CN110546855A - 非接触供电装置以及异常停止方法 - Google Patents

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Abstract

非接触供电装置(1)的受电装置(3)包括：具有用于接收来自送电装置(2)的电力的接收线圈(21)的谐振电路(20)、以及对从谐振电路(20)输出的电力进行整流的整流电路(24)。另一方面，送电装置(2)具有向受电装置(3)供给电力的发送线圈(14)、向发送线圈(14)供给具有可调整的开关频率的交流电力的电力供给电路(10)、当即使在规定的频域内使开关频率发生变化时非接触供电装置(1)也不进行恒定电压输出工作的情况下，停止从电力供给电路(10)向发送线圈(14)的电力供给的控制电路(17)。

Description

非接触供电装置以及异常停止方法
技术领域
本发明涉及非接触供电装置、以及非接触供电装置中的异常停止方法。
背景技术
一直以来，正在研究不经由金属的触点等而通过空间传输电力的、所谓的非接触供电(也称为无线供电)技术。
作为非接触供电技术之一，已知通过电磁感应进行供电的方式。在通过电磁感应进行供电的方式中，利用初级串联次级并联电容器方式(以下称为SP方式)(例如，参照非专利文献1)。在SP方式中，在初级侧(送电侧)作为变压器的一部分进行工作的发送线圈与电容器连接，在次级侧(受电侧)作为变压器的另一部分进行工作的接收线圈与电容器并联连接。
在SP方式中，为了由受电侧的接收线圈以及电容器构成的谐振电路进行并联谐振，来自谐振电路的输出成为恒定电流输出。因此，与在受电侧成为恒定电压输出的、初级串联次级串联电容器方式(以下称为SS方式)相比，SP方式一般而言更难以控制。这是因为一般的电子设备是通过恒定电压来控制的。
此外，在SP方式中，正在提出设置与受电侧的谐振电路的线圈串联连接的电抗器的技术(例如，参照非专利文献1以及专利文献1)。另外，基于该技术的方式也存在被称为SPL方式的情况。在本说明书中该方式也称为SPL方式。
在这样的各式各样的非接触供电装置中，存在金属制造的异物进入到送电侧的发送线圈与受电侧的接收线圈之间的情况。在这种情况下，存在在电力传输中该异物通过感应加热而被加热，从而发生起火或装置的罩出现变形这样的故障的情况。因此，正在提出检测进入到发送线圈和接收线圈之间的金属制造的异物的技术(例如，参照非专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2015-42051号公报
非专利文献
非专利文献1：渡边他，“一方向非接触給電から拡張容易な双方向非接触給電システム”，电气学会期刊D，IEEJ Transactions on Industry Applications，Vol.133，No.7，pp.707-713，2013年
非专利文献2：驹崎他，“電気自動車用非接触給電装置のギャップ中の異物検知法”，电气学会工业应用部门大会，2012年
发明内容
发明要解决的课题
在非专利文献2中，作为异物检测方法，提出了以下3个手法：(I)对根据发送线圈与接收线圈的电压比而估计的变压器效率和实际的效率进行比较的方法；(II)对在不存在受电侧的装置的情况下向发送线圈施加恒定电压时的电流值进行比较的方法；(III)定时采样并比较传输损耗的方法。其中，方法(I)以及(II)是用于检测在电力传输的开始前混入的异物的方法，方法(III)是用于检测在电力传输的中途混入的异物的方法。然而，这些方法是以发送线圈与接收线圈之间的耦合度不变为前提的，并且在电力传输过程中例如送电侧的装置与受电侧的装置的相对的位置关系发生变化而耦合度发生变化的情况下，不能判别是混入了异物还是耦合度发生了变化。
因此，本发明的目的在于提供即使在送电侧的装置的发送线圈与受电侧的装置的接收线圈之间的耦合度发生变化的情况下也能够防止因混入到发送线圈和接收线圈之间的异物而导致的故障的非接触供电装置。
用于解决课题的手段
作为本发明的一个方式，提供具有送电装置和从送电装置以非接触的方式接受电力传输的受电装置的非接触供电装置。在该非接触供电装置中，受电装置具有：谐振电路，具有用于接收来自送电装置的电力的接收线圈；以及整流电路，对从谐振电路输出的电力进行整流，送电装置具有：发送线圈，向受电装置供给电力；电力供给电路，对发送线圈供给具有可调整的开关频率的交流电力；以及控制电路，当即使使从电力供给电路向发送线圈供给的交流电力的开关频率在规定的频域内发生变化时，非接触供电装置也不进行恒定电压输出工作的情况下，停止从电力供给电路向发送线圈的电力供给。
通过具有这样的结构，该非接触供电装置在即使送电侧的装置的发送线圈与受电侧的装置的接收线圈之间的耦合度发生变化的情况下也能够防止因混入到发送线圈和接收线圈之间的异物而导致的故障。
在该非接触供电装置中，优选受电装置在谐振电路和整流电路之间还具有与接收线圈串联连接的线圈，并且受电装置的谐振电路还具有与接收线圈并联连接的谐振电容器，送电装置的控制电路对电力供给电路进行控制，以使其对发送线圈供给具有发送线圈不进行谐振的开关频率的交流电力。
通过具有这样的结构，该非接触供电装置能够根据是否进行恒定电压输出工作来判定是否在发送线圈与接收线圈之间混入了异物，因此能够正确地判定是否在发送线圈与接收线圈之间混入了异物。
或者，在该非接触供电装置中，优选受电装置的谐振电路还具有与接收线圈串联连接的谐振电容器。
通过具有这样的结构，该非接触供电装置能够根据是否进行恒定电压输出工作来判定是否在发送线圈与接收线圈之间混入了异物，因此能够正确地判定是否在发送线圈与接收线圈之间混入了异物。
在该非接触供电装置中，优选受电装置还具有：电压检测电路，测量从谐振电路输出的电力的输出电压而求出该输出电压的测量值；恒定电压判定电路，基于输出电压的测量值，判定非接触供电装置是否正在进行恒定电压输出工作以及谐振电路的输出电压的测量值是否被包含在规定的电压的容许范围内；以及发送器，向送电装置发送包含判定信息的信号，该判定信息表示非接触供电装置是否正在进行恒定电压输出工作以及输出电压的测量值是否被包含在规定的电压的容许范围内。另一方面，送电装置还具有用于接收包含该判定信息的信号的接收器，当即使使从电力供给电路向发送线圈供给的交流电力的开关频率在规定的频域内发生变化时也未接收到表示非接触供电装置正在进行恒定电压输出工作的判定信息的情况下，优选送电装置的控制电路停止从电力供给电路向发送线圈的电力供给。
通过具有这样的结构，该非接触供电装置能够可靠地防止因混入到发送线圈和接收线圈之间的异物而导致的故障。
在这种情况下，优选受电装置的恒定电压判定电路求出在经过规定时间的期间的输出电压的测量值的变化量，受电装置的发送器将输出电压的测量值的变化量包含在判定信息中。并且在改变从电力供给电路向发送线圈供给的交流电力的开关频率以使其升高规定量时，在包含在判定信息中的输出电压的测量值的变化量表示输出电压的测量值正在上升的情况下，优选送电装置的控制电路停止从电力供给电路向发送线圈的电力供给。
通过具有这样的结构，该非接触供电装置能够可靠地防止因混入到发送线圈和接收线圈之间的异物而导致的故障。
此外，在该非接触供电装置中，优选当即使变更与谐振电路连接的电路的电阻值时输出电压的测量值也成为大致恒定的情况下，受电装置的恒定电压判定电路判定为非接触供电装置正在进行恒定电压输出工作。
通过具有这样的结构，该非接触供电装置能够在发送线圈与接收线圈之间未混入异物的情况下正确地判定非接触供电装置是否正在进行恒定电压输出工作。
或者，在该非接触供电装置中，优选送电装置还具有测量流向发送线圈的电流而求出该电流的测量值的电流检测电路，在一边使开关频率在规定的频域内发生变化，一边监视电流的测量值，判定是否检测出电流的测量值成为极大值的开关频率，并且未检测出电流的测量值成为极大值的开关频率的情况下，送电装置的控制电路停止从电力供给电路向发送线圈的电力供给。
通过具有这样的结构，该非接触供电装置能够可靠地防止因混入到发送线圈和接收线圈之间的异物而导致的故障。
根据本发明的其它的方式，提供具有送电装置和从送电装置以非接触的方式接受电力传输的受电装置的非接触供电装置中的异常停止方法。在该异常停止方法中，非接触供电装置的受电装置具有：谐振电路，具有用于接收来自送电装置的电力的接收线圈；整流电路，对从谐振电路输出的电力进行整流；以及线圈，在谐振电路和整流电路之间与接收线圈串联连接，送电装置具有：发送线圈，向受电装置供给电力；以及电力供给电路，对发送线圈供给具有可调整的开关频率的交流电力。并且异常停止方法包括：使从电力供给电路向发送线圈供给的交流电力的开关频率在规定的频域内发生变化的步骤；以及当即使使交流电力的开关频率在规定的频域内发生变化时非接触供电装置也不进行恒定电压输出工作的情况下，停止从电力供给电路向发送线圈的电力供给的步骤。
通过具有这样的结构，该异常停止方法即使在送电侧的装置的发送线圈与受电侧的装置的接收线圈之间的耦合度发生变化的情况下，也能够防止因混入到发送线圈和接收线圈之间的异物而导致的故障。
附图说明
图1是基于SPL方式的非接触供电装置的等效电路图。
图2是表示SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图3是表示异物混入时的SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图4A是表示异物混入时的SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的其它一例的图。
图4B是表示异物混入时的SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的其它一例的图。
图5是本发明的一个实施方式涉及的非接触供电装置的概要结构图。
图6是表示本实施方式涉及的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图7是表示在图6所示的模拟中，根据耦合度使施加到发送线圈的电压发生了变化时的、输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图8是异常停止处理的工作流程图。
图9是表示异物混入时的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图10是变形例涉及的异常停止处理的工作流程图。
图11是表示在与SPL方式的非接触供电装置有关的图2所示的模拟中，根据耦合度使施加到送电侧的谐振电路的电压发生了变化时的、输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图12是表示在图11所示的模拟中，异物混入时的、根据耦合度使施加到送电侧的谐振电路的电压发生了变化时的、输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图13是表示在SL方式的非接触供电装置中，根据耦合度使施加到送电侧的谐振电路的电压发生了变化时的、输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图14是表示在图13所示的模拟中，异物混入时的、根据耦合度使施加到送电侧的谐振电路的电压发生了变化时的、输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图15是表示图5所示的实施方式涉及的、非接触供电装置的输出电压的频率特性与输入阻抗的频率特性的关系的一例的图。
图16是变形例涉及的非接触供电装置的概要结构图。
图17是其它的变形例涉及的、非接触供电装置的概要结构图。
图18是表示关于图17所示的变形例涉及的非接触供电装置，根据耦合度使施加到发送线圈的电压发生了变化时的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图19是表示异物混入时的、关于图17所示的变形例的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。
图20A是变形例涉及的、电力供给电路的电路图。
图20B是变形例涉及的、电力供给电路的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图说明基于本发明的一个实施方式的非接触供电装置。该非接触供电装置虽然与SPL方式同样地具有与受电侧的谐振电路的接收线圈串联连接的线圈，但与SPL方式不同，设能够向送电侧的发送线圈供给具有该发送线圈不进行谐振的频率的交流电力，并且即使调整该频率而发送线圈和接收线圈之间的耦合度发生变化时也能进行恒定电压输出工作。并且，在即使调整向发送线圈供给的交流电力的频率也不会成为恒定电压输出工作的情况下，该非接触供电装置判定为在发送线圈与接收线圈之间混入了金属制造的异物，并停止电力传输。
首先，为了便于理解基于本发明的非接触供电装置，对基于SPL方式的非接触供电装置所进行的恒定电压输出工作和异物混入的关系。
图1是基于SPL方式的非接触供电装置的等效电路图。在该等效电路100中，设送电侧的谐振电路的发送线圈与受电侧的谐振电路的接收线圈耦合并形成n：1的理想的变压器。Cr1是在送电侧的谐振电路中的与发送线圈串联连接的电容器的静电容量。Lr以及Lm是送电侧的谐振电路的漏电感以及励磁电感。另外，若设送电侧的谐振电路的发送线圈的电感Lp等于(Lm+Lr)，发送线圈与接收线圈之间的耦合度为k，则Lr＝(1-k)Lp、Lm＝kLp。此外，Ri是送电侧的绕组电阻值，Ris是受电侧的绕组电阻值。Cp是受电侧的谐振电路中的与接收线圈并联连接的电容器的静电容量。Lop是与接收线圈串联连接的线圈的电感。并且，Rac是负载电路的交流等效电阻值，使用负载电路的电阻值Ro来通过Rac＝(8/π2)×Ro表示。
根据等效电路100，SPL方式的非接触供电装置的F矩阵Fspl(s，k，Rac)由下式表示。
[数式1]
在此，s＝j2πf。其中，f是向送电侧的谐振电路供给的交流电力的频率。此外，k是发送线圈与接收线圈之间的耦合度。
根据F矩阵的定义，SPL方式的非接触供电装置的输出增益Gspl(s，k，Rac)由下式表示。
[数式2]
在此，Vin是向送电侧的谐振电路供给的交流电力的电压(振幅)，Fspl(s，k，Rac)0,0表示由(1)式所表示的F矩阵中的左上的元素。
图2是表示根据(2)式而计算出的SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图2中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。曲线图201表示设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图202表示设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图203表示设耦合度k＝0.3且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图204表示设耦合度k＝0.3且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图205表示设耦合度k＝0.6且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图206表示设耦合度k＝0.6且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。另外，在该例子中，设Lp＝174μH、Cr1＝Cp＝20nF、Lop＝3Lp、Ri＝Ris＝0.04Ω、n＝1、Vin＝200V、Ro＝200Ω(Rac≈162.1Ω)。
如图2中的点211～216所示的那样，在耦合度k为恒定的条件下即使负载电路的交流等效电阻值发生变化，输出电压也大致恒定(即，在耦合度k为恒定的情况下为恒定电压输出)的、频率和输出电压的组合有6个。其中，低频侧的点211～213接近送电侧的谐振电路的谐振频率，并且受到送电侧的谐振电路的谐振影响。另一方面，高频侧的点214～216比送电侧的谐振电路的谐振频率稍高，并且受到送电侧的谐振电路的谐振的影响较小。另外，一般地，在SPL方式中，由于也使送电侧的谐振电路进行谐振，因此为了使非接触供电装置进行恒定电压输出工作，向送电侧的谐振电路供给具有如点211～213所示那样的频率的交流电力。
在此，设在发送线圈和接收线圈之间混入了金属制造的异物。这种异物的混入会影响漏电感Lr以及送电侧的绕组电阻值Ri以及受电侧的绕组电阻值Ris。例如，假设因异物的混入，漏电感Lr减小了50μH，送电侧的绕组电阻值Ri以及受电侧的绕组电阻值Ris分别增加了3Ω。在这种情况下，异物混入时的SPL方式的非接触供电装置的F矩阵Fp5(s，k，Rac)由下式表示。
[数式3]
因此，异物混入时的输出增益Gp5(s，k，Rac)由下式表示。
[数式4]
在此，Fp5(s，k，Rac)0，0表示由(3)式所表示的F矩阵中的左上的元素。
图3是表示根据(4)式计算出的、异物混入时的SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图3中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。曲线图301表示设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图302表示设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。此外，作为比较，曲线图303表示未混入异物(即，根据(2)式计算出的)并且设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，作为比较，曲线图304表示未混入异物并且设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。另外，在该例子中，作为各电路元件的参数，使用了与图2的模拟相同的值。
如图3中的点311以及312所示的那样，在未混入异物的情况下，存在即使负载电路的电阻值发生变化时输出电压也成为大致恒定的频率。对此，在混入了异物的情况下，与负载电路的电阻值的变化无关，不存在输出电压成为大致恒定的频率。此外，如点313所示的那样，在负载电路的电阻值发生了变化的情况下的输出电压的差成为最小的频率不同于由点311以及312所示的、在未混入异物的情况下输出电压成为大致恒定的频率。
图4A以及图4B是表示根据(4)式计算出的、异物混入时的SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的其它一例的图。在图4A以及4B中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。另外，图4A表示送电侧的谐振电路进行谐振的频域中的输出电压的频率特性，图4B表示在比送电侧的谐振电路进行谐振的频域高的频域中的输出电压的频率特性。曲线图401表示设耦合度k＝0.6且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图402表示设耦合度k＝0.6且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。此外，作为比较，曲线图403表示未混入异物(即，根据(2)式计算出的)并且设耦合度k＝0.6且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，作为比较，曲线图404表示未混入异物并且设耦合度k＝0.6且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。另外，在该例子中，作为各电路元件的参数，使用与图2的模拟相同的值。
如图4A以及4B中的点411以及412所示的那样，在未混入异物的情况下，存在即使负载电路的电阻值发生变化时输出电压也成为大致恒定的频率。对此，在混入了异物的情况下，与负载电路的电阻值的变化无关，不存在输出电压成为大致恒定的频率。此外，如点413所示的那样，在负载电路的电阻值发生了变化的情况下的输出电压的差成为最小的频率不同于由点411以及412所示的、在未混入异物的情况下输出电压成为大致恒定的频率。
如图3、图4A以及图4B所示的那样，在发送线圈和接收线圈之间未混入异物且发送线圈和接收线圈之间的耦合度发生变化的情况下，通过调整向发送线圈供给的交流电力的频率，非接触供电装置能够继续进行恒定电压输出工作。对此，在发送线圈和接收线圈之间混入了异物的情况下，即使调整向发送线圈供给的交流电力的频率，非接触供电装置也不能进行恒定电压输出工作。
因此，基于本发明的实施方式的非接触供电装置在无法继续进行恒定电压输出工作的情况下，调整向发送线圈供给的交流电力的频率来查找非接触供电装置进行恒定电压输出工作的频率。并且，若不存在非接触供电装置进行恒定电压输出工作的频率，则非接触供电装置判定为在发送线圈和接收线圈之间混入了异物，并且停止电力传输。另一方面，若存在非接触供电装置进行恒定电压输出工作的频率，则非接触供电装置设发送线圈和接收线圈之间的耦合度发生了变化，并以该进行恒定电压输出工作的频率继续电力传输。由此，即使在发送线圈和接收线圈之间的耦合度发生变化的情况下，该非接触供电装置也能够检测出混入到发送线圈和接收线圈之间的异物。
另外，在本说明书中，恒定电压输出工作是指非接触供电装置进行工作，以使其输出电压维持在根据连接到非接触供电装置的负载电路的规格等而决定的电压的容许范围(例如，规定的电压基准值的±10％以内)内。
图5是本发明的一个实施方式涉及的非接触供电装置的概要结构图。如图5所示的那样，非接触供电装置1具有送电装置2和从送电装置2经由空间以非接触的方式被接受电力传输的受电装置3。送电装置2具有电力供给电路10、发送线圈14、接收器15、栅极驱动器16-1和16-2、控制电路17。另一方面，受电装置3具备具有接收线圈21以及谐振电容器22的谐振电路20、线圈23、整流平滑电路24、负载电路27、电压检测电路28、恒定电压判定电路29、发送器32。
首先，说明送电装置2。
电力供给电路10向发送线圈14供给具有可调节的开关频率以及可调节的电压的交流电力。为此，电力供给电路10具有电源11、功率因数改善电路12、4个开关元件13-1～13-4。
电源11供给具有规定的脉动电压的电力。为此，电源11连接到商用的交流电力，并且具有用于对从该交流电力供给的交流电力进行整流的全波整流电路。
功率因数改善电路12将从电源11输出的电力的电压转换成与来自控制电路17的控制对应的电压并输出。为此，功率因数改善电路12例如具有从电源11的正极侧端子依次串联连接的线圈L以及二极管D、漏极端子连接在线圈L和二极管D之间且源极端子连接到电源11的负极侧端子的n沟道型的MOSFET即开关元件SW、隔着二极管D与开关元件SW并联连接的平滑电容器C。此外，开关元件SW的栅极端子连接到栅极驱动器16-1。进一步地，功率因数改善电路12具有串联连接在电源11的正极侧端子和负极侧端子之间的两个电阻R1、R2。该电阻R1、R2与平滑电容器C并联连接在二极管D和平滑电容器C之间。并且，作为表示从二极管D输出的电压的电压，电阻R1和电阻R2之间的电压由控制电路17来测量。
通过栅极驱动器16-1依照由控制电路17所指示的占空比且以从二极管D输出的电流波形的轨迹与从电源11供给的电压的轨迹一致的方式来控制开关元件SW的导通/断开，从而功率因数改善电路12执行功率因数改善工作。并且，开关元件SW成为导通的占空比越高，从二极管D输出的电压越高。
从二极管D输出的电压通过平滑电容器C被平滑化，并且经由4个开关元件13-1～13-4被提供到发送线圈14。
另外，功率因数改善电路12不限于上述的结构，也可以具有能够根据来自控制电路17的控制而调整输出电压的其它的结构。
能够将4个开关元件13-1～13-4例如设为n沟道型的MOSFET。并且，4个开关元件13-1～13-4中的开关元件13-1和开关元件13-2在电源11的正极侧端子和负极侧端子之间经由功率因数改善电路12而串联连接。此外，在本实施方式中，开关元件13-1连接到电源11的正极侧，另一方面，开关元件13-2连接到电源11的负极侧。并且，开关元件13-1的漏极端子经由功率因数改善电路12连接到电源11的正极侧端子，开关元件13-1的源极端子连接到开关元件13-2的漏极端子。此外，开关元件13-2的源极端子经由功率因数改善电路12连接到电源11的负极侧端子。进一步地，开关元件13-1的源极端子以及开关元件13-2的漏极端子连接到发送线圈14的一端，开关元件13-2的源极端子经由开关元件13-4连接到发送线圈14的另一端。
同样地，4个开关元件13-1～13-4中的开关元件13-3和开关元件13-4与开关元件13-1和开关元件13-2并联地、且经由功率因数改善电路12串联连接在电源11的正极侧端子和负极侧端子之间。此外，开关元件13-3连接到电源11的正极侧，另一方面，开关元件13-4连接到电源11的负极侧。并且，开关元件13-3的漏极端子经由功率因数改善电路12连接到电源11的正极侧端子，开关元件13-3的源极端子连接到开关元件13-4的漏极端子。此外，开关元件13-4的源极端子经由功率因数改善电路12连接到电源11的负极侧端子。进一步地，开关元件13-3的源极端子以及开关元件13-4的漏极端子连接到发送线圈14的另一端。
此外，各开关元件13-1～13-4的栅极端子经由栅极驱动器16-2连接到控制电路17。进一步地，为了保证被施加了导通的电压时该开关元件导通，各开关元件13-1～13-4的栅极端子可以分别经由电阻而连接到本元件的源极端子。并且，各开关元件13-1～13-4依照来自控制电路17的控制信号以可调整的开关频率而被切换导通/断开。在本实施方式中，将开关元件13-1和开关元件13-4的组、开关元件13-2和开关元件13-3的组交替地切换导通/断开，以使在开关元件13-1和开关元件13-4导通期间，开关元件13-2和开关元件13-3断开，相反，在开关元件13-2和开关元件13-3导通期间，开关元件13-1和开关元件13-4断开。由此，从电源11经由功率因数改善电路12而供给的直流电力被转换成具有各开关元件的开关频率的交流电力，并且被供给到发送线圈14。
并且，发送线圈14将从电力供给电路10供给的交流电力经由空间传输到受电装置3的谐振电路20。
接收器15在每次从受电装置3的发送器32接收到无线信号时，从该无线信号中获取表示非接触供电装置1是否正在进行恒定电压输出工作等的判定信息，并将其输出到控制电路17。为此，接收器15例如具有遵照规定的无线通信标准来接收无线信号的天线和对该无线信号进行解调的通信电路。另外，规定的无线通信标准例如能够设为ISO/IEC15693、ZigBee(注册商标)、或蓝牙(注册商标)。
栅极驱动器16-1从控制电路17接收用于切换功率因数改善电路12的开关元件SW的导通/断开的控制信号，并根据该控制信号，使施加给开关元件SW的栅极端子的电压发生变化。即，若栅极驱动器16-1收到使开关元件SW导通的控制信号，则将开关元件SW成为导通的相对高的电压施加到开关元件SW的栅极端子。另一方面，若栅极驱动器16-1收到使开关元件SW断开的控制信号，则将开关元件SW成为断开的相对低的电压施加到开关元件SW的栅极端子。由此，栅极驱动器16-1在由控制电路17指示的定时切换功率因数改善电路12的开关元件SW的导通/断开。
栅极驱动器16-2从控制电路17接收用于切换各开关元件13-1～13-4的导通/断开的控制信号，并且根据该控制信号使施加给各开关元件13-1～13-4的栅极端子的电压发生变化。即，若栅极驱动器16-2接收到使开关元件13-1和开关元件13-4导通的控制信号，则将导通元件13-1和开关元件13-4成为导通的相对高的电压施加给开关元件13-1的栅极端子和开关元件13-4的栅极端子。由此，来自电源11的电流流经开关元件13-1、发送线圈14以及开关元件13-4。另一方面，若栅极驱动器16-2接收到使开关元件13-1和开关元件13-4断开的控制信号，则将开关元件13-1和开关元件13-4成为断开且来自电源11的电流不流过开关元件13-1和开关元件13-4的、相对低的电压施加给开关元件13-1的栅极端子和开关元件13-4的栅极端子。栅极驱动器16-2也同样地控制施加给开关元件13-2和开关元件13-3的栅极端子的电压。因此，若开关元件13-1和开关元件13-4断开且开关元件13-2和开关元件13-3导通，则来自电源11的电流流经开关元件13-3、发送线圈14以及开关元件13-2。
控制电路17例如具有非易失性的存储电路和易失性的存储电路、运算电路、用于连接到其它的电路的接口电路。并且，控制电路17在每次从接收器15接收到判定信息时，根据该判定信息来控制从电力供给电路10供给到发送线圈14的交流电力的开关频率和电压。
为此，在本实施方式中，控制电路17控制各开关元件13-1～13-4，以使开关元件13-1和开关元件13-4的组与开关元件13-2和开关元件13-3的组交替地导通，并且在与开关频率对应的一个周期内开关元件13-1和开关元件13-4的组成为导通的期间与开关元件13-2和开关元件13-3的组成为导通的期间相等。另外，为了防止开关元件13-1和开关元件13-4的组以及开关元件13-2和开关元件13-3的组同时导通且电源11被短路，控制电路17也可以设置在切换开关元件13-1和开关元件13-4的组以及开关元件13-2和开关元件13-3的组的导通/断开时双方的开关元件的组成为断开的死区时间。
此外，控制电路17参照表示开关频率与在该开关频率下成为恒定电压输出的、与向发送线圈14的施加电压相当的、功率因数改善电路12的开关元件SW的导通/断开控制的占空比的关系的参照表，选择与开关频率对应的占空比。然后，控制电路17根据该占空比和来自功率因数改善电路12的二极管D的输出电压的变化来决定切换开关元件SW的导通/断开的定时，并将表示该定时的控制信号输出到栅极驱动器16-1。
进一步地，在接收器15不能接收来自受电装置3的无线信号的情况下，受电装置3设想其不存在于能够从送电装置2收到电力供给的位置，即送电装置2处于待机状态。因此，在这种情况下，控制电路17可以将开关元件SW的导通/断开控制的占空比设为0，并停止从电力供给电路10向发送线圈14的电力供给。由此，在送电装置2处于待机状态期间抑制能量的损耗。此外，如后述那样，在判定为在发送线圈14和接收线圈21之间混入了金属制造的异物的情况下，控制电路17也将开关元件SW的导通/断开控制的占空比设为0，并停止从电力供给电路10向发送线圈14的电力供给。
另外，稍后说明由控制电路17进行的开关频率以及向发送线圈14的施加电压的控制和异物停止处理的细节。
接着，说明受电装置3。
谐振电路20是由相互并联连接的接收线圈21和谐振电容器22构成的LC谐振电路。并且，谐振电路20具有的接收线圈21的一端连接到谐振电容器22的一端，并且经由线圈23连接到整流平滑电路24的一方的输入端子。此外，接收线圈21的另一端连接到谐振电容器22的另一端，并且连接到整流平滑电路24的另一方的输入端子。
接收线圈21通过与流过送电装置2的发送线圈14的交流电流进行谐振从而从发送线圈14接收电力。然后，接收线圈21经由谐振电容器22和线圈23将接收到的电力输出到整流平滑电路24。另外，接收线圈21的匝数与送电装置2的发送线圈14的匝数可以相同，也可以不同。
谐振电容器22的一端连接到接收线圈21的一端和线圈23，另一端连接到接收线圈21的另一端和整流平滑电路24。并且，谐振电容器22将由接收线圈21接收到的电力经由线圈23输出到整流平滑电路24。
线圈23连接在谐振电路20和整流平滑电路24之间。在本实施方式中，为了与接收线圈21成为串联，线圈23的一端连接到谐振电路20的接收线圈21和谐振电容器22，另一端连接到整流平滑电路24。并且，线圈23将来自谐振电路20的电力输出到整流平滑电路24。另外，通过设置该线圈23，与SPL方式同样地抑制了接收到的电力的高次谐波分量。
整流平滑电路24是整流电路的一例，包括具有桥式连接的4个二极管的全波整流电路25和平滑电容器26，对通过谐振电路20接收并经由线圈23获取的电力进行整流且平滑化，并转换成直流电力。然后，整流平滑电路24将该直流电力输出到负载电路27。
电压检测电路28按每个规定的周期对整流平滑电路24的两个端子之间的输出电压进行测量。由于整流平滑电路24的两个端子之间的输出电压一对一地与谐振电路20的输出电压对应，因此整流平滑电路24的两个端子之间的输出电压的测量值间接地成为谐振电路20的输出电压的测量值。电压检测电路28例如能够设为能检测直流电压的公知的各式各样的电压检测电路中的任意一种。然后，电压检测电路28将表示该输出电压的测量值的电压检测信号输出到恒定电压判定电路29。
恒定电压判定电路29基于从电压检测电路28获取的输出电压的测量值来判定非接触供电装置1是否正在进行恒定电压输出工作以及输出电压的测量值是否被包含在正在进行恒定电压输出工作时的电压的容许范围内。然后，恒定电压判定电路29将该判定结果通知给发送器32。为此，恒定电压判定电路29例如具有用于存储电压的容许范围的存储电路、以及用于比较输出电压的测量值和电压的容许范围的运算电路。
进一步地，恒定电压判定电路29具有连接在整流平滑电路24和负载电路27之间的MOSFET这样的开关元件31。若该开关元件31断开，则使电流不从整流平滑电路24流向负载电路27(即，Rac＝∞)，另一方面，若该开关元件31导通，则使电流从整流平滑电路24流向负载电路27。然后，恒定电压判定电路29的判定电路30在输出电压的测量值超出电压的容许范围的期间按规定的周期来切换开关元件31的导通/断开。由此，在该规定的周期中，连接到整流平滑电路24的包括负载电路27在内的整个电路的电阻值发生变化。因此，判定电路30一边切换开关元件31的导通/断开一边判定输出电压的测量值是否大致恒定，从而能够判定非接触供电装置1是否正在进行恒定电压输出工作。因此，在规定的周期内即使切换开关元件31的导通/断开时输出电压的测量值也大致恒定的期间，判定电路30向发送器32通知非接触供电装置1正在进行恒定电压输出工作。
此外，在比规定的周期长的一定期间内非接触供电装置1正在进行恒定电压输出工作的情况下，判定电路30停止开关元件31的导通/断开，并维持导通的状态。然后，判定电路30判定输出电压的测量值是否包含在电压的容许范围内，并将该判定结果通知给发送器32。
此时，在输出电压的测量值在比规定的周期长的一定期间内包含在电压的容许范围内的情况下，判定电路30将表示非接触供电装置1正在进行恒定电压输出工作且输出电压的测量值在电压的容许范围内的判定结果通知给发送器32。
另外，根据变形例，恒定电压判定电路29也可以具有相对于整流平滑电路24与负载电路27并联连接的电阻。在这种情况下，也可以设置开关元件31以使其与该电阻串联且与负载电路27并联。在这种情况下，判定电路30在输出电压的测量值包含在电压的容许范围内的期间内将开关元件31断开。另一方面，若输出电压的测量值超出电压的容许范围，则与上述的实施方式同样地，判定电路30按规定的周期来切换开关元件31的导通/断开即可。根据该变形例，即使在非接触供电装置1未正在进行恒定电压输出工作的情况下也继续向负载电路27供给电力。
进一步地，根据其它的变形例，也可以与上述的电阻并联且与负载电路27串联地设置MOSFET这样的第2开关元件。在这种情况下，在输出电压的测量值包含在电压的容许范围内的期间，判定电路30导通第2开关元件并能够向负载电路27供给电力。另一方面，若输出电压的测量值超出电压的容许范围，则判定电路30可以断开第2开关元件并停止向负载电路27供给电力。由此，即使在送电装置2中开关频率被调整的期间内接收到的电力的电压变得过高，也防止该过高的电压被施加给负载电路27。
发送器32根据以每个规定的发送周期从恒定电压判定电路29的判定电路30获取的判定结果，生成包含表示非接触供电装置1是否正在进行恒定电压输出工作以及输出电压的测量值是否包含在电压的容许范围内的判定信息的无线信号，并将该无线信号发送到送电装置2的接收器15。为此，发送器32例如具有遵照规定的无线通信标准来生成无线信号的通信电路和用于输出该无线信号的天线。另外，与接收器15同样地，规定的无线通信标准例如能够设为ISO/IEC 15693、ZigBee(注册商标)、或蓝牙(注册商标)。
以下，说明非接触供电装置1的工作的细节。
在本实施方式中，送电装置2的控制电路17基于从接收器15获取的判定信息来控制从电力供给电路10向发送线圈14供给的交流电力的开关频率以及电压，以使非接触供电装置1继续恒定电压输出工作。
在此，本实施方式的非接触供电装置与基于SPL方式的非接触供电装置相比，不同之处在于在送电侧不利用谐振电路的谐振。由此，非接触供电装置1的输出电压的频率特性类似于在图1的等效电路中为了送电侧的谐振电路的谐振不影响供电而增大送电侧的谐振电路中的、与发送线圈串联连接的电容器的静电容量Cr1而降低了送电侧的谐振电路的谐振频率时的SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性。
图6是表示基于本实施方式的非接触供电装置1的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图6中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。另外，在该模拟中，使用了与在图2所示的模拟中所使用的各电路元件的参数的值相同的值。曲线图601表示设耦合度k＝0.15且负载电路27的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图602表示设耦合度k＝0.15且负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图603表示设耦合度k＝0.3且负载电路27的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图604表示设耦合度k＝0.3且负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图605表示设耦合度k＝0.6且负载电路27的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图606表示设耦合度k＝0.6且负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。
在图6中，由于发送线圈14不进行谐振，因此在图6所示的频率范围内，与图2相比，在低频侧输出电压的极值消失。然而，即使在这种情况下，在耦合度k不变的条件下，即使负载电路27的交流等效电阻值发生变化时输出电压也成为大致恒定的(即，恒定电压输出)、频率和输出电压的组合针对每个耦合度(图中的点611～613)而存在。因此，可知即使将具有发送线圈14不进行谐振的开关频率的交流电力施加给发送线圈14，也能够相对于负载电路27的电阻值的变化而使非接触供电装置1进行恒定电压输出工作。进一步地，如点611～613所示的那样，虽然关于负载电路27的电阻值的变动而成为恒定电压输出时的输出电压根据耦合度互不相同，但通过调节施加给发送线圈14的电压，该输出电压的差能够与耦合度无关而成为大致恒定的输出电压。
图7是表示在图6所示的模拟中根据耦合度使施加到发送线圈14的电压发生变化时的、输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图7中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。曲线图701表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图702表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图703表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.47*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图704表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.47*Vin)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图705表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.19*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图706表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.19*Vin)时的输出电压的频率特性。
与图6所示的点611～613对应的、在耦合度k不变的条件下即使负载电路27的交流等效电阻值发生变化时输出电压也成为大致恒定的(即，成为恒定电压输出)频率和输出电压的组合为点711～713这3个。并且，点711～713各自的输出电压互相大致相等。
根据上述可得知的是：若在发送线圈14和接收线圈21之间未混入异物，则即使负载电路27的电阻值以及耦合度中的哪一个发生变化，通过适当地调节施加到发送线圈14的交流电力的开关频率以及电压，输出电压也能保持大致恒定。
根据上述，为了达成恒定电压输出工作，控制电路17如下述那样控制施加到发送线圈14的交流电力的开关频率以及电压。
在从受电装置3经由接收器15而获取的无线信号中包含的判定信息中表示非接触供电装置1未正在进行恒定电压输出工作的情况下，控制电路17使交流电力的开关频率在规定的频域内发生变化。例如能够将规定的频域设为以下频域：将从送电装置2向受电装置3进行供电的情况下的、在发送线圈14和接收线圈21之间所设想的耦合度的最小值处成为恒定电压输出的频率设为下限，将在发送线圈14和接收线圈21之间所设想的耦合度的最大值处成为恒定电压输出的频率设为上限。
当使开关频率发生变化时，控制电路17可以从规定的频域的下限到上限依次增大开关频率，或者也可以相反地从规定的频域的上限到下限依次减小开关频率。此时，优选控制电路17使开关频率阶梯状地发生变化，使得在比恒定电压判定电路29的判定电路30切换开关元件31的导通和断开的周期更长的期间内保持相同的开关频率，从而使受电装置3的恒定电压判定电路29能够检查输出电压是否成为了大致恒定。
另外，优选控制电路17在调整开关频率期间内将施加到发送线圈14的电压降低至下限的电压。由此，抑制了供给到受电装置3的电力的电压变得过高的情况。
当即使在规定的整个频域中改变开关频率，在从受电装置3经由接收器15获取的无线信号所包含的判定信息中也未表示正在进行恒定电压输出工作的情况下，控制电路17判定为在发送线圈14和接收线圈21之间混入了异物。然后，控制电路17停止从电力供给电路10向发送线圈14的电力供给，并中断电力传输。
另一方面，在从受电装置3经由接收器15获取的无线信号所包含的判定信息中，若表示尽管输出电压的测量值不包含在电压的容许范围内，但即使负载电路的电阻发生变化也成为大致恒定，即正在进行恒定电压输出工作，则控制电路17在此之后将开关频率保持恒定。然后接着，控制电路17参照表示开关频率与在该开关频率下和耦合度无关而成为恒定的电压输出的、功率因数改善电路12的开关元件SW的导通/断开控制的占空比的关系的参照表，从而决定该占空比。然后，控制电路17控制栅极驱动器16-1，以便依照该占空比来切换功率因数改善电路12的开关元件SW的导通/断开。由此，调整施加到发送线圈14的电压，以使来自谐振电路20的输出电压包含在电压的容许范围内，即与耦合度无关而输出恒定的电压。然后，若在从受电装置3经由接收器15获取的无线信号所包含的判定信息中表示输出电压的测量值包含在电压的容许范围内，则控制电路17将供给到发送线圈14的交流电力的开关频率和电压保持恒定。
另外，代替参照上述的参照表来决定占空比，控制电路17也可以使占空比逐渐变化直到在从受电装置3经由接收器15获取的无线信号所包含的判定信息中表示输出电压的测量值包含在电压的容许范围内为止。
图8是由控制电路17执行的异常停止处理的工作流程图。
若从受电装置3接收到的判定信息表示未正在进行恒定电压输出工作，则控制电路17控制电力供给电路10，以使其将供给到发送线圈14的交流电力的电压降低至规定值(步骤S101)。
控制电路17控制电力供给电路10，以使其从用于调整开关频率的规定的频域的下限到上限依次增大开关频率(步骤S102)。然后，控制电路17参照从受电装置3接收到的判定信息，并判定是否表示出以某一个开关频率正在进行恒定电压输出工作(步骤S103)。
在表示以某一个开关频率正在进行恒定电压输出工作的情况下(步骤S103-是)，控制电路17控制电力供给电路10，以使将具有该开关频率的交流电力供给到发送线圈14。进一步地，控制电路17控制电力供给电路10，以使增大供给到发送线圈14的交流电力的电压直到受电装置3的谐振电路20的输出电压成为规定的电压的容许范围内(步骤S104)。
另一方面，在不表示以任何开关频率而正在进行恒定电压输出工作的情况下(步骤S103-否)，非接触供电装置1不能够在规定的频域，即设想的耦合度的范围内进行恒定电压输出工作。因此，判定为在发送线圈14和接收线圈21的附近存在金属制造的异物。因此，控制电路17停止从电力供给电路10向发送线圈14的电力供给，并停止从送电装置2向受电装置3的电力传输(步骤S105)。进一步地，控制电路17可以经由未图示的接口来向其它的设备输出表示检测出金属制造的异物的情况的异常信号。
在步骤S104或S105之后，控制电路17结束异常停止处理。
如以上说明的那样，若不再进行恒定电压输出工作，则该非接触供电装置使供给到送电装置的发送线圈的交流电力的开关频率在与发送线圈和接收线圈之间的设想的耦合度对应的频域内发生变化。然后，当即使在该整个频域中使开关频率发生变化时也不能进行恒定电压输出工作的情况下，该非接触供电装置判定为在发送线圈和接收线圈之间混入了金属制造的异物，并停止从送电装置向受电装置的电力传输。由此，即使在发送线圈和接收线圈之间的耦合度发生变化的情况下，该非接触供电装置也能够检测到在发送线圈和接收线圈之间混入的金属制造的异物，并且能够防止由混入的异物导致的故障发生。
另外，根据在发送线圈和接收线圈之间混入的异物，存在因漏电感以及绕组电阻的变动而来自受电装置的谐振电路的输出电压几乎不变化的可能性。
图9是表示异物混入时的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图9中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。曲线图901表示在发送线圈14和接收线圈21之间混入了异物的情况下的、设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图902表示在发送线圈14和接收线圈21之间混入了异物的情况下的、设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图903表示未混入异物的情况下的、设耦合度k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为Rac时的输出电压的频率特性。此外，曲线图904表示未混入异物的情况下的、设耦合度为k＝0.15且负载电路的交流等效电阻值为(10*Rac)时的输出电压的频率特性。另外，在该例子中，关于曲线图901和曲线图902，作为各电路元件的参数，使用将漏电感Lr的值比图2的模拟中所使用的值减小30μH并且将送电侧的绕组电阻值Ri以及受电侧的绕组电阻值Ris比图2的模拟中所使用的值减小3Ω后的值。
比较曲线图901和曲线图903可以得知，通过混入异物，输出电压的峰值和波形几乎不变，并且波形稍微向高频侧偏移。因此，在如点911所示的、未混入异物时的成为恒定电压输出工作的频率下，若负载电路27的交流等效电阻值为Rac，则在混入了异物时和未混入异物时输出电压几乎不变。因此，只要来自受电装置3的谐振电路20的输出电压的测量值保持在电压的容许范围内，并且负载电路27的电阻值不发生变化，则存在错误判断为恒定电压输出工作在持续的可能性。实际上，如曲线图901和曲线图902所示的那样，通过混入异物，根据负载电路27的电阻值的变动，来自谐振电路20的输出电压也发生变动，并且非接触供电装置1未进行恒定电压输出工作。
此外，发明人发现，进行恒定电压输出工作的频率包含在如随着频率升高而输出电压降低的这样的频域中。由此，如曲线图901所示的那样，当从看上去是在继续进行恒定电压输出工作时的开关频率(图9中的点911)开始使开关频率上升时，若输出电压上升，则设想混入了异物。
因此，根据变形例，恒定电压判定电路29的判定电路30在每次取得由电压检测电路28进行的输出电压的测量值时，将该测量值存储规定期间(例如，几十毫秒)。然后，判定电路30从最新的输出电压的测量值中减去已存储的规定期间之前的输出电压的测量值，并计算出输出电压的变化量Δv。然后，判定电路30将输出电压的变化量Δv包含在判定信息中，并将其经由发送器32发送到送电装置2。另一方面，即使在从受电装置3继续接收表示输出电压的测量值包含在电压的容许范围内的判定信息的情况下，若定期地使开关频率上升规定量Δf而此时的输出电压的变化量Δv增加，则送电装置2的控制电路17也判定为在发送线圈14和接收线圈21之间混入了金属制造的异物，并停止电力传输。
图10是基于该变形例的、由控制电路17执行的异常停止处理的工作流程图。控制电路17只要依照下述的工作流程图执行异常停止处理即可。
控制电路17判定从受电装置3接收到的判定信息是否表示来自谐振电路20的输出电压的测量值包含在电压的容许范围内(步骤S201)。在判定信息表示来自谐振电路20的输出电压的测量值超出电压的容许范围的情况下(步骤S201-否)，在这种情况下，存在耦合度发生了变化、或在发送线圈14和接收线圈21之间混入了异物的可能性。因此，控制电路17执行图8中的步骤S101之后的处理。
另一方面，在判定信息表示来自谐振电路20的输出电压的测量值包含在电压的容许范围内的情况下(步骤S201-是)，控制电路17判定是否在一定期间内持续地从受电装置3接收到了表示正在进行恒定电压输出工作的判定信息(步骤S202)。若持续地接收到了表示正在进行恒定电压输出工作的判定信息的期间未达到该一定期间(步骤S202-否)，则控制电路17待机规定时间后，重复步骤S202的处理。
另一方面，若持续地接收到了表示正在进行恒定电压输出工作的判定信息的期间达到了该一定期间(步骤S202-是)，则控制电路17将从电力供给电路10供给到发送线圈14的交流电力的开关频率增加规定幅度Δf(步骤S203)。然后，控制电路17参照在增加了开关频率之后从受电装置3接收到的判定信息所包含的输出电压的变化量Δv，并判定Δv/Δf是否为负(步骤S204)。当Δv/Δf为负时，即在根据开关频率的上升而来自受电装置3的谐振电路20的输出电压降低的情况下(步骤S204-是)，控制电路17判定为在发送线圈14和接收线圈21之间未混入异物。因此，控制电路17将从电力供给电路10供给到发送线圈14的交流电力的开关频率降低规定幅度Δf(步骤S205)。即，控制电路17恢复至原来的开关频率。然后，控制电路17重复步骤S201之后的处理。
另一方面，当Δv/Δf为正时，即在根据开关频率的增加而来自受电装置3的谐振电路20的输出电压也上升的情况下(步骤S204-否)，控制电路17判定为在发送线圈14和接收线圈21之间混入了异物。因此，控制电路17停止从电力供给电路10向发送线圈14的电力供给，并停止从送电装置2向受电装置3的电力传输(步骤S206)。另外，在该变形例中，控制电路17也可以经由未图示的接口将表示已经检测出金属制造的异物的异常信号输出到其它的设备。
在步骤S206之后，控制电路17结束异常停止处理。另外，不仅是异物混入时，即使是耦合度发生了变化时，也存在输出电压几乎不发生变化的情况。因此，即使在步骤S204中根据开关频率的上升而来自受电装置3的谐振电路20的输出电压也上升的情况下，控制电路17也可以执行图8中的步骤S101之后的处理而判定是否停止电力传输，而不是立即停止电力传输。
根据该变形例，在即使在发送线圈14和接收线圈21之间混入了金属制造的异物而来自受电装置3的谐振电路20的输出电压也几乎不变的情况下，该非接触供电装置也能够检测出该混入的异物并防止发生因混入的异物而导致的故障。
另外，用于判定异物混入的非接触供电装置不限于上述的实施方式，只要其是通过调节供给到发送线圈的交流电力的开关频率和电压而能够在一定的电压变动的容许范围内进行恒定电压输出工作的非接触供电装置即可。
例如，非接触供电装置也可以是SPL方式的非接触供电装置。在这种情况下，在图5所示的非接触供电装置中，送电装置2也可以具有与发送线圈14串联连接的电容器。并且，电力供给电路10也可以将具有由发送线圈14和该电容器构成的谐振电路(以下称为送电侧的谐振电路，以与受电装置3的谐振电路20区分开)进行谐振的开关频率的交流电力供给到送电侧的谐振电路。
图11是表示在与SPL方式的非接触供电装置有关的图2所示的模拟中，根据耦合度使施加到送电侧的谐振电路的电压发生了变化时的、输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图11中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。另外，在该模拟中，使用了与在图2所示的模拟中所使用的各电路元件的参数的值相同的值。曲线图1101表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.4*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1102表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.4*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1103表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.67*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1104表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.67*Vin)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图1105表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1106表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。
如点1111～1113所示的那样，在耦合度k不变的条件下，即使负载电路27的交流等效电阻值发生变化而输出电压也成为大致恒定的(即，成为恒定电压输出的)、频率和输出电压的组合的各自的输出电压互相大致相等。因此，可以得知：即使在SPL方式中，通过调节供给到送电侧的谐振电路的交流电力的开关频率和电压，非接触供电装置也能够进行恒定电压输出工作并且维持大致恒定的输出电压。此外，在该例子中，成为恒定电压输出工作的频率也存在于随着频率上升而输出电压降低的频率的范围内。
图12是表示在图11所示的模拟中，异物混入时的、根据耦合度而使施加到送电侧的谐振电路的电压发生变化时的、关于SPL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图12中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。另外，在该模拟中，作为各电路元件的参数，使用了将漏电感Lr的值比图2的模拟中所使用的值减小30μH，并将送电侧的绕组电阻值Ri和受电侧的绕组电阻值Ris比图2的模拟中所使用的值增加了3Ω的值。曲线图1201表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.4*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1202表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.4*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1203表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.67*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1204表示设耦合度为k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.67*Vin)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图1205表示设耦合度k＝0.6，负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1206表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。
如图12所示的那样，可以得知：在任意的耦合度下，通过负载电路27的交流等效电阻值的变动，输出电压发生较大的变动，非接触供电装置不再进行恒定电压输出工作。
因此，即使关于SPL方式的非接触供电装置，送电装置的控制电路通过依照图8或图10所示的工作流程图来执行异常停止处理，从而也能够判定在发送线圈和接收线圈之间是否混入了金属制造的异物，并且在判定为混入了金属制造的异物的情况下，能够停止从送电装置到受电装置的电力传输。
此外，在SPL方式的非接触供电装置中，也可以省略受电侧的谐振电路的谐振电容器。在这种情况下，非接触供电装置也能够进行恒定电压输出工作。在该变形例中，只要在图5所示的非接触供电装置中，送电装置2具有与发送线圈14串联连接的电容器，并且从受电装置3的谐振电路20中省略谐振电容器22即可。以下，为了方便起见，将基于该变形例的非接触供电装置称为SL方式的非接触供电装置。
图13是表示关于SL方式的非接触供电装置，根据耦合度而使施加到送电侧的谐振电路的电压发生变化时的、输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图13中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。另外，在该模拟中，设Lp＝174μH、Cr1＝20nF、Lop＝3Lp、Ri＝Ris＝0.04Ω、n＝1、Vin＝200V、Ro＝200Ω(Rac≈162.1Ω)。曲线图1301表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.25*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1302表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.25*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1303表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.5*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1304表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.5*Vin)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图1305表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1306表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。
如点1311～1313所示的那样，在耦合度k不变的条件下，即使负载电路27的交流等效电阻值发生变化而输出电压也成为大致恒定的(即，成为恒定电压输出的)、频率和输出电压的组合的各自的输出电压互相大致相等。因此，可以得知：即使在SL方式中，通过调节供给到送电侧的谐振电路的交流电力的开关频率和电压，非接触供电装置也能够进行恒定电压输出工作，并且维持大致恒定的输出电压。此外，在该例子中，成为恒定电压输出工作的频率也存在于随着频率上升而输出电压降低的频率的范围内。
图14表示在图13所示的模拟中，异物混入时的、根据耦合度而使施加到送电侧的谐振电路的电压发生变化时的、关于SL方式的非接触供电装置的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图14中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。另外，在该模拟中，作为各电路元件的参数，使用将漏电感Lr的值比图13的模拟中所使用的值减少30μH，并将送电侧的绕组电阻值Ri和受电侧的绕组电阻值Ris比图13的模拟中所使用的值增加了3Ω的值。曲线图1401表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.25*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1402表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.25*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1403表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为(0.5*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1404表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为(0.5*Vin)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图1405表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1406表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈的电压为Vin时的输出电压的频率特性。
如图14所示的那样，可以得知：在任意的耦合度下，通过负载电路27的交流等效电阻值的变动，输出电压会大幅变动，并且非接触供电装置不再进行恒定电压输出工作。
因此，即使关于SL方式的非接触供电装置，通过送电装置的控制电路依照图8或图10所示的工作流程图来执行异常停止处理，从而也能够判定在发送线圈和接收线圈之间是否混入了金属制造的异物，然后在判定为混入了金属制造的异物的情况下，停止从送电装置向受电装置的电力传输。
此外，发明人发现：在受电装置的负载电路的电阻值成为预先设定的值的情况下，在基于上述的实施方式或变形例的非接触供电装置进行恒定电压输出工作的的频率下，该非接触供电装置的输入阻抗成为极小值。
图15是表示图5所示的非接触供电装置1的输出电压的频率特性与输入阻抗的频率特性的关系的一例的图。在图15的上侧的曲线图中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。此外，在图15的下侧的曲线图中，横轴表示频率，纵轴表示输入阻抗。另外，在该模拟中，使用了与在图2所示的模拟中所使用的各电路元件的参数的值相同的值。在上侧的曲线图中，曲线1501(与图2中的曲线203相同)表示设耦合度k＝0.3且负载电路27的交流等效电阻值为Rac时的非接触供电装置1的输出电压的频率特性。此外，曲线图1502(与图2中的曲线图204相同)表示设耦合度k＝0.3且负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)时的非接触供电装置1的输出电压的频率特性。此外，在下侧的曲线图中，曲线1511表示设耦合度k＝0.3且负载电路27的交流等效电阻值为Rac时的非接触供电装置1的输入阻抗的频率特性。进一步地，曲线图1512表示设耦合度k＝0.3且负载电路27的交流等效电阻值为(100*Rac)时的非接触供电装置1的输入阻抗的频率特性。
如图15所示的那样，在非接触供电装置1进行恒定电压输出工作的频率f0，负载电路27的交流等效电阻值为Rac时的输入阻抗成为极小值。即，在频率f0，流向发送线圈14的电流具有极大值。
因此，根据变形例，送电装置的控制电路可以根据流过发送线圈的电流的频率特性来判定非接触供电装置是否进行恒定电压输出工作，并根据该结果来判定是否混入了异物。
图16是基于该变形例的非接触供电装置的概要结构图。如图16所示的那样，非接触供电装置4具有送电装置42、从送电装置42经由空间以非接触的方式接受电力传输的受电装置43。送电装置42具有电力供给电路50、发送线圈54、电容器55、电流检测电路56、接收器57、栅极驱动器58和控制电路59。另一方面，受电装置43包括具有接收线圈61和谐振电容器62的谐振电路60、线圈63、具有全波整流电路65和平滑电容器66的整流平滑电路64、负载电路67、电压检测电路68、恒定电压判定电路69、固定负载电路72、发送器73。
非接触供电装置4与图5所示的非接触供电装置1相比，关于送电装置42，不同点在于电力供给电路50的结构、具有电容器55和电流检测电路56以及由控制电路59进行的控制的一部分。此外，关于受电装置43，不同点在于具有固定负载电路72。因此，以下说明上述的不同点以及相关的部分。
电力供给电路50将具有可调节的开关频率以及可调节的电压的交流电力供给到发送线圈54。为此，电力供给电路50具有电压可变电源51、DC/DC转换器52、3个开关元件53-1～53-3。
电压可变电源51是供给直流电力并能够通过来自控制电路59的控制而调整该直流电力的电压的电源。另外，电压可变电源51也可以具有能够调整所供给的电压的各式各样的电路结构中的任意一个。在非接触供电装置4正在进行恒定电压输出工作期间，从电压可变电源51供给的直流电力经由开关元件53-1和53-2被转换成交流电力并被供给到发送线圈54。另一方面，在非接触供电装置4用于进行恒定电压输出工作的开关频率被调整的期间，从电压可变电源51供给的直流电力经由DC/DC转换器52和开关元件53-3而被供给到发送线圈54。
DC/DC转换器52的输入端子连接到电压可变电源51的正极侧端子，DC/DC转换器52的输出端子经由二极管D和开关元件53-3连接到电容器55的一端。并且，DC/DC转换器52将从电压可变电源51供给的直流电力的电压降低至规定的电压(例如5V)。
在非接触供电装置4用于进行恒定电压输出工作的开关频率被调整的期间，从DC/DC转换器52输出的电压经由二极管D、开关元件53-3和电容器55而被供给到发送线圈54。
开关元件53-1～53-3中的每一个例如能够设为n沟道型的MOSFET。开关元件53-1和开关元件53-2串联连接在电压可变电源51的正极侧端子和负极侧端子之间。此外，开关元件53-1连接到电压可变电源51的正极侧，另一方面，开关元件53-2连接到电压可变电源51的负极侧。并且，开关元件53-1的漏极端子连接到电压可变电源51的正极侧端子，开关元件53-1的源极端子连接到开关元件53-2的漏极端子。此外，开关元件53-1的源极端子和开关元件53-2的漏极端子经由电容器55连接到发送线圈54的一端。进一步地，开关元件53-2的源极端子连接到电压可变电源51的负极侧端子，并且经由电流检测电路56连接到发送线圈54的另一端。
此外，开关元件53-3的漏极端子连接到DC/DC转换器52的输出端子，开关元件53-3的源极端子经由电容器55连接到发送线圈54的一端。并且，各开关元件的栅极端子连接到栅极驱动器58。
在非接触供电装置4正在进行恒定电压输出工作期间，栅极驱动器58依照来自控制电路59的控制信号保持开关元件53-3断开。此外，栅极驱动器58依照来自控制电路59的控制信号，以成为恒定电压输出工作的开关频率来交替地切换开关元件53-1和开关元件53-2的导通/断开。即，在开关元件53-1导通且开关元件53-2断开的情况下，随着电力从电压可变电源51经由开关元件53-1被供给到电容器55从而对电容器55进行充电，电流流向发送线圈54。另一方面，在开关元件53-1断开且开关元件53-2导通的情况下，电容器55放电，并且电流从电容器55流向发送线圈54。
此外，在非接触供电装置4用于进行恒定电压输出工作的开关频率被调整期间，栅极驱动器58依照来自控制电路59的控制信号保持开关元件53-1断开，并且取而代之的是，依照来自控制电路59的控制信号，以开关频率来交替地切换开关元件53-3和开关元件53-2的导通/断开。
电容器55连接在发送线圈54和电力供给电路50之间。并且，电容器55通过根据各开关元件在开关频率下的导通/断开的切换而重复进行充电和放电，从而将具有开关频率的交流电力供给到发送线圈54。另外，为了在调整开关频率的频率范围内发送线圈54和电容器55不作为谐振电路而进行工作，优选设定电容器55的静电容量，以使发送线圈54和电容器55的谐振频率小于受电装置43的谐振电路60的谐振频率和开关频率被调整的频率范围的下限频率。
电流检测电路56连接在发送线圈54和电力供给电路50之间，并且测量流过发送线圈54的电流。然后，电流检测电路56将电流的测量值输出到控制电路59。另外，电流检测电路56也可以与相对于电流检测电路56而言串联连接的分流用的电容器(未图示)一起，相对于发送线圈54而与电容器55并联连接。在这种情况下，电流检测电路56能够间接地测量流向发送线圈54的电流。
此外，受电装置43的恒定电压判定电路69具有与基于上述的实施方式的判定电路30和开关元件31同样的判定电路70和开关元件71。
在由电压检测电路68测量的来自谐振电路60的输出电压的测量值被保持在电压的容许范围内的期间，即在非接触供电装置4正在进行恒定电压输出工作的期间，恒定电压判定电路69的判定电路70导通开关元件71，使得来自谐振电路60的输出电压经由整流平滑电路64而被供给到负载电路67。另一方面，在输出电压的测量值超出电压的容许范围的期间，判定电路70断开开关元件71，使得来自谐振电路60的输出电压不被供给到负载电路67。
固定负载电路72相对于整流平滑电路64而与负载电路67并联连接，并且在调整开关频率的期间，将与作为负载电路67的基准的负载(例如，基于图9所示的模拟的Rac)大致相等的负载提供到受电装置43。为此，固定负载电路72相对于整流平滑电路64而与负载电路67并联连接，并且其包括具有与作为负载电路67的基准的负载对应的电阻值的电阻R1。并且，电阻R1与n沟道型的MOSFET这样的开关元件SW1串联连接。进一步地，固定负载电路72在整流平滑电路64的两个输出端子之间具有从正极侧依次串联连接的电阻R2和npn型的双极晶体管这样的开关元件SW2。此外，电阻R2和开关元件SW2与电阻R1并联连接。并且，开关元件SW1的栅极端子连接在电阻R2和开关元件SW2的一端(在该例子中为集电极端子)之间。进一步地，开关元件SW2的基极端子经由电阻R3和被反向偏置的齐纳二极管ZD而连接到整流平滑电路64的正极侧端子。
在非接触供电装置4正在进行恒定电压输出工作期间，谐振电路60的输出电压高于齐纳二极管ZD的击穿电压，其结果，电流经由齐纳二极管ZD和电阻R3而被供给到开关元件SW2的基极端子，并且开关元件SW2导通。其结果，施加到开关元件SW1的栅极端子的电压降低，开关元件SW1断开。因此，来自谐振电路60的输出电压不被施加到电阻R1。
另一方面，在调整非接触供电装置4用于进行恒定电压输出工作的开关频率的期间，由于从DC/DC转换器52供给到发送线圈54的电力的电压低，因此从送电装置42供给到受电装置43的电力也降低。因此，来自谐振电路60的输出电压也降低，并且变得低于齐纳二极管ZD的击穿电压。其结果，开关元件SW2断开，随之被施加到开关元件SW1的栅极端子的电压上升，开关元件SW1导通。因此，来自谐振电路60的输出电压被施加到电阻R1。其结果，电阻R1所具有的固定负载被提供给受电装置43。
以下，说明基于该变形例的送电装置42的控制电路59的工作。在非接触供电装置4正在进行恒定电压输出工作期间，与上述的实施方式同样地，为了来自受电装置43的谐振电路60的输出电压的测量值成为规定的容许范围内，控制电路59控制电力供给电路50的电压可变电源51，以将具有与开关频率对应的电压的直流电压供给到发送线圈54。此外，控制电路59经由栅极驱动器58保持开关元件53-3断开，并且以进行恒定电压输出工作的开关频率来切换开关元件53-1和53-2的导通/断开。
另一方面，在从受电装置43经由接收器57获取的无线信号所包含的判定信息中表示非接触供电装置4未进行恒定电压输出工作的情况下，控制电路59经由栅极驱动器58保持开关元件53-1断开，并且交替地切换开关元件53-3和53-2的导通和断开，从而使得电力从DC/DC转换器52被供给到发送线圈54。此外，控制电路59控制电压可变电源51，以使从DC/DC转换器52被供给到发送线圈54的电压成为规定值。由此，控制电路59降低从送电装置42供给到受电装置43的电力直到达到电压被施加到受电装置43的固定负载电路72的电阻R1的程度为止。
然后，控制电路59一边使开关频率发生变化一边监视基于电流检测电路56的流向发送线圈54的电流的测量值，并检测该电流的测量值成为极大值的开关频率。流向发送线圈54的电流的测量值成为极大值的开关频率是图15所示的频率f0这样的、非接触供电装置4的输入阻抗成为极小值的频率，即非接触供电装置4进行恒定电压输出工作的频率。因此，若检测出流向发送线圈54的电流的测量值成为极大值的开关频率，则控制电路59经由栅极驱动器58控制开关元件53-1和53-2的导通/断开，以使在该开关频率时来自电压可变电源51的电力被供给到发送线圈54。此外，控制电路59断开开关元件53-3。由此，控制电路59能够使非接触供电装置4进行恒定电压输出工作。此外，如上述那样，为了来自受电装置43的谐振电路60的输出电压的测量值成为规定的容许范围内，控制电路59控制电力供给电路50的电压可变电源51，以使具有与开关频率对应的电压的直流电压被供给到发送线圈54。
然而，若在发送线圈54和接收线圈61之间混入了金属制造的异物，则非接触供电装置4不再进行恒定电压输出工作，其结果，如图15的下侧的曲线图1511所示的那样，不再存在输入阻抗的极小值。即，输入阻抗例如根据开关频率的增加而单调增加。因此，当调整开关频率时，即使监视基于电流检测电路56的流向发送线圈54的电流的测量值，但若未检测出电流的测量值成为极大值的开关频率，则也设想为在发送线圈54和接收线圈61之间混入了金属制造的异物。
因此，根据该变形例，在图8的工作流程图中的步骤S103中，只要控制电路59在检测出基于电流检测电路56的流向发送线圈54的电流的测量值成为极大值的开关频率时，判定为非接触供电装置4进行恒定电压输出工作即可。相反地，只要控制电路59在未检测出基于电流检测电路56的流向发送线圈54的电流的测量值成为极大值的开关频率未被时判定为非接触供电装置4未进行恒定电压输出工作且在发送线圈54和接收线圈61之间混入了金属制造的异物即可。
另外，在该变形例中，控制电路59也可以依照图10所示的工作流程图来判定在发送线圈54和接收线圈61之间是否混入了金属制造的异物。
另外，图16所示的非接触供电装置也可以与图5所示的非接触供电装置同样地构成为依照SPL方式或SL方式。
根据该变形例，送电装置的控制电路通过监视流向送电装置的发送线圈的电流，从而能够检测出非接触供电装置进行恒定电压输出工作的开关频率，并且能够检测出在接收线圈和接收线圈之间混入了金属制造的异物。
进一步根据其它的变形例，在受电装置的谐振电路中，与SS方式的非接触供电装置同样地，接收线圈和谐振电容器也可以串联连接。在这种情况下，由于非接触供电装置能够进行恒定电压输出工作，因此与上述的实施方式或变形例同样地，也能够检测出非接触供电装置进行恒定电压输出工作的开关频率，并且也能够检测出在发送线圈和接收线圈之间混入了金属制造的异物。
图17是基于该变形例的非接触供电装置的概要结构图。如图17所示的那样，基于该变形例的非接触供电装置5具有送电装置2、从受电装置2经由空间以非接触的方式接受电力传输的受电装置44。送电装置2具有电力供给电路10、发送线圈14、接收器15、栅极驱动器16-1和16-2、控制电路17。另一方面，受电装置44包括具有接收线圈21和谐振电容器22的谐振电路20a、整流平滑电路24、负载电路27、电压检测电路28、恒定电压判定电路29、发送器32。基于该变形例的非接触供电装置5与图5所示的非接触供电装置1相比，不同之处在于谐振电路20a的结构以及省略了线圈23。因此以下说明该不同点和相关点。
在谐振电路20a中，接收线圈21和谐振电容器22串联连接。并且，经由接收线圈21而接收到的电力经由谐振电容器22而被输出到整流平滑电路24。像这样，由于非接触供电装置5具有与SS方式相同的结构，因此其能够进行恒定电压输出工作。此外，在该例子中，不同于SPL方式的非接触供电装置，谐振电路20a串联谐振，因此可以省略线圈23。另外，不同于SS方式，非接触供电装置5也可以不在送电侧利用发送线圈14的谐振。即，与上述的实施方式同样地，只要送电装置2的控制电路17控制电力供给电路10以使将具有发送线圈14不进行谐振的开关频率的交流电力供给到发送线圈14即可。
图18是表示关于基于该变形例的非接触供电装置5，根据耦合度使施加到发送线圈14的电压发生变化时的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图18中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。另外，在该模拟中，Lp＝174μH、Cp＝20nF、Ri＝Ris＝0.1Ω、n＝1、Vin＝300V、Ro＝10Ω(Rac≈8.1Ω)。曲线图1801表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈14的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1802表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈14的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1803表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈14的电压为(0.5*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1804表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈14的电压为(0.5*Vin)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图1805表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为Rac、并且施加到发送线圈14的电压为(0.25*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1806表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈14的电压为(0.25*Vin)时的输出电压的频率特性。
如图18中的点1811～1813所示的那样，在该变形例中也同样，对于耦合度的每个值，在耦合度k不变的条件下，存在即使负载电路27的交流等效电阻值发生变化时输出电压也成为大致恒定的(即，成为恒定电压输出的)、频率和输出电压的组合。并且，点1811～1813各自的输出电压互相大致相等。
根据上述可以得知：即使关于非接触供电装置5，若在发送线圈14和接收线圈21之间未混入异物，则无论负载电路27的电阻值和耦合度中的哪一个发生变动，通过调节被施加到发送线圈14的交流电力的开关频率和电压，输出电压也能保持大致恒定。
图19是表示异物混入时的、关于非接触供电装置5的输出电压的频率特性的模拟结果的一例的图。在图19中，横轴表示频率，纵轴表示输出电压。曲线图1901表示异物混入时的、设耦合度为0.15、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈14的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1902表示设耦合度k＝0.15、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈14的电压为Vin时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1903表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈14的电压为(0.5*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1904表示设耦合度k＝0.3、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈14的电压为(0.5*Vin)时的输出电压的频率特性。进一步地，曲线图1905表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为Rac且施加到发送线圈14的电压为(0.25*Vin)时的输出电压的频率特性。此外，曲线图1906表示设耦合度k＝0.6、负载电路27的交流等效电阻值为(10*Rac)且施加到发送线圈14的电压为(0.25*Vin)时的输出电压的频率特性。另外，在该例子中，为了表示因异物混入而造成的影响，作为各电路元件的参数，使用了将漏电感Lr的值比图18的模拟中所使用的值减小了50μH，并且将送电测的绕组电阻值Ri和受电侧的绕组电阻值Ris比图18的模拟中所使用的值增加了3Ω的值。
如图19所示的那样，可以得知：在任意的耦合度下，通过负载电路27的交流等效电阻值的变动，输出电压会大幅变动，并且非接触供电装置5不再进行恒定电压输出工作。进一步地，可以得知：通过混入异物，与耦合度无关地，输出电压的波形向高频侧偏移。
因此，即使关于非接触供电装置5，通过送电装置2的控制电路17依照图8或图10所示的工作流程图来执行异常停止处理，从而也能够判定在发送线圈14和接收线圈21之间是否混入了金属制造的异物，并且在判定为混入了金属制造的异物的情况下，能够停止从送电装置2向受电装置44的电力传输。
另外，在非接触供电装置5中，送电装置2也可以具有与发送线圈14串联连接的电容器，并且控制电路17也可以控制电力供给电路10，以使具有由发送线圈14和该电容器构成的谐振电路进行谐振的开关频率的交流电力被供给到发送线圈14。在这种情况下，非接触供电装置5作为SS方式的非接触供电装置进行工作。在这种情况下，控制电路17通过依照图8或图10所示的工作流程图来执行异常停止处理，从而也能够判定在发送线圈14和接收线圈21之间是否混入了金属制造的异物，并且在判定为混入了金属制造的异物的情况下，能够停止从送电装置2向受电装置44的电力传输。
进一步地，在图16所示的非接触供电装置4中，与非接触供电装置5同样地，受电装置43也可以具有接收线圈和谐振电容器串联连接的谐振电路而代替接收线圈61和谐振电容器62并联连接的谐振电路60。并且，也可以省略连接在谐振电路和整流平滑电路64之间的线圈63。在这种情况下，在发送线圈和接收线圈之间未混入异物时，非接触供电装置也进行恒定电压输出工作，若在发送线圈和接收线圈之间混入异物，则非接触供电装置也不再进行恒定电压输出工作。因此，送电装置42的控制电路59通过执行与图16所示的非接触供电装置4相同的异常停止处理，从而能够判定在发送线圈和接收线圈之间是否混入了金属制造的异物，并且在判定为混入了金属制造的异物的情况下，能够停止从送电装置42向受电装置43的电力传输。
进一步根据其它的变形例，在送电装置中，用于向发送线圈供给交流电力的电力供给电路只要是能够可变地调节开关频率和施加到发送线圈的电压的电路，则其也可以具有与上述的实施方式和变形例不同的电路结构。
图20A和图20B是分别基于变形例的电力供给电路的电路图。
图20A所示的电力供给电路110具有电源11、功率因数改善电路12、两个开关元件13-1和开关元件13-2、与发送线圈14串联连接的用于切断直流的电容器131。另外，在该变形例中，各开关元件例如也能够设为n沟道型的MOSFET。此外，功率因数改善电路12例如也能够设为与上述的实施方式中的功率因数改善电路12相同。
在该变形例中，开关元件13-1和开关元件13-2串联连接在电源11的正极侧端子和负极侧端子之间。此外，开关元件13-1连接到电源11的正极侧，另一方面，开关元件13-2连接到电源11的负极侧。并且，开关元件13-1的漏极端子经由功率因数改善电路12而连接到电源11的正极侧端子，开关元件13-1的源极端子连接到开关元件13-2的漏极端子。此外，开关元件13-2的源极端子经由功率因数改善电路12而连接到电源11的负极侧端子。进一步地，开关元件13-1的源极端子和开关元件13-2的漏极端子连接到发送线圈14的一端，开关元件13-2的源极端子经由电容器131连接到发送线圈14的另一端。此外，各开关元件的栅极端子连接到栅极驱动器16-2。
在该变形例中，只要栅极驱动器16-2依照来自控制电路17的控制信号而交替地切换开关元件13-1和开关元件13-2的导通/断开即可。即，在开关元件13-1导通且开关元件13-2断开的情况下，电流从电源11经由功率因数改善电路12和开关元件13-1而流向发送线圈14，并且对电容器131进行充电。另一方面，在开关元件13-1断开且开关元件13-2导通的情况下，电容器131进行放电，并且电流从电容器131经由发送线圈14和开关元件13-2而流动。因此，在该变形例中，只要控制电路17根据从受电装置3接收到的判定信息，经由栅极驱动器16-2来控制用于切换开关元件13-1和开关元件13-2的导通/断开的开关频率即可。
图20B所示的电力供给电路120也与电力供给电路110同样地，具有电源11、功率因数改善电路12、两个开关元件13-1和开关元件13-2、与发送线圈14串联连接的电容器131。然而，在电力供给电路120中，与电力供给电路110相比，发送线圈14的一端经由功率因数改善电路12连接到电源11的正极侧端子，发送线圈14的另一端经由电容器131而连接到开关元件13-1的源极端子和开关元件13-2的漏极端子。
同样在该变形例中，只要栅极驱动器16-2依照来自控制电路17的控制信号而交替地切换开关元件13-1和开关元件13-2的导通/断开即可。
此外，在图5所示的实施方式、图17所示的变形例、以及图20A和图20B所示的变形例中，如图16所示的那样，也可以使用电压可变电源而代替电源和功率因数改善电路。相反地，在图16所示的变形例中，也可以使用图5所示的实施方式中的电源和功率因数改善电路而代替电压可变电源。进一步地，在图16所示的变形例中，电压可变电源51也可以被构成为能够将具有开关频率被进行调整期间的规定的电压的电力供给到发送线圈54。在这种情况下，也可以省略DC/DC转换器52和开关元件53-3。
此外，在上述的实施方式或各变形例中，在能够通过有线的方式连接送电装置的接收器和受电装置的发送器的情况下，只要接收器和发送器分别具有能够通过有线的方式来对包含判定信息的信号进行通信的通信电路即可。
像这样，本领域技术人员能够在本发明的范围内根据所实施的方式而进行各式各样的变更。
标号说明
1、4、5 非接触供电装置
2、42 送电装置
10、110、120 电力供给电路
11 电源
12 功率因数改善电路
51 电压可变电源
52 DC/DC转换器
13-1～13-4、53-1～53-3 开关元件
14、54 发送线圈
55 电容器
56 电流检测电路
15、57 接收器
16-1、16-2、58 栅极驱动器
17、59 控制电路
3、43、44 受电装置
20、20a、60 谐振电路
21、61 接收线圈
22、62 谐振电容器
23、63 线圈
24、64 整流平滑电路
25、65 全波整流电路
26、66 平滑电容器
27、67 负载电路
28、68 电压检测电路
29、69 恒定电压判定电路
30、70 判定电路
31、71 开关元件
72 固定负载电路
32、73 发送器
111 交流电源
131 电容器

Claims (8)

1.一种非接触供电装置，其具有送电装置和从所述送电装置以非接触的方式接受电力传输的受电装置，
所述受电装置具有：
谐振电路，具有用于接收来自所述送电装置的电力的接收线圈；以及
整流电路，对从所述谐振电路输出的电力进行整流，
所述送电装置具有：
发送线圈，向所述受电装置供给电力；
电力供给电路，对所述发送线圈供给具有可调整的开关频率的交流电力；以及
控制电路，当即使使从所述电力供给电路向所述发送线圈供给的所述交流电力的开关频率在规定的频域内发生变化时所述非接触供电装置也不进行恒定电压输出工作的情况下，停止从所述电力供给电路向所述发送线圈的电力供给。
2.如权利要求1所述的非接触供电装置，
所述受电装置在所述谐振电路和所述整流电路之间还具有与所述接收线圈串联连接的线圈，
所述受电装置的谐振电路还具有与所述接收线圈并联连接的谐振电容器，
所述送电装置的所述控制电路对所述电力供给电路进行控制，以使其对所述发送线圈供给具有所述发送线圈不进行谐振的开关频率的交流电力。
3.如权利要求1所述的非接触供电装置，
所述受电装置的谐振电路还具有与所述接收线圈串联连接的谐振电容器。
4.如权利要求1至3的任一项所述的非接触供电装置，
所述受电装置还具有：
电压检测电路，测量从所述谐振电路输出的电力的输出电压而求出该输出电压的测量值；
恒定电压判定电路，基于所述输出电压的测量值，判定所述非接触供电装置是否正在进行恒定电压输出工作以及所述谐振电路的输出电压的测量值是否被包含在所述规定的电压的容许范围内；以及
发送器，向所述送电装置发送包含判定信息的信号，该判定信息表示所述非接触供电装置是否正在进行恒定电压输出工作以及所述输出电压的测量值是否被包含在规定的电压的容许范围内，
所述送电装置还具有用于接收包含所述判定信息的信号的接收器，
当即使使从所述电力供给电路向所述发送线圈供给的所述交流电力的开关频率在规定的频域内发生变化时也未接收到表示所述非接触供电装置正在进行恒定电压输出工作的所述判定信息的情况下，所述控制电路停止从所述电力供给电路向所述发送线圈的电力供给。
5.如权利要求4所述的非接触供电装置，
所述受电装置的所述恒定电压判定电路求出在经过规定时间的期间的所述输出电压的测量值的变化量，
所述受电装置的所述发送器将所述输出电压的测量值的变化量包含在所述判定信息中，
在改变从所述电力供给电路向所述发送线圈供给的所述交流电力的开关频率以使其升高规定量时，包含在所述判定信息中的所述输出电压的测量值的变化量表示所述输出电压的测量值正在上升的情况下，所述送电装置的所述控制电路停止从所述电力供给电路向所述发送线圈的电力供给。
6.如权利要求4或5所述的非接触供电装置，
当即使变更与所述谐振电路连接的电路的电阻值时所述输出电压的测量值也成为大致恒定的情况下，所述恒定电压判定电路判定为所述非接触供电装置正在进行恒定电压输出工作。
7.如权利要求1至3的任一项所述的非接触供电装置，
所述送电装置还具有测量流向所述发送线圈的电流而求出该电流的测量值的电流检测电路，
在一边使所述开关频率在所述规定的频域内发生变化，一边监视所述电流的测量值，判定是否检测出所述电流的测量值成为极大值的开关频率，并且未检测出所述电流的测量值成为极大值的开关频率的情况下，所述送电装置的所述控制电路停止从所述电力供给电路向所述发送线圈的电力供给。
8.一种异常停止方法，其用于具有送电装置和从所述送电装置以非接触的方式接受电力传输的受电装置，
所述受电装置具有：
谐振电路，具有用于接收来自所述送电装置的电力的接收线圈；以及
整流电路，对从所述谐振电路输出的电力进行整流，
所述送电装置具有：
发送线圈，向所述受电装置供给电力；以及
电力供给电路，对所述发送线圈供给具有可调整的开关频率的交流电力，
所述异常停止方法包括：
使从所述电力供给电路向所述发送线圈供给的所述交流电力的开关频率在规定的频域内发生变化的步骤；以及
当即使使所述交流电力的开关频率在所述规定的频域内发生变化时，所述非接触供电装置也不进行恒定电压输出工作的情况下，停止从所述电力供给电路向所述发送线圈的电力供给的步骤。
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