(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置より出力される電力を非接触で磁界共鳴により受電装置に伝送し、前記受電装置に接続されている２次電池を充電する共鳴型ワイヤレス充電装置において、
前記送電装置は、
交流電力を発生させる高周波電源部と、
前記交流電力を送電する送電用１次コイルと、
前記送電用１次コイルにおいて反射された反射電力を検出する反射電力検出部と、
前記高周波電源部による前記交流電力の発生を制御する電源コントローラとを備え、
前記受電装置は、
前記送電装置から送電された交流電力を受電する受電用２次コイルと、
受電した前記交流電力を整流する整流器と、
前記整流器から出力される直流電力を用いて、前記２次電池に対して、一定の充電電流を流す定電流充電を行った後、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を行う充電器とを備え、
前記電源コントローラは、前記反射電力の時間変化率を検出し、前記定電圧充電の過程で検出される前記時間変化率が、所定の充電率に対応させて設定された低位閾値ＲＣＬ以下になった場合に、前記交流電力の送電を停止するように制御することを特徴とする共鳴型ワイヤレス充電装置。
【請求項２】
前記電源コントローラは、前記時間変化率が、前記定電流充電から前記定電圧充電に切り替わるときの前記時間変化率の大きさに対応させて設定された高位閾値ＲＣＨを超えた後に、前記時間変化率が前記低位閾値ＲＣＬ以下となったか否かを判定する請求項１に記載の共鳴型ワイヤレス充電装置。
【請求項３】
送電装置より出力される電力を非接触で磁界共鳴により受電装置に伝送し、前記受電装置に接続されている２次電池を充電する共鳴型ワイヤレス充電装置において、
前記送電装置は、
交流電力を発生させる高周波電源部と、
前記交流電力を送電する送電用１次コイルと、
前記送電用１次コイルにおいて反射された反射電力を検出する反射電力検出部と、
前記高周波電源部による前記交流電力の発生を制御する電源コントローラとを備え、
前記受電装置は、
前記送電装置から送電された交流電力を受電する受電用２次コイルと、
受電した前記交流電力を整流する整流器と、
前記整流器から出力される直流電力を用いて、前記２次電池に対して、一定の充電電流を流す定電流充電を行った後、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を行う充電器とを備え、
前記送電装置には、前記定電圧充電の開始から所定の充電率に達するまでに要する充電時間Ｔｐが記憶され、
前記電源コントローラは、前記充電器による前記定電流充電の過程で検出される前記反射電力の時間変化率が、前記定電流充電から前記定電圧充電に切り替わるときの前記時間変化率の大きさに対応させて設定された高位閾値ＲＣＨを超えた時点から前記充電時間Ｔｐが経過したときに、前記交流電力の送電を停止するように制御することを特徴とする共鳴型ワイヤレス充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界共鳴による電力伝送技術を用いて、非接触で２次電池を充電するワイヤレス充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車や産業用機器、携帯用電子機器等へのワイヤレス電力伝送技術が注目を浴びている。特に、電動歯ブラシや電気シェーバー等の水まわりで使う電化製品や、コードレス電話機、携帯電話機等には、この技術が重宝され、一部の製品において採用されている。
【０００３】
現在実用化されているワイヤレス充電装置は、送電装置に設けられた１次側のコイルと受電装置に設けられた２次側のコイルとの間での電磁誘導を利用した、電磁誘導型充電装置である。この装置においては、電力の伝送効率を高めるために、送電側と受電側の機器に設けられた各々のコイルを近接させて配置させる必要がある。そのため、電力を無線伝送できる距離が短いという課題を有する。
【０００４】
これに対して、電界・磁界共鳴型の電力伝送は、数ｍ離れた機器にワイヤレスで電力を供給することが可能である。特に、磁界共鳴型の場合、人体がエネルギーをほとんど吸収せず、誘電体損失を避けられ、この点から磁界共鳴型に対する注目度が上昇している。
【０００５】
例えば、特許文献１には、送電側と受電側の共振周波数を利用して、自動車用のイグニッション・キーに効率的に充電する技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術は、温度や湿度等の環境条件による受電側の共振周波数の変化への対応を課題としており、送電側がある一定間隔で離間した複数の周波数成分の電力を供給し、最適な共振周波数にて充電を行うというものである。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、充電が完了したときに送電側からの送電を停止する構成を持たず、送電側が送電を継続してしまうため、電力の浪費がさけられない。これに対処するために、受電側の充電完了を送電側が認識し、自動的に送電停止を実行しようとしても、送電側が受電側の充電状態を検出する手段を備えていないため、送電側と受電側の機器に通信手段を設ける必要がある。そのような構成は小型化には不適で、コスト高にならざるを得ない。
【０００７】
一方、特許文献２には、給電装置から電力を非接触で送信して車両に搭載されたバッテリを充電するワイヤレス充電システムにおいて、過大な交流電力の発生の惧れが生じたときに、送電側からの送電を停止する技術が開示されている。すなわち、このような充電システムでは、給電装置より送信される電力が車両側で全ては消費されない場合に、送信された電力が車両側にて反射し、電力が増幅され最大飽和電力（臨界点）に達する発振現象が発生する惧れがある。そのため、特許文献２では、給電装置に受電側の共鳴コイルで反射した交流電力を検出する反射電力検出部を設け、反射電力検出部で検出される反射電力が所定レベルを超えた場合に、交流電力の供給を停止するように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−４６１５７号公報
【特許文献１】特開２０１０−６８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示された技術は、２次電池の充電が完了したときに送電側からの送電を停止するための対応策を提供するものではない。すなわち、特許文献２の充電システムは、充電の完了に関わりなく、反射電力が所定レベルを超えた場合に交流電力の供給を停止して、反射電力が送信電力に重畳されて交流電力が異常に増大することを防止することを意図したものである。そのため、反射電力のレベルを２次電池の充電完了に対応させる意図は開示されていない。
【００１０】
また、反射電力は、送電側インピーダンスと受電側インピーダンスとの不整合により発生するので、反射電力のレベルは、充電開始時のインピーダンスの整合状態によって大きく変化する。すなわち、充電する度に充電完了時点での反射電力の値はばらつくので、反射電力のレベルを充電完了に対応させることは困難である。そのため、反射電力が所定レベルを超えた場合に交流電力の供給を停止しても、充電の完了に応じて適切に送電側からの送電を停止することはできない。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、送電側及び受電側に通信手段を設けることなく、送電側にて受電側機器内の２次電池の充電状態を適切に検出し、充電完了時に自動的に送電を停止することが可能な共鳴型ワイヤレス充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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の共鳴型ワイヤレス充電装置の基本構成として、送電装置より出力される電力を非接触で磁界共鳴により受電装置に伝送し、前記受電装置に接続されている２次電池を充電するように構成され、前記送電装置は、交流電力を発生させる高周波電源部と、前記交流電力を送電する送電用１次コイルと、前記送電用１次コイルにおいて反射された反射電力を検出する反射電力検出部と、前記高周波電源部による前記交流電力の発生を制御する電源コントローラとを備え、前記受電装置は、前記送電装置から送電された交流電力を受電する受電用２次コイルと、受電した前記交流電力を整流する整流器と、前記整流器から出力される直流電力を用いて、前記２次電池に対して、一定の充電電流を流す定電流充電を行った後、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を行う充電器とを備える。
【００１３】
そして、本発明の第１構成の共鳴型ワイヤレス充電装置は、上記基本構成に加えて、前記電源コントローラは、前記反射電力の時間変化率を検出し、前記定電圧充電の過程で検出される前記時間変化率が、所定の充電率に対応させて設定された低位閾値ＲＣＬ以下になった場合に、前記交流電力の送電を停止するように制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２構成の共鳴型ワイヤレス充電装置の特徴は、上記基本構成に加えて、前記送電装置には、前記定電圧充電の開始から所定の充電率に達するまでに要する充電時間Ｔｐが記憶され、前記電源コントローラは、前記充電器による前記定電流充電の過程で検出される前記反射電力の時間変化率が、前記定電流充電から前記定電圧充電に切り替わるときの前記時間変化率の大きさに対応させて設定された高位閾値ＲＣＨを超えた時点から前記充電時間Ｔｐが経過したときに、前記交流電力の送電を停止するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成の共鳴型ワイヤレス充電装置によれば、定電圧充電の過程における反射電力の時間変化率に基づいて、送電側にて受電側機器内の２次電池の充電状態を適切に検出できるので、送電側及び受電側に通信手段を設けることなく、簡素な構成により、充電完了時には自動的に送電を停止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における共鳴型ワイヤレス充電装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１における共鳴型ワイヤレス充電装置の作用を説明するためのタイムチャート
【図３】同共鳴型ワイヤレス充電装置の定電圧充電状態における２次電池の充電率と反射電力の時間変化率との関係を示す図
【図４】同共鳴型ワイヤレス充電装置の動作の一例を示すフロー図
【図５】実施の形態２における共鳴型ワイヤレス充電装置の動作の一例を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の共鳴型ワイヤレス充電装置は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００１８】
すなわち、第１構成の共鳴型ワイヤレス充電装置において、前記電源コントローラは、前記時間変化率が、前記定電流充電から前記定電圧充電に切り替わるときの前記時間変化率の大きさに対応させて設定された高位閾値ＲＣＨを超えた後に、前記時間変化率が前記低位閾値ＲＣＬ以下となったか否かを判定する構成とすることができる。
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明を具体化した実施の形態について、詳細に説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１における共鳴型ワイヤレス充電装置の全体構成を示す。この共鳴型ワイヤレス充電装置は、送電装置１より出力される電力を、非接触で磁界共鳴により受電装置２に伝送し、受電装置２に接続されている２次電池１５を充電するように構成されている。
【００２１】
送電装置１は、送電用１次コイル３と、この送電用１次コイル３に電磁誘導結合した送電用励振コイル４を有する。受電装置２は、受電用２次コイル５と、この受電用２次コイル５に電磁誘導結合した受電用励振コイル６を有する。送電用１次コイル３により送電される電力が、磁界共鳴により非接触で受電用２次コイル５に受電される。
【００２２】
送電装置１の送電用励振コイル４には、高周波電源（交流電源）７が方向性結合器８を介して接続され、高周波電力（交流電力）を供給する。高周波電源７は、例えば数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ程度の高周波電力を出力する。高周波電源から出力された高周波電力は、送電用励振コイル４を介して電磁誘導により送電用１次コイル３に伝送される。送電用１次コイル３にはコンデンサＣが接続されており、ある特定の共振周波数で共振するように設定されている。送電用励振コイル４にはまた、方向性結合器８を介して反射電力検出部９も接続されている。反射電力検出部９は、交流電力が送電用１次コイル３において反射された反射電力を検出する。
【００２３】
高周波電源７には電源コントローラー１０が接続され、電源コントローラー１０から送られる送電オン／オフ信号により、高周波電源７による高周波電力の発生がオン／オフされる。電源コントローラー１０は、反射電力検出部９において検出された反射電力値のデータに基づいて送電オン／オフ信号を生成する。電源コントローラー１０には、充電オン／オフスイッチ１１も接続されている。高周波電源７に対する送電オン／オフ信号の入力は、充電オン／オフスイッチ１１の操作によって行うこともできる。それにより、使用者が送電開始／停止を操作することが可能となっている。
【００２４】
受電装置２の受電用２次コイル５は、送電用１次コイル３と離間して非接触で配置され、送電用１次コイル３からの交流電力を磁界共鳴により受電する。受電用２次コイル５にもコンデンサＣが接続されており、送電用１次コイル３にて設定した共振周波数と同等の共振周波数が設定されている。
【００２５】
受電用励振コイル６には整流器１２が接続され、受電用２次コイル５から電磁誘導により受電用励振コイル６に伝送された交流電力は、整流器１２により整流され直流電力となる。整流器１２には定電圧制御器１３が接続され、整流器１２で整流された電力の電圧は、定電圧制御器１３により所定の定電圧に変換される。所定の定電圧に変換された電力は充電器１４に送られ、充電器１４は、その電力により、接続されている２次電池１５の充電を行う。
【００２６】
充電器１４は、２次電池１５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する。すなわち、２次電池１５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、２次電池１５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。
【００２７】
本実施の形態の特徴は、電源コントローラー１０が、反射電力検出部９にて検出された反射電力値のデータに基づいて送電オフ信号を生成し、その送電オフ信号により高周波電源７による高周波電力の発生を停止するように構成されたことである。すなわち、送電用１次コイル３にて反射した反射電力は、送電用励振コイル４と方向性結合器８を経て反射電力検出部９に入る。反射電力検出部９で反射電力が計測され、計測された反射電力値が電源コントローラー１０に送られる。その反射電力データに基づいて、電源コントローラー１０が２次電池１５の充電完了を認識し（と判定し）、送電オフ信号を高周波電源７に入力する。
【００２８】
電源コントローラー１０が、反射電力データに基づいて２次電池１５の充電完了を判定するために、反射電力の時間変化率が用いられる。これについて、図２のタイムチャートを用いて説明する。図２において、横軸は時間の経過を示し、縦軸は上から、（ａ）は２次電池の充電率（％）、（ｂ）は２次電池電圧、（ｃ）は充電電流、（ｄ）は反射電力、（ｅ）は反射電力の時間変化率を示す。
【００２９】
まず、操作者が充電オン／オフスイッチ１１をオン操作すると（図２に示す充電開始のタイミング）、送電オン信号が電源コントローラー１０から高周波電源７に送られ、高周波電源７の出力により送電装置１からの送電が開始される。送電が開始されると、上述のように、受電装置２の充電器１４に電力が伝わり、２次電池１５の充電が開始される。
【００３０】
まず、（Ｉ）段階として、図２（ｃ）に示すように、２次電池１５に一定の充電電流を流す定電流充電が行われる。定電流充電中には、送電装置１内の反射電力検出部９にて検出される反射電力は、図２（ｄ）に示すように、ほぼ一定の値をとる。
【００３１】
ここで、反射電力について簡単に説明する。反射電力は、送電側インピーダンスと受電側インピーダンス（受電側インピーダンスには、送電用１次コイル３と受電用２次コイル５との結合状態も含める）との不整合により発生する。これらのインピーダンスの差が小さければ反射電力は小さく、インピーダンスの差が大きければ反射電力は大きくなる。定電流充電の場合、送電側インピーダンスも受電側インピーダンスも一定になるため、インピーダンス整合状態（送電側インピーダンスと受電側インピーダンスの差）は変化せず、図２（ｅ）に示すように、反射電力は一定の値をとる。
【００３２】
定電流充電が進むにつれて、図２（ｂ）に示すように、２次電池電圧が上昇する。２次電池電圧が、ある所定の設定電圧Ｖｂ０に到達すると、（ＩＩ）段階として、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、２次電池電圧が一定となるように充電電流を制御して充電する定電圧充電に切り替わる。２次電池電圧がＶｂ０に到達したタイミングでの定電流充電から定電圧充電への切り替えは、充電器１４により周知の技術と同様に制御される。
【００３３】
定電圧充電状態では、充電が進むにつれて２次電池１５の内部抵抗が上昇していくため、図２（ｃ）に示すように、充電電流が低下していく。充電電流が変化すると、それに応じて受電側インピーダンスが変化するので、送電側インピーダンスと受電側インピーダンスの差が変化し、図２（ｄ）に示すように、反射電力が変化する。反射電力は、送電装置１における反射電力検出部９にて検出され、検出された反射電力データは、電源コントローラー１０に送られる。電源コントローラー１０は、その反射電力データをもとに、反射電力の時間変化率を求める。
【００３４】
定電圧充電状態では、反射電力の時間変化率は、図２（ｅ）に示すように、必ず低下していく傾向を示す。これに基づき、あらかじめ充電率がほぼ１００％となる反射電力の時間変化率を調べて、それに対応した閾値（低位閾値ＲＣＬ）を設定しておく。そして、反射電力の時間変化率がその低位閾値ＲＣＬ以下になった場合に、電源コントローラー１０が充電完了と判定し、高周波電源７に送電オフ信号を入力する。それにより、高周波電源７は送電を停止する。
【００３５】
反射電力のレベルではなく、反射電力の時間変化率により充電完了を判定するのは、反射電力のレベルにより充電完了を判定するための閾値の設定が、以下の理由により困難なためである。
【００３６】
すなわち、反射電力のレベルに対する閾値を設定するためには、充電動作開始時における送電側インピーダンスと受電側インピーダンスの関係が一定の状態に再現されなければならない。例えば、上述した一連の充電動作開始前には、送電側インピーダンスと受電側インピーダンスの整合をとる動作を行い、定電流充電状態の反射電力を比較的低く抑えるように構成する。しかし、そのような事前の整合動作の精度は高くないために、整合状態がばらつき、定電流充電状態における反射電力の値は充電の度にばらつく。
【００３７】
その結果、充電する度に充電完了時点での反射電力の値がばらついてしまい、充電完了と判定するための閾値を図２（ｄ）の反射電力について設定することは不可能である。そこで、反射電力の時間変化率を用いる。定電圧充電状態における反射電力の時間変化率は、充電率が１００％に近付くと小さな値になり、その変化の様子は、充電開始前の整合状態がばらついてもほとんど変わらない。図３に、定電圧充電状態における反射電力の時間変化率と充電率（割合）との関係を示す。予めこのような関係図を実験により求め、充電率が１００％となる反射電力の時間変化率を、充電完了と判定する低位閾値ＲＣＬとして設定する。
【００３８】
図３のように、定電圧充電状態における反射電力の時間変化率と充電率は、１対１で対応している。従って、これらの関係データを送電装置１にメモリーしておけば、送電装置１側で反射電力の時間変化率の値から充電率を認識することもできる。また、低位閾値ＲＣＬは、必ずしも充電率がほぼ１００％となる反射電力の時間変化率に対応させる必要はない。すなわち、所望の充電率に対応させて低位閾値ＲＣＬを設定することができ、それにより、所望の充電率に達したときに充電を停止することができる。
【００３９】
また、低位閾値ＲＣＬに基づく充電完了の判定は、定電圧充電の過程で行わなければならない。何故ならば、図２（ｄ）に示したように、定電流充電の過程では反射電力はほぼ一定の値をとり、従って、図２（ｅ）に示したように、反射電力の時間変化率はほぼゼロになるため、低位閾値ＲＣＬ以下であることが検出されてしまうからである。従って、定電流充電から定電圧充電への切り替わりを、何らかの方法で判別する必要がある。その方法は、特に限定されることはないが、例えば、下記のような方法を用いることができる。
【００４０】
すなわち、定電流充電から定電圧充電に切り替わるタイミングで、反射電力の時間変化率は最も大きく変化する。従って、送電装置１側で反射電力の時間変化率をモニタリングしておけば、送電装置１側で定電流充電から定電圧充電に切り替わるタイミングを非常に正確に検出することができる。この場合、定電圧充電に切り替わるタイミングを検出するための高位閾値ＲＣＨを、充電完了の判定に用いる低位閾値ＲＣＬとは別に設定しておく。そして、反射電力の時間変化率が高位閾値ＲＣＨを超えた後に、次に低位閾値ＲＣＬ以下となったときをもって、充電完了と判定する。
【００４１】
以上のような構成を有する共鳴型ワイヤレス充電装置の動作について、図４のフロー図を参照して説明する。図４の左側のフローは送電装置１の動作、左側のフローは受電装置２の動作を示す。
【００４２】
操作者が送電装置１の充電オン／オフスイッチ１１をオン操作すると、送電オン信号が電源コントローラー１０から高周波電源７に送られ、高周波電源７が交流電力を発生して給電が開始される（ステップＳ１）。次に、反射電力検出部９の検出出力を用いて反射電力の時間変化率を検出し（ステップＳ２）、時間変化率が上述の高位閾値ＲＣＨを超えたか否かが判定される（ステップＳ３）。高位閾値ＲＣＨを超えていなければ（ステップＳ３、Ｎｏ）、ステップＳ２、Ｓ３が繰り返される。
【００４３】
一方、受電装置２では、高周波電源７からの給電が開始されると（ステップＳ１）、送電装置１からの電力を受電するようになる（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１からステップＳ１１へのフローを破線で示したのは、ワイヤレスであることを示すためである。受電に伴い、定電流充電の実施が開始され（ステップＳ１２）るとともに、２次電池１５の電池電圧が、定電圧充電に切替えるべき所定の設定電圧Ｖｂ０に達したか否かが、充電器１４により判定される（ステップＳ１３）。設定電圧Ｖｂ０に達していなければ、ステップＳ１２とＳ１３が繰り返される。
【００４４】
設定電圧Ｖｂ０に達すると（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、次に定電圧充電の実施（ステップＳ１４）が開始され、それに伴い、所定の充電が完了したか否かの判定が行われる（ステップＳ１５）。所定の充電の完了は、周知の方法によって判定すればよい。例えば、充電電流が設定された閾値以下になったことによって判定することができる。所定の充電が完了したら（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）、充電動作を終了する（ステップＳ１６）。
【００４５】
また、送電装置１では、受電装置２において定電圧充電の実施（ステップＳ１４）が開始されるのに伴い、時間変化率が高位閾値ＲＣＨを超えたことが検出される（ステップＳ３、Ｙｅｓ）。これは、ステップＳ１４の開始が直接検出されることを意味するわけではなく、上述のように、反射電力の時間変化率の急激な上昇によって間接的に検出されるものである。
【００４６】
時間変化率が高位閾値ＲＣＨを超えたことが検出された結果、ステップＳ４に移行し、再度、反射電力検出部９の検出出力を用いて反射電力の時間変化率を検出し、時間変化率が上述の低位閾値ＲＣＬ以下になったか否かが判定される（ステップＳ５）。低位閾値ＲＣＬ以下になっていなければ（ステップＳ５、Ｎｏ）、ステップＳ４、Ｓ５が繰り返される。このようにして、定電圧充電の過程で、反射電力の時間変化率が低位閾値ＲＣＬ以下になったか否かが判定される。
【００４７】
ステップＳ５の結果、時間変化率が低位閾値ＲＣＬ以下になれば（ステップＳ５、Ｙｅｓ）、高周波電源７からの給電を停止する（ステップＳ６）。上述のとおり、反射電力の時間変化率は、所定の充電が完了すること（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）により低位閾値ＲＣＬ以下になるので、充電の完了を適切に検出することができる。
【００４８】
以上のとおり、本実施の形態による反射電力の時間変化率の検出は、送電装置１内において実行可能であり、受電装置２との通信を要することなく、充電の完了を精度よく検出して無駄な送電を回避することが可能となる。
【００４９】
＜実施の形態２＞
実施の形態２における共鳴型ワイヤレス充電装置について、図５のフロー図を参照して説明する。なお、本実施の形態における共鳴型ワイヤレス装置の構成は、図１に示した実施の形態１の構成と同様である。実施の形態１の場合との相違は、電源コントローラー１０による制御動作にあり、従って、図５のフロー図においては、ステップＳ２１〜Ｓ２２が、図４におけるステップＳ４〜Ｓ５に置き換えられている。従って、図４と同一のステップについては、同一のステップ番号を付して説明の繰り返しを省略する。
【００５０】
本実施の形態の特徴は、反射電力の時間変化率に係る次のような事象を利用することである。すなわち、上述のとおり、反射電力の時間変化率をモニタリングし、高位閾値ＲＣＨを超えたことを検出することにより、定電流充電から定電圧充電に切り替わるタイミングを、送電装置１側で非常に正確に検出することができる。従って、予めその切り替わるタイミングでの充電率Ｘ％を送電装置１にメモリーしておけば、充電動作時の充電率Ｘ％になるタイミングを、送電側で非常に正確に検出することができることになる。
【００５１】
これに基づき、充電率を所望の値、例えば１００％にするために必要な残りの充電率（１００−Ｘ）％も正確に認識できる。従って、その残りの充電率を充電するのに必要な充電時間Ｔｐを予め送電装置１に設定しておき、検出した定電流充電から定電圧充電に切り替わるタイミングから充電時間Ｔｐだけ送電を行い、その後送電を停止することで、充電率１００％まで充電した後に送電を自動的に停止することが可能である。本実施の形態においても、送電を停止する基準となる充電率は、１００％とする必要はない。すなわち、所望の充電率Ｐ％にするために必要な残りの充電率（Ｐ−Ｘ）％を充電するのに必要な充電時間Ｔｐを予め送電装置１に設定しておき、それにより、所望の充電率Ｐ％に達したときに充電を停止することができる。
【００５２】
以上の手順を実行するために、図５のステップＳ３により、反射電力の時間変化率が高位閾値ＲＣＨを超えたことが検出された後、その後の充電時間を計測する（ステップＳ２１）。それに伴い、上記充電時間Ｔｐを経過したか否かを判定する（ステップＳ２２）。そして、充電時間Ｔｐを経過したときに（ステップＳ２２、Ｙｅｓ）、高周波電源７による交流電力の発生を停止し、給電を終了する（ステップＳ６）。このようにして、受電装置２との通信を要することなく、充電の完了を精度よく検出して、無駄な送電を回避することが可能となる。
【００５３】
以上のように、本発明の共鳴型ワイヤレス充電装置は、非接触で磁界共鳴により送電装置から受電装置に伝送される電力により、受電装置に接続された２次電池に対して定電流定電圧充電を行う。そして、定電圧充電に移行した後に送電装置側で検出する反射電力の時間変化率に基づいて、送電装置側が充電完了と判定し高周波電源による交流電力の発生を停止させる。これにより、送電側および受電側に通信手段を設けることなく、送電装置において、受電装置内の２次電池の充電完了を適切に検知して電力の浪費を回避できる。
【００５４】
なお、本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、次のように変更して具体化してもよい。
【００５５】
すなわち、図１には、送電用１次コイル３及び受電用２次コイル５について、それぞれ電線が螺旋状に巻回されたヘリカル形状を示したが、その形状に限らず、一平面上で渦巻き状に巻回されたスパイラル形状としてもよい。また、これらのコイルの外形は、円形に限らず、例えば、四角形や八角形の多角形にしたり、あるいは楕円形にしたりしてもよい。さらに、送電用１次コイル３と受電用２次コイル５は、図１では同じ大きさ（コイルの直径、長さなど）としたが、２者の大きさは異なっていてもよい。
【００５６】
また、図１の例では、送電用１次コイル３及び受電用２次コイル５にコンデンサＣを接続した構成としたが、コンデンサＣを接続しないコイルのみの構成とし、コイル線の線間容量により共振させてもよい。
【００５７】
また、送電装置１における送電用１次コイル３からの反射電力は、方向性結合器８を経て反射電力検出部９に入力され、計測される例を示したが、方向性結合器８及び反射電力検出部９を用いずに、反射電力は高周波電源７に直接入力されるように構成してもよい。その場合、反射電力は高周波電源７内で計測され、その計測データは電源コントローラー１０に送られる。更に、その反射電力データに基づいて電源コントローラー１０が２次電池１５の充電完了を認識し（と判定し）、送電オフ信号を高周波電源７に入力する。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の共鳴型ワイヤレス充電装置によれば、簡素な構成で、充電完了時に送電装置からの送電を停止して電力の浪費を回避することが可能であり、電気自動車、産業用機器、携帯用電子機器等の電池を充電する装置として有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１  送電装置
２  受電装置
３  送電用１次コイル
４  送電用励振コイル
５  受電用２次コイル
６  受電用励振コイル
７  高周波電源
８  方向性結合器
９  反射電力検出部
１０  電源コントローラー
１１  充電オン／オフスイッチ
１２  整流器
１３  定電圧制御器
１４  充電器
１５  ２次電池
【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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