(57)【要約】【課題】放射エミッションが一定レベルを超えないように抑制しつつ、電力伝送損失を低下して高効率で非接触電力伝送を行う。【解決手段】送電装置１０及び受電装置２０の間では、受電部３１０及び送電部３２０を経由して非接触で電力が伝送される。バイパススイッチ５００，５１０，５２０，５３０によって、フィルタ回路２００及び４００を通過する電力伝送経路が形成されている状態において、受電部３１０及び送電部３２０の間の結合係数が推定される。推定された結合係数が所定の基準値よりも高い場合には、バイパススイッチ５００，５１０，５２０，５３０は、バイパス経路２０５，４０５を通過して、フィルタ回路２００及び４００をバイパスする電力伝送経路を形成するように制御される。【選択図】図１
2017093089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の交流電力を発生する電源部と、
前記電源部からの交流電力を、受電装置の受電部に対して非接触で送電する送電部と、
前記電源部及び前記送電部の間に接続された、前記所定周波数よりも高い遮断周波数を有するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路を通過して前記交流電力を伝送する第１の電力伝送経路と、前記フィルタ回路をバイパスして前記交流電力を伝送する第２の電力伝送経路とを切換えて形成するバイパススイッチと、
前記バイパススイッチによって前記第１の電力伝送経路が形成されている状態において前記送電部及び前記受電部の間の結合係数が予め定められた基準値よりも高い場合に、前記第１の電力伝送経路に代えて前記第２の電力伝送経路を形成するように前記バイパススイッチを制御する制御装置とを備える、送電装置。
【請求項２】
送電装置の送電部からの所定周波数の交流電力を非接触で受電する受電部と、
前記受電部によって受電された前記交流電力を直流電力に変換する整流部と、
前記受電部から前記整流部の間に接続された、前記所定周波数よりも高い遮断周波数を有するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路を通過して前記交流電力を伝送する第１の電力伝送経路と、前記フィルタ回路をバイパスして前記交流電力を伝送する第２の電力伝送経路を切換えて形成するバイパススイッチと、
前記バイパススイッチによって前記第１の電力伝送経路が形成されている状態において前記送電部及び前記受電部の間の結合係数が予め定められた基準値よりも高い場合に、前記第１の電力伝送経路に代えて前記第２の電力伝送経路を形成するように前記バイパススイッチを制御する制御装置とを備える、受電装置。
【請求項３】
所定周波数の交流電力を発生する電源部と、前記所定周波数の交流電力を非接触で送電する送電部とを含む送電装置と、
前記送電装置からの前記交流電力を非接触で受電する受電部と、前記受電部によって受電された前記交流電力を直流電力に変換する整流部とを含む受電装置とを備え、
前記受電装置及び前記送電装置の少なくとも一方に設けられたフィルタ回路と、
前記フィルタ回路に対応して配置されたバイパススイッチと、
前記バイパススイッチを制御する制御装置とを備え、
前記フィルタ回路は、前記所定周波数よりも高い遮断周波数を有し、かつ、前記送電装置では前記電源部及び前記送電部の間に接続され、前記受電装置では前記受電部及び前記整流部の間に接続され、
前記バイパススイッチは、対応する前記フィルタ回路を経由して前記交流電力を伝送する経路と、当該フィルタ回路をバイパスして前記交流電力を伝送する経路とを選択的に形成するように構成され、
前記制御装置は、前記バイパススイッチによって前記交流電力が配置された全部の前記フィルタ回路を通過する経路が形成されている状態において前記送電部及び前記受電部の間の結合係数が予め定められた基準値よりも高い場合には、配置された前記フィルタ回路の一部又は全部をバイパスするように前記バイパススイッチを制御する、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、受電装置及び電力伝送システムに関し、特に、受電装置へ非接触で送電する送電装置、送電装置から非接触で受電する受電装置、及び、それらを用いた電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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が知られている（たとえば特許文献１〜６参照）。このような電力伝送システムについて特開２０１５−１５６７４２号公報（特許文献１）は、フィルタ回路を送電側及び受電側に有する構成を開示する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５６７４２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献４】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献５】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献６】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】
【０００４】
フィルタ回路を通過させて電力伝送を行うことにより、周囲に放射される高調波ノイズの強度の抑制、すなわち、放射エミッションの抑制が可能となる。しかしながら、フィルタ回路を通過することによって定常的に電力損失が発生すると、電力伝送システムの電力効率低下が懸念される。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、放射エミッションが一定レベルを超えないように抑制しつつ、電力伝送損失を低下して高効率で非接触電力伝送を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のある局面によれば、送電装置は、電源部と、送電部と、電源部及び送電部の間に接続されたフィルタ回路と、バイパススイッチと、制御装置とを備える。電源部は、所定周波数の交流電力を発生するように構成される。送電部は、電源部からの交流電力を、受電装置の受電部に対して非接触で送電するように構成される。フィルタ回路は、所定周波数よりも高い遮断周波数を有するように構成される。バイパススイッチは、フィルタ回路を通過して交流電力を伝送する第１の電力伝送経路と、フィルタ回路をバイパスして交流電力を伝送する第２の電力伝送経路とを切換えて形成するように構成される。制御装置は、バイパススイッチによって第１の電力伝送経路が形成されている状態において送電部及び受電部の間の結合係数が予め定められた基準値よりも高い場合に、第１の電力伝送経路に代えて第２の電力伝送経路を形成するようにバイパススイッチを制御する。
【０００７】
この発明の他のある局面によれば、受電装置は、受電部と、整流部と、フィルタ回路と、バイパススイッチと、制御装置とを備える。受電部は、送電装置の送電部からの所定周波数の交流電力を非接触で受電するように構成される。整流部は、受電部によって受電された交流電力を直流電力に変換するように構成される。フィルタ回路は、受電部から整流部の間に接続された、所定周波数よりも高い遮断周波数を有するように構成される。バイパススイッチは、フィルタ回路を通過して交流電力を伝送する第１の電力伝送経路と、フィルタ回路をバイパスして交流電力を伝送する第２の電力伝送経路を切換えて形成するように構成される。制御装置は、バイパススイッチによって第１の電力伝送経路が形成されている状態において送電部及び受電部の間の結合係数が予め定められた基準値よりも高い場合に、第１の電力伝送経路に代えて第２の電力伝送経路を形成するようにバイパススイッチを制御する。
【０００８】
この発明のさらに他の局面によれば、電力伝送システムは、送電装置と、受電装置と、送電装置及び受電装置の少なくとも一方に設けられたフィルタ回路と、フィルタ回路に対応して配置されたバイパススイッチと、バイパススイッチを制御する制御装置とを備える。送電装置は、所定周波数の交流電力を発生する電源部と、所定周波数の交流電力を非接触で送電する送電部とを含む。受電装置は、送電装置からの交流電力を非接触で受電する受電部と、受電部によって受電された交流電力を直流電力に変換する整流部とを含む。フィルタ回路は、所定周波数よりも高い遮断周波数を有する。さらに、フィルタ回路は、送電装置では電源部及び送電部の間に接続され、受電装置では受電部及び整流部の間に設けられる。バイパススイッチは、対応するフィルタ回路を経由して交流電力を伝送する経路と、当該フィルタ回路をバイパスして交流電力を伝送する経路とを選択的に形成するように構成される。制御装置は、バイパススイッチによって交流電力が配置された全部のフィルタ回路を通過する経路が形成されている状態において送電部及び受電部の間の結合係数が予め定められた基準値よりも高い場合には、配置されたフィルタ回路の一部又は全部をバイパスするようにバイパススイッチを制御する。
【０００９】
上記送電装置、受電装置、及び、電力伝送システムによれば、結合係数が高い場合には、同一電力の伝送に対する電流が小さくなるため高調波ノイズも小さくなる傾向にあるので、フィルタ回路のバイパスによって電力損失を抑制する。一方で、結合係数が低い場合には、フィルタ回路を通過させることによって、同一電力の伝送に対する電流が相対的に大きくなっても、高調波ノイズの強度、すなわち、放射エミッションを抑制することができる。この結果、放射エミッションが一定レベルを超えないように抑制しつつ、電力伝送損失を低下して高効率で非接触電力伝送を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、放射エミッションが一定レベルを超えないように抑制しつつ、電力伝送損失を低下して高効率で非接触電力伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に従う送電装置及び受電装置を備える電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】図１に示されたバイパススイッチの制御処理を説明するフローチャートである。
【図３】バイパススイッチの制御処理の変形例を説明するフローチャートである。
【図４】図３における結合係数に応じたバイパスパターンの選択を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（システム構成）
図１は、この発明の実施の形態に従う送電装置及び受電装置を備える電力伝送システムの全体構成図である。
【００１４】
図１を参照して、この電力伝送システムは、送電装置１０と、受電装置２０とを備える。この電力伝送システムは、たとえば、ハイブリッド車両（Hybrid  Vehicle）や電気自動車（Electric  vehicle）等の電動車両に搭載された蓄電装置を車両外部に設けられる送電装置１０により充電する場合等に適用可能であり、受電装置２０は、そのような電動車両に搭載され得る。
【００１５】
送電装置１０は、インバータ１００と、力率改善（ＰＦＣ（Power  Factor  Correction））回路１１０と、フィルタ回路２００と、送電部３１０とを含む。さらに、送電装置１０に対応して、電源ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）７００及び通信部７１０が設けられる。
【００１６】
ＰＦＣ回路１１０は、交流電源５（たとえば系統電源）から受ける交流電力を整流してインバータ１００へ供給するとともに、入力電流を正弦波に近づけることで力率を改善することができる。このＰＦＣ回路１１０には、公知の種々のＰＦＣ回路を採用し得る。なお、ＰＦＣ回路１１０に代えて、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。
【００１７】
インバータ１００は、送電部３１０へ交流電力を供給する交流電源として機能し、所定の伝送周波数ωを有する交流電力を発生する。本実施の形態では、インバータ１００は、電圧形インバータであり、たとえば、入力側に設けられた平滑用キャパシタと、４つの半導体デバイスとを含む単相フルブリッジ回路によって構成される。インバータ１００は「電源部」の一実施例に対応する。
【００１８】
フィルタ回路２００は、インバータ１００と送電部３１０との間に接続されて、インバータ１００からの電流によって発生する高調波ノイズを抑制するためのローパスフィルタとして構成される。フィルタ回路２００は、２つのコイル２１２，２１６及び２つのキャパシタ２１４，２１８を含む４次ＬＣフィルタによって構成される。
【００１９】
送電部３１０は、コイル３１２と、キャパシタ３１４とを含む。キャパシタ３１４は、送電部３１０の共振周波数を調整するために設けられ、コイル３１２に直列に接続されてコイル３１２と共振回路を形成する。送電部３１０は、伝送周波数ωを有する交流電力をインバータ１００から受け、コイル３１２の周囲に生成される電磁界を介して、送電装置１０の受電部３２０へ非接触で送電する。
【００２０】
送電装置１０には、送電部３１０への出力電圧Ｖ１及び出力電流Ｉ１を検出するための電圧センサ２５０及び電流センサ２６０が配置される。電圧センサ２５０及び電流センサ２６０による検出値は、電源ＥＣＵ７００へ入力される。
【００２１】
電源ＥＣＵ７００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、送電装置１０における各種機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ７００は、所定の伝送周波数を有する送電電力をインバータ１００が生成するように、インバータ１００のスイッチング制御を行なう。各種制御については、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。
【００２２】
通信部７１０は、通信部８１０（受電装置２０側）と無線通信可能に構成され、受電装置２０から送信される送電電力目標値（送電電力指令）を受信するほか、送電の開始／停止や受電装置２０の受電状況等の情報を受電装置２０とやり取りする。
【００２３】
一方、受電装置２０は、受電部３２０と、フィルタ回路４００と、整流部５５０と、蓄電装置６００とを含む。さらに、受電装置２０に対応して、充電ＥＣＵ８００及び通信部８１０が設けられる。
【００２４】
受電部３２０は、コイル３２２と、キャパシタ３２４とを含む。キャパシタ３２４は、受電部３２０の共振周波数を調整するために設けられ、コイル３２２に直列に接続されてコイル３２２と共振回路を形成する。受電部３２０は、送電装置１０の送電部３１０との間に生成される電磁界を介して、送電部３１０から出力される電力を受けてフィルタ回路４００へ出力する。なお、送電部３１０及び受電部３２０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００２５】
フィルタ回路４００は、受電部３２０と整流部５５０との間に接続され、送電装置１０からの受電による電流から発生する高調波ノイズを抑制するためのローパスフィルタとして構成される。フィルタ回路４００は、２つのキャパシタ４１２，４１６及び２つのコイル４１４，４１８を含む４次ＬＣフィルタによって構成される。
【００２６】
整流部５５０は、受電部３２０によって受電された交流電力を整流して蓄電装置６００へ出力する。たとえば、整流部５５０は、コンデンサインプット型の整流回路によって構成することができる。具体的には、４つのダイオードを含む単相ブリッジ整流回路と、出力側に設けられたキャパシタとを含んだ構成とすることができる。
【００２７】
受電装置２０には、整流部５５０からの出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２を検出するための電圧センサ３５０及び電流センサ３６０が配置される。電圧センサ３５０及び電流センサ３６０による検出値は、充電ＥＣＵ８００へ入力される。
【００２８】
蓄電装置６００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などの二次電池によって構成される。蓄電装置６００は、整流部５５０から出力される電力を蓄える。なお、蓄電装置６００として大容量のキャパシタも採用可能である。特に図示しないが、整流部５５０と蓄電装置６００との間に、整流部５５０の出力電圧を調整するＤＣ−ＤＣコンバータをさらに設けてもよい。
【００２９】
充電ＥＣＵ８００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）、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、受電装置２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、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。
【００３０】
通信部８１０は、通信部７１０（送電装置１０側）と無線通信するように構成され、充電ＥＣＵ８００において生成される送電電力目標値（送電電力指令）を送電装置１０へ送信するほか、電力伝送の開始／停止に関する情報を送電装置１０とやり取りしたり、受電装置２０の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）を送電装置１０へ送信したりする。
【００３１】
一般的に、電力伝送システムでは、一定電力制御が実行される。このため、電源ＥＣＵ７００は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送中に、送電装置１０からの送電電力を電力目標値に従って制御する。具体的には、電源ＥＣＵ７００は、電圧センサ２５０及び電流センサ２６０による出力電圧Ｖ１及び出力電流Ｉ１の検出値から求められた送電電力検出値を、送電電力目標値Ｐｒに一致させるようにインバータ１００を制御することによって、電力フィードバック制御を実行する。
【００３２】
好ましくは、電源ＥＣＵ７００による電力フィードバック制御における送電電力目標値Ｐｒは、受電装置２０における受電状況を考慮して、充電ＥＣＵ８００によって設定される。たとえば、電圧センサ３５０及び電流センサ３６０による出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２の検出値から求められた受電電力検出値と受電電力目標値との偏差に基づいて、送電装置１０における送電電力目標値Ｐｒを生成する。具体的には、受電電力目標値に対する受電電力検出値の偏差に基づいて現在の設定値から増減させるように、送電電力目標値Ｐｒを生成することができる。充電ＥＣＵ８００は、通信部８１０を制御することによって、生成した送電電力目標値Ｐｒを送電装置１０（電源ＥＣＵ７００）へ送信する。
【００３３】
本実施の形態に従う電力伝送システムでは、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送時に発生する高調波ノイズを抑制するために、送電装置１０においてフィルタ回路２００が設けられ、受電装置２０においてフィルタ回路４００が設けられている。
【００３４】
送電装置１０のフィルタ回路２００は、インバータ１００側の端子Ｔ１，Ｔ２及び送電部３１０側の端子Ｔ３，Ｔ４と、コイル２１２，２１６と、キャパシタ２１４，２１８とを含む。コイル２１２，２１６は、インバータ１００と送電部３１０との間の電力線対の一方に設けられ、図１の構成例では、コイル２１２，２１６は、端子Ｔ１，Ｔ３間において直列に接続される。キャパシタ２１４は、コイル２１２，２１６間において電力線対間に接続される。キャパシタ２１８は、コイル２１６よりも送電部３１０側において電力線対間に接続される。
【００３５】
受電装置２０のフィルタ回路４００は、受電部３２０側の端子Ｔ５，Ｔ６及び整流部５５０側の端子Ｔ７，Ｔ８と、キャパシタ４１２，４１６と、コイル４１４，４１８とを含む。コイル４１４，４１８は、受電部３２０と整流部５５０との間の電力線対の一方に設けられ、図１の構成例では、コイル４１４，４１８は、端子Ｔ５，Ｔ７間において直列に接続される。キャパシタ４１２は、コイル４１４よりも受電部３２０側において電力線対間に接続される。キャパシタ４１６は、コイル４１４，４１８間において電力線対間に接続される。
【００３６】
コイル２１２，２１６，４１４，４１８のインダクタンス及びキャパシタ２１４，２１８，４１２，４１６のキャパシタンスは、フィルタ回路２００，４００の各々が伝送電力の基本周波数（すなわち、上述の伝送周波数ω）よりも高周波側領域にカットオフ周波数を有するように決定される。
【００３７】
これにより、フィルタ回路２００，４００を通過させることにより、電力伝送のために生じる交流電流の高調波成分を抑制することが可能となる。
【００３８】
しかしながら、フィルタ回路２００，４００を構成するコイル及びキャパシタは、電圧と電流との位相差を変化させるので、フィルタ回路２００，４００の通過に伴う電力損失の発生により、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送効率が低下する可能性がある。
【００３９】
したがって、本実施の形態に従う構成では、送電装置１０にフィルタ回路２００をバイパスするためのバイパス経路２０５及びバイパススイッチ５００，５１０が設けられる。同様に、受電装置２０には、フィルタ回路４００をバイパスするためのバイパス経路４０５及びバイパススイッチ５２０，５３０が設けられる。
【００４０】
（バイパススイッチの配置及び制御）
送電装置１０において、バイパス経路２０５は、インバータ１００側の端子Ｔ１１と、送電部３１０側の端子Ｔ１２との間に接続された電力線によって構成される。バイパススイッチ５００は、インバータ１００と接続された端子Ｔａを、電源ＥＣＵ７００からの制御指令Ｓ１に応じて、端子Ｔ１又は端子Ｔ１１と電気的に接続するように構成される。同様に、バイパススイッチ５１０は、送電部３１０と接続された端子Ｔｂを、電源ＥＣＵ７００からの制御指令Ｓ２に応じて、端子Ｔ３又は端子Ｔ１２と電気的に接続するように構成される。すなわち、バイパススイッチ５００，５１０によって、送電装置１０に設けられた「バイパススイッチ」が構成される。
【００４１】
受電装置２０において、バイパス経路４０５は、受電部３２０側の端子Ｔ１３と、整流部５５０側の端子Ｔ１４との間に接続された電力線によって構成される。バイパススイッチ５２０は、受電部３２０と接続された端子Ｔｃを、充電ＥＣＵ８００からの制御指令Ｓ３に応じて、端子Ｔ７又は端子Ｔ１４と電気的に接続するように構成される。同様に、バイパススイッチ５３０は、整流部５５０と接続された端子Ｔｄを、充電ＥＣＵ８００からの制御指令Ｓ４に応じて、端子Ｔ７又は端子Ｔ１４と電気的に接続するように構成される。すなわち、バイパススイッチ５２０，５３０によって、受電装置２０に設けられた「バイパススイッチ」が構成される。
【００４２】
図２は、図１に示されたバイパススイッチ５００〜５３０の制御を説明するフローチャートである。図２に示された制御処理は、電源ＥＣＵ７００及び充電ＥＣＵ８００の各々（以下、両者を包括して単にＥＣＵとも表記する）によって、電力伝送の開始時に実行される。
【００４３】
図２を参照して、ＥＣＵは、ステップＳ１００により、電力伝送システムにおける電力伝送の開始時において、バイパススイッチ５００〜５３０の各々を初期状態に制御する。バイパススイッチ５００〜５３０の各々は、初期状態では、フィルタ回路２００及び４００を通過する電力経路を形成するように制御される。したがって、ステップＳ１００では、バイパススイッチ５００の制御指令Ｓ１は端子Ｔａを端子Ｔ１と接続するように生成されるとともに、バイパススイッチ５１０の制御指令Ｓ２は端子Ｔｂを端子Ｔ３と接続するように生成される。また、バイパススイッチ５２０の制御指令Ｓ３は端子Ｔｃを端子Ｔ５と接続するように生成されるとともに、バイパススイッチ５３０の制御指令Ｓ４は端子Ｔｄを端子Ｔ７と接続するように生成される。このときの電力伝送経路は「第１の電力伝送経路」に対応する。
【００４４】
ＥＣＵは、ステップＳ１１０により、バイパススイッチ５００〜５３０の各々が初期状態に制御された下で、送電部３１０（コイル３１２）及び受電部３２０（コイル３２２）間の結合係数ｋを推定する。
【００４５】
結合係数ｋは、たとえば、送電部３１０に流れる電流（すなわち、出力電流Ｉ１）と、受電装置２０における受電電圧（すなわち、出力電圧Ｖ２）とから推定することができる。すなわち、コイル３１２，３１２間の結合係数ｋは、出力電圧Ｖ２と送電部３１０の電流Ｉ１との比に比例することが知られており、たとえば、受電装置２０の負荷抵抗が十分に大きい場合に、下記の式（１）を用いて結合係数ｋを推定することができる。
【００４６】
ｋ＝｛１／（ω・√（Ｌ１・Ｌ２））｝・｜Ｖ２｜／｜Ｉ１｜  …（１）
ここで、ωは伝送周波数、Ｌ１，Ｌ２はそれぞれコイル３１２，３２２のインダクタンスを示す。なお、受電電圧Ｖ２は、電圧センサ３５０（図１）によって検出することができ、送電部３１０の電流Ｉ１は、電流センサ２６０によって検出することができる。｜Ｉ１｜は、電流Ｉ１（ＡＣ）の振幅に相当する。
【００４７】
電流センサ２６０による電流Ｉ１の検出値を通信部７１０によって、電源ＥＣＵ７００から充電ＥＣＵ８００へ送信することによって、充電ＥＣＵ８００は、式（１）による結合係数ｋの推定演算を実行することができる。同様に、電圧センサ３５０による電圧Ｖ２の検出値を通信部８１０によって、充電ＥＣＵ８００から電源ＥＣＵ７００へ送信することによって、電源ＥＣＵ７００は、式（１）による結合係数ｋの推定演算を実行することができる。
【００４８】
さらに、ＥＣＵは、ステップＳ１２０により、ステップＳ１１０で推定された結合係数ｋを予め定められた基準値ｋ＊と比較する。
【００４９】
ＥＣＵは、結合係数ｋが基準値ｋ＊以下であるときには（Ｓ１２０のＮＯ判定時）、ステップＳ１４０に処理を進めて、フィルタ回路２００，４００を通過した電力伝送経路が形成されるように、バイパススイッチ５００〜５３０を制御する。すなわち、ステップＳ１３０では、バイパススイッチ５００〜５３０の制御指令Ｓ１〜Ｓ４は、ステップＳ１００（初期状態）と同様に生成される。
【００５０】
ＥＣＵは、結合係数ｋが基準値ｋ＊よりも高いときには（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１４０に処理を進めて、フィルタ回路２００，４００をバイパスした電力伝送経路が形成されるように、バイパススイッチ５００〜５３０を制御する。
【００５１】
ステップＳ１４０では、バイパススイッチ５００の制御指令Ｓ１は端子Ｔａを端子Ｔ１１と接続するように生成されるとともに、バイパススイッチ５１０の制御指令Ｓ２は端子Ｔｂを端子Ｔ１２と接続するように生成される。また、バイパススイッチ５２０の制御指令Ｓ３は端子Ｔｃを端子Ｔ１３と接続するように生成されるとともに、バイパススイッチ５３０の制御指令Ｓ４は端子Ｔｄを端子Ｔ１４と接続するように生成される。このときの電力伝送経路は「第２の電力伝送経路」に対応する。
【００５２】
一般的に、電力伝送システムでは上述したような一定電力制御が実行されるため、送電部３１０（コイル３１２）と受電部３２０（コイル３２２）との結合係数ｋが低くなると、コイル３１２の電圧に対するコイル３２２の電圧の比が低下することにより、一定電力を受電装置２０へ伝送するための電流（電流Ｉ１及びＩ２）が大きくなる。これにより、電流の高調波成分も比例して大きくなることによって、高調波ノイズの強度の抑制、すなわち、放射エミッションが増大することが懸念される。したがって、放射エミッションを所定の規制値よりも低くするためには、フィルタ回路２００，４００に電流を通過させることが必要となる。
【００５３】
これに対して、結合係数ｋが高いときには、コイル３１２，３２２間の電圧比が高いので、一定電力を受電装置２０へ伝送するための電流（電流Ｉ１及びＩ２）が相対的に小さくなる。これにより、電流の高調波成分も小さくなるので、フィルタ回路２００，４００を通過させなくても、放射エミッションを規制値よりも低くすることが可能である。したがって、想定される電力伝送条件の下で、結合係数ｋと、フィルタ回路２００，４００をバイパスさせたときの放射エミッションとの関係を実機実験又はシミュレーションにより求めることによって、放射エミッションの規制値に照らした基準値ｋ＊を予め定めることが可能となる。
【００５４】
したがって、本実施の形態に従う受電装置及び送電装置を備える電力伝送システムによれば、実際の電力伝送状態に基づく結合係数の推定値に基づいて、フィルタ回路を通過する電力伝送経路及びフィルタ回路をバイパスする電力伝送経路を選択的に形成することができる。これにより、結合係数が低く同一電力を伝送するための電流が大きくなる場合には、フィルタ回路の通過によって放射エミッションを抑制する一方で、結合係数が高く同一電力を伝送するための電流が小さくなる場合には、フィルタ回路をバイパスすることによって電力損失を抑制することができる。この結果、放射エミッションが一定レベルを超えないように抑制しつつ、電力伝送損失を低下して高効率で非接触電力伝送を行うことができる。
【００５５】
なお、図１の構成例では、送電装置１０及び受電装置２０の両方にフィルタ回路２００及び４００を設ける構成を示したが、送電装置１０及び受電装置２０の一方にのみフィルタ回路２００又は４００を配置した場合にも、本実施の形態でのバイパススイッチの制御を適用することができる。このような構成においても、配置されたフィルタ回路２００又は４００に対して、バイパススイッチ５００，５１０又は５２０，５３０が設けられる。さらに、配置されたフィルタ回路２００又は４００を通過して電力伝送における結合係数ｋが基準値ｋ＊よりも高い場合には、送電装置１０及び受電装置２０の一方において、電源ＥＣＵ７００又は充電ＥＣＵ８００によって配置されたフィルタ回路２００又は４００をバイパスするようにバイパススイッチ５００，５１０又は５２０，５３０を制御することができる。
【００５６】
(バイパススイッチ制御の変形例）
図３は、バイパススイッチの制御処理の変形例を説明するフローチャートである。図３の変形例は、送電装置１０及び受電装置２０の両方にフィルタ回路２００，４００が配置された構成に適用される。
【００５７】
図３の変形例では、バイパススイッチ５００〜５３０は一体的に制御される。したがって、図３に示された制御処理は、電源ＥＣＵ７００及び充電ＥＣＵ８００によって、一体的に実行することができる。
【００５８】
図３を参照して、ＥＣＵは、図２と同様のステップＳ１１０により、電力伝送システムにおける電力伝送の開始時において、バイパススイッチ５００〜５３０の各々を初期状態に制御する。これにより、フィルタ回路２００及び４００を通過する電力経路が選択される。
【００５９】
ＥＣＵは、図２と同様のステップＳ１１０により、送電部３１０（コイル３１２）及び受電部３２０（コイル３２２）間の結合係数ｋを推定する。さらに、ＥＣＵは、ステップＳ２００により、ステップＳ１１０で推定された結合係数ｋに基づき、バイパスパターンを選択する。そして、ＥＣＵは、ステップＳ２１０により、選択されたバイパスパターン（Ｓ２００）に従って、バイパススイッチ５００〜５３０を制御する。
【００６０】
図４は、ステップＳ２００によるバイパスパターンの選択を説明する概念図である。
図４を参照して、変形例では、結合係数の基準値が複数段階に設定される。具体的には、図２での基準値ｋ＊に代えて、基準値ｋ１〜ｋ３（ｋ１＜ｋ２＜ｋ３）が予め設定される。
【００６１】
ｋ＞ｋ３の領域Ｚ４（バイパスパターンＩＶ）では、図２でのｋ＞ｋ＊の場合と同様に、フィルタ回路２００及び４００の両方をバイパスする電力伝送経路が形成されるように、バイパススイッチ５００〜５３０が制御される。すなわち、バイパスパターンＩＶでは、図２のステップＳ１４０と同様に、バイパススイッチ５００〜５３０の制御指令Ｓ１〜Ｓ４が生成される。
【００６２】
ｋ＜ｋ１の領域Ｚ１（バイパスパターンＩ）では、図２でのｋ≦ｋ＊の場合と同様に、フィルタ回路２００及び４００の両方を通過する電力伝送経路が形成されるように、バイパススイッチ５００〜５３０が制御される。すなわち、バイパスパターンＩでは、図２のステップＳ１３０と同様に、バイパススイッチ５００〜５３０の制御指令Ｓ１〜Ｓ４が生成される。
【００６３】
変形例に従うバイパススイッチの制御処理では、ｋ１＜ｋ≦ｋ３の領域Ｚ２，Ｚ３（バイパスパターンＩＩ及びＩＩＩ）において、フィルタ回路２００及び４００の一方のみがバイパスされる。たとえば、図４の例では、ｋ１≦ｋ＜ｋ２の領域Ｚ２（バイパスパターンＩＩ）では、送電装置１０のフィルタ回路２００がバイパスされる一方で受電装置２０のフィルタ回路４００を通過するように電力伝送経路が形成される。すなわち、バイパスパターンＩＩでは、バイパススイッチ５００の制御指令Ｓ１は端子Ｔａを端子Ｔ１１と接続するように生成されるとともに、バイパススイッチ５１０の制御指令Ｓ２は端子Ｔｂを端子Ｔ１２と接続するように生成される。一方で、バイパススイッチ５２０の制御指令Ｓ３は端子Ｔｃを端子Ｔ５と接続するように生成されるとともに、バイパススイッチ５３０の制御指令Ｓ４は端子Ｔｄを端子Ｔ７と接続するように生成される。
【００６４】
これに対して、ｋ２≦ｋ≦ｋ３の領域Ｚ３（バイパスパターンＩＩＩ）では、受電装置２０のフィルタ回路４００がバイパスされる一方で送電装置１０のフィルタ回路２００を通過するように電力伝送経路が形成される。すなわち、バイパスパターンＩＩでは、バイパススイッチ５００の制御指令Ｓ１は端子Ｔａを端子Ｔ１と接続するように生成されるとともに、バイパススイッチ５１０の制御指令Ｓ２は端子Ｔｂを端子Ｔ３と接続するように生成される。一方で、バイパススイッチ５２０の制御指令Ｓ３は端子Ｔｃを端子Ｔ１３と接続するように生成されるとともに、バイパススイッチ５３０の制御指令Ｓ４は端子Ｔｄを端子Ｔ１４と接続するように生成される。
【００６５】
なお、図３及び図４での基準値ｋ１〜ｋ３についても、図２での基準値ｋ＊と同様に、所定の電力伝送条件の下で、結合係数ｋと、フィルタ回路２００及び／又は４００をバイパスさせたときの放射エミッションとの関係を実機実験又はシミュレーションによって求めることによって、予め定めることができる。
【００６６】
また、送電装置１０及び受電装置２０の配置状況によって、バイパスパターンＩＩ，ＩＩＩにおけるバイパススイッチ５００〜５３０の制御を、図４の例と逆にしてもよい。すなわち、バイパスパターンＩＩ（ｋ１≦ｋ＜ｋ２）において、フィルタ回路４００（受電装置２０）がバイパスされる一方でフィルタ回路２００（送電装置１０）を通過するように電力伝送経路を形成し、バイパスパターンＩＩＩ（ｋ２≦ｋ≦ｋ３）において、フィルタ回路２００がバイパスされる一方でフィルタ回路４００を通過するように電力伝送経路が形成されてもよい。
【００６７】
このように、図３及び図４に示された変形例によれば、結合係数ｋがある程度高い領域（ｋ１＜ｋ≦ｋ３）においてフィルタ回路２００，４００の一方のみをバイパスするようにしたので、当該領域において、放射エミッションが一定レベルを超えないように抑制しつつ、電力伝送損失をさらに低下して高効率で非接触電力伝送を行うことができる。
【００６８】
すなわち、送電装置１０及び受電装置２０の両方にフィルタ回路２００，４００が配置された構成においては、フィルタ回路２００，４００の両方を通過する状態での結合係数ｋに応じて、フィルタ回路２００，４００の少なくとも一方をバイパスするように電力伝送経路を制御することができる。
【００６９】
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】
【００７０】
５  交流電源、１０  送電装置、２０  受電装置、１００  インバータ、１１０  ＰＦＣ回路、２００，４００  フィルタ回路、２０５，４０５  バイパス経路、２１２，２１６，３１２，３２２，４１４，４１８  コイル、２１４，２１８，３１４，３２４，４１２，４１６  キャパシタ、２５０，３５０  電圧センサ、２６０，３６０  電流センサ、３１０  送電部、３２０  受電部、５００，５１０，５２０，５３０  バイパススイッチ、５５０  整流部、６００  蓄電装置、７００  電源ＥＣＵ、７１０，８１０  通信部、８００  充電ＥＣＵ、Ｉ１，Ｉ２  出力電流、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  制御指令（バイパススイッチ）、Ｔ１〜Ｔ８，Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔａ〜Ｔｄ  端子、Ｖ１，Ｖ２  出力電圧、ｋ  結合係数、ｋ１〜ｋ３，ｋ＊  基準値（結合係数）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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