(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流が供給されることで磁束を発生する送電コイル（１１、３１）と、
前記送電コイルに直列接続され、前記送電コイルとともに共振回路を構成する送電側共振用コンデンサ（１２、３２）と、
前記送電コイルの発生した磁束と鎖交することで交流を発生する受電コイル（１３、３３）と、
前記受電コイルに直列接続され、前記受電コイルとともに共振回路を構成する受電側共振用コンデンサ（１４、３４）と、
直列接続された前記送電コイル及び前記送電側共振用コンデンサに接続され、前記送電コイルに交流を供給する送電回路（１０、３０）と、
直列接続された前記受電コイル及び前記受電側共振用コンデンサ、並びに、給電対象（Ｂ１、Ｂ３）に接続され、前記受電コイルから供給される交流を直流に変換して前記給電対象に供給する受電回路（１５、３５）と、
を備えた非接触給電装置において、
直列接続されたコイル及びコンデンサからなる、複数の直列ＬＣ回路（１７０〜１７２、３７０〜３７２）と、
複数の前記直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を切換える接続切換え回路（１８、３８）と、
を有し、
直列接続された前記送電コイル及び前記送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された前記受電コイル及び前記受電側共振用コンデンサの少なくともいずれかは、前記送電コイルと前記受電コイルの距離が許容範囲内で変化しても、前記送電回路の後段回路の入力インピーダンスが許容範囲内に収まるように、複数の前記直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を前記接続切換え回路で切換えることによって構成されていることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
前記接続切換え回路（１８）は、前記送電コイルと前記受電コイルの距離が近くなるに従って直列接続される前記直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記送電回路と直列接続された前記送電コイル及び前記送電側共振用コンデンサの間、並びに、直列接続された前記受電コイル及び前記受電側共振用コンデンサと前記受電回路の間にフィルタ回路（１９０、１９１）を有することを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記送電回路と直列接続された前記送電コイル及び前記送電側共振用コンデンサの間、並びに、直列接続された前記受電コイル及び前記受電側共振用コンデンサと前記受電回路の間に、イミタンス変換回路（３９０、３９１）を有し、
前記接続切換え回路（３８）は、前記送電コイルと前記受電コイルの距離が近くなるに従って直列接続される前記直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
複数の前記直列ＬＣ回路は、直列接続の仕方が前記接続切換え回路によって切換えられても、共振周波数が許容範囲内に収まるように前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
少なくとも１つの前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が、他の前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記送電コイルと前記受電コイルの距離が近くなるに従って前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスが大きくなる場合、前記送電回路に接続される最前段の前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が最も小さく、後段に接続される前記直列ＬＣ回路ほど前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記送電コイルと前記受電コイルの距離が近くなるに従って前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスが大きくなる場合、前記送電回路に接続される最前段の前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が最も大きく、後段に接続される前記直列ＬＣ回路ほど前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置。
【請求項９】
前記直列ＬＣ回路の前記コイルは、磁路を構成するコアに設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
前記送電コイルと前記受電コイルの距離が近くなるに従って前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスが小さくなる場合、前記送電回路に接続される最前段の前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が最も大きく、後段に接続される前記直列ＬＣ回路ほど前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の非接触給電装置。
【請求項１１】
前記送電コイルと前記受電コイルの距離が近くなるに従って前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスが小さくなる場合、前記送電回路に接続される最前段の前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が最も小さく、後段に接続される前記直列ＬＣ回路ほど前記コイルのインダクタンスと前記コンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置。
【請求項１２】
前記直列ＬＣ回路の前記コイルは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板に設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の非接触給電装置。
【請求項１３】
前記送電回路に接続される最前段の前記直列ＬＣ回路は、前記コイルのインダクタンスが他の前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスより大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項１４】
交流が供給されることで磁束を発生する送電コイル（１１、３１）と、
前記送電コイルに直列接続され、前記送電コイルとともに共振回路を構成する送電側共振用コンデンサ（１２、３２）と、
前記送電コイルの発生した磁束と鎖交することで交流を発生する受電コイル（１３、３３）と、
前記受電コイルに直列接続され、前記受電コイルとともに共振回路を構成する受電側共振用コンデンサ（１４、３４）と、
直列接続された前記送電コイル及び前記送電側共振用コンデンサに接続され、前記送電コイルに交流を供給する送電回路（１０、３０）と、
直列接続された前記受電コイル及び前記受電側共振用コンデンサ、並びに、給電対象（Ｂ１、Ｂ３）に接続され、前記受電コイルから供給される交流を直流に変換して前記給電対象に供給する受電回路（１５、３５）と、
を備えた非接触給電装置において、
直列接続されたコイル及びコンデンサからなる、複数の直列ＬＣ回路（１７０〜１７２、３７０〜３７２）と、
複数の前記直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を切換える接続切換え回路（１８、３８）と、
を有し、
直列接続された前記送電コイル及び前記送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された前記受電コイル及び前記受電側共振用コンデンサの少なくともいずれかは、複数の前記直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を前記接続切換え回路で切換えることによって構成され、
前記送電回路に接続される最前段の前記直列ＬＣ回路は、前記コイルのインダクタンスが他の前記直列ＬＣ回路の前記コイルのインダクタンスより大きくなるように設定されていることを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電コイルと、受電コイルと、送電コイルに交流を供給する送電回路と、受電コイルから供給される交流を直流に変換する受電回路とを備えた非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送電コイルと、受電コイルと、送電コイルに交流を供給する送電回路と、受電コイルから供給される交流を直流に変換する受電回路とを備えた非接触給電装置として、例えば特許文献１に開示されている非接触給電システムがある。
【０００３】
この非接触給電システムは、１次コイルと、２次コイルと、電源部と、整合部と、整流部とを備えている。１次コイル及び２次コイルが送電コイル及び受電コイルに、電源部及び整流部が送電回路及び受電回路に相当する。
【０００４】
１次コイルと２次コイルの距離が変化すると、システムのインピーダンスが変化する。その結果、電力の伝送効率が低下してしまう場合がある。整合部は、１次コイルと２次コイルの距離の変化に伴うシステムのインピーダンスの変化を抑えるための回路である。整合部は、可変インダクタと、切換え器と、可変コンデンサとを備えている。電力の伝送に先立って、切換え器によって可変インダクタのインダクタンスを可変してシステムのインピーダンスを調整する。電力の伝送中は、可変コンデンサのキャパシタンスを可変してシステムのインピーダンスを調整する。これにより、１次コイルと２次コイルの距離の変化に伴うシステムのインピーダンスの変化を抑えることができる。その結果、電力の伝送効率の低下を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−５６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した非接触給電システムは、１次コイルと２次コイルの距離の変化に伴うシステムのインピーダンスの変化を抑えるため、整合器を備えている。整合器は、可変インダクタと、切換え器と、可変コンデンサとを備えている。可変機構を有する可変インダクタや可変コンデンサを別途設けなければならない。そのため、構成が複雑になり、システムが大型化してしまう。また、可変機構や可動部を有するため、信頼性が低下してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、可変インダクタや可変コンデンサを別途設けることなく、簡素な構成で装置のインピーダンスを調整することができる非接触給電装置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】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、交流が供給されることで磁束を発生する送電コイルと、送電コイルに直列接続され、送電コイルとともに共振回路を構成する送電側共振用コンデンサと、送電コイルの発生した磁束と鎖交することで交流を発生する受電コイルと、受電コイルに直列接続され、受電コイルとともに共振回路を構成する受電側共振用コンデンサと、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサに接続され、送電コイルに交流を供給する送電回路と、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサ、並びに、給電対象に接続され、受電コイルから供給される交流を直流に変換して給電対象に供給する受電回路と、を備えた非接触給電装置において、直列接続されたコイル及びコンデンサからなる、複数の直列ＬＣ回路と、複数の直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を切換える接続切換え回路と、を有し、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサの少なくともいずれかは、送電コイルと受電コイルの距離が許容範囲内で変化しても、送電回路の後段回路の入力インピーダンスが許容範囲内に収まるように、複数の直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサを構成する際に、合わせて装置のインピーダンスも調整することができる。そのため、可変インダクタや可変コンデンサを別途設けることなく、簡素な構成で装置のインピーダンスを調整することができる。また、接続切換え回路は、送電コイルと受電コイルの距離が許容範囲内で変化しても、送電回路の後段回路の入力インピーダンスが許容範囲内に収まるように直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を切換える。そのため、送電コイルと受電コイルの距離が許容範囲内で変化しても、装置のインピーダンスを確実に所定範囲内に調整することができる。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、交流が供給されることで磁束を発生する送電コイルと、送電コイルに直列接続され、送電コイルとともに共振回路を構成する送電側共振用コンデンサと、送電コイルの発生した磁束と鎖交することで交流を発生する受電コイルと、受電コイルに直列接続され、受電コイルとともに共振回路を構成する受電側共振用コンデンサと、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサに接続され、送電コイルに交流を供給する送電回路と、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサ、並びに、給電対象（Ｂ１、Ｂ３）に接続され、受電コイルから供給される交流を直流に変換して給電対象に供給する受電回路と、を備えた非接触給電装置において、直列接続されたコイル及びコンデンサからなる、複数の直列ＬＣ回路と、複数の直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を切換える接続切換え回路と、を有し、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサの少なくともいずれかは、複数の直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成され、送電回路に接続される最前段の直列ＬＣ回路は、コイルのインダクタンスが他の直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスより大きくなるように設定されていることを特徴とする。
この構成によれば、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサを構成する際に、合わせて装置のインピーダンスも調整することができる。そのため、可変インダクタや可変コンデンサを別途設けることなく、簡素な構成で装置のインピーダンスを調整することができる。また、送電回路に接続される最前段の直列ＬＣ回路は、コイルのインダクタンスが他の直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスより大きくなるように設定されている。そのため、最前段の直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスを基準として、他の直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスによって送電コイルのインダクタンスを細かく調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における非接触給電装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す送電コイル及び送電側共振用コンデンサを構成する直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の回路図である。
【図３】図２に示す直列ＬＣ回路のコイルの構成を説明するための断面図である。
【図４】第１実施形態における非接触給電装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図２に示す直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の動作を説明するための第１の回路図である。
【図６】図２に示す直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の動作を説明するための第２の回路図である。
【図７】図２に示す直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の動作を説明するための第３の回路図である。
【図８】第１実施形態の別の変形形態における直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の回路図である。
【図９】第１実施形態の変形形態における非接触給電装置の概略構成を示す回路図である。
【図１０】第２実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの構成を説明するための断面図である。
【図１１】第３実施形態における非接触給電装置の概略構成を示す回路図である。
【図１２】図１１に示す送電コイル及び送電側共振用コンデンサを構成する直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の回路図である。
【図１３】図１２に示す直列ＬＣ回路のコイルの構成を説明するための断面図である。
【図１４】図１２に示す直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の動作を説明するための第１の回路図である。
【図１５】図１２に示す直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の動作を説明するための第２の回路図である。
【図１６】図１２に示す直列ＬＣ回路及び接続切換え回路の動作を説明するための第３の回路図である。
【図１７】第４実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの構成を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る非接触給電装置を、電気自動車やハイブリッド車に搭載された車載バッテリに非接触で送電する非接触給電装置に適用した例を示す。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態の非接触給電装置の概略構成について説明する。
【００１３】
図１に示す非接触給電装置１は、車両外部の商用電源ＡＣ１から車両に搭載された車載バッテリＢ１に非接触で送電し、車載バッテリＢ１を充電する装置である。非接触給電装置１は、送電回路１０と、送電コイル１１と、送電側共振用コンデンサ１２と、受電コイル１３と、受電側共振用コンデンサ１４と、受電回路１５と、制御回路１６とを備えている。
【００１４】
送電回路１０は、商用電源ＡＣ１から供給される交流を高周波数の交流に変換して直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２に供給する回路である。送電回路１０は、車両外部に設けられている。送電回路１０の入力端は商用電源ＡＣ１に、出力端は送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２にそれぞれ接続されている。
【００１５】
送電コイル１１は、送電回路１０から交流が供給されることで交番磁束を発生する部材である。送電コイル１１は、駐車スペース内の所定位置に、地表面から露出した状態で設置されている。
【００１６】
送電側共振用コンデンサ１２は、送電コイル１１とともに共振回路を構成する素子である。送電側共振用コンデンサ１２は、車両外部の送電コイル１１の近傍に設けられ、送電コイル１１に直列接続されている。直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２は、送電回路１０の出力端に接続されている。
【００１７】
受電コイル１３は、送電コイル１１の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する部材である。受電コイル１３は、車両の底部に設置されている。
【００１８】
受電側共振用コンデンサ１４は、受電コイル１３とともに共振回路を構成する素子である。受電側共振用コンデンサ１４は、車両底部の受電コイル１３の近傍に設けられ、受電コイル１３に直列接続されている。直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４は、受電回路１５に接続されている。
【００１９】
受電回路１５は、受電側共振用コンデンサ１４の接続された受電コイル１３から供給される交流を直流に変換して車載バッテリＢ１に供給し、車載バッテリＢ１を充電する回路である。受電回路１５は、車両に設けられている。受電回路１５の入力端は直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４に、出力端は車載バッテリＢ１にそれぞれ接続されている。
【００２０】
制御回路１６は、外部から入力される出力電力目標値、及び、自ら検出した電流や電圧等の検出結果に基づいて、送電回路１０及び受電回路１５を制御する回路である。制御回路１６は、送電側制御回路１６０と、受電側制御回路１６１とを備えている。
【００２１】
送電側制御回路１６０は、自らの検出した電流や電圧等の検出結果、及び、無線通信によって受電側制御回路１６１から受信した情報に基づいて、送電回路１０を制御する回路である。送電側制御回路１６０は、車両外部に設けられ、送電回路１０に接続されている。
【００２２】
受電側制御回路１６１は、外部から入力される出力電力目標値、及び、自ら検出した電流や電圧等の検出結果を無線通信によって送電側制御回路１６０に送信するとともに、送電側制御回路１６０から受信した情報に基づいて受電回路１５を制御する回路である。受電側制御回路１６１は、車両に設けられ、受電回路１５に接続されている。
【００２３】
次に、図１〜図３を参照して送電コイル及び送電側共振用コンデンサの構成について詳細に説明する。
【００２４】
図２に示すように、非接触給電装置１は、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２と、接続切換え回路１８とを備えている。
【００２５】
直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、図１に示す直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２を構成するための直列接続されたコイル及びコンデンサからなる回路である。
【００２６】
図２に示すように、直列ＬＣ回路１７０は、直列接続されたコイル１７０ａ及びコンデンサ１７０ｂを備えている。コンデンサ１７０ｂの一端は送電回路１０に、コイル１７０ａの一端は接続切換え回路１８にそれぞれ接続されている。直列ＬＣ回路１７１は、直列接続されたコイル１７１ａ及びコンデンサ１７１ｂを備えている。コンデンサ１７１ｂの一端及びコイル１７１ａの一端は、接続切換え回路１８にそれぞれ接続されている。直列ＬＣ回路１７２は、直列接続されたコイル１７２ａ及びコンデンサ１７２ｂを備えている。コンデンサ１７２ｂの一端は接続切換え回路１８に、コイル１７２ａの一端は送電回路１０にそれぞれ接続されている。
【００２７】
図３に示すように、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、磁路を構成するコア１７３に、それぞれ隣接して設けられている。具体的には、コア１７３にそれぞれ巻回されている。
【００２８】
図２に示す接続切換え回路１８は、送電側制御回路１６０によって制御され、直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を切換える回路である。具体的には、図１に示す送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内で変化しても、送電コイル１１の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内に収まるように直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を切換える回路である。より具体的には、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換える回路である。ここで、送電コイル１１と受電コイル１３の距離の許容範囲とは、送電コイル１１から受電コイル１３に電力を供給することが可能な送電コイル１１と受電コイル１３の距離範囲のことである。送電コイル１１の後段回路とは、受電コイル１３、受電側共振用コンデンサ１４、受電回路１５及び車載バッテリＢ１によって構成される回路のことである。送電コイル１１の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎの許容範囲とは、入力インピーダンスＺｉｎの変化として許容できる範囲のことである。図２に示すように、接続切換え回路１８は、切換えスイッチ１８０、１８１を備えている。
【００２９】
切換えスイッチ１８０は、接点１８０ａと、端子１８０ｂ〜１８０ｄとを備えている。接点１８０ａの一端は端子１８０ｂに接続されている。端子１８０ｂはコイル１７０ａの一端に、端子１８０ｃはコンデンサ１７１ｂの一端に、端子１８０ｄは送電回路１０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ１８０の制御端は、送電側制御回路１６０に接続されている。
【００３０】
切換えスイッチ１８１は、接点１８１ａと、端子１８１ｂ〜１８１ｄとを備えている。接点１８１ａの一端は端子１８１ｂに接続されている。端子１８１ｂはコイル１７１ａの一端に、端子１８１ｃはコンデンサ１７２ｂの一端に、端子１８１ｄは送電回路１０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ１８１の制御端は、送電側制御回路１６０に接続されている。
【００３１】
図１に示す直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２は、図２に示す直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を接続切換え回路１８で切換えることによって構成されている。
【００３２】
送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０は、コイル１７０ａのインダクタンスＬ１が他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスより大きくなるように設定されている。直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスをそれぞれＬ２、Ｌ３とすると、Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３となるように設定されている。図３に示すように、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、隣接してコア１７４に巻回されている。このような場合、コイルのインダクタンスは、コイルのターン数の２乗に比例する。コイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ２、Ｌ３は、コイル１７１ａ、１７２ａの単体のインダクタンスではなく、コイル１７１ａ、１７２ａを直列接続した場合におけるインダクタンスの増加分を意味する。
【００３３】
直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、直列接続の仕方が接続切換え回路１８によって切換えられても、送電コイル１１と送電側共振用コンデンサ１２によって構成される共振回路の共振周波数ｆが許容範囲内に収まるように、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスとコンデンサ１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂのキャパシタンスの積が設定されている。具体的には、直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が、他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されている。直列ＬＣ回路１７１、１７２のコンデンサ１７１ｂ、１７２ｂのキャパシタンスをそれぞれＣ２、Ｃ３とすると、Ｌ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。
【００３４】
送電コイル１１を構成する直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、コア１７３に設けられている。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従ってコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスが大きくなる。送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が最も小さく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されている。Ｌ１・Ｃ１＜Ｌ２・Ｃ２＜Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。
【００３５】
次に、図１〜図７を参照して第１実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。
【００３６】
駐車スペース内に車両を駐車すると、図１に示す送電コイル１１に対する受電コイル１３の相対位置が決まる。そして、送電コイル１１と受電コイル１３が上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、非接触給電装置１は動作を開始する。
【００３７】
送電側共振用コンデンサ１２及び受電側共振用コンデンサ１４は、送電コイル１１及び受電コイル１３に直列接続されている。このような構成の場合、送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル１１と受電コイル１３の結合係数ｋ、及び、送電コイル１１のインダクタンスＬに比例する。
【００３８】
結合係数ｋは、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。従って、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほどインダクタンスＬを大きく、近いほどインダクタンスＬを小さくすればよい。つまり、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど直列ＬＣ回路の接続数を増やし、近いほど直列ＬＣ回路の接続数を減らせばよい。
【００３９】
送電側制御回路１６０は、図４に示すように、図２に示す接続切換え回路１８を制御して、送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のみを送電回路１０に接続させる（Ｓ１００）。そして、送電回路１０を制御して、送電回路１０を動作させる（Ｓ１０１）。なお、ステップＳ１００においては、送電コイルと受電コイルの距離に応じて直列接続される直列ＬＣ回路の接続数を決定してもよい。
【００４０】
その後、送電側制御回路１６０は、無線通信によって受電側制御回路１６１から受信した情報に基づいて、図１に示す受電回路１５の出力電流が許容電流より大きいか否かを判定する（Ｓ１０２）。
【００４１】
ステップＳ１０２において、受電回路１５の出力電流が許容電流以下であると判定した場合、送電側制御回路１６０は、接続切換え回路１８を制御して、直列接続される直列ＬＣ回路の接続数を増加させ（Ｓ１０３）、ステップＳ１０２に戻る。一方、ステップＳ１０２において、受電回路１５の出力電流が許容電流より大きいと判定した場合、送電側制御回路１６０は、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値と等しいか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００４２】
ステップＳ１０４において、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値と等しいと判定した場合、送電側制御回路１６０は、ステップＳ１０２に戻る。一方、ステップＳ１０４において、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値と等しくないと判定した場合、送電側制御回路１６０は、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値より大きいか否かを判定する（Ｓ１０５）。
【００４３】
ステップＳ１０５において、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値より大きいと判定した場合、送電側制御回路１６０は、送電回路１０を制御して、送電回路１０の出力電圧を低下させ（Ｓ１０６）、ステップＳ１０２に戻る。一方、ステップＳ１０５において、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値より小さいと判定した場合、送電側制御回路１６０は、送電回路１０の出力電圧を上昇させることができるか否かを判定する（Ｓ１０７）。
【００４４】
ステップＳ１０７において、送電回路１０の出力電圧を上昇させることができると判定した場合、送電側制御回路１６０は、送電回路１０を制御して、送電回路１０の出力電圧を増加させる（Ｓ１０８）。一方、ステップＳ１０７において、送電回路１０の出力電圧を上昇させることができないと判定した場合、送電側制御回路１６０は、直列接続される直列ＬＣ回路の接続数を減少させた際に許容電流及び出力電力目標値を超えないようにするため、送電回路１０を制御して、送電回路１０の出力電圧を低下させる（Ｓ１０９）。そして、接続切換え回路１８を制御して、直列接続される直列ＬＣ回路の接続数を減少させ（Ｓ１１０）、ステップＳ１０２に戻る。
【００４５】
図２に示す接続切換え回路１８は、送電側制御回路１６０によって制御され、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換える。
【００４６】
具体的には、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内において遠い状態にある場合、図５に示すように、接続切換え回路１８は、接点１８０ａの他端を端子１８０ｃに接続するとともに、接点１８１ａの他端を端子１８１ｃに接続する。つまり、直列ＬＣ回路１７０〜１７２を直列接続して送電回路１０の出力端に接続する。その結果、直列接続されたコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ及び直列接続されたコンデンサ１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂが、図１に示す送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２になる。
【００４７】
送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内において前述した状態よりも近い状態にある場合、図６に示すように、接続切換え回路１８は、接点１８０ａの他端を端子１８０ｃに接続するとともに、接点１８１ａの他端を端子１８１ｄに接続する。つまり、直列ＬＣ回路１７０、１７１を直列接続して送電回路１０の出力端に接続する。その結果、直列接続されたコイル１７０ａ、１７１ａ及び直列接続されたコンデンサ１７０ｂ、１７１ｂが、図１に示す送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２になる。
【００４８】
送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内において前述した状態よりもさらに近い状態にある場合、図７に示すように、接続切換え回路１８は、接点１８０ａの他端を端子１８０ｄに接続するとともに、接点１８１ａの他端を非接続状態にする。つまり、直列ＬＣ回路１７０だけを送電回路１０の出力端に接続する。その結果、コイル１７０ａ及びコンデンサ１７０ｂが、図１に示す送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２になる。
【００４９】
これにより、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎを許容範囲内にすることができる。つまり、装置のインピーダンスを所定囲内に調整することができる。
【００５０】
図１に示す送電コイル１１と送電側共振用コンデンサ１２によって構成される共振回路の共振周波数ｆは、送電コイル１１のインダクタンスＬと送電側共振用コンデンサ１２のキャパシタンスＣの積の平方根に反比例する。図３に示すように、送電コイル１１を構成する直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、コア１７３に設けられている。このような構成の場合、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに比例し、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、図２に示す接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル１１と受電コイル１３の距離の変化に伴うコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積がＬ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように、具体的には、Ｌ１・Ｃ１＜Ｌ２・Ｃ２＜Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。そのため、入力インピーダンスＺｉｎが結合係数ｋ及びインダクタンスＬに比例するとともにインダクタンスＬが結合係数ｋに比例するように構成された非接触給電装置１において、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【００５１】
その後、非接触給電装置１は、商用電源ＡＣ１から車載バッテリＢ１に送電するための動作を開始する。
【００５２】
図１に示す受電側制御回路１６１は、外部から入力される出力電力目標値、及び、自ら検出した電流や電圧等の検出結果を無線通信によって送電側制御回路１６０に送信するとともに、送電側制御回路１６０から受信した情報に基づいて受電回路１５を制御する。送電側制御回路１６０は、自ら検出した電流や電圧等の検出結果、及び、無線通信によって受電側制御回路１６１から受信した情報に基づいて送電回路１０を制御する。
【００５３】
送電回路１０は、商用電源ＡＣ１から供給される交流を高周波の交流に変換して直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２に供給する。交流が供給されると、送電コイル１１は交番磁束を発生する。
【００５４】
受電コイル１３は、送電コイル１１の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する。受電側制御回路１６１は、無線通信によって送電側制御回路１６０から受信した情報に基づいて受電回路１５を制御する。受電回路１５は、受電側共振用コンデンサ１４が直列接続された受電コイル１３から供給される交流を直流に変換して車載バッテリＢ１に供給し、車載バッテリＢ１を充電する。
【００５５】
このようにして、商用電源ＡＣ１から車載バッテリＢ１に非接触で送電することができる。
【００５６】
次に、第１実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。
【００５７】
第１実施形態によれば、非接触給電装置１は、直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２を備えている。また、直列接続されたコイル及びコンデンサからなる直列ＬＣ回路１７０〜１７２と、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を切換える接続切換え回路１８とを備えている。直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２は、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を接続切換え回路１８で切換えることによって構成されている。これにより、直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２を構成する際に、合わせて装置のインピーダンスも調整することができる。従って、可変インダクタや可変コンデンサを別途設けることなく、簡素な構成で装置のインピーダンスを調整することができる。
【００５８】
第１実施形態によれば、接続切換え回路１８は、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内で変化しても、送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内に収まるように直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を切換える。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内で変化しても、装置のインピーダンスを確実に所定範囲内に調整することができる。
【００５９】
送電側共振用コンデンサ１２及び受電側共振用コンデンサ１４は、送電コイル１１及び受電コイル１３に直列接続されている。このような構成の場合、送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル１１と受電コイル１３の結合係数ｋに比例し、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。従って、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほどインダクタンスＬを大きく、近いほどインダクタンスＬを小さくすればよい。第１実施形態によれば、接続切換え回路１８は、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換える。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内で変化しても、装置のインピーダンスを確実に所定範囲内に調整することができる。
【００６０】
第１実施形態によれば、直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、直列接続の仕方が接続切換え回路１８によって切換えられても、送電コイル１１と送電側共振用コンデンサ１２によって構成される共振回路の共振周波数ｆが許容範囲内に収まるようにコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が設定されている。そのため、接続切換え回路１８によって、直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方が切換えられても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【００６１】
直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が全て同一であった場合、接続切換え回路１８によって、直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方が切換えられても、共振周波数ｆを変えることはできない。しかし、第１実施形態によれば、直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が、他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されている。Ｌ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。少なくとも１つの直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が、他の直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されている。そのため、接続切換え回路１８によって、直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方が切換えられても、共振周波数ｆを確実に許容範囲内に調整することができる。
【００６２】
図３に示すように、直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、コア１７３に設けられている。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従ってコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスが大きくなる。従って、図２に示す接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル１１と受電コイル１３の距離の変化に伴うコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、第１実施形態によれば、送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が最も小さく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されている。そのため、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【００６３】
送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａは、常に送電回路１０に接続されている。そのため、コイル１７０ａに他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイル１７１ａ、１７２ａを接続することによって送電コイル１１を構成することになる。第１実施形態によれば、送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０は、コイル１７０ａのインダクタンスＬ１が他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスより大きくなるように設定されている。Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３となるように設定されている。そのため、コイル１７０ａのインダクタンスＬ１を基準として、コイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ２、Ｌ３によって送電コイル１１のインダクタンスＬを細かく調整することができる。
【００６４】
なお、第１実施形態では、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２を有し、接続切換え回路１８がこれらの直列接続の仕方を切換える例を挙げているが、これに限られるものではない。２つ又は４つ以上の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにしてもよい。複数の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにすればよい。
【００６５】
第１実施形態では、直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていてもよい。直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２、並びに、直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４の少なくともいずれかが、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていればよい。
【００６６】
第１実施形態では、直列ＬＣ回路１７０〜１７２及び接続切換え回路１８が、図２に示すように構成されている例を挙げている、これに限られるものではない。直列ＬＣ回路１７０〜１７２及び接続切換え回路１８は、図８に示すように構成されていてもよい。コイル１７０ａの一端はコンデンサ１７１ｂの一端に接続されている。コイル１７１ａの一端はコンデンサ１７２ｂの一端に接続されている。切換えスイッチ１８０は、接点１８０ａと、端子１８０ｂ、１８０ｃとを備えている。接点１８０ａの一端は端子１８０ｂに接続されている。端子１８０ｂはコイル１７０ａ及びコンデンサ１７１ｂの一端に、端子１８０ｃは送電回路１０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ１８０の制御端は、送電側制御回路１６０に接続されている。切換えスイッチ１８１は、接点１８１ａと、端子１８１ｂ、１８１ｃとを備えている。接点１８１ａの一端は端子１８１ｂに接続されている。端子１８１ｂはコイル１７１ａ及びコンデンサ１７１ｂの一端に、端子１８１ｃは送電回路１０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ１８１の制御端は、送電側制御回路１６０に接続されている。このような構成であっても、同様に動作させることができる。
【００６７】
第１実施形態では、非接触給電装置１が、送電回路１０と、送電コイル１１と、送電側共振用コンデンサ１２と、受電コイル１３と、受電側共振用コンデンサ１４と、受電回路１５とを備えている例を挙げているが、これに限られるものではない。図９に示すように、送電回路１０と直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２の間、並びに、直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４と受電回路１５の間に、ローパスフィルタ回路１９０、１９１を有していてもよい。このような構成の場合、送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、同様に、送電コイル１１と受電コイル１３の結合係数ｋ、及び、送電コイル１１のインダクタンスＬに比例する。直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を同様に切換えることで、同様の効果を得ることができる。
【００６８】
第１実施形態では、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａが、図３に示すようにコア１７３に巻回されている例を挙げているが、これに限られるものではない。コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、どのような形状であってもよい。どのようにコア１７３に巻回されていてもよい。コア１７３に設けられていればよい。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の非接触給電装置について説明する。第２実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置が、送電コイルと受電コイルの距離が近くなるに従って直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスが大きくなるのに対して、送電コイルと受電コイルの距離が近くなるに従って直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスが小さくなるようにしたものである。また、それに伴って、直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積の設定を変更したものである。
【００７０】
第２実施形態の非接触給電装置は、直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、直列ＬＣ回路のコイル以外は、必要がある場合を除いて説明を省略する。直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第１実施形態と同一であることから、第１実施形態の回路図を示す図２を参照するとともに、第２実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を示す図１０を参照して直列ＬＣ回路のコイルの構成について説明する。
【００７１】
図１０に示すように、送電コイル１１を構成する直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板１７４に、隙間をあけて、それぞれ隣接して設けられている。第１実施形態の場合とは異なり、磁路を構成するコアは有していない。ここで、シールド板１７４は、共振周波数で変動する磁界に対して比透磁率が１未満となる、例えば銅やアルミニウム等の材質によって形成されている。このような構成の場合、第１実施形態の場合とは異なり、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに反比例し、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。つまり、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従ってコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３が小さくなる。図２に示す送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１積Ｌ１・Ｃ１が最も大きく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されている。つまり、Ｌ１・Ｃ１＞Ｌ２・Ｃ２＞Ｌ３・Ｃ３になるように設定されている。なお、このような構成の場合、シールド板によるインダクタンスの変化は、相手側のコイルに発生する。例えば、受電コイルにシールド板がある場合、送電コイルが近づいた際に送電コイルのインダクタンスが低下する。コアを有している場合も同様である。
【００７２】
直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第１実施形態と同一であることから、第１実施形態の回路図を示す図１及び図２を参照するとともに、第２実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を示す図１０を参照して第２実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。
【００７３】
第２実施形態の非接触給電装置は、直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図１に示す送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、第１実施形態の場合と同様に、送電コイル１１と受電コイル１３の結合係数ｋ、及び、送電コイル１１のインダクタンスＬに比例する。つまり、入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、第１実施形態の場合と同様に、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど直列ＬＣ回路の接続数を増やし、近いほど直列ＬＣ回路の接続数を減らせばよい。つまり、第１実施形態の場合と同様の動作をすればよい。
【００７４】
図２に示す接続切換え回路１８は、第１実施形態の場合と同様に、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換える。これにより、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎを許容範囲内にすることができる。つまり、装置のインピーダンスを所定囲内に調整することができる。
【００７５】
図１に示す送電コイル１１と送電側共振用コンデンサ１２によって構成される共振回路の共振周波数ｆは、送電コイル１１のインダクタンスＬと送電側共振用コンデンサ１２のキャパシタンスＣの積の平方根に反比例する。図１０に示すように、送電コイル１１を構成する直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板１７４に設けられている。そのため、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに反比例し、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。従って、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル１１と受電コイル１３の距離の変化に伴うコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積がＬ１・Ｃ１＞Ｌ２・Ｃ２＞Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。そのため、入力インピーダンスＺｉｎが結合係数ｋ及びインダクタンスＬに比例するとともにインダクタンスＬが結合係数ｋに反比例するように構成された非接触給電装置１において、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【００７６】
次に、第２実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。
【００７７】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
第２実施形態によれば、図１０に示すように、直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板１７４に設けられている。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従ってコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３が小さくなる。図２に示す送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１積Ｌ１・Ｃ１が最も大きく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されている。そのため、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【００７９】
なお、第２実施形態では、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２を有し、接続切換え回路１８がこれらの直列接続の仕方を切換える例を挙げているが、これに限られるものではない。複数の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにすればよい。
【００８０】
第２実施形態では、直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２、並びに、直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４の少なくともいずれかが、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていればよい。
【００８１】
第２実施形態では、非接触給電装置１が、送電回路１０と、送電コイル１１と、送電側共振用コンデンサ１２と、受電コイル１３と、受電側共振用コンデンサ１４と、受電回路１５とを備えている例を挙げているが、これに限られるものではない。図９に示すように、送電回路１０と直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２の間、及び、直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４と受電回路１５の間に、ローパスフィルタ回路１９０、１９１を有していてもよい。
【００８２】
第２実施形態では、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａが、図１０に示すようにシールド板１７４に設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、どのような形状であってもよい。どのように巻回されていてもよい。シールド板１７４に設けられていればよい。
【００８３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の非接触給電装置について説明する。第３実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置が、送電回路の後段回路の入力インピーダンスが送電コイルと受電コイルの結合係数に比例するのに対して、入力インピーダンスが結合係数に反比例するようにしたものである。また、それに伴って、直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積の設定を変更したものである。
【００８４】
まず、図１１を参照して第３実施形態の非接触給電装置の概略構成について説明する。
【００８５】
図１１に示す非接触給電装置３は、車両外部の商用電源ＡＣ３から車両に搭載された車載バッテリＢ３に非接触で送電し、車載バッテリＢ３を充電する装置である。非接触給電装置３は、送電回路３０と、送電コイル３１と、送電側共振用コンデンサ３２と、受電コイル３３と、受電側共振用コンデンサ３４と、受電回路３５と、制御回路３６とを備えている。さらに、送電側イミタンス変換回路３９０と、受電側イミタンス変換回路３９１とを備えている。
【００８６】
送電回路３０は、第１実施形態の送電回路１０と同一の回路である。送電コイル３１は、第１実施形態の送電コイル１１と同一の機能を有する部材である。送電側共振用コンデンサ３２は、第１実施形態の送電側共振用コンデンサ１２と同一の素子である。受電コイル３３は、第１実施形態の受電コイル１３と同一の機能を有する部材である。受電側共振用コンデンサ３４は、第１実施形態の受電側共振用コンデンサ１４と同一の素子である。受電回路３５は、第１実施形態の受電回路１５と同一の回路である。
【００８７】
制御回路３６は、外部から入力される出力電力目標値、及び、自ら検出した電流や電圧等の検出結果に基づいて、送電回路３０及び受電回路３５を制御する回路である。制御回路３６は、送電側制御回路３６０と、受電側制御回路３６１とを備えている。
【００８８】
送電側制御回路３６０は、後述する接続切換え回路３８の制御を除いて、第１実施形態の送電側制御回路１６０と同一の回路である。受電側制御回路３６１は、第１実施形態の受電側制御回路１６１と同一の回路である。
【００８９】
送電側イミタンス変換回路３９０は、イミタンス変換を行う回路である。具体的には、一方の端子対から見たインピーダンスが、他方の端子対に接続された回路のアドミタンスに比例する回路である。送電側イミタンス変換回路３９０は、送電回路３０と直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２の間に接続されている。
【００９０】
受電側イミタンス変換回路３９１は、イミタンス変換を行う回路である。具体的には、一方の端子対から見たインピーダンスが、他方の端子対に接続された回路のアドミタンスに比例する回路である。受電側イミタンス変換回路３９１は、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４と受電回路３５の間に接続されている。
【００９１】
次に、図１１〜図１３を参照して送電コイル及び送電側共振用コンデンサの構成について詳細に説明する。
【００９２】
図１２に示すように、非接触給電装置３は、３つの直列ＬＣ回路３７０〜３７２と、接続切換え回路３８とを備えている。
【００９３】
直列ＬＣ回路３７０〜３７２は、図１１に示す直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２を構成するための直列接続されたコイル及びコンデンサからなる回路である。
【００９４】
図１２に示すように、直列ＬＣ回路３７０は、直列接続されたコイル３７０ａ及びコンデンサ３７０ｂを備えている。コンデンサ３７０ｂの一端は送電側イミタンス変換回路３９０に、コイル３７０ａの一端は接続切換え回路３８にそれぞれ接続されている。直列ＬＣ回路３７１は、直列接続されたコイル３７１ａ及びコンデンサ３７１ｂを備えている。コンデンサ３７１ｂの一端及びコイル３７１ａの一端は、接続切換え回路３８にそれぞれ接続されている。直列ＬＣ回路３７２は、直列接続されたコイル３７２ａ及びコンデンサ３７２ｂを備えている。コンデンサ３７２ｂの一端は接続切換え回路３８に、コイル３７２ａの一端は送電側イミタンス変換回路３９０にそれぞれ接続されている。
【００９５】
図１３に示すように、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、磁路を構成するコア３７３に、それぞれ隣接して設けられている。具体的には、コア３７３にそれぞれ巻回されている。
【００９６】
図１２に示す接続切換え回３８は、送電側制御回路３６０によって制御され、図１１に示す送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内で変化しても、送電コイル３１の後段回路の入力インピーダンスが許容範囲内に収まるように直列ＬＣ回路３７０〜３７２の直列接続の仕方を切換える回路である。具体的には、第１実施形態の場合と異なり、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換える回路である。図１２に示すように、接続切換え回路３８は、切換えスイッチ３８０、３８１を備えている。
【００９７】
切換えスイッチ３８０は、接点３８０ａと、端子３８０ｂ〜３８０ｄとを備えている。接点３８０ａの一端は端子３８０ｂに接続されている。端子３８０ｂはコイル３７０ａの一端に、端子３８０ｃはコンデンサ３７１ｂの一端に、端子３８０ｄは送電側イミタンス変換回路３９０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ３８０の制御端は、送電側制御回路３６０に接続されている。
【００９８】
切換えスイッチ３８１は、接点３８１ａと、端子３８１ｂ〜３８１ｄとを備えている。接点３８１ａの一端は端子３８１ｂに接続されている。端子３８１ｂはコイル３７１ａの一端に、端子３８１ｃはコンデンサ３７２ｂの一端に、端子３８１ｄは送電側イミタンス変換回路３９０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ３８１の制御端は、送電側制御回路３６０に接続されている。
【００９９】
図１１に示す直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２は、図１２に示す直列ＬＣ回路３７０〜３７２の直列接続の仕方を接続切換え回路３８で切換えることによって構成されている。
【０１００】
送電側イミタンス変換回路３９０を介して送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０は、第１実施形態の場合と同様に、コイル３７０ａのインダクタンスＬ１が他の直列ＬＣ回路３７１、３７２のコイル３７１ａ、３７２ａのインダクタンスより大きくなるように設定されている。Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３となるように設定されている。
【０１０１】
直列ＬＣ回路３７０〜３７２は、直列接続の仕方が接続切換え回路３８によって切換えられても、送電コイル３１と送電側共振用コンデンサ３２によって構成される共振回路の共振周波数ｆが許容範囲内に収まるようにコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスとコンデンサ３７０ｂ、３７１ｂ、３７２ｂのキャパシタンスの積が設定されている。具体的には、第１実施形態の場合と同様に、直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が、他の直列ＬＣ回路３７１、３７２のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されている。Ｌ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。
【０１０２】
送電コイル３１を構成する直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、コア３７３に設けられている。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従ってコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスが大きくなる。第１実施形態の場合とは異なり、送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が最も大きく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されている。Ｌ１・Ｃ１＞Ｌ２・Ｃ２＞Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。
【０１０３】
次に、図１１〜図１６を参照して第３実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。
【０１０４】
駐車スペース内に車両を駐車すると、図１１に示す送電コイル３１に対する受電コイル３３の相対位置が決まる。そして、送電コイル３１と受電コイル３３が上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、非接触給電装置３は動作を開始する。
【０１０５】
送電側共振用コンデンサ３２及び受電側共振用コンデンサ３４は、送電コイル３１及び受電コイル３３に直列接続されている。また、送電側イミタンス変換回路３９０及び受電側イミタンス変換回路３９１は、送電回路３０と直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２の間、並びに、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４と受電回路３５の間に接続されている。このような構成の場合、送電回路３０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル３１と受電コイル３３の結合係数ｋに反比例するとともに、送電コイル３１のインダクタンスＬに比例する。
【０１０６】
結合係数ｋは、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、入力インピーダンスＺｉｎは、第１実施形態の場合とは異なり、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。従って、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほどインダクタンスＬを小さく、近いほどインダクタンスＬを大きくすればよい。つまり、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど直列ＬＣ回路の接続数を減らし、近いほど直列ＬＣ回路の接続数を増やせばよい。
【０１０７】
図１２に示す接続切換え回路３８は、送電側制御回路３６０によって制御され、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換える。
【０１０８】
具体的には、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内において遠い状態にある場合、図１４に示すように、接続切換え回路３８は、接点３８０ａの他端を端子３８０ｄに接続するとともに、接点３８１ａの他端を非接続状態にする。つまり、直列ＬＣ回路３７０だけを送電側イミタンス変換回路３９０に接続する。その結果、コイル３７０ａ及びコンデンサ３７０ｂが、図１１に示す送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２になる。
【０１０９】
送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内において前述した状態よりも近い状態にある場合、図１５に示すように、接続切換え回路３８は、接点３８０ａの他端を端子３８０ｃに接続するとともに、接点３８１ａの他端を端子３８１ｄに接続する。つまり、直列ＬＣ回路３７０、３７１を直列接続して送電側イミタンス変換回路３９０に接続する。その結果、直列接続されたコイル３７０ａ、３７１ａ及び直列接続されたコンデンサ３７０ｂ、３７１ｂが、図１１に示す送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２になる。
【０１１０】
送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内において前述した状態よりもさらに近い状態にある場合、図１６に示すように、接続切換え回路３８は、接点３８０ａの他端を端子３８０ｃに接続するとともに、接点３８１ａの他端を端子３８１ｃに接続する。つまり、直列ＬＣ回路３７０〜３７２を直列接続して送電側イミタンス変換回路３９０に接続する。その結果、直列接続されたコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａ及び直列接続されたコンデンサ３７０ｂ、３７１ｂ、３７２ｂが、図１１に示す送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２になる。
【０１１１】
これにより、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎを許容範囲内にすることができる。つまり、装置のインピーダンスを所定範囲内に調整することができる。
【０１１２】
図１１に示す送電コイル３１と送電側共振用コンデンサ３２によって構成される共振回路の共振周波数ｆは、送電コイル３１のインダクタンスＬと送電側共振用コンデンサ３２のキャパシタンスＣの積の平方根に反比例する。図１３に示すように、送電コイル３１を構成する直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、コア３７３に設けられている。このような構成の場合、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに比例し、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、図１２に示す接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル３１と受電コイル３３の距離の変化に伴うコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、直列ＬＣ回路３７０〜３７２は、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積がＬ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように、具体的には、Ｌ１・Ｃ１＞Ｌ２・Ｃ２＞Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。そのため、入力インピーダンスＺｉｎが結合係数ｋに反比例するとともにインダクタンスＬに比例し、インダクタンスＬが結合係数ｋに比例するように構成された非接触給電装置３において、接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【０１１３】
その後、非接触給電装置３は、商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に送電するため、第１実施形態の場合と同様の動作をし、商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に非接触で送電する。
【０１１４】
次に、第３実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。
【０１１５】
第３実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
送電側共振用コンデンサ３２及び受電側共振用コンデンサ３４は、送電コイル３１及び受電コイル３３に直列接続されている。また、送電側イミタンス変換回路３９０及び受電側イミタンス変換回路３９１は、送電回路３０と直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２の間、並びに、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４と受電回路３５の間に接続されている。そのため、送電回路３０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル３１と受電コイル３３の結合係数ｋに反比例するとともに、送電コイル３１のインダクタンスＬに比例する。従って、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほどインダクタンスＬを小さく、近いほどインダクタンスＬを大きくすればよい。第３実施形態によれば、接続切換え回路３８は、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換える。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内で変化しても、装置のインピーダンスを確実に所定範囲内に調整することができる。
【０１１７】
図１２に示すように、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、コア３７３に設けられている。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くになるに従ってコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスが大きくなる。そのため、図１２に示す接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル３１と受電コイル３３の距離の変化に伴うコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、第３実施形態によれば、送電側イミタンス変換回路３９０を介して送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が最も大きく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されている。そのため、接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【０１１８】
なお、第３実施形態では、３つの直列ＬＣ回路３７０〜３７２を有し、接続切換え回路３８がこれらの直列接続の仕方を切換える例を挙げているが、これに限られるものではない。複数の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにすればよい。
【０１１９】
第３実施形態では、直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２、並びに、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４の少なくともいずれかが、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていればよい。
【０１２０】
第３実施形態では、直列ＬＣ回路３７０〜３７２及び接続切換え回路３８が、図１２に示すように構成されている例を挙げている、これに限られるものではない。直列ＬＣ回路３７０〜３７２及び接続切換え回路３８は、第１実施形態における変形形態を示す図８に示すように構成されていてもよい。
【０１２１】
第３実施形態では、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａが、図１３に示すようにコア３７３に巻回されている例を挙げているが、これに限られるものではない。コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、どのような形状であってもよい。どのようにコア３７３に巻回されていてもよい。コア３７３に設けられていればよい。
【０１２２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の非接触給電装置について説明する。第４実施形態の非接触給電装置は、第３実施形態の非接触給電装置が、送電コイルと受電コイルの距離が近くなるに従って直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスが大きくなるのに対して、送電コイルと受電コイルの距離が近くなるに従って直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスが小さくなるようにしたものである。また、それに伴って、直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積の設定を変更したものである。
【０１２３】
第４実施形態の非接触給電装置は、直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第３実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、直列ＬＣ回路のコイル以外は、必要がある場合を除いて説明を省略する。直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第３実施形態と同一であることから、第３実施形態の回路図を示す図１２を参照するとともに、第４実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を示す図１７を参照して直列ＬＣ回路のコイルの構成について説明する。
【０１２４】
図１７に示すように、送電コイル３１を構成する直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板３７４に、隙間をあけて、それぞれ隣接して設けられている。第３実施形態の場合とは異なり、磁路を構成するコアは有していない。ここで、シールド板３７４は、共振周波数で変動する磁界に対して比透磁率が１未満となる、例えば銅やアルミニウム等の材質によって形成されている。このような構成の場合、第３実施形態の場合とは異なり、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに反比例し、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。つまり、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従ってコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３が小さくなる。第３実施形態の場合とは異なり、図１２に示す送電側イミタンス変換回路３９０を介して送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１積Ｌ１・Ｃ１が最も小さく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されている。つまり、Ｌ１・Ｃ１＜Ｌ２・Ｃ２＜Ｌ３・Ｃ３になるように設定されている。
【０１２５】
直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第３実施形態と同一であることから、第３実施形態の回路図を示す図１１及び図１２を参照するとともに、第４実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を示す図１７を参照して第４実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。
【０１２６】
第４実施形態の非接触給電装置は、直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第３実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図１１に示す送電回路３０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、第３実施形態の場合と同様に、送電コイル３１と受電コイル３３の結合係数ｋに反比例するとともに、送電コイル３１のインダクタンスＬに比例する。つまり、入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、第３実施形態の場合と同様に、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど直列ＬＣ回路の接続数を減らし、近いほど直列ＬＣ回路の接続数を増やせばよい。つまり、第３実施形態の場合と同様の動作をすればよい。
【０１２７】
図１２に示す接続切換え回路３８は、第３実施形態の場合と同様に、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換える。これにより、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎを許容範囲内にすることができる。つまり、装置のインピーダンスを所定囲内に調整することができる。
【０１２８】
図１１に示す送電コイル３１と送電側共振用コンデンサ３２によって構成される共振回路の共振周波数ｆは、送電コイル３１のインダクタンスＬと送電側共振用コンデンサ３２のキャパシタンスＣの積の平方根に反比例する。図１７に示すように、送電コイル３１を構成する直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板３７４に設けられている。そのため、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに反比例し、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。従って、接続切換え回路３８が送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル３１と受電コイル３３の距離の変化に伴うコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、直列ＬＣ回路３７０〜３７２は、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積がＬ１・Ｃ１＜Ｌ２・Ｃ２＜Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。そのため、入力インピーダンスＺｉｎが結合係数ｋに反比例するとともに、及びインダクタンスＬに比例し、インダクタンスＬが結合係数ｋに反比例するように構成された非接触給電装置３において、接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【０１２９】
次に、第４実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。
【０１３０】
第４実施形態によれば、第３実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３１】
第４実施形態によれば、図１７に示すように、直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板３７４に設けられている。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従ってコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３が小さくなる。図１２に示す送電側イミタンス変換回路３９０を介して送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１積Ｌ１・Ｃ１が最も小さく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されている。そのため、接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。
【０１３２】
なお、第４実施形態では、３つの直列ＬＣ回路３７０〜３７２を有し、接続切換え回路３８がこれらの直列接続の仕方を切換える例を挙げているが、これに限られるものではない。複数の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにすればよい。
【０１３３】
第４実施形態では、直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２、並びに、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４の少なくともいずれかが、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていればよい。
【０１３４】
第４実施形態では、コイル４７０ａ、４７１ａ、４７２ａが、図１７に示すようにシールド板４７４に設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。コイル４７０ａ、４７１ａ、４７２ａは、どのような形状であってもよい。どのように巻回されていてもよい。シールド板４７４に設けられていればよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１・・・非接触給電装置、１０・・・送電回路、１１・・・送電コイル、１２・・・送電側共振用コンデンサ、１３・・・受電コイル、１４・・・受電側共振用コンデンサ、１５・・・受電回路、１６・・・制御回路、１６０・・・送電側制御回路、１６１・・・受電側制御回路、１７０〜１７２・・・直列ＬＣ回路、１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ・・・コイル、１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂ・・・コンデンサ、１８・・・接続切換え回路、ＡＣ１・・・商用電源、Ｂ１・・・車載バッテリ
【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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