(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側コイル及び一次側コンデンサからなる一次側共振部と、
直流電力を交流電力に変換して前記一次側共振部に出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御部とを備え、
前記一次側共振部は、二次側コイル及び二次側コンデンサからなる電動車両側の二次側共振部との電磁結合を利用して前記電動車両に非接触で給電するように構成され、
前記制御部は、予め設定した前記一次側共振部の第１共振周波数より制御値だけ高い周波数を前記インバータ回路の動作周波数とし、
前記制御値は、前記電動車両への積載量が最大のときの第２共振周波数と、前記電動車両への積載量がゼロのときの第３共振周波数との差分以上であることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
一次側通信部をさらに備え、
前記制御部は、前記一次側通信部と前記電動車両側の二次側通信部との通信により、前記電動車両への積載量が最大のときの第１車高情報及び前記電動車両への積載量がゼロのときの第２車高情報を取得し、
前記制御部は、前記第１車高情報及び前記第２車高情報に基づいて前記制御値を設定することを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の非接触給電装置と、少なくとも前記二次側共振部を有し前記電動車両に搭載される非接触受電装置とを備えたことを特徴とする非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置及びそれを用いた非接触給電システムに関し、より詳細には、電動車両に非接触で給電する非接触給電装置及びそれを用いた非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両に非接触で給電する非接触給電装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の非接触給電装置は、インバータ部（インバータ回路）と、送電アンテナと、送電制御部とを備える。
【０００３】
インバータ部は、４つの電界効果トランジスタで構成されたフルブリッジ型のインバータ回路からなる。このインバータ部は、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換し、変換した交流電圧を送電アンテナに出力する。送電制御部は、インバータ部に入力される直流電圧の電圧値と、インバータ部から出力される交流電圧の周波数とを制御する。
【０００４】
この非接触給電装置では、車両に搭載された受電アンテナが送電アンテナと向かい合う位置に配置されると、送電アンテナと受電アンテナとの共鳴現象により送電アンテナから受電アンテナに非接触で交流電力が伝送される。そして、車両では、受電アンテナに伝送された交流電力が車両に設けられた整流器及び充電器を介して電池に充電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２１１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の非接触給電装置による車両への給電中に人の乗降や荷物の積み下ろしなどがあると車高が変化し、その結果、送電アンテナのコイル（一次側コイル）と受電アンテナのコイル（二次側コイル）とのギャップが変化することでコイル間の結合係数が変化する。そして、コイル間の結合係数が変化すると、送電アンテナ及び受電アンテナの共振特性が変化し、その結果、インバータ部の動作周波数が進相領域に入る可能性があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされており、一次側コイルと二次側コイルとのギャップが変化した場合でもインバータ回路の動作周波数を進相領域に入りにくくした非接触給電装置及びそれを用いた非接触給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の非接触給電装置は、一次側コイル及び一次側コンデンサからなる一次側共振部と、直流電力を交流電力に変換して前記一次側共振部に出力するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する制御部とを備え、前記一次側共振部は、二次側コイル及び二次側コンデンサからなる電動車両側の二次側共振部との電磁結合を利用して前記電動車両に非接触で給電するように構成され、前記制御部は、予め設定した前記一次側共振部の第１共振周波数より制御値だけ高い周波数を前記インバータ回路の動作周波数とし、前記制御値は、前記電動車両への積載量が最大のときの第２共振周波数と、前記電動車両への積載量がゼロのときの第３共振周波数との差分以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、少なくとも前記二次側共振部を有し前記電動車両に搭載される非接触受電装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の非接触給電装置は、一次側コイルと二次側コイルとのギャップが変化した場合でもインバータ回路の動作周波数を進相領域に入りにくくすることができる。
【００１１】
本発明の非接触給電システムは、一次側コイルと二次側コイルとのギャップが変化した場合でもインバータ回路の動作周波数を進相領域に入りにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る非接触給電装置及び非接触給電システムを示す概略回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る非接触給電システムの使用例を示す概略図である。
【図３】図３Ａは一次側コイルと二次側コイルとのギャップが最も小さいときの周波数特性を示す図、図３Ｂは一次側コイルと二次側コイルとのギャップが最も大きいときの周波数特性を示す図である。
【図４】図４Ａは一次側コイルと二次側コイルとの結合係数が大きいときの周波数特性を示す図、図４Ｂは一次側コイルと二次側コイルとの結合係数が小さいときの周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る非接触給電装置２及び非接触給電システム１について、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されない。したがって、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００１４】
本実施形態の非接触給電システム１は、図１に示すように、非接触給電装置２と、非接触受電装置３とを備える。非接触給電装置２は、インバータ回路２１と、制御部２２と、一次側共振部２３とを備える。また、非接触給電装置２は、直流電源２０と、一次側通信部２４と、記憶部２５とをさらに備えるのが好ましい。
【００１５】
インバータ回路２１は、図１に示すように、例えばｎチャネルのエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）からなる４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４で構成されるフルブリッジ型のインバータ回路である。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の他の半導体スイッチング素子で構成してもよい。
【００１６】
インバータ回路２１では、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路と、２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路とが並列に電気的に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のドレインは、直流電源２０の高電位側の出力端にそれぞれ電気的に接続される。また、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソースは、直流電源２０の低電位側の出力端にそれぞれ電気的に接続される。
【００１７】
そして、スイッチング素子Ｑ３のソース及びスイッチング素子Ｑ４のドレインの接続点が、インバータ回路２１の第１出力端となる。また、スイッチング素子Ｑ１のソース及びスイッチング素子Ｑ２のドレインの接続点が、インバータ回路２１の第２出力端となる。
【００１８】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４は、制御部２２から出力される第１駆動信号Ｇ１によりオン／オフする。また、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は、制御部２２から出力される第２駆動信号Ｇ２によりオン／オフする。第２駆動信号Ｇ２は、第１駆動信号Ｇ１とは位相が１８０度異なる矩形波状の信号である。
【００１９】
インバータ回路２１は、第１駆動信号Ｇ１及び第２駆動信号Ｇ２により、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のオン期間と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間とを交互に切り替えるように動作する。これにより、インバータ回路２１は、直流電源２０から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する。以下では、図１に示すように、インバータ回路２１が出力する電圧を「出力電圧Ｖ１」、インバータ回路２１が出力する電流を「出力電流Ｉ１」と称す。
【００２０】
制御部２２は、例えばマイクロコンピュータで構成される。この制御部２２は、インバータ回路２１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に第１駆動信号Ｇ１及び第２駆動信号Ｇ２を出力することにより、インバータ回路２１の動作を制御する。また、制御部２２は、一次側通信部２４の動作を制御する。
【００２１】
一次側共振部２３は、例えば導線が渦巻状に巻かれたスパイラル型のコイルからなる一次側コイルＬ１と、一次側コイルＬ１に直列に電気的に接続された一次側コンデンサＣ１とを有する。この一次側共振部２３は、一次側コイルＬ１と一次側コンデンサＣ１とで共振回路（一次側の共振回路）を形成する。
【００２２】
一次側コイルＬ１は、インバータ回路２１が出力する交流電流が流れると、磁束を発生する。つまり、一次側コイルＬ１は、インバータ回路２１が出力する交流電力を受けて磁束を発生する。
【００２３】
一次側通信部２４は、例えば電波を媒体とする無線信号により後述する二次側通信部３４と通信を行うように構成される。この一次側通信部２４は、例えば後述する電動車両１００の車種情報を含む無線信号を二次側通信部３４より受信する。車種情報には、例えば、積載量が最大のときの電動車両１００の車高情報（以下、第１車高情報）、及び積載量がゼロのときの電動車両１００の車高情報（以下、第２車高情報）が含まれる。
【００２４】
記憶部２５は、ＲＯＭ（ReadOnly Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどで構成される。この記憶部２５は、電動車両１００から送信される車種情報（第１車高情報及び第２車高情報）と、後述する制御値（Δｆ１、Δｆ２、Δｆ３）とを関連付けて記憶する。また、この記憶部２５は、事前に計測した特定の電動車両１００の周波数特性（例えば、図４Ａに示す周波数特性）を記憶する。
【００２５】
本実施形態の非接触給電システム１において、非接触給電装置２は、図２に示すように、床や地面上に設置される。なお、非接触給電装置２は、床や地面上のみならず、床や地面に埋め込んで配置してもよい。また、非接触給電装置２は、一次側コイルＬ１のみを二次側コイルＬ２と対向可能な位置に配置し、その他の部品や回路等を一次側コイルＬ１から離れた場所に配置するように構成してもよい。
【００２６】
非接触受電装置３は、図１に示すように、二次側共振部３１を備える。また、非接触受電装置３は、整流部３２と、制御部３３と、二次側通信部３４とをさらに備えるのが好ましい。
【００２７】
二次側共振部３１は、図１に示すように、整流部３２の一対の入力端に、二次側コイルＬ２と二次側コンデンサＣ２とを直列に電気的に接続して構成される。また、二次側コイルＬ２は、二次側コンデンサＣ２とともに共振回路（二次側の共振回路）を形成する。
【００２８】
二次側コイルＬ２は、一次側コイルＬ１と同様に、例えば導線が渦巻状に巻かれたスパイラル型のコイルである。この二次側コイルＬ２は、図２に示すように、電動車両１００が規定の停車位置に停車すると、一次側コイルＬ１の近傍に位置するように配置される。言い換えれば、二次側コイルＬ２は、電動車両１００が規定の停車位置に停車すると、一次側コイルＬ１と所定の間隔を空けて対向するように配置される。
【００２９】
二次側コイルＬ２は、一次側コイルＬ１が発生する磁束を受けると、電磁誘導により交流電流が流れる。つまり、二次側コイルＬ２は、一次側コイルＬ１が発生する磁束を受けて交流電力を発生する。
【００３０】
整流部３２は、図１に示すように、４つのダイオードで構成されるダイオードブリッジ３２１と、コンデンサＣ３とで構成される。ダイオードブリッジ３２１は、二次側コイルＬ２で発生した交流電流を脈流電流に変換して出力する。コンデンサＣ３は、ダイオードブリッジ３２１の一対の出力端に電気的に接続され、ダイオードブリッジ３２１から出力される脈流電流を平滑化し、直流電流を出力する。
【００３１】
つまり、整流部３２は、二次側コイルＬ２で発生した交流電力を直流電力に整流して出力する。整流部３２が出力する直流電力は、負荷４（本実施形態では、充電回路１０２）に供給される。
【００３２】
制御部３３は、上述の制御部２２と同様にマイクロコンピュータで構成される。この制御部３３は、二次側通信部３４の動作を制御する。
【００３３】
二次側通信部３４は、電波を媒体とする無線信号により一次側通信部２４と通信を行うように構成される。この二次側通信部３４は、電動車両１００の車種情報（第１車高情報及び第２車高情報）を含む無線信号を一次側通信部２４に送信する。
【００３４】
本実施形態の非接触給電システム１において、非接触受電装置３は、図２に示すように、電動車両１００の車両内に設置される。非接触受電装置３は、充電回路１０２を介して蓄電池１０１に電気的に接続される。蓄電池１０１は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池、高容量のコンデンサ等で構成される。蓄電池１０１は、電動車両１００が備える電動機の電源として用いられる。
【００３５】
なお、電動車両１００には、例えば動力源として電動機のみを備えた電気自動車（ＥＶ）や、動力源としてエンジンと電動機を併用するハイブリッド車（ＨＥＶ）などがある。また、電動車両１００には、四輪の車両だけでなく、二輪の車両が含まれていてもよい。
【００３６】
本実施形態の非接触給電システム１では、磁気共鳴現象を利用した共鳴方式により、一次側共振部２３から二次側共振部３１に電力を伝送している。そして、本実施形態の非接触給電システム１では、一次側共振部２３と二次側共振部３１との磁気共鳴を利用して、非接触給電装置２の出力電力を効率よく非接触受電装置３に伝送している。したがって、一次側共振部２３の周波数特性と、二次側共振部３１の周波数特性とが互いに一致するのが好ましい。
【００３７】
以下、本実施形態の非接触給電システム１における一次側共振部２３の周波数特性（以下、「共振特性」と称す）について、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら具体的に説明する。なお、図３Ａは、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とのギャップが最小である場合、言い換えれば、電動車両１００の車高が最も低い場合の周波数特性を示す図である。また、図３Ｂは、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とのギャップが最大である場合、言い換えれば、電動車両１００の車高が最も高い場合の周波数特性を示す図である。
【００３８】
本実施形態の非接触給電システム１では、共振特性は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との磁気的な結合の疎密に応じて変化する。言い換えれば、共振特性は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数の大小に応じて変化する。そして、結合係数がある程度大きい場合、共振特性は、図３Ａに示すように一次側共振部２３の出力の極大値が２箇所現れる、いわゆる双峰特性を示す。
【００３９】
この共振特性では、第１周波数ｆｒ１で一次側共振部２３の出力が極大値となる山と、第２周波数ｆｒ２（ｆｒ２＞ｆｒ１）で一次側共振部２３の出力が極小値となる谷とが現れている。また、この共振特性では、第３周波数ｆｒ３（ｆｒ３＞ｆｒ２）で一次側共振部２３の出力が極大値となる山が現れている。つまり、この共振特性（双峰特性）は、２つの共振周波数（第１周波数ｆｒ１、第３周波数ｆｒ３）を有している。
【００４０】
ここで、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１（例えば、８５±５ｋＨｚ）と各周波数ｆｒ１〜ｆｒ３との相関に応じて、インバータ回路２１は遅相モード又は進相モードの何れかのモードで動作する。なお、「動作周波数ｆ１」は、第１駆動信号Ｇ１及び第２駆動信号Ｇ２の周波数、言い換えれば、インバータ回路２１の出力電圧Ｖ１の周波数である。
【００４１】
進相モードは、インバータ回路２１の出力電流Ｉ１の位相が、インバータ回路２１の出力電圧Ｖ１の位相よりも進んだ状態でインバータ回路２１が動作するモードである。進相モードでは、インバータ回路２１のスイッチング動作がいわゆるハードスイッチングになる。
【００４２】
遅相モードは、インバータ回路２１の出力電流Ｉ１の位相が、インバータ回路２１の出力電圧Ｖ１の位相よりも遅れた状態でインバータ回路２１が動作するモードである。遅相モードでは、インバータ回路２１のスイッチング動作がいわゆるソフトスイッチングになる。
【００４３】
遅相モードでは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングによる損失を低減することができ、またスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に過大な電気的ストレスがかかるのを防止することができる。したがって、本実施形態の非接触給電装置２では、インバータ回路２１が遅相モードで動作するのが好ましい。
【００４４】
インバータ回路２１は、図３Ａに示すように、動作周波数ｆ１が第１周波数ｆｒ１と第２周波数ｆｒ２との間の周波数領域に位置する場合と、動作周波数ｆ１が第３周波数ｆｒ３よりも大きい周波数領域に位置する場合との何れかで、遅相モードで動作する。
【００４５】
なお、第１周波数ｆｒ１と第２周波数ｆｒ２との間の周波数領域、及び第３周波数ｆｒ３よりも大きい周波数領域が、遅相モードで動作する領域、すなわち「遅相領域」となる。また、第１周波数ｆｒ１よりも小さい周波数領域、及び第２周波数ｆｒ２と第３周波数ｆｒ３との間の周波数領域が、進相モードで動作する領域、すなわち「進相領域」となる。
【００４６】
ところで、本実施形態の非接触給電装置２では、電動車両１００への給電中に電動車両１００から人が降りたり、荷物を降ろしたりすると、電動車両１００への荷重が減ることで電動車両１００の車高が高くなる。その結果、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とのギャップ（間隔）が大きくなり、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との磁気的な結合が小さくなる（つまり、結合係数が小さくなる）。すると、各周波数ｆｒ１〜ｆｒ３が変化することで、共振特性は、例えば図３Ａに示す特性から図３Ｂに示す特性に変化する。
【００４７】
ここで、動作周波数ｆ１が一定の周波数であると仮定する。この場合、図３Ａに示す共振特性では、動作周波数ｆ１が遅相領域（図３Ａ中のＰ１点）に位置しているのに対して、図３Ｂに示す共振特性では、動作周波数ｆ１が進相領域（図３Ｂ中のＰ２点）に位置する。つまり、電動車両１００への給電中に電動車両１００の車高が高くなると、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数が小さくなることによって共振特性が変化し、動作周波数ｆ１が進相領域に入る可能性があった。
【００４８】
そこで、本実施形態の非接触給電システム１では、電動車両１００の車高が変化することで一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数が変化した場合でも、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１が進相領域に入りにくいように、以下の構成を採用している。
【００４９】
図４Ａは、事前に計測した特定の電動車両１００の周波数特性を示す図であり、この周波数特性は記憶部２５に記憶されている。例えば、インバータ回路２１を高周波領域で動作させる場合、制御部２２は、第３周波数ｆｒ３を基準周波数（第１共振周波数）とし、この基準周波数より制御値Δｆ１だけ高い周波数をインバータ回路２１の動作周波数ｆ１とする。なお、図４Ａにおける高周波領域は、第２周波数ｆｒ２よりも高い周波数領域である。
【００５０】
ここで、制御値Δｆ１は、電動車両１００の車高が最も低いときの高周波領域側の第２共振周波数（図３Ａ中の第３周波数ｆｒ３）と、電動車両１００の車高が最も高いときの高周波領域側の第３共振周波数（図３Ｂ中の第３周波数ｆｒ３）との差分以上の値である。言い換えれば、制御値Δｆ１は、電動車両１００への積載量が最大のときの高周波領域側の第２共振周波数と、電動車両１００への積載量がゼロのときの高周波領域側の第３共振周波数との差分以上の値である。この制御値Δｆ１は、電動車両１００の種類に応じて異なる値であり、上記の第１車高情報及び第２車高情報と関連付けて記憶部２５に記憶される。
【００５１】
次に、本実施形態の非接触給電システム１の動作について説明する。
【００５２】
電動車両１００が非接触給電装置２に近づくと、非接触給電装置２の一次側通信部２４と非接触受電装置３の二次側通信部３４とが通信を行う。このとき、二次側通信部３４は、車種情報を含む無線信号を一次側通信部２４に送信する。一次側通信部２４は、二次側通信部３４より無線信号を受信すると、無線信号に含まれる車種情報を制御部２２に出力する。制御部２２は、車種情報に含まれる第１車高情報及び第２車高情報に基づいて、対応する制御値Δｆ１を記憶部２５から読み出す。
【００５３】
その後、制御部２２は、基準周波数である第３周波数ｆｒ３より制御値Δｆ１だけ高い周波数をインバータ回路２１の動作周波数ｆ１とする。これにより、電動車両１００への給電中に電動車両１００から人が降りたり、荷物を降ろしたりして、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数が小さくなった場合でも、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を進相領域に入りにくくすることができる。また逆に、電動車両１００への給電中に電動車両１００に人が乗り込んだり、荷物を積み込んだりした場合でも、同様に、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を進相領域に入りにくくすることができる。
【００５４】
さらに、本実施形態によれば、一次側通信部２４と二次側通信部３４との通信により第１車高情報及び第２車高情報を非接触受電装置３から非接触給電装置２に伝送するだけで、制御値Δｆ１を設定することができる。
【００５５】
また、インバータ回路２１を低周波領域（図４Ａ中の第２周波数ｆｒ２よりも低い周波数領域）で動作させる場合も、基準周波数となる第１周波数ｆｒ１よりも制御値Δｆ２だけ高い周波数をインバータ回路２１の動作周波数ｆ１とすればよい。ここに、制御値Δｆ２は、電動車両１００の車高が最も低いときの第２共振周波数（図３Ａ中の第１周波数ｆｒ１）と、電動車両１００の車高が最も高いときの第３共振周波数（図３Ｂ中の第１周波数ｆｒ１）との差分以上の値である。
【００５６】
さらに、図４Ｂに示すように、周波数特性が単峰特性（一次側共振部２３の出力の極大値が１箇所現れる特性）である場合でも、基準周波数となる第１周波数ｆｒ１よりも制御値Δｆ３だけ高い周波数をインバータ回路２１の動作周波数ｆ１とすればよい。ここに、制御値Δｆ３は、電動車両１００の車高が最も低いときの第２共振周波数と、電動車両１００の車高が最も高いときの第３共振周波数との差分以上の値である。
【００５７】
そして何れの場合でも、同様に、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を進相領域に入りにくくすることができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、非接触給電装置２と非接触受電装置３との通信により伝送された車種情報に基づいて、対応する制御値（Δｆ１、Δｆ２又はΔｆ３）を記憶部２５から読み出すように構成したが、制御値を求める方法は上記の方法に限定されない。例えば、非接触給電装置２に対してユーザーが車種や車名などを入力し、この入力情報に基づいて対応する制御値を記憶部２５から読み出すように構成してもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、特定の電動車両１００の周波数特性を記憶部２５に記憶させており、この周波数特性における共振周波数を基準周波数としている。これに対して、市販されている全ての電動車両１００の周波数特性を記憶部２５に記憶させ、給電する電動車両１００の種類に応じて対応する周波数特性を読み出せるようにしてもよい。これにより、給電する電動車両１００の種類に応じて対応する基準周波数を選択できるので、上述の実施形態に比べて、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１をより正確に制御することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、非接触給電装置２が直流電源２０を備えている場合を例に説明したが、非接触給電装置２の外部に直流電源が設けられていてもよい。また、外部から供給される交流電力を直流電力に変換する変換回路を非接触給電装置２が備えていてもよい。
【００６１】
さらに、本実施形態では、一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２としてスパイラル型のコイルを用いたが、コアに対して導線が螺旋状に巻き付けられたソレノイド型のコイルであってもよい。
【００６２】
ただし、スパイラル型のコイルの場合、ソレノイド型のコイルに比べて不要輻射ノイズが生じにくいという利点がある。また、スパイラル型のコイルを用いることで不要輻射ノイズが低減される結果、インバータ回路２１において使用可能な動作周波数の範囲が拡大されるという利点もある。以下、この点について詳述する。
【００６３】
本実施形態の非接触給電システム１における共振特性は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数に応じて変化し、ある条件下では、図３Ａに示すような双峰特性を示す。なお、図３Ａに示す例では、第２周波数ｆｒ２よりも低い周波数領域が「低周波領域」であり、第２周波数ｆｒ２よりも高い周波数領域が「高周波領域」である。
【００６４】
ここで、ソレノイド型のコイルを採用した場合、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１が低周波領域の“山”にあるときと、高周波領域の“山”にあるときとを比較すると、低周波領域の“山”にあるときの方が、不要輻射ノイズは小さくなる。つまり、高周波領域の“山”においては、一次側コイルＬ１を流れる電流と、二次側コイルＬ２を流れる電流とは同位相になる。これに対して、低周波領域の“山”においては、一次側コイルＬ１を流れる電流と、二次側コイルＬ２を流れる電流とは逆位相になる。
【００６５】
そのため、低周波領域の“山”においては、一次側コイルＬ１で生じる不要輻射ノイズと、二次側コイルＬ２で生じる不要輻射ノイズとが、互いに相殺されることになり、非接触給電システム１全体でみれば不要輻射ノイズは低減される。
【００６６】
したがって、ソレノイド型のコイルを採用する場合でも、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１が低周波領域の“山”の遅相領域（ｆｒ１＜ｆ１＜ｆｒ２）にあれば、インバータ回路２１が遅相モードで動作し、かつ不要輻射ノイズも低減されることになる。しかし、低周波領域の“山”の遅相領域は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数に応じて変化するため、このような不確定な遅相領域にインバータ回路２１の動作周波数ｆ１を収める制御が必要になる。
【００６７】
これに対して、スパイラル型のコイルであれば、たとえインバータ回路２１の動作周波数ｆ１が高周波領域の“山”の遅相領域（ｆｒ３より高周波側）にあっても、ソレノイド型のコイルに比べれば不要輻射ノイズは大幅に低減される。つまり、スパイラル型のコイルが用いられることで、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１は低周波領域の“山”の遅相領域に制限されず、インバータ回路２１において使用可能な動作周波数ｆ１の範囲が拡大されることになる。
【００６８】
なお、高周波領域の“山”の遅相領域も不確定な領域ではあるが、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を十分に高い周波数から低周波側にスイープさせれば動作周波数ｆ１は高周波領域の“山”の遅相領域を通るので、複雑な制御は不要である。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の非接触給電装置２は、一次側共振部２３と、インバータ回路２１と、制御部２２とを備える。一次側共振部２３は、一次側コイルＬ１及び一次側コンデンサＣ１からなる。インバータ回路２１は、直流電力を交流電力に変換して一次側共振部２３に出力する。制御部２２は、インバータ回路２１を制御する。一次側共振部２３は、二次側コイルＬ２及び二次側コンデンサＣ２からなる電動車両１００側の二次側共振部３１との電磁結合を利用して電動車両１００に非接触で給電するように構成される。制御部２２は、予め設定した一次側共振部２３の第１共振周波数（第１周波数ｆｒ１又は第３周波数ｆｒ３）より制御値（Δｆ１、Δｆ２又はΔｆ３）だけ高い周波数をインバータ回路２１の動作周波数ｆ１とする。制御値は、電動車両１００への積載量が最大のときの第２共振周波数と、電動車両１００への積載量がゼロのときの第３共振周波数との差分以上である。
【００７０】
本構成によれば、電動車両１００への給電中に電動車両１００の車高が変化することによって一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との結合係数が変化した場合でも、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を進相領域に入りにくくすることができる。
【００７１】
また、本実施形態の非接触給電装置２のように、一次側通信部２４をさらに備えるのが好ましい。この場合、制御部２２は、一次側通信部２４と電動車両１００側の二次側通信部３４との通信により、電動車両１００への積載量が最大のときの第１車高情報及び電動車両１００への積載量がゼロのときの第２車高情報を取得する。そして、制御部２２は、第１車高情報及び第２車高情報に基づいて制御値を設定する。
【００７２】
本構成によれば、一次側通信部２４と二次側通信部３４との通信により電動車両１００の第１車高情報及び第２車高情報を取得するだけで、制御値を設定することができる。
【００７３】
本実施形態の非接触給電システム１は、非接触給電装置２と、少なくとも二次側共振部３１を有し電動車両１００に搭載される非接触受電装置３とを備えている。
【００７４】
本構成によれば、非接触給電装置２を用いることによって、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とのギャップが変化した場合でも、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を進相領域に入りにくくすることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  非接触給電システム
２  非接触給電装置
３  非接触受電装置
２１  インバータ回路
２２  制御部
２３  一次側共振部
２４  一次側通信部
３１  二次側共振部
３４  二次側通信部
１００  電動車両
Ｃ１  一次側コンデンサ
Ｃ２  二次側コンデンサ
Ｌ１  一次側コイル
Ｌ２  二次側コイル
ｆ１  動作周波数
ｆｒ１  第１周波数（第１共振周波数）
ｆｒ３  第３周波数（第１共振周波数）
Δｆ１、Δｆ２、Δｆ３  制御値
【図１】
0006454943.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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