JP2019047675A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】１次側と２次側との間で給電情報をやり取りすることなく、且つ、１次側にインバータを設けることなく、１次側から２次側の負荷に電力供給を行う。【解決手段】電力供給システム１０は、１次側１２から２次側１４に非接触で電力を供給するシステムであり、１次側１２には、１次側１２から２次側１４に非接触で電力を供給する１次側１２の回路を、共振回路又は非共振回路に切り替え可能な切替スイッチ１５が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、１次側から２次側に非接触で電力を供給する電力供給システムに関する。

１次側から２次側に非接触で電力を供給する電力供給システムとして、例えば、１次側コイルと２次側コイルとを磁界によって結合するものがある。このような電力供給システムの回路方式には、次の４種類がある。

（１）１次側及び２次側が共に非共振回路であるＮ−Ｎ回路方式（Ｎ：Ｎｏｎ−Ｒｅｓｏｎａｎｔ)。（２）１次側が非共振回路で、２次側が２次側コイルと共振コンデンサとを直列接続した共振回路であるＮ−Ｓ回路方式（Ｓ：Ｓｅｒｉｅｓ）。（３）１次側が１次側コイルと共振コンデンサとを直列接続した共振回路であり、２次側が非共振回路であるＳ−Ｎ回路方式。（４）１次側が１次側コイルと共振コンデンサとを直列接続した共振回路であり、２次側が２次側コイルと共振コンデンサとを直列接続した共振回路である磁界共振結合のＳ−Ｓ回路方式。

そして、特許文献１には、２次側の電気自動車で受電電力を検出し、通信装置を用いて２次側の受電状況を１次側の給電装置に送信することにより、該給電装置を制御することが開示されている。

特許文献２には、特許文献１の制御方法では通信装置が必要であるため、電気自動車及び給電装置が共にコスト高になるばかりでなく、通信方式が一致する電気自動車及び給電装置の組み合わせでなければ充電ができないという問題が開示されている。

特許文献２には、この問題を解決するため、高周波ドライバ、演算装置及び制御装置を備えた給電装置により、１次側と２次側との間で無線通信を行うことなく、高効率の電力伝送を可能にすることが開示されている。この場合、高周波ドライバは、１次側の交流電源の電力を、磁場を共鳴（共振）させて２次側の移動体に送電可能な高周波電力に変換し、１次側コイルに供給する。演算装置は、高周波ドライバの周波数、送電電流及び送電電圧に基づいて、共鳴法による１次側コイルから２次側コイルへの電力伝送の等価回路パラメータを推定する。制御装置は、推定された等価回路パラメータから２次側コイルの受電電力を推定し、推定した受電電力が最大となるように高周波ドライバを制御する。

特許第４４５３７４１号公報 特開２０１２−１５７１２７号公報

しかしながら、特許文献２では、通信装置を使わずに１次側から２次側への非接触の電力伝送が可能である一方で、１次側において、交流電源の電圧を所望の周波数に変換するためのインバータが必要となる。

そのため、１次側から２次側への非接触の電力伝送により、２次側に配置された二次電池等の負荷に電力を供給して充電を行う際、より簡単な構成及び制御方法、具体的には、１次側にインバータを設けることなく、１次側から２次側に電力供給を行って、負荷を充電することが望ましい。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、給電側である１次側と、受電側である２次側との間で、給電情報をやりとりすることなく、且つ、１次側にインバータを設けることなく、１次側から２次側の負荷に電力供給を行うことができる電力供給システムを提供することを目的とする。

本発明は、１次側から２次側に非接触で電力を供給する電力供給システムにおいて、該電力供給システムは、前記１次側に設けられ、前記１次側から前記２次側に非接触で電力を供給する該１次側の回路を、共振回路又は非共振回路に切り替え可能な切替手段を有する。

これにより、給電側の前記１次側と受電側の前記２次側との間で、給電情報等の情報交換を行うことなく、且つ、前記１次側にインバータを用いることなく、簡単な構成で、且つ、低コストで、前記１次側から前記２次側への非接触の電力供給を行うことができる。すなわち、非接触で電力供給を行う前記１次側の回路を、前記切替手段を用いた簡単な構成で、前記共振回路又は前記非共振回路に切り替えることにより、前記２次側からの電力要求に応じて、前記非接触の電力供給を適切に行うことができる。

また、前記１次側では、インバータを使用しないので、該１次側を設置するインフラに付帯する交流電源等のベース電源の周波数や電圧をそのまま利用して、電気自動車等の給電対象物に非接触給電を行うことができる。具体的には、一般インフラを利用して前記給電対象物に給電する際、商用電源の周波数（商用周波数）をそのまま利用することが可能である。また、船舶や航空機内で給電対象物に給電する際、該船舶及び航空機内のインフラ周波数をそのまま利用することができる。例えば、前記航空機内では、該航空機内のインフラ周波数である４００Ｈｚの周波数をそのまま利用することができる。

ここで、前記１次側は、前記共振回路又は前記非共振回路に電力を供給する電源と、前記電源と切り替え後の前記共振回路又は前記非共振回路とを導通させる１次側スイッチと、前記切替手段と、該切替手段による切り替え及び前記１次側スイッチのオンオフを制御する１次側制御手段とを有する。これにより、前記電源から前記共振回路又は前記非共振回路への電力供給を効率よく行うことができる。

この場合、前記切替手段によって前記非共振回路に切り替わり、且つ、前記１次側スイッチによって前記電源と前記非共振回路とを導通させた状態で、前記電源から前記非共振回路に電力を供給することにより、前記１次側から前記２次側への非接触の電力供給が開始される。これにより、前記非接触の電力供給の開始時に、前記１次側及び前記２次側に許容電流値を超える大きな電流が流れることを回避しつつ、前記非接触の電力供給を行うことができる。

また、前記非共振回路及び前記共振回路は、１次側コイルを含み、前記２次側は、前記１次側コイルからギャップを隔てて配置された２次側コイルと、前記２次側コイルに接続された負荷とを有し、前記１次側コイルと前記２次側コイルとの磁界結合によって、前記１次側から前記２次側への非接触の電力供給が行われる。これにより、前記非接触の電力供給を効率よく行うことができる。

また、前記２次側が前記２次側コイルを含む共振回路を有してもよい。これにより、前記非接触の電力供給の開始時には、Ｎ−Ｓ回路方式（以下、Ｎ−Ｓ回路ともいう。）で電力供給が開始され、その後、前記２次側（前記負荷）の電力要求に応じて、Ｓ−Ｓ回路方式（以下、Ｓ−Ｓ回路ともいう。）に切り替えて電力供給を行うことが可能となる。すなわち、先ず、Ｎ−Ｓ回路により、許容電流値を超える大きな電流が流れることを回避しつつ、低電力状態で安全に電力供給を開始し、その後、前記電力要求に応じて、前記切替手段によって、Ｓ−Ｓ回路に切り替え、大電力の電力供給を行うことができる。

この場合、前記２次側は、前記２次側コイルから前記負荷を見たときの負荷抵抗値を制御することにより、前記１次側コイルから前記２次側コイルを介した前記負荷への非接触の電力供給を制御する２次側制御手段を有する。前記１次側制御手段は、前記非接触の電力供給を行うための前記１次側の送電電力に基づいて、前記切替手段を制御し、前記非共振回路又は前記共振回路に切り替える。

このように、前記１次側及び前記２次側のそれぞれに制御手段を設けることにより、前記１次側では、給電情報等の情報のやり取りを行うことなく、すなわち、前記２次側の状況を知ることなく、監視対象である前記送電電力に基づいて、前記非共振回路又は前記共振回路に切り替えるべきか否かを判断することができる。この結果、前記非接触の電力供給を簡単且つ適切に制御することができる。

具体的に、前記１次側が前記非共振回路に切り替わった状態で前記非接触の電力供給が開始された場合、前記１次側制御手段は、前記送電電力が所定の電力値に達したときに、前記切替手段を制御し、前記非共振回路から前記共振回路に切り替えればよい。

すなわち、前記切替手段によって前記非共振回路から前記共振回路に切り替った後、前記２次側制御手段は、前記負荷抵抗値を増加させるように制御することにより、前記２次側で受電される受電電力を増加させればよい。

そして、前記１次側制御手段は、前記非共振回路から前記共振回路への切り替えの前後において、前記受電電力が所定量低下するような送電電力のときに、前記非共振回路から前記共振回路に切り替えればよい。

これにより、前記２次側制御手段は、前記受電電力の所定量の低下を検知することで、前記１次側の回路が前記非共振回路から前記共振回路に切り替わったと判断し、所望の制御を行うことが可能となる。また、前記受電電力が所定量低下するように、前記非共振回路から前記共振回路に切り替わるので、切り替えの前後で前記負荷側の電圧及び電流が許容値を超えることを回避することができる。

また、前記非共振回路から前記共振回路への切り替え後、前記２次側制御手段が前記負荷からの電力要求の低下に伴って前記負荷抵抗値を減少させるように制御している場合に、前記１次側制御手段は、前記共振回路から前記非共振回路への切り替えの前後において、前記受電電力が前記所定量低下するような送電電力のときに、前記切替手段を制御することで、前記共振回路から前記非共振回路に切り替えてもよい。

この場合でも、前記２次側制御手段は、前記受電電力の所定量の低下を検知することにより、前記１次側の回路が前記共振回路から前記非共振回路に切り替わったと判断し、所望の制御を行うことが可能となる。また、前記受電電力が所定量低下するように、前記共振回路から前記非共振回路に切り替わるので、切り替えの前後で前記負荷側の電圧及び電流が許容値を超えることを回避することができる。

そして、前記２次側制御手段は、前記非共振回路に切り替わった状態で、前記電力要求の増加に対応して、前記負荷抵抗値が略無限大となる初期状態から出発し、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が低下するように制御することで、前記非接触の電力供給を制御する。そして、前記非共振回路から前記共振回路への切り替え後、前記電力要求の増加に対応して、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が増加するように制御することで、前記非接触の電力供給を制御し、その後、前記電力要求の低下に対応して、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が低下するように前記非接触の電力供給を制御する。さらに、前記共振回路から前記非共振回路への切り替え後、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が増加するように制御することで、前記非接触の電力供給を制御する。

このように、Ｎ−Ｓ回路による電力供給から出発し、その後、Ｓ−Ｓ回路による電力供給に切り替わることで、前記負荷に供給される電力をスムーズに大きくすることができる。また、前記負荷への電力供給が終了する間際には、該負荷に供給する電力を小さくするため、Ｓ−Ｓ回路からＮ−Ｓ回路に戻すことにより、前記１次側の電流（送電電流）を増加させることなく、小電力状態での電力供給を行うことができる。この結果、前記負荷に対する前記非接触の電力供給の開始から終了まで、該非接触の電力供給を簡単且つ適切に制御することができる。

一方、前記電力供給システムでは、Ｎ−Ｓ回路とＳ−Ｓ回路との切り替えを行うことなく、非接触で電力供給を行うことも可能である。この場合、前記電力供給システムは、下記の構成であればよい。

すなわち、前記送電電力が前記非共振回路による前記送電電力の制御範囲内である場合、前記１次側制御手段は、前記切替手段による切り替えを行うことなく、前記１次側の回路を前記非共振回路に維持する。そして、前記２次側制御手段は、前記電力要求の増加に対応して、前記負荷抵抗値が略無限大となる初期状態から出発し、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が低下するように、前記非接触の電力供給を制御し、その後、前記電力要求の低下に対して、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が増加するように、前記非接触の電力供給を制御する。

この場合でも、前記負荷に対する前記非接触の電力供給の開始から終了まで、該非接触の電力供給を簡単且つ適切に制御することができる。

また、前記２次側制御手段は、前記受電電力の前記所定量の低下があったときに、前記切替手段によって前記非共振回路又は前記共振回路の切り替えが行われたと判断し、その判断結果に基づいて、前記非接触の電力供給を制御してもよい。これにより、前記２次側において、前記非共振回路又は前記共振回路の切り替えを容易に判断することができる。

さらに、前記１次側の共振回路は、前記１次側コイルと、１次側コンデンサとを含み、前記切替手段は、前記１次側制御手段からの制御によって、前記１次側スイッチと前記１次側コンデンサとの接続、又は、前記１次側コンデンサのバイパスを切り替える切替スイッチであればよい。これにより、簡単な構成で前記１次側を前記非共振回路又は前記共振回路に切り替えることができる。

さらにまた、前記１次側コンデンサの両端には、前記１次側制御手段からの制御によってオンオフする短絡用スイッチと、抵抗器との直列回路が接続されていればよい。これにより、前記共振回路から前記非共振回路に切り替わる際に、前記短絡用スイッチをオンにすることで、前記１次側コンデンサに蓄積された電荷を前記抵抗器によって速やかに放電させることができる。この結果、前記切替手段による前記非共振回路又は前記共振回路の切り替え時に、前記１次側コンデンサに蓄積された電荷に起因したアークの発生による、前記切替スイッチの接点の溶着の発生を回避することができる。

また、前記２次側コイルには、２次側スイッチと、前記負荷抵抗値の取り得る範囲内の値で任意の固定値に設定された抵抗値の抵抗器との直列回路が接続され、前記２次側制御手段は、前記２次側スイッチをオンオフさせることにより、前記２次側コイルと前記抵抗器との導通を制御してもよい。このように、前記負荷抵抗値の取り得る範囲内の値で任意の固定値に設定された抵抗値の前記抵抗器を用いることにより、前記非接触の電力供給が可能か否かを精度よく判断することができる。

本発明によれば、給電側である１次側と、受電側である２次側との間で、給電情報をやりとりすることなく、且つ、１次側にインバータを設けることなく、１次側から２次側の負荷に電力供給を行うことができる。

本実施形態に係る電力供給システムの回路図である。 図２Ａは、Ｓ−Ｓ回路を示す回路図であり、図２Ｂは、図２ＡのＳ−Ｓ回路のＴ型等価回路を示す回路図である。 図３Ａは、Ｎ−Ｓ回路を示す回路図であり、図３Ｂは、図３ＡのＮ−Ｓ回路のＴ型等価回路を示す回路図である。 １次側の送電電流特性及び送電電力特性を示す図である。 ２次側の受電電流特性及び受電電力特性を示す図である。 図４の送電電流特性及び送電電力特性を用いて生成された１次側データテーブルを示す図である。 図５の受電電流特性及び受電電力特性を用いて生成された２次側データテーブルを示す図である。 図１の電力供給システムの動作を示すフローチャートである。 図１の１次側の動作を示すフローチャートである。 図１の２次側の動作を示すフローチャートである。 図１の２次側の動作を示すフローチャートである。 イニシャル処理を示すタイミングチャートである。 バッテリへの充電処理を示すタイミングチャートである。 図１の変形例を示す回路図である。

以下、本発明に係る電力供給システムについて好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。

［本実施形態の構成］
本実施形態に係る電力供給システム１０は、図１に示すように、給電側である１次側１２から受電側である２次側１４に非接触給電（非接触電力伝送）を行うシステムである。

１次側１２は、切替手段としての切替スイッチ１５を有し、交流電源１６に対して、１次側スイッチ１８と、切替スイッチ１５（及び１次側共振コンデンサ２１）とを介して１次側コイル２０が接続されている。切替スイッチ１５は、リレースイッチ（三点スイッチ）であり、ｃ接点が１次側スイッチ１８を介して交流電源１６に接続され、ｂ接点が１次側共振コンデンサ２１の一端に接続され、ａ接点が１次側共振コンデンサ２１の他端及び１次側コイル２０に接続されている。

１次側スイッチ１８と切替スイッチ１５のｃ接点との間には、１次側コイル２０に流れる電流Ｉ１（以下、送電電流Ｉ１ともいう。）を検出する１次側電流センサ２２が接続されている。また、１次側コイル２０に生ずる電圧Ｖ１（以下、送電電圧Ｖ１ともいう。）を検出する１次側電圧センサ２４が、１次側コイル２０と（１次側共振コンデンサ２１と）切替スイッチ１５とに対して並列に接続されている。切替スイッチ１５は、１次側制御手段としての１次側コントローラ２６からの制御信号に基づいて、ｃ接点をａ接点又はｂ接点に接続する。ｃ接点とａ接点とが接続された場合、１次側共振コンデンサ２１がバイパスされる（バイパス状態）。一方、ｃ接点とｂ接点とが接続された場合、バイパス状態が解除され、１次側スイッチ１８と１次側共振コンデンサ２１とが接続される（接続状態）。１次側スイッチ１８は、１次側制御手段としての１次側コントローラ２６からの制御信号に基づいてオンオフされるリレーである。

この場合、１次側電流センサ２２は、送電電流Ｉ１を逐次検出し、検出した送電電流Ｉ１に応じた検出信号を１次側コントローラ２６に逐次出力する。また、１次側電圧センサ２４は、送電電圧Ｖ１を逐次検出し、検出した送電電圧Ｖ１に応じた検出信号を１次側コントローラ２６に逐次出力する。１次側コントローラ２６は、後述する１次側データテーブル２８を有し、入力された各検出信号（送電電流Ｉ１、送電電圧Ｖ１）に基づいて１次側１２の電力Ｐ１（以下、送電電力Ｐ１ともいう。）を算出し、１次側データテーブル２８と送電電流Ｉ１及び送電電力Ｐ１とに基づいて、切替スイッチ１５の切り替え及び１次側スイッチ１８のオンオフを制御することにより、１次側１２から２次側１４への非接触給電を制御する。

すなわち、１次側コントローラ２６は、切替スイッチ１５をｃ接点とａ接点との接続に切り替えることで、１次側共振コンデンサ２１をバイパス状態とし、１次側スイッチ１８を介して交流電源１６と１次側コイル２０とを接続させ、１次側１２を非共振回路として機能させる。また、１次側コントローラ２６は、切替スイッチ１５をｃ接点とｂ接点との接続に切り替えることで、１次側共振コンデンサ２１をバイパス状態から解除し（接続状態とし）、１次側スイッチ１８及び切替スイッチ１５を介して交流電源１６と１次側共振コンデンサ２１及び１次側コイル２０とを接続させ、１次側１２を共振回路として機能させる。

２次側１４は、例えば、電気自動車３０であって、２次側コイル３２に対して、負荷である二次電池のバッテリ３４が接続されている。２次側コイル３２は、送電側パッドである１次側コイル２０に対して、所定のギャップを隔てて配置された受電側パッドであり、１次側コイル２０から非接触で供給された電力を受電する。

また、２次側１４において、２次側コイル３２とバッテリ３４との間には、２次側共振コンデンサ３６を介してＯＢＣ３８（オンボードチャージャ）が並列に接続されている。そのため、２次側１４は、２次側コイル３２及び２次側共振コンデンサ３６等から構成される共振回路を含み構成されている。従って、電力供給システム１０では、切替スイッチ１５の切り替えによって１次側共振コンデンサ２１をバイパス状態にすることで、Ｎ−Ｓ回路の非接触給電により、１次側コイル２０から２次側コイル３２を介してバッテリ３４に充電可能である。また、電力供給システム１０では、切替スイッチ１５の切り替えによって１次側共振コンデンサ２１を接続状態にすることで、Ｓ−Ｓ回路の非接触給電により、１次側コイル２０から２次側コイル３２を介してバッテリ３４に充電可能となる。

ＯＢＣ３８は、車載型の充電器であって、接触充電口４０を備えており、１次側コイル２０から２次側コイル３２を介して非接触で供給された電力をバッテリ３４に充電するか、又は、不図示の外部電源から接触充電口４０を介して供給される電力をバッテリ３４に充電する。なお、２つの充電方法の切り替えは、ＯＢＣ３８内部での制御切り替えによって行われる。

また、２次側コイル３２に生ずる電圧Ｖ２（以下、受電電圧Ｖ２ともいう。）を検出する２次側電圧センサ４２が、２次側コイル３２と２次側共振コンデンサ３６とに対して並列に接続されている。２次側共振コンデンサ３６の後端とＯＢＣ３８との間には、２次側コイル３２に流れる電流Ｉ２（以下、受電電流Ｉ２ともいう。）を検出する２次側電流センサ４４が接続されている。さらに、ＯＢＣ３８からバッテリ３４に流れる電流Ｉ３（以下、充電電流Ｉ３ともいう。）を検出する充電電流センサ４６が、ＯＢＣ３８とバッテリ３４との間に接続されている。さらにまた、バッテリ３４の電圧Ｖ３（以下、充電電圧Ｖ３ともいう。）を検出する充電電圧センサ４８が、バッテリ３４に対して並列に接続されている。

この場合、２次側電流センサ４４は、受電電流Ｉ２を逐次検出し、検出した受電電流Ｉ２に応じた検出信号をＯＢＣ３８に逐次出力する。また、２次側電圧センサ４２は、受電電圧Ｖ２を逐次検出し、検出した受電電圧Ｖ２に応じた検出信号をＯＢＣ３８に逐次出力する。充電電流センサ４６は、充電電流Ｉ３を逐次検出し、検出した充電電流Ｉ３に応じた検出信号をＯＢＣ３８に逐次出力する。また、充電電圧センサ４８は、充電電圧Ｖ３を逐次検出し、検出した充電電圧Ｖ３に応じた検出信号をＯＢＣ３８に逐次出力する。

ＯＢＣ３８では、２次側コイル３２及び２次側共振コンデンサ３６からバッテリ３４に向かって、リレーである２次側スイッチ５０及び抵抗器５２の直列回路と、整流回路５４と、第１平滑回路５６と、電圧変換回路５８と、第２平滑回路６０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２とが、２次側コイル３２に対して並列に接続されている。また、ＯＢＣ３８において、２次側共振コンデンサ３６と整流回路５４との間には、整流回路５４を接触充電口４０に接続するか、又は、整流回路５４を２次側共振コンデンサ３６並びに２次側スイッチ５０及び抵抗器５２の直列回路に接続するか、を切り替えるための入力切替スイッチ６４が設けられている。

さらに、ＯＢＣ３８には、リレーである２次側スイッチ５０及び入力切替スイッチ６４と、電圧変換回路５８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２とを制御する２次側制御手段としての２次側コントローラ６６が設けられている。２次側コントローラ６６は、後述する２次側データテーブル６８を有する。２次側コントローラ６６は、ＯＢＣ３８に入力された各検出信号（受電電流Ｉ２、受電電圧Ｖ２）に基づいて、２次側１４の電力Ｐ２（以下、受電電力Ｐ２ともいう。）を算出し、２次側データテーブル６８と受電電流Ｉ２及び受電電力Ｐ２とに基づいて、２次側スイッチ５０、入力切替スイッチ６４、電圧変換回路５８及びＤＣ／ＤＣコンバータ６２を制御することにより、１次側１２から２次側１４への非接触給電を制御する。

ＯＢＣ３８において、２次側スイッチ５０は、２次側コントローラ６６からの制御信号によってオンオフされる。抵抗器５２は、２次側コイル３２からバッテリ３４を見たときの負荷抵抗値Ｒｚの取り得る範囲内の値である任意の固定値に設定された抵抗値（例えば、比較的小さな電流が２次側１４の回路に流れるような負荷抵抗値Ｒｚが取り得る範囲内の値のうち、高い側の抵抗値）を有する抵抗器である。

なお、負荷抵抗値Ｒｚは、正確には、図１において、２次側コイル３２からバッテリ３４を見たときに、２次側１４における２次側共振コンデンサ３６よりも右側部分の負荷インピーダンスの抵抗分（実数成分）をいう。

整流回路５４は、４つのダイオード７０から構成されるダイオードブリッジであって、入力切替スイッチ６４によって２次側共振コンデンサ３６と整流回路５４とが接続されているときに、２次側コイル３２及び２次側共振コンデンサ３６に生じた受電電圧Ｖ２を整流する（脈動電圧に変換する）。第１平滑回路５６は、コンデンサ７２を有し、脈流電圧を平滑化することにより直流電圧を生成する。

電圧変換回路５８は、スイッチング素子としてのトランジスタ７４、コイル７６及びダイオード７８を有する昇圧チョッパであり、直流電圧を昇圧する。なお、電圧変換回路５８は、必要に応じて、力率改善回路の機能を備えてもよい。

この場合、コイル７６及びトランジスタ７４の直列回路がコンデンサ７２に並列に接続されている。すなわち、トランジスタ７４のコレクタ端子がコイル７６を介してコンデンサ７２の一端に接続され、エミッタ端子がコンデンサ７２の他端に接続されている。また、トランジスタ７４のコレクタ端子は、ダイオード７８のアノード端子に接続されている。トランジスタ７４は、２次側コントローラ６６からベース端子に供給される制御信号に基づいて、コレクタ端子とエミッタ端子との間がオンオフされる。なお、電圧変換回路５８は、降圧チョッパも採用可能であるが、以下の説明では、図１に示すように、昇圧チョッパである場合について説明する。

第２平滑回路６０は、コンデンサ８０を有する。コンデンサ８０は、ダイオード７８のカソード端子とトランジスタ７４のエミッタ端子との間で並列に接続され、電圧変換回路５８で昇圧された直流電圧を平滑化する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、入力側がコンデンサ８０と並列に接続され、一方で、出力側がバッテリ３４と並列に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、バッテリ３４の充電電圧Ｖ３及び充電電流Ｉ３が所望の値となるように、第２平滑回路６０で平滑化された直流電圧を所望の電圧に変換する。

［Ｎ−Ｓ回路及びＳ−Ｓ回路の説明］
次に、電力供給システム１０の回路方式について、図２Ａ〜図３Ｂを参照しながら説明する。

図２Ａは、電力供給システム１０がＳ−Ｓ回路であるときの簡略化した回路図を示す。また、図２Ｂは、図２ＡのＳ−Ｓ回路のＴ型等価回路の回路図を示す。一方、図３Ａは、電力供給システム１０がＮ−Ｓ回路であるときの簡略化した回路図を示す。また、図３Ｂは、図３Ａに示すＮ−Ｓ回路のＴ型等価回路の回路図を示す。

図２Ａ及び図２ＢのＳ−Ｓ回路において、交流電源１６からバッテリ３４を見たときのインピーダンス（１次側インピーダンス）Ｚｉｎ１は、下記の（１）式で表わされる。
Ｚｉｎ１＝Ｖ１／Ｉ１＝｛ｒ１×（ｒ２＋ＲＬ）＋ω^２×Ｌｍ^２｝
／（ｒ２＋ＲＬ） （１）

なお、ｒ１は、１次側１２の内部抵抗値、ｒ２は、２次側１４の内部抵抗値、ＲＬは、２次側１４の負荷抵抗値Ｒｚ、ωは角周波数、Ｌｍは、１次側コイル２０と２次側コイル３２との間の相互インダクタンスである。

一方、図３Ａ及び図３ＢのＮ−Ｓ回路において、１次側インピーダンスＺｉｎ１は、下記の（２）式で表わされる。
Ｚｉｎ１＝Ｖ１／Ｉ１＝｛（ｒ１＋ｊ×ω×Ｌ１）×（ｒ２＋ＲＬ）
＋ω^２×Ｌｍ^２｝／（ｒ２＋ＲＬ） （２）

なお、Ｌ１は、１次側コイル２０の自己インダクタンスであり、ｊは、虚数単位である。図２Ａ〜図３Ｂにおいて、Ｃ１は、１次側共振コンデンサ２１の静電容量、Ｃ２は、２次側共振コンデンサ３６の静電容量、Ｌ１は、１次側コイル２０のインダクタンス、Ｌ２は、２次側コイル３２のインダクタンスである。

ここで、Ｎ−Ｓ回路とＳ−Ｓ回路とでは、効率は略同等ではあるが、送電電力Ｐ１については、Ｎ−Ｓ回路よりも、Ｓ−Ｓ回路の方が大きくなる。

また、（１)式から、負荷抵抗値ＲＬ＝∞（無限大）のときに、Ｚｉｎ１＝Ｖ１／Ｉ１＝ｒ１となる。この場合、負荷抵抗値ＲＬが無限大の状態から非接触給電を開始しようとすると、１次側スイッチ１８をオンした瞬間に、低い内部抵抗値ｒ１に起因した大きな１次電流Ｉ１＝Ｖ１／ｒ１が流れてしまう。この結果、１次側１２及び２次側１４は、共に、配電設備の許容電流値を超えてしまう可能性がある。

従って、Ｓ−Ｓ回路による非接触給電は、大電力の送電に適しているが、一方で、負荷抵抗値ＲＬ＝∞の状態からは利用することができない。

これに対して、Ｎ−Ｓ回路では、（２）式から、負荷抵抗値ＲＬ＝∞のときに、Ｚｉｎ１＝Ｖ１／Ｉ１＝ｒ１＋ｊ×ω×Ｌ１となる。この場合、Ｉ１＝Ｖ１／（ｒ１＋ｊ×ω×Ｌ１）となる。そのため、インダクタンスＬ１が十分に高ければ、低い内部抵抗値ｒ１に対して、高いｊ×ω×Ｌ１により、力率が低下し、送電電流Ｉ１（実効電流）を低く抑えることができる。このため、Ｎ−Ｓ回路では、１次側スイッチ１８をオンにして、小電力状態から低接触給電を開始することができる。

従って、後述するように、電力供給システム１０による非接触給電では、交流電源１６が投入され、１次側１２及び２次側１４の制御が開始された最初の低電力状態では、Ｎ−Ｓ回路により１次側１２から２次側１４への非接触給電を行い、その後、Ｓ−Ｓ回路により、大電力状態で１次側１２から２次側１４への非接触給電を行う。そして、Ｎ−Ｓ回路とＳ−Ｓ回路との切り替えは、切替スイッチ１５による１次側共振コンデンサ２１の接続状態又はバイパス状態への切り替えによって行われる。

［１次側データテーブル２８及び２次側データテーブル６８］
次に、図４〜図７を参照しながら、１次側データテーブル２８及び２次側データテーブル６８について説明する。

１次側データテーブル２８（図１参照）は、１次側１２及び２次側１４の相互の状態が正常であるかどうか、具体的には、１次側コイル２０から２次側コイル３２への非接触給電が正常に行えているか否かを、１次側コントローラ２６が、２次側１４の状況を知ることなく、１次側１２の送電電流Ｉ１及び送電電力Ｐ１から判定する際に利用される。一方、２次側データテーブル６８は、１次側１２及び２次側１４の相互の状態が正常であるかどうか、具体的には、１次側コイル２０から２次側コイル３２への非接触給電が正常に行えているか否かを、２次側コントローラ６６が、１次側１２の状況を知ることなく、２次側１４の受電電流Ｉ２及び受電電力Ｐ２から判定する際に利用される。

この場合、１次側データテーブル２８及び２次側データテーブル６８は、下記のように、予め実験により求められ、１次側コントローラ２６及び２次側コントローラ６６に記憶（設定）される。

この実験は、１次側コイル２０と２次側コイル３２とが所定のギャップ（間隔）で正対する正規の位置にあり、且つ、１次側スイッチ１８及び２次側スイッチ５０がそれぞれオンである場合に、交流電源１６から１次側コイル２０に電圧を供給して、１次側コイル２０から２次側コイル３２に非接触で電力を供給することにより行われる。その際、ＯＢＣ３８に替えて、不図示の電子負荷装置等の負荷抵抗装置を取り付け、抵抗値（負荷抵抗値Ｒｚ）を略無限大（∞）から低い値（０付近の抵抗値）にまで変化させたときに、変化させた各抵抗値に応じた送電電流Ｉ１、送電電圧Ｖ１、受電電流Ｉ２及び受電電圧Ｖ２をそれぞれ取得する。

なお、以下の説明では、負荷抵抗装置の抵抗値が負荷抵抗値Ｒｚ（ＲＬ）である場合について説明する。また、前述のように、送電電流Ｉ１、送電電圧Ｖ１、受電電流Ｉ２及び受電電圧Ｖ２は、それぞれ、１次側電流センサ２２、１次側電圧センサ２４、２次側電流センサ４４及び２次側電圧センサ４２によって検出される。

また、送電電力Ｐ１は、負荷抵抗値Ｒｚ毎に、送電電流Ｉ１と送電電圧Ｖ１と１次側１２の力率ｃｏｓθ１とを乗算することにより求められる。一方、受電電力Ｐ２は、負荷抵抗値Ｒｚ毎に、受電電流Ｉ２と受電電圧Ｖ２と２次側１４の力率ｃｏｓθ２とを乗算することにより求められる。実際には、１次側コイル２０と２次側コイル３２との間の送受電周波数より十分速いサンプリング速度で、送電電流Ｉ１、送電電圧Ｖ１、受電電流Ｉ２及び受電電圧Ｖ２を取得し、取得した電流及び電圧を乗算した瞬時電力の積分値を、送電電力Ｐ１及び受電電力Ｐ２として算出する。

さらに、電力供給システム１０では、切替スイッチ１５によって、Ｎ−Ｓ回路又はＳ−Ｓ回路に切り替わる。そのため、以下の説明では、Ｎ−Ｓ回路において得られた各電流、各電圧及び各電力には「ＮＳ」の文字を付けて説明する一方で、Ｓ−Ｓ回路において得られた各電流、各電圧及び各電力には、「ＳＳ」の文字を付けて説明する場合がある。

図４には、送電電流Ｉ１と負荷抵抗値Ｒｚとの関係を示す特性（送電電流特性）と、送電電力Ｐ１と負荷抵抗値Ｒｚとの関係を示す特性（送電電力特性）とが図示されている。

図４に示すように、Ｎ−Ｓ回路において、送電電流特性は、負荷抵抗値Ｒｚの低下に伴って、送電電流Ｉ１ＮＳが最大送電電流Ｉ１ＮＳｍａｘにまで増加し、最大送電電流Ｉ１ＮＳｍａｘでの負荷抵抗値Ｒｚよりも低い抵抗値では、送電電流Ｉ１ＮＳが減少する特性を有する。また、送電電力特性は、負荷抵抗値Ｒｚの低下に伴って、送電電力Ｐ１ＮＳが最大送電電力Ｐ１ＮＳｍａｘにまで増加し、最大送電電力Ｐ１ＮＳｍａｘでの負荷抵抗値Ｒｚよりも低い抵抗値では、送電電力Ｐ１ＮＳが減少する特性を有する。

一方、図４に示すように、Ｓ−Ｓ回路において、送電電流特性は、負荷抵抗値Ｒｚの低下に伴って、送電電流Ｉ１ＳＳが減少する特性を有する。また、送電電力特性は、負荷抵抗値Ｒｚの低下に伴って、送電電力Ｐ１ＳＳが減少する特性を有する。すなわち、Ｓ−Ｓ回路では、前述のように、負荷抵抗値Ｒｚが大きくなるほど、送電電流Ｉ１ＳＳ及び送電電力Ｐ１ＳＳが大きくなる。

なお、この実験で得られたＮ−Ｓ回路での送電電力特性上に、Ｎ−Ｓ回路からＳ−Ｓ回路に切り替わる所定のポイントを設定する。図４中では、このポイントの所定の送電電力Ｐ１ＮＳをＰ１ＮＳｔｈとしている。また、Ｓ−Ｓ回路での送電電力特性上に、Ｓ−Ｓ回路からＮ−Ｓ回路に切り替える所定のポイントを設定する。このポイントは、後述のＳ−Ｓ回路での受電電力特性上に、Ｓ−Ｓ回路からＮ−Ｓ回路に切り替わるポイントに対応して設定される。図４中では、このポイントの所定の送電電力Ｐ１ＳＳをＰ１ＳＳｔｈとしている。

図５には、受電電流Ｉ２と負荷抵抗値Ｒｚとの関係を示す特性（受電電流特性）と、受電電力Ｐ２と負荷抵抗値Ｒｚとの関係を示す特性（受電電力特性）とが示されている。

図５に示すように、Ｎ−Ｓ回路において、受電電流特性は、負荷抵抗値Ｒｚの低下に伴って、受電電流Ｉ２ＮＳが最大受電電流Ｉ２ＮＳｍａｘにまで増加する特性を有する。また、受電電力特性は、負荷抵抗値Ｒｚの低下に伴って、受電電力Ｐ２ＮＳが最大受電電力Ｐ２ＮＳｍａｘにまで増加し、最大受電電力Ｐ２ＮＳｍａｘでの負荷抵抗値Ｒｚよりも低い抵抗値では、受電電力Ｐ２ＮＳが減少する特性を有する。

一方、Ｓ−Ｓ回路において、受電電流特性は、本来、定電流特性を有する。そのため、負荷抵抗値Ｒｚによらず受電電流Ｉ２ＳＳは一定であるが、図５に示すように、実際の電磁気回路では、損失により、負荷抵抗値Ｒｚの増加に伴って、受電電流Ｉ２ＳＳが若干減少する特性を有する。また、受電電力特性は、負荷抵抗値Ｒｚの増加に伴って、受電電圧Ｖ２ＳＳが増大することにより受電電力Ｐ２ＳＳが増加する特性を有する。すなわち、Ｓ−Ｓ回路では、前述のように、負荷抵抗値Ｒｚが大きくなるほど、受電電力Ｐ２ＳＳが大きくなる。なお、図５において、Ｐ２ＳＳｍａｘは、電磁気回路の特性から設定された所定の最大受電電力である。

なお、この実験で得られたＮ−Ｓ回路での受電電力特性上に、Ｎ−Ｓ回路からＳ−Ｓ回路に切り替わる所定のポイントを設定する。図５中では、このポイントの所定の受電電力Ｐ２ＮＳをＰ２ＮＳｔｈとしている。このポイントは、図４中のＮ−Ｓ回路からＳ−Ｓ回路に切り替わるポイント（送電電力Ｐ１ＮＳｔｈ）に対応して設定されている。ここで、Ｎ−Ｓ回路からＳ−Ｓ回路に切り替わるときの受電電力Ｐ２の低下量を、所定の低下量ΔＰ２とする。また、Ｓ−Ｓ回路での受電電力特性上に、Ｓ−Ｓ回路からＮ−Ｓ回路に切り替わるときの受電電力Ｐ２の低下量が、所定の低下量ΔＰ２となるように所定のポイントを設定する。図５中では、このポイントの所定の受電電力Ｐ２ＳＳをＰ２ＳＳｔｈとしている。

ところで、上記のように、１次側コイル２０と２次側コイル３２とが正対している状態の正規の位置に対して、１次側コイル２０と２次側コイル３２との位置ずれが発生する場合や、温度等の周辺環境によっては、送電電流特性、送電電力特性、受電電流特性及び受電電力特性が変動する可能性がある。

そこで、このような位置ずれ、ギャップの違い、雰囲気温度、周辺環境等を考慮し、図４及び図５に示す各特性について、図６及び図７に示すように、該各特性を中心とした一定の許容範囲を設定し、その設定範囲での該各特性を事前に測定し、各特性及び各許容範囲を１次側データテーブル２８及び２次側データテーブル６８として１次側コントローラ２６及び２次側コントローラ６６にそれぞれ事前に設定（記憶）させる。

図６は、送電電流特性に対して一定の許容範囲（送電電流許容範囲ΔＩ１ＮＳ、ΔＩ１ＳＳ）を反映すると共に、送電電力特性に対して一定の許容範囲（送電電力許容範囲ΔＰ１ＮＳ、ΔＰ１ＳＳ）を反映した１次側データテーブル２８を図示したものである。図７は、受電電流特性に対して一定の許容範囲（受電電流許容範囲ΔＩ２ＮＳ、ΔＩ２ＳＳ）を反映すると共に、受電電力特性に対して一定の許容範囲（受電電力許容範囲ΔＰ２ＮＳ、ΔＰ２ＳＳ）を反映した２次側データテーブル６８を図示したものである。

なお、実際には、制御処理上、下記のような演算処理によって送電電力Ｐ１ＮＳ、Ｐ１ＳＳ及び受電電力Ｐ２ＮＳ、Ｐ２ＳＳが求められる。先ず、１次側コントローラ２６は、送受電周波数よりも十分高い周波数に応じた所定のサンプリング間隔で、送電電流Ｉ１（Ｉ１ＮＳ、Ｉ１ＳＳ）及び送電電圧Ｖ１（Ｖ１ＮＳ、Ｖ１ＳＳ）の瞬時値（検出値）をそれぞれ取得する。次に、１次側コントローラ２６は、取得した送電電流Ｉ１及び送電電圧Ｖ１の各瞬時値からサンプリング毎の送電電力Ｐ１（Ｐ１ＮＳ、Ｐ１ＳＳ）の瞬時値（瞬時電力）を算出する。次に、１次側コントローラ２６は、交流電源１６の周波数に応じた１周期について、送電電力Ｐ１の瞬時電力を加算し、加算した瞬時電力を該周期で除算することにより、瞬時電力の平均値（平均電力）を算出する。これにより、１次側コントローラ２６は、求めた平均電力を送電電力Ｐ１（Ｐ１ＮＳ、Ｐ１ＳＳ）とする。

一方、２次側コントローラ６６は、送受電周波数よりも十分高い周波数に応じた所定のサンプリング間隔で、受電電流Ｉ２（Ｉ２ＮＳ、Ｉ２ＳＳ）及び受電電圧Ｖ２（Ｖ２ＮＳ、Ｖ２ＳＳ）の瞬時値（検出値）をそれぞれ取得する。次に、２次側コントローラ６６は、取得した受電電流Ｉ２及び受電電圧Ｖ２の各瞬時値からサンプリング毎の受電電力Ｐ２（Ｐ２ＮＳ、Ｐ２ＳＳ）の瞬時値（瞬時電力）を算出する。次に、２次側コントローラ６６は、交流電源１６の周波数に応じた１周期について、受電電力Ｐ２の瞬時電力を加算し、加算した瞬時電力を該周期で除算することにより、瞬時電力の平均値（平均電力）を算出する。これにより、２次側コントローラ６６は、求めた平均電力を受電電力Ｐ２（Ｐ２ＮＳ、Ｐ２ＳＳ）とする。

そして、電力供給システム１０では、２次側スイッチ５０をオフとし、且つ、入力切替スイッチ６４によって２次側共振コンデンサ３６と整流回路５４とを接続した状態で、１次側コントローラ２６からの制御で１次側スイッチ１８がオンすると共に、２次側コントローラ６６によるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御でトランジスタ７４がオンオフすることにより、１次側コイル２０から２次側コイル３２を介したバッテリ３４への非接触給電（充電）が行われる。

この場合、１次側コントローラ２６及び２次側コントローラ６６では、それぞれ、１次側データテーブル２８及び２次側データテーブル６８を用いて、下記の処理を行うことができる。

すなわち、切替スイッチ１５が１次側共振コンデンサ２１をバイパスするように切り替えられ、電力供給システム１０がＮ−Ｓ回路となっている場合、１次側コントローラ２６は、図６に示すように、１次側データテーブル２８内の送電電流許容範囲ΔＩ１ＮＳを用いて、１次側電流センサ２２が検出した送電電流Ｉ１ＮＳに基づいて、送電電流許容範囲ΔＩ１ＮＳ内となる負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｉ１１、ΔＲｚｉ１２を算出する。また、１次側コントローラ２６は、１次側電流センサ２２が検出した送電電流Ｉ１ＮＳと、１次側電圧センサ２４が検出した送電電圧Ｖ１ＮＳとに基づいて送電電力Ｐ１ＮＳを算出し、１次側データテーブル２８内の送電電力許容範囲ΔＰ１ＮＳを用いて、算出した送電電力Ｐ１ＮＳに基づいて、送電電力許容範囲ΔＰ１ＮＳ内となる負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｐ１を算出する。

そして、送電電流Ｉ１ＮＳに基づいて算出した負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｉ１１、ΔＲｚｉ１２と、送電電力Ｐ１ＮＳに基づいて算出した負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｐ１との間に一致する領域がある場合には、１次側コイル２０と２次側コイル３２との相互の結合関係を含め、１次側１２及び２次側１４が正常な状態であり、１次側１２から２次側１４への非接触給電が正常に行えている状態であると判定する。なお、図６では、送電電流Ｉ１ＮＳに基づく負荷抵抗値Ｒｚの範囲として、最大送電電流Ｉ１ＮＳｍａｘを挟み、右側の範囲ΔＲｚｉ１１と、左側の範囲ΔＲｚｉ１２との２つある。この場合、右側の範囲ΔＲｚｉ１１の一部と、送電電力Ｐ１ＮＳに基づく範囲ΔＲｚｐ１とが重なり合う領域（範囲ΔＲｚｐ１）が、一致する領域となる。

一方、送電電流Ｉ１ＮＳに基づいて算出した負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｉ１１、ΔＲｚｉ１２と、送電電力Ｐ１ＮＳに基づいて算出した負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｐ１との間に一致する領域がない場合には、１次側コイル２０と２次側コイル３２との相互の結合関係を含め、１次側１２及び２次側１４が異常な状態にあり、１次側１２から２次側１４への非接触給電が正常に行えていない状態であると判定する。

また、２次側コントローラ６６は、図７に示すように、２次側データテーブル６８内の受電電流許容範囲ΔＩ２ＮＳを用いて、２次側電流センサ４４が検出した受電電流Ｉ２ＮＳに基づいて、受電電流許容範囲ΔＩ２ＮＳ内となる負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｉ２を算出する。また、２次側コントローラ６６は、２次側電流センサ４４が検出した受電電流Ｉ２ＮＳと、２次側電圧センサ４２が検出した受電電圧Ｖ２ＮＳとに基づいて受電電力Ｐ２ＮＳを算出し、２次側データテーブル６８内の受電電力許容範囲ΔＰ２ＮＳを用いて、算出した受電電力Ｐ２ＮＳに基づいて、受電電力許容範囲ΔＰ２ＮＳ内となる負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｐ２を算出する。

そして、受電電流Ｉ２ＮＳに基づいて算出した負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｉ２と、受電電力Ｐ２ＮＳに基づいて算出した負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｐ２との間に、一致する領域がある場合には、１次側コイル２０と２次側コイル３２との相互の結合関係を含め、１次側１２及び２次側１４が正常な状態であり、１次側１２から２次側１４への非接触給電が正常に行えている状態であると判定する。なお、図７では、受電電流Ｉ２ＮＳに基づく範囲ΔＲｚｉ２と、受電電力Ｐ２Ｎｓに基づく範囲ΔＲｚｐ２の一部とが重なり合っている領域が、一致する領域となる。

一方、受電電流Ｉ２ＮＳに基づいて算出した負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｉ２と、受電電力Ｐ２ＮＳに基づいて算出した負荷抵抗値Ｒｚの範囲ΔＲｚｐ２との間に、一致する領域がない場合には、１次側コイル２０と２次側コイル３２との相互の結合関係を含め、１次側１２及び２次側１４が異常な状態にあり、１次側１２から２次側１４への非接触給電が正常に行えていない状態であると判定する。

これに対して、切替スイッチ１５が１次側共振コンデンサ２１を接続状態に切り替えることで、電力供給システム１０がＳ−Ｓ回路となっている場合には、上記の説明について、「ＮＳ」の文言を「ＳＳ」の文言に置き換えると、Ｓ−Ｓ回路における１次側コントローラ２６及び２次側コントローラ６６での１次側データテーブル２８及び２次側データテーブル６８を用いた処理の説明となる。従って、Ｓ−Ｓ回路の処理の説明については、省略する。

［本実施形態の動作］
以上のように構成される電力供給システム１０の動作について、図８〜図１３を参照しながら説明する。この動作説明では、必要に応じて、図１〜図７も参照しながら説明する。

ここでは、二次電池であるバッテリ３４の充電電圧Ｖ３を、安全に充電を行うことができる最高電圧値、すなわち、充電終止電圧Ｖ３ｏｂｊにすることを制御目標として、１次側１２から２次側１４に非接触給電を行う場合について説明する。なお、安全に充電できる最大電流値は、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；充電率） により変化する値であり、目標充電電流Ｉ３ｏｂｊとする。

また、２次側コントローラ６６は、トランジスタ７４をＰＷＭ制御によってオンオフさせるものとする。ここでは、ＰＷＭ制御による制御信号の周期をτとし、トランジスタ７４のオン時間をＴｏｎとする。なお、オン時間Ｔｏｎを制御することにより、負荷抵抗値Ｒｚを略無限大（∞）から０付近まで変化させることができ、図５及び図７に示す受電電流Ｉ２（Ｉ２ＮＳ、Ｉ２ＳＳ）及び受電電力Ｐ２（Ｐ２ＮＳ、Ｐ２ＳＳ）を制御することができる。

なお、以下の説明では、バッテリ３４からの電力要求（例えば、ＳＯＣ、充電電圧Ｖ３、充電電流Ｉ３）に応じて、切替スイッチ１５が１次側共振コンデンサ２１をバイパス状態又は接続状態のどちらかに切り替えることにより、Ｎ−Ｓ回路又はＳ−Ｓ回路の切り替えを行う場合について説明する。従って、説明の煩雑化を避けるため、Ｎ−Ｓ回路又はＳ−Ｓ回路の動作における送電電流Ｉ１、送電電圧Ｖ１、送電電力Ｐ１、受電電流Ｉ２、受電電圧Ｖ２及び受電電力Ｐ２に対しては、Ｎ−Ｓ回路の動作中のものであることを示す「ＮＳ」の文言や、Ｓ−Ｓ回路の動作中のものであることを示す「ＳＳ」の文言を付けないで説明する場合があることに留意する。

図８〜図１１は、１次側１２及び２次側１４（図１参照）の制御のフローチャートである。なお、図８において、左側のフローは１次側１２の制御を示し、右側のフローは２次側１４の制御を示す。また、図９は、図８の１次側１２の制御の続きを示しており、一方で、図１０及び図１１は、図８の２次側１４の制御の続きを示している。

先ず、運転者がバッテリ３４を充電すべく、１次側コイル２０（送電側パッド）と２次側コイル３２（受電側パッド）とが対向する位置に電気自動車３０を停車させ、下車する。この場合、運転者は、双方のパッドが対向する位置にあり、両パッド間に異物等が存在しない状態であるか否かを確認する。

ここで、図８のステップＳ２０１において、運転者は、電気自動車３０のＯＢＣ３８の図示しないスイッチをオンにし、ＯＢＣ３８を起動させる。

これにより、ステップＳ２０２において、ＯＢＣ３８の２次側コントローラ６６は、入力切替スイッチ６４に制御信号を供給して２次側共振コンデンサ３６と整流回路５４とを接続させない状態にする一方で、２次側スイッチ５０に制御信号を供給してオンにする。

次のステップＳ２０３において、２次側コントローラ６６は、バッテリ３４が充電可能な状態であるか否かを確認する。具体的に、２次側コントローラ６６は、充電電圧センサ４８が検出した充電電圧Ｖ３、及び、充電電流センサ４６が検出した充電電流Ｉ３に基づいて、Ｖ３＜Ｖ３ｏｂｊ、且つ、ＳＯＣ＜１００％であるか否かを判定する。ステップＳ２０３で肯定的な判定結果であれば（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、２次側１４では、次のステップＳ２０４に進んで待機する。

一方、１次側１２では、ステップＳ１０１において、運転者が図示しない１次側コントローラ２６のスイッチをオンにし、１次側コントローラ２６を起動させる。１次側コントローラ２６は、切替スイッチ１５に制御信号を供給して１次側共振コンデンサ２１をバイパス状態に切り替える。これにより、１次側１２は、非共振回路に切り替わる。すなわち、電力供給システム１０は、Ｎ−Ｓ回路に切り替わる。

次に、ステップＳ１０２において、１次側コントローラ２６は、１次側スイッチ１８に制御信号を供給してオンオフさせることにより、交流電源１６からの交流電力を、短時間持続するパルス的な電力（パルス電力）として１次側コイル２０に供給する。これにより、１次側コイル２０は、２次側コイル３２にパルス電力を非接触で給電する。前述のように、１次側コイル２０に対向して２次側コイル３２が所定位置に近接している状態では、１次側コイル２０と２次側コイル３２との間の相互インダクタンスＬｍにより、１次側１２及び２次側１４には、規定値の送電電力Ｐ１（Ｐ１ＮＳ）及び受電電力Ｐ２（Ｐ２ＮＳ）が生ずる。

そこで、ステップＳ１０３において、１次側コントローラ２６は、送電電力Ｐ１が規定値であるか否かを、１次側データテーブル２８に基づき判断する。具体的に、１次側コントローラ２６は、１次側電流センサ２２が検出した送電電流Ｉ１（Ｉ１ＮＳ）に基づいて負荷抵抗値Ｒｚを参照し、参照した負荷抵抗値Ｒｚと送電電流Ｉ１との座標値が、１次側データテーブル２８の送電電流許容範囲ΔＩ１（ΔＩ１ＮＳ）内であるか否かを判定する。また、１次側コントローラ２６は、送電電流Ｉ１と、１次側電圧センサ２４が検出した送電電圧Ｖ１（Ｖ１ＮＳ）とに基づいて送電電力Ｐ１を算出し、算出した送電電力Ｐ１に基づいて負荷抵抗値Ｒｚをさらに参照し、送電電力Ｐ１と負荷抵抗値Ｒｚとの座標値が、１次側データテーブル２８の送電電力許容範囲ΔＰ１ＮＳ内であるか否かを判定する。そして、参照した各負荷抵抗値Ｒｚが、互いに略等しく、且つ、抵抗器５２の固定された抵抗値と略等しいか否かを判定する。

ステップＳ１０３で肯定的な判定結果であった場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、１次側コントローラ２６は、１次側コイル２０と２次側コイル３２との間で、非接触による電力供給が可能であると判定し、次のステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、１次側コントローラ２６は、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理を繰り返し行うか否かを判定する。繰り返し行う場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、１次側コントローラ２６は、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理を再度行う。

ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理が繰り返し行われることにより、図１２に示すように、例えば、Ｔ１の時間におけるＴ２、Ｔ３の周期内でパルス状の送電電力Ｐ１が発生し、１次側コイル２０から２次側コイル３２に非接触で電力供給が行われる。なお、図１２では、時点ｔ１で２次側コントローラ６６が起動し（ステップＳ２０１）、時点ｔ２で１次側コントローラ２６が起動し（ステップＳ１０１）、時点ｔ３から時点ｔ４までの時間Ｔ１内で、パルス幅Ｔ４、Ｔ５の３つのパルス状の送電電力Ｐ１が発生する場合を図示している。また、時間Ｔ１内のパルス状の送電電力Ｐ１を複数のパルス波形とみなした場合、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理では、「１０００１０００１１００００」のパターン配列のパルス信号を１次側コイル２０から２次側コイル３２に送信していると考えることもできる。

なお、時点ｔ４において、パルス状の送電電力Ｐ１の発生を停止させた後（ステップＳ１０４：ＮＯ）、１次側１２は、次のステップＳ１０５に進んで待機する。

一方、図８のステップＳ２０４において、２次側コントローラ６６は、２次側コイル３２が１次側コイル２０からパルス状の電力を受電したか否かを判定する。そして、２次側コイル３２がパルス状の電力を受電したと判定した場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、次のステップＳ２０５において、２次側コントローラ６６は、２次側１４が１次側１２との磁界結合により非接触で電力を受電可能であるか否か、さらには、２次側１４が１次側１２に対する磁界結合の相手として、所定の仕様を満たした正規なものであるか否かの認証処理を行う。

ステップＳ２０５では、下記（１）〜（３）の３つの判定処理を、並行して、又は、順に、行う。

（１）２次側データテーブル６８を参照して、受電電流Ｉ２（Ｉ２ＮＳ）に応じた負荷抵抗値Ｒｚを参照する。次に、受電電圧Ｖ２（Ｖ２ＮＳ）と受電電流Ｉ２とに基づいて受電電力Ｐ２（Ｐ２ＮＳ）を算出し、２次側データテーブル６８を参照して、算出した受電電力Ｐ２に応じた負荷抵抗値Ｒｚを参照する。そして、求めた各負荷抵抗値Ｒｚが、互いに略等しく、且つ、抵抗器５２の固定された抵抗値と略等しいか否かを判定する。

（２）１次側コイル２０に電力（送電電力Ｐ１）が供給された際に、２次側コイル３２で受電される電力（受電電力Ｐ２）が２次側データテーブル６８から参照される規定値（受電電力許容範囲ΔＰ２ＮＳ）内であるか否かを判定する。

（３）１次側コイル２０に供給された複数のパルス状の電力について、電力が供給されている時間（状態）を「１」、電力が供給されていない時間（状態）を「０」として表わしたときのパターン配列と、該パターン配列のパルス状の電力が１次側コイル２０から２次側コイル３２に非接触で給電されたときに、２次側コイル３２で受電される複数のパルス状の受電電力Ｐ２について、上記の規定値の電力が供給される時間（状態）を「１」、電力が供給されていない時間（状態）を「０」として表わしたときのパターン配列とが、一致するか否かを判定する。

一例として、（３）の判定処理では、１次側コイル２０のパルス状の電力のパターン配列が図１２に示す「１０００１０００１１００００」である場合、２次側１４の受電電力Ｐ２のパターン配列が「１０００１０００１１００００」と一致するかを判定する。

そして、ステップＳ２０５において、２次側コントローラ６６は、これらの３つの判定処理の結果が全て肯定的な判定結果である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、１次側コイル２０から非接触で給電された電力を２次側コイル３２で受電可能である（２次側１４が受電可能状態にある）と共に、２次側１４が１次側１２との磁界結合の相手として正規なものであることを認定し、次のステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、２次側コントローラ６６は、２次側スイッチ５０をオフした後、次のステップＳ２０７に進んで待機する。

一方、ステップＳ１０５において、１次側コントローラ２６は、１次側スイッチ１８のオン状態を継続させ、交流電源１６から１次側コイル２０に常時通電させる。これにより、１次側コイル２０から２次側コイル３２を介してバッテリ３４に非接触給電を開始させることが可能な状態となり、次のステップＳ１０６に進む。なお、図１２において、時点ｔ４が、１次側１２におけるステップＳ１０５、及び、２次側１４におけるステップＳ２０６の状態となる。

ステップＳ２０７において、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２０６で２次側スイッチ５０がオフになって以降、十分に長い時間経過している場合に、２次側１４が正しい受電状態であるか否かを判定する。

具体的に、２次側コントローラ６６は、２次側データテーブル６８を参照して、受電電流Ｉ２に応じた負荷抵抗値Ｒｚを参照し、一方で、受電電圧Ｖ２と受電電流Ｉ２とに基づいて受電電力Ｐ２を算出し、２次側データテーブル６８を参照して、算出した受電電力Ｐ２に応じた負荷抵抗値Ｒｚを参照し、参照した各負荷抵抗値Ｒｚが略等しいか否かを判定する。

ステップＳ２０７で肯定的な判定結果である場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、次のステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、２次側コントローラ６６は、トランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを最小単位時間Δτに設定し、設定した最小単位時間Δτに応じた制御信号をトランジスタ７４のベース端子に供給することにより、トランジスタ７４のコレクタ端子とエミッタ端子との間を導通させる、最低限度の通電制御を行う。ここで、オン時間Ｔｏｎが０を含めてｎ段階に変更可能である場合、トランジスタ７４に対するＰＷＭ周期をＴとすると、Δτ＝Ｔ／（ｎ−１）となる。

すなわち、２次側コントローラ６６は、トランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを最初に最小単位時間Δτに設定し、該オン時間Ｔｏｎを最小単位時間Δτから、２Δτ、３Δτ、…、ｎΔτのように、ステップ的に長くする通電制御を行うことができる。このように、２次側コントローラ６６は、オン時間Ｔｏｎを変化させることにより、２次側１４の負荷抵抗値Ｒｚを、実質的に、略無限大の状態から出発して、０に向かって変化させることができる。

なお、図１２において、ｔ４〜ｔ５の時間帯が、２次側１４におけるステップＳ２０７の状態であり、時点ｔ５がステップＳ２０８となる。

次のステップＳ２０９において、２次側コントローラ６６は、最低限度の通電制御（最小単位時間Δτでのトランジスタ７４のオン）において、２次側１４が正しい受電状態であるか否かについて、ステップＳ２０７と同様の判定処理を再度行う。ステップＳ２０９において、肯定的な判定結果である場合（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）、図１０のステップＳ２１０に進む。なお、図１２において、時点ｔ６以降の状態が、２次側１４のステップＳ２１０以降の処理となる。

また、前述のステップＳ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０９の各判定処理において、否定的な判定結果であった場合(ステップＳ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０９：ＮＯ)、２次側コントローラ６６は、２次側１４が電力を非接触で受電可能な状態にはない異常状態にあると判断し、次のステップＳ２１１で、２次側１４での充電処理を終了させる。すなわち、トランジスタ７４及びＤＣ／ＤＣコンバータ６２をオフさせる。

これに対して、１次側１２では、ステップＳ１０６において、１次側コントローラ２６は、ステップＳ１０５以降、送電電力Ｐ１が変化した場合、１次側データテーブル２８を用いて送電電流Ｉ１に基づいた負荷抵抗値Ｒｚを参照し、一方で、送電電力Ｐ１に基づいた負荷抵抗値Ｒｚを参照し、両方の負荷抵抗値Ｒｚが略等しい場合、２次側１４において最低限の通電制御が行われていると判断し（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、図９のステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、１次側コントローラ２６は、１次側１２の状態を確認し続ける。具体的には、１次側データテーブル２８を用いて、送電電流Ｉ１に基づいた負荷抵抗値Ｒｚを参照し、一方で、送電電力Ｐ１に基づいた負荷抵抗値Ｒｚを参照し、両方の負荷抵抗値Ｒｚが略等しいか否かを確認すると共に、送電電力Ｐ１の増加又は減少等の変化が、１次側データテーブル２８の規定値（送電電力許容範囲ΔＰ１ＮＳ）内であるか否かを確認する。ステップＳ１０７で肯定的な判定結果である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、次のステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、１次側コントローラ２６は、１次側データテーブル２８の送電電力特性（送電電力Ｐ１）を参照して、Ｎ−Ｓ回路又はＳ−Ｓ回路による制御であるか否かを判断する。

Ｎ−Ｓ回路による制御であると判断した場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、１次側コントローラ２６は、ステップＳ１０９において、Ｓ−Ｓ回路による制御が実行中であることを示す制御フラグＳＳを０に設定すると共に、Ｎ−Ｓ回路による制御が実行中であることを示す制御フラグＮＳを１に設定する（ＳＳ→０、ＮＳ→１）。なお、ＳＳ＝０とは、Ｓ−Ｓ回路による制御が行われていないことを示し、ＮＳ＝１とは、Ｎ−Ｓ回路による制御が行われていることを示している。

一方、Ｓ−Ｓ回路による制御であると判断した場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、１次側コントローラ２６は、ステップＳ１１０において、制御フラグＳＳを１に設定すると共に、制御フラグＮＳを０に設定する（ＳＳ→１、ＮＳ→０）。なお、ＳＳ＝１とは、Ｓ−Ｓ回路による制御が行われていることを示し、ＮＳ＝０とは、Ｎ−Ｓ回路による制御が行われていないことを示している。

この動作説明では、Ｎ−Ｓ回路による制御から非接触給電が開始されるので、最初は、ステップＳ１０９で、制御フラグをＳＳ＝０、ＮＳ＝１に設定し、次のステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１において、１次側コントローラ２６は、２次側１４で受電電力Ｐ２の最小状態の経過時間が規定時間以下であることにより、１次側１２の送電電力Ｐ１についても最小状態の経過時間が規定時間以下であるか否かを判定する。ステップＳ１１１で肯定的な判定結果である場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、次のステップＳ１１２に進む。すなわち、ステップＳ１１１の判定処理は、最小状態の経過時間が規定時間を超える場合に、２次側１４が異常終了したか、又は、２次側１４がバッテリ３４の充電終了により正常終了したか、を判断するために用いられる。なお、最小状態の経過時間が規定時間以下の場合には（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、バッテリ３４に対する充電を継続するべく、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２において、１次側コントローラ２６は、制御フラグＮＳが１であり、前回の処理で算出された受電電力Ｐ２ｏｌｄ（Ｐ２ＮＳｏｌｄ）と比較して、Ｐ１＞Ｐ１ｏｌｄ（Ｐ１ＮＳ＞Ｐ１ＮＳｏｌｄ）であり、且つ、所定の送電電力Ｐ１ＮＳｔｈと比較して、Ｐ１＞Ｐ１ＮＳｔｈであるか否かを判断する。

Ｎ−Ｓ回路にて非接触給電が開始されるので、Ｎ−Ｓ回路による制御の初期では、Ｐ１＜Ｐ１ＮＳｔｈであり（ステップＳ１１２：ＮＯ）、次のステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３において、１次側コントローラ２６は、制御フラグＳＳが１であり、Ｐ１＜Ｐ１ｏｌｄであり、且つ、Ｐ１＜Ｐ１ＳＳｔｈであるか否かを判断する。

Ｎ−Ｓ回路による制御の初期では、Ｐ１＞Ｐ１ｏｌｄにあるため（ステップＳ１１３：ＮＯ）、１次側コントローラ２６は、ステップＳ１０７に戻り、ステップＳ１０７〜Ｓ１１３の処理を再度実行する。この結果、Ｎ−Ｓ回路による制御のまま、１次側１２から２次側１４への非接触給電（バッテリ３４への充電）が継続される。

このような処理を継続して行うことにより、後述のように、２次側１４の受電電力Ｐ２に対する制御によって、送電電力Ｐ１は次第に上昇し、１次側１２の最大送電電力Ｐ１ＮＳｍａｘ近傍の送電電力Ｐ１ＮＳｔｈに近づいていく。このＮ−Ｓ回路による制御初期の状態は、図１３の時点ｔ１１から時点ｔ１２の時間帯に対応する。

なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７において、否定的な判定結果であった場合（ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７：ＮＯ）、１次側コントローラ２６は、１次側１２が送電可能な状態にはない異常状態と判断し、ステップＳ１２０で、１次側１２での充電処理を終了させる。

このように１次側１２でステップＳ１０７〜Ｓ１１３のループによるＮ−Ｓ回路による制御が行われ、２次側１４のバッテリ３４への充電が継続されている場合、２次側１４では下記の制御を実行する。

２次側１４でも、Ｎ−Ｓ回路による制御から開始するので、図１０のステップＳ２１０において、２次側コントローラ６６は、制御フラグＳＳ、ＮＳをＳＳ→０、ＮＳ→１にそれぞれ設定する。

次に、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２１２において、ステップＳ２０７、Ｓ２０９と同様の判定処理を再度行う。これは、上述した２次側１４でのイニシャルループ処理を終了し、その後、ステップＳ２１２以降において繰り返し行われる電力追尾ループ処理での異常検知判断をステップＳ２１２で行うためである。ステップＳ２１２で肯定的な判定結果であった場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）、次のステップＳ２１３に進む。

ステップＳ２１３において、２次側コントローラ６６は、バッテリ３４の充電電圧Ｖ３と充電終止電圧Ｖ３ｏｂｊとを比較すると共に、充電電流Ｉ３とバッテリ３４を安全に充電できる目標充電電流Ｉ３ｏｂｊとを比較し、Ｖ３＜Ｖ３ｏｂｊ且つＩ３＜Ｉ３ｏｂｊであるか否かを判定する。ステップＳ２１３が肯定的な判定結果であった場合（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）、２次側コントローラ６６は、充電電流Ｉ３及び充電電圧Ｖ３が共にバッテリ３４を安全に充電できる状態にあると判断し、次のＳ２１４に進む。

ステップＳ２１４において、２次側コントローラ６６は、今回の処理で算出された受電電力Ｐ２と、前回の処理で算出された受電電力Ｐ２ｏｌｄ（Ｐ２ＮＳｏｌｄ）とを比較し、Ｐ２＞Ｐ２ｏｌｄであるか否かを判定する。ステップＳ２１４において肯定的な判定結果である場合（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）、次のステップＳ２１５に進む。なお、Ｐ２＞Ｐ２ｏｌｄであるとき、受電電力Ｐ２の状態は、図５、図７、及び、図１３の時点ｔ１１〜ｔ１２の時間帯に示すように、最大受電電力Ｐ２ｍａｘ（Ｐ２ＮＳｍａｘ）に向かってＰ２ｏｌｄから単調に増加している状態か、又は、最大受電電力Ｐ２ＮＳｍａｘに一旦到達した後に低下し、その後、最大受電電力Ｐ２ＮＳｍａｘに向かって増加している状態であるか、のどちらかである。

ステップＳ２１５において、２次側コントローラ６６は、ＳＯＣ等のバッテリ３４からの電力要求に応じて、負荷抵抗値Ｒｚを下げて、受電電流Ｉ２及び受電電力Ｐ２を増加させるべく、デューティアップ制御（オン時間Ｔｏｎを前回よりもΔτだけインクリメントする制御）を行い、次のステップＳ２１６に進む。

ステップＳ２１６において、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２と、最大受電電力Ｐ２ＮＳｍａｘよりも僅かに小さい値である受電電力Ｐ２ＮＳｔｈとの比較をおこなう。これは、Ｎ−Ｓ回路による制御から、Ｓ−Ｓ回路による制御への切り替えが近づいているかどうかを判断するためである。

Ｐ２＜Ｐ２ＮＳｔｈの場合には（ステップＳ２１６：ＹＥＳ）、２次側コントローラ６６は、Ｎ−Ｓ回路による制御から、Ｓ−Ｓ回路による制御への切り替えが近づいていないと判断し、次のステップＳ２１７で、Ｎ−Ｓ回路による制御から、Ｓ−Ｓ回路による制御への切り替え待ちを示すフラグであるＳＳ待ちフラグを０とする。

一方、Ｐ２＜Ｐ２ＮＳｔｈでない場合には（ステップＳ２１６：ＮＯ）、２次側コントローラ６６は、Ｎ−Ｓ回路による制御から、Ｓ−Ｓ回路による制御への切り替えが近づいていると判断し、次のステップＳ２１８で、ＳＳ待ちフラグを１とする。

ステップＳ２１９において、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２の最小状態の経過時間（Ｐ２≒０の状態が継続する時間）が、規定時間以下であるか否かを判断する。最小状態の経過時間が規定時間以下である場合には（ステップＳ２１９：ＹＥＳ）、バッテリ３４の充電完了と判断できない状態であるため、２次側コントローラ６６は、次のステップＳ２２０において、（Ｐ２＋ΔＰ２）＜Ｐ２ｏｌｄ、且つ、ＳＳ待ちフラグが１であるかを判断する。ステップＳ２２０は、１次側１２で非共振回路又は共振回路の切り替えが行われたか否かを判断するものである。ここで、ΔＰ２は、前述した実験により予め設定した所定の低下量である。

後述するように、低下量ΔＰ２は、１次側１２が非共振回路から共振回路に切り替わった瞬間に、受電電力Ｐ２がΔＰ２以上変化したか否かを判断するための閾値である。従って、切り替えが発生した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２２１において、Ｓ−Ｓ回路による制御に切り替わると共に、ＳＳ待ちフラグを０に設定する。

但し、Ｎ−Ｓ回路による制御の初期では、ＳＳ待ちフラグが１ではないので（ＳＳ待ちフラグ：０）、ステップＳ２２０では否定的な判定結果となる（ステップＳ２２０：ＮＯ）。この結果、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２１０に戻り、１次側１２がＮ−Ｓ回路による制御から、Ｓ−Ｓ回路による制御に切り替わるまで、ステップＳ２１０〜Ｓ２２０の処理を繰り返し、バッテリ３４への充電を継続させる。

一方、ステップＳ２１２〜Ｓ２１４の各判定処理において、否定的な判定結果（ステップＳ２１２〜Ｓ２１４：ＮＯ）となった場合の処理について以下に説明する。

ステップＳ２１２で否定的な判定結果となった場合（ステップＳ２１２：ＮＯ）、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２１１に進み、ＰＷＭ制御を停止する（トランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを０とする）。

ステップＳ２１３で否定的な判定結果となった場合（ステップＳ２１３：ＮＯ）には、電圧Ｖ３が充電終止電圧Ｖ３ｏｂｊに到達しているか、又は、充電電流Ｉ３が目標充電電流Ｉ３ｏｂｊに到達していることになる。この場合、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２２２において、電圧Ｖ３が充電終止電圧Ｖ３ｏｂｊよりも高くならないように、又は、充電電流Ｉ３が目標充電電流Ｉ３ｏｂｊよりも大きくならないように、トランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを前回よりもΔτだけデクリメントする。その後、次のステップＳ２１６に進む。

また、ステップＳ２１４で否定的な判定結果となった場合（ステップＳ２１４：ＮＯ）、次のＳ２２２に進む。このような判定結果となる状態は、図７において、最大受電電力Ｐ２ｍａｘよりも左側の領域（負荷抵抗値Ｒｚが低い領域）で、受電電力Ｐ２が前回値以下の状態である。

この場合、ステップＳ２２２において、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２が最大受電電力Ｐ２ｍａｘに近づくように、トランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを前回よりもΔτだけデクリメントし、ステップＳ２１６に進む。

このようにして、ステップＳ２１２〜Ｓ２２０、Ｓ２２２の処理を繰り返し行うことにより、すなわち、バッテリ３４からの電力要求に応じて、トランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを前回よりもΔτだけインクリメント又はデクリメントする処理を繰り返すことにより、時点ｔ１１から時点ｔ１２にかけて、オン時間Ｔｏｎのデューティを徐々に増加させながら、最大受電電力Ｐ２ｍａｘに次第に近づくように受電電力Ｐ２が制御される。このような制御により、ｔ１１〜ｔ１２の時間帯では、時間が経過するにつれて、バッテリ３４の充電が進み、ＳＯＣ及び充電電圧Ｖ３は徐々に増加する。

この結果、１次側１２においても、送電電力Ｐ１が次第に上昇する。その後、送電電力Ｐ１が送電電力Ｐ１ＮＳｔｈを超える場合（図９のステップＳ１１２：ＹＥＳ）、次のステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４において、１次側コントローラ２６は、制御フラグＳＳを１とし、制御フラグＮＳを０とする。そして、次のステップＳ１１５において、１次側コントローラ２６は、切替スイッチ１５を制御して、１次側共振コンデンサ２１を接続状態に切り替える。これにより、１次側コイル２０と１次側共振コンデンサ２１とが直列接続され、Ｎ−Ｓ回路による制御からＳ−Ｓ回路による制御に切り替わる。この結果、１次側１２では、Ｓ−Ｓ回路により、ステップＳ１０７〜Ｓ１１３の処理が継続される。

このような１次側１２における制御切り替えは、２次側１４において、受電電力Ｐ２の変化を捉えることにより把握することができる。

すなわち、送電電力Ｐ１が送電電力Ｐ１ＮＳｔｈを超える場合、２次側コントローラ６６は、２次側データテーブル６８を参照して、受電電力Ｐ２が最大受電電力Ｐ２ＮＳｍａｘ近傍の受電電力Ｐ２ＮＳｔｈを超えること（ステップＳ２１６：ＮＯ）を把握し、次のステップＳ２１８に進む。ステップＳ２１８において、２次側コントローラ６６は、ＳＳ待ちフラグを１とする。従って、２次側コントローラ６６は、間もなく１次側１２がＮ−Ｓ回路による制御からＳ−Ｓ回路による制御に切り替わることを把握しつつ、Ｎ−Ｓ回路による制御を継続する。

１次側１２がＳ−Ｓ回路による制御に切り替わった場合でも、２次側１４では、ＰＷＭ制御によるトランジスタ７４のオンオフ制御を続けている。この場合、１次側共振コンデンサ２１が１次側コイル２０と直列接続され、１次側１２が共振回路となった瞬間（Ｓ−Ｓ回路に切り替わった図１３の時点ｔ１２）に、送電電力Ｐ１及び受電電力Ｐ２は、Ｎ−Ｓ回路による制御のときよりも電力値が所定の低下量ΔＰ２以上低下する。

図５及び図７には、切り替えに伴う電力値の低下量ΔＰ２を、Ｐ２ＮＳからＰ２ＳＳに向かう下向き矢印とで図示している。なお、図４及び図６において、Ｐ１ＮＳからＰ１ＳＳに向かう下向き矢印は、２次側１４での電力値の低下量ΔＰ２に応じた、１次側１２での電力値の低下量を示している。

そこで、２次側コントローラ６６は、ＳＳ待ちフラグが１の状態で、電力値が所定の低下量ΔＰ２以上低下したことを検知した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ)、１次側１２が共振回路による制御に変化したことを把握し、次のステップＳ２２１でＳＳ待ちフラグを０とする。これにより、２次側１４は、図１１に示すＳ−Ｓ回路による制御フローに移行する。

すなわち、図１１のステップＳ２２３において、２次側コントローラ６６は、制御フラグＳＳを１、制御フラグＮＳを０とする。なお、Ｓ−Ｓ回路への切り替えに伴い、１次側コントローラ２６及び２次側コントローラ６６は、それぞれ、Ｓ−Ｓ回路のデータテーブル（図６及び図７で「ＳＳ」の文言が付された特性）を参照することは勿論である。

次に、ステップＳ２２４において、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２１２と同様の判定処理を再度行う。これは、２次側１４でのイニシャルループを終了し、ステップＳ２２４以降に繰り返される電力追尾ループ中での異常検知判断をするためである。なお、ステップＳ２２４で異常を検知した場合（ステップＳ２２４：ＮＯ）、ステップＳ２１１に戻り、充電処理を終了する。

ステップＳ２２４で肯定的な判定結果であった場合（ステップＳ２２４：ＹＥＳ）、次のステップＳ２２５に進む。ステップＳ２２５において、２次側コントローラ６６は、Ｖ３＜Ｖ３ｏｂｊ、Ｉ３＜Ｉ３ｏｂｊ且つＰ２＜Ｐ２ＳＳｍａｘ（Ｐ２ＳＳｍａｘ：Ｓ−Ｓ回路における最大受電電力）であるか否かを判定する。

ステップＳ２２５で肯定的な判定結果である場合（ステップＳ２２５：ＹＥＳ）、充電電流Ｉ３及び充電電圧Ｖ３が共にバッテリ３４を安全に充電できる状態であり、且つ、受電電力Ｐ２（Ｐ２ＳＳ）が最大受電電力Ｐ２ＳＳｍａｘよりも小さいので、２次側コントローラ６６は、次のステップＳ２２６に進む。

ステップＳ２２６において、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２と、前回の受電電力Ｐ２ｏｌｄ（Ｐ２ＳＳｏｌｄ）とを比較する。Ｐ２＞Ｐ２ｏｌｄである場合（ステップＳ２２６：ＹＥＳ）、図１３の時点ｔ１２から時点ｔ１３の時間帯のように、受電電力Ｐ２が最大受電電力Ｐ２ＳＳｍａｘに向かって、Ｐ２ｏｌｄから単調に増加している状態であるため、２次側コントローラ６６は、バッテリ３４に対する充電を継続するべく、次のステップＳ２２７に進む。

ステップＳ２２７において、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２を増加させるべく、デューティダウン制御、すなわち、トランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを前回よりΔτだけデクリメントする制御を行い、次のＳ２２８に進む。このように、Ｓ−Ｓ回路による制御では、Ｎ−Ｓ回路による制御とは異なり、受電電力Ｐ２を増加させるため、図１３の時点ｔ１２から時点ｔ１３の時間帯において、オン時間Ｔｏｎを短くするような制御を行う。

なお、ステップＳ２２５で否定的な判定結果となった場合（ステップＳ２２５：ＮＯ）、２次側コントローラ６６は、次のステップＳ２２９に進み、充電電圧Ｖ３、充電電流Ｉ３又は受電電力Ｐ２を減少させるべく、トランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを前回よりΔτだけインクリメンさせる。また、ステップＳ２２６で否定的な判定結果となった場合（ステップＳ２２６：ＮＯ）、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２２９において、受電電力Ｐ２を減少させるべく、オン時間Ｔｏｎを前回よりΔτだけインクリメントする。

ステップＳ２２８において、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２と、Ｓ−Ｓ回路による制御での受電電力Ｐ２の最小値である受電電力Ｐ２ＳＳｔｈとの比較を行う。これは、Ｓ−Ｓ回路による制御から、Ｎ−Ｓ回路による制御への切り替えが近づいているかどうかを判断するためである。

Ｐ２＞Ｐ２ＳＳｔｈの場合（ステップＳ２２８：ＹＥＳ）、２次側コントローラ６６は、Ｓ−Ｓ回路による制御からＮ−Ｓ回路による制御への切替が近づいていないと判断し、次のステップＳ２３０において、Ｓ−Ｓ回路による制御からＮ−Ｓ回路による制御への切り替え待ちのフラグであるＮＳ待ちフラグを０とする。

一方、ステップＳ２２８で否定的な判定結果であった場合（ステップＳ２２８：ＮＯ）、２次側コントローラ６６は、Ｓ−Ｓ回路による制御からＮ−Ｓ回路による制御への切替が近づいていると判断し、次のステップＳ２３１において、ＮＳ待ちフラグを１とする。

次のステップＳ２３２において、２次側コントローラ６６は、（Ｐ２＋ΔＰ２）＞Ｐ２ｏｌｄ、且つ、ＮＳ待ちフラグが１であるか否かを判断する。ステップＳ２３２は、１次側１２が共振回路から非共振回路に切り替わったか否かを判断するものである。

この場合、Ｓ−Ｓ回路による制御に切り替わった初期段階であり、ＮＳ待ちフラグが１ではない（ステップＳ２３２：ＮＯ）。そのため、２次側コントローラ６６は、ステップＳ２２４に戻り、１次側１２がＳ−Ｓ回路による制御からＮ−Ｓ回路による制御に切り替わるまで（ステップＳ２３２が肯定的な判定結果となるまで）、ステップＳ２２４〜Ｓ２３２の制御ループ処理を繰り返し、バッテリ３４への充電を継続する。

その後、受電電力Ｐ２が増加し続け、Ｓ−Ｓ回路による制御での最大受電電力Ｐ２ＳＳｍａｘに到達した場合（ステップＳ２２５：ＮＯ、図１３の時点ｔ１４）、最大受電電力Ｐ２ＳＳｍａｘ以上の電力を取得することはできない。そこで、２次側コントローラ６６は、ＰＷＭ制御によってトランジスタ７４のオン時間Ｔｏｎを増減させつつ（ステップＳ２２７又はＳ２２９）、最大受電電力Ｐ２ＳＳｍａｘ近傍で受電電力Ｐ２に対するフィードバック制御を行う。すなわち、２次側コントローラ６６は、フィードバック制御を行うことにより、時間経過に伴って、バッテリ３４のＳＯＣが上昇するのを待つ。ＳＯＣの上昇に伴って、充電電流Ｉ３が目標充電電流Ｉ３ｏｂｊに到達し、又は、充電電圧Ｖ３が充電終止電圧Ｖ３ｏｂｊに到達した場合（ステップＳ２２５：ＮＯ、図１３の時点ｔ１６）、２次側コントローラ６６は、バッテリ３４への電力供給を低下させるため、ＰＷＭ制御により、オン時間Ｔｏｎを増加させる（ステップＳ２２９）。

バッテリ３４が満充電に近づき、該バッテリ３４からの電力要求が減少すると（図１３の時点ｔ１６以降の時間帯）、受電電力Ｐ２は、受電電力Ｐ２ＳＳｔｈに近づいていくので、２次側コントローラ６６は、１次側１２において、間もなくＮ−Ｓ回路による制御に切り替わること把握することができる（ステップＳ２２８：ＮＯ→ステップＳ２３１）。

一方、１次側１２の送電電力Ｐ１と２次側１４の受電電力Ｐ２とは、バッテリ３４からの電力要求に応じて互いに変化する。そのため、１次側コントローラ２６は、送電電力Ｐ１の低下をモニタすることにより、電力要求の低下を把握することができる。

そして、送電電力Ｐ１が低下し、且つ、送電電力Ｐ１ＳＳｔｈを下回ると（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、１次側コントローラ２６は、次のステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１６において、１次側コントローラ２６は、制御フラグＳＳを０にすると共に、制御フラグＮＳを１とし、切替スイッチ１５を制御して、１次側共振コンデンサ２１をバイパス状態に切り替える。これにより、ステップＳ１１７において、１次側１２は、共振回路（Ｓ−Ｓ回路）から非共振回路（Ｓ−Ｓ回路）に切り替わる（図１３の時点ｔ１８）。その後、１次側１２では、Ｎ−Ｓ回路による制御でステップＳ１０７以降の制御ループ処理が行われる。

これに対して、２次側１４では、１次側１２でのＮ−Ｓ回路への制御切り替えが行われた瞬間も、ＰＷＭ制御によりトランジスタ７４に対するオン時間Ｔｏｎの制御を続けている。この瞬間の前には、受電電力Ｐ２がＰ２ＳＳｔｈ以下に低下しており（ステップＳ２２８：ＮＯ）、次のステップＳ２３１でＮＳ待ちフラグが１に設定されている。この結果、ステップＳ２３２において、２次側コントローラ６６が受電電力Ｐ２の低下量ΔＰ２以上の電力値の低下を検知することにより（ステップＳ２３２：ＹＥＳ)、１次側１２がＮ−Ｓ回路による制御に戻ったことを理解し、次のステップＳ２３３でＮＳ待ちフラグを０とする。これにより、２次側１４では、ステップＳ２１０に戻り、Ｎ−Ｓ回路による制御に移行する。

２次側１４では、Ｎ−Ｓ回路による制御に移行した場合、ｔ１８〜ｔ１９の時間帯において、低下量ΔＰ２の電力低下を補うべく、充電電流Ｉ３が目標充電電流Ｉ３ｏｂｊに到達するまで、デューティアップ制御を繰り返し行う（ステップＳ２１２〜Ｓ２１４：ＹＥＳ→ステップＳ２１５）。その後、時点ｔ１９で、充電電流Ｉ３が目標充電電流Ｉ３ｏｂｊ付近に到達した場合、ｔ１９〜ｔ２０の時間帯では、デューティアップ制御とデューティダウン制御とを交互に行い、充電電流Ｉ３を目標充電電流Ｉ３ｏｂｊに維持しつつ、充電電圧Ｖ３の僅かな上昇に伴って、受電電力Ｐ２が僅かに上昇するように、Ｎ−Ｓ回路による制御を継続させる。

次のｔ２０〜ｔ２１の時間帯では、目標充電電流Ｉ３ｏｂｊの低下に伴い、Ｎ−Ｓ回路による制御を継続させながら、デューティダウン制御を行い、目標充電電流Ｉ３ｏｂｊの低下に追従するように、充電電流Ｉ３を低下させる。これにより、受電電力Ｐ２も低下する。その後、ｔ２１〜ｔ２２の時間帯では、デューティアップ制御とデューティダウン制御とを交互に行い、低下後の目標充電電流Ｉ３ｏｂｊに充電電流Ｉ３を維持しつつ、充電電圧Ｖ３の僅かな上昇に伴って、受電電力Ｐ２が僅かに上昇するように、Ｎ−Ｓ回路による制御を継続させる。

その後、図１３の時点ｔ２２で、ＳＯＣが１００％に上昇し、充電電圧Ｖ３が充電終止電圧Ｖ３ｏｂｊに到達して、ステップＳ２１３からステップＳ２２２に進んだときに、オン時間Ｔｏｎが０又は０近傍となり、バッテリ３４への充電が停止、又は、最小の電力供給状態となる。

オン時間Ｔｏｎが０に近い状態を継続することにより、受電電力Ｐ２が低下する結果、送電電力Ｐ１も低下する。そのため、１次側コントローラ２６は、最小の電力供給状態が連続的に規定時間続いている場合には（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ステップＳ１１９において、１次側スイッチ１８をオフとし、バッテリ３４への充電制御を完了させる（図１３の時点ｔ２３）。一方、２次側コントローラ６６においても、同様に、最小の電力供給状態が連続的に規定時間続いている場合には（ステップＳ２１９：ＮＯ）、ステップＳ２３４において、バッテリ３４に対する充電制御を終了させる（図１３の時点ｔ２４）。

［変形例の説明］
なお、電力供給システム１０では、Ｎ−Ｓ回路又はＳ−Ｓ回路に切り替えて、１次側１２から２次側１４に非接触給電を行う場合について説明したが、電力要求が非共振回路による送電電力Ｐ１の範囲内である場合、１次側コントローラ２６は、切替スイッチ１５を１次側共振コンデンサ２１のバイパス状態に維持し、１次側１２の回路を非共振回路に維持したままで、Ｎ−Ｓ回路による非接触給電を行ってもよい。

また、電力供給システム１０は、図１４のように構成されてもよい。図１４において、１次側共振コンデンサ２１に対して、１次側コントローラ２６からの制御によってオンオフする短絡用スイッチ９０と、抵抗器９２との直列回路が並列に接続されている。これにより、切替スイッチ１５によって共振回路又は非共振回路に切り替わる際、短絡用スイッチ９０をオンにすると、１次側共振コンデンサ２１に蓄積された電荷が抵抗器９２によって速やかに放電される。

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る電力供給システム１０によれば、給電側の１次側１２と受電側の２次側１４との間で、給電情報等の情報交換を行うことなく、且つ、１次側１２にインバータを用いることなく、簡単な構成で、且つ、低コストで、１次側１２から２次側１４への非接触の電力供給を行うことができる。すなわち、非接触で電力供給を行う１次側１２の回路を、切替スイッチ１５を用いた簡単な構成で、共振回路又は非共振回路に切り替えることにより、２次側１４からの電力要求に応じて、非接触の電力供給を適切に行うことができる。

また、１次側１２では、インバータを使用しないので、該１次側１２を設置するインフラに付帯する交流電源等のベース電源の周波数や電圧をそのまま利用して、電気自動車等の給電対象物に非接触給電を行うことができる。具体的には、一般インフラを利用して給電対象物に給電する際、商用電源の周波数（商用周波数）をそのまま利用することが可能である。また、船舶や航空機内で給電対象物に給電する際、該船舶及び航空機内のインフラ周波数をそのまま利用することができる。例えば、航空機内では、該航空機内のインフラ周波数である４００Ｈｚの周波数をそのまま利用することができる。

ここで、１次側１２が、交流電源１６、１次側スイッチ１８、切替スイッチ１５及び１次側コントローラ２６を有するので、交流電源１６から共振回路又は非共振回路への電力供給を効率よく行うことができる。

また、切替スイッチ１５によって非共振回路に切り替わり、且つ、１次側スイッチ１８によって交流電源１６と非共振回路とを導通させた状態で、交流電源１６から非共振回路に電力を供給することにより、１次側１２から２次側１４への非接触の電力供給が開始される。これにより、非接触の電力供給の開始時に、１次側１２及び２次側１４に許容電流値を超える大きな電流が流れることを回避しつつ、非接触の電力供給を行うことができる。

また、非共振回路及び共振回路が１次側コイル２０を含み、２次側１４が２次側コイル３２及びバッテリ３４を有し、１次側コイル２０と２次側コイル３２との磁界結合によって、１次側１２から２次側１４への非接触の電力供給が行われるので、非接触の電力供給を効率よく行うことができる。

また、２次側１４が２次側コイル３２を含む共振回路であるため、非接触の電力供給の開始時には、Ｎ−Ｓ回路で電力供給が開始され、その後、２次側１４の電力要求に応じて、Ｓ−Ｓ回路に切り替えて電力供給を行うことが可能となる。すなわち、先ず、Ｎ−Ｓ回路により、許容電流値を超える大きな電流が流れることを回避しつつ、低電力状態で安全に電力供給を開始し、その後、２次側１４の電力要求に応じて、切替スイッチ１５によって、Ｓ−Ｓ回路に切り替え、大電力の電力供給を行うことができる。

この場合、２次側１４の２次側コントローラ６６は、バッテリ３４からの電力要求に応じて、負荷抵抗値Ｒｚを制御し、１次側コントローラ２６は、非接触の電力供給を行うための送電電力Ｐ１に基づいて、切替スイッチ１５を制御し、非共振回路又は共振回路に切り替える。このように、１次側１２と２次側１４のそれぞれにコントローラを設けることにより、１次側１２では、給電情報等の情報のやり取りを行うことなく、すなわち、２次側１４の状況を知ることなく、監視対象である送電電力Ｐ１に基づいて、非共振回路又は共振回路に切り替えるべきか否かを判断することができる。この結果、非接触の電力供給を簡単且つ適切に制御することができる。

具体的に、１次側１２が非共振回路に切り替わった状態で非接触の電力供給が開始された場合、送電電力Ｐ１が所定の送電電力Ｐ１ＮＳｔｈに達したときに、１次側コントローラ２６は、切替スイッチ１５を制御し、非共振回路から共振回路に切り替える。

すなわち、切替スイッチ１５によって非共振回路から共振回路に切り替った後、２次側コントローラ６６は、負荷抵抗値Ｒｚを増加させるように制御することにより、２次側１４で受電される受電電力Ｐ２を増加させる。

そして、１次側コントローラ２６は、非共振回路から共振回路への切り替えの前後において、受電電力Ｐ２が所定の低下量ΔＰ２以上低下するような送電電力Ｐ１のときに、切替スイッチ１５を制御することで、非共振回路から共振回路に切り替える。

これにより、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２の低下量ΔＰ２以上の低下を検知することにより、１次側１２の回路が非共振回路から共振回路に切り替わったと判断し、所望の制御を行うことが可能となる。また、非共振回路から共振回路に切り替わるときに、受電電力Ｐ２が低下量ΔＰ２以上低下するように切り替えポイントを設定しているので、切り替えの前後でバッテリ３４側の充電電圧Ｖ３及び充電電流Ｉ３が許容値（充電終止電圧Ｖ３ｏｂｊ、目標充電電流Ｉ３ｏｂｊ）を超えることを回避することができる。

また、非共振回路から共振回路への切り替え後、２次側コントローラ６６が電力要求の低下に伴って負荷抵抗値Ｒｚを減少させるように制御している場合に、１次側コントローラ２６は、共振回路から非共振回路への切り替えの前後において、受電電力Ｐ２が所定の低下量ΔＰ２以上低下するような送電電力Ｐ１のときに、切替スイッチ１５を制御することで、共振回路から非共振回路に切り替える。

この場合でも、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２の所定の低下量ΔＰ２以上の低下を検知することにより、１次側１２の回路が共振回路から非共振回路に切り替わったと判断し、所望の制御を行うことが可能となる。また、共振回路から非共振回路に切り替わるときに、受電電力Ｐ２が低下量ΔＰ２以上低下するように切り替えポイントを設定しているので、切り替えの前後で充電電圧Ｖ３及び充電電流Ｉ３が充電終止電圧Ｖ３ｏｂｊ及び目標充電電流Ｉ３ｏｂｊを超えることを回避することができる。

また、電力供給システム１０では、Ｎ−Ｓ回路による電力供給から出発し、その後、Ｓ−Ｓ回路による電力供給に切り替わることで、バッテリ３４に供給される電力をスムーズに大きくすることができる。また、バッテリ３４への電力供給が終了する間際には、該バッテリ３４に供給する電力を小さくするため、Ｓ−Ｓ回路からＮ−Ｓ回路に戻すことにより、送電電流Ｉ１を増加させることなく、小電力状態での電力供給を行うことができる。この結果、バッテリ３４に対する非接触の電力供給の開始から終了まで、該非接触の電力供給を簡単且つ適切に制御することができる。

なお、電力供給システム１０では、Ｎ−Ｓ回路とＳ−Ｓ回路との切り替えを行うことなく、非接触で電力供給を行うことも可能である。バッテリ３４からの電力要求が非共振回路による送電電力Ｐ１の範囲内である場合には、切替スイッチ１５による切替を行うことなく、１次側１２の回路を非共振回路に維持する。この場合でも、バッテリ３４に対する非接触の電力供給の開始から終了まで、該非接触の電力供給を簡単且つ適切に制御することができる。

また、２次側コントローラ６６は、受電電力Ｐ２の低下量ΔＰ２以上の低下があったときに、切替スイッチ１５によって非共振回路又は共振回路の切り替えが行われたと判断し、その判断結果に基づいて、非接触の電力供給を制御するので、２次側１４において、非共振回路又は共振回路の切り替えを容易に判断することができる。

さらに、切替スイッチ１５は、１次側コントローラ２６からの制御によって、１次側共振コンデンサ２１をバイパス状態又は接続状態に切り替えるので、簡単な構成で１次側１２を非共振回路又は共振回路に切り替えることができる。

さらにまた、１次側共振コンデンサ２１に、１次側コントローラ２６からの制御によってオンオフする短絡用スイッチ９０と、抵抗器９２との直列回路が並列に接続されることで、共振回路から非共振回路に切り替わる際に、短絡用スイッチ９０をオンすることで、１次側共振コンデンサ２１に蓄積された電荷を抵抗器９２によって速やかに放電させることができる。この結果、切替スイッチ１５による非共振回路又は共振回路の切り替え時に、１次側共振コンデンサ２１に蓄積された電荷に起因したアークの発生による、切替スイッチ１５の接点の溶着の発生を回避することができる。

また、２次側コイル３２に、２次側スイッチ５０と、負荷抵抗値Ｒｚの取り得る範囲内の値で任意の固定値に設定された抵抗値の抵抗器５２との直列回路が接続され、２次側コントローラ６６は、２次側スイッチ５０をオンオフさせることにより、２次側コイル３２と抵抗器５２との導通を制御する。このように、負荷抵抗値Ｒｚの取り得る範囲内の値で任意の固定値に設定された抵抗値の抵抗器５２を用いることにより、非接触の電力供給が可能か否かを精度よく判断することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１０…電力供給システム １２…１次側
１４…２次側 １５…切替スイッチ（切替手段）

Claims (16)

1. １次側から２次側に非接触で電力を供給する電力供給システムにおいて、
   前記１次側に設けられ、前記１次側から前記２次側に非接触で電力を供給する該１次側の回路を、共振回路又は非共振回路に切り替え可能な切替手段を有することを特徴とする電力供給システム。
2. 請求項１記載の電力供給システムにおいて、
   前記１次側は、前記共振回路又は前記非共振回路に電力を供給する電源と、前記電源と切り替え後の前記共振回路又は前記非共振回路とを導通させる１次側スイッチと、前記切替手段と、該切替手段による切り替え及び前記１次側スイッチのオンオフを制御する１次側制御手段とを有することを特徴とする電力供給システム。
3. 請求項２記載の電力供給システムにおいて、
   前記切替手段によって前記非共振回路に切り替わり、且つ、前記１次側スイッチによって前記電源と前記非共振回路とを導通させた状態で、前記電源から前記非共振回路に電力を供給することにより、前記１次側から前記２次側への非接触の電力供給が開始されることを特徴とする電力供給システム。
4. 請求項３記載の電力供給システムにおいて、
   前記非共振回路及び前記共振回路は、１次側コイルを含み、
   前記２次側は、前記１次側コイルからギャップを隔てて配置された２次側コイルと、前記２次側コイルに接続された負荷とを有し、
   前記１次側コイルと前記２次側コイルとの磁界結合によって、前記１次側から前記２次側への非接触の電力供給が行われることを特徴とする電力供給システム。
5. 請求項４記載の電力供給システムにおいて、
   前記２次側は、前記２次側コイルを含む共振回路を有することを特徴とする電力供給システム。
6. 請求項５記載の電力供給システムにおいて、
   前記２次側コイルから前記負荷を見たときの負荷抵抗値を制御することにより、前記１次側コイルから前記２次側コイルを介した前記負荷への非接触の電力供給を制御する２次側制御手段を有し、
   前記１次側制御手段は、前記非接触の電力供給を行うための前記１次側の送電電力に基づいて、前記切替手段を制御し、前記非共振回路又は前記共振回路に切り替えることを特徴とする電力供給システム。
7. 請求項６記載の電力供給システムにおいて、
   前記１次側が前記非共振回路に切り替わった状態で前記非接触の電力供給が開始された場合、前記１次側制御手段は、前記送電電力が所定の電力値に達したときに、前記切替手段を制御し、前記非共振回路から前記共振回路に切り替えることを特徴とする電力供給システム。
8. 請求項７記載の電力供給システムにおいて、
   前記切替手段によって前記非共振回路から前記共振回路に切り替った後、前記２次側制御手段は、前記負荷抵抗値を増加させるように制御することにより、前記２次側で受電される受電電力を増加させることを特徴とする電力供給システム。
9. 請求項８記載の電力供給システムにおいて、
   前記１次側制御手段は、前記非共振回路から前記共振回路への切り替えの前後において、前記受電電力が所定量低下するような送電電力のときに、前記非共振回路から前記共振回路に切り替えることを特徴とする電力供給システム。
10. 請求項９記載の電力供給システムにおいて、
    前記非共振回路から前記共振回路への切り替え後、前記２次側制御手段が前記負荷からの電力要求の低下に伴って前記負荷抵抗値を減少させるように制御している場合に、前記１次側制御手段は、前記共振回路から前記非共振回路への切り替えの前後において、前記受電電力が前記所定量低下するような送電電力のときに、前記切替手段を制御することで、前記共振回路から前記非共振回路に切り替えることを特徴とする電力供給システム。
11. 請求項１０記載の電力供給システムにおいて、
    前記２次側制御手段は、
    前記非共振回路に切り替わった状態で、前記電力要求の増加に対応して、前記負荷抵抗値が略無限大となる初期状態から出発し、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が低下するように制御することで、前記非接触の電力供給を制御し、
    前記非共振回路から前記共振回路への切り替え後、前記電力要求の増加に対応して、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が増加するように制御することで、前記非接触の電力供給を制御し、
    その後、前記電力要求の低下に対応して、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が低下するように前記非接触の電力供給を制御し、
    さらに、前記共振回路から前記非共振回路への切り替え後、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が増加するように制御することで、前記非接触の電力供給を制御することを特徴とする電力供給システム。
12. 請求項１０記載の電力供給システムにおいて、
    前記送電電力が前記非共振回路による前記送電電力の制御範囲内である場合、前記１次側制御手段は、前記切替手段による切り替えを行うことなく、前記１次側の回路を前記非共振回路に維持し、
    前記２次側制御手段は、
    前記電力要求の増加に対応して、前記負荷抵抗値が略無限大となる初期状態から出発し、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が低下するように、前記非接触の電力供給を制御し、
    その後、前記電力要求の低下に対して、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が増加するように、前記非接触の電力供給を制御することを特徴とする電力供給システム。
13. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電力供給システムにおいて、
    前記２次側制御手段は、前記受電電力の前記所定量の低下があったときに、前記切替手段によって前記非共振回路又は前記共振回路の切り替えが行われたと判断し、その判断結果に基づいて、前記非接触の電力供給を制御することを特徴とする電力供給システム。
14. 請求項４〜１３のいずれか１項に記載の電力供給システムにおいて、
    前記１次側の共振回路は、前記１次側コイルと、１次側コンデンサとを含み、
    前記切替手段は、前記１次側制御手段からの制御によって、前記１次側スイッチと前記１次側コンデンサとの接続、又は、前記１次側コンデンサのバイパスを切り替える切替スイッチであることを特徴とする電力供給システム。
15. 請求項１４記載の電力供給システムにおいて、
    前記１次側コンデンサの両端には、前記１次側制御手段からの制御によってオンオフする短絡用スイッチと、抵抗器との直列回路が接続されていることを特徴とする電力供給システム。
16. 請求項６〜１５のいずれか１項に記載の電力供給システムにおいて、
    前記２次側コイルには、２次側スイッチと、前記負荷抵抗値の取り得る範囲内の値で任意の固定値に設定された抵抗値の抵抗器との直列回路が接続され、
    前記２次側制御手段は、前記２次側スイッチをオンオフさせることにより、前記２次側コイルと前記抵抗器との導通を制御することを特徴とする電力供給システム。

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