受電制御装置、無接点電力伝送システム、受電装置および電子機器
【課題】無接点電力伝送システムにおいて、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくし、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現する。
【解決手段】例えば、１２８個の送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）分の時間を発振回路（５８）の発振クロック（受電側クロック）ＣＬＫを用いて計測し、送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）の周波数を直接的に検出する。カウンタ７３は、１２８個の送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）を検出すると、検出信号ＣＴを出力する。最初の送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）によって、カウンタ（７７）がスタートし、検出信号ＣＴによってリセットされる。リセット時のカウント値はメモリ（７９）に取り込まれる。ｆ１／ｆ２判定回路（８１）は、予め取得されている基準時間情報との比較によって、送電側クロックの周波数を特定する。
【解決手段】例えば、１２８個の送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）分の時間を発振回路（５８）の発振クロック（受電側クロック）ＣＬＫを用いて計測し、送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）の周波数を直接的に検出する。カウンタ７３は、１２８個の送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）を検出すると、検出信号ＣＴを出力する。最初の送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）によって、カウンタ（７７）がスタートし、検出信号ＣＴによってリセットされる。リセット時のカウント値はメモリ（７９）に取り込まれる。ｆ１／ｆ２判定回路（８１）は、予め取得されている基準時間情報との比較によって、送電側クロックの周波数を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電制御装置、無接点電力伝送システム、受電装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、送電側から受電側への通信方式として周波数変調方式を採用する。
【０００４】
受電側では、周波数変調時の誘電電圧レベルを検出し、その電圧レベルの違いにより“０”および“１”を識別する。
【特許文献１】特開２００６−６０９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の無接点電力伝送システムでは、受電側において、周波数変調時の誘電電圧レベルを検出する方式を採用している。受電側誘電電圧のレベルは、１次コイルと２次コイルの相対的な位置関係（位置ずれ）によって変動するため、検出精度のさらなる向上をめざす場合、一定の限界があることは否めない。
【０００６】
本発明は、このような考察に基づいてなされたものであり、その目的は、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくして、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の受電制御装置は、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、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記受電装置に設けられる受電制御装置であって、前記２次コイルの誘起電圧から生成される送電側クロックの周波数を検出する周波数検出回路を含み、前記周波数検出回路は、前記送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタを有し、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出する。
【０００８】
受電側の誘電電圧レベルを検出する方式に代えて、送電側クロックの周波数を直接的に検出する方式を採用するものである。１次コイルと２次コイルの位置関係に応じて電圧レベルが若干変動したとしても、クロックの周波数検出に大きな影響がでることがなく、したがって、より高精度の検出が可能となる。送電側クロック（２次コイルの一端の誘起電圧から生成される（抽出される）クロック）の周波数の検出は、送電側クロックの所定クロック数に相当する時間（例えば、１２８クロック分の時間）を、受電側クロック（送電側クロックよりも周波数が高いクロックであり、例えば、受電装置に備わる発振器の発振クロックである）によって計測することによって行われる。送電側クロックの周波数が高い場合は、１クロック周期が短くなるため、送電側クロックの所定クロック数に相当する時間に対応した、受電側クロックのカウント値は減少し、送電側クロックの周波数が低い場合には、１クロック周期が長くなるため、受電側クロックのカウント値は増加する。したがって、送電側クロックの所定クロック数（例えば１２８クロック数）相当の時間に対応した受電側クロック数（すなわち、アップカウンタまたはダウンカウンタのカウント値）に基づいて、送電側クロックの周波数を判定することができる。これによって、“１”，“０”を識別することができ、また、通常送電であるかパワーセーブ送電（通常送電の周波数よりも低い周波数による連続送電）であるかも検出することができる。
【０００９】
（２）本発明の受電制御装置の一態様では、前記周波数検出回路は、計測された前記受電側クロック数を記憶するメモリを有すると共に、基準時間計測時において、前記送電側クロック複数個分に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロック（ＣＬＫ）の数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数およびその計測された受電側クロック数に基づいて算出される受電側クロック数の少なくとも１つを、周波数毎の基準時間情報として前記メモリに記憶しておき、前記送電装置からのデータ検出時において、実測された受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を判定する場合に、前記メモリに記憶されている前記周波数毎の基準時間情報を参照し、前記実測された受電側クロック数と、前記各基準時間情報としての受電側クロック数との一致を判定し、両者の誤差が許容誤差範囲内である場合には一致していると判定し、これによって、前記送電側クロックの周波数を検出する。
【００１０】
受電側クロックで動作するカウンタの計測値に基づいて、送電側クロックの周波数を判定するためには、使用される周波数毎に、周波数判定基準となる基準計測値（基準時間情報）を予め受電側で用意しておき、実測された計測値を各基準計測値（基準時間情報）と比較し、一致判定を行う必要がある。但し、カウンタの計測値は、例えば、受電側クロックの周波数の精度に影響されて変動するため、どの機器にも適用可能な、標準的な基準計測値というものは存在しない。そこで、受電側は、基準時間計測時（例えば、送電側からの電力供給を受けて起動された初期の状態）において、周波数が既知の、所定数の送電側クロックの時間をカウンタによって実際に計測し、その計測値を、基準時間情報としてメモリに記憶する。例えば、送電側クロックの周波数が“ｆ１”のときに、初期状態において、１２８クロック分の送電側クロックに相当する時間をカウンタにより実測し、その計測値が“ｍ”であったとすると、その“ｍ”を基準時間情報としてメモリに記憶する。そして、送電装置からのデータ送信時において、同様に、所定数の送電側クロックの時間（例えば１２８クロック分の時間）をカウンタで計測する。その計測値が“Ｘ”であれば、次に、メモリに記憶されている基準時間情報“ｍ”と比較する。そして、“Ｘ”と“Ｍ”との差が許容範囲（例えば±８）以内ならば、実測された計測値“Ｘ”は“Ｍ”に一致したと判定し、送電側クロックの周波数は“ｆ１”と判定する。送電側クロックの周波数が“ｆ２”のときも同様の方法で検出可能である。つまり、基準時間計測時において、周波数ｆ２に対応する基準時間情報（Ｑ）を取得してメモリに記憶させ、データ送信時における実測された計測値を基準時間情報と比較し、許容範囲であるか否かによって一致判定を行うことによって、周波数“ｆ２”を判定することができる。ただし、基準時間情報は、必ず実測によって取得しなければならないわけではない。例えば、送電側から受電側への通信に使用する周波数が“ｆ１”と“ｆ２”であった場合、ｆ１に対応する基準時間情報（カウンタの計測値Ｐ）が実測により取得されれば、そのｆ１についての実測値を利用して、計算によって、ｆ２に対応した基準時間情報（カウンタの計測値Ｑ）を算出することも可能である。したがって、メモリに、各周波数に対応した「基準時間情報」として記憶されるのは、「計測された受電側クロック数」あるいは「その受電側クロック数に基づいて算出される受電側クロック数」のいずれかである。
【００１１】
（３）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記送電装置は、前記受電装置へのデータ送信中に、周波数変調された送信側クロックｎ個（ｎは２以上の自然数）によって１ビットのデータを送信すると共に、前記送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、前記第１の周波数および第２の周波数は共に、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数側、あるいは高い周波数側のいずれかにおいて設定され、前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数差の、前記第１の周波数に対する割合が、３０％以内に設定される。
【００１２】
本態様では、以下の４点を明らかにしている。すなわち、（１）送電装置は周波数変調によって“１”および“０”を送信する点、（２）周波数変調された送信側クロックｎ個によって１ビット（“１”または“０”）が表現される点、（３）“１”および“０”に対応した周波数（例えば、“ｆ１”および“ｆ２”とする）は共に、共振回路の共振周波数を基準とした場合の高周波数域あるいは低周波数域のいずれかに設定されている点、（４）ｆ１とｆ２の周波数差の絶対値｜ｆ１−ｆ２｜のｆ１（あるいはｆ２）に対する割合が３０％以下（すなわち、（｜ｆ１−ｆ２｜／ｆ１）≦３０％）である点。（３）および（４）の条件が課せられる理由は、以下のとおりである。すなわち、送電側から受電側への通信に用いられる周波数が、共振カーブの左側（低周波数域）および右側（高周波数域）にまたがっていると、周波数の切換えの際に必ず共振点を通過することになり、動作が不安定となることから、共振点をまたぐことなく周波数の切換えを行えるように、使用する周波数のすべてを、共振カーブの左側（低周波数域）および右側（高周波数域）のいずれかに集中させて設定するのが望ましい。また、送電側から受電側への通信は、受電側における本負荷への給電中に行われることがないとはいえない。このとき、ｆ１とｆ２の周波数差が大きすぎると、その周波数の切換えに伴って伝送電力レベルが大きく変動し、本負荷への給電が不安定化する、あるいは電池の充電効率が低下する等の悪影響が生じることがないとはいえない。そこで、ｆ１とｆ２の周波数差を、（｜ｆ１−ｆ２｜／ｆ１）≦３０％の条件を満たすように制限し、周波数差が無制限に大きくならないようにするのが望ましい。
【００１３】
（４）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記受電側クロックを出力する、発振回路をさらに有し、前記周波数検出回路は、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記発振回路から出力される前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出する。
【００１４】
受電側クロックを生成するために、受電側に発振回路を設ける点を明らかとしたものである。発振回路の発振精度が高いほど、受電側クロックを用いた周波数測定の精度が向上する。ただし、発振精度の高い発振回路ほど高価であり、特に、受電装置が携帯電話端末等に搭載されることを考慮すると、高価な発振器を受電装置に内蔵するのが困難な場合がある。したがって、受電装置に内蔵する発振回路は、精度とコストの双方を検討して決定される。
【００１５】
（５）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記送電側クロックｎ個をｍ分割し、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、複数回連続して計測し、計測した受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、所定回数、連続して一致した場合に、前記送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する。
【００１６】
周波数判定方式として、連続した複数回の一致判定方式を採用するものである。上述のとおり、ｎ個（例えば１２８個）の送電側クロックに相当する時間を受電側クロックで計測し、その計測値に基づく１回の周波数判定処理によって周波数を特定することは可能である。ただし、例えば、受電側クロックを発生する受電側の発振回路として、コスト面を重視して水晶発振器の代わりにＣＲ発振器を使用しているような場合には、発振精度のある程度のばらつきがあるのは仕方のないことである。さらに、上述のとおり、本負荷への給電への悪影響をなくすために、ｆ１とｆ２の周波数差を小さく設定している場合には、ｆ１とｆ２を区別することがむずかしくなり、場合によっては誤検出の恐れもないとはいいきれない。このような事情を考慮して、本態様では、より高精度な周波数検出（周波数判定）の手法を提供するものである。すなわち、ｎ個（例えば１２８個）をｍ（例えばｍ＝４）等分し、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分（＝送電側クロック３２個分）の受電側クロック数を、例えば連続して４回、計測する。各計測毎に基準時間情報（例えば、初期状態で取得され、メモリに格納されている送電側クロック（ｎ／ｍ）個に相当する時間の受電側クロック数）と比較して一致判定を行って周波数を検出する。そして、所定回数（例えば、３回）連続して周波数が一致したときに、送電側クロックの周波数は、その一致した周波数であると判定して、“１”または“０”を特定するものである。複数回の判定結果の連続一致によって送電側クロックの周波数を特定するため、上述のような場合でも、信頼できる周波数検出が可能である。
【００１７】
（６）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を複数回連続して計測し、計測した第１の受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、直前に計測した第２の受電側クロック数に基づいて判定された周波数と一致しない場合には、前記第１の受電側クロック数に基づく周波数判定結果は無効とし、後続の、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測によって得られた受電側クロック数に基づく周波数判定結果が一致する場合に、送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する。
【００１８】
連続一致判定に、条件を付加して、判定精度の低下を防止するものである。つまり、周波数の変化が検出された場合、最初の１回の検出結果は誤差が大きい場合があるため無効とし、かつ、それ以降の測定結果を用いて、少なくとも連続して２回の一致が観測されたことを条件として周波数を特定する。最初の１回の判定結果を無効とするのは、受電側では、送電側におけるデータの送信タイミングとの同期を正確にとることはできないため、送電側で送信データを“１”から“０”に変化したとき、受電側で、その変化に正確に追従して“０”の判定のためのｍ回の周波数判定を開始することはできないからである。つまり、最初の“０”判定のときは、周波数ｆ１（＝１）および周波数ｆ２（＝０）の送電側クロックが混在している期間において受電側クロック数をカウントしている場合がほとんどであるため、これによって計測された時間は正確さを欠く。よって、周波数の変化が検出された場合における初回の測定結果は無効とするものである。ここで、連続一致判定の回数をＫ回としたとき、ｍ回の測定のうち、初回の測定結果は捨てるために、Ｋ≦ｍ−１の関係が成立する。また、連続一致判定のためには最低限２回の測定を必要とするから、２≦Ｋの関係が成立する。よって、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測結果の一致をもって周波数を特定し、これによって“１”または“０”を判定することになる。例えば、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、ｍ回測定するものとし、ｎ＝１２８，ｍ＝４とし、また、その測定の直前における判定では“ｆ１”と判定されていたとする。まず、１回目の測定では、“ｆ２”と判定されたとし、２回目でも“ｆ２”，３回目でも“ｆ２”，４回目でも“ｆ２”が判定されたとする。この場合、１回目の周波数判定結果（最初のｆ２判定）は、誤差が含まれる可能性があるため無効とし、２回目〜４回目の周波数判定結果を参照して、判定された周波数が少なくとも２回、連続して一致したことを条件として周波数を特定し、“１”または“０”を判定する。
【００１９】
（７）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記送電装置は、前記受電装置への電力伝送中に、周波数変調された送信側クロックｎ個によって１ビットのデータを送信すると共に、送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、前記送電装置から前記受電装置に送信されるデータフレームの前または後の少なくとも一つには、複数ビットの“０”または“１”が挿入されており、前記受電制御装置の前記周波数検出回路は、前記複数ビットの“０”または“１”を検出することによって、前記送信フレームの開始または終了を判定する。
【００２０】
上述のとおり、受電側にて“１”または“０”を正確に判定できるように受電側の周波数検出方式に工夫が施されるが、本態様では、さらに、データフレームのデータ形式にも工夫を施して、受電側の正確なデータ検出のために、万全を期している。すなわち、データフレーム（所定規則に従って配列される一群のデータ列）の前あるいは後ろに、“１”または“０”が連続する領域を設けることによって、受電側では、送信フレームの開始判定または終了判定が容易化され、データフレームを、より確実に検出できるようになる。
【００２１】
（８）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記データフレームは複数のコードを含み、かつ、前記複数のコードの各々の前後には、所定ビット数の“０”または“１”が挿入されており、前記受電制御装置の前記周波数検出回路は、前記所定ビット数の“０”または“１”を検出することによって、前記複数のコードの各々の開始または終了を判定する。
【００２２】
本態様では、受電側の正確なデータ検出のために万全を期すべく、データフレームを構成する複数のコードの各々の前後に、所定ビット数（例えば１ビット）の“０”または“１”を意図的に挿入し、受電側にて、各コードの開始と終了の判定の容易化を図るものである。
【００２３】
（９）本発明の無接点電力伝送システムは、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、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、前記送電装置は、前記送電装置を制御する送電側制御回路と、発振回路と、を有し、前記発振回路から出力される送信側クロックを周波数変調し、周波数変調された前記送信側クロックｎ個（ｎは２以上の自然数）によって１ビットのデータを送信すると共に、前記送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、かつ、前記第１の周波数および第２の周波数は共に、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数側、あるいは高い周波数側のいずれかにおいて設定され、前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数差の、前記第１の周波数に対する割合１）が、３０％以内に設定され、前記受電装置は、前記２次コイルの誘起電圧から生成される送電側クロックの周波数を検出する周波数検出回路を含み、前記周波数検出回路は、前記送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタを有し、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出する。
【００２４】
本発明の無線伝送システムでは、送電装置は、周波数変調によって“１”および“０”を送信し、周波数変調された送信側クロックｎ個によって１ビット（“１”または“０”）を送信する。また、“１”および“０”に対応した周波数（例えば、“ｆ１”および“ｆ２”とする）は共に、共振回路の共振周波数を基準とした場合の高周波数域あるいは低周波数域のいずれかに設定され、かつ、ｆ１とｆ２の周波数差（ｆ１−ｆ２）のｆ１（あるいはｆ２）に対する割合が３０％以下（すなわち、（（ｆ１−ｆ２）／ｆ１）≦３０％）に設定される。一方、受電側では、送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタによって、送電側クロックの所定クロック数分の時間を計測し、計測された前記受電側クロック数に基づいて送電側クロックの周波数を、直接的に検出する。これによって、本負荷への給電に悪影響を与えることなく、必要な情報を送電側から受電側に送信することが可能となり、かつ、受電側にて、送られてきた情報を高精度に検出することが可能となる。
【００２５】
（１０）また、本発明の無接点電力伝送システムの一態様では、前記周波数回路は、前記周波数検出回路は、前記送電側クロックｎ個をｍ分割（２以上の自然数）し、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、前記カウンタによって複数回連続して計測し、計測した第１の受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、直前に計測した第２の受電側クロック数に基づいて判定された周波数と一致しない場合には、前記第１の受電側クロック数に基づく周波数判定結果は無効とし、後続の、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測によって得られた受電側クロック数に基づく周波数判定結果が一致する場合に、送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する。
【００２６】
受電装置に含まれる周波数検出回路は、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間を受電側クロックを用いてｍ回計測し、周波数の変更が確認されたときには、初回の判定結果は破棄して、以降の判定結果をチェックし、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の一致が認められることを条件として、送電側クロックの周波数を判定し、“１”および“０”を判定する。これによって、本負荷への給電に悪影響を与えずに、必要な情報を送電側から受電側に送信することが可能となり、かつ、受電側にて、送られてきた情報を、より高精度に検出することが可能となる。
【００２７】
（１１）本発明の受電装置は、本発明の受電制御装置と、前記２次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、受電部から得られる前記直流電圧の電圧レベルを調整して本負荷に供給する給電部と、を含む。
【００２８】
これによって、本負荷への給電中に、送電側から送られてくる、周波数変調による情報を正確に検出可能な受電装置が得られる。また、使用される各周波数の差を縮小することによって、本負荷への給電中に情報送信が行われたときに、本負荷への給電レベルを大きく変動させることがなくなり、また、２次電池の充電時間を長くする等の悪影響を生じさせないようにすることができる。
【００２９】
（１２）本発明の電子機器は、本発明の受電装置と、前記受電装置により電力が供給される本負荷と、を含む。
【００３０】
これによって、例えば、受電装置を搭載する電子機器(例えば、携帯端末)は、送電装置を搭載する電子機器（例えば、充電用クレードル）から送られてくる周波数変調による情報を受信し、受信した情報に基づく種々の制御を行う機能をもつことになる。よって、無接点電力伝送に対応し、かつ高機能で信頼性や安全性の高い電子機器が実現される。
【００３１】
このように、本発明によれば、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくして、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
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。
【００３３】
（第１の実施形態）
まず、本発明が適用される好適な電子機器の例、ならびに、無接点電力伝送技術の原理について説明する。
【００３４】
（電子機器の例と無接点電力伝送の原理）
図１（Ａ），（Ｂ）は無接点電力伝送技術について説明するための図であり、（Ａ）は無接点電力伝送手法が適用される電子機器の例を示す図であり、（Ｂ）は誘導トランスを用いた無接点電力伝送の原理を説明するための図である。
【００３５】
図１（Ａ）に示されるように、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、あるいは電動自転車などの種々の電子機器に適用できる。
【００３８】
特に好適な電子機器の例としては、携帯端末（携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なパーソナルコンピュータ端末を含む）や時計（ウオッチ）があげられる。本発明の受電装置は、構成が簡単で小型であるため携帯端末等への搭載も可能であり、低損失であるために、例えば、電子機器における２次電池の充電時間を短縮することが可能であり、また、発熱が低減されることから、電子機器の安全面からみた信頼性も向上する。
【００３９】
特に、携帯端末（携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なパーソナルコンピュータ端末を含む）は、高負荷時の充電電流量が大きく、発熱の問題も顕在化しやすい。よって、本発明が有する低損失かつ低発熱という特性を十分に活かすことが可能な機器といえる。
【００４０】
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。
【００４１】
（送電装置および受電装置の構成例）
図２は、送電装置、受電装置ならびに負荷からなる無接点電力伝送システムにおける、各部の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【００４２】
図示されるように、送電装置１０には、送電制御装置２０と、送電部１２が設けられている。また、受電装置４０には、受電部４０と、負荷変調部４６と、給電制御部４８とが設けられている。また、負荷９０は、充電制御装置９２とバッテリ（２次電池）９４が含まれる。以下具体的に説明する。
【００４３】
図１（Ａ）の充電器５００などの送電側の電子機器は、少なくとも図２に示される送電装置１０を含む。また、携帯電話機５１０などの受電側の電子機器は、少なくとも受電装置４０と負荷９０（本負荷）を含む。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し、受電装置４０の電圧出力ノードＮＢ７から負荷９０に対して電力（電圧ＶＯＵＴ）を供給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。
【００４４】
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、電圧検出回路１４、表示部１６、送電制御装置２０を含むことができる。なお、送電装置１０や送電制御装置２０は図２の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば表示部、電圧検出回路）を省略したり、他の構成要素を追加したり、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。
【００４５】
送電部１２は、電力伝送時には所定周波数の交流電圧を生成し、データ転送時にはデータに応じて周波数が異なる交流電圧を生成して、１次コイルＬ１に供給する。具体的には、図３（Ａ）に示されるように、例えば、データ「１」を受電装置４０に対して送信する場合には、周波数ｆ１の交流電圧を生成し、データ「０」を送信する場合には、周波数ｆ２の交流電圧を生成する。この送電部１２は、１次コイルＬ１の一端を駆動する第１の送電ドライバと、１次コイルＬ１の他端を駆動する第２の送電ドライバと、１次コイルＬ１と共に共振回路を構成する少なくとも１つのコンデンサを含むことができる。そして、送電部１２が含む第１、第２の送電ドライバの各々は、例えば、パワーＭＯＳトランジスタにより構成されるインバータ回路（あるいはバッファ回路）であり、送電制御装置２０のドライバ制御回路２６により制御される。
【００４６】
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、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、充電器５００の上に携帯電話機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。
【００４７】
一方、電力伝送が不要なときには、充電器５００と携帯電話機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。
【００４８】
電圧検出回路１４は、１次コイルＬ１の誘起電圧を検出する回路であり、例えば、抵抗ＲＡ１、ＲＡ２や、ＲＡ１とＲＡ２の接続ノードＮＡ３とＧＮＤ（広義には低電位側電源）との間に設けられるダイオードＤＡ１を含む。具体的には、１次コイルの誘起電圧を抵抗ＲＡ１、ＲＡ２で分圧することによって得られた信号ＰＨＩＮが、送電制御装置２０の波形検出回路２８に入力される。
【００４９】
表示部１６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、色や画像などを用いて表示するものであり、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＣＤ（液晶表示装置）などにより実現される。
【００５０】
送電制御装置２０は、送電装置１０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。この送電制御装置２０は、制御回路２２（送電側）、発振回路２４、ドライバ制御回路２６、波形検出回路２８を含むことができる。
【００５１】
また、制御回路２２（制御部）は、送電装置１０や送電制御装置２０の制御を行うものであり、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。具体的には、制御回路２２は、電力伝送、負荷検出、周波数変調、異物検出、あるいは着脱検出などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。
【００５２】
発振回路２４は、例えば、水晶発振回路により構成され、送電側のクロックを生成する。ドライバ制御回路２６は、発振回路２４で生成されたクロックや制御回路２２からの周波数設定信号などに基づいて、所望の周波数の制御信号を生成し、送電部１２の送電ドライバ（不図示）に出力し、その送電ドライバの動作を制御する。
【００５３】
波形検出回路２８は、１次コイルＬ１の一端の誘起電圧に相当する信号ＰＨＩＮの波形をモニタし、負荷検出、異物検出等を行う。例えば、受電装置４０の負荷変調部４６が、送電装置１０に対してデータを送信するための負荷変調を行うと、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形が、それに対応して変化する。
【００５４】
具体的には、図３（Ｂ）に示すように、データ「０」を送信するために、受電装置４０の負荷変調部４６が負荷を低くすると、信号波形の振幅（ピーク電圧）が小さくなり、データ「１」を送信するために負荷を高くすると、信号波形の振幅が大きくなる。したがって、波形検出回路２８は、誘起電圧の信号波形のピークホールド処理などを行って、ピーク電圧がしきい値電圧を超えたか否かを判断することで、受電装置４０からのデータが「０」なのか「１」なのかを判断できる。なお波形検出の手法は、上述の手法に限定されない。例えば、受電側の負荷が高くなったか低くなったかを、ピーク電圧以外の物理量を用いて判断してもよい。
【００５５】
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、受電部４２、負荷変調部４６、給電制御部４８、受電制御装置５０を含むことができる。なお、受電装置４０や受電制御装置５０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。
【００５６】
受電部４２は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流電圧に変換する。この変換は受電部４２が有する整流回路４３により行われる。この整流回路４３は、ダイオードＤＢ１〜ＤＢ４を含む。ダイオードＤＢ１は、２次コイルＬ２の一端のノードＮＢ１と直流電圧ＶＤＣの生成ノードＮＢ３との間に設けられ、ＤＢ２は、ノードＮＢ３と２次コイルＬ２の他端のノードＮＢ２との間に設けられ、ＤＢ３は、ノードＮＢ２とＶＳＳのノードＮＢ４との間に設けられ、ＤＢ４は、ノードＮＢ４とＮＢ１との間に設けられる。
【００５７】
受電部４２の抵抗ＲＢ１、ＲＢ２はノードＮＢ１とＮＢ４との間に設けられる。そしてノードＮＢ１、ＮＢ４間の電圧を抵抗ＲＢ１、ＲＢ２により分圧することで得られた信号ＣＣＭＰＩが、受電制御装置５０の周波数検出回路６０に入力される。
【００５８】
受電部４２のコンデンサＣＢ１及び抵抗ＲＢ４、ＲＢ５は、直流電圧ＶＤＣのノードＮＢ３とＶＳＳのノードＮＢ４との間に設けられる。そしてノードＮＢ３、ＮＢ４間の電圧を抵抗ＲＢ４、ＲＢ５により分圧して得られる分圧電圧ＶＤ４は、信号線ＬＰ２を経由して、受電側制御回路５２および位置検出回路５６に入力される。位置検出回路５６に関しては、その分圧電圧ＶＤ４が、位置検出のための信号入力（ＡＤＩＮ）となる。
【００５９】
負荷変調部４６は、負荷変調処理を行う。具体的には、受電装置４０から送電装置１０に所望のデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷変調部４６（受電側）での負荷を可変に変化させ、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形を変化させる。このために負荷変調部４６は、ノードＮＢ３、ＮＢ４の間に直列に設けられた抵抗ＲＢ３、トランジスタＴＢ３（Ｎ型のＣＭＯＳトランジスタ）を含む。
【００６０】
このトランジスタＴＢ３は、受電制御装置５０の受電側制御回路５２から信号線ＬＰ３を経由して与えられる制御信号Ｐ３Ｑによりオン・オフ制御される。通常送電が開始される前の認証ステージにおいて、トランジスタＴＢ３をオン・オフ制御して負荷変調を行って送電装置に信号を送信する際には、給電制御部４８のトランジスタＴＢ１、ＴＢ２はオフにされ、負荷９０が受電装置４０に電気的に接続されない状態になる。
【００６１】
例えば、データ「０」を送信するために受電側を低負荷（インピーダンス大）にする場合には、信号Ｐ３ＱがＬレベルになってトランジスタＴＢ３がオフになる。これにより負荷変調部４６の負荷はほぼ無限大（無負荷）になる。一方、データ「１」を送信するために受電側を高負荷（インピーダンス小）にする場合には、信号Ｐ３ＱがＨレベルになってトランジスタＴＢ３がオンになる。これにより負荷変調部４６の負荷は、抵抗ＲＢ３（高負荷）になる。
【００６２】
給電制御部４８は、負荷９０への電力の給電を制御する。レギュレータ（ＬＤＯ）４９は、整流回路４３での変換で得られた直流電圧ＶＤＣの電圧レベルを調整して、電源電圧ＶＤ５（例えば５Ｖ）を生成する。受電制御装置５０は、例えばこの電源電圧ＶＤ５が供給されて動作する。
【００６３】
また、トランジスタＴＢ２（Ｐ型のＣＭＯＳトランジスタ）は、電源電圧ＶＤ５の生成ノードＮＢ５（レギュレター４９の出力ノード）とトランジスタＴＢ１（ノードＮＢ６）との間に設けられ、受電制御装置５０の制御回路５２からの信号Ｐ１Ｑにより制御される。具体的には、トランジスタＴＢ２は、ＩＤ認証が完了（確立）して通常の電力伝送（すなわち、通常送電）を行う場合にはオン状態となる。
【００６４】
なお、電源電圧生成ノードＮＢ５とトランジスタＴＢ２のゲートのノードＮＢ８との間にはプルアップ抵抗ＲＵ２が設けられる。
【００６５】
トランジスタＴＢ１（Ｐ型のＣＭＯＳトランジスタ）は、トランジスタＴＢ２（ノードＮＢ６）とＶＯＵＴの電圧出力ノードＮＢ７との間に設けられ、出力保証回路５４からの信号Ｐ４Ｑにより制御される。具体的には、ＩＤ認証が完了して通常の電力伝送を行う場合にはオンになる。一方、ＡＣアダプタの接続が検出され、あるいは、電源電圧ＶＤ５が受電制御装置５０（制御回路５２）の動作下限電圧よりも小さいといった場合には、オフになる。なお、電圧出力ノードＮＢ７とトランジスタＴＢ１のゲートのノードＮＢ９との間にはプルアップ抵抗ＲＵ１が設けられる。
【００６６】
受電制御装置５０は、受電装置４０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。この受電制御装置５０は、２次コイルＬ２の誘起電圧から生成される電源電圧ＶＤ５により動作することができる。また、受電制御装置５０は、制御回路５２（受電側）、出力保証回路５４、位置検出回路５６、発振回路５８、周波数検出回路６０、満充電検出回路６２を含むことができる。
【００６７】
受電側制御回路５２は、受電装置４０や受電制御装置５０の制御を行うものであり、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。この受電側制御回路５２は、シリーズレギュレータ（ＬＤＯ）４９の出力端の定電圧（ＶＤ５）を電源として動作する。
【００６８】
この受電側制御回路５２は、具体的には、ＩＤ認証、位置検出、周波数検出、満充電検出、認証用の通信のための負荷変調、異物挿入検出を可能とするための通信のための負荷変調などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。
【００６９】
出力保証回路５４は、低電圧時（０Ｖ時）の受電装置４０の出力を保証する回路である。すなわち、トランジスタＴＢ１を制御し、ＡＣアダプタの接続が検出され、あるいは、電源電圧ＶＤ５が動作下限電圧よりも小さい場合に、トランジスタＴＢ１をオフにする設定を行い、電圧出力ノードＮＢ７から受電装置４０側への電流の逆流を防止する。
【００７０】
位置検出回路５６は、２次コイルＬ２の誘起電圧の波形に相当する信号ＡＤＩＮの波形を監視して、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係が適正であるかを判断する。具体的には、信号ＡＤＩＮをコンパレータで２値に変換して、位置関係が適正であるか否かを判断する。
【００７１】
発振回路５８は、例えばＣＲ発振回路により構成され、受電側のクロックを生成する。周波数検出回路６０は、信号ＣＣＭＰＩの周波数（ｆ１、ｆ２）を検出して、送電装置１０からの送信データが「１」なのか「０」なのかを判断する。
【００７２】
満充電検出回路６２（充電検出回路）は、負荷９０のバッテリ９４が、満充電状態（充電状態）になったか否かを検出する回路である。具体的には満充電検出回路６２は、例えば、充電状態の表示に使用されるＬＥＤＲのオン・オフを検出することによって、満充電状態を検出する。すなわち、所定時間（例えば５秒）連続でＬＥＤＲが消灯した場合に、バッテリ９４が満充電状態（充電完了）であると判断する。また、負荷９０内の充電制御装置９２も、ＬＥＤＲの点灯状態に基づいて満充電状態を検出することができる。
【００７３】
また、負荷９０は、バッテリ９４の充電制御等を行う充電制御装置９２を含む。充電制御装置９２は、発光装置（ＬＥＤＲ）の点灯状態に基づいて満充電状態を検出することができる。この充電制御装置９２（充電制御ＩＣ）は集積回路装置などにより実現できる。なお、スマートバッテリのように、バッテリ９４自体に充電制御装置９２の機能を持たせてもよい。なお、負荷９０は、２次電池に限定されるものではない。
【００７４】
（送電側から受電側への通信に用いられる周波数）
上述のとおり、送電側から受電側への通信は、発振回路２４の発振クロックを周波数変調することにより行われる。図４は、送電側から受電側への通信に用いられる周波数を説明するための図である。図４は、１次コイルを構成要素とする共振回路の共振特性と、周波数変調に用いられる周波数の各々とを示す図である。
【００７５】
図中、ｆ０は共振回路の負荷有りのときの共振周波数であり、ｆ１は“１”を送信するための周波数であり、“ｆ２”は“０”を送信するための周波数である。また、ｆ３は、パワーセーブモード時の送電周波数である。
【００７６】
パワーセーブモードとは、本負荷９０の２次電池９４が満充電となった後、送電側からの送電を止めるのではなく、弱い連続送電を継続し、充電制御装置９２を動作状態に保つモードである。時間経過と共に２次電池９４が放電して２次電池９４が消耗すると、充電制御装置９２がそのことを検出し、自動的に再充電が開始される。よって、２次電池９４は常に、満充電に近い状態に保たれることになる。
【００７７】
ｆ１，ｆ２，ｆ３の各々の周波数は、例えば、１００ｋＨｚ台の周波数とすることができ、各々の周波数間の周波数差は、例えば、２０ｋｈｚ程度の範囲内に設定することができる。
【００７８】
図４から明らかなように、実際に使用される周波数（ｆ１，ｆ２，ｆ３）はすべて、共振カーブの右側（高周波数域）においてのみ設けられており、左右（低周波数域と高周波数域）に分かれていない。これは、左右に分かれていると、周波数の切換えの際に、かならず共振回路の共振周波数ｆ０を通過する（またぐ）ことになり、回路動作が不安定化する。そこで、図４では、実際に使用される周波数（ｆ１，ｆ２，ｆ３）はすべて、共振カーブの右側（高周波数域）においてのみ設けられている（もちろん、共振カーブの左側（低周波数域）においてのみ設けることも可能である）。
【００７９】
また、上述のとおり、“１”と“０”を通信するための周波数ｆ１とｆ２の周波数差は、わずかに８ｋＨｚである。また、ｆ２とｆ３（パワーセーブモードの周波数）の周波数差も８ｋＨｚである。このように、実際に使用する周波数（ｆ１〜ｆ３）の周波数差を、小さく抑えているのは、本負荷９０への給電への悪影響を防止するためである。
【００８０】
送電側から受電側への通信（ならびにパワーセーブ送電）に使用する周波数の差が大きい場合、周波数の切換え毎に、２次コイル（Ｌ２）から得られる誘電電圧のレベルが大きく変動し、本負荷９０に供給する電力がばらつくことがあり、この場合、回路動作の不安定化や、２次電池９４の充電時間の増大等の悪影響が生じることがないとは言えない。そこで、実際に使用する周波数の周波数差を、あまり拡大しないようにすることが望ましい。
【００８１】
この観点から、“１”と“０”の通信に用いられる周波数「ｆ１」と「ｆ２」の周波数差を、（｜ｆ１−ｆ２｜／ｆ１）≦３０％（より好ましくは２０％）の条件を満たすように制限し、周波数差が無制限に大きくならないようにするのが望ましい。
【００８２】
ただし、周波数差が小さくなればなるほど、受電側における周波数検出が困難になる。したがって、受電側において、送電側クロックの周波数を高精度に区別して検出できる程度の、最小限の周波数差は確保しておく必要がある。また、受電側における周波数検出の精度を高める必要があり、このためには、複数回連続一致方式を採用するのが望ましい（この点は、後述の実施形態にて具体的に説明する）。
【００８３】
（受電側における周波数検出方式）
従来のように、２次コイル（Ｌ２）の誘起電圧レベルによって“１”と“０”を判定する方式では、その検出精度が、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）との位置ずれに影響される。そこで、本発明では、送電側クロックの周波数を直接的に検出する方式を採用する。
【００８４】
送電側では、ｎクロック（以下、ｎ＝１２８クロックとして説明する）によって、１ビット（“１”または“０”を送信する。すなわち、“１”を送信するときは、送信側クロック１２８個分の時間において周波数“ｆ１”が継続し、例えば、次に“０”を送信するときは、同じく、送信側クロック１２８個分の時間において周波数“ｆ２”が継続する（図３（Ａ）参照）。
【００８５】
送信側クロック１２８個分の時間は、低周波数のｆ１のときは長くなり、高周波数数のｆ２のときは短くなる。
【００８６】
この点に着目し、受電側では、送電側クロック（例えば、２次コイルの一端の電圧を抵抗分圧し、その分圧電圧をコンパレータで波形整形して抽出されるクロック）１２８個分の時間を、発振回路５８の発振クロック（ＣＬＫ）を受電側クロックとして用いて計測し、その計測値に基づいて周波数を判定し、“１”，“０”を判定する。
【００８７】
図５（Ａ），（Ｂ）は、送電側クロックｎ個分の時間に相当する受電側クロック数を計測し、その受電側クロック数によって周波数（受信ビット）を判定する原理を説明するための図である。
【００８８】
図４にて説明したように、“１”を送信するための周波数ｆ１は、“０”を送信するための周波数よりも低い周波数である。上述のように、ｎ＝１２８とした場合、１ビット（“１”または“０”）を送信する場合には、ｆ１またはｆ２が、送信側クロック１２８個分の期間継続する。
【００８９】
“１”が送信される場合（ｆ１が選択される場合）は、図５（Ａ）に示すように、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数が低いため、１２８クロック分の時間はＴ１となり、ｆ２の場合の時間Ｔ２よりも長くなる。その時間Ｔ１に相当する、受電側クロック（ＣＬＫ）の数はＰ個である。
【００９０】
一方、“０”が送信される場合（ｆ２が選択される場合）は、図５（Ｂ）に示すように、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数が高いため、１２８クロック分の時間はＴ２となり、ｆ１の場合の時間Ｔ１よりも短くなる。その時間Ｔ２に相当する、受電側クロック（ＣＬＫ）の数はＱ個（Ｑ＜Ｐ）となる。
【００９１】
したがって、送電側クロック１２８個分の時間に相当する受電側クロック（ＣＬＫ）の数を計測することによって、周波数の判定（すなわち、“１”と“０”の判定）を行うことができる。
【００９２】
実際には、受電側クロック（ＣＬＫ）で動作するカウンタの計測値に基づいて、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数を判定することになる。そして、その判定のためには、使用される周波数（ｆ１，ｆ２）毎に、周波数判定基準となる基準計測値（基準時間情報：上述のＰ，Ｑに相当する）を予め受電側のメモリに記憶しておき、実測された計測値を各基準計測値（基準時間情報：Ｐ，Ｑ）と比較し、一致判定を行う必要がある。但し、カウンタの計測値は、例えば、受電側クロック（ＣＬＫ）の周波数の精度に影響されて変動するため、どの機器にも適用可能な、標準的な基準計測値というものは存在しない。
【００９３】
そこで、受電側は、送電側からの電力供給を受けて起動された初期の状態において、周波数が既知の、所定数（例えば１２８個）の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の時間をカウンタによって実際に計測し、その計測値を、基準時間情報としてメモリに記憶する。
【００９４】
例えば、送電側クロックの周波数が“ｆ１”のときに、初期状態において、１２８クロック分の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）に相当する時間をカウンタにより実測し、その計測値が、図５（Ａ）に示すように“Ｐ”であったとすると、その“Ｐ”を基準時間情報としてメモリに記憶する。送電側クロックの周波数がｆ２のときは、“Ｑ”（図５（Ｂ）参照）をメモリに記憶する。
【００９５】
その後、データ通信時において、周波数変調されたクロックが受信されたときには、同様に、所定数の送電側クロックの時間（例えば１２８クロック分の時間）をカウンタで計測する。その計測値が“Ｘ”であれば、次に、メモリに記憶されている基準時間情報“Ｐ”ならびに“Ｑ”と比較する。
【００９６】
その結果、例えば“Ｘ”と“Ｐ”との差が許容範囲ΔＰ（ΔＰは、例えば±８）以内ならば、実測された計測値“Ｘ”は“Ｍ”に一致したと判定し、送電側クロックの周波数は“ｆ１”と判定する。
【００９７】
送電側クロックの周波数が“ｆ２”のときも同様の方法で検出可能である。つまり、周波数変調時における実測された計測値を基準時間情報（“Ｑ”）と比較し、許容範囲ΔＱ（ΔＱは例えば±８）以内であるか否かによって一致判定を行い、これによって、周波数“ｆ２”を判定することができる。
【００９８】
以上の説明では、基準時間情報である“Ｐ”や“Ｑ”は、受電側の初期状態において実測してメモリに記憶するとしたが、実測値に基づいて算出することも可能である。例えば、送電側から受電側への通信に使用する周波数が“ｆ１”と“ｆ２”であった場合、ｆ１に対応する基準時間情報（カウンタの計測値Ｐ）が実測により取得されれば、ｆ１とｆ２の周波数の関係に着目して、そのｆ１についての実測値（Ｐ）を利用して、計算によって、ｆ２に対応した基準時間情報（カウンタの計測値Ｑ）を算出することも可能である。
【００９９】
したがって、受電側のメモリに、各周波数に対応した基準時間情報として記憶されるのは、「計測された受電側クロック数」あるいは「その受電側クロック数に基づいて算出される受電側クロック数」のいずれかということになる。
【０１００】
（周波数検出回路の具体的な回路構成例）
図６は、本発明の受電装置に設けられる周波数検出回路の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図６では、前掲の図面と共通する部分には共通の参照符号を付してある。また、以下の説明では、ｆ１とｆ２の判定（“１”と“０”の判定）について説明する。
【０１０１】
図示されるように、２次コイル（Ｌ２）の一端の誘起電圧は、抵抗ＲＢ１とＲＢ２により分圧され、その分圧された電圧がコンパレータ７１の非反転端子に入力される。このコンパレータ７１は波形整形回路として機能し、このコンパレータ７１から送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）が出力される。送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）は、周波数検出回路６０に入力される。
【０１０２】
周波数検出回路６０は、第１のカウンタ７３と、第２のカウンタ７７と、メモリ７９と、ｆ１／ｆ２判定回路８１と、を有する。
【０１０３】
周波数検出回路６０は、ｎ個（ここでは、ｎ＝１２８とする）の送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）分の時間を、発振回路５８の発振クロック（これが受電側クロックとなる）ＣＬＫを用いて計測し、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数を直接的に検出する。
【０１０４】
発振回路５８としては、種々の発振回路（水晶発振回路、ＣＲ発振回路、ＬＣ発振回路等）を用いることができるが、本実施形態では、高精度の検出のために、例えば水晶発振回路などの高精度の発振回路を用いるのが望ましい。
【０１０５】
周波数検出回路６０は、以下のように動作する。すなわち、最初の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）によって、カウンタ（７７）がスタートし、受電側クロックＣＬＫによるカウントを開始する。一方、第１のカウンタ７３は、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の個数をカウントし、１２８個の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）を検出すると、検出信号ＣＴを出力する。この検出信号ＣＴは、第２のカウンタ７７のリセット端子に入力され、また、メモリ７９に、ラッチクロックとして供給される。
【０１０６】
すなわち、第２のカウンタ７７は、検出信号ＣＴによってリセットされる。リセット時のカウント値(カウント出力)は、メモリ７９にラッチされる。このようにして、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の１２８個分に相当する、受電側クロックＣＬＫの個数が計測され、その計測値がメモリ７９にラッチされる。
【０１０７】
ｆ１／ｆ２判定回路（８１）は、予め取得されている基準時間情報との比較によって、送電側クロックの周波数がｆ１であるか、ｆ２であるかを判定する。図５を用いて説明したように、受電装置４０が起動された直後の初期状態において、各周波数毎の計数値が決定されてメモリ７９に記憶されており、その記憶された計数値が基準時間情報である。また、周波数の判定は、上述のとおり、周波数変調時における実測された計測値を基準時間情報と比較し、実測値が許容範囲以内であるか否かによって一致を判定することによって行われる。
【０１０８】
周波数ｆ１／ｆ２が特定されれば、受信データが“１”であるか“０”であるかが特定される。ｆ１／ｆ２判定回路８１は、特定された２値データを、受電側制御回路５２に送る。受電側制御回路５２は、送電側から送られてきたデータを解析し、例えば、受電側に応答を返信する等の所定の動作を実行する。上述のとおり、受電側から送電側への通信には、負荷変調方式が採用される。
【０１０９】
（第２の実施形態）
（連続一致判定方式の概要）
本実施形態では、複数回連続一致方式によって送電側クロックの周波数を判定する。上述のとおり、ｎ個（例えば１２８個）の送電側クロックに相当する時間を受電側クロックで計測し、その計測値に基づく１回の周波数判定処理によって周波数を特定することは可能である。ただし、例えば、受電側クロックを発生する受電側の発振回路５８として、コスト面を重視して水晶発振器の代わりにＣＲ発振器を使用しているような場合には、発振精度のある程度のばらつきがあるのは仕方のないことである。
【０１１０】
さらに、上述のとおり、本負荷への給電への悪影響をなくすために、ｆ１とｆ２の周波数差を極力、小さく設定している場合には、ｆ１とｆ２を区別することがむずかしくなり、場合によっては誤検出の恐れもまったくないとはいえない。
【０１１１】
このような事情を考慮して、本実施形態では、より高精度な周波数検出（周波数判定）の手法を採用する。
【０１１２】
すなわち、ｎ個（１２８個）をｍ（例えばｍ＝４）等分し、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分（＝送電側クロック３２個分）の受電側クロック数を、例えば連続して４回、計測する。そして、各計測毎に基準時間情報（初期状態で取得された、送電側クロック（ｎ／ｍ）個に相当する時間の受電側クロック数）と比較して一致判定を行って周波数を検出する。
【０１１３】
そして、所定回数（例えば、３回）連続して周波数が一致したときに、送電側クロックの周波数は、その一致した周波数であると判定して、“１”または“０”を特定するものである。複数回の判定結果の連続一致によって送電側クロックの周波数を特定するため、上述のような場合でも、信頼できる周波数検出（“１”および“０”の判定）が可能である。
【０１１４】
図７は、複数回連続一致方式を採用した周波数検出回路の構成を説明するためのブロック図である。図７において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。図７の周波数検出回路６０の構成は、図６の周波数検出回路とほとんど同じであるが、図７の場合、連続一致判定回路８３を有しており、この点で異なる。
【０１１５】
図８は、複数回連続一致方式を採用した周波数検出回路の、主要な動作手順を示す図である。図８のステップＳ１では、周波数ｆ２の、ｎ個（ここでは、ｎ＝１２８）の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）が入力される。
【０１１６】
ステップＳ２では、周波数検出回路６０は、ｎ／ｍ（ここではｍ＝４，ｎ／ｍ＝３２）クロック毎に、合計で４回の時間計測（受電側クロック数の計測）を行う。
【０１１７】
図示されるように、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間はＴ１，Ｔ２、Ｔ３，Ｔ４である。現在の周波数はｆ２であるから、図５（Ｂ）に示すように、送電側クロックｎ個（１２８個）分の受電側クロック（ＣＬＫ）の計測値（基準時間情報）はＱ個である。
【０１１８】
したがって、（Ｑ／ｍ）が、時間Ｔ１〜Ｔ４の各々に対応した基準時間情報である。但し、ある程度の測定誤差が生じるから、これを考慮して、実測値が許容誤差ΔＱの範囲内なら、一致していると判定する。ΔＱは、例えば“±８”である。
【０１１９】
すなわち、ステップＳ３では、送電側クロック（ｎ／ｍ）個に相当する受電側クロック（ＣＬＫ）の計測値が、（Ｑ／ｍ）±（ΔＱ）であるとき、周波数はｆ２（＝“０”）と判定する。
【０１２０】
ステップＳ４では、４回の測定によって、Ｋ回（例えばＫ＝３）連続して周波数が一致するかを判定する。そして、ステップＳ５では、連続してＫ回の周波数の一致が検出されたときに、送電側クロックの周波数は、その一致した周波数（＝ｆ２）であると判定する。
例えば、ｆ１が３回連続して検出されたときに、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数はｆ１であると判定され、これによって、受信したデータは“０”であると判定される。なお、ステップＳ４およびステップＳ５は、図７の連続一致判定回路８３が実行する。
【０１２１】
（初回の測定結果を無効とする連続一致判定方式）
以下、複数回連続一致判定において、所定の条件を付加して、判定精度の低下を防止する、改良された実施例について説明する。図９は、所定条件を付加した、改良された複数回連続一致判定方式の原理を説明するための図である。
【０１２２】
図９でも、複数回に分けて受電側クロック（ＣＬＫ）数を測定する。ただし、図９の場合は、最初の計測によって、直前の周波数とは異なる周波数が検出された場合（例えば、直前まではｆ１だったが、今回からｆ２になったと検出された場合、あるいは、直前まではｆ１だったが、今回からｆ１以外の周波数になったと検出された場合）には、最初の１回の検出結果は誤差が大きい場合があるため無効とし、それ以降の測定結果を用いて、少なくとも連続して２回の一致が観測されたことを条件として周波数を特定し、“１”または“０”を特定する。
【０１２３】
最初の１回の判定結果を無効とするのは、受電側では、送電側におけるデータの送信タイミングとの同期を正確にとることはできないため、送電側で送信データを“１”から“０”に変化したとき、受電側で、その変化に正確に追従して“０”の判定のためのｍ回の周波数判定を開始することはできないからである。
【０１２４】
つまり、図９において、送電側の送信データは、時刻ｔ２１において、ｆ１からｆ２に変化し、時刻ｔ２６においてｆ２からｆ１に変化する。しかし、受電側では、その変化のタイミングを正確には把握することができない。
【０１２５】
この結果、受電側では、時刻ｔ２０から１回目の計測を開始する。つまり、送電側の送信データの変化タイミング時刻ｔ２１よりも、早いタイミングで１回目の計測が開始されることになる。以降、時刻ｔ２２から２回目の計測を開始し、時刻ｔ２３から３回目の計測を開始し、時刻ｔ２４から４回目の計測を開始し、時刻ｔ２５において４回目の計測が終了する。
【０１２６】
ここで、図９の時刻ｔ２０〜ｔ２２の期間（受電側の第１回目の計測期間）に着目すると、この期間では、周波数ｆ１の送電側クロックと周波数ｆ２の送電側クロックが混在しており、このような混在期間における計測値は、信頼性が低いと判断される。
【０１２７】
つまり、初回の周波数判定では、ｆ１とｆ２が混在した期間において受電側クロック数をカウントしている場合がほとんどであるため、これによって計測された時間は正確さを欠く。そこで、初回の周波数判定結果（時刻ｔ２０〜ｔ２２の期間における周波数判定結果）は無効とする。
【０１２８】
そして、以降の期間（時刻ｔ２２〜ｔ２３，ｔ２３〜ｔ２４，ｔ２４〜ｔ２５の各期間）における測定結果を有効とする。これらの各期間では、図９から明らかなように、送電側から送られてくるのは周波数ｆ２のクロックのみである。したがって、正確な周波数判定が可能である。
【０１２９】
ここで、連続一致判定の回数をＫ回としたとき、ｍ回の測定のうち、初回は捨てるために、Ｋ≦ｍ−１の関係が成立する。また、連続一致判定のためには最低限２回の測定を必要とするから、２≦Ｋの関係が成立する。よって、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測結果の一致をもって周波数を特定し、これによって“１”または“０”を判定することになる。
【０１３０】
例えば、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、ｍ回測定するものとし、ｎ＝１２８、ｍ＝４とし、また、その測定の直前における判定では“ｆ１”と判定されていたとする。まず、１回目の測定では、“ｆ２”と判定されたとし、２回目でも“ｆ２”，３回目でも“ｆ２”，４回目でも“ｆ２”が判定されたとする。
【０１３１】
この場合、１回目の周波数判定結果（最初のｆ２判定）は、誤差が含まれる可能性があるため無効とし、２回目〜４回目の周波数判定結果を参照して、判定された周波数が少なくとも２回、連続して一致したことを条件として周波数を特定し、“１”または“０”を判定する。ただし、上記の例では、より精度の高い周波数判定を行うためには、連続した３回の一致判定を行うのが望ましい。
【０１３２】
（３連続一致判定方式）
図１０は、３連続一致判定方式による周波数検出を説明するための図である。図１０では、時刻ｔ１〜ｔ６の期間において、送電側から周波数“ｆ２”の送電側クロック１２８個が送信され、受電側にて受信される。
【０１３３】
同様に、時刻ｔ６〜ｔ９の期間には、送電側から周波数“ｆ１”の送電側クロック１２８個が送信され、受電側にて受信される。時刻ｔ９〜ｔ１２の期間には、送電側から周波数“ｆ１”の送電側クロック１２８個が送信され、受電側にて受信される。
【０１３４】
受電側では、時刻ｔ２から、送電側クロック３２個毎に受電側クロック（ＣＬＫ）による時間計測を行い、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数（ｆ１／ｆ２）を判定する。
【０１３５】
ここで、時刻ｔ５〜ｔ８の期間に着目する。初回の計測結果（時刻ｔ５〜ｔ７の計測結果）からは、直前の周波数ｆ２以外の周波数に変化していることが検出される。ただし、この期間は、周波数ｆ２およびｆ１の送電側クロックが混在しているため、その周波数判定結果は無効とし、それ以降の期間（時刻ｔ７〜ｔ８の期間）における周波数の３連続一致を判定する。すなわち、ｆ１の３連続一致が検出されるため、送電側クロックの周波数は“ｆ１”であると判定する。
【０１３６】
以後、同様の処理が実行される。つまり、時刻ｔ８〜ｔ１０の判定結果を無効とし、ｔ１０〜ｔ１１からの期間において、周波数判定結果の３連続一致を検出し、これによって、送電側クロックの周波数は“ｆ２”であると判定する。
【０１３７】
図１１は、３連続一致判定処理における主要な処理タイミングを示す図である。図１１において、時刻ｔ３０〜ｔ３１の期間、時刻ｔ３１〜ｔ３２の期間、時刻ｔ３２〜ｔ３３の期間の各々において、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数判定が実施される。そして、時刻ｔ３１、時刻ｔ３２、時刻ｔ３３において、直前の周波数判定結果をメモリ７９（図７参照）に記憶する。
【０１３８】
そして、３回の測定が終了したのちに、図７の連続一致判定回路８３は、メモリ７９に記憶されている周波数測定結果の一致／不一致を判定する。図１１では、各判定結果はいずれも“ｆ１”であるため、送電側クロックの周波数は“ｆ１”であると判定し、受信したデータは“１”であると判定する。
【０１３９】
（第３の実施形態）
（送電側と受電側との間の通信処理の例）
図１２は、送電側と受電側との間の通信処理の例を示すフロー図である。上述のとおり、送電側から受電側への通信には周波数変調方式が用いられ、受電側から送電側への通信には、負荷変調方式が用いられる。
【０１４０】
図１２において、送電装置１０の電源が投入されると（ステップＳ１０）、送電装置１０は、周波数ｆ１による位置検出用電力伝送（間欠的な電力伝送）を開始する（ステップＳ１１）。受電装置４０は、送電側からの電力伝送を受けてパワーオン状態となり（ステップＳ１２）、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）の位置関係が適正であるか否かの判定（位置レベル判定）を行う（ステップＳ１３）。
【０１４１】
続いて、前掲の実施形態で説明したように、例えば、周波数が既知の送信側クロックを受信して、３連一致判定方式によるデータ判定を行い、受信したデータを正確に判定できるか否かを確認する。ステップＳ１３およびＳ１４において、Ｎｏ（いいえ）の場合には、受電装置４０をリセットし（ステップＳ１５）、所定時間（例えば３０ｍｓｅｃ）後に、再度、ステップＳ１２を実行する。
【０１４２】
ステップＳ１４において、データを正確に受信できたときは、受電装置４０は、認証フレームを送電側に送信する（ステップＳ１６）。
【０１４３】
送電装置１０は、送られてきた認証フレームを検証する（ステップＳ１７）。検証結果が否定的である場合には（ステップＳ１８）、伝送を停止して（ステップＳ１９）、ステップＳ１１に戻る。認証結果が肯定的な場合には（ステップＳ１８）、許諾フレームを受電装置４０に対して送信する（ステップＳ２０）。
【０１４４】
受電装置４０は、送られてきた許諾フレームを検証した後（ステップＳ２１）、スタートフレームを送電装置１０に対して送信する（ステップＳ２２）。
【０１４５】
送電装置１０は、送られてきたスタートフレームを検証した後（ステップＳ２３）、通常送電を開始する（ステップＳ２４）。一方、受電装置４０は、通常受電を開始する（ステップＳ２５）。
【０１４６】
（送信フレームのデータ形式の例）
上述のとおり、受電側にて“１”または“０”を正確に判定できるように受電側の周波数検出方式に工夫が施されるが、さらに、送信フレームのデータ形式にも工夫を施して、受電側の正確なデータ検出のために、万全を期すのが望ましい。
【０１４７】
図１３は、送電側から受電側に送信されるフレームの形式の一例を示す図である。
【０１４８】
図示されるように、送信フレームには、スタートコード（ｃ）、コマンドコード（ｅ）、エラーコード（ｇ）からなるデータフレーム（所定規則にしたがった一群のデータの配列）が含まれる。なお、終了コードは付属的なものであり、無くても特に問題はなく、この終了コードは、本明細書では、データコードには含まれないものとする。
【０１４９】
図１３において注目すべき第１の点は、データフレーム（スタートコード（ｃ）、コマンドコード（ｅ）、エラーコード（ｇ））の直前には、２４ビットの“０”の領域（領域ａ）が設けられ、また、送信コードの直後には、１６ビットの“０”の領域（領域ｉ）が設けられている点である。
【０１５０】
受電制御装置６０に設けられる受電側制御回路５２は、データフレームの前後（の少なくとも一つ）に挿入された複数ビットの“０”を検出することによって、送信フレームの開始または終了を容易に判定することができる。
【０１５１】
すなわち、送信フレームの前に、“０”が連続する領域を設けることによって、受電側では、送信フレームの開始判定および終了判定が容易化され、送信フレームを、より確実に検出できるようになる。なお、送信フレームの前後に、“１”が連続するデータ領域を設けてもよい。
【０１５２】
また、図１３において注目すべき第２の点は、スタートコード（ｃ）、コマンドコード（ｅ）、エラーコード（ｇ）の各々の前後には、１ビットの“１”が挿入されていることである。
【０１５３】
すなわち、受電側の正確なデータ検出のために万全を期すべく、送信フレームを構成する複数のコード（ｃ，ｅ，ｇ）の前後に、所定ビット数（例えば１ビット）の“１”を意図的に挿入し、受電側にて、各コードの開始と終了の判定の容易化を図っている。コード間に“１”が挿入されていれば、例えば、各コードが連続した“０”で構成されている場合でも、コード間の区切りを正確に検出することができる。なお、コードの前後に“０”を挿入するようにしてもよい。
【０１５４】
このように、送信フレームのデータ形式を工夫することによって、受電側におけるデータの受信精度を、さらに高めることができる。
【０１５５】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、以下の効果が得られる。ただし、以下の効果が同時に得られるとは限らず、以下に列挙する効果が本発明を不当に限定する根拠として用いられてはならない。
（１）送電側クロックの周波数を直接的に検出する方式を採用することによって、１次コイルと２次コイルの位置関係に応じて電圧レベルが若干変動したとしても、クロックの周波数検出に大きな影響がでることがなくなり、したがって、受電側において、より高精度の周波数検出が可能となる。
（２）基準時間計測時(例えば、起動直後の初期状態)において、所定数の送電側クロックに相当する受電側クロック数を測定し、その実測値、あるいはその実測値に基づいて算出された算出値を、基準時間情報としてメモリに記憶しておくことによって、その基準時間情報との比較による周波数判定が可能となる。
（３）周波数変調に用いる複数の周波数を、共振カーブをまたがないように設定することによって、周波数の切換えに際して、回路の不安定化を招く心配がなくなる。また、周波数を縮小することによって、伝送電力の変動を最小化でき、本負荷への給電を安定化させることができる。
（４）複数回の判定結果の連続一致によって送電側クロックの周波数を特定する方式を採用することによって、例えば、受電側の発振回路のばらつきを無視できない場合や、使用される周波数が接近している場合においても、高精度な周波数検出（“１”および“０”の判定）が可能となる。
（５）周波数の変化が検出された場合、初回の判定結果は無効とし、それ以降の測定結果を用いて、少なくとも連続して２回の一致が観測されたことを条件として周波数を特定し、“１”または“０”を特定することによって、周波数検出精度の低下を防止することができる。
（６）送信フレームの前に、“１”または“０”が連続する領域を設けることによって、受電側では、送信フレームの開始判定および終了判定が容易化され、送信フレームを、より確実に検出できるようになる。
（７）送信フレームを構成する複数のコード間に、所定ビット数（例えば１ビット）の“０”または“１”を意図的に挿入することによって、受電側にて、各コードの開始と終了の判定の容易となり、送信フレームに含まれる各コードを、より確実に検出できるようになる。
（８）無接点電力伝送システムによって、本負荷への給電に悪影響を与えずに、必要な情報を送電側から受電側に送信することが可能となり、かつ、受電側にて、送られてきた情報を高精度に検出することが可能となる。
（９）受電装置を搭載する電子機器(例えば、携帯端末)は、送電装置を搭載する電子機器（例えば、充電用クレードル）から送られてくる周波数変調による情報を受信し、受信した情報に基づく種々の制御を行う機能をもつことになる。よって、無接点電力伝送に対応し、かつ高機能で信頼性や安全性の高い電子機器が実現される。
（１０）送電装置を搭載する電子機器（例えば、携帯端末の２次電池充電用クレードル）は、本負荷への給電に悪影響を与えずに、必要な情報を受電側に送信することが可能である。したがって、無接点電力伝送に対応した、高機能な電子機器が実現される。
（１１）本発明によれば、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくして、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現することができる。
（１２）本発明によって、無接点電力伝送システムの利便性が格段に向上する。したがって、無接点電力伝送システムの利用促進を図ることができる。
（１３）本発明によって、無接点電力伝送システムを、社会基盤として広く普及させることができる。
【０１５６】
以上、本発明を、実施形態を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々、変形、応用が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲において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。
【０１５７】
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（低電位側電源、電子機器等）と共に記載された用語（ＧＮＤ、携帯電話機・充電器等）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。また本実施形態およ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。
【０１５８】
また、送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置の構成・動作や、送電側における受電側の負荷検出の手法も、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。
【０１５９】
本発明は、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくして、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現することができるという効果を奏し、したがって、受電制御装置（受電制御ＩＣ）、送電制御装置（送電制御ＩＣ）、無接点電力伝送システム、受電装置（ＩＣモジュール等）、送電装置（ＩＣモジュール等）、および電子機器（携帯端末および充電器等）として利用可能である。なお、「携帯端末」には、携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なコンピュータ端末が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】図１（Ａ），図１（Ｂ）は各々、無接点電力伝送を利用した電子機器の例を説明するための図
【図２】本発明の送電装置、送電制御装置、受電装置、受電制御装置の具体的な構成の一例を示す図
【図３】図３（Ａ），図３（Ｂ）は、送電側機器と受電側機器との間の情報伝送の原理を説明するための図
【図４】送電側から受電側への通信に用いられる周波数を説明するための図
【図５】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、受電側クロック数によって周波数（受信ビット）を判定する原理を説明するための図
【図６】本発明の受電装置に設けられる周波数検出回路の具体的な構成の一例を示すブロック図
【図７】複数回連続一致方式を採用した周波数検出回路の構成を説明するためのブロック図
【図８】複数回連続一致方式を採用した周波数検出回路の主要な動作手順を示す図
【図９】所定条件を付加した、改良された複数回連続一致判定方式の原理を説明するための図
【図１０】３連続一致判定方式による周波数検出を説明するための図
【図１１】３連続一致判定処理における主要な処理タイミングを示す図
【図１２】送電側と受電側との間の通信処理の例を示すフロー図
【図１３】送電側から受電側に送信されるフレームの形式の一例を示す図
【符号の説明】
【０１６１】
Ｌ１ １次コイル、Ｌ２ ２次コイル、１０ 送電装置、１２ 送電部、
１４ 電圧検出回路、１６ 表示部、２０ 送電制御装置、２２ 送電側制御回路、
２４ 送電側発振回路、２６ ドライバ制御回路、２８ 波形検出回路、
４０ 受電装置、４２ 受電部、４３ 整流回路、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、５４ 出力保証回路、
５６ 位置検出回路、５８ 受電側発振回路、６０ 周波数検出回路、
６２ 満充電検出回路、７１ 波形整形器としてのコンパレータ、
７３ 送電側クロックの数を計測する第１のカウンタ、
７７ 所定数の送電側クロックに相当する時間を計測するための第２のカウンタ、
７９ メモリ、８１ ｆ１／ｆ２判定回路 ８３ 連続一致判定回路、
９０ 受電側機器の本負荷、９２ 充電制御装置（充電制御ＩＣ）、
９４ 負荷としてのバッテリ（２次電池）、
ＬＥＤＲ 電池残量や電池の状態のインジケータとしての発光装置、
ＣＣＭＰＩ ２次コイルの誘起電圧に基づいて生成（抽出）される送電側クロック、
ＣＬＫ 受電側クロック（例えば、受電装置に内蔵される発振器の発振クロック）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電制御装置、無接点電力伝送システム、受電装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、送電側から受電側への通信方式として周波数変調方式を採用する。
【０００４】
受電側では、周波数変調時の誘電電圧レベルを検出し、その電圧レベルの違いにより“０”および“１”を識別する。
【特許文献１】特開２００６−６０９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の無接点電力伝送システムでは、受電側において、周波数変調時の誘電電圧レベルを検出する方式を採用している。受電側誘電電圧のレベルは、１次コイルと２次コイルの相対的な位置関係（位置ずれ）によって変動するため、検出精度のさらなる向上をめざす場合、一定の限界があることは否めない。
【０００６】
本発明は、このような考察に基づいてなされたものであり、その目的は、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくして、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の受電制御装置は、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、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記受電装置に設けられる受電制御装置であって、前記２次コイルの誘起電圧から生成される送電側クロックの周波数を検出する周波数検出回路を含み、前記周波数検出回路は、前記送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタを有し、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出する。
【０００８】
受電側の誘電電圧レベルを検出する方式に代えて、送電側クロックの周波数を直接的に検出する方式を採用するものである。１次コイルと２次コイルの位置関係に応じて電圧レベルが若干変動したとしても、クロックの周波数検出に大きな影響がでることがなく、したがって、より高精度の検出が可能となる。送電側クロック（２次コイルの一端の誘起電圧から生成される（抽出される）クロック）の周波数の検出は、送電側クロックの所定クロック数に相当する時間（例えば、１２８クロック分の時間）を、受電側クロック（送電側クロックよりも周波数が高いクロックであり、例えば、受電装置に備わる発振器の発振クロックである）によって計測することによって行われる。送電側クロックの周波数が高い場合は、１クロック周期が短くなるため、送電側クロックの所定クロック数に相当する時間に対応した、受電側クロックのカウント値は減少し、送電側クロックの周波数が低い場合には、１クロック周期が長くなるため、受電側クロックのカウント値は増加する。したがって、送電側クロックの所定クロック数（例えば１２８クロック数）相当の時間に対応した受電側クロック数（すなわち、アップカウンタまたはダウンカウンタのカウント値）に基づいて、送電側クロックの周波数を判定することができる。これによって、“１”，“０”を識別することができ、また、通常送電であるかパワーセーブ送電（通常送電の周波数よりも低い周波数による連続送電）であるかも検出することができる。
【０００９】
（２）本発明の受電制御装置の一態様では、前記周波数検出回路は、計測された前記受電側クロック数を記憶するメモリを有すると共に、基準時間計測時において、前記送電側クロック複数個分に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロック（ＣＬＫ）の数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数およびその計測された受電側クロック数に基づいて算出される受電側クロック数の少なくとも１つを、周波数毎の基準時間情報として前記メモリに記憶しておき、前記送電装置からのデータ検出時において、実測された受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を判定する場合に、前記メモリに記憶されている前記周波数毎の基準時間情報を参照し、前記実測された受電側クロック数と、前記各基準時間情報としての受電側クロック数との一致を判定し、両者の誤差が許容誤差範囲内である場合には一致していると判定し、これによって、前記送電側クロックの周波数を検出する。
【００１０】
受電側クロックで動作するカウンタの計測値に基づいて、送電側クロックの周波数を判定するためには、使用される周波数毎に、周波数判定基準となる基準計測値（基準時間情報）を予め受電側で用意しておき、実測された計測値を各基準計測値（基準時間情報）と比較し、一致判定を行う必要がある。但し、カウンタの計測値は、例えば、受電側クロックの周波数の精度に影響されて変動するため、どの機器にも適用可能な、標準的な基準計測値というものは存在しない。そこで、受電側は、基準時間計測時（例えば、送電側からの電力供給を受けて起動された初期の状態）において、周波数が既知の、所定数の送電側クロックの時間をカウンタによって実際に計測し、その計測値を、基準時間情報としてメモリに記憶する。例えば、送電側クロックの周波数が“ｆ１”のときに、初期状態において、１２８クロック分の送電側クロックに相当する時間をカウンタにより実測し、その計測値が“ｍ”であったとすると、その“ｍ”を基準時間情報としてメモリに記憶する。そして、送電装置からのデータ送信時において、同様に、所定数の送電側クロックの時間（例えば１２８クロック分の時間）をカウンタで計測する。その計測値が“Ｘ”であれば、次に、メモリに記憶されている基準時間情報“ｍ”と比較する。そして、“Ｘ”と“Ｍ”との差が許容範囲（例えば±８）以内ならば、実測された計測値“Ｘ”は“Ｍ”に一致したと判定し、送電側クロックの周波数は“ｆ１”と判定する。送電側クロックの周波数が“ｆ２”のときも同様の方法で検出可能である。つまり、基準時間計測時において、周波数ｆ２に対応する基準時間情報（Ｑ）を取得してメモリに記憶させ、データ送信時における実測された計測値を基準時間情報と比較し、許容範囲であるか否かによって一致判定を行うことによって、周波数“ｆ２”を判定することができる。ただし、基準時間情報は、必ず実測によって取得しなければならないわけではない。例えば、送電側から受電側への通信に使用する周波数が“ｆ１”と“ｆ２”であった場合、ｆ１に対応する基準時間情報（カウンタの計測値Ｐ）が実測により取得されれば、そのｆ１についての実測値を利用して、計算によって、ｆ２に対応した基準時間情報（カウンタの計測値Ｑ）を算出することも可能である。したがって、メモリに、各周波数に対応した「基準時間情報」として記憶されるのは、「計測された受電側クロック数」あるいは「その受電側クロック数に基づいて算出される受電側クロック数」のいずれかである。
【００１１】
（３）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記送電装置は、前記受電装置へのデータ送信中に、周波数変調された送信側クロックｎ個（ｎは２以上の自然数）によって１ビットのデータを送信すると共に、前記送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、前記第１の周波数および第２の周波数は共に、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数側、あるいは高い周波数側のいずれかにおいて設定され、前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数差の、前記第１の周波数に対する割合が、３０％以内に設定される。
【００１２】
本態様では、以下の４点を明らかにしている。すなわち、（１）送電装置は周波数変調によって“１”および“０”を送信する点、（２）周波数変調された送信側クロックｎ個によって１ビット（“１”または“０”）が表現される点、（３）“１”および“０”に対応した周波数（例えば、“ｆ１”および“ｆ２”とする）は共に、共振回路の共振周波数を基準とした場合の高周波数域あるいは低周波数域のいずれかに設定されている点、（４）ｆ１とｆ２の周波数差の絶対値｜ｆ１−ｆ２｜のｆ１（あるいはｆ２）に対する割合が３０％以下（すなわち、（｜ｆ１−ｆ２｜／ｆ１）≦３０％）である点。（３）および（４）の条件が課せられる理由は、以下のとおりである。すなわち、送電側から受電側への通信に用いられる周波数が、共振カーブの左側（低周波数域）および右側（高周波数域）にまたがっていると、周波数の切換えの際に必ず共振点を通過することになり、動作が不安定となることから、共振点をまたぐことなく周波数の切換えを行えるように、使用する周波数のすべてを、共振カーブの左側（低周波数域）および右側（高周波数域）のいずれかに集中させて設定するのが望ましい。また、送電側から受電側への通信は、受電側における本負荷への給電中に行われることがないとはいえない。このとき、ｆ１とｆ２の周波数差が大きすぎると、その周波数の切換えに伴って伝送電力レベルが大きく変動し、本負荷への給電が不安定化する、あるいは電池の充電効率が低下する等の悪影響が生じることがないとはいえない。そこで、ｆ１とｆ２の周波数差を、（｜ｆ１−ｆ２｜／ｆ１）≦３０％の条件を満たすように制限し、周波数差が無制限に大きくならないようにするのが望ましい。
【００１３】
（４）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記受電側クロックを出力する、発振回路をさらに有し、前記周波数検出回路は、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記発振回路から出力される前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出する。
【００１４】
受電側クロックを生成するために、受電側に発振回路を設ける点を明らかとしたものである。発振回路の発振精度が高いほど、受電側クロックを用いた周波数測定の精度が向上する。ただし、発振精度の高い発振回路ほど高価であり、特に、受電装置が携帯電話端末等に搭載されることを考慮すると、高価な発振器を受電装置に内蔵するのが困難な場合がある。したがって、受電装置に内蔵する発振回路は、精度とコストの双方を検討して決定される。
【００１５】
（５）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記送電側クロックｎ個をｍ分割し、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、複数回連続して計測し、計測した受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、所定回数、連続して一致した場合に、前記送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する。
【００１６】
周波数判定方式として、連続した複数回の一致判定方式を採用するものである。上述のとおり、ｎ個（例えば１２８個）の送電側クロックに相当する時間を受電側クロックで計測し、その計測値に基づく１回の周波数判定処理によって周波数を特定することは可能である。ただし、例えば、受電側クロックを発生する受電側の発振回路として、コスト面を重視して水晶発振器の代わりにＣＲ発振器を使用しているような場合には、発振精度のある程度のばらつきがあるのは仕方のないことである。さらに、上述のとおり、本負荷への給電への悪影響をなくすために、ｆ１とｆ２の周波数差を小さく設定している場合には、ｆ１とｆ２を区別することがむずかしくなり、場合によっては誤検出の恐れもないとはいいきれない。このような事情を考慮して、本態様では、より高精度な周波数検出（周波数判定）の手法を提供するものである。すなわち、ｎ個（例えば１２８個）をｍ（例えばｍ＝４）等分し、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分（＝送電側クロック３２個分）の受電側クロック数を、例えば連続して４回、計測する。各計測毎に基準時間情報（例えば、初期状態で取得され、メモリに格納されている送電側クロック（ｎ／ｍ）個に相当する時間の受電側クロック数）と比較して一致判定を行って周波数を検出する。そして、所定回数（例えば、３回）連続して周波数が一致したときに、送電側クロックの周波数は、その一致した周波数であると判定して、“１”または“０”を特定するものである。複数回の判定結果の連続一致によって送電側クロックの周波数を特定するため、上述のような場合でも、信頼できる周波数検出が可能である。
【００１７】
（６）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を複数回連続して計測し、計測した第１の受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、直前に計測した第２の受電側クロック数に基づいて判定された周波数と一致しない場合には、前記第１の受電側クロック数に基づく周波数判定結果は無効とし、後続の、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測によって得られた受電側クロック数に基づく周波数判定結果が一致する場合に、送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する。
【００１８】
連続一致判定に、条件を付加して、判定精度の低下を防止するものである。つまり、周波数の変化が検出された場合、最初の１回の検出結果は誤差が大きい場合があるため無効とし、かつ、それ以降の測定結果を用いて、少なくとも連続して２回の一致が観測されたことを条件として周波数を特定する。最初の１回の判定結果を無効とするのは、受電側では、送電側におけるデータの送信タイミングとの同期を正確にとることはできないため、送電側で送信データを“１”から“０”に変化したとき、受電側で、その変化に正確に追従して“０”の判定のためのｍ回の周波数判定を開始することはできないからである。つまり、最初の“０”判定のときは、周波数ｆ１（＝１）および周波数ｆ２（＝０）の送電側クロックが混在している期間において受電側クロック数をカウントしている場合がほとんどであるため、これによって計測された時間は正確さを欠く。よって、周波数の変化が検出された場合における初回の測定結果は無効とするものである。ここで、連続一致判定の回数をＫ回としたとき、ｍ回の測定のうち、初回の測定結果は捨てるために、Ｋ≦ｍ−１の関係が成立する。また、連続一致判定のためには最低限２回の測定を必要とするから、２≦Ｋの関係が成立する。よって、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測結果の一致をもって周波数を特定し、これによって“１”または“０”を判定することになる。例えば、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、ｍ回測定するものとし、ｎ＝１２８，ｍ＝４とし、また、その測定の直前における判定では“ｆ１”と判定されていたとする。まず、１回目の測定では、“ｆ２”と判定されたとし、２回目でも“ｆ２”，３回目でも“ｆ２”，４回目でも“ｆ２”が判定されたとする。この場合、１回目の周波数判定結果（最初のｆ２判定）は、誤差が含まれる可能性があるため無効とし、２回目〜４回目の周波数判定結果を参照して、判定された周波数が少なくとも２回、連続して一致したことを条件として周波数を特定し、“１”または“０”を判定する。
【００１９】
（７）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記送電装置は、前記受電装置への電力伝送中に、周波数変調された送信側クロックｎ個によって１ビットのデータを送信すると共に、送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、前記送電装置から前記受電装置に送信されるデータフレームの前または後の少なくとも一つには、複数ビットの“０”または“１”が挿入されており、前記受電制御装置の前記周波数検出回路は、前記複数ビットの“０”または“１”を検出することによって、前記送信フレームの開始または終了を判定する。
【００２０】
上述のとおり、受電側にて“１”または“０”を正確に判定できるように受電側の周波数検出方式に工夫が施されるが、本態様では、さらに、データフレームのデータ形式にも工夫を施して、受電側の正確なデータ検出のために、万全を期している。すなわち、データフレーム（所定規則に従って配列される一群のデータ列）の前あるいは後ろに、“１”または“０”が連続する領域を設けることによって、受電側では、送信フレームの開始判定または終了判定が容易化され、データフレームを、より確実に検出できるようになる。
【００２１】
（８）本発明の受電制御装置の他の態様では、前記データフレームは複数のコードを含み、かつ、前記複数のコードの各々の前後には、所定ビット数の“０”または“１”が挿入されており、前記受電制御装置の前記周波数検出回路は、前記所定ビット数の“０”または“１”を検出することによって、前記複数のコードの各々の開始または終了を判定する。
【００２２】
本態様では、受電側の正確なデータ検出のために万全を期すべく、データフレームを構成する複数のコードの各々の前後に、所定ビット数（例えば１ビット）の“０”または“１”を意図的に挿入し、受電側にて、各コードの開始と終了の判定の容易化を図るものである。
【００２３】
（９）本発明の無接点電力伝送システムは、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、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、前記送電装置は、前記送電装置を制御する送電側制御回路と、発振回路と、を有し、前記発振回路から出力される送信側クロックを周波数変調し、周波数変調された前記送信側クロックｎ個（ｎは２以上の自然数）によって１ビットのデータを送信すると共に、前記送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、かつ、前記第１の周波数および第２の周波数は共に、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数側、あるいは高い周波数側のいずれかにおいて設定され、前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数差の、前記第１の周波数に対する割合１）が、３０％以内に設定され、前記受電装置は、前記２次コイルの誘起電圧から生成される送電側クロックの周波数を検出する周波数検出回路を含み、前記周波数検出回路は、前記送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタを有し、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出する。
【００２４】
本発明の無線伝送システムでは、送電装置は、周波数変調によって“１”および“０”を送信し、周波数変調された送信側クロックｎ個によって１ビット（“１”または“０”）を送信する。また、“１”および“０”に対応した周波数（例えば、“ｆ１”および“ｆ２”とする）は共に、共振回路の共振周波数を基準とした場合の高周波数域あるいは低周波数域のいずれかに設定され、かつ、ｆ１とｆ２の周波数差（ｆ１−ｆ２）のｆ１（あるいはｆ２）に対する割合が３０％以下（すなわち、（（ｆ１−ｆ２）／ｆ１）≦３０％）に設定される。一方、受電側では、送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタによって、送電側クロックの所定クロック数分の時間を計測し、計測された前記受電側クロック数に基づいて送電側クロックの周波数を、直接的に検出する。これによって、本負荷への給電に悪影響を与えることなく、必要な情報を送電側から受電側に送信することが可能となり、かつ、受電側にて、送られてきた情報を高精度に検出することが可能となる。
【００２５】
（１０）また、本発明の無接点電力伝送システムの一態様では、前記周波数回路は、前記周波数検出回路は、前記送電側クロックｎ個をｍ分割（２以上の自然数）し、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、前記カウンタによって複数回連続して計測し、計測した第１の受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、直前に計測した第２の受電側クロック数に基づいて判定された周波数と一致しない場合には、前記第１の受電側クロック数に基づく周波数判定結果は無効とし、後続の、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測によって得られた受電側クロック数に基づく周波数判定結果が一致する場合に、送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する。
【００２６】
受電装置に含まれる周波数検出回路は、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間を受電側クロックを用いてｍ回計測し、周波数の変更が確認されたときには、初回の判定結果は破棄して、以降の判定結果をチェックし、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の一致が認められることを条件として、送電側クロックの周波数を判定し、“１”および“０”を判定する。これによって、本負荷への給電に悪影響を与えずに、必要な情報を送電側から受電側に送信することが可能となり、かつ、受電側にて、送られてきた情報を、より高精度に検出することが可能となる。
【００２７】
（１１）本発明の受電装置は、本発明の受電制御装置と、前記２次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、受電部から得られる前記直流電圧の電圧レベルを調整して本負荷に供給する給電部と、を含む。
【００２８】
これによって、本負荷への給電中に、送電側から送られてくる、周波数変調による情報を正確に検出可能な受電装置が得られる。また、使用される各周波数の差を縮小することによって、本負荷への給電中に情報送信が行われたときに、本負荷への給電レベルを大きく変動させることがなくなり、また、２次電池の充電時間を長くする等の悪影響を生じさせないようにすることができる。
【００２９】
（１２）本発明の電子機器は、本発明の受電装置と、前記受電装置により電力が供給される本負荷と、を含む。
【００３０】
これによって、例えば、受電装置を搭載する電子機器(例えば、携帯端末)は、送電装置を搭載する電子機器（例えば、充電用クレードル）から送られてくる周波数変調による情報を受信し、受信した情報に基づく種々の制御を行う機能をもつことになる。よって、無接点電力伝送に対応し、かつ高機能で信頼性や安全性の高い電子機器が実現される。
【００３１】
このように、本発明によれば、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくして、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
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。
【００３３】
（第１の実施形態）
まず、本発明が適用される好適な電子機器の例、ならびに、無接点電力伝送技術の原理について説明する。
【００３４】
（電子機器の例と無接点電力伝送の原理）
図１（Ａ），（Ｂ）は無接点電力伝送技術について説明するための図であり、（Ａ）は無接点電力伝送手法が適用される電子機器の例を示す図であり、（Ｂ）は誘導トランスを用いた無接点電力伝送の原理を説明するための図である。
【００３５】
図１（Ａ）に示されるように、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、あるいは電動自転車などの種々の電子機器に適用できる。
【００３８】
特に好適な電子機器の例としては、携帯端末（携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なパーソナルコンピュータ端末を含む）や時計（ウオッチ）があげられる。本発明の受電装置は、構成が簡単で小型であるため携帯端末等への搭載も可能であり、低損失であるために、例えば、電子機器における２次電池の充電時間を短縮することが可能であり、また、発熱が低減されることから、電子機器の安全面からみた信頼性も向上する。
【００３９】
特に、携帯端末（携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なパーソナルコンピュータ端末を含む）は、高負荷時の充電電流量が大きく、発熱の問題も顕在化しやすい。よって、本発明が有する低損失かつ低発熱という特性を十分に活かすことが可能な機器といえる。
【００４０】
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。
【００４１】
（送電装置および受電装置の構成例）
図２は、送電装置、受電装置ならびに負荷からなる無接点電力伝送システムにおける、各部の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【００４２】
図示されるように、送電装置１０には、送電制御装置２０と、送電部１２が設けられている。また、受電装置４０には、受電部４０と、負荷変調部４６と、給電制御部４８とが設けられている。また、負荷９０は、充電制御装置９２とバッテリ（２次電池）９４が含まれる。以下具体的に説明する。
【００４３】
図１（Ａ）の充電器５００などの送電側の電子機器は、少なくとも図２に示される送電装置１０を含む。また、携帯電話機５１０などの受電側の電子機器は、少なくとも受電装置４０と負荷９０（本負荷）を含む。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し、受電装置４０の電圧出力ノードＮＢ７から負荷９０に対して電力（電圧ＶＯＵＴ）を供給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。
【００４４】
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、電圧検出回路１４、表示部１６、送電制御装置２０を含むことができる。なお、送電装置１０や送電制御装置２０は図２の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば表示部、電圧検出回路）を省略したり、他の構成要素を追加したり、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。
【００４５】
送電部１２は、電力伝送時には所定周波数の交流電圧を生成し、データ転送時にはデータに応じて周波数が異なる交流電圧を生成して、１次コイルＬ１に供給する。具体的には、図３（Ａ）に示されるように、例えば、データ「１」を受電装置４０に対して送信する場合には、周波数ｆ１の交流電圧を生成し、データ「０」を送信する場合には、周波数ｆ２の交流電圧を生成する。この送電部１２は、１次コイルＬ１の一端を駆動する第１の送電ドライバと、１次コイルＬ１の他端を駆動する第２の送電ドライバと、１次コイルＬ１と共に共振回路を構成する少なくとも１つのコンデンサを含むことができる。そして、送電部１２が含む第１、第２の送電ドライバの各々は、例えば、パワーＭＯＳトランジスタにより構成されるインバータ回路（あるいはバッファ回路）であり、送電制御装置２０のドライバ制御回路２６により制御される。
【００４６】
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、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、充電器５００の上に携帯電話機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。
【００４７】
一方、電力伝送が不要なときには、充電器５００と携帯電話機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。
【００４８】
電圧検出回路１４は、１次コイルＬ１の誘起電圧を検出する回路であり、例えば、抵抗ＲＡ１、ＲＡ２や、ＲＡ１とＲＡ２の接続ノードＮＡ３とＧＮＤ（広義には低電位側電源）との間に設けられるダイオードＤＡ１を含む。具体的には、１次コイルの誘起電圧を抵抗ＲＡ１、ＲＡ２で分圧することによって得られた信号ＰＨＩＮが、送電制御装置２０の波形検出回路２８に入力される。
【００４９】
表示部１６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、色や画像などを用いて表示するものであり、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＣＤ（液晶表示装置）などにより実現される。
【００５０】
送電制御装置２０は、送電装置１０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。この送電制御装置２０は、制御回路２２（送電側）、発振回路２４、ドライバ制御回路２６、波形検出回路２８を含むことができる。
【００５１】
また、制御回路２２（制御部）は、送電装置１０や送電制御装置２０の制御を行うものであり、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。具体的には、制御回路２２は、電力伝送、負荷検出、周波数変調、異物検出、あるいは着脱検出などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。
【００５２】
発振回路２４は、例えば、水晶発振回路により構成され、送電側のクロックを生成する。ドライバ制御回路２６は、発振回路２４で生成されたクロックや制御回路２２からの周波数設定信号などに基づいて、所望の周波数の制御信号を生成し、送電部１２の送電ドライバ（不図示）に出力し、その送電ドライバの動作を制御する。
【００５３】
波形検出回路２８は、１次コイルＬ１の一端の誘起電圧に相当する信号ＰＨＩＮの波形をモニタし、負荷検出、異物検出等を行う。例えば、受電装置４０の負荷変調部４６が、送電装置１０に対してデータを送信するための負荷変調を行うと、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形が、それに対応して変化する。
【００５４】
具体的には、図３（Ｂ）に示すように、データ「０」を送信するために、受電装置４０の負荷変調部４６が負荷を低くすると、信号波形の振幅（ピーク電圧）が小さくなり、データ「１」を送信するために負荷を高くすると、信号波形の振幅が大きくなる。したがって、波形検出回路２８は、誘起電圧の信号波形のピークホールド処理などを行って、ピーク電圧がしきい値電圧を超えたか否かを判断することで、受電装置４０からのデータが「０」なのか「１」なのかを判断できる。なお波形検出の手法は、上述の手法に限定されない。例えば、受電側の負荷が高くなったか低くなったかを、ピーク電圧以外の物理量を用いて判断してもよい。
【００５５】
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、受電部４２、負荷変調部４６、給電制御部４８、受電制御装置５０を含むことができる。なお、受電装置４０や受電制御装置５０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。
【００５６】
受電部４２は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流電圧に変換する。この変換は受電部４２が有する整流回路４３により行われる。この整流回路４３は、ダイオードＤＢ１〜ＤＢ４を含む。ダイオードＤＢ１は、２次コイルＬ２の一端のノードＮＢ１と直流電圧ＶＤＣの生成ノードＮＢ３との間に設けられ、ＤＢ２は、ノードＮＢ３と２次コイルＬ２の他端のノードＮＢ２との間に設けられ、ＤＢ３は、ノードＮＢ２とＶＳＳのノードＮＢ４との間に設けられ、ＤＢ４は、ノードＮＢ４とＮＢ１との間に設けられる。
【００５７】
受電部４２の抵抗ＲＢ１、ＲＢ２はノードＮＢ１とＮＢ４との間に設けられる。そしてノードＮＢ１、ＮＢ４間の電圧を抵抗ＲＢ１、ＲＢ２により分圧することで得られた信号ＣＣＭＰＩが、受電制御装置５０の周波数検出回路６０に入力される。
【００５８】
受電部４２のコンデンサＣＢ１及び抵抗ＲＢ４、ＲＢ５は、直流電圧ＶＤＣのノードＮＢ３とＶＳＳのノードＮＢ４との間に設けられる。そしてノードＮＢ３、ＮＢ４間の電圧を抵抗ＲＢ４、ＲＢ５により分圧して得られる分圧電圧ＶＤ４は、信号線ＬＰ２を経由して、受電側制御回路５２および位置検出回路５６に入力される。位置検出回路５６に関しては、その分圧電圧ＶＤ４が、位置検出のための信号入力（ＡＤＩＮ）となる。
【００５９】
負荷変調部４６は、負荷変調処理を行う。具体的には、受電装置４０から送電装置１０に所望のデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷変調部４６（受電側）での負荷を可変に変化させ、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形を変化させる。このために負荷変調部４６は、ノードＮＢ３、ＮＢ４の間に直列に設けられた抵抗ＲＢ３、トランジスタＴＢ３（Ｎ型のＣＭＯＳトランジスタ）を含む。
【００６０】
このトランジスタＴＢ３は、受電制御装置５０の受電側制御回路５２から信号線ＬＰ３を経由して与えられる制御信号Ｐ３Ｑによりオン・オフ制御される。通常送電が開始される前の認証ステージにおいて、トランジスタＴＢ３をオン・オフ制御して負荷変調を行って送電装置に信号を送信する際には、給電制御部４８のトランジスタＴＢ１、ＴＢ２はオフにされ、負荷９０が受電装置４０に電気的に接続されない状態になる。
【００６１】
例えば、データ「０」を送信するために受電側を低負荷（インピーダンス大）にする場合には、信号Ｐ３ＱがＬレベルになってトランジスタＴＢ３がオフになる。これにより負荷変調部４６の負荷はほぼ無限大（無負荷）になる。一方、データ「１」を送信するために受電側を高負荷（インピーダンス小）にする場合には、信号Ｐ３ＱがＨレベルになってトランジスタＴＢ３がオンになる。これにより負荷変調部４６の負荷は、抵抗ＲＢ３（高負荷）になる。
【００６２】
給電制御部４８は、負荷９０への電力の給電を制御する。レギュレータ（ＬＤＯ）４９は、整流回路４３での変換で得られた直流電圧ＶＤＣの電圧レベルを調整して、電源電圧ＶＤ５（例えば５Ｖ）を生成する。受電制御装置５０は、例えばこの電源電圧ＶＤ５が供給されて動作する。
【００６３】
また、トランジスタＴＢ２（Ｐ型のＣＭＯＳトランジスタ）は、電源電圧ＶＤ５の生成ノードＮＢ５（レギュレター４９の出力ノード）とトランジスタＴＢ１（ノードＮＢ６）との間に設けられ、受電制御装置５０の制御回路５２からの信号Ｐ１Ｑにより制御される。具体的には、トランジスタＴＢ２は、ＩＤ認証が完了（確立）して通常の電力伝送（すなわち、通常送電）を行う場合にはオン状態となる。
【００６４】
なお、電源電圧生成ノードＮＢ５とトランジスタＴＢ２のゲートのノードＮＢ８との間にはプルアップ抵抗ＲＵ２が設けられる。
【００６５】
トランジスタＴＢ１（Ｐ型のＣＭＯＳトランジスタ）は、トランジスタＴＢ２（ノードＮＢ６）とＶＯＵＴの電圧出力ノードＮＢ７との間に設けられ、出力保証回路５４からの信号Ｐ４Ｑにより制御される。具体的には、ＩＤ認証が完了して通常の電力伝送を行う場合にはオンになる。一方、ＡＣアダプタの接続が検出され、あるいは、電源電圧ＶＤ５が受電制御装置５０（制御回路５２）の動作下限電圧よりも小さいといった場合には、オフになる。なお、電圧出力ノードＮＢ７とトランジスタＴＢ１のゲートのノードＮＢ９との間にはプルアップ抵抗ＲＵ１が設けられる。
【００６６】
受電制御装置５０は、受電装置４０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）などにより実現できる。この受電制御装置５０は、２次コイルＬ２の誘起電圧から生成される電源電圧ＶＤ５により動作することができる。また、受電制御装置５０は、制御回路５２（受電側）、出力保証回路５４、位置検出回路５６、発振回路５８、周波数検出回路６０、満充電検出回路６２を含むことができる。
【００６７】
受電側制御回路５２は、受電装置４０や受電制御装置５０の制御を行うものであり、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。この受電側制御回路５２は、シリーズレギュレータ（ＬＤＯ）４９の出力端の定電圧（ＶＤ５）を電源として動作する。
【００６８】
この受電側制御回路５２は、具体的には、ＩＤ認証、位置検出、周波数検出、満充電検出、認証用の通信のための負荷変調、異物挿入検出を可能とするための通信のための負荷変調などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。
【００６９】
出力保証回路５４は、低電圧時（０Ｖ時）の受電装置４０の出力を保証する回路である。すなわち、トランジスタＴＢ１を制御し、ＡＣアダプタの接続が検出され、あるいは、電源電圧ＶＤ５が動作下限電圧よりも小さい場合に、トランジスタＴＢ１をオフにする設定を行い、電圧出力ノードＮＢ７から受電装置４０側への電流の逆流を防止する。
【００７０】
位置検出回路５６は、２次コイルＬ２の誘起電圧の波形に相当する信号ＡＤＩＮの波形を監視して、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係が適正であるかを判断する。具体的には、信号ＡＤＩＮをコンパレータで２値に変換して、位置関係が適正であるか否かを判断する。
【００７１】
発振回路５８は、例えばＣＲ発振回路により構成され、受電側のクロックを生成する。周波数検出回路６０は、信号ＣＣＭＰＩの周波数（ｆ１、ｆ２）を検出して、送電装置１０からの送信データが「１」なのか「０」なのかを判断する。
【００７２】
満充電検出回路６２（充電検出回路）は、負荷９０のバッテリ９４が、満充電状態（充電状態）になったか否かを検出する回路である。具体的には満充電検出回路６２は、例えば、充電状態の表示に使用されるＬＥＤＲのオン・オフを検出することによって、満充電状態を検出する。すなわち、所定時間（例えば５秒）連続でＬＥＤＲが消灯した場合に、バッテリ９４が満充電状態（充電完了）であると判断する。また、負荷９０内の充電制御装置９２も、ＬＥＤＲの点灯状態に基づいて満充電状態を検出することができる。
【００７３】
また、負荷９０は、バッテリ９４の充電制御等を行う充電制御装置９２を含む。充電制御装置９２は、発光装置（ＬＥＤＲ）の点灯状態に基づいて満充電状態を検出することができる。この充電制御装置９２（充電制御ＩＣ）は集積回路装置などにより実現できる。なお、スマートバッテリのように、バッテリ９４自体に充電制御装置９２の機能を持たせてもよい。なお、負荷９０は、２次電池に限定されるものではない。
【００７４】
（送電側から受電側への通信に用いられる周波数）
上述のとおり、送電側から受電側への通信は、発振回路２４の発振クロックを周波数変調することにより行われる。図４は、送電側から受電側への通信に用いられる周波数を説明するための図である。図４は、１次コイルを構成要素とする共振回路の共振特性と、周波数変調に用いられる周波数の各々とを示す図である。
【００７５】
図中、ｆ０は共振回路の負荷有りのときの共振周波数であり、ｆ１は“１”を送信するための周波数であり、“ｆ２”は“０”を送信するための周波数である。また、ｆ３は、パワーセーブモード時の送電周波数である。
【００７６】
パワーセーブモードとは、本負荷９０の２次電池９４が満充電となった後、送電側からの送電を止めるのではなく、弱い連続送電を継続し、充電制御装置９２を動作状態に保つモードである。時間経過と共に２次電池９４が放電して２次電池９４が消耗すると、充電制御装置９２がそのことを検出し、自動的に再充電が開始される。よって、２次電池９４は常に、満充電に近い状態に保たれることになる。
【００７７】
ｆ１，ｆ２，ｆ３の各々の周波数は、例えば、１００ｋＨｚ台の周波数とすることができ、各々の周波数間の周波数差は、例えば、２０ｋｈｚ程度の範囲内に設定することができる。
【００７８】
図４から明らかなように、実際に使用される周波数（ｆ１，ｆ２，ｆ３）はすべて、共振カーブの右側（高周波数域）においてのみ設けられており、左右（低周波数域と高周波数域）に分かれていない。これは、左右に分かれていると、周波数の切換えの際に、かならず共振回路の共振周波数ｆ０を通過する（またぐ）ことになり、回路動作が不安定化する。そこで、図４では、実際に使用される周波数（ｆ１，ｆ２，ｆ３）はすべて、共振カーブの右側（高周波数域）においてのみ設けられている（もちろん、共振カーブの左側（低周波数域）においてのみ設けることも可能である）。
【００７９】
また、上述のとおり、“１”と“０”を通信するための周波数ｆ１とｆ２の周波数差は、わずかに８ｋＨｚである。また、ｆ２とｆ３（パワーセーブモードの周波数）の周波数差も８ｋＨｚである。このように、実際に使用する周波数（ｆ１〜ｆ３）の周波数差を、小さく抑えているのは、本負荷９０への給電への悪影響を防止するためである。
【００８０】
送電側から受電側への通信（ならびにパワーセーブ送電）に使用する周波数の差が大きい場合、周波数の切換え毎に、２次コイル（Ｌ２）から得られる誘電電圧のレベルが大きく変動し、本負荷９０に供給する電力がばらつくことがあり、この場合、回路動作の不安定化や、２次電池９４の充電時間の増大等の悪影響が生じることがないとは言えない。そこで、実際に使用する周波数の周波数差を、あまり拡大しないようにすることが望ましい。
【００８１】
この観点から、“１”と“０”の通信に用いられる周波数「ｆ１」と「ｆ２」の周波数差を、（｜ｆ１−ｆ２｜／ｆ１）≦３０％（より好ましくは２０％）の条件を満たすように制限し、周波数差が無制限に大きくならないようにするのが望ましい。
【００８２】
ただし、周波数差が小さくなればなるほど、受電側における周波数検出が困難になる。したがって、受電側において、送電側クロックの周波数を高精度に区別して検出できる程度の、最小限の周波数差は確保しておく必要がある。また、受電側における周波数検出の精度を高める必要があり、このためには、複数回連続一致方式を採用するのが望ましい（この点は、後述の実施形態にて具体的に説明する）。
【００８３】
（受電側における周波数検出方式）
従来のように、２次コイル（Ｌ２）の誘起電圧レベルによって“１”と“０”を判定する方式では、その検出精度が、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）との位置ずれに影響される。そこで、本発明では、送電側クロックの周波数を直接的に検出する方式を採用する。
【００８４】
送電側では、ｎクロック（以下、ｎ＝１２８クロックとして説明する）によって、１ビット（“１”または“０”を送信する。すなわち、“１”を送信するときは、送信側クロック１２８個分の時間において周波数“ｆ１”が継続し、例えば、次に“０”を送信するときは、同じく、送信側クロック１２８個分の時間において周波数“ｆ２”が継続する（図３（Ａ）参照）。
【００８５】
送信側クロック１２８個分の時間は、低周波数のｆ１のときは長くなり、高周波数数のｆ２のときは短くなる。
【００８６】
この点に着目し、受電側では、送電側クロック（例えば、２次コイルの一端の電圧を抵抗分圧し、その分圧電圧をコンパレータで波形整形して抽出されるクロック）１２８個分の時間を、発振回路５８の発振クロック（ＣＬＫ）を受電側クロックとして用いて計測し、その計測値に基づいて周波数を判定し、“１”，“０”を判定する。
【００８７】
図５（Ａ），（Ｂ）は、送電側クロックｎ個分の時間に相当する受電側クロック数を計測し、その受電側クロック数によって周波数（受信ビット）を判定する原理を説明するための図である。
【００８８】
図４にて説明したように、“１”を送信するための周波数ｆ１は、“０”を送信するための周波数よりも低い周波数である。上述のように、ｎ＝１２８とした場合、１ビット（“１”または“０”）を送信する場合には、ｆ１またはｆ２が、送信側クロック１２８個分の期間継続する。
【００８９】
“１”が送信される場合（ｆ１が選択される場合）は、図５（Ａ）に示すように、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数が低いため、１２８クロック分の時間はＴ１となり、ｆ２の場合の時間Ｔ２よりも長くなる。その時間Ｔ１に相当する、受電側クロック（ＣＬＫ）の数はＰ個である。
【００９０】
一方、“０”が送信される場合（ｆ２が選択される場合）は、図５（Ｂ）に示すように、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数が高いため、１２８クロック分の時間はＴ２となり、ｆ１の場合の時間Ｔ１よりも短くなる。その時間Ｔ２に相当する、受電側クロック（ＣＬＫ）の数はＱ個（Ｑ＜Ｐ）となる。
【００９１】
したがって、送電側クロック１２８個分の時間に相当する受電側クロック（ＣＬＫ）の数を計測することによって、周波数の判定（すなわち、“１”と“０”の判定）を行うことができる。
【００９２】
実際には、受電側クロック（ＣＬＫ）で動作するカウンタの計測値に基づいて、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数を判定することになる。そして、その判定のためには、使用される周波数（ｆ１，ｆ２）毎に、周波数判定基準となる基準計測値（基準時間情報：上述のＰ，Ｑに相当する）を予め受電側のメモリに記憶しておき、実測された計測値を各基準計測値（基準時間情報：Ｐ，Ｑ）と比較し、一致判定を行う必要がある。但し、カウンタの計測値は、例えば、受電側クロック（ＣＬＫ）の周波数の精度に影響されて変動するため、どの機器にも適用可能な、標準的な基準計測値というものは存在しない。
【００９３】
そこで、受電側は、送電側からの電力供給を受けて起動された初期の状態において、周波数が既知の、所定数（例えば１２８個）の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の時間をカウンタによって実際に計測し、その計測値を、基準時間情報としてメモリに記憶する。
【００９４】
例えば、送電側クロックの周波数が“ｆ１”のときに、初期状態において、１２８クロック分の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）に相当する時間をカウンタにより実測し、その計測値が、図５（Ａ）に示すように“Ｐ”であったとすると、その“Ｐ”を基準時間情報としてメモリに記憶する。送電側クロックの周波数がｆ２のときは、“Ｑ”（図５（Ｂ）参照）をメモリに記憶する。
【００９５】
その後、データ通信時において、周波数変調されたクロックが受信されたときには、同様に、所定数の送電側クロックの時間（例えば１２８クロック分の時間）をカウンタで計測する。その計測値が“Ｘ”であれば、次に、メモリに記憶されている基準時間情報“Ｐ”ならびに“Ｑ”と比較する。
【００９６】
その結果、例えば“Ｘ”と“Ｐ”との差が許容範囲ΔＰ（ΔＰは、例えば±８）以内ならば、実測された計測値“Ｘ”は“Ｍ”に一致したと判定し、送電側クロックの周波数は“ｆ１”と判定する。
【００９７】
送電側クロックの周波数が“ｆ２”のときも同様の方法で検出可能である。つまり、周波数変調時における実測された計測値を基準時間情報（“Ｑ”）と比較し、許容範囲ΔＱ（ΔＱは例えば±８）以内であるか否かによって一致判定を行い、これによって、周波数“ｆ２”を判定することができる。
【００９８】
以上の説明では、基準時間情報である“Ｐ”や“Ｑ”は、受電側の初期状態において実測してメモリに記憶するとしたが、実測値に基づいて算出することも可能である。例えば、送電側から受電側への通信に使用する周波数が“ｆ１”と“ｆ２”であった場合、ｆ１に対応する基準時間情報（カウンタの計測値Ｐ）が実測により取得されれば、ｆ１とｆ２の周波数の関係に着目して、そのｆ１についての実測値（Ｐ）を利用して、計算によって、ｆ２に対応した基準時間情報（カウンタの計測値Ｑ）を算出することも可能である。
【００９９】
したがって、受電側のメモリに、各周波数に対応した基準時間情報として記憶されるのは、「計測された受電側クロック数」あるいは「その受電側クロック数に基づいて算出される受電側クロック数」のいずれかということになる。
【０１００】
（周波数検出回路の具体的な回路構成例）
図６は、本発明の受電装置に設けられる周波数検出回路の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図６では、前掲の図面と共通する部分には共通の参照符号を付してある。また、以下の説明では、ｆ１とｆ２の判定（“１”と“０”の判定）について説明する。
【０１０１】
図示されるように、２次コイル（Ｌ２）の一端の誘起電圧は、抵抗ＲＢ１とＲＢ２により分圧され、その分圧された電圧がコンパレータ７１の非反転端子に入力される。このコンパレータ７１は波形整形回路として機能し、このコンパレータ７１から送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）が出力される。送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）は、周波数検出回路６０に入力される。
【０１０２】
周波数検出回路６０は、第１のカウンタ７３と、第２のカウンタ７７と、メモリ７９と、ｆ１／ｆ２判定回路８１と、を有する。
【０１０３】
周波数検出回路６０は、ｎ個（ここでは、ｎ＝１２８とする）の送電側クロック（ＣＣＭＣＰＩ）分の時間を、発振回路５８の発振クロック（これが受電側クロックとなる）ＣＬＫを用いて計測し、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数を直接的に検出する。
【０１０４】
発振回路５８としては、種々の発振回路（水晶発振回路、ＣＲ発振回路、ＬＣ発振回路等）を用いることができるが、本実施形態では、高精度の検出のために、例えば水晶発振回路などの高精度の発振回路を用いるのが望ましい。
【０１０５】
周波数検出回路６０は、以下のように動作する。すなわち、最初の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）によって、カウンタ（７７）がスタートし、受電側クロックＣＬＫによるカウントを開始する。一方、第１のカウンタ７３は、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の個数をカウントし、１２８個の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）を検出すると、検出信号ＣＴを出力する。この検出信号ＣＴは、第２のカウンタ７７のリセット端子に入力され、また、メモリ７９に、ラッチクロックとして供給される。
【０１０６】
すなわち、第２のカウンタ７７は、検出信号ＣＴによってリセットされる。リセット時のカウント値(カウント出力)は、メモリ７９にラッチされる。このようにして、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の１２８個分に相当する、受電側クロックＣＬＫの個数が計測され、その計測値がメモリ７９にラッチされる。
【０１０７】
ｆ１／ｆ２判定回路（８１）は、予め取得されている基準時間情報との比較によって、送電側クロックの周波数がｆ１であるか、ｆ２であるかを判定する。図５を用いて説明したように、受電装置４０が起動された直後の初期状態において、各周波数毎の計数値が決定されてメモリ７９に記憶されており、その記憶された計数値が基準時間情報である。また、周波数の判定は、上述のとおり、周波数変調時における実測された計測値を基準時間情報と比較し、実測値が許容範囲以内であるか否かによって一致を判定することによって行われる。
【０１０８】
周波数ｆ１／ｆ２が特定されれば、受信データが“１”であるか“０”であるかが特定される。ｆ１／ｆ２判定回路８１は、特定された２値データを、受電側制御回路５２に送る。受電側制御回路５２は、送電側から送られてきたデータを解析し、例えば、受電側に応答を返信する等の所定の動作を実行する。上述のとおり、受電側から送電側への通信には、負荷変調方式が採用される。
【０１０９】
（第２の実施形態）
（連続一致判定方式の概要）
本実施形態では、複数回連続一致方式によって送電側クロックの周波数を判定する。上述のとおり、ｎ個（例えば１２８個）の送電側クロックに相当する時間を受電側クロックで計測し、その計測値に基づく１回の周波数判定処理によって周波数を特定することは可能である。ただし、例えば、受電側クロックを発生する受電側の発振回路５８として、コスト面を重視して水晶発振器の代わりにＣＲ発振器を使用しているような場合には、発振精度のある程度のばらつきがあるのは仕方のないことである。
【０１１０】
さらに、上述のとおり、本負荷への給電への悪影響をなくすために、ｆ１とｆ２の周波数差を極力、小さく設定している場合には、ｆ１とｆ２を区別することがむずかしくなり、場合によっては誤検出の恐れもまったくないとはいえない。
【０１１１】
このような事情を考慮して、本実施形態では、より高精度な周波数検出（周波数判定）の手法を採用する。
【０１１２】
すなわち、ｎ個（１２８個）をｍ（例えばｍ＝４）等分し、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分（＝送電側クロック３２個分）の受電側クロック数を、例えば連続して４回、計測する。そして、各計測毎に基準時間情報（初期状態で取得された、送電側クロック（ｎ／ｍ）個に相当する時間の受電側クロック数）と比較して一致判定を行って周波数を検出する。
【０１１３】
そして、所定回数（例えば、３回）連続して周波数が一致したときに、送電側クロックの周波数は、その一致した周波数であると判定して、“１”または“０”を特定するものである。複数回の判定結果の連続一致によって送電側クロックの周波数を特定するため、上述のような場合でも、信頼できる周波数検出（“１”および“０”の判定）が可能である。
【０１１４】
図７は、複数回連続一致方式を採用した周波数検出回路の構成を説明するためのブロック図である。図７において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。図７の周波数検出回路６０の構成は、図６の周波数検出回路とほとんど同じであるが、図７の場合、連続一致判定回路８３を有しており、この点で異なる。
【０１１５】
図８は、複数回連続一致方式を採用した周波数検出回路の、主要な動作手順を示す図である。図８のステップＳ１では、周波数ｆ２の、ｎ個（ここでは、ｎ＝１２８）の送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）が入力される。
【０１１６】
ステップＳ２では、周波数検出回路６０は、ｎ／ｍ（ここではｍ＝４，ｎ／ｍ＝３２）クロック毎に、合計で４回の時間計測（受電側クロック数の計測）を行う。
【０１１７】
図示されるように、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間はＴ１，Ｔ２、Ｔ３，Ｔ４である。現在の周波数はｆ２であるから、図５（Ｂ）に示すように、送電側クロックｎ個（１２８個）分の受電側クロック（ＣＬＫ）の計測値（基準時間情報）はＱ個である。
【０１１８】
したがって、（Ｑ／ｍ）が、時間Ｔ１〜Ｔ４の各々に対応した基準時間情報である。但し、ある程度の測定誤差が生じるから、これを考慮して、実測値が許容誤差ΔＱの範囲内なら、一致していると判定する。ΔＱは、例えば“±８”である。
【０１１９】
すなわち、ステップＳ３では、送電側クロック（ｎ／ｍ）個に相当する受電側クロック（ＣＬＫ）の計測値が、（Ｑ／ｍ）±（ΔＱ）であるとき、周波数はｆ２（＝“０”）と判定する。
【０１２０】
ステップＳ４では、４回の測定によって、Ｋ回（例えばＫ＝３）連続して周波数が一致するかを判定する。そして、ステップＳ５では、連続してＫ回の周波数の一致が検出されたときに、送電側クロックの周波数は、その一致した周波数（＝ｆ２）であると判定する。
例えば、ｆ１が３回連続して検出されたときに、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数はｆ１であると判定され、これによって、受信したデータは“０”であると判定される。なお、ステップＳ４およびステップＳ５は、図７の連続一致判定回路８３が実行する。
【０１２１】
（初回の測定結果を無効とする連続一致判定方式）
以下、複数回連続一致判定において、所定の条件を付加して、判定精度の低下を防止する、改良された実施例について説明する。図９は、所定条件を付加した、改良された複数回連続一致判定方式の原理を説明するための図である。
【０１２２】
図９でも、複数回に分けて受電側クロック（ＣＬＫ）数を測定する。ただし、図９の場合は、最初の計測によって、直前の周波数とは異なる周波数が検出された場合（例えば、直前まではｆ１だったが、今回からｆ２になったと検出された場合、あるいは、直前まではｆ１だったが、今回からｆ１以外の周波数になったと検出された場合）には、最初の１回の検出結果は誤差が大きい場合があるため無効とし、それ以降の測定結果を用いて、少なくとも連続して２回の一致が観測されたことを条件として周波数を特定し、“１”または“０”を特定する。
【０１２３】
最初の１回の判定結果を無効とするのは、受電側では、送電側におけるデータの送信タイミングとの同期を正確にとることはできないため、送電側で送信データを“１”から“０”に変化したとき、受電側で、その変化に正確に追従して“０”の判定のためのｍ回の周波数判定を開始することはできないからである。
【０１２４】
つまり、図９において、送電側の送信データは、時刻ｔ２１において、ｆ１からｆ２に変化し、時刻ｔ２６においてｆ２からｆ１に変化する。しかし、受電側では、その変化のタイミングを正確には把握することができない。
【０１２５】
この結果、受電側では、時刻ｔ２０から１回目の計測を開始する。つまり、送電側の送信データの変化タイミング時刻ｔ２１よりも、早いタイミングで１回目の計測が開始されることになる。以降、時刻ｔ２２から２回目の計測を開始し、時刻ｔ２３から３回目の計測を開始し、時刻ｔ２４から４回目の計測を開始し、時刻ｔ２５において４回目の計測が終了する。
【０１２６】
ここで、図９の時刻ｔ２０〜ｔ２２の期間（受電側の第１回目の計測期間）に着目すると、この期間では、周波数ｆ１の送電側クロックと周波数ｆ２の送電側クロックが混在しており、このような混在期間における計測値は、信頼性が低いと判断される。
【０１２７】
つまり、初回の周波数判定では、ｆ１とｆ２が混在した期間において受電側クロック数をカウントしている場合がほとんどであるため、これによって計測された時間は正確さを欠く。そこで、初回の周波数判定結果（時刻ｔ２０〜ｔ２２の期間における周波数判定結果）は無効とする。
【０１２８】
そして、以降の期間（時刻ｔ２２〜ｔ２３，ｔ２３〜ｔ２４，ｔ２４〜ｔ２５の各期間）における測定結果を有効とする。これらの各期間では、図９から明らかなように、送電側から送られてくるのは周波数ｆ２のクロックのみである。したがって、正確な周波数判定が可能である。
【０１２９】
ここで、連続一致判定の回数をＫ回としたとき、ｍ回の測定のうち、初回は捨てるために、Ｋ≦ｍ−１の関係が成立する。また、連続一致判定のためには最低限２回の測定を必要とするから、２≦Ｋの関係が成立する。よって、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測結果の一致をもって周波数を特定し、これによって“１”または“０”を判定することになる。
【０１３０】
例えば、送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、ｍ回測定するものとし、ｎ＝１２８、ｍ＝４とし、また、その測定の直前における判定では“ｆ１”と判定されていたとする。まず、１回目の測定では、“ｆ２”と判定されたとし、２回目でも“ｆ２”，３回目でも“ｆ２”，４回目でも“ｆ２”が判定されたとする。
【０１３１】
この場合、１回目の周波数判定結果（最初のｆ２判定）は、誤差が含まれる可能性があるため無効とし、２回目〜４回目の周波数判定結果を参照して、判定された周波数が少なくとも２回、連続して一致したことを条件として周波数を特定し、“１”または“０”を判定する。ただし、上記の例では、より精度の高い周波数判定を行うためには、連続した３回の一致判定を行うのが望ましい。
【０１３２】
（３連続一致判定方式）
図１０は、３連続一致判定方式による周波数検出を説明するための図である。図１０では、時刻ｔ１〜ｔ６の期間において、送電側から周波数“ｆ２”の送電側クロック１２８個が送信され、受電側にて受信される。
【０１３３】
同様に、時刻ｔ６〜ｔ９の期間には、送電側から周波数“ｆ１”の送電側クロック１２８個が送信され、受電側にて受信される。時刻ｔ９〜ｔ１２の期間には、送電側から周波数“ｆ１”の送電側クロック１２８個が送信され、受電側にて受信される。
【０１３４】
受電側では、時刻ｔ２から、送電側クロック３２個毎に受電側クロック（ＣＬＫ）による時間計測を行い、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数（ｆ１／ｆ２）を判定する。
【０１３５】
ここで、時刻ｔ５〜ｔ８の期間に着目する。初回の計測結果（時刻ｔ５〜ｔ７の計測結果）からは、直前の周波数ｆ２以外の周波数に変化していることが検出される。ただし、この期間は、周波数ｆ２およびｆ１の送電側クロックが混在しているため、その周波数判定結果は無効とし、それ以降の期間（時刻ｔ７〜ｔ８の期間）における周波数の３連続一致を判定する。すなわち、ｆ１の３連続一致が検出されるため、送電側クロックの周波数は“ｆ１”であると判定する。
【０１３６】
以後、同様の処理が実行される。つまり、時刻ｔ８〜ｔ１０の判定結果を無効とし、ｔ１０〜ｔ１１からの期間において、周波数判定結果の３連続一致を検出し、これによって、送電側クロックの周波数は“ｆ２”であると判定する。
【０１３７】
図１１は、３連続一致判定処理における主要な処理タイミングを示す図である。図１１において、時刻ｔ３０〜ｔ３１の期間、時刻ｔ３１〜ｔ３２の期間、時刻ｔ３２〜ｔ３３の期間の各々において、送電側クロック（ＣＣＭＰＩ）の周波数判定が実施される。そして、時刻ｔ３１、時刻ｔ３２、時刻ｔ３３において、直前の周波数判定結果をメモリ７９（図７参照）に記憶する。
【０１３８】
そして、３回の測定が終了したのちに、図７の連続一致判定回路８３は、メモリ７９に記憶されている周波数測定結果の一致／不一致を判定する。図１１では、各判定結果はいずれも“ｆ１”であるため、送電側クロックの周波数は“ｆ１”であると判定し、受信したデータは“１”であると判定する。
【０１３９】
（第３の実施形態）
（送電側と受電側との間の通信処理の例）
図１２は、送電側と受電側との間の通信処理の例を示すフロー図である。上述のとおり、送電側から受電側への通信には周波数変調方式が用いられ、受電側から送電側への通信には、負荷変調方式が用いられる。
【０１４０】
図１２において、送電装置１０の電源が投入されると（ステップＳ１０）、送電装置１０は、周波数ｆ１による位置検出用電力伝送（間欠的な電力伝送）を開始する（ステップＳ１１）。受電装置４０は、送電側からの電力伝送を受けてパワーオン状態となり（ステップＳ１２）、１次コイル（Ｌ１）と２次コイル（Ｌ２）の位置関係が適正であるか否かの判定（位置レベル判定）を行う（ステップＳ１３）。
【０１４１】
続いて、前掲の実施形態で説明したように、例えば、周波数が既知の送信側クロックを受信して、３連一致判定方式によるデータ判定を行い、受信したデータを正確に判定できるか否かを確認する。ステップＳ１３およびＳ１４において、Ｎｏ（いいえ）の場合には、受電装置４０をリセットし（ステップＳ１５）、所定時間（例えば３０ｍｓｅｃ）後に、再度、ステップＳ１２を実行する。
【０１４２】
ステップＳ１４において、データを正確に受信できたときは、受電装置４０は、認証フレームを送電側に送信する（ステップＳ１６）。
【０１４３】
送電装置１０は、送られてきた認証フレームを検証する（ステップＳ１７）。検証結果が否定的である場合には（ステップＳ１８）、伝送を停止して（ステップＳ１９）、ステップＳ１１に戻る。認証結果が肯定的な場合には（ステップＳ１８）、許諾フレームを受電装置４０に対して送信する（ステップＳ２０）。
【０１４４】
受電装置４０は、送られてきた許諾フレームを検証した後（ステップＳ２１）、スタートフレームを送電装置１０に対して送信する（ステップＳ２２）。
【０１４５】
送電装置１０は、送られてきたスタートフレームを検証した後（ステップＳ２３）、通常送電を開始する（ステップＳ２４）。一方、受電装置４０は、通常受電を開始する（ステップＳ２５）。
【０１４６】
（送信フレームのデータ形式の例）
上述のとおり、受電側にて“１”または“０”を正確に判定できるように受電側の周波数検出方式に工夫が施されるが、さらに、送信フレームのデータ形式にも工夫を施して、受電側の正確なデータ検出のために、万全を期すのが望ましい。
【０１４７】
図１３は、送電側から受電側に送信されるフレームの形式の一例を示す図である。
【０１４８】
図示されるように、送信フレームには、スタートコード（ｃ）、コマンドコード（ｅ）、エラーコード（ｇ）からなるデータフレーム（所定規則にしたがった一群のデータの配列）が含まれる。なお、終了コードは付属的なものであり、無くても特に問題はなく、この終了コードは、本明細書では、データコードには含まれないものとする。
【０１４９】
図１３において注目すべき第１の点は、データフレーム（スタートコード（ｃ）、コマンドコード（ｅ）、エラーコード（ｇ））の直前には、２４ビットの“０”の領域（領域ａ）が設けられ、また、送信コードの直後には、１６ビットの“０”の領域（領域ｉ）が設けられている点である。
【０１５０】
受電制御装置６０に設けられる受電側制御回路５２は、データフレームの前後（の少なくとも一つ）に挿入された複数ビットの“０”を検出することによって、送信フレームの開始または終了を容易に判定することができる。
【０１５１】
すなわち、送信フレームの前に、“０”が連続する領域を設けることによって、受電側では、送信フレームの開始判定および終了判定が容易化され、送信フレームを、より確実に検出できるようになる。なお、送信フレームの前後に、“１”が連続するデータ領域を設けてもよい。
【０１５２】
また、図１３において注目すべき第２の点は、スタートコード（ｃ）、コマンドコード（ｅ）、エラーコード（ｇ）の各々の前後には、１ビットの“１”が挿入されていることである。
【０１５３】
すなわち、受電側の正確なデータ検出のために万全を期すべく、送信フレームを構成する複数のコード（ｃ，ｅ，ｇ）の前後に、所定ビット数（例えば１ビット）の“１”を意図的に挿入し、受電側にて、各コードの開始と終了の判定の容易化を図っている。コード間に“１”が挿入されていれば、例えば、各コードが連続した“０”で構成されている場合でも、コード間の区切りを正確に検出することができる。なお、コードの前後に“０”を挿入するようにしてもよい。
【０１５４】
このように、送信フレームのデータ形式を工夫することによって、受電側におけるデータの受信精度を、さらに高めることができる。
【０１５５】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、以下の効果が得られる。ただし、以下の効果が同時に得られるとは限らず、以下に列挙する効果が本発明を不当に限定する根拠として用いられてはならない。
（１）送電側クロックの周波数を直接的に検出する方式を採用することによって、１次コイルと２次コイルの位置関係に応じて電圧レベルが若干変動したとしても、クロックの周波数検出に大きな影響がでることがなくなり、したがって、受電側において、より高精度の周波数検出が可能となる。
（２）基準時間計測時(例えば、起動直後の初期状態)において、所定数の送電側クロックに相当する受電側クロック数を測定し、その実測値、あるいはその実測値に基づいて算出された算出値を、基準時間情報としてメモリに記憶しておくことによって、その基準時間情報との比較による周波数判定が可能となる。
（３）周波数変調に用いる複数の周波数を、共振カーブをまたがないように設定することによって、周波数の切換えに際して、回路の不安定化を招く心配がなくなる。また、周波数を縮小することによって、伝送電力の変動を最小化でき、本負荷への給電を安定化させることができる。
（４）複数回の判定結果の連続一致によって送電側クロックの周波数を特定する方式を採用することによって、例えば、受電側の発振回路のばらつきを無視できない場合や、使用される周波数が接近している場合においても、高精度な周波数検出（“１”および“０”の判定）が可能となる。
（５）周波数の変化が検出された場合、初回の判定結果は無効とし、それ以降の測定結果を用いて、少なくとも連続して２回の一致が観測されたことを条件として周波数を特定し、“１”または“０”を特定することによって、周波数検出精度の低下を防止することができる。
（６）送信フレームの前に、“１”または“０”が連続する領域を設けることによって、受電側では、送信フレームの開始判定および終了判定が容易化され、送信フレームを、より確実に検出できるようになる。
（７）送信フレームを構成する複数のコード間に、所定ビット数（例えば１ビット）の“０”または“１”を意図的に挿入することによって、受電側にて、各コードの開始と終了の判定の容易となり、送信フレームに含まれる各コードを、より確実に検出できるようになる。
（８）無接点電力伝送システムによって、本負荷への給電に悪影響を与えずに、必要な情報を送電側から受電側に送信することが可能となり、かつ、受電側にて、送られてきた情報を高精度に検出することが可能となる。
（９）受電装置を搭載する電子機器(例えば、携帯端末)は、送電装置を搭載する電子機器（例えば、充電用クレードル）から送られてくる周波数変調による情報を受信し、受信した情報に基づく種々の制御を行う機能をもつことになる。よって、無接点電力伝送に対応し、かつ高機能で信頼性や安全性の高い電子機器が実現される。
（１０）送電装置を搭載する電子機器（例えば、携帯端末の２次電池充電用クレードル）は、本負荷への給電に悪影響を与えずに、必要な情報を受電側に送信することが可能である。したがって、無接点電力伝送に対応した、高機能な電子機器が実現される。
（１１）本発明によれば、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくして、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現することができる。
（１２）本発明によって、無接点電力伝送システムの利便性が格段に向上する。したがって、無接点電力伝送システムの利用促進を図ることができる。
（１３）本発明によって、無接点電力伝送システムを、社会基盤として広く普及させることができる。
【０１５６】
以上、本発明を、実施形態を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々、変形、応用が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲において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。
【０１５７】
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（低電位側電源、電子機器等）と共に記載された用語（ＧＮＤ、携帯電話機・充電器等）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。また本実施形態およ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。
【０１５８】
また、送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置の構成・動作や、送電側における受電側の負荷検出の手法も、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。
【０１５９】
本発明は、１次コイルと２次コイルの位置ずれの影響を受けにくくして、周波数変調時における受電側のデータ検出精度のさらなる向上を実現することができるという効果を奏し、したがって、受電制御装置（受電制御ＩＣ）、送電制御装置（送電制御ＩＣ）、無接点電力伝送システム、受電装置（ＩＣモジュール等）、送電装置（ＩＣモジュール等）、および電子機器（携帯端末および充電器等）として利用可能である。なお、「携帯端末」には、携帯電話端末、ＰＤＡ端末、持ち運び可能なコンピュータ端末が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】図１（Ａ），図１（Ｂ）は各々、無接点電力伝送を利用した電子機器の例を説明するための図
【図２】本発明の送電装置、送電制御装置、受電装置、受電制御装置の具体的な構成の一例を示す図
【図３】図３（Ａ），図３（Ｂ）は、送電側機器と受電側機器との間の情報伝送の原理を説明するための図
【図４】送電側から受電側への通信に用いられる周波数を説明するための図
【図５】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、受電側クロック数によって周波数（受信ビット）を判定する原理を説明するための図
【図６】本発明の受電装置に設けられる周波数検出回路の具体的な構成の一例を示すブロック図
【図７】複数回連続一致方式を採用した周波数検出回路の構成を説明するためのブロック図
【図８】複数回連続一致方式を採用した周波数検出回路の主要な動作手順を示す図
【図９】所定条件を付加した、改良された複数回連続一致判定方式の原理を説明するための図
【図１０】３連続一致判定方式による周波数検出を説明するための図
【図１１】３連続一致判定処理における主要な処理タイミングを示す図
【図１２】送電側と受電側との間の通信処理の例を示すフロー図
【図１３】送電側から受電側に送信されるフレームの形式の一例を示す図
【符号の説明】
【０１６１】
Ｌ１ １次コイル、Ｌ２ ２次コイル、１０ 送電装置、１２ 送電部、
１４ 電圧検出回路、１６ 表示部、２０ 送電制御装置、２２ 送電側制御回路、
２４ 送電側発振回路、２６ ドライバ制御回路、２８ 波形検出回路、
４０ 受電装置、４２ 受電部、４３ 整流回路、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、５４ 出力保証回路、
５６ 位置検出回路、５８ 受電側発振回路、６０ 周波数検出回路、
６２ 満充電検出回路、７１ 波形整形器としてのコンパレータ、
７３ 送電側クロックの数を計測する第１のカウンタ、
７７ 所定数の送電側クロックに相当する時間を計測するための第２のカウンタ、
７９ メモリ、８１ ｆ１／ｆ２判定回路 ８３ 連続一致判定回路、
９０ 受電側機器の本負荷、９２ 充電制御装置（充電制御ＩＣ）、
９４ 負荷としてのバッテリ（２次電池）、
ＬＥＤＲ 電池残量や電池の状態のインジケータとしての発光装置、
ＣＣＭＰＩ ２次コイルの誘起電圧に基づいて生成（抽出）される送電側クロック、
ＣＬＫ 受電側クロック（例えば、受電装置に内蔵される発振器の発振クロック）
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記受電装置に設けられる受電制御装置であって、
前記２次コイルの誘起電圧から生成される送電側クロックの周波数を検出する周波数検出回路を含み、
前記周波数検出回路は、前記送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタを有し、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出することを特徴とする受電制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の受電制御装置であって、
前記周波数検出回路は、計測された前記受電側クロック数を記憶するメモリを有すると共に、
基準時間計測時において、前記送電側クロック複数個分に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数およびその計測された受電側クロック数に基づいて算出される受電側クロック数の少なくとも１つを、周波数毎の基準時間情報として前記メモリに記憶しておき、
前記送電装置からのデータ検出時において、実測された受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を判定する場合に、前記メモリに記憶されている前記周波数毎の基準時間情報を参照し、前記実測された受電側クロック数と、前記各基準時間情報としての受電側クロック数との一致を判定し、両者の誤差が許容誤差範囲内である場合には一致していると判定し、これによって、前記送電側クロックの周波数を検出することを特徴とする受電制御装置。
【請求項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、
前記送電装置は、前記受電装置へのデータ送信中に、周波数変調された送信側クロックｎ個（ｎは２以上の自然数）によって１ビットのデータを送信すると共に、前記送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、
前記第１の周波数および第２の周波数は共に、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数側、あるいは高い周波数側のいずれかにおいて設定され、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数差の、前記第１の周波数に対する割合が、３０％以内に設定されることを特徴とする受電制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか記載の受電制御装置であって、
前記受電側クロックを出力する、発振回路をさらに有し、
前記周波数検出回路は、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記発振回路から出力される前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出することを特徴とする受電制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか記載の受電制御装置であって、
前記周波数検出回路は、前記送電側クロックｎ個をｍ分割（２以上の自然数）し、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、複数回連続して計測し、計測した受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、所定回数、連続して一致した場合に、前記送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する受電制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の受電制御装置であって、
前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を複数回連続して計測し、
計測した第１の受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、直前に計測した第２の受電側クロック数に基づいて判定された周波数と一致しない場合には、前記第１の受電側クロック数に基づく周波数判定結果は無効とし、
後続の、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測によって得られた受電側クロック数に基づく周波数判定結果が一致する場合に、前記送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定することを特徴とする受電制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか記載の受電制御装置であって、
前記送電装置は、前記受電装置へのデータ送信中に、周波数変調された送信側クロックｎ個によって１ビットのデータを送信すると共に、送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、
前記送電装置から前記受電装置に送信されるデータフレームの前または後の少なくとも一方には、複数ビットの“０”または“１”が挿入されており、
前記受電制御装置の前記周波数検出回路は、前記複数ビットの“０”または“１”を検出することによって、前記送信フレームの開始または終了を判定することを特徴とする受電制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の受電制御装置であって、
前記データフレームは複数のコードを含み、かつ、前記複数のコードの各々の前後には、所定ビット数の“０”または“１”が挿入されており、
前記受電制御装置の前記周波数検出回路は、前記所定ビット数の“０”または“１”を検出することによって、前記複数のコードの各々の開始または終了を判定することを特徴とする受電制御装置。
【請求項９】
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、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
前記送電装置を制御する送電側制御回路と、
発振回路と、を有し、
前記発振回路から出力される送信側クロックを周波数変調し、周波数変調された前記送信側クロックｎ個（ｎは２以上の自然数）によって１ビットのデータを送信すると共に、前記送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、
かつ、前記第１の周波数および第２の周波数は共に、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数側、あるいは高い周波数側のいずれかにおいて設定され、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数差の、前記第１の周波数に対する割合が、３０％以内に設定され、
前記受電装置は、
前記２次コイルの誘起電圧から生成される送電側クロックの周波数を検出する周波数検出回路を含み、
前記周波数検出回路は、前記送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタを有し、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出する、
ことを特徴とする無接点電力伝送システム。
【請求項１０】
請求項１１記載の無接点電力伝送システムであって、
前記周波数検出回路は、
前記送電側クロックｎ個をｍ分割（２以上の自然数）し、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、前記カウンタによって複数回連続して計測し、
計測した第１の受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、直前に計測した第２の受電側クロック数に基づいて判定された周波数と一致しない場合には、前記第１の受電側クロック数に基づく周波数判定結果は無効とし、
後続の、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測によって得られた受電側クロック数に基づく周波数判定結果が一致する場合に、送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する、
ことを特徴とする無接点電力伝送システム。
【請求項１１】
請求項１〜請求項８のいずれか記載の受電制御装置と、
前記２次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、
受電部から得られる前記直流電圧の電圧レベルを調整して本負荷に供給する給電部と、
を含むことを特徴とする受電装置。
【請求項１２】
請求項９記載の受電装置と、前記受電装置により電力が供給される本負荷と、を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項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、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記受電装置に設けられる受電制御装置であって、
前記２次コイルの誘起電圧から生成される送電側クロックの周波数を検出する周波数検出回路を含み、
前記周波数検出回路は、前記送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタを有し、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出することを特徴とする受電制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の受電制御装置であって、
前記周波数検出回路は、計測された前記受電側クロック数を記憶するメモリを有すると共に、
基準時間計測時において、前記送電側クロック複数個分に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数およびその計測された受電側クロック数に基づいて算出される受電側クロック数の少なくとも１つを、周波数毎の基準時間情報として前記メモリに記憶しておき、
前記送電装置からのデータ検出時において、実測された受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を判定する場合に、前記メモリに記憶されている前記周波数毎の基準時間情報を参照し、前記実測された受電側クロック数と、前記各基準時間情報としての受電側クロック数との一致を判定し、両者の誤差が許容誤差範囲内である場合には一致していると判定し、これによって、前記送電側クロックの周波数を検出することを特徴とする受電制御装置。
【請求項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、
前記送電装置は、前記受電装置へのデータ送信中に、周波数変調された送信側クロックｎ個（ｎは２以上の自然数）によって１ビットのデータを送信すると共に、前記送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、
前記第１の周波数および第２の周波数は共に、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数側、あるいは高い周波数側のいずれかにおいて設定され、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数差の、前記第１の周波数に対する割合が、３０％以内に設定されることを特徴とする受電制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか記載の受電制御装置であって、
前記受電側クロックを出力する、発振回路をさらに有し、
前記周波数検出回路は、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記発振回路から出力される前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出することを特徴とする受電制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか記載の受電制御装置であって、
前記周波数検出回路は、前記送電側クロックｎ個をｍ分割（２以上の自然数）し、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、複数回連続して計測し、計測した受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、所定回数、連続して一致した場合に、前記送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する受電制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の受電制御装置であって、
前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を複数回連続して計測し、
計測した第１の受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、直前に計測した第２の受電側クロック数に基づいて判定された周波数と一致しない場合には、前記第１の受電側クロック数に基づく周波数判定結果は無効とし、
後続の、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測によって得られた受電側クロック数に基づく周波数判定結果が一致する場合に、前記送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定することを特徴とする受電制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか記載の受電制御装置であって、
前記送電装置は、前記受電装置へのデータ送信中に、周波数変調された送信側クロックｎ個によって１ビットのデータを送信すると共に、送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、
前記送電装置から前記受電装置に送信されるデータフレームの前または後の少なくとも一方には、複数ビットの“０”または“１”が挿入されており、
前記受電制御装置の前記周波数検出回路は、前記複数ビットの“０”または“１”を検出することによって、前記送信フレームの開始または終了を判定することを特徴とする受電制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の受電制御装置であって、
前記データフレームは複数のコードを含み、かつ、前記複数のコードの各々の前後には、所定ビット数の“０”または“１”が挿入されており、
前記受電制御装置の前記周波数検出回路は、前記所定ビット数の“０”または“１”を検出することによって、前記複数のコードの各々の開始または終了を判定することを特徴とする受電制御装置。
【請求項９】
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、前記受電装置の本負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
前記送電装置を制御する送電側制御回路と、
発振回路と、を有し、
前記発振回路から出力される送信側クロックを周波数変調し、周波数変調された前記送信側クロックｎ個（ｎは２以上の自然数）によって１ビットのデータを送信すると共に、前記送信側クロックの周波数を第１の周波数とすることによって“１”を送信し、第２の周波数とすることによって“０”を送信し、
かつ、前記第１の周波数および第２の周波数は共に、前記１次コイルを構成要素として含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数側、あるいは高い周波数側のいずれかにおいて設定され、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数差の、前記第１の周波数に対する割合が、３０％以内に設定され、
前記受電装置は、
前記２次コイルの誘起電圧から生成される送電側クロックの周波数を検出する周波数検出回路を含み、
前記周波数検出回路は、前記送電側クロックよりも周波数が高い受電側クロックによって動作するカウンタを有し、前記送電側クロックの所定クロック数に相当する時間を、前記カウンタによって前記受電側クロックの数を計測することによって測定し、計測された前記受電側クロック数に基づいて前記送電側クロックの周波数を検出する、
ことを特徴とする無接点電力伝送システム。
【請求項１０】
請求項１１記載の無接点電力伝送システムであって、
前記周波数検出回路は、
前記送電側クロックｎ個をｍ分割（２以上の自然数）し、前記送電側クロック（ｎ／ｍ）個分の時間に相当する受電側クロック数を、前記カウンタによって複数回連続して計測し、
計測した第１の受電側クロック数に基づいて判定される周波数が、直前に計測した第２の受電側クロック数に基づいて判定された周波数と一致しない場合には、前記第１の受電側クロック数に基づく周波数判定結果は無効とし、
後続の、連続するＫ回（２≦Ｋ≦ｍ−１）の計測によって得られた受電側クロック数に基づく周波数判定結果が一致する場合に、送電側クロックの周波数は前記一致した周波数であると判定する、
ことを特徴とする無接点電力伝送システム。
【請求項１１】
請求項１〜請求項８のいずれか記載の受電制御装置と、
前記２次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、
受電部から得られる前記直流電圧の電圧レベルを調整して本負荷に供給する給電部と、
を含むことを特徴とする受電装置。
【請求項１２】
請求項９記載の受電装置と、前記受電装置により電力が供給される本負荷と、を含むことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２０６３２５（Ｐ２００８−２０６３２５Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４０３５９（Ｐ２００７−４０３５９）
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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