WO2014119389A1

WO2014119389A1 - 非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法

Info

Publication number: WO2014119389A1
Application number: PCT/JP2014/050812
Authority: WO
Inventors: 宮内靖; 戸高義弘; 井戸寛; 田中淳史
Original assignee: 日立マクセル株式会社
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2014-08-07

Abstract

　送電コイル(2)を含む送電共振器を有する送電装置１と、受電コイル(4) を含む受電共振器を有する受電装置(3)とを備え、送電コイルと受電コイル間で電力を伝送する非接触電力伝送装置。送電装置は、送電共振器に供給する高周波電力の大きさ及び周波数の設定を制御する送電制御部(15)と、当該高周波電力に対する応答に基づき、送電共振器の共振周波数に対応した因子に関わる伝送特性を検出する伝送特性検出部(20)と、送電コイル前方の磁束到達範囲が基準状態にあるときの伝送特性を基準特性として記憶する基準特性記憶部(21)と、伝送特性検出部が検出する伝送特性を基準特性と比較する伝送特性比較部(22)とを備える。伝送特性比較部による比較に基づき、送電コイルからの電力伝送に影響する要因の状態を判定するための機能を有する。状態検出専用のコイルが不要な簡単な構成により、送電装置が単独で状態を検出する機能が得られる。

Description

非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法

　本発明は、送電コイルと受電コイル間の電力の伝送を、非接触（ワイヤレス）で行う非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法に関する。

　非接触で電力を伝送する方法として、電磁誘導（数１００ｋＨｚ）を利用した電磁誘導型、電界または磁界共鳴を利用した電界・磁界共鳴型、電波（数ＧＨｚ）によるマイクロ波送電型、あるいは可視光領域の電磁波（光）によるレーザ送電型が知られている。この中で既に実用化されているのは、電磁誘導型である。これはトランス結合を利用した簡易な回路構成で実現可能であるが、送電距離が短いという課題もある。

　送電距離が短くても、非接触電力伝送の利点として、送電側と受電側との間に空隙や、非磁性、非金属の物体が介在しても電力を伝送できることが挙げられる。例えば、非金属の壁とか窓のガラス等を挟んでも、それに穴を開けることなく電力伝送できる。しかし、送電側と受電側の距離を大きくすると、磁束等が発散して受電側に導かれる量が少なくなり、効率よく電力を供給することが困難となってくる。

　電界・磁界共鳴型の電力伝送は、２ｍ程度の近距離伝送が可能であり、送電距離の問題を解決するために有効である。このうち、電界共鳴型の場合、伝送経路中に手などを入れると、人体が誘電体であるため、エネルギーを熱として吸収して誘電体損失を生じる。これに対して磁界共鳴型の場合、人体がエネルギーをほとんど吸収せず、誘電体損失を避けることができる。

　図１８は、従来の磁界共鳴を利用した非接触電力伝送装置の一般的な構成の概略を示した図である。送電装置１は送電コイル２を備え、受電装置３は受電コイル４を備えている。送電コイル２は、ループコイル２ａと送電共振コイル２ｂを組み合わせて構成される。受電コイル４は、ループコイル４ａと受電共振コイル４ｂを組み合わせて構成される。送電装置１のループコイル２ａには、高周波電力ドライバーを含む給電回路５が接続され、交流電源６の電力が送電可能な高周波電力に変換されて供給される。受電装置３のループコイル４ａには、整流器を含む受電回路７を介して、例えば充電池等の負荷８が接続される。

　ループコイル２ａは、給電回路５から供給される電気信号により励起され、電磁誘導により送電共振コイル２ｂに電気信号を伝送する。送電共振コイル２ｂは、ループコイル２ａから出力された電気信号に基づいて磁界を発生させる。送電共振コイル２ｂに供給された電力は、磁界共鳴により受電共振コイル４ｂに非接触で伝送される。伝送された電力は、受電共振コイル４ｂから電磁誘導によりループコイル４ａへ伝送され、受電回路７の整流器により整流されて負荷８に供給される。

　送電共振コイル２ｂは、共振周波数ｆ０＝１／｛２π（ＬＣ）^1/2｝（Ｌは送電共振コイル２ｂのインダクタンス、Ｃは浮遊容量を示す）において磁界強度が最大となる。送電共振コイル２ｂが構成する送電共振回路と、受電共振コイル４ｂが構成する受電共振回路の共振周波数は同一に設定される。更に、コイル間距離やループコイル間距離を調整し整合をとることにより、効率のよい電力伝送を行うことができる。

　このような非接触電力伝送装置は、電気自動車（ＥＶ）などへの適用が進められている。あるいは、通常の住居等に用いられている厚い壁を介在させた非接触電力伝送も可能である。但し、非接触電力伝送を行う際、送電装置と受電装置の間の空間に例えば金属が介在すると、電力伝送に対する障害要因（以下、単に「障害要因」と記述する。）となる。すなわち、磁場の影響により金属が異常加熱したり、電力伝送効率が低下してしまう惧れがある。そこで、例えば特許文献１には、送電装置と受電装置の間の空間に金属等の障害要因が存在するかどうかを検出して、もし障害要因が存在する場合には電力伝送を停止する制御を行うように構成した装置が開示されている。

　また、厚い壁を介在させた非接触電力伝送を行う場合には、屋内の送電側から容易に行き来できない屋外に受電装置を設置する機会も増加する。そのため、送電装置と受電装置の相互位置関係の視認や確認が困難であり、装置の取り付けや運転開始に困難を伴うことになる。例えば、送電を開始する際に、相手の受電装置が配置されているのか、又は、充電可能な位置に設置されているのか不明であれば、送電を不用意に開始できない。

　この問題に関連して、特許文献２には、送電コイルの近傍に磁界強度を測定するセンサを配置することが開示されている。すなわち、磁界強度センサにより、壁越しでの非接触電力伝送を行う際に双峰特性等の特性を検出し、それに応じて伝送を制御する。双峰特性の場合、２つのピーク周波数の内、高い側の周波数で電力を転送すれば、送電と受電コイル間の磁界強度が最低となる。従って、この状態に設定することにより、壁等を通した適切な電力伝送が可能であることが示唆されている。

　特許文献２の記載によれば、磁界強度測定センサ出力により双峰特性等が得られれば相手側が存在するものと判断でき、更に、高域側の周波数で送電すれば、送電コイルと受電コイルの間に磁界強度が最低となる部分が生じるので、壁越しでの給電に好適であると判断できることが示唆される。

　また、特許文献３には、送電側の電力供給コイルの背面に磁性体を、受電側の電力取出コイルの背面にも磁性体を配置した構成が開示されている。これにより、磁界の分布を、より双方の送電コイルと受電コイル側に変位させて強い結合を発生させることが可能となり、電力の伝送効率が向上する。特許文献３ではこのような構成により、壁等に送電部を埋め込む例が記載されている。

特開２０１２－７５２００号公報特開２０１０－２３９８４７号公報特開２０１０－２３９８４８号公報

　特許文献１及び２に開示された装置においては、電力伝送に使用する送電コイルと受電コイル以外に、障害要因の状態を検出するための専用コイル、あるいは電界強度測定センサを設ける必要があり、コスト増加や構成の煩雑さを招く。更に、電力伝送用コイルと障害要因検出用コイルは、共振周波数を異ならせる必要があり、制御系が複雑になる。従って、障害要因の存在等の、送電コイルからの電力伝送に影響する要因の状態を検出するための状態検出専用コイルを用いることは望ましくない。

　また、送電コイルと受電コイル間の空間が空気の場合には、障害要因が介在していても取り除けば問題ない。しかし、例えば壁などの介在物を介して非接触電力伝送を行う場合には、壁中に障害要因が存在しても、壁から障害要因を簡単に取り除くことができない。そこで、障害要因による影響を回避できる箇所を探して伝送を行うことになる。

　例えば、鉄筋が入ったコンクリート壁を介して非接触電力伝送を行う場合には、送電コイルと受電コイルの配置を適切に行わなければ、実用的に十分な電力伝送効率を得ることができない。しかしながら、特許文献１及び２には、そのような場合に適した非接触電力伝送方法に関する開示はない。

　更に、特許文献２の開示に従い、磁界強度が最低の部分を壁の部分に設定することは、電界強度が高くなる部分を壁の中央に設定することに相当する。そのため、壁が誘電体として作用する場合は誘電体損失を生じ、伝送効率の低下を招くことになる。従って、伝送効率の向上が困難な構成となり、無線給電に好適な方法とは言い難い。

　また、特許文献３の構成の場合は、送電装置に対して壁を挟んだ受電装置の配置を検出する手段を持たないため、受電装置の配置が適切か否かを判断することができない。従って、壁を挟んだ状態での電力伝送効率の向上には有効であっても、受電装置の設置状態が不適切であれば、それを生かすことができない。

　以上のような従来技術の問題点を解決するために、本発明は、状態検出専用のコイルが不要な簡単な構成により、送電装置が単独で電力伝送に影響する要因の状態を検出する機能を有する非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。

　本発明は、また、鉄筋などの障害要因を含んだ介在物を介して非接触電力伝送を行う場合に、送電コイルと受電コイルの適切な配置を容易に決定して、実用的に十分な電力伝送効率を安定して得ることが可能な非接触電力伝送方法を提供することを目的とする。

　本発明は、さらに、送電装置に対する壁を隔てた受電装置の配置状態を、専用のセンサが不要な簡単な構成で検出し、安定した電力伝送を可能とした非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法を提供することを目的とする。

　本発明の非接触電力伝送装置は、送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置とを備え、前記送電コイルと前記受電コイル間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する。

　上記課題を解決するために、本発明の非接触電力伝送装置は、前記送電装置が、前記送電共振器に供給する高周波電力の大きさ及び周波数の設定を制御する送電制御部と、前記送電制御部が制御する高周波電力に対する応答に基づき、前記送電共振器の共振周波数に対応した因子に関わる伝送特性を検出する伝送特性検出部と、前記送電コイル前方の磁束到達範囲が基準状態にあるときの前記伝送特性を基準特性として記憶する基準特性記憶部と、前記伝送特性検出部が検出する前記伝送特性を前記基準特性と比較する伝送特性比較部とを備え、前記伝送特性比較部による比較に基づき、前記送電コイルからの電力伝送に影響する要因の状態を判定するための機能を有することを特徴とする。

　本発明の非接触電力伝送方法は、送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置とを用い、前記送電コイルと前記受電コイル間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する方法である。

　上記課題を解決するために、本発明の非接触電力伝送方法は、所定の大きさ及び所定周波数に設定した高周波電力を前記送電共振器に供給し、前記送電共振器の応答に基づいて、前記送電共振器の共振周波数に対応した因子に関わる伝送特性を検出する伝送特性検出ステップと、前記送電コイル前方の磁束到達範囲が基準状態にある状態で前記伝送特性検出ステップによって測定された前記伝送特性を基準特性として記憶する基準特性記憶ステップと、前記伝送特性検出ステップによって検出される前記伝送特性を、記憶されている前記基準特性と比較する伝送特性比較ステップと、前記伝送特性比較ステップによる比較に基づき、前記送電コイルからの電力伝送に影響する要因の状態を判定する状態判定ステップとを備えたことを特徴とする。

　本発明によれば、送電コイルを利用して送電共振器の共振周波数等の伝送特性を検出し、その変化に基づいて、電力伝送に影響する要因の状態を判定する。これにより、状態検出専用のコイルが不要な簡単な構成を採用しながら、送電装置が単独で状態を検出する機能を持つことができる。

　それにより、壁などの介在物を通して非接触で電力伝送を行う前に予め、金属などの障害要因の影響を送電装置のみにより検出し、送電コイルと受電コイルの適切な配置を容易に決定して、十分な電力伝送効率を安定して得ることが可能である。

　あるいは、非接触電力伝送を行う前に、専用のセンサが不要な簡単な構成で共振電圧周波数特性を測定し、無負荷時の共振電圧周波数特性と比較して、その結果に応じた電力伝送動作の制御を行うことができる。それにより、壁を隔てて相手側を視認できなくても、安定した電力伝送が可能となる。

図１は、実施の形態１における非接触電力伝送装置の構成を示す模式断面図図２は、同非接触電力伝送装置を構成する送電装置を示すブロック図図３Ａは、同送電装置の送電共振コイルに金属が近づいた場合のインダクタンスＬの変化を調べるための測定系を示す模式断面図図３Ｂは、同送電装置の送電共振コイルに金属が近づいた場合のインダクタンスＬの変化を示す図図４Ａは、同送電装置の送電共振コイルに金属が近づいた場合の共振周波数ｆｒの変化を調べるための測定系を示す模式断面図図４Ｂは、同送電装置の送電共振コイルに金属が近づいた場合の共振周波数ｆｒの変化を示す図図５は、同非接触電力伝送装置における障害要因を検出する動作の一例を示すフローチャート図６は、鉄筋が配置されたコンクリート壁を通して電力伝送する場合の配置例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図図７Ａは、実施の形態２における非接触電力伝送方法に関し、メッシュ間隔Ｗで配置された鉄筋に対する送電共振コイルの配置関係を示す図図７Ｂは、図７Ａとは異なるメッシュ間隔Ｗで配置された鉄筋に対する送電共振コイルの配置関係を示す図図７Ｃは、更に他のメッシュ間隔Ｗで配置された鉄筋に対する送電共振コイルの配置関係を示す図図８Ａは、実施の形態２における非接触電力伝送方法の第１態様に基づく鉄筋に対する送電共振コイルの配置関係を示す図図８Ｂは、同第１態様に基づき測定した伝送効率の比率Ｄ／Ｗに対する依存性を示す図図９Ａは、実施の形態２における非接触電力伝送方法の第２態様に基づく鉄筋に対する送電共振コイルの配置関係を示す図図９Ｂは、同第２態様によって測定した伝送効率の比率Ｄ／Ｗに対する依存性を示す図図１０Ａは、実施の形態２における非接触電力伝送方法の第３態様に基づく鉄筋に対する送電共振コイルの配置関係を示す図図１０Ｂは、同非接触電力伝送方法の第４態様に基づく鉄筋に対する送電共振コイルの配置関係を示す図図１０Ｃは、同非接触電力伝送方法の第５態様に基づく鉄筋に対する送電共振コイルの配置関係を示す図図１１は、実施の形態３における非接触電力伝送装置のブロック図図１２は、同非接触電力伝送装置の共振電圧の周波数特性の変化を示す波形図図１３は、実施の形態４における非接触電力伝送装置を構成する受電装置のブロック図図１４Ａは、実施の形態５における非接触電力伝送装置の送電装置に含まれる給電回路を構成する出力回路を示す回路図図１４Ｂは、同送電装置に含まれる共振電圧検出部の構成例を示す回路図図１５Ａは、同送電装置に含まれる共振電圧検出部の他の構成例を示す回路図図１５Ｂは、同送電装置のケーブル延長型の構成例を示す概念図図１６は、実施の形態５におけるケーブル延長型の受電装置の構成例を示す概念図図１７は、実施の形態６における受電装置に含まれる受電電圧調整部の構成例を示す回路図図１８は、従来例の非接触電力伝送装置の構成を示す模式図

　本発明の非接触電力伝送装置は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。

　すなわち、前記伝送特性として、前記送電共振器の共振周波数、前記送電コイルのインダクタンス、または、前記送電コイルの共振電圧を用いる。

　また、非接触電力伝送装置の具体的な態様の第１例として、前記基準特性記憶部は、前記送電コイル前方の磁束到達範囲に介在物が存在しない開放時の前記伝送特性を前記基準特性として記憶し、前記伝送特性比較部は、前記送電コイル前方の磁束到達範囲における介在物の存在の有無に応じた前記伝送特性の変化を検出し、前記伝送特性比較部による検出結果に基づき、前記介在物内に存在する障害要因による電力伝送に対する影響の程度を検出する構成とする。

　また、第１例の構成において、前記送電装置は、前記送電共振器の共振周波数を可変とする共振周波数調整部を備え、前記伝送特性検出部は、前記送電共振器の共振周波数を検出するように構成され、前記送電制御部は、前記介在物を介して電力伝送を行う際に、前記送電装置を前記介在物の面に固定した時に前記送電共振器の共振周波数が所定の値から変化した場合には、前記送電装置を介在物に取り付ける前の共振周波数に戻すように前記共振周波数調整部を制御する構成とする。

　上記構成において、送電共振器の共振周波数を検出する構成の例として、高周波電力ドライバーから送電コイルへの印加周波数をマイコンにより変化させ、その時の送電コイルの共振電圧が最大となる周波数をマイコンにより求める構成を採用する。即ち、送電コイルの共振電圧が最大となる時の周波数が共振周波数となる。また、共振周波数調整部として、例えば、高周波電力ドライバーの発振周波数を変えたり、送電共振器のインダクタンスや共振容量を変える構成を採用する。

　また、より具体的な態様の第２例として、前記伝送特性検出部は、前記伝送特性として前記送電共振器の共振電圧周波数特性を検出し、前記基準特性記憶部は、前記受電装置の非配置状態で測定された無負荷時の前記共振電圧周波数特性を前記基準特性として記憶し、電力伝送の開始時に、前記送電制御部は、前記伝送特性検出部により前記共振電圧周波数特性を検出させ、前記伝送特性比較部により前記基準特性と比較させて、その比較結果に応じた電力伝送動作の制御を行う構成とする。

　また、第２例の構成において、前記送電制御部は、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が、（ａ）前記無負荷時の共振電圧周波数特性に相当する場合、（ｂ）前記無負荷時の共振電圧周波数特性のピーク周波数ｆ０と同様の周波数であってより低い電圧のピークを有する場合、または（ｃ）単峰特性で前記ピーク周波数ｆ０と異なる周波数にピークを有する場合は、送電を停止する制御を行う構成とする。これにより、非接触電力伝送には不適合な状態で送電を開始したために不都合な事態が発生することを回避することができる。

　また、前記送電制御部は、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が双峰特性を示した場合は、前記高周波電力の周波数を双峰特性のピークの一方に設定して送電を開始するように制御する構成とする。これにより、非接触電力伝送には適切な状態で送電を行うことができる。

　また、前記送電装置と前記受電装置は、相互に情報通信を行うための送電側応答部及び受電側応答部を各々備え、前記送電制御部は、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が、前記無負荷時の共振電圧周波数特性のピーク周波数ｆ０と同等の周波数であって、より低い電圧のピークを有する場合に、前記周波数ｆ０で小電力の送電を行い、前記小電力の送電に応じて、前記受電装置から受電中であることを示す応答を受信した場合は送電電力を増大させて通常の電力で送電を継続し、応答が無い場合は送電を停止するように制御する。これにより、非接触電力伝送には適切な状態を確認して送電を行うことができる。

　上記いずれかの構成において、前記送電制御部は、前記伝送特性を検出する際は、前記高周波電力を、通常の電力伝送中に設定する前記高周波電力よりも小さく設定するように制御する。これにより、送電コイルと受電コイルが結合していない場合等に、送電コイルの無負荷状態によって、送電共振器の共振電圧が共振容量の許容電圧値を超えてしまうことを回避することができる。

　また、前記送電制御部は、前記伝送特性を検出するときに、前記高周波電力を一定の大きさに設定し、かつ周波数をスイープさせながら前記送電共振器に供給するように制御する。

　また、前記受電装置の受電回路モジュールは、伝送される高周波の電力を整流し直流電力に変換する検波回路と、検波した出力電圧を一定に保つ制御を行う受電電圧調整部と、蓄電部とを備え、前記受電電圧調整部は、降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータを備え、前記検波回路の検波電圧が設定値以上とならないように、前記ＤＣ－ＤＣコンバータにより前記蓄電部に検波電力を伝送する制御を行う。これにより、良好な伝送効率を維持して非接触電力伝送を行うことができる。

　また、前記受電回路モジュールは、前記蓄電部の充電電圧を検出し、検出された前記充電電圧が設定値を超えたときに、前記ＤＣ－ＤＣコンバータの変換動作を抑制するように構成される。

　また、前記受電装置は、受電電力を負荷に流して消費する過電圧制限部を備え、前記過電圧制限部は、前記検波回路の検波電圧が前記設定値を超えたときに動作して、余分の受電電力を負荷に流して消費する。これにより、受電コイルの検波出力が上昇してＤＣ－ＤＣコンバータの定格入力電圧を超えてしまうことによる回路の破損を回避できる。

　この場合、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記蓄電部が満充電となったときに、変換動作を停止するように構成することができる。過電圧制限部の作用により、検波電圧の上昇によるＤＣ－ＤＣコンバータ回路の破損を回避できるからである。

　また、前記ＤＣ－ＤＣコンバータと前記蓄電部の間に、前記蓄電部から前記ＤＣ－ＤＣコンバータへの電力の逆流を防止する保護部を挿入する。

　また、前記保護部を流れる電流が順方向であるか否かを検出し、順方向であることを検出した場合に、前記保護部を短絡させる短絡制御部を備える。

　本発明の非接触電力伝送方法は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。

　すなわち、具体的な態様の第１例として、基準特性記憶ステップでは、前記送電コイル前方の磁束到達範囲に介在物が存在しない開放時の前記伝送特性を前記基準特性として記憶し、前記状態判定ステップでは、前記電力伝送に影響する要因の状態として、前記介在物内に存在する障害要因による電力伝送に対する影響の程度を検出し、非接触電力伝送を行う前に、前記送電装置のみを用いて前記状態判定ステップを行う。

　また、第１例の方法において、前記介在物を介して電力伝送を行う際に、前記送電装置のみを前記介在物の一方の側に配置し、前記介在物の他方の側には前記受電装置が配置されていない状態で、前記送電装置のみを用いて前記障害要因による電力伝送に対する影響の程度を検出する。

　また、前記状態判定ステップによる検出結果に基づき、前記送電装置を当該影響の最小の位置に配置し、前記送電装置の位置に対向させて前記受電装置を配置することにより、前記送電コイルと前記受電コイル間の電力伝送効率が最大となるように前記送電装置と前記受電装置の位置を調整する。

　また、第１例の方法により、鉄筋コンクリート造の壁のように、壁の中に鉄筋が入っている場合においても、電力伝送を適切に行うことが可能である。例えば、外壁に使われている鉄筋コンクリート内の鉄筋（主筋やあばら筋など）が異形棒鋼１０Ｄ（直径は約１０ｍｍ）の場合の間隔は、住宅公庫基準では３００ｍｍ以内と言われている。しかし、最近ではフラット３５や長期優良住宅では１００ｍｍ程度と狭い間隔で施工されている住宅も多くなっている。そこで、電力伝送を行おうとする壁の中にある鉄筋の間隔に応じて送電コイルの直径を変える。具体的には、以下のとおりである。

　すなわち、前記介在物中に前記障害要因として金属がメッシュ状に配置され、かつ前記金属同士の交差部分が導通状態である場合に、前記金属のメッシュ間隔Ｗ、前記送電コイルの直径Ｄが、Ｄ／Ｗ≦１の関係を満足するように設定することが好ましい。これにより、実用的に十分な電力伝送効率を得ることができる。ただし、この条件は、送電コイル近くの各鉄筋が交差している部分が両方の鉄筋同士で導通している場合に適用する。この場合には、鉄筋の交差部の状態に応じて電力伝送効率が異なるので、送電装置を取り付ける際に、電力伝送効率が高い場所を探索する必要がある。

　一方、送電コイルの近辺における各鉄筋の交差部で両方の鉄筋同士が導通しないように絶縁処理が行われている場合には、より広いＤ／Ｗの範囲で実用的に十分な電力伝送効率を得ることができる。

　すなわち、前記介在物中に前記障害要因として表面を絶縁処理した金属がメッシュ状に配置された場合に、前記金属のメッシュ間隔Ｗ、前記送電コイルの直径Ｄが、Ｄ／Ｗ≦２の関係を満足するように設定することが好ましい。この条件を満たしていれば、どの位置に送電コイルを固定しても同様な電力伝送効率が得られる。

　この場合に、前記絶縁処理した金属が前記メッシュ状の一方向のみに配置された前記介在物を介して電力伝送を行うことができる。これにより、全ての鉄筋に絶縁処理を施したものを用いる場合に比べて、絶縁処理をした鉄筋は半分の本数で済む。一般的に鉄筋を絶縁処理する為にはコストが上昇するので、このように絶縁処理した鉄筋の本数を少なくすることが望ましい。

　また、前記絶縁処理した金属が前記メッシュ状の一方向のみに、かつ１本置きに配置された前記介在物を介して電力伝送を行うことができる。これにより、絶縁処理した鉄筋の本数を更に少なくすることができる。

　また、前記金属同士の交差部分のみが絶縁処理された前記介在物を介して電力伝送を行うことができる。これにより、鉄筋の絶縁処理に要するコストを更に低減することができる。

　非接触電力伝送を行う際に、壁が鉄筋コンクリート造の場合には電力伝送効率は下がるものの、熱を発生する金属（鉄筋）の周りがコンクリートで囲まれている為に、空気中に比べて温度上昇が抑制されるものと思われる。従って、本発明の非接触電力伝送方法を適用して、極力金属の影響の少ない場所を選んで送電コイルと受電コイルを配置することにより、実用的な電力伝送が可能になる。

　なお、介在物として、鉄筋の入ったコンクリート壁に限らず、窯業サイディングやモルタルなどを使った壁や、木材を使用した壁が介在する状況、あるいは壁の中に水が充填されている状況において、障害要因が存在する可能性がある場合にも、本発明の非接触電力伝送方法を適用することができる。

　本発明の非接触電力伝送方法の具体的な態様の第２例として、前記伝送特性検出ステップでは、前記送電コイル両端の電圧を検出し、その検出出力に基づいて前記伝送特性として前記送電共振器の共振電圧周波数特性を検出し、基準特性記憶ステップでは、前記受電装置が配置されていない状態で前記伝送特性検出ステップによって検出された無負荷時の共振電圧周波数特性を前記基準特性として記憶し、非接触電力伝送を行う前に、前記伝送特性検出ステップにより送電開始前の前記共振電圧周波数特性を検出して、前記状態判定ステップによる判定結果に応じた電力伝送動作の制御を行う。

　また第２例の方法において、電力伝送に際して、先ず小電力で送電を行いながら前記伝送特性検出ステップを実行して、前記送電開始前の共振電圧周波数特性を測定し、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が双峰特性の場合、そのピーク周波数に合わせた周波数の高周波電力を送電し、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が単峰特性で、そのピーク周波数が記憶した前記無負荷時の共振電圧周波数特性のピーク周波数ｆ０と同等の場合は、前記小電力で送電を継続して前記受電装置からの応答を待ち、応答が無い場合は送電を停止し、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が単峰特性で、そのピーク周波数が前記無負荷時の共振電圧周波数特性のピーク周波数ｆ０とは異なる場合は送電を停止する。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例を示したものであり、本発明はこれに限定されるものではない。

　＜実施の形態１＞
　図１は、実施の形態１における非接触電力伝送装置の構成を示す模式断面図である。なお、図１８に示した従来例の非接触電力伝送装置と同様の要素については、同一の参照番号を付して、説明の繰り返しを簡略化する。

　この非接触電力伝送装置は、送電装置１と受電装置３を、壁９などの介在物を介して互いに向かい合わせて配置し、送電コイルと受電コイルの間の磁気結合等の作用、例えば磁界共鳴により非接触電力伝送を行うことが容易なように構成されている。

　送電装置１は、送電共振コイル２ｂに送電回路モジュール１０を接続して構成されている。送電回路モジュール１０は、交流電源６の電力を送電可能な高周波電力に変換する高周波電力ドライバー等を含んでいる。図示を省略するが、送電装置１にはシールド機能を設けることが望ましいので、送電回路モジュール１０及び送電共振コイル２ｂは金属で包囲されている。また、送電共振コイル２ｂと送電回路モジュール１０の間にはフェライトシートが設けられている。

　図１の装置では、送電コイルはループコイルを用いずに送電共振コイル２ｂのみで構成され、高周波ドライバーからの電力は送電共振コイル２ｂに直接供給される（直列共振）。場合によっては、送電用のループコイル２ａ（図１８参照）を設けても良い。図示は省略するが、送電共振コイル２ｂには共振容量が接続されて、送電共振器を構成している。共振容量としては、回路素子として可変コンデンサ（バリコンあるいはトリマコンデンサなど）あるいは固定コンデンサを接続してもよいし、浮遊容量を利用した構成としてもよい。

　受電装置３には、受電コイルとして受電共振コイル４ｂとループコイル４ａが組合わされて配置され、ループコイル４ａが受電回路モジュール１１に接続されている。受電回路モジュール１１は、検波回路、整流器等（不図示）を備えている。ループコイル４ａで得られた電力は、検波回路、整流器などを経て、高周波電力から直流電力に変換されて負荷８に供給される。負荷８としては、充電池、監視カメラ、電灯などを適用することができる。

　受電共振コイル４ｂには共振容量（不図示）が接続されて、受電共振器を構成している。共振容量としては、回路素子として可変コンデンサ（バリコンあるいはトリマコンデンサなど）あるいは固定コンデンサを接続してもよいし、浮遊容量を利用した構成としてもよい。図示は省略するが、受電用のループコイル４ａと受電回路モジュール１１の間には、フェライトシートが設けられている。また、場合によっては、受電用のループコイル４ａを用いないで、受電共振コイル４ｂと受電回路モジュール１１を直接接続してもよい。

　この非接触電力伝送装置により電力伝送を行う際に、送電装置１は、壁９の内壁面１２に送電共振コイル２ｂを対面させて設置される。受電装置３は、外壁面１３に受電共振コイル４ｂを対面させて設置される。図示した状態では、送電共振コイル２ｂと受電共振コイル４ｂの中心軸は、ほぼ一致している。

　図２は、送電装置１のブロック図であり、送電回路モジュール１０の具体的な構成が示される。送電回路モジュール１０に含まれる給電回路５は、高周波電力ドライバーを含み、送電共振コイル２ｂに接続されている。給電回路５には電流・電圧モニター部１４が接続されて、送電共振コイル２ｂに流れる電流や共振電圧などをモニターする。電流・電圧モニター部１４の出力信号は、送電制御部１５、及び特性変化検出部１６に供給される。給電回路５にはさらに、送電周波数設定部１７、及び送電電力設定部１８が接続されている。共振周波数調整部１９は、送電共振コイル２ｂの共振容量を調整して送電共振器の共振周波数ｆｒを可変とするために設けられている。

　送電周波数設定部１７は、給電回路５の高周波発振回路を調整して高周波電力の周波数を適宜設定する機能を有する。送電電力設定部１８は、給電回路５が給電する高周波電力の大きさを設定する機能を有する。高周波電力を可変とするためには、例えば、高周波電力をブリッジ回路等のスイッチング回路で生成する構成を採ることができる。その場合、高周波電力を可変とする手段としては、回路に印加する電圧を変化させるＰＡＭ制御、或いはスイッチング回路の駆動パルスのデューティ比を変更するＰＷＭ制御のいずれを採用してもよい。

　送電制御部１５は、給電回路５、特性変化検出部１６、送電周波数設定部１７、送電周波数設定部１８、及び共振周波数調整部１９を制御する。それにより、送電回路モジュール１０による通常の電力伝送、及び電力伝送前に行う障害検出の動作が実行される。その際、送電制御部１５は、送電周波数設定部１７及び送電電力設定部１８を制御して、送電共振器に供給する高周波電力の大きさ及び周波数を設定させる。通常の電力伝送時には、給電回路５及び共振周波数調整部１９が動作させられる。電力伝送前に行う障害検出の際には、給電回路５及び特性変化検出部１６が動作させられる。

　更に、図示しないが、送電装置１と受電装置３との相互間で情報を送受信するための通信回路等も設けられる。必要に応じて送電共振器の反射電力、送電共振器のインダクタンス等をモニターする要素を含んでも良い。

　特性変化検出部１６は、共振周波数検出部２０、基準特性記憶部２１、及び共振周波数比較部２２から構成される。

　共振周波数検出部２０は、送電共振器の共振周波数ｆｒを検出する。共振周波数ｆｒは、伝送特性の一例である。伝送特性は、送電共振器の共振周波数に対応した因子として定義され、送電制御部１５が制御する高周波電力を送電共振コイル２ｂに供給したときの応答に基づいて検出される。伝送特性としては、送電共振コイル２ｂのインダクタンス、または、送電共振コイル２ｂの共振電圧等、送電共振器の共振周波数に対応した他の因子の値を用いることも可能である。従って、共振周波数検出部２０は、伝送特性検出部の一例である。

　ここで、本発明においては、送電共振コイル２ｂの前方の磁束到達範囲内の領域が基準状態にあるときに得られる伝送特性を、基準特性として定義する。基準状態としては、電力伝送に影響する要因の状態を判定するための基準となる状態を適宜設定する。通常、電力伝送に影響する要因の存在あるいは状態の望ましい水準を、基準状態として設定する。例えば、送電共振コイル２ｂの前方の磁束到達範囲内の領域に、壁９のような介在物が存在しない状態を基準状態とし、その状態での伝送特性を基準特性として用いる。あるいは、送電装置１に対して、受電装置３が適切な位置関係にある場合を基準状態とし、そのときの伝送特性を基準特性として用いる場合もある。

　本実施の形態では、送電共振コイル２ｂの前方（受電装置３が配置される側）の磁束到達範囲に、壁９が介在しない開放状態を基準状態とする。従って、開放状態にあるときに共振周波数検出部２０が検出した開放時共振周波数ｆｒｏを基準特性として用い、基準特性記憶部２１に保存する。開放時共振周波数ｆｒｏは、予め、装置の製造工程等で測定して、基準特性記憶部２１に記憶する。あるいは、電力伝送を行う度に測定・記憶される構成としてもよい。一方、壁９等の介在物に対面させて送電共振コイル２ｂを配置したときに共振周波数検出部２０により検出される伝送特性として、遮蔽時共振周波数ｆｒｓを定義する。

　共振周波数比較部２２は、遮蔽時共振周波数ｆｒｓを開放時共振周波数ｆｒｏと比較して、開放時共振周波数ｆｒｏに対する遮蔽時共振周波数ｆｒｓの変化を検出する。上述の説明から判るように、共振周波数比較部２２は、検出される伝送特性を基準特性と比較して、その変化を検出する伝送特性比較部の一例である。

　特性変化検出部１６は、共振周波数比較部２２による遮蔽時共振周波数ｆｒｓの変化を検出した結果に基づき、壁９のような介在物中に存在する電力伝送に対する障害要因、例えば金属の存在、あるいはそれによる電力伝送に対する影響の程度を検出するように構成される。特性変化検出部１６は、本発明における一般的な定義によれば、共振周波数比較部２２が検出する伝送特性の基準特性からの変化に基づき、送電共振コイル２ｂの前方の磁束到達範囲内における電力伝送に影響する要因の状態を判定する機能を実現する手段である。

　共振周波数比較部２２による検出結果は、表示部２３に表示される。表示部２３は、障害要因による電力伝送に対する影響の程度を何らかの形態で電力伝送装置の操作者に報知するものであればよい。すなわち、表示に限らず、音響等により報知する構成としてもよい。あるいは、表示部２３を用いることなく、共振周波数比較部２２の出力信号に基づき、送電装置１と受電装置３の配置を自動的に調整する構成とすることもできる。

　共振周波数検出部２０は、上述のとおり、送電制御部１５による給電回路５の制御に応じて変化する電流・電圧モニター部１４の出力信号に基づき、送電共振器の共振周波数ｆｒを検出する。例えば、給電回路５から供給する高周波電力の周波数をマイコンにより特定の値で変化させ、それに応じて、送電共振コイル２ｂの共振電圧が最大となる周波数をマイコンにより算出する。送電共振コイル２ｂの共振電圧が最大となる時の周波数が、送電共振器の共振周波数ｆｒである。

　共振周波数調整部１９により送電共振器の共振周波数ｆｒを可変とするためには、送電共振器のインダクタンスや共振容量を変える構成を採用することができる。送電制御部１５は、電流・電圧モニター部１４によって検出された、送電共振コイル２ｂへの供給電力の電力量、あるいは、給電回路５内で電力を生成する回路、例えば高周波電力増幅アンプ、または電力を発生させるスイッチング回路に供給される直流電流の電流値に基づいて、共振周波数調整部１９の動作を制御する。すなわち、それらの値のいずれかが最大となるように、可変コンデンサなどを調整させる。

　これらの電力や電流は、共振系の周波数特性の特性曲線がピークの部分で、送信の電力値や電流値がピークとなるので、最大値制御により最も電力伝送量が増大する。送電の電力値は、給電回路５で消費される電流、電力に対応しているので、例えば電流値をモニターしておき、その電流値を最大にするように制御すれば、通常の電力伝送を最大の効率で行うことができる。このように、共振調整は最大点追跡制御を行うことになり、マイコン等を利用した制御回路の場合であれば、これに従って制御ソフトを作成しインプリメントすれば、共振調整制御系を構築できる。

　以上のように、本実施の形態の非接触電力伝送装置は、送電装置１及び受電装置３を、壁９などの介在物を介在させて配置する際の、当該介在物に含まれる障害要因による影響を検出する構成に特徴を有する。すなわち、壁９の内部や、送電装置１及び受電装置３を取付ようとする内壁面１２や外壁面１３周辺に、金属等の障害要因が存在することに起因する、電力伝送効率の低下の有無を検出する。障害要因による影響の検出は、送電装置１のみによって行われ、障害要因による送電共振器の共振周波数ｆｒの変化を利用する。

　例えば、送電共振コイル２ｂに金属が近づくとインダクタンスＬが小さくなり、結果的に共振周波数が高い方向へシフトするので、この共振周波数の変化を検出することにより、障害要因による影響を検出する。場合によっては、送電共振コイル２ｂのインダクタンスの変化や共振電圧の変化を検出しても良い。すなわち、上述のとおり、共振周波数検出部２０は、送電共振器の共振周波数に対応した因子の値である伝送特性を検出する伝送特性検出部の一例である。

　図３Ａは、送電共振コイル２ｂに、金属２４（この例では厚さ０．５ｍｍの銅板）が近づいた場合のインダクタンスＬの変化を調べるための測定系を示す。送電共振コイル２ｂを、インタクタンスＬを測定することができるＬＣメータ２５の測定端子に接続して測定を行う。送電共振コイル２ｂと金属２４の間隔を距離Ｘとする。距離Ｘの変化に対する、所定の周波数（例えば約１００ｋＨｚ）におけるインダクタンスＬの変化を求める。すなわち、金属２４を、遠く離れた位置から送電共振コイル２ｂに近付けていくと、ある距離Ｘから金属２４の影響を受けて、インダクタンスＬが変化し始める。

　そのときのインダクタンスＬの変化を図３Ｂに示す。図３Ｂに示すように、距離Ｘが小さくなるとともに、インダクタンスＬが小さくなっていく。実験の一例では、距離Ｘが１００ｍｍ付近からインダクタンスＬが変化し始めた。このようなインダクタンスＬの変化を調べることにより、金属２４による影響の有無を検出することができる。

　図４Ａは、送電共振コイル２ｂに、金属２４（この例では厚さ０．５ｍｍの銅板）が近づいた場合の共振周波数の変化を調べるための測定系を示す。この測定系では、送電共振コイル２ｂの両端に、共振容量としてフィルムコンデンサ（不図示）が取り付けられている。ループコイル２ａの両端を、共振周波数を測ることができるＶＮＡ（ベクトルネットワークアナライザ）２６の測定端子に接続して測定を行う。送電共振コイル２ｂと金属２４の間隔を距離Ｘとする。距離Ｘの変化に対する、共振周波数の変化を測定する（Ｓパラメータ：Ｓ２１）。すなわち、金属２４を、遠く離れた位置から送電共振コイル２ｂに近付けていくと、ある距離から金属２４の影響を受けて、共振周波数ｆｒが変化し始める。

　そのときの共振周波数ｆｒの変化を図４Ｂに示す。図４Ｂに示すように、距離Ｘが小さくなるとともに、共振周波数ｆｒが大きくなっていく。これは、図３Ｂに示したように、インダクタンスが小さくなった影響による。すなわち、共振周波数ｆは、ｆ＝１／｛２π（ＬＣ）^1/2｝で決まるので、金属２４が近づいてインダクタンスＬが小さくなることにより、結果的に共振周波数が大きくなる。実験の一例では、インダクタンスＬの変化と同様、距離Ｘが１００ｍｍ付近から徐々に共振周波数が変化し始めた。このような共振周数の変化を調べることにより、金属２４による影響の有無を検出することができる。

　実際に送電装置１を用いた場合の、送電共振器の共振周波数ｆｒを調べるためには、上述のように、給電回路５から送電共振コイル２ｂへの印加周波数をマイコンにより種々変化させ、その時の送電共振コイル２ｂの共振電圧が最大となる時の周波数をマイコンにより求めれば良い。即ち、送電共振コイル２ｂの共振電圧が最大となる時の周波数が送電共振器の共振周波数ｆｒである。

　図５は、本実施の形態の非接触電力伝送装置により障害要因を検出する動作の一例を示すフローチャートである。図１に示したように、送電装置１と受電装置３の間に壁９を介在させて電力伝送を行う場合に、金属２４などの障害要因による影響を検出して、影響のない場所に送電装置１を取り付けるまでの手順の一例を示す。この手順により、送電装置１や受電装置３を取り付ける前に、送電装置１のみを用いて、送電共振コイル２ｂと受電共振コイル４ｂ間に存在する金属２４などの障害要因を検出することができる。

　まず、壁９などの介在物が存在しない状態で、送電共振器の開放時共振周波数ｆｒｏを求める（ステップＳ１）。開放時共振周波数ｆｒｏは、基準特性記憶部２１に記憶される。なお、開放時共振周波数ｆｒｏは、装置の製造工程等で測定され、基準特性記憶部２１に記憶されていれば、必ずしも、電力伝送を行う度にステップＳ１を実行する必要はない。

　次に、送電装置１を、金属などの障害要因を含む可能性のある壁９の内壁面１２に対して、送電共振コイル２ｂが壁９に対面した状態に仮固定する（ステップＳ２）。障害要因検出の結果が即座に出る場合には、手で持った状態でも良く、仮固定する必要はない。次に、送電装置１を内壁面１２に接触させた状態で、送電共振器の遮蔽時共振周波数ｆｒｓを測定する（ステップＳ３）。そして、直ちに共振周波数ｆｒｏ及びｆｒｓの値をマイコンにより比較する（ステップＳ４）。

　比較の結果、開放時共振周波数ｆｒｏに対する遮蔽時共振周波数ｆｒｓの変化量が、予め設定した規定値（例えば１％）未満であれば（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、その位置に送電装置１を本固定する（ステップＳ５）。一方、遮蔽時共振周波数ｆｒｓの変化量が１％以上の場合は（ステップＳ４、Ｎｏ）、金属の影響を受けている可能性がある。従って、別の場所に送電装置１を移動させて仮固定する（ステップＳ６）。更に、ステップＳ３に戻って、その位置で遮蔽時共振周波数ｆｒｓを測定し、共振周波数ｆｔ０と比較する（ステップＳ４）。そして、開放時共振周波数ｆｒｏに対する遮蔽時共振周波数ｆｒｓの変化量が１％未満となるまで、ステップＳ６、Ｓ３、Ｓ４を繰り返す。

　開放時共振周波数ｆｒｏに対する遮蔽時共振周波数ｆｒｓの変化量の規定値は、取り付けようとする壁９及びコイル特性に応じて予め決めておく。あるいは、ステップＳ４における比較では、ｆｒｏに対するｆｒｓの変化量ではなく、ｆｒｏとｆｒｓの差（絶対値）を算出しても良い。例えば、ｆｒｏが２４０ｋＨｚでｆｒｓが２４２ｋＨｚであった場合、この差２ｋＨｚを予め決めておいた規定値と比較すればよい。

　このようにして送電装置１の位置が固定されれば、次は反対側の外壁面１３に受電装置３を取り付ける。この時、受電装置３を種々移動させてその位置での受電パワーを求め、その受電パワーが最大となる最適位置で受電装置３を固定することが好ましい。最適位置を決めるための送電パワーは、実際に電力伝送を行うときの送電パワーよりも小さい方が安全面から好ましい。この時、必要に応じて受電パワーのデータを通信により送電装置１に送ってもよい。最終的には、送電装置１と受電装置３の両方を壁９に固定した後、電力伝送を開始する。

　なお、上述のようにして送電装置１を壁９に固定した時に、送電共振器の共振周波数が所定の値から変化した場合には、送電装置１を介在物に取り付ける前の共振周波数に戻すように共振周波数調整部１９を制御する構成としてもよい。

　以上のように、本実施の形態によれば、障害要因検出専用のコイルが不要な簡単な構成により、送電装置１に、単独で障害要因を検出する機能を与えることができる。これにより、壁９などの介在物を介した非接触の電力伝送の実施に先立って、送電共振コイル２ｂと受電共振コイル４ｂ間に介在する惧れのある金属などの障害要因を、受電装置３を配置することなく送電装置１のみで検出することができる。

　＜実施の形態２＞
　実施の形態２における非接触電力伝送方法について、図６～図１０Ｃを参照して説明する。本実施の形態は、送電コイルと受電コイルとの間にメッシュ状に金属が配置された介在物、例えば、鉄筋コンクリート壁を介在させて電力伝送する場合に適した非接触電力伝送方法に関する。

　電磁誘導方式や従来の磁界共鳴方式では、送電コイルと受電コイルとの間に障害要因が検出された場合には送電は行われない。従って、鉄筋コンクリート壁のような金属が入った壁を介在させて電力伝送することは考慮されていない。しかし、本発明者らの実験に基づく知見によれば、送電に用いるコイルの大きさ、壁内にある鉄筋の間隔、あるいは鉄筋が交差している部分での接触状態（導通しているか絶縁しているか）等と、送電コイル及び受電コイルの配置の関係が、磁界共鳴方式における電力伝送効率に大きく影響している。

　図６は、実験例として、鉄筋２７が配置されたコンクリート壁を介在させて電力伝送する場合の、鉄筋２７と、送電共振コイル２ｂ及び受電共振コイル４ｂの配置関係の一例を示す。コンクリート壁の図示は省略されている。（ａ）は、コンクリート壁内に鉄筋２７（直径ｄ）が、距離Ｗの間隔でメッシュ状に、すなわち、メッシュ間隔Ｗで配置されている場合の、送電共振コイル２ｂ側から見た正面図を示す。（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図を示す。鉄筋２７を介在させて、送電共振コイル２ｂに対向させて受電共振コイル４ｂが配置されている。ここでは、送電共振コイル２ｂの直径Ｄ（以下、「コイル径」と記述する）がメッシュ間隔Ｗと同じ場合が示されている（Ｄ＝Ｗ）。送電共振コイル２ｂと受電共振コイル４ｂ間の距離はＸとし、鉄筋２７は送受電コイル間の中央部に配置されている。

　図７Ａ～図７Ｃに、鉄筋２７がメッシュ状に挿入された壁を介在させて、非接触で電力伝送を行う場合の、種々の態様での送電共振コイル２ｂと鉄筋２７の位置関係を示す。ここでは、コイル径Ｄがすべて２００ｍｍで固定であり、鉄筋２７のメッシュ間隔Ｗのみが異なる。図７Ａは、メッシュ間隔Ｗに対するコイル径Ｄの比率が、Ｄ／Ｗ＝０．７の場合の一例を示す。すなわち、メッシュ間隔Ｗを３００ｍｍとしている。図７Ｂは、比率Ｄ／Ｗ＝１．０の場合の一例を示す。すなわち、メッシュ間隔Ｗを２００ｍｍとしている。図７Ｃは、比率Ｄ／Ｗ＝２．０の場合の一例を示す。すなわち、メッシュ間隔Ｗを１００ｍｍとしている。

　図７Ａ～図７Ｃの（ａ）～（ｃ）は各々、送電共振コイル２ｂが鉄筋２７に対して異なる３種類の部位に配置された場合の相互関係を示す。すなわち、Ｄ／Ｗの各比率の場合に、（ａ）は送電共振コイル２ｂが空白部に、（ｂ）は１本部に、（ｃ）は十字部に配置された状態を示す。ここで、「空白部」とは、鉄筋２７同士が交差しているメッシュ（四角形）の中心位置に相当する部位を意味する。「１本部」とは、鉄筋２７同士が交差しているメッシュ（四角形）のうちの１本の中央部に相当する部位を意味する。「十字部」とは、鉄筋２７同士が交差している交差点に相当する部位を意味する。

　図８Ａは、比率Ｄ／Ｗ＝１．０となるように絶縁処理なしの鉄筋２８を配置した壁の「空白部」に送電共振コイル２ｂを配置した状態を示す。絶縁処理なし鉄筋２８は、一般的に売られている安価な異形鋼棒の鉄筋（直径ｄが１０ｍｍのＤ１０）である。このような鉄筋２８をメッシュ状に配置し、それぞれの交差部を結束した場合、鉄筋２８が導電性である為に、鉄筋２８同士が接触した交差部２９は多くの場所で導通状態となっている。すなわち、作製時に高温により酸化被膜が形成されている場合があるが、その厚さは薄い為に場所によって導通していることが多い。

　図８Ｂは、図８Ａのように絶縁処理なし鉄筋２８を配置したコンクリート壁を介在させて、本発明の非接触電力伝送装置を用いて電力送電を行い、電力伝送効率を測定した結果を示す。上述の３種類の部位、（ａ）空白部、（ｂ）１本部、（ｃ）十字部に、送電共振コイル２ｂを配置して、それぞれ測定を行った。コイル径Ｄは２００ｍｍで固定とし、Ｄ／Ｗ＝２．０（メッシュ間隔Ｗ：１００ｍｍ）、Ｄ／Ｗ＝１．０（メッシュ間隔Ｗ：２００ｍｍ）、Ｄ／Ｗ＝０．７（メッシュ間隔Ｗ：３００ｍｍ）と異ならせた。鉄筋２８が無い場合の電力伝送効率は７４％であり、比較の為に図中に破線で示した。

　実験の結果、Ｄ／Ｗ＝２．０の条件では、「空白部」、「１本部」、「十字部」のどの位置に送電共振コイル２ｂを配置しても、電力伝送効率は約２０％と低くなった。また、Ｄ／Ｗ＝１．０の条件では、「十字部」＞「１本部」＞「空白部」の順番に電力伝送効率が低くなっている。更に、Ｄ／Ｗ＝０．７の条件でも、「十字部」＞「１本部」＞「空白部」の順番に電力伝送効率が低くなっているものの、低下率は小さい。

　この結果から、「十字部」に送電共振コイル２ｂを配置することにより、Ｄ／Ｗ≦１．０の条件であれば、鉄筋２８の無い場合に比べて１０％以下の低下で電力伝送が行えることが判る。通常、鉄筋２８による電力伝送効率の低下は、鉄筋２８に発生している渦電流損に対応するため、鉄筋２８が熱くなる。しかし、壁９が鉄筋コンクリート造の場合には、熱を発生する鉄筋２８の周りがコンクリートで囲まれている為に、空気中に比べて温度上昇が低くなり問題とならないケースもある。従って、送電側にパワーの余裕があれば、コイル径Ｄと鉄筋２８のメッシュ間隔Ｗとの比率、及び送電共振コイル２ｂを配置する位置を適当に選ぶことにより、鉄筋コンクリート造の壁を介した非接触電力伝送が可能である。

　また、送電共振コイル２ｂと受電共振コイル４ｂ間に介在する鉄筋２８の割合が一番少ない「空白部」の場合に、電力伝送効率が各条件中で一番低いことが判った。特に、Ｄ／Ｗ＝１．０の条件において、「空白部」の場合の低下率が顕著である。このことから、電力伝送時に磁場の強度が一番強くなる送電コイルの外周部近くが、鉄筋２８に囲まれていることが問題であることが判る。即ち、送電共振コイル２ｂの周りにある４か所の鉄筋の交差部（Ｃ１～Ｃ４）ではそれぞれ導通している為に、この鉄筋２８の四角形部分は一種のコイル状態となり、渦電流が発生して熱の発生による伝送効率低下が大きくなっているものと考えられる。

　図９Ａは、比率Ｄ／Ｗ＝１．０となるように絶縁処理された鉄筋３０を配置した壁の「空白部」に送電共振コイル２ｂを配置した状態を示す。図８Ａの場合と異なるのは、用いた鉄筋３０が、エポキシ樹脂の被覆により絶縁処理を施されていることである。これにより、縦と横に配置した鉄筋３０が交差した交差部３１は、確実に絶縁状態となっている。

　図９Ｂは、図９Ａのように絶縁処理された鉄筋３０を配置したコンクリート壁を介在させて、本発明の非接触電力伝送装置を用いて電力送電を行い、電力伝送効率を測定した結果を示す。上述の３種類の部位に送電共振コイル２ｂを配置して、それぞれ測定を行った。コイル径Ｄを２００ｍｍで固定とし、Ｄ／Ｗ＝２．０、Ｄ／Ｗ＝１．０、Ｄ／Ｗ＝０．７と異ならせた。鉄筋３０が無い場合の電力伝送効率は７４％であり、比較の為に図中に破線で示した。

　実験の結果、Ｄ／Ｗ＝２．０の条件では、鉄筋３０が無い場合に比べて約１０％程度低くなった。「空白部」、「１本部」、「十字部」のどの位置に送電共振コイル２ｂを配置しても、電力伝送効率は約６５％であった。更に、Ｄ／Ｗ＝１．０の条件、及びＤ／Ｗ＝０．７の条件では、「空白部」、「１本部」では７０％近くの電力伝送効率を得ている。

　この結果から、交差部３１を確実に絶縁状態とすることにより、送電共振コイル２ｂの周りにある４か所の鉄筋の交差部（Ｃ５～Ｃ８）は導通していないので、この鉄筋３０の四角形部分がコイル状態にはなっていないことが判る。送電共振コイル２ｂの外周付近及び内周に一種のコイル状態が形成されなければ、大きな電力伝送効率の低下は免れると考えられる。即ち、両方の鉄筋３０同士が送電共振コイル２ｂの近傍で導通しないように、各鉄筋３０の交差部３１で絶縁処理が施されており、最低限Ｄ／Ｗ≦２の条件を満たしていれば、どの位置に送電共振コイル２ｂを固定しても、同様な電力伝送効率が得られることが判る。

　図１０Ａ～図１０Ｃは、互いに異なる態様に絶縁処理が施された鉄筋を、比率Ｄ／Ｗ＝２．０となるように設置した構造を示す。各構造に対して、（ａ）空白部、（ｂ）１本部、（ｃ）十字部のそれぞれ３ヶ所へ、送電共振コイル２ｂが配置されている。

　図１０Ａは、コストを下げる為に、メッシュの一方向（この図では横方向）のみ絶縁処理をした鉄筋３０を用い、縦方向には絶縁処理なしの鉄筋２８を用いた例を示す。図１０Ａ（ａ）～（ｃ）から判るように、全ての交差部３２において、鉄筋２８と鉄筋３０とは絶縁状態となっている。従って、どの場所に送電共振コイル２ｂを配置しても、図９Ｂに示したものと同様の結果が得られる。

　図１０Ｂは、メッシュの横方向の１本置きのみに、絶縁処理した鉄筋３０を配置し、鉄筋３０間に絶縁処理なしの鉄筋２８を配置し、メッシュの縦方向には絶縁処理なしの鉄筋２８を用いた例を示す。これにより、図１０Ａよりもさらにコストダウンとなる。ただし、（ｂ）十字部の配置では、図８Ａ（ｂ）の「空白部」と同様に、送電共振コイル２ｂの少なくとも四隅（例えば交差部２９）が導通状態となるので、結果的に電力伝送の効率低下が起きる。従って、図１０Ｂのような配置では、送電共振コイル２ｂの配置を適切に選ぶ必要がある（「空白部」や「１本部」など）。

　図１０Ｃは、図１０Ｂの配置の変形例であり、基本的には、絶縁処理した鉄筋３４を横方向に１本置きに配置した構造である。但し、鉄筋３４の絶縁処理は、絶縁処理していない鉄筋２８と交差する交差部３３のみに部分的に施されている。部分的に絶縁処理された鉄筋３４を配置することにより、図１０Ｂの場合と同様の効果が得られ、更に低コスト化が可能である。

　なお、以上の実施の形態では、介在物の例として、コンクリート（鉄筋入りも）の壁を通して給電する例を示したが、介在物としては、ガラス、水越し給電など他の介在物を通過させる給電にも本発明を適用可能である。

　＜実施の形態３＞
　図１１は、実施の形態３における磁界共鳴型の非接触電力伝送装置を示すブロック図である。同装置を構成する送電装置４１及び受電装置４２は、図１に示した送電装置１と受電装置３に対応する。なお、図１８に示した従来例の装置、及び図２に示した実施の形態１の装置と同様の要素については、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを簡略化する。

　共鳴給電によれば、送電共振回路と受電共振回路が同じ周波数で共振することにより、距離が遠くても効率よく送電できる。この共振の状態は、共振回路どうしの結合状態や、金属の有無による周囲状況により変化する。本発明の特徴は、その共振状態を判定し、それに応じて給電を制御する構成にある。

　図１１において、送電装置４１は、給電回路５により交流電源（ＡＣ１００Ｖ）６の電力を送電可能な高周波電力に変換して電力を伝送する。実際に送電される電力は、給電電圧を固定していても負荷の状態により変化するが、ここでは、給電電力を変更可能なように構成する手段として送電電力設定部１８を用いる。給電回路５が送電する高周波電力を可変とする構成については、以下の記載では簡単のため、ＰＡＭ制御を用いた構成を例として説明する。

　特性変化検出部４３は、図２に示した送電装置１における特性変化検出部１６と同様の機能を有し、共振電圧検出部４４、基準特性記憶部４５、及び共振電圧比較部４６によって構成されている。

　送電制御部１５が給電回路５等を動作させることにより、電流・電圧モニター部１４は、電流、電圧を検出した信号を出力する。共振電圧検出部４４は、電流・電圧モニター部１４の出力信号に基づき、送電コイル２の共振回路の共振電圧の周波数特性（以下、「共振電圧周波数特性」と記述する）を検出する。共振電圧周波数特性は、送電共振器の伝送特性の一例であり、送電制御部１５及び共振電圧比較部４６に供給される。

　このように、送電制御部１５は、実施の形態１の場合と同様、送電装置４１の送電動作全般の制御を行い、共振電圧検出部４４からの検出信号等の情報を用いて、送電周波数設定部１７及び送電電力設定部１８による設定を制御する機能を有する。送電制御部１５は、また、共振電圧比較部４６の検出出力に応じた制御も行う。送電制御部１５にはさらに、受電装置４２との通信を行うための送電側応答部４７が接続され、受電装置４２の状態に関する情報を受け取ることができる。

　本実施の形態においては、基準状態を、受電装置４２が非配置状態である無負荷時の状態として定義する。送電コイル２の前方の磁束到達範囲が基準状態にあるときに、共振電圧検出部４４によって得られる共振電圧周波数特性が、基準特性として基準特性記憶部４５に保存される。すなわち、受電装置４２の配置状態を、送電コイル２からの電力伝送に影響する要因として設定する。

　共振電圧比較部４６は伝送特性比較部の一例であり、共振電圧検出部４４が検出する共振電圧周波数特性を、基準特性記憶部４５に保存された基準特性と比較する。この比較に基づき、受電装置４２の配置状態を判定するための機能が実現される。共振電圧比較部４６は、比較結果を表す信号を生成して送電制御部１５に供給する。送電制御部１５は、その比較結果に応じた電力伝送動作の制御を行う。制御の具体例については後述する。あるいは、共振電圧比較部４６は、共振電圧検出部４４が検出する共振電圧周波数特性と、基準特性記憶部４５に保存された基準特性とを、表示部２３に表示する構成としてもよい。すなわち、共振電圧周波数特性を基準特性と視覚的に比較することにより、受電装置４２の配置状態を判定することができる。

　受電装置４２の受電コイル４は、図１８に示した構成と同様、受電共振コイルとループコイルを有し、受電共振コイルの共振により発生した磁界を介してループコイルに電力を伝搬させる。そのループコイル出力から、受電回路７に設けた検波回路（不図示）により略直流の受電電力を発生させる。受電共振コイルは浮遊容量Ｃとの組合わせにより共振回路を構成するが、受電共振コイルに共振用容量を接続して共振回路を構成してもよい。その場合、容量の耐電圧を考慮して受電回路７を構成する必要がある（送電側の共振容量についても同様）。

　受電回路７には受電検出部４８が接続され、送電コイル２から電力が伝送されて受電電力が発生した状態を検出する。受電側応答部４９は、送電側応答部４７と通信を行うために設けられ、受電検出部４８からの情報を送電側に送信する。受電回路７は出力端子５０に電力を出力すると共に、キャパシタ或いは２次電池等で構成された蓄電部５１に電力を供給する。

　蓄電部５１は、出力端子５０からの出力が増大した場合や、受電コイル４への給電電力が減少して受電回路７から出力端子５０への電力供給が不足する場合に、電力を供給して出力を安定化させるために設けられる。但し、送電装置４１から受電装置４２への必要電力の供給制御の応答が十分早い場合は、出力端子５０が必要とする電力を瞬時に可変し供給して出力の安定化が可能であるため、蓄電部５１を必要としない場合もある。本実施の形態では、受電回路７の負荷の一部として取り扱う。

　送電装置４１は、無負荷時の共振電圧周波数特性を、以下のようにして測定するように構成される。すなわち、送電装置４１の単独の状態で、送電電力設定部１８により送電電力を低めで一定に設定して、給電回路５から送電コイル２に送電する。さらに、送電周波数設定部１７により送電電力の周波数を変化（スイープ）させながら、共振電圧検出部４４により共振電圧を検出する。これにより、周波数対共振電圧の特性を測定し、これを無負荷時の共振電圧周波数特性として基準特性記憶部４５に記憶する。

　上述の測定に際して、送電電力を低めに設定するのは、以下の理由により。つまり、送電コイル２と受電コイル４が結合していない場合は、送電コイル２単体での無負荷Ｑの共振特性が現れる。その際のＱは高い場合が多いので、共振した場合には共振回路の共振電圧が上昇する。これは、送電コイル２の共振回路を送電共振コイルと共振容量で構成した場合、共振回路に供給する高周波電圧の約Ｑ倍の電圧が発生することである。この状態では高周波電圧の大きさによっては共振電圧が共振容量の許容電圧値を超えてしまい、共振容量が破損する可能性がある。

　これを回避するためには、無負荷の場合の共振電圧が素子の破損を回避する範囲に抑制されるように、電力を低減して給電回路５から送り出せばよい。このような送電電力の値は、共振器や高周波ドライバーの構成により変化する。従って、実際の運用にあたっては、予め共振電圧検出部４４の出力等により、共振回路電圧が共振回路を構成する素子の耐圧以下であることを確認しつつ、例えば耐圧の１／２程度の共振電圧が発生する供給電圧の値やＰＷＭ制御のデューティ値を求める。この値を設定することで、低めの送電電力を設定することができる。

　次に、送電装置４１から受電装置４２への送電を開始する際の、送電装置４１全体の動作の流れに即して説明する。先ず、送電開始にあたり、交流電源６からの電力の供給を受けて、不図示の電源供給部から各部の回路へ電源が供給され、送電装置４１の動作が開始される。これにより、送電制御部１５は、送電電力設定部１８を制御して低めの給電電力を発生させる。同時に、送電周波数設定部１７を制御して、送電コイル２に含まれる共振回路の共振周波数を含む周波数領域で周波数をスイープさせる。これに伴い、共振電圧検出部４４が出力する検出電圧を測定する。このようにして得られた周波数対共振電圧の特性を、「送電開始前の共振電圧周波数特性」と記述する。

　送電装置４１の送電共振コイルから発生した磁界が、受電装置４２の受電共振コイルに鎖交するなどにより結合した場合には、結合状態や共振コイル周辺の状況により、共振電圧周波数特性が変化する。変化の例を図１２に示す。この変化に応じて、上記構成の非接触電力伝送装置が給電開始の制御を選択する態様について、以下に説明する。

　図１２において、横軸は送電周波数設定部１７で設定した送電電力の周波数、縦軸は共振電圧検出部４４で検出した共振電圧を示す。周波数ｆ０は、送電コイル２に内蔵されている共振回路、及び受電コイル４に内蔵されている共振回路の共振周波数である。共振電圧周波数特性は、送電コイル２と受電コイル４との位置関係や、周辺における金属の有無により変化する。図１２の曲線ａ～ｅが示す周波数特性は、それぞれの位置関係等の状態に対応する。位置関係等の状態と各曲線ａ～ｅとの対応について、それらの状態が検出された場合の制御方法も含めて説明する。

　［曲線ａ：受電装置４２や金属が近くにない状態］
　曲線ａは、共振回路に負荷が接続されていない場合の特性、すなわち無負荷Ｑが示す周波数特性を示す。ｆ０付近で急峻なピークを有する。この特性を無負荷時の共振電圧周波数特性として基準特性記憶部４５に記憶する。この特性が出現した場合、受電装置４２が存在しない可能性があるので、周波数ｆ０かつ小電力で送電を行う。それに応じて、受電検出部４８が電力を受電していることを検出し、受電側応答部４９から送電側応答部４７への応答が発生したときに、初めて送電電力を増大させる。応答が無い場合は、受電装置４２が存在しないものと判断し、送電を停止する。

　［曲線ｂ：送電コイル２と受電コイル４の距離が近付き結合が強くなった状態］
　曲線ｂは、ピークが２つ出現する双峰特性の共振電圧周波数特性を示す。この特性が出現した場合、受電装置４２が存在し、且つ、受電可能な距離にあることを示している。従って、周波数を双峰特性のいずれかのピークの周波数に設定した後、送電電力を上昇させて給電を開始する。

　［曲線ｃ：送電コイル２と受電コイル４の距離が更に近付き結合が強くなった状態］
　曲線ｃは、双峰特性のピーク周波数が曲線ｂの場合に比べて更に離れた共振電圧周波数特性を示す。この特性が出現した場合、受電装置４２が存在し、曲線ｂの場合に比べてより近くに配置されていて受電可能な距離にあることを示している。この場合も、周波数を双峰特性のピークの周波数に設定した後、送電電力を上昇させて給電を開始する。

　［曲線ｄ：送電コイル２と受電コイル４の距離が遠いがコイル間の結合が存在する状態］
　曲線ｄは、相手が存在しない無負荷Ｑの場合のピークよりも、ピーク電圧が低下することにより判別できる共振電圧周波数特性を示す。この場合、送電が可能な場合が多いので、周波数ｆ０かつ小電力で送電を行う。それに応じて、受電検出部４８が電力を受電していることを検出し、更に受電側応答部４９から送電側応答部４７への応答が発生したときに、初めて送電電力を上昇させる。応答が無い場合は受電装置４２が無いと判断し、送電を停止する。

　［曲線ｅ：単峰特性でピーク周波数がｆ０と異なる状態］
　曲線ｅは、送電コイル２の近辺に金属が存在する場合を示す。金属での渦電流損失により共振回路のＱ値が低下するので、曲線ａの特性の場合よりもピークが低下する。更に、周辺の透磁率が金属の存在により高くなるので、共振回路の共振コイルのインダクタンスが上昇して、ピーク周波数が低下する。このような場合に送電を行うと、金属の渦電流損失により発熱する可能性があるので、送電を停止する。

　以上のように、共振電圧周波数特性を送電開始前に測定することにより、「送電開始前の共振電圧周波数特性」に基づいて、送電が可能か否か、すなわち、非接触電力伝送に対する適合度を容易に判定できる。これにより、壁を挟んで相手側の視認等が不可能な場合でも、適切に送電を開始できる。

　更に、曲線ａ、ｄ、ｅの周波数特性が現れた場合には送電を禁止する設定にすれば、受電装置４２からの応答が無い場合でも、送電を安全に開始できる。

　ただし、出力端子５０に負荷が接続されていない場合や、蓄電部５１に十分蓄電された場合は、それ以上の給電が不必要である。従って、受電回路７によりその状態を検出して、受電側応答部４９により送電側応答部４７に対して送電不要であることを通知する。これを検出した送電制御部１５により送電電力を遮断、或いは、低下させることにより、電力伝送を安全に且つ効率よく実施できる。

　以上のように、本実施の形態によれば、共振電圧周波数特性を参照しつつ送電開始等の判定を行う。これにより、壁を挟んだ送電のような送電コイル２と受電コイル４の相互配置の視認が出来ない場合でも、安全に非接触電力伝送を行うことが可能である。

　＜実施の形態４＞
　図１３は、実施の形態４における磁界共鳴型の非接触電力伝送装置を構成する受電装置５２を示すブロック図である。なお、図１３において、図１１や図１８に示した構成と同様の要素については、同一の参照番号を付して、説明の繰り返しを省略する。

　実施の形態３では、電力伝送に不適当な状態の時には送電の停止や送電電力の低減を行うことで、電力伝送の安全性を確保する構成を示した。これに対して、本実施の形態は、蓄電部５１の保護手段や、受電回路７の保護手段等を設けることにより、電力伝送中の安全と伝送効率をより向上させた構成を特徴とする。従って、本実施の形態は受電装置５２の構成に特徴があるので、受電装置５２の構成のみを示す図１３を参照して説明する。

　送電装置から伝送され受電コイル４で受けた電力は、受電回路７で検波し直流電力に変換する。受電回路７に接続された過電圧制限部５３は、受電コイル４からの電力を受電した際に過大な電圧が受電回路７に印加されないように制限する。具体例としては、受電回路７に対しＳＷ用のＦＥＴを介して負荷抵抗を接続して、検波電力を消費させる構成とする。それにより、受電回路７の破損が生じるような高い電圧となる場合には、余分の受電電力を、負荷抵抗やＳＷ用のＦＥＴのオン抵抗などにより消費させる。すなわち、検波電圧検出部（不図示）により一定電圧以上となったことを検出した場合は、ＦＥＴを介して負荷抵抗に通電することにより、それ以上の昇圧を防止する。

　この過電圧制限部５３のＦＥＴの制御には、例えば、ツェナーダイオードを用いた簡便な構成を採用できる。すなわち、ツェナーダイオードと抵抗を直列接続して、検波した電圧を印加し、抵抗の両端の電圧をＦＥＴのゲートに印加する。検波した電圧が一定電圧となりダイオードが通電を開始すると、抵抗に電圧が発生するので、この電圧によりＦＥＴをオンさせる。

　この構成では、ＦＥＴのゲート電圧が上昇してＦＥＴが導通を開始するが、余剰電力以上に通電電流が流れるとＦＥＴのゲート電圧が低下する。このため、余剰電力を消費する程度の状態で、ＦＥＴのオンとオフの中間の動作点で、ＦＥＴを動作させることになる。これにより、ＦＥＴ自体も負荷抵抗と同じようなオーダーの抵抗として動作する。従って、負荷抵抗とＦＥＴの抵抗で電力を消費し、ＦＥＴ自体も発熱することになる。これを回避するためには、ＦＥＴをオンとオフのいずれかの状態でのみ動作させ、負荷抵抗で大部分の余剰電力を消費させる構成とする必要がある。これには、ＦＥＴの駆動パルスを生成し、ＰＷＭ制御で負荷抵抗に余剰電力を消費させる回路構成が適している。

　受電回路７にはさらに、受電電圧設定部５４が接続され、伝送効率を向上させるために受電コイル４からの出力電圧を一定に保つ制御を行う。受電電圧設定部５４の動作は、受電制御部５５により制御されて、最適な受電電圧に調整する。

　非接触電力伝送装置において伝送効率を上昇させるためには、送電コイル２と受電コイル４間を伝送路として見た場合、送電側の出力インピーダンスと受電側の入力インピーダンスを整合させる必要がある。高周波電力をＦＥＴによるスイッチングで発生させる場合、ＦＥＴのオン抵抗が出力インピーダンスに相当するが、受電側も同様に一定の入力インピーダンスと見なせるように構成する必要がある。

　すなわち、受電側も整合した一定の抵抗と見なせるように回路を構成すると、インピーダンスマッチングがとれて効率が向上する。一般に、商用の交流電源から直流出力等を生成する場合、入力である交流電源側の力率を改善し、一定の抵抗と見なせるように回路を構成する、ＰＦＣ回路（力率制御回路）が一般に使用されている。この場合、商用電源の周波数である５０Ｈｚとか６０Ｈｚの周波数の１０倍以上の周波数でＦＥＴ等のＳＷ素子をスイッチングさせ、電力の変換を行っている。

　この手法を適用し、抵抗と見なせるように受電回路７を構成する場合、元々、１００ｋＨｚのような高周波電力を非接触給電で伝送させるので、１０ＭＨｚ以上の周波数でＳＷ素子をオンオフ制御させる必要がある。しかし、現状では１０ＭＨｚ以上の駆動周波数でＳＷ素子を効率よく制御し、ＰＦＣ回路を構成することは非常に困難であり、次善の策を取らざるを得ない。

　そこで、伝送される高周波の電力をダイオードブリッジ等による検波回路で整流し直流電力に変換する際に、検波した出力電圧を一定に保ちつつ受電する構成とする。これにより、一定の電力が伝送される場合には一定の電圧と電流が受電側に現れ、一定のインピーダンスが接続された状態と見なせるように構成すれば、インピーダンスマッチングに準じた伝送系を構築できることになる。従って、このような回路構成を利用して、送電電力に応じて検波電圧を最適に変更することにより、伝送効率の向上を図ることが可能となる。

　詳細は後述するが、このような構成例として、インダクタを用いて降圧型ＤＣ－ＤＣコンバータを構成し、検波電圧が一定値以上とならないようにインダクタを介して検波電力を蓄電部に伝送する構成を採用できる。これにより、受電側では検波電圧を一定に保ちつつ、蓄電部側では一定電流が流入するようになるので、伝送電力等に応じて蓄電部５１への定電流充電を実施できる。

　このような構成で、検波電圧を調整することにより伝送回路の整合を取れば、伝送効率の向上と共に、蓄電部の充電を適切に行うことが出来る。

　但し、蓄電部５１が満充電となって、ＤＣ－ＤＣコンバータにそれ以上の電流を流す必要が無くなった場合、受電コイル４の検波出力から電力が流出しなくなるので、検波電圧が上昇する。このような場合、ＤＣ－ＤＣコンバータの定格入力電圧を超えてしまうことにより、回路が破損する恐れがある。そこで、上述の過電圧制限部５３による余分の電力消費が機能して電圧の上昇を抑えることにより、回路の保護が可能となる。

　通常は、この保護機能の動作中に、図１１に示した受電側応答部４９から送電側応答部４７への通信により、送電電力を低下、或いは停止させて、より安全な電力伝送が実現できるように構成する。

　以上のような受電電力が過大な場合とは逆の場合、すなわち、受電コイル４を介して伝送される電力が低下、或いは中断した場合について、以下に説明する。この場合、受電回路が降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータで構成されていることに起因する問題が発生する。通常、降圧型ＤＣ－ＤＣコンバータは電圧の高い入力側から電圧の低い出力側に電力を伝送するように構成されている。このため、入力側が低い電圧となると、蓄電部５１からの電力が受電回路７のＤＣ－ＤＣコンバータを逆流する。このような場合、蓄電部５１から大電力が流入し、回路の焼損等の危険がある。この保護を行うため、逆流防止用のダイオード等から構成される保護回路５６を、受電回路７と蓄電部５１の間に挿入する。

　なお、ダイオードで逆流防止を行う場合、順方向の電圧降下により電力のロスが発生する。そのため、電流が順方向に流れていることを検出した場合、ダイオードを短絡して効率の低下を防ぐ短絡制御部５７を設けることが望ましい。

　＜実施の形態５＞
　実施の形態３に示したように、共振電圧の周波数特性を測定し、給電開始の制御に用いる場合、共振電圧自体がｋＶオーダーの電圧となる事態に対処する必要がある。本実施の形態は、そのような条件に適した、共振電圧周波数特性を検出するための簡単な構成を提供するものである。

　図１１の構成においては、送電コイル２の共振回路部分の共振電圧を共振電圧検出部４４で検出し、送電制御部１５に伝達する。本実施の形態に基づくこの部分の具体的な構成について、図１４Ａ、図１４Ｂを参照して説明する。図１４Ａは、給電回路５を構成する出力回路５ａを示す。出力回路５ａは、所謂、フルブリッジ回路によるスイッチングによって高周波電力を生成する構成である。図１４Ｂは、両波検波方式で構成された共振電圧検出部４４の例を示し、ｋＶオーダーの高周波電圧をマイコン等で扱える直流電圧に変換する。

　図１４Ａに示した出力回路５ａでは、電源５８から供給される電圧を、模式的に示したＦＥＴ等で構成されたスイッチ（ＳＷ）５９ａ～５９ｄによりスイッチングして、負荷６０に流れる電流の向きを切換える。ＳＷ５９ａ～５９ｄは、不図示の制御回路からの駆動出力によりオン、オフが制御される。ＳＷ５９ａとＳＷ５９ｄがオンした場合は負荷６０に矢印方向の電流が流れ、ＳＷ５９ｂとＳＷ５９ｃがオンした場合は逆方向に流れる。このスイッチングの繰り返しにより高周波電力が生成される。また、電源５８の電圧を可変とすることにより、出力電力を調整するＰＡＭ制御を行う。電源５８の電圧の設定は、図１１に示した送電電力設定部１８により行われる。

　図１４Ｂに示すように、図１４Ａに示した出力回路５ａ（６１はグランド）に対して、送電コイル２の共振回路を構成する共振用コイル６２及び共振用コンデンサ６３が接続される。これにより、出力回路５ａからの出力に対する直列共振回路が構成される。共振した場合には、接続部６４に高い共振電圧が発生する。なお、図１８の送電コイル２と異なり、コイルとコンデンサを直列に接続して電力を供給する直列共振回路で送電コイルを構成する例を示したのは、共振作用を有し且つ共振電圧の検出が容易に行えるようにするためである。

　図１８の例では、送電共振コイル２ｂが送電回路モジュール側と電気的に分離されているので、送電回路モジュール１０側で共振電圧を検出する為には、電気的な接続を新たに別系統で設定する必要がある。これに対して、直列共振回路で構成する場合は、出力回路５ａと共振回路は元々電気的に接続されている為、共振電圧を検出し、それを制御部に伝達する回路を構築することが容易となる。

　接続部６４には、メグオームレベルの高抵抗６５を介して、共振電圧検出部４４における検波用ダイオード６６ａ、６６ｂが接続されている。検波用ダイオード６６ａ、６６ｂには、検波電圧を蓄積するコンデンサ６７ａ、６７ｂ、分圧用抵抗６８ａ、６８ｂが接続されている。抵抗６８ａと抵抗６８ｂの接続点に、バイアス電圧源６９が接続され（７０はグランド）ている。接続部６４が＋側の電圧の場合、ほぼ高抵抗６５と抵抗６８ａの分圧比で分圧された電圧がコンデンサ６７ａに蓄積され、－側の電圧の場合は同様に、コンデンサ６７ｂに蓄積されて、両波検波となる。両波検波された電圧は、抵抗７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂを介してオペアンプ７３に入力されて増幅され、出力端子７４に共振電圧検出部４４の検出出力として出力される。オペアンプ７３にもバイアス電圧源６９が接続されている。

　図１４Ｂには、両波検波の共振電圧検出部４４の構成例を示したが、片側のみの検波で共振電圧を検出してもよい。その例を、図１５Ａに共振電圧検出部４４ａとして示す。同図において、図１１、図１４Ａ、図１４Ｂと同一の参照番号を付した構成要素は、同一の構成及び作用を有するものであり、説明の繰り返しを省略する。この片側検波の構成は、図１４Ｂに示した両波検波回路の一部を取り出した構成に相当するので、詳細な説明は省くが、グランド７０と出力端子７４の間に検出電圧が発生する。

　また、送電コイル２を含む一部の要素を、送電装置４１の他の要素と分離して、コネクタ付のケーブルで相互に接続した構成とすることにより、更に利便性が向上する。そのような構成の例を、図１５Ｂに、ケーブル延長送電装置７７として示す。図１５Ａに示す端子７５ａ、７５ｂ、７６ａ、７６ｂは、図１５Ｂの構成に用いるコネクタ接続構造との対応を判り易くするために示したものである。この送電装置７７では、送電コイル２と共振電圧検出部４４ａを組合せた送電コイルモジュール７８が、残りの他の部分である送電装置本体部７９から切り離されて、ケーブル８０により接続される。

　送電コイルモジュール７８の中には、共振用コイル６２と共振用コンデンサ６３で構成される共振回路と、共振電圧検出部４４ａを設ける。共振回路に接続されるケーブル８０は、シールド８１を設けた構造とすれば、外部への妨害を軽減できる。また検出電圧を導くケーブル８０も同時に被覆８２内に収容して１本のケーブルとし、送電装置本体部７９と送電コイルモジュール７８を、コネクタ８３ａ、８３ｂを介して簡便に接続可能なように構成すれば、ケーブル類を纏めることができる。

　送電コイルモジュール７８は、内蔵される回路部分が僅かであるため、薄い構造になる。これにより、壁越しに電力伝送を行う際に、コイルの設置場所の自由度が増大し、使い勝手の優れた送電装置となる。

　上述の送電装置４４と同様、受電装置も、ケーブルを用いて分離し延長した構造とすることができる。図１６にその構成例を、ケーブル延長受電装置８４として示す。この受電装置８４では、受電コイルモジュール８５が、受電装置本体部８６から切り離されて、ケーブル８７で接続される。

　受電コイルモジュール８５は、受電共振コイル４ｂと共振用コンデンサ８８で構成される共振回路と、ループコイル４ａと、検波回路８９を含む。受電装置本体部８６は、受電装置８４における受電コイルモジュール８５の残りの部分を含む。検波回路８９は、図に回路記号で示すように、ダイオードブリッジと平滑コンデンサで構成され、受電した電力を直流電力に変換し、ケーブル８７を介して受電装置本体部８６に供給する。

　受電装置本体部８６に含まれる受電電圧調整部９０は、図１３に示した受電回路７の一部及び受電電圧設定部５４の機能を含み、検波回路８９の出力である受電電圧を一定に保ちつつ、蓄電部５１に充電するとともに出力端子５０に電力を出力する。受電コイルモジュール８５の検波回路８９に接続された２本の電力線は、ケーブル８７、及びコネクタ９１ａ、９１ｂを介して、受電装置本体部８６に接続される。ケーブル８７は、被覆９２で覆われている。

　受電コイルモジュール８５は、内蔵される回路部分が僅かであるため、薄型に形状を設定可能である。それにより、壁越し等での設置場所の自由度が向上し、使い勝手のよい受電装置を構築できる。

　なお、送電コイルモジュール７８や受電コイルモジュール８５に収納されている共振コイルは、送受電間の間隔が広くなるほどコイル径を大きくする必要がある。そのため、壁の厚さに応じて、送電コイルモジュール７８や受電コイルモジュール８５を複数種類用意し、上述のようにコネクタを介して送電装置本体部７９及び受電装置本体部８６と接続する構成として、取り換えて使用可能とすることが望ましい。これにより、種々の種類の壁に直ちに対応でき、設置工事等での利便性が向上する。それぞれの共振回路の周波数を合わせておけば、特に調整する必要は無く、使い勝手も良好となる。

　＜実施の形態６＞
　図１６の構成における受電電圧調整部９０について、図１７を参照して、具体的な構成及び動作を説明する。同図において図１５、図１６と同一番号の構成要素は、同一の構成及び作用を有するものであり、説明の繰り返しを省略する。

　この受電電圧調整部９０には、図１６に示したループコイル４ａに現われる電圧を検波回路８９で検波した受電電力が、コネクタ９１ｂを経由して伝達される。この回路では、ＳＷ回路９３、インダクタ９４、ＰＷＭ制御回路９５、及びフライホイールダイオード９７により、降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータ回路が構成される。ＰＷＭ制御回路９５には、ＰＷＭ制御を行うための制御信号が制御入力部９６を介して入力される。

　抵抗９８及び９９は、検波回路８９からの入力電圧を分圧するために設けられる。抵抗９８、９９により分圧した電圧は、アンプ１００の－側入力端子に入力される。アンプ１００の＋側入力端子には、第１基準電圧源１０１の電圧が入力される。アンプ１００の出力は、信号加算用のダイオード１０２、及び信号加算用の抵抗１０３を介して制御入力部９６に入力される。

　インダクタ９４からの出力は、ダイオード１０４を介して出力端子５０及び蓄電部５１に供給される。ダイオード１０４は、図１３の構成における保護回路５６と同様、逆流防止用に設けられる。ダイオード１０４の出力側にはまた、抵抗１０５及び１０６が接続されており、蓄電部５１の電圧を分圧する。抵抗１０５、１０６により分圧した電圧は、アンプ１０７の＋側入力端子に入力される。アンプ１０７の－側入力端子には、第２基準電圧源１０８の電圧が入力される。アンプ１０７の出力は、信号加算用のダイオード１０９を介して制御入力部９６に入力される。

　ＰＷＭ制御回路９５のスイッチング制御信号により、ＳＷ回路９３のオンオフ制御が行われる。オンの状態では、インダクタ９４を経由して蓄電部５１に電流が流れ、インダクタ９４に磁界のエネルギーを蓄積する。オフの状態では、グランドとフライホイールダイオード９７を経由して、インダクタ９４に溜まった磁界のエネルギーを放出するように電流が蓄電部５１に流れる。この動作に基づき、ＳＷ回路９３のオンオフ制御により、コネクタ９１ｂの端子側の高電圧の電力を、蓄電部５１側の低電圧の電力に変換するＤＣ－ＤＣ変換動作を行う。

　通常、ＰＷＭ制御回路９５はＩＣ化されており、定電圧制御のＤＣ－ＤＣ変換動作の場合、出力電圧を抵抗分割して印加した制御入力部９６の電圧に応じてＳＷ回路９３を制御する。すなわち、制御入力部９６の電圧が、不図示のＩＣ内部の基準電圧より低い場合、即ち出力電圧が低下した場合には、ＳＷ回路９３のオンオフ制御を実施する。これにより、インダクタ９４を介して出力に電力が供給され、出力電圧を上昇させる。逆に、低い場合には、オンオフ制御を停止し出力電圧の上昇を阻止することにより、出力電圧を一定に保つように制御する。

　以上のように、制御入力部９６の電圧によりＤＣ－ＤＣ変換動作の実行、停止が行われる。この制御信号の生成方法を変更することにより、入力電圧を一定に保つような制御を行ったり、蓄電部に十分蓄電された場合に充電を停止する定電圧充電制御を行ったりする構成が得られる。

　これについて、図１７におけるＤＣ－ＤＣコンバータ回路以外の構成要素も含めた回路の動作に基づいて説明する。先ず、蓄電部５１の電圧が満充電の電圧より低い場合は、抵抗１０５と抵抗１０６の分圧電圧は第２基準電圧源１０８の電圧よりも低い。そのため、アンプ１０７の出力はＬｏｗとなり、ダイオード１０９は逆極性となる。従って、制御入力部９６の電圧は低下せず、ＰＷＭ制御回路９５へのアンプ１０７からの制御は行われない。

　次に、コネクタ９１ｂの端子側の電圧が上昇し、抵抗９８と抵抗９９の分圧電圧が、第１基準電圧源１０１の電圧をオーバーすると、アンプ１００の出力が低下する。これが、ダイオード１０２、抵抗１０３を経由して制御入力部９６に入力され、制御入力部９６が低電圧となる。これにより、ＰＷＭ制御回路９５は、ＳＷ回路９３のオンオフ制御を開始し、ＤＣ－ＤＣ変換動作を行う。このため、コネクタ９１ｂの端子側から蓄電部５１に電力が流れるようになり、検波回路８９の出力電圧は低下する。この動作が継続すると分圧電圧は更に低下し、遂に電圧が第１基準電圧源１０１の電圧を下回るとアンプ１００の出力は上昇するので、ＤＣ－ＤＣ変換動作が停止する。このような制御を繰り返すことにより、検波回路８９の出力電圧が一定に保たれる。

　このような構成で、第１基準電圧源１０１の電圧を可変にすると、それに応じて検波電圧が変化する。図１３に示した受電電圧設定部５４において、この基準電源１０１をマイコンのＤＡ出力端子、或いはＰＷＭ出力による電圧設定手段とすることにより、受電電圧の任意の設定が可能となる。

　一方、このようなＤＣ－ＤＣ変換動作を行うと、検波回路８９の受電電力に応じた電流が蓄電部５１に流入し、受電電力が一定であれば、ある程度一定の電流で充電する定電流充電（ＣＣ充電）が行われることになる。これにより蓄電部５１の電圧が上昇し、抵抗１０５と抵抗１０６の分圧電圧が第２基準電圧源１０８の電圧より高くなると、分圧電圧はアンプ１０７の＋側入力端子に供給されているので、アンプ１０７の出力は上昇する。そのため、信号加算用のダイオード１０９を経由して制御入力部９６の電圧が上昇し、ＤＣ－ＤＣ変換動作が抑制されることになる。この結果、一定電圧以上の充電を停止する定電圧充電（ＣＶ充電）動作が実行される。

　なお、ダイオード１０９に信号加算用抵抗１０３と同様の抵抗を直列に接続すれば、定電流充電から定電圧充電への切り替え特性を調整できる。

　また、蓄電部５１が満充電となった場合、ＤＣ－ＤＣ変換動作が停止するので、検波回路８９からの電力の流出がなくなり、電圧が上昇する。その場合は、前述したように過電圧制限部５３で制限するか、あるいは受電側応答部４９により、送電側応答部４７へ送電停止信号等を送り、満充電とならないように充電を停止する等の動作を行う。これにより、出力が安定で、安全な非接触電力伝送装置を構成できる。

　なお、送電側応答部４７及び受電側応答部４９には、負荷通信方式や、ＺｉｇＢｅｅ等の別の周波数を使った周知の通信方法を用いることができる。

　本発明の非接触電力伝送装置は、簡単な構成の送電装置により、送電装置と受電装置の最適配置を容易に決定可能であり、空調機器や電気自動車などに対する非接触電力伝送に好適である。

１、４１、７７　送電装置
２　送電コイル
２ａ、４ａ　ループコイル
２ｂ　送電共振コイル
３、４２、５２、８４　受電装置
４　受電コイル
４ｂ　受電共振コイル
５　給電回路
５ａ　出力回路
６　交流電源
７　受電回路
８、６０　負荷
９　壁
１０　送電回路モジュール
１１　受電回路モジュール
１２　内壁面
１３　外壁面
１４　電流・電圧モニター部
１５　送電制御部
１６、４３　特性変化検出部
１７　送電周波数設定部
１８　送電電力設定部
１９　共振周波数調整部
２０　共振周波数検出部
２１、４５　基準特性記憶部
２２　共振周波数比較部
２３　表示部
２４　金属
２５　ＬＣメータ
２６　ＶＮＡ
２７、２８、３０、３４　鉄筋
２９、３１、３２、３３　交差部
４４、４４ａ　共振電圧検出部
４６　共振電圧比較部
４７　送電側応答部
４８　受電検出部
４９　受電側応答部
５０、７４　出力端子
５１　蓄電部
５３　過電圧制限部
５４　受電電圧設定部
５５　受電制御部
５６　保護回路
５７　短絡制御部
５８　電源
５９ａ～５９ｄ　スイッチ（ＳＷ）
６１、７０　グランド
６２　共振用コイル
６３、８８　共振用コンデンサ
６４　接続部
６５、６８ａ、６８ｂ、７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ、９８、９９、１０３、１０５、１０６　抵抗
６６ａ、６６ｂ、１０２、１０４、１０９　ダイオード
６７ａ、６７ｂ　コンデンサ
６９　バイアス電圧源
７３、１００、１０７　オペアンプ
７５ａ、７５ｂ、７６ａ、７６ｂ　端子
７８　送電コイルモジュール
７９　送電装置本体部
８０、８７　ケーブル
８１　シールド
８２、９２　被覆
８３ａ、８３ｂ、９１ａ、９１ｂ　コネクタ
８５　受電コイルモジュール
８６　受電装置本体部
８９　検波回路
９０　受電電圧調整部
９３　ＳＷ回路
９４　インダクタ
９５　ＰＷＭ制御回路
９６　制御入力部
９７　フライホイールダイオード
１０１　第１基準電圧源
１０８　第２基準電圧源

Claims

　送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置とを備え、前記送電コイルと前記受電コイル間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する非接触電力伝送装置において、
　前記送電装置は、
　前記送電共振器に供給する高周波電力の大きさ及び周波数の設定を制御する送電制御部と、
　前記送電制御部が制御する高周波電力に対する応答に基づき、前記送電共振器の共振周波数に対応した因子に関わる伝送特性を検出する伝送特性検出部と、
　前記送電コイル前方の磁束到達範囲が基準状態にあるときの前記伝送特性を基準特性として記憶する基準特性記憶部と、
　前記伝送特性検出部が検出する前記伝送特性を前記基準特性と比較する伝送特性比較部とを備え、
　前記伝送特性比較部による比較に基づき、前記送電コイルからの電力伝送に影響する要因の状態を判定するための機能を有することを特徴とする非接触電力伝送装置。
　前記伝送特性として、前記送電共振器の共振周波数、前記送電コイルのインダクタンス、または、前記送電コイルの共振電圧を用いる請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
　前記基準特性記憶部は、前記送電コイル前方の磁束到達範囲に介在物が存在しない開放時の前記伝送特性を前記基準特性として記憶し、
　前記伝送特性比較部は、前記送電コイル前方の磁束到達範囲における介在物の存在の有無に応じた前記伝送特性の変化を検出し、
　前記伝送特性比較部による検出結果に基づき、前記介在物内に存在する障害要因による電力伝送に対する影響の程度を検出する請求項１または２に記載の非接触電力伝送装置。
　前記送電装置は、前記送電共振器の共振周波数を可変とする共振周波数調整部を備え、
　前記伝送特性検出部は、前記送電共振器の共振周波数を検出するように構成され、
　前記送電制御部は、前記介在物を介して電力伝送を行う際に、前記送電装置を前記介在物の面に固定した時に前記送電共振器の共振周波数が所定の値から変化した場合には、前記送電装置を介在物に取り付ける前の共振周波数に戻すように前記共振周波数調整部を制御する請求項３に記載の非接触電力伝送装置。
　前記伝送特性検出部は、前記伝送特性として前記送電共振器の共振電圧周波数特性を検出し、
　前記基準特性記憶部は、前記受電装置の非配置状態で測定された無負荷時の前記共振電圧周波数特性を前記基準特性として記憶し、
　電力伝送の開始時に、前記送電制御部は、前記伝送特性検出部により前記共振電圧周波数特性を検出させ、前記伝送特性比較部により前記基準特性と比較させて、その比較結果に応じた電力伝送動作の制御を行う請求項１または２に記載の非接触電力伝送装置。
　前記送電制御部は、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が、（ａ）前記無負荷時の共振電圧周波数特性に相当する場合、（ｂ）前記無負荷時の共振電圧周波数特性のピーク周波数ｆ０と同様の周波数であってより低い電圧のピークを有する場合、または（ｃ）単峰特性で前記ピーク周波数ｆ０と異なる周波数にピークを有する場合は、送電を停止する制御を行う請求項５に記載の非接触電力伝送装置。
　前記送電制御部は、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が双峰特性を示した場合は、前記高周波電力の周波数を双峰特性のピークの一方に設定して送電を開始するように制御する請求項５に記載の非接触電力伝送装置。
　前記送電装置と前記受電装置は、相互に情報通信を行うための送電側応答部及び受電側応答部を各々備え、
　前記送電制御部は、前記送電開始前の共振電圧周波数特性が、前記無負荷時の共振電圧周波数特性のピーク周波数ｆ０と同等の周波数であって、より低い電圧のピークを有する場合に、前記周波数ｆ０で小電力の送電を行い、前記小電力の送電に応じて、前記受電装置から受電中であることを示す応答を受信した場合は送電電力を増大させて通常の電力で送電を継続し、応答が無い場合は送電を停止するように制御する請求項５に記載の非接触電力伝送装置。
　前記送電制御部は、前記伝送特性を検出する際は、前記高周波電力を、通常の電力伝送中に設定する前記高周波電力よりも小さく設定するように制御する請求項１～８のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記送電制御部は、前記伝送特性を検出するときに、前記高周波電力を一定の大きさに設定し、かつ周波数をスイープさせながら前記送電共振器に供給するように制御する請求項１～９のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記受電装置の受電回路モジュールは、伝送される高周波の電力を整流し直流電力に変換する検波回路と、検波した出力電圧を一定に保つ制御を行う受電電圧調整部と、蓄電部とを備え、
　前記受電電圧調整部は、降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータを備え、前記検波回路の検波電圧が設定値以上とならないように、前記ＤＣ－ＤＣコンバータにより前記蓄電部に検波電力を伝送する制御を行う請求項１～１０のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記受電回路モジュールは、前記蓄電部の充電電圧を検出し、検出された前記充電電圧が設定値を超えたときに、前記ＤＣ－ＤＣコンバータの変換動作を抑制するように構成された請求項１１に記載の非接触電力伝送装置。
　前記受電装置は、受電電力を負荷に流して消費する過電圧制限部を備え、
　前記過電圧制限部は、前記検波回路の検波電圧が前記設定値を超えたときに動作して、余分の受電電力を負荷に流して消費する請求項１１に記載の非接触電力伝送装置。
　前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記蓄電部が満充電となったときに、変換動作を停止するように構成された請求項１３に記載の非接触電力伝送装置。
　前記ＤＣ－ＤＣコンバータと前記蓄電部の間に、前記蓄電部から前記ＤＣ－ＤＣコンバータへの電力の逆流を防止する保護部が挿入された請求項１１に記載の非接触電力伝送装置。
　前記保護部を流れる電流が順方向であるか否かを検出し、順方向であることを検出した場合に、前記保護部を短絡させる短絡制御部を備えた請求項１５に記載の非接触電力伝送装置。
　送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置とを用い、前記送電コイルと前記受電コイル間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する非接触電力伝送方法において、
　所定の大きさ及び所定周波数に設定した高周波電力を前記送電共振器に供給し、前記送電共振器の応答に基づいて、前記送電共振器の共振周波数に対応した因子に関わる伝送特性を検出する伝送特性検出ステップと、
　前記送電コイル前方の磁束到達範囲が基準状態にある状態で前記伝送特性検出ステップによって測定された前記伝送特性を基準特性として記憶する基準特性記憶ステップと、
　前記伝送特性検出ステップによって検出される前記伝送特性を、記憶されている前記基準特性と比較する伝送特性比較ステップと、
　前記伝送特性比較ステップによる比較に基づき、前記送電コイルからの電力伝送に影響する要因の状態を判定する状態判定ステップとを備えたことを特徴とする非接触電力伝送方法。
　基準特性記憶ステップでは、前記送電コイル前方の磁束到達範囲に介在物が存在しない開放時の前記伝送特性を前記基準特性として記憶し、
　前記状態判定ステップでは、前記電力伝送に影響する要因の状態として、前記介在物内に存在する障害要因による電力伝送に対する影響の程度を検出し、
　非接触電力伝送を行う前に、前記送電装置のみを用いて前記状態判定ステップを行う請求項１７に記載の非接触電力伝送方法。
　前記介在物を介して電力伝送を行う際に、前記送電装置のみを前記介在物の一方の側に配置し、前記介在物の他方の側には前記受電装置が配置されていない状態で、前記送電装置のみを用いて前記障害要因による電力伝送に対する影響の程度を検出する請求項１８に記載の非接触電力伝送方法。
　前記状態判定ステップによる検出結果に基づき、前記送電装置を当該影響の最小の位置に配置し、前記送電装置の位置に対向させて前記受電装置を配置することにより、前記送電コイルと前記受電コイル間の電力伝送効率が最大となるように前記送電装置と前記受電装置の位置を調整する請求項１９に記載の非接触電力伝送方法。
　前記介在物中に前記障害要因として金属がメッシュ状に配置され、かつ前記金属同士の交差部分が導通状態である場合に、前記金属のメッシュ間隔Ｗ、前記送電コイルの直径Ｄが、Ｄ／Ｗ≦１の関係を満足するように設定する請求項１９に記載の非接触電力伝送方法。
　前記介在物中に前記障害要因として表面を絶縁処理した金属がメッシュ状に配置された場合に、前記金属のメッシュ間隔Ｗ、前記送電コイルの直径Ｄが、Ｄ／Ｗ≦２の関係を満足するように設定する請求項１９に記載の非接触電力伝送方法。
　前記絶縁処理した金属が前記メッシュ状の一方向のみに配置された前記介在物を介して電力伝送を行う請求項２２に記載の非接触電力伝送方法。
　前記絶縁処理した金属が前記メッシュ状の一方向のみに、かつ１本置きに配置された前記介在物を介して電力伝送を行う請求項２３に記載の非接触電力伝送方法。
　前記金属同士の交差部分のみが絶縁処理された前記介在物を介して電力伝送を行う請求項２２に記載の非接触電力伝送方法。
　前記伝送特性検出ステップでは、前記送電コイル両端の電圧を検出し、その検出出力に基づいて前記伝送特性として前記送電共振器の共振電圧周波数特性を検出し、
　基準特性記憶ステップでは、前記受電装置が配置されていない状態で前記伝送特性検出ステップによって検出された無負荷時の共振電圧周波数特性を前記基準特性として記憶し、
　非接触電力伝送を行う前に、前記伝送特性検出ステップにより送電開始前の前記共振電圧周波数特性を検出して、前記状態判定ステップによる判定結果に応じた電力伝送動作の制御を行う請求項１７に記載の非接触電力伝送方法。
　電力伝送に際して、先ず小電力で送電を行いながら前記伝送特性検出ステップを実行して、前記送電開始前の共振電圧周波数特性を測定し、
　前記送電開始前の共振電圧周波数特性が双峰特性の場合、そのピーク周波数に合わせた周波数の高周波電力を送電し、
　前記送電開始前の共振電圧周波数特性が単峰特性で、そのピーク周波数が記憶した前記無負荷時の共振電圧周波数特性のピーク周波数ｆ０と同等の場合は、前記小電力で送電を継続して前記受電装置からの応答を待ち、応答が無い場合は送電を停止し、
　前記送電開始前の共振電圧周波数特性が単峰特性で、そのピーク周波数が前記無負荷時の共振電圧周波数特性のピーク周波数ｆ０とは異なる場合は送電を停止する請求項２６に記載の非接触電力伝送方法。