JP2014030288A - 給電装置および給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】磁界を用いて電力伝送（送電）を行う際の伝送効率を向上させることが可能な給電装置等を提供する。
【解決手段】給電装置は、磁界を用いた送電を行うための送電コイルと、この送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、直列ＬＣ共振回路と、これらの直列ＬＣ共振回路および並列ＬＣ共振回路へ向けて、送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、所定の制御信号を用いて交流信号発生部を制御する制御部とを備えている。制御部は、送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、制御信号の周波数制御を行う。
【選択図】図８

Description

本開示は、電子機器等の給電対象機器に対して非接触に電力供給（送電，電力伝送）を行う給電システム、ならびにそのような給電システムに適用される給電装置に関する。

近年、例えば携帯電話機や携帯音楽プレーヤー等のＣＥ機器（Consumer Electronics Device：民生用電子機器）に対し、非接触に電力供給（送電，電力伝送）を行う給電システム（非接触給電システム、ワイヤレス充電システム）が注目を集めている。これにより、ＡＣアダプタのような電源装置のコネクタを機器に挿す（接続する）ことによって充電を開始するのはなく、電子機器（２次側機器）を充電トレー（１次側機器）上に置くだけで充電を開始することができる。すなわち、電子機器と充電トレーと間での端子接続が不要となる。

このようにして非接触で電力供給を行う方式としては、電磁誘導方式が良く知られている。また、最近では、電磁共鳴現象を利用した磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いた非接触給電システムが注目されている。このような非接触による給電システムは、例えば特許文献１〜６等に開示されている。

特開２００１−１０２９７４号公報 ＷＯ００−２７５３１号公報 特開２００８−２０６２３３号公報 特開２００２−３４１６９号公報 特開２００５−１１０３９９号公報 特開２０１０−６３２４５号公報

ところで、上記のような非接触による給電システムでは一般に、給電の際の伝送効率を向上させることが求められている。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁界を用いて電力伝送（送電）を行う際の伝送効率を向上させることが可能な給電装置および給電システムを提供することにある。

本開示の給電装置は、磁界を用いた送電を行うための送電コイルと、この送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、直列ＬＣ共振回路と、これらの直列ＬＣ共振回路および並列ＬＣ共振回路へ向けて、送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、所定の制御信号を用いて交流信号発生部を制御する制御部とを備えたものである。制御部は、送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、制御信号の周波数制御を行う。

本開示の給電システムは、１または複数の電子機器（給電対象機器）と、この電子機器に対して磁界を用いた送電を行う上記本開示の給電装置とを備えたものである。

本開示の給電装置および給電システムでは、直列ＬＣ共振回路および送電コイルを用いた並列ＬＣ共振回路へ向けて送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部が、所定の制御信号を用いて制御される。この際、送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、制御信号の周波数制御が行われる。これにより、例えば素子の特性ばらつきや負荷の変動等に応じて周波数特性が変化した場合であっても、回路電流が低く抑えられ易くなる。

本開示の給電装置および給電システムによれば、送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、交流信号発生部に対する制御信号の周波数制御を行うようにしたので、回路電流を低く抑え易くすることができる。よって、磁界を用いて電力伝送を行う際の伝送効率を向上させることが可能となる。

本開示の一実施の形態に係る給電システムの外観構成例を表す斜視図である。 図１に示した給電システムの詳細構成例を表すブロック図である。 図２に示した各ブロックの詳細構成例を表す回路図である。 交流信号発生回路に対する制御信号の一例を表すタイミング波形図である。 給電期間および通信期間の一例を表すタイミング図である。 各共振動作と電流の周波数特性との関係の一例を表す模式図である。 実施の形態に係る周波数制御の概要について説明するための模式図である。 実施の形態に係る周波数制御およびデューティ比制御の一例を表す流れ図である。 図８に示した周波数制御の際の具体的な制御の一例を表す模式図である。 図８に示した周波数制御の際の具体的な制御の他の例を表す模式図である。 図８に示した周波数制御の際の具体的な制御の他の例を表す模式図である。 図８に示した周波数制御の際の具体的な制御の他の例を表す模式図である。 ２次側機器における通信を利用した起電力値の要求動作の一例を表す流れ図である。 変形例１に係る周波数制御の一例を表す流れ図である。 変形例２に係る給電システムの概略構成例を説明するための回路図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（制御信号の周波数制御およびデューティ比制御の双方を行う例）
２．変形例
変形例１（制御信号の周波数制御のみを行う例）
変形例２（給電装置内に変圧用の中間コイルを設けた例）
３．その他の変形例

＜実施の形態＞
［給電システム４の全体構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る給電システム（給電システム４）の外観構成例を表したものであり、図２は、この給電システム４のブロック構成例を表したものである。給電システム４は、磁界を用いて（磁気共鳴や電磁誘導等を利用して；以下同様）、非接触に電力伝送（電力供給，給電，送電）を行うシステム（非接触型の給電システム）である。この給電システム４は、給電装置１（１次側機器）と、給電対象機器としての１または複数の電子機器（ここでは２つの電子機器２Ａ，２Ｂ；２次側機器）とを備えている。

この給電システム４では、例えば図１に示したように、給電装置１における給電面（送電面）Ｓ１上に電子機器２Ａ，２Ｂが置かれる（または近接する）ことにより、給電装置１から電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送が行われるようになっている。ここでは、複数の電子機器２Ａ，２Ｂに対して同時もしくは時分割的（順次）に電力伝送を行う場合を考慮して、給電装置１は、給電面Ｓ１の面積が給電対象の電子機器２Ａ，２Ｂ等よりも大きなマット形状（トレー状）となっている。

（給電装置１）
給電装置１は、上記したように、磁界を用いて電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送（送電）を行うもの（充電トレー）である。この給電装置１は、例えば図２に示したように、送電部１１０、ＬＣ共振回路１１２Ｐを含む交流信号発生回路（交流信号発生部，高周波電力発生回路）１１１、ＬＣ共振回路１１２Ｓおよび制御部１１４（送電制御部）を有する送電装置１１を備えている。また、この送電装置１１内には、図示しない電流検出部（後述する電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂ）が設けられている。

送電部１１０は、後述する送電コイル（１次側コイル）Ｌ１ｐおよびコンデンサＣ１ｐ（共振用のコンデンサ）等を含んで構成されており、後述するように、これらの送電コイルＬ１ｐおよびコンデンサＣ１ｐを用いてＬＣ共振回路１１２Ｐが構成されている。送電部１１０は、これらの送電コイルＬ１ｐおよびコンデンサＣ１ｐを利用して、電子機器２Ａ，２Ｂ（詳細には、後述する受電部２１０）に対して交流磁界を用いた電力伝送（送電）を行うものである（図２中の矢印Ｐ１参照）。具体的には、送電部１１０は、給電面Ｓ１から電子機器２Ａ，２Ｂへ向けて磁界（磁束）を放射する機能を有している。この送電部１１０はまた、後述する受電部２１０との間で所定の通信動作を相互に行う機能を有している（図２中の矢印Ｃ１参照）。

交流信号発生回路１１１は、例えば給電装置１の外部電源９（親電源）から供給される電力を用いて、送電を行うための所定の交流信号Ｓac（高周波電力）を発生する回路である。この交流信号Ｓacは、後述するように、ＬＣ共振回路１１２Ｐ，１１２Ｓへ向けて供給されるようになっている。このような交流信号発生回路１１１は、例えば、後述するスイッチングアンプを用いて構成されている。なお、外部電源９としては、例えば、通常のＡＣアダプタや、ＰＣ（Personal Computer）などに設けられているＵＳＢ（Universal Serial Bus）２．０の電源（電力供給能力：５００ｍＡ，電源電圧：５Ｖ程度）等が挙げられる。

ＬＣ共振回路１１２Ｓは、交流信号発生回路１１１と送電部１１０（ＬＣ共振回路１１２Ｐ）との間の経路上に配設されており、後述するコイルＬ１ｓおよびコンデンサＣ１ｓ（共振用のコンデンサ）を用いて構成されている。

制御部１１４は、給電装置１全体（給電システム４全体）における種々の制御動作を行うものである。具体的には、送電部１１０による送電（送電動作）や通信（通信動作）の制御を行うことの他、例えば、送電電力の最適化制御や２次側機器を認証する機能、２次側機器が１次側機器上にあることを判別する機能、異種金属などの混入を検知する機能などを有している。ここで、上記した送電制御の際には、後述する所定の制御信号ＣＴＬ（送電用の制御信号）を用いて交流信号発生回路１１１の動作を制御することによって行うようになっている。また、この制御部１１４は、制御信号ＣＴＬを用いて、後述するパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）による変調処理を行う機能も有している。

更に、制御部１１４は、送電の際に流れる回路電流（送電コイルＬ１ｐ等に流れる電流）がより小さくなるように、上記した制御信号ＣＴＬの周波数制御を行う機能を有している。加えて、制御部１１４は、後述する電子機器２Ａ，２Ｂとの間での通信を利用して、この制御信号ＣＴＬのデューティ比Dutyを制御する機能も有している。このような制御部１１４は、例えば、マイクロコンピュータやパルスジェネレータ等を用いて構成されている。なお、制御部１１４による制御信号ＣＴＬの制御動作（周波数制御，デューティ比制御）の詳細については、後述する。

（電子機器２Ａ，２Ｂ）
電子機器２Ａ，２Ｂは、例えば、テレビ受像機に代表される据え置き型電子機器や、携帯電話やデジタルカメラに代表される、充電池（バッテリー）を含む携帯型の電子機器等からなる。これらの電子機器２Ａ，２Ｂは、例えば図２に示したように、受電装置２１と、この受電装置２１から供給される電力に基づいて所定の動作（電子機器としての機能を発揮させる動作）を行う負荷２２とを備えている。また、受電装置２１は、ＬＣ共振回路２１２を含む受電部２１０、整流回路２１１、充電回路２１３およびバッテリー２１４を有している。

受電部２１０は、後述する受電コイル（２次側コイル）Ｌ２およびコンデンサＣ２（共振用のコンデンサ）等を含んで構成されており、後述するように、これらの受電コイルＬ２およびコンデンサＣ２を用いてＬＣ共振回路２１２が構成されている。受電部２１０は、これらの受電コイルＬ２およびコンデンサＣ２等を利用して、給電装置１内の送電部１１０から伝送された電力（送電電力）を受け取る機能を有している。この受電部２１０はまた、送電部１１０との間で前述した所定の通信動作を相互に行う機能を有している（図２中の矢印Ｃ１参照）。

整流回路２１１は、受電部２１０から供給された送電電力（交流電力）を整流し、直流電力を生成する回路である。

充電回路２１３は、整流回路２１１から供給される直流電力に基づいて、バッテリー２１４への充電を行うための回路である。

バッテリー２１４は、充電回路２１３による充電に応じて電力を貯蔵するものであり、例えばリチウムイオン電池等の充電池（２次電池）を用いて構成されている。

［給電装置１および電子機器２Ａ，２Ｂの詳細構成］
図３は、図２に示した給電装置１および電子機器２Ａ，２Ｂ内の各ブロックの詳細構成例を回路図で表したものである。

（送電部１１０，ＬＣ共振回路１１２Ｐ）
送電部１１０は、磁界を用いて電力伝送を行う（磁束を発生させる）ための送電コイルＬ１ｐと、この送電コイルＬ１ｐとともに前述したＬＣ共振回路１１２Ｐを形成するためのコンデンサＣ１ｐとを有している。これらの送電コイルＬ１ｐとコンデンサＣ１ｐとは互いに電気的に並列接続されており、それらの一端同士はＬＣ共振回路１１２Ｓ側に接続されると共に、他端同士は接地されている。つまり、このＬＣ共振回路１１２Ｐは、並列ＬＣ共振回路として機能するようになっている。なお、このＬＣ共振回路１１２Ｐは、Ｑ値が比較的高くなるように設定されている。

また、ＬＣ共振回路１１２Ｓ，１１２Ｐと、後述する受電コイルＬ２とコンデンサＣ２とからなるＬＣ共振回路２１２とは、互いに磁気結合する（図３中に示した相互誘導Ｍ１等を参照）。これにより、交流信号発生回路１１１により生成された高周波電力（交流信号Ｓac）と略同一の共振周波数によるＬＣ共振動作がなされるようになっている。

（交流信号発生回路１１１）
交流信号発生回路１１１は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等からなる１または複数のスイッチング素子ＳＷを含んだ、スイッチングアンプ（図示せず；いわゆるＥ級アンプや差動アンプ等）を用いて構成されている。この交流信号発生回路１１１には、制御部１１４から送電用の制御信号ＣＴＬが供給されるようになっている。この制御信号ＣＴＬは、例えば図３および図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、所定の周波数ｆ（ＣＴＬ（ｆ）＝ｆ１）およびデューティ比Duty（ＣＴＬ（Duty）＝１０％，５０％等）を示すパルス信号からなる。また、例えば図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、制御信号ＣＴＬにおけるデューティ比Dutyを制御することにより、後述するパルス幅変調がなされるようになっている。

このような構成により交流信号発生回路１１１では、送電用の制御信号ＣＴＬに従って、上記したスイッチング素子ＳＷがオン・オフ動作（上記した周波数ｆおよびデューティ比Dutyからなるスイッチング動作）を行う。すなわち、制御部１１４から供給される制御信号ＣＴＬを用いて、スイッチング素子ＳＷのオン・オフ動作が制御される。これにより、例えば外部電源９側から入力する直流信号Ｓdcに基づいて交流信号Ｓac（交流電力）が生成され、ＬＣ共振回路１１２Ｓおよび送電部１１０（ＬＣ共振回路１１２Ｐ）へ供給されるようになっている。

（ＬＣ共振回路１１２Ｓ）
ＬＣ共振回路１１２Ｓは、前述したように、コイルＬ１ｓおよびコンデンサＣ１ｓを用いて構成されており、これらのコイルＬ１ｓとコンデンサＣ１ｓとは互いに電気的に直列接続されている。つまり、このＬＣ共振回路１１２Ｓは、直列ＬＣ共振回路として機能するようになっている。具体的には、コイルＬ１ｓの一端は交流信号発生回路１１１側に接続され、他端はコンデンサＣ１ｓの一端に接続され、コンデンサＣ１ｓの他端はＬＣ共振回路１１２Ｐ側に接続されている。なお、このＬＣ共振回路１１２Ｓもまた、Ｑ値が比較的高くなるように設定されている。

ここで、ＬＣ共振回路１１２Ｓは、上記したＬＣ共振回路１１２Ｐとは異なり、受電コイルＬ２（ＬＣ共振回路２１２）等の他のコイルとは磁気結合がなされないようになっている。つまり、このＬＣ共振回路１１２Ｓは、例えばトロイダルコア等を用いて閉磁路を構成している。

（電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂ）
電流検出部１１３Ａは、交流信号発生回路１１１とＬＣ共振回路１１２Ｓとの間の経路上に配設され、電流検出部１１３Ｂは、ＬＣ共振回路１１２Ｓと送電部１１０（ＬＣ共振回路１１２Ｐ）との間の経路上に配設されている。これらの電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂはそれぞれ、送電部１１０による送電の際に流れる回路電流を検出し、検出した回路電流の値を制御部１１４へ供給するものである。具体的には、電流検出部１１３Ａは、交流信号発生回路１１３ＡとＬＣ共振回路１１２Ｓとの間の経路上を流れる回路電流Ｉ１を検出し、検出した回路電流Ｉ１の値を制御部１１４へ供給する。また、電流検出部１１３Ｂは、ＬＣ共振回路１１２Ｓと送電部１１０との間の経路上を流れる回路電流Ｉ２を検出し、検出した回路電流Ｉ２の値を制御部１１４へ供給する。このような電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂはそれぞれ、例えば、抵抗器を含むカレントトランス等を用いて構成されている。制御部１１４では、このようにして検出された回路電流Ｉ１，Ｉ２を用いて、前述した制御信号ＣＴＬにおける周波数制御を行うようになっている。

なお、ここでは、給電装置１内に２つの電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂが設けられているが、例えば、これらの電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂのうちの一方のみが設けられているようにしてもよい。すなわち、制御部１１４において、検出された回路電流Ｉ１，Ｉ２のうちの一方のみを用いて周波数制御を行うようにしてもよい。また、これらの電流検出部１１３Ａは、回路電流Ｉ１，Ｉ２をアナログ値で検出するものでもよいし、あるいはデジタル値で検出するものであってもよい。アナログ値で検出する場合には、例えば制御部１１４内にデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａコンバータ）を設け、検出されたアナログ値からなる回路電流Ｉ１，Ｉ２をデジタル値に変換した後に周波数制御を行うようにすればよい。

（受電部２１０，ＬＣ共振回路２１２）
受電部２１０は、送電部１１０から伝送された（交流磁界から）電力を受け取るための受電コイルＬ２と、この受電コイルＬ２とともに前述したＬＣ共振回路２１２を形成するためのコンデンサＣ２ｓとを有している。これらの受電コイルＬ２とコンデンサＣ２とは互いに電気的に直列接続されており、ＬＣ共振回路２１２は直列ＬＣ共振回路として機能するようになっている。具体的には、コンデンサＣ２の一端は整流回路２１１における一方の入力端子に接続され、他端はコイルＬ２の一端に接続され、コイルＬ２の他端は整流回路２１１における他方の入力端子に接続されている。

これらの受電コイルＬ２とコンデンサＣ２とからなるＬＣ共振回路２１２と、前述した送電コイルＬ１ｐとコンデンサＣ１ｐとからなるＬＣ共振回路１１２Ｐとは、互いに磁気結合する。これにより、交流信号発生回路１１１により生成された高周波電力（交流信号Ｓac）と略同一の共振周波数によるＬＣ共振動作がなされるようになっている。

（整流回路２１１）
整流回路２１１は、ここでは４つの整流素子（ダイオード）Ｄ１〜Ｄ４を用いて構成されている。この図３の例では、整流素子Ｄ１のアノードおよび整流素子Ｄ３のカソードは、互いに整流回路２１１における一方の入力端子に接続され、整流素子Ｄ１のカソードおよび整流素子Ｄ２のカソードは、互いに整流回路２１１における出力端子に接続されている。また、整流素子Ｄ２のアノードおよび整流素子Ｄ４のカソードは、互いに整流回路２１１における他方の入力端子に接続され、整流素子Ｄ３のアノードおよび整流素子Ｄ４のアノードは、互いに接地されている。このような構成により整流回路２１１では、受電部２１０から供給された交流電力を整流し、直流電力からなる受電電力を充電回路２１３へ供給するようになっている。なお、この整流回路２１１が、トランジスタを用いた同期整流回路であってもよい。

（充電回路２１３）
充電回路２１３は、整流回路２１１から供給される出力電圧（直流電力）に基づいて、前述したようにバッテリー２１４への充電を行う回路であり、ここでは整流回路２１１と負荷２２との間に配置されている。

［給電システム４の作用・効果］
（１．全体動作の概要）
この給電システム４では、給電装置１内の交流信号発生回路１１１が、外部電源９から供給される電力に基づいて、送電部１１０内の送電コイルＬ１ｐおよびコンデンサＣ１ｐ（ＬＣ共振回路１１２Ｐ）等に対して、電力伝送を行うための所定の高周波電力（交流信号Ｓac）を供給する。これにより、送電部１１０内の送電コイルＬ１ｐにおいて磁界（磁束）が発生する。このとき、給電装置１の上面（給電面Ｓ１）に、給電対象機器（充電対象機器）としての電子機器２Ａ，２Ｂが置かれる（または近接する）と、給電装置１内の送電コイルＬ１ｐと電子機器２Ａ，２Ｂ内の受電コイルＬ２とが、給電面Ｓ１付近にて近接する。

このように、磁界（磁束）を発生している送電コイルＬ１ｐに近接して受電コイルＬ２が配置されると、送電コイルＬ１ｐから発生されている磁束に誘起されて、受電コイルＬ２に起電力（誘導起電力）が生じる。換言すると、電磁誘導または磁気共鳴により、送電コイルＬ１ｐおよび受電コイルＬ２のそれぞれに鎖交して磁界が発生する。これにより、送電コイルＬ１ｐ側（１次側、給電装置１側、送電部１１０側）から受電コイルＬ２側（２次側、電子機器２Ａ，２Ｂ側、受電部２１０側）に対して、電力伝送がなされる（図２，図３中の矢印Ｐ１参照）。このとき、給電装置１側の送電コイルＬ１ｐと電子機器２Ａ，２Ｂ側の受電コイルＬ２とが、電磁誘導等により互いに磁気結合し、ＬＣ共振回路１１２Ｐ，２１２等においてＬＣ共振動作が行われる。

すると、電子機器２Ａ，２Ｂでは、受電コイルＬ２において受け取った交流電力が、整流回路２１１および充電回路２１３へ供給され、以下の充電動作がなされる。すなわち、この交流電力が整流回路２１１によって所定の直流電力に変換された後、充電回路２１３によって、この直流電力に基づくバッテリー２１４への充電がなされる。このようにして、電子機器２Ａ，２Ｂにおいて、受電部２１０において受け取った電力に基づく充電動作がなされる。

すなわち、本実施の形態では、電子機器２Ａ，２Ｂの充電に際し、例えばＡＣアダプタ等への端子接続が不要であり、給電装置１の給電面Ｓ１上に置く（近接させる）だけで、容易に充電を開始させることができる（非接触給電がなされる）。これは、ユーザにおける負担軽減に繋がる。

また、例えば図５に示したように、このような給電動作の際には、給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃとが、時分割で周期的（もしくは非周期的）になされる。換言すると、制御部１１４は、このような給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃとが時分割で周期的（もしくは非周期的）に設定されるように制御する。ここで、この通信期間Ｔｃとは、１次側機器（給電装置１）と２次側機器（電子機器２Ａ，２Ｂ）との間で、送電コイルＬ１ｐおよび受電コイルＬ２を用いた相互の通信動作（互いの機器間認証や給電効率制御等のための通信動作）を行う期間である（図２，図３中の矢印Ｃ１参照）。なお、このときの給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃとの時間の比率は、例えば、給電期間Ｔｐ：通信期間Ｔｃ＝９：１程度である。

ここで、この通信期間Ｔｃでは、例えば交流信号発生回路１１１におけるパルス幅変調を用いた通信動作が行われる。具体的には、所定の変調データに基づいて、通信期間Ｔｃにおける制御信号ＣＴＬのデューティ比Dutyが設定されることにより、パルス幅変調による通信がなされる。なお、前述した送電部１１０および受電部２１０における共振動作時に周波数変調を行うことは原理的に難しいため、このようなパルス幅変調を用いることで簡易に通信動作が実現される。

（２．ＬＣ共振回路１１２Ｓ，１１２Ｐの作用）
ところで、このような交流磁界による電磁結合または磁界共鳴を用いた非接触給電システムでは、交流磁界における基本周波数の高調波に起因したノイズの発生や発熱等が問題となる。というのも、基本波による発熱等は、負荷の大きさに依存するため、回路の電気的容量を設計段階で調整すればよい。しかしながら、高調波による発熱対策は、基本波の対策を十分に行ったうえでの対策になるため、実現が容易ではない。このように、高調波は不要輻射のノイズ源になることはもちろん、回路全体が基本波の周波数を想定して構成されていることから、高調波を適切に処理しなければ、高調波によるエネルギーロス（発熱）や伝送効率の低下が生じてしまう。

なお、このような非接触給電システムにおける高調波の主な発生要因としては、例えば以下の（Ａ）〜（Ｃ）等が挙げられる。
（Ａ）ＤＣ−ＡＣコンバータ等におけるスイッチング動作による波形歪み
（Ｂ）磁性体（フェライト等）の磁気飽和による波形歪み
（Ｃ）非線形負荷による波形歪み

また、発生した高調波によって発熱する箇所としては、例えば以下の（Ｄ），（Ｅ）等が挙げられる。
（Ｄ）ＤＣ−ＡＣコンバータ（ここでは、例えば交流信号発生回路１１１）
（Ｅ）送電コイル（ここでは、送電コイルＬ１ｐ）

そこで本実施の形態の給電装置１では、上記したような高調波によるノイズの発生や発熱等を抑えるため、給電装置１内に、直列ＬＣ共振回路と並列ＬＣ共振回路とを組み合わせた回路構成が設けられている。つまり、ＬＣ共振回路１１２Ｓ（直列ＬＣ共振回路）およびＬＣ共振回路１１２Ｐ（並列ＬＣ共振回路）の双方が、給電装置１内に設けられている。そして、ＬＣ共振回路１１２Ｓ側ではなくてＬＣ共振回路１１２Ｐ側に、送電コイルＬ１ｐが含まれるようにしている。

ここで、ＬＣ共振回路１１２Ｓは直列ＬＣ共振回路として機能するため、詳細は後述するが（図６（Ａ））、基本波の周波数付近において回路電流が最も多く流れる周波数特性を示す。つまり、それ以外の周波数を持つ高調波の場合、コイルＬ１ｓのインピーダンスが大きく見えるため、回路電流を流したくてもあまり流れないことになる。換言すると、高調波にとって、コイルＬ１ｓは軽負荷に見えることになる。したがって、このＬＣ共振回路１１２Ｓでは、主に、上記した発生要因（Ａ）により生ずる高調波による悪影響（ノイズの発生や発熱等）が抑えられる。

一方、ＬＣ共振回路１１２Ｐは、上記したように送電コイルＬ１ｐを用いて並列ＬＣ共振回路を構成しているため、例えば負荷２２が非線形特性を示す（非線形負荷である）場合であっても、給電装置１側ではそのような非線形特性の影響を受けないことになる。これは、以下の理由によるものである。すなわち、並列ＬＣ共振回路における周波数特性は、詳細は後述するが（図６（Ｂ））、上記した直列ＬＣ共振回路の場合とは逆に、基本波付近の周波数において回路電流が最も流れにくくなるものとなる。つまり、高調波による波形歪は、並列共振の場合には低インピーダンスとなるため、非線形負荷であっても波形が歪みにくくなる。したがって、このＬＣ共振回路１１２Ｐでは、主に、上記した発生要因（Ｃ）により生ずる高調波による悪影響（ノイズの発生や発熱等）が抑えられる。

（３．制御部１１４による制御信号ＣＴＬの制御動作）
また、本実施の形態の給電装置１では、制御部１１４において、交流信号発生回路１１１の動作を制御するための制御信号ＣＴＬに対する制御動作（周波数制御，デューティ比制御）を行う。以下、これらの周波数制御およびデューティ比制御について、詳細に説明する。

（３−１．制御信号ＣＴＬの周波数制御）
最初に、制御部１１４による制御信号ＣＴＬの周波数制御（前述したＣＴＬ（ｆ）の動的制御）について説明する。

ここで、まず例えば図６（Ａ）に示したように、一般にＬＣ共振回路が直列共振する場合、以下のような周波数特性を示す。つまり、ＬＣ共振回路における共振周波数ｆｒ（基本波の周波数）付近において、電流（回路電流）が最も多く流れることになる。言い換えると、回路電流は、共振周波数ｆｒ近傍の周波数領域において凸状の周波数特性を示す。なお、この共振周波数ｆｒは、ここでいう制御信号ＣＴＬの周波数ｆ１（ＣＴＬ（ｆ）＝ｆ１）と略一致したものとなっている。

また、例えば図６（Ｂ）に示したように、一般にＬＣ共振回路が並列共振する場合、以下のような周波数特性を示す。つまり、ＬＣ共振回路における共振周波数ｆｒ（基本波の周波数）付近において、回路電流が最も少なく流れることになり、それ以外の周波数領域（高調波の周波数領域）では短絡しているように見える。言い換えると、回路電流は、共振周波数ｆｒ近傍の周波数領域において凹状の周波数特性を示す。なお、この場合も共振周波数ｆｒは、ここでいう制御信号ＣＴＬの周波数ｆ１（ＣＴＬ（ｆ）＝ｆ１）と略一致したものとなっている。

一方、本実施の形態の給電装置１のように、直列ＬＣ共振回路（ＬＣ共振回路１１２Ｓ）および並列ＬＣ共振回路（ＬＣ共振回路１１２Ｐ）の双方が、互いに略同一の共振周波数ｆｒにて組み合わせて設けられている場合、例えば図６（Ｃ）に示したような周波数特性を示す。すなわち、２つの異なる周波数ｆｐ１，ｆｐ２においてそれぞれ、回路電流が極大値（あるいは最大値）を示すと共に、これらの周波数ｆｐ１，ｆｐ２の間に位置する共振周波数ｆｒ（基本波の周波数）付近において、回路電流が極小値（あるいは最小値）を示すことになる。つまり、共振周波数ｆｒは、Ｖ字状の周波数特性における谷（底部）付近に位置することになる。なお、この場合も共振周波数ｆｒは、制御信号ＣＴＬの周波数ｆ１（ＣＴＬ（ｆ）＝ｆ１）と略一致したものとなっている。

ここで、本実施の形態の給電システム４のような非接触給電システムでは、変圧器等とは異なり、図６（Ｃ）に示したような回路電流の周波数特性が一定ではなく変化する。例えば、素子（コイル等）の特性（電気的特性）ばらつきや、負荷の大きさの変動等によって、回路電流の周波数特性が変化する。具体的には、例えば図６（Ｃ）中の実線の矢印で示したように、負荷が大きくなるのに従って共振周波数ｆｒ付近での回路電流が増加する一方、負荷が小さくなるのに従って共振周波数ｆｒ付近での回路電流が減少する。

そこで、本実施の形態の制御部１１４は、以下のようにして制御信号ＣＴＬの周波数制御を行う。すなわち、制御部１１４は、送電の際に流れる回路電流（送電コイルＬ１ｐ等に流れる電流）がより小さくなる（望ましくは最も小さくなる）ように、制御信号ＣＴＬの周波数制御を行う。具体的には、例えば図６（Ｃ）に示したように、直列ＬＣ共振回路（ＬＣ共振回路１１２Ｓ）と並列ＬＣ共振回路（ＬＣ共振回路１１２Ｐ）とを組み合わせた共振動作の際の共振周波数ｆｒ近傍の周波数領域において、回路電流がより小さくなるように、制御信号ＣＴＬの周波数（ＣＴＬ（ｆ）＝ｆ１）の制御を行う。

より具体的には、例えば図７に示したように、制御部１１４は、回路電流（ここでは、電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂにより検出された回路電流Ｉ１，Ｉ２）が略極小電流値Ｉmin（あるいは略最小電流値）、望ましくは極小電流値Ｉmin（あるいは最小電流値）となるように、周波数制御を行う。ここで、この図７に示した回路電流Ｉ１，Ｉ２の周波数特性おいて、制御信号ＣＴＬにおける現在の周波数（設定周波数）をｆ１、この現在の周波数ｆ１から所定の周波数Δｆを減算した周波数をｆ０（＝ｆ１−Δｆ）、現在の周波数ｆ１に対して上記周波数Δｆを加算した周波数をｆ２（＝ｆ１＋Δｆ）とする。また、制御信号ＣＴＬにおける周波数がｆ０，ｆ１，ｆ２のときの回路電流（Ｉ１，Ｉ２）をそれぞれ、Ｉ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）とする。

このとき、制御部１１４は、これらの回路電流Ｉ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）同士の相対的な大小関係に応じて、制御信号ＣＴＬの周波数（現在の周波数ｆ１）を随時更新していくことにより、周波数制御（周波数ｆ１の動的制御）を行う。

図８は、制御部１１４による具体的な周波数制御（および後述するデューティ比制御）の一例を、流れ図で表わしたものである。この例では、まず制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける各種パラメータ（現在の周波数ｆ１，上記周波数Δｆ，デューティ比Duty等）の初期設定を行う（図８のステップＳ１０１）。次いで、制御部１１４は、例えば図５に示したような時分割による給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃとの設定において、現在が給電期間Ｔｐとなっているのか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、現在が給電期間Ｔｐではない（通信期間Ｔｃである）と判断した場合（ステップＳ１０２：Ｎ）、次に制御部１１４は、後述する制御信号ＣＴＬのデューティ比制御を行う（ステップＳ１１５〜Ｓ１２０）。

一方、現在が給電期間Ｔｐであると判断した場合（ステップＳ１０２：Ｙ）、次に制御部１１４は、以下説明する制御信号ＣＴＬの周波数制御を行う（ステップＳ１０３〜Ｓ１１４）。具体的には、まず、制御信号ＣＴＬの周波数を前述したｆ１，ｆ２，ｆ０にそれぞれ設定した状態で、電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂが回路電流Ｉ１，Ｉ２を検知（測定）する。これにより、制御部１１４は、前述した回路電流Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２），Ｉ（ｆ０）の値をそれぞれ取得する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）。

次いで制御部１１４は、これらの回路電流Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２），Ｉ（ｆ０）同士が、以下の条件式（１）を満たすのか否かを判断する（ステップＳ１０６）。言い換えると、例えば図９に示したように、ｆ０からｆ１までの周波数領域において、回路電流Ｉ１，Ｉ２が単調減少を示す周波数特性となっているのか否かを判断する。ここで、この条件式（１）を満たす（回路電流Ｉ１，Ｉ２が単調減少を示す周波数特性である）と判断した場合（ステップＳ１０６：Ｙ）、次に制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける現在の周波数ｆ１を更新することにより、周波数制御を行う。具体的には、例えば図９中の矢印Ｇ１で示したように、現在の周波数ｆ１を、周波数ｆ２（＝ｆ１＋Δｆ）の値に更新（ｆ１＝ｆ１＋Δｆ）する（ステップＳ１０７）。なお、その後は前述したステップＳ１０２に戻ることになる。
Ｉ（ｆ０）＞Ｉ（ｆ１）＞Ｉ（ｆ２） ……（１）

一方、上記条件式（１）を満たさない（回路電流Ｉ１，Ｉ２が単調減少を示す周波数特性ではない）と判断した場合（ステップＳ１０６：Ｎ）、次に制御部１１４は、以下の条件式（２）を満たすのか否かを判断する（ステップＳ１０８）。言い換えると、例えば図１０に示したように、ｆ０からｆ１までの周波数領域において、回路電流Ｉ１，Ｉ２が単調増加を示す周波数特性となっているのか否かを判断する。ここで、この条件式（２）を満たす（回路電流Ｉ１，Ｉ２が単調増加を示す周波数特性である）と判断した場合（ステップＳ１０８：Ｙ）、次に制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける現在の周波数ｆ１を更新することにより、周波数制御を行う。具体的には、例えば図１０中の矢印Ｇ２で示したように、現在の周波数ｆ１を、周波数ｆ０（＝ｆ１−Δｆ）の値に更新（ｆ１＝ｆ１−Δｆ）する（ステップＳ１０９）。なお、その後は、前述したステップＳ１０２に戻ることになる。
Ｉ（ｆ０）＜Ｉ（ｆ１）＜Ｉ（ｆ２） ……（２）

一方、上記条件式（２）を満たさない（回路電流Ｉ１，Ｉ２が単調増加を示す周波数特性ではない）と判断した場合（ステップＳ１０８：Ｎ）、次に制御部１１４は、以下の条件式（３）を満たすのか否かを判断する（ステップＳ１１０）。言い換えると、例えば図１１に示したように、ｆ０からｆ１までの周波数領域において、回路電流Ｉ１，Ｉ２が周波数ｆ０，ｆ１の間で極小電流値Ｉmin（あるいは最小電流値）を示す周波数特性となっているのか否かを判断する。ここで、この条件式（３）を満たす（周波数ｆ０，ｆ１間で極小電流値Ｉminを示す周波数特性である）と判断した場合（ステップＳ１１０：Ｙ）、次に制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける現在の周波数ｆ１を更新することにより、周波数制御を行う。具体的には、例えば図１１中の矢印Ｇ３で示したように、現在の周波数ｆ１を、周波数ｆ０（＝ｆ１−Δｆ）の値に更新（ｆ１＝ｆ１−Δｆ）する（ステップＳ１１１）。なお、その後は、前述したステップＳ１０２に戻ることになる。
Ｉ（ｆ１）＜Ｉ（ｆ０）＜Ｉ（ｆ２） ……（３）

一方、上記条件式（３）を満たさない（周波数ｆ０，ｆ１間で極小電流値Ｉminを示す周波数特性ではない）と判断した場合（ステップＳ１１０：Ｎ）、次に制御部１１４は、以下の条件式（４）を満たすのか否かを判断する（ステップＳ１１２）。言い換えると、例えば図１２に示したように、ｆ０からｆ１までの周波数領域において、回路電流Ｉ１，Ｉ２が周波数ｆ１，ｆ２の間で極小電流値Ｉmin（あるいは最小電流値）を示す周波数特性となっているのか否かを判断する。ここで、この条件式（４）を満たす（周波数ｆ１，ｆ２間で極小電流値Ｉminを示す周波数特性である）と判断した場合（ステップＳ１１２：Ｙ）、次に制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける現在の周波数ｆ１を更新することにより、周波数制御を行う。具体的には、例えば図１２中の矢印Ｇ４で示したように、現在の周波数ｆ１を、周波数ｆ２（＝ｆ１＋Δｆ）の値に更新（ｆ１＝ｆ１＋Δｆ）する（ステップＳ１１３）。なお、その後は、前述したステップＳ１０２に戻ることになる。
Ｉ（ｆ１）＜Ｉ（ｆ２）＜Ｉ（ｆ０） ……（４）

なお、例えば、上記した条件式（３），（４）において、回路電流Ｉ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）の値同士でほとんど差がない場合には、現在の周波数ｆ１の値を更新しないようにしてもよい。また、例えば、回路電流Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２），Ｉ（ｆ０）同士の相対的な大小関係の差が非常に小さくなった（縮まった）場合には、上記した所定の周波数Δｆの値が小さくなるように変更したり、逆に大小関係の差が非常に大きくなった（広くなった）場合には、所定の周波数Δｆの値が大きくなるように変更してもよい。

このようにして本実施の形態では、送電の際に流れる回路電流Ｉ１，Ｉ２がより小さくなるように、交流信号発生回路１１１に対する制御信号ＣＴＬの周波数制御が行われる。これにより、例えば素子の特性ばらつきや負荷の変動等に応じて回路電流Ｉ１，Ｉ２の周波数特性が変化した場合であっても、回路電流Ｉ１，Ｉ２が低く抑えられ易くなり、送電の際の伝送効率が向上する。

なお、前述したように、送電コイルＬ１ｐが並列ＬＣ共振回路（ＬＣ共振回路１１２Ｐ）に含まれるように構成されていることで、非線形負荷による波形歪みの影響が給電装置１内の回路まで伝わりにくくなっていることも、伝送効率の向上に寄与していると言える。

（３−２．制御信号ＣＴＬのデューティ比制御）
次いで、図８および図１３を参照して、制御部１１４による制御信号ＣＴＬのデューティ比制御（前述したＣＴＬ（Duty）の動的制御）について説明する。まず、制御部１１４は、前述した電子機器２Ａ，２Ｂとの間での通信を利用して、制御信号ＣＴＬのデューティ比Dutyを制御する。具体的には、制御部１１４は、電子機器２Ａ，２Ｂとの間での通信を利用して、電子機器２Ａ，２Ｂにおける起電力値（例えば、後述する誘導起電力の平均値Ｖave）の要求を受け取ると共に、その起電力値の要求に応じて制御信号ＣＴＬのデューティ比Dutyを制御する。

より具体的には、まず電子機器２Ａ，２Ｂでは、例えば図１３に流れ図で示したようにして、起電力値（ここでは誘導起電力の平均値Ｖave）の要求を、上記した通信を利用して給電装置１側へと送信する。すなわち、この図１３に示した例では、まず、電子機器２Ａ，２Ｂ（例えば図示しない制御部）は、誘導起電力の初期設定を行う（図１３のステップＳ２０１）。

次いで、電子機器２Ａ，２Ｂは、例えば図５に示したような時分割による給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃとの設定において、現在が給電期間Ｔｐとなっているのか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、現在が給電期間Ｔｐであると判断した場合（ステップＳ２０２：Ｎ）、次に電子機器２Ａ，２Ｂ（例えば図示しない電圧検出部）は、誘導起電力の平均値Ｖaveを測定して検知する（ステップＳ２０３）。なお、その後は、再びステップＳ２０２へと戻ることになる。

一方、現在が給電期間Ｔｐではない（通信期間Ｔｃである）と判断した場合（ステップＳ２０２：Ｙ）、次に電子機器２Ａ，２Ｂ（例えば受電部２１０）は、上記した通信を利用して、起電力値（Ｖave）の要求を給電装置１側へ送信する（ステップＳ２０４）。なお、その後は、再びステップＳ２０２へと戻ることになる。

ここで、給電装置１内の制御部１１４は、通信期間Ｔｃにおいて電子機器２Ａ，２Ｂ側からこのような起電力値の要求があった場合、以下説明するようにして、制御信号ＣＴＬのデューティ比制御を行う（図８のステップＳ１１５〜Ｓ１２０）。すなわち、まず制御部１１４は、上記した通信を利用して、電子機器２Ａ，２Ｂ側からの起電力値（Ｖave）の要求を受信する（ステップＳ１１５）。

次いで、制御部１１４は、受信した要求が起電力値（Ｖave）の減少要求（電圧ダウン要求）であるのか否かを判断する（ステップＳ１１６）。電圧ダウン要求であると判断した場合には（ステップＳ１１６：Ｙ）、次に制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける現在のデューティ比Dutyを更新することにより、デューティ比Dutyを減少させる制御を行う。具体的には、現在のデューティ比Dutyを、（Duty−ΔDuty）の値に更新（Duty＝Duty−ΔDuty）する（ステップＳ１１７）。これにより、次の送電の際に電子機器２Ａ，２Ｂ側で発生する起電力値が、要求通りに減少することになる。なお、その後は、前述したステップＳ１０２に戻ることになる。

一方、電圧ダウン要求ではないと判断した場合には（ステップＳ１１６：Ｎ）、次に制御部１１４は、受信した要求が起電力値（Ｖave）の増加要求（電圧アップ要求）であるのか否かを判断する（ステップＳ１１８）。電圧アップ要求であると判断した場合には（ステップＳ１１８：Ｙ）、次に制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける現在のデューティ比Dutyを更新することにより、デューティ比Dutyを増加させる制御を行う。具体的には、現在のデューティ比Dutyを、（Duty＋ΔDuty）の値に更新（Duty＝Duty＋ΔDuty）する（ステップＳ１１９）。これにより、次の送電の際に電子機器２Ａ，２Ｂ側で発生する起電力値が、要求通りに増加することになる。なお、その後は、前述したステップＳ１０２に戻ることになる。

一方、電圧アップ要求でもないと判断した場合には（ステップＳ１１８：Ｎ）、次に制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける現在のデューティ比Dutyを更新せずに（Duty＝Duty）、そのままの設定を維持する（ステップＳ１２０）。これにより、次の送電の際に電子機器２Ａ，２Ｂ側で発生する起電力値が、要求通りにそのまま維持されることになる。なお、その後は、前述したステップＳ１０２に戻ることになる。

このようにして本実施の形態では、電子機器２Ａ，２Ｂにおける起電力値（Ｖave）の要求に応じて、給電装置１内で制御信号ＣＴＬのデューティ比Dutyが制御される。これにより、電子機器２Ａ，２Ｂ内で最適な起電力値が設定されるようになり、例えば過大な起電力値に起因した電子機器２Ａ，２Ｂの信頼性低下（電圧値が耐圧を超えてしまうこと等による信頼性低下）が抑えられる。

以上のように本実施の形態では、制御部１１４において、送電の際に流れる回路電流Ｉ１，Ｉ２がより小さくなるように、交流信号発生回路１１１に対する制御信号ＣＴＬの周波数制御を行うようにしたので、回路電流Ｉ１，Ｉ２を低く抑え易くすることができる。よって、磁界を用いて電力伝送を行う際の伝送効率を向上させることが可能となる。

また、このような制御信号ＣＴＬの周波数制御単体は、デューティ比制御の場合とは異なり、給電装置１と電子機器２Ａ，２Ｂとの間の相互の通信を行わずに（何らかのフィードバックを行わずとも）実現可能である。よって、比較的簡易な制御手法で伝送効率の向上を実現することが可能となる。

更に、今後の非接触給電システムでは、送電電力のパワーアップ化を図ることが要望されていることから、前述した共振回路の構成を採用して、高調波に起因したノイズの発生や発熱等の悪影響を抑えることにより、そのような送電電力のパワーアップ化にも対応可能となる。すなわち、一般に送電電力をパワーアップ化した場合、それに伴い、高調波に起因したノイズの発生や発熱等の悪影響も大きくなる。これに対して、本実施の形態の給電装置１における共振回路の構成（直列ＬＣ共振回路と送電コイルＬ１ｐを含む並列ＬＣ共振回路とを組み合わせた回路構成）では、前述したように、高調波に起因したノイズの発生や発熱等の悪影響が抑えられる。したがって、送電電力をパワーアップ化してもそのような悪影響を最小限に抑えることができ、今後のバッテリー容量の増加や電気自動車等の分野への応用などにも対応することが可能となる。

＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１，２）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［変形例１］
図１４は、変形例１に係る制御部１１４による周波数制御の一例を流れ図で表わしたものである。上記実施の形態では、制御部１１４は例えば図８に示したように、制御信号ＣＴＬの周波数制御およびデューティ比制御の双方を行っている。これに対して本変形例では、制御部１１４は、例えば図１４に示したように、制御信号ＣＴＬの周波数制御のみを行う。

すなわち、本変形例では、制御部１１４は、図８中に示した制御信号ＣＴＬのデューティ比制御（ステップＳ１１５〜Ｓ１２０）を行わず、前述したステップＳ１０１，Ｓ１０２の他には、周波数制御（ステップＳ１０１〜Ｓ１１４）のみを行う。なお、本変形例では、給電装置１と電子機器２Ａ，２Ｂとの間の相互の通信が行われない（通信期間Ｔｃが設けられていない）ことから、ここではステップＳ１０２において制御部１１４は、給電動作中か否かを判断することになる。また、このステップＳ１０２において給電期間中ではないと判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｎ）、再びステップＳ１０２に戻ることになる。

このように、場合によっては、制御信号ＣＴＬのデューティ比制御を行わずに、周波数制御のみを行うようにしてもよい。このようにした場合、給電装置１と電子機器２Ａ，２Ｂとの間の相互の通信が不要となるため、更に簡易な制御手法によって伝送効率の向上を実現することが可能となる。

［変形例２］
図１５（Ａ）は、上記実施の形態に係る給電システム４の概略構成例を回路図で表わしたものであり、図１５（Ｂ）は、変形例２に係る給電システム（給電システム４Ａ）の概略構成例を回路図で表わしたものである。本変形例の給電システム４Ａは、給電システム４において、給電装置１の代わりに給電装置１Ａを設けたものに対応しており、他の構成は同様となっている。

給電装置１Ａは、給電装置１において、ＬＣ共振回路１１２Ｐ内に中間コイルＬ１ｍを更に設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。この中間コイルＬ１ｍは、コンデンサＣ１ｐと電気的に並列接続されていると共に、図１５（Ｂ）中に示したように、送電コイルＬ１ｐおよび受電コイルＬ２とそれぞれ、互いに磁気結合している（図１５（Ｂ）中に示した相互誘導Ｍ２，Ｍ３を参照）。このような構成により中間コイルＬ１ｍは、送電コイルＬ１ｐと自身との間の巻き数比に応じて、電子機器２Ａ，２Ｂ内で発生する起電力値を制御することができ、変圧用（昇圧または降圧）のコイルとして機能するようになっている。

このような構成の本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。

また、本変形例では、給電装置１Ａ内に変圧用の中間コイルＬ１ｍを設けるようにしたので、電子機器２Ａ，２Ｂ内で発生する起電力値を制御することができ、ＬＣ共振回路用の部品として、適切な耐圧をもったコンデンサの容量値や、適切な値をもつインダクタンスがない場合等にも対応することが可能となる。

なお、本変形例においても上記変形例１と同様に、制御部１１４が制御信号ＣＴＬの周波数制御のみを行うようにしてもよい。

＜その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では各種のコイル（送電コイル，受電コイル）を挙げて説明しているが、これらのコイルの構成（形状）としては種々のものを用いることが可能である。すなわち、例えばスパイラル形状やループ形状、磁性体を用いたバー形状、スパイラルコイルを２層で折り返すように配置するα巻き形状、更なる多層のスパイラル形状、厚み方向に巻線が巻回しているヘリカル形状などによって、各コイルを構成することが可能である。また、各コイルは、導電性を有する線材により構成された巻き線コイルだけではなく、プリント基板やフレキシブルプリント基板などにより構成された、導電性を有するパターンコイルであってもよい。

また、上記実施の形態等では、給電対象機器の一例として電子機器を挙げて説明したが、これには限られず、電子機器以外の給電対象機器（例えば、電気自動車等の車両など）であってもよい。

更に、上記実施の形態等では、給電装置および電子機器の各構成要素を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。例えば、給電装置や電子機器内に、通信機能や何かしらの制御機能、表示機能、２次側機器を認証する機能、異種金属などの混入を検知する機能などを搭載するようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態等では、主に、給電システム内に複数（２つ）の電子機器が設けられている場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られず、給電システム内に１つの電子機器のみが設けられているようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、給電装置の一例として、携帯電話機等の小型の電子機器（ＣＥ機器）向けの充電トレーを挙げて説明したが、給電装置としてはそのような家庭用の充電トレーには限定されず、様々な電子機器等の充電器として適用可能である。また、必ずしもトレーである必要はなく、例えば、いわゆるクレードル等の電子機器用のスタンドであってもよい。

なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
磁界を用いた送電を行うための送電コイルと、
前記送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、
直列ＬＣ共振回路と、
前記直列ＬＣ共振回路および前記並列ＬＣ共振回路へ向けて、前記送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、
所定の制御信号を用いて前記交流信号発生部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、前記制御信号の周波数制御を行う
給電装置。
（２）
前記制御部は、前記直列ＬＣ共振回路と前記並列ＬＣ共振回路とを組み合わせた共振動作の際の共振周波数近傍の周波数領域において前記回路電流がより小さくなるように、前記周波数制御を行う
上記（１）に記載の給電装置。
（３）
前記回路電流が、前記共振周波数近傍の周波数領域において凹状の周波数特性を示しており、
前記制御部は、前記回路電流が略極小値となるように、前記周波数制御を行う
上記（２）に記載の給電装置。
（４）
前記制御信号における現在の周波数をｆ１、前記ｆ１から所定の周波数を減算した周波数をｆ０、前記ｆ１に対して前記所定の周波数を加算した周波数をｆ２、前記制御信号における周波数が前記ｆ０，ｆ１，ｆ２のときの前記回路電流をそれぞれＩ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）としたとき、
前記制御部は、前記Ｉ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）同士の相対的な大小関係に応じて前記ｆ１を随時更新していくことにより、前記周波数制御を行う
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の給電装置。
（５）
前記制御部は、
前記電子機器との間での通信を利用して、前記電子機器における起電力値の要求を受け取ると共に、
その起電力値の要求に応じて前記制御信号のデューティ比を制御する機能を更に有する
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の給電装置。
（６）
前記制御部は、
前記起電力値の減少要求を受け取ったときには、前記デューティ比を減少させる制御を行い、
前記起電力値の増加要求を受け取ったときには、前記デューティ比を増加させる制御を行う
上記（５）に記載の給電装置。
（７）
前記電子機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記電子機器との間で前記通信を行う通信期間とが、時分割に設定されている
上記（５）または（６）に記載の給電装置。
（８）
前記交流信号発生部は、スイッチング素子を含むスイッチングアンプを用いて構成され、
前記制御部は、前記制御信号を用いて、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の給電装置。
（９）
前記回路電流を検出する電流検出部を備え、
前記制御部は、前記電流検出部により検出された回路電流を用いて前記周波数制御を行う
上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の給電装置。
（１０）
１または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して磁界を用いた送電を行う給電装置と
を備え、
前記給電装置は、
前記送電を行うための送電コイルと、
前記送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、
直列ＬＣ共振回路と、
前記直列ＬＣ共振回路および前記並列ＬＣ共振回路へ向けて、前記送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、
所定の制御信号を用いて前記交流信号発生部を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、前記制御信号の周波数制御を行う
給電システム。

１，１Ａ…給電装置（１次側機器）、１１…送電装置、１１０…送電部、１１１…交流信号発生回路、１１２Ｓ，１１２Ｐ…ＬＣ共振回路、１１３Ａ，１１３Ｂ…電流検出部、１１４…制御部、２Ａ，２Ｂ…電子機器（２次側機器）、２１…受電装置、２１０…受電部、２１１…整流回路、２１２…ＬＣ共振回路、２１３…充電回路、２１４…バッテリー、２２…負荷、４，４Ａ…給電システム、９…外部電源、Ｓ１…送電面、Ｌ１ｐ…送電コイル、Ｌ１ｓ…コイル、Ｌ１ｍ…中間コイル、Ｌ２…受電コイル、Ｃ１ｐ，Ｃ１ｓ，Ｃ２…コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４…整流素子、ＳＷ…スイッチング素子、Ｓdc…直流信号、Ｓac…交流信号、ＣＴＬ…制御信号、Ｔｐ…給電期間、Ｔｃ…通信期間、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）…回路電流、Ｉmin…極小電流値、Ｍ１〜Ｍ３…相互誘導、ｆ０，ｆ１，ｆ２，ｆｐ１，ｆｐ２…周波数、ｆｒ…共振周波数、Ｄｕｔｙ…デューティ比。

Claims (10)

1. 磁界を用いた送電を行うための送電コイルと、
   前記送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、
   直列ＬＣ共振回路と、
   前記直列ＬＣ共振回路および前記並列ＬＣ共振回路へ向けて、前記送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、
   所定の制御信号を用いて前記交流信号発生部を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、前記制御信号の周波数制御を行う
   給電装置。
2. 前記制御部は、前記直列ＬＣ共振回路と前記並列ＬＣ共振回路とを組み合わせた共振動作の際の共振周波数近傍の周波数領域において前記回路電流がより小さくなるように、前記周波数制御を行う
   請求項１に記載の給電装置。
3. 前記回路電流が、前記共振周波数近傍の周波数領域において凹状の周波数特性を示しており、
   前記制御部は、前記回路電流が略極小値となるように、前記周波数制御を行う
   請求項２に記載の給電装置。
4. 前記制御信号における現在の周波数をｆ１、前記ｆ１から所定の周波数を減算した周波数をｆ０、前記ｆ１に対して前記所定の周波数を加算した周波数をｆ２、前記制御信号における周波数が前記ｆ０，ｆ１，ｆ２のときの前記回路電流をそれぞれＩ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）としたとき、
   前記制御部は、前記Ｉ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）同士の相対的な大小関係に応じて前記ｆ１を随時更新していくことにより、前記周波数制御を行う
   請求項１に記載の給電装置。
5. 前記制御部は、
   前記電子機器との間での通信を利用して、前記電子機器における起電力値の要求を受け取ると共に、
   その起電力値の要求に応じて前記制御信号のデューティ比を制御する機能を更に有する
   請求項１に記載の給電装置。
6. 前記制御部は、
   前記起電力値の減少要求を受け取ったときには、前記デューティ比を減少させる制御を行い、
   前記起電力値の増加要求を受け取ったときには、前記デューティ比を増加させる制御を行う
   請求項５に記載の給電装置。
7. 前記電子機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記電子機器との間で前記通信を行う通信期間とが、時分割に設定されている
   請求項５に記載の給電装置。
8. 前記交流信号発生部は、スイッチング素子を含むスイッチングアンプを用いて構成され、
   前記制御部は、前記制御信号を用いて、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する
   請求項１に記載の給電装置。
9. 前記回路電流を検出する電流検出部を備え、
   前記制御部は、前記電流検出部により検出された回路電流を用いて前記周波数制御を行う
   請求項１に記載の給電装置。
10. １または複数の電子機器と、
    前記電子機器に対して磁界を用いた送電を行う給電装置と
    を備え、
    前記給電装置は、
    前記送電を行うための送電コイルと、
    前記送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、
    直列ＬＣ共振回路と、
    前記直列ＬＣ共振回路および前記並列ＬＣ共振回路へ向けて、前記送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、
    所定の制御信号を用いて前記交流信号発生部を制御する制御部と
    を有し、
    前記制御部は、前記送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、前記制御信号の周波数制御を行う
    給電システム。

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