＢ４とＮＢ１との間に設けられる。
【００７１】
受電部４２の抵抗ＲＢ１、ＲＢ２はノードＮＢ１とＮＢ４との間に設けられる。そしてノードＮＢ１、ＮＢ４間の電圧を抵抗ＲＢ１、ＲＢ２により分圧することで得られた信号ＣＣＭＰＩが、受電制御装置５０の周波数検出回路６０に入力される。
【００７２】
受電部４２のコンデンサＣＢ１及び抵抗ＲＢ４、ＲＢ５は、直流電圧ＶＤＣのノードＮＢ３とＶＳＳのノードＮＢ４との間に設けられる。そしてノードＮＢ３、ＮＢ４間の電圧を抵抗ＲＢ４、ＲＢ５により分圧して得られる分圧電圧ＶＤ４は、信号線ＬＰ２を経由して、受電側制御回路５２および位置検出回路５６に入力される。位置検出回路５６に関しては、その分圧電圧ＶＤ４が、周波数検出のための信号入力（ＡＤＩＮ）となる。
【００７３】
負荷変調部４６は、負荷変調処理を行う。具体的には、受電装置４０から送電装置１０に所望のデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷変調部４６（２次側）での負荷を可変に変化させ、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形を変化させる。このために負荷変調部４６は、ノードＮＢ３、ＮＢ４の間に直列に設けられた抵抗ＲＢ３、トランジスタＴＢ３（Ｎ型のＣＭＯＳトランジスタ）を含む。
【００７４】
このトランジスタＴＢ３は、受電制御装置５０の受電側制御回路５２から信号線ＬＰ３を経由して与えられる制御信号Ｐ３Ｑによりオン・オフ制御される。通常送電が開始される前の認証ステージにおいて、トランジスタＴＢ３をオン・オフ制御して負荷変調を行って送電装置に信号を送信する際には、給電制御部４８のトランジスタＴＢ１、ＴＢ２はオフにされ、負荷９０が受電装置４０に電気的に接続されない状態になる。
【００７５】
例えば、データ「０」を送信するために２次側を低負荷（インピーダンス大）にする場合には、信号Ｐ３ＱがＬレベルになってトランジスタＴＢ３がオフになる。これにより負荷変調部４６の負荷はほぼ無限大（無負荷）になる。一方、データ「１」を送信するために２次側を高負荷（インピーダンス小）にする場合には、信号Ｐ３ＱがＨレベルになってトランジスタＴＢ３がオンになる。これにより負荷変調部４６の負荷は、抵抗ＲＢ３（高負荷）になる。
【００７６】
給電制御部４８は、負荷９０への電力の給電を制御する。レギュレータ（ＬＤＯ）４９は、整流回路４３での変換で得られた直流電圧ＶＤＣの電圧レベルを調整して、電源電圧ＶＤ５（例えば５Ｖ）を生成する。受電制御装置５０は、例えばこの電源電圧ＶＤ５が供給されて動作する。
【００７７】
また、トランジスタＴＢ２（Ｐ型のＣＭＯＳトランジスタ）は、電源電圧ＶＤ５の生成ノードＮＢ５（レギュレター４９の出力ノード）とトランジスタＴＢ１（ノードＮＢ６）との間に設けられ、受電制御装置５０の制御回路５２からの信号Ｐ１Ｑにより制御される。具体的には、トランジスタＴＢ２は、ＩＤ認証が完了（確立）して通常の電力伝送（すなわち、通常送電）を行う場合にはオン状態となる。
【００７８】
なお、電源電圧生成ノードＮＢ５とトランジスタＴＢ２のゲートのノードＮＢ８との間にはプルアップ抵抗ＲＵ２が設けられる。
【００７９】
トランジスタＴＢ１（Ｐ型のＣＭＯＳトランジスタ）は、トランジスタＴＢ２（ノードＮＢ６）とＶＯＵＴの電圧出力ノードＮＢ７との間に設けられ、出力保証回路５４からの信号Ｐ４Ｑにより制御される。具体的には、ＩＤ認証が完了して通常の電力伝送を行う場合にはオンになる。一方、ＡＣアダプタの接続が検出され、あるいは、電源電圧ＶＤ５が受電制御装置５０（制御回路５２）の動作下限電圧よりも小さいといった場合には、オフになる。なお、電圧出力ノードＮＢ７とトランジスタＴＢ１のゲートのノードＮＢ９との間にはプルアップ抵抗ＲＵ１が設けられる。
【００８０】
受電制御装置５０は、受電装置４０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。この受電制御装置５０は、２次コイルＬ２の誘起電圧から生成される電源電圧ＶＤ５により動作することができる。また、受電制御装置５０は、制御回路５２（受電側）、出力保証回路５４、位置検出回路５６、発振回路５８、周波数検出回路６０、満充電検出回路６２を含むことができる。
【００８１】
受電側制御回路５２は、受電装置４０や受電制御装置５０の制御を行うものであり、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。この受電側制御回路５２は、シリーズレギュレータ（ＬＤＯ）４９の出力端の定電圧（ＶＤ５）を電源として動作する。
【００８２】
この受電側制御回路５２は、具体的には、ＩＤ認証、位置検出、周波数検出、満充電検出、認証用の通信のための負荷変調、異物挿入検出を可能とするための通信のための負荷変調などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。
【００８３】
出力保証回路５４は、低電圧時（０Ｖ時）の受電装置４０の出力を保証する回路である。すなわち、トランジスタＴＢ１を制御し、ＡＣアダプタの接続が検出され、あるいは、電源電圧ＶＤ５が動作下限電圧よりも小さい場合に、トランジスタＴＢ１をオフにする設定を行い、電圧出力ノードＮＢ７から受電装置４０側への電流の逆流を防止する。
【００８４】
位置検出回路５６は、２次コイルＬ２の誘起電圧の波形に相当する信号ＡＤＩＮの波形を監視して、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係が適正であるかを判断する。具体的には、信号ＡＤＩＮをコンパレータで２値に変換して、位置関係が適正であるか否かを判断する。
【００８５】
発振回路５８は、例えばＣＲ発振回路により構成され、２次側のクロックを生成する。周波数検出回路６０は、信号ＣＣＭＰＩの周波数（ｆ１、ｆ２）を検出して、送電装置１０からの送信データが「１」なのか「０」なのかを判断する。
【００８６】
満充電検出回路６２（充電検出回路）は、負荷９０のバッテリ９４が、満充電状態（充電完了）になったか否かを検出する回路である。具体的には満充電検出回路６２は、例えば、充電状態の表示に使用されるＬＥＤＲのオン・オフを検出することによって、満充電状態を検出する。すなわち、所定時間（例えば５秒）連続でＬＥＤＲが消灯した場合に、バッテリ９４が満充電状態（充電完了）であると判断する。また、負荷９０内の充電制御装置９２も、ＬＥＤＲの点灯状態に基づいて満充電状態を検出することができる。
【００８７】
また、負荷９０は、バッテリ９４の充電制御等を行う充電制御装置９２を含む。充電制御装置９２は、発光装置（ＬＥＤＲ）の点灯状態に基づいて満充電状態を検出することができる。この充電制御装置９２（充電制御ＩＣ）は集積回路装置などにより実現できる。なお、スマートバッテリのように、バッテリ９４自体に充電制御装置９２の機能を持たせてもよい。なお、負荷９０は、２次電池に限定されるものではない。
【００８８】
（認証時の動作）
次に、通常送電前の認証動作および最大伝送電力の調整動作について説明する。図４（Ａ）〜（Ｃ）は、認証動作および最大伝送電力の調整動作の一例を説明するための図であり、（Ａ）は、認証情報に基づいて最大伝送電力の調整が行われる様子を示す図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は各々、認証情報の具体例を示す図である。
【００８９】
図４（Ａ）に示すように、受電装置４０は、通常送電前の認証時において、認証フレーム（ＳＲ）を送電装置１０に送信する。この認証フレーム（ＳＲ）の送信は、負荷変調部４６による負荷変調によって行われる。
【００９０】
「認証情報」は、「認証時において受電装置４０から送電装置１０に送信される情報の総称」であり、認証フレーム（ＳＲ）も認証情報である。認証フレーム（ＳＲ）は、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、スタートコード１と、メーカーＩＤ２と、メーカープロダクトＩＤ３を含む。
【００９１】
メーカーＩＤ２は、受電装置側の機器（受電装置および電子機器の少なくとも一つ）の製造者を特定する情報であり、メーカープロダクトＩＤ３は、受電装置側の機器（受電装置および電子機器の少なくとも一つ）を特定する情報（例えば、製品の種類や型番を示すコード）である。これらの情報によって、送電装置１０では、受電装置４０側の機器がどのメーカーの、どの製品であるかを特定することができる。受電装置４０側の機器を特定することができれば、その受電装置４０側の機器が、通常送電の対象となり得るか否かの判定（すなわち認証）を行うことができる。
【００９２】
また、図４（Ｂ）では、認証フレーム（ＳＲ）には、さらに、定格電力情報４が含まれている。この定格電力情報４は、受電装置側の機器（受電装置および電子機器の少なくとも一つ）の定格電力を示す情報である。送電装置１０は、認証処理の結果として通常送電を許可する場合には、次に、定格電力情報４に基づいて、その定格電力に適合するように、通常送電時の最大伝送電力を調整する（一般には、その定格電力の値に最大伝送電力を合わせる）。
【００９３】
また、図４（Ｃ）では、定格電力情報の代わりに、共振特性情報５が含まれている。共振特性情報とは、例えば、使用する共振周波数の情報、あるいは、使用するＬＣ共振回路のインダクタンス値やコンデンサの容量値の情報である。この共振特性情報５によって、送電装置１０側では、受電装置４０側が所望する共振回路の共振特性を実現して、最適な条件による電力伝送を実行することができる。
【００９４】
図４（Ａ）において、ＰＴは、送電装置１０によって最大伝送電力が制御された伝送電力を示している。図４（Ｂ），（Ｃ）の認証フレーム（ＳＲ）には、定格電力情報４や共振特性情報５が含まれるため、送電装置１０側では、最適な最大伝送電力を実現するために必要な情報を直接的に得ることができ、したがって、伝送電力の制御を簡単に行うことができる。
【００９５】
図５（Ａ），（Ｂ）は、認証動作および最大伝送電力の調整動作の他の例を説明するための図であり、（Ａ）は、認証情報に基づいて最大伝送電力の調整が行われる様子を示す図であり、（Ｂ）は、認証情報の具体例を示す図である。
【００９６】
図５（Ａ）に示されるように、送電装置１０には、伝送電力設定情報１１を記憶したメモリ（ＲＯＭ）１１が設けられている。伝送電力設定情報１１は、例えば、受電装置４０側の機器と定格電力情報とを１対１に対応付けしたテーブル情報である。
【００９７】
図５（Ｂ）に示される認証フレーム（ＳＲ）は、スタートコード１と、メーカーＩＤ２と、メーカープロダクトＩＤ３が含まれるが、図４（Ｂ），（Ｃ）のような定格情報４や共振特性情報５は含まれていない。つまり、受電装置１０では、受電装置４０側の機器を特定できるだけであり、伝送電力を調整するための情報は直接的には取得することができない。そこで、送電装置１０では、メモリ（ＲＯＭ）１１に記憶されている伝送電力設定情報１１（例えば、受電装置４０側の機器と定格電力情報とを１対１に対応付けしたテーブル情報）を用いて、受電装置４０側の機器の定格電力情報を取得し、これに基づいて、最大伝送電力を最適化する。
【００９８】
（伝送周波数または伝送レベルを変化させて最大伝送電力を制御する方法）
次に、伝送電力の制御の一例について説明する。ここでは、伝送周波数または伝送レベルを変化させて最大伝送電力を制御する方法について説明する。
【００９９】
図６は、伝送周波数と伝送電力との関係を示す図である。図６の特性線ＱＬ１は、１次コイル（Ｌ１）と、送電部１２に含まれるコンデンサを構成要素とするＬＣ共振回路の共振特性を示している。図示されるように、伝送電力は、伝送周波数を特定することによって一義的に定まる。
【０１００】
周波数ｆ０は共振周波数であり、このときの伝送電力は最大となるが、共振点付近の状態は微妙に変動し、安定性に不安があるため、実際の電力伝送には使用しない。伝送周波数ｆ１のときは、伝送電力値はＰ１であり、高い伝送電力となる。伝送周波数ｆ２のときは、伝送電力値はＰ２であり、中程度の伝送電力となる。伝送周波数ｆ３のときは、伝送電力値はＰ３であり、低いレベルの伝送電力となる。
【０１０１】
図７は、共振回路の共振周波数は一定に保って共振特性を変化させることによって、伝送電力を変化させる態様を示す図である。図７において、ＱＬ１，ＱＬ２，ＱＬ３は、共振回路の異なる共振特性を示しているが、いずれも共振周波数はｆ０で一定である。図７の３つの共振特性ＱＬ１〜ＱＬ３は、共振カーブの形状は同じであるが、そのレベル（つまり、共振回路に供給される電圧のレベル）が異なっている。
【０１０２】
図７の場合、伝送周波数ｆ１は一定であっても、共振特性をＱＬ３、ＱＬ１、ＱＬ２の順に切換えると伝送電力値はＰ３（低レベル）、Ｐ１（中レベル）、Ｐ４（高レベル）に順次、変化する。
【０１０３】
したがって、図６および図７の方法により、伝送電力値を適宜、変化させることができる。図８は、伝送周波数または伝送レベルを変化させることができる送電装置の、主要な回路構成の一例を示す回路図である。図８において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【０１０４】
図８において、送電制御装置２０は、ＰＬＬシンセサイザ発振器を搭載した駆動クロック生成回路２５と、インバータＩＮＶ１を含むドライバ制御回路２６と、を有する。ドライバ制御回路は、実際は、インバータＩＮＶ１の他に、プリアンプや、２個の送電ドライバ（ＤＲ１，ＤＲ２）の同時オンによる貫通電流を防止するための制御回路等を含む。
【０１０５】
また、送電部１２は、送電ドライバ（ＤＲ１，ＤＲ２）およびコンデンサ（Ｃ１）を有する。コンデンサ（Ｃ１）は、１次コイルＬ１と共に、直列共振回路を構成する。
【０１０６】
駆動クロック生成回路２５は、位相比較器１と、誤差積分器としてのローパスフィルタ（ＬＰＦ）２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３と、可変電圧源４と、可変分周器５と、を有する。位相比較器１には、発振回路１６からのクロックＣＬＫが供給される。
【０１０７】
送電側制御回路２２は、受電装置４０側から送信された認証フレーム（ＳＲ）に含まれる情報に基づいて、可変分周器５の分周比を変化させることによって、駆動クロック生成回路２５から出力される駆動クロックの周波数を制御し、これによって、最大伝送電力を、受電装置４０側の電力定格に適合するように調整する。
【０１０８】
また、送電側制御回路２２は、可変電圧源４を制御して、ＶＣＯ３に供給する電源電圧のレベルを調整することによって、駆動クロックの電圧振幅を調整し、図７のように共振特性のレベルを変化させて最大伝送電力を調整することもできる。
【０１０９】
（共振周波数を変化させて、伝送周波数を固定したまま伝送電力を増減させる方法）
次に、共振周波数を変化させることによって、伝送周波数を固定したまま伝送電力を増減させる方法について説明する。図９は、共振周波数が異なる複数の共振特性を使い分けることによって、同じ伝送周波数で異なる電力を伝送する態様を示す図である。
【０１１０】
図９において、ＱＬ１、ＱＬ４、ＱＬ５は、いずれも、１次コイル（Ｌ１等）とコンデンサ（Ｃ１等）を含むＬＣ共振回路の共振特性を示しているが、各々、共振周波数が異なっている。ＱＬ１の共振周波数はｆ０であり、ＱＬ４の共振周波数はｆ６であり、ＱＬ５の共振周波数はｆ４である。
【０１１１】
ＱＬ１、ＱＬ４、ＱＬ５の各々の共振特性は、ＬＣ共振回路のコイルのインダクタンス値、あるいは、コンデンサの容量値を変化させることによって実現される。図９から明らかなように、ＬＣ共振回路の共振周波数を変化させる（ずらす）ことによって、同じ伝送周波数ｆ１であっても、共振周波数との相対的な位置関係（共振周波数からの距離）が変化し、伝送電力を変化させることができる。すなわち、共振特性をＱＬ４、ＱＬ１、ＱＬ５の順に変化させることによって、伝送電力値を、Ｐ５、Ｐ１、Ｐ３に順次、変化させることができる。伝送周波数を変化させずに伝送電力を増減することは、電磁波の輻射の問題が生じず、電波法上の問題もなく、現実の伝送電力の調整手法として有用である。
【０１１２】
共振回路の共振周波数を変化させる（ずらす）方法としては、ＬＣ共振回路のコンデンサの容量値およびコイルのインダクタンス値の少なくとも一つを変化させる方法がある。
【０１１３】
図１０は、共振回路のコンデンサの容量値を変化させることによって、共振回路の共振特性を変化させて伝送電力を調整することが可能な送電装置の、要部の構成を示す回路図である。図示されるように、送電部１２には、可変容量部１３が設けられている。可変容量部１３には、容量可変のコンデンサＣ１０が設けられており、コンデンサＣ１０の容量値は、送電側制御回路２２の容量値制御信号Ｓ３によって制御される。
【０１１４】
コンデンサＣ１０の容量を変化させる方法としては、例えば、複数の補助容量を設けておき、各補助容量の１次コイル（Ｌ１）への接続／非接続を、アナログスイッチを用いて個別に制御し、これによって合成容量値を変化させる方法が考えられる。
【０１１５】
図１１は、共振回路のコイルのインダクタンス値を変化させることによって、共振回路の共振特性を変化させて伝送電力を調整することが可能な送電装置の、要部の構成を示す回路図である。図１に示される１次コイル（Ｌ１０）は、インダクタンス値が可変のコイルであり、そのインダクタンス値は、送電側制御回路２２のインダクタンス値制御信号Ｓ４によって制御される。
【０１１６】
１次コイル（Ｌ１０）のインダクタンス値を変化させる方法としては、例えば、複数の補助コイルを設けておき、各補助コイルの１次コイル（本体）への接続／非接続を、アナログスイッチを用いて個別に制御し、これによって合成インダクタンス値を変化させる方法が考えられる。
【０１１７】
（パワーセーブ送電への応用）
以下、送電周波数を変化させることなく伝送電力を制御する機能を、「パワーセーブ送電」に応用することについて説明する。ここで、「パワーセーブ送電」とは、通常送電時よりも低い電力での連続送電である。
【０１１８】
例えば、受電装置４０側の本負荷９０（２次電池９４）の充電が完了したとき、送電装置１０からの送電を完全に停止すると、本負荷９０（２次電池９４）の再充電を行うことができない。つまり、例えば、充電台上に携帯機器等をセットした状態が継続すると、満充電となった本負荷９０（２次電池９４）は放電して、時間経過と共に再度の充電が必要な状態となり、この場合には、充電を再開する必要があるが、満充電と共に通常送電を止めたのでは、受電装置側での再充電の必要性の検出が不可能となってしまう。
【０１１９】
そこで、本負荷９０（２次電池９４）が満充電状態となった後も、弱い電力での連続送電（つまり、パワーセーブ送電）を継続し、受電装置４０側の本負荷９０の充電制御装置９２（図２参照）を動作状態に維持する。
【０１２０】
つまり、２次電池９４の充電を管理するために必要な最低限の電力は常に伝送しておくことによって、再充電が必要になったときには、充電制御装置９２が、そのことを検出して直ちに再充電を開始する。これによって大きな負荷電流が流れるため、受電装置１０側からみた負荷が増大し、１次コイル（Ｌ１）の単部の電圧が増大し、そのことが電圧検出回路１４および波形検出回路２８（図２参照）によって検出される。送電制御装置２０に含まれる送電側制御回路２２は、パワーセーブ送電中に、受電装置４０側の負荷が急に重くなったことを検出すると、再充電が開始されたと判断して、パワーセーブ送電を通常送電に切換える。このようにして、受電装置４０側の本負荷９０に含まれる２次電池９４の再充電を無理なく行うことができる。
【０１２１】
ただし、通常送電からパワーセーブ送電に移行するとき、あるいは、パワーセーブ送電から通常送電に移行するときに、伝送周波数の切換えを行うと、不要輻射ノイズが生じる恐れがまったくないとは言えず、電波法上の対策が必要となる。
【０１２２】
すなわち、伝送周波数を変化させることなく、伝送電力を増減させて通常送電とパワーセーブ送電を切換えるのが望ましいといえる。そこで、共振回路の特性を変化させて伝送電力を制御する方法を採用する。
【０１２３】
つまり、図９に示すように、ＬＣ共振回路の共振周波数を変化させる（ずらす）ことによって、伝送電力を増減させて通常送電とパワーセーブ送電を切換える手法を採用する。図９の方法を採用すると、上述のとおり、同じ伝送周波数ｆ１であっても、共振周波数との相対的な位置関係（共振周波数からの距離）が変化し、伝送電力を変化させることができる。すなわち、共振特性をＱＬ４、ＱＬ１、ＱＬ５の順に変化させることによって、伝送電力値を、Ｐ５、Ｐ１、Ｐ３に順次、変化させることができる。例えば、図９のＰ１が通常送電時の伝送電力値となり、Ｐ３がパワーセーブ送電時の電力値となる。
【０１２４】
伝送周波数を変化させずに伝送電力を増減してパワーセーブ送電を実現することは、電磁波の輻射の問題が生じず、電波法上の問題もなく、現実の伝送電力の調整手法として有用である。
【０１２５】
（無接点電力伝送システムの具体的な動作手順の例）
図１２は、本発明の無接点電力伝送システムの、具体的な動作手順の一例を示すフロー図である。図１２において、左側が１次側（受電装置側）の手順を示し、右側が２次側（送電装置側）の手順を示す。
【０１２６】
まず、送電装置１０を起動する（ステップＳＴ１）。送電装置１０は、受電装置４０を起動するための電力送電（例えば、間欠的な電力伝送）を開始する（ステップＳＴ２）。
【０１２７】
電力の供給によって受電装置４０が起動する（ステップＳＴ３）。次に、受電装置４０は、送電装置１０に認証フレーム（認証情報）を負荷変調によって送信する(ステップＳＴ４)。
【０１２８】
送電装置１０は、電圧検出回路１４および波形検出回路２８によって、１次コイル（Ｌ１）の端部の電圧変化を検出することによって受電装置側の負荷変動を検出し、これによって認証フレームを受信し、受信した認証フレームを解析する（ステップＳＴ５）。
【０１２９】
認証フレームの解析によって、送電装置１０は、受電装置４０側の機器（受電装置および電子機器）を特定すると共に、定格電力を特定し、その定格電力に適合するように送電電力（すなわち最大伝送電力）を決定する（ステップＳＴ６）。
【０１３０】
そして、送電装置１０では、決定した送電電力（最大伝送電力）を実現するために、送電周波数の変更（図６）あるいは共振特性の変更（図７または図９）を実行する（ステップＳＴ７）。そして、通常送電（決定された電力値による連続送電）を開始する（ステップＳＴ８）。
【０１３１】
図中、ステップＳＴ５〜ステップＳＴ７までが、認証処理を利用して伝送電力の制御を行う処理（Ａ）となる。
【０１３２】
受電装置４０では、通常受電処理（整流処理や負荷９０への給電等）を実行する（ステップＳＴ９）。そして、本負荷９０の状態を監視し、本負荷９０が通常送電による電力が必要な状態であるか否かを検出する。例えば、負荷９０に含まれる充電制御装置９２が、２次電池９４の充電状態を監視し、満充電状態となったか否かを検出する（ステップＳＴ１０）。
【０１３３】
受電装置４０は、満充電を検出すると、負荷変調部４６による負荷変調によって、セーブフレームを送電装置１０に送信し、満充電の事実を送電装置１０に通知する（ステップＳＴ１１）。送電装置１０は、セーブフレームを受信すると（ステップＳＴ１２）、通常送電をパワーセーブ送電に切換えるための処理を実行する。
【０１３４】
すなわち、送電周波数を低減し、あるいは、共振特性を変化させて、共振周波数（共振ピーク）からの距離を遠くする等の処理を実行することによって、伝送周波数は通常送電時と同じに維持しつつ、伝送電力をパワーセーブ送電用の電力に調整する（ステップＳＴ１３）。
【０１３５】
そして、パワーセーブ送電を実行する（ステップＳＴ１４）。受電装置４０は、パワーセーブ受電動作（整流動作や、本負荷９０への、充電監視機能を維持できる程度の最小限の電力の給電動作）を実行する（ステップＳＴ１５）。
【０１３６】
ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３が、伝送周波数を変化させずに伝送電力を低減してパワーセーブ送電を実現する処理（Ｂ）となる。
【０１３７】
このように、本発明によれば、１台の送電装置で、多様な複数の受電装置側の機器に対応可能となり、また、伝送周波数を変化させずにパワーセーブ送電を行うといった応用も可能となり、無線点電力伝送システムの利便性（使い勝手）を大幅に向上させることができる。
【０１３８】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、以下の効果が得られる。ただし、以下の効果が同時に得られるとは限らず、以下に列挙する効果が本発明を不当に限定する根拠として用いられてはならない。
（１）認証処理によって、送電装置側では、受電装置側の情報を取得して送電の可否を判定することができ、かつ、認証情報を用いて最大伝送電力を調整することができ、したがって、一台の送電装置で、広範な多様な受電装置側の機器に対応することが可能となる。
（２）送電装置を受電装置毎に用意する必要がなくなり、１次側機器と２次側機器とを柔軟に組み合わせることが可能となる。
（３）受電装置側の機器に対して過大な電力が伝送されることがないため、受電装置側の機器における安全が確保される。
（４）受電装置側の機器に対して過大な電力が伝送されることがないため、受電装置側の部品の定格（電圧定格や電流定格）を下げることができ、これによって低コスト化を図ることができる。
（５）認証情報（定格電力情報を含む場合、共振特性情報を含む場合、受電側の機器の特定情報を含む場合がある）を有効利用することから、最大伝送電力を決定するための特別な情報を受電装置側から送電装置側に送信する必要がなく、通信処理の簡素化を図ることもできる。
（６）伝送周波数や伝送振幅を変化させる手法を採用することによって、伝送電力を高精度に制御することができる。
（７）ＬＣ共振回路の共振特性を変化させることによって、伝送周波数を変化させることなく、伝送電力を増減させることができる。伝送周波数が一定であるため、周波数変更に伴う電磁波の不要輻射ノイズの問題や電波法上の問題等が生じない。
（８）ＬＣ共振回路の共振特性を変化させて伝送電力を低減する技術を、パワーセーブ送電に応用することによって、伝送周波数を変化させずにパワーセーブ送電を実現することができる。これによって、伝送周波数の変更に伴う問題（電磁波の不要輻射の問題や電波法上の問題）が生じるおそれなくパワーセーブ送電が実現され、これによって、例えば、２次電池の再充電管理を容易に行うことができる。
（９）１台の送電装置の送電電力を、受電装置側の機器の定格電力に適合するように柔軟に調整可能とすることができ、きわめて広範で多様な電子機器に柔軟に対応できるようになり、かつ、受電装置を搭載した多様な電子機器が、共通の送電側の電子機器を安全に利用できるようになる。
（１０）本発明によって、無接点電力伝送システムの利便性が格段に向上する。したがって、無接点電力伝送システムの利用促進を図ることができる。
（１１）本発明によって、無接点電力伝送システムを、社会基盤として広く普及させることができる。
【０１３９】
以上、本発明を、実施形態を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々、変形、応用が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲において多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。
【０１４０】
従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（低電位側電源、電子機器等）と共に記載された用語（ＧＮＤ、携帯電話機・充電器等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態および変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。
【０１４１】
また、送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置の構成・動作や、１次側における２次側の負荷検出の手法も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【０１４２】
本発明は、多様な受電装置側の電子機器が、共通の送電側の電子機器を安全に利用できるようにして、無接点電力伝送システムの利用の拡大に貢献するという効果を奏し、したがって、したがって、送電制御装置（送電制御ＩＣ）、受電制御装置（受電制御ＩＣ）、無接点電力伝送システム、送電装置（ＩＣモジュール等）、受電装置（ＩＣモジュール等）および電子機器（携帯端末および充電器等）として利用可能である。なお、「携帯端末」には、携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なコンピュータ端末が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】無接点電力伝送を利用した電子機器の例を示す図であり、図１（Ａ）は、送電装置としての充電器（クレードル）上に、受電装置としての携帯電話機が載置された状態を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、送電装置から受電装置に電力を伝送するための原理を説明するための電子機器の要部の断面図
【図２】本発明の送電装置、送電制御装置、受電装置、受電制御装置の具体的な構成の一例を示す図
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、１次側機器と２次側機器との間の情報伝送の原理を説明するための図であり、図３（Ａ）は、１次側機器から２次側機器への情報伝送のための周波数変調波の波形図であり、図３（Ｂ）は、２次側機器から１次側機器への情報伝送のための負荷変調に伴う１次コイル端の電圧の変化の様子を示す波形図
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、認証動作および最大伝送電力の調整動作の一例を説明するための図であり、図４（Ａ）は、認証情報に基づいて最大伝送電力の調整が行われる様子を示す図であり、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は各々、認証情報の具体例を示す図
【図５】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、認証動作および最大伝送電力の調整動作の他の例を説明するための図であり、図５（Ａ）は、認証情報に基づいて最大伝送電力の調整が行われる様子を示す図であり、図５（Ｂ）は、認証情報の具体例を示す図
【図６】伝送周波数と伝送電力との関係を示す図
【図７】共振回路の共振周波数は一定に保って共振特性を変化させることによって、伝送電力を変化させる態様を示す図
【図８】伝送周波数または伝送レベルを変化させることができる送電装置の、主要な回路構成の一例を示す回路図
【図９】共振周波数が異なる複数の共振特性を使い分けることによって、同じ伝送周波数で異なる電力を伝送する態様を示す図
【図１０】共振回路のコンデンサの容量値を変化させることによって、共振回路の共振特性を変化させて伝送電力を調整することが可能な送電装置の、要部の構成を示す回路図
【図１１】共振回路のコイルのインダクタンス値を変化させることによって、共振回路の共振特性を変化させて伝送電力を調整することが可能な送電装置の、要部の構成を示す回路図
【図１２】本発明の無接点電力伝送システムの、具体的な動作手順の一例を示すフロー図
【符号の説明】
【０１４４】
Ｌ１  １次コイル、Ｌ２  ２次コイル、１  スタートコード、２  メーカーＩＤ、
３  メーカープロダクトＩＤ、４  定格電力情報、５  共振特性情報、１０  送電装置、１１  ＲＯＭ  １２  送電部、１３  可変容量部  １４  電圧検出回路、１６  表示部、２０  送電制御装置、２２  送電側制御回路、２３  周波数変調部、２４  発振回路、
２６  ドライバ制御回路、２８  波形検出回路、４０  受電装置、４２  受電部、
４３  整流回路、４６  負荷変調部、４８  給電制御部、５０  受電制御装置、
５２  受電側制御回路、５４  出力保証回路、５６  位置検出回路、５８  発振回路、
６０  周波数検出回路、６２  満充電検出回路、９０  ２次側機器の負荷、
９２  充電制御装置（充電制御ＩＣ）、９４  本負荷としてのバッテリ（２次電池）、
ＬＥＤＲ  電池残量や電池の状態のインジケータとしての発光装置、
Ｃ１０  共振回路を構成する可変容量、Ｌ１０  インダクタンス値可変のコイル
【図１】
2008206233.tif 000003
【図２】
2008206233.tif 000004
【図３】
2008206233.tif 000005
【図４】
2008206233.tif 000006
【図５】
2008206233.tif 000007
【図６】
2008206233.tif 000008
【図７】
2008206233.tif 000009
【図８】
2008206233.tif 000010
【図９】
2008206233.tif 000011
【図１０】
2008206233.tif 000012
【図１１】
2008206233.tif 000013
【図１２】
2008206233.tif 000014