(57)【要約】  電源装置（１１０）は、所定の周波数を有する電力を発生する。送電ユニット（１３０，１４０，１５０）は、電源装置から電力を受け、受電ユニット（２１０，２２０，２３０）と電磁場を介して共鳴することにより受電ユニットへ非接触で送電する。電力センサ（１１５）は、電源装置への反射電力を検出する。放出用コイルユニット（１８０，１８５）は、電源装置から出力された電力を外部へ放出する。リレー（１９０）は、反射電力の検出値が予め定められた値を超えたとき、電源装置と送電ユニットとの間に放出用コイルユニットを電気的に接続する。
2012073348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電ユニット（２１０，２２０，２３０）を含む受電装置（２００）へ非接触で給電する非接触給電設備であって、
所定の周波数を有する電力を発生する電源装置（１１０）と、
前記電源装置から電力を受け、前記受電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより前記受電ユニットへ非接触で送電するための送電ユニット（１３０，１４０，１５０）と、
前記電源装置への反射電力を検出するための検出装置（１１５）と、
前記電源装置から出力された電力を外部へ放出するための放出用コイル（１８０，１８５）と、
前記反射電力の検出値が予め定められた値を超えたとき、前記電源装置と前記送電ユニットとの間に前記放出用コイルを電気的に接続する接続装置（１９０）とを備える非接触給電設備。
【請求項２】
前記放出用コイルの周囲に配設され、前記放出用コイルから外部へ電力を放出可能なように一方向のみが開口された電磁気遮蔽材（４２０）をさらに備え、
前記放出用コイルおよび前記電磁気遮蔽材は、地中に設けられ、
前記電磁気遮蔽材は、開口部が地中を向くように配設される、請求の範囲第１項に記載の非接触給電設備。
【請求項３】
前記電源装置と前記送電ユニットとの間に設けられ、前記送電ユニットおよび前記受電ユニットによって構成される共鳴系の入力インピーダンスを調整するためのインピーダンス可変装置（１２０）をさらに備え、
前記接続装置は、前記反射電力の検出値が前記予め定められた値を超えたとき、前記インピーダンス可変装置と前記送電ユニットとの間に前記放出用コイルを電気的に接続する、請求の範囲第１項に記載の非接触給電設備。
【請求項４】
前記反射電力の検出値が前記予め定められた値を超えたとき、前記接続装置を作動させるとともに、前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを所定値に変更するための制御装置（１６０）をさらに備える、請求の範囲第３項に記載の非接触給電設備。
【請求項５】
前記所定値は、前記放出用コイルとその周囲空間とのインピーダンスが整合するように予め設定された値である、請求の範囲第４項に記載の非接触給電設備。
【請求項６】
前記送電ユニットは、
前記電源装置から電力を受ける一次コイル（１３０）と、
前記一次コイルから電磁誘導により給電され、前記電磁場を発生する一次自己共振コイル（１４０）とを含み、
前記受電ユニットは、
前記電磁場を介して前記一次自己共振コイルと共鳴することにより前記一次自己共振コイルから受電する二次自己共振コイル（２１０）と、
前記二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出して出力する二次コイル（２３０）とを含む、請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の非接触給電設備。
【請求項７】
前記受電装置は、車両に搭載される、請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の非接触給電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電設備に関し、特に、送電ユニットと受電ユニットとが電磁場を介して共鳴することにより非接触で給電を行なう非接触給電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両が大きく注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える再充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド自動車は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した自動車や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した自動車等である。【０００３】
ハイブリッド自動車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド自動車」が知られている。【０００４】
一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。【０００５】
このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対のコイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である（たとえば、国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット（特許文献１）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット
【特許文献２】特開２０１０−６８６３４号公報
【特許文献３】特開２０１０−７００４８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１５４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
共鳴法による送電を電動車両等の移動体への給電に用いる場合、移動体が動くことにより給電設備の共鳴コイルと移動体に搭載された共鳴コイルとの間の距離が変化すると、共鳴系のインピーダンスが変化する。そして、共鳴系のインピーダンスと電源装置の出力インピーダンスとに不整合が生じると、送電効率が低下するとともに電源装置への反射電力が増大する。反射電力が急増する場合には、反射電力により電源装置が損傷する可能性がある。【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、送電ユニットと受電ユニットとが電磁場を介して共鳴することにより受電装置へ非接触で給電を行なう非接触給電設備において、反射電力の急増による電源装置の損傷を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、非接触給電設備は、受電ユニットを含む受電装置へ非接触で給電する非接触給電設備であって、電源装置と、送電ユニットと、検出装置と、放出用コイルと、接続装置とを備える。電源装置は、所定の周波数を有する電力を発生する。送電ユニットは、電源装置から電力を受け、受電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより受電ユニットへ非接触で送電する。検出装置は、電源装置への反射電力を検出する。放出用コイルは、電源装置から出力された電力を外部へ放出する。接続装置は、反射電力の検出値が予め定められた値を超えたとき、電源装置と送電ユニットとの間に放出用コイルを電気的に接続する。【００１０】
好ましくは、非接触給電設備は、電磁気遮蔽材をさらに備える。電磁気遮蔽材は、放出用コイルの周囲に配設され、放出用コイルから外部へ電力を放出可能なように一方向のみが開口される。放出用コイルおよび電磁気遮蔽材は、地中に設けられる。電磁気遮蔽材は、開口部が地中を向くように配設される。【００１１】
好ましくは、非接触給電設備は、インピーダンス可変装置をさらに備える。インピーダンス可変装置は、電源装置と送電ユニットとの間に設けられ、送電ユニットおよび受電ユニットによって構成される共鳴系の入力インピーダンスを調整するためのものである。接続装置は、反射電力の検出値が予め定められた値を超えたとき、インピーダンス可変装置と送電ユニットとの間に放出用コイルを電気的に接続する。【００１２】
さらに好ましくは、非接触給電設備は、制御装置をさらに備える。制御装置は、反射電力の検出値が予め定められた値を超えたとき、接続装置を作動させるとともに、インピーダンス可変装置のインピーダンスを所定値に変更する。【００１３】
さらに好ましくは、所定値は、放出用コイルとその周囲空間とのインピーダンスが整合するように予め設定された値である。【００１４】
好ましくは、送電ユニットは、一次コイルと、一次自己共振コイルとを含む。一次コイルは、電源装置から電力を受ける。一次自己共振コイルは、一次コイルから電磁誘導により給電され、電磁場を発生する。受電ユニットは、二次自己共振コイルと、二次コイルとを含む。二次自己共振コイルは、電磁場を介して一次自己共振コイルと共鳴することにより一次自己共振コイルから受電する。二次コイルは、二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出して出力する。【００１５】
好ましくは、受電装置は、車両に搭載される。
【発明の効果】
【００１６】
この発明においては、反射電力の検出値が予め定められた値を超えると、電源装置と送電ユニットとの間に放出用コイルが電気的に接続され、電源装置から出力された電力が放出用コイルにより外部へ放出される。したがって、この発明によれば、反射電力の急増による電源装置の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態による非接触給電システムの全体構成図である。
【図２】図１に示すインピーダンス整合器の回路構成の一例を示した回路図である。
【図３】共鳴法による送電の原理を説明するための図である。
【図４】給電設備における送電ユニットおよび放出用コイルユニットの配置構成を説明するための図である。
【図５】図１に示す給電設備において、しきい値を超える反射電力が検出されるときのＥＣＵの処理を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態の変形例における給電設備において、しきい値を超える反射電力が検出されるときのＥＣＵの処理を示すフローチャートである。
【図７】放出用コイルユニットに代えて放電抵抗が設けられた非接触給電システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態による非接触給電システムの全体構成図である。図１を参照して、この非接触給電システムは、給電設備１００と、車両２００とを備える。
【００２０】
給電設備１００は、電源装置１１０と、電力センサ１１５と、インピーダンス整合器１２０と、一次コイル１３０と、一次自己共振コイル１４０と、コンデンサ１５０と、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称する。）１６０と、通信装置１７０とを含む。また、給電設備１００は、コイル１８０と、放出用自己共振コイル１８５と、リレー１９０とをさらに含む。
【００２１】
電源装置１１０は、所定の周波数を有する電力を発生する。一例として、電源装置１１０は、図示されない系統電源から電力を受け、１ＭＨｚ〜１０数ＭＨｚの所定の周波数を有する電力を発生する。電源装置１１０は、ＥＣＵ１６０から受ける指令に従って、電力の発生および停止ならびに出力電力を制御する。
【００２２】
電力センサ１１５は、電源装置１１０における反射電力を検出し、その検出値をＥＣＵ１６０へ出力する。なお、反射電力は、電源装置１１０から出力された電力が反射して電源装置１１０へ戻った電力である。なお、この電力センサ１１５には、電源装置における反射電力を検出可能な種々の公知のセンサを用いることができる。
【００２３】
インピーダンス整合器１２０は、電源装置１１０と一次コイル１３０との間に設けられ、内部のインピーダンスを変更可能に構成される。インピーダンス整合器１２０は、ＥＣＵ１６０から受ける指令に従ってインピーダンスを変更することにより、一次コイル１３０、一次自己共振コイル１４０およびコンデンサ１５０、ならびに車両２００の二次自己共振コイル２１０、コンデンサ２２０および二次コイル２３０（後述）を含む共鳴系の入力インピーダンスを電源装置１１０の出力インピーダンスと整合させる。
【００２４】
図２は、図１に示したインピーダンス整合器１２０の回路構成の一例を示した回路図である。図２を参照して、インピーダンス整合器１２０は、可変コンデンサ１２２，１２４と、コイル１２６とを含む。可変コンデンサ１２２は、電源装置１１０（図１）に並列に接続される。可変コンデンサ１２４は、一次コイル１３０（図１）に並列に接続される。コイル１２６は、電源装置１１０と一次コイル１３０との間に配設される電力線対の一方において、可変コンデンサ１２２，１２４の接続ノード間に接続される。
【００２５】
このインピーダンス整合器１２０においては、ＥＣＵ１６０（図１）から受ける指令に従って可変コンデンサ１２２，１２４の少なくとも一方の容量が変更されることにより、インピーダンスが変化する。これにより、インピーダンス整合器１２０は、ＥＣＵ１６０から受ける指令に従って、共鳴系の入力インピーダンスを電源装置１１０の出力インピーダンスと整合させる。
【００２６】
なお、特に図示しないが、コイル１２６を可変コイルで構成し、可変コイルのインダクタンスを変更することによってインピーダンスを変更可能としてもよい。
【００２７】
再び図１を参照して、一次コイル１３０は、一次自己共振コイル１４０と所定の間隔をおいて一次自己共振コイル１４０と略同軸上に配設される。一次コイル１３０は、電磁誘導により一次自己共振コイル１４０と磁気的に結合し、電源装置１１０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル１４０へ供給する。
【００２８】
一次自己共振コイル１４０は、一次コイル１３０から電磁誘導により電力を受け、車両２００に搭載される二次自己共振コイル２１０（後述）と電磁場を介して共鳴することにより二次自己共振コイル２１０へ送電する。なお、一次自己共振コイル１４０には、コンデンサ１５０が設けられる。コンデンサ１５０は、たとえば一次自己共振コイル１４０の両端部間に接続される。そして、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるように一次自己共振コイル１４０のコイル径および巻数ならびにコンデンサ１５０の容量が適宜設計される。
【００２９】
なお、一次コイル１３０は、電源装置１１０から一次自己共振コイル１４０への給電を容易にするために設けられるものであり、一次コイル１３０を設けずに一次自己共振コイル１４０に電源装置１１０を直接接続してもよい。また、一次自己共振コイル１４０の浮遊容量を利用して、コンデンサ１５０を設けない構成としてもよい。
【００３０】
コイル１８０は、リレー１９０によって、インピーダンス整合器１２０と一次コイル１３０との間の電路に電気的に接続可能に構成される。コイル１８０は、放出用自己共振コイル１８５と所定の間隔をおいて放出用自己共振コイル１８５と略同軸上に配設される。そして、リレー１９０がオンされると、コイル１８０は、インピーダンス整合器１２０と一次コイル１３０との間の電路から電力を受けて電磁誘導により放出用自己共振コイル１８５と磁気的に結合し、その受けた電力を電磁誘導により放出用自己共振コイル１８５へ供給する。
【００３１】
放出用自己共振コイル１８５は、増大した反射電力を外部へ放出するためのコイルである。放出用自己共振コイル１８５は、周囲の空間とインピーダンスが整合するようにコイル径、巻数およびコンデンサ容量が適宜設計されており、コイル１８０から電磁誘導により電力を受けると、その受けた電力を周囲に放出する。
【００３２】
なお、コイル１８０も、放出用自己共振コイル１８５への給電を容易にするために設けられるものであり、コイル１８０を設けずに、インピーダンス整合器１２０と一次コイル１３０との間の電路にリレー１９０を介して放出用自己共振コイル１８５を接続可能としてもよい。また、放出用自己共振コイル１８５の浮遊容量を利用して、放出用自己共振コイル１８５にコンデンサを設けない構成としてもよい。
【００３３】
リレー１９０は、インピーダンス整合器１２０と一次コイル１３０との間の電路にコイル１８０を電気的に接続するための電路上に設けられ、ＥＣＵ１６０によってオン／オフされる。
【００３４】
ＥＣＵ１６０は、給電設備１００から車両２００への給電時、反射電力の検出値を電力センサ１１５から受け、通信装置１７０により受信される車両２００側の受電状況（受電電圧や受電電流等）を通信装置１７０から受ける。また、ＥＣＵ１６０は、車両２００に搭載される蓄電装置２８０（後述）の充電状態（以下「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」と称する。）に関する情報や給電開始／終了指令等も通信装置１７０から受ける。
【００３５】
そして、ＥＣＵ１６０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central  Processing  Unit）で実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、所定の処理を実行する。
【００３６】
具体的には、ＥＣＵ１６０は、電源装置１１０の動作を制御する。また、ＥＣＵ１６０は、共鳴系の入力インピーダンスが電源装置１１０の出力インピーダンスと整合するようにインピーダンス整合器１２０のインピーダンスを調整する。
【００３７】
また、ＥＣＵ１６０は、給電設備１００から車両２００への給電中に反射電力の検出値が予め定められた値を超えると、リレー１９０をオンさせる。これにより、インピーダンス整合器１２０と一次コイル１３０との間の電路にコイル１８０が電気的に接続される。そうすると、反射電力の一部がコイル１８０へ供給され、放出用自己共振コイル１８５から外部へ電力が放出される。なお、放出用自己共振コイル１８５による電力放出処理については、後ほど詳しく説明する。
【００３８】
通信装置１７０は、車両２００と通信を行なうための通信インターフェースである。通信装置１７０は、車両２００の受電状況や蓄電装置２８０のＳＯＣ等の情報を車両２００から受信してＥＣＵ１６０へ出力する。
【００３９】
一方、車両２００は、二次自己共振コイル２１０と、コンデンサ２２０と、二次コイル２３０と、整流器２６０と、充電器２７０と、蓄電装置２８０と、動力出力装置２８５と、ＥＣＵ２９０と、通信装置３００とを含む。
【００４０】
二次自己共振コイル２１０は、給電設備１００の一次自己共振コイル１４０と電磁場を介して共鳴することにより一次自己共振コイル１４０から受電する。なお、二次自己共振コイル２１０には、コンデンサ２２０が設けられる。コンデンサ２２０は、たとえば二次自己共振コイル２１０の両端部間に接続される。そして、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるように二次自己共振コイル２１０のコイル径および巻数ならびにコンデンサ２２０の容量が適宜設計される。
【００４１】
二次コイル２３０は、二次自己共振コイル２１０と所定の間隔をおいて二次自己共振コイル２１０と略同軸上に配設される。二次コイル２３０は、電磁誘導により二次自己共振コイル２１０と磁気的に結合可能であり、二次自己共振コイル２１０によって受電された電力を電磁誘導により取出して整流器２６０へ出力する。
【００４２】
なお、二次コイル２３０は、二次自己共振コイル２１０からの電力の取出しを容易にするために設けられるものであり、二次コイル２３０を設けずに二次自己共振コイル２１０に整流器２６０を直接接続してもよい。また、二次自己共振コイル２１０の浮遊容量を利用して、コンデンサ２２０を設けない構成としてもよい。
【００４３】
整流器２６０は、二次コイル２３０により取出された電力（交流）を整流する。充電器２７０は、整流器２６０から出力される直流電力を蓄電装置２８０の充電電圧に電圧変換して蓄電装置２８０へ出力する。蓄電装置２８０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置２８０は、充電器２７０から受ける電力を蓄えるほか、動力出力装置２８５によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置２８０は、その蓄えた電力を動力出力装置２８５へ供給する。なお、蓄電装置２８０として大容量のキャパシタも採用可能である。
【００４４】
動力出力装置２８５は、蓄電装置２８０に蓄えられる電力を用いて車両２００の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力出力装置２８５は、たとえば、蓄電装置２８０から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆動される駆動輪等を含む。なお、動力出力装置２８５は、蓄電装置２８０を充電するための発電機と、発電機を駆動可能なエンジンを含んでもよい。
【００４５】
ＥＣＵ２９０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、充電器２７０の動作を制御する。通信装置３００は、給電設備１００と通信を行なうための通信インターフェースである。通信装置３００は、車両２００の受電状況や蓄電装置２８０のＳＯＣ等の情報をＥＣＵ２９０から受けて給電設備１００へ送信する。
【００４６】
この非接触給電システムにおいては、車両２００へ送電するための一次自己共振コイル１４０および一次コイル１３０に加えて、電源装置１１０から出力された電力を外部へ放出するための放出用自己共振コイル１８５およびコイル１８０が設けられる。そして、電力センサ１１５により検出される反射電力がしきい値を超えると、リレー１９０がオンされ、インピーダンス整合器１２０と一次コイル１３０との間の電路にコイル１８０が電気的に接続される。これにより、増大した反射電力が放出用自己共振コイル１８５から周囲の空間に放出される。なお、反射電力の上記しきい値は、電源装置１１０の仕様に基づいて適宜設定される。
【００４７】
図３は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図３を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
【００４８】
具体的には、電源装置１１０に一次コイル１３０を接続し、電磁誘導により一次コイル１３０と磁気的に結合される一次自己共振コイル１４０へ１Ｍ〜１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル１４０は、コンデンサ１５０とともにＬＣ共振器を形成し、一次自己共振コイル１４０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル２１０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル１４０から二次自己共振コイル２１０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル２１０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル２１０と磁気的に結合される二次コイル２３０によって取出され、整流器２６０（図１）以降の負荷３５０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル１４０と二次自己共振コイル２１０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。
【００４９】
図４は、給電設備１００における送電ユニットおよび放出用コイルユニットの配置構成を説明するための図である。なお、この図４では、一次コイル１３０、一次自己共振コイル１４０およびコンデンサ１５０から成るユニット（以下「送電ユニット」と称する。）は、円柱状に簡略化して記載される。同様に、車両２００の二次自己共振コイル２１０、コンデンサ２２０および二次コイル２３０から成るユニット（以下「受電ユニット」と称する。）も、円柱状に簡略化して記載される。さらに、コイル１８０および放出用自己共振コイル１８５から成るユニット（以下「放出用コイルユニット」と称する。）も、円柱状に簡略化して記載される。
【００５０】
図４を参照して、給電設備１００の送電ユニットおよび放出用コイルユニットは、地中に設けられる。送電ユニットの周囲には、シールドボックス４１０が配設され、放出用コイルユニットの周囲にも、シールドボックス４２０が配設される。シールドボックス４１０は、車両２００の受電ユニットへ送電可能なように地面側が開口している。一方、シールドボックス４２０は、地中へ向けて電力を放出するように、地面と反対側が開口している。これにより、放出用コイルユニットによる電力放出時に、意図しない電力が地上に向けて放出されるのを防止することができる。
【００５１】
なお、車両２００側の受電ユニットの周囲にも、シールドボックス４３０が配設される。そして、シールドボックス４３０は、給電設備１００の送電ユニットから受電可能なように地面側が開口している。
【００５２】
図５は、図１に示した給電設備１００において、しきい値を超える反射電力が検出されるときのＥＣＵ１６０の処理を示すフローチャートである。図５を参照して、ＥＣＵ１６０は、電力センサ１１５（図１）によって検出される電源装置１１０への反射電力を電力センサ１１５から受ける（ステップＳ１０）。そして、ＥＣＵ１６０は、反射電力の検出値が予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、このしきい値は、電源装置１１０の仕様に基づいて適宜設定される。
【００５３】
反射電力がしきい値よりも大きいと判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、リレー１９０（図１）をオンにする（ステップＳ３０）。これにより、インピーダンス整合器１２０と一次コイル１３０との間の電路にコイル１８０（図１）が電気的に接続され、増大した反射電力が放出用自己共振コイル１８５によって周囲の空間へ放出される。そして、ＥＣＵ１６０は、警報を出力し、放出用コイルユニットから電力が放出されていることを周囲に報知する（ステップＳ４０）。
【００５４】
一方、ステップＳ２０において反射電力がしきい値以下であると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、リレー１９０をオンすることなく車両２００への送電を継続する（ステップＳ５０）。
【００５５】
以上のように、この実施の形態においては、反射電力の検出値が予め定められたしきい値を超えると、電源装置１１０と送電ユニットとの間に放出用コイルユニットが電気的に接続され、電源装置１１０から出力された電力が放出用コイルユニットにより外部へ放出される。したがって、この実施の形態によれば、反射電力の急増による電源装置１１０の損傷を防止することができる。
【００５６】
［変形例］
電源装置１１０への反射電力がしきい値よりも大きいと判定されたとき、リレー１９０をオンするとともに、放出用自己共振コイル１８５と周囲の空間とのインピーダンスが整合するようにインピーダンス整合器１２０のインピーダンスを変更してもよい。これにより、放出用コイルユニットの設計の自由度が向上する。
【００５７】
図６は、この変形例における給電設備１００において、しきい値を超える反射電力が検出されるときのＥＣＵ１６０の処理を示すフローチャートである。図６を参照して、このフローチャートは、図５に示したフローチャートにおいて、ステップＳ３５をさらに含む。すなわち、ステップＳ３０においてリレー１９０がオンされると、ＥＣＵ１６０は、インピーダンス整合器１２０を放電用の所定値に設定する（ステップＳ３５）。
【００５８】
なお、この所定値は、放出用自己共振コイル１８５と周囲空間とによって形成される共鳴系の入力インピーダンスが電源装置１１０の出力インピーダンスと整合するように予め求められた値である。そして、インピーダンス整合器１２０のインピーダンスが所定値に変更されると、ＥＣＵ１６０は、ステップＳ４０へ処理を進め、警報が出力される。
【００５９】
以上のように、この変形例によれば、反射電力の急増による電源装置１１０の損傷を防止できるとともに、放出用コイルユニットの設計の自由度が向上する。
【００６０】
なお、上記の実施の形態および変形例においては、放出用コイルユニットを設けることによって過大な反射電力を外部へ放出するものとしたが、放出用コイルユニットに代えて放電抵抗を設けてもよい。
【００６１】
図７は、放出用コイルユニットに代えて放電抵抗が設けられた非接触給電システムの全体構成図である。図７を参照して、この非接触給電システムは、給電設備１００Ａと、車両２００とを備える。給電設備１００Ａは、図１に示した給電設備１００の構成において、コイル１８０および放出用自己共振コイル１８５を含む放出用コイルユニットに代えて放電抵抗１９５を含む。
【００６２】
そして、給電設備１００から車両２００への給電中に反射電力の検出値が予め定められた値を超えると、リレー１９０がオンされる。これにより、インピーダンス整合器１２０と一次コイル１３０との間の電路に放電抵抗１９５が電気的に接続され、放電抵抗１９５において電力が消費されることによって反射電力の急増が抑制される。
【００６３】
なお、上記の実施の形態においては、給電設備１００の一次自己共振コイル１４０と車両２００の二次自己共振コイル２１０とを共鳴させて送電するものとしたが、一対の高誘電体ディスクによって送電ユニットおよび受電ユニットを構成してもよい。高誘電体ディスクは、高誘電率材から成り、たとえばＴｉＯ2やＢａＴｉ4Ｏ9、ＬｉＴａＯ3等が用いられる。
【００６４】
なお、上記において、二次自己共振コイル２１０、コンデンサ２２０および二次コイル２３０は、この発明における「受電ユニット」の一実施例を形成し、一次コイル１３０、一次自己共振コイル１４０およびコンデンサ１５０は、この発明における「送電ユニット」の一実施例を形成する。また、電力センサ１１５は、この発明における「検出装置」の一実施例に対応し、放出用自己共振コイル１８５およびコイル１８０は、この発明における「放出用コイル」の一実施例を形成する。
【００６５】
さらに、リレー１９０は、この発明における「接続装置」の一実施例に対応し、シールドボックス４２０は、この発明における「電磁気遮蔽材」の一実施例に対応する。また、さらに、インピーダンス整合器１２０は、この発明における「インピーダンス可変装置」の一実施例に対応し、ＥＣＵ１６０は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応する。
【００６６】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６７】
１００，１００Ａ  給電設備、１１０  電源装置、１１５  電力センサ、１２０  インピーダンス整合器、１２２，１２４  可変コンデンサ、１２６  コイル、１３０  一次コイル、１４０  一次自己共振コイル、１５０，２２０  コンデンサ、１６０，２９０  ＥＣＵ、１７０，３００  通信装置、１８０  コイル、１８５  放出用自己共振コイル、１９０  リレー、１９５  放電抵抗、２００  車両、２３０  二次コイル、２６０  整流器、２７０  充電器、２８０  蓄電装置、２８５  動力出力装置、３５０  負荷、４１０，４２０，４３０  シールドボックス。
【図１】
2012073348.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012073348.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電ユニット（２１０，２２０，２３０）を含む受電装置（２００）へ非接触で給電する非接触給電設備であって、
所定の周波数を有する電力を発生する電源装置（１１０）と、
前記電源装置から電力を受け、前記受電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより前記受電ユニットへ非接触で送電するための送電ユニット（１３０，１４０，１５０）と、
前記電源装置への反射電力を検出するための検出装置（１１５）と、
前記電源装置から出力された電力を外部へ放出するための放出用コイル（１８０，１８５）または前記電源装置から出力された電力を消費するための抵抗（１９５）によって構成される放電装置と、
前記反射電力の検出値が予め定められた値を超えたとき、前記電源装置と前記送電ユニットとの間に前記放電装置を電気的に接続する接続装置（１９０）とを備える非接触給電設備。
【請求項２】
前記放電装置は、前記放出用コイルであり、
前記非接触給電設備は、前記放出用コイルの周囲に配設され、かつ、前記放出用コイルから外部へ電力を放出可能なように一方向のみが開口された電磁気遮蔽材（４２０）をさらに備え、
前記放出用コイルおよび前記電磁気遮蔽材は、地中に設けられ、
前記電磁気遮蔽材は、開口部が地中を向くように配設される、請求の範囲第１項に記載の非接触給電設備。
【請求項３】
前記電源装置と前記送電ユニットとの間に設けられ、前記送電ユニットおよび前記受電ユニットによって構成される共鳴系の入力インピーダンスを調整するためのインピーダンス可変装置（１２０）をさらに備え、
前記接続装置は、前記反射電力の検出値が前記予め定められた値を超えたとき、前記インピーダンス可変装置と前記送電ユニットとの間に前記放電装置を電気的に接続する、請求の範囲第１項に記載の非接触給電設備。
【請求項４】
前記反射電力の検出値が前記予め定められた値を超えたとき、前記接続装置を作動させるとともに、前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを所定値に変更するための制御装置（１６０）をさらに備える、請求の範囲第３項に記載の非接触給電設備。
【請求項５】
前記放電装置は、前記放出用コイルであり、
前記所定値は、前記放出用コイルとその周囲空間とのインピーダンスが整合するように予め設定された値である、請求の範囲第４項に記載の非接触給電設備。
【請求項６】
前記送電ユニットは、
前記電源装置から電力を受ける一次コイル（１３０）と、
前記一次コイルから電磁誘導により給電され、前記電磁場を発生する一次自己共振コイル（１４０）とを含み、
前記受電ユニットは、
前記電磁場を介して前記一次自己共振コイルと共鳴することにより前記一次自己共振コイルから受電する二次自己共振コイル（２１０）と、
前記二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出して出力する二次コイル（２３０）とを含む、請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の非接触給電設備。
【請求項７】
前記受電装置は、車両に搭載される、請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の非接触給電設備。
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月14日(2012.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電ユニットを含む受電装置へ非接触で給電する非接触給電設備であって、
所定の周波数を有する電力を発生する電源装置と、
前記電源装置から電力を受け、前記受電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより前記受電ユニットへ非接触で送電するための送電ユニットと、
前記電源装置への反射電力を検出するための検出装置と、
前記電源装置から出力された電力を外部へ放出するための放出用コイルまたは前記電源装置から出力された電力を消費するための抵抗によって構成される放電装置と、
前記反射電力の検出値が予め定められた値を超えたとき、前記電源装置と前記送電ユニットとの間に前記放電装置を電気的に接続する接続装置とを備える非接触給電設備。
【請求項２】
前記放電装置は、前記放出用コイルであり、
前記非接触給電設備は、前記放出用コイルの周囲に配設され、かつ、前記放出用コイルから外部へ電力を放出可能なように一方向のみが開口された電磁気遮蔽材をさらに備え、
前記放出用コイルおよび前記電磁気遮蔽材は、地中に設けられ、
前記電磁気遮蔽材は、開口部が地中を向くように配設される、請求項１に記載の非接触給電設備。
【請求項３】
前記電源装置と前記送電ユニットとの間に設けられ、前記送電ユニットおよび前記受電ユニットによって構成される共鳴系の入力インピーダンスを調整するためのインピーダンス可変装置をさらに備え、
前記接続装置は、前記反射電力の検出値が前記予め定められた値を超えたとき、前記インピーダンス可変装置と前記送電ユニットとの間に前記放電装置を電気的に接続する、請求項１に記載の非接触給電設備。
【請求項４】
前記反射電力の検出値が前記予め定められた値を超えたとき、前記接続装置を作動させるとともに、前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを所定値に変更するための制御装置をさらに備える、請求項３に記載の非接触給電設備。
【請求項５】
前記放電装置は、前記放出用コイルであり、
前記所定値は、前記放出用コイルとその周囲空間とのインピーダンスが整合するように予め設定された値である、請求項４に記載の非接触給電設備。
【請求項６】
前記送電ユニットは、
前記電源装置から電力を受ける一次コイルと、
前記一次コイルから電磁誘導により給電され、前記電磁場を発生する一次自己共振コイルとを含み、
前記受電ユニットは、
前記電磁場を介して前記一次自己共振コイルと共鳴することにより前記一次自己共振コイルから受電する二次自己共振コイルと、
前記二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出して出力する二次コイルとを含む、請求項１から５のいずれかに記載の非接触給電設備。
【請求項７】
前記受電装置は、車両に搭載される、請求項１から５のいずれかに記載の非接触給電設備。
【国際調査報告】
2012073348.tif 000010
2012073348.tif 000011