(57)【要約】【課題】車両の走行中に適切な給電を行うことができる非接触給電システムを提供すること。【解決手段】非接触給電システム１０の送電装置２０は、インバータ回路２２と、送電側フィルタ回路２３と、送電側共振コイル２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗ及び送電側共振コンデンサ２４Ｃｕ，２４Ｃｖ，２４Ｃｗを有する送電側共振回路２３と、を備える。受電装置３０は、受電側共振コイル３１Ｌｕ，３１Ｌｖ，３１Ｌｗ及び受電側共振コンデンサ３１Ｃｕ，３１Ｃｖ，３１Ｃｗを有する受電側共振回路３１と、受電側フィルタ回路３２と、整流器３３と、ダイオード３４と、を備える。送電側フィルタ回路２３、送電側共振回路２４、受電側共振回路３１及び受電側フィルタ回路３２は、送電側フィルタ回路２３への入力電圧と受電側フィルタ回路３２からの出力電流が比例するように各回路が構成されている。【選択図】      図１
2020114092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路側に設けられる送電装置（２０）と車両側に設けられる受電装置（３０）との間で、非接触で給電を行い、車両に設けられる蓄電池を充電する非接触給電システム（１０）において、
前記送電装置は、
直流電源から入力した直流電流を交流電流に変換するインバータ（２２）と、
前記インバータに接続されており、所定の周波数域の交流電流を除去する送電側フィルタ回路（２３）と、
送電側共振コイル（２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗ）及び前記送電側共振コイルに接続される送電側共振コンデンサ（２４Ｃｕ，２４Ｃｖ，２４Ｃｗ）を有する送電側共振回路（２４）と、を備え、
前記受電装置は、
受電側共振コイル（３１Ｌｕ，３１Ｌｖ，３１Ｌｗ）及び前記受電側共振コイルに接続される受電側共振コンデンサ（３１Ｃｕ，３１Ｃｖ，３１Ｃｗ）を有する受電側共振回路（３１）と、
前記受電側共振回路に接続されており、所定の周波数域の交流電流を除去する受電側フィルタ回路（３２）と、
前記受電側フィルタ回路に接続されており、交流電流を直流電流に整流する整流器（３３）と、
前記整流器に対して直列に接続されており、前記整流器から前記受電装置の出力端子（３０ａ）へ流れる電流を許可するダイオード（３４）と、を備え、
前記送電側フィルタ回路、前記送電側共振回路、前記受電側共振回路及び前記受電側フィルタ回路は、前記送電側フィルタ回路への入力電圧と前記受電側フィルタ回路からの出力電流が比例するように各回路が構成されている非接触給電システム。
【請求項２】
前記整流器とグランド端子と間における通電及び通電遮断を切り替えるスイッチ部（３５）と、
前記スイッチ部を制御する制御部（７０）と、を備え、
前記インバータからの出力電圧は、一定であり、
前記制御部は、前記受電装置の出力電流と出力電圧に基づいて充電可能電力を算出し、前記蓄電池の要求電力との比較に基づいて、前記スイッチ部を制御する請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記送電側フィルタ回路及び前記受電側フィルタ回路は、それぞれ入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器であり、
前記送電側共振回路において、前記送電側共振コイルは、前記送電側共振コンデンサが直列接続されている一方、
前記受電側共振回路において、前記受電側共振コイルは、前記受電側共振コンデンサが直列接続されている請求項１又は２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記送電側フィルタ回路は、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器であり、
前記受電側フィルタ回路は、入力電圧と出力電圧が比例するトランス特性フィルタ回路であり、
前記送電側共振回路において、前記送電側共振コイルは、前記送電側共振コンデンサが直列接続されている一方、
前記受電側共振回路において、前記受電側共振コイルは、前記受電側共振コンデンサが並列接続されている請求項１又は２に記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電装置から受電装置へ非接触で送電する非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車などに搭載される二次電池に給電を行うシステムとして、非接触で給電を行う非接触給電システムがある。非接触給電システムでは、送電装置側にインバータ回路を設け、そのインバータ回路から送電部（１次側コイル）に交流電力を供給する。そして、送電部から車両側の受電部（２次側コイル）に対して非接触で電力を送電し、受電部から二次電池に対して給電を行う。
【０００３】
特許文献１の非接触給電システムでは、交流電力の出力電力値に対応させてインピーダンスを設定するインピーダンス変換部としてのＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータに過度な負担が付与されない範囲内で、負荷のインピーダンスの変動に追従させることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−６３７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では、車両の走行中に、非接触給電を実施可能にするための非接触給電システムが考案されている。このような車両の走行中に非接触給電を実施する場合、受信遅れが発生するため、上記のように交流電力の出力電力値を受信し、インピーダンスを設定することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、車両の走行中に適切な給電を行うことができる非接触給電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段は、道路側に設けられる送電装置と車両側に設けられる受電装置との間で、非接触で給電を行い、車両に設けられる蓄電池を充電する非接触給電システムにおいて、前記送電装置は、直流電源から入力した直流電流を交流電流に変換するインバータと、前記インバータに接続されており、所定の周波数域の交流電流を除去する送電側フィルタ回路と、送電側共振コイル及び前記送電側共振コイルに接続される送電側共振コンデンサを有する送電側共振回路と、を備え、前記受電装置は、受電側共振コイル及び前記受電側共振コイルに接続される受電側共振コンデンサを有する受電側共振回路と、前記受電側共振回路に接続されており、所定の周波数域の交流電流を除去する受電側フィルタ回路と、前記受電側フィルタ回路に接続されており、交流電流を直流電流に整流する整流器と、前記整流器に対して直列に接続されており、前記整流器から前記受電装置の出力端子へ流れる電流を許可するダイオードと、を備え、前記送電側フィルタ回路、前記送電側共振回路、前記受電側共振回路及び前記受電側フィルタ回路は、前記送電側フィルタ回路への入力電圧と前記受電側フィルタ回路からの出力電流が比例するように各回路が構成されている。
【０００８】
車両走行中に非接触給電を行う場合、送電装置と受電装置との間で通信を行うことは、通信遅れの関係上、困難である。このため、送電装置は、車両側の状況、つまり、蓄電池の状況に関わらず、所定の電力を供給することとなる。この場合、充電時間の短縮を考慮して、供給電力はできる限り大きい方が良い。
【０００９】
一方、このように構成する場合、受電装置側において、電力の調整が必要となる。例えば、整流器からの出力電力（直流電流）を、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの昇圧回路で蓄電池の要求電力に応じて電力を調整することが考えられる。特に整流器からの出力電力が定電圧である場合には、電流が途切れる可能性があるため、昇圧回路を設ける必要がある。
【００１０】
しかしながら、車両のように、大電力を給電する給電システムでは、ＤＣ−ＤＣコンバータのインダクタが大型化することとなる。その結果、収容スペースが限られるにもかかわらず、受電装置が大型化するという問題があった。
【００１１】
そこで、送電側フィルタ回路への入力電圧と受電側フィルタ回路からの出力電流が比例するように、送電側フィルタ回路、送電側共振回路、受電側共振回路及び受電側フィルタ回路の各回路を構成した。
【００１２】
これにより、インバータからの出力電圧と、整流器の出力電流とが比例することとなる。このため、インバータからの出力電圧を一定とすれば、整流器の出力電流を定電流にすることが可能となる。そして、定電流であれば、電流が途切れないため、整流器とダイオードとの間においてインダクタを設ける必要がなくなる。したがって、インダクタを省略又は小型化することができ、受電装置を小型化できる。また、車両の走行中に適切な給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】非接触給電システムの電気的構成を示す回路図。
【図２】受電制御処理を示すフローチャート。
【図３】非接触給電システムの比較例を示す回路図。
【図４】電流波形を示すタイムチャート。
【図５】別例における非接触給電システムの電気的構成を示す回路図。
【図６】別例における非接触給電システムの電気的構成を示す回路図。
【図７】別例における非接触給電システムの電気的構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態における非接触給電システム１０は、商用電源１１から供給された電力を、非接触で送電する送電装置２０、及び、送電装置２０から非接触で電力を受電する受電装置３０を備える。送電装置２０は、車両が走行する道路側（高速道路など）に埋設されている。受電装置３０は、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、蓄電池としての車載バッテリ１２に対して電力を出力することで、車載バッテリ１２を充電するものである。
【００１５】
図１に本実施形態における非接触給電システム１０の電気的構成を示す。非接触給電システム１０の送電装置２０には、商用電源１１が接続されており、商用電源１１から供給される交流電力を送電装置２０に入力するように構成されている。一方、非接触給電システム１０の受電装置３０には、車載バッテリ１２が接続されており、受電装置３０から電力を車載バッテリ１２に出力し、充電が実施されるように構成されている。送電装置２０及び受電装置３０は、３相給電を実施可能とすべく、それぞれ３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルを有する。
【００１６】
まず、送電装置２０について説明する。送電装置２０は、商用電源１１に接続されるＡＣ−ＤＣコンバータ２１と、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１に接続されるインバータとしてのインバータ回路２２と、インバータ回路２２に接続される送電側フィルタ回路２３と、送電側フィルタ回路２３に接続される送電側共振回路２４と、を備える。
【００１７】
ＡＣ−ＤＣコンバータ２１は、商用電源１１から供給される交流電力を直流電力に変換するものである。そして、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１は、変換した直流電力をインバータ回路２２に出力する。このため、インバータ回路２２から見た場合、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１は、直流電源に相当する。
【００１８】
インバータとしてのインバータ回路２２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１から供給される直流電力を所定の周波数の交流電力に変換するものである。このインバータ回路２２として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の交流電力に変換する３相インバータを用いている。
【００１９】
インバータ回路２２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１に接続されている。具体的には、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１の正極端子にインバータ回路２２の高電位側端子が接続されている。一方、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１の負極端子にインバータ回路２２の低電位側端子が接続されている。
【００２０】
インバータ回路２２は、それぞれ３相の相数と同数の上下アームを有するフルブリッジ回路により構成されている。各アームに設けられたスイッチング素子のオンオフにより、各相における電流が調整される。
【００２１】
詳しく説明すると、インバータ回路２２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相において、スイッチング素子としての上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体をそれぞれ備えている。本実施形態では、各相における上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的にはＩＧＢＴを用いている。なお、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。各相における上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎには、それぞれフリーホイールダイオード（還流ダイオード）Ｄｐ，Ｄｎが逆並列に接続されている。
【００２２】
各相の上アームスイッチＳｐの高電位側端子（コレクタ）は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１の正極端子に接続されている。また、各相の下アームスイッチＳｎの低電位側端子（エミッタ）は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１の負極端子（グランド）に接続されている。各相の上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点は、それぞれ送電側フィルタ回路２３に接続されている。
【００２３】
すなわち、Ｕ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＵ相の送電側共振コイル２４Ｌｕに接続されている。同様に、Ｖ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＶ相の送電側共振コイル２４Ｌｖに接続されている。同様に、Ｗ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＷ相の送電側共振コイル２４Ｌｗに接続されている。
【００２４】
送電側フィルタ回路２３は、インバータ回路２２から入力される交流電力から所定の周波数域の交流電力（交流電流）を除去する回路である。この送電側フィルタ回路２３として、ローパスフィルタを用いている。本実施形態において、送電側フィルタ回路２３は、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器（インピーダンス・アドミタンス変換器）である。
【００２５】
具体的に説明すると、送電側フィルタ回路２３は、各相ごとに、２つのリアクトル２３ａ，２３ｂが直列接続された直列接続体を備えている。また、送電側フィルタ回路２３は、各直列接続体の中間接続点に対して一端が接続されるコンデンサ２３ｃを直列接続体ごとにそれぞれ備える。各コンデンサ２３ｃの他端は、接続点（中性点）Ｎ１で接続されている。つまり、各コンデンサ２３ｃの他端同士が接続されている。
【００２６】
送電側共振回路２４は、送電側フィルタ回路２３から入力した交流電力を受電装置３０に対して出力する回路である。送電側共振回路２４は、各相ごとに、送電側共振コンデンサ２４Ｃｕ，２４Ｃｖ，２４Ｃｗと、送電側共振コイル２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗとが直列接続されたＬＣ共振回路が設けられている。ＬＣ共振回路の一端は、送電側フィルタ回路２３に接続されており、他端は、中性点Ｎ２に接続されている。
【００２７】
受電装置３０は、送電側共振回路２４から電力を供給される受電側共振回路３１と、受電側共振回路３１に接続される受電側フィルタ回路３２と、受電側フィルタ回路３２に接続される整流器としての整流回路３３と、整流回路３３に接続されるダイオード３４と、整流回路３３に接続されるスイッチ部３５と、ダイオード３４に接続されるコンデンサ３６と、を備える。
【００２８】
受電側共振回路３１は、非接触で送電側共振回路２４から電力を入力し、受電側フィルタ回路３２に出力する回路である。受電側共振回路３１は、送電側共振回路２４と同一の構成となっており、送電側共振回路２４に対して磁場共鳴可能に構成されている。
【００２９】
すなわち、受電側共振回路３１は、各相ごとに、受電側共振コンデンサ３１Ｃｕ，３１Ｃｖ，３１Ｃｗと、受電側共振コイル３１Ｌｕ，３１Ｌｖ，３１Ｌｗとが直列接続されたＬＣ共振回路が設けられている。ＬＣ共振回路の一端は、中性点Ｎ３に接続され、他端は、受電側フィルタ回路３２に接続されている。この受電側共振回路３１と送電側共振回路２４との共振周波数は同一に設定されている。
【００３０】
受電側フィルタ回路３２は、受電側共振回路３１から入力される交流電力に含まれる所定の周波数域の交流電力を除去するものである。この受電側フィルタ回路３２として、ローパスフィルタを用いている。本実施形態において、受電側フィルタ回路３２は、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器（インピーダンス・アドミタンス変換器）である。
【００３１】
具体的に説明すると、受電側フィルタ回路３２は、各相ごとに、２つのリアクトル３２ａ，３２ｂが直列接続された直列接続体を備えている。また、受電側フィルタ回路３２は、各直列接続体の中間接続点に対して一端が接続されるコンデンサ３２ｃを直列接続体ごとに備える。各コンデンサ３２ｃの他端は、接続点（中性点）Ｎ４で接続されている。つまり、各コンデンサ３２ｃの他端同士が接続されている。
【００３２】
整流回路３３は、交流電力を全波整流する回路である。本実施形態では、整流回路３３として、ダイオードブリッジから構成される全波整流回路を採用したが、６つのスイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）から構成される同期整流回路を用いてもよい。
【００３３】
ダイオード３４は、整流回路３３（の出力端子）に対して直列に接続されており、整流回路３３から受電装置３０の出力端子３０ａへ流れる電流を許可する。なお、ダイオード３４と整流回路３３との間には、リアクタンス等が接続されておらず、ダイオード３４は、整流回路３３に直接接続されている。
【００３４】
スイッチ部３５は、整流回路３３とグランド端子と間における通電及び通電遮断を切り替えるスイッチング素子である。スイッチ部３５として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的にはＩＧＢＴを用いている。なお、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。スイッチ部３５には、それぞれフリーホイールダイオード（還流ダイオード）が逆並列に接続されている。スイッチ部３５は、整流回路３３に対して並列に接続されている。つまり、スイッチ部３５は、その一端が整流回路３３の高電位側端子に接続されている。より詳しくは、スイッチ部３５の一端は、ダイオード３４と、整流回路３３とを繋ぐ経路上の接続点Ｎ５に対して接続されている。また、スイッチ部３５の他端は、整流回路３３の低電位側端子に接続されている。
【００３５】
コンデンサ３６は、ダイオード３４（のカソード）と受電装置３０の出力端子３０ａとの間における電気経路上の接続点Ｎ６に一端が接続され、他端がグランド端子に接続されている。
【００３６】
そして、受電装置３０の高電位側の出力端子３０ａが、車載バッテリ１２の陽極端子に接続され、低電位側の出力端子３０ｂが車載バッテリ１２の負極端子に接続されている。車載バッテリ１２は、受電装置３０から入力された直流電力を充電する。
【００３７】
また、送電装置２０には、送電装置２０の制御を行う送電制御部６０が設けられており、受電装置３０には、受電装置３０の制御を行う受電制御部７０が設けられている。送電制御部６０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１やインバータ回路２２の制御を行う。受電制御部７０は、スイッチ部３５の制御を行う。
【００３８】
また、車両には、ＥＣＵ５０（Electronic Control Unit）が設けられており、受電制御部７０に対して指示を行い、車両の走行中に非接触給電を実施させ、車載バッテリ１２を充電させる。具体的には、ＥＣＵ５０は、車載バッテリ１２の状態（電圧や温度等）を取得し、要求電力を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、算出した要求電力を指令値として受電制御部７０に出力する。受電制御部７０は、指令値に基づいてスイッチ部３５を制御する。
【００３９】
上記構成によれば、送電装置２０及び受電装置３０の相対位置が磁場共鳴可能な位置にある状況において、交流電力が送電側共振コイル２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗに入力された場合、送電側共振コイル２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗと、受電側共振コイル３１Ｌｕ，３１Ｌｖ，３１Ｌｗとが、磁場共鳴する。これにより、受電装置３０は、送電装置２０からエネルギーの一部を受け取る。すなわち、交流電力を受電する。なお、本実施形態では、説明の都合上、送電装置２０及び受電装置３０の相対位置が磁場共鳴可能な位置にあることを前提とする。
【００４０】
ところで、上記非接触給電システム１０は、車両の走行中に非接触で給電を実施可能とすることを目的としている。このため、送電装置２０と、受電装置３０との間における通信は、通信遅れが生じる可能性があるため、要求電力の送受信などの通信は、原則として実施しないこととしている。
【００４１】
このため、送電装置は、車両側の状況、つまり、蓄電池の状況に関わらず、所定の電力を供給することとなる。この場合、充電時間の短縮や送電装置及び受電装置の相対位置が理想的な状態からずれることなどを考慮して、供給電力はできる限り大きい方が良い。そこで、本実施形態において、送電装置２０は、出力可能な最大電力を供給するようにしている。具体的には、送電制御部６０は、インバータ回路２２の駆動デューティをフルデューティなどの固定値に設定する。
【００４２】
しかしながら、最大電力が供給された場合、受電装置３０の側において、車載バッテリ１２の要求電圧によっては必要がない場合がある。つまり、要求電力に対して過大な電力が供給される可能性がある。過大な電力で充電されると、車載バッテリ１２が過充電状態となる場合や、劣化が促進される。また、送電装置２０及び受電装置３０の位置ずれやコイル間距離の変動によるコイル間結合係数が変動し、出力電力は変動するといった問題もある。したがって、受電装置３０の側において、車載バッテリ１２への出力電力の調整が必要とされている。
【００４３】
そこで、従来においては、整流回路３３と車載バッテリ１２との間にＤＣ−ＤＣコンバータなどの昇圧回路を設けることが考えられていた。そして、整流回路３３からの出力電力（直流電流）を、車載バッテリ１２の要求電力に応じて昇圧していた。これにより、要求電力に応じて、安定した電力が車載バッテリ１２に供給されていた。
【００４４】
しかしながら、車両のように、大電力を給電する非接触給電システムでは、ＤＣ−ＤＣコンバータのリアクタンスが大型化することとなる。その結果、収容スペースが限られるにもかかわらず、受電装置が大型化するという問題があった。その一方で、リアクタンスを削除する構成とすると、整流回路３３からの出力電力が定電流でない場合、電流が途切れてしまい、安定した出力電力を供給することができないという問題あった。
【００４５】
そこで、送電側フィルタ回路２３への入力電圧と受電側フィルタ回路３２からの出力電流が比例するように、送電側フィルタ回路２３、送電側共振回路２４、受電側共振回路３１路及び受電側フィルタ回路３２の各回路を構成した。
【００４６】
具体的には、送電側フィルタ回路２３及び受電側フィルタ回路３２を、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器により構成した。また、送電側共振回路２４において、送電側共振コイル２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗは、送電側共振コンデンサ２４Ｃｕ，２４Ｃｖ，２４Ｃｗが直列接続されているようにした。そして、受電側共振回路３１において、受電側共振コイル３１Ｌｕ，３１Ｌｖ，３１Ｌｗは、受電側共振コンデンサ３１Ｃｕ，３１Ｃｖ，３１Ｃｗが直列接続されているようにした。すなわち、一次側直列二次側直列のＳＳ方式のコイルとしている。ＳＳ方式では、定電流で出力されることとなる。
【００４７】
上記構成により、送電側フィルタ回路２３への入力電圧と受電側フィルタ回路３２からの出力電流が比例することを以下の数式を用いて示す。なお、本実施形態では、Ｕ相のみについて示すが、Ｖ相、Ｗ相も同様である。数式（１）に送電側フィルタ回路２３のインピーダンスを示す。送電側フィルタ回路２３のインピーダンスを、Ｘｃ１で示し、コンデンサ２３ｃの容量を、Ｃ１１で示し、リアクトル２３ａのインピーダンスをＬ１１で示し、リアクトル２３ｂのインピーダンスをＬ１２で示す。インバータ回路２２の駆動周波数を、ωで示す。
【数１】
2020114092.tif 000003
【００４８】
また、数式（２）に受電側フィルタ回路３２のインピーダンスを示す。受電側フィルタ回路３２のインピーダンスを、Ｘｃ２で示し、コンデンサ３２ｃの容量を、Ｃ２１で示し、リアクトル３２ａのインピーダンスをＬ２１で示し、リアクトル３２ｂのインピーダンスをＬ２２で示す。インバータ回路２２の駆動周波数（角周波数）を、ωで示す。
【数２】
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【００４９】
そして、数式（３）に送電側共振コイル２４Ｌｕと、受電側共振コイル３１Ｌｕとの間における相互インダクタンスと、そのインピーダンスを示す。受電側共振コイル３１Ｌｕとの間における相互インダクタンスを、Ｌｍで示し、そのインピーダンスを、Ｘｍで示す。
【数３】
2020114092.tif 000005
【００５０】
また、数式（４）に、送電側共振回路２４における送電側共振コイル２４Ｌｕと送電側共振コンデンサ２４Ｃｕとの関係、及び受電側共振回路３１における受電側共振コイル３１Ｌｕと受電側共振コンデンサ３１Ｃｕとの関係を示す。送電側共振コイル２４Ｌｕのインピーダンスを、Ｌ１で示し、送電側共振コンデンサ２４Ｃｕの容量を、Ｃｓ１で示す。受電側共振コイル３１Ｌｕのインピーダンスを、Ｌ２で示し、受電側共振コンデンサ３１Ｃｕの容量を、Ｃｓ２で示す。また、数式（５）に共振周波数と、共振時におけるインバータ回路２２の駆動周波数との関係を示す。共振周波数を、ｆ０で示し、共振時におけるインバータ回路２２の駆動周波数を、ω０で示す。
【数４】
2020114092.tif 000006
【００５１】
そして、前述したように、送電側フィルタ回路２３及び受電側フィルタ回路３２を、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器により構成している。このため、送電側フィルタ回路２３への入力電圧及び入力電流と、受電側フィルタ回路３２からの出力電圧と出力電流の関係は、数式（６）〜（８）に示すようになる。送電側フィルタ回路２３への入力電圧を、Ｖ１とし、入力電流を、Ｉ１としている。また、受電側フィルタ回路３２からの出力電圧を、Ｖ２とし、出力電流を、Ｉ２としている。なお、送電側フィルタ回路２３への入力電圧及び入力電流は、インバータ回路２２からの出力電圧及び出力電流ともいえる。受電側フィルタ回路３２からの出力電圧と出力電流は、整流回路３３への入力電圧及び入力電流ともいえる。
【数５】
2020114092.tif 000007
【００５２】
よって、インバータ回路２２の出力電圧と、整流回路３３への入力電流の関係は、数式（９）に示すようになる。つまり、インバータ回路２２の出力電圧と、整流回路３３への入力電流とは、比例関係となる。
【数６】
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【００５３】
したがって、インバータ回路２２の出力電圧を一定電圧とすれば、整流回路３３への入力電流は定電流となる。整流回路３３からの出力電力が定電流となるため、整流回路３３とダイオード３４との間におけるリアクタンスを削除しても、電流が途切れることなくなる。
【００５４】
次に、受電制御部７０による受電制御処理について図２に基づいて説明する。受電制御処理は、受電制御部７０により所定周期ごとに実行される。
【００５５】
まず、受電制御部７０は、ＥＣＵ５０から要求電力の指令値を取得する（ステップＳ１０１）。次に、受電制御部７０は、電圧センサから出力電圧の値を取得するとともに、電流センサから出力電流の値を取得する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において取得する出力電圧の値は、高電位側の出力端子３０ａと、低電位側の出力端子３０ｂとの間における電圧値である。また、ステップＳ１０２において取得する出力電流の値は、低電位側の出力端子３０ｂと整流回路３３の低電位側の端子との間における電気経路において、流れる電流値である。そして、受電制御部７０は、取得した出力電圧の値と、出力電流の値とに基づいて充電可能電力を算出する。
【００５６】
次に、受電制御部７０は、充電可能電力と要求電力とを比較し、スイッチ部３５を制御する（ステップＳ１０３）。つまり、受電制御部７０は、充電可能電力と要求電力と差分に基づいてスイッチ部３５のオン・オフデューティ比を決定し、スイッチ部３５を制御する。その際、ＰＩ制御等のフィードバック制御を行うことが望ましい。
【００５７】
上記構成を採用し、上記受電制御を実施した場合における作用について説明する。
【００５８】
まず、図３に、本実施形態における回路に対する比較例を示す。比較例の回路では、整流回路３３とダイオード３４との間に昇圧チョッパ用（エネルギー蓄積用）のインダクタ１０Ｌを設け、かつ、平滑コンデンサ１０Ｃを設けている。この場合、図４（ａ）に示すような理想的な電流波形の出力電流を得ることができる。ただし、インダクタ１０Ｌを設けているため、受電装置３０が大型化する懸念がある。
【００５９】
一方、図１に示すように整流回路３３とダイオード３４との間におけるインダクタ１０Ｌ及び平滑コンデンサ１０Ｃを削除した場合、図４（ｂ）に示すような電流波形の出力電流を得ることができる。図４に示すように、インダクタ１０Ｌ及び平滑コンデンサ１０Ｃを削除したことにより、出力電流に変動（脈動）が生じるものの、出力電流が途切れることなく、ほぼ一定の出力電流を得ることができる。つまり、インダクタ１０Ｌを削除し、受電装置３０を小型化しつつ、車載バッテリ１２を充電するのに適した出力電力を供給することが可能となっている。
【００６０】
以下、本実施形態における効果について説明する。
【００６１】
車両走行中に非接触給電を行う場合、送電装置２０と受電装置３０との間で通信を行うことは、通信遅れの関係上、困難である。このため、送電装置２０は、車両側の状況、つまり、車載バッテリ１２の状況に関わらず、所定の電力（本実施形態では最大電力）を供給している。
【００６２】
一方、このように最大電力を供給する場合、受電装置３０の側において、入力した電力の調整が必要となる。例えば、図３に示すように、整流回路３３からの出力電力（直流電流）を、昇圧回路で車載バッテリ１２の要求電力に応じて電力を調整することが考えられる。このようにすれば、整流回路３３からの出力電流が定電流でなくても、好適に調整することが可能となる。しかしながら、車両のように、大電力を給電する非接触給電システムでは、昇圧回路のインダクタ１０Ｌが大型化することとなる。その結果、収容スペースが限られるにもかかわらず、受電装置３０が大型化するという問題があった。
【００６３】
そこで、本実施形態では、送電側フィルタ回路２３への入力電圧と受電側フィルタ回路３２からの出力電流が比例するように、送電側フィルタ回路２３、送電側共振回路２４、受電側共振回路３１及び受電側フィルタ回路３２の各回路を構成した。
【００６４】
具体的には、送電側フィルタ回路２３及び受電側フィルタ回路３２を、それぞれ入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器とした。また、送電側共振回路２４において、送電側共振コイル２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗを、送電側共振コンデンサ２４Ｃｕ，２４Ｃｖ，２４Ｃｗに対して直列接続した。そして、受電側共振回路３１において、受電側共振コイル３１Ｌｕ，３１Ｌｖ，３１Ｌｗを、受電側共振コンデンサ３１Ｃｕ，３１Ｃｖ，３１Ｃｗに対して直列接続した。つまり、ＳＳ方式にした。
【００６５】
これにより、数式（１）〜（９）に示したように、インバータ回路２２からの出力電圧Ｖ１と、整流回路３３の出力電流Ｉ２とが比例することとなる。このため、インバータ回路２２からの出力電圧を一定とすれば、整流回路３３の出力電流を定電流にすることが可能となる。そして、定電流であれば、電流が途切れないため、整流回路３３とダイオード３４との間においてインダクタを設ける必要がなくなる。したがって、インダクタを省略又は小型化することができ、受電装置３０を小型化できる。
【００６６】
また、受電制御部７０は、受電装置３０の出力電流と出力電圧に基づいて充電可能電力を算出し、車載バッテリ１２の要求電力との比較に基づいて、スイッチ部３５を制御する。これにより、出力電力を調整（抑制）することが可能となり、車載バッテリ１２に対して適切な充電を行うことができる。
【００６７】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００６８】
・上記実施形態において、３相の送電側共振コイル２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗ及び受電側共振コイル３１Ｌｕ，３１Ｌｖ，３１Ｌｗを設けたが、相数を任意に変更してもよい。例えば、図５に示すように、送電側共振回路２４及び受電側共振回路３１を単相にしてもよい。また、図６に示すように送電側共振回路２４を１相とする一方、受電側共振回路３１を２相にした非接触給電システム１０にしてもよい。
【００６９】
・上記実施形態において、送電側フィルタ回路２３への入力電圧と受電側フィルタ回路３２からの出力電流が比例するのであれば、送電側フィルタ回路２３、送電側共振回路２４、受電側共振回路３１及び受電側フィルタ回路３２の各回路の構成を任意に変更してもよい。例えば、図７に示すような回路構成の非接触給電システム１１０にしてもよい。図７の送電装置１２０において、送電側フィルタ回路１２３は、入力電圧と出力電圧が比例するトランス特性フィルタ回路である。受電装置１３０において、受電側フィルタ回路１３２は、イミタンス変換器である。送電側共振回路１２４において、送電側共振コイル２４Ｌは、送電側共振コンデンサ２４Ｃに対して直列接続されている。一方、受電側共振回路１３１において、受電側共振コイル３１Ｌは、受電側共振コンデンサ３１Ｃに対して並列接続されている。つまり、一次側直列二次側並列のＳＰ方式となっている。このようにしても、送電側フィルタ回路２３への入力電圧と受電側フィルタ回路３２からの出力電流とを比例させることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…非接触給電システム、２０…送電装置、２２…インバータ回路、２３…送電側フィルタ回路、２４…送電側共振回路、３０…受電装置、３０ａ…出力端子、３１…受電側共振回路、３２…受電側フィルタ回路、３３…整流回路、３４…ダイオード、２４Ｃｕ，２４Ｃｖ，２４Ｃｗ…送電側共振コンデンサ、２４Ｌｕ，２４Ｌｖ，２４Ｌｗ…送電側共振コイル、３１Ｃｕ，３１Ｃｖ，３１Ｃｗ…受電側共振コンデンサ、３１Ｌｕ，３１Ｌｖ，３１Ｌｗ…受電側共振コイル。
【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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