(57)【要約】【課題】所望の電力値の交流電力を得つつ、配線の誘導成分に起因する伝送効率の低下を抑制することができる送電機器及びその送電機器を備えた非接触電力伝送装置を提供すること。【解決手段】非接触電力伝送装置１０は、地上に設けられた地上側機器１１を備えている。地上側機器１１には、高周波電力を出力する高周波電源１２と、高周波電源１２から出力された高周波電力が入力される送電器１３とが設けられている。ここで、高周波電源１２と送電器１３との間には、入力側のインピーダンスＺ１を、出力側のインピーダンスＺ２よりも低くするインピーダンス変換器１５が設けられている。そして、高周波電源１２とインピーダンス変換器１５とを接続する配線ＥＬ０上には、当該配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０が小さくなるようにキャパシタンスが設定された調整コンデンサ４１が設けられている。【選択図】図１
2014121113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を出力する交流電源と、
前記交流電力が入力される１次側コイルと、
を備え、２次側コイルを有する受電機器に対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、
前記交流電源と前記１次側コイルとの間に設けられ、入力側のインピーダンスを出力側のインピーダンスよりも低くするインピーダンス変換部と、
前記インピーダンス変換部と前記交流電源とを接続する配線上に設けられ、前記配線の誘導成分が小さくなるようにキャパシタンスが設定された調整部と、
を備えていることを特徴とする送電機器。
【請求項２】
前記調整部のキャパシタンスは、前記配線の長さに応じて可変であることを特徴とする請求項１に記載の送電機器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の送電機器と、
前記受電機器と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電機器及び非接触電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば磁場共鳴を用いたものが知られている。例えば特許文献１の非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源から交流電力が入力される１次側コイルとを有する送電機器を備えている。また、非接触電力伝送装置は、１次側コイルと磁場共鳴可能な２次側コイルを有する受電機器を備えている。そして、１次側コイルと２次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に交流電力が伝送され、その交流電力は受電機器に設けられた負荷に入力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば各コイル間の伝送効率を高めることを考えると、交流電源から１次側コイル側を見たインピーダンス、すなわち交流電源の出力端から負荷までのインピーダンスが高くなる可能性が高くなる。交流電源の出力端から負荷までのインピーダンスが高い場合、交流電源から出力される交流電力の電力値が低下し、所望の電力値の交流電力を得ることができない場合が生じ得る。
【０００５】
これに対して、例えば交流電源と１次側コイルとの間にインピーダンス変換部を設け、交流電源の出力端から負荷までのインピーダンスを低くすることが考えられる。しかしながら、交流電源の出力端から負荷までのインピーダンスを低くした場合、交流電源とインピーダンス変換部とを接続する配線の誘導成分が無視できない事態が生じ得る。すると、力率が低下し、伝送効率の低下が低下し得る。
【０００６】
なお、上述した事情は、磁場共鳴によって電力伝送を行う構成に限られず、電磁誘導によって電力伝送を行う構成についても同様である。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、所望の電力値の交流電力を得つつ、配線の誘導成分に起因する伝送効率の低下を抑制することができる送電機器及びその送電機器を備えた非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、交流電力を出力する交流電源と、前記交流電力が入力される１次側コイルと、を備え、２次側コイルを有する受電機器に対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、前記交流電源と前記１次側コイルとの間に設けられ、入力側のインピーダンスを出力側のインピーダンスよりも低くするインピーダンス変換部と、前記インピーダンス変換部と前記交流電源とを接続する配線上に設けられ、前記配線の誘導成分が小さくなるようにキャパシタンスが設定された調整部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
かかる発明によれば、インピーダンス変換部と交流電源とを接続する配線の誘導成分が小さくなるようにキャパシタンスが設定された調整部が設けられているため、上記配線の誘導成分による力率低下を抑制することができる。これにより、インピーダンス変換部によって交流電源から１次側コイル側を見たインピーダンスを低くすることを通じて、交流電源から出力される交流電力の電力値を高めつつ、上記インピーダンスを低くすることに起因して顕著となり易い配線の誘導成分による伝送効率の低下を抑制することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記調整部のキャパシタンスは、前記配線の長さに応じて可変であることを特徴とする。かかる発明によれば、配線の長さに応じて、調整部のキャパシタンスが可変となっているため、配線の長さが異なることに起因する誘導成分の変動に伴う力率の低下を抑制することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、非接触電力伝送装置において、請求項１又は請求項２に記載の送電機器と、前記受電機器と、を備えていることを特徴とする。かかる発明によれば、交流電源から１次側コイル側を見たインピーダンスを低くすることができるとともに、それを実現するためのインピーダンス変換部によって生じる不都合である配線の誘導成分に起因する伝送効率の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
所望の電力値の交流電力を得つつ、配線の誘導成分に起因する伝送効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の非接触電力伝送装置の電気的構成を示す回路図。
【図２】第２実施形態の非接触電力伝送装置の電気的構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明に係る非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）について説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、地上に設けられた地上側機器１１と、車両に搭載された車両側機器２１とを備えている。車両側機器２１が送電機器（１次側機器）に対応し、車両側機器２１が受電機器（２次側機器）に対応する。
【００１４】
地上側機器１１は、所定の周波数の高周波電力（交流電力）を出力可能な高周波電源１２（交流電源）を備えている。高周波電源１２は、系統電力を用いて高周波電力を出力可能に構成されており、詳細には系統電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１２ａと、その直流電力を高周波電力に変換するＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂとを備えている。
【００１５】
高周波電源１２から出力された高周波電力は、非接触で車両側機器２１に伝送され、車両側機器２１に設けられた負荷２２に入力される。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１及び車両側機器２１間の電力伝送を行うものとして、地上側機器１１に設けられた送電器１３と、車両側機器２１に設けられた受電器２３とを備えている。
【００１６】
高周波電源１２は、地上側機器１１に設けられた電源ユニットＵ１に搭載されている。送電器１３は、地上側機器１１に設けられた送電ユニットＵ２に搭載されている。電源ユニットＵ１と送電ユニットＵ２とは、ユニット間配線３０を介して、電気的に接続されている。詳細には、電源ユニットＵ１内には、高周波電源１２（詳細にはＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂ）の出力端と、ユニット間配線３０とを接続する電源ユニット内配線３１が設けられている。そして、送電ユニットＵ２内には、送電器１３の入力端とユニット間配線３０とを接続する送電ユニット内配線３２とが設けられている。高周波電源１２から出力された高周波電力は、電源ユニット内配線３１→ユニット間配線３０→送電ユニット内配線３２を介して、送電器１３に入力される。
【００１７】
送電器１３及び受電器２３は磁場共鳴可能に構成されている。具体的には、送電器１３は、並列に接続された１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路で構成されている。受電器２３は、並列に接続された２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路で構成されている。両者の共振周波数は同一である。
【００１８】
かかる構成によれば、高周波電源１２から高周波電力が送電器１３（１次側コイル１３ａ）に入力された場合、送電器１３と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴する。これにより、受電器２３は送電器１３のエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器２３は、送電器１３から高周波電力を受電する。
【００１９】
受電器２３にて受電された高周波電力が入力される負荷２２には、例えば上記高周波電力を直流電力に整流する整流器と、その直流電力が入力される車両用バッテリ（蓄電装置）が含まれている。受電器２３にて受電された高周波電力は、車両用バッテリの充電に用いられる。
【００２０】
地上側機器１１には、高周波電源１２等の地上側機器１１の制御を行う電源側コントローラ１４が設けられている。また、車両側機器２１には、電源側コントローラ１４と無線通信が可能に構成された車両側コントローラ２４が設けられている。非接触電力伝送装置１０は、各コントローラ１４，２４間での情報のやり取りを通じて、電力伝送の開始又は終了等を行う。
【００２１】
地上側機器１１には、入力側（高周波電源１２に接続される側）のインピーダンスＺ１を、出力側（送電器１３に接続される側）のインピーダンスＺ２よりも低くするインピーダンス変換器１５（インピーダンス変換部）が設けられている。インピーダンス変換器１５は、例えばインダクタ１５ａ及びキャパシタ１５ｂを有するＬ型のＬＣ回路で構成されている。
【００２２】
インピーダンス変換器１５は、高周波電源１２と送電器１３との間に設けられている。詳細には、インピーダンス変換器１５は、送電ユニットＵ２に搭載されており、送電ユニット内配線３２上に設けられている。この場合、送電ユニット内配線３２は、ユニット間配線３０とインピーダンス変換器１５の入力端とを接続する入力側配線３２ａと、インピーダンス変換器１５の出力端と送電器１３とを接続する出力側配線３２ｂと、に区分される。
【００２３】
インピーダンス変換器１５は、インピーダンス変換器１５における入力側のインピーダンスＺ１、詳細にはインピーダンス変換器１５の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺ１を調整することにより、所望の電力値（予め定められた特定電力値）の高周波電力が得られるようにする。
【００２４】
なお、「所望の電力値の高周波電力が得られる」とは、インピーダンス変換器１５以降（送電器１３から負荷２２までの全体負荷）に対して所望の電力値の高周波電力が入力されることであり、換言すれば、高周波電源１２から所望の電力値の高周波電力が出力されることである。
【００２５】
詳述すると、例えば送電器１３及び受電器２３の共振周波数や、各コイル１３ａ，２３ａの形状等の仕様によっては、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが高くなる場合がある。また、例えば送電器１３及び受電器２３間の伝送効率を高めることを考えると、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが高くなる場合がある。高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが高くなると、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値が低下し、所望の電力値の高周波電力を得ることができない場合が生じ得る。
【００２６】
これに対して、インピーダンス変換器１５は、入力側のインピーダンスＺ１を、出力側のインピーダンスＺ２よりも低くする。これにより、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンス（高周波電源１２から１次側コイル１３ａ側を見た場合のインピーダンス）が低くなるため、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値を高くすることができる。その結果、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２が高い状況であっても、所望の電力値の高周波電力を得ることができる。
【００２７】
なお、所望の電力値とは、例えば各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が予め定められた基準位置にある状況において車両用バッテリに対して充電に適した電力値の直流電力が入力されるのに要する電力値である。また、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２は、例えば相対的に伝送効率が高くなる値に設定されている。この場合、インピーダンス変換器１５の定数（変換比）は、上記電力値の高周波電力が得られるよう、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２に対応させて設定されている。
【００２８】
また、インピーダンス変換器１５の定数は、力率が改善するように設定されており、詳細には、入力側のインピーダンスＺ１のリアクタンスが「０」に近づく（好ましくは一致する）よう設定されている。なお、インピーダンス変換器１５の定数は、各種配線３０〜３２の誘導成分は考慮せずに設定されている。
【００２９】
ここで、電源ユニット内配線３１、ユニット間配線３０及び入力側配線３２ａから構成される、高周波電源１２とインピーダンス変換器１５とを接続する配線ＥＬ０には誘導成分Ｌ０が存在する。当該誘導成分Ｌ０は、インピーダンス変換器１５の入力側のインピーダンスＺ１が、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２よりも低い状況においては無視することができない。
【００３０】
これに対して、非接触電力伝送装置１０は、配線ＥＬ０上に設けられ、配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０が小さくなるようにキャパシタンスが設定された調整部としての調整コンデンサ４１を備えている。調整コンデンサ４１のキャパシタンスは、リアクタンスが「０」に近づく（好ましくは一致する）ように、配線ＥＬ０の長さに対応させて設定されている。
【００３１】
調整コンデンサ４１は、電源ユニットＵ１内に搭載されており、配線ＥＬ０のうち電源ユニット内配線３１上に設けられている。つまり、高周波電源１２と調整コンデンサ４１とはユニット化されている。
【００３２】
ちなみに、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が基準位置にある状況において電力伝送が行われている場合に、車高の変動等の何らかの要因によって各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が変動すると、各コイル１３ａ，２３ａ間の相互インダクタンスが変動する。すると、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２が変動し、インピーダンス変換器１５の入力側のインピーダンスＺ１が変動する。このため、インピーダンス変換器１５以降に対して所望の電力値の高周波電力が入力されない事態が発生し得る。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置の変動に対応するべく、インピーダンス変換器１５の定数、本実施形態ではインピーダンス変換器１５のキャパシタ１５ｂのキャパシタンスは可変に構成されている。電源側コントローラ１４は、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置に応じて、インピーダンス変換器１５の定数を可変制御することにより、所望の電力値の高周波電力が得られるようにする。
【００３４】
詳細には、入力側配線３２ａ上には、高周波電力の電圧波形及び電流波形を測定し、その測定結果を電源側コントローラ１４に対して出力する測定器１６が設けられている。電源側コントローラ１４は、測定器１６の測定結果に基づいて、インピーダンス変換器１５の入力側のインピーダンスＺ１を算出し、その入力側のインピーダンスＺ１が一定となるようにインピーダンス変換器１５の定数を可変制御する。
【００３５】
詳述すると、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置に応じて、測定器１６にて測定される電圧波形及び電流波形が変動する。これに対して、電源側コントローラ１４は、測定器１６の測定結果に基づいて、インピーダンス変換器１５の定数を可変制御することにより変換比を調整し、インピーダンス変換器１５の入力側のインピーダンスＺ１を一定にする。
【００３６】
なお、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置とは、各コイル１３ａ，２３ａ間の距離だけでなく、各コイル１３ａ，２３ａの軸線方向、各コイル１３ａ，２３ａの重ね合わせの態様等が含まれている。各コイル１３ａ，２３ａの重ね合わせの態様とは、例えば送電器１３及び受電器２３が上下方向に配置される構成においては、上方から見た場合の１次側コイル１３ａ及び２次側コイル２３ａの位置ずれ等が考えられる。
【００３７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
インピーダンス変換器１５によって、インピーダンス変換器１５の入力側のインピーダンスＺ１が、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２よりも低くなっている。このため、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが低くなり、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値が高くなる。その結果、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２が高くても、インピーダンス変換器１５以降に対して所望の電力値の高周波電力を入力することが可能となっている。
【００３８】
かかる構成において、高周波電源１２とインピーダンス変換器１５とを接続する配線ＥＬ０上に調整コンデンサ４１が設けられているため、配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０が小さくなっている。これにより、配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０に起因した力率の低下が抑制されている。
【００３９】
以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を奏する。
（１）高周波電源１２と送電器１３との間に、入力側のインピーダンスＺ１を出力側のインピーダンスＺ２よりも低くするインピーダンス変換器１５を設け、高周波電源１２とインピーダンス変換器１５とを接続する配線ＥＬ０上に、当該配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０が小さくなるようにキャパシタンスが設定された調整コンデンサ４１を設けた。これにより、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスを低くすることを通じて所望の電力値の高周波電力を得ることができる。また、配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０に起因した力率の低下を抑制することができ、これを通じて配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０に起因した伝送効率の低下を抑制することができる。
【００４０】
詳述すると、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスを低くするためにインピーダンス変換器１５を設けた場合、インピーダンス変換器１５の入力側のインピーダンスＺ１が低く見えるため、配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０が無視できない。また、電源ユニットＵ１及び送電ユニットＵ２の設置態様によっては、ユニット間配線３０の長さが長くなり易く、配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０が大きくなるおそれがある。すると、仮にインピーダンス変換器１５の定数が、力率が改善するように出力側のインピーダンスＺ２に対応させて設定されている場合であっても、実際の力率が低下し、伝送効率が低下する。
【００４１】
これに対して、本実施形態によれば、誘導成分Ｌ０を小さくする調整コンデンサ４１を設けたことにより、インピーダンス変換器１５を設けたことによって生じ得る上記不都合を回避することができる。
【００４２】
また、インピーダンス変換器１５とは別に調整コンデンサ４１を設けたことにより、インピーダンス変換器１５としては、配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０を考慮しなくてもよい。これにより、インピーダンス変換器１５の定数の設定の容易化を図ることができる。
【００４３】
（２）インピーダンス変換器１５と送電器１３とをユニット化した。これにより、インピーダンス変換器１５と送電器１３とを接続する出力側配線３２ｂの長さを短くすることができる。よって、出力側配線３２ｂによる悪影響、例えば入力側のインピーダンスＺ１が所望の値から外れること等を抑制することができる。一方、高周波電源１２とインピーダンス変換器１５とを接続する配線ＥＬ０の長さが長くなり易い。
【００４４】
これに対して、本実施形態によれば、上記配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０を小さくする調整コンデンサ４１が設けられているため、インピーダンス変換器１５と送電器１３とのユニット化に伴い顕著となり易い配線ＥＬ０の誘導成分Ｌ０の悪影響を、好適に抑制することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
図２に示すように、本実施形態では地上側機器１１の構成が第１実施形態と異なっている。その異なる点について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の送電ユニットＵ１２には、第１実施形態のインピーダンス変換器１５が搭載されておらず、送電ユニット内配線３２及び送電器１３が搭載されている。一方、本実施形態の電源ユニットＵ１１には、高周波電源１２の他に、測定器１６と、定数が相違する第１インピーダンス変換器５１及び第２インピーダンス変換器５２を有するインピーダンス変換器群５０とが搭載されている。各インピーダンス変換器５１，５２は、第１実施形態と同様にＬ型のＬＣ回路で構成されている。
【００４７】
また、電源ユニットＵ１１内には、キャパシタンスが相違する第１調整コンデンサ６１及び第２調整コンデンサ６２を有する調整部６０が搭載されている。高周波電源１２からユニット間配線３０に向けて、調整部６０、測定器１６及びインピーダンス変換器群５０の順に配置されている。
【００４８】
電源ユニットＵ１１内には、高周波電源１２から出力された高周波電力が入力されるインピーダンス変換器を、第１インピーダンス変換器５１と第２インピーダンス変換器５２とに切り換える切換部としての第１変換用リレー７１が設けられている。第１変換用リレー７１と第１インピーダンス変換器５１とは、電源ユニットＵ１１内に設けられた第１変換用配線８１で接続され、第１変換用リレー７１と第２インピーダンス変換器５２とは、電源ユニットＵ１１内に設けられた第２変換用配線８２で接続される。この場合、第１変換用配線８１の長さと第２変換用配線８２の長さとは異なっている。
【００４９】
また、電源ユニットＵ１１内には、送電器１３の接続先を、第１インピーダンス変換器５１と第２インピーダンス変換器５２とに切り換える第２変換用リレー７２が設けられている。
【００５０】
電源側コントローラ１４は、測定器１６の測定結果に基づいて各変換用リレー７１，７２を制御する変換制御部１４ａを備えている。変換制御部１４ａは、測定器１６の測定結果に基づいて、所望の電力値の高周波電力が得られるインピーダンス変換器を選択し、そのインピーダンス変換器を介して、高周波電源１２及び送電器１３間を高周波電力が伝送するように各変換用リレー７１，７２の切換制御を行う。
【００５１】
なお、インピーダンス変換器群５０の入力側のインピーダンスＺ１に着目すれば、変換制御部１４ａは、インピーダンス変換器群５０の入力側のインピーダンスＺ１が、特定の値（所望の電力値の高周波電力が得られる値）に近づくように、各インピーダンス変換器５１，５２のいずれかを選択するものであるとも言える。
【００５２】
電源ユニットＵ１１内には、高周波電源１２及び測定器１６（インピーダンス変換器群５０）に第１調整コンデンサ６１又は第２調整コンデンサ６２を接続する一対の調整用リレー９１，９２が設けられている。なお、一対の調整用リレー９１，９２と第１調整コンデンサ６１とを結ぶ配線の長さと、一対の調整用リレー９１，９２と第２調整コンデンサ６２とを結ぶ配線の長さとは、同一である。
【００５３】
ここで、各調整コンデンサ６１，６２のキャパシタンスはそれぞれ、高周波電源１２から各インピーダンス変換器５１，５２までの配線ＥＬ１，ＥＬ２の長さに対応させて設定されている。詳細には、既に説明した通り、各変換用配線８１，８２の長さが異なっている関係上、高周波電源１２と第１インピーダンス変換器５１とを接続する第１配線ＥＬ１の長さと、高周波電源１２と第２インピーダンス変換器５２とを接続する第２配線ＥＬ２の長さとが異なっている。このため、第１配線ＥＬ１の誘導成分Ｌ１と、第２配線ＥＬ２の誘導成分Ｌ２とは相違する。
【００５４】
これに対して、第１調整コンデンサ６１のキャパシタンスは、第１配線ＥＬ１の誘導成分Ｌ１が小さくなるように（詳細には「０」になるように）設定されており、第２調整コンデンサ６２のキャパシタンスは、第２配線ＥＬ２の誘導成分Ｌ２が小さくなるように（詳細には「０」になるように）設定されている。つまり、調整部６０のキャパシタンスは、各配線ＥＬ１，ＥＬ２の長さに応じて可変である。
【００５５】
そして、電源側コントローラ１４は、変換制御部１４ａによる切換制御に応じて、一対の調整用リレー９１，９２を制御する調整制御部１４ｂを備えている。図２の実線で示すように、調整制御部１４ｂは、測定器１６と第１インピーダンス変換器５１とが第１変換用リレー７１で接続され、送電器１３と第１インピーダンス変換器５１とが第２変換用リレー７２で接続された場合には、高周波電源１２及び測定器１６と第１調整コンデンサ６１とが接続されるよう各調整用リレー９１，９２を切換制御する。また、図２の破線で示すように、調整制御部１４ｂは、測定器１６と第２インピーダンス変換器５２とが第１変換用リレー７１で接続され、送電器１３と第２インピーダンス変換器５２とが第２変換用リレー７２で接続された場合には、高周波電源１２及び測定器１６と第２調整コンデンサ６２とが接続されるよう各調整用リレー９１，９２を切換制御する。
【００５６】
次に本実施形態の作用について説明する。
定数が異なる複数のインピーダンス変換器５１，５２が設けられている構成において、測定器１６の測定結果に基づいて、所望の電力値の高周波電力が得られるように各インピーダンス変換器５１，５２のいずれかが選択される。このため、送電器１３と受電器２３との位置ずれに起因して、所望の電力値の高周波電力が得られないという事態が回避されている。
【００５７】
この場合、各インピーダンス変換器５１，５２の設置態様の関係上、第１変換用配線８１を含む第１配線ＥＬ１の長さと、第２変換用配線８２を含む第２配線ＥＬ２の長さとが異なっている。これに対応させて、高周波電力が伝送される経路（第１配線ＥＬ１又は第２配線ＥＬ２）の長さに応じて、調整部６０のキャパシタンスが可変制御される。詳細には、各調整用リレー９１，９２にて接続される調整コンデンサが選択される。これにより、各配線ＥＬ１，ＥＬ２の誘導成分Ｌ１，Ｌ２に起因する力率の低下が抑制されている。
【００５８】
以上詳述した本実施形態によれば、上述した（１）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（３）定数が異なる複数のインピーダンス変換器５１，５２から構成されたインピーダンス変換器群５０を設け、入力側のインピーダンスＺ１が特定の値（所望の電力値の高周波電力が得られる値）に近づくように、高周波電力の入力先として、各インピーダンス変換器５１，５２のいずれかが選択される。これにより、送電器１３と受電器２３との位置ずれが発生した場合であっても、インピーダンス変換器群５０以降に対して所望の電力値の高周波電力が入力されるようにすることができる。
【００５９】
かかる構成において、高周波電源１２と第１インピーダンス変換器５１とを接続する第１配線ＥＬ１の長さ、及び、高周波電源１２と第２インピーダンス変換器５２とを接続する第２配線ＥＬ２の長さに応じて、調整部６０のキャパシタンスを可変制御する構成とした。詳細には、第１配線ＥＬ１の長さに対応させてキャパシタンスが設定された第１調整コンデンサ６１と、第２配線ＥＬ２の長さに対応させてキャパシタンスが設定された第２調整コンデンサ６２とを設けた。そして、高周波電力の入力先のインピーダンス変換器に応じて、高周波電源１２から出力される高周波電力の伝送先を、各調整コンデンサ６１，６２のいずれかに設定する構成とした。これにより、各配線ＥＬ１，ＥＬ２の長さが異なっていることに起因する力率の低下を抑制することができる。
【００６０】
（４）各インピーダンス変換器５１，５２をＬ型のＬＣ回路で構成した。これにより、比較的簡素な構成でインピーダンス変換を実現することができ、構成の簡素化（インピーダンス変換器５１，５２の小型化）を図ることができる。一方、ＬＣ回路という比較的簡素な構成を採用した場合、可変対象となる素子が少ないため、各インピーダンス変換器５１，５２にて各配線ＥＬ１，ＥＬ２の誘導成分Ｌ１，Ｌ２の変動への追従が困難又は煩雑なものとなり易い。
【００６１】
これに対して、本実施形態によれば、各配線ＥＬ１，ＥＬ２の誘導成分Ｌ１，Ｌ２の変動に追従するものとして調整部６０を別途設けたことにより、各インピーダンス変換器５１，５２としては、所望の電力値の高周波電力が得られるように出力側のインピーダンスＺ２の変動のみに着目すればよい。これにより、各インピーダンス変換器５１，５２の定数の設定の容易化を図りつつ、各配線ＥＬ１，ＥＬ２の誘導成分Ｌ１，Ｌ２による不都合を回避することができる。
【００６２】
特に、各配線ＥＬ１，ＥＬ２の誘導成分Ｌ１，Ｌ２の悪影響を考慮する必要がないため、各配線ＥＬ１，ＥＬ２の長さを自由に設計することができる。これにより、電源ユニットＵ１１内での各インピーダンス変換器５１，５２の配置の自由度の向上を図ることができる。
【００６３】
（５）高周波電源１２、調整部６０及びインピーダンス変換器群５０をユニット化した。これにより、送電ユニットＵ１２に搭載される部品点数の削減を図ることができ、これを通じて送電ユニットＵ１２の小型化を図ることができる。
【００６４】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  第１実施形態では、調整コンデンサ４１のキャパシタンスは固定値であったが、これに限られず、可変値であってもよい。この場合、配線ＥＬ０の長さに応じて、調整コンデンサのキャパシタンスを可変制御するとよい。詳細には、例えば設置場所等によって電源ユニットＵ１及び送電ユニットＵ２の設置態様が異なる。すると、両者を接続するユニット間配線３０の長さが変動する。これに対応させて、調整コンデンサ４１のキャパシタンスを可変制御することにより、電源ユニットＵ１及び送電ユニットＵ２の設置態様に応じて力率が低下する事態を回避することができる。これにより、電源ユニットＵ１及び送電ユニットＵ２の設置態様の自由度の向上を図ることができる。
【００６５】
○  第２実施形態では、複数の調整コンデンサ６１，６２を設けたが、これに限られず、キャパシタンスが可変の可変コンデンサを１つ設け、当該可変コンデンサのキャパシタンスを可変制御する構成としてもよい。但し、各配線ＥＬ１，ＥＬ２の長さの違いに起因する各誘導成分Ｌ１，Ｌ２の差が大きい場合には、汎用品よりも変動幅が広い特殊な可変コンデンサが要求される場合があり得る。また、可変コンデンサのキャパシタンスの可変制御は、各調整用リレー９１，９２の切換制御よりも煩雑な場合がある。これらの点に着目すれば、第２実施形態のように複数の調整コンデンサ６１，６２を切換制御する方が好ましい。
【００６６】
○  第２実施形態では、変換制御部１４ａ及び調整制御部１４ｂは、電源側コントローラ１４に搭載されていたが、これに限られない。各変換用リレー７１，７２の制御主体及び各調整用リレー９１，９２の制御主体は任意であり、例えば各制御部１４ａ，１４ｂを車両側コントローラ２４に搭載する構成としてもよい。
【００６７】
○  各実施形態では、インピーダンス変換器１５，５１，５２は、Ｌ型のＬＣ回路で構成されていたが、これに限られず、その具体的な構成は任意である。例えば、インピーダンス変換器としてトランスを用いてもよい。
【００６８】
○  各実施形態では、調整コンデンサ４１又は調整部６０は電源ユニットＵ１，Ｕ１１に搭載されていたが、これに限られず、送電ユニットＵ２，Ｕ１２に搭載されていてもよいし、専用のユニットに搭載されている構成としてもよい。
【００６９】
○  高周波電源１２は、電圧源、電流源及び電力源のいずれであってもよい。
○  高周波電源１２は、当該高周波電源１２内で電力値を変更可能な構成であってもよいし、変更不可な構成であってもよい。
【００７０】
○  第１実施形態では、高周波電源１２と送電器１３との間に、インピーダンス変換器１５が１つだけ設けられていたが、これに限られない。例えば、高周波電源１２と送電器１３との間に、インピーダンス変換器を直列に複数（例えば２つ）設けてもよい。この場合、高周波電源１２から出力された高周波電力は、２つのインピーダンス変換器を介して、送電器１３に入力される。これにより、各インピーダンス変換器の変換比を低くすることができるため、各インピーダンス変換器を構成する各素子に汎用品を用いることができる。
【００７１】
かかる構成において、例えば高周波電源１２が当該高周波電源１２内にて高周波電力の電力値を変更できる場合には、送電器１３側のインピーダンス変換器の定数を可変とし、高周波電源１２側のインピーダンス変換器の定数を固定とするとよい。これにより、送電器１３及び受電器２３の位置ずれに追従させて、所望の電力値の高周波電力を得ることができる。
【００７２】
一方、高周波電源１２が当該高周波電源１２内にて高周波電力の電力値を変更できない場合には、２つのインピーダンス変換器双方の定数を可変とするとよい。これにより、送電器１３及び受電器２３の位置ずれに追従させつつ、高周波電源１２の出力端に接続されている全体の負荷のインピーダンスを調整することを通じて、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値を調整することができる。
【００７３】
○  第２実施形態では、２つのインピーダンス変換器５１，５２が設けられていたが、これに限られず、３つ以上であってもよい。この場合、高周波電源１２と各インピーダンス変換器とを接続する配線の長さに応じて、調整コンデンサを３つ以上設けるよい。
【００７４】
○  第１実施形態では、測定器１６は、送電ユニットＵ２に搭載されていたが、これに限られず、電源ユニットＵ１に搭載されている構成としてもよい。また、高周波電源１２と調整コンデンサ４１との間に測定器１６を設けてもよい。
【００７５】
○  第１実施形態では、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が基準位置から変動した場合に、インピーダンス変換器１５の定数の可変制御を行う構成としたが、これに限られない。例えば、電力伝送開始時の各コイル１３ａ，２３ａの相対位置（車両の停車態様）に応じて、インピーダンス変換器１５の定数の可変制御を行う構成としてもよい。
【００７６】
○  第１実施形態において、インピーダンス変換器１５の定数の可変制御を行う場合に高周波電源１２から出力される高周波電力（以下、整合用電力という）の電力値と、車両用バッテリの充電を行う場合に高周波電源１２から出力される高周波電力（以下、充電用電力という）の電力値とを、異ならせてもよい。この場合、受電器２３と負荷２２との間に、入力される高周波電力の電力値に関わらず一定値のインピーダンスを有する固定負荷を設けるとともに、受電器２３にて受電された高周波電力の入力先を、固定負荷と負荷２２とに切り換えるリレーを設ける。
【００７７】
かかる構成において、車両側コントローラ２４は、高周波電源１２から整合用電力が出力されている場合には、受電器２３にて受電された高周波電力の入力先が固定負荷となるようリレーを制御する。また、車両側コントローラ２４は、高周波電源１２から充電用電力が出力されている場合には、受電器２３にて受電された高周波電力の入力先が負荷２２となるようリレーを制御する。これにより、インピーダンス変換器１５の定数の可変制御において、負荷２２のインピーダンスの変動を考慮する必要がない。なお、固定負荷のインピーダンスは、高周波電源１２から充電用電力が出力されている場合の負荷２２のインピーダンスと同一に設定するとよい。
【００７８】
○  各実施形態では、インピーダンス変換器１５等の定数は、力率が改善されるように設定されていたが、これに限られず、力率を考慮することなく設定されていてもよい。
○  各実施形態では、各コンデンサ１３ｂ，２３ｂを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル１３ａ，２３ａの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
【００７９】
○  高周波電源１２から出力される高周波電力の電圧波形としては、パルス波形、正弦波等任意である。
○  各実施形態では、送電器１３の共振周波数と受電器２３の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
【００８０】
○  各実施形態では、送電器１３及び受電器２３の構成は同一であったが、これに限られず、両者が異なる構成であってもよい。
○  各実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
【００８１】
○  送電器１３は、１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する１次側結合コイルとを備えている構成であってもよい。この場合、上記共振回路は、上記１次側結合コイルから電磁誘導によって高周波電力を受ける構成とする。同様に、受電器２３は、２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する２次側結合コイルとを備えている構成であってもよい。
【００８２】
○  各実施形態では、非接触電力伝送装置１０は、車両に適用されていたが、これに限られず、他の機器に適用してもよい。例えば、携帯電話のバッテリを充電するのに適用してもよい。
【００８３】
○  各実施形態では、負荷２２には車両用バッテリが含まれていたが、これに限られず、他の機器が含まれていてもよい。
○  受電器２３と負荷２２との間に、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが、他のインピーダンスと比較して相対的に伝送効率が高くなる特定インピーダンスとなるようにインピーダンス変換を行うインピーダンス変換器を設けてもよい。この場合、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２は、上記特定インピーダンスに対応した値となる。この場合、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスを特定インピーダンスに設定することにより、インピーダンス変換器１５の出力側のインピーダンスＺ２が比較的高い値になり易い。これに対して、インピーダンス変換器１５等を設けることにより、伝送効率の向上を図りつつ、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスを低くすることができる。
【００８４】
次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記インピーダンス変換部は、前記交流電源から出力される前記交流電力の電力値を、予め定められた特定電力値にするものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送電機器。
【００８５】
（ロ）前記インピーダンス変換部は、力率を改善するものであることを特徴とする請求項１，２及び技術的思想（イ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。
（ハ）前記インピーダンス変換部は、Ｌ型のＬＣ回路であることを特徴とする請求項１，２及び技術的思想（イ），（ロ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。
【００８６】
（ニ）前記インピーダンス変換部と前記１次側コイルとがユニット化されており、
前記交流電源と前記調整部とがユニット化されていることを特徴とする請求項１，２及び技術的思想（イ）〜（ハ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。
【００８７】
（ホ）前記交流電源、前記調整部及び前記インピーダンス変換部はユニット化されていることを特徴とする請求項１，２及び技術的思想（イ）〜（ハ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。
【００８８】
（ヘ）前記インピーダンス変換部として、定数が相違する第１インピーダンス変換部及び第２インピーダンス変換部と、
前記配線として、前記交流電源と前記第１インピーダンス変換部とを接続する第１配線、及び、前記交流電源と前記第２インピーダンス変換部とを接続するものであって前記第１配線とは異なる長さの第２配線と、
前記交流電源から出力される前記交流電力の入力先を、前記第１インピーダンス変換部と前記第２インピーダンス変換部とに切り換える切換部と、
を備え、
前記切換部による切換が行われた場合に、前記調整部のキャパシタンスの可変制御が行われることを特徴とする請求項２に記載の送電機器。
【符号の説明】
【００８９】
１０…非接触電力伝送装置、１１…地上側機器（送電機器）、１２…高周波電源（交流電源）、１３ａ…１次側コイル、１５…インピーダンス変換器、２１…車両側機器（受電機器）、２２…負荷、２３ａ…２次側コイル、４１…調整コンデンサ（調整部）、５０…インピーダンス変換器群、５１…第１インピーダンス変換器、５２…第２インピーダンス変換器、６０…調整部、６１…第１調整コンデンサ、６２…第２調整コンデンサ、８１…第１変換用配線、８２…第２変換用配線、ＥＬ０…配線、ＥＬ１…第１配線、ＥＬ２…第２配線。
【図１】
2014121113.tif 000003
【図２】
2014121113.tif 000004