(57)【要約】【課題】受電装置への給電開始から一定時間の不安定な状態を防ぎ、異常発熱等を防止すること等が可能な非接触給電システム、給電装置、及び受電装置を提供する。【解決手段】本発明は、受電装置と、当該受電装置に対して非接触により電源電力を供給する給電装置と、を備える非接触給電システムであって、前記受電装置は、前記給電装置からの電源電力の供給を受ける受電手段と、前記供給された電源電力を負荷に対して供給する負荷給電手段と、を備え、前記給電装置は、前記受電装置に対して非接触により電源電力を供給する給電手段と、給電開始時から所定時間内において、前記受電装置に対して供給する電源電力量が徐々に増加するように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置と、当該受電装置に対して非接触により電源電力を供給する給電装置と、を備える非接触給電システムであって、
前記受電装置は、
前記給電装置からの電源電力の供給を受ける受電手段と、
前記供給された電源電力を負荷に対して供給する負荷給電手段と、
を備え、
前記給電装置は、
前記受電装置に対して非接触により電源電力を供給する給電手段と、
給電開始時から所定時間内において、前記受電装置に対して供給する電源電力量が徐々に増加するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触給電システムにおいて、
前記制御手段は、前記電源電力を供給するための伝送パルス信号のデューティを徐々に大きくなるように制御することにより電源電力量を制御することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の非接触給電システムにおいて、
前記負荷が小さいほど前記所定時間が短くなることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の非接触給電システムにおいて、
前記受電装置は、
前記負荷の状態を検出する負荷状態検出手段と、
前記給電装置に対して、前記検出された負荷の状態を示す負荷状態情報を無線により送信する無線送信手段と、
を更に備え、
前記給電装置は、
前記受電装置から無線により送信された負荷状態情報を受信する無線受信手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、所定時間経過後、前記受信された負荷状態情報に基づいて前記受電装置に対して供給する電源電力量を制御することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項５】
請求項４に記載の非接触給電システムにおいて、
前記負荷状態検出手段は、前記負荷の状態として当該負荷への出力電圧を検出し、
前記制御手段は、前記負荷への出力電圧と予め設定された基準電圧とを比較し、当該比較結果に基づいて前記電源電力量を制御することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項６】
請求項５に記載の非接触給電システムにおいて、
前記制御手段は、前記比較結果、前記電圧が予め設定された基準電圧より大きい場合には、前記供給する電源電力量を減少させるように制御することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項７】
請求項４乃至６の何れか一項に記載の非接触給電システムにおいて、
前記無線送信手段は、前記負荷状態情報を電波により送信し、
前記無線受信手段は、前記給電装置から電波により送信された負荷状態情報を受信することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項８】
請求項４乃至６の何れか一項に記載の非接触給電システムにおいて、
前記無線送信手段は、前記負荷状態情報を赤外線により送信し、
前記無線受信手段は、前記給電装置から赤外線により送信された負荷状態情報を受信することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の非接触給電システムに含まれる給電装置であって、
前記給電手段、及び前記制御手段を備えることを特徴とする給電装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の非接触給電システムに含まれる受電装置であって、
前記受電手段、及び前記負荷給電手段を備えることを特徴とする受電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電装置と、当該受電装置に対して非接触により電源電力を供給する給電装置と、を備える非接触給電システムの技術分野に属し、特に、前記受電装置に対して供給する電源電力量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一方から他方へ電磁誘導結合を利用して電力を供給する装置が知られており、  例えば、特許文献１には、商用電源から電源供給を受ける第１コイルを有する本体と、第１コイルと電磁誘導結合する第２コイルを有する端末（受電装置を有する）とから成り、第１、第２コイルを介して、上記本体から端末へ非接触で電力供給を行う電力伝達装置において、所定以上の温度を検出した場合、上記端末への電力供給を自動的に停止する発明が開示されている。
【特許文献１】特開2001-258182号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記問題点を解決するため、本願発明者は、非接触により電源電力を供給することを考案し、研究、開発を進めてきたが、負荷が軽い（低負荷）場合、受電装置における回路素子において余剰電力分が発熱し、当該回路素子に対してダメージを与えるという問題点があった。
【０００４】
また、受電装置に電池等の電源が備えられていない場合、受電装置への給電開始から一定時間、受電装置の構成要素が動作できないため、不安定な状態となり、異常発熱等を生じるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題点等に鑑みて為されたもので、受電装置への給電開始から一定時間の不安定な状態を防ぎ、異常発熱等を防止すること等が可能な非接触給電システム、給電装置、及び受電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、受電装置と、当該受電装置に対して非接触により電源電力を供給する給電装置と、を備える非接触給電システムであって、前記受電装置は、前記給電装置からの電源電力の供給を受ける受電手段と、前記供給された電源電力を負荷に対して供給する負荷給電手段と、を備え、前記給電装置は、前記受電装置に対して非接触により電源電力を供給する給電手段と、給電開始時から所定時間内において、前記受電装置に対して供給する電源電力量が徐々に増加するように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、給電開始時から所定時間内において、前記受電装置に対して供給する電源電力量が徐々に増加するように制御するように構成したので、受電装置に電池等の電源が備えられていない場合であっても、所定時間の不安定な状態を防ぎ、過剰な電源電力の供給を防ぐことができ、ひいては、異常発熱等を防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電システムにおいて、前記制御手段は、前記電源電力を供給するための伝送パルス信号のデューティを徐々に大きくなるように制御することにより電源電力量を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の非接触給電システムにおいて、前記負荷が小さいほど前記所定時間が短くなることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、給電開始時に負荷への出力電圧が一気に上昇しても、これによる異常発熱等を無くすことができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の非接触給電システムにおいて、前記受電装置は、前記負荷の状態を検出する負荷状態検出手段と、前記給電装置に対して、前記検出された負荷の状態を示す負荷状態情報を無線により送信する無線送信手段と、を更に備え、前記給電装置は、前記受電装置から無線により送信された負荷状態情報を受信する無線受信手段と、を更に備え、前記制御手段は、所定時間経過後、前記受信された負荷状態情報に基づいて前記受電装置に対して供給する電源電力量を制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、受電装置は、負荷の状態を検出し、給電装置に対して、検出された負荷の状態を示す負荷状態情報を無線により送信し、給電装置は、受電装置から無線により送信された負荷状態情報を受信し、受信された負荷状態情報に基づいて受電装置に対して供給する電源電力量を制御するように構成したので、低負荷時における余剰電力の伝送を防止することができ、かかる余剰電力に起因して生じる発熱を抑えることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の非接触給電システムにおいて、前記負荷状態検出手段は、前記負荷の状態として当該負荷への出力電圧を検出し、前記制御手段は、前記負荷への出力電圧と予め設定された基準電圧とを比較し、当該比較結果に基づいて前記電源電力量を制御することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、負荷の状態として当該負荷への出力電圧を検出するので、簡単な構成で負荷の状態を検出することができ、前記電源電力量の制御を、前記負荷への出力電圧と予め設定された基準電圧とを比較し、当該比較結果に基づいて行うことにより、より効率良く、低負荷時における余剰電力の伝送を防止することができ、かかる余剰電力に起因して生じる発熱を抑えることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の非接触給電システムにおいて、前記制御手段は、前記比較結果、前記電圧が予め設定された基準電圧より大きい場合には、前記供給する電源電力量を減少させるように制御することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、負荷への出力電圧が予め設定された基準電圧より大きい場合には、前記供給する電源電力量を減少させるように制御するので、低負荷時における余剰電力の伝送を防止することができ、かかる余剰電力に起因して生じる発熱を抑えることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６の何れか一項に記載の非接触給電システムにおいて、前記無線送信手段は、前記負荷状態情報を電波により送信し、前記無線受信手段は、前記給電装置から電波により送信された負荷状態情報を受信することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至６の何れか一項に記載の非接触給電システムにおいて、前記無線送信手段は、前記負荷状態情報を赤外線により送信し、前記無線受信手段は、前記給電装置から赤外線により送信された負荷状態情報を受信することを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか一項に記載の非接触給電システムに含まれる給電装置であって、前記給電手段、及び前記制御手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか一項に記載の非接触給電システムに含まれる受電装置であって、前記受電手段、及び前記負荷給電手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、給電開始時から所定時間内において、前記受電装置に対して供給する電源電力量が徐々に増加するように制御するように構成したので、受電装置に電池等の電源が備えられていない場合であっても、所定時間の不安定な状態を防ぎ、過剰な電源電力の供給を防ぐことができ、ひいては、異常発熱等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムついて説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る非接触給電システムの概要構成例を示す図である。なお、図１において、本発明と直接の関係の無い回路（抵抗、コンデンサ等からなる回路）については図示を省略している。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る非接触給電システムＳは、受電装置２と、当該受電装置２に対して非接触により電源電力を供給する給電装置１と、を備えて構成されている。
【００２６】
給電装置１は、給電手段を構成する給電コア及び給電コイル１１、スイッチング部１２、パルス生成部１３、制御手段としての制御部１４、電圧変換手段としてのＦＶＣ（周波数−電圧変換器）部１５、無線受信手段として無線受信モジュール１６、及び受信アンテナ１７等を備えている。一方、受電装置２は、受電手段を構成する受電コア及び受電コイル２１、負荷給電手段としてのブリッジ回路２２、負荷状態検出手段としての負荷状態検出部２３、ＶＦＣ（電圧−周波数変換器）部２４、無線送信手段としての無線送信モジュール２５、送信アンテナ２６、及び電池２７等を備えている。
【００２７】
給電装置１には例えばＡＣアダプタ等の電源部Ｂが接続されており、当該電源部Ｂには例えば交流１００Ｖ（ボルト）の電力が供給される図示しないメス型プラグ（壁側コンセント）に差し込まれるオス型プラグ１００が接続されている。そして、オス型プラグ１００に対して上記メス型プラグから交流電力が供給されると、電源部Ｂは、当該交流電力を直流電力（例えば６Ｗ（ワット）（１２Ｖ（ボルト）の電源電圧で０．５Ａ（アンペア）の電源電流））に変換し、これを電源電力として給電装置１に供給するようになっている。
【００２８】
受電装置２に対して非接触により電源電力を供給する給電コイル１１は、図示しない給電コアに対して導線が例えば１０Ｔ（ターン）で巻かれて構成され、給電装置１からの電源電力の供給を受ける受電コイル２１は、図示しない受電コアに対して導線が例えば１１Ｔ（ターン）で巻かれて構成されている。そして、給電装置１から受電装置２に対して電源電力が供給される際には、給電コイル１１と受電コイル２１とは平行に対向され且つ例えば２ｍｍ（ミリメートル）程度の距離に近接されるように、給電装置１と受電装置２とを配置してコアの位置決めを行い、これにより給電コイル１１と受電コイル２１との間に電磁誘導回路が構成される。つまり、給電コイル１１は、受電コイル２１に対して非接触の電磁誘導作用により電源電力を給電する。
【００２９】
パルス生成部１３は、ＩＣ（Integrated Circuit）等により構成されており、受電装置２に対して供給（伝送）される電源電力を供給するための伝送パルス信号Spを生成してスイッチング部１２に対して出力するようになっている。かかる伝送パルス信号Spのデューティ（つまり、当該伝送パルス信号Spがハイレベルの時のパルス幅（時間）の１サイクルに占める割合）は、制御部１４により、０％〜５０％の間になるように可変制御される（詳細は後述）。また、伝送パルス信号Spのデューティが大きくなればなるほど（０％から５０％に近づくほど）、供給（伝送）される電源電力量が大きくなる。このように、伝送パルス信号Spのデューティの制御により、より効率良く電力供給量を制御することができる。
【００３０】
なお、デューティが５０％を超えると電力伝送が不安定になるので、パルス生成部１３において５０％を超えないようにリミッタがかかっている。
【００３１】
スイッチング部１２は、図１に示すように、トランジスタＱ１，Ｑ２、抵抗Ｒ１、及びダイオードＤ１等から構成されており、パルス生成部１３から出力された伝送パルス信号Spは、トランジスタＱ１のベースに入力される。そして、伝送パルス信号Spがハイレベルにあるとき、トランジスタＱ１，トランジスタＱ２がオン状態となり、伝送パルス信号Spがローレベルにあるとき、トランジスタＱ１，トランジスタＱ２がオフ状態となる。かかるトランジスタＱ２の動作にしたがって、電源部Ｂから供給された電源電力が給電装置１から受電装置２に供給される（つまり、給電コイル１１に供給された電源電流の大きさに応じた誘導起電力が受電コイル２１に発生することで電源電力が受電装置２に供給される）。
【００３２】
こうして、受電装置２に供給された電源電力に係る電源電流は、ダイオードＤ２〜Ｄ５により構成されたブリッジ回路２２により全波整流された後、負荷Ｌに供給されることになる。
【００３３】
このような負荷Ｌとして、例えば、定電流充電から定電圧充電（緩和充電）にシフトする鉛蓄電池や、リチウムイオン２次電池のように、電力供給が大きく変動する充電器が接続されるが、当該負荷Ｌが軽い（低負荷）場合には、受電装置２には余剰電力が多く供給されることになる。このような余剰電力は受電装置２における回路素子（例えば、電圧を一定に保つ３端子レギュレータ（ＲＥＧ））において熱に変換されてしまい、かかる回路素子における発熱は、当該回路素子に対してダメージを与える結果となる。
【００３４】
そこで、本実施形態においては、このような発熱を抑えるために、受電装置２は、負荷Ｌの状態（ここでは、負荷の大きさ）を検出し、かかる負荷Ｌの状態を示す負荷状態情報を給電装置１にフィードバックし、給電装置１は、当該フィードバックされた負荷状態情報に基づき、受電装置２への電源電力量を適切に制御し、特に低負荷時における余剰電力の伝送を抑制するようにしている。
【００３５】
このような受電装置２への電源電力量の適切な制御について、以下に詳しく説明する。
【００３６】
上述した負荷Ｌの状態（ここでは、負荷Ｌの大きさ）は、当該負荷Ｌへの出力電圧によって検出することができる。
【００３７】
図２は、負荷Ｌと出力電圧との関係の実験例を示す図であるが、この実験例によれば、負荷Ｌが小さく（軽く）なると、当該負荷Ｌへの出力電圧が大きくなる一方、負荷Ｌが大きくなる（重く）なると、当該負荷Ｌへの出力電圧が小さくなることが分かる。
【００３８】
受電装置２における負荷状態検出部２３は、例えば、図示しないが３端子レギュレータ及び抵抗等よりなる公知の電圧検出回路から構成されており、負荷Ｌの状態として、負荷Ｌへの出力電圧Vlを検出し、その出力電圧VlをＶＦＣ部２４に出力する。
【００３９】
ＶＦＣ部２４は、ＩＣ（Integrated Circuit）等から構成されており、負荷状態検出部２３からの出力電圧Vl（アナログ信号）を当該電圧Vlに応じた（比例した）周波数のパルス列（デジタル信号）に変換し、無線送信モジュール２５に出力する。
【００４０】
そして、無線送信モジュール２５は、ＩＣ（Integrated Circuit）等から構成されており、例えば微弱電波用の３１５ＭＨｚ（メガヘルツ）帯域をキャリア（搬送波）として、ＶＦＣ部２４からのパルス列（上記負荷状態情報）を、送信アンテナ２６を通じて無線により送信する。
【００４１】
なお、無線送信モジュール２５は動作電圧として例えば８Ｖ（ボルト）程度を要するので、給電装置１からの給電開始時には、無線送信モジュール２５が動作電圧になるまで動作不能状態にある。そのため、本実施形態においては、受電装置２に電池２７を設け、当該電池２７により、無線送信モジュール２５等に対して給電開始時における動作電圧を供給している。
【００４２】
一方、給電装置１における無線受信モジュール１６は、ＩＣ（Integrated Circuit）等から構成されており、受信装置２から無線により送信されてきたパルス列（上記負荷状態情報）を、受信アンテナ１７を通じて受信し、ＦＶＣ部１５に出力する。
【００４３】
ＦＶＣ部１５は、ＩＣ（Integrated Circuit）等から構成されており、無線受信モジュール１６からのパルス列をその周波数に応じた（比例した）電圧に変換し（出力電圧Vlに戻し）、制御部１４に出力する。
【００４４】
そして、制御部１４は、ＩＣ（Integrated Circuit）等から構成されており、ＦＶＣ部１５からの出力電圧Vl（上記負荷状態情報）に基づいて受電装置２に対して供給する電源電力量を制御する。具体的には、制御部１４は、ＦＶＣ部１５により変換された出力電圧Vlと、予め設定された基準電圧（例えば、１２Ｖ（ボルト））とを比較し、当該比較結果に基づいて電源電力量を制御、例えば、出力電圧Vlが基準電圧より大きい場合には、供給する電源電力量を、出力電圧Vlと基準電圧との差分に応じた（ほぼ比例した）量だけ減少させるように、パルス生成部１３により生成される伝送パルス信号Spのデューティを制御するべく、制御信号Sc（例えば、出力電圧Vlと基準電圧との差分（絶対値）に応じた（ほぼ比例した）量だけ伝送パルス信号Spのデューティを小さくする指令を示す信号）をパルス生成部１３に出力する。逆に、例えば、出力電圧Vlが基準電圧より小さい場合には、制御部１４は、供給する電源電力量を、出力電圧Vlと基準電圧との差分（絶対値）に応じた（ほぼ比例した）量だけ増加させるように、パルス生成部１３により生成される伝送パルス信号Spのデューティを制御するべく、制御信号Sc（例えば、出力電圧Vlと基準電圧との差分に応じた（ほぼ比例した）量だけ伝送パルス信号Spのデューティを大きくする指令を示す信号）をパルス生成部１３に出力する。これにより、パルス生成部１３は、制御部１４からの制御信号Scにしたがって、伝送パルス信号Spのデューティを適宜変更して生成出力することになる。なお、かかるデューティの安定動作の可能範囲は、１０％から５０％までとなる。
【００４５】
図３は、負荷Ｌが変化した場合における負荷Ｌへの出力電圧Vlと伝送パルス信号Spのデューティとの関係の一例を示す図であり、（Ａ）は、２５．０Ω（オーム）負荷から無負荷に変化した場合を、（Ｂ）は、無負荷から２５．０Ω（オーム）負荷に変化した場合を、夫々示す図である。
【００４６】
図３（Ａ）の場合、２５．０Ω負荷から無負荷に負荷Ｌが軽くなったことに伴い、当該負荷Ｌへの出力電圧Vlが１２Ｖ（ボルト）程度から３６Ｖ（ボルト）程度に一瞬上昇するが、上記伝送パルス信号Spのデューティが小さくなるように制御されることによって出力電圧Vlが１２Ｖ（ボルト）程度になり、僅かな時間で出力電圧Vlがほぼ一定に制御されている。一方、図３（Ｂ）の場合、無負荷から２５．０Ω負荷に負荷Ｌが重くなったことに伴い、当該負荷Ｌへの出力電圧Vlが１２Ｖ（ボルト）程度から６Ｖ（ボルト）程度に一瞬下降するが、上記伝送パルス信号Spのデューティが大きくなるように制御されることによって出力電圧Vlが１２Ｖ（ボルト）程度になり、わずかな時間で出力電圧Vlがほぼ一定に制御されている。
【００４７】
以上説明したように、第１実施形態によれば、受電装置２は、負荷Ｌの状態を検出し、給電装置１に対して、検出された負荷Ｌの状態を示す負荷状態情報を電波により送信し、給電装置１は、受電装置２から電波により送信された負荷状態情報を受信し、受信された負荷状態情報に基づいて受電装置２に対して供給する電源電力量を制御するように構成したので、低負荷時における余剰電力の伝送を防止することができ、かかる余剰電力に起因して生じる回路素子（部品）における発熱を抑えることができる。
【００４８】
また、負荷Ｌの状態として当該負荷Ｌへの出力電圧Vlを検出するので、簡単な構成で負荷Ｌの状態を検出することができ、また、負荷Ｌへの出力電圧Vlと予め設定された基準電圧とを比較し、当該比較結果に基づいて、例えば、出力電圧Vlが予め設定された基準電圧より大きい（つまり、負荷Ｌが軽い）場合には、供給する電源電力量を減少させるべく制御するようにしたので、より効率良く、低負荷時における余剰電力の伝送を防止することができ、かかる余剰電力に起因して生じる発熱を抑えることができる。
【００４９】
また、受電装置２により得られた負荷状態情報が、無線送信モジュール２５及び送信アンテナ２６を通じて電波により送信され、受信アンテナ１７及び無線受信モジュール１６を通じて受信されるように構成したので、送信アンテナ２６と受信アンテナ１７が密着する必要が無く、通信可能であれば場所を問わない。
【００５０】
また、給電コアと受電コアのコアギャップについては、無線送信モジュール２５が動作できる電圧までは使用可能であるが、負荷Ｌに対し、給電能力を超える場合もあり、安全回路として、コアギャップを監視し、所定距離以上では、給電を遮断する必要がある。
【００５１】
上述したように、給電コイル１１と受電コイル２１とは平行に対向され且つ例えば２ｍｍ（ミリメートル）程度の距離に近接されるようにコアの位置決めを行うようにしているが、所定距離内に給電コイル１１と受電コイル２１とが対向しない場合、受電コイル２１が対向位置に存在していないことに起因するキックバック電圧が給電コイル１１に発生し、それがトランジスタＱ１に直接印加されることとなる。そこで、上記コアギャップを、キックバック電圧を検出することで監視し、キックバック電圧が閾値以上になった場合に、給電を遮断する。具体的には、図１に示す非接触給電システムＳにおいて、トランジスタＱ１（コレクタ（ドレイン））と給電コイル１１との間に小容量のコンデンサを設ける。そして、給電コイル１１に上記キックバック電圧が発生すると、当該キックバック電圧により当該コンデンサが充電される。当該コンデンサが充電されると、その両端の端子電圧は上昇するが、この上昇した端子電圧を検出し、かかる端子電圧が閾値以上になった場合に、受電装置２への電力供給を遮断（例えば、電源部Ｂから給電コイル１１に至る電力供給経路を開放することにより遮断）する。なお、キックバック電圧の検出方法については、本願出願人がした特願２００６−０００４３７号における明細書にて詳しく説明しているので、これ以上の詳しい説明は省略する。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、電波により負荷状態情報を送信する例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、赤外線により負荷状態情報を送信するように構成しても良い。
【００５３】
ここで、赤外線により負荷状態情報を送信する場合について説明する。
【００５４】
図４は、赤外線（ＩＲ：Infrared）により負荷状態情報を送信する非接触給電システムの概要構成例を示す図である。
【００５５】
図１に示す非接触給電システムＳと図４に示す非接触給電システムＳＲとでは、図１に示す無線送信モジュール２５及び送信アンテナ２６が、図４では、ＩＲ−ＬＥＤ（Light Emitting Diode）回路２５Ｒになっており、図１に示す受信アンテナ１７及び無線受信モジュール１６が、図４では、ＩＲ−フォトＴＲ（Transistor）回路１５Ｒになっている点が異なる。なお、図４に示す非接触給電システムＳＲにおいて、図１に示す非接触給電システムＳと同様に構成部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５６】
図４に示すＩＲ−ＬＥＤ回路２５Ｒは、ＩＲ−ＬＥＤ２５１及びトランジスタＱ２５２から構成されており、ＶＦＣ部２４からの出力信号（つまり、出力電圧Vlに応じた周波数のパルス信号（パルス列））は、トランジスタＱ２５２のベースに印加され、トランジスタＱ２５２がオンすると、ＩＲ−ＬＥＤ２５１に電流が流れて、当該ＩＲ−ＬＥＤ２５１が赤外線発光する。こうして、負荷状態情報が赤外線通信により送信されることになる。一方、図４に示すＩＲ−フォトＴＲ回路１５Ｒは、ＩＲ−フォトＴＲ１５１及びオペアンプ回路１５２等から構成されており、ＩＲ−フォトＴＲ１５１がＩＲ−ＬＥＤ２５１からの赤外線発光を受け、そのパルス信号がオペアンプ回路１５２を介してＦＶＣ部１５に出力される。このように、図４に示す非接触給電システムＳＲでは、赤外線通信により負荷状態情報の授受を行うので、簡易な構成で低消費電力により負荷状態情報を送信することができる。そして、ＦＶＣ部１５は、ＩＲ−フォトＴＲ回路１５Ｒからのパルス列をその周波数に応じた電圧に変換し、制御部１４に出力する。こうして、制御部１４は、図１に示す非接触給電システムＳで上述したのと同様に、ＦＶＣ部１５からの出力電圧Vl（上記負荷状態情報）に基づいて受電装置２に対して供給する電源電力量を制御することになり、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００５７】
ただし、赤外線により負荷状態情報を送信する場合、ＩＲ−ＬＥＤ２５１とＩＲ−フォトＴＲ１５１とは、ある程度近づけて対向するように配置される必要があり、そのための位置決めが必要である。給電コア及び受電コアの近傍に、ＩＲ−ＬＥＤ２５１及びＩＲ−フォトＴＲ１５１が配置されれば、コアの位置決めと同時にＩＲ−ＬＥＤ２５１及びＩＲ−フォトＴＲ１５１の位置決めが達成できるが、コアより離れた場合は、個別に位置決めを行う必要がある。
【００５８】
なお、ＩＲ−ＬＥＤ２５１は動作電圧として例えば５Ｖ（ボルト）程度を要するので、給電装置１からの給電開始時には、ＩＲ−ＬＥＤ２５１が動作電圧になるまで動作不能状態にある。そのため、本実施形態においては、電池２７により、ＩＲ−ＬＥＤ２５１等に対して給電開始時における動作電圧を供給している。
【００５９】
また、給電コアと受電コアのコアギャップについては、所定距離以上になると、ＩＲ−ＬＥＤ２５１が動作可能でも、赤外線通信が途絶え、制御不能となるため、安全回路として、コアギャップを上述したように例えばキックバック電圧により監視し、所定距離以上では、給電を遮断する必要がある。
【００６０】
なお、負荷状態情報の送信には、電波や赤外線の他に、近年一般化しつつあるいわゆる無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の無線伝送手段を用いることもできる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムついて説明する。上記第１実施形態においては、受電装置２に電池２７を設け、当該電池２７により、無線送信モジュール２５又はＩＲ−ＬＥＤ２５１等に対して給電開始時における動作電圧を供給するようにしたが、この第２実施形態は、電池２７が受信装置２に備えられていない場合の実施形態である。
【００６２】
なお、第２実施形態における非接触給電システムの構成は、図１に示す非接触給電システムＳ又は図４に示す非接触給電システムＳＲにおいて電池２７が無い構成となり、その他の部分については、第１実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００６３】
第２実施形態における非接触給電システムにおいては、受電装置２への給電開始から一定時間（つまり、無線送信モジュール２５又はＩＲ−ＬＥＤ２５１の動作電圧になるまでの時間）、受電装置２から給電装置１に負荷状態情報を送信することができないため、給電装置１における制御部１４による供給する電源電力量の制御（給電制御）が不能となり、そのままでは、不安定な状態となり、異常発熱や回路素子にダメージを与える恐れがある。
【００６４】
したがって、第２実施形態における給電装置１の制御部１４は、予め、給電開始時に伝送パルス信号Spのデューティを絞込み（小さくし）、所定のデューティになるまで連続的に速やかに拡大する（短時間で徐々にデューティを大きくする）ように制御（つまり、徐々に電源電力量を増加させるように制御）する。このような給電開始時制御は、無線送信モジュール２５又はＩＲ−ＬＥＤ２５１の動作電圧の動作電圧が確保され、動作可能となるまで継続されることになる。そして、無線送信モジュール２５又はＩＲ−ＬＥＤ２５１の動作電圧の動作電圧が確保され、受電装置２から給電装置１に対して負荷状態情報が送信されるようになった場合、第２実施形態における給電装置１の制御部１４は、第１実施形態と同様、負荷状態情報に基づいて受電装置２に対して供給する電源電力量の制御（以下、この制御を、給電開始時制御と区別するため、「通常給電制御」と称する）を開始（つまり、スロースタート）することになる。
【００６５】
図５乃至図８は、給電開始時制御における伝送パルス信号Spと負荷Ｌへの出力電圧Vlの波形の一例を示す図であり、図５は、１６．７Ω（オーム）負荷時の波形を、図６は、２５．０Ω（オーム）負荷時の波形を、図７は、４７．７Ω（オーム）負荷時の波形を、図８は、無負荷時の波形を、夫々示している。なお、図５乃至図８において、（Ｂ）乃至（Ｅ）における波形は、夫々、（Ａ）に示すｔa〜ｔpの夫々のタイミング（任意のタイミング）の前後における伝送パルス信号Spの拡大波形である。
【００６６】
例えば図５では、制御部１４は、タイミングｔ0（給電開始タイミング）からｔ1（図６ではｔ２、図７ではｔ３、図８ではｔ４）までのスロースタート時間Ｔ１（図６ではＴ２、図７ではＴ３、図８ではＴ４）において給電開始時制御、つまり、伝送パルス信号Spのデューティを徐々に大きく（（Ｂ）乃至（Ｅ）における波形を参照）するように制御する。このような給電開始時制御は、制御部１４において予め設定されたプログラムにしたがって行われ、これにより、どのような割合でデューティを大きくするかが決定される。
【００６７】
また、スロースタート時間Ｔ１（図６ではＴ２、図７ではＴ３、図８ではＴ４）において、出力電圧Vlも徐々に上昇しているが、タイミングｔ1（図６ではｔ２、図７ではｔ３、図８ではｔ４）を基点として出力電圧Vlが安定電圧（ここでは、１２Ｖ程度）に下がり、以降安定している。つまり、このタイミングｔ1（図６ではｔ２、図７ではｔ３、図８ではｔ４）から通常給電制御に移行するのである。
【００６８】
また、伝送パルス信号Spのデューティの安定動作の可能範囲は、１０％から５０％までであるが、図５乃至図８から分かるように、到達デューティが最大（５０％）になる前に、安定電圧となっている。この安定電圧になるまでの時間は、最長でも１秒であり、安全範囲での初期給電となる。
【００６９】
更に、負荷が軽い場合には、それだけ出力電圧Vlも大きくなるが、図５乃至図８から分かるように、負荷が軽い（小さい）ほどスロースタート時間は短くなり（無負荷で０．３秒）、通常給電制御に移行するまでの時間が早くなる。
【００７０】
以上説明したように、第２実施形態によれば、給電装置１の制御部１４は、給電開始時から所定時間内において、受電装置２に供給される電源電力量が徐々に増加するように制御（伝送パルス信号Spのデューティを徐々に大きくなるように制御）するように構成したので、受電装置２に電池２７等の電源が備えられていない場合であっても、過剰な電源電力の供給を防ぐことができ、且つ、制御不能の状態（不安定な状態）を短時間（例えば、１秒以内）にすることができ、ひいては、異常発熱や回路素子にダメージを与えることを防止することができる。
【００７１】
また、負荷が軽い（小さい）ほどスロースタート時間（つまり、通常給電制御に移行するまでの時間）が短くなるので、給電開始時に出力電圧Vlが一気に上昇しても、これによる異常発熱や回路素子へのダメージを無くすことができる。
【００７２】
また、給電コイル１１と受電コイル２１とが一定距離以上離れ、キックバック電圧が閾値以上になった場合、上述したように、給電を遮断するようにしたが、この後の再開時においても上記給電開始時制御をように構成する。これにより、より利便性の高い給電開始時制御を実現することができる。
【００７３】
なお、非接触給電システムから電源電力の供給を受ける負荷Ｌは、上述したものに限定されるものではなく、その他にも、例えば、比較的大きな負荷変動を対象にする場合には、通電と遮断を頻繁に行う装置が対象になり、電源を必要とする装置であればどのようなものであっても構わない。また、光る領域に応じて電力が増加するような有機ＥＬディスプレイ等を負荷Ｌとして適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態に係る非接触給電システムの概要構成例を示す図である。
【図２】負荷Ｌと出力電圧との関係の実験例を示す図である。
【図３】負荷Ｌが変化した場合における負荷Ｌへの出力電圧Vlと伝送パルス信号Spのデューティとの関係の一例を示す図である。
【図４】赤外線により負荷状態情報を送信する非接触給電システムの概要構成例を示す図である。
【図５】１６．７Ω（オーム）負荷時における、給電開始時制御における伝送パルス信号Spと負荷Ｌへの出力電圧Vlの波形の一例を示す図である。
【図６】２５．０Ω（オーム）負荷時における、給電開始時制御における伝送パルス信号Spと負荷Ｌへの出力電圧Vlの波形の一例を示す図である。
【図７】４７．７Ω（オーム）負荷時における、給電開始時制御における伝送パルス信号Spと負荷Ｌへの出力電圧Vlの波形の一例を示す図である。
【図８】無負荷時における、給電開始時制御における伝送パルス信号Spと負荷Ｌへの出力電圧Vlの波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  給電装置
２  受電装置
１１  給電コイル
１２  スイッチング部
１３  パルス生成部
１４  制御部
１５  ＦＶＣ部
１５Ｒ  ＩＲ−フォトＴＲ回路
１６  無線受信モジュール
１７  受信アンテナ
２１  受電コイル
２２  ブリッジ回路
２３  負荷状態検出部
２４  ＶＦＣ部
２５  無線送信モジュール
２５Ｒ  ＩＲ−ＬＥＤ回路
２６  送信アンテナ
２７  電池
Ｓ，ＳＲ  非接触給電システム
【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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