(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インピーダンス調整部によりインピーダンスの調整が可能な送電装置からの電力を非接触で受電する車両であって、
前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部と、
前記受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置の充電動作を制御する制御装置と、
前記受電部と地面との垂直方向の距離を検出する検出部とを備え、
前記制御装置は、前記インピーダンス調整部を調整させる指令を前記送電装置に対して出力可能であり、前記蓄電装置の充電実行中において、前記送電装置と前記受電部との間の電力伝送効率および前記検出部により検出された前記距離に基づいて前記インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電実行中の電力伝送効率に基づいて、前記受電部と前記送電装置との間の水平方向の位置ズレを演算し、演算された前記位置ズレに基づいて前記インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記受電部と前記蓄電装置との間のインピーダンスを調整するための他のインピーダンス調整部をさらに備え、
前記送電装置は、前記蓄電装置を充電するための送電電力として第１の電力、または前記第１の電力よりも低い第２の電力を用いることが可能であり、
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電状態を示す値が所定のしきい値を下回る場合には、前記送電装置から前記第１の電力を出力させ、前記充電状態を示す値が前記しきい値を上回る場合には、前記送電装置から前記第２の電力を出力させ、
前記制御装置は、前記送電装置からの送電電力に応じて前記他のインピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、請求項１または２に記載の車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電に先立って、前記蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を前記送電装置に送電させ、前記低い電力を用いた場合の電力伝送効率および前記距離に基づいて、前記蓄電装置の充電を開始する際の前記インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、請求項１に記載の車両。
【請求項５】
前記制御装置は、前記蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を前記送電装置に送電させながら、前記送電装置と前記受電部との間の電力伝送効率に基づいて前記送電装置への前記受電部の位置合わせを支援し、
前記制御装置は、前記距離に基づいて、前記送電装置に前記低い電力を送電させる際の前記インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、請求項１に記載の車両。
【請求項６】
前記送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±１０％以下である、請求項１に記載の車両。
【請求項７】
前記送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
前記送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１に記載の車両。
【請求項８】
前記送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項１に記載の車両。
【請求項９】
非接触で電力を供給する非接触給電システムであって、
送電装置と、車両とを備え、
前記車両は、
前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部と、
前記受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置の充電動作を制御する制御装置、
前記受電部と地面との垂直方向の距離を検出する検出部とを含み、
前記送電装置は、
電源部と、
前記電源部からの電力を前記受電部に非接触で供給する送電部と、
前記電源部と前記送電部との間に電気的に接続され、前記電源部と前記送電部との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部とを含み、
前記制御装置は、前記インピーダンス調整部を調整させる指令を前記送電装置に対して出力可能であり、前記蓄電装置の充電実行中において、前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率および前記検出部により検出された前記距離に基づいて前記インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、非接触給電システム。
【請求項１０】
インピーダンス調整部によりインピーダンスの調整が可能な送電装置からの電力を非接触で受電する車両であって、
前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部と、
前記受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置の充電動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記インピーダンス調整部を調整させる指令を前記送電装置に対して出力可能であり、前記蓄電装置の充電実行中の電力伝送効率に基づいて、前記受電部と前記送電装置との間の水平方向の位置ズレを演算し、演算された前記位置ズレに基づいて前記インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、車両。
【請求項１１】
インピーダンス調整部によりインピーダンスの調整が可能な送電装置からの電力を非接触で受電する車両であって、
前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部と、
前記受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置の充電動作を制御する制御装置と、
前記受電部と地面との垂直方向の距離を検出する検出部とを備え、
前記制御装置は、前記インピーダンス調整部を調整させる指令を前記送電装置に対して出力可能であり、
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電に先立って、前記蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を前記送電装置に送電させ、前記低い電力を用いた場合の電力伝送効率および前記距離に基づいて、前記蓄電装置の充電を開始する際の前記インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、車両。
【請求項１２】
インピーダンス調整部によりインピーダンスの調整が可能な送電装置からの電力を非接触で受電する車両であって、
前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部と、
前記受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置の充電動作を制御する制御装置と、
前記受電部と地面との垂直方向の距離を検出する検出部とを備え、
前記制御装置は、前記インピーダンス調整部を調整させる指令を前記送電装置に対して出力可能であり、
前記制御装置は、前記蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を前記送電装置に送電させながら、前記送電装置と前記受電部との間の電力伝送効率に基づいて前記送電装置への前記受電部の位置合わせを支援し、
前記制御装置は、前記距離に基づいて、前記送電装置に前記低い電力を送電させる際の前記インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両および非接触給電システムに関し、より特定的には、非接触給電システムにおける電力伝送効率を改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源コードや送電ケーブルを用いない非接触のワイヤレス電力伝送が近年注目されており、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）によって車載の蓄電装置を充電可能な電気自動車やハイブリッド車両等への適用が提案されている。
【０００３】
このような非接触給電システムにおいては、電力伝送効率を向上させるために、送電側と受電側との間のインピーダンスを整合させることが重要となる。
【０００４】
特開２０１２−０３４４９４号公報（特許文献１）は、非接触で電力供給が可能なシステムにおいて、給電装置における電力生成部と電力の給電点との間に設けられるインピーダンス整合部と、受電装置における受電素子と負荷との間に設けられるインピーダンス整合部とが備えられる構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０３４４９４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４２７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
送電装置から非接触で車両に電力を送電する非接触給電システムにおいては、電力伝送効率は、送電装置における送電部と車両における受電部との距離によって変化し得る。この距離の変化としては、送電部と受電部との垂直方向の距離である車高と、送電部と受電部との水平方向の距離である位置ズレがある。
【０００７】
たとえば、送電装置から受電装置（車両）への送電動作が実行されている間に、車両への乗員の乗降や、トランクルームへの荷物を積み降ろしがあった場合には、それによって車高が変化してしまうために、送電部の入力インピーダンスが変動して伝送効率が低下してしまう可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電力伝送効率の低下を防止することが可能な非接触給電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による車両は、インピーダンス調整部によりインピーダンスの調整が可能な送電装置からの電力を非接触で受電する。車両は送電装置からの電力を非接触で受電する受電部と、受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置の充電動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、インピーダンス調整部を調整させる指令を送電装置に対して出力可能であり、蓄電装置の充電実行中において、送電装置と受電部との間の電力伝送効率に応じてインピーダンス調整部のインピーダンスを設定する。
【００１０】
好ましくは、車両は、受電部と地面との垂直方向の距離を検出する検出部をさらに備える。制御装置は、検出部により検出された距離に基づいて、インピーダンス調整部のインピーダンスを設定する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、蓄電装置の充電実行中の電力伝送効率に基づいて、受電部と送電装置との間の水平方向の位置ズレを演算し、演算された位置ズレに基づいてインピーダンス調整部のインピーダンスを設定する。
【００１２】
好ましくは、車両は、受電部と蓄電装置との間のインピーダンスを調整するための他のインピーダンス調整部をさらに備える。送電装置は、蓄電装置を充電するための送電電力として第１の電力、または第１の電力よりも低い第２の電力を用いることが可能である。制御装置は、蓄電装置の充電状態を示す値が所定のしきい値を下回る場合には、送電装置から第１の電力を出力させ、充電状態を示す値がしきい値を上回る場合には、送電装置から第２の電力を出力させる。制御装置は、送電装置からの送電電力に応じて他のインピーダンス調整部のインピーダンスを設定する。
【００１３】
好ましくは、車両は、受電部と地面との垂直方向の距離を検出する検出部をさらに備える。制御装置は、蓄電装置の充電に先立って、蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を送電装置に送電させ、低い電力を用いた場合の電力伝送効率および距離に基づいて、蓄電装置の充電を開始する際のインピーダンス調整部のインピーダンスを設定する。
【００１４】
好ましくは、車両は、受電部と地面との垂直方向の距離を検出する検出部をさらに備える。制御装置は、蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を送電装置に送電させながら、送電装置と受電部との間の電力伝送効率に基づいて送電装置への受電部の位置合わせを支援する。制御装置は、距離に基づいて、送電装置に低い電力を送電させる際のインピーダンス調整部のインピーダンスを設定する。
【００１５】
好ましくは、送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含む。送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±１０％以下である。
【００１６】
好ましくは、送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含む。送電部と受電部との結合係数は０．１以下である。
【００１７】
好ましくは、送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含む。受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。
【００１８】
本発明による非接触給電システムは、送電装置と車両との間で、非接触で電力を供給する。車両は、送電装置からの電力を非接触で受電する受電部と、受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置の充電動作を制御する制御装置とを含む。送電装置は、電源部と、電源部からの電力を受電部に非接触で供給する送電部と、電源部と送電部との間に電気的に接続され、電源部と送電部との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部とを含む。制御装置は、インピーダンス調整部を調整させる指令を送電装置に対して出力可能であり、蓄電装置の充電実行中において、送電部と受電部との間の電力伝送効率に応じてインピーダンス調整部のインピーダンスを設定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、非接触給電システムにおいて、電力伝送効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に従う車両給電システムの全体構成図である。
【図２】図１における整合器の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に従う車両給電システムの他の例の全体構成図である。
【図４】送電装置から車両への電力伝送時の等価回路図である。
【図５】電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。
【図６】送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。
【図７】固有周波数を固定した状態で、エアギャップを変化させたときの電力伝送効率と、送電部に供給される電流の周波数との関係を示すグラフである。
【図８】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図９】電力伝送効率と車高との関係を説明するための図である。
【図１０】電力伝送効率と位置ズレとの関係を説明するための図である。
【図１１】蓄電装置の充電状態と充電電力との関係の一例を説明するための図である。
【図１２】受電側の負荷抵抗の変化に伴う電力伝送効率の変化の一例を説明するための図である。
【図１３】本実施の形態における、送電装置側の整合器のインピーダンスを設定するためのマップの一例を示す図である。
【図１４】本実施の形態において、蓄電装置の充電前において車両ＥＣＵで実行されるインピーダンス調整制御を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本実施の形態において、蓄電装置の充電中において車両ＥＣＵで実行されるインピーダンス調整制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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り返さない。
【００２２】
（非接触給電システムの構成）
図１は、本実施の形態に従う車両給電システム１０の全体構成図である。車両給電システム１０は、車両１００と、送電装置２００とを備える。図１を参照して、送電装置２００は、電源装置２１０と、送電部２２０とを含む。電源装置２１０は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、電源装置２１０は、商用電源４００から電力を受けて高周波の交流電力を発生し、その発生した交流電力を送電部２２０へ供給する。そして、送電部２２０は、送電部２２０の周囲に発生する電磁界を介して、後述する車両１００の受電部１１０へ非接触で電力を出力する。
【００２３】
電源装置２１０は、通信部２３０と、制御装置である送電ＥＣＵ２４０と、電源部２５０と、整合器２６０とをさらに含む。また、送電部２２０は、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２と、電磁誘導コイル２２３とを含む。
【００２４】
電源部２５０は、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＭＯＤによって制御され、商用電源４００などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部２５０は、その変換した高周波電力を、整合器２６０を介して電磁誘導コイル２２３へ供給する。
【００２５】
また、電源部２５０は、図示されない電圧センサ，電流センサによってそれぞれ検出される送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒを送電ＥＣＵ２４０へ出力する。
【００２６】
整合器２６０は、送電部２２０の入力インピーダンスを調整するためのものであり、典型的には、図２のようにリアクトルＬとキャパシタＣとを含んで構成される。なお、整合器２６０の構成は、インピーダンス調整が可能であれば図２に限定されるものではない。
【００２７】
本実施の形態においては、整合器２６０は、リアクトルおよびキャパシタの異なる組合せを有する、複数の図２のような回路を含んでおり、それらが切換えられるように構成される。
【００２８】
電磁誘導コイル２２３は、電磁誘導により共振コイル２２１と磁気的に結合可能である。電磁誘導コイル２２３は、電源部２５０から供給された高周波電力を、電磁誘導によって共振コイル２２１に伝達する。
【００２９】
共振コイル２２１は、電磁誘導コイル２２３から伝達された電力を、車両１００の受電部１１０に含まれる共振コイル１１１へ非接触で電力を転送する。なお、受電部１１０と送電部２２０との間の電力伝送については、図４を用いて後述する。
【００３０】
通信部２３０は、送電装置２００と車両１００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、通信部１６０と情報ＩＮＦＯの授受を行なう。通信部２３０は、車両１００側の通信部１６０から送信される車両情報、ならびに、送電の開始および停止を指示する信号等を受信し、受信したこれらの情報を送電ＥＣＵ２４０へ出力する。また、通信部２３０は、送電ＥＣＵ２４０からの送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒ等の情報を車両１００へ送信する。
【００３１】
送電ＥＣＵ２４０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、電源装置２１０における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００３２】
車両１００は、受電部１１０と、整合器１７０と、整流器１８０と、電圧検出部１８１と、充電リレーＣＨＲ１８５と、蓄電装置１９０と、システムメインリレーＳＭＲ１１５と、パワーコントロールユニットＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、制御装置である車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３００と、通信部１６０と、電圧センサ１９５と、電流センサ１９６とを含む。受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。
【００３３】
また、本実施の形態においては、車両１００として電気自動車を例として説明するが、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行が可能な車両であれば車両１００の構成はこれに限られない。車両１００の他の例としては、エンジンを搭載したハイブリッド車両や、燃料電池を搭載した燃料電池車などが含まれる。
【００３４】
共振コイル１１１は、送電装置２００に含まれる共振コイル２２１から非接触で電力を受電する。
【００３５】
電磁誘導コイル１１３は、電磁誘導により共振コイル１１１と磁気的に結合可能である。この電磁誘導コイル１１３は、共振コイル１１１により受電された電力を電磁誘導により取出し、整合器１７０を介して整流器１８０へ出力する。
【００３６】
整合器１７０は、共振コイル１１１により受電された電力を供給する負荷の入力インピーダンスを調整するためのものであり、送電側の整合器２６０と同様に、たとえば図２で示されるような構成を有する。
【００３７】
整流器１８０は、整合器１７０を介して電磁誘導コイル１１３から受けた交流電力を整流し、その整流された直流電力を蓄電装置１９０に出力する。整流器１８０としては、たとえば、ダイオードブリッジおよび平滑用のキャパシタ（いずれも図示せず）を含む構成とすることができる。整流器１８０として、スイッチング制御を用いて整流を行なう、いわゆるスイッチングレギュレータを用いることも可能である。整流器１８０が受電部１１０に含まれる場合には、発生する電磁場に伴うスイッチング素子の誤動作等を防止するために、ダイオードブリッジのような静止型の整流器とすることがより好ましい。
【００３８】
電圧検出部１８１は、たとえば、直列に接続されたスイッチと電圧センサとを含んで構成され、整流器１８０と蓄電装置１９０とを結ぶ電力線間の電圧ＶＣを検出する。
【００３９】
ＣＨＲ１８５は、整流器１８０と蓄電装置１９０との間に電気的に接続される。ＣＨＲ１８５は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、整流器１８０から蓄電装置１９０への電力の供給と遮断とを切換える。
【００４０】
蓄電装置１９０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１９０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００４１】
蓄電装置１９０は、整流器１８０に接続される。そして、蓄電装置１９０は、受電部１１０で受電されかつ整流器１８０で整流された電力を蓄電する。また、蓄電装置１９０は、ＳＭＲ１１５を介してＰＣＵ１２０とも接続される。蓄電装置１９０は、車両駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０へ供給する。さらに、蓄電装置１９０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１９０の出力は、たとえば２００Ｖ程度である。
【００４２】
蓄電装置１９０には、いずれも図示しないが、蓄電装置１９０の電圧ＶＢおよび入出力される電流ＩＢを検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。これらの検出値は、車両ＥＣＵ３００へ出力される。車両ＥＣＵ３００は、この電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、蓄電装置１９０の充電状態（「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称する。）を演算する。
【００４３】
ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間に電気的に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。
【００４４】
ＰＣＵ１２０は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含む。コンバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣにより制御されて蓄電装置１９０からの電圧を変換する。インバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ１３０を駆動する。
【００４５】
モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００４６】
モータジェネレータ１３０の出力トルクは、動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達される。車両１００は、このトルクを用いて走行する。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１９０の充電電力に変換される。
【００４７】
また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、エンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１９０を充電することも可能である。
【００４８】
通信部１６０は、車両１００と送電装置２００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、送電装置２００の通信部２３０と情報ＩＮＦＯの授受を行なう。通信部１６０から送電装置２００へ出力される情報ＩＮＦＯには、車両ＥＣＵ３００からの車両情報や、送電の開始および停止を指示する信号、ならびに送電装置２００の整合器２６０の切換指令などが含まれる。
【００４９】
車両ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００５０】
車高センサ１５５は、たとえば、車両１００のフロアパネル下面に設けられ、フロアパネルと地面との距離、すなわち受電部１１０と地面との距離を検出し、その検出値ＨＧＴを車両ＥＣＵ３００に出力する。
【００５１】
電圧センサ１９５は、電磁誘導コイル１１３に並列に接続され、受電部１１０で受電された受電電圧Ｖｒｅを検出する。電流センサ１９６は、電磁誘導コイル１１３と整合器１７０とを結ぶ電力線に設けられ、受電電流Ｉｒｅを検出する。受電電圧Ｖｒｅおよび受電電流Ｉｒｅの検出値は、車両ＥＣＵ３００に送信され、電力伝送効率の演算等に用いられる。
【００５２】
また、車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００からの電力を受電しているときの電圧ＶＣに基づいて、受電部１１０と送電部２２０との水平方向の位置ズレ量を検出する。
【００５３】
なお、図１においては、受電部１１０および送電部２２０に、電磁誘導コイル１１３，２２３がそれぞれ設けられる構成を示したが、図３の車両給電システム１０Ａにおける受電部１１０Ａおよび送電部２２０Ａのように電磁誘導コイルが設けられない構成とすることも可能である。この場合には、送電部２２０Ａにおいては共振コイル２２１Ａが電源部２５０に接続され、受電部１１０においては共振コイル１１１Ａが整流器１８０を介して整流器１８０に接続される。
【００５４】
また、車両におけるインピーダンス調整手段として、図３に示されるように、図１における整合器１７０に代えて、整流器１８０により整流された直流電圧の電圧変換を行なう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０Ａが設けられる構成であってもよい。
【００５５】
（電力伝送の原理）
図４は、送電装置２００から車両１００への電力伝送時の等価回路図である。図４を参照して、送電装置２００の送電部２２０は、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２と、電磁誘導コイル２２３とを含む。
【００５６】
電磁誘導コイル２２３は、共振コイル２２１と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル２２１と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル２２３は、電磁誘導により共振コイル２２１と磁気的に結合し、電源装置２１０から供給される高周波電力を電磁誘導により共振コイル２２１へ供給する。
【００５７】
共振コイル２２１は、キャパシタ２２２とともにＬＣ共振回路を形成する。なお、後述するように、車両１００の受電部１１０においてもＬＣ共振回路が形成される。共振コイル２２１およびキャパシタ２２２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数と、受電部１１０のＬＣ共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％以下である。そして、共振コイル２２１は、電磁誘導コイル２２３から電磁誘導により電力を受け、車両１００の受電部１１０へ非接触で送電する。
【００５８】
なお、電磁誘導コイル２２３は、電源装置２１０から共振コイル２２１への給電を容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル２２３を設けずに共振コイル２２１に電源装置２１０を直接接続してもよい。また、キャパシタ２２２は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル２２１の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ２２２を設けない構成としてもよい。
【００５９】
車両１００の受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。共振コイル１１１は、キャパシタ１１２とともにＬＣ共振回路を形成する。上述のように、共振コイル１１１およびキャパシタ１１２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数と、送電装置２００の送電部２２０における、共振コイル２２１およびキャパシタ２２２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％である。そして、共振コイル１１１は、送電装置２００の送電部２２０から非接触で受電する。
【００６０】
電磁誘導コイル１１３は、共振コイル１１１と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル１１１と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル１１３は、電磁誘導により共振コイル１１１と磁気的に結合し、共振コイル１１１によって受電された電力を電磁誘導により取出して電気負荷装置１１８へ出力する。なお、電気負荷装置１１８は、受電部１１０によって受電された電力を利用する電気機器であり、具体的には、整流器１８０（図２）以降の電気機器を包括的に表わしたものである。
【００６１】
なお、電磁誘導コイル１１３は、共振コイル１１１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、電磁誘導コイル１１３を設けずに共振コイル１１１に整流器１８０を直接接続してもよい。また、キャパシタ１１２は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル１１１の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ１１２を設けない構成としてもよい。
【００６２】
送電装置２００において、電源装置２１０から電磁誘導コイル２２３へ高周波の交流電力が供給され、電磁誘導コイル２２３を用いて共振コイル２２１へ電力が供給される。そうすると、共振コイル２２１と車両１００の共振コイル１１１との間に形成される磁界を通じて共振コイル２２１から共振コイル１１１へエネルギ（電力）が移動する。共振コイル１１１へ移動したエネルギ（電力）は、電磁誘導コイル１１３を用いて取出され、車両１００の電気負荷装置１１８へ伝送される。
【００６３】
上述のように、この電力伝送システムにおいては、送電装置２００の送電部２２０の固有周波数と、車両１００の受電部１１０の固有周波数との差は、送電部２２０の固有周波数または受電部１１０の固有周波数の±１０％以下である。このような範囲に送電部２２０および受電部１１０の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができる。一方、上記の固有周波数の差が±１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％よりも小さくなり、電力伝送時間が長くなるなどの弊害が生じる可能性がある。
【００６４】
なお、送電部２２０（受電部１１０）の固有周波数とは、送電部２２０（受電部１１０）を構成する電気回路（共振回路）が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、送電部２２０（受電部１１０）を構成する電気回路（共振回路）において、制動力または電気抵抗を実質的に零としたときの固有周波数は、送電部２２０（受電部１１０）の共振周波数とも呼ばれる。
【００６５】
図５および図６を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図５は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。また、図６は、送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。
【００６６】
図５を参照して、電力伝送システム８９は、送電部９０と、受電部９１とを備える。送電部９０は、第１コイル９２と、第２コイル９３とを含む。第２コイル９３は、共振コイル９４と、共振コイル９４に設けられたキャパシタ９５とを含む。受電部９１は、第３コイル９６と、第４コイル９７とを備える。第３コイル９６は、共振コイル９９とこの共振コイル９９に接続されたキャパシタ９８とを含む。
【００６７】
共振コイル９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。また、共振コイル９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、第２コイル９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、第３コイル９６の固有周波数ｆ２は下記の式（２）によって示される。
【００６８】
ｆ１＝１／｛２π（Ｌｔ×Ｃ１）1/2｝  …  （１）
ｆ２＝１／｛２π（Ｌｒ×Ｃ２）1/2｝  …  （２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図６に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル９４および共振コイル９９の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第２コイル９３に供給される電流の周波数は一定である。
【００６９】
図６に示すグラフのうち、横軸は固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は一定周波数の電流における電力伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記の式（３）によって示される。
【００７０】
（固有周波数のズレ）＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×１００（％）  …  （３）
図６から明らかなように、固有周波数のズレ（％）が０％の場合には、電力伝送効率は１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は４０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は１０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は５％程度となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、第３コイル９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が第３コイル９６の固有周波数の５％以下となるように第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。
【００７１】
再び図４を参照して、送電装置２００の送電部２２０および車両１００の受電部１１０は、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、非接触で電力を授受する。送電部２２０と受電部１１０との結合係数κは０．１以下が好ましく、送電部２２０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２２０から受電部１１０へ電力が伝送される。
【００７２】
ここで、送電部２２０の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と送電部２２０に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数との関係について説明する。送電部２２０から受電部１１０に電力を伝送するときの電力伝送効率は、送電部２２０および受電部１１０間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部２２０および受電部１１０の固有周波数（共振周波数）をｆ０とし、送電部２２０に供給される電流の周波数をｆ３とし、送電部２２０および受電部１１０の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。
【００７３】
図７は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。図７を参照して、横軸は、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、送電部２２０に供給される電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
【００７４】
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような手法が考えられる。第１の手法としては、エアギャップＡＧにあわせて、送電部２２０に供給される電流の周波数を一定として、キャパシタ２２２やキャパシタ１１２のキャパシタンスを変化させることで、送電部２２０と受電部１１０との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、送電部２２０に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ２２２およびキャパシタ１１２のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、送電部２２０および受電部１１０に流れる電流の周波数は一定である。
【００７５】
また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、送電部２２０に供給される電流の周波数を調整する手法である。たとえば、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、周波数ｆ４またはｆ５の電流を送電部２２０に供給する。周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数ｆ６の電流を送電部２２０に供給する。この場合においては、エアギャップＡＧの大きさに合わせて送電部２２０および受電部１１０に流れる電流の周波数を変化させることになる。
【００７６】
第１の手法では、送電部２２０を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、送電部２２０を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が送電部２２０に供給される。送電部２２０に特定の周波数の電流が流れることで、送電部２２０の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部１１０は、受電部１１０と送電部２２０との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部２２０から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、送電部２２０に供給される電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、送電部２２０および受電部１１０の水平方向のズレ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、送電部２２０に供給される電流の周波数を調整する場合がある。
【００７７】
なお、上記の説明では、共振コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共振コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、送電部２２０に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が送電部２２０の周囲に形成される。そして、この電界を通して、送電部２２０と受電部１１０との間で電力伝送が行なわれる。
【００７８】
この電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。
【００７９】
図８は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図８を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／２πと表わすことができる。
【００８０】
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、この実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギ（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部２２０および受電部１１０（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部２２０から他方の受電部１１０へエネルギ（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギを伝播しないので、遠方までエネルギを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギ（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギ損失で送電することができる。
【００８１】
このように、この電力伝送システムにおいては、送電部２２０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２２０と受電部１１０との間で非接触によって電力が伝送される。そして、送電部２２０と受電部１１０との間の結合係数（κ）は、たとえば、０．３以下程度であり、好ましくは、０．１以下である。当然のことながら、結合係数（κ）を０．１〜０．３程度の範囲も採用することができる。結合係数（κ）は、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。
【００８２】
なお、電力伝送における、上記のような送電部２２０と受電部１１０との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」、「電界（電場）共振結合」等という。「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
【００８３】
送電部２２０と受電部１１０とが上記のようにコイルによって形成される場合には、送電部２２０と受電部１１０とは、主に磁界（磁場）によって結合し、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」が形成される。なお、送電部２２０と受電部１１０とに、たとえば、メアンダライン等のアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部２２０と受電部１１０とは、主に電界（電場）によって結合し、「電界（電場）共鳴結合」が形成される。
【００８４】
（インピーダンス調整制御）
上述のような非接触給電システムにおいては、送電装置の送電部と受電装置の受電部との位置関係によって送電部と受電部との間のインピーダンスが変化し、電力伝送効率が変化し得る。特に、上記のように受電装置が車両である場合には、設計上の理想的な位置に車両を駐車することは困難である。車両側の受電部が車両の底面（フロアパネル）に配置されている場合には、車両に乗っている乗員や積載されている荷物の量などによって、車両底面と地面との間の距離（以下、本明細書においては「車高」とも称する。）が変化し得る。
【００８５】
また、受電側において、電力給電中に負荷のインピーダンスが変化することによって、送電側から受電側を見た場合のインピーダンスが変化し、電力伝送効率が変化する場合がある。
【００８６】
このような、送電部と受電部とのインピーダンス変化を補償するために、図１のように送電側および／または受電側に整合器のようなインピーダンス調整機構を設けて電力伝送効率の低下を抑制する手法が知られている。そして、このインピーダンス調整機構を適切に利用することで、電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００８７】
本実施の形態においては、特に、車高の変動に応じたインピーダンス調整制御について説明する。
【００８８】
図９は、電力伝送効率と車高との関係を説明するための図である。図９においては、横軸に車高が示され、縦軸に電力伝送効率が示される。
【００８９】
図９を参照して、送電部から受電部へ伝送可能な電力は、一般的に送電部と受電部との間の距離に依存する。そのため、給電システムにおけるインピーダンスを最適に調整した場合の最大伝送効率Ｗ１０は、図９中の破線Ｗ１０のように、車高が高くなるにつれて徐々に低下する。
【００９０】
この最大伝送効率は、整合器によりインピーダンスが連続的にかつ広範囲に調整可能である場合に達成可能である。一方、図２で示したような特定のインダクタンスおよびキャパシタンスを有する整合器の場合には、インダクタンスおよびキャパシタンスの組合せによって、たとえば図９中の破線Ｗ１１〜Ｗ１３のように、特定の車高においては最大伝送効率を達成できるが、他の車高における伝送効率は最大伝送効率よりも低下する。
【００９１】
最大伝送効率を達成できるような、連続的にかつ広範囲にインピーダンスの調整が可能な整合器は、サイズも大きくなり、かつコストも高くなり得る。そのため、実際的には、各々が異なった特定のインダクタンスおよびキャパシタンスを有する複数の整合器、あるいは異なった調整範囲を有する複数の可変整合器を切換える手法が採用される。
【００９２】
すなわち、図９に示されるように、たとえば破線Ｗ１１〜Ｗ１３の特性を有する３つの整合器を用いる場合には、各車高に対して最も伝送効率が高くなる整合器が選択される。より具体的には、車高がＨ１よりも低い場合には破線Ｗ１１となる整合器が選択され、車高がＨ１からＨ２までの間の場合には破線Ｗ１２となる整合器が選択され、車高がＨ２よりも高い場合には破線Ｗ１３となる整合器が選択される。このようにすることによって、結果として、電力伝送効率は実線Ｗ１４のようになる。
【００９３】
図１０は、電力伝送効率と、送電部および受電部の間の水平方向のコイルギャップ（位置ズレ）との関係を説明するための図である。図１０の横軸には、たとえば車両の進行方向のような特定の方向についての送電部と受電部との位置ズレが示され、縦軸には電力伝送効率が示される。
【００９４】
図１０を参照して、上述のように送電部から受電部へ伝送可能な電力は送電部と受電部との間の距離に依存するので、位置ズレに関しても、位置ズレ量が大きくなるにつれて最大伝送効率は破線Ｗ２０のように減少する。
【００９５】
位置ズレがない状態において整合器を適切に調整した場合には、図１０中の実線Ｗ２１のように、位置ズレ量がゼロのときに伝送効率が最大となる単峰性の特性が得られる。この場合には、位置ズレ量が大きくなると急激に伝送効率が低下する。一方で、異なる整合器を用いた場合には、特定の位置ズレにおいて電力伝送効率が最大となる双峰性の特性を有する場合がある（図１０中の破線Ｗ２２，Ｗ２３）。
【００９６】
そのため、位置ズレが検出された場合には、選択可能な整合器の中で、当該位置ズレ量において伝送効率が最も大きくなるような双峰性の特性を有する整合器が採用される。
【００９７】
図１１は、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）と充電電力との関係の一例を示したものである。図１１に示される例においては、時刻ｔ１において充電が開始されると、ＳＯＣが低い状態においては、比較的大きな充電電力Ｐ２によって充電が行なわれる。そして、満充電状態を表わすＳ２よりも少し低いＳ１にＳＯＣが到達すると（図１１中の時刻ｔ２）、充電電力がＰ２からＰ１（Ｐ２＞Ｐ１）に低下される。これによって、ＳＯＣがＳ１からＳ２になるまでの期間（図１１中の時刻ｔ２〜ｔ３）は、低い充電電力によりＳＯＣが緩やかに増加する。
【００９８】
上述のように蓄電装置のＳＯＣは、蓄電装置に設けられた電流センサおよび電圧センサの検出値に基づいて演算される。そして、蓄電装置への充電は、大きな充電電力で実行するほうが充電時間を短くすることができる。しかしながら、大きな充電電力による充電の場合、蓄電装置の内部抵抗によって蓄電装置に加わる電圧が高くなるので、蓄電装置の劣化や損傷を招くおそれがある。したがって、図１１のように、満充電に近い状態では充電電力を低下させて緩やかに充電を行なうことで、蓄電装置の過電圧を抑制することができる。また、正確なＳＯＣを把握することもできるので、満充電状態の判定を正確に行なうこともできる。なお、充電電力の調整においては、電圧を変化させる場合、および、電流を変化させる場合がある。
【００９９】
非接触による電力伝送においては、上述のように、送電側と受電側とのインピーダンスのマッチング状態が電力伝送効率に影響を与える。そのため、充電動作が進行するにつれて負荷側のインピーダンスが変化すると、それに伴って電力伝送効率が徐々に低下してしまう可能性がある。特に、図１１で示したような充電電力の切換えが行なわれる場合には、充電電力の変更前後において、送電側から見た受電側のインピーダンスが変化するため、電力伝送効率に影響を与え得る。
【０１００】
図１２は、受電側の負荷抵抗の変化に伴う電力伝送効率の変化の一例を示した図である。図１２においては、横軸には蓄電装置の負荷抵抗（インピーダンス）が示され、縦軸には電力伝送効率が示される。なお、理解を容易にするために、図１２では、ＳＯＣは一定の状態としており、したがって、負荷抵抗の変化は充電電力の変化によるものである。
【０１０１】
一般的に、充電電力が大きい場合（図１２中の充電電力Ｐ２）は、充電電力が小さい場合（図１２中の充電電力Ｐ１）に比べて受電側の負荷抵抗が小さくなる。そして、設計時において車両側の整合器によりインピーダンスを充電電力Ｐ２の状態でマッチングさせた場合、図１２の破線Ｗ３０のように、充電電力をＰ１に低下させたときには電力伝送効率が低下する。逆に、設計時において充電電力Ｐ１の状態で車両側の整合器によりインピーダンスをマッチングさせた場合には、図１２の実線Ｗ３１のように、充電電力Ｐ２における電力伝送効率が低下する。
【０１０２】
したがって、図１１で示したように充電動作において充電電力が切換えられる場合には、充電電力の変化に応じて車両側の整合器を適切に切換えることによって、電力伝送効率の低下を防止することができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、車高および位置ズレに起因するインピーダンス変化を送電装置２００側の整合器２６０で調整し、充電中の負荷変化に起因するインピーダンス変化を車両１００側の整合器１７０で調整する構成を例として説明したが、送電装置２００または車両１００のいずれかの整合器のみで調整することも可能である。しかしながら、車高および位置ズレに起因するインピーダンス変化は、充電中の負荷変化に起因するインピーダンス変化に比べて相対的に大きいため、車高および位置ズレに起因するインピーダンス変化に対応する整合器については、広い調整は範囲が必要とされる。一方、充電中の負荷変化に起因するインピーダンス変化に対応する整合器については、微調整ができることが必要とされる。
【０１０４】
そのため、送電装置２００側または車両１００側のいずれか一方のみの整合器で、双方のインピーダンス変化に対応させようとすると、微調整可能能力と広い調整範囲とを有することが必要であるため、整合器が大型化したり、コストアップとなったりするおそれがある。そのため、機器の小型化およびコストアップの抑制の観点から、上述のように、送電装置と車両との相対位置に起因するインピーダンス変化と、充電中の負荷変動に起因するインピーダンス変化とを個別の整合器で調整する構成とすることがより好ましい。
【０１０５】
図１３は、送電装置２００における整合器２６０のリアクトルのインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスの組合せのマップの一例を示す。
【０１０６】
図１３のマップの例においては、車高および位置ズレの区分に対応して、９種類の異なるインダクタンスおよびキャパシタンスの組合せが設定される。たとえば、車高センサ１５５によって検出された車高がＨ２であり、かつ、電圧検出部１８１からの電圧ＶＣに基づいて検出された位置ズレ量がＧ１である場合には、インダクタンスおよびキャパシタンスの組合せが（Ｌ，Ｃ）＝（Ｌ１２，Ｃ１２）となるような整合器が選択される。
【０１０７】
なお、図１３のマップは一例であり、区分の数や、インダクタンスおよびキャパシタンスの組合せについては、コストや装置サイズ等を勘案して適宜選択される。
【０１０８】
図１４および図１５は、車両ＥＣＵ３００において実行されるインピーダンス調整制御処理を説明するためのフローチャートである、図１４は、車両１００の蓄電装置１９０への充電が開始される前における制御を示したものであり、より詳細には送電部２２０に対して車両１００を位置合わせして停車させる場合における制御についてのものである。一方、図１５は、蓄電装置１９０の充電を開始した後の制御を示したものである。
【０１０９】
なお、図１４および図１５に示されるフローチャート中の各ステップについては、車両ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【０１１０】
まず、図１および図１４を参照して、車両ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、送電部２２０が設置された駐車エリアへの駐車動作が開始されたか否かを判定する。
【０１１１】
駐車動作が開始されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、以降の処理は不要であるため、車両ＥＣＵ３００は処理を終了する。
【０１１２】
駐車動作が開始されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められて、車両ＥＣＵ３００は、車高センサ１５５からの検出値に基づいて車高を検出する。そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、検出された車高に基づいて、図１３で示したようなマップを用いて整合器２６０のインダクタンスとキャパシタンスの組合せを決定する。そして、車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００へ整合器２６０の切換指令を出力する。図１４には示されていないが、車両ＥＣＵ３００からの整合器切換指令に応答して、送電ＥＣＵ２４０は整合器２６０を調整する。
【０１１３】
そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、受電部１１０と送電部２２０との位置合わせおよび位置ズレを検出するために、本格的に蓄電装置１９０の充電を行なう場合の電力よりも低い電力を用いた送電（以下、「テスト送電」とも称する。）を送電装置２００に行なわせるための指令を送電装置２００に出力する。なお、図１４には示されていないが、送電ＥＣＵ２４０は、このテスト送電の開始指令に応答してテスト送電を実行する。
【０１１４】
その後、駐車動作が継続している間、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、電圧検出部１８１からの電圧ＶＣが所定のしきい値ＶＣ１を上回ったか否か、すなわち、受電部１１０と送電部２２０との水平方向の位置ズレが所定以下になったか否かを判定する。なおＳ１３０における判定は、電圧ＶＣに代えて、電力伝送効率が所定のしきい値α１を上回ったか否かを判定するようにしてもよい。
【０１１５】
受電部１１０と送電部２２０との水平方向の位置ズレが所定以下になっていない場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、処理がＳ１４０に戻されて、ユーザによる駐車動作が継続される。
【０１１６】
受電部１１０と送電部２２０との水平方向の位置ズレが所定以下になった場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５０に進められて、車両ＥＣＵ３００は、ユーザへ車両を停止させる旨の通知を行なう。このように、車両ＥＣＵ３００は、ユーザの駐車動作における送電部２２０と受電部１１０との位置合わせの支援を行なう。
【０１１７】
そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０にて、駐車動作が完了したか否かを判定する。この駐車動作の完了の判定については、たとえば、シフトレンジが駐車位置（Ｐシフト）に設定されたこと、サイドブレーキが操作されたこと、イグニッションスイッチがオフに操作されたことなどに基づいて実行される。
【０１１８】
駐車動作が完了していない場合（Ｓ１６０にてＮＯ）は、処理がＳ１６０に戻されて、車両ＥＣＵ３００は、駐車動作完了の判定を継続する。
【０１１９】
駐車動作が完了した場合（Ｓ１６０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１７０に進められて、車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００に対して、テスト送電の停止指令を出力する。これに応答して、送電ＥＣＵ２４０はテスト送電を停止する。
【０１２０】
そして、車両ＥＣＵ３００は、現在選択された送電装置２００側の整合器２６０の設定と、駐車完了時における電力伝送効率とから、図１０に示されるようなマップを用いて、送電部２２０と受電部１１０との間の水平方向の位置ズレ（コイルギャップ）を演算する。さらに、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１９０にて、演算により求めた位置ズレと車高センサ１５５からの車高とから、図１３に示されるようなマップを用いて整合器２６０におけるインダクタンスとキャパシタンスの組合せを決定し、送電装置２００へ整合器２６０の切換指令を出力する。これに対応して、送電ＥＣＵ２４０は、整合器２６０を調整する。
【０１２１】
その後、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ２００にて、図１１で示したように蓄電装置１９０のＳＯＣから送電電力を決定し、その送電電力に対応して車両１００側の整合器１７０を調整する。そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ２１０にて、Ｓ２００で決定した送電電力を用いて、蓄電装置１９０を充電するための送電を開始する指令を送電装置２００に出力する。送電ＥＣＵ２４０は、この指令に応答して、設定された送電電力で送電動作を開始し、車両１００においては、受電された電力により蓄電装置１９０の充電が開始される。
【０１２２】
次に、図１５を用いて、充電中のインピーダンス調整制御について説明する。車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３００にて、現在充電動作が実行中であるか否かを判定する。
【０１２３】
充電動作が実行中でない場合（Ｓ３００にてＮＯ）は、以降の処理の実行は不要であるので、車両ＥＣＵ３００は処理を終了する。
【０１２４】
充電動作が実行中である場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）は、処理がＳ３１０に進められて、車両ＥＣＵ３００は、蓄電装置１９０が満充電であるか否か、すなわちＳＯＣが満充電を示すしきい値Ｓ２を上回っているか否か（ＳＯＣ＞Ｓ２）を判定する。
【０１２５】
蓄電装置１９０が満充電になっていない場合（Ｓ３１０にてＮＯ）は、処理がＳ３２０に進められて、車両ＥＣＵ３００は、ＳＯＣが送電電力を低下するためのしきい値Ｓ１を上回っているか否か（Ｓ１＜ＳＯＣ≦Ｓ２）を判定する。
【０１２６】
ＳＯＣがしきい値Ｓ１を上回っている場合（Ｓ３２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ３２１に進められ、車両ＥＣＵ３００は、送電電力をＰ２からＰ１に低下させるための切換指令を送電装置２００へ出力する。送電ＥＣＵ２４０は、この切換指令に応答して送電電力を切換える。
【０１２７】
そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３２２にて、車両１００側の整合器１７０により、低下された送電電力に対応したインピーダンスに調整する。その後、処理がＳ３１０に戻されて、車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００からの受電した電力を用いた蓄電装置１９０の充電を継続する。
【０１２８】
一方、ＳＯＣがしきい値Ｓ１以下の場合（Ｓ３２０にてＮＯ）は、処理がＳ３３０に進められて、受電中の電力伝送効率が所定のしきい値α２よりも低下したか否かを判定する。
【０１２９】
電力伝送効率がしきい値α２以上の場合（Ｓ３３０にてＮＯ）は、処理がＳ３１０に戻されて、充電動作が継続される。
【０１３０】
電力伝送効率がしきい値α２を下回っている場合（Ｓ３３０にてＹＥＳ）は、車両ＥＣＵ３００は、充電動作の実行中に、たとえば、乗員の乗降や荷物の積み降ろしによって車高が変化したり、停車位置が何らかの理由によって当初の位置からずれてしまった可能性があると判断する。
【０１３１】
そのため、車両ＥＣＵ３００は、インピーダンスを再調整するために、処理をＳ３４０に進めて、送電装置２００に対して、一時的に送電を停止する指令を出力する。そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３３０で算出した電力伝送効率を図１０のようなマップと比較して、受電部１１０と送電部２２０との間の位置ズレを演算するとともに（Ｓ３５０）、車高センサ１５５からの信号に基づいて車高を検出する（Ｓ３６０）。
【０１３２】
車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３５０，Ｓ３６０で取得したこれらの情報と図１３に示したマップとを用いて送電装置２００側の整合器２６０のインダクタンスとキャパシタンスの組合せを決定し、整合器２６０の切換指令を送電装置２００へ出力する。そして、Ｓ３７０にて、車両ＥＣＵ３００は、送電開始指令を送電装置２００へ出力して、送電装置２００からの送電を再開する。その後、処理がＳ３１０に戻されて、充電動作が継続される。
【０１３３】
一方、蓄電装置１９０が満充電となった場合（Ｓ３１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ３９０に進められ、充電動作を終了するために、車両ＥＣＵ３００は送電装置２００に対して送電停止指令を出力する。送電装置２００は、この送電停止指令に応答して、送電動作を停止する。
【０１３４】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、非接触給電システムにおいて、電力伝送効率の低下を抑制することができる。特に、充電動作中の乗員の乗降などによる車高変化や位置ズレの変化に起因して電力伝送効率が低下する場合に、送電装置側の整合器を車両から調整可能とすることによって、送電装置側の整合器と車両側の整合器の調整範囲を区分することができ、車両側の整合器の小型化およびコストアップの抑制を図ることができる。
【０１３５】
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説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許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】
【０１３６】
１０，１０Ａ  車両給電システム，８９  電力伝送システム，９０，２２０，２２０Ａ  送電部、９１，１１０，１１０Ａ  受電部、９２，９３，９６，９７  コイル、９４，９９，１１１，１１１Ａ，２２１，２２１Ａ  共振コイル、９５，９８，１１２，２２２，Ｃ  キャパシタ、１００  車両、１１３，２２３  電磁誘導コイル、１１５  ＳＭＲ、１１８  電気負荷装置、１２０  ＰＣＵ、１３０  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギヤ、１５０  駆動輪、１５５  車高センサ、１６０，２３０  通信部、１７０，２６０  整合器、１７０Ａ  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８０  整流器、１８１  電圧検出部、１８５  ＣＨＲ、１９０  蓄電装置、１９５  電圧センサ、１９６  電流センサ、２００  送電装置、２１０  電源装置、２４０  送電ＥＣＵ、２５０  電源部、３００  車両ＥＣＵ、４００  商用電源、Ｌ  リアクトル。
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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