(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触で受電を行なうことが可能に構成された受電部と、
前記受電部および前記受電部で受電した電力によって充電される蓄電装置を冷却する冷却装置を制御する制御装置とを備え、
前記冷却装置は、
前記受電部を冷却する第１の冷却装置と、
前記蓄電装置を冷却する第２の冷却装置とを含み、
前記制御装置は、前記受電部における受電効率が所定値より低い場合には、受電効率が所定値より高い場合に比べて、前記第１の冷却装置の冷却能力を増加させ、前記第２の冷却装置の冷却能力を減少させる、非接触受電装置。
【請求項２】
非接触で受電を行なうことが可能に構成された受電部と、
前記受電部と前記受電部で受電した電力によって充電される蓄電装置と整流器とを冷却する冷却装置を制御する制御装置とを備え、
前記受電部で受電された電力は、整流器で整流され蓄電装置に与えられ、
前記冷却装置は、
前記受電部を冷却する第１の冷却装置と、
前記蓄電装置を冷却する第２の冷却装置と、
前記整流器を冷却する第３の冷却装置とを含み、
前記制御装置は、前記受電部における受電効率が所定値より低い場合には、受電効率が所定値より高い場合に比べて、前記第１の冷却装置の冷却能力を増加させ、前記第２または第３の冷却装置の冷却能力を減少させる、非接触受電装置。
【請求項３】
前記蓄電装置の温度を推定または検知する温度測定装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記温度測定装置による測定値と前記受電部の受電効率に関連するパラメータに基づいて推定した推定値とが異なる場合には、前記受電部を経由した蓄電装置への充電を中止させる、請求項１または２に記載の非接触受電装置。
【請求項４】
送電部または受電部を冷却する第１の冷却装置と、
前記受電部で受電した電力によって充電される蓄電装置を冷却する第２の冷却装置と、
前記第１および第２の冷却装置の冷却能力を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記受電部における受電効率が所定値より低い場合には、受電効率が所定値より高い場合に比べて、前記第１の冷却装置の冷却能力を増加させ、前記第２の冷却装置の冷却能力を減少させる、非接触充電システム。
【請求項５】
送電部または受電部を冷却する第１の冷却装置と、
前記受電部で受電した電力によって充電される蓄電装置を冷却する第２の冷却装置と、
前記受電部で受電された電力を整流して前記蓄電装置に与える整流器を冷却する第３の冷却装置と、
前記第１〜第３の冷却装置の冷却能力を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記受電部における受電効率が所定値より低い場合には、受電効率が所定値より高い場合に比べて、前記第１の冷却装置の冷却能力を増加させ、前記第２または第３の冷却装置の冷却能力を減少させる、非接触充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触受電装置および非接触充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化を防止するために自動車から排出される二酸化炭素を低減させるため、燃料に代えて、または燃料に加えて、電気エネルギーを用いて走行する電気自動車やハイブリッド自動車が注目されている。そして、ハイブリッド自動車でも搭載するバッテリーに車両外部から電気エネルギーを充電可能に構成されるプラグインハイブリッド自動車も登場している。
【０００３】
しかし、外部から自動車に電力を供給する際に充電ケーブルを接続するのはユーザに余分な手間をかける。このため、自動車が所定位置に駐車したらケーブル接続の手間をかけずに充電が開始可能な非接触電力供給システムも検討されている。
【０００４】
特開２０１１−１３５７２９号公報（特許文献１）には、非接触充電システムにおいて、共鳴コイルの温度を測定し、測定した温度に基づいて冷却装置を作動させる点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３５７２９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２５１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コイル温度を測定するにあたり、直接センサで温度を測定する方法では、センサの金属部材とコイルを密着させるため、コイルにおける受電効率が低下する恐れがある。また、光センサなどの非接触で測定する測定器を用いる場合は、測定器が高価である。間接的に温度を測定する方法、たとえばコイルの周囲温度を測定する場合には、測定誤差が大きくなる等の課題がある。
【０００７】
さらには、非接触充電システムでは、受電部と送電部との位置が毎回異なる可能性もあり、充電効率が変動し各装置の発熱量も変化する可能性がある。したがって、各装置の冷却を最適化することが好ましい。
【０００８】
この発明の目的は、非接触送受電に関する電気機器の温度の測定装置のコスト上昇を抑えつつ、測定温度の精度を向上させることができる非接触受電装置および非接触充電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】
【０００９】
この発明は、要約すると、非接触受電装置であって、非接触で受電を行なうことが可能に構成された受電部と、受電部の受電効率に関連するパラメータに基づいて、受電部に接続された電気機器の温度を推定する制御装置とを備える。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、受電効率に関連するパラメータに基づいて、電気機器の冷却装置を制御する。
【００１１】
より好ましくは、冷却装置は、受電部を冷却する第１の冷却装置と、受電部で受電した電力によって充電される蓄電装置を冷却する第２の冷却装置とを含む。制御装置は、受電部における受電効率に応じて第１および第２の冷却装置の冷却能力を制御する。
【００１２】
さらに好ましくは、受電部で受電された電力は、整流器で整流され蓄電装置に与えられる。冷却装置は、整流器を冷却する第３の冷却装置をさらに含む。制御装置は、受電部における受電効率に応じて第３の冷却装置の冷却能力をさらに制御する。
【００１３】
さらに好ましくは、制御装置は、受電部における受電効率が所定値より低い場合には、受電効率が所定値より高い場合に比べて、第１の冷却装置の冷却能力を増加させ、第２または第３の冷却装置の冷却能力を減少させる。
【００１４】
好ましくは、非接触受電装置は、電気機器の温度を推定または検知する温度測定装置をさらに備える。制御装置は、温度測定装置による測定値と受電部の受電効率に関連するパラメータに基づいて推定した推定値とが異なる場合には、受電部を経由した蓄電装置への充電を中止させる。
【００１５】
この発明は、他の局面では、非接触充電システムであって、送電部または受電部を冷却する第１の冷却装置と、受電部で受電した電力によって充電される蓄電装置を冷却する第２の冷却装置と、受電部における受電効率に応じて第１および第２の冷却装置の冷却能力を制御する制御装置とを備える。
【００１６】
好ましくは、受電部で受電された電力は、整流器で整流され蓄電装置に与えられる。非接触充電システムは、整流器を冷却する第３の冷却装置をさらに備える。制御装置は、受電部における受電効率に応じて第３の冷却装置の冷却能力をさらに制御する。
【００１７】
より好ましくは、制御装置は、受電部における受電効率が所定値より低い場合には、受電効率が所定値より高い場合に比べて、第１の冷却装置の冷却能力を増加させ、第２または第３の冷却装置の冷却能力を減少させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、非接触送受電に関する電気機器の温度を低コストかつ高精度で測定または推定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態に係る非接触送受電システム１０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】図１に示した非接触送受電システム１０の詳細構成図である。
【図４】図１および図２における受電部１１０と送電部とが対向して配置された際に位置ずれが生じた様子を説明するための図である。
【図５】各部位の状態と冷却装置の制御について説明するための図である。
【図６】送電装置および車両で実行される制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】充電中に実行される異常判定処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】受電効率に応じて冷却装置の冷却能力を変化させる制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態に係る非接触送受電システム１０の全体構成図である。
図１を参照して、非接触送受電システム１０は、車両１００と、送電装置２００とを含む。車両１００は、受電部１１０と、通信部１６０とを含む。送電装置２００は、高周波電源装置２１０と、送電部２２０と、通信部２３０とを含む。
【００２２】
受電部１１０は、車体底面に設置され、送電装置２００の送電部２２０から送出される電力を非接触で受電するように構成される。詳しくは、受電部１１０は、後に説明するコイル（以下、自己共振コイルといい、「共鳴コイル」などと適宜の呼び方をしてもよい）を含み、送電部２２０に含まれる自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより送電部２２０から非接触で受電する。通信部１６０は、車両１００と送電装置２００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。
【００２３】
高周波電源装置２１０は、たとえばプラグ２１２を介して供給される商用交流電力を高周波の電力に変換して送電部２２０へ出力する。なお、高周波電源装置２１０は、太陽光発電装置、風力発電装置などの電源装置から電力の供給を受けるものであっても良い。
【００２４】
送電部２２０は、たとえば駐車場の床面に設置され、高周波電源装置２１０から供給される高周波電力を車両１００の受電部１１０へ非接触で送出するように構成される。詳しくは、送電部２２０は、自己共振コイルを含み、この自己共振コイルが受電部１１０に含まれる自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより受電部１１０へ非接触で送電する。通信部２３０は、送電装置２００と車両１００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。
【００２５】
ここで、図１の送電装置２００から車両１００への給電に際し、車両１００を送電部２２０付近へ誘導して車両１００の受電部１１０と送電部２２０との位置合わせを行なう必要がある。すなわち、車両１００は、位置合わせが簡単ではない。携帯型機器では、ユーザが手で持ち上げて充電器等の給電ユニットの適切な位置に置くことが簡単に行なえる。しかし、車両は、ユーザが車両を操作し適切な位置に車両を停車させる必要があり、細かい位置調整が困難である。
【００２６】
電磁界による共鳴方式は、送信距離が数ｍであっても比較的大電力を送信することが可能である。このため、この実施の形態による非接触送受電システム１０では、共鳴方式を用いて送電装置２００から車両１００への給電が行なわれる。
【００２７】
なお、本実施の形態に係る非接触送受電システムにおいては、送電部２２０の固有周波数と、受電部１１０の固有周波数は、同じ固有周波数とされている。
【００２８】
「送電部の固有周波数」とは、送電部のコイルおよびキャパシタを含む電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、送電部のコイルおよびキャパシタを含む電気回路で、制動力または電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、「送電部の共振周波数」と呼ばれる。
【００２９】
同様に、「受電部の固有周波数」とは、受電部のコイルおよびキャパシタを含む電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。また、受電部のコイルおよびキャパシタを含む電気回路で、制動力または電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、「受電部の共振周波数」と呼ばれる。
【００３０】
本明細書において、「同じ固有周波数」とは、完全に同じ場合だけでなく、固有周波数が実質的に同じ場合も含む。「固有周波数が実質的に同じ」とは、送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差が送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±１０％以内の場合を意味する。
【００３１】
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。
【００３２】
具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０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３４０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３４０と磁気的に結合される二次コイル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、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル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。
【００３３】
また、本実施の形態に係る非接触送受電システムにおいては、送電部と受電部とを電磁界によって共鳴（共振）させることで送電部から受電部に電力を送電しており、送電部と受電部との間の結合係数（κ）は、好ましくは０．１以下である。なお、結合係数（κ）は、この値に限定されるものではなく電力伝送が良好となる種々の値をとりうる。なお、一般的に電磁誘導を利用した電力伝送では、送電部と受電部と間の結合係数（κ）は１．０に近いものとなっている。
【００３４】
なお、図１および図２との対応関係については、二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０が図１の受電部１１０に対応し、一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０が図１の送電部２２０に対応する。
【００３５】
なお、上記のように本実施の形態に係る非接触送受電システムにおいては、送電部と受電部とを電磁界によって共鳴させることで送電部から受電部に電力を送電させている。このような電力伝送における送電部と受電部との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」または「電界（電場）共振結合」という。
【００３６】
「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
【００３７】
本明細書中で説明した送電部と受電部とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部と受電部とは主に、磁界（磁場）によって結合しており、送電部と受電部とは、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」している。
【００３８】
なお、送電部と受電部として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部と受電部とは主に、電界（電場）によって結合している。このときには、送電部と受電部とは、「電界（電場）共振結合」している。
【００３９】
なお、電磁界は「輻射電磁界」「誘導電磁界」「静電磁界」の３つの成分を含む。
この中でも波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域があるが、共鳴法では、この近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、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共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー（電力）を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【００４０】
図３は、図１に示した非接触送受電システム１０の詳細構成図である。
図３を参照して、車両１００は、受電部１１０および通信部１６０に加えて、整流器１８０と、充電リレー（ＣＨＲ）１７０と、蓄電装置１９０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）１１５と、パワーコントロールユニットＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、制御装置である車両ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３００と、電流センサ１７１と、電圧センサ１７２とを含む。受電部１１０は、二次自己共振コイル１１１と、コンデンサ１１２と、二次コイル１１３とを含む。
【００４１】
車両１００は、さらに、受電部１１０、整流器１８０、蓄電装置１９０をそれぞれ冷却するための冷却ファン１７５〜１７７を含む。車両１００は、さらに、受電部１１０、整流器１８０、蓄電装置１９０の温度をそれぞれ測定するための温度センサ１８１〜１８３を含んでも良い。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、車両１００として電気自動車を例として説明するが、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行が可能な車両であれば車両１００の構成はこれに限られない。車両１００の他の例としては、エンジンを搭載したハイブリッド車両や、燃料電池を搭載した燃料電池車などが含まれる。
【００４３】
二次自己共振コイル１１１は、送電装置２００に含まれる一次自己共振コイル２２１から、電磁場を用いて電磁共鳴により受電する。
【００４４】
この二次自己共振コイル１１１については、送電装置２００の一次自己共振コイル２２１との距離や、一次自己共振コイル２２１および二次自己共振コイル１１１の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル２２１と二次自己共振コイル１１１との共鳴強度を示すＱ値が大きくなり（たとえば、Ｑ＞１００）、その結合度を示す結合係数（κ）等が小さく（たとえば０．１以下）となるようにその巻数やコイル間距離が適宜設定される。
【００４５】
コンデンサ１１２は、二次自己共振コイル１１１の両端に接続され、二次自己共振コイル１１１とともにＬＣ共振回路を形成する。コンデンサ１１２の容量は、二次自己共振コイル１１１の有するインダクタンスに応じて、所定の共鳴周波数となるように適宜設定される。なお、二次自己共振コイル１１１自身の有する浮遊容量で所望の共振周波数が得られる場合には、コンデンサ１１２が省略される場合がある。
【００４６】
二次コイル１１３は、二次自己共振コイル１１１と同軸上に設けられ、電磁誘導により二次自己共振コイル１１１と磁気的に結合可能である。この二次コイル１１３は、二次自己共振コイル１１１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１８０へ出力する。
【００４７】
整流器１８０は、二次コイル１１３から受ける交流電力を整流し、その整流された直流電力を、ＣＨＲ１７０を介して蓄電装置１９０に出力する。整流器１８０としては、たとえば、ダイオードブリッジおよび平滑用のコンデンサ（いずれも図示せず）を含む構成とすることができる。整流器１８０として、スイッチング制御を用いて整流を行なう、いわゆるスイッチングレギュレータを用いることも可能であるが、整流器１８０が受電部１１０に含まれる場合もあり、発生する電磁場に伴うスイッチング素子の誤動作等を防止するために、ダイオードブリッジのような静止型の整流器とすることがより好ましい。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、整流器１８０により整流された直流電力が蓄電装置１９０へ直接出力される構成としているが、整流後の直流電圧が、蓄電装置１９０が許容できる充電電圧と異なる場合には、整流器１８０と蓄電装置１９０との間に、電圧変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）が設けられてもよい。
【００４９】
整流器１８０の出力部分には、直列に接続された位置検出用の負荷抵抗１７３とリレー１７４とが接続されている。車両の認証が完了して本格的な充電が開始される前に、送電装置２００から車両へはテスト用信号として微弱な電力が送電される。このとき、リレー１７４は車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ３によって制御され、導通状態とされる。
【００５０】
電圧センサ１７２は、整流器１８０と蓄電装置１９０とを結ぶ電力線対間に設けられる。電圧センサ１７２は、整流器１８０の二次側の直流電圧、すなわち送電装置２００から受電した受電電圧を検出し、その検出値ＶＣを車両ＥＣＵ３００に出力する。車両ＥＣＵ３００は、電圧ＶＣによって受電効率を判断し、通信部１６０を経由して送電装置に受電効率に関する情報を送信する。
【００５１】
電流センサ１７１は、整流器１８０と蓄電装置１９０とを結ぶ電力線に設けられる。電流センサ１７１は、蓄電装置１９０への充電電流を検出し、その検出値ＩＣを車両ＥＣＵ３００へ出力する。
【００５２】
ＣＨＲ１７０は、整流器１８０と蓄電装置１９０とに電気的に接続される。ＣＨＲ１７０は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、整流器１８０から蓄電装置１９０への電力の供給と遮断とを切換える。
【００５３】
蓄電装置１９０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１９０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００５４】
蓄電装置１９０は、ＣＨＲ１７０を介して整流器１８０と接続される。蓄電装置１９０は、受電部１１０で受電され整流器１８０で整流された電力を蓄電する。また、蓄電装置１９０は、ＳＭＲ１１５を介してＰＣＵ１２０とも接続される。蓄電装置１９０は、車両駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０へ供給する。さらに、蓄電装置１９０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１９０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００５５】
蓄電装置１９０には、いずれも図示しないが、蓄電装置１９０の電圧ＶＢおよび入出力される電流ＩＢを検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。これらの検出値は、車両ＥＣＵ３００へ出力される。車両ＥＣＵ３００は、この電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、蓄電装置１９０の充電状態（「ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）」とも称される。）を演算する。
【００５６】
ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線に介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。
【００５７】
ＰＣＵ１２０は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含む。コンバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣにより制御されて蓄電装置１９０からの電圧を変換する。インバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ１３０を駆動する。
【００５８】
モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００５９】
モータジェネレータ１３０の出力トルクは、動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１９０の充電電力に変換される。
【００６０】
また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１９０を充電することも可能である。
【００６１】
通信部１６０は、上述のように、車両１００と送電装置２００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。通信部１６０は、車両ＥＣＵ３００からの、蓄電装置１９０についてのＳＯＣを含むバッテリー情報ＩＮＦＯを送電装置２００へ出力する。また、通信部１６０は、送電装置２００からの送電の開始および停止を指示する信号ＳＴＲＴ，ＳＴＰを送電装置２００へ出力する。
【００６２】
車両ＥＣＵ３００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入力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。
【００６３】
車両ＥＣＵ３００は、ユーザの操作などによる充電開始信号ＴＲＧを受けると、所定の条件が成立したことに基づいて、送電の開始を指示する信号ＳＴＲＴを、通信部１６０を介して送電装置２００へ出力する。また、車両ＥＣＵ３００は、蓄電装置１９０が満充電になったこと、またはユーザによる操作などに基づいて、送電の停止を指示する信号ＳＴＰを、通信部１６０を介して送電装置２００へ出力する。
【００６４】
送電装置２００は、高周波電源装置２１０と、送電部２２０とを含む。高周波電源装置２１０は、通信部２３０に加えて、制御装置である送電ＥＣＵ２４０と、電源部２５０とをさらに含む。また、送電部２２０は、一次自己共振コイル２２１と、コンデンサ２２２と、一次コイル２２３とを含む。
【００６５】
電源部２５０は、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＭＯＤによって制御され、商用電源などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部２５０は、その変換した高周波電力を一次コイル２２３へ供給する。
【００６６】
なお、図３には、インピーダンス変換を行なう整合器が記載されていないが、電源部２５０と送電部２２０の間または受電部１１０と整流器１８０の間に整合器を設ける構成としても良い。
【００６７】
一次自己共振コイル２２１は、車両１００の受電部１１０に含まれる二次自己共振コイル１１１へ、電磁共鳴により電力を転送する。
【００６８】
一次自己共振コイル２２１については、車両１００の二次自己共振コイル１１１との距離や、一次自己共振コイル２２１および二次自己共振コイル１１１の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル２２１と二次自己共振コイル１１１との共鳴強度を示すＱ値が大きくなり（たとえば、Ｑ＞１００）、その結合度を示すκ等が小さく（たとえば０．１以下）となるようにその巻数やコイル間距離が適宜設定される。
【００６９】
コンデンサ２２２は、一次自己共振コイル２２１の両端に接続され、一次自己共振コイル２２１とともにＬＣ共振回路を形成する。コンデンサ２２２の容量は、一次自己共振コイル２２１の有するインダクタンスに応じて、所定の共鳴周波数となるように適宜設定される。なお、一次自己共振コイル２２１自身の有する浮遊容量で所望の共振周波数が得られる場合には、コンデンサ２２２が省略される場合がある。
【００７０】
一次コイル２２３は、一次自己共振コイル２２１と同軸上に設けられ、電磁誘導により一次自己共振コイル２２１と磁気的に結合可能である。一次コイル２２３は、整合器２６０を介して供給された高周波電力を、電磁誘導によって一次自己共振コイル２２１に伝達する。
【００７１】
通信部２３０は、上述のように、送電装置２００と車両１００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。通信部２３０は、車両１００側の通信部１６０から送信されるバッテリー情報ＩＮＦＯ、送電の開始および停止を指示する信号ＳＴＲＴ，ＳＴＰ、および車両の認証に関する情報を受信し、これらの情報を送電ＥＣＵ２４０へ出力する。
【００７２】
送電ＥＣＵ２４０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ、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入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、高周波電源装置２１０における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。
【００７３】
送電ＥＣＵ２４０と車両ＥＣＵ３００とは通信部１６０，２３０を経由して連携し、車両の送電装置の送受電に関する制御を行なう。通信が成立すると、非接触充電に対応する車両であるか否かが判明する。
【００７４】
図４は、図１および図２における受電部１１０と送電部とが対向して配置された際に位置ずれが生じた様子を説明するための図である。
【００７５】
図４に示すように、位置ズレ（位置ズレ量Ｄ）が発生すると、各コイルのインピーダンスが変化し、コイルに流れる電流量が増加する。電流量が増加すると、コイル自体の発熱が増加し、コイルの受電効率が低下する。
【００７６】
すなわち、非接触充電は、位置ズレ等で受電効率が変動し、コイルの発熱量も変動する。たとえば、位置ズレによるコイル発熱の変動に伴って受電部１１０の受電効率が低下すると、整流器１８０に入力される電力が減少し整流器１８０の発熱は減少する。また、蓄電装置１９０に入力される電力も減少するので、蓄電装置１９０の発熱も減少する。
【００７７】
本実施の形態では、このような各部位の発熱量の変動を考慮して、充電時に発熱する機器（コイル、整流器、バッテリー、整合器など）の冷却装置の冷却能力の調整が行なわれる。冷却装置は、一例として図４には冷却ファン１７５〜１７７，２７０が示されているが、水冷式の冷却装置などの他の冷却装置であっても良い。
【００７８】
図５は、各部位の状態と冷却装置の制御について説明するための図である。
図５を参照して、部位としてはコイル部（受電部１１０）、整流器部（整流器１８０）、バッテリー部（蓄電装置１９０）が示されている。各部位について、電力および発熱の状態と、それに応じた冷却装置（冷却ファン）の制御、効率、損失とが示されている。
【００７９】
まずコイル部について説明する。図４に示すように、受電部１１０と送電部２２０の位置が適切な状態（位置ズレなしの状態）に比べて位置ズレが発生すると、電力については、コイル電流が増加するため、受電部１１０および送電部２２０のコイルにおいては増加する。その結果、コイル部における発熱も増加する。
【００８０】
したがって、位置ズレなしの状態に比べて位置ズレ発生時には、図３の車両ＥＣＵ３００および送電ＥＣＵ２４０は、コイル部近傍に設けられた冷却ファン１７５、２７０の冷却能力を増加させる。このとき、送電部２２０から受電部１１０に送電する送信電力Ｐ、位置ズレした場合の受電効率Ａとすると、送電部２２０から受電部１１０に送電する際の損失は、（１−Ａ）×Ｐで表される。なお、受電効率Ａは、位置ズレ量に応じて変動する。
【００８１】
次に整流器部について説明する。図４に示すように、受電部１１０と送電部２２０の位置が適切な状態（位置ズレなしの状態）に比べて位置ズレが発生すると、コイル部における損失が増加するため、電力については、整流器部に入力される電力は減少する。したがって、整流器部での発熱も減少する。
【００８２】
したがって、位置ズレなしの状態に比べて位置ズレ発生時には、図３の車両ＥＣＵ３００は、整流器１８０近傍に設けられた冷却ファン１７６の冷却能力を減少させる。このとき、受電部１１０から整流器１８０に送られる送信電力はＡ×Ｐ、整流器１８０の効率Ｂとすると、整流器１８０における損失は、Ａ×Ｐ×（１−Ｂ）で表される。なお、受電効率Ｂは、位置ズレ量が変化しても変わらない固定値である。
【００８３】
さらにバッテリー部について説明する。図４に示すように、受電部１１０と送電部２２０の位置が適切な状態（位置ズレなしの状態）に比べて位置ズレが発生すると、コイル部における損失が増加するため、電力については、整流器部を経由してバッテリー部に入力される電力は減少する。したがって、バッテリー部での発熱も減少する。
【００８４】
したがって、位置ズレなしの状態に比べて位置ズレ発生時には、図３の車両ＥＣＵ３００は、蓄電装置１９０近傍に設けられた冷却ファン１７７の冷却能力を減少させる。
【００８５】
図６は、送電装置および車両で実行される制御を説明するためのフローチャートである。
【００８６】
図３、図６を参照して、処理が開始されると、まずステップＳ１において、送電装置２００では、送電ＥＣＵ２４０が通信部２３０を用いて車両に対して通信を実行する。またステップＳ１０１において車両１００では車両ＥＣＵ３００が通信部１６０を用いて送電装置に対して通信を実行する。ステップＳ１およびＳ１０１において、通信が成立するか否かが確認され、通信が成立した場合には、非接触送受電にお互いが対応可能か否かが確認される。以上の判断は車両ＥＣＵ３００、送電ＥＣＵ２４０の少なくともいずれか一方で行なわれておればよく、判断結果を他方に通信で伝達してもよい。
【００８７】
ステップＳ１およびＳ１０１において、非接触送受電が可能であることが確認された場合にはステップＳ２およびステップＳ１０２において車両ＥＣＵ３００は通信部１６０，２３０を経由して送電ＥＣＵ２４０に所定電力の送電を要求する。所定電力は、送受電の効率を確認することができる電力であればよい。要求に応じて送電ＥＣＵ２４０は、電源部２５０に所定電力の送電を指令する。そして送電部２２０に通電されることによって、車両の受電部１１０に向けて非接触の電力の送電が行なわれる。
【００８８】
続いて、ステップＳ３およびＳ１０３では、受電効率に関連するパラメータの取得が行なわれる。このパラメータは、たとえば、受電効率そのものを送電電力と受電電力から求めたものであっても良いし、位置ズレ量や反射電力など受電効率に影響を与えるパラメータであっても良い。このパラメータの取得についても、送電側、受電側のいずれか一方で取得したものを通信によって他方に送信しても良い。
【００８９】
さらに、ステップＳ１０４において、車両ＥＣＵ３００は、ステップＳ１０３で取得したパラメータに基づいて、受電部１１０および受電部１１０に接続された機器（たとえば、整流器１８０、蓄電装置１９０等）の温度を推定する。また、ステップＳ４において、送電ＥＣＵ２４０は、ステップＳ３で取得したパラメータに基づいて、送電部２２０の温度を推定する。推定温度は、予めパラメータと推定温度との関係を実験で求めて作成しておいたマップを使用して決定することができる。このマップには周囲温度などを反映させても良い。
【００９０】
そして、ステップＳ１０５において、車両ＥＣＵ３００は、ステップＳ１０３で取得したパラメータに基づいて、受電部１１０および受電部１１０に接続された機器（たとえば、整流器１８０、蓄電装置１９０等）の冷却装置の冷却能力を決定する。また、ステップＳ５において、送電ＥＣＵ２４０は、ステップＳ３で取得したパラメータに基づいて、送電部２２０の冷却装置の冷却能力を決定する。冷却装置の冷却能力の一例は、冷却ファンの回転数である。冷却装置の冷却能力は、予めパラメータと適切な冷却能力（たとえばファンの回転数）との関係を実験で求めて作成しておいたマップを使用して決定することができる。このマップには周囲温度などを反映させても良い。
【００９１】
ステップＳ１０５に続いて、車両ＥＣＵ３００は、ステップＳ１０６において、蓄電装置１９０への充電が完了したか否かを判断する。充電完了の判断は、所定の充電状態（ＳＯＣ）に到達したか、または指定された充電終了時間になったか等によって判断される。
【００９２】
ステップＳ１０６において充電が完了していないと判断された場合には、ステップＳ１０３以降の処理が再び実行される。一方、ステップＳ１０６において充電が完了したと判断された場合には、ステップＳ１０７に処理が進む。
【００９３】
ステップＳ１０７では、車両ＥＣＵ３００は、通信部１６０，２３０を経由して送電ＥＣＵ２４０に電力の送電中止を要求する。
【００９４】
送電装置２００では、ステップＳ５の処理の後にステップＳ６において送電中止要求の有無が判断されている。ステップＳ６において、送電中止要求が無い場合には、ステップＳ３以降の処理が再び実行される。一方、ステップＳ６において、送電中止要求があった場合には、ステップＳ７において、送電ＥＣＵ２４０は、電源部２５０に送電を中止させ、ステップＳ８およびＳ１０８において処理は終了となる。
【００９５】
図６においては、受電効率に関するパラメータに基づいて、Ｓ４およびＳ１０４にて温度を推定することを説明した。これにより、温度センサをコイル部などに設けなくても温度の推定が可能となる。周囲温度を測定する温度センサと受電効率からの温度推定とを併用することによって、温度の推定精度を上げることも可能である。
【００９６】
さらに、図３に示すような温度センサ１８１〜１８３を設けた場合には、推定温度と実際温度との関係を確認することによって、異常発生の有無を判断することが可能である。
【００９７】
なお、図６のフローチャートの処理を、送受電開始時には微弱電力を送信して受電効率を確認し、各種設定を完了させてから、その後本格送受電を行なうように変形しても良い。
【００９８】
図７は、充電中に実行される異常判定処理を説明するためのフローチャートである。
図３、図７を参照して、まずステップＳ２０１において、受電効率に関連するパラメータに基づいて、受電部１１０に接続された電気機器の温度の推定が実行される。この処理は、図６のステップＳ１０４と同様であるので、ここでは説明は繰返さない。
【００９９】
続いて、ステップＳ２０２において、温度センサ１８１〜１８３によって、それぞれ、受電部１１０、整流器１８０および蓄電装置１９０の温度が測定される。そして、ステップＳ２０３において、測定温度が推定温度とが一致しているか否かが判断される。具体的には、推定温度と測定温度の差の絶対値が判定しきい値よりも小さいか否かが判断される。
【０１００】
ステップＳ２０３において、｜推定温度−測定温度｜＜しきい値が成立した場合にはステップＳ２０４に処理が進み、成立しない場合にはステップＳ２０６に処理が進む。
【０１０１】
ステップＳ２０４では、充電時に受電部１１０、整流器１８０および蓄電装置１９０が正常であると判断され、充電が継続されステップＳ２０５において充電処理のメインルーチンに処理が戻される。
【０１０２】
一方、ステップＳ２０６では、充電時に受電部１１０、整流器１８０および蓄電装置１９０のいずれか異常であると判断され、充電が中止され、ステップＳ２０７において処理が終了する。
【０１０３】
なお、コイル側に温度センサ１８１を設けず、推定した温度を使用し、整流器１８０または蓄電装置１９０において、温度センサ１８２または１８３で測定した値と推定値とを比較して異常判定を行なっても良い。このようにすれば、コイルに温度センサを設けていなくても、非接触充電の正常／異常が判定可能となる。
【０１０４】
図８は、受電効率に応じて冷却装置の冷却能力を変化させる制御の一例を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、図６のＳ５，Ｓ１０５で実行される処理の詳細に相当する。
【０１０５】
図８を参照して、ステップＳ３０１において、受電効率が所定値未満か否かが判断される。受電効率は、図６のステップＳ３およびＳ１０３で取得されたパラメータに基づいて推定される。受電効率が所定値未満ではなかった場合には、ステップＳ３０４に処理が進み、冷却ファンの冷却能力は現状維持（標準設定値）に設定される。
【０１０６】
一方、ステップＳ３０１において受電効率が所定値未満であった場合には、図５に示すように位置ズレによって発生する各部の発熱量の変動に対応する必要がある。したがって、ステップＳ３０２に処理が進み、冷却ファン２７０および冷却ファン１７５の冷却能力を標準設定値よりも増加させる一方で、ステップＳ３０３では、冷却ファン１７６および冷却ファン１７７の冷却能力を標準設定値よりも減少させる。これにより、各部の冷却能力の適正化が図られる。
【０１０７】
ステップＳ３０３またはＳ３０４の処理が終了すると、ステップＳ３０５において制御はメインルーチンに戻される。
【０１０８】
なお、図８の冷却ファンの制御の処理は、車両ＥＣＵ３００、送電ＥＣＵ２４０のいずれで行なわれても良いし、分担して行なわれても良い。
【０１０９】
また、図８のフローチャートでは、冷却ファンの冷却能力を標準設定値に対して増加または減少させる制御の例を示したが、受電効率に対応させて冷却能力をさらに多段階に変化させても良い。たとえば、受電効率に対応させて予め定めたファンの回転数をマップとして記憶しておき、そのマップを参照してファンの回転数を決定しても良い。
【０１１０】
以上説明したように、本実施の形態では、受電効率に応じて非接触充電システム全体の冷却装置の冷却能力を制御することができるので、充電を行なうごとに各装置の温度調整を最適化することが可能となる。また、図７のような異常検出を行なわないシステムであれば、温度センサ１８１、１８２、１８３の数を減らしても良いので、低コストの非接触充電システムを実現することが可能となる。
【０１１１】
最後に、再び図面を参照して本実施の形態について総括する。図３を参照して非接触受電装置である車両１００は、非接触で受電を行なうことが可能に構成された受電部１１０と、受電部１１０の受電効率に関連するパラメータ（受電効率そのもの以外に、位置ズレ量や反射電力などでもよい）に基づいて、受電部１１０に接続された電気機器（整流器１８０、蓄電装置１９０など）の温度を推定する車両ＥＣＵ３００とを備える。
【０１１２】
好ましくは、車両ＥＣＵ３００は、受電効率に関連するパラメータに基づいて、電気機器の冷却装置（冷却ファン１７５，１７６，１７７）を制御する。
【０１１３】
より好ましくは、冷却装置は、受電部を冷却する冷却ファン１７５と、受電部１１０で受電した電力によって充電される蓄電装置１９０を冷却する冷却ファン１７７とを含む。車両ＥＣＵ３００は、たとえば図８のフローチャートに示すように、受電部１１０における受電効率に応じて冷却ファン１７５，１７７の冷却能力を制御する。
【０１１４】
さらに好ましくは、受電部１１０で受電された電力は、整流器１８０で整流され蓄電装置１９０に与えられる。冷却装置は、整流器１８０を冷却する冷却ファン１７６をさらに含む。車両ＥＣＵ３００は、受電部１１０における受電効率に応じて冷却ファン１７６の冷却能力をさらに制御する。
【０１１５】
さらに好ましくは、車両ＥＣＵ３００は、図８のフローチャートに示すように、受電部１１０における受電効率が所定値より低い場合には、受電効率が所定値より高い場合に比べて、冷却ファン１７５の冷却能力を増加させ、冷却ファン１７６または１７７の冷却能力を減少させる。
【０１１６】
好ましくは、非接触受電装置は、電気機器の温度を推定または検知する温度センサ１８１，１８２，１８３をさらに備える。図７のフローチャートに示したように、車両ＥＣＵ３００は、温度センサ１８１，１８２，１８３による測定値と受電部１１０の受電効率に関連するパラメータに基づいて推定した推定値とが異なる場合には、受電部１１０を経由した蓄電装置１９０への充電を中止させる。
【０１１７】
また、非接触充電システム１０は、送電部１１０または受電部２２０を冷却する冷却ファン１７５または１７７と、受電部１１０で受電した電力によって充電される蓄電装置１９０を冷却する冷却ファン１７７と、受電部１１０における受電効率に応じて冷却ファン１７５または１７７と冷却ファン１７７との冷却能力を制御する車両ＥＣＵ３００および送電ＥＣＵ２４０とを備える。
【０１１８】
好ましくは、受電部１１０で受電された電力は、整流器１８０で整流され蓄電装置１９０に与えられる。非接触充電システム１０は、整流器１８０を冷却する冷却ファン１７６をさらに備える。車両ＥＣＵ３００および送電ＥＣＵ２４０は、受電部１１０における受電効率に応じて冷却ファン１７６の冷却能力をさらに制御する。
【０１１９】
より好ましくは、車両ＥＣＵ３００および送電ＥＣＵ２４０は、受電部１１０における受電効率が所定値より低い場合には、図８のフローチャートに示すように、受電効率が所定値より高い場合に比べて、冷却ファン１７５および２７０の冷却能力を増加させ、冷却ファン１７６および１７７の冷却能力を減少させる。
【０１２０】
また、本実施の形態では、送電部、受電部に電磁誘導コイルが含まれている場合を例示したが、本発明は送電部、受電部のいずれか一方または両方に電磁誘導コイルが含まれない場合（自己共振コイルのみ使用する場合）であっても適用することが可能である。
【０１２１】
具体的には、図３の送電装置２００においては、一次コイル２２３（電磁誘導コイル）を設けずに、一次自己共振コイル２２１（共鳴コイル）に電源部２５０を直接接続してもよい。また、車両１００側においては、二次コイル１１３（電磁誘導コイル）を設けずに、二次自己共振コイル１１１（共鳴コイル）に整流器１８０を直接接続してもよい。
【０１２２】
なお、以上の本実施の形態では充電時を例に挙げて説明したが、受電した電力が充電以外の用途に使用される場合であっても本発明は適用可能である。たとえば、受電した電力で車両の補機類等の負荷を駆動する場合でも同様な効果が得られる。
【０１２３】
また、本実施の形態では、共鳴方式で非接触給電を行なう例について詳細に説明したが、共鳴方式の他の方式であっても本実施の形態を変形して適用することができる。位置合わせなどに送電装置からの受電効率を用いるものであれば、共鳴方式の他の方式（例えば電磁誘導、マイクロ波などを使用する非接触送受電方式など）にも適用可能である。
【０１２４】
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】
【０１２５】
１０  非接触送受電システム、１００  車両、１１０  受電部、１１１，３４０  二次自己共振コイル、１１２，２２２  コンデンサ、１１３，３５０  二次コイル、１３０  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギヤ、１５０  駆動輪、１６０，２３０  通信部、１７１  電流センサ、１７２  電圧センサ、１７３  負荷抵抗、１７４  リレー、１７５〜１７７，２７０  冷却ファン、１８０  整流器、１８１〜１８３  温度センサ、１９０  蓄電装置、２００  送電装置、２１０  高周波電源装置、２１２  プラグ、２２０  送電部、２２１，３３０  一次自己共振コイル、２２３，３２０  一次コイル、２４０  送電ＥＣＵ、２５０  電源部、２６０  整合器、３００  車両ＥＣＵ、３１０  高周波電源、３６０  負荷、ＰＣＵ  パワーコントロールユニット。
【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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