(57)【要約】【課題】可変容量コンデンサを設けることなく、非接触給電の共鳴系における共振周波数を調整可能な機構を実現する。【解決手段】一次側（給電設備）の一次自己共振コイル３０と二次側（受電装置）の二次自己共振コイル７０とが電磁場を介して共鳴することにより、一次側から二次側への非接触給電が行なわれる。コイルユニット２０，６０を格納する電磁シールド５５，８５の一部を構成する可動部材であるシールド板５６，８６に対応して、コイルユニット２０，６０に対して変位させるための調整機構５０，８０が設けられる。コイルユニット２０，６０に対するシールド板５６，８６の相対位置（距離Ｄ）を調整することにより、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０のインダクタンスおよび共振周波数が調整できる。【選択図】図２
2011120382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の送電周波数によって高周波電力を出力するように構成された電源装置と、
受電装置の受電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、前記電源装置からの電力を前記受電装置へ非接触で送電するための送電用共鳴器とを備え、
前記送電用共鳴器は、
前記高周波電力を給電されることによって、前記電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルを含み、
前記一次自己共振コイルを格納し、かつ、前記受電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成された電磁シールドと、
外力によって移動可能に構成された前記電磁シールドの可動部材を前記一次自己共振コイルに対して変位させることによって、前記一次自己共振コイルのインダクタンスを調整するための調整機構とをさらに備える、非接触給電設備。
【請求項２】
前記電源装置および前記送電用共鳴器を制御するための制御装置をさらに備え、
前記調整機構は、前記可動部材の変位力を発生するための、前記制御装置によって制御されるアクチュエータを含み、
前記制御装置は、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記一次自己共振コイルに対する前記可動部材の相対位置を制御するための前記アクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含み、
前記インダクタンス調整制御部は、
前記電源装置が前記所定の送電周波数にて前記高周波電力を発生している状態下で、前記相対位置を段階的に変化させるように前記制御指示を生成するための変位設定部と、
前記変位設定部により段階的に変化される前記相対位置のそれぞれにおける前記送電効率から、前記送電効率が最大となる前記相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを含む、請求項１記載の非接触給電設備。
【請求項３】
前記制御装置は、前記非接触給電設備から前記受電装置への送電処理の開始の際に、前記変位設定部および前記最適位置探索部による前記最適位置の探索を実行し、前記可動部材の位置を前記調整機構によって前記最適位置に従って制御した後に、前記送電処理を実行する、請求項２記載の非接触給電設備。
【請求項４】
前記最適位置の探索時における前記電源装置からの出力電力は、前記送電処理時における前記電源装置からの出力電力よりも小さい、請求項３記載の非接触給電設備。
【請求項５】
前記可動部材は異なる材質で複数設けられ、
前記調整機構は、前記複数の可動部材のそれぞれについて、前記一次自己共振コイルに対する相対位置を独立に制御可能に構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触給電設備。
【請求項６】
前記複数の可動部材は、材質がそれぞれ異なる第１および第２の可動部材を有し、
前記第１の可動部材の導電率は前記第２の可動部材の導電率よりも高い一方で、前記第２の可動部材の透磁率は前記第１の可動部材の透磁率よりも高い、請求項５記載の非接触給電設備。
【請求項７】
電源装置から高周波電力を受け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の送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器を備え、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、前記一次自己共振コイルから受電するように構成された二次自己共振コイルを含み、
前記二次自己共振コイルを格納し、かつ、前記送電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成された電磁シールドと、
外力によって移動可能に構成された前記電磁シールドの可動部材を前記二次自己共振コイルに対して変位させることによって、前記二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するための調整機構とをさらに備える、非接触受電装置。
【請求項８】
前記受電用共鳴器を制御するための制御装置をさらに備え、
前記調整機構は、前記可動部材の変位力を発生するための、前記制御装置によって制御されるアクチュエータをさらに含み、
前記制御装置は、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記二次自己共振コイルに対する前記可動部材の相対位置を制御するための前記アクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含み、
前記インダクタンス調整制御部は、
前記電源装置が前記所定の送電周波数にて前記高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように前記制御指示を生成するための変位設定部と、
前記変位設定部により段階的に変化される前記相対位置のそれぞれにおける前記送電効率から、前記送電効率が最大となる前記相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを含む、請求項７記載の非接触受電装置。
【請求項９】
所定の高周波電力を送電するための給電設備と、
前記給電設備から送電された電力を非接触で受電するための受電装置とを備え、
前記給電設備は、
所定の送電周波数によって高周波電力を出力するように構成された電源装置と、
電磁場を介して共鳴することにより、前記電源装置からの高周波電力を前記受電装置へ非接触で送電するための送電用共鳴器とを含み、
前記送電用共鳴器は、
前記高周波電力を給電されることによって、前記電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルを有し、
前記給電設備は、
前記一次自己共振コイルを格納し、かつ、前記受電装置へ向けた開口部が設けられるように構成された送電側電磁シールドをさらに含み、
前記受電装置は、
前記送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器を含み、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、前記一次自己共振コイルから受電するように構成された二次自己共振コイルを有し、
前記受電装置は、
前記二次自己共振コイルを格納し、かつ、前記送電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成された受電側電磁シールドをさらに含み、
前記給電設備および前記受電装置の少なくとも一方は、
前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するための調整機構をさらに有し、
前記調整機構は、前記送電側電磁シールドまたは前記受電側電磁シールドのうちの外力によって移動可能に構成された可動部材を、前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルに対して変位させることによって、前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するように構成される、非接触給電システム。
【請求項１０】
前記給電設備および前記受電装置を制御するための制御装置をさらに備え、
前記調整機構は、前記可動部材の変位力を発生するための、前記制御装置によって制御されるアクチュエータをさらに含み、
前記制御装置は、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記調整機構における、前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルに対する前記可動部材の相対位置を制御するための前記アクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含み、
前記インダクタンス調整制御部は、
前記電源装置が前記所定の送電周波数にて前記高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように前記制御指示を生成するための変位設定部と、
前記変位設定部により段階的に変化される前記相対位置のそれぞれにおける前記送電効率から、前記送電効率が最大となる前記相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを有する、請求項９記載の非接触給電システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記給電設備から前記受電装置への送電処理の開始の際に、前記変位設定部および前記最適位置探索部による前記最適位置の探索を実行し、前記可動部材の位置を前記調整機構によって前記最適位置に従って制御した後に、前記送電処理を実行する、請求項１０記載の非接触給電システム。
【請求項１２】
前記最適位置の探索時における前記電源装置からの出力電力は、前記送電処理時における前記電源装置からの出力電力よりも小さい、請求項１１記載の非接触給電システム。
【請求項１３】
前記給電設備および前記受電装置の各々は、前記調整機構を有し、
前記インダクタンス調整制御部は、前記送電用共鳴器の前記調整機構における、前記一次自己共振コイルに対する前記送電側電磁シールドの可動部材の相対位置と、前記受電用共鳴器の前記調整機構における、前記二次自己共振コイルに対する前記受電側電磁シールドの可動部材の相対位置とを共通に制御する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項１４】
前記可動部材は異なる材質で複数設けられ、
前記調整機構は、前記複数の可動部材のそれぞれについて、前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルに対する相対位置を独立に制御可能に構成される、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項１５】
前記複数の可動部材は、材質がそれぞれ異なる第１および第２の可動部材を有し、
前記第１の可動部材の導電率は前記第２の可動部材の導電率よりも高い一方で、前記第２の可動部材の透磁率は前記第１の可動部材の透磁率よりも高い、請求項１４記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電設備、非接触受電装置および非接触給電システムに関し、より特定的には、送電側および受電側の間での電磁場を介した共鳴によって非接触給電を行なう非接触給電設備、非接触受電装置および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自動車などの電動車両が注目されている。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加える充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド自動車は、電動機とともに内燃機をさらに動力源として搭載した自動車や、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自動車である。
【０００３】
ハイブリッド自動車においても、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構成が知られている。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、一般仮定の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド自動車」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、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。このうち、共鳴法は、１対の共鳴器（たとえば１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る。
【０００５】
特開２００９−１０６１３６号公報（特許文献１）には、共鳴法によって車両外部の電源からワイヤレスで受電した電力によって、車載蓄電装置を充電可能な電動車両の構成が記載されている。
【０００６】
また、特開２００４−７２８３２号公報（特許文献２）には、非接触給電装置において、可変容量コンデンサを配置することによって受電回路の共振周波数を調整可能とする構成が記載されている。これにより、受電回路のインダクタンスが変化した場合でも、可変容量コンデンサの容量を変化させることによって、負荷に供給される電圧を一定に維持するとともに、負荷に必要な電圧を必要なときにだけ供給することが可能となることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【特許文献２】特開２００４−７２８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載したような、電動車両への非接触給電においても、自己共振コイル間の位置関係等に応じて、共鳴系での共振周波数が当初の設計値からずれる虞がある。一方で、共鳴法による非接触送電における送電周波数は、共鳴系の共振周波数に対応して所定周波数に設定されるため、上記のような現象が生じると、送電時の効率（以下、単に送電効率と称する）が低下することが懸念される。
【０００９】
特許文献２に記載された可変容量コンデンサを共鳴系に配置すれば、インダクタンスの変化を相殺するようにキャパシタンスを調整することによって、共振周波数を調整することが可能となる。共振周波数を調整することによって、送電効率を維持することが可能となる。
【００１０】
しかしながら、可変容量コンデンサを新たに設けることにより、装置の大型化およびコスト上昇が懸念される。その一方で、コイルの設計のみによって、インダクタンス調整を行なうことは、設計上困難である。
【００１１】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、可変容量コンデンサを設けることなく、可変容量コンデンサを設けることなく、非接触給電の共鳴系における共振周波数を調整可能な機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明によれば、非接触給電設備は、電源装置と、送電用共鳴器と、電磁シールドと、調整機構とを備える。電源装置は、所定の送電周波数によって高周波電力を出力するように構成される。送電用共鳴器は、受電装置の受電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、電源装置からの電力を受電装置へ非接触で送電するように構成される。送電用共鳴器は、高周波電力を給電されることによって、電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルを含む。電磁シールドは、一次自己共振コイルを格納し、かつ、受電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成される。調整機構は、外力によって移動可能に構成された電磁シールドの可動部材を一次自己共振コイルに対して変位させることによって、一次自己共振コイルのインダクタンスを調整するように構成される。
【００１３】
好ましくは、非接触給電設備は、電源装置および送電用共鳴器を制御するための制御装置をさらに備える。調整機構は、可動部材の変位力を発生するための、制御装置によって制御されるアクチュエータを含む。制御装置は、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、一次自己共振コイルに対する可動部材の相対位置を制御するためのアクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含む。インダクタンス調整制御部は、電源装置が所定の送電周波数にて高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように制御指示を生成するための変位設定部と、変位設定部により段階的に変化される相対位置のそれぞれにおける送電効率から、送電効率が最大となる相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを含む。
【００１４】
さらに好ましくは、制御装置は、非接触給電設備から受電装置への送電処理の開始の際に、変位設定部および最適位置探索部による最適位置の探索を実行し、可動部材の位置を調整機構によって最適位置に従って制御した後に、送電処理を実行する。特に、最適位置の探索時における電源装置からの出力電力は、送電処理時における電源装置からの出力電力よりも小さい。
【００１５】
この発明によれば、非接触受電装置は、電源装置から高周波電力を受ける送電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器と、電磁シールドと、調整機構とを備える。受電用共鳴器は、電磁場を介して送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、一次自己共振コイルから受電するように構成された二次自己共振コイルを含む。電磁シールドは、二次自己共振コイルを格納し、かつ、送電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成される。調整機構は、外力によって移動可能に構成された電磁シールドの可動部材を二次自己共振コイルに対して変位させることによって、二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するように構成される。
【００１６】
好ましくは、非接触受電装置は、受電用共鳴器を制御するための制御装置をさらに備える。調整機構は、可動部材の変位力を発生するための、制御装置によって制御されるアクチュエータをさらに含む。制御装置は、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、二次自己共振コイルに対する可動部材の相対位置を制御するためのアクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含む。インダクタンス調整制御部は、電源装置が所定の送電周波数にて高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように制御指示を生成するための変位設定部と、変位設定部により段階的に変化される相対位置のそれぞれにおける送電効率から、送電効率が最大となる相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを含む。
【００１７】
この発明によれば、非接触給電システムは、所定の高周波電力を送電するための給電設備と、給電設備から送電された電力を非接触で受電するための受電装置とを備える。給電設備は、電源装置と、送電用共鳴器とを含む。電源装置は、所定の送電周波数によって高周波電力を出力するように構成される。送電用共鳴器は、電磁場を介して共鳴することにより、電源装置からの高周波電力を受電装置へ非接触で送電するように構成される。送電用共鳴器は、高周波電力を給電されることによって、電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルを有する。給電設備は、一次自己共振コイルを格納し、かつ、受電装置へ向けた開口部が設けられるように構成された送電側電磁シールドをさらに含む。受電装置は、送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器を含む。受電用共鳴器は、電磁場を介して送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、一次自己共振コイルから受電するように構成された二次自己共振コイルを有する。受電装置は、二次自己共振コイルを格納し、かつ、送電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成された受電側電磁シールドをさらに含む。そして、給電設備および受電装置の少なくとも一方は、一次自己共振コイルまたは二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するための調整機構をさらに含む。調整機構は、送電側電磁シールドまたは受電側電磁シールドのうちの外力によって移動可能に構成された可動部材を、一次自己共振コイルまたは二次自己共振コイルに対して変位させることによって、一次自己共振コイルまたは二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するように構成される。
【００１８】
好ましくは、非接触給電システムは、給電設備および受電装置を制御するための制御装置をさらに備える。調整機構は、可動部材の変位力を発生するための、制御装置によって制御されるアクチュエータをさらに含む。制御装置は、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、調整機構における、一次自己共振コイルまたは二次自己共振コイルに対する可動部材の相対位置を制御するためのアクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含む。インダクタンス調整制御部は、電源装置が所定の送電周波数にて高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように制御指示を生成するための変位設定部と、変位設定部により段階的に変化される相対位置のそれぞれにおける送電効率から、送電効率が最大となる相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを有する。
【００１９】
さらに好ましくは、制御装置は、給電設備から受電装置への送電処理の開始の際に、変位設定部および最適位置探索部による最適位置の探索を実行し、可動部材の位置を調整機構によって最適位置に従って制御した後に、送電処理を実行する。特に、最適位置の探索時における電源装置からの出力電力は、送電処理時における電源装置からの出力電力よりも小さい。
【００２０】
あるいは好ましくは、送電用共鳴器および受電用共鳴器の各々は、調整機構を有する。そして、インダクタンス調整制御部は、送電用共鳴器の調整機構における、一次自己共振コイルに対する送電側電磁シールドの可動部材の相対位置と、受電用共鳴器の調整機構における、二次自己共振コイルに対する受電側電磁シールドの可動部材の相対位置とを共通に制御する。
【００２１】
好ましくは、可動部材は異なる材質で複数設けられる。そして、調整機構は、複数の可動部材のそれぞれについて、一次自己共振コイルに対する相対位置を独立に制御可能に構成される。さらに好ましくは、複数の可動部材は、材質がそれぞれ異なる第１および第２の可動部材を有するとともに、第１の可動部材の導電率は第２の可動部材の導電率よりも高い一方で、第２の可動部材の透磁率は第１の可動部材の透磁率よりも高い。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、可変容量コンデンサを設けることなく、非接触給電の共鳴系における共振周波数を調整可能な機構を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態による非接触給電システムの全体構成図である。
【図２】図１に示した調整機構の構成例を説明する概念図である。
【図３】シールド板に設けられた貫通孔および空気孔の配置例を示す正面図である。
【図４】シールド板の変位に応じたインダクタンスの変化特性を説明する概念図である。
【図５】本発明の実施の形態による非接触給電システムにおけるインダクタンス調整機構を用いた非接触給電の制御処理手順の例を説明するフローチャートである。
【図６】インダクタンス調整処理の詳細な処理手順を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態による非接触給電システムにおけるインダクタンス調整機構を用いた非接触給電の制御処理手順の変形例を説明するフローチャートである。
【図８】調整機構の構成の変形例を説明する概念図である。
【図９】図１に示した受電装置を搭載した電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２５】
図１は、この発明の実施の形態による非接触給電システム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は、制御装置４０と、給電設備１００と、受電装置１１０とを備える。
【００２６】
給電設備１００は、高周波電源装置１０と、電力計１５と、コイルユニット２０と、調整機構５０とを含む。
【００２７】
高周波電源装置１０は、電力計１５を介して一次コイル２５に接続され、制御装置４０から受ける駆動信号に基づいて所定の高周波電圧（たとえば数ＭＨｚ〜１０数ＭＨｚ程度）を発生することができる。高周波電源装置１０は、たとえば正弦波インバータ回路から成り、制御装置４０によって制御される。
【００２８】
コイルユニット２０は、一次コイル２５および一次自己共振コイル３０を含む。一次側のコイルユニット２０は、「送電用共鳴器」の一実施例を構成する。
【００２９】
一次コイル２５は、一次自己共振コイル３０と概ね同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル３０と磁気的に結合可能に構成される。そして、一次コイル２５は、高周波電源装置１０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３０へ給電する。
【００３０】
一次自己共振コイル３０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、受電装置１１０の二次自己共振コイル７０（後述）と電磁場を介して共鳴することにより受電装置１１０へ非接触で電力を送電する。なお、容量Ｃ１は、一次自己共振コイル３０の浮遊容量によって構成可能であるが、容量素子を実際に設けてもよい。
【００３１】
電力計１５は、高周波電源装置１０からコイルユニット２０へ供給される電力Ｐ１、すなわち、給電設備１００による送電電力Ｐ１を検出する。
【００３２】
調整機構５０は、一次自己共振コイル３０のインダクタンスＬ１および容量Ｃ１によって決まる共振周波数を変化させるために、少なくとも一次自己共振コイル３０のインダクタンスを調整するように設けられる。なお、一次コイル２５および一次自己共振コイル３０の間の電磁誘導による結合を考慮すれば、調整機構５０は、一次コイル２５および一次自己共振コイル３０の両方のインダクタンスを調整するように設けられることが好ましい。
【００３３】
受電装置１１０は、コイルユニット６０と、電力計７５と、調整機構８０とを含む。コイルユニット６０は、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０を含む。二次側のコイルユニット６０は、「受電用共鳴器」の一実施例を構成する。
【００３４】
二次自己共振コイル７０も、一次自己共振コイル３０と同様に両端がオープンのＬＣ共振コイルであり、一次自己共振コイル３０と電磁場を介して共鳴することによって、給電設備１００から非接触で電力を受電する。なお、容量Ｃ２についても、二次自己共振コイル７０の浮遊容量によって構成可能であるが、容量素子を実際に設けてもよい。
【００３５】
二次コイル６５は、二次自己共振コイル７０と概ね同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル７０と磁気的に結合可能に構成される。そして、二次コイル６５は、二次自己共振コイル７０により受電された電力を電磁誘導により取出すように構成される。
【００３６】
電力計７５は、二次コイルユニット６０へ供給された電力Ｐ２、すなわち、受電装置１１０による受電電力Ｐ２を検出する。
【００３７】
調整機構８０は、二次自己共振コイル７０のインダクタンスＬ２および容量Ｃ２によって決まる共振周波数を変化させるために、少なくとも二次自己共振コイル７０のインダクタンスを調整するように設けられる。なお、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０の間の電磁誘導による結合を考慮すれば、調整機構８０は、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０の両方のインダクタンスを調整するように設けられることが好ましい。
【００３８】
制御装置４０は、たとえば、図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）により構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００３９】
制御装置４０は、高周波電源装置１０を制御するための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号を高周波電源装置１０へ出力する。そして、制御装置４０は、高周波電源装置１０を制御することによって一次自己共振コイル３０から受電装置１１０の二次自己共振コイル７０への給電を制御する。
【００４０】
さらに、制御装置４０は、電力計１５および７５によって検出された、送電電力Ｐ１および受電電力Ｐ２を受ける。なお、電力計１５，７５によって電力を直接検出する構成に代えて、電流センサおよび電圧センサによる電流検出値および電圧検出値に基づく演算処理によって、送電電力Ｐ１および／または受電電力Ｐ２を求めてもよい。また、制御装置４０は、調整機構５０，８０によるインダクタンス調整を制御するための制御指示ＳＣを生成する。調整機構５０，８０によるインダクタンス調整については、後ほど詳細に説明する。
【００４１】
図１の構成例では、制御装置４０は、給電設備１００および受電装置１１０を包括的に制御する構成要素として示される。ただし、制御装置４０のうちの給電設備１００に関する制御部分を給電設備１００の構成要素として設けることや、制御装置４０のうちの受電装置１１０に関する制御部分を受電装置１１０の構成要素として設けることも可能である。
【００４２】
図１に示した非接触給電システムでは、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。
【００４３】
具体的には、給電設備１００では、電磁誘導により一次コイル２５と磁気的に結合される一次自己共振コイル３０へ、高周波電源装置１０からの所定周波数の高周波電力を給電する。そして、コイル自身のインダクタンスＬ１とおよび容量Ｃ１によるＬＣ共振器である、一次自己共振コイル３０は、一次自己共振コイル３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル７０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。
【００４４】
そうすると、一次自己共振コイル３０から二次自己共振コイル７０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７０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７０と磁気的に結合される二次コイル６５によって取出され、負荷１２０へ供給される。
【００４５】
図１に示した非接触給電システムでは、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の共振周波数は、同一周波数となるように設計される。また、この共振周波数は、高周波電源装置１０から出力される高周波電力の周波数（送電周波数）と一致することが好ましい。
【００４６】
しかしながら、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の間の距離や設置状況の経時的な変化に応じて、共鳴系の共振周波数が変化する虞がある。あるいは、一次側（給電側）および二次側（受電側）の間で共鳴系の共振周波数が異なってくる虞もある。このような共振周波数の変化が生じると、給電設備１００からの送電電力Ｐ１に対する受電装置での受電電力Ｐ２の比で示される送電効率（η＝Ｐ２／Ｐ１）が低下することが懸念される。
【００４７】
したがって、この発明による非接触給電システムでは、給電設備１００および受電装置１１０の少なくとも一方に、調整機構５０,８０を設けることによって、一次側（給電側）および／または二次側（受電側）の共振周波数を調整する。
【００４８】
図２は、図１に示した調整機構５０，８０の構成例を説明する概念図である。
図２を参照して、一次側（給電設備１００）において、一次コイル２５および一次自己共振コイル３０は、同軸上の円環状に巻回されたコイルによって構成される。さらに、一次コイル２５および一次自己共振コイル３０を格納するように構成された電磁シールド５５が設けられる。電磁シールド５５には、コイルユニット６０、より特定的には、二次自己共振コイル７０へ向けた開口部が設けられる。電磁シールド５５は、電磁波を遮蔽可能な材質の部材（たとえば、銅やフェライト）で構成される。これにより、特に、一次自己共振コイル３０によって発生された電磁波を、外部へ漏洩させることなく、効率的に二次自己共振コイル７０へ作用させることが可能となる。
【００４９】
電磁シールド５５の一部は、外力によって移動可能なシールド板５６により構成される。すなわち、シールド板５６は「可動部材」の一実施例に対応する。一方で、コイルユニット２０を構成する一次コイル２５および一次自己共振コイル３０は固定されているので、シールド板５６の変位により、シールド板５６およびコイルユニット２０の距離Ｄ、すなわちコイルユニット２０に対するシールド板５６の相対位置が変化する。
【００５０】
図２の構成例では、シールド板５６は、シールド板５６の貫通孔５８に嵌合挿入されたウォームギヤ５４のねじ部が回転するのに伴って移動するように構成される。さらに、ウォームギヤ５４の回転に伴うシールド板５６の移動がスムーズになるように、シールド板５６には空気孔５７がさらに設けられてもよい。
【００５１】
図３には、図２に断面が示されるシールド板５６の正面図が示される。
図３を参照して、空気孔５７は、シールド板５６の中央に設けられた貫通孔５８の周囲に設けられる。一般的に、一次コイル２５および一次自己共振コイル３０によって発生される電磁波は、コイル軸上の中心部付近では強度が低いので、シールド板５６の中央部にこれらの孔を設けても、漏洩する電磁波の影響はそれ程大きくない。
【００５２】
再び図２を参照して、ウォームギヤ５４は、モータ５２の出力によって回転するように構成される。すなわち、モータ５２は、シールド板５６の変位力を発生するための、制御装置４０によって制御可能なアクチュエータの代表例として示される。たとえば、モータ５２は、制御装置４０からの制御指示ＳＣに応じて出力が制御されるサーボモータによって構成される。
【００５３】
この結果、シールド板５６およびコイルユニット２０の距離Ｄを、制御指示ＳＣによって設定することができる。このように、アクチュエータによってシールド板５６（可動部材）の変位を自動制御する構成とすれば、インダクタンス調整がより容易となる。この場合には、モータ５２およびウォームギヤ５４によって、調整機構５０（図１）が構成される。
【００５４】
上述のような、シールド板５６の変位による相対位置（距離Ｄ）の変化に応じて、コイル（一次コイル２５および一次自己共振コイル３０）のインダクタンスが調整できる。
【００５５】
図４を参照して、距離Ｄ＝ｄ０（基準値）の状態から、シールド板５６をコイルユニット２０に近接するように変位させる、すなわち、距離Ｄを小さくすると、インダクタンスＬは、ｄ＝ｄ０における基準インダクタンスＬ０から変化する。その際の変化特性は、シールド板５６の材質によって変化する。
【００５６】
具体的には、透磁率が高い材質（たとえば、フェライト）によってシールド板５６が構成されるときには、特性線５００に示されるように、距離Ｄが小さくなるのに応じてインダクタンスが大きくなる。そして、その上昇度合（変化レート）についても、シールド板５６の材質（透磁率）によって異なってくる。
【００５７】
反対に、導電率が高い材質（たとえば、銅）によってシールド板５６が構成されるときには、特性線５０１に示されるように、距離Ｄが小さくなるのに応じてインダクタンスが小さくなる。
【００５８】
このように、調整機構５０は、シールド板５６の変位により、すなわちコイルユニット２０に対するシールド板５６の相対位置（距離Ｄ）を変化させることによって、シールド板５６の材質に応じて異なる特性に従って、少なくとも一次自己共振コイル３０のインダクタンスＬ１を変化させることができる。なお、図２の構成例では、距離Ｄに応じて、一次コイル２５および一次自己共振コイル３０の両方のインダクタンスを同方向に調整できる。
【００５９】
ここで、一次自己共振コイル３０の共振周波数ｆｒ１は、インダクタンスＬ１および容量Ｃ１を用いて、下記（１）式で示される。
【００６０】
ｆｒ１＝１／（２π・（Ｌ１・Ｃ１）1/2）    …（１）
したがって、一次側の共鳴系における共振周波数ｆｒ１が当初の設計値からずれた場合にも、調整機構５０によるインダクタンスＬ１の調整により共振周波数ｆｒ１を変化させることができる。
【００６１】
同様に、二次側（受電装置１１０）において、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０は、同軸上の円環状に巻回されたコイルによって構成される。さらに、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０を格納するように構成された電磁シールド８５が設けられる。電磁シールド８５には、コイルユニット２０、より特定的には、一次自己共振コイル３０へ向けた開口部が設けられる。
【００６２】
電磁シールド８５は、電磁シールド５５と同様に、電磁波を遮蔽可能な材質の部材（たとえば、銅やフェライト）で構成され、かつ、その一部は、外力によって移動可能なシールド板８６により構成される。すなわち、シールド板８６は「可動部材」に対応する。
【００６３】
シールド板８６には、シールド板５６と同様に、中央部に空気孔８７および貫通孔８８が設けられる（図３）。さらに、シールド板８６は、貫通孔８８に挿入されたウォームギヤ８４のねじ部が回転するのに伴って移動するように構成される。
【００６４】
コイルユニット６０を構成する二次コイル６５および二次自己共振コイル７０は固定されているので、シールド板８６の変位により、シールド板８６およびコイルユニット６０の距離Ｄ、すなわちコイルユニット６０に対するシールド板８６の相対位置が変化する。
【００６５】
ウォームギヤ８４は、モータ８２の出力によって回転するように構成される。すなわち、モータ８２は、モータ５２と同様に、シールド板８６の変位力を発生するための、制御装置４０によって制御可能なアクチュエータの代表例として示される。たとえば、モータ８２は、制御装置４０からの制御指示ＳＣに応じて出力が制御されるサーボモータによって構成される。
【００６６】
この結果、シールド板８６およびコイルユニット６０の距離Ｄを、制御指示ＳＣによって指定することができる。このように、アクチュエータによってシールド板８６（可動部材）の変位を自動制御する構成とすれば、下記のインダクタンス調整がより容易となる。この場合には、モータ８２およびウォームギヤ８４によって、調整機構８０（図１）が構成される。
【００６７】
調整機構８０についても、シールド板８６の変位により、すなわちコイルユニット６０に対するシールド板８６の相対位置（距離Ｄ）を変化させることによって、少なくとも二次自己共振コイル７０のインダクタンスＬ２を変化させることができる。なお、図２の構成例では、距離Ｄに応じて、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０の両方のインダクタンスを同方向に調整できる。また、距離Ｄの変化に応じたインダクタンスの変化特性については、図４で説明したのと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００６８】
二次自己共振コイル７０の共振周波数ｆｒ２は、インダクタンスＬ２および容量Ｃ２を用いて、下記（２）式で示される。
【００６９】
ｆｒ２＝１／（２π・（Ｌ２・Ｃ２）1/2）    …（２）
したがって、二次側の共鳴系においても、調整機構８０によるインダクタンスＬ２の調整により共振周波数ｆｒ２を変化させることができる。
【００７０】
このように、この実施の形態による非接触給電システムでは、電磁シールド機構の一部によって構成される可動部材（シールド板５６，８６）の変位を調整することによって、可変容量コンデンサを配置することなく、非接触給電の共鳴系における共振周波数を調整可能な機構を実現することができる。
【００７１】
さらに、この実施の形態による非接触給電システムでは、制御装置４０により、インダクタンス調整制御を組み込んだ送電処理を実現することができる。
【００７２】
再び図２を参照して、制御装置４０は、調整機構５０，８０を制御するために、効率演算部４２と、インダクタンス調整制御部４５とを含む。インダクタンス調整制御部４５は、変位パターン設定部４６および最適位置探索部４７を有する。なお、効率演算部４２、インダクタンス調整制御部４５、変位パターン設定部４６、および最適位置探索部４７の各機能ブロックは、制御装置４０における所定プログラムの実行によるソフトウェア処理、あるいは、専用の電子回路構築によるハードウェア処理のいずれによって実現することも可能である。
【００７３】
効率演算部４２は、高周波電源装置１０による送電時に、送電電力Ｐ１に対する受電電力Ｐ２の比に従って、送電効率η（η＝Ｐ２／Ｐ１）を演算する。図１の構成例では、電力計１５，７５の検出値に基づいて、送電効率ηを演算することができる。
【００７４】
インダクタンス調整制御部４５は、指示信号ＣＯに応答してインダクタンスの調整処理を行なうために、コイルユニット２０，６０に対するシールド板５６，８６の相対位置（距離Ｄ）を制御するための制御指示ＳＣを発生する。上述のように、制御指示ＳＣは、調整機構５０，８０のアクチュエータ（モータ５２，８２）に与えられる。
【００７５】
変位パターン設定部４６は、指示信号ＣＯが発生されると、調整機構５０，８０における距離Ｄを、所定パターンに従って段階的に変化させるように制御指示ＳＣを発生する。これに応じて、調整機構５０，８０における距離Ｄが、所定パターンに従って、Ｄ＝ｄ１〜ｄｎ（ｎ：整数）のｎ段階に順次設定される。
【００７６】
高周波電源装置１０は、インダクタンスの調整処理時において、所定の送電周波数で高周波電力を出力する。ただし、この際の電力は、通常の送電処理における電力よりも小さいことが好ましい。
【００７７】
インダクタンス調整制御部４５は、距離Ｄ＝ｄ１〜ｄｎのそれぞれにおける送電効率η１〜ηｎを、効率演算部４２から取得できる。最適位置探索部４７は、このように取得された送電効率η１〜ηｎに基づいて、送電効率ηが最高値となる距離Ｄを探索する。
【００７８】
たとえば、送電効率η１〜ηｎのうちの最高値に対応する距離Ｄ（ｄ１〜ｄｎのうちのいずれか）を、最適位置を示す距離ｄｒ（最適距離）とすることができる。あるいは、送電効率η１〜ηｎの推移をさらに考慮して、ｄ１〜ｄｎの各点間の中間値を最適距離ｄｒとすることもできる。すなわち、最適距離ｄｒは、送電効率ηが最大となる、コイルユニット２０，６０に対するシールド板５６，８６の相対位置を示すものである。
【００７９】
そして、インダクタンス調整制御部４５は、距離Ｄ＝ｄｒとなるように、調整機構５０，８０への制御指示ＳＣを生成する。これにより、インダクタンスの調整処理の完了時には、調整機構５０，８０によって、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイ７０の共振周波数（すなわち、共鳴系の共振周波数）が、送電効率ηが最高値となる周波数に調整された状態となる。このような状態で通常の送電処理を行なうことにより、送電効率を確保した非接触給電が可能となる。
【００８０】
次に、図５および図６を用いて、本発明の実施の形態による非接触給電システムにおけるインダクタンス調整機構を用いた非接触給電の制御処理手順を説明する。図５を始めとするフローチャートの各ステップは、基本的には制御装置４０によるソフトウェア処理によって実現されるが、ハードウェア処理によって実現されてもよい。
【００８１】
図５を参照して、制御装置４０は、非接触給電の開始が指示されると、ステップＳ１００からの一連の制御処理を起動する。
【００８２】
制御装置４０は、ステップＳ１００では、実際の送電処理の開始に先立って、共鳴系の共振周波数を調整するためのインダクタンス調整処理を実行する。これにより、図２の指示信号ＣＯが生成される。
【００８３】
図６は、図５のＳ１００におけるインダクタンス調整処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００８４】
図６を参照して、制御装置４０は、ステップＳ１１０では、高周波電源装置１０の出力電力を、インダクタンス調整処理時における所定電力に設定する。この所定電力は、通常の送電処理時における送電電力よりも小さく設定される。
【００８５】
そして、制御装置４０は、ステップＳ１２０により、所定の測定パターンを開始する。この測定パターンは、たとえば、上述のように、距離Ｄをｄ１〜ｄｎのｎ段階に設定するものである。
【００８６】
制御装置４０は、ステップＳ１２２では、測定パターンに従って、シールド板５６，８６の位置を設定する。たとえば、開始後の初回処理では、距離Ｄ＝ｄ１となるように、シールド板５６，８６の位置を設定するための制御指示ＳＣが生成される。そして、制御装置４０は、ステップＳ１２２で設定したシールド板５６，８６の位置（距離Ｄ）における、送電効率η（η＝Ｐ２／Ｐ１）を演算する。
【００８７】
制御装置４０は、距離Ｄの設定（Ｓ１２２）および対応する送電効率ηの演算（Ｓ１２４）が終了すると、ステップＳ１２５により、測定パターンが終了したか否かを判定する。距離Ｄ＝ｄｎであるとステップＳ１２５はＹＥＳ判定とされて、処理がステップＳ１３０で進めされる。
【００８８】
制御装置４０は、測定パターンが終了するまで（Ｓ１２５のＮＯ判定時）、ステップＳ１２２，Ｓ１２４，Ｓ１２５を再実行する。これにより、測定パターンに従って、距離Ｄ＝ｄ１〜ｄｎのそれぞれにおける送電効率η１〜ηｎが取得されるまで、ステップＳ１２２〜Ｓ１２５が繰返し実行される。
【００８９】
制御装置４０は、ステップＳ１３０では、測定パターンに沿って取得された送電効率η１〜ηｎに基づいて、送電効率ηが最高値となるシールド板５６，８６の最適位置を示す最適距離ｄｒを決定する。
【００９０】
そして、制御装置４０は、ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で決定された最適位置（最適距離ｄｒ）に従って、調整機構５０，８０の制御指示ＳＣを生成することにより、シールド板５６、８６の位置を設定する。
【００９１】
再び図５を参照して、制御装置４０は、ステップＳ１００によるインダクタンス調整処理が終了すると、ステップＳ２００により、送電開始処理を実行する。これにより、高周波電源装置１０の出力電力が、通常の送電処理時における送電電力（規格値）に設定される。そして、制御装置４０は、ステップＳ３００により通常電力による送電処理を実行する。すなわち、ステップＳ３００による送電処理は、最適位置に従ってシールド板５６，８６の位置が調整されて、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の共振周波数（すなわち、共鳴系の共振周波数）が調整された状態にて実行される。
【００９２】
制御装置４０は、ステップＳ３００による通常送電中には、ステップＳ４００により送電終了条件が終了しているかどうかを逐次判定する。
【００９３】
送電終了条件は、たとえばユーザによる送電完了指示（スイッチオフ）に応答して成立する。あるいは、負荷１２０（図１）が蓄電装置（図示せず）を含み、当該蓄電装置の充電のために非接触給電が行なわれる場合には、充電完了に応答して送電終了条件を成立させてもよい。あるいは、給電設備１００（一次自己共振コイル３０）および受電装置１１０（二次自己共振コイル７０）との位置関係によって送電が不可能であることが検出されたときに、自動的に送電終了条件を成立させてもよい。
【００９４】
制御装置４０は、送電終了条件が成立するまで（Ｓ４００のＮＯ判定時）、ステップＳ３００を繰返し実行することによって送電処理を継続する一方で、送電終了条件が成立すると（Ｓ４００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ５００により、送電処理を終了する。
【００９５】
図５に示した非接触給電の制御処理手順に従えば、調整機構５０，８０を自動制御によるインダクタンス調整によって、共鳴系の共振周波数を最適値に調整した後に、送電処理を実行できる。したがって、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の間の距離や設置状況の経時的な変化によって共鳴系の共振周波数が変化しても、送電効率が低下することを防止できる。
【００９６】
なお、図７に示すように、インダクタンス調整処理については、送電処理の開始前だけでなく、送電処理の実行中にも定期的に実行してもよい。
【００９７】
図７を参照して、制御装置は、ステップＳ１００Ａにより、図５のステップＳ１００と同様に、送電処理の開始前にインダクタンス調整処理を実行する。そして、制御装置４０は、インダクタンス調整処理（Ｓ１００Ａ）が終了すると、図５と同様のステップＳ２００およびＳ３００により、通常電力による送電処理を開始、実行する。ステップＳ３００による通常送電中には、図５と同様のステップＳ４００によって、送電終了条件が終了しているかどうかが逐次判定される。
【００９８】
制御装置４０は、送電終了条件の非成立時、すなわち送電処理の継続時（Ｓ４００のＮＯ判定時）には、ステップＳ４５０により、インダクタンス調整処理が必要であるかどうかをさらに判定する。
【００９９】
たとえば、タイマによる計時値等を用いて一定時間の経過毎にインダクタンス調整処理を要求する、すなわち、ステップＳ４５０をＹＥＳ判定とすることができる。あるいは、送電処理中（Ｓ３００）に、送電効率η（η＝Ｐ２／Ｐ１）を逐次演算し、送電効率ηが所定の基準値よりも低下したときに、共振周波数のずれが発生していると判断して、インダクタンス調整処理を要求する、すなわちステップＳ４５０をＹＥＳ判定とすることもできる。
【０１００】
制御装置４０は、インダクタンス調整処理が要求されると（Ｓ４５０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１００Ｂにより、図２の指示信号ＣＯを生成することによって、インダクタンス調整処理を実行する。ステップＳ１００Ｂによるインダクタンス調整処理は、図５のステップＳ１００と同様であるので説明は繰返さない。
【０１０１】
ただし、ステップＳ１００Ｂによるインダクタンス調整処理の際には、高周波電源装置１０の出力電力および測定パターンの段階数を、ステップＳ１００Ａとは異なるものとしてもよい。一例として、通常の送電電力のままに維持した状態でインダクタンス調整処理を実行したり、あるいは、測定パターンの段階数（ｎ）をステップＳ１００Ａのときより少なくしてもよい。
【０１０２】
一方、制御装置４０は、インダクタンス調整処理が不要であるとき（Ｓ４５０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１００Ｂをスキップする。このように、要求に応じてインダクタンス調整処理を実行した上で、送電処理（Ｓ３００）が繰返し実行される。
【０１０３】
図５〜図７のフローチャートに従えば、本発明の実施の形態による非接触給電システムでは、調整機構５０，８０におけるシールド板５６，８６（可動部材）を最適位置へ設定するためのインダクタンス調整処理を、送電処理の開始前および／または送電処理中に自動的に実行することができる。
【０１０４】
（調整機構の変形例）
図８には、調整機構５０，８０の変形例が示される。
【０１０５】
図８を参照して、変形例によれば、調整機構５０，８０において、可動部材であるシールド板が複数ずつ設けられる。たとえば、調整機構５０には、シールド板５６ａ，５６ｂが設けられ、調整機構８０にはシールド板８６ａ，８６ｂが設けられる。図示を省略しているが、各シールド板５６ａ，５６ｂ，８６ａ，８６ｂには、図３のシールド板５６，５８と同様に、ウォームギヤ５４，８４、空気孔５７，８７、および、貫通孔５８，８８が設けられている。すなわち、各シールド板５６ａ，５６ｂ，８６ａ，８６ｂは、図３のシールド板５６，５８と同様の機構により、変位可能に構成されている。
【０１０６】
一次側（給電設備１００）では、シールド板５６ａ，５６ｂにそれぞれ対応して独立のアクチュエータとして、モータ５２ａ，５２ｂが設けられる。モータ５２ａ，５２ｂに対しては、独立の制御指示ＳＣａ，ＳＣｂが制御装置４０から与えられる。すなわち、シールド板５６ａ，５６ｂについては、コイルユニット２０に対する相対位置（距離Ｄａ，Ｄａ＋Ｄｂ）をそれぞれ独立に制御することが可能である。
【０１０７】
二次側（受電装置１１０）についても、一次側と同様に、シールド板８６ａ，８６ｂにそれぞれ対応して独立のアクチュエータとして、モータ８２ａ，８２ｂが設けられる。モータ８２ａ，８２ｂに対しては、独立の制御指示ＳＣａ，ＳＣｂが制御装置４０から与えられる。すなわち、シールド板８６ａ，８６ｂについては、コイルユニット６０に対する相対位置（距離Ｄａ，Ｄａ＋Ｄｂ）をそれぞれ独立に制御することが可能である。
【０１０８】
これにより、調整機構５０，８０の各々におけるインダクタンス調整をさらに精密に実行できる。
【０１０９】
さらに、各調整機構５０，８０において、複数のシールド板（５６ａおよび５６ｂ、ならびに、８６ａおよび８６ｂ）は、それぞれ異なる材質で構成することが好ましい。
【０１１０】
たとえば、一方のシールド板に透磁率の高い材質（たとえばフェライト）を適用した場合には、他方のシールド板には、導電率の高い反射型の材質（たとえば銅）を適用することが好ましい。すなわち、一方のシールド板の透磁率は他方のシールド板の透磁率よりも高くする一方で、他方のシールド板の導電率は一方のシールド板の導電率よりも高くなる。このように組み合わせると、図４の特性から理解されるように、各調整機構５０，８０におけるインダクタンスの調整可能範囲を広げることができる。
【０１１１】
（電動車両への適用例）
図９は、図１に示した受電装置１１０を搭載した電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成図である。
【０１１２】
図９を参照して、ハイブリッド自動車２００は、蓄電装置２１０と、システムメインリレーＳＭＲと、昇圧コンバータ２２０と、インバータ２３０，２３２と、モータジェネレータ２４０，２４２と、エンジン２５０と、動力分割装置２６０と、駆動輪２７０とを含む。また、ハイブリッド自動車２００は、コイルユニット６０と、電力計７５と、調整機構８０と、充電器２８０と、充電リレーＣＨＲと、車両ＥＣＵ２９０とをさらに含む。コイルユニット６０は、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０を含む。
【０１１３】
ハイブリッド自動車２００は、エンジン２５０およびモータジェネレータ２４２を動力源として搭載する。エンジン２５０およびモータジェネレータ２４０，２４２は、動力分割装置２６０に連結される。そして、ハイブリッド自動車２００は、エンジン２５０およびモータジェネレータ２４２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２５０が発生する動力は、動力分割装置２６０によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪２７０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２４０へ伝達される経路である。
【０１１４】
モータジェネレータ２４０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２４０は、動力分割装置２６０を介してエンジン２５０の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置２１０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２５０が始動してモータジェネレータ２４０により発電が行なわれ、蓄電装置２１０が充電される。
【０１１５】
モータジェネレータ２４２も、交流回転電機であり、モータジェネレータ２４０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２４２は、蓄電装置２１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ２４０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２４２の駆動力は、駆動輪２７０に伝達される。
【０１１６】
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２７０を介してモータジェネレータ２４２の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ２４２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２４２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２４２により発電された電力は、蓄電装置２１０に蓄えられる。
【０１１７】
動力分割装置２６０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２５０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２４０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２４２の回転軸および駆動輪２７０に連結される。
【０１１８】
システムメインリレーＳＭＲは、蓄電装置２１０と昇圧コンバータ２２０との間に配設され、車両ＥＣＵ２９０からの信号に応じて蓄電装置２１０を昇圧コンバータ２２０に電気的に接続する。昇圧コンバータ２２０は、蓄電装置２１０と接続された正極線ＰＬ１の電圧と、正極線ＰＬ２の電圧との間で直流電圧変換を行なう。なお、昇圧コンバータ２２０は、たとえば直流チョッパ回路から成り、正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１の電圧よりも高く制御することができる。インバータ２３０，２３２は、それぞれモータジェネレータ２４０，２４２を駆動する。なお、インバータ２３０，２３２は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。
【０１１９】
図１と図９との対応関係を説明すると、ハイブリッド自動車２００に、この実施の形態による受電装置１１０（図１）、すなわち、コイルユニット６０（二次コイル６５および二次自己共振コイル７０）、電力計７５、および、調整機構８０が搭載されている。そして、充電器２８０から蓄電装置２１０までが、図１での負荷１２０に対応する。受電装置１１０の構成および動作については、上記と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１２０】
充電器２８０は、二次コイル７５によって取出された交流電力を、蓄電装置２１０の充電電力に変換するように構成された電力変換器である。充電リレーＣＨＲは、充電器２８０と蓄電装置２１０との間に配設され、車両ＥＣＵ２９０からの信号に応じて充電器２８０および蓄電装置２１０の間を電気的に接続する。
【０１２１】
車両ＥＣＵ２９０は、走行モード時、システムメインリレーＳＭＲをオンする一方で、充電リレーＣＨＲをオフする。そして、車両ＥＣＵ２９０は、車両の走行時、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２２０およびモータジェネレータ２４０，２４２を駆動するための信号を生成し、その生成した信号を昇圧コンバータ２２０およびインバータ２３０，２３２へ出力する。
【０１２２】
また、車両ＥＣＵ２９０は、給電設備１００の制御装置４０との間での通信機能を有する。すなわち、電力計７５によって検知された受電電力Ｐ２を制御装置４０に対して送信することや、調整機構８０のアクチュエータの制御指示ＳＣを制御装置４０から受信することが可能である。
【０１２３】
給電設備１００（図１）からハイブリッド自動車２００への給電が行なわれるとき、車両ＥＣＵ２９０は、充電リレーＣＨＲをオンにする。システムメインリレーＳＭＲについては、基本的にはオフされるが、必要に応じてオンしてもよい。
【０１２４】
これにより、二次自己共振コイル７０によって受電された電力によって、蓄電装置２１０を充電することができる。その際に、車両ＥＣＵ２９０を介して、調整機構８０を制御することによって、共鳴系の共振周波数の調整によって送電効率を確保した上で、非接触給電により蓄電装置２１０を充電することができる。あるいは、車両ＥＣＵ２９０を介することなく、給電設備１００と制御装置４０との間で直接データや信号の授受が可能なように構成してもよい。
【０１２５】
なお、システムメインリレーＳＭＲおよび充電リレーＣＨＲをともにオンさせることによって、車両の走行中に給電設備１００から受電することも可能である。
【０１２６】
また、上記においては、受電装置１１０を搭載した電動車両の一例として、動力分割装置２６０によりエンジン２５０の動力を分割して駆動輪２７０とモータジェネレータ２４０とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド自動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自動車にも適用可能である。
【０１２７】
たとえば、モータジェネレータ２４０を駆動するためにのみエンジン２５０を用い、モータジェネレータ２４２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自動車や、エンジン２５０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自動車、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自動車などにもこの発明は適用可能である。また、この発明は、エンジン２５０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２１０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。
【０１２８】
以上説明したように、本発明の実施の形態による非接触給電システムでは、必要不可欠な構成要素である電磁シールドの一部を構成するシールド板５６，８６（可動部材）を変位させることにより、可変容量素子等の新たな素子を設けることなく、共鳴系（自己共振コイル３０，７０）の共振周波数を調整することができる。これにより、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の間の距離や設置状況の経時的な変化によって、共鳴系の共振周波数が当初の設計値からずれた場合でも、送電効率を確保することが可能となる。
【０１２９】
さらに、制御装置４０によって制御されるアクチュエータ（モータ５２，５２ａ，５２ｂ，８２，８２ａ，８２ｂ）を用いることによって、調整機構５０，８０によるインダクタンス調整が容易となる。特に、調整機構５０，８０において、シールド板５６，８６（可動部材）を最適位置へ設定するインダクタンス調整処理を自動的に実行できる。さらに、このようなインダクタンス調整処理を、非接触給電時の適切なタイミング（送電処理の開始前および／または送電処理中）に自動的に実行することができる。
【０１３０】
なお、以上の実施の形態では、給電側および受電側の対称性を考慮して、給電設備１００の調整機構５０および受電装置１１０の調整機構８０の両方が設けられた構成において、調整機構５０，８０のそれぞれにおける、シールド板５６，８６（可動部材）の位置（距離Ｄ，Ｄａ，Ｄｂ）を共通に制御する構成を説明した。しかしながら、調整機構５０および８０のそれぞれにおいて、シールド板５６，８６（可動部材）の位置を独立に制御することも可能である。
【０１３１】
また、以上の実施の形態では、好ましい態様として、給電設備１００の調整機構５０および受電装置１１０の調整機構８０の両方が設けられた構成を説明したが、調整機構５０および８０の一方のみを配置する構成とすることも原理上可能である。
【０１３２】
また、図３等で例示した、ウォームギヤ５４，８４によってシールド板５６，８６を変位させる構成は、調整機構の構成例の一例に過ぎず、コイルユニット２０，６０（自己共振コイル３０，７０）に対して、可動部材であるシールド板５６（５６ａ，５６ｂ），８６（８６ａ，８６ｂ）を変位可能であれば、いかなる構成についても調整機構５０，８０として採用可能である点について、確認的に記載する。
【０１３３】
また、上記の実施の形態においては、一次コイル２５を用いて電磁誘導により一次自己共振コイル３０への給電を行ない、二次コイル６５を用いて電磁誘導により二次自己共振コイル７０から電力を取出すものとしたが、一次コイル２５を設けることなく高周波電源装置１０から一次自己共振コイル３０へ直接給電し、二次コイル６５を設けることなく二次自己共振コイル７０から電力を直接取出してもよい。すなわち、一次側のコイルユニット２０が一次自己共振コイル３０のみによって構成され、二次側のコイルユニット６０が二次自己共振コイル７０のみによって構成されてもよい。
【０１３４】
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て特許請求の範囲によって示され、特許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。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
この発明は、送電側および受電側の間での電磁場を介した共鳴による非接触給電に適用できる。
【符号の説明】
【０１３６】
１０  高周波電源装置、１５，７５  電力計、２０  コイルユニット（一次側）、２５  一次コイル、３０  一次自己共振コイル、４０  制御装置、４２  効率演算部、４５  インダクタンス調整制御部、４６  変位パターン設定部、４７  最適位置探索部、５０，８０  調整機構、５２，５２ａ，５２ｂ，８２，８２ａ，８２ｂ  モータ（アクチュエータ）、５４，８４  ウォームギヤ、５５，８５  電磁シールド、５６，５６ａ，５６ｂ，８６，８６ａ，８６ｂ  シールド板（可動部材）、５７，８７  空気孔、５８，８８  貫通孔、６０  コイルユニット（二次側）、６５  二次コイル、７０  二次自己共振コイル、１００  給電設備、１１０  受電装置、１２０  負荷、２００  ハイブリッド自動車、２１０  蓄電装置、２２０  昇圧コンバータ、２３０，２３２  インバータ、２４０，２４２  モータジェネレータ、２５０  エンジン、２６０  動力分割装置、２７０  駆動輪、２８０  充電器、５００，５０１  特性線（インダクタンス変化）、Ｃ１，Ｃ２  容量、ＣＨＲ  充電リレー、ＣＯ  指示信号（インダクタンス調整）、Ｄ，Ｄａ，Ｄｂ  距離（シールド板〜コイルユニット）、Ｐ１  送電電力、Ｐ２  受電電力、ＰＬ１，ＰＬ２  正極線、ＳＣ，ＳＣａ，ＳＣｂ  制御指示（アクチュエ−タ）、ＳＭＲ  システムメインリレー、η  送電効率。
【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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