(57)【要約】【課題】電圧に対する耐性が比較的高く、浮遊容量を低減することが可能なスイッチ回路及び該スイッチ回路を備える送電装置を提供する。【解決手段】互いに逆方向へ電流が流れるよう複数のサイリスタが直列に接続された一対のサイリスタ列が、互いに接続方向が反対になるよう並列に接続されている。カソードが第一の入出力端子に接続されているサイリスタ及びカソードが第二の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとカソードとの間に、それぞれオンオフスイッチが接続され、各サイリスタ列において、隣接するサイリスタのゲート間、アノードが第一の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間、及びアノードが第二の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間に、それぞれ抵抗素子が接続されている。【選択図】図１
2014022753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の入出力端子から第二の入出力端子へと電流が流れるよう複数のサイリスタが直列に接続されたサイリスタ列と、前記第二の入出力端子から前記第一の入出力端子へと電流が流れるよう複数のサイリスタが直列に接続されたサイリスタ列とが、互いに接続方向が反対になるよう並列に接続され、
カソードが前記第一の入出力端子に接続されているサイリスタ及びカソードが前記第二の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとカソードとの間に、それぞれオンオフスイッチが接続され、
各サイリスタ列において、隣接するサイリスタのゲート間、アノードが前記第一の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間、及びアノードが前記第二の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間に、それぞれ抵抗素子が接続されることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項２】
複数のサイリスタが直列に接続された２つのサイリスタ列が、互いに接続方向が反対になるよう直列に接続され、
前記サイリスタ列ごとに、前記サイリスタ列に流れる電流に対して逆極性を有するダイオードが並列に接続され、
２つの前記サイリスタ列の第一の入出力端子及び第二の入出力端子に接続されている一端側における前記第一の入出力端子及び前記第二の入出力端子と一端側のサイリスタのゲートとの間、他端側における互いに対向するサイリスタのゲートとカソードとの間のいずれかにオンオフスイッチが接続され、
各サイリスタ列において、隣接するサイリスタのゲート間、前記サイリスタ列の一端側に前記オンオフスイッチが接続されている場合、他端側に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間、及び前記サイリスタ列の他端側に前記オンオフスイッチが接続されている場合、一端側に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間に、それぞれ抵抗素子が接続されることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項３】
少なくとも受動電圧と、該受動電圧より高い能動電圧とを発する電源回路と、
複数の送電電極と、
該送電電極ごとに受動電圧又は能動電圧のいずれかを供給するよう前記電源回路との接続状態を切り換える、請求項１又は２に記載のスイッチ回路と、
該スイッチ回路の切り換えを制御する制御回路と
を備え、
少なくとも２つの前記スイッチ回路の第二の入出力端子が一の前記送電電極に接続され、
一方の前記スイッチ回路の第一の入出力端子には能動電圧が供給され、他方の前記スイッチ回路の第一の入出力端子には受動電圧が供給されることを特徴とする送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ回路及び該スイッチ回路を備える電界結合型の電力伝送システムの送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触で電力を伝送する電子機器が多々開発されている。非接触で電力を伝送する方式として、送電ユニット及び受電ユニットの小型化の観点から、容量結合型の電力伝送システムが採用される機会が増えている。
【０００３】
例えば特許文献１には、送電ユニット側に送電電極を格子状に配置してあり、受電ユニットに設けてある受電電極に対向する位置の送電電極に対して電力を供給するようスイッチ回路で切り換えることができる電力伝送システム（容量結合型充電器）が開示されている。図７は、従来の容量結合型充電器の構成を示す模式図である。
【０００４】
図７では、送電台（送電装置）１の携帯端末（受電装置）２を載置する面に格子状に配置された矩形状の結合電極４のうち、受電装置２が載置される領域の結合電極４に通電するよう電源回路１００との接続状態をスイッチ回路１０４で切り換えている。これにより、通電された結合電極４は送電電極として機能する。また、特許文献２には、半導体素子を用いた交流スイッチ回路が開示されている。図８は、従来の交流スイッチ回路の構成を示す例示図である。
【０００５】
図８（ａ）は、逆並列サイリスタを用いた従来の交流スイッチ回路の例示図である。サイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２に付与されるゲート信号により、端子Ｕと端子Ｘとの間に印加される交流の位相を制御する。しかし、図８（ａ）に示す交流スイッチ回路の応答は速くない。図８（ｂ）は、トランジスタとダイオードとを用いた従来の交流スイッチ回路の例示図である。
【０００６】
図８（ｂ）に示す交流スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２では、トランジスタＴｒ１とダイオードＤ１１とが直列に接続され、トランジスタＴｒ１とダイオードＤ１２とが逆並列に接続されている。同様に、トランジスタＴｒ２とダイオードＤ２１とが直列に接続され、トランジスタＴｒ２とダイオードＤ２２とが逆並列に接続されている。端子Ｕから端子Ｘの方向に流れる電流はトランジスタＴｒ１をオンオフ制御することで、端子Ｘから端子Ｕの方向に流れる電流はトランジスタＴｒ２をオンオフ制御することで、それぞれ導通を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１６８９０６２号明細書
【特許文献２】特開昭６１−２３４６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、容量結合による電力伝送を高い効率で行うためには、送電電極を高電圧、高インピーダンスにする必要があり、電源回路１００と送電電極との間に接続されるスイッチ回路１０４には高電圧に対する耐性が要求される。現状では、半導体スイッチにて対応することが困難であることからリードスイッチ、リレー等を採用せざるを得ず、装置全体として小型化を阻害する一因となっている。
【０００９】
また、半導体素子を用いて交流スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２を構成する場合、例えば交流スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２を構成するトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の端子間の浮遊容量が大きくなり、端子Ｕと端子Ｘとの間が容量短絡されるおそれがあった。このため、送電電極に高い電圧を印加した場合、送電電極をオフ状態に切り換えることができないおそれがあるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電圧に対する耐性が高く、浮遊容量を低減することが可能なスイッチ回路及び該スイッチ回路を備える送電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明に係るスイッチ回路は、第一の入出力端子から第二の入出力端子へと電流が流れるよう複数のサイリスタが直列に接続されたサイリスタ列と、前記第二の入出力端子から前記第一の入出力端子へと電流が流れるよう複数のサイリスタが直列に接続されたサイリスタ列とが、互いに接続方向が反対になるよう並列に接続され、カソードが前記第一の入出力端子に接続されているサイリスタ及びカソードが前記第二の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとカソードとの間に、それぞれオンオフスイッチが接続され、各サイリスタ列において、隣接するサイリスタのゲート間、アノードが前記第一の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間、及びアノードが前記第二の入出力端子に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間に、それぞれ抵抗素子が接続されることを特徴とする。
【００１２】
上記構成では、サイリスタを直列に接続することにより電圧に対する耐性を高めることができ、サイリスタの端子間の浮遊容量を抑制することができるので、高電圧・高周波の信号が入力された場合であってもスイッチ回路として正しく動作することが可能となる。また、半導体素子としてトランジスタを用いてスイッチ回路を構成する場合のように逆流を防止する必要性がないので、半導体保護用のダイオードを別途備える必要がなく、製造コストを低減することが可能となる。
【００１３】
次に、上記目的を達成するために本発明に係るスイッチ回路は、複数のサイリスタが直列に接続された２つのサイリスタ列が、互いに接続方向が反対になるよう直列に接続され、前記サイリスタ列ごとに、前記サイリスタ列に流れる電流に対して逆極性を有するダイオードが並列に接続され、２つの前記サイリスタ列の第一の入出力端子及び第二の入出力端子に接続されている一端側における前記第一の入出力端子及び前記第二の入出力端子と一端側のサイリスタのゲートとの間、他端側における互いに対向するサイリスタのゲートとカソードとの間のいずれかにオンオフスイッチが接続され、各サイリスタ列において、隣接するサイリスタのゲート間、前記サイリスタ列の一端側に前記オンオフスイッチが接続されている場合、他端側に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間、及び前記サイリスタ列の他端側に前記オンオフスイッチが接続されている場合、一端側に接続されているサイリスタのゲートとアノードとの間に、それぞれ抵抗素子が接続されることを特徴とする。
【００１４】
上記構成では、サイリスタを直列に接続することによりサイリスタ列の端子間の浮遊容量をより抑制することができるので、高電圧・高周波の信号が入力された場合であってもスイッチ回路として正しく動作することが可能となる。
【００１５】
次に、上記目的を達成するために本発明に係る送電装置は、少なくとも受動電圧と、該受動電圧より高い能動電圧とを発する電源回路と、複数の送電電極と、該送電電極ごとに受動電圧又は能動電圧のいずれかを供給するよう前記電源回路との接続状態を切り換える、請求項１又は２に記載のスイッチ回路と、該スイッチ回路の切り換えを制御する制御回路とを備え、少なくとも２つの前記スイッチ回路の第二の入出力端子が一の前記送電電極に接続され、一方の前記スイッチ回路の第一の入出力端子には能動電圧が供給され、他方の前記スイッチ回路の第一の入出力端子には受動電圧が供給されることを特徴とする。
【００１６】
上記構成では、サイリスタを直列に接続することにより電圧に対する耐性を高め、サイリスタの端子間の浮遊容量を抑制することができるスイッチ回路を備えているので、リードスイッチ等を採用する必要がなく、半導体素子としてトランジスタを用いてスイッチ回路を構成する場合のように逆流を防止する必要性もないので、半導体保護用のダイオードを別途備える必要がなく、製造コストを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るスイッチ回路では、サイリスタを直列に接続することにより電圧に対する耐性を高めることができ、サイリスタの端子間の浮遊容量を抑制することができるので、高電圧・高周波の信号が入力された場合であってもスイッチ回路として正しく動作することが可能となる。また、本発明に係るスイッチ回路を、非接触の電力伝送システムに用いる送電装置に備えることにより、リードスイッチ等を採用する必要がなく、半導体素子としてトランジスタを用いてスイッチ回路を構成する場合のように逆流を防止する必要性がないので、半導体保護用のダイオードを別途備える必要がなく、製造コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスイッチ回路の概略構成を示す模式回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るスイッチ回路の概略構成を示す模式回路図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るスイッチ回路の、オンオフスイッチの接続位置を変更した場合の概略構成を示す模式回路図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係るスイッチ回路を備える送電装置を用いた電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る送電装置を用いた電力伝送システムの等価回路図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る送電装置のスイッチ回路の接続状態の例示図である。
【図７】従来の容量結合型充電器の構成を示す模式図である。
【図８】従来の交流スイッチ回路の構成を示す例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るスイッチ回路及び該スイッチ回路を備える送電装置を用いた電力伝送システムについて、図面を用いて具体的に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るスイッチ回路の概略構成を示す模式回路図である。本実施の形態１に係るスイッチ回路は、第一の入出力端子Ｐ１から第二の入出力端子Ｐ２へと電流が流れるよう、複数のサイリスタＳＣＲ４、ＳＣＲ５、ＳＣＲ６が直列に接続され、第二の入出力端子Ｐ２から第一の入出力端子Ｐ１へと電流が流れるよう、複数のサイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２、ＳＣＲ３が直列に接続されている。そして、複数のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３、ＳＣＲ４〜ＳＣＲ６がそれぞれ直列に接続された２つのサイリスタ列が、互いに接続方向が反対になるよう並列に接続されている。また、隣接するサイリスタのカソードとアノードとが、それぞれ接続されている。
【００２１】
そして、サイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２、ＳＣＲ３が接続されたサイリスタ列では、サイリスタＳＣＲ１のカソードが第一の入出力端子Ｐ１に、サイリスタＳＣＲ３のアノードが第二の入出力端子Ｐ２に、それぞれ接続されている。同様に、サイリスタＳＣＲ４、ＳＣＲ５、ＳＣＲ６が接続されたサイリスタ列では、サイリスタＳＣＲ４のアノードが第一の入出力端子Ｐ１に、サイリスタＳＣＲ６のカソードが第二の入出力端子Ｐ２に、それぞれ接続されている。
【００２２】
また、各サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６のゲートは相互に接続されており、各サイリスタ列において、隣接するゲート間には抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６が接続されている。また、アノードが第一の入出力端子Ｐ１に接続されているサイリスタＳＣＲ４、及びアノードが第二の入出力端子Ｐ２に接続されているサイリスタＳＣＲ３は、ゲートとアノードとの間にそれぞれ抵抗素子Ｒ４、Ｒ３が接続されている。
【００２３】
さらに、カソードが第一の入出力端子Ｐ１に接続されているサイリスタＳＣＲ１、及びカソードが第二の入出力端子Ｐ２に接続されているサイリスタＳＣＲ６は、ゲートとカソードとの間にそれぞれオンオフスイッチＳ１、Ｓ２が接続されている。
【００２４】
このように、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６を用いてスイッチ回路を構成することにより、オンオフスイッチＳ１、Ｓ２が両方ともオフ状態となった場合に交流電流が流れ、両方ともオン状態となった場合に交流電流が遮断される。サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６を直列多段に接続しているので、交流電流が遮断された場合であってもサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６の順方向における電圧に対する耐性を高めることができる。また、内部容量を低減することもでき、オンオフスイッチＳ１、Ｓ２をオン状態とした場合に確実に交流電流を遮断することも可能となる。
【００２５】
以上のように本実施の形態１によれば、サイリスタを直列に接続することにより電圧に対する耐性を高めることができ、サイリスタの端子間の浮遊容量を抑制することができるので、高電圧・高周波の信号が入力された場合であってもスイッチ回路として正しく動作することが可能となる。
【００２６】
（実施の形態２）
本実施の形態２に係るスイッチ回路は、複数のサイリスタが直列に接続された２つのサイリスタ列を、並列ではなく直列に接続する点で実施の形態１とは相違する。図２は、本発明の実施の形態２に係るスイッチ回路の概略構成を示す模式回路図である。本実施の形態２に係るスイッチ回路は、第一の入出力端子Ｐ１から第二の入出力端子Ｐ２へと電流が流れるよう、複数のサイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２、ＳＣＲ３が直列に接続され、第二の入出力端子Ｐ２から第一の入出力端子Ｐ１へと電流が流れるよう、複数のサイリスタＳＣＲ４、ＳＣＲ５、ＳＣＲ６が直列に接続されている。そして、複数のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３、ＳＣＲ４〜ＳＣＲ６がそれぞれ直列に接続された２つのサイリスタ列が、互いに接続方向が反対になるよう直列に接続されている。
【００２７】
図２の例では、第一の入出力端子Ｐ１から第二の入出力端子Ｐ２へと電流が流れるよう、複数のサイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２、ＳＣＲ３が直列に接続されたサイリスタ列に、該サイリスタ列に流れる電流に対して逆極性を有するダイオードＤ１が並列に接続されている。また、第二の入出力端子Ｐ２から第一の入出力端子Ｐ１へと電流が流れるよう、複数のサイリスタＳＣＲ４、ＳＣＲ５、ＳＣＲ６が接続されたサイリスタ列には、該サイリスタ列に流れる電流に対して逆極性を有するダイオードＤ２が並列に接続されている。また、各サイリスタ列において、隣接するサイリスタのカソードとアノードとが、それぞれ接続されている。
【００２８】
サイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２、ＳＣＲ３が接続されたサイリスタ列では、サイリスタＳＣＲ１のアノードが第一の入出力端子Ｐ１に接続され、サイリスタＳＣＲ４、ＳＣＲ５、ＳＣＲ６が接続されたサイリスタ列では、サイリスタＳＣＲ６のアノードが第二の入出力端子Ｐ２に、それぞれ接続されている。そして、サイリスタＳＣＲ３のカソードと、サイリスタＳＣＲ４のカソードと、オンオフスイッチＳ３の一端とが接続されている。オンオフスイッチＳ３の他端は、サイリスタＳＣＲ３のゲートと、サイリスタＳＣＲ４のゲートとに接続されている。
【００２９】
また、各サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６のゲートは相互に接続されており、各サイリスタ列において、隣接するゲート間には抵抗素子Ｒ２〜Ｒ５が接続されている。また、アノードが第一の入出力端子Ｐ１に接続されているサイリスタＳＣＲ１、及びアノードが第二の入出力端子Ｐ２に接続されているサイリスタＳＣＲ６は、ゲートとアノードとの間にそれぞれ抵抗素子Ｒ１、Ｒ６が接続されている。
【００３０】
このように、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６を用いてスイッチ回路を構成することにより、オンオフスイッチＳ３がオフ状態となった場合に交流電流が流れ、オン状態となった場合に交流電流が遮断される。サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６を直列多段に接続しているので、交流電流が遮断された場合であってもサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６の順方向における電圧に対する耐性を高めることができる。また、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６をすべて直列に接続しているので内部容量を大きく低減することができ、オンオフスイッチＳ３をオン状態とした場合に確実に交流電流を遮断することが可能となる。
【００３１】
なお、図２では、一のオンオフスイッチＳ３を、直列に接続したサイリスタ列間に接続しているが、第一の入出力端子Ｐ１側、及び第二の入出力端子Ｐ２側に分離して接続しても良い。図３は、本発明の実施の形態２に係るスイッチ回路の、オンオフスイッチの接続位置を変更した場合の概略構成を示す模式回路図である。
【００３２】
図３の例では、第一の入出力端子Ｐ１から第二の入出力端子Ｐ２へと電流が流れるよう、複数のサイリスタＳＣＲ４、ＳＣＲ５、ＳＣＲ６が直列に接続されたサイリスタ列に、該サイリスタ列に流れる電流に対して逆極性を有するダイオードＤ２が並列に接続されている。第二の入出力端子Ｐ２から第一の入出力端子Ｐ１へと電流が流れるよう、複数のサイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２、ＳＣＲ３が接続されたサイリスタ列に、該サイリスタ列に流れる電流に対して逆極性を有するダイオードＤ１が並列に接続されている。また、各サイリスタ列において、隣接するサイリスタのカソードとアノードとが、それぞれ接続されている。
【００３３】
サイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２、ＳＣＲ３が接続されたサイリスタ列では、サイリスタＳＣＲ１のカソードが第一の入出力端子Ｐ１に接続され、サイリスタＳＣＲ４、ＳＣＲ５、ＳＣＲ６が接続されたサイリスタ列では、サイリスタＳＣＲ６のカソードが第二の入出力端子Ｐ２に、それぞれ接続されている。各サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６のゲートは相互に接続されており、各サイリスタ列において、隣接するゲート間には抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６が接続されている。そして、サイリスタＳＣＲ３のゲートとアノードとの間、サイリスタＳＣＲ４のゲートとアノードとの間に、それぞれ抵抗素子Ｒ３、Ｒ４が接続されている。また、サイリスタＳＣＲ１のゲートとカソードとの間、サイリスタＳＣＲ６のゲートとカソードとの間に、それぞれオンオフスイッチＳ１、Ｓ２が接続されている。
【００３４】
このように、オンオフスイッチＳ１、Ｓ２を分離して配置した場合であっても、オンオフスイッチＳ１、Ｓ２が両方ともオフ状態となった場合に交流電流が流れ、両方ともオン状態となった場合に交流電流が遮断される。サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６を直列多段に接続しているので、交流電流が遮断された場合であってもサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６の順方向における電圧に対する耐性を高めることができる。また、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ６をすべて直列に接続しているので内部容量を大きく低減することができ、オンオフスイッチＳ１、Ｓ２を両方ともオン状態とした場合に確実に交流電流を遮断することが可能となる。
【００３５】
以上のように本実施の形態２によれば、サイリスタを直列に接続することにより電圧に対する耐性を高めることができ、サイリスタの端子間の浮遊容量を抑制することができるので、高電圧・高周波の信号が入力された場合であってもスイッチ回路として正しく動作することが可能となる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態１又は２において、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値は、数十ｋΩから１０ＭΩまでの間であることが好ましい。例えば、交流電流が遮断された場合には、第一の入出力端子Ｐ１と第二の入出力端子Ｐ２との間には抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６が接続されているだけとなるため、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６のインピーダンスがスイッチ回路自体のインピーダンスとなる。このため、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値が高いほどスイッチ回路のインピーダンスを高くすることができるが、過度にインピーダンスを高くした場合には制御信号が小さくなり、スイッチ回路を切り換える制御信号を供給することができないという問題が生じるおそれがあるからである。
【００３７】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係るスイッチ回路を備える送電装置を用いた電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図である。図５は、本発明の実施の形態３に係る送電装置を用いた電力伝送システムの等価回路図である。図４及び図５に示すように、電源（電源回路）１００の比較的高電位である能動端子９１に実施の形態１又は２のいずれかのスイッチ回路１０４を介して第一の能動電極１１ａが接続され、比較的低電位である受動端子９２に実施の形態１又は２のいずれかのスイッチ回路１０４を介して第一の受動電極１１ｐが接続されている。また、電源１００は、少なくとも受動電圧と、受動電圧より高い能動電圧とを発する高電圧高周波電源(交流電源)であり、低電圧高周波電源１１１、及び低電圧高周波電源１１１の出力電圧を昇圧する昇圧／共振回路１０５で構成されている。
【００３８】
低電圧高周波電源１１１は、直流電源１１０、インピーダンス切替部１０８及び直流交流変換素子１１４で構成されている。直流電源１１０は、所定の直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）を供給する。駆動制御部１０３及び直流交流変換素子１１４は、電源１００を電源として、例えば１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波電圧を発生する。昇圧／共振回路１０５は、昇圧トランスＴＧ及びインダクタＬＧにより構成され、高周波電圧を昇圧して第一の能動電極１１ａに供給する。容量ＣＧは、第一の受動電極１１ｐと第一の能動電極１１ａとの間の結合容量を示している。インダクタＬＧと容量ＣＧとにより直列共振回路が形成される。Ｉ／Ｖ検出器１０１は、電源１００から供給された直流電圧値ＤＣＶ及び直流電流値ＤＣＩを検出して制御部（制御回路）１０２へ渡す。制御部１０２は、後述のとおりＩ／Ｖ検出器１０１、交流電圧計１０６の出力に基づいて駆動制御部１０３の動作を制御する。
【００３９】
制御部１０２は、Ｉ／Ｖ検出器１０１で検出した直流電圧値ＤＣＶを取得し、取得した直流電圧値ＤＣＶの周波数特性を解析して、受電装置２が載置されているか否かを検知する。具体的には、直流電源１１０の出力インピーダンスを切り替えるインピーダンス切替部１０８により定電流に切り替えて、受電装置２が載置されて送電を開始するまでは電源１００を定電流電源として動作させ、比較的低電圧にて周波数掃引する。
【００４０】
周波数掃引した場合、受電装置２が載置されていない状態では共振周波数が発生しないので、直流電圧値ＤＣＶに極大値は生じない。すなわち単位周波数当たりの直流電圧値ＤＣＶの変動量が所定値より大きくなる周波数は存在しない。
【００４１】
一方、受電装置２が載置された場合には、載置された受電装置２ごとに固有の共振周波数が発生するので、電源１００から見た受電装置２のインピーダンスが極大となり、共振周波数の近傍にて直流電圧値ＤＣＶは極大値となる。すなわち、単位周波数当たりの直流電圧値ＤＣＶの変動量が所定値より大きくなる周波数が存在するので、該周波数を検出して、受電装置２が載置されたことを検知することができる。受電装置２が載置されたことを検知した場合、インピーダンス切替部１０８により電源１００を定電圧電源に切り替えて、検出した共振周波数を動作周波数として設定することができる。
【００４２】
交流電圧計１０６は、昇圧／共振回路１０５の出力電圧の交流電圧値ＡＣＶを検出して制御部１０２へ渡す。制御部１０２は、交流電圧計１０６で検出した交流電圧値ＡＣＶを取得して、交流電圧値ＡＣＶの変動を監視する。
【００４３】
また、制御部１０２は、取得した交流電圧値ＡＣＶが一定の電圧値を超えた過電圧である場合には駆動制御部１０３へ電力伝送の停止指示を送信して送電を停止する。また、制御部１０２は、直流電流値ＤＣＩが所定値より小さくなった場合には充電が完了したと判断して、送電を停止する。  
【００４４】
制御部１０２は、電力伝送の開始指示／停止指示を駆動制御部１０３へ送信し、駆動制御部１０３が直流交流変換素子１１４にて直流電圧を交流電圧へＤＣ−ＡＣ変換させる。直流交流変換素子１１４は、駆動制御部１０３の出力に応じて昇圧／共振回路１０５へ交流電圧を供給する。
【００４５】
昇圧／共振回路１０５は、供給された交流電圧を昇圧して、スイッチ回路１０４を介して、送電電極１１（第一の能動電極１１ａ、第一の受動電極１１ｐ）に供給する。図６では簡略化しているが、スイッチ回路１０４は送電電極１１ごとに設けてある。送電装置１の送電電極１１は、受電装置２の受電電極２１（第二の能動電極２１ａ、第二の受動電極２１ｐ）との間で容量結合し、電力を伝送する。受電装置２の受電電極２１には、降圧トランスＴＬ及びインダクタＬＬにより構成される降圧／共振回路２０１が接続されている。容量ＣＬは、第二の受動電極２１ｐと第二の能動電極２１ａとの間の容量を示している。インダクタＬＬと容量ＣＬとにより直列共振回路が形成されている。直列共振回路は、固有の共振周波数を有している。容量ＣＭは、送電電極１１との結合容量を示している。
【００４６】
受電装置２は、伝送された電力を降圧／共振回路２０１で降圧し、整流器２０２で整流して、整流電圧で負荷回路（二次電池）２０３を充電する。
【００４７】
本実施の形態３では、送電電極１１ごとに、受動電圧又は能動電圧のいずれかを供給するよう、スイッチ回路１０４により切り換える。能動電圧が供給された送電電極１１は、第一の能動電極１１ａとして機能する。受動電圧が供給された送電電極１１は、第一の受動電極１１ｐとして機能する。
【００４８】
図６は、本発明の実施の形態３に係る送電装置１のスイッチ回路１０４の接続状態の例示図である。図６に示すように、複数の送電電極１１を、受電装置２を載置する面にアレイ状に配置している。そして、受電装置２が載置されている送電電極１１と載置されていない送電電極１１とで、電源１００との接続状態を変えて能動電圧又は受動電圧のいずれかを供給する。
【００４９】
図６の例では、送電モジュール１ａと送電モジュール１ｂとで、それぞれ接続する電源１００が相違する。すなわち、送電モジュール１ａは、電源１００ａと制御部１０２ａとを備えており、送電モジュール１ｂは、電源１００ｂと制御部１０２ｂとを備えている。
【００５０】
少なくとも２つのスイッチ回路１０４の第二の入出力端子Ｐ２が、一の送電電極１１に接続されている。２つのスイッチ回路１０４は、それぞれ制御部１０２ａ、１０２ｂの指示により、電源１００ａ、１００ｂとの接続状態を切り換える。そして、一方のスイッチ回路１０４の第一の入出力端子Ｐ１は、電源１００ａ（又は１００ｂ）の能動端子８１と接続され、他方のスイッチ回路１０４の第一の入出力端子Ｐ１は、電源１００ａ（又は１００ｂ）の受動端子８２と接続されている。すなわち、一方のスイッチ回路１０４の第一の入出力端子Ｐ１には能動電圧が供給され、他方のスイッチ回路１０４の第一の入出力端子Ｐ１には受動電圧が供給される。
【００５１】
送電電極１１ごとに、能動端子８１に接続されているスイッチ回路１０４をオフ状態（交流電流が流れる状態）にするか、受動端子８２に接続されているスイッチ回路１０４をオフ状態（交流電流が流れる状態）にするかを切り換えることにより、送電電極１１ごとに能動電圧を供給するか、受動電圧を供給するかを切り換えることができる。なお、一の送電電極１１に接続するスイッチ回路１０４は、２つ以上であれば良い。
【００５２】
以上のように本実施の形態３によれば、送電装置の送電電極が、それぞれ第一の能動電極、第一の受動電極として機能するよう、実施の形態１又は２に係るスイッチ回路により切り換えることができる。そして、サイリスタを直列に接続することにより電圧に対する耐性を高め、サイリスタの端子間の浮遊容量を抑制することができるスイッチ回路を備えているので、リードスイッチ等を採用する必要がなく、送電装置全体として小型化することができる。
【００５３】
その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１  送電装置
２  受電装置
１１  送電電極
１１ａ  第一の能動電極
１１ｐ  第一の受動電極
２１  受電電極
２１ａ  第二の能動電極
２１ｐ  第二の受動電極
９１  能動端子
９２  受動端子
１００、１００ａ、１００ｂ  電源（電源回路）
１０２、１０２ａ、１０２ｂ  制御部（制御回路）
１０４  スイッチ回路
Ｄ１、Ｄ２  ダイオード
Ｐ１  第一の入出力端子
Ｐ２  第二の入出力端子
Ｒ１〜Ｒ６  抵抗素子
Ｓ１〜Ｓ３  オンオフスイッチ
ＳＣＲ１〜ＳＣＲ６  サイリスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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