(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスにて電力を受電するワイヤレス受電装置であって、
受電コイルと、
前記受電コイルが受電した交流電力を直流電力に整流する整流部と、
前記直流電力を蓄電器に充電する充電部と、
前記整流部の出力電圧値を検出する電圧検出部と、
前記充電部に並列に接続されるスイッチング素子を含む電力抑制部と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電圧検出部が検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回ったとき、前記スイッチング素子に電圧を印加してオンに制御し、前記整流部から供給される電流を前記充電部と前記スイッチング素子に分散して流すとともに、前記スイッチング素子を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第２の基準電圧値との差が減少するように前記スイッチング素子に印加する電圧値を制御して前記充電部に加わる電圧の上昇を抑制することを特徴とするワイヤレス受電装置。
【請求項２】
前記充電部に供給される前記直流電力の電流値を検出する電流検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記電流検出部が検出した電流値が予め設定された基準電流値を下回ったとき、前記スイッチング素子に電圧を印加してオンに制御するとともに、前記スイッチング素子を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第３の基準電圧値との差が減少するように前記スイッチング素子に印加する電圧値を制御することを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス受電装置。
【請求項３】
前記第３の基準電圧値は、前記第２の基準電圧値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス受電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置と、ワイヤレス給電装置と、を備えることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車などに搭載された蓄電器への充電用の電力を、電源ケーブルを用いることなく、外部からワイヤレスで供給するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。
【０００３】
このようなワイヤレス電力伝送技術において、大電力を伝送する際に装置に異常が生じると、電気自動車に搭載された機器の劣化や破損に繋がる虞があることから、ワイヤレス電力伝送技術を適用した装置全体の安全性を向上させる要求が高まってきている。
【０００４】
このような要求に対して、例えば特許文献１では、受電装置の異常が発生した場合に、受電部で受電した受電電力を放電するための放電部を備えた受電装置が提案されている。具体的には、特許文献１に記載されている受電装置では、放電部はリレーと抵抗器とが直列接続された構成を有し、整流器と蓄電装置とを結ぶ電力線対間に接続されており、蓄電装置に異常が生じて充電が不可能となった場合に、送電停止後に残存している電力を抵抗器により消費して、蓄電装置へ供給されないようにして受電装置を適切に保護している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−５６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示される技術では、蓄電装置に異常が生じて充電が不可能となった場合に、送電停止後に残存している電力を抵抗器により消費させているため、送電停止までに受電装置に発生した過電圧などの異常が継続すると、受電装置に加わる電圧が上昇し続けてしまう虞があった。しかしながら、特許文献１に開示される技術では、この受電装置の異常が継続した場合の電圧上昇に対しては何ら検討なされておらず、受電装置に加わる電圧が上昇し、放電部により消費できる電力の許容範囲を超えてしまうと、保護機能としての役割を担うはずの放電部を構成する保護回路素子自身が破損してしまうという問題があった。
【０００７】
また、送電停止までに受電装置に発生した過電圧などの異常が継続し、受電装置に加わる電圧が上昇し続けると、保護すべき機器に加わる電圧も上昇してしまい、機器の劣化や破損を招く虞があり、安定した保護機能が損なわれるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、過電圧などの異常が生じた場合に作動する保護機能の安定性を高めたワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送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】
【０００９】
本発明に係るワイヤレス受電装置は、ワイヤレスにて電力を受電するワイヤレス受電装置であって、受電コイルと、受電コイルが受電した交流電力を直流電力に整流する整流部と、直流電力を蓄電器に充電する充電部と、整流部の出力電圧値を検出する電圧検出部と、充電部に並列に接続されるスイッチング素子を含む電力抑制部と、スイッチング素子の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、電圧検出部が検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回ったとき、スイッチング素子に電圧を印加してオンに制御するとともに、スイッチング素子を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第２の基準電圧値との差が減少するようにスイッチング素子に印加する電圧値を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、充電部に並列に接続されるスイッチング素子を含む電力抑制部を備え、制御部が、電圧検出部が検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回ったとき、スイッチング素子に電圧を印加してオンに制御している。そのため、受電装置に過電圧などの異常が生じた場合であっても、過電圧による大電流が充電部とスイッチング素子に分散されて流れることから、充電部などの機器の劣化や破損を防止することができる。
【００１１】
また、本発明に係るワイヤレス受電装置においては、制御部が、スイッチング素子を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第２の基準電圧値との差が減少するようにスイッチング素子に印加する電圧値を制御している。そのため、受電装置に発生した過電圧などの異常が継続し、電圧が上昇し続けたとしても、保護機能としての役割を担うスイッチング素子はもちろん、充電部などの機器に加わる電圧の上昇を極力抑えることができる。したがって、過電圧などの異常が生じた場合に作動する保護機能の安定性を高めることができる。
【００１２】
好ましくは、充電部に供給される直流電力の電流値を検出する電流検出部をさらに備え、制御部は、電流検出部が検出した電流値が予め設定された基準電流値を下回ったとき、スイッチング素子に電圧を印加してオンに制御するとともに、スイッチング素子を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第３の基準電圧値との差が減少するようにスイッチング素子に印加する電圧値を制御するようにしてもよい。ところで、充電部に供給される電流値が小さくなる場合、すなわち受電装置が軽負荷の状態になると、充電部の入力インピーダンスが上昇し、給電側から見た受電コイルの両端のインピーダンスも上昇することから、インピーダンスの上昇に連動して受電コイルの両端にかかる電圧も上昇してしまう虞がある。本発明によれば、制御部が、電流検出部が検出した電流値が予め設定された基準電流値を下回ったとき、スイッチング素子に電圧を印加してオンに制御するとともに、スイッチング素子を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第３の基準電圧値との差が減少するようにスイッチング素子に印加する電圧値を制御している。そのため、充電部の入力インピーダンスの上昇が抑制される。その結果、給電側から見た受電コイルの両端のインピーダンスの上昇が抑制されることから、受電コイルの両端にかかる電圧の上昇が抑制できる。したがって、受電装置が軽負荷の状態となった場合であっても、機器の劣化や破損を確実に防止できる。
【００１３】
より好ましくは、第３の基準電圧値は、第２の基準電圧値よりも小さくてもよい。この場合、スイッチング素子へ流れる電流を極力小さくできるため、充電部へ供給される電力の低下を極力小さくすることができる。したがって、有効な電力使用を実現することができる。
【００１４】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、上記記載のワイヤレス受電装置と、ワイヤレス給電装置と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、過電圧などの異常が生じた場合に作動する保護機能の安定性を高めたワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、過電圧などの異常が生じた場合に作動する保護機能の安定性を高めたワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す回路構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の保護動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１９】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す回路構成図である。
【００２０】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、図１に示されるように、ワイヤレス給電装置１００と、ワイヤレス受電装置２００と、を有する。
【００２１】
ワイヤレス給電装置１００は、電源１１０と、電力変換回路１２０と、給電部１３０と、を有する。電源１１０は、直流電力を後述する電力変換回路１２０に供給する。電源１１０としては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータ等のスイッチング電源装置などが挙げられる。
【００２２】
電力変換回路１２０は、電源１１０から供給される入力直流電力を交流電力に変換する機能を有している。電力変換回路１２０としては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの素子が挙げられる。
【００２３】
給電部１３０は、給電コイルＬ１と、給電側共振コンデンサＣ１と、を有する。給電コイルＬ１は、銅やアルミニウム等のリッツ線を巻き回して形成されている。給電コイルＬ１の形状としては、平面コイルやソレノイドコイルなどが挙げられ、その巻数は、給電コイルＬ１と後述する受電コイルＬ２との間の離間距離と所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。給電コイルＬ１は、給電側共振コンデンサＣ１とともに給電側ＬＣ共振回路を形成している。なお、本実施形態では、給電コイルＬ１に給電側共振コンデンサＣ１が直列接続されているがこれに限られない。例えば、給電コイルＬ１に給電側共振コンデンサＣ１が並列に接続されていてもよい。また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、給電部１３０は、地中または地面近傍に配設されることとなる。
【００２４】
ワイヤレス受電装置２００は、受電コイルＬ２と、整流部２１０と、充電部２２０と、電圧検出部２３０と、電力抑制部２４０と、制御部２５０と、を有する。ここで、ワイヤレス給電装置１００の給電コイルＬ１とワイヤレス受電装置２００の受電コイルＬ２は、その間に距離を空けて対向することにより、磁気的に結合し、電力変換回路１２０から給電部１３０に供給された交流電力が近接電磁界効果によって受電コイルＬ２に誘導起電力が励起される。すなわち、ワイヤレス受電装置２００は、ワイヤレス給電装置１００からの電力をワイヤレスにて受電することとなる。
【００２５】
受電コイルＬ２は、給電コイルＬ１からの電力を受電可能に構成され、銅やアルミニウム等のリッツ線を巻き回して形成されている。受電コイルＬ２の形状としては、平面コイルやソレノイドコイルなどが挙げられ、その巻数は、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の離間距離や所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。なお、本実施形態では、受電コイルＬ２はワイヤレス受電装置２００に含まれるその他の回路要素とは共振回路を形成しない、すなわち受電コイルＬ２が実質的に非共振の状態となっているがこれに限られず、受電コイルＬ２に共振コンデンサを接続し、共振回路を形成するようにしてもよい。本実施形態のワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、受電コイルＬ２は車両下部に搭載されることとなる。
【００２６】
整流部２１０は、受電コイルＬ２が受電した交流電力を直流電力に整流する機能を有している。整流部２１０としては、半波整流回路や全波整流回路などの複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたブリッジ型回路と、このブリッジ型回路に並列に接続され整流された電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサから構成される。
【００２７】
充電部２２０は、整流部２１０により整流された直流電力を蓄電器Ｂに充電している。具体的には、蓄電器Ｂに対して定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ充電）を行うように充電を制御している。すなわち、蓄電器Ｂに一定の充電電流を流す定電流充電の過程と、定電流充電の後に、蓄電器Ｂの電池電圧が一定になるように充電電流を制御する定電圧充電の過程とを含むように充電を制御する２段階方式の充電が行われる。
【００２８】
電圧検出部２３０は、整流部２１０と充電部２２０との間に接続され、整流部２１０の出力電圧値を検出する機能を有している。この電圧検出部２３０により検出される出力電圧値を読み取ることで、電力が整流部２１０から充電部２２０へ供給されていることを確認できる。電圧検出部２３０は、検出した出力電圧値と予め設定された第１の基準電圧値を比較して、検出した出力電圧値が第１の基準電圧値を上回ると、出力信号ＳＧ１を後述する制御部２５０に出力する。電圧検出部２３０としては、分圧回路や電圧検出トランスなどが挙げられる。
【００２９】
電力抑制部２４０は、充電部２２０に並列に接続されるスイッチング素子ＳＷ１から構成されている。このスイッチング素子ＳＷ１としては、ＩＧＢＴなどの素子が挙げられる。電力抑制部２４０は、スイッチング素子ＳＷ１のオン・オフ動作を制御することにより、整流部２１０から充電部２２０へ供給される電力を抑制する機能を有している。すなわち、スイッチング素子ＳＷ１がオンに制御されると、整流部２１０から充電部２２０へ供給される電力の一部がスイッチング素子ＳＷ１に供給されるため、充電部２２０へ供給される電力が抑制される。逆に、スイッチング素子ＳＷ１がオフに制御されると、整流部２１０から充電部２２０への電力は抑制されることなく供給される。
【００３０】
制御部２５０は、スイッチ駆動制御部２５１と、スイッチ電流監視部２５２と、差動増幅部２５３と、を有する。
【００３１】
スイッチ駆動制御部２５１は、スイッチング素子ＳＷ１の動作を制御する機能を有している。具体的には、スイッチ駆動制御部２５１は、電圧検出部２３０が検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回ったときに、スイッチング素子ＳＷ１に電圧を印加してオンに制御する。本実施形態では、スイッチ駆動制御部２５１は、出力信号ＳＧ１が供給されると、予め設定された第２の基準電圧値を示す出力信号ＳＧ２を後述する差動増幅部２５３に出力している。
【００３２】
スイッチ電流監視部２５２は、スイッチング素子ＳＷ１を流れる電流値を監視している。具体的には、スイッチ電流検出部２５２は、スイッチング素子ＳＷ１に直列に接続された抵抗器によって構成されている。また、スイッチ電流監視部２５２は、抵抗器を流れる電流からオームの法則に基づいて電圧値を算出し、算出された電圧値を示す出力信号ＳＧ３を後述する差動増幅部２５３に出力している。
【００３３】
差動増幅部２５３は、２つの入力電圧の差分を一定係数で増幅する機能を有している。本実施形態では、スイッチ駆動制御部２５１の出力信号ＳＧ２とスイッチ電流監視部２５２の出力信号ＳＧ３を２つの入力電圧として、これら出力信号ＳＧ２が示す電圧値と出力信号ＳＧ３が示す電圧値の差分を取り、この差分のみを増幅させている。差動増幅部２５３は、２つの入力電圧の差分を増幅させた電圧を示す出力信号ＳＧ４をスイッチング素子ＳＷ１に出力している。つまり、スイッチング素子ＳＷ１は、この出力信号ＳＧ４が示す電圧値の電圧が印加されてオンに制御されることとなる。このとき、出力信号ＳＧ４は、基準電圧に２つの入力電圧の差分を増幅させた電圧を加えた電圧が出力されることとなる。
【００３４】
ここで、制御部２５０の動作についてより詳細に説明する。まず、スイッチング素子ＳＷ１がオフの状態（以下単に「初期状態」と記す）において、電圧検出部２３０が検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回ると、スイッチ駆動制御部２５１から予め設定された第２の基準電圧値を示す出力信号ＳＧ２が差動増幅部２５３に出力される。このとき、スイッチング素子ＳＷ１はオフ状態のため、スイッチ電流監視部２５２からは０Ｖの出力信号ＳＧ３が差動増幅部２５３に出力される。そして、差動増幅部２５３は、出力信号ＳＧ２が示す電圧値と出力信号ＳＧ３が示す電圧値（ここでは０Ｖ）の差分を増幅させた電圧を示す出力信号ＳＧ４をスイッチング素子ＳＷ１に出力し、スイッチング素子ＳＷ１がオンに制御される。スイッチング素子ＳＷ１がオンに制御されると、スイッチング素子ＳＷ１は印加された電圧に基づいて所定の抵抗値を示すこととなり、スイッチング素子ＳＷ１を流れる電流値が変化する。これに伴い、スイッチ電流監視部２５２によって算出される電圧値を示す出力信号ＳＧ３も変化する。このとき、差動増幅部２５３において、出力信号ＳＧ２が示す電圧値と変化後の出力信号ＳＧ３が示す電圧値の差分は初期状態よりも小さくなるため、増幅後の出力信号ＳＧ４が示す電圧も小さくなる。このような動作が繰り返されることにより、出力信号ＳＧ２が示す電圧値と出力信号ＳＧ３が示す電圧値との差が減少するように増幅する電圧を示す出力信号ＳＧ４が制御される。
【００３５】
このように制御部２５０では、電圧検出部２３０が検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回ったとき、スイッチング素子ＳＷ１に電圧を印加してオンに制御するとともに、スイッチング素子ＳＷ１を流れる電流から算出される電圧値（出力信号ＳＧ３）と予め設定された第２の基準電圧値（出力信号ＳＧ２）との差が減少するようにスイッチング素子ＳＷ１に印加する電圧値（ＳＧ４）を制御する動作が実行される。
【００３６】
次に、図２を参照して、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の異常時における保護動作について詳細に説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の保護動作を示すフローチャートである。
【００３７】
まず、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１において、ワイヤレス給電装置１００からワイヤレス受電装置２００にワイヤレスにて電力の伝送が開始されると、電圧検出部２３０によって、整流部２１０の出力電圧値が常時検出される。（ステップＳ１０１）
【００３８】
続いて、電圧検出部２３０は、ステップＳ１０１で検出した出力電圧値と予め設定された第１の基準電圧値とを比較する。ここで、予め設定される第１の基準電圧値は、ワイヤレス受電装置２００を構成する機器の劣化や破損を防止できる出力電圧値の許容範囲内で任意に設定される。（ステップＳ１０２）
【００３９】
ステップＳ１０１で検出した出力電圧値と予め設定された第１の基準電圧値とを比較した結果、ステップＳ１０１で検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回る場合（ステップＳ１０２Ｙ）、電圧検出部２３０から出力信号ＳＧ１が制御部２５０のスイッチ駆動制御部２５１に出力される。（ステップＳ１０３）
【００４０】
一方、ステップＳ１０１で検出した出力電圧値と予め設定された第１の基準電圧値とを比較した結果、ステップＳ１０１で検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を下回る場合（ステップＳ１０２Ｎ）、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１からステップＳ１０２の動作が繰り返し実行される。
【００４１】
続いて、スイッチ駆動制御部２５１は、出力信号ＳＧ１が供給されると、予め設定された第２の基準電圧値を示す出力信号ＳＧ２を差動増幅部２５３に出力する。（ステップＳ１０４）このとき、差動増幅部２５３には、スイッチ電流監視部２５２からスイッチング素子ＳＷ１を流れる電流から算出された電圧値を示す出力信号ＳＧ３が出力されている。なお、初期状態においては、０Ｖの出力信号ＳＧ３が出力されることとなる。
【００４２】
続いて、差動増幅部２５３は、出力信号ＳＧ２が示す電圧値と出力信号ＳＧ３が示す電圧値の差分を増幅させた電圧を示す出力信号ＳＧ４をスイッチング素子ＳＷ１に出力し、スイッチング素子ＳＷ１がオンに制御される。（ステップＳ１０５）
【００４３】
そして、スイッチング素子ＳＷ１がオンに制御されると、整流部２１０から充電部２２０へ供給される電力の一部がスイッチング素子ＳＷ１に供給されるため、充電部２２０へ供給される電力が抑制される。したがって、ワイヤレス受電装置２００に過電圧などの異常が生じた場合の充電部２２０などの機器の劣化や破損を防止することができる。
【００４４】
また、スイッチング素子ＳＷ１は印加された電圧に基づいて所定の抵抗値を示すこととなり、スイッチング素子ＳＷ１を流れる電流値が変化する。これに伴い、スイッチ電流監視部２５２によって算出される電圧値を示す出力信号ＳＧ３も変化する。スイッチ電流監視部２５２は、変化した出力信号ＳＧ３を差動増幅部２５２に出力する。（ステップＳ１０６）
【００４５】
続いて、差動増幅部２５３は、出力信号ＳＧ２が示す電圧値とステップＳ１０６にて算出された変化後の出力信号ＳＧ３が示す電圧値の差分を増幅させた電圧を示す出力信号ＳＧ４をスイッチング素子ＳＷ１に出力する。（ステップＳ１０７）
【００４６】
続いて、スイッチ駆動制御部２５１に電圧検出部２３０から出力信号ＳＧ１が供給されているか否かを判定する。（ステップＳ１０８）
【００４７】
ステップＳ１０８の判定の結果、スイッチ駆動制御部２５１に出力信号ＳＧ１が供給されている間は、ステップＳ１０６とステップＳ１０７の動作が繰り返し実行される。（ステップＳ１０８Ｎ）このような動作が繰り返されることにより、出力信号ＳＧ２が示す電圧値と出力信号ＳＧ３が示す電圧値との差が減少するように差動増幅部２５３が増幅する電圧を示す出力信号ＳＧ４を制御する。つまり、ワイヤレス受電装置２００に発生した過電圧などの異常が継続し、電圧が上昇し続けたとしても、保護機能としての役割を担うスイッチング素子ＳＷ１はもちろん、充電部２２０などの機器に加わる電圧の上昇を極力抑えることができる。したがって、過電圧などの異常が生じた場合に作動する保護機能の安定性を高めることができる。
【００４８】
一方、ステップＳ１０８の判定の結果、スイッチ駆動制御部２５１に出力信号ＳＧ１が供給されなくなると、保護動作が終了する。（ステップＳ１０８Ｙ）
【００４９】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、充電部２２０に並列に接続されるスイッチング素子ＳＷ１を含む電力抑制部２４０を備え、制御部２５０が、電圧検出部２３０が検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回ったとき、スイッチング素子ＳＷ１に電圧を印加してオンに制御している。そのため、ワイヤレス受電装置２００に過電圧などの異常が生じた場合であっても、過電圧による大電流が充電部２２０とスイッチング素子ＳＷ１に分散されて流れることから、充電部２２０などの機器の劣化や破損を防止することができる。
【００５０】
また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１においては、制御部２５０が、スイッチング素子ＳＷ１を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第２の基準電圧値との差が減少するようにスイッチング素子ＳＷ１に印加する電圧値を制御している。そのため、ワイヤレス受電装置２００に発生した過電圧などの異常が継続し、電圧が上昇し続けたとしても、保護機能としての役割を担うスイッチング素子ＳＷ１はもちろん、充電部２２０などの機器に加わる電圧の上昇を極力抑えることができる。したがって、過電圧などの異常が生じた場合に作動する保護機能の安定性を高めることができる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２の構成について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す回路構成図である。
【００５２】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様に、ワイヤレス給電装置１００と、ワイヤレス受電装置２００と、を有する。第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、ワイヤレス受電装置２００が電流検出部３３０を備えている点及び制御部２５０の動作の点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２のワイヤレス給電装置１００の構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１のワイヤレス給電装置１００と同様である。
【００５３】
ワイヤレス受電装置２００は、図３に示されるように、受電コイルＬ２と、整流部２１０と、充電部２２０と、電圧検出部２３０と、電流検出部３３０と、電力抑制部２４０と、制御部２５０と、を有する。受電コイルＬ２、整流部２１０、充電部２２０、電圧検出部２３０、電力抑制部２４０の構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。
【００５４】
電流検出部３３０は、充電部２２０に供給される直流電力の電流値を検出する。この電流検出部３３０は、検出した電流値と予め設定された基準電流値とを比較して、検出した電流値が基準電流値を下回ると、出力信号ＳＧ５を制御部２５０に出力する。このような電流検出部３３０としては、電流センサやカレントトランスなどが挙げられる。
【００５５】
制御部２５０は、スイッチ駆動制御部３５１と、スイッチ電流監視部２５２と、差動増幅部２５３と、を有する。スイッチ電流監視部２５２、差動増幅部２５３の構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。
【００５６】
スイッチ駆動制御部３５１は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１のスイッチ駆動制御部２５１と同様に、スイッチング素子ＳＷ１の動作を制御する機能を有している。具体的には、電圧検出部２３０が検出した出力電圧値が予め設定された第１の基準電圧値を上回ったとき、すなわち出力信号ＳＧ１が供給されると、予め設定された第２の基準電圧値を示す出力信号ＳＧ２を差動増幅部２５３に出力し、スイッチング素子ＳＷ１に電圧を印加してオンに制御する。本実施形態では、上述の動作に加えて、電流検出部３３０が検出した電流値が予め設定された基準電流値を下回ったとき、すなわち出力信号ＳＧ５が供給されると、予め設定された第３の基準電圧値を示す出力信号ＳＧ６を差動増幅部２５３に出力し、スイッチング素子ＳＷ１に電圧を印加してオンに制御している。ここで、第３の基準電圧値は第２の基準電圧値よりも小さく設定されていると好ましい。この場合、スイッチング素子ＳＷ１へ流れる電流を極力小さくできるため、充電部２２０へ供給される電力の低下を極力小さくすることができる。したがって、有効な電力使用を実現することができる。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、充電部２２０に供給される直流電力の電流値を検出する電流検出部３３０をさらに備え、制御部２５０が、電流検出部３３０が検出した電流値が予め設定された基準電流値を下回ったとき、スイッチング素子ＳＷ１に電圧を印加してオンに制御するとともに、スイッチング素子ＳＷ１を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第３の基準電圧値との差が減少するようにスイッチング素子ＳＷ１に印加する電圧値を制御している。ところで、充電部２２０に供給される電流値が小さくなる、すなわちワイヤレス受電装置２００が軽負荷の状態になると、充電部２２０の入力インピーダンスが上昇し、給電側から見た受電コイルＬ２の両端のインピーダンスも上昇することから、インピーダンスの上昇に連動して受電コイルＬ２の両端にかかる電圧も上昇してしまう虞がある。本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２によれば、制御部２５０が、電流検出部３３０が検出した電流値が予め設定された基準電流値を下回ったとき、スイッチング素子ＳＷ１に電圧を印加してオンに制御するとともに、スイッチング素子ＳＷ１を流れる電流から算出される電圧値と予め設定された第３の基準電圧値との差が減少するようにスイッチング素子ＳＷ１に印加する電圧値を制御している。そのため、充電部２２０の入力インピーダンスの上昇が抑制される。その結果、給電側から見た受電コイルＬ２の両端のインピーダンスの上昇が抑制されることから、受電コイルＬ２の両端にかかる電圧の上昇が抑制できる。したがって、ワイヤレス受電装置２００が軽負荷の状態となった場合であっても、機器の劣化や破損を確実に防止できる。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、様々な変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【符号の説明】
【００５９】
１００…ワイヤレス給電装置、１１０…電源、１２０…電力変換回路、１３０…給電部、２００…ワイヤレス受電装置、２１０…整流部、２２０…充電部、２３０…電圧検出部、２４０…電力抑制部、２５０…制御部、２５１，３５１…スイッチ駆動制御部、２５２…スイッチ電流監視部、２５３…差動増幅部、３３０…電流検出部、Ｂ…蓄電器、Ｃ１…給電側共振コンデンサ、Ｌ１…給電コイル、Ｌ２…受電コイル、Ｓ１，Ｓ２…ワイヤレス電力伝送装置、ＳＧ１〜ＳＧ６…出力信号、ＳＷ１…スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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