(57)【要約】【課題】インピーダンスの調整を好適に行いつつ、不要な電力損失を抑制することができる送電機器、受電機器及び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、高周波電力を供給可能な高周波電源１２と、高周波電力が供給される送電器１３と、送電器１３から非接触で高周波電力を受電可能な受電器２３と、受電器２３にて受電された高周波電力が供給される負荷２２とを備えている。ここで、高周波電源１２から負荷２２までの間には、インピーダンス変換を行う１次側インピーダンス変換器群Ｇ１と、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１とは別に、可変抵抗４１及びスイッチング素子４２の直列接続体４０と、が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力が供給される１次側コイルを有し、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１次側コイルの入力側に設けられ、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部と、
前記インピーダンス変換部とは別に設けられた抵抗と、
前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが導通され、前記交流電力が前記抵抗及び前記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導通状態、又は、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが遮断され、前記交流電力が前記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遮断状態に切り替わるスイッチング素子と、
を備えていることを特徴とする送電機器。
【請求項２】
前記抵抗は、抵抗値が可変の可変抵抗である請求項１に記載の送電機器。
【請求項３】
前記抵抗と前記スイッチング素子とが直列に接続された直列接続体を複数備え、
前記複数の直列接続体は、互いに並列に接続されている請求項１又は請求項２に記載の送電機器。
【請求項４】
前記インピーダンス変換部のインピーダンスは可変であり、
前記スイッチング素子は、前記インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御が行われている場合には前記遮断状態であり、前記インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御後において更にインピーダンスの調整を行う場合に、前記遮断状態から前記導通状態に切り替わる請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の送電機器。
【請求項５】
交流電力が供給される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な受電機器において、
前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
負荷と、
前記２次側コイル及び前記負荷の間に設けられ、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部と、
前記インピーダンス変換部とは別に設けられた抵抗と、
前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが導通され、前記抵抗及び前記インピーダンス変換部を介して前記２次側コイルから前記負荷に向けて電力伝送が行われる導通状態、又は、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが遮断され、前記インピーダンス変換部を介して前記２次側コイルから前記負荷に向けて電力伝送が行われる遮断状態に切り替わるスイッチング素子と、
を備えていることを特徴とする受電機器。
【請求項６】
交流電力を供給可能な交流電源と、
前記交流電力が供給される１次側コイルと、
前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
負荷と、
を備えた非接触電力伝送装置において、
前記交流電源から前記負荷までの間に設けられ、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部と、
前記インピーダンス変換部とは別に設けられた抵抗と、
前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが導通され、前記抵抗及び前記インピーダンス変換部を介して電力伝送が行われる導通状態、又は、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが遮断され、前記インピーダンス変換部を介して電力伝送が行われる遮断状態に切り替わるスイッチング素子と、
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、受電機器及び非接触電力伝送装置に関する。
【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電力伝送装置として、例えば交流電力が供給される１次側コイルを有する送電機器と、１次側コイルから非接触で交流電力を受電可能な２次側コイルを有する受電機器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）。かかる非接触電力伝送装置においては、例えば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、上記のような非接触電力伝送装置においては、例えば伝送効率の向上等を図るべく、インピーダンス変換部を設ける場合がある。この場合、１次側コイル及び２次側コイルの相対位置の変動等によって、インピーダンス変換部によって変換されたインピーダンスと目標のインピーダンスとの間にずれが生じ得る。このため、インピーダンスの調整が求められる場合がある。かといって、インピーダンスの調整に係る構成を設けることによって不要な電力損失が発生することは好ましくない。
【０００５】
なお、上述した事情は、インピーダンス変換部を有するものであれば、非接触電力伝送装置に限られず、非接触で受電機器に交流電力を送電可能な送電機器や、送電機器から非接触で交流電力を受電可能な受電機器にも共通する事情である。
【０００６】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、インピーダンスの調整を好適に行いつつ、不要な電力損失を抑制することができる送電機器、受電機器及び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、交流電力が供給される１次側コイルを有し、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であり、前記１次側コイルの入力側に設けられ、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部と、前記インピーダンス変換部とは別に設けられた抵抗と、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが導通され、前記交流電力が前記抵抗及び前記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導通状態、又は、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが遮断され、前記交流電力が前記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遮断状態に切り替わるスイッチング素子と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、スイッチング素子が導通状態である場合、抵抗とインピーダンス変換部とが協働してインピーダンス変換を行うこととなる。一方、スイッチング素子が遮断状態である場合、抵抗には交流電力が供給されない。これにより、抵抗を用いたインピーダンスの調整が必要な場合には、スイッチング素子を導通状態にする一方、抵抗を用いたインピーダンスの調整が不要な場合には、スイッチング素子を遮断状態にすることにより、インピーダンスの調整を好適に行いつつ不要な電力損失を抑制することができる。
【０００９】
上記送電機器について、前記抵抗は、抵抗値が可変の可変抵抗であるとよい。かかる構成によれば、抵抗値が可変となっているため、抵抗値が固定であるものと比較して、インピーダンスの調整可能範囲が広くなっている。これにより、可変抵抗の抵抗値を可変制御することにより、より好適にインピーダンスの調整を行うことができる。
【００１０】
上記送電機器について、前記抵抗と前記スイッチング素子とが直列に接続された直列接続体を複数備え、前記複数の直列接続体は、互いに並列に接続されているとよい。かかる構成によれば、スイッチング素子のスイッチング制御を行うことにより、各直列接続体による合成抵抗値が可変となる。これにより、複数種類の抵抗値を実現することができる。よって、スイッチング素子のスイッチング制御を行うことにより、より好適にインピーダンスの調整を行うことができる。
【００１１】
上記送電機器について、前記インピーダンス変換部のインピーダンスは可変であり、前記スイッチング素子は、前記インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御が行われている場合には前記遮断状態であり、前記インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御後において更にインピーダンスの調整を行う場合に、前記遮断状態から前記導通状態に切り替わるとよい。かかる構成によれば、インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御が行われている場合には、スイッチング素子は遮断状態となっている一方、インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御後に更にインピーダンスの調整を行う場合には、スイッチング素子が遮断状態から導通状態に切り替わる。これにより、抵抗を用いたインピーダンスの調整を行う前に、インピーダンス変換部を用いたインピーダンスの調整を行うことを通じて、抵抗による電力損失を可能な限り回避することができる。また、インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御では対応できない場合には、スイッチング素子を導通状態にすることにより、インピーダンスの更なる調整を行うことができる。
【００１２】
「前記インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御後において更にインピーダンスの調整を行う場合」とは、例えば、送電機器は１次側コイルに交流電力を供給可能な交流電源を備え、インピーダンス変換部は、交流電源の出力端のインピーダンスが、予め定められた１次側特定インピーダンスに近づくようインピーダンス変換を行うものである構成においては、インピーダンス変換部のインピーダンスを可変させても、交流電源の出力端のインピーダンスが許容範囲外となっている場合である。
【００１３】
上記目的を達成する受電機器は、交流電力が供給される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能であり、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、負荷と、前記２次側コイル及び前記負荷の間に設けられ、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部と、前記インピーダンス変換部とは別に設けられた抵抗と、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが導通され、前記抵抗及び前記インピーダンス変換部を介して前記２次側コイルから前記負荷に向けて電力伝送が行われる導通状態、又は、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが遮断され、前記インピーダンス変換部を介して前記２次側コイルから前記負荷に向けて電力伝送が行われる遮断状態に切り替わるスイッチング素子と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、スイッチング素子が導通状態である場合、抵抗とインピーダンス変換部とが協働してインピーダンス変換を行うこととなる。一方、スイッチング素子が遮断状態である場合、抵抗には交流電力が供給されない。これにより、抵抗を用いたインピーダンスの調整が必要な場合には、スイッチング素子を導通状態にする一方、抵抗を用いたインピーダンスの調整が不要な場合には、スイッチング素子を遮断状態にすることにより、インピーダンスの調整を好適に行いつつ不要な電力損失を抑制することができる。
【００１５】
上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、交流電力を供給可能な交流電源と、前記交流電力が供給される１次側コイルと、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、負荷と、前記交流電源から前記負荷までの間に設けられ、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部と、前記インピーダンス変換部とは別に設けられた抵抗と、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが導通され、前記抵抗及び前記インピーダンス変換部を介して電力伝送が行われる導通状態、又は、前記抵抗と前記インピーダンス変換部とが遮断され、前記インピーダンス変換部を介して電力伝送が行われる遮断状態に切り替わるスイッチング素子と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、スイッチング素子が導通状態である場合、抵抗とインピーダンス変換部とが協働してインピーダンス変換を行うこととなる。一方、スイッチング素子が遮断状態である場合、抵抗には交流電力が供給されない。これにより、抵抗を用いたインピーダンスの調整が必要な場合には、スイッチング素子を導通状態にする一方、抵抗を用いたインピーダンスの調整が不要な場合には、スイッチング素子を遮断状態にすることにより、インピーダンスの調整を好適に行いつつ不要な電力損失を抑制することができる。
【００１７】
なお、受電機器及び非接触電力伝送装置に対して、上記送電機器において限定した構成を適用してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、インピーダンスの調整を好適に行いつつ、不要な電力損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】電源側コントローラにて実行される１次側調整処理を示すフローチャート。
【図３】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。
【図４】車両側コントローラにて実行される２次側調整処理を示すフローチャート。
【図５】別例の地上側機器の回路図。
【図６】別例の地上側機器の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、送電機器（送電装置）、受電機器（受電装置）及び非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）を車両に適用した第１実施形態について説明する。
【００２１】
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。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。
【００２２】
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、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である。
【００２３】
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。
【００２４】
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からなる共振回路を有している。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からなる共振回路を有している。両者の共振周波数は同一に設定されている。
【００２５】
かかる構成によれば、送電器１３及び受電器２３の相対位置が磁場共鳴可能な位置にある状況において、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。
【００２６】
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る。負荷２２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と、整流器にて整流された直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータにより電圧値が変換された直流電力が供給される車両用バッテリとを有している。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。
【００２７】
ちなみに、ＤＣ／ＤＣコンバータは、周期的にオンオフするスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子のオンオフによって電圧値変換を行う。この場合、整流器の入力端から車両用バッテリまでのインピーダンスである負荷２２のインピーダンスＺＬは、スイッチング素子のデューティ比により規定される。
【００２８】
なお、負荷２２に含まれている車両用バッテリは、供給される直流電力の電力値に応じてそのインピーダンスが変動する。この点、本実施形態では、当該変動に対応させて、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が調整されることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端から車両用バッテリまでのインピーダンスは一定となっている。このため、負荷２２のインピーダンスＺＬは一定となっている。
【００２９】
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す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。
【００３０】
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。
【００３１】
非接触電力伝送装置１０は、複数のインピーダンス変換器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及び第２インピーダンス変換器３２を備えている。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、両者は直列に接続（配置）されている。また、非接触電力伝送装置１０は、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を備えている。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、受電器２３と負荷２２との間に設けられており、両者は直列に接続されている。
【００３２】
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。本実施形態では、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１及び２次側インピーダンス変換器群Ｇ２が「インピーダンス変換部」に対応する。
【００３３】
ここで、本発明者らは、受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑの実部が、送電器１３及び受電器２３間の伝送効率に寄与していることを見出した。具体的には、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑ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が存在することを見出した。換言すれば、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑ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Ｒｏｕｔ（第２抵抗値）が存在することを見出した。
【００３４】
詳細には、仮に送電器１３の入力端に仮想負荷Ｘを設けた場合において、当該仮想負荷Ｘ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Ｘまでの抵抗値をＲｂとすると、特定抵抗値Ｒｏｕｔは√（Ｒａ×Ｒｂ）である。
【００３５】
２次側インピーダンス変換器群Ｇ２、詳細には第３インピーダンス変換器３３の定数は可変となっており、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２は、上記知見に基づいて、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑが特定抵抗値Ｒｏｕｔ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。つまり、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の定数（インピーダンス）は、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑが特定抵抗値Ｒｏｕｔとなるよう、負荷２２のインピーダンスＺＬに対応させて設定されている。特定抵抗値Ｒｏｕｔが２次側特定インピーダンスに対応する。なお、定数（インピーダンス）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。
【００３６】
また、高周波電源１２から供給される高周波電力の電力値は、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（高周波電源１２の出力端のインピーダンス）Ｚｐに依存する。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、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づいている状況における送電器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。
【００３７】
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Ｚｐ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。つまり、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となるように送電器１３の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺｉｎに対応させて設定されている。充電に適した入力インピーダンスＺｔが１次側特定インピーダンスに対応する。
【００３８】
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。
【００３９】
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の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺｉｎが変動する。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が目標のインピーダンスとしての充電に適した入力インピーダンスＺｔからずれる。すると、所望の電力値の高周波電力が得られない場合が生じ得る。
【００４０】
基準位置とは、例えば送電器１３と受電器２３とが対向しており、その対向方向から見て両者が完全に重なっている位置とする。基準位置においては、例えば上記対向方向から見て１次側コイル１３ａと２次側コイル２３ａとが重なっている。
【００４１】
これに対して、本実施形態の地上側機器１１（非接触電力伝送装置１０）は、上記ずれに対応するための構成を備えている。当該構成について説明する。
図１に示すように、地上側機器１１は、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１とは別に、抵抗値が可変の可変抵抗４１とスイッチング素子４２（切替部）とが直列に接続された直列接続体４０を備えている。直列接続体４０は、高周波電源１２と第１インピーダンス変換器３１との間に設けられている。直列接続体４０は、高周波電源１２及び第１インピーダンス変換器３１に対して並列に接続されている。詳細には、地上側機器１１には、高周波電源１２と第１インピーダンス変換器３１とを接続し、且つ、高周波電力の伝送に用いられる２つの配線Ｌ１，Ｌ２が設けられており、直列接続体４０は、上記２つの配線Ｌ１，Ｌ２の双方に接続されている。
【００４２】
スイッチング素子４２は、可変抵抗４１と第１インピーダンス変換器３１とが導通した導通状態（オン状態）、又は、可変抵抗４１と第１インピーダンス変換器３１とが遮断された遮断状態（オフ状態）に切り替わるものである。
【００４３】
かかる構成によれば、スイッチング素子４２が導通状態である場合には、高周波電源１２から供給された高周波電力は、可変抵抗４１及び１次側インピーダンス変換器群Ｇ１を介して送電器１３に供給される。一方、スイッチング素子４２が遮断状態である場合には、高周波電源１２から供給された高周波電力は、可変抵抗４１を介することなく、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１を介して送電器１３に供給される。
【００４４】
なお、導通状態とは、可変抵抗４１と第１インピーダンス変換器３１（１次側インピーダンス変換器群Ｇ１）とが接続された接続状態とも言える。また、遮断状態とは、非導通状態とも、可変抵抗４１と第１インピーダンス変換器３１との接続が解除された解除状態とも言える。
【００４５】
ちなみに、スイッチング素子４２は、初期状態において遮断状態である。このため、通常は、可変抵抗４１には高周波電力は供給されないようになっている。また、可変抵抗４１の初期値は、可変抵抗４１に電流が流れにくいように、第１インピーダンス変換器３１の入力端から負荷２２までのインピーダンスよりも高く設定されている。なお、可変抵抗４１の抵抗値の可変範囲は、当該可変抵抗４１に印加される電圧が耐圧を超えないように設定されている。
【００４６】
１次側インピーダンス変換器群Ｇ１の定数、詳細には第１インピーダンス変換器３１の定数は可変となっている。第１インピーダンス変換器３１の定数の可変範囲は、例えば通常の使用態様において発生し得る送電器１３及び受電器２３の位置ずれに対応可能に設定されている。詳細には、例えば車両が設置される設置面に、車両の駐車位置をガイドするガイド部（例えば車輪止めや白線等）があるとする。この場合、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変範囲は、ガイド部のガイドに基づき駐車した場合の車両の駐車位置のばらつき（送電器１３及び受電器２３の位置ずれ）に基づく、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と充電に適した入力インピーダンスＺｔとのずれを補償することができる程度に設定されている。
【００４７】
ここで、第１インピーダンス変換器３１の定数が可変となるための構成は任意であるが、例えば第１インピーダンス変換器３１がインダクタ及びキャパシタを有するＬＣ回路で構成されている場合には、インダクタンスが可変の可変インダクタ、及び、キャパシタが可変の可変キャパシタの少なくとも一方を備えている構成が考えられる。また、定数が異なる複数のＬＣ回路と、これら複数のＬＣ回路のうち一部のＬＣ回路を、高周波電源１２及び第２インピーダンス変換器３２の双方に選択的に接続可能なリレーとを備えている構成であってもよい。
【００４８】
なお、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１の初期値は、送電器１３及び受電器２３が基準位置に配置されており、スイッチング素子４２が遮断状態である場合に、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となるよう設定されている。
【００４９】
また、地上側機器１１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に関する情報、具体的には高周波電源１２から供給される高周波電力の電圧波形及び電流波形を測定する１次側測定器４３を備えている。１次側測定器４３は、その測定結果を電源側コントローラ１４に送信する。
【００５０】
電源側コントローラ１４は、送電器１３及び受電器２３が磁場共鳴可能な位置に配置されている状況において高周波電源１２から高周波電力が供給されている場合に、１次側測定器４３の測定結果に基づいて、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御及びスイッチング素子４２のスイッチング制御等を行う１次側調整処理を実行する。
【００５１】
図２を用いて１次側調整処理について説明する。なお、本実施形態では、１次側調整処理の実行中は、高周波電源１２から高周波電力が常時供給されている。また、１次側調整処理は、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくように２次側インピーダンス変換器群Ｇ２（第３インピーダンス変換器３３）の定数の可変制御が行われた後に実行される。そして、１次側調整処理の実行中は、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２の定数の可変制御は実行されず、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２の定数は一定となっている。
【００５２】
まずステップＳ１０１にて、１次側測定器４３の測定結果を取得して、その取得された情報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を把握（測定）する。
【００５３】
続くステップＳ１０２では、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に近づいている否かを判定する。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が、充電に適した入力インピーダンスＺｔを含む範囲（許容範囲（Ｚｔｍｉｎ〜Ｚｔｍａｘ））内にあるか否かを判定する。
【００５４】
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が許容範囲内である場合、インピーダンスの調整の必要がないとして、そのまま本処理を終了する。一方、上記インピーダンスＺｐが許容範囲外である場合、高周波電源１２から供給されている高周波電力の電力値と所望の電力値とがずれていることを意味する。この場合、ステップＳ１０３にて、第１インピーダンス変換器３１において未設定の定数があるか否かを判定する。
【００５５】
ここで、未設定の定数とは、第１インピーダンス変換器３１の取り得る定数のうち、今回の１次側調整処理において未だ設定されていない定数である。詳細には、例えば第１インピーダンス変換器３１が定数の異なる複数のＬＣ回路で構成されている場合には、取り得る定数は、各ＬＣ回路の定数及びそれらを組み合わせた場合の定数となる。また、例えば第１インピーダンス変換器３１が可変キャパシタ又は可変インダクタを備えている構成では、第１インピーダンス変換器３１の取り得る定数は、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変範囲の最小値から最大値までを所定値毎に増加した場合の定数である。
【００５６】
つまり、ステップＳ１０３の処理は、第１インピーダンス変換器３１が取り得る全ての定数を設定したか否かを判定する処理である。換言すれば、ステップＳ１０３では、第１インピーダンス変換器３１が取り得る複数の定数のうち、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が未測定の定数が存在するか否かを判定する。
【００５７】
未設定の定数が存在する場合には、ステップＳ１０３を肯定判定し、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御を行う。詳細には、第１インピーダンス変換器３１の定数を、上記未設定の定数のうちいずれかに設定する。そして、ステップＳ１０１に戻る。
【００５８】
すなわち、（Ａ）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が許容範囲内となる、又は、（Ｂ）第１インピーダンス変換器３１の取り得る定数を全て設定する、のいずれか一方が成立するまで第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御（変更）と、上記インピーダンスＺｐの把握とを行う。なお、第１インピーダンス変換器３１の定数と、その定数に設定されている場合の上記インピーダンスＺｐの測定結果とを対応付けて、所定の記憶領域に記憶させておく。
【００５９】
なお、未設定の定数を設定していく順序は任意であるが、例えば取り得る定数のうち最小のものから順次採用していくとよい。この場合、ステップＳ１０３では、現状設定されている第１インピーダンス変換器３１の定数が最大値であるか否かを判定してもよい。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と充電に適した入力インピーダンスＺｔとのずれ量を考慮して、優先的に設定する定数を絞り込む構成としてもよい。また、初期値に対する差が小さい定数から順次設定する構成であってもよい。
【００６０】
未設定の定数がない場合、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御では、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を上記許容範囲内に収めることができないことを意味する。つまり、更なるインピーダンスの調整を行う必要があることを意味する。この場合、ステップＳ１０３を否定判定し、ステップＳ１０５にて、第１インピーダンス変換器３１の定数のうち高周波電源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に最も近づいた時の定数を設定する。そして、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９にて、可変抵抗４１を用いたインピーダンスの調整を行う。
【００６１】
具体的には、まずステップＳ１０６にて遮断状態から導通状態に切り替わるようスイッチング素子４２を制御して、可変抵抗４１を第１インピーダンス変換器３１に接続する。
なお、既に説明した通り、スイッチング素子４２は初期状態において遮断状態である。このため、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御中、つまりステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理の実行中は、スイッチング素子４２は遮断状態となっている。
【００６２】
その後、ステップＳ１０７にて、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を把握する。そして、ステップＳ１０８にて、上記インピーダンスＺｐが許容範囲内に収まっているか否かを判定する。
【００６３】
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が許容範囲内に収まっている場合には、そのまま本処理を終了する。一方、上記インピーダンスＺｐが許容範囲外である場合には、ステップＳ１０９にて、可変抵抗４１の抵抗値の可変制御を行う。具体的には、可変抵抗４１の抵抗値を、未設定の抵抗値、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が未測定の抵抗値に設定する。
【００６４】
なお、可変抵抗４１の抵抗値の可変制御としては、例えば初期値から順次抵抗値を上げる又は下げる態様が考えられる。但し、これに限られず、可変制御の態様としては任意である。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と充電に適した入力インピーダンスＺｔとのずれ量を考慮して、優先的に設定する抵抗値を絞り込む構成としてもよい。
【００６５】
そして、ステップＳ１０９の後はステップＳ１０７に戻る。つまり、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Ｚｐが許容範囲内に収まるまで、可変抵抗４１の抵抗値の可変制御を行う。
【００６６】
なお、可変抵抗４１の抵抗値をいずれの値に設定した場合であっても、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が許容範囲外である場合には、異常があるとして異常報知を行い、本処理を終了し、電力伝送を中止してもよい。また、異常報知に代えて、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に最も近づいた場合の可変抵抗４１の抵抗値を設定して、本処理を終了し、電力伝送を行ってもよい。
【００６７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
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Ｚｐと充電に適した入力インピーダンスＺｔとの間にずれが生じた場合、当該ずれが許容範囲内に収まるよう第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御が行われる。そして、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御のみでは、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が許容範囲内に収まらない場合には、可変抵抗４１と第１インピーダンス変換器３１とが接続される。そして、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が許容範囲内に収まるように可変抵抗４１の抵抗値の可変制御が行われる。
【００６８】
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）送電器１３（１次側コイル１３ａ）の入力側、詳細には高周波電源１２と送電器１３との間に、複数のインピーダンス変換器３１，３２を有する１次側インピーダンス変換器群Ｇ１と、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１とは別に可変抵抗４１を設けた。そして、可変抵抗４１と、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１の第１インピーダンス変換器３１とが導通された導通状態、又は、可変抵抗４１と第１インピーダンス変換器３１とが遮断された遮断状態に切り替わるスイッチング素子４２を設けた。これにより、スイッチング素子４２が導通状態である場合には、高周波電力は、可変抵抗４１及び１次側インピーダンス変換器群Ｇ１を介して送電器１３に供給されるため、可変抵抗４１及び１次側インピーダンス変換器群Ｇ１が協働してインピーダンス変換を行うこととなる。一方、スイッチング素子４２が遮断状態である場合には、高周波電力は１次側インピーダンス変換器群Ｇ１のみを介して送電器１３に供給され、可変抵抗４１には高周波電力は供給されない。これにより、可変抵抗４１を用いたインピーダンスの調整が必要な場合には、スイッチング素子４２を導通状態にする一方、可変抵抗４１を用いたインピーダンスの調整が不要な場合には、スイッチング素子４２を遮断状態にすることにより、インピーダンスの調整を好適に行いつつ、不要な電力損失を抑制することができる。
【００６９】
（２）インピーダンスの調整に用いられる抵抗として抵抗値が可変の可変抵抗４１を採用した。これにより、抵抗値が固定の抵抗を用いる場合と比較して、インピーダンスの調整可能範囲が広くなる。よって、より好適にインピーダンスの調整を行うことができる。
【００７０】
（３）１次側インピーダンス変換器群Ｇ１（詳細には第１インピーダンス変換器３１）の定数を可変とした。これにより、可変抵抗４１の抵抗値及び第１インピーダンス変換器３１の定数の双方が可変となっているため、インピーダンスの調整可能範囲が、より広くなっている。これにより、送電器１３及び受電器２３の位置ずれが大きい場合であっても、好適に電力伝送を行うことができる。
【００７１】
（４）スイッチング素子４２は、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御が行われる場合には遮断状態であり、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御後において更にインピーダンスの調整を行う場合に、遮断状態から導通状態に切り替わる構成とした。これにより、可変抵抗４１を用いたインピーダンスの調整を行う前に、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御によるインピーダンスの調整を行うことを通じて、可変抵抗４１に高周波電力が供給されることによる電力損失を可能な限り回避することができる。また、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御によるインピーダンスの調整では対応できない場合には、スイッチング素子４２を遮断状態から導通状態に切り替えることにより、インピーダンスの更なる調整を行うことができる。これにより、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御ではインピーダンスの調整が困難な場合であっても、安定した電力伝送を実現できる。
【００７２】
（５）ここで、通常の使用態様（駐車態様）のばらつきによって生じ得る高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｐと充電に適した入力インピーダンスＺｔとのずれ量は、ある程度決まっている。このため、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変範囲を上記ずれ量に対応させて設定することが想定される。一方、通常の使用態様と比較して発生頻度は低いが、通常とは異なる使用態様で非接触の電力伝送を行う場合にも、安定して電力伝送を行うことができることが望まれる。しかしながら、このような発生頻度が低い場合にも対応するべく、定数が可変のインピーダンス変換器等を別途設けたり、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変範囲を広くしたりすることは、構成の簡素化等の観点から好ましくない。
【００７３】
詳述すると、例えば可変範囲の広い可変インダクタや可変キャパシタを設ける場合には、可変インダクタや可変キャパシタが大型となったり、そもそもそのような可変範囲を有する素子が汎用品になかったりする場合がある。かといって、複数の汎用品の組み合わせで可変範囲を拡大しようとすると、部品点数の増加、制御対象の増加に伴う制御の複雑化が懸念される。また、定数の異なる複数のＬＣ回路のうちいずれかを選択することにより定数の可変制御を実現する構成においては、広い可変範囲に対応するべくＬＣ回路の数を増やす必要が生じ、同じく部品点数の増加及び大型化が懸念される。
【００７４】
これに対して、本実施形態では、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１とは別に、可変キャパシタ等と比較して可変範囲の広いものが得られ易く且つ簡素な可変抵抗４１と、スイッチング素子４２とを設けた。これにより、上記不都合の回避と、通常とは異なる使用態様における安定した電力伝送との両立を図ることができる。
【００７５】
（６）第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御では高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｐが許容範囲内に収まらない場合には、第１インピーダンス変換器３１の取り得る定数のうち、上記インピーダンスＺｐが目標のインピーダンスとしての充電に適した入力インピーダンスＺｔに最も近づいた時の定数を設定する。その後、可変抵抗４１を用いたインピーダンスの調整を行う構成とした。これにより、可能な限り目標のインピーダンスに近づいた状態で可変抵抗４１によるインピーダンスの調整を行うことができる。
【００７６】
（第２実施形態）
目標のインピーダンスとしての特定抵抗値Ｒｏｕｔは、送電器１３及び受電器２３の構成（各コイル１３ａ，２３ａの形状及びインダクタンスや各コンデンサ１３ｂ，２３ｂのキャパシタンス等）、送電器１３及び受電器２３の相対位置によって決定される。このため、送電器１３及び受電器２３が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、特定抵抗値Ｒｏｕｔが変動する。
【００７７】
これに対して、図３に示すように、本実施形態では、車両側機器２１は、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２とは別に、可変抵抗５１及びスイッチング素子５２が直列に接続された直列接続体５０を備えている。直列接続体５０は、受電器２３と第３インピーダンス変換器３３との間に設けられており、受電器２３及び第３インピーダンス変換器３３に対して並列に接続されている。詳細には、車両側機器２１には、受電器２３と第３インピーダンス変換器３３とを接続し、且つ、高周波電力の伝送に用いられる２つの配線Ｌ３，Ｌ４が設けられており、直列接続体５０は、上記２つの配線Ｌ３，Ｌ４の双方に接続されている。
【００７８】
スイッチング素子５２は、可変抵抗５１と第３インピーダンス変換器３３（２次側インピーダンス変換器群Ｇ２）とが導通した導通状態（オン状態）、又は、可変抵抗５１と第３インピーダンス変換器３３とが遮断された遮断状態（オフ状態）に切り替わる。
【００７９】
かかる構成によれば、スイッチング素子５２が導通状態である場合には、受電器２３にて受電された高周波電力は、可変抵抗５１及び２次側インピーダンス変換器群Ｇ２を介して負荷２２に供給（伝送）される。一方、スイッチング素子５２が遮断状態である場合には、受電器２３にて受電された高周波電力は、可変抵抗５１を介することなく、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２を介して負荷２２に供給される。
【００８０】
ちなみに、スイッチング素子５２は、初期状態において遮断状態である。このため、通常は、可変抵抗５１には高周波電力は供給されないようになっている。また、可変抵抗５１の初期値は、可変抵抗５１に電流が流れにくいように第３インピーダンス変換器３３の入力端から負荷２２までのインピーダンスよりも高く設定されている。
【００８１】
既に説明した通り、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２、詳細には第３インピーダンス変換器３３の定数は可変となっている。第３インピーダンス変換器３３の定数の可変範囲は、例えば通常の使用態様において発生し得る送電器１３及び受電器２３の位置ずれに対応可能に設定されている。詳細には、例えば第３インピーダンス変換器３３の定数の可変範囲は、設置面にあるガイド部のガイドに基づき駐車した場合の車両の駐車位置のばらつき（送電器１３及び受電器２３の位置ずれ）に基づく、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑと特定抵抗値Ｒｏｕｔとのずれを補償することができる程度に設定されている。
【００８２】
なお、第３インピーダンス変換器３３の初期値は、送電器１３及び受電器２３が基準位置に配置されており、スイッチング素子５２が遮断状態である場合に、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑが特定抵抗値Ｒｏｕｔとなるよう設定されている。また、第３インピーダンス変換器３３の定数を可変とする具体的な構成は第１実施形態の第１インピーダンス変換器３１と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
車両側機器２１は、受電器２３にて受電された高周波電力の電圧波形及び電流波形を測定する２次側測定器５３を備えている。２次側測定器５３は、その測定結果を車両側コントローラ２４に送信する。
【００８４】
車両側コントローラ２４は、送電器１３及び受電器２３が磁場共鳴可能な位置に配置された状況において高周波電源１２から高周波電力が供給されている場合に、各測定器４３，５３の測定結果に基づいて、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御及びスイッチング素子５２のスイッチング制御等を行う２次側調整処理を実行する。
【００８５】
図４を用いて２次側調整処理について説明する。なお、本実施形態では、２次側調整処理の実行中は、高周波電源１２から高周波電力が常時供給されている。
まずステップＳ２０１にて、各測定器４３，５３の測定結果に基づいて伝送効率を算出（測定）する。具体的には、車両側コントローラ２４は、電源側コントローラ１４に対して１次側測定器４３に供給されている高周波電力の電力値を要求する。電源側コントローラ１４は、その要求に基づいて、１次側測定器４３の測定結果を取得し、その測定結果から１次側測定器４３に供給されている高周波電力の電力値を算出する。そして、電源側コントローラ１４は、算出された電力値を車両側コントローラ２４に送信する。車両側コントローラ２４は、２次側測定器５３の測定結果から受電器２３にて受電された高周波電力の電力値を算出し、その電力値と、電源側コントローラ１４から取得した電力値とに基づいて、伝送効率を算出する。
【００８６】
続く、ステップＳ２０２では、上記ステップＳ２０１にて算出された伝送効率が予め定められた閾値効率以上であるか否かを判定する。閾値効率は、例えば受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑが特定抵抗値Ｒｏｕｔとなっている状況における伝送効率又はそれよりも所定のマージン分だけ低い値に設定されている。なお、閾値効率については、これに限られず、電力伝送に支障がない伝送効率であれば任意である。
【００８７】
伝送効率が閾値効率以上である場合には、インピーダンスの調整の必要がないとして、そのまま本処理を終了する。一方、伝送効率が閾値効率未満である場合、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑと、特定抵抗値Ｒｏｕｔとの間にずれがあることを意味する。この場合、ステップＳ２０３に進み、第３インピーダンス変換器３３において未設定の定数があるか否かを判定する。なお、ステップＳ２０３の具体的な処理内容については、第１実施形態のステップＳ１０３と同様であるため、説明を省略する。
【００８８】
第３インピーダンス変換器３３において未設定の定数が存在する場合には、ステップＳ２０４に進み、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御を行う。詳細には、第３インピーダンス変換器３３の定数を、未設定の定数のうちいずれかに設定する。そして、ステップＳ２０１に戻る。
【００８９】
第３インピーダンス変換器３３において未設定の定数が存在しない場合、第３インピーダンス変換器３３の取り得る定数を全て設定したにも関わらず伝送効率が閾値効率以上とならないことを意味する。すなわち、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御では、特定抵抗値Ｒｏｕｔに対する受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑのずれを許容範囲内に収めることができないことを意味する。この場合、ステップＳ２０３を否定判定し、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、複数の設定した定数のうち、最大効率時の定数、詳細には伝送効率が最大となった時の定数を設定する。
【００９０】
続くステップＳ２０６では、遮断状態から導通状態に切り替わるようスイッチング素子５２を制御して、可変抵抗５１を第３インピーダンス変換器３３に接続する。なお、既に説明した通り、スイッチング素子５２は、初期状態において遮断状態である。このため、第１実施形態のスイッチング素子４２と同様に、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御中、つまりステップＳ２０１〜ステップＳ２０４の処理の実行中は、スイッチング素子５２は遮断状態となっている。
【００９１】
その後、ステップＳ２０７にて伝送効率を算出し、ステップＳ２０８にて伝送効率が閾値効率以上であるか否かを判定する。伝送効率が閾値効率以上である場合には、そのまま本処理を終了する一方、伝送効率が閾値効率未満である場合には、ステップＳ２０９にて可変抵抗の抵抗値の可変制御を行い、ステップＳ２０７に戻る。つまり、伝送効率が閾値効率以上となるまで、可変抵抗５１の抵抗値の可変制御を行う。
【００９２】
ちなみに、伝送効率が閾値効率以上となるように、第３インピーダンス変換器３３の定数又は可変抵抗５１の抵抗値の可変制御を行う処理は、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑと特定抵抗値Ｒｏｕｔとのずれを低減させる処理であるとも言える。
【００９３】
なお、可変抵抗５１の抵抗値をいずれの値に設定した場合であっても、伝送効率が閾値効率未満である場合には、異常があるとして異常報知を行い、本処理を終了し、電力伝送を中止してもよい。また、異常報知に代えて、伝送効率が閾値効率に最も近づいた場合の可変抵抗５１の抵抗値を設定して、本処理を終了し、電力伝送を行ってもよい。
【００９４】
次に本実施形態の作用について説明する。
受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑと、特定抵抗値Ｒｏｕｔとの間にずれが生じて伝送効率が閾値効率未満となった場合、伝送効率が閾値効率以上となるように第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御が行われる。この場合、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御のみでは、伝送効率が閾値効率以上とならない場合には、可変抵抗５１と第３インピーダンス変換器３３とが接続される。そして、伝送効率が閾値効率以上となるように可変抵抗５１の抵抗値の可変制御が行われる。
【００９５】
以上詳述した本実施形態によれば、上述した（２）及び（５）と同様の効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。
（７）受電器２３（２次側コイル２３ａ）と負荷２２との間に、複数のインピーダンス変換器３３，３４を有する２次側インピーダンス変換器群Ｇ２と、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２とは別に可変抵抗５１を設けた。そして、可変抵抗５１と２次側インピーダンス変換器群Ｇ２の第３インピーダンス変換器３３とが導通された導通状態、又は、可変抵抗５１と第３インピーダンス変換器３３とが遮断された遮断状態に切り替わるスイッチング素子５２を設けた。これにより、スイッチング素子５２が導通状態である場合には、受電器２３にて受電された高周波電力は、可変抵抗５１及び２次側インピーダンス変換器群Ｇ２を介して負荷２２に供給されるため、可変抵抗５１及び２次側インピーダンス変換器群Ｇ２が協働してインピーダンス変換を行うこととなる。一方、スイッチング素子５２が遮断状態である場合には、高周波電力は２次側インピーダンス変換器群Ｇ２のみを介して負荷２２に供給され、可変抵抗５１には高周波電力は供給されない。これにより、インピーダンスの調整を好適に行いつつ、不要な電力損失を抑制することができる。
【００９６】
（８）２次側インピーダンス変換器群Ｇ２（詳細には第３インピーダンス変換器３３）の定数を可変とした。これにより、可変抵抗５１の抵抗値及び第３インピーダンス変換器３３の定数の双方が可変となっているため、インピーダンスの調整可能範囲が、より広くなっている。これにより、送電器１３及び受電器２３の位置ずれが大きい場合であっても、好適に電力伝送を行うことができる。
【００９７】
（９）スイッチング素子５２は、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御が行われる場合には遮断状態であり、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御後において更にインピーダンスの調整を行う場合に、遮断状態から導通状態に切り替わる構成とした。これにより、可変抵抗５１に高周波電力が供給されることによる電力損失を可能な限り回避することができる。また、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御によるインピーダンスの調整では対応できない場合には、スイッチング素子５２を遮断状態から導通状態に切り替えることにより、インピーダンスの更なる調整を行うことができる。これにより、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御ではインピーダンスの調整が困難な場合であっても、安定した電力伝送を実現できる。
【００９８】
（１０）第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御では伝送効率が閾値効率以上とならない場合には、第３インピーダンス変換器３３の取り得る定数のうち伝送効率が最大となった時の定数を設定して、可変抵抗５１を用いたインピーダンスの調整を行う。これにより、可能な限り伝送効率が閾値効率に近づいた状態で可変抵抗５１によるインピーダンスの調整を行うことができる。
【００９９】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
○  各実施形態では、インピーダンスを調整するものとして、抵抗値が可変の可変抵抗４１，５１を採用したが、これに限られず、抵抗値が固定の抵抗を採用してもよい。この場合であっても、スイッチング素子４２，５２が遮断状態から導通状態に切り替わることにより、抵抗によるインピーダンス変換が行われる。但し、より好適にインピーダンスの調整をできる点に着目すれば、抵抗値は可変である方が好ましい。
【０１００】
○  第１実施形態では、可変抵抗４１は、高周波電源１２及び第１インピーダンス変換器３１に対して並列に接続されていたが、これに限られない。例えば、図５に示すように、可変抵抗４１を高周波電源１２及び第１インピーダンス変換器３１に対して直列に接続してもよい。この場合、２つの配線Ｌ１，Ｌ２のうち一方の配線Ｌ１を、第１配線Ｌ１１と第２配線Ｌ１２とを有する二又構造とするとともに、電力伝送経路を構成する配線を、第１配線Ｌ１１又は第２配線Ｌ１２に切り替えるリレー６１を設けるとよい。そして、第２配線Ｌ１２のみに可変抵抗４１を設けるとよい。また、電源側コントローラ１４は、通常時には第１配線Ｌ１１を介して高周波電力が伝送されるようリレー６１を制御し、第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御に加えて更にインピーダンスの調整が必要な場合には、第２配線Ｌ１２を介して高周波電力が伝送されるようリレー６１を制御するとよい。なお、第１配線Ｌ１１を介して高周波電力が伝送される状態が「遮断状態」に対応し、第２配線Ｌ１２を介して高周波電力が伝送される状態が「導通状態」に対応する。
【０１０１】
ちなみに、電力損失の低減の観点に着目すれば、上記可変抵抗４１の抵抗値は小さい方が好ましい。つまり、抵抗を直列に接続する場合には、並列に接続する場合と比較して、抵抗値が小さく、耐圧が小さい抵抗を選択するとよい。
【０１０２】
なお、第２実施形態についても同様に、可変抵抗５１を受電器２３及び第３インピーダンス変換器３３に対して直列に接続してもよい。
○  また、各実施形態と上記別例とを組み合わせてもよい。つまり、地上側機器１１は、高周波電源１２及び第１インピーダンス変換器３１に直列に接続され得る抵抗と、高周波電源１２及び第１インピーダンス変換器３１に並列に接続され得る抵抗とを備えていてもよい。同様に、車両側機器２１は、受電器２３及び第３インピーダンス変換器３３に直列に接続され得る抵抗と、受電器２３及び第３インピーダンス変換器３３に並列に接続され得る抵抗とを備えていてもよい。
【０１０３】
○  第１実施形態では、直列接続体４０は１つのみ設けられていたが、これに限られない。例えば、図６に示すように、複数の直列接続体７０，８０が互いに並列に接続されていてもよい。複数の直列接続体７０，８０のうち第１直列接続体７０は、抵抗値が固定の第１抵抗７１と第１スイッチング素子７２とを有し、第２直列接続体８０は、抵抗値が固定の第２抵抗８１と第２スイッチング素子８２とを有する。かかる構成によれば、各スイッチング素子７２，８２のスイッチング制御を行うことにより、各直列接続体７０，８０による合成抵抗値が可変となる。これにより、複数種類の抵抗値を実現できる。よって、抵抗値が可変の可変抵抗４１，５１を用いることなく、インピーダンスの調整を好適に行うことができる。
【０１０４】
なお、第２実施形態についても同様に、互いに並列に接続された複数の直列接続体を設けてもよい。
○  上記別例においては、第１抵抗７１の抵抗値と、第２抵抗８１の抵抗値とは同一でもよいし、異なっていてもよい。また、抵抗値が固定の抵抗７１，８１に代えて、抵抗値が可変の可変抵抗を用いてもよい。
【０１０５】
○  また、上記別例において、直列接続体の数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。さらに、互いに並列に接続された複数の直列接続体を、高周波電源１２及び第１インピーダンス変換器３１、又は、受電器２３及び第３インピーダンス変換器３３に対して直列に設けてもよい。この場合、抵抗がないバイパス線を別途設け、必要に応じて電力伝送経路を切り替えるとよい。
【０１０６】
○  各実施形態では、インピーダンス変換器３１，３３の定数の可変制御が行われた後に、可変抵抗４１，５１とインピーダンス変換器３１，３３とが接続され、当該可変抵抗４１，５１の抵抗値の可変制御が行われる場合がある構成であったが、これに限られず、可変制御を行う順序が逆であってもよい。但し、電力損失の観点に着目すれば、可能な限りインピーダンス変換器３１，３３の定数の可変制御で対応する方が好ましい。
【０１０７】
○  第１実施形態の直列接続体４０と、第２実施形態の直列接続体５０との双方を設ける構成としてもよい。この場合、２次側調整処理の実行後に、１次側調整処理を実行するとよい。これにより、２次側調整処理によって送電器１３の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺｉｎが変動して、１次側調整処理を再度実行する必要が生じるという処理の重複を回避することができる。
【０１０８】
○  各インピーダンス変換器３１〜３４の具体的な構成については、任意である。例えばＬＣ回路で構成されていてもよいし、トランスで構成されていてもよい。
○  また、ＬＣ回路の具体的な構成は任意であり、例えばＬ型、逆Ｌ型、π型及びＴ型のいずれかであってもよいし、これ以外であってもよい。なお、高周波電源１２の一部としてＤ級増幅器を用いる場合には、第１インピーダンス変換器３１はＬ型以外を用いるとよい。
【０１０９】
○  各実施形態では、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、複数のインピーダンス変換器３１，３２を有する多段構成であったが、これに限られない。例えば第２インピーダンス変換器３２を省略してもよい。２次側インピーダンス変換器群Ｇ２についても同様に、第４インピーダンス変換器３４を省略してもよい。要は、「インピーダンス変換部」とは、１つのインピーダンス変換器で構成されていてもよいし、複数のインピーダンス変換器で構成されていてもよい。但し、インピーダンス変換器を多段にすることにより、１つのインピーダンス変換器における定数を小さくすることができる点に着目すれば、多段構成の方が好ましい。
【０１１０】
○  １次側調整処理及び２次側調整処理（以降単に調整処理という）の実行タイミングとしては任意である。例えば、車両用バッテリの充電を行う前に実行してもよいし、車両用バッテリの充電中に定期的に実行してもよい。
【０１１１】
○  調整処理において、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の把握時や伝送効率の算出時には、高周波電源１２による電力供給を行う一方、インピーダンス変換器３１，３３の定数の可変制御時や、可変抵抗４１，５１の抵抗値の可変制御時には、高周波電源１２による電力供給を停止してもよい。
【０１１２】
○  例えば、高周波電源１２から充電用電力を供給して車両用バッテリの本格的な充電を行う前に、高周波電源１２から、充電用電力よりも電力値が小さい調整用電力を供給する構成にあっては、調整用電力が供給されている状況にて調整処理を実行するとよい。この場合、電力値が異なることに起因する負荷２２のインピーダンスＺＬの変動に対応させて、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、負荷２２のインピーダンスＺＬを一定にするとよい。また、デューティ比の調整に代えて、負荷２２とは別に、供給される高周波電力の電力値に関わらず一定の抵抗値を有する固定抵抗、及び、高周波電力の供給先を負荷２２又は固定抵抗に切り替えるリレーを設け、固定抵抗に高周波電力が供給されている状況にて調整処理を行う構成としてもよい。
【０１１３】
○  ここで、整流器の入力端から車両用バッテリまでのインピーダンスＺＬが一定となるようにデューティ比が調整されることに着目すれば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、整流器の入力端から車両用バッテリまでのインピーダンスＺＬが所定値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部であるとも言える。そして、高周波電源１２から供給される高周波電力の電力値（受電器２３にて受電される高周波電力の電力値）に応じて変動する車両用バッテリのインピーダンスの変動に対応させたデューティ比の調整が、インピーダンスの可変制御に対応する。この場合、例えば直列接続体を、整流器とＤＣ／ＤＣコンバータとの間に設け、上記デューティ比の調整では上記所定値に合わせることができない場合に、上記直列接続体の抵抗を用いたインピーダンスの調整を行ってもよい。
【０１１４】
なお、上記構成においては、車両用バッテリが負荷に対応する。つまり、負荷とは、受電器２３にて受電された高周波電力、又は、当該高周波電力が整流された直流電力が供給されるものである。
【０１１５】
○  各実施形態では、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の調整により負荷２２のインピーダンスＺＬは一定となっていたが、これに限られず、上記デューティ比の調整を行わない構成としてもよいし、ＤＣ／ＤＣコンバータを省略してもよい。この場合、高周波電源１２から供給される高周波電力の電力値が変更された場合に負荷２２のインピーダンスＺＬが変動し、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスＺｑが特定抵抗値Ｒｏｕｔからずれる。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が充電に適した入力インピーダンスＺｔからずれる。これらのずれに対応するべく、各コントローラ１４，２４は、高周波電源１２から供給される高周波電力の電力値の変更が行われた場合に調整処理を実行するとよい。
【０１１６】
○  第１実施形態では、直列接続体４０は、高周波電源１２と第１インピーダンス変換器３１との間に設置されていたが、これに限られず、設置位置は送電器１３（１次側コイル１３ａ）の入力側であれば任意である。例えば、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の間や、第２インピーダンス変換器３２と送電器１３との間に直列接続体４０を配置してもよい。
【０１１７】
○  同様に、第２実施形態において、直列接続体５０の設置位置は、受電器２３（２次側コイル２３ａ）と負荷２２との間であれば任意である。例えば、第３インピーダンス変換器３３と第４インピーダンス変換器３４との間や、第４インピーダンス変換器３４と負荷２２との間に直列接続体５０を配置してもよい。要は、直列接続体は、高周波電源１２から負荷（負荷２２又は車両用バッテリ）までの間、すなわち高周波電力の電力伝送経路上のいずれかに設けられていればよい。
【０１１８】
○  ステップＳ２０２の判定処理にて用いられる閾値効率（第１閾値効率という）と、ステップＳ２０８の判定処理にて用いられる閾値効率（第２閾値効率という）とを、異ならせてもよい。例えば、第１閾値効率を第２閾値効率よりも高くしてもよい。これにより、通常の使用態様時には比較的高い伝送効率での電力伝送を実現する一方、通常とは異なる使用態様時（比較的位置ずれが大きな場合）には、伝送効率の低下を、ある程度許容しつつ、電力伝送を行わせることができる。
【０１１９】
○  同様に、ステップＳ１０２の判定処理にて用いられる許容範囲（第１許容範囲という）と、ステップＳ１０８の判定処理にて用いられる許容範囲（第２許容範囲という）とを異ならせてもよい。
【０１２０】
○  調整処理の処理主体は任意である。例えば、車両側コントローラ２４が１次側調整処理を実行してもよい。この場合、電源側コントローラ１４は、処理に必要な情報（例えば１次側測定器４３の測定結果等）を車両側コントローラ２４に送信する。車両側コントローラ２４は、電源側コントローラ１４に対して各種指令等を送信し、電源側コントローラ１４はその指令に基づいて、可変抵抗４１の抵抗値又は第１インピーダンス変換器３１の定数の可変制御やスイッチング素子４２のスイッチング制御を行うとよい。同様に、電源側コントローラ１４が２次側調整処理を実行してもよいし、各コントローラ１４，２４とは別のコントローラが調整処理を実行してもよい。
【０１２１】
○  第２実施形態において、第３インピーダンス変換器３３の定数の可変制御によって得られた伝送効率の最大値（第１最大値という）と、可変抵抗５１の抵抗値の可変制御によって得られた伝送効率の最大値（第２最大値という）とを比較して、第１最大値が第２最大値よりも高い場合には、スイッチング素子５２を導通状態から遮断状態に切り替えてもよい。
【０１２２】
○  第２インピーダンス変換器３２及び第４インピーダンス変換器３４の定数は、固定であってもよいし、可変であってもよい。
○  １次側インピーダンス変換器群Ｇ１（第１インピーダンス変換器３１）の定数は固定であってもよいし、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２（第３インピーダンス変換器３３）の定数は固定であってもよい。
【０１２３】
○  第１実施形態では、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２の定数の可変制御の後に１次側調整処理を実行したが、これに限られず、１次側調整処理の実行後に、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２の定数の可変制御を行ってもよい。
【０１２４】
○  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Ｚｑ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、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Ｚｑ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。
【０１２５】
○  各実施形態では、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Ｚｐ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。
【０１２６】
○  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４３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。
【０１２７】
○  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から供給される高周波電力の波形は任意であり、例えば正弦波であってもよいし、矩形波であってもよい。
【０１２８】
○  高周波電源１２を省略してもよい。この場合、系統電源と第１インピーダンス変換器３１とを接続する。
○  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。
【０１２９】
○  各実施形態では、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。
○  各実施形態では、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。
【０１３０】
○  各実施形態では、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。
○  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。
【０１３１】
○  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。
【０１３２】
○  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。
【０１３３】
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１次側コイルに前記交流電力を供給可能な交流電源を備え、
前記インピーダンス変換部は、前記交流電源と前記１次側コイルとの間に設けられ、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１次側特定インピーダンスに近づくようインピーダンス変換を行うものである請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の送電機器。
【０１３４】
（ロ）前記インピーダンス変換部は、直列に接続された複数のインピーダンス変換器を備えている請求項１〜４及び（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、前記２次側コイル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２次側特定インピーダンスに近づくようインピーダンス変換を行うものである請求項５に記載の受電機器。
【０１３５】
なお、本技術的思想に着目した場合、「前記インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御後において更にインピーダンスの調整を行う場合」とは、例えばインピーダンス変換部のインピーダンスを可変させても、２次側特定インピーダンスに対する２次側コイルの出力端から負荷までのインピーダンスのずれが許容範囲外となっている場合である。
【符号の説明】
【０１３６】
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、２４…車両側コントローラ、３１〜３４…インピーダンス変換器、４０，５０…直列接続体、４１，５１…可変抵抗、４２，５２…スイッチング素子、４３，５３…測定器。
【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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