(57)【要約】  非接触給電システム（１０）は、送電装置（２００）から車両（１００）へ非接触で電力を供給する。送電装置は、電源部（２５０）と送電部（２２０）との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部（２６０）を含む。車両ＥＣＵ（３００）は、送電部と車両の受電部（１１０）との間の電力伝送効率に基づいて、駐車動作において送電部と受電部との位置合わせを支援する。送電ＥＣＵ（２４０）は、駐車動作における位置合わせの際に、検出部（１５５）によって検出された送電部と受電部との間の鉛直方向の距離（車高）に基づいてインピーダンス調整部（２６０）を制御する。これによって、車高の変化に伴って生じるインピーダンス変化に起因する電力伝送効率の低下を抑制する。
2014041655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置（２００）から車両（１００）へ非接触で電力を供給する非接触給電システム（１０，１０Ａ）であって、
前記車両は、前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部（１１０）を含み、
前記送電装置は、電源部（２１０）と、前記電源部からの電力を前記受電部に非接触で供給する送電部（２２０）と、前記電源部と前記送電部との間に電気的に接続されて前記電源部と前記送電部との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部（２６０）とを含み、
前記非接触給電システムは、
前記送電部と前記受電部との間の鉛直方向の距離を検出する検出部（１５５，２７０，２８０）と、
前記インピーダンス調整部を制御するための制御装置（２４０）とを備え、
前記制御装置は、前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率に基づいて、前記車両の前記送電装置への駐車動作において前記送電部と前記受電部との位置合わせを支援し、
前記制御装置は、前記駐車動作における前記位置合わせの際に、前記検出部により検出された前記鉛直方向の距離に基づいて前記インピーダンス調整部を制御する、非接触給電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記鉛直方向の距離において、前記送電部と前記受電部との間における予め定められた位置からの水平方向の位置ズレが大きくなるにつれて電力伝送効率が低下するような受電特性となるように、前記インピーダンス調整部を制御する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記位置合わせの完了後、当該停車位置における電力伝送効率に基づいて前記位置ズレの大きさを判定し、判定された前記位置ズレの大きさに基づいて前記インピーダンス調整部をさらに調整する、請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記検出部（１５５）は、前記車両に搭載される、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記検出部（２７０，２８０）は、前記送電装置に含まれる、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記インピーダンス調整部は、互いに異なるインピーダンスに設定された複数の整合器（２６１，２６２，２６３）を含み、
前記制御装置は、前記鉛直方向の距離に応じて、前記複数の整合器のうちの１つを選択する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
前記インピーダンス調整部は、少なくとも一方が可変要素であるリアクトルおよびキャパシタを有する整合器（２６０Ａ）を含み、
前記制御装置は、前記鉛直方向の距離に応じて、前記整合器の前記可変要素を変化することによってインピーダンスを調整する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項８】
前記車両は、前記受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置（１９０）をさらに含み、
前記制御装置は、前記駐車動作における前記位置合わせの際に、前記蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を前記送電装置から前記車両へ送電させ、前記低い電力を用いた場合の電力伝送効率が予め定められた所定値を上回ったことに応答して、ユーザに前記車両の停止を促す通知を行なう、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項９】
前記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に記載の非接触給電システム。
【請求項１０】
前記送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項１１】
前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項１２】
インピーダンス調整部（２６０）によりインピーダンスの調整が可能な送電装置（２００）からの電力を非接触で受電する車両であって、
前記送電装置の送電部（２２０）からの電力を非接触で受電する受電部（１１０）と、
前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率に基づいて、前記送電装置への駐車動作において前記送電部と前記受電部との位置合わせを制御する制御装置（３００）とを備え、
前記制御装置は、前記駐車動作における前記位置合わせの際に、前記送電部と前記受電部との間の鉛直方向の距離に基づいて、前記送電装置の前記インピーダンス調整部を制御する、車両。
【請求項１３】
車両（１００）に電力を非接触で送電する送電装置であって、
電源部（２５０）と、
前記電源部からの電力を前記車両の受電部に非接触で供給する送電部（２２０）と、
前記電源部と前記送電部との間に電気的に接続され、前記電源部と前記送電部との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部（２６０）と、
前記インピーダンス調整部を制御するための制御装置（２４０）とを備え、
前記車両は、前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率に基づいて、前記送電装置への駐車動作において前記送電部と前記受電部との位置合わせを行ない、
前記制御装置は、前記駐車動作における前記位置合わせの際に、前記送電部と前記受電部との間の鉛直方向の距離に基づいて、前記インピーダンス調整部を制御する、送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電システム、ならびにそれに用いられる送電装置および車両に関し、より特定的には、非接触給電システムにおいて電力伝送効率を改善するための技術に関する。
【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のワイヤレス電力伝送が近年注目されており、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）からの電力によって車載の蓄電装置を充電可能な電気自動車やハイブリッド車両等への適用が提案されている。【０００３】
このような非接触給電システムにおいては、電力伝送効率を向上させるために、送電側と受電側との位置合わせを適切にすることが重要となる。【０００４】
特開２０１１−１９３６７１号公報（特許文献１）は、送電装置から車両へ非接触で電力を供給するシステムにおいて、車両の受電コイルと送電装置の送電コイルとの位置合わせを行なう際に、車両に搭載されたカメラからの情報に基づいた車両の誘導制御と、送電装置から車両への電力伝送状態に基づいた車両の誘導制御を用いることにより、簡易な構成で送電装置への駐車精度を確保する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９３６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
送電装置から非接触で車両に電力を送電する非接触給電システムにおいては、電力伝送効率は、送電装置における送電部と車両における受電部との位置関係によって変化し得る。この位置関係の変化としては、送電部と受電部との垂直方向の距離を示す車高と、送電部と受電部との水平方向の距離である位置ズレとがある。【０００７】
この車高については、車両に乗っている乗員の数や、トランクルームに積載された荷物の重量によって変化する。そうすると、送電部の入力インピーダンスが変動してしまうために、送電部と受電部との位置関係が設計時に想定された最適な位置関係となっていたとしても、設計上の最適な状態に比べて伝送効率が低下してしまう可能性がある。そのため、伝送効率を向上させるためには、実際の車高を考慮して、車両と送電装置との位置合わせおよびインピーダンスの調整を行なうことが必要となる。【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムにおいて、車高の変化に伴う電力伝送効率の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による非接触給電システムは、送電装置から車両へ非接触で電力を供給する。車両は、送電装置からの電力を非接触で受電する受電部を含む。送電装置は、電源部と、電源部からの電力を受電部に非接触で供給する送電部と、電源部と送電部との間に電気的に接続されて電源部と送電部との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部とを含む。非接触給電システムは、送電部と受電部との間の鉛直方向の距離を検出する検出部と、インピーダンス調整部を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、送電部と受電部との間の電力伝送効率に基づいて、車両の送電装置への駐車動作において送電部と受電部との位置合わせを支援する。制御装置は、駐車動作における位置合わせの際に、検出部により検出された鉛直方向の距離に基づいてインピーダンス調整部を制御する。【００１０】
好ましくは、制御装置は、鉛直方向の距離において、送電部と受電部との間における予め定められた位置からの水平方向の位置ズレが大きくなるにつれて電力伝送効率が低下するような受電特性となるように、インピーダンス調整部を制御する。【００１１】
好ましくは、制御装置は、位置合わせの完了後、当該停車位置における電力伝送効率に基づいて位置ズレの大きさを判定し、判定された位置ズレの大きさに基づいてインピーダンス調整部をさらに調整する。【００１２】
好ましくは、検出部は、車両に搭載される。
好ましくは、検出部は、送電装置に含まれる。【００１３】
好ましくは、インピーダンス調整部は、互いに異なるインピーダンスに設定された複数の整合器を含む。制御装置は、鉛直方向の距離に応じて、複数の整合器のうちの１つを選択する。【００１４】
好ましくは、インピーダンス調整部は、少なくとも一方が可変要素であるリアクトルおよびキャパシタを有する整合器を含む。制御装置は、鉛直方向の距離に応じて、整合器の可変要素を変化することによってインピーダンスを調整する。【００１５】
好ましくは、車両は、受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置（１９０）をさらに含む。制御装置は、駐車動作における位置合わせの際に、蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を送電装置から車両へ送電させ、低い電力を用いた場合の電力伝送効率が予め定められた所定値を上回ったことに応答して、ユーザに車両の停止を促す通知を行なう。【００１６】
好ましくは、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。【００１７】
好ましくは、送電部と受電部との結合係数は０．１以下である。
好ましくは、受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。【００１８】
本発明による車両は、インピーダンス調整部によりインピーダンスの調整が可能な送電装置からの電力を非接触で受電する。車両は、送電装置の送電部からの電力を非接触で受電する受電部と、送電部と受電部との間の電力伝送効率に基づいて、送電装置への駐車動作において送電部と受電部との位置合わせを制御する制御装置とを備える。制御装置は、駐車動作における位置合わせの際に、送電部と受電部との間の鉛直方向の距離に基づいて、送電装置のインピーダンス調整部を制御する。【００１９】
本発明による送電装置は、車両に電力を非接触で送電する。送電装置は、電源部と、電源部からの電力を車両の受電部に非接触で供給する送電部と、電源部と送電部との間に電気的に接続され、電源部と送電部との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部と、インピーダンス調整部を制御するための制御装置とを備える。車両は、送電部と受電部との間の電力伝送効率に基づいて、送電装置への駐車動作において送電部と受電部との位置合わせを行なう。制御装置は、駐車動作における位置合わせの際に、送電部と受電部との間の鉛直方向の距離に基づいて、インピーダンス調整部を制御する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、車高を考慮したインピーダンス調整を行なうことによって、非接触給電システムにおいて車高の変化により発生し得る電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に従う車両の非接触給電システムの全体構成図である。
【図２】図１における整合器の構成の一例を示す図である。
【図３】図１における整合器の構成の他の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に従う車両の非接触給電システムの他の例の全体構成図である。
【図５】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６】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７】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８】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９】電流源（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１０】電力伝送効率に対する送電部と受電部との位置関係の影響を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態において、駐車動作中に実行されるインピーダンス調整制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】送電装置側に車高センサが設けられる構成の一例を示す図である。
【図１３】ＲＦＩＤを用いた車高の検出手法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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り返さない。
【００２３】
（非接触給電システムの構成）
図１は、本実施の形態に従う非接触給電システム１０の全体構成図である。図１を参照して、非接触給電システム１０は、車両１００と、送電装置２００とを備える。
【００２４】
送電装置２００は、電源装置２１０と、送電部２２０とを含む。電源装置２１０は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、電源装置２１０は、商用電源４００から電力を受けて高周波の交流電力を発生し、その発生した交流電力を送電部２２０へ供給する。そして、送電部２２０は、送電部２２０の周囲に発生する電磁界を介して、車両１００の受電部１１０へ非接触で電力を出力する。
【００２５】
電源装置２１０は、通信部２３０と、制御装置である送電ＥＣＵ２４０と、電源部２５０と、インピーダンス調整部２６０とをさらに含む。また、送電部２２０は、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２と、電磁誘導コイル２２３とを含む。
【００２６】
電源部２５０は、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＭＯＤによって制御され、商用電源４００などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部２５０は、その変換した高周波電力を、インピーダンス調整部２６０を介して電磁誘導コイル２２３へ供給する。
【００２７】
また、電源部２５０は、図示されない電圧センサ，電流センサによってそれぞれ検出される送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒを送電ＥＣＵ２４０へ出力する。
【００２８】
インピーダンス調整部２６０は、送電部２２０の入力インピーダンスを調整するためのものであり、典型的には、リアクトルとキャパシタとを含んで構成される。インピーダンス調整部２６０の具体的な構成の例を図２および図３に示す。
【００２９】
たとえば、図２に示されるインピーダンス調整部２６０は、互いに異なる入出力インピーダンスに設定された複数の整合器２６１，２６２，２６３を含む。整合器２６１は、キャパシタＣ１０およびリアクトルＬ１０を含んで構成され、リレーＲＹ１１を介して電源部２５０へ結合されるとともにリレーＲＹ１２を介して送電部２２０へ結合される。整合器２６２は、キャパシタＣ２０およびリアクトルＬ２０を含んで構成され、リレーＲＹ２１を介して電源部２５０へ結合されるとともにリレーＲＹ２２を介して送電部２２０へ結合される。整合器２６３は、キャパシタＣ３０およびリアクトルＬ３０を含んで構成され、リレーＲＹ３１を介して電源部２５０へ結合されるとともにリレーＲＹ３２を介して送電部２２０へ結合される。送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＳＥ１０によって、複数の整合器２６１，２６２，２６３のうちの１つが選択され、選択された整合器に対応するリレーが閉成される。
【００３０】
図３におけるインピーダンス調整部は、インピーダンスの調節が可能な整合器２６０Ａにより構成される。整合器２６０Ａは、キャパシタＣ４０およびリアクトルＬ４０を含み、キャパシタＣ４０およびリアクトルＬ４０の少なくとも一方が可変に構成される。整合器２６０Ａは、制御信号ＳＥ１０に基づいて、キャパシタＣ４０のキャパシタンスおよび／またはリアクトルＬ４０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、このような可変素子を用いることで、図２の構成に比べて回路数が少ないシンプルな構成とすることができるが、広い可変範囲が必要な場合には素子のサイズが大きくなったり、高価になったりする可能性がある。そのため、インピーダンス調整部の構成は、必要となる可変範囲およびコスト等を勘案して適宜設定される。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。
【００３１】
なお、図には示していないが、図２および図３を組合せ、異なる調整範囲を有する複数の可変整合器を切換える構成とすることも可能である。このような組合せの構成を用いることで、より広範な調整範囲とできるとともに微調整をすることが可能となる。また、整合器におけるキャパシタおよびリアクトルの接続方法は、図２および図３には限られない。たとえば、いわゆるＴ型回路やπ型回路のように接続するようにしてもよい。
【００３２】
再び図１を参照して、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２５０から供給された高周波電力を、電磁誘導によって共振コイル２２１に伝達する。
【００３３】
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に含まれる共振コイル１１１へ非接触で電力を転送する。共振コイル２２１はキャパシタ２２２とともにＬＣ共振回路を構成する。なお、受電部１１０と送電部２２０との間の電力伝送については、図５を用いて後述する。
【００３４】
通信部２３０は、送電装置２００と車両１００との間で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側の通信部１６０と情報ＩＮＦＯの授受を行なう。通信部２３０は、車両１００側の通信部１６０から送信される車両情報、ならびに、送電の開始および停止を指示する信号等を受信し、受信したこれらの情報を送電ＥＣＵ２４０へ出力する。また、通信部２３０は、送電ＥＣＵ２４０からの送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒ等の情報を車両１００へ送信する。
【００３５】
送電ＥＣＵ２４０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、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、電源装置２１０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。
【００３６】
車両１００は、受電部１１０と、整合器１７０と、整流器１８０と、電圧検出部１８１と、充電リレーＣＨＲ１８５と、蓄電装置１９０と、システムメインリレーＳＭＲ１１５と、パワーコントロールユニットＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、制御装置である車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３００と、通信部１６０と、電圧センサ１９５と、電流センサ１９６とを含む。受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、車両１００として電気自動車を例として説明するが、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行が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などが含まれる。
【００３８】
共振コイル１１１は、送電装置２００に含まれる共振コイル２２１から非接触で電力を受電する。共振コイル１１１は、キャパシタ１１２とともにＬＣ共振回路を構成する。
【００３９】
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。この電磁誘導コイル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、整合器１７０を介して整流器１８０へ出力する。
【００４０】
整合器１７０は、共振コイル１１１により受電された電力を供給する負荷の入力インピーダンスを調整するためのものである。整合器１７０は、たとえば、図２に示した整合器２６１，２６２，２６３と同様の構成を有する。
【００４１】
整流器１８０は、整合器１７０を介して電磁誘導コイル１１３から受けた交流電力を整流し、その整流された直流電力を蓄電装置１９０に出力する。整流器１８０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）を含む構成とすることができる。整流器１８０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１８０が受電部１１０に含まれる場合には、発生する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。
【００４２】
電圧検出部１８１は、たとえば、直列に接続されたスイッチおよび抵抗と、当該抵抗に並列に接続された電圧センサとを含んで構成される。電圧検出部１８１は、スイッチが閉成された場合に、整流器１８０と蓄電装置１９０とを結ぶ電力線間の電圧ＶＣを検出する。この電圧検出部１８１は、後述するように、車両１００が送電装置２００の駐車スペースに駐車する際に、送電部２２０と受電部１１０との位置合わせを行なうために用いられる。
【００４３】
ＣＨＲ１８５は、整流器１８０と蓄電装置１９０との間に電気的に接続される。ＣＨＲ１８５は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、整流器１８０から蓄電装置１９０への電力の供給と遮断とを切換える。
【００４４】
蓄電装置１９０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１９０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。
【００４５】
蓄電装置１９０は、整流器１８０に接続される。そして、蓄電装置１９０は、受電部１１０で受電され、かつ整流器１８０で整流された電力を蓄電する。また、蓄電装置１９０は、ＳＭＲ１１５を介してＰＣＵ１２０とも接続される。蓄電装置１９０は、車両駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０へ供給する。さらに、蓄電装置１９０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１９０の出力は、たとえば２００Ｖ程度である。
【００４６】
蓄電装置１９０には、いずれも図示しないが、蓄電装置１９０の電圧ＶＢおよび入出力される電流ＩＢを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。これらの検出値は、車両ＥＣＵ３００へ出力される。車両ＥＣＵ３００は、この電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、蓄電装置１９０の充電状態（「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称する。）を演算する。
【００４７】
ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間に電気的に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。
【００４８】
ＰＣＵ１２０は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含む。コンバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣにより制御されて蓄電装置１９０からの電圧を変換する。インバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ１３０を駆動する。
【００４９】
モータジェネレータ１３０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である。
【００５０】
モータジェネレータ１３０の出力トルクは、動力伝達ギヤ１４０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１３０は、車両１００の回生制動動作時には、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、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１９０の充電電力に変換される。
【００５１】
また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、エンジンおよびモータジェネレータ１３０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、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１９０を充電することも可能である。
【００５２】
通信部１６０は、車両１００と送電装置２００との間で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と情報ＩＮＦＯの授受を行なう。通信部１６０から送電装置２００へ出力される情報ＩＮＦＯには、車両ＥＣＵ３００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、ならびに送電装置２００のインピーダンス調整部２６０の切換指令などが含まれる。
【００５３】
車両ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファを含み、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。
【００５４】
車高センサ１５５は、たとえば、車両１００のフロアパネル下面に設けられ、フロアパネルと地面との距離、すなわち受電部１１０と送電部２２０との間の鉛直方向の距離を検出し、その検出値ＨＧＴを車両ＥＣＵ３００に出力する。なお、ここで鉛直方向の距離とは、受電部１１０と送電部２２０とを結ぶ線分の鉛直方向の長さ成分を表わしており、すなわち、受電部１１０と送電部２２０とが理想的に位置合わせされたときの距離に対応する。
【００５５】
電圧センサ１９５は、電圧検出部１８１とＣＨＲ１８５とを結ぶ電力線間に接続され、受電部１１０で受電された受電電圧Ｖｒｅを検出する。電流センサ１９６は、電圧検出部１８１とＣＨＲ１８５とを結ぶ電力線に設けられ、受電電流Ｉｒｅを検出する。受電電圧Ｖｒｅおよび受電電流Ｉｒｅの検出値は、車両ＥＣＵ３００に送信され、電力伝送効率の演算等に用いられる。
【００５６】
また、車両ＥＣＵ３００は、車両の駐車動作の際に、送電装置２００からの電力を受電しているときの電圧ＶＣに基づいて、受電部１１０と送電部２２０との水平方向の位置ズレ量を検出する。より具体的には、駐車動作の際に、車両ＥＣＵ３００は、電圧検出部１８１のリレーを閉成するとともにＣＨＲ１８５を開放する。そして、駐車動作中に、送電装置２００から、蓄電装置１９０を充電する場合の送電電力よりも低い電力を用いた送電（以下、「テスト送電」とも称する。）により受電した電力について、整流後の直流電圧ＶＣを電圧検出部１８１によって検出する。送電部２２０と受電部１１０との間の位置ズレと、受電電圧ＶＣとの間には、図１０において後述するような所定の関係が成立するので、駐車動作中の受電電圧ＶＣによって、送電部２２０と受電部１１０との間の位置ズレを判定することができる。
【００５７】
なお、図１においては、受電部１１０および送電部２２０に、電磁誘導コイル１１３，２２３がそれぞれ設けられる構成を示したが、図４の非接触給電システム１０Ａにおける受電部１１０Ａおよび送電部２２０Ａのように電磁誘導コイルが設けられない構成とすることも可能である。この場合には、送電部２２０Ａにおいては共振コイル２２１Ａが電源部２５０に接続され、受電部１１０Ａにおいては共振コイル１１１Ａが整流器１８０に接続される。
【００５８】
また、車両におけるインピーダンス調整手段として、図４に示されるように、図１における整合器１７０に代えて、整流器１８０により整流された直流電圧の電圧変換を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ１７０Ａが設けられる構成であってもよい。あるいは、整合器１７０とＤＣ／ＤＣコンバータ１７０Ａを併用する構成であってもよい。
【００５９】
（電力伝送の原理）
図５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５を参照して、送電装置２００の送電部２２０は、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２と、電磁誘導コイル２２３とを含む。
【００６０】
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、電源装置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。
【００６１】
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。
【００６２】
なお、電磁誘導コイル２２３は、電源装置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、電磁誘導コイル２２３を設けずに共振コイル２２１に電源装置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。
【００６３】
車両１００の受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。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。
【００６４】
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装置１１８へ出力する。なお、電気負荷装置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１８０（図１）以降の電気機器を包括的に表わしたものである。
【００６５】
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、電磁誘導コイル１１３を設けずに共振コイル１１１に整流器１８０を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。
【００６６】
送電装置２００において、電源装置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の電気負荷装置１１８へ伝送される。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
図６および図７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６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７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。
【００７０】
図６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。
【００７１】
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。
【００７２】
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７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。
【００７３】
図７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。
【００７４】
（固有周波数のズレ）＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×１００（％）  …  （３）
図７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。
【００７５】
再び図５を参照して、送電装置２００の送電部２２０および車両１００の受電部１１０は、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界と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との結合係数κは０．１以下が好ましく、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。
【００７６】
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。
【００７７】
図８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８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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
なお、上記の説明では、共振コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共振コイルとして、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。
【００８２】
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。
【００８３】
図９は、電流源（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９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。
【００８４】
「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。
【００８５】
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。そして、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以下が好ましく、より好ましくは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。
【００８６】
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」、「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。
【００８７】
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。
【００８８】
（インピーダンス調整制御）
上述のような非接触給電システムにおいて、電力伝送効率を向上させるには、理想的には送電部と受電部との間のインピーダンスを一致させることが好ましい。通常、設計時においては、送電部と受電部との位置関係（鉛直方向および水平方向の距離）が理想的な位置関係となった状態で電力伝送効率が最大となるように、送電部および受電部のインピーダンスが設定される。
【００８９】
そして、駐車動作において送電部と受電部との水平方向の位置ズレが生じたり、あるいは、乗員の数や積載されている荷物の重量によって車両側の受電部の高さ（すなわち車高）が変化したりしたような場合には、送電部と受電部との間の距離が設計時の理想的な状態からずれてしまうために、電力伝送効率の低下が生じ得る。
【００９０】
しかしながら、駐車動作においてユーザが設計上の理想的な位置に車両を停止することは非常に困難であり、また乗員数や積載量も変化し得るため、最終的な停車位置は、最適な位置から少なからず位置ズレが生じた状態となり得る。
【００９１】
そこで、本実施の形態においては、駐車動作においてできるだけ理想的な位置への駐車ができるようにユーザへの駐車位置のガイダンスを行なうとともに、駐車動作完了後の最終停車位置についてできるだけ電力伝送効率が向上させるようなインピーダンス制御を実行する。
【００９２】
図１０は、電力伝送効率に対する、送電部と受電部との位置関係（車高および水平方向の位置ズレ）の影響を説明するための図である。図１０においては、横軸に送電部と受電部との水平方向の位置ズレ量が示され、縦軸には電力伝送効率が示される。なお、位置ズレ量については、たとえば送電部の位置に対する受電部の位置が車両の進行方向にずれている場合を正とした場合には、車両の後退方向の位置ズレが負の値で示される。また、送電部の位置に対する受電部の位置が車両の進行方向に向かって右方向にずれている場合を正とした場合には、進行方向に向かって左方向の位置ズレが負の値で示される。
【００９３】
図１０を参照して、図１０中の曲線Ｗ１０は、送電部と受電部とが設計上の理想的な位置関係である場合の電力伝送効率の変化を示す。この場合には、位置ズレ量がゼロの場合に電力伝送効率が最大となり、位置ズレ量が大きくなるにしたがって電力伝送効率が徐々に低下するような、ピークが１つである単峰特性を有する。
【００９４】
送電部と受電部との鉛直方向の距離（車高）が理想状態よりも大きくなると、送電部と受電部との間に生じる電磁場の強度が弱まるため、図１０中の曲線Ｗ１１のように、単峰特性を有した状態で全体の電力伝送効率が低下する。
【００９５】
一方、車高が理想状態よりも低くなると、送電部と受電部との間のインピーダンスの変化のために、送電電力のうち受電部によって反射されて伝送できなくなる電力（反射電力）が徐々に大きくなる。そのため、図１０中の曲線Ｗ１２，Ｗ１３のように、車高が低く送電部と受電部との間の鉛直方向の距離が小さくなるにしたがって、位置ズレ量がゼロである場合の電力伝送効率が低下し、理想状態の位置からずれた位置において電力伝送効率のピークが生じる双峰特性を有するようになる。
【００９６】
このような双峰特性となった場合には、駐車動作において、送電部と受電部との間の位置ズレ量を、電力伝送効率で判定することが必ずしも容易ではなくなる。さらに、双峰特性の電力伝送効率に従って駐車動作を行なった場合に、駐車完了後に乗員が降車したり荷物を降ろしたりして車高が高くなると、電力伝送効率の特性がより単峰特性に近づくために、位置ズレの影響によって電力伝送効率がかえって悪化してしまう状態となり得る。そのため、電力伝送効率に基づいた駐車位置のガイダンスを行なう場合には、電力伝送効率の特性を単峰特性とすることが必要となる。
【００９７】
本実施の形態では、駐車動作におけるユーザへの駐車位置のガイダンスにおいて、駐車動作の開始に先立ってあるいは駐車動作の実行中に、電力伝送効率の特性が単峰特性となるように、車高に応じて送電装置側のインピーダンスを調整する。これにより、駐車動作において、ユーザによる送電部と受電部との位置合わせが容易になる。
【００９８】
なお、電力伝送効率は、送電部からの送電電力に対する受電部での受電電力の割合で示される。そのため、負荷のインピーダンスが一定である場合には、電力伝送効率は受電側の受電電圧として表わすこともできる。したがって、図１の電圧検出部１８１において、駐車動作中の整流後の受電電圧ＶＣを検出することで、電力伝送効率を評価することができる。
【００９９】
また、本実施の形態においては、駐車動作が完了した後に、送電部と受電部との間の最終的な水平方向の位置ズレ量を電力伝送効率から判定し、当該位置ズレ量において電力伝送効率がより大きくなるような双峰特性の電力伝送効率となるように、送電装置側のインピーダンスをさらに調整する。これによって、さらに電力伝送効率を向上させることができる。
【０１００】
図１１は、本実施の形態において、駐車動作中に実行されるインピーダンス調整制御処理を説明するためのフローチャートである。図１１においては、車両１００側の車両ＥＣＵ３００で実行される処理と、送電装置２００側の送電ＥＣＵ２４０で実行される処理が示されている。なお、図１１に示されるフローチャート中の各ステップについては、車両ＥＣＵ３００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、一部のステップについては、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。
【０１０１】
図１および図１１を参照して、車両ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、非接触による充電を行なうために、送電装置２００への駐車動作が開始されたか否かを判定する。この駐車動作開始の判定については、実際に車両が送電装置２００の駐車スペースへ動き出した場合だけでなく、車両が停止した状態でユーザが駐車動作を実行するように操作スイッチ等により設定を行なった場合も含まれる。
【０１０２】
駐車動作が開始されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、当該インピーダンス制御は不要であるため、車両ＥＣＵ３００は処理を終了する。
【０１０３】
駐車動作が開始された場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、処理がＳ１１０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、車高センサ１５５からの車高を示す情報ＨＧＴを検出し、検出した車高情報を送電装置２００へ無線通信により送信する。
【０１０４】
送電ＥＣＵ２４０は、車両１００からの車高情報を受信し（Ｓ３００）、車高に応じて、電力伝送効率が単峰特性を有するようにインピーダンス調整を実行する（Ｓ３１０）。
【０１０５】
車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、電力伝送効率に基づいた送電部２２０と受電部１１０との距離検出のために、電圧検出部１８１のリレーを閉成して距離検出用の抵抗を接続するとともに、ＣＨＲ１８５を開放する。
【０１０６】
そして、車両ＥＣＵ３００はＳ１３０にて、送電装置２００に対して、距離検出のためのテスト送電を開始するための指令を出力する。
【０１０７】
これに応答して、送電ＥＣＵ２４０は、蓄電装置１９０を充電する場合の送電電力よりも低い電力を用いたテスト送電を開始する（Ｓ３２０）。
【０１０８】
車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、駐車動作を実行中に、送電装置２００からのテスト送電による電力を受電し、電圧検出部１８１の距離検出抵抗にかかる電圧ＶＣを検出する。
【０１０９】
そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、図１０に示したようなマップを用いて、電圧ＶＣが、停車時の許容位置ズレ量を定めるしきい値αを上回ったか否かを判定する。
【０１１０】
電圧ＶＣがしきい値α以下である場合（Ｓ１５０にてＮＯ）は、車両ＥＣＵ３００は、充電装置の充電を行なうための送電を行なう位置に車両１００が到達していないと判断し、処理をＳ１４０に戻して、電圧ＶＣを検出しながら駐車動作を継続する。
【０１１１】
電圧ＶＣがしきい値αを上回っている場合（Ｓ１５０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０にて、ユーザに対して車両の停止を促すガイダンスを通知する。なお、自動駐車機能を用いて駐車動作が自動で行われる場合には、このＳ１５０において、駐車動作が停止される。
【０１１２】
そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１７０にて、駐車動作が完了したか否かを判定する。この駐車動作完了の判定は、たとえば、シフトポジションが駐車ポジションであるＰレンジに設定された場合、サイドブレーキが操作された場合、あるいは、イグニッションスイッチがオフに設定された場合などに基づいて行なわれる。
【０１１３】
駐車動作が完了していない場合は（Ｓ１７０にてＮＯ）は、処理がＳ１６０に戻され、ユーザにより駐車動作が完了するのを待つ。
【０１１４】
駐車動作が完了した場合は（Ｓ１７０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１８０に進められて、車両ＥＣＵ３００は、停車状態における電力伝送効率から、送電部２２０と受電部１１０との間の水平方向の位置ズレを演算する。
【０１１５】
そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１９０にて、送電装置２００に対してテスト送電の停止指令を送信する。これに応答して、送電ＥＣＵ２４０はテスト送電を停止する（Ｓ３３０）。
【０１１６】
その後、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ２００にて、演算により得られた、送電部２２０と受電部１１０との間の水平方向の位置ズレの情報を送電装置２００へ送信する。
【０１１７】
送電ＥＣＵ２４０は、この車両１００からの位置ズレ情報に基づいて、当該位置ズレ量において電力伝送効率がより大きくなるようにインピーダンス調整部２６０を調整する（Ｓ３４０）。Ｓ３４０におけるインピーダンス調整は、予め定められた図１０のようなマップを用いて行なってもよいし、実際にインピーダンス調整部２６０のインピーダンスを調整し、得られる電力伝送効率が最も大きくなるように調整するようにしてもよい。
【０１１８】
車両ＥＣＵ３００は、駐車動作における位置ズレ量の検出が終了すると、Ｓ２１０において電圧検出部１８１のリレーを開放するとともにＣＨＲ１８５を閉成する。そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ２２０にて蓄電装置１９０の充電を実行するための送電の開始指令を送電装置２００へ出力する。
【０１１９】
送電ＥＣＵ２４０は、車両１００からの送電開始指令に従って、テスト送電よりも大きな電力を用いた送電を開始する（Ｓ３５０）。
【０１２０】
そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ２３０にて、受電した電力による充電処理を実行する。
【０１２１】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、送電装置から車両へ非接触で電力を伝送する非接触給電システムにおいて、車高の変化が生じた場合においても、送電部への受電部の位置合わせが容易になるとともに、電力伝送効率の低下を抑制することが可能となる。また、電力伝送効率を把握できるので、充電完了時間の予測をより正確に行なうことができる。
【０１２２】
（車高検出の変形例）
なお、図１および図４においては、送電部と受電部との鉛直方向の距離（車高）を検出する車高センサが車両側に搭載される構成について説明したが、車高センサの配置はこれに限られず、送電装置２００側に設けられる構成とすることもできる。
【０１２３】
たとえば、図１２に示すように、地面に車高センサ２７０が配置され、上方の車両のフロアパネルとの距離を検出するようにしてもよい。この場合、検出された車高は、送電装置２００の送電ＥＣＵ２４０に出力される。
【０１２４】
また、図１３に示されるように、車両１００に設けられるＲＦＩＤからの信号に基づいて車高を検出することも可能である。この構成においては、車両１００に設けられる少なくとも３つのＲＦＩＤタグ（ＩＤ１〜ＩＤ３）からの信号を、送電装置側のＲＦＩＤリーダ２８０により読取り、その読取った信号の強度に基づいて三角測量の原理により車高を検出する。このようなＲＦＩＤタグは、車両と送電装置との間のペアリングを行なうために設けられる場合があり、その場合には、ペアリングのためのＲＦＩＤを車高センサとして用いることで、車高センサを個別のセンサとして設ける必要がなくなるという利点がある。なお、車両側にＲＦＩＤリーダが備えられ、送電装置側にＲＦＩＤタグが設けられる構成であってもよい。
【０１２５】
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説明ではなく、請求の範囲によって示され、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】
【０１２６】
１０，１０Ａ  非接触給電システム，８９  電力伝送システム，９０，２２０，２２０Ａ  送電部、９１，１１０，１１０Ａ  受電部、９２，９３，９６，９７  コイル、９４，９９，１１１，１１１Ａ，２２１，２２１Ａ  共振コイル、９５，９８，１１２，２２２，Ｃ１０，Ｃ２０、Ｃ３０，Ｃ４０  キャパシタ、１００，１００Ａ  車両、１１３，２２３  電磁誘導コイル、１１５  ＳＭＲ、１１８  電気負荷装置、１２０  ＰＣＵ、１３０  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギヤ、１５０  駆動輪、１５５，２７０  車高センサ、１６０，２３０  通信部、１７０，２６０Ａ，２６１〜２６３  整合器、１７０Ａ  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８０  整流器、１８１  電圧検出部、１８５  ＣＨＲ、１９０  蓄電装置、１９５  電圧センサ、１９６  電流センサ、２００，２００Ａ  送電装置、２１０  電源装置、２４０  送電ＥＣＵ、２５０  電源部、２６０  インピーダンス調整部、２８０  ＲＦＩＤリーダ、３００  車両ＥＣＵ、４００  商用電源、ＩＤ１〜ＩＤ３  ＲＦＩＤ、ＲＹ１１，ＲＹ１２，ＲＹ２１，ＲＹ２２，ＲＹ３１，ＲＹ３２  リレー。
【図１】
2014041655.tif 000003
【図２】
2014041655.tif 000004
【図３】
2014041655.tif 000005
【図４】
2014041655.tif 000006
【図５】
2014041655.tif 000007
【図６】
2014041655.tif 000008
【図７】
2014041655.tif 000009
【図８】
2014041655.tif 000010
【図９】
2014041655.tif 000011
【図１０】
2014041655.tif 000012
【図１１】
2014041655.tif 000013
【図１２】
2014041655.tif 000014
【図１３】
2014041655.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月1日(2016.6.1)
【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】
送電装置から車両へ非接触で電力を供給する非接触給電システムであって、
前記車両は、前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部を含み、
前記送電装置は、電源部と、前記電源部からの電力を前記受電部に非接触で供給する送電部と、前記電源部と前記送電部との間に電気的に接続されて前記電源部と前記送電部との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部とを含み、
前記非接触給電システムは、
前記送電部と前記受電部との間の鉛直方向の距離を検出する検出部と、
前記インピーダンス調整部を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率に基づいて、前記車両の前記送電装置への駐車動作において前記送電部と前記受電部との位置合わせを支援し、
前記制御装置は、前記駐車動作における前記位置合わせの際に、前記検出部により検出された前記鉛直方向の距離に基づいて前記インピーダンス調整部を制御することで位置合わせを支援をする、非接触給電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記鉛直方向の距離において、前記送電部と前記受電部との間における予め定められた位置からの水平方向の位置ズレが大きくなるにつれて電力伝送効率が低下するような受電特性となるように、前記インピーダンス調整部を制御する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記位置合わせの完了後、当該停車位置における電力伝送効率に基づいて前記位置ズレの大きさを判定し、判定された前記位置ズレの大きさに基づいて前記インピーダンス調整部をさらに調整する、請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記検出部は、前記車両に搭載される、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記検出部は、前記送電装置に含まれる、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記インピーダンス調整部は、互いに異なるインピーダンスに設定された複数の整合器を含み、
前記制御装置は、前記鉛直方向の距離に応じて、前記複数の整合器のうちの１つを選択する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
前記インピーダンス調整部は、少なくとも一方が可変要素であるリアクトルおよびキャパシタを有する整合器を含み、
前記制御装置は、前記鉛直方向の距離に応じて、前記整合器の前記可変要素を変化することによってインピーダンスを調整する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項８】
前記車両は、前記受電部で受電した電力を蓄える蓄電装置をさらに含み、
前記制御装置は、前記駐車動作における前記位置合わせの際に、前記蓄電装置を充電するときの送電電力よりも低い電力を前記送電装置から前記車両へ送電させ、前記低い電力を用いた場合の電力伝送効率が予め定められた所定値を上回ったことに応答して、ユーザに前記車両の停止を促す通知を行なう、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項９】
前記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に記載の非接触給電システム。
【請求項１０】
前記送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項１１】
前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項１２】
インピーダンス調整部によりインピーダンスの調整が可能な送電装置からの電力を非接触で受電する車両であって、
前記送電装置の送電部からの電力を非接触で受電する受電部と、
前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率に基づいて、前記送電装置への駐車動作において前記送電部と前記受電部との位置合わせを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記駐車動作における前記位置合わせの際に、前記送電部と前記受電部との間の鉛直方向の距離に基づいて、前記送電装置の前記インピーダンス調整部を制御することで位置合わせを支援をする、車両。
【請求項１３】
車両に電力を非接触で送電する送電装置であって、
電源部と、
前記電源部からの電力を前記車両の受電部に非接触で供給する送電部と、
前記電源部と前記送電部との間に電気的に接続され、前記電源部と前記送電部との間のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整部と、
前記インピーダンス調整部を制御するための制御装置とを備え、
前記車両は、前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率に基づいて、前記送電装置への駐車動作において前記送電部と前記受電部との位置合わせを行ない、
前記制御装置は、前記駐車動作における前記位置合わせの際に、前記送電部と前記受電部との間の鉛直方向の距離に基づいて、前記インピーダンス調整部を制御することで位置合わせを支援をする、送電装置。 
【国際調査報告】
2014041655.tif 000016
2014041655.tif 000017
2014041655.tif 000018
2014041655.tif 000019