JP2010028934A - 受電制御装置、受電装置および無接点電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無接点電力伝送システムにおいて、通常送電を阻害することなく、かつ、送電装置や受電装置に過度の負担を与えることなく、送電装置が、確実に、異物挿入を検出できるようにする。
【解決手段】 受電制御回路５２は、通常送電期間中において、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫをタイミングの基準として用いて、負荷変調部４６を制御することによって、０１０のパターンを含む定期認証データを送電装置に送信させる。定期認証データの１ビットの期間は、例えば１次コイルの駆動クロック１６個に相当する期間とし、通信パケットの１ビットの期間は、例えば、１次コイルの駆動クロックの３２個に相当する期間とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、受電制御装置、受電装置、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。

１次コイルと２次コイルを用いた無接点電力伝送装置は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される無接点電力伝送システムでは、送電装置から受電装置に、周波数変調によってデータを送信することができる。また、受電装置から送電装置に、負荷変調によってデータを送信することができる。

特許文献１に記載される受電装置は、可変負荷部（負荷変調部）を有しており、可変負荷部（負荷変調部）に設けられる負荷変調のためのＭＯＳトランジスタをオン／オフし、これによって、２次コイルおよび１次コイルを経由して、送電装置にデータを送信する。

ＭＯＳトランジスタのオン／オフによって受電装置の負荷状態が変化すると、例えば、１次コイルのコイル端の電圧振幅が増減する。よって、送電装置は、１次コイルのコイル端電圧をモニタし、例えば、コイル端電圧の振幅としきい値とを比較することによって、受電装置から送られてくるデータの“０”，“１”を区別することができる。
特開２００６−６０９０９号公報

送電装置が受電装置に対して通常送電を開始した後、１次コイルと２次コイルとの間に、例えば、導電性異物（例えば、大面積の薄い金属板）が挿入されると、送電電力のほとんどが導電性異物において消費される。このため、送電装置がその導電性異物を負荷とみなして通常送電を継続する状態（乗っ取り状態）が生じる。乗っ取り状態が生じると、導電性異物が発熱するため、安全上、好ましくない。

従来の無接点電力伝送システムでは、送電装置は、乗っ取り状態を正確に検出することができない。よって、効果的な対策が求められる。

乗っ取り状態の検出は、通常送電期間中に実行される必要がある。よって、乗っ取り状態の検出に際しては、通常送電を阻害しないように、かつ、送電装置や受電装置に過度の負担がかからないように、十分に配慮する必要がある。

また、送電装置が、乗っ取り状態を確実に検出できることが重要である。

本発明は、このような考察に基づいてなされたものである。本発明の幾つかの実施形態によれば、例えば、通常送電を阻害することなく、かつ、送電装置や受電装置に過度の負担を与えることなく、送電装置が、確実に、異物挿入（特に乗っ取り状態）を検出することができる。

（１）本発明の受電制御装置の一態様では、１次コイルと２次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、また、送電期間中において、前記受電装置に含まれる負荷変調部が受電装置の負荷を変調することによって、負荷変調信号を前記送電装置に送信する無接点電力伝送システムにおける、前記受電装置に設けられる受電制御装置であって、前記受電装置の動作を制御する受電制御回路を含み、前記受電制御回路は、前記送電期間中において、前記負荷変調部を制御することによって、定期的な前記受電装置の負荷の変調を実行させ、これによって、０１０のパターンを含む定期認証データを前記送電装置に送信させる。

通常送電期間において、受電制御装置は、受電装置に設けられている負荷変調部を制御し、負荷変調信号を、定期的（周期的）に送電装置に向けて送信させる。１次コイルと２次コイルとの間に異物（導電性異物）が挿入されると、その異物によって通信が遮断されるため、送電装置は、定期的に受電装置から送信される負荷変調信号を受信することができない。したがって、送電装置は、定期的に受電装置から送信される負荷変調信号を受信できれば、異物の挿入は無いと判断して通常送電を実行することができ、受信できなければ、異物が挿入されたと判断して、例えば、通常送電を停止する等の対策を採ることができる。

受電装置が定期的に送信する負荷変調信号は、０１０（あるいは１０１）のデータパターンを含む。この定期的に送信される負荷変調信号は、１次コイルと２次コイルとの間に挿入される異物（導電性異物）を検出するための通信信号（通信データ）である。本明細書では、異物検出のための、０１０（あるいは１０１）のデータパターンをもつ通信信号を、「定期認証データ」という場合がある。定期認証データの、受電側から送電側への送信は、例えば、１秒毎に行うことができる。

定期認証データは、０１０（あるいは１０１）のデータパターンを含む。例えば、受電装置の負荷が重い状態（負荷電流が多い状態）に「１」が対応し、受電装置の負荷が軽い状態（負荷電流が少ないあるいは負荷電流がゼロである状態）に「０」を対応させる。この逆であってもよい。０１０のパターンと１０１のパターンは等価である。

定期認証データは、例えば、「０１０（あるいは１０１）」の単独パターン（孤立パターン）で構成することができ、また、「０１０（あるいは１０１）」をｋ回（ｋは２以上の整数）繰り返すパターンであってもよい。例えば、ｋ＝２のとき、「０１０１０」あるいは「０１００１０」のパターンを採用することもできる。

また、定期認証データのパターンとしては、０１０（あるいは１０１）のパターンを応用したパターンを採用することができる。例えば、「０１０１００００１０」というような、特殊なパターンを採用することもできる。

無接点電力伝送システムの受電装置は、本来、通常送電中に負荷変調による通信を行うことができる。本態様では、この通信機能を、異物検出のために利用する。よって、特別な回路を追加することもなく、実現が容易であり、コスト上昇の問題も生じない。

よって、通常送電を阻害することなく、かつ、送電装置や受電装置に負担を与えることなく、送電装置が、確実に異物を検出することができる。よって、乗っ取り状態が生じたときは、送電装置は、通常送電を停止する（あるいは通常送電のパワーを低パワーにする）等の対策を確実に採ることができ、無接点電力伝送システムの信頼性が向上する。

（２）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記定期認証データは、０１０または１０１の単独のパターンで構成される。

本態様では、定期認証データのパターンとして、最も単純なパターンを採用する。送電装置による定期認証データの検出処理を簡単化するためには、定期認証データはできるだけシンプルなパターンであることが望ましい。

定期認証データは、２次コイルならびに１次コイルを経由して受電装置から送電装置に送信されるため、定期認証データが送電装置により正確に受信可能となるまでには、ある程度の待ち時間（遅延時間）が必要となる。また、１次コイルのコイル端の電圧は歪んだ波形となるため、送電装置は、慎重に定期認証データを検出する必要がある。

定期認証データが長い場合や複雑な場合は、送電装置における、定期認証データの検出負担が増え、また、検出までの時間が長くなる傾向がある。

そこで、本態様では、定期認証データのパターンとして、０１０または１０１の単独（孤立）パターンを採用する。つまり、定期認証が実行される期間では、０１０が１回だけ受電側から送電側に送信される。定期認証データのパターンがシンプル化されているため、送電装置における定期認証データの検出処理が容易であり、定期認証データの検出に要する時間も最短の時間とすることができる。

（３）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記受電側制御回路は、前記２次コイルのコイル端電圧またはコイル電流に基づいて再生される前記１次コイルの駆動クロックをタイミングの基準として用いて、前記負荷変調部に含まれる負荷変調スイッチをオン／オフする。

送電装置による定期認証データの検出処理は、例えば、１秒ごとに実行される。送電装置が、定期認証データを受信するタイミングを予測することができれば、定期認証データの受信処理が容易化され、また、検出された定期認証データの信頼性も高くなる。

そこで、本態様では、受電制御装置は、１次コイルの駆動クロック（送電側で用いられる、１次コイルの駆動信号）をタイミングの基準として用いて、負荷変調スイッチをオン／オフ制御する。

すなわち、１次コイルが駆動クロックによって交流駆動されると、２次コイルのコイル端電圧（コイル電流）も、１次コイルの駆動クロックに同期して変動する。したがって、受電側において、２次コイルのコイル端電圧（コイル電流）に基づいて、１次コイルの駆動クロックを再生することができる。受電制御装置は、この再生された１次コイルの駆動クロックに基づいて（つまり、その駆動クロックに同期して、あるいは、その駆動クロックに基づいて生成されるクロックに同期して）、負荷変調スイッチをオン／オフ制御する。これにより、１次コイルの駆動クロックに基づいて決定されるタイミングで、定期認証データが受電側から送電側に送信される。

定期認証データは、ある程度の遅延時間経過後において送電側にて検出されるが、その遅延時間は予測することができる。また、送電装置にとって、１次コイルの駆動クロックのタイミング（例えば、ポジティブエッジのタイミング）は既知である。よって、送電側は、１次コイルの駆動クロックのタイミングに基づいて、定期認証データが受信されるタイミングを予測することが可能である。

よって、送電装置における定期認証データの受信処理が容易化され、また、検出された定期認証データの信頼性も高くなる。また、受電側と送電側との間で通信の同期をとるために、特別な制御信号を用いる必要がなく、実現が容易である。

（４）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記受電側制御回路は、前記送電期間中に、前記負荷変調部を制御して前記定期認証データを送信させる場合には、送信される１ビットの“０”または“１”の期間を、前記1次コイルの駆動クロックの１周期のｐ倍（ｐは１以上の整数）の時間に設定し、また、前記送電期間中に、前記負荷変調部を制御して通信パケットを送信させる場合には、送信される１ビットの“０”または“１”の期間を、前記１次コイルの駆動クロックの１周期のｑ倍（ｑは１以上の整数であり、かつ、ｐ≠ｑ）に設定する。

通常送電期間中において、受電側から送電側に通信パケットが送信される場合がある。例えば、給電対象の負荷の充電状態を示す情報を、受電側から送電側に不定期に送信する場合がある。したがって、定期認証期間と通信パケットの送信期間とが重なる場合もあり得る。

よって、送電装置は、受信したデータが、通信パケットであるか定期認証データであるかを区別する必要がある。例えば、受信したデータが０１０である場合、その０１０のデータが通信パケットであるのか、定期認証データであるのかを、送電側で区別できることが重要である。

そこで、本態様では、１ビットの期間（１ビット長）を変えることによって、送電側が、定期認証データと通信パケットを区別できるようにする。つまり、定期認証データに関しては、１ビットの“０”または“１”の期間を、前記1次コイルの駆動クロックの１周期のｐ倍（ｐは１以上の整数）の時間に設定する。また、通信パケットに関しては、１ビットの“０”または“１”の期間を、１次コイルの駆動クロックの１周期のｑ倍（ｑは１以上の整数であり、かつ、ｐ≠ｑ）に設定する。

送電側では、ビット同期を確立してデータを受信すると、１ビットの期間が、１次コイルの駆動クロックの周期のｐ倍の期間継続するか、ｑ倍の期間継続するかを検出する。これによって、送信側は、受信したデータが通信パケットであるのか、あるいは定期認証データであるのかを区別することができる。

（５）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記受電側制御回路は、前記送電期間中に、前記負荷変調部を制御して通信パケットを送信させる場合には、送信される１ビットの“０”または“１”の期間を、前記１次コイルの駆動クロックの１周期のｑ倍（ｑ＝β×ｐ、βは２以上の整数）に設定する。

本態様では、送信パケットの１ビット期間を、定期認証データの１ビット期間のβ倍（βは２以上の整数）に設定する。送信側では、定期認証データの１ビット期間を１単位時間とし、１ビットが、その単位時間だけ継続するか、あるいは、その単位時間のβ倍の期間だけ継続するかを検出する。これによって、送電側は、定期認証データと通信パケットを区別できる。送電側では、定期認証データの１ビット期間を１単位時間として受信処理を行うことができるため、データの受信処理が簡単化される。

（６）本発明の受電制御装置の他の態様では、ｐ＝１６、ｑ＝３２（したがってβ＝２）である。

１ビットの期間をあまり長くすると、１ビットの受信データを確定するために要する時間が長くなる。そこで、本態様では、β＝２に設定する。

（７）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記受電制御回路は、前記定期的な負荷変調を実行させる場合、まず、給電対象の負荷への給電を一時的に軽減あるいは停止させ、前記給電対象の負荷への給電が一時的に軽減あるいは停止されている期間において、前記負荷変調部を制御することによって定期的な前記受電装置の負荷の変調を実行させる。

給電対象の負荷（例えば２次電池等のバッテリ）に供給する電流が多い状態において、受電側が負荷変調を実行した場合、負荷変調によって変化する電流量が、給電対象の負荷に供給されている電流量に対して小さいために、送電側が、負荷変調信号を検出することが困難となる場合がある。

そこで、本態様では、受電側が負荷変調を実行する際、受電制御装置は、例えば、給電経路に設けられた電力制御スイッチを制御して、給電対象の負荷への給電を一時的に軽減（給電電流を少なくすること）あるいは停止させる。これによって、給電対象の負荷の状態に関係なく、送電側は、負荷変調信号を、常に確実に検出することができる。よって、無接点電力伝送システムの信頼性が、さらに向上する。

（８）本発明の受電装置の一態様は、電磁結合された１次コイルおよび２次コイルを経由して送電装置から伝送される電力を受け、かつ、受電期間中に、負荷変調信号を前記送電装置に送信する受電装置であって、前記２次コイルと、整流回路を含む受電部と、前記受電装置の負荷を変調して前記負荷変調信号を生成する負荷変調部と、給電対象への負荷への給電を制御する給電制御部と、上記いずれかに記載の受電制御装置と、を含む。

これによって、確実な異物検出を可能とする、信頼性が高い受電装置が実現される。

（９）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、前記１次コイルを駆動して電力を伝送する送電部と、送電部の動作を制御する送電制御装置と、を有する送電装置と、上記の受電装置と、を含む。

これによって、異物を確実に検出可能であり、かつ、安全性ならびに信頼性が高い無接点電力伝送システムが実現される。

（１０）本発明の無接点電力伝送システムの一態様では、送電装置は、前記受電装置が定期的に送信する前記負荷変調信号の受信に失敗した場合に、前記受電装置への送電を停止し、あるいは送電パワーを低減する。

通常送電期間において、定期的に異物検出を行い、異物が検出されると送電が停止され、あるいは送電パワーが低減される。これにより、導電性異物の発熱等の問題が生じず、無接点電力伝送システムの信頼性が格段に向上する。

なお、異物が検出されたときの対策としては、送電停止と送電パワーの低減のいずれを実行することもできる。但し、送電を停止することによって、異物の発熱の問題は完全に解消される。２次電池の充電よりも、無接点電力伝送システムの信頼性の確保を優先させるのであれば、送電を停止するという対策を採る方が好ましい。

（１１）本発明の無接点電力伝送システムの他の態様では、前記送電装置は、前記受電装置が定期的に送信する前記負荷変調信号の受信に、ｎ回（ｎは２以上の整数）連続して失敗した場合に、前記受電装置への送電を停止し、あるいは、送電パワーを低減する。

受電側から送電側に定期認証データを送信しているときに、例えば偶発的にノイズが発生し、送電側で、定期認証データを受信できない事態が生じ得る。

したがって、本態様では、送電側は、ｎ回（ｎは２以上の整数）連続で定期認証データの受信に失敗したときに、受電装置への通常送電を停止し、あるいは、通常送電のパワーを軽減する。これによって、異物が挿入されていないにもかかわらず、誤って、通常送電が停止される等の不都合が生じない。

（１２）本発明の無接点電力伝送システムの他の態様では、ｎ＝３である。

ｎの値が大き過ぎると、迅速な異物対策が実行できない。一方、ｎ＝２の場合、例えば、ノイズが発生し易い状態が継続していて、２回連続で、正確な受信ができない事態も生じ得る。そこで、本態様では、ｎ＝３に設定する。送電装置側の受信処理は、例えば、１秒間隔で実行される。ノイズが多い状態がある程度の時間、継続したとしても、そのノイズが原因で、例えば１秒間隔で実行される負荷変調信号の受信に３回連続で失敗する確率は低いと考えられる。すなわち、３回連続して定期負荷変調信号の受信に失敗する事態が生じたときは、１次コイルと２次コイルとの間に導電性異物が挿入された可能性が高いと判断することができる。したがって、異物挿入の正確な検出と、迅速な検出と、を両立することができる。

（１３）本発明の無接点電力伝送システムの他の態様では、前記送電装置は、前記受電装置が定期的に送信する前記負荷変調信号の受信処理をＸ回（Ｘは２以上の整数）実行し、その結果、前記負荷変調信号の受信にＹ回（Ｙは、１≦Ｙ≦Ｘを満足する整数）失敗すると、前記受電装置への送電を停止し、あるいは送電パワーを低減する。

本態様では、所与の受信処理回数に対する受信失敗回数が所与の値に達すると、送電装置は、異物が挿入されたものと判断して、送電の停止あるいは送電パワーの低減を実行する。例えば、送電装置は、定期負荷変調信号の受信処理を１０回実行する。この一連の１０回の受信処理中、例えば５回、受信に失敗したとき、送電装置は、送電の停止や送電パワーの低減を実行する。

例えば、１次側と２次側の相対的な位置関係に起因して、１次側が、定期負荷変調信号を検出しにくくなる場合があり得る。このような場合、受信の失敗が、異物によるものなのか、あるいは、１次側と２次側の相対的な位置関係によるものなのかの判定がむずかしい場合もあり得る。しかし、判定対象の受信処理回数をある程度、増やせば、受信失敗の原因を区別できる確率が高まり、異物検出の精度が向上する。よって、本態様によれば、信頼性の高い異物検出が実現される。

このように、本発明の幾つかの実施形態によれば、例えば、通常送電を阻害することなく、かつ、送電装置や受電装置に過度の負担を与えることなく、送電装置が、確実に、異物挿入（特に乗っ取り状態）を検出することができる。

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。

（第１の実施形態）
本実施形態では、無接点電力伝送システムの構成例と主要な動作、定期認証、定期認証データと通信パケットとを区別するためのデータ構成等について説明する。

（電子機器の構成）
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、無接点電力伝送システムの一例の構成を示す図である。図１（Ａ）に本実施形態の無接点電力伝送手法が適用される電子機器の例を示す。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１（Ｂ）に模式的に示すように、送電装置１０から受電装置４０への電力伝送は、送電装置１０側に設けられた１次コイルＬ１（送電コイル）と、受電装置４０側に設けられた２次コイルＬ２（受電コイル）を電磁的に結合させて電力伝送トランスを形成することで実現される。これにより非接触での電力伝送が可能になる。

なお、図１（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１（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。図１（Ｃ）のようなコイルにも本実施形態は適用可能である。なお図１（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。

（無接点電力伝送システムの構成の一例）
図２は、無接点電力伝送システムの構成の一例を示す図である。送電装置１０は、１次コイルＬ１と、送電部１２と、送電制御装置（送電制御ＩＣ）２０と、を有する。送電制御装置２０は、波形モニタ回路１４と、波形検出回路２８と、送電装置の動作を制御する送電側制御回路２２と、ドライバ制御回路２６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、負荷変調部４６と、給電制御部４８と、受電制御装置（受電制御ＩＣ）５０と、を有する。

受電部４２は、整流回路４３と、平滑コンデンサＣＢ１と、分圧抵抗ＲＢ４およびＲＢ５と、を有する。

負荷変調部４６は、負荷変調トランジスタ（負荷変調スイッチ）Ｍ１と、電流制限用の抵抗ＲＢ３と、を有する。負荷変調トランジスタ（負荷変調スイッチ）Ｍ１のオン／オフは、受電側制御回路５２から出力される負荷変調信号Ｐ３Ｑによって制御される。

給電制御部４８は、レギュレータ（ＬＤＯ）４９と、給電制御トランジスタＭ２と、バイアス抵抗ＲＵ２と、を有する。

受電制御装置（受電制御ＩＣ）５０は受電側制御回路５２を有する。受電側制御回路５２は、受電装置４０の動作を制御する。

受電側制御回路５２には、２次コイルＬ２のコイル端電圧を、分圧抵抗ＲＢ１およびＲＢ２によって分圧して得られる電圧が供給される。また、受電側制御回路５２には、整流電圧ＶＤＣを、分圧抵抗ＲＢ４およびＲＢ５によって分圧して得られる電圧ＶＤ４が供給される。

また、受電側制御回路５２は、監視線ＬＰ１を経由して、レギュレータ（ＬＤＯ）４９の出力ノードの電圧ＶＤ５を監視する。また、受電側制御回路５２は、制御線ＬＰ３に負荷変調信号Ｐ３Ｑを出力し、これによって、負荷変調トランジスタ（負荷変調スイッチ）Ｍ１のオン／オフを制御する。

また、受電側制御回路５２は、端子ＴＡ３および端子ＴＡ４を経由して、充電装置９０に電力供給制御信号（ＩＣＵＴＸ）を供給する。電力供給制御信号（ＩＣＵＴＸ）がアクティブエベル（Ｈレベル）になると、給電対象の負荷（２次電池）９４への給電が一時的に停止される。あるいは、給電対象の負荷（２次電池）９４への給電電流を一時的に低減することもできる。

充電装置（チャージャ）９０は、給電対象の負荷（ここでは２次電池９４）への充電を管理する。充電装置９０は、電力供給制御トランジスタ（電力供給制御スイッチ）Ｍ３と、プルダウン抵抗Ｒ１６と、充電制御装置（充電制御ＩＣ）９２と、給電制御トランジスタＭ５と、電流センス抵抗Ｒ１５と、を有する。

受電側制御回路５２が出力する電力供給制御信号（ＩＣＵＴＸ）が非アクティブレベル（Ｌレベル）のとき、電力供給制御トランジスタ（電力供給制御スイッチ）Ｍ３はオン状態であり、給電対象の負荷９４への給電が可能である。電力供給制御信号（ＩＣＵＴＸ）がアクティブレベル（Ｈレベル）のとき、電力供給制御トランジスタ（電力供給制御スイッチ）Ｍ３はオフ状態となり、給電対象の負荷９４への給電が一時的に停止され、あるいは、給電電流が低減される。

受電装置４０は、通常送電（２次側機器の認証後の連続送電）中に負荷変調を行い、送電装置１０に対して、異物検出のための定期認証データＰＴ１を定期的（周期的）に送信する。送電制御装置２０に含まれる送電側制御回路２２は、通常送電中に受電装置４０側から送信される負荷変調信号ＰＴ１を検出する。送電側制御回路２２は、負荷変調信号ＰＴ１を検出できないとき、異物ＡＲが挿入されたと判定して、通常送電を停止する（あるいは、通常送電のパワーを低下させることもできる）。

（送電装置と受電装置との間の通信方式と定期認証）
図３（Ａ），図３（Ｂ）は送電装置と受電装置との間のデータ通信について説明するための図である。

図３（Ａ）に示すように、送電装置は、送電側制御回路２２を内蔵する送電制御装置２０と、ドライバ制御回路２６と、送電部（送電ドライバ）１２と、波形モニタ回路１４と、１次コイルＬ１と、１次コイルＬ１に直列に接続されるコンデンサＣ１と、を有する。送電制御装置２０は、送電装置の動作を統括的に制御する。送電制御装置２０に含まれる送電側制御回路２２は、各種の判断処理を実行し、その結果に基づき、ドライバ制御回路２６の動作を制御し、また、受電装置から送られてくるデータの判定処理を実行する。送電部（送電ドライバ）１２は、１次コイルの駆動クロック（以下、単に駆動クロックという場合があり、あるいはドライバクロックという場合がある）ＤＲＣＫに基づいて、１次コイルＬ１を交流駆動する。

送電装置から受電装置への通信は、周波数変調（駆動クロックの周波数をｆ１とｆ２の間で切り換えること）によって行われる。一方、受電装置から送電装置への通信は、負荷変調（受電装置の負荷状態を強制的に変化させること）によって実行される。

受電装置に含まれる周波数検出回路６０は、駆動クロック（ＤＲＣＫ）再生部６１を有する
図３（Ａ）において、受電部４２は、２次コイルのコイル端電圧を、分圧抵抗ＲＢ１，ＲＢ２によって分圧する。分圧抵抗ＲＢ１，ＲＢ２の共通接続点からは、駆動クロックＤＲＣＫの周波数と同じ周波数をもつ正弦波が得られる。その正弦波は、ＤＲＣＫ再生部６１によって波形整形され、これによって駆動クロックが再生される。図３（Ａ）中、再生された駆動クロックは、ＤＲＣＫ（ＲＥ）と表記されている。

受電側制御回路５２は、再生された駆動クロックＤＲＣＫ（ＲＥ）のエッジタイミングに同期して、負荷変調部４６の負荷変調トランジスタ（ＮＭＯＳトランジスタ）Ｍ１をオン／オフさせる。負荷変調トランジスタＭ１がオンすると、抵抗ＲＢ３および負荷変調トランジスタＭ１を経由して負荷変調電流Ｉｍｏｄ電流が流れ、受電装置の負荷状態が重くなる。負荷変調トランジスタＭ１がオフすると、負荷変調電流Ｉｍｏｄが流れなくなり、受電装置の負荷状態は軽くなる。

図３（Ａ）の下側に示されるように、受電装置が低負荷状態から高負荷状態となると、例えば、１次コイルのコイル端電圧ＣＳＧの電圧振幅が増大する。波形モニタ回路１４は、１次コイルのコイル端電圧ＣＳＧと閾値電圧Ｖｔｈとを比較することによって、受電装置の負荷状態を検出することができる。例えば、受電装置の低負荷状態をデータ“０”に対応させ、高負荷状態をデータ“１”に対応させれば、受信したデータの“０”，“１”の判定が可能である。但し、コイル端のピーク電圧を検出する検出方式の他、電圧と電流の位相差に着目した検出方式を使用することもできる。

なお、受電装置４０の負荷の変調によって、受電装置４０の負荷状態が変化したとき、受電装置４０の負荷状態の変化のタイミングから、送電装置が前記受電装置の負荷状態の変化を安定的に検出することが可能となるまでに、ｍ個（ｍは１以上の整数）の１次コイルの駆動クロックに相当するデータ不定期間が存在するのが一般的である。

例えば、図３（Ｂ）において、時刻ｔ１に、受電装置内の負荷変調トランジスタＴＢ３がオフ状態からオン状態に変化する。しかし、１次コイルＬ１のコイル端電圧ＣＳＧの振幅は、時刻ｔ１から時刻ｔ６にわたって徐々に増大する。時刻ｔ６以降は、コイル端電圧の変化は安定し、この結果、信頼性の高いデータ判定が可能である。時刻ｔ１から時刻ｔ６までの期間は、データが確定しない不定期間である。図３（Ｂ）における、×××××の表記は、駆動クロック５個分の期間に得られた５個のデータは不定であることを示している。時刻ｔ６以降、受信データは安定し、送電制御装置２０は、受電データを“１”と正確に判定することができる。

このように、本実施形態では、通常送電期間において、受電制御装置（具体的には受電側制御回路）５０は、受電装置４０に設けられている負荷変調部４６を制御し、負荷変調信号（図２のＰＴ１）を、定期的（周期的）に送電装置１０に向けて送信させる。１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間に異物（導電性異物または非導電性異物）が挿入されると、その異物によって通信が遮断されるため、送電装置１０は、定期的に受電装置から送信される負荷変調信号を受信することができない。したがって、送電装置は、定期的に受電装置から送信される負荷変調信号を受信できれば、異物の挿入は無いと判断して通常送電を実行することができ、受信できなければ、異物が挿入されたと判断して、例えば、通常送電を停止する等の対策を採ることができる。

ここで、受電装置が定期的に送信する負荷変調信号は、０１０（あるいは１０１）のデータパターンを含む。この定期的に送信される定期認証データ（負荷変調信号）は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間に挿入される異物（導電性異物または非導電性異物）を検出するための通信データである。

定期認証データは、０１０（あるいは１０１）のデータパターンを含む。例えば、受電装置４０の負荷が重い状態（負荷電流が多い状態）に「１」が対応し、受電装置の負荷が軽い状態（負荷電流が少ないあるいは負荷電流がゼロである状態）に「０」を対応させる。この逆であってもよい。０１０のパターンと１０１のパターンは等価である。

定期認証データは、例えば、「０１０（あるいは１０１）」の単独パターン（孤立パターン）で構成することができ、また、「０１０（あるいは１０１）」をｋ回（ｋは２以上の整数）繰り返すパターンであってもよい。例えば、ｋ＝２のとき、「０１０１０」あるいは「０１００１０」のパターンを採用することもできる。

また、定期認証データのパターンとしては、０１０（あるいは１０１）のパターンを応用したパターンを採用することができる。例えば、「０１０１００００１０」というような、特殊なパターンを採用することもできる。

無接点電力伝送システムの受電装置４０は、本来、通常送電中に負荷変調による通信を行うことができる。本実施形態では、この通信機能を、異物検出のために利用する。よって、特別な回路を追加することもなく、実現が容易であり、したがって、コスト上昇の問題も生じない。

よって、通常送電を阻害することなく、かつ、送電装置や受電装置に負担を与えることなく、送電装置が、確実に異物を検出することができる。よって、乗っ取り状態が生じたときは、送電装置１０は、通常送電を停止する（あるいは通常送電のパワーを低パワーにする）等の対策を確実に採ることができる。よって、無接点電力伝送システムの信頼性が向上する。

また、定期認証データは、０１０または１０１の単独のパターン（孤立したパターン）で構成することができる。つまり、定期認証データのパターンとして、最も単純なパターンを採用することができる。送電装置による定期認証データの検出処理を簡単化するためには、定期認証データはできるだけシンプルなパターンであることが望ましい。

定期認証データは、２次コイルＬ２ならびに１次コイルＬ１を経由して受電装置から送電装置に送信されるため、定期認証データが送電装置により正確に受信可能となるまでには、ある程度の待ち時間（遅延時間）が必要となる。また、１次コイルのコイル端の電圧は歪んだ波形となるため、送電装置は、慎重に定期認証データを検出する必要がある。

定期認証データが長い場合や複雑な場合は、送電装置における、定期認証データの検出負担が増え、また、検出までの時間が長くなる傾向がある。

したがって、定期認証データのパターンとして、０１０または１０１の単独（孤立）パターンを採用するのが好ましい。つまり、定期認証が実行される期間では、０１０が１回だけ受電側から送電側に送信される。この場合、定期認証データのパターンがシンプル化されているため、送電装置における定期認証データの検出処理が容易であり、定期認証データの検出に要する時間も最短の時間とすることができる。

また、本実施形態では、上述のとおり、２次コイルＬ２のコイル端電圧またはコイル電流に基づいて再生される１次コイルの駆動クロックをタイミングの基準として用いて、負荷変調部４６に含まれる負荷変調スイッチ（負荷変調トランジスタ）Ｍ１をオン／オフする。

送電装置１０（具体的には送電側制御回路２２）による定期認証データの検出処理は、例えば、１秒ごとに実行される。送電装置１０が、定期認証データを受信するタイミングを予測することができれば、定期認証データの受信処理が容易化され、また、検出された定期認証データの信頼性も高くなる。そこで、受電制御装置５０は、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫをタイミングの基準として用いて、負荷変調スイッチ（負荷変調トランジスタ）Ｍ１をオン／オフ制御する。

すなわち、１次コイルＬ１が駆動クロックＤＲＣＫによって交流駆動されると、２次コイルＬ２のコイル端電圧（コイル電流）も、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫに同期して変動する。したがって、図３（Ａ）に示されるＤＲＣＫ再生部６１は、２次コイルＬ２のコイル端電圧（コイル電流）に基づいて、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫを再生することができる。受電制御装置５０は、この再生された１次コイルの駆動クロック（ＤＲＣＫ（ＲＥ））に基づいて（つまり、その再生された駆動クロックに同期して、あるいは、その駆動クロックに基づいて生成されるクロックに同期して）、負荷変調スイッチ（負荷変調トランジスタ）Ｍ１をオン／オフ制御する。これにより、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫに基づいて決定されるタイミングで、定期認証データが受電側から送電側に送信される。

定期認証データは、ある程度の遅延時間経過後において受電側にて検出されるが、その遅延時間は、例えば、図３（Ａ）に示されるように、予測可能である。また、送電装置１０にとって、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫのタイミング（例えば、ポジティブエッジのタイミング）は既知である。よって、送電制御装置２０（具体的には送電側制御回路）２２は、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫのタイミングに基づいて、定期認証データが受信されるタイミングを予測することが可能である。

よって、送電制御装置２０による定期認証データの受信処理が容易化され、また、検出された定期認証データの信頼性も高くなる。また、受電側と送電側との間で通信の同期をとるために、特別な制御信号を用いる必要がなく、実現が容易である。

（定期認証データと通信パケットの送受信）
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、定期認証データと通信パケットの送受信について説明するための図である。

受電装置は、通常送電期間中において、負荷変調を行って、通信パケットを送電装置に送信することができる。また、定期的（例えば、１秒毎）に、所定パターンの定期認証データを送信することができる。

送電制御装置は、受電装置から送られてきたデータが、定期認証データであるか、通信パケットであるかを区別して受信する必要がある。そこで、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示されるように、定期認証データと通信パケットの１ビットのビット長に差異を設ける。

すなわち、１ビットの期間（１ビット長）を変えることによって、送電側が、定期認証データと通信パケットを区別できるようにする。

定期認証データに関しては、１ビットの“０”または“１”の期間を、1次コイルの駆動クロックＤＲＣＫの１周期のｐ倍（ｐは１以上の整数）の時間に設定する。また、通信パケットに関しては、１ビットの“０”または“１”の期間を、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫの１周期のｑ倍（ｑは１以上の整数であり、かつ、ｐ≠ｑ）に設定する。

送電側では、ビット同期を確立してデータを受信すると、１ビットの期間が、１次コイルの駆動クロックの周期のｐ倍の期間継続するか、ｑ倍の期間継続するかを検出する。これによって、送信側は、受信したデータが通信パケットであるのか、あるいは定期認証データであるのかを区別することができる。

図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示されるように、定期認証データは、０１０のパターンで構成される。そして、“１”または“０”が継続する期間は、１６個の駆動クロックＤＲＣＫに相当する期間に設定される。上述のとおり、定期認証データが受信できない場合、送電装置１０は、異物ＭＥが挿入されたと判断して通常送電を停止する。

図４（Ｄ）に示すように、通信パケットを構成する１ビットのデータは、３２個の駆動クロックＤＲＣＫに相当する期間、継続する。つまり、図３（Ｄ）の例では、１ビットのビット長が、定期認証データのビット長の２倍となっている。

図４（Ａ）に示されるように、送電制御装置２０は、波形モニタ回路１４から得られる受信データの波形変化を検出し、最初の波形変化が検出されてから、駆動クロック１６個分の期間を超えて、同じレベルが継続的に検出される場合には、通信パケットと判定し、駆動クロック１６個分の期間を過ぎると、受信データのレベルが反転する場合には定期認証データであると判定する。このようにして、送電制御装置は、定期認証データと通信パケットとを区別して検出することができる。

上述のとおり、送信パケットの１ビット期間を、定期認証データの１ビット期間のβ倍（βは２以上の整数）に設定することができる。送信側では、定期認証データの１ビット期間を１単位時間とし、１ビットが、その単位時間だけ継続するか、あるいは、その単位時間のβ倍の期間だけ継続するかを検出する。これによって、送電側は、定期認証データと通信パケットを区別できる。送電側では、定期認証データの１ビット期間を１単位時間として受信処理を行うことができるため、データの受信処理が簡単化される。

但し、１ビットの期間をあまり長くすると、１ビットの受信データを確定するために要する時間が長くなる。そこで、図４の例では、β＝２に設定している。

（通信パケットのデータ構造の一例）
図５は、通信パケットのデータ構造の一例を示す図である。通信パケットは、スタートコード、コマンドコード、データ（通信データ）、エラーコードを含むことができる。また、送電装置において、通信パケットの先頭を検出し易くするために、通信パケットの直前には、１６ビットの“Ｌ（＝０）”期間が設けられている。

（第２の実施形態）
本実施形態では、受電側において、定期認証データを送信する際に、給電対象の負荷への給電を一時的に停止する例、ならびに、送電装置が通常送電を停止する条件等について説明する。

給電対象の負荷（例えば２次電池等のバッテリ）９４に供給する電流が多い状態において、受電側が負荷変調を実行した場合、負荷変調によって変化する電流量（図２に示す負荷変調電流Ｉｍｏｄ）が、給電対象の負荷９４に供給されている電流量に対して小さいために、送電側が、負荷変調信号を検出することが困難となる場合がある。

そこで、本実施形態では、受電側が負荷変調を実行する際、受電制御装置５０は、例えば、給電経路に設けられた電力制御トランジスタ（電力制御スイッチ：図２のＭ３）を制御して、給電対象の負荷９４への給電を一時的に軽減（給電電流を少なくすること）あるいは停止させる。給電を一時的に停止させた場合、１次コイルのコイル端電圧は、負荷変調電流Ｉｍｏｄのオン／オフのみに依存して変化する。よって、送電側は、受電側から送られてくる定期認証データ（負荷変調信号）を、より検出し易くなる。以下の説明では、受電側が、定期認証データを送信する際に、給電対象の負荷９４への給電を一時的に停止する場合について説明する。

以下、図６を参照して具体的に説明する。図６は、定期認証処理の一例について説明するための図である。

図６の上側に示されるように、時刻ｔ４０〜時刻ｔ４３の期間において、受電側制御回路５２から出力される電力供給制御信号ＩＣＵＴＸ（図２参照）がアクティブレベル（Ｈレベルになる）。したがって、その期間では、図２に示される電力供給制御トランジスタ（電力供給制御スイッチ）Ｍ３がオフし、給電対象の負荷９４への給電が一時的に停止される。なお、時刻ｔ４０〜時刻ｔ４３の期間は、例えば、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫの４００個分に相当する。

時刻ｔ４１〜時刻ｔ４２の期間Ｔ２において、受電側制御回路５２から出力される負荷変調信号Ｐ３Ｑがアクティブレベル（Ｈレベル）となる。時刻ｔ４１〜時刻ｔ４２の期間Ｔ２は、例えば、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫの１６個分に相当する。

送電側におけるモニタ波形は、時刻ｔ４０〜時刻ｔ４１の期間においてはＬレベルであり、時刻ｔ４１〜時刻ｔ４２の期間Ｔ２においてはＨレベルであり、時刻ｔ４２〜時刻ｔ４３の期間においてはＬレベルである。しがって、異物が挿入されなければ、送電側は、０１０のパターンをもつ定期認証データを受信することができる。

連続Ｌ期間Ｔ１においては、受電側は低負荷状態である。１次側は、この期間において異物がないことを確認することができる。期間Ｔ２においては、受電側は高負荷状態となる。送電側は、モニタ波形のＬレベルからＨレベルへの変化を検出した場合（時刻ｔ４１）、受電側機器が存在することを検出することができる。

また、送電側は、モニタ波形のＨレベルからＬレベルへの変化を検出した場合（時刻ｔ４２）、モニタ波形がＨレベルになっている期間が駆動クロックＤＲＣＫの１６個分に相当することを、定期認証フローによって確認する。これによって、定期認証データを受信したことが検出される。１次側は、異物がないことを確認することができる。

なお、図６の上側に示されるように、受電装置４０が０１０の定期認証データを出力するときは、電力供給制御信号（ＩＣＵＴＸ）はアクティブレベルとなっており、それ以外の期間では、非アクティブレベルとなっている。したがって、送電装置１０は、ｘｘｘｘｘｘ０１０ｘｘｘｘｘｘという信号を受信することになる。ここで、ｘは、ＩＣＵＴＸ信号が非アクティブレベルであることを示している。

また、送電側では、受信されたデータの１（＝Ｈ）あるいは０（＝Ｌ）を判定するに際して、いわゆる７連続一致判定を実行する。これによって、信頼度の高いデータ判定が可能となる。７連続一致判定処理は、１次コイルの駆動クロックＤＲＣＫの１周期毎に受信データの値を判定し、判定結果が７回連続で一致した場合に、受信したデータの値を確定するという判定方法である。図３（Ｂ）で説明したように、例えば、５クロック分のデータ不定期間が存在する。

しかし、７回連続で判定値が一致するということは、最低でも２回の、信頼性が高いデータに基づく判定が行われていることを意味する。また、７回連続で判定値が一致する場合には、コイル端電圧が確かにＨレベル（Ｌレベル）になったこと（少なくとも、そのような傾向があること）が推定され得る。このような理由で、７連続一致判定を実行することによって、送電側は、受信データの値を確実に検出することができる。

図６では、時刻ｔ４１において、送電側は、受信したデータに対するビット同期を確立する。期間Ｔ２において、送電側は、７連続一致判定によって、受信したデータのＨ（＝１）を検出する。また、期間Ｔ３において、送電側は、７連続一致判定によって、受信したデータのＬ（＝０）を検出する。

なお、７連続一致判定は一例であり、一般的には、ｋ連続一致判定を実行することによって、受信データの検出精度を高めることができる。図２（Ｂ）に示すように、ｍクロックに相当するデータ不定期間が存在する場合、ｋの値は、ｋ＝ｍ＋αに設定するのが好ましく、例えば、α＝２あるいはα＝３に設定することができる。

上述のとおり、送電装置１０は、通常送電期間において、定期的に異物検出を行い、異物が検出されると送電を停止し、あるいは送電パワーを低減する。これにより、導電性異物の発熱等の問題が生じず、無接点電力伝送システムの信頼性が格段に向上する。なお、異物が検出されたときの対策としては、送電停止と送電パワーの低減のいずれを実行することもできる。但し、送電を停止することによって、異物の発熱の問題は完全に解消される。２次電池の充電よりも、無接点電力伝送システムの信頼性の確保を優先させるのであれば、送電を停止するという対策を採る方が好ましい。

次に、通常送電を停止する場合等の条件について、図６の下側の図を用いて説明する。

送電側が、定期認証データを受信して検出する期間において、例えば偶発的にノイズが発生し、送電側で、定期認証データを受信できない事態が生じ得る。したがって、送電側は、定期認証データの検出処理を慎重に行う必要がある。

そこで、本実施形態では、送電側は、ｎ回（ｎは２以上の整数）連続で定期認証データの受信に失敗したときに、受電装置への通常送電を停止する。これによって、異物が挿入されていないにもかかわらず、誤って、通常送電が停止される等の不都合が生じない。

但し、ｎの値が大き過ぎると、迅速な異物対策が実行できない。一方、ｎ＝２の場合、例えば、ノイズが発生し易い状態が継続していて、２回連続で、正確な受信ができない事態も生じ得る。そこで、図６の例では、ｎ＝３に設定している。送電装置１０の受信処理は、例えば、１秒間隔で実行される。ノイズが多い状態がある程度の時間、継続したとしても、そのノイズが原因で、例えば１秒間隔で実行される負荷変調信号の受信に３回連続で失敗する確率は低いと考えられる。すなわち、３回連続して定期負荷変調信号の受信に失敗する事態が生じたときは、１次コイルと２次コイルとの間に導電性異物ＡＲが挿入された可能性が高いと判断することができる。したがって、異物挿入の正確な検出と、迅速な検出と、を両立することができる。

図６の下側の図において、１回目の定期認証データの検出期間（期間Ｔ１１）においては、送電側は、定期認証データの検出に成功する。しかし、その後、送電側は、３回連続で定期認証データの検出に失敗している（第２回目の検出期間Ｔ１２，第３回目の検出期間Ｔ１３，第４回目の検出期間Ｔ１４）。この場合、時刻ｔ５６において、送電装置１０は、通常送電を停止する。

なお、上述のとおり、定期認証データの検出にｎ回連続で失敗したとき、送電装置は、通常送電のパワーを低減する対策を採ることもできる。但し、無接点電力伝送システムの安全性の確保は重要である。したがって、異物が検出された場合には、通常送電を停止するのが、より好ましい。

また、所与の受信処理回数に対する受信失敗回数が所与の値に達すると、送電装置１０は、異物が挿入されたものと判断して、送電の停止あるいは送電パワーの低減を実行することも可能である。

例えば、送電装置１０は、定期負荷変調信号の受信処理を１０回実行する。この一連の１０回の受信処理中、例えば５回、受信に失敗したとき、送電装置１０は、送電の停止や送電パワーの低減を実行する。

例えば、１次側と２次側の相対的な位置関係に起因して、１次側が、定期負荷変調信号を検出しにくくなる場合があり得る。このような場合、受信の失敗が、異物によるものなのか、あるいは、１次側と２次側の相対的な位置関係によるものなのかの判定がむずかしい場合もあり得る。しかし、判定対象の受信処理回数をある程度、増やせば、受信失敗の原因を区別できる確率が高まり、異物検出の精度が向上する。よって、本実施形態によれば、信頼性の高い異物検出が実現される。

（無接点電力伝送システムの動作例）
図７は、無接点電力伝送システムの動作例を示す図である。送電装置は、受電側機器の着地（セッティング）を、例えば、０．３秒に１回、検出する（ステップＳ１）。受電側機器の着地（セッティング）が検出される（ステップＳ２）。

次に、送電装置と受電装置との間で、種々の情報の交換が実行される（ステップＳ３）。例えば、７連続一致判定を実行することによって、送電装置は、受電装置から送られてくる情報を高精度に検出することができる。ＩＤ認証によって、受電装置が適切な送電対象であることが確認された後に、通常送電（充電）が開始される。

通常送電中において、満充電が検出されると、満充電通知が受電装置から送電装置に送信され、これを受信した送電装置は、通常送電を停止する(ステップＳ４)。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）。

満充電検出後の待機状態では、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。満充電後に受電側機器が取り去られると、初期の待機フェーズに戻る（ステップＳ６）。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(ステップＳ７)。また、ステップ３の状態において、受電側機器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（ステップＳ８）。

以上説明したように、本発明の幾つかの実施形態によれば、例えば、通常送電を阻害することなく、かつ、送電装置や受電装置に過度の負担を与えることなく、送電装置が、確実に、異物挿入（特に乗っ取り状態）を検出することができる。

また、信頼性が高く、回路構成も簡素化された高性能な受電制御装置、受電装置ならびに無接点電力伝送システムを実現することができる。なお、本発明の実施形態について詳述したが、本発明の新規事項および効果から逸脱しない範囲で、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。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、無接点電力システムの一例の構成を示す図 図２は、無接点電力伝送システムの構成の一例を示す図 図３（Ａ），図３（Ｂ）は、送電装置と受電装置との間のデータ通信について説明するための図 図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、定期認証データと通信パケットの送受信について説明するための図 通信パケットのデータ構造の一例を示す図 定期認証処理の一例について説明するための図 無接点電力伝送システムの動作の一例を示す図

符号の説明

１０ 送電装置、２２ 送電側制御回路、４０ 受電装置、４２ 受電部、
４６ 負荷変調部、４８ 給電制御部、５０ 受電制御装置、５２ 受電側制御回路、
９０ 充電装置、９４ 充電対象の負荷、Ｌ１ １次コイル、Ｌ２ ２次コイル、
Ｍ１ 負荷変調トランジスタ（負荷変調スイッチ）、
Ｍ３ 給電制御スイッチ（給電制御トランジスタ）、
ＤＲＣＫ １次コイルの駆動クロック（ドライバクロック）

Claims (13)

1. １次コイルと２次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、また、送電期間中において、前記受電装置に含まれる負荷変調部が受電装置の負荷を変調することによって、負荷変調信号を前記送電装置に送信する無接点電力伝送システムにおける、前記受電装置に設けられる受電制御装置であって、
   前記受電装置の動作を制御する受電制御回路を含み、
   前記受電制御回路は、
   前記送電期間中において、前記負荷変調部を制御することによって、定期的な前記受電装置の負荷の変調を実行させ、これによって、０１０または１０１のパターンを含む定期認証データを前記送電装置に送信させる、
   ことを特徴とする受電制御装置。
2. 請求項１記載の受電制御装置であって、
   前記定期認証データは、０１０または１０１の単独のパターンで構成されることを特徴とする受電制御装置。
3. 請求項１または請求項２記載の受電制御装置であって、
   前記受電側制御回路は、
   前記２次コイルのコイル端電圧またはコイル電流に基づいて再生される前記１次コイルの駆動クロックをタイミングの基準として用いて、前記負荷変調部に含まれる負荷変調スイッチをオン／オフする、ことを特徴とする受電制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の受電制御装置であって、
   前記受電側制御回路は、
   前記送電期間中に、前記負荷変調部を制御して前記定期認証データを送信させる場合には、送信される１ビットの“０”または“１”の期間を、前記1次コイルの駆動クロックの１周期のｐ倍（ｐは１以上の整数）の時間に設定し、
   また、前記送電期間中に、前記負荷変調部を制御して通信パケットを送信させる場合には、送信される１ビットの“０”または“１”の期間を、前記１次コイルの駆動クロックの１周期のｑ倍（ｑは１以上の整数であり、かつ、ｐ≠ｑ）に設定する、
   ことを特徴とする受電制御装置。
5. 請求項４記載の受電制御装置であって、
   前記受電側制御回路は、
   前記送電期間中に、前記負荷変調部を制御して通信パケットを送信させる場合には、送信される１ビットの“０”または“１”の期間を、前記１次コイルの駆動クロックの１周期のｑ倍（ｑ＝β×ｐ、βは２以上の整数）に設定する、
   ことを特徴とする受電制御装置。
6. 請求項４または請求項５記載の受電制御装置であって、
   ｐ＝１６、ｑ＝３２（したがってβ＝２）であることを特徴とする受電制御装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の受電制御装置であって、
   前記受電制御回路は、
   前記定期的な負荷変調を実行させる場合、まず、給電対象の負荷への給電を一時的に軽減あるいは停止させ、前記給電対象の負荷への給電が一時的に軽減あるいは停止されている期間において、前記負荷変調部を制御することによって定期的な前記受電装置の負荷の変調を実行させる、
   ことを特徴とする受電制御装置。
8. 電磁結合された１次コイルおよび２次コイルを経由して送電装置から伝送される電力を受け、かつ、受電期間中に、負荷変調信号を前記送電装置に送信する受電装置であって、
   前記２次コイルと、
   整流回路を含む受電部と、
   前記受電装置の負荷を変調して前記負荷変調信号を生成する負荷変調部と、
   給電対象への負荷への給電を制御する給電制御部と、
   請求項１〜請求項７のいずれかに記載の受電制御装置と、
   を含むことを特徴とする受電装置。
9. １次コイルと、
   ２次コイルと、
   前記１次コイルを駆動して電力を伝送する送電部と、送電部の動作を制御する送電制御装置と、を有する送電装置と、
   請求項８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。
10. 請求項９記載の無接点電力伝送システムであって、
    前記送電装置は、前記受電装置が定期的に送信する前記負荷変調信号の受信に失敗した場合に、前記受電装置への送電を停止し、あるいは送電パワーを低減することを特徴とする無接点電力伝送システム。
11. 請求項１０記載の無接点電力伝送システムであって、
    前記送電装置は、前記受電装置が定期的に送信する前記負荷変調信号の受信に、ｎ回（ｎは２以上の整数）連続して失敗した場合に、前記受電装置への送電を停止し、あるいは送電パワーを低減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記載の無接点電力伝送システムであって、
    ｎ＝３であることを特徴とする無接点電力伝送システム。
13. 請求項１０記載の無接点電力伝送システムであって、
    前記送電装置は、前記受電装置が定期的に送信する前記負荷変調信号の受信処理をＸ回（Ｘは２以上の整数）実行し、その結果、前記負荷変調信号の受信にＹ回（Ｙは、１≦Ｙ≦Ｘを満足する整数）失敗すると、前記受電装置への送電を停止し、あるいは送電パワーを低減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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