(57)【要約】【課題】構成の簡素化を図りつつ、好適に電力伝送を行うことができる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と、車両Ｃ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には、高周波電源１２と、１次側コイル１３ａを有する送電器１３とが設けられている。車両側機器２１には、２次側コイル２３ａを有する受電器２３と、整流器２４及び充電器２５を介して受電器２３に接続された車両用バッテリ２２とが設けられている。ここで、地上側機器１１には、定数が固定の１次側インピーダンス変換器１４が設けられており、車両側機器２１には、定数が可変の２次側インピーダンス変換器２６が設けられている。【選択図】図１
2014060862.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、及び前記交流電力が入力される１次側コイルを有する１次側機器と、
非接触で前記１次側コイルから前記交流電力を受電可能な２次側コイル及び負荷を有する２次側機器と、
を備えた非接触電力伝送装置において、
前記１次側機器に設けられ、インピーダンスが固定の１次側インピーダンス変換手段と、
前記２次側機器における前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ、インピーダンスが可変の２次側インピーダンス変換手段と、
前記負荷のインピーダンスの変動に応じて、前記２次側インピーダンス変換手段のインピーダンスを可変制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
【請求項２】
前記１次側コイル及び前記２次側コイルは、ガイド手段により少なくとも一部分が互いに対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項３】
前記１次側コイル及び前記２次側コイルは、前記ガイド手段により特定方向における前記１次側コイル及び前記２次側コイルの相対位置が規定され、前記ガイド手段により前記相対位置が規定されている状況において、それぞれの軸線は、前記特定方向に延びるよう配置されることを特徴とする請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項４】
前記２次側機器は車両に搭載されており、
前記負荷には、
前記２次側コイルにて受電された交流電力を直流電力に整流する整流手段と、
前記整流手段により整流された前記直流電力を用いて充電される車両用バッテリと、
が含まれていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の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、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次側の共振コイルとを有する１次側機器を備えている。さらに、２次側機器（車両）には、１次側の共振コイルと磁場共鳴可能な２次側の共振コイルが設けられている。そして、１次側の共振コイルと２次側の共振コイルとが磁場共鳴することにより、１次側機器から２次側機器に交流電力が伝送される。その伝送された交流電力は、整流器により直流電力に整流され、車両用バッテリに入力される。これにより、車両用バッテリが充電される。
【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】
上記のような非接触電力伝送装置においては、伝送効率の向上等を図るべく、１次側機器及び２次側機器双方にインピーダンス変換器を設ける場合がある。この場合、負荷のインピーダンスの変動等に追従するべく、各インピーダンス変換器のインピーダンスを可変制御することが考えられる。しかしながら、上記変動等に追従しようとすると、構成の複雑化が懸念される。
【０００５】
なお、上記の事情は、磁場共鳴によって非接触の電力伝送を行う構成に限られず、電磁誘導によって非接触の電力伝送を行う構成についても同様である。
本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、構成の簡素化を図りつつ、好適に電力伝送を行うことができる非接触電力伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、交流電力を出力する交流電源、及び前記交流電力が入力される１次側コイルを有する１次側機器と、非接触で前記１次側コイルから前記交流電力を受電可能な２次側コイル及び負荷を有する２次側機器と、を備えた非接触電力伝送装置において、前記１次側機器に設けられ、インピーダンスが固定の１次側インピーダンス変換手段と、前記２次側機器における前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ、インピーダンスが可変の２次側インピーダンス変換手段と、前記負荷のインピーダンスの変動に応じて、前記２次側インピーダンス変換手段のインピーダンスを可変制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
かかる発明によれば、負荷のインピーダンスの変動に応じて２次側インピーダンス変換手段のインピーダンスを可変制御することにより、負荷のインピーダンスの変動に好適に追従することができ、伝送効率の低下を抑制することができる。一方、１次側インピーダンス変換手段のインピーダンスは固定となっている。これにより、１次側インピーダンス変換手段としては、インピーダンスを可変させる必要がない分、ハード構成の簡素化を図ることができる。また、１次側インピーダンス変換手段のインピーダンスの可変制御を行う必要がない分、制御の簡素化を図ることができる。以上のことから、伝送効率の向上と構成の簡素化との両立を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記１次側コイル及び前記２次側コイルは、ガイド手段により少なくとも一部分が互いに対向する位置に配置されることを特徴とする。かかる発明によれば、ガイド手段によって各コイルは少なくとも一部分が互いに対向する位置に配置される。これにより、各コイルの位置ずれに起因するインピーダンスの変動を抑制することができる。よって、１次側インピーダンス変換手段のインピーダンスが固定であっても、好適に電力伝送を行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記１次側コイル及び前記２次側コイルは、前記ガイド手段により特定方向における前記１次側コイル及び前記２次側コイルの相対位置が規定され、前記ガイド手段により前記相対位置が規定されている状況において、それぞれの軸線は、前記特定方向に延びるよう配置されることを特徴とする。各コイルがその軸線方向に沿う方向に位置ずれする方が、軸線方向と直交する方向に位置ずれするよりも、位置ずれに起因するインピーダンスの変動が大きい。この点、本発明によれば、ガイド手段により特定方向における各コイルの相対位置が規定されている状況において、各コイルの軸線は、上記特定方向に延びている。これにより、各コイルの位置ずれのうち、インピーダンスの変動が比較的大きい軸線方向に沿う方向の位置ずれが規制されている。よって、１次側インピーダンス変換手段のインピーダンスが固定となっている構成において、より好適に電力伝送を行うことができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記２次側機器は車両に搭載されており、前記負荷には、前記２次側コイルにて受電された交流電力を直流電力に整流する整流手段と、前記整流手段により整流された前記直流電力を用いて充電される車両用バッテリと、が含まれていることを特徴とする。かかる発明によれば、２次側コイルにて受電された交流電力によって車両用バッテリが充電される。ここで、車両用バッテリは、入力される直流電力の電力値に応じてインピーダンスが変動するため、２次側インピーダンス変換手段のインピーダンスが固定である場合、車両用バッテリのインピーダンスの変動に追従することができない。一方、コスト等の観点から、車両用バッテリの充電に係る構成は、簡素であることが望まれる。
【００１１】
これに対して、１次側インピーダンス変換手段のインピーダンスを固定とし、２次側インピーダンス変換手段のインピーダンスを可変制御することにより、車両用バッテリのインピーダンスの変動に追従しつつ、構成の簡素化を実現することができる。これにより、非接触電力伝送装置において車両用バッテリの充電を好適に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、構成の簡素化を図りつつ、好適に電力伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る非接触電力伝送装置の電気的構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は車両及び駐車スペースを模式的に示した模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線縦断面図。
【図３】非接触電力伝送装置の変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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）を、車両に適用した一実施形態について図１及び図２を用いて説明する。なお、図２において、水平面を直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに水平面と直交する上下方向をＺ方向で規定する。
【００１５】
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、地上の駐車スペースＳに設けられた地上側機器１１と、車両Ｃに搭載された車両側機器２１とからなる。地上側機器１１が１次側機器（送電機器）に対応し、車両側機器２１が２次側機器（受電機器）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、系統電力を用いて正弦波の高周波電力を出力可能に構成されている。具体的には、高周波電源１２は、系統電力を直流電力に整流する整流器１２ａと、その直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂとを備えている。また、高周波電源１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂから出力された直流電力を用いて矩形波の高周波電力を生成するＤＣ／ＲＦ変換器１２ｃと、そのＤＣ／ＲＦ変換器１２ｃにて生成された矩形波の高周波電力を正弦波の高周波電力に整形するローパスフィルタ１２ｄと、を備えている。高周波電源１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂから出力される直流電力の電圧値を調整することにより、異なる電力値の高周波電力を出力可能に構成されている。なお、以降の説明においては、正弦波の高周波電力を、単に高周波電力と言う。
【００１７】
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に設けられた車両用バッテリ２２（車載蓄電装置）の充電に用いられる。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。送電器１３には、地上側機器１１に設けられた１次側インピーダンス変換器１４（１次側インピーダンス変換手段）を介して、高周波電力が入力される。
【００１８】
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に設定されている。
【００１９】
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。
【００２０】
車両側機器２１は、受電器２３にて受電された高周波電力を直流電力に整流する整流手段としての整流器２４と、整流器２４と車両用バッテリ２２との間に設けられた充電器２５とを備えている。充電器２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータで構成されており、整流器２４にて整流された直流電力の電圧値を、所定の大きさの電圧値の直流電力に変換し、当該直流電力を車両用バッテリ２２へ出力する。これにより、車両用バッテリ２２に直流電力が入力され、車両用バッテリ２２が充電される。ちなみに、車両用バッテリ２２は、入力される直流電力の電力値に応じてインピーダンスが変動する負荷である。
【００２１】
また、車両側機器２１は、受電器２３と整流器２４との間に設けられた２次側インピーダンス変換器２６（２次側インピーダンス変換手段）を備えているとともに、充電器２５と車両用バッテリ２２との間に設けられ、車両用バッテリ２２の充電量を検知する検知センサ２７を備えている。すなわち、受電器２３（２次側コイル２３ａ）→２次側インピーダンス変換器２６→整流器２４→充電器２５→検知センサ２７→車両用バッテリ２２という電力伝送経路が形成されている。
【００２２】
高周波電源１２と送電器１３との間に設けられた１次側インピーダンス変換器１４は、例えばＬＣ回路で構成されており、その定数（インピーダンス）は固定に構成されている。１次側インピーダンス変換器１４は、例えば高周波電源１２の出力端のインピーダンスと、高周波電源１２の出力端（１次側インピーダンス変換器１４の入力端）から車両用バッテリ２２までのインピーダンスとを整合させるものである。詳細には、１次側インピーダンス変換器１４は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが高周波電源１２の出力端のインピーダンスと整合するように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスをインピーダンス変換する。
【００２３】
なお、１次側インピーダンス変換器１４は、１次側インピーダンス変換器１４から高周波電源１２への反射特性が小さくなるようにインピーダンス変換するものであるとも言える。「反射特性」とは、反射波電力や、進行波電力に対する反射波電力の比率である反射係数等が含まれる。また、高周波電源１２の出力端のインピーダンスとは、高周波電源１２の出力端から高周波電源１２側を見たインピーダンスである。また、定数（インピーダンス）とは、変換比とも、インダクタンスやキャパシタンスとも言える。
【００２４】
２次側インピーダンス変換器２６は、例えば高周波電源１２から受電器２３の出力端までのインピーダンスと、受電器２３の出力端（２次側インピーダンス変換器２６の入力端）から車両用バッテリ２２までのインピーダンスとを整合させるものである。詳細には、２次側インピーダンス変換器２６は、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが、高周波電源１２から受電器２３の出力端までのインピーダンスと整合するように、整流器２４の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスをインピーダンス変換する。
【００２５】
２次側インピーダンス変換器２６の定数（インピーダンス）は可変に構成されており、具体的にはインダクタンス及びキャパシタンスの少なくとも一方（詳細にはキャパシタンス）が可変に構成されている。より具体的には、２次側インピーダンス変換器２６は、コイルと可変コンデンサとからなるＬＣ回路で構成されている。なお、図示は省略するが、車両側機器２１、詳細には受電器２３と２次側インピーダンス変換器２６との間には、反射特性の一種として反射波電力を測定し、その測定結果を車両側コントローラ２８に対して送信する測定器が設けられている。
【００２６】
地上側機器１１には、高周波電源１２、具体的にはＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂ及びＤＣ／ＲＦ変換器１２ｃの制御を行う電源側コントローラ１５が設けられている。また、車両側機器２１には、充電器２５の制御、及び２次側インピーダンス変換器２６の定数の可変制御等を行う制御手段としての車両側コントローラ２８が設けられている。車両側コントローラ２８は、検知センサ２７から検知結果が入力されるように構成されている。よって、車両側コントローラ２８は、車両用バッテリ２２の充電量を把握可能となっている。
【００２７】
また、車両側機器２１には、テスト用抵抗２９ａが設けられているとともに、受電器２３にて受電された高周波電力の出力先、詳細には整流器２４の出力端の接続先を充電器２５とテスト用抵抗２９ａとに切り替えるスイッチ２９ｂが設けられている。テスト用抵抗２９ａの抵抗値は、通常充電用の高周波電力を受電した際の充電器２５の入力端（整流器２４の出力端）から車両用バッテリ２２までのインピーダンスと同一に設定されている。
【００２８】
各コントローラ１５，２８は無線通信可能に構成されており、両者の間で情報のやり取りを行うことが可能となっている。車両側コントローラ２８は、充電可能な位置に車両Ｃが配置された場合、詳細には送電器１３（１次側コイル１３ａ）と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴可能な位置に車両Ｃが配置された場合、充電可能信号を電源側コントローラ１５に送信する。
【００２９】
電源側コントローラ１５は、充電可能信号を受信した場合に、テスト用の高周波電力が出力されるよう高周波電源１２（詳細にはＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂ）を制御するとともに車両側コントローラ２８に対してテスト用の高周波電力を伝送することを通知する。当該テスト用の高周波電力は、通常充電を行う場合に出力される通常充電用の高周波電力よりも電力値が小さいものである。
【００３０】
車両側コントローラ２８は、電源側コントローラ１５から、テスト用の高周波電力を伝送する旨の信号を受信すると、整流器２４の出力端がテスト用抵抗２９ａに接続されるようにスイッチ２９ｂを切り替える。そして、車両側コントローラ２８は、例えばテスト用抵抗２９ａに供給される電力値等を確認することで、電力伝送に支障がないことを確認する。
【００３１】
車両側コントローラ２８は、電力伝送に支障がないことを確認した場合、整流器２４の出力端が充電器２５に接続されるようにスイッチ２９ｂを切り替えるとともに、電源側コントローラ１５に対して通常充電用の高周波電力を要求する。電源側コントローラ１５は、上記要求に応じて、通常充電用の高周波電力が出力されるように高周波電源１２を制御する。これにより、車両用バッテリ２２への充電が開始される。
【００３２】
検知センサ２７は、充電中定期的に車両用バッテリ２２の充電量を車両側コントローラ２８に送信する。
車両側コントローラ２８は、検知センサ２７により車両用バッテリ２２の充電量が満充電に近づいたことが検知された場合、通常充電用の高周波電力の電力値よりも小さい電力値の高周波電力（以下、押し込み充電用電力という）が高周波電源１２から出力されるよう電源側コントローラ１５に対して要求する。電源側コントローラ１５は、車両側コントローラ２８からの上記要求に応じて、押し込み充電用電力が出力されるように高周波電源１２を制御する。
【００３３】
ここで、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値が変更されることによって、車両用バッテリ２２に入力される直流電力の電力値が変動し、車両用バッテリ２２のインピーダンスが変動する。これに対して、車両側コントローラ２８は、車両用バッテリ２２のインピーダンスの変動に対応させて２次側インピーダンス変換器２６の定数を可変制御することにより、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスと、高周波電源１２から受電器２３の出力端までのインピーダンスとを再度整合させる。
【００３４】
車両用バッテリ２２の充電が完了（終了）した場合には、車両側コントローラ２８は、電源側コントローラ１５に充電完了信号（充電終了信号）を出力する。電源側コントローラ１５は、充電完了信号を受信した場合に、高周波電力の出力を停止するよう高周波電源１２を制御する。
【００３５】
次に、駐車スペースＳに対する車両Ｃの停止位置をガイドする構成について説明する。
図２（ａ）に示すように、駐車スペースＳには、当該駐車スペースＳに対する車両ＣのＸ方向（車両Ｃの車幅方向）の相対位置（停止位置）を規定する（Ｘ方向における送電器１３と受電器２３との相対位置を規定する）一対のガイドラインＳ１（ガイド手段としての規定部材）が設けられている。また、駐車スペースＳには、当該駐車スペースＳに対する車両ＣのＹ方向（特定方向、車両Ｃの前後方向）の相対位置（停止位置）を規定する（Ｙ方向における送電器１３と受電器２３との相対位置を規定する）一対の車輪止めＳ２（ガイド手段としての規定部材）が設けられている。
【００３６】
一対のガイドラインＳ１はＹ方向に延びている。また、一対のガイドラインＳ１は、Ｘ方向に車両Ｃの車幅よりも大きい間隔で、且つ、車両Ｃが一対のガイドラインＳ１内に車両Ｃの一対のタイヤＣ１が車輪止めＳ２に当接した状態で駐車された時に各インピーダンス変換器１４，２６の定数の可変制御を行わなくても車両用バッテリ２２の充電に支障がないような間隔で離間させて形成されている。
【００３７】
図２に示すように、一対の車輪止めＳ２はそれぞれ、断面が台形状に形成され、Ｘ方向に延びた角柱状をなしている。そして、一対の車輪止めＳ２は、一対のガイドラインＳ１内に設けられており、車両Ｃの一対のタイヤＣ１に対して当接可能となるように、所定の間隔を隔てて配置されている。
【００３８】
かかる構成によれば、車両Ｃを一対のガイドラインＳ１内に駐車しようとすると、一対のタイヤＣ１と一対の車輪止めＳ２とが当接し、車両Ｃのそれ以上の移動が規制される。これにより、駐車スペースＳに対する車両ＣのＹ方向の相対位置が規定される。そして、一対のガイドラインＳ１内に車両Ｃの一対のタイヤＣ１が車輪止めＳ２に当接した状態で駐車すれば、各インピーダンス変換器１４，２６の定数の可変制御を行わなくても、車両用バッテリ２２の充電に支障がないレベルの効率を得ることが可能となる。
【００３９】
ちなみに、一対の車輪止めＳ２はＸ方向（車幅方向）に延びているため、駐車スペースＳに対して車両ＣがＸ方向にある程度ずれた場合であっても、一対のタイヤＣ１と一対の車輪止めＳ２とが当接するようになっている。つまり、駐車スペースＳに対する車両ＣのＸ方向の位置ずれは、Ｙ方向の位置ずれと比較して、ある程度許容されている。
【００４０】
次に、各コイル１３ａ，２３ａの形状と、上記位置合わせの構成との関係について説明する。
図２に示すように、１次側コイル１３ａは、板状、詳細には正方形状に形成された１次側フェライトコア３１に、１次側コイル１３ａの軸線方向Ｄ１（以降、単に１次側軸線方向Ｄ１と言う）と１次側フェライトコア３１の板厚方向と直交する方向とが一致するように捲回されて構成されている。２次側コイル２３ａは、正方形状に形成された２次側フェライトコア３２に、２次側コイル２３ａの軸線方向Ｄ２（以降、単に２次側軸線方向Ｄ２と言う）と２次側フェライトコア３２の板厚方向と直交する方向とが一致するように捲回されて構成されている。各フェライトコア３１，３２は同一形状に形成されている。
【００４１】
なお、詳細な図示等は省略するが、実際には、１次側フェライトコア３１はボビンの内側空間に収容されており、１次側コイル１３ａはそのボビンの外周に捲回されている。２次側コイル２３ａ及び２次側フェライトコア３２についても同様である。
【００４２】
また、地上側機器１１には、１次側フェライトコア３１が設置されるテーブル３３が設けられている。図２（ａ）に示すように、テーブル３３は一対のガイドラインＳ１内に配置されている。テーブル３３は、矩形板状に形成されており、その板面（上面及び下面）は平坦に形成されている。図２（ｂ）に示すように、テーブル３３は水平に配置されており、テーブル３３の下面（裏面）は地面と当接している。
【００４３】
１次側フェライトコア３１は、１次側軸線方向Ｄ１に延びる面である下面（裏面）がテーブル３３の上面（表面）と対向するように設置されている。そして、両者はその状態でビス等の固定具を用いて固定されている。このため、１次側フェライトコア３１はその板面（上面及び下面）が水平となるように配置されている。
【００４４】
また、図２（ｂ）に示すように、受電器２３の２次側フェライトコア３２は、２次側軸線方向Ｄ２に延びる面である板面（上面及び下面）が水平となるように車両Ｃに固定されている。このため、各フェライトコア３１，３２の板面同士は平行となっている。
【００４５】
ここで、車両Ｃが一対のガイドラインＳ１の延びる方向（Ｙ方向）と２次側コイル２３ａの軸線方向とが平行になるように駐車された場合に、各コイル１３ａ，２３ａの軸線方向である１次側軸線方向Ｄ１及び２次側軸線方向Ｄ２は平行となるように構成されている。詳細には、１次側コイル１３ａ（１次側フェライトコア３１）は、１次側軸線方向Ｄ１が一対のガイドラインＳ１の延びる方向（Ｙ方向）と一致するように配置されている。２次側コイル２３ａ（２次側フェライトコア３２）は、２次側軸線方向Ｄ２が車両Ｃの前後方向と一致するように配置されている。
【００４６】
また、図２（ｂ）に示すように、一対のタイヤＣ１が一対の車輪止めＳ２と当接している状況において各コイル１３ａ，２３ａ（各フェライトコア３１，３２）は少なくとも一部分が互いに対向する位置に配置される。
【００４７】
ちなみに、図２に示すように、一対の車輪止めＳ２は、テーブル３３に固定されている。このため、一対の車輪止めＳ２と１次側フェライトコア３１との相対位置は変更されないようになっている。すなわち、一対の車輪止めＳ２と１次側フェライトコア３１とは、その相対位置が変更されないようにユニット化されている。また、２次側フェライトコア３２が車両Ｃに固定されているため、一対のタイヤＣ１に対する２次側フェライトコア３２の相対位置は変更されないようになっている。
【００４８】
本実施形態の非接触電力伝送装置１０の作用について以下に説明する。
図１に示すように、地上側機器１１に１次側インピーダンス変換器１４が設けられており、車両側機器２１に２次側インピーダンス変換器２６が設けられている構成において、車両用バッテリ２２のインピーダンスの変動に応じて２次側インピーダンス変換器２６の定数の可変制御が行われる。これにより、車両用バッテリ２２のインピーダンスが変動した場合であっても、高い整合度合いが維持される。
【００４９】
また、図２に示すように、ガイド手段としての一対のガイドラインＳ１及び一対の車輪止めＳ２によって、送電器１３と受電器２３とは、少なくとも一部分が互いに対向する位置に配置され、送電器１３と受電器２３との相対位置の変動が抑制されている。これにより、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれに起因するインピーダンス（相互インダクタンス）の変動が抑制されている。よって、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれに起因する整合度合いの低下が抑制されている。したがって、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれに伴って定数の可変制御を行わなくても、伝送効率の低下が抑制されている。
【００５０】
特に、各コイル１３ａ，２３ａは、それぞれの軸線がＹ方向に延びるように配置されているため、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２の直交方向（Ｘ方向）への各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれよりも、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２に沿う方向（Ｙ方向）への各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれの方が、位置ずれに起因するインピーダンスの変動が大きい。すなわち、本実施形態の送電器１３及び受電器２３の形状は、送電器１３と受電器２３との相対位置がＹ方向にずれた場合よりもＸ方向にずれた場合の方が、伝送効率が低下しにくい。
【００５１】
この点、本実施形態では、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２に沿う方向の各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれが起こらないよう一対の車輪止めＳ２が設けられている。これにより、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれに起因するインピーダンスの変動が、より抑制されている。換言すれば、ガイド手段として一対のガイドラインＳ１と、それよりも精度よく位置合わせを行うことができる一対の車輪止めＳ２とが設けられている構成において、各コイル１３ａ，２３ａは、その軸線方向Ｄ１，Ｄ２が一対の車輪止めＳ２によって規定されるＹ方向を向くように構成されているとも言える。
【００５２】
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）地上側機器１１に１次側インピーダンス変換器１４を設け、車両側機器２１に２次側インピーダンス変換器２６を設けた。そして、高周波電源１２から出力される高周波電力が通常充電用の高周波電力から押し込み充電用電力に変更されることに伴う車両用バッテリ２２のインピーダンスの変動に応じて、２次側インピーダンス変換器２６の定数を可変制御する構成とした。これにより、車両用バッテリ２２のインピーダンスの変動に追従することができるため、車両用バッテリ２２のインピーダンスが変動する場合であっても高い整合度合いを維持することができる。
【００５３】
一方、１次側インピーダンス変換器１４の定数は固定となっている。これにより、１次側インピーダンス変換器１４としては、定数を可変させる必要がない分、１次側インピーダンス変換器１４の簡素化を図ることができる。また、１次側インピーダンス変換器１４の定数の可変制御を行う必要がない分、電源側コントローラ１５の制御の簡素化を図ることができる。
【００５４】
以上のことから、伝送効率の向上と構成の簡素化との両立を図ることができる。
特に、１次側インピーダンス変換器１４及び２次側インピーダンス変換器２６双方の定数を可変制御する構成においては、一方のインピーダンス変換器の定数の可変制御が、他方のインピーダンス変換器に影響を及ぼす。このため、１次側インピーダンス変換器１４及び２次側インピーダンス変換器２６双方の定数を可変制御した場合であっても、想定通りの伝送効率とならず、電力伝送に支障が生じる場合がある。かといって、想定通りの伝送効率となるように、定数の可変制御を行う順序を設定したり、定数の可変制御を複数回行ったりすると、制御が煩雑なものとなり易い。
【００５５】
これに対して、本実施形態によれば、１次側インピーダンス変換器１４の定数が固定となっているため、上記のような影響を考慮する必要がない。これにより、想定通りの伝送効率となり易く、電力伝送の管理を容易に行うことができる。また、上記のような煩雑な処理を行う必要がないため、制御の簡素化を図ることができる。
【００５６】
（２）本実施形態の非接触電力伝送装置１０では、各コイル１３ａ，２３ａのＸ方向の位置ずれが発生した場合の方が、Ｙ方向の位置ずれが発生した場合よりも、各コイル１３ａ，２３ａ間の相互インダクタンスの変動が小さく、送電器１３及び受電器２３間のインピーダンスの変動が小さい。そこで、本実施形態では、一対の車輪止めＳ２によりＹ方向の位置ずれが起きないようにするとともに、一対のガイドラインＳ１によりＸ方向の位置ずれが大きくならないように規制している。よって、各インピーダンス変換器１４，２６の定数を可変制御しなくても電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２が直交している場合よりも、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２が平行となっている方が、各コイル１３ａ，２３ａ間の結合が強く、１次側コイル１３ａ（送電器１３）のエネルギを、２次側コイル２３ａ（受電器２３）にて、より吸収することができる。この点、本実施形態では、各コイル１３ａ，２３ａは各軸線方向Ｄ１，Ｄ２が平行となるように配置される。これにより、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれによるインピーダンスの変動を抑制しつつ、伝送効率の向上を図ることができる。
【００５８】
（３）Ｙ方向（車両Ｃの前後方向、一対のガイドラインＳ１の延びる方向）における駐車スペースＳに対する車両Ｃの停止位置を規定する一対の車輪止めＳ２を設けた。そして、車両Ｃが停止位置に停止した場合に各軸線方向Ｄ１，Ｄ２は、特定方向としてＹ方向に延びるように配置される。これにより、インピーダンスの変動が相対的に大きい方向における位置ずれを抑制することができる。
【００５９】
一方、相対的にインピーダンスの変動が小さい各軸線方向Ｄ１，Ｄ２と直交する方向、詳細にはＸ方向の各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれは、ある程度許容されている。これにより、駐車スペースＳへの車両Ｃの駐車を容易に行うことができる。よって、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれに起因するインピーダンスの変動の抑制と駐車の容易化との両立を図ることができる。
【００６０】
（４）一対の車輪止めＳ２と１次側フェライトコア３１とを、相対位置が変更されないようにユニット化した。そして、車両Ｃに対する２次側フェライトコア３２の相対位置が変更されないよう両者を固定した。これにより、上記各相対位置が変動することにより、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれを抑制することができる。
【００６１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態では、各インピーダンス変換器１４，２６は、インピーダンス整合させるものであったが、これに限られない。例えば、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部には、他の抵抗値と比較して相対的に高い伝送効率となる特定抵抗値が存在する。換言すれば、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部には、所定の抵抗値（第１抵抗値）よりも伝送効率が高くなる特定抵抗値（第２抵抗値）が存在する。詳細には、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Ｒａ１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Ｒｂ１とすると、特定抵抗値は√（Ｒａ１×Ｒｂ１）である。
【００６２】
これに対応させて、２次側インピーダンス変換器２６は、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値に近づくように整流器２４の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスをインピーダンス変換してもよい。
【００６３】
また、１次側インピーダンス変換器１４は、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値に近づいている状況における送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスをインピーダンス変換する。例えば、１次側インピーダンス変換器１４は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが、所望の電力値の高周波電力が得られるインピーダンスとなるように、上記送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスをインピーダンス変換してもよい。
【００６４】
かかる構成においても、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値が変更されることによって、車両用バッテリ２２のインピーダンスが変動すると、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値からずれる。これに対して、特定抵抗値に近づくように、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値の変更に対応させて２次側インピーダンス変換器２６の定数を可変制御するとよい。この場合、上記２次側インピーダンス変換器２６の定数の可変制御によって、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの変動が抑制されるため、１次側インピーダンス変換器１４の定数が固定であっても、所望の電力値を得ることができる。
【００６５】
ここで、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれによって、特定抵抗値が変動し得る。これに対して、上記のように各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれを抑制する構成を設けることにより、特定抵抗値の変動を抑制することができ、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれに伴う伝送効率の低下を抑制することができる。
【００６６】
○  実施形態において、車両側コントローラ２８は、テスト用の高周波電力が出力されている状況において、各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれに応じた２次側インピーダンス変換器２６の定数の可変制御を行う構成としてもよい。
【００６７】
○  実施形態では、送電器１３は地面に設けられていたが、これに限られず、例えば図３に示すように、駐車スペースＳに壁部４１が設けられている場合には、当該壁部４１に送電器１３を設ける構成としてもよい。
【００６８】
○  さらに、実施形態では、各フェライトコア３１，３２の表面（各フェライトコア３１，３２において最も面積が大きい面）同士は平行となっていたが、これに限られない。例えば、図３に示すように、各フェライトコア３１，３２の表面が直交するように各フェライトコア３１，３２を配置してもよい。かかる構成であっても、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２が平行となるようにするとよい。但し、伝送効率の向上という観点に着目すれば、各フェライトコア３１，３２の表面同士が平行となっている構成の方が好ましい。
【００６９】
○  各コイル１３ａ，２３ａ（各フェライトコア３１，３２）は、一対のガイドラインＳ１内に車両Ｃが配置され、且つ、一対のタイヤＣ１が一対の車輪止めＳ２と当接している状況において、少なくとも一部分が互いに対向する位置に配置されればよく、全体であっても一部のみが対向していてもよい。
【００７０】
○  実施形態では、駐車スペースＳに対する車両Ｃの位置合わせを行うものとして、一対のガイドラインＳ１及び一対の車輪止めＳ２を設けたが、位置合わせを行うことができれば、その具体的な構成は任意である。例えば距離センサを設け、当該距離センサの検知結果に基づいて位置合わせを行う構成としてもよく、ＧＰＳ等によって位置情報を受信し、その位置情報に基づいて位置合わせを行う構成としてもよい。また、ガイド手段として、Ｙ方向に沿って延び、一対のタイヤＣ１が入り込むことが可能な一対のタイヤ溝を形成する構成としてもよい。この場合、各フェライトコア３１，３２が対向する位置に車両Ｃが停止するように、一対のタイヤ溝の端部を規定するとよい。
【００７１】
○  また、一対の車輪止めＳ２を省略してもよい。この場合、矩形状のガイドラインを形成するとよい。但し、特定方向の位置合わせを精度よく且つ容易に実現することができる点に鑑みれば、一対の車輪止めＳ２を設ける方が好ましい。
【００７２】
○  各コイル１３ａ，２３ａの形状は任意である。例えば、円形状であってもよいし、渦巻状に捲回された形状であってもよい。また、各コイル１３ａ，２３ａは、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２が同一軸線上に配置されるように構成されていてもよい。
【００７３】
○  実施形態では、車両Ｃが停止位置に停止した場合に、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２は完全に平行となっていたが、これに限られず、ある程度ずれていてもよい。
○  同様に、各軸線方向Ｄ１，Ｄ２と、一対の車輪止めＳ２によって規定される方向（Ｙ方向）とは完全に同一である必要はなく、ある程度ずれていてもよい。
【００７４】
○  実施形態では、反射波電力に基づいて２次側インピーダンス変換器２６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、整流器２４から車両用バッテリ２２までのインピーダンスを測定し、その測定結果に基づいて２次側インピーダンス変換器２６の定数を可変制御する構成としてもよい。
【００７５】
○  実施形態では、２次側インピーダンス変換器２６の定数の可変制御を行う契機の一例として、高周波電源１２から出力される高周波電力が、通常充電用の高周波電力から押し込み充電用電力に変更された場合を採用したが、これに限られず、任意である。例えば、上記契機として、車両側機器２１内にて発生する反射波電力が予め定められた閾値以上となった場合を採用してもよい。
【００７６】
○  実施形態では、各コイル１３ａ，２３ａのコアとして各フェライトコア３１，３２を採用したが、これに限られず、例えばＮｄＦｅＢ、サマリウムコバルト又はＡｌＮｉＣｏといった他の材料を用いてもよい。
【００７７】
○  実施形態では、各フェライトコア３１，３２は同一形状に形成されていたが、これに限られず、両者で形状が異なっていてもよい。また、各フェライトコア３１，３２の形状は、正方形状に限られず、矩形板状であってもよい。さらに、各フェライトコア３１，３２の形状は、板状に限られず、例えば円柱状であってもよい。
【００７８】
○  各フェライトコア３１，３２を省略してもよい。
○  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に対して電磁誘導で結合する１次側誘導コイルとを有する構成であってもよい。この場合、上記共振回路は、上記１次側誘導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、その共振回路に対して電磁誘導で結合する２次側誘導コイルとを有する構成とし、２次側誘導コイルを用いて受電器２３の共振回路から高周波電力を取り出してもよい。
【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正弦波に限られず、例えばパルス波であってもよい。
○  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。
【００８０】
○  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。
○  実施形態では、車両Ｃに車両側機器２１が搭載されていたが、これに限られず、携帯電話等の他の機器に搭載されている構成であってもよい。この場合、１次側機器に対する携帯電話の位置を規定するガイド手段として、例えば携帯電話が収容可能な溝や凸部等を設けるとよい。
【００８１】
○  実施形態では、受電器２３にて受電した高周波電力は車両用バッテリ２２を充電するのに用いられたが、これに限られず、例えば、車両Ｃに設けられた他の電子機器等を駆動させるのに用いてもよい。
【００８２】
○  実施形態では、車両側コントローラ２８が、通常充電用の高周波電力から押し込み充電用電力への変更の要求を行う構成であったが、これに限られず、電源側コントローラ１５が直接上記変更を行う構成であってもよい。この場合、車両側コントローラ２８が定期的に車両用バッテリ２２の充電量を電源側コントローラ１５に送信することにより、電源側コントローラ１５が車両用バッテリ２２の充電量を把握可能に構成するとよい。
【００８３】
○  実施形態では、テスト用抵抗２９ａ及びスイッチ２９ｂは、整流器２４の出力端に設けられていたが、これに限られず、整流器２４の入力端に設けてもよい。この場合、テスト用抵抗２９ａの抵抗値を、通常充電用の高周波電力を受電した際の整流器２４の入力端（２次側インピーダンス変換器２６の出力端）から車両用バッテリ２２までのインピーダンスと同一に設定するとよい。
【００８４】
○  ２次側インピーダンス変換器２６を省略して、充電器２５のＤＣ／ＤＣコンバータで、インピーダンス変換（インピーダンス整合）を行う構成としてもよい。詳細には、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子のオンオフのデューティ比を調整することにより、充電器２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスを調整することができる。この場合、充電器２５が２次側インピーダンス変換手段に対応する。なお、上記デューティ比の調整（可変制御）は、充電器２５のインピーダンスの調整とも言える。
【００８５】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術思想について以下に記載する。なお、理解の容易のため、一部の構成については実施形態における対応する構成を括弧書きで適宜示すが、これに限定されるものではない。
【００８６】
（イ）板状に形成された１次側コア及び２次側コアを備え、前記１次側コイルは、その軸線方向と前記１次側コアの板厚方向と直交する方向とが一致するように捲回され、前記２次側コイルは、その軸線方向と前記２次側コアの板厚方向と直交する方向とが一致するように捲回され、前記ガイド手段によって、前記１次側コア及び前記２次側コアは、それぞれの板面の少なくとも一部分が互いに対向する位置に配置され、且つ、前記１次側コイル及び前記２次側コイルは、それぞれの軸線が特定方向に延びた状態で平行となるように配置されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の非接触電力伝送装置。
【００８７】
（ロ）前記ガイド手段は、第１方向（Ｘ方向）の前記相対位置を規定する第１ガイド手段（一対のガイドラインＳ１）と、前記第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）の前記相対位置を規定するものであって、前記第１ガイド手段よりも位置合わせ精度が高い第２ガイド手段（一対の車輪止めＳ２）と、を備え、前記１次側コイル及び前記２次側コイルは、前記ガイド手段により前記相対位置が規定されている状況において、それぞれの軸線が前記第２方向に延びた状態で平行となるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の非接触電力伝送装置。
【００８８】
（ハ）前記２次側機器は車両に搭載されており、前記ガイド手段は、前記第１ガイド手段として前記車両の幅よりも大きな間隔を隔てて形成された一対のガイドラインと、前記第２ガイド手段として前記車両のタイヤと当接する車輪止めと、を備え、前記１次側コイルと前記車輪止めとの相対位置が固定されているとともに、前記車両に対する前記２次側コイルの相対位置が固定されていることを特徴とする技術思想（ロ）に記載の非接触電力伝送装置。
【符号の説明】
【００８９】
１０…非接触電力伝送装置、１１…地上側機器（１次側機器）、１２…高周波電源、１３ａ…１次側コイル、１４…１次側インピーダンス変換器（１次側インピーダンス変換手段）、２１…車両側機器（２次側機器）、２２…車両用バッテリ、２３ａ…２次側コイル、２６…２次側インピーダンス変換器（２次側インピーダンス変換手段）、２８…車両側コントローラ、３１…１次側フェライトコア、３２…２次側フェライトコア、Ｓ１…一対のガイドライン、Ｓ２…一対の車輪止め。
【図１】
2014060862.tif 000003
【図２】
2014060862.tif 000004
【図３】
2014060862.tif 000005