JP6720533B2 - 制御装置、電子機器及び無接点電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、電子機器及び無接点電力伝送システム等に関係する。

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、家庭用機器や携帯端末や電気自動車などの電子機器の充電が提案されている。

無接点電力伝送の従来技術としては例えば特許文献１に開示される技術がある。この従来技術では、負荷変調を用いて、受電側（２次側）から送電側（１次側）にデータを通信し、受電側の各種の情報を送電側に伝えている。

特開２０１０−２８９３４号公報

従来技術では、送電中には受電装置が常に負荷変調を行い、送電装置が負荷変調の有無を検出する。そして、受電装置が充電可能位置に着地状態にあることを、送電装置が検出し、受電装置が着地状態にある場合に、受電装置に対して送電装置が電力を送電していた。

しかし、着地状態にある場合に常に負荷変調を行うことにより、受電装置の消費電力が大きくなり、受電装置が有するＩＣの発熱が大きくなってしまうことがある。

本発明の幾つかの態様によれば、受電装置が負荷変調を行うことにより送電装置にデータを送信する場合に、受電装置の消費電力を抑制することができる制御装置、電子機器及び無接点電力伝送システム等を提供することができる。

本発明の一態様は、送電装置から無接点で電力を受電する受電装置に含まれる制御装置であって、前記送電装置から前記受電装置内の受電部が受電した電力に基づいて、負荷に電力を供給する電力供給部と、前記送電装置の通常送電期間において、負荷変調により、前記送電装置に対して、各パケットがＮビット（Ｎは２以上の整数）で構成される複数のパケットを送信する負荷変調部と、前記電力供給部と前記負荷変調部とを制御する制御部と、を含み、第１のモードにおいては、第ｉ（ｉは１以上の整数）のパケットと、前記第ｉのパケットの次の第（ｉ＋１）のパケットの間にデータ非送信期間が設定されている制御装置に関係する。

本発明の一態様では、低消費電力モードにおいて、第ｉのパケットと次の第（ｉ＋１）のパケットの間にデータ非送信期間が設定されており、負荷変調部は、データ非送信期間においては負荷変調を行わず、データ非送信期間ではない期間に負荷変調を行って、送電装置に複数のパケットを送信する。よって、受電装置が負荷変調を行うことにより送電装置にデータを送信する場合に、受電装置の消費電力を抑制することが可能となる。

また、本発明の一態様では、前記第１のモードにおいては、前記第ｉのパケットと次の前記第（ｉ＋１）のパケットの間に、少なくともＭビット分の前記データ非送信期間が設定されていてもよい。

これにより、送電装置が、データ非送信期間と、データを送信する期間とを容易に区別して認識すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、Ｍ＞Ｎであってもよい。

これにより、データを送信する期間よりもデータ非送信期間を長くして、消費電力をより低減したり、制御装置の発熱の抑制効果を高めたりすること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記負荷変調部は、前記データ非送信期間においては、負荷変調をオフにしてもよい。

これにより、負荷変調に用いていた電力を、データ非送信期間において削減すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記負荷変調部は、前記送電装置に送信する通信データの第１の論理レベルについては、負荷変調パターンが第１のパターンとなる負荷変調を行い、前記送電装置に送信する前記通信データの第２の論理レベルについては、前記負荷変調パターンが前記第１のパターンとは異なる第２のパターンとなる負荷変調を行ってもよい。

このようにすれば、例えば通信データの第１、第２の論理レベルを、負荷変調の第１、第２の負荷状態に対応させて通信する手法に比べて、負荷変調による負荷変動についての検出感度や検出のノイズ耐性の向上を図れるようになる。

また、本発明の一態様では、前記データ非送信期間と前記第（ｉ＋１）のパケットとの間には、ダミーデータを前記送電装置に送信するダミーデータ送信期間が設定され、前記ダミーデータ送信期間では、前記ダミーデータとして送信される複数のビットの各ビットが、前記負荷変調パターンの前記第２のパターンに対応する前記第２の論理レベルに設定されてもよい。

これにより、送電装置は受信したダミーデータを用いて、例えば通信データの受信処理の準備を行うことが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記負荷変調部は、負荷変調により、前記送電装置に対してダミーデータを送信し、前記ダミーデータの送信後に、負荷変調により、前記送電装置に対して前記第ｉのパケットを送信し、前記第ｉのパケットの送信後の前記データ非送信期間において、負荷変調をオフにしてもよい。

これにより、送電装置が、受信したダミーデータを用いて、その後に続く送信データの受信処理の準備を行うこと等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１のモードと異なる第２のモードにおいては、前記第ｉのパケットを送信した後、前記データ非送信期間が非設定であり、前記負荷変調部は、前記第２のモードにおいては、前記第ｉのパケットを送信した後、所与の期間内に、前記第（ｉ＋１）のパケットを送信してもよい。

これにより、第２のモードの設定時に、受電装置が送電装置に、第ｉのパケットと第（ｉ＋１）のパケットを連続して送信すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記負荷は、バッテリーと、前記バッテリーの電力供給対象と、を含み、前記電力供給部は、前記受電部が受電した電力に基づいて、前記バッテリーを充電する充電部と、前記バッテリーの放電動作を行って、前記バッテリーからの電力を前記電力供給対象に対して供給する放電部と、を含んでいてもよい。

このようにすれば、送電装置から受電した電力に基づいてバッテリーの充電を行うと共に、バッテリーからの電力を電力供給対象に対して供給する放電動作を行って、電力供給対象を動作させることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記制御部は、着地が検出された場合に、前記放電部の前記放電動作を停止し、取り去り期間において、前記放電部に前記放電動作を行わせてもよい。

このように、着地が検出された場合に、放電動作が停止することで、無駄な電力の消費を抑制でき、省電力化を図れるようになる。そして取り去り期間において、放電部の放電動作を行わせて、バッテリーからの電力を電力供給対象に供給することで、電力供給対象を動作させること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記負荷変調部が送信する前記パケットは、同期用の複数のビットと、送信データ用の複数のビットと、により構成されてもよい。

これにより、送電装置が、同期用の複数のビットの受信を検出することにより、続けて受電装置から送信される送信データ用の複数のビットを受信し、受信した送信データ用の複数のビットを解析すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記送信データ用の複数のビットは、送信情報の種類を示すデータコード用の複数のビットと、前記送信情報用の複数のビットと、により構成されてもよい。

これにより、受電装置が、送信情報の種類をパケット毎に変更すること等が可能になる。また、送電装置は、データコード用の複数のビットを確認することにより、続けて受信される送信情報用の複数のビットが示す情報を解析すること等が可能になる。

また、本発明の他の態様では、前記制御装置を含む電子機器に関係する。

また、本発明の他の態様では、送電装置と受電装置とを有する無接点電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、前記受電装置に対して電力を送電し、前記受電装置は、前記送電装置から受電した電力に基づいて、負荷に電力を供給し、前記送電装置の通常送電期間において、負荷変調により、前記送電装置に対して、各パケットがＮビット（Ｎは２以上の整数）で構成される複数のパケットを送信し、第１のモードにおいては、第ｉ（ｉは１以上の整数）のパケットと次の第（ｉ＋１）のパケットの間にデータ非送信期間が設定されている無接点電力伝送システムに関係する。

また、本発明の他の態様では、前記送電装置は、Ｍ＞Ｎである場合に、少なくともＭビット分の期間よりも長い期間において、負荷変調が非検出である場合には、前記受電装置への送電を停止してもよい。

これにより、例えば送電装置から受電装置が取り去られた場合に電力を送電して、無駄な電力を消費することを抑制すること等が可能になる。

図１Ａ、図１Ｂは本実施形態の無接点電力伝送システムの説明図。 本実施形態の制御装置、送電装置、受電装置の構成例。 低消費電力モードにおける通信データのフォーマットの例。 受電装置の処理の流れを説明するフローチャート。 送電装置の処理の流れを説明するフローチャート。 本実施形態の制御装置、送電装置、受電装置の詳細な構成例。 無接点電力伝送システムの動作シーケンスの一例の説明図。 着地検出時の動作シーケンスを説明する信号波形図。 取り去り時の動作シーケンスを説明する信号波形図。 取り去り時の動作シーケンスを説明する信号波形図。 負荷変調による通信手法の説明図。 送電側の通信部の構成例。 受電側の通信構成の説明図。 通信時のノイズに起因する問題点の説明図。 本実施形態の通信手法の説明図。 本実施形態の通信手法の説明図。 図１７Ａ、図１７Ｂは通信データのフォーマットの例。 受電部、充電部の詳細な構成例。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下で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い。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．電子機器
図１Ａに本実施形態の無接点電力伝送システムの一例を示す。充電器５００（電子機器の１つ）は送電装置１０を有する。電子機器５１０は受電装置４０を有する。また電子機器５１０は、操作用のスイッチ部５１４（広義には操作部）やバッテリー９０を有する。なお図１Ａではバッテリー９０を模式的に示しているが、このバッテリー９０は実際には電子機器５１０に内蔵されている。図１Ａの送電装置１０と受電装置４０により本実施形態の無接点電力伝送システムが構成される。

充電器５００には、電源アダプター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、電子機器５１０のバッテリー９０を充電し、電子機器５１０内のデバイスを動作させることができる。

なお充電器５００の電源は、ＵＳＢ（ＵＳＢケーブル）による電源であってもよい。また、本実施形態が適用される電子機器５１０としては種々の機器を想定できる。例えば補聴器、腕時計、生体情報の測定装置（脈波等を測定するウェアラブル機器）、携帯情報端末（スマートフォン、携帯電話機等）、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ー、ハンディターミナル、車載用機器、ハイブリッド車、電気自動車、電動バイク、或いは電動自転車などの種々の電子機器を想定できる。例えば本実施形態の制御装置（受電装置等）は、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばモーターやエンジン等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器（車載機器）を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。

図１Ｂ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、送電側に設けられた１次コイルＬ１（送電コイル）と、受電側に設けられた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などで実現される。これにより非接触での電力伝送が可能になる。なお無接点電力伝送の方式としては、電磁誘導方式又は磁界共鳴方式等の種々の方式を採用できる。

２．送電装置、受電装置、制御装置の構成
図２に本実施形態の制御装置２０、５０及びこれを含む送電装置１０、受電装置４０の構成例を示す。なお、これらの各装置の構成は図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（例えば報知部）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。

図１Ａの充電器５００などの送電側の電子機器は送電装置１０を含む。また受電側の電子機器５１０は受電装置４０と負荷８０を含む。負荷８０は、バッテリー９０、電力供給対象１００を含むことができる。電力供給対象１００は、例えば処理部（ＤＳＰ等）などの各種のデバイスである。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。

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、制御装置２０を含む。送電部１２は、電力伝送時において所定周波数の交流電圧を生成して、１次コイルＬ１に供給する。送電部１２は、１次コイルＬ１を駆動する送電ドライバーや、送電ドライバーに電源を供給する電源回路（例えば電源電圧制御部）や、１次コイルＬ１と共に共振回路を構成する少なくとも１つのキャパシター（コンデンサー）を含むことができる。

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、前述した図１Ａ、図１Ｂに示すように、充電器５００の上に電子機器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。一方、電力伝送が不要なときには、充電器５００と電子機器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。

制御装置２０は、送電側の各種制御を行うものであり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。制御装置２０は、制御部２４、通信部３０を含む。なお送電部１２を制御装置２０に内蔵させるなどの変形実施も可能である。

制御部２４は、送電側の制御装置２０の各種の制御処理を実行する。例えば制御部２４は、送電部１２や通信部３０の制御を行う。具体的には制御部２４は、電力伝送、通信処理等に必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。この制御部２４は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線手法で生成されたロジック回路や、或いはマイクロコンピューターなどの各種のプロセッサーにより実現できる。

通信部３０は、受電装置４０との間での通信データの通信処理を行う。例えば通信部３０は、受電装置４０からの通信データを検出して受信するための処理を行う。

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、制御装置５０を含む。制御装置５０は、受電側の各種制御を行うものであり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。制御装置５０は、受電部５２、制御部５４、通信部４６（負荷変調部５６）、電力供給部５７を含む。また記憶部４８を含むことができる。なお、受電部５２を制御装置５０の外部に設けるなどの変形実施も可能である。

受電部５２は、送電装置１０からの電力を受電する。具体的には受電部５２は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流の整流電圧（ＶＣＣ）に変換して、出力する。

電力供給部５７は、受電部５２が受電した電力に基づいて、負荷８０に対して電力を供給する。例えば受電部５２が受電した電力を供給して、バッテリー９０を充電する。或いはバッテリー９０からの電力や、受電部５２が受電した電力を、電力供給対象１００に供給する。電力供給部５７は電力供給スイッチ４２を含む。電力供給スイッチ４２は、受電部５２が受電した電力を、負荷８０に供給するスイッチ（スイッチ素子、スイッチ回路）である。例えば電力供給スイッチ４２は、受電部５２が受電した電力を、負荷８０であるバッテリー９０に供給して、バッテリー９０を充電する。

制御部５４は、受電側の制御装置５０の各種の制御処理を実行する。例えば制御部５４は、通信部４６、負荷変調部５６、電力供給部５７の制御を行う。また受電部５２や記憶部４８の制御を行うこともできる。制御部５４は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線手法で生成されたロジック回路や、或いはマイクロコンピューターなどの各種のプロセッサーにより実現できる。

通信部４６は、送電装置１０に対して通信データを送信する通信を行う。或いは送電装置１０から通信データを受信する通信を行ってもよい。例えば通信部４６が負荷変調部５６を有する場合には、通信部４６の通信は、例えば負荷変調部５６が負荷変調を行うことにより実現できる。例えば負荷変調部５６は電流源を有し、この電流源を用いて負荷変調を行う。但し、通信部４６の通信方式は負荷変調には限定されない。例えば通信部４６は、１次コイルＬ１、２次コイルＬ２を用いて負荷変調以外の方式で通信を行ってもよい。或いは、１次コイルＬ１、２次コイルＬ２とは別のコイルを設け、この別のコイルを用いて負荷変調やそれ以外の通信方式で通信を行ってもよい。或いはＲＦなどの近接無線通信で通信を行ってもよい。

記憶部４８は、各種の情報を記憶する。記憶部４８は例えば不揮発性メモリーにより実現できるが、これに限定されるものではない。例えば不揮発性メモリー以外のメモリー（例えばＲＯＭ）により記憶部４８を実現してもよい。或いは、ヒューズ素子を用いた回路等により記憶部４８を実現してもよい。

負荷８０は、バッテリー９０と、バッテリー９０の電力供給対象１００を含む。但し、これらのいずれか一方が設けられない変形実施も可能である。

バッテリー９０は例えば充電可能な二次電池であり、例えばリチウム電池（リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等）、ニッケル電池（ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等）などである。電力供給対象１００は、例えば、処理部（ＤＳＰ、マイコン）などのデバイス（集積回路装置）であり、受電装置４０を内蔵する電子機器５１０（図１Ａ）に設けられ、例えばバッテリー９０の電力供給対象となるデバイスである。なお、受電部５２が受電した電力を直接に電力供給対象１００に供給してもよい。

３．本実施形態の手法
次に、本実施形態の無接点電力伝送システムにおける受電側の制御装置５０及びこれを含む電子機器、無接点電力伝送システムの動作について説明する。

本実施形態の無接点電力伝送システムにおける受電側の制御装置５０は、電力供給部５７と、負荷変調部５６と、電力供給部５７及び負荷変調部５６を制御する制御部５４と、を含む。電力供給部５７は、送電装置１０から受電装置４０内の受電部５２が受電した電力に基づいて、負荷８０に電力を供給する。

負荷変調部５６は、送電装置１０の通常送電期間において、負荷変調により、送電装置１０に対して、各パケットがＮビット（Ｎは２以上の整数）で構成される複数のパケットを送信する。例えば、負荷変調部５６は、後述する図１７Ａ及び図１７Ｂに示すようなパケットを複数、送電装置１０に送信する。例えば図１７Ａに示す例では、Ｎ＝６４であるが、本実施形態ではＮ＝６４には限定されない。また、負荷変調を行う際の詳細な動作や、負荷変調部の詳細な構成については、図１１を用いて後述する。なお、通常送電期間とは、送電装置１０が通常送電を行っていると、受電装置４０（の制御部５４）が判断する期間である。言い換えれば、例えば送電装置１０が通常送電を行っていないと、受電装置４０の制御部５４が判断する期間においては、前述した複数のパケットを送信する処理を行わない。

さらに、本実施形態では、第１のモードにおいては、第ｉ（ｉは１以上の整数）のパケットと次の第（ｉ＋１）のパケットの間にデータ非送信期間が設定されている。

ここで、第１のモードは、例えば低消費電力モードである。低消費電力モードは、例えば受電装置４０の制御装置５０等において消費する電力を抑制するモードであり、より具体的には言えば、制御装置５０を構成するＩＣ等において負荷変調を行うために消費する電力を抑制するためのモードである。低消費電力モードを使用する際には、例えば電力供給対象１００が、受電装置４０が低消費電力モードとして動作するための設定情報を、制御装置５０の記憶部４８に書き込み、制御装置５０の制御部５４が、記憶部４８から低消費電力モードの設定情報を読み出して、低消費電力モードで動作することを決定する。低消費電力モードの設定情報は、例えば受電装置４０と負荷８０において、電力供給対象１００から記憶部４８に書き込まれても良いし、受電装置４０の電源投入時に電力供給対象１００から記憶部４８に書き込まれても良い。また他にも、工場出荷時に予め記憶部４８等に書き込んでおくなどの種々の変形実施が可能である。

そして、受電装置４０が低消費電力モード（第１のモード）で動作する場合には、第ｉのパケットと次の第（ｉ＋１）のパケットの間に、少なくともＭ（Ｍは２＜Ｎ＜Ｍの整数）ビット分のデータ非送信期間が設定されている。データ非送信期間は、受電装置４０から送電装置１０に対してデータを送信しない期間である。データ非送信期間では、負荷変調がオフになり、負荷変調部５６が負荷変調を行わない。また、Ｍビット分のデータ非送信期間とは、例えばＭビットの情報を送信又は受信可能な長さのデータ非送信期間であるが、前述したようにこの間に受電装置４０から送電装置１０へのデータの送信は行われない。

また、第ｉのパケットとは、受電装置４０から送電装置１０に対して送信する複数のパケットのうちの１つのパケットである。そして、第（ｉ＋１）のパケットとは、前述した複数のパケットのうち、第ｉのパケットの次に、受電装置４０から送電装置１０に対して送信するパケットである。通常のモード（後述する第２のモード）では、第ｉのパケットの後に、間を開けずに第（ｉ＋１）のパケットを送信するが、本実施形態の低消費電力モードでは、第ｉのパケットの後に、すぐには第（ｉ＋１）のパケットを送信しない。本実施形態では、この第ｉのパケットを送信してから、第（ｉ＋１）のパケットを送信するまでの間に、前述したデータ非送信期間が設定される。また、後述するダミーデータ送信期間も、この期間に設定されてもよい。

ここで、図３を用いて具体例を説明する。図３では、データ送信期間とデータ非送信期間の関係を示している。具体的に説明すると、図３の例では、１番目の３２ｂｉｔ分の期間において、負荷変調がオフに設定されており、２番目の３２ｂｉｔでは、負荷変調をオンにして、後述するダミーデータを送信する。そして、次の６４ｂｉｔでは、引き続き負荷変調をオンにして、送信データを送信する。この送信データが、前述した第ｉのパケットに相当し、例えば後述する図１７Ａ及び図１７Ｂに示すような構成になっている。さらに、２番目の６４ｂｉｔ分の期間と、３番目の６４ｂｉｔ分の期間では、再び負荷変調がオフに設定される。すなわち、図３の例では、データ非送信期間は、１番目の３２ｂｉｔ分の期間と、２番目の６４ｂｉｔ分の期間と、３番目の６４ｂｉｔ分の期間であり、Ｍ＝１６０（＝３２＋６４＋６４）である（Ｎ＝６４、Ｍ＞Ｎ）。また、後述する２番目の３２ｂｉｔ分のダミーデータを送信する期間と、１番目の６４ｂｉｔ分の送信データを送信する期間は、データ送信期間に相当する。データ送信期間は、受電装置４０から送電装置１０に対して各種データを送信する期間である。データ送信期間では、負荷変調がオンに設定され、負荷変調部５６が負荷変調を行って、各種データを送電装置１０に送信する。なお、データ送信期間は、後述するダミーデータ送信期間を含んでも良い。

そして、図３に示すような設定タイミングで第ｉのパケットを送信した場合には、続けて図３に示すタイミングと同様の設定タイミングで、第（ｉ＋１）のパケットを送信する。なお、本実施形態において、低消費電力モードにおけるデータ非送信期間とデータ送信期間の設定は、図３に示す設定には限定されない。

すなわち、本実施形態の低消費電力モードでは、受電装置４０が送電装置１０に複数のパケットを送信する場合に、負荷変調がオフに設定されて通信を行わない期間（データ非送信期間）と、負荷変調がオンに設定されて通信を行う期間（データ送信期間）とが交互に繰り返される。

一方、低消費電力モードではない通常のモード（第１のモードと異なる第２のモード）では、受電装置４０が送電装置１０に情報を送信する場合に、後述する図１７Ａに示すようなパケットを連続して送信するため、常に負荷変調がオンに設定され、負荷変調部５６が常に負荷変調を行う。すなわち、第２のモードにおいては、第ｉのパケットを送信した後、データ非送信期間が非設定である。そして、負荷変調部５６は、第２のモードにおいては、第ｉのパケットを送信した後、所与の期間内に、第（ｉ＋１）のパケットを送信する。

以上のように、本実施形態の低消費電力モードでは、受電装置４０が負荷変調を行うことにより送電装置１０にデータを送信する場合に、通常のモードに比べて、受電装置４０の消費電力を抑制することができる。具体的には、負荷変調部５６が負荷変調を行う場合には、受電装置４０において電力が消費されるが、負荷変調部５６が負荷変調を行わない期間（データ非送信期間）があるため、データ非送信期間における消費電力を抑制することができる。さらに、低消費電力モードでは、負荷変調部５６が負荷変調を行う期間（データ送信期間）も設定されているため、送電装置１０に情報を送信することもできる。また、非連続的に負荷変調を行うことにより、負荷変調を連続して行うことによる制御装置５０の発熱も抑制することができる。

一方、第２のモードの設定時には、受電装置４０が送電装置１０に、第ｉのパケットと第（ｉ＋１）のパケットを連続して送信すること等が可能になる。

また、例えばデータ非送信期間の長さが決まっていない場合などには、送電装置１０はデータ非送信期間がいつまでで、データ送信期間がいつかを判定することができない場合がある。その結果、送電装置１０は受電装置４０からの送信データを受信することができない場合も想定される。これに対して、前述した本実施形態では、Ｍビット分のデータ非送信期間が設定されていることにより、送電装置１０が、データ非送信期間とデータ送信期間とを容易に区別して認識すること等が可能になる。その結果、送電装置１０は受電装置４０からの送信データを受信すること等が可能になる。

そして、Ｍ＞Ｎであることにより、データを送信する期間よりもデータ非送信期間を長くして、消費電力をより低減したり、制御装置５０の発熱の抑制効果を高めたりすること等が可能になる。

また、データ非送信期間に負荷変調をオフにすることにより、負荷変調に用いていた電力を、データ非送信期間において削減すること等が可能になる。例えば、図３の例のように、２５６ｂｉｔ分の周期のうち、１６０（＝Ｍ）ｂｉｔ分の期間がデータ非送信期間である場合には６２．５％の期間、負荷変調をオフにすることができる。そして、その間は、負荷変調部５６が負荷変調を行わないため、制御装置５０の発熱を抑制すること等が可能になる。

さらに、図３を用いて前述したように、データ非送信期間と第（ｉ＋１）のパケットとの間には、受電装置４０が送電装置１０にダミーデータを送信するダミーデータ送信期間が設定される。

ここで、ダミーデータは、送電装置１０が、受電装置４０からの送信データを受信できるように準備するために用いるデータである。そして、ダミーデータ送信期間は、このダミーデータを、受電装置４０から送電装置１０に送信する期間であり、前述したデータ送信期間に含まれる。ダミーデータ送信期間では、負荷変調がオンに設定され、負荷変調部５６が負荷変調を行うことにより、ダミーデータを送電装置１０に送信する。

例えば図３の具体例では、ダミーデータは、送電装置１０が受電装置４０の着地を検出するため、または受電装置４０が通信可能状態であることを送電装置１０が検出するために用いる３２ｂｉｔのデータである。そして、図３の例では、論理レベルが全て「０」（後述する第２の論理レベル）の３２ｂｉｔのデータをダミーデータとして用いる。例えば送電装置１０は、送信された３２ｂｉｔのダミーデータのうち、論理レベルが「０」のｂｉｔを８ｂｉｔ連続して受信した場合に、受電装置４０が着地状態にあると判定する。なお、図１７Ａを用いて後述する１６ｂｉｔのダミーデータは、送電装置１０と受電装置４０が送信データの送受信の同期を取るために用いられるが、このダミーデータについては後述する。

次に、図４のフローチャートを用いて、本実施形態における受電装置４０の制御装置５０の処理の流れを説明する。

まず、制御装置５０の負荷変調部５６は、負荷変調をオフに設定して（Ｓ１０１）、データ非送信期間に移行する。次に、制御部５４は、データ非送信期間が経過するまで、データ非送信期間が経過したか否かの判定を行う（Ｓ１０２）。

そして、制御部５４が、データ非送信期間が経過したと判定した場合には、制御部５４は、負荷変調部５６に負荷変調をオンに設定させ（Ｓ１０３）、ダミーデータ送信期間に移行させる。

さらに負荷変調部５６は、ダミーデータ送信期間において、負荷変調により、送電装置１０に対してダミーデータを送信する（Ｓ１０３）。そして、負荷変調部５６は、ダミーデータの送信後に、負荷変調により、送電装置１０に対して第ｉのパケット（送信データ）を送信する（Ｓ１０４）。

その後、負荷変調部５６は、送電装置１０から受電装置４０の取り去りがあったか否かを判定し（Ｓ１０５）、取り去りがないと判定した場合には、第ｉのパケットの送信後のデータ非送信期間（例えば図３の２番目の６４ｂｉｔと３番目の６４ｂｉｔと１番目の３２ｂｉｔ）において、負荷変調をオフにする（Ｓ１０１）。以降は取り去りがあるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理を繰り返す。

一方、負荷変調部５６は、送電装置１０から受電装置４０の取り去りがあったと判定した場合には、負荷変調をオフにして（Ｓ１０６）、処理を終了する。

次に、図５のフローチャートを用いて、本実施形態における送電装置１０の制御装置２０の処理の流れを説明する。

まず、制御装置２０の通信部３０は、受電装置４０から送信されたダミービットの受信を検出する（Ｓ２０１）。次に、制御装置２０の制御部２４は、通信部３０がダミービットの受信を検出したか否かを判定する（Ｓ２０２）。そして、制御部２４が、ダミービットの受信を検出した場合には、通信部３０は、受電装置４０から送信される送信データを受信する。具体的には、通信部３０は、まず送信データのうち、後述する図１７Ａに示す同期データ用ビット（図１７Ａの１番目の１６ｂｉｔ「００００ｈ」）を受信して（Ｓ２０３）、続けて送信される送信データ用ビットの受信タイミングと同期を取る。その後、通信部３０は、送信データのうち、後述する図１７Ａに示す送信情報用のビット（図１７Ａの２番目の１６ｂｉｔ及び３番目の１６ｂｉｔ）を受信し（Ｓ２０４）、ステップＳ２０１に戻り、処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２０２において、制御部２４がダミービットの受信を検出できなかったと判定した場合には、データの未受信期間がＭビット分以上の期間か否かを判定する（Ｓ２０５）。すなわち、データ非送信期間（Ｍビット分の期間）よりも長い期間において、データを受信していないのか否かを判定する。そして、送電装置１０の制御部２４は、Ｍ＞Ｎである場合に、少なくともＭビット分の期間よりも長い期間において、負荷変調が非検出である場合には、取り去りがあったと判定する。前述した図３の例では、Ｍ＝１６０であるが、この場合に例えば１８０ビット分の期間、データが未受信（負荷変調が非検出）であれば、データ非送信期間であるため、受電装置４０がデータを送信してこないのではなく、受電装置４０が取り去られたため、データが受信できないと判定する。そして、この場合には、送電装置１０の制御部２４は、受電装置４０への送電を停止し（Ｓ２０６）、処理を終了する。

また、ステップＳ２０５において、送電装置１０の制御部２４が、データの未受信期間がＭビット分よりも短いと判定した場合は、ステップＳ２０１に戻り、ダミーデータが送信されるのを待ち続ける。

このように、受電装置４０がダミーデータを送信した後に、送信データを送信することにより、送電装置１０が、受信したダミーデータを用いて、その後に続く送信データの受信処理の準備を行うこと等が可能になる。これにより、送電装置１０が確実に送信データを受信すること等が可能になる。また、データ非送信期間の後に、受電装置４０がダミーデータを送信することにより、送電装置１０に受電装置４０が着地状態にあり、引き続き通信が可能であることを通知すること等が可能になる。

また、データ非送信期間よりも長い期間、データが未受信である場合には、送電装置１０からの送電を停止することにより、例えば送電装置１０から受電装置４０が取り去られた場合に電力を送電して、無駄な電力を消費することを抑制すること等が可能になる。

４．送電装置、受電装置、制御装置の詳細な構成例
図６に本実施形態の制御装置２０、５０及びこれを含む送電装置１０、受電装置４０の詳細な構成例を示す。なお図６において図２と同様の構成については詳細な説明を省略する。

図６では、送電部１２は、１次コイルＬ１の一端を駆動する第１の送電ドライバーＤＲ１と、１次コイルＬ１の他端を駆動する第２の送電ドライバーＤＲ２と、電源電圧制御部１４を含む。送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２の各々は、例えばパワーＭＯＳトランジスターにより構成されるインバーター回路（バッファー回路）などにより実現される。これらの送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２は、制御装置２０のドライバー制御回路２２により制御（駆動）される。即ち、制御部２４は、ドライバー制御回路２２を介して送電部１２を制御する。

電源電圧制御部１４は、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２の電源電圧ＶＤＲＶを制御する。例えば制御部２４は、受電側から受信した通信データ（送電電力設定情報）に基づいて、電源電圧制御部１４を制御する。これにより、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２に供給される電源電圧ＶＤＲＶが制御されて、例えば送電電力の可変制御等が実現される。この電源電圧制御部１４は、例えばＤＣＤＣコンバーターなどにより実現できる。例えば電源電圧制御部１４は、電源からの電源電圧（例えば５Ｖ）の昇圧動作を行って、送電ドライバー用の電源電圧ＶＤＲＶ（例えば６Ｖ〜１５Ｖ）を生成して、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２に供給する。具体的には、送電装置１０から受電装置４０への送電電力を高くする場合には、電源電圧制御部１４は、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２に供給する電源電圧ＶＤＲＶを高くし、送電電力を低くする場合には、電源電圧ＶＤＲＶを低くする。

報知部１６（表示部）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、光や音や画像などを用いて報知（表示）するものであり、例えばＬＥＤやブザーやＬＣＤなどにより実現できる。

送電側の制御装置２０は、ドライバー制御回路２２、制御部２４、通信部３０、クロック生成回路３７、発振回路３８を含む。ドライバー制御回路２２（プリドライバー）は、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２を制御する。例えばドライバー制御回路２２は、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２を構成するトランジスターのゲートに対して制御信号（駆動信号）を出力し、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２により１次コイルＬ１を駆動させる。発振回路３８は、例えば水晶発振回路などにより構成され、１次側のクロック信号を生成する。クロック生成回路３７は、送電周波数（駆動周波数）を規定する駆動クロック信号等を生成する。そしてドライバー制御回路２２は、この駆動クロック信号や制御部２４からの制御信号などに基づいて、所与の周波数（送電周波数）の制御信号を生成し、送電部１２の送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２に出力して、制御する。

受電側の制御装置５０は、受電部５２、制御部５４、負荷変調部５６、電力供給部５７、不揮発性メモリー６２、検出部６４を含む。

受電部５２は、複数のトランジスターやダイオードなどにより構成される整流回路５３を含む。整流回路５３は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流の整流電圧ＶＣＣに変換して、出力する。

負荷変調部５６（広義には通信部）は負荷変調を行う。例えば負荷変調部５６は電流源ＩＳを有し、この電流源ＩＳを用いて負荷変調を行う。具体的には、負荷変調部５６は電流源ＩＳ（定電流源）とスイッチ素子ＳＷを有する。電流源ＩＳとスイッチ素子ＳＷは、例えば整流電圧ＶＣＣのノードＮＶＣとＧＮＤ（広義には低電位側電源）のノードとの間に直列に設けられる。そして、例えば制御部５４からの制御信号に基づいてスイッチ素子ＳＷがオン又はオフにされ、ノードＮＶＣからＧＮＤに流れる電流源ＩＳの電流（定電流）をオン又はオフにすることで、負荷変調が実現される。

なお、ノードＮＶＣにはキャパシターＣＭの一端が接続される。このキャパシターＣＭは例えば制御装置５０の外付け部品として設けられる。またスイッチ素子ＳＷはＭＯＳのトランジスターなどにより実現できる。このスイッチ素子ＳＷは、電流源ＩＳの回路を構成するトランジスターとして設けられるものであってもよい。また負荷変調部５６は図６の構成に限定されず、例えば電流源ＩＳの代わりとして抵抗を用いるなどの種々の変形実施が可能である。

電力供給部５７は充電部５８と放電部６０を含む。充電部５８は、受電した電力に基づいて、バッテリー９０の充電（充電制御）を行う。例えば充電部５８は、受電部５２からの整流電圧ＶＣＣ（広義には直流電圧）に基づく電圧が供給されて、バッテリー９０を充電する。この充電部５８は、電力供給スイッチ４２とＣＣ充電回路５９を含むことができる。ＣＣ充電回路５９は、バッテリー９０のＣＣ（Constant-Current）充電を行う回路である。

放電部６０はバッテリー９０の放電動作を行う。例えば放電部６０は、バッテリー９０の放電動作を行って、バッテリー９０からの電力を電力供給対象１００に対して供給する。例えば放電部６０は、バッテリー９０からのバッテリー電圧ＶＢＡＴが供給され、出力電圧ＶＯＵＴを電力供給対象１００に供給する。この放電部６０はチャージポンプ回路６１を含むことができる。チャージポンプ回路６１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴを降圧（例えば１／３降圧）して、出力電圧ＶＯＵＴ（ＶＢＡＴ／３）を電力供給対象１００に対して供給する。この放電部６０（チャージポンプ回路）は、例えばバッテリー電圧ＶＢＡＴを電源電圧として動作する。

不揮発性メモリー６２（広義には記憶部）は、各種の情報を記憶する不揮発性のメモリーデバイスである。この不揮発性メモリー６２は例えば受電装置４０のステータス情報等の各種の情報を記憶する。不揮発性メモリー６２としては、例えばＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。ＥＥＰＲＯＭとしては例えばＭＯＮＯＳ（Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon）型のメモリーを用いることができる。例えばＭＯＮＯＳ型のメモリーを用いたフラッシュメモリーを用いることができる。或いはＥＥＰＲＯＭとして、フローティングゲート型などの他のタイプのメモリーを用いてもよい。

検出部６４は各種の検出処理を行う。例えば検出部６４は、整流電圧ＶＣＣやバッテリー電圧ＶＢＡＴ等を監視して、各種の検出処理を実行する。具体的には検出部６４はＡ／Ｄ変換回路６５を有し、整流電圧ＶＣＣやバッテリー電圧ＶＢＡＴに基づく電圧や、不図示の温度検出部からの温度検出電圧などを、Ａ／Ｄ変換回路６５によりＡ／Ｄ変換し、得られたデジタルのＡ／Ｄ変換値を用いて検出処理を実行する。検出部６４が行う検出処理としては、過放電、過電圧、過電流、或いは温度異常（高温、低温）の検出処理を想定できる。

そして図６では、負荷変調部５６は、受電部５２の出力電圧ＶＣＣが第１の電圧（ＶＳＴ）よりも高くなって着地が検出された場合に、負荷変調を開始し、取り去りが検出された場合に、負荷変調を停止する。具体的には負荷変調部５６は、電子機器５１０の着地が検出された場合に、負荷変調を開始する。送電装置１０（制御部２４）は、例えば受電装置４０（負荷変調部５６）が負荷変調を開始したことを条件に、送電部１２による通常送電を開始させる。そして電子機器５１０の取り去りが検出された場合に、負荷変調部５６は負荷変調を停止する。送電装置１０（制御部２４）は、負荷変調が継続されている間は、送電部１２による通常送電を継続させる。即ち、負荷変調が非検出となった場合に、通常送電を停止させ、例えば着地検出用の間欠送電を送電部１２に行わせる。この場合に受電側の制御部５４は、受電部５２の出力電圧ＶＣＣに基づいて、着地検出、取り去り検出を行うことができる。

また図６では、図２の通信部４６が、負荷変調により通信データを送信する負荷変調部５６により実現されている。具体的には、負荷変調部５６は、送電装置１０（制御装置２０）に送信する通信データ（通信データのビット）の第１の論理レベル（例えば「１」）については、第１の負荷状態と第２の負荷状態で構成される負荷変調パターンが第１のパターン（第１のビットパターン）となる負荷変調を行う。一方、送電装置１０に送信する通信データ（通信データのビット）の第２の論理レベル（例えば「０」）については、負荷変調パターンが第１のパターンとは異なる第２のパターン（第２のビットパターン）となる負荷変調を行う。

一方、送電側の通信部３０は、負荷変調パターンが第１のパターンである場合には、第１の論理レベルの通信データであると判断し、負荷変調パターンが第２のパターンである場合には、第２の論理レベルの通信データであると判断する。

ここで第１のパターンは、例えば第１の負荷状態の期間の幅が第２のパターンに比べて長くなるパターンである。例えば通信部３０は、第１のパターンにおける第１の負荷状態の期間内に設定された第１のサンプリングポイントから、所与のサンプリング間隔で負荷変調パターンのサンプリングを行って、所与のビット数（例えば１６ビット、６４ビット）の通信データを取り込む。

このような負荷変調パターンを用いた手法によれば、負荷変調による負荷変動についての検出感度や検出のノイズ耐性の向上を図れる。これにより、通信開始電圧（負荷変調開始電圧）である第１の電圧を低い電圧に設定することが可能になる。この結果、広い距離範囲で着地を検出して、通信を開始し、バッテリー９０の充電のための制御（例えば送電電力制御）を送電側に行わせることが可能になる。

また電力供給部５７は、受電部５２が受電した電力に基づいて、バッテリー９０を充電する充電部５８と、バッテリー９０の放電動作を行って、バッテリー９０からの電力を電力供給対象１００に対して供給する放電部６０を含む。

そして制御部５４（放電系の制御部）は、着地が検出された場合に、放電部６０の放電動作を停止する。即ち図１Ａにおいて電子機器５１０の着地が検出された場合に、放電部６０の放電動作（ＶＯＵＴの供給）を停止して、バッテリー９０の電力が電力供給対象１００に放電されないようにする。そして制御部５４は、取り去り期間（電子機器５１０が取り去られている期間）において、電力供給部５７の放電部６０に放電動作を行わせる。この放電動作により、バッテリー９０からの電力が放電部６０を介して電力供給対象１００に供給されるようになる。

５．無接点電力伝送システムの動作シーケンス
次に本実施形態の無接点電力伝送システムの動作シーケンスの一例について説明する。図７は動作シーケンスの概要を説明する図である。

図７のＡ１では、受電装置４０を有する電子機器５１０が、送電装置１０を有する充電器５００に上に置かれておらず、取り去り状態になっている。この場合にはスタンバイステートとなる。このスタンバイステートでは、送電装置１０の送電部１２は、着地検出のための間欠送電を行って、電子機器５１０の着地を検出する状態になる。またスタンバイモードでは、受電装置４０では、電力供給対象１００への放電動作がオンになっており、電力供給対象１００への電力供給がイネーブルになっている。これにより、処理部等の電力供給対象１００は、バッテリー９０からの電力が供給されて動作可能になる。

図７のＡ２に示すように、電子機器５１０が充電器５００の上に置かれ、着地が検出されると、通信チェック＆充電ステートになる。この通信チェック＆充電ステートでは、送電装置１０の送電部１２は、連続送電である通常送電を行う。この際に、電力伝送の状態などに応じて電力が可変に変化する電力制御を行いながら、通常送電を行う。またバッテリー９０の充電状態に基づく制御も行われる。電力伝送の状態は、例えば１次コイルＬ１、２次コイルＬ２の位置関係（コイル間距離等）などにより決まる状態であり、例えば受電部５２の整流電圧ＶＣＣなどの情報に基づいて判断できる。バッテリー９０の充電状態は、例えばバッテリー電圧ＶＢＡＴなどの情報に基づいて判断できる。

また通信チェック＆充電ステートでは、受電装置４０の充電部５８の充電動作がオンになり、受電部５２が受電した電力に基づいてバッテリー９０の充電が行われる。また放電部６０の放電動作がオフになり、バッテリー９０からの電力が、電力供給対象１００に供給されなくなる。また通信チェック＆充電ステートでは、負荷変調部５６の負荷変調により、通信データが送電側に送信される。例えば電力伝送状態情報（ＶＣＣ等）や、充電状態情報（ＶＢＡＴや各種のステータスフラグ等）や、温度などの情報を含む通信データが、通常送電期間中の常時の負荷変調により、受電側から送電側に送信される。

図７のＡ３に示すように、バッテリー９０の満充電が検出されると、満充電スタンバイステートになる。この満充電スタンバイステートでは、送電部１２は、例えば取り去り検出のための間欠送電を行って、電子機器５１０の取り去りを検出する状態になる。また放電部６０の放電動作はオフのままとなり、電力供給対象１００への電力供給もディスエーブルのままとなる。

図７のＡ４に示すように電子機器５１０の取り去りが検出されると、Ａ５に示すように電子機器５１０が使用状態になり、受電側の放電動作がオンになる。具体的には、放電部６０の放電動作がオフからオンに切り替わり、バッテリー９０からの電力が放電部６０を介して電力供給対象１００に供給される。これにより、バッテリー９０からの電力が供給されて、処理部等の電力供給対象１００が動作し、ユーザーが電子機器５１０を通常に使用できる状態となる。

以上のように本実施形態では図７のＡ２に示すように、電子機器５１０の着地が検出されると、通常送電が行われ、この通常送電期間において常時の負荷変調が行われる。また着地が検出されると、放電部６０の放電動作が停止する。そして、この常時の負荷変調では、送電側の電力制御のための情報や受電側のステータスを表す情報を含む通信データが、受電側から送電側に送信される。例えば電力制御のための情報（電力伝送状態情報）を通信することで、例えば１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係等に応じた最適な電力制御を実現できる。また受電側のステータスを表す情報を通信することで、最適で安全な充電環境を実現できる。そして本実施形態では、負荷変調が継続している間は、通常送電も継続され、放電部６０の放電動作もオフのままになる。ただし、前述したように、低消費電力モードに設定されている場合には、データ非送信期間には負荷変調は行われず、データ送信期間にのみ負荷変調が行われる。

また本実施形態では図７のＡ３に示すように、バッテリー９０の満充電が検出されると、通常送電が停止し、取り去り検出用の間欠送電が行われる。そしてＡ４、Ａ５に示すように、取り去りが検出されて、取り去り期間になると、放電部６０の放電動作が行われる。これによりバッテリー９０からの電力が電力供給対象１００に供給されて、電子機器５１０の通常動作が可能になる。なお、着地検出や取り去り検出は、受電部５２の出力電圧ＶＣＣに基づいて行われる。

このように本実施形態では、電子機器５１０のバッテリー９０の充電期間（通常送電期間）においては、電力供給対象１００への放電動作がオフになるため、充電期間において電力供給対象１００により無駄に電力が消費されてしまう事態を抑制できる。

そして、電子機器５１０の取り去りが検出されると、通常送電から間欠送電に切り替わると共に、電力供給対象１００への放電動作がオンになる。このように放電動作がオンになることで、バッテリー９０からの電力が電力供給対象１００に供給されるようになり、処理部（ＤＳＰ）等の電力供給対象１００の通常動作が可能になる。このようにすることで、例えば電子機器５１０が充電器５００の上に置かれる充電期間においては動作しないようなタイプの電子機器５１０（例えば、補聴器、ウェアラブル機器等のユーザーが装着する電子機器）において、好適な無接点電力伝送の動作シーケンスを実現できる。

図８、図９、図１０は本実施形態の無接点電力伝送システムの動作シーケンスの詳細を説明するための信号波形図である。

図８のＢ１は、図７のＡ１のスタンバイステートであり、着地検出用の間欠送電が行われている。即ち、期間ＴＬ１の間隔毎に期間ＴＬ２の間隔の送電が行われる。ＴＬ１の間隔は例えば３秒であり、ＴＬ２の間隔は例えば５０ミリ秒である。そして図８のＢ２、Ｂ３では、整流電圧ＶＣＣは電圧ＶＳＴ以下（第１の電圧以下）であるため、負荷変調による通信は行われない。

一方、Ｂ４では整流電圧ＶＣＣが電圧ＶＳＴ（例えば４．５Ｖ）を超えたため、Ｂ５に示すように負荷変調部５６が負荷変調を開始する。即ち、Ｂ２、Ｂ３ではＬ１、Ｌ２のコイルが十分には電磁的結合状態になっていないが、Ｂ４ではＬ１、Ｌ２のコイルが図１Ｂに示すように適正な電磁的結合状態になっている。このため、整流電圧ＶＣＣが上昇して、電圧ＶＳＴを超え、Ｂ５に示すように負荷変調が開始する。そして、この負荷変調により、Ｂ６に示すような通信データが送電側に送信される。このＢ５の負荷変調は、Ｂ７に示す着地検出用の間欠送電により整流電圧ＶＣＣが上昇したことにより開始している。

具体的には、受電側は、着地検出用のダミーデータ（例えば図３に示す３２ビットの「０」）を送信する。送電側は、このダミーデータを検出（例えば８ビットの「０」の検出）することで、受電側の着地を検出して、Ｂ７に示すように通常送電（連続送電）を開始する。

次に受電側は、ＩＤ情報や整流電圧ＶＣＣの情報を送信する。前述したように、ＩＤ情報の送信に対して送電側が応答を行うことで、簡易的な認証処理が実現される。

また送電側は、整流電圧ＶＣＣの情報である送電電力設定情報を受信して、送電電力の制御を行う。この送電側の送電電力の制御により、Ｂ８に示すように整流電圧ＶＣＣが上昇する。そしてＢ９に示すように、ＶＣＣが電圧ＶＣＣＬ（第２の電圧）を超えると、バッテリー９０への充電が開始する。

このように本実施形態では、負荷変調（通信）を開始する電圧ＶＳＴを低く設定できる。これにより送電側の駆動電圧が高く設定されることによる耐圧異常等の不具合の発生を抑制できる。そして、開始した負荷変調により、送電電力設定情報（ＶＣＣ）を送電側に送信することで、送電側の送電電力の制御が行われ、この送電電力の制御により、Ｂ８に示すように整流電圧ＶＣＣが上昇する。そして、整流電圧ＶＣＣが上昇して、Ｂ９に示すように充電可能電圧である電圧ＶＣＣＬを超えると、バッテリー９０の充電が開始するようになる。従って、広い距離範囲での着地検出と、耐圧異常等の不具合の発生の抑制とを、両立して実現できるようになる。

図９のＣ１では、バッテリー９０の充電が行われる通常送電期間において、電子機器５１０が取り去られている。このＣ１の取り去りは、Ｃ２、Ｃ３に示すように、バッテリー９０の満充電前（満充電フラグ＝Ｌレベル）の取り去りである。

このように電子機器５１０の取り去りが行われると、送電側の電力が受電側に伝達されなくなり、整流電圧ＶＣＣが低下する。そしてＣ４に示すように例えばＶＣＣ＜３．１Ｖになると、Ｃ５に示すように負荷変調部５６による負荷変調が停止する。負荷変調が停止すると、Ｃ６に示すように送電部１２による通常送電が停止する。

また、整流電圧ＶＣＣが低下し、判定電圧である例えば３．１Ｖを下回ると、不図示の受電側のスタートキャパシターの放電が開始する。このスタートキャパシターは、受電側の放電動作の起動用（起動期間の計測用）のキャパシターであり、例えば受電側の制御装置５０の外付け部品として設けられる。そして、整流電圧ＶＣＣが判定電圧（３．１Ｖ）を下回ってから、起動期間ＴＳＴが経過すると、Ｃ８に示すように放電部６０の放電動作がオフからオンに切り替わり、バッテリー９０からの電力が電力供給対象１００に供給されるようになる。また送電部１２は、通常送電を停止した後、Ｃ９に示すように、着地検出用の間欠送電を行うようになる。

なお本実施形態では受電側の制御部５４として、充電系の制御部と、放電系の制御部が設けられている。充電系の制御部は、受電部５２の整流電圧ＶＣＣ（出力電圧）による電源電圧が供給されて動作する。一方、放電系の制御部や放電部６０は、バッテリー電圧ＶＢＡＴによる電源電圧が供給されて動作する。そしてスタートキャパシターの充放電の制御や、放電部６０の放電動作の制御（オン・オフ制御）は、放電系の制御部が行うことになる。

図１０のＤ１では、満充電フラグがアクティブレベルであるＨレベルになっており、バッテリー９０の満充電が検出されている。このように満充電が検出されると、Ｄ２に示すように満充電後の取り去り検出用の間欠送電が行われる。即ち、期間ＴＲ１の間隔毎に期間ＴＲ２の間隔の送電が行われる。ＴＲ１の間隔は例えば１．５秒であり、ＴＲ２の間隔は例えば５０ミリ秒である。取り去り検出用の間欠送電の期間ＴＲ１の間隔は、着地検出用の間欠送電の期間ＴＬ１の間隔に比べて、短くなっている。

この取り去り検出用の間欠送電により、図１０のＤ３、Ｄ４に示すように整流電圧がＶＣＣ＞ＶＳＴとなり、Ｄ５、Ｄ６に示すように負荷変調が行われる。送電側は、この負荷変調（空の通信データ等）を検出することで、電子機器５１０が未だ取り去られていないことを検出できる。

そして、前述のスタートキャパシターにより設定されるＤ７に示す起動期間ＴＳＴの間隔（例えば３秒より長い）に比べて、取り去り検出用の間欠送電の期間ＴＲ１の間隔（例えば１．５秒）は短い。従って、電子機器５１０が取り去られていない状態では、スタートキャパシターの電圧（充電電圧）は、放電動作オンのための閾値電圧ＶＴを下回らず、Ｄ８に示すように放電動作のオフからオンへの切り替わりは行われない。

一方、Ｄ９では、電子機器５１０が取り去られている。そして、Ｄ４に示す取り去り検出用の間欠送電の期間ＴＲ２の終了後に、Ｄ１０に示すように、整流電圧ＶＣＣは判定電圧である３．１Ｖを下回るため、Ｄ７に示す起動期間ＴＳＴの計測がスタートする。そしてＤ１１では、スタートキャパシターの電圧が放電動作オンのための閾値電圧ＶＴを下回っており、起動期間ＴＳＴの経過が検出されている。これにより、放電部６０の放電動作がオフからオンに切り替わり、バッテリー９０からの電力が電力供給対象１００に供給されるようになる。またＤ１２に示すように、電子機器５１０の着地検出用の間欠送電が行われるようになる。

以上のように本実施形態では、図８のＢ５に示すように受電装置４０が負荷変調を開始したことを条件に、Ｂ７に示すように送電部１２による通常送電が開始する。そしてＢ５の負荷変調が継続されている間は、Ｂ７に示す通常送電は継続する。具体的には図９のＣ５に示すように負荷変調が非検出となった場合に、Ｃ６に示すように送電部１２による通常送電が停止する。そしてＣ９に示すように送電部１２による着地検出用の間欠送電が行われるようになる。

このように本実施形態では、負荷変調の開始を条件に通常送電を開始し、負荷変調が継続されている間は通常送電を継続し、負荷変調が非検出になると通常送電を停止するという動作シーケンスを採用している。このようにすれば、シンプルで簡素な動作シーケンスで、無接点電力伝送と、負荷変調による通信を実現できるようになる。また、通常送電期間中において、常時の負荷変調による通信を行うことで、電力伝送の状態等に応じた効率的な無接点電力伝送も実現できるようになる。

６．通信手法
図１１は、負荷変調による通信手法を説明する図である。図１１に示すように、送電側では、送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２が、電源電圧制御部１４から供給された電源電圧ＶＤＲＶに基づいて動作して、１次コイルＬ１を駆動する。

一方、受電側（２次側）では、２次コイルＬ２のコイル端電圧を受電部５２の整流回路５３が整流し、ノードＮＶＣに整流電圧ＶＣＣが出力される。なお、１次コイルＬ１とキャパシターＣＡ１により送電側の共振回路が構成され、２次コイルＬ２とキャパシターＣＡ２により受電側の共振回路が構成されている。

受電側では、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷをオン・オフさせることで、電流源ＩＳの電流ＩＤ２をノードＮＶＣからＧＮＤ側に間欠的に流して、受電側の負荷状態（受電側の電位）を変動させる。

送電側では、負荷変調による受電側の負荷状態の変動により、電源ラインに設けられたセンス抵抗ＲＣＳに流れる電流ＩＤ１が変動する。例えば送電側の電源（例えば図１Ａの電源アダプター５０２等の電源装置）と電源電圧制御部１４との間に、電源に流れる電流を検出するためのセンス抵抗ＲＣＳが設けられている。電源電圧制御部１４は、このセンス抵抗ＲＣＳを介して電源から電源電圧が供給される。そして負荷変調による受電側の負荷状態の変動により、電源からセンス抵抗ＲＣＳに流れる電流ＩＤ１が変動し、通信部３０が、この電流変動を検出する。そして通信部３０は、検出結果に基づいて、負荷変調により送信される通信データの検出処理を行う。

図１２に通信部３０の具体的な構成の一例を示す。通信部３０は、電流検出回路３２、比較回路３４、復調部３６を含む。また信号増幅用のアンプＡＰ、フィルター部３５を含むことができる。

電流検出回路３２は、電源（電源装置）から電源電圧制御部１４を介して送電部１２に流れる電流ＩＤ１を検出する。この電流ＩＤ１は、例えばドライバー制御回路２２等に流れる電流を含んでいてもよい。電流検出回路３２は、ＩＶ変換用アンプＩＶＣにより構成される。ＩＶ変換用アンプＩＶＣは、センス抵抗ＲＣＳに微少の電流ＩＤ１が流れることで生成される微少の電圧ＶＣ１−ＶＣ２を増幅して、検出電圧ＶＤＴとして出力する。アンプＡＰは、基準電圧ＶＲＦを基準として検出電圧ＶＤＴを増幅した検出電圧ＶＤＴＡの信号を、比較回路３４に出力する。

比較回路３４は、電流検出回路３２による検出電圧ＶＤＴＡと、判定用電圧ＶＣＰ＝ＶＲＦ＋ＶＯＦＦとの比較判定を行い、比較判定結果ＣＱを出力する。比較回路３４は、コンパレーターＣＰにより構成できる。この場合に、例えば判定用電圧ＶＣＰ＝ＶＲＦ＋ＶＯＦＦの電圧ＶＯＦＦは、コンパレーターＣＰのオフセット電圧などにより実現できる。

復調部３６は、比較回路３４の比較判定結果ＣＱ（フィルター処理後の比較判定結果ＦＱ）に基づいて負荷変調パターンの復調処理を行うことで、通信データを検出し、検出データＤＡＴとして出力する。比較回路３４と復調部３６との間にはフィルター部３５が設けられており、復調部３６は、フィルター部３５によるフィルター処理後の比較判定結果ＦＱに基づいて、負荷変調パターンの復調処理を行う。

フィルター部３５、復調部３６は、例えば駆動クロック信号ＦＣＫが供給されて動作する。駆動クロック信号ＦＣＫは、送電周波数を規定する信号であり、ドライバー制御回路２２は、この駆動クロック信号ＦＣＫが供給されて、送電部１２の送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２を駆動する。

図１３は、受電側の通信構成を説明する図である。受電部５２は、２次コイルＬ２のコイル端信号を整形することで、送電信号波形に対応する矩形波信号を抽出して、通信データ生成部４３に供給する。通信データ生成部４３は制御部５４に設けられており、送電周波数測定部４４を含む。送電周波数測定部４４は、送電信号波形に対応する矩形波信号の周期を、発振回路４５で生成されたクロック信号を用いてカウントすることで、送電周波数を測定する。そして通信データ生成部４３は、測定された送電周波数に基づいて、通信データを送信するための制御信号ＣＳＷを生成して、負荷変調部５６に出力する。そして、制御信号ＣＳＷにより例えばスイッチ素子ＳＷのオン・オフ制御を行って、通信データに対応する負荷変調を負荷変調部５６に行わせる。

負荷変調部５６は、例えば第１の負荷状態、第２の負荷状態というように、受電側の負荷状態（負荷変調による負荷）を変化させることで、負荷変調を行う。第１の負荷状態は、例えばスイッチ素子ＳＷがオンになる状態であり、受電側の負荷状態（負荷変調の負荷）が高負荷（インピーダンス小）になる状態である。第２の負荷状態は、例えばスイッチ素子ＳＷがオフになる状態であり、受電側の負荷状態（負荷変調の負荷）が低負荷（インピーダンス大）になる状態である。

そして、これまでの負荷変調手法では、例えば第１の負荷状態を、通信データの論理レベル「１」（第１の論理レベル）に対応させ、第２の負荷状態を、通信データの論理レベル「０」（第２の論理レベル）に対応させて、受電側から送電側への通信データの送信を行っていた。即ち、通信データのビットの論理レベルが「１」である場合には、スイッチ素子ＳＷをオンにし、通信データのビットの論理レベルが「０」である場合には、スイッチ素子ＳＷをオフにすることで、所定のビット数の通信データを送信していた。

しかしながら、例えばコイル間の結合度が低かったり、コイルが小型であったり、送電電力も低パワーであるような用途では、このような従来の負荷変調手法では、適正な通信の実現が難しい。即ち、負荷変調により受電側の負荷状態を、第１の負荷状態、第２の負荷状態というように変化させても、ノイズ等が原因で、通信データの論理レベル「１」、「０」のデータ検出エラーが発生してしまう。つまり、受電側で負荷変調を行っても、この負荷変調により、送電側のセンス抵抗ＲＣＳに流れる電流ＩＤ１は、非常に微少な電流となる。このため、ノイズが重畳すると、データ検出エラーが発生し、ノイズ等を原因とする通信エラーが発生してしまう。

例えば図１４は、検出電圧ＶＤＴＡ、比較回路３４の判定用電圧ＶＣＰ及び比較判定結果ＣＱの信号波形を模式的に示した図である。図１４に示すように、検出電圧ＶＤＴＡは、基準電圧ＶＲＦを基準にして変化する電圧信号になっており、判定用電圧ＶＣＰは、この基準電圧ＶＲＦにコンパレーターＣＰのオフセット電圧ＶＯＦＦを加算した電圧信号になっている。

そして図１４に示すように、例えば検出電圧ＶＤＴＡの信号にノイズが重畳すると、Ｆ１、Ｆ２に示すように比較判定結果ＣＱの信号のエッジの位置が変化し、期間ＴＭ１の幅（間隔）が長くなったり、短くなったりというように変動してしまう。例えば期間ＴＭ１が論理レベル「１」に対応する期間であるとすると、期間ＴＭ１の幅が変動すると、通信データのサンプリングエラーが発生してしまい、通信データの検出エラーが生じる。特に、通常送電期間において常時の負荷変調を行って通信を行う場合には、通信データに重畳されるノイズが多くなる可能性があり、通信データの検出エラーが発生する確率が高くなってしまう。

そこで本実施形態では、通信データの各ビットの論理レベル「１」（データ１）、論理レベル「０」（データ０）を、負荷変調パターンを用いて、受電側から送信し、送電側において検出する手法を採用している。

具体的には図１５に示すように、受電側の負荷変調部５６は、送電装置１０に送信する通信データの第１の論理レベル「１」については、負荷変調パターンが第１のパターンＰＴ１となる負荷変調を行う。一方、通信データの第２の論理レベル「０」については、負荷変調パターンが第１のパターンＰＴ１とは異なる第２のパターンＰＴ２となる負荷変調を行う。

そして送電側の通信部３０（復調部）は、負荷変調パターンが第１のパターンＰＴ１である場合には、第１の論理レベル「１」の通信データであると判断する。一方、負荷変調パターンが第１のパターンＰＴ１とは異なる第２のパターンＰＴ２である場合には、第２の論理レベル「０」の通信データであると判断する。

ここで負荷変調パターンは、第１の負荷状態と第２の負荷状態で構成されるパターンである。第１の負荷状態は、負荷変調部５６による受電側の負荷が、例えば高負荷になる状態である。具体的には、図１５において、第１の負荷状態の期間ＴＭ１は、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷがオンになって、電流源ＩＳの電流がノードＮＶＣからＧＮＤ側に流れる期間であり、第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２のＨレベル（ビット＝１）に対応する期間である。

一方、第２の負荷状態は、負荷変調部５６による受電側の負荷が、例えば低負荷になる状態である。具体的には、図１５において第２の負荷状態の期間ＴＭ２は、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷがオフになる期間であり、第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２のＬレベル（ビット＝０）に対応する期間である。

そして図１５において、第１のパターンＰＴ１は、第１の負荷状態の期間ＴＭ１の幅が第２のパターンＰＴ２に比べて長くなるパターンとなっている。このように第１の負荷状態の期間ＴＭ１の幅が、第２のパターンＰＴ２に比べて長い第１のパターンＰＴ１については、論理レベル「１」であると判断される。一方、第１の負荷状態の期間ＴＭ１の幅が、第１のパターンＰＴ１に比べて短い第２のパターンＰＴ２については、論理レベル「０」であると判断される。

図１５に示すように、第１のパターンＰＴ１は、例えば（１１１０）のビットパターンに対応するパターンである。第２のパターンＰＴ２は、例えば（１０１０）のビットパターンに対応するパターンである。これらのビットパターンにおいて、ビット＝１は、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷがオンになる状態に対応し、ビット＝０は、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷがオフになる状態に対応する。

例えば受電側は、送信する通信データのビットが論理レベル「１」である場合には、第１のパターンＰＴ１に対応する（１１１０）のビットパターンで、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷをオン又はオフにする。具体的には、スイッチ素子ＳＷを、順に、オン、オン、オン、オフにするスイッチ制御を行う。そして送電側は、負荷変調パターンが、（１１１０）のビットパターンに対応する第１のパターンＰＴ１であった場合には、通信データのビットの論理レベルは「１」であると判断する。

一方、受電側は、送信する通信データのビットが論理レベル「０」である場合には、第２のパターンＰＴ２に対応する（１０１０）のビットパターンで、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷをオン又はオフにする。具体的には、スイッチ素子ＳＷを、順に、オン、オフ、オン、オフにするスイッチ制御を行う。そして送電側は、負荷変調パターンが、（１０１０）のビットパターンに対応する第２のパターンＰＴ２であった場合には、通信データのビットの論理レベルは「０」であると判断する。

ここで、送電部１２の送電周波数（駆動クロック信号ＦＣＫの周波数）をｆｃｋとし、送電周期をＴ＝１／ｆｃｋとした場合には、第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２の長さは、例えば５１２×Ｔと表すことができる。この場合に、１つのビット区間の長さは、（５１２×Ｔ）／４＝１２８×Ｔと表される。従って、受電側は、通信データのビットが論理レベル「１」である場合には、例えば１２８×Ｔの間隔で、第１のパターンＰＴ１に対応する（１１１０）のビットパターンで、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷをオン又はオフにする。また受電側は、通信データのビットが論理レベル「０」である場合には、例えば１２８×Ｔの間隔で、第２のパターンＰＴ２に対応する（１０１０）のビットパターンで、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷをオン又はオフにする。

一方、送電側は、例えば図１６に示す手法で通信データの検出処理及び取り込み処理を行う。例えば通信部３０（復調部）は、第１のパターンＰＴ１における第１の負荷状態の期間ＴＭ１内に設定された第１のサンプリングポイントＳＰ１から、所与のサンプリング間隔ＳＩで負荷変調パターンのサンプリングを行って、所与のビット数の通信データを取り込む。

例えば図１６のサンプリングポイントＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４、ＳＰ５、ＳＰ６は、サンプリング間隔ＳＩ毎に設定されるサンプリングポイントである。このサンプリング間隔ＳＩは、負荷変調パターンの長さに対応する間隔である。例えば図１５では、第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２の長さは５１２×Ｔ（＝５１２／ｆｃｋ）となっているため、サンプリング間隔ＳＩの長さも５１２×Ｔになる。

そして図１６では、期間ＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４、ＴＳ５、ＴＳ６での負荷変調パターンは、各々、ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ２、ＰＴ２になっている。従って、図１６の場合には、第１のサンプリングポイントＳＰ１から、サンプリング間隔ＳＩで負荷変調パターンのサンプリングを行うことで、例えばビット数＝６である通信データ（１０１０００）が取り込まれることになる。

具体的には、第１の負荷状態の期間ＴＭ１の幅が、第１の範囲幅内（２２０×Ｔ〜５１１×Ｔ）である場合に、図１６に示すように、第１の負荷状態の期間ＴＭ１内に、第１のサンプリングポイントＳＰ１を設定する。即ち、信号レベルがＨレベルとなる期間ＴＭ１の幅が、第１の範囲幅内である場合に、ビット同期を行い、その期間ＴＭ１内の例えば中心点に、第１のサンプリングポイントＳＰ１を設定する。そして、設定された第１のサンプリングポイントＳＰ１から、サンプリング間隔ＳＩ毎にサンプリングを行う。そして取り込んだ信号のレベルが、Ｈレベル（第１の負荷状態）であれば、論理レベル「１」（第１のパターンＰＴ１）であると判断し、Ｌレベル（第２の負荷状態）であれば、論理レベル「０」（第２のパターンＰＴ２）であると判断する。

ここで第１の範囲幅（２２０×Ｔ〜５１１×Ｔ）は、第１のパターンＰＴ１における第１の負荷状態の期間ＴＭ１（３８４×Ｔ）に対応して設定される範囲幅である。即ち、図１４で説明したように、ノイズ等が原因となって、期間ＴＭ１の幅は変動してしまう。そして第１のパターンＰＴ１における期間ＴＭ１の幅のティピカル値は、３ビット分（１１１）に対応する幅である１２８×３×Ｔ＝３８４×Ｔである。従って、この３８４×Ｔを含むような第１の範囲幅２２０×Ｔ〜５１１×Ｔを設定する。そして、第１の範囲幅２２０×Ｔ〜５１１×Ｔ内であるＨレベルの期間については、第１のパターンＰＴ１の期間ＴＭ１であると判断し、第１のサンプリングポイントＳＰ１を設定するためのビット同期を行う。このようにすることで、図１４に示すようにノイズが信号に重畳している場合にも、適正なビット同期を行って、適切な第１のサンプリングポイントＳＰ１を設定できるようになる。

そして、このように第１のサンプリングポイントＳＰ１を設定した後は、サンプリング間隔ＳＩ毎にサンプリングを行い、各サンプリングポイントでの負荷状態（信号レベル）に基づいて、第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２のいずれなのかを判断する。

例えば図１６では、サンプリングポイントＳＰ２での負荷状態は第２の負荷状態（Ｌレベル）であるため、第２のパターンＰＴ２であると判断され、論理レベルが「０」であると判断される。サンプリングポイントＳＰ３での負荷状態は第１の負荷状態（Ｈレベル）であるため、第１のパターンＰＴ１であると判断され、論理レベルが「１」であると判断される。サンプリングポイントＳＰ４、ＳＰ５、ＳＰ６での負荷状態は第２の負荷状態（Ｌレベル）であるため、第２のパターンＰＴ２であると判断され、論理レベルが「０」であると判断される。

なお、図１６の各サンプリングポイントＳＰ２〜ＳＰ６において、そのサンプリングポイントを含む負荷状態の期間の幅が、所定の範囲幅内であるか否かを確認するようにしてもよい。

例えば第２のサンプリングポイントＳＰ２において、負荷状態が第１の負荷状態（Ｈレベル）であり、且つ、第２のサンプリングポイントＳＰ２を含む第１の負荷状態の期間ＴＭ１の幅が、第１の範囲幅内（２２０×Ｔ〜５１１×Ｔ）である場合には、第２のサンプリングポイントＳＰ２での負荷変調パターンが第１のパターンＰＴ１（論理レベル「１」）であると判断する。

一方、第２のサンプリングポイントＳＰ２において、負荷状態が第２の負荷状態（Ｌレベル）であり、且つ、第２のサンプリングポイントＳＰ２を含む第２の負荷状態の期間ＴＭ２の幅が、第２の範囲幅内（例えば８０×Ｔ〜１５０×Ｔ）である場合には、第２のサンプリングポイントＳＰ２での負荷変調パターンが第２のパターンＰＴ２（論理レベル「０」）であると判断する。

ここで第２の範囲幅（８０×Ｔ〜１５０×Ｔ）は、第２のパターンＰＴ２における第２の負荷状態の期間ＴＭ２（１２８×Ｔ）に対応して設定される範囲幅である。期間ＴＭ２のティピカル値は、１ビットに対応する幅である１２８×Ｔとなるため、この１２８×Ｔを含むような第２の範囲幅８０×Ｔ〜１５０×Ｔが設定される。

以上のように本実施形態では、負荷変調パターンを判別して通信データの論理レベルを判定している。例えば従来では、負荷変調部５６のスイッチ素子ＳＷがオンになる第１の負荷状態を論理レベル「１」と判断し、スイッチ素子ＳＷがオフになる第２の負荷状態を論理レベル「０」と判断するような手法を採用している。しかしながら、この従来例の手法では、図１４で説明したように、ノイズ等が原因で通信データの検出エラーが発生してしまうおそれがある。

これに対して本実施形態では、負荷変調パターンが、例えば図１５に示すような第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２のいずれであるかを判別することで、通信データの各ビットの論理レベルを検出している。従って、図１４のようなノイズが多いような状況においても、通信データの適正な検出が可能になる。即ち、図１５の第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２では、例えば第１の負荷状態（Ｈレベル）の期間ＴＭ１の幅が大きく異なっており、本実施形態では、この期間ＴＭ１の幅の違いを判別することで、パターンを判別して、通信データの各ビットの論理レベルを検出している。例えば図１６の最初のビット同期において、期間ＴＭ１の幅が第１の範囲幅内（２２０×Ｔ〜５１１×Ｔ）である場合に、その期間ＴＭ１の中心点にサンプリングポイントＳＰ１を設定し、その後のサンプリングポイントＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４・・・での信号の取り込みを行っている。従って、例えばノイズが原因でサンプリングポイントＳＰ１での期間ＴＭ１の幅等が変動した場合にも、通信データの適正な検出が可能になる。また、以降のサンプリングポイントＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４・・・は、サンプリング間隔ＳＩに基づき簡素な処理で設定できるため、通信データの検出処理の処理負荷も軽減できるという利点がある。

図１７Ａ、図１７Ｂに、本実施形態で用いられる通信データのフォーマットの例を示す。

図１７Ａでは、通信データは６４ビットで構成され、この６４ビットで１つのパケットが構成される。負荷変調部５６が送信するパケットは、同期用の複数のビットと、送信データ用の複数のビットと、により構成される。一番目の１６ビットは００００ｈとなっており、この一番目の１６ビットが同期用の複数のビットに相当する。例えば受電側の負荷変調を検出して送電側が通常送電（或いは間欠送電）を開始する場合に、通信部３０の電流検出回路３２等が動作して、通信データを適正に検出できるようになるまでに、ある程度の時間が必要になる。このため、一番目の１６ビットには、ダミー（空）のデータである００００ｈを設定する。送電側は、この１番目の１６ビットの００００ｈの通信期間において、例えばビット同期のために必要な種々の処理を行うことになる。

次の２番目の１６ビットと３番目の１６ビットは、送信データ用の複数のビットに相当する。そして、送信データ用の複数のビットは、送信情報の種類を示すデータコード用の複数のビットと、送信情報用の複数のビットにより構成される。例えば２番目の１６ビットには、データコードと、整流電圧（ＶＣＣ）の情報が設定される。つまり、２番目の１６ビットは、送信情報の種類を示すデータコード用の複数のビットに相当する。データコードは、図１７Ｂに示すように、次の３番目の１６ビットで通信されるデータを特定するためのコードである。整流電圧（ＶＣＣ）は、送電装置１０の送電電力設定情報として用いられる。

３番目の１６ビットには、データコードでの設定に従って、温度、バッテリー電圧、バッテリー電流、ステータスフラグ、サイクル回数、ＩＣ番号・充電実行・オフスタート、或いはＩＤなどの情報が設定される。温度は例えばバッテリー温度などである。３番目の１６ビットは、送信情報用の複数のビットに相当する。バッテリー電圧、バッテリー電流は、バッテリー９０の充電状態を表す情報である。ステータスフラグは、例えば温度エラー（高温異常、低温異常）、バッテリーエラー（１．０Ｖ以下のバッテリー電圧）、過電圧エラー、タイマーエラー、満充電（ノーマルエンド）などの受電側のステータスを表す情報である。サイクル回数（サイクルタイム）は充電回数を表す情報である。ＩＣ番号は、制御装置のＩＣを特定するための番号である。充電実行のフラグ（ＣＧＯ）は、認証した送電側が適正であり、送電側からの送電電力に基づいて充電を実行することを示すフラグである。４番目の１６ビットにはＣＲＣの情報が設定される。

このように、送電装置１０が、同期用の複数のビット（１番目の１６ビット）の受信を検出することにより、続けて受電装置４０から送信される送信データ用の複数のビット（２、３番目の１６ビット）を受信し、受信した送信データ用の複数のビットを解析すること等が可能になる。

また、受電装置４０が、データコード用の複数のビットと、送信情報用の複数のビットを送電装置１０に送信することにより、受電装置４０が、送信情報の種類をパケット毎に変更すること等が可能になる。そして、送電装置１０は、データコード用の複数のビットを確認することにより、続けて受信される送信情報用の複数のビットが示す情報を解析すること等が可能になる。

また、ダミーデータ送信期間では、ダミーデータとして送信される複数のビットの各ビットが、図１５に示す負荷変調パターンの第２のパターンに対応する第２の論理レベルに設定される。

これにより、送電装置１０は、受信したダミーデータを用いて、例えば通信データの受信処理の準備を行うことが可能になる。

例えば、ダミーデータを構成する各ビットの論理レベルを全て第２の論理レベル（「０」）に設定することができる。そして例えば前述したように、送電装置１０が所与の数だけ連続して、第２の論理レベル（「０」）のビットを受信した場合に、ダミーデータを受信したと判定すること等が可能になる。ただし、本実施形態はこれに限定されず、例えば、ダミーデータとして送信される複数のビットの各ビットの論理レベルが、図１５に示す第１の論理レベル（「１」）に設定されていてもよい。

なお本実施形態の通信手法は、図１５〜図１７Ｂ等で説明した手法に限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば図１５では第１のパターンＰＴ１に論理レベル「１」を対応づけ、第２のパターンＰＴ２に論理レベル「０」を対応づけているが、この対応づけは逆であってもよい。また、図１５の第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２は負荷変調パターンの一例であり、本実施形態の負荷変調パターンはこれに限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば図１５では、第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２は同じ長さに設定されているが、異なる長さに設定してもよい。また図１５では、ビットパターン（１１１０）の第１のパターンＰＴ１と、ビットパターン（１０１０）の第２のパターンＰＴ２を用いているが、これらとは異なったビットパターンの第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２を採用してもよい。例えば第１、第２のパターンＰＴ１、ＰＴ２は、少なくとも第１の負荷状態の期間ＴＭ１（或いは第２の負荷状態の期間ＴＭ２）の長さが異なるパターンであればよく、図１５とは異なる種々のパターンを採用できる。また、通信データのフォーマットや通信処理も本実施形態で説明した手法に限定されず、種々の変形実施が可能である。

７．受電部、充電部
図１８に、受電部５２、充電部５８等の詳細な構成例を示す。図１８に示すように、受電部５２の整流回路５３は、整流用のトランジスターＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３、ＴＡ４と、これらのトランジスターＴＡ１〜ＴＡ４を制御する整流制御部５１を有する。トランジスターＴＡ１〜ＴＡ４の各々のドレイン・ソース間にはボディーダイオードが設けられている。整流制御部５１は、トランジスターＴＡ１〜ＴＡ４のゲートに対して制御信号を出力して、整流電圧ＶＣＣを生成するための整流制御を行う。

整流電圧ＶＣＣのノードＮＶＣとＧＮＤのノードとの間には抵抗ＲＢ１、ＲＢ２が直列に設けられている。整流電圧ＶＣＣを、抵抗ＲＢ１、ＲＢ２で電圧分割した電圧ＡＣＨ１が、例えばＡ／Ｄ変換回路６５に入力される。これにより整流電圧ＶＣＣの監視が可能になり、ＶＣＣに基づく電力制御や、ＶＣＣに基づく通信開始や充電開始の制御を実現できる。

レギュレーター６７は、整流電圧ＶＣＣの電圧調整（レギュレート）を行って、電圧ＶＤ５を出力する。この電圧ＶＤ５は、トランジスターＴＣ１を介して、充電部５８のＣＣ充電回路５９に供給される。トランジスターＴＣ１は、例えばバッテリー電圧ＶＢＡＴが所与の電圧を超える過電圧の検出時において、制御信号ＧＣ１に基づいてオフになる。なお制御装置５０の各回路（放電部６０等の放電系の回路を除く回路）は、この電圧ＶＤ５に基づく電圧（ＶＤ５をレギュレートした電圧等）を電源電圧として動作する。

ＣＣ充電回路５９は、トランジスターＴＣ２と、演算増幅器ＯＰＣと、抵抗ＲＣ１と、電流源ＩＳＣを有する。演算増幅器ＯＰＣの仮想接地により、抵抗ＲＣ１の一端の電圧（非反転入力端子の電圧）と、外付け部品であるセンス抵抗ＲＳの他端の電圧ＶＣＳ２（反転入力端子の電圧）とが等しくなるように、トランジスターＴＣ２が制御される。信号ＩＣＤＡの制御により電流源ＩＳＣに流れる電流をＩＤＡとし、センス抵抗ＲＳに流れる電流をＩＲＳとする。すると、ＩＲＳ×ＲＳ＝ＩＤＡ×ＲＣ１となるように、制御される。即ち、このＣＣ充電回路５９では、センス抵抗ＲＳに流れる電流ＩＲＳ（充電電流）が、信号ＩＣＤＡにより設定される一定の電流値になるように制御される。これにより、ＣＣ（Constant-Current）充電が可能になる。

トランジスターＴＣ３は、ＣＣ充電回路５９の出力ノードと、バッテリー電圧ＶＢＡＴの供給ノードＮＢＡＴとの間に設けられる。Ｐ型のトランジスターＴＣ３のゲートには、Ｎ型のトランジスターＴＣ４のドレインが接続されており、トランジスターＴＣ４のゲートには、制御部５４からの充電の制御信号ＣＨＯＮが入力されている。また、トランジスターＴＣ３のゲートとノードＮＢＡＴの間には、プルアップ用の抵抗ＲＣ２が設けられ、トランジスターＴＣ４のゲートとＧＮＤ（低電位側電源）のノードの間には、プルダウン用の抵抗ＲＣ３が設けられている。トランジスターＴＣ３（ＴＣ４）により、図２の電力供給スイッチ４２が実現される。

充電時には、制御部５４が、制御信号ＣＨＯＮをアクティブレベル（Ｈレベル）にする。これにより、Ｎ型のトランジスターＴＣ４がオンになって、Ｐ型のトランジスターＴＣ３のゲート電圧がＬレベルになる。この結果、トランジスターＴＣ３がオンになり、バッテリー９０の充電が行われるようになる。

一方、制御部５４が、制御信号ＣＨＯＮを非アクティブレベル（Ｌレベル）にすると、Ｎ型のトランジスターＴＣ４がオフになる。そしてＰ型のトランジスターＴＣ３のゲート電圧が、抵抗ＲＣ２によりバッテリー電圧ＶＢＡＴにプルアップされることで、トランジスターＴＣ３がオフになり、バッテリー９０の充電が停止する。

また、充電系の電源電圧が回路の動作下限電圧よりも低くなった場合には、トランジスターＴＣ４のゲート電圧が、抵抗ＲＣ３によりＧＮＤにプルダウンされることで、トランジスターＴＣ４がオフになる。そしてトランジスターＴＣ３のゲート電圧が、抵抗ＲＣ２によりバッテリー電圧ＶＢＡＴにプルアップされることで、トランジスターＴＣ３がオフになる。このようにすれば、例えば受電側が取り去られ、電源電圧が動作下限電圧よりも低くなった場合に、トランジスターＴＣ３がオフになることで、ＣＣ充電回路５９の出力ノードとバッテリー９０のノードＮＢＡＴとの間の経路が電気的に遮断される。これにより、電源電圧が動作下限電圧以下になった場合におけるバッテリー９０からの逆流が防止されるようになる。

またノードＮＢＡＴとＧＮＤのノードとの間には抵抗ＲＣ４、ＲＣ５が直列に設けられており、バッテリー電圧ＶＢＡＴを、抵抗ＲＣ４、ＲＣ５で電圧分割した電圧ＡＣＨ２が、Ａ／Ｄ変換回路６５に入力される。これによりバッテリー電圧ＶＢＡＴの監視が可能になり、バッテリー９０の充電状態に応じた各種の制御を実現できる。またバッテリー９０の近くには、サーミスターＴＨ（広義には温度検出部）が設けられている。このサーミスターＴＨの一端の電圧ＲＣＴが制御装置５０に入力され、これによりバッテリー温度の測定が可能になる。

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と共に記載された用語は、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。また本実施形態及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。また送電側、受電側の制御装置、送電装置、受電装置、電子機器、無接点電力伝送システムの構成・動作等も、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。

Ｌ１…１次コイル、Ｌ２…２次コイル、ＤＲ１、ＤＲ２…送電ドライバー、
ＩＳ、ＩＳＣ…電流源、ＳＷ…スイッチ素子、ＣＭ…キャパシター、
ＩＶＣ…ＩＶ変換用アンプ、ＡＰ…アンプ、ＣＰ…コンパレーター、
ＴＡ１〜ＴＡ４、ＴＣ１〜ＴＣ４…トランジスター、
ＲＣＳ、ＲＳ…センス抵抗、ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＣ１〜ＲＣ５…抵抗、
ＯＰＣ…演算増幅器、ＴＨ…サーミスター（温度検出部）、
１０…送電装置、１２…送電部、１４…電源電圧制御部、１６…報知部、
２０…制御装置、２２…ドライバー制御回路、２４…制御部、
３０…通信部、３２…電流検出回路、３４…比較回路、３５…フィルター部、
３６…復調部、３７…クロック生成回路、３８…発振回路、
４０…受電装置、４２…電力供給スイッチ、４３…通信データ生成部、
４４…送電周波数測定部、４５…発振回路、４６…通信部、
５０…制御装置、５１…整流制御部、５２…受電部、５３…整流回路、５４…制御部、
５６…負荷変調部、５７…電力供給部、５８…充電部、５９…ＣＣ充電回路、
６０…放電部、６１…チャージポンプ回路、６２…不揮発性メモリー、６４…検出部、
６５…Ａ／Ｄ変換部、６７…レギュレーター、８０…負荷、９０…バッテリー、
１００…電力供給対象、５００…充電器、５０２…電源アダプター、５１０…電子機器、
５１４…スイッチ部

Claims (12)

1. 送電装置から無接点で電力を受電する受電装置に含まれる制御装置であって、
   前記送電装置から前記受電装置内の受電部が受電した電力に基づいて、負荷に電力を供給する電力供給部と、
   前記送電装置の通常送電期間において、負荷変調により、前記送電装置に対して、各パケットがＮビット（Ｎは３以上の整数）で構成される複数のパケットを送信する負荷変調部と、
   前記電力供給部と前記負荷変調部とを制御する制御部と、
   を含み、
   低消費電力モードにおいては、第ｉ（ｉは１以上の整数）のパケットと、前記第ｉのパケットの次の第（ｉ＋１）のパケットとの間にデータ非送信期間が設定され、
   通常モードにおいては、前記第ｉのパケットを送信した後、前記データ非送信期間が非設定であり、
   前記負荷変調部は、
   前記低消費電力モードにおいては、
   負荷変調により、前記送電装置に対して、前記受電装置が充電可能位置となる着地状態にあることを前記送電装置が検出するためのダミーデータを送信し、
   前記ダミーデータの送信後に、負荷変調により、前記送電装置に対して前記第ｉのパケットを送信し、
   前記第ｉのパケットの送信後の前記データ非送信期間において、負荷変調をオフにし、
   前記データ非送信期間の経過後に、負荷変調をオンにして、前記送電装置に対して前記ダミーデータを送信し、
   前記ダミーデータの送信後に、負荷変調により、前記送電装置に対して前記第（ｉ＋１）のパケットを送信し、
   前記負荷変調部は、
   前記通常モードにおいては、
   負荷変調により前記第ｉのパケットを送信した後、負荷変調を継続したまま、所与の期間内に、前記第（ｉ＋１）のパケットを送信することを特徴とする制御装置。
2. 請求項１において、
   情報を記憶する記憶部を含み、
   前記制御部は、
   前記電力供給部の電力供給対象となるデバイスが、前記受電装置を前記低消費電力モードで動作させるための設定情報を前記記憶部に書き込んだ場合に、前記記憶部からの前記設定情報を読み出して、前記低消費電力モードにより動作することを決定することを特徴とする制御装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記低消費電力モードにおいては、前記第ｉのパケットと次の前記第（ｉ＋１）のパケットの間に、少なくともＭビット分（Ｍは２＜Ｎ＜Ｍとなる整数）の前記データ非送信期間が設定されていることを特徴とする制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記負荷変調部は、
   前記送電装置に送信する通信データの第１の論理レベルについては、負荷変調パターンが第１のパターンとなる負荷変調を行い、前記送電装置に送信する前記通信データの第２の論理レベルについては、前記負荷変調パターンが前記第１のパターンとは異なる第２のパターンとなる負荷変調を行うことを特徴とする制御装置。
5. 請求項４において、
   前記データ非送信期間と前記第（ｉ＋１）のパケットとの間には、前記ダミーデータを前記送電装置に送信するダミーデータ送信期間が設定され、
   前記ダミーデータ送信期間では、前記ダミーデータとして送信される複数のビットの各ビットが、前記負荷変調パターンの前記第２のパターンに対応する前記第２の論理レベルに設定されることを特徴とする制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記負荷は、
   バッテリーと、
   前記バッテリーの電力供給対象と、
   を含み、
   前記電力供給部は、
   前記受電部が受電した電力に基づいて、前記バッテリーを充電する充電部と、
   前記バッテリーの放電動作を行って、前記バッテリーからの電力を前記電力供給対象に対して供給する放電部と、
   を含むことを特徴とする制御装置。
7. 請求項６において、
   前記制御部は、
   前記受電装置が充電可能位置となる着地状態にあることが検出された場合に、前記放電部の前記放電動作を停止し、取り去り期間において、前記放電部に前記放電動作を行わせることを特徴とする制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記負荷変調部が送信する前記パケットは、
   同期用の複数のビットと、
   送信データ用の複数のビットと、
   により構成されることを特徴とする制御装置。
9. 請求項８において、
   前記送信データ用の複数のビットは、
   送信情報の種類を示すデータコード用の複数のビットと、
   前記送信情報用の複数のビットと、
   により構成されることを特徴とする制御装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の制御装置を含むことを特徴とする電子機器。
11. 送電装置と受電装置とを有する無接点電力伝送システムにおいて、
    前記送電装置は、
    前記受電装置に対して電力を送電し、
    前記受電装置は、
    前記送電装置から受電した電力に基づいて、負荷に電力を供給し、
    前記送電装置の通常送電期間において、負荷変調により、前記送電装置に対して、各パケットがＮビット（Ｎは３以上の整数）で構成される複数のパケットを送信し、
    低消費電力モードにおいては、第ｉ（ｉは１以上の整数）のパケットと次の第（ｉ＋１）のパケットの間にデータ非送信期間が設定され、
    通常モードにおいては、前記第ｉのパケットを送信した後、前記データ非送信期間が非設定であり、
    前記受電装置は、
    前記低消費電力モードにおいては、
    負荷変調により、前記送電装置に対して、前記受電装置が充電可能位置となる着地状態にあることを前記送電装置が検出するための着地検出用のダミーデータを送信し、
    前記着地検出用のダミーデータの送信後に、負荷変調により、前記送電装置に対して前記第ｉのパケットを送信し、
    前記第ｉのパケットの送信後の前記データ非送信期間において、負荷変調をオフにし、
    前記データ非送信期間の経過後に、負荷変調をオンにして、前記送電装置に対して前記ダミーデータを送信し、
    前記ダミーデータの送信後に、負荷変調により、前記送電装置に対して前記第（ｉ＋１）のパケットを送信し、
    前記受電装置は、
    前記通常モードにおいては、
    負荷変調により前記第ｉのパケットを送信した後、負荷変調を継続したまま、所与の期間内に、前記第（ｉ＋１）のパケットを送信することを特徴とする無接点電力伝送システム。
12. 請求項１１において、
    前記送電装置は、
    少なくともＭビット分（Ｍは２＜Ｎ＜Ｍとなる整数）の期間よりも長い期間において、負荷変調が非検出である場合には、前記受電装置への送電を停止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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