WO2016017143A1

WO2016017143A1 - 非接触給電装置及びそれを用いた非接触給電システム

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Publication number: WO2016017143A1
Application number: PCT/JP2015/003758
Authority: WO
Inventors: 一志中澤; 田村　秀樹; 悟田舎片
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-02-04
Also published as: JP2016034214A

Abstract

　本発明の課題は、動作周波数が共振特性におけるどの周波数領域に位置するかを判定することである。本発明の非接触給電装置（２）は、インバータ回路と、一次側共振部と、磁界検知部（２５）と、制御部とを備える。インバータ回路は、直流電力を交流電力に変換して出力する。一次側共振部は、インバータ回路の出力する交流電力を受けて磁束を発生するスパイラル型の一次側コイル（Ｌ１）、及び一次側コイル（Ｌ１）と共に一次側の共振回路を形成する一次側コンデンサで構成される。磁界検知部（２５）は、磁界を検知する。制御部は、磁界検知部（２５）の検知結果に基づいて、インバータ回路の動作周波数と一次側共振部の共振特性との相関を判定する判定処理を実行する。

Description

非接触給電装置及びそれを用いた非接触給電システム

　本発明は、一般に非接触給電装置、非接触給電システムに関し、より詳細には負荷に非接触で給電する非接触給電装置及びそれを用いた非接触給電システムに関する。

　従来、携帯型機器や電気自動車などの機器に非接触で送電する技術が知られており、例えば文献１（日本国特許出願公開番号２０１４－９０６１７）に開示されている。文献１に記載の従来例には、送電装置が有する送電ユニットと、車両が有する受電ユニットとを備え、車両の蓄電装置を非接触で充電する非接触送受電システムが開示されている。

　送電ユニットは、一次自己共振コイル（一次側コイル）を有し、電源部から高周波の交流電力の供給を受け、受電ユニットへ非接触で電力を伝送する。受電ユニットは、二次自己共振コイル（二次側コイル）を有し、送電ユニットから送出される電力を非接触で受電する。上記従来例では、一次側コイルと二次側コイルとを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電ユニットから受電ユニットへ非接触で電力を伝送させている。

　上記従来例では、送電ユニットと受電ユニットとの間で効率よく電力の伝送が行われるように、目標駐車位置をユーザに提示し、目標駐車位置に車両を駐車するように促している。しかしながら、車両は必ずしも目標駐車位置に正確に駐車されるとは限らず、車両の駐車位置が目標駐車位置からずれてしまう可能性がある。

　この場合、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置がずれることで、一次側コイルを含む共振回路及び二次側コイルを含む共振回路の共振特性が変化し、所望の動作を行うことができない虞がある。そして、上記従来例は、電源部から供給される交流電力の周波数（動作周波数）が、位置ずれによって変化した共振特性におけるどの周波数領域に位置するかを判定することができないという問題があった。

　本発明は、上記の点に鑑みて為されており、動作周波数が共振特性におけるどの周波数領域に位置するかを判定することのできる非接触給電装置及びそれを用いた非接触給電システムを提供することを目的とする。

　本発明に係る一態様の非接触給電装置は、インバータ回路と、一次側共振部と、磁界検知部と、制御部とを備える。前記インバータ回路は、直流電力を交流電力に変換して出力する。前記一次側共振部は、前記インバータ回路の出力する交流電力を受けて磁束を発生するスパイラル型の一次側コイル、及び前記一次側コイルと共に一次側の共振回路を形成する一次側コンデンサで構成される。前記磁界検知部は、磁界を検知する。前記制御部は、前記磁界検知部の検知結果に基づいて、前記インバータ回路の動作周波数と前記一次側共振部の共振特性との相関を判定する判定処理を実行する。

　また、本発明に係る一態様の非接触給電システムは、上記の非接触給電装置と、前記非接触給電装置から供給される電力を受ける非接触受電装置とを備える。前記非接触受電装置は、前記一次側コイルが発生する磁束を受けて交流電力を発生する二次側コイル、及び前記二次側コイルと共に二次側の共振回路を形成する二次側コンデンサで構成される二次側共振部を備える。

図１Ａは、実施形態に係る非接触給電装置における一次側コイルの配置を示す図である。図１Ｂ，図１Ｃは、それぞれ実施形態に係る非接触給電装置における磁界検知部の配置の一例を示す図である。実施形態に係る非接触給電装置及び非接触給電システムを示す回路概略図である。実施形態に係る非接触給電システムの使用例を示す概略図である。図４Ａは、通常時における共振特性を示す図である。図４Ｂは、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置がずれた場合における共振特性を示す図である。図５Ａ，図５Ｂは、それぞれ一次側共振部及び二次側共振部の等価回路を示す図である。図６Ａ，図６Ｂは、それぞれ一次側コイル及び二次側コイルで発生する磁束分布を示す図である。図７Ａ，図７Ｂは、それぞれ一次側コイル及び二次側コイルで発生する磁束分布のシミュレーションの結果を示す図である。実施形態に係る非接触給電装置において、複数の磁界検知部を配置した一例を示す図である。図９Ａは、実施形態に係る非接触給電装置における一次側コンデンサの一例を示す回路図である。図９Ｂは、実施形態に係る非接触給電装置における一次側コイルの一例を示す回路図である。図１０Ａは、実施形態に係る非接触給電装置の一次側共振部の他の構成を示す回路図である。図１０Ｂは、実施形態に係る非接触給電装置の一次側共振部の更に他の構成を示す回路図である。実施形態に係る非接触給電システムの他の構成を示す回路概略図である。

　本発明の実施形態に係る非接触給電装置２は、以下の第１の特徴を有する。

　第１の特徴では、非接触給電装置２は、図１Ａ～図１Ｃ、及び図２に示すように、インバータ回路２１２と、一次側共振部２３と、磁界検知部２５と、制御部２２とを備える。インバータ回路２１２は、直流電力を交流電力に変換して出力する。一次側共振部２３は、インバータ回路２１２の出力する交流電力を受けて磁束を発生するスパイラル型の一次側コイルＬ１、及び一次側コイルＬ１と共に一次側の共振回路を形成する一次側コンデンサＣ１で構成される。磁界検知部２５は、磁界を検知する。制御部２２は、磁界検知部２５の検知結果に基づいて、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１と一次側共振部２３の共振特性との相関を判定する判定処理を実行する。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、第１の特徴に加えて、以下の第２の特徴を有していてもよい。

　第２の特徴では、一次側共振部２３の共振特性は２つの共振周波数を有する。かつ、この共振特性は、一次側共振部２３の出力が極小値を示す所定の周波数を境界にして、所定の周波数よりも低い周波数領域である低周波数領域と、所定の周波数よりも高い周波数領域である高周波数領域とを有する。そして、制御部２２は、判定処理において、磁界検知部２５で検知された磁界の強さと閾値との比較結果に応じて、動作周波数ｆ１が低周波数領域及び高周波数領域のいずれに位置するかを判定する。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、第１又は第２の特徴に加えて、以下の第３の特徴を有していてもよい。

　第３の特徴では、磁界検知部２５は、一次側コイルＬ１で囲まれる位置に配置される。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、第１～第３のいずれかの特徴に加えて、以下の第４の特徴を有していてもよい。

　第４の特徴では、非接触給電装置２は、磁界検知部２５を複数備える。そして、制御部２２は、判定処理において、複数の磁界検知部２５のうち少なくとも２つの検知結果を比較する。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、第１～第４のいずれかの特徴に加えて、以下の第５の特徴を有していてもよい。

　第５の特徴では、制御部２２は、判定処理の判定結果に基づいて、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１を調整する調整処理を実行する。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、第１～第４のいずれかの特徴に加えて、以下の第６の特徴を有していてもよい。

　第６の特徴では、制御部２２は、判定処理の判定結果に基づいて、一次側共振部２３の共振パラメータを調整する調整処理を実行する。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、第５又は第６の特徴に加えて、以下の第７の特徴を有していてもよい。

　第７の特徴では、制御部２２は、一次側共振部２３の共振特性が２つの共振周波数を有している場合、動作周波数ｆ１が２つの共振周波数のうち低い共振周波数に近づくように調整処理を実行する。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、第５～第７のいずれかの特徴に加えて、以下の第８の特徴を有していてもよい。

　第８の特徴では、非接触給電装置２は、一次側コイルＬ１を流れる電流に相当する電流を検知する電流検知部２４を備える。そして、制御部２２は、電流検知部２４の検知結果に基づいて、インバータ回路２１２が遅相モードで動作するように調整処理を実行する。

　また、本実施形態の非接触給電システム１は、以下の第９の特徴を有していてもよい。

　第９の特徴では、非接触給電システム１は、図２に示すように、非接触給電装置２と、非接触給電装置２から供給される電力を受ける非接触受電装置３とを備える。非接触受電装置３は、一次側コイルＬ１が発生する磁束を受けて交流電力を発生する二次側コイルＬ２、及び二次側コイルＬ２と共に二次側の共振回路を形成する二次側コンデンサＣ２で構成される二次側共振部３１を備える。

　また、本実施形態の非接触給電システム１は、第９の特徴に加えて、以下の第１０の特徴を有していてもよい。

　第１０の特徴では、制御部２２（制御部３３）は、判定処理の判定結果に基づいて、一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２の相対的な位置の変更を促す指示信号を出力する調整処理を実行する。

　本実施形態の非接触給電装置２及び非接触給電システム１は、動作周波数が共振特性におけるどの周波数領域に位置するかを判定することができる。

　以下、本実施形態の非接触給電装置２及び非接触給電システム１について詳細に説明する。但し、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

　なお、以下では、図３に示すように、本実施形態の非接触給電装置２及び非接触給電システム１を用いて充電回路１０２に給電することで、電気自動車１００の蓄電池１０１を充電する場合について例示するが、この例に限定する趣旨ではない。すなわち、本実施形態の非接触給電装置２及び非接触給電システム１は、負荷４に非接触で給電する構成であればよく、負荷４は電気自動車１００の充電回路１０２に限定されない。

　本実施形態の非接触給電システム１は、図２に示すように、非接触給電装置２と、非接触受電装置３とを備えている。非接触給電装置２は、電源部２１と、制御部２２と、一次側共振部２３と、電流検知部２４と、磁界検知部２５とを備えている。一次側共振部２３は、一次側コンデンサＣ１と、一次側コイルＬ１とで構成されている。非接触受電装置３は、二次側共振部３１と、整流部３２とを備えている。二次側共振部３１は、二次側コンデンサＣ２と、二次側コイルＬ２とで構成されている。

　本実施形態の非接触給電システム１において、非接触給電装置２は、図３に示すように、床や地面上に設置されている。なお、非接触給電装置２は、床や地面上のみならず、例えば床や地面に埋め込んで配置されていてもよい。また、非接触給電装置２は、一次側コイルＬ１のみを二次側コイルＬ２と対向可能な位置に配置し、その他の部品や回路等は一次側コイルＬ１から離れた場所に配置するように構成されていてもよい。

　本実施形態の非接触給電システム１において、非接触受電装置３は、図３に示すように、電気自動車１００の車両内に設置されている。非接触受電装置３は、充電回路１０２を介して蓄電池１０１に電気的に接続されている。蓄電池１０１は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池、高容量のコンデンサ等により構成される。蓄電池１０１は、電気自動車１００の備える電動機の電源として用いられる。その他、蓄電池１０１は、電気自動車１００が備えるカーナビゲーションシステムやカーオーディオ、パワーウィンドウなどの電子機器の電源として用いられる。充電回路１０２は、非接触給電装置２より供給される電力を適宜変換した電力により、蓄電池１０１を充電する回路である。

　先ず、非接触給電装置２について説明する。

　電源部２１は、交流電源ＡＣ１から一次側共振部２３に所望の交流電力を供給する回路であり、図２に示すように、力率改善（ＰＦＣ：Power Factor Correction）回路２１１と、インバータ回路２１２とを備えている。力率改善回路２１１は、図２に示すように、４つのダイオードＤ１～Ｄ４で構成されるダイオードブリッジと、コイルＬ０と、スイッチング素子Ｑ０と、ダイオードＤ５と、コンデンサＣ０とで構成されている。スイッチング素子Ｑ０は、制御部２２から制御信号を与えられることでオン／オフを制御される。本実施形態の非接触給電装置２では、スイッチング素子Ｑ０は、ｎチャネルのエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。なお、スイッチング素子Ｑ０は、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の他の半導体スイッチング素子で構成されていてもよい。したがって、力率改善回路２１１は、制御部２２によりスイッチング素子Ｑ０のオン／オフが制御されることで、所望の高さの電圧を出力するように構成されている。

　インバータ回路２１２は、図２に示すように、４つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４で構成されるフルブリッジ・インバータである。本実施形態の非接触給電装置２では、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、それぞれｎチャネルのエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴである。なお、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、それぞれバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等の他の半導体スイッチング素子で構成されていてもよい。

　インバータ回路２１２では、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路と、２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路とが並列に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のドレインは、それぞれ力率改善回路２１１の高電位側の出力点に電気的に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソースは、それぞれ力率改善回路２１１の低電位側の出力点に電気的に接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ３のソース及びスイッチング素子Ｑ４のドレインの接続点が、インバータ回路２１２の第１出力点となっている。また、スイッチング素子Ｑ１のソース及びスイッチング素子Ｑ２のドレインの接続点が、インバータ回路２１２の第２出力点となっている。

　スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４は、制御部２２から第１駆動信号Ｇ１を与えられることにより、オン／オフを切り替えられる。また、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は、第２駆動信号Ｇ２を与えられることにより、オン／オフを切り替えられる。第２駆動信号Ｇ２は、第１駆動信号Ｇ１とは位相が１８０度異なる矩形波状の信号である。

　インバータ回路２１２は、第１駆動信号Ｇ１及び第２駆動信号Ｇ２により、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のオン期間と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間とを交互に切り替えるように動作する。これにより、インバータ回路２１２は、力率改善回路２１１から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する。以下では、図２に示すように、インバータ回路２１２が出力する電圧を「出力電圧Ｖ１」、インバータ回路２１２が出力する電流を「出力電流Ｉ１」と称する。

　制御部２２は、例えばマイコン（マイクロコンピュータ）で構成されている。制御部２２は、制御信号を力率改善回路２１１に与えることで、力率改善回路２１１の出力電圧を変化させる。また、制御部２２は、第１駆動信号Ｇ１及び第２駆動信号Ｇ２をスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４に与えることで、インバータ回路２１２の動作を制御する。

　一次側共振部２３は、図２に示すように、インバータ回路２１２の一対の出力点に、一次側コンデンサＣ１と一次側コイルＬ１とを直列に電気的に接続して構成されている。また、一次側コイルＬ１は、一次側コンデンサＣ１と共に共振回路（一次側の共振回路）を形成している。

　一次側コイルＬ１は、図１Ａに示すように、コア２３１の一面（図１Ａにおける上面）において、任意の一点を中心として導線を渦巻状に巻き回して構成されるスパイラル型のコイルである。なお、スパイラル型のコイルは、サーキュラー型のコイルとも呼ばれている。コア２３１は、例えばフェライトなどの磁性材料により板状に形成されている。一次側コイルＬ１は、インバータ回路２１２が出力する交流電流が流れると、磁束を発生する。つまり、一次側コイルＬ１は、インバータ回路２１２が出力する交流電力を受けて磁束を発生する。

　電流検知部２４は、例えばシャント抵抗やホール素子などで構成されている。電流検知部２４は、図２に示すように、インバータ回路２１２から一次側コイルＬ１へと流れる出力電流Ｉ１を検知する。言い換えれば、電流検知部２４は、一次側コイルＬ１を流れる電流に相当する電流を検知する。この電流検知部２４の検知結果（出力電流Ｉ１の瞬時電流）は、後述する調整処理を制御部２２が実行する際に用いられる。

　磁界検知部２５は、例えばホール素子やサーチコイルなどで構成される。磁界検知部２５は、図１Ｂに示すように、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とを含む空間に作用する磁界を検知する。この磁界検知部２５の検知結果（例えば、磁界の強さ）は、後述する判定処理を制御部２２が実行する際に用いられる。なお、磁界検知部２５がホール素子で構成されている場合、磁界検知部２５は、一次側コイルＬ１で発生する磁束がホール素子の検知面に交差するように配置されるのが好ましい。また、磁界検知部２５がサーチコイルで構成されている場合、磁界検知部２５は、一次側コイルＬ１で発生する磁束がサーチコイルに交差するように配置されるのが好ましい。

　本実施形態の非接触給電装置２では、磁界検知部２５は、図１Ｂ，図１Ｃに示すように、一次側コイルＬ１で囲まれる位置（コア２３１の中心部）に配置される。また、磁界検知部２５は、コア２３１の厚さ方向（図１Ｂにおける上下方向）において、例えばスペーサ等を用いて、コア２３１と所定の間隔を空けて配置される。

　次に、非接触受電装置３について説明する。

　二次側共振部３１は、図２に示すように、整流部３２の一対の入力点に、二次側コンデンサＣ２と二次側コイルＬ２とを直列に電気的に接続して構成されている。また、二次側コイルＬ２は、二次側コンデンサＣ２と共に共振回路（二次側の共振回路）を形成している。

　二次側コイルＬ２は、図１Ａに示すように、コア３１１の一面（図１Ａにおける下面）において、任意の一点を中心として導線を渦巻状に巻き回して構成されるスパイラル型のコイルである。コア３１１は、例えばフェライトなどの磁性材料により板状に形成されている。二次側コイルＬ２は、図３に示すように、電気自動車１００が規定の停車位置に停車すると、一次側コイルＬ１の近傍に位置するように設けられる。言い換えれば、二次側コイルＬ２は、電気自動車１００が規定の停車位置に停車すると、一次側コイルＬ１と所定の間隔を空けて対向するように設けられる。二次側コイルＬ２は、一次側コイルＬ１が発生する磁束を受けると、電磁誘導により交流電流が流れる。つまり、二次側コイルＬ２は、一次側コイルＬ１が発生する磁束を受けて交流電力を発生する。

　整流部３２は、図２に示すように、４つのダイオードで構成されるダイオードブリッジ３２１と、コンデンサＣ３とで構成されている。ダイオードブリッジ３２１は、二次側コイルＬ２で発生した交流電流を脈流電流に変換して出力する。コンデンサＣ３は、ダイオードブリッジ３２１の一対の出力点に電気的に接続されており、ダイオードブリッジ３２１から出力される脈流電流を平滑化し、直流電流を出力する。つまり、整流部３２は、二次側コイルＬ２で発生した交流電力を直流電力に整流して直流電力を出力する。整流部３２が出力する直流電力は、負荷４（ここでは、充電回路１０２）に供給される。

　本実施形態の非接触給電システム１では、磁気共鳴現象を利用した共鳴方式により、一次側共振部２３から二次側共振部３１に電力を伝送している。そして、本実施形態の非接触給電システム１では、一次側共振部２３と二次側共振部３１との磁気共鳴を利用して、非接触給電装置２の出力電力を効率良く非接触受電装置３に伝送している。したがって、一次側共振部２３の周波数特性と、二次側共振部３１の周波数特性とが互いに一致するのが好ましい。

　以下、本実施形態の非接触給電システム１における一次側共振部２３の周波数特性（以下、「共振特性」と称する）について説明する。本実施形態の非接触給電システム１では、共振特性は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との磁気的な結合の疎密に応じて変化する。言い換えれば、共振特性は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数の大小に応じて変化する。そして、結合係数がある程度大きい場合、共振特性は、図４Ａに示すように一次側共振部２３の出力の極大値が２箇所現れる、いわゆる双峰特性を示す。この共振特性では、第１周波数ｆｒ１で一次側共振部２３の出力が極大値となる山と、第２周波数ｆｒ２（ｆｒ２＞ｆｒ１）で一次側共振部２３の出力が極小値となる谷とが現れている。また、この共振特性では、第３周波数ｆｒ３（ｆｒ３＞ｆｒ２）で一次側共振部２３の出力が極大値となる山が現れている。つまり、この共振特性（双峰特性）は、２つの共振周波数（第１周波数ｆｒ１、第３周波数ｆｒ３）を有している。

　ここで、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１（例えば、８５±５ｋＨｚ）と各周波数ｆｒ１～ｆｒ３との相関に応じて、インバータ回路２１２は遅相モード又は進相モードの何れかのモードで動作する。なお、「動作周波数ｆ１」は、第１駆動信号Ｇ１及び第２駆動信号Ｇ２の周波数、言い換えれば、インバータ回路２１２の出力電圧Ｖ１の周波数である。

　進相モードは、インバータ回路２１２の出力電流Ｉ１の位相が、インバータ回路２１２の出力電圧Ｖ１の位相よりも進んだ状態でインバータ回路２１２が動作するモードである。進相モードでは、インバータ回路２１２のスイッチング動作がいわゆるハードスイッチングになる。遅相モードは、インバータ回路２１２の出力電流Ｉ１が、インバータ回路２１２の出力電圧Ｖ１の位相よりも遅れた状態でインバータ回路２１２が動作するモードである。遅相モードでは、インバータ回路２１２のスイッチング動作がいわゆるソフトスイッチングになる。

　遅相モードでは、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のスイッチングによる損失を低減することができ、また、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４に過大な電気的ストレスがかかるのを防止することができる。したがって、本実施形態の非接触給電装置２では、インバータ回路２１２は、遅相モードで動作するのが好ましい。インバータ回路２１２は、図４Ａに示すように、動作周波数ｆ１が第１周波数ｆｒ１と第２周波数ｆｒ２との間の周波数領域に位置する場合と、動作周波数ｆ１が第３周波数ｆｒ３よりも大きい周波数領域に位置する場合との何れかで、遅相モードで動作する。

　また、動作周波数ｆ１は、高周波領域よりも低周波領域に位置するのが好ましい。「低周波領域」は、共振特性において、一次側共振部２３の出力が極小値を示す第２周波数ｆｒ２（所定の周波数）よりも低い周波数領域である。「高周波領域」は、共振特性において、一次側共振部２３の出力が極小値を示す第２周波数ｆｒ２（所定の周波数）よりも高い周波数領域である。動作周波数ｆ１が低周波領域に位置する場合、一次側コイルＬ１を流れる電流の位相と、二次側コイルＬ２を流れる電流の位相とが互いに１８０度近くずれることで、不要輻射を低減することができる。

　ところで、本実施形態の非接触給電装置２では、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置がずれる場合がある。例えば、電気自動車１００の停車位置が予め規定されている停車位置からずれると、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置がずれる。この場合、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との磁気的な結合が変化（つまり、結合係数が変化）する。すると、各周波数ｆｒ１～ｆｒ３が変化することで、共振特性は、例えば図４Ａに示す特性から図４Ｂに示す特性に変化する。

　ここで、動作周波数ｆ１が一定の周波数であると仮定する。この場合、図４Ａに示す共振特性では、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置しているのに対して、図４Ｂに示す共振特性では、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置する。したがって、図４Ｂに示す共振特性では、一次側コイルＬ１を流れる電流の位相と、二次側コイルＬ２を流れる電流の位相とが揃ってしまい、不要輻射を低減することができない。

　そして、従来の非接触送受電システムでは、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置ずれによって共振特性が変化すると、動作周波数が変化後の共振特性におけるどの周波数領域に位置するかを判定することができない。したがって、従来の非接触給電システムでは、動作周波数が高周波領域に位置しているにも関わらず、電気自動車の充電を開始してしまうという問題があった。

　そこで、本願の発明者等は、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置する場合と、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置する場合とで、一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２を含む空間に作用する磁場（磁界）が変化することに着目した。

　図５Ａに、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置する場合の一次側共振部２３及び二次側共振部３１の等価回路を示す。図５Ａに示すように、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置する場合、相互インダクタＭ１と、２つの直列共振回路（一次側共振部２３と二次側共振部３１）との並列回路が共振する。この場合、図５Ａにおける矢印が示すように、相互インダクタＭ１に電流が流れ、一次側コイルＬ１を流れる電流の向きと、二次側コイルＬ２を流れる電流の向きとが互いに逆になる。

　図５Ｂに、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置する場合の一次側共振部２３及び二次側共振部３１の等価回路を示す。図５Ｂに示すように、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置する場合、一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２と、一次側コンデンサＣ１及び二次側コンデンサＣ２とが共振する。この場合、図５Ｂにおける矢印が示すように、相互インダクタＭ１には電流が流れず、一次側コイルＬ１を流れる電流の向きと、二次側コイルＬ２を流れる電流の向きとが同じになる。

　図６Ａに、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置する場合の一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２で発生する磁束の分布を示す。この場合、一次側コイルＬ１に囲まれた位置（コア２３１の中心部）において、一次側コイルＬ１で発生する磁束Ｂ１の向きと、二次側コイルＬ２で発生する磁束Ｂ２の向きとが同じになる。このため、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の空間では、一次側コイルＬ１が発生する磁束Ｂ１と、二次側コイルＬ２が発生する磁束Ｂ２とが互いに強め合う。

　図６Ｂに、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置する場合の一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２で発生する磁束の分布を示す。この場合、一次側コイルＬ１に囲まれた位置（コア２３１の中心部）において、一次側コイルＬ１で発生する磁束Ｂ１の向きと、二次側コイルＬ２で発生する磁束Ｂ２の向きとが互いに逆になる。したがって、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の空間では、一次側コイルＬ１が発生する磁束Ｂ１と、二次側コイルＬ２が発生する磁束Ｂ２とが互いに打ち消し合う。

　次に、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の空間での磁束分布を、シミュレーションにより求めた結果を図７Ａ，図７Ｂに示す。なお、図７Ａ，図７Ｂに示す矢印は、それぞれ磁束の向きを表している。動作周波数ｆ１が低周波領域に位置する場合、図７Ａに示すように、一次側コイルＬ１から二次側コイルＬ２に向かう向き（図７Ａにおける上向き）の磁束が強くなる。一方、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置する場合、図７Ｂに示すように、一次側コイルＬ１から二次側コイルＬ２に向かう向きの磁束が弱くなる。

　つまり、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の空間では、垂直方向の磁界は、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置すると強くなり、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置すると弱くなる。なお、「垂直方向」は、コア２３１（コア３１１）の一面（図７Ａにおける上面又は下面）に垂直な方向（図７Ａにおける上下方向）である。

　本実施形態の非接触給電装置２では、既に述べたように、磁界検知部２５は、一次側コイルＬ１で囲まれる位置に配置されている（図１Ｂ，図１Ｃ参照）。このため、磁界検知部２５で検知される磁界は、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置する場合に強くなり、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置する場合に弱くなる。そして、制御部２２は、磁界検知部２５の検知結果に基づいて、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１と一次側共振部２３の共振特性との相関を判定する判定処理を実行する。具体的には、制御部２２は、判定処理において、磁界検知部２５で検知された磁界の強さと、予め設定された閾値とを比較する。そして、判定処理において、磁界検知部２５で検知された磁界の強さが閾値を上回れば、制御部２２は、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置すると判定する。また、判定処理において、磁界検知部２５で検知された磁界の強さが閾値を下回れば、制御部２２は、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置すると判定する。なお、磁界検知部２５で検知された磁界の強さが閾値と等しい場合に、動作周波数ｆ１が低周波領域及び高周波領域のいずれに位置するかは、適宜設定されてよい。

　上述のように、本実施形態の非接触給電装置２は、磁界を検知する磁界検知部２５を備えている。そして、本実施形態の非接触給電装置２では、制御部２２は、磁界検知部２５の検知結果に基づいて、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１と一次側共振部２３の共振特性との相関を判定する判定処理を実行する。したがって、本実施形態の非接触給電装置２は、制御部２２の実行する判定処理により、動作周波数ｆ１が共振特性におけるどの周波数領域に位置するかを判定することができる。このため、仮に一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置がずれ、共振特性が変化したとしても、本実施形態の非接触給電装置２は、変化した共振特性におけるどの周波数領域に動作周波数ｆ１が位置するかを判定することができる。

　また、本実施形態の非接触給電装置２では、磁界検知部２５は、図１Ｂ，図１Ｃに示すように、一次側コイルＬ１で囲まれる位置に配置されている。このため、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置する場合と高周波領域に位置する場合とで、磁界検知部２５に鎖交（交差）する磁束が大きく変化するため、磁界の強さの変化を検知し易いという利点がある。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、例えば図８に示すように、複数（図示では５つ）の磁界検知部２５を備えていてもよい。図８に示す例では、１つの磁界検知部２５が一次側コイルＬ１で囲まれる位置に配置され、残りの４つの磁界検知部２５が、１つの磁界検知部２５を中心として同心円状に配置されている。

　そして、制御部２２は、判定処理において、複数の磁界検知部２５のうち少なくとも２つの検知結果を比較してもよい。磁界検知部２５で検知される磁界の強さは、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置に応じて変化する。つまり、磁界検知部２５は、二次側コイルＬ２に近づくほど検知される磁界の強さが強くなり、二次側コイルＬ２から遠ざかるほど検知される磁界の強さが弱くなる。したがって、制御部２２は、判定処理において、各磁界検知部２５で検知される磁界の強さの差（勾配）に基づいて、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置を判定することができる。例えば、図８における右下の磁界検知部２５と、左下の磁界検知部２５で検知される磁界が他の磁界検知部２５で検知される磁界よりも強ければ、制御部２２は、二次側コイルＬ２が図８における下側にずれていると判定することができる。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

　ところで、本実施形態の非接触給電装置２では、制御部２２は、判定処理のみならず、判定処理の結果に基づいて、動作周波数ｆ１が共振特性における適正な周波数領域（つまり、低周波領域）に位置するように調整する調整処理を実行してもよい。以下、制御部２２で実行し得る種々の調整処理について例を挙げる。

　例えば、制御部２２は、判定処理の判定結果に基づいて、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１を調整する調整処理を実行してもよい。例えば、制御部２２が、判定処理において、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置すると判定した場合を考える。この場合、制御部２２は、調整処理において、動作周波数ｆ１を低下させる。この調整処理により、動作周波数ｆ１は、低周波領域に位置するように調整される。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

　また、制御部２２は、判定処理の判定結果に基づいて、一次側共振部２３の共振パラメータを調整する調整処理を実行してもよい。「共振パラメータ」とは、一次側コンデンサＣ１のキャパシタンスや、一次側コイルＬ１のインダクタンスである。例えば、制御部２２が、判定処理において、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置すると判定した場合を考える。この場合、制御部２２は、調整処理において、一次側コンデンサＣ１のキャパシタンス及び一次側コイルＬ１のインダクタンスの少なくとも一方を低下させる。この調整処理により、各周波数ｆｒ１～ｆｒ３が大きくなることで、共振特性が高周波数側にシフトする。すると、動作周波数ｆ１は、調整後の共振特性における低周波領域に位置するように調整される。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

　特に、制御部２２は、一次側共振部２３の共振特性が２つの共振周波数を有している場合（つまり、双峰特性の場合）、動作周波数ｆ１が２つの共振周波数のうち低い共振周波数に近づくように調整処理を実行するのが好ましい。すなわち、既に述べたように、制御部２２は、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１を調整したり、一次側共振部２３の共振パラメータを調整したりすることで、動作周波数ｆ１が低周波領域に位置するように調整処理を実行するのが好ましい。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

　なお、制御部２２によってキャパシタンスを調整可能な一次側コンデンサＣ１としては、バラクタダイオードの他に、例えば図９Ａに示す構成が考えられる。図９Ａに示す一次側コンデンサＣ１は、キャパシタンスが互いに異なる２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と、２つのスイッチＱＣ１，ＱＣ２とを備える。スイッチＱＣ１は、コンデンサＣ１１に直列に電気的に接続される。また、スイッチＱＣ２は、コンデンサＣ１２に直列に電気的に接続される。そして、コンデンサＣ１１及びスイッチＱＣ１の直列回路と、コンデンサＣ１２及びスイッチＱＣ２の直列回路とが並列に電気的に接続される。

　また、制御部２２によってインダクタンスを調整可能な一次側コイルＬ１としては、例えば図９Ｂに示す構成が考えられる。図９Ｂに示す一次側コイルＬ１は、互いに直列に電気的に接続された２つのコイルＬ１１，Ｌ１２と、一方のコイルＬ１２に並列に電気的に接続されたスイッチＱＬ１とを備える。

　スイッチＱＣ１，ＱＣ２，ＱＬ１は、例えばＭＯＳＦＥＴのような半導体スイッチにより構成される。また、スイッチＱＣ１，ＱＣ２，ＱＬ１は、それぞれ制御部２２によってオン／オフを制御される。したがって、図９Ａに示す構成において、制御部２２がスイッチＱＣ１，ＱＣ２のオン／オフを切り替えるように制御することにより、一次側コンデンサＣ１のキャパシタンスを調整することができる。同様に、図９Ｂに示す構成において、制御部２２がスイッチＱＬ１のオン／オフを切り替えるように制御することにより、一次側コイルＬ１のインダクタンスを調整することができる。

　なお、図９Ａに示す構成では、コンデンサＣ１１，Ｃ１２及びスイッチＱＣ１，ＱＣ２の直列回路の個数は２つであるが、直列回路の個数を増やすことで、一次側コンデンサＣ１のキャパシタンスをより多段階に調整することが可能である。また、図９Ｂに示す構成では、コイルＬ１２及びスイッチＱＬ１の並列回路の個数は１つであるが、並列回路の個数を増やすことで、一次側コイルＬ１のインダクタンスをより多段階に調整することが可能である。

　また、一次側コンデンサＣ１は、図１０Ａに示すような容量調整回路２３２に組み込まれていてもよい。この容量調整回路２３２は、一次側コンデンサＣ１と、４つのスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８とで構成される。ここでは、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８は、ｎチャネルのエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴである。容量調整回路２３２では、２つのスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路と、２つのスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の直列回路とが並列に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のソース及びスイッチング素子Ｑ６のドレインの接続点は、インバータ回路２１２の第１出力点に電気的に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ７のソース及びスイッチング素子Ｑ８のドレインの接続点は、一次側コイルＬ１の一端に電気的に接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ７のソースの接続点と、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ８のドレインの接続点との間に、一次側コンデンサＣ１が電気的に接続されている。

　容量調整回路２３２は、第３駆動信号Ｇ３をスイッチング素子Ｑ５，Ｑ８に、第４駆動信号Ｇ４をスイッチング素子Ｑ６，Ｑ７に与えられることで動作する。具体的には、容量調整回路２３２は、第３駆動信号Ｇ３及び第４駆動信号Ｇ４により、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ８のオン期間と、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７のオン期間とを交互に切り替えるように動作する。

　スイッチング素子Ｑ５，Ｑ８のオン期間において、インバータ回路２１２の出力電圧Ｖ１が正極性の期間では、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ８を介して一次側コンデンサＣ１に電圧が印加される。つまり、容量調整回路２３２の入出力間は、一次側コンデンサＣ１を介する経路となる。一方、インバータ回路２１２の出力電圧Ｖ１が負極性の期間では、スイッチング素子Ｑ７の寄生ダイオードとスイッチング素子Ｑ５とを通る経路で電流が流れる。つまり、容量調整回路２３２の入出力間は、一次側コンデンサＣ１を介さない経路となる。

　同様に、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７のオン期間において、インバータ回路２１２の出力電圧Ｖ１が正極性の期間では、スイッチング素子Ｑ６とスイッチング素子Ｑ８の寄生ダイオードとを通る経路で電流が流れる。つまり、容量調整回路２３２の入出力間は、一次側コンデンサＣ１を介さない経路となる。一方、インバータ回路２１２の出力電圧Ｖ１が負極性の期間では、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７を介して一次側コンデンサＣ１に電圧が印加される。つまり、容量調整回路２３２の入出力間は、一次側コンデンサＣ１を介する経路となる。

　つまり、容量調整回路２３２は、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８のオン／オフが切り替えられることで、一次側コンデンサＣ１を介する経路と、一次側コンデンサＣ１を介さない経路とを切り替えるように構成されている。このように、一次側コンデンサＣ１が容量調整回路２３２の入出力間に接続されている期間を変化させることで、容量調整回路２３２のキャパシタンス（すなわち、一次側コンデンサＣ１のキャパシタンス）を調整することができる。

　さらに、容量調整回路２３２は、上記のように４つのスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８を用いた構成の他に、図１０Ｂに示すように、２つの双方向スイッチＱ９，Ｑ１０を用いた構成であってもよい。双方向スイッチＱ９は、２つのゲート端子を有するダブルゲート構造の半導体素子で構成されている。また、双方向スイッチＱ９は、一次側コンデンサＣ１に直列に電気的に接続されている。双方向スイッチＱ１０は、２つのゲート端子を有するダブルゲート構造の半導体素子で構成されている。また、双方向スイッチＱ１０は、双方向スイッチＱ９及び一次側コンデンサＣ１の直列回路と並列に電気的に接続されている。双方向スイッチＱ９の２つのゲート端子には、それぞれ第３駆動信号Ｇ３及び第４駆動信号Ｇ４が入力される。また、双方向スイッチＱ１０の２つのゲート端子にも、それぞれ第３駆動信号Ｇ３及び第４駆動信号Ｇ４が入力される。このように構成された容量調整回路２３２は、図１０Ａに示す容量調整回路２３２と同様に動作する。

　また、本実施形態の非接触給電装置２は、一次側コイルＬ１を流れる電流に相当する電流（出力電流Ｉ１）を検知する電流検知部２４を備えている（図２参照）。そこで、制御部２２は、電流検知部２４の検知結果に基づいて、インバータ回路２１２が遅相モードで動作するように調整処理を実行してもよい。例えば、制御部２２は、インバータ回路２１２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の組がオンからオフになった時点の出力電流Ｉ１の電流値により、遅相モード及び進相モードの何れのモードでインバータ回路２１２が動作しているかを判定することができる。つまり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の組がオンからオフになる（すなわち、出力電圧Ｖ１がゼロクロスする）時点で、出力電流Ｉ１の電流値が正の値を示していれば、制御部２２は、インバータ回路２１２が遅相モードで動作していると判定する。一方、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の組がオンからオフになる時点で、出力電流Ｉ１の電流値が負の値を示していれば、制御部２２は、インバータ回路２１２が進相モードで動作していると判定する。

　そして、制御部２２は、インバータ回路２１２が遅相モード及び進相モードの何れのモードで動作しているかの判定結果を踏まえて、インバータ回路２１２が遅相モードで動作するように調整する。調整方法としては、既に述べたように、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１を調整したり、一次側共振部２３の共振パラメータを調整したりする方法が挙げられる。

　この構成では、インバータ回路２１２を遅相モードで動作させることができるため、インバータ回路２１２のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のスイッチングによる損失を低減することができる。また、この構成では、インバータ回路２１２のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４に過大な電気的ストレスがかかるのを防止することができる。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

　なお、制御部２２は、調整処理を実行した後に、再度、判定処理を実行してもよい。そして、再度の判定処理においても動作周波数ｆ１が高周波領域に位置すると判定された場合は、制御部２２は、更に調整処理を実行してもよい。

　また、本実施形態の非接触給電装置２では、電源部２１を始動させてから、動作周波数ｆ１を一定とする給電動作を開始するまでの始動期間において、制御部２２が判定処理や調整処理を実行している。そして、制御部２２は、始動期間における出力電圧Ｖ１が、給電動作中の出力電圧Ｖ１よりも低くなるように、力率改善回路２１１を制御する。例えば、力率改善回路２１１が図２に示す構成であれば、制御部２２は、スイッチング素子Ｑ０のオン／オフを制御することで、始動期間における出力電圧Ｖ１を低くする。また、制御部２２は、給電動作を開始する際には、スイッチング素子Ｑ０のオン／オフを制御することで、給電動作中における出力電圧Ｖ１を高くする。この構成では、始動期間において動作周波数ｆ１が高周波領域に位置する場合であっても、始動期間においては出力電圧Ｖ１を給電動作中よりも低く抑えられるため、不要輻射を抑えることができる。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

　ところで、本実施形態の非接触給電システム１において、制御部２２は、判定処理の判定結果に基づいて、一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２の相対的な位置の変更を促す指示信号を出力する処理を実行してもよい。例えば、一次側コイルＬ１（及びコア２３１）の位置を調整可能に構成されたアクチュエータを非接触給電装置２が備えている場合、制御部２２は、アクチュエータに指示信号を出力すればよい。以下、制御部２２が、判定処理において、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置すると判定した場合を考える。この場合、制御部２２は、アクチュエータに指示信号を出力する。アクチュエータは、指示信号に応じて一次側コイルＬ１の位置を調整する。この処理により、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置が調整され、動作周波数ｆ１は、低周波領域に位置するように調整される。

　その他、本実施形態の非接触給電システム１は、例えば、指示信号を非接触受電装置３に与え、指示信号に応じて二次側コイルＬ２の位置を調整することで、一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２の相対的な位置を調整するように構成されていてもよい。

　以下、この構成について簡単に説明する。この構成では、図１１に示すように、非接触給電装置２と、非接触受電装置３とは、それぞれ通信部２６，３４を備える。通信部２６，３４は、例えば電波を媒体とする無線信号により相互に通信を行うように構成される。また、非接触受電装置３は、指示信号に応じた処理を実行する制御部３３を備える。制御部３３は、制御部２２と同様に、例えばマイコンにより構成される。

　例えば、制御部２２が、判定処理において、動作周波数ｆ１が高周波領域に位置すると判定した場合を考える。この場合、制御部２２は、指示信号を生成し、通信部２６により指示信号を非接触受電装置３に向けて送信させる。非接触受電装置３において、通信部３４は、指示信号を受信すると、指示信号を制御部３３に入力する。制御部３３は、入力された指示信号に基づいて、ユーザに適正な停車位置に電気自動車１００を移動させるように指示する。指示は、例えば電気自動車１００に搭載されたスピーカから音声を出力させたり、電気自動車１００に搭載されたディスプレイに画像や動画を表示させたりすることで行う。この処理により、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置が調整され、動作周波数ｆ１は、低周波領域に位置するように調整される。

　なお、当該構成を採用するか否かは任意である。また、上記構成は、複数の磁界検知部２５の各々の検知結果に基づいて一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置ずれを判定する構成と共に採用するのが好ましい。

　なお、本実施形態の非接触給電システム１では、コア２３１に一次側コイルＬ１を、コア３１１に二次側コイルＬ２を設けているが、この構成に限定する趣旨ではない。つまり、一次側コイルＬ１は、コア２３１以外の部材に設けてもよい。同様に、二次側コイルＬ２は、コア３１１以外の部材に設けてもよい。

　また、本実施形態の非接触給電システム１は、非接触給電装置２に磁界検知部２５を設け、制御部２２に判定処理や調整処理を実行させる構成であるが、他の構成であってもよい。すなわち、本実施形態の非接触給電システム１は、非接触受電装置３に磁界検知部２５を設け、制御部３３に判定処理や調整処理を実行させる構成であってもよい。

　また、本実施形態の非接触給電装置２及び非接触給電システム１では、共鳴方式により一次側コイルＬ１から二次側コイルＬ２に電力を伝送しているが、電磁誘導方式で電力を伝送する構成であってもよい。この構成では、非接触受電装置３において共振回路を形成する必要がないので、二次側コンデンサＣ２は不要である。

　また、本実施形態の非接触給電システム１は、一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２として、スパイラル型のコイルを採用している。スパイラル型のコイルは、ソレノイド型のコイルと比べて不要輻射が少なく、特に電気自動車のように高出力での給電が必要な非接触給電システムにおいて非常に有効である。また、スパイラル型のコイルが用いられることで、不要輻射が低減される結果、インバータ回路２１２において使用可能な動作周波数ｆ１の範囲が拡大される、という利点もある。以下、この点について詳述する。

　すなわち、ソレノイド型のコイルが採用される場合でも、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１が低周波領域の遅相領域（ｆｒ１＜ｆ１＜ｆｒ２）にあれば、インバータ回路２１２が遅相モードで動作し、かつ不要輻射も低減されることになる。しかし、低周波領域の遅相領域は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数に応じて変化するため、このような不確定な遅相領域にインバータ回路２１２の動作周波数ｆ１を収める制御が必要になる。

　これに対して、スパイラル型のコイルであれば、たとえインバータ回路２１２の動作周波数ｆ１が高周波領域の遅相領域（ｆｒ３＜ｆ１）にあっても、ソレノイド型のコイルに比べれば不要輻射は大幅に低減される。つまり、スパイラル型のコイルが用いられることで、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１は低周波領域の遅相領域に制限されず、インバータ回路２１２において使用可能な動作周波数ｆ１の範囲が拡大されることになる。なお、高周波領域の遅相領域も不確定な領域ではあるが、インバータ回路２１２の動作周波数ｆ１を十分に高い周波数から低周波側にスイープさせれば、動作周波数ｆ１が高周波領域の遅相領域を通るので、複雑な制御は不要である。

Claims

　直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、
　前記インバータ回路の出力する交流電力を受けて磁束を発生するスパイラル型の一次側コイル、及び前記一次側コイルと共に一次側の共振回路を形成する一次側コンデンサで構成される一次側共振部と、
　磁界を検知する磁界検知部と、
　前記磁界検知部の検知結果に基づいて、前記インバータ回路の動作周波数と前記一次側共振部の共振特性との相関を判定する判定処理を実行する制御部とを備えることを特徴とする非接触給電装置。
　前記一次側共振部の前記共振特性は２つの共振周波数を有し、かつ前記一次側共振部の出力が極小値を示す所定の周波数を境界にして、前記所定の周波数よりも低い周波数領域である低周波領域と、前記所定の周波数よりも高い周波数領域である高周波領域とを有し、
　前記制御部は、前記判定処理において、前記磁界検知部で検知された磁界の強さと閾値との比較結果に応じて、前記動作周波数が前記低周波領域及び前記高周波領域のいずれに位置するかを判定することを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
　前記磁界検知部は、前記一次側コイルで囲まれる位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の非接触給電装置。
　前記磁界検知部を複数備え、
　前記制御部は、前記判定処理において、前記複数の磁界検知部のうち少なくとも２つの検知結果を比較することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の非接触給電装置。
　前記制御部は、前記判定処理の判定結果に基づいて、前記インバータ回路の動作周波数を調整する調整処理を実行することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の非接触給電装置。
　前記制御部は、前記判定処理の判定結果に基づいて、前記一次側共振部の共振パラメータを調整する調整処理を実行することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の非接触給電装置。
　前記制御部は、前記一次側共振部の前記共振特性が２つの共振周波数を有している場合、前記動作周波数が前記２つの共振周波数のうち低い共振周波数に近づくように前記調整処理を実行することを特徴とする請求項５又は６記載の非接触給電装置。
　前記一次側コイルを流れる電流に相当する電流を検知する電流検知部を備え、
　前記制御部は、前記電流検知部の検知結果に基づいて、前記インバータ回路が遅相モードで動作するように前記調整処理を実行することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の非接触給電装置。
　請求項１乃至８の何れか１項に記載の非接触給電装置と、前記非接触給電装置から供給される電力を受ける非接触受電装置とを備え、
　前記非接触受電装置は、前記一次側コイルが発生する磁束を受けて交流電力を発生する二次側コイル、及び前記二次側コイルと共に二次側の共振回路を形成する二次側コンデンサで構成される二次側共振部を備えることを特徴とする非接触給電システム。
　前記制御部は、前記判定処理の判定結果に基づいて、前記一次側コイル及び前記二次側コイルの相対的な位置の変更を促す指示信号を出力する処理を実行することを特徴とする請求項９に記載の非接触給電システム。