专利名称：送电控制装置、送电装置、受电装置、无触点输电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及送电控制装置、送电装置、受电装置、无触点输电 系统、电子设备、次级线圏位置检测方法及原线圏的定位方法等。
背景技术：
近年来，利用电》兹感应即4吏在金属部分无触点的情况下也可以 进行电力传输的无触点输电(非接触输电)备受瞩目。作为该无触 点输电的适用例，提案有便携式电话机和家用电器(例如电话机的 子机和钟表)的充电等。
例如，在专利文献l中记载有^f吏用原线圈和次级线圏的无触点 输电装置。
此外，在专利文献2中记载有在无触点输电系统中检测原线圏 和次级线圏之间的位置偏差(偏移)的技术。在专利文献2记栽的 技术中，基于受电装置的整流电路的输出电压来检测原线圏和次级 线圏的相对位置关系是否正常，在正常时通过发光二极管LED的 亮灯将该内容通知给使用者。当位置关系异常时LED亮灯。在这 种情况下，用户手动地调整位置关系。
专利文献1:日本特开2006-60909号公报专利文献2:日本特开2005-6460号爿>才艮
在无触点输电系统中，为了正确地进行原线圏和次级线圈的位 置调整，例如，在内置受电装置的次级侧设备中使用专用的送电台 (内置送电装置的原级侧电子设备)即可。但是，在这种情况下， 若次级侧设备不同，则每次都需要准备专用的送电台，从而无法担 保送电台的通用性。
例如，在利用无触点输电系统来对〗更携式终端的蓄电池进4亍充 电的情况下，例如，即使在大小相同的终端，若制造商不同，则一 丢殳情况下外观的形状(设计)不同，且次级线圈的设置位置也不同， 从而通过一台送电台(充电台)难以对应不同制造商的多台便携式 终端。
此外，在种类不同的终端(例如，〗更携式电话终端和PDA终 端)中，终端的大小和形状(设计)不同，次级线圈的设置位置也 不同。因此，同样通过一台送电台难以对应种类不同的终端。
并且，如果不4吏用专用的送电台，而〗又通过例如在具有平坦的 平面的构造物(例如案台)的规定区域上载置便携式终端即可进行 充电，则可以进一步提高无触点输电系统的便利性。但是，无法通 过与上述相同的理由来指定载置在^见定位置上的概略位置上的 <更 携式全冬端的次级线圏的正确^立置。因此，在玉见有l支术中无法实^见这
样的次世代(第二代)的无触点ilr电系统。
在专利文献2的技术中，虽然可以向用户^是示原线圈和次级线 圈之间的位置调整是否正确，但是最后还是依赖于基于用户手动的 调整来进行位置调整。此外，在专利文献2的技术中，由于根据受电装置中的整流电
路的输出来判定位置偏移，所以必须从送电装置向受电装置送电， 且送电装置无法自发地获得线圈间的位置偏移信息。
发明内容
本发明鉴于上述问题而才是出，在本发明的至少一个方面中，可 进行原线圈和次级线圈的自动的位置调整，且不依存于次级侧i殳备 的制造商、大小、种类、设备设计等而通常可自动地适当化两个线 圏的相对位置。因此，可以实现通用性高的送电装置(原级侧装置)， 并可实现次世代的无触点输电系统。并且，可进行使用原线圈的驱 动频率的谐波谐振的、极高精度的线圈位置检测，从而可以实现具 有用于实现谐波谐振的新结构的受电装置。
(1)本发明的送电控制装置被设置在无触点输电系统中的上 述送电装置中，其中，上述无触点丰命电系统/人送电装置向受电装置 经由电》兹耦合的原线圈及次级线圈以无触点的方式传输电力，在上
述送电控制装置中，上述送电控制装置包括送电侧控制电路，用 于控制向上述受电装置的送电；运算电路，用于进行M^定的运算并 求得上述次级线圈的位置；以及激励器控制电路，控制用于使上述 原线圈在XY平面上的位置移动的激励器的动作，上述激励器控制 电路为了检测出上述次级线圏的位置而扫描上述原线圏，上述运算 电路根据通过用于检测上述次级线圈的位置的扫描而获得的数据， 进4亍上述^见定的运算并求得上述次级线圈的位置，上述激励器控制 电i 各移动上述原线圈，以 <更上述原线圈的位置变为通过上述运算求 得的上述次级线圈的位置。
通过运算求得次级线圈的位置，并驱动致动器，向该求;彈的次 级线圈的位置移动原线圏，据此，可以实现线圈间的高精度的位置 调整。
10(2) 在本发明的送电控制装置中，上述送电控制装置包括 谐波检波电路，用于检测上述原线圈的驱动频率的谐波信号，当上 述原线圈的中心和上述次级线圏的中心仅偏离规定距离且电》兹耦 合时，构成与上述原线圏的驱动频率的上述谐波进行谐振的谐振电 路，上述谐波检波电路检测基于上述谐振电路的谐振的上述原线圈 的驱动频率的上述谐波的谐振峰值，上述运算电路根据从上述谐波 检波电路获得上述谐波的谐振峰值时的座标位置数据进行规定的 运算，并求得上述次级线圈的中心位置。
当原线圏和次级线圏的中心分离规定距离(R: R〉0)时构成 谐波谐振电路，并可以获得谐波的谐振峰值。此可以通过设定次级 线圈侧的谐振电容器的电容值以便与分离规定距离R时的漏电感 进行谐振来实现。设置在送电控制装置中的谐波检波电路检测原线 圈的驱动频率的谐波谐振峰值。例如，当将以原线圈作为结构要素 的原级侧谐振电路的谐振频率设定为fp时，因重视动作的稳定性， 通常原线圈的马区动频率净皮i殳定为偏离该i皆振频率(fp )的频率(fd )。 当为上下对称的驱动信号时，原线圈的驱动频率的谐波(fs) 4又为 奇数次谐波，例如可以-使用5次"i皆波(fs: = 5fd)。运算电3各才艮据获 得该谐波谐振峰值时的座标位置凄t据来求得次级线圏的中心位置。 谐波信号是与乂人原线圈向次级线圈的通常IIT电无关的频率，由于对 通常动作没有赋予任何影响所以是安全的，此外，若是5次谐波， 则由于谐振的能量降低至基础频率的约1/5，所以谐振峰值也变为 合适的电平，也容易进行基于谐波检波电路的检测。由于利用谐振 峰值来正确地求得次级线圈的中心，所以可以高精度地进行线圈间 的位置调整。
(3) 在本发明的送电控制装置中，上述原线圏和上述次级线 圈都是圓形的线圈，上述激励器控制电路驱动上述激励器，并沿与 上述次级线圏交叉的笫一轴移动上述原线圈，进4亍用于4企测次级线圈位置的第一扫描，上述运算电路在上述第一扫描中，通过运算求 得线段的中点的座标，其中，上述线段是连接获得上述谐波检波电 路的检波信号的峰值的两点中的各点的线段，上述激励器控制电路 驱动上述激励器，并沿第二轴移动上述原线圈，进行用于4全测次级 线圏位置的第二扫描，其中，上述第二轴与上述第一轴正交且通过 在上述第一扫描中求得的上述中点，上述运算电路在上述第二扫描 中，通过运算求得线段的中点的座标，其中，上述线段是连接获得 上述谐波检波电路的检波信号的峰值的两点中的各点的线段，上述 激励器控制电路驱动上述激励器，并移动上述原线圈，以便上述原 线圈的中心位置变为在上述第二扫描中求得的上述中点的位置。
对进行利用圓形线圈及谐波检波的正交二轴检索这点进行说 明。沿任意方向的一轴(第一轴)扫描圓形的原线圈(第一扫描)。 例如，在原线圈的4企索范围为四角形的情况下，若沿对角方向的轴 移动原线圈，则原线圏必定与次级线圈相交。在第一扫描中，虽然
在原线圏和次级线圈的各中心分离规定距离(R)时可以获得谐波
峰值，但是在原线圏靠近次级线圈时及原线圏从次级线圏分离时也
可以实现这种位置关系。因此，当进行第一扫描时，在XY平面上 的两点可以获得谐波谐振峰值。运算电路求得连接该两点的线段的 中点，然后，沿通过该中点且与第一轴正交的第二轴进行第二扫描。 运算电路在第二扫描中同样地求得连接可以获得谐波峰值的两点 的线,殳的中点。求得的中点的座标表示次级线圈的中线的座标。因 此，移动原线圏，以4吏圓形的原线圈的中心与求得的次级线圈的中 心重叠。据此，可以将原线圈相对于次级线圈高精度地进行位置调 整。
(4)在本发明的送电控制装置中，在上述次级线圈上连接有 电容器，同时设定上述电容器的电容值，以便通过上述原线圈的中 心和上述次级线圈的中心仅偏离规定距离时的漏电感、和上述电容器构成与上述原线圈的驱动频率的谐波进行谐纟展的谐振电3各，上述 谐波检波电路检测基于上述谐振电路的谐振的上述原线圈的驱动 频率的上述谐波的谐振峰值。
为了与原线圈和次级线圏的中点分离失见定距离(R)时的漏电
感进行谐振，设定次级线圈侧的谐振电容的电容值并实现谐波谐 振，原级侧的谐波检波电路检测该谐波谐振的峰值。在此，所谓"漏 电感，，是指通过制造将从原线圈和次级线圈中的各个线圏泄露(未 交链)的磁通量屏蔽的电路，从而并列地插入原线圈及次级线圈中
的各个纟戋圈的3见在电感(apparent inductance )。
(5) 在本发明的送电控制装置中，上述送电控制装置还包括 靠近检测电路，才艮据上述原线圈的线圏端电压或线圈电流来才全测上 述次级线圏靠近上述原线圈，当通过上述靠近4企测信号4企测出上述 次级线圈的靠近时，上述激励器控制电^各进行用于才全测上述次级线 圈的位置的扫描。
在进行使用谐波的原线圏的位置调整之前，进行次级线圈的靠 近检测，当检测出该靠近时，开始用于检测次级线圈的位置的原线 圏的扫描。据此，可以自动冲企测i殳置有次级侧i殳备(次级线圈靠近 原线圈)，并将其作为触发(trigger)并自动开始原线圏的扫描。
(6) 在本发明的送电控制装置中，上述次级线圈是带磁体的 次级线圏，由于上述带i兹体的次级线圏的靠近，上述原线圏的电感 增大，以》见定频率驱动上述原线圏时的线圈端电压或线圈电流减 少，当上述靠近检测信号达到规定的阈值时，上述激励器控制电路 进4亍用于4企测上述次级线圏的位置的扫描。
对次级线圏的靠近4企测的具体的方法例进4亍i兌明。次级线圈是 带不兹体的线圈。例3口， f兹体是例:^用于遮断次级线圈的》兹通量和次级侧的电路的屏蔽板，或者也可以是次级线圈的磁芯。当次级线圏 靠近时，原线圈的^兹通量能够穿过次级线圈的石兹体，据此，原线圈 的电感上升。在这里所i兌的"电感"是因带石兹体的次级线圏的靠近 而变动的电感(准确;也是一见在电感)。4吏用所谓的"见在电感，，的 术语是为了与原线圏自身的电感(在不受到次级线圏的靠近影响时
的电感)进4亍区另l！ 。 i亥一见在电感(apparent inductance )的^直"i者^口通 过以测量器实际测量在次级线圈靠近时的原线圏的电感而取得。在 本-说明书中，除了最好明确记载"视在电感"的地方之外，均将视 在电感^f又表述为电感。当原线圈的电感上升时，由于原线圈的线圈 端电压(线圏电流)减少，所以能够通过才企测该变化而冲企测出次级 线圈的靠近。
(7) 上述送电侧控制电路为了检测上述次级线圈的靠近，以 上述4见定频率间歇地驱动上述原线圈。
为了自动地4企测次级线圈的靠近，原线圈间歇地(例如周期地) 以夫见定频率驱动原线圈。这时，^口4企测出线圈端电压(线圈电;充) 的减少，则才企测出次级线圈的靠近。
(8) 本发明的送电装置包4舌本发明的上述任一方面的送电 控制装置；以及上述原线圈。
据此，可以实现具有次级线圈的位置检测功能以及原线圏的位 置调整功能的新的送电装置。
(9) 本发明的受电装置包括上述次级线圈；以及连4妻于上 述次级线圏的电容器，设定上述电容器的电容值，以〗更通过上述原 线圏的中心和上述次级线圈的中心为^f又偏离》见定3巨离R (R 2 0) 的位置关系时的漏电感、和上述电容器构成与上述原线圈的驱动频 率的谐波进行谐振的谐振电路。为了与原线圏和次级线圈的中心偏离失见定距离(R)时的漏电 感进行谐振，而设定受电装置侧的电容(与次级线圈的谐振电容) 的电容值。在本方面中，R^0成立，不排除失见定距离R包括O的 情况。例如，如果当R = 0时(也就是两个线圈的位置一致时)生 成谐波谐振，则能够以其谐波峰值作为指标，通过基于原级侧设备 的手动的移动来进行两个线圈的位置调整，或者能够才艮据有无该谐 波峰值来检测次级侧设备的取下(leave),这是实用的。当然，当R 〉0时，也可以进行基于上述正交二轴检索的次级线圈的位置检测。 由于受电装置具有这样的结构，所以当次级线圏靠近原线圏并进行 电磁耦合时实现谐波谐振，并可在原级侧的谐波检波电路中检测出 谐波谐振的峰值。
(10)上述次级线圈是带^兹体的次级线圏，在由于上述带^兹体 的次级线圈靠近上述原线圏，/人而在上述送电装置侧冲企测出上述靠 近时的上述原线圏的中心和上述次级线圈的中心之间的距离设定 为L的情况下，上述^见定距离R满足O^R〈L的关系。
在本方面中，次级线圈是带磁体的次级线圈。据此，在送电装 置侧也可进4亍次级线圈的靠近冲企测。当将才企测出靠近时的两个线圈 间的距离设定为L时，与产生谐波谐振时的两个线圈间的规定距离 R的关系满足0^R〈L的关系。即，首先，当才企测出两个线圈靠近 至距离L时，4企测该靠近，并通过原线圏的扫描将两个线圏间的距 离进一步缩短至R，从而可以检测谐波谐振峰值。由于受电装置具 有本方面的结构，所以在送电装置侧可以自动地进行靠近检测和使 用谐振峰值的次级线圈的位置检测。
(11 )本发明的无触点输电系统构成为包4舌本发明的4壬一方面 的送电装置、和本发明的任一方面的受电装置。据此，可以实现兼具以下功能的新的次世代的无触点#r电系
统基于运算的次级线圈的位置^r测功能、和原线圈位置的位置调 整功能。
(12) 本发明的电子设备包括本发明任一方面的受电装置。
受电装置具有如上述的用于实现谐波谐振的功能(以及优选为 可检测靠近的功能)。因此，通过将具备受电装置的电子设备设置 在例如可充电区域的平坦面上，/人而送电装置可以;险测该电子"i殳备 的靠近和位置，并可自动地进4于原线圈的位置调整，/人而进4于送电。 电子设备例如是内置有便携式终端这样的受电装置的电子设备，或 者也可以是内置受电装置的、可从外侧安装到便携式终端这种类型 的插座(架)。
(13) 本发明的次级线圈位置才企测方法是如下的方法上述次 级线圈位置才全测方法是无触点llr电系统中的次级线圈位置4企测方 法，其中，上述无触点输电系统在/人送电装置向受电装置经由电^t 井禺合的圆形的原线圈及圓形的次级线圏以无触点传l命电力的同时， 在上述次级线圈上连4妾有电容器，在上述原线圈的中心和次级线圏 的中心仅偏离规定距离且电磁耦合时，通过漏电感和上述电容器构 成与上述原线圈的驱动频率的谐波进行谐振的i皆振电-各，在上述次 级线圈位置才会测方法中，沿与上述次级线圈交叉的第 一轴移动上述 原线圈，进行用于检测次级线圏的位置的第一扫描，在上述第一扫 描中，通过运算求得线段的中点的座标，其中，上述线段是连接获 得上述谐波检波电路的检波信号的峰值的两点中的各点的线段，上 述激励器控制电路驱动上述激励器，并沿第二轴移动上述原线圈， 进4亍用于4企测次级线圈位置的第二扫描，其中，上述第二轴与上述 第 一轴正交且通过在上述第 一扫描中求得的上述中点，在上述第二 扫描中，通过运算求得线段的中点的座标，其中，上述线段是连接获得上述谐波检波电路的检波信号的峰值的两点中的各点的线段， 据此，冲企测出上述次级线圈的位置。
记载了基于上述的正交二轴4企索的次级线圈位置的4企测方法。
(14) 本发明的原线圏定位方法是如下的方法将原线圈移动 到通过本发明的次级线圈位置4全测方法冲企测出的上述次级线圈的 位置，据此，相对于次级线圈定位原线圈。
才艮据本方法，可以在^f吏原线圈移动到通过运算求出的次级线圈 的^f立置，^人而可进4于定4立。
(15) 在本发明的原线圈定位方法中，在进行上述次级线圏位 置才企测方法之前，为了纟全测带有》兹体的上述次级线圏的靠近，以上 述头见定频率间萄"也驱动上述原线圏，由于上述带f兹体的次级线圈的 靠近，上述原线圈的电感增大，以^见定频率驱动上述原线圈时的线 圈端电压或线圏电流减少，以才艮据上述线圏端电压或线圏电流生成 的靠近检测信号达到规定的阈值为条件，进行上述原线圏位置的定 位方法。
根据本方法，由于可以自动检测原线圈的靠近，并当检测出该 靠近时进行原线圈的定位，所以用户通过将包括受电装置的电子设 备设置的规定的区域内，从而可以接受蓄电池充电等的服务。因此， 不会对用户产生负担，并可实现方便的无触点输电系统。
图1 (A)、图1 (B)是表示应用本发明的无触点输电系统的 应用方式的一例的17图2是表示在包含送电装置、受电装置的无触点输电系统中的 各部分的具体的构成的 一 例的电^各图3 (A)及图3(B)是用于说明原级侧设备和次级侧设备之 间的信息传输原理的图4是表示用于进行次级侧设备的靠近检测及两线圈的自动的 位置调整的原级侧结构的图5 (A) ~图5 (F)是用于对在次级线圈的不兹体靠近原级线 圈时的电感的增力。进4亍i兌明的图6 (A) ~图6 (D)是表示原级线圏和次级线圏的相对位置 关系的例子的图7是表示原级线圈和次级线圈的相对距离、与原级线圈的电 感的关系的图8是用于说明在原线圈和次级线圈电磁耦合后的变压器中的 漏电感的扭无念的图9 (A) ~图9 (E)是用于i兌明谐波谐振电路的构成和动作 的示意图10 (A)、图10 (B)是用于对两线圏仅偏离规定距离R时 产生谐振的谐波谐振电i 各进行说明的图11 ( A) ~ 11 (D)是用于说明在相对于次级线圈扫描(scan) 原级线圈时的、得到谐波谐振峰值的位置的图；图12是表示原级线圏向次级线圈靠近时的原级线圈的电感的 变化例、及从谐波4企波电路得到的谐波电压的变化例的图13是用于说明基于正交二轴检索的次级线圏位置检测方法 及定位方法的图14是用于说明基于正交二轴检索的次级线圏位置检测方法 及定位方法的图15是用于说明基于正交二轴检索的次级线圈位置检测方法 及定位方法的图16是表示利用正交二轴才全索的次级线圈位置才企测方法及原 线圈的定4立方法的步-骤的流禾呈图；以及
图17是表示XY载物台(stage)的基本结构的立体图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施例进行说明。另外， 以下说明的实施例并不是对本发明的保护范围中记载的本发明的 内容的不合理限定，本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，对应用本发明的无触点llr电系统的应用例进^亍i兌明。 (无触点l命电系统的应用例)图1 (A)、图1 (B)是表示利用本发明的无触点输电系统的 应用方法的一例的图。图1 (A)是系统i殳备的立体图，图1 (B) 是沿图1 (A)的系统设备的P-P'线的截面图。
如图1 (B)所示，送电侧装置(具有本发明的送电装置10、 致动器(未图示)及XY载物台702的原级侧结构体)704内置在 具有平坦的平面的结构物(在这里为系统i殳备)620内。
即，送电侧装置704被设置在系统设备620的内部所i殳立的凹 部上。在系统i殳备620的上部i殳置有平4反(平坦元件例如几毫米 厚的丙烯板(acrylic plate )) 600,该平板600由支撑部件610支撑。
在平板600的一部分中设置有用于载置便携式终端(包括便携 式电话终端、PDA终端及可便携的计算机终端)的便携式终端载置 区域Z1。
如图1 (A)所示，设置在平板600中的便携式终端载置区域 Zl和其它的部分颜色不同，,人而4吏用户一目了然地知晓;改置^f更携式 终端的区域。另外，也可以不改变^更携式终端载置区》或Zl的整体 的颜色，而改变其区域Z1与其它区域的界限部分的颜色。
在便携式终端(次级侧设备)510中内置有接受来自送电装置 10的输电的受电装置40 (包含次级线圈)。
当将便携式终端510放置在便携式终端载置区域Z1上的概略 位置上时，内置在系统设备620内的送电装置10自动地检测该便 携式终端510被放置在便携式终端载置区域Zl上的概略位置上， 驱动致动器(在图1中未图示)4吏XY载物台(可移动载物台)移 动，以配合次级线圏位置的方式自动调整原线圈的位置。通过该原 线圈位置的自动调整功能，不论便携式终端的制造商、种类、大小、形状及设计等，通常都能最优化原线圏和次级线圏的位置并进4亍无 触点l命电。
(无触点丰箭电系统的构成和动作)
图2是表示在包含送电装置及受电装置的无触点输电系统中的 各部分的具体构成的 一 例的电路图。
(送电装置的构成和动作)
如图2的左侧所示，送电侧装置(原级侧结构体)704包括XY 载物台(可移动载物台)702、净皮i殳置为可通过该XY载物台702 沿X轴方向及Y轴方向移动的送电装置10、致动器驱动器710、 X 方向fl动器720及Y方向致动器730。具体;也i兌，送电装置10 4皮 载置在XY载物台702的顶板(可移动才反)上(关于这一点，用图 14进4于后述)。
送电装置10包括送电控制装置20、送电部12、波形监^L电^各 14及显示部16。另夕卜，送电控制装置20包括送电侧控制电路22、 驱动时钟脉冲生成电路23、振荡电路24、谐波;险波电^各25 (包括 滤波电路27、与谐波fs进行混频的混频器29及检波电路31)、驱 动器控制电路26、波形检测电路(峰值保持电路或脉宽检测电路) 28、比较器(CP1、 CP2)、 A/D转换器33、运算电路35及致动器 4空制电i 各37。
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。在受电部42中设置有整流电路43、负载调制部46、 供电控制部48及控制部50。另外，自身负载90包含有充电控制装 置92和蓄电池(次级电池)94。根据图2的构成，实现无触点输电(非接触输电)系统，在上 述无触点车命电系统中，通过4吏原线圏Ll和次级线圈L2电石兹津禺合， 并从送电装置10向受电装置40输电，并/人受电装置40的电压输 出节点NB6向负载90供症会电力(电压VOUT )。
送电部12在输电时生成规定频率的交流电压，并在数据传输 时才艮据数据生成频率不同的交流电压，从而提供给原线圈Ll。
图3 (A)及图3(B)是用于说明在原级侧设备和次级侧设备 之间的4言息传递的原理的图。将频率调制用于/人原级侧向次级侧的 信息传达。另外，将负载调制用于从次级侧向原级侧的信息传达。
如图3 (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，当发送数据"0"时，生 成频率f2的交流电压。
另外，如图3 (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，据此，能够把数据"0"、 "1"发送到原级 侧(送电装置10)。
图2的送电部12可以包括用于驱动原线圏Ll 一端的第一送电 驱动器、用于驱动原线圏Ll另一端的第二送电驱动器以及与原线 圈Ll共同构成谐振电路的至少一个的电容器。而且，送电部12所 包括的第 一、第二送电驱动器中的每个送电驱动器都诸如是由功率 MOS晶体管构成的倒相电路(或緩冲电路)，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 (受电侧线圈) 电》兹耦合而形成ilr电用变压器。例如，如图l所示，当需要llT电时， 将便携式电话机510放置在平板600上，变为原线圏Ll的磁通量穿过次级线圏L2的状态。另一方面，当不需要输电时，物理地分 离《更携式电话才几510,变为原线圏Ll的》兹通量不穿过次级线圏L2 的状态。
作为原线圏Ll和次级线圏L2， i者如可以4吏用绝全彖的单线在同 一平面内巻绕成螺旋形状的平面线圏。但是，也可以将单线替换成 绞线(twisted wire), 4吏用该绞线(将绝^^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圏。但是，线圈的种类 并不^f又限于此。此外，在进4亍后述的正交二轴4企索(orthogonal two-axis search )的情况下， <吏用例如圓形(半径R )的平面的线圈。
波形监视电路14是对原线圏Ll的感应电压进行检测的电路， t者如可以包括电阻RA1、RA2、和在RA1和RA2的共有连4妾点NA3 与GND (广义上的低电位侧电源)之间设置的二极管DA1。具体 地-说，通过用电阻RA1、 RA2对原线圈Ll的感应电压进4于分压而 获得的信号PHIN ^皮输入^合送电控制装置20的波形一佥测电^各28。
显示部16为用颜色或图像等显示无触点输电系统的各种状态 (输电中、ID认证等)的装置，例如，通过LED (发光二极管) 或LCD (液晶显示装置)等实现。
送电控制装置20是用于进行送电装置10的各种控制的装置， 可以通过集成电if各装置(IC)等加以实现。该送电控制装置20包 括送电侧控制电^各22、驱动时钟脉冲生成电路23、振荡电路24、 谐波检波电路25、驱动器控制电路26、波形检测电路(峰值保持 或脉宽检测电路)28、比较器CP1、 CP2、 A/D转换器33、运算部 35以及致动器控制电路37。
送电侧控制电路22是进行送电装置10和送电控制装置20的 控制的电路，例如，可以通过门阵列或微型计算机等实现。具体地说，送电侧控制电路22进行输电、负载检测、调频、异物检测或 者装卸检测等所需的各种顺序(sequence)控制和判定处理。
振荡电路24诸如由晶体振荡电路构成，生成原级侧的时钟脉 冲(clock signal )。驱动时钟脉冲生成电路23基于由振荡电路24 生成的时钟脉沖和来自送电侧控制电路22的频率设定信号，生成 预期的频率的驱动控制信号。
驱动器控制电路26例如进行调整以使包含在送电部12中的两 个送电驱动器(未图示)不同时导通(ON)，同时向送电部12的 送电驱动器(未图示)输出驱动控制信号，并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 一端的感应电压的信号 PHIN的波形，并进行负载检测和异物检测等。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，原线圏Ll的感应电压的信号波形对应其进4亍改变。
具体地说，如图3 (B)所示，当为了发送数据"0",受电装 置40的负载调制部46降低负载时，信号波形的振幅(峰值电压) 变小，当为了发送数据"1"而提高负载时，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 (peak-hold)处理等，判断峰值电压是否超过阈值电压，从而可以 判断从受电装置40得到的数据是"0"还是"1"。另外，波形检测 的方法并不限定于上述的方法。例如，也可以用峰值电压以外的物 理量来判断受电侧的负载是高还是变低。诸如也可以使用峰值电流 进行判断。
另夕卜，作为波形检测电路28，可以使用峰值保持电路(或用于 才企测以电压和电流的相位差决定的3永宽的"永宽4全测电if各)。通过比较器将波形检测电路28的输出信号的电平和规定的阈值进行比较， 乂人而可以获得表示原线圈Ll和次级线圏L2之间的相对位置关系的 相对位置信号PE。
(受电装置的构成和动作)
受电装置40(受电模块、次级模块)可以包括次级线圏L2(包 含与两端连接的谐振电容器并优选包含磁体)、受电部42、负载调 制部46、供电控制部48以及受电控制装置50。而且，受电装置40 和受电控制装置50并不^f义限于图2的构成，可以省略其构成要素 的一部分、或附加其它构成要素，实施改变连接关系等的各种各样 的变形。
受电部42将次级线圈L2的交流感应电压转换为直流电压。通 过受电部42具有的整流电^各43进行该转换。该整流电路43包含 二极管DB1 ~DB4。 二极管DB1 i殳置在次级线圏L2的一端的节点 NB1与直流电压VDC的生成节点NB3之间，DB2 i殳置在节点NB3 与次级线圈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的电容器CB1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对节点NB3、 NB4之间的电压进4亍分压而获得的分电压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。对于位置检测电路56，其分电压VD4成为用于位置4全测的输入信 号(ADIN)。
负载调制部46进行负载调制处理。具体地说，当从受电装置 40向送电装置10发送想要的数据时，根据发送数据使在负载调制 部46(次级侧)中的负载可变;也改变，并4吏原线圈Ll的感应电压 的信号波形改变。为此，负载调制部46包含串Jf关i殳置在节点NB3、 NB4间的电阻RB3 、及晶体管TB3 (N型的CMOS晶体管)。
该晶体管TB3通过从受电控制装置50的受电侧控制电路52 经由信号线LP3给予(赋予)的控制信号P3Q被导通(ON)或截 止(OFF)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并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TB2^皮截止，负载卯与受电装置40处于未电 连接的状态。
例如，当为了发送数据"O，，，而将次级侧i殳为^[氐负载(阻抗大) 时，信号P3Q为L电平且晶体管TB3处于截止状态。基于此，负 载调制部46的负载变为几乎无限大(无负载)。另一方面，当为了 发送数据"1"，而将次级侧设为高负载(阻抗小)时，信号P3Q为 H电平且晶体管TB3处于导通状态。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90的电力供电。调整器(LDO) 49 对通过整流电路43中的转换而得到的直流电压VDC的电压电平进 行调整，并生成电源电压VD5 (例如5V)。受电控制装置50诸如 4皮供《会有此电源电压VD5并进4亍工作(动作)。
另夕卜，在调整器(LDO) 49的4lr入端和丰lr出端之间i殳置有由
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 ),从而形成旁路(by-pass)调整器(LDO) 49 的^各径。例如，在高负载时(例如，在消库毛强烈的蓄电池充电的初 期，需要稳定地流入大致固定的大电流，这样的时候相当于高负载 时)，由于调整器49本身的等值阻抗，电力损耗增大且发热增大， 所以就要迂回调整器经过旁路路径把电流提供给负载。
为了控制作为开关电^各的PMOS晶体管(Ml )的导通/截止， i殳置有作为旁^各控制电路功能的NMOS晶体管(M2)及上位电阻 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 赋予NMOS晶体管(M2)的栅极时，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，形成有旁路调整器(LDO) 49的路径。另一方面，当NMOS 晶体管(M2)处于截止状态时，由于PMOS晶体管(Ml)的栅极 通过上位电阻R8维持高电平，所以PMOS晶体管(Ml )截止，不 形成旁鴻^各径。
由包含在受电控制装置50中的受电控制电^各52控制NMOS 晶体管(M2)的导通/截止。
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的输出节点)和节点NB6 (受电 装置40的电压输出节点)之间，由来自受电控制装置50的控制电 ^各52的信号P1Q控制。具体地i兌，晶体管TB2在完成(确定)ID 认证并进行通常的输电(即正式送电)时变为导通状态。
受电控制装置50是进行受电装置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可以利用才艮 据次级线圏L2的感应电压而生成的电源电压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 、才展荡电路58 、频率4全测电^各60以及充满电4企测电i 各62 。
受电侧控制电路52是进行受电装置40和受电控制装置50的 控制的电^各，例如，可以利用门阵列或樣i型计算4几等实现。该受电 侧控制电路52将串联调节器(LDO )49的输出端的固定电压(VD5 ) 作为电源进行工作。该电源电压(VD5)经过电源供给线LP1赋予 给受电侧控制电路52。
具体地说，该受电侧控制电^各52进行ID认证、位置4企测、频 率检测、充满电4企测、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和判 定处理。
位置^r测电^各56用于监一见相当于次级线圏L2的感应电压的波 形的信号ADIN的波形，并判断原线圈Ll和次级线圈L2的位置关 系是否恰当。
具体;也i兌，用比專交器^l寻^f言号ADIN变4奐为二^直(binary value ) 并判断位置关系是否恰当。
才展荡电^各58i者如由CRJ展荡电^各构成，4展荡电^各58用于生成 次级侧的时钟脉沖。频率4企测电路60用于检测信号CCMPI的频率 (fl、 f2)，并判断送电装置IO发送的发送数据是"1"还是"0"。
充满电检测电路62 (充电检测电路)是用于检测负载90的蓄 电池94是否为充满电状态(充电状态)的电^各。具体地说，充满 电^r测电^各62诸如通过4企测在显示充电状态中使用的LEDR的导 通或截止，从而才佥测充满电状态。即，当在连续规定时间(例如、 5秒)中LEDR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LEDR的亮灯 习犬态来4企测充满电纟犬态。
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4艮据发光装置(LEDR )的亮灯状态检 测充满电状态。该充电控制装置92 (充电控制IC)可以通过集成 电路装置等实现。另夕卜，可以像智能电池(smart battery) —样，使 蓄电池94本身具有充电控制装置92的功能。另外，自身负载90 并不卩艮定于二;欠电;也(secondary batery )。侈'H口，也可能存在通过A见 定的电路工作，其电路变为自身负载的情况。
(关于次级侧i殳备的靠近4企测及两个线圏的位置调整)
图4是表示用于进行次级侧设备的靠近检测及两个线圏的自动 的位置调整的原级侧结构的图。在图4中，更具体的示出图2所示 的送电装置10的内部构成。
在图4中，将波形检测电路28设定为峰值保持电路。由波形 检测电路28输出线圏端电压的峰值电压SR。该峰值电压SR可以 用于次级线圈L2的靠近检测。该峰值电压SR通过比较器CP1与 第一阈值(靠近检测用阈值)VI进行比较。比较器CP1的输出信 号PE1被供给给送电侧控制电路22。
另夕卜，谐波检波电路25具有对来自波形监视电路14的电压信 号进行滤波的滤波电路27、对原线圈Ll的奇数次谐波(在这里为 5次谐波)fs进行混频的混频器29及检波电路31。
在这里，如果将由原线圏Ll和电容器C1构成的原级侧的串联 谐振电路的谐振频率设定为(fp)，则通常重视动作的稳定性而将原 线圏的驱动频率设定为偏离其谐振频率(fp)的频率(fd)。当为上
29下对称的驱动信号时，原线圈的驱动频率的谐波(fs)〗又为奇凄史次 谐波，如上所述，例如可以使用5次谐波(fs: = 5fd)。
谐波检波电路25的检波输出通过比较器CP2与第二阈值(谐 波谐振峰值检测用阔值)V2进行比较。比较器CP2的输出信号PE2 被提供给送电侧控制电路22，同时，被输入A/D转换器33，并转 换为凄t字信号。A/D转换后的数字数据^皮赋予给运算电^各35。
运算电路35具有被RAM (未图示)所存储的XY平面的座标 信息，运算电路35可以根据通过致动器控制电路37扫描原线圈 (Ll )时的移动方向及移动速度、和获得谐波峰值的定时，指定与 获得谐波峰值的定时相对应的XY平面上的座标位置，并可进一步 对例如连接该指定两点的线段的中点的座标进行运算。如上所述， 可以才艮据获得谐波峰值时的座标位置^:据来求得次级线圈(L2)的 中心^立置(在后详述)。
另外，送电侧控制电路22能够根据比较器CP1的输出信号 (PE1 )检测次级侧设备(次级线圈L2)的靠近。另夕卜，送电侧控 制电路22将比较器CP2的输出信号(PE2 )作为指标(index )，向 致动器控制电路37发送原线圈(原级侧设备)的扫描指令。致动 器控制电路37根据来自送电侧控制电路22的扫描指令驱动致动器 (actuator )。另外，也可以将比较器CP2的输出信号(PE2 )输入 给致动器控制电路37,通过致动器本身的判断驱动致动器。
另外，如图4的右上所示，在次级线圈(L2)中i殳置有谐波谐 振用的电容器C2，还设置有^兹体FS。该^兹体FS例如是将,兹通量和 电if各进^f亍分离的遮蔽板，或者也可以是次级线圏的》兹芯。通过存在 f兹体FS,从而可以^r测次级线圈靠近原级侧(详细进行后述)。
(次级线圏的靠近才企测的原理)下面，利用图5至图7对次级线圏的靠近检测的原理进^S兌明。 图5 (A)至图5 (F)是用于对次级线圏的^兹体靠近原线圈时的电 感增加进行说明的图。如上所述，在这里所说的"电感"是指因带 》兹体的次级线圈的靠近而变动的电感(准确i也是3见在电感(apparent inductance ))。使用所说"视在电感"的术语是为了与原线圏自身的 电感(在不受到次级线圈的靠近影响时的电感)进4亍区别。在以下 的"i兌明中，Lps和净皮才示明的电感为一见在电感。
如图5(A)所示，在次级线圏L2中附属有石兹体(FS)。如图 5 (B)所示，该磁体(FS)例如是作为存在于平面线圈即次级线圏 L2、和电路基板3100之间的》兹屏蔽材料的》兹体(并不^f又限定于此， 也可以是作为次级线圏L2的磁芯的磁体)。
图5 (C)所示的原线圏Ll自身的等效电路变成如图5 (D) 所示，其谐才展频率成为如图示的fp。即，通过L1和Cl来确定f射展 频率。在这里，如图5(E)所示，当次级线圈L2靠近时，在次级 线圈L2中附属的磁体(FS)与原线圏Ll耦合，如图5(F)所示， 变成原线圏(Ll)的磁通量穿过磁体(FS)，磁通量密度增加。由 此，原线圏的电感上升。这时的原线圈Ll的化4展频率变为如图所 示的fsc。即，谐振频率依存于Lps (考虑到因次级线圏靠近的影响 的原线圏的^L在电感)和原级侧的电容器Cl。即，原线圏的^L在 电感Lps可以如下表示。Lps = Ll+AL。在该/>式中，Ll是原线圈 自身的电感，AL是因》兹体FS靠近于原线圏而引起电感的上升量。 例如可以通过用计测4义器实际测量当次级线圈靠近时的原线圏的 电感来取得Lps的具体的值。
接着，对由于两个线圏的靠近，原线圏的电感如何变化进行观察。图6 (A)至图6 (D)是表示原线圈和次级线圏的相对位置关 系的例子的图。在图中，PA1表示原线圏Ll的中心点，PA2表示 次级线圈L2的中心点。
在图6(A)中，由于两个线圈的位置远，所以相互间没有影 响，但如图6 (B)所示，当次级线圈(L2)靠近原线圈(Ll )时， 如在图5中的说明一样，原线圈的电感开始增大。在图6(C)中， 不Y又自感，而且两个线圈耦合互感(将一个线圈的》兹通量通过另一 个线圏的》兹通量相4氐的作用)动作，而且，如图6 (D)所示，当 两个线圈的4立置完全一致时，由于在次级线圈(L2)侧流动有电流， 所以由于基于互感的f兹通量的相抵，漏》兹通量减小，线圈的电感减 少。即，通过进行位置调整从而次级侧设备开始工作，伴随该次级 侧设备开始工作，在次级线圏(L2)中流动有电流，由此，产生基 于互感的；兹通量的相4氐，〗吏漏》兹通量减少，原线圈(Ll)的电感减 少。
图7是表示原线圈和次级线圈的相对3巨离、和原线圏的电感的 关系的图。在图7中，片黄轴为相对距离，纵轴为电感。在这里，"相 对距离"是指"标准化两个线圏的中心的横向的偏移量的相对值"。 另夕卜，相对距离是表示两个线圈在横向上偏移多少的指标之一，也 可以4吏用绝7寸3巨离(例4口用毫米表示两个线圈的中心偏移多少的绝 对值)代卢齐相对距离。在图7中，在相对距离为dl时，没有次级 线圈的影响，原线圈Ll的电感是原线圈自身的电感"a"。当次级 线圈L2靠近时(相对距离d2)，由于i兹体的影响》兹感应强度增大， 电感上升至"b"。
当次级线圏L2进一步靠近时(相对距离d3)，电感上升至"c"。 当次级线圈再进一步靠近时(相对距离d4),电感上升至"d"。处 于该状态下的线圈间产生耦合，然后，相互电感的影响成为主控。
32即，在相乂于3巨离为d5时，由于互感的影响成为主4空，所以电 感下降变为"e"。在相对距离为0 (当原线圈和次级线圈的各中心 位于XY平面的中心时)时，由于》兹通量的相^J氐漏》兹通量变为最小， 电感收敛为固定值(图7的"中心的电感")。
在这里，相对距离"d2"为送电界限范围。这时，如果使用电 感阈^f直(INthl),则可以才企测出次级线圈(L2)靠近至详目》于-巨离d2。 即，如4吏用第一电感阔值(INthl)来才企测由于次级线圏(L2)的 靠近而使电感值上升，这表示次级线圏L2已靠近至可以送电范围 附近。另外，实际上使用与上述的电感阈值(INthl )对应的电压阈 值(第一阈值V1)来判定次级线圈的靠近。
在本发明中，为了自动地冲企测出这样的次级线圈(L2)的靠近， 可以间歇地(例如周期地)驱动原线圈(Ll )。由此，能够自动地 才企测出次级线圏(次级侧设备)的靠近。
当检测出次级线圈(L2)的靠近时，接着，执行利用谐波谐振 的次级线圏位置的4企测动作。下面，具体地进^f亍-说明。
(利用谐波谐振的原线圏和次级线圏的相对位置关系的4企测 的原理)
图8是用于说明在原线圏和次级线圏电磁耦合的变压器中的漏 电感的概念的图。图8的上侧示出靠近配置的线圏之间的磁通量的 情况，图8的下侧示出变压器的等效电3各。
在图8中，原线圈(Ll)、次级线圏(L2)都是半径R的圓形 线圏。当由原线圏(Ll )产生的磁通量小A与次级线圈(L2)链 接(interlink)时，由于通过互感在次级线圏(L2 )中-虎动有才目4氐原线圏(Ll)的,兹通量那样的电流，所以f兹通量明显变为0。即， 多里想上变压器的相互电感M为0。
但是，实际上在原线圈(Ll)中存在有漏磁通量(J)B,在次级 线圈(L2)中存在有漏》兹通量4)C。由于原级侧的漏》兹通量cJ)B而 产生原级侧漏电感LQ,由于次级侧的漏一磁通量cJ)C而产生次级侧 漏电感LT。另外，虽然在理论上认为存在有理想的变压器，但与漏 电感的才莫型(model)没有关系，可以忽略不计。
图9 (A)至图9(D)是用于说明谐波谐振电i 各的构成和动作 的图。如图9(A)所示，在次级线圈(L2)中连4妻有谐波谐振用 的电容器C2。这时的变压器的等效电路为如图9 (B)所示。由于 为送电之前，所以次级侧的负载(RL)处于未连接状态。另夕卜，如 上所述，由于相互电感实质上为0,所以可以忽略。另外，由于原 级侧的漏电感(LQ)和次级侧的漏电感(LT)被串联地连接，所 以合成两者的电感变为(LQ + LT)。因此，变压器的等承文电^各可以 如图9(C)所示i也变形。
如图9(C)所示，虽然构成有SY1和SY2两个谐振电^^,但L 在这里忽略SYl, 4又注目于SY2。另外，原线圏(Ll)的驱动信号 (VD)的驱动频率(fd)的奇凄t次谐波如图9(D)所示。在这里， 注目于5次谐波(5fd )(但是并不仅限于此)。
在本实施例中，如图9(E)的下侧的公式所示，设定电容器 C2的电容值，以4吏谐振电路SY2的谐，振频率fs与原线圈(Ll )的 驱动频率的5次谐波(5fd) —致。据此，谐振电路SY2成为与原 线圈的驱动频率的5次"i皆波进^亍谐振的谐波谐振电^各。因此，图9 (C)的谐振特性成为如图9(E)所示，在频率轴上的5fd的位置 上获得谐波谐振的峰值。如上所说明，漏电感是未链接的漏》兹通量产生出的电感，该漏
》兹通量的量因原线圈(Ll)和次级线圈(L2)之间的相对位置关系 而不同。
因此，例如在用图9说明的谐波谐振电路SY2中，如果以两个 线圈位置一致时的漏电感为前^是来^殳定电容器C2的电容，则该谐 波谐振电路SY2成为在原线圈及次级线圈的位置一致时生成谐波 谐振的谐波谐振电路，如果以两个线圈位置 一致时的漏电感为前提 来设定电容器C2的电容，则该谐波谐振电路SY2成为在原线圏 (Ll )及次级线圈(L2)的位置一致时生成谐波谐冲展的谐波谐振电 路。
图10 (A)、图10 (B)是用于对两个线圏偏离头见定距离R时 生成谐振的谐波谐振电路进行说明的图。如图10 (A)所示，如果 以在两个线圈(Ll、 L2)的中心4立置偏离3巨离R时的漏电感(4)B 和小C)为前提来设定电容器C2的电容，则该谐波谐振电路SY2 成为在原线圈(Ll )及次级线圈(L2)变为偏离失见定距离R的位置 关系时生成谐波谐振的谐波谐振电^各。
即，如图10 (B)所示，在将偏离夫见定距离R时的漏电感i殳定 为LQ(R)、 LT(R)时，如果设定电容器C2的电容值以使满足图 10 (B)的下侧所示的公式，则谐波谐振电路SY2在原线圏(Ll) 及次级线圏(L2 )变为偏离^L定距离R的位置关系时生成谐波谐才展。
图ll(A)至图ll(D)是用于说明相对于次级线圏扫描(scan) 原线圏时的、获得谐波谐振峰值的位置的图。如图11 (A)所示， 将原线圏(Ll)的中心i殳定为PAl，并将次级线圈(L2)的中心诏: 定为PA2。如图11 (A)所示，以从左侧向次级线圈(L2)直线状地扫描 原线圈(LI )的情况为例。这时，如图11 (B)所示，当原线圈(LI ) 靠近次级线圏(L2)且两个线圏的距离为R时，可以获得谐波谐振 峰值，同样，如图11 (C)所示，在原线圈(Ll )远离次级线圈(L2) 时也生成谐波谐振峰值。
在这里，当以i殳定与处在静止状态下的次级线圈(L2)交叉的 所有的轴，且在其轴上扫描原线圏(Ll)的情况为例时，如图11 (D)所示，谐振峰4直在乂人次级线圈(L2)的中心点PA2偏离3巨离 R的圆周上的位置上获得。即，如果将获得谐波谐振峰值的位置设 定为W，则W与次级线圈(L2)的最外侧的圆一至丈。
图12是表示在原线圏向次级线圈靠近时的原线圈的电感的变 化例、及从谐波检波电路获得的谐波电压的变化例的图。图12的 上侧所示的图与图7相同。如图12的下侧所示，基于"i皆波4全波电 路25的谐波谐振峰值在两个线圏的相对位置偏离距离R (=相对 距离d5 )时获得。因此，能够通过与谐波峰值检测用的阈值电压(V2 ) 的比较，检测出其谐波峰值。
另夕卜，如以上在图7中i兑明，当两个线圈的中心间的3巨离为L (=相对距离€12)时，能够通过因原线圈的电感上升而引起的线圏 端电压(线圈电流)的减少来4企测出次级线圏的靠近。与图12相 比显然R (生成谐波谐振峰值的距离)<L (靠近检测距离)。即， 利用靠近才全测来4全测次级线圈进入到距离L的范围中，且利用谐波 冲企波来才全测两个线圏成为距离R的位置关系。
另夕卜，不4非除R-0的情况。即，如果当R-O时(也就是两个 线圈的位置一致时)生成谐波谐振，则能够以其谐波峰值作为指标， 通过基于原级侧设备的手动的移动来进行两个线圏的位置调整，或者能够根据有无该谐波峰值来检测次级侧设备的取下(leave),这 是实用的。但是，当进行后述的正交二轴检索时，需要设定R〉0。
(基于正交二轴的次级线圏位置检测)
使用图13 图16，对基于正交二轴检测的次级线圏位置的检测 进行说明。图13 图15是用于说明基于正交二轴检索的次级线圏位 置才企测方法及定位方法的图。
在图13中，次级线圏(L2)被设置在原线圏移动范围Z内。 如图l所示，如果将次级侧设备510的设置范围限定在改变颜色后 的Zl区域内等的话，则次级线圏(L2)必然^皮i殳置在原线圈移动 范围内。如上所述，若间歇地驱动原线圏，则由于可以4全测出次级 线圏(L2)的靠近，所以接下来，图2的送电侧控制电路22向致 动器控制电路37指示以执行用于检测次级线圈位置的正交二轴检 索。下面，进行具体说明。此夕卜，如图所示地"i殳定基于XY轴的 XY平面，且可以通过图2的运算电路35来求得该XY平面上的座 标位置。此外，如上所述，原线圏(Ll)及次级线圈(L2)都是半 径R的圆形线圈，当两个线圈的中心(PA1和PA2)间的-巨离为R 时可以获得谐波峰值。
首先，如图13所示，致动器控制电路37驱动致动器720、 730 并4吏原线圏(Ll)沿与次级线圈交叉的第一轴(Jl)移动，冲丸4亍用 于才企测次级线圏位置的第一扫描(步骤(Sl))。
此时，在PQ1、 PQ2这两点，产生谐波谐振峰值(步骤(S2)、 步骤(S3))。运算电路35求得连接PQ1和PQ2这两点的线段的中 点的座标PQ3 (步骤(S4))。接下来，如图14所示，致动器控制电路37驱动致动器720、 730并4吏原线圏(Ll)沿第二轴(J2)移动，进4亍用于冲企测次级线 圈的位置的第二扫描(步骤(S5))，其中，该第二轴与第一轴(J1) 正交且通过在第一扫描中求得的中点PQ3。此时，在PQ4、 PQ5这 两点产生谐波谐振峰值(步骤(S6)、步骤(S7))。运算电路35求 得连接PQ4及PQ5这两点的线段的中点的座标PQ6 (步骤(S8 ))。
求得的座标PQ6表示次级线圈(L2)的中心PA2的位置。即， 据此，可以求得次级线圈(L2)的中心位置。
接下来，如图15所示，使原线圏(Ll)向J3方向移动，原线 圈(Ll )的中线PA1重叠于次级线圈(L2 )的中心PA2(步骤(S9 ))。 如上所述，可以自动地进行线圏间的极高精度的位置调整。
图16汇总示出了以上的步骤。图16是表示利用正交二轴检索 的次级线圈位置检测方法及原线圈的定位方法的步骤的流程图。此 外，在图16的流程图中也包括次级线圏的靠近检测动作。但是， 并不是必须的而是可以省略靠近4企测。
如图所示，首先，进行原线圈的间歇驱动，并通过原线圈的电 感的上升来冲企测次级侧设备(次级线圈)的靠近(步骤ST1 )。当 检测出次级线圈向规定区域进行的设置(次级线圏的靠近)时，接 下来进行沿第一扫描线轴的第一扫描(步骤ST2 )。
在第一扫描中，可以获得两点的谐波检测信号峰值(谐波谐振 峰值)(步骤ST3 )，接着，通过运算来求得连接两点间的线段的中 点的座标(步骤ST4)。然后，进4亍沿通过求得的中心座标且与第一扫描线轴正交的第
二扫描线轴的第二扫描(步骤ST5)。通过该第二扫描，可以获得 两点的谐波检测信号峰值(谐波谐振峰值)(步骤ST6 )。
求得连接通过第二扫描求得的两点的线段的中点的座标(步骤 ST7)。求得的中点座标是次级线圏(L2)的中心位置的座标。
沿求得的次级线圏的中心位置移动原线圈(Ll)的中心(步骤 ST8)。据此，原线圏(Ll)和次级线圏(L2)之间的位置调整结束。
(XY载物台的构成例和动作)
4妄着，对XY载物台的构成例和动作进4亍i兌明。图17是表示 XY载物台的基本构成的立体图。
如图16所示，XY载物台702包括一对导轨100、 X轴滑块 (slider) 200、以及Y轴滑块300。在这些中使用的材料诸如为铝、 铁、花岗岩(granite)以及陶瓷等。
一对导轨100具有相互对置的导槽110,沿X轴方向延伸平行 地设置。 一对导轨IOO被固定在未图示的平台上。
在一乂十导專九100之间卡合有x轴滑块200。 X轴滑块200为矩 形平板状，其两端部分分别嵌入对置的导槽110中且卡合，沿导槽 IIO容许X轴方向的移动，^f旦限制Y轴方向的活动。因此，X轴滑 块200能够沿一对导4九100沿X轴方向作往返运动。
另外，也可以将i殳置在导轨100上的导槽110 i殳置在X轴滑块 200侧，在导轨100侧_没置嵌入在X轴滑块200上设置的导槽的凸 条。导轨100和X轴滑块200之间的卡合部分只要是以3个面支撑 即可，无需限制导槽的形状。
39为了围住X轴滑块200而安装有Y轴滑块300。 Y轴滑块300
截面大致为"3"字型，以使与矩形平板状的X轴滑块200的截面 形状一致。其大致字型的Y轴滑块300的开口部分向内侧折 回。另外，Y轴滑块300的上部也可以开口 ，甚至还可以为不全部 开口的截面大致"口"字型的滑块。
由此，与导槽110卡合的X轴滑块200的宽度方向的两端部分 由Y轴滑块300支撑上面、侧面及下面三个面。而且，Y轴滑块 300通过安装在X轴滑块200上，从而相对于X轴滑块200，被限 制X轴方向的活动，当X轴滑块200在X轴方向上移动时，伴随 于此，在X轴方向上移动。此外，相对于X轴滑块200，可以容许 Y轴方向的活动，相对于X轴滑块200，可以在Y轴方向上移动。 X轴滑块200不仅进行滑动，还兼作对X轴滑块200使Y轴滑块 300在Y轴方向上移动的导向装置。此外，Y轴滑块300的上部成 为载入使XY轴活动的对象的顶板(可动主面)。
如图所示，在作为顶板的Y轴滑块300的主面上安装有包括原 线圈(圆形的巻线线圏)L1、及初UC化后的送电控制装置20的送 电装置10。
此外，在图17的XY载物台702上，使用高精度的直线电动 机作为驱动源。另外，也可以使用滚珠螺杆结构来代替直线电动机。
使X轴滑块200移动的X轴直线电动机600设置在一对导轨 100之间。通过将安装在棒状的定子610上的X轴直线电动机600 的可动元件620固定在X轴滑块200的下部，从而将X轴滑块200 i殳定为4主复自由4犬态。另外，Y轴滑块300通过Y轴直线电动才几70(H皮往返驱动。在 X轴滑块200上i殳有凹部210,在其凹部210上收容有Y轴直线电 动才几700。通过这才羊，可以抑制载物台(stage)的高度。
X轴直线电动机600及Y轴直线电动机700分别相当于图2所 示的X方向致动器720及Y方向致动器730。
在这样的XY载物台702上，通过安装有送电装置10来构成 送电侧装置(无触点输电系统的送电机构)704，其中，该送电装 置10包含原线圏(圆形的巻绕线圏)Ll及被IC化后的送电控制装 置20。
而且，如图1 (B)所示，送电侧装置704被埋入在具有水平 的平面的构造物(例如案台等)的内部。由》匕，可以实iE见与第二4戈 的无触点输电系统对应的如下送电侧装置704:可以自动地移动原 线圏的XY平面上的位置，以使对应放置在概略位置上的次级侧设 备(便携式终端等)的次级线圈位置。
如上所述，本发明的送电控制装置20间歇地驱动原线圏，并 不断地监视是否产生因原线圏电感的上升而引起的线圏端电压(电 流)的减小。而且，如果检测出次级侧设备的靠近(是次级侧设备 载置在^见定区域Z1内)，则例如，可以进行原线圏位置的自动调整。 因此，可以自动进行次级侧设备的靠近检测及原线圈的位置调整， 不会产生一切用户的麻烦。但是，不排除不进行靠近检测的情况、 或通过手动调整原线圏的情况。
以上，参照实施例对本发明进行了说明，但是，本发明并不限 于此，可以有各种各样的变形及应用。即，只要在没有脱离本发明 主旨的范围可以有很多的变形，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i兌明书或附图中，至少有一次与更广义或同义不同术i吾U氐 电位侧电源、电子设备等)同时记载的术语(GND、 1更携式电话枳^ /充电器等)，在i兌明书或附图的4壬4可地方可以」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也包含在本发明的
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、和在原级侧的次级侧的负载才企测的方法也并不限定在 本实施例中进行说明的这些内容，可以进行各种各样的变形。
例如，根据本发明的至少一个的实施例，例如，可以获得如下 的效果。^f旦是以下的效果未必同时获得，以下列举的效果不^皮作为 对本发明进行不当地限定的依据。
(1) 即使次级侧设备被设置在概略的位置，由于原线圈自动 地移动到适当的位置，所以可以实现通常的适当送电。
(2) 由于不影响次级侧设备的大小、形状及设备设计等，且
可实现正常的，俞电，所以进一步4是高无触点llr电系统的通用性。
(3) 由于次级侧设备的设计的随意度没有任何限制，所以不 产生次级侧设备的制造商的负担。
(4) 由于不用特别的电路(位置检测元件等)，而是活用无触 点输电系统具有的电^4勾成来4佥测线圏间的相对位置关系，所以结 构不复杂化，且易于实现。
(5) 可以进行使用原线圈的区域频率的谐波谐振的、极高精 度的线圏位置检测。(6 )还可以实现具有用于实现谐波谐4展的新结构的受电装置。
(7 )可以获得利用原线圈的驱动频率的奇数次谐波的谐振的、 新的次级线圏〗立置才企测方法和原线圈定^f立方法。
(8)例如在具有水平面的平面的构造物(例如案台)的规定 区域上载置有便携式终端等，从而可以自动地调整原线圏的位置并 进行充电等，能够实现极高的通用性及便利性的次世代(第二代)
的无触点llr电系统。
本发明发挥了如下效果提供了通用性及便利性进一步提高的 次世代无触点输电系统，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)、送电侧装置(包括送电装置、致动器 及XY载物台的原级侧构造体)、及无触点输电系统等是非常有用 的。
附图才示^^兌明
Ll 原线圈
10 送电装置
14 波形监纟见电^各
20 送电控制装置
23 驱动时4中月永冲生成电3各
25 谐波检波电路
27 滤波电路
L2 次级线圏
12 送电部
16 显示部
22 送电侧控制电鴻^
24 4展荡电路
26 驱动器控制电路
28 波形4企测电3各29 混频器
33 A/D转换器
37 致动器控制电路
42 受电部
46 负载调制部
50 受电控制装置
56 位置一企测电路
60 频率4企测电3各
90 次级侧i殳备的负载
94 蓄电池(次级电池)
704 送电侧装置(原级侧构造体)
31 检波电路
35 40
运算电路 受电装置
43 整流电路
48 供电4空制部
52 受电侧控制装置
58 4展荡电^各
62 充满电抬，测电路
92 充电控制装置
702 XY载物台
710 致动器驱动器
730 Y方向H动器
720 X方向致动器
PE (PE1、 PE2)相对位置信号
权利要求
1. 一种送电控制装置，被设置在无触点输电系统中的所述送电装置中，其中，所述无触点输电系统从送电装置向受电装置经由电磁耦合的原线圈及次级线圈以无触点的方式传输电力，所述送电控制装置的特征在于，所述送电控制装置包括送电侧控制电路，用于控制向所述受电装置的送电；运算电路，用于进行规定的运算并求得所述次级线圈的位置；以及激励器控制电路，控制用于使所述原线圈在XY平面上的位置移动的激励器的动作，所述激励器控制电路为了检测出所述次级线圈的位置而扫描所述原线圈，所述运算电路根据通过用于检测所述次级线圈的位置的扫描而获得的数据，进行所述规定的运算并求得所述次级线圈的位置，所述激励器控制电路移动所述原线圈，以便所述原线圈的位置变为通过所述运算求得的所述次级线圈的位置。
2. 根据权利要求1所述的送电控制装置，其特征在于，所述送电控制装置包括谐波检波电路，用于检测所述 原线圏的驱动频率的谐波信号，当所述原线圈的中心和所述次级线圈的中心仅偏离规定 距离且电,兹耦合时，构成与所述原线圈的驱动频率的所述谐波进行谐振的谐振电路，所述谐波检波电路检测基于所述谐振电 路的谐振的所述原线圈的驱动频率的所述谐波的谐振峰值，所述运算电路根据从所述谐波检波电路获得所述谐波的 谐振峰值时的座标位置数据进行-见定的运算，并求得所述次级 线圏的中心^立置。
3. 根据权利要求2所述的送电控制装置，其特征在于，所述原线圈和所述次级线圈都是圓形的线圏，所述激励器控制电路驱动所述激励器，并沿与所述次级 线圈交叉的第 一轴移动所述原线圈，进行用于检测次级线圈位 置的第一扫描，所述运算电路在所述第一扫描中，通过运算求得线4殳的 中点的座标，其中，所述线段是连接获得所述谐波检波电路的 检波信号的峰值的两点中的各点的线段，所述激励器控制电路驱动所述激励器，并沿第二轴移动 所述原线圏，进行用于4企测次级线圏位置的第二扫描，其中， 所述第二轴与所述第一轴正交且通过在所述第一扫描中求得的所述中点，所述运算电路在所述第二扫描中，通过运算求得线段的 中点的座标，其中，所述线段是连接获得所述谐波检波电路的 检波信号的峰值的两点中的各点的线段，所述激励器控制电路驱动所述激励器，并移动所述原线 圈，以〗更所述原线圈的中心位置变为在所述第二扫描中求得的 所述中点的位置。
4. 根据权利要求2或3所述的送电控制装置，其特征在于，在所述次级线圏上连接有电容器，同时设定所述电容器 的电容值，以^更通过所述原线圈的中心和所述次级线圏的中心 仅偏离规定距离时的漏电感、和所述电容器构成与所述原线圈 的驱动频率的谐波进行谐振的谐振电路，所述谐波检波电路检 测基于所述谐振电路的谐振的所述原线圈的驱动频率的所述 谐波的谐振峰值。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的送电控制装置，其特征在 于，所述送电控制装置还包括靠近检测电路，根据所述原线圈的线圈端电压或线圏电 流来冲企测所述次级线圈靠近所述原线圈，当通过所述靠近检测信号冲全测出所述次级线圈的靠近 时，所述激励器控制电^各进行用于4企测所述次级线圈的位置的 扫描。
6. 根据权利要求5所述的送电控制装置，其特征在于，所述次级线圈是带》兹体的次级线圈，由于所述带》兹体的次级线圈的靠近，所述原线圏的电感 增大，以失见定频率驱动所述原线圈时的线圈端电压或线圏电流 减少，当所述靠近检测信号达到规定的阈值时，所述激励器控 制电路进行用于4企测所述次级线圈的位置的扫描。
7. 根据权利要求5或6所述的送电控制装置，其特征在于，所述送电侧控制电路为了 一企测所述次级线圈的靠近，以 所述^见定频率间歇地驱动所述原线圈。
8. —种送电装置，其特征在于，包括根据权利要求1至7中任一项所述的送电控制装置；以及所述原线圏。
9. 一种受电装置，其特征在于，包括所述次》及线圈；以及 连接于所述次级线圏的电容器，_没定所述电容器的电容1直，以 <更通过所述原线圈的中心 和所述次级线圈的中心为4又偏离*见定距离R的位置关系时的 漏电感、和所述电容器构成与所述原线圈的驱动频率的谐波进 行谐振的谐振电路，其中，R兰0。
10. 根据权利要求9所述的受电装置，其特征在于，所述次级线圈是带》兹体的次级线圏，在由于所述带^兹体 的次级线圈靠近所述原线圈，/人而在所述送电装置侧4佥测出所 述靠近时的所述原线圈的中心和所述次级线圏的中心之间的 -巨离i殳定为L的情况下，所述^L定距离R满足0^R〈L的关系。
11. 一种无触点输电系统，其特征在于，包括才艮据权利要求8所述的送电装置；以及 根据权利要求9或权利要求10所述的受电装置。
12. —种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求9或权利要求 IO所述的受电装置。
13. —种次级线圏位置才全测方法，所述次级线圏位置4全测方法是无触点llr电系统中的次级线圈位置才企测方法，其中，所述无触点 输电系统在从送电装置向受电装置经由电磁耦合的圓形的原 线圈及圆形的次级线圈以无触点传输电力的同时，在所述次级 线圈上连^妄有电容器，在所述原线圏的中心和次级线圏的中心 <又偏离规定距离且电石兹耦合时，通过漏电感和所述电容器构成 与所述原线圏的驱动频率的谐波进行谐振的谐振电路，所述次 级线圈位置才全测方法的特^正在于，沿与所述次级线圈交叉的第 一轴移动所述原线圈，进4亍 用于冲全测次级线圏的位置的第 一扫描，在所述第一扫描中，通过运算求得线段的中点的座标， 其中，所述线段是连接获得所述谐波检波电路的检波信号的峰 值的两点中的各点的线段，所述激励器控制电路驱动所述激励器，并沿第二轴移动 所述原线圏，进行用于才企测次级线圏位置的第二扫描，其中， 所述第二轴与所述第 一轴正交且通过在所述第 一扫描中求得 的所述中点，在所述第二扫描中，通过运算求得线段的中点的座标， 其中，所述线段是连接获得所述谐波检波电路的检波信号的峰 值的两点中的各点的线段，据此，检测出所述次级线圈的位置。
14. 一种原线圏定位方法，其特征在于，将原线圈移动到通过根据权利要求12所述的次级线圈位 置才企测方法才企测出的所述次级线圈的位置，据此，相对于次级 线圈定位原线圏。
15.才艮据^又利要求14所述的原线圏定位方法，其特4正在于，在进4亍所述次级线圈位置4企测方法之前，为了才企测带有 》兹体的所述次级线圏的靠近，以所述^L定频率间歇地驱动所述 原线圈，由于所述带》兹体的次级线圈的靠近，所述原线圈的电感 增大，以失见定频率驱动所述原线圈时的线圈端电压或线圈电流 减少，以根据所述线圈端电压或线圏电流生成的靠近才全测信号 达到失见定的阈值为条件，进行所述原线圏位置的定位方法。
全文摘要
本发明提供了送电控制装置、送电装置、受电装置、无触点输电系统、电子设备、次级线圈位置检测方法及原线圈的定位方法，可自动且高精度地进行原线圈和次级线圈的位置调整。送电控制装置包括送电侧控制电路(22)，控制向受电装置(40)的送电；运算电路(35)，进行规定的运算并求得次级线圈L2的位置；及激励器控制电路(37)，控制使原线圈L1在XY平面上的位置移动的激励器(720、730)的动作，激励器控制电路为了检测出次级线圈L2的位置而扫描原线圈L1，运算电路根据通过检测次级线圈的位置的扫描而获得的数据，进行规定运算并求得次级线圈L2的位置，激励器控制电路移动原线圈L1，以便原线圈L1的位置变为通过运算求得的次级线圈L2的位置。
文档编号H02J17/00GK101425703SQ20081021148
公开日2009年5月6日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年9月26日
发明者神干基 申请人:精工爱普生株式会社