JP2010158151A - 非接触電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共鳴系の入力インピーダンスを調整する手段を備えた非接触電力伝送装置を提供する。
【解決手段】非接触電力伝送装置１０は、交流電源１１から供給される電力を非接触で伝送する共鳴系１２を備える。共鳴系１２は、交流電源１１に接続される１次コイル１３と、１次側共鳴コイル１４と、２次側共鳴コイル１５と、負荷１７が接続される２次コイル１６とを有する。１次コイル１３として巻径が異なってインピーダンスが異なる複数の１次コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けられている。各１次コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、切換スイッチＳＷを介して交流電源１１に一つずつ選択的に接続可能に構成され、負荷１７の変動に対応して１次コイル１３のインピーダンスが適切なインピーダンスに設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触電力伝送装置に係り、詳しくは共鳴型の非接触電力伝送装置に関する。

図６に示すように、二つの銅線コイル５１，５２を離れた状態で配置し、一方の銅線コイル５１から他方の銅線コイル５２に電磁場の共鳴によって電力を伝送することが紹介されている（例えば、非特許文献１及び特許文献１参照）。具体的には、交流電源５３に接続された１次コイル５４で発生した磁場を銅線コイル５１，５２による磁場共鳴により増強し、２次コイル５５により増強された銅線コイル５２付近の磁場から電磁誘導を利用して電力を取り出し負荷５６に供給する。そして、半径３０ｃｍの銅線コイル５１，５２を２ｍ離して配置した場合に、負荷５６としての６０Ｗの電灯を点灯できることが確認されている。

国際公開特許ＷＯ／２００７／００８６４６ Ａ２

ＮＩＫＫＥＩ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ２００７．１２．３ １１７頁〜１２８頁

この共鳴型非接触電力伝送装置において交流電源の電力を負荷に効率良く供給するには、交流電源から電力を効率良く共鳴系に供給することが必要になる。共鳴型非接触電力伝送装置から電力が供給される負荷が変動しない系であれば、予め設定された共鳴系の共鳴周波数において、共鳴系の入力インピーダンスと交流電源（高周波電源）の出力インピーダンスとが常にマッチングする状態にすることができる。しかし、共鳴型非接触電力伝送装置では、負荷の変動に対して共鳴周波数における入力インピーダンスが変化する。このため、変動する負荷に対して交流電源と入力インピーダンスとのマッチングがずれ、交流電源から電力を効率良く共鳴系に供給することが難しくなる。

また、使用する交流電源によっては、その出力インピーダンスが異なる。この場合にも、使用する電源によって共鳴系の入力インピーダンスを適切に調整する必要がある。
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、共鳴系の入力インピーダンスを調整する手段を備えた非接触電力伝送装置を提供することにある。なお、本発明は、１次コイルのインピーダンスのみの調整により共鳴系の入力インピーダンスが調整可能であるという、発明者らが見出した知見に基づくものである。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、交流電源から交流電圧が印加される１次コイルと、１次側共鳴コイルと、２次側共鳴コイルと、負荷が接続される２次コイルとを有する共鳴系を備える非接触電力伝送装置であって、前記共鳴系の入力インピーダンスが調整可能である。ここで、「交流電源」とは、交流電圧を出力する電源を意味し、直流電源から入力された直流を交流に変換して出力するものも含む。

共鳴型非接触電力伝送装置において交流電源の電力を負荷に効率良く供給するには、交流電源から電力を効率良く共鳴系に供給することが必要になる。本願発明者は、共鳴系の入力インピーダンスは１次コイルのインピーダンスを変えることにより、共鳴周波数を変えることなく調整することが可能であるという知見に基づき、この発明を完成した。ここで、「共鳴系の入力インピーダンス」とは、１次コイルの両端で測定した負荷を含む共鳴系全体のインピーダンスを指す。

この発明では、共鳴周波数を変えることなく共鳴系の入力インピーダンスを適切な値に調整することができる。そして、１次コイルと交流電源とのマッチングを行うことが可能となり、交流電源と１次コイルとの間の反射電力が減少する。したがって、交流電源から電力を効率良く共鳴系に供給することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記１次コイル又は２次コイルのインピーダンスが変更可能に構成され、前記負荷の変動に対応して前記１次コイル又は２次コイルのインピーダンスが適切なインピーダンスに設定される。この発明では、負荷の変動に対応して１次コイル又は２次コイルのインピーダンスを変えることにより、共鳴周波数を変えることなく共鳴系の入力インピーダンスを適切な値に調整することが可能になる。そして、１次コイルと交流電源とのマッチングを行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記１次コイル又は２次コイルとしてインピーダンスが異なる複数の１次コイル又は２次コイルが設けられ、前記負荷の変動に対応して最適な１次コイル又は２次コイルが選択されて使用される。この発明では、負荷が変動した場合、複数の１次コイル又は２次コイルの中から最適な１次コイル又は２次コイルが選択されて使用される。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記１次コイル又は２次コイルとして巻径が異なる複数の１次コイル又は２次コイルが設けられている。この発明では、巻径の異なる１次コイル又は２次コイルを複数用意し、負荷の変動に対して最適な１次コイル又は２次コイルを選択することで、交流電源とのマッチング状態を簡単に保つことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段の検出結果に基づいて前記複数の１次コイルの内の一つを前記交流電源に対して接続するように選択的に切り換える切換手段とを備えている。この発明では、負荷検出手段によって負荷の値が直接あるいは間接的に検出される。そして、負荷検出手段の検出結果に基づいて、その負荷に対応する適切な１次コイルが交流電源に接続される状態に切換手段によって切り換えられる。

本発明によれば、共鳴系の入力インピーダンスを調整することができる。

第１の実施形態の非接触電力伝送装置の構成図。 充電装置と移動体との関係を示す模式図。 負荷の変動と入力インピーダンスとの関係を示すグラフ。 第２の実施形態の非接触電力伝送装置の構成図。 充電装置と移動体との関係を示す模式図。 従来技術の非接触電力伝送装置の構成図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、交流電源１１から供給される電力を非接触で伝送する共鳴系１２を備える。共鳴系１２は、交流電源１１に接続される１次コイル１３と、１次側共鳴コイル１４と、２次側共鳴コイル１５と、２次コイル１６とを有する。２次コイル１６は負荷１７に接続されている。負荷１７は、そのインピーダンスが変化するものとする。１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５にはコンデンサＣが接続されている。交流電源１１は、交流電圧を出力する電源である。交流電源１１の出力交流電圧の周波数は自由に変えられるようになっている。

１次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６は電線により形成されている。コイルを構成する電線には、例えば、絶縁ビニル被覆線が使用される。コイルの巻径や巻数は、伝送しようとする電力の大きさ等に対応して適宜設定される。この実施形態では１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６は、同じ巻径に形成されている。また、１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５の巻数は同じである。

１次コイル１３としてインピーダンスが異なる複数、例えば３個の１次コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けられている。この実施形態では、１次コイル１３として巻径が異なる複数の１次コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けられている。複数の１次コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内の一つの１次コイル１３ａは、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６と同じ巻径に形成され、他の１次コイル１３ｂ，１３ｃとして巻径が１次側共鳴コイル１４等より大きい１次コイル１３ｂと、小さい１次コイル１３ｃとが設けられている。

各１次コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、切換スイッチＳＷを介して交流電源１１に一つずつ選択的に接続可能に構成されている。図１において切換スイッチＳＷは、リレーの接点を示す。図１には、リレーの接点が有接点式で図示されているが、半導体素子を用いた無接点リレーでもよい。負荷１７が変動すると、共鳴系１２の入力インピーダンスが変動する。切換スイッチＳＷは、負荷１７の変動に対応して複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃの内の最適なインピーダンスを有する１次コイルが交流電源１１に接続される状態に切り換えられるようになっている。即ち、非接触電力伝送装置１０は、１次コイル１３のインピーダンスが変更可能に構成され、負荷１７の変動に対応して１次コイル１３のインピーダンスが適切なインピーダンスに設定（変更）されるようになっている。１次コイル１３の適切なインピーダンスとは、交流電源１１から共鳴系１２に供給される電力が最大となるインピーダンスをいい、通常、交流電源１１の出力インピーダンスと共鳴系１２の入力インピーダンスとの差が最小となるものをいう。

この実施形態では、非接触電力伝送装置１０は、移動体（例えば、車両）１８に搭載された２次電池に対して非接触充電を行うシステムに適用されている。そして、図２に示すように、移動体１８に２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６が搭載されている。２次コイル１６は整流回路２５を通して負荷としての２次電池（バッテリ）１９に接続されている。また、交流電源１１、１次コイル１３及び１次側共鳴コイル１４は２次電池１９に非接触状態で充電を行う充電装置２０を構成する。

交流電源１１は、制御部２１による制御によって所定周波数の交流を出力するように構成されている。充電装置２０は、共鳴系１２における入力インピーダンスを測定可能なインピーダンス測定手段２２を備えている。負荷１７が変動すると、共鳴系１２の入力インピーダンスが変動するため、インピーダンス測定手段は間接的に負荷を検出することになり、インピーダンス測定手段は負荷検出手段を構成する。制御部２１は、ＣＰＵ２３及びメモリ２４を備え、メモリ２４にはインピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、切換スイッチＳＷを１次コイル１３ａ〜１３ｃのうちの最適な１次コイルに交流が出力される状態に切り換える制御プログラムが記憶されている。

電気自動車の一般的なバッテリの充電方法は、三つのモードに分けてバッテリを充電しており、先ず、定電力モード（ＣＰモード）で一定の電圧以上にバッテリを充電する。次いで、第１の定電流モード（第１ＣＣモード）で定電流充電を行い、最後に第１の定電流モードより低い電流での第２の定電流モード（第２ＣＣモード）で定電流充電を行う三段階のモードを通じてバッテリのエネルギの充電が行われる。バッテリはその充電状態によってインピーダンスが変動するので、バッテリの充電状態によって共鳴系１２の入力インピーダンスも変動する。そのため、インピーダンスの異なる３つの１次コイル１３ａ〜１３ｃを用意し、制御部２１は、インピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、共鳴系１２の入力インピーダンスが適切な値となるよう切換スイッチＳＷを切り換えるようになっている。

次に前記のように構成された非接触電力伝送装置１０の作用を説明する。
交流電源１１から１次コイル１３に共鳴系１２の共鳴周波数で交流電圧が印加されることにより１次コイル１３に磁場が発生する。この磁場が１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５とによる磁場共鳴により増強され、増強された２次側共鳴コイル１５付近の磁場から２次コイル１６により電磁誘導を利用して電力が取り出されて負荷１７に供給される。交流電源１１から共鳴系１２の共鳴周波数で交流が出力された状態において、負荷１７の値が変化すると、図３に示すように、入力インピーダンスの適正値も変化する。

図３には、１次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５、２次コイル１６の巻径を３００ｍｍ程度にした場合で共鳴周波数が２．６ＭＨｚの場合において、１次コイル１３の負荷１７の抵抗値を２５Ω、５０Ω及び６７Ωと変更した場合の入力インピーダンスＺと、交流の周波数との関係を示している。

２次電池１９への充電時には、移動体１８が充電装置２０の近くの所定位置に停止した状態で充電が開始される。制御部２１は、交流電源１１から共鳴系１２の共鳴周波数で交流が出力された状態において、インピーダンス測定手段２２の測定結果に基づき、共鳴系１２の入力インピーダンスが適切な値となるように切換スイッチＳＷを切り換える。そのため、２次電池１９の充電状態によって共鳴系１２の入力インピーダンスが変動しても、共鳴系１２の入力インピーダンスが適切な値となるように調整される。そして、２次電池１９の充電状態によって適切な充電モードで充電が行われる。したがって、交流電源１１の電力により２次電池１９が効率良く充電される。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）非接触電力伝送装置１０は、交流電源１１から交流電圧を印加される１次コイル１３と、１次側共鳴コイル１４と、２次側共鳴コイル１５と、負荷１７が接続される２次コイル１６とを有する共鳴系１２を備えており、共鳴系１２の入力インピーダンスを調整可能になっている。そのため、１次コイル１３と交流電源１１とのマッチングを行うことが可能となり、交流電源１１と１次コイル１３との間の反射電力が減少する。したがって、交流電源１１から電力を効率良く共鳴系１２に供給することができる。

（２）１次コイル１３のインピーダンスが変更可能に構成され、負荷１７の変動に対応して１次コイル１３のインピーダンスが適切なインピーダンスに設定される。したがって、負荷１７の変動に対応して１次コイル１３のインピーダンスを変えることにより、共鳴周波数を変えることなく共鳴系１２の入力インピーダンスを適切な値に調整することが可能になり、負荷が変動しても交流電源１１から電力を効率良く共鳴系１２に供給することができる。

（３）１次コイル１３としてインピーダンスが異なる複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃが設けられ、負荷１７の変動に対応して最適な１次コイルが選択されて使用される。したがって、負荷１７が変動しても複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃの中から最適な１次コイルが選択されて使用されるため、容易に電力を効率良く共鳴系１２に供給することができる。

（４）１次コイル１３として巻径が異なる複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃが設けられている。したがって、巻径の異なる１次コイル１３ａ〜１３ｃを複数用意し、負荷１７の変動に対して最適な１次コイルを選択することで、交流電源１１とのマッチング状態を簡単に保つことができる。

（５）非接触電力伝送装置１０は、共鳴系１２の入力インピーダンスを検出するインピーダンス測定手段２２と、インピーダンス測定手段２２の検出結果に基づいて複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃの内の一つを交流電源１１に対して接続するように選択的に切り換える切換手段（切換スイッチＳＷ）とを備えている。したがって、非接触電力伝送装置１０の出力側に設けられる負荷１７の変化を非接触電力伝送装置１０の入力側において検出することができ、負荷１７に対応する適切な１次コイル１３が交流電源１１に接続される状態に切り換える構成が簡単になる。

（６）非接触電力伝送装置１０は、移動体１８に搭載された２次電池１９に対して非接触充電を行うシステムに適用されている。そして、交流電源１１、１次コイル１３、１次側共鳴コイル１４及びインピーダンス測定手段２２は２次電池１９に非接触状態で充電を行う充電装置２０に装備されている。したがって、充電に際して、２次電池１９の負荷の状態を検出する負荷検出手段を移動体１８側に設けずに、所定位置に設けられる充電装置２０に設けることができ、構成が簡単になる。

（７）１次コイル１３を構成するインピーダンスが異なる複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃとして、充電装置２０による充電時における複数の充電モードにおける２次電池１９の負荷に対応した適切な入力インピーダンスとなるように、共鳴系１２の共鳴周波数を変更せずに調整可能なコイルが設けられている。したがって、２次電池１９の非接触充電を簡単に効率良く行うことができる。

（８）１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５にコンデンサＣが接続されている。したがって、１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５のコイルの巻数を増やすことなく共鳴周波数を下げることができる。また、共鳴周波数が同じであれば、１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５を、コンデンサＣを接続しない場合に比べて小型化することができる。

（９）１次コイル１３を複数設ける構成のため、２次コイル１６を複数設ける場合と比較して、２次側の規模を小さくできる。そのため、２次側が移動体に搭載される場合、２次側の構成部を搭載するスペースの確保が容易になるとともに搭載位置の自由度が高くなる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図４及び図５にしたがって説明する。この実施形態では、１次コイル１３のインピーダンスを変更可能に構成する代わりに、２次コイル１６のインピーダンスが変更可能に構成されている点が第１の実施形態と大きく異なっている。第１の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

図４に示すように、１次コイル１３は切換スイッチＳＷを介さずに交流電源１１に接続されている。
２次コイル１６としてインピーダンスが異なる複数、例えば３個の２次コイル１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設けられている。この実施形態では、２次コイル１６として巻径が異なる複数の２次コイル１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設けられている。複数の２次コイル１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内の一つの２次コイル１６ａは、１次コイル１３、１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５と同じ巻径に形成され、他の２次コイル１６ｂ，１６ｃとして巻径が１次側共鳴コイル１４等より大きい２次コイル１６ｂと、小さい２次コイル１６ｃとが設けられている。

各２次コイル１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、切換スイッチＳＷを介して負荷１７に一つずつ選択的に接続可能に構成されている。負荷１７が変動すると、共鳴系１２の入力インピーダンスが変動する。切換スイッチＳＷは、負荷１７の変動に対応して複数の２次コイル１６ａ〜１６ｃの内の最適なインピーダンスを有する２次コイルが負荷１７に接続される状態に切り換えられるようになっている。即ち、非接触電力伝送装置は、２次コイル１６のインピーダンスが変更可能に構成され、負荷１７の変動に対応して２次コイル１６のインピーダンスが適切なインピーダンスに設定（変更）されるようになっている。２次コイル１６の適切なインピーダンスとは、共鳴系の入力インピーダンスと交流電源１１のインピーダンスとのマッチングのずれを最小限にするインピーダンスをいい、例えば、通常、交流電源１１の出力インピーダンスと共鳴系１２の入力インピーダンスとの差が最小となるものをいう。

非接触電力伝送装置１０を、移動体（例えば、車両）１８に搭載された２次電池に対して非接触充電を行うシステムに適用する場合は、図５に示すように、２次コイル１６は切換スイッチＳＷを介して整流回路２５に接続されている。また、移動体１８には、インピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、共鳴系１２の入力インピーダンスが適切な値となるよう切換スイッチＳＷを切り換えるように制御する切換制御部２６が設けられている。切換制御部２６は充電装置２０の制御部２１から無線でインピーダンス測定手段２２の測定結果を入手可能になっている。

２次電池１９への充電時には、制御部２１は、交流電源１１から共鳴系１２の共鳴周波数で交流が出力された状態において、インピーダンス測定手段２２の測定結果を無線で切換制御部２６に送信する。切換制御部２６は、入手した測定結果に基づき、共鳴系１２の入力インピーダンスが適切な値となるように切換スイッチＳＷを切り換える。

したがって、この第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）、（６）及び（８）と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（１０）２次コイル１６のインピーダンスが変更可能に構成され、負荷１７の変動に対応して２次コイル１６のインピーダンスが適切なインピーダンスに設定される。したがって、負荷１７の変動に対応して２次コイル１６のインピーダンスを変えることにより、共鳴周波数を変えることなく共鳴系１２の入力インピーダンスを適切な値に調整することが可能になり、負荷が変動しても交流電源１１から電力を効率良く共鳴系１２に供給することができる。

（１１）２次コイル１６としてインピーダンスが異なる複数の２次コイル１６ａ〜１６ｃが設けられ、負荷１７の変動に対応して最適な２次コイルが選択されて使用される。したがって、負荷１７が変動しても複数の２次コイル１６ａ〜１６ｃの中から最適な２次コイルが選択されて使用されるため、容易に電力を効率良く共鳴系１２に供給することができる。

（１２）２次コイル１６として巻径が異なる複数の２次コイル１６ａ〜１６ｃが設けられている。したがって、巻径の異なる２次コイル１６ａ〜１６ｃを複数用意し、負荷１７の変動に対して最適な２次コイルを選択することで、交流電源１１とのマッチング状態を簡単に保つことができる。

（１３）非接触電力伝送装置１０は、共鳴系１２の入力インピーダンスを検出するインピーダンス測定手段２２と、インピーダンス測定手段２２の検出結果に基づいて複数の２次コイル１６ａ〜１６ｃの内の一つを負荷１７に対して接続するように選択的に切り換える切換手段（切換スイッチＳＷ）とを備えている。したがって、非接触電力伝送装置１０の出力側に設けられる負荷１７の変化に対応する適切な２次コイル１６を負荷１７に接続する状態に切り換える構成が簡単になる。

（１４）２次コイル１６を構成するインピーダンスが異なる複数の２次コイル１６ａ〜１６ｃとして、充電装置２０による充電時における複数の充電モードにおける２次電池１９の負荷に対応した適切な入力インピーダンスとなるように、共鳴系１２の共鳴周波数を変更せずに調整可能なコイルが設けられている。したがって、２次電池１９の非接触充電を簡単に効率良く行うことができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ インピーダンスが異なる複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃや２次コイル１６ａ〜１６ｃとして、巻径が異なるコイルを設ける代わりに、巻数が異なるコイルや、巻径及び巻数が異なる複数のコイルを設けてもよい。

○ 負荷１７の変動に対応して１次コイル１３又は２次コイル１６のインピーダンスを適切なインピーダンスに設定する構成は、インピーダンスの異なる複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃ又は２次コイル１６ａ〜１６ｃ中から最適なインピーダンスの１次コイル又は２次コイルを選択して使用する構成に限らない。例えば、１次コイル１３又は２次コイル１６を変形可能に形成するとともに、２次コイル１６に接続されている負荷１７の変動により１次コイル１３又は２次コイル１６のインピーダンスを変更する必要が生じた場合、１次コイル１３又は２次コイル１６を変形させて１次コイル１３又は２次コイル１６のインピーダンスを変化させてもよい。例えば、円形状の１次コイル１３又は２次コイル１６を楕円形状やクローバ状に変形させることにより、インピーダンスを変化させるようにしてもよい。

○ １次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５に接続されたコンデンサＣを省略してもよい。しかし、コンデンサＣを接続した構成の方が、コンデンサＣを省略した場合に比べて、共鳴周波数を下げることができる。また、共鳴周波数が同じであれば、コンデンサＣを省略した場合に比べて、１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５の小型化が可能になる。

○ 充電装置２０が２次電池１９の充電を行う際の充電方法は、定電力モード、第１の定電流モード及び第２の定電流モードの３モードで行う方法に限らない。例えば、定電力モード、第１の定電圧モード及び第２の定電圧モードの３モードで充電を行ったり、定電力モードの後に定電圧モードと定電流モードで充電を行うようにしたりしてもよい。また、定電圧モードや定電流モードを２回ではなく３回以上にしたり、あるいは１回にしたりしてもよい。

○ 非接触電力伝送装置１０を２次電池１９の充電装置２０に適用する場合、２次電池１９として定格容量が同じバッテリを搭載した移動体１８に充電を行う場合に代えて、定格容量が異なるバッテリを搭載した移動体１８の２次電池１９に対して充電を行う場合に適用してもよい。この場合、充電を前記のような３モードで実施する構成に代えて、異なる定格容量のバッテリの充電時における適切なインピーダンスを有する複数の１次コイルを設けておき、バッテリの定格容量に対応したインピーダンスの１次コイルを選択的に使用する構成とする。この構成では、充電途中で１次コイル１３のインピーダンスを変更するのではなく、充電開始前に適切なインピーダンスの１次コイルが交流電源１１に接続される。

○ 負荷を検出する方法は、共鳴系１２の入力インピーダンスを測定して負荷を間接的に検出する方法に限らず、負荷の抵抗値を直接検出するようにしてもよい。この場合、検出手段で検出した検出データは、例えば無線で制御部２１に送信される。

○ 非接触電力伝送装置１０は充電装置２０に限らず、使用中に段階的に負荷が変動する電気機器を負荷として使用する場合や負荷の値が異なる複数の電気機器に対して電力を供給する装置に適用してもよい。

○ 非接触電力伝送装置１０が使用中に段階的に負荷が変動する電気機器を負荷として使用する場合、負荷の変動する時期が予め決まっている場合、負荷の値を負荷検出手段で検出する代わりに、負荷の駆動開始時（非接触電力伝送装置１０の電力伝送開始時）からの経過時間で、１次コイル１３のインピーダンスを変更するようにしてもよい。

○ 負荷の変動に対応して共鳴系１２の入力インピーダンスと交流電源１１の出力インピーダンスとが整合するように１次コイル１３又は２次コイル１６のインピーダンスを変更して入力インピーダンスを変更する構成に限らず、電源装置が変更された場合に対応する構成としてもよい。例えば、それまでの電源装置と異なる出力インピーダンスの電源装置が使用される場合に、１次コイル１３又は２次コイル１６のインピーダンスを変更して共鳴系１２の入力インピーダンスと整合させる。

○ 負荷の変動または電源装置の変更に対応してインピーダンス調整を行う構成に限らず、反射電力の大きさを見てインピーダンス調整を行う構成としてもよい。例えば、交流電源１１における反射電力を検出する反射電力検出手段を設け、反射電力が予め設定された閾値以下になるようにインピーダンス調整を行うようにしてもよい。

○ １次コイル１３又は２次コイル１６を構成する１次コイル１３ａ〜１３ｃ又は２次コイル１６ａ〜１６ｃの数は３つに限らず、２つでも、４つ以上でもよい。
○ １次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６の外形は、円形に限らず、例えば、四角形や六角形や三角形等の多角形にしたり、あるいは楕円形にしたりしてもよい。

○ １次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６の外形は、ほぼ左右対称な形状に限らず、非対称な形状であってもよい。
○ 電線は断面円形の一般的な銅線に限らず、矩形断面の板状の銅線であってもよい。

○ 電線の材料は銅に限らず、例えば、アルミニウムや銀を用いてもよい。
○ １次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５は、電線が筒状に巻回されたコイルに限らず、例えば、電線が一平面上に巻回された形状としてもよい。

○ コイルは、電線が密巻されて隣接する巻回部が接触する構成でも、巻回部が接触しないように巻回部の間隔を空けて電線が巻回された構成であってもよい。
○ １次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６が全て同じ径に形成されている必要はない。例えば、１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５は同じ径で、１次コイル１３及び２次コイル１６は異なる径としてもよい。

○ １次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６を電線で形成する代わりに、基板上に設けられた配線パターンで形成してもよい。特に、巻径の異なる複数の１次コイル１３ａ〜１３ｃの場合、一般的なプリント配線板を製造する製造工程で、効率良く製造することができる。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項５に記載の発明において、前記２次側共鳴コイル及び前記２次コイルは移動体に搭載されるとともに前記２次コイルの電力は負荷としての２次電池の充電に使用され、前記交流電源、前記１次コイル及び前記１次側共鳴コイルは前記２次電池に非接触状態で充電を行う充電装置を構成しており、前記負荷検出手段は、前共鳴系の入力インピーダンスの値に基づいて前記負荷を検出する。

（２）請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段の検出結果に基づいて前記複数の２次コイルの内の一つを前記負荷に対して直接又は整流回路を介して接続するように選択的に切り換える切換手段とを備えている。

１０…非接触電力伝送装置、１１…交流電源、１２…共鳴系、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…１次コイル、１４…１次側共鳴コイル、１５…２次側共鳴コイル、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…２次コイル、１７…負荷、１９…負荷としての２次電池、２２…負荷検出手段としてのインピーダンス測定手段、ＳＷ…切換手段としての切換スイッチ。

Claims (5)

1. 交流電源から交流電圧が印加される１次コイルと、１次側共鳴コイルと、２次側共鳴コイルと、負荷が接続される２次コイルとを有する共鳴系を備える非接触電力伝送装置であって、
   前記共鳴系の入力インピーダンスが調整可能なことを特徴とする非接触電力伝送装置。
2. 前記１次コイル又は２次コイルのインピーダンスが変更可能に構成され、前記負荷の変動に対応して前記１次コイル又は２次コイルのインピーダンスが適切なインピーダンスに設定される請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
3. 前記１次コイル又は２次コイルとしてインピーダンスが異なる複数の１次コイル又は２次コイルが設けられ、前記負荷の変動に対応して最適な１次コイル又は２次コイルが選択されて使用される請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
4. 前記１次コイル又は２次コイルとして巻径が異なる複数の１次コイル又は２次コイルが設けられている請求項３に記載の非接触電力伝送装置。
5. 前記負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段の検出結果に基づいて前記複数の１次コイルの内の一つを前記交流電源に対して接続するように選択的に切り換える切換手段とを備えている請求項３又は請求項４に記載の非接触電力伝送装置。

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