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(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】
(24)【登録日】2024-01-15
(45)【発行日】2024-01-23
(54)【発明の名称】非接触給電装置
(51)【国際特許分類】
H02J 50/90 20160101AFI20240116BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240116BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20240116BHJP
【ＦＩ】
H02J50/90
H02J7/00 301D
H02J50/12
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022161338
(22)【出願日】2022-10-06
(62)【分割の表示】P 2020087198の分割
【原出願日】2020-05-19
(65)【公開番号】P2022176341
(43)【公開日】2022-11-25
【審査請求日】2022-10-06
(31)【優先権主張番号】P 2019136680
(32)【優先日】2019-07-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 将也
(72)【発明者】
【氏名】高橋 英介
(72)【発明者】
【氏名】角谷 勇人
(72)【発明者】
【氏名】山口 宜久
【審査官】辻丸 詔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－１６７０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０５０１４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０７１７１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１１１０８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１８３９６７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／９０
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｈ０２Ｊ ５０／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
受電コイル（２１２）を有する受電装置（２００）に非接触で電力を供給する非接触給電装置（１００）であって、交流電力を送電する送電回路（１３０）と、
送電コイル（１１２）と、送電共振コンデンサ（１１６）とから構成される送電共振回路（１１０）を有する送電共振部と、
を備え、
前記送電共振コンデンサは、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向している対向状態よりも、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態のほうが、小さいキャパシタンスとなる、
非接触給電装置。
【請求項2】
請求項１に記載の非接触給電装置であって、前記キャパシタンスが低下するコンデンサには、入力電圧に応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサ（１１６ｄ）が用いられ、
前記送電コイルに流れる電流を検出するセンサ（３２２）あるいは前記送電コイルにより発生する磁界を検出するセンサ（３２２ｅ）を備え、
前記センサの検出した値に応じて前記可変コンデンサのキャパシタンスが可変される、
非接触給電装置。
【請求項3】
請求項１に記載の非接触給電装置であって、前記送電共振コンデンサは、キャパシタンスが低下するコンデンサであり、
前記送電共振コンデンサには、磁界に応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサ（１１６ｂ）が用いられる、
非接触給電装置。
【請求項4】
請求項３に記載の非接触給電装置であって、前記可変コンデンサは、前記送電コイルのコア（３１０）の周囲に巻かれたループ状の配線（３１２）の内周側で、前記コアの前記ループ状の配線に沿った面上に配置されている、
非接触給電装置。
【請求項5】
請求項１に記載の非接触給電装置であって、前記キャパシタンスが低下するコンデンサは、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向面積がゼロとなって非対向となった時点での前記キャパシタンスが予め定めた目標の最小値となる、
非接触給電装置。
【請求項6】
請求項１に記載の非接触給電装置であって、前記キャパシタンスが低下するコンデンサは、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向面積の減少に従って前記キャパシタンスが線形に減少する、
非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、高周波電源に並列に接続された複数の送電コイルと、移動体に搭載された受電コイルとを備えるワイヤレス給電システムが開示されている。高周波電源と各送電コイルとの間には、高周波電源から送電コイルに流れる電流が閾値未満のとき、インピーダンスが上昇し、高周波電源から送電コイルに流れる電流が閾値以上のとき、インピーダンスが低下する電流制御素子（例えば可飽和リアクトル）が配置されている。これにより、受電コイルと対向していない送電コイルに配置された電流制御素子のインピーダンスが上昇して、高周波電源から送電コイルへの電流供給が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－７１７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来技術の構成では、非接触給電のための送電共振回路を構成する送電コイル及び共振コンデンサとは別に、インピーダンスを変化させる電流制御素子を備える必要がある。また、電流制御素子として例示されている可飽和リアクトルは、インピーダンスを高くするためにはインダクタンスを大きくする必要があるため、電流制御素子として使用する可飽和リアクトルが大型化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一形態によれば、受電コイル（２１２）を有する受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置が提供される。この非接触給電装置（１００）は、交流電力を送電する送電回路（１３０）と、送電コイル（１１２）と、送電共振コンデンサ（１１６）とから構成される送電共振回路（１１０）を有する送電共振部と、を備え、前記送電共振コンデンサは、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向している対向状態よりも、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態のほうが、小さいキャパシタンスとなる。
この形態の非接触給電装置によれば、受電コイルに対向していない送電コイルを有する送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなることで、受電コイルに対向していない送電コイルへの送電回路からの電流の供給を抑制することが可能である。これにより、従来技術の電流制御素子のような大型部品を用いることなく、電力を送電しない送電コイルでの損失、及び、漏洩磁束の低減を図ることができる。また、受電コ+イルに対向している送電コイルへのみ自動的に電流が供給されるため、受電コイルの位置を判断するための位置センサや、送電コイルへ電力を送電する場合と電力を送電しない場合を切り替える制御を省略することが可能である。
この形態の非接触給電装置によれば、受電コイルに対向していない送電コイルを有する送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなることで、受電コイルに対向していない送電コイルへの送電回路からの電流の供給を抑制することが可能である。これにより、従来技術の電流制御素子のような大型部品を用いることなく、電力を送電しない送電コイルでの損失、及び、漏洩磁束の低減を図ることができる。また、受電コ+イルに対向している送電コイルへのみ自動的に電流が供給されるため、受電コイルの位置を判断するための位置センサや、送電コイルへ電力を送電する場合と電力を送電しない場合を切り替える制御を省略することが可能である。
本発明の他の一形態によれば、受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置が提供される。この非接触給電装置（１００）は、交流電力を送電する送電回路（１３０）と、送電コイル（１１２）と送電共振コンデンサ（１１６）とから構成される送電共振回路（１１０）と、前記送電回路と前記送電共振回路との間に配置され、フィルタ用コイル（１２４）とフィルタ用コンデンサ（１２２）とから構成されるフィルタ回路（１２０）と、を有する送電共振部と、を備え、前記送電コイルに対して前記受電装置が有する受電コイル（２１２）が対向している対向状態において、前記送電共振回路が共振状態となることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態において、前記送電共振回路が前記共振状態からはずれることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される、もしくは、前記対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態となることによって前記フィルタ回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記非対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態からはずれることによって、前記フィルタ回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される。
この形態の非接触給電装置によれば、受電コイルに対向していない送電コイルを有する送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなることで、受電コイルに対向していない送電コイルへの送電回路からの電流の供給を抑制することが可能である。これにより、従来技術の電流制御素子のような大型部品を用いることなく、電力を送電しない送電コイルでの損失、及び、漏洩磁束の低減を図ることができる。また、受電コ+イルに対向している送電コイルへのみ自動的に電流が供給されるため、受電コイルの位置を判断するための位置センサや、送電コイルへ電力を送電する場合と電力を送電しない場合を切り替える制御を省略することが可能である。
この形態の非接触給電装置によれば、受電コイルに対向していない送電コイルを有する送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなることで、受電コイルに対向していない送電コイルへの送電回路からの電流の供給を抑制することが可能である。これにより、従来技術の電流制御素子のような大型部品を用いることなく、電力を送電しない送電コイルでの損失、及び、漏洩磁束の低減を図ることができる。また、受電コ+イルに対向している送電コイルへのみ自動的に電流が供給されるため、受電コイルの位置を判断するための位置センサや、送電コイルへ電力を送電する場合と電力を送電しない場合を切り替える制御を省略することが可能である。
本発明の他の一形態によれば、受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置が提供される。この非接触給電装置（１００）は、交流電力を送電する送電回路（１３０）と、送電コイル（１１２）と送電共振コンデンサ（１１６）とから構成される送電共振回路（１１０）と、前記送電回路と前記送電共振回路との間に配置され、フィルタ用コイル（１２４）とフィルタ用コンデンサ（１２２）とから構成されるフィルタ回路（１２０）と、を有する送電共振部と、を備え、前記送電コイルに対して前記受電装置が有する受電コイル（２１２）が対向している対向状態において、前記送電共振回路が共振状態となることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態において、前記送電共振回路が前記共振状態からはずれることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される、もしくは、前記対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態となることによって前記フィルタ回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記非対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態からはずれることによって、前記フィルタ回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１実施形態の非接触給電装置と受電装置とを示す説明図。
【図2】送電コイルに対する受電コイルの配置関係を示す説明図。
【図3】対向状態の非接触給電装置と受電装置の等価回路を示す説明図。
【図4】非対向状態の非接触給電装置の等価回路を示す説明図。
【図5】フィルタ回路が設けられた非接触給電装置及び受電装置を示す説明図。
【図6】第２実施形態の送電共振回路の構成を示す説明図。
【図7】共振コンデンサの配置の一例を示す説明図。
【図8】第３実施形態の送電共振回路の構成を示す説明図。
【図9】送電コイルのインダクタンスの一例を示す説明図。
【図10】送電コイルのインダクタンスの変化の理由について示す説明図。
【図11】第４実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図12】共振コンデンサのキャパシタンスと制御電圧の関係の一例を示す説明図。
【図13】共振コンデンサのキャパシタンスと対向面積の関係の一例を示す説明図。
【図14】共振コンデンサのキャパシタンスと対向面積の関係の他例を示す説明図。
【図15】共振コンデンサのキャパシタンスと対向面積の関係の別例を示す説明図。
【図16】第５実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図17】第６実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図18】第７実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図19】第８実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図20】給電制御のフローチャート。
【図21】可変制御回路の他の構成を示す説明図。
【図22】可変制御回路の他の構成を示す説明図。
【図23】第９実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図24】第１０実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図25】第１１実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図26】第１２実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図27】第１３実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図28】第１４実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図29】第１５実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図30】第１６実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
【図31】第１６実施形態の非接触給電装置の他の構成を示す説明図。
【図32】第１６実施形態の非接触給電装置の他の構成を示す説明図。
【図33】第１７実施形態の車両用非接触給電システムの概略構成図。
【図34】第１７実施形態の車両用非接触給電システムの他の概略構成図。
【図35】第１７実施形態の車両用非接触給電システムの他の概略構成図。
【図36】車両走行路に敷設される送電コイルの寸法について示す説明図。
【図37】車両走行路に敷設される送電コイルの寸法について示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
Ａ．第１実施形態：
図１に示す非接触給電装置１００は、非接触給電装置１００の送電コイル１１２に対して受電装置２００の受電コイル２１２が電磁気的に結合した状態となる対向状態で配置されている受電装置２００に対して非接触で給電が可能な給電装置である。なお、図１では、非接触給電装置１００に対して受電装置２００が対向状態の場合と非対向状態の場合とを比較して示している。受電装置２００は、電子機器や電気自動車等のように、電力を利用して作動する種々の装置に搭載される。
図１に示す非接触給電装置１００は、非接触給電装置１００の送電コイル１１２に対して受電装置２００の受電コイル２１２が電磁気的に結合した状態となる対向状態で配置されている受電装置２００に対して非接触で給電が可能な給電装置である。なお、図１では、非接触給電装置１００に対して受電装置２００が対向状態の場合と非対向状態の場合とを比較して示している。受電装置２００は、電子機器や電気自動車等のように、電力を利用して作動する種々の装置に搭載される。
【0008】
非接触給電装置１００は、電源回路１４０と、送電回路１３０と、送電共振回路１１０と、を備えている。受電装置２００は、受電共振回路２１０と、受電回路２２０と、バッテリ２３０と、を備えている。
【0009】
送電共振回路１１０は、直列に接続された送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１６とを有する共振回路である。受電共振回路２１０も、送電共振回路１１０と同様に、直列に接続された受電コイル２１２と受電共振コンデンサ２１６とを有する共振回路である。送電共振回路１１０は、送電コイル１１２に対して受電コイル２１２が対向している状態となって送電コイル１１２と受電コイル２１２とが電磁気的に結合して、送電共振回路１１０及び受電共振回路２１０が共振した場合に、受電装置２００に対して非接触で交流電力を送電する装置である。受電共振回路２１０は、受電コイル２１２に誘導された交流電力を得る装置である。送電共振回路１１０及び受電共振回路２１０には、一次直列二次直列コンデンサによる共振方式（「ＳＳ方式」とも呼ばれる）が適用されている。また、送電側が単相の送電コイル１１２で構成され、受電側が単相の受電コイル２１２で構成された送電側単相－受電側単相の非接触給電方式が適用されている。なお、送電コイル１１２のインダクタンスはＬｔ、送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスはＣｔで表されている。また、受電コイル２１２のインダクタンスはＬｒ、受電共振コンデンサ２１６のキャパシタンスはＣｒで表されている。送電共振回路１１０及び受電共振回路２１０の各パラメータ、すなわち、コイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスについては後述する。
【0010】
送電回路１３０は、電源回路１４０から供給される直流電力を高周波の交流電力に変換して、送電コイル１１２に供給する回路である。送電回路１３０は、例えば、インバータ回路として構成される。電源回路１４０は、例えば、外部電源の交流電圧を整流して直流電圧を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ回路として構成される。
【0011】
受電回路２２０は、受電共振回路２１０で得られた交流電力を直流電力に変換し、負荷としてのバッテリ２３０に充電する回路である。バッテリ２３０に充電された電力は、不図示のモータ等を駆動するために利用される。
【0012】
ここで、図２に示すように、送電コイル１１２に対して受電コイル２１２が対向している状態（以下、「対向状態」とも呼ぶ）には「正対状態」と「部分重複状態」とがある。また、送電コイル１１２に対して受電コイル２１２が対向していない状態（以下、「非対向状態」とも呼ぶ）には「境界状態」と「分離状態」と「隔離状態」とがある。
【0013】
「正対状態」は、送電コイル１１２のコイル面の中心と受電コイルのコイル面の中心とが一致している状態であり、送電コイル１１２のコイル面と受電コイル２１２のコイル面のいずれか一方が他方に全体的に重なっている状態である。この正対状態では、送電コイル１１２と受電コイル２１２の対向面積は最大となる。なお、「コイル面」は、ループ状の配線によって囲まれ、ループ状のコイルとして機能する面である。但し、送電コイルおよび受電コイルは、ループ状のコイルに限定されるものではなく、ソレノイドコイルであってもよい。「部分重複状態」は、送電コイル１１２のコイル面に対して受電コイル２１２のコイル面が相対的にずれて部分的に重なっている面がある状態であり、正対状態における送電コイル１１２と受電コイル２１２の対向面積に比べて、対向面積が減少している状態である。「境界状態」は、送電コイル１１２のコイル面に対して受電コイル２１２のコイル面が相対的に重なり無くずれて、送電コイル１１２のコイル面の端縁と受電コイル２１２のコイル面の端縁とが重なっている状態であり、対向面積が丁度無くなった時点の状態である。「分離状態」は、送電コイル１１２のコイル面に対して受電コイル２１２のコイル面が相対的に重なり無くずれて、送電コイル１１２のコイル面と受電コイル２１２のコイル面とが完全に分離された状態である。「隔離状態」は、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが対向状態であっても、結合係数が非常に小さく、電磁気的に結合していないと扱うことが可能な距離以上に隔離された状態である。これに対して、上記の対向状態では、送電コイル１１２と受電コイル２１２との間隔は、正対状態において一定以上の大きさの結合係数の結合が発生するような一定の距離以下の間隔である。
【0014】
図１に示すように、受電コイル２１２が対向している状態の送電コイル１１２には、後述するように、送電回路１３０からの交流電力が供給される。そして、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが電磁結合することによって、送電コイル１１２から受電コイル２１２に交流電力が送電される。受電コイル２１２に送電された交流電力は、受電回路２２０を介してバッテリ２３０に充電される。これに対して、受電コイル２１２が対向していない状態の送電コイル１１２には、後述するように、送電回路１３０からの交流電力の供給は行なわれない。
【0015】
ここで、送電共振回路１１０単体のインピーダンスＺ１１０は下式（１）で表される。同様に受電共振回路２１０単体のインピーダンスＺ２１０は下式（２）で表される。
【数1】
【数2】
【0016】
送電共振回路１１０の共振条件は、上式（１）の（ωＬｔ－１／（ωｃｔ））＝０を満足することである。受電共振回路２１０の共振条件も、上式（２）の（ωＬｒ－１／（ωｃｒ））＝０を満足することである。そこで、送電コイル１１２と受電コイル２１２が対向して、送電共振回路１１０から受電共振回路２１０に電力が伝送される場合において、送電コイル１１２のインダクタンスＬｔ及び送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスＣｔは、送電共振回路１１０の共振条件が成立し、共振周波数ｆｒｔが交流電力の基本周波数ｆｓｗに一致するように、設定される。同様に、受電コイル２１２のインダクタンスＬｒ及び受電共振コンデンサ２１６のキャパシタンスＣｒも、受電共振回路２１０の共振条件が成立し、共振周波数ｆｒｒが交流電力の基本周波数ｆｓｗに一致するように、設定される。なお、以下では、共振条件を満足するインダクタンス及びキャパシタンスとして、送電コイル１１２のインダクタンスＬｔをＬ１、送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスＣｔをＣ１とする。また、受電コイル２１２のインダクタンスＬｒをＬ２、共振コンデンサのキャパシタンスＣｒをＣ２とする。なお、以下では、インダクタンスＬ１，Ｌ２を「共振インダクタンスＬ１，Ｌ２」とも呼び、キャパシタンスＣ１，Ｃ２を「共振キャパシタンスＣ１，Ｃ２」とも呼ぶ。また、送電共振回路１１０の共振周波数ｆｒｔは下式（３ａ）で表され、受電共振回路２１０の共振周波数ｆｒｒは下式（３ｂ）で表される。
【数3】
【0017】
ここで、送電コイル１１２と受電コイル２１２が対向して、送電共振回路１１０から受電共振回路２１０に電力が伝送される状態（対向状態）において、非接触給電装置１００と受電装置２００とは（図１の上段参照）、図３に示す等価回路で表すことができる。なお、Ｌｍは送電コイル１１２と受電コイル２１２の相互インダクタンス、ｒｔは送電コイル１１２の抵抗、ｒｒは受電コイル２１２の抵抗である。ＲＬは受電回路２２０およびバッテリ２３０を等価的に示した負荷である。
【0018】
【0019】
上記したように、送電共振回路１１０及び受電共振回路２１０の共振条件を満たす場合の入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｒは、上式（４）に、Ｌｔ＝Ｌ１、Ｃｔ＝Ｃ１、Ｌｒ＝Ｌ２、Ｃｒ＝Ｃ２を代入することにより、下式（５ａ）式で表される。なお、下式（５ａ）では、Ｌｔ＝Ｌ１及びＬｒ＝Ｌ２に対応させて、ｒｔ＝ｒ１及びｒｒ＝ｒ２として示している。
【数5】
【0020】
上式（５ａ）において、虚数項は共振により「０」となるので、入力インピーダンスＺ１ｒは上式（５ｂ）で表される。また、通常、ｒ１＜＜ＲＬ，Ｒ２＜＜ＲＬであるので、入力インピーダンスＺ１ｒは上式（５ｃ）で表される。従って、送電コイル１１２と受電コイル２１２が対向している状態において、送電回路１３０（図３）は、上式（５ｂ）あるいは式（５ｃ）で表される入力インピーダンスＺ１ｒに対応する交流の電力を送電共振回路１１０へ出力する。そして、送電共振回路１１０から受電共振回路２１０に交流の電力が伝送される。以下では、送電コイル１１２と受電コイル２１２が対向している状態における入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｒを「対向状態の入力インピーダンスＺ１」とも呼ぶ。
【0021】
一方、非接触給電装置１００のうち、送電コイル１１２と受電コイル２１２が対向しておらず、送電共振回路１１０から受電共振回路２１０に電力が伝送されない状態のセグメントは（図３の下段参照）、図５に示す等価回路で表すことができる。図５の等価回路において、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１（＝Ｖ１／Ｉ１）＝Ｚ１ｎは、送電共振回路１１０単体のインピーダンスＺ１１０と同様であり、下式（６）で表される。なお、以下では、送電コイル１１２と受電コイル２１２が対向していない状態における入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｎを「非対向状態の入力インピーダンスＺ１」とも呼ぶ。
【数6】
【0022】
ここで、上式（６）で表される非対向状態の入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｎにおいて、Ｌｔ＜Ｌ１あるいはＬｔ＞Ｌ１とＣｔ＜Ｃ１の少なくとも一方が成立した場合、送電共振回路１１０の共振状態（Ｚ１ｎ＝Ｚ１１０＝０の状態である）が崩れる。この際、非対向状態の入力インピーダンスＺ１を、Ｚ１＝Ｚ１ｎ＝０からＺ１＝Ｚ１ｎ＞０と大きくして、対向状態の入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｒに比べて大きくすることができる。これにより、対向状態の入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｒに供給される電流に比べて、非対向状態の入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｎに供給される電流を小さくすることができる。
【0023】
以上説明した構成では、送電共振回路１１０の送電コイル１１２に対して受電装置２００の受電コイル２１２が対向している状態において、送電共振回路１１０の共振によって入力インピーダンスＺ１がＺ１＝Ｚ１ｒと小さくなるように設定される。また、送電コイル１１２に対して受電コイル２１２が対向していない状態において、送電共振回路１１０の非共振によって入力インピーダンスＺ１がＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒと大きくなるように設定される。これにより、送電回路１３０は、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが対向状態の場合、比較的小さい入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｒに対応した大きな電流を供給することができる。一方、送電回路１３０は、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが非対向状態の場合、比較的大きな入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｎによって電流の供給を抑制することができる。これにより、従来技術の電流制御素子のような大型部品を用いずに、受電コイル２１２と対向していない送電コイル１１２での損失を低減できるとともに、受電コイル２１２が対向していない送電コイル１１２からの漏洩磁束の低減を図ることができる。また、対向状態と非対向状態とで、送電回路１３０から送電共振回路１１０の送電コイル１１２への電力の送電と非送電とを切り替えるための構成を省略することが可能である。
【0024】
なお、図５に示すように、送電共振回路１１０と送電回路１３０との間にフィルタ回路１２０が設けられていてもよい。フィルタ回路１２０は、送電回路１３０から供給される交流電力に含まれるスイッチングノイズ等の高周波なノイズ成分を抑制するための回路である。フィルタ回路１２０としては、イミタンスフィルタ回路やローパスフィルタ回路、バンドパスフィルタ回路等の種々のフィルタ回路が用いられる。フィルタ回路の次数は、２次でも３次でもよく、４次以上であってもよい。除去すべきノイズを所望のレベルまで低減することができれば、フィルタ回路の次数に限定はない。なお、図１に示したフィルタ回路を有しない構成の場合、送電共振回路１１０が「送電共振部」に相当し、図５に示したフィルタ回路を有する構成の場合、フィルタ回路１２０及び送電共振回路１１０が「送電共振部」に相当する。なお、フィルタ回路を有する構成の場合の送電共振回路１１０は、フィルタ回路を有しない構成の場合と同様に扱うことができる。
【0025】
また、受電共振回路２１０と受電回路２２０との間にも、送電側のフィルタ回路１２０と同様に、高周波なノイズ成分を抑制するためのフィルタ回路２１５が設けられていてもよい。なお、受電側のフィルタ回路２１５は、送電側のフィルタ回路１２０が設けられない構成においても適用可能である。また、送電側のフィルタ回路１２０も、受電側のフィルタ回路２１５が設けられない構成においても適用可能である。
【0026】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態では、第１実施形態で説明した、入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくする構成（以下、「入力インピーダンスＺ１を変化させる構成」とも呼ぶ）について説明する。第２実施形態は、入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図６に示すように、キャパシタンスが可変となる可変コンデンサとしての送電共振コンデンサ１１６ｂを用いた構成を適用した形態である。
第２実施形態では、第１実施形態で説明した、入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくする構成（以下、「入力インピーダンスＺ１を変化させる構成」とも呼ぶ）について説明する。第２実施形態は、入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図６に示すように、キャパシタンスが可変となる可変コンデンサとしての送電共振コンデンサ１１６ｂを用いた構成を適用した形態である。
【0027】
可変コンデンサのキャパシタンスＣｔは、対向状態では、送電共振回路１１０が共振状態となるように、共振条件を満たす共振キャパシタンスＣ１に設定され、非対向状態では、送電共振回路１１０が共振状態から外れるように、共振キャパシタンスＣ１よりも小さいキャパシタンスに設定される。
【0028】
ここで、可変コンデンサとしては、送電コイル１１２に流れる電流の増加によって発生する磁束の増加に応じてキャパシタンスＣｔの容量を共振キャパシタンスＣ１よりも小さなキャパシタンスから共振キャパシタンスＣ１へと可変できるデバイスが利用可能である。例えば、電気磁気効果や、磁気誘導効果、磁気キャパシタンス効果などを利用したデバイス（以下、「電気磁気効果等を利用した可変コンデンサ」とも呼ぶ）が利用可能である。
【0029】
なお、電気磁気効果等を利用した可変コンデンサを用いた送電共振コンデンサ１１６ｂは、図７に示すように配置される。すなわち、送電共振コンデンサ１１６ｂは、送電コイル１１２のコア３１０の周囲に巻かれたループ状の配線３１２の内周側で、ループ状の配線３１２に沿ったコイル面に対応するコア３１０の面上に配置される。このように送電共振コンデンサ１１６ｂを配置すれば、受電コイル２１２が送電コイル１１２に対して非対向状態から対向状態に変化した際の、送電コイル１１２によって発生する磁束の感度を増加でき、磁束の変化に応じて送電共振コンデンサ１１６ｂのキャパシタンスＣｔをＣｔ＜Ｃ１の状態からＣｔ＝Ｃ１の状態に変化させることができる。
【0030】
以上説明したように、第２実施形態の構成においても、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくすることができる。これにより、第２実施形態においても第１実施形態で説明した効果を得ることができる。
【0031】
Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態は、第１実施形態で説明した入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図８に示すように、インダクタンスが可変となる可変コイルとしての送電コイル１１２ｃを用いた構成を適用した形態である。
第３実施形態は、第１実施形態で説明した入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図８に示すように、インダクタンスが可変となる可変コイルとしての送電コイル１１２ｃを用いた構成を適用した形態である。
【0032】
送電コイルと送電コイルとの間のギャップ長が短い状態で実行される非接触給電の場合、送電コイルに対する受電コイルの位置関係に依存して、送電コイルのインダクタンスＬｔの値が大幅に変化する。例えば、図９に示すように、正対位置におけるインダクタンスＬｔは共振条件を満たす共振インダクタンスＬ１であるのに対して、正対状態からずれるに従ってインダクタンスＬｔは減少し、非対向状態におけるインダクタンスＬｔは共振インダクタンスＬ１に比べて大幅に小さくなる、という特性を有する。このような特性の変化は以下の理由による。すなわち、図１０に示すように、対向状態では、送電コイル１１２から生じる磁束の一部（ループ状の実線）が、透磁率の高い受電コイル２１２の磁性体２１１を通るため、送電コイル１１２のインダクタンスが大きくなる。これに対して、非対向状態では、送電コイル１１２から生じる磁束の一部（ループ状の破線）が、透磁率の低い空気部分を通るため、送電コイル１１２のインダクタンスが小さくなる。なお、この特性は、送電コイルと受電コイルとの間の距離（間隔）が近く結合係数が大きいほど顕著となる。そこで、正対状態での結合係数ｋは、ｋ≧０．１となるように設定することが好ましい。
【0033】
従って、送電コイル１１２（図１，図５参照）が上記の特性を有する状態で使用されることを前提とすれば、送電コイル１１２を、インダクタンスが可変となる可変コイルである送電コイル１１２ｃとすることができる。そして、対向状態では、送電コイル１１２ｃのインダクタンスＬｔは、送電共振回路１１０が共振状態となるように、共振インダクタンスＬ１に設定される。これにより、対向状態では、入力インピーダンスＺ１をＺ１＝Ｚ１ｒと（上式（５ｃ）参照）して小さくすることができる。また、非対向状態では、送電コイル１１２ｃのインダクタンスＬｔは、送電共振回路１１０が共振状態から外れるように、共振インダクタンスＬ１よりも大幅に小さい値に設定される。これにより、非対向状態では、入力インピーダンスＺ１をＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式(６)参照）として大きくすることができる。この結果、第３実施形態においても第１実施形態で説明した効果を得ることができる。
【0034】
なお、上記の送電コイルのインダクタンスを可変とする構成と、第２実施形態の共振コンデンサのキャパシタンスを可変とする構成の両方を適用した構成としてもよい。このようにすれば、非対向状態において、送電コイルのインダクタンスを小さくするとともに、共振コンデンサのキャパシタンスを小さくすることで、非対向状態での入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｎをより大きくして、送電回路１３０から送電共振回路１１０に流れる電流を小さくすることができる。これにより、第１実施形態で説明した効果をより効果的に得ることができる。また、非対向状態での入力インピーダンスを目標値以上として、非対向状態において送電共振回路に流れる電流を目標値以下とするために要する共振コンデンサのキャパシタンスの変化の幅を小さくすることができるので、共振コンデンサのキャパシタンスの設定が容易となる。
【0035】
Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態は、第１実施形態で説明した入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図１１に示すように、キャパシタンスが可変となる可変コンデンサによる送電共振コンデンサ１１６ｄを用いた構成を適用した形態である。共振コンデンサとして可変コンデンサを用いている点では第２実施形態と同じである。但し、第２実施形態の送電共振コンデンサ１１６ｂに用いた可変コンデンサは、電気磁気効果等を利用した可変コンデンサである。これに対して、第４実施形態の送電共振コンデンサ１１６ｄに用いる可変コンデンサは、与えられる制御入力、本例では、制御電圧Ｖｃに応じてキャパシタンスＣｔが変化する一般的な可変コンデンサである。なお、フィルタ回路１２０は設けられていなくてもよい。
第４実施形態は、第１実施形態で説明した入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図１１に示すように、キャパシタンスが可変となる可変コンデンサによる送電共振コンデンサ１１６ｄを用いた構成を適用した形態である。共振コンデンサとして可変コンデンサを用いている点では第２実施形態と同じである。但し、第２実施形態の送電共振コンデンサ１１６ｂに用いた可変コンデンサは、電気磁気効果等を利用した可変コンデンサである。これに対して、第４実施形態の送電共振コンデンサ１１６ｄに用いる可変コンデンサは、与えられる制御入力、本例では、制御電圧Ｖｃに応じてキャパシタンスＣｔが変化する一般的な可変コンデンサである。なお、フィルタ回路１２０は設けられていなくてもよい。
【0036】
また、図１１に示すように、第４実施形態の非接触給電装置１００には、送電共振コンデンサ１１６ｄのキャパシタンスＣｔを制御する可変制御回路３２０が設けられている。可変制御回路３２０は、電流センサ３２２と、整流回路３２４と、ローパスフィルタ回路３２６（以下、「ＬＰＦ回路３２６」とも呼ぶ）と、電圧変換回路３２８と、を備えている。
【0037】
電流センサ３２２は、フィルタ回路１２０と送電共振回路１１０とを接続する一方の配線に流れる電流、すなわち、送電コイル１１２に流れる電流を検出し、検出電圧として出力する。なお、電流センサ３２２は、他方の配線に流れる電流を検出するようにしてもよい。整流回路３２４は、検出電圧を整流する。ＬＰＦ回路３２６は、検出電圧の高周波成分を除去する。電圧変換回路３２８は、差動増幅回路を用いて、基準電圧Ｖｒｃに対する検出電圧の差分の大きさに応じて、検出電圧を送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスＣｔを制御する制御電圧Ｖｃに変換する。
【0038】
ここで、電流センサ３２２で検出される電流は、受電コイル２１２が送電コイル１１２に対して非対向状態である場合には非常に小さく、非対向状態から対向状態となって正対状態に近づくほど大きくなる。このため、電流センサ３２２の検出電圧はこの電流の変化に応じて変化する。
【0039】
また、送電共振コンデンサ１１６ｄのキャパシタンスＣｔは、図１２の右側のグラフに示すように、正対状態において共振キャパシタンスＣ１となり、非対向状態となる境界状態（図２参照）において、あらかじめ設定した共振キャパシタンスＣ１よりも小さいキャパシタンスＣｎｆに設定される。
【0040】
ここで、送電共振コンデンサ１１６ｄとして用いた可変コンデンサは、制御電圧Ｖｃが大きいほど容量が小さくなる特性を有しているとする。この場合、図１２の右側のグラフに示すように、電圧変換回路３２８（図１１参照）から出力される制御電圧Ｖｃは、正対状態に対応する検出電圧においてＣｔ＝Ｃ１に対応する電圧Ｖｆとなり、境界状態に対応する検出電圧においてＣｔ＝Ｃｎｆに対応する電圧Ｖｎｆ（Ｖｎｆ＞Ｖｆ）となるように制御される。このため、電圧変換回路３２８は、上記の制御電圧Ｖｃの制御に合わせて、電流センサ３２２の検出電圧が大きくなるほど、出力する制御電圧Ｖｃが小さくなるように、差動増幅回路の負入力に検出電圧を入力する構成（図１１参照）としている。なお、送電共振コンデンサ１１６ｄとして用いた可変コンデンサが逆の特性を有している場合には、電圧変換回路３２８の差動増幅回路の正入力に検出電圧を入力する構成とすればよい。
【0041】
なお、送電共振コンデンサ１１６ｄのキャパシタンスＣｎｆは、図１２の左側に示すように、電流センサ３２２で検出される電流Ｉｃが予め定めた電流Ｉｎｆに対応するキャパシタンスＣｔに設定されることが好ましい。なお、予め定めた電流Ｉｎｆは、非対向状態において、送電コイル１１２に流れる電流により発生する損失の抑制及び漏洩磁束の抑制等の観点から設定されることが好ましい。
【0042】
可変制御回路３２０は、受電コイル２１２と送電コイル１１２の対向の状態に応じて送電共振コンデンサ１１６ｄのキャパシタンスＣｔを制御することができる。これにより、第４実施形態の構成においても、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくすることができる。従って、第４実施形態においても第１実施形態で説明した効果を得ることができる。
【0043】
なお、送電共振コンデンサ１１６ｄのキャパシタンスＣｔは、例えば図１３～図１５に示すように、受電コイル２１２が送電コイル１１２と対向する対向面積が、最も大きい正対状態の面積から、ゼロとなる境界状態の面積に減少する際に、線形に変形するように設定されることが好ましい。このようにすれば、入力インピーダンスＺ１を徐々に増加させることができるため、急激なインピーダンスの増加によって送電コイル１１２に印加される電流や電圧にサージ電流やサージ電圧が発生することを抑制することができる。なお、キャパシタンスＣｔの変化は、図１３～図１５に示した特性に限定されるものではなく、最も大きい正対状態の面積から、ゼロとなる境界状態の面積に減少する際に、線形に変形するように設定されればよく、その変化の形状は種々の形状を適用することができる。
【0044】
なお、第４実施形態の構成において、第３実施形態の送電コイルを可変とする構成を適用した構成としてもよい。このようにすれば、非対向状態において、送電コイルのインダクタンスを小さくするとともに、共振コンデンサのキャパシタンスを小さくすることで、非対向状態での入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｎをより大きくできる。これにより、第１実施形態で説明した効果をより効果的に得ることができる。また、非対向状態での入力インピーダンスを目標値以上として、非対向状態において送電共振回路に流れる電流を目標値以下とするために要する共振コンデンサのキャパシタンスの変化の幅を小さくすることができるので、共振コンデンサのキャパシタンスの設定が容易となる。
【0045】
Ｅ．第５実施形態：
第５実施形態は、図１６に示すように、第４実施形態の構成（図１０参照）と同様の送電共振コンデンサ１１６ｄを用いた構成を適用した形態である。但し、第４実施形態の可変制御回路３２０に変えて、可変制御回路３２０ｅを備えている点が異なっている。可変制御回路３２０ｅは、可変制御回路３２０の電流センサ３２２に変えて磁界センサ３２２ｅを備えている点を除いて可変制御回路３２０と同じである。なお、フィルタ回路１２０は設けられていなくてもよい。
第５実施形態は、図１６に示すように、第４実施形態の構成（図１０参照）と同様の送電共振コンデンサ１１６ｄを用いた構成を適用した形態である。但し、第４実施形態の可変制御回路３２０に変えて、可変制御回路３２０ｅを備えている点が異なっている。可変制御回路３２０ｅは、可変制御回路３２０の電流センサ３２２に変えて磁界センサ３２２ｅを備えている点を除いて可変制御回路３２０と同じである。なお、フィルタ回路１２０は設けられていなくてもよい。
【0046】
磁界センサ３２２ｅは、第２実施形態で説明した電気磁気等を利用した送電共振コンデンサ１１６ｂ（図７参照）と同様に、送電コイル１１２のコア３１０の周囲に巻かれたループ状の配線３１２の内周側で、ループ状の配線３１２に沿ったコイル面に対応するコア３１０の面上に配置される。これにより、磁界センサ３２２ｅは、受電コイル２１２と送電コイル１１２との対向の状態に応じて送電コイル１１２によって発生する磁束の変化を検出し、電流センサ３２２と同様に検出電圧を出力することができる。
【0047】
第５実施形態の可変制御回路３２０ｅも、第４実施形態の可変制御回路３２０と同様に、受電コイル２１２と送電コイル１１２の対向の状態に応じて送電共振コンデンサ１１６ｄのキャパシタンスＣｔを制御することができる。これにより、第５実施形態の構成においても、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくすることができる。従って、第５実施形態においても第１実施形態で説明した効果を得ることができる。
【0048】
なお、第５実施形態の構成において、第３実施形態の送電コイルを可変とする構成を適用した構成としてもよい。このようにすれば、非対向状態において、送電コイルのインダクタンスを小さくするとともに、共振コンデンサのキャパシタンスを小さくすることで、非対向状態での入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｎをより大きくできる。これにより、第１実施形態で説明した効果をより効果的に得ることができる。また、非対向状態での入力インピーダンスを目標値以上として、非対向状態において送電共振回路に流れる電流を目標値以下とするために要する共振コンデンサのキャパシタンスの変化の幅を小さくすることができるので、共振コンデンサのキャパシタンスの設定が容易となる。
【0049】
Ｆ．第６実施形態：
第６実施形態は、第１実施形態で説明した入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図１７に示すように、インダクタンスが可変となる可変コイルによる送電コイル１１２ｆを用いた構成を適用した形態である。送電コイルとして可変コイルを用いている点では第３実施形態と同じである。但し、第３実施形態の送電コイル１１２ｃは、受電コイルと送電コイルとの対向の状態に応じてインダクタンスが変化する特性を利用したものである。これに対して、第６実施形態の送電コイル１１２ｆに用いる可変コイルは、与えられる制御入力、本例では、制御電圧Ｖｌに応じてインダクタンスＬｔが変化する可変コイルである。可変コイルとしては、例えば、制御電圧Ｖｌに応じてコイルの巻数を変化させることにより、インダクタンスを変化させる可変コイル等の種々の可変コイルが利用可能である。なお、フィルタ回路１２０は設けられていなくてもよい。
第６実施形態は、第１実施形態で説明した入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図１７に示すように、インダクタンスが可変となる可変コイルによる送電コイル１１２ｆを用いた構成を適用した形態である。送電コイルとして可変コイルを用いている点では第３実施形態と同じである。但し、第３実施形態の送電コイル１１２ｃは、受電コイルと送電コイルとの対向の状態に応じてインダクタンスが変化する特性を利用したものである。これに対して、第６実施形態の送電コイル１１２ｆに用いる可変コイルは、与えられる制御入力、本例では、制御電圧Ｖｌに応じてインダクタンスＬｔが変化する可変コイルである。可変コイルとしては、例えば、制御電圧Ｖｌに応じてコイルの巻数を変化させることにより、インダクタンスを変化させる可変コイル等の種々の可変コイルが利用可能である。なお、フィルタ回路１２０は設けられていなくてもよい。
【0050】
また、図１７に示すように、第６実施形態の非接触給電装置１００には、送電コイル１１２ｆのインダクタンスＬｔを制御する可変制御回路３２０ｆが設けられている。可変制御回路３２０ｆは、第４実施形態の可変制御回路３２０（図１１参照）と同じである。但し、電圧変換回路３２８に入力する基準電圧及び出力する制御電圧は、送電コイル１１２ｆのインダクタンスＬｔを制御するための電圧であるので、可変制御回路３２０における基準電圧Ｖｒｃ及び制御電圧Ｖｃと区別するため、基準電圧Ｖｒｌ及び制御電圧Ｖｌとされている。
【0051】
可変制御回路３２０ｆは、受電コイル２１２と送電コイル１１２の対向の状態に応じて送電コイル１１２ｆのインダクタンスＬｔを制御することができる。例えば、対向状態では、インダクタンスＬｔをＬｔ＝Ｌ１とし、非対向状態では、Ｌｔ＞Ｌ１とする。これにより、第６実施形態の構成においても、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくすることができる。従って、第６実施形態においても第１実施形態で説明した効果を得ることができる。なお、上記のように、送電コイル１１２のインダクタンスＬｔの大きさを変化させることで、非対向状態の入力インピーダンスＺ１を大きくする場合、送電コイル１１２の体格の増加が問題となる。これに対して、第４，第５実施形態のように、送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスＣｔの大きさを変化させることで、非対向状態の入力インピーダンスＺ１を大きくする場合、送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスＣｔを小さくすればよい。このため、送電共振コンデンサ１１６の体格の増加を招くことなく、送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスＣｔの大きさを変化させることができる。
【0052】
なお、可変制御回路３２０ｆは、電流センサ３２２を用いた可変制御回路を例に説明したが、第５実施形態のように、磁界センサ３２２ｅを用いた可変制御回路を適用可能である。
【0053】
Ｇ．第７実施形態：
第７実施形態は、図１８に示すように、可変コンデンサによる送電共振コンデンサ１１６ｄを用いた第４実施形態の構成（図１１参照）と、可変コイルによる送電コイル１１２ｆを用いた第６実施形態の構成（図１７参照）の両方を適用した形態である。可変制御回路３２０ｇは、電流センサ３２２と、整流回路３２４と、ＬＰＦ回路３２６と、電圧変換回路３２８ｃ，３２８ｌと、を備えている。電圧変換回路３２８ｃは、第４実施形態の送電共振コンデンサ１１６ｄの制御電圧Ｖｃを出力する電圧変換回路３２８と同じであり、電圧変換回路３２８ｌは、第６実施形態の送電コイル１１２ｆの制御電圧Ｖｌを出力する電圧変換回路３２８と同じである。なお、フィルタ回路１２０は設けられていなくてもよい。
第７実施形態は、図１８に示すように、可変コンデンサによる送電共振コンデンサ１１６ｄを用いた第４実施形態の構成（図１１参照）と、可変コイルによる送電コイル１１２ｆを用いた第６実施形態の構成（図１７参照）の両方を適用した形態である。可変制御回路３２０ｇは、電流センサ３２２と、整流回路３２４と、ＬＰＦ回路３２６と、電圧変換回路３２８ｃ，３２８ｌと、を備えている。電圧変換回路３２８ｃは、第４実施形態の送電共振コンデンサ１１６ｄの制御電圧Ｖｃを出力する電圧変換回路３２８と同じであり、電圧変換回路３２８ｌは、第６実施形態の送電コイル１１２ｆの制御電圧Ｖｌを出力する電圧変換回路３２８と同じである。なお、フィルタ回路１２０は設けられていなくてもよい。
【0054】
可変制御回路３２０ｇは、受電コイル２１２と送電コイル１１２の対向の状態に応じて送電共振コンデンサ１１６ｄのキャパシタンスＣｔ及び送電コイル１１２ｆのインダクタンスＬｔを制御することができる。これにより、第７実施形態の構成においても、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくすることができる。また、送電共振コンデンサ１１６ｄのキャパシタンスＣｔ及び送電コイル１１２ｆのインダクタンスＬｔの両方を制御することにより、非対向状態での入力インピーダンスＺ１＝Ｚ１ｎをより大きくできる。これにより、第４及び第６実施形態に比べてより効果的に第１実施形態で説明した効果を得ることができる。また、非対向状態での入力インピーダンスを目標値以上として、非対向状態において送電共振回路に流れる電流を目標値以下とするために要する共振コンデンサのキャパシタンスの変化の幅を小さくすることができるので、共振コンデンサのキャパシタンスの設定が容易となる。
【0055】
なお、可変制御回路３２０ｇは、電流センサ３２２を用いた可変制御回路を例に説明したが、第５実施形態（図１５参照）のように、磁界センサ３２２ｅを用いた可変制御回路を適用可能である。
【0056】
Ｈ．第８実施形態：
第８実施形態は、第１実施形態で説明した入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図１９に示すように、スイッチの切り替えによりキャパシタンスの大きさが可変される送電共振コンデンサ１１６ｈを用いた構成を適用した形態である。なお、図１９では、図１あるいは図５に示した非接触給電装置１００の構成要素のうちの送電共振回路１１０のみを示すとともに、送電共振回路１１０の送電共振コンデンサ１１６ｈのキャパシタンスＣｔの大きさを可変するための可変制御回路３２０ｈを示しており、他の構成要素を省略している。
第８実施形態は、第１実施形態で説明した入力インピーダンスＺ１を変化させる構成として、図１９に示すように、スイッチの切り替えによりキャパシタンスの大きさが可変される送電共振コンデンサ１１６ｈを用いた構成を適用した形態である。なお、図１９では、図１あるいは図５に示した非接触給電装置１００の構成要素のうちの送電共振回路１１０のみを示すとともに、送電共振回路１１０の送電共振コンデンサ１１６ｈのキャパシタンスＣｔの大きさを可変するための可変制御回路３２０ｈを示しており、他の構成要素を省略している。
【0057】
図１９に示すように、送電共振コンデンサ１１６ｈは、並列に配置された第１共振コンデンサ１１６ｈａと、第２共振コンデンサ１１６ｈｂと、を有している。但し、第２共振コンデンサ１１６ｈｂは、直列に接続された双方向スイッチ１１７がオンの場合に第１共振コンデンサ１１６ｈａに対して並列に接続され、双方向スイッチ１１７がオフの場合には解放される。従って、送電共振コンデンサ１１６ｈのキャパシタンスＣｔは、双方向スイッチ１１７がオフの場合には、第１共振コンデンサ１１６ｈａのキャパシタンスＣｈｓとなり、双方向スイッチ１１７がオンの場合には、第１共振コンデンサ１１６ｈａと第２共振コンデンサ１１６ｈｂのキャパシタンスＣｈｓ，Ｃｈｌの和（Ｃｈｓ＋Ｃｈｌ）となる。
【0058】
可変制御回路３２０ｈは、基本的には電流センサ３２２を備える第４実施形態の可変制御回路３２０（図１１参照）と同様である。また、磁界センサ３２２ｅを備える第５実施形態の可変制御回路３２０ｅ（図１６参照）と同様としてもよい。但し、基準電圧Ｖｒｃに対する検出電圧の差分の大きさに応じた制御電圧Ｖｃを出力する電圧変換回路３２８に換えて、閾値電圧Ｖｔｈに対する検出電圧Ｖｄの大小関係に応じた制御電圧Ｖｓを出力するコンパレータを用いた電圧変換回路３２８ｈを備えている。なお、閾値電圧Ｖｔｈとしては、非対向状態から対向状態に変化し、双方向スイッチ１１７をオンとする場合には、起動閾値Ｖｔｈ＿ｏｎに設定され、対向状態から非対向状態に変化し、双方向スイッチ１１７をオフとする場合には、停止閾値Ｖｔｈ＿ｏｆｆに設定されることが好ましい。
【0059】
電圧変換回路３２８ｈは、非対向状態で検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合には、双方向スイッチ１１７をオフとする電圧の制御電圧Ｖｓを出力し、対向状態で検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくなった場合に、双方向スイッチ１１７をオンとする電圧の制御電圧Ｖｓを出力する。これにより、送電共振コンデンサ１１６ｈのキャパシタンスＣｔは、非対向状態では第１共振コンデンサ１１６ｈａのキャパシタンスＣｈｓとなり、対向状態では第１共振コンデンサ１１６ｈａと第２共振コンデンサ１１６ｈｂのキャパシタンスＣｈｓ，Ｃｈｌの和となる。なお、第１共振コンデンサ１１６ｈａのキャパシタンスＣｈｓ及び第２共振コンデンサ１１６ｈｂのキャパシタンスＣｈｌは、対向状態のキャパシタンスＣｔ＝（Ｃｈｓ＋Ｃｈｌ）が共振キャパシタンスＣ１で、非対向状態のキャパシタンスＣｔ＝Ｃｈｓが共振キャパシタンスＣ１よりも小さくなるように、かつ、Ｃｈｓ＜Ｃｈｌとなるように設定すればよい。
【0060】
可変制御回路３２０ｈは、受電コイル２１２と送電コイル１１２が対向状態か非対向状態かに応じて送電共振コンデンサ１１６ｈのキャパシタンスＣｔの大きさを切り替えることができる。これにより、可変制御回路３２０ｈは、図２０に示すように、非接触給電装置１００から受電装置２００への給電を自動的に制御することができる。具体的には、可変制御回路３２０ｈは、検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈである起動閾値Ｖｔｈ_ｏｎ以上となって、非対向状態から対向状態となったことを検出した場合に（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、切替回路（双方向スイッチ１１７）をオンとして（ステップＳ２０）、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１をＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくする。これにより、非接触給電装置１００から受電装置２００への給電を開始することができる。そして、可変制御回路３２０ｈは、検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈである停止閾値Ｖｔｈ＿ｏｆｆ以下となって、対向状態から非対向状態になったことを検出した場合に（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、切替回路をオフとして（ステップＳ４０）、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を、Ｚ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくする。これにより、非接触給電装置１００から受電装置２００への給電を停止することができる。
【0061】
これにより、第８実施形態の構成においても、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくすることができる。従って、第８実施形態においても第１実施形態で説明した効果を得ることができる。また、送電共振コンデンサ１１６ｈのキャパシタンスＣｔの大きさを変化させることで、非対向状態の入力インピーダンスＺ１を大きくする場合、送電共振コンデンサ１１６ｈのキャパシタンスＣｔを小さくすればよい。このため、送電共振コンデンサ１１６ｈの体格の増加を招くことなく、送電共振コンデンサ１１６ｈのキャパシタンスＣｔの大きさを変化させることができる。
【0062】
なお、双方向スイッチ１１７を切り替えるための可変制御回路の構成としては、図１９に示した電流センサ３２２を用いる構成や図１６に示した磁界センサ３２２ｅを用いる構成だけでなく、図２１に示した可変制御回路３２０ｉや図２２に示した可変制御回路３２０ｊを用いた構成とすることも可能である。
【0063】
可変制御回路３２０ｉは、送電コイル１１２に対向して配置されるサーチコイル１１８を備える構成である。可変制御回路３２０ｉは、受電コイル２１２と送電コイル１１２が対向状態か非対向状態かに応じてサーチコイル１１８の端子間に発生する交流電圧を検出電圧Ｖｄとして検出し、閾値電圧Ｖｔｈに対する検出電圧Ｖｄの大小関係に応じて出力する制御電圧Ｖｓによって双方向スイッチ１１７を切替制御する構成である。
【0064】
可変制御回路３２０ｊは、受電コイル２１２と送電コイル１１２が対向状態か非対向状態かに応じて送電コイル１１２の端子間に発生する交流電圧を検出電圧Ｖｄとして検出し、閾値電圧Ｖｔｈに対する検出電圧Ｖｄの大小関係に応じて出力する制御電圧Ｖｓによって双方向スイッチ１１７を切替制御する構成である。
【0065】
Ｉ．第９実施形態：
第９実施形態は、図２３に示すように、第８実施形態の送電共振コンデンサ１１６ｈ（図１９参照）に換えて送電共振コンデンサ１１６ｋを用いた構成を適用した形態である。なお、図２３も図１９と同様に、非接触給電装置１００の構成要素のうちの送電共振回路１１０のみを示すとともに、送電共振回路１１０の送電共振コンデンサ１１６ｋのキャパシタンスＣｔの大きさを可変するための可変制御回路３２０ｈを示しており、他の構成要素を省略している。
第９実施形態は、図２３に示すように、第８実施形態の送電共振コンデンサ１１６ｈ（図１９参照）に換えて送電共振コンデンサ１１６ｋを用いた構成を適用した形態である。なお、図２３も図１９と同様に、非接触給電装置１００の構成要素のうちの送電共振回路１１０のみを示すとともに、送電共振回路１１０の送電共振コンデンサ１１６ｋのキャパシタンスＣｔの大きさを可変するための可変制御回路３２０ｈを示しており、他の構成要素を省略している。
【0066】
図２３に示すように、送電共振コンデンサ１１６ｋは、直列に配置された第１共振コンデンサ１１６ｋａと、第２共振コンデンサ１１６ｋｂと、を有している。但し、第１共振コンデンサ１１６ｋａは、並列に接続された双方向スイッチ１１７がオフの場合に第２共振コンデンサ１１６ｋｂに対して直列に接続され、双方向スイッチ１１７がオンの場合には短絡される。従って、送電共振コンデンサ１１６ｋのキャパシタンスＣｔは、対向状態において可変制御回路３２０ｈによって双方向スイッチ１１７がオンとされた場合に、第２共振コンデンサ１１６ｋｂのキャパシタンスＣｈｌとなる。これに対して、送電共振コンデンサ１１６ｋのキャパシタンスＣｔは、非対向状態において可変制御回路３２０ｈによって双方向スイッチ１１７がオフとされた場合に、第１共振コンデンサ１１６ｋａのキャパシタンスＣｈｓの逆数と、第２共振コンデンサ１１６ｋｂのキャパシタンスＣｈｌの逆数との和（Ｃｈｓ・Ｃｈｌ／（Ｃｈｓ＋Ｃｈｌ））となる。なお、第１共振コンデンサ１１６ｋａのキャパシタンスＣｈｓ及び第２共振コンデンサ１１６ｋｂのキャパシタンスＣｈｌは、対向状態のキャパシタンスＣｔ＝Ｃｈｌが共振キャパシタンスＣ１で、非対向状態のキャパシタンスＣｔ＝（Ｃｈｓ・Ｃｈｌ／（Ｃｈｓ＋Ｃｈｌ））が共振キャパシタンスＣ１よりも小さくなるように、かつ、Ｃｈｌ＞Ｃｈｓとなるように設定すればよい。
【0067】
可変制御回路３２０ｈは、受電コイル２１２と送電コイル１１２が対向状態か非対向状態かに応じて送電共振コンデンサ１１６ｋのキャパシタンスＣｔの大きさを切り替えることができる。これにより、可変制御回路３２０ｈは、図２０に示すように、非接触給電装置１００から受電装置２００への給電を自動的に制御することができる。
【0068】
以上のように、第９実施形態の構成においても、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を、対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｒ（上式（５ｃ）参照）として小さくし、非対向状態ではＺ１＝Ｚ１ｎ＞Ｚ１ｒ（上式（６）参照）として大きくすることができる。従って、第９実施形態においても第１実施形態で説明した効果を得ることができる。また、送電共振コンデンサ１１６ｋのキャパシタンスＣｔの大きさを変化させることで、非対向状態の入力インピーダンスＺ１を大きくする場合、送電共振コンデンサ１１６ｋのキャパシタンスＣｔを小さくすればよい。このため、送電共振コンデンサ１１６ｋの体格の増加を招くことなく、送電共振コンデンサ１１６ｋのキャパシタンスＣｔの大きさを変化させることができる。
【0069】
なお、第８実施形態で説明したように、第９実施形態の可変制御回路の構成として、可変制御回路３２０ｈのような電流センサ３２２を用いる構成ではなく可変制御回路３２０ｅ（図１６参照）と同様の磁界センサ３２２ｅを用いる構成としてもよい。また、図２１に示すように、サーチコイル１１８を用いる構成の可変制御回路３２０ｉや図２２に示す送電コイル１１２端子間電圧を検出する構成の可変制御回路３２０ｊとしても良い。
【0070】
Ｊ．第１０実施形態：
図１に示した非接触給電装置１００の送電共振回路１１０は直列に接続された送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１６とを有する直列共振回路であり、受電装置２００の受電共振回路２１０も直列に接続された受電コイル２１２と受電共振コンデンサ２１６とを有する直列共振回路であった。これに対して、図２４に示すように、非接触給電装置１００の送共振回路を、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１６とが並列に接続された並列共振回路の送電共振回路１１０ｌとし、受電装置２００の受電共振回路を、受電コイル２１２と受電共振コンデンサ２１６とが並列に接続された並列共振回路の受電共振回路２１０ｌとしてもよい。
図１に示した非接触給電装置１００の送電共振回路１１０は直列に接続された送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１６とを有する直列共振回路であり、受電装置２００の受電共振回路２１０も直列に接続された受電コイル２１２と受電共振コンデンサ２１６とを有する直列共振回路であった。これに対して、図２４に示すように、非接触給電装置１００の送共振回路を、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１６とが並列に接続された並列共振回路の送電共振回路１１０ｌとし、受電装置２００の受電共振回路を、受電コイル２１２と受電共振コンデンサ２１６とが並列に接続された並列共振回路の受電共振回路２１０ｌとしてもよい。
【0071】
受電コイル２１２が送電コイル１１２に対して対向状態では、送電共振回路１１０ｌが並列共振するように、送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスＣｔ及び送電コイル１１２のインダクタンスＬｔが設定されているものとする。この場合、対向状態では（図２４の上段参照）、送電共振回路１１０ｌが共振状態となって、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１がＺ１＝Ｚ１ｒと小さくなり、送電回路１３０から送電コイル１１２に交流電力が供給されて、受電コイル２１２を介して受電装置２００に交流電力が供給される。
【0072】
一方、受電コイル２１２が送電コイル１１２に対して非対向状態となった場合（図２４の下段参照）、送電共振回路１１０ｌの共振状態が崩れて、入力インピーダンスＺ１が無限大になるため、送電共振回路１１０ｌの入力電流Ｉ１をゼロに近づけることができる。このため、並列共振回路を用いた送電共振回路１１０ｌは、送電回路からの電流の抑制、すなわち、待機電力の抑制の点で、直列共振回路を用いた送電共振回路１１０に比べて効果が大きい。但し、並列共振回路を用いた送電共振回路１１０ｌの場合、送電共振コンデンサ１１６と送電コイル１１２との間に漏洩電流ＩＬＣが流れるため、送電コイル１１２で漏洩磁界が発生してしまう。このため、並列共振回路を用いた送電共振回路１１０ｌは、漏洩磁界抑制の点で、直列共振回路を用いた送電共振回路１１０に比べて不利である。
【0073】
Ｋ．第１１実施形態：
第１１実施形態は、第１０実施形態で示した並列共振回路を用いた送電共振回路１１０ｌにおける漏洩磁界の課題を解決するために、図２５に示す送電共振回路１１０ｍおよび受電共振回路２１０を適用した形態である。送電共振回路１１０ｍは、送電コイル１１２に対して直列に接続された直列コンデンサ１１６ｓと、送電コイル１１２及び直列コンデンサ１１６ｓに対して並列に接続された並列コンデンサ１１６ｐとを有する並列直列共振回路である。受電共振回路２１０は、直列に接続された受電コイル２１２及び受電共振コンデンサ２１６を有する直列共振回路である。送電共振回路１１０ｍおよび受電共振回路２１０には、一次並列直列二次直列コンデンサによる共振方式（「ＰＳＳ方式」とも呼ばれる）が適用されている。
第１１実施形態は、第１０実施形態で示した並列共振回路を用いた送電共振回路１１０ｌにおける漏洩磁界の課題を解決するために、図２５に示す送電共振回路１１０ｍおよび受電共振回路２１０を適用した形態である。送電共振回路１１０ｍは、送電コイル１１２に対して直列に接続された直列コンデンサ１１６ｓと、送電コイル１１２及び直列コンデンサ１１６ｓに対して並列に接続された並列コンデンサ１１６ｐとを有する並列直列共振回路である。受電共振回路２１０は、直列に接続された受電コイル２１２及び受電共振コンデンサ２１６を有する直列共振回路である。送電共振回路１１０ｍおよび受電共振回路２１０には、一次並列直列二次直列コンデンサによる共振方式（「ＰＳＳ方式」とも呼ばれる）が適用されている。
【0074】
送電コイル１１２と受電コイル２１２の対向状態で、送電共振回路１１０ｍが並列共振し、受電共振回路２１０が直列共振するように、送電共振回路１１０ｍの並列コンデンサ１１６ｐのキャパシタンスＣｐｔ及び直列コンデンサ１１６ｓのキャパシタンスＣｓｔと、受電共振回路２１０の受電共振コンデンサ２１６のキャパシタンスＣｒとが設定される。具体的には、は、下式（７）～（９）を用いて設定される。なお、送電コイル１１２のインダクタンスＬｔ及び受電コイル２１２のインダクタンスＬｒは、Ｌｔ＝Ｌ１及びＬｒ＝Ｌ２に設定されているものとする。
なお、ｋは送電コイル１１２と受電コイル２１２の結合係数である。
【数7】
【数8】
【数9】
【0075】
そして、送電コイル１１２と受電コイル２１２の対向状態における入力インピーダンスＺ１は、下式（１０）で表される。
なお、Ｌｍは送電コイル１１２と受電コイル２１２の相互インダクタンス、ＲＬは受電回路２２０およびバッテリ２３０を等価的に示した負荷である。
【数10】
【0076】
送電コイル１１２と受電コイル２１２とが非対向状態から対向状態になった場合には、送電共振回路１１０ｍの入力インピーダンスＺ１が上式（１０）で表される入力インピーダンスとなって、送電回路から送電共振回路１１０ｍに電流が流れて、非接触給電装置１００から受電装置２００への給電が行なわれる。
【0077】
送電コイル１１２と受電コイル２１２とが対向状態から非対向状態になる場合、結合係数ｋが減少し、相互インダクタンスＬｍが減少してゼロになっていく。これにより、上式（１０）の分母の値がゼロに向かって減少することになるので、入力インピーダンスＺ１が増加することになる。この結果、送電共振回路１１０ｍの入力電流を抑制することができるので、送電回路からの電流の抑制、すなわち、待機電力を抑制することができる。
【0078】
但し、第１０実施形態で説明したように、並列コンデンサ１１６ｐによる並列共振であるため、並列コンデンサ１１６ｐと送電コイル１１２との間に漏洩電流が流れるため、送電コイル１１２で漏洩磁界が発生してしまう。
【0079】
そこで、非対向状態においては、直列コンデンサ１１６ｓのキャパシタンスＣｓｔを、上式（８）により設定した値から低下させることが好ましい。これにより、下式（１１）に示すコイル経路側のインピーダンスＺｓを大きくすることができるので、送電コイル１１２に流れる漏洩電流を抑制して、漏洩磁界の発生を抑制することができる。
【数11】
【0080】
また、非対向状態においては、並列コンデンサ１１６ｐのキャパシタンスＣｐを、上式（７）により設定した値から低下させることが好ましい。これにより、下式（１２）に示す並列コンデンサ経路側のインピーダンスＺｐをさらに大きくすることができるので、送電共振回路１１０ｍの入力電流をさらに抑制することができるる。この結果、送電回路からの電流、すなわち、待機電力をより効果的に抑制することができる。
【数12】
【0081】
なお、キャパシタンスを変化させる手法としては、上記した第２，第４，第５，第８，第９実施形態で説明した手法が利用可能である。
【0082】
Ｌ．第１２実施形態：
第１２実施形態は、図２６に示すように、第１実施形態で示した直列共振回路を用いた送電共振回路１１０に中継共振回路が設けられた送電共振回路１１０ｎを適用した形態である、送電共振回路１１０ｎは、送電共振回路１１０と同様の送電コイル１１２及び送電共振コンデンサ１１６ｎを有する送電共振回路部分と、閉ループ回路を構成する中継コイル１１４及び中継共振コンデンサ１１９を有する中継共振回路部分を有している。中継コイル１１４は送電コイル１１２に対して一定の結合係数ｋ１ｈを有する位置関係に設置される。
第１２実施形態は、図２６に示すように、第１実施形態で示した直列共振回路を用いた送電共振回路１１０に中継共振回路が設けられた送電共振回路１１０ｎを適用した形態である、送電共振回路１１０ｎは、送電共振回路１１０と同様の送電コイル１１２及び送電共振コンデンサ１１６ｎを有する送電共振回路部分と、閉ループ回路を構成する中継コイル１１４及び中継共振コンデンサ１１９を有する中継共振回路部分を有している。中継コイル１１４は送電コイル１１２に対して一定の結合係数ｋ１ｈを有する位置関係に設置される。
【0083】
送電コイル１１２と受電コイル２１２の対向状態で、送電共振回路部分、中継回路部分及び受電共振回路２１０が共振するように、送電共振回路１１０ｎの送電共振コンデンサ１１６ｎのキャパシタンスＣｔ及び中継共振コンデンサ１１９のキャパシタンスＣｈｔと、受電共振回路２１０の受電共振コンデンサ２１６のキャパシタンスＣｒとが設定される。具体的には、下式（１３）～（１５）を用いて設定される。なお、送電コイル１１２のインダクタンスＬｔはＬｔ＝Ｌ１、中継コイルのインダクタンスはＬｈｔ、受電コイル２１２のインダクタンスＬｒはＬｒ＝Ｌ２に設定されているものとする。
ｋ１ｈは送電コイル１１２と中継コイル１１４の結合係数、ｋｈ２は中継コイル１１４と受電コイル２１２の結合係数、Ｋ１２は送電コイル１１２と受電コイル２１２の結合係数である。
【数13】
【数14】
【数15】
【0084】
そして、送電コイル１１２と受電コイル２１２の対向状態における入力インピーダンスＺ１は、下式（１６）で表される。
なお、ＲＬは受電回路２２０およびバッテリ２３０を等価的に示した負荷である。
【数16】
【0085】
送電コイル１１２と受電コイル２１２とが非対向状態から対向状態になった場合には、送電共振回路１１０ｎの入力インピーダンスＺ１が上式（１６）で表される入力インピーダンスとなって、送電回路から送電共振回路１１０ｎに電流が流れて、非接触給電装置１００から受電装置２００への給電が行なわれる。
【0086】
なお、中継コイル１１４側を流れる電流Ｉｈｔは、非対向状態の場合、下式（１７）で表され、対向状態で送電共振回路部分、中継共振回路部分及び受電共振回路２１０が共振している場合、下式（１８）で表される。
なお、Ｌｍは送電コイル１１２と受電コイル２１２の相互インダクタンスであり、Ｌ１ｈは送電コイル１１２と中継コイル１１４の相互インダクタンスである。Ｖ１は、送電共振回路１１０ｍの入力電圧である。
【数17】
【数18】
【0087】
送電コイル１１２と受電コイル２１２とが対向状態から非対向状態になる場合、結合係数ｋｈ２が減少してゼロになっていく。これにより、上式（１６）の分母の値がゼロに向かって減少することになるので、入力インピーダンスＺ１が増加することになる。この結果、送電共振回路１１０ｎの入力電流を抑制することができるので、送電回路からの電流の抑制、すなわち、待機電力を抑制することができる。
【0088】
しかしながら、上式（１７）で表される電流Ｉｈｔが中継コイル１１４に流れるため、中継コイル１１４で漏洩磁界が発生してしまう。
【0089】
そこで、非対向状態においては、送電共振回路部分の送電共振コンデンサ１１６ｎのキャパシタンスＣｔを、上式（１３）により設定した値から低下させることが好ましい。これにより、入力インピーダンスＺ１をより大きくすることにより、送電コイル１１２に掛かる電圧を小さくできる。具体的には、送電共振コンデンサ１１６ｎのキャパシタンスＣｔが小さくなることにより、上式（１７）の分母が大きくなるので、中継コイル１１４に流れる電流Ｉｈｔを抑制することができ、中継コイル１１４で発生する漏洩磁界を抑制することができる。また、中継共振コンデンサ１１９のキャパシタンスＣｈｔも上式（１４）により設定した値から低下させるようにしてよい。このようにしても、中継コイル１１４に流れる電流Ｉｈｔを抑制することができる。
【0090】
なお、キャパシタンスを変化させる手法としては、上記した第２，第４，第５，第８，第９実施形態で説明した手法が利用可能である。
【0091】
Ｍ．第１３実施形態：
第１実施形態から第１２実施形態では、送電共振回路の入力インピーダンスＺ１を、受電コイル２１２と送電コイル１１２との対向の状態に応じて変化させる形態について説明した。これに対して、図５のフィルタ回路１２０を構成するフィルタ用コンデンサ１２２のキャパシタンス及びフィルタ用コイル１２４のインダクタンスを変化させる構成として、対向状態でフィルタ回路１２０を共振状態とし、非対向状態でフィルタ回路１２０を共振状態からはずれるようにしてもよい。具体的には、図２７に示すように、可変制御回路３２０ｏによって、フィルタ回路１２０ｏを構成するフィルタ用コンデンサ１２２ｏのキャパシタンス及びフィルタ用コイル１２４ｏのインダクタンスを変化させる構成としてもよい。
第１実施形態から第１２実施形態では、送電共振回路の入力インピーダンスＺ１を、受電コイル２１２と送電コイル１１２との対向の状態に応じて変化させる形態について説明した。これに対して、図５のフィルタ回路１２０を構成するフィルタ用コンデンサ１２２のキャパシタンス及びフィルタ用コイル１２４のインダクタンスを変化させる構成として、対向状態でフィルタ回路１２０を共振状態とし、非対向状態でフィルタ回路１２０を共振状態からはずれるようにしてもよい。具体的には、図２７に示すように、可変制御回路３２０ｏによって、フィルタ回路１２０ｏを構成するフィルタ用コンデンサ１２２ｏのキャパシタンス及びフィルタ用コイル１２４ｏのインダクタンスを変化させる構成としてもよい。
【0092】
フィルタ回路１２０ｏは、直列に接続されたコンデンサ１２２ｏとコイル１２４ｏとで構成されるバンドパスフィルタ回路である。コンデンサ１２２ｏとコイル１２４ｏの順序は逆であってもよい。コンデンサ１２２ｏは、制御電圧Ｖｃｏに応じてキャパシタンスが可変となる可変コンデンサである。可変コンデンサとしては、種々の一般的な可変コンデンサが適用可能である。コイル１２４ｏは、制御電圧Ｖｌｏに応じてインダクタンスが可変となる可変コイルである。可変コイルとしては、種々の一般的な可変コイルが適用可能である。
【0093】
可変制御回路３２０ｈの構成は、第７実施形態の可変制御回路３２０ｇ（図１８参照）の電圧変換回路３２８ｃ，３２８ｌに変えて、電圧変換回路３２８ｃｏ，３２８ｌｏを備えている点を除いて、可変制御回路３２０ｇと同じである。また、電圧変換回路３２８ｃｏは、基準電圧Ｖｒｃｏを基準として、コンデンサ１２２ｏのキャパシタンスを制御する制御電圧Ｖｃｏを出力する点を除いて、電圧変換回路３２８ｃと同じである。電圧変換回路３２８ｌｏは、基準電圧Ｖｒｌｏを基準として、コイル１２４ｏのインダクタンスを制御する制御電圧Ｖｌｏを出力する点を除いて、電圧変換回路３２８ｌと同じである。
【0094】
可変制御回路３２０ｏは、受電コイル２１２と送電コイル１１２の対向の状態に応じて、フィルタ回路１２０ｏのコイル１２４ｏのインダクタンス及びコンデンサ１２２ｏのキャパシタンスを制御することができる。具体的には、非対向状態では、インダクタンスおよびキャパシタンスを小さくして、フィルタ回路１２０ｏの入力インピーダンスを大きくし、送電回路１３０からの電流を抑制する。これに対して、対向状態では、バンドパスフィルタとして機能するように、インダクタンス及びキャパシタンスを大きくする。これにより、第１３実施形態においても第１実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【0095】
なお、可変制御回路３２０ｏは、電流センサ３２２を用いた可変制御回路を例に説明したが、第５実施形態（図１５参照）のように、磁界センサ３２２ｅを用いた可変制御回路を適用可能である。
【0096】
なお、フィルタ回路１２０ｏのコイル１２４ｏのインダクタンス及びコンデンサ１２２ｏのキャパシタンスの両方を変化させるのではなく、いずれか一方のみを変化させる構成としても良い。また、フィルタ回路１２０ｏのコイル１２４ｏのインダクタンス及びコンデンサ１２２ｏのキャパシタンスの少なくとも一方を可変するだけでなく、送電共振回路１１０の送電コイル１１２のインダクタンス及び送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスの少なくとも一方を可変する構成としてもよい。
【0097】
また、第８，第９実施形態で説明したように、フィルタ用コンデンサを複数のコンデンサで構成し、複数のコンデンサの接続を切り替えることにより、フィルタ用コンデンサのキャパシタンスを変化させる構成を適用してもよい。また、フィルタ用インダクタンスも複数のインダクタンスで構成し、複数のインダクタンスの接続を切り替えることにより、フィルタ用インダクタンスのインダクタンスを変化させる構成を適用してもよい。
【0098】
Ｎ．第１４実施形態：
第１４実施形態は、図２８に示すように、第１３実施形態のフィルタ回路１２０ｏ（図２７参照）及びこれを制御する可変制御回路３２０ｏを、フィルタ回路１２０ｐ及びこれを制御する可変制御回路３２０ｐに置き換えた構成である。
第１４実施形態は、図２８に示すように、第１３実施形態のフィルタ回路１２０ｏ（図２７参照）及びこれを制御する可変制御回路３２０ｏを、フィルタ回路１２０ｐ及びこれを制御する可変制御回路３２０ｐに置き換えた構成である。
【0099】
フィルタ回路１２０ｐは、１つのフィルタ用コンデンサ１２２ｐと２つのフィルタ用コイル１２４ｐ，１２４ｐとで構成されるイミタンスフィルタ回路である。コンデンサ１２２ｐは、制御電圧Ｖｃｐに応じてキャパシタンスが可変となる可変コンデンサである。可変コンデンサとしては、種々の一般的な可変コンデンサが適用可能である。コイル１２４ｐは、制御電圧Ｖｌｐに応じてインダクタンスが可変となる可変コイルである。可変コイルとしては、種々の一般的な可変コイルが適用可能である。
【0100】
可変制御回路３２０ｐは、第１３実施形態の可変制御回路３２０ｏ（図２７参照）の電圧変換回路３２８ｃｏ，３２８ｌｏに変えて、電圧変換回路３２８ｃｐ，３２８ｌｐを備えている点を除いて、可変制御回路３２０ｏと同じである。また、電圧変換回路３２８ｃｐは、基準電圧Ｖｒｃｐを基準として、コンデンサ１２２ｐのキャパシタンスを制御する制御電圧Ｖｃｐを出力する点を除いて、電圧変換回路３２８ｃｏと同じである。電圧変換回路３２８ｌｐは、基準電圧Ｖｒｌｐを基準として、コイル１２４ｐのインダクタンスを制御する制御電圧Ｖｌｐを出力する点を除いて、電圧変換回路３２８ｌｏと同じである。
【0101】
可変制御回路３２０ｐは、受電コイル２１２と送電コイル１１２の対向の状態に応じて、フィルタ回路１２０ｐのコイル１２４ｐのインダクタンス及びコンデンサ１２２ｐのキャパシタンスを制御することができる。具体的には、非対向状態では、インダクタンスおよびキャパシタンスを小さくして、フィルタ回路１２０ｐのインピーダンスを大きくし、送電回路１３０からの電流を抑制する。これに対して、対向状態では、イミタンスフィルタとして機能するように、インダクタンス及びキャパシタンスを大きくする。これにより、第１４実施形態においても第１実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【0102】
なお、可変制御回路３２０ｐは、電流センサ３２２を用いた可変制御回路を例に説明したが、第５実施形態（図１５参照）のように、磁界センサ３２２ｅを用いた可変制御回路を適用可能である。
【0103】
また、上記構成では、コンデンサ１２２ｐのキャパシタンス及びコイル１２４ｐのインダクタンスの両方を制御する構成を例に説明したが、いずれか一方を制御する構成としても良い。また、コンデンサ１２２ｐのキャパシタンス及びコイル１２４ｐのインダクタンスの少なくとも少なくとも一方を可変するだけでなく、送電共振回路１１０の送電コイル１１２のインダクタンス及び送電共振コンデンサ１１６のキャパシタンスの少なくとも一方を可変する構成としてもよい。
【0104】
また、第８，第９実施形態で説明したように、フィルタ用コンデンサを複数のコンデンサで構成し、複数のコンデンサの接続を切り替えることにより、フィルタ用コンデンサのキャパシタンスを変化させる構成を適用してもよい。また、フィルタ用インダクタンスも複数のインダクタンスで構成し、複数のインダクタンスの接続を切り替えることにより、フィルタ用インダクタンスのインダクタンスを変化させる構成を適用してもよい。
【0105】
また、第１３実施形態ではフィルタ回路としてバンドパスフィルタ回路を適用し、第１４実施形態ではフィルタ回路としてイミタンスフィルタ回路を適用した構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の種々のフィルタ回路を適用することも可能である。
【0106】
Ｏ．第１５実施形態：
第１５実施形態は、図２９に示すように、第１３実施形態の直列共振型の送電共振回路１１０（図２７参照）を並列共振型の送電共振回路１１０ｌ（図２４参照）に置き換えた構成である。この構成においても、第１３実施形態と同様に、第１実施形態で説明した効果を得ることができる。なお、フィルタ回路１２０ｏを第１４実施形態のフィルタ回路１２０ｐ（図２８参照）等の他のフィルタ回路を用いた構成としてもよい。なお、送電共振回路を図２５に示した並列共振型の送電共振回路１１０ｍに置き換えても良い。
第１５実施形態は、図２９に示すように、第１３実施形態の直列共振型の送電共振回路１１０（図２７参照）を並列共振型の送電共振回路１１０ｌ（図２４参照）に置き換えた構成である。この構成においても、第１３実施形態と同様に、第１実施形態で説明した効果を得ることができる。なお、フィルタ回路１２０ｏを第１４実施形態のフィルタ回路１２０ｐ（図２８参照）等の他のフィルタ回路を用いた構成としてもよい。なお、送電共振回路を図２５に示した並列共振型の送電共振回路１１０ｍに置き換えても良い。
【0107】
Ｐ．第１６実施形態：
上記各実施形態の非接触給電装置１００は、１つの送電共振部を備える構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、図３０～図３２に示すように、１つの送電回路に対して複数の送電共振部を並列に備える構成であってもよい。
上記各実施形態の非接触給電装置１００は、１つの送電共振部を備える構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、図３０～図３２に示すように、１つの送電回路に対して複数の送電共振部を並列に備える構成であってもよい。
【0108】
図３０は、送電回路１３０に対して送電共振部として図１に示した送電共振回路１１０を複数並列に配置した構成を示している。図３１は、送電回路１３０と複数の送電共振回路１１０との間に１つのフィルタ回路１２０が配置される構成を示している。複数の送電共振回路１１０のうち、受電装置２００の受電共振回路２１０の受電コイル２１２が対向する送電コイル１１２を有する送電共振回路１１０を、第１実施形態で説明した対向状態と同様に動作させ、他の送電共振回路１１０を、第１実施形態で説明した非対向状態と同様に動作させればよい。このようにすれば、第１実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【0109】
図３２は、送電回路１３０に対して送電共振部として図５に示したフィルタ回路１２０および送電共振回路１１０を複数並列に配置した構成を示している。この構成においても、複数の送電共振回路１１０のうち、受電装置２００の受電共振回路２１０の受電コイル２１２が対向する送電コイル１１２を有する送電共振回路１１０を、第１実施形態で説明した対向状態と同様に動作させ、他の送電共振回路１１０を、第１実施形態で説明した非対向状態と同様に動作させればよい。このようにすれば、第１実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。また、複数のフィルタ回路１２０のうち、受電装置２００の受電共振回路２１０の受電コイル２１２が対向する送電コイル１１２を有するフィルタ回路１２０を、第１３，第１４実施形態で説明した対向状態のフィルタ回路（図２７，図２８参照）と同様に動作させ、その他のフィルタ回路１２０を第１３，第１４実施形態で説明した非対向状態のフィルタ回路と同様に動作させればよい。このようにすれば、第１３，第１４実施形態並びに第１実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【0110】
なお、図３０～図３２に示した複数の送電共振部を備える非接触給電装置は、図１，図５に示した送電共振回路を例として示したものであるが、他の実施形態で示した送電共振回路部を適用することも可能である。また、図３２に示した複数の送電共振部を備える非接触給電装置は、図２７，図２８に示したフィルタ回路を例として図示したものであるが、他のフィルタ回路を例として適用することも可能である。
【0111】
【0112】
図３３～図３５に示す車両用非接触給電システムは、車両走行路ＲＳの走路に沿って敷設された非接触給電装置１００から受電装置２００としての車両（以下、「車両２００」とも呼ぶ）に対して電力を供給することが可能な給電システムである。車両２００は、例えば、電気自動車」やハイブリッド車として構成される。図３３～図３５において、ｘ軸方向は車両走行路ＲＳの車線に沿った車両２００の進行方向を示し、ｙ軸方向は車両走行路ＲＳの幅方向を示し、ｚ軸方向は垂直上方向を示す。後述する他の図におけるｘ，ｙ，ｚ軸の方向も、図３３～図３５と同じ方向を示している。
【0113】
送電共振回路１１０は、車両走行路ＲＳに敷設された送電コイル１１２及び不図示の送電共振コンデンサ１１６（図３０～図３２参照）を有している。各送電共振回路１１０の送電コイル１１２は、車両走行路ＲＳの車線に沿った方向であるｘ方向に沿って配列されている。なお、図３３～図３５には、７つの送電共振回路１１０が示されている。但し、これに限定されるものではなく、ｘ方向及びｙ方向に沿って送電コイル１１２が複数配列された構成としてもよい。
【0114】
受電共振回路２１０は、受電コイル２１２と、不図示の受電共振コンデンサ２１６（図３０～図３２参照）を有しており、少なくとも、受電コイル２１２は、車両２００の底部に、送電共振回路１１０の送電コイル１１２に対向するように配置されている。
【0115】
受電共振回路２１０で得られた交流電力は、受電回路２２０によって直流電力に変換され、バッテリ２３０に充電されて、不図示のモータ等を駆動するためのエネルギーとして利用される。
【0116】
この車両用非接触給電システムの非接触給電装置においても、上記実施形態の非接触給電装置と同様の効果を得ることができる。
【0117】
ここで、車両走行路ＲＳに敷設される送電コイル１１２の寸法は、以下で説明するように設定されることが好ましい。
【0118】
図３６は、受電コイルと対向する部分がある送電コイル（ハッチングで示す送電コイル）の全てから受電コイルに対して給電を行なう設定の場合について示している。図の上段に示すように、送電コイル１１２の配列方向、すなわち、ｘ方向に沿った送電コイル寸法ＤＴｘが受電コイル２１２のｘ方向に沿った受電コイル寸法ＤＲｘ以上の場合、受電コイル２１２が対向していない部分の面積（以下、「非対向面積」とも呼ぶ）が多くなり、漏洩磁束が大きくなる場合がある。これに対して図の下段に示すように、送電コイル寸法ＤＴｘが受電コイル寸法ＤＲｘよりも小さい場合には、上段の場合と比較して、非対向面積を少なくすることができ、漏洩磁束を小さくすることができる。
【0119】
また、図３７は、受電コイルと送電コイルの対向面積５０％以上の送電コイル（ハッチングで示す送電コイル）のみ受電コイルに対して給電を行なう設定の場合について示している。図の上段に示すように、送電コイル寸法ＤＴｘが受電コイル寸法ＤＲｘ以上の場合、図３６で示した場合と同様に、非対向面積が多くなり、漏洩磁束が大きくなる場合がある。また、受電コイル２１２が送電コイル１１２と対向する部分の面積（対向面積）が少なくなり、受電コイル２１２が受電できる電力が減少する場合がある。これに対して図の下段に示すように、送電コイル寸法ＤＴｘが受電コイル寸法ＤＲｘよりも小さい場合には、上段の場合と比較して、非対向面積を少なくすることができ、漏洩磁束を小さくすることができる。また、上段の場合と比較して、対向面積を多くすることができ、受電コイル２１２が受電できる電力を増加させることができる。
【0120】
そこで、送電コイル１１２の寸法は、送電コイル寸法ＤＴｘが受電コイル寸法ＤＲｘよりも小さくすることが好ましい。
【0121】
Ｒ．他の実施形態：
（１）上記実施形態では、コンデンサのキャパシタンスやコイルのインダクタンスを変化させる物理量として電圧や磁界を利用する構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、光や温度、力等の物理量に応じてキャパシタンスが変化するコンデンサや、インダクタンスが変化するコイルを利用するようにしてもよい。この場合、送電コイルと受電コイルとの対向する状態に応じて、対応する物理量を出力する可変制御回路を利用するようにすればよい。
（１）上記実施形態では、コンデンサのキャパシタンスやコイルのインダクタンスを変化させる物理量として電圧や磁界を利用する構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、光や温度、力等の物理量に応じてキャパシタンスが変化するコンデンサや、インダクタンスが変化するコイルを利用するようにしてもよい。この場合、送電コイルと受電コイルとの対向する状態に応じて、対応する物理量を出力する可変制御回路を利用するようにすればよい。
【0122】
（２）上記実施形態では、送電共振回路あるはいフィルタ回路のインピーダンスを変化させる場合について説明したが、送電共振回路およびフィルタ回路の両方のインピーダンスを変化させる構成としてもよい。
【0123】
（３）上記実施形態では、送電側の送電コイル１１２も受電側の受電コイル２１２も単相の場合を例に説明している。しかしながら、これに限定されるものではない。送電側を複数相の送電コイルの構成としてもよい。また、受電側を複数相の受電コイルの構成としてもよい。例えば、送電側は単相の送電コイルで受電側は２相あるいは３相以上の複数相の受電コイルの構成としてもよい。また、送電側は２相あるいは３相以上の複数相の送電コイルの構成で、受電側は単相、あるいは、複数相の受電コイルの構成であってもよい。
【0124】
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【0125】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【0126】
１００…非接触給電装置、１１０…送電共振回路、１１２…送電コイル、１１６…送電共振コンデンサ、１２０…フィルタ回路、１２２…フィルタ用コンデンサ、１２４…フィルタ用コイル、１３０…送電回路、１４０…電源回路、２００…受電装置、２１０…受電共振回路、２１２…受電コイル、２１６…受電共振コンデンサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】