(57)【要約】  共鳴法による非接触給電システムにおいて、受電装置（１１０）は複数の二次自己共振コイル（１１２，１１３）を備える。そして、非接触給電システムは、これらの二次自己共振コイル（１１２，１１３）を切替えて、受電装置（１１０）と送電ユニットとの間の距離検出を行なうとともに、検出した距離Ｌに応じて伝送効率の高い受電用の二次自己共振コイルを選択して給電を行なう。これにより、受電装置（１１０）と送電ユニットとの間の距離Ｌを遠方から近距離まで精度よく検出でき、かつ共鳴法による非接触での電力伝送において伝送効率を向上させることができる。
2011001524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁共鳴によって、電力の送電および受電の少なくともいずれか一方を行うためのコイルユニット（２２０，５００）であって、
電磁共鳴を行なうための、互いにコイル径が異なる複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）と、
前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）のうちのいずれか１つを選択するように構成された切替装置（１２０，１２０＃，２３０）とを備える、コイルユニット（２２０，５００）。
【請求項２】
電磁誘導により、前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）との間で、送電および受電の少なくともいずれか一方が可能に構成された電磁誘導コイル（１１４，２２２，３２０，３５０）をさらに備え、
前記電磁誘導コイル（１１４，２２２，３２０，３５０）は、前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）に共通して設けられる、請求の範囲第１項に記載のコイルユニット（２２０，５００）。
【請求項３】
共鳴周波数を調整するためのコンデンサ（１１６，２８０）をさらに備え、
前記コンデンサ（１１６，２８０）は、前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）に共通して設けられ、
前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）は、前記コンデンサ（１１６，２８０）と接続された状態では、互いに同じ前記共鳴周波数を有する、請求の範囲第２項に記載のコイルユニット（２２０，５００）。
【請求項４】
共鳴周波数を調整するためのコンデンサ（１１６，２８０）をさらに備え、
前記コンデンサ（１１６，２８０）は、前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）に共通して設けられる、請求の範囲第１項に記載のコイルユニット（２２０，５００）。
【請求項５】
前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）がそれぞれ装着される、複数のボビン（４１０，４２０，４３０，４４０，４５０）をさらに備え、
前記複数のボビン（４１０，４２０，４３０，４４０，４５０）は、同心円状に配置され、
前記コンデンサ（１１６，２８０）は、前記複数のボビン（４１０，４２０，４３０，４４０，４５０）のうちの径が最小のボビンの内部に収納される、請求の範囲第４項に記載のコイルユニット（２２０，５００）。
【請求項６】
前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）を内部に収納するためのコイルケース（５００，５１０）をさらに備える、請求の範囲第１項に記載のコイルユニット（２２０，５００）。
【請求項７】
前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，２２４，２２５，３３０，３４０）は、互いに同じ共鳴周波数を有する、請求の範囲第１項に記載のコイルユニット（２２０，５００）。
【請求項８】
請求の範囲第１〜７項のいずれか１項に記載のコイルユニット（５００）を備え、送電装置（２２０）との電磁共鳴によって電力の受電を行う、非接触受電装置（１１０）。
【請求項９】
前記切替装置（１２０，１２０＃）を制御するための制御装置（１８５）をさらに備え、
前記制御装置（１８５）は、
前記送電装置（２２０）と前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，３４０）のいずれかとの間の距離を検出するように構成された距離検出部（６００）と、
前記距離検出部（６００）により検出された距離に基づいて、前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，３４０）のうちから電力の伝送に使用する自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，３４０）を判定するように構成された判定部（６２０）と、
前記判定部（６２０）による判定結果に基づいて、前記切替装置（１２０，１２０＃）を制御するように構成された切替制御部（６３０）とを含む、請求の範囲第８項に記載の非接触受電装置（１１０）。
【請求項１０】
電磁共鳴によって電源からの電力を前記送電装置（２００）から受電装置（１１０）へ伝送する非接触給電システムであって、
前記送電装置（２００）と、
前記受電装置（１１０）とを備え、
前記受電装置（１１０）は、請求の範囲第８項に記載の非接触受電装置を含む、非接触給電システム。
【請求項１１】
車両（１００）であって、
前記車両（１００）外部の電源からの電力を、電磁共鳴により前記送電装置（２００）から受電するように構成された受電装置（１１０）と、
前記受電装置（１１０）によって受電された電力を受けて車両推進のための駆動力を発生するように構成された電気駆動装置（１６４，１６６，１７２，１７４）とを備え、
前記受電装置（１１０）は、請求の範囲第８項に記載の非接触受電装置を含む、車両（１００）。
【請求項１２】
前記非接触受電装置は、
前記切替装置（１２０，１２０＃）を制御するための制御装置（１８５）をさらに含み、
前記制御装置（１８５）は、
前記送電装置（２２０）と前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，３４０）のいずれかとの間の距離を検出するように構成された距離検出部（６００）と、
前記距離検出部（６００）により検出された距離に基づいて、前記複数の自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，３４０）のうちから電力の伝送に使用する自己共振コイル（１１２，１１３，１１５，３４０）を判定するように構成された判定部（６２０）と、
前記判定部（６２０）による判定結果に基づいて、前記切替装置（１２０，１２０＃）を制御するように構成された切替制御部（６３０）とを含む、請求の範囲第１１項に記載の車両。
【請求項１３】
請求の範囲第１〜７項のいずれか１項に記載のコイルユニット（２２０）を備え、受電装置（１１０）との電磁共鳴によって電力の送電を行う、非接触送電装置（２００）。
【請求項１４】
前記切替装置（２３０）を制御するための制御装置（２７０）をさらに備え、
前記制御装置（２７０）は、
前記受電装置（１１０）と前記複数の自己共振コイル（２２４，２２５，３３０）のいずれかとの間の距離を検出するように構成された距離検出部（６５０）と、
前記距離検出部（６５０）により検出された距離に基づいて、前記複数の自己共振コイル（２２４，２２５，３３０）のうちから電力の伝送に使用する自己共振コイル（２２４，２２５，３３０）を判定するように構成された判定部（６７０）と、
前記判定部（６７０）による判定結果に基づいて、前記切替装置（２３０）を制御するように構成された切替制御部（６８０）とを含む、請求の範囲第１３項に記載の非接触送電装置（２００）。
【請求項１５】
電磁共鳴によって電源からの電力を送電装置（２００）から前記受電装置（１１０）へ伝送する非接触給電システムであって、
前記送電装置（２００）と、
前記受電装置（１１０）とを備え、
前記送電装置（２００）は、請求の範囲第１３項に記載の非接触送電装置を含む、非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルユニット、非接触受電装置、非接触送電装置、非接触給電システムおよび車両に関し、より特定的には、複数の自己共振コイルを備える非接触給電システムに関する。
【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、ハイブリッド車には、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が含まれる。【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（特許文献１）。
【特許文献１】国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
共鳴法による非接触での送電においては、上記のように比較的長距離の送電が可能であるが、送電時の電力の伝送効率を向上させることが重要である。【０００７】
共鳴法では、送電側の共鳴器（自己共振コイル）と受電側の共鳴器（自己共振コイル）との位置ずれ（距離）が伝送効率に影響する。【０００８】
特に、電動車両の充電のために共鳴法による非接触給電を行なう場合、運転者の駐車動作により送電側（地上側）の共鳴器と受電側（車両側）の共鳴器との位置合わせが行なわれる。そのため、運転者によっては両共鳴器の位置を厳密にあわせることが比較的難しい場合があり、ある程度の位置ずれを許容することも必要とされる。【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、共鳴法による電力の伝送において、伝送効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるコイルユニットは、電磁共鳴によって、電力の送電および受電の少なくともいずれか一方を行なうためのコイルユニットであって、電磁共鳴を行なうための、互いにコイル径が異なる複数の自己共振コイルと、複数の自己共振コイルのうちのいずれか１つを選択するように構成された切替装置とを備える。【００１１】
好ましくは、コイルユニットは、電磁誘導により、複数の自己共振コイルとの間で、送電および受電の少なくともいずれか一方が可能に構成された電磁誘導コイルをさらに備える。そして、電磁誘導コイルは、複数の自己共振コイルに共通して設けられる。【００１２】
また好ましくは、コイルユニットは、共鳴周波数を調整するためのコンデンサをさらに備える。コンデンサは、複数の自己共振コイルに共通して設けられる。そして、複数の自己共振コイルは、コンデンサと接続された状態では、互いに同じ共鳴周波数を有する。【００１３】
好ましくは、コイルユニットは、共鳴周波数を調整するためのコンデンサをさらに備える。そして、コンデンサは、複数の自己共振コイルに共通して設けられる。【００１４】
また好ましくは、コイルユニットは、複数の自己共振コイルがそれぞれ装着される、複数のボビンをさらに備える。複数のボビンは、同心円状に配置される。そして、コンデンサは、複数のボビンのうちの径が最小のボビンの内部に収納される。【００１５】
あるいは好ましくは、コイルユニットは、複数の自己共振コイルのを内部に収納するためのコイルケースをさらに備える。【００１６】
あるいは好ましくは、複数の自己共振コイルは、互いに同じ共鳴周波数を有する。
本発明による非接触受電装置は、上記のコイルユニットを備え、送電装置との電磁共鳴によって電力の受電を行なう。【００１７】
好ましくは、非接触受電装置は、切替装置を制御するための制御装置をさらに備える。
そして、制御装置は、送電装置と複数の自己共振コイルのいずれかとの間の距離を検出するように構成された距離検出部と、距離検出部により検出された距離に基づいて、複数の自己共振コイルのうちから電力の伝送に使用する自己共振コイルを判定するように構成された判定部と、判定部による判定結果に基づいて、切替装置を制御するように構成された切替制御部とを含む。【００１８】
本発明による非接触給電システムは、電磁共鳴によって電源からの電力を送電装置から受電装置へ伝送する非接触給電システムであって、送電装置と、受電装置とを備える。そして、受電装置は、上記の非接触受電装置を含む。【００１９】
本発明による車両は、車両外部の電源からの電力を、電磁共鳴により送電装置から受電するように構成された受電装置と、受電装置によって受電された電力を受けて車両推進のための駆動力を発生するように構成された電気駆動装置とを備える。そして、受電装置は、上記の非接触受電装置を含む。【００２０】
好ましくは、非接触受電装置は、切替装置を制御するための制御装置をさらに含む。そして、制御装置は、送電装置と複数の自己共振コイルのいずれかとの間の距離を検出するように構成された距離検出部と、距離検出部により検出された距離に基づいて、複数の自己共振コイルのうちから電力の伝送に使用する自己共振コイルを判定するように構成された判定部と、判定部による判定結果に基づいて、切替装置を制御するように構成された切替制御部とを含む。【００２１】
本発明による非接触送電装置は、上記のコイルユニットを備え、受電装置との電磁共鳴によって電力の送電を行なう。【００２２】
好ましくは、非接触送電装置は、切替装置を制御するための制御装置をさらに備える。そして、制御装置は、受電装置と複数の自己共振コイルのいずれかとの間の距離を検出するように構成された距離検出部と、距離検出部により検出された距離に基づいて、複数の自己共振コイルのうちから電力の伝送に使用する自己共振コイルを判定するように構成された判定部と、判定部による判定結果に基づいて、切替装置を制御するように構成された切替制御部とを含む。【００２３】
本発明による非接触給電システムは、電磁共鳴によって電源からの電力を送電装置から受電装置へ伝送する非接触給電システムであって、送電装置と、受電装置とを備える。そして、送電装置は、上記の非接触送電装置を含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、共鳴法による電力の伝送において、伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１による車両用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に示した電動車両１００の詳細構成図である。
【図５】図１に示した送電装置２００の詳細構成図である。
【図６】受電装置および送電ユニット間の距離と一次電圧との関係を示した図である。
【図７】受電装置および送電ユニット間の距離と二次電圧との関係を示した図である。
【図８】受電装置および送電ユニット間の距離と一次電流との関係を示した図である。
【図９】実施の形態１における受電ユニット５００の外形図である。
【図１０】受電ユニット５００内の接続の詳細を説明する図である。
【図１１】実施の形態１における、二次自己共振コイルの切替制御についての機能ブロック図である。
【図１２】実施の形態１における、受電装置および送電ユニット間の距離と二次電圧との関係を表わすマップの例である。
【図１３】実施の形態１における、受電装置および送電ユニット間の距離と伝送効率との関係を表わすマップの例である。
【図１４】実施の形態１における、コイル切替制御処理の詳細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１における、コイル切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１６】変形例における、受電ユニット５００内の接続の詳細を示す図である。
【図１７】変形例における、受電装置および送電ユニット間の距離と二次電圧との関係を表わすマップの例である。
【図１８】変形例における、受電装置および送電ユニット間の距離と伝送効率との関係を表わすマップの例である。
【図１９】変形例における、コイル切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２０】変形例における、コイル切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２１】実施の形態２における、送電装置２００の詳細構成図である。
【図２２】実施の形態２における、送電ユニット２２０内の詳細を説明する図である。
【図２３】実施の形態２における、二次自己共振コイルの切替制御についての機能ブロック図である。
【図２４】実施の形態２における、受電装置および送電ユニット間の距離と二次電圧との関係を表わすマップの例である。
【図２５】実施の形態２における、受電装置および送電ユニット間の距離と伝送効率との関係を表わすマップの例である。
【図２６】実施の形態２における、コイル切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２７】実施の形態２における、コイル切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１０  車両用給電システム、１００  電動車両、１１０  受電装置、１１２，１１３，１１５，３４０  二次自己共振コイル、１１４，３５０  二次コイル、１１６，２８０  コンデンサ、１２０，１２０＃，２３０  切替装置、１３０，２４０  通信部、１４０  整流器、１４２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５０  蓄電装置、１６２  昇圧コンバータ
、１６４，１６６  インバータ、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  制御装置、１８５  受電ＥＣＵ、１９０，２７２  電圧センサ、２００  送電装置、２１０  電源装置、２２０  送電ユニット、２２２，３２０  一次コイル、２２４，２２５，３３０  一次自己共振コイル、２５０  交流電源、２６０  高周波電力ドライバ、２７０  送電ＥＣＵ、２７４  電流センサ、３１０  高周波電源、３６０  負荷、４１０，４２０，４３０，４４０，４５０  ボビン、５００  受電ユニット、５１０，５２０  コイルケース、６００，６５０  距離検出部、６１０，６６０  記憶部、６２０，６７０  判定部、６２１，６７１  距離検出用コイル判定部、６２２  受電用コイル判定部、６３０，６８０  切替制御部、６４０  給電開始指令部、６７２  送電用コイル判定部、６９０  給電制御部、ＰＬ２  正極線、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２  システムメインリレー、Ｔ１，Ｔ１＃，Ｔ１＊，Ｔ２，Ｔ２＃，Ｔ２＊，Ｔ３＃，Ｔ１０，Ｔ１０＃，Ｔ１０＊，Ｔ２０，Ｔ２０＊  接続端子。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。【００２８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による車両用給電システム１０の全体構成図である。図１を参照して、車両用給電システム１０は、電動車両１００と、送電装置２００とを備える。電動車両１００は、受電装置１１０と、通信部１３０とを含む。【００２９】
受電装置１１０は、車体底面に設けられ、送電装置２００の送電ユニット２２０（後述）から送出される電力を非接触で受電するように構成される。詳しくは、受電装置１１０は、自己共振コイル（後述）を含み、送電ユニット２２０に含まれる自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより送電ユニット２２０から非接触で受電する。通信部１３０は、電動車両１００と送電装置２００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。【００３０】
送電装置２００は、電源装置２１０と、送電ユニット２２０と、通信部２４０とを含む。電源装置２１０は、たとえば系統電源から供給される商用交流電力を高周波の電力に変換して送電ユニット２２０へ出力する。なお、電源装置２１０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜数十ＭＨｚである。【００３１】
送電ユニット２２０は、駐車場の床面に設けられ、電源装置２１０から供給される高周波電力を電動車両１００の受電装置１１０へ非接触で送出するように構成される。詳しくは、送電ユニット２２０は、自己共振コイル（後述）を含み、受電装置１１０に含まれる自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより受電装置１１０へ非接触で送電する。通信部２４０は、送電装置２００と電動車両１００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。【００３２】
この車両用給電システム１０においては、送電装置２００の送電ユニット２２０から高周波の電力が送出され、電動車両１００の受電装置１１０に含まれる自己共振コイルと送電ユニット２２０に含まれる自己共振コイルとが電磁場を介して共鳴することにより、送電装置２００から電動車両１００へ給電される。【００３３】
また、本実施の形態１においては、本格的な給電に先立ち、送電ユニット２２０から受電装置１１０へ事前に給電が行なわれ、その給電状況に基づいて送電ユニット２２０と受電装置１１０との距離が検出される。そして、後述するように、その距離情報に基づいて、受電装置１１０に含まれる複数の自己共振コイルを切替えるように制御される。【００３４】
なお、上記の距離検出時に送電ユニット２２０から送出される電力の大きさは、受電装置１１０に含まれる自己共振コイルの切替後に送電ユニット２２０から受電装置１１０へ供給される電力よりも小さく設定される。【００３５】
次に、この実施の形態１による車両用給電システム１０に用いられる非接触給電方法について説明する。この実施の形態１による車両用給電システム１０では、共鳴法を用いて送電装置２００から電動車両１００への給電が行なわれる。【００３６】
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。【００３７】
具体的には、高周波電源３１０に電磁誘導コイルである一次コイル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〜数十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電磁誘導コイルである二次コイル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。【００３８】
なお、図１との対応関係については、二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０が図１の受電装置１１０に対応し、一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０が図１の送電ユニット２２０に対応する。【００３９】
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つの成分を含む。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。【００４０】
この中でも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があるが、共鳴法では、この近接場（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、近接場を利用して、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。この近接場は遠方にエネルギー（電力）を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」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。【００４１】
図４は、図１に示した電動車両１００の詳細構成図である。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、受電装置１１０と、整流器１４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と、システムメインリレーＳＭＲ２と、電圧センサ１９０とをさらに含む。さらに、電動車両１００は、制御装置１８０と、通信部１３０とをさらに含む。また、受電装置１１０は、二次自己共振コイル１１２，１１３と、二次コイル１１４と、コンデンサ１１６と、切替装置１２０と、受電ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１８５とを含む。【００４２】
なお、本実施の形態１では、電動車両１００としてエンジン１７６を備えたハイブリッド車両としているが、この構成に限られない。電動機により駆動される車両であれば、たとえば電気自動車や燃料電池自動車にも適用可能である。その場合は、エンジン１７６が配置されない構成となる。【００４３】
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。【００４４】
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である。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の充電状態（「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称される。）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。【００４５】
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である。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。【００４６】
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。【００４７】
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。【００４８】
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１４２から供給される電力を蓄えるほか、モータジェネレータ１７２，１７４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、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２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、送電装置２００（図１）から供給される電力やモータジェネレータ１７２，１７４からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２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。【００４９】
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との間に設けられる。システムメインリレーＳＭＲ１は、制御装置１８０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。昇圧コンバータ１６２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２の電圧を蓄電装置１５０から出力される電圧以上の電圧に昇圧する。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。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、制御装置１８０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、制御装置１８０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を含んで構成される。【００５０】
二次自己共振コイル１１２，１１３は、後述するように、同一の共鳴周波数を有し、コイル径の異なるコイルである。そして、二次自己共振コイル１１２，１１３は、一方端が互いに接続され、他方端が切替装置１２０の接続端Ｔ１およびＴ２にそれぞれ接続される。【００５１】
また、コンデンサ１１６は、一方端が二次自己共振コイル１１２，１１３の接続ノードにさらに接続され、他方端が切替装置１２０の接続端Ｔ１０に接続される。【００５２】
そして、切替装置１２０は、受電ＥＣＵ１８５からの切替指令ＳＥＬ１に従って、コンデンサ１１６が接続された接続端を、二次自己共振コイル１１２，１１３のいずれか一方の接続端と接続するように切替える。このとき、切替装置１２０は、いずれの二次自己共振コイルに切替えているかを示す信号ＰＯＳ１を受電ＥＣＵ１８５に出力する。【００５３】
このように、二次自己共振コイル１１２，１１３は、切替装置１２０によってコンデンサ１１６と接続されると、コイルの両端にコンデンサ１１６が接続されたＬＣ共振コイルとなる。そして、送電装置２００の一次自己共振コイル（後述）と電磁場を介して共鳴することにより送電装置２００から受電する。【００５４】
なお、所定の共鳴周波数を得るために、二次自己共振コイル１１２，１１３のコイル自身のもつ浮遊容量によって容量成分が実現できる場合には、上記のコンデンサ１１６は配置されず、二次自己共振コイル１１２，１１３はコイル両端が非接続（オープン）の状態とされる。この場合、二次自己共振コイルの切替については、たとえば、二次自己共振コイル１１２，１１３の各コイルの中央付近にコイルを分割可能なリレー（図示せず）をそれぞれ設け、使用する二次自己共振コイルについては上記リレーの接点を閉じ、不使用の二次自己共振コイルについては上記リレーの接点を開放する。このようにすることにより、不使用となる二次自己共振コイルについてはインピーダンスが変更されて、一次自己共振コイル２２４との電磁共鳴が確実に防止される。【００５５】
この二次自己共振コイル１１２，１１３については、送電装置２００の一次自己共振コイルとの距離や、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイル１１２，１１３の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイルと二次自己共振コイル１１２，１１３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。【００５６】
二次コイル１１４は、二次自己共振コイル１１２，１１３と同軸上に設けられ、電磁誘導により二次自己共振コイル１１２，１１３と磁気的に結合可能である。この二次コイル１１４は、二次自己共振コイル１１２，１１３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１４０へ出力する。【００５７】
整流器１４０は、二次コイル１１４によって取出された交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＤに基づいて、整流器１４０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。システムメインリレーＳＭＲ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と蓄電装置１５０との間に設けられる。システムメインリレーＳＭＲ２は、制御装置１８０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１４２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１４２との間の電路を遮断する。電圧センサ１９０は、整流器１４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電圧ＶＨを検出し、その検出値を制御装置１８０および受電ＥＣＵ１８５へ出力する。【００５８】
制御装置１８０は、アクセル開度や車両速度、その他種々の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。そして、車両の走行時、制御装置１８０は、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。【００５９】
また、制御装置１８０は、送電装置２００から送出される電力の情報（電圧および電流）を送電装置２００から通信部１３０を介して受ける。そして、電圧センサ１９０によって検出される電圧ＶＨの検出値を電圧センサ１９０から受ける。そして、制御装置１８０は、これらのデータに基づいて、送電装置２００の送電ユニット２２０（図１）へ車両を誘導するように車両の駐車制御などを実行する。【００６０】
受電ＥＣＵ１８５は、送電装置２００から送出される電力の情報（電圧および電流など）を送電装置２００から通信部１３０を介して受け、電圧センサ１９０によって検出される電圧ＶＨの検出値を電圧センサ１９０から受ける。そして、受電ＥＣＵ１８５は、これらの情報に基づいて、受電装置１１０と送電ユニット２２０（図１）との距離を検出する。そして、検出した受電装置１１０と送電ユニット２２０（図１）との距離に基づいて、二次自己共振コイル１１２，１１３のいずれか一方を選択するように、切替装置１２０を制御する。このコイル切替制御については、図１１を使用して後に説明する。【００６１】
送電ユニット２２０上への駐車が完了し、受電に使用する二次自己共振コイルが選択されると、制御装置１８０は、通信部１３０を介して送電装置２００へ給電指令を送信するとともに、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。そして、制御装置１８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を駆動するための信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１４２へ出力する。【００６２】
なお、制御装置１８０および受電ＥＣＵ１８５は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサの入力や各機器への制御指令の出力を行ない、電動車両１００および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、一部を専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。【００６３】
また、図４においては、制御装置１８０と受電ＥＣＵ１８５とを別個の制御装置とする構成としているが、このような構成に限定されず、制御装置１８０と受電ＥＣＵ１８５とを１つの制御装置として構成してもよい。また、制御装置１８０のうちの一部の機能を、さらに別個の制御装置に分割することとしてもよい。【００６４】
図５は、図１に示した送電装置２００の詳細構成図である。図５を参照して、送電装置２００は、交流電源２５０と、高周波電力ドライバ２６０と、一次コイル２２２と、一次自己共振コイル２２４と、電圧センサ２７２と、電流センサ２７４と、通信部２４０と、送電ＥＣＵ２７０と、コンデンサ２８０とを含む。【００６５】
交流電源２５０は、車両外部の電源であり、たとえば商用電源である。高周波電力ドライバ２６０は、交流電源２５０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２２２へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２６０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜数十ＭＨｚである。【００６６】
一次コイル２２２は、一次自己共振コイル２２４と同軸上に設けられ、電磁誘導により一次自己共振コイル２２４と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２２２は、高周波電力ドライバ２６０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２２４へ給電する。【００６７】
一次自己共振コイル２２４は、両端にコンデンサ２８０が接続され、ＬＣ共振コイルを構成する。そして、電動車両１００の二次自己共振コイル１１２，１１３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、所定の共鳴周波数を得るために、一次自己共振コイル２２４自身のもつ浮遊容量により容量成分が実現できる場合には、コンデンサ２８０は配置されず、一次自己共振コイル２２４はコイル両端が非接続（オープン）の状態とされる。【００６８】
この一次自己共振コイル２２４も、電動車両１００の二次自己共振コイル１１２，１１３との距離や、一次自己共振コイル２２４および二次自己共振コイル１１２，１１３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。【００６９】
なお、一次自己共振コイル２２４および一次コイル２２２は、図１に示した送電ユニット２２０を形成する。電圧センサ２７２は、高周波電力ドライバ２６０から出力される電圧ＶＳを検出し、その検出値を送電ＥＣＵ２７０へ出力する。電流センサ２７４は、高周波電力ドライバ２６０から出力される電流ＩＳを検出し、その検出値を送電ＥＣＵ２７０へ出力する。【００７０】
送電ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して起動指令を受けると、送電装置２００を起動する。そして、送電ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して給電開始指令を受けると、送電装置２００から電動車両１００へ供給される電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する。【００７１】
また、送電ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して、受電装置１１０（図１）と送電ユニット２２０との距離検出のためのテスト信号出力指令を受けているとき、電圧センサ２７２からの電圧ＶＳおよび電流センサ２７４からの電流ＩＳの各検出値を含む送電装置２００の電力情報を通信部２４０を介して電動車両１００へ送信する。そして、送電ＥＣＵ２７０は、テスト信号出力指令の受信中は、給電開始指令に基づく給電実行時の電力よりも小さい所定の電力を出力するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する。【００７２】
次に、図６および図７を使用して、受電装置１１０と送電ユニット２２０との距離検出の概要について説明する。【００７３】
図６は、受電装置１１０および送電ユニット２２０間の距離と一次電圧（送電装置２００からの出力電圧）との関係を示した図である。【００７４】
また、図７は、受電装置１１０および送電ユニット２２０間の距離と二次電圧（電動車両１００の受電電圧）との関係を示した図である。【００７５】
電動車両１００で受電される二次側電圧は、図６に示すような一定の一次側電圧に対して、図７に示すように、送電装置２００の送電ユニット２２０と電動車両１００の受電装置１１０との間の距離Ｌに応じて変化する。そこで、送電ユニット２２０側の一次自己共振コイル２２４に対応した、図６および図７に示されるような一次側電圧および二次側電圧の関係を、予め実験などによって測定したマップ等を記憶しておき、二次側電圧を示す電圧ＶＨの検出値に基づいて、このマップを参照することによって送電ユニット２２０と受電装置１１０との間の距離を検知することができる。なお、一次自己共振コイル２２４についての情報は、上述の送電ＥＣＵ２７０から通信部２４０を介して電動車両１００に送信される電力情報に含まれる。【００７６】
ここで、電動車両１００で受電される二次側電圧は、二次自己共振コイルのコイル径が増加するにしたがって、たとえば図７のＣ１０，Ｃ２０，Ｃ３０のように変化する。なお、この例では、Ｃ１０の場合の二次自己共振コイルのコイル径が最も小さく、Ｃ３０の場合のコイル径が最も大きい。【００７７】
すなわち、二次自己共振コイルのコイル径が大きくなるほど検出可能距離は大きくなるが、近距離での精度が低下する。一方、コイル径が小さくなるほど検出可能距離は小さくなるが、近距離においての精度は向上する。【００７８】
したがって、受電装置１１０と送電ユニット２２０との距離検出において、コイル径の異なる複数の二次自己共振コイルを切替えて使用することにより、遠方から近距離まで精度のよい距離検出を行なうことができる。【００７９】
なお、図８に示すように、送電ユニット２２０と受電装置１１０との間の距離Ｌに応じて一次側電流（送電装置２００からの出力電流）が変化するので、この関係を用いて、送電装置２００からの出力電流の検出値に基づいて送電ユニット２２０と受電装置１１０との間の距離を検知してもよい。【００８０】
また、上記で説明した距離検出においては、異なるコイル径を有する複数の二次自己共振コイルを切替える構成について説明したが、コイル径以外の要因（たとえば、コイル形状や一次自己共振コイルとの鉛直方向のギャップなどが含まれる）が異なる複数の二次自己共振コイルを切替える構成としてもよい。【００８１】
図９には、本実施の形態１における、受電装置１１０に含まれる二次自己共振コイル１１２，１１３および二次コイル１１４の配置概要を説明するための受電ユニット５００の外形図が示される。【００８２】
図９を参照して、受電ユニット５００は、二次自己共振コイル１１２，１１３と、二次コイル１１４と、コンデンサ１１６と、ボビン４１０，４２０と、コイルケース５１０とを含む。【００８３】
ボビン４１０，４２０は、互いに径の異なる円筒状の絶縁体である。ボビン４１０の径は、ボビン４２０の径より小さく、コイルケース５１０内に同心円状に配置される。【００８４】
二次自己共振コイル１１２，１１３は、互いに同じ共鳴周波数を有するコイルである。そして、二次自己共振コイル１１２，１１３は、ボビン４１０，４２０にそれぞれ巻回されて装着される。なお、各々の二次自己共振コイルの共鳴周波数を同じにすることで、送電ユニット２２０側の一次自己共鳴コイル２２４を変更することなく、いずれの二次自己共振コイルを使用しても、電磁共鳴を行なうことができる。なお、各々の二次自己共振コイルの共鳴周波数は、送電ユニットとの電磁共鳴が可能であれば、完全同一でなくとも、多少ずれてもよい。【００８５】
コンデンサ１１６は、径が最小のボビン４１０の内部に設けられる。コンデンサ１１６は、受電ユニット５００に１つ設けられ、二次自己共振コイル１１２，１１３に共通して設けられる。そして、切替装置１２０（図４）により切替えられて、二次自己共振コイル１１２または二次自己共振コイル１１３の両端と接続されることにより、ＬＣ共振回路が構成される。【００８６】
二次コイル１１４は、径が最小のボビン４１０と同軸上に設けられる。二次コイル１１４は、二次自己共振コイル１１２，１１３に共通して設けられる。そして、二次コイルの両端は、コイルケース５１０の外部に引き出され、整流器１４０（図４）に接続される。【００８７】
コイルケース５１０は、たとえば箱状に形成され、二次自己共振コイル１１２，１１３と、二次コイル１１４と、コンデンサ１１６と、ボビン４１０，４２０とを収納する。そして、電磁場の漏洩を防止するために、送電ユニット２２０と対向する面を除く各面に、電磁気遮蔽材（図示せず）が設けられる。電磁気遮蔽材は、低インピーダンスの物質であり、たとえば銅箔などが用いられる。なお、コイルケース５１０の形状は、二次自己共振コイル１１２，１１３、二次コイル１１４、コンデンサ１１６およびボビン４１０，４２０が収納可能であれば、図９に示す直方体のような形状に限られない。コイルケース５１０の形状の他の例としては、円筒形状や断面が多角形である筒状の形状などが含まれる。【００８８】
上記のように、２つの二次自己共振コイル１１２，１１３を同心円状に配置し、コンデンサ１１６，二次コイル１１４，コイルケース５１０を共通とする構成とすることで、複数の二次自己共振コイルを備える場合であっても、受電ユニット５００の体格の小型化およびコストの低減を実現することができる。【００８９】
次に図１０により、受電ユニット５００内の接続の詳細を説明する。図１０は、図９に示される受電ユニット５００の、中心軸ＣＬ１０に垂直な断面の図である。【００９０】
図１０を参照して、二次自己共振コイル１１２，１１３の一方端は、いずれもコンデンサ１１６の一方端Ｔ２０に接続される。また、二次自己共振コイル１１２，１１３の他方端は、切替装置１２０の接続端子Ｔ１およびＴ２にそれぞれ接続される。【００９１】
コンデンサ１１６の他方端は切替装置１２０の接続端子Ｔ１０に接続される。そして、切替装置１２０により、接続端子Ｔ１０が接続端子Ｔ１もしくはＴ２と接続されるように切替えられる。【００９２】
共鳴法では、送電側の一次自己共振コイルと受電側の二次自己共振コイルとの位置ずれ（距離）が伝送効率に影響する。具体的には、一次自己共振コイルと二次自己共振コイルとの距離ができるだけ近い方が伝送効率は良くなる。【００９３】
しかしながら、電動車両の充電のために共鳴法による非接触給電を行なう場合、運転者の駐車動作により送電側（地上側）の共鳴器と受電側（車両側）の自己共振コイルとの位置合わせが行なわれる。そのため、運転者によっては両共鳴器の位置を厳密にあわせることが比較的難しい場合があり、ある程度の位置ずれを許容することも必要とされる。【００９４】
共鳴法において、一次自己共振コイルと二次自己共振コイルとの位置ずれが大きくても送電可能とするためには、できるだけ伝送可能範囲の広い自己共振コイル（たとえば、コイル径の大きいコイル）を使用することが必要となる。しかしながら、伝送可能範囲の広いコイルは電力転送性能が相対的に低いので、伝送効率としては低くなる。一方、電力転送性能のよい高効率コイル（たとえば、コイル径の小さいコイル）を自己共振コイルとして使用した場合は、一次自己共振コイルと二次自己共振コイルとの位置ずれが小さい場合は伝送効率は高くなるものの、伝送可能範囲が狭いため、位置ずれが大きい場合にはかえって伝送可能範囲の広いコイルよりも伝送効率が低くなってしまう場合がある。【００９５】
そこで本実施の形態１においては、一次自己共振コイルと二次自己共振コイルとの位置ずれ（距離）を精度よく検出するとともに、検出した距離に基づいて効率よく電力の伝送を行なうように二次自己共振コイルを切替える切替制御を行なう。【００９６】
図１１には、本実施の形態１において、受電ＥＣＵ１８５によって行なわれる二次自己共振コイルの切替制御についての機能ブロック図が示される。図１１に記載された各機能ブロックは、受電ＥＣＵ１８５によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。【００９７】
図１１を参照して、受電ＥＣＵ１８５は、距離検出部６００と、記憶部６１０と、判定部６２０と、切替制御部６３０と、給電開始指令部６４０とを含む。また、判定部６２０は、距離検出用コイル判定部６２１と、受電用コイル判定部６２２とを含む。【００９８】
距離検出部６００は、電圧センサ１９０からの受電電圧（二次側電圧）ＶＨと、制御装置１８０からの電動車両１００の駐車が完了したことを示す信号ＰＲＫと、切替装置１２０からの現在の切替位置を表わす信号ＰＯＳ１とを入力として受ける。また、距離検出部６００は、通信部１３０を介して、送電装置２００から送電される距離検出用のテスト信号の一次側電圧ＶＳを入力として受ける。【００９９】
そして、距離検出部６００は、電動車両１００の駐車が完了したことを信号ＰＲＫにより検出すると、通信部１３０を介して送電装置２００へ、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１をオンとして出力する。送電装置２００は上述のように、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１がオンされている間は、給電開始指令に基づく給電実行時の電力よりも小さい所定の電力を出力する。さらに、距離検出部６００は、判定部６２０に、距離検出用のテスト信号を出力するようにテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１をオンとして出力する。【０１００】
また、距離検出部６００は、送電装置２００から出力されるテスト信号の一次側電圧ＶＳと、電圧センサ１９０で検出される二次側電圧ＶＨと、切替装置１２０の切替位置ＰＯＳ１とに基づいて、送電ユニット２２０と受電装置１１０との間の距離Ｌを検出する。そして、検出した距離Ｌを判定部６２０に出力する。そして、最終的に検出距離Ｌが確定されると、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１がオフされる。【０１０１】
距離検出の手法については、具体的には、距離検出部６００は、図１２に示されるような記憶部６１０に予め記憶されたマップに従って距離Ｌを検出する。【０１０２】
図１２は、ある一次側電圧における上記の距離検出に用いる記憶部６１０に記憶されたマップの一例である。図１２においては、曲線Ｗ１がコイル径の小さい二次自己共振コイル１１２（以下、「第１コイル」とも称する。）により検出される二次側電圧を示し、曲線Ｗ２がコイル径の大きい二次自己共振コイル１１３（以下、「第２コイル」とも称する。）により検出される二次側電圧を示している。【０１０３】
図７でも説明したように、受電に使用する二次自己共振コイルのコイル径により、検出可能距離と検出距離の精度とが変化する。そのため、距離検出部６００は、まず検出可能距離の長い第２コイルを使用して距離Ｌを検出する。そして、検出した距離Ｌが、第１コイルでの距離検出が可能な距離である場合には、後述するように切替制御部６３０にて距離検出に使用する二次自己共振コイルが第１コイルに切替えられ、さらに精度のよい第１コイルを使用して再度距離Ｌの検出がされる。【０１０４】
再び図１１を参照し、判定部６２０は、距離検出部６００から検出された距離Ｌおよびテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１を入力として受ける。【０１０５】
距離検出中（すなわち、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１がオン）の場合は、距離検出用コイル判定部６２１により、検出された距離Ｌが所定のしきい値より小さいか否かによって、第１コイルおよび第２コイルのいずれのコイルを使用した距離検出値を採用するかが判定される。【０１０６】
具体的には、距離検出用コイル判定部６２１は、記憶部６１０に記憶された図１２に示すようなマップを参照して、第２コイルにより検出された距離ＬがＡ１以上の場合は第２コイルにより検出した距離を採用するように判定し、一方距離ＬがＡ１より小さい場合には、第１コイルにより検出した距離を採用するように判定する。そして、距離検出用コイル判定部６２１は、判定結果であるコイル判定信号ＣＩＬ１を切替制御部６３０に出力する。【０１０７】
また、検出距離Ｌが確定した場合（すなわち、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１がオフ）は、受電用コイル判定部６２２は、送電ユニット２２０と受電装置１１０との間の距離Ｌに基づいて、第１コイルおよび第２コイルのいずれのコイルを使用して受電を行なうかを判定する。【０１０８】
具体的には、受電用コイル判定部６２２は、記憶部６１０に記憶された図１３に示すような距離Ｌと電力の伝送効率ηとの関係を示すマップを参照し、検出した距離Ｌにおいて、伝送効率ηが高くなるコイルを選択する。図１３においては、曲線Ｗ１０が第１コイルの伝送効率を示し、曲線Ｗ２０が第２コイルの伝送効率を示している。図１３に示されるように、コイル径が小さいほうが伝送効率は相対的に高くなるが、給電可能距離が短くなる。一方、コイル径が大きいと伝送効率は相対的に低下するが、給電可能距離は長くなる。そして、第１コイルの伝送効率より第２コイルの伝送効率のほうが大きくなる距離（たとえば、図１３中のＡ１０）よりも、検出距離Ｌが小さい場合は第１コイルを選択するように判定され、検出距離ＬがＡ１０以上の場合には、第２コイルを選択するように判定される。そして、受電用コイル判定部６２２は、判定結果であるコイル判定信号ＣＩＬ１０を、切替制御部６３０および給電開始指令部６４０に出力する。【０１０９】
再び図１１を参照し、切替制御部６３０は、距離検出の際には、判定部６２０より入力されるコイル判定信号ＣＩＬ１に基づいて、コイルの切替指令ＳＥＬ１を切替装置１２０へ出力する。また、受電の際には、切替制御部６３０は、判定部６２０より入力されるコイル判定信号ＣＩＬ１０に基づいて、コイルの切替指令ＳＥＬ１を切替装置１２０へ出力する。【０１１０】
切替装置１２０は、切替信号ＳＥＬ１に従って、距離検出に使用するコイルおよび受電に使用するコイルを切替える。【０１１１】
また、給電開始指令部６４０は、判定部６２０から受電に使用するコイル判定信号ＣＩＬ１０を入力として受ける。そして、コイル判定信号ＣＩＬ１０が設定されると、給電開始指令部６４０は、通信部１３０を介して送電装置２００に対して給電開始信号ＣＨＧを出力する。【０１１２】
なお、上記の説明において、距離検出の場合のコイルの切替判定に使用したしきい値（図１２のＡ１）と、受電に使用するコイルの切替判定に使用したしきい値（図１３のＡ１０）については、同じ値に設定することも可能である。この場合には、判定部６２０の受電用コイル判定部６２２で行なわれる受電に使用するコイルの判定処理において、ＣＩＬ１０＝ＣＩＬ１とすることによって、最終的に距離検出を行なったコイルをそのまま受電に使用するコイルとして設定して給電を開始する。【０１１３】
図１４および図１５には、受電ＥＣＵ１８５による、コイル切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートが示される。図１４を始めとして、後に説明する図１５，図１９，図２０に示すフローチャートは、受電ＥＣＵ１８５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で実行される。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。【０１１４】
なお、図１４においては、距離検出に使用するコイルを判定するしきい値（図１２のＡ１）と、受電に使用するコイルを判定するしきい値（図１３のＡ１０）が同じ場合、すなわちＡ１＝Ａ１０の場合について説明する。【０１１５】
図４、図１１および図１４を参照して、受電ＥＣＵ１８５は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）７００にて、電動車両１００の駐車が完了したことを示す信号ＰＲＫにより、電動車両１００の駐車が完了したか否かを判断する。【０１１６】
電動車両１００の駐車が完了していない場合（Ｓ７００にてＮＯ）は、本切替制御は行なわれずに、メインルーチンに処理が戻される。【０１１７】
電動車両１００の駐車が完了している場合（Ｓ７００にてＹＥＳ）は、Ｓ７１０に処理が進められ、受電ＥＣＵ１８５は、送電装置２００（図１）へ距離検出のためのテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１をオンとして出力する。【０１１８】
次に、受電ＥＣＵ１８５は、Ｓ７２０にて検出可能距離の長い第２コイルを選択して受電装置１１０と送電ユニット２２０（図１）との距離Ｌを検出する。【０１１９】
そして、Ｓ７３０にて、受電ＥＣＵ１８５は、検出した距離Ｌに基づいて、記憶部６１０に記憶された図１２に示すマップを参照することによって、検出した距離ＬがＡ１より小さいか否かを判定する。【０１２０】
距離ＬがＡ１より小さい場合（Ｓ７３０にてＹＥＳ）は、受電ＥＣＵ１８５は、切替装置１２０によって、近距離での距離検出精度が高い第１コイルに切替えて再度距離検出を行なう（Ｓ７４０）。【０１２１】
そして、受電ＥＣＵ１８５は、Ｓ７５０にて、第１コイルにより検出された距離Ｌを受電装置１１０と送電ユニット２２０（図１）との間の距離Ｌとして確定する。そして、Ｓ７６０に処理が進められ、テスト信号出力指令がオフとされる。【０１２２】
その後、受電ＥＣＵ１８５は、現在選択中の第１コイルを使用して給電を開始するように、送電装置２００（図１）に対して給電開始指令ＣＨＧを出力する（Ｓ７７０）。【０１２３】
一方、距離ＬがＡ１以上の場合（Ｓ７３０にてＮＯ）は、ステップＳ７４０がスキップされて、Ｓ７５０に処理が進められる。そして、第２コイルにより検出された距離Ｌが受電装置１１０と送電ユニット２２０（図１）との距離Ｌとして確定される（Ｓ７５０）。そして、受電ＥＣＵ１８５は、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ１をオフとするとともに（Ｓ７６０）、選択中の第２コイルを使用して給電を開始するように、送電装置２００（図１）に対して給電開始指令ＣＨＧを出力する（Ｓ７７０）。【０１２４】
次に図１５では、距離検出に使用するコイルを判定するしきい値（図１２のＡ１）と、受電に使用するコイルを判定するしきい値（図１３のＡ１０）が異なる場合について説明する。【０１２５】
図１５に示されるフローチャートは、図１４のフローチャートにＳ７６１，Ｓ７６５，Ｓ７６６が追加されたものとなっている。なお、図１４と重複するステップの説明は繰り返さない。【０１２６】
Ｓ７５０にて距離Ｌが確定され、Ｓ７６０でテスト信号出力指令がオフにされると、受電ＥＣＵ１８５は、次にＳ７６１に処理を進め、確定した距離ＬがＡ１０より小さいか否かを判定する。【０１２７】
距離ＬがＡ１０より小さい場合（Ｓ７６１にてＹＥＳ）は、受電ＥＣＵ１８５は、受電に使用するコイルを、近距離での伝送効率ηが相対的に高い第１コイルに切替える。そして、Ｓ７７０にて、受電ＥＣＵ１８５は、給電開始指令ＣＨＧを送電装置２００（図１）に出力する。【０１２８】
一方、距離ＬがＡ１０以上の場合（Ｓ７６１にてＮＯ）は、受電ＥＣＵ１８５は、受電に使用するコイルを、遠距離での伝送効率ηが相対的に高くなる第２コイルに切替える。そして、Ｓ７７０にて、受電ＥＣＵ１８５は、給電開始指令ＣＨＧを送電装置２００（図１）に出力する。【０１２９】
以上の説明のように、本実施の形態１による車両用給電システムによれば、受電装置１１０に複数の二次自己共振コイル１１２，１１３を備え、これらの二次自己共振コイル１１２，１１３を切替えて受電装置１１０と送電ユニット２２０との距離検出を行なうとともに、検出した距離Ｌに応じて伝送効率が高くなる受電用の二次自己共振コイルを選択して給電を行なうことができる。その結果、受電装置１１０と送電ユニット２２０との距離を遠方から近距離まで精度よく検出できるとともに、共鳴法による電力の伝送において伝送効率を向上させることができる。【０１３０】
［実施の形態１の変形例］
実施の形態１においては、二次自己共振コイルが２つの場合について説明した。変形例においては、二次自己共振コイルが３つの場合について説明する。【０１３１】
図１６は、実施の形態１での図１０に対応する、受電ユニット５００内の接続の詳細を示す図である。図１６では、図１０における二次自己共振コイル１１３（第２コイル）よりさらにコイル径の大きい二次自己共振コイル１１５（以下、「第３コイル」とも称する。）と、第３コイルを装着するためのボビン４３０とをさらに備えており、第１コイル、第２コイルおよび第３コイルがすべて１つのコイルケース５１０内に収納される。また、これに伴い、２接点切替であった切替装置１２０が、３接点切替が可能な切替装置１２０＃に変更される。なお、図１０と重複する部分についての説明は繰り返さない。【０１３２】
図１６を参照して、ボビン４３０は、ボビン４１０，４２０と同心円状に設けられる。そして、二次自己共振コイル１１５は、ボビン４３０に巻回されて装着される。【０１３３】
また、二次自己共振コイル１１２，１１３，１１５の一方端は、いずれもコンデンサ１１６の一方端Ｔ２０に接続される。また、二次自己共振コイル１１２，１１３，１１５の他方端は、切替装置１２０＃の接続端子Ｔ１＃，Ｔ２＃，Ｔ３＃にそれぞれ接続される。【０１３４】
コンデンサの他方端は切替装置１２０＃の接続端子Ｔ１０＃に接続される。そして、切替装置１２０＃により、接続端子Ｔ１０＃が接続端子Ｔ１＃，Ｔ２＃，Ｔ３＃のいずれか１つと接続されるように切替えられる。【０１３５】
図１７および図１８は、実施の形態１における図１２および図１３にそれぞれ対応しており、受電装置１１０および送電ユニット２２０間の距離と二次側電圧ＶＨ，伝送効率ηとの関係をそれぞれ示したものである。図１７および図１８においては、第３コイルについての曲線Ｗ３およびＷ３０がそれぞれ追加されたものになっている。【０１３６】
図１７においては、曲線Ｗ３が第３コイルに対応するものであり、検出された距離Ｌがしきい値Ｂ１以上の場合に、第３コイルにより距離検出が行なわれる。また、距離Ｌがしきい値Ｂ１より小さく、かつＡ１以上の場合に、第２コイルにより距離検出が行なわれる。【０１３７】
図１８においては、曲線Ｗ３０が第３コイルに対応するものであり、確定された距離Ｌがしきい値Ｂ１０以上の場合には、第３コイルにより受電が行なわれる。また、距離Ｌがしきい値Ｂ１０より小さく、かつＡ１０以上の場合には、第２コイルにより受電が行なわれる。【０１３８】
図１９には、図１７および図１８において、距離検出を行なうコイルを判定するしきい値と受電を行なうコイルを判定するしきい値が同じである場合（すなわち、Ａ１＝Ａ１０，Ｂ１＝Ｂ１０）のコイル切替制御処理の詳細を示すフローチャートが示される。図１９は、実施の形態１の図１４にＳ７１１，Ｓ７１２が追加されたものとなっている。図１４と重複するステップについての説明は繰り返さない。【０１３９】
図１９を参照して、受電ＥＣＵ１８５は、Ｓ７１０にてテスト信号出力指令を出力すると、Ｓ７１１に処理を進め、まず最も遠くまで距離検出が可能な第３コイルを選択して距離検出を行なう。【０１４０】
そして、次にＳ７１２にて、第３コイルによって検出した距離Ｌがしきい値Ｂ１よりも小さいか否かが判定される。【０１４１】
第３コイルによって検出した距離Ｌがしきい値Ｂ１以上の場合（Ｓ７１２にてＮＯ）は、Ｓ７２０〜Ｓ７４０の処理がスキップされて、Ｓ７５０に処理が進められる。そして、Ｓ７５０にて、受電ＥＣＵ１８５は、第３コイルにより検出した距離Ｌを、受電装置１１０と送電ユニット２２０との距離Ｌとして確定するとともに、Ｓ７６０にてテスト信号出力指令をオフとする。【０１４２】
その後、現在選択中の第３コイルを使用して給電を開始するように、送電装置２００に給電開始指令ＣＨＧを出力する（Ｓ７７０）。【０１４３】
一方、第３コイルによって検出した距離Ｌがしきい値Ｂ１より小さい場合（Ｓ７１２にてＹＥＳ）は、次にＳ７２０に処理が進められ、第２コイルに切替えられて距離検出が行なわれる。以降は図１４での説明と同様であるので、図１４と重複するステップについての説明は繰り返さない。【０１４４】
また、図２０には、距離検出を行なうコイルを判定するしきい値と受電を行なうコイルを判定するしきい値が異なる場合（すなわち、Ａ１≠Ａ１０，Ｂ１≠Ｂ１０）のコイル切替制御処理の詳細を示すフローチャートが示される。図２０は、実施の形態１における図１５図にＳ７１１，Ｓ７１２、Ｓ７６２，Ｓ７６７が追加されたものとなっている。また、このうち、Ｓ７１１およびＳ７１２については図１９と同様である。なお、図１５および図１９と重複するステップについての説明は繰り返さない。【０１４５】
図２０を参照して、Ｓ７５０にて距離Ｌが確定され、Ｓ７６０でテスト信号出力指令がオフにされると、受電ＥＣＵ１８５は、次にＳ７６１に処理を進め、確定した距離ＬがＡ１０より小さいか否かを判定する。【０１４６】
距離ＬがＡ１０より小さい場合（Ｓ７６１にてＹＥＳ）は、受電ＥＣＵ１８５は、受電に使用するコイルを第１コイルに切替える。そして、Ｓ７７０に処理が進められる。【０１４７】
一方、距離ＬがＡ１０以上の場合（Ｓ７６１にてＮＯ）は、Ｓ７６２に処理が進められ、距離ＬがＢ１０より小さいか否かが判定される。【０１４８】
距離ＬがＢ１０より小さい場合（Ｓ７６２にてＹＥＳ）は、受電ＥＣＵ１８５は、受電に使用するコイルを第２コイルに切替える。そして、Ｓ７７０に処理が進められる。【０１４９】
一方、距離ＬがＢ１０以上の場合（Ｓ７６２にてＮＯ）は、受電ＥＣＵ１８５は、受電に使用するコイルを第３コイルに切替える。そして、Ｓ７７０に処理が進められる。【０１５０】
Ｓ７７０では、受電ＥＣＵ１８５は、給電開始指令ＣＨＧを送電装置２００に出力する。【０１５１】
以上の変形例のように、二次自己共振コイルが３つの場合であっても、本コイル切替制御の適用が可能である。【０１５２】
なお、変形例においては、コイル径のより大きな第３コイルを追加することとしたが、第１コイルのコイル径と第２コイルのコイル径との間のコイル径となるコイルを追加してもよいし、第１コイルよりもさらにコイル径の小さいコイルを追加してもよい。また、４以上の二次自己共振コイルを含むようにしてもよい。【０１５３】
すなわち、電動車両１００に搭載可能なコイルサイズ範囲内であり、かつ設備コストが許容される範囲内において、適切なコイル径の組み合わせを選択することによって、所望の検出可能距離を確保しつつ、遠方から近距離まで距離検出の精度を高めることができる。また、検出した距離に応じて、使用コイルを切替えることによって給電時の伝送効率を向上させることができる。【０１５４】
［実施の形態２］
実施の形態１およびその変形例においては、受電装置側の二次自己共振コイルを複数備える場合について説明した。本実施の形態２においては、送電装置側の一次自己共振コイルを複数備える場合について説明する。【０１５５】
図２１には、実施の形態２における送電装置２００の詳細構成図が示される。図２１では、実施の形態１における図５の送電ユニット２２０において、一次自己共振第２コイル２５、切替装置２３０が追加されたものとなっている。なお、以下の説明では、図５と重複する部分についての説明は繰り返さない。【０１５６】
図２１を参照して、一次自己共振コイル２２４，２２５は、同一の共鳴周波数を有し、コイル径の異なるコイルである。そして、一次自己共振コイル２２４，２２５は、一方端が互いに接続され、他方端が切替装置２３０の接続端Ｔ１＊およびＴ２＊にそれぞれ接続される。【０１５７】
また、コンデンサ２８０は、一方端が一次自己共振コイル２２４，２２５の接続ノードにさらに接続され、他方端が切替装置２３０の接続端Ｔ１０＊に接続される。【０１５８】
そして、切替装置２３０は、送電ＥＣＵ２７０の切替指令ＳＥＬ２に従って、コンデンサ２８０が接続された接続端を、一次自己共振コイル２２４，２２５のいずれか一方の接続端と接続するように切替える。このとき、切替装置２３０は、いずれの一次自己共振コイルに切替えているかを示す信号ＰＯＳ２を送電ＥＣＵ２７０に出力する。【０１５９】
このように、一次自己共振コイル２２４，２２５は、切替装置２３０によってコンデンサ２８０と接続されると、コイルの両端にコンデンサ２８０が接続されたＬＣ共振コイルとなる。そして、受電装置１１０の二次自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより受電装置１１０に送電を行なう。【０１６０】
次に図２２により、送電ユニット２２０内の接続の詳細を説明する。図２２には、実施の形態１の図１０同様に、送電ユニット２２０の断面図が示される。【０１６１】
なお、送電ユニット２２０内の機器の配置概要および接続については、実施の形態１における図９および図１０と同様の構成となる。すなわち、図９における二次コイル１１４が一次コイル２２２に対応し、二次自己共振コイル１１２，１１３が一次自己共振コイル２２４，２２５に対応する。また、コンデンサ１１６がコンデンサ２８０に対応し、コイルケース５１０がコイルケース５２０に対応する。さらに、ボビン４１０，４２０がボビン４４０，４５０に対応し、切替装置１２０が切替装置２３０に対応する。なお、各機器の詳細についての説明は繰り返さない。【０１６２】
そして、図２２を参照して、一次自己共振コイル２２４，２２５の一方端は、いずれもコンデンサ２８０の一方端Ｔ２０＊に接続される。また、一次自己共振コイル２２４，２２５の他方端は、切替装置２３０の接続端子Ｔ１＊およびＴ２＊にそれぞれ接続される。【０１６３】
コンデンサ２８０の他方端は切替装置２３０の接続端子Ｔ１０＊に接続される。そして、切替装置２３０により、接続端子Ｔ１０＊が接続端子Ｔ１＊もしくはＴ２＊と接続されるように切替えられる。【０１６４】
図２３には、本実施の形態２において、送電ＥＣＵ２７０によって行なわれる一次自己共振コイルの切替制御についての機能ブロック図が示される。図２３に記載された各機能ブロックは、送電ＥＣＵ２７０によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。【０１６５】
図２３を参照して、送電ＥＣＵ２７０は、距離検出部６５０と、記憶部６６０と、判定部６７０と、切替制御部６８０と、給電制御部６９０とを含む。また、判定部６７０は、距離検出用コイル判定部６７１と、受電用コイル判定部６７２とを含む。【０１６６】
距離検出部６５０は、電圧センサ２７２からの送電電圧（一次側電圧）ＶＳと、切替装置２３０からの現在の切替位置を表わす信号ＰＯＳ２とを入力として受ける。また、距離検出部６５０は、通信部２４０を介して、電動車両１００の駐車が完了したことを示す信号ＰＲＫと、受電装置１１０によって検出される距離検出用のテスト信号に対する二次側電圧ＶＨとを入力として受ける。【０１６７】
そして、距離検出部６５０は、電動車両１００の駐車が完了したことを信号ＰＲＫにより検出すると、判定部６７０および給電制御部６９０に、距離検出用のテスト信号を出力するためのテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２をオンとして出力する。給電制御部６９０は、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２がオンされている間は、電動車両からの給電開始指令に基づく給電実行時の電力よりも小さい所定の電力を出力する。【０１６８】
さらに、距離検出部６５０は、受電装置１１０から受けるテスト信号に対する二次側電圧ＶＨと、電圧センサ２７２で検出される一次側電圧ＶＳと、切替装置２３０の切替位置ＰＯＳ２に基づいて送電ユニット２２０と受電装置１１０との間の距離Ｌ２を検出し、検出した距離Ｌ２を判定部６７０に出力する。そして、最終的に検出距離Ｌ２が確定されると、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２がオフされる。【０１６９】
具体的には、距離検出部６５０は、図２４に示されるような記憶部６６０に予め記憶されているマップに従って距離Ｌ２を検出する。図２４は、ある一次側電圧における上記の距離検出に用いる記憶部６６０に記憶されたマップの一例である。図２４においては、曲線Ｗ５がコイル径の小さい一次自己共振コイル２２４（以下、「第４コイル」とも称する。）を使用した場合に受電装置１１０で検出される二次側電圧を示し、曲線Ｗ６がコイル径の大きい一次自己共振コイル２２５（以下、「第５コイル」とも称する。）を使用した場合に受電装置１１０で検出される二次側電圧を示している。【０１７０】
実施の形態１と同様に、送電に使用する一次自己共振コイルのコイル径により、検出可能距離と検出距離の精度が変化する。そのため、距離検出部６５０は、まず検出可能距離の長い第５コイルにより送電を行ない距離Ｌ２を検出する。そして、第４コイルによる送電でも距離検出が可能な場合には、切替制御部６８０にて距離検出に使用するコイルが第４コイルに切替えられ、距離検出部６５０は、第４コイルにより送電することにより距離Ｌ２をさらに精度よく検出する。【０１７１】
再び図２３を参照し、判定部６７０は、距離検出部６５０により検出された距離Ｌ２およびテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２を入力として受ける。【０１７２】
距離検出中（すなわち、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２がオン）の場合は、距離検出用コイル判定部６７１は、検出された距離Ｌ２が所定のしきい値より小さいか否かによって、第４コイルおよび第５コイルのいずれのコイルを使用して距離検出を行なうかを判定する。【０１７３】
具体的には、距離検出用コイル判定部６７１は、記憶部６６０に記憶された図２４に示すようなマップを参照して、第５コイルにより検出された距離Ｌ２がＤ１以上の場合は第５コイルにより検出した距離を採用するように判定する。一方、距離Ｌ２がＤ１より小さい場合には、距離検出用コイル判定部６７１は、第４コイルにより検出した距離を採用するように判定する。そして、距離検出用コイル判定部６７１は、判定結果であるコイル判定信号ＣＩＬ２を切替制御部６８０に出力する。【０１７４】
また、検出距離が確定した場合（すなわち、テスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２がオフ）は、送電用コイル判定部６７２により、送電ユニット２２０と受電装置１１０との間の距離Ｌ２に基づいて、第４コイルおよび第５コイルのいずれのコイルを使用して送電を行なうかが判定される。【０１７５】
具体的には、送電用コイル判定部６７２は、図２５に示すような距離Ｌ２と電力の伝送効率ηとの関係を示すマップを参照して、検出した距離Ｌ２において伝送効率ηが高くなる一次自己共振コイルを選択する。図２５においては、曲線Ｗ５０が第４コイルの伝送効率を示し、曲線Ｗ６０が第５コイルの伝送効率を示している。図２５に示されるように、コイル径が小さいほうが伝送効率は相対的に高くなるが、給電可能距離が短くなる。一方、コイル径が大きいと伝送効率は相対的に低下するが、給電可能距離は長くなる。そして、第４コイルの伝送効率より第５コイルの伝送効率のほうが大きくなる距離（たとえば、図２５中のＤ１０）よりも、検出距離Ｌ２が小さい場合は第４コイルを選択するように判定される。一方、検出距離Ｌ２がＤ１０以上の場合には、第５コイルを選択するように判定される。そして、送電用コイル判定部６７２は、判定結果であるコイル判定信号ＣＩＬ２０を切替制御部６８０および給電制御部６９０に出力する。【０１７６】
再び図２３を参照し、切替制御部６８０は、距離検出の際には、判定部６７０より入力されるコイル判定信号ＣＩＬ２に基づいて、切替装置２３０にコイルの切替指令ＳＥＬ２を出力する。また、送電の際には、切替制御部６８０は、判定部６７０より入力されるコイル判定信号ＣＩＬ２０に基づいて、切替装置２３０にコイルの切替指令ＳＥＬ２を出力する。【０１７７】
切替装置２３０は、切替信号ＳＥＬ２に従って、距離検出に使用するコイルおよび送電に使用するコイルを切替える。【０１７８】
給電制御部６９０は、距離検出部６５０からのテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２の入力を受けた場合には、距離検出のための給電を行なうように高周波電力ドライバ２６０を制御する。また、電動車両１００から給電開始指令ＣＨＧの入力を受けた場合には、本格的な給電を行なうように高周波電力ドライバ２６０を制御する。【０１７９】
なお、上記の説明において、距離検出の場合のコイルの切替判定に使用したしきい値（図２４のＤ１）と、送電に使用するコイルの切替判定に使用したしきい値（図２５のＤ１０）については、同じ値に設定することも可能である。この場合には、判定部６７０による、送電に使用するコイルの判定を省略し、最終的に距離検出を行なったコイルを、送電に使用するコイルとして設定して給電が開始される。【０１８０】
図２６および図２７には、送電ＥＣＵ２７０による、コイル切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートが示される。図２６および図２７に示すフローチャートは、送電ＥＣＵ２７０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で実行される。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。【０１８１】
なお、図２６においては、距離検出に使用するコイルを判定するしきい値（図２４のＤ１）と、送電に使用するコイルを判定するしきい値（図２５のＤ１０）が同じ場合、すなわちＤ１＝Ｄ１０の場合について説明する。【０１８２】
図２１、図２３および図２６を参照して、送電ＥＣＵ２７０は、Ｓ８００にて、電動車両１００（図１）から通信部２４０を介して受ける、電動車両１００（図１）の駐車が完了したことを示す信号ＰＲＫにより、電動車両１００（図１）の駐車が完了したか否かを判断する。【０１８３】
電動車両１００（図１）の駐車が完了していない場合（Ｓ８００にてＮＯ）は、本切替制御は行なわれずに、メインルーチンに処理をが戻される。【０１８４】
電動車両１００（図１）の駐車が完了している場合（Ｓ８００にてＹＥＳ）は、Ｓ８１０に処理が進められ、送電ＥＣＵ２７０は、判定部６７０および給電制御部６９０へテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２をオンとして出力する。【０１８５】
次に、送電ＥＣＵ２７０は、Ｓ８２０にて、距離検出部６５０において第５コイルを選択して受電装置１１０（図１）と送電ユニット２２０との距離Ｌ２を検出する。【０１８６】
そして、Ｓ８３０にて、送電ＥＣＵ２７０は、検出した距離Ｌ２に基づいて、記憶部６６０に記憶された図２４のようなマップを参照することによって、検出した距離がＤ１より小さいか否かを判定する。【０１８７】
距離Ｌ２がＤ１より小さい場合（Ｓ８３０にてＹＥＳ）は、送電ＥＣＵ２７０は、第４コイルに切替えて再度距離検出を行なう（Ｓ８４０）。【０１８８】
そして、送電ＥＣＵ２７０は、Ｓ８５０にて、第４コイルにより検出された距離Ｌ２を受電装置１１０（図１）と送電ユニット２２０との距離Ｌ２として確定するとともに、Ｓ８６０にてテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２をオフとする。【０１８９】
その後、給電制御部６９０により、現在選択中の第４コイルを使用して給電が開始される（Ｓ８７０）。【０１９０】
一方、距離Ｌ２がＤ１以上の場合（Ｓ８３０にてＮＯ）は、ステップＳ８４０がスキップされて、Ｓ８５０に処理が進められる。そして、第５コイルにより検出された距離Ｌ２が受電装置１１０（図１）と送電ユニット２２０との距離Ｌ２として確定される。そして、Ｓ８６０にてテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２がオフとされるとともに、選択中の第５コイルを使用して給電が開始される（Ｓ８７０）。【０１９１】
次に図２７では、距離検出に使用するコイルを判定するしきい値（図２４のＤ１）と、送電に使用するコイルを判定するしきい値（図２５のＤ１０）が異なる場合について説明する。【０１９２】
図２７に示されるフローチャートは、図２６のフローチャートにＳ８６１，Ｓ８６５，Ｓ８６６が追加されたものとなっている。なお、図２６と重複するステップの説明は繰り返さない。【０１９３】
Ｓ８５０にて距離Ｌ２が確定され、Ｓ８６０でテスト信号出力指令ＴＳＴＦＬＧ２がオフにされると、送電ＥＣＵ２７０は、次にＳ８６１に処理を進め、確定した距離Ｌ２がＤ１０より小さいか否かを判定する。【０１９４】
距離Ｌ２がＤ１０より小さい場合（Ｓ８６１にてＹＥＳ）は、送電ＥＣＵ２７０は、送電に使用するコイルを第４コイルに切替える。そして、Ｓ８７０にて、送電ＥＣＵ２７０は給電を開始する。【０１９５】
一方、距離Ｌ２がＤ１０以上の場合（Ｓ８６１にてＮＯ）は、送電ＥＣＵ２７０は、送電に使用するコイルを第５コイルに切替える。そして、Ｓ８７０にて、送電ＥＣＵ２７０は給電を開始する。【０１９６】
以上の説明のように、送電ユニット２２０に複数の一次自己共振コイル２２４，２２５を備え、受電装置１１０と送電ユニット２２０との間の距離を検出するとともに、検出した距離に応じて送電用の一次自己共振コイルを選択して給電することによって、受電装置１１０と送電ユニット２２０との距離を精度よく検出できるとともに、共鳴法による電力の伝送において伝送効率を向上させることができる。【０１９７】
なお、実施の形態２の場合も、実施の形態１の変形例のように、３以上の一次自己共振コイルを備える場合についても適用が可能である。【０１９８】
また、実施の形態１および実施の形態２を組み合わせたような、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルの双方のコイル径を切替え可能とする構成としてもよい。この場合、運転者の選択によって一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルのいずれか一方のコイル径を優先的に切替えるように設定してもよいし、その他の条件（たとえば、コイルの仕様など）に応じて切替対象のコイルを自動で選択するようにしてもよい。さらに、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルの双方のコイル径を切替え、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルで使用するそれぞれのコイル径の組み合わせを変更するようにしてもよい。【０１９９】
なお、本実施の形態の一次コイル２２２，３２０および二次コイル１１４，３５０は、本発明における「電磁誘導コイル」の一例である。また、受電ＥＣＵ１８５および送電ＥＣＵ２７０は、本発明における「制御装置」の一例である。さらに、インバータ１６４，１６６およびモータジェネレータ１７２，１７４は、本発明における「電気駆動装置」の一例である。【０２００】
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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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