(57)【要約】【課題】電力伝送用コイルと情報通信用コイルとの両コイル間での干渉を抑制して通信品質を落とすことなく、効率的なワイヤレス電力伝送を実現すること。【解決手段】コイルユニット１００は、平面状に巻回された非接触通信用の通信用コイル１２０と、それぞれ同じ向きに巻回された複数のコイルセグメントが通信用コイル１２０を囲んで平面状に直列配置された電力伝送用コイル１１０と、を備える。電力伝送用コイル１１０は、円形又は多角形状の外周又は外辺と、前記外周又は外辺の内側に形成する内周又は内辺と、前記外周又は外辺から前記内周又は内辺の方向へ導かれる線とによりループ形成される複数のコイルセグメントを有し、かつ、前記コイルセグメントは、磁界を同相の向きに生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に巻回された通信用コイルと、
それぞれ同じ向きに巻回された複数のコイルセグメントが前記通信用コイルを囲んで平面状に直列配置された電力伝送用コイルと、
を備えるコイルユニット。
【請求項２】
前記通信用コイルは、円形状又は多角形状に巻回して形成された渦巻きコイルである、請求項１記載のコイルユニット。
【請求項３】
前記電力伝送用コイルは、円形又は多角形のリング状に配置されている、請求項１記載のコイルユニット。
【請求項４】
前記コイルセグメントは、円形又は多角形状の外周又は外辺、前記外周又は外辺の内側に形成する内周又は内辺、前記外周又は外辺から前記内周又は内辺に導く線、及び前記内周又は内辺から前記外周又は外辺に導く線によりループ形成され、かつ、同相の向きに磁界を生成する、請求項１記載のコイルユニット。
【請求項５】
前記通信用コイルの中心とその外周又は外辺との距離は、前記電力伝送用コイルの内周又は内辺と中心との距離に対し、９５％以下である、請求項１記載のコイルユニット。
【請求項６】
前記通信用コイルの前記外周側と前記電力伝送用コイルの前記内周側との間に、前記コイルセグメントを形成する導体に流れる電流とは逆位相の向きに電流を流す第１の電流流路を設ける、請求項１記載のコイルユニット。
【請求項７】
前記電力伝送用コイルの前記外周又は外辺の外側に、磁界を形成する第２の電流流路を設ける、請求項１記載のコイルユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイルユニットを用いて構成され、送電側の面に配置された送電コイルと、該送電コイルに電力を供給する送電部と、を含む送電装置と、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイルユニットを用いて構成され、前記送電側の面に対向する受電側の面に配置された受電コイルと、該受電コイルで受電された電力を出力する受電装置と、
を備える電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルユニット及びコイルユニットを備える電力伝送装置に関し、例えば送電装置から電子機器等に対して電磁誘導により非接触で電力を伝送するコイルユニット及び電力伝送装置に関する。
【０００２】
本発明は、送電装置に受電対象物である電子機器を着脱可能に装着し、送電装置から電子機器に対して電磁誘導を利用したワイヤレスで電力を伝送する機能（ワイヤレス電力伝送と称す）と、例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency-Identification）、非接触型ＩＣカード、ＮＦＣ（Near Field Communication）、無線ＬＡＮ、３Ｇ通信モジュール、Bluetooth（登録商標）等のような電気的な接点を用いずに非接触で通信を行う機能とを少なくとも搭載しているワイヤレス電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、ワイヤレス電力伝送装置として、送電装置に設けた１次側送電用コイルと、受電側である電子機器や車両側に設けた２次側受電用コイルとの間で、両コイル間の電磁誘導作用を利用して電力伝送を行うワイヤレス電力伝送装置がある。ワイヤレス電力伝送では接点部分の露出がないために防水性の確保が容易なことや、電気的接点部分の不良や劣化を気にしなくてもよく、電力送電装置と電力受電機器の着脱を容易に行うことができるなどの利点がある。
【０００４】
これらの電子機器等に搭載されている１次側送電コイル及び２次側受電コイルは、コアに巻き線を巻いたものやボビンに巻き線を巻いたものが一般的に用いられているが、受電側の携帯電子機器に対しては、小型化、薄型化、高機能化が必要である。小型化等に対して、送電装置及び受電側の電子機器に設ける送受電のコイルとして平面コイルを用いることが提案されている。
【０００５】
上記ワイヤレス電力伝送装置は、１次側送電コイルと２次側受電コイルを電磁誘導結合が効率化できるように対向して備える。商用電源からの電圧を高周波インバータ回路により高周波交流電圧に変換して１次側送電コイルに加えることで、この１次側送電コイルに６０〜６００ｋＨｚの高周波の交流磁束を発生させ、電磁誘導作用により、受電側の電子機器内の２次側受電コイルにて該交流磁束により誘起された交流電圧を２次側の整流平滑回路で直流に変換した後に充電手段である２次電池に給電される。
【０００６】
送受電のコイルとして用いられるコイルは、ワイヤレス電力伝送装置を小型化するため、スパイラルで平面状に構成された平面コイルを用いることにより、小型化、薄型化される。しかし、それを平面化した場合にはコアの使用ができないので、コイルから発生する磁界による不要輻射の抑制、及び電力伝送の効率化を図る必要がある。
【０００７】
特許文献１には、電力伝送の効率化を図るため１次側送電用平面コイル及び２次側受電平面コイルは、その両者が対向する面の反対側の面に、磁性シートをそれぞれ設ける装置が記載されている。
【０００８】
上記特許文献１に記載のワイヤレス電力伝送装置は、装置を小型化するため、小型化されたコイルが約６０〜６００ｋＨｚの高周波で用いられる。そして、１次側送電用平面コイル及び２次側受電平面コイルは、その両者が対向する面の反対側の面に、磁性シートをそれぞれ設けられている。これによりコイルから発生する磁界による不要輻射を抑制することができる。
【０００９】
一方、非接触型ＩＣカード、ＲＦＩＤ（Radio Frequency-Identification：電波方式認識）や、FeliCa（フェリカ、登録商標）に代表されるＮＦＣ等のように、電気的な接点を用いずにデータ通信を行うための非接触通信機能を搭載したものが一般化しつつある。このワイヤレス通信では、送信側機器のアンテナから送信された電波を、受信側機器のアンテナにて受信することにより、データ通信が行われる。
【００１０】
例えば、ＮＦＣでは、１３．５６ＭＨｚの電波を使い、１０ｃｍ程度のごく近距離で１００〜４００ｋｂｐｓの双方向通信を可能とし、非接触型ＩＣカードのための通信技術として開発された。非接触型ＩＣカードは、リーダ・ライタからキャリアを送信して電磁誘導によりＩＣカードに電力を供給し、キャリアの変調によりリーダ・ライタとカード間で通信を行う。１枚のカード（１つのチップ）にＩＣカード乗車券、電子マネー、社員証など複数のサービスを搭載可能である。例えば駅の自動改札機に設けられた非接触通信リーダ・ライタや、店舗のレジに設けられた非接触通信リーダ・ライタなどを挙げることができる。
【００１１】
特許文献２には、電力伝送用アンテナにより電力伝送を行うと共に、情報通信用アンテナにより情報通信を行うリーダ・ライタが記載されている。特許文献２記載のリーダ・ライタは、電力伝送用アンテナと情報通信用アンテナとを同一平面内に配置すると共に、これら両アンテナを構成するコイルの軸線を互いに直交させて両アンテナを配置する。これにより、両アンテナの間の電磁結合による干渉を防止する。また、情報通信用アンテナを構成するコイルを複数のセグメントに分割し、外部ノイズの磁束により一部のセグメントで誘起される電圧と他のセグメントで誘起される電圧とが相殺されるように配置することで、情報通信用アンテナが外部ノイズの磁束により総じて受ける影響を低減させるようにして、効率的な電力伝送や高品質な情報通信等を実現可能とする。
【００１２】
特許文献３には、互いに対向する位置に配設されたコイル同士の電磁結合あるいは電磁誘導により電力転送及び信号転送する電子機器であって、相手方機器への電力転送の場合には、巻数が少ないコイルを用いる一方、前記相手方機器との信号転送の場合には、巻数が多いコイルを用いる装置が記載されている。特許文献３記載の装置は、互いに分離した２以上の機器間において、互いに対向する位置にそれぞれ配設されたコイルとの電磁結合あるいは電磁誘導によってデータ転送と電力転送との双方を実行する場合でも、両者の効率を両立して向上させることができる。
【００１３】
特許文献４には、無接点電力伝送の１次側機器が備えた１次側コイルとの間で電磁誘導を利用した電力伝送を行うための２次側コイルと、非接触により情報通信を行うための非接触通信アンテナとを備えた携帯端末が記載されている。特許文献４記載の携帯端末は、非接触通信アンテナを通じて他端末との間で情報通信を開始するのに先立ち、他端末との間で非接触通信が開始されることを通知し、その通知に基づいて、１次側機器に対して無接点電力伝送の実行停止を要求する情報を送信する。これにより、携帯端末が無接点電力伝送機能と非接触通信機能の両機能を備えている場合において、無接点電力伝送の特性を劣化させたり、携帯端末の通信性能へ悪影響を及ぼすことなく、非接触通信時のデータ通信の信頼性を確保することができる。
【００１４】
特許文献５には、ＲＦＩＤタグと、このＲＦＩＤタグを読み取るリーダ・ライタを備えたＲＦＩＤシステムが記載されている。特許文献５記載のＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグを読み取りやすくしてリールの誤実装を起こしにくくすることを目的として、外輪側ループと内輪側ループとを有し、前記外輪側ループと前記内輪側ループとで磁界の向きが同相となる経路に前記線状導体を配線している。
【００１５】
特許文献６には、コイルを平面的に巻回させている平面コイルを使用するＵＳＢデバイス用の電力伝送及びデータ伝送装置が記載されている。特許文献６記載の電力伝送及びデータ伝送装置は、平面に巻回したコイルとそのコイルの裏面に配置した磁気シールド体とで構成した電力伝送用コイルと、平面に巻回したコイルとそのコイルの裏面に配置した磁気シールド体とで構成した情報伝送用コイルとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−４２５１９号公報
【特許文献２】特開平１１−１２２１４６号公報
【特許文献３】特開平１１−３３２１３５号公報
【特許文献４】特開２００８−２０６２９７号公報
【特許文献５】特開２０１０−４０９０１号公報
【特許文献６】特開２０１１−２４３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、このような従来のワイヤレス電力伝送機能と非接触通信機能の両機能を備えているワイヤレス電力伝送装置にあっては、以下の課題があった。
【００１８】
（１）電力伝送用コイルに高周波電流を流すことによって生ずる磁束が自己のワイヤレス通信用コイルに干渉することが起こる。その結果、２次電池への充電を非接触状態で行う電子機器において、電力伝送用コイルと近接非接触通信用のループアンテナが近接して配置される場合、電力伝送用コイルとワイヤレス通信用コイルとの間で電磁結合による相互干渉が生じてしまい、近接非接触通信の誤動作を誘発する可能性がある。
【００１９】
（２）また、ワイヤレス電力伝送では、静電容量ＣとインダクタンスＬによる共振を利用して電力を伝送する。その共振周波数は例えば６０ｋＨｚ（キロヘルツ）から６００ｋＨｚ程度であり、一方で近接非接触通信の場合は、使用周波数帯域が例えば１３ＭＨｚ（メガヘルツ）程度であるため、ワイヤレス電力伝送と非接触通信とが同時に行われたとしても、基本的にはそれら両者間で影響し合うことはないが、コイルから発生する高調波ノイズが非接触通信の使用周波数帯域に影響を及ぼしてしまい、当該非接触通信の信頼性が損なわれてしまう可能性がある。
【００２０】
（３）特許文献６記載の装置は、電力伝送用コイルと情報伝送用コイルの裏面にそれぞれ磁気シールド体を配置し、かつ磁気シールド体を配置した電力伝送用コイルと情報伝送用コイルとを積層配置する構成であったため、コイルユニットの薄型・小型化が図れない課題があった。また、情報伝送用コイルの位置が電力伝送用コイルに対して偏心位置にあるため、通信伝送方向に角度依存がある欠点があった。
【００２１】
本発明の目的は、電力伝送用コイルと通信用コイルとの両コイル間での干渉を抑制して通信品質を落とすことなく、同時に電力伝送と情報通信を行うことができ、しかも簡単なコイル構成で実現できるコイルユニット及びコイルユニットを備える電力伝送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係るコイルユニットは、平面状に巻回された通信用コイルと、それぞれ同じ向きに巻回された複数のコイルセグメントが前記通信用コイルを囲んで平面状に直列配置された電力伝送用コイルと、を備える構成を採る。
【００２３】
本発明に係る電力伝送装置は、上記コイルユニットを用いて構成され、送電側の面に配置された送電コイルと、該送電コイルに電力を供給する送電部と、を含む送電装置と、上記コイルユニットを用いて構成され、前記送電側の面に対向する受電側の面に配置された受電コイルと、該受電コイルで受電された電力を出力する受電装置と、を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、簡単なコイル構成で、電力伝送用コイルからの磁束が情報通信用コイルへ干渉することを抑制でき、電力伝送と情報通信を同時に行っても両コイル間での干渉を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコイルユニットの構成を示す平面図
【図２】図１のＡ−Ａ’矢視断面図
【図３】上記実施の形態１に係るコイルユニットの他の構成を示す平面図
【図４】図３のＡ−Ａ’矢視断面図
【図５】上記実施の形態１に係るコイルユニットの他の構成を示す平面図
【図６】図５のＡ−Ａ’矢視断面図
【図７】上記実施の形態１に係るコイルユニットの電力伝送用コイルが円形である場合の構成を示す平面図
【図８】上記実施の形態１に係るコイルユニットが円形である場合の構成を模式的に示す図
【図９】上記実施の形態１に係るコイルユニットの電力伝送用コイルの磁力強度を示す図
【図１０】本発明の実施の形態１に係るコイルユニットの電力伝送効率を測定する回路図
【図１１】上記実施の形態２に係るコイルユニットを備えるワイヤレス電力伝送装置の電子機器と送電装置の主要構成図
【図１２】上記実施の形態２に係るコイルユニットの充電装置と電子機器端末間でのワイヤレス電力伝送の制御回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るコイルユニットの構成を示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ’矢視断面図である。図１中の矢印は、電流の流れる方向を示す。
【００２８】
以下、本発明に係るコイルユニットを、ワイヤレス電力伝送装置に適用される平面コイルで具現化した例で説明する。
【００２９】
図１及び図２に示すように、コイルユニット１００は、平面状に巻回された非接触通信用の通信用コイル１２０と、それぞれ同じ向きに巻回された複数のコイルセグメントが通信用コイル１２０を囲んで平面状に直列配置された電力伝送用コイル１１０と、電力伝送用コイル１１０及び通信用コイル１２０を保持する基板１３０（図２）と、電力伝送用コイル１１０の始端に接続された始端端子５１と、電力伝送用コイル１１０の終端に接続された終端端子５５と、通信用コイル１２０の始端に接続された始端端子１４０と、通信用コイル１２０の終端に接続された終端端子１５０と、を備える。
【００３０】
電力伝送用コイル１１０は、１次側送電コイル又は２次側受電コイルである。また、通信用コイル１２０は、通信用１次コイル又は通信用２次コイルである。
【００３１】
電力伝送用コイル１１０は、円形又は多角形状の外周又は外辺と、前記外周又は外辺の内側に形成する内周又は内辺と、前記外周又は外辺から前記内周又は内辺の方向へ導かれる線と、前記内周又は内辺から前記外周又は外辺の方向へ導かれる線とによりループ形成される複数のコイルセグメントを有し、かつ、前記コイルセグメントは、磁界を同相の向きに生成する。すなわち、電力伝送用コイル１１０は、外周又は外辺と内周又は内辺とを有し、外周又は外辺と内周又は内辺とで磁界の向きが同相となる経路を形成する線状導体からなる。電力伝送用コイル１１０は、線状導体でコイル始端から終端までを連続的に巻回し、かつ、前記外周又は外辺、前記外周又は外辺の内側に形成する内周又は内辺、前記外周又は外辺から前記内周又は内辺に導く線、及び前記内周又は内辺から前記外周又は外辺に導く線によりコイルセグメントを形成する、特殊巻回により作製される。また、電力伝送用コイル１１０は、内周又は内辺とを有する構成のため、電力伝送用コイル１１０の中心部には線状導体が存在しない、リング状（ドーナツ状）となっている。
【００３２】
通信用コイル１２０は、電力伝送用コイル１１０の円形又は多角形状の内周又は内辺よりも内側に配置される。通信用コイル１２０は、円形状又は多角形状に巻回して形成された平面渦巻きコイルである。
【００３３】
コイルユニット１００の構成についてより詳細に説明する。
【００３４】
[基本構成]
本実施の形態に係るコイルユニットは、平面状に巻回された非接触通信用の通信用コイル１２０と、それぞれ同じ向きに巻回された複数のコイルセグメントが通信用コイル１２０を囲んで平面状に直列配置された電力伝送用コイル１１０と、を備える。電力伝送用コイル１１０は、円形又は多角形状の外周又は外辺と、前記外周又は外辺の内側に形成する内周又は内辺と、前記外周又は外辺から前記内周又は内辺の方向へ導かれる線と、前記内周又は内辺から前記外周又は外辺の方向へ導かれる線とによりループ形成される複数のコイルセグメントを有し、かつ、前記コイルセグメントは、磁界を同相の向きに生成する。通信用コイル１２０は、電力伝送用コイル１１０の前記円形又は多角形状の内周又は内辺よりも内側に配置される。すなわち、コイルユニット１００は、中心位置に通信用コイル１２０が設置され、通信用コイル１２０の外周部に、通信用コイル１２０を取り囲むように電力伝送用コイル１１０が設置された、平面二重構造である。
【００３５】
このような構成により、電力を送受信するための複数のコイルセグメント毎からはＺ方向に強い磁力を形成することができる。そしてコイルセグメント毎にループを形成していることにより、このＺ方向に形成される磁力はコイルセグメントを形成する円形の外周のさらに外側や、内周のさらに内側には磁束を形成しない。そのため、コイルセグメントを形成する内周よりも内側に設置される通信用コイル１２０への干渉が生じにくい構造である。従って、同時に電力伝送と情報通信を行ったとしても、電力伝送用コイル１１０と情報通信用コイル１２０との間での干渉が抑制され、通信品質を落とすことなく、効率的なワイヤレス電力伝送を実現することができる。
【００３６】
[変形例１]
本実施の形態に係るコイルユニットは、通信用コイル１２０の外周又は外辺よりも外側で、かつコイルセグメント５６の内周又は内辺よりも内側の位置に電流流路２１０（第１の電流経路）を設け、電流流路にはコイルセグメントを形成するコイルに流れる電流とは逆位相の向きに電流を流す構成とする。
【００３７】
これにより、電力伝送用コイル１１０の内周と通信用コイル１２０の外周間とに磁束の障壁的効果を作ることができ、電力伝送用コイル１１０と通信用コイル１２０間での干渉を抑制させることができる。
【００３８】
[変形例２]
本実施の形態に係るコイルユニットは、電力伝送用コイル１１０のコイルセグメントを形成する円形又は多角形状の外周又は外辺の最外側に、さらに磁界形成のための電流流路３１０（第２の電流経路）を形成するコイルを備える。
【００３９】
電力伝送用コイル１１０の最外側にさらに電流流路３１０（図５参照）を形成することにより、各セグメントから形成される磁力と相乗して、外周部付近における磁界強度を強めることができる。このため、電力伝送用の磁力をより高めることができ伝送効率の向上につながる。また、１次側と２次側コイル間の電力伝送用コイル１１０に少しの位置ずれがあったとしても、電力伝送効率が大きく低下することを抑えることができる。
【００４０】
[変形例３]
本実施の形態に係るコイルユニットは、電力伝送用コイル１１０の、同相の向きの磁界を生成する個々のコイルセグメントは、巻き始め端子から巻き終わり端子まで１本の線又は複数の線状導体を撚って１本にした撚り線で形成される。
【００４１】
このような構成により、電力伝送のための複数のコイルセグメントを有するコイル巻きの製造を容易にすることができる。始端端子から終端端子まで１本の線又は複数の線状導体を撚って１本にした撚り線で形成される構成とすることができる。また、素線の総表面積が大きくなり、高周波領域での実効抵抗の増大を抑制できる効果がある。なお、撚り線は、通信用コイル１２０の線状導体に適用してもよく、同様の効果を得ることができる。
【００４２】
[変形例４]
本実施の形態に係るコイルユニットは、電力伝送用コイル１１０の、コイルセグメントは、巻き始め端子から巻き終わり端子まで１本の線状導体によって、円形の外周線と、外周線の内側に形成する内周線と、外周線から円形の中心方向へ導かれる線とでドーナツ状に形成され、同相の向きに磁束を生成する複数のコイルセグメントからなる。
【００４３】
このような構成により、各コイルセグメントを、ドーナツを均等間隔で輪切りにした形状とすることにより、Ｚ方向へのより均一な強い磁力を形成することができる。コイルセグメントの内周より内側に設置される通信用コイル１２０への磁束の干渉をより抑制することができる。
【００４４】
[変形例５]
本実施の形態に係るコイルユニットは、電力伝送用コイル１１０が、２個〜２４個に分割されたコイルセグメントを有するコイル構成とする。
【００４５】
このような構成により、一定の数に分割されたセグメント毎から発生されるＺ方向へ向かう個々の磁束がより均一になる。２個〜２４個が適度な分割数である。
【００４６】
[変形例６]
本実施の形態に係るコイルユニットは、通信用コイル１２０の中心とその外周又は外辺との距離が、電力伝送用コイル１１０の内周又は内辺と中心との距離に対し、９５％以下の大きさとする。
【００４７】
電力伝送用コイル１１０の内周側と通信用コイル１２０の外周側間とに緩衝地帯を設けることにより、電力伝送用コイル１１０から発生する磁束の影響をより抑制することができる。
【００４８】
以下、本実施の形態のコイルユニット１００の具体的な構造について説明する。
【００４９】
電力伝送用コイル１１０は、電流流路である線状導体で円形、楕円形又は多角形を複数のコイルセグメントに分割した構成である。分割数は２分割から２４分割が好ましく、より好ましくは４分割から１２分割、さらに好ましくは６分割から１２分割である。分割数を多くすれば、各セグメントからＺ方向（紙面から垂直方向）に放出される磁力強度をより強くすることができる。但し、分割数が多くなりすぎると巻回の回数が増えてコイル製造タクトが増大する。線状導体の使用量も増大する。図１では、正方形を８つのコイルセグメントに分割した電力伝送用コイル１１０の構成を示している。
【００５０】
図１に示すように、まず、巻き始めの始端端子５１から、図中上方の中心に矢印の方向に向かって導線５２を導き、外周辺５３−１から中心点までの約半分の長さまで導く。その後、内周辺５４−１を形成すべく、向きを右方向に変え、始端端子５１と中心点を結ぶ線から右方向４５度の角度まで導線５２を導く。その後、右下の頂点に向かって、導線５２を導く。
【００５１】
右下の頂点に到達した導線５２は、向きを左方向に変え、外周辺５３−１に沿って左下の頂点まで導く。その後、中心に向かって導線５２を導き、頂点から中心の約半分の長さまで導く。その後、内円周５４−２を形成すべく、向きを右方向に変え、始端端子５１と中心点を結ぶ線の近傍まで導く。向きを図中下方向に変え、始端端子５１の方向で外周辺５３−１まで導く。その後向きを左方向に変え、外周辺５３−１に沿って左下の頂点まで導く。
【００５２】
左下の頂点に到達した導線５２は、図中上方に向かって中間点まで導く。その後、向きを中心方向に変え、外周辺５３−２と中心点の約半分の長さまで導く。その後向きを図中下方に変え、内周辺５４−３を形成すべく始端端子５１と中心点を結ぶ線から左方向４５度の角度まで導線５２を導く。その後、向きを左下頂点に向かって、導線５２を導く。
【００５３】
左下の頂点に到達した導線５２は、外周辺５３−２を形成すべく図中上方に向かって左上頂点まで導く。その後、向きを中心方向に変え、頂点から中心の約半分の長さまで導く。その後、内周辺５４−４を形成すべく、向きを図中下方に変え中間点まで導く。中間点まで到達した導線５２は、向きを左方向に変え、外周辺５３−２まで導く。その後、向きを図中上方に変え、外周辺５３−２に沿って左上の頂点まで導く。
【００５４】
左上の頂点に到達した導線５２は、外周辺５３−３を形成すべく、図中右方向に向かってその中間点まで導く。その後、向きを中心方向に変え、外周辺５３−３と中心点の約半分の長さまで導く。その後、向きを図中左方向に変え、内周辺５４−５を形成すべく、始端端子５１と中心点を結ぶ線から左方向１３５度の角度まで導線５２を導く。その後、向きを左上頂点に向かって、導線５２を導く。
【００５５】
左上の頂点に到達した導線５２は、外周辺５３−３を形成すべく、図中右方向に向かって右上頂点まで導く。その後、向きを中心方向に変え、頂点から中心の約半分の長さまで導く。その後、内周辺５４−６を形成すべく、向きを図中左方向に変え中間点まで導く。中間点まで到達した導線５２は向きを図中上方に変え、外周辺５３−３まで導く。その後、向きを図中右方向に変え、外周辺５３−３を形成すべく、右上の頂点まで導く。
【００５６】
右上の頂点に到達した導線５２は、外周辺５３−４を形成すべく、図中下方に向かってその中間点まで導く。その後、向きを中心方向に変え、外周辺５３−４と中心点の約半分の長さまで導く。その後、向きを図中上方に変え、内周辺５４−７を形成すべく、始端端子５１と中心点を結ぶ線から右方向１３５度の角度まで導線５２を導く。その後、向きを右上頂点に向かって、導線５２を導く。
【００５７】
右上の頂点に到達した導線５２は、外周辺５３−４を形成すべく、図中下方に向かって右下頂点まで導く。その後、向きを中心方向に変え、頂点から中心の約半分の長さまで導く。その後、内周辺５４−８を形成すべく、向きを図中上方に変え中間点まで導く。中間点まで到達した導線５２は向きを図中右方向に変え、外周辺５３−４まで導く。その後、向きを図中下方に変え、外周辺５３−４を形成すべく、右下の頂点まで導く。
【００５８】
右下頂点に達した導線５２は、外周辺５３−１を形成すべく向きを図中左方向に変え、その中間点まで導く。そこから、始端端子５１の位置近傍に終端端子５５が形成される。始端端子５１及び終端端子５５は、送電回路部及び受電回路部（後述）に電気的に接続される。
【００５９】
この８つに分割されたコイルセグメント５６を具備する電力伝送用コイル１１０は、始端端子５１から終端端子５５まで１本の連続した導線によりコイルセグメントが直列配置された、いわゆる一筆書きで形成される。
【００６０】
これにより、コイルの内周辺５４及び外周辺５３に矢印で示すように時計方向の電流流路が形成される。そして一つのコイルセグメントを形成する中心に向かう導線と、外周辺に向かう導線には相対する方向に電流路が形成される。その結果、磁束発生させる各セグメントは、周回状に同じ方向に電流が流れ、各セグメントから生成される磁界の向きが同相となる。このような構成により、分割された各コイルセグメント５６からはＺ方向に強い磁力を形成する。
【００６１】
さらに、電力伝送用コイル１１０を形成する内周辺５４のさらに内側に、非接触通信用の通信用コイル１２０を設置する。通信用コイル１２０は、円形状又は多角形状に巻回して形成された渦巻きコイルである。そして、上記した送受電コイルの構成により、各コイルセグメントから発生する磁束は内周辺よりも内側には電力伝送用の磁界は形成されにくい構成である。従って、電力伝送のための磁束が、通信用コイル１２０に対して干渉が生じることが抑えられる。
【００６２】
内周辺５４の占めうる位置は、通信を可能するコイルの巻き数、大きさによるが、磁束の干渉等を減らす観点からその領域の大きさが決められ、中心点から頂角までの距離の３分の１から３分の２の領域とすることが好ましい。
【００６３】
通信用コイル１２０における中心と外周辺との距離は、電力伝送用コイル１１０の内周辺と中心との距離に対し、９５％以下の大きさとすることが好ましい。一定間隔を設けることで、磁束の干渉を避けることを目的とする。
【００６４】
次に、本実施の形態の好ましい一態様について説明する。
【００６５】
図３は、本発明の実施の形態１に係るコイルユニットの他の構成を示す平面図、図４は、図３のＡ−Ａ’矢視断面図である。図１及び図２と同一構成部分には同一符号を付している。
【００６６】
図３及び図４に示すように、コイルユニット２００は、さらにコイルセグメント５６の内周辺５４よりも内側で、かつ通信用コイル１２０の外周辺よりも外側に、導線による１回巻きの電流流路２１０（第１の電流流路）を備える。電流流路２１０は、電流端子２１１、２１２から電流が印加される。
【００６７】
電流流路２１０に流す電流の向きは、電力伝送用コイル１１０の内周辺５４に流れる電流とは逆位相の向きである。電力伝送用コイル１１０のコイルセグメント５６からは、通信用コイル１２０から発生する磁力よりも強い強度の磁束が発生する。そこで、通信用コイル１２０への磁束の干渉をより低減するため、通信用コイル１２０と電力伝送用のコイルセグメント５６間に、コイルセグメント５６に流す電流とは逆位相の電流を流す電流流路２１０を設け、コイルセグメン５６から発生する磁束とは逆方向に磁束を発生させる。これにより、コイルセグメン５６から発生して、通信用コイル１２０側に漏れ出す磁束をさえぎる障壁とする。電流流路２１０に逆位相として流す電力量は、コイルセグメント５６に流す電力量及び通信用コイル１２０に流す電力量よりも小さくすることが好ましい。
【００６８】
図５は、本発明の実施の形態１に係るコイルユニットの他の構成を示す平面図、図６は、図５のＡ−Ａ’矢視断面図である。図１及び図２と同一構成部分には同一符号を付している。
【００６９】
図５及び図６に示すように、コイルユニット３００は、さらにコイルセグメント５６の外周辺５３よりもさらに外側に、導線による電流流路３１０（第２の電流流路）を備える。電流流路３１０は、電流端子３１１、３１２から電流が印加される。
【００７０】
始端端子５５の位置まで導かれた導線は、分割されたコイルセグメント５６の外周辺５３に対して、一定の間隔を持って、さらにその外側に電流流路３１０が形成される。
【００７１】
コイルセグメントの外周よりもさらに外側に形成された電流流路３１０には、電力伝送用コイル１１０の各コイルセグメント５６に流れる電流と同方向に、電流流路３１０に電流を流す。これにより、各コイルセグメント５６から形成される磁力と相乗して、外周部付近における磁界強度を強めることができ、電力伝送用コイル１１０の位置合わせを容易にすることができる。
【００７２】
ここで、電流流路３１０の巻き数として、１次側送電コイルに対して、２次側受電コイルの巻き数の方を多くする構成が好ましい。電子機器（後述）の２次電池３を充電する場合、受電側の電子機器の２次側受電コイルに誘起される電圧は、電子機器２の２次電池３の電圧よりも高くするため、１次側送電コイルに対して、２次側受電コイルの巻き数を１．５倍から４倍とすることが好ましい。２次側受電コイルの巻き数の割合を１．５倍以上４倍以下とすることで、２次側受電コイルに誘起される電圧を高くすることができる。
【００７３】
また、本実施の形態の好ましい一実施形態として、始端端子５１から終端端子５５まで複数の導線を撚って１本に束ねた線状導体で形成される構成とすることも好ましい。電流流路２１０及び電流流路３１０の導線についても同様である。素線の総表面積が大きくなり、高周波領域での実効抵抗の増大を抑制できる効果が得られる。
【００７４】
次に、本発明の実施の形態１に係るコイルユニットの形状及び特性について説明する。
【００７５】
図１乃至図６では、コイルユニット１００、２００、３００は、多角形状（四角形）である例を示した。しかしながら、コイルユニット１００、２００、３００の平面コイルの形状が、円形であると、コイル特性向上からは好ましい。但し、コイルユニット１００、２００、３００が、四角形等の多角形状の場合、電子機器に搭載する際の実装面積及び設計自由度の点で有利な場合がある。
【００７６】
図７は、コイルユニット１００、２００、３００の電力伝送用コイル１１０Ｃが円形である場合の構成を示す平面図である。図７中の矢印は、電流の流れる方向を示す。
【００７７】
図７に示すように、各外周辺と内周辺は円弧であり、従って各コイルセグメントは扇形となる。
【００７８】
図８は、コイルユニット１００、２００、３００が円形である場合の構成を模式的に示す図、図９は、図８の電力伝送用コイル１１０Ｃの磁力強度を示す図である。
【００７９】
図８に示すように、平面状に巻回された円形の通信用コイル１２０Ｃと、それぞれ同じ向きに巻回された複数のコイルセグメントが通信用コイル１２０Ｃを囲んで平面状に直列配置された円形の電力伝送用コイル１１０Ｃとが配置されている。すなわち、円形の電力伝送用コイル１１０Ｃの内周空間位置に、円形の通信用コイル１２０Ｃが配置されている。図９に示すように、電力伝送用コイル１１０Ｃの磁力強度（縦軸は磁界強度(A/ｍ)を示す。）は、電力伝送用コイル１１０Ｃのコイルセグメント部分でリング状にＺ方向に強い。特に、コイルユニット１００、２００、３００の中心位置、すなわち電力伝送用コイル１１０Ｃの中心位置の、通信用コイル１２０Ｃの配置位置においては電力伝送用コイル１１０Ｃの磁力強度は、極めて小さい。電力伝送用コイル１１０Ｃの各コイルセグメントから発生する磁束は内周辺よりも内側には電力伝送用の磁界は形成されにくいので、電力伝送のための磁束が、通信用コイル１２０Ｃに対して干渉が生じることが抑えられる。電力伝送用コイル１１０Ｃと通信用コイル１２０Ｃとの干渉を未然に防止することができる。
【００８０】
以下、本発明に係るワイヤレス電力伝送についてより具体的な実施例を挙げて説明する。
【００８１】
[実施例１]
図１及び図２に示すコイルユニット１００を使用してワイヤレス電力伝送を評価した。ワイヤレス電力伝送装置のコイル構成に使用する線状導体として、直径０．１ｍｍの素線３０本を束ねたリッツ線を使用した。
【００８２】
スイッチング周波数は１５０ｋＨｚ、１次側送電コイルと２次側受電コイルとの伝送距離は４０ｍｍ、送電装置からの送電電力は２０Ｗで行った。
【００８３】
図１０は、コイルユニット１００の電力伝送効率を測定する回路図である。
【００８４】
図１０に示すように、コイルユニット１００の電力伝送用コイル１１０は、１次側送電コイル１１０Ａと、１次側送電コイル１１０Ａからの電力を受電する複数の２次側受電コイル１１０Ｂと、に用いられる。
【００８５】
以上の構成において、送電側の１次側送電コイル１１０Ａと受電側の２次側受電コイル１１０Ｂとが近接して電磁誘導結合することにより、ワイヤレスで電力伝送を行うことができる。
【００８６】
測定回路４００は、送電側が定電圧電源４５１、送電回路４５２及び１次側送電コイル１１０Ａを備え、受電側が２次側受電コイル１１０Ｂ、受電回路４５３、及び負荷４５４を備える。
【００８７】
定電圧電源４５１により定電圧源供給される電流（Ｉ１）、電圧（Ｖ１）を、送電回路４５２を通じて１次側送電コイル１１０Ａに送る。そして、電磁誘導により２次側受電コイル１１０Ｂに誘起された電圧を、受電回路４５３を通じて、電流（Ｉ２）、負荷４５４にかかる電圧（Ｖ２）から電力電送効率を測定した。
【００８８】
通信用コイル１２０の外径Ｔ１は１５ｍｍ、電力伝送用コイル１１０の内径Ｄ１は１７ｍｍ、外径Ｄ２は３５ｍｍ、コイルセグメントは８分割とした。通信用コイル１２０は上記したリッツ線を１０ターン巻きしたスパイラル構成として形成した。通信に使用した電力は３００ｍＷで行った。電力伝送効率ηは６８％、ＮＦＣによる１３．６５ＭＨｚのＮＦＣによる通信も良好に行えた。
【００８９】
[実施例２]
図３及び図４に示すコイルユニット２００を使用してワイヤレス電力伝送を評価した。通信用コイル１２０の外径Ｔ１は１５ｍｍ、電力伝送用コイル１１０の内径Ｄ１は１７ｍｍ、外径Ｄ２は３５ｍｍ、コイルセグメントは８分割とした。
【００９０】
通信用コイル１２０は、上記したリッツ線を１０ターン巻きしたスパイラル構成として形成した。通信に使用した電力は３００ｍＷで行った。また、コイルセグメント５６の内周辺５４と、通信用コイル１２０の外周辺５８の間に１回巻きループの電流流路を形成した。この電流流路にはコイルセグメント５６の内周辺５４に流れる電流とは逆位相の向きで０．２Ｗの電力で電流を流す構成とした。電力伝送効率ηは７１％、ＮＦＣによる１３．６５ＭＨｚのＮＦＣによる通信もより良好に行えた。
【００９１】
[実施例３]
図５及び図６に示すコイルユニット３００を使用してワイヤレス電力伝送を評価した。  通信用コイル１２０のＴ１は、２０ｍｍ、送受電コイルのＤ１は２４ｍｍ、Ｄ２は４８ｍｍ、送受電コイルを形成するコイルセグメントの外周辺の最外側に、さらに磁界形成のために形成した電流流路６０の外径をＥ１は５０ｍｍ、コイルセグメントは８分割とした。電力伝送効率ηは７６％、ＮＦＣによる１３．６５ＭＨｚのＮＦＣによる通信も良好に行えた。
【００９２】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、コイルユニット１００、２００、３００は、平面状に巻回された非接触通信用の通信用コイル１２０と、それぞれ同じ向きに巻回された複数のコイルセグメントが通信用コイル１２０を囲んで平面状に直列配置された電力伝送用コイル１１０と、を備える。電力伝送用コイル１１０は、円形又は多角形状の外周又は外辺と、前記外周又は外辺の内側に形成する内周又は内辺と、前記外周又は外辺から前記内周又は内辺の方向へ導かれる線とによりループ形成される複数のコイルセグメントを有し、かつ、前記コイルセグメントは、磁界を同相の向きに生成する。
【００９３】
この構成により、簡単なコイル構成で、電力伝送用コイル１１０からの磁束が通信用コイル１２０へ干渉することを抑制でき、電力伝送と情報通信を同時に行っても両コイル間での干渉を抑制することができる。従って、同時に電力伝送と情報通信を行ったとしても、電力伝送用コイル１１０と情報通信用コイル１２０との間での干渉が抑制され、通信品質を落とすことなく、効率的なワイヤレス電力伝送を実現することができる。
【００９４】
（実施の形態２）
実施の形態１では、コイルユニット１００、２００、３００について説明した。
【００９５】
実施の形態２は、コイルユニット１００、２００、３００を備えるワイヤレス電力伝送装置について説明する。
【００９６】
図１１及び図１２は、本発明の実施の形態２のコイルユニットを備えるワイヤレス電力伝送装置の構成を示す図である。図１１は、上記ワイヤレス電力伝送装置の電子機器と送電装置の主要構成図、図１２は、充電装置と電子機器端末間でのワイヤレス電力伝送の制御回路図である。図１０と同一構成部分には同一符号を付している。
【００９７】
図１１に示すように、ワイヤレス電力伝送装置５００は、送電装置５１０と、受電装置である電子機器５２０と、を含んで構成される。
【００９８】
送電装置５１０と電子機器５２０とは、電磁誘導結合することにより、ワイヤレスで電力伝送を行うワイヤレス電力伝送装置を形成する。
【００９９】
<送電装置５１０>
送電装置５１０は、電子機器５２０が載置されて、電子機器５２０の２次電池５２４（図１２参照、以下同様）の充電を行う充電装置である。また、送電装置５１０は、電子機器５２０とＮＦＣ等の非接触通信を行う。
【０１００】
送電装置５１０は、１次側送電コイル１１０Ａと、送電回路部／送電制御部５１１と、１次側通信用コイル１２０Ａと、通信回路部／通信制御部５１２と、パーソナルコンピュータ５１４等を接続するインターフェイス５１３と、を備える。
【０１０１】
１次側送電コイル１１０Ａは、電子機器５２０の２次電池５２４の充電を行う際の送電側のワイヤレス電力伝送コイルである。１次側送電コイル１１０Ａは、本実施の形態のコイルユニット１００、２００、３００の電力伝送用コイル１１０を用いる。また、１次側通信用コイル１２０Ａは、本実施の形態のコイルユニット１００、２００、３００の通信用コイル１２０を用いる。
【０１０２】
送電回路部／送電制御部５１１は、１次側送電コイル１１０Ａへ電力供給とその制御を行う。
【０１０３】
<電子機器５２０>
電子機器５２０は、受電側の電子機器である。ここでは、電子機器内の負荷として蓄電用の２次電池５２４を内蔵する電子機器に適用している。
【０１０４】
電子機器５２０は、２次側受電コイル１１０Ｂと、受電回路部／受電制御部５２１と、２次側通信用コイル１２０Ｂと、通信回路部／通信制御部５２２と、を備える。
【０１０５】
２次側受電コイル１１０Ｂは、２次電池５２４の充電を行う際の受電側となる受電側のワイヤレス電力伝送コイルであり、本実施の形態のコイルユニット１００、２００、３００の電力伝送用コイル１１０を用いる。また、２次側通信用コイル１２０Ｂは、本実施の形態のコイルユニット１００、２００、３００の通信用コイル１２０を用いる。
【０１０６】
次に、ワイヤレス電力伝送装置５００の動作を説明する。
【０１０７】
電子機器５２０の２次側受電コイル１１０Ｂが、送電装置５１０の１次側送電コイル１１０Ａに接近することで、両コイルの電磁誘導結合により２次側受電コイル１１０Ｂに交流電圧が誘起される。誘起された交流電圧は、受電回路部／受電制御部５２１に供給される。
【０１０８】
商用電源である１００〔Ｖ〕の交流電圧を、図示しないＡＣ／ＤＣコンバータにより所定の直流電圧に変換し、その直流電圧を所定の周波数の交流電圧を生成して、その生成された交流電圧を送電回路部／送電制御部５１１に送る。生成された交流電圧は、送電回路部／送電制御部５１１から１次側送電コイル１１０Ａに供給され、１次側送電コイル１１０Ａを所定の共振周波数で発振させる。共振コンデンサの容量は、電力伝送の信号の搬送波周波数Ｆ（Ｈｚ）と、コイルのインダクタンスから決定することができ、Ｆ＝１／２π√ＬＣ、で与えられる。
【０１０９】
一方、電子機器５２０では、送電装置５１０の１次側送電コイル１１０Ａの発振によって２次側受電コイル１１０Ｂに交流電圧が誘起される。誘起された交流電圧は、図示しない整流回路を通じて整流され、平滑回路にて平滑化した直流電圧により２次電池５２４の充電を行う。
【０１１０】
ここで、送電装置５１０の１次側送電コイル１１０Ａの発振によって２次側受電コイル１１０Ｂに交流電圧が誘起され２次電池５２４の充電を行う前に、受電装置である電子機器５２０が送電装置５１０の端末載置台に設置されていることを検知する。
【０１１１】
まず、送電装置５１０の端末載置台に電子機器５２０が置かれ、電子機器５２０の２次側受電コイル１１０Ｂと送電装置５１０の１次側送電コイル１１０Ａとが近接配置される。この近接配置により、負荷インピーダンスが変化して、１次側送電コイル１１０Ａに電圧又は電流値の変動が生じる。送電回路部／送電制御部５１１は、上記変動値を予め定めておいた値と比較して、充電対象である電子機器５２０が存在することを検知する。
【０１１２】
同様に、受電側である電子機器５２０でも、送電装置５１０の端末載置台に電子機器５２０が置かれて、２次側受電コイル１１０Ｂと１次側送電コイル１１０Ａとが近接配置されることで、負荷インピーダンスが変化することにより１次側送電コイル１１０Ａに生じた電圧又は電流値の変動を検知する。受電回路部／受電制御部５２１は、上記変動値を予め定めておいた値と比較して、電子機器５２０が充電装置である送電装置５１０の載置台に置かれたことを検知する。
【０１１３】
電子機器５２０が、送電装置５１０の載置台に置かれる際、コイル同士が適切な近接配置に置かれることにより高効率の電力伝送がなされる。しかし、電子機器５２０が不適切な位置に置かれると、電力電送効率は低下する傾向にある。そのため、適切な位置関係に置かれているかどうかをユーザに何らかの方法で通知し、適切な位置に置くように促すことが好ましい。
【０１１４】
本実施の形態のワイヤレス電力伝送装置５００は、両コイル間の少々の位置ずれがあったとしても、電力電送効率が大きく低下することがないため、比較的ラフな位置決めであっても一定の電力電送効率が得られる。
【０１１５】
また、本実施の形態のワイヤレス電力伝送装置５００は、送電装置５１０と電子機器５２０とは、１次側送電コイル１１０Ａと２次側受電コイル１１０Ｂを介して双方の機器に関する情報信号の伝達が可能である。例えば、１次側送電コイル１１０Ａと２次側受電コイル１１０Ｂとが近接配置され、そのときの電圧変動を検出して、適切な配置を検知した場合、１次側送電コイル１１０Ａ及び２次側受電コイル１１０Ｂ間で各々の機器及び装置の識別情報をやりとりして、互いに相手方の認証を行う。そして、１次側送電コイル１１０Ａと２次側受電コイル１１０Ｂとが適切な近接配置された検知し、各々の機器及び装置が互いに相手方を認証できた場合に、１次側送電コイル１１０Ａから２次側受電コイル１１０Ｂに電力伝送が行われ、その伝送された電力により電子機器５２０の２次電池５２４の充電が行われる。
【０１１６】
次に、送電装置５１０と電子機器５２０間でのワイヤレス電力伝送の制御について説明する。
【０１１７】
[電力伝送制御]
図１２に示すように、送電装置５１０は、１次側送電コイル１１０Ａ、送電制御部５１１Ａ、送電回路部５１１Ｂ、１次側通信用コイル１２０Ａ、通信制御部５１２Ａ、通信回路部５１２Ｂ、インターフェイス５１３、制御部５１５、及びデータ記憶部５１６を備える。
【０１１８】
送電制御部５１１Ａ及び送電回路部５１１Ｂは、図１０の送電回路部／送電制御部５１１と同様の機能を有する。通信制御部５１２Ａ及び通信回路部５１２Ｂは、図１０の通信回路部／通信制御部５１２と同様の機能を有する。
【０１１９】
制御部５１５は、マイクロプロセッサ等により構成され、データ記憶部５１６に記憶されたプログラム及びデータを基に送電装置５１０全体を制御する。
【０１２０】
商用電源５１７から供給される交流電圧は、図示しないＡＣ／ＤＣコンバータを通じて所定の直流電圧に変換される。この直流電圧は、送電制御部５１１Ａを介して送電回路部５１１Ｂへ供給される。
【０１２１】
送電回路部５１１Ｂは、少なくともドライバ及び共振回路（いずれも図示略）を有している。ドライバは、送電制御部５１１Ａによる制御によって、ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧を所定の周波数を有する交流電圧に変換する。共振回路は、コンデンサの容量ＣとコイルのインダクタンスＬからなる共振回路により、ドライバからの交流電圧に応じて共振する。これにより、１次側送電コイル１１０Ａを所定の共振周波数で発振させる。
【０１２２】
また、送電回路部５１１Ｂは、送電制御部５１１Ａから供給される装置の状態や認証のための情報を含んだ変調信号を電力伝送用の交流信号に重畳するか又は、その情報のみを単独で電子機器５２０への情報送信も行うことが可能である。
【０１２３】
送電制御部５１１Ａは、送電装置５１０から電子機器５２０へ充電電力を伝送する場合には、送電回路部５１１Ｂのドライバを制御し、ドライバから１次側送電コイル１１０Ａへ所定の周波数の交流電圧を供給させる。また、送電制御部５１１Ａは、送電装置５１０の載置台へ電子機器５２０の接近配置や移動により１次側送電コイル１１０Ａに発生する電圧又は電流変動を検知する。そして、送電装置５１０の載置台へ電子機器５２０の接近配置や移動の検知に基づいて、ドライバから１次側送電コイル１１０Ａへの交流電圧の供給と停止の制御などを行う。さらに、送電制御部５１１Ａは、送電装置５１０と電子機器５２０間での各々の機器状態の情報を送信する変復調回路（図示略）を有している。機器の状態の情報に応じて変調した信号を生成して送信を行うことにより、１次側送電コイル１１０Ａから、２次側受電コイル１１０Ｂへ情報送信が行われる。
【０１２４】
逆に、電子機器５２０から機器情報の受信を行う場合、電子機器５２０から送られてきた変調信号を取り出し、変復調回路で変調信号の復調が行われ、電子機器５２０から送られる情報の受信が行われる。
【０１２５】
一方、電子機器５２０は、２次側受電コイル１１０Ｂ、受電制御部５２１Ａ、受電回路部５２１Ｂ、２次側通信用コイル１２０Ｂ、通信制御部５２２Ａ、通信回路部５２２Ｂ、充放電制御回路５２３、２次電池５２４、制御部５２５、及びデータ記憶部５２６を備える。
【０１２６】
受電制御部５２１Ａ及び受電回路部５２１Ｂは、図１１の受電回路部／受電制御部５２１と同様の機能を有する。また、通信制御部５２２Ａ及び通信回路部５２２Ｂは、図１１の通信回路部／通信制御部５２２と同様の機能を有する。
【０１２７】
２次電池５２４は、端末の動作電力を発生する。
【０１２８】
制御部５２５は、マイクロプロセッサ等により構成され、データ記憶部５２６に記憶されたプログラム及びデータを基に電子機器５２０全体を制御する。
【０１２９】
受電回路部５２１Ｂは、１次側送電コイル１１０Ａからの電磁誘導により２次側受電コイル１１０Ｂに誘起された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路（図示略）と、整流回路から送られた直流電圧を電子機器５２０の充電で使用される所定電圧に変換するレギュレータ（図示略）から構成される。また、送電装置５１０へ機器状態の情報を送るための２次側受電コイル１１０Ｂの共振回路とドライバ（いずれも図示略）を備えている。
【０１３０】
レギュレータにより、所定電圧に変換された直流電圧は、受電制御部５２１Ａに送られる。受電制御部５２１Ａは、受電回路部５２１Ｂが受電した電力を、充放電制御回路５２３へ送り、２次電池５２４の充電を行う。また、受電制御部５２１Ａは、電子機器５２０の機器状態、例えば温度上昇、２次電池５２４の充電状態、２次側受電コイル１１０Ｂに発生する電圧変動等を検出する。さらに、受電制御部５２１Ａは、送電装置５１０へ機器情報に応じた変調した信号を受電回路部５２１Ｂへ送る変復調回路（図示略）を備える。
【０１３１】
受電回路部５２１Ｂの発振回路は、電子機器５２０から送電装置５１０へ情報伝送を行う際、ドライバは受電制御部５２１Ａにより、共振回路を共振させることにより、２次側受電コイル１１０Ｂを所定の共振周波数で発振させる。ドライバは、受電制御部５２１Ａから供給される情報送信用の変調信号を送信する。
【０１３２】
送電装置５１０と電子機器５２０間での情報信号の送受信は、単純なビット通信でもあってもよいし、コード化通信であってもよい。
【０１３３】
また、本実施の形態では、送電装置５１０は、負荷インピーダンスの変化に基づく電圧値が予め定めた所定の電圧値にならなかった時や、相互の機器間での識別認証ができなかった時は何らかの異常な状態にあるものとして、１次側送電コイル１１０Ａへの電力供給を行わないように制御される。
【０１３４】
また、本実施の形態では、１次側送電コイル１１０Ａと２次側受電コイル１１０Ｂの両コイルが、電磁誘導結合により２次側受電コイル１１０Ｂに交流電圧が誘起され、受電回路部５２１Ｂに供給され、電子機器５２０の２次電池５２４の充電が行われている場合、送電装置５１０と電気機器２との間で、１次側送電コイル１１０Ａ及び２次側受電コイル１１０Ｂを介して２次電池５２４の充電情報の送信が行われる。例えば、２次電池５２４の充電の継続が必要な場合は、１次側送電コイル１１０Ａからの電力伝送を継続する。また、２次電池５２４の充電が完了した場合は、電力伝送を停止する。また何らかの異常を示す情報が供給されたような場合にも電力伝送を停止する制御を行う。
【０１３５】
[非接触通信制御]
送電装置５１０及び電子機器５２０は、ＲＦＩＤ、ＮＦＣ、無線ＬＡＮ、３Ｇ通信モジュール、Bluetooth（登録商標）等のような電気的な接点を用いずに非接触で通信を行う機能を搭載する。具体的には、送電装置５１０は、１次側通信用コイル１２０Ａ、通信制御部５１２Ａ、及び通信回路部５１２Ｂを備え、電子機器５２０は、２次側通信用コイル１２０Ｂ、通信制御部５２２Ａ、及び通信回路部５２２Ｂを備える。
【０１３６】
１次側通信用コイル１２０Ａ及び２次側通信用コイル１２０Ｂは、非接触通信に用いられるアンテナである。通信制御部５１２Ａ、５２２Ａ及び通信回路部５１２Ｂ、５２２Ｂは、非接触通信の信号処理及び制御を行うための非接触通信回路である。
【０１３７】
電子機器５２０は、例えば、携帯情報端末、携帯電話機、ディジタルカメラ等である。送電装置５１０は、インターフェイス５１３を介してパーソナルコンピュータ５１４とデータのやり取りが可能である。
【０１３８】
送電装置５１０には、電子機器５２０と非接触通信を行うための非接触通信アンテナである１次側通信用コイル１２０Ａが設けられる。
【０１３９】
データ記憶部５１６は、画像、音声又はテキストなどからなるデータを保存する。
【０１４０】
通信回路部５１２Ｂは、例えば、ＮＦＣや、Bluetooth（登録商標）などで規定される通信方式に従って、通信制御部５１２Ａの制御に基づいて、電子機器５２０と無線通信を行う。例えば、通信回路部５１２Ｂは、通信制御部５１２Ａの制御に基づいて、データ記憶部５１６に記憶されているデータを読み出して、無線で、電子機器５２０に送信する。また、通信回路部５１２Ｂは、電子機器５２０との通信により電子機器５２０から送信されてくる情報データを受信し、通信制御部５１２Ａに供給する。
【０１４１】
電子機器５２０には、送電装置５１０と非接触通信を行うための非接触通信アンテナである２次側通信用コイル１２０Ｂが設けられる。
【０１４２】
通信回路部５２２Ｂは、通信制御部５２２Ａの制御に基づいて、データ記憶部５２６に記憶されているデータを読み出して、無線で、送電装置５１０に送信する。
【０１４３】
電子機器５２０は、ユーザからの指示を受ける操作部（図示略）を備える。通信制御部５２２Ａは、ユーザからの指示に応じて、通信回路部５２２Ｂを制御し、データ記憶部５２６に記憶されているデータを、電子機器５２０から送電装置５１０へ、又は送電装置５１０から電子機器５２０に送信する。また、電子機器５２０と送電装置５１０が磁気的に結合した段階で自動的に電子機器に蓄えられたデータ情報を、送電装置５１０に非接触通信して送信する方法も好ましい。
【０１４４】
以上のような構成により、送電装置５１０から電子機器５２０にワイヤレスで電力伝送されている間に、例えば、ユーザが、送電装置５１０から電子機器５２０にデータを送信するように、操作部からの指示が入力されると、送電装置５１０から電子機器５２０にデータが送信される。また、ユーザからの指示をまたずに磁気結合により電力電送されると、電子機器５２０から送電装置５１０にデータが送信される。これにより、電力電送される間にデータ通信が中断され、ユーザに待ちのイライラ感を与えることがない。
【０１４５】
なお、本実施の形態では、コイルユニットを充電装置及び電子機器、またワイヤレス電力伝送装置に用いた例について説明したが、コイルユニットは、携帯端末等どのような電子機器に適用してもよい。電磁誘導により非接触で電力を伝送する機器であれば、どのような装置でもよく、例えば携帯電話機等の携帯端末装置に適用してもよい。当然のことながら、コイルユニットは、送電コイル又は受電コイルのいずれであってもよい。
【０１４６】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【０１４７】
また、上記実施の形態では、コイルユニット及び電力伝送装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、コイルユニットは平面コイル、送電コイル又は受電コイル、コイルユニット、電力伝送装置はワイヤレス電力伝送装置、非接触電力伝送システム等であってもよい。
【０１４８】
さらに、上記コイルユニットを構成する各部、例えば線状導体等の種類・形状、取付方法などは前述した実施の形態に限られない。また、電力伝送用コイル１１０は、それぞれ同じ向きに巻回された複数のコイルセグメントが通信用コイル１２０を囲んで平面状に直列配置されていればよく、コイルセグメントの形状は円形のほか、矩形を含む多角形でもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明のコイルユニット及びコイルユニットを備える電力伝送装置は、例えば充電装置などの送電装置に受電対象物である電子機器等を着脱可能に装着又は接近させ、送電装置から電子機器等に対して電磁誘導により非接触で電力伝送するためのコイルユニット及びコイルユニットを備える電力伝送装置全般に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
５１、１４０  始端端子
５２  導線
５５、１５０  終端端子
５６  コイルセグメント
１００、２００、３００  コイルユニット
１１０、１１０Ｃ  電力伝送用コイル
１１０Ａ  １次側送電コイル
１１０Ｂ  ２次側受電コイル
１２０、１２０Ｃ  通信用コイル
１２０Ａ  １次側通信用コイル
１２０Ｂ  ２次側通信用コイル
１３０  基板
２１０  電流流路（第１の電流流路）
３１０  電流流路（第２の電流流路）
５００  ワイヤレス電力伝送装置
５１０  送電装置
５１１  送電回路部／送電制御部
５１２、５２２  通信回路部／通信制御部
５２０  電子機器
５２１  受電回路部／受電制御部
５２４  ２次電池
【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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