(57)【要約】【課題】送電側制御回路と受電側制御回路の間で、制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、送電側パッドと受電側パッドの結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、所定の電力を送電できる非接触給電装置を提供する。【解決手段】送電側制御回路１８１は、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流の力率が目標値となるように、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。受電側制御回路１８３は、受電回路１７から車載バッテリＢ１１に供給される直流電力が目標値となるように、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から受電回路１７に供給される交流電圧を制御する。これにより、制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、所定の電力を送電できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを有し、交流電力が供給されることで磁束を発生する送電側パッド（１０）と、
前記送電側パッドに接続され、前記送電側パッドのコイルとともに共振回路を構成する送電側共振用回路（１１）と、
コイルを有し、前記送電側パッドの発生した磁束が鎖交することで交流を発生する受電側パッド（１２）と、
前記受電側パッドに接続され、前記受電側パッドのコイルとともに共振回路を構成する受電側共振用回路（１３）と、
直流電源に接続されるとともに、前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに接続され、前記直流電源から供給される直流を交流に変換して前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給する送電回路（１４）と、
前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドに接続されるとともに、給電対象に接続され、前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドから供給される交流を直流に変換して前記給電対象に供給する受電回路（１７）と、
前記送電回路に接続され、前記送電回路を制御する送電側制御回路（１８１）と、前記受電回路に接続され、前記受電回路を制御する受電側制御回路（１８３）とを有し、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される交流の力率、及び、前記受電回路から前記給電対象に供給される直流電力がそれぞれ目標値となるように、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される交流電圧、及び、前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドから前記受電回路に供給される交流電圧を制御して、前記直流電源から前記給電対象に送電する制御回路（１８）と、
を備えた非接触給電装置において、
前記送電側制御回路は、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される交流の力率が目標値となるように、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される交流電圧を制御し、
前記受電側制御回路は、前記受電回路から前記給電対象に供給される直流電力が目標値となるように、前記受電側共振用回路の接続された受電側パッドから受電回路に供給される交流電圧を制御することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
前記受電回路は、
前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドに接続され、前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドから供給される交流を直流に変換して出力する受電側交流／直流変換回路（１７０）と、
前記受電側交流／直流変換回路及び前記給電対象に接続され、前記受電側交流／直流変換回路から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して前記給電対象に供給する受電側直流／直流変換回路（１７１）と、
を有し、
前記受電側制御回路は、前記受電回路から前記給電対象に供給される直流電力が目標値となるように、前記受電側交流／直流変換回路から前記受電側直流／直流変換回路に供給される直流電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記送電側制御回路は、前記送電回路を制御することで、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される交流電圧を制御するとともに、
前記受電側制御回路は、前記受電側直流／直流変換回路を制御することで、前記受電側交流／直流変換回路から前記受電側直流／直流変換回路に供給される直流電圧を制御することを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記送電回路は、
前記直流電源に接続され、前記直流電源から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して出力する送電側直流／直流変換回路（１４０）と、
前記送電側直流／直流変換回路に接続されるとともに、前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに接続され、前記送電側直流／直流変換回路から供給される直流を交流に変換して前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給する送電側直流／交流変換回路（１４１）と、
を有し、
前記送電側制御回路は、前記送電側直流／直流変換回路を制御することで、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される交流電圧を制御することを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
前記送電側制御回路は、前記送電側直流／交流変換回路を１８０度矩形波通電で制御することを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記送電側制御回路は、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される所定タイミングにおける交流電流の位相が目標値となるように、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される交流電圧を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記送電側制御回路は、前記所定タイミングにおける交流電流の瞬時値に基づいて交流電流の位相を求めることを特徴とする請求項６に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記送電側制御回路は、前記所定タイミングにおける交流電流の波高値と交流電流の瞬時値の比に基づいて交流電流の位相を求めることを特徴とする請求項７に記載の非接触給電装置。
【請求項９】
前記所定タイミングは、前記送電回路から前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドに供給される交流電圧の極性が切替わるタイミングであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
前記受電側直流／直流変換回路（２７１）は、前記給電対象から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して前記受電側交流／直流変換回路に供給でき、
前記受電側交流／直流変換回路（２７０）は、前記受電側直流／直流変換回路から供給される直流を交流に変換して前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドに供給でき、
前記送電側直流／交流変換回路（２４１）は、前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドから供給される交流を直流に変換して前記送電側直流／直流変換回路に供給でき、
前記送電側直流／直流変換回路（２４０）は、前記送電側直流／交流変換回路から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して前記直流電源に供給できることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項１１】
前記送電側共振用回路及び前記受電側共振用回路は、コンデンサ（１１０、１３０）であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項１２】
前記送電回路と、前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドの間に接続され、前記送電回路の供給する交流の基本周波数におけるインピーダンスが、前記送電側パッドのコイルと前記送電側共振用回路によって構成される共振回路のインピーダンスより小さい送電側フィルタ回路（１５）と、
前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドと前記受電回路の間に接続され、前記送電回路の供給する交流の基本周波数におけるインピーダンスが、前記受電側パッドのコイルと前記受電側共振用回路によって構成される共振回路のインピーダンスより小さい受電側フィルタ回路（１６）と、
を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項１３】
前記送電側フィルタ回路及び前記受電側フィルタ回路は、直列接続されたリアクトル及びコンデンサからなり、共振周波数が前記送電回路の供給する交流の基本周波数に設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の非接触給電装置。
【請求項１４】
前記送電側フィルタ回路（３５）は、インダクタンス及び容量が互いに等しい、２組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサからなり、一方の直列接続されたリアクトル及びコンデンサが、前記送電回路の一方の出力端と、前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドの一端の間に接続され、他方の直列接続されたリアクトル及びコンデンサが、前記送電回路の他方の出力端と、前記送電側共振用回路の接続された前記送電側パッドの他端の間に接続され、
前記受電側フィルタ回路（３６）は、インダクタンス及び容量が互いに等しい、２組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサからなり、一方の直列接続されたリアクトル及びコンデンサが、前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドの一端と、前記受電回路の一方の入力端の間に接続され、他方の直列接続されたリアクトル及びコンデンサが、前記受電側共振用回路の接続された前記受電側パッドの他端と、前記受電回路の他方の入力端の間に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の非接触給電装置。
【請求項１５】
前記送電側フィルタ回路及び前記受電側フィルタ回路の少なくともいずれかの２組のリアクトルは、コアを共有して構成される結合リアクトルであることを特徴とする請求項１４に記載の非接触給電装置。
【請求項１６】
前記送電側フィルタ回路及び前記受電側フィルタ回路の少なくともいずれかのリアクトルは、複数のリアクトルを組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項１７】
前記送電側フィルタ回路及び前記受電側フィルタ回路の少なくともいずれかのコンデンサは、複数のコンデンサを組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電側パッドと受電側パッドを対にして用い、送電側パッドから受電側パッドに非接触で送電する非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送電側パッドと受電側パッドを対にして用い、送電側パッドから受電側パッドに非接触で送電する非接触給電装置として、例えば特許文献１に開示されている非接触給電装置がある。
【０００３】
この非接触給電装置は、車両外部から車両に搭載された負荷に非接触で送電する装置である。非接触給電装置は、１次コイルと、１次側コンデンサと、２次コイルと、２次側コンデンサと、高周波交流電源部と、整流部とを備えている。
【０００４】
１次コイルは、駐車スペースの地表面の所定位置に設置され、交流が供給されることで交番磁束を発生する装置である。１次側コンデンサは、１次コイルに並列接続され、１次コイルとともに共振回路を構成する素子である。２次コイルは、車両の底部に設置され、駐車スペースに車両を駐車したときに、上下方向に間隔をあけて１次コイルと対向して配置され、１次コイルの発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する装置である。２次側コンデンサは、２次コイルに並列接続され、２次コイルとともに共振回路を構成する素子である。高周波交流電源部は、１次側コンデンサの接続された１次コイルに接続され、周波数の高い交流を１次側コンデンサの接続された１次コイルに供給する回路である。整流部は、２次側コンデンサの接続された２次コイルに接続されるとともに、負荷に接続され、２次側コンデンサの接続された２次コイルから供給される交流を整流して直流に変換し、負荷に供給する回路である。
【０００５】
ところで、１次側コンデンサ及び２次側コンデンサの容量は、１次コイルと２次コイルが基準となる所定の対向状態、つまり、１次コイルと２次コイルの結合係数が基準となる所定値のときに、高周波交流電源部から１次側コンデンサの接続された１次コイルに供給される交流の力率が１となるように設定されている。しかし、車両の駐車位置や積載物の重量によって、１次コイルと２次コイルの位置関係が変化し、結合係数が変わる。結合係数が変わると、力率が低下する。結合係数の変化に伴って力率が低下すると、同一の電力を送電する場合、より大きな電流を流さなければならなくなる。その結果、送電効率が低下してしまう。また、より大きな電流を流すことができるように、電流容量の大きな素子等を用いなければならない。そのため、システムが大型化してしまう。
【０００６】
これに対して、結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、所定の電力を送電することができる非接触給電装置が、本発明者らによって提案されている。
【０００７】
この非接触給電装置は、整流部と負荷の間にコンバータ部を備えている。また、高周波交流電源部を制御する送電側制御部と、コンバータ部を制御する受電側制御部とを備えている。制御部は、高周波交流電源部から１次コンデンサの接続された送電コイルに供給される交流の力率、及び、コンバータ部から負荷に供給される直流電力がそれぞれ目標値となるように、高周波交流電源部から１次側コンデンサの接続された１次コイルに供給される交流電圧、及び、２次側コンデンサの接続された２次コイルから整流部に供給される交流電圧を制御する。これにより、１次コイルと２次コイルの結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、所定の電力を送電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１０５５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、送電側制御部は、車両外部に設けられている。一方、受電側制御部は、車両内部に設けられている。そのため、送電側制御部は、高周波交流電源部から１次側コンデンサの接続された１次コイルに供給される交流の力率を求め、その情報を無線通信によって受電側制御部に送信しなければならない。また、受電側制御部は、コンバータ部から負荷に供給される直流電力を求め、その情報を無線通信によって送電側制御部に送信しなければならない。そのため、装置の構成が複雑になってしまう。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、送電側制御回路と受電側制御回路の間で制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、送電側パッドと受電側パッドの結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、所定の電力を送電することができる非接触給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】
上記課題を解決するためになされた本発明は、コイルを有し、交流電力が供給されることで磁束を発生する送電側パッドと、送電側パッドに接続され、送電側パッドのコイルとともに共振回路を構成する送電側共振用回路と、コイルを有し、送電側パッドの発生した磁束が鎖交することで交流を発生する受電側パッドと、受電側パッドに接続され、受電側パッドのコイルとともに共振回路を構成する受電側共振用回路と、直流電源に接続されるとともに、送電側共振用回路の接続された送電側パッドに接続され、直流電源から供給される直流を交流に変換して送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給する送電回路と、受電側共振用回路の接続された受電側パッドに接続されるとともに、給電対象に接続され、受電側共振用回路の接続された受電側パッドから供給される交流を直流に変換して給電対象に供給する受電回路と、送電回路に接続され、送電回路を制御する送電側制御回路と、受電回路に接続され、受電回路を制御する受電側制御回路とを有し、送電回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流の力率、及び、受電回路から給電対象に供給される直流電力がそれぞれ目標値となるように、送電回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流電圧、及び、受電側共振用回路の接続された受電側パッドから受電回路に供給される交流電圧を制御して、直流電源から給電対象に送電する制御回路と、を備えた非接触給電装置において、送電側制御回路は、送電回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流の力率が目標値となるように、送電回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流電圧を制御し、受電側制御回路は、受電回路から給電対象に供給される直流電力が目標値となるように、受電側共振用回路の接続された受電側パッドから受電回路に供給される交流電圧を制御することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、送電側制御回路と受電側制御回路の間で、制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、送電側パッドと受電側パッドの結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、所定の電力を送電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態における非接触給電装置の回路図である。
【図２】図１における送電側制御回路の回路図である。
【図３】図２における位相検出動作を説明するための交流の波形図である。
【図４】交流電流の位相と交流電流の波高値に対する瞬時値の比の関係を示すグラフである。
【図５】図１における受電側制御回路の回路図である。
【図６】送電側コンバータ回路の出力電圧及び受電側コンバータ回路の入力電圧、車載バッテリに供給される直流電圧及び直流電流、インバータ回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流の力率の関係を示すグラフである。
【図７】第１実施形態において結合係数が０．１３の場合におけるインバータ回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流の波形図である。
【図８】第１実施形態において結合係数が０．１３の場合における受電側共振用回路の接続された受電側パッドから整流回路に供給される交流の波形図である。
【図９】第１実施形態において結合係数が０．２５の場合におけるインバータ回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流の波形図である。
【図１０】第１実施形態において結合係数が０．２５の場合における受電側共振用回路の接続された受電側パッドから整流回路に供給される交流の波形図である。
【図１１】第１実施形態における非接触給電装置の車載バッテリに供給される直流電力とインバータ回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流電流の関係を示すグラフである。
【図１２】第１実施形態における非接触給電装置の車載バッテリに供給される直流電力と送電効率の関係を示すグラフである。
【図１３】インバータ回路をパルス幅変調方式で制御した場合におけるインバータ回路から送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流の波形図である。
【図１４】第２実施形態における非接触給電装置の回路図である。
【図１５】第３実施形態における非接触給電装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る非接触給電装置を、電気自動車やハイブリッド車に搭載された車載バッテリに非接触で送電する非接触給電装置に適用した例を示す。
【００１５】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態の非接触給電装置の構成について説明する。
【００１６】
図１に示す非接触給電装置１は、車両外部に設置された外部バッテリＢ１０（直流電源）から車両に搭載された車載バッテリＢ１１（給電対象）に非接触で送電し、車載バッテリＢ１１を充電する装置である。非接触給電装置１は、送電側パッド１０と、送電側共振用回路１１と、受電側パッド１２と、受電側共振用回路１３と、送電回路１４と、送電側フィルタ回路１５と、受電側フィルタ回路１６と、受電回路１７と、制御回路１８とを備えている。
【００１７】
送電側パッド１０は、駐車スペースの地表面の所定位置に設置され、交流電力が供給されることで交番磁束を発生する装置である。送電側パッド１０は、コイル１００を備えている。
【００１８】
送電側共振用回路１１は、送電側パッド１０に接続され、送電側パッド１０のコイル１００とともに共振回路を構成する回路である。具体的には、送電側パッド１０に並列接続されるコンデンサ１１０である。
【００１９】
受電側パッド１２は、車両の底部に設置され、駐車スペースに車両を駐車したときに、上下方向に間隔をあけて送電側パッド１０と対向して配置され、送電側パッド１０の発生した交番磁束が鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する装置である。受電側パッド１２は、コイル１２０を備えている。
【００２０】
受電側共振用回路１３は、受電側パッド１２に接続され、受電側パッド１２のコイル１２０とともに共振回路を構成する回路である。具体的には、受電側パッド１２に並列接続されるコンデンサ１３０である。
【００２１】
コンデンサ１１０、１３０の容量は、送電側パッド１０と受電側パッド１２が基準となる所定の対向状態のときに、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流の力率が１となるように、又は、選択可能な範囲内で限りなく１に近づくように設定されている。
【００２２】
送電回路１４は、外部バッテリＢ１０に接続されるとともに、送電側フィルタ回路１５を介して送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に接続され、外部バッテリＢ１０から供給される直流を交流に変換し、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給する回路である。送電回路１４は、送電側コンバータ回路１４０（送電側直流／直流変換回路）と、インバータ回路１４１（送電側直流／交流変換回路）とを備えている。
【００２３】
送電側コンバータ回路１４０は、外部バッテリＢ１０及びインバータ回路１４１に接続され、外部バッテリＢ１０から供給される直流を電圧の異なる直流に変換してインバータ回路１４１に供給する回路である。具体的には、外部バッテリＢ１０から供給される直流を降圧してインバータ回路１４１に供給する周知の降圧コンバータ回路である。送電側コンバータ回路１４０は、コンデンサ１４０ａと、ＩＧＢＴ１４０ｂと、リアクトル１４０ｃと、コンデンサ１４０ｄと、ダイオード１４０ｅとを備えている。
【００２４】
コンデンサ１４０ａは、外部バッテリＢ１０から供給される直流を平滑化するための素子である。コンデンサ１４０ａの一端及び他端は、外部バッテリＢ１０の正極端及び負極端にそれぞれ接続されている。
【００２５】
ＩＧＢＴ１４０ｂは、オン、オフすることでリアクトル１４０ｃにエネルギーを蓄積、放出させるための素子である。ＩＧＢＴ１４０ｂは、コレクタとエミッタの間に逆並列接続されるフリーホイールダイオードを備えている。ＩＧＢＴ１４０ｂのコレクタはコンデンサ１４０ａの一端に、エミッタはリアクトル１４０ｃにそれぞれ接続されている。また、ゲートは、制御回路１８に接続されている。
【００２６】
リアクトル１４０ｃは、電流が流れることでエネルギーを蓄積、放出するとともに電圧を誘起する素子である。リアクトルの一端はＩＧＢＴ１４０ｂのエミッタに、他端はコンデンサ１４０ｄにそれぞれ接続されている。
【００２７】
コンデンサ１４０ｄは、降圧した直流を平滑化するための素子である。コンデンサ１４０ｄの一端はリアクトル１４０ｃの他端に、他端はコンデンサ１４０ａの他端にそれぞれ接続されている。また、コンデンサ１４０ｄの一端及び他端は、インバータ回路１４１にそれぞれ接続されている。
【００２８】
ダイオード１４０ｅは、ＩＧＢＴ１４０ｂがオフし、リアクトル１４０ｃに蓄積されたエネルギーが放出されるときに発生する電流を流すための素子である。ダイオード１４０ｅのアノードはコンデンサ１４０ｄの他端に、カソードはリアクトル１４０ｃの一端にそれぞれ接続されている。
【００２９】
インバータ回路１４１は、送電側コンバータ回路１４０に接続されるとともに、送電側フィルタ回路１５を介して送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に接続され、送電側コンバータ回路１４０から供給される直流を所定周波数の交流に変換し、送電側フィルタ回路１５を介して送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給する回路である。インバータ回路１４１は、ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄを備えている。
【００３０】
ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄは、オン、オフすることで直流を交流に変換するための素子である。ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄは、コレクタとエミッタの間に逆並列接続されるフリーホイールダイオードを備えている。ＩＧＢＴ１４１ａ、１４１ｂ及びＩＧＢＴ１４１ｃ、１４１ｄは、それぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１４１ａ、１４１ｃのエミッタが、ＩＧＢＴ１４１ｂ、１４１ｄのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された２組のＩＧＢＴ１４１ａ、１４１ｂ及びＩＧＢＴ１４１ｃ、１４１ｄは並列接続されている。ＩＧＢＴ１４１ａ、１４１ｃのコレクタはコンデンサ１４０ｄの一端に、ＩＧＢＴ１４１ｂ、１４１ｄのエミッタはコンデンサ１４０ｄの他端にそれぞれ接続されている。ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄのゲートは、制御回路１８にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１４１ａ、１４１ｂの接続点及びＩＧＢＴ１４１ｃ、１４１ｄの接続点は、送電側フィルタ回路１５にそれぞれ接続されている。
【００３１】
送電側フィルタ回路１５は、インバータ回路１４１と、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０の間に接続され、インバータ回路１４１から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する回路である。送電側フィルタ回路１５は、リアクトル１５０と、コンデンサ１５１とを備えている。
【００３２】
リアクトル１５０及びコンデンサ１５１は、フィルタ回路を構成するための素子である。リアクトル１５０とコンデンサ１５１は、直列接続されている。具体的には、リアクトル１５０の一端が、コンデンサ１５１の一端に接続されている。リアクトル１５０の他端はコンデンサ１１０の接続されたコイル１００の一端に、コンデンサ１５１の他端はＩＧＢＴ１４１ａ、１４１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１４１ｃ、１４１ｄの接続点がコンデンサ１１０の接続されたコイル１００の他端に接続されている。送電側フィルタ回路１５は、インバータ回路１４１から供給される交流の基本周波数におけるインピーダンスが、送電側パッド１０のコイル１００と送電側共振用回路１１によって構成される共振回路のインピーダンスより小さくなるように設定されている。具体的には、共振周波数がインバータ回路１４１から供給される交流の基本周波数になるように、リアクトル１５０のインダクタンス及びコンデンサ１５１の容量が固定値で設定されている。
【００３３】
受電側フィルタ回路１６は、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２と受電回路１７の間に接続され、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する回路である。受電側フィルタ回路１６は、リアクトル１６０と、コンデンサ１６１とを備えている。
【００３４】
リアクトル１６０及びコンデンサ１６１は、フィルタ回路を構成するための素子である。リアクトル１６０とコンデンサ１６１は、直列接続されている。具体的には、リアクトル１６０の一端が、コンデンサ１６１の一端に接続されている。リアクトル１６０の他端はコイル１２０の一端とコンデンサ１３０の一端に、コンデンサ１６１の他端は受電回路１７にそれぞれ接続されている。また、コイル１２０の他端とコンデンサ１３０の他端が受電回路１７に接続されている。受電側フィルタ回路１６は、インバータ回路１４１から供給される交流の基本周波数におけるインピーダンスが、受電側パッド１２のコイル１２０と受電側共振用回路１３によって構成される共振回路のインピーダンスより小さくなるように設定されている。具体的には、共振周波数がインバータ回路１４１から供給される交流の基本周波数になるように、リアクトル１６０のインダクタンス及びコンデンサ１６１の容量が固定値で設定されている。
【００３５】
受電回路１７は、受電側フィルタ回路１６を介して受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２に接続されるとともに、車載バッテリＢ１１に接続され、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から供給される交流を直流に変換し、車載バッテリＢ１１に供給する回路である。受電回路１７は、整流回路１７０（受電側交流／直流変換回路）と、受電側コンバータ回路１７１（受電側直流／直流変換回路）とを備えている。
【００３６】
整流回路１７０は、受電側フィルタ回路１６を介して受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２に接続されるとともに、受電側コンバータ回路１７１に接続され、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から供給される交流を整流して直流に変換し、受電側コンバータ回路１７１に供給する回路である。整流回路１７０は、ダイオード１７０ａ〜１７０ｄを備えている。
【００３７】
ダイオード１７０ａ〜１７０ｄは、交流を整流するための素子である。ダイオード１７０ａ、１７０ｂ及びダイオード１７０ｃ、１７０ｄは、それぞれ直列接続されている。具体的には、ダイオード１７０ａ、１７０ｃのアノードが、ダイオード１７０ｂ、１７０ｄのカソードにそれぞれ接続されている。直列接続された２組のダイオード１７０ａ、１７０ｂ及びダイオード１７０ｃ、１７０ｄは、並列接続されている。ダイオード１７０ａ、１７０ｂの接続点はコンデンサ１３０の接続されたコイル１２０の他端に、ダイオード１７０ｃ、１７０ｄの接続点はコンデンサ１６１の他端にそれぞれ接続されている。また、ダイオード１７０ａ、１７０ｃのカソードとダイオード１７０ｂ、１７０ｄのアノードは、受電側コンバータ回路１７１にそれぞれ接続されている。
【００３８】
受電側コンバータ回路１７１は、整流回路１７０及び車載バッテリＢ１１に接続され、整流回路１７０から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して車載バッテリＢ１１に供給する回路である。具体的には、整流回路１７０から供給される直流を昇圧して車載バッテリＢ１１に供給する周知の昇圧コンバータ回路である。受電側コンバータ回路１７１は、コンデンサ１７１ａと、リアクトル１７１ｂと、ＩＧＢＴ１７１ｃと、ダイオード１７１ｄと、コンデンサ１７１ｅとを備えている。
【００３９】
コンデンサ１７１ａは、整流回路１７０から供給される直流を平滑化するための素子である。コンデンサ１７１ａの一端はダイオード１７０ａ、１７０ｃのカソードに、他端はダイオード１７０ｂ、１７０ｄのアノードにそれぞれ接続されている。
【００４０】
リアクトル１７１ｂは、電流が流れることでエネルギーを蓄積、放出するとともに電圧を誘起する素子である。リアクトル１７１ｂの一端はコンデンサ１７１ａの一端に、他端はＩＧＢＴ１７１ｃにそれぞれ接続されている。
【００４１】
ＩＧＢＴ１７１ｃは、オン、オフすることでリアクトル１７１ｂにエネルギーを蓄積、放出させるための素子である。ＩＧＢＴ１７１ｃは、コレクタとエミッタの間に逆並列接続されるフリーホイールダイオードを備えている。ＩＧＢＴ１７１ｃのコレクタはリアクトル１７１ｂの他端に、エミッタはコンデンサ１７１ａの他端にそれぞれ接続されている。また、ゲートは、制御回路１８に接続されている。
【００４２】
ダイオード１７１ｄは、ＩＧＢＴ１７１ｃがオフし、リアクトル１７１ｂに蓄積されたエネルギーが放出されるときに発生する電流を流すための素子である。ダイオード１７１ｄのアノードはリアクトル１７１ｂの他端に、カソードはコンデンサ１７１ｅにそれぞれ接続されている。
【００４３】
コンデンサ１７１ｅは、昇圧した直流を平滑化するための素子である。コンデンサ１７１ｅの一端はダイオード１７１ｄのカソードに、他端はコンデンサ１７１ａの他端にそれぞれ接続されている。また、コンデンサ１７１ｅの一端及び他端は、車載バッテリＢ１１の正極端及び負極端にそれぞれ接続されている。
【００４４】
制御回路１８は、送電回路１４及び受電回路１７にそれぞれ接続され、外部バッテリＢ１０から車載バッテリＢ１１に送電するために、送電回路１４及び受電回路１７を制御する回路である。具体的には、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流の力率、及び、受電回路１７から車載バッテリＢ１１に供給される直流電力がそれぞれ目標値となるように、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧、及び、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から受電回路１７に供給される交流電圧を制御する回路である。制御回路１８は、送電側電流センサ１８０と、送電側制御回路１８１と、受電側電流センサ１８２と、受電側制御回路１８３とを備えている。
【００４５】
送電側電流センサ１８０は、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流を検出し、検出結果を出力する素子である。送電側電流センサ１８０は、インバータ回路１４１と送電側フィルタ回路１５を接続する配線に、配線をクランプするように設けられている。送電側電流センサ１８０の出力端は、送電側制御回路１８１に接続されている。
【００４６】
送電側制御回路１８１は、送電回路１４及び送電側電流センサ１８０に接続され、受電側制御回路１８３との間で制御に必要な情報を送受信することなく、送電回路１４を制御する回路である。送電側制御回路１８１は、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流の力率が目標値となるように、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。具体的には、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の位相が目標値となるように、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。送電側制御回路１８１は、所定タイミングにおける交流電流の瞬時値に基づいて交流電流の位相を求める。具体的には、所定タイミングにおける交流電流の波高値と瞬時値の比に基づいて交流電流の位相を求める。ここで、所定タイミングは、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧の極性が切替わるタイミングである。
【００４７】
そして、送電側制御回路１８１は、ＩＧＢＴ１４０ｂのスイッチングを制御することで、インバータ回路１４１に供給される直流電圧を制御するとともに、１８０度矩形波通電となるようにＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄのスイッチングを制御ことで、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。つまり、インバータ回路１４１を制御することで、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御するのではなく、インバータ回路１４１に供給される直流電圧を制御することで、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。送電側制御回路１８１は、ＩＧＢＴ１４０ｂ、１４１ａ〜１４１ｄのゲート、及び、送電側電流センサ１８０の出力端にそれぞれ接続されている。
【００４８】
図２に示すように、送電側制御回路１８１は、波高値検出回路１８１ａと、スイッチ１８１ｂ、１８１ｃと、位相検出回路１８１ｄと、電圧指令生成回路１８１ｅと、駆動回路１８１ｆとを備えている。
【００４９】
波高値検出回路１８１ａは、送電側電流センサ１８０の検出結果に基づいて、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の波高値を検出する回路である。具体的には、オペアンプ、ダイオード、コンデンサ及び抵抗によって構成される周知の包絡線検波回路である。波高値検出回路１８１ａの入力端は送電側電流センサ１８０の出力端に、出力端はスイッチ１８１ｂにそれぞれ接続されている。
【００５０】
スイッチ１８１ｂ、１８１ｃは、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧の極性が切替わるタイミングにおいて、波高値検出回路１８１ａの検出した送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の波高値、及び、送電側電流センサ１８０の検出した送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の瞬時値を位相検出回路１８１ｄに入力するための素子である。具体的には、交流電圧の極性が切替わるタイミングに同期して駆動回路１８１ｆから出力される信号によってオンし、波高値検出回路１８１ａ及び送電側電流センサ１８０を位相検出回路１８１ｄに接続する。より具体的には、ＡＤコンバータのサンプルホールド回路である。スイッチ１８１ｂの一端は波高値検出回路１８１ａの出力端に、他端は位相検出回路１８１ｄにそれぞれ接続されている。スイッチ１８１ｃの一端は送電側電流センサ１８０の出力端に、他端は位相検出回路１８１ｄにそれぞれ接続されている。スイッチ１８１ｂ、１８１ｃの制御端は、駆動回路１８１ｆに接続されている。
【００５１】
位相検出回路１８１ｄは、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧の極性が切替わるタイミングにおける、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の波高値と瞬時値の比に基づいて、交流電流の位相を求めるための回路である。図３に示す、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧の極性が切替わるタイミングにおける、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の波高値と瞬時値の比は、図４に示すように、交流電流の大きさに関わらず、交流電流の位相と一定の関係を有している。位相検出回路１８１ｄは、予め設定されている交流電流の波高値と瞬時値に比と、交流電流の位相の関係に基づいて交流電流の位相を求める。位相検出回路１８１ｄの一方の入力端はスイッチ１８１ｂの他端に、他方の入力端はスイッチ１８１ｃの他端に、出力端は電圧指令生成回路１８１ｅにそれぞれ接続されている。
【００５２】
電圧指令生成回路１８１ｅは、位相検出回路１８１ｄによって検出された、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の位相と、位相指令によって指示された位相の偏差を求め、その偏差を比例積分演算して電圧指令を生成し出力する回路である。電圧指令生成回路１８１ｅの一方の入力端は位相検出回路１８１ｄの出力端に接続され、他方の入力端には位相指令が入力されている。出力端は駆動回路１８１ｆに接続されている。
【００５３】
駆動回路１８１ｆは、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧が電圧指令によって指示された電圧となるように、ＩＧＢＴ１４０ｂ、１４１ａ〜１４１ｄのスイッチングを制御するとともに、交流電圧の極性が切替わるタイミングで、スイッチ１８１ｂ、１８１ｃをオンするための信号を出力する回路である。具体的には、送電側コンバータ回路１４０からインバータ回路１４１に供給される直流電圧が電圧指令によって指示された電圧に対応した電圧となるようにＩＧＢＴ１４０ｂのスイッチングを制御するとともに、１８０度矩形波通電となるように、ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄのスイッチングを制御する。駆動回路１８１ｆの入力端は電圧指令生成回路１８３ｂの出力端に、出力端はＩＧＢＴ１４０ｂ、１４１ａ〜１４１ｄのゲート及びスイッチ１８１ｂ、１８１ｃの制御端にそれぞれ接続されている。
【００５４】
受電側電流センサ１８２は、受電側コンバータ回路１７１から車載バッテリＢ１１に供給される直流電流を検出し、検出結果を出力する素子である。受電側電流センサ１８２は、受電側コンバータ回路１７１と車載バッテリＢ１１を接続する配線に、配線をクランプするように設けられている。受電側電流センサ１８２の出力端は、受電側制御回路１８３に接続されている。
【００５５】
受電側制御回路１８３は、受電回路１７及び受電側電流センサ１８２に接続され、送電側制御回路１８１との間で制御に必要な情報を送受信することなく、受電回路１７を制御する回路である。受電側制御回路１８３は、受電回路１７から車載バッテリＢ１１に供給される直流電力が目標値となるように、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から受電回路１７に供給される交流電圧を制御する。具体的には、車載バッテリＢ１１に供給される直流電流が目標値となるように、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を制御する。より具体的には、ＩＧＢＴ１７１ｃのスイッチングを制御することで、受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を制御する。受電側制御回路１８３は、ＩＧＢＴ１７１ｃのゲート、コンデンサ１７１ｅの一端及び他端、及び、受電側電流センサ１８２の出力端にそれぞれ接続されている。
【００５６】
図５に示すように、受電側制御回路１８３は、電流指令生成回路１８３ａと、電圧指令生成回路１８３ｂと、駆動回路１８３ｃとを備えている。
【００５７】
電流指令生成回路１８３ａは、予め設定されている車載バッテリＢ１１の充電時における、車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧と直流電流の関係と、検出した車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧に基づいて、車載バッテリＢ１１に供給すべき直流電流を求め、電流指令として生成し出力する回路である。電流指令生成回路１８３ａの一方及び他方の入力端はコンデンサ１７１ｅの一端及び他端に、出力端は電圧指令生成回路１８３ｂにそれぞれ接続されている。
【００５８】
電圧指令生成回路１８３ｂは、受電側電流センサ１８２によって検出された車載バッテリＢ１１に供給される直流電流と、電流指令によって指示された直流電流の偏差を求め、その偏差を比例積分演算して、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧の電圧指令を生成し出力する回路である。電圧指令生成回路１８３ｂの一方の入力端は受電側電流センサ１８２の出力端に、他方の入力端は電流指令生成回路１８３ａの出力端に、出力端は駆動回路１８３ｃにそれぞれ接続されている。
【００５９】
駆動回路１８３ｃは、受電側コンバータ回路１７１から車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧が電圧指令によって指示された電圧となるように、ＩＧＢＴ１７１ｃのスイッチングを制御する回路である。駆動回路１８３ｃの入力端は電圧指令生成回路１８３ｂの出力端に、出力端はＩＧＢＴ１７１ｃのゲートにそれぞれ接続されている。
【００６０】
次に、図１を参照して非接触給電装置の動作について説明する。なお、送電側コンバータ回路１４０、インバータ回路１４１及び受電側コンバータ回路１７１は周知の回路であるため、ＩＧＢＴの詳細な動作については説明を省略する。
【００６１】
駐車スペースに車両を駐車すると、図１に示す送電側パッド１０のコイル１００と受電側パッド１２のコイル１２０が上下方向、前後方向及び左右方向の所定の範囲内で対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、非接触給電装置１は動作を開始する。
【００６２】
送電側コンバータ回路１４０は、送電側制御回路１８１によって制御され、ＩＧＢＴ１４０ｂをスイッチングすることで外部バッテリＢ１０から供給される直流を降圧してインバータ回路１４１に供給する。インバータ回路１４１は、送電側制御回路１８１によって制御され、ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄを所定のタイミングでスイッチングすることで送電側コンバータ回路１４０から供給される直流を所定周波数、例えば数十ｋＨｚの交流に変換し、送電側フィルタ回路１５を介して送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給する。送電側フィルタ回路１５は、インバータ回路１４１から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する。具体的には、インバータ回路１４１から供給される矩形波状の交流電圧を正弦波状の交流電圧に変換して、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給する。送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０は、インバータ回路１４１から交流電力が供給されることで交番磁束を発生する。
【００６３】
受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２は、送電側パッド１０の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する。受電側フィルタ回路１６は、整流回路１７０に供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する。具体的には、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から供給される正弦波状の交流電圧を矩形波状の交流電圧に変換して整流回路１７０に供給する。整流回路１７０は、受電側フィルタ回路１６を介して受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から供給される交流を整流して直流に変換し、受電側コンバータ回路１７１に供給する。受電側コンバータ回路１７１は、受電側制御回路１８３によって制御され、ＩＧＢＴ１７１ｃをスイッチングすることで整流回路１７０から供給される直流を昇圧して車載バッテリＢ１１に供給し、車載バッテリＢ１１を充電する。このようにして、外部バッテリＢ１０から車載バッテリＢ１１に非接触で送電することができる。
【００６４】
ところで、送電側コンバータ回路１４０の出力電圧及び受電側コンバータ回路１７１の入力電圧、車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧及び直流電流、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流の力率の間には、図６に示すような関係がある。送電側コンバータ回路１４０の出力電圧及び受電側コンバータ回路１７１の入力電圧を制御することで、車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧及び直流電流、つまり、車載バッテリＢ１１に供給される直流電力を制御することができる。しかも、送電側コンバータ回路１４０出力電圧及び受電側コンバータ回路１７１の入力電圧の組み合わせを変えることで、車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧及び直流電流を所定値に保ったまま、力率を制御することができる。遅れ力率の場合には、送電側コンバータ回路１４０の出力電圧を下げることで、力率を１にすることができる。また、進み力率の場合には、送電側コンバータ回路１４０の出力電圧を上げることで、力率を１にすることができる。その際、受電側コンバータ回路１７１の入力電圧を調整し、送電側コンバータ回路１４０の出力電圧と受電側コンバータ回路１７１の入力電圧の組み合わせを変えることで、車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧及び直流電流を所定値に保つことができる。つまり、送電側コンバータ回路１４０の出力電圧を制御することで、力率を制御することができる。また、受電側コンバータ回路１７１の入力電圧を制御することで、車載バッテリＢ１１に供給される直流電力を制御することができる。
【００６５】
送電側制御回路１８１は、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流の力率が目標値となるように、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。具体的には、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧の極性が切替わるタイミングにおける、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の位相が目標値である０度となるように、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。
【００６６】
図２に示す波高値検出回路１８１ａは、送電側電流センサ１８０の検出結果に基づいて、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッドに供給される交流電流の波高値を検出する。駆動回路１８１ｆは、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧の極性が切替わるタイミングで、スイッチ１８１ｂ、１８１ｃをオンするための信号を出力する。スイッチ１８１ｂ、１８１ｃは、交流電圧の極性が切替わるタイミングに同期して駆動回路１８１ｆから出力される信号によってオンし、波高値検出回路１８１ａ及び送電側電流センサ１８０を位相検出回路１８１ｄに接続する。位相検出回路１８１ｄは、スイッチ１８１ｂ、１８１ｃを介して入力される、交流電圧の極性が切替わるタイミングにおける交流電流の波高値と瞬時値の比に基づいて交流電流の位相を求める。なお、位相検出回路１８１ｄは、内部にフィルタ回路を有しており、交流電流の波形を正弦波状にすることができる。そのため、波高値検出回路１８１ａの検出結果に基づいて、位相を正確に検出することができる。
【００６７】
電圧指令生成回路１８１ｅは、位相検出回路１８１ｄによって検出された交流電流の位相と、位相指令によって指示された位相の偏差を求め、その偏差を比例積分演算して電圧指令を生成し出力する。駆動回路１８１ｆは、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧が電圧指令によって指示された電圧となるように、ＩＧＢＴ１４０ｂ、１４１ａ〜１４１ｄのスイッチングを制御する。具体的には、送電側コンバータ回路１４０からインバータ回路１４１に供給される直流電圧が電圧指令によって指示された電圧に対応した電圧となるようにＩＧＢＴ１４０ｂのスイッチングを制御するとともに、１８０度矩形波通電となるように、ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄのスイッチングを制御する。これにより、交流電圧の極性が切替わるタイミングにおける交流電流の位相が目標値である０度となるように、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御することができる。
【００６８】
一方、受電側制御回路１８３は、受電側コンバータ回路１７１から車載バッテリＢ１１に供給される直流電力が目標値となるように、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から整流回路１７０に供給される交流電圧を制御する。具体的には、車載バッテリＢ１１に供給される直流電流が目標値となるように、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を制御する。
【００６９】
図５に示す電流指令生成回路１８３ａは、予め設定されている車載バッテリＢ１１の充電時における、車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧と直流電流の関係と、検出した車載バッテリＢ１１に供給される直流電圧に基づいて、車載バッテリＢ１１に供給すべき直流電流を求め、電流指令として生成し出力する。電圧指令生成回路１８３ｂは、受電側電流センサ１８２によって検出された直流電流と、電流指令によって指示された直流電流の偏差を求め、その偏差を比例積分演算して電圧指令を生成し出力する。駆動回路１８３ｃは、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧が電圧指令によって指示された電圧となるように、ＩＧＢＴ１７１ｃのスイッチングを制御する。これにより、車載バッテリＢ１１に供給される直流電流が目標値となるように、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を制御することができる。
【００７０】
送電側パッド１０と受電側パッド１２が基準となる所定の位置関係にあり、結合係数が例えば０．１３のとき、図７及び図８に示すように、送電側コンバータ回路１４０からインバータ回路１４１に供給される直流電圧を１３０Ｖに、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を１３０Ｖに制御することで、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧、及び、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から整流回路１７０に供給される交流電圧を制御し、力率をほぼ１に、受電側コンバータ回路１７１から車載バッテリＢ１１に供給される直流電力を１ｋＷに制御することができる。
【００７１】
送電側パッド１０と受電側パッド１２の位置関係が変わり、結合係数が０．１３から例えば０．２５に変化すると、図９及び図１０に示すように、送電側コンバータ回路１４０からインバータ回路１４１に供給される直流電圧を９０Ｖに、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を９０Ｖに制御することで、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧、及び、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から整流回路１７０に供給される交流電圧を制御し、力率をほぼ１に、受電側コンバータ回路１７１から車載バッテリＢ１１に供給される直流電力を１ｋＷに制御することができる。結合係数が０．１３から０．２５に変化しても、送電側コンバータ回路１４０からインバータ回路１４１に供給される直流電圧と整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を制御することで、力率を低下させることなく目標とする１ｋＷの直流電力を車載バッテリＢ１１に供給することができる。
【００７２】
非接触給電装置１は、送電側パッド１０と受電側パッド１２の結合係数が０．１３から０．２５に変化しても力率をほぼ１に保てるため、図１１に示すように、車載バッテリＢ１１に供給する直流電力がどのような値であっても、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の増加を抑えることができる。その結果、送電側制御回路１８１と受電側制御回路１８３の間で、制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、図１２に示すように、車載バッテリＢ１１に供給する直流電力がどのような値であっても、非接触給電装置１の送電効率の低下を抑えることができる。なお、結合係数が０．１３の場合に比べ、結合係数が０．２５の場合の方が、送電効率が低下しているが、これは、図７〜図１０に示すように、電流の増加と、それに伴う回路各部の損失の増加によるものであり、力率の悪化によるものではない。
【００７３】
次に、効果について説明する。
【００７４】
第１実施形態によれば、送電側制御回路１８１は、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流の力率が目標値となるように、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。受電側制御回路１８３は、受電回路１７から車載バッテリＢ１１に供給される直流電力が目標値となるように、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から受電回路１７に供給される交流電圧を制御する。これにより、前述したように、送電側制御回路１８１と受電側制御回路１８３の間で、制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、送電側パッド１０と受電側パッド１２の結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、外部バッテリＢ１０から車載バッテリＢ１１に所定の電力を送電することができる。
【００７５】
第１実施形態によれば、受電回路１７は、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から供給される交流を直流に変換して出力する整流回路１７０と、整流回路１７０から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して車載バッテリＢ１１に供給する受電側コンバータ１７１を備えている。そして、受電側制御回路１８３は、受電回路１７から車載バッテリＢ１１に供給される直流電力が目標値となるように、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を制御する。そのため、車載バッテリＢ１１に供給される直流電力が目標値となるように、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から受電回路１７に供給される交流電圧を確実に制御することができる。
【００７６】
第１実施形態によれば、送電側制御回路１８１は、送電回路１４を制御することで、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。受電側制御回路１８３は、受電側コンバータ回路１７１を制御することで、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を制御する。そのため、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧、及び、整流回路１７０から受電側コンバータ回路１７１に供給される直流電圧を確実に制御することができる。
【００７７】
第１実施形態によれば、送電側制御回路１８１は、送電側コンバータ回路１４０を制御することで、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。そのため、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を確実に制御することができる。
【００７８】
送電側制御回路１８１が、インバータ回路１４１をパルス幅変調方式で制御した場合、図１３に示すように、電流が流れている状態で電圧が切替わる。つまり、電流が流れている状態でＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄがスイッチングする。そのため、ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄのスイッチング損失が増加してしまう。しかし、第１実施形態によれば、送電側制御回路１８１は、インバータ回路１４１を１８０度矩形波通電で制御する。そのため、図７及び図８に示すように、電流が充分に低くほぼ０に近い状態で電圧が切替わる。つまり、電流が充分に低くほぼ０に近い状態でＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄがスイッチングする。そのため、ＩＧＢＴ１４１ａ〜１４１ｄのスイッチング損失を抑えることができる。従って、非接触給電装置１の送電効率を向上させることができる。
【００７９】
第１実施形態によれば、送電側制御回路１８１は、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される所定タイミングにおける交流電流の位相が目標値となるように、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧を制御する。そのため、送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流の力率が目標値となるように、送電側共振用回路の接続された送電側パッドに供給される交流電圧を確実に制御することができる。
【００８０】
第１実施形態によれば、送電側制御回路１８１は、所定タイミングにおける交流電流の瞬時値に基づいて交流電流の位相を求める。交流電流は、位相が変化すると、所定タイミングにおける瞬時値が変化する。そのため、交流の位相を求めることができる。
【００８１】
第１実施形態によれば、送電側制御回路１８１は、所定タイミングにおける交流電流の波高値と交流電流の瞬時値の比に基づいて交流電流の位相を求める。交流電流は、位相が変化すると、所定タイミングにおける波高値と瞬時値に比が変化する。そのため、交流電流の位相を求めることができる。
【００８２】
第１実施形態によれば、所定タイミングは、送電回路１４から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧の極性が切替わるタイミングである。そのため、交流電圧の極性が切替わるタイミングにおける交流電流の位相を求めることができる。つまり、交流の力率を求めることができる。
【００８３】
第１実施形態によれば、送電側共振用回路１１及び受電側共振用回路１３は、コイル１００、１２０に並列接続された固定容量のコンデンサ１１０、１３０である。そのため、コイル１００、１２０とともに、確実に共振回路を構成することができる。また、コンデンサに可変容量機構を設けて力率を制御する場合に比べ、素子の信頼性を向上させ、より確実に共振回路を構成することができる。
【００８４】
第１実施形態によれば、非接触給電装置１は、送電側フィルタ回路１５と、受電側フィルタ回路１６とを備えている。送電側フィルタ回路１５は、送電回路１４の供給する交流の基本周波数におけるインピーダンスが、コイル１００と送電側共振用回路１１よって構成される共振回路のインピーダンスより小さくなるように設定されている。受電側フィルタ回路１６は、送電回路１４の供給する交流の基本周波数におけるインピーダンスが、コイル１２０と受電側共振用回路１３によって構成される共振回路のインピーダンスより小さくなるように設定されている。そのため、送電側フィルタ回路１５及び受電側フィルタ回路１６の損失を抑えることができる。従って、非接触給電装置１の送電効率を向上させることができる。また、送電側フィルタ回路１５及び受電側フィルタ回路１６のインピーダンスによる悪影響を抑え、インバータ回路１４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電圧、及び、受電側共振用回路１３の接続された受電側パッド１２から受電回路１７に供給される交流電圧をより確実に制御することができる。
【００８５】
第１実施形態によれば、送電側フィルタ回路１５及び受電側フィルタ回路１６は、直列接続された固定インダクタンスのリアクトル１５０，１６０及び固定容量のコンデンサ１５１、１６１からなり、共振周波数が送電回路１４の供給する交流の基本周波数に設定されている。そのため、送電側フィルタ回路１５及び受電側フィルタ回路１６の損失を確実に抑えることができる。従って、非接触給電装置１の送電効率を確実に向上させることができる。また、インダクタンスやコンデンサにインダクタンスや容量の可変機構を設けて力率を制御する場合と比べ、素子の信頼性を向上させ、より確実にフィルタ回路を構成することができる。さらに、共振周波数近傍以外の周波数でインピーダンスが増加することで、高調波成分などの不要な周波数成分を低減でき、非接触給電装置１が使用する周波数帯域を最小限に抑えることができる。
【００８６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の非接触給電装置について説明する。第２実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置が外部バッテリから車載バッテリに送電するのに対し、送電回路及び受電回路の構成、並びに、制御回路の制御を一部変更して、車載バッテリから外部バッテリにも送電できるようにしたものである。
【００８７】
まず、図１４を参照するとともに、図２及び図５も参照して、第２実施形態の非接触給電装置の構成について説明する。
【００８８】
図１４に示す非接触給電装置２は、第１実施形態の非接触給電装置１と同様に、外部バッテリＢ２０（直流電源）から車載バッテリＢ２１（給電対象）に非接触で送電し、車載バッテリＢ２１を充電する装置である。また、車載バッテリＢ２１から外部バッテリＢ２０に非接触で送電し、外部バッテリＢ２０を充電することができる装置でもある。非接触給電装置２は、送電側パッド２０と、送電側共振用回路２１と、受電側パッド２２と、受電側共振用回路２３と、送電回路２４と、送電側フィルタ回路２５と、受電側フィルタ回路２６と、受電回路２７と、制御回路２８とを備えている。
【００８９】
送電側パッド２０は、コイル２００を備えている。送電側共振用回路２１は、コンデンサ２１０である。受電側パッド２２は、コイル２２０を備えている。受電側共振用回路２３は、コンデンサ２３０である。送電側パッド２０、送電側共振用回路２１、受電側パッド２２及び受電側共振用回路２３は、第１実施形態の送電側パッド１０、送電側共振用回路１１、受電側パッド１２及び受電側共振用回路１３と同一構成である。
【００９０】
送電回路２４は、外部バッテリＢ２０から供給される直流を交流に変換し、送電側共振用回路２１の接続された送電側パッド２０に供給する回路である。また、送電側共振用回路２１の接続された送電側パッド２０から供給される交流を直流に変換し、外部バッテリＢ２０に供給することができる回路でもある。送電回路２４は、送電側コンバータ回路２４０（送電側直流／直流変換回路）と、インバータ回路２４１（送電側直流／交流変換回路）とを備えている。
【００９１】
送電側コンバータ回路２４０は、外部バッテリＢ２０から供給される直流を異なる直流に変換し、インバータ回路２４１に供給する回路である。具体的には、外部バッテリＢ２０から供給される直流を降圧してインバータ回路２４１に供給する回路である。また、インバータ回路２４１から供給される直流を異なる直流に変換し、外部バッテリＢ２０に供給することができる回路でもある。具体的には、インバータ回路２４１から供給される直流を昇圧して外部バッテリＢ２０に供給することができる回路でもある。周知の双方向昇降圧コンバータ回路である。送電側コンバータ回路２４０は、コンデンサ２４０ａと、ＩＧＢＴ２４０ｂと、リアクトル２４０ｃと、コンデンサ２４０ｄと、ＩＧＢＴ２４０ｅとを備えている。第１実施形態の送電側コンバータ回路１４０のダイオード１４０ｅを、コレクタとエミッタの間に逆並列接続されるフリーホイールダイオードを有するＩＧＢＴ２４０ｅに置き換えたものである。
【００９２】
インバータ回路２４１は、送電側コンバータ回路２４０から供給される直流を所定周波数の交流に変換し、送電側共振用回路２１の接続された送電側パッド２０に供給する回路である。また、送電側共振用回路２１の接続された送電側パッド２０から供給される交流を整流して直流に変換し、送電側コンバータ回路２４０に供給することができる回路でもある。インバータ回路２４１は、ＩＧＢＴ２４１ａ〜２４１ｄを備えており、第１実施形態のインバータ回路１４１と同一構成である。インバータ回路２４１は、フリーホイールダイオードによって、送電側共振用回路２１の接続された送電側パッド２０から供給される交流を整流して直流に変換し、送電側コンバータ回路２４０に供給することができる。
【００９３】
送電側フィルタ回路２５は、リアクトル２５０と、コンデンサ２５１とを備えている。受電側フィルタ回路２６は、リアクトル２６０と、コンデンサ２６１とを備えている。送電側フィルタ回路２５及び受電側フィルタ回路２６は、第１実施形態の送電側フィルタ回路１５及び受電側フィルタ回路１６と同一構成である。
【００９４】
受電回路２７は、受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２から供給される交流を直流に変換し、車載バッテリＢ２１に供給する回路である。また、車載バッテリＢ２１から供給される直流を交流に変換し、受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給することができる回路でもある。受電回路２７は、整流回路２７０（受電側交流／直流変換回路）と、受電側コンバータ回路２７１（受電側直流／直流変換回路）とを備えている。
【００９５】
整流回路２７０は、受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２から供給される交流を整流して直流に変換し、受電側コンバータ回路２７１に供給する回路である。また、受電側コンバータ回路２７１から供給される直流を交流に変換し、受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給することができる回路でもある。整流回路２７０は、第１実施形態の整流回路１７０のダイオード１７０ａ〜１７０ｄを、コレクタとエミッタの間に逆並列接続されるフリーホイールダイオードを有するＩＧＢＴ２７０ａ〜２７０ｄに置き換えたものである。
【００９６】
受電側コンバータ回路２７１は、整流回路２７０から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して車載バッテリＢ２１に供給する回路である。具体的には、整流回路２７０から供給される直流を昇圧して車載バッテリＢ２１に供給する回路である。また、車載バッテリＢ２１から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して整流回路２７０に供給することができる回路でもある。具体的には、車載バッテリＢ２１から供給される直流を降圧して整流回路２７０に供給することができる回路でもある。周知の双方向昇降圧コンバータ回路である。受電側コンバータ回路２７１は、コンデンサ２７１ａと、リアクトル２７１ｂと、ＩＧＢＴ２７１ｃ、２７１ｄと、コンデンサ２７１ｅとを備えている。第１実施形態の受電側コンバータ回路１７１のダイオード１７１ｄを、コレクタとエミッタの間に逆並列接続されるフリーホイールダイオードを有するＩＧＢＴ２７１ｄに置き換えたものである。
【００９７】
制御回路２８は、第１実施形態の制御回路１８と同様に、外部バッテリＢ２０から車載バッテリＢ２１に送電するために、送電回路２４及び受電回路２７を制御する回路である。また、第１実施形態の制御回路１８とは異なり、車載バッテリＢ２１から外部バッテリＢ２０に送電するために、送電回路２４及び受電回路２７を制御する回路でもある。具体的には、受電回路２７から受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流の力率、及び、送電回路２４から外部バッテリＢ２０に供給される直流電力がそれぞれ目標値となるように、受電回路２７から受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流電圧、及び、インバータ回路２４１から送電側コンバータ回路２４０に供給される直流電圧を制御する回路である。制御回路２８は、送電側電流センサ２８０、２８４と、送電側制御回路２８１と、受電側電流センサ２８２、２８５と、受電側制御回路２８３を備えている。
【００９８】
送電側電流センサ２８０は、第１実施形態の送電側電流センサ１８０と同一構成である。
【００９９】
送電側電流センサ２８４は、送電側コンバータ回路２４０から外部バッテリＢ２０に供給される直流電流を検出し、検出結果を出力する素子である。送電側電流センサ２８４は、送電側コンバータ回路２４０と外部バッテリＢ２０を接続する配線に、配線をクランプするように設けられている。送電側電流センサ２８４の出力端は、送電側制御回路２８１に接続されている。
【０１００】
送電側制御回路２８１は、送電回路２４及び送電側電流センサ２８０、２８４に接続され、受電側制御回路１８３との間で制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、送電側コンバータ回路２４０及びインバータ回路２４１を制御する回路である。送電側制御回路２８１は、図２に示す第１実施形態の送電側制御回路１８１と同様の構成を有し、インバータ回路２４１から送電側共振用回路２１の接続された送電側パッド２０に供給される交流の力率が目標値となるように、インバータ回路２４１から送電側共振用回路２１の接続された送電側パッド２０に供給される交流電圧を制御する。具体的には、インバータ回路２４１から送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０に供給される交流電流の位相が目標値となるように、ＩＧＢＴ２４０ｅをオフし、ＩＧＢＴ２４０ｂのスイッチングを制御することで、インバータ回路２４１に供給される直流電圧を制御するとともに、１８０度矩形波通電となるようにＩＧＢＴ２４１ａ〜２４１ｄのスイッチングを制御する。
【０１０１】
また、送電側制御回路２８１は、図５に示す第１実施形態の受電側制御回路１８３と同様の構成をも有しており、車載バッテリＢ２１から外部バッテリＢ２０に送電するために、送電側コンバータ回路２４０から外部バッテリＢ２０に供給される直流電力が目標値となるように、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０から送電回路１４に供給される交流電圧を制御する。具体的には、外部バッテリＢ２０に供給される直流電力が目標値となるように、インバータ回路２４１から送電側コンバータ回路２４０に供給される直流電圧を制御することで、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０から送電回路１４に供給される交流電圧を制御する。より具体的には、ＩＧＢＴ２４０ｂをオフし、ＩＧＢＴ２４０ｅのスイッチングを制御することで、送電側コンバータ回路２４０に供給される直流電圧を制御する。送電側制御回路２８１は、ＩＧＢＴ２４０ｂ、２４０ｅ、２４１ａ〜２４１ｄのゲートにそれぞれ接続されている。また、コンデンサ２４０ａの一端及び他端にそれぞれ接続されている。さらに、送電側電流センサ２８０、２８４の出力端にそれぞれ接続されている。
【０１０２】
受電側電流センサ２８２は、第１実施形態の受電側電流センサ１８２と同一構成である。
【０１０３】
受電側電流センサ２８５は、整流回路２７０から受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流電流を検出し、検出結果を出力する素子である。受電側電流センサ２８５は、整流回路２７０と受電側フィルタ回路２６を接続する配線に、配線をクランプするように設けられている。受電側電流センサ２８５の出力端は、受電側制御回路２８３に接続されている。
【０１０４】
受電側制御回路２８３は、受電回路２７及び受電側電流センサ２８２、２８５に接続され、送電側制御回路２８１との間で制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、受電回路２７を制御する回路である。受電側制御回路２８３は、図５に示す第１実施形態の受電側制御回路１８３と同様の構成を有し、受電側コンバータ回路２７１から車載バッテリＢ２１に供給される直流電力が目標値となるように、受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２から受電回路２７に供給される交流電圧を制御する。具体的には、受電側コンバータ回路２７１から車載バッテリＢ２１に供給される直流電力が目標値となるように、整流回路２７０から受電側コンバータ回路２７１に供給される直流電圧を制御することで、受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２から受電回路２７に供給される交流電圧を制御する。具体的には、ＩＧＢＴ２７１ｄをオフし、ＩＧＢＴ２７１ｃのスイッチングを制御することで、受電側コンバータ回路２７１に供給される直流電圧を制御する。
【０１０５】
また、受電側制御回路２８３は、図２に示す第１実施形態の送電側制御回路１８１と同様の構成をも有しており、車載バッテリＢ２１から外部バッテリＢ２０に送電するために、整流回路２７０から受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流の力率が目標値となるように、整流回路２７０から受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流電圧を制御する。具体的には、整流回路２７０から受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流電流の位相が目標値となるように、ＩＧＢＴ２７１ｃをオフし、ＩＧＢＴ２７１ｄのスイッチングを制御することで、整流回路２７０に供給される直流電圧を制御するとともに、１８０度矩形波通電となるようにＩＧＢＴ２７０ａ〜２７０ｄのスイッチングを制御する。受電側制御回路２８３は、ＩＧＢＴ２７０ａ〜２７０ｄ、２７１ｃ、２７１ｄのゲートに接続されている。また、コンデンサ２７１ｅの一端及び他端にそれぞれ接続されている。さらに、受電側電流センサ２８２、２８５の出力端にそれぞれ接続されている。
【０１０６】
次に、図１４を参照して非接触給電装置の動作について説明する。外部バッテリＢ２０から車載バッテリＢ２１に送電する動作については、第１実施形態の非接触給電装置１と同一であるため説明を省略する。車載バッテリＢ２１から外部バッテリＢ２０に送電する動作について説明する。
【０１０７】
受電側制御回路２８３は、整流回路２７０から受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流の力率が目標値となるように、整流回路２７０から受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流電圧を制御する。具体的には、受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給される交流電流の位相が目標値となるように、ＩＧＢＴ２７１ｃをオフし、ＩＧＢＴ２７１ｄのスイッチングを制御することで、整流回路２７０に供給される直流電圧を制御するとともに、１８０度矩形波通電となるようにＩＧＢＴ２７０ａ〜２７０ｄのスイッチングを制御する。
【０１０８】
一方、送電側制御回路２８１は、送電側コンバータ回路２４０から外部バッテリＢ２０に供給される直流電力が目標値となるように、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０から送電回路１４に供給される交流電圧を制御する。具体的には、インバータ回路２４１から送電側コンバータ回路２４０に供給される直流電圧を制御することで、送電側共振用回路１１の接続された送電側パッド１０から送電回路１４に供給される交流電圧を制御する。より具体的には、送電側コンバータ回路２４０から外部バッテリＢ１０に供給される直流電流が目標値となるように、ＩＧＢＴ２４０ｂをオフし、ＩＧＢＴ２４０ｅのスイッチングを制御することで、送電側コンバータ回路２４０に供給される直流電圧を制御する。これにより、送電側制御回路１８１と受電側制御回路１８３の間で、制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、送電側パッド２０と受電側パッド２２の結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、車載バッテリＢ２１から外部バッテリＢ２０にも所定の電力を送電することができる。
【０１０９】
次に、効果について説明する。
【０１１０】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同一な構成を有することとにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
さらに、第２実施形態によれば、受電側コンバータ回路２７１は、車載バッテリＢ２１から供給される直流を降圧して整流回路２７０に供給することができる。整流回路２７０は、受電側コンバータ回路２７１から供給される直流を交流に変換し、受電側共振用回路２３の接続された受電側パッド２２に供給することができる。インバータ回路２４１は、送電側共振用回路２１の接続された送電側パッド２０から供給される交流を整流して直流に変換し、送電側コンバータ回路２４０に供給することができる。送電側コンバータ回路２４０は、インバータ回路２４１から供給される直流を昇圧して外部バッテリＢ２０に供給することができる。そのため、車載バッテリＢ２１から外部バッテリＢ２０に非接触で送電し、外部バッテリＢ２０を充電することができる。従って、送電側制御回路２８１と受電側制御回路２８３の間で、制御に必要な情報を無線通信によって送受信することなく、送電側パッド２０と受電側パッド２２の結合係数が変化しても、力率の変化を抑え、車載バッテリＢ２１から外部バッテリＢ２０に所定の電力を送電することができる。
【０１１２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の非接触給電装置について説明する。第３実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、送電側フィルタ回路及び受電側フィルタ回路の構成を一部変更するとともに、送電側フィルタ回路と送電側共振用回路の接続された送電側パッドの間、及び、受電側フィルタ回路と受電側共振用回路の接続された受電側パッドの間に、それぞれ絶縁トランスを設けるようにしたものである。
【０１１３】
まず、図１５を参照して、第３実施形態の非接触給電装置の構成について説明する。
【０１１４】
図１５に示す非接触給電装置３は、外部バッテリＢ３０（直流電源）から車載バッテリＢ３１（給電対象）に非接触で送電し、車載バッテリＢ３１を充電する装置である。非接触給電装置３は、送電側パッド３０と、送電側共振用回路３１と、受電側パッド３２と、受電側共振用回路３３と、送電回路３４と、送電側フィルタ回路３５と、受電側フィルタ回路３６と、受電回路３７と、制御回路３８と、絶縁トランス３９とを備えている。
【０１１５】
送電側パッド３０は、コイル３００を備えている。送電側共振用回路３１は、コンデンサ３１０である。受電側パッド３２は、コイル３２０を備えている。受電側共振用回路３３は、コンデンサ３３０である。送電側パッド３０、送電側共振用回路３１、受電側パッド３２及び受電側共振用回路３３は、第１実施形態の送電側パッド１０、送電側共振用回路１１、受電側パッド１２及び受電側共振用回路１３と同一構成である。
【０１１６】
送電回路３４は、送電側コンバータ回路３４０（送電側直流／直流変換回路）と、インバータ回路３４１（送電側直流／交流変換回路）とを備えている。送電側コンバータ回路３４０は、コンデンサ３４０ａと、ＩＧＢＴ３４０ｂと、リアクトル３４０ｃと、コンデンサ３４０ｄと、ダイオード３４０ｅと、を備えている。インバータ回路３４１は、ＩＧＢＴ３４１ａ〜３４１ｄを備えている。送電回路３４は、第１実施形態の送電回路１４と同一構成である。
【０１１７】
送電側フィルタ回路３５は、リアクトル３５０、３５２と、コンデンサ３５１、３５３とを備えている。
【０１１８】
リアクトル３５０とコンデンサ３５１は、直列接続されている。具体的には、リアクトル３５０の一端が、コンデンサ３５１の一端に接続されている。リアクトル３５０の他端は絶縁トランス３９に、コンデンサ３５１の他端はＩＧＢＴ３４１ａ、３４１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。
【０１１９】
リアクトル３５２とコンデンサ３５３は、直列接続されている。具体的には、リアクトル３５２の一端が、コンデンサ３５３の一端に接続されている。リアクトル３５２の他端は絶縁トランス３９に、コンデンサ３５３の他端はＩＧＢＴ３４１ｃ、３４１ｄの接続点にそれぞれ接続されている。
【０１２０】
送電側フィルタ回路３５は、送電回路３４の供給する交流の基本周波数におけるインピーダンスが、送電側パッド３０と送電側共振用回路３１によって構成される共振回路のインピーダンスより小さくなるように設定されている。具体的には、共振周波数が送電回路３４の供給する交流の基本周波数になるように、リアクトル３５０、３５２のインダクタンス及びコンデンサ３５１、３５３の容量が設定されている。しかも、リアクトル３５０、３５２のインダクタンス及びコンデンサ３５１、３５３の容量が、互いに等しくなるよう設定されている。
【０１２１】
受電回路３７は、整流回路３７０（受電側交流／直流変換回路）と、受電側コンバータ回路３７１（受電側直流／直流変換回路）とを備えている。整流回路３７０は、ダイオード３７０ａ〜３７０ｄを備えている。受電側コンバータ回路３７１は、コンデンサ３７１ａと、リアクトル３７１ｂと、ＩＧＢＴ３７１ｃと、ダイオード３７１ｄと、コンデンサ３７１ｅとを備えている。制御回路３８は、送電側電流センサ３８０と、送電側制御回路３８１と、受電側電流センサ３８２と、受電側制御回路３８３とを備えている。受電回路３７及び制御回路３８は、第１実施形態の受電回路１７及び制御回路１８と同一構成である。
【０１２２】
絶縁トランス３９は、送電側フィルタ回路３５と、送電側共振用回路３１の接続された送電側パッド３０の間、及び、受電側共振用回路３３の接続された受電側パッド３２と受電側フィルタ回路３６の間にそれぞれ接続され、送電側フィルタ回路３５と、送電側共振用回路３１の接続された送電側パッド３０、及び、受電側共振用回路３３の接続された受電側パッド３２と受電側フィルタ回路３６をそれぞれ電気的に絶縁するための機器である。絶縁トランス３９は、送電側絶縁トランス３９０と、受電側絶縁トランス３９１とを備えている。
【０１２３】
送電側絶縁トランス３９０は、送電側フィルタ回路３５と、送電側共振用回路３１の接続された送電側パッド３０の間に接続され、送電側フィルタ回路３５と、送電側共振用回路３１の接続された送電側パッド３０を電気的に絶縁するための機器である。送電側絶縁トランス３９０は、１次コイル３９０ａと、２次コイル３９０ｂとを備えている。１次コイル３９０ａの一端はリアクトル３５０の他端に、他端はリアクトル３５２の他端にそれぞれ接続されている。２次コイル３９０ｂの一端は配線用ケーブル３９２を介してコンデンサ３１０の接続されたコイル３００の一端に、他端は配線用ケーブル３９２を介してコンデンサ３１０の接続されたコイル３００の他端にそれぞれ接続されている。
【０１２４】
受電側絶縁トランス３９１は、受電側共振用回路３３の接続された受電側パッド３２と受電側フィルタ回路３６の間に接続され、受電側共振用回路３３の接続された受電側パッド３２と受電側フィルタ回路３６を電気的に絶縁するための機器である。受電側絶縁トランス３９１は、１次コイル３９１ａと、２次コイル３９１ｂとを備えている。１次コイル３９１ａの一端は配線用ケーブル３９３を介してコンデンサ３３０の接続されたコイル３２０の一端に、他端は配線用ケーブル３９３を介してコンデンサ３３０の接続されたコイル３２０の他端にそれぞれ接続されている。２次コイル３９１ｂの一端及び他端は、受電側フィルタ回路３６にそれぞれ接続されている。
【０１２５】
受電側フィルタ回路３６は、リアクトル３６０、３６２と、コンデンサ３６１、３６３とを備えている。
【０１２６】
リアクトル３６０とコンデンサ３６１は、直列接続されている。具体的には、リアクトル３６０の一端が、コンデンサ３６１の一端に接続されている。リアクトル３６０の他端は２次コイル３９１ｂの一端に、コンデンサ３６１の他端はダイオード３７０ｃ、３７０ｄの接続点にそれぞれ接続されている。
【０１２７】
リアクトル３６２とコンデンサ３６３は、直列接続されている。具体的には、リアクトル３６２の一端が、コンデンサ３６３の一端に接続されている。リアクトル３６２の他端は２次コイル３９１ｂの他端に、コンデンサ３６３の他端はダイオード３７０ａ、３７０ｂの接続点にそれぞれ接続されている。
【０１２８】
受電側フィルタ回路３６は、送電回路３４の供給する交流の基本周波数におけるインピーダンスが、受電側パッド３２と受電側共振用回路３３によって構成される共振回路のインピーダンスより小さくなるように設定されている。具体的には、共振周波数が送電回路３４の供給する交流の基本周波数になるように、リアクトル３６０、３６２のインダクタンス及びコンデンサ３６１、３６３の容量が設定されている。しかも、リアクトル３６０、３６３のインダクタンス及びコンデンサ３６１、３６２の容量が、互いに等しくなるよう設定されている。
【０１２９】
動作については、第１実施形態と同一であるため説明を省略する。
【０１３０】
次に、効果について説明する。
【０１３１】
第３実施形態によれば、第１実施形態と同一な構成を有することとにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
さらに、第３実施形態によれば、送電側フィルタ回路３５は、インダクタンス及び容量が互いに等しい、２組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサ、リアクトル３５０及びコンデンサ３５１、リアクトル３５２及びコンデンサ３５３によって構成されている。一方の直列接続されたリアクトル及びコンデンサであるリアクトル３５０及びコンデンサ３５１は、送電回路３４の一方の出力端と、送電側共振用回路３１の接続された送電側パッド３０の一端の間に接続されている。他方の直列接続されたリアクトル及びコンデンサであるリアクトル３５２及びコンデンサ３５３は、送電回路３４の他方の出力端と、送電側共振用回路３１の接続された送電側パッド３０の他端の間に接続されている。
【０１３３】
受電側フィルタ回路３６は、インダクタンス及び容量が互いに等しい、２組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサ、リアクトル３６０及びコンデンサ３６１、リアクトル３６２及びコンデンサ３６３によって構成されている。一方の直列接続されたリアクトル及びコンデンサであるリアクトル３６０及びコンデンサ３６１は、受電側共振用回路３３の接続された受電側パッド３２の一端と、受電回路３７の一方の入力端の間に接続されている。他方の直列接続されたリアクトル及びコンデンサであるリアクトル３６２及びコンデンサ３６３は、受電側共振用回路３３の接続された受電側パッド３２の他端と、受電回路３７の他方の入力端の間に接続されている。
【０１３４】
そのため、インバータ回路３４１から送電側フィルタ回路３５及び配線用ケーブル３９２を介してコイル３００の一端及び他端に至る一対の経路、及び、コイル３２０の一端及び他端から配線用ケーブル３９３及び受電側フィルタ回路３６を介して整流回路３７０に至る一対の経路のうち、いずれか一方の経路の対地容量が変化しても、もう一方の経路で所定の周波数成分を除去し、ノイズによる影響を抑えることができる。
【０１３５】
第３実施形態によれば、送電側絶縁トランス３９０及び受電側絶縁トランス３９１を備えている。そのため、感電を防止し安全性を向上させることができる。
【０１３６】
なお、第３実施形態では、第１実施形態の非接触給電装置１に対して、送電側フィルタ回路及び受電側フィルタ回路の構成を一部変更するとともに、絶縁トランスを設けた例を挙げているが、これに限られるものではない。非接触給電装置３における送電側フィルタ回路３５及び受電側フィルタ回路３６の回路構成、並びに、絶縁トランス３９を用いた回路構成を、第２実施形態の非接触給電装置２に適用してもよい。
【０１３７】
第３実施形態では、送電側フィルタ回路３５及び受電側フィルタ回路３６がそれぞれ２組のリアクトル３５０、３５２及びリアクトル３６０、３６２を備えている例を挙げているが、リアクトル３５０、３５２及びリアクトル３６０、３６２は、それぞれコアを共有して構成される結合リアクトルであってもよい。２組のリアクトルのインダクタンスをバランスさせ、ノイズ除去性能を向上させることができる。
【０１３８】
また、第１〜第３実施形態では、送電側フィルタ回路及び受電側フィルタ回路が、リアクトルとコンデンサで構成されている例を挙げているが、リアクトルは、複数の素子を組み合わせて構成されたものあってもよい。リアクトルの電流容量や巻線耐圧の設計自由度を向上させることができ、確実にフィルタ回路を構成するとともに、損失を低減することができる。また、コンデンサは、複数の素子を組み合わせて構成されたものであってもよい。コンデンサの耐圧や電流容量の設計自由度を向上させることができ、確実にフィルタ回路を構成するとともに、損失を低減することができる。
【０１３９】
第１〜第３実施形態では、送電側共振用回路及び受電側共振用回路が、コイルに並列接続されるコンデンサである例を挙げているが、これに限られるものではない。コイルに直列接続されるコンデンサであってもよい。また、コンデンサとリアクトルを組み合わせたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１・・・非接触給電装置、１０・・・送電側パッド、１１・・・送電側共振用回路、１２・・・受電側パッド、１３・・・受電側共振用回路、１４・・・送電回路、１５・・・送電側フィルタ回路、１６・・・受電側フィルタ回路、１７・・・受電回路、１７０・・・整流回路（受電側交流／直流変換回路）、１７１・・・受電側コンバータ回路（受電側直流／直流変換回路）、１８・・・制御回路、１８１・・・送電側制御回路、１８２・・・受電側電流センサ、１８３・・・受電側制御回路、Ｂ１０・・・外部バッテリ、Ｂ１１・・・車載バッテリ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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