(57)【要約】【課題】共振回路の共振周波数が受電装置の共振周波数と異なる場合でも、比較的大きな電力を効率よく給電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とを含む共振回路１１と、共振回路１１に接続されているスイッチ部１７と、駆動信号Ｓ１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、スイッチ部１７のオフの時間Ｔ１を制御するように構成されているスイッチ制御部１８とを備える。【選択図】図２
2016010169.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、１つの共振コンデンサとを含む共振回路と、
前記共振回路に接続されているスイッチ部と、
前記共振回路を駆動す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が略０となるように、前記スイッチ部のオンオフの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】
前記共振回路は、前記共振回路の共振周波数が前記駆動信号の駆動周波数よりも大きくなるように構成されており、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部をオンオフさせて、前記共振周波数を有する前記共振回路の前記電力の波形を変化させることにより、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となるように制御するように構成されている、請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記共振コンデンサまたは前記給電コイルのうちの少なくとも一方の電圧の位相を検出することが可能な電圧位相検出部をさらに備え、
前記スイッチ制御部は、前記駆動信号の位相と前記共振コンデンサまたは前記給電コイルのうちの少なくとも一方の電圧の位相との位相差が略９０度となるように、前記スイッチ部のオンオフの時間を制御する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】
前記スイッチ部は、前記共振回路を切断する状態と、前記共振回路を導通させる状態とを切り替えることが可能なように前記共振回路に接続されている、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】
前記スイッチ制御部は、前記共振コンデンサの電圧値または前記給電コイルの電圧値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点において前記スイッチ部を所定の時間オフすることにより、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を略０にするように構成されている、請求項４に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記スイッチ制御部は、前記共振コンデンサの電圧値または前記給電コイルの電圧値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点の全てではなく一部の前記時点において、前記スイッチ部を前記所定の時間オフすることにより、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を略０にするように構成されている、請求項５に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
外部からの電力をスイッチングにより前記駆動信号に基づいた交流の電力に変換して、前記給電磁界を発生させるための電力として前記共振回路に供給する電力変換部をさらに備え、
前記電力変換部は、前記スイッチ部を兼ねるように構成されている、請求項４〜６のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記スイッチ部は、前記給電コイルを短絡させることが可能なように前記給電コイルに対して並列に接続されるように設けられている、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９】
前記スイッチ制御部は、前記給電コイルの電流値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点において前記スイッチ部を所定の時間オンすることにより、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を略０にするように構成されている、請求項８に記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
前記スイッチ制御部は、前記共振回路に蓄積されるエネルギーが、前記給電コイルまたは前記共振コンデンサのうちの一方に蓄積されずに、他方に蓄積された状態になった時点で、前記スイッチ部のオンオフを切り替える制御を行うように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項１１】
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、１つの共振コンデンサとが設けられている給電装置側共振回路と、前記給電装置側共振回路に接続されているスイッチ部と、前記スイッチ部のオンオフの時間を制御す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、前記給電装置側共振回路を駆動す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が略０となるように、前記スイッチ部のオンオフの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有する共振回路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有する共振回路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、インダクタ（給電コイル）およびキャパシタ（共振コンデンサ）を有する共振回路を備えた無線電力伝送装置が開示されている。この無線電力伝送装置には、送信装置と受信装置とが設けられている。そして、送信装置には、共振回路と可変電圧源とが設けられている。また、共振回路は、インダクタと複数のキャパシタとを含み、複数のキャパシタは、バリキャップを含むように構成されている。そして、バリキャップは、可変電圧源から印加される電圧値が大きくなると、容量値が小さくなる性質を有する。これにより、送信装置は、可変電圧源の電圧値を調整することによって、インダクタのインダクタンスと複数のキャパシタの容量値（合成された容量値）とにより定まる共振周波数を調整することが可能に構成されている。その結果、送信装置の共振周波数と受信装置の共振周波数とが異なる場合でも、バリキャップに印加する電圧値を調整して、送信装置の共振周波数と受信装置の共振周波数とを略等しくすることが可能になる。これにより、この無線電力伝送装置は、送信装置の共振周波数と受信装置の共振周波数とが異なる場合でも、送電装置から受信装置への送電を行うことが可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１―１６６８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、一般的には、バリキャップは、通常のコンデンサ（所定の容量値を有するコンデンサ）に比べて、耐電圧および耐電流が小さいという不都合がある。このため、上記特許文献１の無線電力伝送装置では、比較的大きな電力（たとえば、１００ｍＷを超える電力）を給電することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
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、共振回路の共振周波数が受電装置の共振周波数と異なる場合でも、比較的大きな電力を効率よく給電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】
【０００７】
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、１つの共振コンデンサとを含む共振回路と、共振回路に接続されているスイッチ部と、共振回路を駆動す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となるように、スイッチ部のオンオフの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。
【０００８】
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、スイッチ部を、共振回路に接続するように設ける。また、スイッチ制御部を、共振回路を駆動す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となるように、スイッチ部のオンオフの時間を制御するように構成する。これにより、共振回路に接続されているスイッチ部が共振回路を切断するようにオフする場合は、共振コンデンサにエネルギーが蓄えらえた状態を維持させることができる。この場合、スイッチ部がオフしている時間分、共振回路の共振周波数を疑似的に変化させることができる。また、共振回路に接続されているスイッチ部が給電コイルを短絡するようにオンする場合は、給電コイルにエネルギーが蓄えられた状態を維持させることができる。この場合、スイッチ部がオンしている時間分、共振回路の共振周波数を疑似的に変化させることができる。このため、バリキャップを用いることなく、共振回路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）とを略等しくすることができる。その結果、共振回路の共振周波数が外部受電装置の共振周波数と異なる場合でも、比較的大きな電力を効率よく給電することができる。
【０００９】
上記第１の局面による非接触給電装置では、好ましくは、共振回路は、共振回路の共振周波数が駆動信号の駆動周波数よりも大きくなるように構成されており、スイッチ制御部は、スイッチ部をオンオフさせて、共振周波数を有する共振回路の電力の波形を変化させることにより、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となるように制御するように構成されている。このように構成すれば、共振回路に接続されているスイッチ部が共振回路を切断するようにオフする場合は、スイッチ部がオフしている時間分、共振周波数を有する共振回路の電力の波形を引き延ばすように変化させることができる。また、共振回路に接続されているスイッチ部が給電コイルを短絡するようにオンする場合は、スイッチ部がオンしている時間分、共振周波数を有する共振回路の電力の波形を引き延ばすように変化させることができる。その結果、共振回路の共振周波数を疑似的に小さくすることができる。このため、共振回路を共振回路の共振周波数が駆動信号の駆動周波数よりも大きくなるように構成して共振回路の共振周波数を疑似的に小さくすることにより、容易に、共振回路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）とを略等しくすることができる。
【００１０】
上記第１の局面による非接触給電装置では、好ましくは、共振コンデンサまたは給電コイルのうちの少なくとも一方の電圧の位相を検出することが可能な電圧位相検出部をさらに備え、スイッチ制御部は、駆動信号の位相と共振コンデンサまたは給電コイルのうちの少なくとも一方の電圧の位相との位相差が略９０度となるように、スイッチ部のオンオフの時間を制御するように構成されている。ここで、共振コンデンサまたは給電コイルのうちの少なくとも一方の電圧の位相と、給電コイルに流れる電流の位相との位相差は、９０度である。また、一般的に、共振コンデンサまたは給電コイルのうちの少なくとも一方の電圧の位相を検出することが可能な電圧位相検出部は、給電コイルに流れる電流の位相を検出することが可能な検出部に比べて、容易に構成することができる。そこで、上記のような構成を有する電圧位相検出部を備えるようにすれば、非接触給電装置を容易に構成することができるとともに、駆動信号の位相と給電コイルに流れる電流の位相（共振コンデンサまたは給電コイルのうちの少なくとも一方の電圧の位相と９０度異なる位相）との位相差を検出することができる。
【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、スイッチ部は、共振回路を切断する状態と、共振回路を導通させる状態とを切り替えることが可能なように共振回路に接続されている。このように構成すれば、共振回路を切断する状態では、共振回路内で電流が流れるのを抑制することができるので、容易に、給電コイルに流れる電流の波形を変化させることができる。その結果、容易に、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略０にすることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、スイッチ制御部は、共振コンデンサの電圧値または給電コイルの電圧値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点においてスイッチ部を所定の時間オフすることにより、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略０にするように構成されている。ここで、共振コンデンサの電圧値または給電コイルの電圧値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点では、共振回路に流れる電流が略０となる。そこで、上記のように構成すれば、共振回路に流れる電流が略０の状態で、スイッチ部を所定の時間オフすることができるので、スイッチ部をオフす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。
【００１３】
上記共振コンデンサの電圧値または給電コイルの電圧値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点においてスイッチ部を所定の時間オフする非接触給電装置において、好ましくは、スイッチ制御部は、共振コンデンサの電圧値または給電コイルの電圧値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点の全てではなく一部の時点において、スイッチ部を所定の時間オフすることにより、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略０にするように構成されている。このように構成すれば、共振コンデンサの電圧値または給電コイルの電圧値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点の全ての時点においてスイッチ部を所定の時間オフする場合と異なり、スイッチ部をオフする回数を少なくすることができるので、スイッチ部をオフする際に生じるエネルギーの損失を、より抑制することができる。
【００１４】
上記共振回路を切断する状態と共振回路を導通させる状態とを切り替えることが可能なように共振回路に接続されているスイッチ部を備える非接触給電装置において、好ましくは、外部からの電力をスイッチングにより駆動信号に基づいた交流の電力に変換して、給電磁界を発生させるための電力として共振回路に供給する電力変換部をさらに備え、電力変換部は、スイッチ部を兼ねるように構成されている。このように構成すれば、電力変換部と、スイッチ部とを別々に設ける必要がない分、非接触給電装置の部品点数が増加するのを抑制することができる。
【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、スイッチ部は、給電コイルを短絡させることが可能なように給電コイルに対して並列に接続されるように設けられている。このように構成すれば、給電コイルを短絡させた状態では、給電コイルに流れる電流の大きさを維持させることができるので、容易に、給電コイルに流れる電流の波形を変化させることができる。その結果、容易に、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略０にすることができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、スイッチ制御部は、給電コイルの電流値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点においてスイッチ部を所定の時間オンすることにより、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略０にするように構成されている。ここで、給電コイルの電流値が最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点では、給電コイルの電圧値および共振コンデンサの電圧値が略０となる。そこで、上記のように構成すれば、給電コイルの電圧値および共振コンデンサの電圧値が略０となる状態で、スイッチ部を所定の時間オンすることができるので、スイッチ部をオンす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。
【００１７】
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、共振回路に蓄積されるエネルギーが、給電コイルまたは共振コンデンサのうちの一方に蓄積されずに、他方に蓄積された状態になった時点で、スイッチ部のオンオフを切り替える制御を行うように構成されている。ここで、給電コイルまたは共振コンデンサのうちの一方に蓄積されずに、他方に蓄積された状態になった時点では、共振回路に流れる電流が略０または給電コイルの電圧値が略０となる状態となる。そこで、上記のように構成すれば、共振回路に流れる電流が略０または給電コイルの電圧値が略０となる状態で、スイッチ部をオンオフすることができるので、スイッチ部をオンオフす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。
【００１８】
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、１つの共振コンデンサとが設けられている給電装置側共振回路と、給電装置側共振回路に接続されているスイッチ部と、スイッチ部のオンオフの時間を制御す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、給電装置側共振回路を駆動す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となるように、スイッチ部のオンオフの時間を制御するように構成されている。
【００１９】
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、スイッチ部を、共振回路に接続されているように設ける。また、スイッチ制御部を、共振回路を駆動す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となるように、スイッチ部のオンオフの時間を制御するように構成する。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、共振回路の共振周波数が受電装置の共振周波数と異なる場合でも、比較的大きな電力を効率よく給電することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上記のように、共振回路の共振周波数が受電装置の共振周波数と異なる場合でも、比較的大きな電力を効率よく給電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１〜第６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および第４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実施形態による位相比較器の構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるスイッチ部のオフの時間の算出方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態による受電装置の構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるスイッチ制御部の動作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２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８】本発明の第２実施形態によるスイッチ制御部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】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１０】本発明の第４実施形態によるスイッチ制御部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第５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１２】本発明の第６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１３】本発明の第１実施形態の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１４】本発明の第１実施形態の変形例による給電装置のスイッチ制御部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。給電装置１は、地面などに配置されている。また、給電装置１は、給電コイル１１ａを含み、給電コイル１１ａは、給電装置１の後述する受電装置２側（上方側）に配置されている。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。
【００２５】
そして、非接触給電システム１００には、受電装置２が設けられている。受電装置２は、電気自動車２ａの内部に配置されている。電気自動車２ａは、給電装置１が配置されている近傍（上方）に停車している。また、受電コイル２１ａは、受電装置２の給電装置１側（地面側）に設けられている。そして、電気自動車２ａが給電装置１の近傍（上方）に停車されている状態で、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。
【００２６】
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、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。給電コイル１１ａは、後述するＡＣ／ＤＣ電源部１４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】
そして、給電装置１には、制御部１２が設けられている。制御部１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を含み、後述する発振回路１３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。
【００２８】
そして、給電装置１には、発振回路１３が設けられている。発振回路１３は、制御部１２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Ｓ１を出力可能に構成されている。たとえば、高周波の駆動周波数ｆ１は、規格等（Ａ４ＷＰ等）により定められた周波数（６．７８ＭＨｚ）に設定されている。また、発振回路１３は、駆動信号Ｓ１の位相を基準（位相０度）として、駆動信号Ｓ１から位相を９０度遅らせた（または早くした）比較用信号Ｓ２を出力するように構成されている。
【００２９】
ここで、第１実施形態では、共振回路１１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よりも大きくなるように構成されている。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（６．７８ＭＨｚ）よりも大きくなるような値に設定されている。
【００３０】
そして、給電装置１には、ＡＣ／ＤＣ電源部１４が設けられている。ＡＣ／ＤＣ電源部１４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１４は、制御部１２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。
【００３１】
そして、給電装置１には、ゲートドライブ回路１５が設けられている。また、給電装置１には、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１６ａおよび１６ｂが設けられている。ゲートドライブ回路１５は、ＦＥＴ１６ａおよび１６ｂに接続されている。
【００３２】
また、ＦＥＴ１６ａおよび１６ｂは、ＡＣ／ＤＣ電源部１４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。そして、ゲートドライブ回路１５は、発振回路１３から、駆動信号Ｓ１を取得するとともに、取得した駆動信号Ｓ１に応じて、ＦＥＴ１６ａとＦＥＴ１６ｂとのうちの一方がオンの状態になり、他方がオフの状態になるように、ＦＥＴ１６ａとＦＥＴ１６ｂとをオンオフするように構成されている。
【００３３】
そして、ＦＥＴ１６ａがオンの場合には、ＦＥＴ１６ｂは、オフすることにより給電コイル１１ａ側にＡＣ／ＤＣ電源部１４からの電圧を印加するように構成されている。また、ＦＥＴ１６ａがオフの場合には、ＦＥＴ１６ｂは、オンすることにより、給電コイル１１ａに印加される電圧を０にするように構成されている。すなわち、ゲートドライブ回路１５は、いわゆるハーフブリッジ回路として構成されており、ＡＣ／ＤＣ電源部１４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。
【００３４】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、給電装置１には、スイッチ部１７が設けられている。スイッチ部１７は、ＦＥＴなどにより構成されており、ＦＥＴ１６ａおよびＦＥＴ１６ｂと給電コイル１１ａとの間に設けられている。そして、スイッチ部１７は、後述するスイッチ制御部１８からの指令に基づいて、共振回路１１を切断する状態（オフ）と、共振回路１１を導通させる状態（オン）とを切り替えることが可能なように構成されている。
【００３５】
また、給電装置１には、スイッチ制御部１８が設けられている。スイッチ制御部１８は、位相比較器１８ａと、コンデンサ電圧検出部１８ｂと、スイッチ駆動部１８ｃとを含む。なお、位相比較器１８ａとコンデンサ電圧検出部１８ｂとは、本発明の「電圧位相検出部」の一例である。
【００３６】
ここで、第１実施形態では、コンデンサ電圧検出部１８ｂ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。すなわち、コンデンサ電圧検出部１８ｂは、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１８ｂは、取得したコンデンサ電圧ＶＣの波形を位相比較器１８ａに伝達するように構成されている。
【００３７】
そして、第１実施形態では、スイッチ制御部１８は、共振回路１１を駆動する駆動信号Ｓ１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、スイッチ部１７のオフの時間Ｔ１を制御するように構成されている。
【００３８】
具体的には、図３に示すように、スイッチ制御部１８の位相比較器１８ａは、位相差検出部１１８ａと、積分部１１８ｂと、係数乗算部１１８ｃとを含む。位相差検出部１１８ａは、発振回路１３から比較用信号Ｓ２を取得するように構成されている。また、位相差検出部１１８ａは、コンデンサ電圧ＶＣ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１１８ａは、取得した比較用信号Ｓ２と取得したコンデンサ電圧ＶＣ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。
【００３９】
ここで、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの位相と、コンデンサ電圧ＶＣの位相との位相差は、９０度となることが知られている。すなわち、コンデンサ電圧ＶＣの位相と比較用信号Ｓ２（駆動信号Ｓ１に対して位相差９０度）の位相との位相差φ１と、駆動信号Ｓ１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とは、同一の値を有する。
【００４０】
そして、図３に示すように、積分部１１８ｂは、位相差φ１を位相差検出部１１８ｂ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１１８ｃは、積分部１１８ｂ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、スイッチ部１７のオフの時間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１８ａは、いわゆるＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を行うように構成されている。
【００４１】
たとえば、図４に示すように、スイッチ駆動部１８ｃがスイッチ部１７を時間Ｔ１の間、オフさせた後、位相差φ１が略０とならない場合に、位相比較器１８ａ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、時間Ｔ２に収束され、位相差φ１が略０になる。なお、時間Ｔ２は、本発明の「所定の時間」の一例である。
【００４２】
そして、図２に示すように、スイッチ駆動部１８ｃは、コンデンサ電圧検出部１８ｂからコンデンサ電圧ＶＣを取得するとともに、位相比較器１８ａから時間Ｔ１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１８ｃ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、スイッチ部１７をオンオフするように構成されている。
【００４３】
また、図５に示すように、受電装置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ＤＣ／ＤＣコンバータ２３および２次電池２４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Ｓ１の駆動周波数ｆ１と同様に、規格等（Ａ４ＷＰ等）により定められた周波数（６．７８ＭＨｚ）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Ｓ１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と受電装置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、受電装置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、受電装置２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、整流された直流の電圧値を後述する２次電池２４が充電するのに適した一定の直流の電圧値に変換するように構成されている。
【００４７】
そして、受電装置２には、２次電池２４が設けられている。２次電池２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から供給された電力を充電するように構成されている。
【００４８】
（スイッチ部１７の駆動前の動作）
次に、図６を参照して、スイッチ部１７を駆動させる以前（スイッチ部１７駆動前）の非接触給電システム１００の動作について説明する。
【００４９】
まず、時点ｔ１から時点ｔ２においては、コンデンサ電圧ＶＣは、次第に大きくなる。また、比較用信号Ｓ２は、オンされている。そして、時点ｔ２において、コンデンサ電圧ＶＣは、最大値となる。
【００５０】
そして、時点ｔ２から時点ｔ４においては、コンデンサ電圧ＶＣは、次第に小さくなる。そして、時点ｔ４において、コンデンサ電圧ＶＣは、略０となる。また、共振回路１１の共振周波数ｆ２は、駆動信号Ｓ１（比較用信号Ｓ２）の駆動周波数ｆ１よりも大きいので、比較用信号Ｓ２は、時点ｔ５（時点ｔ４よりも後）においてオフされる。この場合、コンデンサ電圧ＶＣの位相と、比較用信号Ｓ２の位相との位相差は、位相差φ１となる。
【００５１】
そして、時点ｔ８において、コンデンサ電圧ＶＣは、時点ｔ１の値と等しくなる。したがって、スイッチ部１７を駆動させる前の非接触給電システム１００の周期は、時点ｔ１から時点ｔ８までの期間となる。
【００５２】
また、スイッチ部１７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。
【００５３】
（スイッチ部１７の駆動中の動作）
次に、図６を参照して、共振回路１１を駆動する駆動信号Ｓ１（比較用信号Ｓ２）の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬ（コンデンサ電圧ＶＣ）の位相との位相差φ１が略０となるように、スイッチ部１７を駆動させた場合（スイッチ部１７駆動中）の非接触給電システム１００の動作について説明する。なお、スイッチ部１７の駆動の制御は、スイッチ制御部１８により行われる。
【００５４】
まず、時点ｔ１から時点ｔ２においては、コンデンサ電圧ＶＣは、次第に大きくなる。また、比較用信号Ｓ２は、オンされている。そして、時点ｔ２において、コンデンサ電圧ＶＣは、最大値となる。
【００５５】
ここで、第１実施形態では、コンデンサ電圧ＶＣが最大となる時点ｔ２および最小となる時点ｔ６において、スイッチ部１７を時間Ｔ２の間オフして、コンデンサ電圧ＶＣの波形を変化させることにより、駆動信号Ｓ１（比較用信号Ｓ２）の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬ（コンデンサ電圧ＶＣ）の位相との位相差φ１が略０にされる。
【００５６】
すなわち、第１実施形態では、共振回路１１に蓄積されるエネルギーＥ１が、給電コイル１１ａには蓄積されずに、共振コンデンサ１１ｂに蓄積された状態になった時点（時点ｔ２および時点ｔ６）で、スイッチ部１７のオンオフが切り替えられる。
【００５７】
ここで、エネルギーＥ１、共振コンデンサ１１ｂの容量値をＣ、給電コイル１１ａのインダクタンスをＬとした場合、エネルギーＥ１は、以下の式（１）により表すことが可能になる。
Ｅ１＝１／２×Ｃ×ＶＣ２＋１／２×Ｌ×ＩＬ２・・・（１）
【００５８】
時点ｔ２では、コンデンサ電圧ＶＣは、最大値となる。一方、コイル電流ＩＬの位相は、コンデンサ電圧ＶＣの位相と９０度異なるので、コイル電流ＩＬは、０となる。したがって、エネルギーＥ１は、以下の式（２）で表される状態となる。
Ｅ１＝１／２×Ｃ×ＶＣ２・・・（２）
【００５９】
そして、時点ｔ２から時点ｔ３の期間（時間Ｔ２）、スイッチ部１７がオフされる。この場合、コイル電流ＩＬは、０であるので、共振回路１１が切断されることによるエネルギーＥ１の損失は略０である。そして、共振回路１１が切断されるので、コンデンサ電圧ＶＣは、時点ｔ２から時点ｔ３の期間、変化しない。
【００６０】
そして、時点ｔ３から時点ｔ５においては、コンデンサ電圧ＶＣは、次第に小さくなる。そして、時点ｔ５において、コンデンサ電圧ＶＣは、略０となる。また、比較用信号Ｓ２も、時点ｔ５においてオフされる。この場合、コンデンサ電圧ＶＣの位相と、比較用信号Ｓ２の位相との位相差φ１は、略０となる。
【００６１】
そして、時点ｔ９において、コンデンサ電圧ＶＣは、時点ｔ１の値と等しくなる。したがって、コンデンサ電圧ＶＣの波形の周期は、時点ｔ１から時点ｔ９までの期間となり、比較用信号Ｓ２（駆動信号Ｓ１）の周期と等しくなる。すなわち、コンデンサ電圧ＶＣの周波数（共振回路１１の共振周波数ｆ２）は、疑似的に駆動信号Ｓ１の駆動周波数ｆ１と等しい値に変化される。
【００６２】
また、コンデンサ電圧ＶＣは、振幅Ａ２を有する。そして、振幅Ａ２は、スイッチ部１７の駆動前の振幅Ａ１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、スイッチ部１７を駆動させる前に対して、小さくなったことを意味する。
【００６３】
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。
【００６４】
第１実施形態では、上記のように、スイッチ部１７を、共振回路１１に接続するように設ける。また、スイッチ制御部１８を、共振回路１１を駆動する駆動信号Ｓ１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、スイッチ部１７のオフの時間Ｔ１を制御するように構成する。これにより、共振回路１１に接続されているスイッチ部１７が、共振回路１１を切断するようにオフしている間は、共振コンデンサ１１ｂにエネルギーＥ１が蓄えらえた状態を維持させることができる。そして、スイッチ部１７がオフしている時間Ｔ１分（時間Ｔ２分）、共振回路１１の共振周波数ｆ２を疑似的に変化させることができる。このため、バリキャップを用いることなく、共振回路１１の共振周波数ｆ２と受電装置２の共振周波数ｆ３（駆動周波数ｆ１）とを略等しくすることができる。その結果、共振回路１１の共振周波数ｆ２が受電装置１の共振周波数ｆ３と異なる場合でも、比較的大きな電力を効率よく給電することができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、共振回路１１を、共振回路１１の共振周波数ｆ２が駆動信号Ｓ１の駆動周波数ｆ１よりも大きくなるように構成する。また、スイッチ制御部１８を、スイッチ部１７をオンオフさせて、共振周波数ｆ２を有する共振回路１１の電力（コンデンサ電圧ＶＣ）の波形を変化させることにより、駆動信号Ｓ１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となるように制御するように構成する。これにより、共振回路１１に接続されているスイッチ部１７が共振回路１１を切断するようにオフしている間は、オフしている時間Ｔ１分（時間Ｔ２分）、共振周波数ｆ２を有する給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの波形（共振コンデンサ１１ｂに印加されるコンデンサ電圧ＶＣの波形）を引き延ばすように変化させることができる。その結果、容易に、共振回路１１の共振周波数ｆ２を疑似的に小さくすることができる。このため、共振回路１１を共振回路１１の共振周波数ｆ２が駆動信号の駆動周波数ｆ１よりも大きくなるように構成して、共振回路１１の共振周波数ｆ２を疑似的に小さくすることにより、容易に、共振回路１１の共振周波数ｆ２と受電装置２の共振周波数ｆ３（駆動周波数ｆ１）とを略等しくすることができる。
【００６６】
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のコンデンサ電圧ＶＣの位相を検出することが可能なコンデンサ電圧検出部１８ｂおよび位相比較器１８ａを設ける。また、スイッチ制御部１８を、駆動信号Ｓ１の位相とコンデンサ電圧ＶＣの位相との位相差が略９０度（比較用信号Ｓ２の位相とコンデンサ電圧ＶＣの位相との位相差が略０）となるように、スイッチ部１７のオフの時間Ｔ１を制御するように構成する。ここで、コンデンサ電圧ＶＣの位相と、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの位相との位相差は、９０度である。また、一般的に、コンデンサ電圧ＶＣの位相を検出することが可能なコンデンサ電圧検出部１８ｂおよび位相比較器１８ａは、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの位相を検出することが可能な検出部（たとえば、カレントセンサなど）に比べて、容易に設けることができる。そこで、上記のような構成を有するコンデンサ電圧検出部１８ｂおよび位相比較器１８ａを設けることにより、給電装置１を容易に構成することができるとともに、駆動信号Ｓ１の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの位相（コンデンサ電圧ＶＣの位相と９０度異なる位相）との位相差φ１を検出することができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、スイッチ部１７を、共振回路１１を切断する状態と、共振回路１１を導通させる状態とを切り替えることが可能なように共振回路１１に接続する。これにより、共振回路１１を切断する状態では、共振回路１１内で電流が流れるのを抑制することができるので、容易に、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの波形（コンデンサ電圧ＶＣの波形）を変化させることができる。その結果、容易に、駆動信号Ｓ１の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの位相との位相差を略０にすることができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、スイッチ制御部１８を、コンデンサ電圧ＶＣが最大となる時点ｔ２および最小となる時点ｔ６においてスイッチ部１７を時間Ｔ２の間オフすることにより、駆動信号Ｓ１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を略０にするように構成する。ここで、コンデンサ電圧ＶＣが最大となる時点ｔ２および最小となる時点ｔ６では、共振回路１１に流れる電流（コイル電流ＩＬ）が略０となる。そこで、上記のように構成することにより、共振回路１１に流れる電流が略０の状態で、スイッチ部１７を時間Ｔ２の間オフすることができるので、スイッチ部１７をオフする際に生じるエネルギーＥ１の損失を抑制することができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、スイッチ制御部１８を、共振回路１１に蓄積されるエネルギーＥ１が、給電コイル１１ａに蓄積されずに、共振コンデンサ１１ｂに蓄積された状態になった時点（時点ｔ２および時点ｔ６）で、スイッチ部１７のオンオフを切り替える制御を行うように構成する。ここで、給電コイル１１ａに蓄積されずに、共振コンデンサ１１ｂに蓄積された状態になった時点（時点ｔ２および時点ｔ６）では、共振回路１１に流れる電流（コイル電流ＩＬ）が略０となる状態となる。そこで、上記のように構成することにより、共振回路１１に流れる電流が略０となる状態で、スイッチ部１７をオンオフすることができるので、スイッチ部１７をオンオフする際に生じるエネルギーＥ１の損失を抑制することができる。
【００７０】
（第２実施形態）
次に、図１および図７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、スイッチ部が、共振回路を切断する状態と共振回路を導通させる状態とを切り替えることが可能なように共振回路に接続されていた第１実施形態の非接触給電システム１００と異なり、スイッチ部は、給電コイルを短絡させることが可能なように給電コイルに対して並列に接続されるように設けられている。
【００７１】
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。
【００７２】
そして、図７に示すように、給電装置２０１には、発振回路２１３が設けられている。発振回路２１３は、第１実施形態による発振回路１３と異なり、比較用信号Ｓ３を出力するように構成されている。そして、比較用信号Ｓ３の位相と、駆動信号Ｓ１の位相との位相差は、０となるように設定されている。
【００７３】
また、給電装置２０１には、共振回路２１１が設けられている。共振回路２１１は、給電コイル１１ａと共振コンデンサ１１ｂとスイッチ部２１７とを含む。
【００７４】
ここで、第２実施形態では、スイッチ部２１７は、給電コイル１１ａを短絡させることが可能なように給電コイル１１ａに対して並列に接続されるように設けられている。すなわち、スイッチ部２１７がオンされた場合には、給電コイル１１ａの両端が短絡され、給電コイル１１ａの両端の電位差は０となる。
【００７５】
また、給電装置２０１には、スイッチ制御部２１８が設けられている。スイッチ制御部２１８は、位相比較器２１８ａとコイル電流検出部２１８ｂとスイッチ駆動部２１８ｃとを含む。
【００７６】
そして、コイル電流検出部２１８ｂは、カレントセンサなどを含み、給電コイル１１ａのコイル電流ＩＬの波形（電流値および位相）を取得するように構成されている。
【００７７】
また、位相比較器２１８ａは、コイル電流検出部２１８ｂからコイル電流ＩＬの波形を取得するとともに、発振回路２１３から比較用信号Ｓ３を取得するように構成されている。そして、位相比較器２１８ａは、取得したコイル電流ＩＬの波形と比較用信号Ｓ３とに基づいて、位相差φ２と、スイッチ部２１７をオンさせる時間Ｔ３とを算出するように構成されている。また、位相比較器２１８ａは、時間Ｔ３の情報をスイッチ駆動部２１８ｃに伝達するように構成されている。
【００７８】
そして、スイッチ駆動部２１８ｃは、位相比較器２１８ａから時間Ｔ３の情報とコイル電流検出部２１８ｂからコイル電流ＩＬとを取得して、取得した位相比較器２１８ａから時間Ｔ３の情報とコイル電流検出部２１８ｂからコイル電流ＩＬとに基づいて、スイッチ部２１７をオンオフさせ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。
【００７９】
次に、図８を参照して、共振回路２１１を駆動する駆動信号Ｓ１（比較用信号Ｓ３）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、スイッチ部２１７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、スイッチ部２１７の駆動の制御は、スイッチ制御部２１８により行われる。
【００８０】
まず、時点ｔ１１から時点ｔ１２においては、コイル電流ＩＬは、次第に大きくなる。また、比較用信号Ｓ３は、オンされている。そして、時点ｔ１２において、コイル電流ＩＬは、最大値となる。
【００８１】
ここで、第２実施形態では、コイル電流ＩＬが最大となる時点ｔ１２および最小となる時点ｔ１６において、スイッチ部２１７を時間Ｔ３の間オンすることにより、駆動信号Ｓ１（比較用信号Ｓ３）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にされる。
【００８２】
すなわち、第２実施形態では、共振回路２１１に蓄積されるエネルギーＥ２が、共振コンデンサ１１ｂには蓄積されずに、給電コイル１１ａに蓄積された状態になった時点（時点ｔ１２および時点ｔ１６）で、スイッチ部２１７のオンオフが切り替えられる。
【００８３】
ここで、エネルギーＥ２、共振コンデンサ１１ｂの容量値をＣ、給電コイル１１ａのインダクタンスをＬとした場合、以下の式（３）に表すことが可能になる。
Ｅ２＝１／２×Ｃ×ＶＣ２＋１／２×Ｌ×ＩＬ２・・・（３）
【００８４】
時点ｔ１２では、コイル電流ＩＬは、最大値となる。一方、コンデンサ電圧ＶＣの位相は、コイル電流ＩＬの位相と９０度異なるので、コンデンサ電圧ＶＣは、０となる。したがって、以下の式（４）の状態となる。
Ｅ２＝１／２×Ｌ×ＩＬ２・・・（４）
【００８５】
そして、時点ｔ１２から時点ｔ１３の期間（時間Ｔ３の間）、スイッチ部２１７がオンされる。この場合、給電コイル１１ａおよび共振コンデンサ１１ｂ電圧値は、略０であるので、給電コイル１１ａが短絡されることによるエネルギーＥ２の損失は略０である。そして、給電コイル１１ａが短絡されるので、コイル電流ＩＬは、時点ｔ１２から時点ｔ１３の期間、変化しない。
【００８６】
そして、時点ｔ１３から時点ｔ１５においては、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、コイル電流ＩＬは、略０となる。また、比較用信号Ｓ３も、時点ｔ１５においてオフされる。この場合、コイル電流ＩＬの位相と、比較用信号Ｓ３の位相との位相差φ２は、略０となる。なお、スイッチ部２１７を駆動させる前の位相差φ２は、時点ｔ１４から時点ｔ１５に対応する位相である。
【００８７】
そして、時点ｔ１７において、コイル電流ＩＬは、時点ｔ１１の値と等しくなる。したがって、コイル電流ＩＬの波形の周期は、時点ｔ１１から時点ｔ１７までの期間となり、比較用信号Ｓ３（駆動信号Ｓ１）の周期と等しくなる。すなわち、共振回路２１１の共振周波数ｆ２は、疑似的に駆動信号Ｓ１の駆動周波数ｆ１と等しい値に変化される。
【００８８】
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。
【００８９】
第２実施形態では、上記のように、スイッチ部２１７を、給電コイル１１ａを短絡させることが可能なように給電コイル１１ａに対して並列に接続されるように設ける。これにより、給電コイル１１ａを短絡させた状態では、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの大きさを維持させることができるので、容易に、給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬの波形を変化させることができる。その結果、容易に、駆動信号Ｓ１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を略０にすることができる。
【００９０】
また、第２実施形態では、上記のように、スイッチ制御部２１７を、コイル電流ＩＬの電流値が最大となる時点ｔ１２および最小となる時点ｔ１６においてスイッチ部２１７を時間Ｔ３の間オンすることにより、駆動信号Ｓ１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を略０にするように構成する。ここで、コイル電流ＩＬの電流値が最大となる時点ｔ１２および最小となる時点ｔ１６では、給電コイル１１ａの電圧値および共振コンデンサ１１ｂの電圧値が略０となる。そこで、上記のように構成することにより、給電コイル１１ａの電圧値および共振コンデンサ１１ｂの電圧値が略０となる状態で、スイッチ部２１７を時間Ｔ３の間オンすることができるので、スイッチ部２１７をオンす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。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。
【００９１】
（第３実施形態）
次に、図１および図９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、ＡＣ／ＤＣ電源部から供給される電力をスイッチングするゲートドライブ回路およびＦＥＴと、スイッチ部とは別々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、ゲートドライブ回路およびＦＥＴが、スイッチ部を兼ねるように構成されている。
【００９２】
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。そして、図９に示すように給電装置３０１は、ゲートドライブ回路３１５と、ＦＥＴ３１６ａおよび３１６ｂと、スイッチ制御部３１８とを含む。なお、ゲートドライブ回路３１５と、ＦＥＴ３１６ａおよび３１６ｂとは、本発明の「電力変換部」の一例である。
【００９３】
ここで、第３実施形態では、図９に示すように、ＡＣ／ＤＣ電源部１４から供給される電力をスイッチングにより駆動信号Ｓ１に基づいた交流の電力に変換して、給電磁界を発生させるための電力として共振回路１１に供給するゲートドライブ回路３１５およびＦＥＴ３１６ａおよび３１６ｂが、スイッチ部を兼ねるように構成されている。
【００９４】
具体的には、ゲートドライブ回路３１５は、スイッチ制御部３１８からスイッチ部を駆動させるための信号（スイッチ部駆動信号）を取得して、時間Ｔ２の間、ＦＥＴ３１６ａおよび３１６ｂをともにオフするように構成されている。また、ゲートドライブ回路３１５は、第１実施形態によるスイッチ駆動部１８ｃがスイッチ部１７をオフする時点と同様の時点において、時間Ｔ２の間、ＦＥＴ３１６ａおよび３１６ｂをともにオフするように構成されている。
【００９５】
これにより、ゲートドライブ回路３１５およびＦＥＴ３１６ａおよび３１６ｂは、第１実施形態によるスイッチ部１７と同様に、共振回路１１を切断する状態と、共振回路１１を導通させる状態とを切り替えることが可能になる。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。
【００９６】
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。
【００９７】
第３実施形態では、上記のように、ＡＣ／ＤＣ電源部１４から供給される電力をスイッチングにより駆動信号Ｓ１に基づいた交流の電力に変換して、給電磁界を発生させるための電力として共振回路１１に供給するゲートドライブ回路３１５およびＦＥＴ３１６ａおよび３１６ｂを、スイッチ部を兼ねるように構成する。これにより、ゲートドライブ回路３１５およびＦＥＴ３１６ａおよび３１６ｂと、スイッチ部とを別々に設ける必要がない分、給電装置３０１の部品点数が増加するのを抑制することができる。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。
【００９８】
（第４実施形態）
次に、図１および図２を参照して、第４実施形態による非接触給電システム４００の構成について説明する。第４実施形態では、コンデンサ電圧が最大および最小となる時点の全てにおいて、スイッチ部をオフす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、コンデンサ電圧が最小となる時点においてはスイッチ部をオフしないで、コンデンサ電圧が最大となる時点において、２周期ごとにスイッチ部をオフするように構成されている。
【００９９】
図１に示すように、第４実施形態による非接触給電システム４００には、給電装置４０１が設けられている。そして、図２に示すように給電装置４０１は、スイッチ制御部４１８を含む。また、スイッチ制御部４１８は、コンデンサ電圧検出部１８ｂと、位相比較器４１８ａと、スイッチ駆動部４１８ｃとを含む。
【０１００】
そして、コンデンサ電圧検出部１８ｂは、第１実施形態にコンデンサ電圧検出部１８ｂと同様に、共振コンデンサ１１ｂのコンデンサ電圧ＶＣの波形（電圧値および位相）を取得することが可能に構成されている。
【０１０１】
また、位相比較器４１８ａは、コンデンサ電圧ＶＣの波形と比較用信号Ｓ２とに基づいて、スイッチ部１７をオフする時間Ｔ４を算出するように構成されている。
【０１０２】
また、スイッチ駆動部４１８ｃは、時間Ｔ４とコンデンサ電圧ＶＣとに基づいて、スイッチ部１７をオンオフさせるように構成されている。また、第４実施形態による非接触給電システム４００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。
【０１０３】
次に、図１０を参照して、共振回路１１を駆動する駆動信号Ｓ１（比較用信号Ｓ２）の位相と給電コイル１１ａに流れるコイル電流ＩＬ（コンデンサ電圧ＶＣ）の位相との位相差φ３が略０となるように、スイッチ部１７を駆動させた場合の非接触給電システム４００の動作について説明する。なお、スイッチ部１７の駆動の制御は、スイッチ制御部４１８により行われる。
【０１０４】
ここで、第４実施形態では、コンデンサ電圧ＶＣが最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点の全てではなく一部の時点（時点ｔ２２およびｔ２７）において、スイッチ部１７を時間Ｔ４の間オフすることにより、駆動信号Ｓ１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φ３（比較用信号Ｓ２の位相とコンデンサ電圧ＶＣとの位相差φ３）が略０にされる。以下、具体的に説明する。
【０１０５】
まず、時点ｔ２１から時点ｔ２２においては、コンデンサ電圧ＶＣは、次第に大きくなる。また、比較用信号Ｓ２は、オンされている。そして、時点ｔ２２において、コンデンサ電圧ＶＣは、最大値となる。
【０１０６】
そして、時点ｔ２２から時点ｔ２３において、スイッチ部１７が時間Ｔ４の間オフされる。この場合、時点ｔ２２から時点ｔ２３の期間は、コンデンサ電圧ＶＣは、変化しない。
【０１０７】
そして、時点ｔ２３の後、時点ｔ２７から時点ｔ２８において、スイッチ部１７が時間Ｔ４の間オフされる。すなわち、時点ｔ２３の１周期後の時点ｔ２６では、スイッチ部１７は、オフされずに、時点ｔ２３の２周期後の時点ｔ２７において、スイッチ部１７は、オフされる。これにより、比較用信号Ｓ２の位相とコンデンサ電圧ＶＣとの位相差φ３（駆動信号Ｓ１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φ３）が略０にされる。
【０１０８】
したがって、第４実施形態における非接触給電装置４００においても第１実施形態にける非接触給電装置１００と同様に、コンデンサ電圧ＶＣの周波数（共振回路１１の共振周波数ｆ２）は、疑似的に駆動信号Ｓ１の駆動周波数ｆ１と等しい値に変化される。
【０１０９】
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１１０】
第４実施形態では、上記のように、スイッチ制御部４１８を、コンデンサ電圧ＶＣが最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点の全てではなく一部の時点（時点ｔ２２およびｔ２７）において、スイッチ部１７を時間Ｔ４の間オフすることにより、駆動信号Ｓ１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φ３（比較用信号Ｓ２の位相とコンデンサ電圧ＶＣとの位相差φ３）を略０にするように構成されている。これにより、コンデンサ電圧ＶＣが最大または最小のうちの少なくとも一方となる時点の全ての時点においてスイッチ部１７を所定の時間（時間Ｔ２）オフする場合と異なり、スイッチ部１７をオフする回数を少なくすることができるので、スイッチ部１７をオフする際に生じるエネルギーＥ１の損失を、より抑制することができる。また、第４実施形態による非接触給電システム４００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。
【０１１１】
（第５実施形態）
次に、図１および図１１を参照して、第５実施形態による非接触給電システム５００の構成について説明する。第５実施形態では、ゲートドライブ回路および２つのＦＥＴによって構成される、いわゆる、ハーフブリッジ型のスイッチング回路が設けられた第１実施形態の非接触給電システム１００と異なり、ゲートドライブ回路および４つのＦＥＴによって構成される、いわゆる、Ｈブリッジ型のスイッチング回路が設けられている。
【０１１２】
図１に示すように、第５実施形態による非接触給電システム５００には、給電装置５０１が設けられている。そして、図１１に示すように給電装置５０１は、ゲートドライブ回路５１５と、ＦＥＴ５１６ａ〜５１６ｄとを含む。
【０１１３】
そして、ＦＥＴ５１６ａのドレインは、ＡＣ／ＤＣ電源部１４の出力側に接続されている。また、ＦＥＴ５１６ａのソースおよびＦＥＴ５１６ｂのドレインは、スイッチ部１７に接続されている。また、ＦＥＴ５１６ｂのソースは、接地されている。
【０１１４】
そして、ＦＥＴ５１６ｃのドレインは、ＡＣ／ＤＣ電源部１４の出力側に接続されている。また、ＦＥＴ５１６ｃのソースおよびＦＥＴ５１６ｄのドレインは、給電コイル１１ａに接続されている。また、ＦＥＴ５１６ｄのソースは、接地されている。
【０１１５】
すなわち、ゲートドライブ回路５１５およびＦＥＴ５１６ａ〜５１６ｄは、いわゆるＨブリッジ回路として構成されており、ＡＣ／ＤＣ電源部１４からの直流の電圧（たとえば、電圧値Ｖｔ）を、駆動周波数ｆ１を有する交流の電圧（電圧値＋Ｖｔと電圧値−Ｖｔとを有する矩形波）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。
【０１１６】
なお、第５実施形態によるスイッチ部１７およびスイッチ制御部１８の動作は、第１実施形態によるスイッチ部１７およびスイッチ制御部１８の動作（図６参照）と同様に行われる。また、第５実施形態による非接触給電システム５００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。
【０１１７】
第５実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１１８】
第５実施形態では、上記のように、給電装置５０１に、ゲートドライブ回路５１５とＦＥＴ５１６ａ〜５１６ｄとを設ける。これにより、ゲートドライブ回路５１５とＦＥＴ５１６ａ〜５１６ｄとは、いわゆる、Ｈブリッジ型のスイッチング回路として駆動することができる。その結果、ＡＣ／ＤＣ電源部１４から電圧値Ｖｔの電力が供給された場合、ハーフブリッジ型のスイッチング回路が設けられた場合（０〜＋Ｖｔ）と比較して、給電コイル１１ａに供給される電圧値の大きさを２倍（−Ｖｔ〜＋Ｖｔ）にすることができる。この場合、給電コイル１１ａに、より大きな交流電流を流すことができるので、大きな給電磁界を発生させることができる。また、第５実施形態による非接触給電システム５００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。
【０１１９】
（第６実施形態）
次に、図１および図１２を参照して、第６実施形態による非接触給電システム６００の構成について説明する。第６実施形態では、ゲートドライブ回路およびＦＥＴからなる、いわゆる、スイッチング回路が設けられていた第１実施形態の非接触給電システム１００と異なり、正弦波の交流電流を増幅可能に構成されている可変増幅器が設けられている。
【０１２０】
図１に示すように、第６実施形態による非接触給電システム６００には、給電装置６０１が設けられている。そして、図１２に示すように給電装置６０１は、制御部６１２と、ＡＣ／ＤＣ電源部６１４と、正弦波発生器６１５ａと、可変増幅器６１５ｂとが設けられている。
【０１２１】
そして、ＡＣ／ＤＣ電源部６１４は、第１実施形態によるＡＣ／ＤＣ電源部１４と異なり、一定の電圧値を出力するように構成されている。そして、ＡＣ／ＤＣ電源部６１４は、可変増幅器６１５ｂに接続されており、可変増幅器６１５ｂに電力を供給するように構成されている。
【０１２２】
そして、正弦波発生器６１５ａは、発振回路１３から駆動信号Ｓ１を取得して、取得した駆動信号Ｓ１の駆動周波数ｆ１を有する正弦波を出力するように構成されている。そして、正弦波発生器６１５ａの出力側は、可変増幅器６１５ｂの入力側に接続されている。
【０１２３】
そして、可変増幅器６１５ｂは、正弦波発生器６１５ａから駆動周波数ｆ１を有する正弦波を取得するように構成されている。また、可変増幅器６１５ｂは、取得した正弦波を、ＡＣ／ＤＣ電源部６１４から供給された電力を用いて、制御部６１２からの指令に応じた電圧値を有する電力に増幅するように構成されている。そして、可変増幅器６１５ｂの出力側は、スイッチ部１７に接続されており、共振コンデンサ１１ｂおよび給電コイル１１ａに電力を供給するように構成されている。
【０１２４】
なお、第６実施形態によるスイッチ部１７およびスイッチ制御部１８の動作は、第１実施形態によるスイッチ部１７およびスイッチ制御部１８の動作（図６参照）と同様に行われる。また、第６実施形態による非接触給電システム６００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。
【０１２５】
第６実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１２６】
第６実施形態では、上記のように、給電装置６０１に、ＡＣ／ＤＣ電源部６１４と、正弦波発生器６１５ａと、可変増幅器６１５ｂとを設ける。これにより、正弦波の交流電圧を給電コイル１１ａに与えることができる。その結果、スイッチング回路（ゲートドライブ回路１５、ＦＥＴ１６ａおよび１６ｂ）を用いる場合と異なり、高周波ノイズが発生されにくくなるので、高周波ノイズによる周囲の機器への電磁干渉が増加するのを抑制することができる。また、第６実施形態による非接触給電システム６００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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
たとえば、上記第１〜第６実施形態では、本発明の受電装置を、電気自動車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、受電装置を電気自動車以外に適用してもよい。たとえば、スマートフォン等の携帯電話機器に適用してもよい。
【０１２９】
また、上記第１、第３〜第６実施形態では、本発明の電圧位相検出部として、コンデンサ電圧検出部を設けて、コンデンサ電圧の位相と比較用信号との位相差を取得するように構成したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電圧位相検出部として、コイル電圧検出部を設けて、コイル電圧の位相と比較用信号との位相差を取得するように構成してもよい。たとえば、図１３に示す変形例による給電装置７０１では、コイル電圧検出部７１８ｂが設けられている。
【０１３０】
ここで、変形例による給電装置７０１には、図１３に示すように、共振回路７１１とコイル電圧検出部７１８ｂとが設けられている。そして、共振回路７１１には、給電コイル７１１ａおよび共振コンデンサ７１１ｂが設けられている。そして、コイル電圧検出部７１８ｂは、コイル電圧ＶＬの波形を取得するように構成されている。また、コイル電圧ＶＬの位相と、給電コイル７１１ａに流れるコイル電流ＩＬの位相との位相差は、９０度である。そして、給電装置７０１は、駆動信号Ｓ１と位相差９０度を有する比較用信号Ｓ４の位相と、コイル電圧ＶＬの位相との位相差を略０にすることによって、共振回路１１の共振周波数ｆ２は、疑似的に駆動信号Ｓ１の駆動周波数ｆ１と等しい値に変化させることが可能に構成されている。
【０１３１】
また、上記第１〜第６実施形態では、共振コンデンサの電圧値が最大および最小となる時点の全て、または、共振コンデンサの電圧値が最大となる２周期に１回の時点において、スイッチ部を所定の時間オフする例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、共振コンデンサの電圧値が最大および最小となる時点の全て、または、共振コンデンサの電圧値が最大となる２周期に１回の時点以外の時点において、スイッチ部を所定の時間オフするように構成してもよい。たとえば、図１３および図１４に示す変形例による給電装置７０１では、給電コイル７１１ａのコイル電圧値ＶＬが最大となる１周期に１回の時点において、スイッチ部１７を時間Ｔ５の間、オフするように構成されている。
【０１３２】
ここで、変形例による給電装置７０１には、図１４に示すように、スイッチ制御部７１８が設けられている。スイッチ制御部７１８は、位相比較器７１８ａと、コイル電圧検出部７１８ｂと、スイッチ駆動部７１８ｃとにより構成されている。そして、スイッチ制御部７１８は、給電コイル７１１ａのコイル電圧値ＶＬが最大となる時点毎（時点ｔ３１〜ｔ３２および時点ｔ３３〜ｔ３４などの１周期に１回の時点）に、スイッチ部１７を時間Ｔ５の間、オフするように構成されている。
【０１３３】
また、上記第１〜第６実施形態では、本発明の構成を別々に記載したが、本発明の形態は、上記の形態に限られない。本発明は、上記第１〜第６実施形態を互いに組み合わせて構成してもよい。たとえば、第４〜第６実施形態では、スイッチ部を、共振回路を切断させる状態および導通させる状態に切り替えることが可能に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第４〜第６実施形態の構成と、第２実施形態のスイッチ部を給電コイルに対して並列に設けて給電コイルの両端を短絡させることが可能な構成とを組み合わせてもよい。
【０１３４】
また、上記第１〜第６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。
【符号の説明】
【０１３５】
１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１  給電装置（非接触給電装置）
２  受電装置
１１、２１１、７１１  共振回路（給電装置側共振回路）
１１ａ、７１１ａ  給電コイル
１１ｂ、７１１ｂ  共振コンデンサ
１５、３１５、５１５  ゲートドライブ回路（電力変換部）
１６ａ、１６ｂ、３１６ａ、３１６ｂ、５１６ａ〜５１６ｄ  ＦＥＴ（電力変換部）
１７、２１７  スイッチ部
１８、２１８、３１８、４１８、７１８  スイッチ制御部
１８ａ、２１８ａ、４１８ａ、７１８ａ  位相比較部（電圧位相検出部）
１８ｂ  コンデンサ電圧検出部（電圧位相検出部）
２１ａ  受電コイル
１００、２００、３００、４００、５００、６００  非接触給電システム
【図１】
2016010169.tif 000003
【図２】
2016010169.tif 000004
【図３】
2016010169.tif 000005
【図４】
2016010169.tif 000006
【図５】
2016010169.tif 000007
【図６】
2016010169.tif 000008
【図７】
2016010169.tif 000009
【図８】
2016010169.tif 000010
【図９】
2016010169.tif 000011
【図１０】
2016010169.tif 000012
【図１１】
2016010169.tif 000013
【図１２】
2016010169.tif 000014
【図１３】
2016010169.tif 000015
【図１４】
2016010169.tif 000016