JP2014138478A

JP2014138478A - 受電装置、非接触電力伝送システム及び受電電圧制御方法

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Publication number: JP2014138478A
Application number: JP2013005556A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nakano; 裕章中野; Keigo Bunzen; 啓吾文仙; Nobuaki Hashiguchi; 宜明橋口; Osamu Kosakai; 修小堺; Kenichi Fujimaki; 健一藤巻
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-07-28
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: EP2946455A1; CN104919672A; EP2946455B1; JP5880455B2; WO2014112019A1; US10199868B2; US20150340881A1; CN104919672B

Abstract

【課題】２次側機器において、２次側コイルの発熱の影響を考慮して該２次側機器の受電電圧を制御できるようにする。
【解決手段】非接触電力伝送システムにおける受電装置が、１次側コイルと磁気的に結合してこの１次側コイルから非接触で電力を受電する２次側コイルを含む共振回路を備える。また、共振回路が受電した電力を整流する整流部と、この整流部で整流された電力を利用して安定化した所定の電圧を出力する電圧安定化部を備える。そして、制御部が、２次側コイルの抵抗値と受電電力より、１次側コイルから非接触で電力を受電する際における整流部から電圧安定化部へ供給される電圧の目標電圧値を決定する。
【選択図】図４

Description

本開示は、送電装置から非接触で電力を受電する受電装置、非接触電力伝送システム及び受電電圧制御方法に関する。

近年、ワイヤレスですなわち非接触で電力を供給する非接触電力伝送システム（非接触給電システム）の開発が盛んに行われている。その中で商品化や標準化が急速に進んでいる方式が、電磁誘導方式である。電磁誘導方式は、送電側と受電側の結合度が非常に高く、高効率での給電が可能であり、電磁誘導方式については主にモバイル機器を中心に商品化が進んでいる。また、電磁誘導方式について標準化の動きが活発になっており、ワイヤレスパワーコンソーシアム（Wireless Power Consortium：WPC）という業界団体を中心に標準化が進められている。標準化によって異なる企業の製品が互換性を持ち、多くの送電側機器と受電側機器の組み合わせで充電が可能となる。

電磁誘導方式の現在の大きな課題として、大電力化がある。現在商品化されている受電側機器の多くは、１Ｗ、２．５Ｗ，５Ｗといったレベルの受電電力であり、今後は１０Ｗ，１５Ｗというように受電電力が増大していくことが期待されている。

しかし、一般に、受電側機器の受電電力が大電力化するに伴って、受電側機器の温度が上昇するという問題がある。

受電側機器では、負荷に電源を供給する電源ＩＣ(Integrated Circuit)として、例えばＬＤＯ（Low Drop Out）と呼ばれる入力電圧と出力電圧の差が小さく、出力電圧が安定化されるレギュレータが用いられる。また、電力損失が小さく効率がよいＤＣ／ＤＣコンバータを用いた電源ＩＣもある。ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた電源ＩＣの例として、特許文献１に記載されている構成がある。特許文献１に記載された発明は、受電電力に応じて目標電圧を設定する非接触給電システムであり、受電電力の大きさに基づく制御及び目標インピーダンスを用いた制御を行っている。

特許第４８６８０７７号公報（国際公開第２０１０／０３５３２１号パンフレット）

ところで、受電側機器に用いられる部品が異なると２次側コイルの発熱も異なってくるが、特許文献１に記載された発明では２次側コイルの発熱の影響が考慮されていない。

以上の状況から、本開示は、２次側機器において、２次側コイルの発熱の影響を考慮して２次側機器の受電電圧を制御できるようにすることを目的とする。

本開示の非接触電力伝送システムにおける受電装置は、１次側コイルと磁気的に結合してこの１次側コイルから非接触で電力を受電する２次側コイルを含む共振回路を備える。また、共振回路が受電した電力を整流する整流部と、この整流部で整流された電力を利用して安定化した所定の電圧を出力する電圧安定化部を備える。そして、制御部が、２次側コイルの抵抗値と受電電力より、前記１次側コイルから非接触で電力を受電する際の整流部から電圧安定化部へ供給される電圧の目標電圧値を決定する。

本開示の構成によれば、２次側の受電装置内の２次側コイルの抵抗値と受電電力より目標電圧値が決定される。

本開示によれば、２次側機器内の２次側コイルの抵抗値と受電電力より目標電圧値を決定するので、２次側コイルの発熱の影響を考慮して受電電圧を制御することができる。

ＬＤＯを用いた非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。本開示の第１の実施の形態に係る非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。本開示の第１の実施の形態に係る非接触電力伝送システムにおける受電電圧制御を示すフローチャートである。受電電圧制御のサブルーチンである電圧調整処理の一例を示すフローチャートである。本開示の第２の実施の形態に係る、コイル間効率が最大となるように目標電圧値を決定する場合の受電電圧制御を示すフローチャートである。本開示の第３の実施の形態に係る非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。図７のパラメータ測定部の一例としてのＱ値測定回路の例を示すブロック図である。本開示の第４の実施形態に係る非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。温度検出部の一例を示す回路図である。本開示の第４の実施形態に係る受電電圧制御を示すフローチャートである。

以下、本開示を実施するための形態（以下、実施形態という）の例について説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（制御部：受電電力と２次側コイルの抵抗値より目標電圧値を算出する例）
２．第２の実施形態（制御部：コイル間効率が最大となる目標電圧値に設定する例）
３．第３の実施形態（パラメータ測定部：リアルタイムにパラメータを測定する例）
４．第４の実施形態（温度検出部：２次側コイルの温度を反映して目標電圧値を設定する例）

＜１．第１の実施の形態＞
［本開示に至る経緯］
図１は、シリーズ・レギュレータであるＬＤＯを用いた非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。
図１に示す非接触電力伝送システム１は、送電装置１０（１次側機器）と受電装置２０（２次側機器）から構成されており、例えば電磁誘導方式により、送電装置１０から受電装置２０へ非接触で電力を伝送（給電）する。

送電装置１０は、一例として交流電源１１、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２、送電ドライバ１３、共振回路１４を備える。交流電源１１で生成された交流信号（ＡＣ）を、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２が直流信号（ＤＣ）に変換し、送電ドライバ１３へ供給する。送電ドライバ１３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２から受信した直流信号を、交流信号に変換するとともに電圧変換を行い共振回路１４へ供給する。

共振回路１４は、１次側コイル（送電コイル）１４Ｌと共振用コンデンサ（キャパシタとも呼ばれる）１４Ｃを直列に接続した直列共振回路である。共振回路１４は、１次側コイル１４Ｌのインダクタンス値と共振用コンデンサ１４Ｃのキャパシタンス値で決まる所定の周波数ｆ（＝１／｛２π√（ＬＣ）｝）で共振する。共振回路１４の１次側コイル１４Ｌは、送電ドライバ１３から供給された交流信号に応じた交流磁界を発生させる。

共振回路１４の構成は、この例に限られない。共振回路としては、例えば１次側コイル１４Ｌに対して、共振用コンデンサが電気的に直列、並列、もしくは直列と並列を組み合わせた接続となるように配置されていればよい。

また、図１の例では、送電ドライバ１３に、スイッチング素子１３Ｓ１〜１３Ｓ４から構成されるフル・ブリッジ・インバータを適用した例としている。スイッチング素子１３Ｓ１〜１３Ｓ４は、電界効果トランジスタ、例えば電力用ＭＯＳ電界効果トランジスタ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：MOSFET）を用いることができる。電力用ＭＯＳＦＥＴはパワーＭＯＳＦＥＴとも呼ばれる。

受電装置２０は、一例として共振回路２１、整流平滑回路２２、ＬＤＯ２３、充電制御回路２４、給電対象のバッテリー２５を備える。受電装置２０において、送電装置１０で発生した交流磁界を電磁誘導方式によって２次側コイル２１Ｌで受け、２次側コイル２１Ｌを含む共振回路２１を通じて交流信号を取り出す。取り出された交流信号は、整流平滑回路２２で整流及び平滑化される。ＬＤＯ２３は、その整流及び平滑化された信号を利用して定電圧を生成し、充電制御回路２４へ供給する。そして、充電制御回路２４によって給電対象であるバッテリー２５に対する充電が制御される。

図１の例では、共振回路２１は、２次側コイル（受電コイル）２１Ｌと共振用コンデンサ２１Ｃを直列に接続した直列共振回路である。送電装置１０と同様に、共振回路１４の構成はこの例に限られない。整流平滑回路２２は、一例としてダイオード２２ｄ１〜２２ｄ４からなるブリッジ整流回路と、そのブリッジ整流回路に並列に接続された平滑用コンデンサ２２Ｃから構成されているが、この例に限られない。

さらに受電装置２０は、整流平滑回路２２のブリッジ整流回路で整流された信号の電圧（２次側電圧）を検出する電圧検出部２６を備えている。電圧の検出は、整流後の信号を用いて行うのが一般的だが、整流前の信号を用いても構わない。

電圧検出部２６で検出された電圧値の情報は、図示しない通信部によって送電装置１０へ送られる。送電装置１０は、受電装置２０から受信した整流後の電圧値（「整流後電圧」とも称す。）に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１２を制御し、整流後電圧が所定の電圧（例えば５Ｖ）になるよう送電電力を調整する。

このように、受電装置２０内にＬＤＯ２３を有する非接触電力伝送システム１では、受電装置２０から送電装置１０へ整流後電圧の情報を通知する。そして、送電装置１０は、受電装置２０の整流後電圧を一定に、かつＬＤＯ２３へ入力する電圧とＬＤＯ２３から充電制御回路２４へ出力する電圧（負荷電圧）との差が小さくなるように制御する。

ＬＤＯ２３は、受電装置２０の受電電力によらず出力電圧が一定のため、受電電力を大きくするほど受電装置２０内の回路に大電流が流れることになる。このときの受電電力別の２次側コイル２１Ｌの発熱温度の例を、表１に示す。

受電装置２０の回路にＬＤＯ２３が用いられていることから、例えば受電装置２０の整流後電圧を５Ｖとすると、電流値（Ａ）は電力に応じて、式（１）より一意に決まる。また、２次側コイル２１Ｌの抵抗値（Ω）については電力によらず一定である。

表１における２次側コイル２１Ｌの抵抗値のモデル値として、測定により０．４Ωとした。２次側コイル２１Ｌの損失電力Ｐについては、ジュールの法則から電流の２乗と抵抗値の積で決まる（式（２））。２次側コイル２１Ｌの損失電力（Ｗ）と温度（℃）の変換式は、放熱面積等にも依存するため測定結果より２０（℃）／０．６（Ｗ）とした。表１の結果より、２次側の受電電力（負荷電力）が５Ｗであれば、２次側コイル２１Ｌの温度上昇は約１３℃と比較的少ない。しかし、受電電力が１０Ｗの場合で約５３℃、１５Ｗの場合で約１２０℃の大きな温度上昇が想定され、安全の観点からも問題であることがわかる。

図２は、スイッチング・レギュレータであるＤＣ／ＤＣコンバータを用いた非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。
図２の非接触電力伝送システム１Ａは、送電装置１０と、図１の受電装置２０のＬＤＯ２３に代えてＤＣ／ＤＣコンバータ２７を用いた受電装置２０Ａから構成される。

受電装置２０Ａにおいて、送電装置１０で発生した交流磁界を電磁誘導方式によって２次側コイル２１Ｌで受け、２次側コイル２１Ｌを含む共振回路２１を通じて交流信号を取り出す。取り出された交流信号は、整流平滑回路２２で整流及び平滑化される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は、その内部でスイッチング動作をさせ入力信号をオン／オフすることにより電圧変換を行い、充電制御回路２４へ供給する。電圧変換後の電圧は、例えば５Ｖである。そして、充電制御回路２４によって給電対象であるバッテリー２５に対する充電が制御される。

電圧検出部２６で検出された電圧値の情報は、図示しない通信部によって送電装置１０へ送られる。送電装置１０は、受電装置２０から受信した整流後電圧の情報に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１２を制御し、整流後電圧が所定の電圧になるよう送電電力を調整する。

表２に、受電電力に応じた目標電圧値の設定例を示す。表２中の項目は表１のものと同じである。表２では、２次側コイル２１ＬとしてコイルＡ〜Ｃの３種類を想定している。

２次側コイルの抵抗値はそのサイズによるところが大きい。例えば薄型化の要求に応えた２次側コイルでは、巻き線の線幅が小さくなるため、２次側コイルの抵抗値は上がることとなる。特に、非接触電力伝送の分野においては、受電装置（モバイル機器等）に対するサイズダウンの要求が大きい。表２より、例えば受電電力が１５Ｗの場合に目標電圧を１０Ｖと設定したとすると、前述の計算手法より、コイルＡの温度上昇は約１５℃で抑えられるが、コイルＣにおいては温度上昇が約７５℃となる。すなわち、コイルの発熱の観点からすれば、２次側コイルの抵抗値ごとに最適な電圧値は異なると考えられる。

よって、前述の問題を解決するため、２次側コイルの抵抗値と受電電力に基づいて２次側目標電圧を設定することが望ましい。

［非接触電力伝送システムの回路構成例］
図３は、本開示の第１の実施の形態に係る非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。
図３に示す非接触電力伝送システム１Ｂは、送電装置１０Ｂと受電装置２０Ｂから構成されている。図３の非接触電力伝送システム１Ｂにおいて、図１及び図２と対応する部分には同一の符号を付している。

（送電装置）
送電装置１０Ｂは、一例として直流信号を出力するＤＣ電源１２Ａ、送電ドライバ１３、共振回路１４、制御部１５、通信部１６を備える。

ＤＣ電源１２Ａは、例えば交流電源１１とＡＣ／ＤＣコンバータ１２で構成できる。制御部１５は、入力信号（制御信号）に基づいて駆動信号を送電ドライバ１３に供給し、送電ドライバ１３の駆動を制御する。制御部１５は、例えばマイクロコンピュータやＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理装置が適用される。入力信号は、例えば予め決定されている設定値や実行プログラムに基づいて自動で、あるいはユーザ操作に基づいて生成される。

通信部１６は、受電装置２０Ｂの通信部３２との間で負荷変調方式によるデータの送信及び受信を行う。

送電装置１０Ｂからデータを送信する場合は、送電装置１０Ｂが発生する交流信号を直接的に振幅変化させる。具体的には、送信データ列（ベースバンド信号）に応じて、制御部１５が通信部１６内の負荷抵抗成分の値を変化させ、送電ドライバ１３から出力される交流信号の振幅変調を行う。
また、送電装置１０Ｂで受電装置２０Ｂからデータを受信する場合、１次側コイル１４Ｌで受信した振幅変調された交流信号を通信部１６内の復調回路により復調して受信データ列（ベースバンド信号）を抽出する。そして、この受信データ列を制御部１５で解析する。

（受電装置）
受電装置２０Ｂは、一例として共振回路２１Ｂ、整流部２２Ａ、電圧検出部２６、レギュレータ２８、負荷２９、制御部３０、メモリ３１、通信部３２を備える。

共振回路２１Ｂは、２次側コイル２１Ｌの両端に、直列接続された共振用コンデンサ２１Ｃ１と共振用コンデンサ２１Ｃ２の両端が接続されている。

整流部２２Ａは、入力側が共振用コンデンサ２１Ｃ２の両端と接続しており、その内部は整流平滑回路２２のブリッジ整流回路で構成されている。整流部２２Ａは、入力された交流信号を整流してレギュレータ２８へ供給する。

レギュレータ２８は、安定した定電圧の生成を行う電圧安定化部であり、例えばＬＤＯやＤＣ／ＤＣコンバータ等のレギュレータが用いられる。レギュレータ２８は、生成した定電圧をバッテリー等の負荷２９へ供給する。

制御部３０は、電圧検出部２６による検出の結果に基づいて、レギュレータ２８を制御する。また、制御部３０は、通信部３２を制御して、受電装置２０Ｂと送電装置１０Ｂとの間でデータの送信及び受信を行う。制御部３０は、例えばマイクロコンピュータやＣＰＵなどの演算処理装置が適用される。入力信号は、例えば予め決定されている設定値や実行プログラム等に基づいて自動で、あるいはユーザ操作に基づいて生成される。なお、決定値や実行プログラム等のデータは、メモリ３１に記憶されていてもよい。メモリ３１は、フラッシュメモリなど、書き換え可能な不揮発性の半導体メモリを適用できる。

本実施の形態では、制御部３０は、目標電圧値算出部３０ａ、判定部３０ｂ、電圧調整部３０ｃから構成されている。
目標電圧値算出部３０ａは、２次側コイル２１Ｌの抵抗値と受電電力より、１次側コイル１４Ｌから非接触で電力を受電する際に整流部２２Ａからレギュレータ２８へ供給される電圧の目標となる値（目標電圧値）を計算する。

判定部３０ｂは、目標電圧値算出部３０ａで算出された目標電圧値が予め設定したしきい値より大きいか否かを判定する。

電圧調整部３０ｃは、目標電圧値算出部３０ａで算出された目標電圧値に基づいて、電圧検出部２６が検出する２次側電圧の値が目標電圧値となるように調整する。

通信部３２は、送電装置１０Ｂの通信部１６と同等の機能を有する。すなわち通信部３２は、送電装置１０Ｂの通信部１６との間で負荷変調方式によるデータの送信及び受信を行う。

受電装置２０Ｂからデータを送信する場合は、制御部３０が、送信データ列（ベースバンド信号）に応じて、共振用コンデンサ２１Ｃ２と並列に接続された通信部３２内の負荷抵抗成分の値を変化させる。それにより、送電装置１０Ｂが出力する交流信号が振幅変調され、受電装置２０Ｂからの送信データ列が送電装置１０Ｂ側で観測される。
また、受電装置２０Ｂで送電装置１０Ｂからデータを受信する場合、２次側コイル２１Ｌで受信した振幅変調された交流信号を通信部３２において復調して受信データ列（ベースバンド信号）を抽出する。そして、この受信データ列を制御部３０で解析する。

受電装置２０Ｂのレギュレータ２８、電圧検出部２６、制御部３０及び通信部３２等は、一例として集積回路（ＩＣ）で構成することができる。

［受電電圧制御］
次に、非接触電力伝送システム１Ｂにおける受電電圧制御について説明する。
例えば、表１の測定に用いた２次側コイルにおいて、受電電力が変化しても２次側コイルの温度上昇を２０℃以下に抑えることを考える。２次側コイルの温度上昇を２０℃以下に抑えると想定した場合、２次側の電力損失が０．６Ｗまで許されるため、２次側コイルの抵抗値と受電電力の２つのパラメータより、目標とすべき２次側電圧値すなわち目標電圧値が一意に求まる。表３に、２次側コイルの抵抗値と受電電力に応じた目標電圧値の設定例を示す。表３中の項目は表１及び表２のものと同じである。

表３から理解されるように、許容する２次側の損失電力と２次側コイルの抵抗値により２次側に流せる電流値が決まるため、２次側の電流値と受電電力より目標電圧値が求まる。例えば、表３の例では、受電電力が５Ｗのとき、目標電圧値は５（Ｗ）÷１．２２（Ａ）から約４．０８Ｖと求められる。

次に、表２のように３種類の２次側コイルを想定したときの目標電圧値について説明する。非接触電力伝送では多くの用途が想定されている。例えば、タブレット型端末とスマートフォンと呼ばれる多機能型携帯電話端末では許容される２次側コイルの面積や厚さが異なることから、２次側コイルの抵抗値についてもさまざまな値が想定される。

表４に、表２に示した３種類の２次側コイルに対する目標電圧値の設定例を示す。表３の場合と同じく、２次側コイルの温度上昇が２０℃以下（コイル損失量０．６Ｗ以下）とした。表４より、受電電力は１５Ｗと同じでも２次側コイルの抵抗値が大きいほど、２次側の回路を高い電圧で駆動する必要があることがわかる。

図４は、上記考察を反映した、非接触電力伝送システム１Ｂにおける受電電圧制御を示すフローチャートである。
まず、送電装置１０Ｂと受電装置２０Ｂが磁気的に結合すると、送電装置１０Ｂの送電が動作し（ステップＳ１）、受電装置２０Ｂ内の集積回路（ＩＣ）に電源が供給されＩＣが起動する（ステップＳ２）。このときの送電装置１０Ｂの送電電力は、例えば予め設定された最小限の電力とする。

受電装置２０ＢのＩＣが起動すると、例えば受電装置２０Ｂから送電装置１０Ｂへの通信が行われる。例えば受電装置２０Ｂの制御部３０の制御により、通信部３２が受電装置２０Ｂ内のＩＣで必要とする電圧の情報を送電装置１０Ｂへ送信する。送電装置１０Ｂは、通信部１６で受電装置２０Ｂから送信された電圧の情報を受信する。送電装置１０Ｂの制御部１５は、受信した受電装置２０Ｂで必要とする電圧の情報と該送電装置１０Ｂの送電能力に基づいて、受電装置２０Ｂへ送電する電力を決定する。すなわち、受電装置２０Ｂの受電電力が決定される（ステップＳ３）。

次に、受電装置２０Ｂの制御部３０の目標電圧値算出部３０ａは、２次側コイル２１Ｌの抵抗値を取得する。２次側コイル２１Ｌの抵抗値は、一例として事前にメモリ３１に保存しておいた情報を、目標電圧値算出部３０ａがメモリ３１から呼び出す（ステップＳ４）。あるいは、リアルタイムに測定した抵抗値を取得してもよい。

制御部３０の目標電圧値算出部３０ａは、２次側コイル２１Ｌの抵抗値と受電電力より、前述した目標電圧値を算出する（ステップＳ５）。

ここで、制御部３０の判定部３０ｂは、算出した目標電圧値が、例えばＩＣの耐電圧から決まるしきい値Ａよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。目標電圧値が、しきい値Ａよりも大きい場合、２次側コイル２１Ｌの抵抗値もしくは受電電力が高すぎる（過電圧）恐れがあるため、制御部３０の判定部３０ｂは、受電電圧制御を強制終了する処理を行う（ステップＳ７）。そして、受電装置２０Ｂは最小限の受電電力で受電を行う。

一方、ステップＳ６の判定処理において目標電圧値がしきい値Ａ以下である場合、制御部３０の電圧調整部３０ｃは、受電装置２０Ｂの２次側電圧が目標電圧となるように調整する（ステップＳ８）。

そして、制御部３０の電圧調整部３０ｃは、電圧検出部２６で検出される２次側電圧が目標電圧となったか否かを判定する（ステップＳ９）、２次側電圧が目標電圧とならない場合、制御部３０の電圧調整部３０ｃは、受電電力制御を強制終了する処理を行い（ステップＳ１０）、受電装置２０Ｂは、その時点の受電電力もしくは最小限の受電電力で受電を行う。

一方、ステップＳ９の判定処理において２次側電圧が目標電圧となった場合、制御部３０は、受電電力制御を終了し、受電装置２０Ｂは目標電圧値の受電電力で受電を行う。

(電圧調整処理)
上述したステップＳ８の電圧調整処理における２次側電圧を目標電圧へ調整する手法は複数考えられる。図５は、受電電圧制御のサブルーチンである電圧調整処理の一例を示すフローチャートである。

制御部３０の電圧調整部３０ｃは、電圧調整処理が開始されると、まず２次側電圧値と目標電圧値が同じであるか否かを判定する。２次側電圧値と目標電圧値が同じである場合、電圧調整部３０ｃは、電圧調整処理を終了し、図４のステップＳ９の判定処理へ進む（ステップＳ２１）。

一方、ステップＳ２１の判定処理において２次側電圧値と目標電圧値が同じでない場合、電圧調整部３０ｃは、２次側電圧値が目標電圧値より小さいか否かを判定する（ステップＳ２２）。

ここで、２次側電圧値が目標電圧値より小さい場合はステップＳ２３の処理へ進む。そして、電圧調整部３０ｃは、通信部３２を制御して通信により送電装置１０Ｂに送電電力を上げるよう要求する（ステップＳ２３）。
または、２次側電圧値が目標電圧値より大きい場合はステップＳ２４の処理へ進む。そして、電圧調整部３０ｃは、通信部３２を制御して通信により送電装置１０Ｂに送電電力を下げるよう要求する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２３又はＳ２４の処理が終了後、電圧調整部３０ｃは、２次側電圧値に変化があったか否かを判定する（ステップＳ２５）。ここで、２次側電圧値に変化があった場合はステップＳ２１の処理に進む。上記の処理を２次側電圧値が目標電圧値に達するまで繰り返す。

一方、ステップＳ２５の判定処理において２次側電圧値に変化がなかった場合、電圧調整部３０ｃは、電圧調整処理を終了し、ステップＳ９（図４）の処理に移行する。あるいは、送電装置１０Ｂに送電電力の増減を要求したにもかかわらず、２次側電圧に一定時間変化がない場合、電圧調整処理を終了するようにしてもよい。このように、送電装置１０Ｂに送電電力の増減を要求したにもかかわらず、２次側電圧に変化がない場合は、送電装置１０Ｂの送電電力を調整する能力の範囲を超えている可能性があるため、電圧調整処理を終了する。

なお、送電装置１０Ｂによる送電電力の増減については、ＤＣ電源１２Ａの電源電圧を変化させて実現してもよいし、送電ドライバ１３から出力する交流信号の周波数を変化させ１次側コイル１４Ｌの周波数特性を利用して実現してもよい。あるいは、送電ドライバ１３から交流信号として出力する、高周波信号に含まれるパルス列のデューティ比を調整して実現してもよい。

以上説明したように、第１の実施の形態によれば、２次側コイル２１Ｌの抵抗値と受電電力に基づいて適切に２次側電圧の目標電圧値を設定することで、非接触電力伝送に特有の問題である薄型コイルや小型コイルの温度上昇を低減することが可能となる。
また、受電電力を大きくした場合や、２次側コイル２１Ｌの多様性により抵抗値の大きなコイルに送電する場合であっても、受電装置側で適切に２次側電圧を制御することができ、温度上昇を一定の範囲内に抑えられる。

＜２．第２の実施の形態＞
受電装置２０Ｂ（図３）における目標電圧値を、磁気的に結合する１次側コイルと２次側コイルとの間の電力伝送効率（コイル間効率）が最大となるように設定してもよい。以下、第２の実施の形態として、コイル間効率（以下、「効率」と記す）が最大となるように目標電圧値を決定する場合の受電電圧制御について説明する。

１次側コイル１４Ｌと２次側コイル２１Ｌで発生する損失の合計は、２次側コイル２１Ｌから受電装置２０Ｂの負荷を見込んだときの負荷抵抗値で決定される。効率を最大にして、１次側コイル１４Ｌと２次側コイル２１Ｌによる発熱の合計を最も小さく抑えるには、損失が最小となる負荷抵抗値Ｒ_Ｌｏｐｔ（最適負荷抵抗値と呼ばれる）に負荷を調整すればよい。この損失が最小となる負荷抵抗値Ｒ_Ｌｏｐｔは、共振回路２１Ｂの共振周波数と送電装置１０Ｂの送電周波数が一致しているとき、２次側コイル２１Ｌの抵抗値Ｒ_２と、１次側コイル１４Ｌと２次側コイル２１Ｌ間の結合係数ｋ、式（３）に示す１次側コイル１４Ｌ及び２次側コイル２１ＬそれぞれのＱ値（Ｑ_１，Ｑ_２）の相乗平均Ｑを用いて、式（４）のように表される。

また、負荷抵抗値Ｒ_Ｌは、式（５）に示すように受電電力と目標電圧値から一意に求まり、受電電力及び／又は目標電圧値を調整することによって、負荷抵抗値Ｒ_Ｌを調整することができる。つまり、１次側コイル１４Ｌと２次側コイル２１Ｌ間のＱ値及び結合係数ｋ、また、２次側コイルの抵抗値Ｒ２と受電電力を用いて、損失が最小となる負荷抵抗値を求める。そして、損失が最小となる負荷抵抗値を用いて目標電圧値を決定することで、２次側電圧を効率最大となる電圧値に調整することができる。

図６は、本開示の第２の実施の形態に係る、コイル間効率が最大となるように目標電圧値を決定する場合の受電電圧制御を示すフローチャートである。
まず、図４のステップＳ１〜Ｓ３の処理と同様にして、非接触電力伝送システム１Ｂにおいて受電装置２０Ｃの受電電力を決定する（ステップＳ３１〜Ｓ３３）。

次に、受電装置２０Ｂの制御部３０の目標電圧値算出部３０ａは、効率が最大となる２次側電圧値を求めるために必要な各パラメータを取得する（ステップＳ３４）。
必要となるパラメータは２次側電圧値の算出方法によって違うが、一例を挙げると、前述の式（３）を利用する場合、２次側コイルの抵抗値Ｒ_２以外に、結合係数ｋと１次側コイル１４Ｌ及び２次側コイル２１Ｌ間のＱの値が必要となる。各パラメータは、一例として事前にメモリ３１に保存しておいた情報を、目標電圧値算出部３０ａがメモリ３１から呼び出す。あるいは、その場で測定した値を取得してもよい。あるいは、パラメータを送電装置１０Ｂから受電装置２０Ｃへ通信で送ってもよい。

目標電圧値算出部３０ａは、各パラメータを取得したら目標電圧値を算出する（ステップＳ３５）。
この目標電圧値は、トータルの効率が最大となっているため、２次側コイル２１Ｌによっては温度上昇が大きい可能性もある。目標電圧値と受電電力より２次側電流値がわかるため、式（２）を利用して２次側コイル２１Ｌの抵抗値と２次側電流値より２次側コイル２１Ｌの損失値（以下、「コイル損失値」とも称す）が算出できる。このコイル損失値が任意のしきい値Ｂ以下であれば、そのまま効率最大となる２次側電圧値で給電すればよい。もし、しきい値Ｂより大きいのであれば、効率としては最大であるが、２次側コイル２１Ｌの温度上昇が大きいため、目標電圧値を再算出する必要がある。

そこで、制御部３０の判定部３０ｂは、算出したコイル損失値がしきい値Ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３６）。コイル損失値がしきい値Ｂよりも大きい場合、目標電圧値を再算出し（ステップＳ３７）、ステップＳ３８に進む。目標電圧値の再算出方法として、例えば効率が最大にもっとも近く、かつ算出したコイル損失値がしきい値を超えない電圧値に設定してもよい。

一方、ステップＳ３６の判定処理においてコイル損失値がしきい値Ｂ以下である場合、制御部３０の電圧調整部３０ｃは、受電装置２０Ｂの２次側電圧が目標電圧となるように調整する（ステップＳ３８）。同様にして、ステップＳ３７の処理が終了した後も、ステップＳ３８の電圧調整処理を行う。このステップＳ３８の電圧調整処理は、ステップＳ８と同じである。

そして、制御部３０の電圧調整部３０ｃは、電圧検出部２６で検出される２次側電圧が目標電圧となったか否かを判定する（ステップＳ３９）、２次側電圧が目標電圧とならない場合、制御部３０の電圧調整部３０ｃは、受電電力制御を強制終了する処理を行い（ステップＳ４０）、受電装置２０Ｂは、その時点の受電電力もしくは最小限の受電電力で受電を行う。

一方、ステップＳ３９の判定処理において２次側電圧が目標電圧となった場合、制御部３０は、受電電力制御を終了し、受電装置２０Ｂは目標電圧値の受電電力で受電を行う。

以上説明したように、第２の実施の形態によれば、２次側コイルの抵抗値と受電電力、さらに各パラメータより、２次側電圧値を効率最大となる電圧値に制御する。それゆえ、非接触電力伝送システム全体の効率を高めることができる。
また、目標電圧値を、例えば効率最大にもっとも近く、かつ算出したコイル損失値がしきい値を超えない電圧値に設定することにより、２次側コイルの温度上昇を抑えつつ効率最適となる電圧値に制御することができる。

＜３．第３の実施形態＞

図７は、本開示の第２の実施の形態に係る非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。
図７に示す非接触電力伝送システム１Ｃは、送電装置１０Ｂと、図３に示した受電装置２０Ｂにさらにパラメータ測定部３３を設けた受電装置２０Ｃから構成される。パラメータ測定部３３には、必要なパラメータを測定するための回路も含まれる。

パラメータ測定部３３は、整流部２２Ａの出力電流やレギュレータ２８の出力電圧を測定する。例えば２次側コイル２１Ｌの抵抗値をリアルタイムで測定することができる。また、例えば共振用コンデンサ２１Ｃ１の一端側の電位（Ｖ２）と他端側の電位（Ｖ２）を測定することにより、共振回路２１ＢのＱ値を測定するようにしてもよい。さらに、パラメータ測定部３３は、結合係数ｋを測定してもよい。結合係数ｋは、１次側コイル１４Ｌと２次側コイル２１Ｌ間の距離、１次側コイル１４Ｌと２次側コイル２１Ｌの相対サイズによって決まる。また、各コイルの形状とコイル間の角度も結合係数に影響する。結合係数の測定方法は、一例としてJIS C5321（日本工業規格）に定められている。

受電装置２０Ｃは、受電電圧制御を実行する際に、パラメータ測定部３３でリアルタイムに測定したパラメータを使用して、目標電圧値を決定する。その他の構成は、受電装置２０Ｂと同じである。

第３の実施の形態では、パラメータ測定部３３でリアルタイムに測定したパラメータを使用して目標電圧値を決定する。したがって、第１及び第２の実施の形態と異なり、受電電圧制御を行うにあたって、予めパラメータを測定してメモリ３１に保存しておく必要がなくなる。

（Ｑ値測定回路）
パラメータ測定部３３で２次側コイル２１ＬのＱ値を測定したい場合、例えば図８に示すような特許第５０７１５７５号公報（特願２０１１−１４９４６５号）に記載されたＱ値測定回路を用いてもよい。
図８は、パラメータ測定部３３の一例としてのＱ値測定回路の例を示すブロック図である。図８に示した受電装置２０Ｄは、非接触電力伝送時（給電時）とＱ値測定時の回路（Ｑ値測定回路３３Ａ）をスイッチングにより切り替える構成となっている。

受電装置２０Ｄは、２次側コイル２１Ｌ及び共振用コンデンサ２１Ｃ１，２１Ｃ２から構成される共振回路２１Ｄと、整流部２２Ａ、レギュレータ４１を備え、負荷２９へ電力を供給する。

共振回路２１Ｄは、２次側コイル２１Ｌと共振用コンデンサ２１Ｃ２が並列に接続しており、２次側コイル２１Ｌと共振用コンデンサ２１Ｃ２の接続中点が共振用コンデンサ２１Ｃ１の一端に接続している。共振用コンデンサ２１Ｃ１の他端は整流部２２Ａの一の入力端に接続し、並列接続した２次側コイル２１Ｌと共振用コンデンサ２１Ｃ２の他端は整流部２２Ａの他の入力端に接続している。
また、コンデンサ４３と第１スイッチ４４が直列に接続され、コンデンサ４３の一端が整流部２２Ａの一の出力端に接続し、第１スイッチ４４の一端が整流部２２Ａの他の出力端に接続している。そして、整流部２２Ａの一の出力端が第２スイッチ４５を介して第１レギュレータ４１の入力端に接続し、第１レギュレータ４１の出力端は負荷２９に接続し、他方、整流部２２Ａの他の出力端がグラウンド端子に接続している。整流部２２Ａの一の出力端には、第２レギュレータ４２も接続している。

第１レギュレータ４１は、出力する電圧や電流を常に一定に保つように制御しており、一例として５Ｖの電圧を負荷２９へ供給する。同様に第２レギュレータ４２は、電圧や電流を一定に保ち、一例として３Ｖの電圧を各ブロックや各スイッチへ供給する。

さらに、共振用コンデンサ２１Ｃ１の他端は、第３スイッチ５４Ａ、抵抗素子７２及び増幅器７１を介して、交流電源７０（発振回路）と接続している。また、共振用コンデンサ２１Ｃ１の他端には、第３スイッチ５４Ｂを介して増幅器５５Ａの入力端が接続している。一方、共振用コンデンサ２１Ｃ１の一端には、第３スイッチ５４Ｃを介して増幅器５５Ｂの入力端が接続している。また並列接続した２次側コイル２１Ｌと共振用コンデンサ２１Ｃ２の他端が、第３スイッチ５４Ｄを介してグラウンド端子に接続している。

第１スイッチ４４（第１切替部の一例），第２スイッチ４５（第２切替部の一例），第３スイッチ５４Ａ〜５４Ｄ（第３切替部の一例）には、トランジスタやＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子が適用される。本例ではＭＯＳＦＥＴを用いている。

また本例のパラメータ測定部３３は、増幅器５５Ａ，５５Ｂと、その後段のエンベロープ検出部５６Ａ，５６Ｂと、アナログ−デジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」という）５７Ａ，５７Ｂと、演算処理部５８を備えている。

増幅器５５Ａの出力端は、エンベロープ検出部５６Ａと接続している。エンベロープ検出部５６Ａは、共振用コンデンサ２１Ｃ１の他端から第３スイッチ５４Ｂ及び増幅器５５Ａを経由して入力される交流信号（電圧Ｖ１に対応）の包絡線を検波し、検波信号をＡＤＣ５７Ａに供給する。

一方、増幅器５５Ｂの出力端は、エンベロープ検出部５６Ｂと接続している。エンベロープ検出部５６Ｂは、共振用コンデンサ２１Ｃ１の一端から第３スイッチ５４Ｃ及び増幅器５５Ｂを経由して入力される交流信号（電圧Ｖ２に対応）の包絡線を検波し、検波信号をＡＤＣ５７Ｂに供給する。

ＡＤＣ５７Ａ，５７Ｂの各々は、エンベロープ検出部５６Ａ，５６Ｂから入力されるアナログの検波信号をデジタルの検波信号に変換して、演算処理部５８へ出力する。

演算処理部５８は、ＡＤＣ５７Ａ，５７Ｂより入力される検波信号から電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の比（式（６））をとってＱ値を計算する。

制御部３０は、第２レギュレータ４２から供給される電力を利用して各スイッチ（例えばＭＯＳＦＥＴのゲート端子）に駆動信号を供給し、各スイッチのオン／オフを制御する。また、制御部３０は、Ｑ値測定回路３３Ａにより測定されたＱ値等を用いて目標電圧値を算出する。

交流電源７０は、制御部３０の制御信号に基づいてＱ値測定時に交流電圧（正弦波）を発生させ、増幅器７１及び抵抗素子７２を介して共振用コンデンサ２１Ｃ１の他端に供給する。

上述のように構成された受電装置２０Ｄのパラメータ測定部３３は、３つのスイッチ群、すなわち第１スイッチ４４、第２スイッチ４５、第３スイッチ群５４（第３スイッチ５４Ａ〜５４Ｄ）のオン／オフが切り替えられることにより制御される。以下、各スイッチの切り替えに注目して受電装置２０Ｄの動作を説明する。

まず２次側コイル２１Ｌにより送電装置１０Ｂから受電した電力を、整流部２２Ａの後段に設けられたコンデンサ４３（蓄電部の一例）に充電する。コンデンサの静電容量値が大きいほど、より大きな電流を流すこと、または電流を流す時間を延ばすことが可能である。

ただし、整流部２２Ａの後段に静電容量値の大きなコンデンサ４３を入れると、受電装置２０Ｄと送電装置１０Ｂとの通信の際に不具合が発生することも考えられるため、第１スイッチ４４で制御することが望ましい。すなわちＱ値測定の際にのみ第１スイッチ４４のドレイン−ソース間を導通し、コンデンサ４３を電気的に接続することによってその悪影響を無くすようにする。

Ｑ値測定回路３３Ａの消費電流がある程度小さい、かつＱ値測定の時間が短ければ、送電装置１０Ｂからキャリア信号を止めている間にＱ値を測定することは可能である。なお、送電装置１０Ｂから出力するキャリア信号を止める際（Ｑ値測定時）には、確実にＱ値測定回路３３Ａから負荷２９を電気的に切り離す必要がある。例えば第２スイッチ４５にＰチャネルＭＯＳＦＥＴを用い、受電装置２０Ｄにキャリア信号が入力するとオフになる制御や、第１レギュレータ４１のイネーブル機能を用いて制御すればよい。それ以外の４３に充電しているときや、通信部３２を通じて通信を行っているときは、Ｑ値測定回路３３Ａから負荷を切り離さなくても問題ない。

Ｑ値測定の際には、周知のＬＣＲメータの手法と同じく共振用コンデンサ２１Ｃ１の両端の電圧値を測定する。具体的にはキャリア信号を止めたタイミングで第３スイッチ５４Ａ〜５４Ｄをオンし、交流電源７０から出力された正弦波を整流した、共振用コンデンサ２１Ｃ１の一端及び他端に検出される２つの電圧波形（電圧Ｖ１，Ｖ２）よりＱ値を算出する。

図８に示した受電装置２０Ｄは、Ｑ値を測定する都度、コンデンサ４３を充電し、その電力でＱ値測定回路３３Ａを駆動することにより、１次側から２次側に給電が行われない場合に、２次側のバッテリーを利用しなくても、Ｑ値の測定を行うことができる。したがって、２次側にＱ値測定のための大型のバッテリーやその電力を制御するための複雑な回路を必要とせず、携帯機器等の小型化や軽量化、コスト削減が期待できる。
また、給電時とＱ値測定時において第３スイッチ５４Ａ〜５４Ｄを適宜切り替えることにより、Ｑ値測定に使用する２次側の交流電源が出力する測定用信号（正弦波信号）と、１次側から給電された給電信号とが干渉することを防止して、精度の高いＱ値を計算することができる。

＜４．第４の実施形態＞
図９は、本開示の第４の実施形態に係る非接触電力伝送システムの回路構成例を示すブロック図である。
図９に示す非接触電力伝送システム１Ｅは、送電装置１０Ｂと、図７に示した受電装置２０Ｃにさらに温度検出部３４を設けた受電装置２０Ｅから構成される。受電装置２０Ｅは、温度検出部３４を用いて測定した２次側コイル２１Ｌの温度に応じて受電電圧制御を実行する。その他の構成は、受電装置２０Ｂと同じである。

温度検出部３４は、受電装置２０Ｅ内の２次側コイル２１Ｌの近くに配置され、２次側コイル２１Ｌの温度を検出し、検出結果をパラメータ測定部３３へ出力する。パラメータ測定部３３は、温度検出部３４による検出結果に基づく２次側コイル２１Ｌの温度の情報を、制御部３０へ通知する。温度検出部３４は、一例としてサーミスタを用いた温度検出回路により実現できる。

制御部３０は、温度検出部３４を用いて一定期間ごとに２次側コイル２１Ｌの温度を監視する。２次側コイル２１Ｌの温度が所定のしきい値温度を超えた場合は，想定よりも放熱条件や外部気温等の温度特性が厳しい可能性がある。このような場合には、２次側電圧の目標電圧を上げて２次側電流を減らすことにより、２次側コイル２１Ｌの発熱を低減できる可能性がある。そのため目標電圧を上げ、一定時間が経過した後に２次側コイル２１Ｌの温度を再度測定する。このとき２次側コイル２１Ｌの温度が以前より下がっていれば、２次側電圧を下げたことによって２次側コイル２１Ｌの発熱を低減できているため、電圧次第では給電できる可能性がある。もし２次側コイル２１Ｌの温度が上がっていれば、主たる発熱の要因は２次側コイル２１Ｌに流れる電流ではないと考えられる。

サーミスタを用いた温度検出回路の一例を、図１０に示す。
この例では、サーミスタ３４Ａと抵抗素子３４Ｂが直列接続し、そのうちサーミスタ３４Ａ側が電源ラインに接続し、抵抗素子３４Ｂ側が接地端子に接続している。この温度検出回路に電圧ＶＤＤを印加し、このときサーミスタ３４Ａと抵抗素子３４Ｂの接続中点から出力される電圧Ｖｏｕｔを計測する。
サーミスタは、温度によって抵抗値の変化量が決まる特性を持つ。そのため、図５の電圧Ｖｏｕｔを計測することによってサーミスタ３４Ａの抵抗値が求められ、サーミスタ３４Ａの温度を検出することができる。
検出結果は、アナログ信号として温度検出部３４からパラメータ測定部３３へそのまま出力する構成としてもよいし、温度検出部３４でデジタル信号に変換した後にパラメータ測定部３３へ出力する構成としてもよい。

２次側コイル２１Ｌの温度を測定するにあたり、サーミスタ３４Ａを２次側コイル２１Ｌに極力接近させて配置する。例えば、２次側コイル２１Ｌの一部にサーミスタ３４Ａを当接させて配置することにより、２次側コイル２１Ｌの正確な温度を取得するようにしてもよい。

サーミスタ３４Ａには、負温度係数（NTC：Negative Temperature Coefficient）の特性を持つＮＴＣサーミスタや、正温度係数（PTC：Positive Temperature Coefficient）のＰＴＣサーミスタを用いることができる。さらに、ある温度を超えると急激に抵抗値が減少するＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）サーミスタを使用してもよい。

なお、コイルの温度を計測するために本例ではサーミスタを用いた方法を採用したが、気圧を用いて測る方法や赤外線を用いて測る方法等、一般的に知られる他の方法を用いても構わない。

図１１は、図９の非接触電力伝送システム１Ｅにおける受電電圧制御を示すフローチャートである。
まず、非接触電力伝送システム１Ｅに図４（第１の実施の形態）又は図６（第２の実施の形態）の受電電圧制御を適用し、受電装置２０Ｅが目標電圧への調整処理を完了する（ステップＳ５１）。

次に、受電装置２０Ｅの制御部３０は、送電装置１０Ｂから非接触で電力を受電して、調整した目標電圧により負荷２９に一定期間充電を行う（ステップＳ５２）。

制御部３０は、負荷２９への充電が完了したか否かの判定を行い（ステップＳ５３）、充電が完了した場合には充電完了処理を行い（ステップＳ５４）、受電電圧制御の処理を終了する。

一方、ステップＳ５２の判定処理において負荷２９への充電が完了していない場合、制御部３０は、温度検出部３４を用いて２次側コイル２１Ｌの温度を測定し、測定値Ｃを得る（ステップＳ５５）。

そして、制御部３０の判定部３０ｂは、２次側コイル２１Ｌの温度の測定値Ｃが、メモリ３１に保存されている、予め設定したしきい値より低いか否かを判定する（ステップＳ５６）。２次側コイル２１Ｌの温度の測定値Ｃがしきい値より低い場合、制御部３０は、ステップＳ５２の処理に戻って負荷２９を一定期間充電する。

一方、ステップＳ５６の判定処理において２次側コイル２１Ｌの温度の測定値Ｃが、予め設定したしきい値以上である場合、制御部３０の目標電圧値算出部３０ａは、目標電圧値を上げる（ステップＳ５７）。このときの上げ幅は、電圧調整部３０ｃによる電圧調整処理に支障が生じない範囲で任意に設定するものとする。そして、制御部３０の電圧調整部３０ｃは、図５に示した電圧調整処理に従って、２次側電圧が目標電圧となるように調整する。

電圧調整部３０ｃによる電圧調整処理後、制御部３０は、送電装置１０Ｂから非接触で電力を受電して、調整した目標電圧により負荷２９に一定期間充電を行う（ステップＳ５８）。

一定期間充電を行った後、制御部３０は、温度検出部３４を用いて２次側コイル２１Ｌの温度を再度測定し、測定値Ｄを得る（ステップＳ５９）。

そして、制御部３０の判定部３０ｂは、２次側コイル２１Ｌの温度の測定値Ｄが、前回の測定値Ｃより低いか否かを判定する（ステップＳ６０）。２次側コイル２１Ｌの温度の測定値Ｄが前回の測定値Ｃより低い場合、制御部３０は、ステップＳ５２の処理に戻ってさらに負荷２９を一定期間充電する。

一方、ステップＳ６０の判定処理において２次側コイル２１Ｌの温度の測定値Ｄが、前回の測定値Ｃ以上である場合、制御部３０の判定部３０ｂは、受電電圧制御を強制終了する処理を行う（ステップＳ６１）。

以上説明した第４の実施の形態によれば、第１〜第３の実施の形態に対して２次側コイルの温度を監視する構成を採用することにより、受電装置の安全性をより高めることができる。

なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
１次側コイルと磁気的に結合して該１次側コイルから非接触で電力を受電する２次側コイルを含む共振回路と、
前記共振回路が受電した電力を整流する整流部と、
前記整流部で整流された電力を利用して安定化した所定の電圧を生成する電圧安定化部と、
前記２次側コイルの抵抗値と受電電力より、前記１次側コイルから電力を受電する際における前記整流部から前記電圧安定化部へ供給される電圧の目標電圧値を決定する制御部と、を備える
受電装置。
（２）
前記制御部は、前記２次側コイルの抵抗値と、前記整流部から供給される電流の電流値（以下、２次側電流値）の２乗との積が、所定の第１しきい値を超えないように前記目標電圧値を決定する
前記（１）に記載の受電装置。
（３）
前記制御部は、当該受電装置内の負荷抵抗値を、前記１次側コイルと前記２次側コイルとの間で発生する損失の合計が最小となるように調整する
前記（１）又は（２）に記載の受電装置。
（４）
前記１次側コイルと前記２次側コイルとの間で発生する損失の合計が最小となる前記２次側の最適負荷抵抗値Ｒ_Ｌｏｐｔは、前記２次側コイルの抵抗値をＲ_２、前記１次側コイルと前記２次側コイルとの間の結合係数をｋ、前記１次側コイルと前記２次側コイルのそれぞれのＱ値の相乗平均をＱとおくと、次式で示される
Ｒ_Ｌｏｐｔ＝Ｒ_２√（１＋（ｋＱ）^２）
前記（３）に記載の受電装置。
（５）
前記２次側コイルの抵抗値と前記２次側電流値の２乗との積が前記第１しきい値を超えない範囲で、前記負荷抵抗値を、前記１次側コイルと前記２次側コイルとの間で発生する損失の合計がもっとも小さくなるように調整する
前記（２）に記載の受電装置。
（６）
前記２次側コイルの温度を検出する温度検出部、を備え、
前記制御部は、前記温度検出部で検出された前記２次側コイルの温度と所定の第２しきい値を比較し、前記２次側コイルの温度が前記第２しきい値を超えていた場合、前記目標電圧値を上げる
前記（１）〜（５）のいずれかに記載の受電装置。
（７）
前記制御部が決定した前記目標電圧値を、前記１次側コイルを実装する送電装置に通知する通信部、を備える
前記（１）〜（６）のいずれかに記載の受電装置。
（８）
電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含む非接触電力伝送システムであって、
前記受電装置は、
前記送電装置に実装された１次側コイルと磁気的に結合して該１次側コイルから非接触で電力を受電する２次側コイルを含む共振回路と、
前記共振回路が受電した電力を整流する整流部と、
前記整流部で整流された電力を利用して安定化した所定の電圧を生成する電圧安定化部と、
前記２次側コイルの抵抗値と受電電力より、前記１次側コイルから非接触で電力を受電する際における前記整流部から前記電圧安定化部へ供給される電圧の目標電圧値を決定する制御部と、を備える
非接触電力伝送システム。
（９）
１次側コイルと磁気的に結合して該１次側コイルから非接触で電力を受電する２次側コイルを含む共振回路が受電した電力を、整流部により整流することと、
電圧安定化部により、前記整流部で整流された電力を利用して安定化した所定の電圧を生成することと、
制御部により、前記２次側コイルの抵抗値と受電電力より、前記１次側コイルから非接触で電力を受電する際における前記整流部から前記電圧安定化部へ供給される電圧の目標電圧値を決定すること
を含む受電電圧制御方法。

また、上述した本開示の技術は、電磁誘導方式の非接触電力伝送システムのみならず、磁界共鳴方式にも適用可能である。

また、上述した第１の実施の形態における電圧調整処理（図５）では、通信により受電装置から送電装置へ送電電力を上げる又は下げる要求をしていたが、この例に限られない。例えば、受電装置の共振回路を構成するコンデンサを切り替えてキャパシタンス値を変更することにより、受電装置側において能動的に２次側電圧を目標電圧値に近づける構成としてもよい。

さらに、上述した第１〜第４の実施の形態において、受電電圧制御に必要な各パラメータやしきい値などの情報を受電装置内のメモリ３１に保存する構成を説明したが、これらの情報を送電装置に用意したメモリに保存して受電装置が適宜読み出す構成としてもよい。

なお、上述した実施の形態例における一連の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、一部をソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理の一部をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種の機能を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータにより、実行可能である。例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに所望のソフトウェアを構成するプログラムをインストールして実行させればよい。

また、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給してもよい。また、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ等の制御装置）が記録媒体（メモリ等）に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、機能が実現されることは言うまでもない。

この場合のプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現される。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。

以上、本開示は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、応用例を取り得ることは勿論である。
すなわち、上述した各実施の形態の例は、本開示の好適な具体例であるため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の技術範囲は、各説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以上の説明で挙げた使用材料とその使用量、処理時間、処理順序および各パラメータの数値的条件等は好適例に過ぎず、また説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係も概略的なものである。

１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…非接触電力伝送システム、１０Ｂ…送電装置（１次側機器）、１３…送電ドライバ、１４…共振回路、１４Ｃ…共振用コンデンサ、１４Ｌ…１次側コイル、１５…制御部、１６…通信部、２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…受電装置（２次側機器）、２１Ｂ…共振回路、２１Ｃ１，２１Ｃ２…共振用コンデンサ、２１Ｌ…２次側コイル、２２Ａ…整流部、２６…電圧検出部、２８…レギュレータ、２９…負荷、３０…制御部、３０ａ…電圧値算出部、３０ｂ…判定部、３０ｃ…電圧調整部、３１…メモリ、３２…通信部、３３…パラメータ測定部、３３Ａ…Ｑ値測定回路、３４…温度検出部

Claims

１次側コイルと磁気的に結合して該１次側コイルから非接触で電力を受電する２次側コイルを含む共振回路と、
前記共振回路が受電した電力を整流する整流部と、
前記整流部で整流された電力を利用して安定化した所定の電圧を出力する電圧安定化部と、
前記２次側コイルの抵抗値と受電電力より、前記１次側コイルから電力を受電する際における前記整流部から前記電圧安定化部へ供給される電圧の目標電圧値を決定する制御部と、を備える
受電装置。
前記制御部は、前記２次側コイルの抵抗値と、前記整流部から供給される電流の電流値（以下、２次側電流値）の２乗との積が、所定の第１しきい値を超えないように前記目標電圧値を決定する
請求項１に記載の受電装置。
前記制御部は、当該受電装置内の負荷抵抗値を、前記１次側コイルと前記２次側コイルとの間で発生する損失の合計が最小となるように調整する
請求項２に記載の受電装置。
前記１次側コイルと前記２次側コイルとの間で発生する損失の合計が最小となる前記２次側の最適負荷抵抗値Ｒ_Ｌｏｐｔは、前記２次側コイルの抵抗値をＲ_２、前記１次側コイルと前記２次側コイルとの間の結合係数をｋ、前記１次側コイルと前記２次側コイルのそれぞれのＱ値の相乗平均をＱとおくと、次式で示される
Ｒ_Ｌｏｐｔ＝Ｒ_２√（１＋（ｋＱ）^２）
請求項３に記載の受電装置。
前記２次側コイルの抵抗値と前記２次側電流値の２乗との積が前記第１しきい値を超えない範囲で、前記負荷抵抗値を、前記１次側コイルと前記２次側コイルとの間で発生する損失の合計がもっとも小さくなるように調整する
請求項２に記載の受電装置。
前記２次側コイルの温度を検出する温度検出部、を備え、
前記制御部は、前記温度検出部で検出された前記２次側コイルの温度と所定の第２しきい値を比較し、前記２次側コイルの温度が前記第２しきい値を超えていた場合、前記目標電圧値を上げる
請求項１に記載の受電装置。
前記制御部が決定した前記目標電圧値を、前記１次側コイルを実装する送電装置に通知する通信部、を備える
請求項１に記載の受電装置。
電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含む非接触電力伝送システムであって、
前記受電装置は、
前記送電装置に実装された１次側コイルと磁気的に結合して該１次側コイルから非接触で電力を受電する２次側コイルを含む共振回路と、
前記共振回路が受電した電力を整流する整流部と、
前記整流部で整流された電力を利用して安定化した所定の電圧を出力する電圧安定化部と、
前記２次側コイルの抵抗値と受電電力より、前記１次側コイルから非接触で電力を受電する際における前記整流部から前記電圧安定化部へ供給される電圧の目標電圧値を決定する制御部と、を備える
非接触電力伝送システム。
１次側コイルと磁気的に結合して該１次側コイルから非接触で電力を受電する２次側コイルを含む共振回路が受電した電力を、整流部により整流することと、
電圧安定化部により、前記整流部で整流された電力を利用して安定化した所定の電圧を出力することと、
制御部により、前記２次側コイルの抵抗値と受電電力より、前記１次側コイルから非接触で電力を受電する際における前記整流部から前記電圧安定化部へ供給される電圧の目標電圧値を決定すること
を含む受電電圧制御方法。