JP5417907B2 - 送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置、電子機器および無接点電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置、電子機器および無接点電力伝送システム等に関する。

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。

無接点電力伝送システムを実用化する場合、無接点電力伝送システムの消費電力の削減は重要な課題である。例えば、２次側に接続されている負荷に負荷電流を供給している期間以外の期間では、送電電力レベルを低く抑えることが無駄な電力消費を抑制することに貢献する。送電電力レベルを低減する方法としては、例えば、１次コイルを駆動する駆動回路（送電ドライバー）の電源電圧（動作電圧）を低下させるのが有効である。

例えば、特許文献１には、商用交流電源をＡＣ／ＤＣ変換回路で直流電圧に変換し、その直流電圧のレベルをＤＣ／ＤＣ変換回路で所望のレベルに変換し、得られたＤＣ電圧をＤＣ／ＡＣ変換回路で交流信号に変換し、そして、その交流信号をコイルトランス（１次コイル）に供給する技術が開示されている。この技術を、無接点電力伝送システムの送電装置に利用すれば、１次コイルの電源電圧（動作電圧）を低下させることができる。

特開２００５−８６８６６号公報（例えば、請求項１５）

ここで、無接点電力伝送システムの送電装置において、１次コイルを交流駆動するために、複数のスイッチング素子（例えば、パワーＭＯＳトランジスタ）を有する送電ドライバーを使用する場合を想定する。送電ドライバーは、例えば、電源電圧（例えば、商用電源をＡＣ／ＤＣ変換して得られるＤＣ電圧）に基づいて、１次コイルを交流駆動する（この場合、送電ドライバーは、ＤＣ／ＡＣ変換回路としての機能を有する）。

具体的には、送電ドライバーは、例えば、フルブリッジ構成のインバータ（ブリッジ接続された４つのスイッチング素子を含む）によって構成することができる。各スイッチング素子がオンしているとき、オン損失が生じる。例えば、スイッチング素子がＭＯＳトランジスタによって構成される場合、ＭＯＳトランジスタのオン損失が生じ、また、ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン間には寄生ダイオード（ボディダイオード）が存在することから、回生電流が流れる寄生ダイオード（ボディダイオード）においてもオン損失が生じる。

送電ドライバーを構成する各スイッチング素子に関するオン損失（スイッチング素子自体における電力ロスおよび回生電流が流れる寄生ダイオードにおける電力ロス）は、送電ドライバーの電源電圧（動作電圧）が高い場合は目立たない。しかし、送電ドライバーの電源電圧（動作電圧）が低下していくと、結果的に全電力に占めるスイッチング素子に関するオン損失の割合が増大するため、オン損失が顕在化し、送電ドライバーの効率（すなわち、ＤＣ／ＡＣ変換回路の変換効率ということができる）が低下するという問題が生じる。

つまり、無接点電力伝送システムの消費電力を削減するためには、送電ドライバーの電源電圧（動作電圧）を低下させればよいが、その電源電圧（動作電圧）の低下に伴って、送電ドライバーを構成する各スイッチング素子に関するオン損失が顕在化するため、送電ドライバーの電源電圧（動作電圧）を、好ましい電圧レベルにまで低下させることは現実には困難であり、よって、送電電力の低減（抑制）には限界があった。

本発明に係る幾つかの態様によれば、例えば、送電ドライバーの効率を高く維持しつつ、送電電力を自在に調整することが可能となり、また、例えば、送電電力レベルが低くてもよい期間においては、送電電力を十分に低減してシステムの好ましい省電力化を実現することができる。また、例えば、新規な異物検出方式にも利用可能な、実用価値の高い送電電力可変技術を提供することができる。

（１）本発明の送電制御装置の一態様は、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する無接点電力伝送システムにおける前記送電装置を制御する送電制御装置であって、前記１次コイルを駆動する送電ドライバーの複数のスイッチング素子の各々の駆動タイミングを制御する送電ドライバー制御部を含み、
前記送電ドライバー制御部は、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する前記電力を可変に制御する。

本態様では、無接点電力伝送システムにおける送電装置の送電電力制御方式として、スイッチング素子の駆動タイミング制御による送電電力の制御方式（例えば、フェーズシフト制御方式）を採用する。送電ドライバーは、複数のスイッチング素子を含む送電ドライバーを有する。複数のスイッチング素子の各々の駆動タイミング（オン／オフタイミング）は、送電ドライバー制御部によって制御される。例えば、フェーズシフト制御方式では、電流経路を構成する少なくとも２つのスイッチング素子の各々のオン／オフを制御するための駆動信号間の位相差量を制御し、これによって１次コイルへの通電時間を制御して、送電電力を可変に調整する。

例えばフェーズシフト制御方式を採用すると、例えば、送電ドライバーの電源電圧（動作電圧）は低下させずに、スイッチング素子をオン／オフ駆動するための駆動信号間のフェーズ（位相）調整（位相差の調整）によって、送電電力を自由に増減させることができる。よって、例えば、省電力化のために送電電力を低下させた場合でも、送電ドライバーにおける効率の低下は抑制される。また、フェーズシフト制御方式を用いると、スイッチング素子のオン／オフ制御に関して、いわゆるセロボルトスイッチング（電圧あるいは電流のいずれかがゼロになることによって、スイッチングに伴う無駄な電力消費を実質的にゼロとすることができるスイッチング制御）を行うことが容易となり、この場合、スイッチングロスを効果的に低減することができ、したがって、送電ドライバーの効率の低下をさらに抑制することができる。

本態様では、送電電力を効率的に絞ることができるため、送電電力を、必要最小限度付近にまで低減することができる。この場合、送電電力が弱いため、仮に金属等の異物挿入があったとしても、その異物はほとんど発熱せず、また、スイッチング素子のスイッチングに伴う不要輻射の問題もほとんど生じないという効果（安全上の効果、信頼性の向上の効果）が得られる。

（２）本発明の送電制御装置の他の態様では、さらに、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する電力値を設定する送電電力制御部を含み、前記送電ドライバー制御部は、前記電力値に基づいて、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する前記電力を制御する。

本発明を使用しない場合には、送電力値を低く抑えようとすると、例えば、ＡＣ／ＤＣ変換回路の動作を制御して、送電ドライバーの電源電圧（動作電圧）を低下させる必要があったが、本態様では、送電ドライバーの電源電圧（動作電圧）を低下させる必要はない。すなわち、送電ドライバー制御部は、フェーズシフト制御によって、送電電力値が、送電電力制御部によって設定された所望の送電電力値になるように制御する。

（３）本発明の送電制御装置の他の態様は、前記送電ドライバーは、第１ドライバーおよび第２ドライバーを含み、前記第２ドライバーは、前記１次コイルに流れる駆動電流の向きが、前記第１ドライバーが前記１次コイルを駆動したときの駆動電流の向きとは逆向きになるように前記１次コイルを駆動し、前記第１ドライバーおよび前記第２ドライバーの各々は、高電位電源が供給される第１のスイッチング素子と、低電位電源が供給される第２のスイッチング素子と、を含み、前記送電ドライバー制御部は、前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動信号と前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動信号との位相差を変化させる。

本態様では、送電ドライバーは、第１のドライバーと第２のドライバーを有する。第１のドライバーと第２のドライバーは、１次コイルを交流駆動する。すなわち、第１のドライバーと第２のドライバーの各々は、交互に１次コイルを駆動し、また、各ドライバーによる１次コイルの駆動方向（駆動電流の流れる方向）は、互いに逆向きである。

また、第１のドライバーおよび第２のドライバーの各々は、高電位電源が供給される（例えば、高電位電源に接続される）第1のスイッチング素子（高電位電源側スイッチング素子）と、低電位電源が供給される（例えば、低電位電源に接続される）第２のスイッチング素子（低電位電源側スイッチング素子）と、を有する。すなわち、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子が共にオンしている期間が１次コイルへの通電期間となり、この通電期間において、１次コイルに駆動電流が供給される。したがって、この１次コイルへの通電期間の長さを変化させれば、送電電力を変化させることができる。

そこで、送電ドライバー制御部は、各送電ドライバーにおける第１スイッチング素子の駆動信号と第２のスイッチング素子の駆動信号との間の位相シフト量（すなわち位相差）を可変に変化させ、これによって、送電電力を可変に制御する。例えば、第１のスイッチング素子の駆動信号と第２のスイッチング素子の駆動信号との間の位相シフト量（位相差）がゼロの場合にはデューティは１００％となり、第１のスイッチング素子のオン期間と第２のスイッチング素子のオン期間は完全に重なる。一方、例えば、第１のスイッチング素子の駆動信号と第２のスイッチング素子の駆動信号との間の位相シフト量（位相差）が±９０度の場合にはデューティ５０％となり、第１のスイッチング素子のオン期間と第２のスイッチング素子のオン期間が重なる期間は、デューティ１００％の場合に比べて半分となり、よって、送電電力量が半減されることになる。スイッチング素子の駆動信号間の位相シフト量（位相差量）を可変に変化させることは、一般的な回路技術により実現可能であり、したがって、フェーズシフト制御方式による伝送電力制御は、実現が容易である。

（４）本発明の送電制御装置の他の態様は、前記送電ドライバーは、高電位電源と低電位電源との間に直列に接続された第１トラジスタと第２トランジスタと、前記高電位電源と前記低電位電源との間に直列に接続された第３トラジスタと第４トランジスタと、を有し、前記第１トランジスタと前記第４トランジスタによって第１のドライバーが構成され、前記第３トランジスタと前記第２トランジスタによって第２のドライバーが構成され、かつ、前記第１のドライバーおよび前記第２のドライバーは交互に前記１次コイルを駆動し、また、前記第２のドライバーは、前記１次コイルに流れる駆動電流の向きが、前記第１のドライバーによる駆動電流の向きとは逆向きになるように、前記１次コイルを駆動し、前記送電ドライバー制御部は、前記第１トランジスタを駆動する第１の駆動信号と、前記第２トランジスタを駆動する第２の駆動信号と、前記第３トランジスタを駆動する第３の駆動信号と、前記第４トランジスタを駆動する第４の駆動信号と、を出力すると共に、前記第１の駆動信号と前記第４の駆動信号との間の位相シフト量、ならびに、前記第２の駆動信号と前記第３のオン／オフ駆動信号との間の位相シフト量を変化させて、前記送電装置から前記受電装置に伝送する送電電力を可変に制御する。

本態様では、フェーズシフト制御の具体例を明確化した。すなわち、送電ドライバー制御部は、高電位電源と低電位電源との間に直列に接続された第１トランジスタおよび第２トランジスタと、第３トランジスタおよび第４トランジスタとを有し、第１トランジスタと第４トランジスタで第１のドライバーが構成され、第３トランジスタと第２トランジスタで第２のドライバーが構成される。第１トランジスタ〜第４トランジスタの各々のスイッチングタイミングは、第１の駆動信号〜第４の駆動信号の各々によって制御される。

そして、第１の駆動信号と第４の駆動信号との間の位相シフト量、ならびに、第２の駆動信号と第３の駆動信号との間の位相シフト量を可変に変化させて、送電電力を可変に制御する。駆動信号間の位相差量を可変に変化させることは一般的な回路技術により実現可能であり、したがって、フェーズシフト制御方式による伝送電力制御は、実現が容易である。

（５）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電ドライバー制御部は、前記送電装置が間欠的に前記受電装置に電力を伝送する期間において、通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させる。

２次側に接続されている負荷に負荷電流を供給している期間以外の期間では、送電電力レベルを低く抑えることが無駄な電力消費を抑制することに貢献する。この観点から、本態様では、間欠送電期間において、通常送電時よりも、受電装置への伝送電力を低下させる。

（６）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電ドライバー制御部は、前記送電装置が前記受電装置を含む機器の着地を待つ待機期間、及び、前記受電装置に接続されるバッテリーの満充電が検出された後において、前記バッテリーの再充電の要否を間欠的に検出する期間である満充電後の待機期間、の少なくとも一つの期間において、前記通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させる。

本態様では、間欠送電期間である、待機期間、着地検出期間、満充電後の期間の少なくとも一つの期間において、通常送電時よりも、受電装置への伝送電力を低下させる。

（７）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電ドライバー制御部は、前記受電装置を含む機器の着地が検出された後であって、通常送電が開始される前における連続送電期間である仮送電期間において、通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させる。

本態様では、通常送電が開始される前における連続送電期間である仮送電期間において、通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させる。

（８）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電ドライバー制御部は、通常送電が開始された後において、前記受電装置が、異物検出用信号を定期的に前記送電装置に送信する期間である定期認証期間において、通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させる。

定期認証期間においては、受電装置に接続される負荷への給電が停止される場合があり（一次側における異物検出用信号の検出を容易にするため）、この場合には、１次側からの送電電力を低減しても問題は生じない。そこで、本態様では、定期認証期間において、通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させる。

（９）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記受電装置から送られてくるフィードバック情報を受信する受信処理部を更に含み、前記送電ドライバー制御部は、前記フィードバック情報に基づいて、前記送電装置から前記受電装置に伝送する電力を可変に制御する。

本態様によれば、受電装置から送られてくるフィードバック情報に基づいて、送電電力を適応的に制御することができる。よって、受電装置の状態等に柔軟に対応した、適応的な送電電力制御を行える。

（１０）本発明の送電制御装置の他の態様では、前記送電ドライバー制御部は、前記前記第１のトランジスタ、前記第２のトランジスタ、前記第３のトランジスタ、及び前記第４のトランジスタの各々を、ゼロボルトスイッチングする。

複数のスイッチング素子のオン／オフ制御に関して、ゼロボルトスイッチング制御を採用することによって、スイッチングロスがさらに低減される。よって、より効率的な送電電力制御を実現することができる。

（１１）本発明の送電装置の他の態様は、１次コイルと、前記１次コイルを駆動する送電ドライバーと、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の送電制御装置と、を含む。

これにより、効率的に送電電力制御を行うことができる送電装置が実現される。

（１２）本発明の電子機器の一態様は、上記の送電装置を含む。

本発明の送電装置は、待機期間等において無駄な電力消費が生じないことから、送電装置を含む電子機器についても、効果的に消費電力を削減することができる。

（１３）本発明の受電制御装置の一態様では、上記の送電装置から１次コイルを経由して送られてくる伝送電力を、２次コイルおよび整流回路を経由して受電し、受電した電力を負荷に供給する受電装置の動作を制御する受電制御装置であって、前記整流回路の出力電圧レベルを監視し、前記出力電圧レベルが許容範囲を超えて低下した場合に、前記１次コイルと前記２次コイルとの間に異物が存在すると判断して、前記送電装置に対して異物検出を通知し、あるいは、前記送電装置への信号の送信動作を停止する。

上述のとおり、本発明の一態様にかかる送電装置を用いると、送電電力を効率的に絞ることができるため、送電電力を、必要最小限度付近にまで低減することができる。送電電力が弱いと、１次コイルと２次コイルとの間に異物が介在した場合、受電装置における整流回路の電圧出力レベルは、通常の範囲（許容範囲を超えて）極端に低下する。そこで、本態様の受電装置は、受電期間中（間欠受電期間を含む）において、整流回路の出力電圧を監視し、極端な電圧レベルの低下を検出したとき、異物が介在されたと判断する。そして、送電装置に対して異物検出を通知し、あるいは、送電装置への信号の送信動作を停止する。なお、送電装置への信号の送信動作が停止されれば、１次側では、受信処理のときにタイムアウトエラーが生じるため、自動的に待機状態に移行する。よって、結果的に、１次側における、異物検出に対応した送電停止が実現されたことになる。

（１４）本発明の受電装置の一態様は、上記の受電制御装置を含む。

本態様によれば、異物検出を主体的に行う機能を備える受電装置を実現することができる。

（１５）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次コイルと、上記の送電装置と、上記の受電装置と、を含む。

本態様によれば、消費電力が削減された、実用価値の高い無接点電力伝送システムが実現される。

（１６）本発明の無接点電力伝送システムの一態様は、前記送電装置に含まれる前記送電制御装置は、前記受電装置から送れられてくるフィードバック情報に基づいて、フェーズシフトを用いた送電電力制御を実行する。

本態様によれば、２次側の状態に応じて、適応的に送電電力を制御することができる、高性能な無接点電力伝送システムを実現することができる。

本発明の送電装置（送電制御装置を含む）の一例の構成を示す図 図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、図１に示される送電ドライバーによる１次コイルの交流駆動について、具体的に説明するための図 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、図２に示される送電ドライバーに含まれる各スイッチング素子の駆動信号（オン／オフ制御信号）のタイミング図 無接点電力伝送システムの動作期間における、フェーズシフトによる送電電力の低減を行うことが有効な期間の一例を示す図 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、無接点電力伝送システムにおいてフェーズシフトによる送電電力制御を行った場合における送電ドライバーの効率と、送電ドライバーの電源電圧を変化させた場合における送電ドライバーの効率とを比較した例（実測例）を示す図 本発明の送電装置（送電制御装置を含む）の他の例（ゼロボルトスイッチングを実行する例）を示す図 図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、ゼロボルトスイッチングの効果を説明するための図 本発明の無接点電力伝送システムの一例（受電装置側から送電装置側に情報をフィードバックする例）を示す図 弱い電力伝送を行う期間（間欠送電期間等）において、整流回路の出力電圧を監視して異物検出を行う受電装置（受電制御装置を含む）の一例を示す図 図９に示される受電装置（受電制御装置を含む）における異物検出のための主要な動作を示すフロー図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、送電装置を含む電子機器の一例、および受電装置を含む電子機器の一例を示す図

（第１の実施形態）

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。

（送電装置の構成例）
図１は、本発明の第１の実施形態における送電装置の構成を示す図であり、本発明の送電制御装置の基本的な構成例を示す。

図１に示される送電装置１０は、電源回路１８（交流電圧源１８ａと、ＡＣ／ＤＣ変換回路１８ｂとを有する）と、送電部１２と、１次コイルＬ１と、を有する。また、受電装置４０は、２次コイルＬ２と、受電部４２と、を有する。

送電部１２は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１８ｂから出力される電源電圧（動作電圧）に基づいて、１次コイルＬ１を駆動する送電ドライバーＱを有する。送電ドライバーＱは、１次コイルＬ１の交流駆動信号を生成するＤＣ／ＡＣ変換回路としての機能を有している。この送電ドライバーＱは、第１のドライバーＤＲ１および第２のドライバーＤＲ２を有する。第１のドライバーＤＲ１および第２のドライバーＤＲ２は、１次コイルＬ１を交流駆動する。すなわち、第１のドライバーＤＲ１および第２のドライバーＤＲ２は、交互に１次コイルＬ１を駆動する。また、第２のドライバーＤＲ２の１次コイルＬ１の駆動方向（つまり、駆動電流が流れる方向）は、第１のドライバーＤＲ１の駆動方向とは逆向きである。なお、１次コイルＬ１には、共振コンデンサーＣ１，Ｃ２が接続されている。なお、共振コンデンサーＣ１，Ｃ２のいずれか一方を省略することも可能である。

第１のドライバーＤＲ１は、高電位電源（ＶＤＤ）が供給される（図１の場合、高電位電源に接続されている）、第１のスイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタＴＮ１と、低電位電源（ＶＳＳ）が供給される（図１の場合、低電位電源に接続されている）、第２のスイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタＴＮ４と、を有しており、かつ、ＭＯＳトランジスタＴＮ１およびＴＮ４の各々のオン期間は、時間軸上で重なりを有する。つまり、第１のスイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタＴＮ１のオン期間と、第２のスイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタＴＮ４のオン期間とが重なる期間がある。また、ＭＯＳトランジスタＴＮ１は、駆動信号（オン／オフ制御信号）ＴＧ１によって駆動され、ＭＯＳトランジスタＴＮ４は、駆動信号（オン／オフ制御信号）ＴＧ４によって駆動される。

同様に、第２のドライバーＤＲ２は、高電位電源（ＶＤＤ）が供給される（図１の場合、高電位電源に接続されている）、第１のスイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタＴＮ３と、低電位電源（ＶＳＳ）が供給される（図１の場合、低電位電源に接続されている）、第２のスイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタＴＮ２と、を有しており、かつ、ＭＯＳトランジスタＴＮ３およびＴＮ２の各々のオン期間は重なりを有する。ＭＯＳトランジスタＴＮ３は、駆動信号（オン／オフ制御信号）ＴＧ３によって駆動され、ＭＯＳトランジスタＴＮ２は、駆動信号（オン／オフ制御信号）ＴＧ２によって駆動される。

図１におけるＭＯＳトランジスタＴＮ１〜ＴＮ４の各々は、Ｎ型のＭＯＳトランジスタであるが、Ｐ型のＭＯＳトランジスタを採用することも可能である。また、各ＭＯＳトランジスタＴＮ１〜ＴＮ４の各々のソース・ドレイン間には、寄生ダイオード（ボディダイオード）Ｄ１〜Ｄ４の各々が接続されている。

送電制御装置２０は、送電ドライバー制御部２６と、電力制御部３２と、送電制御部３１と、を有する。送電制御部３１は、送電装置１０の全体の動作を統括的に制御する。また、電力制御部（送電電力制御部）３２は、例えば、送電装置１０の動作状況に応じて、あるいは受電装置４０との整合を考慮して、あるいは受電装置４０側からの要求に応じて、適正な送電電力レベル（送電電力値）を設定する。

上述のとおり、送電電力を低減する場合に、ＡＣ／ＤＣ変換回路１８ｂの電源電圧を低下させると、送電ドライバーＱにおける効率が低下するため、本実施形態では、例えば、送電電力を、通常送電時の送電電力よりも減少させる場合には、送電ドライバー制御部２６による、フェーズシフト制御方式の送電電力制御が実施される。これによって、送電電力が、電力制御部３２が設定した電力値（電力レベル）になるように調整される。

すなわち、送電ドライバー制御部２６は、第１トランジスタとしてのＮＭＯＳトランジスタＴＮ１をスイッチングするための第１の駆動信号（オン／オフ制御信号，あるいはスイッチング制御信号）ＴＧ１と、第２トランジスタとしてのＮＭＯＳトランジスタＴＮ２をスイッチングするための第２の駆動信号ＴＧ２と、第３トランジスタとしてのＮＭＯＳトランジスタＴＮ３をスイッチングするための第３の駆動信号ＴＧ３と、第４トランジスタとしてのＮＭＯＳトランジスタＴＮ４をスイッチングするための第４の駆動信号ＴＧ４と、を出力すると共に、第１の駆動信号ＴＧ１と第４の駆動信号ＴＧ２との間の位相シフト量（位相差）、ならびに、第３の駆動信号ＴＧ２と第４の駆動信号ＴＧ３との間の位相シフト量（位相差）を可変に変化させて、送電装置１０から受電装置４０に伝送する電力を可変に制御する。

例えば、第１のドライバーＤＲ１において、第１の駆動信号ＴＧ１（基準信号）に対する第４の駆動信号ＴＧ４の位相シフト量（位相差）を可変に変化させることができ、また、逆に、第４の駆動信号ＴＧ４（基準信号）に対する第１の駆動信号ＴＧ１の位相シフト量を可変に変化させることもできる。

同様に、第２のドライバーＤＲ２において、第３の駆動信号ＴＧ３（基準信号）に対する第２の駆動信号ＴＧ２の位相シフト量を可変に変化させることができ、また、逆に、第２の駆動信号ＴＧ２（基準信号）に対する第３の駆動信号ＴＧ３の位相シフト量を可変に変化させることもできる。

（送電ドライバーによる１次コイルの交流駆動）
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、図１に示される送電ドライバーＱによる１次コイルＬ１の交流駆動について、具体的に説明するための図である。図中、駆動電流を、太い矢印で示している。第１のドライバーＤＲ１および第２のドライバーＤＲ２は、交互に１次コイルＬ１を駆動する。例えば、１次コイルＬ１の一端であるノードＮＡ１の電圧波形は、図示されるように交流波形となる。

図２（Ａ）のように、第１のドライバーＤＲ１によって１次コイルＬ１が駆動されるときは、駆動電流Ｉ１が流れる。また、図２（Ｂ）のように、第２のドライバーＤＲ２によって１次コイルＬ１が駆動されるときは、駆動電流Ｉ２（電流方向は、駆動電流Ｉ１とは逆向きである）が流れる。

(フェーズシフト制御方式による送電電力制御)
図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、図２に示される送電ドライバーに含まれる各スイッチング素子の駆動信号（オン／オフ制御信号あるいはスイッチング制御信号）のタイミング図である。

上述のとおり、第１の駆動信号ＴＧ１〜第４の駆動信号ＴＧ４の各々のタイミングは、送電ドライバー制御部２６によって個別に制御される。例えば、第１の駆動信号ＴＧ１〜第４の駆動信号ＴＧ４の各々の周期（Ｔ）は同じであるが、各々の位相は独立に制御される。図３（Ａ）では、第１の駆動信号ＴＧ１と第４の駆動信号ＴＧ４（および第２の駆動信号ＴＧ２と第４の駆動信号ＴＧ４）のデューティが１００％であり、図３（Ｂ）では、デューティが５０％である。

ここでいうデューティは、１次コイルＬ１の正極性の駆動期間（あるいは負極性の駆動期間）における、１次コイルＬ１への通電期間の割合を示す。１次コイルＬ１への通電期間は、すなわち、第１のドライバーＤＲ１（あるいは第２のドライバーＤＲ２）に含まれる高電位電源側の第１スイッチング素子ＴＮ１（あるいはＴＮ３）のオン期間と、低電位側の第２スイッチング素子ＴＮ４（あるいはＴＮ２）のオン期間とか重なる期間である。

例えば、図３（Ａ）の場合、正極性の駆動期間は期間Ｔ１（＝Ｔ／２，時刻ｔ１０〜ｔ２０）であり，負極性の駆動期間は期間Ｔ２（＝Ｔ／２，時刻ｔ２０〜ｔ３０）である。図３（Ａ）では、第１の駆動信号ＴＧ１の位相と第４の駆動信号ＴＧ４の位相が一致しており（すなわち、Ｈレベルの期間とＬレベルの期間が一致しており）、したがって、正極性駆動期間Ｔ１における１次コイルＬ１への通電期間はＴ１となる。同様に、第２の駆動信号ＴＧ２の位相と第３の駆動信号ＴＧ３の位相が一致しており（すなわち、Ｈレベルの期間とＬレベルの期間が一致しており）、したがって、負極性駆動期間Ｔ２における１次コイルＬ１への通電期間はＴ２となる。つまり、各極性の駆動期間と実際の通電期間とが一致するため、デューティ１００％の駆動となる。

一方、図３（Ｂ）の場合、第１の駆動信号ＴＧ１と第４の駆動信号ＴＧ４との間において、９０度の位相シフト量が設定されている。同様に、第２の駆動信号ＴＧ２と第３の駆動信号ＴＧ３との間において、９０度の位相シフト量（フェーズシフト量）が設定されている。すなわち、図２（Ｂ）では、第１の駆動信号ＴＧ１に対する第４の駆動信号ＴＧ４の位相シフト量ΔＰ（ｓｉｆｔ）が９０°に設定されており、同様に、第２の駆動信号ＴＧ２に対する第３の駆動信号ＴＧ３の位相シフト量ΔＰ（ｓｉｆｔ）が９０°に設定されている。

したがって、正極性の駆動期間Ｔ１における１次コイルＬ１への通電期間は、期間Ｔ３（＝Ｔ１／２）となり、また、負極性の駆動期間Ｔ２における１次コイルＬ１への通電期間は、期間Ｔ４（＝Ｔ２／２）となる。つまり、図３（Ｂ）における１次コイルＬ１への通電期間は、図３（Ａ）における通電期間の半分となる。したがって、デューティ５０％の駆動となる。よって、図３（Ｂ）に示されるフェーズシフト制御が行われる場合には、図３（Ａ）の場合に比べて、送電電力が半減する。位相シフト量（フェーズシフト量）ΔＰ（ｓｉｆｔ）を可変に変化させれば、送電電力を連続的に（例えば、デューティ１％〜１００％まで（但し、デューティ０％は除く））、自由に調整することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、フェーズシフト制御によって送電電力を、通常送電時（バッテリー等の正規の負荷に給電する場合）に比べて低下させる場合について、具体的に説明する。無接点電力伝送システムを社会インフラとして活用できるようにするためには、省電力化が必須である。無接点電力伝送システムは、通常送電フェーズの他に、種々の動作フェーズを有しており、送電電力の無駄が多くなりがちである。例えば、無接点電力伝送システムの消費電力を十分に低減するためには、通常送電前の待機期間や仮送電期間（仮送電とは、通常送電前に一時的に実行される連続送電である）、あるいは、バッテリーの満充電後の再充電管理期間等において、消費電力をいかに減少させるかが重要となる。フェーズシフト制御によれば、送電電力を抑制可能な期間において、実際の送電電力を、例えば、必要最小限度まで低減することを、容易に実現することができ、したがって、無接点電力伝送システムの省電力化を無理なく実現することができる。

図４は、無接点電力伝送システムの動作期間における、フェーズシフトによる送電電力の低減を行うことが有効な期間の一例を示す図である。まず、無接点電力伝送システムの通常の動作例について説明する。

図４中の第１の間欠送電期間ＴＡ１は、待機フェーズ（待機状態）に対応する期間である。待機フェーズにおいては、送電側の電子機器である充電器（クレードル）５００に内蔵される送電装置１０は、受電側の電子機器（例えば携帯電話機）５１０の着地（セッティング）を、例えば、０．３秒に１回、検出し（ステップＳ１）、これによって、受電側機器５１０の着地（セッティング）が検出される（ステップＳ２）。送電装置２００は、着地検出を可能とするために、１次コイルＬ１を間欠的に駆動する。例えば、１次コイルＬ１は、０．３秒毎に５ｍ秒だけ駆動される。

受電側機器の着地が検出されると、送電装置１０と受電装置４０との間で、種々の情報の交換（ネゴシエーションならびにセットアップ）が実行される（ステップＳ３）。ネゴシエーションフェーズでは、認証情報（ＩＤ情報を含む）の交換が実行され、例えば、受信したＩＤ情報等に基づいて、規格／コイル／システムの適合確認処理が実行される。また、ネゴシエーションフェーズでは、安全上の情報（例えば、異物検知用の検知パラメータ等の交換も実行される。この種々の情報の交換動作は、図４中の仮送電期間ＴＢ（具体的には、認証期間および通常送電前の異物検出期間）において実行される。

すなわち、仮送電期間ＴＢにおいては、送電装置１０は、仮送電が実行される。仮送電は、通常送電前に、情報交換等を可能とするために一時的に実行される連続送電である。そして、送電側と受電側は、ＩＤ情報等の認証情報を交換し、受信した認証情報（ＩＤ情報等）に基づいて、規格／コイル／システム等がお互いに適合するか否かを確認する。また、例えば受電側が送電側に、異物検出等のための安全しきい値情報を送信し、安全上の情報交換を行う。このネゴシエーション処理では、送電側と受電側の間で情報の通信が可能か否かの確認や、通信した情報が妥当か否かの確認や、受電側の負荷状態の適否（異物の非検出）の確認等も行われる。ネゴシエーション処理において、認証情報（ＩＤ情報等）の交換の結果として、規格／コイル／システム等が不一致であると判定されたり、あるいは、タイムアウトエラーになったりすると、送電装置１０は、例えば、待機フェーズに移行する。

ネゴシエーションフェーズの後、無接点電力伝送システムは、セットアップフェーズに移行する。このセットアップフェーズでは、対応機能の情報やアプリケーション別の設定情報などのセットアップ情報が転送されるセットアップ処理が実行される。例えばネゴシエーション処理の結果に基づいて伝送条件が特定される。具体的には、受電側が、コイルの駆動電圧や駆動周波数等の伝送条件情報を送電側に送信すると、送電側は、受信した伝送条件情報に基づいてコイルの駆動電圧や駆動周波数等の通常送電のための伝送条件を設定する。また、対応機能についての情報交換や、上位のアプリケーション毎に異なる設定情報の交換も、このセットアップ処理で行われる。具体的には、通常送電開始後の受電側の負荷状態検出用のしきい値情報（例えばデータ通信用・異物検出用のしきい値情報）や、通常送電後のコマンドフェーズにおいて、送電側、受電側が発行・実行可能なコマンドの種類や、通信機能、定期認証機能等の付加的な対応機能についての情報交換は、このセットアップ処理において実行される。これにより、電子機器の種類（携帯電話機、オーディオ機器等）や機種などのアプリケーションに応じて異なる設定情報の交換が可能になる。セットアップ処理において、機器の取り去りが検出されたり、タイムアウトエラーになったりすると、例えば、待機フェーズに移行する。

このように、ネゴシエーション処理ならびにセットアップ処理（これらの処理は、交換した情報に基づいて相手側の適応性の有無を確認する（つまり認証する）処理という意味をもち、したがって、これらの処理をまとめて、広義の認証処理ということができる）によって、受電装置４０が適切な送電対象であることが確認され、必要な情報が設定された後に、通常送電（ここでは、バッテリー等の負荷への給電のための連続送電をいう）が開始される（ステップＳ４）。図４の通常送電期間ＴＣ１（バッテリーの充電期間）においては、送電装置１０は、バッテリーの充電に必要な電力レベルの連続送電を実行する。通常送電が開始されると、受電側の電子機器（携帯電話機）５１０に設けられているＬＥＤが点灯する。

また、通常送電期間ＴＣ１において、バッテリーの満充電が検出されると、満充電通知が受電装置４０から送電装置１０に送信され、これを受信した送電装置１０は、通常送電を停止する。通常送電が停止されると、受電側の電子機器（携帯電話機）５１０に設けられているＬＥＤが消灯する。そして、満充電検出後の待機フェーズに移行する（ステップＳ５）。

図４中の第２の間欠送電期間ＴＡ３は、満充電検出後の待機状態に対応する期間である。第２の間欠送電期間ＴＡ３においては、例えば、５秒に１回の取り去り検出が実行され、また、１０分に１回、再充電の要否の確認が実行される。満充電後に受電側の電子機器（携帯電話機）５１０が取り去られると、初期の待機フェーズに戻る。また、満充電後に再充電が必要と判定されると、ステップＳ３に復帰する。なお、ステップＳ３の状態において、受電側の電子機器（携帯電話機）５１０の取り去りが検出された場合には、初期の待機状態に復帰する。

第１の間欠送電期間ＴＡ１、仮送電期間ＴＢ、第２の間欠送電期間ＴＡ３においては、送電電力が、通常送電時よりも低く設定される。よって、これらの期間の少なくとも一つの期間（好ましくは、上記の期間の全部）において、フェーズシフトによる送電電力制御を実行することができる。

また、通常送電期間ＴＣ１における定期認証期間においても、フェーズシフトによる送電電力制御を実行することができる。定期認証動作は、通常送電期間中における異物検出のために実行される。すなわち、受電装置４０は、送電装置１０に向けて定期的（周期的，間欠的）に所定パターンの信号を送信する。そして、送電装置１０が、その所定パターンの信号を受信できないときに、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間に異物が挿入されたものと判定して、通常送電を停止する。受電装置４０による所定パターンの信号の送信は、例えば、負荷変調トランジスタのスイッチングによって、受電装置４０の負荷を変化させることによって実行される。

この負荷変調が実行される期間（定期認証期間）において、バッテリーへの充電が継続されていると、送電装置１０による、２次側からの負荷変調信号の検出がむずかしくなる場合があるため、定期認証機関においては、バッテリー（負荷：受電装置の負荷と区別するために本負荷という場合がある）への充電を停止するのが好ましい。定期認証期間においてバッテリー（本負荷）への給電が停止されるのであれば、１次側からの送電電力は、２次側が負荷変調を行うことができる最低限度の電力で足りることになる。よって、この定期認証期間（通常送電期間中における異物検出期間、負荷変調期間）においては、送電装置１０は、フェーズシフト制御によって、送電電力を可能な限り低下させることができる。この場合、送電電力の抑制の効果がさらに高まる。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、無接点電力伝送システムにおいてフェーズシフトによる送電電力制御を行った場合における送電ドライバーの効率と、送電ドライバーの電源電圧を変化させた場合における送電ドライバーの効率とを比較した例（実測例）を示す図である。図５（Ａ）は、入力電圧可変（従来方法）を採用した場合と、フェーズシフト制御方式を採用した場合とにおける、１次側における負荷電流と電力との関係を示す図であり、図５（Ｂ）は、１次側における負荷電流と電力との関係を示す図であり、図５（Ｃ）は、無接点電力伝送システムにおける電力伝送効率を示す図である。図５（Ａ）から明らかなように、フェーズシフト制御方式を採用することによって、１次側の消費電力を低減することができる。図５（Ｂ）に示すように、２次側の消費電力は、１次側の電力制御方式には依存しないため変化がない。無接点電力伝送システムにおける電力伝送効率（＝１次側電力／２次側電力）は、図５（Ｃ）に示すように、フェーズシフト制御を用いた場合の方が高くなる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の送電装置（送電制御装置を含む）の他の例（ゼロボルトスイッチングを実行する例）を示す図である。本実施形態の送電装置１０では、図１の回路構成に加えて、ゼロボルトスイッチング用コンデンサー（調整キャパシタ）ＣＢ１〜ＣＢ４が設けられている（これらのコンデンサーは、図６において、太い点線で囲んで示されている）。

ゼロボルトスイッチング用コンデンサー（調整キャパシタ）ＣＢ１とＣＢ２、ならびにＣＢ３とＣＢ４は、高電位電源と低電位電源間に直列に接続されている。ＣＢ１とＣＢ２の共通接続ノードは、第１トランジスタＴＮ１と第２トランジスタＴＮ２との共通接続ノードＮ３に接続されている。ＣＢ３とＣＢ４の共通接続ノードは、第３トランジスタＴＮ３と第４トランジスタＴＮ４との共通接続ノードＮ４に接続されている。

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、ゼロボルトスイッチングの効果を説明するための図である。第１駆動信号ＴＧ１と第２駆動ＴＧ２（図１〜図３参照）の各々の電圧レベルは、図７（Ａ）に示すように変化する。すなわち、第１の駆動信号ＴＧ１は、時刻ｔ２にローカラハイに変化し、時刻ｔ１にハイからローに変化する。また、第２の駆動信号ＴＧ２は、時刻ｔ１にハイからローに変化し、時刻ｔ６にローからハイに変化する。

図７（Ｂ）は、ゼロボルトスイッチングコンデンサが設けられない場合の動作例を示し、図７（Ｃ）は、ゼロボルトスイッチングコンデンサが設けられる場合の動作例を示している。具体的には、図７（Ｂ），図７（Ｃ）の各々は、第１駆動信号ＴＧ１および第２駆動信号ＴＧ２が図７（Ａ）のように変化した場合における、第２のＮＭＯＳトランジスタＴＮ２（あるいは第３のＮＭＯＳトランジスタＴＮ３）におけるソース・ドレイン間電圧ＶＤＳと、ソース・ドレイン間に流れる電流ＩＤＳの変化の様子を示している。

ゼロボルトスイッチング用コンデンサーＣＢ１〜ＣＢ４を設けていない場合では、図７（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ２および時刻ｔ３〜時刻ｔ６おいてスイッチングロスが生じるが、ゼロボルトスイッチング用コンデンサーＣＢ１〜ＣＢ４が設けられる場合には、図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ２〜ｔ４の期間および時刻ｔ３〜時刻ｔ５の期間において、電流（ＩＤＳ）または電圧（ＶＤＳ）がゼロになるため、スイッチングロスがほとんど生じない。よって、送電ドライバーＱの効率（例えば、ＤＣ／ＡＣ変換の効率）の低下を、さらに低減することができる。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の無接点電力伝送システムの一例（受電装置側から送電装置側に情報をフィードバックする例）を示す図である。本実施形態では、受電装置４０が、フィードバック情報を送電装置１０に送信し、送電装置１０が、受信したフィードバック情報に基づいて、送電電力を適応的に変化させる。

図８において、受電装置４０は、負荷９０の負荷情報を検出する負荷情報検出回路４７をさらに含む。そして、受電装置４０は、例えば、２次側コイルＬ２から１次側コイルＬ１への負荷変調による常時通信によって、負荷情報を、フィードバック情報として１次側に送信する。

一方、送電制御装置２０には、受電装置４０から受電側フィードバック情報を受信する受信処理部３４と、フィードバック情報に基づいて、送電電力制御のための種々の制御信号を生成する送電制御部３１と、を有する。電力制御部（送電電力制御部）３２は、送電制御部３１からの制御信号に基づいて、最適な送電電力レベル（送電電力値）を設定する。送電ドライバー制御部２６は、設定された送電電力値に対応したフェーズシフト制御を実現するべく、第１駆動信号〜第４駆動信号の各々のタイミングを個別に制御する。

本実施形態では、受電側から送られてくるフィードバック情報に基づいて、例えば、電力伝送の効率が最大となる最適負荷値を得るための位相シフト量を設定し、この位相シフト量に基づいて送電制御を行うことができ、したがって、受電側フィードバック情報に対応した適正かつ適応的な電力伝送が実現される。

フィードバック情報としては、負荷状態を推定（特定）する指標となる情報を用いることができ、例えば、負荷（本負荷：バッテリや他の回路）９０への給電電流値、給電電圧値、負荷９０における消費電力量などがあげられる。周囲温度によっても負荷状態が変化するため、温度情報もフィードバック情報となり得る。また、２次側で、最適な送電電力を実現するために必要な位相シフト量を演算し、演算により得られた位相シフトデータを送電装置１０に戻ることもできる。この場合、１次側でフェーズシフト量の演算が不要となり、したがって、送電電力の適応制御を、より高速に行うことが可能である。また、２次側で、所定の算出手順によって負荷値データを算出し、その負荷値データを１次側にフィードバックするようにしてもよい。

（第４の実施形態）
本実施形態では、間欠送電期間等において使用可能な、新規な異物検出方法について説明する。すなわち、フェーズシフト制御方式等による弱い電力の送電技術を用いると、新規な異物検出方式を実現することもできる。図９は、弱い電力伝送を行う期間（間欠送電期間等）において、整流回路の出力電圧を監視して異物検出を行う受電装置（受電制御装置を含む）の一例を示す図である。

図９の受電装置４０は、受電部４２に設けられた整流回路４３と、負荷変調部５０と、給電制御部６０と、負荷（本負荷）９０と、を有する。また、受電制御装置７０には、周波数検出回路７１と、電圧検出回路７２と、受電側制御回路７３と、を有する。周波数検出回路７１は、送電装置１０から周波数変調によって送られてくる信号の周波数を検出するための回路である。この周波数検出回路７１には、２次コイルＬ２の両端間に直列に接続された抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１の共通接続点から得られる電圧信号が入力される。

また、電圧検出回路７２は、整流回路（整流ブリッジ）４３の出力電圧を平滑コンデンサーＣ１０によって平滑して得られる直流電圧の電圧レベルを監視する。この電圧検出回路７２には、直流電圧を、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２によって分圧して得られる分圧電圧が入力される。また、受電側制御回路７３は、受電装置４０の動作を統括的に制御する。

上述のとおり、本発明の送電装置１０を用いると、送電電力を効率的に絞ることができるため、送電電力を、必要最小限度付近にまで低減することができる。送電電力がある程度、強いときは、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間に異物ＯＢが介在し、例えば、その異物ＯＢがそれほど大きくない場合（つまり、送電電力の一部のみが異物ＯＢで消費される場合）には、受電側における整流回路の出力電圧の電圧レベルの低下の程度が小さく、異物挿入による電圧低下なのか、微小な位置ずれ等による電圧低下なのかを判定できないことがある。これに対して、送電電力が弱い場合には、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間に異物ＯＢが介在した場合、受電装置４０における整流回路４６の電圧出力レベルは、通常の範囲（許容範囲を超えて）極端に低下する。

そこで、本実施形態の受電装置４０における電圧検出回路７２は、受電期間中（間欠受電期間を含む）において、整流回路４３の出力電圧の電圧レベルを監視し、極端な電圧レベルの低下を検出したとき（あるいは、電圧レベルがほとんどゼロになったとき）、異物ＯＢが介在すると判断する。なお、電圧検出回路７２による電圧レベルの低下の判定は、例えば、実測された電圧と所定のしきい値電圧との比較によって行うことができる。そして、送電装置１０に対して異物検出を通知し、あるいは、送電装置１０への信号の送信動作（異物が挿入されないならば実行すべき送信動作）を停止する。送電装置１０への信号の送信動作が停止されれば、１次側では、受信処理のときにタイムアウトエラーが生じるため、送電装置１０は、自動的に待機状態に移行する。よって、結果的に、１次側における、異物検出に対応した送電停止が実現されたことになる。

図１０は、図９に示される受電装置（受電制御装置を含む）における異物検出のための主要な動作を示すフロー図である。図示されるように、ステップ１では、仮送電期間(認証期間および通常送電前の異物検出期間)等において、送電装置１０は、フェーズシフト制御によって、送電電力を、通常送電時よりも低い電力とする。次に、ステップ２では、受電制御装置７０は、整流回路４３の出力電圧レベルを監視し、出力電圧レベルが許容範囲を超えて低下した場合に、1次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間に異物ＯＢが存在すると判断して、送電装置１０に対して異物ＯＢが検出されたことを通知し、あるいは、負荷変調部５０の動作を停止させて、送電装置１０への信号の送信動作を停止させる。

このようにして、本実施形態では、受電装置側で異物検出を行うことができるようになる。なお、弱い電力の送電には、フェーズシフト制御を用いるのが好適であるが、これに限定されるものではなく、弱い電力を送る方法とし、他の方法を用いることもできる。

（第５の実施形態）
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、送電装置を含む電子機器の一例、および受電装置を含む電子機器の一例を示す図である。図１１（Ａ）に示すように、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。

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のバッテリーを充電したり、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。

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、電動自転車、或いはＩＣカードなどの種々の電子機器に適用できる。

図１１（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。

なお、図１１（Ｂ）では、１次コイルＬ１、２次コイルＬ２は、平面上でスパイラル状にコイル線を巻くことで形成された例えば空芯の平面コイルになっている。しかしながら、本実施形態のコイルは、これに限定されず、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２を電磁的に結合させて電力を伝送できるものであれば、その形状・構造等は問わない。

例えば、図１１（Ｃ）では、磁性体コアに対してＸ軸回りでコイル線をスパイラル状に巻くことで１次コイルＬ１が形成されている。携帯電話機５１０に設けられた２次コイルＬ２も同様である。本実施形態では、図１１（Ｃ）のようなコイルにも適用可能である。なお、図９（Ｃ）の場合に、１次コイルＬ１や２次コイルＬ２として、Ｘ軸回りにコイル線を巻いたコイルに加えて、Ｙ軸周りにコイル線を巻いたコイルを組み合わせてもよい。

以上説明したように、本発明に係る幾つかの実施形態によれば、例えば、送電ドライバーにおけるＤＣ／ＡＣ変換効率を高く維持しつつ、送電電力を自在に調整することが可能となる。

また、位相シフトによりデューティを可変して電力制御を行うことにより、電源回路（ＡＣ／ＤＣ変換回路）の出力を可変する必要がなく、既存のＡＣアダプタを使用することができる。

また、例えば、送電電力レベルが低くてもよい期間においては、送電電力を十分に低減してシステムの好ましい省電力化を実現することができる。また、例えば、新規な異物検出方式にも利用可能な、実用価値の高い送電電力可変技術を提供することができる。具体的には、通常送電開始前、間欠電力送信期間（待機期間，着地検出，満充電後の再充電確認期間等）においてフェーズシフト方式により１次側電力制御を行うことにより、低消費電力化を図ることができる。

また、２次側電力情報を1次側にフィードバックし、そのフィードバック情報に基づいて位相シフト量を制御することによって、簡単、かつ、効率の良い、かつ適応的な電力制御を行うことができる。

また、例えば、新規な異物検出方式（受電装置が異物検出を行う方式）にも利用可能な、実用価値の高い送電電力可変技術を提供することができる。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない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。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書また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、送電制御装置、送電装置、及び電子機器の構成、動作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。

１０ 送電装置、１２ 送電部、１８ 電源回路、２０ 送電制御装置、
２６ 送電ドライバー制御部、３２ 電力制御部、４０ 受電装置、
Ｑ 送電ドライバー、Ｃ１，Ｃ２ 共振コンデンサー、Ｌ１ １次コイル、
Ｌ２ ２次コイル

Claims (14)

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する無接点電力伝送システムにおける前記送電装置を制御する送電制御装置であって、
   前記１次コイルを駆動する送電ドライバーの複数のスイッチング素子の各々の駆動タイミングを制御する送電ドライバー制御部を含み、
   前記送電ドライバー制御部は、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する前記電力を可変に制御し、
   前記送電ドライバー制御部は、
   前記送電装置が前記受電装置の着地を待つ待機期間、及び、
   前記受電装置に接続されるバッテリーの満充電が検出された後において、前記バッテリーの再充電の要否を検出する期間である満充電後の待機期間、
   の少なくとも一つの期間であって、前記送電装置が間欠的に前記受電装置に電力を伝送する期間において、前記通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させることを特徴とする送電制御装置。
2. 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する無接点電力伝送システムにおける前記送電装置を制御する送電制御装置であって、
   前記１次コイルを駆動する送電ドライバーの複数のスイッチング素子の各々の駆動タイミングを制御する送電ドライバー制御部を含み、
   前記送電ドライバー制御部は、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する前記電力を可変に制御し、
   前記送電ドライバー制御部は、
   前記受電装置の着地が検出された後であって、通常送電が開始される前における連続送電期間である仮送電期間において、通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させることを特徴とする送電制御装置。
3. 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する無接点電力伝送システムにおける前記送電装置を制御する送電制御装置であって、
   前記１次コイルを駆動する送電ドライバーの複数のスイッチング素子の各々の駆動タイミングを制御する送電ドライバー制御部を含み、
   前記送電ドライバー制御部は、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する前記電力を可変に制御し、
   前記送電ドライバー制御部は、
   通常送電が開始された後において、前記受電装置が、異物検出用信号を定期的に前記送電装置に送信する期間である定期認証期間において、通常送電時よりも、前記受電装置への伝送電力を低下させることを特徴とする送電制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   さらに、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する電力値を設定する送電電力制御部を含み、
   前記送電ドライバー制御部は、前記電力値に基づいて、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する前記電力を制御することを特徴とする送電制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   前記送電ドライバーは、第１ドライバーおよび第２ドライバーを含み、
   前記第２ドライバーは、前記１次コイルに流れる駆動電流の向きが、前記第１ドライバーが前記１次コイルを駆動したときの駆動電流の向きとは逆向きになるように前記１次コイルを駆動し、
   前記第１ドライバーおよび前記第２ドライバーの各々は、高電位電源が供給される第１のスイッチング素子と、低電位電源が供給される第２のスイッチング素子と、を含み、
   前記送電ドライバー制御部は、前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動信号と前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動信号との位相差を変化させることを特徴とする送電制御装置。
6. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   前記送電ドライバーは、
   高電位電源と低電位電源との間に直列に接続された第１トランジスタと第２トランジスタと、
   前記高電位電源電圧と前記低電位電源電圧との間に直列に接続された第３トランジスタと第４トランジスタと、を有し、
   前記第１トランジスタと前記第４トランジスタによって第１のドライバーが構成され、前記第３トランジスタと前記第２トランジスタによって第２のドライバーが構成され、かつ、前記第１のドライバーおよび前記第２のドライバーは交互に前記１次コイルを駆動し、また、前記第２のドライバーは、前記１次コイルに流れる駆動電流の向きが、前記第１のドライバーによる駆動電流の向きとは逆向きになるように前記１次コイルを駆動し、
   前記送電ドライバー制御部は、
   前記第１トランジスタを駆動する第１の駆動信号と、
   前記第２トランジスタを駆動する第２の駆動信号と、
   前記第３トランジスタを駆動する第３の駆動信号と、
   前記第４トランジスタを駆動する第４の駆動信号と、
   を出力すると共に、
   前記第１の駆動信号と前記第４の駆動信号との間の位相シフト量、ならびに、前記第２の駆動信号と前記第３の駆動信号との間の位相シフト量を変化させて、前記送電装置から前記受電装置に伝送する送電電力を可変に制御する、
   ことを特徴とする送電制御装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の送電制御装置であって、
   前記受電装置から送られてくるフィードバック情報を受信する受信処理部を更に含み、
   前記送電ドライバー制御部は、
   前記フィードバック情報に基づいて、前記送電装置から前記受電装置に伝送する電力を可変に制御することを特徴とする送電制御装置。
8. 請求項６記載の送電制御装置であって、
   前記送電ドライバー制御部は、
   前記前記第１のトランジスタ、前記第２のトランジスタ、前記第３のトランジスタ、及び前記第４のトランジスタの各々を、ゼロボルトスイッチングすることを特徴とする送電制御装置。
9. １次コイルと、
   前記１次コイルを駆動する送電ドライバーと、
   請求項１〜請求項８のいずれかに記載の送電制御装置と、
   を含むことを特徴とする送電装置。
10. 請求項９記載の送電装置を含むことを特徴とする電子機器。
11. １次コイルと前記１次コイルを駆動する送電ドライバーと送電制御装置とを有する送電装置から前記１次コイルを経由して送られてくる伝送電力を、２次コイルおよび整流回路を経由して受電し、受電した電力を負荷に供給する受電装置の動作を制御する受電制御装置であって、
    前記送電制御装置は、
    前記１次コイルを駆動する送電ドライバーの複数のスイッチング素子の各々の駆動タイミングを制御する送電ドライバー制御部を含み、
    前記送電ドライバー制御部は、前記送電装置から前記受電装置に対して伝送する前記電力を可変に制御し、
    受電制御装置は、
    前記整流回路の出力電圧レベルを監視し、前記出力電圧レベルが許容範囲を超えて低下した場合に、前記１次コイルと前記２次コイルとの間に異物が存在すると判断して、前記送電装置に対して異物検出を通知し、あるいは、前記送電装置への信号の送信動作を停止することを特徴とする受電制御装置。
12. 請求項１１記載の受電制御装置を含むことを特徴とする受電装置。
13. 前記送電装置と、
    請求項１２記載の受電装置と、
    を含むことを特徴とする無接点電力伝送システム。
14. 請求項１３記載の無接点電力伝送システムであって、
    前記送電装置に含まれる前記送電制御装置は、前記受電装置から送られてくるフィードバック情報に基づいて送電電力制御を実行することを特徴とする無接点電力伝送システム。

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