(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023001562
(43)【公開日】2023-01-06
(54)【発明の名称】非接触給電装置
(51)【国際特許分類】
H02J 50/12 20160101AFI20221226BHJP
H02J 50/90 20160101ALI20221226BHJP
【ＦＩ】
H02J50/12
H02J50/90
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021102367
(22)【出願日】2021-06-21
(71)【出願人】
【識別番号】598005878
【氏名又は名称】吉川工業アールエフセミコン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090273
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
(72)【発明者】
【氏名】石井 英一
(57)【要約】
【課題】給電電力値を検出することができる非接触給電装置を提供する。
【解決手段】非接触給電装置は、非接触給電を行うための給電コイルＬ１と前記給電コイルに接続される共振コンデンサＣ１と前記給電コイルを駆動する駆動部１２３を有する駆動回路１２２と、前記駆動回路に動作電力を供給する電源１１９と、前記電源の電圧値と前記電源の電流値を基に、前記電源の供給電力値を演算する供給電力演算部１１１，１１５と、前記電源の電流値と前記駆動回路の損失抵抗値を基に、前記駆動回路での損失電力値を演算する損失電力演算部１１２，１１３，１１６と、前記電源の供給電力値から前記損失電力値を減算することにより、給電電力値を出力する減算部１１７とを有する。
【選択図】図１
【解決手段】非接触給電装置は、非接触給電を行うための給電コイルＬ１と前記給電コイルに接続される共振コンデンサＣ１と前記給電コイルを駆動する駆動部１２３を有する駆動回路１２２と、前記駆動回路に動作電力を供給する電源１１９と、前記電源の電圧値と前記電源の電流値を基に、前記電源の供給電力値を演算する供給電力演算部１１１，１１５と、前記電源の電流値と前記駆動回路の損失抵抗値を基に、前記駆動回路での損失電力値を演算する損失電力演算部１１２，１１３，１１６と、前記電源の供給電力値から前記損失電力値を減算することにより、給電電力値を出力する減算部１１７とを有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非接触給電を行うための給電コイルと前記給電コイルに接続される共振コンデンサと前記給電コイルを駆動する駆動部を有する駆動回路と、
前記駆動回路に動作電力を供給する電源と、
前記電源の電圧値と前記電源の電流値を基に、前記電源の供給電力値を演算する供給電力演算部と、
前記電源の電流値と前記駆動回路の損失抵抗値を基に、前記駆動回路での損失電力値を演算する損失電力演算部と、
前記電源の供給電力値から前記損失電力値を減算することにより、給電電力値を出力する減算部と
を有することを特徴とする非接触給電装置。
前記駆動回路に動作電力を供給する電源と、
前記電源の電圧値と前記電源の電流値を基に、前記電源の供給電力値を演算する供給電力演算部と、
前記電源の電流値と前記駆動回路の損失抵抗値を基に、前記駆動回路での損失電力値を演算する損失電力演算部と、
前記電源の供給電力値から前記損失電力値を減算することにより、給電電力値を出力する減算部と
を有することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項2】
さらに、前記電源と前記駆動部の間の電流検出用抵抗と、
前記電流検出用抵抗の両端間の電圧値に比例した信号を出力する第１のアンプとを有し、
前記供給電力演算部は、
前記第１のアンプが出力する信号と前記電源の電圧値に応じた値とを掛け算する第１の掛け算部と、
前記第１の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記電源の供給電力値の平均値を示す信号を出力する第１のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記電流検出用抵抗の両端間の電圧値に比例した信号を出力する第１のアンプとを有し、
前記供給電力演算部は、
前記第１のアンプが出力する信号と前記電源の電圧値に応じた値とを掛け算する第１の掛け算部と、
前記第１の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記電源の供給電力値の平均値を示す信号を出力する第１のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項3】
さらに、前記電源と前記駆動部の間の電流検出用抵抗を有し、
前記供給電力演算部は、
前記電流検出用抵抗の両端間の電圧をローパスフィルタリングする第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタの出力信号に比例する信号を出力する第１のアンプと、
前記第１のアンプが出力する信号と前記電源の電圧値に応じた値とを掛け算することにより、前記電源の供給電力値の平均値を示す信号を出力する第１の掛け算部とを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記供給電力演算部は、
前記電流検出用抵抗の両端間の電圧をローパスフィルタリングする第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタの出力信号に比例する信号を出力する第１のアンプと、
前記第１のアンプが出力する信号と前記電源の電圧値に応じた値とを掛け算することにより、前記電源の供給電力値の平均値を示す信号を出力する第１の掛け算部とを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項4】
さらに、前記電源と前記駆動部の間の電流検出用抵抗と、
前記電流検出用抵抗の両端間の電圧値に比例した信号を出力する第１のアンプとを有し、
前記損失電力演算部は、
前記第１のアンプが出力する信号の２乗に応じた信号を出力する第２の掛け算部と、
前記第２の掛け算部の出力信号に対して、前記損失抵抗値又は前記損失抵抗値の２倍の値に応じた値を掛ける第３の掛け算部と、
前記第３の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記損失電力値の平均値を示す信号を出力する第２のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記電流検出用抵抗の両端間の電圧値に比例した信号を出力する第１のアンプとを有し、
前記損失電力演算部は、
前記第１のアンプが出力する信号の２乗に応じた信号を出力する第２の掛け算部と、
前記第２の掛け算部の出力信号に対して、前記損失抵抗値又は前記損失抵抗値の２倍の値に応じた値を掛ける第３の掛け算部と、
前記第３の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記損失電力値の平均値を示す信号を出力する第２のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項5】
さらに、前記電源と前記駆動部の間の電流検出用抵抗と、
前記電流検出用抵抗の両端間の電圧値に比例した信号を出力する第１のアンプとを有し、
前記損失電力演算部は、
前記第１のアンプが出力する信号の２乗に応じた信号に対して、前記駆動回路の損失抵抗値又は前記損失抵抗値の２倍の値に応じた値を掛け算した値に応じた信号を出力する第２の掛け算部と、
前記第２の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記損失電力値の平均値を示す信号を出力する第２のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記電流検出用抵抗の両端間の電圧値に比例した信号を出力する第１のアンプとを有し、
前記損失電力演算部は、
前記第１のアンプが出力する信号の２乗に応じた信号に対して、前記駆動回路の損失抵抗値又は前記損失抵抗値の２倍の値に応じた値を掛け算した値に応じた信号を出力する第２の掛け算部と、
前記第２の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記損失電力値の平均値を示す信号を出力する第２のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項6】
さらに、前記電源の電流に比例する信号を出力する電流プローブを有し、
前記供給電力演算部は、
前記電流プローブの出力信号をローパスフィルタリングする第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタの出力信号と前記電源の電圧値に応じた値とを掛け算することにより、前記電源の供給電力値の平均値を示す信号を出力する第１の掛け算部とを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記供給電力演算部は、
前記電流プローブの出力信号をローパスフィルタリングする第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタの出力信号と前記電源の電圧値に応じた値とを掛け算することにより、前記電源の供給電力値の平均値を示す信号を出力する第１の掛け算部とを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項7】
さらに、前記電源の電流に比例する信号を出力する電流プローブを有し、
前記供給電力演算部は、
前記電流プローブの出力信号と前記電源の電圧値に応じた値とを掛け算する第１の掛け算部と、
前記第１の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記電源の供給電力値の平均値を示す信号を出力する第１のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記供給電力演算部は、
前記電流プローブの出力信号と前記電源の電圧値に応じた値とを掛け算する第１の掛け算部と、
前記第１の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記電源の供給電力値の平均値を示す信号を出力する第１のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項8】
さらに、前記電源の電流に比例する信号を出力する電流プローブを有し、
前記損失電力演算部は、
前記電流プローブの出力信号の２乗に応じた信号に対して、前記駆動回路の損失抵抗値又は前記損失抵抗値の２倍の値に応じた値を掛け算した値に応じた信号を出力する第２の掛け算部と、
前記第２の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記損失電力値の平均値を示す信号を出力する第２のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記損失電力演算部は、
前記電流プローブの出力信号の２乗に応じた信号に対して、前記駆動回路の損失抵抗値又は前記損失抵抗値の２倍の値に応じた値を掛け算した値に応じた信号を出力する第２の掛け算部と、
前記第２の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記損失電力値の平均値を示す信号を出力する第２のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項9】
さらに、前記電源の電流に比例する信号を出力する電流プローブを有し、
前記損失電力演算部は、
前記電流プローブの出力信号の２乗に応じた信号を出力する第２の掛け算部と、
前記第２の掛け算部の出力信号に対して、前記損失抵抗値又は前記損失抵抗値の２倍の値に応じた値を掛ける第３の掛け算部と、
前記第３の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記損失電力値を示す信号を出力する第２のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記損失電力演算部は、
前記電流プローブの出力信号の２乗に応じた信号を出力する第２の掛け算部と、
前記第２の掛け算部の出力信号に対して、前記損失抵抗値又は前記損失抵抗値の２倍の値に応じた値を掛ける第３の掛け算部と、
前記第３の掛け算部の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、前記損失電力値を示す信号を出力する第２のローパスフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項10】
前記駆動部は、
前記給電コイル及び前記共振コンデンサの直列接続回路の一端と、前記電源との間に接続される第１のスイッチと、
前記給電コイル及び前記共振コンデンサの直列接続回路の一端と、基準電位ノードとの間に接続される第２のスイッチとを有することを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
前記給電コイル及び前記共振コンデンサの直列接続回路の一端と、前記電源との間に接続される第１のスイッチと、
前記給電コイル及び前記共振コンデンサの直列接続回路の一端と、基準電位ノードとの間に接続される第２のスイッチとを有することを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項11】
前記駆動部は、さらに、
前記給電コイル及び前記共振コンデンサの直列接続回路の他端と、前記電源との間に接続される第３のスイッチと、
前記給電コイル及び前記共振コンデンサの直列接続回路の他端と、前記基準電位ノードとの間に接続される第４のスイッチとを有することを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
前記給電コイル及び前記共振コンデンサの直列接続回路の他端と、前記電源との間に接続される第３のスイッチと、
前記給電コイル及び前記共振コンデンサの直列接続回路の他端と、前記基準電位ノードとの間に接続される第４のスイッチとを有することを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項12】
前記電源は、前記給電電力値を基に、前記電源の電圧を制御することを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【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。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、電源に接続される給電コイルを備える給電部を有し、給電コイルと負荷に接続される受電コイルとが電磁結合することにより、電源より負荷へ電力を供給する非接触給電装置が記載されている。給電部は、交流印加回路と給電ユニット装着部とを有するソケット部と、給電コイルを有する給電コイルユニット部とを備える。給電コイルユニット部は、給電ユニット装着部に交換可能に装着される。
【0003】
特許文献２には、高周波電力を出力するインバータと、インバータを制御する制御部と、インバータの出力に接続され高周波電力が供給される送電側コンデンサと、送電側コンデンサに接続された送電コイルとを有する送電装置が記載されている。送電装置は、インバータの入力電力を検出する入力電力検出部と、インバータの出力電圧と出力電流の位相差を検出する位相差検出部とを有する。制御部は、インバータの入力電力および位相差検出部が検出した位相差に基づいて、インバータの入力電力を一定に保ちながら、位相差を０にするように、インバータの駆動周波数とインバータの出力デューティを変化させる。
【0004】
特許文献３には、充電場所に設置された給電部に空間を介して電磁気的に通電され給電部から電力が伝送される受電部が電動車両に設けられ、二次電池を充電する受電制御装置が記載されている。受電制御装置は、受電部を給電部に対して接近離反移動する受電部駆動手段と、給電部から出力される給電電力を検出する給電電力検出手段と、給電電力が二次電池の受電容量を超えているときに、受電部駆動手段を駆動させて、受電部を受電可能範囲に移動させる制御手段とを有する。
【0005】
特許文献４には、送電装置から受電装置に非接触で高周波電力を供給する非接触給電システムが記載されている。送電装置は、高周波電力を発生させる高周波発生手段と、送電コイル、および、送電コイルに接続された共振コンデンサを有し、高周波発生手段から入力される高周波電力を非接触で送電する送電ユニットと、受電装置によって反射された反射波電力を検出する電力検出手段と、反射波電力に基づき、高周波電力の送電を停止させる送電装置側制御手段とを有する。受電装置は、送電コイルに磁気的に結合される受電コイル、および、受電コイルに接続された共振コンデンサを有し、送電ユニットから送電された高周波電力を非接触で受電する受電ユニットと、受電ユニットが受電した高周波電力を直流電力に変換する整流回路と、整流回路から出力される直流電力により充電される蓄電手段と、整流回路から出力される直流電力を蓄電手段に供給するか遮断するかを切り替えるスイッチと、蓄電手段の充電状況に基づき、蓄電手段の充電が完了すると、整流回路から蓄電手段への直流電力を遮断するようにスイッチを切り替え、蓄電手段の充電を停止させる受電装置側制御手段とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１１－２１１８６３号公報
【特許文献2】特開２０１５－２１６７３９号公報
【特許文献3】特開２０１６－７３０８０号公報
【特許文献4】特開２０１７－１３１０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
給電装置は、受電装置に対して、非接触給電することができる。給電装置が受電装置に給電する給電電力は、給電装置と受電装置との間の距離等により変化する。受電装置は、給電電力を検出することが可能である。しかし、給電装置は、給電装置と受電装置との間の距離が分からず、給電電力を検出することが困難である。
【0008】
本発明の目的は、給電電力値を検出することができる非接触給電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
非接触給電装置は、非接触給電を行うための給電コイルと前記給電コイルに接続される共振コンデンサと前記給電コイルを駆動する駆動部を有する駆動回路と、前記駆動回路に動作電力を供給する電源と、前記電源の電圧値と前記電源の電流値を基に、前記電源の供給電力値を演算する供給電力演算部と、前記電源の電流値と前記駆動回路の損失抵抗値を基に、前記駆動回路での損失電力値を演算する損失電力演算部と、前記電源の供給電力値から前記損失電力値を減算することにより、給電電力値を出力する減算部とを有する。
【発明の効果】
【0010】
給電電力値を検出することができる非接触給電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。給電システム１００は、非接触給電システムであり、給電装置１０１と受電装置１０２を有する。
図１は、第１の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。給電システム１００は、非接触給電システムであり、給電装置１０１と受電装置１０２を有する。
【0013】
給電装置１０１は、非接触給電装置であり、掛け算回路１１１～１１３と、ＤＣバイアス源１１４と、ローパスフィルタ１１５，１１６と、減算回路１１７と、制御部１１８と、可変直流電源１１９と、駆動信号源１２０と、差動アンプ１２１と、駆動回路１２２と、電流検出用抵抗Ｒｓを有する。駆動回路１２２は、駆動部１２３と、磁性材１２４と、損失抵抗Ｒａと、給電コイルＬ１と、共振コンデンサＣ１を有する。駆動部１２３は、ハーフブリッジ駆動回路であり、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を有する。
【0014】
損失抵抗Ｒａは、等価損失抵抗である。損失抵抗Ｒａは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン抵抗と、給電コイルＬ１の等価直列抵抗と、周囲の構造物に誘導電流が流れるために発生する損失電力を等価的に給電コイルＬ１の等価直列抵抗の上昇抵抗成分との合計を表現する等価抵抗である。
【0015】
可変直流電源１１９は、基準電位ノード（グランド電位ノード）に接続され、制御部１１８の制御信号に応じて、出力端子ＯＵＴから直流の電源電圧Ｖ１を出力する。電源電圧Ｖ１は、制御信号に応じて、変化する。駆動信号源１２０は、可変直流電源１１９から電源電圧Ｖ１の供給を受け、スイッチＳＷ１及びＳＷ２に対して制御信号を出力する。
【0016】
電流検出用抵抗Ｒｓは、可変直流電源１１９の出力端子ＯＵＴとスイッチＳＷ１との間に接続される。スイッチＳＷ１は、電流検出用抵抗ＲｓとスイッチＳＷ２との間に接続され、駆動信号源１２０の制御信号に応じて、オン又はオフする。スイッチＳＷ２は、スイッチＳＷ１と基準電位ノードとの間に接続され、駆動信号源１２０の制御信号に応じて、オン又はオフする。損失抵抗Ｒａは、等価損失抵抗であり、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の相互接続点と、給電コイルＬ１との間に接続される。磁性材１２４は、給電コイルＬ１の背面に設けられる。共振コンデンサＣ１は、給電コイルＬ１と基準電位ノードとの間に接続される。給電コイルＬ１と共振コンデンサＣ１は、共振回路である。
【0017】
スイッチＳＷ１がオンであり、スイッチＳＷ２がオフである状態と、スイッチＳＷ１がオフであり、スイッチＳＷ２がオンである状態とが交互に繰り返される。駆動部１２３は、高周波数の交流電圧を、給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１に供給する。図３（Ａ）は、給電コイルＬ１の電圧ＶＬ１と、可変直流電源１１９の出力端子ＯＵＴが駆動回路１２２に供給する電流Ｉ１の例を示す。電圧ＶＬ１は、給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１の共振により、正弦波となる。電流Ｉ１は、正弦波を半波整流した波形に相当する。スイッチＳＷ１がオンであり、スイッチＳＷ２がオフである期間では、電流Ｉ１は、正弦波になる。スイッチＳＷ１がオフであり、スイッチＳＷ２がオンである期間では、電流Ｉ１は、０［Ａ］になる。
【0018】
受電装置１０２は、受電コイルＬ２と、負荷ＲＬを有する。負荷ＲＬは、例えば６０Ωであり、受電コイルＬ２に接続される。給電コイルＬ１と受電コイルＬ２は、結合度Ｋで磁界結合されている。給電コイルＬ１は、受電コイルＬ２に対して、磁界結合により非接触給電する。
【0019】
給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の結合度Ｋは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間の距離や、給電コイルＬ１又は受電コイルＬ２の位置ずれや傾きにより、変化する。例えば、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間の距離が基準値から遠退くと、結合度Ｋが小さくなり、給電装置１０１が受電装置１０２に給電する給電電力が小さくなる。逆に、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間の距離が基準値に近付くと、結合度Ｋが大きくなり、給電装置１０１が受電装置１０２に給電する給電電力が大きくなる。給電装置１０１は、受電装置１０２に対して、一定の給電電力を給電する必要がある。可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔが一定になるように、電源電圧Ｖ１を制御する。具体的には、可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔが目標値より小さい場合には、電源電圧Ｖ１を高くし、給電電力値Ｐｏｕｔが目標値より大きい場合には、電源電圧Ｖ１を低くする。そのため、給電装置１０１は、受電装置１０２に給電している給電電力値Ｐｏｕｔを検出する必要がある。以下、給電電力値Ｐｏｕｔの検出方法を説明する。
【0020】
給電電力値Ｐｏｕｔは、供給電力値Ｐｉｎと損失電力値Ｐｌｏｓｓと放射電力値Ｐａｎｔを基に、次式により表される。
Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎ－Ｐｌｏｓｓ－Ｐａｎｔ
Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎ－Ｐｌｏｓｓ－Ｐａｎｔ
【0021】
供給電力値Ｐｉｎは、可変直流電源１１９の供給電力値であり、可変直流電源１１９が駆動回路１２２に供給する電力値である。供給電力Ｐｉｎは、可変直流電源１１９が供給する電圧Ｖ１と電流Ｉ１との積の平均値で表される。
【0022】
損失電力値Ｐｌｏｓｓは、駆動回路１２２内の損失電力値と、周囲の構造物に誘導した電流により発生する損失電力値との合計である。損失電力値Ｐｌｏｓｓは、損失抵抗Ｒａに流れる電流の２乗と損失抵抗Ｒａとの積の平均値で表される。
【0023】
損失抵抗Ｒａは、等価損失抵抗である。損失抵抗Ｒａは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン抵抗と、給電コイルＬ１の等価直列抵抗と、周囲の構造物に誘導電流が流れるために発生する損失電力を等価的に給電コイルＬ１の等価直列抵抗の上昇抵抗成分との合計を表現する等価抵抗である。
【0024】
放射電力値Ｐａｎｔは給電コイルＬ１から電波として放射される電力値である。給電電力値Ｐｏｕｔは、給電装置１０１が受電装置１０２に磁界結合により給電する電力値である。給電電力値Ｐｏｕｔは、受電装置１０２の消費電力値と同じ値である。
【0025】
次に、放射電力値Ｐａｎｔが無視できる程度の微小値であることを説明する。給電電力の周波数が１００ｋＨｚである場合、給電電力の波長は３０００ｍ程度である。給電コイルＬ１の寸法は、この給電電力の波長より十分小さい。そのため、放射電力値Ｐａｎｔを無視することができる。
【0026】
放射電力値Ｐａｎｔは、給電コイルＬ１に流れる電流の２乗と放射抵抗Ｒｒとの積で表される。放射抵抗Ｒｒは、給電コイルＬ１に流れる電流が電波として放射されることによる損失電力を等価的に表現する抵抗であり、次式により表される。
Ｒｒ＝Ｚｏ×Ｋｏ4×Ｎ2×π×ｒ4 ／２４
Ｒｒ＝Ｚｏ×Ｋｏ4×Ｎ2×π×ｒ4 ／２４
【0027】
ここで、Ｚｏは、空間のインピーダンスであり、１２０πΩである。Ｋｏは、波数（伝搬定数）であり、２π／λである。λは、波長であり、例えば３０００ｍである。Ｎは、給電コイルＬ１の巻き数である。ｒは、給電コイルＬ１の半径（ｍ）である。この場合、放射抵抗Ｒｒは、次式で表される。
Ｒｒ＝５π×（２π／３０００）4×Ｎ2×π×ｒ4
Ｒｒ＝５π×（２π／３０００）4×Ｎ2×π×ｒ4
【0028】
ここで、巻き数Ｎが３０であり、半径ｒが１ｍである場合、放射抵抗Ｒｒは０．８５μΩとなる。この場合、給電コイルＬ１に１０Ａ（実効値）の電流が流れると、放射電力値Ｐａｎｔは８５μＷにしかならない。したがって、放射電力値Ｐａｎｔは無視することができる。その場合、給電電力Ｐｏｕｔは、次式で表される。
Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎ－Ｐｌｏｓｓ
Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎ－Ｐｌｏｓｓ
【0029】
次に、給電装置１０１は、給電電力値Ｐｏｕｔが５Ｗ一定になるように給電を制御する例を説明する。可変直流電源１１９は、出力端子ＯＵＴから直流の電源電圧Ｖ１を供給する。電流検出用抵抗Ｒｓは、例えば１ｍΩである。スイッチＳＷ１がオンの期間では、電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流は、損失抵抗Ｒａに流れる電流と同じである。可変直流電源１１９は、制御部１１８の制御信号に応じて、３～１５Ｖの範囲の直流の電源電圧Ｖ１を供給することができる。駆動信号源１２０の制御信号の周波数は、１２０ｋＨｚである。
【0030】
スイッチＳＷ１は、ハイサイドのスイッチであり、オン抵抗が数ｍΩ以下である。スイッチＳＷ２は、ローサイドのスイッチであり、オン抵抗が数ｍΩ以下である。スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン抵抗は、給電コイルＬ１の等価直列抵抗より十分小さい。
【0031】
駆動部１２３の出力端子は、給電コイルＬ１と共振コンデンサＣ１の直列回路を介して、基準電位ノードに接続される。受電コイルＬ２は、給電コイルＬ１に対向している。給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との結合度Ｋを上げるために、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間の距離を短くできるように、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２は、平面コイルである。
【0032】
磁性材１２４は、給電コイルＬ１の背面に設けられ、給電コイルＬ１の磁界を受電コイルＬ２側に集中させることができる。給電コイルＬ１は、給電コイルＬ１の損失抵抗を低く抑えるため、リッツ線を用いる。給電コイルＬ１のＱ値は、２００程度である。給電コイルＬ1は、２３．８７μＨである。損失抵抗Ｒａは、１８０ｍΩである。
【0033】
結合度Ｋが０．０５～０．９５の範囲で変化しても、共振コンデンサのＣ１の容量値を固定のままとしている。受電コイルＬ２は、同調を取っていない。共振コンデンサＣ1は、給電コイルＬ1と受電コイルＬ２の結合度Ｋが０．０５以下の疎結合の場合に、共振周波数が駆動信号源１２０の制御信号の周波数（１２０ｋＨｚ）と同じとなるようにしている。共振コンデンサＣ１は、０．０７３６８μＦである。共振コンデンサＣ1は、高耐圧である。共振コンデンサＣ１の損失電力は、給電コイルＬ１の損失電力より十分小さい。
【0034】
受電コイルＬ２は、２３．８７μＨであり、損失抵抗が５００ｍΩである。受電コイルＬ２のＱ値は、３６である。負荷ＲＬは、６０Ωである。
【0035】
駆動信号源１２０は、駆動部１２３を駆動する。電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ１は、例えば図３（Ｅ）に示すように、可変直流電源１１９の出力端子ＯＵＴから駆動回路１２２に流出する正の電流、又は駆動回路１２２から戻ってくる負の電流である。電流検出用抵抗Ｒｓの両端の電圧は、電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ１に比例し、電流Ｉ１と電流検出用抵抗Ｒｓの積で表される。差動アンプ１２１は、電流検出用抵抗Ｒｓの両端の電圧を増幅し、電流検出用抵抗Ｒｓの両端の電圧に比例した電圧を出力する。例えば、電流検出用抵抗Ｒｓは１ｍΩであり、差動アンプ１２１の増幅率は１０００である。差動アンプ１２１の出力電圧値は、電流検出用抵抗Ｒｓを流れる電流Ｉ１の値に相当する。
【0036】
掛け算回路１１１は、差動アンプ１２１の出力電圧値と、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１の値とを掛け算し、供給電力値を示す電圧を出力する。ローパスフィルタ１１５は、掛け算回路１１１の出力電圧をローパスフィルタリングすることにより、掛け算回路１１１の出力電圧を平均化した供給電力値Ｐｉｎを示す電圧を出力する。
【0037】
掛け算回路１１２は、差動アンプ１２１の出力電圧を２つの入力端子ＩＮ１及びＩＮ２に入力し、差動アンプ１２１の出力電圧値の２乗の値を示す電圧を出力する。掛け算回路１１２の出力電圧値は、電流Ｉ１の値の２乗の値に相当する。
【0038】
ＤＣバイアス源１１４は、損失抵抗Ｒａの値の２倍の値を示す直流電圧を出力する。掛け算回路１１３は、掛け算回路１１２の出力電圧値と、ＤＣバイアス源１１４の出力電圧値とを掛け算し、損失電力を示す電圧を出力する。例えば、図３（Ａ）の電流Ｉ１の１周期は、電流Ｉ１が流れる期間と、電流Ｉ１が流れない期間に分けられる。可変直流電源１１９の内部抵抗、電流検出用抵抗Ｒｓ、スイッチＳＷ１のオン抵抗、スイッチＳＷ２のオン抵抗が、損失抵抗Ｒａより十分小さいため、給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、電流検出用抵抗Ｒｓに電流が流れる期間と流れない期間で対称となっている。電流検出用抵抗Ｒｓに電流が流れる期間では、可変直流電源１１９からの電流は、電流検出用抵抗ＲｓとスイッチＳＷ１を介して、損失抵抗Ｒａと給電コイルＬ１と共振コンデンサＣ１の直列回路に流れるので、電流検出用抵抗Ｒｓと損失抵抗Ｒａに流れる電流は等しい。損失抵抗Ｒａにおける損失電力は、Ｉ１2×Ｒａ＝ＩＬ１2×Ｒａで表される。
【0039】
給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、電流検出用抵抗Ｒｓに電流が流れる期間と流れない期間で対称となっているので、電流検出用抵抗Ｒｓに電流が流れない期間の損失抵抗Ｒａにおける損失電力は、電流検出用抵抗Ｒｓに電流が流れる期間の損失電力と同じになっている。したがって、損失抵抗Ｒａにおける損失電力は、２×Ｉ１2×Ｒａである。掛け算回路１１３の出力電圧値は、２×Ｉ１2×Ｒａの損失電力を示す電圧を出力する。
【0040】
ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１３の出力電圧をローパスフィルタリングすることにより、掛け算回路１１３の出力電圧値を平均化した損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す電圧を出力する。
【0041】
減算回路１１７は、給電電力値Ｐｉｎを示す電圧値から損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す電圧値を減算することにより、給電電力値Ｐｏｕｔを示す電圧を制御部１１８に出力する。給電電力値Ｐｏｕｔは、Ｐｉｎ－Ｐｌｏｓｓで表される。
【0042】
制御部１１８は、例えばＣＰＵであり、給電電力値Ｐｏｕｔを示す電圧を基に、給電電力値Ｐｏｕｔが５Ｗになるように、制御信号を可変直流電源１１９に出力する。可変直流電源１１９は、供給電力値Ｐｏｕｔが５Ｗになるように、電源電圧Ｖ１を制御する。具体的には、可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔが５Ｗより小さい場合には、電源電圧Ｖ１を高くする。また、可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔが５Ｗより大きい場合には、電源電圧Ｖ１を低くする。
【0043】
なお、差動アンプ１２１の増幅率を小さくし、掛け算回路１１１及び１１２が差動アンプ１２１の出力電圧を係数倍してもよい。電流Ｉ１は、電流検出用抵抗Ｒｓの両端の電圧を電流検出用抵抗Ｒｓの値で除算した値である。そこで、差動アンプ１２１の増幅率と掛け算回路１１１，１１２の係数倍の合計が１／Ｒｓの値に相当する値になるようにすればよい。
【0044】
図２は、給電電力値Ｐｏｕｔが５Ｗになるように制御する場合の給電装置１０１のパラメータの例を示す図であり、結合度Ｋが変化した場合の給電装置１０１のパラメータを示す。
【0045】
まず、結合度Ｋが０．０５の場合を説明する。給電電力値Ｐｏｕｔを５Ｗにするために、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１は、８．４Ｖに制御される。電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ１の波形は、図３（Ａ）に示す通りである。電流Ｉ１のピーク値は２７．４Ａであり、電流Ｉ１の平均値は８．８Ａである。給電コイルＬ１の両端の電圧ＶＬ１の波形は、図３（Ａ）に示す通りである。電圧ＶＬ１の最高値と最低値との差は、１０２０Ｖである。給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、図４（Ａ）に示す通りである。電流ＩＬ１の最大値と最小値との差は、５４．８Ａである。受電コイルＬ２の両端の電圧ＶＬ２の波形は、図４（Ａ）に示す通りである。電圧ＶＬ２の最高値と最低値との差は、４８．４Ｖである。供給電力値Ｐｉｎは、Ｖ１×Ｉ１＝８．４Ｖ×８．８Ａ≒７４Ｗである。損失電力値Ｐｌｏｓｓは、６９Ｗである。効率は、Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝５Ｗ／７４Ｗ≒６．７％である。
【0046】
次に、結合度Ｋが０．１の場合を説明する。給電電力値Ｐｏｕｔを５Ｗにするために、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１は、５Ｖに制御される。電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ１の波形は、図３（Ｂ）に示す通りである。電流Ｉ１のピーク値は１３．８Ａであり、電流Ｉ１の平均値は４．５Ａである。給電コイルＬ１の両端の電圧ＶＬ１の波形は、図３（Ｂ）に示す通りである。電圧ＶＬ１の最高値と最低値との差は、５１０Ｖである。給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、図４（Ｂ）に示す通りである。電流ＩＬ１の最大値と最小値との差は、２７．６Ａである。受電コイルＬ２の両端の電圧ＶＬ２の波形は、図４（Ｂ）に示す通りである。電圧ＶＬ２の最高値と最低値との差は、４８．６Ｖである。供給電力値Ｐｉｎは、Ｖ１×Ｉ１＝２２．７Ｗである。損失電力値Ｐｌｏｓｓは、１７．７Ｗである。効率は、Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝２２％である。
【0047】
次に、結合度Ｋが０．２の場合を説明する。給電電力値Ｐｏｕｔを５Ｗにするために、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１は、４．２Ｖに制御される。電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ１の波形は、図３（Ｃ）に示す通りである。電流Ｉ１のピーク値は６．８Ａであり、電流Ｉ１の平均値は２．２Ａである。給電コイルＬ１の両端の電圧ＶＬ１の波形は、図３（Ｃ）に示す通りである。電圧ＶＬ１の最高値と最低値との差は、２６０Ｖである。給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、図４（Ｃ）に示す通りである。電流ＩＬ１の最大値と最小値との差は、１４Ａである。受電コイルＬ２の両端の電圧ＶＬ２の波形は、図４（Ｃ）に示す通りである。電圧ＶＬ２の最高値と最低値との差は、４８Ｖである。供給電力値Ｐｉｎは、Ｖ１×Ｉ１＝９．２Ｗである。損失電力値Ｐｌｏｓｓは、４．２Ｗである。効率は、Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝５４％である。
【0048】
次に、結合度Ｋが０．５の場合を説明する。給電電力値Ｐｏｕｔを５Ｗにするために、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１は、６．５Ｖに制御される。電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ１の波形は、図３（Ｄ）に示す通りである。電流Ｉ１のピーク値は２．７６Ａであり、電流Ｉ１の平均値は０．８６Ａである。給電コイルＬ１の両端の電圧ＶＬ１の波形は、図３（Ｄ）に示す通りである。電圧ＶＬ１の最高値と最低値との差は、１０２Ｖである。給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、図４（Ｄ）に示す通りである。電流ＩＬ１の最大値と最小値との差は、５．５２Ａである。受電コイルＬ２の両端の電圧ＶＬ２の波形は、図４（Ｄ）に示す通りである。電圧ＶＬ２の最高値と最低値との差は、４８．４Ｖである。供給電力値Ｐｉｎは、Ｖ１×Ｉ１＝５．５９Ｗである。損失電力値Ｐｌｏｓｓは、０．６Ｗである。効率は、Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝９０％である。
【0049】
次に、結合度Ｋが０．８の場合を説明する。給電電力値Ｐｏｕｔを５Ｗにするために、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１は、９．７Ｖに制御される。電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ１の波形は、図３（Ｅ）に示す通りである。電流Ｉ１のピーク値は１．７Ａであり、電流Ｉ１の平均値は０．５３Ａである。給電コイルＬ１の両端の電圧ＶＬ１の波形は、図３（Ｅ）に示す通りである。電圧ＶＬ１の最高値と最低値との差は、６３Ｖである。給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、図４（Ｅ）に示す通りである。電流ＩＬ１の最大値と最小値との差は、３．４Ａである。受電コイルＬ２の両端の電圧ＶＬ２の波形は、図４（Ｅ）に示す通りである。電圧ＶＬ２の最高値と最低値との差は、５２Ｖである。供給電力値Ｐｉｎは、Ｖ１×Ｉ１＝５．１７Ｗである。損失電力値Ｐｌｏｓｓは、０．２Ｗである。効率は、Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝９７％である。
【0050】
次に、結合度Ｋが０．９５の場合を説明する。給電電力値Ｐｏｕｔを５Ｗにするために、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１は、１１．２Ｖに制御される。電流検出用抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ１の波形は、図３（Ｆ）に示す通りである。電流Ｉ１のピーク値は１．４４Ａであり、電流Ｉ１の平均値は０．４５Ａである。給電コイルＬ１の両端の電圧ＶＬ１の波形は、図３（Ｆ）に示す通りである。電圧ＶＬ１の最高値と最低値との差は、５３Ｖである。給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、図４（Ｆ）に示す通りである。電流ＩＬ１の最大値と最小値との差は、２．８８Ａである。受電コイルＬ２の両端の電圧ＶＬ２の波形は、図４（Ｆ）に示す通りである。電圧ＶＬ２の最高値と最低値との差は、５８Ｖである。供給電力値Ｐｉｎは、Ｖ１×Ｉ１＝５．０７Ｗである。損失電力値Ｐｌｏｓｓは、０．１Ｗである。効率は、Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝９９％である。
【0051】
図３（Ａ）に示すように、結合度Ｋが低い場合、給電コイルＬ1と共振コンデンサＣ１が共振しているため、可変直流電源１１９が供給する電流Ｉ１は、正弦波を半波整流した波形である。その電流Ｉ１は、可変直流電源１１９から流出する正の電流だけであり、駆動回路１２２から戻ってくる負の電流がない。図３（Ａ）の電圧ＶＬ１と図４（Ａ）の電流ＩＬ１及び電圧ＶＬ２の波形は、ほぼ正弦波であり、歪みが小さい。
【0052】
図３（Ｆ）に示すように、結合度Ｋが高い場合、給電コイルＬ1は、受電コイルＬ２との結合で共振がずれてしまうため、可変直流電源１１９が供給する電流Ｉ１は、歪んだ波形となる。その電流Ｉ１は、可変直流電源１１９から流出する正の電流だけでなく、駆動回路１２２から戻ってくる負の電流もある。図３（Ｆ）の電圧ＶＬ１と図４（Ｆ）の電流ＩＬ１及び電圧ＶＬ２の波形は、歪みが大きい。
【0053】
スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン抵抗は、給電コイルＬ１の損失抵抗より十分低いため、給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１の波形は、正負方向で対象な形をしている。スイッチＳＷ１がオンであり、スイッチＳＷ２がオフである期間に、給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１による損失電力と、スイッチＳＷ１がオフであり、スイッチＳＷ２がオンである期間に、給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１による損失電力は同じである。そこで、掛け算回路１１３は、スイッチＳＷ１がオンであり、スイッチＳＷ２がオフである期間の損失電力値を２倍した損失電力値を演算する。これにより、ローパスフィルタ１１６は、適切な損失電力値Ｐｌｏｓｓを出力することができる。
【0054】
以上のように、給電装置１０１は、非接触給電を行うための給電コイルＬ１と給電コイルＬ１に接続される共振コンデンサＣ１と給電コイルＣ１を駆動する駆動部１２３を有する駆動回路１２２と、駆動回路１２２に動作電力を供給する可変直流電源１１９とを有する。スイッチＳＷ１は、給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１の直列接続回路の一端と、可変直流電源１１９との間に接続される。スイッチＳＷ２は、給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１の直列接続回路の一端と、基準電位ノードとの間に接続される。給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１の直列接続回路の他端は、基準電位ノードに接続される。
【0055】
供給電力演算部は、掛け算回路１１１とローパスフィルタ１１５を有し、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１の値と可変直流電源１１９の電流Ｉ１の値を基に、可変直流電源１１９の供給電力値Ｐｉｎを演算する。損失電力演算部は、掛け算回路１１２，１１３とＤＣバイアス源とローパスフィルタ１１６を有し、可変直流電源１１９の電流Ｉ１の値と駆動回路１２２の損失抵抗Ｒａの値を基に、駆動回路１２２での損失電力値Ｐｌｏｓｓを演算する。減算回路１１７は、減算部であり、供給電力値Ｐｉｎから損失電力値Ｐｌｏｓｓを減算することにより、給電電力値Ｐｏｕｔを出力する。
【0056】
電流検出用抵抗Ｒｓは、可変直流電源１１９と駆動部１２３との間に接続される。差動アンプ１２１は、電流検出用抵抗Ｒｓの両端間の電圧値に比例した信号を出力する。差動アンプ１２１が出力する信号は、可変直流電源１１９の電流Ｉ１の値又は電流Ｉ１の値に比例する値を示す。
【0057】
掛け算回路１１１は、掛け算部であり、差動アンプ１２１が出力する信号と電源電圧Ｖ１に応じた値とを掛け算する。ローパスフィルタ１１５は、掛け算回路１１１の出力信号をローパスフィルタリング（平均化）することにより、供給電力値Ｐｉｎを示す信号を出力する。
【0058】
掛け算回路１１２は、掛け算部であり、差動アンプ１２１が出力する信号の２乗に応じた信号を出力する。掛け算回路１１３は、掛け算部であり、掛け算回路１１２の出力信号に対して、損失抵抗Ｒａの値の２倍の値に応じた値を掛ける。ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１３の出力信号をローパスフィルタリング（平均化）することにより、損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を出力する。
【0059】
減算回路１１７は、供給電力値Ｐｉｎを示す信号から損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を減算することにより、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を出力する。可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を基に、電源電圧Ｖ１を制御する。
【0060】
本実施形態によれば、可変直流電源１１９からの電源電圧Ｖ１に含まれるリップル電圧が大きくても、電源電圧Ｖ１と電流Ｉ１を掛けてから平均化しているため、給電装置１０１は、給電電力値Ｐｏｕｔを検出し、給電電力値Ｐｏｕｔを基に電源電圧Ｖ１を制御することにより、一定の給電電力値Ｐｏｕｔの電力を給電することができる。
【0061】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。図５の給電システム１００は、図１の給電システム１００に対して、掛け算回路１１３とローパスフィルタ１１５とＤＣバイアス源１１４と差動アンプ１２１を削除し、ローパスフィルタ５０１と差動アンプ５０２，５０３を追加したものである。以下、第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。
図５は、第２の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。図５の給電システム１００は、図１の給電システム１００に対して、掛け算回路１１３とローパスフィルタ１１５とＤＣバイアス源１１４と差動アンプ１２１を削除し、ローパスフィルタ５０１と差動アンプ５０２，５０３を追加したものである。以下、第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。
【0062】
第２の実施形態は、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１のリップルが小さい場合に適用される例である。可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１のリップルが小さいのに対し、電流Ｉ１の変動だけが大きい。そこで、ローパスフィルタ５０１は、電流検出用抵抗Ｒｓの両端の電圧を平均化している。差動アンプ５０２は、ローパスフィルタ５０１の出力電位と可変直流電源１１９の出力端子ＯＵＴの電位との差に比例した電圧を出力する。掛け算回路１１１は、差動アンプ５０２の出力電圧値と可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１の値を掛け算し、給電電力値Ｐｏｕｔを示す電圧を出力する。可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１のリップルが小さいので、掛け算回路１１１の出力にローパスフィルタを接続する必要がない例である。
【0063】
差動アンプ５０３及び／又は掛け算回路１１２で、図１の掛け算回路１１３の代わりに、損失抵抗Ｒａの値の掛け算も行う。損失抵抗Ｒａの値は、一定である。差動アンプ５０３の増幅及び／又は掛け算回路１１２の係数倍が、損失抵抗Ｒａの２倍値の掛け算に相当する。差動アンプ５０３は、電流検出用抵抗Ｒｓの両端の電圧に比例した電圧を出力する。掛け算回路１１２は、差動アンプ５０３の出力電圧値の２乗値を係数倍した値を出力する。この係数は、例えば損失抵抗Ｒａの２倍値に対応する。掛け算回路１１２は、２×Ｉ１2×Ｒａの損失電力を示す信号を出力する。ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１２の出力信号をローパスフィルタリング（平均化）することにより、損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を出力する。
【0064】
以上のように、供給電力演算部は、ローパスフィルタ５０１と、差動アンプ５０２と、掛け算回路１１１を有する。ローパスフィルタ５０１は、電流検出用抵抗Ｒｓの両端間の電圧をローパスフィルタリング（平均化）する。差動アンプ５０２は、ローパスフィルタ５０１の出力信号に比例する信号を出力する。掛け算回路１１１は、差動アンプ５０２が出力する信号と可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１に応じた値とを掛け算することにより、供給電力値Ｐｉｎを示す信号を出力する。
【0065】
損失電力演算部は、差動アンプ５０３と、掛け算回路１１２と、ローパスフィルタ１１６を有する。差動アンプ５０３は、電流検出用抵抗Ｒｓの両端間の電圧値に比例した信号を出力する。掛け算回路１１２は、差動アンプ５０３が出力する信号の２乗に応じた信号に対して、駆動回路１２２の損失抵抗Ｒａの値の２倍の値に応じた値を掛け算した値に応じた信号を出力する。ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１２の出力信号をローパスフィルタリング（平均化）することにより、損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を出力する。
【0066】
減算回路１１７は、供給電力値Ｐｉｎを示す信号から損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を減算することにより、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を出力する。可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を基に、電源電圧Ｖ１を制御する。
【0067】
本実施形態によれば、給電装置１０１は、給電電力値Ｐｏｕｔを検出し、給電電力値Ｐｏｕｔを基に電源電圧Ｖ１を制御することにより、一定の給電電力値Ｐｏｕｔの電力を給電することができる。
【0068】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。図６の給電システム１００は、図５の給電システム１００に対して、電流検出用抵抗Ｒｓとローパスフィルタ５０１と差動アンプ５０２，５０３を削除し、電流プローブ６０１とローパスフィルタ６０２を追加したものである。以下、第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点を説明する。この例も、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１のリップルが小さい場合に適用される例である。
図６は、第３の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。図６の給電システム１００は、図５の給電システム１００に対して、電流検出用抵抗Ｒｓとローパスフィルタ５０１と差動アンプ５０２，５０３を削除し、電流プローブ６０１とローパスフィルタ６０２を追加したものである。以下、第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点を説明する。この例も、可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１のリップルが小さい場合に適用される例である。
【0069】
可変直流電源１１９の出力端子ＯＵＴは、電流プローブ６０１を介してスイッチＳＷ１に接続される。電流プローブ６０１は、可変直流電源１１９とスイッチＳＷ１との間に流れる電流Ｉ１を検出し、電流Ｉ１に比例する電圧を出力する。ローパスフィルタ６０２は、電流プローブ６０１の出力電圧をローパスフィルタリング（平均化）する。ローパスフィルタ６０２の出力電圧は、図５の差動アンプ５０２の出力電圧と同等であり、電流Ｉ１の平均値を示す。掛け算回路１１１は、ローパスフィルタ６０２の出力電圧値と可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１の値とを掛け算し、供給電力値Ｐｉｎを示す信号を出力する。
【0070】
電流プローブ６０１の出力電圧は、図５の差動アンプ５０３の出力電圧と同等であり、電流Ｉ１の値を示す。掛け算回路１１２は、電流プローブ６０１の出力電圧値の２乗値の係数倍の値を示す信号を出力する。係数は、２×Ｒａの値に対応する。ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１２の出力信号をローパスフィルタリングし、損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を出力する。
【0071】
以上のように、電流プローブ６０１は、可変直流電源１１９の電流Ｉ１に比例する信号を出力する。供給電力演算部は、ローパスフィルタ６０２と掛け算回路１１１を有する。ローパスフィルタ６０２は、電流プローブ６０１の出力信号をローパスフィルタリングする。掛け算回路１１１は、ローパスフィルタ６０２の出力信号と可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１に応じた値とを掛け算することにより、供給電力値Ｐｉｎを示す信号を出力する。
【0072】
損失電力演算部は、掛け算回路１１２とローパスフィルタ１１６を有する。掛け算回路１１２は、電流プローブ６０１の出力信号の２乗に応じた信号に対して、駆動回路１２２の損失抵抗Ｒａの値の２倍の値に応じた値を掛け算した値に応じた信号を出力する。ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１２の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を出力する。
【0073】
減算回路１１７は、供給電力値Ｐｉｎを示す信号から損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を減算することにより、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を出力する。可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を基に、電源電圧Ｖ１を制御する。
【0074】
なお、本実施形態は、第１の実施形態に適用することもできる。すなわち、図１の給電システム１００において、電流検出用抵抗Ｒｓと差動アンプ１２１の代わりに、電流プローブ６０１を設けることができる。
【0075】
その場合、供給電力演算部は、掛け算回路１１１とローパスフィルタ１１５を有する。掛け算回路１１１は、電流プローブ６０１の出力信号と可変直流電源１１９の電源電圧Ｖ１に応じた値とを掛け算する。ローパスフィルタ１１５は、掛け算回路１１１の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、供給電力値Ｐｉｎを示す信号を出力する。
【0076】
損失電力演算部は、掛け算回路１１２と掛け算回路１１３とローパスフィルタ１１６を有する。掛け算回路１１２は、電流プローブ６０１の出力信号の２乗に応じた信号を出力する。掛け算回路１１３は、掛け算回路１１２の出力信号に対して、ＤＣバイアス源１１４の電圧値（損失抵抗Ｒａの値の２倍の値に応じた値）を掛ける。ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１３の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を出力する。
【0077】
減算回路１１７は、供給電力値Ｐｉｎを示す信号から損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を減算することにより、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を出力する。可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を基に、電源電圧Ｖ１を制御する。
【0078】
本実施形態によれば、可変直流電源１１９からの電源電圧Ｖ１に含まれるリップル電圧が大きくても、電源電圧Ｖ１と電流Ｉ１を掛けてから平均化するので、給電装置１０１は、給電電力値Ｐｏｕｔを検出し、給電電力値Ｐｏｕｔを基に電源電圧Ｖ１を制御することにより、一定の給電電力値Ｐｏｕｔの電力を給電することができる。
【0079】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。図７の給電システム１００は、図５の給電システム１００に対して、スイッチＳＷ３及びＳＷ４を追加したものである。以下、第４の実施形態が第２の実施形態と異なる点を説明する。
図７は、第４の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。図７の給電システム１００は、図５の給電システム１００に対して、スイッチＳＷ３及びＳＷ４を追加したものである。以下、第４の実施形態が第２の実施形態と異なる点を説明する。
【0080】
駆動部１２３は、フルブリッジ駆動回路であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ４を有する。スイッチＳＷ１は、給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１の直列接続回路の一端と、可変直流電源１１９との間に接続される。スイッチＳＷ２は、給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１の直列接続回路の一端と、基準電位ノードとの間に接続される。スイッチＳＷ３は、給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１の直列接続回路の他端と、可変直流電源１１９との間に接続される。スイッチＳＷ４は、給電コイルＬ１及び共振コンデンサＣ１の直列接続回路の他端と、基準電位ノードとの間に接続される。
【0081】
駆動部１２３は、スイッチＳＷ１及びＳＷ４がオンであり、スイッチＳＷ２及びＳＷ３がオフである第１の状態と、スイッチＳＷ１及びＳＷ４がオフであり、スイッチＳＷ２及びＳＷ３がオンである第２の状態とを交互に繰り返す。第１の状態でも第２の状態でも、電流検出用抵抗Ｒｓには、給電コイルＬ１に流れる電流ＩＬ１と同じ電流が流れる。したがって、掛け算回路１１２は、２×Ｉ１2×Ｒａの損失電力値ではなく、Ｉ１2×Ｒａの損失電力値を示す信号を出力する。
【0082】
ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１２の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を出力する。減算回路１１７は、供給電力値Ｐｉｎを示す信号から損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を減算することにより、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を出力する。可変直流電源１１９は、給電電力値Ｐｏｕｔを示す信号を基に、電源電圧Ｖ１を制御する。
【0083】
なお、本実施形態は、第１の実施形態に適用することができる。すなわち、図１の給電システム１００において、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の代わりに、スイッチＳＷ１～ＳＷ４を設けることができる。その場合、掛け算回路１１２は、差動アンプ１２１が出力する信号の２乗に応じた信号を出力する。ＤＣバイアス源１１４は、損失抵抗Ｒａの値を示す直流電圧を出力する。掛け算回路１１３は、掛け算回路１１２の出力信号に対して、ＤＣバイアス源１１４の出力電圧値（損失抵抗Ｒａの値に応じた値）を掛ける。ローパスフィルタ１１６は、掛け算回路１１３の出力信号をローパスフィルタリングすることにより、損失電力値Ｐｌｏｓｓを示す信号を出力する。可変直流電源１１９からの電源電圧Ｖ１に含まれるリップル電圧が大きくても、電源電圧Ｖ１と電流Ｉ１を掛けてから平均化するので、供給電力値Ｐｉｎを検出できる。また、第４の実施形態は、第２及び第３の実施形態に適用することができる。
【0084】
第４の実施形態の給電装置１０１は、スイッチＳＷ１～ＳＷ４を用いることにより、受電装置１０２に対して、大電力の非接触給電を行うことができる。
【0085】
次に、第１～第４の実施形態の給電システム１００の効果を説明する。給電装置１０１は、給電電力値Ｐｏｕｔを検出できるため、結合度Ｋによらず、給電装置１０１だけで、給電電力の大きさを制御できる利点がある。給電装置１０１は、受電装置１０２に給電する電力量を給電装置１０１だけで制御できる利点がある。
【0086】
また、給電装置１０１は、給電コイルＬ１から給電している給電電力値Ｐｏｕｔを検出することで、受電装置１０２の受電コイルＬ２が近づいて、結合が良い向きになったことを検出できる。給電装置１０１は、小電力駆動の連続給電動作あるいは間欠動作で待ち受けているため、給電対象外のものが近接しても給電電力値Ｐｏｕｔが増えないので、給電対象のものが接近したことを検出できる利点がある。
【0087】
なお、給電装置１０１は、駆動コイルＬ１と共振コンデンサＣ１の共振回路の電圧を検出することで、共振回路に流れる電流をほぼ検出できる。しかし、結合度Ｋが高いと、電圧波形が歪んでしまうので、電圧波形の歪成分を補正する必要があり、複雑な処理が必要になる。第１～第４の実施形態によれば、給電装置１０１は、共振回路の電圧波形によらず、給電電力値Ｐｌｏｓｓを検出できる利点がある。
【0088】
なお、上述の実施形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本開示はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【0089】
１００ 給電システム
１０１ 給電装置
１０２ 受電装置
１１１～１１３ 掛け算回路
１１４ ＤＣバイアス源
１１５，１１６ ローパスフィルタ
１１７ 減算回路
１１８ 制御部
１１９ 可変直流電源
１２０ 駆動信号源
１２１ 差動アンプ
１２２ 駆動回路
１２３ 駆動部
１２４ 磁性材
１０１ 給電装置
１０２ 受電装置
１１１～１１３ 掛け算回路
１１４ ＤＣバイアス源
１１５，１１６ ローパスフィルタ
１１７ 減算回路
１１８ 制御部
１１９ 可変直流電源
１２０ 駆動信号源
１２１ 差動アンプ
１２２ 駆動回路
１２３ 駆動部
１２４ 磁性材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】