(57)【要約】【課題】送電装置が複数の送電部を備える場合に、受電装置の受電部に最も近接した送電部を選定して高効率の電力伝送を実現する。【解決手段】送電ＥＣＵ２４０は、複数の送電部２２０を順次切替えるスキャン制御を実行し、スキャン制御実行時の受電部１１０への送電状況に基づいて受電部１１０への送電に用いられる送電部を決定する。整合器２１５は、受電部１１０への送電に用いられる送電部と受電部１１０とのギャップ（車高）に基づいてインピーダンスが調整される。ここで、送電ＥＣＵ２４０は、上記ギャップが所定値以下のときに調整されるべき状態に整合器２１５を設定してスキャン制御を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置へ電力を供給する送電装置であって、
略同一平面に配置され、各々が電源から受ける電力を前記受電装置の受電部へ非接触で出力可能な複数の送電部と、
前記複数の送電部を順次切替えて前記受電部へ送電するスキャン制御を実行し、前記スキャン制御実行時の前記受電部への送電状況に基づいて前記受電部への送電に用いられる送電部を決定する制御部と、
前記受電部への送電に用いられる送電部と前記受電部との間の、前記平面の法線方向の距離に基づいてインピーダンスが調整されるインピーダンス整合器とを備え、
前記制御部は、前記距離が所定値以下のときに調整されるべき状態に前記インピーダンス整合器を設定して前記スキャン制御を実行し、
前記所定値は、前記受電部への送電に用いられる送電部と前記受電部との前記平面に沿った方向の位置ズレ量に対する電力伝送特性が、前記位置ズレ量の増大に従って電力伝送効率が低下する特性を示すときの前記距離である、送電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記距離が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に前記インピーダンス整合器を設定して前記スキャン制御を実行する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記スキャン制御の実行後、前記受電部への送電に用いられる送電部から前記受電部への送電時の電力伝送効率に基づいて、前記インピーダンス整合器のインピーダンスを調整する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項４】
前記複数の送電部のいずれかを前記電源に電気的に接続するとともに残余の送電部を前記電源から電気的に切離す切替器をさらに備え、
前記制御部は、前記スキャン制御の実行時、前記切替器を制御することによって前記電源に電気的に接続される送電部を順次切替える、請求項１に記載の送電装置。
【請求項５】
前記受電部への送電に用いられる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に記載の送電装置。
【請求項６】
前記受電部への送電に用いられる送電部と前記受電部との結合係数は０．３以下である、請求項１に記載の送電装置。
【請求項７】
前記受電部への送電に用いられる送電部は、前記送電部と前記受電部との間に形成される磁界と、前記送電部と前記受電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、前記受電部へ送電し、
前記磁界および前記電界は、前記送電部と前記受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項８】
送電装置から電力を受電する受電装置であって、
略同一平面に配置され、各々が前記送電装置の送電部から非接触で受電可能な複数の受電部と、
前記複数の受電部を順次切替えて前記送電部から受電するスキャン制御を実行し、前記スキャン制御実行時の前記送電部からの受電状況に基づいて前記送電部からの受電に用いられる受電部を決定する制御部と、
前記送電部からの受電に用いられる受電部と前記送電部との間の、前記平面の法線方向の距離に基づいてインピーダンスが調整されるインピーダンス整合器とを備え、
前記制御部は、前記距離が所定値以下のときに調整されるべき状態に前記インピーダンス整合器を設定して前記スキャン制御を実行し、
前記所定値は、前記送電部からの受電に用いられる受電部と前記送電部との前記平面に沿った方向の位置ズレ量に対する電力伝送特性が、前記位置ズレ量の増大に従って電力伝送効率が低下する特性を示すときの前記距離である、受電装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記距離が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に前記インピーダンス整合器を設定して前記スキャン制御を実行する、請求項８に記載の受電装置。
【請求項１０】
前記複数の受電部のいずれかを電気負荷に電気的に接続するとともに残余の受電部を前記電気負荷から電気的に切離す切替器をさらに備え、
前記制御部は、前記スキャン制御の実行時、前記切替器を制御することによって前記電気負荷に電気的に接続される受電部を順次切替える、請求項８に記載の受電装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の受電装置と、
前記受電装置によって受電された電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄えられた電力によって走行駆動力を発生する電動機とを備える車両。
【請求項１２】
送電装置から受電装置へ電力を伝送する電力伝送システムであって、
電源から受ける電力を前記受電装置へ非接触で出力する送電部と、
略同一平面に配置され、各々が前記送電部から非接触で受電可能な複数の受電部と、
前記複数の受電部を順次切替えて前記送電部から受電するスキャン制御を実行し、前記スキャン制御実行時の前記送電部からの受電状況に基づいて前記送電部からの受電に用いられる受電部を決定する制御部と、
前記電源と前記送電部との間に設けられ、前記送電部と前記送電部からの受電に用いられる受電部との間の、前記平面の法線方向の距離に基づいてインピーダンスが調整されるインピーダンス整合器とを備え、
前記制御部は、前記距離が所定値以下のときに調整されるべき状態に前記インピーダンス整合器を設定して前記スキャン制御を実行し、
前記所定値は、前記送電部と前記送電部からの受電に用いられる受電部との前記平面に沿った方向の位置ズレ量に対する電力伝送特性が、前記位置ズレ量の増大に従って電力伝送効率が低下する特性を示すときの前記距離である、電力伝送システム。
【請求項１３】
前記制御部は、前記距離が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に前記インピーダンス整合器を設定して前記スキャン制御を実行する、請求項１２に記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送電装置、受電装置およびそれを備える車両、ならびに電力伝送システムに関し、特に、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１１−１８８７３３号公報（特許文献１）は、給電装置から移動体へ無線で電力を供給する無線給電システムを開示する。この無線給電システムにおいては、給電装置または移動体に複数のアンテナが設けられる。給電装置に複数のアンテナが設けられる場合は、給電装置の各アンテナから移動体へ電波が送信されるときの受信強度に従って給電装置のアンテナが選択される。移動体に複数のアンテナが設けられる場合には、移動体の各アンテナの受信強度に従って移動体のアンテナが選択される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８８７３３号公報
【特許文献２】特開２０１２−３４４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の無線給電システムにおいて、たとえば給電装置に複数のアンテナ（複数の送電部）が設けられる場合に、移動体のアンテナ（受電部）に最も近接した給電装置のアンテナが選択されない可能性がある。
【０００５】
すなわち、非接触の電力伝送システムにおいては、送電部と受電部との間の距離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するので、効率的な電力伝送を実現するためには、送電装置や受電装置においてインピーダンス整合を行なうことが重要である。このために、送電装置や受電装置には、インピーダンス整合を行なうための整合器が一般的に設けられる。
【０００６】
ここで、整合器の設定によっては、送電部と受電部との間に位置ズレがない場合に、位置ズレが生じている場合よりも電力伝送効率や受電部の受信強度が低下してしまう場合がある。このような場合には、受電部に最も近接した送電部よりも遠い送電部を選択してしまう可能性がある。しかしながら、送電部の選択後にその選択された送電部から受電部への電力伝送効率を最良にするための調整が行なわれることを考慮すれば、受電部に最も近接した送電部が選択されることが好ましいところ、このような課題について上記特許文献では特に検討されていない。
【０００７】
それゆえに、この発明の目的は、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムにおいて、送電装置が複数の送電部を備える場合に、受電装置の受電部に最も近接した送電部を選定して高効率の電力伝送を実現することである。
【０００８】
また、この発明の別の目的は、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムにおいて、受電装置が複数の受電部を備える場合に、送電装置の送電部に最も近接した受電部を選定して高効率の電力伝送を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、送電装置は、受電装置へ電力を供給する送電装置であって、複数の送電部と、制御部と、インピーダンス整合器とを備える。複数の送電部は、略同一平面に配置され、各送電部は、電源から受ける電力を受電装置の受電部へ非接触で出力可能である。制御部は、複数の送電部を順次切替えて受電部へ送電するスキャン制御を実行し、スキャン制御実行時の受電部への送電状況に基づいて受電部への送電に用いられる送電部を決定する。インピーダンス整合器は、受電部への送電に用いられる送電部と受電部との間の、上記平面の法線方向の距離に基づいてインピーダンスが調整される。ここで、制御部は、上記距離が所定値以下のときに調整されるべき状態にインピーダンス整合器を設定してスキャン制御を実行する。上記所定値は、受電部への送電に用いられる送電部と受電部との上記平面に沿った方向の位置ズレ量に対する電力伝送特性が、位置ズレ量の増大に従って電力伝送効率が低下する特性を示すときの上記距離である。
【００１０】
好ましくは、制御部は、上記距離が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態にインピーダンス整合器を設定してスキャン制御を実行する。
【００１１】
好ましくは、制御部は、スキャン制御の実行後、受電部への送電に用いられる送電部から受電部への送電時の電力伝送効率に基づいて、インピーダンス整合器のインピーダンスを調整する。
【００１２】
好ましくは、送電装置は、切替器をさらに備える。切替器は、複数の送電部のいずれかを電源に電気的に接続するとともに残余の送電部を電源から電気的に切離す。制御部は、スキャン制御の実行時、切替器を制御することによって電源に電気的に接続される送電部を順次切替える。
【００１３】
好ましくは、受電部への送電に用いられる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。
【００１４】
好ましくは、受電部への送電に用いられる送電部と受電部との結合係数は０．３以下である。
【００１５】
好ましくは、受電部への送電に用いられる送電部は、送電部と受電部との間に形成される磁界と、送電部と受電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、受電部へ送電する。磁界および電界は、送電部と受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する。
【００１６】
また、この発明によれば、受電装置は、送電装置から電力を受電する受電装置であって、複数の受電部と、制御部と、インピーダンス整合器とを備える。複数の受電部は、略同一平面に配置され、各受電部は、送電装置の送電部から非接触で受電可能である。制御部は、複数の受電部を順次切替えて送電部から受電するスキャン制御を実行し、スキャン制御実行時の送電部からの受電状況に基づいて送電部からの受電に用いられる受電部を決定する。インピーダンス整合器は、送電部からの受電に用いられる受電部と送電部との間の、上記平面の法線方向の距離に基づいてインピーダンスが調整される。ここで、制御部は、上記距離が所定値以下のときに調整されるべき状態にインピーダンス整合器を設定してスキャン制御を実行する。上記所定値は、送電部からの受電に用いられる受電部と送電部との上記平面に沿った方向の位置ズレ量に対する電力伝送特性が、位置ズレ量の増大に従って電力伝送効率が低下する特性を示すときの上記距離である。
【００１７】
好ましくは、制御部は、上記距離が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態にインピーダンス整合器を設定してスキャン制御を実行する。
【００１８】
好ましくは、受電装置は、切替器をさらに備える。切替器は、複数の受電部のいずれかを電気負荷に電気的に接続するとともに残余の受電部を電気負荷から電気的に切離す。制御部は、スキャン制御の実行時、切替器を制御することによって電気負荷に電気的に接続される受電部を順次切替える。
【００１９】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの受電装置と、受電装置によって受電された電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置に蓄えられた電力によって走行駆動力を発生する電動機とを備える。
【００２０】
また、この発明によれば、電力伝送システムは、送電装置から受電装置へ電力を伝送する電力伝送システムであって、送電部と、複数の受電部と、制御部と、インピーダンス整合器とを備える。送電部は、電源から受ける電力を受電装置へ非接触で出力する。複数の受電部は、略同一平面に配置され、各受電部は、送電部から非接触で受電可能である。制御部は、複数の受電部を順次切替えて送電部から受電するスキャン制御を実行し、スキャン制御実行時の送電部からの受電状況に基づいて送電部からの受電に用いられる受電部を決定する。インピーダンス整合器は、電源と送電部との間に設けられ、送電部と送電部からの受電に用いられる受電部との間の、上記平面の法線方向の距離に基づいてインピーダンスが調整される。ここで、制御部は、上記距離が所定値以下のときに調整されるべき状態にインピーダンス整合器を設定してスキャン制御を実行する。上記所定値は、送電部と送電部からの受電に用いられる受電部との上記平面に沿った方向の位置ズレ量に対する電力伝送特性が、位置ズレ量の増大に従って電力伝送効率が低下する特性を示すときの距離である。
【００２１】
好ましくは、制御部は、上記距離が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態にインピーダンス整合器を設定してスキャン制御を実行する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明においては、上記のようにインピーダンス整合器を設定してスキャン制御を実行することにより、スキャン制御の実行時における、送電部と受電部との位置ズレ量に対する電力伝送特性が、位置ズレ量の増大に従って電力伝送効率が低下する単峰特性（１山ピーク特性）を示す。これにより、スキャン制御によって、送電装置が複数の送電部を備える場合には受電部に最も近接した送電部を選定することができ、また、受電装置が複数の受電部を備える場合には送電部に最も近接した受電部を選定することができる。したがって、この発明によれば、高効率の電力伝送を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１による電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】車両の受電部の配置例を示した図である。
【図３】送電装置の送電部の配置例を示した図である。
【図４】各送電部および受電部の構成を示した図である。
【図５】各送電部および受電部の他の構成例を示した図である。
【図６】送電装置の整合器の構成を示した図である。
【図７】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８】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９】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１０】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１１】電流源または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１２】送電部と受電部との相対位置関係が電力伝送効率に及ぼす影響を示した図である。
【図１３】送電部の選定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】実施の形態２による電力伝送システムの全体構成図である。
【図１５】車両の受電部の配置例を示した図である。
【図１６】送電装置の送電部の配置例を示した図である。
【図１７】受電部の選定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１８】変形例における受電部の選定処理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】
【００２４】
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返さない。
【００２５】
［実施の形態１］
（電力伝送システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態１による電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、電力伝送システムは、車両１００と、送電装置２００とを備える。送電装置２００は、電源部２１０と、インピーダンス整合器（以下、単に「整合器」とも称する。）２１５と、複数の送電部２２０−１〜２２０−５と、切替器２２５と、通信部２３０と、送電ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２４０とを含む。なお、以下では、複数の送電部２２０−１〜２２０−５を総括的に「送電部２２０」と称することもある。
【００２６】
電源部２１０は、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＰＷによって制御され、図示されない系統電源等から受ける電力を高周波の電力に変換する。電源部２１０は、その変換した高周波電力を、整合器２１５および切替器２２５を介して送電部２２０へ供給する。
【００２７】
整合器２１５は、電源部２１０と切替器２２５との間に設けられる。この整合器２１５は、送電部２２０の入力インピーダンスと電源部２１０の出力インピーダンスとの整合をとるものであり、典型的には、少なくとも一方が可変のリアクトルおよびキャパシタを含む回路によって構成される。整合器２１５は、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＳＥ２によってインピーダンスが調整される。なお、電源部２１０が整合器２１５の機能を含む構成であってもよい。
【００２８】
送電部２２０−１〜２２０−５の各々は、切替器２２５に接続される。切替器２２５は、送電部２２０−１〜２２０−５のうち、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＳＷ２によって指示される送電部を整合器２１５に電気的に接続し、残余の送電部を電気的に切離す。送電部２２０−１〜２２０−５の各々は、切替器２２５によって整合器２１５に電気的に接続されているとき、電源部２１０から供給される高周波電力を車両１００の受電部１１０へ非接触で転送する。なお、この実施の形態１では、５つの送電部２２０−１〜２２０−５が例示されているが、送電部の数はこれに限定されるものではない。なお、整合器２１５および送電部２２０の具体的な構成については、後ほど説明する。
【００２９】
通信部２３０は、送電装置２００が車両１００と無線通信を行なうための通信インターフェースであり、車両１００の通信部１５５と各種情報の授受を行なう。通信部２３０は、車両１００の通信部１５５から送信される車両情報や、送電の開始および停止を指示する信号等を受信し、その受信した情報や信号等を送電ＥＣＵ２４０へ出力する。また、通信部２３０は、送電ＥＣＵ２４０から受ける送電電圧および送電電流等の情報を車両１００へ送信する。
【００３０】
送電ＥＣＵ２４０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、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、送電装置２００における各機器の制御を行なう。送電ＥＣＵ２４０の主要な制御として、送電ＥＣＵ２４０は、電源部２１０の制御、整合器２１５の設定および調整、電源部２１０に電気的に接続される送電部２２０−１〜２２０−５を切替器２２５によって順次切替えるスキャン制御、スキャン制御に基づく送電部の選定等を実行する。なお、送電ＥＣＵ２４０が実行する制御については、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。
【００３１】
一方、車両１００は、受電部１１０と、整流器１２０と、整合器１２５と、蓄電装置１３０とを含む。また、車両１００は、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power  Control  Unit）」とも称する。）１３５と、モータジェネレータ１４０と、動力伝達ギヤ１４５と、駆動輪１５０と、通信部１５５と、車両ＥＣＵ１６０とをさらに含む。
【００３２】
なお、この実施の形態１においては、車両１００は電気自動車（Electric  Vehicle）として代表的に説明されるが、蓄電装置１３０に蓄えられた電力を用いて走行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等が含まれる。
【００３３】
受電部１１０は、送電装置２００の送電部２２０から非接触で電力を受電し、その受電した電力を整流器１２０へ出力する。なお、受電部１１０の具体的な構成については、送電装置２００の送電部２２０の構成とともに後ほど詳しく説明する。
【００３４】
整流器１２０は、受電部１１０によって受電された電力を整流し、その整流された直流電力を整合器１２５へ出力する。整流器１２０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）を含む静止型の回路構成とすることができる。整流器１２０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１２０が受電部１１０に含まれる場合には、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。
【００３５】
整合器１２５は、整流器１２０と蓄電装置１３０との間に設けられる。この整合器１２５は、受電部１１０の出力インピーダンスと蓄電装置１３０の入力インピーダンスとの整合をとるものであり、たとえば、整合器１２５の入力電圧レベルを調整可能なＤＣ／ＤＣコンバータによって構成される。すなわち、整合器１２５の出力電圧は蓄電装置１３０の電圧に拘束されるところ、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を√（Ｐ×Ｒ）（Ｐは受電電力を示し、Ｒは受電インピーダンスを示す。）に調整することによって、受電部１１０の出力インピーダンスと蓄電装置１３０の入力インピーダンスとの整合をとることができる。なお、特に図示しないが、整合器１２５に代えて、送電装置２００の整合器２１５と同構成の整合器を受電部１１０と整流器１２０との間に設けてもよい。
【００３６】
蓄電装置１３０は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１３０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。蓄電装置１３０は、受電部１１０により受電された電力を蓄電する。また、蓄電装置１３０は、ＰＣＵ１３５とも電気的に接続され、車両駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１３５へ供給する。さらに、蓄電装置１３０は、モータジェネレータ１４０で発電される電力をＰＣＵ１３５から受けて蓄電する。
【００３７】
また、蓄電装置１３０には、蓄電装置１３０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢをそれぞれ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（いずれも図示せず）。これらの各センサの検出値は、車両ＥＣＵ１６０へ出力される。車両ＥＣＵ１６０は、この電圧ＶＢおよび電流ＩＢの各検出値に基づいて、蓄電装置１３０の充電状態（「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称され、満充電状態を１００％として０〜１００％で表わされる。）を推定する。
【００３８】
ＰＣＵ１３５は、コンバータやインバータを含む（いずれも図示せず）。コンバータは、車両ＥＣＵ１６０からの制御信号ＰＷＣにより制御され、蓄電装置１３０とインバータとの間で電圧変換を行なう。インバータは、車両ＥＣＵ１６０からの制御信号ＰＷＩにより制御され、コンバータにより電圧変換された電力を用いてモータジェネレータ１４０を駆動する。
【００３９】
モータジェネレータ１４０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によって構成される。モータジェネレータ１４０の出力トルクは、動力伝達ギヤ１４５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１４０は、車両１００の回生制動時には、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、モータジェネレータ１４０によって発電された電力は、ＰＣＵ１３５によって電圧変換されて蓄電装置１３０に蓄えられる。
【００４０】
なお、モータジェネレータ１４０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド車両では、エンジンおよびモータジェネレータ１４０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、エンジンの動力を用いて発電することにより蓄電装置１３０を充電することも可能である。
【００４１】
通信部１５５は、車両１００が送電装置２００と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と各種情報の授受を行なう。通信部１５５から送電装置２００へ出力される情報には、車両ＥＣＵ１６０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どが含まれる。
【００４２】
車両ＥＣＵ１６０は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、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。
【００４３】
図２は、車両１００の受電部１１０の配置例を示した図である。また、図３は、送電装置２００の送電部２２０−１〜２２０−５の配置例を示した図である。図２を参照して、受電部１１０は、たとえば車体後方寄りの車体下部に配置される。また、図３を参照して、送電部２２０−１〜２２０−５は、送電装置２００から給電を受ける車両が駐車される駐車枠２５０内の地面に配置される。送電部２２０−１〜２２０−５は、送電装置２００から給電を受ける車両における受電部の種々の配置、ならびに駐車枠２５０への前進駐車および後進駐車の双方に対応可能なように、駐車枠２５０内においてたとえば車両前後方向に略等間隔で配置される。
【００４４】
図４は、各送電部２２０−１〜２２０−５および受電部１１０の構成を示した図である。なお、各送電部２２０−１〜２２０−５の構成は同じであり、ここでは送電部２２０−１について代表的に説明される。図４を参照して、送電部２２０−１は、コイル２２１（以下「共振コイル」とも称し、「共鳴コイル」等と適宜称してもよい。）と、キャパシタ２２２と、コイル２２３（以下「電磁誘導コイル」とも称する。）とを含む。
【００４５】
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２１０（図１）から供給される高周波電力を、電磁誘導によって共振コイル２２１に伝達する。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へ非接触で転送する。
【００４６】
受電部１１０は、コイル１１１（以下「共振コイル」とも称し、「共鳴コイル」等と適宜称してもよい。）と、キャパシタ１１２と、コイル１１３（以下「電磁誘導コイル」とも称する。）とを含む。
【００４７】
共振コイル１１１は、送電部２２０−１の共振コイル２２１から非接触で電力を受電する。電磁誘導コイル１１３は、電磁誘導により共振コイル１１１と磁気的に結合可能である。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て整流器１２０へ出力する。
【００４８】
なお、図４においては、受電部１１０および送電部２２０−１（２２０−２〜２２０−５）がそれぞれ電磁誘導コイル１１３，２２３を有する構成を示したが、図５に示される構成のように、受電部１１０および送電部２２０−１（２２０−２〜２２０−５）が電磁誘導コイルを備えない構成とすることも可能である。この場合には、送電部２２０−１（２２０−２〜２２０−５）においては、共振コイル２２１が切替器２２５に接続され、受電部１１０においては、共振コイル１１１が整流器１２０に接続される。
【００４９】
なお、送電部２２０−１（２２０−２〜２２０−５）において、キャパシタ２２４は、共振コイル２２１に直列に接続されて共振コイル２２１とＬＣ共振回路を形成するが、キャパシタ２２４は、共振コイル２２１に並列に接続してもよい。また、受電部１１０においても、キャパシタ１１４は、共振コイル１１１に直列に接続されて共振コイル１１１とＬＣ共振回路を形成するが、キャパシタ１１４は、共振コイル１１１に並列に接続してもよい。
【００５０】
図６は、送電装置２００の整合器２１５の構成を示した図である。図６を参照して、整合器２１５は、キャパシタ２１６およびリアクトル２１７を含み、キャパシタ２１６およびリアクトル２１７の少なくとも一方が可変に構成される。整合器２１５は、送電ＥＣＵ２４０（図１）からの制御信号ＳＥ２に基づいて、キャパシタ２１６のキャパシタンスおよび／またはリアクトル２１７のリアクタンスを変化させることによって所望のインピーダンスに調整する。なお、上記の可変素子は、連続的にキャパシタンスおよびリアクタンスなどが変化するものに限られず、直列および／または並列に接続されたキャパシタ，リアクトルを、リレーなどの切換スイッチで切換えることによって段階的にキャパシタンス等を変化させるものであってもよい。
【００５１】
（電力伝送の原理）
次に、送電装置２００から車両１００への非接触電力伝送の原理について説明する。
【００５２】
図７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７を参照して、送電装置２００において、送電部２２０の電磁誘導コイル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、電源部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。
【００５３】
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。
【００５４】
なお、電磁誘導コイル２２３は、電源部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、図５に示したように、電磁誘導コイル２２３を設けずに共振コイル２２１に電源部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。
【００５５】
一方、車両１００において、受電部１１０の共振コイル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。
【００５６】
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１１８へ出力する。なお、電気負荷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１２０（図１）以降の電気機器を包括的に表わしたものである。
【００５７】
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、図５に示したように、電磁誘導コイル１１３を設けずに共振コイル１１１を電気負荷１１８に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。
【００５８】
送電装置２００において、電源部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１１８へ伝送される。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
図８および図９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８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９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。
【００６２】
図８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。
【００６３】
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。
【００６４】
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５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。
【００６５】
図９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。
【００６６】
（固有周波数のズレ）＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×１００（％）  …  （３）
図９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。
【００６７】
再び図７を参照して、送電部２２０および受電部１１０は、送電部２２０と受電部１１０との間に形成される磁界および電界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との間に形成される磁界および／または電界は、特定の周波数で振動する。そして、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。
【００６８】
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。
【００６９】
図１０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１０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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
なお、上記では、送電部２２０および受電部１１０にコイル（たとえばヘリカルコイル）を採用したが、コイルに代えて、メアンダラインなどのアンテナなどを採用してもよい。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。
【００７４】
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。
【００７５】
図１１は、電流源または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７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。
【００７６】
「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。
【００７７】
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。送電部２２０と受電部１１０との間に形成されるこのような電磁場は、たとえば、近接場共振（共鳴）結合場という場合がある。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。
【００７８】
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」、「磁場共振（共鳴）結合」、「近接場共振（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。
【００７９】
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。
【００８０】
（送電部２２０−１〜２２０−５のスキャン制御）
上記のように、この実施の形態１では、送電装置２００から給電を受ける車両における受電部の種々の配置、あるいは駐車枠２５０（図３）に前進駐車する場合と後進駐車する場合との双方に対応可能なように、送電装置２００には複数の送電部２２０−１〜２２０−５が設けられる。
【００８１】
そして、駐車枠２５０への駐車完了後、送電装置２００から車両１００へテスト送電（蓄電装置１３０を充電するための送電電力よりも小さい送電）が開始され、電源部２１０に電気的に接続される送電部２２０−１〜２２０−５を切替器２２５によって順次切替えるスキャン制御が実行される。このスキャン制御の実行時に、各送電部２２０−１〜２２０−５と受電部１１０との間の電力伝送効率に基づいて、受電部１１０に最も近接する送電部が選定される。なお、電力伝送効率に代えて、受電部１１０の受電電力や受電電圧、受電電流、送電装置２００における反射電力等の送電状況を用いてもよい。そして、その選定された送電部を用いて、送電装置２００から車両１００への電力供給が行なわれる。
【００８２】
また、この実施の形態１では、選定された送電部と受電部１１０との間の電力伝送効率を向上させるために、送電装置２００には整合器２１５が設けられる。電力伝送効率は、送電部と受電部との相対位置関係によって変化する。送電部と受電部との相対位置関係については、送電部と受電部との水平方向の距離である位置ズレ量と、送電部と受電部との鉛直方向の距離とによって規定される。なお、水平方向とは、ここでは複数の送電部２２０−１〜２２０−５が配置される地面に平行な方向であり、送電部と受電部との鉛直方向の距離は車高に相当する。この車高については、乗員の乗降や荷物の積載状況によって変化する。車高が変化すると送電部と受電部の間の距離が変化し、そうすると送電部と受電部の間のインピーダンスが変化することによって電力伝送効率が変化する。そこで、この実施の形態１では、車高に基づいて整合器２１５のインピーダンスが調整され、電力伝送効率の向上が図られる。
【００８３】
しかしながら、スキャン制御実行時の整合器２１５の設定によっては、受電部１１０に最も近接した送電部よりも遠い送電部を選択してしまう可能性がある。
【００８４】
図１２は、送電に用いられる送電部と受電部との相対位置関係が電力伝送効率に及ぼす影響を示した図である。図１２を参照して、横軸は、送電部と受電部との水平方向の位置ズレ量を示し（以下「位置ズレ量」とは、この送電部と受電部との水平方向の位置ズレ量を示すものとする。）、縦軸は、送電部と受電部との間の電力伝送効率を示す。なお、位置ズレ量については、たとえば、送電に用いられる送電部に対して受電部が車体前方にずれている場合を正とした場合には、送電部に対して受電部が車体後方にずれている場合が負の値で示される。
【００８５】
曲線Ｓ１は、整合器２１５が理想的に調整されているときの、位置ズレ量に対する電力伝送効率の変化を示す。この場合は、位置ズレが零の場合に電力伝送効率が最大となり、位置ズレが大きくなるに従って電力伝送効率が徐々に低下するような、ピークが１つの単峰特性を示す。
【００８６】
曲線Ｓ２は、車高が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に整合器２１５が設定されているときの、位置ズレ量に対する電力伝送効率の変化を示す。この場合には、想定されている車高よりも実際の車高が高い（すなわち送電部と受電部との距離が遠い）こととなり、単峰特性を有した状態で電力伝送効率が全体的に曲線Ｓ１よりも小さくなる伝送特性を示す。
【００８７】
曲線Ｓ３は、車高が高い場合に調整されるべき状態に整合器２１５が設定されているときの、位置ズレ量に対する電力伝送効率の変化を示す。この場合には、想定されている車高よりも実際の車高が低い（すなわち送電部と受電部との距離が近い）こととなり、位置ズレが小さい領域においてその周囲の領域よりも伝送効率が低下することにより生じる、ピークが２つの双峰特性を示す。このような双峰特性は、送電部と受電部との結合係数が大きくなると出現することが知られている。
【００８８】
位置ズレ量に対して電力伝送効率にこのような双峰特性が現われる場合には、受電部１１０に最も近接する送電部を電力伝送効率に基づいて選定できない可能性がある。そこで、この実施の形態１では、スキャン制御の実行時に、位置ズレ量に対する電力伝送効率の特性が単峰特性となるように、車高が所定値以下の場合に調整されるべき状態に整合器２１５が設定される。好ましくは、車高が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に整合器２１５が設定される。これにより、スキャン制御の実行時に、位置ズレ量に対する電力伝送効率の特性が単峰特性となり、受電部１１０に最も近接する送電部を電力伝送効率に基づいて確実に選定することが可能になる。
【００８９】
図１３は、送電部の選定処理を説明するためのフローチャートである。なお、フローチャート中の各ステップについては、主に送電ＥＣＵ２４０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、全部または一部のステップについて、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。
【００９０】
図１３とともに図１を参照して、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００の駐車枠２５０（図３）への駐車動作が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、送電ＥＣＵ２４０は、通信部２３０によって車両１００と通信を行なうことによって、車両１００の駐車動作の開始を認識することができる。駐車動作が開始されていないときは（ステップＳ１０においてＮＯ）、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ６０へ処理が移行される。駐車動作が開始されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、送電ＥＣＵ２４０は、駐車動作が完了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００９１】
駐車動作が完了すると（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、送電ＥＣＵ２４０は、送電部２２０と受電部１１０との間のギャップ（車高に相当）が最小のときの値に送電装置２００の整合器２１５の回路定数を設定する（ステップＳ２０）。すなわち、整合器２１５の設定状態と車高（送電部と受電部との間のギャップ）との関係が予め定められており、車高が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に整合器２１５が設定される。そして、送電ＥＣＵ２４０は、送電部２２０−１〜２２０−５のスキャン制御を開始する（ステップＳ２５）。
【００９２】
このスキャン制御では、電源部２１０に電気的に接続される送電部２２０−１〜２２０−５を切替器２２５によって順次切替えつつ、送電装置２００から車両１００へのテスト送電が行なわれる。そして、スキャン制御の実行時に、送電部２２０−１〜２２０−５の各々について受電部１１０の受電電力に基づいて電力伝送効率が算出される。送電部２２０−１〜２２０−５の各々によるテスト送電が完了すると、送電ＥＣＵ２４０はスキャン制御を終了する（ステップＳ３０）。そして、送電ＥＣＵ２４０は、送電部２２０−１〜２２０−５のうち電力伝送効率が最も高かった送電部を車両１００への送電に用いるものとして決定する（ステップＳ３５）。
【００９３】
車両１００への送電に用いられる送電部が決定されると、送電ＥＣＵ２４０は、電力伝送効率の向上を目的に改めて送電装置２００の整合器２１５を調整する（ステップＳ４０）。具体的には、たとえば車高センサを設けて、その検出値に対応付けて予め準備された設定に整合器２１５を調整してもよいし、予め定められた複数の調整ポイントで電力伝送効率を算出し、その結果に基づいて整合器２１５を設定してもよい。
【００９４】
整合器２１５の調整が完了すると、送電ＥＣＵ２４０は、テスト送電を停止する（ステップＳ４５）。その後、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００の蓄電装置１３０を充電するための送電処理を開始する（ステップＳ５０）。
【００９５】
以上のように、この実施の形態１においては、位置ズレ量に対する電力伝送効率の特性が単峰特性となるように、車高が所定値以下の場合に調整されるべき状態に整合器２１５を設定してスキャン制御が実行される。好ましくは、車高が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に整合器２１５を設定してスキャン制御が実行される。これにより、受電部１１０に最も近接した送電部を選定することができる。したがって、この実施の形態１によれば、高効率の電力伝送を実現することが可能になる。
【００９６】
［実施の形態２］
実施の形態１では、送電装置２００が複数の送電部を有するものとしたが、この実施の形態２では、車両が複数の受電を有する構成が示される。
【００９７】
図１４は、この実施の形態２による電力伝送システムの全体構成図である。図１４を参照して、この電力伝送システムは、車両１００Ａと、送電装置２００Ａとを備える。送電装置２００Ａは、図１に示した実施の形態１における送電装置２００の構成において、切替器２２５を備えず、複数の送電部２２０−１〜２２０−５に代えて１つの送電部２２０Ａを含む。また、車両１００Ａは、図１に示した実施の形態１における車両１００の構成において、受電部１１０および車両ＥＣＵ１６０に代えて複数の受電部１１０−１〜１１０−５および車両ＥＣＵ１６０Ａをそれぞれ含み、切替器１１５をさらに含む。なお、以下では、複数の受電部１１０−１〜１１０−５を総括的に「受電部１１０Ａ」と称することもある。
【００９８】
送電装置２００Ａにおいて、送電部２２０Ａは、整合器２１５に電気的に接続され、整合器２１５を介して電源部２１０から供給される高周波電力を車両１００の受電部１１０Ａへ非接触で転送する。
【００９９】
車両１００Ａにおいては、受電部１１０−１〜１１０−５の各々は、切替器１１５に接続される。切替器１１５は、受電部１１０−１〜１１０−５のうち、車両ＥＣＵ１６０Ａからの制御信号ＳＷ１によって指示される受電部を整流器１２０に電気的に接続し、残余の受電部を電気的に切離す。受電部１１０−１〜１１０−５の各々は、切替器１１５によって整流器１２０に電気的に接続されているとき、送電装置２００Ａの送電部２２０Ａから送出される電力を非接触で受電して整流器１２０へ出力する。なお、この実施の形態２では、５つの受電部１１０−１〜１１０−５が例示されているが、受電部の数はこれに限定されるものではない。
【０１００】
なお、送電装置２００Ａおよび車両１００Ａのその他の構成は、それぞれ実施の形態１に示した送電装置２００および車両１００と同じである。
【０１０１】
図１５は、車両１００Ａの受電部１１０−１〜１１０−５の配置例を示した図である。また、図１６は、送電装置２００Ａの送電部２２０Ａの配置例を示した図である。図１５を参照して、受電部１１０−１〜１１０−５は、送電装置２００Ａにおける送電部２２０Ａの種々の配置、ならびに車両１００Ａの駐車枠２５０への前進駐車および後進駐車の双方に対応可能なように、たとえば車両１００Ａの車体前後方向に略等間隔で配置される。一方、図１６を参照して、送電部２２０Ａは、送電装置２００Ａから給電を受ける車両が駐車される駐車枠２５０内に適宜配置される。
【０１０２】
この実施の形態２でも、駐車枠への駐車完了後、送電装置２００Ａから車両１００Ａへテスト送電が開始され、車両１００Ａにおいて整流器１２０に電気的に接続される受電部１１０−１〜１１０−５を切替器１１５によって順次切替えるスキャン制御が実行される。このスキャン制御の実行時に、送電部２２０Ａと各受電部１１０−１〜１１０−５との電力伝送効率に基づいて送電部２２０Ａに最も近接する受電部が選定され、その選定された受電部を用いて送電部２２０Ａからの受電が行なわれる。
【０１０３】
そして、この実施の形態２でも、スキャン制御の実行時に、位置ズレ量に対する電力伝送効率の特性が単峰特性となるように、車高が所定値以下の場合に調整されるべき状態に車両１００Ａの整合器１２５が設定される。好ましくは、車高が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に整合器１２５が設定される。これにより、スキャン制御の実行時に、位置ズレ量に対する電力伝送効率の特性が単峰特性となり、送電部２２０Ａに最も近接する受電部を電力伝送効率に基づいて確実に選定することが可能になる。
【０１０４】
図１７は、受電部の選定処理を説明するためのフローチャートである。なお、フローチャート中の各ステップについては、主に車両ＥＣＵ１６０Ａ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、全部または一部のステップについて、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。
【０１０５】
図１７とともに図１４を参照して、車両ＥＣＵ１６０Ａは、送電装置２００Ａの送電部２２０Ａが設けられる駐車枠２５０（図１６）への駐車動作が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。駐車動作が開始されていないときは（ステップＳ１１０においてＮＯ）、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ１６０へ処理が移行される。駐車動作が開始されたと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１６０Ａは、駐車動作が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１５）。
【０１０６】
駐車動作が完了すると（ステップＳ１１５においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１６０Ａは、送電部２２０Ａと受電部１１０Ａとの間のギャップ（車高に相当）が最小のときの値に車両１００Ａの整合器１２５を設定する（ステップＳ１２０）。すなわち、整合器１２５の設定状態と車高（送電部と受電部との間のギャップ）との関係が予め定められており、車高が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に整合器１２５が設定される。その後、車両ＥＣＵ１６０Ａは、テスト送電の開始指令を送電装置２００Ａへ送信する（ステップＳ１２５）。そして、テスト送電が開始されると、車両ＥＣＵ１６０Ａは、受電部１１０−１〜１１０−５のスキャン制御を開始する（ステップＳ１３０）。
【０１０７】
このスキャン制御では、整流器１２０に電気的に接続される受電部１１０−１〜１１０−５を切替器１１５によって順次切替えつつ、送電装置２００Ａからのテスト送電の受電が行なわれる。そして、スキャン制御の実行時に、受電部１１０−１〜１１０−５の各々について受電電力に基づき電力伝送効率が算出される。受電部１１０−１〜１１０−５の各々による受電が完了すると、車両ＥＣＵ１６０Ａはスキャン制御を終了する（ステップＳ１３５）。そして、車両ＥＣＵ１６０Ａは、受電部１１０−１〜１１０−５のうち電力伝送効率が最も高かった受電部を送電装置２００Ａからの受電に用いるものとして決定する（ステップＳ１４０）。
【０１０８】
送電装置２００Ａからの受電に用いられる受電部が決定されると、車両ＥＣＵ１６０Ａは、テスト送電の停止指令を送電装置２００Ａへ送信する（ステップＳ１４５）。そして、車両ＥＣＵ１６０Ａは、電力伝送効率の向上を目的に、蓄電装置１３０への充電電力の設定に基づいて車両１００Ａの整合器１２５を調整する（ステップＳ１５０）。なお、蓄電装置１３０への充電電力の設定は、たとえば、蓄電装置１３０のＳＯＣに基づいて決定され、ＳＯＣが高いときは小電力に設定され、ＳＯＣが低いときは大電力に設定される。あるいは、送電装置２００Ａ側の定格出力に基づいて充電電力を設定してもよい。そして、車両ＥＣＵ１６０Ａは、整合器１２５（ＤＣ／ＤＣコンバータ）の入力電圧が√（Ｐ×Ｒ）（Ｐは充電電力を示し、Ｒは受電インピーダンスを示す。）になるように整合器１２５を制御する。
【０１０９】
整合器１２５の調整が完了すると、車両ＥＣＵ１６０Ａは、蓄電装置１３０を充電するための受電処理を開始する（ステップＳ１５５）。
【０１１０】
以上のように、この実施の形態２においては、車両１００Ａは複数の受電部１１０−１〜１１０−５を含む。そして、位置ズレ量に対する電力伝送効率の特性が単峰特性となるように、車高が所定値以下の場合に調整されるべき状態に車両１００Ａの整合器１２５を設定してスキャン制御が実行される。好ましくは、車高が予め定められた最小値であるときに調整されるべき状態に整合器１２５を設定してスキャン制御が実行される。これにより、送電部２２０Ａに最も近接した受電部を選定することができる。したがって、この実施の形態２によっても、高効率の電力伝送を実現することが可能になる。
【０１１１】
［変形例］
上記の実施の形態２では、スキャン制御の実行時に、位置ズレ量に対する電力伝送効率の特性が単峰特性となるように車両１００Ａの整合器１２５を設定するものとしたが、車両１００Ａの整合器１２５に代えて、実施の形態１と同様に送電装置２００Ａの整合器２１５を設定してもよい。
【０１１２】
図１８は、この変形例における受電部の選定処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャート中の各ステップについても、主に車両ＥＣＵ１６０Ａおよび送電ＥＣＵ２４０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、全部または一部のステップについて、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。
【０１１３】
図１８とともに図１４を参照して、まず送電装置２００Ａの処理について説明する。車両１００Ａの駐車動作が完了すると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、送電装置２００Ａは、送電部２２０Ａと受電部１１０Ａとの間のギャップ（車高に相当）が最小のときの状態に送電装置２００Ａの整合器２１５の回路定数を設定する（ステップＳ２１５）。
【０１１４】
次いで、送電装置２００Ａは、車両１００Ａへのテスト送電を開始する（ステップＳ２２０）。そうすると、車両１００Ａにおいて、受電部１１０−１〜１１０−５のスキャン制御が実行される。スキャン制御が終了すると（ステップＳ２２５においてＹＥＳ）、送電装置２００Ａは、車両１００Ａへのテスト送電を停止する（ステップＳ２３０）。その後、送電装置２００Ａは、電力伝送効率の向上を目的に改めて整合器２１５を調整する（ステップＳ２３５）。整合器２１５の調整が完了すると、送電装置２００Ａは、車両１００Ａの蓄電装置１３０を充電するための送電処理を開始する（ステップＳ２４０）。
【０１１５】
一方、車両１００Ａにおいては、送電装置２００Ａの送電部２２０Ａが設けられる駐車枠２５０（図１６）への駐車動作が開始され（ステップＳ３１０においてＹＥＳ）、駐車動作が完了すると（ステップＳ３１５においてＹＥＳ）、車両１００Ａは、送電装置２００Ａからのテスト送電を受電したか否かを判定する（ステップＳ３２０）。
【０１１６】
送電装置２００Ａからの受電が判定されると（ステップＳ３２０においてＹＥＳ）、車両１００Ａは、受電部１１０−１〜１１０−５のスキャン制御を開始する（ステップＳ３２５）。そして、車両１００Ａは、スキャン制御を終了すると（ステップＳ３３０）、その旨を送電装置２００Ａへ通知するとともに、スキャン制御の結果に基づいて、送電装置２００Ａからの受電に用いる受電部を決定する（ステップＳ３３５）。
【０１１７】
その後、車両１００Ａは、蓄電装置１３０への充電電力の設定に基づいて整合器１２５を調整し（ステップＳ３４０）、整合器１２５の調整が完了すると、車両１００Ａは、蓄電装置１３０を充電するための受電処理を開始する（ステップＳ３４５）。
【０１１８】
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、上記した実施の形態の説明ではなくて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】
【０１１９】
１００，１００Ａ  車両、１１０  受電部、１１１，１１３，２２１，２２３  コイル、１１２，１１４，２２２，２２４  キャパシタ、１１５，２２５  切替器、１１８  電気負荷、１２０  整流器、１２５，２１５  整合器、１３０  蓄電装置、１３５  ＰＣＵ、１４０  モータジェネレータ、１４５  動力伝達ギヤ、１５０  駆動輪、１５５，２３０  通信部、１６０，１６０Ａ  車両ＥＣＵ、２００，２００Ａ  送電装置、２１０  電源部、２１６  キャパシタ、２１７  リアクトル、２２０  送電部、２４０  送電ＥＣＵ、２５０  駐車枠。
【図１】
2014103823.tif 000003
【図２】
2014103823.tif 000004
【図３】
2014103823.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014103823.tif 000007
【図６】
2014103823.tif 000008
【図７】
2014103823.tif 000009
【図８】
2014103823.tif 000010
【図９】
2014103823.tif 000011
【図１０】
2014103823.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2014103823.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2014103823.tif 000016
【図１５】
2014103823.tif 000017
【図１６】
2014103823.tif 000018
【図１７】
2014103823.tif 000019
【図１８】
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