JPWO2015104779A1 - 非接触給電装置及び非接触給電装置の始動方法 - Google Patents

Abstract

非接触給電装置は、インバータ（１１）と、１次コイル（Ｌ１）と、インバータ（１１）と１次コイル（Ｌ１）との間に設けられた給電側共振回路（１２）とを含む給電装置（１）と、１次コイル（Ｌ１）と磁気的に結合され、１次コイル（Ｌ１）からエネルギーを取得する２次コイル（Ｌ２）とを含み、２次コイル（Ｌ２）により取得されたエネルギーを電圧変換して出力電力を生成する受電装置（２）と、インバータ（１１）の動作モードが、進相モードまたは遅相モードであるかを判定するモード判定回路（１５）と、動作モードが遅相モードとなるように給電側共振回路の共振パラメータを制御する制御回路（１５）とを備える。

Description

本発明は、非接触給電装置及び非接触給電装置の始動方法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次コイルに相互誘導作用にて非接触給電を行う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、電気自動車非接触充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充電システムに応用された場合、給電装置を充電ステーションに設け、受電装置を電気自動車に搭載した構成になる。ちなみに、給電装置の１次コイルは、充電ステーションの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、電気自動車が充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、１次コイルから２次コイルに相互誘導作用にて給電装置から受電装置に非接触給電がなされる。そして、２次コイルに発生する誘導起電力は整流され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、電気自動車非接触充電システムに応用した場合、充電ステーションの１次コイルと電気自動車の２次コイルとのギャップのばらつきが大きい。また、電気自動車が充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。

そのため、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の相対位置がその度に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り電流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駆動周波数が共振特性の遅相モードの範囲で高周波電流を生成することができる非接触給電装置及び非接触給電装置の始動方法を提供するにある。

本発明の一側面は、非接触給電装置であって、インバータと、１次コイルと、前記インバータと前記１次コイルとの間に設けられた給電側共振回路とを含む給電装置と、前記１次コイルと磁気的に結合され、前記１次コイルからエネルギーを取得する２次コイルとを含み、前記２次コイルにより取得されたエネルギーを電圧変換して出力電力を生成する受電装置と、前記インバータの動作モードが、進相モードまたは遅相モードであるかを判定するモード判定回路と、前記動作モードが遅相モードとなるように前記給電側共振回路の共振パラメータを制御する制御回路とを備える。

上記構成において、前記モード判定回路は、前記給電装置に流れる１次電流を検出する１次電流検出装置を含み、前記モード判定回路は、前記１次電流検出装置により検出された前記１次電流に応じて、前記インバータの動作モードが進相モードまたは遅相モードであるかを判定することが好ましい。

上記構成において、前記１次コイルと前記２次コイルの結合状態における共振特性は、単一の共振周波数を有する単峰特性であることが好ましい。
上記構成において、前記１次コイルと前記２次コイルの結合状態における共振特性は、２つの直列共振周波数を有する双峰特性であることが好ましい。

上記構成において、前記制御回路は、前記給電装置の動作周波数が前記２つの直列共振周波数のうちの低い直列共振周波数に近い周波数になるように前記給電側共振回路の共振パラメータを制御することが好ましい。

上記構成において、前記制御回路は、前記給電装置の動作周波数が前記２つの直列共振周波数のうちの高い直列共振周波数に近い周波数になるように前記給電側共振回路の共振パラメータを制御することが好ましい。

上記構成において、前記受電装置は、該受電装置に流れる２次電流を検出する２次電流検出装置と、該２次電流検出装置により検出された２次電流の電流値を含む情報を前記給電装置に送信する受電側通信回路とを含み、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情報を受信する給電側通信回路を含み、前記制御回路は、前記給電側通信回路から供給された前記情報に基づいて前記１次電流と前記２次電流との位相差を取得し、取得された前記１次電流と前記２次電流との位相差に応じて、前記給電側共振回路の共振パラメータを制御することが好ましい。

上記構成において、前記給電装置は、前記１次コイルの近傍に設けられ、磁束を検出する検出コイルを含み、前記制御回路は、前記検出コイルにより検出された磁束に応じて、前記給電側共振回路の共振パラメータを制御することが好ましい。

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、前記可変コンデンサは、複数の直列回路であって、該複数の直列回路の各々が、直列に接続されたスイッチング素子とコンデンサとを含む、前記複数の直列回路を含み、複数の直列回路は、並列に接続されていることが好ましい。

上記構成において、前記可変コンデンサは、直列に接続された双方向スイッチング素子とコンデンサとを含む直列回路と、前記直列回路に並列に接続した双方向スイッチング素子とを含むことが好ましい。

上記構成において、前記可変コンデンサは、並列に接続された双方向スイッチング素子とコンデンサとを含む並列回路と、前記並列回路に直列に接続した双方向スイッチング素子と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、前記可変コイルは、複数の直列回路であって、該複数の直列回路の各々は、直列に接続されたスイッチング素子とコイルとを含む、前記複数の直列回路を含み、前記複数の直列回路は、並列に接続されていることが好ましい。

上記構成において、前記給電装置は、前記モード判定回路による判定情報を前記受電装置に送信する給電側通信回路を含み、前記受電装置は、前記２次コイルに直列に接続された受電側共振回路と、前記給電側通信回路から送信された前記モード判定回路による判定情報を受信する受電側通信回路と、前記受電側通信回路から供給された前記モード判定回路による判定情報に応じて、前記受電側共振回路の共振パラメータを制御する受電側制御回路と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、前記可変コンデンサは、複数の直列回路であって、該複数の直列回路の各々は、直列に接続されたスイッチング素子とコンデンサとを含む、前記複数の直列回路を含み、複数の直列回路は、並列に接続されていることが好ましい。

上記構成において、前記可変コンデンサは、直列に接続された双方向スイッチング素子とコンデンサとを含む直列回路と、前記直列回路に並列に接続された双方向スイッチング素子とを含むことが好ましい。

上記構成において、前記可変コンデンサは、並列に接続された双方向スイッチング素子とコンデンサとを含む並列回路と、前記並列回路に直列に接続された双方向スイッチング素子と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、前記可変コイルは、複数の直列回路であって、該複数の直列回路の各々は、直列に接続されたスイッチング素子とコイルと含む、前記複数の直列回路を含み、前記複数の直列回路は、並列に接続されていることが好ましい。

上記構成において、前記受電装置は、前記出力電力を検出する出力電力検出回路を含み、前記受電側制御回路は、前記出力電力検出回路により検出された出力電力に基づいて、前記受電側共振回路の共振パラメータを制御することが好ましい。

上記構成において、前記インバータの駆動周波数は変化しないことが好ましい。
本発明の一側面は、上記構成の非接触給電装置の始動方法であって、前記給電側共振回路及び受電側共振回路の共振パラメータのうちの少なくとも１つの共振パラメータを比較的大きな値に設定して、前記給電装置を始動させること、前記給電装置を始動させてから時間が経過するに従って、前記給電側共振回路の共振パラメータを小さくすることを備える。

本発明によれば、駆動周波数が共振特性の遅相モードの範囲に位置する状態で高周波電流を生成することができる。

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１実施形態を説明するための双峰特性の共振特性における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。 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２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。 給電側共振回路の別例を説明する電気回路図。 給電側共振回路の別例を説明する電気回路図。 給電側共振回路の別例を説明する電気回路図。 受電側共振回路の別例を説明する電気回路図。

（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。図１において、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、１次電流検出回路１４、給電側制御部１５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は、外部の商用の交流電源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を駆動電力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や給電側制御部１５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駆動周波数ｆｚの高周波電流を生成する。高周波インバータ１１は、進相モードおよび遅相モードを含む動作モードを有する。例えば、進相モードでは、高周波インバータ１１が、駆動周波数ｆｚが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よりも低い周波数領域に位置する状態で動作する。遅相モードでは、高周波インバータ１１が、駆動周波数ｆｚが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よりも高い周波数領域に位置する状態で動作する。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やその他のトランジスタにて構成してもよい。また、ＭＯＳトランジスタおよび逆並列に接続されたダイオードは双方向スイッチを用いてもよい。

（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に対して双方向のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５がそれぞれ直列に接続されてその５個の直列回路を並列に接続している。給電側共振回路１２では、その並列回路に対して基準コンデンサＣ０が直列に接続されている。なお、コンデンサとスイッチング素子の直列回路を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。また、基準コンデンサＣ０はなくてもよい。

各スイッチング素子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・オフ制御されるように構成されている。そして、スイッチング素子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ング素子と直列に接続されたコンデンサが、基準コンデンサＣ０を介して１次コイルＬ１と直列に接続される。つまり、給電側共振回路１２は、１次コイルＬ１に対して直列に接続された可変コンデンサを含む。これにより、給電装置１の１次側回路の共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を調整させることができる。

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。なお、図４（ａ）において、一般的に知られている進相モード領域と遅相モード領域を記載しているが、その境界は図示したものに限らない。

（ドライブ回路１３）
ドライブ回路１３は、給電側制御部１５からの励磁制御信号ＣＴＳを受け取り、各ＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄのゲート端子にそれぞれ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からの励磁制御信号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、１次コイルＬ１が予め定めた駆動周波数ｆｚの高周波電流で励磁駆動されるように給電側制御部１５からの励磁制御信号ＣＴＳに基づいて駆動信号ＰＳａ〜ＰＳｄを生成する。

（１次電流検出回路１４）
給電側共振回路１２とドライブ回路１３の間には、１次電流検出回路１４が設けられている。１次電流検出回路１４は、一方の組のＭＯＳトランジスタＱａ，Ｑｄがオンからオフになった時に流れる１次電流ｉを検出し、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、マイクロコンピュータを有し、１次コイルＬ１が予め定めた駆動周波数ｆｚで励磁されるように、ドライブ回路１３に励磁制御信号ＣＴＳを出力する。

また、給電側制御部１５は、１次電流検出回路１４が検出する１次電流ｉの値を受け取り、遅相モードで動作しているかどうかを判定する。
つまり、図４（ｂ）に示すように、進相モードで動作している場合、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。ハードスイッチングなることによって、電流損失が大きくなるとともに、スイッチング素子が損傷する原因となる。従って、進相モードの範囲での動作を避けたい。

これに対して、図４（ａ）に示すように、遅相モードで動作している場合、高周波インバータ１１のＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄのハードスイッチングが抑制される。これによって、進相モードのような問題は生じない。

そのため、遅相モードで動作していることが好ましい。
この判定は、１次電流検出回路１４がＭＯＳトランジスタＱａ，Ｑｄがオンからオフになった時に検出した１次電流ｉの値によって判定することができる。

つまり、１次電流検出回路１４がＭＯＳトランジスタＱａ，Ｑｄがオンからオフになった時に検出した１次電流ｉの値が０より小さいと進相モードでの動作が行われていることがわかる。また、１次電流ｉの値が０より大きいと遅相モードでの動作が行われていることがわかる。

そこで、給電側制御部１５は、１次電流ｉの値が負のとき、進相モードでの動作をしていると判定すると、給電側共振回路１２に選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を出力してコンデンサ容量（共振パラメータ）を変更する。そして、給電側制御部１５は、その時の共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）が低くなるほうへ偏倚させるように給電側共振回路１２を制御している。

また、給電側制御部１５は、遅相モードで動作していると判定しているとき、高出力を得るように、図４（ｃ）に示すように、遅相モードでの範囲で給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を同様の方法で調整し共振特性Ｆ１を調整する。

（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の励磁駆動に基づいて発生する交番磁界に２次コイルＬ２が鎖交し、相互誘導にて同２次コイルＬ２に誘起される誘導起電力を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を備えている。
なお、２次コイルＬ２への給電手段は、相互誘導による電磁誘導方式に限らず、共鳴現象を利用した磁気共鳴方式などの他の方式でもよい。

（受電側共振回路２１）
受電装置２は、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の励磁による相互誘導にて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に出力してリップルのない直流電源に変換する。そして、リップルのない直流電源は、２次電池２０に供給される。

（２次電池２０）
例えば、２次電池２０は、リチウム電池等の２次電池である。２次電池２０は、上記したリップルのない直流電源にて充電される。

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、非接触給電装置を、給電装置１を充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充電システムに具体化して説明する。

そのため、充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、電気自動車が充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、電気自動車が充電ステーションの指定場所に停止されて充電ステーションに設けた給電装置１による給電が開始されるとき、給電側制御部１５は、１次コイルＬ１が予め定めた駆動周波数ｆｚで励磁されるように、ドライブ回路１３に励磁制御信号ＣＴＳを出力する。ドライブ回路１３は、励磁制御信号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に応答して予め定めた駆動周波数ｆｚ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、駆動周波数ｆｚの高周波電流で通電されると、駆動周波数ｆｚの交番磁界を発生する。

１次コイルＬ１の上方に位置する２次コイルＬ２は、相互誘導の作用にて駆動周波数ｆｚの誘導起電力を誘起する。受電装置２の整流回路２２は、２次コイルＬ２に誘起された誘導起電力を整流し、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。これにより平滑化された直流電圧が２次電池２０に供給される。これによって、電気自動車の２次電池２０は、充電される。

一方、給電動作の開始から、給電装置１の１次電流検出回路１４は、１次コイルＬ１に流れるＭＯＳトランジスタＱａ，Ｑｄがオンからオフになった時の１次電流ｉを検出してその検出信号としての１次電流ｉの値を給電側制御部１５に出力している。

電気自動車が指定場所に停止できずにずれて停止する場合、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間の漏れ磁束が変動し結合係数が変動する。この場合、共振特性Ｆ１が変動する。

そのため、給電側制御部１５は、この１次電流ｉの値に基づいて、予め定めた駆動周波数ｆｚが、進相モードの範囲にあるかどうか、遅相モードの範囲にあるか、また、遅相モードの範囲にある場合には最適な位置あるかを判定する。

そして、給電側制御部１５は、予め定めた駆動周波数ｆｚが、遅相モードの範囲に位置するように、給電側共振回路１２に選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を出力してコンデンサ容量を小さな値に変更する。コンデンサ容量が小さくなることによって、共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）が低くなる方向に偏倚し、予め定めた駆動周波数ｆｚが遅相モードの範囲に位置する。ここで、給電側制御部１５は、この１次電流ｉの値に基づいて、給電装置１の動作周波数が、進相モードの範囲にあるかどうか、遅相モードの範囲にあるか、また、遅相モードの範囲にある場合には最適な位置あるかを判定してもよい。給電側制御部１５は、給電装置１の動作周波数が、遅相モードの範囲に位置するように、給電側共振回路１２に選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を出力してコンデンサ容量を小さな値に変更してもよい。

また、給電側制御部１５は、予め定めた駆動周波数ｆｚが、遅相モードの範囲にあって最適な位置にない場合には、予め定めた駆動周波数ｆｚが、遅相モードの範囲であって最適な位置するように給電側共振回路１２を制御する。つまり、給電側制御部１５は、給電側共振回路１２に対して選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を出力してコンデンサ容量（共振パラメータ）を微調整する。コンデンサ容量を微調整することによって、周波数特性（共振周波数）が低くなる方向又は高くなる方向に微動し、予め定めた駆動周波数ｆｚが、遅相モードの範囲であって最適な位置に収束する。これによって、高周波インバータ１１のＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄは、遅相モードでの動作であって高出力が得られる最適な状態に素早く移行する。

さらに、給電側制御部１５は、予め定めた駆動周波数ｆｚが、遅相モードの範囲にあって最適な位置にある場合には、その時の共振特性Ｆ１（共振周波数ｆｒ）を維持する。給電側制御部１５は、給電側共振回路１２に調整のための選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５を出力しないでその時のコンデンサ容量を維持する。

つまり、遅相モードであって高出力が得られる状態を維持して高周波インバータ１１のＭＯＳトランジスタＱａ〜Ｑｄは、予め定めた駆動周波数ｆｚの高周波電流を生成する。
特に、電気自動車非接触充電システムの場合、電気自動車が充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。換言すれば、電気自動車の充電を行う毎に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のその時々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、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）を調整する。そのため、給電側制御部１５は、高周波インバータ１１の予め定めた駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置するように制御できる。

従って、電気自動車非接触充電システムに具体化した場合には、電流損失を未然に防止するとともに、スイッチング素子の損傷するのを防止でき、しかも、駆動周波数ｆｚを変化させずに遅相モードで安定動作をさせることを実現できる。

ちなみに、電気自動車非接触充電システムの始動時に、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、初期値として大きな値にしてスタートさせる。そして、給電側制御部１５は、徐々に給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を小さな値にしていく。これによって、出力を徐々に上昇させるソフトスタート動作を実現できる。

上記のように共振パラメータを制御することで、駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置させることができる。つまり、駆動周波数ｆｚを変化させずに、電気自動車非接触充電システムの安定動作を実現できる。

ところで、電気自動車非接触充電システムのような非接触給電装置の場合、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の結合係数が小さいことが考えられる。
結合係数が小さいとき、図４に示す共振特性Ｆ１が、図５に示す共振特性Ｆ２となる。つまり、図４に示す共振特性Ｆ１は単峰性を有するのに対し、図５に示す結合係数が小さいときの共振特性Ｆ２は、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、つまり双峰性を有する。

図４に示す単峰特性の共振特性Ｆ１では、単一の共振周波数ｆｒが存在することから、単一の進相モードの範囲と単一の遅相モードの範囲が存在する。
これに対し、図５に示す双峰性の共振特性Ｆ２は、２つの直列共振周波数ｆｒ１，ｆｒ２が存在することから、２つの進相モードの範囲と２つの遅相モードの範囲が存在すると一般的に言われている。但し、進相モードと遅相モードの境界は図示したものに限らない。

このように、結合係数が小さい電気自動車非接触充電システムの場合、図５に示す双峰性の共振特性Ｆ２を想定する必要がある。つまり、低い方の直列共振周波数ｆｒ１を境界とする進相モードの範囲と遅相モードの範囲が存在するとともに、高い方の直列共振周波数ｆｒ２を境界とする進相モードの範囲と遅相モードの範囲が存在する。

この場合、駆動周波数ｆｚをいずれかの遅相モードの範囲に位置させる方法の一つとして以下の方法がある。
例えば、２次電流検出装置が受電装置２に流れる２次電流を検出し、受電側通信回路がその情報を給電装置１の給電側通信回路に送信する。給電側制御部１５は、給電側通信回路によって受信された情報に基づいて１次電流と２次電流の位相差を取得し、取得された１次電流と２次電流の位相差に応じて駆動周波数ｆｚが低い方の直列共振周波数ｆｒ１の近傍に位置するのか、高い方の直列共振周波数ｆｒ２の近傍に位置するのかを判定できる。給電側制御部１５は、その情報に基づいて、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を変化させればよい。

また、例えば、１次コイルの近傍に磁気検出コイルを設ける。そして、給電側制御部１５は、磁気検出コイルによって検出された給電装置１の１次コイルＬ１の磁束に応じて、駆動周波数ｆｚが低い方の直列共振周波数ｆｒ１の近傍に位置するのか、高い方の直列共振周波数ｆｒ２の近傍に位置するのかを判定することも可能である。給電側制御部１５は、その情報に基づいて、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を変化させることで、駆動周波数ｆｚをいずれかの遅相モードの範囲に位置させることができる。

すなわち、給電制御回路１５は、高周波インバータ１１の駆動周波数が２つの直列共振周波数のうちの低い直列共振周波数に近い周波数に位置するように給電側共振回路１２の共振パラメータを制御する。一方、給電制御回路１５は、高周波インバータ１の駆動周波数が２つの直列共振周波数のうちの高い周波数に近い周波数に位置するように給電側共振回路１２の共振パラメータを制御する。

なお、駆動周波数ｆｚを低い方の直列共振周波数ｆｒ１の遅相モードの範囲に位置させてスイッチング動作を行う場合、駆動周波数ｆｚを高い方の直列共振周波数ｆｒ２の遅相モードの範囲に位置させてスイッチング動作を行う場合に較べてノイズ低減に優れている。

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）第１実施形態によれば、給電装置１は、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を給電側制御部１５からの選択制御信号ＳＬＳ１〜ＳＬＳ５によって制御できるようにした。そして、給電装置１は、給電側制御部１５にて給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御する。これによって、共振特性Ｆ１（Ｆ２）を偏倚させて、高周波インバータ１１が駆動する予め定めた駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置するように制御した。

従って、給電装置１は、予め定めた駆動周波数ｆｚが遅相モードの範囲に位置するように、高周波インバータ１１を駆動させることができ、高周波インバータ１１を構成するＭＯＳトランジスタＱａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄのハードスイッチングを回避することができる。その結果、電流損失を未然に防止できるとともにスイッチング素子の損傷するのを防止できる。

（２）第１実施形態によれば、電気自動車非接触充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、高周波インバータ１１の予め定めた駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置するように制御することができる。

（３）第１実施形態によれば、給電側共振回路１２は、複数個のコンデンサＣ１〜Ｃ５を並列に接続し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５を適宜オンすることにより、複数のコンデンサ容量（共振パラメータ）を設定できる。そのため、あらかじめ定めた駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲であって高出力が得られる最適な位置に設定することができる。

（４）第１実施形態によれば、給電装置１の始動時に、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）を大きな値にしてスタートさせ、そのコンデンサ容量を徐々に小さな値にしていくようにした。これによって、出力を徐々に上昇させるソフトスタート動作を可能にすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の非接触給電装置について説明する。
第２実施形態は、第１実施形態の給電側共振回路１２の共振パラメータを制御に加えて、受電装置２に設けた受電側共振回路２１の共振パラメータを制御する点に特徴を有する。

また、第２実施形態は、給電装置１と受電装置２との間で無線通信にてデータの授受ができる点に特徴を有する。
そのため、第２実施形態では、第１実施形態と共通する部分については説明の便宜上省略し、相異する特徴部分を詳細に説明する。

（給電装置１）
図６に示すように、給電装置１は、給電側通信回路１７及び給電側アンテナＡＴ１を備えている。

（給電側通信回路１７）
給電側通信回路１７は、給電側制御部１５により判定された駆動周波数ｆｚが進相モードの範囲にあるか、遅相モードの範囲にあるかを示すモード判定情報を給電側アンテナＡＴ１を介して受電装置２に送信する。

（受電装置２）
受電装置２は、第１実施形態の受電側共振回路２１と相異して調整可能な共振パラメータを有する受電側共振回路２１を備えている。

また、受電装置２は、受電側通信回路２４、受電側制御部２５、受電側アンテナＡＴ２、出力電力検出回路２６を備えている。
（受電側共振回路２１）
図７に示すように、第２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ング素子Ｑｘ１〜Ｑｘ５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。そして、受電側共振回路２１では、その並列回路に対して基準コンデンサＣｘ０が直列に接続されている。なお、コンデンサとスイッチング素子の直列回路を５個並列に接続したが、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。また、基準コンデンサＣｘ０はなくてもよい。

各スイッチング素子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、スイッチング素子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ング素子と直列に接続されたコンデンサが、基準コンデンサＣｘ０を介して２次コイルＬ２と直列に接続される。

つまり、受電側共振回路２１は、２次コイルＬ２に対して直列に接続された可変コンデンサを含む。受電側制御部２５は、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、受電側制御部２５は、受電装置２の２次側回路の共振特性（共振周波数）を調整するとともに、給電装置１の１次回路の共振特性Ｆ１（Ｆ２）も偏倚させることができる。

（受電側通信回路２４）
受電側通信回路２４は、給電装置１の給電側通信回路１７から送信された給電側制御部１５のモード判定情報を、受電側アンテナＡＴ２を介して受信するようになっている。そして、受電側通信回路２４は、受信したモード判定情報を受電側制御部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、受電側通信回路２４からのモード判定情報に基づいて、受電側共振回路２１の共振パラメータを制御するための選択制御信号ＳＬＳｘ１〜ＳＬＳｘ５を生成し受電側共振回路２１に出力する。

つまり、受電側制御部２５は、受電側共振回路２１の共振パラメータを制御することによって、給電装置１の共振特性Ｆ１（Ｆ２）を偏倚させ、高周波インバータ１１が駆動する予め定めた駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲に位置するように制御する。

（出力電力検出回路２６）
出力電力検出回路２６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２６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は、出力電力検出回路２６からのその時の出力電力Ｐが予め定めた基準値よりも大きかったり、または予め定めた基準値より小さかったりする場合を判断する。そして、受電側制御部２５は、出力電力Ｐが基準値より大きかったり、または基準値より小さかったりする場合には、出力電力Ｐが基準値以内になるように、受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）を制御する。即ち、受電側制御部２５は、出力電力Ｐが基準値以内に調整するための選択制御信号ＳＬＳｘ１〜ＳＬＳｘ５を生成し受電側共振回路２１に出力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。
前記第１実施形態の作用に加えて、給電装置１の１次コイルＬ１が通電され相互誘導にて受電装置２の２次コイルＬ２に誘導起電力が誘起される。

受電側通信回路２４は、そのときのモード判定情報を受信する。受電側制御部２５は、このモード判定情報に基づいて受電側共振回路２１のコンデンサ容量を制御する。
つまり、モード判定情報が進相モードの場合、受電側制御部２５は、高周波インバータ１１が駆動する予め定めた駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲になるように受電側共振回路２１のコンデンサ容量を調整する。

また、モード判定情報が遅相モードの場合、受電側制御部２５は、高周波インバータ１１が駆動する予め定めた駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲であって最適な位置になるように受電側共振回路２１のコンデンサ容量を調整する。

さらに、モード判定情報が遅相モードであって最適位置の場合、受電側制御部２５は、受電側共振回路２１のコンデンサ容量をその状態を維持する。
従って、予め定めた駆動周波数ｆｚを、遅相モードの範囲であって最適な位置にするために、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）を同時に調整できる。その結果、予め定めた駆動周波数ｆｚは、遅相モードの範囲であって最適な位置に制御される。

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）第２実施形態によれば、受電装置２は、受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）を受電側制御部２５からの選択制御信号ＳＬＳｘ１〜ＳＬＳｘ５にて制御できる。そして、モード判定情報に基づ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）を可変した。

従って、受電側共振回路２１は給電側共振回路１２と協働して、すなわち、給電側制御部１５および受電側制御部２５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）を同時に調整でき、予め定めた駆動周波数ｆｚは、遅相モードの範囲であって最適な位置により早く制御される。

（２）第２実施形態によれば、出力電力検出回路２６によって検出された２次電池２０に供給する出力電力Ｐが予め定めた基準値より大きかったり、または予め定めた基準値より小さかったりする場合には、受電側制御部２５は、受電側共振回路２１のコンデンサ容量を制御する。そして、出力電力Ｐを基準値以内に収束させることができる。従って、２次電池２０を安定した状態で充電することができる。

尚、上記第１および第２実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記各実施形態では、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。これに対し、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）を制御できるように実施してもよい。

○上記各実施形態では、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に出力するようにしてもよい。

○上記各実施形態では、給電側共振回路１２について、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ５を並列に接続しその並列回路を基準コンデンサＣ０に直列に接続して構成した。
これを、図８に示すように、給電側共振回路１２では、共振用の複数のコイルＬｒ１〜Ｌｒ５を並列に接続し、その並列回路に基準コンデンサＣ０を直列に接続した。つまり、給電側共振回路１２は、１次コイルＬ１に対して直列に接続された可変コイルを含む。給電側制御部１５は、スイッチング素子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を、同じ値のインダクタンスに設定してもよい。この場合、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。

○上記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。
○給電装置の動作周波数（駆動周波数ｆｚ）が、双峰性を有する共振特性Ｆ２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（図５に示す共振周波数ｆｒ２に対応する遅相モード）にある場合、１次コイルＬ１に流れる電流の位相と２次コイルＬ２に流れる電流の位相とは同相である。一方、給電装置の動作周波数（駆動周波数ｆｚ）が、双峰性を有する共振特性Ｆ２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（図５に示す共振周波数ｆｒ１に対応する遅相モード）にある場合、１次コイルＬ１に流れる電流の位相と２次コイルＬ２に流れる電流の位相とは逆相である。このため、１次コイルＬ１に流れる電流の位相と２次コイルＬ２に流れる電流の位相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に流れる電流の位相と２次コイルＬ２に流れる電流の位相とが同相である場合よりも抑制される。

ここで、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、給電装置の動作周波数がその時の共振特性Ｆ２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、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、給電装置の動作周波数がその時の共振特性Ｆ２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Ｆ２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Ｆ２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。

○上記各実施形態の給電側共振回路１２を、図９又は図１０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、第１及び第２双方向スイッチＱｚ１，Ｑｚ２は、第１ゲート端子Ｇ１−１，Ｇ２−１及び第２ゲート端子Ｇ１−２，Ｇ２−２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である。

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Ｇ１−１及び第２ゲート端子Ｇ１−２に供給されるオン・オフ信号によって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Ｇ１−１にオン信号、第２ゲート端子Ｇ１−２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Ｇ１−１にオフ信号、第２ゲート端子Ｇ１−２にオン信号が供給されたとき、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Ｇ１−１，Ｇ１−２に共にオン信号が供給されたとき、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Ｇ１−１，Ｇ１−２に共にオフ信号が供給されたとき、１次コイルＬ１と高周波インバータ１１との間が遮断されるモードである。

図９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１０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９及び図１０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Ｇ１−１，Ｇ１−２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Ｇ２−１，Ｇ２−２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Ｇ２−１，Ｇ２−２に共にオフ信号が出力されて第４モードになってオフ状態を維持する。一方、第１双方向スイッチＱｚ１は、第１ゲート端子Ｇ１−１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Ｇ２−１，Ｇ２−２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状態を維持する。一方、第１双方向スイッチＱｚ１は、第１ゲート端子Ｇ１−１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Ｇ１−２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Ｇ１−１，Ｇ１−２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Ｇ２−１，Ｇ２−２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、予め定めた駆動周波数ｆｚの高周波電流の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とで、コンデンサＣｚの見かけ上の容量、即ち、図９及び図１０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。

○上記各実施形態の給電側共振回路１２を、１つの基準コンデンサＣ０と２つの第１及び第２スイッチング素子Ｑｘ１，Ｑｘ２で構成してもよい。
つまり、図９に示すように、基準コンデンサＣ０と第１スイッチング素子Ｑｘ１を直列に接続し、その直列回路に対して第２スイッチング素子Ｑｘ２を並列に接続した給電側共振回路１２で実施してもよい。

また、図１０に示すように、基準コンデンサＣ０と第１スイッチング素子Ｑｘ１を並列に接続し、その並列回路に対して第２スイッチング素子Ｑｘ２を直列に接続にした給電側共振回路１２で実施してもよい。

○上記第２実施形態では、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。

○上記第２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に出力するように実施する。

○上記第２実施形態では、受電側共振回路２１について、複数のコンデンサＣｘ１〜Ｃｘ５を並列に接続しその並列回路を基準コンデンサＣｘ０に直列に接続して構成した。
これを、図１１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、その並列回路に共振コンデンサＣｘを直列にして構成してもよい。つまり、受電側共振回路２１は、２次コイルＬ２に直列接続された可変コイルを含む。受電側制御部２５は、スイッチング素子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）を調整して実施してもよい。

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を、同じ値のインダクタンスに設定してもよい。この場合、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。

○上記第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９又は図１０に示す回路構成にして、受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）を調整してもよい。

○上記第２実施形態では、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）を調整して、予め定めた駆動周波数ｆｚが、遅相モードの範囲に位置するようにした。しかし、給電側共振回路１２のコンデンサ容量（共振パラメータ）の制御は省略してもよい。つまり、受電側共振回路２１のコンデンサ容量（共振パラメータ）だけを制御して、予め定めた駆動周波数ｆｚが遅相モードに位置するように制御してもよい。

Claims (24)

1. 非接触給電装置であって、
   インバータと、１次コイルと、前記インバータと前記１次コイルとの間に設けられた給電側共振回路とを含む給電装置と、
   前記１次コイルと磁気的に結合され、前記１次コイルからエネルギーを取得する２次コイルとを含み、前記２次コイルにより取得されたエネルギーを電圧変換して出力電力を生成する受電装置と、
   前記インバータの動作モードが、進相モードまたは遅相モードであるかを判定するモード判定回路と、
   前記動作モードが遅相モードとなるように前記給電側共振回路の共振パラメータを制御する制御回路とを備える、非接触給電装置。
2. 請求項１に記載の非接触給電装置において、
   前記モード判定回路は、
   前記給電装置に流れる１次電流を検出する１次電流検出装置を含み、
   前記モード判定回路は、前記１次電流検出装置により検出された前記１次電流に応じて、前記インバータの動作モードが進相モードまたは遅相モードであるかを判定する、非接触給電装置。
3. 請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
   前記１次コイルと前記２次コイルの結合状態における共振特性は、単一の共振周波数を有する単峰特性である、非接触給電装置。
4. 請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
   前記１次コイルと前記２次コイルの結合状態における共振特性は、２つの直列共振周波数を有する双峰特性である、非接触給電装置。
5. 請求項４に記載の非接触給電装置において、
   前記制御回路は、前記給電装置の動作周波数が前記２つの直列共振周波数のうちの低い直列共振周波数に近い周波数になるように前記給電側共振回路の共振パラメータを制御する、非接触給電装置。
6. 請求項４に記載の非接触給電装置において、
   前記制御回路は、前記給電装置の動作周波数が前記２つの直列共振周波数のうちの高い直列共振周波数に近い周波数になるように前記給電側共振回路の共振パラメータを制御する、非接触給電装置。
7. 請求項５又は６に記載の非接触給電装置において、
   前記受電装置は、
   該受電装置に流れる２次電流を検出する２次電流検出装置と、該２次電流検出装置により検出された２次電流の電流値を含む情報を前記給電装置に送信する受電側通信回路とを含み、
   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情報を受信する給電側通信回路を含み、
   前記制御回路は、
   前記給電側通信回路から供給された前記情報に基づいて１次電流と前記２次電流との位相差を取得し、取得された前記１次電流と前記２次電流との位相差に応じて、前記給電側共振回路の共振パラメータを制御する、非接触給電装置。
8. 請求項５又は６に記載の非接触給電装置において、
   前記給電装置は、
   前記１次コイルの近傍に設けられ、磁束を検出する検出コイルを含み、
   前記制御回路は、
   前記検出コイルにより検出された磁束に応じて、前記給電側共振回路の共振パラメータを制御する、非接触給電装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項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。
10. 請求項９に記載の非接触給電装置において、
    前記可変コンデンサは、
    複数の直列回路であって、該複数の直列回路の各々が、直列に接続されたスイッチング素子とコンデンサとを含む、前記複数の直列回路を含み、
    複数の直列回路は、並列に接続されている、非接触給電装置。
11. 請求項９に記載の非接触給電装置において、
    前記可変コンデンサは、
    直列に接続された双方向スイッチング素子とコンデンサとを含む直列回路と、
    前記直列回路に並列に接続した双方向スイッチング素子とを含む、非接触給電装置。
12. 請求項９に記載の非接触給電装置において、
    前記可変コンデンサは、
    並列に接続された双方向スイッチング素子とコンデンサとを含む並列回路と、
    前記並列回路に直列に接続した双方向スイッチング素子とを含む、非接触給電装置。
13. 請求項１〜８のいずれか１項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。
14. 請求項１３に記載の非接触給電装置において、
    前記可変コイルは、
    複数の直列回路であって、該複数の直列回路の各々は、直列に接続されたスイッチング素子とコイルとを含む、前記複数の直列回路を含み、
    前記複数の直列回路は、並列に接続されている、非接触給電装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の非接触給電装置において、
    前記給電装置は、
    前記モード判定回路による判定情報を前記受電装置に送信する給電側通信回路を含み、
    前記受電装置は、
    前記２次コイルに直列に接続された受電側共振回路と、
    前記給電側通信回路から送信された前記モード判定回路による判定情報を受信する受電側通信回路と、
    前記受電側通信回路から供給された前記モード判定回路による判定情報に応じて、前記受電側共振回路の共振パラメータを制御する受電側制御回路とを含む、非接触給電装置。
16. 請求項１５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。
17. 請求項１６に記載の非接触給電装置において、
    前記可変コンデンサは、
    複数の直列回路であって、該複数の直列回路の各々は、直列に接続されたスイッチング素子とコンデンサとを含む、前記複数の直列回路を含み、
    複数の直列回路は、並列に接続されている、非接触給電装置。
18. 請求項１６に記載の非接触給電装置において、
    前記可変コンデンサは、
    直列に接続された双方向スイッチング素子とコンデンサとを含む直列回路と、
    前記直列回路に並列に接続された双方向スイッチング素子とを含む、非接触給電装置。
19. 請求項１６に記載の非接触給電装置において、
    前記可変コンデンサは、
    並列に接続された双方向スイッチング素子とコンデンサとを含む並列回路と、
    前記並列回路に直列に接続された双方向スイッチング素子とを含む、非接触給電装置。
20. 請求項１５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。
21. 請求項２０に記載の非接触給電装置において、
    前記可変コイルは、
    複数の直列回路であって、該複数の直列回路の各々は、直列に接続されたスイッチング素子とコイルと含む、前記複数の直列回路を含み、
    前記複数の直列回路は、並列に接続されている、非接触給電装置。
22. 請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の非接触給電装置において、
    前記受電装置は、
    前記出力電力を検出する出力電力検出回路を含み、
    前記受電側制御回路は、前記出力電力検出回路により検出された出力電力に基づいて、前記受電側共振回路の共振パラメータを制御する、非接触給電装置。
23. 請求項１〜２２のいずれか１項に記載の非接触給電装置において、
    前記インバータの駆動周波数は変化しない、非接触給電装置。
24. 請求項１〜２３のいずれか１項に記載の非接触給電装置の始動方法であって、
    前記給電側共振回路及び受電側共振回路の共振パラメータのうちの少なくとも１つの共振パラメータを比較的大きな値に設定して、前記給電装置を始動させること、
    前記給電装置を始動させてから時間が経過するに従って、前記給電側共振回路の共振パラメータを小さくすることを備える、非接触給電装置の始動方法。

Images