(57)【要約】  給電装置（２００）の一次自己共振コイル（２４０）と電動車両（１００）の二次自己共振コイル（１１０）とが電磁場を介して共鳴することにより給電装置（２００）から電動車両（１００）へ非接触に給電が行なわれる。二次自己共振コイル（１１０）によって受電された電力は、整流器（１３０）により整流され、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１４０）により電圧変換されて蓄電装置（１５０）へ供給される。車両ＥＣＵ（１８０）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１４０）を制御することにより、整流器（１３０）とＤＣ／ＤＣコンバータ（１４０）との間の電圧を目標電圧に制御する。
2010035321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から電力を受けて電磁場を発生する送電用共鳴器（２３０，２４０；４１０）と、
前記電磁場を介して前記送電用共鳴器と共鳴することにより前記送電用共鳴器から受電する受電用共鳴器（１１０，１２０；４２０）と、
前記受電用共鳴器によって受電された電力を整流する整流器（１３０）と、
前記整流器によって整流された電力を電圧変換して負荷へ供給する電圧変換器（１４０）と、
前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御するための電圧制御装置（１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ）とを備える給電システム。
【請求項２】
前記電圧制御装置は、受電電力の大きさに基づいて前記目標電圧を設定する、請求の範囲第１項に記載の給電システム。
【請求項３】
前記電圧制御装置は、受電電力の目標値に目標インピーダンスを乗算した値の平方根から成る値に前記目標電圧を設定する、請求の範囲第２項に記載の給電システム。
【請求項４】
前記目標インピーダンスは、前記電源のインピーダンスに設定される、請求の範囲第３項に記載の給電システム。
【請求項５】
前記電源から前記送電用共鳴器へ供給される電力の反射電力を検知する検知装置（２７０）をさらに備え、
前記電圧制御装置は、前記反射電力が減少するように前記目標電圧を変更する、請求の範囲第１項に記載の給電システム。
【請求項６】
前記電圧制御装置は、前記反射電力が規定値以上のとき、前記規定値以下の反射電力目標値と前記検知装置によって検知された反射電力との差に基づいて前記目標電圧の変更量を算出する、請求の範囲第５項に記載の給電システム。
【請求項７】
前記検知装置は、前記電源から前記送電用共鳴器へ供給される電力の電圧、電流、および前記電圧と前記電流との位相差に基づいて前記反射電力を算出する、請求の範囲第５項に記載の給電システム。
【請求項８】
前記電圧変換器は、その入力電圧を調整可能に構成され、
前記電圧制御装置は、前記電圧変換器を制御することによって、前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を前記目標電圧に制御する、請求の範囲第１項に記載の給電システム。
【請求項９】
前記電圧変換器は、その入力電力を調整可能に構成され、
前記電圧制御装置は、前記電源を制御することによって、前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を前記目標電圧に制御する、請求の範囲第１項に記載の給電システム。
【請求項１０】
前記送電用共鳴器は、
前記電源から電力を受ける一次コイル（２３０）と、
前記一次コイルから電磁誘導により給電され、前記電磁場を発生する一次自己共振コイル（２４０）とを含み、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記一次自己共振コイルと共鳴することにより前記一次自己共振コイルから受電する二次自己共振コイル（１１０）と、
前記二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出し、前記整流器へ出力する二次コイル（１２０）とを含む、請求の範囲第１項に記載の給電システム。
【請求項１１】
前記送電用共鳴器および前記受電用共鳴器の各々は、高誘電体ディスク（４１０，４２０）を含む、請求の範囲第１項に記載の給電システム。
【請求項１２】
前記負荷は、再充電可能な蓄電装置（１５０）を含む、請求の範囲第１項に記載の給電システム。
【請求項１３】
前記負荷は、車両に搭載されて車両駆動力を発生する電気駆動装置（１６０，１７０）を含み、
前記電気駆動装置は、前記電圧変換器から出力される電力を受けて前記車両駆動力を発生する、請求の範囲第１項に記載の給電システム。
【請求項１４】
車両外部に設けられる給電装置（２００，２００Ａ，２００Ｂ）に含まれる送電用共鳴器（２３０，２４０；４１０）と電磁場を介して共鳴することにより前記送電用共鳴器から受電する受電用共鳴器（１１０，１２０；４２０）と、
前記受電用共鳴器によって受電された電力を整流する整流器（１３０）と、
前記整流器によって整流された電力を電圧変換する電圧変換器（１４０）と、
前記電圧変換器から出力される電力を用いて車両駆動力を発生する電気駆動装置（１６０，１７０）と、
前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御する電圧制御装置（１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ）とを備える電動車両。
【請求項１５】
前記電圧制御装置は、受電電力の大きさに基づいて前記目標電圧を設定する、請求の範囲第１４項に記載の電動車両。
【請求項１６】
前記電圧制御装置は、受電電力の目標値に目標インピーダンスを乗算した値の平方根から成る値に前記目標電圧を設定する、請求の範囲第１５項に記載の電動車両。
【請求項１７】
前記目標インピーダンスは、前記給電装置のインピーダンスに設定される、請求の範囲第１６項に記載の電動車両。
【請求項１８】
前記給電装置と通信するための通信装置（１９０）をさらに備え、
前記給電装置において電源から前記送電用共鳴器へ供給される電力の反射電力が検知され、
前記電圧制御装置は、前記給電装置において検知された前記反射電力を前記通信装置によって受信し、前記反射電力が減少するように前記目標電圧を変更する、請求の範囲第１４項に記載の電動車両。
【請求項１９】
前記電圧制御装置は、前記反射電力が規定値以上のとき、前記規定値以下の反射電力目標値と前記通信装置によって受信された前記反射電力との差に基づいて前記目標電圧の変更量を算出する、請求の範囲第１８項に記載の電動車両。
【請求項２０】
前記反射電力は、前記電源から前記送電用共鳴器へ供給される電力の電圧、電流、および前記電圧と前記電流との位相差に基づいて算出される、請求の範囲第１８項に記載の電動車両。
【請求項２１】
前記電圧変換器は、その入力電圧を調整可能に構成され、
前記電圧制御装置は、前記電圧変換器を制御することによって、前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を前記目標電圧に制御する、請求の範囲第１４項に記載の電動車両。
【請求項２２】
前記給電装置と通信するための通信装置（１９０）をさらに備え、
前記電圧変換器は、その入力電力を調整可能に構成され、
前記電圧制御装置は、前記通信装置を介して前記電源を制御することによって、前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を前記目標電圧に制御する、請求の範囲第１４項に記載の電動車両。
【請求項２３】
前記送電用共鳴器は、
電源から電力を受ける一次コイル（２３０）と、
前記一次コイルから電磁誘導により給電され、前記電磁場を発生する一次自己共振コイル（２４０）とを含み、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記一次自己共振コイルと共鳴することにより前記一次自己共振コイルから受電する二次自己共振コイル（１１０）と、
前記二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出し、前記整流器へ出力する二次コイル（１２０）とを含む、請求の範囲第１４項に記載の電動車両。
【請求項２４】
前記送電用共鳴器および前記受電用共鳴器の各々は、高誘電体ディスク（４１０，４２０）を含む、請求の範囲第１４項に記載の電動車両。
【請求項２５】
前記電圧変換器から出力される電力を蓄える蓄電装置（１５０）をさらに備える、請求の範囲第１４項に記載の電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給電システムおよび電動車両に関し、特に、車両外部の電源から車両へ非接触で電力を供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両が大きく注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える再充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド車は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した車両や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した車両である。【０００３】
ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。【０００４】
一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、電磁波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。【０００５】
このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−１７４６７６号公報
【特許文献２】特開平９−１０２３２９号公報
【特許文献３】国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット
【非特許文献１】Andre  Kurs  et  al.,  “Wireless  Power  Transfer  via  Strongly  Coupled  Magnetic  Resonances”、［online］、２００７年７月６日、Science、第３１７巻、ｐ．８３−８６、［２００７年９月１２日検索］、インターネット＜URL：http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の「Wireless  Power  Transfer  via  Strongly  Coupled  Magnetic  Resonances」に開示されるワイヤレス送電技術を車両への給電システムに適用する場合には、給電の効率を高める電力制御が課題である。しかしながら、上記文献には、効率よく給電するための具体的な電力制御技術については特に開示されていない。【０００７】
それゆえに、この発明の目的は、共鳴法を用いて給電を行なう非接触の給電システムにおいて、効率のよい給電を実現する電力制御手法を提供することである。【０００８】
また、この発明の別の目的は、共鳴法を用いて車両外部の給電装置から受電する電動車両において、効率のよい受電を実現する電力制御手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、給電システムは、送電用共鳴器と、受電用共鳴器と、整流器と、電圧変換器と、電圧制御装置とを備える。送電用共鳴器は、電源から電力を受けて電磁場を発生する。受電用共鳴器は、電磁場を介して送電用共鳴器と共鳴することにより送電用共鳴器から受電する。整流器は、受電用共鳴器によって受電された電力を整流する。電圧変換器は、整流器によって整流された電力を電圧変換して負荷へ供給する。電圧制御装置は、整流器と電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御する。【００１０】
好ましくは、電圧制御装置は、受電電力の大きさに基づいて目標電圧を設定する。
好ましくは、電圧制御装置は、受電電力の目標値に目標インピーダンスを乗算した値の平方根から成る値に目標電圧を設定する。【００１１】
さらに好ましくは、目標インピーダンスは、電源のインピーダンスに設定される。
好ましくは、給電システムは、検知装置をさらに備える。検知装置は、電源から送電用共鳴器へ供給される電力の反射電力を検知する。電圧制御装置は、反射電力が減少するように目標電圧を変更する。【００１２】
さらに好ましくは、電圧制御装置は、反射電力が規定値以上のとき、規定値以下の反射電力目標値と検知装置によって検知された反射電力との差に基づいて目標電圧の変更量を算出する。【００１３】
好ましくは、検知装置は、電源から送電用共鳴器へ供給される電力の電圧、電流、および電圧と電流との位相差に基づいて反射電力を算出する。【００１４】
好ましくは、電圧変換器は、その入力電圧を調整可能に構成される。電圧制御装置は、電圧変換器を制御することによって、整流器と電圧変換器との間の電圧を目標電圧に制御する。【００１５】
また、好ましくは、電圧変換器は、その入力電力を調整可能に構成される。電圧制御装置は、電源を制御することによって、整流器と電圧変換器との間の電圧を目標電圧に制御する。【００１６】
好ましくは、送電用共鳴器は、一次コイルと、一次自己共振コイルとを含む。一次コイルは、電源から電力を受ける。一次自己共振コイルは、一次コイルから電磁誘導により給電され、電磁場を発生する。受電用共鳴器は、二次自己共振コイルと、二次コイルとを含む。二次自己共振コイルは、電磁場を介して一次自己共振コイルと共鳴することにより一次自己共振コイルから受電する。二次コイルは、二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出し、整流器へ出力する。【００１７】
また、好ましくは、送電用共鳴器および受電用共鳴器の各々は、高誘電体ディスクを含む。【００１８】
好ましくは、負荷は、再充電可能な蓄電装置を含む。
また、好ましくは、負荷は、車両に搭載されて車両駆動力を発生する電気駆動装置を含む。電気駆動装置は、電圧変換器から出力される電力を受けて車両駆動力を発生する。【００１９】
また、この発明によれば、電動車両は、受電用共鳴器と、整流器と、電圧変換器と、電気駆動装置と、電圧制御装置とを備える。受電用共鳴器は、車両外部に設けられる給電装置に含まれる送電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより送電用共鳴器から受電する。整流器は、受電用共鳴器によって受電された電力を整流する。電圧変換器は、整流器によって整流された電力を電圧変換する。電気駆動装置は、電圧変換器から出力される電力を用いて車両駆動力を発生する。電圧制御装置は、整流器と電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御する。【００２０】
好ましくは、電圧制御装置は、受電電力の大きさに基づいて目標電圧を設定する。
好ましくは、電圧制御装置は、受電電力の目標値に目標インピーダンスを乗算した値の平方根から成る値に目標電圧を設定する。【００２１】
さらに好ましくは、目標インピーダンスは、給電装置のインピーダンスに設定される。
好ましくは、電動車両は、給電装置と通信するための通信装置をさらに備える。給電装置において電源から送電用共鳴器へ供給される電力の反射電力が検知される。電圧制御装置は、給電装置において検知された反射電力を通信装置によって受信し、反射電力が減少するように目標電圧を変更する。【００２２】
さらに好ましくは、電圧制御装置は、反射電力が規定値以上のとき、規定値以下の反射電力目標値と通信装置によって受信された反射電力との差に基づいて目標電圧の変更量を算出する。【００２３】
好ましくは、反射電力は、電源から送電用共鳴器へ供給される電力の電圧、電流、および電圧と電流との位相差に基づいて算出される。【００２４】
好ましくは、電圧変換器は、その入力電圧を調整可能に構成される。電圧制御装置は、電圧変換器を制御することによって、整流器と電圧変換器との間の電圧を目標電圧に制御する。【００２５】
また、好ましくは、電動車両は、給電装置と通信するための通信装置をさらに備える。電圧変換器は、その入力電力を調整可能に構成される。電圧制御装置は、通信装置を介して電源を制御することによって、整流器と電圧変換器との間の電圧を目標電圧に制御する。【００２６】
好ましくは、送電用共鳴器は、一次コイルと、一次自己共振コイルとを含む。一次コイルは、電源から電力を受ける。一次自己共振コイルは、一次コイルから電磁誘導により給電され、電磁場を発生する。受電用共鳴器は、二次自己共振コイルと、二次コイルとを含む。二次自己共振コイルは、電磁場を介して一次自己共振コイルと共鳴することにより一次自己共振コイルから受電する。二次コイルは、二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出し、整流器へ出力する。【００２７】
また、好ましくは、送電用共鳴器および受電用共鳴器の各々は、高誘電体ディスクを含む。【００２８】
好ましくは、電動車両は、電圧変換器から出力される電力を蓄える蓄電装置をさらに備える。
【発明の効果】
【００２９】
この発明においては、電磁場において共鳴する送電用共鳴器および受電用共鳴器により、送電用共鳴器から受電用共鳴器へ電磁場を介して非接触に送電される。受電用共鳴器により受電された電力は、整流器により整流され、電圧変換器により電圧変換されて負荷へ供給される。ここで、この発明においては、整流器と電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御可能であるので、受電電力に応じて送電側と受電側とでインピーダンスマッチングをとることが可能である。したがって、この発明によれば、共鳴法を用いた高効率な非接触給電を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１による給電システムの全体構成図である。
【図２】共鳴法による送電の原理を説明するための図である。
【図３】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４】図１に示す電動車両の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図６】図４に示す車両ＥＣＵによるＤＣ／ＤＣコンバータの制御に関する機能ブロック図である。
【図７】自己共振コイルの他の構成を示した図である。
【図８】自己共振コイルのさらに他の構成を示した図である。
【図９】自己共振コイルのさらに他の構成を示した図である。
【図１０】変形例における車両ＥＣＵによるＤＣ／ＤＣコンバータの制御に関する機能ブロック図である。
【図１１】システムのパラメータ変動に対する効率および反射電力の変化を示した図である。
【図１２】実施の形態２における給電装置の機能ブロック図である。
【図１３】実施の形態２における車両ＥＣＵによるＤＣ／ＤＣコンバータの制御に関する機能ブロック図である。
【図１４】図１３に示す補正制御部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１５】実施の形態３による給電システムの全体構成図である。
【図１６】実施の形態３の変形例による給電システムの全体構成図である。
【図１７】共鳴体として高誘電体ディスクを用いた給電システムの全体ブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００，１００Ａ〜１００Ｃ  電動車両、１１０，３４０  二次自己共振コイル、１２０，３５０  二次コイル、１３０  整流器、１４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４２  直交変換部、１４４  トランス部、１４６  整流部、１５０  蓄電装置、１６０  ＰＣＵ、１６２  昇圧コンバータ、１６４，１６６  インバータ、１７０  モータ、１７２，１７４  モータジェネレータ、１７６  エンジン、１７７  動力分割装置、１７８  駆動輪、１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ  車両ＥＣＵ、１８１  目標電圧設定部、１８２，１８２Ａ  ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部、１８３  制御指令生成部、１８４  減算部、１８５  ＰＩ制御部、１８６  補正制御部、１８７  加算部、１９０，２５０  通信装置、１９２  電圧センサ、１９４  電流センサ、１９６  表示灯、２００，２００Ａ，２００Ｂ  給電装置、２１０  交流電源、２２０  高周波電力ドライバ、２３０，３２０  一次コイル、２４０，３３０  一次自己共振コイル、２６０，２６０Ａ  ＥＣＵ、２６２  ゼロクロス検出部、２６４  位相差算出部、２６６  反射電力算出部、２７０  反射電力検知装置、３１０  高周波電源、３６０  負荷、３８０  コンデンサ、４１０  一次高誘電体フィルタ、４２０  二次高誘電体フィルタ、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２  システムメインリレー。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。【００３３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による給電システムの全体構成図である。図１を参照して、この給電システムは、電動車両１００と、給電装置２００とを備える。電動車両１００は、二次自己共振コイル１１０と、二次コイル１２０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、蓄電装置１５０とを含む。また、電動車両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。）１６０と、モータ１７０と、車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１８０と、通信装置１９０とをさらに含む。【００３４】
二次自己共振コイル１１０は、車体下部に配設されるが、給電装置２００が車両上方に配設されていれば、車体上部に配設されてもよい。二次自己共振コイル１１０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０（後述）と電磁場を介して共鳴することにより給電装置２００から電力を受電する。なお、二次自己共振コイル１１０の容量成分は、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。【００３５】
二次自己共振コイル１１０は、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。【００３６】
二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１０と磁気的に結合可能である。この二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０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１３０へ出力する。整流器１３０は、二次コイル１２０によって取出された交流電力を整流する。【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、車両ＥＣＵ１８０からの制御信号に基づいて、整流器１３０によって整流された電力を蓄電装置１５０の電圧レベルに変換して蓄電装置１５０へ出力する。なお、車両の走行中に給電装置２００から受電する場合には（その場合には、給電装置２００はたとえば車両上方または側方に配設されてもよい。）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器１３０によって整流された電力をシステム電圧に変換してＰＣＵ１６０へ直接供給してもよい。【００３８】
蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から供給される電力を蓄えるほか、モータ１７０によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置１５０は、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給する。なお、蓄電装置１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置２００から供給される電力やモータ１７０からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。【００３９】
ＰＣＵ１６０は、蓄電装置１５０から出力される電力あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から直接供給される電力によってモータ１７０を駆動する。また、ＰＣＵ１６０は、モータ１７０により発電された回生電力を整流して蓄電装置１５０へ出力し、蓄電装置１５０を充電する。モータ１７０は、ＰＣＵ１６０によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ１７０は、駆動輪や図示されないエンジンから受ける運動エネルギーによって発電し、その発電した回生電力をＰＣＵ１６０へ出力する。【００４０】
車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００から電動車両１００への給電時、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御することによって、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電圧を所定の目標電圧に制御する。ここで、車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００から受電する電力の大きさに基づいて、目標電圧を次式により設定する。【００４１】
ＶＨｒｅｆ＝√（Ｐ×Ｒ）  …（１）
ここで、Ｐは、給電装置２００から受電する電力の目標値であり、Ｒは、目標インピーダンスである。整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電圧を上記の目標電圧ＶＨｒｅｆに制御することにより、受電電力に依存することなくインピーダンスを目標インピーダンスＲに設定することができる。そして、たとえば目標インピーダンスＲを給電装置２００のインピーダンス値に基づいて設定することにより、給電側の給電装置２００と受電側の電動車両１００とのインピーダンスマッチングをとることができる。【００４２】
なお、給電装置２００のインピーダンス値は、通信装置１９０によって給電装置２００から取得することができる。また、車両ＥＣＵ１８０は、電動車両１００における受電電力を検出し、その検出値を通信装置１９０によって給電装置２００へ送信する。【００４３】
また、車両ＥＣＵ１８０は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置１５０の充電状態（以下「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称する。）に基づいてＰＣＵ１６０を制御する。通信装置１９０は、車両外部の給電装置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る。【００４４】
一方、給電装置２００は、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０と、一次コイル２３０と、一次自己共振コイル２４０と、通信装置２５０と、ＥＣＵ２６０とを含む。【００４５】
交流電源２１０は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ２２０は、交流電源２１０から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル２３０へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２２０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。【００４６】
一次コイル２３０は、一次自己共振コイル２４０と同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル２４０と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２３０は、高周波電力ドライバ２２０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル２４０へ給電する。【００４７】
一次自己共振コイル２４０は、地面近傍に配設されるが、車両上方から電動車両１００へ給電する場合には車両上方に配設されてもよい。一次自己共振コイル２４０も、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０と電磁場を介して共鳴することにより電動車両１００へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル２４０の容量成分も、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。【００４８】
この一次自己共振コイル２４０も、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。【００４９】
通信装置２５０は、給電先の電動車両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る。ＥＣＵ２６０は、電動車両１００の受電電力が目標値となるように高周波電力ドライバ２２０を制御する。具体的には、ＥＣＵ２６０は、電動車両１００の受電電力およびその目標値を通信装置２５０によって電動車両１００から取得し、電動車両１００の受電電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ２２０の出力を制御する。また、ＥＣＵ２６０は、給電装置２００のインピーダンス値を電動車両１００へ送信することができる。【００５０】
図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。【００５１】
具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ１Ｍ〜１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル３４０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル３４０と磁気的に結合される二次コイル３５０によって取出され、負荷３６０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル３４０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。【００５２】
なお、図１との対応関係について説明すると、図１の交流電源２１０および高周波電力ドライバ２２０は、図２の高周波電源３１０に相当する。また、図１の一次コイル２３０および一次自己共振コイル２４０は、それぞれ図２の一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０に相当し、図１の二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、それぞれ図２の二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０に相当する。そして、図１の整流器１３０以降が負荷３６０として総括的に示されている。【００５３】
図３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３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、「静電界」と称される。【００５４】
「静電界」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、共鳴法では、この「静電界」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ー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電界」が支配的な近接場において、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電界」によりエネルギー（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ー損失で送電することができる。【００５５】
図４は、図１に示した電動車両１００のパワートレーン構成を示すブロック図である。図４を参照して、電動車両１００は、蓄電装置１５０と、システムメインリレーＳＭＲ１と、昇圧コンバータ１６２と、インバータ１６４，１６６と、モータジェネレータ１７２，１７４と、エンジン１７６と、動力分割装置１７７と、駆動輪１７８とを含む。また、電動車両１００は、二次自己共振コイル１１０と、二次コイル１２０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、システムメインリレーＳＭＲ２と、車両ＥＣＵ１８０と、通信装置１９０と、電圧センサ１９２と、電流センサ１９４とをさらに含む。【００５６】
この電動車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４を動力源として搭載する。エンジン１７６およびモータジェネレータ１７２，１７４は、動力分割装置１７７に連結される。そして、電動車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン１７６が発生する動力は、動力分割装置１７７によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪１７８へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ１７２へ伝達される経路である。【００５７】
モータジェネレータ１７２は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７２は、動力分割装置１７７によって分割されたエンジン１７６の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低くなると、エンジン１７６が始動してモータジェネレータ１７２により発電が行なわれ、蓄電装置１５０が充電される。【００５８】
モータジェネレータ１７４も、交流回転電機であり、モータジェネレータ１７２と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７４は、蓄電装置１５０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１７２により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ１７４の駆動力は、駆動輪１７８に伝達される。【００５９】
また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪１７８を介してモータジェネレータ１７４の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ１７４が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ１７４は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ１７４により発電された電力は、蓄電装置１５０に蓄えられる。なお、モータジェネレータ１７４は、図１におけるモータ１７０に相当する。【００６０】
動力分割装置１７７は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１７６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ１７２の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ１７４の回転軸および駆動輪１７８に連結される。【００６１】
システムメインリレーＳＭＲ１は、蓄電装置１５０と昇圧コンバータ１６２との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ１は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＳＥ１が活性化されると、蓄電装置１５０を昇圧コンバータ１６２と電気的に接続し、信号ＳＥ１が非活性化されると、蓄電装置１５０と昇圧コンバータ１６２との間の電路を遮断する。【００６２】
昇圧コンバータ１６２は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＣに基づいて、蓄電装置１５０から出力される電圧を昇圧して正極線ＰＬ２へ出力する。なお、この昇圧コンバータ１６２は、たとえば直流チョッパ回路から成る。【００６３】
インバータ１６４，１６６は、それぞれモータジェネレータ１７２，１７４に対応して設けられる。インバータ１６４は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ１７２を駆動し、インバータ１６６は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ１７４を駆動する。なお、インバータ１６４，１６６は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。【００６４】
なお、昇圧コンバータ１６２およびインバータ１６４，１６６は、図１におけるＰＣＵ１６０に相当する。【００６５】
二次自己共振コイル１１０、二次コイル１２０、整流器１３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、図１で説明したとおりである。システムメインリレーＳＭＲ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と蓄電装置１５０との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ２は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＳＥ２が活性化されると、蓄電装置１５０をＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と電気的に接続し、信号ＳＥ２が非活性化されると、蓄電装置１５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電路を遮断する。【００６６】
電圧センサ１９２は、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電圧ＶＨを検出し、その検出値を車両ＥＣＵ１８０へ出力する。電流センサ１９４は、整流器１３０から出力される電流Ｉ１を検出し、その検出値を車両ＥＣＵ１８０へ出力する。【００６７】
車両ＥＣＵ１８０は、アクセル開度や車両速度、その他各センサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ１６２およびモータジェネレータ１７２，１７４をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ１６２およびインバータ１６４，１６６へ出力する。【００６８】
また、車両ＥＣＵ１８０は、車両の走行時、信号ＳＥ１を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンさせるとともに、信号ＳＥ２を非活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオフさせる。なお、車両の走行中に給電装置から受電可能な場合には、車両ＥＣＵ１８０は、信号ＳＥ１，ＳＥ２を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をともにオンさせてもよい。【００６９】
一方、車両外部の給電装置２００からの受電時、車両ＥＣＵ１８０は、信号ＳＥ１を非活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１をオフさせるとともに、信号ＳＥ２を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオンさせる。【００７０】
また、車両ＥＣＵ１８０は、電圧ＶＨの目標値を示す目標電圧ＶＨｒｅｆを上記の（１）式に基づいて算出する。なお、車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００のインピーダンス値を通信装置１９０によって給電装置２００から取得し、その取得したインピーダンス値を用いて（１）式に基づいて目標電圧ＶＨｒｅｆを算出してもよい。そして、車両ＥＣＵ１８０は、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｒｅｆに一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御するための信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１４０へ出力する。【００７１】
また、車両ＥＣＵ１８０は、電圧センサ１９２からの電圧ＶＨおよび電流センサ１９４からの電流Ｉ１に基づいて給電装置２００からの受電電力を算出し、その算出値を受電電力の目標値とともに通信装置１９０によって給電装置２００へ送信する。【００７２】
図５は、図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の回路図である。図５を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、直交変換部１４２と、トランス部１４４と、整流部１４６とを含む。直交変換部１４２は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＤに基づいてオンオフ駆動されるスイッチング素子を含み、整流器１３０（図示せず）から供給される直流電力を交流電力に変換してトランス部１４４へ出力する。【００７３】
トランス部１４４は、直交変換部１４２と整流部１４６とを絶縁するとともに、コイル巻数比に応じた電圧変換を行なう。整流部１４６は、トランス部１４４から出力される交流電力を直流電力に整流して蓄電装置１５０（図示せず）へ出力する。【００７４】
このＤＣ／ＤＣコンバータ１４０においては、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＤに基づいて直交変換部１４２の変調率を制御することにより、直交変換部１４２の入力電圧すなわち電圧ＶＨを制御することができる。【００７５】
図６は、図４に示した車両ＥＣＵ１８０によるＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の制御に関する機能ブロック図である。図６を参照して、車両ＥＣＵ１８０は、目標電圧設定部１８１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１８２とを含む。目標電圧設定部１８１は、給電装置２００（図１）から受電する電力の目標値Ｐと目標インピーダンスとに基づいて、上記の（１）式に従って目標電圧ＶＨｒｅｆを算出する。【００７６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１８２は、電圧センサ１９２（図４）によって検出された電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｒｅｆに一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を駆動するためのＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＤとしてＤＣ／ＤＣコンバータ１４０へ出力する。【００７７】
再び図１を参照して、この給電システムにおいては、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０および電動車両１００の二次自己共振コイル１１０を電磁場（近接場）を介して共鳴させることによって、給電装置２００から電動車両１００への給電が行なわれる。給電装置２００においては、電動車両１００から送信される受電電力およびその目標値に基づいて電力制御が行なわれ、電動車両１００においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御することによって整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｒｅｆに制御する電圧制御が行なわれる。目標電圧ＶＨｒｅｆは、上記の（１）式に基づいて設定される。（１）式において目標インピーダンスＲを給電装置２００のインピーダンス値に基づいて設定すれば、送電側の給電装置２００と受電側の電動車両１００との各々においてインピーダンスマッチングをとることができる。【００７８】
なお、上記においては、二次自己共振コイル１１０および一次自己共振コイル２４０の各々の容量成分は、各共振コイルの浮遊容量としたが、図７に示すように、二次自己共振コイル１１０および一次自己共振コイル２４０の各々において、コイル端部間にコンデンサ３８０を接続して容量成分を構成してもよい。【００７９】
また、上記においては、二次コイル１２０を用いて電磁誘導により二次自己共振コイル１１０から電力を取出し、一次コイル２３０を用いて電磁誘導により一次自己共振コイル２４０への給電を行なうものとしたが、図８に示すように、二次コイル１２０を設けることなく二次自己共振コイル１１０から整流器１３０へ電力を直接取出し、高周波電力ドライバ２２０から一次自己共振コイル２４０へ直接給電してもよい。【００８０】
さらに、図９に示すように、図８の構成において、コイルに並列にコンデンサ３８０を接続して容量成分を設けてもよい。【００８１】
以上のように、この実施の形態１においては、電動車両１００において、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｒｅｆに制御可能であるので、給電装置２００からの受電電力に依存することなくインピーダンスを設定可能である。そして、このインピーダンスを給電装置２００のインピーダンス値に基づいて設定することにより、送電側の給電装置２００と受電側の電動車両１００との各々でインピーダンスマッチングをとることができる。したがって、この実施の形態１によれば、共鳴法を用いた高効率な非接触給電を実現することができる。【００８２】
［変形例］
上記の実施の形態１では、給電装置２００において電力制御が行なわれ、電動車両１００において電圧ＶＨの電圧制御が行なわれるものとしたが、電動車両１００において電力制御を行ない、給電装置２００において電圧制御を行なってもよい。【００８３】
図１０は、この変形例における車両ＥＣＵ１８０ＡによるＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の制御に関する機能ブロック図である。図１０を参照して、この車両ＥＣＵ１８０Ａは、目標電圧設定部１８１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１８２Ａと、制御指令生成部１８３とを含む。【００８４】
目標電圧設定部１８１は、上述のように、給電装置２００から受電する電力の目標値Ｐと目標インピーダンスとに基づいて、上記の（１）式によって目標電圧ＶＨｒｅｆを算出する。制御指令生成部１８３は、電圧センサ１９２（図４）によって検出された電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｒｅｆに一致するように給電装置２００の高周波電力ドライバ２２０（図１）を駆動するための制御信号ＣＮＴＬを生成し、その生成した制御信号ＣＮＴＬを通信装置１９０（図１）によって給電装置２００へ送信する。そして、給電装置２００において、制御信号ＣＮＴＬに基づいて高周波電力ドライバ２２０が制御され、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｒｅｆに制御される。【００８５】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１８２Ａは、電圧ＶＨと電流センサ１９４（図４）によって検出された電流Ｉ１とに基づいて受電電力を算出する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１８２Ａは、その算出された受電電力が目標値Ｐに一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を駆動するための信号ＰＷＤを生成し、その生成された信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１４０へ出力する。【００８６】
このように、この変形例では、電動車両１００において、受電電力を目標値に制御するための電力制御が行なわれ、電動車両１００における電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｒｅｆに制御するための電圧制御は、給電装置２００の高周波電力ドライバ２２０を制御することによって行なわれる。【００８７】
［実施の形態２］
給電装置や共鳴ユニット（一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０）の温度変化等によりシステムのパラメータが変動すると、最適な給電効率を実現する動作点が変化する。【００８８】
図１１は、システムのパラメータ変動に対する効率および反射電力の変化を示した図である。図１１を参照して、曲線ｋ１１は、電動車両によって受電された電力の電圧を示す電圧ＶＨと効率との関係を示し、曲線ｋ２１は、曲線ｋ１１と同条件下での電圧ＶＨと反射電力との関係を示す。反射電力が最小のとき効率は最大となり、この条件下では、電圧ＶＨがＶ１のとき効率が最大となる。【００８９】
給電装置や共鳴ユニットの温度変化等によりシステムのパラメータが変動すると、電圧ＶＨと効率との関係は曲線ｋ１１から曲線ｋ１２へ変化し、電圧ＶＨと反射電力との関係は曲線ｋ２１からｋ２２へ変化する。そして、効率が最大となる電圧ＶＨはＶ１からＶ２となる。【００９０】
そこで、この実施の形態２では、システムのパラメータ変動に対して電圧ＶＨを変化させ、パラメータ変動に対するインピーダンスマッチングが行なわれる。具体的には、給電装置において反射電力が検知され、反射電力が減少するように電圧ＶＨを変化させる。【００９１】
実施の形態２による給電システムの全体構成は、図１に示した構成と基本的に同じである。【００９２】
図１２は、実施の形態２における給電装置２００Ａの機能ブロック図である。図１２を参照して、この給電装置２００Ａは、実施の形態１における給電装置２００の構成において、反射電力検知装置２７０をさらに含み、ＥＣＵ２６０に代えてＥＣＵ２６０Ａを含む。反射電力検知装置２７０は、高周波電力ドライバ２２０の出力線に配設され、反射電力ＰＲを検知してＥＣＵ２６０Ａへ出力する。なお、この反射電力検知装置２７０には、公知の反射電力検知装置を用いることができる。【００９３】
そして、ＥＣＵ２６０Ａは、反射電力検知装置２７０から反射電力ＰＲの検知値を受け、その受けた検知値を通信装置２５０によって電動車両へ送信する。なお、ＥＣＵ２６０Ａのその他の機能は、実施の形態１におけるＥＣＵ２６０と同じである。【００９４】
図１３は、実施の形態２における車両ＥＣＵ１８０ＢによるＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の制御に関する機能ブロック図である。図１３を参照して、この車両ＥＣＵ１８０Ｂは、減算部１８４と、比例積分（ＰＩ）制御部１８５と、補正制御部１８６と、加算部１８７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１８２とを含む。【００９５】
減算部１８４は、通信装置１９０によって受信された反射電力ＰＲの検知値を予め定められた反射電力の目標値ＰＲｒｅｆから減算し、その演算結果をＰＩ制御部１８５へ出力する。ＰＩ制御部１８５は、反射電力の目標値ＰＲｒｅｆと反射電力ＰＲとの差を入力値として比例積分演算を行ない、その演算結果を制御出力αとして補正制御部１８６へ出力する。【００９６】
補正制御部１８６は、後述の方法により、ＰＩ制御部１８５からの制御出力αおよび反射電力ＰＲに基づいて電圧ＶＨの補正値を算出する。加算部１８７は、補正制御部１８６からの出力を目標電圧ＶＨｒｅｆに加算してＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１８２へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１８２は、加算部１８７から出力される修正後の目標電圧に電圧ＶＨが一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御するための信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１４０へ出力する。【００９７】
図１４は、図１３に示した補正制御部１８６の処理を説明するためのフローチャートである。なお、なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。【００９８】
図１４を参照して、補正制御部１８６は、反射電力ＰＲが予め定められた規定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、この規定値には、たとえば反射電力ＰＲの目標値ＰＲｒｅｆが設定される。反射電力ＰＲが規定値以下であると判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、補正制御部１８６は、目標電圧ＶＨｒｅｆの補正を行なわない（ステップＳ２０）。すなわち、補正制御部１８６は、加算部１８７への出力を零とする。【００９９】
ステップＳ１０において反射電力ＰＲが規定値よりも大きいと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、補正制御部１８６は、ＰＩ制御部１８５からの制御出力αだけ目標電圧ＶＨｒｅｆを補正する（ステップＳ３０）。そして、補正制御部１８６は、ステップＳ３０における目標電圧ＶＨｒｅｆの補正によって反射電力ＰＲが減少したか否かを判定する（ステップＳ４０）。【０１００】
ステップＳ４０において反射電力ＰＲが減少したと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、補正制御部１８６は、ＰＩ制御部１８５からの制御出力αに基づいて目標電圧ＶＨｒｅｆを補正する（ステップＳ５０）。一方、ステップＳ４０において反射電力ＰＲが増加したと判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、補正制御部１８６は、制御出力αの符号を反転した値（−α）に基づいて目標電圧ＶＨｒｅｆを補正する（ステップＳ６０）。【０１０１】
以上のように、この実施の形態２においては、給電装置や共鳴ユニットの温度変化等によるシステムのパラメータ変動に対して、反射電力が減少するように電圧ＶＨが制御される。したがって、この実施の形態２によれば、常に最適な給電効率を達成することができる。【０１０２】
［実施の形態３］
この実施の形態３では、電動車両が給電装置から受電しているときに受電中であることを示す表示手段が設けられる。【０１０３】
図１５は、実施の形態３による給電システムの全体構成図である。図１５を参照して、実施の形態３による給電システムは、図１に示した実施の形態１による給電システムの構成において、電動車両１００に代えて電動車両１００Ａを備える。電動車両１００Ａは、図１に示した電動車両１００の構成において、表示灯１９６をさらに含む。【０１０４】
表示灯１９６は、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電力線に接続され、整流器１３０から出力される電力を用いて発光する。すなわち、表示灯１９６は、給電装置２００からの受電電力を用いて発光する。したがって、表示灯１９６は、給電装置２００からの受電に応じて自動的に発光し、非受電時は自動的に消灯する。【０１０５】
この実施の形態３によれば、電動車両において給電装置２００からの受電中であることを示す表示手段を簡易かつ安価に実現することができる。また、給電装置２００からの受電に応じて自動的に点灯／非点灯となるので、点灯／非点灯を制御するための手段を別途備える必要がなく、この受電表示システムはシステムフェールに強い。【０１０６】
［変形例］
図１６は、実施の形態３の変形例による給電システムの全体構成図である。図１６を参照して、この変形例における電動車両１００Ｂも、表示灯１９６を含む。表示灯１９６は、二次コイル１２０と整流器１３０との間の電力線に接続され、二次コイル１２０から出力される電力を用いて発光する。すなわち、この変形例においても、表示灯１９６は、給電装置２００からの受電電力を用いて発光する。したがって、表示灯１９６は、給電装置２００からの受電に応じて自動的に発光し、非受電時は自動的に消灯する。【０１０７】
この変形例によっても、上記の実施の形態３と同様の効果が得られる。
なお、上記の各実施の形態においては、一対の自己共振コイルを共鳴させて送電するものとしたが、共鳴体として自己共振コイルに代えて高誘電体ディスクを用いてもよい。【０１０８】
図１７は、共鳴体として高誘電体ディスクを用いた給電システムの全体ブロック図である。図１７を参照して、給電装置２００Ｂは、図１に示した給電装置２００の構成において、一次自己共振コイル２４０および一次コイル２３０に代えて一次高誘電体ディスク４１０を含み、電動車両１００Ｃは、図１に示した電動車両１００の構成において、二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０に代えて二次高誘電体ディスク４２０を含む。一次高誘電体ディスク４１０および二次高誘電体ディスク４２０の各々は、高誘電率材から成り、たとえばＴｉＯ2やＢａＴｉ4Ｏ9、ＬｉＴａＯ3等から成る。そして、一次高誘電体ディスク４１０および二次高誘電体ディスク４２０を電場（近接場）を介して共鳴させることにより給電装置２００Ｂから電動車両１００Ｃへ送電することができる。【０１０９】
なお、上記の各実施の形態においては、電動車両として、動力分割装置１７７によりエンジン１７６の動力を分割して駆動輪１７８とモータジェネレータ１７２とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータ１７２を駆動するためにのみエンジン１７６を用い、モータジェネレータ１７４でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジン１７６が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。【０１１０】
また、この発明は、エンジン１７６を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置１５０に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。また、この発明は、昇圧コンバータ１６２を備えない電動車両にも適用可能である。【０１１１】
なお、上記において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、この発明における「電圧変換器」の一実施例に対応し、車両ＥＣＵ１８０，１８０Ａ，１８０Ｂは、この発明における「電圧制御装置」の一実施例に対応する。また、反射電力検知装置２７０は、この発明における「検知装置」の一実施例を形成し、ＰＣＵ１６０およびモータ１７０（昇圧コンバータ１６２、インバータ１６４，１６６およびモータジェネレータ１７４）は、この発明における「電気駆動装置」の一実施例を形成する。【０１１２】
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。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月11日(2011.8.11)
【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】
電源から電力を受けて電磁場を発生する送電用共鳴器から前記電磁場を介して共鳴することにより電力を受電する受電用共鳴器と、
前記受電用共鳴器によって受電された電力を整流する整流器と、
前記整流器によって整流された電力を電圧変換して負荷へ供給する電圧変換器と、
前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御するための電圧制御装置とを備え、
前記電圧制御装置は、受電電力の大きさに基づいて前記目標電圧を設定する、給電システム。
【請求項２】
前記電圧制御装置は、受電電力の目標値に目標インピーダンスを乗算した値の平方根から成る値に前記目標電圧を設定する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記目標インピーダンスは、前記電源のインピーダンスに設定される、請求項２に記載の給電システム。
【請求項４】
電源から電力を受けて電磁場を発生する送電用共鳴器から前記電磁場を介して共鳴することにより電力を受電する受電用共鳴器と、
前記受電用共鳴器によって受電された電力を整流する整流器と、
前記整流器によって整流された電力を電圧変換して負荷へ供給する電圧変換器と、
前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御するための電圧制御装置と、
前記電源から前記送電用共鳴器へ供給される電力の反射電力を検知する検知装置とを備え、
前記電圧制御装置は、前記反射電力が減少するように前記目標電圧を変更する、給電システム。
【請求項５】
前記電圧制御装置は、前記反射電力が規定値以上のとき、前記規定値以下の反射電力目標値と前記検知装置によって検知された反射電力との差に基づいて前記目標電圧の変更量を算出する、請求項４に記載の給電システム。
【請求項６】
前記検知装置は、前記電源から前記送電用共鳴器へ供給される電力の電圧、電流、および前記電圧と前記電流との位相差に基づいて前記反射電力を算出する、請求項４に記載の給電システム。
【請求項７】
前記電圧変換器は、その入力電圧を調整可能に構成され、
前記電圧制御装置は、前記電圧変換器を制御することによって、前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を前記目標電圧に制御する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項８】
前記電圧変換器は、その入力電力を調整可能に構成され、
前記電圧制御装置は、前記電源を制御することによって、前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を前記目標電圧に制御する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項９】
前記送電用共鳴器は、
前記電源から電力を受ける一次コイルと、
前記一次コイルから電磁誘導により給電され、前記電磁場を発生する一次自己共振コイルとを含み、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記一次自己共振コイルと共鳴することにより前記一次自己共振コイルから受電する二次自己共振コイルと、
前記二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出し、前記整流器へ出力する二次コイルとを含む、請求項１に記載の給電システム。
【請求項１０】
前記送電用共鳴器および前記受電用共鳴器の各々は、高誘電体ディスクを含む、請求項１に記載の給電システム。
【請求項１１】
前記負荷は、再充電可能な蓄電装置を含む、請求項１に記載の給電システム。
【請求項１２】
前記負荷は、車両に搭載されて車両駆動力を発生する電気駆動装置を含み、
前記電気駆動装置は、前記電圧変換器から出力される電力を受けて前記車両駆動力を発生する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項１３】
車両外部に設けられる給電装置に含まれる送電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより前記送電用共鳴器から受電する受電用共鳴器と、
前記受電用共鳴器によって受電された電力を整流する整流器と、
前記整流器によって整流された電力を電圧変換する電圧変換器と、
前記電圧変換器から出力される電力を用いて車両駆動力を発生する電気駆動装置と、
前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御する電圧制御装置とを備え、
前記電圧制御装置は、受電電力の大きさに基づいて前記目標電圧を設定する、電動車両。
【請求項１４】
前記電圧制御装置は、受電電力の目標値に目標インピーダンスを乗算した値の平方根から成る値に前記目標電圧を設定する、請求項１３に記載の電動車両。
【請求項１５】
前記目標インピーダンスは、前記給電装置のインピーダンスに設定される、請求項１４に記載の電動車両。
【請求項１６】
車両外部に設けられる給電装置に含まれる送電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより前記送電用共鳴器から受電する受電用共鳴器と、
前記受電用共鳴器によって受電された電力を整流する整流器と、
前記整流器によって整流された電力を電圧変換する電圧変換器と、
前記電圧変換器から出力される電力を用いて車両駆動力を発生する電気駆動装置と、
前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を所定の目標電圧に制御する電圧制御装置と、
前記給電装置と通信するための通信装置とを備え、
前記給電装置において電源から前記送電用共鳴器へ供給される電力の反射電力が検知され、
前記電圧制御装置は、前記給電装置において検知された前記反射電力を前記通信装置によって受信し、前記反射電力が減少するように前記目標電圧を変更する、電動車両。
【請求項１７】
前記電圧制御装置は、前記反射電力が規定値以上のとき、前記規定値以下の反射電力目標値と前記通信装置によって受信された前記反射電力との差に基づいて前記目標電圧の変更量を算出する、請求項１６に記載の電動車両。
【請求項１８】
前記反射電力は、前記電源から前記送電用共鳴器へ供給される電力の電圧、電流、および前記電圧と前記電流との位相差に基づいて算出される、請求項１６に記載の電動車両。
【請求項１９】
前記電圧変換器は、その入力電圧を調整可能に構成され、
前記電圧制御装置は、前記電圧変換器を制御することによって、前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を前記目標電圧に制御する、請求項１３に記載の電動車両。
【請求項２０】
前記給電装置と通信するための通信装置をさらに備え、
前記電圧変換器は、その入力電力を調整可能に構成され、
前記電圧制御装置は、前記通信装置を介して電源を制御することによって、前記整流器と前記電圧変換器との間の電圧を前記目標電圧に制御する、請求項１３に記載の電動車両。
【請求項２１】
前記送電用共鳴器は、
電源から電力を受ける一次コイルと、
前記一次コイルから電磁誘導により給電され、前記電磁場を発生する一次自己共振コイルとを含み、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記一次自己共振コイルと共鳴することにより前記一次自己共振コイルから受電する二次自己共振コイルと、
前記二次自己共振コイルによって受電された電力を電磁誘導により取出し、前記整流器へ出力する二次コイルとを含む、請求項１３に記載の電動車両。
【請求項２２】
前記送電用共鳴器および前記受電用共鳴器の各々は、高誘電体ディスクを含む、請求項１３に記載の電動車両。
【請求項２３】
前記電圧変換器から出力される電力を蓄える蓄電装置をさらに備える、請求項１３に記載の電動車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2010035321.tif 000020
【国際調査報告】
2010035321.tif 000021
2010035321.tif 000022
2010035321.tif 000023
2010035321.tif 000024