特許 6802607 非接触給電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6802607

(24)【登録日】2020年12月1日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】非接触給電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20201207BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20201207BHJP

   B60M 7/00 20060101ALN20201207BHJP

   B60L 53/12 20190101ALN20201207BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

   H02J7/00 301D

   !B60M7/00 X

   !B60L53/12

【請求項の数】8

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2017-222721(P2017-222721)

(22)【出願日】2017年11月20日

(65)【公開番号】特開2019-97253(P2019-97253A)

(43)【公開日】2019年6月20日

【審査請求日】2020年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000187208

【氏名又は名称】昭和飛行機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086092

【弁理士】

【氏名又は名称】合志 元延

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 浩史

(72)【発明者】

【氏名】山本 喜多男

(72)【発明者】

【氏名】望月 正志

(72)【発明者】

【氏名】沖米田 恭之

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 敦

【審査官】 田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２４３８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３８３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２３２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３３３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１１８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５８８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２２８０９４５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３０４２１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１３４７９４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／１２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５３／１２

Ｂ６０Ｍ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路の送電コイルから、負荷電池に接続された受電側の共振回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する非接触給電装置において、
該受電側の共振回路は、並列共振用の並列コンデンサと、直列共振用の直列コンデンサと、追加コンデンサとを、有しており、
該追加コンデンサは、素子コンデンサ群各段よりなり、該素子コンデンサ群各段は、それぞれ、該並列コンデンサに並列接続ＯＮか該直列コンデンサに並列接続ＯＮかに、スイッチング可能であり、
該素子コンデンサ群各段の接続組み合わせにより、該追加コンデンサの容量がステップ切り換えされ、
もって該共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、該並列コンデンサと該直列コンデンサについて、その間の容量配分が切り換えられることにより、該負荷電池への充電電圧そして充電電力を所望の値に、ステップ切り換え可能，増減変更制御可能であること、を特徴とする非接触給電装置。

【請求項2】

請求項１において、該素子コンデンサ群各段への容量割り付けが、均等割り付け法により行われ、
該追加コンデンサは、該素子コンデンサ群各段に、均等に容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成し、もって、充電電圧の値を変更制御可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置。

【請求項3】

請求項１において、該素子コンデンサ群各段への容量割り付けが、不均等の等比数列割り付け法に基づき行われ、
該追加コンデンサは、該素子コンデンサ群各段に、等比数列を含み個別に割り付けられた容量係数に基づき容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成し、もって、充電電圧の値を変更制御可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置。

【請求項4】

請求項３において、該素子コンデンサ群各段に割り付けられる容量係数は、分数で表され、その分子が、等比数列２^{（ｎ−１）}で変化する係数列と、その補数となる係数列とのペアからなり、分母を、自然数ｍとし、もって、次の式を充足することを条件とすること、を特徴とする非接触給電装置。
但し、該素子コンデンサ群各段の段数ｎを偶数とし、α＝ｎ／２とする。

【請求項5】

請求項１において、該素子コンデンサ群各段への容量割り付けが、不均等の等差数列割り付け法に基づき行われ、
該追加コンデンサは、該素子コンデンサ群各段に、等差数列を含み個別に割り付けられた容量係数に基づき容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成し、もって、充電電圧の値を変更制御可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置。

【請求項6】

請求項５において、該素子コンデンサ群各段に割り付けられる容量係数は、分数で表され、その分子が、等差数列で変化する係数列と、その補数となる係数列とのペアからなり、分母を、自然数ｍとし、もって、次の式を充足することを条件とすること、を特徴とする非接触給電装置。
但し、該素子コンデンサ群各段の段数ｎを偶数とし、α＝ｎ／２とする。

【請求項7】

請求項４又は６において、該追加コンデンサそして充電電圧の切り換え最大ステップ数Ｓｔと、容量係数の分母ｍと、該素子コンデンサ群各段の段数ｎとの間の関係は、次式のとおりであること、を特徴とする非接触給電装置。

【請求項8】

請求項１において、該素子コンデンサ群各段への容量割り付けが、不均等の等比数列割り付け法により行われ、
該追加コンデンサは、該素子コンデンサ群各段に、個別に割り付けられた容量係数に基づき、すなわち全段にわたり等比数列により当て嵌められた容量係数に基づき、容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成し、もって、充電電圧の値を変更制御可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触給電装置に関する。すなわち、地上等の送電側から車輌等の受電側に、非接触で電力を供給する非接触給電装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしのワイヤレスで、電気自動車（ＥＶ）や電動移動台車（ＡＧＶ）等に給電する非接触給電装置（ＷＰＴ）が、需要に基づき開発され、広く使用されている。
そして非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき給電が行われるが、更なる給電効率の向上を図るべく、磁界共鳴方式も併用されている。このような磁界共振結合型の非接触給電装置が、多用されつつある。

【0003】

《従来の技術》
図５の（１）図は、この種の非接触給電装置１の従来例，一般例の等価回路図である。同図にも示したように、この非接触給電装置１では、送電側回路２について、ＬＣローパスフィルターのインダクタＬ３，直列コンデンサＣａと、並列コンデンサＣｂと、送電コイルＬ１とにより、共振回路が形成されている。
これと共に受電側回路３について、直列コンデンサＣｓと、並列コンデンサＣｐと、受電コイルＬ２とにより、共振回路が形成されている。
両共振回路の共振周波数と、送電側回路２の高周波電源Ｖ１の電源周波数とは、等しく揃えられている。そして、結合係数ｋで磁気結合している送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間で、磁界共鳴方式を併用した電磁誘導方式により、電力が供給されている。

【0004】

このような非接触給電装置１は、受電側回路３の負荷電池Ｒ１を、充電するために使用される。電気自動車や電動移動台車等に搭載されている２次電池Ｒ１に、電力を供給すべく用いられる。
そして電池Ｒ１は、従来、スイッチング方式の電力変換回路と、その負荷である電池とから、構成されていた。
すなわち、電池Ｒ１の充電に際しては、充電電力を所望の値に増減，変更，維持する充電制御が必要となる。そして、このような充電制御機能を持った、充電電圧スイッチング方式の電力変換回路が、電池Ｒ１に配設されていた。
従来の非接触給電装置１では、このように、充電電圧の値を切り換え，増減，変更制御すべくスイッチングすることにより、充電電力の値を増減，変更制御する電力変換回路が、電池Ｒ１に設けられていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

非接触給電装置１としては、例えば次の特許文献１，２に示されたものが挙げられる。

【特許文献1】特開２０１６−０１１８７３号公報

【特許文献2】特開２０１１−２５８８０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、このような従来の非接触給電装置１については、次の問題が課題として指摘されていた。
すなわち、電磁環境に悪影響を及ぼす、という問題が指摘されていた。電池Ｒ１の電力変換回路には、半導体パワーデバイスによるスイッチング技術が用いられており、電磁放射ノイズを伴うという指摘があった。
特に最近は、変換効率向上，スイッチング損失抑制をめざすデバイス開発が進んでおり、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）素子や、ＧａＮ（窒化ガリウム）素子等、より高速のスイッチング素子が採用されつつある。
しかしながらスイッチング素子の高速化は、電磁放射ノイズの広帯域化を伴い、電磁環境に悪影響を及ぼすことが懸念されている状況にある。
例えば電気自動車の分野では、自動運転技術の実用化が進展し、自動運転のための電子制御装置，レーダー，高周波センサー等、電磁環境に悪影響を受けやすい電子機器が多用されつつある。
もって、非接触給電装置１等の車載機器については、電磁放射ノイズの少ない特性が強く望まれている。スイッチングによる高調波ノイズの発生がなく、高周波磁界そして電磁波の外部放射が抑制され、周辺の電磁環境を悪化させない装置であることが、強く望まれている。

【0007】

《本発明について》
本発明の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、充電電力の変更制御が可能であると共に、第２に、電磁放射ノイズの発生が抑制される、非接触給電装置を提案することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路の送電コイルから、負荷電池に接続された受電側の共振回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。
該受電側の共振回路は、並列共振用の並列コンデンサと、直列共振用の直列コンデンサと、追加コンデンサとを、有している。
そして該追加コンデンサは、素子コンデンサ群各段よりなる。該素子コンデンサ群各段は、それぞれ、該並列コンデンサに並列接続ＯＮか、該直列コンデンサに並列接続ＯＮかに、スイッチング可能である。
該素子コンデンサ群各段の接続組み合わせにより、該追加コンデンサの容量がステップ切り換えされる。もって該共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、該並列コンデンサと該直列コンデンサについて、その間の容量配分が切り換えられることにより、該負荷電池への充電電圧そして充電電力を所望の値に、ステップ切り換え可能，増減変更制御可能であること、を特徴とする。

【0009】

請求項２については、次のとおり。
請求項２の非接触給電装置では、請求項１において、該素子コンデンサ群各段への容量割り付けが、均等割り付け法により行われる。
すなわち該追加コンデンサは、該素子コンデンサ群各段に、均等に容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成し、もって、充電電圧の値を変更制御可能となっていること、を特徴とする。

【0010】

請求項３については、次のとおり。
請求項３の非接触給電装置では、請求項１において、該素子コンデンサ群各段への容量割り付けが、不均等の等比数列割り付け法に基づき行われる。
すなわち該追加コンデンサは、該素子コンデンサ群各段に、等比数列を含み個別に割り付けられた容量係数に基づき容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成する。もって、充電電圧の値を変更制御可能となっていること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。
請求項４の非接触給電装置では、請求項３において、該素子コンデンサ群各段に割り付けられる容量係数は、分数で表される。そしてその分子が、等比数列２^{（ｎ−１）}で変化する係数列と、その補数となる係数列とのペアからなり、分母を、自然数ｍとし、もって、次の数式１を充足することを条件とすること、を特徴とする。
但し、該素子コンデンサ群各段の段数ｎを偶数とし、α＝ｎ／２とする。

【0011】

【数1】

【0012】

請求項５については、次のとおり。
請求項５の非接触給電装置では、請求項１において、該素子コンデンサ群各段への容量割り付けが、不均等の等差数列割り付け法に基づき行われる。
すなわち該追加コンデンサは、該素子コンデンサ群各段に、等差数列を含み個別に割り付けられた容量係数に基づき容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成する。もって、充電電圧の値を変更制御可能となっていること、を特徴とする。
請求項６については、次のとおり。
請求項６の非接触給電装置では、請求項５において、該素子コンデンサ群各段に割り付けられる容量係数は、分数で表される。そしてその分子が、等差数列で変化する係数列と、その補数となる係数列とのペアからなり、分母を、自然数ｍとし、もって、次の数式２を充足することを条件とすること、を特徴とする。
但し、該素子コンデンサ群各段の段数ｎを偶数とし、α＝ｎ／２とする。

【0013】

【数2】

請求項７については、次のとおり。
請求項７の非接触給電装置では、請求項４又は６において、該追加コンデンサそして充電電圧の切り換え最大ステップ数Ｓｔと、容量係数の分母ｍと、該素子コンデンサ群各段の段数ｎとの間の関係は、次の数式３のとおりであること、を特徴とする。

【0014】

【数3】

【0015】

請求項８については、次のとおり。
請求項８非接触給電装置では、請求項１において、該素子コンデンサ群各段への容量割り付けが、不均等の等比数列割り付け法により行われる。
すなわち該追加コンデンサは、該素子コンデンサ群各段に、個別に割り付けられた容量係数に基づき、すなわち全段にわたり等比数列により当て嵌められた容量係数に基づき、容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成する。もって、充電電圧の値を変更制御可能となっていること、を特徴とする。

【0016】

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が供給される。
（２）そして、この電磁誘導方式に加え、磁界共鳴方式が併用されている。
（３）さて本発明では、受電側の共振回路について、並列コンデンサと直列コンデンサに加え、追加コンデンサが設けられている。追加コンデンサは、素子コンデンサ群各段の集合体よりなり、それぞれ、並列コンデンサ又は直列コンデンサに並列接続ＯＮに、スイッチング可能となっている。
（４）そこで、素子コンデンサ群各段の接続組み合わせにより、追加コンデンサの容量を切り換え可能である。これにより、共振回路の合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、並列コンデンサと直列コンデンサの間の容量配分が切り換えられる。
（５）もって、負荷電池の充電電圧そして充電電力を、増減変更制御可能となる。
（６）このように制御は、負荷電池に充電電圧のスイッチング素子，電力変換回路を設けることなく、電磁放射ノイズ発生を抑制しつつ実現される。
（７）ところで追加コンデンサは、その素子コンデンサ群各段にそれぞれ容量が割り振られており、その組み合わせにより、等差数列の容量列がステップ生成される。その割り付け法については、以下のとおり。
（８）均等割り付け法では、均等に容量が割り振られる。
（９）等比数列割り付け法では、等比数列を含む容量係数に基づき、容量が割り振られる。
（１０）等差数列割り付け法では、等差数列を含む容量係数に基づき、容量が割り振られる。
（１１）純等比数列割り付け法では、等比数列の容量係数に基づき、全段の容量が割り振られる。
（１２）そこで、本発明は次の効果を発揮する。

【発明の効果】

【0017】

《第１の効果》
第１に、充電電力の変更制御が可能である。
本発明の非接触給電装置では、受電側の共振回路について、並列コンデンサや直列コンデンサと共に、追加コンデンサが採用されている。
→そして、追加コンデンサの素子コンデンサ各段を、それぞれ、並列コンデンサ又は直列コンデンサに対し、並列接続ＯＮとした組み合わせにより、→追加コンデンサの容量をステップ切り換え可能となっている。
→これにより共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、並列コンデンサと直列コンデンサの間の容量配分が切り換えられることにより、→電池の充電電圧そして充電電力を、変更制御可能となっている。
このように本発明では、共振回路が、充電制御機能，電力変換機能を発揮し、もって充電電圧の値そして充電電力の値を、所望の値に切り換え，増減，変更可能となっている。

【0018】

《第２の効果》
第２に、電磁放射ノイズの発生が抑制される。
本発明の非接触給電装置では、共振回路が充電制御機能，電力変換機能を発揮するので、周辺の電磁環境を悪化させる虞はない。
前述したこの種従来技術のように、充電対象の電池に電力変換回路を配して、充電電圧をスイッチングする方式により、充電制御機能，電力変換機能を発揮させていた場合のように、スイッチングにより高周波ノイズ，電磁放射ノイズを発生させる虞はない。
半導体パワーデバイスのスイッチング技術としてＳｉＣ素子やＧａＮ素子等のスイッチング素子を採用していた従来技術のように、高周波磁界そして電磁波の外部放射、電磁放射ノイズの広域化等を伴う虞はなく、電磁環境を悪化させることは防止される。
電気自動車等の分野では、自動運転技術の進展が著しく、電子制御装置，レーダー，高周波センサー等、電磁環境に悪影響を受けやすい電子機器が多用されつつある状況に鑑み、車載機器として本発明の発揮する効果は、特に顕著である。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る非接触給電装置について、発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、均等割り付け法の回路説明図、（２）図は、等比数列割り付け法の回路説明図である。（３）図は、数列抜けの説明図である。

【図2】同発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、原理説明用の回路図（その１）、（２）図は、原理説明用の回路図（その２）である。

【図3】同発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、周波数−負荷電圧特性のグラフ、（２）図も、同グラフである。

【図4】同発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、並列共振電流特性のグラフ、（２）図は、受電コイル電圧特性のグラフである。

【図5】この種従来例の説明に供する。そして（１）図は、回路図、（２）図は、周波数−負荷電圧特性のグラフである。

【図6】非接触給電装置の説明に供する。そして（１）図は、全体の側面概略図、（２）図は、構成ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
《非接触給電装置１について》
まず、本発明の前提として、非接触給電装置（ＷＰＴ）１について、図５の（１）図，図６を参照して、一般的に説明しておく。図５の（１）図は、非接触給電装置１の一般例，基本例，従来例の等価回路図、図６は、非接触給電装置１の説明図である。
非接触給電装置１は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路２の送電コイルＬ１から、負荷電池Ｒ１に接続された受電側回路３の受電コイルＬ２に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する。

【0021】

このような非接触給電装置１について、更に詳述する。まず、１次側の送電側回路２は、給電スタンド４等の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他の地上５側に定置配置される。
これに対し、２次側の受電側回路３は、電気自動車（ＥＶ），電動移動台車（ＡＧＶ），電車等の車輌６，その他の移動体側に搭載される。車載の受電側回路３は、図示のように、電池Ｒ１に接続されるのが代表的であるが、その他の負荷に直接接続される場合もある。
給電に際し、送電側回路２の送電コイルＬ１と受電側回路３の受電コイルＬ２とは、例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かなエアギャップＧを存して、対応位置する。
そして図６に示したように、受電コイルＬ２が送電コイルＬ１に対し、上側等から対応位置して停止される停止給電方式が代表的である。停止給電方式の場合、受電コイルＬ２と送電コイルＬ１とは、上下等で対をなす対称構造よりなる。これに対し、受電コイルＬ２が送電コイルＬ１上を低速走行されつつ給電を行う、移動給電方式も可能である。
送電側回路２の送電コイルＬ１は、高周波電源Ｖ１に接続されており、高周波電源Ｖ１は、例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、送電コイルＬ１に向けて通電する。
受電側回路３の受電コイルＬ２からの出力は、電池Ｒ１に供給され、充電された電池Ｒ１にて、図示例では走行用モータ７が駆動される。図６中８は、交流を直流に変換するコンバータ（整流部や平滑部）、９は、直流を交流に変換するインバータである。

【0022】

電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際しては、送電コイルＬ１での磁束形成により、受電コイルＬ２に誘起電力を生成させ、もって送電コイルＬ１から受電コイルＬ２に電力を供給することは、公知公用である。
すなわち送電コイルＬ１に、高周波電源Ｖ１から給電交流，励磁電流を印加，通電することにより、自己誘導起電力が発生して磁界が送電コイルＬ１の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。そして形成された磁束が、受電コイルＬ２を貫き錯交することにより、誘起電力が生成され磁界が誘起される。
このように誘起生成された磁界を利用して、数ｋＷ以上〜数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給が可能となる。送電コイルＬ１側の磁束の磁気回路と、受電コイルＬ２側の磁束の磁気回路は、相互間にも磁束の磁気回路つまり磁路が形成されて、電磁結合される。非接触給電装置１では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、非接触給電が行われる。

【0023】

非接触給電装置１では、このような電磁誘導方式により給電が行われるが、磁界共鳴方式が併用されており、もって更なる給電効率の向上が図られている。この非接触給電装置１は磁界共振結合型よりなる。
すなわち送電側回路２について、送電コイルＬ１，インダクタＬ３，直列コンデンサＣａ，並列コンデンサＣｂ等により、共振回路が形成されている。インダクタＬ３と直列コンデンサＣａは、ＬＣローパスフィルタを構成する。又、受電側回路３について、受電コイルＬ２，直列コンデンサＣｓ，並列コンデンサＣｐ等により、共振回路が形成されている。
そして、直列コンデンサＣａ，並列コンデンサＣｂや、直列コンデンサＣｓ，並列コンデンサＣｐ等により、両共振回路の共振周波数が等しく設定されると共に、送電側回路２の高周波電源Ｖ１の電源周波数も、この共振周波数と等しく揃えられている。もって、結合係数ｋで磁気結合している送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間に生じる磁界共振（磁界共鳴）現象を利用して給電する、磁界共鳴方式が併用されている。
非接触給電装置１について、一般的説明は以上のとおり。

【0024】

《本発明の概要》
以下、本発明について、図１〜図４等を参照して説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の非接触給電装置１０は、図５の（１）を参照して前述した従来例の非接触給電装置１と同様に、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路２の共振回路の送電コイルＬ１から、負荷電池Ｒ２に接続された受電側回路３の共振回路の受電コイルＬ２に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。但し負荷電池Ｒ２は、従来例の負荷電池Ｒ１とは異なり、電力変換回路は設けられていない。
そして、本発明の非接触給電装置１０では、受電側回路３の共振回路が、並列共振用の並列コンデンサＣｐと、直列共振用の直列コンデンサＣｓと、追加コンデンサΔＣｐとを、有している。新たに追加コンデンサΔＣｐが、追加採用されている。
追加コンデンサΔＣｐは、素子コンデンサ群各段Ｃ１,・・・の集合体よりなり、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・は、それぞれ、並列コンデンサＣｐに並列接続ＯＮか、直列コンデンサＣｓに並列接続ＯＮかに、スイッチング可能となっている。
もって、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の接続組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐの容量が、ステップ切り換え可能となっている。
そこで本発明では、共振回路は、合成容量Ｃそして共振周波数を一定に保ちつつ、並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓについて、その間の容量配分が切り換えられることにより、負荷電池Ｒ２への充電電圧Ｖｂそして充電電力を所望の値に、ステップ切り換え可能，増減変更制御可能となっていること、を特徴とする。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。

【0025】

《本発明の前提》
まず、本発明が前提とする共振周波数や充電電圧等について、前述した図５の（１）図を参照して、説明する。
本発明の非接触給電装置１０のベースとなる、図５の（１）図の一般例，基本例，従来例の非接触給電装置１の共振回路については、次のとおり。
まず、その受電コイルＬ２の共振角周波数ωは、下記の数式４に数式５を代入した数式６にて、与えられる。共振角周波数ωは、並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓとの合成容量Ｃに基づき決定される。
この共振角周波数ωが、送電コイルＬ１の共振角周波数ωと一致することにより、磁界共振（磁界共鳴）による電力伝送が行われる。数式中、Ｌ_２は、受電コイルＬ２のインダクタンスである。
そして、この一般例，基本例，従来例の非接触給電装置１、そしてその共振回路の特徴は、図５の（２）図の共振特性グラフに示したように、負荷抵抗が変動しても、負荷電圧Ｖｂが、定電圧となる周波数領域が存在することにある。
つまり、共振周波数（数式６で求めた共振角周波数ωに対応）（図示例では８５ｋＨｚ）近傍では、負荷電池Ｒ１にかかる負荷抵抗値が各種変化しても（図示例では負荷抵抗値をパラメーターとする）、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂが一定値（図示例ではＡ点）に集束すること、を特徴とする。
本発明の前提については、以上のとおり。

【0026】

【数4】

【0027】

【数5】

【0028】

【数6】

【0029】

《本発明の原理説明》
次に、本発明の非接触給電装置１０の原理について、図２，図３を参照して説明する。
本発明の非接触給電装置１０の共振回路は、まず、一般例，基本例，従来例の非接触給電装置１の共振回路について上述した特徴を前提としつつ、更に、次の点を特徴とする。
まず、前記数式４，６により、合成容量Ｃの値が一定であれば共振角周波数ωは一定であるが、このように共振角周波数ωが変わらないように合成容量Ｃを一定に保ちつつ、更に、数式５における並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓの容量配分を変えることにより、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂの値を変化させることが可能となる点を、特徴とする。

【0030】

これらについて、更に詳述する。まず、図５の（２）図の共振特性を持つ前記数式５の合成容量Ｃの値を、一定に保持しつつ、追加コンデンサΔＣｐを加えて、下記の数式７を構成する。
すなわち、受電側回路３の共振回路について、並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓ間の容量配分を変更せしめることが可能な、追加コンデンサΔＣｐを追加する。その旨の下記の数式７を、前記数式４に代入すると、下記の数式８が得られるが、その共振角周波数ωは変わらず一定である。

【0031】

【数7】

【0032】

【数8】

【0033】

そして、図２の（１）図は、追加コンデンサΔＣｐを、並列コンデンサＣｐに並列接続した場合の、等価回路図である。
この共振回路では、並列共振電流Ｉｐが並列コンデンサＣｐと追加コンデンサΔＣｐに分流して流れ、数式７による合成容量Ｃの配分は、元の数式５の場合と変更がない。並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓ間の容量配分に、変更はない。
もって、共振特性も図５の（１）図と同じであり、共振周波数（図示例では８５ｋＨｚ）における負荷電圧（充電電圧）Ｖｂの値も、元の一定値（図示例ではＡ点）のままである。図中Ｉｂは負荷電流である。
これに対し図２の（２）図は、追加コンデンサΔＣｐを、直列コンデンサＣｓに並列に接続変更した場合の、等価回路図である。
この共振回路では、並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓ間の容量配分が、追加コンデンサΔＣｐの容量により変化する。追加コンデンサΔＣｐの容量分だけ、並列コンデンサＣｐや直列コンデンサＣｓの容量配分が、減少する。
そして、共振周波数（図示例では８５ｋＨｚ）を維持したまま、図３の（１）図の共振特性グラフ中に示したように、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂが、上述した図２の（１）図の場合より降下する（図示例ではＡ点からＢ点に降下する）（図中のＡ点は、図５の（２）図のＡ点である）。

【0034】

このような負荷電圧（充電電圧）Ｖｐ降下の理由については、次のとおり。
図２の（１）図から（２）図のように、追加コンデンサΔＣｐが、並列コンデンサＣｐに並列から直列コンデンサＣｓに並列に切り換えられたことにより、→並列共振電流Ｉｐの流れる回路のインピーダンスが、増加する。
→もって並列共振ループ（図２の（２）図中、想像線表示）に流れる並列共振電流Ｉｐが、減少し、→受電コイルＬ２に誘起される受電コイル電圧Ｖ_２も、降下する。
すなわち、図４の（１）図の特性グラフに示したように、並列共振電流Ｉｐが下がると（図示例ではＡ点からＢ点に下がる）、→図４の（２）図の特性グラフに示したように、受電コイル電圧Ｖ_２も、降下する（図示例ではＡ点からＢ点に降下する）。

【0035】

なおこの間、送電側回路２の送電コイルＬ１の送電コイル電圧Ｖ_１は、一定であり変化してはいない。→従って、受電側回路３の受電コイルＬ２内部に誘起される誘導電圧も、一定である。→しかしながら、受電側回路３の共振回路の共振現象によって、→受電コイルＬ２の両端にかかる電圧つまり受電コイル電圧Ｖ_２は、共振による正帰還現象によって、降下する次第である。
→受電コイル電圧Ｖ_２が降下することにより（図示例ではＡ点からＢ点に降下）、図３の（２）図に示したように、負荷電池Ｒ２への負荷電圧（充電電圧）Ｖｂも、比例して降下する（図示例ではＡ点からＢ点に降下）。
このようなメカニズムにより、この非接触給電装置１０では、受電側回路３の共振回路について、共振用コンデンサつまり並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓとの間の容量配分を変えることによって、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂを変化させることが可能となる。この点が、本発明の特徴である。
すなわち、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂは、追加コンデンサΔＣｐを、図２の（１）図のように並列コンデンサＣｐに並列接続すると、上昇する（図３のＡ点を参照）。これに対し、図２の（２）図のように直列コンデンサＣｓに並列接続すると、降下する（図３のＢ点を参照）。
本発明の原理説明については、以上のとおり。

【0036】

《容量配分の切り換えについて》
次に、上述した並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓの間の容量配分の切り換えについて、説明する。
原理説明で述べたように、非接触給電装置１０の受電側回路３の共振回路において、共振用の並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓの容量配分を切り換えることによって、電池Ｒ２への負荷電圧（充電電圧）Ｖｂを変更することが可能である。
そして、容量配分の切り換えは、共振回路に追加コンデンサΔＣｐを追加することによって、実現される。共振周波数が変わらないように、合成容量Ｃを一定に保ちつつ、追加コンデンサΔＣｐの容量を切り換えることによって、実現される（数式４〜８を参照）。
すなわち、追加コンデンサΔＣｐの容量切り換え、→並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓの間の容量配分の切り換え、→電池Ｒ２の負荷電圧（充電電圧）Ｖｂの変更、となる次第である。
容量配分の切り換えについては、以上のとおり。

【0037】

《追加コンデンサΔＣｐの容量切り換え、および、素子コンデンサ群各段Ｃ１,・・・の容量割り付けについて》
上述した追加コンデンサΔＣｐの容量切り換えは、次のように実現される。
まず、例えば図１に示したように、基板回路の追加コンデンサΔＣｐを、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の集合体として構成する。
そして、このように回路に用いられる素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・は、それぞれ個別に、容量が割り付けられると共に、それぞれ個別に、並列コンデンサＣｐ又は直列コンデンサＣｓに対し、並列接続ＯＮにスイッチング可能としてなっている。
もって、このような多段切り換え回路の素子コンデンサ群各段Ｃ１,・・・の接続組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐの容量切り換えが、実現される。

【0038】

追加コンデンサΔＣｐとして回路に用いられる各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・には、上述したように、それぞれ個別に容量が割り付けられる。この容量割り付けについては、次のとおり。
容量割り付けは、次の［１］，［２］，［３］，又は［４］の方法により行われる。すなわち、［１］「均等割り付け法」，［２］「等比数列割り付け法」，［３］「等差数列割り付け法」，［４］「純等比数列割り付け法」、により行われる。
以下、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・への、このような各容量割り付け法について、詳述する。

【0039】

《［１］「均等割り付け法」について》
まず、［１］「均等割り付け法」について、図１の（１）図の回路説明図を参照して、説明する。
「均等割り付け法」では、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に容量が、均等に割り付けられる。追加コンデンサΔＣｐは、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に均等に容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列がステップ生成される。
すなわち、それぞれの切り換え組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐの容量が切り換えられ、もって、電池Ｒ２への負荷電圧（充電電圧）Ｖｂの値を変更制御可能となっていること、を特徴とする。

【0040】

このような「均等割り付け法」について、更に詳述する。「均等割り付け法」では、追加コンデンサΔＣｐの容量を等分して（図示例では４等分）、各素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ４に均等に割り付ける（図示例では１／４ずつ割り付ける）。
そして、それぞれに切り換え双投スイッチＳ１〜Ｓ４を設けることにより、それぞれ個別に、並列コンデンサＣｐに対し並列接続か、又は直列接続（直列コンデンサＣｓに並列接続）かの接続切り換えが、可能となっている。
そこで例えば、図示のように全スイッチＳ１〜Ｓ４を直列コンデンサＣｓに並列接続すると、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂは、最低電圧となる（前述した図３のＢ点を参照）。これに対し、スイッチＳ１〜Ｓ４を、順次１つずつ並列コンデンサＣｐに並列に切り替えて行くと、等差数列的に負荷電圧（充電電圧）Ｖｂが上がって行く（前述した図３のＡ点を参照）。
このようにして、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂのステップ切り換えが可能となり、図示例ではステップ数Ｓｔ＝４でのステップ切り換えが可能となる。この場合、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂ制御の分解能は１／Ｓｔとする定義が可能となり、図示例の分解能１／Ｓｔは１／４となる。
この「均等割り付け法」は、各割り付け法の中で最も簡単容易である。しかしながら、回路中の素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の数が、増大するという難点がある。電圧制御の分解能１／Ｓｔをより高めるためには、その分解能１／Ｓｔに逆比例して、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・による切り換え段数ｎを増やさなければならなくなる。
「均等割り付け法」については、以上のとおり。

【0041】

《［２］「等比数列割り付け法」について（その１：実施例の説明）》
次に、不均等割り付け法である、［２］「等比数列割り付け法」について、その実施例の概要を、図１の（２）図の回路説明図を参照して説明する。
「等比数列割り付け法」では、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・への容量割り付けが、不均等の等比数列割り付け法に基づき行われる。
追加コンデンサΔＣｐは、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に、等比数列を含み個別に割り付けられた容量係数Ｆに基づき、容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成可能となる。すなわち、それぞれの切り換え組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐとしての容量を切り換え、もって、充電電圧Ｖｂの値を変更制御可能となっていること、を特徴とする。

【0042】

このような、［２］「等比数列割り付け法」について、更に詳述する。
まず、この「等比数列割り付け法」では、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・について、所定のごとく不均等に容量を割り振ることにより、回路におけるその数の増大を防ぐことができる、という利点がある。
すなわち、上述した［１］「均等割り付け法」の難点を克服することができる。この点は、後述するその他の不均等割り付け法である、［３］「等差数列割り付け法」，［４］「純等比数列割り付け法」についても、同様である。

【0043】

「等比数列割り付け法」では、まず、設計段階で追加コンデンサΔＣｐの容量が決定されると、後述する数式１３により基準容量Ｂが求められる。
そして、この図１の（２）図の例では、追加コンデンサΔＣｐを段数ｎ＝４段に分割した、４段切り換え回路の各素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ４について、容量係数Ｆが、順に１／６，２／６，４／６，５／６と割り付けられる。このような容量係数Ｆの等比数列を含んだ割り付け方については、後述する。
この各々に割り付けられた容量係数Ｆに、基準容量Ｂを掛けたものが、その素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ４各々の実際の容量（ファラッド）となる。
そして、素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ４のスイッチＳ１〜Ｓ４の接続組み合わせにより、最小容量１／ｍ（図示例では１／６）（ｍについては後述）刻みの等差数列の容量列を、ステップ生成することができる。追加コンデンサΔＣｐについて、等差数列の容量列（もって負荷電圧Ｖｂも等差数列的となる）を、ステップ生成することができる。

【0044】

【表1】

【0045】

上記表１に示したように、この図示例では、追加コンデンサΔＣｐについて、１／６刻みの等差数列で、ステップ０からステップ１２まで、ステップ数Ｓｔ＝１２の容量列が作り出される。
すなわち各ステップ毎に、並列コンデンサＣｐに対し並列接続される素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ４の合計（含む単数）容量係数Ｆ（そして合計並列接続容量）が作り出される。この各ステップ毎の合計容量係数Ｆは等差数列よりなり、もって容量列も等差数列となる。
このように同じ段数ｎ＝４段の切り換え回路でも、前述した「均等割り付け法」では、ステップ数Ｓｔ＝４であったものが、この「等比数列割り付け法」では、Ｓｔ＝１２となり、３倍に増加する。

【0046】

《［２］「等比数列割り付け法」について（その２：その詳細説明）》
次に、上述した「等比数列割り付け法」について、その詳細を数式９〜１４を参照して、説明する。
まず、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に割り付けられる容量係数Ｆは、分数で表される。そしてその分子が、等比数列２^{（ｎ−１）}で変化する下位の係数列と、その補数となる上位の係数列とのペアからなり、分母を、自然数ｍとする。
前述した図１の（２）図の例では、分子は、「１，２」の下位の係数列と、「４，５」の上位の係数列とのペアからなる。基準数「６」に対し、下位の係数列の「１」と上位の係数列「５」が補数ペアとなり、下位の係数列「２」と「４」が補数ペアとなる。このような補数ペア作成のため、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の段数ｎは、偶数であることを前提とする（図示例ではｎ＝４）。なお分母の自然数ｍ＝６である。
そして、「等比数列割り付け法」により、前述した等差数列の容量列をステップ生成できる条件は、下記の数式９を満たすことにある。

【0047】

【数9】

【0048】

【数10】

【0049】

すなわち、追加コンデンサΔＣｐについて、その素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に、容量係数Ｆに基づき容量を割り振って、等差数列での容量の増減切り換えが可能となる（そして等差数列的な負荷電圧Ｖｂの切り換えが可能となる）には、上記の数式９を満たすことが必要である。式中、α＝ｎ／２とする。
数式９を満たすことができない場合は、図１の（３）図に示したように、数列に抜けが生じてしまい、連続したステップ数Ｓｔの等差数列の容量列を生成することができなくなる。
数式９が満たされる場合は、次の関係が成り立つ。すなわち、等差数列の追加コンデンサΔＣｐ（そして充電電圧Ｖｂ）の切り換え最大ステップ数Ｓｔと、容量係数Ｆの分母ｍと、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の段数ｎとの間の関係は、上記の数式１０で表される。
図１の（２）図の例の場合については、次のとおり。素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ４の段数ｎ＝４で、ｍ＝６であれば、数式９を満たすようになる。そして数式１０によりステップ数Ｓｔ＝１２と算出される。制御分解能１／Ｓｔは１／１２となる。
なお、各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の最小容量は、下記の数式１２又は数式１４で求められる。
すなわち、追加コンデンサΔＣｐの容量の１／Ｓｔが最少容量ｄＣｐであるとすると、ｄＣｐは下記の数式１１で表わされる。そして、この数式１１に数式１０を代入すると、下記の数式１２が得られる。一方、基準容量Ｂを下記の数式１３のとおり定義すると、数式１２は数式１４のようにも表わされる。
図１の（２）図の例の場合、ｄＣｐは１／６であるが、段数ｎ＝４の４段切り換え回路なので、これ以上ステップ数Ｓｔを増やすには、ｍを増やさなければならないが、例えばｍ＝７とすると、数式９を満たさなくなるので、実現できない。

【0050】

【数11】

【0051】

【数12】

【0052】

【数13】

【0053】

【数14】

【0054】

《［２］．「等比数列割り付け法」について（その３：実際例の説明）》
次に、この「等比数列割り付け法」について、その実際例を、表２，表３，表５〜１１等を参照して説明する。
この実際例では、まず、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂ制御の分解能として、１／Ｓｔ＝１／２００を選択する。そしてステップ数Ｓｔ＝２００で、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の段数ｎ＝１０とすると、数式９を満たすので、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に割り付けられる容量係数Ｆについて、等差数列を作ることができると判定される。
下記表２は、このような実際例について、容量係数Ｆの割り付け方の説明に供する。段数ｎ＝１０なので、素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ１０を１０個設け、それらの合計容量が追加コンデンサΔＣｐの容量となるようにする。

【0055】

【表2】

【0056】

上記表２のように、各素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ１０の容量係数Ｆは、分数で表わされ、分母を自然数ｍとする（前述した図１の（２）図についての詳細説明の記載も参照、以下も同様）。
各素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ１０の容量係数Ｆは、２個で対をなす補数ペアとなる。例えば、素子コンデンサＣ１とＣ１０の容量係数Ｆは対をなし、その和が基準数１となる。つまりＣ１０の容量係数Ｆは、基準数１に対してＣ１の容量係数Ｆの補数となるように設定する。Ｃ２とＣ９、Ｃ３とＣ８、Ｃ４とＣ７、Ｃ５とＣ６についても同様に、補数ペアとなるように設定する。因みに、このような補数ペアの前提として、段数ｎは偶数である。
容量係数Ｆはこのように、等比数列で変化する下位の係数列と、その補数となる上位の係数列との補数ペアよりなる。この例では、素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ５の容量係数Ｆには、下位の係数列が割り付けられ、素子コンデンサ群Ｃ６〜Ｃ１０の容量係数Ｆには、基準数１に対して下位の係数列の補数となる上位の係数列が割り付けられる。下位の係数列の分子は、「１，２，４，８，１６」つまり２^{（ｎー１）}で変化し、上位の係数列の分子は、「２４，３２，３６，３８，３９」となる。
そして、各素子コンデンサ群Ｃ１〜Ｃ１０各々の実際の容量は、上述で得られたそれぞれの容量係数Ｆに、数式１３の基準容量Ｂを掛けることにより求められる。

【0057】

【表3】

【0058】

上記表３は、この実際例の各ステップについて、等差数列の合計（含む単数）容量係数Ｆそして容量列を生成する様子を示す。各々容量係数Ｆが割り付けられ容量が割り振られた素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ１０を、各々のスイッチＳ１〜Ｓ１０で接続切り換えして組み合わせることにより、各ステップ毎の合計容量係数Ｆそして合計容量が、等差数列で生成される。
この実際例の回路は図示しないが、図１の（２）図の実施例の回路に準じると共に、素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ１０と、それぞれの切り換えスイッチＳ１〜Ｓ１０が配設されたものとなる。
そして、上記の表３において、例えばステップ数Ｓｔが「１の桁」については、次のとおり。例えばステップ１では、素子コンデンサＣ１のみが並列コンデンサＣｐ側に、スイッチＳ１にて並列接続ＯＮされ、追加コンデンサΔＣｐの容量係数Ｆは例えば「１」である。
ステップ２では、素子コンデンサＣ２のみが並列コンデンサＣｐ側に、スイッチＳ２にてＯＮされ、追加コンデンサΔＣｐの容量係数Ｆは例えば「２」である。
ステップ３では、素子コンデンサＣ１とＣ２が並列コンデンサＣｐ列に、スイッチＳ１とＳ２にて並列接続ＯＮされ、容量係数Ｆは例えば「１＋２」となる。
そして最終的にはステップ２００に至り、１０個の素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ１０が並列コンデンサＣｐに、スイッチＳ１〜Ｓ１０により全て並列接続ＯＮされる。

【0059】

なお、本明細書の末尾に表５〜表１１を添付した。この２００ステップ切り換え表では、段数ｎ＝１０の全ステップ数Ｓｔ＝２００の各々について、どの素子コンデンサＣ１〜Ｃ１０、つまりどのスイッチＳ１〜Ｓ１０を、並列コンデンサＣｐに対して並列接続ＯＮにするかを示した。
このようにして、各素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ１０の切り換え組み合わせにより、各段を組み合わせた合計容量係数Ｆが得られて、各段を組み合わせた合計容量に切り換えられ、もって追加コンデンサΔＣｐの容量が切り換えられる。
これにより、並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓについて、容量配分が切り換えられ、負荷電圧（充電電圧）Ｖｂの変更制御が可能となる。
「等比数列割り付け法」については、以上のとおり。

【0060】

《［３］「等差数列割り付け法」について》
次に、不均等割り付け法である、［３］「等差数列割り付け法」について説明する。
「等差数列割り付け法」では、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・への容量割り付けが、不均等の「等差数列割り付け法」に基づき行われる。
追加コンデンサΔＣｐは、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に、等差数列を含み個別に割り付けられた容量係数Ｆに基づき、容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成可能となる。すなわち、それぞれの切り換え組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐとしての容量を切り換え、もって、充電電圧Ｖｂの値を変更制御可能となっていること、を特徴とする。

【0061】

このような「等差数列割り付け法」について、更に詳述する。
前述した「等比数列割り付け法」では、下位の係数列を、等比数列で変化させたが、この「等差数列割り付け法」では、下位の係数列を、等差数列で変化させる。
すなわち、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に割り付けられる容量係数Ｆについて、分母ｍの分数で表わした分子が、前述した「等比数列割り付け法」では、等比数列２^{（ｎー１）}つまり２，４，８，１６・・・で変化する下位の係数列と、その補数の上位の係数列とのペアからなっていた。
これに対し、この「等差数列割り付け法」では、等差数列１，２，３，４・・・で変化する係数列と、その補数の係数列とのペアからなる。
この「等差数列割り付け法」により、等差数列の容量列をステップ生成できる条件は、下記の数式１５を満たすことになる。

【0062】

【数15】

【0063】

式中、α＝ｎ／２であり、ｎは、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の偶数の段数である。この式を満足することにより、等差数列の容量列による切り換えが可能となる。その場合のステップ数Ｓｔは前記数式１０で表され、電圧制御の分解能は１／Ｓとなる。
そして、例えば段数ｎ＝１０の場合は、分母ｍが２１以下であれば、上記の数式１５を満足する。但しｍ＝２１は、数式１５を満足できる最大の値であるが、この場合はステップ数Ｓｔ＝１０５となる。前述した「等比数列割り付け法」の場合のＳｔ＝２００に比べ、電圧制御の分解能１／Ｓｔは大幅劣化する。
「等差数列割り付け法」について、その他の内容は、前述した「等比数列割り付け法」で前述した所に準じる。
「等差数列割り付け法」については、以上のとおり。

【0064】

《［４］「純等比数列割り付け法」について》
次に、不均等割り付け法である、「純等比数列割り付け法」について、説明する。
「純等比数列割り付け法」では、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・への容量割り付けが、不均等の「純等比数列割り付け法」により行われる。
追加コンデンサΔＣｐは、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に、個別に割り付けられた容量係数Ｆに基づき、すなわち全段にわたり等比数列により当て嵌められた容量係数Ｆに基づき、容量を割り振って組み合わせることにより、等差数列の容量列をステップ生成可能となる。すなわち、それぞれの切り換え組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐとしての容量切り換え、もって、充電電圧Ｖｐの値を変更制御可能となっていること、を特徴とする。

【0065】

このような「純等比数列割り付け法」について、更に詳述する。
前述した「等比数列割り付け法」等では、容量係数Ｆを分数で表わし、その分子の下位の係数列を等比数列で変化させていた。そして得られた容量係数Ｆを、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に割り付けていた。
これに対し、この「純等比数列割り付け法」では、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の全段にわたり、等比数列で変化させた容量係数Ｆが当て嵌められる。
勿論、この「純等比数列割り付け法」では、前述した「等比数列割り付け法」等で述べた分数，分子，分母，補数等を用いられず、数式９〜１５の適用もない。
下記表４は、このような「純等比数列割り付け法」による、容量係数Ｆの割り付け方の説明に供する。

【0066】

【表4】

【0067】

上記表４の「純等比数列割り付け法」の例では、コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の切り換え段数ｎ＝１０について、その各段毎に、等比数列で割り付けられる容量係数Ｆを、対応する最大ステップ数Ｓｔと共に示す。
上記表４によると、段数１０番のところでは容量係数Ｆは５１２となり、対応する最大ステップ数Ｓｔ＝１０２３となる。
前述した「等比数列割り付け法」では、実施例として最大ステップ数Ｓｔ＝２００を選んでいたので、この「純等比数列割り付け法」の表４の場合、それに近いステップ数Ｓｔを見ると、段数８番におけるＳｔ＝２５５が該当する。従って表４の場合、段数ｎ＝８となるが、最終段の段数８番の容量係数Ｆは１２８となる。前述した「等比数列割り付け法」の、段数１０番の容量係数Ｆと比較，勘案した場合、どちらの方法にも一長一短があり、部品の入手性や製造コスト等を勘案して、選択されることになる。
「純等比数列割り付け法」については、以上のとおり。

【0068】

《作用等》
本発明の非接触給電装置１０は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）非接触給電装置１０では、給電に際し、受電側回路３の受電コイルＬ２が、送電側回路２の送電コイルＬ１に、エアギャップＧを存し近接対応位置する。そして送電コイルＬ１が通電され、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間に磁束の磁路が形成されて、電力が供給される（図６を参照）。

【0069】

（２）この非接触給電装置１０では、このような電磁誘導方式に加え、磁界共振を利用する磁界共鳴方式が併用されている。すなわち、送電側回路２および受電側回路３には、それぞれ共振回路が形成され、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間に生じる磁界共振も利用して、給電が行われる（図２を参照）。

【0070】

（３）そして本発明では、受電側回路３の共振回路について、従来よりの並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓと共に、追加コンデンサΔＣｐが設けられている（図２を参照）。
追加コンデンサΔＣｐは、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の集合体よりなる。追加コンデンサΔＣｐとして回路に用いられる素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・は、それぞれ、並列コンデンサＣｐに並列接続ＯＮか、直列コンデンサＣｓに並列接続ＯＮかに、切り換え可能，スイッチング接続可能となっている（図１を参照）。

【0071】

（４）もって追加コンデンサΔＣｐは、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・のスイッチング接続の組み合わせにより、その容量を増減可能，ステップ切り換え可能となっている。
そこで、追加コンデンサΔＣｐの容量をステップ切り換えすることにより、共振回路の合成容量Ｃそして共振周波数を一定に保ちつつ、並列コンデンサＣｐと直列コンデンサＣｓの間の容量配分が、切り換えられる（数式４〜８を参照）。

【0072】

（５）本発明では、受電側回路３の共振回路について、このようなステップ切り換えにより、電池Ｒ２への充電電圧（負荷電圧）Ｖｂそして充電電力の値を、制御可能となる。所望の値にステップ切り換え可能，増減変更可能である。
すなわち、素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・について、スイッチング接続により、並列コンデンサＣｐ側に並列接続ＯＮされる組み合わせが増えるほど、充電電圧（負荷電圧）Ｖｂは増加する。直列コンデンサＣｓに並列接続ＯＮされる組み合わせが増えるほど、充電電圧（負荷電圧）Ｖｂは降下する（図１，図２や図３，図を参照）。

【0073】

（６）さて、このような制御は、電磁放射ノイズ発生を、抑制しつつ実現される。充電対象の電池Ｒ２に、充電電圧Ｖｂをスイッチング制御する電力変換回路を設けることなく、共振回路に追加コンデンサΔＣｐを設けることにより、制御が実現される。不要電波を放射するスイッチング素子を用いることなく、電力制御が可能となる。

【0074】

（７）ところで、このような制御を可能とする追加コンデンサΔＣｐの各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・には、それぞれ個別に容量が割り振られている。そして、その組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐについて、等差数列の容量列がステップ生成されるようになっている。
各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・への容量の割り付け法については、次の［１］，［２］，［３］，［４］のとおり。

【0075】

（８）［１］「均等割り付け法」では、各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に、均等に容量が割り振られる。そして、その組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐとして等差数列の容量列がステップ生成される（図１の（１）図を参照）。しかしこの方法は、各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・の段数ｎが増加するようになる。

【0076】

（９）［２］「等比数列割り付け法」では、各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に、等比数列を含む容量係数Ｆに基づき、容量が割り振られる。そして、その組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐとして、等差数列の容量列がステップ生成される（数式９，１０や数式１１〜１４，表１〜表３，表５〜表１１，図１の（２）図等を参照）。

【0077】

（１０）［３］「等差数列割り付け法」では、各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に、等差数列を含む容量係数Ｆに基づき、容量が割り振られる。そして、その組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐとして、等差数列の容量列がステップ生成される（数式１５を参照）。

【0078】

（１１）［４］「純等比数列割り付け法」では、各素子コンデンサ群各段Ｃ１，・・・に、全段にわたり等比数列の容量係数Ｆに基づき、容量が割り振られる。そして、その組み合わせにより、追加コンデンサΔＣｐとして、等差数列の容量列がステップ生成される（表４を参照）。
本発明の作用等については、以上のとおり。

【0079】

《表５〜表１１について》
以下に、表５〜表１１を添付する。この２００ステップ切り換え表では、前述した「等比数列割り付け法」の例として、段数ｎ＝１０でそれぞれに容量係数Ｆが割り付けられた素子コンデンサ群各段Ｃ１〜Ｃ１０、つまりスイッチＳ１〜Ｓ１０について、全ステップ数Ｓｔ＝２００の各々の接続状況を示した。
すなわち、どの素子コンデンサＣ１〜Ｃ１０つまりスイッチＳ１〜Ｓ１０を、並列コンデンサＣｐに対して並列接続ＯＮするかを示した。そして、並列接続ＯＮの組み合わせが増えるほど、充電電圧（負荷電圧）Ｖｂの値が上昇するようになる。

【0080】

【表5】

【0081】

【表6】

【0082】

【表7】

【0083】

【表8】

【0084】

【表9】

【0085】

【表10】

【0086】

【表11】

【符号の説明】

【0087】

Ｂ 基準容量
Ｃ 合成容量
Ｃａ 直列コンデンサ
Ｃｂ 並列コンデンサ
Ｃｓ 直列コンデンサ
Ｃｐ 並列コンデンサ
ΔＣｐ 追加コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４・・・
素子コンデンサ（群各段）
ｄＣｐ 最小キャパシタンス
Ｆ 容量係数
Ｇ エアギャップ
Ｉｐ 並列共振電流
Ｉｂ 負荷電流
Ｌ１ 送電コイル
Ｌ２ 受電コイル
Ｌ３ インダクタ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・
スイッチ
Ｓｔ ステップ数
１／Ｓｔ 分解能
Ｒ１ 電池
Ｒ２ 電池
Ｖ１ 高周波電源
Ｖ_１ 送電コイル電圧
Ｖ_２ 受電コイル電圧
Ｖｂ 負荷電圧（充電電圧）
ｋ 結合係数
ｍ 自然数
ｎ 段数
ω 共振角周波数
１ 非接触給電装置（従来例）
２ 送電側回路
３ 受電側回路
４ 給電スタンド
５ 地上
６ 車輌
７ モータ
８ コンバータ
９ インバータ
１０ 非接触給電装置（本発明）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】