(57)【要約】  共鳴系のインピーダンス調整処理が開始されると、給電設備は、調整用電力を出力する（Ｓ３０）。そして、給電設備のＥＣＵは、給電設備に設けられるインピーダンス整合器を調整し（Ｓ７０）、その調整が終了すると、車両側の調整を指示する調整指令を車両へ送信する（Ｓ８０）。車両は、給電設備から調整指令を受信すると（Ｓ２４０にてＹＥＳ）、車両に設けられるインピーダンス整合器を調整する（Ｓ２８０）。すなわち、この非接触給電システムにおいては、給電設備においてインピーダンスの調整を行なってから車両側の調整が行なわれる。
2012086051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電設備（１００）と、
前記給電設備から非接触で受電する受電装置（２００）とを備え、
前記給電設備は、
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、前記受電装置と電磁場を介して共鳴することにより前記受電装置へ非接触で送電するための送電ユニット（１３０，１４０，１５０）と、
前記電源装置と前記送電ユニットとの間に設けられる第１のインピーダンス可変装置（１２０）と、
前記第１のインピーダンス可変装置を調整する第１の制御装置（１６０）とを含み、
前記受電装置は、
前記送電ユニットと前記電磁場を介して共鳴することにより前記送電ユニットから非接触で受電するための受電ユニット（２１０，２２０，２３０）と、
前記受電ユニットにより受電された電力を受ける負荷（２８０）と、
前記受電ユニットと前記負荷との間に設けられる第２のインピーダンス可変装置（２５０）と、
前記第２のインピーダンス可変装置を調整する第２の制御装置（２９０）とを含み、
前記第１の制御装置は、前記受電装置における前記第２のインピーダンス可変装置の調整に先立って前記第１のインピーダンス可変装置を調整し、
前記第２の制御装置は、前記第１の制御装置による前記第１のインピーダンス可変装置の調整後、前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、非接触給電システム。
【請求項２】
前記給電設備は、第１の通信装置（１７０）をさらに含み、
前記受電装置は、前記第１の通信装置と通信可能な第２の通信装置（３００）をさらに含み、
前記第２の通信装置は、前記受電装置側の情報を前記給電設備へ送信し、
前記第１の制御装置は、前記第１の通信装置によって受信される前記受電装置側の情報を利用して前記第１のインピーダンス可変装置を調整し、
前記第１の通信装置は、前記給電設備側の情報を前記受電装置へ送信し、
前記第２の制御装置は、前記第２の通信装置によって受信される前記給電設備側の情報を利用して前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記第１の制御装置は、前記受電装置側の情報に基づき推定される、前記送電ユニットに対する前記受電ユニットの位置ずれ量に基づいて前記第１のインピーダンス可変装置を調整し、
前記第１の通信装置は、前記推定された位置ずれ量を前記受電装置へ送信し、
前記第２の制御装置は、前記第２の通信装置によって受信される前記位置ずれ量に基づいて前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記受電装置は、
前記第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に前記受電ユニットと前記第２のインピーダンス可変装置との間の電力線対間に電気的に接続される抵抗素子（２４６）と、
前記第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に、前記電力線対間に前記抵抗素子を電気的に接続し、かつ、前記第２のインピーダンス可変装置を前記受電ユニットから電気的に切離すための切替装置（２４２，２４４）とをさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記受電装置は、
前記第２のインピーダンス可変装置と前記負荷との間に設けられ、前記受電ユニットにより受電された電力を整流する整流器（２６０）と、
前記第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に前記整流器と前記負荷との間の電力線対間に電気的に接続される抵抗素子（２４６）と、
前記第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に、前記電力線対間に前記抵抗素子を電気的に接続し、かつ、前記整流器から前記負荷を電気的に切離すための切替装置（２４２，２４４）とをさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【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て前記電磁場を発生する一次自己共振コイル（１４０）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）を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
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、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項８】
前記受電装置は、車両に搭載される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項９】
給電設備（１００）から非接触で受電可能な車両であって、前記給電設備は、電源装置（１１０）と送電ユニット（１３０，１４０，１５０）との間に設けられる第１のインピーダンス可変装置（１２０）を含み、
前記送電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより前記送電ユニットから非接触で受電するための受電ユニット（２１０，２２０，２３０）と、
前記受電ユニットにより受電された電力を受ける負荷（２８０）と、
前記受電ユニットと前記負荷との間に設けられる第２のインピーダンス可変装置（２５０）と、
前記第２のインピーダンス可変装置を調整する制御装置（２９０）とを備え、
前記制御装置は、前記給電設備において前記第１のインピーダンス可変装置の調整後、前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、車両。
【請求項１０】
前記給電設備と通信可能な通信装置（３００）をさらに備え、
前記制御装置は、前記通信装置によって受信される前記給電設備側の情報を利用して前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、請求項９に記載の車両。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記送電ユニットに対する前記受電ユニットの位置ずれ量に基づいて前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、請求項１０に記載の車両。
【請求項１２】
前記第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に前記受電ユニットと前記第２のインピーダンス可変装置との間の電力線対間に電気的に接続される抵抗素子（２４６）と、
前記第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に、前記電力線対間に前記抵抗素子を電気的に接続し、かつ、前記第２のインピーダンス可変装置を前記受電ユニットから電気的に切離すための切替装置（２４２，２４４）とをさらに備える、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１３】
前記第２のインピーダンス可変装置と前記負荷との間に設けられ、前記受電ユニットにより受電された電力を整流する整流器（２６０）と、
前記第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に前記整流器と前記負荷との間の電力線対間に電気的に接続される抵抗素子（２４６）と、
前記第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に、前記電力線対間に前記抵抗素子を電気的に接続し、かつ、前記整流器から前記負荷を電気的に切離すための切替装置（２４２，２４４）とをさらに備える、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１４】
前記送電ユニットは、前記電源装置から電力を受けて前記電磁場を発生する一次自己共振コイル（１４０）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）を含む、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１５】
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、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１６】
受電装置（２００）へ非接触で送電可能な給電設備であって、前記受電装置は、受電ユニット（２１０，２２０，２３０）と前記受電ユニットにより受電された電力を受ける負荷（２８０）との間に設けられる第１のインピーダンス可変装置（２５０）を含み、
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、前記受電装置と電磁場を介して共鳴することにより前記受電装置へ非接触で送電するための送電ユニット（１３０，１４０，１５０）と、
前記電源装置と前記送電ユニットとの間に設けられる第２のインピーダンス可変装置（１２０）と、
前記第２のインピーダンス可変装置を調整する制御装置（１６０）とを備え、
前記制御装置は、前記受電装置における前記第１のインピーダンス可変装置の調整に先立って前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、給電設備。
【請求項１７】
前記受電装置と通信可能な通信装置（１７０）をさらに備え、
前記制御装置は、前記通信装置によって受信される前記受電装置側の情報を利用して前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、請求項１６に記載の給電設備。
【請求項１８】
前記制御装置は、前記受電装置側の情報に基づき推定される、前記送電ユニットに対する前記受電ユニットの位置ずれ量に基づいて前記第２のインピーダンス可変装置を調整する、請求項１７に記載の給電設備。
【請求項１９】
前記送電ユニットは、前記電源装置から電力を受けて前記電磁場を発生する一次自己共振コイル（１４０）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）を含む、請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の給電設備。
【請求項２０】
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、請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の給電設備。
【請求項２１】
給電設備（１００）から受電装置（２００）へ非接触で給電する非接触給電システムの制御方法であって、
前記給電設備は、
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、前記受電装置と電磁場を介して共鳴することにより前記受電装置へ非接触で送電するための送電ユニット（１３０，１４０，１５０）と、
前記電源装置と前記送電ユニットとの間に設けられる第１のインピーダンス可変装置（１２０）とを備え、
前記受電装置は、
前記送電ユニットと前記電磁場を介して共鳴することにより前記送電ユニットから非接触で受電するための受電ユニット（２１０，２２０，２３０）と、
前記受電ユニットにより受電された電力を受ける負荷（２８０）と、
前記受電ユニットと前記負荷との間に設けられる第２のインピーダンス可変装置（２５０）とを備え、
前記制御方法は、
前記第２のインピーダンス可変装置の調整に先立って前記第１のインピーダンス可変装置を調整するステップと、
前記第１のインピーダンス可変装置の調整後、前記第２のインピーダンス可変装置を調整するステップとを含む、非接触給電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電システム、車両、給電設備および非接触給電システムの制御方法に関し、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。【０００６】
特開２０１０−１４１９７６号公報（特許文献１）は、共鳴法により車両へ非接触で送電する非接触電力伝送装置を開示する。この非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源に接続された一次コイルと、一次側共鳴コイルと、二次側共鳴コイルと、負荷（二次電池）が接続された二次コイルとを備え、交流電源と一次コイルとの間に設けられたインピーダンス可変回路をさらに備える。一次コイル、一次側共鳴コイル、二次側共鳴コイル、二次コイルおよび負荷は、共鳴系を構成する。そして、共鳴周波数における共鳴系の入力インピーダンスと、一次コイルより交流電源側のインピーダンスとが合うように、インピーダンス可変回路のインピーダンスが調整される。【０００７】
また、特開２０１０−１４１９７７号公報（特許文献２）に記載の非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源に接続された一次コイルと、一次側共鳴コイルと、二次側共鳴コイルと、負荷（二次電池）が接続された二次コイルとを備え、二次コイルと負荷との間に設けられたインピーダンス可変回路をさらに備える。一次コイル、一次側共鳴コイル、二次側共鳴コイル、二次コイル、負荷およびインピーダンス可変回路は、共鳴系を構成する。交流電源は、共鳴系の共鳴周波数に等しい周波数で交流電圧を出力する。そして、共鳴系の入力インピーダンスの変化を抑制するように、インピーダンス可変回路のインピーダンスが調整される。【０００８】
これらの非接触電力伝送装置によれば、共鳴コイル間の距離や電力を受ける負荷が変化しても、交流電源の周波数を変更することなく交流電源から負荷へ効率よく電力を供給することができる（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１４１９７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４１９７７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１９２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一次側共鳴コイルに対して二次側共鳴コイルの位置ずれが生じると、コイル間の距離が変化することにより共鳴系のインピーダンスが変化し、給電設備から車両への送電効率が低下する。特開２０１０−１４１９７６号公報に開示される非接触電力伝送装置では、給電設備側（一次側）にインピーダンス可変回路が設けられ、共鳴系と電源装置とのインピーダンス整合が図られる。一方、特開２０１０−１４１９７７号公報に開示される非接触電力伝送装置では、受電装置側（二次側）にインピーダンス可変回路が設けられ、インピーダンス整合が図られる。【００１１】
しかしながら、上記の非接触電力伝送装置では、一次側および二次側のいずれか一方にしかインピーダンス可変回路が設けられていないので、インピーダンスの調整範囲が限定される。そこで、一次側および二次側の双方にインピーダンス可変回路を設けることが考えられるが、その場合のインピーダンスの調整方法について、上記公報に具体的な記載はない。【００１２】
それゆえに、この発明の目的は、一次側および二次側の双方にインピーダンス可変回路を備える非接触給電システムにおけるインピーダンスの調整手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によれば、非接触給電システムは、給電設備と、給電設備から非接触で受電する受電装置とを備える。給電設備は、電源装置と、送電ユニットと、第１のインピーダンス可変装置と、第１の制御装置とを含む。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、受電装置と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送電する。第１の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る。第１の制御装置は、第１のインピーダンス可変装置を調整する。受電装置は、受電ユニットと、負荷と、第２のインピーダンス可変装置と、第２の制御装置とを含む。受電ユニットは、送電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより送電ユニットから非接触で受電する。負荷は、受電ユニットにより受電された電力を受ける。第２のインピーダンス可変装置は、受電ユニットと負荷との間に設けられる。第２の制御装置は、第２のインピーダンス可変装置を調整する。そして、第１の制御装置は、受電装置における第２のインピーダンス可変装置の調整に先立って第１のインピーダンス可変装置を調整する。第２の制御装置は、第１の制御装置による第１のインピーダンス可変装置の調整後、第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００１４】
好ましくは、給電設備は、第１の通信装置をさらに含む。受電装置は、第１の通信装置と通信可能な第２の通信装置をさらに含む。第２の通信装置は、受電装置側の情報を給電設備へ送信する。第１の制御装置は、第１の通信装置によって受信される受電装置側の情報を利用して第１のインピーダンス可変装置を調整する。第１の通信装置は、給電設備側の情報を受電装置へ送信する。第２の制御装置は、第２の通信装置によって受信される給電設備側の情報を利用して第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００１５】
さらに好ましくは、第１の制御装置は、受電装置側の情報に基づき推定される、送電ユニットに対する受電ユニットの位置ずれ量に基づいて第１のインピーダンス可変装置を調整する。第１の通信装置は、推定された位置ずれ量を受電装置へ送信する。第２の制御装置は、第２の通信装置によって受信される位置ずれ量に基づいて第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００１６】
好ましくは、受電装置は、抵抗素子と、切替装置とをさらに含む。抵抗素子は、第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に受電ユニットと第２のインピーダンス可変装置との間の電力線対間に電気的に接続される。切替装置は、第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に、電力線対間に抵抗素子を電気的に接続し、かつ、第２のインピーダンス可変装置を受電ユニットから電気的に切離す。【００１７】
また、好ましくは、受電装置は、整流器と、抵抗素子と、切替装置とをさらに含む。整流器は、第２のインピーダンス可変装置と負荷との間に設けられ、受電ユニットにより受電された電力を整流する。抵抗素子は、第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に整流器と負荷との間の電力線対間に電気的に接続される。切替装置は、第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に、電力線対間に抵抗素子を電気的に接続し、かつ、整流器から負荷を電気的に切離す。【００１８】
好ましくは、送電ユニットは、一次自己共振コイルを含む。受電ユニットは、二次自己共振コイルを含む。一次自己共振コイルは、電源装置から電力を受けて電磁場を発生する。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。【００１９】
また、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。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。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。【００２０】
好ましくは、受電装置は、車両に搭載される。
また、この発明によれば、車両は、給電設備から非接触で受電可能な車両である。給電設備は、第１のインピーダンス可変装置を含む。第１の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る。車両は、受電ユニットと、負荷と、第２のインピーダンス可変装置と、制御装置とを備える。受電ユニットは、送電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより送電ユニットから非接触で受電する。負荷は、受電ユニットにより受電された電力を受ける。第２のインピーダンス可変装置は、受電ユニットと負荷との間に設けられる。制御装置は、第２のインピーダンス可変装置を調整する。そして、制御装置は、給電設備において第１のインピーダンス可変装置の調整後、第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００２１】
好ましくは、車両は、給電設備と通信可能な通信装置をさらに備える。制御装置は、通信装置によって受信される給電設備側の情報を利用して第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００２２】
さらに好ましくは、制御装置は、送電ユニットに対する受電ユニットの位置ずれ量に基づいて第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００２３】
好ましくは、車両は、抵抗素子と、切替装置とをさらに備える。抵抗素子は、第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に受電ユニットと第２のインピーダンス可変装置との間の電力線対間に電気的に接続される。切替装置は、第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に、電力線対間に抵抗素子を電気的に接続し、かつ、第２のインピーダンス可変装置を受電ユニットから電気的に切離す。【００２４】
また、好ましくは、車両は、整流器と、抵抗素子と、切替装置とをさらに備える。整流器は、第２のインピーダンス可変装置と負荷との間に設けられ、受電ユニットにより受電された電力を整流する。抵抗素子は、第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に整流器と負荷との間の電力線対間に電気的に接続される。切替装置は、第１および第２のインピーダンス可変装置の調整時に、電力線対間に抵抗素子を電気的に接続し、かつ、整流器から負荷を電気的に切離す。【００２５】
好ましくは、送電ユニットは、一次自己共振コイルを含む。受電ユニットは、二次自己共振コイルを含む。一次自己共振コイルは、電源装置から電力を受けて電磁場を発生する。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。【００２６】
また、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。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。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。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。【００２７】
また、この発明によれば、給電設備は、受電装置へ非接触で送電可能な給電設備である。受電装置は、第１のインピーダンス可変装置を含む。第１のインピーダンス可変装置は、受電ユニットと受電ユニットにより受電された電力を受ける負荷との間に設けられる。給電設備は、電源装置と、送電ユニットと、第２のインピーダンス可変装置と、制御装置とを備える。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、受電装置と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送電する。第２の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る。制御装置は、第２のインピーダンス可変装置を調整する。そして、制御装置は、受電装置における第１のインピーダンス可変装置の調整に先立って第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００２８】
好ましくは、給電設備は、受電装置と通信可能な通信装置をさらに備える。制御装置は、通信装置によって受信される受電装置側の情報を利用して第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００２９】
さらに好ましくは、制御装置は、受電装置側の情報に基づき推定される、送電ユニットに対する受電ユニットの位置ずれ量に基づいて第２のインピーダンス可変装置を調整する。【００３０】
好ましくは、送電ユニットは、一次自己共振コイルを含む。受電ユニットは、二次自己共振コイルを含む。一次自己共振コイルは、電源装置から電力を受けて電磁場を発生する。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。【００３１】
また、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。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。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。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。【００３２】
また、この発明によれば、制御方法は、給電設備から受電装置へ非接触で給電する非接触給電システムの制御方法である。給電設備は、電源装置と、送電ユニットと、第１のインピーダンス可変装置とを備える。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、受電装置と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送電する。第１の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る。また、受電装置は、受電ユニットと、負荷と、第２のインピーダンス可変装置とを備える。受電ユニットは、送電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより送電ユニットから非接触で受電する。負荷は、受電ユニットにより受電された電力を受ける。第２のインピーダンス可変装置は、受電ユニットと負荷との間に設けられる。そして、制御方法は、第２のインピーダンス可変装置の調整に先立って第１のインピーダンス可変装置を調整するステップと、第１のインピーダンス可変装置の調整後、第２のインピーダンス可変装置を調整するステップとを含む。
【発明の効果】
【００３３】
この発明においては、給電設備および受電装置は、それぞれ第１および第２のインピーダンス可変装置を含む。これにより、給電設備および受電装置のいずれか一方にしかインピーダンス可変装置が設けられない場合よりもインピーダンスの調整範囲が広がる。そして、受電装置における第２のインピーダンス可変装置の調整に先立って、給電設備において第１のインピーダンス可変装置が調整され、第１の制御装置による第１のインピーダンス可変装置の調整後、第２のインピーダンス可変装置が調整される。これにより、給電設備において反射電力が抑制される。【００３４】
したがって、この発明によれば、インピーダンスの調整範囲が広がることによって送電効率が向上し得るとともに、給電設備において反射電力が抑制されることによって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】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１による非接触給電システムの全体構成図である。
【図２】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】給電設備のＥＣＵの機能ブロック図である。
【図５】受電電圧および反射電力と、位置ずれ量との関係を示した図である。
【図６】位置ずれ量と給電設備におけるインピーダンス整合器の調整値との関係についての一例を示した図である。
【図７】車両のＥＣＵの機能ブロック図である。
【図８】図７に示す位置ずれ量推定部による位置ずれ量の推定方法の一例を説明するための図である。
【図９】位置ずれ量と車両におけるインピーダンス整合器の調整値との関係についての一例を示した図である。
【図１０】非接触給電システムの処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施の形態２における車両のＥＣＵの機能ブロック図である。
【図１２】実施の形態２における非接触給電システムの処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１３】実施の形態３による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】
【００３６】
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。
【００３７】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
電力センサ１１５は、電源装置１１０における進行波電力および反射電力を検出し、それらの各検出値をＥＣＵ１６０へ出力する。なお、進行波電力は、電源装置１１０から出力される電力である。また、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、電源装置における進行波電力および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。
【００４１】
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。
【００４２】
図２は、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
ＥＣＵ１６０は、給電設備１００から車両２００への給電時、反射電力および進行波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側の受電状況を受ける。なお、車両２００の受電状況には、車両２００における受電電圧や受電電流、受電電力等の情報が含まれる。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。
【００４９】
具体的には、ＥＣＵ１６０は、電源装置１１０の動作を制御する。また、ＥＣＵ１６０は、給電設備１００による車両２００の蓄電装置２８０（後述）の充電に先立ち、インピーダンス整合器１２０のインピーダンスを調整する。そして、インピーダンス整合器１２０の調整が終了すると、ＥＣＵ１６０は、続いて車両２００側においてインピーダンス整合器２５０（後述）の調整開始を指示する指令を通信装置１７０によって車両２００へ送信する。なお、ＥＣＵ１６０は、インピーダンス整合器１２０の調整値や反射電力の検出値等、車両２００のインピーダンス整合器２５０の調整に必要な情報も通信装置１７０によって車両２００へ送信する。
【００５０】
なお、ＥＣＵ１６０は、一次自己共振コイル１４０に対する二次自己共振コイル２１０の位置ずれ量（以下、単に「位置ずれ量」と称する。）を推定し、その推定された位置ずれ量に基づいて、インピーダンス整合器１２０のインピーダンスを調整する。位置ずれ量の推定方法については、ＥＣＵ１６０は、車両２００の受電状況および電源装置１１０への反射電力に基づいて位置ずれ量を推定する。なお、一次自己共振コイル１４０と二次自己共振コイル２１０とは中心軸が互いに平行になるように配設され、一次自己共振コイル１４０の中心軸に対する二次自己共振コイル２１０の中心軸のオフセット量を「位置ずれ量」と称する。ＥＣＵ１６０によるこれらの処理については、後ほど詳しく説明する。
【００５１】
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によって、位置ずれ量の推定およびインピーダンス調整を含む一連の処理（以下、単に「調整処理」とも称する。）の開始を指示する指令や、車両２００側の調整開始を指示する指令、インピーダンス整合器１２０の調整値や反射電力等の給電設備１００側の情報、蓄電装置２８０を充電するための本格的な給電の開始を指示する指令等が車両２００へ送信される。また、通信装置１７０によって、車両２００側の受電状況や蓄電装置２８０の充電状態（以下「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称する。）、車両２００側の調整完了を示す信号等を車両２００から受信する。
【００５２】
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、切替装置２４０と、インピーダンス整合器２５０と、整流器２６０と、充電器２７０と、蓄電装置２８０と、動力出力装置２８５とを含む。また、車両２００は、ＥＣＵ２９０と、通信装置３００と、電圧センサ３１０と、電流センサ３１２とをさらに含む。
【００５３】
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。
【００５４】
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切替装置２４０へ出力する。
【００５５】
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に切替装置２４０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。
【００５６】
切替装置２４０は、二次コイル２３０とインピーダンス整合器２５０との間に設けられる。切替装置２４０は、リレー２４２，２４４と、抵抗素子２４６とを含む。リレー２４２は、二次コイル２３０とインピーダンス整合器２５０との間の電力線に設けられる。リレー２４４および抵抗素子２４６は、リレー２４２よりも二次コイル２３０側において、二次コイル２３０とインピーダンス整合器２５０との間の電力線対間に直列に接続される。
【００５７】
そして、給電設備１００による蓄電装置２８０の充電時、リレー２４２，２４４はそれぞれオン，オフされる。一方、調整処理時においては、給電設備１００においてインピーダンス整合器１２０の調整が行なわれているとき、リレー２４２，２４４はそれぞれオフ，オンされる。これにより、蓄電装置２８０のＳＯＣによってインピーダンスが変動する車両２００の負荷が共鳴系から切離され、給電設備１００においてインピーダンスの調整を安定的に行なうことができる。給電設備１００においてインピーダンスの調整が終了し、車両２００側の調整開始を指示する指令を給電設備１００から受けると、リレー２４２，２４４はそれぞれオン，オフされる。これにより、インピーダンス整合器２５０が共鳴系に電気的に接続される。
【００５８】
インピーダンス整合器２５０は、切替装置２４０と整流器２６０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２５０は、ＥＣＵ２９０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、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。なお、このインピーダンス整合器２５０の構成も、図２に示した給電設備１００のインピーダンス整合器１２０と同じである。
【００５９】
整流器２６０は、二次コイル２３０から出力される電力（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。
【００６０】
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。
【００６１】
電圧センサ３１０は、二次コイル２３０から出力される電圧Ｖを検出し、その検出値をＥＣＵ２９０へ出力する。電流センサ３１２は、二次コイル２３０から出力される電流Ｉを検出し、その検出値をＥＣＵ２９０へ出力する。
【００６２】
ＥＣＵ２９０は、電圧Ｖおよび電流Ｉの検出値をそれぞれ電圧センサ３１０および電流センサ３１２から受ける。また、ＥＣＵ２９０は、給電設備１００から送信される各種指令および情報を通信装置３００から受ける。そして、ＥＣＵ２９０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。
【００６３】
具体的には、ＥＣＵ２９０は、給電設備１００から受ける調整開始指令に従って、インピーダンス整合器２５０のインピーダンスを調整する。そして、インピーダンス整合器２５０の調整が終了すると、ＥＣＵ２９０は、充電器２７０を制御することによって蓄電装置２８０を充電する。なお、ＥＣＵ２９０により実行される処理については、後ほど詳しく説明する。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。
【００６４】
この非接触給電システムにおいては、一次自己共振コイル１４０および二次自己共振コイル２１０が電磁場を介して共鳴することにより、給電設備１００から車両２００への給電が行なわれる。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ためのインピーダンス整合器が給電設備１００および車両２００の双方に設けられる。そして、インピーダンスの調整について、まず、車両２００での調整に先立って、給電設備１００においてインピーダンス整合器１２０のインピーダンスが調整される。そして、インピーダンス整合器１２０の調整が終了すると、車両２００のインピーダンス整合器２５０の調整開始を指示する指令が給電設備１００から車両２００へ送信され、車両２００においてインピーダンス整合器２５０のインピーダンスが調整される。すなわち、この非接触給電システムにおいては、まず、給電設備１００においてインピーダンス整合器１２０の調整が実施され、その後、車両２００においてインピーダンス整合器２５０の調整が実施される。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
図４は、給電設備１００のＥＣＵ１６０の機能ブロック図である。図４を参照して、ＥＣＵ１６０は、通信制御部４００と、電力制御部４１０と、位置ずれ量推定部４２０と、整合器調整部４３０とを含む。
【００６８】
通信制御部４００は、通信装置１７０（図１）による車両２００との通信を制御する。具体的には、通信制御部４００は、給電設備１００による車両２００の蓄電装置２８０の充電に先立って調整処理の開始指令を車両２００へ送信する。また、通信制御部４００は、整合器調整部４３０によるインピーダンス整合器１２０の調整が終了すると、車両２００の調整開始を指示する指令、およびその調整に必要な給電設備１００側の情報（インピーダンス整合器１２０の調整値や反射電力の検出値等）を車両２００へ送信する。さらに、通信制御部４００は、車両２００側の受電状況を車両２００から受信する。
【００６９】
電力制御部４１０は、電源装置１１０を制御することによって車両２００への給電電力を制御する。ここで、調整処理時は、電力制御部４１０は、蓄電装置２８０を充電するための本格的な給電時よりも小さい電力（調整用電力）を出力するように電源装置１１０を制御する。
【００７０】
位置ずれ量推定部４２０は、車両２００から受信した車両２００の受電状況に含まれる受電電圧および電力センサ１１５（図１）により検出される反射電力に基づいて、一次自己共振コイル１４０に対する二次自己共振コイル２１０の位置ずれ量δを推定する。
【００７１】
図５は、受電電圧および反射電力と、位置ずれ量δとの関係を示した図である。図５を参照して、位置ずれ量δが小さいときは、車両２００における受電電圧は高く、給電設備１００における反射電力は小さい。一方、位置ずれ量δが大きいときは、受電電圧は低く、反射電力は大きい。
【００７２】
そこで、このような受電電圧および反射電力と、位置ずれ量との関係を予め求めてマップ等を作成しておき、そのマップ等を用いて、給電設備１００から車両２００への送電時に検出される受電電圧および反射電力に基づいて位置ずれ量δが推定される。
【００７３】
なお、特に図示しないが、受電電圧に代えて受電電力を用いることもできる。すなわち、位置ずれ量δが小さいときは、車両２００における受電電力は大きく、給電設備１００における反射電力は小さい。一方、位置ずれ量δが大きいときは、受電電力は小さく、反射電力は大きい。そこで、受電電力および反射電力と、位置ずれ量との関係を予め求めてマップ等を作成しておき、そのマップ等を用いて、給電設備１００から車両２００への送電時に検出される受電電力および反射電力に基づいて位置ずれ量δを推定してもよい。
【００７４】
再び図４を参照して、整合器調整部４３０は、位置ずれ量推定部４２０により推定された位置ずれ量δに基づいて、共鳴系の入力インピーダンスと電源装置１１０の出力インピーダンスと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調整する。
【００７５】
図６は、位置ずれ量δとインピーダンス整合器１２０の調整値との関係についての一例を示した図である。図６を参照して、Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ可変コンデンサ１２２，１２４（図２）の調整値を示す。このように、位置ずれ量δによって調整値Ｃ１，Ｃ２は変化する。そこで、位置ずれ量δと調整値Ｃ１，Ｃ２との関係を予め求めてマップ等を作成しておき、そのマップ等を用いて、受電電圧および反射電力に基づき推定された位置ずれ量δに基づいて調整値Ｃ１，Ｃ２が決定される。
【００７６】
再び図４を参照して、整合器調整部４３０によるインピーダンス整合器１２０の調整が終了すると、車両２００側の調整開始を指示する指令が通信制御部４００によって車両２００へ送信される。そして、車両２００の調整完了を示す信号が受信されると、電力制御部４１０は、車両２００の蓄電装置２８０を充電するための本格的な給電を行なうように電源装置１１０を制御する。
【００７７】
一方、図７は、車両２００のＥＣＵ２９０の機能ブロック図である。図７を参照して、ＥＣＵ２９０は、通信制御部５００と、調整制御部５１０と、位置ずれ量推定部５２０と、整合器調整部５３０とを含む。
【００７８】
通信制御部５００は、通信装置３００（図１）による給電設備１００との通信を制御する。具体的には、通信制御部５００は、給電設備１００からの受電状況を給電設備１００へ送信する。また、通信制御部５００は、調整処理の開始指令や、車両２００の調整開始を指示する指令、その調整に必要な給電設備１００側の情報（インピーダンス整合器１２０の調整値や反射電力の検出値）等を給電設備１００から受信する。
【００７９】
調整制御部５１０は、調整処理の開始指令が受信されると、切替装置２４０のリレー２４２，２４４（図１）をそれぞれオフ，オンさせる。すなわち、調整制御部５１０は、調整処理の開始指令に応答して、車両２００の負荷（蓄電装置２８０）を共鳴系から切離し、抵抗素子２４６を電気的に接続する。また、調整制御部５１０は、車両２００の調整開始を指示する指令が受信されると、切替装置２４０のリレー２４２，２４４をそれぞれオン，オフさせる。
【００８０】
位置ずれ量推定部５２０は、電圧センサ３１０（図１）により検出される受電電圧ならびに車両２００から受信した反射電力の検出値およびインピーダンス整合器１２０の調整値に基づいて、一次自己共振コイル１４０に対する二次自己共振コイル２１０の位置ずれ量δを推定する。
【００８１】
図８は、図７に示した位置ずれ量推定部５２０による位置ずれ量δの推定方法の一例を説明するための図である。図８を参照して、位置ずれ量推定部５２０は、図８に示す関係を用いて位置ずれ量δを推定する。すなわち、図８において、縦軸は受電電圧を示し、横軸は反射電力を示す。図５でも説明したように、位置ずれ量δが小さいときは、車両２００における受電電圧は高く、給電設備１００における反射電力は小さい。一方、位置ずれ量δが大きいときは、受電電圧は低く、反射電力は大きい。
【００８２】
そこで、このような受電電圧および反射電力と位置ずれ量との関係を、給電設備１００におけるインピーダンス整合器１２０の調整値ごとに予め求めてマップ等を作成しておく。そして、そのマップ等を用いて、給電設備１００のインピーダンス整合器１２０の調整値ならびに受電電圧および反射電力に基づいて位置ずれ量δが推定される。なお、図５の説明でも述べたように、受電電圧に代えて受電電力を用いてもよい。
【００８３】
再び図７を参照して、整合器調整部５３０は、位置ずれ量推定部５２０により推定された位置ずれ量δに基づいて、共鳴系の入力インピーダンスと電源装置１１０の出力インピーダンスとが整合するようにインピーダンス整合器２５０のインピーダンスを調整する。
【００８４】
図９は、位置ずれ量δとインピーダンス整合器２５０の調整値との関係についての一例を示した図である。図９を参照して、Ｃ３，Ｃ４は、それぞれインピーダンス整合器２５０の可変コンデンサ１２２，１２４（図２）の調整値を示す。このように、位置ずれ量δによって調整値Ｃ３，Ｃ４は変化する。そこで、位置ずれ量δと調整値Ｃ３，Ｃ４との関係を予め求めてマップ等を作成しておき、そのマップ等を用いて、受電電圧および反射電力に基づき推定された位置ずれ量δに基づいて調整値Ｃ３，Ｃ４が決定される。
【００８５】
図１０は、この非接触給電システムの処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１０を参照して、まず、給電設備１００側の処理の流れについて説明する。給電設備１００のＥＣＵ１６０は、調整処理の開始指令を車両２００へ送信する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ１６０は、この調整処理開始指令に応答して車両２００における抵抗素子２４６の接続完了を示す信号を車両２００から受けると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、調整用電力を出力するように電源装置１１０を制御する（ステップＳ３０）。なお、この調整用電力は、蓄電装置２８０を充電するための本格的な給電時よりも小さい所定の電力である。
【００８６】
次いで、ＥＣＵ１６０は、車両２００の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）を車両２００から受信する（ステップＳ４０）。さらに、ＥＣＵ１６０は、電力センサ１１５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Ｓ５０）。
【００８７】
そして、ＥＣＵ１６０は、車両２００の受電電圧および給電設備１００における反射電力と、位置ずれ量との関係を示す、予め準備された位置ずれ量推定マップ（図５）を用いて、受信された受電電圧および検出された反射電力の各検出値に基づいて位置ずれ量δを推定する（ステップＳ６０）。さらに、ＥＣＵ１６０は、一次自己共振コイル１４０に対する二次自己共振コイル２１０の位置ずれ量とインピーダンス整合器１２０の調整値との関係を示す、予め準備された整合器調整マップ（図６）を用いて、ステップＳ６０において推定された位置ずれ量δに基づいてインピーダンス整合器１２０を調整する（ステップＳ７０）。
【００８８】
給電設備１００においてインピーダンス整合器１２０の調整が完了すると、ＥＣＵ１６０は、車両２００においてインピーダンス整合器２５０の調整を指示する調整指令を車両２００へ送信する（ステップＳ８０）。さらに、ＥＣＵ１６０は、給電設備１００側の情報（反射電力の検出値やインピーダンス調整値等）を車両２００へ送信する（ステップＳ９０）。
【００８９】
次いで、ＥＣＵ１６０は、車両２００においてインピーダンス整合器２５０の調整が完了したか否かを判定する（ステップＳ１００）。そして、車両２００側の調整が完了したと判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、反射電力および車両２００の受電電力が所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定処理は、電源装置１１０から出力される電力（進行波電力）に対して反射電力および受電電力の大きさが妥当か否かを判断するためのものである。
【００９０】
そして、反射電力および受電電力は所定範囲内であると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、蓄電装置２８０を充電するための充電電力を出力するように電源装置１１０を制御する（ステップＳ１２０）。一方、ステップＳ１１０において反射電力および受電電力が所定範囲内にないと判定されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、電源装置１１０を停止し、給電設備１００による蓄電装置２８０の充電を中止する（ステップＳ１３０）。
【００９１】
次に、車両２００側の処理の流れについて説明する。車両２００のＥＣＵ２９０は、調整処理開始指令を給電設備１００から受信すると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、切替装置２４０のリレー２４２，２４４をそれぞれオフ，オンさせる。これにより、抵抗素子２４６が電気的に接続され、ＥＣＵ２９０は、接続完了信号を給電設備１００へ送信する（ステップＳ２２０）。この接続完了信号に応答して給電設備１００から調整用電力が出力されると、ＥＣＵ２９０は、電圧センサ３１０によって検出される受電電圧を含む車両２００の受電状況を給電設備１００へ送信する（ステップＳ２３０）。
【００９２】
次いで、ＥＣＵ２９０は、インピーダンス整合器２５０の調整を指示する調整指令を給電設備１００から受信すると（ステップＳ２４０においてＹＥＳ）、リレー２４２，２４４をそれぞれオン，オフさせる。これにより、インピーダンス整合器２５０が電気的に接続され、抵抗素子２４６は切離される（ステップＳ２５０）。さらに、ＥＣＵ２９０は、給電設備１００側の情報（反射電力の検出値やインピーダンス調整値等）を給電設備１００から受信する（ステップＳ２６０）。
【００９３】
そして、ＥＣＵ２９０は、予め準備された位置ずれ量推定マップ（図８）を用いて、受信されたインピーダンス整合器１２０の調整値および反射電力の検出値ならびに検出された受電電圧に基づいて位置ずれ量δを推定する（ステップＳ２７０）。なお、上述のように、位置ずれ量推定マップは、給電設備１００のインピーダンス整合器１２０の調整値ごとに予め準備される。
【００９４】
さらに、ＥＣＵ２９０は、予め準備された整合器調整マップ（図９）を用いて、ステップＳ２７０において推定された位置ずれ量δに基づいてインピーダンス整合器２５０を調整する（ステップＳ２８０）。そして、インピーダンス整合器２５０の調整が完了すると、ＥＣＵ２９０は、調整完了信号を車両２００へ送信する（ステップＳ２９０）。
【００９５】
以上のように、この実施の形態１においては、給電設備１００および車両２００は、それぞれインピーダンス整合器１２０，２５０を含む。これにより、給電設備１００および車両２００のいずれか一方にしかインピーダンス整合器が設けられない場合よりもインピーダンスの調整範囲が広がる。そして、車両２００におけるインピーダンス整合器２５０の調整に先立って、給電設備１００においてインピーダンス整合器１２０が調整され、インピーダンス整合器１２０の調整後、車両２００においてインピーダンス整合器２５０が調整される。これにより、給電設備１００において反射電力が抑制される。したがって、この実施の形態１によれば、インピーダンスの調整範囲が広がることによって送電効率が向上し得るとともに、給電設備１００において反射電力が抑制されることによって電源装置１１０の損傷を防止することができる。
【００９６】
また、この実施の形態１では、給電設備１００と車両２００との間で情報のやり取りを行なうことにより、給電設備１００のインピーダンス整合器１２０の調整は、給電設備１００のＥＣＵ１６０により実施され、車両２００のインピーダンス整合器２５０の調整は、車両２００のＥＣＵ２９０により実施される。したがって、この実施の形態１によれば、インピーダンス調整の応答性が高く、短時間で調整を実施できる。
【００９７】
［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、車両２００においても、マップを用いて、受電電圧および反射電力に基づいて位置ずれ量δを推定したが、給電設備１００のＥＣＵ１６０によって推定された位置ずれ量δを車両２００へ送信して車両２００で用いるようにしてもよい。
【００９８】
図１１は、この実施の形態２における車両２００のＥＣＵの機能ブロック図である。図１１を参照して、このＥＣＵ２９０Ａは、図７に示した実施の形態１におけるＥＣＵ２９０の構成において、位置ずれ量推定部５２０を含まないものである。すなわち、整合器調整部５３０は、給電設備１００から受信した、給電設備１００において推定された位置ずれ量δを通信制御部５００から受ける。そして、整合器調整部５３０は、その受けた位置ずれ量δに基づいて、共鳴系の入力インピーダンスと電源装置１１０の出力インピーダンスとが整合するようにインピーダンス整合器２５０のインピーダンスを調整する。
【００９９】
なお、ＥＣＵ２９０Ａのその他の機能は、図７に示した実施の形態１におけるＥＣＵ２９０と同じである。
【０１００】
図１２は、実施の形態２における非接触給電システムの処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１２を参照して、このフローチャートは、図１０に示したフローチャートにおいて、ステップＳ９０に代えてステップＳ９５を含み、ステップＳ２６０，Ｓ２７０に代えてステップＳ２６５を含む。
【０１０１】
すなわち、ステップＳ８０において、車両２００のインピーダンス整合器２５０の調整を指示する調整指令が車両２００へ送信されると、給電設備１００のＥＣＵ１６０は、さらに、ステップＳ６０において推定された位置ずれ量δを車両２００へ送信する（ステップＳ９５）。
【０１０２】
また、ステップＳ２５０において、インピーダンス整合器２５０が電気的に接続されるとともに抵抗素子２４６が切離されると、車両２００のＥＣＵ２９０は、給電設備１００から送信された位置ずれ量δを受信する（ステップＳ２６５）。そして、ＥＣＵ２９０は、ステップＳ２８０へ処理を進め、給電設備１００から受信した位置ずれ量δに基づいてインピーダンス整合器２５０を調整する。
【０１０３】
なお、上記においては、給電設備１００において位置ずれ量δを推定し、その推定値を車両２００へ送信するものとしたが、位置ずれ量δの推定を車両２００において行ない、その推定値を給電設備１００へ送信して給電設備１００のインピーダンス整合器１２０の調整に用いてもよい。
【０１０４】
以上のように、この実施の形態２によれば、給電設備１００および車両２００のいずれかにおいて位置ずれ量δの推定演算を省略できるので、調整処理の時間を短縮することができる。
【０１０５】
［実施の形態３］
上記の実施の形態１，２では、車両２００において、調整用の抵抗素子２４６を含む切替装置２４０は、二次コイル２３０とインピーダンス整合器２５０との間に設けられたが、整流器２６０と充電器２７０との間に切替装置２４０を設けてもよい。
【０１０６】
図１３は、この実施の形態３による非接触給電システムの全体構成図である。図１３を参照して、この非接触給電システムは、図１に示した実施の形態１における非接触給電システムの構成において、車両２００に代えて車両２００Ａを備える。この車両２００Ａでは、切替装置２４０は、整流器２６０と充電器２７０との間に設けられる。
【０１０７】
この実施の形態３においても、給電設備１００においてインピーダンス整合器１２０が先に調整され、インピーダンス整合器１２０の調整後、車両２００においてインピーダンス整合器２５０が調整される。一方、この実施の形態３においては、車両２００のインピーダンス整合器２５０の調整時も切替装置２４０によって抵抗素子２４６が電気的に接続される。そして、インピーダンス整合器２５０の調整が完了すると、抵抗素子２４６が切離されるとともに充電器２７０が電気的に接続される。
【０１０８】
なお、車両２００Ａのその他の構成は、図１に示した実施の形態１の車両２００と同じである。また、上述した構成は、実施の形態２に対しても適用可能である。
【０１０９】
以上のように、この実施の形態３によっても、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
なお、上記の各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。
【０１１１】
なお、上記において、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、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」の一実施例を形成する。さらに、蓄電装置２８０は、この発明における「負荷」の一実施例に対応する。
【０１１２】
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】
【０１１３】
１００  給電設備、１１０  電源装置、１１５  電力センサ、１２０，２５０  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、１６０，２９０，２９０Ａ  ＥＣＵ、１７０，３００  通信装置、２００，２００Ａ  車両、２３０  二次コイル、２４０  切替装置、２４２，２４４  リレー、２４６  抵抗素子、２６０  整流器、２７０  充電器、２８０  蓄電装置、２８５  動力出力装置、３１０  電圧センサ、３１２  電流センサ、３５０  負荷、４００，５００  通信制御部、４１０  電力制御部、４２０，５２０  位置ずれ量推定部、４３０，５３０  整合器制御部、５１０  調整制御部。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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