(57)【要約】【課題】コイル間の距離が大きくても（コイル間の結合係数が小さくても）高い電力伝送効率を確保可能な非接触電力伝送システムを提供する。【解決手段】送電装置は、第１のコイルを含んで構成される第１の共振回路（送電部）を備え、受電装置は、第２のコイルを含んで構成される第２の共振回路（受電部）を備える。そして、第１のコイルと第２のコイルとの間の距離が大きい第１の領域では、第２の共振回路の共振周波数ｆ２は、第１の共振回路の共振周波数ｆ１よりも高く、第１の領域よりもコイル間の距離が小さい第２の領域では、第２の共振回路の共振周波数ｆ２は、第１の共振回路の共振周波数ｆ１よりも低い。【選択図】図３
2019213272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、
前記送電装置は、前記受電装置へ非接触で送電するための第１のコイルを含んで構成される第１の共振回路を備え、
前記受電装置は、前記第１の共振回路から非接触で受電するための第２のコイルを含んで構成される第２の共振回路を備え、
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の距離が大きい第１の領域では、前記第２の共振回路の共振周波数は、前記第１の共振回路の共振周波数よりも高く、
前記第１の領域よりも前記距離が小さい第２の領域では、前記第２の共振回路の共振周波数は、前記第１の共振回路の共振周波数よりも低い、非接触電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、非接触電力伝送システムに関し、特に、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムが知られている（たとえば特許文献１〜５参照）。このような非接触電力伝送システムにおいて、特開２０１３−２４３８８２号公報（特許文献６）には、送電装置の送電部及び受電装置の受電部の少なくとも一方に容量切替機構を設け、送電部から受電部への電力伝送効率がより大きくなるように容量切替機構を操作することが開示されている（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献５】特開２０１３−１２６３２７号公報
【特許文献６】特開２０１３−２４３８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
送電部の送電コイルと受電部の受電コイルとの間の距離が大きいほど、送電コイルと受電コイルとの結合係数は小さくなる。コイル間の結合係数が小さい場合に送電部から受電部への電力伝送効率を高めるために、特許文献６に記載の非接触電力伝送システムでは、容量切替機構を設けてインピーダンスを調整し、電力伝送効率を高めている。
【０００５】
しかしながら、非接触電力伝送システムが車両への大電力給電に用いられるような場合には、送電部及び受電部には数ｋＶレベルの高電圧がかかり得るため、上記の容量切替機構には高い耐圧性が求められる。そのため、上記のような容量切替機構が設けられる送電部及び／又は受電部の体格が増加するとともにコストも高くなる。
【０００６】
本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、上記のような容量切替機構を設けることなく、コイル間の距離が大きくても（コイル間の結合係数が小さくても）高い電力伝送効率を確保可能な非接触電力伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示における非接触電力伝送システムは、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、送電装置は、受電装置へ非接触で送電するための第１のコイルを含んで構成される第１の共振回路（送電部）を備え、受電装置は、第１の共振回路から非接触で受電するための第２のコイルを含んで構成される第２の共振回路（受電部）を備える。そして、第１のコイルと第２のコイルとの間の距離が大きい第１の領域では、第２の共振回路の共振周波数は、第１の共振回路の共振周波数よりも高く、第１の領域よりもコイル間の距離が小さい第２の領域では、第２の共振回路の共振周波数は、第１の共振回路の共振周波数よりも低い。
【０００８】
第１のコイルと第２のコイルとの間の距離が大きく、そのためコイル間の結合係数が小さくても、第１の共振回路の共振周波数と第２の共振回路の共振周波数とを互いに近づけることで、第１の共振回路から第２の共振回路への電力伝送効率を高めることができ、効率的な送電を行なうことができる。
【０００９】
しかしながら、第２の共振回路の共振周波数が、第１の共振回路の共振周波数と同等又は第１の共振回路の共振周波数よりも低い場合は、第２の共振回路の共振周波数が第１の共振回路の共振周波数より高い場合よりも、電力伝送システムのインピーダンス（第１の共振回路へ電力を供給する電源部以降のインピーダンス）が大きくなる。そのため、電圧制限等観点から送電電流が制限され、要求される電力が大きい場合には、目標に対して受電電力が不足する可能性がある。
【００１０】
一方、第２の共振回路の共振周波数が第１の共振回路の共振周波数よりも高い場合は、インピーダンスが抑制され、受電装置での受電電力を確保することができる。また、第２の共振回路の共振周波数が第１の共振回路の共振周波数より高くても、両共振周波数が同等の場合に対して電力伝送効率の低下は小さい。
【００１１】
この非接触電力伝送システムでは、コイル間の距離が大きい第１の領域において、第２の共振回路の共振周波数は、第１の共振回路の共振周波数よりも高い。すなわち、この非接触電力伝送システムでは、コイル間の結合係数が小さい場合に、第２の共振回路の共振周波数が第１の共振回路の共振周波数よりも高くなるように、第１及び第２の共振回路が設計される。これにより、コイル間の距離が大きくても（結合係数が小さくても）、受電装置での受電電力を確保しつつ高い電力伝送効率を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示における非接触電力伝送システムによれば、コイル間の距離が大きく場合にも（コイル間の結合係数が小さくても）、高い電力伝送効率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施の形態に従う非接触電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】コイル間の結合係数に応じてコイルのインダクタンスが変化することを示す図である。
【図３】コイル間の結合係数に応じて共振回路の共振周波数が変化することを示す図である。
【図４】コイル間の結合係数に応じてコイル間効率が変化することを示す図である。
【図５】コイル間の結合係数に応じて、送電部に流れる電流が変化することを示す図である。
【図６】結合係数が小さい場合において、共振周波数の差（ｆ２−ｆ１）とコイル間効率との関係を示す図である。
【図７】結合係数が小さい場合において、共振周波数の差（ｆ２−ｆ１）と負荷インピーダンスとの関係を示す図である。
【図８】結合係数が小さい場合において、共振周波数の差（ｆ２−ｆ１）と蓄電装置への充電電力との関係を示す図である。
【図９】他の実施の形態に従う非接触電力伝送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】
【００１４】
以下、本開示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、図中同一又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。
【００１５】
＜非接触電力伝送システムの全体構成＞
図１は、本開示の実施の形態に従う非接触電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この非接触電力伝送システムは、受電装置１００と、送電装置２００とを備える。受電装置１００は、蓄電装置３００に蓄えられた電力を用いて走行可能な車両に搭載され、受電装置１００によって受電された電力は、蓄電装置３００に蓄えられる。
【００１６】
たとえば、受電装置１００は、車体の下面に配置され、送電装置２００は、地面に配置される。そして、受電装置１００が送電装置２００に対向するように送電装置２００に対して車両の位置合わせが行なわれた状態で、送電装置２００から受電装置１００へ磁界を通じて非接触で電力が伝送される。
【００１７】
送電装置２００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０と、インバータ２２０と、フィルタ回路２３０と、送電部２４０と、送電ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２５０と、通信部２６０とを含む。
【００１８】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、商用系統電源等の交流電源４００から受ける交流電力を直流電力に変換してインバータ２２０へ供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、たとえば力率改善（ＰＦＣ（Power  Factor  Correction））回路であるが、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。
【００１９】
インバータ２２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０から受ける直流電力を、所定の周波数（たとえば数十ｋＨｚ）の送電電力に変換する。インバータ２２０は、送電ＥＣＵ２５０からの制御信号に従ってスイッチング周波数を変更することにより、送電電力の周波数を変更することができる。インバータ２２０によって生成された送電電力は、フィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ供給される。インバータ２２０は、たとえば単相フルブリッジ回路を含んで構成される。
【００２０】
フィルタ回路２３０は、インバータ２２０と送電部２４０との間に設けられ、インバータ２２０から発生する高調波ノイズを抑制する。この例では、フィルタ回路２３０は、インダクタ２３２とキャパシタ２３４とを含む二次ＬＣフィルタによって構成されているが、フィルタ回路２３０の構成はこれに限定されるものではない。
【００２１】
送電部２４０は、コイル２４２と、キャパシタ２４４とを含む。キャパシタ２４４は、コイル２４２に直列に接続されてコイル２４２と共振回路を形成する。送電部２４０は、インバータ２２０により生成される送電電力（交流電力）をインバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて受け、送電部２４０の周囲に生成される磁界を通じて、受電装置１００の受電部１１０へ非接触で送電する。形成される共振回路の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００２２】
送電ＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、メモリ、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、送電装置２００における各種機器の制御を行なう。たとえば、送電ＥＣＵ２５０は、送電装置２００から受電装置１００への電力伝送の実行時に、所定の周波数を有する送電電力をインバータ２２０が生成するようにインバータ２２０のスイッチング制御を行なう。各種制御については、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。
【００２３】
通信部２６０は、受電装置１００の通信部１７０と無線通信するように構成される。通信部２６０は、電力伝送の開始／停止に関する情報を受電装置１００とやり取りしたり、受電装置１００の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）を受電装置１００から受信したりする。
【００２４】
受電装置１００は、受電部１１０と、フィルタ回路１２０と、整流部１３０と、キャパシタ１４０と、リレー回路１５０と、充電ＥＣＵ１６０と、通信部１７０とを含む。
【００２５】
受電部１１０は、コイル１１２と、キャパシタ１１４とを含む。キャパシタ１１４は、コイル１１２に直列に接続されてコイル１１２と共振回路を形成する。受電部１１０は、送電装置２００の送電部２４０から出力される電力（交流）を、磁界を通じて非接触で受電する。コイル１１２及びキャパシタ１１４を含んで形成される共振回路のＱ値も、１００以上であることが好ましい。
【００２６】
フィルタ回路１２０は、受電部１１０と整流部１３０との間に設けられ、受電部１１０による受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。この例では、フィルタ回路１２０は、キャパシタ１２２，１２６とインダクタ１２４とを含む三次ＬＣフィルタによって構成されているが、フィルタ回路１２０の構成はこれに限定されるものではない。
【００２７】
整流部１３０は、受電部１１０によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３００へ出力する。整流部１３０は、たとえば４つのダイオードから成るダイオードブリッジ回路を含んで構成される。キャパシタ１４０は、整流部１３０の出力側に設けられ、整流部１３０の出力電圧を平滑化する。リレー回路１５０は、キャパシタ１４０と蓄電装置３００との間に設けられ、受電部１１０により受電された電力による蓄電装置３００の充電時にオン（導通状態）にされる。
【００２８】
充電ＥＣＵ１６０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、受電装置１００における各種機器の制御を行なう。各種制御については、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。
【００２９】
通信部１７０は、送電装置２００の通信部２６０と無線通信するように構成される。通信部１７０は、電力伝送の開始／停止に関する情報を送電装置２００とやり取りしたり、受電装置１００の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）を送電装置２００へ送信したりする。
【００３０】
蓄電装置３００は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置３００は、たとえば、リチウムイオン電池或いはニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。なお、リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池のほか、固体の電解質を用いた所謂全固体電池も含み得る。
【００３１】
この非接触電力伝送システムにおいては、送電装置２００において、インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ、所定の周波数を有する交流電力が供給される。送電部２４０へ交流電力が供給されると、送電部２４０のコイル２４２と、受電部１１０のコイル１１２との間に形成される磁界を通じて、コイル２４２からコイル１１２へエネルギー（電力）が移動する。受電部１１０へ移動したエネルギー（電力）は、フィルタ回路１２０及び整流部１３０を通じて蓄電装置３００へ供給される。
【００３２】
なお、送電部２４０においてキャパシタ２４４がコイル２４２に直列に接続され、かつ、受電部１１０においてキャパシタ１１４がコイル１１２に直列に接続されるような回路構成は、ＳＳ方式（一次直列二次直列方式）とも称される。
【００３３】
なお、特に図示しないが、コイル２４２，１１２の構造は特に限定されない。たとえば、送電部２４０と受電部１１０とが正対する場合に、送電部２４０と受電部１１０とが並ぶ方向に沿う軸に巻回される渦巻形状やらせん形状のコイルをコイル２４２，１１２の各々に採用することができる。或いは、送電部２４０と受電部１１０とが正対する場合に、送電部２４０と受電部１１０とが並ぶ方向を法線方向とするフェライト板に電線を巻回して成るコイルをコイル２４２，１１２の各々に採用してもよい。
【００３４】
＜共振周波数の設定＞
受電装置１００が搭載される車両の車高が積載物等によって変化すると、受電部１１０のコイル１１２と送電部２４０のコイル２４２との間の距離（以下「コイル間距離」と称する。）が変化し、コイル１１２，２４２間の結合係数が変化する。具体的には、コイル間距離が大きい（車高が高い）ほど、結合係数は小さくなる。
【００３５】
結合係数が小さい場合にコイル２４２からコイル１１２への電力伝送効率（以下「コイル間効率」と称する。）を高めるために、送電部２４０及び受電部１１０に容量切替機構を設けてインピーダンスを調整可能とし、コイル間効率を高めることも考えられる。しかしながら、このような容量切替機構は、送電部２４０及び受電部１１０の体格増加を招くとともにコストも高くなる。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、送電部２４０及び受電部１１０に容量切替機構を設けることなく、コイル間距離が大きい（車高が高い）場合にコイル間効率を高めるための手法が示される。具体的には、以下に説明されるように、コイル間距離が大きく（車高が高く）結合係数が小さい場合には、受電装置１００の共振回路の共振周波数ｆ２が、送電装置２００の共振回路の共振周波数ｆ１よりも高くなり、コイル間距離が小さく（車高が低く）結合係数が大きい場合には、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも低くなるように、各共振回路が設計される。これにより、受電装置１００での受電電力を確保しつつ高いコイル間効率を確保ことができる。以下、詳しく説明する。
【００３７】
上述のように、車高の変化に伴なってコイル間距離が変化すると、コイル１１２，２４２間の結合係数が変化する。そして、結合係数が変化すると、コイル１１２，２４２のインダクタンスが変化し、インダクタンスが変化することによって共振回路の共振周波数が変化する。
【００３８】
図２は、コイル１１２，２４２間の結合係数に応じてコイル１１２，２４２のインダクタンスが変化することを示す図である。図２において、横軸は、コイル１１２，２４２間の結合係数を示す。縦軸は、結合係数が小さい場合にインダクタンスが互いに同等となるコイル１１２，２４２について、結合係数が小さい場合のインダクタンスを基準として、結合係数に応じたインダクタンスの変化率を示す。なお、インダクタンスは、ＪＩＳ  Ｃ５３２１に定められた測定法に準拠した方法で、インピーダンスアナライザ或いはＬＣＲメータを用いて計測されたものである。
【００３９】
図２を参照して、Ｌ１は、送電部２４０のコイル２４２のインダクタンスを示し、Ｌ２は、受電部１１０のコイル１１２のインダクタンスを示す。結合係数が大きくなるに従って、インダクタンスＬ１は低下し、インダクタンスＬ２は増加する。
【００４０】
結合係数によってインダクタンスＬ１，Ｌ２がこのような変化を示すのは、以下のとおりである。結合係数が大きいときは、コイル間距離が小さいため、送電部２４０のコイル２４２は、車体下面の金属ボディの影響を受けて漏れインダクタンスが大きくなる。その結果、結合係数が大きいときは、結合係数が小さいときに比べてコイル２４２のインダクタンスＬ１は低下する。一方、受電部１１０のコイル１１２では、コイル２４２の影響を受けて、結合係数が大きいときは、結合係数が小さいときに比べてインダクタンスＬ２が増加する。
【００４１】
このように結合係数に応じてインダクタンスが変化することにより、結合係数に応じて各共振回路の共振周波数が変化する。
【００４２】
図３は、コイル１１２，２４２間の結合係数に応じて共振回路の共振周波数が変化することを示す図である。なお、図３では、送電装置２００のキャパシタ２４４，２３４及び受電装置１００のキャパシタ１１４，１２２の各々のキャパシタンスは一定である（可変キャパシタではない）。図３において、横軸は結合係数を示し、縦軸は共振回路の共振周波数を示す。
【００４３】
図３を参照して、ｆ１は、送電装置２００の共振回路の共振周波数を示し、ｆ２は、受電装置１００の共振回路の共振周波数を示す。結合係数が大きくなるに従って、共振周波数ｆ１は上昇し、共振周波数ｆ２は低下する。
【００４４】
結合係数によって共振周波数ｆ１，ｆ２がこのような変化を示すのは、共振周波数の計算式から理解できる。送電装置２００のキャパシタ２４４，２３４のキャパシタンスをそれぞれＣ１，Ｃ１１とし、受電装置１００のキャパシタ１１４，１２２のキャパシタンスをそれぞれＣ２，Ｃ２１とすると、共振周波数ｆ１，ｆ２はそれぞれ次式によって示される。
【００４５】
ｆ１＝１／２π×√（（Ｃ１＋Ｃ１１）／（Ｌ１×Ｃ１×Ｃ１１））  …（１）
ｆ２＝１／２π×√（（Ｃ２＋Ｃ２１）／（Ｌ２×Ｃ２×Ｃ２１））  …（２）
図２で説明したように、結合係数が大きくなるに従って、インダクタンスＬ１は低下し、インダクタンスＬ２は増加する。したがって、式（１），（２）から、結合係数が大きくなるに従って、インダクタンスＬ１が低下することにより共振周波数ｆ１は上昇し、インダクタンスＬ２が増加することにより共振周波数ｆ２は低下することが分かる。
【００４６】
そして、この実施の形態に従う非接触電力伝送システムでは、図３に示されるように、結合係数が小さい第１の領域では、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも高くなり、結合係数が第１の領域よりも大きい第２の領域では、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも低くなるように、式（１），（２）中の回路定数が設計される。これにより、受電装置１００において受電電力を確保しつつ高いコイル間効率を確保することが可能となる。以下、図４から図８を用いて、その理由について説明する。
【００４７】
図４は、コイル１１２，２４２間の結合係数に応じてコイル間効率が変化することを示す図である。図４を参照して、結合係数が小さい場合は、結合係数が大きい場合に比べて、受電部１１０のコイル１１２において錯交する磁束が少ないためにコイル間効率が低下する。
【００４８】
図５は、コイル１１２，２４２間の結合係数に応じて、送電部２４０に流れる電流Ｉ１が変化することを示す図である。図５を参照して、結合係数が小さい場合は、図４に示したようにコイル間効率が低下するので、受電装置１００において十分な受電電力を確保するために、送電部２４０のコイル２４２に流れる電流Ｉ１を増加させる必要がある。
【００４９】
図６は、結合係数が小さい場合において、共振周波数の差（ｆ２−ｆ１）とコイル間効率との関係を示す図である。図６において、各点は、回路定数（インダクタンスＬ１，Ｌ２及びキャパシタンスＣ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ２１）がある誤差の範囲内でランダムにばらついた場合の特性を示している（以下の図７，図８についても同様）。
【００５０】
図６を参照して、基本的には、共振周波数ｆ１，ｆ２が互いに同等の場合にコイル間効率は最大となるが、（ｆ２−ｆ１）が０から０．０５×ｆ１の範囲では（ｆ２＞ｆ１）、コイル間効率の低下は小さい一方、（ｆ２−ｆ１）が負の範囲では（ｆ２＜ｆ１）、コイル間効率の低下が大きくなる。
【００５１】
図７は、結合係数が小さい場合において、共振周波数の差（ｆ２−ｆ１）と負荷インピーダンスとの関係を示す図である。負荷インピーダンスは、図１に示されるように、インバータ２２０以降のインピーダンスＺである。
【００５２】
図７を参照して、（ｆ２−ｆ１）が負の範囲では（ｆ２＜ｆ１）、インバータ２２０以降のインピーダンスＺが大きくなる。この理由は、ローパスフィルタであるフィルタ回路２３０と、送電部２４０のキャパシタ２４４及びコイル２４２との影響により、共振周波数ｆ１よりも低い周波数で反共振が生じているためと考えられる。
【００５３】
図８は、結合係数が小さい場合において、共振周波数の差（ｆ２−ｆ１）と蓄電装置３００への充電電力Ｐとの関係を示す図である。図８において、縦軸上のＰｒｅｆは、充電電力の目標（一定とする。）を示している。
【００５４】
図８を参照して、（ｆ２−ｆ１）が０．０２×ｆ１以上の範囲では、目標の充電電力を確保することができている。しかしながら、（ｆ２−ｆ１）が０．０２×ｆ１よりも小さい範囲、特に（ｆ２−ｆ１）が０以下の範囲では、図７に示したようにインピーダンスＺが大きくなるため、インバータ２２０から送電部２４０へ一定以上の電流を流すことができなくなり、その結果、目標の充電電力を確保することができなくなる場合がある。
【００５５】
なお、図５に示したように、結合係数が小さい場合は、送電部２４０に流れる電流Ｉ１をさらに増やす必要があることから、目標の充電電力を確保できなくなるケースは、結合係数が小さく、かつ、（ｆ２−ｆ１）が０以下となる場合に特に生じる可能性が高い。
【００５６】
そこで、本実施の形態に従う非接触電力伝送システムでは、図３に示されるように、結合係数が小さい第１の領域では、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも高くなるように、送電装置２００及び受電装置１００の各々の共振回路が設計される。具体的には、結合係数が小さい第１の領域において共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも高くなるように、送電装置２００におけるコイル２４２のインダクタンスＬ１及びキャパシタ２４４，２３４のキャパシタンスＣ１，Ｃ１１、並びに受電装置１００におけるコイル１１２のインダクタンスＬ２及びキャパシタ１１４，１２２のキャパシタンスＣ２，Ｃ２１が設計される。
【００５７】
結合係数が小さい場合に、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも高くなるように設計することによって、図７に示したようにインピーダンスＺを抑制し、目標の充電電力を確保することが可能となる。
【００５８】
そして、図６に示したように、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも高い場合は、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１より低い場合よりも、コイル間効率は高く、特に、（ｆ２−ｆ１）が０から０．０５×ｆ１の範囲では、共振周波数ｆ１，ｆ２が一致する場合（効率最大）と同等のコイル間効率が得られる。
【００５９】
なお、結合係数が第１の領域よりも大きい第２の領域では、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも低くなるように、送電装置２００及び受電装置１００の各々の共振回路が設計される。結合係数が大きい第２の領域においても共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１より高くなるようにすると、結合係数が小さい第１の領域において共振周波数ｆ１，ｆ２の乖離が大きくなり、コイル間効率が低下するからである。
【００６０】
以上のように、この実施の形態においては、コイル間距離が大きく（車高が高く）結合係数が小さい場合には、受電装置１００の共振回路の共振周波数ｆ２が、送電装置２００の共振回路の共振周波数ｆ１よりも高くなり、コイル間距離が小さく（車高が低く）結合係数が大きい場合には、共振周波数ｆ２が共振周波数ｆ１よりも低くなるように、各共振回路が設計される。これにより、受電装置１００での受電電力を確保しつつ高いコイル間効率を確保ことができる。
【００６１】
なお、上記の実施の形態では、送電部２４０及び受電部１１０の回路構成は、ＳＳ方式（一次直列二次直列方式）であるものとしたが、本開示の適用範囲は、ＳＳ方式のシステムに限定されるものではなく、それ以外の方式のものであってもよい。
【００６２】
図９は、他の実施の形態に従う非接触電力伝送システムの全体構成図である。この図９では、一例として、送電部及び受電部の回路構成がＳＰ方式（一次直列二次並列方式）の非接触電力伝送システムが示される。
【００６３】
図９を参照して、この非接触電力伝送システムは、図１に示したシステム構成において、受電装置１００に代えて受電装置１００Ａを備える。受電装置１００Ａは、図１に示した受電装置１００において、受電部１１０及びフィルタ回路１２０に代えて、それぞれ受電部１１０Ａ及びフィルタ回路１２０Ａを含む。
【００６４】
受電部１１０Ａは、コイル１１２と、キャパシタ１１６とを含む。キャパシタ１１６は、コイル１１２に並列に接続されてコイル１１２と共振回路を形成する。コイル１１２及びキャパシタ１１６を含んで形成される共振回路のＱ値も、１００以上であることが好ましい。フィルタ回路１２０Ａは、インダクタ１２４とキャパシタ１２６とを含む二次ＬＣフィルタによって構成されている。
【００６５】
このようなＳＰ方式の回路構成の場合、受電装置１００Ａのキャパシタ１１６のキャパシタンスをＣ２とすると、受電装置１００Ａの共振回路の共振周波数ｆ２は次式によって示される。
【００６６】
ｆ２＝１／２π×√（１／（Ｌ２×Ｃ２）−（Ｃ２×ＲＬ）2）  …（３）
Ｌ２は、コイル１１２のインダクタンスであり、ＲＬは、受電部１１０Ａ以降のインピーダンスである。なお、送電装置２００の共振回路の共振周波数ｆ１は、上述の式（１）によって示される。
【００６７】
ＳＰ方式は、共振周波数ｆ２の計算式がＳＳ方式と異なるけれども、ＳＰ方式を採用した非接触電力伝送システムにおいても、上述の図２から図９に示した特性が現われる。したがって、ＳＰ方式或いはその他の方式を採用した非接触電力伝送システムにおいても、上記のＳＳ方式の場合と同様に共振回路を設計することによって、受電装置１００Ａでの受電電力を確保しつつ高いコイル間効率を確保ことができる。
【００６８】
今回開示された実施の形態は、全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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１００  受電装置、１１０，１１０Ａ  受電部、１１２，１２４，２３２，２４２  コイル、１１４，１１６，１２２，１２６，１４０，２３４，２４４  キャパシタ、１２０，１２０Ａ，２３０  フィルタ回路、１３０  整流部、１５０  リレー回路、１６０  充電ＥＣＵ、１７０，２６０  通信部、２００  送電装置、２１０  ＡＣ／ＤＣコンバータ、２２０  インバータ、２４０  送電部、２５０  送電ＥＣＵ、３００  蓄電装置、４００  交流電源。
【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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