(57)【要約】【課題】送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムにおいて、結合係数が小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制する。【解決手段】電源ＥＣＵ５０は、結合係数が大きいほど電圧Ｖｉｎを高くする第１制御領域と、結合係数に拘わらず電圧Ｖｉｎを定格に維持する第２制御領域とを有するようにコンバータ２０を制御する。ＥＣＵ１５０は、第１制御領域においては、コンバータ１３０の入力インピーダンスが所定値となるようにコンバータ１３０を制御し、第２制御領域においては、入力インピーダンスを変化させることによって受電電力が目標に近づくようにコンバータ１３０を制御する。【選択図】図１
2016036225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置と、
受電装置とを備え、
前記送電装置は、
送電コイルと前記送電コイルに直列に接続される第１キャパシタとを含み、前記受電装置へ非接触で送電するための送電部と、
前記送電部へ電圧を調整しつつ交流電力を供給する電圧可変高周波電源と、
前記電圧可変高周波電源を制御する第１制御部とを含み、
前記受電装置は、
受電コイルと前記受電コイルに接続される第２キャパシタとを含み、前記送電部から非接触で受電するための受電部と、
前記受電部と負荷機器との間に設けられるインピーダンス調整器と、
前記インピーダンス調整器を制御する第２制御部とを含み、
前記第１制御部は、前記送電部と前記受電部との結合係数が大きいほど前記電圧可変高周波電源の電圧を高くする第１制御領域と、第１制御領域よりも前記結合係数が大きい領域であって、前記結合係数に拘わらず前記電圧可変高周波電源の電圧を一定値又は実質的に前記一定値に維持する第２制御領域とを有するように前記電圧可変高周波電源を制御し、
前記第２制御部は、前記電圧可変高周波電源が前記第１制御領域において制御される場合には、前記インピーダンス調整器の入力インピーダンスが所定値又は実質的に前記所定値となるように前記インピーダンス調整器を制御し、前記電圧可変高周波電源が前記第２制御領域において制御される場合には、前記入力インピーダンスを前記所定値又は実質的に前記所定値から変化させることによって受電電力が目標に近づくように前記インピーダンス調整器を制御する、非接触電力伝送システム。
【請求項２】
前記第２キャパシタは、前記受電コイルに直列に接続され、
前記第２制御部は、前記電圧可変高周波電源が前記第２制御領域において制御される場合に、前記入力インピーダンスが前記所定値よりも大きくなるように前記インピーダンス調整器を制御する、請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項３】
前記第２キャパシタは、前記受電コイルに並列に接続され、
前記第２制御部は、前記電圧可変高周波電源が前記第２制御領域において制御される場合に、前記入力インピーダンスが前記所定値よりも小さくなるように前記インピーダンス調整器を制御する、請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項４】
前記受電装置は、前記受電部によって受電された交流電力を整流するための整流器をさらに含み、
前記インピーダンス調整器は、前記整流器と前記負荷機器との間に設けられる第１コンバータである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項５】
前記所定値は、前記受電装置の定格電流に基づいて設定される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項６】
前記所定値は、前記結合係数が所定の最小値である場合に最大伝送効率を実現する入力インピーダンスに設定される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項７】
前記電圧可変高周波電源は、
前記送電部に接続されるインバータと、
前記インバータの入力電圧を調整する第２コンバータとを含み、
前記第１制御部は、前記第１制御領域においては、前記結合係数が大きいほど前記入力電圧を高くするように前記第２コンバータを制御し、前記第２制御領域においては、前記結合係数に拘わらず前記入力電圧を前記インバータの定格電圧又は実質的に前記定格電圧に維持するように前記第２コンバータを制御し、
前記電圧可変高周波電源の電圧とは、前記インバータの入力電圧であり、
前記第１制御部は、前記入力電圧を前記定格電圧又は実質的に前記定格電圧に維持することで、前記電圧可変高周波電源の電圧を前記一定値又は実質的に前記一定値に維持する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−２１５０６６号公報（特許文献１）は、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムを開示する。この電力伝送システムにおいては、受電装置は、受電側共振器と、整流器と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、制御装置とを備える。制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータの入力インピーダンスが設定値となる電流指令値を算出し、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流が電流指令値と一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。
【０００３】
この電力伝送システムによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力インピーダンスがＤＣ／ＤＣコンバータの動作期間中に一定に維持されるので、入力インピーダンスのマッチングが常にとれた状態となり、電力伝送効率の向上を実現できる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１５０６６号公報
【特許文献２】特開２０１１−４５１９５号公報
【特許文献３】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献４】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献５】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献６】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献７】特開２０１３−１２６３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の電力伝送システムでは、送電装置と受電装置との結合係数の大小は考慮されていない。ＤＣ／ＤＣコンバータの入力インピーダンスを一定に維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータが制御される場合、結合係数が小さいときは、所望の受電電流（ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流）を確保するには、送電装置において送電電圧を低くする必要がある。送電装置から受電装置へ所定の電力を伝送する場合に、送電装置において電圧を下げると、通電電流が大きくなる。その結果、損失が大きくなり、全体として効率が低下する可能性がある。
【０００６】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムにおいて、結合係数が小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、非接触電力伝送システムは、送電装置と、受電装置とを備える。送電装置は、送電部と、電圧可変高周波電源と、第１制御部とを含む。送電部は、送電コイルと送電コイルに直列に接続される第１キャパシタとを含み、受電装置へ非接触で送電する。電圧可変高周波電源は、送電部へ電圧を調整しつつ交流電力を供給する。第１制御部は、電圧可変高周波電源を制御する。受電装置は、受電部と、インピーダンス調整器と、第２制御部とを含む。受電部は、受電コイルと受電コイルに接続される第２キャパシタとを含み、送電部から非接触で受電する。インピーダンス調整器は、受電部と負荷機器との間に設けられる。第２制御部は、インピーダンス調整器を制御する。第１制御部は、送電部と受電部との結合係数が大きいほど電圧可変高周波電源の電圧を高くする第１制御領域と、第１制御領域よりも結合係数が大きい領域であって、結合係数に拘わらず電圧可変高周波電源の電圧を一定値又は実質的にその一定値に維持する第２制御領域とを有するように電圧可変高周波電源を制御する。第２制御部は、電圧可変高周波電源が第１制御領域において制御される場合には、インピーダンス調整器の入力インピーダンスが所定値又は実質的にその所定値となるようにインピーダンス調整器を制御し、電圧可変高周波電源が第２制御領域において制御される場合には、入力インピーダンスを所定値又は実質的にその所定値から変化させることによって受電電力が目標に近づくようにインピーダンス調整器を制御する。
【０００８】
この非接触電力伝送システムにおいては、第１制御領域では、結合係数が大きいほど電圧可変高周波電源の電圧が高く設定される。第２制御領域では、結合係数に拘わらず電圧可変高周波電源の電圧が一定値又は実質的にその一定値に維持されるところ、インピーダンス調整器の入力インピーダンスを所定値又は実質的にその所定値から変化させることによって受電電力を目標に制御することができる。このような第２制御領域が設けられることにより、入力インピーダンスが常に一定に制御される場合に比べて、第１制御領域における電圧可変高周波電源の最低電圧を高くすることができる。電圧可変高周波電源の電圧を高くすることで、通電電流が抑制され、損失が抑制される。したがって、この非接触電力伝送システムによれば、結合係数が小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することができる。
【０００９】
好ましくは、第２キャパシタは、受電コイルに直列に接続される。第２制御部は、電圧可変高周波電源が第２制御領域において制御される場合に、インピーダンス調整器の入力インピーダンスが所定値よりも大きくなるようにインピーダンス調整器を制御する。
【００１０】
第２キャパシタが受電コイルに直列に接続される構成においては、第２制御領域において、インピーダンス調整器の入力インピーダンスが所定値よりも大きくなるようにインピーダンス調整器を制御することによって、受電装置において所望の受電電力を確保しつつ、第１制御領域における電圧可変高周波電源の最低電圧を高くすることができる。したがって、この非接触電力伝送システムによれば、結合係数が小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することができる。
【００１１】
また、好ましくは、第２キャパシタは、受電コイルに並列に接続される。第２制御部は、電圧可変高周波電源が第２制御領域において制御される場合に、インピーダンス調整器の入力インピーダンスが所定値よりも小さくなるようにインピーダンス調整器を制御する。
【００１２】
第２キャパシタが受電コイルに並列に接続される構成においては、第２制御領域において、インピーダンス調整器の入力インピーダンスが所定値よりも小さくなるようにインピーダンス調整器を制御することによって、受電装置において所望の受電電力を確保しつつ、第１制御領域における電圧可変高周波電源の最低電圧を高くすることができる。したがって、この非接触電力伝送システムによれば、結合係数が小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することができる。
【００１３】
好ましくは、受電装置は、受電部によって受電された交流電力を整流するための整流器をさらに含む。インピーダンス調整器は、整流器と負荷機器との間に設けられる第１コンバータである。
【００１４】
この非接触電力伝送システムにおいては、整流器と負荷機器との間に設けられるコンバータをインピーダンス調整器として用いるので、コンバータとは別にインピーダンス調整器を設ける必要がない。したがって、この非接触電力伝送システムによれば、受電装置の搭載機器の増加を抑制し得る。
【００１５】
好ましくは、所定値は、受電装置の定格電流に基づいて設定される。
このような構成とすることにより、受電装置により受電される電流を定格電流以下に抑えつつ、結合係数が小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することができる。
【００１６】
また、好ましくは、所定値は、結合係数が所定の最小値である場合に最大伝送効率を実現する入力インピーダンスに設定される。
【００１７】
このような構成とすることにより、高い伝送効率を維持しつつ、結合係数の変化に応じて入力インピーダンスを適切に変化させることができる。
【００１８】
好ましくは、電圧可変高周波電源は、送電部に接続されるインバータと、インバータの入力電圧を調整する第２コンバータとを含む。第１制御部は、第１制御領域においては、結合係数が大きいほどインバータ入力電圧を高くするように第２コンバータを制御し、第２制御領域においては、結合係数に拘わらずインバータ入力電圧をインバータの定格電圧又は実質的にその定格電圧に維持するように第２コンバータを制御する。電圧可変高周波電源の電圧とは、インバータの入力電圧である。第１制御部は、インバータ入力電圧をインバータの定格電圧又は実質的にその定格電圧に維持することで、電圧可変高周波電源の電圧を一定値又は実質的にその一定値に維持する。
【００１９】
このような構成とすることにより、入力インピーダンスが常に一定に制御される場合に比べて、第１制御領域におけるインバータ入力電圧を高くすることができる。インバータ入力電圧を高くすることで、インバータでの損失が抑制される。したがって、この非接触電力伝送システムによれば、結合係数が小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムにおいて、送電装置と受電装置との結合係数が小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１による非接触電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す送電部及び受電部の回路構成を示した図である。
【図３】図１に示すコンバータの回路構成の一例を示した図である。
【図４】結合係数と送電装置における電圧との関係を示した図である。
【図５】結合係数と受電電力を受ける負荷の等価抵抗との関係を示した図である。
【図６】等価抵抗と送電部から受電部への伝送効率との関係を示した図である。
【図７】図１に示す電源ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図８】図１に示すＥＣＵの制御ブロック図である。
【図９】図８に示す制御部の制御ブロック図である。
【図１０】ＥＣＵにより実行される外部充電制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】外部充電制御中の電源ＥＣＵの処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施の形態２における送電部及び受電部の回路構成を示した図である。
【図１３】実施の形態２における、結合係数と送電装置の電圧との関係を示した図である。
【図１４】実施の形態２における、結合係数と等価抵抗との関係を示した図である。
【図１５】等価抵抗と送電部から受電部への伝送効率との関係を示した図である。
【図１６】実施の形態２におけるＥＣＵの制御部の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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、図中同一又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。
【００２３】
［実施の形態１］
（非接触電力伝送システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態１による非接触電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、非接触電力伝送システムは、送電装置１００と、車両に搭載された受電装置２００とを備える。送電装置１００は、車両の外部に設けられ、車両に搭載される蓄電装置１４０を充電することができる（以下、車両外部に設けられる送電装置１００による車両の蓄電装置１４０の充電を「外部充電」とも称する。）。
【００２４】
送電装置１００は、整流器１０と、電圧可変高周波電源１５と、送電部４０と、電源ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）５０と、電圧センサ６０と、通信装置７０とを含む。整流器１０は、商用系統電源等の外部電源８０から受ける交流電力を整流して電圧可変高周波電源１５へ出力する。なお、外部電源８０が直流電源の場合には、整流器１０は設ける必要はない。
【００２５】
電圧可変高周波電源１５は、所定の伝送周波数を有する交流電力を生成し、その生成された交流電力の電圧を調整して送電部４０へ出力する。一例として、本実施の形態１に従う非接触電力伝送システムでは、電圧可変高周波電源１５は、コンバータ２０と、インバータ３０とを含む。
【００２６】
コンバータ２０は、整流器１０とインバータ３０との間に設けられ、電源ＥＣＵ５０から受ける制御信号ＰＷＣ１に基づいて、インバータ３０に供給される電圧（インバータ３０の入力電圧）を調整する。コンバータ２０は、たとえば昇圧チョッパ回路によって構成される。
【００２７】
インバータ３０は、コンバータ２０と送電部４０との間に接続され、コンバータ２０により電圧調整された直流電力を、所定の伝送周波数を有する交流電力に変換して送電部４０へ供給する。インバータ３０は、たとえば単相フルブリッジ回路によって構成される。電圧センサ６０は、コンバータ２０により調整される電圧、すなわちインバータ３０に与えられる電圧Ｖｉｎを検出し、その検出値を電源ＥＣＵ５０へ出力する。
【００２８】
送電部４０は、受電装置２００の受電部１１０へ非接触で送電するための共振回路（コイル及びキャパシタ）を含む。送電部４０は、伝送周波数を有する交流電力をインバータ３０から受けると、送電部４０の周囲に電磁界を生成する。送電部４０は、その生成された電磁界を介して、受電装置２００の受電部１１０へ非接触で送電する。送電部４０の具体的な構成については、受電部１１０とともに後ほど説明する。
【００２９】
電源ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、送電装置１００における各種制御を行なう。この発明に関する電源ＥＣＵ５０の主要な制御として、電源ＥＣＵ５０は、送電装置１００による外部充電の実行時、コンバータ２０により電圧Ｖｉｎを調整するための制御信号ＰＷＣ１を生成し、生成した制御信号ＰＷＣ１をコンバータ２０へ出力する。外部充電に伴なうコンバータ２０の具体的な制御については、後ほど詳しく説明する。
【００３０】
また、電源ＥＣＵ５０は、電圧センサ６０によって検出される電圧Ｖｉｎがインバータ３０の定格電圧（上限電圧）に達したか否かを判定し、その判定結果を受電装置２００へ送信するように通信装置７０を制御する。なお、電圧Ｖｉｎの検出値を通信装置７０により受電装置２００へ送信し、受電装置２００において電圧Ｖｉｎが定格電圧に達したか否かを判定してもよい。
【００３１】
一方、受電装置２００は、蓄電装置（負荷機器）１４０と、受電部１１０と、整流器１２０と、コンバータ１３０と、ＥＣＵ１５０とを含む。また、受電装置２００は、電圧センサ１６０，１６２と、電流センサ１６４，１６６と、通信装置１７０とをさらに含む。
【００３２】
受電部１１０は、送電装置１００の送電部４０から非接触で受電するための共振回路（コイル及びキャパシタ）を含む。受電部１１０は、送電部４０の周囲に生成された電磁界を介して、送電部４０から非接触で受電する。受電部１１０は、たとえば車体前方寄りの車体下部に設けられ、地表又は地中に設けられる送電部４０から受電する。
【００３３】
整流器１２０は、受電部１１０によって受電された交流電力を整流してコンバータ１３０へ出力する。コンバータ１３０は、整流器１２０と、負荷機器に相当する蓄電装置１４０との間に設けられ、ＥＣＵ１５０から受ける制御信号ＰＷＣ２に基づいて、コンバータ１３０の入力インピーダンスを調整する。具体的には、コンバータ１３０は、コンバータ１３０に入力される電圧Ｖｃを調整することによって入力インピーダンスを調整する。このコンバータ１３０による入力インピーダンスの調整については、後ほど詳しく説明する。
【００３４】
蓄電装置１４０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電池やニッケル水素電池等の二次電池によって構成される。蓄電装置１４０は、受電部１１０によって受電された電力を受けて充電される。蓄電装置１４０に蓄えられた電力は、図示されない車両駆動装置や補機等に供給される。なお、二次電池に代えて電気二重層キャパシタなどの蓄電要素によって蓄電装置１４０を構成してもよい。
【００３５】
電圧センサ１６０は、コンバータ１３０に入力される電圧Ｖｃを検出し、その検出値をＥＣＵ１５０へ出力する。電流センサ１６４は、コンバータ１３０に入力される電流Ｉｃを検出し、その検出値をＥＣＵ１５０へ出力する。電圧センサ１６２は、コンバータ１３０の出力電圧、すなわち蓄電装置１４０の電圧Ｖｂを検出し、その検出値をＥＣＵ１５０へ出力する。電流センサ１６６は、コンバータ１３０から蓄電装置へ供給される電流、すなわち蓄電装置１４０の充電電流を示す電流Ｉｂを検出し、その検出値をＥＣＵ１５０へ出力する。
【００３６】
ＥＣＵ１５０は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、受電装置２００における各種制御を行なう。この発明に関するＥＣＵ１５０の主要な制御として、ＥＣＵ１５０は、送電装置１００により蓄電装置１４０を充電する外部充電を実行するための外部充電制御を行なう。外部充電制御の実行時、ＥＣＵ１５０は、コンバータ１３０の入力インピーダンスを調整するための制御信号ＰＷＣ２を生成し、生成した制御信号ＰＷＣ２をコンバータ１３０へ出力する。また、ＥＣＵ１５０は、蓄電装置１４０の充電電力Ｐｏｕｔが充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊に達したか否かを判定し、その判定結果を送電装置１００へ送信するように通信装置１７０を制御する。外部充電制御の詳細については、後ほど説明する。
【００３７】
図２は、図１に示した送電部４０及び受電部１１０の回路構成を示した図である。図２を参照して、送電部４０は、コイル４２と、キャパシタ４４とを含む。キャパシタ４４は、コイル４２に直列に接続されてコイル１０２と共振回路を形成する。キャパシタ４４は、送電部４０の共振周波数を調整するために設けられる。受電部１１０は、コイル１１２と、キャパシタ１１４とを含む。キャパシタ１１４は、コイル１１２に直列に接続されてコイル１１２と共振回路を形成する。キャパシタ１１４は、受電部１１０の共振周波数を調整するために設けられる。送電部４０及び受電部１１０は、送電部４０から受電部１１０へ伝送される電力の伝送周波数において互いに共振するように設計される。送電部４０及び受電部１１０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００３８】
図３は、図１に示したコンバータ２０の回路構成の一例を示した図である。なお、受電装置２００のコンバータ１３０も、コンバータ２０と同様の回路構成を有し得る。図３を参照して、コンバータ２０は、キャパシタ２１と、コイル２２と、スイッチング素子２３と、スイッチング素子２３に逆並列に接続されるダイオード２４と、ダイオード２５とを含む。これらの各素子によって昇圧チョッパ回路が構成される。電源ＥＣＵ５０（図１）によってスイッチング素子２３のデューティー比が制御され、コンバータ２０は、スイッチング素子２３のデューティー比に応じて、端子Ｔ７，Ｔ８間の電圧を端子Ｔ５，Ｔ６間の電圧以上に調整することができる。
【００３９】
（外部充電制御の説明）
再び図１を参照して、この非接触電力伝送システムにおいては、外部充電の実行時、蓄電装置１４０の充電電力Ｐｏｕｔが所望の充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊に一致するように、送電装置１００においてコンバータ２０が制御され、受電装置２００においてコンバータ１３０が制御される。
【００４０】
ここで、送電装置１００に対する車両の駐車位置に応じて、送電装置１００の送電部４０と受電装置２００の受電部１１０との相対的な位置関係が変化し、送電部４０と受電部１１０との結合係数ｋが変化する。本実施の形態１に従う非接触電力伝送システムにおいては、外部充電制御について、結合係数ｋが相対的に小さい第１制御領域と、結合係数ｋが相対的に大きい第２制御領域とで、異なる制御が実行される。以下、この点について説明する。
【００４１】
本実施の形態１に従う非接触電力伝送システムでは、図２に示したように、送電部４０においてコイル４２にキャパシタ４４が直列に接続され、受電部１１０においてもコイル１１２にキャパシタ１１４が直列に接続される、所謂「ＳＳ（Series-Series）方式」の構成が採用される。このようなＳＳ方式の回路は、イミタンス特性を有し、受電部１１０の電流Ｉｏｕｔが送電部４０の電圧に比例する。また、送電部４０から受電部１１０へ伝送される電力が一定に制御されるもとでは、送電部４０と受電部１１０との結合係数ｋが大きいほど、受電部１１０の電圧Ｖｏｕｔは大きくなるので、受電部１１０の電流Ｉｏｕｔは小さくなる。送電部４０の電圧の大きさは、電圧Ｖｉｎによって調整されるところ、上記から、受電部１１０の電流Ｉｏｕｔと、送電装置１００において調整される電圧Ｖｉｎと、結合係数ｋとの間には、以下のような関係がある。
【００４２】
Ｉｏｕｔ＝α１（Ｖｉｎ／ｋ）  …（１）
α１は定数である。式（１）から分かるように、結合係数ｋが小さいときは、受電部１１０において所望の電流Ｉｏｕｔを得るには、送電装置１００において電圧Ｖｉｎを下げる必要がある。一方、結合係数ｋが大きいときには、電圧Ｖｉｎを高くする必要がある。しかしながら、電圧Ｖｉｎには、素子の耐圧等によって定まる上限（定格電圧）が設けられており、結合係数ｋが大きいにも拘わらず電圧Ｖｉｎが定格電圧に抑制されると、所望の電流Ｉｏｕｔが得られない可能性がある。
【００４３】
図４は、結合係数ｋと送電装置１００における電圧Ｖｉｎとの関係を示した図である。また、図５は、結合係数ｋと受電電力を受ける負荷の等価抵抗ＲＬとの関係を示した図である。なお、等価抵抗は、受電装置２００の蓄電装置１４０とコンバータ１３０とによって構成される負荷のインピーダンスであり、コンバータ１３０の入力インピーダンスに相当する。等価抵抗ＲＬは、コンバータ１３０の入力電圧及び入力電流に基づいて検知可能であり、コンバータ１３０を制御することによって調整されるものである。
【００４４】
図４，５を参照して、実線は、本実施の形態１に従う非接触電力伝送システムにおける電圧Ｖｉｎ及び等価抵抗ＲＬを示し、点線は、参考例として、従来のシステムにおける電圧Ｖｉｎ及び等価抵抗ＲＬを示す。まず、従来の電圧Ｖｉｎ及び等価抵抗ＲＬの設定の考え方について説明する。
【００４５】
従来は、等価抵抗ＲＬは、結合係数ｋを考慮することなく所定の値ＲＬｉｎｉに調整される（図５）。上述のように、結合係数ｋが相対的に大きい場合に電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに抑制されると、所望の電流Ｉｏｕｔが得られない可能性がある。従来は、結合係数ｋが最大となるとき（送電部に対して受電部が正対するとき）に電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒとなり、結合係数ｋが小さくなるに従って電圧Ｖｉｎを小さくしていた（図４の点線）。しかしながら、このような電圧Ｖｉｎの設定によると、結合係数ｋが小さいときに電圧Ｖｉｎが低くなり、その結果、送電装置における通電電流が大きくなり損失が増大する。
【００４６】
そこで、本実施の形態１に従う非接触電力伝送システムでは、電圧Ｖｉｎが従来に対して高められる（図４の実線）。電圧Ｖｉｎが高められると、結合係数ｋが最大値ｋｍａｘよりも小さい範囲で電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに到達し得る。電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに制限されると、式（１）から分かるように、結合係数ｋが大きい領域では電流Ｉｏｕｔが低下する。そこで、この実施の形態１では、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達する結合係数ｋの領域（Ｒ２）では、結合係数ｋが大きいほど等価抵抗ＲＬが大きくなるように、コンバータ１３０によって等価抵抗ＲＬが調整される（図５）。すなわち、充電電力Ｐｏｕｔは、Ｉｏｕｔ２×ＲＬで表されるところ、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに抑制されることによる電流Ｉｏｕｔの低下に応じて等価抵抗ＲＬを高めることによって、所望の充電電力Ｐｏｕｔを確保するものである。このような構成により、充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊通りの充電電力Ｐｏｕｔを得つつ、送電装置１００において電圧Ｖｉｎを高めることができる。その結果、送電装置１００における損失を低減することができる。
【００４７】
なお、結合係数ｋに応じて電圧Ｖｉｎを高めることができる結合係数ｋの領域（Ｒ１）では、等価抵抗ＲＬは、所定値ＲＬｉｎｉに設定される。この所定値ＲＬｉｎｉは、たとえば、受電部１１０における電流Ｉｏｕｔの定格電流Ｉｏｕｔｒに基づいて、次式により決定し得る。
【００４８】
ＲＬｉｎｉ＝Ｐｏｕｔ＊／Ｉｏｕｔｒ２  …（２）
この所定値ＲＬｉｎｉを用いることによって、定格電流Ｉｏｕｔｒを超える電流Ｉｏｕｔが受電部１１０に流れるのを防止することができる。
【００４９】
あるいは、所定値ＲＬｉｎｉは、結合係数ｋが所定の最小値ｋｍｉｎとなる場合に最大伝送効率を実現する等価抵抗ＲＬに基づいて決定してもよい。
【００５０】
図６は、等価抵抗ＲＬと送電部４０から受電部１１０への伝送効率ηとの関係を示した図である。図６を参照して、結合係数ｋが大きいほど、伝送効率ηは上昇する。また、結合係数ｋが大きいほど、最大の伝送効率ηを実現する等価抵抗ＲＬが大きくなる。そこで、図５に示したように、この実施の形態１に従う非接触電力伝送システムでは、領域Ｒ２において結合係数ｋが大きいほど等価抵抗ＲＬを大きくすることに鑑みて、結合係数ｋが所定の最小値ｋｍｉｎとなる場合に最大伝送効率を実現する等価抵抗ＲＬを所定値ＲＬｉｎｉとし、領域Ｒ２において、結合係数ｋが大きいほど等価抵抗ＲＬが所定値ＲＬｉｎｉよりも大きくなるように等価抵抗ＲＬを変化させてもよい。
【００５１】
再び図１を参照して、外部充電制御におけるＥＣＵ１５０及び電源ＥＣＵ５０の機能分担について説明する。蓄電装置１４０へ供給される充電電力Ｐｏｕｔの管理は、電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂに基づいてＥＣＵ１５０において行なわれる。外部充電開始当初は、充電電力Ｐｏｕｔが充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊に一致するように、ＥＣＵ１５０から電源ＥＣＵ５０へ送電指令が送信される。電源ＥＣＵ５０は、送電指令に基づいてコンバータ２０を制御し、コンバータ２０によって電圧Ｖｉｎが調整される。すなわち、充電電力Ｐｏｕｔが充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊に一致するように、電源ＥＣＵ５０によって電圧Ｖｉｎが制御される。受電装置２００側では、等価抵抗ＲＬ（コンバータ１３０の入力インピーダンス）が所定値ＲＬｉｎｉ又は実質的に所定値ＲＬｉｎｉとなるように、ＥＣＵ１５０がコンバータ１３０を制御する。なお、実質的に所定値ＲＬｉｎｉとなるようにするとは、「所定値ＲＬｉｎｉ」に維持しようと制御した場合に不可避的にインピーダンスが変動したときの値である。
【００５２】
送電部４０と受電部１１０との結合係数ｋが小さければ、送電装置１００においてコンバータ２０により電圧Ｖｉｎを可変制御することによって、充電電力Ｐｏｕｔが制御される。一方、結合係数ｋが大きい場合は、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達してしまう。電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達した場合、電源ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｉｎを定格電圧Ｖｒに維持するようにコンバータ１３０を制御するとともに、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達した旨をＥＣＵ１５０へ通知する。
【００５３】
ＥＣＵ１５０は、送電装置１００において電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達した旨の通知を送電装置１００から受けると、充電電力Ｐｏｕｔが充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊に一致するように、等価抵抗ＲＬが大きくなる方向にコンバータ１３０を制御する。すなわち、結合係数ｋが大きいために送電装置１００において電圧Ｖｉｎが飽和すると、充電電力Ｐｏｕｔを制御するための主体がＥＣＵ１５０に移り、ＥＣＵ１５０が等価抵抗ＲＬを調整することによって充電電力Ｐｏｕｔが制御される。
【００５４】
このように、結合係数ｋが小さい制御領域Ｒ１においては、送電装置１００においてコンバータ２０により結合係数ｋが大きいほどインバータ３０の電圧Ｖｉｎが高くなるように制御され、受電装置２００においてはコンバータ１３０により等価抵抗ＲＬが所定値ＲＬｉｎｉ又は実質的に所定値ＲＬｉｎｉとなるように維持される。
【００５５】
一方、制御領域Ｒ１よりも結合係数ｋが大きい制御領域Ｒ２においては、送電装置１００において電圧Ｖｉｎは定格電圧Ｖｒ又は実質的に定格電圧Ｖｒに維持され、受電装置２００においては、コンバータ１３０により等価抵抗ＲＬが所定値ＲＬｉｎｉよりも大きい値に調整される。このような構成とすることによって、送電装置１００における電圧Ｖｉｎの最低値を従来よりも引き上げることができ、送電装置１００における通電電流を抑制して損失を低減することができる。
【００５６】
ここで、「実質的に定格電圧Ｖｒ」とは、定格電圧Ｖｒに維持しようと制御しても、不可避的に電圧Ｖｉｎが変動したときの値である。
【００５７】
なお、上記の説明においては、「電圧可変高周波電源の電圧」の一例として、インバータ３０の入力電圧に着目した例について説明したが、「電圧可変高周波電源の電圧」としては、たとえば、インバータ３０の出力電圧であってもよく、コンバータ２０の出力電圧であってもよい。
【００５８】
図７は、図１に示した電源ＥＣＵ５０の機能ブロック図である。図７を参照して、電源ＥＣＵ５０は、コンバータ制御部５２と、通信部５４とを含む。コンバータ制御部５２は、受電装置２００から通信部５４を介して充電電力の偏差ΔＰ（充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊との差）に関する情報を受信する。この情報は、偏差ΔＰの値そのものであってもよいし、偏差ΔＰの符号等であってもよい。
【００５９】
そして、コンバータ制御部５２は、偏差ΔＰに関する情報に基づいて、偏差ΔＰを小さくするように電圧Ｖｉｎを調整するための制御信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した制御信号ＰＷＣ１をコンバータ２０へ出力する。また、コンバータ制御部５２は、電圧センサ６０により検出される電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達すると、その旨を通信部５４によって受電装置２００へ送信する。
【００６０】
図８は、図１に示したＥＣＵ１５０の制御ブロック図である。図８を参照して、ＥＣＵ１５０は、充電電力算出部１５２と、等価抵抗算出部１５４と、制御部１５６と、通信部１５８とを含む。
【００６１】
充電電力算出部１５２は、電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂの各検出値に基づいて蓄電装置１４０の充電電力Ｐｏｕｔを算出し、その算出値を制御部１５６へ出力する。等価抵抗算出部１５４は、電圧Ｖｃの検出値を電流Ｉｃの検出値で除算することによって等価抵抗ＲＬ（コンバータ１３０の入力インピーダンス）を算出し、その算出値を制御部１５６へ出力する。
【００６２】
制御部１５６は、充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊と充電電力Ｐｏｕｔとの偏差ΔＰを算出し、その偏差ΔＰに関する情報を通信部１５８によって送電装置１００へ送信する。また、制御部１５６は、送電装置１００において電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達したか否かを示す情報を含む、送電装置１００の電圧情報を通信部１５８によって送電装置１００から受信する。そして、制御部１５６は、充電電力Ｐｏｕｔ及びその指令値Ｐｏｕｔ＊、等価抵抗ＲＬ及びその所定値ＲＬｉｎｉ、並びに送電装置１００からの電圧Ｖｉｎに関する電圧情報に基づいて、コンバータ１３０を制御するための制御信号ＰＷＣ２を生成する。
【００６３】
図９は、図８に示した制御部１５６の制御ブロック図である。図９を参照して、減算部２１２は、充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊から充電電力Ｐｏｕｔ（実績値）を減算し、その演算結果をΔＰとしてＰＩ制御部２１４へ出力する。ＰＩ制御部２１４は、減算部２１２により算出された偏差ΔＰを入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を等価抵抗の修正量ΔＲＬとして加算部２１６へ出力する。
【００６４】
加算部２１６は、等価抵抗の所定値ＲＬｉｎｉに修正量ΔＲＬを加算し、その演算結果をマルチプレクサ２１８へ出力する。マルチプレクサ２１８は、加算部２１６の出力と所定値ＲＬｉｎｉとを入力として受け、信号ＲＡを選択信号として受ける。信号ＲＡは、送電装置１００から受ける、電圧Ｖｉｎに関する電圧情報を示す信号であり、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達すると活性化される。信号ＲＡが非活性化されているとき、マルチプレクサ２１８は、所定値ＲＬｉｎｉを等価抵抗指令値ＲＬ＊として出力する。信号ＲＡが活性化されているときは、マルチプレクサ２１８は、加算部２１６の出力、すなわち所定値ＲＬｉｎｉに修正量ΔＲＬを加算した値を等価抵抗指令値ＲＬ＊として出力する。
【００６５】
減算部２２０は、等価抵抗指令値ＲＬ＊から等価抵抗ＲＬ（実績値）を減算し、その演算結果をΔＲＬとしてＰＩ制御部２２２へ出力する。ＰＩ制御部２２２は、減算部２２０により算出された偏差ΔＲＬを入力として比例積分演算を行ない、その演算結果をデューティー演算部２２４へ出力する。デューティー演算部２２４は、ＰＩ制御部２２２の出力に基づいて、コンバータ１３０を制御するための信号ＰＷＣ２を生成する。
【００６６】
図１０は、ＥＣＵ１５０により実行される外部充電制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、外部充電が要求されている間、一定時間ごと又は所定の条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００６７】
図１０を参照して、ＥＣＵ１５０は、外部充電の実行中、電圧センサ１６０，１６２及び電流センサ１６４，１６６の各検出値を取得する（ステップＳ１０）。そして、ＥＣＵ１５０は、コンバータ１３０の入力側の電圧Ｖｃ及び電流Ｉｃの各検出値に基づいて、等価抵抗ＲＬ（実績値）を算出する（ステップＳ２０）。なお、この等価抵抗ＲＬは、電圧Ｖｃの検出値を電流Ｉｃの検出値で除算することによって算出される。
【００６８】
次いで、ＥＣＵ１５０は、電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂの各検出値に基づいて、充電電力Ｐｏｕｔ（実績値）を算出する（ステップＳ３０）。そして、ＥＣＵ１５０は、充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊と充電電力Ｐｏｕｔとの偏差ΔＰがしきい値ΔＰｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。偏差ΔＰがしきい値ΔＰｔｈ以下のときは（ステップＳ４０においてＮＯ）、ＥＣＵ１５０は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ１１０へ処理を移行する。
【００６９】
ステップＳ４０において偏差ΔＰがしきい値ΔＰｔｈよりも大きいと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１５０は、通信装置１７０によって、偏差ΔＰに関する情報を送電装置１００へ送信する（ステップＳ５０）。また、ＥＣＵ１５０は、送電装置１００から受ける、電圧Ｖｉｎに関する電圧情報（送電装置１００において電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達したか否かに関する情報を少なくとも含む。）に基づいて、結合係数ｋが第１制御領域Ｒ１及び第２制御領域Ｒ２（図４，５）のどちらに含まれるかを判定する（ステップＳ６０）。
【００７０】
電圧Ｖｉｎは定格電圧Ｖｒに達しておらず、結合係数ｋが第１制御領域Ｒ１（結合係数ｋが相対的に小さい領域）に含まれると判定されると（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１５０は、等価抵抗指令値ＲＬ＊に所定値ＲＬｉｎｉを設定する（ステップＳ８０）。一方、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達しており、結合係数ｋが第２制御領域Ｒ２（結合係数ｋが相対的に大きい領域）に含まれると判定されると（ステップＳ７０においてＮＯ）、ＥＣＵ１５０は、図９で説明したように、充電電力Ｐｏｕｔに基づいて等価抵抗指令値ＲＬ＊を所定値ＲＬｉｎｉから変更する（偏差ΔＰに応じて大きくする）（ステップＳ９０）。
【００７１】
そして、ステップＳ８０又はＳ９０において等価抵抗指令値ＲＬ＊が算出されると、ＥＣＵ１５０は、等価抵抗ＰＬ（コンバータ１３０の入力インピーダンス）が等価抵抗指令値ＲＬ＊に一致するように、コンバータ１３０を制御する（ステップＳ１００）。
【００７２】
図１１は、外部充電制御中の電源ＥＣＵ５０の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、外部充電が要求されている間、一定時間ごと又は所定の条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００７３】
図１１を参照して、電源ＥＣＵ５０は、充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊と充電電力Ｐｏｕｔとの偏差ΔＰに関する情報を受電装置２００から受信したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ΔＰに関する情報は受信されていないと判定されると（ステップＳ２１０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ５０は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ２７０へ処理を移行する。
【００７４】
ステップＳ２１０においてΔＰに関する情報が受信されたものと判定されると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ５０は、インバータ３０の入力電圧である電圧Ｖｉｎの検出値を受ける（ステップＳ２２０）。次いで、電源ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達しているか否かを判定する（ステップＳ２３０）。
【００７５】
電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達していないと判定されると（ステップＳ２３０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ５０は、受電装置２００から受信した、充電電力の偏差ΔＰに基づいて、電圧Ｖｉｎを調整する電圧可変制御を実行する（ステップＳ２４０）。なお、偏差ΔＰの値そのものではなく、偏差ΔＰの符号に応じて電圧Ｖｉｎを増減させてもよい。
【００７６】
一方、ステップＳ２３０において、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達していると判定されると（ステップＳ２３０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｉｎを定格電圧Ｖｒに維持する電圧一定制御を実行する（ステップＳ２５０）。そして、電源ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達したか否かに関する情報を少なくとも含む電圧情報を受電装置２００へ送信する（ステップＳ２６０）。
【００７７】
以上のように、この実施の形態１においては、上記のように外部充電制御を、第１制御領域Ｒ１と、電圧Ｖｉｎを定格に維持する第２制御領域Ｒ２とに分けることによって、コンバータ１３０の入力インピーダンスが常に一定に制御される場合に比べて、電圧可変高周波電源１５の最低電圧（電圧Ｖｉｎの最低値）を高くすることができる。電圧可変高周波電源１５の電圧を高くすることで、通電電流が抑制され、損失が抑制される。したがって、この実施の形態１によれば、結合係数ｋが小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態１においては、整流器１２０と蓄電装置１４０との間に設けられるコンバータ１３０の昇圧比やデューティーを調整することで、コンバータ１３０がインピーダンス調整器として利用されている。これにより、受電装置２００の搭載部品の増加を抑制しているが、インピーダンス調整器としては、コンバータ１３０に限られない。たとえば、蓄電装置１４０と受電部１１０との間に、コンバータ１３０とは別に設けられ、コンデンサ及びコイルを含む回路を搭載し、この回路を用いてインピーダンスを調整するようにしてもよい。
【００７９】
［実施の形態２］
この実施の形態２は、上記の実施の形態１とは受電部の回路構成が異なる。これにより、送電装置１００において電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達したときの、車両側での等価抵抗（入力インピーダンス）の調整方法が、実施の形態１と異なる。
【００８０】
本実施の形態２に従う非接触電力伝送システムの全体構成は、図１に示した実施の形態１に従う非接触電力伝送システムと同じである。
【００８１】
図１２は、実施の形態２における送電部４０及び受電部１１０＃の回路構成を示した図である。図１２を参照して、送電部４０の回路構成は、図２に示した実施の形態１の構成と同じである。受電部１１０＃は、コイル１１２と、キャパシタ１１６とを含む。キャパシタ１１６は、コイル１１２に並列に接続されてコイル１１２と共振回路を形成する。キャパシタ１１６は、受電部１１０＃の共振周波数を調整するために設けられる。そして、送電部４０及び受電部１１０＃は、送電部４０から受電部１１０＃へ伝送される電力の伝送周波数において互いに共振するように設計される。送電部４０及び受電部１１０＃の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００８２】
本実施の形態２に従う非接触電力伝送システムでは、送電部４０においてコイル４２にキャパシタ４４が直列に接続され、受電部１１０＃においてコイル１１２にキャパシタ１１６が並列に接続される、所謂「ＳＰ（Series-Parallel）方式」の構成が採用される。このようなＳＰ方式の回路は、理想トランス特性を有し、負荷に対して電圧源となる（受電部１１０＃の電圧が送電部４０の電圧に比例する。）。受電部１１０＃の電圧Ｖｏｕｔと、送電装置１００において調整される電圧Ｖｉｎと、結合係数ｋとの間には、以下のような関係がある。
【００８３】
Ｖｏｕｔ＝α２（Ｖｉｎ／ｋ）  …（３）
α２は定数である。式（３）から分かるように、結合係数ｋが小さいときは、受電部１１０＃において所望の電圧Ｖｏｕｔを得るには、送電装置１００において電圧Ｖｉｎを下げる必要がある。一方、結合係数ｋが大きいときには、電圧Ｖｉｎも高くする必要がある。しかしながら、電圧Ｖｉｎを定格電圧Ｖｒよりも高くすることはできず、結合係数ｋが大きいにも拘わらず電圧Ｖｉｎが定格電圧に抑制されると、所望の電圧Ｖｏｕｔが得られない可能性がある。
【００８４】
図１３は、実施の形態２における、結合係数ｋと送電装置１００の電圧Ｖｉｎとの関係を示した図である。図１４は、実施の形態２における、結合係数ｋと等価抵抗ＲＬとの関係を示した図である。図１３，１４を参照して、実線は、本実施の形態２に従う非接触電力伝送システムにおける電圧Ｖｉｎ及び等価抵抗ＲＬを示し、点線は、参考例として、従来のシステムにおける電圧Ｖｉｎ及び等価抵抗ＲＬを示す。
【００８５】
従来（点線）のように、結合係数ｋを考慮することなく等価抵抗ＲＬを所定の値ＲＬｉｎｉに調整し（図１４）、結合係数ｋが最大となるときに電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒとなるように電圧Ｖｉｎを設定すると、結合係数ｋが小さいときに電圧Ｖｉｎが低くなり、その結果、通電電流が大きくなって損失が増大する。
【００８６】
そこで、本実施の形態２に従う非接触電力伝送システムでも、実施の形態１と同様に、電圧Ｖｉｎが従来に対して高められる（図１３の実線）。そうすると、結合係数ｋが最大値ｋｍａｘよりも小さい範囲で電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに到達し得る。電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに制限されると、式（３）から分かるように、結合係数ｋが大きい領域では電圧Ｖｏｕｔが低下する。そこで、この実施の形態２では、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに達する第２制御領域Ｒ２では、結合係数ｋが大きいほど等価抵抗ＲＬが小さくなるように、コンバータ１３０によって等価抵抗ＲＬが調整される（図１４）。すなわち、充電電力Ｐｏｕｔは、Ｖｏｕｔ２／ＲＬで表されるところ、電圧Ｖｉｎが定格電圧Ｖｒに抑制されることによる電圧Ｖｏｕｔの低下に応じて等価抵抗ＲＬを低下させることによって、所望の充電電力Ｐｏｕｔを確保するものである。このような構成により、充電電力指令値Ｐｏｕｔ＊通りの充電電力Ｐｏｕｔを得つつ、送電装置１００において電圧Ｖｉｎを高めることができる。その結果、送電装置１００における損失を低減することができる。
【００８７】
なお、この実施の形態２では、等価抵抗ＲＬの所定値ＲＬｉｎｉは、たとえば、蓄電装置１４０の下限電圧Ｖｂｍｉｎに基づいて、次式により決定し得る。
【００８８】
ＲＬｉｎｉ＝Ｖｂｍｉｎ２／Ｐｏｕｔ＊  …（４）
また、結合係数ｋが最大値ｋｍａｘとなるときの、等価抵抗ＲＬの最小値ＲＬｍｉｎは、たとえば、受電部１１０＃における電流Ｉｏｕｔの定格電流Ｉｏｕｔｒに基づいて、次式により決定し得る。
【００８９】
ＲＬｍｉｎ＝Ｐｏｕｔ＊／Ｉｏｕｔｒ２  …（５）
このように等価抵抗ＲＬを調整することによって、定格電流Ｉｏｕｔｒを超える電流Ｉｏｕｔが受電部１１０＃に流れるのを防止することができる。
【００９０】
なお、所定値ＲＬｉｎｉは、結合係数ｋが最大値ｋｍａｘとなる場合に最大伝送効率を実現する等価抵抗ＲＬに基づいて決定してもよい。
【００９１】
図１５は、等価抵抗ＲＬと送電部４０から受電部１１０＃への伝送効率ηとの関係を示した図である。図１５を参照して、ＳＰ方式でも、結合係数ｋが大きいほど、伝送効率ηは上昇する。一方、ＳＰ方式では、結合係数ｋが大きいほど、最大の伝送効率ηを実現する等価抵抗ＲＬが小さくなる。そこで、図１４に示したように、この実施の形態２に従う非接触電力伝送システムでは、領域Ｒ２において結合係数ｋが大きいほど等価抵抗ＲＬを小さくすることに鑑みて、結合係数ｋが最大値ｋｍａｘとなる場合に最大伝送効率を実現する等価抵抗ＲＬを所定値ＲＬｉｎｉとし、領域Ｒ２において、結合係数ｋが大きいほど等価抵抗ＲＬが所定値ＲＬｉｎｉよりも小さくなるように等価抵抗ＲＬを変化させてもよい。
【００９２】
実施の形態２における電源ＥＣＵ５０の構成は、図７に示した実施の形態１における構成と同じである。また、実施の形態２におけるＥＣＵ１５０の全体構成も、図８に示した実施の形態１における構成と同じである。
【００９３】
図１６は、実施の形態２におけるＥＣＵ１５０の制御部１５６＃の制御ブロック図である。図１６を参照して、制御部１５６＃は、図９に示した実施の形態１における制御部１５６の構成において、加算部２１６に代えて減算部２１７を含む。減算部２１７は、ＰＩ制御部２１４から出力される等価抵抗の修正量ΔＲＬを、等価抵抗の所定値ＲＬｉｎｉから減算し、その演算結果をマルチプレクサ２１８へ出力する。そして、マルチプレクサ２１８は、信号ＲＡが活性化されているときは、減算部２１７の出力、すなわち所定値ＲＬｉｎｉから修正量ΔＲＬを減算した値を等価抵抗指令値ＲＬ＊として出力する。これにより、図１４で示した等価抵抗ＲＬに調整することができる。
【００９４】
以上のように、ＳＰ方式の本実施の形態２についても、ＳＳ方式の実施の形態１と同様に、結合係数ｋが小さい場合にシステム全体として効率が低下するのを抑制することができる。
【００９５】
なお、上記において、電源ＥＣＵ５０は、この発明における「第１制御部」の一実施例に対応し、ＥＣＵ１５０は、この発明における「第２制御部」の一実施例に対応する。また、コンバータ１３０は、この発明における「インピーダンス調整器」及び「第１コンバータ」の一実施例に対応し、コンバータ２０は、この発明における「第２コンバータ」の一実施例に対応する。
【００９６】
今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、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及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】
【００９７】
１０，１２０  整流器、１５  電圧可変高周波電源、２０，１３０  コンバータ、２１，４４，１１４，１１６  キャパシタ、２２，４２，１１２  コイル、２３  スイッチング素子、２４，２５  ダイオード、３０  インバータ、４０  送電部、５０  電源ＥＣＵ、５２  コンバータ制御部、５４，１５８  通信部、６０，１６０，１６２  電圧センサ、７０，１７０  通信装置、８０  外部電源、１００  送電装置、１１０，１１０＃  受電部、１４０  蓄電装置、１５０  ＥＣＵ、１５２  充電電力算出部、１５４  等価抵抗算出部、１５６，１５６＃  制御部、２００  車両、２１２，２２０，２１７  減算部、２１６  加算部、２１４，２２２  ＰＩ制御部、２１８  マルチプレクサ、２２４  デューティー演算部。
【図１】
2016036225.tif 000003
【図２】
2016036225.tif 000004
【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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