JP2024008090A - 送電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送電装置において、半導体素子の短絡故障による各部の故障を防止する。【解決手段】受電コイル２１２を有する受電装置２００に非接触で電力を供給する送電装置１００は、送電コイル１１２と、送電コイルと並列に接続される送電共振コンデンサ１１４を備える送電共振回路１１０と、三次共振回路３１０と、三次共振切替素子を制御する送電制御部１８０と、を備える。三次共振回路３１０は、三次コイル３１２と、三次コイルと並列に接続される三次共振コンデンサ３１４と、三次コイルと並列に接続される三次共振切替素子３１６を備える。三次共振切替素子は、三次共振回路の共振状態および非共振状態を切り替える。送電制御部は、受電装置に電力を供給する通電状態から受電装置に電力を供給しない待機状態に切り替える場合に、三次共振切替素子を短絡させて、三次コイルと三次共振コンデンサとを非共振状態に切り替える。【選択図】図１

Description

本開示は、送電装置に関する。

送電コイルに受電コイルが対向する対向状態では入力インピーダンスが小さくされることで送電装置から受電装置への電力が供給され、非対向状態では送電共振回路の入力インピーダンスが大きくされることで、送電装置から受電装置への電流の供給を抑制する送電装置が知られている（例えば、特許文献１）。この送電装置では、切替回路として双方向スイッチなどの半導体素子が用いられ、半導体素子の切り替えにより送電共振回路の入力インピーダンスの大きさが切り替えられる。

特開２０２１－２３０９４号公報

しかしながら、従来の構成では、例えば、半導体素子が導通状態で故障するいわゆる短絡故障によって送電装置の他の構成要素の故障が誘発されることを防止するための保護回路が必要となることがある。この場合には、送電装置の部品点数の増加や大型化が問題となる。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、受電コイル（２１２）を有する受電装置（２００）に非接触で電力を供給する送電装置（１００，１００ｂ）が提供される。この送電装置は、前記受電コイルと磁気結合する送電コイル（１１２）、および前記送電コイルに直列に接続される送電共振コンデンサ（１１４）、を備える送電共振回路（１１０）と、三次共振回路（３１０，３１０ｂ）であって、前記送電コイルおよび前記受電コイルと磁気結合する三次コイル（３１２）と、前記三次コイルと並列に接続される三次共振コンデンサ（３１４）と、前記三次コイルと並列に接続される三次共振切替素子（３１６）であって、前記三次共振切替素子の開放および短絡を切り替えることにより前記三次共振回路の共振状態および非共振状態を切り替える三次共振切替素子と、を備える三次共振回路と、前記三次共振切替素子を制御する送電制御部（１８０）と、を備える。前記送電制御部は、前記受電装置に電力を供給する通電状態から前記受電装置に電力を供給しない待機状態に切り替える場合に、前記三次共振切替素子を短絡させて、前記三次コイルと前記三次共振コンデンサとを非共振状態に切り替える。

この形態の送電装置によれば、三次共振切替素子を短絡させることにより、三次コイルと三次共振コンデンサとを非共振状態にできる。そのため、三次共振切替素子に短絡故障が発生した場合であっても、保護回路等を備えることなく送電装置の他の構成要素が破損されることを抑制または防止できる。したがって、送電装置の部品点数の増加や大型化を抑制または防止することができる。

第１実施形態に係る送電装置を示す概略構成図。 第２実施形態に係る送電装置を示す概略構成図。 第３実施形態に係る送電装置を示す概略構成図。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、非接触給電システムは、第１実施形態に係る送電装置１００と、送電装置１００から非接触で電力が供給される受電装置２００とを備えている。受電装置２００は、例えば、電子機器や電気自動車等のように、電力を利用して作動する種々の装置に搭載される。受電装置２００は、受電共振回路２１０と、受電回路２２０と、バッテリ２３０と、を備えている。

受電共振回路２１０は、受電コイル２１２と、受電コイル２１２に直列に接続された共振コンデンサとしての受電共振コンデンサ２１４と、を有している。受電共振回路２１０には、例えば、一次直列二次直列コンデンサによる共振方式（「ＳＳ方式」とも呼ばれる）が適用されている。受電共振回路２１０は、受電コイル２１２と送電コイル１１２との間が磁気的に結合された共振結合の状態において、受電コイル２１２に誘導された交流電力を得る共振回路である。

受電回路２２０は、受電共振回路２１０から出力される交流電力を直流電力に変換する。受電回路２２０は、例えば、フィルタ回路と、交流電力を直流電力に変換する整流回路と、バッテリ２３０の充電に適した直流電力に変換する電力変換回路とを有している。受電回路２２０から出力される直流電力は、バッテリ２３０の充電などに利用することができる。

送電装置１００は、送電共振回路１１０と、三次共振回路３１０と、送電制御部１８０と、を備えている。図１の例では、送電装置１００は、さらに、電流センサ１１８と、電源回路１４０と、送電回路１３０と、磁束検出部１７０とを備えている。電源回路１４０は、例えばＡＣ／ＤＣコンバータ回路であり、系統電源などの交流電源からの交流電力を直流電力に変換して送電回路１３０に供給する。送電回路１３０は、電源回路１４０から供給される直流電力を予め定められた動作周波数（角周波数）の交流電力に変換して送電共振回路１１０に供給するインバータ等を含む装置である。送電回路１３０には、さらに、整流回路やフィルタ回路などが含まれてもよい。

送電共振回路１１０は、電磁誘導現象を利用して送電コイル１１２に誘導された交流電力を受電装置２００の受電共振回路２１０に送電する。送電共振回路１１０は、送電コイル１１２と、送電コイル１１２に直列に接続された送電共振コンデンサ１１４とを有している。

送電共振コンデンサ１１４は、送電コイル１１２に供給された電力を共振させるための共振コンデンサである。本実施形態では、送電共振コンデンサ１１４は、第一コンデンサ１１４ｔと、第一コンデンサ１１４ｔに直列に接続された送電切替素子１１６と、第一コンデンサ１１４ｔおよび送電切替素子１１６に並列に接続された第二コンデンサ１１４ｓと、を有している。送電共振コンデンサ１１４は、送電切替素子１１６のオンオフによりキャパシタンスの大きさが可変な可変コンデンサである。

送電切替素子１１６は、送電共振回路１１０に流れる電流の大きさを切り替えるための電流切替部として機能する。本実施形態では、送電切替素子１１６は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、あるいはＦＥＴなどの電流を制御する半導体素子であり、送電制御部１８０による制御のもと、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を切り替える。図１に示すように、本実施形態では、送電切替素子１１６は、双方向スイッチで構成されている。電流切替部が送電共振回路１１０に流れる電流の大きさを切り替える方法としては、入力インピーダンスの値を切り替える方法には限定されず、キャパシタンスの切り替え、電力供給のオンオフなどの方法であってもよい。なお、送電切替素子１１６は、双方向スイッチには限定されず、一方向のスイッチであってもよい。

第二コンデンサ１１４ｓのキャパシタンスは、第一コンデンサ１１４ｔのキャパシタンスよりも小さい値で設定されている。第一コンデンサ１１４ｔは、送電切替素子１１６が短絡（オン）の場合に、第二コンデンサ１１４ｓに並列に接続され、送電切替素子１１６が開放（オフ）の場合には開放される。したがって、送電共振コンデンサ１１４のキャパシタンスは、送電切替素子１１６が開放された状態では、第二コンデンサ１１４ｓのキャパシタンスの値となり、送電切替素子１１６が短絡された状態では、第一コンデンサ１１４ｔのキャパシタンスと第二コンデンサ１１４ｓのキャパシタンスとの総和となる。

第一コンデンサ１１４ｔのキャパシタンスと第二コンデンサ１１４ｓのキャパシタンスとの総和は、送電共振コンデンサ１１４と送電コイル１１２とが共振するための予め定められた動作周波数の角周波数を用いて設定されている。受電装置２００への給電時における送電共振コンデンサ１１４のキャパシタンスは、送電コイル１１２の自己インダクタンスに対して共振するように設定すればよいことから、比較的小さな値に設定することができる。このため、送電共振コンデンサ１１４に用いられる第一コンデンサ１１４ｔのキャパシタンスおよび第二コンデンサ１１４ｓのキャパシタンスを、比較的小さな値に設定することができ、コンデンサの大型化を抑制することができる。第二コンデンサ１１４ｓのキャパシタンスは、非給電時に送電コイル１１２に流れる待機電流を規定している。

電流センサ１１８は、送電共振回路１１０に流れる電流値Ｉ１を検出する。電流センサ１１８の検出結果は、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが対向状態であるか非対向状態であるかの判定に用いられる。なお、送電コイル１１２に印加される電圧も電流と同様に変化することから、電流センサ１１８に代えて、送電コイル１１２に印加される電圧値Ｖ１を検出するための電圧センサが備えられてもよい。また、電流センサ１１８に代えて、送電コイル１１２の近傍における磁界（磁束）を検出する磁気センサあるいはコイル等の磁束検出素子が備えられてもよい。電流センサ１１８に代えて、あるいはそれとともに、例えばシャント抵抗、あるいは配線インダクタンスなどの比較的小さなインダクタンスなどを配置してもよく、電流値に代えて、あるいはそれとともに、送電コイル１１２に電流が流れたことによって送電共振コンデンサ１１４に発生する電圧を検出してもよい。

図１に示すように、三次共振回路３１０は、三次コイル３１２と、三次共振コンデンサ３１４とが並列に接続されている、いわゆる一次並列二次直列方式（「ＰＳ方式」とも呼ばれる）の並列共振回路である。本実施形態では、三次共振回路３１０は、送電共振回路１１０に対して独立した回路である。三次共振回路３１０は、三次コイル３１２と、三次コイル３１２に並列に接続された共振コンデンサである三次共振コンデンサ３１４と、三次コイル３１２に並列に接続された三次共振切替素子３１６と、を備えている。三次共振回路３１０は、三次コイル３１２が送電コイル１１２および受電コイル２１２のそれぞれと磁気的に結合された状態となるように配置される。なお、図１では、各コイルが互いに磁気的に結合された状態にあることを２本の平行な直線にて示している。

本実施形態では、三次共振回路３１０には、電流センサ３１８が備えられている。電流センサ３１８は、三次共振回路３１０に流れる電流値を検出する。電流センサ３１８の検出結果は、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが対向状態であるか非対向状態であるかの判定に用いられる。なお、電流センサ３１８に代えて三次共振回路３１０に印加される電圧値を検出する電圧センサ、三次共振回路３１０に発生する磁束を検出する磁気センサ等が適用されてもよい。本実施形態では、送電装置１００が電流センサ１１８と電流センサ３１８との双方を備える例を示したが、電流センサ１１８と電流センサ３１８とのいずれか一方のみが備えられてもよい。

三次共振切替素子３１６は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、あるいはＦＥＴなどの電流を制御する半導体素子であり、三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とのインピーダンスを変化させることによって三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４との共振状態および非共振状態を切り替える。三次共振切替素子３１６は、送電制御部１８０によって制御される。なお、本開示において、共振状態とは、共振コンデンサとコイルとが共振している状態のみには限らず、共振コンデンサとコイルとが回路構成上で共振可能な状態が含まれる。

例えば、三次共振切替素子３１６が三次コイル３１２および三次共振コンデンサ３１４に対して直列に接続されている場合には、半導体素子としての三次共振切替素子３１６が閉固着などにより導通状態のまま故障する、いわゆる短絡故障が発生すると、三次共振回路３１０は共振状態で固定されることになる。この場合において、例えば、一の送電コイル１１２の近傍に他の送電コイル１１２が存在し、当該他の送電コイル１１２が受電コイル２１２に給電を開始すると、他の送電コイル１１２で発生した磁束が三次共振回路３１０によって増幅される可能性がある。この結果、三次共振回路３１０での漏洩電磁界（ＥＭＦ：Electromagnetic Fields）の増加、あるいは三次コイル３１２での電圧の増大などが発生し得る。さらに、この状態で他の送電コイル１１２が一の送電コイル１１２と磁気的に結合する場合には、当該一の送電コイル１１２に印加される電圧が増大し、送電切替素子１１６などの半導体素子に定格以上の電圧が印加され、短絡故障を誘発させることがある。

本実施形態では、三次共振切替素子３１６が短絡（オン）された状態では、三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを非共振状態とすることができ、三次共振切替素子３１６が開放（オフ）された状態では、三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを共振状態とすることができる。したがって、例えば、三次共振切替素子３１６で短絡故障が発生した場合であっても、三次共振回路３１０は、非共振状態で固定されるため、送電切替素子１１６の短絡故障など、送電装置１００の各部の故障を抑制または防止することができる。

磁束検出部１７０は、送電コイル１１２の近傍に発生する磁束を検出する。送電装置１００において、送電コイル１１２の端子間には送電回路１３０から供給される交流の電圧が印加され、送電コイル１１２に流れる交流の待機電流に応じた磁束が発生する。この状態の送電装置１００に受電装置２００が近づき対向状態となると、受電コイル２１２と送電コイル１１２との間に磁気的な結合が発生し、結合の度合いの増加に応じて、受電コイル２１２は、誘導された磁束を発生する。誘導された磁束は、送電コイル１１２を鎖交する磁束を増加させる。磁束検出部１７０による検出結果は、送電制御部１８０に出力される。

送電制御部１８０は、図示しないＣＰＵとメモリとを有するマイクロコンピュータ、あるいは論理回路である。送電制御部１８０は、磁束検出部１７０、電流センサ１１８、および電流センサ３１８の検出結果を取得し、取得結果に応じて、送電切替素子１１６、および三次共振切替素子３１６のオンオフを制御する。

送電制御部１８０は、例えば、磁束検出部１７０による送電コイル１１２を鎖交する磁束の検出結果と、予め定められた閾値とを比較する等の方法により、送電コイル１１２近傍での磁束が一定値以上に増加したことを検出すると、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが対向状態であると判定する。

送電制御部１８０は、対向状態であると判定すると、送電装置１００を通電状態へと切り替える。より具体的には、送電制御部１８０は、送電切替素子１１６を短絡させて送電共振コンデンサ１１４のキャパシタンスを大きくすることにより、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を小さい値に切り替えて、送電共振回路１１０に給電用の大きな電流が流れる状態に切り替えるとともに、三次共振切替素子３１６を開放させて三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを共振状態に切り替える。この結果、送電装置１００は通電状態となり、送電コイル１１２から受電コイル２１２への給電が開始される。受電共振回路２１０は、受電コイル２１２と送電コイル１１２とが磁気結合された状態において、送電装置１００から受電コイル２１２に誘導された交流電力を非接触で受電する。

送電制御部１８０は、電流センサ１１８による送電共振回路１１０に流れる電流値の検出結果と、予め定められた閾値を比較する等の方法により、送電コイル１１２に流れる電流が一定値未満に減少したことを検出し、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが非対向状態であると判定する。電流センサ１１８に代えて、またはそれとともに、電流センサ３１８による三次共振回路３１０に流れる電流値の検出結果と、予め定められた閾値を比較する等の方法により、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが非対向状態であると判定してもよい。

送電制御部１８０は、非対向状態であると判定すると、送電装置１００を待機状態へと切り替える。より具体的には、送電制御部１８０は、送電切替素子１１６を開放させて送電共振コンデンサ１１４のキャパシタンスを小さくすることにより、送電共振回路１１０の入力インピーダンスＺ１を大きい値に切り替えて、送電共振回路１１０に待機用の小さな電流が流れる状態に切り替えるとともに、三次共振切替素子３１６を短絡させて三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを非共振状態に切り替える。この結果、送電装置１００は、送電コイル１１２に待機電流が流れる待機状態となり、送電コイル１１２から受電コイル２１２への給電は停止される。なお、「送電装置１００の待機状態」とは、送電回路１３０が駆動されているが受電装置２００への給電が行われない状態を意味する。送電制御部１８０は、さらに、送電回路１３０のオンオフを制御し、電源から送電共振回路１１０への電力供給のオンオフを切り替えてもよい。送電制御部１８０は、例えば、送電装置１００が待機状態になってから所定の時間が経過した場合や、受電装置２００が検出されない場合などには、送電回路１３０をオフにして送電装置１００を停止状態に切り替えることにより送電装置１００の電力損失を抑制することができる。

本実施形態では、送電制御部１８０は、最初に送電切替素子１１６を開放（オフ）させた後に、三次共振切替素子３１６を短絡（オン）させる。すなわち、送電コイル１１２に流れる電流値Ｉ１が減少した時点で、送電切替素子１１６の切り替えを行う。このように構成することにより、サージ電圧の発生を抑制または防止することができる。なお、サージ電圧の発生が問題とならない場合などには、三次共振切替素子３１６の短絡と送電切替素子１１６の開放とを同時あるいは任意の順序で行ってもよい。

以上、説明したように、本実施形態の送電装置１００によれば、三次共振回路３１０は、三次コイル３１２および三次共振コンデンサ３１４と、三次コイル３１２と並列に接続される三次共振切替素子３１６を備えている。三次共振切替素子３１６は、三次共振切替素子３１６の開放および短絡を切り替えることにより三次共振回路３１０の共振状態および非共振状態を切り替える。送電制御部１８０は、受電装置２００に電力を供給しない待機状態に切り替える場合に、三次共振切替素子３１６を短絡させて、三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを非共振状態に切り替える。本実施形態の送電装置１００によれば、三次共振切替素子３１６の短絡により、三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを非共振状態とすることができる。そのため、例えば、三次共振切替素子３１６に短絡故障が発生した場合であっても、三次共振回路３１０は非共振状態で固定されることになる。したがって、短絡故障による送電装置１００の各部の故障を防止するための保護回路を備えることなく、送電装置１００の部品点数の増加や大型化を抑制または防止することができる。

本実施形態の送電装置１００によれば、送電制御部１８０は、受電装置２００に電力を供給する通電状態に切り替える場合に、三次共振切替素子３１６を開放させて、三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを共振状態に切り替える。受電装置２００への給電時には三次共振切替素子３１６は開放されるので、三次共振切替素子３１６に電流は流れない。したがって、三次共振切替素子３１６での電力損失を抑制または防止することができる。また、給電時の大きな電流が三次共振切替素子３１６に流れることを抑制できるので、三次共振切替素子３１６の電流容量を小さくすることができ、送電装置１００の大型化を抑制または防止することができる。また、非共振状態での三次共振切替素子３１６の寄生容量による待機容量の増大を抑制することができ、電源側に共振点が発生することを抑制することができる。したがって、送電装置１００の電磁両立性（ＥＭＣ：Electromagnetic Compatibility）の向上とともに、電源回路１４０の性能低下を抑制または防止することができる。

本実施形態の送電装置１００によれば、さらに、送電制御部１８０によって制御され、送電共振回路１１０に流れる電流の大きさを切り替えるための電流切替部としての送電切替素子１１６を備えている。送電制御部１８０は、通電状態から待機状態に切り替える場合に、さらに、送電切替素子１１６を制御して、送電共振回路１１０に流れる電流を、通電状態で送電共振回路１１０に流れる電流よりも小さい電流に切り替える。受電装置２００への給電が行われない場合に、電力伝送に寄与しない不要な電力が送電共振回路１１０に供給されることを抑制または防止することができる。

本実施形態の送電装置１００によれば、送電制御部１８０は、通電状態から待機状態に移行する場合に、送電切替素子１１６を制御して、送電共振回路１１０に流れる電流を大きい値に切り替えて送電共振回路１１０を共振状態に切り替えた後に、三次共振切替素子３１６を短絡させて、三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを非共振状態に切り替える。したがって、急激なインピーダンスの増加を抑制または防止することができ、三次共振回路３１０に大きなサージ電圧が発生することを抑制または防止することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図２に示すように、第２実施形態に係る送電装置１００ｂは、三次共振回路３１０ｂを備える点において第１実施形態の送電装置１００と相違し、それ以外の構成は同様である。図１で示した第１実施形態の送電装置１００では、送電共振回路１１０に対して独立した閉回路としての三次共振回路３１０が備えられる例を示した。これに対して、本実施形態の送電装置１００ｂでは、三次共振回路３１０ｂは、送電共振回路１１０の送電コイル１１２に直列に接続されている。

三次共振回路３１０ｂの構成は、第１実施形態で示した三次共振回路３１０と同様であり、三次共振コンデンサ３１４は、三次コイル３１２に並列に接続され、三次共振切替素子３１６は、三次コイル３１２に並列に接続されている。送電共振コンデンサ１１４のキャパシタンスなどの設定は、第１実施形態と同様であり、送電切替素子１１６が短絡した状態の送電共振コンデンサ１１４と送電コイル１１２とが所定の動作周波数の角周波数で共振するように設定される。三次共振コンデンサ３１４のキャパシタンスの設定も第１実施形態と同様に、三次共振コンデンサ３１４と三次コイル３１２とが所定の動作周波数の角周波数で共振するように設定される。

本実施形態の送電装置１００ｂによれば、三次共振回路３１０ｂは、送電共振回路１１０に直列に接続されている。この形態の送電装置１００ｂにおいても、三次共振切替素子３１６の短絡により、三次コイル３１２と三次共振コンデンサ３１４とを非共振状態とすることができる。したがって、短絡故障による送電装置１００ｂの各部の故障を防止するための保護回路を備えることなく、送電装置１００ｂの部品点数の増加や大型化を抑制または防止することができる。

Ｃ．第３実施形態：
図３に示すように、第３実施形態に係る送電装置１００ｃは、送電共振回路１１０ｃと、電流センサ１１８と、送電共振切替素子１２６と、送電回路１３０と、電源回路１４０と、磁束検出部１７０と、送電制御部１８０と、を備えている。第３実施形態の送電装置１００ｃは、第１実施形態の送電装置１００とは、送電共振回路１１０に代えて送電共振回路１１０ｃを備える点と、三次共振回路３１０を備えない点と、さらに送電共振切替素子１２６を備える点と、送電切替素子１１６に代えて送電切替素子１１６ｃを備える点とにおいて相違し、それ以外の構成は同様である。

送電共振回路１１０ｃは、送電共振コンデンサ１１４に代えて、送電共振コンデンサ１１４ｃを備える点において、送電共振回路１１０とは相違する。送電共振コンデンサ１１４ｃは、送電コイル１１２に供給された電力を共振させるための共振コンデンサである。送電共振コンデンサ１１４ｃは、送電共振コンデンサ１１４とは異なり、可変コンデンサではなく所定のキャパシタンスを有するコンデンサである。送電共振回路１１０ｃは、送電コイル１１２と、送電共振コンデンサ１１４ｃとが並列に接続されている並列共振回路であり、いわゆるＰＳ方式により構成されている。

送電切替素子１１６ｃは、送電制御部１８０による制御のもと、送電回路１３０から送電共振回路１１０ｃへの電力供給のオンオフを切り替える。本実施形態では、送電切替素子１１６ｃは、送電回路１３０と送電共振回路１１０ｃとの間に設けられる双方向スイッチである。送電切替素子１１６ｃには、送電切替素子１１６と同様に、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、あるいはＦＥＴなどの電流を制御する半導体素子を用いることができる。送電制御部１８０は、送電切替素子１１６ｃを短絡（オン）させることにより、送電回路１３０から送電共振回路１１０ｃへの電力供給をオンにさせ、送電切替素子１１６ｃを開放（オフ）させることにより、送電回路１３０から送電共振回路１１０ｃへの電力供給をオフにさせる。

図３の例では、送電切替素子１１６ｃは、送電回路１３０と、送電共振回路１１０ｃとの間の正極側にのみ配置されている。ただし、送電切替素子１１６ｃは、これに限らず、双方向スイッチを正極側と負極側とに分けて配置してもよい。このように構成された送電装置１００ｃによれば、送電回路１３０から送電共振回路１１０ｃへの電力供給の遮断箇所を正極側と負極側とに分けることにより、正極側と負極側とで発生するいわゆるコモンモードノイズを抑制または防止することができる。

送電共振切替素子１２６は、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１４ｃとのインピーダンスを変化させることによって、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１４ｃとの共振状態および非共振状態を切り替える。送電共振切替素子１２６は、送電切替素子１１６ｃと同様に、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、あるいはＦＥＴなど、電流を制御するための半導体素子を採用することができる。送電制御部１８０は、送電共振切替素子１２６を短絡（オン）させることにより送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１４ｃとを非共振状態にさせ、送電共振切替素子１２６を開放（オフ）させることにより、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１４ｃとを共振可能な共振状態にさせる。

本実施形態の送電装置１００ｃは、送電共振回路１１０ｃに並列に接続される送電共振切替素子１２６と、送電共振切替素子１２６を制御する送電制御部１８０とを備えている。送電共振切替素子１２６は、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１４ｃとのインピーダンスを切り替えることにより、送電共振回路１１０ｃの共振状態と非共振状態とを切り替える。送電制御部１８０は、送電装置１００ｃを通電状態から待機状態に切り替える場合に、送電共振切替素子１２６を短絡させて、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１４ｃとを非共振状態に切り替える。本実施形態の送電装置１００ｃによれば、送電共振切替素子１２６の短絡により、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１４ｃとを非共振状態とすることができる。そのため、例えば、送電共振切替素子１２６に短絡故障が発生した場合であっても、送電共振回路１１０ｃは非共振状態で固定されることになる。したがって、短絡故障による送電装置１００ｃの各部の故障を防止するための保護回路を備えることなく、送電装置１００ｃの部品点数の増加や大型化を抑制または防止することができる。

本実施形態の送電装置１００ｃによれば、送電制御部１８０は、待機状態から通電状態に切り替える場合に、送電共振切替素子１２６を開放させて、送電コイル１１２と送電共振コンデンサ１１４ｃとを共振状態にさせる。受電装置２００への給電時には、送電共振切替素子１２６は開放されるので、送電共振切替素子１２６に電流は流れない。したがって、送電共振切替素子１２６での電力損失を抑制または防止することができる。また、給電時の大きな電流が送電共振切替素子１２６に流れることを抑制できるので、送電共振切替素子１２６の電流容量を小さくすることができ、送電装置１００ｃの大型化やコスト増大を抑制または防止することができる。また、非共振状態での送電共振切替素子１２６の寄生容量による待機容量の増大を抑制することができ、電源側に共振点が発生することを抑制することができる。したがって、送電装置１００ｃの電磁両立性（ＥＭＣ：Electromagnetic Compatibility）の向上とともに、電源回路１４０の性能低下を抑制または防止することができる。

本実施形態の送電装置１００ｃによれば、送電制御部１８０によって制御され、電源から送電共振回路１１０ｃへの電力供給のオンオフを切り替えるための送電切替素子１１６ｃを備えている。送電制御部１８０は、通電状態から待機状態に切り替える場合に、さらに、送電切替素子１１６ｃを開放させて、電源から送電共振回路１１０ｃへの電力供給を停止させる。受電装置２００への給電が行われない場合に、電力伝送に寄与しない不要な電力が送電共振回路１１０ｃに供給されることを抑制または防止することができる。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）上記各実施形態において、三次共振回路３１０、三次共振回路３１０ｂ、および送電共振回路１１０ｃには、一次並列二次直列方式が適用されている例を示した。これに対して、三次共振回路３１０、三次共振回路３１０ｂ、および送電共振回路１１０ｃには、一次並列二次直列方式以外の種々の回路構成を採用することができる。例えば、さらに送電コイルに直列に接続される複数の共振コンデンサを備える一次並列直列二次直列方式（「ＰＳＳ方式」とも呼ばれる）であってもよい。

（Ｄ２）上記第１実施形態および第２実施形態では、送電共振コンデンサ１１４が並列な２つのコンデンサを備える可変コンデンサである例を示した。これに対して、送電共振コンデンサ１１４は、入力される制御電圧などに応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサが用いられてもよい。この場合には、送電切替素子１１６が制御電圧を出力する。

（Ｄ３）上記第１実施形態および第２実施形態では、送電共振回路１１０に流れる電流の大きさを切り替えるための送電切替素子１１６を備える例を示した。これに対して、例えば、送電共振回路１１０に待機電流を流す必要がない場合などには、送電装置が送電切替素子１１６を備えない構成とすることもできる。同様に、第３実施形態の送電装置１００ｃにおいても同様に、送電切替素子１１６ｃを備えない構成とすることもできる。

（Ｄ４）上記第１実施形態では、送電共振コンデンサ１１４が第一コンデンサ１１４ｔと、第一コンデンサ１１４ｔに直列に接続された送電切替素子１１６と、第一コンデンサ１１４ｔおよび送電切替素子１１６に並列に接続された第二コンデンサ１１４ｓと、を有している例を示した。これに対して、例えば、第二コンデンサ１１４ｓが省略されてもよい。すなわち、送電共振回路１１０には、第一コンデンサ１１４ｔと、第一コンデンサ１１４ｔに直列に接続された送電切替素子１１６とを備える送電共振コンデンサ１１４が備えられてもよい。この場合には、送電共振コンデンサ１１４のキャパシタンスは、送電切替素子１１６が短絡された状態では、第一コンデンサ１１４ｔのキャパシタンスとなる。送電切替素子１１６が開放された状態では、送電切替素子１１６の出力容量が待機電流を規定する。このように構成することにより、待機電流が送電共振回路１１０に流れる待機電流をより低減することができる。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数ハードウェアするようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエメメモリよって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１００，１００ｂ、１００ｃ…送電装置、１１０，１１０ｃ…送電共振回路、１１２…送電コイル、１１４，１１４ｃ…送電共振コンデンサ、１２６…送電共振切替素子、１８０…送電制御部、２００…受電装置、２１２…受電コイル、３１０，３１０ｂ…三次共振回路、３１２…三次コイル、３１４…三次共振コンデンサ、３１６…三次共振切替素子

Claims (8)

1. 受電コイル（２１２）を有する受電装置（２００）に非接触で電力を供給する送電装置（１００，１００ｂ）であって、
   前記受電コイルと磁気結合する送電コイル（１１２）、および前記送電コイルに直列に接続される送電共振コンデンサ（１１４）、を備える送電共振回路（１１０）と、
   三次共振回路（３１０，３１０ｂ）であって、
   前記送電コイルおよび前記受電コイルと磁気結合する三次コイル（３１２）と、
   前記三次コイルと並列に接続される三次共振コンデンサ（３１４）と、
   前記三次コイルと並列に接続される三次共振切替素子（３１６）であって、前記三次共振切替素子の開放および短絡を切り替えることにより前記三次共振回路の共振状態および非共振状態を切り替える三次共振切替素子と、を備える三次共振回路と、
   前記三次共振切替素子を制御する送電制御部（１８０）と、を備え、
   前記送電制御部は、前記受電装置に電力を供給する通電状態から前記受電装置に電力を供給しない待機状態に切り替える場合に、前記三次共振切替素子を短絡させて、前記三次コイルと前記三次共振コンデンサとを非共振状態に切り替える、
   送電装置。
2. 請求項１に記載の送電装置であって、
   前記送電制御部は、前記待機状態から前記通電状態に切り替える場合に、前記三次共振切替素子を開放させて、前記三次コイルと前記三次共振コンデンサとを共振状態に切り替える、
   送電装置。
3. 請求項１に記載の送電装置であって、
   さらに、前記送電制御部によって制御され、前記送電共振回路に流れる電流の大きさを切り替えるための電流切替部（１１６）を備え、
   前記送電制御部は、前記通電状態から前記待機状態に切り替える場合に、さらに、前記電流切替部を制御して、前記送電共振回路に流れる電流を、前記通電状態で前記送電共振回路に流れる電流よりも小さい電流に切り替える、
   送電装置。
4. 請求項３に記載の送電装置であって、
   前記送電制御部は、前記通電状態から前記待機状態に移行する場合に、
   前記電流切替部を制御して、前記送電共振回路に流れる電流を、前記通電状態で前記送電共振回路に流れる電流よりも小さい電流に切り替えた後に、
   前記三次共振切替素子を短絡させて、前記三次コイルと前記三次共振コンデンサとを非共振状態に切り替える、
   送電装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の送電装置であって、
   前記三次共振回路は、前記送電共振回路に直列に接続されている、
   送電装置。
6. 受電コイル（２１２）を有する受電装置（２００）に非接触で電力を供給する送電装置（１００ｃ）であって、
   前記受電コイルと磁気結合する送電コイル（１１２）、および前記送電コイルに並列に接続される送電共振コンデンサ（１１４ｃ）を備える送電共振回路（１１０ｃ）と、
   前記送電共振回路に並列に接続され、前記送電コイルと前記送電共振コンデンサとのインピーダンスを切り替えることにより、前記送電共振回路の共振状態と非共振状態とを切り替える送電共振切替素子（１２６）と、
   前記送電共振切替素子を制御する送電制御部（１８０）と、を備え、
   前記送電制御部は、前記受電装置に電力を供給する通電状態から前記受電装置に電力を供給しない待機状態に切り替える場合に、前記送電共振切替素子を短絡させて、前記送電コイルと前記送電共振コンデンサとを非共振状態に切り替える、
   送電装置。
7. 請求項６に記載の送電装置であって、
   前記送電制御部は、前記待機状態から前記通電状態に切り替える場合に、前記送電共振切替素子を開放させて、前記送電コイルと前記送電共振コンデンサとを共振状態にさせる、
   送電装置。
8. 請求項６に記載の送電装置であって、
   さらに、前記送電制御部によって制御され、電源から前記送電共振回路への電力供給のオンオフを切り替えるための送電切替素子（１１６ｃ）を備え、
   前記送電制御部は、前記通電状態から前記待機状態に切り替える場合に、さらに、前記送電切替素子を開放させて、前記電源から前記送電共振回路への電力供給を停止させる、
   送電装置。

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