CN110168853A - 非接触供电装置 - Google Patents

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CN110168853A
CN110168853A CN201780064839.3A CN201780064839A CN110168853A CN 110168853 A CN110168853 A CN 110168853A CN 201780064839 A CN201780064839 A CN 201780064839A CN 110168853 A CN110168853 A CN 110168853A
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中尾悟朗
财津俊行
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Abstract

非接触供电装置(1)的受电装置(3)具有以第1频率进行谐振的第1谐振电路(20)、测量来自第1谐振电路(20)的输出电压而求得该输出电压的测量值的电压检测电路(27)、以及将包含表示输出电压的测量值的信息的信号发送到送电装置(2)的发送器(28)。非接触供电装置(1)的送电装置(2)具有以低于第1频率的第2频率进行谐振的第2谐振电路(13)、对第2谐振电路(13)提供具有可调节的开关频率的交流电力的电力供给电路(10)、接收包含表示输出电压的测量值的信息的信号的接收器(16)、以及根据输出电压的测量值来控制开关频率以使第2谐振电路(13)和电力供给电路(10)持续进行软开关工作的控制电路(18)。

Description

非接触供电装置
技术领域
本发明涉及非接触供电装置。
背景技术
以往以来，已经研究了不经由金属的接触点等而通过空间来传输电力的、所谓的非接触供电(也称为无线供电)技术。
作为非接触供电技术之一，已知通过电磁感应来供电的方式。在通过电磁感应来供电的方式中，利用一次串联二次(受电侧)并联电容器方式(以下称为SP方式)(例如，参照非专利文献1)。在SP方式中，在一次侧(送电侧)，电容器与作为变压器的一部分而工作的发送线圈串联连接，在二次侧(受电侧)，电容器与作为变压器的其它部分而工作的接收线圈并联连接。
在SP方式中，由受电侧的接收线圈和电容器构成的谐振电路进行并联谐振，因而来自谐振电路的输出成为恒流输出。因此，与在受电侧为恒压输出的、一次串联二次串联电容器方式(以下称为SS方式)相比，SP方式一般难以控制。这是由于一般的电子装置是以恒压而被控制的。此外，若将送电侧的串联谐振用于电力传递，则在送电侧的发送线圈和受电侧的接收线圈之间的耦合度非常低的状态(例如，耦合度k<0.2)下，在供电时送电侧的谐振电流增大，并且能量传输效率降低。因此，在不能维持耦合度高的状态的用途中，优选不将送电侧的串联谐振用于电力传递。此外，在不利用送电侧的串联谐振的情况下，将受电侧设为并联谐振能够传递较大的电力。因此，在耦合度非常低的情况下，在非接触供电装置中，优选成为受电侧的谐振电路主要承担电力传递的电路结构。即，与SS方式相比基于SP方式的电路结构能够提高电力传递效率。
另一方面，在SP方式中，已经提出了通过将送电侧和受电侧的谐振电路的电容器的电容设为适当的值而使受电侧的输出电压为恒压的技术(例如，参照非专利文献2)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：远井他、“基于非接触供电的最大效率的耦合系数k和线圈Q的表现”、电气学会研究会资料.SPC、半导体电力变换研究会、2011年非专利文献2：藤田他、“使用串联以及并联谐振电容器的非接触供电系统”、电气学会论文志D(产业应用部门志)、Vol.127、No.2、pp.174-180、2007年
发明内容
发明要解决的课题
然而，即使是非专利文献2中公开的技术，由于用于输出电压成为恒压的谐振电路的电容器的电容依赖于耦合度，因此在耦合度动态变化的环境中使用非接触供电装置的情况下，难以应用该技术。
因此，本发明的目的在于提供一种即使发送线圈和接收线圈之间的耦合度动态变化，也能够抑制能量传输效率的降低的非接触供电装置。
用于解决课题的手段
作为本发明的一个方式，提供具有送电装置和从送电装置通过非接触而被传输电力的受电装置的非接触供电装置。在该非接触供电装置中，受电装置具有：第1谐振电路，其具有接收来自送电装置的电力的接收线圈和与接收线圈并联连接的第1谐振电容器，并且以第1频率进行谐振；电压检测电路，测量来自第1谐振电路的输出电压，从而求得该输出电压的测量值；以及发送器，将包含表示输出电压的测量值的信息的信号发送到送电装置，送电装置具有：第2谐振电路，其具有向受电装置提供电力的发送线圈和与发送线圈串联连接的第2谐振电容器，并且以低于第1频率的第2频率进行谐振；电力供给电路，对第2谐振电路提供具有可调节的开关频率的交流电力；接收器，接收包含表示输出电压的测量值的信息的信号；以及控制电路，根据输出电压的测量值来控制开关频率，以使第2谐振电路和电力供给电路持续进行软开关工作。
在该非接触供电装置中，优选送电装置的控制电路在包含发送线圈和接收线圈之间的设想的耦合度中的第1频率且不包含第2频率的频率的范围内控制开关频率。
在这种情况下，优选控制开关频率的频率的范围被设定为该频率的范围的下限频率成为设想的耦合度的最小值下的第1频率。然后，若输出电压的测量值超过第1电压，则优选控制电路将开关频率设定为该频率的范围的上限频率。
此外，在该非接触供电装置中，优选送电装置的控制电路控制开关频率，以使输出电压的测量值与第1谐振电路进行谐振时的输出电压的差变小。
发明效果
本发明涉及的非接触供电装置达到即使发送线圈和接收线圈之间的耦合度动态变化也能够抑制能量传输效率的降低的效果。
附图说明
图1(A)是表示在SP方式中，受电侧的谐振电路的谐振频率大于送电侧的谐振电路的谐振频率时的、受电侧的谐振电路的输出电压的频率特性的一例的图。图1(B)是表示在SP方式中，送电侧的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率大致相等时的、受电侧的谐振电路的输出电压的频率特性的一例的图。
图2(A)表示将送电侧和受电侧的谐振电路设为与图1(A)相同的谐振电路时的、流过发送线圈的电流的频率特性。图2(B)表示将送电侧和受电侧的谐振电路设为与图1(B)相同的谐振电路时的、流过发送线圈的电流的频率特性。
图3是本发明的一个实施方式涉及的非接触供电装置的概要结构图。
图4是表示开关频率的控制与每一个耦合度的输出电压的频率特性的关系的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一个实施方式涉及的非接触供电装置。该非接触供电装置按照SP方式从送电装置向受电装置供电。在此，发明者着眼于：若使送电装置的谐振电路的谐振频率与受电装置的谐振电路的谐振频率彼此接近，虽然可供电的最大电力增加，但特别在耦合度低的情况下，流过送电装置的谐振电路所包含的发送线圈的电流也增加，并且能量传输效率不一定提高。
图1(A)是表示在SP方式中，受电侧的谐振电路的谐振频率大于送电侧的谐振电路的谐振频率时的、受电侧的谐振电路的输出电压的频率特性的一例的图。此外，图1B是表示在SP方式中，送电侧的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率大致相等时的、受电侧的谐振电路的输出电压的频率特性的一例的图。在图1(A)和图1(B)中，横轴表示频率，纵轴表示电压。然后，图1(A)所示的曲线图101表示受电侧的谐振电路的谐振频率大于送电侧的谐振电路的谐振频率时的、受电侧的谐振电路的输出电压的频率特性。此外，图1(B)所示的曲线图102表示送电侧的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率大致相等时的、受电侧的谐振电路的输出电压的频率特性。如曲线图101所示，在受电侧的谐振电路的谐振频率大于送电侧的谐振电路的谐振频率的情况下，在送电侧的谐振电路的谐振频率f1、或受电侧的谐振电路的谐振频率f2中，输出电压达到峰值。另一方面，如曲线图102所示，在送电侧的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率大致相等的情况下，在发送侧和受电侧公共的谐振频率f3中，输出电压达到峰值。然后，该峰值电压比在受电侧的谐振电路的谐振频率大于送电侧的谐振电路的谐振频率的情况下的、哪一个电压的峰值都大。
图2(A)表示将送电侧和受电侧的谐振电路设为与图1(A)相同的谐振电路时的、流过送电侧的谐振电路的发送线圈的电流的频率特性。此外，图2(B)表示将送电侧和受电侧的谐振电路设为与图1(B)相同的谐振电路时的、流过送电侧的谐振电路的发送线圈的电流的频率特性。在图2(A)和图2(B)中，横轴表示频率，纵轴表示电流。然后，图2(A)所示的曲线图201表示与图1(A)所示的受电侧的谐振电路的输出电压的频率特性对应的、流过发送线圈的电流的频率特性。此外，图2(B)所示的曲线图202表示与图1(B)所示的受电侧的谐振电路的输出电压的频率特性对应的、流过发送线圈的电流的频率特性。如曲线图201和202所示，即使受电侧的谐振电路的输出电压相同，在送电侧的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率大致相等的情况下，流过发送线圈的电流变大。例如，如曲线图101和102所示，在受电侧的谐振电路的谐振频率大于送电侧的谐振电路的谐振频率的情况下的、受电侧的谐振频率f2处的输出电压和在送电测的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率大致相等的情况下的、频率f4处的输出电压大致相等。相对于此，如曲线图201和曲线图202所示，相比于在受电侧的谐振电路的谐振频率大于送电侧的谐振电路的谐振频率的情况下的、谐振频率f2处的流过发送线圈的电流值I1，在送电侧的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率大致相等的情况下的、频率f4处的流过发送线圈的电流值I2更大。由此可知，相比于使送电侧的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率相等，使受电侧的谐振电路的谐振频率大于送电测的谐振电路的谐振频率时能量传输效率会提高。其原因在于，在送电侧的谐振电路的谐振频率与受电侧的谐振电路的谐振频率相等的情况下，发送线圈和接收线圈之间的耦合度越低，发送线圈和接收线圈之间的互感越小，其结果为，流过发送线圈的电流与负载无关而增加。
因此，在该非接触供电装置中，设定送电侧和受电侧的谐振电路的各电路元件常数，以使受电侧的谐振电路的谐振频率高于送电侧的谐振电路的谐振频率。然后，该非接触供电装置通过在根据设想的耦合度而设定的、包含受电侧的谐振电路的谐振频率且不包含送电侧的谐振电路的谐振频率的频率的范围内控制送电侧的谐振电路的开关频率，从而控制流过发送线圈的电流。进一步地，该非接触供电装置通过测量受电侧的谐振电路的输出电压，并且控制开关频率以使该测量值不超过规定的阈值，从而能够使得发送侧的谐振电路持续进行软开关工作。
图3是本发明的一个实施方式涉及的非接触供电装置的概要结构图。如图3所示，非接触供电装置1具有送电装置2和从送电装置2经由空间而被供电的受电装置3。送电装置2包括电力供给电路10、具有电容器14和发送线圈15的谐振电路13、接收器16、栅极驱动器17和控制电路18。另一方面，受电装置3包括具有接收线圈21和电容器22的谐振电路20、整流平滑电路23、负载电路26、电压检测电路27和发送器28。
首先，说明送电装置2。
电力供给电路10向谐振电路13提供具有可调节的开关频率的交流电力。为此，电力供给电路10具有直流电源11和两个开关元件12-1、12-2。
直流电源11提供具有规定的电压的直流电力。为此，直流电源11例如可以具有电池。或者，直流电源11可以具有连接到商用的交流电源且用于将从该交流电源提供的交流电力转换成直流电力的全波整流电路和平滑电容器。
两个开关元件12-1、12-2串联连接在直流电源11的正极侧端子和负极侧端子之间。此外，在本实施方式中，开关元件12-1连接到直流电源11的正极侧，另一方面，开关元件12-2连接到直流电源11的负极侧。各开关元件12-1、12-2例如能够设为n沟道型的MOSFET。然后，开关元件12-1的漏极端子连接到直流电源11的正极侧端子，开关元件12-1的源极端子连接到开关元件12-2的漏极端子。此外，开关元件12-2的源极端子连接到直流电源11的负极侧端子。进一步地，开关元件12-1的源极端子和开关元件12-2的漏极端子经由电容器14连接到发送线圈15的一端，开关元件12-2的源极端子直接连接到发送线圈15的另一端。
此外，各开关元件12-1、12-2的栅极端子经由栅极驱动器17连接到控制电路18。进一步地，各开关元件12-1、12-2的栅极端子分别经由电阻R1、R2连接到源极端子，以确保在被施加了导通电压时该开关元件导通。然后，各开关元件12-1、12-2按照来自控制电路18的控制信号，通过可调整的开关频率而交替地被导通/断开。由此，从直流电源11被提供的直流电力通过电容器14的充放电而被转换成交流电力，并且被提供到由电容器14和发送线圈15构成的谐振电路13。
谐振电路13为第2谐振电路的一例，并且为由相互串联连接的电容器14和发送线圈15形成的LC谐振电路。
电容器14的一端连接到发送线圈15的一端，电容器14的另一端连接到直流电源11的负极侧端子和开关元件12-2的源极端子。此外，发送线圈15的另一端连接到开关元件12-1的源极端子和开关元件12-2的漏极端子。另外，电容器14和发送线圈15的连接顺序可以替换。
然后，谐振电路13经由该空间将从电力供给电路10提供的交流电力传输到受电装置3的谐振电路20。
接收器16每当从受电装置3的发送器28接收无线信号时，从该无线信号中提取表示受电装置3的谐振电路20的输出电压的测量值的信息，并将其输出到控制电路18。为此，接收器16例如具有遵照规定的无线通信标准而接收无线信号的天线、对该无线信号进行解调的通信电路。另外，规定的无线通信标准能够设为例如ISO/IEC 15693、ZigBee(注册商标)、或蓝牙(Bluetooth)(注册商标)。
栅极驱动器17从控制电路18接收用于切换各开关元件12-1、12-2的导通/断开的控制信号，并根据该控制信号来使施加到各开关元件12-1、12-2的栅极端子的电压变化。即，若栅极驱动器17获取用于导通开关元件12-1的控制信号，则向开关元件12-1的栅极端子施加相对高的电压以使开关元件12-1导通，并且来自直流电源11的电流流过开关元件12-1。另一方面，若栅极驱动器17获取用于断开关元件12-1的控制信号，则向开关元件12-1的栅极端子施加相对低的电压以使开关元件12-1断开，并且来自直流电源11的电流不流过开关元件12-1。栅极驱动器17关于开关元件12-2也同样地控制施加到栅极端子的电压。
控制电路18例如具有非易失性的存储电路和易失性的存储电路、运算电路、用于连接到其它的电路的接口电路。然后，控制电路18在每当从接收器16获取输出电压的测量值时，根据该测量值来控制电力供给电路10和谐振电路13的开关频率。
为此，在本实施方式中，控制电路18控制各开关元件12-1、12-2，以使开关元件12-1和开关元件12-2交替导通，并且在与开关频率对应的一个周期内，开关元件12-1导通的期间与开关元件12-2导通的期间相等。另外，为了防止开关元件12-1和开关元件12-2同时导通且直流电源11被短路的情况，控制电路18可以设置在切换开关元件12-1和开关元件12-2的导通/断开时两个开关元件均断开的死区时间。
另外，稍后说明控制电路18对开关元件12-1、12-2的控制的细节。
接着，将说明受电装置3。
谐振电路20为第1谐振电路的一例，并且为由相互并联连接的接收线圈21和电容器22构成的LC谐振电路。然后，谐振电路20具有的接收线圈21的一端连接到电容器22的一端且连接到整流平滑电路23的其中一个输入端子。此外，接收线圈21的另一端连接到电容器22的另一端且连接到整流平滑电路23的另一个输入端子。
接收线圈21通过与流过送电装置2的发送线圈15的交流电流进行谐振来从发送线圈15接收电力。然后，接收线圈21经由电容器22将接收到的电力输出到整流平滑电路23。另外，接收线圈21的匝数和送电装置2的发送线圈15的匝数可以相同，或者也可以不同。此外，在本实施方式中，各线圈的电感和各电容器的静电电容被设定为使得谐振电路20的谐振频率高于送电装置2的谐振电路13的谐振频率。即，设定各线圈的电感和各电容器的静电电容以满足以下式子的关系。
【数1】
在此，Cb是电容器14的静电电容，L1是发送线圈15的电感。然后，fr1是谐振电路13的谐振频率。此外，Cp是电容器22的静电电容，L2是接收线圈21的电感。Lr2是使送电线圈15发生短路时的接收线圈21的电感，k是发送线圈15和接收线圈21之间的耦合度。然后，fr2是谐振电路20的谐振频率。例如，设置各线圈的电感和各电容器的静电电容，以使fr1＝10kHz，且在设想的耦合度(例如，k＝0.1～0.5)下fr2＝100kHz。
电容器22的一端连接到接收线圈21，另一端连接到整流平滑电路23。然后，电容器22将由接收线圈21接收到的电力输出到整流平滑电路23。
整流平滑电路23包括具有桥式连接的四个二极管的全波整流电路24和平滑电容器25，其对由接收线圈21和电容器22接收到的电力进行整流并使之平滑，从而转换成直流电力。然后，整流平滑电路23将该直流电力输出到负载电路26。
电压检测电路27以规定的周期来测量全波整流电路24的两个端子之间的输出电压。由于全波整流电路24的两个端子之间的输出电压一对一对应于谐振电路20的输出电压，因此全波整流电路24的两个端子之间的输出电压的测量值间接地成为谐振电路20的输出电压的测量值。例如能够设电压检测电路27为能够检测直流电压的公知的各式各样的电压检测电路的任意一种。另外，规定的周期例如被设定为比与送电装置2的谐振电路13的开关频率的设想的最小值相当的周期长的周期，例如10msec～1sec。然后，电压检测电路27向发送器28输出表示该输出电压的测量值的电压检测信号。
每当从电压检测电路27接收电压检测信号时，发送器28生成包含表示由该电压检测信号表示的输出电压的测量值的信息的无线信号，并将该无线信号发送到送电装置2的接收器16。为此，发送器28例如具有遵照规定的无线通信标准而生成无线信号的通信电路和输出该无线信号的天线。另外，与接收器16同样地，规定的无线通信标准能够设为例如ISO/IEC 15693、ZigBee(注册商标)、或蓝牙(注册商标)。此外，表示输出电压的测量值的信息例如能够设为输出电压的测量值其本身，或者设为将输出电压的测量值的可取值的范围划分成多个等级时的、表示测量值所属的等级的信息。在这种情况下，等级能够设为例如小于基准电压、基准电压以上且小于上限电压、以及上限电压以上。另外，稍后说明基准电压和上限电压。
以下，说明非接触供电装置1的工作的细节。
在本实施方式中，送电装置2的控制电路18在每当从接收器16获取输出电压的测量值时，在规定的频率范围内控制开关频率、即各开关元件12-1、12-2的导通/断开的切换周期。例如，为了增大受电装置3能够获取的电力，规定的频率范围优选被设定为包含设想的耦合度中的、受电装置3的谐振电路20的谐振频率fr2。此外，为了抑制流过送电装置2的谐振电路13的发送线圈15的电流增大而能量传输效率降低的情况，规定的频率范围的下限频率被设定为高于谐振电路13的谐振频率fr1。
在此，根据(1)式可知，耦合度k越大，受电装置3的谐振电路20的谐振频率fr2越高。此外，负载电路26的电阻越大，全波整流电路24具有的二极管的导通角越窄，其结果为，由于难以受到接收线圈21的静电电容的影响，因此谐振频率fr2变高。
因此，规定的频率范围的下限频率fmin例如能够设为与在执行供电的情况下设想的耦合度的最小值和设想的负载电路26的电阻的最小值对应的谐振频率fr2。此外，规定的频率范围的上限频率fmax优选被设定为比与设想的耦合度的最大值和设想的负载电路26的电阻的最大值对应的谐振频率fr2更高的频率。另外，在负载电路26的电阻值为恒定、或者负载电路26的电阻值的变动为可忽略的程度的情况下，下限频率fmin能够设为与设想的耦合度的最小值对应的谐振频率fr2。。
此外，为了抑制流过发送线圈15的电流而提高能量传输效率，控制电路18控制开关频率以使电压检测电路27的电压的测量值接近于基准电压。在此，基准电压能够设为例如在谐振频率fr2与下限频率fmin相等时的谐振电路20的输出电压。
此外，为了提高能量传输效率，优选送电装置2的电力供给电路10和谐振电路13持续进行软开关(感应性)工作。为了电力供给电路10和谐振电路13进行软开关工作，优选流过发送线圈15的电流的相位滞后于开关电压的相位。由此，例如，在开关元件12-1导通时，由于电流从开关元件12-1的源极端子流向漏极端子，因此电力供给电路10和谐振电路13进行软开关工作，并且抑制了开关损耗的发生。
但是，耦合度与由以下的(2)式所表示的接收线圈21的Q值的乘积(以下称为kQ乘积)越大，流过发送线圈15的电流的相位越相对地提前。
【数2】
在此，R表示负载电路26的电阻值。然后，kQ乘积若大于规定的值，则流过发送线圈15的电流的相位提前于开关电压的相位，并且电力供给电路10和谐振电路13成为硬开关(电容性)工作，能量传输效率降低。此外，kQ乘积越大，谐振电路20的输出电压越高。由此，能够根据电压检测电路27的电压的测量值而知晓电力供给电路10和谐振电路13的工作是成为软开关工作还是硬开关工作。
因此，在本实施方式中，预先设定相对于电压检测电路27的输出电压的测量值的上限电压Vth。然后，该上限电压Vth被设定为从电力供给电路10和谐振电路13进行软开关工作时的全波整流电路24的两个端子之间的输出电压的最大值中减去规定的偏置电压(例如，对该输出电压的最大值乘以了0.005～0.02后的值)后的值。然后，控制电路18通过控制开关频率以使电压检测电路27的输出电压的测量值成为上限电压Vth以下，使得电力供给电路10和谐振电路13能够持续进行软开关工作，从而抑制能量传输效率的降低。
另外，上限频率fmax、下限频率fmin、基准电压Vr和上限电压Vth预先存储在控制电路18具有的非易失性的存储器中。
图4是表示开关频率的控制和各耦合度的输出电压的频率特性的关系的一例的图。在图4中，横轴表示频率，纵轴表示电压。曲线图401～404分别表示耦合度k1～k4时的全波整流电路24的两个端子之间的输出电压的频率特性。其中，k1<k2<k3<k4，耦合度k1是设想的耦合度的最小值，耦合度k4是设想的耦合度的最大值。
在发送线圈15和接收线圈23的耦合度为k1的情况下，控制电路18通过将开关频率控制成下限频率fmin，从而如状态411所示的那样，输出电压变为基准电压Vr，并且能够不降低能量传输效率而向受电装置3供电。在此，若送电装置2和受电装置3的位置关系发生变化而耦合度从k1变为k2，则如状态412所示的那样，即使电力供给电路10和谐振电路13以下限频率fmin进行开关工作，输出电压也会升高。然而，在这种情况下，由于输出电压未超过上限电压Vth，因此控制电路18通过使开关频率每一次上升规定的频率变更量(例如，5kHz～10kHz)，从而如状态413所示的那样，能够使输出电压接近于基准电压Vr。
另一方面，若送电装置2和受电装置3的位置关系发生变化而耦合度从k1变为k3，则如状态414所示的那样，输出电压接近于上限电压Vth。因此，随着控制电路18使开关频率每一次上升规定的频率变更量，输出电压将超过上限电压Vth。因此，若输出电压的测量值达到上限电压Vth，则控制电路18通过将开关频率设定为上限频率fmax来降低输出电压。另外，在这种情况下，由于上限频率fmax高于谐振电路20的谐振频率，因此如状态415所示的那样，输出电压将低于基准电压Vr。因此，在将开关频率设定为上限频率fmax之后，如状态416所示的那样，控制电路18只要在输出电压的测量值达到基准电压Vr为止使开关频率每一次降低规定的频率变更量即可。
此外，若送电装置2和受电装置3的位置关系发生变化而耦合度从k1变为k4，则输出电压超过上限电压Vth。因此，在这种情况下，控制电路18将开关频率设定为上限频率fmax。由此，如状态417所示的那样，输出电压接近于基准电压Vr。
另外，在输出电压的测量值低于基准电压Vr的情况下，控制电路18只要在输出电压的测量值达到基准电压Vr为止使开关频率每一次降低规定的频率变更量即可。
若总结以上的工作，在电压检测电路27的输出电压的测量值小于基准电压Vr的情况下，控制电路18使开关频率降低规定频率。另一方面，在输出电压的测量值高于基准电压Vr且低于上限电压Vth的情况下，控制电路18使开关频率增加规定频率。然后，在输出电压的测量值变为上限电压Vth以上的情况下，控制电路18将开关频率设定为上限频率fmax。另外，在输出电压的测量值与基准电压Vr的差的绝对值在规定的允许范围(例如，基准电压Vr的±3～5％)内的情况下，控制电路18可以不改变开关频率。
另外，即使使开关频率低于受电装置3的谐振电路20的谐振频率fr2，谐振电路20的输出电压和全波整流电路24的两个端子之间的输出电压也降低。因此，根据变形例，开关频率被调整的频率范围的上限频率fmax可以被设定为设想的耦合度的最小值下的受电装置3的谐振电路20的谐振频率fr2。在这种情况下，该频率范围的下限频率fmin被设定为比送电装置2的谐振电路13的谐振频率fr1高的频率。在这种情况下，若耦合度变高，其结果输出电压的测量值变得高于基准电压Vr，则控制电路18只要使开关频率每一次降低规定的频率变更量即可。此外，若输出电压的测量值达到上限电压Vth，则控制电路18只要将开关频率设定为下限频率fmin即可。相反地，在输出电压的测量值低于基准电压Vr的情况下，控制电路18可以使开关频率每一次上升规定的频率变更量。
如上所述，该非接触供电装置通过设定各谐振电路的电路元件常数以使受电装置的谐振电路的谐振频率大于送电装置的谐振电路的谐振频率，从而抑制流过发送线圈的电流的增加。此外，该非接触供电装置监视受电装置的谐振电路的输出电压，并控制开关频率以使该输出电压低于上限电压，从而能够使得送电装置的电力供给电路和谐振电路持续进行软开关工作。进一步地，该非接触供电装置通过控制开关频率以使输出电压的测量值接近于受电装置的谐振电路进行谐振时的输出电压，从而能够使得送电装置通过接近于受电装置的谐振电路的谐振频率的开关频率来持续进行工作。由此，即使发送线圈和接收线圈的耦合度动态地发生变化，该非接触供电装置也能够抑制能量传输效率的降低。
另外，根据变形例，电压检测电路27可以测量平滑电容器25的两个端子之间的输出电压。在这种情况下，电压检测电路27的端子的一端连接到平滑电容器25的一端和负载电路26的一端之间，并且电压检测电路27的端子的另一端连接到平滑电容器25的另一端和负载电路26的另一端之间即可。
此外，在电压检测电路27为能够测量交流电压的电路的情况下，电压检测电路27可以直接测量谐振电路20的两个输出端子之间的输出电压。
此外，根据其它的变形例，输出电压的测量值和基准电压之间的差的绝对值越大，控制电路18越可以增大开关频率的变更量。由此，控制电路18能够在短时间内使输出电压接近于基准电压。
进一步地，在送电装置2中，若向谐振电路13提供交流电力的电力供给电路为能够可变地调节开关频率的电路，则其也可以具有与上述的实施方式不同的电路结构。
此外，在能够通过有线来连接送电装置2的接收器16和受电装置3的发送器28的情况下，接收器16和发送器28分别具有能够通过有线来对包含表示输出电压的测量值的信息的信号进行通信的通信电路即可。
像这样，本领域技术人员在本发明的范围内能够根据实施的方式进行各式各样的改变。
标号说明
1 非接触供电装置
2 送电装置
10 电力供给电路
11 直流电源
12-1、12-2 开关元件
13 谐振电路
14 电容器
15 发送线圈
16 接收器
17 栅极驱动器
18 控制电路
3 受电装置
20 谐振电路
21 接收线圈
22 电容器
23 整流平滑电路
24 全波整流电路
25 平滑电容器
26 负载电路
27 电压检测电路
28 发送器

Claims (4)

1.一种非接触供电装置，其具有送电装置和从所述送电装置通过非接触而被传输电力的受电装置，
所述受电装置具有：
第1谐振电路，其具有接收来自所述送电装置的电力的接收线圈和与所述接收线圈并联连接的第1谐振电容器，并且以第1频率进行谐振；
电压检测电路，测量来自所述第1谐振电路的输出电压，从而求得该输出电压的测量值；以及
发送器，将包含表示所述输出电压的测量值的信息的信号发送到所述送电装置，
所述送电装置具有：
第2谐振电路，其具有向所述受电装置提供电力的发送线圈和与所述发送线圈串联连接的第2谐振电容器，并且以低于所述第1频率的第2频率进行谐振；
电力供给电路，对所述第2谐振电路提供具有可调节的开关频率的交流电力；
接收器，接收包含表示所述输出电压的测量值的信息的信号；以及
控制电路，根据所述输出电压的测量值来控制所述开关频率，以使所述第2谐振电路和所述电力供给电路持续进行软开关工作。
2.如权利要求1所述的非接触供电装置，
所述控制电路在包含所述发送线圈和所述接收线圈之间的设想的耦合度中的所述第1频率且不包含所述第2频率的频率的范围内控制所述开关频率。
3.如权利要求2所述的非接触供电装置，
所述频率的范围被设定为该频率的范围的下限频率成为所述设想的耦合度的最小值下的所述第1频率，
若所述输出电压的测量值超过第1电压，则所述控制电路将所述开关频率设定为所述频率的范围的上限频率。
4.如权利要求1至3的任一项所述的非接触供电装置，
所述控制电路控制所述开关频率，以使所述输出电压的测量值与所述第1谐振电路进行谐振时的所述输出电压的差变小。
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