(57)【要約】【課題】共鳴法を用いて走行中の車両へ効率的に送電可能な給電装置を簡易な構成で提供する。【解決手段】各給電装置１００において、高周波電力ドライバ１２０と一次コイル１３０との間に電力センサ１５０が設けられる。電力センサ１５０は、高周波電力ドライバ１２０と一次コイル１３０との間に発生する反射波電力を測定する。各給電装置１００において、ＥＣＵ１６０は、電力センサ１５０によって測定された反射波電力に基づいて高周波電力ドライバ１２０を制御する。ＥＣＵ１６０は、反射波電力が規定値よりも小さいときは、給電装置１００から出力される送電電力が微弱となるように高周波電力ドライバ１２０を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電用コイルを含む受電装置へ非接触で給電する給電装置であって、
所定の周波数を有する高周波電力を発生する高周波電源装置と、
前記高周波電源装置により発生された高周波電力を受け、前記受電用コイルと電磁場を介して共鳴することにより前記受電用コイルへ非接触で送電するための送電用コイルと、
前記高周波電源装置と前記送電用コイルとの間に発生する反射波電力を測定するための電力センサと、
前記電力センサによって測定された反射波電力に基づいて前記高周波電源装置を制御する制御装置とを備える給電装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電力センサによって測定された反射波電力が予め定められた大きさ以上のとき、前記送電用コイルから前記受電用コイルへの送電を中止するように前記高周波電源装置を制御する、請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記送電用コイルから前記受電用コイルへの送電が行なわれていない待機状態のとき、所定量の微弱電力が前記送電用コイルから出力されるように前記高周波電源装置を制御する、請求項１または請求項２に記載の給電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記電力センサによって測定された反射波電力が規定値を下回ると、前記送電用コイルから出力される電力が増大するように前記高周波電源装置を制御する、請求項３に記載の給電装置。
【請求項５】
前記電力センサは、前記高周波電源装置から出力される進行波電力も測定可能であり、
前記制御装置は、前記電力センサによって測定された反射波電力と進行波電力との比が規定値を下回ると、前記送電用コイルから出力される電力が増大するように前記高周波電源装置を制御する、請求項３に記載の給電装置。
【請求項６】
前記電力センサは、前記高周波電源装置および前記送電用コイル間の導線と前記導線に沿って配設される検出線との間に形成される容量性結合および誘導性結合により前記検出線に生じる電圧を検出することによって前記反射波電力を計測する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の給電装置。
【請求項７】
前記受電装置は、車両に搭載され、
速度センサによって前記車両の速度が検出され、
前記制御装置は、前記車両の速度の検出値を受信し、前記車両の速度が高いほど前記送電用コイルから出力される電力の増加レートが大きくなるように前記高周波電源装置を制御する、請求項４に記載の給電装置。
【請求項８】
前記受電装置は、車両に搭載され、
車両識別センサによって前記車両が識別され、
前記制御装置は、前記車両識別センサによる前記車両の識別情報を受信し、前記車両の識別情報に基づいて、前記送電用コイルから前記受電用コイルへ送電される電力の目標値を設定する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の給電装置。
【請求項９】
前記受電装置は、車両に搭載され、
車両検出センサによって当該給電装置への前記車両の接近が検知され、
前記制御装置は、前記車両検出センサの検出結果を受信し、前記車両の接近が検知されると、前記高周波電源装置を起動して、前記送電用コイルから前記微弱電力が出力されるように前記高周波電源装置を制御する、請求項３に記載の給電装置。
【請求項１０】
前記受電装置は、車両に搭載され、
前記車両は、当該給電装置から給電される電力を蓄える蓄電装置を含み、
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電状態を前記車両から受信し、前記蓄電装置の残存容量が少ないほど前記送電用コイルから前記受電用コイルへ送電される給電電力が大きくなるように前記給電電力の目標値を設定する、請求項１から請求項９のいずれかに記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給電装置に関し、特に、送電用コイルと受電装置の受電用コイルとが電磁場を介して共鳴することにより受電装置へ非接触で給電する給電装置に関する。
【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、ハイブリッド自動車は、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等である。
【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。
【０００５】
このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の共鳴コイル）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。
【０００６】
この共鳴法を用いて車両外部の給電装置から電動車両へワイヤレスで給電する車両給電システムとして、たとえば、特開２００９−１０６１３６号公報に開示されたものが知られている（特許文献１参照）。
【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】特表２００９−５０１５１０号公報
【特許文献３】実開平６−６６２０１号公報
【特許文献４】特開２００４−１３６８６０号公報
【特許文献５】特開２００１−１７７９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特開２００９−１０６１３６号公報に開示された車両給電システムでは、車両の走行中に給電装置から車両へ送電することは想定されておらず、走行中の車両へ共鳴法を用いて効率的に送電するための検討はなされていない。また、走行中の車両へ共鳴法を用いて送電するにあたっては、できるだけ簡易な構成で実現できることが望ましい。
【０００９】
それゆえに、この発明の目的は、共鳴法を用いて走行中の車両へ効率的に送電可能な給電装置を簡易な構成で提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によれば、給電装置は、受電用コイルを含む受電装置へ非接触で給電する給電装置であって、高周波電源装置と、送電用コイルと、電力センサと、制御装置とを備える。高周波電源装置は、所定の周波数を有する高周波電力を発生する。送電用コイルは、高周波電源装置により発生された高周波電力を受け、受電用コイルと電磁場を介して共鳴することにより受電用コイルへ非接触で送電する。電力センサは、高周波電源装置と送電用コイルとの間に発生する反射波電力を測定する。制御装置は、電力センサによって測定された反射波電力に基づいて高周波電源装置を制御する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、電力センサによって測定された反射波電力が予め定められた大きさ以上のとき、送電用コイルから受電用コイルへの送電を中止するように高周波電源装置を制御する。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、送電用コイルから受電用コイルへの送電が行なわれていない待機状態のとき、所定量の微弱電力が送電用コイルから出力されるように高周波電源装置を制御する。
【００１３】
さらに好ましくは、制御装置は、電力センサによって測定された反射波電力が規定値を下回ると、送電用コイルから出力される電力が増大するように高周波電源装置を制御する。
【００１４】
また、好ましくは、電力センサは、高周波電源装置から出力される進行波電力も測定可能である。制御装置は、電力センサによって測定された反射波電力と進行波電力との比が規定値を下回ると、送電用コイルから出力される電力が増大するように高周波電源装置を制御する。
【００１５】
好ましくは、電力センサは、高周波電源装置および送電用コイル間の導線と導線に沿って配設される検出線との間に形成される容量性結合および誘導性結合により検出線に生じる電圧を検出することによって反射波電力を計測する。
【００１６】
好ましくは、受電装置は、車両に搭載され、速度センサによって車両の速度が検出される。制御装置は、車両の速度の検出値を受信し、車両の速度が高いほど送電用コイルから出力される電力の増加レートが大きくなるように高周波電源装置を制御する。
【００１７】
好ましくは、受電装置は、車両に搭載され、車両識別センサによって車両が識別される。制御装置は、車両識別センサによる車両の識別情報を受信し、車両の識別情報に基づいて、送電用コイルから受電用コイルへ送電される電力の目標値を設定する。
【００１８】
好ましくは、受電装置は、車両に搭載され、車両検出センサによって当該給電装置への車両の接近が検知される。制御装置は、車両検出センサの検出結果を受信し、車両の接近が検知されると、高周波電源装置を起動して、送電用コイルから微弱電力が出力されるように高周波電源装置を制御する。
【００１９】
好ましくは、受電装置は、車両に搭載され、車両は、当該給電装置から給電される電力を蓄える蓄電装置を含む。制御装置は、蓄電装置の充電状態を車両から受信し、蓄電装置の残存容量が少ないほど送電用コイルから受電用コイルへ送電される給電電力が大きくなるように給電電力の目標値を設定する。
【発明の効果】
【００２０】
この発明においては、高周波電源装置と送電用コイルとの間に発生する反射波電力を測定する電力センサが設けられる。そして、その電力センサによって測定された反射波電力に基づいて高周波電源装置が制御される。これにより、受電装置と通信することなく、自律的な給電制御を実現できる。また、反射波電力の大きさに基づく効率的な給電が可能である。したがって、この発明によれば、共鳴法を用いて走行中の車両へ効率的に送電可能な給電装置を簡易な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１による給電装置が適用される車両給電システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す給電装置および車両の構成を詳細に説明するための機能ブロック図である。
【図３】電力センサによる反射波電力および進行波電力の測定原理を説明するための図である。
【図４】給電装置による給電制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施の形態２における車両給電システムの全体構成図である。
【図６】実施の形態２における、ある給電装置における給電制御の処理手順を説明するための図である。
【図７】車両の接近に伴なう給電装置の状態変化を説明するための第１の図である。
【図８】車両の接近に伴なう給電装置の状態変化を説明するための第２の図である。
【図９】車両の接近に伴なう給電装置の状態変化を説明するための第３の図である。
【図１０】実施の形態３における車両給電システムの全体構成図である。
【図１１】実施の形態６における車両給電システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による給電装置が適用される車両給電システムの全体構成図である。図１を参照して、この車両給電システムは、給電装置１００と、車両２００とを備える。給電装置１００は、系統電源等の交流電源１１０から電力の供給を受け、車両２００へ非接触で給電する。車両２００は、給電装置１００から供給される電力を非接触で受電し、その受けた電力を用いて走行することができる。
【００２４】
給電装置１００は、交流電源１１０と、高周波電力ドライバ１２０と、一次コイル１３０と、一次自己共振コイル１４０と、電力センサ１５０と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１６０とを含む。
【００２５】
高周波電力ドライバ１２０は、交流電源１１０から電力の供給を受ける。一次コイル１３０は、同軸ケーブル等によって高周波電力ドライバ１２０に接続される。一次自己共振コイル１４０は、地面近傍に配設される。一次コイル１３０と一次自己共振コイル１４０とは、略同一軸上に配設される。電力センサ１５０は、高周波電力ドライバ１２０と一次コイル１３０との間に配設される。ＥＣＵ１６０は、電力センサ１５０の測定結果に基づいて高周波電力ドライバを制御する。
【００２６】
車両２００は、二次自己共振コイル２１０と、二次コイル２２０と、整流器２３０と、蓄電装置２４０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power  Control  Unit）」とも称する。）２５０と、モータ２６０とを含む。
【００２７】
二次自己共振コイル２１０は、車両２００の車体下部に配設される。二次自己共振コイル２１０と二次コイル２２０とは、略同一軸上に配設される。そして、二次コイル２２０に整流器２３０が接続され、整流器２３０によって整流された直流電力が蓄電装置２４０に蓄えられる。
【００２８】
ＰＣＵ２５０は、蓄電装置２４０から電力の供給を受け、モータ２６０を駆動する。また、ＰＣＵ２５０は、モータ２６０により発電された電力を整流して蓄電装置２４０へ出力し、蓄電装置２４０を充電する。モータ２６０は、ＰＣＵ２５０により駆動されて車両の駆動力を発生する。また、モータ２６０は、車輪や図示されないエンジンから受ける運動エネルギーを受けて発電し、その発電した電力をＰＣＵ２５０へ出力する。
【００２９】
図２は、図１に示した給電装置１００および車両２００の構成を詳細に説明するための機能ブロック図である。なお、この図２では、給電装置１００から車両２００への給電に関する部分が示されており、車両２００のＰＣＵ２５０およびモータ２６０については図示を省略している。
【００３０】
図２を参照して、高周波電力ドライバ１２０は、図示されない交流電源１１０から受ける電力を、一次自己共振コイル１４０と車両２００の二次自己共振コイル２１０との磁場共鳴により一次自己共振コイル１４０から二次自己共振コイル２１０へ非接触で送電可能な所定の高周波電力に変換する。高周波電力ドライバ１２０により生成される高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。一次コイル１３０は、電磁誘導により一次自己共振コイル１４０と磁気的に結合され、高周波電力ドライバ１２０から受ける高周波電力を電磁誘導によって一次自己共振コイル１４０へ供給する。
【００３１】
一次自己共振コイル１４０には、キャパシタＣが接続され、一次自己共振コイル１４０とキャパシタＣとによってＬＣ共振コイルが形成される。そして、一次自己共振コイル１４０は、車両２００の二次自己共振コイル２１０と電磁場を介して共鳴することにより二次自己共振コイル２１０へ非接触で送電する。この一次自己共振コイル１４０は、一次自己共振コイル１４０と二次自己共振コイル２１０との間の距離や、一次自己共振コイル１４０と二次自己共振コイル２１０と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値およびその結合度を示すκが大きくなるようにその巻数が適宜設定される。なお、キャパシタＣを設けることなく、一次自己共振コイル１４０の浮遊容量をＬＣ共振コイルの容量成分としてもよい。
【００３２】
電力センサ１５０は、高周波電力ドライバ１２０から一次コイル１３０へ高周波電力が出力されているとき、高周波電力ドライバ１２０と一次コイル１３０との間に発生する反射波電力および進行波電力を測定する。そして、電力センサ１５０は、その測定結果をＥＣＵ１６０へ出力する。なお、反射波電力および進行波電力を測定可能な電力センサ１５０の構成については、後ほど説明する。
【００３３】
ＥＣＵ１６０（以下「電源側ＥＣＵ１６０」とも称する。）は、反射波電力および進行波電力の測定値を電力センサ１５０から受ける。そして、電源側ＥＣＵ１６０は、その受けた測定値に基づいて高周波電力ドライバ１２０を制御する。具体的には、電源側ＥＣＵ１６０は、反射波電力が予め定められた大きさよりも小さいとき、給電装置１００から車両２００への送電電力が目標値となるように高周波電力ドライバ１２０を制御する。一方、反射波電力が予め定められた大きさ以上のときは、電源側ＥＣＵ１６０は、給電装置１００から車両２００への送電を中止するように高周波電力ドライバ１２０を制御する。
【００３４】
一方、車両２００においても、二次自己共振コイル２１０にキャパシタＣが接続され、二次自己共振コイル２１０とキャパシタＣとによってＬＣ共振コイルが形成される。そして、二次自己共振コイル２１０は、給電装置１００の一次自己共振コイル１４０と電磁場を介して共鳴することにより一次自己共振コイル１４０から非接触で受電する。この二次自己共振コイル２１０も、一次自己共振コイル１４０と二次自己共振コイル２１０との間の距離や、一次自己共振コイル１４０と二次自己共振コイル２１０との共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値および結合度κが大きくなるようにその巻数が適宜設定される。なお、二次自己共振コイル２１０においても、キャパシタＣを設けることなく、二次自己共振コイル２１０の浮遊容量をＬＣ共振コイルの容量成分としてもよい。
【００３５】
二次コイル２２０は、電磁誘導により二次自己共振コイル２１０と磁気的に結合され、二次自己共振コイル２１０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２３０へ出力する。整流器２３０は、二次コイル２２０によって取出された交流電力を整流する。充電器２７０は、整流器２３０と蓄電装置２４０との間に設けられる。充電器２７０は、車両側ＥＣＵ２８０（後述）からの制御信号に基づいて、整流器２３０によって整流された電力を蓄電装置２４０の電圧レベルに変換して蓄電装置２４０へ出力する。
【００３６】
蓄電装置２４０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２４０は、充電器２７０から供給される電力を蓄えるほか、モータ２６０（図１）によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置２４０は、その蓄えた電力をＰＣＵ２５０（図１）へ供給する。なお、蓄電装置２４０として大容量のキャパシタも採用可能である。
【００３７】
車両側ＥＣＵ２８０は、給電装置１００から供給される電力による蓄電装置２４０の充電時、充電器２７０の出力電圧および出力電流に基づいて充電器２７０を制御する。また、車両側ＥＣＵ２８０は、蓄電装置２４０の電圧Ｖｂおよび入出力電流Ｉｂを図示されないセンサによって検知し、その検知された電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて蓄電装置２４０の残存容量（ＳＯＣ）を算出する。そして、車両側ＥＣＵ２８０は、蓄電装置２４０のＳＯＣが所定の上限に達すると充電器２７０を停止する。なお、車両側ＥＣＵ２８０は、図示されないＰＣＵ２５０の動作も制御する。
【００３８】
図３は、電力センサ１５０による反射波電力および進行波電力の測定原理を説明するための図である。図３を参照して、端子ＴＰ，ＴＬは、それぞれ高周波電力ドライバ１２０および一次コイル１３０に接続される。すなわち、導線１５２は、高周波電力ドライバ１２０および一次コイル１３０間に接続される。検出線１５４は、導線１５２に沿って配線される。
【００３９】
高周波電力ドライバ１２０から一次コイル１３０へ導線１５２を介して高周波電力が供給されると、導線１５２と検出線１５４との間に誘導性結合Ｍおよび容量性結合Ｃ１，Ｃ２が形成される。ここで、容量性結合Ｃ１，Ｃ２に流れる電流をそれぞれＩｃ１，Ｉｃ２とし、進行波電力の電流Ｉｆおよび反射波電力の電流Ｉｒに応じて誘導性結合Ｍにより検出線１５４に流れる電流をそれぞれＩｍｆ，Ｉｍｒとする。
【００４０】
そうすると、ノードＮ１に接続される進行波電力検出用の端子１５８の電圧Ｖｆ、およびノードＮ２に接続される反射波電力検出用の端子１５６の電圧Ｖｒは、次式によって表わされる。
【００４１】
Ｖｆ＝Ｒ１×（Ｉｃ１＋Ｉｍｆ−Ｉｍｒ）  …（１）
Ｖｒ＝Ｒ２×（Ｉｃ２−Ｉｍｆ＋Ｉｍｒ）  …（２）
いま、反射波がないとすると、Ｉｍｒは０であるので、（２）式は以下のようになる。
【００４２】
Ｖｒ＝Ｒ２×（Ｉｃ２−Ｉｍｆ）  …（３）
したがって、（３）式においてＶｒ＝０となるためには、Ｉｃ２＝Ｉｍｆとなる定数を選定すればよい。
【００４３】
同様に、進行波がないときを考えると、Ｉｍｆは０であるので、（１）式は以下のようになる。
【００４４】
Ｖｆ＝Ｒ１×（Ｉｃ１−Ｉｍｒ）  …（４）
したがって、（４）式においてＶｆ＝０となるためには、Ｉｃ１＝Ｉｍｒとなる定数を選定すればよい。
【００４５】
そして、進行波電力検出用の端子１５８の電圧Ｖｆおよび反射波電力検出用の端子１５６の電圧Ｖｒについて別途校正を行ない、電圧Ｖｆ，Ｖｒから進行波電力および反射波電力を導出するための補正値を得ておく。
【００４６】
以上のように、Ｉｃ１＝Ｉｍｆ，Ｉｃ２＝Ｉｍｒとなるように電力センサ１５０の回路定数を設計することで、端子１５６，１５８の電圧Ｖｒ，Ｖｆを検出することによって反射波電力および進行波電力を測定することができる。
【００４７】
図４は、給電装置１００による給電制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。図４を参照して、給電装置１００のＥＣＵ１６０は、車両２００への給電指示が有ったか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、この給電指示は、給電装置１００において利用者により入力されたものであってもよいし、給電装置１００と車両２００との間に通信手段を設けて車両２００から受けたものであってもよい。
【００４８】
そして、ステップＳ１０において給電指示があったものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、高周波電力ドライバ１２０を制御することによって、給電装置１００から車両２００への送電を実行する（ステップＳ２０）。
【００４９】
給電装置１００から車両２００への送電が開始されると、ＥＣＵ１６０は、進行波電力および反射波電力の測定値を電力センサ１５０から受ける（ステップＳ３０）。そして、ＥＣＵ１６０は、反射波電力の値が予め定められた規定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４０）。
【００５０】
ステップＳ４０において反射波電力の値が規定値よりも小さいと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、給電終了指示を受けたか否かを判定する（ステップＳ５０）。なお、この給電終了指示も、給電装置１００において利用者により入力されたものであってもよいし、給電装置１００と車両２００との間に通信手段を設けて車両２００から受けたものであってもよい。
【００５１】
ステップＳ５０において給電終了指示を受けていないと判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、給電装置１００から車両２００への送電電力が目標値に到達したか否かを判定する（ステップＳ６０）。送電電力が目標値に到達していないと判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、送電電力を増加するように高周波電力ドライバ１２０を制御する（ステップＳ７０）。その後、ステップＳ３０へ処理が戻される。ステップＳ６０において送電電力が目標値に到達していると判定されたときも（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ステップＳ３０へ処理が戻される。
【００５２】
一方、ステップＳ４０において反射波電力の値が規定値以上であると判定されたとき（ステップＳ４０においてＮＯ）、また、ステップＳ５０において給電終了指示が有ったものと判定されたとき（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、車両２００への給電を中止するように高周波電力ドライバ１２０を制御する（ステップ８０）。
【００５３】
以上のように、この実施の形態１においては、高周波電力ドライバ１２０と一次コイル１３０との間に発生する反射波電力を測定する電力センサ１５０が設けられる。そして、その電力センサ１５０によって測定された反射波電力に基づいて高周波電力ドライバ１２０が制御される。これにより、車両２００の受電状況等について車両２００と通信することなく、自律的な給電制御を実現できる。また、反射波電力の大きさに基づく効率的な給電が可能である。したがって、この実施の形態１によれば、共鳴法を用いて車両２００へ効率的に送電可能な給電装置１００を簡易な構成で実現することができる。
【００５４】
［実施の形態２］
実施の形態２では、車両２００の走路に沿って給電装置１００が複数配設され、車両２００の走行中に給電装置１００から車両２００への給電が行なわれる。
【００５５】
図５は、この実施の形態２における車両給電システムの全体構成図である。図５を参照して、車両２００の走路に沿って、複数の給電装置１００が所定の間隔で配設されている。なお、この図５では、給電装置１００が３つ示されているが、給電装置１００の数はこれに限られるものではない。そして、車両２００は、走行しながら、近接の給電装置１００から給電を受けることができる。
【００５６】
この実施の形態２では、給電装置１００における電源側ＥＣＵ１６０の構成が、図２に示した実施の形態１における給電装置１００と異なる。車両２００の構成は、図２に示した実施の形態１における車両２００と同じである。
【００５７】
図６は、実施の形態２の各給電装置１００における給電制御の処理手順を説明するための図である。図６とともに図２を参照して、各給電装置１００を含む車両給電システムが起動されると、給電装置１００のＥＣＵ１６０は、一次自己共振コイル１４０から微弱電力が出力されるように高周波電力ドライバ１２０を制御する（ステップＳ１１０）。
【００５８】
微弱電力の出力が開始されると、ＥＣＵ１６０は、進行波電力および反射波電力の測定値を電力センサ１５０から受ける（ステップＳ１２０）。そして、ＥＣＵ１６０は、進行波電力（高周波電力ドライバ１２０からの出力電力）に対する反射波電力の比を示す反射波電力比が、予め定められた第１の規定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。反射波電力比が第１の規定値以上であると判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ステップＳ１２０へ処理が戻される。
【００５９】
ステップＳ１３０において反射波電力比が第１の規定値よりも小さいと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、車両２００が接近してきたものと判断し、一次自己共振コイル１４０から出力される送電電力を増加するように高周波電力ドライバ１２０を制御する（ステップＳ１４０）。そして、ＥＣＵ１６０は、進行波電力および反射波電力の測定値を電力センサ１５０から再び受け（ステップＳ１５０）、反射波電力比が上記第１の規定値よりも小さいか否かを再び判定する（ステップＳ１６０）。反射波電力比が第１の規定値以上であると判定された場合には（ステップＳ１６０においてＮＯ）、ステップＳ２００へ処理が移行され、ＥＣＵ１６０は、一次自己共振コイル１４０から出力される電力が再び微弱となるように高周波電力ドライバ１２０を制御する（ステップＳ２００）。
【００６０】
ステップＳ１６０において反射波電力比が第１の規定値よりも小さいと判定されると（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、送電電力が目標値に達したか否かを判定する（ステップＳ１７０）。送電電力が目標値に達していないと判定されると（ステップＳ１７０においてＮＯ）、ステップＳ１４０へ処理が戻され、一次自己共振コイル１４０から出力される送電電力がさらに増加される。
【００６１】
ステップＳ１７０において送電電力が目標値に達したものと判定されると（ステップＳ１７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、進行波電力および反射波電力の測定値を電力センサ１５０から再度受け（ステップＳ１８０）、反射波電力比が予め定められた第２の規定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１９０）。反射波電力比が第２の規定値よりも小さいと判定されると（ステップＳ１９０においてＹＥＳ）、ステップＳ１８０へ処理が戻され、給電装置１００から車両２００への給電が維持される。
【００６２】
一方、ステップＳ１９０において反射波電力比が第２の規定値以上であると判定されると（ステップＳ１９０においてＮＯ）、ステップＳ２００へ処理が移行され、一次自己共振コイル１４０から出力される電力が再び微弱となるように高周波電力ドライバ１２０が制御される。
【００６３】
なお、上記において、給電装置１００は、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０においては、「待機」状態にあり、ステップＳ１４０〜Ｓ１７０においては、「電力増加」状態にある。また、ステップＳ１８０〜Ｓ１９０においては、給電装置１００は、「給電維持」状態にある。
【００６４】
図７〜図９は、車両２００の接近に伴なう給電装置１００の状態変化を示した図である。以下、図７〜図９に示すＮ番目の給電装置１００の状態変化について説明する。
【００６５】
図７を参照して、Ｎ番目の給電装置１００の手前に配設されたＮ−１番目の給電装置１００の上部あたりを車両２００が走行しているものとする（すなわち、Ｎ−１番目の給電装置１００は「給電維持」状態にある。）。このとき、Ｎ番目の給電装置１００は、「待機」状態にあり、給電装置１００は、微弱電力を出力している。
【００６６】
図８を参照して、Ｎ番目の給電装置１００に車両２００が接近し、反射波電力比が第１の規定値を下回ると、Ｎ番目の給電装置１００は、「待機」状態から「電力増加」状態に変化する。そして、Ｎ番目の給電装置１００から出力される送電電力が目標値に達するまで送電電力が増加される。
【００６７】
図９を参照して、車両２００がＮ番目の給電装置１００の上部あたりに達すると、Ｎ番目の給電装置１００からの送電電力は目標値に達し、Ｎ番目の給電装置１００は、「電力増加」状態から「給電維持」状態に変化する。そして、特に図示しないが、車両２００がＮ番目の給電装置１００の上部を通り過ぎると、Ｎ番目の給電装置１００は、「給電維持」状態から「待機」状態に変化する。
【００６８】
以上のように、この実施の形態２においても、各給電装置１００において、高周波電力ドライバ１２０と一次コイル１３０との間に発生する反射波電力を測定する電力センサ１５０が設けられる。そして、その電力センサ１５０によって測定された反射波電力に基づいて、各給電装置１００において高周波電力ドライバ１２０が制御される。したがって、この実施の形態２によれば、共鳴法を用いて走行中の車両２００へ効率的に送電可能な給電装置１００を簡易な構成で実現することができる。また、この実施の形態２によれば、給電装置１００は、車両２００が接近するまでは微弱電力を出力する「待機」状態となっているので、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００６９】
［実施の形態３］
この実施の形態３では、車両２００の速度に応じて、「電力増加」状態における電力増加レートを可変とする。具体的には、車両２００の速度が高いときには、「電力増加」状態における電力増加レートを高く設定し、車両２００の速度が低いときには、電力増加レートを低く設定する。
【００７０】
図１０は、実施の形態３における車両給電システムの全体構成図である。図１０を参照して、この車両給電システムは、図５に示した実施の形態２における車両給電システムの構成において、速度センサ３１０をさらに備える。速度センサ３１０は、複数の給電装置１００が配設された給電ゾーンを走行する車両２００の速度を検出し、その検出値を各給電装置１００へ送信する。
【００７１】
そして、各給電装置１００は、速度センサ３１０から受信した車両２００の速度の検出値に基づいて、「電力増加」状態における送電電力の増加レートを変更する。詳しくは、速度センサ３１０から受信した車両２００の速度の検出値が大きいほど送電電力の増加レートを大きく設定し、車両２００の速度の検出値が小さいほど送電電力の増加レートを小さく設定する。
【００７２】
具体的には、再び図６を参照して、給電装置１００のＥＣＵ１６０は、ステップＳ１４０において、速度センサ３１０から受信した車両２００の速度の検出値が大きいほど、一次自己共振コイル１４０から出力される送電電力が増加する際の増加レートが大きくなるように高周波電力ドライバ１２０を制御する。言い換えると、ＥＣＵ１６０は、ステップＳ１４０において、速度センサ３１０から受信した車両２００の速度の検出値が小さいほど、一次自己共振コイル１４０から出力される送電電力が増加する際の増加レートが小さくなるように高周波電力ドライバ１２０を制御する。
【００７３】
なお、実施の形態３における車両給電システムのその他の構成は、図５に示した実施の形態２における車両給電システムと同じである。
【００７４】
以上のように、この実施の形態３によれば、車両２００の速度が速いときは、各給電装置１００から車両２００への給電電力量を確保することができる。また、車両２００の速度が遅いときは、給電装置１００における給電制御が安定する。
【００７５】
［実施の形態４］
この実施の形態４では、車両２００のナンバーを読取るなどして車両２００が識別される。そして、車両２００が大型車（蓄電装置２４０の容量大）の場合には、給電装置１００から車両２００へ相対的に大きな電力が送電され、車両２００が小型車（蓄電装置２４０の容量小）の場合には、給電装置１００から車両２００へ相対的に小さな電力が送電される。
【００７６】
再び図１０を参照して、この実施の形態４における車両給電システムは、上記の実施の形態３における車両給電システムの構成において、速度センサ３１０に代えて車両識別センサ３２０を備える。車両識別センサ３２０は、車両２００を識別可能であり、たとえば、ナンバー読取センサによって構成される。そして、車両識別センサ３２０は、検出された車両２００の識別情報を各給電装置１００へ送信する。
【００７７】
そして、各給電装置１００は、車両識別センサ３２０から受ける車両２００の識別情報に基づいて、「電力増加」状態における送電電力の目標値を変更する。詳しくは、車両２００が大型車（蓄電装置２４０の容量大）の場合には、「電力増加」状態における送電電力の目標値を大きく設定し、車両２００が小型車（蓄電装置２４０の容量小）の場合には、送電電力の目標値を小さく設定する。
【００７８】
具体的には、再び図６を参照して、給電装置１００のＥＣＵ１６０は、車両２００が大型車（蓄電装置２４０の容量大）の場合には、ステップＳ１７０における送電電力の目標値を相対的に大きく設定し、車両２００が小型車（蓄電装置２４０の容量小）の場合には、ステップＳ１７０における送電電力の目標値を相対的に小さく設定する。
【００７９】
なお、実施の形態４における車両給電システムのその他の構成は、図５に示した実施の形態２における車両給電システムと同じである。
【００８０】
以上のように、この実施の形態４によれば、車両２００の充電可能容量に応じた給電を行なうことができ、効率のよい走行充電を実現することができる。
【００８１】
［実施の形態５］
この実施の形態５では、複数の給電装置１００が配設される給電ゾーンへの車両２００の接近が検知される。そして、給電ゾーンへの車両２００の接近が検知されると、車両給電システムが起動されて各給電装置１００から微弱電力が出力され、各給電装置１００が「待機」状態となる。そして、給電ゾーンにおいて車両２００への給電が行なわれ、その後、車両２００の通過に伴ない全ての給電装置１００が「待機」状態に戻ると、次の車両２００の接近が検地されるまで車両給電システムが停止される（電源オフ）。
【００８２】
再び図１０を参照して、この実施の形態５における車両給電システムは、実施の形態３における車両給電システムの構成において、速度センサ３１０に代えて車両検知センサ３３０を備える。車両検知センサ３３０は、複数の給電装置１００が配設された給電ゾーンへの車両２００の接近を検知するためのセンサであり、車両２００の接近を検知すると、その検知結果を各給電装置１００へ送信する。
【００８３】
そして、各給電装置１００は、車両検知センサ３３０からの車両２００の検知結果に応じて起動され、各給電装置１００から車両２００への給電が行なわれた後、全ての給電装置１００が「待機」状態に戻ると、電源がオフされる。
【００８４】
以上のように、この実施の形態５によれば、非給電時における不要な待機電力を削減することができる。
【００８５】
［実施の形態６］
この実施の形態６では、車両２００に搭載される蓄電装置２４０の充電状態（ＳＯＣあるいは充電可能容量など）が検知され、その検知結果が各給電装置１００へ送信される。そして、蓄電装置２４０の空き容量が多い場合には、給電装置１００から車両２００へ相対的に大きな電力が送電され、蓄電装置２４０の空き容量が少ない場合には、給電装置１００から車両２００へ相対的に小さな電力が送電される。
【００８６】
図１１は、実施の形態６における車両給電システムの全体構成図である。図１１を参照して、この車両給電システムは、図５に示した実施の形態２における車両給電システムの構成において、双方向通信装置３４０をさらに備える。双方向通信装置３４０は、たとえば、双方向ＶＩＣＳ（登録商標）対応ビーコンやＤＳＲＣ（Dedicated  Short  Range  Communication）等によって構成される。双方向通信装置３４０は、車両２００に搭載される蓄電装置２４０の充電状態を示す情報を車両２００から受信して各給電装置１００へ送信する。
【００８７】
そして、給電装置１００は、双方向通信装置３４０から受信した、蓄電装置２４０の充電状態を示す情報に基づいて、「電力増加」状態における送電電力の目標値を変更する。詳しくは、蓄電装置２４０の空き容量が多い場合には、「電力増加」状態における送電電力の目標値を大きく設定し、蓄電装置２４０の空き容量が少ない場合には、送電電力の目標値を小さく設定する。
【００８８】
具体的には、再び図６を参照して、給電装置１００のＥＣＵ１６０は、蓄電装置２４０の空き容量が多い場合には、ステップＳ１７０における送電電力の目標値を大きく設定し、蓄電装置２４０の空き容量が少ない場合には、ステップＳ１７０における送電電力の目標値を小さく設定する。
【００８９】
なお、実施の形態６における車両給電システムのその他の構成は、図５に示した実施の形態２における車両給電システムと同じである。
【００９０】
以上のように、この実施の形態６によれば、車両２００の蓄電装置２４０の空き容量に応じて最適な給電を実施することができる。
【００９１】
なお、上記において、高周波電力ドライバ１２０は、この発明における「高周波電源装置」の一実施例に対応し、一次自己共振コイル１４０および一次コイル１３０は、この発明における「送電用コイル」の一実施例を形成する。また、二次自己共振コイル２１０および二次コイル２２０は、この発明における「受電用コイル」の一実施例を形成し、電源側ＥＣＵ１６０は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応する。
【００９２】
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。
【符号の説明】
【００９３】
１００  給電装置、１１０  交流電源、１２０  高周波電力ドライバ、１３０  一次コイル、１４０  一次自己共振コイル、１５０  電力センサ、１５２  導線、１５４  検出線、１５６，１５８  端子、１６０  ＥＣＵ、２１０  二次自己共振コイル、２２０  二次コイル、２３０  整流器、２４０  蓄電装置、２５０  ＰＣＵ、２６０  モータ、２７０  充電器、２８０  車両側ＥＣＵ、３１０  速度センサ、３２０  車両識別センサ、３３０  車両検知センサ、３４０  双方向通信装置、Ｃ  キャパシタ、Ｃ１，Ｃ２  容量性結合、Ｍ  誘導性結合、Ｎ１，Ｎ２  ノード。
【図１】
2011166992.tif 000003
【図２】
2011166992.tif 000004
【図３】
2011166992.tif 000005
【図４】
2011166992.tif 000006
【図５】
2011166992.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011166992.tif 000009
【図８】
2011166992.tif 000010
【図９】
2011166992.tif 000011
【図１０】
2011166992.tif 000012
【図１１】
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