JP2021083142A - 受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池への給電を強制的に遮断した場合でも、不要な漏れ磁束の発生を抑える受電装置を提供する。【解決手段】地上側に設置された一次コイルＬ１を含む送電装置から放出される交流磁界を受けて無線給電される受電装置であって、二次コイルＬ２と、二次コイルに接続されて所定の共振周波数を有する共振回路を二次コイルとともに構成する共振要素と、複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子をそれぞれスイッチング動作させることで共振回路に流れる交流電流を制御する電力変換部と、二次コイルを含んで共振回路とは異なる閉回路を選択的に形成する閉回路要素と、伝達部を介して電力変換部から電力を供給される電池と、送電装置に交流磁界の放出に関する指示を出力する通信部と、指示から所定時間経過後に交流磁界の放出が指示と異なると判断すると、伝達部を遮断して電池への電力供給を停止させる受電制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、無線給電において用いられる受電装置に関する。

近年、電気自動車等において、地上側に設けられた送電装置から車両側に設けられた受電装置に対して無線により給電を行う無線給電システムが実現されつつある。こうした無線給電システムでは、磁界共振や磁界誘導を利用した無線給電技術が注目されている。磁界誘導とは、地上側の送電装置に設けられたコイルに交流電流を流すことで磁界（磁束）を発生し、この磁界を車両側の受電装置に設けられたコイルで受けて交流電流を生じさせることにより、送電装置から受電装置への無線給電を実現するものである。一方、磁界共振とは、送電装置と受電装置にそれぞれコイルを設ける点は磁界誘導と同じであるが、送電装置のコイルに流れる電流の周波数を受電装置のコイルの共振周波数に一致させることにより、送電装置と受電装置の間に共振を生じさせる。これにより、送電装置のコイルと受電装置のコイルを磁気的に結合し、高効率の無線給電を実現している。

上述した無線給電技術に関して、下記の特許文献１が知られている。特許文献１には、交流電源、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルを備えた給電側設備と、前記１次側共鳴コイルからの電力を受電する２次側共鳴コイル、前記２次側共鳴コイルが受電した電力を整流する整流器、前記整流器により整流された電力が供給される充電器及び前記充電器に接続された蓄電装置を備えた移動体側設備とを備えた共鳴型非接触給電システムであって、前記移動体側設備は、前記２次側共鳴コイルと前記整流器との間に設けられた整合器と、前記給電側設備から給電中か否かを判断する給電判断手段と、受電するか否かを判断する受電判断手段と、前記給電判断手段及び前記受電判断手段の判断情報に基づいて、受電を拒否すべき状態であるのに給電中の場合には前記整合器を不整合状態にする制御手段を備えていることを特徴とする共鳴型非接触給電システムが開示されている。

特願２０１１−２４４５３３号公報

特許文献１に記載のシステムでは、送電装置と受電装置の間で磁気的な結合が乱れてしまい、不要な漏れ磁束を生じる可能性がある。

本発明による受電装置は、地上側に設置された一次コイルを含む送電装置から放出される交流磁界を受けて無線給電される受電装置であって、二次コイルと、前記二次コイルに接続されて所定の共振周波数を有する共振回路を前記二次コイルとともに構成する共振要素と、複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子をそれぞれスイッチング動作させることで前記共振回路に流れる交流電流を制御する電力変換部と、前記二次コイルを含んで前記共振回路とは異なる閉回路を選択的に形成する閉回路要素と、伝達部を介して前記電力変換部から電力を供給される電池と、前記送電装置に前記交流磁界の放出に関する指示を出力する通信部と、前記指示から所定時間経過後に前記交流磁界の放出が前記指示と異なると判断すると、前記伝達部を遮断して前記電池への電力供給を停止させる受電制御部とを備える。

本発明によれば、電池への給電を強制的に遮断した場合でも、不要な漏れ磁束の発生を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る無線給電システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る受電装置の構成例を示す図である。 共振回路および閉回路の等価回路図である。 本発明の一実施形態に係る無線給電システムの処理フローを示す図である。 電流監視処理の処理フローを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る受電装置の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線給電システム１の構成を示す図である。図１に示す無線給電システム１は、電気自動車等の車両への無線給電において利用されるものであり、車両付近の地上側に設置された送電装置１００と、車両側にそれぞれ搭載された受電装置２００、電池３００、負荷４００および伝達部５００と、電池監視装置６００とを有する。

送電装置１００は、送電制御部１１０、通信部１２０、交流電源１３０、電力変換部１４０および一次コイルＬ１を備える。送電制御部１１０は、通信部１２０および電力変換部１４０の動作を制御することで、送電装置１００全体の制御を行う。送電制御部１１０は後述するように、通信部１２０が受電装置２００から受信する情報を考慮して電力変換部１４０の動作を制御する。換言すると送電制御部１１０は、受電装置２００から交流磁界の放出に関する指示を受けて動作する。

通信部１２０はたとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１やブルートゥース（登録商標）に対応する通信モジュールである。通信部１２０は、送電制御部１１０の制御により、受電装置２００が備える通信部２２０との間で無線通信を行う。この通信部１２０と通信部１２０の無線通信により、無線給電の際に必要な各種情報が送電装置１００と受電装置２００の間で交換される。たとえば、一次コイルＬ１に流れる交流電流の周波数、すなわち一次コイルＬ１から放出される交流磁界の周波数等の情報が、通信部１２０から通信部２２０に送信される。また、電池３００の充電状態（ＳＯＣ）や劣化状態、充電時の許容電流、送電の停止指令等の情報が、通信部２２０から通信部１２０に送信される。

そのため仮に通信部１２０と受電装置２００との通信に問題が生じると、送電装置１００は受電装置２００から上述した情報が得られなくなり、送電装置１００の動作が受電装置２００が出力する交流磁界の放出に関する指示から乖離することがある。

交流電源１３０は、たとえば商用電源であり、所定の交流電力を電力変換部１４０に供給する。電力変換部１４０は、送電制御部１１０の制御により、交流電源１３０から供給された交流電力を用いて所定の周波数および電流値の交流電流を一次コイルＬ１に出力する。一次コイルＬ１は、車両の下に位置する地上側に設置されており、電力変換部１４０から流される交流電流に応じた交流磁界を車両に向けて空中に放出する。これにより、車両への無線給電を行う。

受電装置２００は、受電制御部２１０、通信部２２０、交流電流検出部２３０、駆動制御部２４０、電力変換部２５０、二次コイルＬ２、共振コイルＬｘ、共振コンデンサＣｘおよび緩衝コイルＬｙを備える。共振コイルＬｘおよび共振コンデンサＣｘは、二次コイルＬ２にそれぞれ２つずつ接続されており、二次コイルＬ２とともに共振回路を構成する。この共振回路の共振周波数は、二次コイルＬ２および共振コイルＬｘがそれぞれ有するインダクタンスと、共振コンデンサＣｘが有する静電容量値とに応じて決定される。なお、共振コイルＬｘおよび共振コンデンサＣｘはそれぞれ１つまたは３つ以上の素子により構成されていてもよい。また、共振コイルＬｘの一部または全部を二次コイルＬ２のインダクタンスで代用してもよい。

緩衝コイルＬｙは、二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流が急に遮断されたときに、二次コイルＬ２において生じる磁界の変化を緩和するように作用する。緩衝コイルＬｙの一端は、一方の共振コイルＬｘと共振コンデンサＣｘの間に接続されており、緩衝コイルＬｙの他端は、他方の共振コイルＬｘと共振コンデンサＣｘの間に接続されている。すなわち、緩衝コイルＬｙは、電力変換部２５０を介さずに、２つの共振コンデンサＣｘを間に挟んで二次コイルＬ２の両端に接続されている。これにより、電力変換部２５０の動作状態に応じて、二次コイルＬ２と緩衝コイルＬｙを含む閉回路が選択的に形成される。なお、緩衝コイルＬｙによる閉回路の選択的な形成については、後で図２を参照して詳細に説明する。

受電制御部２１０は、通信部２２０および駆動制御部２４０の動作を制御することで、受電装置２００全体の制御を行う。また受電制御部２１０は、伝達部５００の動作も制御する。通信部２２０は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１やブルートゥース（登録商標）に対応する通信モジュールである。通信部２２０は、受電制御部２１０により制御され、送電装置１００が備える通信部１２０との間で無線通信を行い、送電装置１００と受電装置２００の間で交換される前述のような各種情報を送受信する。通信部２２０が受信した一次コイルＬ１に流れる交流電流の周波数等の情報は、通信部２２０から受電制御部２１０に出力される。

交流電流検出部２３０は、一次コイルＬ１から放出された交流磁界を二次コイルＬ２が受けることで二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流を検出する。そして、検出した交流電流に応じて周波数と振幅がそれぞれ変化する交流電圧を発生させ、駆動制御部２４０に出力する。駆動制御部２４０は、交流電流検出部２３０から入力された交流電圧に基づいて、共振回路に流れる交流電流の周波数や大きさを取得することができる。受電制御部２１０は、交流電流検出部２３０が検出した電流の大きさ、すなわち電流値を取得する。

駆動制御部２４０は、受電制御部２１０の制御により、電力変換部２５０が有する複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。このとき駆動制御部２４０は、交流電流検出部２３０が検出した共振回路に流れる交流電流に基づいて、各スイッチング素子のスイッチング動作のタイミングを変化させる。なお、スイッチング動作のタイミングを変化させる具体的な方法は後述する。

電力変換部２５０は、複数のスイッチング素子を有しており、複数のスイッチング素子をそれぞれスイッチング動作させることで、共振回路に流れる交流電流を制御するとともに整流し、交流電力から直流電力への変換を行う。電力変換部２５０には充放電可能な電池３００が伝達部５００を介して接続されており、電力変換部２５０から出力される直流電力を用いて電池３００が充電される。なお、電力変換部２５０と電池３００の間には、電池３００への入力電圧を平滑化するための平滑コンデンサＣ０が接続されている。

電池３００は、伝達部５００を介して電力変換部２５０から電力が供給される。電池３００には、負荷４００が接続される。負荷４００は、電池３００に充電された直流電力を利用して、車両の動作に関する様々な機能を提供する。負荷４００には、たとえば車両駆動用の交流モータや、電池３００の直流電力を交流電力に変換して交流モータに供給するインバータなどが含まれる。伝達部５００は受電制御部２１０の動作指令を受けて開閉可能なスイッチ、たとえば電磁開閉器である。伝達部５００は通常は電力変換部２５０と電池３００とを接続する「閉」状態である。伝達部５００は、受電制御部２１０から動作指令を受けると「開」状態に遷移して電池３００への電力の供給を遮断する。

電池監視装置６００は、電池３００と接続されており、電池３００の充電状態（ＳＯＣ）を監視するための情報を電池３００から取得する。たとえば、電池監視装置５００は電池３００の電圧を検出し、その検出結果を駆動制御部２４０に出力し、駆動制御部２４０が受電制御部２１０に伝達する。ただし電池監視部６００は取得した情報を受電制御部２１０に直接出力してもよい。すなわち情報の経路は任意であり、受電制御部２１０が後述する処理に必要な電池３００の充電状態（ＳＯＣ）が得られればよい。

次に、図１の無線給電システム１のうち、本発明が適用される受電装置２００の詳細について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る受電装置２００の構成例を示す図である。

図２に示すように、交流電流検出部２３０は、たとえばトランスＴｒを用いて構成される。一次コイルＬ１から放出された交流磁界による磁束が二次コイルＬ２と鎖交すると、二次コイルＬ２に起電力が生じ、二次コイルＬ２を含む共振回路に交流電流ｉが流れる。この交流電流ｉがトランスＴｒの一次側コイルに流れると、トランスＴｒの二次側コイルの両端に、交流電流ｉに応じて周波数と振幅がそれぞれ変化する交流電圧Ｖｇが発生する。これにより、交流電流検出部２３０は交流電流ｉの検出を行うことができる。なお、共振回路に流れる交流電流ｉを検出できるものであれば、トランスＴｒ以外のものを用いて交流電流検出部２３０を構成してもよい。

電力変換部２５０は、直列接続された２つのＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２と、直列接続された２つのＭＯＳトランジスタＱ３、Ｑ４とを有する。ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２の直列回路と、ＭＯＳトランジスタＱ３、Ｑ４の直列回路とは、平滑コンデンサＣ０に対して互いに並列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４は、駆動制御部２４０からのゲート駆動信号に応じて、ソース−ドレイン間を導通状態から切断状態へ、または切断状態から導通状態へと切り替えるスイッチング動作をそれぞれ行う。このスイッチング動作により、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３を上アームのスイッチング素子としてそれぞれ機能させるとともに、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４を下アームのスイッチング素子としてそれぞれ機能させることができる。ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２間の接続点Ｏ１と、ＭＯＳトランジスタＱ３、Ｑ４間の接続点Ｏ２には、二次コイルＬ２を含む共振回路がそれぞれ接続されている。そのため、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４をそれぞれ適切なタイミングでスイッチング動作させることで、共振回路に流れる交流電流ｉの制御および整流を行うことができる。

駆動制御部２４０は、電圧取得部２４１、駆動信号生成部２４３およびゲート駆動回路２４４を有する。

電圧取得部２４１は、交流電流検出部２３０（トランスＴｒ）から出力される交流電圧Ｖｇを取得し、駆動信号生成部２４３に出力する。

駆動信号生成部２４３には、電圧取得部２４１が取得した交流電圧Ｖｇに加えて、受電制御部２１０から基本駆動信号Ｓｒが入力される。基本駆動信号Ｓｒは、駆動制御部２４０から電力変換部２５０に出力されてＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４のスイッチング動作を制御するゲート駆動信号の元となる交流信号であり、その周波数は送電装置１００の一次コイルＬ１に流れる電流の周波数に応じて決定される。具体的には、通信部２２０は、送電装置１００の一次コイルＬ１に流れる交流電流の周波数ｆを表す情報を通信部１２０から受信すると、これを受電制御部２１０に出力する。受電制御部２１０は、通信部２２０から周波数ｆの情報が入力されると、この周波数ｆに応じた基本駆動信号Ｓｒを生成し、駆動制御部２４０に出力する。なお、基本駆動信号Ｓｒは、たとえばＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４にそれぞれ対応する４つの矩形波の組み合わせであり、オン（導通状態）に対応するＨレベルと、オフ（切断状態）に対応するＬレベルとが、周波数ｆで交互に繰り返される。ただし、ＭＯＳトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４がそれぞれ同時にオンとならないように、これらに対応する矩形波の各組み合わせでは、２つの矩形波におけるＨレベルの間には所定の保護期間が設けられる。

駆動信号生成部２４３は、受電制御部２１０から入力された交流電圧Ｖｇに基づいて、受電制御部２１０から入力された基本駆動信号Ｓｒの位相を調整し、充電駆動信号Ｓｃを生成する。そして、生成した充電駆動信号Ｓｃをゲート駆動回路２４４に出力する。

ゲート駆動回路２４４は、駆動信号生成部２４３から入力された充電駆動信号Ｓｃに基づくゲート駆動信号をＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４のゲート端子へそれぞれ出力し、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４をそれぞれスイッチング動作させる。これにより、電力変換部２５０において、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４がスイッチング素子としてそれぞれ機能し、一次コイルＬ１から放出された交流磁界に応じて共振回路に流れる交流電流ｉの制御や、交流電力から直流電力への変換が行われる。

本実施形態の受電装置２００は、以上説明したような動作を行うことにより、送電装置１００から無線給電を受けて電池３００を充電することができる。

ここで、二次コイルＬ２を含む共振回路に交流電流ｉが流れているときに、伝達部５００が遮断されたとする。この場合、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４の状態によらず接続点Ｏ１、Ｏ２の間が切断されるため、共振コイルＬｘを含む共振回路に流れる電流が遮断されるが、緩衝コイルＬｙが二次コイルＬ２に電流を流し続けるように作用する。すなわち、電力変換部２５０を介さずに、二次コイルＬ２と緩衝コイルＬｙを含む閉回路が選択的に形成される。この閉回路は、共振コイルＬｘを含んでいないため、電力変換部２５０が動作中のときに形成される共振回路とは異なるものである。

上記の閉回路が形成されると、緩衝コイルＬｙは二次コイルＬ２に対して、インダクタンスに応じた時定数に従って電流を流し続ける。そのため、緩衝コイルＬｙのインダクタンスを適切に設定することで、伝達部５００が遮断された際に形成される閉回路において流れる電流を略一定に維持する定電流源として、緩衝コイルＬｙを作用させることができる。

図３は、上記の共振回路および閉回路の等価回路図である。ただし図３の右端には破線で伝達部５００を併記している。図３の等価回路図において、スイッチＳＷはＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４に対応し、定電流源ＶＣＳは緩衝コイルＬｙに対応している。また、可変コイルＬＭおよび交流電源Ｖｃは、二次コイルＬ２に対応している。すなわちこの等価回路に記載しているスイッチＳＷは伝達部５００とは異なるものである。

次に、無線給電システム１を用いた無線給電の流れについて説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る無線給電システム１の処理フローを示す図である。受電装置２００、電池３００および負荷４００を搭載した車両が所定の充電位置に駐車されると、無線給電システム１において図４の処理フローが開始される。

ステップＳ１０では、地上側の送電装置１００から車両側の受電装置２００に対して、充電の問い合わせを行う。ここでは、たとえば送電装置１００の通信部１２０から受電装置２００の通信部２２０へ所定の通信メッセージを送信することにより、充電の問い合わせを行う。

ステップＳ２０では、ステップＳ１０で充電の問い合わせを受けた受電装置２００から送電装置１００に対して、充電時における電池３００の許容電流を通知する。このとき受電装置２００は、たとえば予め測定した電池３００の充電状態や劣化状態に基づいて許容電流を決定し、その許容電流の値を示す情報を、通信部２２０から送電装置１００の通信部１２０へ送信する。なお、充電が不要な場合は、その旨を受電装置２００から送電装置１００へ通知してもよい。この場合、ステップＳ３０以降の処理は実行されずに、図３の処理フローが終了する。

ステップＳ３０では、送電装置１００において電流量を決定し、受電装置２００への送電を開始する。このとき送電装置１００は、ステップＳ２０で受電装置２００から通知された許容電流に対応する出力電流値と、自身の定格電流値とを比較し、いずれか小さい方を選択して電流量を決定する。そして、送電制御部１１０により電力変換部１４０を制御して、決定した電流量に応じた交流電流を一次コイルＬ１に流すことで、一次コイルＬ１に交流磁界を発生させて送電を開始する。なお、このときさらに、一次コイルＬ１に流れる交流電流の周波数ｆを表す情報を通信部１２０から受電装置２００の通信部２２０へ送信することで、受電装置２００の受電制御部２１０において、周波数ｆに応じた前述の基本駆動信号Ｓｒを生成できるようにすることが好ましい。あるいは、ステップＳ１０で充電の問い合わせを行う際に、送電装置１００から受電装置２００へ周波数ｆを通知してもよい。

ステップＳ４０では、受電装置２００において、一次コイルＬ１から放出された交流磁界を受けて二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流ｉに応じて、電力変換部２５０の駆動制御処理を行う。ここでは、駆動制御部２４０の各部において前述のような処理をそれぞれ実施することで、送電装置１００から受電した交流電流に応じた電力変換部２５０の駆動制御を行う。これにより、定電流（ＣＣ）モードで電池３００の充電を実施する。

ステップＳ５０では、受電装置２００において、後述する電流監視処理を行う。ステップＳ６０では、受電装置２００において、電池３００の充電状態（ＳＯＣ）が所定の値、たとえば８０％以上になったか否かを判定する。その結果、ＳＯＣが８０％未満であれば、ステップＳ４０とステップＳ５０の処理を繰り返し、ＳＯＣが８０％以上になったら、定電流モードから定電圧（ＣＶ）モードに移行してステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、受電装置２００から送電装置１００に対して、現在の電池３００の充電状態に応じた充電電流を通知する。このとき受電装置２００は、現在の電池３００の充電状態に基づいて、ステップＳ２０で通知した許容電流よりも小さな値で充電電流を決定し、その充電電流の値を示す情報を、通信部２２０から送電装置１００の通信部１２０へ送信する。すなわちステップＳ７０では、受電装置２００は、放出する交流磁界を決定した充電電流に対応する値まで弱める指示を行う。

ステップＳ８０では、受電装置２００において、ステップＳ４０と同様の駆動制御処理を行うことにより、定電圧（ＣＶ）モードで電池３００の充電を実施する。ステップＳ９０では、Ｓ５０と同様に後述する電流監視処理を行う。

ステップＳ１００では、受電装置２００において、電池３００の充電状態（ＳＯＣ）が満充電の１００％に達したか否かを判定する。その結果、ＳＯＣが１００％未満であれば、ステップＳ７０に戻って電池３００の充電を継続し、ＳＯＣが１００％に達したらステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、受電装置２００において、受電装置２００の通信部２２０から送電装置１００の通信部１２０へ送電停止を示す所定の通信メッセージを送信して送電の停止、すなわち交流磁界の放出の停止を指示する。送電装置１００では、この送電停止指示に応じて一次コイルＬ１への通電を遮断することで、送電を停止する。

ステップＳ１２０では、受電装置２００において、送電装置１００による送電が停止されたか否かを判断する。受電装置２００の受電制御部２１０は、交流電流検出部２３０が検出する電流がゼロか否かにより送電が停止されたか否かを判断できる。送電が停止されたと判断する場合は図４の処理フローを終了し、送電が停止されていないと判断する場合はステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では受電装置２００において、受電制御部２１０が伝達部５００を遮断して電池３００への電力供給を停止させて、図４の処理フローを終了する。ただし送電停止の指令は必ずしも瞬時には伝達されず、またわずかな時間の遅れは電池３００への悪影響は無視できるので、ステップＳ１３０では送電停止指令から所定時間経過後、たとえば５秒後にこの判断を行う。

図５は、図４のステップＳ５０およびステップＳ９０における電流監視処理を示すフロー図である。ステップＳ２１０では、受電制御部２１０は、交流電流検出部２３０が検出する電流値を取得する。続くステップＳ２２０では受電制御部２１０は、Ｓ２１０において取得した電流の値が送電装置１００に通知した電流の値よりも大きいか否かを判断する。たとえば図４のステップＳ５０における電流監視処理では、Ｓ２０において通知した許容電流と比較し、図４のステップＳ９０における電流監視処理では、Ｓ７０において通知した充電電流と比較する。

また電流の通知は必ずしも瞬時には伝達されず、またわずかな時間の遅れは電池３００への悪影響は無視できるので、この判断は、電流を通知してから所定時間経過後、たとえば５秒後に行う。たとえば図５に示す処理を開始した際に、ステップＳ２１０を実行する前に５秒間の待ち、換言すると５秒間のスリープ動作を行ってもよい。ステップＳ２２０において取得した電流の値が通知した電流の値よりも大きいと判断する場合はステップＳ２３０に進んで伝達部５００を遮断して充電を終了する。ステップＳ２２０において取得した電流の値が通知した電流の値以下であると判断する場合は、図５に示す処理を終了して図４に戻る。以上が図５に示す処理フローの説明である。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）受電装置２００は、地上側に設置された一次コイルＬ１から放出される交流磁界を受けて無線給電される。受電装置２００は、二次コイルＬ２と、二次コイルＬ２に接続されて所定の共振周波数を有する共振回路を二次コイルＬ２とともに構成する共振要素である共振コイルＬｘおよび共振コンデンサＣｘと、複数のスイッチング素子であるＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４を有し、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４をそれぞれスイッチング動作させることで共振回路に流れる交流電流ｉを制御する電力変換部２５０と、二次コイルＬ２を含んで共振回路とは異なる閉回路を選択的に形成する閉回路要素である緩衝コイルＬｙと、伝達部５００を介して電力変換部２５０から電力を供給される電池３００と、送電装置１００に交流磁界の放出に関する指示を出力する通信部２２０と、指示から所定時間経過後に交流磁界の放出が指示と異なると判断すると、伝達部５００を遮断して電池３００への電力供給を停止させる受電制御部２１０とを備える。このようにしたので、通信に異常が生じた場合や送電装置１００の動作に問題が生じた場合に、伝達部５００を遮断して電池３００への過充電を防止することができ、さらにその際に不要な漏れ磁束の発生を抑えることができる。

（２）受電制御部２１０は、通信部２２０が送電装置１００に交流磁界の放出の停止を指示した場合に、共振回路に流れる電流がゼロでない場合に伝達部５００を遮断する（図４のＳ１３０：Ｎ、Ｓ１４０）。そのため充電終了時に安全な充電および不要な漏れ磁束の抑制ができる。

（３）受電制御部２１０は、通信部２２０が送電装置１００に放出する交流磁界を所定値まで弱める指示をした場合に、共振回路に流れる電流が所定値に対応する値よりも大きい場合に伝達部５００を遮断する。そのため、交流磁界の強度を徐々に弱める定電圧充電時に安全な充電および不要な漏れ磁束の抑制ができる。

なお、以上説明した実施形態において、駆動制御部２４０が有する各構成要素や受電制御部２１０は、マイクロコンピュータ等で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。

上記実施形態では、電気自動車等の車両への無線給電において利用される無線給電システム１を説明したが、車両への無線給電用に限らず、他の用途の無線給電システムに本発明を適用してもよい。

以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ 無線給電システム
１００ 送電装置
２００ 受電装置
２１０ 受電制御部
２２０ 通信部
２３０ 交流電流検出部
２４０ 駆動制御部
３００ 電池
４００ 負荷
５００ 伝達部
Ｌ１ 一次コイル
Ｌ２ 二次コイル
Ｌｘ 共振コイル
Ｌｙ 緩衝コイル
Ｃｘ 共振コンデンサ
Ｔｒ トランス
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ ＭＯＳトランジスタ

Claims (3)

1. 地上側に設置された一次コイルを含む送電装置から放出される交流磁界を受けて無線給電される受電装置であって、
   二次コイルと、
   前記二次コイルに接続されて所定の共振周波数を有する共振回路を前記二次コイルとともに構成する共振要素と、
   複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子をそれぞれスイッチング動作させることで前記共振回路に流れる交流電流を制御する電力変換部と、
   前記二次コイルを含んで前記共振回路とは異なる閉回路を選択的に形成する閉回路要素と、
   伝達部を介して前記電力変換部から電力を供給される電池と、
   前記送電装置に前記交流磁界の放出に関する指示を出力する通信部と、
   前記指示から所定時間経過後に前記交流磁界の放出が前記指示と異なると判断すると、前記伝達部を遮断して前記電池への電力供給を停止させる受電制御部とを備える受電装置。
2. 請求項１に記載の受電装置において、
   前記受電制御部は、前記通信部が前記送電装置に前記交流磁界の放出の停止を指示した場合に、前記共振回路に流れる電流がゼロでない場合に前記伝達部を遮断する受電装置。
3. 請求項１または２に記載の受電装置において、
   前記受電制御部は、前記通信部が前記送電装置に放出する前記交流磁界を所定値まで弱める指示をした場合に、前記共振回路に流れる電流が前記所定値に対応する値よりも大きい場合に前記伝達部を遮断する受電装置。

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