JP2013005699A - 非接触式給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号の検出精度を高めることにともない負荷機器に供給される電力が低下することを抑制することが可能な非接触式給電装置を提供する。
【解決手段】非接触式給電装置１の受電装置４０は、１次コイル２１の誘起電圧を変更する負荷変調部７０を有する。負荷変調部７０の負荷として、小さい方から順に第１負荷と、第２負荷と、第３負荷とし、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態として第１負荷と第２負荷とを交互に選択する形態を第１切替形態とし、第１負荷と第３負荷とを交互に選択する形態を第２切替形態とする。そして、負荷電流が少ないときかつ受電装置４０の信号を送電装置１０に送信するとき、負荷変調部７０を第１切替形態に設定する。また負荷電流が少ないときかつ受電装置４０の信号を送電装置１０に送信するとき、負荷変調部７０を第２切替形態に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、１次コイルを有する送電装置および２次コイルを有する受電装置を含むこと、ならびに受電装置は、負荷の大きさを変更する負荷変調部、および負荷機器に供給する電力を変更する給電制御部を含むことを条件とする非接触式給電装置に関する。

特許文献１の非接触式給電装置の受電装置は、負荷変調部の負荷を変更することにより、２次電池の充電状態の情報等を信号として送電装置に送信する。一方、送電装置は、受電装置から送信される信号を１次コイルの誘起電圧に基づいて検出する。

ところで、受電装置に設けられる２次電池への供給電流が大きいとき、負荷変調部の負荷の変化に応じて生じる１次コイルの誘起電圧の変化が小さくなるため、送電装置において同変化がノイズとして検出される可能性が高くなる。

そこで、上記非接触式給電装置の受電装置は、信号の検出精度の低下を抑制するため、２次電池への供給電流が所定値を超えるとき、２次電池への供給電流を低下させる制御を実行する。

特許４４１３２３６号公報

上記制御を実行した場合には、信号の検出精度が低下することは抑制されるが、２次電池の充電時間が長くなる。
また、負荷器機として２次電池とは別の機器を備える非接触式給電装置において、上記制御と同様の制御を実行した場合にも類似の問題が生じる。例えば、送電装置から送電される電力により駆動する電動機器を受電装置に備える非接触式給電装置においては、電動機器への供給電力が低下することにより同機器の出力が低下する。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、信号の検出精度を高めることにともない負荷機器に供給される電力が低下することを抑制することが可能な非接触式給電装置を提供することにある。

上記目的を達成するための手段を以下に記載する。
・本発明の非接触式給電装置は、１次コイルを有する送電装置および２次コイルを有する受電装置を含むこと、ならびに前記受電装置は、負荷の大きさを変更する負荷変調部、および負荷機器に供給する電力を変更する給電制御部を含むことを条件とし、前記負荷変調部により選択されて互いに大きさが異なる３種類の負荷を第１負荷、第２負荷、および第３負荷とし、これら各負荷について前記第１負荷、前記第２負荷、および前記第３負荷の順に負荷が大きいものとして、前記負荷機器に供給する電流が大きいとき、かつ前記受電装置から前記送電装置に信号を送信するとき、前記第１負荷および前記第３負荷を交互に選択し、前記負荷機器に供給する電流が小さいとき、かつ前記受電装置から前記送電装置に信号を送信するとき、前記第１負荷および前記第２負荷を交互に選択することを特徴としている。

・この非接触式給電装置においては、前記負荷機器に供給する電流が大きいとき、かつ前記受電装置から前記送電装置に信号を送信するときに前記送電装置から前記受電装置に供給する電力を電力Ａとし、前記負荷機器に供給する電流が小さいとき、かつ前記受電装置から前記送電装置に信号を送信するときに前記送電装置から前記受電装置に供給する電力を電力Ｂとして、前記電力Ａを前記電力Ｂよりも大きくすることが好ましい。

・この非接触式給電装置においては、前記負荷変調部は、前記２次コイルに対して並列に配置される複数の抵抗、および同複数の抵抗のそれぞれに対応する複数のスイッチング素子を含み、同複数のスイッチング素子の制御により前記２次コイルに接続する抵抗の数を変更することにより、前記第１負荷、前記第２負荷、および前記第３負荷を選択することが好ましい。

本発明によれば、信号の検出精度を高めることにともない負荷機器に供給される電力が低下することを抑制することが可能な非接触式給電装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の非接触式給電装置について、同装置の回路構成を示す回路図。 同実施形態の非接触式給電装置について、１次コイルに生じる誘起電圧を示すグラフ。 同実施形態の非接触式給電装置について、負荷変調制御の手順を示すフローチャート。 同実施形態の非接触式給電装置について、負荷変調制御の一実行態様を示すタイムチャート。

図１を参照して、非接触式給電装置１の全体の構成について説明する。
非接触式給電装置１には、電力を伝送する１次コイル２１を有する送電装置１０と、送電装置１０からの電力を受電する２次コイル５１、および同電力を充電する２次電池９０を有する受電装置４０とが設けられている。なお、２次電池９０は「負荷機器」に相当する。

送電装置１０は、２次コイル５１に供給する電力を制御する１次側回路２０を有する。
受電装置４０は、２次コイル５１を介して２次電池９０に供給する電力を制御する２次側回路５０を有する。

１次側回路２０および２次側回路５０の構成について説明する。
１次側回路２０は、１次コイル２１と、１次コイル２１に交番電力を供給する発振部２２と、発振部２２を制御する送電制御部３０と、１次コイル２１に並列に接続されるコンデンサ２３とを有する。１次コイル２１とコンデンサ２３とにより共振回路２４を構成している。

発振部２２は、１次コイル２１に接続された複数のトランジスタを有する。
送電制御部３０は、発振部２２のトランジスタのオン状態およびオフ状態を交互に選択するオンオフ制御を実行する駆動制御部３１と、１次コイル２１の電圧を検出する電圧検出部３２と、１次コイル２１の誘起電圧を検出する波形検出部３３とを有する。

駆動制御部３１は、１次コイル２１を介して受電装置４０に電力を伝送するとき、所定周波数の交番電力を生成するための周波数指令信号を発振部２２に送信する。発振部２２は、周波数指令信号に基づいて所定周波数の交流電力を１次コイル２１に発生させる。

電圧検出部３２は、１次コイル２１の電圧から１次コイル２１の誘起電圧の波形を波形検出部３３に送信する。
波形検出部３３は、電圧検出部３２から送信された１次コイル２１の誘起電圧の波形をモニタすることにより送電装置１０からみた受電装置４０側の負荷（以下、「受電負荷ＬＡ」）の変化態様を検出する。なお、受電負荷ＬＡは、受電装置４０が必要とする電力に相当するものである。

２次側回路５０は、２次コイル５１と、２次コイル５１に生じる交番電力を直流電力に整流する整流回路５２と、２次電池９０の充電状態に応じて２次電池９０に供給される直流電力を制御する給電制御部８０とを有する。またこの他に、受電装置４０の情報を電圧信号として送電装置１０に送信するため、２次コイル５１に生じる交番電力を変化させる負荷変調部７０と、給電制御部８０および負荷変調部７０を制御する受電制御部６０とを有する。

給電制御部８０は、整流回路５２により整流された直流電力の電圧を制御するＤＣ−ＤＣコンバータ８１と、２次電池９０への直流電力の供給および遮断を切り替えるトランジスタ８２とを有する。

負荷変調部７０は、２次コイル５１と２次電池９０とに並列に接続されている。負荷変調部７０は、受電負荷ＬＡを変更する基準抵抗７１および付加抵抗７３と、基準抵抗７１への電力の供給および遮断を切り替える基準トランジスタ７２および付加抵抗７３への電力の供給および遮断を切り替える付加トランジスタ７４とを有する。基準抵抗７１および基準トランジスタ７２は直列に接続されている。付加抵抗７３および付加トランジスタ７４は直列に接続されている。基準抵抗７１および基準トランジスタ７２と、付加抵抗７３および付加トランジスタ７４とは並列に接続されている。また、基準抵抗７１の抵抗値と付加抵抗７３の抵抗値とは互いに等しい。なお、基準抵抗７１および付加抵抗７３は「２次コイルに並列に接続された抵抗」に相当する。また、基準トランジスタ７２および付加トランジスタ７４は「スイッチング素子」に相当する。

ここで、負荷変調部７０の負荷を次のように定義する。なお、負荷変調部７０の負荷とは、負荷変調部７０に供給される電力に相当する。
（Ａ）基準トランジスタ７２および付加トランジスタ７４がオフ状態、すなわち基準抵抗７１および付加抵抗７３に電流が供給されないときの負荷変調部７０の負荷を「第１負荷」とする。
（Ｂ）基準トランジスタ７２がオン状態かつ付加トランジスタ７４のオフ状態のとき、すなわち基準抵抗７１に電流が供給され、かつ付加抵抗７３に電流が供給されないときの負荷変調部７０の負荷を「第２負荷」とする。なお、第２負荷は第１負荷よりも大きい。
（Ｃ）基準トランジスタ７２および付加トランジスタ７４がオン状態のとき、すなわち基準抵抗７１および付加抵抗７３に電流が供給されるときの負荷変調部７０の負荷を「第３負荷」とする。なお、第３負荷は第２負荷よりも大きい。

また、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を次のように定義する。
（Ａ）負荷変調部７０の負荷を第１負荷と第２負荷とを交互に選択する形態を「第１切替形態」とする。
（Ｂ）負荷変調部７０の負荷を第１負荷と第３負荷とを交互に選択する形態を「第２切替形態」とする。

負荷変調部７０は、受電装置４０の情報を送電装置１０に送信するとき、基準周期ＴＫ毎に送電装置１０に送信する信号を生成する。この信号を生成する期間は基準周期ＴＫよりも短い。また、上記期間は、送電装置１０に送信する受電装置４０の情報量が多くなるにつれて長くなる。

受電制御部６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ８１により２次電池９０の充電状態に応じて直流電流の電圧を変更する電圧制御と、トランジスタ８２のオン状態およびオフ状態を交互に選択するオンオフ制御を実行することにより２次電池９０の充電状態に応じて２次電池９０に供給される電力（以下、「負荷電流ＩＬ」）を変更する電力供給制御とを行う。またこの他に、基準トランジスタ７２および付加トランジスタ７４のオン状態およびオフ状態を交互に選択するオンオフ制御を実行することにより負荷変調部７０の負荷を変更する負荷変調制御を行う。

電圧制御においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ８１により直流電力の電圧を２次電池９０の定格電圧よりも高い基準電圧に調整する。そして、この基準電圧を電源電圧として、受電制御部６０に電流が供給されることにより受電制御部６０が動作する。

電力供給制御においては、２次電池９０を充電する期間にわたりトランジスタ８２がオン状態、すなわち２次電池９０に直流電力が供給される状態となるように制御する。一方、２次電池９０が満充電のとき、すなわち２次電池９０に直流電力が供給されないとき、トランジスタ８２がオフ状態となるように制御する。

負荷変調制御においては、受電装置４０の情報を電圧信号として受電装置４０から送電装置１０に送信するとき、負荷変調部７０の負荷を変更する。負荷変調制御においては、負荷変調部７０を第１負荷〜第３負荷に設定することにより１次コイル２１の誘起電圧が変化する。これにより、１次コイル２１の誘起電圧の変化を波形検出部３３が検出することにより送電装置１０に受電装置４０の情報を電圧信号として送信している。

加えて、受電装置４０が必要とする電力が１次コイル２１に供給される電力（以下、「１次側電力ＩＳ」）の上限値よりも大きいとき、１次コイル２１の交番電力の周波数を変更することにより受電装置４０が必要とする電力よりも１次側電力ＩＳの上限値が大きくなるように負荷制御部は１次側電力ＩＳの上限値を増加させる。

受電制御部６０は、２次電池９０を充電するときの１次コイル２１の交番電力の周波数を指定する第１充電信号ＣＳ１および第２充電信号ＣＳ２を生成する。そして、２次電池９０を充電するとき、基準周期ＴＫにおいて第１充電信号ＣＳ１および第２充電信号ＣＳ２のうちのいずれかを受電制御部６０が送電装置１０に送信する。また、受電制御部６０は、受電負荷ＬＡが小さいとき、すなわち受電装置４０が必要とする電力が１次側電力ＩＳの上限値以下のとき、第１充電信号ＣＳ１を送信する。一方、受電負荷ＬＡが大きいとき、すなわち受電装置４０が必要とする電力が１次側電力ＩＳの上限値よりも大きくなるとき、第２充電信号ＣＳ２を送信する。

波形検出部３３が第１充電信号ＣＳ１を検出したとき、波形検出部３３は第１充電信号ＣＳ１を送電制御部３０に送信する。そして、送電制御部３０は、１次コイル２１の交番電力の周波数を基準周波数ＦＫに設定する周波数指令信号を発振部２２に送信する。基準周波数ＦＫは共振回路２４の共振周波数よりも小さい。この基準周波数ＦＫは、送電装置１０のメモリ（図示略）に予め記憶されている。

波形検出部３３が第２充電信号ＣＳ２を検出したとき、波形検出部３３は第２充電信号ＣＳ２を送電制御部３０に送信する。そして、送電制御部３０は、１次コイル２１の交番電力の周波数を変更周波数ＦＨに設定する周波数指令信号を発振部２２に送信する。

変更周波数ＦＨは、共振回路２４の共振周波数との差が基準周波数ＦＫと共振回路２４の共振周波数との差よりも小さくなるように設定されている。詳細には、変更周波数ＦＨにおいての１次側電力ＩＳの上限値が基準周波数ＦＫにおいての１次側電力ＩＳの上限値よりも大きくなり、かつ受電装置４０が必要とする電力よりも大きくなるように設定される。この変更周波数ＦＨは、送電装置１０のメモリ（図示略）に予め記憶されている。

非接触式給電装置１の給電態様について説明する。
送電装置１０においては、駆動制御部３１が発振部２２を制御することにより１次コイル２１に基準周波数ＦＫの交番電力が供給される。このため、１次コイル２１に交番磁束が発生する。

２次コイル５１においては、１次コイル２１の交番磁束と鎖交することにより交番電力が発生する。この交番電力は整流回路５２により平滑化された直流電力に変換される。そして、給電制御部８０により２次電池９０の充電状態に応じて直流電力が供給される。

受電制御部６０による２次電池９０の充電態様について説明する。
２次電池９０の充電量が基準量以下の場合において、２次電池９０の充電を開始するとき、２次電池９０の充電態様として定電流モードを設定する。この定電流モードにおいては、負荷電流ＩＬを予め設定された電力に維持する。そして２次電池９０の充電の開始とともに２次電池９０の電圧を昇圧させる。そして、２次電池９０の電圧が定格電圧に達したとき、２次電池９０の充電態様として定電流モードから定電圧モードに変更する。この定電圧モードにおいては、充電時間の経過とともに負荷電流ＩＬを低下させる。

図１および図２を参照して、負荷変調部７０の動作について説明する。
図２に示されるように、２次電池９０が満充電に近いとき、すなわち２次電池９０の充電量が基準量以下のときよりも負荷電流ＩＬが少ないとき、かつ負荷変調部７０の負荷が第１負荷のとき、１次コイル２１の誘起電圧が第１基準電圧Ｖ１１となる。この状態において負荷変調部７０の負荷を第１負荷から第２負荷に変更したとき、受電負荷ＬＡが増加する。この受電負荷ＬＡの大きさに応じて１次コイル２１の誘起電圧が変化するため、第１基準電圧Ｖ１１から第１電圧差ΔＶ１分増加する。

一方、２次電池９０の充電量が基準量以下のとき、すなわち２次電池９０の充電期間において負荷電流ＩＬが最大または最大に近いとき、かつ負荷変調部７０の負荷が第１負荷のとき、１次コイル２１の誘起電圧が第１基準電圧Ｖ１１よりも大きい電圧である第２基準電圧Ｖ１２となる。この状態において負荷変調部７０の負荷を第１負荷から第２負荷に変更したとき、受電負荷ＬＡが増加するため、第２基準電圧Ｖ１２から第２電圧差ΔＶ２分増加する。このとき、第２電圧差ΔＶ２は第１電圧差ΔＶ１よりも小さい（ΔＶ２＜ΔＶ１）。

第２電圧差ΔＶ２が第１電圧差ΔＶ１よりも小さくなる原理について説明する。
１次コイル２１および２次コイル５１によるトランスの垂下特性により負荷電流ＩＬが少ないときの２次コイル５１の電圧は、負荷電流ＩＬが多いときの２次コイル５１の電圧よりも大きくなる。基準抵抗７１の抵抗値は一定であるため、負荷電流ＩＬが少ないときの基準抵抗７１に流れる電流と比較して、負荷電流ＩＬが多いときの基準抵抗７１に流れる電流が少なくなる。したがって、負荷電流ＩＬが少ないときの負荷変調部７０による受電負荷ＬＡの増加量と比較して、負荷電流ＩＬが多いときの負荷変調部７０による受電負荷ＬＡの増加量が少なくなる。このため、第２電圧差ΔＶ２が第１電圧差ΔＶ１よりも小さくなる。

ところで、第１基準電圧Ｖ１１に対する第１電圧差ΔＶ１の割合よりも第２基準電圧Ｖ１２に対する第２電圧差ΔＶ２の割合が小さいため、波形検出部３３が第２電圧差ΔＶ２をノイズとして検出する場合がある。すなわち、波形検出部３３により第２電圧差ΔＶ２を検出する精度が低下するおそれがある。

このような場合、負荷変調部７０の負荷を第３負荷に設定する。これにより、負荷変調部７０の負荷を第１負荷から第２負荷に変更するときの受電負荷ＬＡの増加量と比較して、受電負荷ＬＡの増加量が多くなる。これにより、図２の一点鎖線により示されるように、第２基準電圧Ｖ１２から増加する電圧が第２電圧差ΔＶ２よりも大きい第３電圧差ΔＶ３となる（ΔＶ３＞ΔＶ２）。このため、波形検出部３３により第３電圧差ΔＶ３を検出する精度は、波形検出部３３により第２電圧差ΔＶ２を検出する精度よりも高くなる。

しかし、負荷変調部７０の負荷を第３負荷にすることにともない、受電装置４０に必要な電力が基準周波数ＦＫにおいての１次側電力ＩＳの上限値よりも多くなる場合がある。このとき、受電装置４０に必要な電力よりも少ない電力を受電装置４０に供給するため、負荷電流ＩＬが少なくなる。これにより、２次電池９０が必要とする負荷電流ＩＬよりも供給される負荷電流ＩＬが少なくなるため、２次電池９０の充電時間が長くなる。また、図２の二点鎖線により示されるように、１次コイル２１の誘起電圧が第２基準電圧Ｖ１２よりも小さい第３基準電圧Ｖ１３となる（Ｖ１３＜Ｖ１２）。

そこで、送電制御部３０は、１次コイル２１に供給される交番電力の周波数を基準周波数ＦＫから変更周波数ＦＨに変更する。これにより、受電装置４０に必要な電力よりも１次側電力ＩＳの上限値が大きくなる。したがって、受電装置４０に必要な電力を送電装置１０が供給することができるため、２次電池９０が必要とする負荷電流ＩＬを供給することができる。これにより、２次電池９０の充電時間が長くなることが抑制される。

またこのとき、１次コイル２１の誘起電圧が第３基準電圧Ｖ１３から第４基準電圧Ｖ１４となる。そして、負荷変調部７０の負荷を第１負荷から第３負荷に変更するときの第４基準電圧Ｖ１４から増加する電圧が第４電圧差ΔＶ４となる。第４電圧差ΔＶ４は、第２電圧差ΔＶ２よりも大きく、かつ第３電圧差ΔＶ３よりも小さい。

図１および図３を参照して、負荷変調制御の手順について説明する。負荷変調制御は、受電装置４０の情報を信号として送電装置１０に送信するときに繰り返し実行される。
負荷変調制御において、受電制御部６０は、負荷電流ＩＬに基づいて負荷変調部７０の負荷を切り替える形態、および送電装置１０に送信する充電信号を設定する。このため、負荷変調制御においては、現在の負荷電流ＩＬが以下の区分された第１領域〜第３領域のいずれにあるかを判定する。
（第１領域）負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ未満。
（第２領域）負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ以上かつ閾値ＸＢ未満。
（第３領域）負荷電流ＩＬが閾値ＸＢ以上。

閾値ＸＡは、負荷変調部７０の負荷が第２負荷のときの１次コイル２１の誘起電圧と、負荷変調部７０の負荷が第１負荷のときの１次コイル２１の誘起電圧との電圧差を波形検出部３３により検出する精度が低下する範囲の上限値である。また、閾値ＸＢは、１次コイル２１の交番電力の周波数を基準周波数ＦＫから変更周波数ＦＨに変更するための値である。１次コイル２１の交番電力の周波数が基準周波数ＦＫのとき、かつ負荷電流ＩＬが閾値ＸＢ以上となるとき、受電装置４０に必要な電力が１次側電力ＩＳの上限値よりも大きくなる。なお、閾値ＸＡおよび閾値ＸＢは、実験等により予め設定する。

現在の負荷電流ＩＬが第１領域〜第３領域のいずれかにあるかの判定は、負荷変調制御のステップＳ１１およびステップＳ１２の処理において行う。すなわち、ステップＳ１１において、負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ以上か否かを判定する。そしてステップＳ１２において、負荷電流ＩＬが閾値ＸＢ以上か否かを判定する。

ステップＳ１１，Ｓ１２の判定結果、すなわち現在の負荷電流ＩＬが第１領域〜第３領域のうちのいずれかにより、次のように負荷変調部７０の負荷を切り替える形態、および各充電信号ＣＳ１，ＣＳ２を設定する。

（Ａ）ステップＳ１１において否定判定されたとき、すなわち負荷電流ＩＬが第１領域のとき、ステップＳ２１において、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第１切替形態に設定し、かつ充電信号を第１充電信号ＣＳ１に設定する。

（Ｂ）ステップＳ１１において肯定判定され、かつステップＳ１２において否定判定されたとき、すなわち負荷電流ＩＬが第２領域のとき、ステップＳ２２において、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第２切替形態に設定し、かつ充電信号を第１充電信号ＣＳ１に設定する。

（Ｃ）ステップＳ１１，Ｓ１２において肯定判定されたとき、すなわち負荷電流ＩＬが第３領域のとき、ステップＳ２３において、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第２切替形態に設定し、かつ充電信号を第２充電信号ＣＳ２に設定する。

図１および図４を参照して、負荷変調制御の一実行態様について説明する。
時刻ｔ１０において、送電装置１０に受電装置４０の情報を受電装置４０が送信するとき、負荷変調制御が実行される。このとき、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態が第２切替形態に設定される。このときの負荷電流ＩＬが閾値ＸＢ以上となるため、受電装置４０から送電装置１０に送信する充電信号が充電信号ＣＳ１から充電信号ＣＳ２に変更される。これにより、１次コイル２１の交番電力の周波数が基準周波数ＦＫから変更周波数ＦＨに変更される。

時刻ｔ１１において、負荷電流ＩＬが時間の経過とともに低下するとき、負荷電流ＩＬが閾値ＸＢ未満になる。このため、受電装置４０から送電装置１０に送信する充電信号が充電信号ＣＳ２から充電信号ＣＳ１に変更される。これにより、１次コイル２１の交番電力の周波数が変更周波数ＦＨから基準周波数ＦＫに変更される。このとき、負荷電流ＩＬは閾値ＸＡ以上のため、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態は第２切替形態に維持される。

時刻ｔ１２において負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ未満のとき、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態が第２切替形態から第１切替形態に変更される。このとき、１次コイル２１の交番電力の周波数は基準周波数ＦＫに維持される。

（実施形態の効果）
本実施形態の非接触式給電装置１によれば、以下の効果が得られる。
（１）非接触式給電装置１は、負荷変調制御において負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ以上のとき、すなわち負荷電流ＩＬが多いとき、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第２切替形態に設定する。これにより、負荷電流ＩＬが多いときにおいても波形検出部３３が負荷変調制御による電圧信号を検出する精度が低下することを抑制することができる。また、負荷変調部７０の負荷を変更することにより受電負荷ＬＡを増加させるため、すなわち１次側電力ＩＳを増加させるため、負荷電流ＩＬが低下することが抑制される。したがって、負荷変調制御による信号の検出精度を高めることにともない負荷電流ＩＬが低下することを抑制することができる。

（２）非接触式給電装置１においては、負荷変調制御において負荷電流ＩＬが閾値ＸＢ以上のとき、１次コイル２１の交番電力の周波数を基準周波数ＦＫから変更周波数ＦＨに変更する。これにより、基準周波数ＦＫにおいての１次側電力ＩＳの上限値よりも１次側電力ＩＳの上限値が増加する。このため、基準周波数ＦＫにおいての１次側電力ＩＳの上限値よりも受電装置４０に必要な電力が多いとき、受電装置４０に供給する電力の低下を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明の実施態様は、上記実施形態の内容に限られるものではなく、例えば以下のように変更することもできる。また、以下の変形例は上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

・上記実施形態（図１）では、付加抵抗７３を１個としているが、付加抵抗７３を２個以上とすることもできる。この場合、付加トランジスタ７４も付加抵抗７３と同数個用意する。そして、各付加トランジスタ７４と各付加抵抗７３とを互いに直列に接続する。これにより、負荷変調部７０の負荷を増加させることが可能となる。

この場合、負荷変調制御において、負荷変調部７０の負荷の増加に応じて、負荷電流ＩＬの閾値を増加させる。例えば、負荷変調部７０において付加抵抗７３とは別の付加抵抗を追加したとき、負荷変調部７０の負荷として基準トランジスタ７２、付加トランジスタ７４、および上記の別の付加抵抗に接続された付加トランジスタをオン状態とする第４負荷が設けられる。そして、負荷電流ＩＬの閾値として、閾値ＸＡよりも大きくかつ閾値ＸＢよりも小さい値である閾値ＸＣを設ける。

このような構成では、負荷変調制御において、負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ未満のとき、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第１切替形態に設定する。また、負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ以上かつ閾値ＸＣ未満のとき、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第２切替形態に設定する。また、負荷電流ＩＬが閾値ＸＣ以上のとき、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第１負荷と第４負荷とを交互に選択する形態である「第３切替形態」に設定する。

・上記実施形態（図１）では、負荷変調部７０が基準抵抗７１および付加抵抗７３を２次コイル５１に並列に接続するものであるが、これら抵抗に代えて、受電制御部６０の制御指令信号に基づいて抵抗値を変更することのできる可変抵抗を用いることもできる。この場合、基準トランジスタ７２および付加トランジスタ７４に代えて可変抵抗に直列に接続するトランジスタが設けられる。このトランジスタのオン状態およびオフ状態を交互に選択するオンオフ制御は受電制御部６０により行われる。

可変抵抗に電流が供給されていないときの負荷変調部７０の負荷を第１負荷とする。また、可変抵抗の抵抗値を第１抵抗値に設定するときの負荷変調部７０の負荷を第２負荷とする。また、可変抵抗の抵抗値を第１抵抗値よりも小さい第２抵抗値に設定するときの負荷変調部７０の負荷を第３負荷とする。負荷変調部７０の負荷を切り替える形態として第１負荷と第２負荷とを交互に選択する形態を第１切替形態とし、第１負荷と第３負荷とを交互に選択する形態を第２切替形態とする。この構成においても負荷変調制御と同様の制御を行う。

・上記実施形態（図１）では、基準抵抗７１の抵抗値と付加抵抗７３の抵抗値とが同じ値としているが、基準抵抗７１の抵抗値と付加抵抗７３の抵抗値とを互いに異なる値とすることもできる。

・上記実施形態（図１）では、基準トランジスタ７２および付加トランジスタ７４がオフ状態とすることにより負荷変調部７０の負荷として第１負荷に設定しているが、第１負荷を次のように変更することもできる。なお、以下の「半オン状態」とは、トランジスタがオン状態よりもトランジスタを通過する電流が少ない状態である。
（Ａ）基準トランジスタ７２が半オン状態かつ付加トランジスタ７４がオフ状態。
（Ｂ）基準トランジスタ７２がオフ状態かつ付加トランジスタ７４が半オン状態。
（Ｃ）基準トランジスタ７２および付加トランジスタ７４が半オン状態。

・上記実施形態（図１）では、基準トランジスタ７２がオン状態および付加トランジスタ７４がオフ状態とすることにより負荷変調部７０の負荷として第２負荷に設定しているが、第２負荷を次のように変更することもできる。
（Ａ）基準トランジスタ７２がオフ状態かつ付加トランジスタ７４がオン状態。
（Ｂ）基準トランジスタ７２が半オン状態かつ付加トランジスタ７４がオン状態。
（Ｃ）基準トランジスタ７２がオン状態かつ付加トランジスタ７４が半オン状態。

・上記実施形態（図３）では、負荷変調制御のステップＳ１２において負荷電流ＩＬが閾値ＸＢ以上か否かの判定に基づいて第１充電信号ＣＳ１および第２充電信号ＣＳ２を選択しているが、このステップＳ１２の判定を省略することもできる。この場合、例えば、負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ以上のとき、すなわち負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第２切替形態に設定されたとき、第２充電信号ＣＳ２に設定する。また、負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ未満のとき、すなわち負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を第１切替形態に設定されたとき、第１充電信号ＣＳ１に設定する。また、例えば、負荷電流ＩＬと閾値ＸＡとの関係にかかわらず、第１充電信号ＣＳ１または第２充電信号ＣＳ２のいずれかに設定することもできる。

・また、上記ステップＳ１２の判定に代えて、２次電池９０の充電態様が定電流モードか否かの判定とすることもできる。この場合、定電流モードのとき、２次電池９０の充電期間において負荷電流ＩＬが最大となるため、１次側電力ＩＳの上限値よりも受電装置４０に必要な電力が多くなるおそれがある。このため、充電信号として第２充電信号ＣＳ２に設定する。また２次電池９０の充電態様が定電流モードではないとき、すなわち同充電態様が定電圧モードのとき、同充電態様が定電流モードのときよりも１次側電力ＩＳの上限値よりも受電装置４０に必要な電力が多くなるおそれが少ないため、第１充電信号ＣＳ１に設定する。

・上記実施形態（図３）では、負荷変調制御のステップＳ１１において負荷電流ＩＬが閾値ＸＡ以上か否かの判定に基づいて負荷変調部７０の負荷を切り替える形態を設定しているが、このステップＳ１１の判定に代えて、２次電池９０の充電態様が定電流モードか否かの判定とすることもできる。この場合、２次電池９０の充電態様が定電流モードのとき、２次電池９０の充電期間において２次電池９０に供給される電流が最大となるため、受電装置４０に供給される電流に対する負荷変調部７０に供給される電流の割合が小さくなる。このため、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態として第２切替形態に設定する。２次電池９０の充電態様が定電流モードではないとき、すなわち同充電態様が定電圧モードのとき、同充電態様が定電流モードよりも受電装置４０に供給される電流に対する負荷変調部７０に供給される電流の割合が大きくなるため、負荷変調部７０の負荷を切り替える形態として第１切替形態に設定する。

・上記実施形態（図１）では、送電装置１０が第２充電信号ＣＳ２を受信したとき、１次コイル２１の交番電力の周波数を基準周波数ＦＫから変更周波数ＦＨに変更しているが、１次コイル２１の交番電力の変更態様はこれに限られない。コンデンサ２３としてバリアブルコンデンサを用いることにより共振回路２４の共振周波数を１次コイル２１の交番電力の周波数に近づけることもできる。すなわち、コンデンサ２３の容量を変更することにより共振回路２４の共振周波数を基準周波数ＦＫに近づける。これにより、１次側電力ＩＳの上限値を増加させることができる。

・上記実施形態（図１）では、基準周波数ＦＫが共振回路の共振周波数よりも小さい周波数であるが、基準周波数ＦＫは共振周波数よりも大きい周波数に設定することもできる。この場合、変更周波数ＦＨは、基準周波数ＦＫよりも小さい。また、変更周波数ＦＨと共振周波数との差は、基準周波数ＦＫと共振周波数との差よりも小さい。共振周波数周波数となる。また、変更周波数ＦＨにおいての２次コイル５１に生じる電力量が基準周波数ＦＫにおいての２次コイル５１に生じる電力量よりも大きくなるように設定する。

・上記実施形態（図１）では、基準周波数ＦＫを共振回路の共振周波数に近い周波数である変更周波数ＦＨに変更することにより１次側電力ＩＳの上限値を増加させているが、１次側電力ＩＳの上限値を増加させる方法はこれに限られない。共振回路の共振周波数とは関係なく、基準周波数ＦＫから基準周波数ＦＫよりも大きい周波数に変更することもできる。この場合、変更周波数ＦＨにおいての２次コイル５１に生じる電力量が基準周波数ＦＫにおいての２次コイル５１に生じる電力量よりも大きくなるように設定する。

・上記実施形態（図１）では、負荷機器として２次電池９０を設けているが、負荷機器はこれに限られない。例えば、負荷機器として電動モータを設けることもできる。

１…非接触式給電装置、１０…送電装置、２１…１次コイル、２３…コンデンサ、２４…共振回路、４０…受電装置、５１…２次コイル、７０…負荷変調部、７１…基準抵抗（抵抗）、７２…基準トランジスタ（スイッチング素子）、７３…付加抵抗（抵抗）、７４…付加トランジスタ（スイッチング素子）、８０…給電制御部、９０…２次電池（負荷機器）。

Claims (3)

1. １次コイルを有する送電装置および２次コイルを有する受電装置を含むこと、ならびに前記受電装置は、負荷の大きさを変更する負荷変調部、および負荷機器に供給する電力を変更する給電制御部を含むことを条件とする非接触式給電装置において、
   前記負荷変調部により選択されて互いに大きさが異なる３種類の負荷を第１負荷、第２負荷、および第３負荷とし、これら各負荷について前記第１負荷、前記第２負荷、および前記第３負荷の順に負荷が大きいものとして、
   前記負荷機器に供給する電流が大きいとき、かつ前記受電装置から前記送電装置に信号を送信するとき、前記第１負荷および前記第３負荷を交互に選択し、前記負荷機器に供給する電流が小さいとき、かつ前記受電装置から前記送電装置に信号を送信するとき、前記第１負荷および前記第２負荷を交互に選択する
   ことを特徴とする非接触式給電装置。
2. 請求項１に記載の非接触式給電装置において、
   前記負荷機器に供給する電流が大きいとき、かつ前記受電装置から前記送電装置に信号を送信するときに前記送電装置から前記受電装置に供給する電力を電力Ａとし、前記負荷機器に供給する電流が小さいとき、かつ前記受電装置から前記送電装置に信号を送信するときに前記送電装置から前記受電装置に供給する電力を電力Ｂとして、前記電力Ａを前記電力Ｂよりも大きくする
   ことを特徴とする非接触式給電装置。
3. 請求項１または２に記載の非接触式給電装置において、
   前記負荷変調部は、前記２次コイルに対して並列に配置される複数の抵抗、および同複数の抵抗のそれぞれに対応する複数のスイッチング素子を含み、同複数のスイッチング素子の制御により前記２次コイルに接続する抵抗の数を変更することにより、前記第１負荷、前記第２負荷、および前記第３負荷を選択する
   ことを特徴とする非接触式給電装置。

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