(57)【要約】非接触電力伝送装置（１０）は、交流電力が入力される１次側コイル（１３ａ）を有する送電機器（１１）と；１次側コイル（１３ａ）から非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイル（２３ａ）、及び２次側コイル（２３ａ）にて受電された交流電力が入力される負荷（２２）を有する受電機器（２１）と；送電機器（１１）及び受電機器（２１）のうち一方の第１機器に設けられた整合部（３１）と；送電機器（１１）及び受電機器（２１）のうち整合部（３１）が設けられた第１機器とは異なる第２機器に設けられ、第２機器内にて発生し得る反射波電力を測定する測定部（３２）と；測定部（３２）の測定結果に基づき、測定部（３２）によって測定される反射波電力が０に近づくように整合部（３１）の定数を可変制御する制御装置（１４，２４）とを備える。
2014030690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触電力伝送装置であって、
交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と；
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、及び前記２次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷を有する受電機器と；
前記送電機器及び前記受電機器のうち一方の第１機器に設けられた整合部と；
前記送電機器及び前記受電機器のうち前記第１機器とは異なる第２機器に設けられ、当該第２機器内において発生し得る反射波電力を測定する測定部と；
前記測定部の測定結果に基づき、前記測定部によって測定される前記反射波電力が０に近づくように前記整合部の定数を可変制御する制御装置と
を備える、非接触電力伝送装置。
【請求項２】
前記受電機器は、車両に搭載され、
前記整合部は、前記送電機器に設けられ、
前記測定部は、前記受電機器に設けられている、
請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第２機器に設けられかつ前記測定部の測定結果を取得するとともに前記測定結果に関する情報を前記第１機器に無線にて送信する第２制御部と；
前記第１機器に設けられ、前記第２制御部から受信した前記測定結果に関する情報に基づき前記整合部の定数を可変制御する第１制御部と
を備える、
請求項１又は２に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記第２機器における進行波電力及び前記反射波電力を測定するように構成され、
前記制御装置は、前記進行波電力に対する前記反射波電力の比率である反射比率が０に近づくように前記整合部の定数の可変制御を行うように構成される、
請求項１〜３いずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項５】
非接触電力伝送装置であって、
交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と；
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、及び前記２次側コイルによって受電された交流電力が入力される負荷を有する受電機器と
を備え、
前記送電機器及び前記受電機器のうち一方の第１機器に、所定の定数を有する整合部を設け、
前記整合部の定数は、前記送電機器及び前記受電機器のうち前記第１機器とは異なる第２機器内にて発生し得る反射波電力が０に近づくように設定される、非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、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装置が知られている。例えば特開２００９−１０６１３６号公報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送電機器を備える。非接触電力伝送装置はさらに、１次側の共振コイルと磁場共鳴可能な２次側の共振コイルを有する受電機器を備える。１次側の共振コイルが２次側の共振コイルと磁場共鳴することによって、交流電力が、送電機器から受電機器に伝送される。受電機器に伝送された交流電力は、受電機器に設けられた負荷としてのバッテリを充電するために用いられる。
【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、反射波電力を低減させるために、整合器が設けられる場合がある。この場合、例えばバッテリのインピーダンスが変動すると、整合器の整合度合いが低下する。これに対して、例えば反射波電力等を測定する測定器を設けることによって、その測定器の測定結果に基づき整合器の定数の可変制御を行うことが考えられる。しかしながら、送電機器や受電機器を設置するスペースが十分ではない場合には、送電機器と受電機器の一方に、整合器及び測定器の双方を設置することが困難となりうる。【０００５】
上述した事情は、磁場共鳴で電力伝送を行うものに限られず電磁誘導で電力伝送を行うものについても同様である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の目的は、送電機器と受電機器の一方に、整合部と測定部の双方を設置することが困難な場合であっても、反射波電力の低減を図る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。【０００７】
本開示の一側面によれば、非接触電力伝送装置は、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と；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、及び前記２次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷を有する受電機器と；前記送電機器及び前記受電機器のうち一方の第１機器に設けられた整合部と；前記送電機器及び前記受電機器のうち前記第１機器とは異なる第２機器に設けられ、当該第２機器内において発生し得る反射波電力を測定する測定部と；前記測定部の測定結果に基づき、前記測定部によって測定される前記反射波電力が０に近づくように前記整合部の定数を可変制御する制御装置とを備える。【０００８】
この態様によれば、送電機器及び受電機器のうち一方の第１機器に整合部が設けられ、第２機器に測定部が設けられている。これにより、整合部と測定部とが分散されているため、いずれか一方の機器に整合部及び測定部がまとめて設けられている構成と比較して、これら整合部及び測定部に係る設置スペースの分散化を図ることができる。よって、送電機器又は受電機器のうちいずれか一方の設置スペースが十分に確保できない場合であっても、整合部及び測定部を設置することができ、それを通じて反射波電力の低減を図ることができる。【０００９】
一態様としては、前記受電機器は車両に搭載され、前記整合部は前記送電機器に設けられ、前記測定部は前記受電機器に設けられる。この態様によれば、比較的設置スペースを確保しにくい車両に搭載される受電機器に、整合部と比較して小型なものとなり易い測定部が設けられている。これにより、受電機器の小型化を図ることができ、それを通じて車両への受電機器の搭載を好適に行うことができる。【００１０】
一態様としては、前記制御装置は、前記第２機器に設けられかつ前記測定部の測定結果を取得するとともに前記測定結果に関する情報を前記第１機器に無線にて送信する第２制御部と；前記第１機器に設けられ、前記第２制御部から受信した前記測定結果に関する情報に基づき前記整合部の定数を可変制御する第１制御部とを備える。【００１１】
一態様としては、前記測定部は、前記第２機器における進行波電力及び前記反射波電力を測定するように構成され、前記制御装置は、前記進行波電力に対する前記反射波電力の比率である反射比率が０に近づくように前記整合部の定数の可変制御を行うように構成される。【００１２】
本開示の他の側面によれば、非接触電力伝送装置は、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と；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、及び前記２次側コイルによって受電された交流電力が入力される負荷を有する受電機器とを備え、前記送電機器及び前記受電機器のうち一方の第１機器に、所定の定数を有する整合部を設け、前記整合部の定数は、前記送電機器及び前記受電機器のうち前記第１機器とは異なる第２機器内にて発生し得る反射波電力が０に近づくように設定される。【００１３】
本開示の他の特徴と利点は、以下の詳細な説明と、本開示の特徴を説明するために付随する図面とによって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本開示の新規であると思われる特徴は、特に、添付した請求の範囲において明らかである。目的と利益を伴う本開示は、以下に示す現時点における好ましい実施形態の説明を添付した図面とともに参照することで、理解されるであろう。
【図１】図１は、非接触電力伝送装置の回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本開示に係る非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）が図１を用いて説明される。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、地上に設けられた地上側機器１１と、車両に搭載された車両側機器２１とを備える。地上側機器１１が送電機器（１次側機器。第１機器）に対応し、車両側機器２１が受電機器（２次側機器。第２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）を備える。高周波電源１２は、インフラとしての系統電源から入力される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出力できるように、構成されている。高周波電源１２は、異なる電力値の高周波電力を出力できるように構成されている。
【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に設けられた負荷２２に入力される。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１と車両側機器２１との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（１次側共振回路）と、車両側機器２１に設けられた受電器２３（２次側共振回路）とを備える。
【００１８】
送電器１３及び受電器２３は、同一の構成であり、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。送電器１３及び受電器２３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）に入力された場合、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】
受電器２３によって受電された高周波電力が入力される負荷２２は、所定のインピーダンスＺ１を有する。具体的には、負荷２２は、高周波電力を直流電力に整流する整流器と、その直流電力が入力される車両用バッテリ（蓄電装置）とを含む。受電器２３によっ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には、高周波電源１２の制御を行う制御装置としての電源側コントローラ１４が設けられている。車両側機器２１には、電源側コントローラ１４と無線通信可能な制御装置としての車両側コントローラ２４が設けられている。非接触電力伝送装置１０は、各コントローラ１４，２４間での情報のやり取りを通じて、電力伝送（充電）の開始又は終了等を行う。
【００２２】
車両側機器２１には、負荷２２に含まれる車両用バッテリの充電量を検知する検知センサ２５が設けられている。検知センサ２５は、その検知結果を車両側コントローラ２４に送信可能に構成されている。これにより、車両側コントローラ２４は、車両用バッテリの充電量を把握できる。
【００２３】
非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１において高周波電源１２と送電器１３との間に設けられた整合部としての整合器３１を備え、車両側機器２１において受電器２３と負荷２２との間に設けられた測定部としての測定器３２を備える。
【００２４】
整合器３１は、インダクタ３１ａと、インダクタ３１ａに並列に接続された第１キャパシタ３１ｂと、インダクタ３１ａに直列に接続された第２キャパシタ３１ｃとからなるＬＣ回路で構成されている。
【００２５】
整合器３１の初期状態（製造出荷時又は充電開始時等）における定数（インピーダンス）は、車両側機器２１にて発生し得る２次側反射波電力Ｐｒｓが小さくなるように、設定されている。具体的には、整合器３１の定数は、受電器２３から負荷２２に向かう２次側進行波電力Ｐｔｓに対する負荷２２から受電器２３に向かう２次側反射波電力Ｐｒｓの比率である２次側反射比率Ｒｓ（Ｒｓ＝Ｐｒｓ／Ｐｔｓ）が「０」に近づく（小さくなる）ように、設定されている。
【００２６】
２次側反射比率Ｒｓは、絶対値（振幅）と位相とで規定されるパラメータである。このため、整合器３１の定数は、２次側反射比率Ｒｓの絶対値が「０」に近づくように設定されているとも言える。詳細には、整合器３１の定数は、受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力インピーダンスＺ２が、負荷２２のインピーダンスＺ１の共役複素数に近づくように、設定されている。受電器２３の出力インピーダンスＺ２とは、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であり、受電器２３の出力インピーダンスＺ２には整合器３１のインピーダンスが含まれる。
【００２７】
厳密には、整合器３１の定数は、受電器２３の出力インピーダンスＺ２と、測定器３２の入力インピーダンス（測定器３２の入力端から負荷２２までのインピーダンス）とが共役複素数となるように、設定されている。但し、測定器３２のインピーダンスは、負荷２２のインピーダンスＺ１よりも十分に小さいため、測定器３２の入力インピーダンスは負荷２２のインピーダンスＺ１と略同一であるとする。
【００２８】
測定器３２は、整合器３１よりも小型であり、２次側進行波電力Ｐｔｓと２次側反射波電力Ｐｒｓとを測定する。測定器３２は、車両側コントローラ２４からの要求に応じて２次側進行波電力Ｐｔｓと２次側反射波電力Ｐｒｓとを測定し、その測定結果を車両側コントローラ２４に送信する。
【００２９】
車両側コントローラ２４は、測定器３２の測定結果に基づき２次側反射比率Ｒｓを算出する反射比率算出部２４ａを備える。これにより、車両側コントローラ２４は、２次側反射比率Ｒｓを把握できる。
【００３０】
各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が変動すると、コイル１３ａ，２３ａ間の相互インダクタンスは、変動する。すると、受電器２３の出力インピーダンスＺ２は、変動する。
各コイル１３ａ，２３ａの相対位置としては、コイル１３ａ，２３ａ間の距離だけでなく、各コイル１３ａ，２３ａの軸線方向、各コイル１３ａ，２３ａの重ね合わせの態様等が含まれている。各コイル１３ａ，２３ａの重ね合わせの態様とは、例えば送電器１３及び受電器２３が上下方向に配置される構成においては、上方から見た場合の１次側コイル１３ａ及び２次側コイル２３ａの位置ズレ等が考えられる。
【００３１】
負荷２２に含まれている車両用バッテリでは、入力される直流電力の電力値やその車両用バッテリの充電状態に応じて車両用バッテリのインピーダンスが変動する。つまり本実施形態においては、負荷２２は、状況に応じてインピーダンスＺ１が変動（変化）する変動負荷であるとも言える。
【００３２】
以上の通り、各インピーダンスＺ１，Ｚ２は、変動し得る。これに対して、本実施形態の非接触電力伝送装置１０は、上記変動に追従するための構成を備える。以下では、当該構成が詳細に説明される。
【００３３】
整合器３１の定数（インピーダンス）については、実部成分（レジスタンス）及び虚部成分（リアクタンス）、または実部成分と虚部成分とのいずれか一方が可変である。本実施形態では、整合器３１の各キャパシタ３１ｂ，３１ｃのキャパシタンスは、可変である。
【００３４】
整合器３１の初期状態の定数（初期値）は、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が予め定められた基準位置であり、且つ、高周波電源１２から充電用の高周波電力が出力されている状況において、２次側反射波電力Ｐｒｓが「０」に近づくように、設定されている。
【００３５】
電源側コントローラ１４は、整合器３１の定数を、詳細には各キャパシタ３１ｂ，３１ｃのキャパシタンスを可変制御する定数制御部１４ａ（第１制御部）を備える。以下では、定数制御部１４ａによる整合器３１の定数の可変制御態様が説明される。整合器３１の定数の可変制御が行われる契機の一例として、高周波電源１２から出力される高周波電力が、充電用の高周波電力から、当該充電用の高周波電力の電力値よりも小さい押し込み充電用の高周波電力に切り換わった場合が説明される。この場合、説明の便宜上、各コイル１３ａ，２３ａは上記基準位置に配置されているものとする。押し込み充電用の高周波電力とは、複数の二次電池が直列に接続されて構成された車両用バッテリにおいて、各二次電池の容量ばらつきを補償するための電力である。
【００３６】
先ず、車両側コントローラ２４は、測定器３２の測定結果を取得する。反射比率算出部２４ａは、その測定結果に基づき２次側反射比率Ｒｓを算出する。車両側コントローラ２４（第２制御部）は、算出された２次側反射比率Ｒｓを電源側コントローラ１４に送信する。
【００３７】
電源側コントローラ１４の定数制御部１４ａは、２次側反射比率Ｒｓを受信した場合、その２次側反射比率Ｒｓが予め定められた許容値以下であるか否か判定する。定数制御部１４ａは、受信した２次側反射比率Ｒｓが許容値よりも大きい場合には、２次側反射比率Ｒｓの絶対値及び位相に基づき、２次側反射比率Ｒｓが小さくなる整合器３１の定数を決定する。詳細には、定数制御部１４ａは、２次側反射比率Ｒｓの絶対値及び位相に基づき、整合器３１の定数（詳細にはレジスタンス及びリアクタンス）の増減（大小）を決定する。定数制御部１４ａは、その決定に基づき整合器３１の定数を可変制御する。
【００３８】
絶対値及び位相に基づき整合器３１の定数を決定する具体的な構成としては、例えば定数制御部１４ａの所定の記憶領域に非接触電力伝送装置１０に係るスミスチャートを記憶しておくことが挙げられる。そして、定数制御部１４ａは、そのスミスチャートを参照することによって、当該スミスチャート上において現在の２次側反射比率Ｒｓに対応するポイントを特定する。そして、定数制御部１４ａは、特定されたポイントから、２次側反射波電力Ｐｒｓが「０」となるための整合器３１の定数の増減方向及び変更量を、決定（算出）する。
【００３９】
整合器３１の定数の可変制御の終了後、電源側コントローラ１４は、車両側コントローラ２４に２次側反射比率Ｒｓを要求する。車両側コントローラ２４の反射比率算出部２４ａは、その要求に基づき、２次側反射比率Ｒｓを更新（算出）する。そして、車両側コントローラ２４は、更新された２次側反射比率Ｒｓを再度送信する。定数制御部１４ａは、更新された２次側反射比率Ｒｓが許容値以下であるか否か判定し、許容値よりも大きい場合には再度整合器３１の定数の可変制御を行う。
【００４０】
以上の通り、電源側コントローラ１４は、２次側反射比率Ｒｓが許容値以下となるまで、整合器３１の定数を変更することを繰り返す。電源側コントローラ１４は、整合器３１の定数の変更回数が予め定められた特定回数以上となった場合、又は定数制御部１４ａによって算出された整合器３１の目標の定数（２次側反射波電力Ｐｒｓが「０」となるための整合器３１の定数）が整合器３１の変更可能な範囲から外れている場合等には、エラー報知を行い、充電を中止する。
【００４１】
押し込み充電用の高周波電力に切り換える契機としては、例えば検知センサ２５によって、車両用バッテリの充電量が予め定められた特定量となったことが検知された場合等が考えられる。
【００４２】
次に、本実施形態の作用が説明される。
車両側機器２１において発生し得る２次側反射比率Ｒｓが「０」に近づくように、地上側機器１１に設けられた整合器３１の定数は、設定されている。これにより、２次側反射波電力Ｐｒｓが低減されている。
【００４３】
また、車両側機器２１に測定器３２が設けられ、整合器３１の定数の可変制御は、測定器３２の測定結果に基づき行われる。このため、車両側機器２１に整合器を設けることなく、２次側反射波電力Ｐｒｓが小さい状態（許容値以下の状態）が維持される。
【００４４】
詳細には、例えば高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値が変更されると、負荷２２のインピーダンスＺ１が変動する。本実施形態によれば、上記変更が行われた場合、測定器３２によって２次側進行波電力Ｐｔｓ及び２次側反射波電力Ｐｒｓが測定され、その測定結果に基づき２次側反射比率Ｒｓが算出される。そして、その２次側反射比率Ｒｓが許容値以下となるように、整合器３１の定数の可変制御が行われる。これにより、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た場合であっても、２次側反射波電力Ｐｒｓが低減された状態が維持される。
【００４５】
以上詳述した本実施形態は、以下の優れた効果を奏する。
（１）地上側機器１１に設けられた整合器３１を用いて、２次側反射波電力Ｐｒｓが「０」に近づくように、非接触電力伝送装置１０は構成された。具体的には、整合器３１の定数は、受電器２３の出力インピーダンスＺ２が負荷２２のインピーダンスＺ１の共役複素数となるように、設定された。これにより、車両側機器２１に整合器を設けることなく、２次側反射波電力Ｐｒｓに係る電力損失（反射損失）を低減することができる。よって本実施形態では、伝送効率の向上を図りつつ、車両側機器２１の構成の簡素化を図ることができる。
【００４６】
（２）車両側機器２１に２次側反射波電力Ｐｒｓを測定する測定器３２が設けられ、その測定器３２の測定結果に基づき、地上側機器１１に設けられた整合器３１の定数の可変制御を行うように、非接触電力伝送装置１０は構成された。これにより、仮に各コイル１３ａ，２３ａの相対位置や、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値が変動した等の場合であっても、２次側反射波電力Ｐｒｓが低減された状態を維持することができる。
【００４７】
この場合、測定器３２と整合器３１とが、車両側機器２１と地上側機器１１とに分散されて設けられている。これにより、測定器３２及び整合器３１の設置スペースが分散されているため、本構成は、各機器１１，２１のスペースの事情に好適に対応することができる。
【００４８】
詳細には、例えば車両スペースの関係上、車両側機器２１に整合器３１と測定器３２との双方を設置することが困難な場合がある。かといって、整合器３１及び測定器３２を設けない構成は、伝送効率等の観点から好ましくない。特に、２次側反射波電力Ｐｒｓは、負荷２２のインピーダンスＺ１や、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が変動すること等によって、大きくなり易いため、これを無視することは好ましくない。
【００４９】
これに対して、本実施形態によれば、車両側機器２１には、整合器３１と測定器３２とのうちの一方、詳細には整合器３１よりも比較的小さい測定器３２のみが搭載されているに過ぎない。これにより、２次側反射波電力Ｐｒｓを「０」に近づけるための構成を備えることに起因する車両側機器２１の大型化は、軽減されている。よって本実施形態では、車両側機器２１を好適に車両に搭載することが可能となる。
【００５０】
（３）２次側反射波電力Ｐｒｓに依存するパラメータとして２次側反射比率Ｒｓが採用され、非接触電力伝送装置１０は、当該２次側反射比率Ｒｓが「０」に近づくように整合器３１の定数を可変制御する構成とされた。これにより、２次側反射波電力Ｐｒｓを「０」に近づけるために、現在の整合器３１の定数を増減どちらに変更したらいいのか特定することができる。
【００５１】
詳細には、例えば２次側反射波電力Ｐｒｓのみを測定し、その測定結果に基づき２次側反射波電力Ｐｒｓが小さくなるように整合器３１の定数（インピーダンス）を調整することも考えられる。しかしながら、２次側反射波電力Ｐｒｓ（２次側反射比率Ｒｓの絶対値）は、大きさを示すものに過ぎない。したがって、整合器３１の定数を目標の定数（２次側反射波電力Ｐｒｓが「０」となるための整合器３１の定数）にするために整合器３１のレジスタンス及びリアクタンスを増減どちらに変更したらいいのか特定することができない。
【００５２】
特に、２次側反射波電力Ｐｒｓは、整合器３１のレジスタンス及びリアクタンスに依存するパラメータである。このため、２次側反射波電力Ｐｒｓを小さくするために取り得る調整態様としては、（Ａ）整合器３１のレジスタンス（インピーダンスの実部成分）を大きく又は小さくする、（Ｂ）整合器３１のリアクタンス（インピーダンスの虚部成分）を大きく又は小さくする、の４パターンの組み合わせが考えられ、且つこれらは、互いに関連する。となると、整合器３１の定数をやみくもに可変制御しながら目標の定数に近づけていく構成では、２次側反射波電力Ｐｒｓが小さくなる整合器３１の定数に近づけるのに要する時間が長くなり易い。
【００５３】
これに対して、本実施形態によれば、整合器３１の定数を決定付けるものとして２次側反射比率Ｒｓが採用された。これにより、現在の整合器３１の定数を目標の定数（２次側反射波電力Ｐｒｓが小さくなるための整合器３１の定数）に近づけるために、２次側反射波電力Ｐｒｓに含まれる絶対値と位相を用いることによって、整合器３１のレジスタンス及びリアクタンスを増減どちらに変更したらいいのか特定することができる。詳述すると、現在の整合器３１のレジスタンスを増減どちらに変更したら目標のレジスタンスに近づくのか、そして現在の整合器３１のリアクタンスを増減どちらに変更したら目標のリアクタンスに近づくのか特定することができる。よって、２次側反射波電力Ｐｒｓが小さくなる整合器３１の定数に容易に近づけることができ、上記不都合を回避することができる。
【００５４】
上記実施形態は、以下のように変更されてもよい。
○  実施形態では、地上側機器１１に整合器３１が設けられ、車両側機器２１に測定器３２が設けられていた。実施形態は、これに限定されず、地上側機器１１に測定器を設け、車両側機器２１、例えば受電器２３と負荷２２との間に整合器を設ける構成とされてもよい。この場合、整合器の定数は、地上側機器１１において発生し得るものであってかつ高周波電源１２に向かう１次側反射波電力が「０」に近づくように、設定されているとよい。詳細には、整合器の定数は、送電器１３の入力インピーダンスが高周波電源１２の出力インピーダンスの共役複素数となるように、設定されているとよい。
【００５５】
上記構成において、測定器は、送電器１３に向かう１次側進行波電力と、高周波電源１２に向かう１次側反射波電力とを測定する。そして、車両側機器２１に設けられた整合器の定数は、上記測定器の測定結果から算出される１次側反射比率の絶対値と位相に基づき、当該１次側反射比率が「０」に近づくように可変制御される。
【００５６】
○  実施形態では、地上側機器１１に１つの整合器３１が設けられている構成であったが、これに限定されない。例えば地上側機器１１に整合器３１とは別に所定の整合器が、設けられてもよい。この場合、例えば上記所定の整合器が、高周波電源１２と整合器３１との間に設けられる。上記所定の整合器の定数は、例えば力率が改善されるように設定されてもよく、もしくは高周波電源１２から所望の電力値の高周波電力が出力されるように設定されてもよい。
【００５７】
○  例えば、充電を開始する前段階において整合器３１の定数の可変制御を行う場合には、高周波電源１２から充電用の高周波電力よりも電力値が小さい整合用の高周波電力が出力されるように、非接触電力伝送装置１０は、構成されてもよい。この場合、入力される電力の電力値に関わらず一定の抵抗（インピーダンス）を有する固定負荷が、負荷２２に並列に設けられ、さらに測定器３２の接続先を、負荷２２と、固定負荷とに切り換えるリレーが、設けられてもよい。そして非接触電力伝送装置１０は、測定器３２が固定負荷に接続され、整合用の高周波電力が出力されている状況において、整合器３１の定数が可変制御される構成とされてもよい。固定負荷の抵抗値は、充電用の高周波電力が出力されている状況における負荷２２のインピーダンスＺ１と同一に設定されるとよい。
【００５８】
○  実施形態では、２次側反射比率Ｒｓとして、受電器２３から負荷２２に向かう２次側進行波電力Ｐｔｓに対する負荷２２から受電器２３に向かう２次側反射波電力Ｐｒｓの比率が採用されたが、これに限定されない。例えば、負荷２２から受電器２３（２次側コイル２３ａ）に向かう進行波電力に対する受電器２３からの反射波電力の比率（２次側反射係数）が、２次側反射比率Ｒｓとして採用されてもよい。
【００５９】
○  実施形態は、２次側反射比率Ｒｓに基づき整合器３１の定数を設定する構成であったが、これに限定されない。非接触電力伝送装置１０は、２次側反射波電力Ｐｒｓのみを測定し、当該２次側反射波電力Ｐｒｓが「０」に近づくように整合器３１の定数を設定する構成とされてもよい。
【００６０】
○  実施形態では、整合器３１は、１つのインダクタと２つのキャパシタから構成されていたが、これに限定されない。整合器３１の具体的な構成は、任意である。例えば構成は、１つのインダクタと１つのコンデンサからなるＬ型、逆Ｌ型とされてもよく、π型、Ｔ型等とされてもよい。π型の場合には、複数のキャパシタのうちいずれのキャパシタのキャパシタンスが可変とされてもよい。整合器３１は、キャパシタンスを可変させる構成に限定されず、例えばインダクタンスを可変させる構成とされてもよい。
【００６１】
○  整流器と車両用バッテリとの間に、周期的にオンオフするスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータは、整流器から入力された直流電力の電圧値を変換して車両用バッテリに出力する。この場合、上記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って、２次側反射波電力Ｐｒｓが「０」に近づけられてもよい。この態様においては、ＤＣ／ＤＣコンバータが２次側整合部である。負荷は、整流器と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、車両用バッテリとを含む。なお、スイッチング素子のオンオフのデューティ比が可変制御されてもよい。
【００６２】
○  本実施形態において、２次側整合器に加えて、整流器と車両用バッテリとの間にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられてもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータと２次側整合器とは、協働して、２次側反射波電力Ｐｒｓを「０」に近づけるように構成されてもよい。２次側に複数の整合器を有する構成においては、これら複数の整合器に加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータが設けられてもよい。
【００６３】
○  高周波電源１２から出力される高周波電力の電圧波形は、パルス波形、正弦波等任意である。
○  高周波電源１２は、省略されてもよい。この場合、系統電源と整合器３１とが互いに接続され、送電器１３に系統電力が入力されるようにする。
【００６４】
○  実施形態では、各コンデンサ１３ｂ，２３ｂが設けられたが、これらは、省略されてもよい。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、送電器１３の共振周波数は受電器２３の共振周波数と同一に設定されていたが、これに限定されない。電力伝送が可能な範囲内で、両者を異ならせてもよい。
【００６５】
○  実施形態では、送電器１３及び受電器２３の構成は同一であったが、これに限定されない。両者は、互いに異なる構成であってもよい。
○  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が用いられたが、これに限定されず、電磁誘導が用いられてもよい。
【００６６】
○  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、これに限定されず、他の機器に適用されてもよい。例えば非接触電力伝送装置１０は、携帯電話のバッテリを充電するのに適用されてもよい。
【００６７】
○  実施形態では、負荷２２には、整流器及び車両用バッテリが含まれていたが、これに限定されず、他の電子機器が含まれてもよい。負荷２２は、インピーダンスＺ１が変動するものに限定されず、インピーダンスＺ１が固定値のものであってもよい。例えば、整流器と車両用バッテリとの間に、スイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている構成においては、上記スイッチング素子のオンオフのデューティ比の可変制御によって、負荷２２のインピーダンスＺ１が一定にされてもよい。要は、負荷２２は、所定のインピーダンスＺ１を有するものであればよい。
【００６８】
○  送電器１３に、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電磁誘導で結合する１次側結合コイルを別途設けてもよい。この場合、上記共振回路は、上記１次側結合コイルから電磁誘導によって高周波電力を受ける構成とする。同様に、受電器２３に、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電磁誘導で結合する２次側結合コイルを設け、２次側結合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。
【符号の説明】
【００６９】
１０…非接触電力伝送装置、１１…地上側機器（送電機器）、１２…高周波電源（交流電源）、１３ａ…１次側コイル、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…整合器、３２…測定器、Ｐｒｓ…２次側反射波電力、Ｒｓ…２次側反射比率。
【図１】
2014030690.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月19日(2016.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触電力伝送装置であって、
交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と；
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、及び前記２次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷を有する受電機器と；
前記送電機器及び前記受電機器のうち一方の第１機器に設けられた整合部と；
前記送電機器及び前記受電機器のうち前記第１機器とは異なる第２機器に設けられ、当該第２機器内において発生し得る進行波電力及び反射波電力を測定する測定部と；
前記測定部の測定結果に基づき、前記進行波電力に対する前記反射波電力の比率である反射比率が０に近づくように前記整合部の定数を可変制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記反射比率の絶対値及び位相に基づき、前記整合部の定数の増減を決定する非接触電力伝送装置。
【請求項２】
前記受電機器は、車両に搭載され、
前記整合部は、前記送電機器に設けられ、
前記測定部は、前記受電機器に設けられており、
前記進行波電力は、前記２次側コイルから前記負荷に向かう２次側進行波電力であり、
前記反射波電力は、前記負荷から前記２次側コイルに向かう２次側反射波電力であり、
前記反射比率は、前記２次側進行波電力に対する前記２次側反射波電力の比率である請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第２機器に設けられかつ前記測定部の測定結果を取得するとともに前記測定結果に関する情報を前記第１機器に無線にて送信する第２制御部と；
前記第１機器に設けられ、前記第２制御部から受信した前記測定結果に関する情報に基づき前記整合部の定数を可変制御する第１制御部と
を備える、
請求項１又は２に記載の非接触電力伝送装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本開示の一側面によれば、非接触電力伝送装置は、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と；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、及び前記２次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷を有する受電機器と；前記送電機器及び前記受電機器のうち一方の第１機器に設けられた整合部と；前記送電機器及び前記受電機器のうち前記第１機器とは異なる第２機器に設けられ、当該第２機器内において発生し得る進行波電力及び反射波電力を測定する測定部と；前記測定部の測定結果に基づき、前記進行波電力に対する前記反射波電力の比率である反射比率が０に近づくように前記整合部の定数を可変制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記反射比率の絶対値及び位相に基づき、前記整合部の定数の増減を決定する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
一態様としては、前記受電機器は、車両に搭載され、前記整合部は、前記送電機器に設けられ、前記測定部は、前記受電機器に設けられており、前記進行波電力は、前記２次側コイルから前記負荷に向かう２次側進行波電力であり、前記反射波電力は、前記負荷から前記２次側コイルに向かう２次側反射波電力であり、前記反射比率は、前記２次側進行波電力に対する前記２次側反射波電力の比率である。この態様によれば、比較的設置スペースを確保しにくい車両に搭載される受電機器に、整合部と比較して小型なものとなり易い測定部が設けられている。これにより、受電機器の小型化を図ることができ、それを通じて車両への受電機器の搭載を好適に行うことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
これに対して、本実施形態によれば、整合器３１の定数を決定付けるものとして２次側反射比率Ｒｓが採用された。これにより、現在の整合器３１の定数を目標の定数（２次側反射波電力Ｐｒｓが小さくなるための整合器３１の定数）に近づけるために、２次側反射比率Ｒｓに含まれる絶対値と位相を用いることによって、整合器３１のレジスタンス及びリアクタンスを増減どちらに変更したらいいのか特定することができる。詳述すると、現在の整合器３１のレジスタンスを増減どちらに変更したら目標のレジスタンスに近づくのか、そして現在の整合器３１のリアクタンスを増減どちらに変更したら目標のリアクタンスに近づくのか特定することができる。よって、２次側反射波電力Ｐｒｓが小さくなる整合器３１の定数に容易に近づけることができ、上記不都合を回避することができる。
【国際調査報告】
2014030690.tif 000004
2014030690.tif 000005
2014030690.tif 000006
2014030690.tif 000007