(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電ユニットを含む受電装置へ非接触で給電する給電装置であって、
所定の周波数を有する電力を発生する電源装置と、
前記電源装置から電力を受け、前記受電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより前記受電ユニットへ非接触で送電するための送電ユニットと、
前記電源装置への反射電力を検出するための検出装置と、
前記受電装置の受電状況を受信するための通信装置と、
前記受電状況および前記反射電力に基づいて前記送電ユニットからの送電を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記受電状況を示す受電電力および前記電源装置から出力される電力に基づいて当該給電装置から前記受電装置への送電効率を算出し、前記送電効率および前記反射電力に基づいて前記送電ユニットからの送電を制御し、
前記制御装置は、前記送電効率が予め定められた第１のしきい値よりも低い場合に前記反射電力が予め定められた第２のしきい値よりも小さいとき、前記送電ユニットからの送電を停止する、給電装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記送電効率が前記第１のしきい値よりも低い場合に前記反射電力が予め定められた許容値よりも大きいときにも、前記送電ユニットからの送電を停止する、請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記送電ユニットからの送電が停止されると利用者に報知するための報知装置をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の給電装置。
【請求項４】
前記電源装置と前記送電ユニットとの間に設けられるインピーダンス可変装置をさらに備え、
前記受電装置は、前記受電ユニットに接続される負荷を含み、
前記制御装置は、前記負荷のインピーダンスに基づいて前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを初期設定し、前記反射電力が小さくなる方向に前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを調整する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の給電装置。
【請求項５】
前記負荷は、再充電可能な蓄電装置を含み、
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電状態に応じて定まる前記蓄電装置の充電インピーダンスに基づいて前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを初期設定する、請求項４に記載の給電装置。
【請求項６】
給電装置の送電ユニットと受電装置の受電ユニットとが電磁場を介して共鳴することにより前記給電装置から前記受電装置へ非接触で給電を行なう給電システムの制御方法であって、
前記給電装置の電源装置への反射電力を検出するステップと、
前記受電装置の受電状況を検出するステップと、
前記受電状況および前記反射電力に基づいて前記給電装置から前記受電装置への送電を制御するステップとを含み、
前記送電を制御するステップは、
前記受電状況を示す受電電力および前記電源装置から出力される電力に基づいて前記給電装置から前記受電装置への送電効率を算出するステップと、
前記送電効率および前記反射電力に基づいて前記送電ユニットからの送電を制御するステップとを含み、
前記送電ユニットからの送電を制御するステップは、
前記送電効率が予め定められた第１のしきい値よりも低いか否かを判定するステップと、
前記送電効率が前記第１のしきい値よりも低いと判定されたとき、前記反射電力が予め定められた第２のしきい値よりも小さいか否かを判定するステップと、
前記反射電力が前記第２のしきい値よりも小さいと判定されたとき、前記送電ユニットからの送電を停止するステップとを含む、給電システムの制御方法。
【請求項７】
前記送電ユニットからの送電を制御するステップは、
前記送電効率が前記第１のしきい値よりも低いと判定されたとき、前記反射電力が予め定められた許容値よりも大きいか否かを判定するステップと、
前記反射電力が前記許容値よりも大きいと判定されたとき、前記送電ユニットからの送電を停止するステップとをさらに含む、請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記送電ユニットからの送電が停止されると利用者に報知するためのステップをさらに含む、請求項６または請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記給電装置は、前記電源装置と前記送電ユニットとの間に設けられるインピーダンス可変装置を含み、
前記受電装置は、前記受電ユニットに接続される負荷を含み、
前記制御方法は、
前記負荷のインピーダンスに基づいて前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを初期設定するステップと、
前記反射電力が小さくなる方向に前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを調整するステップとをさらに含む、請求項６から請求項８のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１０】
前記負荷は、再充電可能な蓄電装置を含み、
前記インピーダンスを初期設定するステップは、前記蓄電装置の充電状態に応じて定まる前記蓄電装置の充電インピーダンスに基づいて前記インピーダンス可変装置のインピーダンスを初期設定する、請求項９に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給電装置、受電装置およびそれを備える車両、ならびに給電システムの制御方法に関し、特に、給電装置の送電ユニットと受電装置の受電ユニットとが電磁場を介して共鳴することにより給電装置から受電装置へ非接触で給電を行なう給電システムの給電装置、受電装置およびそれを備える車両、ならびに給電システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−１０１５７８号公報（特許文献１）は、非接触電力伝送装置を開示する。この非接触電力伝送装置は、一次コイルと、二次コイルと、第１および第２のコンデンサと、部分共振インバータ回路と、負荷とを備える。二次コイルは、一次コイルによって電圧を誘起される。第１のコンデンサは、一次コイルに並列または直列に接続される。第２のコンデンサは、二次コイルに接続される。部分共振インバータ回路は、一次コイルと第１のコンデンサとの共振作用による自由振動を利用する。負荷は、二次コイルの出力側に設けられる。
【０００３】
この非接触電力伝送装置においては、一次コイルと二次コイルとの相対的な位置関係の変化によって変化する一次コイルのインダクタンスに応じて、一次コイルに印加する電圧の振幅や周波数や波形を変化させる。これにより、一次コイルと二次コイルとの相対的な位置関係が変化しても、一次コイルに印加する電圧の振幅や周波数や波形を、出力を大きくする方向に変化させることによって、出力電圧または出力電流が安定化する。
【０００４】
この非接触電力伝送装置によれば、一次コイルと二次コイルとの相対的な位置関係が変化しても、二次側の出力を容易に安定化できるとされる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０１５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
給電装置から受電装置へ非接触で送電する主な技術として、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。このうち、共鳴法は、一対の共鳴ユニット（たとえば一対の共鳴コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術である。この共鳴法によれば、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である。
【０００７】
ここで、一次側の共鳴ユニット（送電ユニット）に印加する電圧を変化させると、送電ユニットと二次側の共鳴ユニット（受電ユニット）以外の機器または空間とのインピーダンスが整合し、電力を無駄に消費してしまう可能性がある。
【０００８】
それゆえに、この発明の目的は、送電ユニットと受電ユニット以外の機器または空間とのインピーダンス整合を防止可能な給電装置を提供することである。
【０００９】
また、この発明の別の目的は、送電ユニットと受電ユニット以外の機器または空間とのインピーダンス整合を防止可能な受電装置およびそれを備える車両を提供することである。
【００１０】
また、この発明の別の目的は、送電ユニットと受電ユニット以外の機器または空間とのインピーダンス整合を防止可能な給電システムの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、給電装置は、受電ユニットを含む受電装置へ非接触で給電する給電装置であって、電源装置と、送電ユニットと、検出装置と、通信装置と、制御装置とを備える。電源装置は、所定の周波数を有する電力を発生する。送電ユニットは、電源装置から電力を受け、受電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより受電ユニットへ非接触で送電する。検出装置は、電源装置への反射電力を検出する。通信装置は、受電装置の受電状況を受信する。制御装置は、受電状況および反射電力に基づいて送電ユニットからの送電を制御する。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、受電状況を示す受電電力および電源装置から出力される電力に基づいて給電装置から受電装置への送電効率を算出し、送電効率および反射電力に基づいて送電ユニットからの送電を制御する。
【００１３】
さらに好ましくは、制御装置は、送電効率が予め定められた第１のしきい値よりも低い場合に反射電力が予め定められた第２のしきい値よりも小さいとき、送電ユニットからの送電を停止する。
【００１４】
さらに好ましくは、制御装置は、送電効率が第１のしきい値よりも低い場合に反射電力が予め定められた許容値よりも大きいときにも、送電ユニットからの送電を停止する。
【００１５】
好ましくは、給電装置は、報知装置をさらに備える。報知装置は、送電ユニットからの送電が停止されると利用者に報知する。
【００１６】
好ましくは、給電装置は、インピーダンス可変装置をさらに備える。インピーダンス可変装置は、電源装置と送電ユニットとの間に設けられる。受電装置は、受電ユニットに接続される負荷を含む。制御装置は、負荷のインピーダンスに基づいてインピーダンス可変装置のインピーダンスを初期設定し、反射電力が小さくなる方向にインピーダンス可変装置のインピーダンスを調整する。
【００１７】
さらに好ましくは、負荷は、再充電可能な蓄電装置を含む。制御装置は、蓄電装置の充電状態に応じて定まる蓄電装置の充電インピーダンスに基づいてインピーダンス可変装置のインピーダンスを初期設定する。
【００１８】
また、この発明によれば、受電装置は、給電装置の送電ユニットから出力される電力を非接触で受電する受電装置であって、受電ユニットと、検出装置と、通信装置と、制御装置とを備える。受電ユニットは、送電ユニットと電磁場を介して共鳴することにより送電ユニットから非接触で受電する。検出装置は、受電ユニットによる受電状況を検出する。通信装置は、給電装置における反射電力の検出値を受信する。制御装置は、受電状況および反射電力に基づいて給電装置からの送電を制御するための指令を生成し、その生成された指令を通信装置により給電装置へ送信する。
【００１９】
また、この発明によれば、車両は、上述した受電装置を備える。
また、この発明によれば、給電システムの制御方法は、給電装置の送電ユニットと受電装置の受電ユニットとが電磁場を介して共鳴することにより給電装置から受電装置へ非接触で給電を行なう給電システムの制御方法であって、給電装置の電源装置への反射電力を検出するステップと、受電装置の受電状況を検出するステップと、受電状況および反射電力に基づいて給電装置から受電装置への送電を制御するステップとを含む。
【００２０】
好ましくは、送電を制御するステップは、受電状況を示す受電電力および電源装置から出力される電力に基づいて給電装置から受電装置への送電効率を算出するステップと、送電効率および反射電力に基づいて送電ユニットからの送電を制御するステップとを含む。
【００２１】
さらに好ましくは、送電ユニットからの送電を制御するステップは、送電効率が予め定められた第１のしきい値よりも低いか否かを判定するステップと、送電効率が第１のしきい値よりも低いと判定されたとき、反射電力が予め定められた第２のしきい値よりも小さいか否かを判定するステップと、反射電力が第２のしきい値よりも小さいと判定されたとき、送電ユニットからの送電を停止するステップとを含む。
【００２２】
さらに好ましくは、送電ユニットからの送電を制御するステップは、送電効率が第１のしきい値よりも低いと判定されたとき、反射電力が予め定められた許容値よりも大きいか否かを判定するステップと、反射電力が許容値よりも大きいと判定されたとき、送電ユニットからの送電を停止するステップとをさらに含む。
【００２３】
好ましくは、給電システムの制御方法は、送電ユニットからの送電が停止されると利用者に報知するためのステップをさらに含む。
【００２４】
好ましくは、給電装置は、電源装置と送電ユニットとの間に設けられるインピーダンス可変装置を含む。受電装置は、受電ユニットに接続される負荷を含む。そして、制御方法は、負荷のインピーダンスに基づいてインピーダンス可変装置のインピーダンスを初期設定するステップと、反射電力が小さくなる方向にインピーダンス可変装置のインピーダンスを調整するステップとをさらに含む。
【００２５】
さらに好ましくは、負荷は、再充電可能な蓄電装置を含む。そして、インピーダンスを初期設定するステップは、蓄電装置の充電状態に応じて定まる蓄電装置の充電インピーダンスに基づいてインピーダンス可変装置のインピーダンスを初期設定する。
【発明の効果】
【００２６】
この発明においては、受電装置の受電状況および電源装置への反射電力に基づいて送電ユニットからの送電が制御される。これにより、受電装置の受電状況が良好でないにも拘わらず反射電力が小さい場合には、送電ユニットと受電ユニット以外の機器または空間とのインピーダンスが整合していると判断して送電を停止するなどの措置を取り得る。
【００２７】
したがって、この発明によれば、送電ユニットと受電ユニット以外の機器または空間とのインピーダンス整合を防止することができる。その結果、送電効率の高い送電を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態による車両給電システムの全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示すインピーダンス整合器の回路構成の一例を示した回路図である。
【図３】図１に示すインフラ側ＥＣＵにより実行される処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】蓄電装置の充電特性を示した図である。
【図５】図４に示すステップＳ１２０における停止処理１を説明するためのフローチャートである。
【図６】図４に示すステップＳ１４０における停止処理２を説明するためのフローチャートである。
【図７】給電装置から車両への給電時における送電効率および電源装置の電力のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
図１は、この発明の実施の形態による車両給電システムの全体構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、この車両給電システムは、給電装置１００と、車両２００とを備える。
【００３１】
給電装置１００は、電源装置１１０と、インピーダンス整合器１２０と、送電ユニット１３０と、インフラ側ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１４０（以下、単に「ＥＣＵ１４０」とも称する。）と、電力センサ１５０と、通信装置１６０と、報知装置１７０とを含む。
【００３２】
電源装置１１０は、所定の周波数を有する電力を発生する。一例として、電源装置１１０は、図示されない系統電源から電力を受け、１ＭＨｚ〜１０数ＭＨｚの所定の周波数を有する電力を発生する。電源装置１１０は、ＥＣＵ１４０から受ける指令に従って、電力の発生および停止ならびに出力電力を制御する。
【００３３】
インピーダンス整合器１２０は、電源装置１１０と送電ユニット１３０との間に設けられ、内部のインピーダンスを変更可能に構成される。インピーダンス整合器１２０は、ＥＣＵ１４０から受ける指令に従ってインピーダンスを変更することにより、送電ユニット１３０および車両２００の受電ユニット２１０を含む共鳴系の入力インピーダンスを電源装置１１０の出力インピーダンスと整合させる。
【００３４】
図２は、図１に示したインピーダンス整合器１２０の回路構成の一例を示した回路図である。図２を参照して、インピーダンス整合器１２０は、可変コンデンサ１２２，１２４と、コイル１２６とを含む。可変コンデンサ１２２は、電源装置１１０（図１）に並列に接続される。可変コンデンサ１２４およびコイル１２６は、電源装置１１０と送電ユニット１３０（図１）との間に直列に接続される。
【００３５】
このインピーダンス整合器１２０においては、ＥＣＵ１４０（図１）から受ける指令に従って可変コンデンサ１２２，１２４の少なくとも一方の容量が変更されることにより、インピーダンスが変化する。これにより、インピーダンス整合器１２０は、共鳴系の入力インピーダンスを電源装置１１０の出力インピーダンスと整合させる。
【００３６】
なお、特に図示しないが、コイル１２６を可変コイルで構成し、可変コイルのインダクタンスを変更することによってインピーダンスを変更可能としてもよい。
【００３７】
再び図１を参照して、送電ユニット１３０は、一次コイル１３２と、一次自己共振コイル１３４と、コンデンサ１３６とを含む。一次コイル１３２は、一次自己共振コイル１３４と所定の間隔をおいて一次自己共振コイル１３４と略同軸上に配設される。一次コイル１３２は、電磁誘導により一次自己共振コイル１３４と磁気的に結合し、電源装置１１０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル１３４へ供給する。
【００３８】
一次自己共振コイル１３４は、一次コイル１３２から電磁誘導により電力を受け、車両２００に搭載された受電ユニット２１０の二次自己共振コイル２１２と電磁場を介して共鳴することにより車両２００へ非接触で送電する。なお、一次自己共振コイル１３４には、コンデンサ１３６が設けられる。コンデンサ１３６は、たとえば一次自己共振コイル１３４の両端部間に接続される。そして、車両２００の二次自己共振コイル２１２との距離や共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるように一次自己共振コイル１３４のコイル径および巻数ならびにコンデンサ１３６の容量が適宜設定される。
【００３９】
ＥＣＵ１４０は、給電装置１００から車両２００への給電時における車両２００の受電状況を通信装置１６０から受ける。この受電状況には、車両２００における受電電力や受電電圧、受電電流等の情報が含まれる。また、ＥＣＵ１４０は、受電状況に関する情報のほか、車両２００に搭載される蓄電装置２４０（後述）の充電状態（以下「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」と称する。）に関する情報や、給電開始／終了指令等も通信装置１６０から受ける。なお、これらの情報は、車両２００から送信されて通信装置１６０により受信される。
【００４０】
また、ＥＣＵ１４０は、電力センサ１５０によって検出される進行波電力および反射電力の各検出値を電力センサ１５０から受ける。なお、進行波電力は、電源装置１１０から出力される電力であり、反射電力は、電源装置１１０から出力された電力が反射して電源装置１１０へ戻った電力である。そして、ＥＣＵ１４０は、給電装置１００から車両２００への給電時、車両２００の受電状況および電源装置１１０への反射電力に基づいて送電ユニット１３０からの送電を制御する。
【００４１】
詳しくは、ＥＣＵ１４０は、車両２００の受電状況を示す受電電力および電源装置１１０から出力される電力（進行波電力）に基づいて給電装置１００から車両２００への送電効率η（＝受電電力／進行波電力）を算出する。そして、送電効率ηが予め定められたしきい値ηｔｈよりも低い場合に反射電力が予め定められたしきい値Ｐｔｈよりも小さいとき、ＥＣＵ１４０は、電源装置１１０を停止することによって送電ユニット１３０からの送電を停止する。
【００４２】
また、ＥＣＵ１４０は、送電効率ηがしきい値ηｔｈよりも低い場合に反射電力が予め定められた許容値よりも大きいときにも、電源装置１１０を停止することによって送電ユニット１３０からの送電を停止する。なお、送電ユニット１３０からの送電が停止されると、ＥＣＵ１４０は、報知装置１７０へその旨を通知する。
【００４３】
また、ＥＣＵ１４０は、車両２００に搭載される蓄電装置２４０の充電インピーダンスに基づいてインピーダンス整合器１２０のインピーダンスを初期設定する。そして、ＥＣＵ１４０は、給電装置１００から車両２００への給電時、反射電力が小さくなる方向にインピーダンス整合器１２０のインピーダンスを調整する。
【００４４】
なお、インピーダンス整合器１２０のインピーダンスの初期設定には、蓄電装置２４０の充電インピーダンスとインピーダンス整合器１２０のインピーダンスとの関係を示す予め準備されたマップ等が用いられる。また、蓄電装置２４０の充電インピーダンスは、蓄電装置２４０のＳＯＣに応じて求められる。インピーダンス整合器１２０のインピーダンスの初期設定および調整方法については、後ほど詳しく説明する。
【００４５】
電力センサ１５０は、電源装置１１０への反射電力および進行波電力（電源装置１１０から出力される電力）を検出し、それらの各検出値をＥＣＵ１４０へ出力する。なお、この電力センサ１５０には、電源装置における反射電力および進行波電力を検出可能な種々の公知のセンサを用いることができる。
【００４６】
通信装置１６０は、車両２００の通信装置２８０と通信を行なうための通信インターフェースである。通信装置１６０は、車両２００の受電状況や車両２００に搭載される蓄電装置２４０のＳＯＣ等の情報を受信してＥＣＵ１４０へ出力する。
【００４７】
報知装置１７０は、ＥＣＵ１４０からの指令に基づいて、ＥＣＵ１４０により実行される後述の停止処理により給電装置１００から車両２００への送電が停止されたことを利用者に報知する。
【００４８】
一方、車両２００は、受電ユニット２１０と、整流器２２０と、充電リレー２３０と、蓄電装置２４０と、動力出力装置２４５と、充電ＥＣＵ２５０と、電圧センサ２６０と、電流センサ２７０と、通信装置２８０と、アンテナ２８２とを含む。
【００４９】
受電ユニット２１０は、二次自己共振コイル２１２と、コンデンサ２１４と、二次コイル２１６とを含む。二次自己共振コイル２１２は、給電装置１００の一次自己共振コイル１３４と電磁場を介して共鳴することにより、一次自己共振コイル１３４から非接触で受電する。
【００５０】
なお、二次自己共振コイル２１２には、コンデンサ２１４が設けられる。コンデンサ２１４は、たとえば二次自己共振コイル２１２の両端部間に接続される。そして、給電装置１００の一次自己共振コイル１３４との距離や共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるように二次自己共振コイル２１２のコイル径および巻数ならびにコンデンサ２１４の容量が適宜設定される。
【００５１】
二次コイル２１６は、二次自己共振コイル２１２と所定の間隔をおいて二次自己共振コイル２１２と略同軸上に配設される。二次コイル２１６は、電磁誘導により二次自己共振コイル２１２と磁気的に結合可能であり、二次自己共振コイル２１２によって受電された電力を電磁誘導により取出して整流器２２０へ出力する。
【００５２】
整流器２２０は、二次コイル２１６を用いて二次自己共振コイル２１２から取出された電力（交流）を整流して蓄電装置２４０へ出力する。充電リレー２３０は、整流器２２０と蓄電装置２４０との間に設けられる。充電リレー２３０は、充電ＥＣＵ２５０によってオン／オフされる。
【００５３】
蓄電装置２４０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置２４０は、整流器２２０から出力される電力を蓄えるほか、動力出力装置２４５によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置２４０は、その蓄えた電力を動力出力装置２４５へ供給する。なお、蓄電装置２４０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置１００から供給される電力や動力出力装置２４５からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を動力出力装置２４５へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
【００５４】
動力出力装置２４５は、蓄電装置２４０に蓄えられる電力を用いて車両２００の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力出力装置２４５は、たとえば、蓄電装置２４０から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆動される駆動輪等を含む。なお、動力出力装置２４５は、蓄電装置２４０を充電するための発電機と、発電機を駆動可能なエンジンを含んでもよい。
【００５５】
電圧センサ２６０は、整流器２２０によって整流された受電電圧を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ２５０へ出力する。電流センサ２７０は、整流器２２０から出力される受電電流を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ２５０へ出力する。
【００５６】
充電ＥＣＵ２５０は、給電装置１００から蓄電装置２４０の充電の開始を指示する充電開始トリガを受けると、送電開始指令を通信装置２８０へ出力するとともに充電リレー２３０をオンにする。なお、充電開始トリガは、利用者が操作可能なスイッチにより発生させてもよいし、充電ＥＣＵ２５０内部で所定の条件成立時に発生させてもよい。
【００５７】
また、充電ＥＣＵ２５０は、給電装置１００から車両２００への給電時、電圧センサ２６０および電流センサ２７０の各検出値を受ける。そして、充電ＥＣＵ２５０は、電圧センサ２６０および電流センサ２７０の各検出値に基づいて車両２００の受電電力を算出し、受電電圧および受電電流とともに受電電力の算出値を通信装置２８０へ出力する。また、充電ＥＣＵ２５０は、蓄電装置２４０のＳＯＣ値も通信装置２８０へ出力する。なお、蓄電装置２４０のＳＯＣは、蓄電装置２４０の電圧や充放電電流の各検出値に基づいて、種々の公知の手法により算出することができる。
【００５８】
通信装置２８０は、給電装置１００の通信装置１６０と通信を行なうための通信インターフェースである。通信装置２８０は、車両２００の受電状況や蓄電装置２４０のＳＯＣ値等の情報を給電装置１００のＥＣＵ１４０へ送信する。
【００５９】
この車両給電システムにおいては、蓄電装置２４０のＳＯＣに基づいて蓄電装置２４０の充電インピーダンスが求められ、その充電インピーダンスに基づいてインピーダンス整合器１２０のインピーダンスが初期設定される。そして、給電装置１００から車両２００への給電が開始されると、電源装置１１０への反射電力が小さくなる方向にインピーダンス整合器１２０のインピーダンスが調整される。
【００６０】
また、この車両給電システムにおいては、車両２００の受電状況および電源装置１１０への反射電力に基づいて送電ユニット１３０からの送電が制御される。詳しくは、送電効率ηがしきい値ηｔｈよりも低い場合に反射電力がしきい値Ｐｔｈよりも小さいとき、送電ユニット１３０からの送電が停止される。送電効率ηが低いにも拘わらず反射電力が小さいときは、送電ユニット１３０と受電ユニット２１０以外の機器または空間とのインピーダンスが整合して電力が無駄に消費されている。そこで、上記の条件成立時は、送電ユニット１３０からの送電を停止することとしたものである。
【００６１】
また、この車両給電システムにおいては、送電効率ηがしきい値ηｔｈよりも低い場合に電源装置１１０への反射電力が許容値より大きいときにも、送電ユニット１３０からの送電が停止される。電源装置１１０への反射電力が許容値よりも大きいと、電源装置１１０に異常をきたすおそれがあるからである。
【００６２】
そして、車両２００の受電状況および電源装置１１０への反射電力に基づいて送電ユニット１３０からの送電が停止されると、報知装置１７０により利用者に異常が報知される。なお、蓄電装置２４０の満充電時や利用者の意思により送電が停止した場合にも、報知装置１７０により利用者にその旨が報知される。
【００６３】
図３は、図１に示したインフラ側ＥＣＵ１４０により実行される処理の手順を説明するためのフローチャートである。図３を参照して、ＥＣＵ１４０は、給電装置１００による車両２００の充電の開始を指示する充電開始トリガが有ったか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、充電開始トリガは、車両２００側で作成され、通信装置２８０によって給電装置１００へ送信されるものとするが、給電装置１００側で作成されてもよい。
【００６４】
充電開始トリガが有ったものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、車両２００に搭載される蓄電装置２４０のＳＯＣに関する情報を取得する（ステップＳ２０）。なお、蓄電装置２４０のＳＯＣは、車両２００において算出され、通信装置２８０によって給電装置１００へ送信される。
【００６５】
次いで、ＥＣＵ１４０は、給電装置１００からの送電電力の初期値およびインピーダンス整合器１２０のインピーダンスの初期値を設定する（ステップＳ３０）。以下、各初期値の設定方法について、図４を用いて説明する。
【００６６】
図４は、蓄電装置２４０の充電特性を示した図である。図４を参照して、縦軸は、蓄電装置２４０の電圧を示し、縦軸は、蓄電装置２４０への充電電流を示す。曲線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、定パワー線を示し、曲線Ｐ３，Ｐ２，Ｐ１の順に充電電力が大きい。線ＳＬ，ＳＣ，ＳＵは、定ＳＯＣ線を示し、線ＳＬ，ＳＵは、それぞれＳＯＣの下限値および上限値に対応し、線ＳＣは、現在のＳＯＣ（充電前のＳＯＣ）を示す。
【００６７】
曲線Ｐ１が充電電力の初期値として設定されると、その充電電力の初期値に基づいて送電電力の初期値が設定される。曲線Ｐ１と現在のＳＯＣを示す線ＳＣとの交点ＰＳは、充電開始時の蓄電装置２４０の充電インピーダンス（充電開始インピーダンス）を示す。そして、充電インピーダンスとインピーダンス整合器１２０のインピーダンスとの関係を示すマップが予め準備され、そのマップを用いて、充電開始インピーダンスに基づいてインピーダンス整合器１２０のインピーダンスの初期値が設定される。
【００６８】
再び図３を参照して、ステップＳ３０において、送電電力およびインピーダンス整合器１２０が初期設定されると、ＥＣＵ１４０は、電源装置１１０へ発電指令を出力する。これにより、給電装置１００から車両２００への送電が開始される（ステップＳ４０）。なお、ＥＣＵ１４０は、電源装置１１０から出力される電力（進行波電力）が送電電力の初期値となるように電源装置１１０の出力を制御する。
【００６９】
給電装置１００から車両２００への送電が開始されると、ＥＣＵ１４０は、電源装置１１０への反射電力の検出値を電力センサ１５０から受ける（ステップＳ５０）。そして、ＥＣＵ１４０は、電源装置１１０への反射電力が小さくなる方向にインピーダンス整合器１２０のインピーダンスを調整する（ステップＳ６０）。
【００７０】
次いで、ＥＣＵ１４０は、車両２００の受電状況を通信装置１６０によって取得する（ステップＳ７０）。なお、車両２００の受電状況は、車両２００において検出され、通信装置２８０によって給電装置１００へ送信される。そして、ＥＣＵ１４０は、車両２００の受電状況を示す受電電力および電源装置１１０から出力される電力に基づいて、給電装置１００から車両２００への送電効率ηを算出する（ステップＳ８０）。なお、電源装置１１０から出力される電力は、進行波電力として電力センサ１５０により検出される。
【００７１】
送電効率ηが算出されると、ＥＣＵ１４０は、送電効率ηが予め定められたしきい値ηｔｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳ９０）。送電効率ηがしきい値ηｔｈよりも小さいと判定されると（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、反射電力が予め定められたしきい値Ｐｔｈよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１００）。
【００７２】
反射電力がしきい値Ｐｔｈよりも小さいと判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、ステップＳ１２０へ処理を移行し、停止処理１（後述）を実行する（ステップＳ１２０）。反射電力がしきい値Ｐｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、反射電力が予め定められた許容値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
【００７３】
反射電力が許容値よりも大きいと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、ステップＳ１２０へ処理を移行し、停止処理１（後述）を実行する（ステップＳ１２０）。反射電力が許容値以下であると判定されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、ステップＳ５０へ処理を戻す。
【００７４】
一方、ステップＳ９０において、送電効率ηがしきい値ηｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ９０においてＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、給電終了の指示が有ったか否かを判定する（ステップＳ１３０）。なお、この給電終了指示は、車両２００において作成して給電装置１００へ送信するようにしてもよいし、給電装置１００側で作成してもよい。そして、給電終了指示が有ったものと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、停止処理２（後述）を実行する（ステップＳ１４０）。一方、給電終了指示は無いと判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、送電電力を所定量増加した後（ステップＳ１５０）、ステップＳ５０へ処理を戻す。
【００７５】
図５は、図４に示したステップＳ１２０における停止処理１を説明するためのフローチャートである。図５を参照して、ＥＣＵ１４０は、電源装置１１０へ停止指令を出力する。これにより、給電装置１００から車両２００への送電が停止する（ステップＳ２１０）。次いで、ＥＣＵ１４０は、車両２００における受電電圧の低下を確認する（ステップＳ２２０）。たとえば、車両２００における受電電圧の検出値を車両２００から給電装置１００へ送信することによって、給電装置１００のＥＣＵ１４０において受電電圧の低下を確認することができる。
【００７６】
そして、受電電圧の低下が確認されると、ＥＣＵ１４０は、車両２００の充電リレー２３０のオフを指示する指令を通信装置１６０によって車両２００へ送信し、充電リレー２３０をオフさせる（ステップＳ２３０）。その後、ＥＣＵ１４０は、給電装置１００から車両２００への給電が異常により終了したことを報知装置１７０へ通知し、報知装置１７０により異常が報知される（ステップＳ２４０）。
【００７７】
図６は、図４に示したステップＳ１４０における停止処理２を説明するためのフローチャートである。図６を参照して、ステップＳ３１０からＳ３３０の処理は、それぞれ図５に示したステップＳ２１０からＳ２３０の処理と同じであるので、説明を繰返さない。
【００７８】
ステップＳ３３０において車両２００の充電リレー２３０がオフされると、ＥＣＵ１４０は、給電装置１００から車両２００への給電が正常終了したことを報知装置１７０へ通知し、報知装置１７０により正常終了が報知される（ステップＳ３４０）。
【００７９】
図７は、給電装置１００から車両２００への給電時における送電効率ηおよび電源装置１１０の電力のタイミングチャートである。図７を参照して、曲線ｋ１は、送電効率ηを示す。また、曲線ｋ２は、電源装置１１０の進行波電力（電源装置１１０からの出力電力）を示し、曲線ｋ３は、電源装置１１０への反射電力を示す。
【００８０】
時刻ｔ０において送電が開始されると、進行波電力が増加するが、インピーダンスが十分に整合しておらず、反射電力も増加し、その結果、送電効率は低い。時刻ｔ１において、進行波電力が目標のＰＳ１に達すると、反射電力に基づくインピーダンス整合器１２０のインピーダンス調整が開始される。すなわち、反射電力が小さくなる方向にインピーダンス整合器１２０のインピーダンスが調整される。そして、時刻ｔ２において、第１回目の調整が完了し、このときの送電効率ηがしきい値ηｔｈと比較される。
【００８１】
送電効率ηがしきい値ηｔｈ以上であると、時刻ｔ３から進行波電力が増加する。進行波電力の増加に伴ないインピーダンスにずれが生じるので、反射電力が増加し、その結果、送電効率が低下する。時刻ｔ４において、進行波電力が目標のＰＳ２に達すると、反射電力に基づくインピーダンス整合器１２０のインピーダンス調整が再び開始される。時刻ｔ５において、第２回目の調整が完了し、このときの送電効率ηがしきい値ηｔｈと再び比較される。そして、送電効率ηがしきい値ηｔｈ以上であるので、時刻ｔ６から進行波電力が再び増加する。
【００８２】
以上のように、この実施の形態においては、車両２００の受電状況および電源装置１１０への反射電力に基づいて送電ユニット１３０からの送電が制御される。具体的には、送電効率ηがしきい値ηｔｈよりも小さい場合に反射電力がしきい値Ｐｔｈよりも小さいときは、送電が停止される。したがって、この実施の形態によれば、送電ユニット１３０と受電ユニット２１０以外の機器または空間とのインピーダンス整合を防止することができる。その結果、送電効率の高い送電を実現することができる。
【００８３】
また、この実施の形態においては、送電効率ηがしきい値ηｔｈよりも小さい場合に反射電力が許容値より大きいときにも、送電が停止される。したがって、この実施の形態によれば、過大な反射電力による電源装置１１０の異常を防止することができる。
【００８４】
また、この実施の形態においては、上記の異常により送電が停止すると、報知装置１７０により異常が報知されるので、利用者は、給電装置１００から車両２００への給電が正常に行なわれていないことを認識し得る。したがって、この実施の形態によれば、車両２００と給電装置１００との再位置合わせのインセンティブ等を利用者に与えることができる。
【００８５】
また、この実施の形態においては、蓄電装置２４０の充電インピーダンスに基づいてインピーダンス整合器１２０のインピーダンスが初期設定され、その後、反射電力が小さくなる方向にインピーダンス整合器１２０のインピーダンスが調整される。したがって、この実施の形態によれば、送電効率の高い送電を実現することができる。
【００８６】
なお、上記の実施の形態においては、給電装置１００の一次自己共振コイル１３４と車両２００の二次自己共振コイル２１２とを共鳴させて送電するものとしたが、送電ユニット１３０および受電ユニット２１０に一対の高誘電体ディスクを用いてもよい。高誘電体ディスクは、高誘電率材から成り、たとえばＴｉＯ2やＢａＴｉ4Ｏ9、ＬｉＴａＯ3等が用いられる。
【００８７】
なお、上記において、電力センサ１５０は、この発明における「検出装置」の一実施例に対応し、インフラ側ＥＣＵ１４０は、この発明における「送電を制御する制御装置」の一実施例に対応する。また、インピーダンス整合器１２０は、この発明における「インピーダンス可変装置」の一実施例に対応する。さらに、電圧センサ２６０および電流センサ２７０は、この発明における「受電状況を検出するための検出装置」の一実施例を形成し、充電ＥＣＵ２５０は、この発明における「給電装置へ送信する制御装置」の一実施例に対応する。
【００８８】
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】
【００８９】
１００  給電装置、１１０  電源装置、１２０  インピーダンス整合器、１２２，１２４  可変コンデンサ、１２６  コイル、１３０  送電ユニット、１３２  一次コイル、１３４  一次自己共振コイル、１３６，２１４  コンデンサ、１４０  インフラ側ＥＣＵ、１５０  電力センサ、１６０，２８０  通信装置、１６２，２８２  アンテナ、１７０  報知装置、２１０  受電ユニット、２１２  二次自己共振コイル、２１６  二次コイル、２２０  整流器、２３０  充電リレー、２４０  蓄電装置、２４５  動力出力装置、２５０  充電ＥＣＵ、２６０  電圧センサ、２７０  電流センサ。
【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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