JP6111625B2 - ワイヤレス電力伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤレス電力伝送装置に関する。

ケーブル等の機械的接触なしに、電子機器等のバッテリーに対し、外部から電力を供給するワイヤレス電力伝送装置が、需要に基づき開発、実用化されている。このワイヤレス電力伝送装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電側である給電コイルから、受電側である受電コイルへと電力を供給する。すなわち、給電コイルでの磁束形成により、非接触で近接位置にある電子機器等に搭載された受電コイルに、誘導起電力を生成して電力を供給する。

このようなワイヤレス電力伝送装置として、例えば、特許文献１では、給電部、受電部がともにコイルとコンデンサで構成される共振器構造であって、共振器のＱ因子を１００以上とするエネルギー転送装置が提案されている。

また、特許文献２では、給電部がインダクタンスであって、受電部が２次巻線とコンデンサでなる共振回路を備えた非接触給電装置が提案されている。

特許第４９２１４６６号公報 特開２００８−２５９４１９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているエネルギー転送装置は、給電部と受電部がともに共振器構造であるため、電力伝送効率の良い周波数が２箇所存在し、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化すると、電力伝送効率の良い周波数も変化してしまい、高効率での電力伝送の維持が難しいという問題があった。

また、特許文献２に開示されている非接触給電装置は、受電部のみが２次巻線とコンデンサでなる共振回路の回路構成のため、給電コイルと受電コイルとの間の距離が大きく変化すると、受電電圧を所望の範囲に維持することが困難であった。具体的には、給電コイルと受電コイルとの間の距離が大きく離れると受電電圧が所望の電圧よりも低下してしまい、逆に給電コイルと受電コイルとの間の距離が近接すると受電電圧が所望の電圧よりも上昇してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化しても、電力伝送効率の良い周波数の変化を低減しつつ、所望の受電電圧を維持することが可能なワイヤレス電力伝送装置を提供することを目的とする。

本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルから受電コイルにワイヤレスにて交流電力を送電するための装置であって、給電コイルと、給電コイルに交流電力を供給する電源回路と、受電コイルと、受電コイルに接続されるとともに受電コイルと共振回路を構成するコンデンサと、負荷回路と、を備え、電源回路は、電源と、電圧変換回路と、電圧変換回路の入力側又は出力側を流れる電流の電流値を検出する電流検出回路と、を含み、電圧変換回路は、電源から供給される入力電圧を変圧する電圧変換部と、電圧変換部に接続される変圧制御部とを有し、変圧制御部は、電流検出回路によって検出された検出電流値に基づいて、電圧変換部の変圧する電圧値を制御する。

本発明によれば、給電コイルと、受電コイルと、受電コイルと共振回路を構成する受電コンデンサを備えている。つまり、受電側のみが共振回路を構成している。そのため、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化しても電力伝送効率の良い周波数の変化を低減することができる。

また、本発明によれば、電源から供給される入力電圧を変圧する電圧変換部と電圧変換部に接続される変圧制御部を備えた電圧変換回路と、電圧変換回路の入力側又は出力側を流れる電流の電流値を検出する電流検出回路を有し、変圧制御部が電流検出回路によって検出された検出電流値に基づいて、電圧変換部の変圧する電圧値を制御している。そのため、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化しても、所望の受電電圧を維持することができる。

好ましくは、電圧変換回路は、電源から供給される入力電圧を昇圧させる昇圧型の変換回路であって、電流検出回路は、電圧変換回路の入力側を流れる電流の電流値を検出し、変圧制御部は、検出電流値が第１の閾値以下の場合に、電圧変換部の昇圧する電圧値を上げ、検出電流値が第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合に、電圧変換部の昇圧する電圧値を下げる。

本発明によれば、電圧変換回路が昇圧型の変換回路であって、電流検出回路が電圧変換回路の入力側を流れる電流の電流値を検出している。すなわち、昇圧型の電圧変換回路の場合に、電流の増減が大きくなる電圧変換回路の入力側の電流が検出されるため、電圧変換回路の出力電圧の制御の精度が向上し、所望の受電電圧をより正確に維持することができる。

好ましくは、電圧変換回路は、電源から供給される入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路であって、電流検出回路は、電圧変換回路の出力側を流れる電流の電流値を検出し、変圧制御部は、検出電流値が第１の閾値以下の場合に、電圧変換部の降圧する電圧値を上げ、検出電流値が第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合に、電圧変換部の降圧する電圧値を下げる。

本発明によれば、電圧変換回路が降圧型の変換回路であって、電流検出回路が電圧変換回路の出力側を流れる電流の電流値を検出している。すなわち、降圧型の電圧変換回路の場合に、電流の増減が大きくなる電圧変換回路の出力側の電流が検出されるため、電圧変換回路の出力電圧の制御の精度が向上し、所望の受電電圧をより正確に維持することができる。

本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、電圧変換回路は、電源から供給される入力電圧を昇降圧させる昇降圧型の変換回路であって、変圧制御部は、検出電流値が第１の閾値以下の場合に、電圧変換部の変圧する電圧値を上げ、検出電流値が第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合に、電圧変換部の変圧する電圧値を下げる。

本発明によれば、変圧制御部は、検出電流値が第１の閾値以下の場合に、電圧変換部の変圧する電圧値を上げ、検出電流値が第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合に、電圧変換部の変圧する電圧値を下げている。そのため、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化しても、所望の受電電圧を維持することができる。

好ましくは、電流検出回路は、第１の電流検出回路と、第２の電流検出回路と、を含み、第１の電流検出回路は、電圧変換回路の入力側を流れる電流の電流値を検出し、第２の電流検出回路は、電圧変換回路の出力側を流れる電流の電流値を検出し、電圧変換部が電源から供給される入力電圧を昇圧させる昇圧型の変換回路の場合に、第１の電流検出回路によって検出された検出電流値に基づいて、変圧制御部の昇圧する電圧値を制御し、電圧変換部が電源から供給される入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路の場合に、第２の電流検出回路によって検出された検出電流値に基づいて、変圧制御部の降圧する電圧値を制御する。すなわち、昇降圧の動作に応じて電流検出回路を使い分けている。昇圧型の電圧変換回路の場合、電流の増減が大きくなる電圧変換回路の入力側を流れる電流が検出され、降圧型の電圧変換回路の場合、電流の増減が大きくなる電圧変換回路の出力側を流れる電流が検出されるため、電圧変換回路の出力電圧の制御の精度が向上し、所望の受電電圧をより正確に維持することができる。

好ましくは、負荷回路は、充電可能な蓄電部と、蓄電部の充電状態を監視する充電監視部と、受電コイルが受電した交流電力を直流電力に変換して出力する整流部と、整流部と蓄電部との間に配置されたスイッチ部と、スイッチ部のＯＮ・ＯＦＦ動作を制御するスイッチ制御部とを含み、スイッチ制御部は、充電監視部により蓄電部が満充電と判定された場合に、スイッチ部をＯＦＦ状態に制御している。この場合、蓄電部の充電状態に応じた給電制御を実現することができる。

好ましくは、電源回路は、給電動作を制御する給電制御部をさらに備え、給電制御部は、検出電流値が第１の閾値よりも小さい第３の閾値以下の場合に、給電動作を停止させている。この場合、蓄電部への必要以上の充電を停止することができる。

好ましくは、変圧制御部は、電圧変換部の変圧する電圧値を制御する動作を連続的に実行する。この場合、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化しても、所望の受電電圧をより一層正確に維持することができる。

本発明によれば、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化しても、電力伝送効率の良い周波数の変化を低減しつつ、所望の受電電圧を維持することができる。

本発明の第１実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の回路構成図である。 図１の電流検出回路と電圧変換回路の詳細図である。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における検出電圧を示したグラフである。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における入力電圧と給電電圧を示したグラフである。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における受電電圧を示したグラフである。 本発明の第２実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の回路構成図である。 図４の電流検出回路と電圧変換回路の詳細図である。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における検出電圧を示したグラフである。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における入力電圧と給電電圧を示したグラフである。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における受電電圧を示したグラフである。 本発明の第３実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の回路構成図である。 図７の電流検出回路と電圧変換回路の詳細図である。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における検出電圧を示したグラフである。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における入力電圧と給電電圧を示したグラフである。 給電コイルと受電コイルとの間の距離を変化させた場合における受電電圧を示したグラフである。 本発明の第４実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の回路構成図である。 本発明の第５実施形態における電流検出回路と電圧変換回路の詳細図である。 本発明の第５実施形態における変形例の電流検出回路と電圧変換回路の詳細図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
まず、図１、２を参照して本発明の第１実施形態の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００の回路構成図である。図２は、図１の電流検出回路１３０と電圧変換回路１４０の詳細図である。

ワイヤレス電力伝送装置１００は、図１に示すように、ワイヤレス給電装置１１０とワイヤレス受電装置１８０を含む。ワイヤレス給電装置１１０は給電コイルＬ１と電源回路１２０を含む。

給電コイルＬ１は、電源回路１２０に直接接続されている。本実施形態においては、給電コイルＬ１と電源回路１２０との間には他の回路素子は介在しないこととなる。給電コイルＬ１は、品質係数Ｑを高めるために、絶縁された複数の細い導体素線を集めて撚合わせたリッツ線を用いて形成され、平面コイルやソレノイドコイルといった種々の形状が適用できる。

電源回路１２０は、電源ＶＧと電流検出回路１３０と電圧変換回路１４０とインバータＩＮＶとを含む。この電源ＶＧから直流電力が出力される。電源ＶＧとしては、例えば、安定化電源や二次電池などが挙げられる。

電流検出回路１３０は、電源ＶＧに接続されている。この電流検出回路１３０は、電源ＶＧと電圧変換回路１４０の間、すなわち電圧変換回路１４０の入力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧が出力される。

電圧変換回路１４０は、電圧変換部１５０と変圧制御部１６０を含む。電圧変換部１５０は、図２に示されるように、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１と、抵抗１５２、１５３、１５４を含む。これら昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１、抵抗１５２、１５３、１５４によって、電源から供給される入力電圧を所望の値に昇圧する昇圧回路が形成される。すなわち、電圧変換回路１４０は、電圧変換部１５０によって入力電圧を昇圧させる昇圧型の変換回路として機能することとなる。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１は入出力端子とＦＢ（ＦｅｅｄＢａｃｋ）端子を有する。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の入力端子は、電流検出回路１３０を介して電源ＶＧに接続され、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力端子は、インバータＩＮＶに接続されている。抵抗１５２は、一端が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力に接続され、他端が抵抗１５３に接続されている。抵抗１５３は、一端が抵抗１５２に接続され、他端がＧＮＤに接続されている。抵抗１５４は、一端が抵抗１５２と抵抗１５３の中点を介して昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に接続され、他端が変圧制御部１６０に接続されている。

変圧制御部１６０は、図２に示されるように、ヒステリシス付き反転コンパレータ１６１と、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１６２を含む。ヒステリシス付き反転コンパレータ１６１の入力端子は、電流検出回路１３０の出力に接続され、ヒステリシス付き反転コンパレータ１６１の出力端子は、ＦＥＴ１６２のゲート端子に接続されている。ＦＥＴ１６２のソース端子は、ＧＮＤに接続され、ドレイン端子が抵抗１５４に接続されている。

ここで、電流検出回路１３０と電圧変換回路１４０の機能について詳細に説明する。電流検出回路１３０は、電源ＶＧと電圧変換回路１４０の間、すなわち電圧変換回路１４０の入力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧を変圧制御部１６０のヒステリシス付き反転コンパレータ１６１の入力端子に出力する。

ヒステリシス付き反転コンパレータ１６１は、入力端子に入力された検出電圧と、予め設定されている閾値電圧を比較する。その結果、検出電圧が第１の閾値以下の場合、ＦＥＴ１６２がＯＮ状態となり、抵抗１５２、抵抗１５３、及び抵抗１５４の合成抵抗で分圧された電圧値が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に入力される。

一方、検出電圧が第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合、ＦＥＴ１６２がＯＦＦ状態となり、抵抗１５２と抵抗１５３の合成抵抗で分圧された電圧値が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に入力される。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１は、ＦＢ端子に入力された電圧値と内部に持つ基準電圧を比較し、その差がゼロとなるように出力する電圧値を制御する。

具体的には、検出電圧が第１の閾値以下になると、ＦＢ端子に入力される電圧値が基準電圧よりも低くなるため、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１によって昇圧させる電圧値を上げるように動作する。一方、検出電圧が第２の閾値以上になると、ＦＢ端子に入力される電圧値が基準電圧よりも高くなるため、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１によって昇圧させる電圧値を下げるように動作する。このように、本実施形態では、変圧制御部１６０が電流検出回路１３０によって検出した検出電流値に応じた検出電圧と閾値電圧との比較結果を基に、電圧変換部１５０において変圧する電圧値を制御している。

インバータＩＮＶは、直流電力を交流電力に変換する機能を有する。インバータＩＮＶは、一端が電圧変換部１５０に接続され、他端が給電コイルＬ１に接続されている。本実施形態におけるインバータＩＮＶは、電圧変換部１５０によって昇圧された直流電力を交流電力に変換し、給電コイルＬ１に交流電力を供給する。インバータＩＮＶとしては、フルブリッジ回路やハーフブリッジ回路などが挙げられる。

ワイヤレス受電装置１８０は、受電共振回路ＲＥＳと、負荷回路ＲＬを含む。受電共振回路ＲＥＳは、受電コイルＬ２と、受電コンデンサＣ２を含む。

受電コイルＬ２は、給電コイルＬ１と所定の距離を空けて配置され、給電コイルＬ１から伝送される電力を受電可能に構成されている。この受電コイルＬ２は、品質係数Ｑを高めるために、絶縁された複数の細い導体素線を集めて撚合わせたリッツ線を用いて形成され、平面コイルやソレノイドコイルといった種々の形状が適用できる。

受電コンデンサＣ２は、受電コイルＬ２に直列接続されている。受電コンデンサＣ２としては、誘電正接ｔａｎδが小さい方が電力伝送効率向上に望ましく、低誘電率系のコンデンサが挙げられる。

このように、受電コイルＬ２と受電コンデンサＣ２が接続されて共振回路が構成され、共振周波数ｆ０が決定される。なお、本実施形態に係るワイヤレス電力装置１００は、ワイヤレス受電装置１８０のみが共振回路を構成している。

負荷回路ＲＬは、受電共振回路ＲＥＳに接続されている。負荷回路ＲＬとしては、整流器、ＤＣ／ＤＣコンバータに加え、二次電池などが挙げられる。

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００では、給電コイルＬ１と、受電コイルＬ２と、受電コイルＬ２と共振回路を構成する受電コンデンサＣ２を備えている。つまり、受電側のみが共振回路を構成している。そのため、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても電力伝送効率の良い周波数の変化を低減することができる。

また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００では、電源ＶＧから供給される入力電圧を変圧する電圧変換部１５０と電圧変換部１５０に接続される変圧制御部１６０を備えた電圧変換回路１４０と、電圧変換回路１４０の入力側を流れる電流の電流値を検出する電流検出回路１３０とを有し、変圧制御部１６０が電流検出回路１３０によって検出された電流値に基づいて、電圧変換部１５０の変圧する電圧値を制御している。そのため、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても、所望の受電電圧を維持することができる。

さらに、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００においては、電圧変換回路１４０が電源ＶＧから供給される入力電圧を昇圧させる昇圧型の変換回路であって、電流検出回路１３０が電圧変換回路１４０の入力側を流れる電流の電流値を検出している。すなわち、昇圧型の電圧変換回路１４０の場合に、電流の増減が大きくなる電圧変換回路１４０の入力側の電流が検出されるため、電圧変換回路１４０の出力電圧の制御の精度が向上する。その出力電圧がインバータＩＮＶによって交流電圧に変換され、給電電圧として給電コイルＬ１に供給される。そのため、所望の受電電圧をより正確に維持することができる。

続いて、図３を参照して、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の距離を変化させた場合の本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００の具体的な動作について詳細に説明する。図３ａは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における検出電圧を示したグラフである。図３ｂは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における、電源ＶＧから電圧変換回路１４０へ供給される入力電圧と給電電圧を示したグラフである。図３ｃは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における受電電圧を示したグラフである。なお、図３おいて横軸は、原点から離れるにつれて給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が大きくなるものとする。

電源ＶＧから電圧変換回路１４０へ供給される入力電圧をＶｅ１、所望の受電電圧の範囲をＶｌｏ１とＶｈｉ１との間の範囲、第１の閾値をＶｔｈ１ａ、第２の閾値をＶｔｈ１ｂとする。

まず、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ１ａの場合、電源ＶＧから電圧変換回路１４０へ供給される入力電圧Ｖｅ１が、電圧変換回路１４０の電圧変換部１５０によって昇圧され、出力される。その出力電圧がインバータＩＮＶによって交流電圧に変換され、給電電圧Ｖｔ１ａとして給電コイルＬ１に供給される。給電コイルＬ１に給電電圧Ｖｔ１ａが供給されると、受電電圧はＶｌｏ１とＶｈｉ１との間にあるＶｒ１ａとなり、所望の受電電圧の範囲に維持される。また、電流検出回路１３０が検出した電流値に応じた検出電圧も第１の閾値Ｖｔｈ１ａと第２の閾値Ｖｔｈ１ｂの間にあるＶｄｅｔ１ａとなり、電圧変換部１５０によって昇圧される出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧はＶｔ１ａに維持される。

次に、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離が離れ、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ１ａからＤ１ｂに変化すると、給電コイルＬ１から発生する電力伝送に寄与する磁界が減少するため、受電電圧がＶｒ１ａから所望の受電電圧の範囲の下限値であるＶｌｏ１を若干上回るＶｒ１ｂにまで低下する。このとき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２で形成される相互インダクタンスが減少、すなわち、漏れインダクタンスが増加する。この為、給電電流が減少し、電流検出回路１３０が検出した電流値に応じた検出電圧がＶｄｅｔ１ａから第１の閾値Ｖｔｈ１ａを下回る電圧値まで低下する。

このように、検出電圧が第１の閾値Ｖｔｈ１ａ以下になると、変圧制御部１６０のＦＥＴ１６２がＯＮ状態となり、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に入力される電圧が低下する。そして、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１は、ＦＢ端子に入力された電圧と内部に持つ基準電圧とを比較し、その差がゼロとなるよう、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力電圧を上昇させる。その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧はＶｔ１ａからＶｔ１ｂに上昇する。

その結果、電力伝送に寄与する磁界が増加するため、受電電圧がＶｒ１ｂから所望の受電電圧の範囲の下限値であるＶｌｏ１を十分に上回る電圧値に上昇する。また、給電電圧を上昇させると、給電電流が増大するため、電流検出回路１３０が検出した電流値に応じた検出電圧も第１の閾値Ｖｔｈ１ａを十分に上回るＶｄｅｔ１ｂに上昇する。そのため、本実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置１００では、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても所望の受電電圧を維持することができる。

続いて、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離が近づき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ１ｂからＤ１ｃに変化すると、給電コイルＬ１から発生する電力伝送に寄与する磁界が増加するため、受電電圧が所望の受電電圧の範囲の上限値であるＶｈｉ１を若干下回るＶｒ１ｃにまで上昇する。このとき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２で形成される相互インダクタンスが増大、すなわち、漏れインダクタンスが減少する。この為、給電電流が増大し、電流検出回路１３０が検出した電流値に応じた検出電圧がＶｄｅｔ１ｂから第２の閾値Ｖｔｈ１ｂを上回る電圧値まで上昇する。

このように、検出電圧が第２の閾値Ｖｔｈ１ｂ以上になると、変圧制御部１６０のＦＥＴ１６２がＯＦＦ状態となり、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に入力される電圧が上昇する。そして、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１は、ＦＢ端子に入力された電圧と内部に持つ基準電圧を比較し、その差がゼロとなるよう、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力電圧を低下させる。その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧はＶｔ１ｂからＶｔ１ａに低下する。

その結果、電力伝送に寄与する磁界が減少するため、受電電圧がＶｒ１ｃから所望の受電電圧の範囲の上限値であるＶｈｉ１を十分に下回る電圧値に低下する。また、給電電圧を低下させると、給電電流が減少するため、電流検出回路１３０が検出した電流値に応じた検出電圧も第２の閾値Ｖｔｈ１ｂを十分に下回るＶｄｅｔ１ｃに低下する。そのため、本実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置１００では、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても所望の受電電圧を維持することができる。

［第２実施形態］
次に、図４、５を参照して本発明の第２実施形態の構成について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置２００の回路構成図である。図５は、図４の電流検出回路２３０と電圧変換回路２４０の詳細図である。第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置２００は、電流検出回路の接続箇所と電圧変換回路が電源から供給される入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路である点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

ワイヤレス電力伝送装置２００は、図４に示すように、ワイヤレス給電装置２１０とワイヤレス受電装置１８０を含む。なお、ワイヤレス受電装置１８０の構成については、第１実施形態と同様のため、説明は省略する。

ワイヤレス給電装置２１０は、第１実施形態に係るワイヤレス給電装置１１０と同様に、給電コイルＬ１と電源回路２２０を含む。電源回路２２０は、電源ＶＧと電流検出回路２３０と電圧変換回路２４０とインバータＩＮＶを含む。但し、本実施形態では、電流検出回路２３０が、電圧変換回路２４０の出力側を流れる電流の電流値を検出する点及び電圧変換回路２４０が電源ＶＧから供給される入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路である点において、第１実施形態と相違する。

電流検出回路２３０は、電圧変換回路２４０とインバータＩＮＶの間、すなわち電圧変換回路２４０の出力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧が出力される。

電圧変換回路２４０は、電圧変換部２５０と変圧制御部１６０を含む。電圧変換部２５０は、図５に示されるように、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１と、抵抗１５２、１５３、１５４を含む。これら降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１、抵抗１５２、１５３、１５４によって電源から供給される入力電圧を所望の値に降圧する降圧回路が形成される。すなわち、電圧変換回路２４０は、電圧変換部２５０によって入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路として機能することとなる。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１は、入出力端子とＦＢ端子を有する。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１の入力端子は、電源ＶＧに接続され、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１の出力端子は、電流検出回路２３０を介してインバータＩＮＶに接続されている。抵抗１５２は、一端が降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１の出力に接続され、他端が抵抗１５３に接続されている。抵抗１５３は、一端が抵抗１５２に接続され、他端がＧＮＤに接続されている。抵抗１５４は、一端が抵抗１５２と抵抗１５３の中点を介して降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１のＦＢ端子に接続され、他端が変圧制御部１６０に接続されている。

ここで、電流検出回路２３０と電圧変換回路２４０の機能について詳細に説明する。電流検出回路２３０は、電圧変換回路２４０とインバータＩＮＶの間、すなわち電圧変換回路２４０の出力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧を変圧制御部１６０のヒステリシス付き反転コンパレータ１６１の入力端子に出力する。

ヒステリシス付き反転コンパレータ１６１は、入力端子に入力された検出電圧と、予め設定されている閾値電圧を比較する。その結果、検出電圧が第１の閾値以下の場合、ＦＥＴ１６２がＯＮ状態となり、抵抗１５２、抵抗１５３、及び抵抗１５４の合成抵抗で分圧された電圧値が降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１のＦＢ端子に入力される。

一方、検出電圧が第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合、ＦＥＴ１６２がＯＦＦ状態となり、抵抗１５２と抵抗１５３の合成抵抗で分圧された電圧値が降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１のＦＢ端子に入力される。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１はＦＢ端子に入力された電圧値と内部に持つ基準電圧を比較し、その差がゼロとなるように出力する電圧値を制御する。

具体的には、検出電圧が第１の閾値以下になると、ＦＢ端子に入力される電圧値が基準電圧よりも低くなるため、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１によって降圧させる電圧値を上げるように動作する。一方、検出電圧が第２の閾値以上になると、ＦＢ端子に入力される電圧値が基準電圧よりも高くなるため、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１によって降圧させる電圧値を下げるように動作する。このように、本実施形態では、変圧制御部１６０が電流検出回路２３０によって検出した検出電流値に応じた検出電圧と閾値電圧との比較結果を基に、電圧変換部２５０において変圧する電圧値を制御している。

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置２００では、給電コイルＬ１と、受電コイルＬ２と、受電コイルＬ２と共振回路を構成する受電コンデンサＣ２を備えている。つまり、受電側のみが共振回路を構成している。そのため、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても電力伝送効率の良い周波数の変化を低減することができる。

また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置２００では、電源ＶＧから供給される入力電圧を変圧する電圧変換部２５０と電圧変換部２５０に接続される変圧制御部１６０を備えた電圧変換回路２４０と、電圧変換回路２４０の出力側を流れる電流の電流値を検出する電流検出回路２３０を有し、変圧制御部１６０が電流検出回路２３０によって検出された電流値に基づいて、電圧変換部２５０の変圧する電圧値を制御している。そのため、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても、所望の受電電圧を維持することができる。

さらに、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置２００においては、電圧変換回路２４０が電源ＶＧから供給される入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路であって、電流検出回路２３０が電圧変換回路２４０の出力側を流れる電流の電流値を検出している。すなわち、降圧型の電圧変換回路２４０の場合に、電流の増減が大きくなる電圧変換回路２４０の出力側の電流が検出されるため、電圧変換回路２４０の出力電圧の制御の精度が向上する。その出力電圧がインバータＩＮＶによって交流電圧に変換され、給電電圧として給電コイルＬ１に供給される。そのため、所望の受電電圧をより正確に維持することができる。

続いて、図６を参照して、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の距離を変化させた場合の本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置２００の具体的な動作について詳細に説明する。図６ａは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における検出電圧を示したグラフである。図６ｂは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における電源ＶＧから電圧変換回路２４０へ供給される入力電圧と給電電圧を示したグラフである。図６ｃは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における受電電圧を示したグラフである。なお、図６おいて横軸は、原点から離れるにつれて給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が大きくなるものとする。

電源ＶＧから電圧変換回路２４０へ供給される入力電圧をＶｅ２、所望の受電電圧の範囲をＶｌｏ２とＶｈｉ２との間の範囲、第１の閾値をＶｔｈ２ａ、第２の閾値をＶｔｈ２ｂとする。

まず、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ２ａの場合、電源ＶＧから電圧変換回路２４０へ供給される入力電圧Ｖｅ２が、電圧変換回路２４０の電圧変換部２５０によって降圧され、出力される。その出力電圧がインバータＩＮＶによって交流電圧に変換され、給電電圧Ｖｔ２ａとして給電コイルＬ１に供給される。給電コイルＬ１に給電電圧Ｖｔ２ａが供給されると、受電電圧はＶｌｏ２とＶｈｉ２との間にあるＶｒ２ａとなり、所望の受電電圧の範囲に維持される。また、電流検出回路２３０が検出した電流値に応じた検出電圧も第１の閾値Ｖｔｈ２ａと第２の閾値Ｖｔｈ２ｂの間にあるＶｄｅｔ２ａとなり、電圧変換部２５０によって降圧される出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧はＶｔ２ａに維持される。

次に、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離が離れ、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ２ａからＤ２ｂに変化すると、給電コイルＬ１から発生する電力伝送に寄与する磁界が減少するため、受電電圧がＶｒ２ａから所望の受電電圧の範囲の下限値であるＶｌｏ２を若干上回るＶｒ２ｂにまで低下する。このとき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２で形成される相互インダクタンスが減少、すなわち、漏れインダクタンスが増加する。この為、給電電流が減少し、電流検出回路２３０が検出した電流値に応じた検出電圧がＶｄｅｔ２ａから第１の閾値Ｖｔｈ２ａを下回る電圧値まで低下する。

このように、検出電圧が第１の閾値Ｖｔｈ２ａ以下になると、変圧制御部１６０のＦＥＴ１６２がＯＮ状態となり、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１のＦＢ端子に入力される電圧が低下する。そして、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１は、ＦＢ端子に入力された電圧と内部に持つ基準電圧とを比較し、その差がゼロとなるよう、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１の出力電圧を上昇させる。その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧はＶｔ２ａからＶｔ２ｂに上昇する。

その結果、電力伝送に寄与する磁界が増加するため、受電電圧がＶｒ２ｂから所望の受電電圧の範囲の下限値であるＶｌｏ２を十分に上回る電圧値に上昇する。また、給電電圧を上昇させると、給電電流が増大するため、電流検出回路２３０が検出した電流値に応じた検出電圧も第１の閾値Ｖｔｈ２ａを十分に上回るＶｄｅｔ２ｂに上昇する。そのため、本実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置２００では、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても所望の受電電圧を維持することができる。

続いて、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離が近づき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ２ｂからＤ２ｃに変化すると、給電コイルＬ１から発生する電力伝送に寄与する磁界が増加するため、受電電圧が所望の受電電圧の範囲の上限値であるＶｈｉ２を若干下回るＶｒ２ｃにまで上昇する。このとき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２で形成される相互インダクタンスが増大、すなわち、漏れインダクタンスが減少する。この為、給電電流が増大し、電流検出回路２３０が検出した電流値に応じた検出電圧がＶｄｅｔ２ｂから第２の閾値Ｖｔｈ２ｂを上回る電圧値まで上昇する。

このように、検出電圧が第２の閾値Ｖｔｈ２ｂ以上になると、変圧制御部１６０のＦＥＴ１６２がＯＦＦ状態となり、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１のＦＢ端子に入力される電圧が上昇する。そして、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１は、ＦＢ端子に入力された電圧と内部に持つ基準電圧を比較し、その差がゼロとなるよう、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２５１の出力電圧を低下させる。その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧はＶｔ２ｂからＶｔ２ａに低下する。

その結果、電力伝送に寄与する磁界が減少するため、受電電圧がＶｒ２ｃから所望の受電電圧の範囲の上限値であるＶｈｉ２を十分に下回る電圧値に低下する。また、給電電圧を低下させると、給電電流が減少するため、電流検出回路２３０が検出した電流値に応じた検出電圧も第２の閾値Ｖｔｈ２ｂを十分に下回るＶｄｅｔ２ｃに低下する。そのため、本実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置２００では、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても所望の受電電圧を維持することができる。

［第３実施形態］
次に、図７、８を参照して本発明の第３実施形態の構成について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置３００の回路構成図である。図８は、図７の電流検出回路３３０、３３１と電圧変換回路３４０の詳細図である。第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置３００は、電流検出回路の個数及び接続箇所と電圧変換回路が電源から供給される入力電圧を昇降圧させる昇降圧型の変換回路である点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

ワイヤレス電力伝送装置３００は、図７に示すように、ワイヤレス給電装置３１０とワイヤレス受電装置１８０を含む。なお、ワイヤレス受電装置の構成については、第１実施形態と同様のため、説明は省略する。

ワイヤレス給電装置３１０は、第１実施形態に係るワイヤレス給電装置１００と同様に、給電コイルＬ１と電源回路３２０を含む。電源回路３２０は、電源ＶＧと第１の電流検出回路３３０と第２の電流検出回路３３１と電圧変換回路３４０とインバータＩＮＶを含む。但し、本実施形態では、電圧変換回路３４０の入力側を流れる電流の電流値を検出する第１の電流検出回路３３０に加え、電圧変換回路３４０の出力側を流れる電流の電流値を検出する第２の電流検出回路３３１を備える点及び電圧変換回路３４０が電源ＶＧから供給される入力電圧を昇降圧させる昇降圧型の変換回路である点において、第１実施形態と相違する。

第１の電流検出回路３３０は、電源ＶＧと電圧変換回路３４０の間、すなわち電圧変換回路３４０の入力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧が出力される。第２の電流検出回路３３１は、電圧変換回路３４０とインバータＩＮＶの間、すなわち電圧変換回路３４０の出力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧が出力される。ここで、第１の電流検出回路３３０は、第１実施形態の電流検出回路１３０に相当し、第２の電流検出回路３３１は、第２実施形態の電流検出回路２３０に相当するものである。

電圧変換回路３４０は、電圧変換部３５０と変圧制御部３６０を含む。電圧変換部３５０は、図８に示されるように、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１と、抵抗１５２、１５３、１５４を含む。これら昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１、抵抗１５２、１５３、１５４によって電源から供給される入力電圧を所望の値に昇降圧する昇降圧回路が形成される。すなわち、電圧変換回路３４０は、電圧変換部３５０によって入力電圧を昇降圧させる昇降圧型の変換回路として機能することとなる。昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１は、入出力端子とＦＢ端子を有する。昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の入力端子は、第１の電流検出回路３３０を介して電源ＶＧに接続され、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の出力端子は、第２の電流検出回路３３１を介してインバータＩＮＶに接続されている。抵抗１５２は、一端が昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の出力に接続され、他端が抵抗１５３に接続されている。抵抗１５３は、一端が抵抗１５２に接続され、他端がＧＮＤに接続されている。抵抗１５４は、一端が抵抗１５２と抵抗１５３の中点を介して昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１のＦＢ端子に接続され、他端が変圧制御部３６０に接続されている。

変圧制御部３６０は、図８に示されるように、比較器３６１と、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６２、３６３と、ＦＥＴ３６５、３６６、３６７と、ＥｘＯＲ（排他的論理和）素子３６４を含む。ヒステリシス付き反転コンパレータ３６２の入力端子は、第１の電流検出回路３３０に接続され、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６２の出力端子は、ＦＥＴ３６５のドレイン端子に接続されている。ヒステリシス付き反転コンパレータ３６３の入力端子は、第２の電流検出回路３３１に接続され、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６３の出力端子は、ＦＥＴ３６６のドレイン端子に接続されている。ＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子は、ＦＥＴ３６５のソース端子に接続され、ＥｘＯＲ素子３６４の他方の入力端子は、ＦＥＴ３６６のソース端子に接続されている。また、ＥｘＯＲ素子３６４の出力端子は、ＦＥＴ３６７のゲート端子に接続されている。比較器３６１の一方の入力端子は、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の入力に接続され、比較器３６１の他方の入力端子は、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の出力に接続されている。また、比較器３６１の一方の出力端子は、ＦＥＴ３６５のゲート端子に接続され、比較器３６１の他方の出力端子は、ＦＥＴ３６６のゲート端子に接続されている。ＦＥＴ３６７のソース端子は、ＧＮＤに接続され、ドレイン端子が抵抗１５４に接続されている。

ここで、第１及び第２の電流検出回路３３０、３３１と電圧変換回路３４０の機能について詳細に説明する。第１の電流検出回路３３０は、電源ＶＧと電圧変換回路３４０の間、すなわち電圧変換回路３４０の入力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧を変圧制御部３６０のヒステリシス付き反転コンパレータ３６２の入力端子に出力する。

ヒステリシス付き反転コンパレータ３６２は、入力端子に入力された検出電圧と、予め設定されている閾値電圧を比較する。第２の電流検出回路３３１は、電圧変換回路３４０とインバータＩＮＶの間、すなわち電圧変換回路３４０の出力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧を変圧制御部３６０のヒステリシス付き反転コンパレータ３６３の入力端子に出力する。ヒステリシス付き反転コンパレータ３６３は、入力端子に入力された検出電圧と、予め設定されている閾値電圧を比較する。

比較器３６１は、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の入力電圧と出力電圧を比較する。その結果、出力電圧が高い場合、すなわち昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１が昇圧回路として機能している場合は、ＦＥＴ３６５がＯＮ状態、ＦＥＴ３６６がＯＦＦ状態となる。そして、第１の電流検出回路３３０の検出電圧が第１の閾値以下になると、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６２が出力したＨｉｇhレベルは、ＦＥＴ３６５を介してＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子に入力される。このとき、ＥｘＯＲ素子３６４の他方の入力端子には、Ｌｏｗレベルが入力されているため、ＥｘＯＲ素子３６４は、Ｈｉｇhレベルを出力する。それにより、ＦＥＴ３６７がＯＮ状態となり、抵抗１５２、抵抗１５３、及び抵抗１５４の合成抵抗で分圧された電圧値が昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１のＦＢ端子に入力される。一方、検出電圧が第２の閾値以上になると、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６２が出力したＬｏｗレベルは、ＦＥＴ３６５を介してＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子に入力される。このとき、ＥｘＯＲ素子３６４の他方の入力端子には、Ｌｏｗレベルが入力されているため、ＥｘＯＲ素子３６４がＬｏｗレベルを出力する。それにより、ＦＥＴ３６７がＯＦＦ状態となり、抵抗１５２と抵抗１５３の合成抵抗で分圧された電圧値が昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１のＦＢ端子に入力される。昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１は、ＦＢ端子に入力された電圧値と内部に持つ基準電圧を比較し、その差がゼロとなるように出力する電圧値を制御する。

逆に、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の入力電圧と出力電圧を比較した結果、入力電圧が高い場合、すなわち昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１が降圧回路として機能している場合は、ＦＥＴ３６５がＯＦＦ状態、ＦＥＴ３６６がＯＮ状態となる。そして、第２の電流検出回路３３１の検出電圧が第１の閾値以下になると、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６３が出力したＨｉｇhレベルは、ＦＥＴ３６６を介してＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子に入力される。このとき、ＥｘＯＲ素子３６４の他方の入力端子には、Ｌｏｗレベルが入力されているため、ＥｘＯＲ素子３６４がＨｉｇhレベルを出力する。それにより、ＦＥＴ３６７がＯＮ状態となり、抵抗１５２、抵抗１５３、及び抵抗１５４の合成抵抗で分圧された電圧値が昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１のＦＢ端子に入力される。一方、検出電圧が第２閾値以上になると、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６３が出力したＬｏｗレベルは、ＦＥＴ３６６を介してＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子に入力される。このとき、ＥｘＯＲ素子３６４の他方の入力端子には、Ｌｏｗレベルが入力されているため、ＥｘＯＲ素子３６４は、Ｌｏｗレベルを出力する。それにより、ＦＥＴ３６７がＯＦＦ状態となり、抵抗１５２と抵抗１５３の合成抵抗で分圧された電圧値が昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１のＦＢ端子に入力される。昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１はＦＢ端子に入力された電圧値と内部に持つ基準電圧を比較し、その差がゼロとなるように出力する電圧値を制御する。

具体的には、検出電圧が第１の閾値以下になると、ＦＢ端子に入力される電圧値が基準電圧よりも低くなるため、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１によって昇圧又は降圧させる電圧値を上げるように動作する。一方、検出電圧が第２の閾値以上になると、ＦＢ端子に入力される電圧値が基準電圧よりも高くなるため、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１によって昇圧又は降圧させる電圧値を下げるように動作する。このように、本実施形態では、変圧制御部３６０が第１の電流検出回路３３０又は第２の電流検出回路３３１によって検出した検出電流値に応じた検出電圧と閾値電圧との比較結果を基に、電圧変換部３５０において変圧する電圧値を制御している。

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置３００では、給電コイルＬ１と、受電コイルＬ２と、受電コイルＬ２と共振回路を構成する受電コンデンサＣ２を備えている。つまり、受電側のみが共振回路を構成している。そのため、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても電力伝送効率の良い周波数の変化を低減することができる。

また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置３００では、変圧制御部３６０は、検出電流値が第１の閾値以下の場合に、電圧変換部３５０の変圧する電圧値を上げ、検出電流値が第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合に、電圧変換部３５０の変圧する電圧値を下げている。そのため、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化しても、所望の受電電圧を維持することができる。

さらに、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置３００においては、第１の電流検出回路３３０と、第２の電流検出回路３３１をさらに備え、第１の電流検出回路３３０は、電圧変換回路３４０の入力側を流れる電流の電流値を検出し、第２の電流検出回路３３１は、電圧変換回路３４０の出力側を流れる電流の電流値を検出し、電圧変換部３５０が電源ＶＧから供給される入力電圧を昇圧させる昇圧型の変換回路の場合に、第１の電流検出回路３３０によって検出された検出電流値に基づいて、変圧制御部３６０の昇圧する電圧値を制御し、電圧変換部３５０が電源ＶＧから供給される入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路の場合に、第２の電流検出回路３３１によって検出された検出電流値に基づいて、変圧制御部３６０の降圧する電圧値を制御している。すなわち、昇降圧の動作に応じて第１の電流検出回路３３０と第２の電流検出回路３３１を使い分けている。電圧変換回路３４０が昇圧型の変換回路の場合、電流の増減が大きくなる電圧変換回路３４０の入力側を流れる電流が検出され、電圧変換回路３４０が降圧型の変換回路の場合、電流の増減が大きくなる電圧変換回路３４０の出力側を流れる電流が検出され、電圧変換回路３４０の出力電圧の制御の精度が向上する。その出力電圧がインバータＩＮＶによって交流電圧に変換され、給電電圧として給電コイルＬ１に供給される。そのため、所望の受電電圧をより正確に維持することができる。

続いて、図９を参照して、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の距離を変化させた場合の本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置３００の具体的な動作について詳細に説明する。図９ａは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における検出電圧を示したグラフである。図９ｂは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における電源ＶＧから電圧変換回路３４０へ供給される入力電圧と給電電圧を示したグラフである。図９ｃは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化させた場合における受電電圧を示したグラフである。なお、図９おいて横軸は、原点から離れるにつれて給電コイルと受電コイルとの間の距離が大きくなるものとする。また、電圧変換部３５０が昇圧動作のみ行う場合は、第１実施形態と同様であり、電圧変換部３５０が降圧動作のみ行う場合は、第２実施形態と同様のため、説明は省略する。

電源ＶＧから電圧変換回路３４０へ供給される入力電圧をＶｅ３、所望の受電電圧の範囲をＶｌｏ３とＶｈｉ３との間の範囲、第１の閾値をＶｔｈ３ａ、第２の閾値をＶｔｈ３ｂとする。

まず、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ３ａの場合、電源ＶＧから電圧変換回路３４０へ供給される入力電圧Ｖｅ３が、電圧変換回路３４０の電圧変換部３５０によって降圧され、出力される。その出力電圧がインバータＩＮＶによって交流電圧に変換され、給電電圧Ｖｔ３ａとして給電コイルＬ１に供給される。このとき、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１が降圧回路として機能しており、比較器３６１によって、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の出力電圧よりも入力電圧が高いと判断され、ＦＥＴ３６５がＯＦＦ状態、ＦＥＴ３６６がＯＮ状態となる。給電コイルＬ１に給電電圧Ｖｔ３ａが供給されると、受電電圧はＶｌｏ３とＶｈｉ３との間にあるＶｒ３ａとなり、所望の受電電圧の範囲に維持される。また、第２の電流検出回路３３１が検出した電流値に応じた検出電圧も第１の閾値Ｖｔｈ３ａと第２の閾値Ｖｔｈ３ｂの間にあるＶｄｅｔ３ａとなり、電圧変換部３５０によって降圧され、給電電圧はＶｔ３ａに維持される。

次に、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離が離れ、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ３ａからＤ３ｂに変化すると、給電コイルＬ１から発生する電力伝送に寄与する磁界が減少するため、受電電圧がＶｒ３ａから所望の受電電圧の範囲の下限値であるＶｌｏ３を若干上回るＶｒ３ｂにまで低下する。このとき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２で形成される相互インダクタンスが減少、すなわち、漏れインダクタンスが増加する。この為、給電電流が減少し、第２の電流検出回路３３１が検出した電流値に応じた検出電圧がＶｄｅｔ３ａから第１の閾値Ｖｔｈ３ａを下回る電圧値まで低下する。

このように、検出電圧が第１の閾値Ｖｔｈ３ａ以下になると、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６３が出力したＨｉｇｈレベルがＦＥＴ３６６を介してＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子に入力され、ＥｘＯＲ素子３６４がＨｉｇhレベルを出力する。それにより、ＦＥＴ３６７がＯＮ状態となり、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１のＦＢ端子に入力される電圧が低下する。そして、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１は、ＦＢ端子に入力された電圧と内部に持つ基準電圧とを比較し、その差がゼロとなるよう、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の出力電圧を上昇させる。その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧はＶｔ３ａからＶｔ３ｂに上昇する。このタイミングで、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１が降圧回路から昇圧回路として機能が切替る。比較器３６１によって、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の入力電圧よりも出力電圧が高いと判断され、ＦＥＴ３６５がＯＮ状態、ＦＥＴ３６６がＯＦＦ状態となるが、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６２が出力したＨｉｇｈレベルがＦＥＴ３６５を介してＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子に入力され、ＥｘＯＲ素子３６４がＨｉｇｈレベルを出力し、ＦＥＴ３６７のＯＮ状態が維持されるため、給電電圧はＶｔ３ｂに維持される。また、検出電圧も第１の電流検出回路３３０が検出した電流値に応じた検出電圧に切替る。

その結果、電力伝送に寄与する磁界が増加するため、受電電圧がＶｒ３ｂから所望の受電電圧の範囲の下限値であるＶｌｏ３を十分に上回る電圧値に上昇する。また、給電電圧を上昇させると、給電電流が増大するため、第１の電流検出回路３３０が検出した電流値に応じた検出電圧も第１の閾値Ｖｔｈ３ａを十分に上回るＶｄｅｔ３ｂに上昇する。そのため、本実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置３００では、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても所望の受電電圧を維持することができる。

続いて、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離が近づき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との距離がＤ３ｂからＤ３ｃに変化すると、給電コイルＬ１から発生する電力伝送に寄与する磁界が増加するため、受電電圧が所望の受電電圧の範囲の上限値であるＶｈｉ３を若干下回るＶｒ３ｃにまで上昇する。このとき、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２で形成される相互インダクタンスが増大、すなわち、漏れインダクタンスが減少する。この為、給電電流が増大し、第１の電流検出回路３３０が検出した電流値に応じた検出電圧がＶｄｅｔ３ｂから第２の閾値Ｖｔｈ３ｂを上回る電圧値まで上昇する。

このように、検出電圧が第２の閾値Ｖｔｈ３ｂ以上になると、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６２が出力したＬｏｗレベルがＦＥＴ３６５を介してＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子に入力され、ＥｘＯＲ素子３６４がＬｏｗレベルを出力する。それにより、ＦＥＴ３６７がＯＦＦ状態となり、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１のＦＢ端子に入力される電圧が上昇する。そして、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１は、ＦＢ端子に入力された電圧と内部に持つ基準電圧とを比較し、その差がゼロとなるよう、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の出力電圧を低下させる。その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧はＶｔ３ｂからＶｔ３ａに低下する。このタイミングで、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１が昇圧回路から降圧回路として機能が切替る。比較器３６１によって、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３５１の出力電圧よりも入力電圧が高いと判断され、ＦＥＴ３６５がＯＦＦ状態、ＦＥＴ３６６がＯＮ状態となるが、ヒステリシス付き反転コンパレータ３６３が出力したＬｏｗレベルがＦＥＴ３６６を介してＥｘＯＲ素子３６４の一方の入力端子に入力され、ＥｘＯＲ素子３６４がＬｏｗレベルを出力し、ＦＥＴ３６７のＯＦＦ状態が維持されるため、給電電圧はＶｔ３ａに維持される。また、検出電圧も第２の電流検出回路３３１が検出した電流値に応じた検出電圧に切替る。

その結果、電力伝送に寄与する磁界が減少するため、受電電圧がＶｒ３ｃから所望の受電電圧の範囲の上限値であるＶｈｉ３を十分に下回る電圧値に低下する。また、給電電圧を低下させると、給電電流が減少するため、第２の電流検出回路３３１が検出した電流値に応じた検出電圧も第２の閾値Ｖｔｈ３ｂを十分に下回るＶｄｅｔ３ｃに低下する。そのため、本実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置３００では、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても所望の受電電圧を維持することができる。

［第４実施形態］
次に、図１０を参照して本発明の第４実施形態の構成について説明する。図１０は、本発明の第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置４００の回路構成図である。第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置４００は、電源回路に給電制御部を含み、負荷回路に整流部と、スイッチ部と、蓄電部と、充電監視部と、スイッチ制御部とを含む点において第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

ワイヤレス電力伝送装置４００は、図１０に示すように、ワイヤレス給電装置４１０とワイヤレス受電装置４８０を含む。

ワイヤレス給電装置４１０は、第１実施形態に係るワイヤレス給電装置１００と同様に、給電コイルＬ１と電源回路４２０を含む。

電源回路４２０は電源ＶＧと、給電制御部４７０と、電流検出回路４３０と、電圧変換回路１４０と、インバータＩＮＶを含む。但し、本実施形態では、電源回路４２０が給電制御部４７０を備えている点において、第１実施形態と相違する。

給電制御部４７０は、電源ＶＧと電流検出回路４３０に接続されている。給電制御部４７０は、電流検出回路４３０が検出した電流値に応じた検出電圧に基づいて、電源ＶＧの電力の出力動作を制御する。具体的には、検出電圧と第１の閾値よりも小さい第３の閾値を比較し、検出電圧が第３の閾値以下の場合に、電源ＶＧの電力の出力動作を停止させる。

ワイヤレス受電装置４８０は、受電共振回路ＲＥＳと、負荷回路ＲＬ２を含む。負荷回路ＲＬ２は、整流部４９０と、スイッチ部４９１と、蓄電部４９２と、充電監視部４９３と、スイッチ制御部４９４を含む。

整流部４９０は、受電共振回路ＲＥＳに接続されている。整流部４９０は交流電力を直流電力に変換する機能を有する。整流部４９０としては、例えば、半波整流回路や全波整流回路などが挙げられる。

スイッチ部４９１は、整流部４９０と蓄電部４９２との間に接続されている。スイッチ部４９１は、整流部４９０から出力された直流電力を蓄電部４９２へ供給するか停止するか制御する機能を有する。スイッチ部４９１としては、例えば、半導体スイッチなどが挙げられる。

蓄電部４９２は、スイッチ部４９１に接続されている。蓄電部４９２としては、電力が充電可能であれば特に制限されず、例えば、リチウムイオン二次電池やリチウムポリマー二次電池などが挙げられる。

充電監視部４９３は、蓄電部４９２とスイッチ制御部４９４に接続されている。充電監視部４９３は、蓄電部４９２の充電状態を常に監視しており、蓄電部４９２の充電状態に応じてスイッチ部４９１をＯＮ又はＯＦＦ状態に制御するようにスイッチ制御部４９４に指示を出している。

スイッチ制御部４９４は、充電監視部４９３とスイッチ部４９１に接続されている。スイッチ制御部４９４は、充電監視部４９３の指示に基づいて、スイッチ部４９１のＯＮ・ＯＦＦ動作を制御する。

ここで、充電監視部４９３とスイッチ制御部４９４の具体的な動作について詳細に説明する。充電監視部４９３によって、蓄電部４９２に充電が必要と判定されたときは、充電監視部４９３はスイッチ制御部４９４に指示を出し、スイッチ制御部４９４がスイッチ部４９１をＯＮ状態にする。一方、蓄電部４９２に充電が必要ない、すなわち、満充電のときは、充電監視部４９３はスイッチ制御部４９４に指示を出し、スイッチ制御部４９４がスイッチ部４９１をＯＦＦ状態にする。これにより、蓄電部４９２の充電状態に応じた給電制御を実現することができる。

次に、給電制御部４７０の具体的な動作について詳細に説明する。給電制御部４７０は、充電監視部４９３によって、蓄電部４９２に充電が必要と判定されたとき、すなわちスイッチ部４９１がＯＮ状態のときは、電源ＶＧからの電力の出力を継続する。逆に、蓄電部４９２に充電が必要ない満充電のとき、すなわちスイッチ部４９１がＯＦＦ状態のときは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２で形成される相互インダクタンスが減少、すなわち、漏れインダクタンスが増加する。この為、給電電流が大きく減少し、電流検出回路４３０の検出電圧が第１の閾値よりも小さい第３の閾値を下回る。この場合、給電制御部４７０は電源ＶＧからの電力の出力を停止させる。これにより、蓄電部４９２が満充電である状態での不要な給電を停止することができる。

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置４００では、負荷回路ＲＬ２は、充電可能な蓄電部４９２と、蓄電部４９２の充電状態を監視する充電監視部４９３と、受電コイルＬ２が受電した交流電力を直流電力に変換して出力する整流部４９０と、整流部４９０と蓄電部４９２との間に配置されたスイッチ部４９１と、スイッチ部４９１のＯＮ・ＯＦＦ動作を制御するスイッチ制御部４９４とを含み、スイッチ制御部４９４が、充電監視部４９３により蓄電部４９２が満充電と判定された場合に、スイッチ部４９１をＯＦＦに制御している。このため、蓄電部４９２への必要以上の充電を停止することができる。

また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置４００においては、電源回路４２０は、給電動作を制御する給電制御部４７０をさらに備え、給電制御部４７０は、検出電流値が第１の閾値よりも小さい第３の閾値以下の場合に、給電動作を停止させている。このため、蓄電部４９２の充電状態に応じた給電制御を実現することができる。

［第５実施形態］
次に、図１１を参照して本発明の第５実施形態の構成について説明する。図１１は、本発明の第５実施形態の構成の電流検出回路５３０と電圧変換回路５４０の詳細図である。第５実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置５００は、電圧変換部の抵抗の個数、変圧制御部のＦＥＴの個数、及び変圧制御部にマイコンを有する点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１００と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

ワイヤレス電力伝送装置５００は、ワイヤレス給電装置５１０とワイヤレス受電装置１８０を含む。なお、ワイヤレス受電装置１８０の構成については、第１実施形態と同様のため、説明は省略する。ワイヤレス給電装置５１０は、第１実施形態に係るワイヤレス給電装置１００と同様に、給電コイルＬ１と電源回路５２０を含む。電源回路５２０は電源ＶＧと電流検出回路５３０と電圧変換回路５４０とインバータＩＮＶを含む。

電圧変換回路５４０は、電圧変換部５５０と変圧制御部５６０を含む。電圧変換部５５０は、図１１に示されるように、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１と、抵抗１５２、１５３、１５４、１５５を含む。これら昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１、抵抗１５２、１５３、１５４、１５５によって電源から供給される入力電圧を所望の値に変圧する昇圧回路が形成される。すなわち、電圧変換回路５４０は、電圧変換部５５０によって入力電圧を昇圧させる昇圧型の変換回路として機能することとなる。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１は、入出力端子とＦＢ端子を有する。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の入力端子は、電流検出回路５３０を介して電源ＶＧに接続され、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力端子は、インバータＩＮＶに接続されている。抵抗１５２は、一端が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力に接続され、他端が抵抗１５３に接続されている。抵抗１５３は、一端が抵抗１５２に接続され、他端がＧＮＤに接続されている。抵抗１５４は、一端が抵抗１５２と抵抗１５３の中点を介して昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に接続され、他端が変圧制御部５６０に接続されている。抵抗１５５は、一端が抵抗１５２と抵抗１５３の中点を介して昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に接続され、他端が変圧制御部５６０に接続されている。

変圧制御部５６０は、図１１に示されるように、マイコン５６１と、ＦＥＴ５６２、５６３を含む。マイコン５６１の入力端子は、電流検出回路５３０の出力に接続され、マイコン５６１の一方の出力端子は、ＦＥＴ５６２のゲート端子に接続され、マイコン５６１の他方の出力端子は、ＦＥＴ５６３のゲート端子に接続されている。ＦＥＴ５６２のソース端子はＧＮＤに接続され、ドレイン端子が抵抗１５４に接続されている。ＦＥＴ５６３のソース端子はＧＮＤに接続され、ドレイン端子が抵抗１５５に接続されている。

ここで、電流検出回路５３０と電圧変換回路５４０の機能について詳細に説明する。電流検出回路５３０は、電源ＶＧと電圧変換回路５４０の間、すなわち電圧変換回路５４０の入力側を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に応じた検出電圧を変圧制御部５６０のマイコン５６１の入力端子に出力する。

マイコン５６１は、入力端子に入力された検出電圧と、予め設定されている閾値電圧を比較する。その結果、ＦＥＴ５６２、ＦＥＴ５６３ともにＯＦＦ状態、かつ、検出電圧が第１の閾値以下の場合、ＦＥＴ５６２のみがＯＮ状態となり、抵抗１５２、抵抗１５３、及び抵抗１５４の合成抵抗で分圧された電圧値が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に入力される。ここで、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１は、ＦＢ端子に入力された電圧値と内部に持つ基準電圧を比較し、その差がゼロとなるように出力する電圧値を制御する。そのため、ＦＥＴ５６２、ＦＥＴ５６３ともにＯＦＦ状態の場合よりも、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力電圧は上昇し、その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧も同様に上昇する。続いて、ＦＥＴ５６２がＯＮ状態、ＦＥＴ５６３がＯＦＦ状態において、検出電圧が再度第１の閾値以下となった場合、ＦＥＴ５６３がＯＮ状態となり、抵抗１５２、抵抗１５３、抵抗１５４、及び抵抗１５５の合成抵抗で分圧された電圧値が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に入力される。そのため、ＦＥＴ５６２がＯＮ状態、ＦＥＴ５６３がＯＦＦ状態の場合よりも、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力電圧はさらに上昇し、その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧も同様にさらに上昇する。すなわち、変圧制御部５６０は、電圧変換部５５０の変圧する電圧値を制御する動作を連続的に実行している。

一方、ＦＥＴ５６２、ＦＥＴ５６３ともにＯＮ状態の場合、かつ、検出電圧が第２の閾値以上の場合、ＦＥＴ５６３のみがＯＦＦ状態となり、抵抗１５２、抵抗１５３、及び抵抗１５４の合成抵抗で分圧された電圧値が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に入力される。そのため、ＦＥＴ５６２、ＦＥＴ５６３ともにＯＮ状態の場合よりも、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力電圧は低下し、その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧も同様に低下する。続いて、ＦＥＴ５６２がＯＮ状態、ＦＥＴ５６３がＯＦＦ状態において、検出電圧が再度第２の閾値以下となった場合、ＦＥＴ５６２もＯＦＦ状態とし、抵抗１５２、抵抗１５３で分圧された電圧値が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子に入力される。そのため、ＦＥＴ５６２がＯＮ状態、ＦＥＴ５６３がＯＦＦ状態の場合よりも、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の出力電圧はさらに低下し、その出力電圧をインバータＩＮＶによって交流電圧に変換した給電電圧も同様にさらに低下する。すなわち、変圧制御部５６０は、電圧変換部５５０の変圧する電圧値を制御する動作を連続的に実行している。

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置５００では、電源から供給される入力電圧を変圧する電圧変換部５５０と電圧変換部５５０に接続される変圧制御部５６０を備えた電圧変換回路５４０と、電圧変換回路５４０の入力側を流れる電流の電流値を検出する電流検出回路５３０を有し、変圧制御部５６０が電流検出回路５３０によって検出された検出電流値に基づいて、電圧変換部５５０の変圧する電圧値を制御している。そのため、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても、所望の受電電圧を維持することができる。

また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置５００においては、変圧制御部５６０は、電圧変換部５５０の変圧する電圧値を制御する動作を連続的に実行している。このため、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても、所望の受電電圧をより一層正確に維持することができる。

ここで、図１２を参照して本発明の第５実施形態の変形例について説明する。図１２に示されるように、変圧制御部５６０はマイコン６６１のみから構成してもよい。具体的には、電流検出回路５３０から出力された検出電圧をマイコン６６１へ入力する。マイコン６６１はその検出電圧と予め設定されている閾値電圧を比較し、その結果を昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のＦＢ端子へ出力する。これにより、抵抗やＦＥＴを用いることなく、電圧変換部６５０の変圧する電圧値を制御することができる。そのため、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても、所望の受電電圧を維持することができる。また、本変形例のように、変圧制御部５６０をマイコン６６１から構成することで、電圧変換部５５０の変圧する電圧値を制御する動作を連続的に実行することもできる。この場合、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離が変化しても、所望の受電電圧をより一層正確に維持することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

例えば、ワイヤレス受電装置に含まれる受電共振回路は受電コイルと受電コンデンサの直列共振回路には限らず、並列共振回路としてもよい。また、直列共振回路と並列共振回路の組合せとしてもよい。

また、本発明の第５実施形態において、抵抗１５３に並列に接続される抵抗とＦＥＴの組合せを追加し、その抵抗の抵抗値をそれぞれ異なる値としてもよい。さらに、ＦＥＴのＯＮ・ＯＦＦ状態の組合せをマイコンで任意に制御してもよい。この場合、より多様な給電電圧を出力することが可能となり、給電コイルと受電コイルとの間の距離が変化しても、所望の受電電圧をより正確に維持することができる。

１００，２００，３００，４００，５００…ワイヤレス電力伝送装置、１１０，２１０，３１０，４１０，５１０…ワイヤレス給電装置、１２０，２２０，３２０，４２０，５２０…電源回路、１３０，２３０，３３０，３３１，４３０，５３０…電流検出回路、１４０，２４０，３４０，５４０，６４０…電圧変換回路、１５０，２５０，３５０，５５０，６５０…電圧変換部、１５１…昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５２〜１５５…抵抗、１６０，３６０，５６０，６６０…変圧制御部、１６１，３６２，３６３…ヒステリシス付き反転コンパレータ、１６２，３６５〜３６７，５６２，５６３…ＦＥＴ、４７０…給電制御部、１８０，４８０…ワイヤレス受電装置、２５１…降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ、３５１…昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ、３６１…比較器、３６４…ＥｘＯＲ、４９０…整流部、４９１…スイッチ部、４９２…畜電部、４９３…充電監視部、４９４…スイッチ制御部、５６１，６６１…マイコン、Ｃ２…受電コンデンサ、ＩＮＶ…インバータ、Ｌ１…給電コイル、Ｌ２…受電コイル、ＲＥＳ…受電共振回路、ＲＬ，ＲＬ２…負荷回路、ＶＧ…電源、Ｄ１ａ〜Ｄ１ｃ，Ｄ２ａ〜Ｄ２ｃ，Ｄ３ａ〜Ｄ３ｃ…距離、Ｖｄｅｔ１ａ〜Ｖｄｅｔ１ｃ，Ｖｄｅｔ２ａ〜Ｖｄｅｔ２ｃ，Ｖｄｅｔ３ａ〜Ｖｄｅｔ３ｃ…検出電圧、Ｖｅ１，Ｖｅ２，Ｖｅ３…入力電圧、Ｖｔ１ａ，Ｖｔ１ｂ，Ｖｔ２ａ，Ｖｔ２ｂ，Ｖｔ３ａ，Ｖｔ３ｂ…給電電圧、Ｖｒ１ａ〜Ｖｒ１ｃ，Ｖｒ２ａ〜Ｖｒ２ｃ，Ｖｒ３ａ〜Ｖｒ３ｃ…受電電圧、Ｖｈｉ１，Ｖｈｉ２，Ｖｈｉ３…上限受電電圧、Ｖｌｏ１，Ｖｌｏ２，Ｖｌｏ３…下限受電電圧、Ｖｔｈ１ａ，Ｖｔｈ１ｂ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ２ｂ，Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ３ｂ…閾値

Claims (8)

1. ワイヤレス給電装置が備える給電コイルからワイヤレス受電装置が備える受電コイルにワイヤレスにて交流電力を送電するためのワイヤレス電力伝送装置であって、
   前記ワイヤレス給電装置は、
   前記給電コイルと、
   前記給電コイルに交流電力を供給する電源回路と、を備え、
   前記ワイヤレス受電装置は、
   前記受電コイルと、
   前記受電コイルに接続されるとともに前記受電コイルと共振回路を構成するコンデンサと、
   負荷回路と、を備え、
   前記電源回路は、直流電力が出力される電源と、電圧変換回路と、前記電圧変換回路から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記電圧変換回路の入力側又は出力側を流れる電流の電流値を検出する電流検出回路と、を含み、
   前記電圧変換回路は、前記電源から供給される入力電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータを含む電圧変換部と、前記電圧変換部に接続される変圧制御部とを有し、
   前記変圧制御部は、前記電流検出回路によって検出された検出電流値に基づいて、前記給電コイルから伝送され前記受電コイルが受電する電力の電圧である受電電圧が所望の受電電圧の範囲を維持するように前記電圧変換部の変圧する電圧値を制御するワイヤレス電力伝送装置。
2. 前記電圧変換回路は、前記電源から供給される入力電圧を昇圧させる昇圧型の変換回路であって、
   前記電流検出回路は、前記電圧変換回路の入力側を流れる電流の電流値を検出し、
   前記変圧制御部は、前記検出電流値が第１の閾値以下の場合に、前記電圧変換部の昇圧する電圧値を上げ、前記検出電流値が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合に、前記電圧変換部の昇圧する電圧値を下げる請求項１に記載のワイヤレス電力伝送装置。
3. 前記電圧変換回路は、前記電源から供給される入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路であって、
   前記電流検出回路は、前記電圧変換回路の出力側を流れる電流の電流値を検出し、
   前記変圧制御部は、前記検出電流値が第１の閾値以下の場合に、前記電圧変換部の降圧する電圧値を上げ、前記検出電流値が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合に、前記電圧変換部の降圧する電圧値を下げる請求項１に記載のワイヤレス電力伝送装置。
4. 前記電圧変換回路は、前記電源から供給される入力電圧を昇降圧させる昇降圧型の変換回路であって、
   前記変圧制御部は、前記検出電流値が第１の閾値以下の場合に、前記電圧変換部の変圧する電圧値を上げ、前記検出電流値が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上の場合に、前記電圧変換部の変圧する電圧値を下げる請求項１に記載のワイヤレス電力伝送装置。
5. 前記電流検出回路は、第１の電流検出回路と、第２の電流検出回路と、を含み、
   前記第１の電流検出回路は、前記電圧変換回路の入力側を流れる電流の電流値を検出し、前記第２の電流検出回路は、前記電圧変換回路の出力側を流れる電流の電流値を検出し、前記電圧変換部が前記電源から供給される入力電圧を昇圧させる昇圧型の変換回路の場合に、前記第１の電流検出回路によって検出された検出電流値に基づいて、前記変圧制御部の昇圧する電圧値を制御し、
   前記電圧変換部が前記電源から供給される入力電圧を降圧させる降圧型の変換回路の場合に、前記第２の電流検出回路によって検出された検出電流値に基づいて、前記変圧制御部の降圧する電圧値を制御する請求項４に記載のワイヤレス電力伝送装置。
6. 前記負荷回路は、充電可能な蓄電部と、前記蓄電部の充電状態を監視する充電監視部と、前記受電コイルが受電した交流電力を直流電力に変換して出力する整流部と、前記整流部と前記蓄電部との間に配置されたスイッチ部と、前記スイッチ部のＯＮ・ＯＦＦ動作を制御するスイッチ制御部と、を含み、
   前記スイッチ制御部は、前記充電監視部により前記蓄電部が満充電と判定された場合に、前記スイッチ部をＯＦＦ状態に制御する請求項２〜５のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送装置。
7. 前記電源回路は、給電動作を制御する給電制御部をさらに備え、
   前記給電制御部は、前記検出電流値が前記第１の閾値よりも小さい第３の閾値以下の場合に、給電動作を停止させる請求項６に記載のワイヤレス電力伝送装置。
8. 前記変圧制御部は、前記電圧変換部の変圧する電圧値を制御する動作を連続的に実行する請求項１〜７のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送装置。

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