(57)【要約】【課題】交流電源から所望の電力値の交流電力が出力されるようにすることができる送電機器及び非接触電力伝送装置を提供すること。【解決手段】非接触電力伝送装置１０は、地上に設けられた地上側機器１１と、車両に搭載された車両側機器２１とを備えている。地上側機器１１は、交流電源１２と、交流電源１２から交流電力が入力される送電器１３とを備えている。車両側機器２１は、送電器１３から非接触で交流電力を受電可能な受電器２３と、車両用バッテリ２２とを備えている。ここで、交流電源１２と送電器１３との間には、定数が可変のフィルタ回路４１が設けられており、電源側コントローラ１４は、フィルタ回路４１の定数を可変制御することにより、交流電源１２から調整電力が出力されるようにする。【選択図】図１
2015126637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を出力可能な交流電源と、
前記交流電力が入力される１次側コイルと、
前記交流電源と前記１次側コイルとの間に設けられるとともに、キャパシタ及びインダクタの少なくとも一方を有するフィルタ回路を含むインピーダンス変換回路と、
を備え、２次側コイルを有する受電機器に対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器であって、
前記インピーダンス変換回路は、当該インピーダンス変換回路の定数を変更可能に構成され、
前記インピーダンス変換回路の定数が変更されることで、前記交流電源の出力電力の電力値が所定の値に変更されることを特徴とする送電機器。
【請求項２】
請求項１に記載の送電機器と
前記受電機器と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電機器及び非接触電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば磁場共鳴を用いたものが知られている。例えば特許文献１の非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源から交流電力が入力される１次側コイルとを有する送電機器を備えている。また、非接触電力伝送装置は、１次側コイルと磁場共鳴可能な２次側コイルを有する受電機器を備えている。そして、１次側コイルと２次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に交流電力が伝送され、当該交流電力は受電機器に設けられた車両用バッテリの充電に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
ここで、例えば車両用バッテリの充電を好適に行うために、状況に応じて、交流電源から異なる電力値の交流電力を出力させたい場合がある。なお、上述した事情は、磁場共鳴にて非接触の電力伝送を行うものに限られず、電磁誘導にて非接触の電力伝送を行うものについても共通の事情である。
【０００５】
本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、交流電源から所望の電力値の交流電力が出力されるようにすることができる送電機器及び非接触電力伝送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する送電機器は、交流電力を出力可能な交流電源と、前記交流電力が入力される１次側コイルと、前記交流電源と前記１次側コイルとの間に設けられるとともに、キャパシタ及びインダクタの少なくとも一方を有するフィルタ回路を含むインピーダンス変換回路と、を備え、２次側コイルを有する受電機器に対して非接触で前記交流電力を送電可能なものであって、前記インピーダンス変換回路は、当該インピーダンス変換回路の定数を変更可能に構成され、前記インピーダンス変換回路の定数が変更されることで、前記交流電源の出力電力の電力値が所定の値に変更されることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、インピーダンス変換回路の定数が変更されることで、交流電源の出力電力の電力値が所定の値に変更される。これにより、インピーダンス変換回路の定数を調整することにより、交流電源から所望の電力値の交流電力が出力されるようにすることができる。
【０００８】
特に、本構成を適用することにより、交流電源内にて電圧値又は電流値を変更することができない交流電源を用いつつ、状況に応じた電力値の調整を実現することができる。このような交流電源は、交流電源内にて電圧値又は電流値を変更することができる交流電源と比較して、簡素な構成となり易い。よって、所望の電力値の交流電力を出力させつつ、交流電源の構成の簡素化を図ることができる。
【０００９】
また、仮に交流電源内にて電圧値又は電流値を変更することができる交流電源を用いる場合においては、インピーダンス変換回路の定数を変更することにより、おおまかな電力値の変更を行いつつ、上記交流電源内の電圧値又は電流値を変更することにより、交流電源から出力される交流電力の電力値の微調整を行うことができる。よって、交流電源から出力される交流電力の電力値を好適に調整できる。
【００１０】
以上のことから、交流電源から所望の電力値の交流電力が出力されるようにすることができる。
上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、上記送電機器と上記受電機器とを備えている。かかる構成によれば、非接触電力伝送装置において、交流電源から所望の電力値の交流電力が出力されるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、交流電源から所望の電力値の交流電力が出力されるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の非接触電力伝送装置のブロック図。
【図２】第２実施形態の非接触電力伝送装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
図１に示すように、非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）１０は、地上に設けられた地上側機器１１と、車両に搭載された車両側機器２１とを備えている。地上側機器１１が送電機器（１次側機器、送電装置）に対応し、車両側機器２１が受電機器（２次側機器、受電装置）に対応する。
【００１４】
地上側機器１１は、所定の周波数の交流電力を出力可能な交流電源１２を備えている。交流電源１２は、系統電力を用いて正弦波の交流電力を出力可能に構成されている。具体的には、交流電源１２は、系統電力を直流電力に変換（整流）するＡＣ／ＤＣ変換器１２ａと、その直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂとを備えている。これら各変換器１２ａ，１２ｂは、スイッチング素子を有しており、当該スイッチング素子のスイッチング動作によって動作するものである。つまり、交流電源１２は、スイッチング素子のスイッチング動作によって上記所定の周波数の交流電力を得るスイッチング電源である。
【００１５】
交流電源１２から出力された交流電力は、非接触で車両側機器２１に伝送され、車両側機器２１に設けられた車両用バッテリ２２（車載蓄電装置）の充電に用いられる。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１及び車両側機器２１間の電力伝送を行うものとして地上側機器１１に設けられた送電器１３と、車両側機器２１に設けられた受電器２３とを備えている。送電器１３には交流電力が入力される。
【００１６】
送電器１３及び受電器２３は磁場共鳴可能に構成されている。具体的には、送電器１３は、並列に接続された１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路を有している。受電器２３は、並列に接続された２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路を有している。両者の共振周波数は同一である。
【００１７】
かかる構成によれば、交流電源１２から出力された交流電力が送電器１３（１次側コイル１３ａ）に入力された場合、送電器１３と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴する。これにより、受電器２３は送電器１３のエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器２３は、送電器１３から交流電力を受電する。
【００１８】
車両側機器２１は、受電器２３にて受電した交流電力を直流電力に整流する整流部としての整流器２４を備えている。車両用バッテリ２２は、例えば直列に接続された複数の電池セルから構成されており、整流器２４から直流電力が入力される。
【００１９】
ちなみに、伝送効率を高めるべく、車両側機器２１における受電器２３と整流器２４との間には、インピーダンス整合を行う２次側インピーダンス変換器２６が設けられている。２次側インピーダンス変換器２６は、例えばＬＣ回路で構成されており、２次側インピーダンス変換器２６の定数は固定となっている。また、整流器２４と車両用バッテリ２２との間には、車両用バッテリ２２の充電量を検知するセンサ２７が設けられている。センサ２７の検知結果は、車両側機器２１に設けられた車両側コントローラ２８に入力される。これにより、車両側コントローラ２８は、車両用バッテリ２２の充電量を把握することができる。
【００２０】
また、地上側機器１１は、車両側コントローラ２８と無線通信可能な電源側コントローラ１４を備えている。電源側コントローラ１４は、車両側コントローラ２８と情報のやり取りを行うことを通じて、交流電源１２から交流電力を出力するかどうか判断する。
【００２１】
ここで、交流電源１２は、交流電源１２内で、出力される交流電力の電圧値及び電流値を変更することができない電源である。換言すれば、交流電源１２内にて設定可能な電力値は１種類のみとなっている。
【００２２】
ちなみに、交流電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までを１つの負荷３０とすると、交流電源１２から出力される交流電力は負荷３０に入力されることとなる。この場合、負荷３０のインピーダンスＺｉｎの基準値（初期値）は、交流電源１２から、車両用バッテリ２２を充電するのに適した電力値の交流電力（以下、設定値電力という）が出力されるように設定されている。
【００２３】
設定値電力は、車両用バッテリ２２を充電するのに適した電力値の直流電力（以下、充電電力）を車両用バッテリ２２に入力するのに必要な電力値を有する交流電力である。
詳述すると、交流電源１２から出力される交流電力の電力値は、負荷３０のインピーダンスＺｉｎに依存し、当該インピーダンスＺｉｎに応じて変動する。そして、交流電源１２から出力される交流電力の電力値が変動すれば、車両用バッテリ２２に入力される直流電力も変動する。例えば伝送効率が１００％である条件下で、負荷３０のインピーダンスＺｉｎが基準値よりも高い場合には、充電電力よりも小さい電力値の直流電力が車両用バッテリ２２に入力されることとなる。一方、伝送効率が１００％である条件下で、負荷３０のインピーダンスＺｉｎが基準値よりも低い場合には、充電電力よりも大きい電力値の直流電力が車両用バッテリ２２に入力されることとなる。つまり、負荷３０のインピーダンスＺｉｎを変えることで、車両用バッテリ２２に所望の電力値の直流電力を入力させることが可能となる。
【００２４】
かかる構成において、地上側機器１１には、交流電源１２から出力されている交流電力の電力値を測定する測定部としての測定器４０と、負荷３０のインピーダンスＺｉｎを可変させるインピーダンス変換回路としてのフィルタ回路４１とが設けられている。測定器４０は、交流電源１２の出力端に接続されており、交流電源１２の出力電圧及び出力電流を測定し、その測定結果を電源側コントローラ１４に送信する。
【００２５】
フィルタ回路４１は、測定器４０の出力端、詳細には測定器４０と送電器１３との間に設けられている。負荷３０にはフィルタ回路４１が含まれている。フィルタ回路４１は、インダクタ４１ａとキャパシタ４１ｂとを有するＬＣ回路で構成されている。また、フィルタ回路４１の定数（インピーダンス）は可変となっており、詳細にはキャパシタ４１ｂのキャパシタンスは可変となっている。負荷３０のインピーダンスＺｉｎは、フィルタ回路４１の定数を可変制御することで可変制御される。なお、定数とは、インダクタンスともキャパシタンスとも言える。また、本実施形態のフィルタ回路４１は、定数をリニアに変更可能に構成されている。
【００２６】
ここで、フィルタ回路４１は、当該フィルタ回路４１の出力端（送電器１３の入力端）から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｐ（以降単に送電器１３の入力インピーダンスＺｐという）を、負荷３０のインピーダンスＺｉｎにインピーダンス変換するものである。この場合、送電器１３の入力インピーダンスＺｐと負荷３０のインピーダンスＺｉｎとの比であるフィルタ回路４１の変換比は、当該フィルタ回路４１の定数が可変制御（変更）されることにより変更される一方、送電器１３の入力インピーダンスＺｐの変動には依存しない。つまり、フィルタ回路４１とは、当該フィルタ回路４１の定数が可変制御された場合には変換比が変更される一方、フィルタ回路４１の定数が一定である状況において送電器１３の入力インピーダンスＺｐが変動した場合には変換比が変動しないように構成されたものである。なお、送電器１３の入力インピーダンスＺｐとは、送電器１３の入力端から送電器１３（車両用バッテリ２２）側を見た場合のインピーダンスとも言える。
【００２７】
フィルタ回路４１の定数の初期値は、送電器１３と受電器２３との相対位置が基準位置となっている状況において負荷３０のインピーダンスＺｉｎが基準値となるように交流電源１２の仕様に対応させて設定されている。
【００２８】
なお、基準位置とは、例えば車両が設置される設置面に送電器１３が設けられ、車両の底部に受電器２３が設けられている構成において、送電器１３と受電器２３とが上方から見て重なっている位置（鉛直方向に対向している位置）であって、送電器１３と受電器２３との高さが予め定められた基準値となっている位置である。
【００２９】
電源側コントローラ１４は、測定器４０の測定結果に基づいて、フィルタ回路４１の定数を可変制御することにより、負荷３０のインピーダンスＺｉｎを可変制御して、交流電源１２の出力電力の電力値を調整する。詳細には、電源側コントローラ１４は、フィルタ回路４１の定数を可変制御することにより、設定値電力とは異なる電力値の交流電力を出力することができる。なお、以降の説明において、車両用バッテリ２２を押し込み充電するのに適した電力値の直流電力を「押し込み電力」といい、車両用バッテリ２２に「押し込み電力」を入力するために必要な電力値の交流電力を「調整電力」という。電源側コントローラ１４が「制御部」に対応する。
【００３０】
次に、各コントローラ１４，２８の制御に係る構成について説明する。
図１に示すように、各コントローラ１４，２８は、充電可能な位置に車両が配置された場合、詳細には送電器１３（１次側コイル１３ａ）と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴可能な位置に配置された場合、車両用バッテリ２２の現状の充電量を把握し、充電量に応じた制御を行う。
【００３１】
具体的には、車両側コントローラ２８は、現状の充電量が予め定められた閾値充電量以上か否かを判定する。そして、車両側コントローラ２８は、現状の充電量が閾値充電量よりも小さい場合には、設定値電力を要求する第１要求信号を電源側コントローラ１４に送信する。一方、車両側コントローラ２８は、現状の充電量が閾値充電量以上である場合には、調整電力を要求する第２要求信号を電源側コントローラ１４に送信する。
【００３２】
電源側コントローラ１４は、各要求信号を受信した場合に交流電源１２から交流電力が出力されるように制御するとともに、フィルタ回路４１の定数を各要求信号に応じたものに設定する。詳細には、電源側コントローラ１４は、第１要求信号を受信した場合には、交流電源１２から設定値電力が出力されるように、フィルタ回路４１の定数を可変制御する一方、第２要求信号を受信した場合には、交流電源１２から調整電力が出力されるように、測定器４０の測定結果に基づいてフィルタ回路４１の定数を可変制御する。
【００３３】
また、車両側コントローラ２８は、充電中定期的に車両用バッテリ２２の充電量を把握する。交流電源１２から設定値電力が出力されている状況において車両用バッテリ２２の充電量が閾値充電量以上となった場合には、車両側コントローラ２８は第２要求信号を電源側コントローラ１４に送信する。電源側コントローラ１４は、第２要求信号を受信した場合、測定器４０の測定結果に基づいて、フィルタ回路４１の定数を可変制御することにより、交流電源１２から出力される交流電力を、設定値電力から調整電力に切り換える。これにより、車両用バッテリ２２には、調整電力に対応した直流電力（押し込み電力）が入力され、車両用バッテリ２２を構成する各電池セルの容量ばらつきを補償するように車両用バッテリ２２の充電が行われる（押し込み充電）。
【００３４】
そして、車両用バッテリ２２の充電が完了（終了）した場合には、車両側コントローラ２８は、停止要求信号を電源側コントローラ１４に送信する。電源側コントローラ１４は、停止要求信号を受信した場合に交流電源１２を制御して、交流電力の出力を停止させる。これにより、車両用バッテリ２２の充電が終了する。
【００３５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
フィルタ回路４１の定数が可変制御されることにより、負荷３０のインピーダンスＺｉｎが可変制御され、負荷３０に入力される交流電力の電力値が変更される。
【００３６】
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）地上側機器１１は、交流電源１２と送電器１３（１次側コイル１３ａ）との間に設けられ、定数を可変（変更可能）に構成されたフィルタ回路４１を備えている。そして、地上側機器１１の電源側コントローラ１４は、フィルタ回路４１の定数を可変制御（変更）することにより、交流電源１２の出力電力の電力値を変更する。これにより、交流電源１２内で出力される交流電力の電圧値、電流値を変更できない場合であっても、交流電源１２から異なる電力値の交流電力を出力させることができる。よって、交流電源１２から出力される交流電力の電力値を可変させる部品（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等）を省略することができる。したがって、交流電源１２の構成の簡素化を図りつつ、異なる電力値の交流電力を出力させることができる。
【００３７】
（２）ここで、一般的に、整合器の変換比は、当該整合器の定数が一定であっても整合器の出力端に接続される負荷のインピーダンスが変動すると、変動する。また、送電器１３の入力インピーダンスＺｐは、送電器１３（１次側コイル１３ａ）と受電器２３（２次側コイル２３ａ）との位置ずれ等に起因して変動する。このため、仮にフィルタ回路４１に代えて整合器を設けた場合、送電器１３の入力インピーダンスＺｐの変動に起因して、整合器の変換比が変動し、その結果所望の変換比を実現できなかったり、所望の変換比となるまでの調整が煩雑となったりする事態が懸念される。
【００３８】
これに対して、本実施形態では、地上側機器１１は、負荷３０のインピーダンスＺｉｎを調整するものとしてフィルタ回路４１を備えている。フィルタ回路４１は、当該フィルタ回路４１の定数が可変制御された場合には変換比が変更される一方、フィルタ回路４１の定数が一定である状況において送電器１３の入力インピーダンスＺｐが変動した場合には変換比が変動しないように構成されている。これにより、送電器１３と受電器２３との相対位置の変動が生じ得る構成において、フィルタ回路４１にて所望の変換比を実現でき、それを通じて好適に所望の電力値の交流電力を負荷３０に入力させることができる。
【００３９】
また、交流電源１２の出力電力を可変にするものとしてフィルタ回路４１を採用することにより、送電器１３の入力インピーダンスＺｐが変動する場合であっても、負荷３０のインピーダンスＺｉｎの虚部成分を「０」又は電力伝送に支障が生じない程度にすることができる。これにより、より好適に電力伝送を行うことができる。
【００４０】
（３）交流電源１２から出力された交流電力は、直流電力に整流されて車両用バッテリ２２に入力される。ここで、車両用バッテリ２２の押し込み充電を行う場合、押し込み充電に適した直流電力の電力値（押し込み電力の電力値）が充電電力の電力値と異なる場合がある。例えば、充電に要する時間の短縮化等の観点から、充電電力の電力値を比較的高く設定した場合、押し込み電力の電力値は、充電電力の電力値よりも小さくなる場合が生じ得る。
【００４１】
これに対して、本実施形態によれば、フィルタ回路４１の定数を可変制御することにより、交流電源１２内で出力される交流電力の電圧値、電流値を変更できない場合であっても、交流電源１２から、充電電力に対応する設定値電力と、押し込み電力に対応する調整電力とを出力させることができる。これにより、交流電源１２の構成の簡素化を図りつつ、車両用バッテリ２２の充電を好適に行うことができる。
【００４２】
ちなみに、車両用バッテリ２２に入力される直流電力に着目すれば、電源側コントローラ１４は、フィルタ回路４１の定数を可変制御することにより、車両用バッテリ２２に入力される直流電力の電力値を可変制御するものであるとも言える。
【００４３】
（第２実施形態）
本実施形態では、交流電源の構成が第１実施形態と異なっている。その異なる点について図２を用いて説明する。なお、同一の構成については同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態の交流電源５２は、当該交流電源５２内にて電圧値を可変（変更可能）に構成されている。詳細には、交流電源５２は、ＡＣ／ＤＣ変換器５２ａ及びＤＣ／ＡＣ変換器５２ｂを備えているとともに、両者の間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃ（変更部）を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃは、例えば昇降圧型であり、スイッチング素子５２ｃｃを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃは、当該スイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作に基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換器５２ａにて変換された直流電力の電圧値を異なる電圧値、詳細にはスイッチング動作のデューティ比に対応した電圧値に変換してＤＣ／ＡＣ変換器５２ｂに出力する。そして、交流電源５２は、そのＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃから出力される直流電力の電圧値に対応した電力値の交流電力を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃから出力される直流電力の電圧値は、上記デューティ比によって規定されるため、交流電源５２の出力電力の電力値は上記デューティ比に依存する。
【００４５】
かかる構成において、本実施形態では、地上側機器１１は、複数種類（詳細には第１規定定数と第２規定定数の２種類）の定数を取り得るフィルタ回路６１を備えている。フィルタ回路６１の具体的な構成は任意であるが、例えば第１規定定数のＬＣ回路と、第２規定定数のＬＣ回路とを有し、これら各ＬＣ回路のいずれかが交流電源５２と送電器１３とに接続されるように構成されている。
【００４６】
電源側コントローラ１４は、フィルタ回路６１の定数を可変制御（変更）することにより、交流電源５２から出力される交流電力の電力値を変更し、且つ、必要に応じてスイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比を可変制御することにより交流電源５２から出力される交流電力の電力値の微調整を行う。
【００４７】
詳細には、例えば、電源側コントローラ１４は、交流電源５２から交流電力が出力されていない状況下で、車両側コントローラ２８から第１要求信号を受信した場合には、設定値電力に対応した第１規定定数となるようにフィルタ回路６１の定数を可変制御する。そして、電源側コントローラ１４は、フィルタ回路６１の定数の可変制御後に、予め定められた規定デューティ比でＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃのスイッチング素子５２ｃｃのオンオフ制御を行い、交流電源５２から交流電力を出力させる。
【００４８】
ちなみに、第１規定定数は、送電器１３と受電器２３との相対位置が基準位置となっており、且つ、スイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比が規定デューティ比となっている条件下において、交流電源５２から出力される交流電力が設定値電力となるように設定されたパラメータである。
【００４９】
ここで、送電器１３と受電器２３との相対位置が基準位置でない場合等には、負荷３０のインピーダンスＺｉｎが変動する。このため、フィルタ回路６１の定数が第１規定定数であり、且つ、スイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比が規定デューティ比である場合であっても、負荷３０に入力される交流電力の電力値が、設定値電力の電力値からずれ、車両用バッテリ２２に入力されている直流電力の電力値が充電電力の電力値とならない場合が生じ得る。
【００５０】
これに対して、本実施形態では、センサ２７は、車両用バッテリ２２の充電量だけでなく、車両用バッテリ２２に入力される直流電力の電力値を検知し、その検知結果を車両側コントローラ２８に送信する。つまり、本実施形態のセンサ２７は、測定器としての機能を有している。車両側コントローラ２８は、上記のようにスイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比が規定デューティ比に設定され、且つ、フィルタ回路６１の定数が第１規定定数に設定された状況において、車両用バッテリ２２に入力される直流電力の電力値を把握し、その把握結果を電源側コントローラ１４に送信する。
【００５１】
電源側コントローラ１４は、受信した電力値（測定値）と、充電電力の電力値（目標値）とを比較し、両者の差が予め定められた許容範囲外である場合には、測定値が目標値に近づくように、上記デューティ比を規定デューティ比から変更して微調整を行う。なお、当該微調整を行う際には、電源側コントローラ１４は、車両側コントローラ２８から車両用バッテリ２２に入力される直流電力の電力値の情報を適宜受け取るとよい。
【００５２】
同様に、例えば電源側コントローラ１４は、交流電源５２から設定値電力が出力されている状況において、車両側コントローラ２８から第２要求信号を受信した場合には、一旦交流電源５２を停止させる。そして、電源側コントローラ１４は、フィルタ回路６１の定数を、調整電力に対応した第２規定定数に設定する。この場合、電源側コントローラ１４は、規定デューティ比又は上記微調整後のデューティ比でＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃのスイッチング素子５２ｃｃのオンオフ制御を行い、交流電源５２から交流電力を出力させる。
【００５３】
第２規定定数は、送電器１３と受電器２３との相対位置が基準位置となっており、且つ、スイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比が規定デューティ比となっている条件下において、交流電源５２から出力される交流電力が調整電力となるように設定されたパラメータである。
【００５４】
車両側コントローラ２８は、スイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比が規定デューティ比又は微調整後のデューティ比に設定され、且つ、フィルタ回路６１の定数が第２規定定数に設定された状況において、車両用バッテリ２２に入力される直流電力の電力値を把握し、その把握結果を電源側コントローラ１４に送信する。
【００５５】
電源側コントローラ１４は、受信した電力値（測定値）と押し込み電力の電力値（目標値）とを比較し、両者の差が予め定められた許容範囲外である場合には、測定値が目標値に近づくように、上記デューティ比を現状の値から変更して微調整を行う。
【００５６】
すなわち、交流電源５２は、送電器１３と受電器２３との相対位置の変動等に起因する車両用バッテリ２２の入力電力値の変動を抑制するものとして機能する。換言すれば、交流電源５２は、送電器１３と受電器２３との相対位置の変動等に起因して負荷３０に入力される交流電力の電力値が所定の値（調整電力の電力値や設定値電力の電力値）からずれることを抑制するものである。つまり、本実施形態の地上側機器１１は、フィルタ回路６１の定数の変更が行われることによりおおまかな電力値の変更が行われ、且つ、交流電源５２内の電圧値が調整されることにより所望の電力値となるように微調整が行われるように構成されている。
【００５７】
なお、電源側コントローラ１４の所定の記憶領域には、規定デューティ比に関する情報が記憶されており、電源側コントローラ１４は、この情報を用いて、スイッチング素子５２ｃｃのオンオフ制御を行う。
【００５８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（４）電源側コントローラ１４は、送電器１３と受電器２３との相対位置が基準位置であり、且つ、スイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比が予め定められた規定デューティ比となっている場合に、交流電源５２から所望の電力値（所定の値）の交流電力が出力されるように、フィルタ回路６１の定数を規定定数に設定する。そして、電源側コントローラ１４は、デューティ比が規定デューティ比であり、且つ、フィルタ回路６１の定数が規定定数である状況において、車両用バッテリ２２の入力電力値が目標値（例えば押し込み電力の電力値や充電電力の電力値）となっていない場合には、上記デューティ比を、規定デューティ比から変更して微調整を行う。これにより、送電器１３及び受電器２３の相対位置の変動等によって負荷３０のインピーダンスＺｉｎが変動した場合であっても、所望の電力値の交流電力を負荷３０に入力させることができるとともに、所望の電力値の直流電力を車両用バッテリ２２に入力させることができる。
【００５９】
特に、フィルタ回路６１の定数を規定定数に設定した後に上記デューティ比を規定デューティ比から変更することにより微調整を行う構成としたことにより、所望の電力値の直流電力を車両用バッテリ２２に入力させるのに要する時間の短縮化を図ることができる。
【００６０】
また、微調整を行うものとして、フィルタ回路６１の定数ではなく、デューティ比を採用した。これにより、フィルタ回路６１の定数の可変制御を行うために交流電源５２からの交流電力の出力を一旦停止させるといった処理を行うことなく、所望の電力値の直流電力を車両用バッテリ２２に入力させることができる。また、デューティ比で微調整を行う関係上、フィルタ回路６１としては、定数をリニアに変更可能に構成されている必要がなく、出力したい電力値に対応する定数のみを取り得る構成でよい。これにより、フィルタ回路６１の構成の簡素化を図ることができる。
【００６１】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
○  各実施形態では、２次側インピーダンス変換器２６の定数は固定であったが、これに限られず、可変であってもよい。この場合、車両側コントローラ２８等が、各コイル１３ａ，２３ａ間の位置ずれ等に対応させて、２次側インピーダンス変換器２６の定数を可変制御する構成としてもよい。かかる構成においては、２次側インピーダンス変換器２６の定数の可変制御を行った後に、フィルタ回路４１，６１の定数を可変制御する構成とするか、フィルタ回路４１，６１の定数と２次側インピーダンス変換器２６の定数とを同時に可変制御する構成とするとよい。これにより、２次側インピーダンス変換器２６の定数の可変制御が行われることに起因して、交流電源１２，５２から所望の電力値の交流電力が出力されないという不都合を回避することができる。また、２次側インピーダンス変換器２６を省略してもよい。
【００６２】
○  各実施形態では、インピーダンス変換回路はフィルタ回路４１，６１のみで構成されていたが、これに限られない。例えば、インピーダンス変換器は、フィルタ回路と、互いに並列に設けられ且つ変換比（インダクタンス）が相違する複数のトランスとを備えている構成であってもよい。この場合、地上側機器１１は、フィルタ回路の接続先を、複数のトランスのうちいずれかに切り替える切替部を備えているとよい。この場合であっても、上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、上記構成においては、フィルタ回路の定数は可変に構成されていてもよいし、固定に構成されていてもよい。要は、インピーダンス変換回路が、トランスとフィルタ回路とを備えている場合には、トランスの変換比とフィルタ回路の定数との少なくとも一方が可変に構成されていればよい。
【００６３】
なお、言うまでもないが、変換比が相違する複数のトランスに代えて、可変トランスを設けてもよい。また、トランスは、フィルタ回路の前段（交流電源１２，５２側）に設けられていてもよいし、フィルタ回路の後段（送電器１３側）に設けられていてもよい。
【００６４】
○  各実施形態において、フィルタ回路４１，６１とは別にインピーダンス整合を行う整合器又は力率を改善する力率改善回路を設けてもよい。
○  また、フィルタ回路４１，６１は、複数段直列に設けられていてもよいし、２次側インピーダンス変換器２６を複数設けてもよい。
【００６５】
○  フィルタ回路４１，６１の具体的な構成は任意である。例えば、π型、Ｌ型、逆Ｌ型等を用いてもよい。また、インダクタとキャパシタのいずれか一方のみを備えている構成であってもよい。さらに、インダクタの数やキャパシタの数は１つに限られず、複数であってもよい。例えばインダクタの数が１つで、キャパシタの数が２つであってもよい。
【００６６】
○  また、キャパシタ４１ｂのキャパシタンスが可変（変更可能）に構成されていたが、これに限られず、インダクタ４１ａのインダクタンスが可変（変更可能）に構成されていてもよく、キャパシタンス及びインダクタンスの双方が可変となっていてもよい。要は、フィルタ回路は、キャパシタンスが可変の可変キャパシタ及びインダクタンスが可変の可変インダクタの少なくとも一方を備えている構成であってもよい。
【００６７】
○  フィルタ回路の定数を変更可能にする構成は、可変キャパシタや可変インダクタを備える構成に限られない。例えば、フィルタ回路は、定数が固定であって且つ互いに定数の異なるＬＣ回路が互いに並列に設けられたＬＣ回路群と、複数のＬＣ回路のうち交流電源１２，５２と送電器１３とに接続されるものを切り替える切替部（例えばリレー）を備えている構成であってもよい。
【００６８】
○  また、可変キャパシタに代えて、キャパシタンスが固定のキャパシタとスイッチング素子との直列接続体を複数並列に接続し、当該スイッチング素子のオンオフ制御を行うことにより合成キャパシタンスを可変にする構成であってもよい。可変インダクタについても同様である。
【００６９】
○  調整電力に加えて（又は代えて）、他の電力値の交流電力を出力させるようにしてもよい。例えば、通常の充電よりも充電時間が短くなる急速充電を行う場合には、充電電力の電力値よりも大きな電力値の直流電力が入力されるようにフィルタ回路４１，６１の定数を可変制御してもよい。
【００７０】
○  また、非接触電力伝送装置１０は、車両用バッテリ２２の充電を行う前段階にて、送電器１３と受電器２３との間で電力伝送が正常に行われるか否かを確認する構成であってもよい。この場合、電源側コントローラ１４は、調整電力よりも電力値が小さい確認用電力が出力されるように、フィルタ回路４１，６１の定数又はスイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比を可変制御してもよい。
【００７１】
○  各実施形態では、交流電源１２，５２の出力端に、出力電力の電力値を測定する測定器４０を設けたが、これに限られず、測定箇所については任意である。例えば車両側機器２１に測定器４０を設け、その測定結果に基づいて出力電力の電力値を推定する構成としてもよい。但し、推定という処理の複雑化及び精度の低下等を鑑みれば、交流電源１２，５２の出力端に測定器４０を設ける構成の方が好ましい。
【００７２】
○  第２実施形態においては、交流電源５２の出力端に設けられた測定器４０を省略してもよい。
○  第２実施形態では、車両用バッテリ２２の入力電力値と所望の電力値（目標値）との差が許容範囲外となっている場合に、スイッチング素子５２ｃｃのスイッチング動作のデューティ比が変更される構成であったが、これに限られない。例えば、交流電源５２から出力される交流電力が設定値電力から調整電力に変更されるタイミングで、上記デューティ比が変更される構成であってもよい。この場合、上記デューティ比の変更に対応させて第２規定定数が設定されているとよい。
【００７３】
○  各実施形態では、電源側コントローラ１４がフィルタ回路４１，６１の定数の可変制御を行う構成であったが、制御の主体は任意であり、例えば電源側コントローラ１４とは別に設けられた専用の制御回路が上記可変制御を実行してもよい。また、例えばフィルタ回路４１，６１の定数を可変させる駆動回路を設け、車両側コントローラ２８がその駆動回路の制御を行う構成としてもよい。
【００７４】
○  各実施形態では、測定器４０が設けられていたが、これに限られず、測定器４０を省略してもよい。この場合、予め所望の電力値の出力電力となるフィルタ回路４１，６１の定数を把握（算出）しておき、それに基づいてフィルタ回路４１，６１の定数を可変制御するとよい。例えば、所望の電力値と、当該所望の電力値が負荷３０に入力されるためのフィルタ回路４１，６１の定数とが対応付けられて設定されたマップを、電源側コントローラ１４に設けられた所定のメモリに記憶させておく。そして、電源側コントローラ１４は、当該マップを参照することで、フィルタ回路４１，６１の定数を特定し、その特定結果に基づいてフィルタ回路４１，６１の定数を可変制御する。
【００７５】
上記別例と、定数の異なるＬＣ回路が互いに並列に接続されたＬＣ回路群を有するフィルタ回路とを組み合わせてもよい。詳述すると、ＬＣ回路群の各ＬＣ回路の定数は、複数種類の電力値が負荷３０に入力される値となるように当該複数種類の電力値に対応させて設定されている。例えば、ＬＣ回路群の第１のＬＣ回路の定数は、設定値電力が負荷３０に入力される値に設定されており、ＬＣ回路群の第２のＬＣ回路の定数は、調整電力が負荷３０に入力される値に設定されている。そして、マップには、所望の電力値と、当該所望の電力値に対応させて定数が設定されたＬＣ回路に関する情報とが設定されている。そして、電源側コントローラ１４は、当該マップを参照することにより、複数のＬＣ回路のうち交流電源１２，５２及び送電器１３に接続される（交流電力が伝送される）ＬＣ回路を特定し、その特定されたＬＣ回路が交流電源１２，５２及び送電器１３に接続されるように切替部を制御するとよい。
【００７６】
○  交流電源１２，５２から出力される交流電圧の波形としては、パルス波形、正弦波等任意である。
○  各コンデンサ１３ｂ，２３ｂを省略してもよい。この場合、各コイル１３ａ，２３ａの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
【００７７】
○  各実施形態では、送電器１３の共振周波数と受電器２３の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
○  各実施形態では、送電器１３及び受電器２３の構成は同一であったが、これに限られず、両者が異なる構成であってもよい。
【００７８】
○  各実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
○  送電器１３に、１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路と電磁誘導で結合する１次側結合コイルを別途設けてもよい。この場合、１次側結合コイルと交流電源１２，５２とを接続し、上記共振回路は、上記１次側結合コイルから電磁誘導によって交流電力を受ける構成とする。同様に、受電器２３に、２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路と電磁誘導で結合する２次側結合コイルを設け、２次側結合コイルを用いて受電器２３の共振回路から交流電力を取り出してもよい。
【００７９】
○  交流電源１２は、電圧値が一定の定電圧源でも、電流値が一定の定電流源であってもよい。また、交流電源５２は、当該交流電源５２内にて電圧値を可変に構成されているが、交流電源５２内にて電流値を可変に構成されていてもよい。なお、「交流電源５２内にて電圧値又は電流値を可変制御する」とは、交流電源５２に入力される交流電力（系統電力）の電圧値又は電流値を可変制御するとも言える。
【００８０】
○  各実施形態では、非接触電力伝送装置１０は、車両に適用されていたが、これに限られず、他の機器に適用してもよい。例えば、携帯電話のバッテリを充電するのに適用してもよい。
【００８１】
○  また、受電器２３にて受電された交流電力を、車両用バッテリ２２の充電以外の用途に用いてもよい。例えば予め定められた固定値のインピーダンスを有する他の機器を駆動させるのに用いてもよい。
【００８２】
○  受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部には、他の（所定の）インピーダンスと比較して相対的に高い伝送効率となる特定抵抗値が存在する。これに対応させて、２次側インピーダンス変換器２６は、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが上記特定抵抗値となるようにインピーダンス変換を行うものであってもよい。仮に送電器１３の入力端に仮想負荷を設けた場合において、当該仮想負荷の抵抗値をＲａとし、受電器２３から仮想負荷までのインピーダンスをＲｂとすると、特定抵抗値は√（Ｒａ×Ｒｂ）である。
【００８３】
○  各実施形態において、電力値は、交流電力の実効値、最大値、平均値等の当該交流電力に固有の任意の値であってもよい。
○  ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａ，５２ａを省略してもよい。この場合、交流電源１２，５２は、直流電力の供給を受ける構成であるとよい。
【００８４】
○  第２実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃは昇圧型であってもよい。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃとして昇降圧型を用いる構成と比較して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃの構成の簡素化及び小型化を図ることができる。
【００８５】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃが昇圧型である場合、ＡＣ／ＤＣ変換器５２ａからの直流電力を昇圧させて、その昇圧させた直流電力をＤＣ／ＡＣ変換器５２ｂに出力する関係上、交流電源５２内にて、小さい電力値の交流電力を設定することができない場合がある。例えば、交流電源５２内にて設定可能な電力値の最小値が、調整電力の電力値又は確認用電力の電力値よりも大きい場合が生じ得る。
【００８６】
これに対して、上記のように交流電源５２と送電器１３との間に、定数が可変に構成されたフィルタ回路４１，６１を設け、当該フィルタ回路４１，６１の定数の可変制御を行うことにより、交流電源５２内にて設定可能な電力値の最小値よりも小さい電力値の交流電力を負荷３０に入力させることが可能となる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２ｃとして昇圧型を採用することによって生じ得る不都合、詳細には小さい電力値の交流電力を負荷３０に入力させることができなくなることを抑制できる。
【００８７】
次に、上記各実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
（イ）前記交流電源にて設定可能な電力値は１種類である請求項１に記載の送電機器。
（ロ）前記受電機器は、前記２次側コイルによって受電された交流電力を整流する整流部と、前記整流部にて整流された直流電力が入力される負荷と、を備え、前記交流電源は、当該交流電源内にて電圧値又は電流値を変更する変更部を備え、前記変更部は、周期的にスイッチング動作を行うスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子のスイッチング動作のデューティ比を変更することにより、前記交流電源内にて前記電圧値を変更するものであり、前記１次側コイルと前記２次側コイルとの相対位置が予め定められた基準位置にあり、且つ、前記スイッチング素子のスイッチング動作のデューティ比が予め定められた規定デューティ比である状況において前記交流電源から出力される前記交流電力の電力値が前記所定の値となる場合の前記インピーダンス変換回路の定数を規定定数とすると、前記デューティ比及び前記インピーダンス変換回路の定数が前記規定デューティ比及び前記規定定数となっている状況において、前記負荷に入力される前記直流電力の電力値と予め定められた目標値との差が予め定められた許容範囲外である場合には、前記負荷に入力される前記直流電力の電力値が前記目標値に近づくように前記デューティ比が前記規定デューティ比から変更される請求項１に記載の送電機器。
【００８８】
（ハ）交流電力を出力可能な交流電源と、前記交流電力が入力される１次側コイルと、前記１次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な２次側コイルと、前記２次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷と、前記交流電源から前記負荷に向けて伝送する交流電力の電力値を測定する測定部と、前記交流電源から前記負荷までの間に設けられるとともに、キャパシタ及びインダクタの少なくとも一方を有するフィルタ回路を含むインピーダンス変換回路と、前記測定部の測定結果に基づいて前記インピーダンス変換回路の定数を変更することで前記交流電源の出力電力の電力値を所定の値に変更する制御部と、を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
【００８９】
上記構成に着目した場合、２次側インピーダンス変換器２６に代えて（又は加えて）、受電器２３と整流器２４との間にフィルタ回路を設け、当該フィルタ回路の定数を可変制御することにより、負荷３０のインピーダンスＺｉｎを調整する構成としてもよい。この場合、地上側機器１１のフィルタ回路４１は、存在してもよいし、省略してもよい。なお、実施形態中の整流器２４及び車両用バッテリ２２が本構成の「負荷」に対応する。
【符号の説明】
【００９０】
１０…非接触電力伝送装置、１１…地上側機器（送電機器）、１２…交流電源、１３ａ…１次側コイル、２１…車両側機器（受電機器）、２２…車両用バッテリ（蓄電装置）、２３ａ…２次側コイル、２６…２次側インピーダンス変換器、３０…負荷、４０…測定器、４１…フィルタ回路、４１ａ…インダクタ、４１ｂ…キャパシタ、５２…第２実施形態の交流電源、５２ｃ…ＤＣ／ＤＣコンバータ（変更部）、５２ｃｃ…スイッチング素子、６１…第２実施形態のフィルタ回路。
【図１】
2015126637.tif 000003
【図２】
2015126637.tif 000004