特許 5804303 送電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5804303

(24)【登録日】2015年9月11日

(45)【発行日】2015年11月4日

(54)【発明の名称】送電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 17/00 20060101AFI20151015BHJP

【ＦＩ】

   H02J17/00 B

   H02J17/00 C

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-557647(P2014-557647)

(86)(22)【出願日】2013年9月3日

(86)【国際出願番号】JP2013073604

(87)【国際公開番号】WO2014119035

(87)【国際公開日】20140807

【審査請求日】2014年11月27日

(31)【優先権主張番号】特願2013-14879(P2013-14879)

(32)【優先日】2013年1月29日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100103056

【弁理士】

【氏名又は名称】境 正寿

(72)【発明者】

【氏名】郷間 真治

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０４０２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４６６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９６８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８９５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表昭６２−５０１６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３１００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１１４２６８（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源に接続された低圧側巻線、
前記低圧側巻線と協働して昇圧トランスをなす高圧側巻線、
前記高圧側巻線の一方端に接続された一方端を有して磁界結合方式の電力伝送を行うコイル、
前記高圧側巻線の前記一方端に接続された第１電極、
前記第１電極と協働して電界結合方式の電力伝送を行う第２電極、
前記コイルの他方端および前記第２電極のうち、一方を前記高圧側巻線の他方端に選択的に接続する第１スイッチ、および
前記交流電源よりも出力側のインピーダンスに基づいて、または、受電装置の有する仕様情報に基づいて、前記受電装置の電力伝送方式を識別して前記第１スイッチの接続態様を制御する制御手段を備える、送電装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記受電装置の電力伝送方式が磁界結合方式であるとき前記コイルの他方端の選択を前記第１スイッチに要求する第１要求手段、および前記受電装置の電力伝送方式が電界結合方式であるとき前記第２電極の選択を前記第１スイッチに要求する第２要求手段を含む、請求項１記載の送電装置。

【請求項3】

前記第１電極の面積は、前記第２電極の面積より大きい、請求項１または２記載の送電装置。

【請求項4】

前記第２電極は複数の部分電極を含み、
前記複数の部分電極を前記第１スイッチに選択的に接続する第２スイッチをさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載の送電装置。

【請求項5】

前記受電装置の電力伝送方式に適合するように前記昇圧トランスの変圧比を調整する調整手段をさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の送電装置。

【請求項6】

前記受電装置の位置を検知する検知手段、
前記受電装置の受電方式が磁界結合方式であるとき前記コイルを前記検知手段によって検知された位置に移動させる第１移動手段、および
前記受電装置の受電方式が電界結合方式であるとき前記第２電極を前記検知手段によって検知された位置に移動させる第２移動手段をさらに備える、請求項１ないし５のいずれかに記載の送電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、送電装置に関し、特に送電装置から受電装置に対して無線で電力を伝送する、送電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤレス電力伝送方式としては、たとえば特許文献１のように、磁界結合を利用して送電ユニット側の一次コイルから負荷ユニット側の二次コイルに電力を伝送する方式が一般的である。また、たとえば特許文献１〜３のように静電界を利用して送電ユニット側の結合用電極から負荷ユニット側の結合用電極に電力を伝送する方式（電界結合方式）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−４０２０６号公報

【特許文献2】特表２００９−５３１００９号公報

【特許文献3】特開２００９−２９６８５７号公報

【特許文献4】特開２００９−８９５２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、磁界結合方式では、コイルを通る磁束の大きさが起電力に大きく影響するため、一次コイルと二次コイルの高い位置精度が要求され、かつコイルの小型化が難しい。

【0005】

また、電界結合方式では、結合用電極間の静電界を利用することから、各結合用電極の位置精度を緩和することができ、また結合用電極を小型化できるという利点があるものの、磁界結合方式とは全く異なる原理が採用されるため、１つの送電装置でいずれの方式にも対応しようとすると、回路構成の複雑化を引き起こすおそれがある。

【0006】

それゆえに、この発明の主たる目的は、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応できる、送電装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明に従う送電装置(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、交流電源(12~14)に接続された低圧側巻線(L1)、低圧側巻線と協働して昇圧トランス(16)をなす高圧側巻線(L2)、高圧側巻線の一方端に接続された一方端を有して磁界結合方式の電力伝送を行うコイル(L3)、高圧側巻線の一方端に接続された第１電極(E5)、第１電極と協働して電界結合方式の電力伝送を行う第２電極(E1~E4, E11)、コイルの他方端および第２電極を高圧側巻線の他方端に選択的に接続する第１スイッチ(SW1)、および交流電源よりも出力側のインピーダンスに基づいて、または、受電装置の有する仕様情報に基づいて、受電装置の電力伝送方式を識別して第１スイッチの接続態様を制御する制御手段(S1, S11~S15, S37~S41, S47)を備える。

【0008】

好ましくは、制御手段は、受電装置の電力伝送方式が磁界結合方式であるときコイルの他方端の選択を第１スイッチに要求する第１要求手段(S13~S15, S39~S41)、および受電装置の電力伝送方式が電界結合方式であるとき第２電極の選択を第１スイッチに要求する第２要求手段(S1, S13, S39, S47)を含む。

【0009】

好ましくは、第１電極および第２電極はそれぞれ大型電極および小型電極に相当する。

【0010】

好ましくは、第２電極は複数の部分電極(E1~E4)を含み、複数の部分電極を第１スイッチに選択的に接続する第２スイッチ(24)がさらに備えられる。

【0011】

好ましくは、受電装置の電力伝送方式に適合するように昇圧トランスの変圧比を調整する調整手段(S19, S23, S45, S51)がさらに備えられる。

【0012】

好ましくは、受電装置の位置を検知する検知手段(S3~S9, S35)、受電装置の受電方式が磁界結合方式であるときコイルを検知手段によって検知された位置に移動させる第１移動手段(S17, S43)、および受電装置の受電方式が電界結合方式であるとき第２電極を検知手段によって検知された位置に移動させる第２移動手段(S21, S49)がさらに備えられる。

【発明の効果】

【0013】

高圧側巻線の他方端は第１スイッチによってコイルの他方端および第２電極のいずれか一方に接続されるところ、第１スイッチの接続態様は筐体の載置面に載置された受電装置の電力伝送方式を識別して制御される。

【0014】

これによって、第１電極は、磁界結合方式が選択されたときグランド電極として機能する一方、電界結合方式が選択されたとき電力伝送用の電極の一部として機能する。第１電極をこうして共用することで、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応することができる。

【0015】

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。

【図2】（Ａ）は図１に示す送電装置を上から眺めた状態の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は図１に示す送電装置を横から眺めた状態の一例を示す図解図である。

【図3】磁界結合方式を採用する受電装置が送電装置に載置されたときのコイルユニットの動作の一例を示す図解図である。

【図4】電界結合方式を採用する受電装置が送電装置に載置されたときの電極ユニットの動作の一例を示す図解図である。

【図5】図１に示す送電装置に設けられた制御回路の動作の一部を示すフロー図である。

【図6】この発明の他の実施例の構成を示すブロック図である。

【図7】（Ａ）は図６に示す送電装置を上から眺めた状態の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は図６に示す送電装置を横から眺めた状態の一例を示す図解図である。

【図8】磁界結合方式を採用する受電装置が送電装置に載置されたときのコイルユニットの動作の一例を示す図解図である。

【図9】電界結合方式を採用する受電装置が送電装置に載置されたときの電極ユニットの動作の一例を示す図解図である。

【図10】図６に示す送電装置に設けられた制御回路の動作の一部を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１を参照して、この実施例の電力伝送システムは、磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応する送電装置１０と、磁界結合方式に対応する受電装置４０および電界結合方式に対応する受電装置６０とを備える。送電装置１０は、図２（Ａ）〜図２（Ｂ）に示す直方体状の筐体ＨＳ１を有する。ここで、筐体ＨＳ１の一方主面および他方主面がそれぞれ上面および下面に相当し、受電装置４０および６０は筐体ＨＳ１の一方主面に択一的に載置される。送電装置１０は、受電装置４０が載置されたとき磁界結合方式で電力を受電装置４０に伝送する一方、受電装置６０が載置されたとき電界結合方式で電力を受電装置６０に伝送する。

【0018】

送電装置１０において、制御回路１４はＰＷＭ信号を駆動回路１２に与える。駆動回路１２は、直流電源Ｖｃｃから供給された直流電圧を制御回路１４から与えられたＰＷＭ信号に従って交流電圧に変換する。変換された交流電圧の周波数はＰＷＭ信号の周波数と一致し、変換された交流電圧のレベルはＰＷＭ信号のデューティ比に依存する。

【0019】

変換された交流電圧は昇圧トランス１６を形成する一次巻線Ｌ１に印加され、昇圧トランス１６を形成する二次巻線Ｌ２には変圧比に応じて異なる電圧まで昇圧された交流電圧が励起される。二次巻線Ｌ２の一方端は、コイルユニット２０に設けられた磁界結合用の誘導コイルＬ３の一方端と接続され、さらに電界結合用のパッシブ電極（大型電極）Ｅ５と接続される。また、二次巻線Ｌ２の他方端は、スイッチＳＷ１を形成する共通端子Ｔ１と接続される。スイッチＳＷ１を形成する分岐端子Ｔ２およびＴ３はそれぞれ、誘導コイルＬ３の他方端およびスイッチ群２４と接続される。

【0020】

なお、ここでスイッチＳＷ１は、二次巻線Ｌ２の他方端を、誘導コイルＬ３の他方端およびスイッチ群２４のいずれかに切り替えているが、二次巻線Ｌ２の一方端を、誘導コイルＬ３の一方端およびパッシブ電極Ｅ５のいずれかに切り替えてもよい。

【0021】

スイッチ群２４はスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１４を有し、電極ユニット２２はアクティブ電極（小型電極）Ｅ１〜Ｅ４を有する。分岐端子Ｔ３は、スイッチＳＷ１１を介してアクティブ電極Ｅ１と接続され、スイッチＳＷ１２を介してアクティブ電極Ｅ２と接続され、スイッチＳＷ１３を介してアクティブ電極Ｅ３と接続され、そしてスイッチＳＷ１４を介してアクティブ電極Ｅ４と接続される。

【0022】

スイッチＳＷ１を形成する共通端子Ｔ１は、受電装置４０が筐体ＨＳ１に載置されたとき分岐端子Ｔ２と接続される一方、受電装置６０が筐体ＨＳ１に載置されたとき分岐端子Ｔ３と接続される。

【0023】

また、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１４は、受電装置６０が筐体ＨＳ１に載置されたときに択一的にオンされる。具体的には、受電装置６０の載置位置がアクティブ電極Ｅ１の近傍であればスイッチＳＷ１１がオンされ、受電装置６０の載置位置がアクティブ電極Ｅ２の近傍であればスイッチＳＷ１２がオンされる。また、受電装置６０の載置位置がアクティブ電極Ｅ３の近傍であればスイッチＳＷ１３がオンされ、受電装置６０の載置位置がアクティブ電極Ｅ４の近傍であればスイッチＳＷ１４がオンされる。

【0024】

なお、筐体ＨＳ１への受電装置４０または６０の載置を検出する段階では、スイッチＳＷ１を形成する共通端子Ｔ１は分岐端子Ｔ３と接続され、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１４は循環的かつ択一的にオンされる。受電装置４０または６０が筐体ＨＳ１に載置されると、駆動回路１２よりも出力側のインピーダンスが増大し、かつインピーダンス値は受電装置４０が載置されるときと受電装置６０が載置されるときとで相違する。スイッチＳＷ１およびスイッチ群２４の設定は、このようなインピーダンスを参照して調整される。

【0025】

図２（Ａ）〜図２（Ｂ）から分かるように、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４およびパッシブ電極Ｅ５はいずれも矩形の板状に形成され、筐体ＨＳ１に収められる。また、誘導コイルＬ３は円盤状に形成され、これもまた筐体ＨＳ１に収められる。

【0026】

ここで、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４の主面の面積は互いに共通し、かつパッシブ電極Ｅ５の主面の面積よりも格段に小さい。また、パッシブ電極Ｅ５の主面の面積は、筐体ＨＳ１の主面の面積よりも僅かに小さい。さらに、誘導コイルＬ３の主面をなす円の直径は、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４の各々の主面をなす矩形の短辺よりも僅かに小さい。

【0027】

ここで、アクティブ電極・パッシブ電極の面積は同じでもよい。

【0028】

なお、アクティブ電極の面積がパッシブ電極より小さい場合、スイッチＳＷ１をアクティブ電極側に設ける（二次巻線Ｌ２の他方端を、誘導コイルＬ３の他方端およびスイッチ群２４のいずれかに切り替える）ほうが、パッシブ電極側に設ける（二次巻線Ｌ２の一方端を、誘導コイルＬ３の一方端およびパッシブ電極Ｅ５のいずれかに切り替える）ことと比べて、アクティブ電極の高電界が誘導コイルＬ３に影響を与えにくいので好ましい。

【0029】

パッシブ電極Ｅ５は、その一方主面が上を向きかつ他方主面が下を向く姿勢で、筐体ＨＳ１の高さ方向におけるほぼ中央に設けられる。また、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４は、各々の一方主面が上を向きかつ各々の他方主面が下を向く姿勢で、パッシブ電極Ｅ５の上側に設けられる。上方から眺めたとき、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４は、マトリクス状に配置される。

【0030】

さらに、誘導コイルＬ３は、その一方主面が上を向きかつ他方主面が下を向く姿勢で、パッシブ電極Ｅ５の上側に設けられる。誘導コイルＬ３の一方主面から筐体ＨＳ１の一方主面までの距離は、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４の各々の一方主面から筐体ＨＳ１の一方主面までの距離よりも小さい。同様に、誘導コイルＬ３の他方主面から筐体ＨＳ１の一方主面までの距離も、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４の各々の一方主面から筐体ＨＳ１の一方主面までの距離よりも小さい。

【0031】

図１に示すＸＹテーブル１８は、誘導コイルＬ３の一方主面が常に上を向く姿勢でコイルユニット２０を左右方向（＝水平方向）に移動させ、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４の一方主面が常に上を向く姿勢で電極ユニット２２を左右方向に移動させる。磁界結合方式を採用する受電装置４０が図３に示す位置に載置されたとき、誘導コイルＬ３が受電装置４０の下部に配置されるように、コイルユニット２０がＸＹテーブル１８によって移動される。これに対して、電界結合方式を採用する受電装置６０が図４に示す位置に載置されたときは、アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４のいずれか１つが受電装置４０の下部に配置されるように、電極ユニット２４がＸＹテーブル１８によって移動される。

【0032】

なお、駆動回路１２，制御回路１４，昇圧トランス１６，スイッチＳＷ１およびスイッチ群２４は、送電モジュールＴＭ１に内蔵される。

【0033】

図１に戻って、受電装置４０には、磁界結合用の誘導コイルＬ４が設けられる。誘導コイルＬ４の一方端および他方端はそれぞれ、二次巻線Ｌ６とともに降圧トランス４２を形成する一次巻線Ｌ５の一方端および他方端と接続される。したがって、送電装置１０の誘導コイルＬ３に交流電圧が印加されると、これに対応する交流電圧が誘導コイルＬ４に励起され、さらに降圧トランス４２の降圧比に応じた電圧を示す交流電圧が二次コイルＬ６に励起される。

【0034】

整流平滑回路４４は、二次コイルＬ６に励起された交流電圧に整流平滑を施す。ＤＣ−ＤＣコンバータ４６は、これによって生成された直流電圧のレベルを調整し、調整後のレベルを有する直流電圧を受電装置４０と一体化されたモバイル機器５０に供給する。

【0035】

受電装置６０には、電界結合用のアクティブ電極Ｅ６およびパッシブ電極Ｅ７が設けられる。アクティブ電極Ｅ６およびパッシブ電極Ｅ７はそれぞれ、二次巻線Ｌ８とともに降圧トランス６２を形成する一次巻線Ｌ７の一方端および他方端と接続される。

【0036】

したがって、送電装置１０に設けられたアクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４のいずれか１つおよびパッシブ電極Ｅ５に交流電圧が印加されると、これに対応する交流電圧がアクティブ電極Ｅ６およびパッシブ電極Ｅ７に励起され、さらに降圧トランス６２の降圧比に応じた電圧を示す交流電圧が二次コイルＬ８に励起される。

【0037】

整流平滑回路６４は、二次コイルＬ８に励起された交流電圧に整流平滑を施す。ＤＣ−ＤＣコンバータ６６は、これによって生成された直流電圧のレベルを調整し、調整後のレベルを有する直流電圧を受電装置６０と一体化されたモバイル機器７０に供給する。

【0038】

制御回路１４は、受電装置４０および６０に対して択一的に電力を伝送するべく、図５に示すフロー図に従う処理を実行する。

【0039】

まずステップＳ１で、電力伝送方式を電界結合方式に設定するべくスイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１を分岐端子Ｔ３に接続する。ステップＳ３ではアクティブ電極Ｅ１を有効化するべくスイッチＳＷ１１をオンし、ステップＳ５では駆動回路１２よりも出力側のインピーダンスを測定する。

【0040】

ステップＳ７では、有効化されたアクティブ電極Ｅ１の近傍に受電装置４０または６０が載置されたか否かを測定されたインピーダンスに基づいて判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ９で他のアクティブ電極を代替的に有効化しその後にステップＳ３に戻る。したがって、ステップＳ７の判別結果がＮＯを維持する限り、有効化されるアクティブ電極は、“Ｅ１”→“Ｅ２”→“Ｅ３”→“Ｅ４”→“Ｅ１”→…の順序で循環的に切り換えられる。

【0041】

ステップＳ７の判別結果がＹＥＳであれば、筐体ＨＳ１に載置された受電装置が採用する電力伝送方式が磁界結合方式および電界結合方式のいずれであるかをステップＳ１１〜Ｓ１３で判別する。判別にあたっては、ステップＳ５で測定されたインピーダンスが参照される。

【0042】

筐体ＨＳ１に載置された受電装置が磁界結合方式を採用する受電装置４０であれば、ステップＳ１３からステップＳ１５に進み、電力伝送方式を磁界結合方式に設定する。具体的には、スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１を分岐端子Ｔ２に接続する。ステップＳ１７では、ＸＹテーブル１８を制御してコイルユニット２０を受電装置４０の下部に移動させる。コイルユニット２０つまり誘導コイルＬ３は、受電装置４０に設けられた誘導コイルＬ４と対向する位置に配置される。

【0043】

ステップＳ１９では昇圧トランス１８の昇圧比を磁界結合用の比率に調整する。具体的には、昇圧トランスを巻線型トランスで構成する場合は、１次巻線または２次巻線に複数の中点タップを設け、巻数比を切り換える方式や、圧電トランスを用いて、トランスに印加する交流電圧の周波数を変化させて昇圧比を調整する方式などが考えられる。ステップＳ１９の処理が完了すると、受電装置４０への送電を開始するべく、ＰＷＭ信号を駆動回路１２に与える。

【0044】

これに対して、筐体ＨＳ１に載置された受電装置が電界結合方式を採用する受電装置６０であれば、ステップＳ２１に進み、ＸＹテーブル１８を制御して電極ユニット２２を受電装置６０の下部に移動させる。電極ユニット２２は、有効化されたアクティブ電極が受電装置６０のアクティブ電極Ｅ６と対向する位置に配置される。ステップＳ２３では昇圧トランス１８の昇圧比を電界結合用の比率に調整する。具体的には、昇圧トランスを巻線型トランスで構成する場合は、１次巻線または２次巻線に複数の中点タップを設け、巻数比を切り換える方式や、圧電トランスを用いて、トランスに印加する交流電圧の周波数を変化させて昇圧比を調整する方式などが考えられる。ステップＳ２３の処理が完了すると、受電装置６０への送電を開始するべく、ＰＷＭ信号を駆動回路１２に与える。

【0045】

以上の説明から分かるように、昇圧トランス１６をなす一次巻線Ｌ１は、交流電圧を発生する駆動回路１２と接続される。昇圧トランス１６をなす二次巻線Ｌ２の一方端は、磁界結合用の誘導コイルＬ３の一方端と接続され、さらに電界結合用のパッシブ電極Ｅ５と接続される。アクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４は、パッシブ電極Ｅ５と協働して電界結合方式の電力伝送を実現する。昇圧トランス１６をなす二次巻線Ｌ２の他方端は、スイッチＳＷ１を介して誘導コイルＬ３およびアクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４と接続される。制御回路１４は、筐体ＨＳ１の載置面に載置された受電装置の電力伝送方式を識別してスイッチＳＷ１の接続態様を制御する(S1, S11~S15)。

【0046】

ここで、昇圧トランス１８の昇圧比は調整することなく固定でもよい。

【0047】

このように、二次巻線Ｌ２の他方端は、スイッチＳＷ１によって誘導コイルＬ３の他方端およびパッシブ電極Ｅ５のいずれか一方に接続されるところ、スイッチＳＷ１の接続態様は受電装置の電力伝送方式を識別して制御される。

【0048】

これによって、パッシブ電極Ｅ５は、磁界結合方式が選択されたときグランド電極として機能する一方、電界結合方式が選択されたとき電力伝送用の電極の一部として機能する。パッシブ電極Ｅ５をこうして共用することで、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応することができる。

【0049】

図６を参照して、他の実施例の電力伝送システムは、送電装置１０の構成の一部が図１に示す送電装置１０と相違し、制御回路１４が図６に示すフロー図に代えて図１０に示すフロー図に従う処理を実行する点を除き、上述の実施例と同様であるため、同様の構成に関する重複した説明は極力省略する。

【0050】

図６によれば、スイッチ群２４が省略され、単一のアクティブ電極Ｅ１１を有する電極ユニット２２が電極ユニット２６に置換される。スイッチＳＷ１の分岐端子Ｔ３は、アクティブ電極Ｅ１１と直接的に接続される。

【0051】

図７（Ａ）および図７（Ｂ）をさらに参照して、位置センサ２８は、筐体ＨＳ１の上面の裏側にマトリクス状に設けられた複数のセンサ素子ＰＳ１〜ＰＳ２１を有する。受電装置４０または６０が筐体ＨＳ１のどの位置に載置されたかは、複数のセンサ素子ＰＳ１〜ＰＳ２１に基づいて検出される。

【0052】

アンテナ３０は、モバイル機器５０または７０と通信するためのアンテナに相当する。受電装置４０が採用する電力伝送方式はモバイル機器５０によって認識され、受電装置６０が採用する電力伝送方式はモバイル機器７０によって認識される。認識された電力伝送方式は、モバイル機器５０または７０から送電装置１０に転送され、アンテナ３０および通信回路３２を介して制御回路１４に与えられる。

【0053】

図７（Ａ）〜図７（Ｂ）から分かるように、アクティブ電極Ｅ１１は、上述したアクティブ電極Ｅ１〜Ｅ４の１つと同様の形状およびサイズを有し、その一方主面が上を向きかつ他方主面が下を向く姿勢で筐体ＨＳ１に収められる。ただし、アクティブ電極Ｅ１１は、誘導コイルＬ３と同じ高さに配置される。なお、送電モジュールＴＭ１には、通信回路３２が追加的に内蔵される。

【0054】

磁界結合方式を採用する受電装置４０が図８に示す位置に載置されたとき、誘導コイルＬ３が受電装置４０の下部に配置されるように、コイルユニット２０がＸＹテーブル１８によって移動される。これに対して、電界結合方式を採用する受電装置６０が図９に示す位置に載置されたときは、アクティブ電極Ｅ１１が受電装置４０の下部に配置されるように、電極ユニット２６がＸＹテーブル１８によって移動される。

【0055】

受電装置４０または６０への電力伝送は、図１０に示すフロー図に従って実行される。ステップＳ３１では、周辺に存在するモバイル機器との間でＩＤ認証を実行する。ステップＳ３３では認証に成功したか否かを判別し、判別結果がＮＯであればステップＳ３１〜Ｓ３３の処理を繰り返す。判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されるとステップＳ３５に進み、認証された受電装置の載置位置を位置センサ２８の出力に基づいて検出する。位置検出が完了すると、筐体ＨＳ１に載置された受電装置が採用する電力伝送方式が磁界結合方式および電界結合方式のいずれであるかをステップＳ３９〜Ｓ４１で判別する。判別にあたっては、ＩＤ認証の際にモバイル機器５０または７０から取得した仕様情報が参照される。

【0056】

筐体ＨＳ１に載置された受電装置が磁界結合方式を採用する受電装置４０であれば、ステップＳ４１からステップＳ４３に進み、電力伝送方式を磁界結合方式に設定する。具体的には、スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１を分岐端子Ｔ２に接続する。ステップＳ４５では、ＸＹテーブル１８を制御してコイルユニット２０を受電装置４０の下部に移動させる。コイルユニット２０つまり誘導コイルＬ３は、受電装置４０に設けられた誘導コイルＬ４と対向する位置に配置される。ステップＳ４７では昇圧トランス１８の昇圧比を磁界結合用の比率に調整する。具体的には、昇圧トランスを巻線型トランスで構成する場合は、１次巻線または２次巻線に複数の中点タップを設け、巻数比を切り換える方式や、圧電トランスを用いて、トランスに印加する交流電圧の周波数を変化させて昇圧比を調整する方式などが考えられる。ステップＳ４７の処理が完了すると、受電装置４０への送電を開始するべく、ＰＷＭ信号を駆動回路１２に与える。

【0057】

これに対して、筐体ＨＳ１に載置された受電装置が電界結合方式を採用する受電装置６０であれば、ステップＳ４１からステップＳ４９に進み、電力伝送方式を電界結合方式に設定する。具体的には、スイッチＳＷ１の共通端子Ｔ１を分岐端子Ｔ３に接続する。ステップＳ５１では、ＸＹテーブル１８を制御して電極ユニット２６を受電装置６０の下部に移動させる。電極ユニット２２つまりアクティブ電極Ｅ１１は、受電装置６０に設けられたアクティブ電極Ｅ６と対向する位置に配置される。ステップＳ５３では昇圧トランス１８の昇圧比を電界結合用の比率に調整する。具体的には、昇圧トランスを巻線型トランスで構成する場合は、１次巻線または２次巻線に複数の中点タップを設け、巻数比を切り換える方式や、圧電トランスを用いて、トランスに印加する交流電圧の周波数を変化させて昇圧比を調整する方式などが考えられる。ステップＳ５３の処理が完了すると、受電装置６０への送電を開始するべく、ＰＷＭ信号を駆動回路１２に与える。

【0058】

この実施例においても、昇圧トランス１６をなす一次巻線Ｌ１は、交流電圧を発生する駆動回路１２と接続される。昇圧トランス１６をなす二次巻線Ｌ２の一方端は、磁界結合用の誘導コイルＬ３の一方端と接続され、さらに電界結合用のパッシブ電極Ｅ５と接続される。アクティブ電極Ｅ１１は、パッシブ電極Ｅ５と協働して電界結合方式の電力伝送を実現する。昇圧トランス１６をなす二次巻線Ｌ２の他方端は、スイッチＳＷ１を介して誘導コイルＬ３およびアクティブ電極Ｅ１１と接続される。制御回路１４は、筐体ＨＳ１の載置面に載置された受電装置の電力伝送方式を識別してスイッチＳＷ１の接続態様を制御する(S37~S41, S47)。

【0059】

このように、二次巻線Ｌ２の他方端は、スイッチＳＷ１によって誘導コイルＬ３の他方端およびパッシブ電極Ｅ１１のいずれか一方に接続されるところ、スイッチＳＷ１の接続態様は受電装置の電力伝送方式を識別して制御される。

【0060】

これによって、パッシブ電極Ｅ５は、磁界結合方式が選択されたときグランド電極として機能する一方、電界結合方式が選択されたとき電力伝送用の電極の一部として機能する。パッシブ電極Ｅ５をこうして共用することで、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応することができる。

【符号の説明】

【0061】

１０ …送電装置
１４ …制御回路
１６ …昇圧トランス
１８ …ＸＹテーブル
２０ …コイルユニット
２２，２６ …電極ユニット
２８ …位置センサ
３０ …アンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】