JP2019062645A - 非接触給電装置および非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】回路構成を複雑化、大規模化することなく、貫通電流によるインバータ回路のスイッチング素子の破壊を防ぐことが可能な非接触給電装置および非接触給電システムを提供する。【解決手段】非接触給電装置２は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との電磁誘導により非接触受電装置３に給電を行う際に、電圧計２５により１次側共振回路２４に印加される１次側電圧Ｖｔを測定し、電流計２６により１次側共振回路２４に流れる１次側電流Ｉｔを測定する。判定部２７は、１次側電圧Ｖｔに対する１次側電流Ｉｔの位相に基づいて、インバータ回路２２から見た１次側共振回路２４側の負荷側インピーダンスを判定する。制御部２８は、負荷側インピーダンスが容量性である場合には、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との距離が設計距離未満となるので、非接触受電装置３への給電を停止させる。【選択図】図２

Description

本発明は、１次コイルと２次コイルとの電磁誘導により非接触で電力を供給する非接触給電装置及び非接触給電システムに関する。

コイル間の電磁誘導などを利用して非接触で電力の供給を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術を利用した電磁誘導方式の非接触給電システムでは、非接触給電装置に搭載された１次コイルと、非接触受電装置に搭載された２次コイルとを近接配置した状態で１次コイルに共振周波数の交流電力を供給することにより、１次コイルで磁界を発生させ、この磁界による電磁誘導によって２次コイルに発生した起電力を用いて、非接触受電装置に接続された負荷に電力を供給する。

このような電磁誘導方式のうち、一次直列二次並列コンデンサ方式（Ｓ−Ｐ方式ともいう）では、１次コイルにコンデンサを直列に接続して１次側共振回路を構成し、２次コイルにはコンデンサを並列に接続して２次側共振回路を構成している。２次側のコンデンサは、２次コイルと共振周波数（送電周波数）とから一意に求められるが、１次側のコンデンサは、コイル間の設計距離（所定距離）に応じた最適な値が用いられる。

１次コイルに供給する交流電力の生成には、インバータ回路が用いられる。インバータ回路には、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子を２つ用いたハーフブリッジ回路や、４つのスイッチング素子を利用したフルブリッジ回路がある。インバータ回路は、これらのスイッチング素子のスイッチング動作により、直流電流から任意の周波数の交流電力を生成して１次コイルに印加する。

特開２０１２−１３０１７３号公報

上述した非接触給電システムを例えば電気自動車に搭載された電池の充電に用いる場合、非接触受電装置が搭載された電気自動車を非接触給電装置に対して所定位置に停車して充電を行うことになる。しかしながら、電気自動車の停車位置のずれによって１次コイルと２次コイルとの距離が変動し、１次コイルと２次コイルとの距離が設計距離よりも近くなった場合に、インバータ回路のスイッチング素子に貫通電流が流れて破壊されることがあった。

特許文献１に記載の非接触給電装置では、１次側共振回路にコンデンサの静電容量や、１次コイルのインダクタンスなどを切り替える回路を設けておき、１次コイルにかかる電圧と１次コイルに流れる電流とから求められる力率が変化して、１次コイルと２次コイルとの相対位置が変化したことが検出された場合には、切替回路を作動させて力率を調整している。しかしながら、特許文献１では、コンデンサの静電容量や１次コイルのインダクタンスなどを切り替える切替回路が必要になるなど、回路構成が複雑、大規模になってしまう。また、特許文献１には、貫通電流によるＦＥＴの破壊については何ら記載がない。

そこで本発明は、回路構成を複雑化、大規模化することなく、貫通電流によるインバータ回路のスイッチング素子の破壊を防ぐことが可能な非接触給電装置および非接触給電システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、２次コイルを含む２次側共振回路を備える非接触受電装置に対し、電磁誘導により非接触で交流電力を供給する非接触給電装置であって、前記２次コイルとの電磁誘導により交流電力を供給するための磁界を発生する１次コイルを含む１次側共振回路と、複数個のスイッチング素子により交流電力を生成して前記１次側共振回路に供給するインバータ回路と、前記１次側共振回路にかかる１次側電圧を測定する電圧測定手段と、前記１次側共振回路に流れる１次側電流を測定する電流測定手段と、前記１次側電圧に対する前記１次側電流の位相に基づいて、前記インバータ回路から見た前記１次側共振回路側のインピーダンスが誘導性であるか、あるいは容量性であるかを判定する判定手段と、前記判定手段により前記インピーダンスが容量性と判定された場合に、前記非接触受電装置への給電を停止させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

発明者は、インバータ回路から見た１次側共振回路側、すなわち、インバータ回路から見た負荷側のインピーダンスが、コイル間距離が設計距離かそれ以上のときにリアクタンス成分がプラス側の範囲になって誘導性となり、コイル間距離が設計距離よりも近くなるとリアクタンス成分がマイナス側にシフトし誘導性から容量性に変化することに着目し、インバータ回路では、容量性負荷の場合に、スイッチング素子であるＦＥＴをオフしたときにボディダイオードに順方向電流が流れ、そこに電圧が係るとＦＥＴがオフであるにも関わらず逆方向に貫通電流が流れて大きな損失が発生し、貫通電流が大きい場合にＦＥＴが破壊されることを突き止めた。そのため、請求項１に記載の発明では、１次側共振回路にかかる１次側電圧と、１次側共振回路に流れる１次側電流とを電圧測定手段および電流測定手段によって測定し、判定手段により、インバータ回路から見た１次側共振回路側のインピーダンスが誘導性であるか、あるいは容量性であるかを判定する。そして、制御手段では、インピーダンスが容量性と判定された場合に、非接触受電装置への給電を停止させる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電装置であって、前記判定手段は、前記１次側電圧が立ち下がり方向で０Ｖになったときの前記１次側電流の値が予め設定された基準値以上である場合に前記インピーダンスを誘導性と判定し、前記１次側電流の値が前記基準値未満である場合に前記インピーダンスを容量性と判定する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電装置であって、前記判定手段は、前記１次側電圧が立ち上がり方向で０Ｖになったときの前記１次側電流の値が予め設定された基準値以下である場合に前記インピーダンスを誘導性と判定し、前記１次側電流の値が前記基準値より大きい場合に前記インピーダンスを容量性と判定する、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電装置であって、前記判定手段は、前記１次側電流のゼロクロス点が前記１次側電圧のゼロクロス点よりも進んでいる場合に前記インピーダンスを容量性と判定し、前記１次側電流のゼロクロス点が前記１次側電圧のゼロクロス点よりも遅れている場合に前記インピーダンスを誘導性と判定する、ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の非接触給電装置と、２次コイルを含む２次側共振回路を備え、前記１次コイルと前記２次コイルとの電磁誘導により前記非接触給電装置から供給された前記交流電力を受電して、負荷に供給する非接触受電装置と、を備えることを特徴とする非接触給電システムである。

請求項１、５に記載の発明によれば、１次側共振回路の１次側電圧に対する１次側電流の位相に基づいて、インバータ回路から見た１次側共振回路側のインピーダンスが誘導性と容量性のいずれであるか、すなわち、１次コイルと２次コイルとの距離が所定距離であるか否かを判定することができる。したがって、給電動作中に任意のタイミングで１次コイルと２次コイルとの距離を判定することが可能となる。また、インバータ回路から見た１次側共振回路側のインピーダンスが容量性と判定された場合、すなわち、１次コイルと２次コイルとの距離が予め設定された所定距離よりも近いと判定された場合には、非接触受電装置への給電を停止させるので、１次コイルと２次コイルとの距離が所定距離よりも近い状態で給電が続けられるのを防ぐことができる。したがって、貫通電流によってインバータ回路の出力に大きな損失が発生し、スイッチング素子が破壊されるのを防ぐことが可能である。

請求項２、３、４に記載の発明によれば、１次側電圧が０Ｖになったときの１次側電流の値や、１次側電圧のゼロクロス点に対する１次側電流のゼロクロス点の進み具合など、比較的簡単な１次側電流の監視で負荷側インピーダンスが誘導性か容量性かを判定することができるので、適用が容易である。また、種々の観点から負荷側インピーダンスが誘導性と容量性のいずれであるか、すなわち、１次コイルと２次コイルとの距離が所定距離であるか否かを判定することができるので、非接触給電装置および非接触給電システムの設計自由度が高くなり、適用が容易となる。

この発明の実施の形態に係る非接触給電システムの概略を示す機能ブロック図である。 図１の非接触給電システムの一部の構成を示す回路図である。 コイル間が設計距離の際のハイ側スイッチング素子のドレーン・ソース間電圧（ａ）と、電流（ｂ）とを示す波形図である。 コイル間が設計距離の際のロー側スイッチング素子のドレーン・ソース間電圧（ａ）と、電流（ｂ）と、損失（ｃ）とを示す波形図である。 コイル間が設計距離未満の際のハイ側スイッチング素子のドレーン・ソース間電圧（ａ）と、電流（ｂ）とを示す波形図である。 コイル間が設計距離未満の際のロー側スイッチング素子のドレーン・ソース間電圧（ａ）と、電流（ｂ）と、損失（ｃ）とを示す波形図である。 実施の形態１に係り、コイル間が設計距離の際の１次側電流値（ａ）と、コイル間が設計距離未満の際の１次側電流値（ｂ）とを示す波形図である。 インバータ回路の貫通電流を防止するための処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る負荷側インピーダンスの判定手順を示すフローチャートである。 実施の形態２に係り、コイル間が設計距離の際のゼロクロス点（ａ）と、コイル間が設計距離未満の際のゼロクロス点（ｂ）とを示す波形図である。 実施の形態２に係る負荷側インピーダンスの判定手順を示すフローチャートである。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１ないし図９は、この発明の実施の形態に係る非接触給電システム１を示し、図１は、非接触給電システム１の概略を示す機能ブロック図である。この非接触給電システム１は、１次コイルＬ１（図２参照）を備えた非接触給電装置２から、２次コイルＬ２（図２参照）を備えた非接触受電装置３に対し、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との電磁誘導により非接触で交流電力を供給するシステムである。

非接触給電装置２は、主として電源２１と、インバータ回路２２と、整合回路２３と、１次側共振回路２４と、電圧計（電圧測定手段）２５と、電流計（電流測定手段）２６と、判定部（判定手段）２７と、制御部（制御手段）２８とを備えている。

電源２１は、例えば１００Ｖまたは２００Ｖの商用電源（図示せず）と、交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）と、直流電力の電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）とを備える。

インバータ回路２２は、電源２１から入力される直流電力を任意の周波数の交流電力に変換して整合回路２３に出力する。このインバータ回路２２は、例えば、単相フルブリッジ型のインバータ回路であり、４個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４（図２参照）を備えている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴが用いられる。なお、インバータ回路２２の構成は、フルブリッジ型に限定されず、ハーフブリッジ型でもよい。整合回路２３は、インバータ回路２２のインピーダンスと、１次側共振回路２４のインピーダンスとを合わせるインピーダンス整合を行う。

１次側共振回路２４は、非接触受電装置３との電磁誘導により非接触で送電する。１次側共振回路２４は、１次コイルＬ１と、コンデンサＣ１（図２参照）とが直列に接続された直列共振回路である。１次コイルＬ１は、インバータ回路２２から入力された交流電力により磁界を発生させ、この磁界により非接触受電装置３の２次コイルＬ２との間で電磁誘導を生じさせる。コンデンサＣ１は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との設計距離（所定距離）に応じた最適な値に設定されている。

電圧計２５は、１次側共振回路２４と並列に接続されており、１次側共振回路２４にかかる１次側電圧を測定する。測定結果は、判定部２７に入力される。電流計２６は、インバータ回路２２と１次側共振回路２４との間に接続されており、１次側共振回路２４に流れる１次側電流を測定する。測定結果は、判定部２７に入力される。

判定部２７は、１次側電圧に対する１次側電流の位相に基づいて、インバータ回路２２から見た１次側共振回路２４側、すなわちインバータ回路２２から見た負荷側のインピーダンス（以下、負荷側インピーダンスという）が誘導性であるか、あるいは容量性であるかを判定する。負荷側インピーダンスは、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離のときにリアクタンス成分がゼロになって誘導性となり、コイル間距離が設計距離よりも近くなるとリアクタンス成分が大きくなって誘導性から容量性に変化する。したがって、判定部２７で負荷側インピーダンスの変化を特定することにより、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離を特定することができる。

制御部２８は、判定部２７により負荷側インピーダンスが容量性と判定された場合に、インバータ回路２２のスイッチング素子の動作を停止させて非接触受電装置３の給電を停止する。これにより、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との距離が設計距離よりも近い状態で給電が続けられないようにして、貫通電流によるインバータ回路２２の損失と、スイッチング素子の破壊とを防止する。判定部２７および制御部２８は、例えば、ＣＰＵと、ＣＰＵの動作プログラムを記憶したメモリとを備えたマイクロコンピュータによって構成されている。

非接触受電装置３は、主として２次側共振回路３１と、整合回路３２と、整流回路３３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４と、負荷３５とを備えている。

２次側共振回路３１は、非接触給電装置２との電磁誘導により非接触で給電される。２次側共振回路３１は、２次コイルＬ２と、コンデンサＣ２（図２参照）とが並列に接続された並列共振回路である。２次コイルＬ２は、１次コイルＬ１との電磁誘導によって生じた起電力によって交流電力を生成し、整合回路３２に出力する。整合回路３２は、２次側共振回路３１のインピーダンスと、整流回路３３のインピーダンスとを合わせるインピーダンス整合を行う。

整流回路３３は、受電した交流電力を整流して直流電力としてＤＣ／ＤＣコンバータ３４に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３４は、直流電力の電圧を調整して負荷３５に供給する。負荷３５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４から供給された直流電力により動作する装置である。

図２は、非接触給電システム１の構成の一部を示す回路図であり、非接触給電装置２として、インバータ回路２２と、１次側共振回路２４と、電圧計２５と、電流計２６と、判定部２７と、制御部２８とを図示している。なお、図面の煩雑化を避けるため、電源１１は、インバータ回路２２内に２つの電源２１ａ、２１ｂとして図示し、整合回路２３の図示は省略している。また、非接触受電装置３として、２次側共振回路３１のみを図示している。

インバータ回路２２は、４個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を備えたフルブリッジ型であり、ハイ側のスイッチング素子Ｑ１と、ロー側のスイッチング素子Ｑ２とがレグＡを構成し、ハイ側のスイッチング素子Ｑ３と、ロー側のスイッチング素子Ｑ４とがレグＢを構成し、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ４とが同じタイミングで動作し、スイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ３とが同じタイミングで動作する。

１次側共振回路２４は、一端がインバータ回路２２のスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との間に接続され、他端がスイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との間に接続されている。電圧計２５は、１次側共振回路２４と並列に接続されて１次側共振回路２４にかかる１次側電圧を測定し、測定結果を判定部２７に入力する。電流計２６は、インバータ回路２２と１次側共振回路２４との間に接続されて１次側共振回路２４に流れる１次側電流を測定し、測定結果を判定部２７に入力する。

判定部２７は、１次側電圧に対する１次側電流の位相に基づいて、負荷側インピーダンスが誘導性であるか、あるいは容量性であるかを判定し、その判定結果を制御部２８に入力する。制御部２８は、判定部２７により負荷側インピーダンスが容量性と判定された場合に、インバータ回路２２のスイッチング素子の動作を停止させて非接触受電装置３への給電を停止する。

図３（ａ）、（ｂ）は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離であるときのハイ側のスイッチング素子Ｑ１のドレーン・ソース間電圧ＶＱ１と、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流ＩＱ１を示している。また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、同じく１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離であるときのロー側のスイッチング素子Ｑ２のドレーン・ソース間電圧ＶＱ２と、スイッチング素子Ｑ２に流れる電流ＩＱ２と、スイッチング素子Ｑ２に生じる損失ＷＱ２とを示している。なお、詳しくは図示しないが、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のドレーン・ソース間電圧ＶＱ３、ＶＱ４と、電流ＩＱ３、ＩＱ４と、スイッチング素子Ｑ４の損失ＷＱ４もスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と同様の値となる。

これらのグラフから分かるように、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離であるときには、インバータ回路２２から見た負荷側インピーダンスは誘導性となるので、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４には貫通電流は流れず、大きな損失も発生しない。

これに対し、図５（ａ）、（ｂ）は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離未満であるときのハイ側のスイッチング素子Ｑ１のドレーン・ソース間電圧ＶＱ１ａと、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流ＩＱ１ａを示している。また、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、同じく１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離未満であるときのロー側のスイッチング素子Ｑ２のドレーン・ソース間電圧ＶＱ２ａと、スイッチング素子Ｑ２に流れる電流ＩＱ２ａと、スイッチング素子Ｑ２に生じる損失ＷＱ２ａとを示している。なお、詳しくは図示しないが、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のドレーン・ソース間電圧ＶＱ３ａ、ＶＱ４ａと、電流ＩＱ３ａ、ＩＱ４ａと、スイッチング素子Ｑ４ａの損失ＷＱ４ａもスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と同様の値となる。

これらのグラフから分かるように、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離未満であるときには、インバータ回路２２から見た負荷側インピーダンスは容量性となるので、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に大きな貫通電流Ｆが流れてしまい、損失も大きくなる。この貫通電流Ｆが大きくなると、スイッチング素子が破壊されてしまう。

図７（ａ）は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離であるときに１次側共振回路２４にかかる１次側電圧Ｖｔと、１次側共振回路２４に流れる１次側電流Ｉｔとを示している。これに対し、図７（ｂ）は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離未満であるときに１次側共振回路２４にかかる１次側電圧Ｖｔａと、１次側共振回路２４に流れる１次側電流Ｉｔａとを示している。

これらのグラフから分かるように、コイル間距離が設計距離であるとき、すなわち、インバータ回路２２から見た負荷側インピーダンスが誘導性のときには、１次側電圧Ｖｔが立ち下がり方向で０Ｖになるときの電流値Ｉｔ１が０Ａ（予め設定された基準値）以上、すなわちプラス側の範囲となり、コイル間距離が遠くなるほど高くなる。これに対し、コイル間距離が設計距離未満であるとき、すなわち、インバータ回路２２から見た負荷側インピーダンスが容量性のときには、１次側電圧Ｖｔａが立ち下がり方向で０Ｖになるときの電流値Ｉｔａ１が０Ａ未満、すなわちマイナス側にシフトし、電流値Ｉｔ１は、コイル間距離が近くなるほどマイナス側になる。

したがって、判定部２７は、１次側電圧Ｖｔが立ち下がり方向で０Ｖになるときの１次側電流Ｉｔの電流値Ｉｔ１と、予め設定された基準値（例えば、０Ａ）とを比較することにより、負荷側インピーダンスが誘導性と容量性とのいずれであるか、すなわち１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離であるか否かを判定する。なお、基準値は、０Ａに限定されず、１次コイルＬ１と１次コイルＬ２との設計距離や、共振周波数などに応じて適宜最適な値が適当される。

次に、本実施の形態の作用について、図８のフローチャートに基づいて説明する。電圧計２５および電流計２６は、非接触給電装置２から非接触受電装置３への電力供給が開始されると、１次側共振回路２４にかかる１次側電圧Ｖｔと、１次側共振回路２４に流れる１次側電流Ｉｔとを測定し、測定結果を判定部２７に入力する（ステップＳ１）。判定部２７は、所定の時間間隔で起動して、インバータ回路２２から見た負荷側インピーダンスが誘導性か、あるいは容量性かの判定を行う（ステップＳ２）。

この負荷側インピーダンスの判定は、図９のフローチャートに示すように、１次側電圧Ｖｔが０Ｖのときの１次側電流の電流値Ｉｔ１を検出し（ステップ２１）、検出した電流値Ｉｔ１と、予め設定された基準値（例えば、０Ａ）とを比較する（ステップ２２）。そして、電流値Ｉｔ１が基準値以上である場合には（ステップＳ２２でＹＥＳ）、負荷側インピーダンスが誘導性、すなわち１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離であると判定する（ステップＳ２３）。これに対し、電流値Ｉｔ１が基準値未満である場合には（ステップＳ２２でＮＯ）、負荷側インピーダンスが容量性、すなわち１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離未満であると判定する（ステップＳ２４）。

図８のフローチャートに示すように、負荷側インピーダンスが誘導性、すなわち１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離である場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、制御部２８はインバータ回路２２の動作状態を継続させる。これに対し、負荷側インピーダンスが容量性、すなわち１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離未満である場合には（ステップＳ３でＮＯ）、制御部２８は、インバータ回路２２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の動作を停止させ、非接触給電装置３への給電を停止させる（ステップＳ４）。

以上で説明したように、本実施の形態によれば、１次側共振回路２４の１次側電圧Ｖｔに対する１次側電流Ｉｔの位相に基づいて、インバータ回路２２から見た１次側共振回路２４側のインピーダンスである負荷側インピーダンスが誘導性と容量性のいずれであるか、すなわち、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との距離が設計距離であるか否かを判定することができる。したがって、給電動作中に任意のタイミングで１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との距離を判定することが可能となる。また、インバータ回路２２から見た負荷側インピーダンスが容量性と判定された場合、すなわち、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との距離が設計距離よりも近いと判定された場合には、非接触受電装置３への給電を停止させるので、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との距離が設計距離よりも近い状態で給電が続けられるのを防ぐことができる。したがって、貫通電流Ｆによってインバータ回路２２の出力に大きな損失が発生し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が破壊されるのを防ぐことが可能である。

また、１次側電圧Ｖｔが０Ｖになったときの１次側電流Ｉｔの電流値Ｉｔ１と、予め設定された基準値との比較という簡単な処理で負荷側インピーダンスが誘導性か容量成果を判定することができるので、適用が容易である。

（実施の形態２）
図１０は、この実施の形態に係る１次側共振回路２４にかかる１次側電圧Ｖｔと、１次側共振回路２４に流れる１次側電流Ｉｔとを示すグラフである。より具体的には、同図（ａ）は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離であるときに１次側共振回路２４にかかる１次側電圧Ｖｔと、１次側共振回路２４に流れる１次側電流Ｉｔとを示し、同図（ｂ）は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのコイル間距離が設計距離未満であるときに１次側共振回路２４にかかる１次側電圧Ｖｔａと、１次側共振回路２４に流れる１次側電流Ｉｔａとを示している。

この実施の形態における負荷側インピーダンスの判定は、図１１のフローチャートに示すように、判定部２７により１次側電流Ｉｔのゼロクロス点Ｚｉと、１次側電圧Ｖｔのゼロクロス点Ｚｖとを検出し（ステップＳ２１ａ）、図１０（ａ）のように、１次側電流Ｉｔのゼロクロス点Ｚｉが１次側電圧Ｖｔのゼロクロス点Ｚｖよりも遅れている（遅相）場合（ステップＳ２２ａでＹＥＳ）、負荷側インピーダンスが誘導性であると判定する（ステップＳ２３ａ）。また、判定部２７は、図１０（ｂ）のように、１次側電流Ｉｔａのゼロクロス点Ｚｉが１次側電圧Ｖｔのゼロクロス点Ｚｖよりも進んでいる（進相）場合（ステップＳ２２ａでＮＯ）には、負荷側インピーダンスが容量性であると判定する（ステップＳ２４ａ）。

このように、１次側電流Ｉｔのゼロクロス点Ｚｉと、１次側電圧Ｖｔのゼロクロス点Ｚｖとの比較という簡単な処理で負荷側インピーダンスが誘導性か容量成果を判定することができるので、適用が容易である。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、実施の形態１では、１次側電圧Ｖｔが立ち下がり方向で０Ｖになるときの電流値Ｉｔ１に基づいて判断するように説明したが、１次側電圧Ｖｔが立ち上がり方向で０Ｖになるときの電流値Ｉｔ１に基づいて判断してもよい。この場合、立ち下がり方向で判断するのとは逆に、１次側電圧Ｖｔが立ち上がり方向で０Ｖになるときの電流値Ｉｔ１が０Ａ（予め設定された基準値）以下、すなわち０Ａを含むマイナス側の範囲である場合に誘導性と判定し、１次側電圧Ｖｔａが立ち上がり方向で０Ｖになるときの電流値Ｉｔａ１が０Ａより大きい場合、すなわちプラス側にシフトした場合に容量性と判定する。

１ 非接触給電システム
２ 非接触給電装置
２１ 電源
２２ インバータ回路
２４ １次側共振回路
２５ 電圧計（電圧測定手段）
２６ 電流計（電流測定手段）
２７ 判定部（判定手段）
２８ 制御部（制御手段）
３ 非接触受電装置
３１ ２次側共振回路
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
Ｌ１ １次側コイル
Ｌ２ ２次側コイル
Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子

Claims (5)

1. ２次コイルを含む２次側共振回路を備える非接触受電装置に対し、電磁誘導により非接触で交流電力を供給する非接触給電装置であって、
   前記２次コイルとの電磁誘導により交流電力を供給するための磁界を発生する１次コイルを含む１次側共振回路と、
   複数個のスイッチング素子により交流電力を生成して前記１次側共振回路に供給するインバータ回路と、
   前記１次側共振回路にかかる１次側電圧を測定する電圧測定手段と、
   前記１次側共振回路に流れる１次側電流を測定する電流測定手段と、
   前記１次側電圧に対する前記１次側電流の位相に基づいて、前記インバータ回路から見た前記１次側共振回路側のインピーダンスが誘導性であるか、あるいは容量性であるかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記インピーダンスが容量性と判定された場合に、前記非接触受電装置への給電を停止させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記判定手段は、前記１次側電圧が立ち下がり方向で０Ｖになったときの前記１次側電流の値が予め設定された基準値以上である場合に前記インピーダンスを誘導性と判定し、前記１次側電流の値が前記基準値未満である場合に前記インピーダンスを容量性と判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記判定手段は、前記１次側電圧が立ち上がり方向で０Ｖになったときの前記１次側電流の値が予め設定された基準値以下である場合に前記インピーダンスを誘導性と判定し、前記１次側電流の値が前記基準値より大きい場合に前記インピーダンスを容量性と判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
4. 前記判定手段は、前記１次側電流のゼロクロス点が前記１次側電圧のゼロクロス点よりも進んでいる場合に前記インピーダンスを容量性と判定し、前記１次側電流のゼロクロス点が前記１次側電圧のゼロクロス点よりも遅れている場合に前記インピーダンスを誘導性と判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の非接触給電装置と、
   ２次コイルを含む２次側共振回路を備え、前記１次コイルと前記２次コイルとの電磁誘導により前記非接触給電装置から供給された前記交流電力を受電して、負荷に供給する非接触受電装置と、
   を備えることを特徴とする非接触給電システム。

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