专利名称：受电控制装置、受电装置、充电控制装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种受电控制装置、受电装置、无触点电力传输系 统、充电控制装置、蓄电池装置及电子设备。
背景技术：
近年来，即使金属部分无触点也可以利用电磁感应进行电力传 输的无触点电力输送(非接触电力传输)引人注目。作为此无触点 电力传输的应用例，人们提出了移动电话机、家用电器(例如电话 才几的子才几和钟表)的充电等。
例如专利文献1所述用原线圏和次级线圏的无触点电力传输装
置的现有4支术。另外，例如专利文献2所述的二次电池(锂电池等) 的充电装置的电路构成的现有4支术。
专利文献1:日本特开2006 - 60909号公才艮
专利文献2:日本特开2006 - 166619号^>报
在以往的无触点电力传输装置中，受电侧的控制电路只具有向 受电功能及蓄电池(电池部分等)的供电控制功能，有专用的充电 控制电路对蓄电池的充电电流(及充电电压)进行控制。
在此构成中，涉及蓄电池的充电电流(充电电压)控制，不能 够主动地参与无触点电力传输系统，对可实现的功能产生限制。
另外，在无触点电力传输装置中，为了提高安全性及可靠性， 应对异物是重要的。也就是说，在存在有金属异物的环境下进行送 电时，有产生异常发热的危险性，在这种情况下，必须停止送电。 但是，金属异物的大小有中小程度的，也有大的(例如以薄板形状， 完全遮断一次侧i殳备和次级侧i殳备的金属异物)，无i仑只十于哪种异
物都要优选采用安全应对方法。
在以往的无触点电力传输装置中，在送电中，例如当以完全遮 断一次侧设备和次级侧设备的方式插入薄才反形状的金属异物时，一 次侧装置就会产生将其金属异物误认为次级侧设备并继续供电的 现象。在本说明书中，把由这样的误认导致的供电继续状态表达为 "侵占状态"。在以往技术中，侵占状态的检测是困难的。
发明内容
本发明鉴于上述技术问题，其目的之一在于提供一种无触点电 力传输系统以及受电侧控制电路等，其可以实现积极地参与到蓄电 池的充电电流(充电电压)控制。另夕卜，本发明的另一个目的在于 通过受电侧(次级侧)设备执行间歇地负载调制，可以检测出侵占 状态、且在这种情况下，通过强制地减轻蓄电池的负载状态，能够 提高侵占状态的检测精度。
(1)本发明的第一方面的受电控制装置，— 皮i殳置在无触点电 力传输系统的所述受电装置上，所述无触点电力传输系统是从送电 装置向受电装置经由电》兹耦合的原线圈和次级线圏以无触点方式 传输电力、并且所述受电装置向蓄电池装置供给电力的系统，所述 受电控制装置包括受电侧控制电路，用于控制所述受电装置的动
作；以及电力供给控制信号输出端子，用于向所述所述蓄电池装置
供给电力供给控制信号，所述电力供给控制信号用于控制向所述蓄 电池的电力供给，其中，所述受电侧控制电路控制从所述电力供给 控制信号输出端子输出所述电力供给控制信号的定时。
受电控制装置(控制受电装置的动作的IC等)可以向控制蓄 电池的充电的充电控制装置(例如充电控制IC)输出电力供给控制 信号(ICUTX),通过这样，受电控制装置可以主动地参与蓄电池 的充电动作。电力供给控制信号(ICUTX)从设置在受电控制装置 上的电力供给控制信号输出端子被输出，通过受电侧控制电路控制
该丰lr出定时。通过具有此功能，实5见以往没有的新的动作。
例如，在充电控制装置正常地不动作时，能够通过电力供^^控
制信号(ICUTX)从外部控制充电控制装置的供电功能，并调整充
电电流。另外，从送电装置向受电装置发出蓄电池控制指令，基于
此，受电控制装置能够通过电力供给控制信号(ICUTX)控制向蓄
电池的供电。另外，例如，在进行消耗剧烈的蓄电池的充电时，在
其初始阶段，能够通过电力供给控制信号(ICUTX)使充电电流增 大，缩4豆充电期间。
另夕卜，在受电装置通过负载调制向送电装置发送信号时，能够 通过使用电力供给控制信号(ICUTX)钳位(降低或停止)蓄电池 的充电电流， -使向蓄电池装置的充电不妨碍基于负载调制的通信。 根据利用此功能，能够在送电装置侧准确地检测出侵占状态(例如， 在原线圈和次级线圏之间插入薄^1形状的金属异物， -使两线圏处于 遮断的状态)。
本发明的受电控制装置由于通过作为负载的充电控制装置控 制向蓄电池的供电，所以本身不需要具有进行供电限制等的单元， 不需要追加额外的电路，以最小限度的电路构成可以实现。
另外，通过在最接近蓄电池(二次电池等)的位置上的充电控 制装置对供电进行控制，所以可以实现高精度地供电控制。根据利 用充电控制装置具有的充电控制功能(充电电流的调整功能和负反 馈控制功能等)，可以简单地实现更高精度的充电控制。
(2) 本发明的第二方面的受电控制装置，其中，所述蓄电池 装置具有蓄电池和控制所述蓄电池的充电的充电控制装置，从所述 受电控制装置输出的所述电力供给控制信号控制用于调整所述蓄
电池的充电电流的电流调整用电阻的电阻^L, ^"所述蓄电池的充电 电流进4亍调整。
在本发明中，示出由电力供给控制信号(ICUTX信号)控制蓄 电池的供电的一个例子。通过电力供给控制信号(ICUTX信号)控 制电流调整用电阻的电阻值。可以用简单的构成/人外部控制向蓄电 池的供电。电流调整用电阻既可以是内部电阻(例3口，内置在充电 控制IC中的电阻)，也可以是外置电阻(例如，外置在充电控制IC 的电阻连4妾端子上的电阻)。
(3) 本发明的第三方面的受电控制装置，其中，所述电流调 整用电阻是外置电阻、且i殳置有用于切换作为所述外置电阻的所述 电流调整用电阻的电阻值的控制元件，所述电力供给控制信号控制 所述控制元件的动作，对作为所述外置电阻的所述电流调整用电阻 的电阻值进行调整。
在本发明中，将电流调整用电阻作为外置电阻通过控制元件控 制其电阻值。根据该构成，具有在充电控制装置中所包含的充电控 制IC的内部电^各构成没有任何改变，就可以实现由电力供乡会控制 信号(ICUTX信号)控制蓄电池的供电的优点，另外，例如，在进 行多阶段地切换等的控制充电电流时，仅通过设法外置电路的结 构，就可以容易i也实J见。
(4) 本方面的第四方面的受电控制装置，其中，所述蓄电池 装置具有蓄电池和控制所述蓄电池的充电的充电控制装置，所述充 电控制装置通过负反馈控制电路进行控制以使所述蓄电池的所述 充电电流或充电电压成为预期值，从所述受电控制装置输出的所述 电力供给控制信号控制所述充电控制装置中的所述负反馈控制电 ^各的动作，调整所述充电电流。
根据该构成，通过电力供给控制信号(ICUTX)控制充电控制 装置具有的负反馈控制电路的动作，强制地控制蓄电池的充电电 流。由于利用负反馈控制，所以能够高精度的控制充电电流的电流 量，也可以微调整。
(5) 本发明的第五方面的受电控制装置，其中，所述蓄电池 装置具有蓄电池和控制所述蓄电池的充电的充电控制装置，所述充 电控制装置具有设置在向所述蓄电池供给电力的电力供给路径上 的电力供给调整电路，从所述受电控制装置输出的所述电力供给控 制信号控制所述电力供给调整电路的动作，调整所述充电电流。
在本发明中，在充电控制装置的供电路径上设置电力供给调整 电路，通过电力供给控制信号(ICUTX )使电力供给调整电路动作， 例如，钳位(降^氐或暂时地停止)电力供给。由于是直接地控制在 供电^各径中的供电，所以具有不需复杂的控制、内部电路不复杂化 的优点。
(6) 本发明的第六方面的受电控制装置，还具有调制乂人所述 送电装置来看的负载的负载调制部，所述受电侧控制电路在经由所 述充电控制装置向所述蓄电池供电时，使所述负载调制部动作，并 使/人所述送电装置来看的所述受电装置侧的负载间歇地变化，而 且，在使从所述送电装置来看的所述受电装置侧的负载间歇地变化
的期间，从所述电力供给控制信号输出端子输出所述电力供给控制 信号，使向所述蓄电池的供给电力降低或停止。
在本发明中，所述受电侧控制电^各与受电装置的间歇地负载调 制同步，通过电力供给控制信号(ICUTX)使向蓄电池的电力供给 降低或停止。受电装置侧间歇地(例如，周期的或定期的)进行负 载调制。如不能在送电侧中检测出其间歇地负载变动，则能够判断 为侵占状态(由金属异物导致的侵占状态)。不过，例如，在蓄电 池的负载是重状态的(流入很多充电电流的状态)情况下，很难在 一次侧(原线圈侧)检测出对应基于间歇地负载调制的变动。因此， 在负载调制期间中，通过强制地执行蓄电池的负载减轻，就能够在 一次侧准确地接收到负载调制信号。强制的负载减轻处理既可以^f又 在蓄电池的负载重时进^f亍，也可以^f吏与负载调制期间同步进4亍。另 外，作为负载减轻的方法可以是蓄电池的充电电流的降低/暂时的停 止的4壬意一个方法。
(7) 本发明的第七方面的受电控制装置，其中，所述受电侧
控制电路通过所述电力供给控制信号的输出，建立负载减轻期间， 在所述负载减轻期间向所述蓄电池的电力供给处于降低或停止的 状态，而且，在所述负载减轻期间的途中，4吏所述负载调制部动作 执行负载调制。
在本发明中，通过电力供给控制信号(ICUTX)建立负载减轻 期间，在该负载减轻期间的途中(一部分的期间)执行负载调制。 在负载减轻期间，由于蓄电池的负载^^皮减轻，所以通过负载调制在
乂人一次侧来看的负载变重时，可以在一次侧准确:kM企测出其变4匕。
(8) 本发明的受电装置包括将所述次级线圏的感应电压变 换为直流电压的受电部；本发明的受电控制装置；以及用于向所述
蓄电池装置输出从所述受电控制装置输出的所述电力供给控制信 号的输出端子。
在本发明中，受电装置(装载本发明的受电控制装置)的结构 为明显的结构。在受电控制装置为IC时，受电装置例如，可以实 现作为装载该IC的模块。受电装置也具有用于输出电力供给控制
信号(ICUTX)的端子。
(9) 本发明的电子设备包括本发明的受电装置、由所述受 电装置供给有电力的所述充电控制装置及所述蓄电池。
本发明的受电装置具有直接的控制蓄电池的功能，可以实现以 往没有的多样的动作。因此，装载该受电装置的电子设备也是多功 能、且小型化，在可靠性和安全性方面也^艮优越。
(10) 本发明的无触点电力传输系统具有送电装置、原线圈、 次级线圏、包含本发明的受电控制装置的受电装置、所述充电控制 装置及所述蓄电池。
才艮据本发明，实现可以直接地控制充电控制装置及蓄电池(负 载)的充电状态的新的无触点电力传豸t系统。
(11) 本发明的充电控制装置，是接受来自无触点电力传输 系统的受电装置的电力供给，控制蓄电池的充电的充电控制装置， 通过所述电力供给控制信号强制地控制所述充电控制装置的动作。
在本发明中，适应新的本发明的无触点电力传输系统的充电控 制装置的结构为明显的结构。也就是说，充电控制装置具有用于输 入电力供给控制信号的电力供给控制信号输入端子。(12) 本发明的充电控制装置通过所述的电力供给控制信号 控制用于调整所述蓄电池的充电电流的电流调整用电阻的电阻值。
通过电流调整用电阻可以;t见划蓄电池的充电电流量(供电量)。
积极的利用此功能，通过电力供给控制信号(ICUTX)就可以从外
部强制地控制供电。
(13) 本发明的充电控制装置，其中，所述电流调整用电阻 是外置电阻、且i殳置有用于切换作为所述外置电阻的所述电流调整 用电阻的电阻值的控制元件，通过所述电力供^^控制信号控制所述 控制元件的动作，调整作为所述外置电阻的所述电流调整用电阻的 电阻值。
才艮据该构成，将电流调整用电阻作为外置电阻通过控制元件控 制其电阻值。具有在充电控制装置中包含的充电控制IC的内部电 路构成没有任何改变，可以实现由电力供给控制信号(ICUTX信号) 控制蓄电池的供电的优点，另夕卜，例如，在进行多阶段的切换等的 控制充电电流时，仅设法外置电路的结构，就可以容易实现。
(14) 本发明的充电控制装置具有负反馈控制电路，所述负 反馈控制电路进行控制以使供给给所述蓄电池的电流或电压成为 预期值，通过所述电力供给控制信号控制所述充电控制装置中的所 述负反馈控制电路的动作。
在本发明中，通过电力供给控制信号(ICUTX)控制充电控制 装置具有的负反馈控制电路的动作，强制地控制蓄电池的充电电 流。由于利用负反馈控制，所以能够高精度的控制充电电流的电流 量，也可以进行微调。
(15) 本发明的充电控制装置具有设置在向所述蓄电池供给 电力的电力供给路径上的电力供给调整电路，通过所述电力供给控 制信号控制所述电力供给调整电路的动作。
在本发明的充电控制中，在供电路径上设置电力供给调整电
路，通过电力供给控制信号(ICUTX)强制地降低或停止向蓄电池 的电力供给。由于直接地控制供电路径中的供电，所以具有不需复 杂的控制、内部电路不复杂化的优点。
(16) 本发明的蓄电池装置，包含本发明的充电控制装置及 通过所述充电控制装置控制充电的蓄电池。
蓄电池装置包含充电控制装置及蓄电池(二次电池等)。作为 该蓄电池装置例如有附带充电控制IC的二次电池部分。另外，蓄 电池本身也包含具有充电控制功能的智能电池。
图1 (A) ~图1 (C)是适用无触点电力传输方法的电子设备 的例子及^f吏用感应变压器的无触点电力传，叙的原理的il明图。
图2是用于说明关于基于受电装置的负载的供电控制的图。
图3是表示在包含送电装置、受电装置的无触点电力传输系统 中的各个部分的具体构成的 一例的电路图。
图4 (A)及图4(B)是用于说明在一次侧设备和次级线圈侧 设备之间的信息传输的原理的图。
图5 (A)、图5(B)是用于说明对正式送电开始之后的异物 插入(侵占状态)的、构成无触点电力传输系统的电子设备的截面图。
图6 (A)、图6(B)是用于说明为了可以检测出异物插入而 使受电装置侧的负载间歇的变化时的具体方法的图。
图7是表示具有侵占状态(入侵状态)检测功能的无触点电力 传输系统的构成相克要的电^各图。
图8 (A)、图8(B)是用于说明可以进行异物检测用的负载 变化的优选且具体方法的图。
图9 ( A) ~图9 (E)是用于it明蓄电池的负载减轻动作的图。
图IO(A)、图10 (B)是用于说明关于负载调制及负载减轻 的定时(timing)的图。
图ll(A)、图ll(B)是用于说明蓄电池的充电控制的一例(使 用电流调整电阻的例子)的图。
图12是表示图11 (A)的充电器(充电控制IC)的主要部分 的内部电3各构成例的电^各图。
图13是用于说明充电控制装置的具体的内部构成及动作的一 例的电3各图。
图14是用于说明充电控制装置的具体的内部构成及动作的另 一个例子的电^各图。
图15是表示送电装置的动作的一例的概要的流程图。
图16是表示送电侧控制电路的构成的一例的电路图。
图17是表示无触点电力传输系统的基本顺序例子的图。
图18是表示执行图17的顺序的无触点电力传输系统的状态过 渡的状态过渡图。
图19是表示执行图17的基本顺序的无触点电力传输系统的动 作例的流程图。
图20是表示执行图17的基本顺序的无触点电力传输系统的动 作例的流程图。
图21是用于说明位置检测的原理的图。
图22 ( A) ~图22 (F)是用于说明金属异物(导电性异物) 检测的原理的图。
图23 (A) ~图23 (D)是用于说明侵占检测的原理的图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行说明。另外，以下 说明的实施例并不是对权利要求书中记载的本发明的内容的不合 理限定，实施例中说明的构成的全部未必都是本发明的必要技术特征。
(第一实施例)
首先，对应用本发明的优选电子设备的例子及无触点电力传输技术的原理进行说明。(电子设备的例子和无触点电力传输的原理)
图1 (A)至图1 (C)是用于说明应用无触点电力传输方法的 电子设备的例子及利用感应式变压器的无触点电力传输的原理的 图。
如图1 (A)、图1 (B)所示，作为送电侧电子i殳备的充电器 (cradel，托架)500具有送电装置(包含送电侧控制电路(送电侧 控制IC)的送电模块等)10。
此夕卜，该充电器(cradel,托架)500具有给予送电开始或送电 4亭止的起端(开端、启动点)的开关(SW)和在充电器的送电时 (动作时)亮灯的显示部(LED等)16J旦也可以有不i殳置开关(SW )
的情况。
在图1 (A)的充电器(cradel，托架)500中，开关(SW ) 一皮 设置在搭载有受电侧电子设备(便携式电话机)510的区域外。需 要给便携式电话机510充电的使用者用手指按下开关(SW)将其 作为起端(开端)，开始来自送电装置10的送电(用于进行位置检 测和ID认i正的虚拟送电后述)。此夕卜，在送电(包4舌虚拟送电及 正式送电)中，当按下开关(SW)时则送电^皮强制地停止。
作为开关(SW)诸如可以使用机械式的瞬时开关。但不限于 此，可以使用继电器开关和电》兹式开关等的各种开关。
此外，在图1 (B )的充电器(cradel， 4乇架)500中，开关(SW ) 设置在搭载有受电侧电子设备(便携式电话机)510的区域内。因 此，当便携式电话机510》t置到充电器(cradel,托架)500上时， 则因充电器(cradel，托架)500的自重，开关(SW )被自动地按
下(接通)。将其作为起端(契机)开始来自充电器(cradel,托架) 500的送电(用于进行位置^r测和ID认证的虚拟送电后述)。
此外，在送电(包括虚拟送电及正式送电)中，当再次4安下开 关(SW)时(例如、拿起便携式电话机510之后，通过操作充电 器(落地)再次按下开关(SW)这样的情况)，则送电被强制地停 止。
图1 (B)的情况也与图1 (A)相同，开关(SW)有着给予 开始送电的起端(开端)的作用，并不是用于检测便携式电话机510 的存在(判定便携式电话机510的取下一般是基于原线圏的感应电 压来进行的后述)。但是，此种情况下，开关(SW)不排除兼作 检测出便携式电话机510的存在的作用。
作为受电侧电子设备的便携式电话机510具有受电装置(包括 受电侧控制电路(受电侧控制IC )的送电模块等)40。该便携式电 i舌才几510具有LCD等的显示部512、由4姿4丑等构成的净喿作部514、 传声器516 (声音输入部)、扬声器518 (声音输出部)、以及天线 520。
在充电器500中，通过AC转换器502供主合电力。该电力利用 无触点电力传输从送电装置10向受电装置40送电。基于此，能够 给移动电话机510的蓄电池进行充电，使移动电话才几510内的设备 工作。
如在图1 (C)中示意性地表示，乂人送电装置10向受电装置40 的电力传输是通过使在送电装置IO侧设置的原线圈Ll(送电线圈) 和在受电装置40側i殳置的次《及线圈L2 (受电线圈)电》兹井禹合，并 形成电力输送变压器来实现的。基于此，实现非4妻触的电力传输。
另外，开关(sw)并不是必须的装置，如能够以某些方法才企 测出便携式电话机(受电侧设备)510的安置(set),则不需设置。
另外，应用本实施方式的电子i殳备不^f又限于移动电话才几510。 例如，可以应用于手表、无绳电i舌、电动剃须刀、电动牙刷、列表 计算才几(list-computer )、 ^更携乡冬端、移动信息i冬端、或电动自4亍车 等的各种电子设备。
作为特别优选的电子设备的例子，列举有便携终端(包括移动 电话机终端、PDA终端、可移动的个人计算机终端)和表(钟)。 本发明的受电装置由于其构成为简单且小型，所以向便携式终端等 的搭载是可能的，为了实现低损耗，例如、可以缩短在电子设备中 的蓄电池的充电时间，另外，由于降^f氐发热，所以/人电子i殳备的安 全方面来看的可靠性也得到提高。
特别是便携式终端(包括移动电话机终端、PDA终端及可随身 携带的个人计算机终端)在高负载时的充电电流量较大，显然存在 容易发热的问题。另外，表(钟)是严格的要求小型化且低耗费电 力性的设备，蓄电池的充电时的低损耗性是重要的。因此，上述的 设备可以说是充分发挥本发明所具有的抵损库毛且低发热的特性的 设备。
(基于受电装置的负载的控制)
在本发明中，受电装置(接受来自一次侧的电力供给的次级侧 的装置诸如模块装置)积极地控制向在电池部分等中的蓄电池(二 次电池等)的电力供纟合。以下，对该点进4亍i兌明。
图2是用于对受电装置的负载的供电控制进行说明的图。送电 装置IO经由原线圈(Ll)及次级线圈(L2)以无触点向受电装置
40传输电力。受电装置40通过从送电装置IO传送来的电力进行动 作，执行对充电控制装置(由于消耗电力，其自身成为负载)的供电。
充电控制装置92诸如是用于控制蓄电池(battery) 94的充电 的专用的IC。充电控制装置92和蓄电池94既可以是单独的(独立 的)部件，也可以一体地-没置为蓄电池装置卯。
在以下说明中，假想将充电控制装置92和蓄电池94设置在蓄 蓄电池装置90内(<旦是，并不限定于此)。由于蓄电池装置90整 体成为负载，所以在以下说明中有称为负载卯的情况。
如图2所示，受电装置(诸如模块装置)40具有向负载90供 给电源(VDD、 VSS )的电力端子(TA1、 TA2)、接受来自负载90 的充电检测用信号(LEDR)的端子(TA3)及用于向负载90供给 电力供给控制信号(ICUTX)的输出端子(TA4)。
此外，内置在受电装置40中的受电控制装置(IC) 50具有输 出电力供给控制信号(ICUTX )的电力供给控制信号输出端子(TBI ) 及接受充电检测信号(LEDR)的端子(TB2)。
负载(蓄电池装置)90具有对应受电装置40的端子(TA1 ~ TA4)的各个端子而i殳置的4个节点(TA5 TA8)、蓄电池(二次 电池等)94及充电控制装置92 (例如、内置电流控制单元93 )。
电力供给控制信号(ICUTX )诸如控制设置在充电控制装置92 中的电流控制单元93的动作，基于此，强制地控制向蓄电池94的 电力供给(充电电流(Iload)的供给)。用图11~图14对电流控制 单元93的结构和动作进4于后述。另外，电流控制单元93既可以i殳
置在充电控制装置92所包含的充电控制IC的内部，也可以作为外 置的调整单元i殳置在充电控制IC的外部。
受电装置40由于能够强制地控制向在负载90中的蓄电池的供 电功能，所以能够实iE见以往没有的多才羊的动作。例如、能够实现以 下这冲羊的新的动作。(l)例如，在蓄电池94的充电控制装置92不 正常地工作的情况下，能够通过电力供给控制信号(ICUTA)从外 部控制充电控制装置92的供电功能(也就是说，电流控制单元93 的动作)，调整充电电 流o
(2)能够乂人送电装置10向受电装置40发出蓄电池控制指示， 控制向在负载90中的蓄电池94的供电。
(3 )通过积极地利用电力供给控制信号(ICUTX )，能够实现 与通常的充电动作不同的特殊的充电状态。例如、在进行消耗剧烈 的蓄电池94的充电时，能够在其初始阶—险中，〗吏受电电流增大等 而l宿4豆充电时间。
(4) 当受电装置40通过负载调制向送电装置IO发送信号时， 能够通过利用电力供给控制信号(ICUTX)钳位(减低或停止)蓄 电池94的充电电流(Iload), ^吏向蓄电池的充电不干护C基于负载调 制的通信。
(5) 根据利用上述(4)的功能，能够在送电装置10侧准确 地检测出侵占状态(例如，在原线圈和次级线圈之间插入有薄板形 状的金属异物而4吏两线圈处于一皮隔断的状态)。
(6) 由于通过设置在负载90中的充电控制装置92控制向蓄 电池的供电，所以不需追加额外的电路，可以实现最小限度的电路 构成。(7)由于通过位于在蓄电池(二次电池等)94最近位置的充 电控制装置92控制供电，所以能够实现高精度的供电控制。根据 利用充电控制装置92具有的充电控制功能(充电电流的负反^t控 制功能等)，能够简单地实现更高精度的充电控制。
(送电装置及受电装置的构成的具体例)
图3是表示在包含送电装置及受电装置的无触点电力传输系统 中的各部分的具体的构成的 一 例的电3各图。
如图3所示，送电装置10具有送电控制装置20、送电部12 及波形监视电路14。另外，送电控制装置20具有送电侧控制电路 22、振荡电^各24、驱动器控制电路26及波形才企测电3各28。
另夕卜，在受电装置40中设置有受电部42、负载调制部46及供 电控制部48。另外，负载(蓄电池装置)90包含有充电控制装置 92和蓄电池(二次电池)94。下面具体地进行i兌明。
充电器500等的送电侧的电子设备至少包括在图2中所示的送 电装置IO。另外，移动电话机510等的受电侧的电子设备至少包括 受电装置40和负载卯。
而且，根据图2的构成，实现无触点电力传输(非接触电力传 输)系统，在该系统中，使原线圏Ll和次级线圈L2电磁耦合，并 从送电装置10向受电装置40传输电力，A人受电装置40的电压输 出节点NB7向负载卯供给电力(电压VOUT )。
送电装置10 (送电模块、 一次冲莫块)可以包括原线圏Ll、送 电部12、波形监一见电3各14、显示部16及送电4空制装置20。另夕卜， 送电装置10和送电控制装置20并不限定于图2的构成，可以是将
其构成要素的一部分(例如显示部和波形监—见电^各)省略，或附加 其他构成要素，改变连接关系等的各种各样的变形实施。
送电部12在电力传输时生成规定频率的交流电压，在数据传
输时4艮据数据生成频率不同的交流电压，供给给原线圈Ll。
图4 (A)及图4(B)是用于说明在一次侧设备和次级侧设备 之间的信息传输的原理的图。在从一次侧向次级侧的信息传递中利 用频率调制。另外，在从次级侧向一次侧的信息传递中利用负载调制。
如图4(A)所示，例如、当从送电装置10向受电装置40发 送数据"1"时，生成频率fl的交流电压，当发送凄t据"0"时，生 成频率f2的交流电压。另外，如图4(B)所示，受电装置40能够 通过负载调制转换低负载状态/高负载状态，通过这样，能够把数据 "0"、 "1"发送到一次侧(送电装置IO)中。
图3的送电部12可以包括-驱动原线圈Ll的一端的第一送电驱 动器、驱动原线圈Ll的另一端的第二送电驱动器以及与原线圈Ll 共同构成i皆4展电^各的至少一个的电容。而且，送电部12包才舌的第 一、第二的送电驱动器都是诸如由功率MOS晶体管构成的倒相电 路(或緩沖电路)，由送电控制装置20的驱动器控制电路26控制。
通过原线圈Ll (送电侧线圈)与次级线圈L2 (受电侧线圏) 电磁耦合而形成电力传输用变压器。例如、如图1所示，当需要电 力传输时，将移动电话机510放置在充电器500上，变为原线圈L1 的》兹通量穿过次级线圈L2的状态。另一方面，当不需要电力传输 时，将移动电话机510与充电器500物理分离，变为原线圏L1的 石兹通量不穿过次-及线圈L2的状态。
作为原线圈Ll和次级线圏L2,例如、可以-使用绝乡彖的单线在 同一平面内巻绕成螺旋形状的平面线圈。但是，也可以将单线替换 成绞线，并^f吏用该绞线(将绝缘的多个的孩t细的单线4念成一起而成 的线)巻绕成螺旋形状的平面线圈。
波形监视电路14是对原线圏L1的感应电压进行检测的电路， 例如、包括电阻RA1 、 RA2或/和在RA1和RA2的连4妄点NA3与 GND (广义上的低电位侧电源)间设有的二极管DA1。具体地说， 通过用电阻RA1、 RA2将原线圏L1的感应电压进行分压而获得的 信号PHIN被输入到送电控制装置20的波形4企测电路28。
显示部16为用颜色、图4象等显示无触点电力传输系统的各种 状态(电力传输中、ID认证等)的装置，例如、利用LED (发光 二极管)及LCD (液晶显示装置)等实现。
送电控制装置20是进行送电装置10的各种控制的装置，可以 通过集成电路装置(IC)等实现。该送电控制装置20包括送电侧 控制电路22、振荡电路24、驱动器控制电路26以及波形检测电路 28。
另夕卜，送电侧控制电路22是进行送电装置IO和送电控制装置 20的控制的电路，例如、可以通过门列阵和微型计算机等实现。
具体地说，送电侧控制电路22进行电力传输、负载冲企测、调 频、异物检测或者装卸检测等所需的各种顺序控制(序列控制)和 判定处理。如上所述，送电侧控制电路22以开关(SW)的接通作 为起端，向受电装置40开始位置4企测和ID认证用的虚拟送电。
振荡电路24诸如由晶体振荡电路构成，生成一次侧(原线圈 侧)的时钟脉冲。驱动器控制电路26基于由振荡电路24生成的时
钟脉沖和来自控制电路22的频率设定信号等，生成预期的频率的 控制信号，并向送电部12的送电驱动器(未图示)输出，进行控 制该送电驱动器的动作。
波形检测电路28监视相当于原线圈Ll的一端的感应电压的信 号PHIN的波形、并进4亍负载冲全测和异物;险测等。例如、当受电装 置40的负载调制部46进行用于向送电装置10发送数据的负载调 制时，则原线圏L1的感应电压的信号波形对应其进行改变。
具体地说，如图4 (B)所示，为了发送数据"0"使受电装置 40的负载调制部46降低负载时，则信号波形的振幅(峰值电压) 变小，为了发送数据"1"使负载调制部46提高负载时，则信号波 形的振幅变大。因此，波形检测电路28通过进行感应电压的信号 波形的峰值保持处理等，判断峰值电压是否超过阈值电压，可以判 定从受电装置40得到的数据是"0"还是"1"。另夕卜，波形检测的 方法并不限定于上述的方法。例如、也可以用峰^直电压以外的物理 量(基于电流和电压的相位差或电压波形生成的脉冲的脉宽等)来 判断受电侧的负载是变高还是变低。
受电装置40 (受电一莫块、次级才莫块)可以包括次级线圈L2、 受电部42、负载调制部46、供电4空制部48以及受电4空制装置50。 而且，受电装置40和受电控制装置50不限定于图2的构成，可以 是将其构成要素的一部分省略，或附加其他构成要素，进行改变连 接关系等的各种各样的变形实施。
受电部42〗寻次l及线圏L2的交流的感应电压專争:换为直流电压。 该转换是利用受电部42具有的整流电^各43进行的。该整流电路43 包含二极管DB1 ~DB4。 二极管DB1设置在次级线圈L2 —端的节 点NB1与直流电压VDC的生成节点NB3之间，DB2 i殳置在节点
NB3与次级线圏L2的另一端的节点NB2之间，DB3 i殳置在节点 NB2与VSS的节点NB4之间，DB4设置在节点NB4与NB1之间。
受电部42的电阻RB1 、 RB2 i殳置在节点NB1与NB4之间。 而且，通过利用电阻RB1、 RB2对节点NB1、 NB4间的电压进4亍 分压所得的信号CCMPI被输入给受电控制装置50的频率检测电路 60。
受电部42的电容CB1以及电阻RB4、 RB5设置在直流电压 VDC的节点NB3与VSS的节点NB4之间。而且，利用电阻RB4、 RB5 乂于节点NB3、 NB4间的电压进4亍分压所;彈到的分压电压VD4， 经由信号线LP2被输入给受电侧控制电路52及位置检测电路56。 关于^f立置冲企测电if各56,爿夺其分电压VD4变为用于频率4企测的4言号 输入(ADIN)。
负载调制部46进行负载调制处理。具体地说，在从受电装置 40向送电装置10发送预期的数据时，根据发送凄t据使在负载调制 部46(次级侧)中的负载可变地改变，使原线圈L1的感应电压的 信号波形改变。因此，负载调制部46包含串联设置在节点NB3、 NB4间的电阻RB3 、晶体管TB3 ( N型的CMOS晶体管)。
该晶体管TB3由从受电控制装置50的受电侧控制电路52经由 信号线LP3给予的控制信号P3Q进行导通、截止控制。在开始正 式送电之前的认证阶段中，在导通、截止控制晶体管TB3继而进行 负载调制将信号发送给送电装置时，供电控制部48的晶体管TB1、 TB2被截止，负载90与受电装置40处于未电气连接的状态。
例如、当为了发送数据"0" ^f吏次级侧变为低负载(阻抗大) 时，信号P3Q为L电平、晶体管TB3为截止状态。基于此，负载 调制部46的负载变为几乎无限大(无负载)。相反，当为了发送数
据"1" -使次级侧变为高负载(阻抗小)时，信号P3Q为H电平、 晶体管TB3为导通状态。基于此，负载调制部46的负载变为电阻 RB3 (高负载)。
供电控制部48控制向负载卯的电力供给。调整器(LDO) 49 调整在整流电路43中通过转换得到的直流电压VDC的电压电平， 生成电源电压VD5 (例如5V)。受电控制装置50诸如被供给有该 电源电压VD5并进4亍工4乍。
另夕卜，在调整器(LDO) 49的输入端和输出端间，设置有由 PMOS晶体管(Ml )构成的开关电路。通过导通作为该开关电路的 PMOS晶体管(Ml )，形成有旁^各调整器(LDO) 49的^各径。例如、 在高负载时(例如，在消库毛剧烈的蓄电池的充电的初期，需要恒;也 流入大致固定的大电流，这样的时候相当于高负载时)，由于通过 调整器49本身的等值阻抗导致即增大电力损耗又增大发热，所以 就要迂回调整器经由旁路路径把电流供给给负载。
为了控制作为开关电^各的PMOS晶体管(Ml)的导通/截止， 设置有作为旁路控制电^各功能的NMOS晶体管(M2)及上拉电阻 R8。
当从受电侧控制电路52通过信号线LP4把高电平的控制信号 供给NMOS晶体管(M2)的栅才及时，贝'j NMOS晶体管(M2 )导 通。于是，PMOS晶体管(Ml )的栅极变为低电平，PMOS晶体管 (Ml)导通，形成有旁^各调整器(LDO) 49的^各径。另一方面， 当NMOS晶体管(M2)处于截止时，由于PMOS晶体管(Ml )的 栅极通过上拉电阻R8维持高电平，所以PMOS晶体管(M1 )截止， 不形成旁鴻J各径。
NMOS晶体管(M2)的导通/截止是由包含在受电控制装置50 中的受电侧控制电路52控制。
另外，晶体管TB2 (P型的CMOS晶体管)设置在电源电压 VD5的生成节点NB5 (调整器49的输出点)和晶体管TBI (节点 NB6 )之间，由来自受电控制装置50的控制电路52的信号P1Q控 制。具体地说，晶体管TB2在完成(确定)ID i人i正并进4亍通常的 电力传输(即、正式送电)时变为导通状态。
另外，在电源电压生成节点NB5和晶体管TB2的栅极的节点 NB8之间设置有上^立电阻RU2。
受电控制装置50为进行受电装置40的各种控制的装置，可以 利用集成电路装置(IC)等实现。该受电控制装置50可以利用由 次级线圏L2的感应电压生成的电源电压VD5进行工作。而且，受 电控制装置50可以包含控制电路52 (受电侧)、位置检测电路56、 4展荡电^各58 、频率4企测电^各60以及充满电检测电路62 。
受电侧控制电路52为进行受电装置40和受电控制装置50的 控制的电路，例如、可以利用门列阵和微型计算机等实现。该受电 侧控制电路52将串联调整器(串联稳压器，LDO) 49的输出端的 固定电压(VD5)作为电源进4亍工作。该电源电压(VD5)经由电 源供给线LP1供给给受电侧控制电3各52。
具体地i兌，该受电侧控制电路52进4亍IDi人证、位置一企测、频 率检测、充满电检测、用于认证用的通信的负载调制、以及为了可 以检测异物插入的通信用的负载调制等所需的各种顺序控制(序列 控制)和判定处理。
位置片企测电路56用于监一见相当于次级线圈L2的感应电压的波 形的信号ADIN的波形，并判断原线圈Ll和次级线圏L2的位置关 系是否恰当。
具体地说，用比较器将信号ADIN变换为二值判断位置关系是 否恰当。
振荡电路58诸如由CR振荡电^各构成，生成次级侧的时钟脉沖。 频率才企测电路60用于4企测信号CCMPI的频率(fl 、 f2 )，来判断送 电装置IO发出的发送数据是'T，还是"0"。
充满电检测电路62 (充电检测电^各)是片企测负载卯的蓄电池 94是否为充满电状态(充电状态)的电路。具体地说，充满电检测 电^各62诸如通过4企测在充电状态的显示中〗吏用的LED的导通、截 止，来才全测充满电状态。也就是i兌，当在连续^见定时间(例如、5 秒)中LED熄灭时，判断蓄电池94为充满电状态(充电完成)。
另夕卜，负载90内的充电控制装置92也可以基于LED的点亮 状态冲全测出充满电状态。
另外，负载90包含进行蓄电池94的充电控制等的充电控制装 置92。充电控制装置92能够基于发光装置(LED)的点亮状态来 才全测出充满电状态。该充电控制装置92 (充电4空制IC)可以通过 集成电路装置等实现。而且，可以像智能电池一样，令蓄电池94 本身具有充电控制装置92的功能。这时，蓄电池94本身相当于在 本说明书中的负载装置90。
如在图2中i兌明的，受电装置40具有4个端子(TA1 TA4 )。 此外，负载90也同样具有4个端子(TA5 TA8)。受电控制装置 50具有2个端子(ICUTX信号的车lr出端子TB1、 LEDR信号的输 入端子TB2 )。
另外，负载90不限定于二次电池。例如、通过^见定的电^各进 行动作，其电路也能够成为负载的情况。接着，对侵占状态的检测 (侵占发热应对方法)具体地进行说明。
(4曼占发热应乂于方法)
在完成设备的认证开始正式送电之后，有可能出现大面积的异 物插入在原线圏和次级线圈之间的情况。能够通过监视原线圏(L1 ) 的感应电压进行检测中小程度的金属异物的存在。
但是，如图5 (A)、 (B)所示，在一次侧设备和次级侧设备之 间插入隔断原线圏和次级线圏的大面积的金属异物(例如薄金属 板)时，由于来自 一次侧的送电能量被该金属异物消耗(也就是说， 该金属异物变为负载)，所以当从一次侧观察时，好象是常久的存 在有蓄电池(次级侧设备)。因此，例如、即使取下次级侧设备， 也可能产生基于原线圏的感应电压不能进行取下检测的情况，在该 情况下虽然没有次级侧"i殳备，^f旦是继续有来自一次侧的送电，导致 金属异物达到高温度。
这样，在本说明书中将大面积的金属异物^齐代取下原来的次级 侧设备的现象称为"侵占状态"，另外，将因侵占状态导致的发热 现象称为"侵占发热"。
为了把无触点电力传输系统的安全性、可靠性提高至实用水 平，即使对这样的"侵占发热"也有必要实施充分的应对方法。
作为异物被插入的情况假想有偶发的情况和人为恶意的情况。 由于当异物被插入时，则产生发热继而产生燙伤、设备的损坏或石皮 坏的危险性，所以在无触点电力传输系统中，彻底寻求对于异物插 入的安全应对方法。下面，对^曼占发热应对方法具体地进行i兌明。
图5 (A)、图5(B)是构成用于对正式送电开始后的异物插 入(侵占状态)进行说明的无触点电力传输系统的电子设备的截面图。
在图5(A)中，在托架500 (具有送电装置10的电子设备) 上面的^见定位置上安置有移动电话终端510(具有受电装置40的电 子设备)，在该状态下，经由原线圈和次级线圈从托架(充电台) 500向〗更携式电话终端510估文无触点电力传输，进^f亍对内置在〗更携 式电话终端510中的蓄电池(例如、电池部分)的充电。
在图5 (B)中，在正式送电时由人为将薄板形状的金属异物 (导电性的异物)AR插入在托架(充电台)500和便携式电话终端 510之间。当异物AR净皮插入时，则/人一次侧的"i殳备(cradel,托架 500)向次级侧的设备(便携式电话终端510)供给的大部分电力， 在异物(AR)中被消耗(即、产生送电电力的侵占)，异物AR发 热的危险性变高。因此，当成为如图5(B)的状态时，包含在一 次侧的设备(cradel，托架500)中的送电装置10检测出异物AR 的插入，有必要立即4亭止正式送电。
不过，在基于原线圏(Ll)的感应电压的金属异物的检测方法 中，很难充分的掌握如图5(B)的侵占状态。
例如、在受电装置侧的负载大时，原线圏(Ll)的感应电压的 振幅增大，如受电装置侧的负载变小时，原线圏(Ll)的感应电压 的才展幅变小。如〗更携式电i舌终端510的蓄电池纟皮正常的充电时，在
时间经过的同时，受电装置40侧的负载应《余《余:t也减少下去。在这
里，如果受电装置40侧的负载突然增大，则由于送电装置10监视 受电装置40侧的负载变动，所以能够^r测出负载突然地增大的情 况。不过，不能够判定出该负载的增大是因为蓄电池(便携式电话 终端的蓄电池)产生的，还是因为便携式电话终端510和托架500 之间的位置偏离产生的、或是因为异物插入产生的。因此，送电装 置l(H又用在冲企测出受电装置40侧的负载变动的方法中，不能才全测 出异物插入。
因此，在本发明中，在正式送电中， 一边使向蓄电池(次级电 池等)的供给电力继续， 一边使受电装置40从送电装置IO观察的 负载断续的有意地改变(定期负载调制动作)，向送电装置10发送 信息。
当送电装置10在规定计时中.能够检测出根据该断续的负载改 变的信息时，证明有以下事情。
(1 ) 4巴受电装置40侧的i殳备(移动电i舌才几510 )正确地安装 到送电装置10侧的设备(cradel,托架500 )上。
(2)受电装置40侧的设备(包含便携式电话终端510的蓄电 池)正常的工作。
(3 )没有插入异物AR。
另一方面，在正式送电时异物AR^皮插入时，则从受电装置40 发送的信息因被该异物AR阻碍不能到达送电装置10。也就是说， 在送电装置10中，不能冲企测出受电装置侧的断续的负载改变(例 如、定期的负载改变)。在上述的(1) ~ (3)被确认之后，作为 不能检测出断续的负载改变的主要原因，猜测上述(3)为主要原
因。也就是说，由于插入异物AR,所以可以判定不能冲企测到断续 的(间歇的)负载改变。
图6 (A)、图6 (B)是用于i兌明为了可以4企测出异物插入， 使受电装置侧的负载断续的改变时的具体的方法的图。
在图6 (A)中，通过次级电流(流入次级线圈(L2)的电流) 的改变，来表示受电装置侧的负载的断续的改变的情况。如图所示， 在时间tl、 t2、 t3、 t4、 t5……中，受电装置侧的负载断续的进4亍改变。
具体地说，在图6 (A)中，在周期T3中进行改变负载。另夕卜， 例如、在一寻时间tl作为起点的期间T2中，负载变轻，在之后的期 间Tl中负载变重。在周期T3中反复这样的周期的改变。
图6 (B)表示对于次级负载电流的改变的原线圈电压(原线 圈的一端的感应电压)的改变。如上所述，在期间Tl中次级侧的 负载重，在期间T2中负载轻。4要照该次级侧的负载的改变，原线 圈(Ll)的一端的感应电压(原线圏电压)的振幅(峰值)进行改 变。也就是说，在负载重的期间Tl中振幅大，在负载轻的期间T2 中振幅变小。因此，在送电装置10中利用波形检测电路28 (参照 图3)，例如、能够通过进行原线圈电压的峰值检测，冲企测出受电装 置40侧的负载变动。但是，负载变动的检测方法并不限于这种方 法，例力。、也可以进4亍冲企测原线圈电压和原线圏电流的相^立。
负载调制是诸如能够通过晶体管的开关简单地进行，另外，原 线圈的峰值电压的检测等是可以利用模拟和数字的基本的电路精 度良好地进行，且设备的负担少、容易实现。另外，不论在安装面 积的抑制和成本方面都为有利。
这样，在正式送电中，受电装置40进4亍通过断续的(且周期 的)负载调制的信息发送，送电装置10能够通过采用对该负载变 动进行检测的新的方法，不附加特别的结构，以简单的方法高精度 的才企测出异物插入。
(异物插入4企测的具体例)
图7是表示从图2所示的无触点电力传输系统中，挑选关于异 物插入(侵占状态)的检测的主要构成的电路图。在图7中，与图 2相同的部分附加相同的参照标识。另外，在图7中，在异物插入 检测中起到重要作用的部分用粗线表示。
在图7所示的受电装置40中应该引起关注的电路构成是构成 负载调制部46 (参照图2)的负载调制用晶体管TB3、构成供电控 制部48的供电控制晶体管TB2、以及控制两个晶体管(TB2、 TB3 ) 的导通/截止的受电控制电路52。另夕卜，串联调整器(LDO) 49的 输入端及输出端的电压经由信号线LP2及LP 1输入到受电控制电路 52中，通过监视LD0 49的两端电压，就能够冲企测出包含在负载90 中的蓄电池(次级电池)94的负载状态(负载的轻重)。
另夕卜，在送电装置10中，通过波形检测电路28检测出原线圏 (Ll)的感应电压的峰值(振幅)等的波形，此外，通过送电控制 电路22检测出受电装置40侧的负载变动。
在图7中，受电装置40在正式送电(i人i正后的连续送电)中 进行负载调制，并向送电装置10发送异物;险测用才莫式PT1,送电 装置10的送电侧控制电路22在正式送电中监视受电装置40侧的 负载改变(可以连续的监一见，也可以断续的监—见)，当4妄收到该异 物才企测才莫式PT1不正常时判定有异物ARJ翁入，4f止正式送电。
(异物^r测才莫式PT1的具体例)
图8 (A)、图8 (B)是用于说明为了可以异物检测的负载调 制的优选、且具体的方式的图，图8 (A)是表示负载调制的定时 例的图，图8 (B)是具体的表示被通过送电装置检测的受电装置 侧的负载变动的方式的图。
如图8(A)所示，用于可以异物才企测的负载调制i者如以10秒 (10sec)为周期周期地(定期地)进4亍。
另外，时间tl ~t6及时间t7 tl2是执行用于可以异物检测的 负载调制的期间。在时间tl ~t6 (时间t7 tl2之前)之前为0.5秒 (0.5sec ),将对0.5秒分成5等^f分的0.1秒(100msec )作为单位切 换负载的轻重。
在图8 (A)中，以粗的双箭头线表示的期间为负载重的期间。 也;t尤是i兌，在时间tl ~ t2、时间t3 ~ t4、时间t5 ~ t6 、时间t7 ~ t8 、 时间t9 tl0、时间til ~tl2的各个期间中负载变重。负载变重的期 间为TA。
另一方面，在时间t2 t3、时间t4-t5、时间t8 t9、时间tlO~ tll的各个期间中负载变轻。负载变轻的期间为TB。
在图8 ( A)中，以明显的方式，周期地(即每隔1周期)执 行在正式送电中的受电装置侧的负载的断续地改变、且在1周期内 负载以失见定间隔多次、断续的进^f亍改变。
通过周期的负载改变，能够一边保证送电装置10和受电装置 40同步， 一边通过负载改变进行信息的授受(也就是说，在送电装 置10侧能够容易地得知受电装置40侧的负载改变的定时)。
另外，通过在1周期内以规定间隔多次、断续的使负载改变， 当在送电装置10侧检测出负载变动时，能够变容易判定出只是噪 声还是正规信号，提高异物检测的精度。也就是说，在l周期中， 在仅一次的负载变化时，存在有^艮难判定从送电装置10侧观察的 负载的变化是偶发的、还是由负载调制的情况。针对于此，如果在 1周期内发生多次的负载变化时，就能够简单地判定出该变化是由 负载调制的情况。
另夕卜，在图8 ( A)中， 然后，在其长的1周期内(例如时间tl ~t7)中的 部分期间(时刻tl t6)中，以头见定间隔多次、断续的4吏负载进4亍 变化。也就是说，在1周期(10sec)的前一半的初始期间(最初的 0.5sec)中，集中的进行负载调制。进行这种形式的负载调制的理 由是依据下面的i兌明。
也就是说，在正式送电中的负载改变(负载调制)由于有时对 向蓄电池94的电力供纟合纟合予影响，所以不宜频繁;也进4亍。因此， 例如、某种程度进行加长1周期的负载调制(这样，即使采用稍微 加长周期，在异物检测的这一点上也没有什么问题)。
而且，4又在其1周期中的部分的期间中，以失见定间隔多次、断 续的使负载进行改变。限定为部分的期间是考虑如果增大负载改变 的间隔时，则伴随时间经过蓄电池的负载状况发生改变或周围的条 件发生改变，其结果，由于送电装置，对在受电装置侧中的断续的 负载改变的检测有时给予不好的影响。也就是说，例如、准备采用 长的1周期(图8 (A)中10sec),然后，在其长的1周期内的部 分的短的期间(图8 ( A)中0.5sec)中，进4亍集中的、多次(图8 (A)中5次)的断续的负载调制。
通过执行这样形式的负载调制，最小限度的抑制对向蓄电池94 的电力供纟会(例如、电池部分的充电)造成的影响，同时，能够实
现在送电装置IO侧中的高的异物(AR)的检测精度。
图8 (B)示出了与从送电装置观察的受电装置侧的负载对应 的、在送电装置10中的原线圏(Ll)的一端的感应电压的^展幅改 变的一例。但是，在图8 (B)中，在前一半的1周期中的负载调 制期间(tl ~t6)和在后一半的1周期中的负载调制期间(t7 tl2) 中，蓄电池94的负载状态发生改变，在后一半的周期中蓄电池94 的负载状态变重，通过这样，原线圈的电压的峰值增大。
在图8 (B)的时间tl ~t6中，在负载变重的期间TA中的原线 圈电压和在负载变轻的期间TB中的原线圈电压的差为AV1。送电 装置10的送电侧控制电路22根据该原线圈电压的振幅差AV1可 以^f企测出受电装置40侧的负载改变。
不过，在后一半的负载调制期间(时间t7 t12)中，由于蓄电 池94的负载状态变重，蓄电池94的充电电流(Iload)增大，所以 伴随对于充电电流(Iload)的负载调制的调制电流(Imod)的比例 变小，原线圏电压的差分通过调制电流(Imod)的导通/截止缩小为 △ V2 ( AV2< AV1 )。也就是i兌，调制电流(Imod)埋没在了蓄电 池94的充电电流(Iload)中。因此，在蓄电池94重时与负载轻时 相比，在送电装置10侧中的负载改变的才企测变为困难，这是不能 否定的。
于是，在本实施例中，使向蓄电池94的电力供给强制地减少， 而减轻自身负载94的负载状态，在一次侧中容易检测出通过负载 调制的负载改变。下面，蓄电池的减轻处理办法进4iS兌明。
(强制的减轻自身负载的处理办法)
在本发明中，在正式送电中，由于不停止向蓄电池94的送电 就进行负载调制，所以基于该负载调制向送电装置10侧的信号的 发送常久地受到通过向蓄电池94的供电状况(也就是说，蓄电池 的负载状态)的影响。
如上所述，在大量的充电电流供给给蓄电池94 (电池部分等) 时，即使导通/截止用于负载调制的小电流，也由于该导通/截止电 流(Imod)的电流量与蓄电池94的充电电流(Iload)的电流量相 比小，所以在送电装置IO侧中，检测通过负载调制的负载改变的 情况变困难(也就是说，很难检测出是噪音还是通过负载调制的信 号)，这是不能否定的。另一方面，在向蓄电池94供给的电流少时 (蓄电池轻时)通过负载调制的导通/截止电流(Imod )的相对的比 例增大，从送电装置10观察就很容易掌握基于其接通/断开的负载 改变。
因此，例如、在正式送电中，受电装置40本身在监一见蓄电池 94的负载状态、并进行用于可以异物检测的负载调制时，当蓄电池 94重时(也就是说，电流大量的供给给蓄电池94)时，采取使向 蓄电池94的电力供给强制地减低的处理办法。
当钳位向蓄电池94的电力供给时，则显然减轻其蓄电池94的 负载状态，在送电装置IO侧中，变为容易检测出通过负载调制的 信号，因此，即使在蓄电池94重的状态时，异物检测精度也保持 在预期的水平上。另外，即使进行强制的蓄电池94的减轻时，在 蓄电池94中也至少常久的给予必需的最小限度的电力，不会发生 蓄电池94侧的电子电路(充电控制装置92)变成不能工作的这样 的问题。
另外，用于作为可以4全测异物插入的负载调制如上所述断续的 来进行，且其负载调制考虑到给予向蓄电池94的电力供给的影响，
以适宜的间隔来扭J亍的，/人进4亍强制的负载减轻来看，对向蓄电池
94的电力传输不会产生特别的恶劣影响。例如、决不会产生极端的 变长电池部分的充电时间这才羊的弊病。
这样，在受电装置40侧监视蓄电池94的状态，在用于可以检 测异物插入的负载调制时，如需要通过同时才丸行蓄电池94的负载 状态的强制的减轻，即4吏蓄电池94重时，也能够对巴在送电装置10 侧中的负载改变的^r测精度保持在预期的水平上。
另外，也可以不涉及到蓄电池94的负载状态，一4聿;也才丸4亍负 载减轻处理。根据这样，就不需要进行监视蓄电池的负载状态，减 轻受电侧控制电路52的负担。
图9 (A) ~图9 (E)是用于说明蓄电池的负载减轻动作的图。 具体地说，图9 (A)是表示蓄电池轻的状态的图，图9(B)是表 示蓄电池重的状态图，图9 (C)是表示在图9 (B)所示的状态中 的原线圏电压的改变的方式的图，图9 (D)是表示连续使供电控
(E)是表示在图9 (D)所示的状态中的原线圏电压的改变的方式 的图。
在图9 (A)的情况下，由于蓄电池94轻(也就是i兌，蓄电池 的充电电流Iload小)，所以在受电装置40侧即4吏不进4于蓄电池的 减轻工作，也能够在送电装置10侧中充分地检测出通过负载调制 的负载改变。因此，供电控制晶体管TB2为常久的导通状态。负载 调制晶体管TB3被断续的导通/截止，通过这样，执行负载调制。
在图9(B)中，由于蓄电池94重(也;t尤是it,电池的充电电 流Iload大)，所以〗啦于看到因调制电:i:危(Imod )的导通/截止的电 流改变。如图9(C)所示，当电池从轻的状态向重的状态进行改
变时，则^"应原线圈电压的振幅的 文变乂人AV1缩小为AV2，从而 难于检测出通过负载调制的负载改变。
因此，在图9(D)中，在负载调制时，同时也进行蓄电池的 减轻动作。也就是说，在图9 (D)中，对供电控制晶体管TB2执 4亍连续的导通/截止或一见为半导通状态的动作。
也就是说，使通过供电^^线的供电控制晶体管TB2连续的导通 /截止，才艮据断续的进行电力供给的数字的方法，能够强制的钳位向 蓄电池94的电力供给。使晶体管连续的开关是在数字电路中通常 进行的动作，为容易实现。另夕卜，具有通过选4奪开关频率，可以精 度良好的控制某种程度地进行削减向电池的供给电力的优点。
另外，采用^^莫拟的方法，将完全导通时的电压和完全截止时的 电压的中间的电压供给给供电控制晶体管(PMOS晶体管)的栅极， 即4吏通过将该PMOS晶体管^L为所谓的半导通(半ON)状态，也 能够钳位向蓄电池供给的电力。具有通过控制栅极电压，可以微调 节供电控制晶体管(PMOS晶体管)的导通电阻的优点。
在图9(E)中，通过蓄电池的强制的减轻，蓄电池重的状态的 原线圈电压的"l展幅乂人V10改变为V20。图中的"X，，表示蓄电池94 的强制的减轻量。通过蓄电池94的强制的减轻，对应原线圏电压 的振幅的改变从AV2 (参照图9(C))扩大为AV3 ( AV3〉AV2)， 从而在送电装置10中，很容易的检测出通过负载调制的受电装置 40侧的负载 文变。
这样，在负载调制的同时，通过合并执行电池减轻动作，即使 电池重时，在送电装置侧中也可以准确地4企测出负载改变。
(负载调制及负载减轻的定时)
图IO(A)、图10 (B)是用于对负载调制及负载减轻的定时 进^S兌明的图。
如图10 (A)所示，受电控制装置50内的受电侧控制电路52 根据负载调制信号(LP3),使设置在受电装置40中的负载调制部 46动作并执行负载调制，与此同时，根据电力供给控制信号 (ICUTX )控制充电控制装置92的动作，执行蓄电池94的负载状 态的减轻处理。
如图10 (B)所示，在周期TX中定期的(周期的)进行断续 的负载调制。在负载调制期间TX的前一半期间(时间t20 t23、 t24 t27)中，电力控制信号(ICUTX)为低电位。基于此，强制 ^y空制充电控制装置92的动作，实现向蓄电池94的充电电流的减 4氐或暂时的4f止。
在减低(不进行截止)充电电流的控制中，为了能够继续向蓄 电池94的充电而使充电时间的延长保持在(限制在)最小限度上。 此外，由于内置在充电控制装置92内的CPU没有被复位，所以具 有能够维持充电控制装置92的通常动作的优点。
另一方面，在暂时的停止充电电流的控制中，由于蓄电池的充 电净皮暂时地停止，所以具有虽然充电时间稍稍变长，4旦是对于负载 调制信号完全没有受到蓄电池充电的影响，从送电装置10( —次侧) 观察负载变动的检测更容易化的优点。
当考虑充电时间及能够防止充电控制装置92内的CPU的复位 的效果时，在负载减轻时，与完全地截止供电相比，优选使CPU 继续可以动作的最低限度的供电(但并不限定于此)。
负载调制期间的前一半期间(时间t20 ~ t23 、 t24 ~ t27 )可以称
为"负载减轻期间"，后一半期间(t23 t24、 t27 t28)成为"通
常动^f乍期间"。
如图IO(B)所示，在负载减轻期间的中途的期间(时间t21 t22、时间t25 t26)中，负载调制信号LP3处于激活状态，执行负 载调制。当导通图7的负载调制用晶体管TB3时，显然流动有调制 电流(Imod)从一次侧看负载变重，当截止负载调制用晶体管TB3 时，返回到低负载(或无负载)状态。
也就是说，表示从一次侧观察的负载轻、重、轻的变化，在一 次侧冲企测出该特征的负载变化，当不能冲企测出定期的负载变化时， 则判定发生了因异物插入而导致侵占状态，停止送电。通过进行负 载减轻，在一次侧中容易检测出负载变动。
(充电控制装置的内部构成和动作)
下面，用图11 ~图14对根据电力供给控制信号(ICUTX)控 制蓄电池的充电时的具体例进行说明。下面，以调整电流调整电阻 的例子、利用负反馈控制的例子及在供电线路中直接地控制供电的 例子的顺序进行说明。
(1 )用ICUTX信号调整电流调整电阻(诸如外置电阻)的例 子，图ll(A)、图11 (B)是用于说明蓄电池的充电控制的一例(使 用电流调整电阻的例子)的图。图11 (A)表示充电控制装置92 所包含的充电器(充电控制IC) 91及电流调整电阻(R19、 R17) 等的连接状态。此外，图11 (B)表示蓄电池94 (诸如锂电池)的 充电特性。
如图11 (A)所示，充电器(充电控制IC) 91具有6个端子。 1号端子是接受来自受电装置40的供给的电压(Vin)的电源端子。
2号端子是用于冲企测出蓄电池94的充电状态的端子。3号端子 是输入允许信号(EN)的端子。
4号端子是用于对蓄电池94进行充电的端子。5号端子是连接 有外置的电流调整电阻(R19、 R17)的端子。另外，电流调整电阻 (R19、 R17)可以i殳置在充电器(充电4空制IC) 91的内部。6号 端子是接地(地线)端子。
在充电器(充电控制IC) 91的5号端子和地线之间，连接有 电流调整用电阻(外置电阻)R19。此外，在充电器(充电控制IC) 91的5号端子和;也线之间，串if关i也连4妄有电流调整用电阻(外置电 阻)R17和作为控制元件(充电电流控制元件)的NMOS晶体管 (M15 )。
作为控制元件(充电电流控制元件)的NMOS晶体管(M15) 诸如具有作为开关元件的功能，通过电力供给控制信号(ICUTX) 驱动其栅极，基于此，NMOS晶体管(M15 )被导通/截止驱动。
当NMOS晶体管(M15 )导通时，则2个电流调整电阻(R19、 R17)并4关连4妻在5号端子和地线之间。并联连4妄的电流调整电阻 (R19、 R17)的合成电阻的电阻^i比单独电流调整电阻R19的电 阻值小。
当NMOS晶体管(M15)截止时，电流调整电阻R17 一皮异步 回波滤除，只有电;危调整电阻R19成为有岁文。
当电流调整电阻(R19、 R17)的电阻值变大时，钳位(减低) 向蓄电池94的充电电流，当其电阻^直变小时，增大充电电流。也 就是说，例如，电流调整电阻(R19、 R17)具有调整用于决定蓄电 池的充电电流的电流4竟的基准电流的电流量的功能。因此，如电流 调整电阻(R19、 R17)的电阻值变大则基准电流变小，强制地削减 蓄电池的充电电流(Iload)，限制供电。
在电力供给控制信号(ICUTX )为非激活(H电平)时，NMOS 晶体管(M15)导通，2只电流调整电阻(R19、 R17)并Jf关连4妻在 5号端子和地线之间，但当电力供给控制信号(ICUTX)成为激活 (L电平)时，NMOS晶体管(M15 )截止，变成电流调整电阻(R19) 处于仅与5号端子连接的状态，其结果，电流调整电阻的电阻值增 大。因此，强制地削减向蓄电池94的充电电流(Iload)。
通过采用以电力供给控制信号(ICUTX)控制电流调整电阻的 电阻值的构成，能够以简单的电路从外部控制向蓄电池94的电力供给。
将电流调整用电阻作为外置电阻(但是，并不限定于此)，通 过采用由控制元件(开关元件等)控制其电阻值的构成，充电控制 装置92所包含的充电器(充电控制IC) 91的内部电路构成不发生 任何改变，具有可以实现由电流供给控制信号(ICUTX信号)控制 蓄电池的供电的优点。此外，如果想办法增加控制元件(M15)的 数量等，就可以诸如简单地实现对充电电流多阶,殳地进行切换等的 控制。
另夕卜，如图11 (B)所示，充电器(充电控制IC) 91在充电 初期中执行在恒电流才莫式中的充电，之后，过渡到恒电压才莫式。
图12是表示图11的充电器(充电控制IC)的主要部分的内部 电^各构成例的电^各图。在图12中，PMOS晶体管(MIOO)是电流 镜的基准侧晶体管，PMOS晶体管(M200)是电流镜的输出侧晶体管。
电流镜比诸如i殳定为1: 205。也就是i兌，在将电流镜的基准电 流作为IX、将l叙出电流(蓄电池的充电电流)作为IBAT时，成为 IB AT = 205 x IX。
如上所述，电流4竟的基准电流IX的电流量能够4艮据电流调整 电阻(CRR: R19、 R17)的电阻^f直进4亍计划(调整)。因此，如果 通过电力供纟合控制4言号(ICUTX )可变地调整电流调整电阻(CRR) 的电阻值，则其结果能够4吏充电电流IBAT (Iload)调整(减低、 增大、停止)。
以上是图12的电路的基本的充电动作。但是，如图11 (B) 所示，需要进行恒电流模式/恒电压模式的自动切换，为此，在充电 器(充电控制IC) 91中设置有电路Wl、电路W2及电路W3。
另外，为了能够下拉构成电流4竟的晶体管(MIOO、 M200)的 4册才及i殳置着恒电流源IS，能够替换4妄地的电阻。此外，NMOS晶体 管(M160)是充电使能晶体管。
电路Wl是用于实现恒电流充电的负反馈电路，电路W2是用 于实现恒电压充电的负反馈电路，电路W3是用于使构成电流镜的 晶体管(MIOO、 M200)的漏4及(节点Y3、 Y4 )的定位相等的均压器。
电路W1的比较器CMP10经由二极管D100偏置构成电流镜的 晶体管(MIOO、 M200)的4册才及，以4吏电流4竟的基准侧节点Yl与
第一基准电^立VREFA变为相同。成为电流4竟的基准电流IX = VREFA/CRR (电流调整用电阻的电阻值)，基准电流IX成为恒电 流。因此，充电电流IBAT (Iload ) #皮恒电流4匕
同样，电路W2的比较器CMP 20经由二极管D200偏置构成 电流4竟的晶体管(Ml00、 M200)的斥册才及，以4吏电流镜的输出侧节 点Y2与第二基准电位VREFB变为相同。这时，成为充电电压VBAT =VREFB ( 1 + R300/R400 ),充电电压^皮恒电压化。
才艮据蓄电池94的正才及的电位自动地决定电3各Wl及电i 各W2 其中一个为处于有效状态。也就是说，在蓄电池94的正极电位低 时(初始充电)时，在电^各W2中的比4交器CMP 20的^T出下降， 因此，二极管D20(M皮反偏压而截止。另一方面，电3各W1的二极 管D100被正偏压，通过电3各Wl偏置构成电流4竟的晶体管(MIOO、 M200)的才册才及。
当蓄电池94的正极电位上升时，则电3各W2的二才及管D200一皮 正偏置，通过电^各W2构成电流4竟的晶体管(M100、 M200)的才册 极被偏置。这时，电路Wl的二极管Dl被反偏置，电路W1被异 步回波滤除。也就是说，当蓄电池94的正极电位上升到规定电位 (通过VREFB进行恒规定电压)时，从恒电流模式向恒电压模式 自动地切换。
另夕卜，在恒电流模式/恒电压模式的任意一个模式的情况下，通 过电力供给控制信号(ICUTX)如果电流镜的基准电流IX诸如被 大幅度地削减，则充电电流(IBAT、 Iload)也减少，其结果，蓄电 池的负载状态处于通过来自外部的控制一皮强制地减^^。
(利用充电器(充电控制IC )的负反馈控制电路控制蓄电池的 充电的例子)
图n是用于说明充电控制装置92的具体的内部构成和动作的 一例的电^各图。
在图13的充电控制装置92中，在电力供给控制信号(ICUTX) 中调整用于恒电流控制(或恒电压控制)的负反馈控制电路的基准 电压(Vref),使充电电流(负载电流)减低(或增大)。
图13的蓄电池94具有充电电池QP和充电电流的;^测电阻(电 流/电压转^奂电阻)R16。
此外，图13的充电控制装置(IC) 92具有作为电力供给控制 电路99功能的PMOS晶体管(充电电流调整元件)MIO、比较器 CP1及基准电压生成电^各97。另夕卜，为了高精度的控制通常具有 CPU，但在图13中省略i己载。
在比较器CP1的反转端子上供给有基准电压(Vref),在非反 转端子上供给有电阻R16的两端电压。根据比较器CP1的输出信号 驱动PMOS晶体管99的栅极，基于此，调整供给给蓄电池94的电 流(充电电流)的电流量。这时，由于通过负反々贵控制进4亍控制以 使电阻R16的两端电压与基准电压Vref变为相同，所以做负反馈 控制以使流入电阻Rl 6的电流(充电电流)变成对应基准电压Vref 的电;克。
如在比较器CP1的非反转端子上供给充电电池QP的正极的电 压，能够进4于调整以佳_对二次电池QP的充电电压成为基准电压 Vref ( ^旦该构成未图示)。
基准电压生成电3各97具有稳压二才及管DIO、分压电阻R12、 R13、用于调整基准电压的电阻R14及PMOS晶体管M12。
电阻R10及稳压二才及管DIO构成恒电压电^各，用电阻R12、 R13分压稳压二极管DIO的负极电压，该分压的电压成为输入给比 较器CP1的反转端子的基准电压(Vref)。
例如、当来自受电控制装置50 (受电侧控制电路52)的电压 供给控制信号(ICUTX)为低电位时，NMOS晶体管M12截止。 因此，用电阻R12、 R13分压稳压二极管DIO的阴极电压的电压一 直为基准电压(Vref)。
另一方面，当电压供给控制信号(ICUTX)为高电位时，NMOS 晶体管M12导通。于是，变为并耳关地连4妄电阻R14和电阻R13, 串联地连接电阻R14和R13的合成电阻(其电阻值比电阻R13的 电阻值小)和电阻R12。因此，基准电压Vref的电压电位下降，随 着其下降减低(也包含截止电流)向蓄电池94的充电电流，基于 此，进行负载减轻。
以上的动作是一例，并不限定于该方式。考虑在用负反馈控制 的充电电流Iload的控制的方法中有各种的方法，不仅能够减低充 电电流，也能够进行增大。也可以使基准电压的电压电平多阶段地 改变。
在上述的例子中，调整比较器CP1的基准电压(Vref),但基 准电压可以就这样通过电力供给控制信号(ICUTX)使输入给比较 器CP1的非反转端子的电压(控制对象的电压)本身改变。
在图13的充电控制装置92中，由于通过ICUTX信号控制负 反馈控制电路的动作、并增减(调整)充电电流，所以能够高精度 地进行充电电流量的控制。此外，在充电控制装置92中，为了原 本的恒电流控制和恒电压控制设置有负反馈控制电路，由于有效利 用该电^各，所以减轻电^各负4旦，容易实5见。
(在充电线路中设置电力供给调整电路(电流限制元件等)控 制充电电流的例子)
图14是用于说明充电控制装置92的具体的内部构成和动作的 其^也的例子的电^各图。
在图14的充电控制装置92中，采用在电力供给线路中设置具 有作为电力供给调整电3各101功能的PMOS晶体管M 14 (电流限 制元件)，并通过电力供给控制信号(ICUTX)控制该PMOS晶体 管M 14的动作的构成。
例如，电力供给控制信号(ICUTX)在高电平时(通常动作时) 通过倒相电路INV1将反转的信号给予PMOS晶体管M 14的栅极 上，PMOS晶体管M 14完全的导通，并向蓄电池94供给给充电电 流Iload。
在这里，如果电力供给控制信号(ICUTX)成为低电平(负载 减轻时)，则PMOS晶体管M 14成为半导通状态(处于完全截止和 完全导通的中间的导通4犬态)或截止状态，通过这才羊，充电电流Iload 被减低，实现低负载状态或无负载状态。在本实施例中，具有电路 构成不复杂化的优点。
另外，图14的充电控制装置92具有与图13同样的负反馈控 制电路，在通常动作时，与图13的情况相同可以高精度的控制充 电电S危。
(第二实施例)
在本实施例中，对在图1及图2中所示的无触点电力传l命系统 的 一 系列顺序进行说明。
(无触点电力传输系统的一 系列动作)
图15是表示送电装置的动作的一例的概要流程图。如粗虚线 包围的部分所示，送电装置10的动作大致区别为送电前的"送电 对象的确认(步骤SA)"及"在送电中(包含送电前)的送电环境 的确^人(步-骤SB)"。
如上所述，送电装置10以开关(SW)的4妻通作为起端开始虛 拟送电(步驶《Sl、 S2)。
接着，确认受电侧设备(510)的安置位置是否恰当(步骤S3), 执行受电侧设备510 (受电装置40 )的ID认证，判定是否为确切 的送电对象(步骤S4)。在ID认证时，通过允许多次的重新试验， 根据偶发的ID认证错误，防止用户没有办法再接通开关(SW)的 情况，提高用户的便利性。
当位置检测或ID认证失败时(步骤S5)，则停止虚拟送电返 回到等待开关接通的初始状态(即、等待开关Sl送电状态)。
另夕卜，位置检测是图2的受电装置40内的位置检测电路56基 于原线圈(Ll)的感应电压信号的波形监^L信号(PHIN)或整流 次级线圏(L2)的感应电压而获得的直流电压(ADIN)来进行判 断的。
图21是用于说明位置检测的原理的图。如图21所示，根据原 线圏(Ll)和次级线圏(L2)的位置关系，PHIN的波形(峰值) 及ADIN的电压电平进4亍变4b。
例如，在基于ADIN进行位置检测时，当受电侧设备的安置位 置不适当时，由于不能获得失见定电平(V3电平)的直流电压(ADIN),
所以判断位置不恰当，其位置才全测结果诸如可以利用负载调制从受 电侧向送电侧传递。另外，通过接受虚拟送电以后在规定时间内向 送电侧不发送ID认证信息，可以同时传达位置不恰当。
返回到图15继续-说明。在图15中，在ID i人i正之后开始正式 送电(充电送电)(步骤S6 )。在正式送电中，执行金属异物检测(步 骤S7 )、根据定期负载变动检测的侵占状态的检测(步骤S8、 S9 )， 另外，执行受电侧设备的取下(leave)检测(步骤S10),而且， 进一步执行开关的强制断开4企测(步骤Sll )、充满电通知(送电停 止要求)检测(步骤S12 )。当任意一个4企测被确认时(步骤S13 ), 断开正式送电(步骤S14),返回到初始状态(等待开关Sl的状态)。
金属异物检测(步骤S7 )及取下检测(步骤S10 )能够基于原 线圏(Ll)的感应电压信号的波形变化而冲企测出。图22(A) ~图 22 (F)是用于说明金属异物(导电性异物)检测的原理的图。图 22 (B) ~图22 (F)是根据原线圏和金属异物(中小程度的导电 性异物)MET之间的相对位置，而示出图22( A)所示的原线圈(L1 ) 的感应电压信号(V (NA2))进行某种变化。如图22(B) ~图22
(F)所示，在金属异物(MET)完全没有的状态(图22 (F))和 金属异物(MET)存在的状态(图22(B) ~图22(E))中，V(NA2) 的波形(4展幅)明显的不同。因此，能够通过由波形监^L电^各14
(参照图2)监视原线圏(Ll )的感应电压信号V (NA2)的波形， 检测出金属异物(MET)。另夕卜，在"监视波形，，事情中，除监视 振幅之外，例如还包含监视电流和电压的相位的情况等。
图23 (A) ~图23 (D)是用于说明取下冲企测的原理的图。如 图23(A)所示，当安置受电侧设备510时，原线圏(L1)的感应 电压^(言号V (NA2)的波形变成如图23 (B)所示。另一方面，如 图23 (C)所示，当取下受电侧设备510时(！J —7'时)，通过分 离原线圈和次级线圈间的耦合，变成没有对应通过耦合生成的相互
电感(互感)，仅变成对应原线圏的电感进行谐振，其结果，谐振 频率变高，由于4妻近传输频率所以电流容易流入送电线圈中，因此， 从送电侧观察看到为高负载(感应电压上升)。也就是说，原线圈 的感应电压信号的波形产生变化。
即、原线圈(Ll)的感应电压4言号V (NA2)的波形成为如图 23 (D)所示，该波形(^振幅)明显的区别于图23 (B)的波形。 因此，能够通过由波形监—见电^各14 (参照图3)监视原线圈(Ll) 的感应电压信号V (NA2)的波形，4全测出取下。因此，利用其原 理以简单的结构的电^各就可以才企测出受电侧"i殳备的耳又下。在正式送 电中，通过进行受电侧设备的取下检测，不产生电力传输的浪费。 因此，可以实现低功耗电力化的提高及提高安全性和可靠性。
(送电侧控制电路的构成的例子)
图16是表示送电侧控制电路的构成的例子的电路图。如图16 所示，送电侧控制电^各22具有逻辑电i 各100。
逻辑电路100具有消除伴随开关SW的接通/断开产生的噪声的 噪声消除电^各102、用于存4诸当前的状态为送电状态或为初始状态 的触发器(F/F) 104、 4立置才全测部106、 IDi人i正部108、耳又下冲企测 部110、异物一企测部112 (包含4曼占状态一企测部114)、充满电通知 (送电停止要求)检测部116、以及基于各个部的检测结果控制送 电的导通/截止的送电控制部118。
(无触点电力传输系统的基本顺序例子)
图17是表示无触点电力传输系统的基本顺序例子的图。如在 左侧中所示，在送电侧电子设备(送电侧设备)500上设置有开关 SW。用户将受电侧电子"i殳备(受电侧设备)510安置在失见定位置上
按下开关SW。通过这样，将生成的边沿(例如负边沿NT)作为启 动点(起端)，开始来自送电装置10的虚拟送电(步骤S20)，进行 位置4企测(步骤S21 )，如果位置不恰当则停止虚拟送电(步骤S22 )。
如果受电侧设备510的安置位置恰当，则执行ID认证(步骤 S23)。也就是说，将ID认证信息(制造厂信息、设备ID号码、额 定信息等)从受电侧设备发送给送电侧设备。由于存在偶发的ID 认i正不可以的情况，所以优选考虑用户的〗更利性(为了省去几次重 新接通开关SW的时间)允许夫见定次凄t (例如3次)的重新试-验， 当连续失败的情况下(NG的情况下)判断ID ^人i正失败(步骤S24 )。
在ID认证之后，送电装置10向受电装置40开始正式送电(步 骤S26 )。在正式送电期间中，当检测出按下(强制断开)开关(SW ) 时，则停止正式送电返回到初始状态(步骤S28 )。
另夕卜，如上所述，执行取下检测(步骤S29 )、金属异物检测(步 骤S30 )、次级侧的定期负载认证(包含次级侧负载减轻处理步骤 S31 )及侵占状态检测(步骤S32)。当检测出任何一项时，停止正 式送电(步骤S33)。另外，伴随在次级侧中的定期负载认证的负载 减轻是指蓄电池(蓄电池等)在重的状态下即使进行负载调制，也 由于存在在一次侧不能顺利的4妾收到该负载信号的情况，所以在进 行负载调制时，钳位(或停止)向蓄电池的供电，使蓄电池的负载 状态显然强制i也减轻的处理。
在图17中，受电装置40当检测出充满电时，则制作充满电通 知(保存帧送电停止要求帧)发送给送电侧(步骤S34)。送电装 置10当检测出充满电通知(送电停止要求帧)时(步骤S35 )，则 截止正式送电返回到初始状态(步骤S36)。
图18是表示执行图17的顺序的无触点电力传输系统的状态过 渡的状态过渡图。如图18所示，系统的状态大致区分为初始状态 (空载状态ST1 )、位置4企测状态(ST2 )、 ID认证状态(ST3 )、 送电(正式送电)状态(ST4 )、定期负载认"ii状态(ST5 )(及负载 减轻状态ST6)的状态。
通过开关接通(Q1 ),从ST1向ST2过渡，在位置检测不好(NG) 时，返回到ST1(Q2 )。如果位置检测良好(OK)则向ST3过渡(Q3 ), 4企-验(々才7 f >夕')ID认证是否多次连续失败(Q4 ),如果连续 NG ( Q5 )则返回到ST1 。 ^口果ID i人i正OK ( Q6 )则向ST4过〉度。
在本实施例中，执行SW断开检测(Q7)、取下检测(Q12)、 金属检测(QIO)、侵占状态检测(Q17)及充满电检测(Q14),当 才企测出任意一项时，则恢复到初始状态(Q8、 Q9、 Qll、 Q13、 Q15 )。
在执行图17的基本顺序的无触点电力传输系统中，以开关的 才妄通为起端开始送电，在此之前一一既不进4亍送电，所以可以实现低 功耗电力化的提高及提高安全性。另外，当接收到充满电通知(送 电停止要求)时，则停止送电返回到初始状态(等待开关的状态)， 所以即使在这里也一概不产生浪费的送电，能够实现低功耗电力化 的提高及提高安全性。
另外，由于一寻ID i人i正作为正式送电的条件，所以乂于不适应的 设备不进行送电，提高可靠性及安全性。
另外，在正式送电中，执行各种的检测动作(取下检测、金属 异物检测、基于次级线圈的定期负载认证的侵占状态检测、充满电 才全观'J ),当^r观'J出^f壬意一项时，立即1亭止正式送电，返回到初始状 态，由于一概不产生不必要的送电，即〗吏对于异物也实施了万全的 应乂于方法，所以可以实现具有才及高可靠性(安全性)的系统。
图19及图20是表示执行图17的基本顺序的无触点电力传输 系统的动作例的流程图。在图19及图20中，在图左侧是表示原一 次侧的动作流禾呈图，在图右侧是表示次级线圈侧的动作流程图。
如图19所示，当开关SW接通时(步骤S40)，则从送电侧开 始虚拟送电(例如，传送频率为fl:步骤S41),开始才艮据计时器的 计凄t (步骤S42 )。
在受电侧中，当接收到虚拟送电时，则/人停止状态(步骤S60 ) 向电源接通状态过渡(步骤S61 )执行位置电平的判断(位置检测)。 如果位置电平NG,则返回到初始状态(步骤S60)，如果OK则制 作ID认证帧(步骤S63 ),执行ID认证帧的发送(步骤S64 )。
在送电侧中，进行ID认i正帧的4妾收处理(步骤S44)及超时 判断(步骤S43 )，当在规定时间内不能接收到ID认证帧时，停止 送电(步-骤S51 )。
另 一方面，当在规定时间内能够接收到ID认证帧时，执行帧 认证处理(步骤S45),如果认证OK向受电侧发送允许帧(步骤 S47),在认证NG的情况下，停止送电(步骤S51)。
受电侧验证来自送电侧的允许帧(步骤S65 ),将启动帧发送到 送电侧(步艰《S66)。
在送电侧中，验证启动帧(步骤S48),使定期负载变动(侵占 状态检测用)的检测接通(步骤S49),开始充电送电(正式送电) (步骤S50 )。
在送电侧中，4姿受充电送电(正式送电)开始蓄电;也(例如、 蓄电池)的充电(步-豫S67)。
接着，用图20对之后的流程进行说明。在送电侧中，边执行 取下、金属异物、侵占状态及开关截止的各个检测(步骤S70),边 等待来自受电侧的充满电通知(送电停止要求)(步骤S71 )。
在受电侧中，边进行蓄电池的充电边执行用于侵占检测的定期 负载调制(步-骤S80)，此外，片企测出蓄电池的充满电(步-骤S81)。 当才企测出充满电时，将充满电通知帧(4呆存帧送电4f止要求)发 送给送电侧(步骤S82)。
在送电侧中，当接收来自受电侧的充满电通知帧(保存帧送 电停止要求)时，截止定期负载改变检测(步骤S72 )，停止送电(步 骤S73 )。
在进行这样动作的本实施例的无触点电力传输系统中，能够得 到以下的主要的岁丈果。^旦未必同时^寻到下述岁文果。
(1) 以开关的接通作为起端开始送电，在此之前一概不进行 送电，所以能够实现低功耗化的提高及提高安全性。
(2) 作为开关的利用方法，例如、有在安置次级侧设备之后 使用者接通开关的情况和接通开关之后安置次级侧设备的情况。在 任意一种情况下，都是由使用者接通开关(即、由使用者明确的意 思表示开始充电)作为送电(包含虚拟送电)的条件，所以在使用 者不知道的情况下是不会突然的开始送电的，提高了使用者的安全 感。另外，也可以在安装次级侧设备时，提高其自重接通开关的情 况。在这种情况下，可以节省使用者4妾通开关的时间。
(3) 当4妄收到充满电通知(送电停止请求)时，则停止送电 返回到初始状态(等待开关4妄通的状态)，所以在这里一纟既不产生 浪费的送电，能够实现低功耗化的提高及提高安全性。
(4 )将ID认证视为正式送电的条件，所以对不恰当的设备不 进行送电，可靠性及安全性得到提高。
(5)在正式送电中，执行各种的检测动作(取下检测、金属 异物冲企测、基于次级侧的定期负载认证的侵占状态一全测、充满电检 测)，当任意一项^皮才全测出时，立即停止正式送电返回到初始状态， 所以 一概不发生不必要的送电，由于即使对于异物也施行了万全的 应对方法，所以实现具有才及高的可靠性(安全性)的系统。
以上，参照实施例对本发明进行说明，但是，本发明并不限定 这些，可以有各种各样的变形及应用。也就是说，只要没有脱离本 发明的范围可以有4艮多的变形，这对本行业的技术人员来说是显而 易见的。
因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。例 如、在il明书或附图中，至少有一次与更广义或同义不同术i吾H氐 电位侧电源、电子i殳备等)同时记载的术语(GND、移动电话才几及 充电器等)，在说明书或附图的任何地方可以替换成广义和同义不 同的术语。另外，本实施例及变形例的全部组合都包含在本发明的
保护范围之内。
另外，送电控制装置、送电装置、受电控制装置、受电装置的 构成及动作或在一次侧中的次级侧的负载冲企测的方法，也并不限定 在本实施例中进行说明的这些，可以有各种各样的变形实施。
本发明可以说是有效的提供了低耗费电力且高可靠性的无触 点电力传输系统，因此，尤其作为送电控制装置(送电控制IC)、 送电装置(IC模块等)、无触点电力传输系统及电子设备(便携式 终端及充电器等)是实用的。而且，"便携式终端，，包含有便携式 电话终端、PDA终端及可移动的计算4几终端。
附图才示i己i兌明
LI
10
40
43
原线圈 送电装置
14 波形监视电路
20 送电控制装置
23 频率调制部
26 驱动器控制电路
受电装置 整流电游^
12
次级线圈 送电部
48 供电控制部
52 受电侧控制电^各
58 振荡电路
62 充满电检测电路
92 充电控制装置(充电控制IC )
94 蓄电池(例如二次电池)
LED 作为蓄电池余量和蓄电池的状态的指示的发光装置
16 显示部
22 送电侧控制电路
24 振荡电路
28 波形检测电路
42 受电部
46 负荷调制部
50 受电控制装置
56 位置检测电路
60 频率检测电3各
90 次级侧设备的负载
LEDR 充电4全测信号 ICUTX 电力供给控制信号
TB1 受电控制装置(IC )的ICUTX信号输出端子(输出节点) TA4 受电装置(模块)的ICUTX信号输出端子(输出节点)
权利要求
1. 一种受电控制装置，被设置在无触点电力传输系统的受电装置上，所述无触点电力传输系统是从送电装置向所述受电装置经由电磁耦合的原线圈及次级线圈以无触点方式传输电力、并且所述受电装置向蓄电池装置供给电力的系统，所述受电控制装置的特征在于，包括受电侧控制电路，用于控制所述受电装置的动作；以及电力供给控制信号输出端子，用于向所述蓄电池装置供给电力供给控制信号，所述电力供给控制信号用于控制向所述蓄电池装置的电力供给，其中，所述受电侧控制电路控制从所述电力供给控制信号输出端子输出所述电力供给控制信号的定时。
2. 根据权利要求1所述的受电控制装置，其特征在于，所述蓄电池装置具有蓄电池和控制所述蓄电池的充电的 充电控制装置，从所述受电控制装置输出的所述电力供给控制信号控制 用于调整所述蓄电池的充电电流的电流调整用电阻的电阻值， 对所述蓄电池的充电电流进行调整。
3. 根据权利要求2所述的受电控制装置，其特征在于，所述电流调整用电阻是外置电阻、且i殳置有用于切换作 为所述外置电阻的所述电流调整用电阻的电阻值的控制元件，所述电力供给控制信号控制所述控制元件的动作，对作 为所述外置电阻的所述电流调整用电阻的电阻值进4于调整。
4. 根据权利要求1所述的受电控制装置，其特征在于，所述蓄电池装置具有蓄电池和控制所述蓄电池的充电的 充电控制装置，所述充电控制装置通过负反馈控制电路进行控制以使所 述蓄电池的所述充电电流或充电电压成为预期值，从所述受电控制装置输出的所述电力供给控制信号控制 所述充电控制装置中的所述负反馈控制电路的动作，调整所述充电电流。
5. 根据权利要求1所述的受电控制装置，其特征在于，所述蓄电池装置具有蓄电池和控制所述蓄电池的充电的充电控制装置，所述充电控制装置具有设置在向所述蓄电池供给电力的电力供给路径上的电力供给调整电路，从所述受电控制装置输出的所述电力供给控制信号控制 所述电力供给调整电路的动作，调整所述充电电流。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的受电控制装置，其特征在于，还具有调制从所述送电装置来看的负载的负载调制部，所述受电侧控制电路在经由所述充电控制装置向所述蓄 电池供电时，使所述负载调制部动作，并使从所述送电装置来 看的所述受电装置侧的负载间歇地变化，而且，在使从所述送 电装置来看的所述受电装置侧的负载间歇地变化的期间，从所述电力供给控制信号输出端子输出所述电力供给控制信号，使向所述蓄电池的电力供给降低或停止。
7. 根据权利要求6所述的受电控制装置，其特征在于，所述受电侧控制电3各通过所述电力供纟合控制信号的输 出，建立负载减轻期间，在所述负载减轻期间向所述蓄电池的 电力供给处于降低或停止状态，而且，在所述负载减轻期间的 途中，使所述负载调制部动作执行负载调制。
8. —种受电装置，其特征在于，包括将次级线圏的感应电压变#:为直流电压的受电部； 根据权利要求1至7中任一项所述的受电控制装置；以及用于向所述蓄电池装置输出从所述受电控制装置输出的 所述电力供给控制信号的输出端子。
9. 一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求8所述的受电装置；由所述受电装置供给有电力的所述充电控制装置；以及 所述蓄电池。
10. —种无触点电力传^T系统，其特;f正在于，包^":送电装置；原线圈；次级线圏；包含根据权利要求1至7中任一项所述的受电控制装置 的受电装置；以及所述充电控制装置及所述蓄电池。
11. 一种充电控制装置，接受来自无触点电力传输系统的受电装置的电力供给，控制蓄电池的充电，其特征在于，通过来自所述受电装置的电力供给控制信号，控制所述充电控制装置的动作。
12. 根据权利要求11所述的充电控制装置，其特征在于，通过所述电力供给控制信号，控制用于调整所述蓄电池的充电电流的电流调整用电阻的电阻<直。
13. 根据权利要求12所述的充电控制装置，其特征在于，所述电流调整用电阻是外置电阻、且设置有用于切换作为所述外置电阻的所述电流调整用电阻的电阻值的控制元件，通过所述电力供给控制信号控制所述控制元件的动作，调整作为所述外置电阻的所述电流调整用电阻的电阻丫直。
14. 根据权利要求11所述的充电控制装置，其特征在于，具有负反馈控制电路，所述负反馈控制电路进行控制以使供给给所述蓄电池的电流或电压成为预期值，通过所述电力供给控制信号控制所述充电控制装置中的所述负反馈控制电路的动作。
15. 根据权利要求11所述的充电控制装置，其特征在于，具有设置在向所述蓄电池供给电力的电力供给路径上的电力供给调整电路，通过所述电力供给控制信号，控制所述电力供给调整电路的动作。
16.—种蓄电池装置，其包括根据权利要求11至14中任一项所述的充电控制装置；以及通过所述充电控制装置控制充电的蓄电池。
全文摘要
本发明公开了一种受电装置，在无触点电力传输系统中受电控制装置可以直接参与蓄电池的充电控制。设置在受电装置(40)上的受电控制装置(50)包括控制受电装置(40)的动作的受电侧控制电路(52)；以及用于向所述充电控制装置(92)供给电力供给控制信号(ICUTX)的电力供给控制信号输出端子(TB1)，所述电力供给控制信号用于对向蓄电池(94)的电力供给进行控制。其中，受电侧控制电路(52)用于控制从电力供给控制信号输出端子(TB1)输出电力供给控制信号(ICUTX)的定时。充电控制装置(92)的动作通过电力供给控制信号(ICUTX)被强制的控制。
文档编号H02J17/00GK101388571SQ20081013357
公开日2009年3月18日 申请日期2008年7月17日 优先权日2007年7月17日
发明者上条贵宏, 依田健太郎, 大西幸太, 盐崎伸敬, 神山正之 申请人:精工爱普生株式会社