JPWO2015104768A1 - 非接触給電装置の制御方法及び非接触給電装置 - Google Patents

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Abstract

非接触給電装置は、給電側共振回路（１２）と、該給電側共振回路（１２）に接続された１次コイル（Ｌ１）とを含む給電装置（１）と、受電側共振回路（２１）と、該受電側共振回路（２１）に接続され、磁気エネルギーを用いて１次コイル（Ｌ１）から電力を受電可能な２次コイル（Ｌ２）と、該２次コイル（Ｌ２）にて受電された電力を整流して出力電力を生成し負荷に供給する整流回路（２２）とを含む受電装置（２）とを備える。非接触給電装置の制御方法は、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイル（Ｌ１）を通電させてその時の前記１次コイル（Ｌ１）と前記２次コイル（Ｌ２）との結合状態における共振特性の共振周波数を特定する手法、もしくは、前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイル（Ｌ１）と前記２次コイル（Ｌ２）との結合状態における共振特性の共振周波数を特定する手法の少なくとも１つの手法を用いる。

Description

本発明は、非接触給電装置の制御方法及び非接触給電装置に関するものである。
従来から給電装置の１次コイルから受電装置の２次コイルへ非接触状態にて電力を伝送する非接触給電装置が種々提案されている（例えば、特許文献１）。この種の非接触給電装置は、電気自動車の普及に伴い、電気自動車非接触給電システムへの応用が近年益々注目されている。
ところで、非接触給電装置が電気自動車非接触給電システムに応用された場合、給電装置が給電ステーションに設けられ、受電装置が電気自動車に搭載される。ちなみに、給電装置の１次コイルは、給電ステーションの例えば指定場所の地面に設置され、受電装置の２次コイルは、例えば車体の下面に設けられる。これによって、電気自動車が給電ステーションの指定場所に停止したとき、１次コイルと２次コイルが相対向し、電気自動車への充電において、１次コイルから２次コイルに非接触給電がなされる。そして、２次コイルに伝送された電力は整流されて電気自動車のリチウム電池等の２次電池に充電される。
特開２００３−２０４６３７号公報
ところで、電気自動車非接触給電システムに応用した場合、給電ステーションの１次コイルと電気自動車の２次コイル間のギャップのばらつきが大きい。また、電気自動車が給電ステーションの指定場所に正確に停止させることは難しく、指定場所からずれた位置に停止することから、充電を行う電気自動車毎に１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の相対位置が異なる可能性がある。
１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の相対位置が変わることによって、漏れ磁束も変わり結合係数が変動する。この結合係数の変動によって給電装置の共振特性（共振周波数）も、その度に変動する。その結果、効率のよい電力の非接触給電が難しかった。
また、このような給電装置の共振特性（共振周波数）の変動によって、高周波インバータにおいて１次コイルに流す給電用駆動周波数の高周波電流を生成する際、その駆動周波数が共振特性（共振周波数）の進相モードの範囲に位置する虞がある。この駆動周波数が共振特性（共振周波数）の進相モードの範囲に位置して、高周波インバータが高周波電流を生成すると、高周波インバータのスイッチング素子がハードスイッチングとなる。その結果、損失が増大するともに、スイッチング素子の損傷につながる問題があった。
この発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、その目的は、結合係数が変動しても効率のよい電力の伝送ができる非接触給電装置の制御方法及び非接触給電装置を提供することにある。
本発明の一側面は、給電側共振回路と、該給電側共振回路に接続された１次コイルとを含む給電装置と、受電側共振回路と、該受電側共振回路に接続され、磁気エネルギーを用いて前記１次コイルから電力を受電可能な２次コイルと、該２次コイルにて受電された電力を整流して出力電力を生成し負荷に供給する整流回路とを含む受電装置とを備える非接触給電装置の制御方法であって、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電させてその時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定する手法、もしくは、前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定する手法の少なくとも１つの手法を用いる。
上記構成において、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電する際に前記１次コイルに流れる１次電流に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定することが好ましい。
上記構成において、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルが通電されることによって前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定することが好ましい。
上記構成において、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電する際に前記１次コイルに流れる１次電流、もしくは前記１次コイルが通電されることによって前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定すること、特定された共振特性の共振周波数に基づいて、前記給電側共振回路又は前記受電側共振回路の少なくとも一方の共振パラメータを制御してその共振特性の共振周波数を偏倚させることが好ましい。
上記構成において、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電させることによってその時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定すること、特定された共振特性の共振周波数に基づいて、給電用駆動周波数が、その共振特性の共振周波数より高い周波数領域の遅相モードの範囲に位置するように、前記給電側共振回路又は前記受電側共振回路の少なくとも一方の共振パラメータを制御してその共振特性の共振周波数を偏倚させること、共振特性の共振周波数を偏倚させた後、前記給電用駆動周波数の高周波電流で前記１次コイルを通電することによって給電を開始することが好ましい。
本発明の一側面は、非接触給電装置であって、給電側共振回路と、該給電側共振回路に接続された１次コイルとを含む給電装置と、受電側共振回路と、該受電側共振回路に接続され、磁気エネルギーを用いて前記１次コイルから電力を受電可能な２次コイルと、該２次コイルにて受電された電力を整流して出力電力を生成し負荷に供給する整流回路とを含む受電装置と、前記１次コイルに流すための高周波電流を生成する高周波インバータと、前記高周波インバータに対して、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流を生成させ、生成された複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電させる試験駆動制御回路と、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電する際の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定する共振周波数特定回路と、給電用駆動周波数が、特定された共振特性の共振周波数より高い周波数領域の遅相モードの範囲に位置するように、前記給電側共振回路又は前記受電側共振回路の少なくとも一方の共振パラメータを制御してその共振特性の共振周波数を偏倚させるパラメータ制御回路とを備える。
上記構成において、前記給電装置は、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電する際に前記１次コイルに流れる１次電流を検出する１次電流検出回路を含み、前記共振周波数特定回路は、前記給電装置に設けられ、１次電流検出回路により検出された１次電流に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定することが好ましい。
上記構成において、前記共振周波数特定回路は、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電することによって前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定することが好ましい。
上記構成において、前記受電装置は、前記負荷に出力される出力電力を検出し、出力電力情報を生成する出力電力検出回路と、前記出力電力検出回路から供給された出力電力情報を前記給電装置に送信する受電側通信回路とを備え、前記給電装置は、前記受電側通信回路からの前記出力電力情報を受信し、前記共振周波数特定回路に出力する給電側通信回路を含むことが好ましい。
上記構成において、前記給電側共振回路は、前記１次コイルに対して直列に接続された可変コンデンサを含み、前記共振パラメータは、前記可変コンデンサのコンデンサ容量を含むことが好ましい。
上記構成において、前記給電側共振回路は、前記１次コイルに対して直列に接続された可変コイルを含み、前記共振パラメータは、可変コイルのインダクタンスを含むことが好ましい。
上記構成において、前記受電側共振回路は、前記２次コイルに対して直列に接続された可変コンデンサを含み、前記共振パラメータは、前記可変コンデンサのコンデンサ容量を含むことが好ましい。
上記構成において、前記受電側共振回路は、前記２次コイルに対して直列に接続された可変コイルを含み、前記共振パラメータは、前記可変コイルのインダクタンスを含むことが好ましい。
上記構成において、前記受電装置は、受電側通信回路と、自身の受電装置情報を記憶しその受電装置情報を、前記受電側通信回路を介して前記給電装置に送信する受電側制御回路とを含み、前記給電装置は、前記受電側通信回路から送信された前記受電装置情報を受信する給電側通信回路と、前記給電側通信回路により受信された前記受電装置情報に基づいて前記試験駆動制御回路、前記共振周波数特定回路、前記パラメータ制御回路の少なくとのいずれか１つの処理動作を制御する制御回路とを含むことが好ましい。
本発明によれば、結合係数が変動しても効率のよい電力の伝送ができる。
第１実施形態を説明するための非接触給電装置の給電装置と受電装置の電気ブロック図。 第１実施形態を説明するための給電装置の高周波インバータの電気回路図。 第１実施形態を説明するための給電側共振回路の電気回路図。 第１実施形態を説明するための（ａ）は進相モードと遅相モードを説明するための周波数に対する出力を示す共振特性図、（ｂ）は給電用駆動周波数が進相モードの範囲にある状態を示す図、（ｃ）は給電用駆動周波数が遅相モードの範囲であって最適な位置にある状態を示す図。 第２実施形態を説明するための非接触給電装置の給電装置と受電装置の電気ブロック図。 第３実施形態を説明するための非接触給電装置の給電装置と受電装置の電気ブロック図。 第３実施形態を説明するための受電側共振回路の電気回路図。 非接触給電装置の別例を説明するための給電装置と受電装置の電気ブロック図。 給電側共振回路の別例を説明するための電気回路図。 給電側共振回路の別例を説明するための電気回路図。 給電側共振回路の別例を説明するための電気回路図。 給電側共振回路の別例を説明するための電気回路図。 受電側共振回路の別例を説明するための電気回路図。
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態の非接触給電装置を図面に従って説明する。
図１は、非接触給電装置の電気的構成を説明する電気ブロック回路図を示す。非接触給電装置は、１次コイルＬ１を備えた給電装置１と、その給電装置１から非接触給電を受ける２次コイルＬ２を備えた受電装置２を有している。
（給電装置１）
図１に示すように、１次コイルＬ１を備えた給電装置１は、電源回路１０、高周波インバータ１１、給電側共振回路１２、ドライブ回路１３、給電側制御部１５、給電側通信回路１７、給電側アンテナＡＴ１を備えている。
（電源回路１０）
電源回路１０は、整流回路及びＤＣ／ＤＣコンバータを有する。電源回路１０には、外部の商用交流電源Ｇから交流電力が供給される。整流回路は、供給された交流電力を整流する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータは、整流回路から供給された直流電圧を所望の電圧に変換し、その直流電圧Ｖｄｄを駆動電圧として高周波インバータ１１に出力する。また、電源回路１０は、ドライブ回路１３、給電側制御部１５、給電側通信回路１７にも動作電圧を生成し供給するように構成されている。
（高周波インバータ１１）
図２に示すように、高周波インバータ１１は、公知のフルブリッジ回路であって、４個のＭＯＳトランジスタＱａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄを有している。４個のＭＯＳトランジスタＱａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄは、１次コイルＬ１と給電側共振回路１２の直列回路からなる給電装置１の１次側回路を挟んで、襷掛けに接続されたＭＯＳトランジスタＱａ，Ｑｄの組とＭＯＳトランジスタＱｂ，Ｑｃの組とに分かれる。そして、２つの組を交互にオン・オフさせることによって、１次コイルＬ１に通電する予め定めた給電用駆動周波数ｆｚの高周波電流を生成する。
また、高周波インバータ１１は、１次コイルＬ１に通電する複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流を生成するように構成されている。
そして、１次コイルＬ１が、これら給電用及び試験用駆動周波数ｆｚ、ｆｔの高周波電流で励磁駆動されることによって、受電装置２の２次コイルＬ２に電力が伝送される。そして、その電力は受電装置２において直流の出力電力Ｐに変換される。
なお、高周波インバータ１１は、ＭＯＳトランジスタにて構成したが、ＩＧＢＴやその他バイポーラトランジスタ等にて構成してもよい。
（給電側共振回路１２）
図３に示すように、給電側共振回路１２では、容量が違う５個のコンデンサＣ１〜Ｃ５に対して双方向スイッチＱ１〜Ｑ５がそれぞれ直列に接続され、その５個の直列回路が並列に接続されている。なお、コンデンサとスイッチの直列回路を５個並列接続したが、限定されるものではなくその他複数個の直列回路を並列に接続してもよい。
各スイッチＱ１〜Ｑ５は、給電側制御部１５からの選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５に基づいてオン・オフ制御される。そして、スイッチＱ１〜Ｑ５のうちの一つがオンされると、そのオンされたスイッチと直列に接続されたコンデンサが１次コイルＬ１と直列に接続される。つまり、給電装置１の１次側回路の共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を調整することができる。
詳述すると、図４（ａ）に示す共振特性Ｆ１に対して、１次コイルＬ１と直列に接続される給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を変えることによって矢印方向に共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を偏倚することができる。
（ドライブ回路１３）
ドライブ回路１３は、給電側制御部１５からの駆動制御信号ＣＴＳを受け取り、各ＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄのゲート端子に出力するための駆動信号ＰＳａ，ＰＳｂ，ＰＳｃ，ＰＳｄを生成する。つまり、給電側制御部１５からの駆動制御信号ＣＴＳに基づいて、ドライブ回路１３は、各組を交互にオン・オフさせる駆動信号ＰＳａ〜ＰＳｄを生成する。
このとき、ドライブ回路１３は、給電側制御部１５からの駆動制御信号ＣＴＳに基づいて駆動信号ＰＳａ〜ＰＳｄを生成して、１次コイルＬ１を予め定めた給電用駆動周波数ｆｚの高周波電流で励磁駆動する。
また、ドライブ回路１３は、給電側制御部１５からの駆動制御信号ＣＴＳに基づいて、１次コイルＬ１を複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流で励磁駆動するための駆動信号ＰＳａ〜ＰＳｄを生成する。
（給電側制御部１５）
給電側制御部１５は、マイクロコンピュータを有し、１次コイルＬ１を予め定めた給電用駆動周波数ｆｚの高周波電流で励磁駆動させるための駆動制御信号ＣＴＳをドライブ回路１３に出力する。
また、給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流で１次コイルＬ１をそれぞれ励磁駆動させるための複数の駆動制御信号ＣＴＳをドライブ回路１３に出力する。給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流をそれぞれ１次コイルＬ１に通電させて、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態における共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出すように構成されている。
また、給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流を１次コイルＬ１に通電させたとき、受電装置２が出力する出力電力Ｐの出力電力情報を、給電側通信回路１７を介して取得するように構成されている。
給電側制御部１５は、各試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流にて１次コイルＬ１を励磁駆動させているときの出力電力Ｐの出力電力情報を受け取り、各試験用駆動周波数ｆｔに対する出力電力Ｐを求める。
そして、給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔにそれぞれ対応する複数の出力電力Ｐから、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出すように構成されている。
割り出し方法は、高周波電流を各試験用駆動周波数ｆｔで１次コイルＬ１を励磁駆動したとき、試験用駆動周波数ｆｔが共振周波数ｆｒに近づくほど受電装置２が出力する出力電力Ｐは大きくなる。その反対に試験用駆動周波数ｆｔが共振周波数ｆｒから離れるほど出力電力Ｐは小さくなる。
従って、試験用駆動周波数ｆｔを周波数の昇順もしくは降順に上昇および下降させた場合において出力電力Ｐが上昇から下降したとき、その間にピークとなる出力電力Ｐがあり、そのピークの前の試験用駆動周波数ｆｔとピーク後の試験用駆動周波数ｆｔの間にその時の結合状態における共振周波数ｆｒがあることがわかる。そこで、第１実施形態では、給電側制御部１５は、ピークの前の試験用駆動周波数ｆｔとピーク後の試験用駆動周波数ｆｔの平均値をその時の結合状態における共振特性Ｆ１の共振周波数ｆｒとして割り出すように構成されている。例えば、給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数をそれぞれ有する複数の高周波電流で順番に１次コイルＬ１を通電し、１次コイルＬ１を通電する際に１次コイルＬ１に流れる１次電流、または負荷に供給される出力電圧を検出し、１次電流の検出結果および出力電圧の検出結果に基づいて、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間の結合状態における共振特性の共振周波数を特定する。
そして、給電側制御部１５は、共振周波数ｆｒを割り出す。次に、給電側制御部１５は、１次コイルＬ１に給電のために通電する高周波電流の給電用駆動周波数ｆｚが、その時の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲にあるかどうか演算する。
つまり、図４（ｂ）に示すように、給電用駆動周波数ｆｚが、その時の共振周波数ｆｒより低い周波数領域である進相モードの範囲にある場合、高周波インバータ１１のＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄがハードスイッチングとなる。そして、損失が大きくなり、半導体スイッチング素子が損傷する原因となる。このことから、給電用駆動周波数ｆｚが、進相モードの範囲にあることは避けたい。
給電側制御部１５は、予め定めた給電用駆動周波数ｆｚが、その時の共振特性Ｆ１の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲にない場合、その時の共振特性Ｆ１の共振周波数ｆｒを偏倚させる。この共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）の偏倚は、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を変更することによって可能となる。
また、給電側制御部１５は、その時の共振周波数ｆｒと予め定めた給電用駆動周波数ｆｚとから、図４（ｃ）に示すように、給電用駆動周波数ｆｚが遅相モードの範囲の目標位置に位置するのに必要な給電側共振回路１２のコンデンサ容量を演算する。給電側制御部１５は、演算したコンデンサ容量に基づいて、給電側共振回路１２に選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を出力して、給電側共振回路１２のコンデンサ容量を演算したコンデンサ容量に調整する。
これによって、図４（ｃ）に示すように、共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）が偏倚して、給電用駆動周波数ｆｚが遅相モードの範囲の目標位置に位置することになる。
（給電側通信回路１７）
給電装置１は、給電側通信回路１７を備えている。給電側通信回路１７は、受電装置２から送信される出力電力Ｐの出力電力情報を、給電側アンテナＡＴ１を介して受信するように構成されている。給電側通信回路１７は受信した受電装置２からの出力電力Ｐの出力電力情報を給電側制御部１５に出力する。
（受電装置２）
次に、２次コイルＬ２を備えた受電装置２について説明する。受電装置２は、給電装置１の１次コイルＬ１が発生する磁気エネルギーにより伝送された電力を２次コイルＬ２にて受電し直流変換して負荷としての２次電池２０に供給し、同２次電池２０を充電する。
図１に示すように、受電装置２は、２次電池２０、受電側共振回路２１、整流回路２２、平滑回路２３、出力電力検出回路２４、受電側制御部２５、受電側通信回路２６、受電側アンテナＡＴ２を備えている。
（受電側共振回路２１）
受電装置２は、図１に示すように、２次コイルＬ２と直列に接続された受電側共振回路２１を有している。受電側共振回路２１は、第１実施形態では共振コンデンサＣｘよりなり、２次コイルＬ２と直列に接続されて、受電装置２の２次側回路を構成している。
（整流回路２２）
受電装置２は、整流回路２２を有し、２次コイルＬ２と共振コンデンサＣｘの直列回路よりなる２次側回路に接続されている。整流回路２２は、給電装置１の１次コイルＬ１の磁気エネルギーを用いて伝送された電力を受電した２次コイルＬ２に誘起された誘起起電力を全波整流し、次段に設けたコンデンサよりなる平滑回路２３に出力して直流電力に変換する。そして、直流電力は、２次電池２０に供給される。
（２次電池２０）
２次電池２０は、リチウム電池等の２次電池である。
（出力電力検出回路２４）
出力電力検出回路２４は、平滑回路２３と２次電池２０の間に設けられ、２次電池２０に供給されるその時々の出力電力Ｐを検出する。出力電力検出回路２４は、検出した出力電力Ｐの検出信号を受電側制御部２５に出力する。
（受電側制御部２５）
受電側制御部２５は、マイクロコンピュータを有し、出力電力検出回路２４からの出力電力Ｐの検出信号を出力電力情報として受電側通信回路２６に出力する。
（受電側通信回路２６）
受電側通信回路２６は、受電側アンテナＡＴ２を介して給電装置１の給電側通信回路１７に出力電力情報を送信するように構成されている。
次に、上記のように構成した非接触給電装置の作用を説明する。
なお、作用を説明するに際して、給電装置１を給電ステーションに設け、受電装置２を電気自動車に搭載してなる電気自動車非接触給電システムに具体化して、非接触給電装置を説明する。
そのため、給電ステーションに設けた給電装置１の１次コイルＬ１は、例えば電気自動車が給電を受ける指定場所の地面に設置されるものとする。一方、電気自動車に搭載した受電装置２の２次コイルＬ２は、例えば車体の下面に設けられ、電気自動車が給電ステーションの指定場所に停止されたときに１次コイルＬ１の上方に位置するとともに１次コイルＬ１と相対向するものとする。
今、電気自動車が給電ステーションの指定場所に停止されて給電ステーションに設けた給電装置１による給電（実給電）を開始する前に、給電装置１はテストモードを実行する。
まず、給電側制御部１５は、試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流で１次コイルＬ１を励磁駆動すべく駆動制御信号ＣＴＳをドライブ回路１３に出力する。ドライブ回路１３は、駆動制御信号ＣＴＳに応答して高周波インバータ１１に対して駆動信号ＰＳａ〜ＰＳｄを出力する。高周波インバータ１１は、駆動信号ＰＳａ〜ＰＳｄに応答して試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流を生成し、生成された高周波電流で１次コイルＬ１を通電させる。１次コイルＬ１は、試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流で通電されると、試験用駆動周波数ｆｔの交番磁界を発生する。
これによって、１次コイルＬ１の上方に位置する２次コイルＬ２は、１次コイルの磁気エネルギーにて試験用駆動周波数ｆｔの電力を誘起する。受電装置２の整流回路２２は、２次コイルＬ２に誘起された電力を整流し、平滑回路２３は、整流回路２２から供給された直流電圧を平滑化する。平滑化された直流電圧が２次電池２０に供給される。
この時、受電装置２の出力電力検出回路２４は、試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流での１次コイルＬ１の励磁駆動に基づく出力電力Ｐを検出する。受電側制御部２５は、試験用駆動周波数ｆｔに対する出力電力Ｐの出力電力情報を、受電側通信回路２６を介して給電装置１に送信する。
給電装置１の給電側制御部１５は、受電装置２からの出力電力情報を取得すると、その出力電力情報を内部に設けた記憶回路に記憶し、先の試験用駆動周波数ｆｔと周波数が異なる新たな試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流で１次コイルＬ１を励磁駆動させる。そして、受電装置２の出力電力検出回路２４は、その新たな試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流での１次コイルＬ１の励磁駆動に基づく出力電力Ｐを検出する。
受電側制御部２５は、新たな試験用駆動周波数ｆｔに対する新たな出力電力Ｐの出力電力情報を、受電側通信回路２６を介して給電装置１に送信する。
給電装置１の給電側制御部１５は、受電装置２からの新たな出力電力情報を取得する。そして、給電側制御部１５は、その新たな出力電力情報を内部に設けた記憶回路に記憶し、今までの試験用駆動周波数ｆｔと周波数が異なる新たな試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流で１次コイルＬ１を励磁駆動させる。
以後、給電側制御部１５および受電側制御部２５は、同様に出力電力情報の取得動作を繰り返し、複数の試験用駆動周波数ｆｔに対する出力電力Ｐを求める。複数の試験用駆動周波数ｆｔにそれぞれ対応する複数の出力電力Ｐを求めた後に、給電側制御部１５は、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出す。
続いて、給電側制御部１５は、共振周波数ｆｒを割り出すと、１次コイルＬ１に給電のために通電する高周波電流の予め定めた給電用駆動周波数ｆｚが、その時の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲にあるかどうか演算する。
そして、給電側制御部１５は、その時の共振周波数ｆｒと予め定めた給電用駆動周波数ｆｚとから、予め定めた給電用駆動周波数ｆｚが遅相モードの範囲の目標位置に位置するのに必要な給電側共振回路１２のコンデンサ容量を演算する。
給電側制御部１５は、演算したコンデンサ容量に基づいて給電側共振回路１２に選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を出力して、給電側共振回路１２のコンデンサ容量を演算したコンデンサ容量に調整する。
このように、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）が調整されると、テストモードは終了し、給電装置１は予め定めた給電用駆動周波数ｆｚの高周波電流にて１次コイルＬ１を励磁駆動して実給電が開始される。
従って、給電装置１は、給電用駆動周波数ｆｚがその時の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲にある状態から実給電が行われる。そのため、ＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄのハードスイッチングは回避され、損失増加が未然に防止されるとともに素子の損傷が未然に防止される。
特に、電気自動車非接触給電ステムの場合、電気自動車が給電ステーションの指定場所に正確に停止させることは難しく、常に指定場所からずれた位置に停止する可能性がある。つまり、充電を行う毎に１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の相対位置が異なる可能性がある。そのため、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の相対位置によって、漏れ磁束も相違し結合係数も変動する。結合係数の変動によって給電装置１の共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）も変動する。
しかし、電気自動車を充電する毎に共振特性Ｆ１が変動しても、給電側制御部１５は、事前のテストモードで、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出す。そして、高周波インバータ１１の予め定めた給電用駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置するように、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御し共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を調整した。
従って、電気自動車非接触給電ステムに具体化した場合には、進相モードでの動作に基づくＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄのハードスイッチングを回避し、損失増加を未然に防止するとともに損傷するのを防止する。
次に、上記のように構成した第１実施形態の効果を以下に記載する。
（１）給電装置１は、実給電の前に、テストモードを行い、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出す。そして、高周波インバータ１１の予め定めた給電用駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置するように、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御し共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を調整した。
従って、使用条件が異なっても、実給電時に、進相モードでの動作に基づくＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄのハードスイッチングを回避し、損失増加を未然に防止するとともに損傷するのを防止する実給電を行うことができる。
特に、電気自動車非接触給電システムのように、その時々で使用条件が変わる毎に給電装置１の共振特性が変動する場合、効率のよい電力伝送ができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の非接触給電システムについて説明する。
図５に示すように、第２実施形態は、第１実施形態で説明した給電側通信回路１７、受電側通信回路２６及び出力電力検出回路２４を省略した。そして、１次コイルＬ１に流れる１次電流ｉを検出して、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出し、予め定めた給電用駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置するようにした。従って、説明の便宜上、特徴の部分を詳細に説明する。
（１次電流検出回路１４）
図５に示すように、給電装置１は、１次電流検出回路１４を有している。１次電流検出回路１４は、高周波インバータ１１と給電側共振回路１２の間に設けられている。１次電流検出回路１４は、１次コイルＬ１に流れるその時々の１次電流ｉを検出する。１次電流検出回路１４は、その検出した１次電流ｉの値を給電側制御部１５に出力する。
（給電側制御部１５）
給電側制御部１５は、第１実施形態と同様に、給電用及び試験用駆動周波数ｆｚ，ｆｔの高周波電流を生成するための駆動制御信号ＣＴＳをドライブ回路１３に出力する。
また、給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流を１次コイルＬ１にそれぞれ通電させて、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出すように構成されている。
第２実施形態では、給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流にて１次コイルＬ１をそれぞれ励磁駆動させているときの複数の１次電流ｉの値を取得する。そして、給電側制御部１５は、各試験用駆動周波数ｆｔに対する１次電流ｉの値に基づき、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出すように構成されている。
割り出し方法は、第１実施形態と同じである。すなわち、高周波電流を各試験用駆動周波数ｆｔで１次コイルＬ１を励磁駆動したとき、試験用駆動周波数ｆｔが共振周波数に近づくほど１次電流ｉの値は大きくなる。その反対に試験用駆動周波数ｆｔが共振周波数から離れるほど１次電流ｉの値は小さくなる。
従って、試験用駆動周波数ｆｔを周波数の昇順もしくは降順に上昇および下降させた場合において１次電流ｉの値が上昇から下降したとき、その間にピークがあり、そのピークの前の試験用駆動周波数ｆｔとピーク後の試験用駆動周波数ｆｔの間にその時の結合状態における共振周波数ｆｒがあることがわかる。そこで、第２実施形態では、給電側制御部１５は、ピークの前の試験用駆動周波数ｆｔとピーク後の試験用駆動周波数ｆｔの平均値をその時の結合状態における共振特性Ｆ１の共振周波数ｆｒとして割り出すように構成されている。
そして、給電側制御部１５は、共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出す。次に、給電側制御部１５は、第１実施形態と同様に、給電用駆動周波数ｆｚがその時の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲の目標位置に位置するのに必要な給電側共振回路１２のコンデンサ容量を演算する。
給電側制御部１５は、演算したコンデンサ容量に基づく選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を給電側共振回路１２に出力して、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を演算したコンデンサ容量に調整する。
次に、上記のように構成した非接触給電システムの作用を説明する。
なお、作用を説明するに際して、非接触給電装置を、給電装置１を給電ステーションに設け、受電装置２を電気自動車に搭載してなる電気自動車非接触給電システムに具体化して説明する。
今、電気自動車が給電ステーションの指定場所に停止されて給電ステーションに設けた給電装置１による給電（実給電）を開始する前に、給電装置１はテストモードを実行する。
第１実施形態と同様に、給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流を１次コイルＬ１に通電させる。１次電流検出回路１４は、各試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流を１次コイルＬ１に通電する際の１次電流ｉの値を検出する。給電側制御部１５は、その複数の試験用駆動周波数ｆｔにそれぞれ対応する複数の１次電流ｉの値を取得する。給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔにそれぞれ対応する複数の１次電流ｉの値に基づいて、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出す。
続いて、給電側制御部１５は、共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出すと、第１実施形態と同様に、給電用駆動周波数ｆｚが、遅相モードの範囲の目標位置に位置するのに必要な給電側共振回路１２のコンデンサ容量を演算する。
そして、給電側制御部１５は、演算したコンデンサ容量に基づいて給電側共振回路１２に選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を出力して給電側共振回路１２のコンデンサ容量を演算したコンデンサ容量に調整する。このように、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）が調整されると、テストモードは終了し、給電装置１は予め定めた給電用駆動周波数ｆｚの高周波電流にて１次コイルＬ１を励磁駆動して実給電が開始される。
従って、給電装置１は、給電用駆動周波数ｆｚがその時の共振特性Ｆ１の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲にある状態から実給電が行われる。これによって、ＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄのハードスイッチングは回避され、損失増加が未然に防止されるとともに素子の損傷が未然に防止される。
しかも、テストモードは、給電装置１側で行うことから、第１実施形態で示した、給電装置１と受電装置２との間でデータの授受を行うための給電側通信回路１７、受電側通信回路２６等が不要となる。
第２実施形態は第１実施形態に加えて以下の効果を有する。
（１）給電装置１と受電装置２との間でデータの授受を行う必要がないために、給電装置１及び受電装置２には通信機器を設けなくてもテストモードを行うことができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の非接触給電システムについて説明する。
図６に示すように、第３実施形態では、受電側共振回路２１が可変のコンデンサ容量（共振パラメータ）を有し、受電装置２に設けられた受電側制御部２５が、受電側共振回路２１のコンデンサ容量を調整するように構成されている。これにより、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を固定にした。
図７に示すように、第３実施形態の受電側共振回路２１では、容量が違う５個のコンデンサＣｘ１〜Ｃｘ５に対して双方向のスイッチＱｘ１〜Ｑｘ５がそれぞれ直列に接続され、その５個の直列回路を並列に接続した。なお、コンデンサとスイッチの直列回路を５個並列接続したが、直列回路の数は限定されるものではなくその他の複数個の直列回路を並列に接続してもよい。
各スイッチＱｘ１〜Ｑｘ５は、受電側制御部２５からの選択制御信号ＳＬＳｘ１〜ＳＬＳｘ５に基づいてオン・オフ制御される。そして、スイッチＱｘ１〜Ｑｘ５のうちの一つがオンされると、そのオンされたスイッチと直列に接続されたコンデンサが２次コイルＬ２と直列に接続される。
つまり、２次コイルＬ２と直列に接続される受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）を変える。これによって、受電装置２の２次側回路の共振特性（共振周波数）が調整され、給電装置１の１次回路の共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）も偏倚させることができる。
また、受電装置２は、受電側制御部２５を設けている、そして、受電側制御部２５は、給電側共振回路１２に選択制御信号ＳＬＳｘ１〜ＳＬＳｘ５を出力して受電側共振回路２１のコンデンサ容量を調整するように構成されている。
さらに、給電装置１に給電側通信回路１７を設け、受電装置２に受電側通信回路２６を設けている。これによって、給電装置１（給電側制御部１５）と受電装置２（受電側制御部２５）との間でのデータの授受が可能になっている。
そして、給電側制御部１５は、第２実施形態と同様に、共振周波数ｆｒを割り出す。次に、給電側制御部１５は、予め定めた給電用駆動周波数ｆｚが、その時の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲の目標位置に位置するのに必要な受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）を演算する。
給電側制御部１５は、演算した受電側共振回路２１のコンデンサ容量の情報を、給電側通信回路１７を介して受電装置２に送信する。受電側制御部２５は、受電側通信回路２６を介してのコンデンサ容量の情報を受け取ると、その情報に基づく選択制御信号ＳＬＳｘ１〜ＳＬＳｘ５を給電側共振回路１２に出力して受電側共振回路２１のコンデンサ容量を演算したコンデンサ容量に調整する。
そして、受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）が調整されると、テストモードは終了し、給電装置１は予め定めた給電用駆動周波数ｆｚの高周波電流にて１次コイルＬ１を励磁駆動して実給電が開始される。
次に、上記のように構成した非接触給電システムの作用を説明する。
なお、作用を説明するに際して、給電装置１を給電ステーションに設け、受電装置２を電気自動車に搭載してなる電気自動車非接触給電システムに具体化して、非接触給電装置を説明する。
今、電気自動車が給電ステーションの指定場所に停止されて給電ステーションに設けた給電装置１による給電（実給電）を開始する前に、給電装置１はテストモードを実行する。
第２実施形態と同様に、複数の試験用駆動周波数ｆｔの高周波電流を１次コイルＬ１に通電する。そして、給電側制御部１５は、その複数の試験用駆動周波数ｆｔに対して１次電流検出回路１４がそれぞれ検出した複数の１次電流ｉの値を取得する。給電側制御部１５は、複数の試験用駆動周波数ｆｔにそれぞれ対応する複数の１次電流ｉの値に基づいて、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出す。
続いて、給電側制御部１５は、共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を割り出すと、第２実施形態と同様に、予め定めた給電用駆動周波数ｆｚが、遅相モードの範囲の目標位置に位置するのに必要な受電側共振回路２１のコンデンサ容量を演算する。そして、給電側制御部１５は、演算したコンデンサ容量の情報を、給電側通信回路１７を介して受電装置２に送信する。
受電側制御部２５は、そのコンデンサ容量の情報に基づく選択制御信号ＳＬＳｘ１〜ＳＬＳｘ５を演算して給電側共振回路１２に出力する。これにより、受電側共振回路２１のコンデンサ容量が、演算されたコンデンサ容量に調整され、テストモードは終了する。
第３実施形態によれば、テストモードにおいて、受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）が制御される。これによって、給電用駆動周波数ｆｚがその時の共振特性Ｆ１の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲に設定することができる。
尚、第１〜第３実施形態は以下のように変更してもよい。
○図８に示すように、非接触給電装置において、給電装置１に給電側通信回路１７を設けるとともに、受電装置２に受電側通信回路２６を設ける。受電装置２の受電側制御部２５の記憶回路に予め記憶された受電装置情報を、受電側通信回路２６を介して給電装置１に送信する。この受電装置情報を給電側通信回路１７が受信し、給電側制御部１５に出力する。これによって、給電側制御部１５は、この受電装置情報に基づいてテストモードの処理を変更してより効率のよい実給電が実現させてもよい。
受電装置情報は、以下の情報がある。
例えば、受電装置情報が、受電装置２に設けた２次コイルＬ２のコイル径、線径、巻数、コイル形状、設置高さ、インダクタンス、受電側共振回路２１のコンデンサ容量等の情報を含む。この場合、給電側制御部１５は、これら情報と予め試験、実験、計算等で求めたデータに基づいて１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との結合係数を推定する。給電側制御部１５は、推定された結合係数から共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を推定する。
これによって、給電側制御部１５は、推定した共振周波数に近い周波数の複数の試験用駆動周波数ｆｔを使うことによって、その時の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合状態での共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）の割り出しを正確かつ短時間することができる。
また、例えば、受電装置情報が、給電装置１に対して、給電用駆動周波数ｆｚを最適な希望する給電用駆動周波数ｆｚを要求する情報を含む。この場合でも、給電側制御部１５は、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御して、その希望する給電用駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置することができる。
さらに、例えば、受電装置情報が、その時の２次電池２０の充電状態に応じて希望する出力電力Ｐを要求する情報を含む。この場合、給電装置１は、給電用駆動周波数ｆｚを調整するか、または給電側共振回路１２のコンデンサ容量を調整して、希望する出力電力Ｐを２次電池２０に出力できる。
これによって、電気自動車非接触給電システムにおいて、例えば車種毎に異なる給電装置情報に応じて最適な充電が行える。
また、給電ステーションに設けた給電装置１の給電側制御部１５に内蔵した記憶回路に、車種毎の上記した各種の受電装置情報のデータを記憶する。そして、電気自動車に設けた受電装置２は、自身の車種情報のみを受電装置情報として給電装置１に送信してもよい。
○各実施形態では、給電側共振回路１２を、コンデンサ容量（共振パラメータ）を制御する際、複数個のコンデンサＣ１〜Ｃ５のうちのいずれか１つを選択するようにした。これを、給電側制御部１５が、同時に複数個のコンデンサを選択し給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御してもよい。
○各実施形態では、給電側共振回路１２の各コンデンサＣ１〜Ｃ５は、異なるコンデンサ容量であったが、同じ値のコンデンサ容量であってもよい。この場合、給電側制御部１５は、同時に複数個のコンデンサを選択し給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御できるように、選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を給電側共振回路１２に出力するように実施する。
○各実施形態では、給電側共振回路１２を、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ５を並列に接続して構成した。
これに対し、図９に示すように、給電側共振回路１２は、コンデンサＣ０とスイッチＱｙ１の直列回路３０を複数個ラダー状にスイッチＱｙ２を介して接続して構成されてもよい。給電側制御部１５は、スイッチＱｙ１とスイッチＱｙ２を適宜選択してオンさせて給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を調整してもよい。
○各実施形態では、給電側共振回路１２を、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ５を並列に接続して構成した。
これに対し、図１０に示すように、給電側共振回路１２は、共振用の複数のコイルＬｒ１〜Ｌｒ５を並列に接続し、その並列回路にコンデンサＣ０を直列に接続して構成されてもよい。給電側制御部１５は、スイッチＱ１〜Ｑ５を適宜オン・オフさせて給電側共振回路１２のインダクタンス（共振パラメータ）を調整して、予め定めた給電用駆動周波数ｆｚが遅相モードに位置するように制御してもよい。
勿論、この場合においても、給電側制御部１５は、同時に複数個のコイルを選択し給電側共振回路１２のインダクタンス（共振パラメータ）を制御してもよい。
さらに、複数のコイルＬｒ１〜Ｌｒ５が、同じ値のインダクタンスを有し、給電側制御部１５は、同時に複数個のコイルを選択し給電側共振回路１２のインダクタンス（共振パラメータ）を制御してもよい。
○各実施形態の給電側共振回路１２を、コンデンサとコイルの直列回路で構成してもよい。
○各実施形態では、共振特性Ｆ１が１つの共振周波数ｆｒを有する場合に、給電側制御部１５は、給電用駆動周波数ｆｚがその時の共振特性Ｆ１の共振周波数ｆｒより高い周波数領域である遅相モードの範囲にあるように、給電側共振回路１２を制御した。共振特性が２つの直列共振点（山部）と１つの並列共振点（谷部）とを有する場合、つまり双峰性を有する場合、給電側制御部１５は、給電用駆動周波数ｆｚがその時の共振特性の２つの直列共振周波数のうちの高い直列共振周波数の周波数領域における遅相モードの範囲にあるように、または給電用駆動周波数ｆｚがその時の共振特性の２つの直列共振周波数のうちの低い直列共振周波数の周波数領域における遅相モードの範囲にあるように、給電側共振回路１２を制御してもよい。これにより、共振特性が双峰性を有する場合でも、高周波インバータ１１におけるパワー制御用途のＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄのハードスイッチングは回避され、損失増加が未然に防止されるとともに素子の損傷が未然に防止される。
給電用駆動周波数ｆｚが、共振特性の２つの直列共振周波数のうちの高い直列共振周波数の周波数領域における遅相モードの範囲にある場合、１次コイルＬ１に通電する高周波電流と２次コイルＬ２に通電する高周波電流とは同相である。一方、給電用駆動周波数ｆｚが、共振特性の２つの直列共振周波数のうちの低い直列共振周波数の周波数領域における遅相モードの範囲にある場合、１次コイルＬ１に通電する高周波電流と２次コイルＬ２に通電する高周波電流とは逆相である。１次コイルＬ１に通電する高周波電流と２次コイルＬ２に通電する高周波電流とが逆相である場合、給電装置１から周囲に輻射される不要輻射は、１次コイルＬ１に通電する高周波電流と２次コイルＬ２に通電する高周波電流とが同相である場合よりも小さい。
各実施形態の１次コイルＬ１および２次コイルＬ２は、ソレノイドタイプのコイルまたはスパイラルタイプのコイルを含んでもよい。ソレノイドタイプのコイルは、スパイラルタイプのコイルと比べて大きなノイズを発生する傾向がある。このため、１次コイルＬ１および２次コイルＬ２がソレノイドタイプのコイルを含む場合、給電側制御部１５は、共振特性が双峰性を有するときに、給電用駆動周波数ｆｚが、その時の共振特性の２つの直列共振周波数のうちの低い直列共振周波数の周波数領域における遅相モードの範囲にあるように、給電側共振回路１２を制御することが好ましい。これにより、給電装置１から周囲に輻射される不要輻射を低減することができる。一方、１次コイルＬ１および２次コイルＬ２がスパイラルタイプのコイルを含む場合に、共振特性が双峰性を有し、かつ不要輻射のレベルが設計上の許容範囲に収まるとき、給電側制御部１５は、給電用駆動周波数ｆｚがその時の共振特性の２つの直列共振周波数のうちの高い直列共振周波数の周波数領域における遅相モードの範囲にあるように、給電側共振回路１２を制御することが好ましい。これにより、給電側制御部１５による制御が、ソレノイドタイプのコイルを用いる場合の制御よりも容易になる。詳しくは、ソレノイドタイプのコイルを用いる場合、給電側制御部１５は、上限の周波数と下限の周波数とが制限された周波数領域において、その時の共振特性の２つの直列共振周波数のうちの低い直列共振周波数の周波数領域における遅相モードの範囲を特定する。このため、給電側制御部１５による制御が複雑になる。一方、スパイラルタイプのコイルを用いる場合、給電側制御部１５は、下限の周波数のみが制限された周波数領域において、その時の共振特性の２つの直列共振周波数のうちの高い直列共振周波数の周波数領域における遅相モードの範囲を特定する。この場合、給電側制御部１５は、遅相モードの範囲よりも高い周波数領域から所望の電力まで周波数を下げるだけでよく、給電側制御部１５による制御が、ソレノイドタイプのコイルを用いる場合の制御よりも容易になる。
○各実施形態の給電側共振回路１２を、図１１又は図１２に示すように、１つのコンデンサＣｚと２つの第１及び第２双方向スイッチＱｚ１，Ｑｚ２で構成してもよい。
ここで、各双方向スイッチＱｚ１，Ｑｚ２は、第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２からなるダブルゲートを有したＧａＮ（窒化ガリウム）双方向スイッチデバイスとしてもよい。
ちなみに、第１双方向スイッチＱｚ１（第２双方向スイッチＱｚ２）は、第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２に供給されるオン・オフ信号によって変更される４つのモードを有する。
第１モードは、第１双方向スイッチＱｚ１（第２双方向スイッチＱｚ２）おいて、第１ゲート端子Ｇ１にオン信号、第２ゲート端子Ｇ２にオフ信号が供給されて高周波インバータ１１から１次コイルＬ１への導通が可能となるモードである。
第２モードは、第１双方向スイッチＱｚ１（第２双方向スイッチＱｚ２）おいて、第１ゲート端子Ｇ１にオフ信号、第２ゲート端子Ｇ２にオン信号を出力したとき、１次コイルＬ１から高周波インバータ１１への導通が可能となるモードである。
第３モードは、第１双方向スイッチＱｚ１（第２双方向スイッチＱｚ２）において、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオン信号を出力したとき、１次コイルＬ１と高周波インバータ１１との間において両方向への導通（全導通）が可能となるモードである。
第４モードは、第１双方向スイッチＱｚ１（第２双方向スイッチＱｚ２）において、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオフ信号を出力したとき、１次コイルＬ１と高周波インバータ１１との間が遮断（全非導通）されるモードである。
図１１に示す給電側共振回路１２は、コンデンサＣｚと第１双方向スイッチＱｚ１が直列に接続され、その直列回路に対して第２双方向スイッチＱｚ２が並列に接続された共振回路である。
また、図１２に示す給電側共振回路１２は、コンデンサＣｚと第１双方向スイッチＱｚ１を並列に接続し、その並列回路に対して第２双方向スイッチＱｚ２を直列に接続にした共振回路である。
図１１及び図１２に示す給電側共振回路１２は、以下のように動作させる。
まず、第１双方向スイッチＱｚ１は、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオフ信号が出力されて第４モードになってオフする。一方、第２双方向スイッチＱｚ２は、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオン信号が出力されて第３モードになってオンする。これによって、給電側共振回路１２の両端子間は短絡された状態になる。
次に、第２双方向スイッチＱｚ２は、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオフ信号が出力されて第４モードになってオフする。一方、第１双方向スイッチＱｚ１は、第１ゲート端子Ｇ１にオフ信号からオン信号が出力されて第１モードになって高周波インバータ１１から１次コイルＬ１への導通が可能な状態になる。これによって、コンデンサＣｚは充電を開始する。
そして、予め定めた充電時間が経過すると、第２双方向スイッチＱｚ２は、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオフ信号が出力されたまま第４モードになってオフを維持する。一方、第１双方向スイッチＱｚ１は、第１ゲート端子Ｇ１にオン信号からオフ信号が出力されるとともに、第２ゲート端子Ｇ２にオフ信号からオン信号が出力されて第２モードになって１次コイルＬ１から高周波インバータ１１への導通が可能な状態になる。これによって、コンデンサＣｚは放電を開始する。
そして、予め定めた放電時間が経過すると、第１双方向スイッチＱｚ１は、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオン信号が出力されて第３モードになって短絡状態になる。一方、第２双方向スイッチＱｚ２は、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオン信号が出力されて第３モードになって短絡状態になる。
これによって、第１及び第２双方向スイッチＱｚ１，Ｑｚ２が共に全導通状態となり、コンデンサＣｚの残留電荷を放電する。
以上の動作を、高周波電流（給電用駆動周波数ｆｚ）の１周期の間に、１回又は複数回行うとともに充放電時間を制御する。これによって、コンデンサＣｚの見かけ上の容量、即ち、図１１及び図１２に示す給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を可変することができる。
○第３実施形態では、受電側共振回路２１を、コンデンサ容量（共振パラメータ）を制御する際、複数個のコンデンサＣｘ１〜Ｃｘ５のうちのいずれか１つを選択するようにした。これを、受電側制御部２５は、同時に複数個のコンデンサを選択し受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御できるように実施してもよい。
○第３実施形態では、受電側共振回路２１の各コンデンサＣｘ１〜Ｃｘ５は、異なるコンデンサ容量であったが、同じ値のコンデンサ容量であってもよい。この場合、受電側制御部２５は、同時に複数個のコンデンサを選択し受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御できるように、選択制御信号ＳＬＳｘ１〜ＳＬＳｘ５を受電側共振回路２１に出力するように構成されてもよい。
○第３実施形態では、受電側共振回路２１を、複数のコンデンサＣｘ１〜Ｃｘ５を並列に接続して構成した。
これに対し、図１３に示すように、受電側共振回路２１は、共振用の複数のコイルＬｘ１〜Ｌｘ５を並列に接続し、その並列回路にコンデンサＣｘ０を直列にして構成されてもよい。受電側制御部２５は、スイッチＱｘ１〜Ｑｘ５を適宜オン・オフさせて受電側共振回路２１のインダクタンス（共振パラメータ）を調整してもよい。
勿論、この場合においても、受電側制御部２５は、同時に複数個のコイルを選択し受電側共振回路２１のインダクタンス（共振パラメータ）を制御してもよい。
さらに、複数のコイルＬｘ１〜Ｌｘ５が、同じ値のインダクタンスを有し、受電側制御部２５は、同時に複数個のコイルを選択し受電側共振回路２１のインダクタンス（共振パラメータ）を制御してもよい。
○第２実施形態の受電側共振回路２１を、コンデンサとコイルの直列回路で構成してもよい。
また、受電側共振回路２１を、図１１又は図１２に示す回路構成にして、受電側制御部２５は、受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）を調整してもよい。
○各実施形態では、給電側共振回路１２または受電側共振回路２１のいずれかのコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御したが、給電側共振回路１２及び受電側共振回路２１の両方のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御してもよい。

Claims (14)

  1. 給電側共振回路と、該給電側共振回路に接続された１次コイルとを含む給電装置と、受電側共振回路と、該受電側共振回路に接続され、磁気エネルギーを用いて前記１次コイルから電力を受電可能な２次コイルと、該２次コイルにて受電された電力を整流して出力電力を生成し負荷に供給する整流回路とを含む受電装置とを備える非接触給電装置の制御方法であって、
    複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電させてその時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定する手法、または前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定する手法の少なくとも１つの手法を用いる非接触給電装置の制御方法。
  2. 請求項１に記載の非接触給電装置の制御方法において、
    複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電する際に前記１次コイルに流れる１次電流に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定することを備える非接触給電装置の制御方法。
  3. 請求項１に記載の非接触給電装置の制御方法において、
    複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルが通電されることによって前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定することを備える非接触給電装置の制御方法。
  4. 請求項１に記載の非接触給電装置の制御方法において、
    複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電する際に前記１次コイルに流れる１次電流、もしくは前記１次コイルが通電されることによって前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定すること、
    特定された共振特性の共振周波数に基づいて、前記給電側共振回路又は前記受電側共振回路の少なくとも一方の共振パラメータを制御してその共振特性の共振周波数を偏倚させることを備える非接触給電装置の制御方法。
  5. 請求項１に記載の非接触給電装置の制御方法において、
    複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電させることによってその時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定すること、
    特定された共振特性の共振周波数に基づいて、給電用駆動周波数が、その共振特性の共振周波数より高い周波数領域の遅相モードの範囲に位置するように、前記給電側共振回路又は前記受電側共振回路の少なくとも一方の共振パラメータを制御してその共振特性の共振周波数を偏倚させること、
    共振特性の共振周波数を偏倚させた後、前記給電用駆動周波数の高周波電流で前記１次コイルを通電することによって給電を開始することを備える非接触給電装置の制御方法。
  6. 非接触給電装置であって、
    給電側共振回路と、該給電側共振回路に接続された１次コイルとを含む給電装置と、
    受電側共振回路と、該受電側共振回路に接続され、磁気エネルギーを用いて前記１次コイルから電力を受電可能な２次コイルと、該２次コイルにて受電された電力を整流して出力電力を生成し負荷に供給する整流回路とを含む受電装置と、
    前記１次コイルに流すための高周波電流を生成する高周波インバータと、
    前記高周波インバータに対して、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流を生成させ、生成された複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電させる試験駆動制御回路と、
    複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電する際の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定する共振周波数特定回路と、
    給電用駆動周波数が、特定された共振特性の共振周波数より高い周波数領域の遅相モードの範囲に位置するように、前記給電側共振回路又は前記受電側共振回路の少なくとも一方の共振パラメータを制御してその共振特性の共振周波数を偏倚させるパラメータ制御回路と
    を備える、非接触給電装置。
  7. 請求項６に記載の非接触給電装置において、
    前記給電装置は、
    複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電する際に前記１次コイルに流れる１次電流を検出する１次電流検出回路を含み、
    前記共振周波数特定回路は、前記給電装置に設けられ、１次電流検出回路により検出された１次電流に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定する、非接触給電装置。
  8. 請求項６に記載の非接触給電装置において、
    前記共振周波数特定回路は、複数の試験用駆動周波数の各々の高周波電流で前記１次コイルを通電することにより前記負荷に供給される出力電力に基づいて、その時の前記１次コイルと前記２次コイルとの結合状態における共振特性の共振周波数を特定する、非接触給電装置。
  9. 請求項８に記載の非接触給電装置において、
    前記受電装置は、
    前記負荷に出力される出力電力を検出し、出力電力情報を生成する出力電力検出回路と、
    前記出力電力検出回路から供給された出力電力情報を前記給電装置に送信する受電側通信回路とを備え、
    前記給電装置は、前記受電側通信回路からの前記出力電力情報を受信し、前記共振周波数特定回路に出力する給電側通信回路を含む、非接触給電装置。
  10. 請求項６〜９のいずれか１つに記載の非接触給電装置において、
    前記給電側共振回路は、前記１次コイルに対して直列に接続された可変コンデンサを含み、
    前記共振パラメータは、前記可変コンデンサのコンデンサ容量を含む、非接触給電装置。
  11. 請求項６〜１０のいずれか１つに記載の非接触給電装置において、
    前記給電側共振回路は、前記１次コイルに対して直列に接続された可変コイルを含み、
    前記共振パラメータは、可変コイルのインダクタンスを含む、非接触給電装置。
  12. 請求項６〜１１のいずれ１つに記載の非接触給電装置において、
    前記受電側共振回路は、前記２次コイルに対して直列に接続された可変コンデンサを含み、
    前記共振パラメータは、前記可変コンデンサのコンデンサ容量を含む、非接触給電装置。
  13. 請求項６〜１２のいずれか１つに記載の非接触給電装置において、
    前記受電側共振回路は、前記２次コイルに対して直列に接続された可変コイルを含み、
    前記共振パラメータは、前記可変コイルのインダクタンスを含む、非接触給電装置。
  14. 請求項６〜１２のいずれか１つに記載の非接触給電装置において、
    前記受電装置は、
    受電側通信回路と、自身の受電装置情報を記憶しその受電装置情報を、前記受電側通信回路を介して前記給電装置に送信する受電側制御回路とを含み、
    前記給電装置は、
    前記受電側通信回路から送信された前記受電装置情報を受信する給電側通信回路と、前記給電側通信回路により受信された前記受電装置情報に基づいて前記試験駆動制御回路、前記共振周波数特定回路、前記パラメータ制御回路の少なくとのいずれか１つの処理動作を制御する制御回路とを含む、非接触給電装置。
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