(57)【要約】【課題】共鳴法を用いた非接触給電において発生する漏洩電磁場を低減可能なコイルユニットを提供する。【解決手段】コイルユニット１２５Ａは、対向配置される第１の自己共振コイルとの電磁共鳴によって、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。コイルユニット１２５Ａは、複数のコイル１１０Ａ，１１０Ｂを含み、第１の自己共振コイルと電磁共鳴を行うための第２の自己共振コイルを備える。そして、コイル１１０Ａは、コイル１１０Ｂとは、第１の自己共振コイルに対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される第１の共振コイルとの電磁共鳴によって、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、
複数のコイルを含み、前記第１の共振コイルと電磁共鳴を行なうための第２の共振コイルを備え、
前記複数のコイルのうちの第１のコイルは、前記複数のコイルのうちの前記第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、前記第１の共振コイルに対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される、コイルユニット。
【請求項２】
前記第１のコイルは、発生する磁界の向きに垂直な面において、前記複数のコイルのうちの前記第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つと隣り合うように配置される、請求項１に記載のコイルユニット。
【請求項３】
前記第１のコイルは、前記複数のコイルのうちの前記第１のコイルと異なる他のコイルのうちの隣り合うコイルとは、発生する磁界の位相が互いに逆位相となるように配置される、請求項２に記載のコイルユニット。
【請求項４】
前記複数のコイルの数は偶数個である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項５】
前記複数のコイルの数は２個である、請求項４に記載のコイルユニット。
【請求項６】
前記複数のコイルは、
第２のコイルをさらに含み、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、前記第１の共振コイルから見たときのコイルの巻方向が互いに逆向きとなるように配置されるとともに、前記第１の共振コイルから見たときにコイルに流れる電流の向きが逆向きとなるように接続される、請求項５に記載のコイルユニット。
【請求項７】
前記複数のコイルは、
第２のコイルをさらに含み、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、前記第１の共振コイルから見たときのコイルの巻方向が互いに同じ向きとなるように配置されるとともに、前記第１の共振コイルから見たときにコイルに流れる電流の向きが逆向きとなるように接続される、請求項５に記載のコイルユニット。
【請求項８】
前記複数のコイルの各々は、ほぼ同じリアクタンスを有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項９】
前記複数のコイルは、直列に接続される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項１０】
前記複数のコイルは、互いに並列に接続される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項１１】
前記第２の共振コイルの両端の間に接続されたキャパシタをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項１２】
電磁誘導によって、前記第２の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、
前記電磁誘導コイルは、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つと磁気的に結合可能である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項１３】
前記複数のコイルは、互いに接続されていない個別のコイルである、請求項１に記載のコイルユニット。
【請求項１４】
電磁誘導によって、前記第２の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１つの電磁誘導コイルをさらに備え、
前記電磁誘導コイルは、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つと磁気的に結合可能である、請求項１３に記載のコイルユニット。
【請求項１５】
前記電磁誘導コイルは、前記複数のコイルが巻回される軸と同じ方向に発生する磁界と磁気的に結合するように配置される、前記請求項１４に記載のコイルユニット。
【請求項１６】
前記電磁誘導コイルは、前記複数のコイルが巻回される軸と直交する方向に発生する磁界と磁気的に結合するように配置される、前記請求項１４に記載のコイルユニット。
【請求項１７】
前記複数のコイルにそれぞれ対応する複数の電磁誘導コイルをさらに備え、
前記複数の電磁誘導コイルは、電磁誘導によって、対応するそれぞれの前記複数の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る、請求項１３に記載のコイルユニット。
【請求項１８】
前記複数の電磁誘導コイルは、直列に接続される、請求項１７に記載のコイルユニット。
【請求項１９】
前記複数の電磁誘導コイルは、互いに並列に接続される、請求項１７に記載のコイルユニット。
【請求項２０】
各前記複数のコイルの両端の間に接続された、対応するキャパシタをさらに備える、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項２１】
対向する送電装置からの電力を非接触で受電するための非接触受電装置であって、
複数のコイルを含み、前記送電装置との電磁共鳴によって、前記送電装置から電力を受電するように構成された共振コイルを備え、
前記複数のコイルのうちの第１のコイルは、前記複数のコイルのうちの前記第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、前記送電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される、非接触受電装置。
【請求項２２】
対向する受電装置に対して非接触で電力を送電するための非接触送電装置であって、
複数のコイルを含み、前記受電装置との電磁共鳴によって、電源装置から供給される電力を前記受電装置に電力を供給するように構成された共振コイルを備え、
前記複数のコイルのうちの第１のコイルは、前記複数のコイルのうちの前記第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、前記受電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される、非接触送電装置。
【請求項２３】
非接触で電力を伝達するための非接触給電システムであって、
送電装置と
前記送電装置と対向し、前記送電装置からの電力を受電するための受電装置とを備え、
前記送電装置は、
複数のコイルを有し、前記受電装置との電磁共鳴によって、電源装置からの電力を前記受電装置に供給するように構成された共振コイルを含み、
前記複数のコイルのうちの第１のコイルは、前記複数のコイルのうちの前記第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、前記受電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される、非接触給電システム。
【請求項２４】
非接触で電力を伝達するための非接触給電システムであって、
電源装置からの電力を送電するための送電装置と
前記送電装置と対向する受電装置とを備え、
前記受電装置は、
複数のコイルを有し、前記送電装置との電磁共鳴によって、前記送電装置から電力を受電するように構成された共振コイルを含み、
前記複数のコイルのうちの第１のコイルは、前記複数のコイルのうちの前記第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、前記送電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される、非接触給電システム。
【請求項２５】
非接触で電力を伝達するための非接触給電システムであって、
送電装置と
前記送電装置と対向する受電装置とを備え、
前記送電装置は、
複数の送電コイルを有し、前記受電装置との電磁共鳴によって、電源装置からの電力を前記受電装置に供給するように構成された第１の共振コイルを含み、
前記複数の送電コイルのうちの第１の送電コイルは、前記複数の送電コイルのうちの前記第１の送電コイルと異なる他の送電コイルの少なくとも１つとは、前記受電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置され、
前記受電装置は、
複数の受電コイルを有し、前記第１の共振コイルとの電磁共鳴によって、前記送電装置から電力を受電するように構成された第２の共振コイルを含み、
前記複数の受電コイルのうちの第１の受電コイルは、前記複数の受電コイルのうちの前記第１の受電コイルと異なる他の受電コイルの少なくとも１つとは、前記送電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される、非接触給電システム。
【請求項２６】
前記複数の送電コイルおよび前記複数の受電コイルは、互いに対向するコイルの発生する磁界が同位相となるように配置される、請求項２５に記載の非接触給電システム。
【請求項２７】
前記複数の受電コイルおよび前記複数の送電コイルの各々は、ほぼ同一の形状を有する、請求項２５に記載の非接触給電システム。
【請求項２８】
非接触で電力の送電および受電の両方が可能な非接触給電システムであって、
第１の伝達装置と、
前記第１の伝達装置と対向する第２の伝達装置とを備え、
前記第１の伝達装置は、
複数の第１の送受電コイルを有し、前記第２の伝達装置との電磁共鳴によって、前記第２の伝達装置からの電力の受電および前記第１の伝達装置からの電力の送電を行なうように構成された第１の共振コイルを含み、
前記複数の第１の送受電コイルのうちの第１のコイルは、前記複数の第１の送受電コイルのうちの前記第１のコイルとは異なる他のコイルの少なくとも１つとは、前記第２の伝達装置に対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置され、
前記第２の伝達装置は、
複数の第２の送受電コイルを有し、前記第１の伝達装置との電磁共鳴によって、前記第１の伝達装置からの電力の受電および前記第２の伝達装置からの電力の送電を行なうように構成された第２の共振コイルを含み、
前記複数の第２の送受電コイルのうちの第２のコイルは、前記複数の第２の送受電コイルのうちの前記第２のコイルとは異なる他のコイルの少なくとも１つとは、前記第１の伝達装置に対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される、非接触給電システム。
【請求項２９】
対向する外部の送電装置から非接触で電力を受電することが可能な車両であって、
受電装置と、
前記受電装置で受電された電力を充電するための蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力を用いて、前記車両を走行するための駆動力を発生するように構成された駆動装置とを備え、
前記受電装置は、
複数のコイルを含み、前記送電装置との電磁共鳴によって、前記送電装置から電力を受電するように構成された共振コイルを含み、
前記複数のコイルのうちの第１のコイルは、前記複数のコイルのうちの前記第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、前記送電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルユニット、非接触送電装置、非接触受電装置、非接触給電システムおよび車両に関し、より特定的には、電磁共鳴による非接触給電の際に発生する漏洩電磁界を低減することができるコイル構造に関する。
【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等が含まれる。
【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。
【０００６】
特開２００９−１０６１３６号公報（特許文献１）は、共鳴法を用いて、車両外部の電源からの電力を非接触で車両に伝達し、車両に搭載された蓄電装置を充電することが可能な充電システムが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この共振コイルを含むコイルユニットの周囲に発生する電磁場は、他の電気機器などに対しては電磁ノイズとなる場合があり、たとえばラジオなどの雑音の原因になり得る。また、電磁場内に導電体が有る場合には、電磁場による電磁誘導によって導電体が加熱される場合があり、温度上昇によって機器の故障の原因にもなり得る。
【０００９】
そのため、共鳴法を用いた電力伝送においては、送電、受電を行なう方向以外に発生する漏洩電磁場についてはできるだけ遮蔽することが望ましい。
【００１０】
この漏洩電磁場を遮蔽するために、コイルユニットを収納するコイルケースの周囲に、シールドが配置される場合があるが、車両の搭載スペースの問題から、このシールドをできるだけ小型化することが必要となる場合がある。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、共鳴法を用いた非接触給電において発生する漏洩電磁場を低減可能なコイルユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によるコイルユニットは、対向配置される第１の共振コイルとの電磁共鳴によって、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、複数のコイルを含み、第１の共振コイルと電磁共鳴を行なうための第２の共振コイルを備える。そして、複数のコイルのうちの第１のコイルは、複数のコイルのうちの第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、第１の共振コイルに対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。
【００１３】
好ましくは、第１のコイルは、発生する磁界の向きに垂直な面において、複数のコイルのうちの第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つと隣り合うように配置される。
【００１４】
好ましくは、第１のコイルは、複数のコイルのうちの第１のコイルと異なる他のコイルのうちの隣り合うコイルとは、発生する磁界の位相が互いに逆位相となるように配置される。
【００１５】
好ましくは、複数のコイルの数は偶数個である。
好ましくは、複数のコイルの数は２個である。
【００１６】
好ましくは、複数のコイルは、第２のコイルをさらに含む。そして、第１のコイルおよび第２のコイルは、第１の共振コイルから見たときのコイルの巻方向が互いに逆向きとなるように配置されるとともに、第１の共振コイルから見たときにコイルに流れる電流の向きが逆向きとなるように接続される。
【００１７】
好ましくは、複数のコイルは、第２のコイルをさらに含み、そして、第１のコイルおよび第２のコイルは、第１の共振コイルから見たときのコイルの巻方向が互いに同じ向きとなるように配置されるとともに、第１の共振コイルから見たときにコイルに流れる電流の向きが逆向きとなるように接続される。
【００１８】
好ましくは、複数のコイルの各々は、ほぼ同じリアクタンスを有する。
好ましくは、複数のコイルは、直列に接続される。
【００１９】
好ましくは、複数のコイルは、互いに並列に接続される。
好ましくは、コイルユニットは、第２の共振コイルの両端の間に接続されたキャパシタをさらに備える。
【００２０】
好ましくは、コイルユニットは、電磁誘導によって、第２の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、複数のコイルのうちの少なくとも１つと磁気的に結合可能である。
【００２１】
好ましくは、複数のコイルは、互いに接続されていない個別のコイルである。
好ましくは、コイルユニットは、電磁誘導によって、第２の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１つの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、複数のコイルのうちの少なくとも１つと磁気的に結合可能である。
【００２２】
好ましくは、電磁誘導コイルは、複数のコイルが巻回される軸と同じ方向に発生する磁界と磁気的に結合するように配置される。
【００２３】
好ましくは、電磁誘導コイルは、複数のコイルが巻回される軸と直交する方向に発生する磁界と磁気的に結合するように配置される。
【００２４】
好ましくは、コイルユニットは、複数のコイルにそれぞれ対応する複数の電磁誘導コイルをさらに備える。複数の電磁誘導コイルは、電磁誘導によって、対応するそれぞれの複数の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る。
【００２５】
好ましくは、複数の電磁誘導コイルは、直列に接続される。
好ましくは、複数の電磁誘導コイルは、互いに並列に接続される。
【００２６】
好ましくは、コイルユニットは、各複数のコイルの両端の間に接続された、対応するキャパシタをさらに備える。
【００２７】
本発明による非接触受電装置は、対向する送電装置からの電力を非接触で受電するための非接触受電装置であって、複数のコイルを含み、送電装置との電磁共鳴によって、送電装置から電力を受電するように構成された共振コイルを備える。そして、複数のコイルのうちの第１のコイルは、複数のコイルのうちの第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、送電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。
【００２８】
本発明による非接触送電装置は、対向する受電装置に対して非接触で電力を送電するための非接触送電装置であって、複数のコイルを含み、受電装置との電磁共鳴によって、電源装置から供給される電力を受電装置に電力を供給するように構成された共振コイルを備える。そして、複数のコイルのうちの第１のコイルは、複数のコイルのうちの第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、受電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。
【００２９】
本発明による非接触給電システムは、送電装置と、送電装置と対向し送電装置からの電力を受電するための受電装置とを備え、非接触で電力を伝達する。送電装置は、複数のコイルを有し、受電装置との電磁共鳴によって、電源装置からの電力を受電装置に供給するように構成された共振コイルを含む。そして、複数のコイルのうちの第１のコイルは、複数のコイルのうちの第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、受電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。
【００３０】
本発明による非接触給電システムは、電源装置からの電力を送電するための送電装置と、送電装置と対向する受電装置とを備え、非接触で電力を伝達する。受電装置は、複数のコイルを有し、送電装置との電磁共鳴によって、送電装置から電力を受電するように構成された共振コイルを含む。そして、複数のコイルのうちの第１のコイルは、複数のコイルのうちの第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、送電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。
【００３１】
本発明による非接触給電システムは、送電装置と、送電装置と対向する受電装置とを備え、非接触で電力を伝達する。送電装置は、複数の送電コイルを有し、受電装置との電磁共鳴によって、電源装置からの電力を受電装置に供給するように構成された第１の共振コイルを含む。そして、複数の送電コイルのうちの第１の送電コイルは、複数の送電コイルのうちの第１の送電コイルと異なる他の送電コイルの少なくとも１つとは、受電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。受電装置は、複数の受電コイルを有し、第１の共振コイルとの電磁共鳴によって、送電装置から電力を受電するように構成された第２の共振コイルを含む。そして、複数の受電コイルのうちの第１の受電コイルは、複数の受電コイルのうちの第１の受電コイルと異なる他の受電コイルの少なくとも１つとは、受電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。
【００３２】
好ましくは、複数の送電コイルおよび複数の受電コイルは、互いに対向するコイルの発生する磁界が同位相となるように配置される。
【００３３】
好ましくは、複数の受電コイルおよび複数の送電コイルの各々は、ほぼ同一の形状を有する。
【００３４】
本発明による非接触給電システムは、第１の伝達装置と第１の伝達装置と対向する第２の伝達装置とを備え、非接触で電力の送電および受電の両方が可能である。第１の伝達装置は、複数の第１の送受電コイルを有し、第２の伝達装置との電磁共鳴によって、第２の伝達装置からの電力の受電および第１の伝達装置からの電力の送電を行なうように構成された第１の共振コイルを含む。そして、複数の第１の送受電コイルのうちの第１のコイルは、複数の第１の送受電コイルのうちの第１のコイルとは異なる他のコイルの少なくとも１つとは、第２の伝達装置に対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。また、第２の伝達装置は、複数の第２の送受電コイルを有し、第１の伝達装置との電磁共鳴によって、第１の伝達装置からの電力の受電および第２の伝達装置からの電力の送電を行なうように構成された第２の共振コイルを含む。そして、複数の第２の送受電コイルのうちの第２のコイルは、複数の第２の送受電コイルのうちの第２のコイルとは異なる他のコイルの少なくとも１つとは、第１の伝達装置に対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。
【００３５】
本発明による車両は、対向する外部の送電装置から非接触で電力を受電することが可能であり、受電装置と、受電装置で受電された電力を充電するための蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて、車両を走行するための駆動力を発生するように構成された駆動装置とを備える。受電装置は、複数のコイルを含み、送電装置との電磁共鳴によって、送電装置から電力を受電するように構成された共振コイルを含む。そして、複数のコイルのうちの第１のコイルは、複数のコイルのうちの第１のコイルと異なる他のコイルの少なくとも１つとは、送電装置と対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置される。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、共鳴法を用いた非接触給電において発生する漏洩電磁場を低減可能なコイルユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】非接触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における車両側のコイルユニットの概略図である。
【図５】本実施の形態に従うコイルユニットの第１の例の概略図である。
【図６】本実施の形態に従うコイルユニットの第２の例の概略図である。
【図７】本実施の形態に従うコイルユニットの第３の例の概略図である。
【図８】本実施の形態に従うコイルユニットの第４の例の概略図である。
【図９】本実施の形態に従うコイルユニットの第５の例の概略図である。
【図１０】本実施の形態に従うコイルユニットの第６の例の概略図である。
【図１１】２つのコイルに電流を流したときに発生する電磁場によって、ある地点で残る電磁場についての電界の大きさの一例を説明するための図である。
【図１２】図１１において、２つのコイルに同位相の電流、逆位相の電流を流したときにある地点で発生する電界の大きさの例を示すグラフである。
【図１３】給電装置および受電装置の両方に、本実施の形態に従うコイルユニットを用いた場合の例を示す図である。
【図１４】本実施の形態に従うコイルユニットの配置の第１の例を示す図である。
【図１５】本実施の形態に従うコイルユニットの配置の第２の例を示す図である。
【図１６】本実施の形態に従うコイルユニットの配置の第３の例を示す図である。
【図１７】車両側および給電装置側の両方に本実施の形態に従うコイルユニットを使用した場合の、非接触給電システムの全体構成図である。
【図１８】車両側に本実施の形態に従うコイルユニットを使用した場合の、非接触給電システムの全体構成図である。
【図１９】給電装置側に本実施の形態に従うコイルユニットを使用した場合の、非接触給電システムの全体構成図である。
【図２０】車両側と給電装置側との間で双方向に電力伝達が可能な非接触給電システムの回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。
【００３９】
図１は、基本的な非接触給電システムを示す全体構成図である。図１を参照して、非接触給電システムは、車両１００と、給電装置２００とを備える。
【００４０】
車両１００は、二次共振コイル１１０と、二次電磁誘導コイル１２０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、蓄電装置１５０と、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とを含む。
【００４１】
なお、車両１００の構成は、モータにより駆動される車両であれば、図１に示される構成に限らない。たとえば、車両１００は、モータと内燃機関とを備えるハイブリッド車両や、燃料電池を備える燃料電池自動車、電気自動車などを含む。
【００４２】
二次共振コイル１１０は、たとえば車体下部に設置される。二次共振コイル１１０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振器であり、給電装置２００の一次共振コイル２４０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、二次共振コイル１１０の容量成分は、コイルの寄生容量であるが、所定の静電容量を得るために別途キャパシタ（図示せず）をコイルの両端に接続してもよい。
【００４３】
二次共振コイル１１０は、給電装置２００の一次共振コイル２４０との距離や、一次共振コイル２４０および二次共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、一次共振コイル２４０と二次共振コイル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。
【００４４】
二次電磁誘導コイル１２０は、二次共振コイル１１０と同軸上に設置され、電磁誘導により二次共振コイル１１０と磁気的に結合可能である。この二次電磁誘導コイル１２０は、二次共振コイル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。
【００４５】
整流器１３０は、二次電磁誘導コイル１２０によって取出された交流電力を整流して直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１４０へ出力する。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の電圧レベルになるように変換して蓄電装置１５０へ出力する。なお、車両を走行しながら給電装置２００から受電する場合には、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。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、必ずしも必要ではなく、二次電磁誘導コイル１２０によって取出された交流電力が整流器１３０によって整流された後に蓄電装置１５０に直接与えられるようにしてもよい。
【００４６】
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を含んで構成される。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。
【００４７】
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（交流電力）を直流電力に変換して蓄電装置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、車両走行のための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、ハイブリッド車両の場合には図示されないエンジンから受ける運動エネルギによって発電し、その発電した回生電力をＰＣＵ１６０へ出力する。
【００４８】
車両ＥＣＵ１８０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の受信や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、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、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。なお、図１においては、車両ＥＣＵ１８０が、車両１００の走行制御、および給電装置２００からの電力の受電制御の両方を行なう構成としているが、制御装置の構成はこれに限定されない。すなわち、車両１００が、機器ごとあるいは機能ごとに対応した制御装置を個別に備える構成とすることもできる。たとえば、受電制御を主として行なうための受電ＥＣＵを備える構成としてもよい。
【００４９】
車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００から車両１００への給電時、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御する。車両ＥＣＵ１８０は、たとえば、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。また、車両ＥＣＵ１８０は、車両の走行時は、車両の走行状況や蓄電装置１５０の充電状態（「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称される。）に基づいてＰＣＵ１６０を制御する。
【００５０】
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、一次電磁誘導コイル２３０と、一次共振コイル２４０とを含む。
【００５１】
交流電源２１０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電磁誘導コイル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〜数十ＭＨｚである。
【００５２】
一次電磁誘導コイル２３０は、一次共振コイル２４０と同軸上に設置され、電磁誘導により一次共振コイル２４０と磁気的に結合可能である。そして、一次電磁誘導コイル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共振コイル２４０へ給電する。
【００５３】
一次共振コイル２４０は、たとえば地面近傍に設置される。一次共振コイル２４０は、二次共振コイル１１０と同様に、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振器であり、車両１００の二次共振コイル１１０と電磁場を介して共鳴することにより車両１００へ電力を送電する。なお、一次共振コイル２４０の容量成分も、コイルの寄生容量であるが、二次共振コイル１１０と同様に別途キャパシタ（図示せず）をコイルの両端に接続してもよい。
【００５４】
この一次共振コイル２４０も、車両１００の二次共振コイル１１０との距離や、一次共振コイル２４０および二次共振コイル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。
【００５５】
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共振器が電磁場（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。
【００５６】
具体的には、高周波電源３１０に一次電磁誘導コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次電磁誘導コイル３２０と磁気的に結合される一次共振コイル３３０へ、１Ｍ〜数十ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと寄生容量（コイルにキャパシタが接続される場合には、キャパシタの容量を含む）とによるＬＣ共振器であり、一次共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次共振コイル３３０から二次共振コイル３４０へ電磁場を介してエネルギ（電力）が移動する。二次共振コイル３４０へ移動したエネルギ（電力）は、電磁誘導により二次共振コイル３４０と磁気的に結合される二次電磁誘導コイル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、一次共振コイル３３０と二次共振コイル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。
【００５７】
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の一次電磁誘導コイル２３０および一次共振コイル２４０は、それぞれ図２の一次電磁誘導コイル３２０および一次共振コイル３３０に相当し、図１の二次共振コイル１１０および二次電磁誘導コイル１２０は、それぞれ図２の二次共振コイル３４０および二次電磁誘導コイル３５０に相当する。そして、図１の整流器１３０からモータ１７０までが負荷３６０として総括的に示されている。
【００５８】
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。
【００５９】
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁界の強度が減少する領域であり、共鳴法では、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギ（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、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共振器）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次共振コイル）から他方の共鳴器（二次共振コイル）へエネルギ（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギを伝播しないので、遠方までエネルギを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギ（電力）を伝送する電磁界に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギ損失で送電することができる。
【００６０】
図４は、図１における車両側のコイルユニットの概略図である。なお、給電装置側のコイルユニットも同様の構成であるので、その説明は繰り返さない。
【００６１】
図４を参照して、コイルユニット１２５は、ボビン１１５と、キャパシタ１１６と、図１で示した二次共振コイル１１０および二次電磁誘導コイル１２０とを含んで構成される。
【００６２】
二次共振コイル１１０は、ボビン１１５周囲にコイル材が巻回されるように装着される。そして、二次共振コイル１１０のコイル両端は、キャパシタ１１６に接続されることにより、ＬＣ共振器を構成する。なお、キャパシタ１１６は、コイルユニット１２５の体格を小型化するために、ボビン１１５の内部に設置されることが好適である。また、キャパシタ１１６は必ずしも必要ではなく、二次共振コイル１１０の寄生容量により所望の容量成分が実現される場合には、二次共振コイル１１０の両端は非接続（オープン）とされる。
【００６３】
二次電磁誘導コイル１２０は、コイル材が円筒状で絶縁性のボビン１１５の周囲に巻回される。そして、二次共振コイル１１０と同軸上に配置される。二次電磁誘導コイル１２０の両端は、たとえば箱状に形成され、コイルユニット１２５を収納するためのコイルケース（図示しない）の外部に引き出されて負荷に接続される。そして、二次電磁誘導コイル１２０は、電磁誘導により、二次共振コイル１１０で受電した電力を取出す。
【００６４】
そして、二次共振コイル１１０は、対向する給電装置２００（図１）の一次共振コイル２４０と電磁共鳴することにより給電装置２００から電力を受電する。また、二次共振コイル１１０は、電磁誘導によって、二次電磁誘導コイル１２０との電力を受け渡しが行なわれる。
【００６５】
共鳴法を用いた送電においては、上述のように電磁場を介してエネルギ（電力）が伝達される。そのため、給電が行なわれている場合は、コイルユニットの周囲に電磁場が形成される。
【００６６】
このコイルユニットの周囲に発生する電磁場は、他の電気機器などに対しては電磁ノイズとなる場合があり、たとえばラジオなどにおいては雑音の発生の原因になり得る。また、電磁場内に導電体が有る場合には、電磁場による電磁誘導によって導電体が加熱される場合がある。そうすると、この電磁誘導による温度上昇が、機器の故障の原因にもなり得る。
【００６７】
特に、図１に示すような、車両への給電を行なう場合には、給電装置が屋外に設置されることが多く、上述のような周囲への影響が問題となる。さらに、伝達される電力も大きいためコイルに流れる電流も大きくなり、それに伴って発生する電磁場の強度も大きくなる。
【００６８】
そのため、給電装置２００と車両１００との間で、送電、受電を行なう方向以外に発生する、いわゆる漏洩電磁場については、上述のような影響を抑制するためにできるだけ遮蔽することが望ましい。この課題についての解決策として、コイルユニットを収納するコイルケース（図示せず）においての送電、受電を行なう方向以外の周囲の面に、電磁遮蔽材を用いて製作されたシールドが設置される場合がある。
【００６９】
しかしながら、コイルユニットを車両に搭載する場合には、コイルユニットは、たとえば図１のように車体の下部に配置されるが、シールドによって漏洩電磁場を完全に遮蔽しようとすると、シールドの設置によってコイルケースが大きくなってしまい、コンパクトカーなどの小型の車両においては、コイルユニットの設置場所の確保が困難となるおそれがある。
【００７０】
そこで、本実施の形態においては、コイルユニットの体格の大きな部分を占める共振コイルを、直列に接続した複数のコイルにより構成するとともに、その複数のコイルの各々を、送電、受電を行なう面に平行な平面上で互いに隣接するように配置するようなコイルユニットとする。さらに、個々のコイルの向きは、隣接するコイル同士によって生成される電磁場の位相が互いに逆位相となるように配置される。
【００７１】
このようなコイルユニットの構造とすることによって、個々のコイルの大きさ（特にコイルが巻回される中心軸方向の長さ）が小さくできるので、コイルユニット全体の高さを小さくすることができる。すなわち、厚さの薄いコイルユニットとすることができる。さらに、発生する電磁場が互いに逆位相のコイルが隣接して配置されることによって、周囲に漏洩する電磁場の少なくとも一部を低減することができる。その結果、電力の伝達を行なう際に周囲に発生する電磁場を低減できるとともに、コイルユニットの設置における場所的な制約を緩和することが期待できる。
【００７２】
図５は、本実施の形態に従うコイルユニットの概略図である。図５では、共振コイルが２つのコイルから構成される場合について、図４と同じように車両側のコイルユニットを例として説明する。なお、給電装置側のコイルユニットについても同様の構造を採用することが可能である。
【００７３】
図５を参照して、コイルユニット１２５Ａは、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂと、ボビン１１５Ａ，１１５Ｂと、キャパシタ１１６と、二次電磁誘導コイル１２０とを含む。
【００７４】
二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂは、ボビン１１５Ａ，１１５Ｂにそれぞれ巻回される。二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂのそれぞれの一方端は互いに接続され、それぞれの他方端はキャパシタ１１６の各端子にそれぞれ接続される。なお、キャパシタ１１６は、ボビン１１５Ａ，１１５Ｂのいずれかの内部に収納されることが好ましい。
【００７５】
そして、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂは、各コイルが巻回される中心軸方向に垂直な面において、互いに隣接するように配置される。このとき、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂは、互いに発生する電磁場が逆位相となるように、コイルの巻き方向や接続が設定される。
【００７６】
たとえば、図４における二次共振コイル１１０のほぼ中央部付近において、リアクタンスがほぼ等しくなるように２つのコイルに分割し、給電装置から見たコイルの巻き方向が互いに同じ向きとなるように配置する。そして、給電装置から見た各コイルに流れる電流が互いに逆向きになるように、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂそれぞれの給電装置に近いほうの端部同士を接続するとともに、給電装置に遠いほうの端部同士をキャパシタ１１６を介して接続する。このような配置および接続によって、図５における二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂを生成する。
【００７７】
そして、図５において、たとえば、コイルに実線矢印ＡＲ０の向きに電流が流れた場合を考える。このとき、二次共振コイル１１０Ａには、破線矢印ＡＲ１の向き、すなわち、コイルの巻回される中心軸においては、図５における下方から上方の向きに電磁界が発生する。そして、二次共振コイル１１０Ｂは、破線矢印ＡＲ２の向き、すなわち、コイルの巻回される中心軸においては、図５における上方から下方の向きに電磁界が発生するように、二次共振コイル１１０Ａに隣接して配置される。
【００７８】
二次電磁誘導コイル１２０は、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂのいずれかの同心円上に配置される。図５においては、二次共振コイル１１０Ｂの同心円上に配置される場合の例が図示される。
【００７９】
このような構造とすることによって、同じ共振周波数の共振コイルであれば、図４のコイルの高さＨ１に対して、図５におけるコイルの高さＨ２を小さくすることができるので、厚みの薄いコイルユニットとすることが可能となる。
【００８０】
また、共振周波数が高い場合には、共振コイルの巻数は少なくなり、コイルの直径と比較してコイルの厚さを薄く作ることができるので、コイルユニットの厚さの大半は、周囲への漏洩電磁界を遮蔽するためのシールドケース（図示せず）の厚さとなる。シールドケースは、コイルによって発生される電磁界を包み込むように設計されるため、コイルの直径が大きいほどシールドケースの厚さは厚くなる。そのため、図５のようにコイルを分割する際にコイルの巻回半径を小さくすることによって、さらにコイルユニットの厚さを薄くすることが可能となる。
【００８１】
なお、図５においては、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂが給電装置から見たコイルの巻き方向が互いに同じ向きとなるように配置したが、コイルの巻き方向は、図６のコイルユニット１２５Ｂの二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｃのように互いに逆向きとなるように配置してもよい。この場合は、二次共振コイル１１０Ａの給電装置に近いほうの端部を二次共振コイル１１０Ｃの給電装置に遠いほうの端部と接続し、二次共振コイル１１０Ａの給電装置に遠いほうの端部を二次共振コイル１１０Ｃの給電装置に近いほうの端部とキャパシタ１１６を介して接続する。このような接続とすることによって、給電装置から見た各コイルに流れる電流が互いに逆向きになるので、図５と同じように、互いに発生する電磁界を逆位相とすることができる。
【００８２】
また、図５における二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂについては、図７のコイルユニット１２５Ｃのように互いに接続されていない個別のコイルとすることも可能である。この場合には、共振周波数を調整するために、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂにキャパシタ１１７Ａ，１１７Ｂがそれぞれ設けられる。そして、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂから電力を取出すための二次電磁誘導コイルは、図７の二次電磁誘導コイル１２０Ａのように、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂが巻回されるそれぞれの軸と同じ方向の電磁界と結合するように配置されてもよいし、図８に示すコイルユニット１２５Ｄの二次電磁誘導コイル１２０Ｂのように、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂが巻回される軸と直交する方向の電磁界と結合するように配置されてもよい。
【００８３】
さらに、二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂに対してそれぞれ対応する複数の二次電磁誘導コイルが設けられるような構成であってもよい。そして、これらの複数の二次電磁誘導コイルは、図９に示すコイルユニット１２５Ｅの二次電磁誘導コイル１２０Ｃのように直列に接続されてもよいし、図１０に示すコイルユニット１２５Ｆの二次電磁誘導コイル１２０Ｄのように互いに並列に接続されてもよい。
【００８４】
なお、図５から図１０においては、コイルの巻き方向を説明するために、各コイルの巻き数が複数である場合を例としたが、各コイルは、所望の共振周波数が得られれば、コイルの巻き数が１である単巻きコイルを採用してもよい。
【００８５】
次に、このような構造のコイルユニットの場合に周囲に発生する電磁界について、図１１および図１２を用いて説明する。
【００８６】
図１１は、２つのコイルに電流を流したときに発生する電磁場によって、ある地点で残る電磁場による電界の大きさを計算する場合の、前提となる構成を示したものである。
【００８７】
図１１を参照して、まず、Ｘ−Ｙ平面において、Ｘ軸上において原点からＸ軸の正方向および負方向にそれぞれβの距離に中心を有するコイルＣ１およびＣ２がそれぞれ配置される。ここで、コイルＣ１，Ｃ２は、巻数、コイル径、巻き方向およびコイル材質等の仕様は同じものとする。
【００８８】
そして、コイルＣ１，Ｃ２に、矢印で示す方向を正とした電流Ｉ１，Ｉ２を流した場合の、Ｘ軸上の距離Ｒ１の位置における電界強度Ｅφを計算する。
【００８９】
このとき、電流Ｉ１，Ｉ２の両方を＋αとした場合（すなわち同位相の電磁場が発生する場合）と、電流Ｉ１を＋αおよび電流Ｉ２を−αとした場合（すなわち逆位相の電磁場が発生する場合）についての計算結果の例を図１２に示す。
【００９０】
図１２の横軸には、Ｘ軸上の測定点Ｒ１の原点からの距離が対数で示され、縦軸にはその測定点Ｒ１における電界強度Ｅφが対数で示されている。また、図１２において、破線の曲線Ｗ１０は、コイルＣ１，Ｃ２に同位相の電磁場を発生させた場合の電界強度Ｅφを示したものであり、実線の曲線Ｗ２０は、コイルＣ１，Ｃ２に逆位相の電磁場を発生させた場合の電界強度Ｅφを示したものである。
【００９１】
図１２の例においては、逆位相の場合の電界強度Ｅφは、同位相の場合の電界強度Ｅφのおよそ１／１０の値となっていることがわかる。この電界強度によって発生する電力は、電界強度の二乗に比例するため、したがって、逆位相の場合は同位相の場合のおよそ１／１００に減少することになる。特に、コイルＣ１，Ｃ２間の距離２βが無視できる程度の十分遠方においては、互いに逆位相の電磁場がほぼ同じ位置から放出されているとみなすことができるため、その位置における電界強度Ｅφはほぼゼロとなる。
【００９２】
また、図１１におけるＹ軸上においては、コイルＣ１，Ｃ２からの距離が等しくなるため、互いに逆位相の電磁場による電界強度Ｅφは、理論的には常にゼロとなる。したがって、コイルＣ１，Ｃ２の配置を適切に調整することによって、特定の方向の電磁場を特に低減することが可能である。
【００９３】
このように、逆位相の電磁場が発生可能な複数の共振コイルを有するコイルユニットを用いることによって、コイルユニットの周囲の漏洩電磁界を低減することが可能となる。これによって、シールドに必要とされる電磁遮蔽能力も低減することができるので、シールドの厚みを薄くしたり、コイルケースを小型化したりすることも可能となり得る。その結果、コイルユニットの設置場所についての制約をさらに緩和することができるとともに、コイルユニットやコイルケースのコストダウンにもつながる。
【００９４】
図１３は、給電装置２００および受電装置である車両１００の両方に、図５で示したコイルユニットを用いた場合の例を示す図である。
【００９５】
車両１００側のコイルユニット１２５Ａは、図５で説明したものと同様であり、二次電磁誘導コイル１２０によって取出された電力は、図１の整流器１３０，蓄電装置１５０などを含む負荷１０５へ出力される。
【００９６】
給電装置２００側のコイルユニット２４５Ａは、一次電磁誘導コイル２３０と、ボビン２３５Ａ，２３５Ｂと、一次共振コイル２４０Ａ，２４０Ｂとキャパシタ２３６とを含む。これらの要素の形状、配置、寸法および接続構成などの仕様を、車両１００側のコイルユニット１２５Ａと同様とするとともに、一次共振コイル２４０Ａが二次共振コイル１１０Ａと対向し、一次共振コイル２４０Ｂが二次共振コイル１１０Ｂと対向するように各共振コイルが設置されることが好ましい。
【００９７】
この状態で、一次電磁誘導コイル２３０に、高周波電源２０５から電力が供給されると、たとえば、図１３の矢印に示すような向きの電磁場が発生して、一次共振コイル２４０Ａと二次共振コイル１１０Ａとの間、および一次共振コイル２４０Ｂと二次共振コイル１１０Ｂとの間でそれぞれ電力の伝達が行なわれる。
【００９８】
なお、上述の説明においては、コイルユニット内の共振コイルが２つの場合について説明したが、共振コイルの数はこれに限定されない。
【００９９】
図１４は、コイルユニットが、４つの共振コイル１１１Ａ〜１１１Ｄを有する場合の例を示す。なお、図１４および後述する図１５，図１６においては、各共振コイルの巻き方向や共振コイル同士の接続形態の詳細は図示しないが、これら複数の共振コイルは直列に接続され、全体として、対向する共振コイルと電磁共鳴を行なう。
【０１００】
図１４においては、４つの共振コイル１１１Ａ〜１１１Ｄは、たとえば千鳥配列に配置される。すなわち、４つの共振コイル１１１Ａ〜１１１Ｄは、各コイルの巻回中心が四角形となるように配置される。そして、その四角形の対角線に配置されたコイル同士（たとえば、共振コイル１１１Ａ，１１１Ｄ）の発生する電磁場が互いに同位相とされ、他方の対角線に配置されたコイル（たとえば、共振コイル１１１Ｂ，１１１Ｃ）は、共振コイル１１１Ａ，１１１Ｄに対して発生する電磁場が逆位相とされる。
【０１０１】
なお、共振コイル１１１Ａ，１１１Ｂの発生する電磁場が同位相であり、共振コイル１１１Ｃ，１１１Ｄの発生する電磁場が逆位相となるように配置してもよい。また、４つの共振コイル１１１Ａ〜１１１Ｄを、電磁場の位相が交互になるように一列に配置するようにしてもよい。
【０１０２】
図１５は、コイルユニットが、６つの共振コイル１１１Ａ〜１１１Ｆを有する場合の例を示す。この場合も、たとえば各共振コイルは、千鳥配列となるように配置される。
【０１０３】
図１４および図１５のように、共振コイルを偶数個のコイルで構成するようにすると、発生する電磁場が同位相のコイルの数と発生する電磁場が逆位相のコイルの数とを同じにすることができるので、同一形状のコイルを用いてバランスのとれたコイル配置とすることができるので好適である。
【０１０４】
なお、図１６の例のように、奇数個（図１６では３個）のコイルによって共振コイルを構成することも可能である。図１６の場合は、コイルユニットが、共振コイル１１２Ａ〜１１２Ｂを有する場合の例を示す。この例においては、中央の共振コイル１１２Ａの両側に共振コイル１１２Ｂ，１１２Ｃが配置される。そして、共振コイル１１２Ｂ，１１２Ｃによって発生される電磁場の向きが共振コイル１１２Ａによって発生される電磁場と逆位相となるように、かつ、共振コイル１１２Ｂ，１１２Ｃによって発生される電磁場の大きさの合計が共振コイル１１２Ａによって発生される電磁場の大きさと同じになるように、各コイルのリアクタンス、巻数、巻き方向および接続などが適宜決定される。
【０１０５】
なお、たとえば、共振コイルをｎ個に分割した場合、単位面積あたりの平均電力密度を一定とすると、コイルの直径はおよそ１／√ｎとなり得る。そして、磁界の分布形状についても同様に縮小するので、シールドの高さ、すなわちコイルユニットの高さも１／√ｎとなるので、厚みの薄いコイルユニットとすることができる。ただし、電力伝送効率の空間分布も同様に１／√ｎとなるため、電力が伝達可能な距離（すなわち、送電装置と受電装置との間隔）も短くなる。そのため、送電装置と受電装置との間隔の設計によって、コイルの分割数が制限されることになる。
【０１０６】
図１７は、図１の非接触給電システムにおいて、給電装置および車両の両方に図１３で示したコイルユニットを適用した場合の全体構成図である。
【０１０７】
図１７においては、車両１００Ａは、図１における車両１００の二次共振コイル１１０が図１３の二次共振コイル１１０Ａ，１１０Ｂに置き換わったものであり、給電装置２００Ａは、図１における給電装置２００の一次共振コイル２４０が図１３の一次共振コイル２４０Ａ，２４０Ｂに置き換わったものとなっている。
【０１０８】
また、図１８は、車両側のみに図１３のコイルユニット１２５Ａを適用した場合の全体構成図であり、図１９は、給電装置側のみに図１３のコイルユニット２４５Ａを適用した場合の全体構成図である。図１７〜図１９において、図１および図１３と重複する要素の説明は繰り返さない。
【０１０９】
なお、図１８および図１９においては、車両および給電装置のうちの、一方が１つの共振コイルを有し、他方が２つの共振コイルを有する形態となっている。この場合であっても、キャパシタおよび２つの共振コイルを含むコイルユニット全体の共振周波数が、対向する１つの共振コイルを含むコイルユニットの共振周波数とほぼ一致するようにすることで、電磁共鳴による送電を行なうことができる。
【０１１０】
さらに、近年では、車両を家庭用の電力供給設備の１つと考え、太陽電池などを用いて家庭で発電した電力を用いて車両に搭載された蓄電装置を充電するとともに、車両の蓄電装置に蓄えられた電力を家庭内で使用したり、商用電源の系統へ供給して売電をしたりする、いわゆるスマートグリッドシステムが検討されている。
【０１１１】
本実施の形態で示した非接触給電システムにおいても、車両側と給電装置側との間で、双方向に電力の伝達を可能とすることで、このようなスマートグリッドシステムに対応することが可能である。
【０１１２】
図２０は、車両側と給電装置側との間で双方向に電力伝達が可能な非接触給電システムの回路の一例を示す図である。図２０において、図１および図１７〜図１９と重複する要素についての説明は繰り返さない。
【０１１３】
図２０を参照して、双方向に電力伝達が可能な非接触給電システムは、車両１００Ｂと、給電装置２００Ｂとを含む。
【０１１４】
車両１００Ｂは、基本的には、たとえば図１７で示した構成と同じであるが、図１７における整流器１３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０が、双方向に電力変換できるインバータ１３０ＡおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０Ａにそれぞれ置き換わったものとなっている。
【０１１５】
インバータ１３０Ａは、たとえばスイッチング素子Ｑ１１〜Ａ１４、ダイオードＤ１１〜Ｄ１４およびキャパシタ１３１を有する、フルブリッジ型のインバータである。インバータ１３０Ａは、蓄電装置１５０を充電する場合には、電磁共鳴によって伝達された給電装置２００Ｂからの交流電力を直流電力に変換する。一方、インバータ１３０Ａは、蓄電装置１５０に蓄えられた電力を給電装置２００Ｂへ供給する場合には、蓄電装置１５０からの直流電力を交流電力に変換する。
【０１１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０Ａは、たとえば、昇降圧の両方が可能なチョッパ回路を含んで構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０Ａは、蓄電装置１５０とインバータ１３０Ａとの間で電圧変換を行なう。
【０１１７】
給電装置２００Ｂは、パワーコンディショナ２１５と、インバータ２２０Ａとを含む。
パワーコンディショナ２１５は、たとえば家屋の屋根に設置された太陽電池２１６で発電された直流電圧を、所定の電圧に調整してインバータ２２０Ａへ供給する。パワーコンディショナ２１５は、商用電源２１０Ａからの交流電力を直流電力へ変換してインバータ２２０Ａへ供給する。また、パワーコンディショナ２１５は、太陽電池２１６で発電された直流電力、または、車両１００Ｂに搭載された蓄電装置１５０からインバータ２２０Ａを介して供給された直流電力を交流電力に変換して商用電力２１０Ａの系統へ供給する。
【０１１８】
インバータ２２０Ａは、たとえば、車両１００Ｂのインバータ１３０Ａと同様に、スイッチング素子Ｑ１〜Ａ４、ダイオードＤ１〜Ｄ４およびキャパシタ２２１を有する、フルブリッジ型のインバータである。インバータ２２０Ａは、パワーコンディショナ２１５から供給された直流電力を交流電力に変換して、一次電磁誘導コイル２３０へ供給する。一方、インバータ２２０Ａは、車両１００Ｂから電磁共鳴によって伝達された交流電力を直流電力に変換して、パワーコンディショナ２１５へ供給する。
【０１１９】
このような回路にすることによって、商用電源からの電力または太陽電池で発電した電力を電磁共鳴によって伝達して車両に搭載された蓄電装置を充電することができるとともに、車両の蓄電装置に蓄えられた電力を電磁共鳴によって伝達して、家庭内の電力として使用したり商用電源の系統に供給したりすることができる。
【０１２０】
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。
【符号の説明】
【０１２１】
１００，１００Ａ，１１０Ｂ  車両、１０５，３６０  負荷、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，３４０  二次共振コイル、１１１Ａ〜１１１Ｆ，１１２Ａ〜１１２Ｃ  共振コイル、１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ，２３５Ａ，２３５Ｂ  ボビン、１１６，１１７Ａ，１１７Ｂ，１３１，２２１，２３６  キャパシタ、１２０，１２０Ａ〜１２０Ｄ，３５０  二次電磁誘導コイル、１２５，１２５Ａ〜１２５Ｆ，２４５Ａ  コイルユニット、１３０  整流器、１３０Ａ，２２０Ａ  インバータ、１４０，１４０Ａ  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５０  蓄電装置、１６０  ＰＣＵ、１７０  モータ、１８０  車両ＥＣＵ、２００，２００Ａ，２００Ｂ  給電装置、２０５，３１０  高周波電源、２１０  交流電源、２１０Ａ  商用電源、２１５  パワーコンディショナ、２１６  太陽電池、２２０  高周波電力ドライバ、２３０，３２０  一次電磁誘導コイル、２４０，２４０Ａ，２４０Ｂ，３３０  一次共振コイル、Ｃ１，Ｃ２  コイル、Ｄ１〜Ｄ４，Ｄ１１〜Ｄ１４  ダイオード、Ｑ１〜Ｑ４，Ｑ１１〜Ｑ１４  スイッチング素子。
【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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