(57)【要約】【課題】非接触給電装置から受電装置への給電における電力の伝送効率が低下するのを抑制することが可能な非接触給電装置および非接触給電システムを提供する。【解決手段】この非接触給電システム１００は、給電コイル１１ａと、共振コンデンサ１１ｂと、共振コンデンサ１１ｂに並列に接続される第１サブコンデンサ１２ａと、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａとの接続または非接続を切り替える第１スイッチ部１２ｂと、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ１２ａの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、第１スイッチ部１２ｂをオンして共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａとを接続するとともに、第１スイッチ部１２ｂをオンする時間Ｔ１を制御するように構成されているスイッチ制御部１７とを備える。【選択図】図３
2016021790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される電力により給電磁界を発生させて外部に設けられた外部受電装置に前記電力を供給することが可能な給電コイルと、
前記給電コイルに対して直列に接続されている共振コンデンサと、
前記共振コンデンサに並列に接続されるサブコンデンサと、
前記サブコンデンサに直列に接続され、前記共振コンデンサと前記サブコンデンサとの接続または非接続を切り替えるスイッチ部と、
前記共振コンデンサの電圧値と前記サブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、前記スイッチ部をオンして前記共振コンデンサと前記サブコンデンサとを接続するとともに、前記スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されているスイッチ制御部とを備える、非接触給電装置。
【請求項２】
前記共振コンデンサの容量値は、前記給電コイルおよび前記共振コンデンサの共振周波数が、前記給電コイルおよび前記共振コンデンサが駆動される駆動信号の駆動周波数よりも大きくなるような容量値に構成されている、請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記サブコンデンサは、前記共振コンデンサにそれぞれ並列に接続される第１サブコンデンサおよび第２サブコンデンサを含み、
前記スイッチ部は、前記第１サブコンデンサに接続されている第１スイッチ部と、前記第２サブコンデンサに接続されている第２スイッチ部とを含み、
前記スイッチ制御部は、前記共振コンデンサの電圧値が、最大近傍でかつ前記第１サブコンデンサの電圧値と略等しい電圧値になった状態で、前記第１スイッチ部をオンするとともに、前記共振コンデンサの電圧値が、最小近傍でかつ前記第２サブコンデンサの電圧値と略等しい電圧値になった状態で、前記第２スイッチ部をオンする制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記スイッチ制御部は、前記共振コンデンサの電圧値と前記サブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、前記スイッチ部をオンした後に、前記共振コンデンサの電圧値と前記サブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値の状態のまま、前記スイッチ部をオンした前記電圧値に再びなった時点で、前記スイッチ部をオフするように、前記スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
前記給電コイルおよび前記共振コンデンサが駆動される駆動信号の位相と、前記給電コイルに流れる電流の位相との位相差を検出することが可能に構成されている位相差検出部をさらに備え、
前記スイッチ制御部は、前記共振コンデンサの電圧値と前記サブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、前記スイッチ部をオンするとともに、前記位相差検出部により検出される前記駆動信号の位相と前記給電コイルに流れる電流の位相との位相差が略０になるように、前記スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記給電コイルまたは前記共振コンデンサに印加される電圧値、または、前記給電コイルおよび前記共振コンデンサに流れる電流値のうちの少なくとも一方を検出することが可能に構成された検出部をさらに備え、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部をオンする時間を変化させるとともに、前記検出部により検出された前記電圧値または前記電流値の前記スイッチ部をオンする時間の変化前後の値を比較して、前記電圧値または前記電流値が前記スイッチ部をオンする時間を変化させる前よりも大きくなるように、前記スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記スイッチ部に対して並列に接続されるダイオード部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
供給される電力により給電磁界を発生させることが可能な給電コイルと、前記給電コイルに対して直列に接続されている共振コンデンサと、前記共振コンデンサに並列に接続されるサブコンデンサと、前記サブコンデンサに直列に接続され、前記共振コンデンサと前記サブコンデンサとの接続または非接続を切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部の駆動を制御するように構成されているスイッチ制御部とを含む、給電装置と、
前記給電磁界により前記電力を受電する受電コイルを含む、受電装置とを備え、
前記スイッチ制御部は、前記共振コンデンサの電圧値と前記サブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、前記スイッチ部をオンして前記共振コンデンサと前記サブコンデンサとを接続するとともに、前記スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されている、非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電装置および非接触給電システムに関し、特に、給電コイルおよび共振コンデンサを備えた非接触給電装置および非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給電コイルおよび共振コンデンサを備えた非接触給電装置および非接触給電システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、一次側コイル（給電コイル）および一次側キャパシタ（共振コンデンサ）を備えた非接触給電装置が開示されている。この非接触給電装置には、１次側コイルおよび１次側キャパシタを含む共振回路と、位相差検出回路と、一次側駆動回路と、周波数制御回路とが設けられている。位相差検出回路は、１次側駆動回路から出力されて共振回路内部に流れる電流の位相と、共振回路に印加される電圧の位相との位相差を検出するように構成されている。そして、周波数制御回路は、位相差検出回路が検出した位相差に基づいて、一次側駆動回路から出力される駆動信号の周波数を調整するように構成されている。これにより、共振回路の共振周波数が変化した場合でも、１次側駆動回路から出力される駆動信号の周波数を、変化した共振回路の共振周波数に略一致させることが可能に構成されている。
【０００４】
また、従来、非接触給電装置および受電装置に、規格等により定められた同一の共振周波数を有する共振回路（給電コイルおよび共振コンデンサ）をそれぞれ設けて、磁気共鳴方式により給電を行う非接触給電装置が知られている。
【０００５】
従来の磁気共鳴方式により給電を行う非接触給電装置において、駆動信号の周波数を共振周波数に略一致させる場合に、従来の磁気共鳴方式により給電を行う非接触給電装置に対して、上記特許文献１の非接触給電装置の位相差検出回路および周波数制御回路を適用することが考えられる。この場合、非接触給電装置側の共振回路の共振周波数が変化した場合に、駆動信号の周波数を変化させることにより駆動信号の周波数を非接触給電装置側の共振回路の共振周波数に略一致させるように構成されると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３―１９２３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の非接触給電装置では、駆動信号の周波数を非接触給電装置側の共振回路の共振周波数に一致させることができる一方、非接触給電装置側の共振回路の共振周波数（駆動信号の周波数）と受電装置側の共振回路の共振周波数とが互いに異なる値になるという不都合がある。このため、非接触給電装置の共振周波数と受電装置の共振周波数とが互いに異なることに起因して、非接触給電装置から受電装置への給電における電力の伝送効率が低下するという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、非接触給電装置から受電装置への給電における電力の伝送効率が低下するのを抑制することが可能な非接触給電装置および非接触給電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による非接触給電装置は、供給される電力により給電磁界を発生させて外部に設けられた外部受電装置に電力を供給することが可能な給電コイルと、給電コイルに対して直列に接続されている共振コンデンサと、共振コンデンサに並列に接続されるサブコンデンサと、サブコンデンサに直列に接続され、共振コンデンサとサブコンデンサとの接続または非接続を切り替えるスイッチ部と、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、スイッチ部をオンして共振コンデンサとサブコンデンサとを接続するとともに、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されているスイッチ制御部とを備える。
【００１０】
上記第１の局面による非接触給電装置では、上記のように、サブコンデンサを、共振コンデンサに並列に接続するように設ける。また、スイッチ部を、サブコンデンサに直列に接続するとともに、共振コンデンサとサブコンデンサとの接続または非接続を切り替えるように設ける。これにより、共振コンデンサとサブコンデンサとが接続されている間は、共振コンデンサとサブコンデンサとの容量値が合成され、容量値が大きくなる。その結果、共振コンデンサとサブコンデンサとが非接続の状態と比べて、容量値の平方根の逆数に比例する非接触給電装置の共振周波数を小さくすることができる。また、スイッチ制御部を、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成する。これにより、スイッチ部をオンする時間に応じて、非接触給電装置の共振周波数を変化させることができる。その結果、非接触給電装置の共振周波数と外部受電装置の共振周波数とを疑似的に略一致させることができる。また、スイッチ制御部を、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、スイッチ部をオンするように制御するように構成する。これにより、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが異なる状態でスイッチ部をオンする場合に比べて、共振コンデンサに印加される電圧の波形（周波数）を乱すことなくスイッチ部をオンすることができるとともに、スイッチ部をオンする際のエネルギーの損失が生じるのを抑制することができる。これらにより、非接触給電装置から外部受電装置への給電における電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面による非接触給電装置では、好ましくは、共振コンデンサの容量値は、給電コイルおよび共振コンデンサの共振周波数が、給電コイルおよび共振コンデンサが駆動される駆動信号の駆動周波数よりも大きくなるような容量値に構成されている。このように構成すれば、駆動信号の駆動周波数よりも非接触給電装置の共振周波数が大きくなるので、スイッチ部がオンする時間分、非接触給電装置の共振周波数を小さくすることにより、容易に、非接触給電装置の共振周波数と外部受電装置の共振周波数（駆動信号の周波数）とを疑似的に略一致させることができる。
【００１２】
上記第１の局面による非接触給電装置では、好ましくは、サブコンデンサは、共振コンデンサにそれぞれ並列に接続される第１サブコンデンサおよび第２サブコンデンサを含み、スイッチ部は、第１サブコンデンサに接続されている第１スイッチ部と、第２サブコンデンサに接続されている第２スイッチ部とを含み、スイッチ制御部は、共振コンデンサの電圧値が、最大近傍でかつ第１サブコンデンサの電圧値と略等しい電圧値になった状態で、第１スイッチ部をオンするとともに、共振コンデンサの電圧値が、最小近傍でかつ第２サブコンデンサの電圧値と略等しい電圧値になった状態で、第２スイッチ部をオンする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、第１スイッチ部が、共振コンデンサの電圧値が最大近傍となった状態でオンおよびオフされるので、第１サブコンデンサは、共振コンデンサの電圧値の最大近傍の電圧値が維持される。また、第２スイッチ部が、共振コンデンサの電圧値が最小近傍となった状態でオンおよびオフされるので、第２サブコンデンサは、共振コンデンサの電圧値の最小近傍の電圧値が維持される。その結果、共振コンデンサに印加される電圧の波形のうち、共振コンデンサの電圧値および第１サブコンデンサの電圧値が略等しい電圧値となる時点と、共振コンデンサの電圧値および第２サブコンデンサの電圧値が略等しい電圧値となる時点との合計２回、スイッチ部をオンすることができる。その結果、より確実に、非接触給電装置の共振周波数と外部受電装置の共振周波数とを略一致させることができる。
【００１３】
上記第１の局面による非接触給電装置では、好ましくは、スイッチ制御部は、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、スイッチ部をオンした後に、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値の状態のまま、スイッチ部をオンした電圧値に再びなった時点で、スイッチ部をオフするように、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されている。このように構成すれば、スイッチ部がオンされる時点の共振コンデンサおよびサブコンデンサの電圧値と、スイッチ部がオフされる時点の共振コンデンサおよびサブコンデンサの電圧値とを一致させることができる。その結果、スイッチ部がオンされる以前のサブコンデンサの電圧値と、スイッチ部がオンされオフされた後のサブコンデンサの電圧値とを略一致させることができる。
【００１４】
上記第１の局面による非接触給電装置では、好ましくは、給電コイルおよび共振コンデンサが駆動される駆動信号の位相と、給電コイルに流れる電流の位相との位相差を検出することが可能に構成されている位相差検出部をさらに備え、スイッチ制御部は、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、スイッチ部をオンするとともに、位相差検出部により検出される駆動信号の位相と給電コイルに流れる電流の位相との位相差が略０になるように、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されている。ここで、駆動信号の周波数と外部受電装置の共振周波数とは等しい値に設定される。そこで、上記のように構成すれば、駆動信号の位相と給電コイルに流れる電流の位相との位相差が略０となる状態は、非接触給電装置の共振周波数と駆動信号の周波数とが略等しい状態となるので、容易に、非接触給電装置の共振周波数と外部受電装置の共振周波数とを略一致させることができる。
【００１５】
上記第１の局面による非接触給電装置では、好ましくは、給電コイルまたは共振コンデンサに印加される電圧値、または、給電コイルおよび共振コンデンサに流れる電流値のうちの少なくとも一方を検出することが可能に構成された検出部をさらに備え、スイッチ制御部は、スイッチ部をオンする時間を変化させるとともに、検出部により検出された電圧値または電流値のスイッチ部をオンする時間の変化前後の値を比較して、電圧値または電流値がスイッチ部をオンする時間を変化させる前よりも大きくなるように、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されている。ここで、駆動信号の周波数と非接触給電装置の共振周波数とが一致する場合には、給電コイルおよび共振コンデンサ（共振回路）のインピーダンスが最小となり、給電コイルおよび共振コンデンサの電圧値または電流値が大きくなる。そこで、上記のように電圧値または電流値がスイッチ部をオンする時間を変化させる前よりも大きくなるように制御すれば、給電コイルおよび共振コンデンサの電圧値または電流値を大きくする程、非接触給電装置の共振周波数と外部受電装置の共振周波数とがより近い値にすることができる。その結果、給電コイルおよび共振コンデンサの電圧値または電流値を大きくするように制御することにより、より容易に、非接触給電装置の共振周波数と外部受電装置の共振周波数とを略一致させることができる。
【００１６】
上記第１の局面による非接触給電装置では、好ましくは、スイッチ部に対して並列に接続されるダイオード部をさらに備える。このように構成すれば、スイッチ部がオフの状態であっても、ダイオード部を介して、一方方向（共振コンデンサからサブコンデンサ、または、サブコンデンサから共振コンデンサ）に電流を流すことができる。その結果、スイッチ部が、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった時点よりも遅れてオンされた場合でも、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、共振コンデンサとサブコンデンサとを接続することができる。これにより、より確実に、スイッチ部をオンする際のエネルギーの損失が生じるのを抑制することができる。
【００１７】
この発明の第２の局面による非接触給電システムは、供給される電力により給電磁界を発生させることが可能な給電コイルと、給電コイルに対して直列に接続されている共振コンデンサと、共振コンデンサに並列に接続されるサブコンデンサと、サブコンデンサに直列に接続され、共振コンデンサとサブコンデンサとの接続または非接続を切り替えるスイッチ部と、スイッチ部の駆動を制御するように構成されているスイッチ制御部とを含む、給電装置と、給電磁界により電力を受電する受電コイルを含む、受電装置とを備え、スイッチ制御部は、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、スイッチ部をオンして共振コンデンサとサブコンデンサとを接続するとともに、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成されている。
【００１８】
この発明の第２の局面による非接触給電システムでは、上記のように、サブコンデンサを、共振コンデンサに並列に接続するように設ける。また、スイッチ部を、サブコンデンサに直列に接続するとともに、共振コンデンサとサブコンデンサとの接続または非接続を切り替えるように設ける。また、スイッチ制御部を、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成する。また、スイッチ制御部を、共振コンデンサの電圧値とサブコンデンサの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、スイッチ部をオンするように制御するように構成する。その結果、非接触給電装置から外部受電装置への給電における電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。これにより、第２の局面による非接触給電システムにおいても、非接触給電装置から受電装置への給電における電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記のように、非接触給電装置から受電装置への給電における電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１〜第３実施形態による非接触給電システムの全体構成を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態による給電装置の構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による給電装置の構成の一部を示した回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態による給電装置の位相比較器の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるスマートフォンの構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態による第１スイッチ部および第２スイッチ部が駆動される前の共振コンデンサに印加される電圧の波形等を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態による第１スイッチ部および第２スイッチ部が駆動中の共振コンデンサに印加される電圧の波形等を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態による給電装置の構成の一部を示した回路図である。
【図９】本発明の第２実施形態による第１スイッチ部および第２スイッチ部が駆動中の共振コンデンサに印加される電圧の波形等を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態による給電装置の構成を示したブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態によるスイッチ部をオンする時間の制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の第１実施形態の第１変形例による給電装置の構成を示したブロック図である。
【図１３】本発明の第１実施形態の第１変形例による給電装置の一部の構成を示した回路図である。
【図１４】本発明の第１実施形態の第１変形例による第１スイッチ部が駆動中の共振コンデンサに印加される電圧の波形等を説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第１実施形態（第３実施形態）の第２変形例による給電装置の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による非接触給電システム１００の構成について説明する。
【００２３】
本発明の第１実施形態による非接触給電システム１００には、図１に示すように、給電装置１が設けられている。そして、給電装置１は、給電装置１の上面に、後述するスマートフォン２を配置することが可能に構成されている。また、給電装置１の内部に、給電コイル１１ａが配置されている。なお、給電装置１は、本発明の「非接触給電装置」の一例である。
【００２４】
そして、非接触給電システム１００には、スマートフォン２が設けられている。スマートフォン２は、給電装置１の上面に配置されている。そして、スマートフォン２には、受電コイル２１ａが設けられている。そして、スマートフォン２が給電装置１の上面に配置された状態で、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａとは、対向するように設けられている。なお、スマートフォン２は、本発明の「受電装置」の一例である。
【００２５】
そして、図２に示すように、給電装置１には、共振回路１１が設けられている。また、図３に示すように、共振回路１１には、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂが設けられている。
【００２６】
ここで、第１実施形態では、図３に示すように、給電コイル１１ａは、後述するＡＣ／ＤＣ電源部１５から供給される電力により給電磁界を発生させて受電コイル２１ａに電力を供給することが可能に構成されている。また、共振コンデンサ１１ｂは、給電コイル１１ａに対して直列に接続されており、共振周波数を有する交流の電圧が印加された場合には、直列共振する（インピーダンスが最小となる）ように構成されている。
【００２７】
また、第１実施形態では、給電装置１には、共振コンデンサ１１ｂに並列に接続される第１サブコンデンサ１２ａが設けられている。そして、給電装置１には、第１サブコンデンサ１２ａに直列に接続され、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａとの接続または非接続を切り替えることが可能に構成された第１スイッチ部１２ｂが設けられている。
【００２８】
また、給電装置１には、共振コンデンサ１１ｂに並列に接続される第２サブコンデンサ１２ｃが設けられている。そして、給電装置１には、第２サブコンデンサ１２ｃに直列に接続され、共振コンデンサ１１ｂと第２サブコンデンサ１２ｃとの接続または非接続を切り替えることが可能に構成された第２スイッチ部１２ｄが設けられている。
【００２９】
また、給電装置１には、制御部１３が設けられている。制御部１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などを含み、後述する発振回路１４など、給電装置１の全体の制御を行うように構成されている。
【００３０】
また、給電装置１には、発振回路１４が設けられている。発振回路１４は、制御部１３の指令に基づいて、高周波の駆動周波数ｆ１を有する駆動信号を出力可能に構成されている。また、高周波の駆動周波数ｆ１は、規格等により定められた周波数に設定されている。たとえば、駆動周波数ｆ１は、１００ｋＨｚに設定されている。
【００３１】
ここで、第１実施形態では、共振コンデンサ１１ｂの容量値は、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂ（共振回路１１）の共振周波数ｆ２が、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂが駆動される駆動信号の駆動周波数ｆ１よりも大きくなるような容量値に構成されている。すなわち、給電コイル１１ａのインダクタンスの大きさと共振コンデンサ１１ｂの容量値とは、共振回路１１の共振周波数ｆ２が駆動信号の駆動周波数ｆ１（１００ｋＨｚ）よりも大きくなるような値に設定されている。たとえば、給電コイル１１ａのインダクタンスが０．０１５μＨの場合には、共振コンデンサ１１ｂの容量値を０．０１２μＦとなるように構成して共振回路１１の共振周波数ｆ２が１１９ｋＨｚになるように設定されている。
【００３２】
この場合、第１サブコンデンサ１２ａおよび第２サブコンデンサ１２ｃの容量値は、ともに０．０１０μＦに設定されている。そして、第１スイッチ部１２ｂがオンされた場合には、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａとの容量値が合成されることにより、容量値は、０．０２２μＦとなる。これにより、第１スイッチ部１２ｂがオンされている間、共振回路１１の共振周波数ｆ２は、８８ｋＨｚとなる。また、第２スイッチ部１２ｄがオンされた場合にも、第１スイッチ部１２ｂがオンされた場合と同様に、第２スイッチ部１２ｄがオンされている間、共振回路１１の共振周波数ｆ２は、８８ｋＨｚとなる。
【００３３】
また、給電装置１には、ＡＣ／ＤＣ電源部１５が設けられている。ＡＣ／ＤＣ電源部１５は、外部に設けられた商用電源３から交流の電力を取得するとともに、取得した電力を直流に整流して出力するように構成されている。そして、ＡＣ／ＤＣ電源部１５は、制御部１３からの指令に基づいて、出力する電圧値を変化させることが可能に構成されている。
【００３４】
そして、給電装置１には、スイッチング回路１６が設けられている。スイッチング回路１６には、複数のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が設けられており、ＡＣ／ＤＣ電源部１５からの共振回路１１に印加される直流電圧をオンオフさせることが可能に構成されている。たとえば、スイッチング回路１６は、いわゆるハーフブリッジ回路またはＨブリッジ回路などとして構成されている。そして、スイッチング回路１６は、発振回路１４から、駆動信号を取得するとともに、取得した駆動信号に応じて、ＡＣ／ＤＣ電源部１５からの直流の電圧を、交流の電圧に変換して、共振コンデンサ１１ｂおよび給電コイル１１ａに出力するように構成されている。
【００３５】
また、図２に示すように、給電装置１には、スイッチ制御部１７が設けられている。そして、第１実施形態では、スイッチ制御部１７には、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂが駆動される駆動信号の位相と、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩLの位相との位相差φ１を検出することが可能に構成されている位相比較器１７ａが設けられている。なお、位相比較器１７ａは、本発明の「位相差検出部」の一例である。
【００３６】
具体的には、スイッチ制御部１７は、コンデンサ電圧検出部１７ｂと、電流位相検出部１７ｃと、スイッチ駆動部１７ｄとを含む。そして、図３に示すように、電流位相検出部１７ｃは、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩLの波形（位相および電流値）を検出することが可能に構成されている。そして、電流位相検出部１７ｃは、取得したコイル電流ＩLの波形を位相差比較器１７ａに伝達するように構成されている。
【００３７】
また、コンデンサ電圧検出部１７ｂは、共振コンデンサ１１ｂのコンデンサ電圧ＶCの電圧値およびコンデンサ電圧ＶCの位相を検出することが可能に構成されている。そして、コンデンサ電圧検出部１７ｂは、取得したコンデンサ電圧ＶCの波形をスイッチ駆動部１７ｄに伝達するように構成されている。
【００３８】
そして、図３に示すように、スイッチ駆動部１７ｄは、コンデンサ電圧検出部１７ｂからコンデンサ電圧ＶCを取得するとともに、位相比較器１７ａから後述する時間Ｔ１（第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間）の情報を取得するように構成されている。そして、スイッチ駆動部１７ｄは、取得したコンデンサ電圧ＶCと時間Ｔ１の情報に基づいて、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンオフするように構成されている。
【００３９】
ここで、第１実施形態では、スイッチ制御部１７は、位相比較器１７ａにより検出される駆動信号の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩLの位相との位相差φ１が略０になるように、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ１を制御するように構成されている。
【００４０】
具体的には、図４に示すように、スイッチ制御部１７の位相比較器１７ａは、位相差検出部１１７ａと、積分部１１７ｂと、係数乗算部１１７ｃとを含む。位相差検出部１１７ａは、発振回路１４から駆動信号を取得するように構成されている。また、位相差検出部１１７ａは、電流位相検出部１７ｃからコイル電流ＩLの波形を取得するように構成されている。そして、位相差検出部１１７ａは、取得した駆動信号と取得したコイル電流ＩLとを比較することにより、位相差φ１を検出することが可能に構成されている。
【００４１】
そして、積分部１１７ｂは、位相差φ１を位相差検出部１１７ｂから取得して、積分するように構成されている。そして、係数乗算部１１７ｃは、積分部１１７ｂにより積分された位相差φ１の値に、所定の係数を乗算することにより、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ１を算出するように構成されている。すなわち、位相比較器１７ａは、いわゆるＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を行うように構成されている。
【００４２】
たとえば、スイッチ駆動部１７ｄが第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄを時間Ｔ１の間、オンさせた後、位相差φ１が略０とならない場合に、位相比較器１７ａは、略０ではない位相差φ１に基づいた値が時間Ｔ１に加算（減算）されるように構成されている。そして、この加算（減算）を繰り返すことにより、時間Ｔ１は、所定の時間に収束され、位相差φ１が略０になる。
【００４３】
また、図５に示すように、スマートフォン２には、共振回路２１が設けられている。共振回路２１は、受電コイル２１ａと、共振コンデンサ２１ｂおよび２１ｃとを含む。そして、受電コイル２１ａは、給電コイル１１ａにより発生された給電磁界により電力を受電するように構成されている。
【００４４】
そして、共振コンデンサ２１ｂは、受電コイル２１ａに対して直列に接続されている。また、共振コンデンサ２１ｃは、受電コイル２１ａに対して並列に接続されている。そして、共振コンデンサ２１ｂおよび２１ｃの容量は、後述する負荷２３の負荷抵抗値に応じて定められている。また、共振回路２１の共振周波数ｆ３は、給電装置１の駆動信号の駆動周波数ｆ１と同様に、規格等により定められた周波数（１００ｋＨｚ）に設定されている。すなわち、共振回路２１の共振周波数ｆ３と、駆動信号の駆動周波数ｆ１とは略等しくなるように設定されている。そして、給電装置１とスマートフォン２とは、いわゆる磁気共鳴方式による給電を行うことが可能に構成されている。
【００４５】
また、スマートフォン２には、整流回路２２が設けられている。整流回路２２は、複数のダイオードなどを含み、受電コイル２１ａにより受電した電力の交流電流を直流電流に整流するように構成されている。
【００４６】
また、スマートフォン２には、負荷２３が設けられている。負荷２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータおよび２次電池などを含み、給電装置１から給電された電力を消費（充電）するように構成されている。
【００４７】
（第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄを駆動させて、駆動信号の位相とコイル電流ＩLの位相との位相差φ１を略０にする以前の動作について）
次に、図６を参照して、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄを駆動させる以前の非接触給電システム１００の動作について説明する。すなわち、駆動信号の位相とコイル電流ＩLの位相との位相差φ１が０でない状態について説明する。
【００４８】
まず、時点ｔ１において、コンデンサ電圧ＶCの電圧値（共振コンデンサ１１ｂの電圧値）は、最大値（ピーク）となる。また、コイル電流ＩLの電流値は、０である。そして、駆動信号は、オフされる。そして、時点ｔ１から時点ｔ２においては、コンデンサ電圧ＶCおよびコイル電流ＩLは、次第に小さくなる。そして、時点ｔ２において、コンデンサ電圧ＶCは０となり、コイル電流ＩLの電流値は、最小値（ピーク）となる。
【００４９】
そして、時点ｔ３において、コンデンサ電圧ＶCは最小値となり、コイル電流ＩLの電流値は０となる。そして、共振回路１１の共振周波数ｆ２（たとえば、１１９ｋＨｚ）は、駆動信号の駆動周波数ｆ１（たとえば、１００ｋＨｚ）よりも大きいので、駆動信号は、時点ｔ４（時点ｔ３よりも後）においてオンされる。
【００５０】
そして、時点ｔ５において、コンデンサ電圧ＶCは最大値となる。また、コイル電流ＩLは０となる。すなわち、コンデンサ電圧ＶCおよびコイル電流ＩLの周期は、時点ｔ１から時点ｔ５である。一方、時点ｔ６において、駆動信号はオフされる。すなわち、駆動信号の周期は、時点ｔ１から時点ｔ６である。この場合、コイル電流ＩLの位相と、駆動信号の位相との位相差φ１は、時点ｔ５および時点ｔ６の時間差に対応する。
【００５１】
また、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄを駆動させる前の非接触給電システム１００のコンデンサ電圧ＶCは、振幅Ａ１を有する。そして、コイル電流ＩLは、振幅Ａ２を有する。
【００５２】
（第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄを駆動させて、駆動信号の位相とコイル電流ＩLの位相との位相差φ１を略０にする動作について）
次に、図７を参照して、第１実施形態における、共振回路１１を駆動する駆動信号の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩLの位相との位相差φ１が略０となるように、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄを駆動させた場合の非接触給電システム１００の動作について説明する。なお、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄの駆動の制御は、スイッチ制御部１７により行われる。
【００５３】
まず、時点ｔ１１において、コンデンサ電圧ＶC（共振コンデンサ１１ｂ）の電圧値は０、コイル電流ＩLの電流値は、最大値（ピーク）であるとする。また、第１サブコンデンサ１２ａの電圧値は＋Ｖ１、第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値は−Ｖ１である。
【００５４】
そして、時点ｔ１１から時点ｔ１２においては、コンデンサ電圧ＶCは、次第に大きくなる。そして、コイル電流ＩLは、次第に小さくなる。また、駆動信号は、オンされている。
【００５５】
ここで、第１実施形態では、コンデンサ電圧ＶCの電圧値が、最大近傍で第１サブコンデンサ１２ａの電圧値と略等しい電圧値（＋Ｖ１）になった状態で、第１スイッチ部１２ｂがオンされる。
【００５６】
具体的には、時点ｔ１２において、コンデンサ電圧ＶCは＋Ｖ１となる。すなわち、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ１２ａの電圧値とが略等しい電圧値（＋Ｖ１）となる。そして、時点ｔ１２において、第１スイッチ部駆動信号がスイッチ駆動部１７ｄによりオン（ハイの状態）にされることにより、第１スイッチ部１２ｂがオンされ、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａとが接続される。これにより、共振回路１１の共振周波数は、小さくなる（たとえば、上記の例では、１１９ｋＨｚから８８ｋＨｚに変化する）。
【００５７】
そして、時点ｔ１２から時点ｔ１３においては、コンデンサ電圧ＶCおよび第１サブコンデンサ１２ａの電圧値は、次第に大きくなる。そして、時点ｔ１３において、コンデンサ電圧ＶCおよび第１サブコンデンサ１２ａの電圧値は、最大値となる。そして、コイル電流ＩLは０となる。また、駆動信号も、オフされる。
【００５８】
ここで、第１実施形態では、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ１２ａの電圧値とが略等しい電圧値（＋Ｖ１）になった状態で、第１スイッチ部１２ｂをオンした後に、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ１２ａの電圧値とが略等しい電圧値の状態のまま、第１スイッチ部１２ｂをオンした電圧値（＋Ｖ１）に再びなった時点ｔ１４で、第１スイッチ部１２ｂをオフするように、第１スイッチ部１２ｂをオンする時間Ｔ１が制御される。
【００５９】
時点ｔ１３から時点ｔ１４においては、コンデンサ電圧ＶCおよび第１サブコンデンサ１２ａの電圧値は、略等しい電圧値の状態のまま、次第に小さくなる。
【００６０】
そして、時点ｔ１４において、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ１２ａの電圧値とは、ともに＋Ｖ１となる。また、第１スイッチ部１２ｂがオフされる。すなわち、第１スイッチ部１２ｂをオンした電圧値（＋Ｖ１）に再びなった状態で、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａとは切断される。これにより、共振回路１１の共振周波数は、元の大きさに戻される（たとえば、上記の例では、８８ｋＨｚから１１９ｋＨｚに変化する）。なお、時点ｔ１２から時点ｔ１３（駆動信号がオフされる時点）の期間と、時点ｔ１３から時点ｔ１４の期間とは、略同じ期間となる。
【００６１】
これにより、第１スイッチ部１２ｂは、第１サブコンデンサ１２ａの電圧値が常に＋Ｖ１の状態で、オンオフすること（ゼロ電圧スイッチング）が可能である。
【００６２】
そして、時点ｔ１４から時点ｔ１５において、コンデンサ電圧ＶCの電圧値は、次第に小さくなる。また、第１サブコンデンサ１２ａの電圧値は、＋Ｖ１の状態が維持される。また、コイル電流ＩLは、次第に小さくなる。そして、時点ｔ１５において、コンデンサ電圧ＶCの電圧値は０となり、コイル電流値ＩLは、最小値（ピーク）となる。
【００６３】
ここで、第１実施形態では、コンデンサ電圧ＶCの電圧値が、最小近傍で第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値と略等しい電圧値になった状態で、第２スイッチ部１２ｄがオンされる。
【００６４】
具体的には、時点ｔ１５から時点ｔ１６において、コンデンサ電圧ＶCの電圧値は、次第に小さくなる。また、コイル電流ＩLは、次第に大きくなる。そして、第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値は、−Ｖ１である。また、時点ｔ１６において、コンデンサ電圧ＶCの電圧値は−Ｖ１となり、第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値の−Ｖ１と略等しい電圧値となる。そして、第２スイッチ部１２ｄがオンされる。これにより、共振回路１１の共振周波数ｆ２は、大きくなるように変化される。
【００６５】
そして、時点ｔ１６から時点ｔ１７においては、共振コンデンサ１１ｂおよび第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値は、次第に小さくなる。そして、時点ｔ１７において、共振コンデンサ１１ｂおよび第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値は、最小値となる。そして、コイル電流ＩLは０となる。また、駆動信号は、オンされる。
【００６６】
時点ｔ１７から時点ｔ１８においては、共振コンデンサ１１ｂおよび第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値は、略等しい電圧値の状態のまま、次第に大きくなる。
【００６７】
そして、時点ｔ１８において、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値とは、ともに−Ｖ１となる。また、第２スイッチ部１２ｄがオフされる。すなわち、第２スイッチ部１２ｄをオンした電圧値（−Ｖ１）に再びなった状態で、共振コンデンサ１１ｂと第２サブコンデンサ１２ｃとは切断される。これにより、共振回路１１の共振周波数は、元の大きさに戻される。
【００６８】
そして、時点ｔ１９において、コンデンサ電圧ＶCの電圧値が最大値となる。すなわち、共振コンデンサ１１ｂの電圧（コンデンサ電圧ＶC）の波形の周期は、時点ｔ１３から時点ｔ１９となる。また、コイル電流ＩLの電流値は、時点ｔ１９において０となる。すなわち、コイル電流ＩLの波形の周期も、時点ｔ１３から時点ｔ１９となる。そして、駆動信号は、時点ｔ１９においてオフされる。したがって、駆動信号の周期も、時点ｔ１３から時点ｔ１９となる。すなわち、コンデンサ電圧ＶCとコイル電流ＩLと駆動信号との周期は、略等しい大きさになり、共振回路１１を駆動する駆動信号の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩLの位相との位相差φ１が略０となる。
【００６９】
したがって、共振回路１１の共振周波数ｆ２は、駆動信号の駆動周波数ｆ１（スマートフォン２の共振周波数ｆ３）に疑似的に略等しい大きさとなる。
【００７０】
また、共振コンデンサ１１ｂの電圧（コンデンサ電圧ＶC）の波形は、振幅Ａ３を有する。そして、振幅Ａ３は、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄの駆動前の振幅Ａ１（図６参照）よりも大きくなる。すなわち、駆動周波数ｆ１と共振回路１１の共振周波数ｆ２とが、等しい値となることにより、共振回路１１のインピーダンスが、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄを駆動させる前に対して、小さくなったことを意味する。なお、コイル電流ＩLの波形は、振幅Ａ４を有する。そして、振幅Ａ４も、振幅Ａ３が振幅Ａ１よりも大きくなった理由と同様の理由から、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄの駆動前の振幅Ａ２（図６参照）よりも大きくなる。
【００７１】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７２】
第１実施形態では、上記のように、第１サブコンデンサ１２ａおよび第２サブコンデンサ１２ｃを、共振コンデンサ１１ｂに並列に接続するように設ける。また、第１スイッチ部１２ｂを、第１サブコンデンサ１２ａに直列に接続するとともに、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａとの接続または非接続を切り替えるように設ける。また、第２スイッチ部１２ｄを、第２サブコンデンサ１２ｃに直列に接続するとともに、共振コンデンサ１１ｂと第２サブコンデンサ１２ｃとの接続または非接続を切り替えるように設ける。これにより、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａまたは第２サブコンデンサ１２ｃとが接続されている間は、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａまたは第２サブコンデンサ１２ｃとの容量値が合成され、容量値が大きくなる。その結果、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ１２ａまたは第２サブコンデンサ１２ｃとが非接続の状態と比べて、容量値の平方根の逆数に比例する給電装置１の共振周波数ｆ２を小さくすることができる。
【００７３】
また、スイッチ制御部１７を、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ１を制御するように構成する。これにより、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ１に応じて、給電装置１の共振周波数ｆ２を変化させることができる。その結果、給電装置１の共振周波数ｆ２とスマートフォン２の共振周波数ｆ３とを疑似的に略一致させることができる。
【００７４】
また、スイッチ制御部１７を、共振コンデンサ１１ｂ（コンデンサ電圧ＶC）の電圧値と、第１サブコンデンサ１２ａの電圧値（＋Ｖ１）または第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値（−Ｖ１）とが略等しい電圧値になった状態で、第１スイッチ部１２ｂまたは第２スイッチ部１２ｄをオンするように制御するように構成する。これにより、共振コンデンサ１１ｂ（コンデンサ電圧ＶC）の電圧値と第１サブコンデンサ１２ａの電圧値または第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値とが異なる状態で第１スイッチ部１２ｂまたは第２スイッチ部１２ｄをオンする場合に比べて、共振コンデンサ１１ｂに印加される電圧の波形（周波数）を乱すことなく第１スイッチ部１２ｂまたは第２スイッチ部１２ｄをオンすることができるとともに、第１スイッチ部１２ｂまたは第２スイッチ部１２ｄをオンする際のエネルギーの損失が生じるのを抑制することができる。これらにより、給電装置１からスマートフォン２への給電における電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【００７５】
また、第１実施形態では、上記のように、共振コンデンサ１１ｂの容量値を、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂの共振周波数ｆ２が、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂが駆動される駆動信号の駆動周波数ｆ１よりも大きくなるような容量値に構成する。たとえば、駆動周波数１００ｋＨｚに対して、共振周波数ｆ２が１１９ｋＨｚになるように、共振コンデンサ１１ｂの容量値を、０．０１２μＦに構成する。これにより、駆動信号の駆動周波数ｆ１よりも給電装置１の共振周波数ｆ２が大きくなるので、第１スイッチ部１２ｂまたは第２スイッチ部１２ｄがオンする時間Ｔ１分、給電装置１の共振周波数ｆ２を小さくする（たとえば、８８ｋＨｚにする）ことにより、容易に、給電装置１の共振周波数ｆ２とスマートフォン２の共振周波数ｆ３（駆動信号の駆動周波数ｆ１）とを疑似的に略一致させることができる。
【００７６】
また、第１実施形態では、上記のように、給電装置１に、共振コンデンサ１１ｂにそれぞれ並列に接続される第１サブコンデンサ１２ａおよび第２サブコンデンサ１２ｃを設ける。また、給電装置１に、第１サブコンデンサ１２ａに接続されている第１スイッチ部１２ｂと、第２サブコンデンサ１２ｃに接続されている第２スイッチ部１２ｄとを設ける。そして、スイッチ制御部１７を、共振コンデンサ１１ｂ（コンデンサ電圧ＶC）の電圧値が、最大近傍でかつ第１サブコンデンサ１２ａの電圧値と略等しい電圧値（＋Ｖ１）になった状態で、第１スイッチ部１２ｂをオンするとともに、共振コンデンサ１１ｂ（コンデンサ電圧ＶC）の電圧値が、最小近傍でかつ第２サブコンデンサ１２ｂの電圧値と略等しい電圧値（−Ｖ１）になった状態で、第２スイッチ部１２ｄをオンする制御を行うように構成する。
【００７７】
これにより、第１スイッチ部１２ｂが、共振コンデンサ１１ｂの電圧値が最大近傍となった状態でオンおよびオフされるので、第１サブコンデンサ１２ａは、共振コンデンサ１１ｂの電圧値の最大近傍の電圧値（＋Ｖ１）が維持される。また、第２スイッチ部１２ｄが、共振コンデンサ１１ｂの電圧値が最小近傍となった状態でオンおよびオフされるので、第２サブコンデンサ１２ｃは、共振コンデンサ１１ｂの電圧値の最小近傍の電圧値（−Ｖ１）が維持される。その結果、共振コンデンサ１１ｂに印加される電圧（コンデンサ電圧ＶC）の波形のうち、共振コンデンサ１１ｂの電圧値および第１サブコンデンサ１２ａの電圧値が略等しい電圧値となる時点ｔ１２と、共振コンデンサ１１ｂの電圧値および第２サブコンデンサ１２ｃの電圧値が略等しい電圧値となる時点ｔ１６との合計２回、共振周波数ｆ２を変化させることができる。その結果、より確実に、給電装置１の共振周波数ｆ２とスマートフォン２の共振周波数ｆ３（駆動周波数ｆ１）とを略一致させることができる。
【００７８】
また、第１実施形態では、上記のように、スイッチ制御部１７を、共振コンデンサ１１ｂ（コンデンサ電圧ＶC）の電圧値と第１サブコンデンサ１２ａの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、第１スイッチ部１２ｂをオンした後（時点ｔ１２から時点ｔ１４）に、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ１２ａの電圧値とが略等しい電圧値の状態のまま、スイッチ部をオンした電圧値に再びなった時点ｔ１４で、第１スイッチ部１２ｂをオフするように、第１スイッチ部１２ｂをオンする時間Ｔ１を制御するように構成する。これにより、第１スイッチ部１２ｂがオンされる時点ｔ１２の共振コンデンサ１１ｂおよび第１サブコンデンサ１２ａの電圧値（＋Ｖ１）と、第１スイッチ部１２ｂがオフされる時点ｔ１４の共振コンデンサ１１ｂおよび第１サブコンデンサ１２ａの電圧値（＋Ｖ１）とを一致させることができる。その結果、第１スイッチ部１２ｂがオンされる以前（時点ｔ１２以前）の第１サブコンデンサ１２ａの電圧値（＋Ｖ１）と、第１スイッチ部１２ｂがオンされオフされた後の第１サブコンデンサ１２ａの電圧値（＋Ｖ１）とを略一致させることができる。これにより、第１スイッチ部１２ｂは、ゼロ電圧スイッチングをおこなうことができるので、第１スイッチ部１２ｂがオンオフされる際に生じるエネルギーの損失を抑制することができる。
【００７９】
また、第１実施形態では、上記のように、給電装置１に、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂが駆動される駆動信号の位相と、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩLの位相との位相差φ１を検出することが可能に構成されている位相比較器１７ａを設ける。また、スイッチ制御部１７を、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ１２ａ（第２サブコンデンサ１２ｃ）の電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、第１スイッチ部１２ｂ（第２スイッチ部１２ｄ）をオンするとともに、位相比較器１７ａにより検出される駆動信号の位相とコイル電流ＩLの位相との位相差φ１が略０になるように、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ１を制御するように構成する。ここで、駆動信号の駆動周波数ｆ１とスマートフォン２の共振周波数ｆ３とは等しい値に設定される。そこで、上記のように構成することにより、駆動信号の位相とコイル電流ＩLの位相との位相差φ１が略０となる状態は、給電装置１の共振周波数ｆ２と駆動信号の駆動周波数ｆ１とが略等しい状態となるので、容易に、給電装置１の共振周波数ｆ１とスマートフォン２の共振周波数ｆ３とを略一致させることができる。
【００８０】
（第２実施形態）
次に、図１、図２および図８を参照して、第２実施形態による非接触給電システム２００の構成について説明する。第２実施形態では、第１スイッチ部および第２スイッチ部に対して並列に接続される第１ダイオード部および第２ダイオード部がさらに設けられている。
【００８１】
図１に示すように、第２実施形態による非接触給電システム２００には、給電装置２０１が設けられている。
【００８２】
そして、図２に示すように、給電装置２０１には、共振回路２１１が設けられている。ここで、第２実施形態では、図８に示すように、共振回路２１１には、第１スイッチ部２１２ｂに対して並列に接続される第１ダイオード部２１２ｅと、第２スイッチ部２１２ｄに対して並列に接続される第２ダイオード部２１２ｆとが設けられている。
【００８３】
具体的には、第１ダイオード部２１２ｅのアノードは、共振コンデンサ１１ｂに接続されるように配置されている。また、第１ダイオード部２１２ｅのカソードは、第１サブコンデンサ２１２ａに接続されるように配置されている。これにより、第１スイッチ部２１２ｂがオフの状態であっても、共振コンデンサ１１ｂから第１サブコンデンサに電流を流すことが可能になる。
【００８４】
また、第２ダイオード部２１２ｆのカソードは、共振コンデンサ１１ｂに接続されるように配置されている。そして、第２ダイオード部２１２ｆのアノードは、第２サブコンデンサ２１２ｃに接続されるように配置されている。これにより、第２スイッチ部２１２ｄがオフの状態であっても、第２サブコンデンサ２１２ａから共振コンデンサ１１ｂに電流を流すことが可能になる。
【００８５】
また、図２に示すように、給電装置２０１には、スイッチ制御部２１７が設けられている。スイッチ制御部２１７は、コンデンサ電圧検出部１７ｂと、電流位相検出部１７ｃと、位相比較器２１７ａと、スイッチ駆動部２１７ｄとを含む。そして、位相比較器２１７ａは、コンデンサ電圧検出部１７ｂと電流位相検出部１７ｃとによる検出結果に基づいて、駆動信号の位相とコイル電流ＩLの位相との位相差φ２が略０となるようにするための時間Ｔ２を算出するように構成されている。
【００８６】
また、スイッチ駆動部２１７ｄは、時間Ｔ２に基づいて、時間Ｔ２よりも所定の時間小さい時間である時間Ｔ３の間、第１スイッチ部２１２ｂおよび第２スイッチ部２１２ｄをオンするように構成されている。また、第２実施形態による非接触給電システム２００のその他の構成は、第１実施形態における非接触給電システム１００と同様である。
【００８７】
（第１スイッチ部２１２ａおよび第２スイッチ部２１２ｃを駆動させて、駆動信号の位相とコイル電流ＩLの位相との位相差φ２を略０にする動作）
次に、図９を参照して、第２実施形態における、共振回路２１１を駆動する駆動信号の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩLの位相との位相差φ２が略０となるように、第１スイッチ部２１２ｂおよび第２スイッチ部２１２ｄを駆動させた場合の非接触給電システム２００の動作について説明する。なお、第１スイッチ部２１２ｂおよび第２スイッチ部２１２ｄの駆動の制御は、スイッチ制御部２１７により行われる。
【００８８】
まず、時点ｔ３１において、コンデンサ電圧ＶCの電圧値は０、コイル電流ＩLの電流値は、最大値（ピーク）であるとする。また、第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値は＋Ｖ２、第２サブコンデンサ２１２ｃの電圧値は−Ｖ２である。
【００８９】
そして、時点ｔ３１から時点ｔ３２においては、コンデンサ電圧ＶCは、次第に大きくなる。そして、コイル電流ＩLは、次第に小さくなる。また、駆動信号は、オンされている。また、時点ｔ３２において、コンデンサ電圧ＶCは＋Ｖ２となる。すなわち、共振コンデンサ２１１ｂ（コンデンサ電圧ＶC）の電圧値と第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値とが略等しい電圧値（＋Ｖ２）となる。
【００９０】
そして、時点ｔ３２から時点ｔ３４においては、共振コンデンサ１１ｂから第１ダイオード部２１２ｅを介して、第１サブコンデンサ２１２ａに電流が流れるため、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値が略同一の状態のまま、次第に大きくなる。ここで、第２実施形態では、時点ｔ３２から時点ｔ３４までの間における時点ｔ３３において、第１スイッチ部２１２ｂがオンされる。
【００９１】
そして、時点ｔ３４において、共振コンデンサ１１ｂの電圧値および第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値は、最大値（ピーク）となる。そして、コイル電流ＩLは０となる。また、駆動信号も、オフされる。
【００９２】
時点ｔ３４から時点ｔ３５においては、共振コンデンサ１１ｂの電圧値および第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値は、略等しい電圧値の状態のまま、次第に小さくなる。
【００９３】
そして、時点ｔ３５において、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値とは、ともに＋Ｖ２となる。なお、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値とが略等しい電圧値の状態では、共振回路２１１の共振周波数ｆ４は、小さくなる（たとえば、上記の例では、１１９ｋＨｚから８８ｋＨｚに変化されている）。また、時点ｔ３２と時点ｔ３５との時間間隔は、時間Ｔ２である。また、時点ｔ３３と時点ｔ３５との時間間隔は、時間Ｔ３である。
【００９４】
また、時点ｔ３５において、第１スイッチ部２１２ｂがオフされ、共振コンデンサ１１ｂと第１サブコンデンサ２１２ａとは切断される。また、第１サブコンデンサ２１２ａから共振コンデンサ１１ｂには、第１ダイオード部２１２ｅを介して、電流は流れない。これにより、共振回路２１１の共振周波数ｆ４は、元の大きさに戻される（たとえば、上記の例では、８８ｋＨｚから１１９ｋＨｚに変化する）。
【００９５】
なお、第２スイッチ部２１２ｄは、第１スイッチ部２１２ｂと同様に、時点ｔ３６においてオンされ、時点ｔ３７においてオフされる。
【００９６】
これにより、第２実施形態による給電装置２０１においても、共振回路２１１を駆動する駆動信号の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩLの位相との位相差φ２が略０となるので、共振回路２１１の共振周波数ｆ４は、駆動信号の駆動周波数ｆ１（スマートフォン２の共振周波数ｆ３）に疑似的に略等しい大きさとなる。
【００９７】
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００９８】
第２実施形態では、上記のように、共振回路２１１に、第１スイッチ部２１２ｂに対して並列に接続される第１ダイオード部２１２ｅと、第２スイッチ部２１２ｄに対して並列に接続される第１ダイオード部２１２ｆとを設ける。これにより、第１スイッチ部２１２ｂがオフの状態であっても、第１ダイオード部２１２ｅを介して、一方方向（共振コンデンサ１１ｂから第１サブコンデンサ２１２ａ）に電流を流すことができる。また、第２スイッチ部２１２ｄがオフの状態であっても、第２ダイオード部２１２ｆを介して、一方方向（第２サブコンデンサ２１２ａから共振コンデンサ１１ｂ）に電流を流すことができる。
【００９９】
その結果、第１スイッチ部２１２ｂまたは第２スイッチ部２１２ｄが、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値または第２サブコンデンサ２１２ｃとが略等しい電圧値（＋Ｖ２または−Ｖ２）になった時点ｔ３２または時点ｔ３６よりも遅れてオンされた場合でも、共振コンデンサ１１ｂの電圧値と、第１サブコンデンサ２１２ａの電圧値または第２サブコンデンサ２１２ｃの電圧値とが略等しい電圧値になった状態で、共振コンデンサ１１ｂと、第１サブコンデンサ２１２ａまたは第２サブコンデンサ２１２ｃとを接続することができる。これにより、より確実に、第１スイッチ部２１２ｂおよび第２スイッチ部２１２ｄをオンする際のエネルギーの損失が生じるのを抑制することができる。また、第２実施形態による非接触給電システム２００のその他の効果は、第１実施形態における非接触給電システム１００と同様である。
【０１００】
（第３実施形態）
次に、図１および図１０を参照して、第３実施形態による非接触給電システム３００の構成について説明する。第３実施形態では、駆動信号の位相とコイル電流の位相との位相差が略０になるように第１スイッチ部および第２スイッチ部をオンする時間が制御されるように構成されていた第１実施形態の非接触給電システム１００と異なり、コンデンサ電圧の電圧値の第１スイッチ部および第２スイッチ部をオンする時間が変化される前後の値に基づいて、第１スイッチ部および第２スイッチ部をオンする時間が制御されるように構成されている。
【０１０１】
図１に示すように、第３実施形態による非接触給電システム３００には、給電装置３０１が設けられている。
【０１０２】
そして、図１０に示すように、給電装置３０１には、制御部３１３が設けられている。制御部３１３は、給電装置３０１の全体を制御するとともに、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ４を制御するように構成されている。なお、制御部３１３は、本発明の「スイッチ制御部」の一例である。
【０１０３】
また、給電装置３０１には、コンデンサ電圧検出部３１７ｂが設けられている。コンデンサ電圧検出部３１７ｂは、共振回路１１の共振コンデンサ１１ｂの電圧（コンデンサ電圧ＶC）の波形を取得することが可能に構成されている。そして、コンデンサ電圧検出部３１７ｂは、取得したコンデンサ電圧ＶCの波形を制御部３１３に伝達するように構成されている。
【０１０４】
また、給電装置３０１には、スイッチ駆動部３１７ｄが設けられている。スイッチ駆動部３１７ｄは、制御部３１３からの指令に基づいて、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンオフするように構成されている。また、第３実施形態による非接触給電システム３００のその他の構成は、第１実施形態における非接触給電システム１００と同様である。
【０１０５】
次に、図１１を参照して、第３実施形態における非接触給電システム３００のスイッチ部をオンする時間の制御処理フローについて説明する。なお、給電装置３０１の処理は、制御部３１３により行われる。
【０１０６】
ここで、第３実施形態では、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ４が変化されるとともに、コンデンサ電圧検出部３１７ｂにより検出された共振コンデンサ１１ｂ（コンデンサ電圧ＶC）の電圧値の第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ４の変化前後の値が比較され、コンデンサ電圧ＶCの電圧値が時間Ｔ４を変化させる前よりも大きくなるように、時間Ｔ４が制御される。以下、具体的に説明する。
【０１０７】
まず、ステップＳ１において、共振コンデンサ１１ｂの電圧値（たとえば、ピーク値）の取得が行われる。その後、ステップＳ２に進む。
【０１０８】
そして、ステップＳ２において、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ４が大きくされる。その後、ステップＳ３に進む。
【０１０９】
そして、ステップＳ３において、共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）の取得が行われる。その後、ステップＳ４に進む。
【０１１０】
そして、ステップＳ４において、ステップＳ３において取得した共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）が、時間Ｔ４の変化前（ステップＳ２以前）に取得した共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）よりも大きくなったか否かが判断される。共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）が、時間Ｔ４の変化前の電圧値よりも大きくなった場合には、ステップＳ２に戻り、共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）が、時間Ｔ４の変化前の電圧値よりも大きくなっていない場合には、ステップＳ５に進む。
【０１１１】
そして、ステップＳ５において、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ４が小さくされる。その後、ステップＳ６に進む。
【０１１２】
そして、ステップＳ６において、共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）の取得が行われる。その後、ステップＳ７に進む。
【０１１３】
そして、ステップＳ７において、ステップＳ６において取得した共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）が、時間Ｔ４の変化前（ステップＳ５以前）に取得した共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）よりも大きくなったか否かが判断される。共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）が、時間Ｔ４の変化前の電圧値よりも大きくなった場合には、ステップＳ５に戻る。また、共振コンデンサ１１ｂの電圧値（ピーク値）が、時間Ｔ４の変化前の電圧値よりも大きくなっていない場合には、非接触給電システム３００におけるスイッチ部をオンする時間の制御処理が終了される。
【０１１４】
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１１５】
第３実施形態では、上記のように、給電装置３０１に、共振コンデンサ１１ｂに印加される電圧値を検出することが可能に構成されたコンデンサ電圧検出部３１７ｂを設ける。また、制御部３１３を、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ４を変化させるとともに、コンデンサ電圧検出部３１７ｂにより検出された電圧値（ピーク値）の時間Ｔ４の変化前後の値を比較して、時間Ｔ４を変化させる前よりも大きくなるように、時間Ｔ４を制御するように構成する。
【０１１６】
ここで、駆動周波数ｆ１と給電装置３０１の共振周波数ｆ２とが一致する場合には、共振回路１１のインピーダンスが最小となり、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂの電圧値および電流値が大きくなる。そこで、上記のようにコンデンサ電圧ＶCの電圧値が時間Ｔ４を変化させる前よりも大きくなるように制御することにより、共振コンデンサ１１ｂの電圧値を大きくする程、給電装置３０１の共振周波数ｆ２とスマートフォン２の共振周波数ｆ３とがより近い値にすることができる。その結果、共振コンデンサ１１ｂの電圧値を大きくするように制御することにより、より容易に、給電装置３０１の共振周波数ｆ２とスマートフォン２の共振周波数ｆ３とを略等しくすることができる。また、第３実施形態による非接触給電システム３００のその他の効果は、第１実施形態における非接触給電システム１００と同様である。
【０１１７】
なお、今回開示された実施形態は、すべ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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１１８】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、本発明の受電装置を、スマートフォンに適用する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、受電装置をスマートフォン以外に適用してもよい。たとえば、電気自動車などに適用してもよい。
【０１１９】
また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の第１サブコンデンサおよび第１スイッチ部と第２サブコンデンサおよび第２スイッチ部との両方を設けて、給電装置の駆動周波数と共振周波数とを略一致させるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１サブコンデンサおよび第１スイッチ部のみ設けて、給電装置の駆動周波数と共振周波数とを略一致させるように構成してもよい。たとえば、図１２に示す第１変形例による給電装置４０１では、第２サブコンデンサおよび第２スイッチ部を含まない共振回路４１１が設けられている。
【０１２０】
ここで、第１変形例による給電装置４０１には、図１２に示すように、共振回路４１１とスイッチ制御部４１７が設けられている。そして、図１３に示すように、共振回路４１１には、給電コイル１１ａと、共振コンデンサ１１ｂと、第１サブコンデンサ１２ａと、第１スイッチ部１２ｂとが設けられている。
【０１２１】
そして、スイッチ制御部４１７は、位相比較器４１７ｄとスイッチ駆動部４１７ｄとを含む。位相比較器４１７ａは、第１実施形態による位相比較器４１７ａと同様の方法により、駆動信号の位相とコイル電流ＩLの位相との位相差φ３が略０となるように、第１スイッチ部１２ｂをオンする時間Ｔ５を算出するように構成されている。
【０１２２】
そして、スイッチ駆動部４１７ｄは、位相比較器４１７ａから取得した時間Ｔ５の情報に基づいて、第１スイッチ部１２ｂをオンオフするように構成されている。
【０１２３】
そして、スイッチ駆動部４１７ｄは、位相比較器４１７ａから取得した時間Ｔ５の情報に基づいて、第１スイッチ部１２ｂをオンオフするように構成されている。具体的には、図１４に示すように、時点ｔ４２から時点ｔ４４、および、時点ｔ４５から時点ｔ４７において、第１スイッチ部１２ｂがオンされるように構成されている。これにより、コイル電流ＩLの周期と駆動信号の周期とは、ともに時点ｔ４３から時点ｔ４６の期間となり、位相差φ３は略０となる。
【０１２４】
また、上記第３実施形態では、スイッチ部をオンする時間を変化させるとともに、共振コンデンサの電圧値のスイッチ部をオンする時間の変化前後の値を比較して、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、スイッチ部をオンする時間を変化させるとともに、給電コイルの電流値のスイッチ部をオンする時間の変化前後の値を比較して、スイッチ部をオンする時間を制御するように構成してもよい。たとえば、図１５に示す第２変形例による給電装置５０１では、コイル電流検出部５１７ｂが設けられている。
【０１２５】
ここで、第２変形例による給電装置５０１には、図１５に示すように、制御部５１３と、コイル電流検出部５１７ｂと、スイッチ駆動部５１７ｄとが設けられている。
【０１２６】
そして、コイル電流検出部５１７ｂは、給電コイル１１ａに流れる電流値を検出することが可能に構成されている。また、制御部５１３は、第１スイッチ部１２ｂおよび第２スイッチ部１２ｄをオンする時間Ｔ６を変化させるとともに、コイル電流検出部５１７ｂにより時間Ｔ６の変化前後の電流値を比較して、電流値が時間Ｔ６を変化させる前よりも大きくなるように、時間Ｔ６を制御するように構成されている。
【０１２７】
また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の共振周波数等（たとえば、８８ｋＨｚおよび１１９ｋＨｚ等）に関して、数値の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、共振周波数は、駆動周波数よりも大きく、かつ、共振周波数は、スイッチ部をオンする時間が制御されることにより、駆動周波数に略等しい大きさに変化されることが可能な周波数であればよい。
【０１２８】
また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の給電装置に、１つの給電コイルを含む例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数の給電コイルを含む給電装置を用いてもよい。
【０１２９】
また、上記第１〜第３実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御部の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１、２０１、３０１、４０１、５０１  給電装置（非接触給電装置）
２  スマートフォン（受電装置）
１１ａ  給電コイル
１１ｂ  共振コンデンサ
１２ａ、２１２ａ  第１サブコンデンサ（サブコンデンサ）
１２ｂ、２１２ｂ  第１スイッチ部（スイッチ部）
１２ｃ、２１２ｃ  第２サブコンデンサ（サブコンデンサ）
１２ｄ、２１２ｄ  第２スイッチ部（スイッチ部）
１７、２１７、４１７  スイッチ制御部
１７ａ、２１７ａ、４１７ａ  位相比較器（位相差検出部）
２１ａ  受電コイル
１００、２００、３００  非接触給電システム
２１２ｅ  第１ダイオード部（ダイオード部）
２１２ｆ  第２ダイオード部（ダイオード部）
３１３、５１３  制御部（スイッチ制御部）
３１７ｂ  コンデンサ電圧検出部（検出部）
５１７ｂ  コイル電流検出部（検出部）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2016021790.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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