(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の第一の電極と、
交流信号を発生させる信号源と、
前記信号源から発生される交流信号の電圧を昇圧し、前記少なくとも一対の第一の電極に印加する昇圧トランスと、
を有する送電装置と、
前記第一の電極とそれぞれ対向配置されて容量結合する少なくとも一対の第二の電極と、
前記少なくとも一対の第二の電極間に生じた交流電圧を降圧する降圧トランスと、
前記降圧トランスによって降圧された交流電圧を整流かつ平滑する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路に接続され、前記送電装置より受電した電力が供給される負荷回路と、
を有する受電装置と、
からなる電力伝送システムであって、
前記送電装置と前記受電装置とのいずれか一方の装置は、他方の装置の基準電位に接続された電極と容量結合する電位安定化電極をさらに備え、
前記昇圧トランスおよび前記降圧トランスが共に絶縁型トランスであり、
前記電位安定化電極は、電荷制御手段を介して前記一方の装置の基準電位に接続され、
前記他方の装置の基準電位に接続された電極が、前記少なくとも一対の第一の電極と前記少なくとも一対の第二の電極のうち前記他方の装置が有するものとは別に設けられていることを特徴とする、電力伝送システム。
【請求項２】
前記電荷制御手段は、リアクタンス素子であることを特徴とする、請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項３】
前記一方の装置が送電装置、前記他方の装置が受電装置であり、
前記受電装置の基準電位に接続された電極と前記電位安定化電極との間に生じるキャパシタンスと、前記リアクタンス素子のリアクタンスとの合成リアクタンスが最小となる周波数を、前記信号源から発生させる交流信号の周波数とすることを特徴とする、請求項２に記載の電力伝送システム。
【請求項４】
前記リアクタンス素子は可変リアクタンス素子であることを特徴とする、請求項３に記載の電力伝送システム。
【請求項５】
前記送電装置は、前記受電装置の基準電位に接続された電極との間で結合する、前記受電装置側の基準電位を検出するための基準電位検出電極をさらに備え、前記基準電位検出電極によって検出された前記受電装置の基準電位に応じて、前記可変リアクタンス素子を制御することを特徴とする、請求項４に記載の電力伝送システム。
【請求項６】
前記基準電位検出電極によって検出された前記受電装置の基準電位の高調波成分を抽出し、その振幅成分を調整して前記電位安定化電極へ負帰還をかけることを特徴とする、請求項５に記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電装置から受電装置に電界結合方式により電力を伝送する電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、送電装置（固定体）と受電装置（可動体）とを有する電界結合方式（非接触式）の電力伝送システム（電力供給システム）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８９５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
送電装置に受電装置を載置して電界結合方式の電力伝送を行っている状態において、受電装置の有するタッチパネルを操作したときに、受電装置が正常に動作しないことがある。【０００５】
本発明は、電界結合方式の送電装置に受電装置を載置して電力伝送を行っている状態において、受電装置の有する静電容量入力式のデバイス（例えばタッチパネル）が操作された場合でも、受電装置を正常に動作させることができる電力伝送システム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】
【０００６】
本発明に係る電力伝送システムは、
少なくとも一対の第一の電極と、
交流信号を発生させる信号源と、
信号源から発生される交流信号の電圧を昇圧し、少なくとも一対の第一の電極に印加する昇圧トランスと、
を有する送電装置と、
第一の電極とそれぞれ対向配置されて容量結合する少なくとも一対の第二の電極と、
少なくとも一対の第二の電極間に生じた交流電圧を降圧する降圧トランスと、
降圧トランスによって降圧された交流電圧を整流かつ平滑する整流平滑回路と、
整流平滑回路に接続され、送電装置より受電した電力が供給される負荷回路と、
を有する受電装置と、
からなる電力伝送システムであって、
送電装置と前記受電装置とのいずれか一方の装置は、他方の装置の基準電位に接続された電極と容量結合する電位安定化電極をさらに備え、
昇圧トランスと降圧トランスのうち、少なくとも一方は絶縁型トランスであり、
電位安定化電極は、電荷制御手段を介して一方の装置の基準電位に接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電界結合方式の送電装置に受電装置を載置して電力伝送を行っている状態において、受電装置の有する静電容量入力式のデバイス（例えばタッチパネル）が操作された場合でも、受電装置を正常に動作させることができる電力伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る電力伝送システムの効果を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態４に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態５に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態５に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態５に係る電力伝送システムの電極配置を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態６に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態６に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態７に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態７に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態８に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態８に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態９に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態９に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態１０に係る電力伝送システムの構成を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態１０に係る電力伝送システムの具体的回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
１．発明の経緯
まず、発明に至った経緯について説明する。電界結合方式の送電装置に受電装置を載置して電力伝送を行っている状態において、受電装置の有するタッチパネルを操作したときに、受電装置が正常に動作しないことがある。本願の発明者が種々検討を行ったところ、特に、タッチパネルが静電容量検出式のタッチパネルにおいて、上記問題が生じることがわかった。この原因は、受電装置の基準電位（回路のグランド電位）がアース電位に対して変動しているため、アース電位に近いユーザが受電装置（タッチパネル）に触れた場合、ユーザの指と受電装置のグランド間に電位差が生じ、相対的にタッチパネルに電界を印加することになり、その結果、受電装置（タッチパネル）が誤動作することである。
【００１１】
これに対処するため、本発明は、受電装置の基準電位を安定化させるための基準電位安定化回路を設けた。以下、くわしく説明する。
【００１２】
（実施形態１）
１．構成
以下、本発明の実施形態１に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
１−１．基本構成
図１は、実施形態１に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。実施形態に係る電力伝送システムは、電界結合方式の電力伝送システムである。
【００１４】
電力伝送システムは、充電台１００、受電デバイス２００、及びＡＣアダプタ３００を含む。
【００１５】
ＡＣアダプタ３００は、交流電圧を直流電圧に変換して充電台１００に供給する。ＡＣアダプタ３００は、例えばＡＣ１００Ｖの交流電圧をＤＣ１２Ｖの直流電圧に変換する。
【００１６】
充電台１００は送電装置に対応する。受電デバイス２００は受電装置に対応する。受電デバイス２００は、静電容量検出式のタッチパネルを備えており、タッチパネルへのユーザの入力に基づいて、所定の機能を実行する。以下、充電台１００及び受電デバイス２００の具体的構成について、図２を参照して説明する。
【００１７】
図２は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。
【００１８】
本実施形態の充電台１００は、信号源ＳＧ、昇圧トランスＴ１、及び一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐを有する。
【００１９】
信号源ＳＧは、ＡＣアダプタ３００から供給される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路により構成される。信号源ＳＧは、例えば１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの交流電圧を生成する。インバータ回路は、４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びコントローラＣＯＮＴを有する。
【００２０】
充電台１００の基準電位はＡＣアダプタ３００からのグランド線に接続されている。これにより、充電台１００の基準電位をＡＣアダプタ３００の出力側のグランド電位と等しくすることができる。つまり、充電台１００の基準電位を定めることができる
【００２１】
抵抗Ｒ１は、４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に流れる電流値を検出するための電流検出抵抗である。抵抗Ｒ２、Ｒ３は、ＡＣアダプタ３００から供給される直流電圧を分圧する。コントローラＣＯＮＴは、インバータ回路から所定周波数、所定電圧の交流電圧が出力されるように電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のＯＮ、ＯＦＦを制御する。これにより、昇圧トランスＴ１の入力端子間に所定周波数、所定電圧の交流電圧が印加される。
【００２２】
昇圧トランスＴ１は、信号源ＳＧにより発生された交流電圧を昇圧し、昇圧した交流電圧を昇圧トランスＴ１のリーケージインダクタンス（漏れインダクタンス）Ｌ１を介して、一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐ間に印加する。また、昇圧トランスＴ１は、１次側巻線と２次側巻線とが絶縁された絶縁トランスであるが、１次側巻線と２次側巻線との間には容量Ｃａｇ、Ｃｐｇが存在する。容量Ｃａｇは絶縁トランスの巻線間に生じる寄生容量であり、容量Ｃｐｇは絶縁トランスの巻線間に生じる寄生容量である。
【００２３】
送電電極Ｅｔａは送電側アクティブ電極を構成し、送電電極Ｅｔｐは送電側パッシブ電極を構成する。送電側アクティブ電極には送電側パッシブ電極に対してよりも高い電位が印加される。一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐはそれぞれ、充電台１００の基準電位（基準電極）に対してキャパシタＣ１１、キャパシタＣ１２を構成する。すなわち、送電電極（送電側パッシブ電極）Ｅｔｐは、充電台１００の基準電位には直接接続されてはいない。
【００２４】
本実施形態の受電デバイス２００は、一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐ、受電側基準電位電極Ｅｒｒ、降圧トランスＴ２、整流回路ＲＥＣ、ＤＣ−ＤＣコンバータＣＯＮＶ及び負荷回路ＬＤを有する。
【００２５】
受電電極Ｅｒａは受電側アクティブ電極を構成し、受電電極Ｅｒｐは受電側パッシブ電極を構成する。送電側アクティブ電極に送電側パッシブ電極に対してよりも高い電位が印加された場合、受電側アクティブ電極には受電側パッシブ電極よりも高い電位が誘起される。一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐはそれぞれ、受電デバイス２００の基準電位（基準電極）に対してキャパシタＣ２１、キャパシタＣ２２を構成する。すなわち、受電電極（受電側パッシブ電極）Ｅｒｐは、受電デバイス２００の基準電位に直接接続されてはいない。
【００２６】
送電電極（送電側アクティブ電極）Ｅｔａと受電電極（受電側アクティブ電極）Ｅｒａとが対向状態にあるとき、送電電極（送電側アクティブ）電極Ｅｔａと受電電極（受電側アクティブ電極）Ｅｒａとの間には、結合容量Ｃａａが生じ、送電電極（送電側パッシブ電極）Ｅｔｐと受電電極（受電側パッシブ電極）Ｅｒｐとの間には、結合容量Ｃｐｐが生じる。送電電極（送電側アクティブ電極）Ｅｔａと受電電極（受電側アクティブ電極）Ｅｒａとが対向状態にあるとき、充電台１００の一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐ間に昇圧トランスＴ１で昇圧された交流電圧が印加されることにより、受電デバイス２００の一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐ間に交流電圧が誘起される。これにより、充電台１００から受電デバイス２００に電力を伝送することができる。
【００２７】
なお、充電台１００のキャパシタＣ１１およびキャパシタＣ１２と充電台１００のインダクタＬ１とは直列共振回路を構成する。受電デバイス２００のキャパシタＣ２１およびキャパシタＣ２２とインダクタＬ２とは並列共振回路を構成する。また、本実施の形態においては、充電台１００の各送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐと受電デバイス２００の各受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐとが対向状態にあるときに、各送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐと各受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐとの間の結合容量Ｃｍ（合成容量）を介して、充電台１００の直列共振回路と受電デバイス２００の並列共振回路とを含む複合共振回路が構成される。
【００２８】
降圧トランスＴ２は、一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐ間に誘起された交流電圧を降圧し、降圧した交流電圧を全波整流回路ＲＥＣに印加する。降圧トランスＴ２は、入力端子間にインダクタＬ２を有する。本例では、インダクタＬ２は、降圧トランスＴ２の１次巻線の励磁インダクタンスにより構成されている。また、降圧トランスＴ２は、１次側巻線と２次側巻線が絶縁されている絶縁トランスである。
【００２９】
整流回路ＲＥＣは、複数のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４からなるダイオードブリッジ及びキャパシタＣ３を含み、一対の入力端子間に印加された交流電圧を直流電圧に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータＣＯＮＶの入力端子間に印加する。
【００３０】
ＤＣ−ＤＣコンバータＣＯＮＶは、整流回路ＲＥＣから出力される直流電圧を所定の直流電圧、例えば負荷回路ＬＤに適した直流電圧に変換して出力する。
【００３１】
負荷回路ＬＤは、ＤＣ−ＤＣコンバータＣＯＮＶから出力される直流電圧を利用して、当該負荷回路ＬＤの有する所定の機能を実行する。負荷回路ＬＤは、静電容量検出式のタッチパネルを備えており、タッチパネルへのユーザの入力に基づいて、所定の機能を実行する。
【００３２】
なお、電界結合方式の電力伝送システムでは、昇圧トランスＴ１及び降圧トランスＴ２は必須でない。また、負荷回路ＬＤが交流負荷回路の場合には、整流回路ＲＥＣ及びＤＣ−ＤＣコンバータＣＯＮＶは必須でない。なお、充電台１００に昇圧トランスＴ１が設けられ、受電デバイス２００に降圧トランスＴ２が設けられている場合、充電台１００の一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐと受電デバイス２００の一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐとを所定の対向状態にして電力伝送を行うときに、充電台１００の一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐと受電デバイス２００の一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐとの間の電界強度を大きくすることができる。また、充電台１００と受電デバイス２００との間における送電電力を大きくすることができる。
【００３３】
１−２．基準電位安定化回路
本実施形態においては、受電デバイス２００の基準電位を安定化させるための基準電位安定化回路１１０が設けられている。
【００３４】
基準電位安定化回路１１０は、充電台１００側に設けられた安定化電極Ｅｔｓと、電荷制御手段とを有する。電荷制御手段は具体的には、インダクタＬｓ及びリアクタンス素子Ｘを含むリアクタンス回路とからなる。リアクタンス素子Ｘは、インダクタ、キャパシタのうちの少なくとも１つを含む素子である。
【００３５】
安定化電極Ｅｔｓは、受電デバイス２００を充電台１００に載置したときに、受電デバイス２００の基準電位（基準電極）に接続された受電側基準電位電極Ｅｒｒ側に対向するように配置されている。安定化電極Ｅｔｓと受電デバイス２００の基準電位に接続された電極Ｅｒｒとが対向状態にあるときに、安定化電極Ｅｔｓと受電デバイス２００の基準電位に接続された電極Ｅｒｒとの間に、容量Ｃｓｒが生じる。このとき容量ＣｓｒとインダクタＬｓ及びリアクタンス素子Ｘとは、直列に接続される。このように直列に接続された回路は、所定の周波数において直列共振を生じる直列共振回路を構成する。
【００３６】
動作周波数が直列共振周波数に一致したとき、充電台１００の基準電位と受電デバイス２００の基準電位に接続された電極Ｅｒｒとの電位（受電デバイス２００の基準電位）との差が最小となる。基準電位安定化回路１１０に抵抗成分が含まれない場合、送電側の基準電位と受電側の基準電位は一致する。つまり、図３に示すように、送電側の基準電位と受電側の基準電位とが接続されたのと等しい状態となる。このとき、送電側の基準電位がグランド電位であれば、受電側の基準電位もグランド電位に等しくなる。
【００３７】
本実施形態においては、受電デバイス２００の基準電位に接続された受電側基準電位電極Ｅｒｒと安定化電極Ｅｔｓとの間に生じるキャパシタンスＣｓｒと、リアクタンス素子（インダクタＬｓ及びリアクタンス素子Ｘ）のリアクタンスとの合成リアクタンスが最小となる周波数を、信号源ＳＧから発生させる交流信号の周波数としている。
【００３８】
本実施形態では、このような基準電位安定化回路１１０を設けたことにより、以下のような効果が得られる。
【００３９】
受電デバイス２００の受電電極Ｅｒｒが充電台１００の安定化電極Ｅｔｓと容量結合するため、つまり充電台１００の基準電位（基準電極）と容量結合するため、受電デバイス２００の基準電位を定める（グランド電位と等しくする）ことができる。 これにより、受電デバイス２００の基準電位変動によるノイズを低減することができる。そのため、静電容量型入力デバイス等の受電デバイス２００を、充電台１００に載置して充電している途中においても正常に動作させることができる。
【００４０】
また、受電側シールド導体が設けられて受電側基準電位電極Ｅｒｒに接続されていれば、受電側シールド導体の電位を定めることができる。これにより、受電デバイス２００の電位変動によるノイズを一層低減することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、昇圧トランスＴ１および降圧トランスＴ２を共に絶縁型としているが、少なくとも一方が絶縁型トランスであればよい。充電台１００の基準電位と受電デバイス２００の基準電位が直流的に分離されていれば、電荷制御手段によって交流的に受電デバイス２００の基準電位の変動を抑えるような制御が可能となる。
【００４２】
また、本実施形態では、基準電位安定化回路１１０は、電力伝送系に直列に配置しないので、電力伝送系に影響を与えにくい。これにより、基準電位安定化回路１１０による伝送効率劣化を低減することができる。そのため、基準電位安定化回路１１０を、電力伝送系と独立して追加実装できる（追加実装の例については実施形態５で説明する）。 
【００４３】
また、基準電位安定化回路１１０は、直列共振回路により構成されるので、受電デバイス２００の受電電極Ｅｒｒと充電台１００の安定化電極Ｅｔｓとの結合を強くすることができる。これにより、充電台１００の安定化電極Ｅｔｓの面積を、直列共振を利用しない場合よりも、小さくすることができる 。 
【００４４】
２．まとめ
本発明の実施形態１に係る電力伝送システムは、
一対の第一の電極Ｅｔａ、Ｅｔｐと、
交流信号を発生させる信号源ＳＧと、
信号源ＳＧから発生される交流信号の電圧を昇圧し、一対の第一の電極Ｅｔａ、Ｅｔｐに印加する昇圧トランスＴ１と、
を有する充電台１００（送電装置）と、
第一の電極Ｅｔａ、Ｅｔｐとそれぞれ対向配置されて容量結合する少なくとも一対の第  二の電極Ｅｒａ、Ｅｒｐと、
少なくとも一対の第二の電極Ｅｒａ、Ｅｒｐ間に生じた交流電圧を降圧する降圧トランスＴ２と、
降圧トランスＴ２によって降圧された交流電圧を整流かつ平滑する整流平滑回路ＲＥＣと、
整流平滑回路ＲＥＣに接続され、送電装置より受電した電力が供給される負荷回路ＣＯＮＶと、
を有する受電デバイス２００（受電装置）と、
からなる電力伝送システムであって、
充電台１００は、受電デバイス２００の基準電位に接続された電極Ｅｒｐと容量結合する電位安定化電極Ｅｔｓをさらに備え、
昇圧トランスＴ１と降圧トランスＴ２のうち、少なくとも一方は絶縁型トランスであり、
電位安定化電極Ｅｔｓは、電荷制御手段を介して充電台１００の基準電位に接続されている。
【００４５】
これにより、電力伝送動作時においても、受電装置の基準電位を送電装置の基準電位とほぼ等しくすることができる。そのため、電界結合方式の電力伝送システムにおいて、充電台１００（送電装置）に受電デバイス２００（受電装置）を載置して電力伝送を行っている状態において、受電デバイス２００の有するタッチパネルを操作した場合でも、受電デバイス２００を正常に動作させることができる。
【００４６】
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００４７】
図４は、実施形態２に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図５は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１と同一の要素については同一の符号を付している。
【００４８】
本実施形態に係る電力伝送システムは、実施形態１の基準電位安定化回路１１０のリアクタンス素子Ｘに代えて、可変リアクタンス素子Ｘｖを採用している。可変リアクタンスＸｖとしては、可変容量ダイオード（バリキャップ）、トリマーコンデンサなどを用いることができる。その他の構成は、実施形態１と同じであり、説明を省略する。
【００４９】
本実施形態によれば、実施形態１の効果に加え、受電デバイス２００の充電台１００への搭載位置のずれなどにより、安定化電極Ｅｔｓと受電装置の基準電位に接続された受電側基準電位電極Ｅｒｒとの間の結合容量Ｃｓｒが変化した場合でも、可変リアクタンス素子Ｘｖのリアクタンスを調整することにより、基準電位安定化回路１１０を直列共振状態とすることができる。これにより、受電デバイス２００の基準電位の変動を抑制することができる。
【００５０】
可変リアクタンス素子Ｘｖのリアクタンスの調整は、自動で行うことも可能である。直列共振状態においては、インダクタＬｓの両端電圧が最大値となる。そのため、インダクタＬｓの両端電圧が最大値となるように、可変リアクタンス素子Ｘｖのリアクタンスを調整することにより、基準電位安定化回路１１０を直列共振状態に維持することができる。  
【００５１】
（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００５２】
図６は、実施形態３に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図７は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１、２と同一の要素については同一の符号を付している。
【００５３】
本実施形態に係る電力伝送システムは、実施形態２の構成に加え、さらに、可変リアクタンス素子Ｘｖのリアクタンスを制御するためのリアクタンス制御回路１２０を備える。
【００５４】
リアクタンス制御回路１２０は、送電装置に設けられている。リアクタンス制御回路１２０は、電位検出電極Ｅｔｄ、及び電圧検出負帰還回路１２１を備える。
【００５５】
電位検出電極Ｅｔｄは、受電デバイス２００を充電台１００に載置したときに、受電側基準電位電極Ｅｒｒに対向するように配置されている。対向状態において、電位検出電極Ｅｔｄと受電側基準電位電極Ｅｒｒとの間には、容量Ｃｄｒが生じる。この容量Ｃｄｒを介して、電位検出電極Ｅｔｄと受電側基準電位電極Ｅｒｒとが結合し、電位検出電極Ｅｔｄに受電側基準電位電極Ｅｒｒによる電圧が誘起される。
【００５６】
電圧検出負帰還回路１２１は、電位検出電極Ｅｔｄの電位を検出し、つまり受電デバイス２００の基準電位に接続された受電側基準電位電極Ｅｒｒの電位を間接的に検出し、この検出した受電側基準電位電極Ｅｒｒの電位（電位検出電極Ｅｔｄの電位）に応じて、可変リアクタンス素子Ｘｖのリアクタンスを制御する。例えば、電位検出電極Ｅｔｄの電位の変動が所定値以下となるように、可変リアクタンス素子Ｘｖのリアクタンスを制御する。具体的に、所定値とは、受電デバイス２００の動作に影響を与えないような値である。所定値は０であってもよい。
【００５７】
本実施形態によれば、実施形態１、２の効果に加え、受電デバイス２００の充電台１００への搭載位置のずれなどにより、安定化電極Ｅｔｓと受電側基準電位電極Ｅｒｒとの間の結合容量Ｃｓｒが変化した場合でも、可変リアクタンス素子Ｘｖのリアクタンスを調整することにより、基準電位安定化回路１１０を自動的にほぼ直列共振状態とすることができる。これにより、受電デバイス２００の基準電位の変動を安定して抑制することができる。
【００５８】
（実施形態４）
以下、本発明の実施形態３に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００５９】
図８は、実施形態４に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図９は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１〜３と同一の要素については同一の符号を付している。
【００６０】
本実施形態に係る電力伝送システムは、実施形態３の構成に加え、さらに、伝送される電力に含まれる高調波を減衰させるための高調波減衰回路１３０を備える。
【００６１】
高調波減衰回路１３０は、充電台１００に設けられている。高調波減衰回路１３０は、電位検出電極Ｅｔｄで検出される電圧波形に含まれる高調波を検出し、例えばこれと逆位相の信号を発生させて、基準電位安定化回路１１０のインダクタＬｓの出力側に出力し、これにより、例えば三次高調波や五次高調波などの高調波を減衰させる。つまり受電デバイス２００側の基準電位の高調波成分を検出し、その振幅成分を調整して安定化電極Ｅｔｓへ負帰還をかける。
【００６２】
本実施形態によれば、実施形態１〜３の効果に加え、例えば三次高調波や五次高調波などの高調波を減衰させることができる。基準電位安定化回路１１０は、駆動周波数近傍における受電デバイス２００の基準電位の変動を抑制することができるが、それ以外の周波数帯については抑制効果が減少する。本実施形態によれば、高調波減衰回路１３０により、それ以外の周波数における受電デバイス２００の基準電位の変動を抑制することができる。したがって、受電デバイス２００の基準電位のさらなる安定化を図ることができる。
【００６３】
なお、本実施形態による効果の達成のためには、電圧検出負帰還回路１２１は必須ではない。また、リアクタンス素子は可変リアクタンス素子でなくてもよい。
【００６４】
（実施形態５）
以下、本発明の実施形態５に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００６５】
図１０は、実施形態５に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図１１は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１と同一の要素については同一の符号を付している。
【００６６】
本実施形態に係る電力伝送システムは、実施形態１の構成に加え、さらに、もう１つの基準電位安定化回路１１０を備えている。つまり、充電台１００側に２つの基準電位安定化回路１１０を備えている。なお、充電台１００側に設ける基準電位安定化回路１１０は、２個でなく３個以上の複数個設けられてもよい。
【００６７】
図１２は、本発明の実施形態５に係る電力伝送システムの電極配置を示す図である。本例では、基準電位安定化回路１１０が８個設けられている。そのため、安定化電極Ｅｔｓも８個設けられている。本例では、送電電極（送電側アクティブ電極）Ｅｔａは充電台１００の中央に配置され、送電電極（送電側パッシブ電極）Ｅｔｐは送電電極（送電側アクティブ電極）Ｅｔａを取り囲むように配置されている。安定化電極Ｅｔｓは、送電電極（送電側パッシブ電極）Ｅｔｐの周囲に均等に配置されている。図示していないが、安定化電極の周辺にガード電極として充電台１００の基準電位に接続された電極を配置してもよい。
【００６８】
送電電極（送電側アクティブ電極）Ｅｔａ、送電電極（送電側パッシブ電極）Ｅｔｐ、安定化電極Ｅｔｓがこのように配置されている場合、受電デバイス２００を、その受電電極（受電側アクティブ電極）Ｅｒａと送電台１００のアクティブ電極との位置を一致させて、例えば縦方向に配置すると、受電デバイス２００の受電電極（受電側パッシブ電極）Ｅｒｐと、充電台１００の送電電極（送電側パッシブ電極）Ｅｔｐとが重なる。また、受電デバイス２００の受電側基準電位電極Ｅｒｒと、充電台１００の安定化電極Ｅｔｓのうち図１２において上の２つの安定化電極Ｅｔｓ及び下の２つの安定化電極Ｅｔｓとが重なるが、左の２つの安定化電極Ｅｔｓ及び右の２つの安定化電極Ｅｔｓとは重ならない。このとき、上の２つの基準電位安定化回路１１０及び下の２つの基準電位安定化回路１１０は受電デバイス２００との間で直列共振を生じるが、左の２つの基準電位安定化回路１１０及び右の２つの基準電位安定化回路１１０は、対向する受電側基準電位電極Ｅｒｒが存在しないため、動作しない。そのため、左の２つの安定化電極Ｅｔｓ及び右の２つの安定化電極Ｅｔｓにおいて変動電界が発生するのが抑制される。つまり、外部に対してノイズを発生させにくい。
【００６９】
（実施形態６）
以下、本発明の実施形態６に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００７０】
図１３は、実施形態６に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図１４は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１と同一の要素については同一の符号を付している。
【００７１】
本実施形態は、実施形態１の電力伝送システムにおいて下記の点を変更している。つまり、実施形態１において充電台１００側にあった電荷制御手段を、受電デバイス２００側に備えている。具体的には、実施形態１では充電台１００側に備えていたリアクタンス素子Ｘの代わりに、受電デバイス２００において降圧トランスＴ２の１次巻線の中間タップ端子を受電デバイス２００の基準電位に接続することで、降圧トランスＴ２の巻線の一部をリアクタンス素子Ｘとして利用している。降圧トランスＴ２の１次巻線の中間タップ端子を調整することで、受電デバイス２００の基準電位を充電台１００の基準電位に対して同電位となるように設定できる。
【００７２】
（実施形態７）
以下、本発明の実施形態７に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００７３】
図１５は、実施形態７に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図１６は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１と同一の要素については同一の符号を付している。
【００７４】
本実施形態は、実施形態６の電力伝送システムにおいて下記の点を変更している。つまり、実施形態１において充電台１００側にあった電荷制御手段を、受電デバイス２００側に備えている。具体的には、実施形態１では充電台１００側に備えていたリアクタンス素子Ｘの代わりに、受電デバイス２００において降圧トランスＴ２の２次巻線の中間タップ端子を受電デバイス２００の基準電位に接続することで、降圧トランスＴ２の巻線の一部をリアクタンス素子Ｘとして利用している。降圧トランスＴ２の２次巻線の中間タップ端子を調整することで、受電デバイス２００の基準電位を充電台１００の基準電位に対して同電位となるように設定できる。
【００７５】
（実施形態８）
以下、本発明の実施形態８に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００７６】
図１７は、実施形態８に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図１８は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１と同一の要素については同一の符号を付している。
【００７７】
本実施形態は、実施形態８の電力伝送システムにおいて下記の点を変更している。つまり、実施形態１において充電台１００側にあった電荷制御手段を、受電デバイス２００側に備えている。具体的には、実施形態１ではリアクタンス素子Ｘを充電台１００側に備えていたが、これを受電デバイス２００側に備えている。すなわち、充電台１００には充電台１００の基準電位に接続された送電側基準電位電極Ｅｔｒを備え、受電デバイス２００には、受電デバイス２００の基準電位にリアクタンス素子Ｘを介して接続された受電側の安定化電極Ｅｒｓを備えている。送電側基準電位電極Ｅｔｒと受電側安定化電極Ｅｒｓとの間には、容量Ｃｒｓが生じる。これによっても、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００７８】
（実施形態９）
以下、本発明の実施形態９に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００７９】
図１９は、実施形態９に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図２０は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１と同一の要素については同一の符号を付している。
【００８０】
本実施形態は、実施形態１の電力伝送システムにおいて下記の点を変更している。つまり、受電デバイス２００の降圧トランスＴ２を、１次側巻線の一端と２次側巻線の一端とが接続された非絶縁トランスとしている。さらに、受電デバイス２００は、基準電位電極Ｅｒｒを備えていない。受電デバイス２００の基準電位は、降圧トランスＴ２が非絶縁であることにより、受電電極（受電側パッシブ電極）Ｅｒｐが基準電位電極の役目を果たす構成となる。それ以外の構成は、実施形態１に係る電力伝送システムと同様である。なお、本実施形態では、整流回路ＲＥＣは２個のダイオードＤ１、Ｄ２による整流部を有しているが、実施形態１〜８のような４個のダイオードＤからなるダイオードブリッジによる整流部としてもよい。それ以外の構成は、実施形態１に係る電力伝送システムと同様である。
【００８１】
受電電極（受電側パッシブ電極）Ｅｒｐは、受電デバイス２００を充電台１００に載置したときに、充電台１００の基準電位安定化電極Ｅｔｓに対向するように配置されている。対向状態において、受電電極（受電側パッシブ電極）Ｅｒｐと基準電位安定化電極Ｅｔｓとの間には、容量Ｃｓｐが生じる。この容量Ｃｓｐを介して、受電デバイス２００の基準電位と基準電位安定化電極Ｅｔｓとが結合する。
【００８２】
（実施形態１０）
以下、本発明の実施形態１０に係る電力伝送システムについて図面を参照して具体的に説明する。
【００８３】
図２１は、実施形態１０に係る電力伝送システムの回路構成を示す図である。図２２は、充電台１００及び受電デバイス２００の回路構成を示す図である。なお、実施形態１と同一の要素については同一の符号を付している。
【００８４】
本実施形態は、実施形態１の電力伝送システムにおいて下記の点を変更している。つまり、充電台１００の昇圧トランスＴ１を、１次側巻線の一端と２次側巻線の一端とが接続された非絶縁トランスとしている。また、受電デバイス２００の降圧トランスＴ２を、１次側巻線と２次側巻線とが絶縁された絶縁トランスとしている。それ以外の構成は、実施形態１に係る電力伝送システムと同様である。
【００８５】
（その他の実施形態）
本実施形態では、直列共振回路と並列共振回路が容量結合した構成を用いたが、この構成に限定されない。直列共振回路と直列共振回路が容量結合した構成でもよい。さらに、受電装置側の基準電位の変動を抑制できれば、共振を用いていなくてもよい。
【００８６】
また、本実施形態では、送電電極及び受電電極として、アクティブ電極及びパッシブ電極がそれぞれ一対だけ設けられているが、それぞれ２対以上設けてもよい。
【００８７】
また、高電圧部（アクティブ電極、パッシブ電極）を、シールド導体で囲んでもよい。これにより、高電圧部（アクティブ電極、パッシブ電極）を周囲環境（＝アース）から遮蔽して、漏洩電界による基準電位の変動、ノイズなどの影響をより一層軽減することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１００  充電台
１１０  送電側基準電位安定化回路
１２０  リアクタンス制御回路
１２１  電圧検出負帰還回路
１３０  高調波減衰回路
２００  受電デバイス
３００  ＡＣアダプタ
Ｅｔａ  送電電極（送電側アクティブ電極）
Ｅｔｐ  送電電極（送電側パッシブ電極）
Ｅｔｄ  電位検出電極
Ｅｔｓ  送電側安定化電極
Ｅｒｓ  受電側安定化電極
Ｅｔｒ  送電側基準電位電極
Ｅｒａ  受電電極（受電側アクティブ電極）
Ｅｒｐ  受電電極（受電側パッシブ電極）
Ｅｒｒ  受電側基準電位電極
ＲＥＣ  整流回路
Ｃ１  キャパシタ
Ｃ２  キャパシタ
Ｃ３  キャパシタ
Ｃａａ  送電側アクティブ電極と受電側アクティブ電極との間の結合容量
Ｃｐｐ  送電側パッシブ電極と受電側パッシブ電極との間の結合容量
Ｃｓｒ  送電側安定化電極と受電側基準電位電極との間の結合容量
Ｃｒｓ  送電側基準電位電極と受電側安定化電極との間の結合容量
Ｃｄｒ  電位検出電極と受電側基準電位電極との間の結合容量
Ｃｍ  結合容量
ＣＯＮＴ  コントローラ
ＣＯＮＶ  ＤＣ−ＤＣコンバータ
Ｄ    ダイオード
Ｌ１  インダクタ
Ｌ２  インダクタ
Ｌ３  インダクタ
Ｌｓ  インダクタ
ＬＤ  負荷回路
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４  ＦＥＴ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  抵抗
ＳＧ  信号源
Ｔ１  昇圧トランス
Ｔ２  降圧トランス
Ｘ  リアクタンス素子
【図１】
0005811292.tif 000002
【図２】
0005811292.tif 000003
【図３】
0005811292.tif 000004
【図４】
0005811292.tif 000005
【図５】
0005811292.tif 000006
【図６】
0005811292.tif 000007
【図７】
0005811292.tif 000008
【図８】
0005811292.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005811292.tif 000011
【図１１】
0005811292.tif 000012
【図１２】
0005811292.tif 000013
【図１３】
0005811292.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005811292.tif 000017
【図１７】
0005811292.tif 000018
【図１８】
0005811292.tif 000019
【図１９】
0005811292.tif 000020
【図２０】
0005811292.tif 000021
【図２１】
0005811292.tif 000022
【図２２】
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