(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部との磁気結合により非接触にて電力を授受するコイルと、前記コイルの一端が共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続された非接触給電装置であって、前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を上下アームにそれぞれ有し、 前記ブリッジ回路の上アームまたは下アームのいずれか一方の半導体スイッチ、あるいは、上下アームの両方の半導体スイッチに、コンデンサを並列に接続してなる非接触給電装置における、前記半導体スイッチのスイッチング動作を制御する制御方法において、
前記コイルに対する外部からの給電が停止している期間では、前記ブリッジ回路の上アームまたは下アームの半導体スイッチをオン状態とし、給電が開始された時には、前記コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、前記ブリッジ回路の各半導体スイッチのスイッチング動作を行うことを特徴とする非接触給電装置の制御方法。
【請求項２】
外部との磁気結合により非接触にて電力を授受するコイルと、前記コイルの一端が共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続された非接触給電装置であって、前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を上下アームにそれぞれ有し、 前記ブリッジ回路の上アームまたは下アームのいずれか一方の半導体スイッチ、あるいは、上下アームの両方の半導体スイッチに、コンデンサを並列に接続してなる非接触給電装置における、前記半導体スイッチのスイッチング動作を制御する制御方法において、
前記コイルに対する外部からの給電が停止している期間では、前記ブリッジ回路の全ての半導体スイッチを、前記コイルに対する給電の停止により前記コイルの電流がゼロになる直前のスイッチング状態に保ち、前記コイルに対する給電が開始された時には、前記コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、前記ブリッジ回路の各半導体スイッチのスイッチング動作を行うことを特徴とする非接触給電装置の制御方法。
【請求項３】
外部との磁気結合により非接触にて電力を授受するコイルと、前記コイルの一端が共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続された非接触給電装置であって、前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路からなるスイッチングアームを２個直列に接続したスイッチングアーム直列回路と、ダイオードを２個直列に接続したダイオード直列回路と、を有し、前記スイッチングアーム同士の接続点と前記ダイオード同士の接続点とを前記ブリッジ回路の前記交流端子とし、前記スイッチングアーム直列回路と前記ダイオード直列回路との接続点を前記ブリッジ回路の前記直流端子とした非接触給電装置における、前記半導体スイッチのスイッチング動作を制御する制御方法において、
前記コイルに対する外部からの給電が停止している期間では、全ての前記半導体スイッチを、前記コイルに対する給電の停止により前記コイルの電流がゼロになる直前のスイッチング状態に保ち、前記コイルに対する給電が開始された時には、前記コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行うことを特徴とする非接触給電装置の制御方法。
【請求項４】
外部との磁気結合により非接触にて電力を授受するコイルと、前記コイルの一端が一方の交流端子に接続され、かつ、前記コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続された非接触給電装置であって、前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路からなるスイッチングアームを２個直列に接続したスイッチングアーム直列回路と、共振コンデンサを２個直列に接続したコンデンサ直列回路と、を有し、  前記スイッチングアーム同士の接続点と前記共振コンデンサ同士の接続点とを前記ブリッジ回路の前記交流端子とし、前記スイッチングアーム直列回路と前記コンデンサ直列回路との接続点を前記ブリッジ回路の前記直流端子とした非接触給電装置における、前記半導体スイッチのスイッチング動作を制御する制御方法において、
前記コイルに対する外部からの給電が停止している期間では、全ての前記半導体スイッチを、前記コイルに対する給電の停止により前記コイルの電流がゼロになる直前のスイッチング状態に保ち、前記コイルに対する給電が開始された時には、前記コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行うことを特徴とする非接触給電装置の制御方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載した非接触給電装置の制御方法において、
少なくとも一つの半導体スイッチに、コンデンサが並列に接続されていることを特徴とする非接触給電装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル相互間の磁気結合を利用して負荷に電力を供給する方法として、主に空間を介して電力を供給する非接触給電装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導によるコイル相互間の磁気結合を利用して負荷に電力を供給する方法として、非接触給電が知られている。その原理は、複数のコイルを、空間を介して磁気的に結合することによっていわばトランスを形成し、前記コイル間の電磁誘導を利用して電力を授受するものである。
例えば、電力供給源に相当する一次側コイルを給電線としてレール状に配置し、二次側コイル及び受電回路を一体化して移動体を構成すると共に、一次側コイルと二次側コイルとを対向させることにより、前記給電線に沿って移動する移動体に非接触給電することが可能である。
【０００３】
ここで、図２７は、特許文献１に記載された非接触給電装置の従来技術を示している。図２７において、高周波電源１００の両端には、コイルとしての一次側給電線１１０が接続されている。一次側給電線１１０には受電コイル１２０が磁気的に結合しており、一次側給電線１１０と受電コイル１２０とは一種のトランスを構成している。
受電コイル１２０の両端は、共振コンデンサＣを介して全波整流回路１０の交流端子に接続されている。ここで、受電コイル１２０と共振コンデンサＣとは、直列共振回路を構成している。
全波整流回路１０は、ダイオードＤｕ，Ｄｖ，Ｄｘ，Ｄｙをブリッジ接続して構成されている。
【０００４】
全波整流回路１０の直流端子には、全波整流回路１０の直流出力電圧が基準電圧値となるように制御する定電圧制御回路２０が接続されている。この定電圧制御回路２０は、例えば、リアクトルＬ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ０及び半導体スイッチＳＷ１からなる昇圧チョッパ回路により構成されている。また、平滑コンデンサＣ０の両端には、負荷Ｒが接続されている。
なお、図２７では、半導体スイッチＳＷ１をスイッチングするための制御装置を省略してある。
【０００５】
図２７の従来技術では、高周波電源１００により一次側給電線１１０に高周波電流を流し、受電コイル１２０を介して供給された高周波電力を全波整流回路１０に入力して直流電力に変換している。
一般に、この種の非接触給電装置では、一次側給電線１１０と受電コイル１２０との間のギャップ長の変化や両者の位置ズレにより、受電コイル１２０に誘起される電圧が変化し、これによって全波整流回路１０の直流出力電圧が変動する。また、負荷Ｒの特性も、全波整流回路１０の直流出力電圧が変動する原因となる。
このため、図２７の従来技術では、全波整流回路１０の直流出力電圧を定電圧制御回路２０によって一定値に制御している。
【０００６】
なお、非接触給電装置では、コイルを介して供給される電流の周波数が高いほど、電力伝送を行うために必要な励磁インダクタンスは小さくてよく、コイルやその周辺に配置するコアを小型化することができる。しかし、高周波電源装置や受電回路を構成する電力変換器では、回路を流れる電流の周波数が高いほど半導体スイッチのスイッチング損失が増大して給電効率が低下するため、非接触給電される電力の周波数は数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚに設定するのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５４７１１号公報（段落[００２８]〜[００３１]，[００４１]〜[００４５]、図１，図６等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図２７に示した非接触給電装置、特に、共振コンデンサＣの後段の受電回路には、以下の問題点がある。
（１）受電回路が全波整流回路１０及び定電圧制御回路２０によって構成されているため、回路全体が大型化し、設置スペースの増大やコストの増加を招く。
（２）全波整流回路１０のダイオードＤｕ，Ｄｖ，Ｄｘ，Ｄｙに加え、定電圧制御回路２０のリアクトルＬ１、半導体スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１でも損失が発生するため、これらの損失が給電効率の低下要因となっている。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、回路素子による損失を低減させ、高効率で安定した給電を行う非接触給電装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る非接触給電装置は、交流電源に接続された一次側給電線との磁気結合により非接触にて電力を授受する受電コイルと、この受電コイルに共振コンデンサを介して接続された受電回路とを備え、この受電回路から負荷に直流電圧を供給するものである。
ここで、受電回路は、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を各アームに備えたブリッジ回路と、平滑コンデンサとを備えており、本発明では、ブリッジ回路の上アームまたは下アームのいずれか一方、あるいは、上下アームの両方の半導体スイッチに、コンデンサを並列に接続して構成される。
この非接触給電装置の制御方法としては、停電等によって受電コイルに対する給電が停止された期間では、全ての半導体スイッチをオフ状態とし、給電が開始された時には、受電コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行う。
他の制御方法として、受電コイルに対する給電停止期間では、上アームまたは下アームの半導体スイッチをオン状態とし、給電が開始された時には、受電コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行っても良い。
また、別の制御方法として、受電コイルに対する給電停止期間では、全ての半導体スイッチを、受電コイルへの給電停止により受電コイルの電流がゼロになる直前のスイッチング状態に保ち、受電コイルに対する給電が開始された時には、受電コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行ってもよい。
【００１１】
また、本発明に係る非接触給電装置の他の例として、前記ブリッジ回路を、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路からなるスイッチングアームを２個直列に接続したスイッチングアーム直列回路と、ダイオードを２個直列に接続したダイオード直列回路と、を並列に接続して構成しても良い。この場合、スイッチングアーム同士の接続点とダイオード同士の接続点とをブリッジ回路の交流端子とし、スイッチングアーム直列回路とダイオード直列回路との接続点をブリッジ回路の直流端子とする。
なお、この非接触給電装置において、少なくとも一つの半導体スイッチに、コンデンサを並列に接続しても良い。
この非接触給電装置の制御方法としては、受電コイルに対する給電停止期間では、全ての半導体スイッチをオフ状態とし、給電が開始された時には、受電コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行う。
他の制御方法として、受電コイルに対する給電停止期間では、全ての半導体スイッチを、受電コイルへの給電停止により受電コイルの電流がゼロになる直前のスイッチング状態に保ち、給電が開始された時には、受電コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行っても良い。
【００１２】
また、本発明に係る非接触給電装置の他の例として、受電回路内のブリッジ回路を、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路からなるスイッチングアームを２個直列に接続したスイッチングアーム直列回路と、共振コンデンサを２個直列に接続したコンデンサ直列回路と、を並列に接続して構成することにより、ブリッジ回路の中に共振コンデンサを組み込んでも良い。この場合、スイッチングアーム同士の接続点と共振コンデンサ同士の接続点とをブリッジ回路の交流端子とし、スイッチングアーム直列回路とコンデンサ直列回路との接続点をブリッジ回路の直流端子とする。
なお、この非接触給電装置において、少なくとも一つの半導体スイッチに、コンデンサを並列に接続しても良い。
この非接触給電装置の制御方法としては、受電コイルに対する給電停止期間では、全ての半導体スイッチをオフ状態とし、給電が開始された時には、受電コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行う。
他の制御方法として、受電コイルに対する給電停止期間では、全ての半導体スイッチを、受電コイルへの給電停止により受電コイルの電流がゼロになる直前のスイッチング状態に保ち、給電が開始された時には、受電コイルの電流のゼロクロスを検出した後に、各半導体スイッチのスイッチング動作を行っても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来技術のように定電圧制御回路を用いることなく、受電回路内のブリッジ回路を構成する半導体スイッチの駆動信号の位相制御によって直流出力電圧を一定に制御することができる。すなわち、受電回路をブリッジ回路及び平滑コンデンサのみによって構成可能であるため、回路構成の簡略化、小型化、低コスト化を図ることができる。同時に、回路の構成部品数を少なくして損失を低減し、高効率で安定した非接触給電が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る非接触給電装置の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】図１の動作説明図である。
【図４】図２の所定期間におけるソフトスイッチングの動作説明図である。
【図５】本発明に係る非接触給電装置の第２実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明に係る非接触給電装置の第３実施形態を示す回路図である。
【図７】本発明に係る制御方法の第１実施形態を示す動作説明図である。
【図８】本発明に係る制御方法の第２実施形態を示す動作説明図である。
【図９】本発明に係る制御方法の第３実施形態を示す動作説明図である。
【図１０】本発明に係る非接触給電装置の第４実施形態を示す回路図である。
【図１１】図１０の動作説明図である。
【図１２】本発明に係る非接触給電装置の第５実施形態を示す回路図である。
【図１３】図１１の所定期間におけるソフトスイッチングの動作説明図である。
【図１４】本発明に係る非接触給電装置の第６実施形態を示す回路図である。
【図１５】本発明に係る非接触給電装置の第７実施形態を示す回路図である。
【図１６】本発明に係る制御方法の第４実施形態を示す動作説明図である。
【図１７】本発明に係る制御方法の第５実施形態を示す動作説明図である。
【図１８】本発明に係る非接触給電装置の第８実施形態を示す回路図である。
【図１９】図１８の動作説明図である。
【図２０】図１８の動作説明図である。
【図２１】本発明に係る非接触給電装置の第９実施形態を示す回路図である。
【図２２】図１９の所定期間におけるソフトスイッチングの動作説明図である。
【図２３】本発明に係る非接触給電装置の第１０実施形態を示す回路図である。
【図２４】本発明に係る非接触給電装置の第１１実施形態を示す回路図である。
【図２５】本発明に係る制御方法の第４実施形態を示す動作説明図である。
【図２６】本発明に係る制御方法の第５実施形態を示す動作説明図である。
【図２７】特許文献１に記載された従来技術の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。なお、各実施形態では、主に受電コイル１２０の後段に接続された受電回路の構成が図２７と異なるため、以下ではこの点を中心として各実施形態を説明する。また、各実施形態において、図２７と同一機能を有する回路構成部品には同一符号を付してある。
【００１６】
図１は、本発明に係る非接触給電装置の第１実施形態を示す回路図であり、請求項１の発明に相当する。
図１において、３１０は受電回路である。この受電回路３１０は、ブリッジ接続された半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙと、各スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙにそれぞれ逆並列に接続されたダイオードＤｕ，Ｄｘ，Ｄｖ，Ｄｙと、下アームのスイッチＱｘ，Ｑｙにそれぞれ並列に接続されたコンデンサＣｘ，Ｃｙと、これらの素子からなるブリッジ回路（ブリッジインバータ）の直流端子間に接続された平滑コンデンサＣ０と、を備えている。ブリッジ回路の交流端子間には、共振コンデンサＣと受電コイル１２０との直列回路が接続され、平滑コンデンサＣ０の両端には、負荷Ｒが接続されている。
また、２００は、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙをスイッチングするための駆動信号を生成する制御装置である。この制御装置２００は、電流検出手段ＣＴにより検出した受電コイル１２０の電流ｉと受電回路３１０の直流出力電圧Ｖｏとに基づいて、前記駆動信号を生成する。
【００１７】
次に、図１に示した非接触給電装置の通常時の動作を説明する。
図１に示す回路は、受電コイル１２０と負荷Ｒとの間で、双方向の電力供給が可能である。以下では、受電コイル１２０から負荷Ｒに電力を供給する場合と、負荷Ｒから受電コイル１２０に電力を供給する場合の二種類の回路動作について説明する。
【００１８】
始めに、受電コイル１２０から負荷Ｒに電力を供給する場合の動作を説明する。
図２は、図１の受電コイル１２０を流れる電流ｉとブリッジ回路の交流電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙの駆動信号を示している。
図２に示すように、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙは、電流ｉに同期した一定周波数にてスイッチングする。以下に、図２の各期間I〜VIにおける動作を説明する。
【００１９】
（１）期間Ｉ（スイッチＱｘ，Ｑｙがオン）：受電コイル１２０の電流ｉは、共振コンデンサＣ→スイッチＱｘ→ダイオードＤｙ→受電コイル１２０の経路で流れ、ブリッジ回路の電圧ｖは、図示のように零電圧レベルとなる。
（２）期間II（スイッチＱｕ，Ｑｙがオン）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→ダイオードＤｕ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｙ→受電コイル１２０の経路で流れ、電圧ｖは、図示のように直流出力電圧Ｖｏに相当する正電圧レベルとなる。この期間では、電流ｉにより平滑コンデンサＣ０が充電される。
【００２０】
（３）期間III（スイッチＱｕ，Ｑｙがオン）：この期間では、電流ｉの極性が反転し、共振コンデンサＣ→受電コイル１２０→スイッチＱｙ→平滑コンデンサＣ０→スイッチＱｕの経路で電流ｉが流れ、平滑コンデンサＣ０が放電する。
（４）期間IV（スイッチＱｕ，Ｑｖがオン）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→スイッチＱｕの経路で流れ、電圧ｖは、図示のように零電圧レベルとなる。
【００２１】
（５）期間Ｖ（スイッチＱｘ，Ｑｖがオン）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘの経路で流れ、電圧ｖは、図示のように直流出力電圧Ｖｏに相当する負電圧レベルとなる。この期間では、電流ｉにより平滑コンデンサＣ０が充電される。
（６）期間VI（スイッチＱｘ，Ｑｖがオン）：この期間では、電流ｉの極性が反転し、共振コンデンサＣ→スイッチＱｘ→平滑コンデンサＣ０→スイッチＱｖ→受電コイル１２０の経路で電流ｉが流れ、平滑コンデンサＣ０が放電する。
以後は、期間Ｉのスイッチングモードに遷移し、同じ動作が繰り返される。
【００２２】
次に、負荷Ｒから受電コイル１２０に電力を供給する場合について説明する。
図３は、図２と同様に、受電コイル１２０を流れる電流ｉとブリッジ回路の交流電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙの駆動信号を示している。
【００２３】
図３に示すように、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙは、電流ｉに同期した一定周波数にてスイッチングする。図３における半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙの駆動信号は、図２に示した半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙの駆動信号に対して、電流ｉの半周期分だけずらした信号となっている。以下に、図３の各期間I’〜VI’における動作を説明する。
【００２４】
（１）期間Ｉ’（スイッチＱｘ，Ｑｙがオン）：受電コイル１２０の電流ｉは、共振コンデンサＣ→受電コイル１２０→スイッチＱｙ→ダイオードＤｘの経路で流れ、ブリッジ回路の交流電圧ｖは、図示のとおり零電圧レベルとなる。
（２）期間II’（スイッチＱｕ，Ｑｙがオン）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→受電コイル１２０→スイッチＱｙ→平滑コンデンサＣ０→スイッチＱｕの経路で流れ、平滑コンデンサＣ０が放電する。
【００２５】
（３）期間III’（スイッチＱｕ，Ｑｙがオン）：この期間では、電流ｉの極性が反転し、共振コンデンサＣ→ダイオードＤｕ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｙ→受電コイル１２０の経路で電流ｉが流れ、電圧ｖは、期間II’から引き続いて直流出力電圧Ｖｏに相当する正電圧レベルとなる。この期間では、電流ｉにより平滑コンデンサＣ０が充電される。
（４）期間IV’（スイッチＱｕ，Ｑｖがオン）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→ダイオードＤｕ→スイッチＱｖ→受電コイル１２０の経路で流れ、交流電圧ｖは、図示のように零電圧レベルとなる。
【００２６】
（５）期間Ｖ’（スイッチＱｘ，Ｑｖがオン）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→スイッチＱｘ→平滑コンデンサＣ０→スイッチＱｖ→受電コイル１２０の経路で流れ、平滑コンデンサＣ０が放電する。
（６）期間VI’（スイッチＱｘ，Ｑｖがオン）：この期間では、電流ｉの極性が反転し、共振コンデンサＣ→受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘの経路で電流ｉが流れ、電圧ｖは、期間Ｖ’から引き続いて直流出力電圧Ｖｏに相当する負電圧レベルとなる。この期間では、電流ｉにより平滑コンデンサＣ０が充電される。
以後は、期間Ｉ’のスイッチングモードに遷移し、同じ動作が繰り返される。
【００２７】
以上のように、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙを制御することで、ブリッジ回路の交流電圧ｖは、直流出力電圧Ｖｏを波高値とする正負電圧に制御される。一次側給電線１１０から受電回路３１０への給電電力は、図２に示した受電コイル１２０の電流ｉとブリッジ回路の電圧ｖとの積であり、制御装置２００が、直流出力電圧Ｖｏの検出値に基づいて半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙの駆動信号の位相を調整することで、給電電力の制御、すなわち直流出力電圧Ｖｏの一定制御が可能となる。また、受電回路３１０をブリッジ回路によって構成することで、負荷Ｒが回生負荷の場合でも電力を一定に保つ動作が可能である。
【００２８】
更に、図２及び図３に示した各期間が切り替わるときの半導体スイッチのオン・オフ動作は、下アーム側の半導体スイッチＱｘ，Ｑｙに並列接続されたコンデンサＣｘ，Ｃｙの作用により、いわゆるソフトスイッチングを行うことができる。
図４に、図２の期間Ｉ（スイッチＱｘ，Ｑｙがオン）→期間II（スイッチＱｕ，Ｑｙがオン）の移行時における半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの動作波形を示す。期間Ｉでは受電コイル１２０の電流ｉがスイッチＱｘに流れており、期間IIに移行するスイッチング動作として、制御装置２００から出力される駆動信号に基づき、スイッチＱｘがターンオフする。このとき、電流ｉはスイッチＱｘに並列接続されたコンデンサＣｘの充電電流となって流れ、スイッチＱｘに印加される電圧ＶＱｘの立ち上がりに図示のような遅れが生じる。
これにより、スイッチＱｘは零電圧スイッチングとなり、スイッチング動作に伴う損失を低減することができる。また、コンデンサＣｘの充電後、電流ｉは上アーム側のダイオードＤｕに転流する。スイッチＱｕへの駆動オン信号が、ダイオードＤｕへの転流動作後に入力されるように、スイッチＱｘのオフ信号に対して遅延時間を設けておくことで、スイッチＱｕのオン動作に伴うスイッチング損失は生じない。
【００２９】
なお、ここでは期間Ｉ→期間IIの移行時を例として述べたが、その他の期間の移行時における半導体スイッチのオン・オフ動作もこれと同様に、スイッチＱｘ，Ｑｙに並列接続されたコンデンサＣｘ，Ｃｙの充放電作用により、零電圧スイッチングを行うことが可能である。
また、半導体スイッチにコンデンサを並列接続する例としては、図５の第２実施形態に示すように、上アーム側のスイッチＱｕ，Ｑｖに接続し、または、図６の第３実施形態に示すように、上下アームの全ての半導体スイッチＱｕ，Ｑｖ，Ｑｘ，Ｑｙに接続しても良い。これらの場合にも、零電圧スイッチングを行うことができる。
【００３０】
次いで、本発明に係る制御方法の第１実施形態を説明する。なお、以下に説明する制御方法の各実施形態は、停電等によって受電コイル１２０への給電が一旦停止され、その後に給電が再開される場合のものである。
図７は、図１の回路を対象として、一次側給電線１１０の給電停止〜再起動における受電コイル１２０の電流ｉ、ブリッジ回路の交流電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙの駆動信号を示している。
通常の給電状態から図７のタイミング（ａ）で給電停止となった場合、図１における電流検出手段ＣＴにより電流ｉの消失を検出し、全ての半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙをオフ状態にしてその状態を保持する。
【００３１】
次に、図７のタイミング（ｂ）で給電が再開されると、受電コイル１２０には一次側給電線１１０の高周波電流に応じた電圧が誘起される。このとき、受電回路３１０内のブリッジ回路は、上述したように全ての半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙがオフ状態になっているので、ダイオード全波整流回路と等価になる。
このため、図１における受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→平滑コンデンサＣｏ→ダイオードＤｘ→共振コンデンサＣの経路で共振電流が流れる。この電流は、図７のタイミング（ｃ）で極性が反転し、受電コイル１２０→共振コンデンサＣ→ダイオードＤｕ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｙの経路で流れる。
【００３２】
制御装置２００では、電流検出手段ＣＴにより、タイミング（ｃ）における電流ｉのゼロクロスを検出し、各半導体スイッチのスイッチング動作を再開するように制御する。
これにより、本実施形態では、給電再開時に、一時的にダイオードによる全波整流動作を行うことで、受電コイル１２０に流れる共振電流の経路を確保し、その後に電流ｉのゼロクロスを検出した後に所望のスイッチング動作を開始することで、正常に再起動できるようにしている。
以上の回路動作は、給電再開時の受電コイル誘起電圧＞直流出力電圧Ｖｏ（平滑コンデンサＣ０電圧）の条件において成り立つものである。接続される負荷Ｒの特性により、給電再開時の受電コイル誘起電圧＜直流出力電圧Ｖｏとなる場合には、以下の第２実施形態及び第３実施形態によって再起動動作を行うことができる。
【００３３】
図８は、本発明に係る制御方法の第２実施形態を示す動作説明図であり、図７と同様に、一次側給電線１１０の給電停止〜再起動における電流ｉ、電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙの駆動信号を示してある。
通常の給電状態から図８のタイミング（ａ）で給電停止となった場合、図１における電流検出手段ＣＴにより電流ｉの消失を検出し、個々の半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙを、「Ｑｕ：オフ，Ｑｘ：オン，Ｑｖ：オフ，Ｑｙ：オン」の状態に制御する。
このオン・オフ制御は、図２に示した期間Ｉに対応するもので、下アーム側の半導体スイッチＱｘ，Ｑｙのみをオン状態としている。
【００３４】
次に、図８のタイミング（ｂ）で給電が再開されると、受電コイル１２０には一次側給電線１１０の高周波電流に応じた電圧が誘起される。このとき、受電回路３１０のブリッジ回路の半導体スイッチは、上記のオン・オフ状態にあり、受電コイル１２０→スイッチＱｙ→ダイオードＤｘ→共振コンデンサＣの経路で共振電流が流れる。この電流は図８のタイミング（ｃ）で極性が反転し、受電コイル１２０→共振コンデンサＣ→スイッチＱｘ→ダイオードＤｙの経路で流れる。
制御装置２００では、電流検出手段ＣＴにより、タイミング（ｃ）における電流ｉのゼロクロスを検出し、各半導体スイッチのスイッチング動作を再開するように制御する。つまり、タイミング（ａ）からタイミング（ｂ）までの給電停止期間では、下アーム側の半導体スイッチＱｘ，Ｑｙをオン状態に保持しておくことで、給電再開時の受電コイル１２０に流れる共振電流の経路を確保し、正常に再起動できるようにしている。
【００３５】
なお、図８では、給電停止期間に下アーム側の半導体スイッチＱｘ，Ｑｙのみをオン状態とした例を示したが、上アーム側の半導体スイッチＱｕ，Ｑｖのみをオン状態としても、前記同様に、給電再開時の受電コイル１２０に流れる共振電流の経路を確保できると共に、電流ｉのゼロクロス検出後に所望のスイッチング動作を再開することができる。
【００３６】
次いで、図９は、本発明に係る制御方法の第３実施形態を示す動作説明図であり、図７，図８と同様に、一次側給電線１１０の給電停止〜再起動における電流ｉ、電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙの駆動信号を示してある。
この実施形態では、通常の給電状態から図９のタイミング(ａ)で給電停止となった場合、受電コイル１２０の電流ｉの消失を電流検出手段ＣＴにより検出し、各半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙを、電流ｉが消失する直前の制御状態と同様にしてその状態を保持する。
この時の半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙのオン・オフ制御は、図２における期間IIまたは期間Ｖに対応している。図９では、電流ｉが負であるため、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙが、図２の期間Ｖと同じスイッチング状態で保持されている場合を示している。
【００３７】
次に、図９のタイミング（ｂ）で給電が再開されると、受電コイル１２０には、一次側給電線１１０の高周波電流に応じた電圧が誘起される。このとき、受電回路３１０のブリッジインバータ回路の半導体スイッチは、上記のオン・オフ状態、つまり、「Ｑｕ：オフ，Ｑｘ：オン，Ｑｖ：オン，Ｑｙ：オフ」となっている。
このため、受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→平滑コンデンサＤ０→ダイオードＤｘ→共振コンデンサＣの経路で共振電流が流れようとするが、給電再開時の受電コイル１２０の誘起電圧＜直流出力電圧Ｖｏである場合、この経路では電流ｉが流れ得ない。
【００３８】
次いで、図９のタイミング（ｃ）で電流ｉの極性が反転すると、電流ｉは共振コンデンサＣ→スイッチＱｘ→平滑コンデンサＣ０→スイッチＱｖ→受電コイル１２０の経路で流れ始めるので、平滑コンデンサＣ０の放電期間となる。更に、図９のタイミング（ｄ）で電流ｉの極性が反転し、受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘ→共振コンデンサＣの経路で電流ｉが流れ、平滑コンデンサＣ０の充電期間となる。
【００３９】
制御装置２００では、図９のタイミング（ｄ）で電流検出手段ＣＴにより電流ｉのゼロクロスを検出し、図２に示した通常動作と同様のスイッチング動作を再開するように制御するため、各半導体スイッチは、「Ｑｕ：オン，Ｑｘ：オフ，Ｑｖ：オン，Ｑｙ：オフ」の状態に移行し、図２に示した期間IVと同様の経路で電流ｉが流れる。
つまり、半導体スイッチを、受電コイル１２０の電流ｉが消失するタイミング（図９のタイミング（ａ））の直前のスイッチング状態に保持することにより、給電再開時の受電コイル１２０に流れる共振電流の経路を確保し、電流ｉのゼロクロスを検出してスイッチング動作を再開することで正常に再起動可能としている。
【００４０】
次に、図１０は、本発明に係る非接触給電装置の第４実施形態を示す回路図である。
図１，図５，図６に示した非接触給電装置では、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙをブリッジ接続して受電回路を構成することで、後段に力行負荷、回生負荷のどちらが接続されても、直流出力電圧Ｖｏを一定に制御できる特徴がある。しかしながら、半導体スイッチを４つ必要とすることから、冷却手段等を考慮に入れると、装置の大型化及びコスト増大のおそれがある。
そこで、この第４実施形態の非接触給電装置は、力行負荷のみに対応させて回生負荷には対応しないことで、装置の小型化、低コスト化を図っている。
【００４１】
図１０において、受電回路３４０は、半導体スイッチＱｕにダイオードＤｕを逆並列に接続したアームと、半導体スイッチＱｘにダイオードＤｘを逆並列に接続したアームと、を直列に接続したスイッチングアーム直列回路を有すると共に、ダイオードＤｖ，Ｄｙを直列に接続したダイオード直列回路を有している。そして、これらのスイッチングアーム直列回路とダイオード直列回路とが並列に接続され、ダイオード直列回路の両端に平滑コンデンサＣｏが接続されている。なお、スイッチングアーム直列回路の内部接続点とダイオード直列回路の内部接続点とがブリッジ回路の交流端子となり、ダイオード直列回路の両端が直流端子となっている。受電回路３４０以外の構成は、前述した各実施形態と同様である。
制御装置２００は、受電回路３４０の直流出力電圧Ｖｏと受電コイル１２０の電流ｉの検出信号に基づいて、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を生成する。
【００４２】
図１１は、図１０の回路の動作説明図であり、電流ｉ、電圧ｖの動作波形、及び半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を示している。
図１１に示すように、各半導体スイッチＱｕ，Ｑｘは、受電コイル１２０の電流ｉに同期した一定周波数にてスイッチング動作を行う。以下に、図１１の各期間i〜ivの動作を説明する。
【００４３】
（１）期間i（スイッチＱｘがオン、ダイオードＤｙが導通）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→スイッチＱｘ→ダイオードＤｙ→受電コイル１２０の経路で流れ、電圧ｖは図示のとおり零電圧レベルとなる。
（２）期間ii（スイッチＱｕがオン、ダイオードＤｙが導通）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→ダイオードＤｕ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｙ→受電コイル１２０の経路で流れ、電圧ｖは、図示のように直流出力電圧Ｖｏに相当する正電圧レベルとなる。この期間では、電流ｉにより平滑コンデンサＣ０が充電される。
【００４４】
（３）期間iii（スイッチＱｕがオン、ダイオードＤｖが導通）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→スイッチＱｕの経路で流れ、電圧ｖは、図示のように零電圧レベルとなる。
（４）期間iv（スイッチＱｘがオン、ダイオードＤｖが導通）：電流ｉは、共振コンデンサＣ→受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘの経路で流れ、電圧ｖは、図示のように直流出力電圧Ｖｏに相当する負電圧レベルとなる。この期間では、電流ｉにより平滑コンデンサＣ０が充電される。
以後は、期間iのスイッチングモードに遷移し、同様の動作が繰り返される。
【００４５】
以上のように、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘを制御することで、ブリッジ回路の交流電圧ｖは、直流出力電圧Ｖｏを波高値とする正負電圧に制御される。一次側給電線１１０から受電回路３４０への給電電力は、図１１に示した電流ｉと電圧ｖとの積であり、制御装置２００が、直流出力電圧Ｖｏの検出値に基づいて半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号の位相を調整することで、給電電力の制御、すなわち直流出力電圧Ｖｏの一定制御が可能となる。
【００４６】
なお、図１２は、本発明に係る非接触給電装置の第５実施形態を示す回路図である。この実施形態は、図１の第１実施形態と同様の着想により、下アーム側の半導体スイッチＱｘにコンデンサＣｘを接続したものである。この第５実施形態によれば、図１１に示した各期間が切り替わるときの半導体スイッチのオン・オフ動作時に、いわゆるソフトスイッチングを行うことができる。
【００４７】
図１３は、図１１に示した期間ｉ→期間iiにおける半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの動作波形図である。この動作波形図は、前述した図４の期間I→期間IIにおける半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの動作波形図と同一であるため、ここでは説明を省略する。
なお、期間i→期間iiの移行時だけでなく、その他の期間の移行時における半導体スイッチのオン・オフ動作も、スイッチＱｘに並列接続されたコンデンサＣｘの充放電作用によって零電圧スイッチングを行うことができる。
また、半導体スイッチにコンデンサを並列接続する例としては、図１４の第６実施形態に示すように、上アーム側のスイッチＱｕに接続し、または、図１５の第７実施形態に示すように、上下アームの半導体スイッチＱｕ，Ｑｘに接続しても良い。これらの場合にも、零電圧スイッチングが可能である。
【００４８】
次に、図１６は、本発明に係る制御方法の第４実施形態を示す動作説明図であり、一次側給電線１１０の給電停止〜再起動における電流ｉ、電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を示してある。
通常の給電状態から図１６のタイミング（ａ）で受電コイル１２０による給電が停止された場合、図１０における電流検出手段ＣＴにより電流ｉの消失を検出し、両方のスイッチＱｕ，Ｑｘをオフ状態にしてその状態を保持する。
【００４９】
その後、図１６のタイミング（ｂ）で給電が再開されると、受電コイル１２０には一次側給電線１１０の高周波電流に応じた電圧が誘起される。このとき、受電回路３４０のブリッジ回路は、上述したようにスイッチＱｕ，Ｑｘがオフ状態であるため、ダイオード全波整流回路と等価となる。このため、受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘ→共振コンデンサＣの経路で共振電流が流れる。この電流は図１６のタイミング（ｃ）で極性が反転し、受電コイル１２０→共振コンデンサＣ→ダイオードＤｕ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｙの経路で流れる。
【００５０】
制御装置２００では、電流検出手段ＣＴにより、タイミング（ｃ）における電流ｉのゼロクロスを検出し、各半導体スイッチＱｕ，Ｑｘのスイッチング動作を再開するように制御する。これにより、給電再開時は、一時的にダイオードによる全波整流動作を行うことで、受電コイル１２０に流れる共振電流の経路を確保し、電流ｉのゼロクロスを検出した後に、所望のスイッチング動作を開始させて正常に再起動できるようにしている。
なお、以上の回路動作は、給電再開時の受電コイル誘起電圧＞直流出力電圧Ｖｏ（平滑コンデンサＣ０電圧）の条件において成り立つものである。このため、接続される負荷特性によって給電再開時の受電コイル誘起電圧＜直流出力電圧Ｖｏとなる場合には、以下の第５実施形態に係る制御方法により再起動動作を行うことができる。
【００５１】
図１７は、本発明に係る制御方法の第５実施形態を示す動作説明図であり、図１６と同様に、一次側給電線１１０の給電停止〜再起動における電流ｉ、電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を示してある。
通常の給電状態から図１７のタイミング（ａ）で受電コイル１２０による給電が停止された場合、この実施形態では、電流ｉの消失を電流検出手段ＣＴにて検出し、各スイッチＱｕ，Ｑｘを電流ｉが消失する直前の制御状態と同様にしてその状態を保持する。
【００５２】
この時のオン・オフ制御は、図１１に示した期間iiまたは期間ivに対応している。図１７では、電流ｉが負であるため、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘが、図１１の期間ivと同じスイッチング状態で保持されている場合を示している。
次に、図１７のタイミング（ｂ）で給電が再開されると、受電コイル１２０には、一次側給電線１１０の高周波電流に応じた電圧が誘起される。このとき、受電回路３４０のブリッジ回路は、上記のオン・オフ状態（スイッチＱｕがオフ、スイッチＱｘがオン）にあり、受電コイル１２０→ダイオードＤｖ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘ→共振コンデンサＣの経路で共振電流が流れようとするが（図１７に破線で示す）、給電再開時の受電コイル誘起電圧＜直流出力電圧Ｖｏである場合、この経路では電流が流れ得ない。
【００５３】
次に、図１７のタイミング（ｃ）で極性が反転すると、電流ｉは共振コンデンサＣ→スイッチＱｘ→ダイオードＤｙ→受電コイル１２０の経路で流れ始め、電圧ｖは図示のとおり零電圧レベルとなる。更に、図１７のタイミング（ｄ）で電流ｉの極性が反転すると、制御装置２００では、電流検出手段ＣＴの出力から電流ｉのゼロクロスを検出する。
そして、制御装置２００は、図１１に示した通常動作と同様のスイッチング動作を再開するように制御するため、スイッチＱｕがオン、スイッチＱｘがオフの状態に移行し、図１１に示した期間iiiと同様の経路で電流が流れる。
つまり、スイッチＱｕ，Ｑｘを電流ｉの消失直前と同様の制御状態としておいても、給電再開時の受電コイル１２０に流れる共振電流の経路を確保し、電流ｉのゼロクロスを検出してスイッチング動作を再開することで、正常に再起動可能としている。
【００５４】
次に、図１８は、本発明に係る非接触給電装置の第８実施形態を示す回路図である。図１０，図１２，図１４，図１５に示した非接触給電装置では、ブリッジ回路をスイッチングアーム直列回路とダイオード直列回路とにより構成することで、半導体スイッチの個数を減らし、装置の小型化、低コスト化を図っている。しかしながら、これらの非接触給電装置は後段に接続される負荷が力行負荷である場合にのみ対応しており、回生負荷である場合には対応していない。
そこで、この第８実施形態の非接触給電装置は、装置の小型化、低コスト化を図りつつ、力行負荷及び回生負荷のどちらにも対応できる構成としている。
【００５５】
図１８において、受電回路３８０は、半導体スイッチＱｕにダイオードＤｕを逆並列に接続したアームと、半導体スイッチＱｘにダイオードＤｘを逆並列に接続したアームと、を直列に接続したスイッチングアーム直列回路を有すると共に、共振コンデンサＣｖ，Ｃｙを直列に接続したコンデンサ直列回路を有している。なお、共振コンデンサＣｖ，Ｃｙについては、図６等におけるコンデンサＣｖ，Ｃｙと接続位置が同様であるため、同一の参照符号を用いることとする。
そして、これらのスイッチングアーム直列回路とコンデンサ直列回路とが並列に接続され、コンデンサ直列回路の両端に平滑コンデンサＣｏが接続されている。なお、スイッチングアーム直列回路の内部接続点とコンデンサ直列回路の内部接続点とがブリッジ回路の交流端子となり、コンデンサ直列回路の両端が直流端子となる。ブリッジ回路の交流端子には受電コイル１２０が接続され、直流端子には負荷Ｒが接続されている。
制御装置２００は、受電回路３８０の直流出力電圧Ｖｏと受電コイル１２０の電流ｉの検出信号とに基づいて、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を生成する。
【００５６】
次に，図１８に示した非接触給電装置の通常時の動作を説明する。
図１８に示す回路は、受電コイル１２０と負荷Ｒとの間で、双方向の電力供給が可能である。以下では、受電コイル１２０から負荷Ｒに電力を供給する場合と、負荷Ｒから受電コイル１２０に電力を供給する場合の二種類の回路動作について説明する。
始めに、受電コイル１２０から負荷Ｒに電力を供給する場合の動作を説明する。
図１９は、図１８の受電コイル１２０を流れる電流ｉとブリッジ回路の交流電圧ｖの動作波形、及び半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を示している。図１９に示すように、各半導体スイッチＱｕ，Ｑｘは、受電コイル１２０の電流ｉに同期した一定周波数にてスイッチング動作を行う。以下に、図１９の各期間i〜ivの動作を説明する。
【００５７】
（１）期間ｉ（スイッチＱｘがオン）：電流ｉは、受電コイル１２０→スイッチＱｘ→コンデンサＣｙの経路で流れ、コンデンサＣｙが放電する。このとき、電圧ｖはコンデンサＣｙの電圧に相当する負電圧レベルとなる。
（２）期間ii（スイッチＱｕがオン）：電流ｉは、受電コイル１２０→ダイオードＤｕ→平滑コンデンサＣ０→コンデンサＣｙの経路で流れ、平滑コンデンサＣ０が充電され、コンデンサＣｙが放電する。このとき、電圧ｖは、直流出力電圧ＶｏとコンデンサＣｙの電圧の差に相当する電圧レベルとなる。
（３）期間iii（スイッチＱｕがオン）：電流ｉは、受電コイル１２０→コンデンサＣｖ→スイッチＱｕの経路で流れ、コンデンサＣｖが放電する。このとき、電圧ｖはコンデンサＣｖの電圧に相当する正電圧レベルとなる。
（４）期間iv（スイッチＱｘがオン）：電流ｉは、受電コイル１２０→コンデンサＣＶ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘの経路で流れ、平滑コンデンサＣ０が充電され、コンデンサＣｖが放電する。このとき、電圧ｖはコンデンサＣｖと直流出力電圧Ｖｏの電圧との差に相当する電圧レベルとなる。
以後は、期間iのスイッチングモードに遷移し、同様の動作が繰り返される。
【００５８】
次に、負荷Ｒから受電コイル１２０に電力を供給する場合について説明する。
図２０は、図１９と同様に、受電コイル１２０を流れる電流ｉとブリッジ回路の交流電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を示している。
図２０に示すように、各半導体スイッチＱｕ，Ｑｘは、受電コイル１２０の電流ｉに同期した一定周波数にてスイッチング動作を行う。以下に、図２０の各期間i’〜iv ’の動作を説明する。
【００５９】
（１）期間i’（スイッチＱｘがオン）：電流ｉは、受電コイル１２０→コンデンサＣｙ→ダイオードＤｘの経路で流れ、コンデンサＣｙが充電される。このとき、電圧ｖはコンデンサＣｙの電圧に相当する負電圧レベルとなる。
（２）期間ii’（スイッチＱｕがオン）：電流ｉは、受電コイル１２０→コンデンサＣｙ→平滑コンデンサＣ０→スイッチＱｕの経路で流れ、平滑コンデンサＣ０が放電し、コンデンサＣｙが充電される。このとき、電圧ｖは直流出力電圧ＶｏとコンデンサＣｙの電圧との差に相当する電圧レベルとなる。
（３）期間iii’（スイッチＱｕがオン）：電流ｉは、受電コイル１２０→ダイオードＤｕ→コンデンサＣｖの経路で流れ、コンデンサＣｖが充電される。このとき、電圧ｖはコンデンサＣｖの電圧に相当する正電圧レベルとなる。
（４）期間iv’（スイッチＱｘがオン）：電流ｉは、受電コイル１２０→スイッチＱｘ→平滑コンデンサＣ０→コンデンサＣｖ→受電コイル１２０の経路で流れ、平滑コンデンサＣ０が放電し、コンデンサＣＶが充電される。このとき、電圧ｖはコンデンサＣｖと直流出力電圧Ｖｏの電圧との差に相当する電圧レベルとなる。
以後は、期間i’のスイッチングモードに遷移し、同様の動作が繰り返される。
【００６０】
以上のように、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘを制御することで、ブリッジ回路の交流電圧ｖは、コンデンサＣｙ，Ｃｖの電圧、または、直流出力電圧ＶｏとコンデンサＣｙ，Ｃｖの電圧との差に制御される。一次側給電線１１０から受電回路３８０への給電電力は、図１９に示した電流ｉと電圧ｖとの積であり、制御装置２００が、直流出力電圧Ｖｏの検出値に基づいて半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号の位相を調整することで、給電電力の制御、すなわち直流出力電圧Ｖｏの一定制御が可能となる。
【００６１】
なお、図２１は、本発明に係る非接触給電装置の第９実施形態を示す回路図であり、３９０は受電回路である。この実施形態は、図１の第１実施形態と同様の着想により、下アーム側の半導体スイッチＱｘにコンデンサＣｘを接続したものである。この第９実施形態によれば、図１９及び図２０に示した各期間が切り替わるときの半導体スイッチのオン・オフ動作時に、いわゆるソフトスイッチングを行うことができる。
【００６２】
図２２は、図１９に示した期間ｉ→期間iiにおける半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの動作波形図である。この動作波形図は、前述した図４の期間I→期間IIにおける半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの動作波形図と同一であるため、ここでは説明を省略する。
なお、期間i→期間iiの移行時だけでなく、その他の期間の移行時における半導体スイッチのオン・オフ動作も、スイッチＱｘに並列接続されたコンデンサＣｘの充放電作用によって零電圧スイッチングを行うことができる。
また、半導体スイッチにコンデンサを並列接続する例としては、図２３の第１０実施形態に係る非接触給電装置４００のように、上アーム側のスイッチＱｕにコンデンサＣｕを並列に接続し、または、図２４の第１１実施形態に係る非接触給電装置４１０のように、上下アームの半導体スイッチＱｕ，ＱｘにコンデンサＣｕ，Ｃｘをそれぞれ並列に接続しても良い。これらの場合にも、零電圧スイッチングが可能である。
【００６３】
次に、図２５は、前述した図１６と同様に、本発明に係る制御方法の第４実施形態を示す動作説明図であり、一次側給電線１１０の給電停止〜再起動における電流ｉ、電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を示してある。この制御方法は、図１８，図２１，図２３，図２４に示した非接触給電装置の第８実施形態〜第１１実施形態に適用されるものであり、基本的な再起動方法は、図１６の動作説明図により説明した方法とほぼ同様である。
【００６４】
すなわち、図２５のタイミング（ａ）で受電コイル１２０による給電の停止、電流ｉの消失を検出し、スイッチＱｕ，Ｑｘをオフ状態にしてその状態を保持する。そして、タイミング（ｂ）で給電が再開されると、受電コイル１２０には一次側給電線１１０の高周波電流に応じた電圧が誘起され、受電コイル１２０→共振コンデンサＣｖ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘの経路で共振電流が流れる。この電流はタイミング（ｃ）で極性が反転し、受電コイル１２０→ダイオードＤｕ→平滑コンデンサＣ０→共振コンデンサＣｙの経路で流れる。
制御装置２００では、電流検出手段ＣＴにより、タイミング（ｃ）における電流ｉのゼロクロスを検出し、その後に各半導体スイッチＱｕ，Ｑｘのスイッチング動作を再開して再起動を可能にしている。
【００６５】
図２６は，前述した図１７と同様に、本発明に係る制御方法の第５実施形態を示す動作説明図であり，一次側給電線１１０の給電停止〜再起動における電流ｉ、電圧ｖの動作波形、及び、半導体スイッチＱｕ，Ｑｘの駆動信号を示してある。この制御方法も図１８，図２１，図２３，図２４に示した非接触給電装置の第８実施形態〜第１１実施形態に適用されるものであり、基本的な再起動方法は、図１７の動作説明図により説明した方法とほぼ同様である。
【００６６】
すなわち、図２６のタイミング（ａ）で受電コイル１２０による給電の停止、電流ｉの消失を検出し、スイッチＱｕ，Ｑｘを電流消失直前の制御状態と同様にしてその状態を保持する。次に、タイミング（ｂ）で給電が再開されると、受電コイル１２０→共振コンデンサＣｖ→平滑コンデンサＣ０→ダイオードＤｘの経路で共振電流が流れようとするが（図２６に破線で示す）、給電再開時の受電コイル誘起電圧＜直流出力電圧Ｖｏである場合、この経路では電流が流れ得ない。
【００６７】
次に、タイミング（ｃ）で極性が反転すると、電流ｉは受電コイル１２０→スイッチＱｘ→共振コンデンサＣｙの経路で流れ始める。そして、タイミング（ｄ）で電流ｉの極性が反転すると、制御装置２００は電流ｉのゼロクロスを検出し、スイッチＱｕをオン、スイッチＱｘをオフ状態に移行させて通常と同様のスイッチング動作を再開し、正常な再起動を可能にしている。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、非接触状態で電源が供給される各種の電気・電子機器、電気車両等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００：高周波電源
１１０：一次側給電線
１２０：受電コイル
２００：制御装置
３１０，３２０，３３０，３４０，３５０，３６０，３７０，３８０，３９０，４００，４１０：受電回路
Ｃ：共振コンデンサ
ＣＴ：電流検出手段
Ｑｕ，Ｑｘ，Ｑｖ，Ｑｙ：半導体スイッチ
Ｄｕ，Ｄｘ，Ｄｖ，Ｄｙ：ダイオード
Ｃｕ，Ｃｘ，Ｃｖ，Ｃｙ：コンデンサ
Ｃ０：平滑コンデンサ
Ｒ：負荷
【図１】
0005928865.tif 000002
【図２】
0005928865.tif 000003
【図３】
0005928865.tif 000004
【図４】
0005928865.tif 000005
【図５】
0005928865.tif 000006
【図６】
0005928865.tif 000007
【図７】
0005928865.tif 000008
【図８】
0005928865.tif 000009
【図９】
0005928865.tif 000010
【図１０】
0005928865.tif 000011
【図１１】
0005928865.tif 000012
【図１２】
0005928865.tif 000013
【図１３】
0005928865.tif 000014
【図１４】
0005928865.tif 000015
【図１５】
0005928865.tif 000016
【図１６】
0005928865.tif 000017
【図１７】
0005928865.tif 000018
【図１８】
0005928865.tif 000019
【図１９】
0005928865.tif 000020
【図２０】
0005928865.tif 000021
【図２１】
0005928865.tif 000022
【図２２】
0005928865.tif 000023
【図２３】
0005928865.tif 000024
【図２４】
0005928865.tif 000025
【図２５】
0005928865.tif 000026
【図２６】
0005928865.tif 000027
【図２７】
0005928865.tif 000028