(57)【要約】【課題】交流電源に接続されるコネクタに印加された交流電圧、又は、非接触状態で外部から交流電力を受ける受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電する低コストで小型の充電装置の提供。【解決手段】コンバータ４５、高周波インバータ４９及びトランス５１はコネクタ４４の接続端子Ｐ１及びＰ２に印加された交流電圧の周波数及び振幅を変換する。整流回路４２は、スイッチ４１ａ及び４１ｂ夫々を介して受電コイル４０に、スイッチ５２ａ及び５２ｂ夫々を介してトランス５１のコイルに接続している。整流回路４２は、受電コイル４０、又は、トランス５１のコイルに発生する交流電圧を整流する。受電制御部５０はスイッチ４１ａ、４１ｂ、５２ａ及び５２ｂ夫々をオン／オフする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続されるコネクタと、非接触状態で外部から交流電力を受ける受電コイルとを備え、前記コネクタに印加された交流電圧、又は、前記受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電する充電装置において、
前記コネクタに印加された交流電圧の周波数及び振幅を変換する変換部と、
前記受電コイル及び変換部夫々に第１及び第２スイッチを介して接続され、前記受電コイルに発生した交流電圧、又は、前記変換部が前記周波数及び振幅を変換した交流電圧を整流する１つの整流回路と、
前記第１及び第２スイッチ夫々をオン／オフする制御部と
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記整流回路が整流した直流電圧を平滑化する平滑回路を備えること
を特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記変換部は、前記周波数を前記受電コイルに発生する交流電圧の周波数と略同じ周波数に変換するように構成してあること
を特徴とする請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記コネクタは、前記交流電源に接続するための２つの接続端子を有し、
該２つの接続端子間の抵抗値を検出する抵抗検出部と、
該抵抗検出部が検出した抵抗値に基づいて前記コネクタが前記交流電源に接続しているか否かを判定する判定手段と
を備え、
前記制御部は、該判定手段が接続していると判定した場合に前記第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにするように構成してあること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の充電装置。
【請求項５】
前記コネクタに印加される交流電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御部は、前記電圧検出部が交流電圧を検出した場合に前記第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにするように構成してあること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の充電装置。
【請求項６】
外部から前記コネクタに入力される信号を検出する信号検出部と、
前記制御部は、前記信号検出部が前記信号を検出した場合に前記第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにするように構成してあること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源に接続されるコネクタに印加された交流電圧、又は、非接触状態で外部から交流電力を受ける受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電する充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、消費電力が低く、二酸化炭素の排出が抑制されることから、外部から交流電力を供給され、供給された交流電力を用いてバッテリを充電する充電装置を搭載したプラグインハイブリッド車又は電気自動車が普及している。
【０００３】
バッテリを充電する充電装置として、交流電源に接続されるコネクタに印加された交流電圧を用いてバッテリを充電する充電装置と、電磁誘導又は磁気共鳴等の現象によって非接触状態で交流電力を受けた受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電する充電装置とがある。
【０００４】
交流電源と接続した状態での充電、及び、非接触状態での充電の両方を行うことが可能な充電装置が特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載の充電装置は、非接触状態での充電が選択された場合に受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電し、非接触状態での充電が選択されておらず、かつ、コネクタが交流電源に接続されている場合にコネクタに印加される交流電圧を用いてバッテリを充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２０１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
充電装置は、コネクタに印加された交流電圧を用いてバッテリを充電する場合、コネクタに印加された交流電圧の振幅をバッテリの充電に適した振幅に変換し、振幅を変換した交流電圧を整流する。また、受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電する場合、受電コイルに発生した交流電圧を整流する。
【０００８】
特許文献１に記載の充電装置では、振幅を変換した交流電圧を整流する整流回路と、受電コイルに発生した交流電圧を整流する整流回路とが各別に構成されている。このため、特許文献１に記載の充電装置には、製造費用が高く大型であるという問題点がある。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、交流電源に接続されるコネクタに印加された交流電圧、又は、非接触状態で外部から交流電力を受ける受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電する低コストで小型の充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る充電装置は、交流電源に接続されるコネクタと、非接触状態で外部から交流電力を受ける受電コイルとを備え、前記コネクタに印加された交流電圧、又は、前記受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電する充電装置において、前記コネクタに印加された交流電圧の周波数及び振幅を変換する変換部と、前記受電コイル及び変換部夫々に第１及び第２スイッチを介して接続され、前記受電コイルに発生した交流電圧、又は、前記変換部が前記周波数及び振幅を変換した交流電圧を整流する１つの整流回路と、前記第１及び第２スイッチ夫々をオン／オフする制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、変換部は、交流電源に接続されるコネクタに印加された交流電圧の周波数及び振幅を変換する。制御部が第１スイッチをオンにした場合、整流回路は、非接触状態で外部から交流電力を受ける受電コイルに発生した交流電圧を整流する。また、制御部が第２スイッチをオンにした場合、整流回路は、変換部が周波数及び振幅を変換した交流電圧を整流する。
【００１２】
従って、受電コイルに発生した交流電圧の整流と、変換部が周波数及び振幅を変換した交流電圧の整流とを１つの整流回路が行うので、装置の製造費用が低く、装置が小型になる。
【００１３】
本発明に係る充電装置は、前記整流回路が整流した直流電圧を平滑化する平滑回路を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、平滑回路は整流回路が整流した直流電圧を平滑化するので、バッテリの充電により適した直流電圧、即ち、電圧値が一定である直流電圧が生成される。また、整流回路と同様に、受電コイルに発生した交流電圧を整流した直流電圧の平滑化と、変換部によって周波数及び振幅が変換された交流電圧を整流した直流電圧の平滑化とを１つの平滑回路が行うので、装置の製造費用が低く、装置が小型になる。
【００１５】
本発明に係る充電装置は、前記変換部は、前記周波数を前記受電コイルに発生する交流電圧の周波数と略同じ周波数に変換するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、変換部は、コネクタに印加された交流電圧の周波数を、受電コイルに発生する交流電圧の周波数と略同じ周波数に変換する。
このため、平滑回路を、受電コイルに発生した交流電圧を整流した直流電圧の平滑化と、変換部によって周波数及び振幅が変換された交流電圧を整流した直流電圧の平滑化との両方に適したコイル及びコンデンサで構成することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る充電装置は、前記コネクタは、前記交流電源に接続するための２つの接続端子を有し、該２つの接続端子間の抵抗値を検出する抵抗検出部と、該抵抗検出部が検出した抵抗値に基づいて前記コネクタが前記交流電源に接続しているか否かを判定する判定手段とを備え、前記制御部は、該判定手段が接続していると判定した場合に前記第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにするように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、抵抗検出部は、コネクタに設けられて交流電源に接続するための２つの接続端子間の抵抗値を検出する。判定手段は、抵抗検出部が検出した抵抗値に基づいて、コネクタが交流電源に接続しているか否かを判定する。制御部は、判定手段が接続していると判定した場合、第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにする。
【００１９】
これにより、判定手段は、コネクタが交流電源に接続しているか否かを容易に、かつ、確実に判定し、適切なタイミングで制御部は第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにする。
【００２０】
本発明に係る充電装置は、前記コネクタに印加される交流電圧を検出する電圧検出部を備え、前記制御部は、前記電圧検出部が交流電圧を検出した場合に前記第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにするように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、電圧検出部は、コネクタに印加される交流電圧を検出する。制御部は、電圧検出部が交流電圧を検出した場合に第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにする。
これにより、制御部は、コネクタが交流電源に確実に接続した適切なタイミングで第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにする。
【００２２】
本発明に係る充電装置は、外部から前記コネクタに入力される信号を検出する信号検出部と、前記制御部は、前記信号検出部が前記信号を検出した場合に前記第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにするように構成してあることを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、制御部は、信号検出部が外部からコネクタに入力される信号を検出した場合に第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにする。
これにより、制御部は、コネクタが交流電源に確実に接続した適切なタイミングで第１及び第２スイッチ夫々をオフ及びオンにする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、変換部が周波数及び振幅を変換した交流電圧の整流と、受電コイルに発生した交流電圧の整流とを１つの整流回路が行うので、交流電源に接続されるコネクタに印加された交流電圧、又は、非接触状態で外部から交流電力を受ける受電コイルに発生した交流電圧を用いてバッテリを充電する低コストで小型の充電装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る充電装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】受電制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図３】送電制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る充電装置の要部構成を示すブロック図である。充電装置１は、車両に好適に搭載され、図示しない車載機器に給電するバッテリ２に接続されている。充電装置１は、バッテリ２への充電の開始を指示する開始指示を、例えば、車両の駐車を検出した図示しない電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）から受け付ける。
【００２７】
充電装置１は、開始指示を受け付けた場合に、充電装置１への給電を指示する給電信号を給電装置３に無線で送信する。充電装置１は、給電装置３から給電信号の受信を通知する通知信号を受信し、給電装置３から非接触状態で交流電力を受けて交流電圧を発生する。その後、充電装置１は、発生した交流電圧を整流し、整流した直流電圧を平滑化してバッテリ２に印加する。これにより、バッテリ２は充電される。
【００２８】
また、充電装置１は、給電装置３が備える後述のコネクタ３０との接続を検出した場合、給電装置３に非接触状態での給電の停止を指示する停止信号を無線で送信し、コネクタ３０から入力される交流電圧を整流し、整流した直流電圧を平滑化してバッテリ２に印加する。
【００２９】
充電装置１は、コネクタ３０との接続を検出せずにバッテリ２の満充電を検出した場合、給電装置３に停止信号を送信する。また、充電装置１は、コネクタ３０に交流電圧が印加されている状態でバッテリ２の満充電を検出した場合、バッテリ２の充電を停止する。
【００３０】
給電装置３は、充電装置１から給電信号を受信した場合、通知信号を充電装置１に無線で送信し、充電装置１に非接触状態で交流電力を供給する。また、給電装置３は、充電装置１から停止信号を受信した場合、充電装置１に非接触状態で給電することを停止する。給電装置３は、コネクタ３０が充電装置１に接続した場合、コネクタ３０を介して交流電力を充電装置１に供給する。
【００３１】
充電装置１は、受電コイル４０、スイッチ４１ａ，４１ｂ、整流回路４２、平滑回路４３、コネクタ４４、コンバータ４５、電圧検出部４６、信号検出部４７、抵抗検出部４８、高周波インバータ４９、受電制御部５０、トランス５１、スイッチ５２ａ，５２ｂ及び通信部５３を備える。整流回路４２は入力端子Ｉ１，Ｉ２及び出力端子Ｔ１，Ｔ２を、平滑回路４３は入力端子Ｉ３，Ｉ４及び出力端子Ｔ３，Ｔ４を有する。
【００３２】
受電コイル４０について、一方の端子は、スイッチ４１ａを介して整流回路４２の入力端子Ｉ１に、他方の端子は、スイッチ４１ｂを介して整流回路４２の入力端子Ｉ２に接続されている。整流回路４２の出力端子Ｔ１及びＴ２夫々は、平滑回路４３の入力端子Ｉ３及びＩ４に、平滑回路４３の出力端子Ｔ３及びＴ４夫々は、バッテリ２の正極端子及び負極端子に接続されている。
【００３３】
コネクタ４４は、コンバータ４５、電圧検出部４６、信号検出部４７及び抵抗検出部４８夫々に接続している。高周波インバータ４９はコンバータ４５と、受電制御部５０と、トランス５１を構成する一方のコイルの両端子とに接続している。
【００３４】
トランス５１を構成する他方のコイルについて、一方の端子は、スイッチ５２ａを介して整流回路４２の入力端子Ｉ１に、他方の端子は、スイッチ５２ｂを介して整流回路４２の入力端子Ｉ２に接続している。受電制御部５０は、電圧検出部４６、信号検出部４７、抵抗検出部４８及び通信部５３夫々に接続している。
【００３５】
受電コイル４０は、給電装置３が備える後述の送電コイル３４から電磁誘導又は磁気共鳴によって送られた交流電力を非接触状態で受けて交流電圧を発生する。受電コイル４０に発生した交流電圧は、受電制御部５０によってスイッチ４１ａ及び４１ｂがオンである場合、整流回路４２の入力端子Ｉ１及びＩ２間に印加される。
スイッチ４１ａ及び４１ｂは、受電制御部５０によって同時的にオン／オフされる。スイッチ４１ａ及び４１ｂ夫々は特許請求の範囲における第１スイッチに該当する。
【００３６】
整流回路４２は、入力端子Ｉ１及びＩ２間に印加された交流電圧を整流し、整流した電圧を出力端子Ｔ１及びＴ２から出力して平滑回路４３の入力端子Ｉ３及びＩ４間に印加する。
【００３７】
平滑回路４３は、入力端子Ｉ３及びＩ４間に印加された脈動する直流電圧を電圧値が一定である直流電圧に平滑化し、平滑化した直流電圧を出力端子Ｔ３及びＴ４から出力してバッテリ２の正極端子及び負極端子間に印加する。これにより、バッテリ２が充電される。
【００３８】
コネクタ４４は、給電装置３のコネクタ３０と接続するための接続端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４及びＧＮＤ（ground）端子Ｇ１を有する。
コネクタ４４は、コネクタ３０と接続した場合、コネクタ３０を介して給電装置３が備える後述の交流電源３１に接続され、交流電源３１によって接続端子Ｐ１及びＰ２間に交流電圧が印加される。
【００３９】
また、コネクタ４４がコネクタ３０に接続した場合、コネクタ３０及び４４の接続を通知する接続信号が、コネクタ３０から接続端子Ｐ３及びＧＮＤ端子Ｇ１間に入力される。
【００４０】
更に、接続端子Ｐ４及びＧＮＤ端子Ｇ１間にはコネクタ４４内で電気回路が設けられている。コネクタ４４がコネクタ３０に接続した場合、コネクタ３０内に設けられた電気回路がコネクタ４４内の電気回路と組み合わされる。
【００４１】
このため、コネクタ４４がコネクタ３０に接続している場合における接続端子Ｐ４及びＧＮＤ端子Ｇ１間の電気回路は、コネクタ４４がコネクタ３０に接続していない場合における接続端子Ｐ４及びＧＮＤ端子Ｇ１間の電気回路と異なる。
【００４２】
従って、コネクタ４４がコネクタ３０に接続している場合における接続端子Ｐ４及びＧＮＤ端子Ｇ１間の第１抵抗値と、コネクタ３０及び４４が接続していない場合における接続端子Ｐ４及びＧＮＤ端子Ｇ１間の第２抵抗値とは互いに異なっている。第１及び第２抵抗値は受電制御部５０によって予め記憶されている。
【００４３】
コネクタ４４内で、接続端子Ｐ１及びＰ２は電圧検出部４６に、接続端子Ｐ３及びＧＮＤ端子Ｇ１は信号検出部４７に、接続端子Ｐ４及びＧＮＤ端子Ｇ１は抵抗検出部４８に接続している。また、コネクタ４４は、接続端子Ｐ１及びＰ２間に印加された交流電圧をコンバータ４５に出力する。
コンバータ４５は、コネクタ４４が出力した交流電圧を整流し、整流した直流電圧を平滑化して高周波インバータ４９に出力する。
【００４４】
高周波インバータ４９は、図示しない４つのスイッチを有し、４つのスイッチは、受電制御部５０によって各別にオン／オフされる。受電制御部５０が４つのスイッチをオン／オフすることによって、高周波インバータ４９は、コンバータ４５が出力した直流電圧を、周波数が数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流電圧に変換し、変換した交流電圧をトランス５１の一方のコイルの両端子間に印加する。高周波インバータ４９が変換した交流電圧の周波数は、受電制御部５０が繰り返す４つのスイッチのオン／オフの周期によって決定される。
【００４５】
トランス５１は、高周波インバータ４９によって一方のコイルの両端子に印加された交流電圧の振幅をバッテリ２の充電に適した振幅に変換する。トランス５１は、スイッチ５２ａ及び５２ｂがオンである場合、振幅を変換した交流電圧を他方のコイルの両端子から整流回路４２の入力端子Ｉ１及びＩ２間に印加する。
【００４６】
トランス５１において、「他方のコイルの両端子間に発生する交流電圧の振幅」は、「一方のコイルの両端子間に印加される交流電圧の振幅」と「他方のコイルの巻数」との積を「一方のコイルの巻数」で割ることによって得られる。
【００４７】
ここで、一方及び他方のコイルの巻数は、充電装置１、バッテリ２及び給電装置３によって充電システムを設計した際に決定され、設計に対応したトランス５１が用いられる。
【００４８】
コンバータ４５、高周波インバータ４９及びトランス５１全体は、特許請求の範囲における変換部に該当し、コネクタ４４の接続端子Ｐ１及びＰ２間に印加された交流電圧の周波数及び振幅を変換する。
スイッチ５２ａ及び５２ｂは、受電制御部５０によって同時的にオン／オフされる。スイッチ５２ａ及び５２ｂ夫々は特許請求の範囲における第２スイッチに該当する。
【００４９】
電圧検出部４６は、コネクタ４４の接続端子Ｐ１及びＰ２間に印加される交流電圧を所定期間毎に検出し、検出結果を受電制御部５０に通知する。
信号検出部４７は、コネクタ４４の接続端子Ｐ３及びＧＮＤ端子Ｇ１間に入力される接続信号を所定期間毎に検出し、検出結果を受電制御部５０に通知する。
【００５０】
抵抗検出部４８は、コネクタ４４の接続端子Ｐ４及びＧＮＤ端子Ｇ１間の抵抗値を所定期間毎に検出し、検出した抵抗値を受電制御部５０に通知する。
接続端子Ｐ４及びＧＮＤ端子Ｇ１は特許請求の範囲における２つの接続端子に該当する。
【００５１】
受電制御部５０は開始指示を受け付ける。受電制御部５０は、開始指示を受け付けた場合、通信部５３に指示して給電信号を給電装置３に送信させる。受電制御部５０は、通信部５３が通知信号を給電装置３から受信した場合、スイッチ４１ａ及び４１ｂをオンにし、スイッチ５２ａ及び５２ｂをオフにする。
【００５２】
この場合、整流回路４２は、非接触状態で交流電力を受けた受電コイル４０に発生した交流電圧を整流し、平滑回路４３は、整流回路４２が整流した直流電圧を平滑化してバッテリ２の正極端子及び負極端子間に印加し、バッテリ２を充電する。
【００５３】
受電制御部５０は、電圧検出部４６、信号検出部４７及び抵抗検出部４８夫々から検出結果を受け付け、受け付けた結果に基づいてコネクタ４４がコネクタ３０に接続しているか否かを判定する。
【００５４】
受電制御部５０は、電圧検出部４６が交流電圧を検出した場合、信号検出部４７が接続信号を検出した場合、又は、抵抗検出部４８が検出した抵抗値が第１抵抗値である場合にコネクタ４４がコネクタ３０に接続していると判定する。受電制御部５０は、他の場合にはコネクタ４４がコネクタ３０に接続していないと判定する。
これにより、受電制御部５０は、コネクタ４４がコネクタ３０を介して交流電源３１に接続しているか否かを容易に、かつ、確実に判定することができる。
【００５５】
受電制御部５０は、コネクタ４４がコネクタ３０に接続していると判定した場合、通信部５３に指示して停止信号を給電装置３に送信させた後、スイッチ４１ａ及び４１ｂをオフに、スイッチ５２ａ及び５２ｂをオンにし、高周波インバータ４９の４つのスイッチをオン／オフして高周波インバータ４９を駆動する。
【００５６】
従って、受電制御部５０は、電圧検出部４６、信号検出部４７及び抵抗検出部４８の検出結果に基づいて、コネクタ４４がコネクタ３０に確実に接続した適切なタイミングでスイッチ４１ａ及び４１ｂをオフに、スイッチ５２ａ及び５２ｂをオンにすることができる。
【００５７】
このとき、受電制御部５０は、高周波インバータ４９がトランス５１の一方の端子の両端子間に出力する交流電圧の周波数が、受電コイル４０に発生する交流電圧の周波数と略一致するように、高周波インバータ４９が有する４つのスイッチをオン／オフする。
【００５８】
ここで、高周波インバータ４９がトランス５１の一方のコイルの両端子間に出力する交流電圧の周波数は、受電コイル４０に発生する交流電圧の周波数の±２０％以内となるように調整される。
【００５９】
これにより、コンバータ４５、高周波インバータ４９及びトランス５１は、コネクタ４４の接続端子Ｐ１及びＰ２間に印加された交流電圧の周波数を、受電コイル４０に発生する交流電圧の周波数と略同じ周波数、具体的には、受電コイル４０に発生する交流電圧の周波数の±２０％以内の周波数に変換する。
【００６０】
コンバータ４５、高周波インバータ４９及びトランス５１は、給電装置３の交流電源３１にコネクタ３０を介して接続されるコネクタ４４の接続端子Ｐ１及びＰ２間に印加した交流電圧の振幅も周波数と共に変換する。整流回路４２は、コンバータ４５、高周波インバータ４９及びトランス５１が周波数及び振幅を変換した交流電圧を整流し、平滑回路４３は、整流回路４２が整流した直流電圧を平滑化してバッテリ２の正極端子及び負極端子間に印加し、バッテリ２を充電する。
【００６１】
前述したように、受電コイル４０に発生した交流電圧の整流と、コンバータ４５、高周波インバータ４９及びトランス５１が周波数及び振幅を変換した交流電圧の整流とを１つの整流回路４２が行うので、充電装置１の製造費用が低く、更には充電装置１が小型になる。
【００６２】
同様に、受電コイル４０に発生した交流電圧を整流した直流電圧の平滑化と、コンバータ４５、高周波インバータ４９及びトランス５１が周波数及び振幅を変換した交流電圧を整流した直流電圧の平滑化と１つの平滑回路４３が行う。これにより、充電装置１の製造費用が低く、更には充電装置１が小型になる。
【００６３】
受電制御部５０は、平滑回路４３の出力端子Ｔ３及びＴ４間、即ち、バッテリ２の正極端子及び負極端子間の電圧を検出する。受電制御部５０は、出力端子Ｔ３及びＴ４間の電圧によってバッテリ２が満充電であるか否かを判定する。受電制御部５０は、出力端子Ｔ３及びＴ４間の電圧が所定電圧以上である場合に、バッテリ２が満充電であると判定し、出力端子Ｔ３及びＴ４間の電圧が所定電圧未満である場合に、バッテリ２が満充電ではないと判定する。
【００６４】
受電制御部５０は、開始指示を受け付けてからコネクタ３０及び４４の接続を検出していない状態でバッテリ２が満充電であると判定した場合、通信部５３に指示して停止信号を給電装置３に送信させ、スイッチ４１ａ及び４１ｂをオフにする。
【００６５】
受電制御部５０は、開始指示を受け付けてから、コネクタ３０及び４４の接続を検出している状態でバッテリ２が満充電であると判定した場合、高周波インバータ４９が有する４つのスイッチ全てをオフに維持して高周波インバータ４９の駆動を停止し、スイッチ５２ａ及び５２ｂをオフにする。
【００６６】
高周波インバータ４９の駆動が停止することによって、トランス５１の一方のコイルの両端に交流電圧が印加されない。このため、トランス５１の他方のコイルの両端子に交流電圧が発生しない。従って、コネクタ４４の接続端子Ｐ１及びＰ２間に印加された交流電圧を用いたバッテリ２の充電は停止する。
受電制御部５０は特許請求の範囲における制御部及び判定手段に該当する。
【００６７】
通信部５３は、受電制御部５０の指示に従って、給電装置３に給電信号及び停止信号を無線で送信し、給電装置３から通知信号を無線で受信した場合に通知信号の受信を受電制御部５０に通知する。
【００６８】
整流回路４２はダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を有する。ダイオードＤ１のアノード及びダイオードＤ２のカソードは入力端子Ｉ１に、ダイオードＤ３のアノード及びダイオードＤ４のカソードは入力端子Ｉ２に接続している。また、ダイオードＤ１及びＤ３のカソードは出力端子Ｔ１に、ダイオードＤ２及びＤ４のアノードは出力端子Ｔ２に接続している。
【００６９】
受電コイル４０の両端子、又は、トランス５１の他方のコイルの両端子から、交流電圧が入力端子Ｉ１及びＩ２間に印加される。入力端子Ｉ１の電位が入力端子Ｉ２の電位よりも高い場合、電流が入力端子Ｉ１からダイオードＤ１、出力端子Ｔ１、平滑回路４３、出力端子Ｔ２、ダイオードＤ４及び入力端子Ｉ２の順に流れる。
【００７０】
入力端子Ｉ２の電位が入力端子Ｉ１の電位よりも高い場合、電流が入力端子Ｉ２からダイオードＤ３、出力端子Ｔ１、平滑回路４３、出力端子Ｔ２、ダイオードＤ２及び入力端子Ｉ１の順に流れる。
【００７１】
入力端子Ｉ１及びＩ２の電位に無関係に、電流が出力端子Ｔ１から出力端子Ｔ２に向かって流れるため、常に出力端子Ｔ１の電位が出力端子Ｔ２の電位よりも高く、入力端子Ｉ１及びＩ２に印加された交流電圧が整流される。
【００７２】
平滑回路４３はコイルＬ１及びコンデンサＣ１を有する。入力端子Ｉ３はコイルＬ１の一方の端子に接続し、コイルＬ１の他方の端子は出力端子Ｔ３及びコンデンサＣ１の一方の端子に接続している。また、コンデンサＣ１の他方の端子は、入力端子Ｉ４及び出力端子Ｔ４に接続している。
【００７３】
入力端子Ｉ３及びＩ４間に脈動する直流電圧が印加された場合、脈動する直流電圧はコイルＬ１を介してコンデンサＣ１の両端子間に印加される。コンデンサＣ１は脈動する直流電圧を電圧値が一定である直流電圧に平滑化し、平滑化した直流電圧を出力端子Ｔ３及びＴ４間に印加する。
【００７４】
電流は、入力端子Ｉ３及びＩ４間の電圧がコンデンサＣ１の両端子間の電圧を上回った場合に、コイルＬ１及びコンデンサＣ１を介して入力端子Ｉ３から入力端子Ｉ４に向かって流れる。このとき、コイルＬ１は、電流の変化をなくすように、即ち、電流が流れないように作用するので、コンデンサＣ１に突発的な電流が流れず、突発的な電流によるコンデンサＣ１の破壊を防止する。
【００７５】
トランス５１の他方のコイルの両端子間に発生する交流電圧の周波数は、受電コイル４０に発生する交流電圧の周波数と略一致する。このため、インダクタンス及び静電容量が、受電コイル４０の両端子間に発生した交流電圧を整流した直流電圧の平滑化、及び、トランス５１の他方のコイルに発生した交流電圧を整流した直流電圧の平滑化に適したコイルＬ１及びコンデンサＣ１で平滑回路４３を構成することができる。
【００７６】
給電装置３は、コネクタ３０、交流電源３１及び送電コイル３４の他に、コンバータ３２、高周波インバータ３３、送電制御部３５、通信部３６及び信号生成回路３７を備える。交流電源３１はコネクタ３０及びコンバータ３２に各別に接続し、高周波インバータ３３は、コンバータ３２、送電コイル３４の両端子及び送電制御部３５に接続している。通信部３６は送電制御部３５に、信号生成回路３７はコネクタ３０に接続している。
【００７７】
交流電源３１は、例えば商用電源であり、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧をコネクタ３０及びコンバータ３２に出力する。
コンバータ３２は、交流電源３１が出力した交流電圧を整流し、整流した直流電圧を平滑化して高周波インバータ３３に出力する。
【００７８】
高周波インバータ３３は、高周波インバータ４９と同様に、図示しない４つのスイッチを有し、４つのスイッチは、送電制御部３５によって各別にオン／オフされる。
【００７９】
送電制御部３５が４つのスイッチをオン／オフすることによって、高周波インバータ３３は、コンバータ３２が出力した直流電圧を、周波数が数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流電圧に変換し、変換した交流電圧を送電コイル３４の両端子間に印加する。高周波インバータ３３が変換した交流電圧の周波数は、送電制御部３５が繰り返す４つのスイッチのオン／オフの周期によって決定される。
【００８０】
送電コイル３４に高周波インバータ３３から交流電圧が印加された場合、印加された交流電圧に応じて送電コイル３４の周辺の磁界が変動し、電磁誘導又は磁気共鳴等の現象によって、送電コイル３４の近傍に位置する充電装置１の受電コイル４０に電力が送られる。ここで、送電コイル３４の両端子間に印加される交流電圧の周波数と、受電コイル４０の両端子から発生する交流電圧の周波数は略一致する。
【００８１】
送電制御部３５は、通信部３６が充電装置１の通信部５３から給電信号を受信した場合、通信部３６に指示して通信部５３に通知信号を送信させ、高周波インバータ３３が有する４つのスイッチをオン／オフして高周波インバータ３３を駆動する。送電制御部３５は、通信部３６が通信部５３から停止信号を受信した場合、高周波インバータ３３が有する４つのスイッチ全てをオフに維持して高周波インバータ３３の駆動を停止する。
【００８２】
高周波インバータ３３及び４９夫々は、周波数が略一致する交流電圧を出力するように送電制御部３５及び受電制御部５０によって制御されている。これにより、受電コイル４０の両端子間に発生する交流電圧の周波数は、トランス５１の他方のコイルの両端子間に発生する交流電圧の周波数と略一致する。
【００８３】
通信部３６は、通信部５３から給電信号又は停止信号を無線で受信した場合、給電信号の受信、又は、停止信号の受信を送電制御部３５に通知する。また、通信部３６は、送電制御部３５の指示に従って、通知信号を通信部５３に無線で送信する。
【００８４】
信号生成回路３７はコネクタ３０及び４４の接続を検出する。信号生成回路３７は、コネクタ３０及び４４の接続を検出した場合、接続信号を生成し、生成した接続信号を、コネクタ４４の接続端子Ｐ３及びＧＮＤ端子Ｇ１を介して信号検出部４７に出力する。
【００８５】
図２は、受電制御部５０が実行する動作の手順を示すフローチャートである。受電制御部５０は、外部、例えば、車両の駐車を検出した電子制御装置から開始指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１）。受電制御部５０は、開始指示を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻し、外部から開始指示を受け付けるまでステップＳ１の判定を繰り返す。
【００８６】
受電制御部５０は、開始指示を受け付けたと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、通信部５３に指示して給電信号を給電装置３の通信部３６に送信させ（ステップＳ２）、通信部５３が通信部３６から通知信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００８７】
受電制御部５０は、通信部５３が通信部３６から通知信号を受信していないと判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、処理をステップＳ３に戻し、通信部５３が通信部３６から通知信号を受信するまでステップＳ３の判定を繰り返す。
ここで、受電制御部５０は、通信部５３が通信部３６から通知信号を所定時間受信しなかった場合に、充電装置１の近傍に給電装置３がないとして、処理をステップＳ１に戻すように構成してもよい。
【００８８】
受電制御部５０は、通信部５３が通信部３６から通知信号を受信したと判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、スイッチ４１ａ及び４１ｂをオンに、スイッチ５２ａ及び５２ｂをオフにする（ステップＳ４）。これにより、整流回路４２は、送電コイル３４から電力を受けた受電コイル４０に発生する交流電圧を整流し、平滑回路４３は、整流回路４２が整流した直流電圧を平滑化してバッテリ２に印加する。
【００８９】
次に、受電制御部５０は、電圧検出部４６、信号検出部４７及び抵抗検出部４８の検出結果に基づいて、コネクタ４４がコネクタ３０に接続しているか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００９０】
受電制御部５０は、コネクタ４４がコネクタ３０に接続していると判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、通信部５３に指示して通信部３６に停止信号を送信させる（ステップＳ６）。これにより、送電制御部３５は、高周波インバータ３３の駆動を停止し、送電コイル３４を用いた非接触状態での受電コイル４０への送電を停止する。
【００９１】
受電制御部５０は、ステップＳ６を実行した後、スイッチ４１ａ及び４１ｂをオフに、スイッチ５２ａ及び５２ｂをオンにし（ステップＳ７）、高周波インバータ４９が有する４つのスイッチを各別にオン／オフすることによって高周波インバータ４９を駆動する（ステップＳ８）。これにより、コネクタ３０及び４４を介した有線による給電装置３から充電装置１への給電が行われ、バッテリ２が充電される。
【００９２】
次に、受電制御部５０は、出力端子Ｔ３及びＴ４間の電圧が所定電圧以上であるか否かによってバッテリ２が満充電であるか否かを判定する（ステップＳ９）。受電制御部５０は、バッテリ２が満充電でないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、処理をステップＳ８に戻し、バッテリ２が満充電となるまで高周波インバータ４９を駆動し続ける。
【００９３】
受電制御部５０は、バッテリ２が満充電であると判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、高周波インバータ４９が有する４つのスイッチ全てをオフに維持することによって、高周波インバータ４９の駆動を停止する（ステップＳ１０）。これにより、コネクタ３０及び４４を介した有線による給電装置３から充電装置１への給電が停止され、バッテリ２の充電が停止する。
【００９４】
受電制御部５０は、コネクタ４４がコネクタ３０に接続していないと判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ９と同様に、バッテリ２が満充電であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。受電制御部５０は、バッテリ２が満充電でないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理をステップＳ５に戻し、コネクタ３０及び４４の接続を検出するか、又は、バッテリ２が満充電となるまでステップＳ５及びＳ１１の判定を繰り返す。
【００９５】
受電制御部５０は、バッテリ２が満充電であると判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ６と同様に、通信部５３に指示して、通信部３６に停止信号を送信する（ステップＳ１２）。これにより、送電コイル３４から受電コイル４０への非接触状態での給電が停止する。
受電制御部５０は、ステップＳ１０又はＳ１２を実行した後、制御を終了し、改めてステップＳ１から制御を開始する。
【００９６】
図３は、送電制御部３５が実行する動作の手順を示すフローチャートである。送電制御部３５は、通信部３６が充電装置１の通信部５３から給電信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２１）。送電制御部３５は、通信部３６が給電信号を受信していないと判定した場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、処理をステップＳ２１に戻し、通信部３６が給電信号を受信するまでステップＳ２１の判定を繰り返す。
【００９７】
送電制御部３５は、通信部３６が給電信号を受信したと判定した場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、通信部３６に指示して、通知信号を通信部５３に送信させる（ステップＳ２２）。次に、送電制御部３５は、高周波インバータ３３が有する４つのスイッチを各別にオン／オフすることによって高周波インバータ３３を駆動する（ステップＳ２３）。これにより、送電コイル３４の両端子間に交流電圧が印加され、送電コイル３４は受電コイル４０に非接触状態で送電する。
【００９８】
送電制御部３５は、ステップＳ２３を実行した後、通信部３６が通信部５３から停止信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２４）。送電制御部３５は、通信部３６が停止信号を受信していないと判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、処理をステップＳ２３に戻し、通信部３６が停止信号を受信するまで送電コイル３４から受電コイル４０へ非接触状態で送電し続ける。
【００９９】
送電制御部３５は、通信部３６が停止信号を受信した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、高周波インバータ３３が有する４つのスイッチ全てをオフに維持することによって、高周波インバータ３３の駆動を停止する（ステップＳ２５）。これにより、送電コイル３４への電圧の印加が停止され、送電コイル３４から受電コイル４０への送電が停止される。
【０１００】
送電制御部３５は、ステップＳ２５を実行した後、制御を終了し、改めてステップＳ２１を実行する。
【０１０１】
なお、充電装置１が充電するバッテリは、車両に搭載されたバッテリに限定されず、例えば、携帯電話機に搭載されたバッテリであってもよい。
また、受電コイル４０に発生した交流電圧の入力端子Ｉ１及びＩ２間への印加を停止するスイッチは、２つのスイッチ４１ａ及び４１ｂに限定されず、スイッチ４１ａ及び４１ｂのいずれか１つであってもよい。この場合、充電装置１はスイッチ４１ａ及び４１ｂのいずれか１つを備える。
【０１０２】
同様に、トランス５１の他方のコイルに発生した交流電圧の入力端子Ｉ１及びＩ２間への印加を停止するスイッチは、２つのスイッチ５２ａ及び５２ｂに限定されず、スイッチ５２ａ及び５２ｂのいずれか１つであってもよい。この場合、充電装置１はスイッチ５２ａ及び５２ｂのいずれか１つを備える。
【０１０３】
交流電源３１がコネクタ３０及びコンバータ３２に出力する交流電圧の周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚに限定されない。
また、充電装置１は、コネクタ３０及び４４の接続を検出するために電圧検出部４６、信号検出部４７及び抵抗検出部４８全てを備える必要はない。充電装置１は、電圧検出部４６、信号検出部４７及び抵抗検出部４８の中の少なくとも１つを備え、受電制御部５０は、電圧検出部４６、信号検出部４７又は抵抗検出部４８の検出結果からコネクタ３０がコネクタ４４に接続しているか否かを判定してもよい。
【０１０４】
また、高周波インバータ４９がトランス５１の一方のコイルの両端子間に印加する交流電圧の周波数は、受電コイル４０が発生する交流電圧の周波数の±２０％以内に限定されない。
【０１０５】
更に、充電装置１は平滑回路４３を備えず、整流回路４２が整流した直流電圧を出力端子Ｔ１及びＴ２からバッテリ２の正極端子及び負極端子間に印加するように構成してもよい。
【０１０６】
更に、コンバータ４５が昇圧回路を含み、コンバータ４５においてトランス５１に印加する交流電圧の振幅を変換するようにしても良い。この場合、昇圧回路における昇圧比を考慮してトランス５１における２つのコイルの巻数比が設計される。
【０１０７】
開示された本実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０８】
１  充電装置
３１  交流電源
４０  受電コイル
４１ａ，４１ｂ  スイッチ（第１スイッチ）
４２  整流回路
４３  平滑回路
４４  コネクタ
４５  コンバータ（変換部の一部）
４６  電圧検出部
４７  信号検出部
４８  抵抗検出部
４９  高周波インバータ（変換部の一部）
５０  受電制御部（制御部、判定手段）
５１  トランス（変換部の一部）
５２ａ，５２ｂ  スイッチ（第２スイッチ）
Ｇ１  ＧＮＤ端子（１つの接続端子）
Ｐ４  接続端子（もう１つの接続端子）
【図１】
2013169081.tif 000003
【図２】
2013169081.tif 000004
【図３】
2013169081.tif 000005