JP2016119759A - 非接触給電システム及び送電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉器が開状態となってから送電を停止するまでに素子の破損を抑える。【解決手段】非接触給電された電力を負荷装置に供給する受電装置と、該受電装置に非接触で電力を送電する送電装置とを備える非接触給電システムであって、受電装置は、負荷とスイッチング素子とを含み、当該スイッチング素子が接続状態である場合に非接触給電された電力が負荷に供給される負荷回路を有し、スイッチング素子は、受電装置と負荷装置との接続が開放された時、切断状態から接続状態に切り替わり、送電装置は、送電状況情報を検出する検出部と、送電状況情報に基づいて受電装置への送電を停止する送電側制御部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電システム及び送電装置に関する。

現在、磁界を使用して非接触で電力伝送を行う非接触給電システム（例えば、下記特許文献１，２参照）が提案されている。例えば、非接触給電システムの受電装置が自動車等の移動車両に搭載されている場合、上記受電装置と、受電装置から供給される電力を蓄電するバッテリとの間には、バッテリを過電圧や過電流から保護するための開閉器が設けられる。しかしながら、非接触給電システムの送電装置から受電装置に電力伝送中に、不具合等の各種要因によって意図せず、上記開閉器が開状態となることがある。開閉器が開放されたまま、電力伝送が継続されると、電力をバッテリに供給できないので、送電装置及び受電装置の内部の電圧が上昇し、送電装置及び受電装置を構成する素子に過電圧が印加され、素子ひいては送電装置及び受電装置の破損を招くおそれがある。そこで、例えば、下記特許文献１に示されるように、開閉器の開状態を検知して送電装置が送電を停止する技術が提案されている。下記特許文献１に記載される送電装置は、電源から供給される電流を検出し、検出した電流がしきい値以上の変化を検知した場合、送電を停止する。つまり、上記送電装置は、開閉器が開状態となることで生じるインピーダンスの変化によって発生する電流の変化を検知し、送電を停止する。

特開２０１３−２２５９６２号公報 特開２０１１−４５１９５号公報

ところで、上記特許文献１の技術では、受電装置から通信を介した通知を受けることなく、送電の停止を行っているので、開閉器が開状態となってから送電装置による送電が停止されるまでに、通信時間による遅れは発生しない。しかしながら、上記特許文献１の技術では、開閉器が開状態となってからインピーダンスが変化して送電装置によって電流の変化が検知されるまでの時間や、送電装置の信号処理の時間が存在するため、開閉器の開放に伴い瞬間的に電圧が上昇した場合、送電を停止するまでに送電装置や受電装置の素子が破損するおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、開閉器が開状態となってから送電を停止するまでに素子の破損を抑えることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、非接触給電システムに係る第１の解決手段として、非接触給電された電力を負荷装置に供給する受電装置と、該受電装置に非接触で電力を送電する送電装置とを備える非接触給電システムであって、前記受電装置は、負荷とスイッチング素子とを含み、当該スイッチング素子が接続状態である場合に非接触給電された前記電力が前記負荷に供給される負荷回路を有し、前記スイッチング素子は、前記受電装置と前記負荷装置との接続が開放された時、切断状態から接続状態に切り替わり、前記送電装置は、送電状況情報を検出する検出部と、前記送電状況情報に基づいて前記受電装置への送電を停止する送電側制御部とを有する、という手段を採用する。

本発明では、非接触給電システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記負荷回路は、前記負荷に直流電力が流れるように接続される、という手段を採用する。

本発明では、非接触給電システムに係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、前記負荷回路の前記負荷は、前記受電装置と前記負荷装置との接続が開放されてから前記送電装置が前記受電装置への送電を停止するまでに、前記送電装置及び前記受電装置における内部素子の電圧が耐圧まで達しない抵抗値に設定される、という手段を採用する。

本発明では、非接触給電システムに係る第４の解決手段として、上記第１〜３のいずれか１つの解決手段において、前記送電状況情報は、前記送電装置へ入力される交流電力の電流である、という手段を採用する。

本発明では、非接触給電システムに係る第５の解決手段として、上記第１〜４のいずれか１つの解決手段において、前記受電装置は、前記負荷装置との接続及び非接続を切り替える開閉器を更に有し、当該開閉器が開状態となることにより、前記受電装置と前記負荷装置との接続が開放される、という手段を採用する。

本発明では、送電装置に係る解決手段として、非接触給電された電力を負荷装置に供給する受電装置に非接触で電力を送電する送電装置であって、送電状況情報を検出する検出部と、前記送電状況情報に基づいて前記受電装置への送電を停止する送電側制御部とを有し、前記受電装置は、負荷とスイッチング素子とを含み、当該スイッチング素子が接続状態である場合に非接触給電された前記電力が前記負荷に供給される負荷回路を有し、前記スイッチング素子は、前記受電装置と前記負荷装置との接続が開放された時、切断状態から接続状態に切り替わる、という手段を採用する。

本発明によれば、受電装置と負荷装置との接続が開放された場合でも、負荷回路のスイッチング素子を接続状態にすることで送電装置からの電力が負荷で消費される。そのため、受電装置と負荷装置との接続の開放による瞬間的な電圧の上昇が抑制され、受電装置と負荷装置との接続が開放されてから送電を停止するまでに素子の破損を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの回路図である。 本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの受電装置の受電側整流回路の出力電圧を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る非接触給電システムは、図１及び図２に示すように、送電装置Ｓ及び受電装置Ｒによって構成されている。また、図示するように、送電装置Ｓは、送電側電力変換器１、インバータ回路２、送電側パッド３、送電側電流/電圧センサ４（検出部）及び送電側制御部５から構成されている。

一方、受電装置Ｒは、受電側パッド１１、受電側電力変換器１２、負荷回路１３、開閉器１４、受電側電流/電圧センサ１５及び受電側制御部１６から構成されている。

送電装置Ｓは、地上に設けられた給電施設に固定配置され、移動体に設けられた受電装置Ｒに非接触で交流電力を供給する装置である。上記給電施設は、移動体の停車スペースが単数あるいは複数設けられた施設であり、停車スペースの個数に相当する送電装置Ｓを備えている。一方、受電装置Ｒは、上記移動体に備えられ、送電装置Ｓから供給された交流電力を直流電力に変換することによりバッテリＢ（負荷装置）に充電させる装置である。なお、上記移動体は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等、外部からの受電を必要とする車両である。

上記送電装置Ｓにおいて、送電側電力変換器１は、送電側整流回路１ａ及びチョッパ回路１ｂから構成されている。
送電側整流回路１ａは、例えばダイオードブリッジであり、外部の商用電源から供給される商用電力（例えば単相１００ボルト、５０Ｈｚ）を全波整流して、チョッパ回路１ｂに出力する。この送電側整流回路１ａからチョッパ回路１ｂに供給される電力（全波整流電力）は、正弦波状の商用電力がゼロクロス点で折り返されて片極性（例えばプラス極性）の脈流である。

チョッパ回路１ｂは、送電側制御部５によってスイッチング動作が制御されることにより、自らの出力電圧を調整してインバータ回路２に出力する。具体的に、このチョッパ回路１ｂは、昇圧チョッパ回路あるいは昇降圧チョッパ回路であり、送電側整流回路１ａから入力された電力を昇降圧して出力する。チョッパ回路１ｂの出力は、チョッパ回路１ｂの出力端に設けられたコンデンサの機能により、脈流である全波整流電力が十分に平滑化された直流電力である。

また、このチョッパ回路１ｂは、送電側制御部５によってスイッチング動作が制御されることにより、力率改善回路（ＰＦＣ：Power Factor Correction）としても機能するものである。すなわち、チョッパ回路１ｂは、全波整流電力を当該全波整流電力の周波数よりも十分に高い周波数で全波整流電力のゼロクロス点を基準にスイッチングすることにより、全波整流電力の電流の通流期間を広げて力率を改善する。なお一般に、チョッパ回路１ｂが力率改善回路として機能することは周知なので、ここではチョッパ回路１ｂの力率改善原理について詳細な説明を省略する。

インバータ回路２は、送電側制御部５から入力されるスイッチング信号（インバータ駆動信号）に基づいて上記送電側電力変換器１から供給される直流電力を所定周波数（駆動周波数）の交流電力に変換する電力変換回路である。すなわち、このインバータ回路２は、上記インバータ駆動信号によって複数のスイッチング素子を駆動することにより、直流電力を駆動周波数で交流電力に変換する。このようなインバータ回路２は、上記交流電力を送電側パッド３に出力する。

送電側パッド３は、送電コイル３ａと送電コンデンサ３ｂとを有する回路である。これら送電コイル３ａ及び送電コンデンサ３ｂのうち、送電コイル３ａは、上記停車スペースに停車した移動体の所定箇所（受電コイル１１ａが設けられている箇所）と対向する位置に設けられている。

送電側電流/電圧センサ４は、商用電源から送電側整流回路１ａに供給される電力の送電状況情報（電流及び電圧の双方の情報（値）、またはいずれか一方）を検出し、検出した電流及び電圧を示す検出信号を送電側制御部５に出力する。電流センサとしては、例えば、電流の通過する電線の周囲に発生する磁界をホール効果により測定するセンサや、電流の通過する電線に抵抗を挿入し抵抗で生じる電位降下を測定するセンサが使用可能である。電圧センサとしては、例えば、抵抗により電圧を分圧し、ＡＤ（Analog to Digital）コンバータで電圧をデジタル値に変換するセンサがある。

送電側制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び電気的に相互接続された各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されている。この送電側制御部５は、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に各部と通信を行うことにより送電装置Ｓの全体動作を制御する。なお、送電側制御部５の動作の詳細については、後述する。

一方、受電装置Ｒにおいて、受電側パッド１１は、受電コイル１１ａと受電コンデンサを有する回路である。上記受電コイル１１ａは、移動体の底部または側部、上部等に設けられており、移動体が停車スペースに停車した場合に、送電装置Ｓを構成する送電コイル３ａと近接した状態で対向する。

このような受電側パッド１１は、受電コイル１１ａが送電側パッド３を構成する送電コイル３ａと近接対向して磁気結合する。すなわち、受電側パッド１１は、インバータ回路２によって送電コイル３ａに供給された交流電力を送電コイル３ａと受電コイル１１ａとの結合係数に応じて送電側パッド３から非接触で受電して受電側整流回路１２ａに出力する。すなわち、本非接触給電システムは、磁界共鳴方式や電磁誘導方式等に準拠した非接触給電システムである。

上記受電装置Ｒにおいて、受電側電力変換器１２は、送電装置Ｓの送電側パッド３から受電側パッド１１を介して受け取られた電力をバッテリＢに供給すべき電力に変換するものであり、受電側整流回路１２ａ及びフィルタ回路１２ｂから構成されている。
受電側整流回路１２ａは、例えばダイオードブリッジから構成されており、上記受電側パッド１１から供給される交流電力（受電電力）を全波整流してフィルタ回路１２ｂに出力する。この受電側整流回路１２ａからフィルタ回路１２ｂに供給される電力は、ダイオードブリッジで全波整流された全波整流電力である。

フィルタ回路１２ｂは、例えば、リアクトル及びコンデンサから構成されており、上記受電側制御部１６から供給される全波整流電力からノイズを除去すると共に平滑化してバッテリＢに出力する。また、上記リアクトルは、例えば、可変リアクトルである。

負荷回路１３は、フィルタ回路１２ｂと開閉器１４との間に設けられ、例えば、直列接続された抵抗器１３ａ（負荷）及びスイッチング素子１３ｂを含んでいる。負荷回路１３において、スイッチング素子１３ｂは、受電側制御部１６による制御に基づいてオン状態（接続状態）とオフ状態（切断状態）が切り替わるものであり、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等である。スイッチング素子１３ｂがオン状態である場合に送電装置Ｓから非接触給電された電力は抵抗器１３ａに供給される。本実施形態では、抵抗器１３ａには、フィルタ回路１２ｂから出力される直流電力が供給される。スイッチング素子１３ｂは、例えば、後述する開閉器１４がオフ状態（開状態）の時に、オン状態となる。また、抵抗器１３ａの抵抗値は、バッテリＢの定格インピーダンスよりも高いことが好ましい。抵抗器１３ａで消費される電力を低減できるため、抵抗器１３ａを小型化することができる。定格インピーダンスとは、バッテリＢの所望使用状況でとり得るインピーダンスの範囲であり、例えば、バッテリＢの電圧が３００［Ｖ］で所望電力供給量が３［ｋＷ］の場合、バッテリＢには１０［Ａ］流れるため、バッテリＢのインピーダンスは、３０［Ω］となる。バッテリＢの電圧は、充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）で変化するため、それに合わせてバッテリＢのインピーダンスも変化する。バッテリＢに所望電力が供給される場合に、バッテリＢのとり得るインピーダンスの範囲が定格インピーダンスである。

開閉器１４は、負荷回路１３とバッテリＢとの間に設けられ、受電側制御部１６による制御に基づいてオン状態（閉状態）とオフ状態（開状態）が切り替わるものであり、例えば、スイッチ、電磁接触器、遮断器等の回路の開閉機能を有するものにより実現される。つまり、開閉器１４は、負荷回路１３とバッテリＢとの接続及び非接続を切り替える。開閉器１４は、例えば、バッテリＢを過電流及び過電圧から防止するために設けられる。開閉器１４がオフ状態になることにより、受電装置ＲとバッテリＢとの接続が開放される。

受電側電流/電圧センサ１５は、フィルタ回路１２ｂから負荷回路１３に供給される直流電力の電流及び電圧を検出し、検出した電流及び電圧を示す検出信号を受電側制御部１６に出力する。電流センサとしては、例えば、電流の通過する電線の周囲に発生する磁界をホール効果により測定するセンサや、電流の通過する電線に抵抗を挿入し抵抗で生じる電位降下を測定するセンサが使用可能である。電圧センサとしては、例えば、抵抗により電圧を分圧し、ＡＤコンバータで電圧をデジタル値に変換するセンサがある。

受電側制御部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び電気的に相互接続された各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されている。この受電側制御部１６は、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に各部と通信を行うことにより受電装置Ｒの全体動作を制御する。なお、受電側制御部１６の動作の詳細については、後述する。

バッテリＢは、リチウムイオン電池等の二次電池やニッケル水素二次電池であり、上記受電側整流回路１２ａから供給される直流電力を充電して蓄える。このバッテリＢは、移動体の走行用モータを駆動するインバータ（走行用インバータ）あるいは／及び移動体の走行を制御する制御機器に接続されており、これら走行用インバータや制御機器に駆動電力を供給する。

次に、このように構成された非接触給電システムの動作について、詳しく説明する。

本非接触給電システムにおいて、移動体の受電装置Ｒの受電側制御部１６は、非給電時（例えば運転手による移動体の通常運転時）に、開閉器１４及び負荷回路１３のスイッチング素子１３ｂをオフ状態とする。一方、送電装置Ｓの送電側制御部５は、非給電時、つまり給電対象である移動体が駐停車位置に停車していない時に、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２を停止する。

その後、運転手は、移動体を運転して、送電装置Ｓの設置場所まで受電装置Ｒを移動させて停車させる。受電装置Ｒの受電側制御部１６は、不図示の音波センサあるいは光センサ等の位置センサの出力から送電装置Ｓの設置位置を把握する。受電側制御部１６は、上記のように位置センサの出力から受電装置Ｒが送電装置Ｓに対向するまで移動したことを検知すると、開閉器１４をオフ状態からオン状態にする。

一方、送電装置Ｓの送電側制御部５は、受電装置Ｒと同じく不図示の音波センサあるいは光センサ等の位置センサの出力から受電装置Ｒの位置を把握する。送電側制御部５は、位置センサの出力から送電装置Ｓの上方に受電装置Ｒが送電装置Ｓに対向する位置まで移動してきたことを検知すると、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２を駆動して、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２に給電動作を開始させる。

一方、受電装置Ｒの受電側制御部１６は、受電側電流/電圧センサ１５から入力される検出信号に基づいてバッテリＢへの過電圧や過電流を判定し、バッテリＢへの過電圧や過電流が発生していると判断した場合には、バッテリＢを保護するために、開閉器１４をオン状態からオフ状態にさせる。続いて、受電側制御部１６は、スイッチング素子１３ｂをオン状態にする。なお、過電圧や過電流の判定には、現実に生じた過電圧や過電流の判定のみならず、シーケンスエラーや受電側電流/電圧センサ１５のエラーデータに基づく誤判定も含まれる。また、開閉器１４の状態は、過電圧や過電流を原因として切り替わることに限定されず、例えば、バッテリＢの温度上昇を原因として切り替わることもある。更に、開閉器１４の開放は、受電側制御部１６によって意図的に行われるものに限定されず、開閉器１４の不具合等により意図せず生じることもある。

一方、送電装置Ｓの送電側制御部５は、送電側電流/電圧センサ４から入力される検出信号に基づいて電流（送電状況情報）がしきい値を超えたか否か判定する。つまり、非接触給電システムでは、受電装置Ｒの開閉器１４がオフ状態になると共にスイッチング素子１３ｂがオン状態となって、受電側電力変換器１２の出力に抵抗器１３ａが接続された状態になる。つまり、送電装置Ｓから非接触給電された電力は、抵抗器１３ａに供給されることになる。これにより、受電装置Ｒでインピーダンスの変化が生じる。このインピーダンスの変化に伴って、送電装置Ｓの送電側電流/電圧センサ４で検出される電流も変化する。送電側制御部５は、この電流の変化を検知する。

そして、送電側制御部５は、送電側電流/電圧センサ４から入力される検出信号に基づいて電流がしきい値を超えたと判定すると、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２の駆動を停止して、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２に給電動作を停止させる。

なお、送電側制御部５は、送電側電流/電圧センサ４から得られる電流及び電圧の情報（送電状況情報）から電力を求め、この電力に基づいてチョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２の駆動を停止するようにしてもよい。つまり、送電側制御部５は、送電側電流/電圧センサ４から入力される検出信号に基づく電力がしきい値を超えたと判定すると、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２の駆動を停止するようにしてもよい。

また、送電側制御部５は、判定対象として、上記電流に代えて電圧を用いてもよい。つまり、送電側制御部５は、送電側電流/電圧センサ４から入力される検出信号に基づいて電圧（送電状況情報）がしきい値を超えたと判定すると、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２の駆動を停止するようにしてもよい。

受電装置Ｒでは、開閉器１４をオフ状態にする際に、スイッチング素子１３ｂをオン状態にしているため、送電装置Ｓによる給電が停止されるまでの間、送電装置Ｓからの電力は、抵抗器１３ａに供給されて、消費される。

例えば、従来のように抵抗器１３ａが受電側電力変換器１２に接続されていない場合、開閉器１４がオフ状態となって、実際に給電が停止されるまでの間に、送電装置Ｓの送電側電力変換器１、インバータ回路２及び送電側パッド３や、受電装置Ｒの受電側パッド１１や受電側電力変換器１２の電圧が上昇する（図３参照）。これは、送電装置Ｓから受電装置Ｒに供給された電力は、開閉器１４がオフ状態であるために、バッテリＢに供給されず、消費されないためである。その結果、送電装置Ｓの送電側電力変換器１、インバータ回路２及び送電側パッド３や、受電装置Ｒの受電側パッド１１や受電側電力変換器１２を構成する素子の電圧が、上昇して、素子破損レベルを超えると、これらの素子は破損する。

一方、本実施形態では、開閉器１４がオフ状態で供給電力がバッテリＢに供給されなくても、抵抗器１３ａによって電力が消費されるため、送電装置Ｓの送電側電力変換器１、インバータ回路２及び送電側パッド３や、受電装置Ｒの受電側パッド１１や受電側電力変換器１２を構成する素子の電圧の上昇は、抑えられる。

上記抵抗器１３ａは、開閉器１４がオフ状態となってから送電装置Ｓによる受電装置Ｒへの給電を停止するまでに、送電装置Ｓ及び受電装置Ｒにおける内部素子の電圧が耐圧まで達しないようにするための抵抗値を有するものである。

具体的には、抵抗器１３ａの抵抗値は、設計段階等で、以下方法によって決定される。まず、開閉器１４がオフ状態に切り替わり、給電が停止されるまでの間の時間を算出する。次に、送電装置Ｓの送電側電力変換器１、インバータ回路２及び送電側パッド３や、受電装置Ｒの受電側パッド１１や受電側電力変換器１２の中で最も破損の可能性が高い素子（例えば、耐圧が最も低い素子）の耐圧まで達しないと考えられる抵抗値を有する抵抗器１３ａを設け、算出した時間内に、破損の可能性が高い素子の耐圧を超えるか否か確認する。越えない場合には、徐々に抵抗値を上げ、算出した時間内に、破損の可能性が高い素子の耐圧を超えるか否か確認し、算出した時間内に、破損の可能性が高い素子の耐圧を超えない最も高い抵抗値を導き出す。抵抗器１３ａは、抵抗値が高い程、発熱が抑えられるため、表面積を小さくすることができる。つまり、抵抗器１３ａは、抵抗値が高い程、小さくすることができる。

また、開閉器１４が、受電側制御部１６と異なる制御装置によって制御されている場合、受電側制御部１６は、受電側電流/電圧センサ１５から入力される検出信号に基づいてスイッチング素子１３ｂにオン状態にするか否か判断するようにしてもよい。つまり、受電側制御部１６は、給電時に開閉器１４がオン状態からオフ状態になることによって、送電側電流/電圧センサ４によって検出される電圧が上昇してしきい値を超えた場合に、スイッチング素子１３ｂをオン状態にする（図３参照）。

なお、図３に示す本実施形態の第１例として描かれる出力電圧は、スイッチング素子１３ｂがオン状態となって、従来よりも上昇が緩やかとなるが、給電停止するまで、上昇し続ける場合のものである。一方、図３に示す本実施形態の第２例として描かれる出力電圧は、スイッチング素子１３ｂがオン状態となって、上昇が緩やかとなり、ある電圧まで上昇すると、上昇が止まり安定状態となる場合のものである。実施形態の第１例と、第２例とでの出力電圧の変化の違いは、抵抗器１３ａの抵抗値の違いによって生じる。

また、送電側制御部５が電流、電圧あるいは電力の変化を検知するために用いる上記しきい値によっては、給電停止のタイミングは異なる。例えば、上記しきい値によっては、スイッチング素子１３ｂがオン状態になるまでに給電停止することもあるし、またスイッチング素子１３ｂがオン状態なった後に給電停止することもある。なお、スイッチング素子１３ｂがオン状態になるまでに給電停止する場合のしきい値は、スイッチング素子１３ｂがオン状態なった後に給電停止する場合のしきい値に比べて低い値である。

このような本実施形態によれば、開閉器１４がオフ状態（開状態）となった場合でも、負荷回路１３のスイッチング素子１３ｂをオン状態（接続状態）にすることで送電装置Ｓからの電力が抵抗器１３ａで消費される。そのため、開閉器１４の開放による瞬間的な電圧の上昇が抑制され、開閉器１４が開状態となってから送電を停止するまでに受電装置Ｒ及び送電装置Ｓの素子の破損を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、受電装置Ｒにおいて、受電側電力変換器１２の後段に負荷回路１３が設けられる、つまり、受電側電力変換器１２の前段に負荷回路１３を設けることで抵抗器１３ａによって消費される電力が交流電力となるのではなく、抵抗器１３ａによって消費される電力が直流電力となっている。このように本実施形態では、抵抗器１３ａによって消費される電力を直流電力とすることで、抵抗器１３ａによって消費される電力が交流電力である場合に表皮効果の影響を受けて発熱が増大することを回避することができる。また、本実施形態によれば、発熱の増大を回避することで、熱による抵抗器１３ａの抵抗値の変化を抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記送電装置Ｓにおいて、電圧変換器としてチョッパ回路１ｂを用いているが、非絶縁型の電圧変換器であるチョッパ回路１ｂに代わって、絶縁型の電圧変換器であるトランスを用いてもよい。また、上記送電装置Ｓにおいて、送電側整流回路１ａや受電側整流回路１２ａとして、フルブリッジを用いたが、フルブリッジに代わってハーフブリッジを用いてもよい。また、上記実施形態において、受電側電力変換器１２は、受電側整流回路１２ａ及びフィルタ回路１２ｂから構成されているが、負荷装置（バッテリＢ）に応じてフィルタ回路１２ｂの後段に電圧変換器（例えば、ＤＣＤＣコンバータ）を設けてもよい。電圧変換器が設けられている場合、負荷回路１３は、電圧変換器の前段に配置しても、後段に配置してもよい。

また、負荷装置としてバッテリＢを設けているが、バッテリＢ以外の直流負荷、あるいは交流負荷を設けてもよい。なお、交流負荷を設ける場合には、受電側電力変換器１２から交流電力が出力される構成にする必要がある。また、交流電源である商用電源を用いているが、直流電源を用いてもよい。なお、直流電源を設ける場合には、送電側電力変換器１から送電側整流回路１ａを削除する必要がある。この際、送電側電流/電圧センサ４は、直流電源から送電側電力変換器１に入力される直流電力の電圧及び電流を検出する。

（２）上記実施形態において、受電側制御部１６は、変形例として、フィルタ回路１２ｂの後段に設けられた受電側電流/電圧センサ１５による検出結果に基づいてスイッチング素子１３ｂをオン状態にするか否か判断しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、受電側パッド１１と受電側整流回路１２ａとの間、あるいは受電側整流回路１２ａとフィルタ回路１２ｂとの間に、電圧センサを設け、受電側制御部１６は、該電圧センサによる検出結果に基づいてスイッチング素子１３ｂをオン状態にするか否か判断するようにしてもよい。つまり、受電側制御部１６は、電圧センサによって検出された結果がしきい値を上回る場合には、スイッチング素子１３ｂにオン状態にする。なお、受電側電流/電圧センサ１５が、交流電圧を検出する場合、その検出値は、例えば、実効値や波高値である。

（３）負荷として電力を消費するものであれば抵抗器１３ａに限定されない。例えば、上述した抵抗値を有するリアクトル等を抵抗器１３ａの代わりに用いるようにしてもよい。

（４）上記実施形態において、開閉器１４がオフ状態になることにより、バッテリＢへの接続が開放され、受電装置Ｒの受電側パッド１１や受電側電力変換器１２を構成する素子の電圧が上昇すると説明したが、本発明はこの態様に限定されない。例えば、本発明は、負荷回路１３とバッテリＢとの間の配線が断線したことにより、バッテリＢへの接続が開放され、受電装置Ｒ内の電圧が上昇する場合にも適用できる。この場合、受電側制御部１６は、受電側電流/電圧センサ１５によって検出された電圧がしきい値を上回る場合に、スイッチング素子１３ｂをオン状態にすることができる。また、断線を原因とする受電装置ＲとバッテリＢとの間の接続の開放とは、完全な断線に限定されるものではなく、所望の電力の供給が困難となるほどに線が細る場合や接触不良となるような場合等も含むものとする。

（５）上記実施形態において、スイッチング素子１３ｂのオン状態とオフ状態の切替えは、受電側制御部１６が、受電側電流/電圧センサ１５の検出信号に基づいて、行うと説明したが、スイッチング素子１３ｂの切替制御は受電側制御部１６のソフトウェア制御に限定されない。例えば、この切替制御を行う受電側制御部１６は、負荷回路１３の出力電圧と、所定電圧（過電圧と判断される基準電圧）とが入力されるオペアンプ・コンパレータとしてハードウェア的に構成され得るものであり、このオペアンプ・コンパレータは、負荷回路１３の出力電圧が所定電圧以上になった場合に信号を出力するように構成されている。オペアンプ・コンパレータの出力が、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子１３ｂの制御端子に接続されることにより、過電圧発生時にスイッチング素子１３ｂがオン状態に切り替えられる。このように、受電側制御部１６のソフトウェア処理に依らず、スイッチング素子１３ｂの切替えをハードウェア的に実現することもできる。

（６）上記実施形態では、送電装置Ｓにおいて、送電側制御部５は、送電側電力変換器１の入力側に設けられた送電側電流/電圧センサ４からの検出信号に基づいて、電流、電圧あるいは電力がしきい値を超えたと判定すると、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２の駆動を停止しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、送電側制御部５は、送電側電流/電圧センサ４からの検出信号に基づいて、電流、電圧あるいは電力の変化率がしきい値を超えたと判定した場合に、チョッパ回路１ｂ及びインバータ回路２の駆動を停止するようにしてもよい。また、送電側電流/電圧センサ４については、送電側電力変換器１の入力側ではなく、送電側電力変換器１の出力側、送電側パッド３の入力側（つまり、送電側パッド３の送電コンデンサ３ｂの前段）あるいは送電側パッド３の送電コンデンサ３ｂと送電コイル３ａとの間に設けるようにしてもよい。

（７）上記実施形態では、検出部として送電側電流/電圧センサ４を採用して説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、検出部は、電力センサであってもよい。電力センサとしては、たとえば、電圧センサと電流センサにより電圧と電流を計測し、電圧と電流を乗じた値を時間的に平均化して電力を求めるセンサがある。この場合、送電状況情報は、電力になる。

Ｓ 送電装置
Ｒ 受電装置
Ｂ バッテリ（負荷装置）
１ 送電側電力変換器
２ インバータ回路
３ 送電側パッド
４ 送電側電流/電圧センサ（検出部）
５ 送電側制御部
１１ 受電側パッド
１２ 受電側電力変換器
１３ 負荷回路
１４ 開閉器
１５ 受電側電流/電圧センサ
１６ 受電側制御部
１ａ 送電側整流回路
１ｂ チョッパ回路
３ａ 送電コイル
３ｂ 送電コンデンサ
１１ａ 受電コイル
１２ａ 受電側整流回路
１２ｂ フィルタ回路
１３ａ 抵抗器（負荷）
１３ｂ スイッチング素子

Claims (6)

1. 非接触給電された電力を負荷装置に供給する受電装置と、該受電装置に非接触で電力を送電する送電装置とを備える非接触給電システムであって、
   前記受電装置は、
   負荷とスイッチング素子とを含み、当該スイッチング素子が接続状態である場合に非接触給電された前記電力が前記負荷に供給される負荷回路を有し、
   
   前記スイッチング素子は、前記受電装置と前記負荷装置との接続が開放された時、切断状態から接続状態に切り替わり、
   前記送電装置は、
   送電状況情報を検出する検出部と、
   前記送電状況情報に基づいて前記受電装置への送電を停止する送電側制御部とを有する非接触給電システム。
2. 前記負荷回路は、前記負荷に直流電力が流れるように接続される請求項１に記載の非接触給電システム。
3. 前記負荷回路の前記負荷は、前記受電装置と前記負荷装置との接続が開放されてから前記送電装置が前記受電装置への送電を停止するまでに、前記送電装置及び前記受電装置における内部素子の電圧が耐圧まで達しない抵抗値に設定される請求項１または２に記載の非接触給電システム。
4. 前記送電状況情報は、前記送電装置へ入力される交流電力の電流である請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
5. 前記受電装置は、前記負荷装置との接続及び非接続を切り替える開閉器を更に有し、当該開閉器が開状態となることにより、前記受電装置と前記負荷装置との接続が開放される請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
6. 非接触給電された電力を負荷装置に供給する受電装置に非接触で電力を送電する送電装置であって、
   送電状況情報を検出する検出部と、
   前記送電状況情報に基づいて前記受電装置への送電を停止する送電側制御部とを有し、
   前記受電装置は、負荷とスイッチング素子とを含み、当該スイッチング素子が接続状態である場合に非接触給電された前記電力が前記負荷に供給される負荷回路を有し、
   前記スイッチング素子は、前記受電装置と前記負荷装置との接続が開放された時、切断状態から接続状態に切り替わることを特徴とする送電装置。

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