(57)【要約】【課題】比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれること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の地上側機器１１は、高周波電源１２と、高周波電源１２から高周波電力が供給される送電器１３とを備えている。ここで、高周波電源１２と送電器１３との間には、複数のインピーダンス変換器３１，３２が設けられている。そして、両インピーダンス変換器３１，３２の間の仮想インピーダンスＶＺＳは、最大電力値の高周波電力が第２インピーダンス変換器３２の第２キャパシタ３２ｂに供給されている状況における第２キャパシタ３２ｂへの印加電圧が許容最大電圧に近づくよう設定されている。【選択図】図１
2014166094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を供給可能な交流電源と、
前記交流電源から前記交流電力が供給される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、インピーダンス変換を行う複数のインピーダンス変換部を備え、
前記複数のインピーダンス変換部は直列に配置されており、前記交流電源から供給された前記交流電力は、前記複数のインピーダンス変換部を介して前記１次側コイルに供給されるものであり、
前記複数のインピーダンス変換部のうち前記１次側コイルに最も近い第１インピーダンス変換部は、少なくともキャパシタンスが可変の可変キャパシタを有し、
前記第１インピーダンス変換部と、当該第１インピーダンス変換部に対して隣に配置された第２インピーダンス変換部との間のインピーダンスは、前記交流電源から前記第２インピーダンス変換部を構成する素子に供給され得る交流電力のうち最大電力値の交流電力が前記素子に供給されている状況において前記素子に印加される電圧が許容最大電圧に近づくよう設定されていることを特徴とする送電機器。
【請求項２】
前記第２インピーダンス変換部の前記素子は、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を接続する電源線及びグランド線の双方に接続されている請求項１に記載の送電機器。
【請求項３】
前記許容最大電圧は、前記第２インピーダンス変換部の前記素子の仕様に基づいて設定される請求項１又は請求項２に記載の送電機器。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項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、送電機器及びその送電機器を備えた非接触電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２次側コイルを有する受電機器に対して非接触で交流電力を送電可能な送電機器として、交流電源と、交流電源から交流電力が供給される１次側コイルとを備えているものが知られている（例えば特許文献１参照）。この種の送電機器は、１次側コイルと２次側コイルとを磁場共鳴させることにより、１次側コイルから２次側コイルに向けて非接触の電力伝送を行う。
【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、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値となるように、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る場合がある。この場合、例えば１次側コイル及び２次側コイルの相対位置が変動すると、１次側コイルの入力インピーダンスが変動し、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれる場合がある。
【０００５】
これに対して、例えば上記相対位置の変動に追従するべく、インピーダンス変換部に、キャパシタンスが可変の可変キャパシタを設けることが考えられる。この場合、所望の値等との関係によっては、高容量の可変キャパシタが求められる場合がある。しかしながら、可変キャパシタは比較的低容量のものが一般的であり、上記のような高容量の可変キャパシタは、現実的ではなかったり、高コストであったりする。
【０００６】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれること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送電機器は、交流電力を供給可能な交流電源と、前記交流電源から前記交流電力が供給される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、インピーダンス変換を行う複数のインピーダンス変換部を備え、前記複数のインピーダンス変換部は直列に配置されており、前記交流電源から供給された前記交流電力は、前記複数のインピーダンス変換部を介して前記１次側コイルに供給されるものであり、前記複数のインピーダンス変換部のうち前記１次側コイルに最も近い第１インピーダンス変換部は、少なくともキャパシタンスが可変の可変キャパシタを有し、前記第１インピーダンス変換部と、当該第１インピーダンス変換部に対して隣に配置された第２インピーダンス変換部との間のインピーダンスは、前記交流電源から前記第２インピーダンス変換部を構成する素子に供給され得る交流電力のうち最大電力値の交流電力が前記素子に供給されている状況において前記素子に印加される電圧が許容最大電圧に近づくよう設定されていることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、複数のインピーダンス変換部が設けられているため、交流電源の出力端のインピーダンスを所望の値にすることができる。また、可変キャパシタのキャパシタンスの可変制御を行うことにより、１次側コイルの入力インピーダンスの変動に追従することができ、これを通じて交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。
【０００９】
そして、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の間のインピーダンスは、交流電源から第２インピーダンス変換部を構成する素子に供給され得る交流電力のうち最大電力値の交流電力が素子に供給されている状況において上記素子への印加電圧が許容最大電圧に近づくように設定されている。これにより、第２インピーダンス変換部を構成する素子が正常に動作可能な電圧範囲内で、各インピーダンス変換部間のインピーダンスが高くなっている。よって、インピーダンス変換を行うのに要する可変キャパシタのキャパシタンスを低くすることができる。したがって、比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。
【００１０】
上記送電機器について、前記第２インピーダンス変換部の前記素子は、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を接続する電源線及びグランド線に接続されているとよい。かかる構成によれば、各インピーダンス変換部間のインピーダンスが高くなった場合、それに伴って電源線及びグランド線の双方に接続されている素子への印加電圧が高くなる。そして、このように各インピーダンス変換部間のインピーダンスと密接に関連する上記素子への印加電圧を考慮して、各インピーダンス変換部間のインピーダンスが設定されている。これにより、第２インピーダンス変換部が正常に動作可能な範囲内で、可変キャパシタのキャパシタンスを好適に低くすることができる。
【００１１】
上記送電機器について、前記許容最大電圧は、前記第２インピーダンス変換部の前記素子の仕様に基づいて設定されるとよい。かかる構成によれば、許容最大電圧は第２インピーダンス変換部の素子の仕様に基づいて設定されるため、第２インピーダンス変換部が正常に動作可能な電圧範囲を適切に設定することができる。これにより、各インピーダンス変換部間のインピーダンス及び可変キャパシタのキャパシタンスを好適に設定することができる。
【００１２】
上記送電機器と、前記受電機器と、を備えている非接触電力伝送装置であるとよい。かかる構成によれば、非接触電力伝送装置において、比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】地上側機器及び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】
【００１５】
以下、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の一実施形態について説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０（非接触電力伝送システム）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。地上側機器１１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。
【００１６】
地上側機器１１は、所定の周波数の高周波電力（交流電力）を供給可能な高周波電源１２（交流電源）を備えている。高周波電源１２は、インフラとしての系統電源から供給される系統電力を高周波電力に変換し、その変換された高周波電力を供給可能に構成されている。また、高周波電源１２は、電力値が異なる複数種類の高周波電力を供給可能に構成されている。
【００１７】
高周波電源１２から供給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に供給される。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。
【００１８】
送電器１３及び受電器２３は同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。詳細には、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に設定されている。
【００１９】
かかる構成によれば、高周波電力が送電器１３（１次側コイル１３ａ）に供給された場合、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。
【００２０】
負荷２２は、受電器２３にて受電された高周波電力が供給されるものであり、具体的には受電器２３にて受電された高周波電力を整流する整流器、及び整流器にて整流された直流電力が供給される車両用バッテリを有している。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。
【００２１】
地上側機器１１は、高周波電源１２等の制御を行う電源側コントローラ１４を備えている。電源側コントローラ１４は、高周波電源１２から高周波電力を供給させるか否かの判断を行うとともに、高周波電源１２から供給される高周波電力の電力値制御を行う。
【００２２】
また、車両側機器２１は、電源側コントローラ１４と無線通信可能に構成された車両側コントローラ２４を備えている。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。
【００２３】
非接触電力伝送装置１０は、複数のインピーダンス変換器（インピーダンス変換部）３１〜３４を備えている。詳細には、非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１に設けられた第１インピーダンス変換器３１（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器３２（第２インピーダンス変換部）と、車両側機器２１に設けられた第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４とを備えている。
【００２４】
第１インピーダンス変換器３１及び第２インピーダンス変換器３２は、高周波電源１２と送電器１３との間に設けられており、両者は直列に配置されている。詳細には、地上側機器１１には、第１インピーダンス変換器３１と第２インピーダンス変換器３２とを接続する電源線Ｌ１及びグランド線Ｌ２が設けられており、第１インピーダンス変換器３１及び第２インピーダンス変換器３２は、電源線Ｌ１及びグランド線Ｌ２によって直列に接続されている。
【００２５】
第１インピーダンス変換器３１は、送電器１３に最も近い位置（高周波電源１２及び送電器１３間の電力伝送経路における最下流の位置）に設けられている。換言すれば、第１インピーダンス変換器３１は、高周波電源１２と送電器１３との間に設けられた複数のインピーダンス変換器３１，３２のうち最後段のインピーダンス変換器である。
【００２６】
第２インピーダンス変換器３２は、第１インピーダンス変換器３１の隣に配置されている。換言すれば、第２インピーダンス変換器３２は、電源線Ｌ１及びグランド線Ｌ２によって第１インピーダンス変換器３１に直接接続されている。高周波電源１２から供給される高周波電力は、第２インピーダンス変換器３２及び第１インピーダンス変換器３１を介して送電器１３に供給される。
【００２７】
第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４は受電器２３と負荷２２との間に設けられている。第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４は直列に配置されており、受電器２３にて受電された高周波電力は、第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４を介して負荷２２に供給される。
【００２８】
各インピーダンス変換器３１〜３４の詳細な構成について説明する。第１インピーダンス変換器３１は、第１インダクタ３１ａ及び第１キャパシタ３１ｂを有する逆Ｌ型のＬＣ回路で構成されている。第２インピーダンス変換器３２は、第２インダクタ３２ａ及び第２キャパシタ３２ｂを有する逆Ｌ型のＬＣ回路で構成されている。詳細には、第２インダクタ３２ａは、一端が電源線Ｌ１に接続されており、他端が高周波電源１２に接続されている。第２キャパシタ３２ｂは、第２インダクタ３２ａよりも第１インピーダンス変換器３１側にあり、電源線Ｌ１及びグランド線Ｌ２の双方に接続されている。
【００２９】
第３インピーダンス変換器３３は、第３インダクタ３３ａ及び第３キャパシタ３３ｂを有するＬ型のＬＣ回路で構成されている。第４インピーダンス変換器３４は、第４インダクタ３４ａ及び第４キャパシタ３４ｂを有する逆Ｌ型のＬＣ回路で構成されている。
【００３０】
なお、以降の説明において、第１インピーダンス変換器３１及び第２インピーダンス変換器３２を１次側インピーダンス変換器群Ｇ１と、第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４を２次側インピーダンス変換器群Ｇ２という。
【００３１】
２次側インピーダンス変換器群Ｇ２は、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが所定値に近づく（好ましくは一致する）ように負荷２２のインピーダンスＺＬをインピーダンス変換する。
【００３２】
なお、上記所定値とは、例えば、相対的に伝送効率が高くなる値等が考えられる。詳細には、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも高い伝送効率となる特定抵抗値Ｒｏｕｔが存在する。仮に送電器１３の入力端に仮想負荷を設けた場合において、当該仮想負荷の抵抗値をＲａとし、受電器２３（詳細には受電器２３の出力端）から仮想負荷までの抵抗値をＲｂとすると、特定抵抗値Ｒｏｕｔは√（Ｒａ×Ｒｂ）である。２次側インピーダンス変換器群Ｇ２は、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づく（好ましくは一致する）ようインピーダンス変換を行う。
【００３３】
ここで、高周波電源１２から供給される高周波電力の電力値は、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１の入力端のインピーダンスＺｐ、つまり高周波電源１２の出力端のインピーダンス（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）Ｚｐに依存する。
【００３４】
かかる構成において、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、高周波電源１２から所望の電力値の高周波電力が供給されるべく、送電器１３の入力インピーダンス（送電器１３の入力端から負荷２２までのインピーダンス）Ｚｉｎをインピーダンス変換する。
【００３５】
例えば、負荷２２の車両用バッテリに対して供給される直流電力の電力値が充電に適した電力値となるのに要する高周波電源１２からの供給電力の電力値を、充電に適した電力値とする。そして、高周波電源１２から充電に適した電力値の高周波電力が供給されるための高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスを、充電に適した入力インピーダンスＺｔとする。この場合、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１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Ｚｐが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づく（好ましくは一致する）ように、送電器１３の入力インピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。
【００３６】
換言すれば、高周波電源１２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Ｚｐが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔである条件下で、所望の電力値の高周波電力を供給可能に構成されているとも言える。なお、上記充電に適した入力インピーダンスＺｔが「特定インピーダンス」に対応する。
【００３７】
ここで、送電器１３及び受電器２３が予め定められた基準位置からずれた場合、すなわち送電器１３及び受電器２３の相対位置が変動した場合、送電器１３の入力インピーダンスＺｉｎが変動する。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Ｚｐが充電に適した入力インピーダンスＺｔからずれる場合がある。
【００３８】
これに対して、本非接触電力伝送装置１０は、上記相対位置の変動に追従するための構成を備えている。詳細には、第１インピーダンス変換器３１の定数（変換比）は可変に構成されている。具体的には、第１インピーダンス変換器３１の第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンスは可変となっている。なお、第２インピーダンス変換器３２の定数は固定となっている。定数（変換比）は、インピーダンスとも、インダクタンスやキャパシタンスとも言える。
【００３９】
また、地上側機器１１は、高周波電源１２と第２インピーダンス変換器３２との間に設けられた１次側測定器４１を備えている。１次側測定器４１は、高周波電源１２から供給される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に送信する。
【００４０】
電源側コントローラ１４は、高周波電源１２から高周波電力が供給されている状況において、１次側測定器４１の測定結果に基づいて、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Ｚｐを算出し、その算出結果に基づいて第１インピーダンス変換器３１の定数（詳細には第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンス）を可変制御する。例えば、電源側コントローラ１４は、算出された上記インピーダンスＺｐが充電に適した入力インピーダンスＺｔを含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。そして、電源側コントローラ１４は、上記インピーダンスＺｐが上記許容範囲外である場合には、上記インピーダンスＺｐが上記許容範囲内に収まるよう第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御を行う。
【００４１】
ここで、第１インピーダンス変換器３１と第２インピーダンス変換器３２との間にあるインピーダンス（以降、仮想インピーダンスＶＺＳという）が高くなるほど、第１インピーダンス変換器３１に要求される定数、詳細には第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンス（容量）は低くなる。一方、仮想インピーダンスＶＺＳが高くなるほど、第２インピーダンス変換器３２の第２キャパシタ３２ｂに印加される電圧は高くなる。すなわち、仮想インピーダンスＶＺＳは、第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンス及び第２キャパシタ３２ｂに印加される電圧を決定付けるパラメータである。
【００４２】
この点、仮想インピーダンスＶＺＳは、高周波電源１２から第２インピーダンス変換器３２の第２キャパシタ３２ｂに供給され得る高周波電力のうち最大電力値の高周波電力が第２キャパシタ３２ｂに供給されている状況における第２キャパシタ３２ｂへの印加電圧が許容最大電圧に近づく（好ましくは一致する）ように（高く）設定されている。換言すれば、仮想インピーダンスＶＺＳは、第２キャパシタ３２ｂに最大電力値の高周波電力が供給されている場合であっても第２キャパシタ３２ｂの印加電圧が許容最大電圧を超えない範囲内で可能な限り高く設定されている。そして、各インピーダンス変換器３１，３２の定数は、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Ｚｐが充電に適した入力インピーダンスＺｔとなるように、仮想インピーダンスＶＺＳ及び送電器１３の入力インピーダンスＺｉｎに対応させて設定されている。なお、仮想インピーダンスＶＺＳ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Ｚｐ（充電に適した入力インピーダンスＺｐ）よりも高い。
【００４３】
ここで、許容最大電圧とは、第２キャパシタ３２ｂの仕様に基づいて設定されるものであり、第２キャパシタ３２ｂが正常に動作可能な電圧範囲内での印加可能な最大電圧である。許容最大電圧の一例としては、例えば第２キャパシタ３２ｂの定格電圧（耐圧）又はその定格電圧に所定のマージンを差し引いた電圧が考えられる。また、例えば定格電圧等との関係で、第２キャパシタ３２ｂが通常使用される使用電圧範囲が想定される場合には、当該使用電圧範囲の最大値又はそれよりも所定のマージンを差し引いた電圧を許容最大電圧としてもよい。
【００４４】
また、第２キャパシタ３２ｂに供給され得る最大電力値の高周波電力とは、高周波電源１２の仕様及び高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｐに基づいて決まるものである。例えば、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Ｚｐが一定（充電に適した入力インピーダンスＺｔ）となっている条件下においては、高周波電源１２内にて設定される電力値が最大となっている場合に第２キャパシタ３２ｂに供給される高周波電力の電力値である。また、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Ｚｐが変動し得る構成にあっては、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Ｚｐが最小値である条件下において高周波電源１２内にて設定される電力値が最大となっている場合に第２キャパシタ３２ｂに供給される高周波電力の電力値である。
【００４５】
次に本実施形態の作用について説明する。
複数のインピーダンス変換器３１，３２からなる１次側インピーダンス変換器群Ｇ１によるインピーダンス変換によって、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Ｚｐが充電に適した入力インピーダンスＺｔとなっている。かかる構成において、最大電力値の高周波電力が第２キャパシタ３２ｂに供給されている状況における第２キャパシタ３２ｂへの印加電圧が許容最大電圧となるように仮想インピーダンスＶＺＳが高く設定されているため、インピーダンス変換に要する第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンスが低くなっている。
【００４６】
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との間に設けられ、且つ、互いに直列に配置された複数のインピーダンス変換器３１，３２からなる１次側インピーダンス変換器群Ｇ１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Ｚｐが充電に適した入力インピーダンスＺｔとなるようにインピーダンス変換を行う。これにより、高周波電源１２から所望の電力値の高周波電力が供給されるようにすることができる。
【００４７】
また、複数のインピーダンス変換器３１，３２のうち送電器１３に最も近い第１インピーダンス変換器３１は、キャパシタンスが可変の第１キャパシタ３１ｂ（可変キャパシタ）を有している。そして、送電器１３（１次側コイル１３ａ）及び受電器２３（２次側コイル２３ａ）の相対位置の変動に応じて、第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンスの可変制御を行う構成とした。これにより、上記相対位置の変動が生じた場合であっても、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Ｚｐが充電に適した入力インピーダンスＺｔからずれることを抑制することができる。
【００４８】
そして、第１インピーダンス変換器３１と、その隣に配置された第２インピーダンス変換器３２との間のインピーダンス（仮想インピーダンスＶＺＳ）は、第２インピーダンス変換器３２を構成する素子（第２キャパシタ３２ｂ）が正常に動作可能な電圧範囲内で可能な限り高くなるよう設定されている。具体的には、仮想インピーダンスＶＺＳは、高周波電源１２から第２キャパシタ３２ｂに供給され得る高周波電力のうち最大電力値の高周波電力が第２キャパシタ３２ｂに供給されている状況における第２キャパシタ３２ｂへの印加電圧が許容最大電圧に近づく（好ましくは一致する）よう設定されている。これにより、第２キャパシタ３２ｂが正常に動作可能な電圧範囲内で、第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンスを低くすることができる。よって、比較的低いキャパシタンスの可変キャパシタを用いて、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Ｚｐが所望の値（例えば充電に適した入力インピーダンスＺｔ）からずれることを抑制することができる。
【００４９】
（２）第２インピーダンス変換器３２を構成する素子としての第２キャパシタ３２ｂは、第１インピーダンス変換器３１と第２インピーダンス変換器３２とを接続する電源線Ｌ１及びグランド線Ｌ２の双方に接続されている。この場合、仮想インピーダンスＶＺＳへの印加電圧と、第２キャパシタ３２ｂへの印加電圧とは同一であるため、仮想インピーダンスＶＺＳが高くなった場合に、それに伴って第２キャパシタ３２ｂへの印加電圧が高くなる。また、仮想インピーダンスＶＺＳが高くなった場合に、第２キャパシタ３２ｂへの印加電圧の方が、電源線Ｌ１のみに接続されている第２インダクタ３２ａへの印加電圧と比較して、高くなり易い場合がある。
【００５０】
この点、本実施形態によれば、上記のように仮想インピーダンスＶＺＳと密接に関連する第２キャパシタ３２ｂの許容最大電圧を考慮して、仮想インピーダンスＶＺＳが設定されている。これにより、第２インピーダンス変換器３２が正常な動作可能な範囲内で、第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンスを好適に低くすることができる。
【００５１】
（３）許容最大電圧は、第２インピーダンス変換器３２を構成する素子（本実施形態では第２キャパシタ３２ｂ）の仕様（例えば定格電圧）に基づいて設定される。これにより、第２キャパシタ３２ｂが正常に動作可能な電圧範囲を適切に設定することができ、それに合わせて、仮想インピーダンスＶＺＳ及び第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンスを好適に設定することができる。
【００５２】
（４）第２インピーダンス変換器３２の定数は固定値である。これにより、比較的高い定数を容易に実現することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００５３】
○  実施形態では、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、２つのインピーダンス変換器３１，３２で構成されていたが、これに限られず、３つ以上のインピーダンス変換器で構成されていてもよい。
【００５４】
○  実施形態では、第２インピーダンス変換器３２はＬＣ回路で構成されていたが、これに限られず、トランスで構成されていてもよい。また、上記のように１次側インピーダンス変換器群Ｇ１が３つ以上のインピーダンス変換器で構成されている場合には、送電器１３に最も近い第１インピーダンス変換器３１以外のインピーダンス変換器をトランスで構成してもよい。この場合、トランスの許容最大電圧に基づいて、仮想インピーダンスＶＺＳを設定するとよい。なお、トランスの許容最大電圧は、当該トランスの仕様に基づいて設定される。
【００５５】
○  実施形態では、第１インピーダンス変換器３１は逆Ｌ型のＬＣ回路であったが、これに限られず、その具体的な構成は任意である。例えばＬ型であってもよい。
○  実施形態では、第２キャパシタ３２ｂの許容最大電圧に着目したが、これに限られず、第２インダクタ３２ａの許容最大電圧に着目してもよい。詳細には、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Ｚｐと仮想インピーダンスＶＺＳとの差が大きくなるほど、第２インダクタ３２ａへの印加電圧は高くなる。この場合、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Ｚｐと仮想インピーダンスＶＺＳとの関係によっては、第２キャパシタ３２ｂへの印加電圧が許容最大電圧を超える前に、第２インダクタ３２ａへの印加電圧が許容最大電圧を超える場合が生じ得る。この点に着目して、第２インダクタ３２ａへの印加電圧が許容最大電圧を超えないように仮想インピーダンスＶＺＳを設定してもよい。この場合、許容最大電圧は、第２インダクタ３２ａの仕様に基づいて設定される。要は、第２インピーダンス変換部の素子とは、電源線Ｌ１及びグランド線Ｌ２の双方に接続されている第２キャパシタ３２ｂに限定されず、電源線Ｌ１にのみに接続された第２インダクタ３２ａも含まれる。換言すれば、第２インピーダンス変換部を構成する素子が複数ある場合には、当該複数の素子のうち少なくとも１つの素子の許容最大電圧を考慮して仮想インピーダンスＶＺＳを設定するとよい。
【００５６】
○  実施形態では、電源線Ｌ１及びグランド線Ｌ２の双方に接続された素子として第２キャパシタ３２ｂが設けられていたが、これに限られず、第２キャパシタ３２ｂに代えてインダクタを設ける構成としてもよい。この場合、インダクタの許容最大電圧に基づいて仮想インピーダンスＶＺＳを設定するとよい。なお、インダクタの許容最大電圧は、当該インダクタの仕様に基づいて設定される。
【００５７】
○  ２次側インピーダンス変換器群Ｇ２は、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抵抗値Ｒｏｕｔに近づけるようインピーダンス変換を行うものであったが、これに限られない。例えば、高周波電源１２として電力源を用いる構成においては、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスと、受電器２３の出力端から高周波電源１２までのインピーダンスとが整合するようにインピーダンス変換するものであってもよい。
【００５８】
○  第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４の少なくとも一方の定数を可変にしてもよい。例えば、送電器１３及び受電器２３の相対位置の変動に応じて、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御を行い、負荷２２のインピーダンスＺＬの変動に応じて第４インピーダンス変換器３４の定数の可変制御を行う構成であってもよい。
【００５９】
○  第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４の少なくとも一方を省略してもよい。
○  実施形態では、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１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充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくようインピーダンス変換を行う構成であったが、これに限られず、例えば力率が改善される（リアクタンスが０に近づく）ように、インピーダンス変換を行う構成であってもよい。
【００６０】
○  また、高周波電源１２として電力源を用いる場合には、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１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Ｚｐが高周波電源１２の出力インピーダンスと整合するように、送電器１３の入力インピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換するものであってもよい。この場合、１次側測定器４１は、送電器１３から高周波電源１２に向かう反射波電力を測定する。
【００６１】
○  第１キャパシタ３１ｂのキャパシタンスの可変制御の主体は任意である。例えば車両側コントローラ２４が上記可変制御を行う構成であってもよい。
○  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。
【００６２】
○  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。
○  実施形態では、送電器１３と受電器２３とは同一の構成であったが、これに限られず、異なる構成であってもよい。
【００６３】
○  実施形態では、１次側コイル１３ａと１次側コンデンサ１３ｂとが並列に接続されていたが、これに限られず、直列に接続されていてもよい。同様に、２次側コイル２３ａと２次側コンデンサ２３ｂとが直列に接続されていてもよい。
【００６４】
○  実施形態では、各コンデンサ１３ｂ，２３ｂが設けられていたが、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。
○  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。
【００６５】
○  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。
【００６６】
○  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有する構成であってもよい。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有する構成であってもよい。
【００６７】
次に、上記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）前記第２インピーダンス変換部の定数は予め定められた固定値である請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の送電機器。
【００６８】
（ロ）前記第１インピーダンス変換部の定数は、前記２次側コイルに対する前記１次側コイルの相対位置の変動に応じて可変制御される請求項１〜３及び（イ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。
【００６９】
（ハ）前記複数のインピーダンス変換部は、前記交流電源の出力端のインピーダンスが予め定められた特定インピーダンスとなるようにインピーダンス変換するものである請求項１〜３及び（イ），（ロ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。
【００７０】
（ニ）前記受電機器は、前記２次側コイルにて受電された交流電力が供給される負荷を備え、
前記複数のインピーダンス変換部は、前記交流電源の出力端から前記負荷までのインピーダンスが予め定められた特定インピーダンスとなるようにインピーダンス変換するものである請求項４に記載の非接触電力伝送装置。
【符号の説明】
【００７１】
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、１３ａ…１次側コイル、１４…電源側コントローラ、２１…車両側機器（受電機器）、２２…負荷、２３ａ…２次側コイル、３１…第１インピーダンス変換器、３２…第２インピーダンス変換器、４１…１次側測定器、Ｌ１…電源線、Ｌ２…グランド線。
【図１】
2014166094.tif 000003