特許 7476911 非接触給電システムおよび受電装置

(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】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】非接触給電システムおよび受電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/80 20160101AFI20240423BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20240423BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240423BHJP

   B60L 53/122 20190101ALI20240423BHJP

   B60L 53/20 20190101ALI20240423BHJP

   B60L 53/37 20190101ALI20240423BHJP

   B60L 53/39 20190101ALI20240423BHJP

   B60L 58/10 20190101ALI20240423BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20240423BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20240423BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240423BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20240423BHJP

   H04B 5/48 20240101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

H02J50/80

B60L5/00 B

B60L50/60

B60L53/122

B60L53/20

B60L53/37

B60L53/39

B60L58/10

B60M7/00 X

H01F38/14

H02J7/00 301D

H02J50/12

H04B5/48

【請求項の数】 27

(21)【出願番号】P 2022010961

(22)【出願日】2022-01-27

(65)【公開番号】P2022127588

(43)【公開日】2022-08-31

【審査請求日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】P 2021024832

(32)【優先日】2021-02-19

(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】柴沼 満

(72)【発明者】

【氏名】加藤 和行

(72)【発明者】

【氏名】中屋敷 侑生

(72)【発明者】

【氏名】高橋 英介

(72)【発明者】

【氏名】山口 宜久

【審査官】下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１５９６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０１４１２５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／００ － ５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０４Ｂ ５／００ － ５／７９

Ｂ６０Ｍ １／００ － ７／００

Ｂ６０Ｌ ５／００ － ５／４２

Ｂ６０Ｌ １／００ － ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ － １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ － ５８／４０

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

Ｈ０１Ｆ ３８／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送電装置から受電装置に非接触で給電が行なわれる非接触給電システムであって、
送電用の１次側コイル（１１２）及び１次側コンデンサ（１１４，１１４ｂ，１１４ｃ）で構成される１次側共振回路（１１０）と、
予め定めた動作周波数の交流電力を前記１次側共振回路に印加する交流電源装置（１３０，１３０Ｊ）と、
を有する送電装置（１００，１００Ｊ）と、
前記１次側コイルと磁気的に結合される受電用の２次側コイル（２１２）、及び、２次側コンデンサ（２１４，２１４ｅ）で構成される２次側共振回路（２１０）と、
前記２次側共振回路から出力される電力を利用する負荷装置（２４０）と、
を有する受電装置（２００）と、
を備え、
前記１次側共振回路は、給電を停止する際に、前記１次側コイルに流れる電流を予め定めた待機電流が流れるように、前記１次側共振回路の入力インピーダンスを大きくするインピーダンス可変素子を有し、
前記受電装置は、前記１次側コイルに前記待機電流が流れることで発生する磁束を増幅する磁束増幅回路（２２０，２２０ｆ）を有し、
前記送電装置は、前記磁束増幅回路で増幅された磁束により発生する、前記１次側コイルの電圧の変化、前記１次側コイルの電流の変化、もしくは前記１次側コイルの近傍における磁界の変化を検出する１次側検出回路（１２０）を有す、
非接触給電システム。

【請求項2】

請求項１に記載の非接触給電システムであって、
前記１次側検出回路の検出値が一定値以上に増加した場合に、前記インピーダンス可変素子により前記入力インピーダンスを小さくして、給電を開始する、非接触給電システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の非接触給電システムであって、
前記１次側コンデンサはキャパシタンスが可変な可変コンデンサで構成され、
前記インピーダンス可変素子は前記１次側コンデンサで構成される、
非接触給電システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記磁束増幅回路は、増幅用コイル（２２２）と増幅用コンデンサ（２２４）による短絡共振回路によって構成される、非接触給電システム。

【請求項5】

請求項４に記載の非接触給電システムであって、
前記２次側共振回路は、前記２次側共振回路の端子間を接続する短絡スイッチ回路（２１６）を有し、
前記短絡共振回路は、前記短絡スイッチ回路により、直列に接続された前記２次側コイル及び前記２次側コンデンサが短絡されることで、前記２次側コイル及び前記２次側コンデンサが前記増幅用コイル及び前記増幅用コンデンサとして構成される、
非接触給電システム。

【請求項6】

請求項４に記載の非接触給電システムであって、
前記負荷装置は、
前記２次側共振回路から出力される交流電力を直流電力に変換する整流回路（２４２）と、
前記整流回路から出力される直流電力が蓄電されるバッテリ（２４４）と、
を有し、
非接触給電システムは、さらに、前記２次側共振回路と前記整流回路との間に設けられたイミタンスフィルタ（２３０）を備え、
前記短絡共振回路は、前記２次側共振回路の前記２次側コイル及び前記２次側コンデンサと、前記イミタンスフィルタを構成するインダクタ（２３２）及びコンデンサ（２３６）と、で構成される、
非接触給電システム。

【請求項7】

請求項６に記載の非接触給電システムであって、
さらに、前記整流回路と前記バッテリとの間に双方向ＤＣＤＣコンバータ（２４６）を備え、
前記２次側共振回路及び前記イミタンスフィルタを前記短絡共振回路とする場合、前記バッテリの出力電圧を変換して、予め定めた値以上の電圧が前記整流回路に向けて出力するように、前記双方向ＤＣＤＣコンバータを動作させる、非接触給電システム。

【請求項8】

請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記２次側コンデンサ（２１４ｅ）は、キャパシタンスが可変な可変コンデンサで構成され、
前記短絡共振回路を動作させる場合、前記２次側共振回路の前記２次側コイルと前記２次側コンデンサとが前記動作周波数で共振するように、前記２次側コンデンサのキャパシタンスを調整する、非接触給電システム。

【請求項9】

請求項８に記載の非接触給電システムであって、
前記短絡共振回路を動作させない場合、前記２次側共振回路の前記２次側コイルと前記２次側コンデンサとが前記動作周波数で共振する場合に設定される前記２次側コンデンサのキャパシタンスからずらす、非接触給電システム。

【請求項10】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記磁束増幅回路（２２０ｆ）は、増幅用コイル（２２２）と、前記増幅用コイルに前記動作周波数の交流電流を供給するパルス生成回路（２２６）と、から構成され、
前記受電装置は、さらに、前記１次側コイルに前記待機電流が流れることで発生する磁束を検出する２次側検出回路（２６０）を備え、
前記２次側検出回路の検出値が一定値以上に増加した場合、前記パルス生成回路から前記増幅用コイルに前記交流電流が供給される、非接触給電システム。

【請求項11】

請求項１０に記載の非接触給電システムであって、
前記負荷装置は、
前記２次側共振回路から出力される交流電力を直流電力に変換する整流回路（２４２ｇ）と、
前記整流回路から出力される直流電力が蓄電されるバッテリ（２４４）と、
を有し、
前記整流回路は、同期整流回路で構成され、
前記磁束増幅回路は、前記増幅用コイルとして前記２次側コイルが用いられ、前記パルス生成回路として前記整流回路が用いられて構成される、非接触給電システム。

【請求項12】

請求項１０または請求項１１に記載の非接触給電システムであって、
さらに、前記２次側共振回路と前記負荷装置との間に設けられたイミタンスフィルタ（２３０）を備え、
前記２次側検出回路は、前記イミタンスフィルタの出力端子間電圧、もしくは、前記イミタンスフィルタのコンデンサ（２３６）の端子間電圧を用いて、前記１次側コイルに前記待機電流が流れることで発生する磁束を検出する、非接触給電システム。

【請求項13】

請求項１２に記載の非接触給電システムであって、
前記２次側共振回路の前記２次側コイル及び前記２次側コンデンサと、前記イミタンスフィルタを構成するインダクタ（２３２）及びコンデンサ（２３６）と、で短絡共振回路が構成される、非接触給電システム。

【請求項14】

請求項１０から請求項１３までのいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記パルス生成回路は、前記増幅用コイルに流れる電流と、前記増幅用コイルの巻き線の巻数との積が、給電時に前記２次側コイルに流れる電流と、前記２次側コイルの巻き線の巻数との積以下となるように、前記増幅用コイルに前記交流電流を流す、
非接触給電システム。

【請求項15】

送電装置から受電装置に非接触で給電が行なわれる非接触給電システムであって、
送電用の１次側コイル（１１２）及び１次側コンデンサ（１１４）を含む１次側共振回路（１１０）と、
予め定めた動作周波数の交流電力を前記１次側共振回路に供給する交流電源装置（１３０）と、
前記１次側コイルまたは前記１次側コイルの近傍に設けられる送電装置被検出部（１５０）と、を有する送電装置（１００）と、
前記１次側コイルと磁気的に結合される受電用の２次側コイル（２１２）、及び、２次側コンデンサ（２１４）を含む２次側共振回路（２１０）と、
前記２次側共振回路から出力される電力を利用する負荷装置（２４０）と、
起動用コイル（２２２ｋ）、および前記起動用コイルに前記動作周波数の交流電流を供給するパルス生成回路（２２６）を含む起動回路（２２０ｋ）と、
前記送電装置被検出部を検出するための送電装置検出部（２６０ｋ）と、を有する受電装置（２００）と、を備え、
前記起動回路は、前記送電装置検出部が前記送電装置被検出部を検出した場合に、前記パルス生成回路から前記起動用コイルに前記交流電流を供給し、
前記送電装置は、供給された前記交流電流により前記起動用コイルで生じた磁束によって発生する、前記１次側コイルの電圧の変化、前記１次側コイルの電流の変化、もしくは前記１次側コイルの近傍における磁界の変化を検出する１次側検出回路（１２０）を有する、
非接触給電システム。

【請求項16】

請求項１５に記載の非接触給電システムであって、
前記１次側共振回路は、さらに、前記１次側共振回路の入力インピーダンスを可変にするためのインピーダンス可変素子を有し、
前記インピーダンス可変素子は、前記１次側検出回路の検出値が一定値以上である場合に、前記入力インピーダンスを小さくして給電を開始する、
非接触給電システム。

【請求項17】

請求項１６に記載の非接触給電システムであって、
前記インピーダンス可変素子は、前記１次側コンデンサであり、
前記１次側コンデンサは、キャパシタンスが可変な可変コンデンサを含む、
非接触給電システム。

【請求項18】

請求項１５から請求項１７までのいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記負荷装置は、
前記２次側共振回路から出力される交流電力を直流電力に変換する整流回路（２４２ｇ）と、
前記整流回路から出力される直流電力が蓄電されるバッテリ（２４４）と、を有し
前記整流回路は、同期整流回路で構成され、
前記起動回路は、前記起動用コイルとして前記２次側コイルが用いられ、前記パルス生成回路として前記同期整流回路が用いられる、
非接触給電システム。

【請求項19】

請求項１５から請求項１８までのいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記パルス生成回路は、前記起動用コイルに流れる電流と前記起動用コイルの巻き線の巻数との積が、給電時に前記２次側コイルに流れる電流と前記２次側コイルの巻き線の巻数との積以下となるように、前記起動用コイルに前記交流電流を流す、
非接触給電システム。

【請求項20】

請求項１５から請求項１９までのいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記送電装置被検出部は、二次元コードであり、
前記送電装置検出部は、前記二次元コードを読み取り可能な二次元コードリーダを含む、
非接触給電システム。

【請求項21】

請求項１５から請求項１９までのいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記送電装置被検出部は、磁気マーカであり、
前記送電装置検出部は、前記磁気マーカから発生する磁束を検出可能な磁気マーカ検出器を含む、
非接触給電システム。

【請求項22】

請求項１５から請求項１９までのいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記送電装置被検出部は、前記送電装置の少なくとも一部分であり、
前記送電装置検出部は、前記一部分の画像を撮像するカメラを含む、
非接触給電システム。

【請求項23】

請求項１５から請求項１９までのいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記送電装置被検出部は、ＲＦタグであり、
前記送電装置検出部は、前記ＲＦタグを検出可能なＲＦリーダを含む、
非接触給電システム。

【請求項24】

請求項１から請求項２３までのいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
前記送電装置は、複数の前記１次側コイルを備え、
前記複数の１次側コイルは、一方向に沿った直線状、または前記一方向と前記一方向に交差する交差方向との面状のいずれかで配列される、
非接触給電システム。

【請求項25】

請求項２４に記載の非接触給電システムであって、
前記２次側コイルの前記一方向に沿った幅は、前記１次側コイルの前記一方向に沿った幅よりも長い、
非接触給電システム。

【請求項26】

送電装置から送電される電力を非接触で受電する受電装置（２００）であって、
送電装置（１００）に備えられる送電用の１次側コイル（１１２）と磁気的に結合される受電用の２次側コイル（２１２）、及び、２次側コンデンサ（２１４）を含む２次側共振回路（２１０）と、
前記２次側共振回路から出力される電力を利用する負荷装置（２４０）と、
前記１次側コイルに予め定めた待機電流が流れることで発生する磁束を増幅する磁束増幅回路（２２０，２２０ｆ）と、を備える、
受電装置。

【請求項27】

送電装置から送電される電力を非接触で受電する受電装置（２００）であって、
送電装置（１００）に備えられる送電用の１次側コイル（１１２）と磁気的に結合される受電用の２次側コイル（２１２）、及び、２次側コンデンサ（２１４）を含む２次側共振回路（２１０）と、
前記２次側共振回路から出力される電力を利用する負荷装置（２４０）と、
起動用コイル（２２２ｋ）、および前記起動用コイルに予め定められた動作周波数の交流電流を供給するパルス生成回路（２２６）を含む起動回路（２２０ｋ）と、
前記１次側コイルまたは前記１次側コイルの近傍に設けられる送電装置被検出部（１５０）を検出し、前記送電装置被検出部を検出した場合に、前記パルス生成回路から前記起動用コイルに前記交流電流を供給させる送電装置検出部（２６０ｋ）と、を備える、
受電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非接触給電システムおよび受電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

送電側である１次側から受電側である２次側に誘導により非接触で電力を供給する非接触給電システムが種々提案されている。例えば、特許文献１には、双方向無線通信を用いたハンドシェイクにより、送電装置と受電装置との間の位置合わせ、及び、送電装置と受電装置との間の給電開始手続きを行ない、送電装置から受電装置への給電を自動的に実行する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－８８１７８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、双方向無線通信を用いたハンドシェイクは、実際に給電が開始されるまでの手続きに時間を要する傾向にあり、高速な応答性の点で課題がある。この高速な応答性の課題は、例えば、走行中の車両に対して給電を行なうシステムにおいて、特に顕著となる。また、双方向無線通信を用いたハンドシェイクの実行には、複雑な信号処理を実行するための回路を用いた設備が必要となるため、このような設備の簡略化も望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一形態によれば、送電装置から受電装置に非接触で電力が供給される非接触給電システムが提供される。この非接触給電システムは、送電用の１次側コイル（１１２）及び１次側コンデンサ（１１４）で構成される１次側共振回路（１１０）と、予め定めた動作周波数の交流電力を前記１次側共振回路に印加する交流電源装置（１３０）と、を有する送電装置（１００）と、前記１次側コイルと磁気的に結合される受電用の２次側コイル（２１２）、及び、２次側コンデンサ（２１４）で構成される２次側共振回路（２１０）と、前記２次側共振回路から出力される電力を利用する負荷装置（２４０）と、を有する受電装置（２００）と、を備える。前記１次側共振回路は、給電を停止する際に、前記１次側コイルに流れる電流を予め定めた待機電流が流れるように、前記１次側共振回路の入力インピーダンスを大きくするインピーダンス可変素子を有し、前記受電装置は、前記１次側コイルに前記待機電流が流れることで発生する磁束を増幅する磁束増幅回路（２２０，２２０ｆ）を有し、前記送電装置は、前記磁束増幅回路で増幅された磁束により発生する、前記１次側コイルの電圧の変化、前記１次側コイルの電流の変化、もしくは前記１次側コイルの近傍における磁界の変化を検出する１次側検出回路（１２０）を有す。
この形態の非接触給電システムによれば、送電装置では、１次側検出回路によって、受電装置の存在を検出することができるので、送電側と受電側との間での通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置から受電装置への給電を行なうことができる。

【0006】

本開示の第二の形態によれば、送電装置から受電装置に非接触で給電が行なわれる非接触給電システムが提供される。この非接触給電システムは、送電用の１次側コイル（１１２）及び１次側コンデンサ（１１４）を含む１次側共振回路（１１０）と、予め定めた動作周波数の交流電力を前記１次側共振回路に供給する交流電源装置（１３０）と、前記１次側コイルまたは前記１次側コイルの近傍に設けられる送電装置被検出部（１５０）と、を有する送電装置（１００）と、前記１次側コイルと磁気的に結合される受電用の２次側コイル（２１２）、及び、２次側コンデンサ（２１４）を含む２次側共振回路（２１０）と、前記２次側共振回路から出力される電力を利用する負荷装置（２４０）と、起動用コイル（２２２ｋ）、および前記起動用コイルに前記動作周波数の交流電流を供給するパルス生成回路（２２６）を含む起動回路（２２０ｋ）と、前記送電装置被検出部を検出するための送電装置検出部（２６０ｋ）と、を有する受電装置（２００）と、を備える。前記起動回路は、前記送電装置検出部が前記送電装置被検出部を検出した場合に、前記パルス生成回路から前記起動用コイルに前記交流電流を供給する。前記送電装置は、供給された前記交流電流により前記起動用コイルで生じた磁束によって発生する、前記１次側コイルの電圧の変化、前記１次側コイルの電流の変化、もしくは前記１次側コイルの近傍における磁界の変化を検出する１次側検出回路（１２０）を有する。
この形態の非接触給電システムによれば、送電装置では、待機電流を流すことなく、１次側検出回路によって受電装置の存在を検出することができるので、送電側と受電側との間での通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置から受電装置への給電を行なうことができる。

【0007】

本開示の他の形態によれば、送電装置から送電される電力を非接触で受電する受電装置（２００）が提供される。この受電装置は、送電装置（１００）に備えられる送電用の１次側コイル（１１２）と磁気的に結合される受電用の２次側コイル（２１２）、及び、２次側コンデンサ（２１４）を含む２次側共振回路（２１０）と、前記２次側共振回路から出力される電力を利用する負荷装置（２４０）と、前記１次側コイルに予め定めた待機電流が流れることで発生する磁束を増幅する磁束増幅回路（２２０，２２０ｆ）と、を備える。
この形態の受電装置によれば、受電装置の存在を検出することができる１次側検出回路を備える送電装置と、送電側と受電側との間での通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置から受電装置への給電を行なうことができる。

【0008】

本開示の第二の形態によれば、送電装置から送電される電力を非接触で受電する受電装置（２００）が提供される。この受電装置は、送電装置（１００）に備えられる送電用の１次側コイル（１１２）と磁気的に結合される受電用の２次側コイル（２１２）、及び、２次側コンデンサ（２１４）を含む２次側共振回路（２１０）と、前記２次側共振回路から出力される電力を利用する負荷装置（２４０）と、起動用コイル（２２２ｋ）、および前記起動用コイルに予め定められた動作周波数の交流電流を供給するパルス生成回路（２２６）を含む起動回路（２２０ｋ）と、前記１次側コイルまたは前記１次側コイルの近傍に設けられる送電装置被検出部（１５０）を検出し、前記送電装置被検出部を検出した場合に、前記パルス生成回路から前記起動用コイルに前記交流電流を供給させる送電装置検出部（２６０ｋ）と、を備える。
この形態の受電装置によれば、１次側検出回路によって受電装置の存在を検出することができる送電装置と、送電装置に待機電流を流さなくても、送電側と受電側との間での通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置から受電装置への給電を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の非接触給電システムの概略構成図。

【図2】１次側検出回路の動作の様子を示す説明図。

【図3A】１次側検出回路の変形例を示す説明図。

【図3B】変形例での１次側検出回路の動作の様子を示す説明図。

【図4A】１次側検出回路の変形例を示す説明図。

【図4B】変形例での１次側検出回路の動作の様子を示す説明図。

【図5】第２実施形態の非接触給電システムの概略構成図。

【図6】第３実施形態の非接触給電システムの概略構成図。

【図7】第４実施形態の非接触給電システムにおける受電装置の概略構成図。

【図8】第５実施形態の非接触給電システムにおける受電装置の概略構成図。

【図9】第５実施形態の受電装置の変形例を示す説明図。

【図10】第５実施形態の受電装置の変形例を示す説明図。

【図11】第６実施形態の非接触給電システムにおける受電装置の概略構成図。

【図12】第７実施形態の非接触給電システムにおける受電装置の概略構成図。

【図13】第８実施形態の非接触給電システムにおける受電装置の概略構成図。

【図14】第９実施形態の非接触給電システムにおける受電装置の概略構成図。

【図15】第１０実施形態の車両用非接触給電システムの概略構成図。

【図16】直線状に配列された複数の１次コイルから受電装置への給電状態を示す第一の説明図。

【図17】直線状に配列された複数の１次コイルから受電装置への給電状態を示す第二の説明図。

【図18】面状に配列された複数の１次コイルから受電装置への給電状態を示す説明図。

【図19】第１１実施形態の非接触給電システムの概略構成図。

【図20】第１１実施形態での受電装置の変形例を示す説明図。

【図21】第９実施形態での送電装置の変形例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、第１実施形態の非接触給電システムは、送電装置１００と、送電装置１００から非接触で電力が供給される受電装置２００と、を備えている。

【0011】

送電装置１００は、１次側共振回路１１０と、１次側検出回路１２０と、交流電源装置１３０と、を備えている。１次側共振回路１１０は、共振による誘導によって受電装置２００への電力の供給を実行する回路である。

【0012】

１次側共振回路１１０は、１次側コイル１１２と、１次側コイル１１２に直列に接続された１次側コンデンサ１１４と、を有している。１次側コイル１１２に印加された電力を共振させるための共振コンデンサである。１次側コンデンサ１１４には、キャパシタンスの大きさが可変可能な可変コンデンサ、具体的には、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Ｃ１が変化する可変コンデンサが用いられている。１次側共振回路１１０は、送電用の１次側コイル１１２と、後述する受電装置２００の２次側共振回路２１０に含まれる受電用の２次側コイル２１２との間が磁気的に結合された共振結合の状態において、２次側コイル２１２に交流電力を送電する回路である。

【0013】

交流電源装置１３０は、予め定められた動作周波数の交流電力を１次側共振回路１１０に印加する装置である。交流電源装置１３０は、外部電源の交流電力を直流電力に変換する電源装置や、電源装置から供給される直流電力を動作周波数の交流電力に変換するインバータ等を含む装置として構成される。なお、インバータの出力には、フィルタが設けられる場合もある。なお、以下では、交流電源装置１３０が１次側共振回路１１０に印加する交流電圧をＶ１、交流電流をＩ１、動作周波数をｆ０、動作角周波数をω０（＝２π・ｆ０）として説明する。

【0014】

１次側検出回路１２０は、検出回路１２４と、Ｃ制御回路１２６と、を有している。検出回路１２４は、１次側コイル１１２の端子間に発生する１次側コイル電圧ＶＬ１の増加の有無を検出することで、送電装置１００から受電可能な状態の受電装置２００の有無を検出する。なお、１次側コイル電圧ＶＬ１の増加は、後述する磁束増幅回路２２０によって発生する。Ｃ制御回路１２６は、検出信号Ｓｄに応じた制御電圧Ｖｃを出力して、１次側コンデンサ１１４のキャパシタンスＣ１を制御する。なお、１次側検出回路１２０の動作は、磁束増幅回路２２０の動作とともに、後で説明を加える。

【0015】

検出信号Ｓｄの状態が「検出」を示すアクティブ状態の場合には、キャパシタンスＣ１は、１次側共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１（Ｖ１／Ｉ１）が小さな状態となって、給電用の大きなコイル電流が１次側コイル１１２に流れるような値に設定される。この設定は、給電用のキャパシタンスに対応する制御電圧Ｖｃが１次側コンデンサ１１４の制御入力とされることによって実行される。一方、検出信号Ｓｄの状態が「非検出」を示す非アクティブ状態の場合には、キャパシタンスＣ１は、１次側共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１が大きな状態となって、待機用の小さなコイル電流が１次側コイル１１２に流れるような値に設定される。この設定は、待機用のキャパシタンスＣ１に対応する制御電圧Ｖｃが１次側コンデンサ１１４の制御入力とされることによって実行される。なお、以下では、検出信号Ｓｄの状態がアクティブ状態の場合を「給電時」、非アクティブ状態の場合を「非給電時」とも呼ぶ。また、供給用の大きなコイル電流を「給電電流」、待機用の小さなコイル電流を「待機電流」とも呼ぶ。

【0016】

ここで、入力インピーダンスＺ１は、簡易的にはＺ１＝ｊ［ω０・Ｌ１－１／（ω０・Ｃ１）］で表される。Ｌ１は１次側コイル１１２の自己インダクタンスである。従って、入力インピーダンスＺ１を小さくするには、［ω０・Ｌ１－１／（ω０・Ｃ１）］の絶対値が予め定めたインピーダンスとなるようなキャパシタンスＣ１に設定すればよい。また、入力インピーダンスＺ１を大きくするには、予め定めた待機電流に対応するインピーダンスとなるように、キャパシタンスＣ１を、入力インピーダンスＺ１を小さくする場合に比べて小さくすればよい。以上のことから、上記したように、入力インピーダンスＺ１を小さくする場合にはキャパシタンスＣ１を給電用のキャパシタンスに設定し、入力インピーダンスＺ１を大きくする場合にはキャパシタンスＣ１を待機用のキャパシタンスに設定している。なお、この説明からわかるように、１次側コンデンサ１１４は入力インピーダンスＺ１を変化させる「インピーダンス可変素子」に相当する。

【0017】

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。受電装置２００は、２次側共振回路２１０と、磁束増幅回路２２０と、負荷装置２４０と、を備えている。

【0018】

２次側共振回路２１０も、１次側共振回路１１０と同様に、直列に接続された２次側コイル２１２と、共振コンデンサとしての２次側コンデンサ２１４と、を有している。２次側共振回路２１０は、２次側コイル２１２と１次側コイル１１２との間が磁気的に結合された共振結合の状態において、２次側コイル２１２に誘導された交流電力を得る回路である。

【0019】

負荷装置２４０は、２次側共振回路２１０に誘導された交流電力が利用される装置である。負荷装置２４０としては、一例として、２次側共振回路２１０で得られた交流電力を受電し、バッテリに充電する装置が挙げられる。この装置としては、受電回路及びバッテリが例示される。受電回路としては、交流電力をバッテリに供給可能な直流電力に変換する整流回路、及び、必要に応じてＤＣＤＣコンバータが例示される。バッテリに充電された電力は、受電装置２００が搭載された装置において電力として利用される。負荷装置２４０としては、受電回路及びバッテリで構成される装置に限定されるものではなく、２次側共振回路２１０から出力される交流電力を利用する種々の装置が適用可能である。

【0020】

磁束増幅回路２２０は、増幅用コイル２２２と増幅用コンデンサ２２４とが直列に接続された閉回路で構成されている。増幅用コンデンサ２２４のキャパシタンスＣ３は、増幅用コイル２２２の自己インダクタンスＬ３に対して、動作周波数ｆ０が共振周波数となるように、Ｃ３＝１／（ω０^２・Ｌ３）に設定されている。なお、磁束増幅回路２２０の動作は、１次側検出回路１２０の動作とともに、後で説明を加える。なお、増幅用コイル２２２は、２次側コイル２１２と一定の結合状態となる位置に固定配置されている。

【0021】

１次側コンデンサ１１４の給電時におけるキャパシタンスＣ１は、例えば、１次側コイル１１２の自己インダクタンスＬ１に対して、動作周波数ｆ０が共振周波数となるように、Ｃ１＝１／（ω０^２・Ｌ１）に設定される。また、給電時のキャパシタンスＣ１は、１次側コイル１１２と２次側コイルと増幅用コイル２２２との互いの結合係数を考慮して、Ｃ１＝１／［ω０^２・Ｌ１（１－ｋ１３・ｋ１２／ｋ３２）］に設定されるようにしてもよい。なお、ｋｎｍはｎ次側コイルとｍ次側コイルの結合係数である。また、給電時のキャパシタンスＣ１は、動作周波数ｆ０のｘ次倍（ｘは２以上の正数）の高調波周波数が共振周波数となるように設定されるようにしてもよい。すなわち、給電時のキャパシタンスＣ１は、動作周波数ｆ０の交流電力が１次側共振回路１１０と２次側共振回路２１０との間で効率良く送電されるように、種々の予め定めた設定条件に従って、１次側コイル１１２の自己インダクタンスＬ１や動作周波数ｆ０（動作角周波数ω０）、結合係数ｋｎｍ等に基づいて設定されるようにしてもよい。

【0022】

非給電時のキャパシタンスＣ１は、入力インピーダンスＺ１が予め定めた値の待機電流に対応する値となるように、給電時のキャパシタンスＣ１の値に比べて十分に小さな値に設定される。

【0023】

２次側コンデンサ２１４のキャパシタンスＣ２も、給電時のキャパシタンスＣ１と同様に、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２に対して、動作周波数ｆ０が共振周波数となるように、Ｃ２＝１／（ω０^２・Ｌ２）に設定される。また、キャパシタンスＣ２は、１次側コイル１１２と２次側コイルと増幅用コイル２２２との互いの結合係数を考慮して、Ｃ２＝１／［ω０^２・Ｌ２（１－ｋ３２・ｋ１２／ｋ１３）］に設定されるようにしてもよい。また、キャパシタンスＣ２は、動作周波数ｆ０のｘ倍の高調波周波数が共振周波数となるように設定されるようにしてもよい。すなわち、キャパシタンスＣ２は、動作周波数ｆ０の交流電力が１次側共振回路１１０と２次側共振回路２１０との間で効率良く送電されるように、種々の予め定めた設定条件に従って、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２や動作周波数ｆ０（動作角周波数ω０）、結合係数ｋｎｍ等に基づいて設定されるようにしてもよい。

【0024】

なお、図１では、送電装置１００から受電装置２００への給電が可能状態、すなわち、送電側の１次側コイル１１２に対して受電側の２次側コイル２１２及び磁束増幅回路２２０の増幅用コイル２２２が磁気的に結合された状態となるように配置された状態にあることを２本の平行線にて示している。

【0025】

以下では、磁束増幅回路２２０及び１次側検出回路１２０の動作について説明する。送電装置１００において、まず、１次側コンデンサ１１４のキャパシタンスＣ１が非給電時の状態に設定されているものとする。この場合、１次側コイル１１２の端子間には交流電源装置１３０から印加される交流の電圧Ｖ１が印加され、１次側コイル１１２に流れる交流の待機電流に応じた磁束が発生する状態となっている。

【0026】

上記状態の送電装置１００に受電装置２００が近づき、磁束増幅回路２２０の増幅用コイル２２２と１次側コイル１１２との間に磁気的な結合が発生すると、その結合の度合いの増加に応じて、磁束増幅回路２２０の増幅用コイル２２２は、誘導された磁束を発生する。この誘導された磁束は、１次側コイル１１２を鎖交する磁束を増加させる。すなわち、磁束増幅回路２２０は、実質的に、１次側コイル１１２の近傍における磁束を増幅し、磁界を増加する。

【0027】

従って、図２に示すように、１次側コイル１１２の端子間のコイル電圧（１次側コイル電圧）ＶＬ１は、配置面上における１次側コイル１１２の中心軸ＣＸ１の位置Ｐｃ１に対して、受電側の２次側コイル２１２の中心軸ＣＸ２の位置が近くなるほど増加し、遠くなるほど減少する。

【0028】

そこで、１次側検出回路１２０（図１参照）は、検出回路１２４によって１次側コイル電圧ＶＬ１の一定値以上の増加、例えば、１次側コイル電圧ＶＬ１の検出値の閾値Ｖｔｈ以上への増加を検出し、検出信号Ｓｄが非アクティブ状態からアクティブ状態となる。

【0029】

特に、磁束増幅回路２２０に、動作周波数ｆ０が共振周波数に設定された短絡共振回路が用いられている場合、短絡共振回路のＱ値が十分大きいとすると、１次側コイル電圧ＶＬ１は、ＶＬ１＝（ｋ１３^２・Ｑ３）・Ｖ１で表すことができ、交流電源装置１３０から印加される電圧Ｖ１の［ｋ１３^２・Ｑ３］倍とすることができる。Ｑ３は短絡共振回路のＱ値であり、Ｑ３＝ω０・Ｌ３／ｒ３で表される。ｒ３は増幅用コイル２２２の巻線抵抗である。これにより、１次側コイル電圧ＶＬ１の増加を大きくすることができるので、検出の安定性を高めることができる。

【0030】

従って、送電装置１００は、受電装置２００との通信によらずに、２次側コイル２１２、すなわち、受電装置２００が受電可能な状態にあることを検出することができる。

【0031】

そして、１次側検出回路１２０は、上記したように、検出信号Ｓｄがアクティブ状態となった場合、Ｃ制御回路１２６によって１次側コンデンサ１１４のキャパシタンスＣ１を給電時の状態に設定することができる。一方、検出信号Ｓｄがアクティブ状態から非アクティブ状態となった場合には、Ｃ制御回路１２６によってキャパシタンスＣ１を非給電時の状態に設定することができる。

【0032】

従って、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。また、送電装置１００における受電装置２００の有無の検出の速度は、送電装置１００及び受電装置２００を構成するそれぞれの回路の応答性に依存するものであり、回路の応答性は、通信によるハンドシェイクに比べて高速である。このため、送電装置１００から受電装置２００への自動的な給電を、通信によるハンドシェイクの場合に比べて、高速に開始することができる。

【0033】

なお、図１に示した１次側検出回路１２０は、１次側コイル電圧の変化を検出する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、１次側コイル１１２を流れるコイル電流も１次側コイル電圧と同様に変化する。そこで、図３Ａに示すように、電流センサ等の電流検出素子１２２を用いて、１次側コイル１１２に流れるコイル電流の変化を検出する構成としてもよい。

【0034】

この場合には、図３Ｂに示すように、１次側コイル１１２を流れるコイル電流ＩＬ１は、配置面上における１次側コイル１１２の中心軸ＣＸ１の位置Ｐｃ１に対して、受電側の２次側コイル２１２の中心軸ＣＸ２の位置が近くなると増加し、遠くなると減少する。１次側検出回路１２０において、コイル電流ＩＬ１が閾値Ｉｔｈ以上となったことを検出回路１２４が検出することにより、検出信号Ｓｄを非アクティブ状態からアクティブ状態とすることができる。この形態の非接触給電システムであっても、送電装置１００は、受電装置２００との通信によらずに、受電装置２００が受電可能な状態にあることを検出することができ、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。

【0035】

また、図４Ａに示すように、磁気センサやコイル等の磁束検出素子１２３を用いて、磁束増幅回路２２０によって変化する１次側コイル１１２の近傍における磁界（磁束）を検出する構成としてもよい。なお、図３Ａから図４Ｂを用いて説明した１次側検出回路１２０における検出対象の変形は、以下の実施形態においても同様に適用可能である。

【0036】

この場合には、図４Ｂに示すように、１次側コイル１１２近傍の磁束ΦＬ１は、配置面上における１次側コイル１１２の中心軸ＣＸ１の位置Ｐｃ１に対して、２次側コイル２１２の中心軸ＣＸ２の位置が近くなると増加し、遠くなると減少する。１次側検出回路１２０において、磁束ΦＬ１が閾値Φｔｈ以上となったことを検出回路１２４が検出することにより、検出信号Ｓｄを非アクティブ状態からアクティブ状態とすることができる。この形態の非接触給電システムであっても、送電装置１００は、受電装置２００との通信によらずに、受電装置２００が受電可能な状態にあることを検出することができ、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。

【0037】

Ｂ．第２実施形態：
第１実施形態では、１次側コンデンサ１１４に制御電圧Ｖｃに応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサ素子を用いて、１次側コンデンサ１１４をインピーダンス可変素子とした構成を例に説明したが、図５に示す１次側コンデンサ１１４ｂをインピーダンス可変素子とする構成としてもよい。

【0038】

１次側コンデンサ１１４ｂは、第１コンデンサ１１４ｂ１と、第１コンデンサ１１４ｂ１に直列に接続されたスイッチ１１４ｂ３と、第１コンデンサ１１４ｂ１及びスイッチ１１４ｂ３に並列に配置された第２コンデンサ１１４ｂ２と、で構成される可変コンデンサのユニットである。第２コンデンサ１１４ｂ２のキャパシタンスＣｓは、第１コンデンサ１１４ｂ１のキャパシタンスＣｌよりも小さい。なお、スイッチ１１４ｂ３は、例えば、双方向スイッチ回路で構成される。

【0039】

第１コンデンサ１１４ｂ１は、スイッチ１１４ｂ３がオンの場合に第２コンデンサ１１４ｂ２に並列に接続され、スイッチ１１４ｂ３がオフの場合には解放される。従って、１次側コンデンサ１１４ｂのキャパシタンスＣ１は、スイッチ１１４ｂ３がオフの場合には、第２コンデンサ１１４ｂ２のキャパシタンスＣｓとなり、スイッチ１１４ｂ３がオンの場合には、第１コンデンサ１１４ｂ１のキャパシタンスＣｌと第２コンデンサ１１４ｂ２のキャパシタンスＣｓの和［Ｃｌ＋Ｃｓ］となる。［Ｃｌ＋Ｃｓ］は第１実施形態で説明した給電用のキャパシタンスに設定され、Ｃｓは待機用のキャパシタンスに設定されている。

【0040】

１次側検出回路１２０は、図１に示したＣ制御回路１２６に代えてＳ制御回路１２６ｂを備えている。Ｓ制御回路１２６ｂは、検出信号Ｓｄがアクティブ状態においてスイッチ１１４ｂ３をオンとし、検出信号Ｓｄが非アクティブ状態においてスイッチ１１４ｂ３をオフとするスイッチ信号Ｓｃを出力する。これにより、給電時には、１次側コンデンサ１１４ｂのキャパシタンスＣ１を給電用のキャパシタンスとして、１次側共振回路１１０の入力インピーダンスを小さくし、非給電時には、キャパシタンスＣ１を待機用のキャパシタンスとして、１次側共振回路１１０の入力インピーダンスを大きくすることができる。

【0041】

以上説明した第２実施形態の構成においても、第１実施形態で説明したように、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。また、送電装置１００から受電装置２００への自動的な給電始を、通信によるハンドシェイクの場合に比べて、高速に開始することができる。

【0042】

Ｃ．第３実施形態：
第１実施形態及び第２実施形態では、１次側共振回路１１０を構成する１次側コンデンサ１１４，１１４ｂを可変インピーダンス素子とした構成（図１，５参照）を例に説明した。これに対して、例えば、図６に示すように、１次側コンデンサを一定のキャパシタンスの１次側コンデンサ１１４ｃとし、インピーダンス可変素子１１６を別途有する構成としてもよい。なお、１次側コンデンサ１１４ｃのキャパシタンスＣ１は、第１実施形態で説明した給電用のキャパシタンスに設定されている。

【0043】

インピーダンス可変素子１１６は、１次側コンデンサ１１４ｃに直列に接続されたインピーダンス可変用コンデンサ１１６ｃ１と、インピーダンス可変用コンデンサ１１６ｃ１の端子間を短絡するスイッチ１１６ｃ２と、で構成されている。

【0044】

１次側検出回路１２０は、Ｃ制御回路１２６（図１参照）に代えて、Ｓ制御回路１２６ｃを備えている。Ｓ制御回路１２６ｃは、検出信号Ｓｄがアクティブ状態においてスイッチ１１６ｃ２をオンとし、検出信号Ｓｄが非アクティブ状態においてスイッチ１１６ｃ２をオフとするスイッチ信号Ｓｚを出力する。これにより、給電時には、インピーダンス可変用コンデンサ１１６ｃ１を短絡して、インピーダンス可変素子１１６のインピーダンスをゼロとして、１次側共振回路１１０の入力インピーダンスに応じた給電電流を１次側コイル１１２に流すことができる。非給電時には、インピーダンス可変用コンデンサ１１６ｃ１のキャパシタンスＣｓによりインピーダンス可変素子１１６のインピーダンスを大きくして、インピーダンス可変素子１１６のインピーダンスに応じた待機電流を１次側コイル１１２に流すことができる。

【0045】

以上説明した構成の第３実施形態においても、第１，第２実施形態で説明したように、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。また、送電装置１００から受電装置２００への自動的な給電始を、通信によるハンドシェイクの場合に比べて、高速に開始することができる。

【0046】

なお、上記インピーダンス可変素子１１６は、インピーダンス可変用コンデンサ１１６ｃ１を用いた構成を例に説明したが、スイッチ１１６ｃ２がオフ時におけるインピーダンスを待機電流に対応する大きさとすることができる素子であれば、コンデンサに限定されるものではなく、例えば、抵抗やリアクトル等であってもよい。

【0047】

ところで、上記インピーダンス可変素子１１６のように、インピーダンス可変用コンデンサ１１６ｃ１を用いた場合には、インピーダンス可変素子１１６と１次側コンデンサ１１４ｃの組み合わせは、第２実施形態の１次側コンデンサ１１４ｂ（図５参照）と同様に、１次側コンデンサを構成する可変コンデンサのユニットとみなすことも可能である。

【0048】

Ｄ．第４実施形態：
図７に示す受電装置２００のように、２次側共振回路２１０を磁束増幅回路として利用する構成とすることも可能である。なお、図７では、送電装置の図示が省略されているが、上記各実施形態で説明した構成の送電装置１００（図１，３～６参照）が適用可能である。

【0049】

第４実施形態の受電装置２００は、磁束増幅回路２２０（図１参照）に代えて、２次側共振回路２１０の出力端子間を接続するスイッチ２１６と、スイッチ２１６のオン／オフを制御するスイッチ信号Ｓｓを出力するＳ制御回路２５２と、を有している。

【0050】

スイッチ２１６は、直列に接続された２次側コイル２１２及び２次側コンデンサ２１４を短絡して閉回路を構成する短絡スイッチ回路に相当する。スイッチ２１６は、例えば、双方向スイッチ回路で構成される。

【0051】

なお、２次側共振回路２１０の２次側コンデンサ２１４のキャパシタンスＣ２は、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２に対して、動作周波数ｆ０が共振周波数となるように、Ｃ２＝１／（ω０^２・Ｌ２）に設定されている。

【0052】

スイッチ２１６がオフとされている場合には、２次側共振回路２１０は送電装置１００の１次側共振回路１１０から受電可能な状態となり、スイッチ２１６がオンとされている場合には、２次側共振回路２１０は、短絡共振回路で構成される磁束増幅回路として機能する。

【0053】

従って、例えば、受電装置２００において、送電装置１００からの給電を望む場合に、スイッチ２１６を一定期間オンとして、２次側共振回路２１０を磁束増幅回路として動作させればよい。この場合、送電装置１００は、第１実施形態で説明したように、受電可能な状態にある受電装置２００の存在を自動的に検出し、送電装置１００を給電可能な状態で動作させることができる。これにより、第４実施形態においても、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことが可能である。また、第４実施形態では、専用の磁束増幅回路２２０（図１参照）を構成するための増幅用コイル２２２及び増幅用コンデンサ２２４を省略することが可能である。

【0054】

なお、上記説明では、Ｓ制御回路２５２によりスイッチ２１６を一定期間オンとするものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、短絡共振回路として動作させている２次側共振回路２１０の２次側コイル２１２を流れるコイル電流が増加して、送電装置１００が給電可能な状態となったことを検出した場合にスイッチ２１６をオフとするようにしてもよい。

【0055】

Ｅ．第５実施形態：
図８に示す受電装置２００のように、イミタンスフィルタ２３０を有する構成の場合には、スイッチ２１６（図７参照）ではなく、２次側共振回路２１０と、イミタンスフィルタ２３０を構成するインダクタ２３２及びコンデンサ２３６と、を短絡共振回路として動作させる構成としてもよい。ここで、イミタンスフィルタ２３０は、２次側共振回路２１０で受電した交流電力に含まれ得る高調波ノイズを除去するために、多く利用され得る構成である。なお、図８も、図７と同様に、送電装置の図示が省略されているが、上記各実施形態で説明した構成の送電装置１００（図１，３～６参照）が適用可能である。

【0056】

第５実施形態の受電装置２００は、負荷装置２４０として、受電回路としての整流回路２４２と、バッテリ２４４と、を有しており、２次側共振回路２１０と整流回路２４２との間に設けられたイミタンスフィルタ２３０を有している。イミタンスフィルタ２３０は、一対のインダクタ２３２，２３４及びコンデンサ２３６で構成されるＴ－ＬＣＬ型のイミタンスフィルタである。インダクタ２３２，２３４のインダクタンスＬｅ及びコンデンサ２３６のキャパシタンスＣｅは、動作周波数ｆ０でイミタンス特性が得られるように、すなわち、ω０^２＝１／（Ｌｅ・Ｃｅ）となるように設定されている。

【0057】

なお、２次側共振回路２１０の２次側コンデンサ２１４のキャパシタンスＣ２は、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２に対して、動作周波数ｆ０が共振周波数となるように、Ｃ２＝１／（ω０^２・Ｌ２）に設定されている。

【0058】

ここで、整流回路２４２の出力端子間電圧は、ダイオードに順方向電圧が発生しないように、入力端子間電圧に比べて大きな電圧となっていることが要求される。これは、例えば、バッテリ２４４が、要求される電圧に対応する値以上の蓄電量を有していることにより実現される。この場合、整流回路２４２の入力インピーダンスは高インピーダンスとなり、実質的に、イミタンスフィルタ２３０の出力端子に整流回路２４２が接続されていない場合と等価な状態となる。この結果、２次側共振回路２１０の２次側コイル２１２及び２次側コンデンサ２１４と、イミタンスフィルタ２３０の入力側のインダクタ２３２及びコンデンサ２３６とは、動作周波数ｆ０で共振する短絡共振回路となり、磁束増幅回路として機能する。

【0059】

従って、送電装置１００から受電装置２００に給電が行なわれない状態、例えば、送電装置１００が待機状態の場合において、受電装置２００の２次側共振回路２１０及びイミタンスフィルタ２３０で構成される短絡共振回路が磁束増幅回路として動作する。これにより、送電装置１００は、第１実施形態で説明したように、受電可能な状態にある受電装置２００の存在を自動的に検出し、送電装置１００を給電可能な状態で動作させることができる。

【0060】

以上のように、第５実施形態においても、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことが可能である。また、第５実施形態のように、高調波ノイズを除去するために多く利用され得るイミタンスフィルタ２３０を備える場合には、専用の磁束増幅回路２２０（図１参照）を構成するための増幅用コイル２２２及び増幅用コンデンサ２２４を省略することが可能であり、第４実施形態のような短絡用のスイッチ２１６（図７参照）を省略することも可能である。

【0061】

なお、図９に示す受電装置２００のように、整流回路２４２とバッテリ２４４との間にＤＣＤＣコンバータ２４６を備える場合がある。ＤＣＤＣコンバータ２４６は、整流回路２４２の出力電圧を、バッテリ２４４が許容する入力電圧の範囲内の電圧に変換する。この場合、ＤＣＤＣコンバータ２４６には、双方向ＤＣＤＣコンバータを用いることが好ましい。そして、上記のように、２次側共振回路２１０及びイミタンスフィルタ２３０を短絡共振回路の磁束増幅回路として利用する場合には、ＤＣＤＣコンバータ２４６を、バッテリの出力電圧を変換して、ダイオードに順方向電圧が発生しないような入力端子間電圧に比べて大きな電圧を、整流回路２４２に向けて出力するように動作させればよい。

【0062】

また、図１０に示す受電装置２００のように、２次側共振回路２１０の２次側コンデンサ２１４ｅを制御入力に応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサとし、Ｃ制御回路２５４によって２次側コンデンサ２１４ｅのキャパシタンスＣ２を制御する構成としてもよい。この場合、２次側共振回路２１０及びイミタンスフィルタ２３０を短絡共振回路で構成される磁束増幅回路とする場合には、２次側コンデンサ２１４ｅのキャパシタンスＣ２を、２次側共振回路２１０を受電可能な状態の場合に設定されるキャパシタンスから、Ｃ２＝１／（ω０^２・Ｌ２）で表されるキャパシタンスに調整すればよい。このようにすれば、受電可能な状態の場合の２次側共振回路２１０のキャパシタンスＣ２が、Ｃ２＝１／（ω０^２・Ｌ２）とは異なるキャパシタンスに設定される場合においても、２次側共振回路２１０及びイミタンスフィルタ２３０を短絡共振回路で構成される磁束増幅回路として利用することができる。逆に、キャパシタンスＣ２を、Ｃ２＝１／（ω０^２・Ｌ２）で表されるキャパシタンスからずらすことで、２次側共振回路２１０及びイミタンスフィルタ２３０を短絡共振回路として動作させないようにすることができるので、受電装置２００が給電を受けるか否かを受電装置２００側で制御することが可能である。

【0063】

なお、２次側コンデンサとして利用する可変コンデンサとしては、１次側コンデンサ１１４ｂ（図５参照）と同様に、複数のコンデンサで構成される可変コンデンサのユニットを利用するようにしてもよい。

【0064】

Ｆ．第６実施形態：
上記第１～第５実施形態では、短絡共振回路を利用して磁束増幅回路を構成する場合について説明したが、以下で説明するように、動作周波数ｆ０で変化する磁束を発生する回路により磁束増幅回路を構成するようにしてもよい。

【0065】

図１１に示す受電装置２００は、磁束増幅回路２２０ｆ及び２次側検出回路２６０を有している。なお、負荷装置２４０は、整流回路２４２及びバッテリ２４４を有する構成を例として示している。図１１も、図７と同様に、送電装置の図示が省略されているが、上記各実施形態で説明した構成の送電装置１００（図１，３～６参照）が適用可能である。

【0066】

２次側共振回路２１０の２次側コンデンサ２１４のキャパシタンスＣ２は、第１実施形態で説明したように、動作周波数ｆ０の交流電力が１次側共振回路１１０と２次側共振回路２１０との間で効率良く送電されるように、種々の予め定めた設定条件に従って、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２や動作周波数ｆ０（動作角周波数ω０）、結合係数ｋｎｍ等に基づいて設定されていればよい。

【0067】

磁束増幅回路２２０ｆは、増幅用コイル２２２と、パルス生成回路２２６と、直流電源２２８と、駆動回路２２９と、を有している。なお、直流電源２２８は、バッテリ２４４を利用して省略することも可能である。パルス生成回路２２６は、駆動回路２２９から供給される駆動信号に従って、直流電源２２８から出力される直流電圧を動作周波数ｆ０に等しい周波数の交流電圧（パルス電圧）に変換し、増幅用コイル２２２に印加する回路である。駆動回路２２９は、後述する２次側検出回路２６０から供給する駆動制御信号Ｓｍｄがアクティブの場合に、上記した駆動信号をパルス生成回路２２６に供給する。増幅用コイル２２２は、印加された交流電圧によって流れる交流電流に応じて磁束を発生する。

【0068】

２次側検出回路２６０は、磁束検出素子２６２と、検出回路２６４と、判定回路２６６と、を備えている。磁束検出素子２６２は、磁気センサやコイル等で構成される。検出回路２６４は、磁束検出素子２６２の出力値の変化から、送電装置１００において待機電流によって発生する磁束を検出する。判定回路２６６は、検出回路２６４が検出した磁束の変化から送電装置１００の有無を判定する。具体的には、判定回路２６６は、検出回路２６４が検出する磁束があらかじめ定めた一定値以上に増加した場合、給電実行の可能性がある送電装置１００が存在する判定し、駆動制御信号Ｓｍｄを一定期間アクティブ状態とする。これにより、上記したように、磁束増幅回路２２０ｆは、駆動回路２２９によって駆動されて、動作周波数ｆ０で変化する磁束を発生する。この結果、送電装置１００では、第１実施形態で説明したように、１次側コイル１１２の近傍の磁束（磁界）が増幅されることにより、受電装置２００の存在を検出することができ、受電装置２００への給電が可能な状態となる。

【0069】

以上説明した第６実施形態の構成においても、第１実施形態で説明したように、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。また、送電装置１００から受電装置２００への自動的な給電始を、通信によるハンドシェイクの場合に比べて、高速に開始することができる。

【0070】

なお、第１実施形態のように短絡共振回路を磁束増幅回路として利用した構成の場合の磁束増幅回路による磁束によって発生する１次側コイルのコイル電圧の増幅率は、上記したように（ｋ１３^２・Ｑ３）となる。この増幅率は、１次側コイル１１２と増幅用コイル２２２の結合係数ｋ１３及び短絡共振回路のＱ値Ｑ３に依存するため、制約がある。これに対して、第６実施形態の磁束増幅回路２２０ｆが発生する磁束による１次側コイル１１２のコイル電圧の増幅率は、パルス生成回路２２６から増幅用コイル２２２に供給される交流のコイル電流の大きさに依存して変化させることができる。このため、短絡共振回路による磁束増幅回路に比べて大幅にコイル電圧の増幅率を大きくすることが可能であり、検出の安定性をより高めることができる。なお、１次側コイルを流れるコイル電流を検出する場合や、１次側コイルの近傍の磁束（磁界）を検出する場合も同様である。

【0071】

なお、上記した２次側検出回路２６０は、磁束検出素子２６２の出力値の変化を検出回路２６４が検出する構成を例に説明したが、２次側コイル２１２の端子間電圧の変化を検出する構成や、２次側コイル２１２を流れる電流の変化を検出する構成としてもよい。

【0072】

また、上記説明では、駆動制御信号Ｓｍｄを一定期間アクティブ状態とするものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２次側共振回路２１０の２次側コイル２１２を流れるコイル電流や２次側コイル２１２の端子間電圧が、送電装置１００が給電可能な状態となることによって増加したことを検出して、駆動制御信号Ｓｍｄを非アクティブ状態とするようにしてもよい。

【0073】

パルス生成回路２２６が増幅用コイル２２２に交流電流を流す場合において、増幅用コイル２２２のアンペア回数（アンペアターンとも呼ばれる）が、２次側コイル２１２のアンペア回数以下であるように設定されていることが好ましい。具体的には、増幅用コイル２２２に流れる電流と、増幅用コイル２２２の巻き線の巻数との積が、給電時に２次側コイル２１２に流れる電流と、２次側コイル２１２の巻き線の巻数との積以下となるように設定されていることが好ましい。このように構成することにより、送電装置１００から受電装置２００への給電時の電磁両立性（EMC: electromagnetic compatibility）の規格値を満たすことにより、磁束増幅回路２２０ｆが動作する際の電磁両立性の規格値を満たすことができ、回路設計が容易となる。

【0074】

Ｇ．第７実施形態：
図１２に示す受電装置２００のように、２次側共振回路２１０と整流回路２４２ｇとバッテリ２４４とを磁束増幅回路として利用する構成としてもよい。なお、図１２も、図１１と同様に、送電装置の図示が省略されているが、上記各実施形態で説明した構成の送電装置１００（図１，３～６参照）が適用可能である。

【0075】

２次側共振回路２１０の２次側コンデンサ２１４のキャパシタンスＣ２は、第６実施形態と同様に、動作周波数ｆ０の交流電力が１次側共振回路１１０と２次側共振回路２１０との間で効率良く送電されるように、種々の予め定めた設定条件に従って、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２や動作周波数ｆ０（動作角周波数ω０）、結合係数ｋｎｍ等に基づいて設定されていればよい。

【0076】

第７実施形態の受電装置２００は、磁束増幅回路２２０ｆ（図１１参照）に代えて、同期整流回路を用いた整流回路２４２ｇを有している。

【0077】

整流回路２４２ｇは、駆動制御信号Ｓｍｄが非アクティブ状態の場合、駆動回路２２９によって駆動され、本来の同期整流回路として動作する。これに対して、整流回路２４２ｇは、駆動制御信号Ｓｍｄがアクティブ状態の場合、駆動回路２２９によって駆動され、パルス生成回路２２６（図１１）と同様に動作し、２次側共振回路２１０、整流回路２４２ｇ、及びバッテリ２４４が磁束増幅回路として動作する。

【0078】

従って、第７実施形態においても、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことが可能である。また、第７実施形態では、専用の磁束増幅回路２２０ｆ（図１１参照）を構成するための増幅用コイル２２２、パルス生成回路２２６及び直流電源２２８を省略することが可能である。

【0079】

Ｈ．第８実施形態：
図１３に示す受電装置２００のように、イミタンスフィルタ２３０を有する構成の場合には、２次側検出回路２６０の磁束検出素子２６２（図１２参照）を省略して、イミタンスフィルタ２３０のコンデンサ２３６の端子間電圧を検出回路２６４で検出する構成としてもよい。また、図示は省略するが、イミタンスフィルタ２３０の出力端子間電圧、すなわち、整流回路２４２ｇの入力端子間電圧、を検出回路２６４で検出する構成としてもよい。

【0080】

イミタンスフィルタ２３０のコンデンサ２３６の端子間あるいはイミタンスフィルタ２３０の出力端子間には無効電流が流れないため、コンデンサ２３６の端子間電圧あるいはイミタンスフィルタの出力端子間電圧は、２次側コイル２１２の端子間電圧に比べて低い電圧しか生じない。従って、コンデンサ２３６の端子間電圧を検出対象とすれば低い電圧での検出が可能である。

【0081】

また、２次側コイル２１２の端子間電圧は、給電が実行されている場合、通常、数百Ｖから数ｋＶの電圧が発生する可能性があるため、非常に高い電圧に対する保護等の対策が必要で、そのための回路が複雑である。

【0082】

また、負荷装置２４０が解放状態となった場合に、２次側共振回路２１０の出力端子間に過電圧が生じる可能性があるため、例えば、イミタンスフィルタ２３０の出力端子間を短絡して保護する必要がある。イミタンスフィルタの出力端子間電圧を検出対象とする場合には、ラッチ回路を用いる等の保護回路を用意する必要がある。一方、コンデンサ２３６の端子間電圧を検出対象とする場合には、イミタンスフィルタ２３０の出力端子間を短絡しても、送電装置１００からの給電が停止しない鍵値、電圧が大幅に低下しないため、保護回路を簡素化することができる。

【0083】

上記構成において、２次側共振回路２１０の２次側コンデンサ２１４のキャパシタンスＣ２は、第７実施形態で説明したように、動作周波数ｆ０の交流電力が１次側共振回路１１０と２次側共振回路２１０との間で効率良く送電されるように、種々の予め定めた設定条件に従って、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２や動作周波数ｆ０（動作角周波数ω０）、結合係数ｋｎｍ等に基づいて設定されていればよい。

【0084】

なお、２次側コンデンサ２１４のキャパシタンスＣ２を、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２に対して、動作周波数ｆ０が共振周波数となる、Ｃ２＝１／（ω０^２・Ｌ２）に設定した場合には、待機電流によって１次側コイル１１２から発生する磁束によって２次側コイル２１２に生じるコイル電流が２次側共振回路２１０のＱ値Ｑ３倍に増幅される。このため、２次側コイル２１２の端子間電圧や、イミタンスフィルタ２３０のコンデンサ２３６の端子間電圧、イミタンスフィルタ２３０の出力端子間電圧、は増幅される。これにより、１次側コイル１１２が待機電流によって発生する磁束が微少でも、２次側検出回路２６０による検出能力を高めることができ、安定な検出が可能である。言い換えれば、送電装置１００における待機電流を小さくすることができ、漏洩磁束や損失を低減することができる。

【0085】

そこで、例えば、２次側コンデンサ２１４を可変コンデンサとして、非給電時は、２次側コンデンサ２１４のキャパシタンスＣ２を、２次側コイル２１２の自己インダクタンスＬ２に対して、動作周波数ｆ０が共振周波数となる、Ｃ２＝１／（ω０^２・Ｌ２）に設定しておき、給電時には、給電用のキャパシタンスＣ２に設定するようにしてもよい。

【0086】

Ｉ．第９実施形態：
図１４に示すように、第１実施形態の送電装置１００に短絡共振回路１４０を備える構成とするようにしてもよい。

【0087】

なお、共振用コンデンサ１４４のキャパシタンＣ４は、１次側コンデンサ１１４のキャパシタンスＣ１と同様に可変としてもよい。このようにすれば、待機時に短絡共振回路１４０に流れる電流を小さくすることができるので、漏洩磁束や損失を低減することができる。

【0088】

第９実施形態においても、第１実施形態と同様に、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことが可能である。また、送電装置１００から受電装置２００への自動的な給電始を、通信によるハンドシェイクの場合に比べて、高速に開始することができる。

【0089】

Ｊ．第１０実施形態：
上記実施形態の非接触給電システムでは、１組の１次側共振回路及び１次側検出回路を備える構成を例に説明したが、１次側共振回路及び１次側検出回路を１組の送電部として、複数の送電部を有する構成としてもよい。

【0090】

例えば、図１５に示すように、１次側共振回路１１０及び１次側検出回路１２０（図１参照）を複数有する送電装置１００Ｊと、２次側共振回路２１０、磁束増幅回路２２０、及び負荷装置２４０（図１参照）を有する受電装置２００と、を備える非接触給電システムを、車両用非接触給電システムとして適用可能である。図１５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送電装置１００Ｊから車両ＶＨに搭載された受電装置２００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ＶＨは、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の電力を動力として利用する車両として構成される。図１５において、ｘ軸方向は車両走行路ＲＳの車線に沿った車両ＶＨ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１５と同じ方向を示している。

【0091】

送電装置１００Ｊは、１次側共振回路１１０及び１次側検出回路１２０を１組の送電部として、複数の送電部を有している。また、送電装置１００Ｊは、交流電源装置１３０Ｊを有している。交流電源装置１３０Ｊは、電源回路１３２と、各１次側共振回路１１０に電力を印加するための送電出力回路１３４とを、を有している。

【0092】

各１次側共振回路１１０の１次側コイル１１２（図１参照）は、車両走行路ＲＳの走路に沿って順に敷設されている。

【0093】

電源回路１３２は、外部電源の交流電力を直流電力に変換する装置であり、送電出力回路１３４は、電源回路１３２から供給される直流電力を動作周波数の交流電力に変換するインバータ等を含む装置である。

【0094】

車両ＶＨに搭載された受電装置２００は、２次側共振回路２１０と、負荷装置２４０と、を備えている（図１参照）。負荷装置２４０としては、整流回路あるいは整流回路及びＤＣＤＣコンバータで構成される受電回路２４３と、バッテリ２４４が例示されている。

【0095】

２次側共振回路２１０の２次側コイル２１２は、車両ＶＨの底部に、１次側共振回路１１０の１次側コイル１１２に対向するように設置されている。２次側共振回路２１０に誘導された電力は、受電回路２４３を介してバッテリ２４４に充電され、不図示のモータ等を駆動するために利用される。

【0096】

１次側検出回路１２０は、第１実施形態（図１参照）で説明したように、対応する１次側コイル１１２に対して給電の対象となる２次側コイル２１２の有無、すなわち、受電装置２００が搭載された車両ＶＨの有無を検出する。そして、１次側検出回路１２０は、車両ＶＨの存在を検出した場合には、対応する１次側共振回路１１０の１次側コンデンサ１１４（不図示）のキャパシタンスを待機用のキャパシタンスから給電用のキャパシタンスとし給電可能な状態とする。これにより、車両ＶＨの受電装置２００への給電を実行する。また、１次側検出回路１２０は、車両ＶＨの存在を検出しなかった場合には、対応する１次側共振回路１１０の１次側コンデンサ１１４（不図示）のキャパシタンスを待機用のキャパシタンスに戻す。

【0097】

この車両用非接触給電システムにおいても、上記実施形態の非接触給電システムと同様の効果を得ることができる。

【0098】

図１６に示すように、複数の１次側コイル１１２Ｐ～１１２Ｒは、車両走行路ＲＳの走路、すなわち車両ＶＨの進行方向であるｘ軸方向に沿った直線状に連続的に配列されている。なお、図１６ならびに後述する図１７～１９の例では、複数の１次側コイル１１２が互いに当接して配列されている例を用いて説明するが、必ずしも複数の１次側コイル１１２が互いに当接している必要は無く、複数の１次側コイル１１２が互いに離間されていてもよい。ただし、車両ＶＨの走行中において複数の１次側コイル１１２から２次側コイル２１２への給電を円滑にするために、１次側コイル１１２は互いに当接していることが好ましく、離間する場合には、離間距離は、例えば、１次側コイル１１２の幅の半分（１次側コイル１１２が円形で有ればその半径）以下であることが好ましい。

【0099】

車両ＶＨの走行により、１次側コイル１１２Ｐに、増幅用コイル２２２および２次側コイル２１２が近づくと、増幅用コイル２２２と１次側コイル１１２Ｐとの間に磁気的な結合が発生し、増幅用コイル２２２は、誘導された磁束Ｇ１を発生させる。なお、技術の理解を容易にするために、図１６ならびに後述する図１７，１８において、磁束を発生する状態のコイルにハッチングを付した。磁束Ｇ１は、１次側コイル１１２Ｐを鎖交する磁束を増加させ、その結果、１次側コイル１１２Ｐに印加されるコイル電圧が増加する。１次側検出回路１２０は、検出回路１２４によってこの１次側コイル電圧ＶＬ１の増加を検出し、検出信号Ｓｄがアクティブ状態となる。その結果、１次側コイル１１２Ｐと２次側コイル２１２との磁気的結合による給電が開始する。

【0100】

図１７に示すように、１次側コイル１１２Ｐの磁束Ｇ２と２次側コイル２１２の磁束Ｇ３との磁気的結合による給電が開始した後には、１次側コイル１１２Ｐに隣接する１次側コイル１１２Ｑは、２次側コイル２１２からの磁束Ｇ３により、１次側コイル１１２Ｑにコイル電圧が印加される。検出回路１２４がこの１次側コイル１１２Ｑの電圧の増加を検出することにより、１次側コイル１１２Ｑと２次側コイル２１２との磁気的結合による給電が開始する。この形態の非接触給電システムによれば、１次側コイル１１２Ｐによる最初の給電が開始された後、１次側コイル１１２Ｐに隣接する１次側コイル１１２Ｑは、増幅用コイル２２２を用いることなく給電を開始することができる。

【0101】

ここで、本実施形態では、図１７に示すように、２次側コイル２１２の進行方向（図１７の例においてｘ軸方向）に沿った幅Ｗ２１は、２次側コイル２１２の進行方向、すなわち車両走行路ＲＳに沿った１次側コイル１１２Ｐ～１１２Ｒの幅Ｗ１１よりも長くなるように設定されている。２次側コイル２１２の幅Ｗ２１を１次側コイル１１２Ｐ～１１２Ｒの幅Ｗ１１よりも長くすることにより、１次側コイル１１２と２次側コイル２１２との重複範囲が広くなる。そのため、隣接する１次側コイル１１２Ｑに対応する検出回路１２４が、１次側コイル１１２Ｐとの給電中に発生する２次側コイル２１２の磁束Ｇ３を検出しやすくなる。したがって、隣接する１次側コイル１１２Ｑを非給電時から給電時へと早期に移行させることができる。

【0102】

複数の１次側コイル１１２の配列は、一方向に沿った直線状には限定されず、例えば、図１８に示すように、２次側コイル２１２の進行方向（図１８の例においてｘ軸方向）と、２次側コイル２１２の進行方向と交差する交差方向（図１８の例においてｙ軸方向）とを含む面状で設定されてもよい。この場合において、２次側コイル２１２の幅は、ｘ軸方向に加えてｙ軸方向においても１次側コイル１１２よりも長く設定されることが好ましい。図１８の例では、ｙ軸方向に沿った２次側コイル２１２の幅Ｗ２２は、ｙ軸方向に沿った１次側コイル１１２の幅Ｗ１２よりも長くなるように設定されている。このように構成された非接触給電システムによれば、面状に配列された１次側コイル１１２上で２次側コイル２１２の進行方向が切り替わる場合であっても、異なる進行方向ごとに隣接する１次側コイル１１２を早期に非給電時から給電時へと移行させることができる。

【0103】

また、上記の車両用非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムを利用して説明したが、これに限定されるものではなく、上記した他の実施形態の非接触給電システムを車両用非接触給電システムとして適用可能である。

【0104】

Ｋ．第１１実施形態：
上記第６実施形態では、図１１に示すように、受電装置２００が動作周波数ｆ０で変化する磁束を発生する磁束増幅回路２２０ｆと、送電装置１００における待機電流によって発生する磁束の変化から送電装置１００の有無を判定する２次側検出回路２６０とを備える例を示した。これに対して、受電装置２００は、図１９に示すように、磁束増幅回路２２０ｆに代えて起動回路２２０ｋを備えてよく、２次側検出回路２６０に代えて送電装置検出部２６０ｋを備えてよい。本実施形態の受電装置２００は、送電側に設けられる送電装置被検出部１５０を検出することにより、送電装置１００の有無を判定する。

【0105】

起動回路２２０ｋの回路構成は、増幅用コイル２２２に代えて機能が異なる起動用コイル２２２ｋを備える点以外の点は、第６実施形態で示した磁束増幅回路２２０ｆの回路構成と同様である。送電装置検出部２６０ｋは、１次側コイル１１２または１次側コイル１１２の近傍に設けられる送電装置被検出部１５０を検出する。送電装置１００の構成は、さらに送電装置被検出部１５０を備える点以外は、第６実施形態で示した送電装置１００の構成と同様である。

【0106】

本実施形態では、送電装置被検出部１５０は、車両走行路ＲＳ表面上に表示される二次元コードであり、送電装置検出部２６０ｋは、二次元コードを読み取り可能な二次元コードリーダである。二次元コードとしては、例えば、ＱＲコード（登録商標）、マイクロＱＲコード、ｉＱＲコード、ＰＤＦ４１７などの種々の二次元コードを用いることができる。例えば、送電装置被検出部１５０がＱＲコードである場合には、送電装置検出部２６０ｋでは、ＱＲコードを検出可能な撮像部としての検出部２６４ｋがＱＲコードを検出し、検出部２６４ｋによる検出結果を用いて判定回路２６６が送電装置１００の有無を判定する。このように構成した場合でも、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。なお、送電装置被検出部１５０は、車両走行路ＲＳ上に露出している必要はなく、送電装置検出部２６０ｋが認識可能であることを前提に、車両走行路ＲＳ内に配置されてもよい。

【0107】

判定回路２６６が送電装置１００有りと判定すると、駆動制御信号Ｓｍｄをアクティブ状態とし、駆動回路２２９によって起動回路２２０ｋが駆動される。起動回路２２０ｋでは、パルス生成回路２２６から起動用コイル２２２ｆに交流電流が供給され、起動用コイル２２２ｋは動作周波数ｆ０で変化する磁束を発生させる。この結果、第１実施形態で説明したように、起動用コイル２２２ｋの磁束は、送電装置１００の１次側コイル１１２を鎖交する磁束を増加させる。

【0108】

１次側検出回路１２０は、検出回路１２４によって１次側コイル電圧ＶＬ１の閾値Ｖｔｈ以上への増加を検出し、検出信号Ｓｄは非アクティブ状態からアクティブ状態とされる。検出信号Ｓｄがアクティブ状態になると、Ｃ制御回路１２６によって１次側コンデンサ１１４のキャパシタンスＣ１が給電時の状態に設定され、受電装置２００への給電が可能な状態になる。なお、本実施形態では、検出信号Ｓｄの状態が非アクティブ状態の場合には、１次側コイル１１２の待機電流は流されなくてもよい。したがって、本実施形態においても、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことが可能である。また、本実施形態によれば、送電装置１００に待機電流を流すことなく、受電装置２００が送電装置１００を検出することができる。なお、本実施形態において、１次側検出回路１２０が１次側コイル電圧の変化を検出する例を示したが、これに限定されず、１次側コイル１１２に流れるコイル電流の変化を検出する構成としてもよく、磁束増幅回路２２０によって変化する１次側コイル１１２の近傍における磁界（磁束）を検出する構成としてもよい。

【0109】

本実施形態において、１次側共振回路１１０は、さらに、１次側共振回路１１０の入力インピーダンスを可変にするためのインピーダンス可変素子を有してもよい。インピーダンス可変素子は、１次側検出回路１２０の検出値が一定値以上である場合に、入力インピーダンスを小さくして給電を開始してもよい。さらに待機電流を利用することにより、受電装置２００がより容易に送電装置１００を検出することができる。

【0110】

本実施形態において、制御電圧に応じてキャパシタンスが変化する１次側コンデンサ１１４を可変コンデンサ素子として用いられる例を示したが、図５に示す１次側コンデンサ１１４ｂをインピーダンス可変素子とする構成としてもよい。また、１次側コンデンサを一定のキャパシタンスの１次側コンデンサ１１４ｃとし、インピーダンス可変素子１１６を別途有してもよい。

【0111】

本実施形態では、起動用コイル２２２ｋと、パルス生成回路２２６および直流電源２２８を備える起動回路２２０ｋを用いる例を示したが、図２０に示すように、２次側コイル２１２を起動用コイル２２２ｋとして利用し、パルス生成回路２２６および直流電源２２８に代えて、負荷装置２４０に含まれる整流回路２４２ｇおよびバッテリ２４４を起動回路２２０ｋとして利用してもよい。受電装置２００の構成は、２次側検出回路２６０に代えて送電装置検出部２６０ｋが用いられる点以外は、第７実施形態で示した受電装置２００の構成と同様であるので説明を省略する。本実施形態によれば、起動用コイル２２２ｋ、パルス生成回路２２６及び直流電源２２８を省略し、受電装置２００を簡素化することができる。

【0112】

本実施形態において、起動用コイル２２２ｋに流れる電流と、起動用コイル２２２ｋの巻き線の巻数との積が、給電時に２次側コイル２１２に流れる電流と、２次側コイル２１２の巻き線の巻数との積以下となるように設定されていることが好ましい。このように構成することにより、送電装置１００から受電装置２００への給電時の電磁両立性（EMC: electromagnetic compatibility）の規格値を満たすことにより、起動回路２２０ｋが動作する際の電磁両立性の規格値を満たすことができ、回路設計が容易となる。

【0113】

Ｌ．他の実施形態：
（Ｌ１）上記第１１実施形態では、送電装置被検出部１５０がＲＳ表面上に表示される二次元コードであり、送電装置検出部２６０ｋが二次元コードを読み取り可能な二次元コードリーダである例を示した。これに対して、送電装置被検出部１５０は、磁気マーカであってもよく、送電装置検出部２６０ｋは、例えば、ホールセンサや検出用のコイルなど、磁気マーカから発生する磁束を検出可能な磁気マーカ検出器を含むようにしてもよい。送電装置検出部２６０ｋでは、磁気マーカ検出器としての検出部２６４ｋが磁気マーカを検出し、判定回路２６６が検出部２６４ｋによる検出結果を用いて送電装置１００の有無を判定する。このように構成した場合でも、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。

【0114】

また、送電装置被検出部１５０は、ＲＦＩＤ（radio frequency identifier）に用いられるＲＦタグ、ならびに近距離無線通信（NFC: Near field communication）に用いられるＮＦＣタグやＩＣチップであってもよい。ＲＦタグは、電子タグ、ＩＣタグ、無線タグ、ＲＦＩＤタグなどとも呼ばれることがある。送電装置被検出部１５０がＲＦタグである場合には、送電装置検出部２６０ｋは、ＲＦタグに付与された情報を無線通信により取得可能なＲＦリーダを採用することができる。ＲＦリーダには、ＲＦリーダライタ、ＲＦスキャナなど、ＲＦタグを検出可能な種々の装置が含まれる。送電装置被検出部１５０がＮＦＣタグやＩＣチップである場合には、送電装置検出部２６０ｋは、ＮＦＣタグやＩＣチップに付与された情報を無線通信により取得可能なＮＦＣリーダを採用することができる。ＮＦＣリーダには、ＮＦＣリーダライタ、ＮＦＣスキャナなど、ＮＦＣタグを検出可能な種々の装置が含まれる。送電装置検出部２６０ｋでは、ＲＦリーダあるいはＮＦＣリーダとしての検出部２６４ｋがＲＦタグあるいはＮＦＣタグを検出し、判定回路２６６が検出部２６４ｋによる検出結果を用いて送電装置１００の有無を判定する。このように構成した場合でも、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。

【0115】

また、送電装置被検出部１５０には、画像検出に適用可能な送電装置１００の一部分が用いられてもよい。画像検出に適用可能な送電装置１００の一部分としては、例えば、１次側コイル１１２の外形、１次側共振回路１１０を含む車両走行路ＲＳ用のタイル、送電装置１００の表面上に付された検出用の図形・幾何学模様などが挙げられる。この場合には、送電装置検出部２６０ｋは、例えば、送電装置１００の当該部分を撮像可能なカメラを含むようにしてもよい。このように構成することにより、送電装置１００の部品点数を増加することなく、受電装置２００の検出部２６４ｋが送電装置１００を検出することができる。

【0116】

この場合には、送電装置検出部２６０ｋでは、カメラとしての検出部２６４ｋが送電装置１００の当該部分を検出し、検出部２６４ｋによる検出結果を用いて判定回路２６６が送電装置１００の有無を判定する。このように構成した場合でも、送電装置１００と受電装置２００との間で通信によるハンドシェイクを行なうことなく、自動的に送電装置１００から受電装置２００への給電を行なうことができる。

【0117】

（Ｌ２）上記第９実施形態では、図１４に示すように、第１実施形態の送電装置１００には、さらに、共振用コイル１４２および共振用コンデンサ１４４を有する短絡共振回路１４０が、１次側共振回路１１０に対して独立して備えられる例を示した。これに対して、短絡共振回路１４０に代えて、図２１に示すように、共振用コイル１４２が１次側共振回路１１０の１次側コイル１１２に対して直列に接続され、共振用コンデンサ１４４が共振用コイル１４２に対して並列に接続された接続型共振回路１４０Ｌが備えられてもよい。なお、共振用コンデンサ１４４は、可変コンデンサでなくてもよい。

【0118】

この場合において、検出回路１２４は、１次側コイル１１２の端子間に発生する１次側コイル電圧ＶＬ１、あるいは、共振用コイル１４２の端子間に発生するコイル電圧ＶＬ４の増加の有無を検出することで、受電装置２００の有無を検出することができる。なお、検出回路１２４は、１次側コイル電圧ＶＬ１に代えて、１次側コイル１１２に流れるコイル電流の変化を検出してもよく、コイル電圧ＶＬ４に代えて、共振用コイル１４２に流れるコイル電流の変化を検出してもよい。また、１次側コイル電圧ＶＬ１に代えて、磁気センサやコイル等の磁束検出素子１２３を用いて、１次側コイル１１２の近傍における磁界（磁束）の変化を検出してもよく、また、コイル電圧ＶＬ４に代えて、共振用コイル１４２の近傍における磁界（磁束）の変化を検出してもよい。

【0119】

（Ｌ３）本開示において、「共振状態」とは、特定の周波数において、交流電源装置１３０等の電源から出力される電圧、電流よりも、１次側コイル１１２もしくは２次側コイル２１２で発生する電圧、電流が大きくなる状態を意味する。もしくは、電源の皮相電力よりも、１次側コイル１１２もしくは２次側コイル２１２で発生する皮相電力の方が大きくなる状態を意味する。もしくは、電源から出力される電圧、電流の位相差よりも１次側コイル１１２もしくは２次側コイル２１２で発生する電圧、電流の位相差が小さくなる状態、さらには、１次側コイル１１２もしくは２次側コイル２１２の電圧、電流の位相差がゼロになることを意味する。もしくは、１次側コイル１１２と直列に接続された１次側コンデンサ１１４に、特定の周波数で互いに逆向きになる電圧が発生して、電源側から見たときのインピーダンスの虚数成分が低下する状態を意味する。さらには、１次側コイル１１２の電圧と、１次側コンデンサ１１４の電圧とが相殺し、電源側から見たときのインピーダンスの虚数成分がゼロとなってもよい。この場合における「特定の周波数」とは、電源の交流電圧を印加するために必要なインバータの駆動周波数である。

【0120】

（Ｌ４）本開示において、「非共振状態」とは、受電コイルが存在しない状態に等しい状態であり、安全磁束密度以下となった状態を意味する。具体的には、非共振状態とは、人に影響を与えない人体暴露の基準値（ICNIRPなど）以下の状態である。非共振状態において、受電コイルが存在しない場合に、１次側コイル１１２から発せられる磁束が大きくなり、かつ受電側が存在しない場合には、磁束が放射状に発生して、安全な基準値を超える領域が増えることがある。よって、給電対象としての受電装置２００が存在するときだけ、共振状態とすることで安全に運用できる。

【0121】

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】

【0122】

１００，１００Ｊ…送電装置、１１０…１次側共振回路、１１２…１次側コイル、１１４，１１４ｂ，１１４ｃ…１次側コンデンサ、１２０…１次側検出回路、１３０，１３０Ｊ…交流電源装置、１５０…送電装置被検出部、２００…受電装置、２１０…２次側共振回路、２１２…２次側コイル、２１４，２１４ｅ…２次側コンデンサ、２２０，２２０ｆ…磁束増幅回路、２２０ｋ…起動回路、２２２ｋ…起動用コイル、２２６…パルス生成回路、２４０…負荷装置、２６０…２次側検出回路、２６０ｋ…送電装置検出部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【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】