非接触供电系统和受电装置的制作方法

非接触供电系统和受电装置
相关申请的援引
1.本技术以2021年2月19日申请的日本专利申请2021-024832号专利和2022年1月27日申请的日本专利申请2022-010961号专利为基础，在此援引其记载内容。
技术领域
2.本公开涉及一种非接触供电系统和受电装置。


背景技术：

3.提出了各种从作为送电侧的初级侧向作为受电侧的次级侧通过感应以非接触的方式供给电力的非接触供电系统。例如，在日本专利特开2010-88178号公报中公开了通过使用双向无线通信的信息交换，进行送电装置与受电装置之间的位置对准以及送电装置与受电装置之间的供电开始手续，自动地执行从送电装置向受电装置的供电的结构。


技术实现要素：

4.然而，使用双向无线通信的信息交换在实际开始供电之前的手续中需要时间，在高速的响应性方面存在问题。该高速的响应性的技术问题例如在对行驶中的车辆进行供电的系统中变得特别显著。另外，为了执行使用双向无线通信的信息交换，需要使用用于执行复杂的信号处理的电路的设备，因此，也期望简化这样的设备。
5.本公开是为了解决上述技术问题的至少一部分而作出的，能够作为以下的方式或应用例来实现。
6.根据本公开的一个方式，提供了一种非接触供电系统，该非接触供电系统从送电装置向受电装置以非接触的方式供给电力。该非接触供电系统包括：送电装置，上述送电装置具有由送电用的初级侧线圈和初级侧电容器构成的初级侧谐振电路以及向上述初级侧谐振电路施加预先设定的动作频率的交流电力的交流电源装置；以及受电装置，上述受电装置具有与上述初级侧线圈磁耦合的受电用的次级侧线圈、由次级侧电容器构成的次级侧谐振电路以及利用从上述次级侧谐振电路输出的电力的负载装置。上述初级侧谐振电路具有阻抗可变元件，上述阻抗可变元件在停止供电时增大上述初级侧谐振电路的输入阻抗，以使预先设定的待机电流作为流过上述初级侧线圈的电流，上述受电装置具有对由于上述待机电流流过上述初级侧线圈而产生的磁通进行放大的磁通放大电路，上述送电装置具有初级侧检测电路，上述初级侧检测电路对由通过上述磁通放大电路放大的磁通产生的、上述初级侧线圈的电压的变化、上述初级侧线圈的电流的变化或者上述初级侧线圈附近的磁场变化进行检测。根据该方式的非接触供电系统，在送电装置中，由于能够通过初级侧检测电路来检测受电装置的存在，因此，能够在不进行由送电侧与受电侧之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置向受电装置进行供电。
7.根据本公开的第二方式，提供一种以非接触的方式从送电装置向受电装置进行供
电的非接触供电系统。该非接触供电系统包括：送电装置，上述送电装置具有初级侧谐振电路、交流电源装置以及送电装置被检测部，上述初级侧谐振电路包含送电用的初级侧线圈和初级侧电容器，上述交流电源装置向上述初级侧谐振电路供给预先设定的动作频率的交流电力，上述送电装置被检测部设置于上述初级侧线圈或上述初级侧线圈附近；以及受电装置，上述受电装置具有次级侧谐振电路、负载装置、起动电路以及送电装置检测部，上述次级侧谐振电路包含与上述初级侧线圈磁耦合的受电用的次级侧线圈和次级侧电容器，上述负载装置利用从上述次级侧谐振电路输出的电力，上述起动电路包含起动用线圈以及向上述起动用线圈供给上述动作频率的交流电流的脉冲生成电路，上述送电装置检测部用于对上述送电装置被检测部进行检测。上述起动电路在上述送电装置检测部检测到上述送电装置被检测部的情况下，从上述脉冲生成电路向上述起动用线圈供给上述交流电流。上述送电装置具有初级侧检测电路，上述初级侧检测电路对通过由所供给的上述交流电流在上述起动用线圈中产生的磁通产生的、上述初级侧线圈的电压的变化、上述初级侧线圈的电流的变化或上述初级侧线圈附近的磁场的变化进行检测。根据该方式的非接触供电系统，在送电装置中，由于能够在不流过待机电流的情况下，通过初级侧检测电路来检测受电装置的存在，因此，能够在不进行由送电侧与受电侧之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置向受电装置进行供电。
8.根据本公开的另一方式，提供了一种以非接触的方式接收从送电装置送电的电力的受电装置。该受电装置包括次级侧谐振电路、负载装置和磁通放大电路，上述次级侧谐振电路包含与送电装置所包括的送电用的初级侧线圈磁耦合的受电用的次级侧线圈和次级侧电容器，上述负载装置利用从上述次级侧谐振电路输出的电力，上述磁通放大电路对由于预先设定的待机电流流过上述初级侧线圈而产生的磁通进行放大。根据该方式的受电装置，通过包括能够对受电装置的存在进行检测的初级侧检测电路的送电装置，能够在不进行由送电侧与受电侧之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置向受电装置进行供电。
9.根据本公开的第二方式，提供了一种以非接触的方式接受从送电装置送电的电力的受电装置。该受电装置包括次级侧谐振电路、负载装置、起动电路和送电装置检测部，上述次级侧谐振电路包含与送电装置所包括的送电用的初级侧线圈磁耦合的受电用的次级侧线圈和次级侧电容器，上述负载装置利用从上述次级侧谐振电路输出的电力，上述起动电路包括起动用线圈和向上述起动用线圈供给预先设定的动作频率的交流电流的脉冲生成电路，上述送电装置检测部对设置于上述初级侧线圈或上述初级侧线圈附近的送电装置被检测部进行检测，在检测到上述送电装置被检测部的情况下，从上述脉冲生成电路向上述起动用线圈供给上述交流电流。根据该方式的受电装置，通过包括能够通过初级侧检测电路来检测受电装置的存在的送电装置，因此，即使不使待机电流流过送电装置，也能够在不进行由送电侧与受电侧之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置向受电装置进行供电。
附图说明
10.参照附图和以下详细的记述，可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是第一实施方式的非接触供电系统的示意结构图。图2是表示初级侧检测电路的动作的情形的说明图。图3a是表示初级侧检测电路的变形例的说明图。图3b是表示变形例中的初级侧检测电路的动作的情形的说明图。图4a是表示初级侧检测电路的变形例的说明图。图4b是表示变形例中的初级侧检测电路的动作的情形的说明图。图5是第二实施方式的非接触供电系统的示意结构图。图6是第三实施方式的非接触供电系统的示意结构图。图7是第四实施方式的非接触供电系统中的受电装置的示意结构图。图8是第五实施方式的非接触供电系统中的受电装置的示意结构图。图9是表示第五实施方式的受电装置的变形例的说明图。图10是表示第五实施方式的受电装置的变形例的说明图。图11是第六实施方式的非接触供电系统中的受电装置的示意结构图。图12是第七实施方式的非接触供电系统中的受电装置的示意结构图。图13是第八实施方式的非接触供电系统中的受电装置的示意结构图。图14是第九实施方式的非接触供电系统中的受电装置的示意结构图。图15是第十实施方式的车辆用非接触供电系统的示意结构图。图16是表示从排列成直线状的多个初级线圈向受电装置供电的供电状态的第一说明图。图17是表示从排列成直线状的多个初级线圈向受电装置供电的供电状态的第二说明图。图18是表示从排列成面状的多个初级线圈向受电装置供电的供电状态的说明图。图19是第十一实施方式的非接触供电系统的示意结构图。图20是表示第十一实施方式中的受电装置的变形例的说明图。图21是表示第九实施方式中的送电装置的变形例的说明图。
具体实施方式
11.a.第一实施方式：如图1所示，第一实施方式的非接触供电系统包括送电装置100和从送电装置100以非接触的方式供给电力的受电装置200。
12.送电装置100包括初级侧谐振电路110、初级侧检测电路120和交流电源装置130。初级侧谐振电路110是通过基于谐振的感应来执行向受电装置200的电力供给的电路。
13.初级侧谐振电路110具有初级侧线圈112和与初级侧线圈112串联连接的初级侧电容器114。是用于使施加于初级侧线圈112的电力谐振的谐振电容器。在初级侧电容器114中，使用电容的大小能够可变的可变电容器，具体而言，使用电容c1根据所提供的控制输入、在本例中为控制电压vc而变化的可变电容器。初级侧谐振电路110是在送电用的初级侧线圈112与后述的受电装置200的次级侧谐振电路210所包含的受电用的次级侧线圈212之间磁耦合的谐振耦合的状态下，向次级侧线圈212送电交流电力的电路。
14.交流电源装置130是将预先设定的动作频率的交流电力施加于初级侧谐振电路
110的装置。交流电源装置130构成为包括将外部电源的交流电力转换为直流电力的电源装置、将从电源装置供给的直流电力转换为动作频率的交流电力的逆变器等的装置。另外，有时也在逆变器的输出处设置滤波器。另外，以下，将交流电源装置130施加于初级侧谐振电路110的交流电压设为v1、将交流电流设为i1、将动作频率设为f0、将动作角频率设为ω0(＝2π
·
f0)进行说明。
15.初级侧检测电路120包括检测电路124和c控制电路126。检测电路124通过对在初级侧线圈112的端子之间产生的初级侧线圈电压vl1有无增加进行检测，对有无能够从送电装置100受电的状态的受电装置200进行检测。另外，初级侧线圈电压vl1的增加通过后述的磁通放大电路220产生。c控制电路126输出与检测信号sd对应的控制电压vc并控制初级侧电容器114的电容c1。另外，初级侧检测电路120的动作与磁通放大电路220的动作一起在后面进行说明。
16.在检测信号sd的状态为表示“检测”的有效状态的情况下，电容c1设定为使初级侧谐振电路110的输入阻抗z1(v1/i1)成为较小的状态并使供电用的较大的线圈电流流过初级侧线圈112的值。通过将与供电用的电容对应的控制电压vc设为初级侧电容器114的控制输入来执行该设定。另一方面，在检测信号sd的状态为表示“非检测”的非有效状态的情况下，电容c1设定为使初级侧谐振电路110的输入阻抗z1成为较大的状态并使待机用的较小线圈电流流过初级侧线圈112的值。通过将与待机用的电容c1对应的控制电压vc设为初级侧电容器114的控制输入来执行该设定。另外，以下，将检测信号sd的状态为有效状态的情况称为“供电时”，将非有效状态的情况称为“非供电时”。另外，将供给用的较大的线圈电流称为“供电电流”，将待机用的较小的线圈电流称为“待机电流”。
17.在此，输入阻抗z1简单地表示为z1＝j[ω0
·
l1-1/(ω0
·
c1)]。l1是初级侧线圈112的自感。因此，为了减小输入阻抗z1，设定为使[ω0
·
l1-1/(ω0
·
c1)]的绝对值成为预先设定的阻抗那样的电容c1即可。另外，为了增大输入阻抗z1，与减小输入阻抗z1的情况相比，减小电容c1以成为与预先设定的待机电流对应的阻抗即可。如上所述，在减小输入阻抗z1的情况下，将电容c1设定为供电用电容，在增大输入阻抗z1的情况下，将电容c1设定为待机用的电容。另外，从该说明可知，初级侧电容器114相当于使输入阻抗z1变化的“阻抗可变元件”。
[0018]
受电装置200装设于电子设备或电动汽车等那样利用电力来工作的各种装置。受电装置200包括次级侧谐振电路210、磁通放大电路220和负载装置240。
[0019]
次级侧谐振电路210也与初级侧谐振电路110同样地，具有串联连接的次级侧线圈212和作为谐振电容器的次级侧电容器214。次级侧谐振电路210是在次级侧线圈212与初级侧线圈112之间被磁耦合的谐振耦合的状态下，获得在次级侧线圈212中感应出的交流电力的电路。
[0020]
负载装置240是利用在次级侧谐振电路210中感应出的交流电力的装置。作为负载装置240，作为一例，可以列举出接收由次级侧谐振电路210得到的交流电力并对电池充电的装置。作为该装置，例示了受电电路和电池。作为受电电路，例示了将交流电力转换为能够对电池供给的直流电力的整流电路以及根据需要的dcdc转换器。对电池进行充电的电力在装设有受电装置200的装置中被用作电力。作为负载装置240，不限定于由受电电路和电池构成的装置，能够应用利用从次级侧谐振电路210输出的交流电力的各种装置。
[0021]
磁通放大电路220由放大用线圈222和放大用电容器224串联连接而成的闭合电路构成。放大用电容器224的电容c3以使动作频率f0相对于放大用线圈222的自感l3成为谐振频率的方式，设定为c3＝1/(ω02·
l3)。另外，磁通放大电路220的动作与初级侧检测电路120的动作一起在后面进行说明。另外，放大用线圈222固定配置于与次级侧线圈212成为恒定耦合状态的位置。
[0022]
初级侧电容器114的供电时的电容c1例如以使动作频率f0相对于初级侧线圈112的自感l1成为谐振频率的方式，设定为c1＝1/(ω02·
l1)。另外，供电时的电容c1也可以考虑初级侧线圈112、次级侧线圈和放大用线圈222彼此的耦合系数而设定为c1＝1/[ω02·
l1(1-k13
·
k12/k32)]。另外，knm是n次侧线圈和m次侧线圈的耦合系数。此外，供电时的电容c1也可以设定为使动作频率f0的x次倍(x为2以上的正数)的谐波频率成为谐振频率。即，供电时的电容c1也可以根据各种预先设定的设定条件，基于初级侧线圈112的自感l1或动作频率f0(动作角频率ω0)、耦合系数knm等而设定，以使动作频率f0的交流电力在初级侧谐振电路110与次级侧谐振电路210之间高效地传输。
[0023]
非供电时的电容c1设定为与供电时的电容c1的值相比足够小的值，以使输入阻抗z1成为与预先设定的值的待机电流对应的值。
[0024]
次级侧电容器214的电容c2也与供电时的电容c1同样地，以使动作频率f0相对于次级侧线圈212的自感l2成为谐振频率的方式，设定为c2＝1/(ω02·
l2)。此外，电容c2也可以考虑初级侧线圈112、次级侧线圈和放大用线圈222彼此的耦合系数而设定为c2＝1/[ω02·
l2(1-k32
·
k12/k13)]。此外，电容c2也可以设定为使动作频率f0的x倍的谐波频率成为谐振频率。即，电容c2也可以根据各种预先设定的设定条件，基于次级侧线圈212的自感l2或动作频率f0(动作角频率ω0)、耦合系数knm等而设定，以使动作频率f0的交流电力在初级侧谐振电路110与次级侧谐振电路210之间高效地传输。
[0025]
另外，在图1中，用两根平行线表示处于能够从送电装置100向受电装置200供电的状态、即受电侧的次级侧线圈212和磁通放大电路220的放大用线圈222相对于送电侧的初级侧线圈112以成为磁耦合的状态的方式配置的状态。
[0026]
以下，对磁通放大电路220和初级侧检测电路120的动作进行说明。在送电装置100中，首先，将初级侧电容器114的电容c1设定为非供电时的状态。在这种情况下，在初级侧线圈112的端子之间施加从交流电源装置130施加的交流电压v1，并且成为产生与流过初级侧线圈112的交流的待机电流对应的磁通的状态。
[0027]
在受电装置200接近上述状态的送电装置100并在磁通放大电路220的放大用线圈222与初级侧线圈112之间产生磁耦合时，根据该耦合程度的增加，磁通放大电路220的放大用线圈222产生感应的磁通。该感应出的磁通使与初级侧线圈112交链的磁通增加。即，磁通放大电路220实质上放大初级侧线圈112附近的磁通并增加磁场。
[0028]
因此，如图2所示，受电侧的次级侧线圈212的中心轴cx2的位置越靠近配置面上的初级侧线圈112的中心轴cx1的位置pc1，初级侧线圈112的端子间的线圈电压(初级侧线圈电压)vl1越增加，越远则越减少。
[0029]
因此，初级侧检测电路120(参照图1)通过检测电路124对初级侧线圈电压vl1的一定值以上的增加、例如初级侧线圈电压vl1的检测值向阈值vth以上的增加进行检测，检测信号sd从非有效状态成为有效状态。
[0030]
特别地，在磁通放大电路220中使用动作频率f0设定为谐振频率的短路谐振电路的情况下，如果短路谐振电路的q值足够大，则初级侧线圈电压vl1能够由vl1＝(k132·
q3)
·
v1来表示，并且能够设为从交流电源装置130施加的电压v1的[k132·
q3]倍。q3是短路谐振电路的q值，由q3＝ω0
·
l3/r3来表示。r3是放大用线圈222的绕组电阻。由此，能够增大初级侧线圈电压vl1的增加，因此，能够提高检测的稳定性。
[0031]
因此，送电装置100能够不依赖于与受电装置200的通信来对次级侧线圈212、即受电装置200处于能够受电的状态这一情况进行检测。
[0032]
而且，如上所述，在检测信号sd成为有效状态的情况下，初级侧检测电路120能够通过c控制电路126将初级侧电容器114的电容c1设定为供电时的状态。另一方面，在检测信号sd从有效状态变为非有效状态的情况下，能够通过c控制电路126将电容c1设定为非供电时的状态。
[0033]
因此，能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，送电装置100中的有无受电装置200的检测速度依赖于构成送电装置100和受电装置200的各个电路的响应性，电路的响应性比基于通信的信息交换快。因此，与基于通信的信息交换的情况相比，能够高速地开始从送电装置100向受电装置200的自动供电。
[0034]
另外，图1所示的初级侧检测电路120构成为检测初级侧线圈电压的变化，但是不限定于此。例如，流过初级侧线圈112的线圈电流也与初级侧线圈电压同样地变化。因此，如图3a所示，也可以构成为使用电流传感器等电流检测元件122来检测流过初级侧线圈112的线圈电流的变化。
[0035]
在这种情况下，如图3b所示，流过初级侧线圈112的线圈电流il1在受电侧的次级侧线圈212的中心轴cx2的位置接近配置面上的初级侧线圈112的中心轴cx1的位置pc1时增加，在远离时减少。在初级侧检测电路120中，能够通过检测电路124检测出线圈电流il1为阈值ith以上，来将检测信号sd从非有效状态设为有效状态。即使是该方式的非接触供电系统，送电装置100也能够不依赖于与受电装置200的通信来对受电装置200处于能够受电的状态这一情况进行检测，能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。
[0036]
另外，如图4a所示，也可以构成为使用磁传感器或线圈等磁通检测元件123来检测通过磁通放大电路220变化的初级侧线圈112附近的磁场(磁通)。另外，使用图3a至图4b说明的初级侧检测电路120中的检测对象的变形在以下的实施方式中也同样地适用。
[0037]
在这种情况下，如图4b所示，初级侧线圈112附近的磁通φl1在次级侧线圈212的中心轴cx2的位置接近配置面上的初级侧线圈112的中心轴cx1的位置pc1时增加，在远离时l1减少。在初级侧检测电路120中，能够通过检测电路124检测出磁通φl1为阈值φth以上，来将检测信号sd从非有效状态设为有效状态。即使是该方式的非接触供电系统，送电装置100也能够不依赖于与受电装置200的通信来对受电装置200处于能够受电的状态这一情况进行检测，能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。
[0038]
b.第二实施方式：在第一实施方式中，以在初级侧电容器114中使用电容根据控制电压vc而变化的
可变电容器元件，将初级侧电容器114设为阻抗可变元件的结构为例进行了说明，但是也可以构成为将图5所示的初级侧电容器114b设为阻抗可变元件。
[0039]
初级侧电容器114b是由第一电容器114b1、与第一电容器114b1串联连接的开关114b3、与第一电容器114b1及开关114b3并联配置的第二电容器114b2构成的可变电容器的单元。第二电容器114b2的电容cs小于第一电容器114b1的电容cl。另外，开关114b3例如由双向开关电路构成。
[0040]
第一电容器114b1在开关114b3接通的情况下与第二电容器114b2并联连接，在开关114b3断开的情况下被释放。因此，初级侧电容器114b的电容c1在开关114b3断开的情况下成为第二电容器114b2的电容cs，在开关114b3接通的情况下成为第一电容器114b1的电容cl与第二电容器114b2的电容cs之和[cl+cs]。[cl+cs]设定为第一实施方式中说明的供电用的电容，cs设定为待机用的电容。
[0041]
初级侧检测电路120代替图1所示的c控制电路126而包括s控制电路126b。s控制电路126b输出开关信号sc，上述开关信号sc在检测信号sd为有效状态时接通开关114b3，在检测信号sd为非有效状态时断开开关114b3。由此，能够在供电时，将初级侧电容器114b的电容c1设为供电用的电容并减小初级侧谐振电路110的输入阻抗，在非供电时，将电容c1设为待机用的电容并增大初级侧谐振电路110的输入阻抗。
[0042]
在以上说明的第二实施方式的结构中，也如在第一实施方式中说明的那样，能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，与基于通信的信息交换的情况相比，能够高速地开始从送电装置100向受电装置200的自动供电。
[0043]
c.第三实施方式：在第一实施方式和第二实施方式中，以将构成初级侧谐振电路110的初级侧电容器114、114b设为可变阻抗元件的结构(参照图1、5)为例进行了说明。与此相对，例如，如图6所示，也可以构成为将初级侧电容器设为恒定电容的初级侧电容器114c并另外具有阻抗可变元件116。另外，初级侧电容器114c的电容c1设定为第一实施方式中说明的供电用的电容。
[0044]
阻抗可变元件116由与初级侧电容器114c串联连接的阻抗可变用电容器116c1和使阻抗可变用电容器116c1的端子间短路的开关116c2构成。
[0045]
初级侧检测电路120代替c控制电路126(参照图1)而包括s控制电路126c。s控制电路126c输出开关信号sz，上述开关信号sz在检测信号sd为有效状态时接通开关116c2，在检测信号sd为非有效状态时断开开关116c2。由此，在供电时，能够使阻抗可变用电容器116c1短路，将阻抗可变元件116的阻抗设为零，并且使与初级侧谐振电路110的输入阻抗对应的供电电流流过初级侧线圈112。在非供电时，能够通过阻抗可变用电容器116c1的电容cs来增大阻抗可变元件116的阻抗，并且使与阻抗可变元件116的阻抗对应的待机电流流过初级侧线圈112。
[0046]
在以上说明的结构的第三实施方式中，也如在第一实施方式和第二实施方式中说明的那样，能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，与基于通信的信息交换的情况相比，能够高速地开始从送电装置100向受电装置200的自动供电。
[0047]
另外，以上述阻抗可变元件116使用阻抗可变用电容器116c1的结构为例进行了说明，但是只要是能够将开关116c2断开时的阻抗设为与待机电流对应的大小的元件即可，不限定于电容器，例如也可以是电阻或电抗器等。
[0048]
但是，如上述阻抗可变元件116那样，在使用阻抗可变用电容器116c1的情况下，阻抗可变元件116和初级侧电容器114c的组合也可以与第二实施方式的初级侧电容器114b(参照图5)同样地视为构成初级侧电容器的可变电容器的单元。
[0049]
d.第四实施方式：如图7所示的受电装置200那样，也可以构成为将次级侧谐振电路210用作磁通放大电路。另外，虽然在图7中省略了送电装置的图示，但是能够应用在上述各实施方式中说明的结构的送电装置100(参照图1、图3～图6)。
[0050]
第四实施方式的受电装置200代替磁通放大电路220(参照图1)，具有将次级侧谐振电路210的输出端子间连接的开关216、输出控制开关216的接通/断开的开关信号ss的s控制电路252。
[0051]
开关216相当于使串联连接的次级侧线圈212和次级侧电容器214短路并构成闭合电路的短路开关电路。开关216例如由双向开关电路构成。
[0052]
另外，次级侧谐振电路210的次级侧电容器214的电容c2以使动作频率f0相对于次级侧线圈212的自感l2成为谐振频率的方式，设定为c2＝1/(ω02·
l2)。
[0053]
在开关216断开的情况下，次级侧谐振电路210成为能够从送电装置100的初级侧谐振电路110受电的状态，在开关216接通的情况下，次级侧谐振电路210作为由短路谐振电路构成的磁通放大电路发挥功能。
[0054]
因此，例如，在受电装置200中，在希望从送电装置100供电的情况下，只要使开关216接通一定期间以使次级侧谐振电路210作为磁通放大电路动作即可。在这种情况下，如在第一实施方式中说明的那样，送电装置100能够自动地检测出处于能够受电的状态的受电装置200的存在并使送电装置100在能够供电的状态下动作。由此，在第四实施方式中，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，在第四实施方式中，能够省略用于构成专用的磁通放大电路220(参照图1)的放大用线圈222及放大用电容器224。
[0055]
另外，在上述说明中，说明了通过s控制电路252使开关216接通一定期间的情况，但是不限定于此。例如，也可以在流过作为短路谐振电路动作的次级侧谐振电路210的次级侧线圈212的线圈电流增加并检测到送电装置100处于能够供电的状态的情况下，使开关216断开。
[0056]
e.第五实施方式：如图8所示的受电装置200那样，在具有瞬态滤波器230的结构的情况下，也可以构成为不是使开关216(参照图7)，而是使次级侧谐振电路210、构成瞬态滤波器230的电感器232和电容器236作为短路谐振电路动作。在此，瞬态滤波器230是为了去除由次级侧谐振电路210接受的交流电力中可能包含的谐波噪声而较多利用的结构。另外，图8也与图7同样地省略了送电装置的图示，但是能够应用在上述各实施方式中说明的结构的送电装置100(参照图1、图3～图6)。
[0057]
第五实施方式的受电装置200作为负载装置240，具有作为受电电路的整流电路
242和电池244，并且具有设置在次级侧谐振电路210与整流电路242之间的瞬态滤波器230。瞬态滤波器230是由一对电感器232、234及电容器236构成的t-lcl型的瞬态滤波器。电感器232、234的电感le和电容器236的电容ce设定为在动作频率f0下能够获得阻抗特性、即成为ω02＝1/(le
·
ce)。
[0058]
另外，次级侧谐振电路210的次级侧电容器214的电容c2以使动作频率f0相对于次级侧线圈212的自感l2成为谐振频率的方式，设定为c2＝1/(ω02·
l2)。
[0059]
在此，要求整流电路242的输出端子间电压成为比输入端子间电压大的电压，以使二极管不产生顺方向电压。这例如是通过电池244具有与所要求的电压对应的值以上的蓄电量来实现的。在这种情况下，整流电路242的输入阻抗成为高阻抗，实质上成为与整流电路242没有连接到瞬态滤波器230的输出端子的情况等效的状态。其结果是，次级侧谐振电路210的次级侧线圈212及次级侧电容器214、瞬态滤波器230的输入侧的电感器232及电容器236成为在动作频率f0下谐振的短路谐振电路，并且作为磁通放大电路发挥功能。
[0060]
因此，在不从送电装置100向受电装置200进行供电的状态下，例如在送电装置100处于待机状态的情况下，由受电装置200的次级侧谐振电路210和瞬态滤波器230构成的短路谐振电路作为磁通放大电路动作。由此，如在第一实施方式中说明的那样，送电装置100能够自动地检测出处于能够受电的状态的受电装置200的存在并使送电装置100在能够供电的状态下动作。
[0061]
如上所述，在第五实施方式中，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，如第五实施方式那样，在包括为了去除谐波噪声而较多地利用的瞬态滤波器230的情况下，也可以省略用于构成专用的磁通放大电路220(参照图1)的放大用线圈222及放大用电容器224，并且省略第四实施方式那样的短路用的开关216(参照图7)。
[0062]
另外，如图9所示的受电装置200那样，有时在整流电路242与电池244之间包括dcdc转换器246。dcdc转换器246将整流电路242的输出电压转换为电池244所允许的输入电压的范围内的电压。在这种情况下，dcdc转换器246优选地使用双向dcdc转换器。而且，如上所述，在将次级侧谐振电路210和瞬态滤波器230用作短路谐振电路的磁通放大电路的情况下，使dcdc转换器246动作，以对电池的输出电压进行转换并使比输入端子间电压大的电压朝向整流电路242输出以在二极管中不产生顺方向电压即可。
[0063]
另外，也可以构成为如图10所示的受电装置200那样，将次级侧谐振电路210的次级侧电容器214e设为电容根据控制输入而变化的可变电容器，并且通过c控制电路254来控制次级侧电容器214e的电容c2。在这种情况下，在将次级侧谐振电路210及瞬态滤波器230设为由短路谐振电路构成的磁通放大电路的情况下，将次级侧电容器214e的电容c2从在次级侧谐振电路210为能够受电的状态时设定的电容，调节为由c2＝1/(ω02·
l2)表示的电容即可。这样一来，即使在能够受电的状态时的次级侧谐振电路210的电容c2设定为与c2＝1/(ω02·
l2)不同的电容的情况下，也可以将次级侧谐振电路210和瞬态滤波器230用作由短路谐振电路构成的磁通放大电路。相反地，通过使电容c2偏离由c2＝1/(ω02·
l2)表示的电容，能够使次级侧谐振电路210和瞬态滤波器230不作为短路谐振电路动作，因此，能够在受电装置200侧对受电装置200是否接受供电进行控制。
[0064]
另外，作为用作次级侧电容器的可变电容器，与初级侧电容器114b(参照图5)同样
地，也可以利用由多个电容器构成的可变电容器的单元。
[0065]
f.第六实施方式：在上述第一实施方式～第五实施方式中，对利用短路谐振电路来构成磁通放大电路的情况进行了说明，但是如以下说明的那样，也可以通过产生在动作频率f0下变化的磁通的电路来构成磁通放大电路。
[0066]
图11所示的受电装置200具有磁通放大电路220f和次级侧检测电路260。另外，负载装置240以具有整流电路242及电池244的结构为例进行表示。图11也与图7同样地省略了送电装置的图示，但是能够应用在上述各实施方式中说明的结构的送电装置100(参照图1、图3～图6)。
[0067]
如在第一实施方式中说明的那样，次级侧谐振电路210的次级侧电容器214的电容c2根据各种预先设定的设定条件，基于次级侧线圈212的自感l2或动作频率f0(动作角频率ω0)、耦合系数knm等而设定，以使动作频率f0的交流电力在初级侧谐振电路110与次级侧谐振电路210之间高效地传输即可。
[0068]
磁通放大电路220f具有放大用线圈222、脉冲生成电路226、直流电源228和驱动电路229。此外，也可以利用电池244并省略直流电源228。脉冲生成电路226是根据从驱动电路229供给的驱动信号，将从直流电源228输出的直流电压转换为与动作频率f0相等的频率的交流电压(脉冲电压)并施加于放大用线圈222的电路。驱动电路229在从后述的次级侧检测电路260供给的驱动控制信号smd为有效的情况下，将上述驱动信号供给至脉冲生成电路226。放大用线圈222根据通过施加的交流电压而流过的交流电流来产生磁通。
[0069]
次级侧检测电路260包括磁通检测元件262、检测电路264和判定电路266。磁通检测元件262由磁传感器或线圈等构成。检测电路264根据磁通检测元件262的输出值的变化，对在送电装置100中由待机电流产生的磁通进行检测。判定电路266根据检测电路264检测到的磁通的变化来判定送电装置100的有无。具体而言，判定电路266在检测电路264检测到的磁通增加到预先设定的一定值以上的情况下，判定存在有可能执行供电的送电装置100，并且将驱动控制信号smd在一定期间内设为有效状态。由此，如上所述，磁通放大电路220f由驱动电路229驱动并产生在动作频率f0下变化的磁通。其结果是，在送电装置100中，如在第一实施方式中说明的那样，通过初级侧线圈112附近的磁通(磁场)增强，能够检测出受电装置200的存在并成为能够向受电装置200供电的状态。
[0070]
在以上说明的第六实施方式的结构中，也如在第一实施方式中说明的那样，能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，与基于通信的信息交换的情况相比，能够高速地开始从送电装置100向受电装置200的自动供电。
[0071]
另外，如第一实施方式那样，将短路谐振电路用作磁通放大电路的结构时的由磁通放大电路产生的磁通所导致的初级侧线圈的线圈电压的放大率如上所述为(k132·
q3)。由于该放大率依赖于初级侧线圈112与放大用线圈222的耦合系数k13以及短路谐振电路的q值q3，因此，存在限制。与此相对，由第六实施方式的磁通放大电路220f产生的磁通所导致的初级侧线圈112的线圈电压的放大率能够依赖于从脉冲生成电路226向放大用线圈222供给的交流的线圈电流的大小而变化。因此，与基于短路谐振电路的磁通放大电路相比，能够大幅地增大线圈电压的放大率，能够进一步提高检测的稳定性。另外，在对流过初级侧线圈
的线圈电流进行检测的情况下、或对初级侧线圈附近的磁通(磁场)进行检测的情况下，也是同样的。
[0072]
另外，上述次级侧检测电路260以检测电路264对磁通检测元件262的输出值的变化进行检测的结构为例进行了说明，但是也可以采用对次级侧线圈212的端子间电压的变化进行检测的结构、对流过次级侧线圈212的电流的变化进行检测的结构。
[0073]
另外，在上述说明中，说明了将驱动控制信号smd在一定期间内设为有效状态的情况，但是不限定于此。例如，也可以对流过次级侧谐振电路210的次级侧线圈212的线圈电流或次级侧线圈212的端子间电压由于送电装置100成为能够供电的状态而增加这一情况进行检测，并将驱动控制信号smd设为非有效状态。
[0074]
在脉冲生成电路226使交流电流流过放大用线圈222的情况下，优选的是，将放大用线圈222的安培圈数(也称为安培匝数)设定为次级侧线圈212的安培圈数以下。具体而言，优选的是，设定为使流过放大用线圈222的电流与放大用线圈222的绕组的匝数之积为供电时流过次级侧线圈212的电流与次级侧线圈212的绕组的匝数之积以下。通过这样构成，通过满足从送电装置100向受电装置200供电时的电磁兼容性(emc：electro magnetic compatibility)的标准值，能够满足磁通放大电路220f动作时的电磁兼容性的标准值，电路设计变得容易。
[0075]
g.第七实施方式：如图12所示的受电装置200那样，也可以构成为将次级侧谐振电路210、整流电路242g和电池244用作磁通放大电路。另外，图12也与图11同样地省略了送电装置的图示，但是能够应用在上述各实施方式中说明的结构的送电装置100(参照图1、图3～图6)。
[0076]
与第六实施方式同样地，次级侧谐振电路210的次级侧电容器214的电容c2根据各种预先设定的设定条件，基于次级侧线圈212的自感l2或动作频率f0(动作角频率ω0)、耦合系数knm等而设定，以使动作频率f0的交流电力在初级侧谐振电路110与次级侧谐振电路210之间高效地传输即可。
[0077]
第七实施方式的受电装置200具有使用同步整流电路的整流电路242g来代替磁通放大电路220f(参照图11)。
[0078]
整流电路242g在驱动控制信号smd为非有效状态的情况下，由驱动电路229驱动并作为原本的同步整流电路进行动作。与此相对，整流电路242g在驱动控制信号smd为有效状态的情况下，由驱动电路229驱动并与脉冲生成电路226(图11)同样地动作，次级侧谐振电路210、整流电路242g及电池244作为磁通放大电路动作。
[0079]
因此，在第七实施方式中，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，在第七实施方式中，能够省略用于构成专用的磁通放大电路220f(参照图11)的放大用线圈222、脉冲生成电路226及直流电源228。
[0080]
h.第八实施方式：如图13所示的受电装置200那样，在具有瞬态滤波器230的结构的情况下，也可以省略次级侧检测电路260的磁通检测元件262(参照图12)并由检测电路264检测瞬态滤波器230的电容器236的端子间电压。另外，虽然省略了图示，但是也可以构成为由检测电路264检测瞬态滤波器230的输出端子间电压、即整流电路242g的输入端子间电压。
[0081]
由于在瞬态滤波器230的电容器236的端子间或瞬态滤波器230的输出端子间没有流过无效电流，因此，电容器236的端子间电压或瞬态滤波器的输出端子间电压仅产生比次级侧线圈212的端子间电压低的电压。因此，如果将电容器236的端子间电压设为检测对象，则能够进行低电压的检出。
[0082]
另外，次级侧线圈212的端子间电压在执行供电的情况下，通常有可能产生数百v至数kv的电压，因此，需要针对非常高的电压的保护等对策，为此的电路很复杂。
[0083]
另外，在负载装置240成为释放状态的情况下，有可能在次级侧谐振电路210的输出端子间产生过电压，因此，例如需要将瞬态滤波器230的输出端子间短路来保护。在将瞬态滤波器的输出端子间电压设为检测对象的情况下，需要准备使用锁存电路等的保护电路。另一方面，在将电容器236的端子间电压设为检测对象的情况下，即使使瞬态滤波器230的输出端子间短路，使来自送电装置100的供电不停止的关键值(日文：鍵値)、电压也不会大幅地降低，因此，能够简化保护电路。
[0084]
在上述结构中，如在第七实施方式中说明的那样，次级侧谐振电路210的次级侧电容器214的电容c2根据各种预先设定的设定条件，基于次级侧线圈212的自感l2或动作频率f0(动作角频率ω0)、耦合系数knm等而设定，以使动作频率f0的交流电力在初级侧谐振电路110与次级侧谐振电路210之间高效地传输即可。
[0085]
另外，在将次级侧电容器214的电容c2设定为动作频率f0相对于次级侧线圈212的自感l2成为谐振频率的c2＝1/(ω02·
l2)的情况下，通过由待机电流从初级侧线圈112产生的磁通而在次级侧线圈212中产生的线圈电流被放大到次级侧谐振电路210的q值q3倍。因此，次级侧线圈212的端子间电压、瞬态滤波器230的电容器236的端子间电压、瞬态滤波器230的输出端子间电压被放大。由此，即使初级侧线圈112通过待机电流产生的磁通微小，也能够提高次级侧检测电路260的检测能力，能够实现稳定的检测。换言之，能够减小送电装置100中的待机电流，能够降低泄漏磁通和损耗。
[0086]
因此，例如，也可以将次级侧电容器214设为可变电容器，在非供电时，将次级侧电容器214的电容c2设定为动作频率f0相对于次级侧线圈212的自感l2成为谐振频率的c2＝1/(ω02·
l2)，在供电时，设定为供电用的电容c2。
[0087]
i.第九实施方式：如图14所示，也可以构成为在第一实施方式的送电装置100中包括短路谐振电路140。
[0088]
另外，谐振用电容器144的电容c4也可以与初级侧电容器114的电容c1同样地可变。这样一来，由于能够减小待机时流过短路谐振电路140的电流，因此，能够降低泄漏磁通和损耗。
[0089]
在第九实施方式中，与第一实施方式同样地，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，与基于通信的信息交换的情况相比，能够高速地开始从送电装置100向受电装置200的自动供电。
[0090]
j.第十实施方式：在上述实施方式的非接触供电系统中，以包括一组初级侧谐振电路及初级侧检测电路的结构为例进行了说明，但是也可以采用将初级侧谐振电路及初级侧检测电路作为一
组送电部而具有多个送电部的结构。
[0091]
例如，如图15所示，能够将包括送电装置100j和受电装置200的非接触供电系统应用为车辆用非接触供电系统，上述送电装置100j具有多个初级侧谐振电路110和初级侧检测电路120(参照图1)，上述受电装置200具有次级侧谐振电路210、磁通放大电路220和负载装置240(参照图1)。图15所示的车辆用非接触供电系统是能够从沿着车辆行驶路线rs的行驶路铺设的送电装置100j向装设于车辆vh的受电装置200供给电力的供电系统。车辆vh例如构成为利用电动汽车或混合动力车等的电力作为动力的车辆。在图15中，x轴方向表示沿着车辆行驶路线rs的车道的车辆vh的行进方向，y轴方向表示车辆行驶路线rs的宽度方向，z轴方向表示垂直向上方向。后述的其他图中的x、y、z轴的方向也表示与图15相同的方向。
[0092]
送电装置100j将初级侧谐振电路110和初级侧检测电路120作为一组送电部而具有多个送电部。此外，送电装置100j具有交流电源装置130j。交流电源装置130j具有电源电路132和用于对各初级侧谐振电路110施加电力的送电输出电路134。
[0093]
各初级侧谐振电路110的初级侧线圈112(参照图1)沿着车辆行驶路线rs的行驶路依次铺设。
[0094]
电源电路132是将外部电源的交流电力转换为直流电力的装置，送电输出电路134是包括将从电源电路132供给的直流电力转换为动作频率的交流电力的逆变器等的装置。
[0095]
装设于车辆vh的受电装置200包括次级侧谐振电路210和负载装置240(参照图1)。作为负载装置240，例示了由整流电路或由整流电路及dcdc转换器构成的受电电路243和电池244。
[0096]
次级侧谐振电路210的次级侧线圈212以与初级侧谐振电路110的初级侧线圈112相对的方式设置在车辆vh的底部。在次级侧谐振电路210中感应出的电力经由受电电路243被充电到电池244，并且用于驱动未图示的电动机等。
[0097]
如在第一实施方式(参照图1)中说明的那样，初级侧检测电路120对相对于对应的初级侧线圈112成为供电对象的次级侧线圈212的有无、即装设有受电装置200的车辆vh的有无进行检测。而且，初级侧检测电路120在检测到车辆vh的存在的情况下，将对应的初级侧谐振电路110的初级侧电容器114(未图示)的电容从待机用的电容设为供电用的电容而处于能供电的状态。由此，执行向车辆vh的受电装置200的供电。此外，在初级侧检测电路120没有检测到车辆vh的存在的情况下，使对应的初级侧谐振电路110的初级侧电容器114(未图示)的电容恢复至待机用的电容。
[0098]
在上述车辆用非接触供电系统中，也能够获得与上述实施方式的非接触供电系统同样的效果。
[0099]
如图16所示，多个初级侧线圈112p～112r沿着车辆行驶路线rs的行驶路、即车辆vh的行进方向即x轴方向连续地排列成直线状。另外，在图16和后述的图17～图19的示例中，使用多个初级侧线圈112彼此抵接地排列的示例进行了说明，但是不一定需要多个初级侧线圈112彼此抵接，也可以是多个初级侧线圈112彼此分离。但是，为了在车辆vh的行驶中使从多个初级侧线圈112向次级侧线圈212的供电顺畅，优选的是，初级侧线圈112彼此抵接，在分离的情况下，优选的是，分离距离例如为初级侧线圈112的宽度的一半(如果初级侧线圈112为圆形，则为其半径)以下。
[0100]
通过车辆vh的行驶，在放大用线圈222和次级侧线圈212接近初级侧线圈112p时，
在放大用线圈222与初级侧线圈112p之间产生磁耦合，放大用线圈222产生感应出的磁通g1。另外，为了容易理解技术，在图16和后述的图17、图18中，对产生磁通的状态的线圈标注阴影。磁通g1使与初级侧线圈112p交链的磁通增加，其结果是，施加于初级侧线圈112p的线圈电压增加。初级侧检测电路120通过检测电路124检测出该初级侧线圈电压vl1的增加，检测信号sd成为有效状态。其结果是，开始由初级侧线圈112p与次级侧线圈212的磁耦合实现的供电。
[0101]
如图17所示，在开始由初级侧线圈112p的磁通g2与次级侧线圈212的磁通g3的磁耦合实现的供电之后，与初级侧线圈112p相邻的初级侧线圈112q通过来自次级侧线圈212的磁通g3向初级侧线圈112q施加线圈电压。通过检测电路124检测出该初级侧线圈112q的电压的增加，开始由初级侧线圈112q与次级侧线圈212的磁耦合实现的供电。根据该方式的非接触供电系统，在由初级侧线圈112p实现的最初的供电开始之后，与初级侧线圈112p相邻的初级侧线圈112q能够在不使用放大用线圈222的情况下开始供电。
[0102]
在此，在本实施方式中，如图17所示，次级侧线圈212的沿着行进方向(在图17的示例中为x轴方向)的宽度w21设定为比初级侧线圈112p～112r的沿着次级侧线圈212的行进方向、即车辆行驶路线rs的宽度w11长。通过使次级侧线圈212的宽度w21比初级侧线圈112p～112r的宽度w11长，初级侧线圈112与次级侧线圈212的重叠范围变宽。因此，与相邻的初级侧线圈112q对应的检测电路124容易对在与初级侧线圈112p的供电中产生的次级侧线圈212的磁通g3进行检测。因此，能够使相邻的初级侧线圈112q提早从非供电时向供电时转移。
[0103]
多个初级侧线圈112的排列不限于沿着一个方向的直线状，例如如图18所示，也可以设定为包含次级侧线圈212的行进方向(图18的示例中为x轴方向)和与次级侧线圈212的行进方向交叉的交叉方向(在图18的示例中为y轴方向)的面状。在这种情况下，除了x轴方向之外，优选的是，次级侧线圈212的宽度在y轴方向上也设定得比初级侧线圈112长。在图18的示例中，沿y轴方向的次级侧线圈212的宽度w22设定为比沿y轴方向的初级侧线圈112的宽度w12长。根据这样构成的非接触供电系统，即使在排列成面状的初级侧线圈112上切换次级侧线圈212的行进方向的情况下，也能够使针对不同的行进方向而相邻的初级侧线圈112提早从非供电时向供电时转移。
[0104]
另外，上述车辆用非接触供电系统利用第一实施方式的非接触供电系统进行了说明，但是不限定于此，能够将上述的其他实施方式的非接触供电系统应用为车辆用非接触供电系统。
[0105]
k.第十一实施方式：在上述第六实施方式中，如图11所示，示出了受电装置200包括磁通放大电路220f和次级侧检测电路260的示例，上述磁通放大电路220f产生在动作频率f0下变化的磁通，上述次级侧检测电路260根据由送电装置100中的待机电流产生的磁通的变化来判定送电装置100的有无。与此相对，如图19所示，受电装置200也可以代替磁通放大电路220f而包括起动电路220k，还可以代替次级侧检测电路260而包括送电装置检测部260k。本实施方式的受电装置200通过对设置于送电侧的送电装置被检测部150进行检测来判定有无送电装置100。
[0106]
起动电路220k的电路结构除了包括功能不同的起动用线圈222k来代替放大用线
圈222这一点以外，与第六实施方式所示的磁通放大电路220f的电路结构相同。送电装置检测部260k对设置于初级侧线圈112或初级侧线圈112附近的送电装置被检测部150进行检测。送电装置100的结构除了还包括送电装置被检测部150这一点以外，与第六实施方式所示的送电装置100的结构相同。
[0107]
在本实施方式中，送电装置被检测部150是在车辆行驶路线rs表面上显示的二维码，送电装置检测部260k是能够读取二维码的二维码读取器。作为二维码，例如能够使用qr码、微qr码、iqr码、pdf417等各种二维码。例如，在送电装置被检测部150为qr码的情况下，在送电装置检测部260k中，作为能够检测qr码的摄像部的检测部264k对qr码进行检测，判定电路266使用检测部264k的检测结果来判定有无送电装置100。即使在这样构成的情况下，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，送电装置被检测部150不需要在车辆行驶路线rs上露出，也可以以送电装置检测部260k能够识别为前提而配置在车辆行驶路线rs内。
[0108]
在判定电路266判定为有送电装置100时，将驱动控制信号smd设为有效状态并通过驱动电路229来驱动起动电路220k。在起动电路220k中，从脉冲生成电路226向起动用线圈222f供给交流电流，起动用线圈222k产生在动作频率f0下变化的磁通。其结果是，如在第一实施方式中说明的那样，起动用线圈222k的磁通使与送电装置100的初级侧线圈112交链的磁通增加。
[0109]
初级侧检测电路120通过检测电路124检测出初级侧线圈电压vl1增加到阈值vth以上，检测信号sd从非有效状态变为有效状态。在检测信号sd成为有效状态时，通过c控制电路126将初级侧电容器114的电容c1设定为供电时的状态并成为能够向受电装置200供电的状态。另外，在本实施方式中，在检测信号sd的状态为非有效状态的情况下，也可以不流过初级侧线圈112的待机电流。因此，在本实施方式中，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。另外，根据本实施方式，受电装置200能够在不使待机电流流过送电装置100的情况下检测出送电装置100。另外，在本实施方式中，示出了初级侧检测电路120检测初级侧线圈电压变化的示例，但是不限定于此，也可以构成为检测流过初级侧线圈112的线圈电流的变化，还可以构成为检测通过磁通放大电路220变化的初级侧线圈112附近的磁场(磁通)。
[0110]
在本实施方式中，初级侧谐振电路110还可以具有用于使初级侧谐振电路110的输入阻抗可变的阻抗可变元件。阻抗可变元件也可以在初级侧检测电路120的检测值为一定值以上的情况下，减小输入阻抗并开始供电。此外，通过利用待机电流，受电装置200能够更容易地检测出送电装置100。
[0111]
在本实施方式中，示出了将电容根据控制电压而变化的初级侧电容器114用作可变电容器元件的示例，但是也可以构成为将图5所示的初级侧电容器114b设为阻抗可变元件。另外，也可以将初级侧电容器设为恒定电容的初级侧电容器114c并另外具有阻抗可变元件116。
[0112]
在本实施方式中，示出了使用起动用线圈222k、包括脉冲生成电路226及直流电源228的起动电路220k的示例，但是如图20所示，也可以利用次级侧线圈212作为起动用线圈222k，并且代替脉冲生成电路226及直流电源228，利用包含在负载装置240中的整流电路242g和电池244作为起动电路220k。受电装置200的结构除了使用送电装置检测部260k来代替次级侧检测电路260这一点以外，与第七实施方式所示的受电装置200的结构相同，因此，省略说明。根据本实施方式，省略了起动用线圈222k、脉冲生成电路226和直流电源228，能够简化受电装置200。
[0113]
在本实施方式中，优选的是，设定为使流过起动用线圈222k的电流与起动用线圈222k的绕组的匝数之积为供电时流过次级侧线圈212的电流与次级侧线圈212的绕组的匝数之积以下。通过这样构成，通过满足从送电装置100向受电装置200供电时的电磁兼容性(emc：electro magnetic compatibility)的标准值，能够满足起动电路220k动作时的电磁兼容性的标准值，电路设计变得容易。
[0114]
l.其他实施方式：(l1)在上述第十一实施方式中，示出了送电装置被检测部150是在rs表面上显示的二维码，送电装置检测部260k是能够读取二维码的二维码读取器的示例。与此相对，送电装置被检测部150也可以是磁标记(日文：磁気
マーカ
)，送电装置检测部260k例如也可以包括霍尔传感器或检测用线圈等能够检测由磁标记产生的磁通的磁标记检测器。在送电装置检测部260k中，作为磁标记检测器的检测部264k对磁标记进行检测，判定电路266使用检测部264k的检测结果来判定送电装置100的有无。即使在这样构成的情况下，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。
[0115]
另外，送电装置被检测部150也可以是在rfid(radio frequency identifier：无线射频识别)中使用的rf标签以及在近距离无线通信(nfc：near field communication)中使用的nfc标签或ic芯片。rf标签有时也称为电子标签、ic标签、无线标签、rfid标签等。在送电装置被检测部150为rf标签的情况下，送电装置检测部260k能够采用能通过无线通信获取rf标签中的信息的rf读取器。rf读取器包括rf询问器、rf扫描器等能够检测rf标签的各种装置。在送电装置被检测部150是nfc标签或ic芯片的情况下，送电装置检测部260k能够采用能通过无线通信获取nfc标签或ic芯片中的信息的nfc读取器。nfc读取器包括nfc询问器、nfc扫描器等能够检测nfc标签的各种装置。在送电装置检测部260k中，作为rf读取器或nfc读取器的检测部264k对rf标签或nfc标签进行检测，判定电路266使用检测部264k的检测结果来判定送电装置100的有无。即使在这样构成的情况下，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。
[0116]
另外，送电装置被检测部150也可以使用能够适用于图像检测的送电装置100的一部分。作为能够适用于图像检测的送电装置100的一部分，例如可以列举出初级侧线圈112的外形、包含初级侧谐振电路110的车辆行驶路线rs用的地砖、在送电装置100的表面上标注的检测用的图形/几何图形等。在这种情况下，送电装置检测部260k例如也可以包括能够
拍摄送电装置100的该部分的相机。通过这样构成，受电装置200的检测部264k能够在不增加送电装置100的部件件数的情况下检测出送电装置100。
[0117]
在这种情况下，在送电装置检测部260k中，作为相机的检测部264k对送电装置100的该部分进行检测，判定电路266使用检测部264k的检测结果来判定送电装置100的有无。即使在这样构成的情况下，也能够在不进行由送电装置100与受电装置200之间的通信实现的信息交换的情况下，自动地从送电装置100向受电装置200进行供电。
[0118]
(l2)在上述第九实施方式中，如图14所示，示出了在第一实施方式的送电装置100中，还相对于初级侧谐振电路110独立地包括具有谐振用线圈142和谐振用电容器144的短路谐振电路140的示例。与此相对，如图21所示，也可以代替短路谐振电路140而包括谐振用线圈142与初级侧谐振电路110的初级侧线圈112串联连接、谐振用电容器144与谐振用线圈142并联连接的连接型谐振电路140l。另外，谐振用电容器144也可以不是可变电容器。
[0119]
在这种情况下，检测电路124能够通过对在初级侧线圈112的端子之间产生的初级侧线圈电压vl1或在谐振用线圈142的端子之间产生的线圈电压vl4有无增加进行检测，从而对有无受电装置200进行检测。另外，检测电路124也可以代替初级侧线圈电压vl1而检测流过初级侧线圈112的线圈电流的变化，还可以代替线圈电压vl4而检测流过谐振用线圈142的线圈电流的变化。另外，也可以代替初级侧线圈电压vl1而使用磁传感器或线圈等磁通检测元件123来检测初级侧线圈112附近的磁场(磁通)的变化，另外，还可以代替线圈电压vl4来检测谐振用线圈142附近的磁场(磁通)的变化。
[0120]
(l3)在本公开中，“谐振状态”是指在特定的频率下，在初级侧线圈112或次级侧线圈212中产生的电压、电流比从交流电源装置130等电源输出的电压、电流大的状态。或者，意味着在初级侧线圈112或次级侧线圈212中产生的视在功率(日文：皮相電力)比电源的视在功率大的状态。或者，意味着在初级侧线圈112或次级侧线圈212中产生的电压、电流的相位差比从电源输出的电压、电流的相位差小的状态，进一步地意味着初级侧线圈112或次级侧线圈212的电压、电流的相位差为零。或者，意味着在与初级侧线圈112串联连接的初级侧电容器114中，在特定的频率下产生彼此反向的电压，从电源侧观察时的阻抗的虚数分量降低的状态。此外，也可以使初级侧线圈112的电压与初级侧电容器114的电压抵消并使从电源侧观察时的阻抗的虚数分量为零。这种情况下的“特定频率”是施加电源的交流电压所需的逆变器的驱动频率。
[0121]
(l4)在本公开中，“非谐振状态”是指与不存在受电线圈的状态相同的状态且成为安全磁通密度以下的状态。具体而言，非谐振状态是指不影响人的人体暴露的基准值(icnirp等)以下的状态。在非谐振状态下，在不存在受电线圈的情况下，从初级侧线圈112发出的磁通变大，并且在不存在受电侧的情况下，磁通放射状地产生，超过安全的基准值的区域有时会增加。因此，仅在存在作为供电对象的受电装置200时，能够通过设为谐振状态来安全地运用。
[0122]
本公开所记载的控制部和该控制部的方法也可以通过专用计算机来实现，该专用计算机通过构成处理器和存储器而提供，上述处理器被编程以执行由计算机程序具体化的一个至多个功能。或者也可以是，本公开所记载的控制部和该控制部的方法通过专用计算机来实现，该专用计算机是通过由一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的。或者也可以是，本公开所记载的控制部和该控制部的方法由一个以上的专用计算机来实现，
该专用计算机通过被编程为执行一个至多个功能的处理器及存储器与由一个以上硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成。此外，计算机程序也可以被存储于计算机可读的非暂时性有形存储介质，以作为由计算机执行的指令。
[0123]
本公开不限于上述实施方式，能在不超出上述主旨的范围内通过各种结构实现。例如，与发明内容部分所记载的各方式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征可以适当地进行替换或组合，以解决上述技术问题的一部分或全部，或者实现上述效果的一部分或全部。此外，上述技术特征只要未在本说明书中作为必须结构而说明，就可适当删除。

技术特征：
1.一种非接触供电系统，所述非接触供电系统以非接触的方式从送电装置向受电装置进行供电，所述非接触供电系统包括送电装置(100、100j)和受电装置(200)，所述送电装置具有初级侧谐振电路(110)和交流电源装置(130、130j)，所述初级侧谐振电路由送电用的初级侧线圈(112)和初级侧电容器(114、114b、114c)构成，所述交流电源装置向所述初级侧谐振电路施加预先设定的动作频率的交流电力，所述受电装置具有次级侧谐振电路(210)和负载装置(240)，所述次级侧谐振电路由与所述初级侧线圈磁耦合的受电用的次级侧线圈(212)和次级侧电容器(214、214e)构成，所述负载装置利用从所述次级侧谐振电路输出的电力，所述初级侧谐振电路具有阻抗可变元件，所述阻抗可变元件在停止供电时增大所述初级侧谐振电路的输入阻抗，以使预先设定的待机电流作为流过所述初级侧线圈的电流，所述受电装置具有对由于所述待机电流流过所述初级侧线圈而产生的磁通进行放大的磁通放大电路(220、220f)，所述送电装置具有初级侧检测电路(120)，所述初级侧检测电路对由通过所述磁通放大电路放大的磁通产生的所述初级侧线圈的电压的变化、所述初级侧线圈的电流的变化或者所述初级侧线圈附近的磁场变化进行检测。2.如权利要求1所述的非接触供电系统，其特征在于，在所述初级侧检测电路的检测值增加到一定值以上的情况下，通过所述阻抗可变元件来减小所述输入阻抗并开始供电。3.如权利要求1或2所述的非接触供电系统，其特征在于，所述初级侧电容器由能改变电容的可变电容器构成，所述阻抗可变元件由所述初级侧电容器构成。4.如权利要求1至3中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述磁通放大电路由基于放大用线圈(222)和放大用电容器(224)的短路谐振电路构成。5.如权利要求4所述的非接触供电系统，其特征在于，所述次级侧谐振电路具有对所述次级侧谐振电路的端子间进行连接的短路开关电路(216)，所述短路谐振电路通过所述短路开关电路使串联连接的所述次级侧线圈和所述次级侧电容器短路，由此，所述次级侧线圈和所述次级侧电容器构成为所述放大用线圈和所述放大用电容器。6.如权利要求4所述的非接触供电系统，其特征在于，所述负载装置具有：整流电路(242)，所述整流电路将从所述次级侧谐振电路输出的交流电力转换为直流电力；以及电池(244)，所述电池存储从所述整流电路输出的直流电力，非接触供电系统还包括设置在所述次级侧谐振电路与所述整流电路之间的瞬态滤波
器(230)，所述短路谐振电路由所述次级侧谐振电路的所述次级侧线圈及所述次级侧电容器以及构成所述瞬态滤波器的电感器(232)及电容器(236)构成。7.如权利要求6所述的非接触供电系统，其特征在于，在所述整流电路与所述电池之间还包括双向dcdc转换器(246)，在将所述次级侧谐振电路及所述瞬态滤波器设为所述短路谐振电路的情况下，使所述双向dcdc转换器动作，以对所述电池的输出电压进行转换并使预定值以上的电压朝向所述整流电路输出。8.如权利要求5至7中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述次级侧电容器(214e)由能改变电容的可变电容器构成，在使所述短路谐振电路动作的情况下，对所述次级侧电容器的电容进行调节，以使所述次级侧谐振电路的所述次级侧线圈和所述次级侧电容器在所述动作频率下谐振。9.如权利要求8所述的非接触供电系统，其特征在于，在不使所述短路谐振电路动作的情况下，偏离使所述次级侧谐振电路的所述次级侧线圈和所述次级侧电容器在所述动作频率下谐振时设定的所述次级侧电容器的电容。10.如权利要求1至3中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述磁通放大电路(220f)由放大用线圈(222)和向所述放大用线圈供给所述动作频率的交流电流的脉冲生成电路(226)构成，所述受电装置还包括对由于所述待机电流流过所述初级侧线圈而产生的磁通进行检测的次级侧检测电路(260)，在所述次级侧检测电路的检测值增加到一定值以上的情况下，从所述脉冲生成电路向所述放大用线圈供给所述交流电流。11.如权利要求10所述的非接触供电系统，其特征在于，所述负载装置具有：整流电路(242g)，所述整流电路将从所述次级侧谐振电路输出的交流电力转换为直流电力；以及电池(244)，所述电池存储从所述整流电路输出的直流电力，所述整流电路由同步整流电路构成，所述磁通放大电路构成为使用所述次级侧线圈作为所述放大用线圈，使用所述整流电路作为所述脉冲生成电路。12.如权利要求10或11所述的非接触供电系统，其特征在于，还包括设置在所述次级侧谐振电路与所述负载装置之间的瞬态滤波器(230)，所述次级侧检测电路使用所述瞬态滤波器的输出端子间电压或所述瞬态滤波器的电容器(236)的端子间电压，对由于所述待机电流流过所述初级侧线圈而产生的磁通进行检测。13.如权利要求12所述的非接触供电系统，其特征在于，由所述次级侧谐振电路的所述次级侧线圈及所述次级侧电容器以及构成所述瞬态滤波器的电感器(232)及电容器(236)构成短路谐振电路。14.如权利要求10至13中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述脉冲生成电路使所述交流电流流过所述放大用线圈，以使流过所述放大用线圈的电流与所述放大用线圈的绕组的匝数之积为供电时流过所述次级侧线圈的电流与所述次级侧线圈的绕组的匝数之积以下。15.一种非接触供电系统，所述非接触供电系统以非接触的方式从送电装置向受电装置进行供电，所述非接触供电系统包括送电装置(100)和受电装置(200)，所述送电装置具有初级侧谐振电路(110)、交流电源装置(130)和送电装置被检测部(150)，所述初级侧谐振电路包含送电用的初级侧线圈(112)和初级侧电容器(114)，所述交流电源装置向所述初级侧谐振电路供给预先设定的动作频率的交流电力，所述送电装置被检测部设置于所述初级侧线圈或所述初级侧线圈附近，所述受电装置具有次级侧谐振电路(210)、负载装置(240)、起动电路(220k)以及送电装置检测部(260k)，所述次级侧谐振电路包含与所述初级侧线圈磁耦合的受电用的次级侧线圈(212)和次级侧电容器(214)，所述负载装置利用从所述次级侧谐振电路输出的电力，所述起动电路包含起动用线圈(222k)以及向所述起动用线圈供给所述动作频率的交流电流的脉冲生成电路(226)，所述送电装置检测部用于对所述送电装置被检测部进行检测，所述起动电路在所述送电装置检测部检测到所述送电装置被检测部的情况下，从所述脉冲生成电路向所述起动用线圈供给所述交流电流，所述送电装置具有初级侧检测电路(120)，所述初级侧检测电路对通过由所供给的所述交流电流在所述起动用线圈中产生的磁通引起的所述初级侧线圈的电压的变化、所述初级侧线圈的电流的变化或所述初级侧线圈附近的磁场的变化进行检测。16.如权利要求15所述的非接触供电系统，其特征在于，所述初级侧谐振电路还具有用于使所述初级侧谐振电路的输入阻抗改变的阻抗可变元件，所述阻抗可变元件在所述初级侧检测电路的检测值为一定值以上的情况下，减小所述输入阻抗并开始供电。17.如权利要求16所述的非接触供电系统，其特征在于，所述阻抗可变元件是所述初级侧电容器，所述初级侧电容器包括能改变电容的可变电容器。18.如权利要求15至17中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述负载装置具有：整流电路(242g)，所述整流电路将从所述次级侧谐振电路输出的交流电力转换为直流电力；以及电池(244)，所述电池存储从所述整流电路输出的直流电力，所述整流电路由同步整流电路构成，所述起动电路构成为使用所述次级侧线圈作为所述起动用线圈，使用所述同步整流电
路作为所述脉冲生成电路。19.如权利要求15至18中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述脉冲生成电路使所述交流电流流过所述起动用线圈，以使流过所述起动用线圈的电流与所述起动用线圈的绕组的匝数之积为供电时流过所述次级侧线圈的电流与所述次级侧线圈的绕组的匝数之积以下。20.如权利要求15至19中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述送电装置被检测部是二维码，所述送电装置检测部包括能够读取所述二维码的二维码读取器。21.如权利要求15至19中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述送电装置被检测部是磁标记，所述送电装置检测部包括能够对从所述磁标记产生的磁通进行检测的磁标记检测器。22.如权利要求15至19中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述送电装置被检测部是所述送电装置的至少一部分，所述送电装置检测部包括对所述一部分的图像进行拍摄的相机。23.如权利要求15至19中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述送电装置被检测部是rf标签，所述送电装置检测部包括能够检测所述rf标签的rf读取器。24.如权利要求1至23中任一项所述的非接触供电系统，其特征在于，所述送电装置包括多个所述初级侧线圈，多个所述初级侧线圈以沿着一个方向的直线状、或者所述一个方向和与所述一个方向交叉的交叉方向的面状中的任一个排列。25.如权利要求24所述的非接触供电系统，其特征在于，所述次级侧线圈的沿着所述一个方向的宽度比所述初级侧线圈的沿着所述一个方向的宽度长。26.一种受电装置，所述受电装置(200)以非接触的方式接受从送电装置送电的电力，所述受电装置包括：次级侧谐振电路(210)，所述次级侧谐振电路具有与送电装置(100)所包括的送电用的初级侧线圈(112)磁耦合的受电用的次级侧线圈(212)和次级侧电容器(214)；负载装置(240)，所述负载装置利用从所述次级侧谐振电路输出的电力；以及磁通放大电路(220、220f)，所述磁通放大电路对由于预先设定的待机电流流过所述初级侧线圈而产生的磁通进行放大。27.一种受电装置，所述受电装置(200)以非接触的方式接受从送电装置送电的电力，所述受电装置包括：次级侧谐振电路(210)，所述次级侧谐振电路具有与送电装置(100)所包括的送电用的初级侧线圈(112)磁耦合的受电用的次级侧线圈(212)和次级侧电容器(214)；负载装置(240)，所述负载装置利用从所述次级侧谐振电路输出的电力；起动电路(220k)，所述起动电路包含起动用线圈(222k)以及向所述起动用线圈供给预先设定的动作频率的交流电流的脉冲生成电路(226)；以及送电装置检测部(260k)，所述送电装置检测部对设置于所述初级侧线圈或所述初级侧
线圈附近的送电装置被检测部(150)进行检测，在检测到所述送电装置被检测部的情况下，从所述脉冲生成电路向所述起动用线圈供给所述交流电流。

技术总结
送电装置(100)的初级侧谐振电路(110)具有阻抗可变元件，上述阻抗可变元件在停止供电时增大初级侧谐振电路(110)的输入阻抗，以使预先设定的待机电流作为流过初级侧线圈(112)的电流。受电装置(200)具有对通过在初级侧谐振电路(110)的初级侧线圈(112)中流过待机电流而产生的磁通进行放大的磁通放大电路(220)。送电装置(100)具有对由磁通放大电路(220)放大的磁通产生的初级侧线圈(112)的电压的变化、初级侧线圈(112)的电流的变化或初级侧线圈(112)附近的磁场的变化进行检测的初级侧检测电路(120)。级侧检测电路(120)。级侧检测电路(120)。


技术研发人员：高桥将也 柴沼满 加藤和行 中屋敷侑生 高桥英介 山口宜久
受保护的技术使用者：株式会社电装
技术研发日：2022.02.01
技术公布日：2023/10/8