JP2013126326A - 非接触受電装置およびそれを搭載する車両、非接触送電装置、ならびに非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電装置から受電装置に非接触で電力伝送を行なう非接触給電システムにおいて、電力伝送に使用するコイルを適切に選択しつつ、電力伝送に与える影響を抑制する。
【解決手段】非接触給電システム１０は、送電装置２００に含まれる送電部２２０から車両１００に含まれる受電部１１０へ非接触で電力を伝達する。送電部２２０は、複数のコイルユニットを含み、各コイルユニットは、共振コイル２２１と、共振コイル２２１に接続されるキャパシタ２２２と、キャパシタ２２２に並列に接続されたスイッチＳＷ２とを有する。各コイルユニットのスイッチＳＷ２は、キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能である。送電ＥＣＵ２４０は、送電部２２０および受電部１１０の位置に基づいて、複数のコイルユニットの中から送電に使用するコイルユニットを選択し、選択されたコイルユニットに対応するスイッチＳＷ２を非接続とし、選択されなかったコイルユニットに対応するスイッチＳＷ２を接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触受電装置およびそれを搭載する車両、非接触送電装置、ならびに非接触給電システムに関し、より特定的には、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝達する技術に関する。

電源コードや送電ケーブルを用いない非接触のワイヤレス電力伝送が近年注目されており、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）によって車載の蓄電装置を充電可能な電気自動車やハイブリッド車両等への適用が提案されている。

特開２０１０−１８３８１２号公報（特許文献１）は、車両に搭載された蓄電装置を外部電源によって非接触で充電可能な車両において、送電装置および受電装置（移動体）の少なくとも一方に配置された電力伝送用の複数のコイル（共鳴コイル）のうち、電力伝送効率が高くなるコイルの組合せを選択して電力伝送を行なう構成を開示する。

このように非接触で電力伝送を行なう場合には、送電装置と受電装置との位置関係が伝送効率に影響する。特開２０１０−１８３８１２号公報（特許文献１）に開示される構成においては、送電装置および受電装置の少なくとも一方に、電力伝送に用いられる複数のコイルが配置される。そして、電力伝送を行なう場合に、複数のコイルの中で電力伝送効率が高くなるものが選択される。そのため、送電装置に対して移動体である受電装置の停止位置の精度が緩和された状態で効率よく電力伝送を行なうことができる。

特開２０１０−１８３８１２号公報 特開２００６−２４４２１４号公報 特開２００９−１０６１３６号公報

しかしながら、特開２０１０−１８３８１２号公報（特許文献１）に開示される構成においては、複数の共鳴コイルのうちで電力伝送に使用する共鳴コイルの選択は、共鳴コイルに電力を供給する１次コイルの切換えにより実行される。この場合、電力伝送が実行される際に、選択されなかった共鳴コイルが、電力伝送を行なっている共鳴コイルと電磁的に干渉することによって、電力伝送に影響をおよぼすおそれがある。しかしながら、特開２０１０−１８３８１２号公報（特許文献１）においては、この点については考慮されていなかった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、送電装置から受電装置に非接触で電力伝送を行なう非接触給電システムにおいて、電力伝送に使用するコイルを適切に選択しつつ、電力伝送に与える影響を抑制することである。

本発明による非接触受電装置は、受電部と、受電部で受電された電力を使用する電気負荷装置とを備え、送電装置から非接触で受電する。受電部は、送電装置に含まれる送電部から非接触で電力を受電する。受電部は、コイルと、コイルに接続されたキャパシタと、キャパシタに並列に接続され、キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な切換装置とを含む。

好ましくは、非接触受電装置は、切換装置が非接続にされている状態において、送電部から受電を行なう。

好ましくは、非接触受電装置は、切換装置を制御する制御装置をさらに備える。制御装置は、送電部から受電を行なう場合に切換装置を非接続にする。

好ましくは、受電部は、上記コイルとは異なる他のコイルと、他のコイルに接続された他のキャパシタと、他のキャパシタに並列に接続され、他のキャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な他の切換装置とをさらに含む。

好ましくは、非接触受電装置は、切換装置および他の切換装置を制御するための制御装置をさらに備える。制御装置は、受電に使用するコイルに対応する切換装置を非接続にする。

好ましくは、制御装置は、送電部および受電部の位置に基づいて、受電に使用するコイルを選択する。

好ましくは、制御装置は、受電に使用しないコイルに対応する切換装置を接続する。
好ましくは、送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±１０％以下である。

好ましくは、送電部と受電部との結合係数は０．１以下である。
好ましくは、受電部は、受電部と送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。

好ましくは、受電部は、キャパシタに直列に接続された他のキャパシタと、他のキャパシタに並列に接続され、他のキャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な他の切換装置とをさらに含む。非接触受電装置は、切換装置および他の切換装置が非接続にされている状態において、送電部から受電を行なう。

本発明による非接触送電装置は、送電部と、送電部に電力を供給する電源部とを備え、受電装置に非接触で電力を送電する。送電部は、受電装置に含まれる受電部に非接触で電力を送電する。送電部は、コイルと、コイルに接続されたキャパシタと、キャパシタに並列に接続され、キャパシタの両端の電気的な接続および非接続の切換えが可能な切換装置とを含む。

好ましくは、非接触送電装置は、切換装置が非接続にされている状態で、受電部への送電を行なう。

好ましくは、送電部は、コイルとは異なる他のコイルと、他のコイルに接続された他のキャパシタと、他のキャパシタに並列に接続され、キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な他の切換装置とをさらに含む。

好ましくは、非接触送電装置は、切換装置および他の切換装置を制御するための制御装置をさらに備える。制御装置は、送電に使用するコイル対応する切換装置を非接続にする。

好ましくは、制御装置は、送電部および受電部の位置に基づいて、送電に使用するコイルを選択する。

本発明による車両は、送電装置から非接触で電力を受電する。車両は、送電装置に含まれる送電部から非接触で受電する受電部と、受電部で受電された電力を使用する電気負荷装置とを備える。受電部は、コイルと、コイルに接続されたキャパシタと、キャパシタに並列に接続され、キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な切換装置とを含む。

本発明による非接触給電システムは、送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する。非接触給電システムは、送電装置に含まれる送電部と、車両に含まれる受電部と、制御装置とを備える。送電部は、複数のコイルユニットを含む。複数のコイルユニットの各々は、コイルと、コイルに接続されるキャパシタと、キャパシタに並列に接続され、キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な切換装置とを有する。制御装置は、送電部および受電部の位置に基づいて、複数のコイルユニットの中から送電に使用するコイルユニットを選択する。制御装置は、選択されたコイルユニットに対応する切換装置を非接続とし、選択されなかったコイルユニットに対応する切換装置を接続するように制御する。

本発明による非接触給電システムは、送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する。非接触給電システムは、送電装置に含まれる送電部と、車両に含まれる受電部と、制御装置とを備える。受電部は、複数のコイルユニットを含む。複数のコイルユニットの各々は、コイルと、コイルに接続されるキャパシタと、キャパシタに並列に接続され、キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な切換装置とを有する。制御装置は、送電部および受電部の位置に基づいて、複数のコイルユニットの中から受電に使用するコイルユニットを選択する。制御装置は、選択されたコイルユニットに対応する切換装置を非接続とし、選択されなかったコイルユニットに対応する切換装置を接続するように制御する。

本発明によれば、送電装置から受電装置に非接触で電力伝送を行なう非接触給電システムにおいて、電力伝送に使用するコイルを適切に選択しつつ、電力伝送に与える影響を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に従う車両給電システム１０の全体構成図である。 図１に示す車両および送電装置の構成を詳細に説明する機能ブロック図である。 送電装置から車両への電力伝送時の等価回路図である。 電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。 送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。 固有周波数を固定した状態で、エアギャップを変化させたときの電力伝送効率と、送電部に供給される電流の周波数との関係を示すグラフである。 電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。 電力伝送に使用しない場合（非選択時）における、コイルユニットの等価回路と、共振周波数およびＱ値を表わす式を示した図である。 電力伝送に使用する場合（選択時）における、コイルユニットの等価回路と、共振周波数およびＱ値を表わす式を示した図である。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるコイル選択制御を説明するためのフローチャートである。 複数のコンデンサおよびスイッチを有するコイルユニットの変形例における、非選択時の共振周波数およびＱ値を表わす式を示した図である。 複数のコンデンサおよびスイッチを有するコイルユニットの変形例における、選択時の共振周波数およびＱ値を表わす式を示した図である。 実施の形態２において、送電装置が複数の送電コイルを含む場合の、コイル選択制御の概要を説明するための図である。 実施の形態２において、ＥＣＵで実行されるコイル選択制御を説明するためのフローチャートである。

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り返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による車両給電システムの全体構成図である。図１を参照して、車両給電システム１０は、車両１００と、送電装置２００とを備える。車両１００は、受電部１１０と、通信部１６０とを含む。

受電部１１０は、車体底面に設置され、送電装置２００の送電部２２０（後述）から出力される高周波の交流電力を電磁界を介して非接触で受電する。なお、受電部１１０の構成については、送電部２２０の構成、ならびに送電部２２０から受電部１１０への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部１６０は、車両１００が送電装置２００と通信を行なうための通信インターフェースである。

送電装置２００は、電源装置２１０と、送電部２２０と、通信部２３０とを含む。電源装置２１０は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、電源装置２１０は、図示されない系統電源から電力を受けて高周波の交流電力を発生し、その発生した交流電力を送電部２２０へ供給する。

送電部２２０は、駐車場の床面に設置され、電源装置２１０から高周波の交流電力の供給を受ける。そして、送電部２２０は、送電部２２０の周囲に発生する電磁界を介して車両１００の受電部１１０へ非接触で電力を出力する。なお、送電部２２０の構成についても、受電部１１０の構成、ならびに送電部２２０から受電部１１０への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部２３０は、送電装置２００が車両１００と通信を行なうための通信インターフェースである。

車両給電システム１０においては、送電装置２００の送電部２２０から車両１００の受電部１１０へ非接触で電力が伝送される。送電装置２００から車両１００へ効率よく電力を伝送するためには、受電部１１０と送電部２２０との位置合わせを精度よく行なう必要がある。

図２は、図１に示した給電システム１０の詳細構成図である。図２を参照して、送電装置２００は、上述のように、電源装置２１０と、送電部２２０とを含む。電源装置２１０は、通信部２３０に加えて、制御装置である送電ＥＣＵ２４０と、電源部２５０と、整合器２６０とをさらに含む。また、送電部２２０は、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２と、電磁誘導コイル２２３、キャパシタ２２２に並列に接続された切換装置であるスイッチＳＷ２とを含む。

電源部２５０は、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＭＯＤによって制御され、商用電源などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部２５０は、その変換した高周波電力を、整合器２６０を介して電磁誘導コイル２２３へ供給する。

整合器２６０は、送電装置２００と車両１００との間のインピーダンスをマッチングさせるための回路である。整合器２６０は、電源部２５０と送電部２２０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。一例として、整合器２６０は、可変キャパシタとコイルとによって構成され（図示せず）、可変キャパシタの容量を変化させることによってインピーダンスを変更することができる。この整合器２６０においてインピーダンスを変更することによって、送電装置２００のインピーダンスを車両１００のインピーダンスと整合させることができる（インピーダンスマッチング）。なお、図２においては、整合器２６０は、電源部２５０と分離して設けられる構成として記述されているが、電源部２５０が整合器２６０の機能を含むようにしてもよい。

共振コイル２２１は、車両１００の受電部１１０に含まれる共振コイル１１１へ非接触で電力を転送する。なお、受電部１１０と送電部２２０との間の電力伝送については、図３を用いて後述する。

通信部２３０は、上述のように、送電装置２００と車両１００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。通信部２３０は、車両１００側の通信部１６０から送信される車両情報、ならびに、送電の開始および停止を指示する信号を受信し、これらの情報を送電ＥＣＵ２４０へ出力する。

送電ＥＣＵ２４０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、電源装置２１０における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、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。また、送電ＥＣＵ２４０は、制御信号ＣＴＲ２によって、送電部２２０に含まれるスイッチＳＷ２を制御する。

車両１００は、受電部１１０および通信部１６０に加えて、充電リレーＣＨＲ１７０と、整流器１８０と、蓄電装置１９０と、システムメインリレーＳＭＲ１１５と、パワーコントロールユニットＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、制御装置である車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、ユーザインターフェース（Ｉ／Ｆ）１６５とを含む。受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３と、キャパシタ１１２に並列に接続された切換装置であるスイッチＳＷ１とを含む。

なお、本実施の形態においては、車両１００として電気自動車を例として説明するが、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行が可能な車両であれば車両１００の構成はこれに限られない。車両１００の他の例としては、エンジンを搭載したハイブリッド車両や、燃料電池を搭載した燃料電池車などが含まれる。

共振コイル１１１は、送電装置２００に含まれる共振コイル２２１から非接触で電力を受電する。

整流器１８０は、電磁誘導コイル１１３からＣＨＲ１７０を介して受ける交流電力を整流し、その整流された直流電力を、蓄電装置１９０に出力する。整流器１８０としては、たとえば、ダイオードブリッジおよび平滑用のキャパシタ（いずれも図示せず）を含む構成とすることができる。整流器１８０として、スイッチング制御を用いて整流を行なう、いわゆるスイッチングレギュレータを用いることも可能であるが、整流器１８０が受電部１１０に含まれる場合もあり、発生する電磁場に伴うスイッチング素子の誤動作等を防止するために、ダイオードブリッジのような静止型の整流器とすることがより好ましい。

ＣＨＲ１７０は、受電部１１０と整流器１８０との間に電気的に接続される。ＣＨＲ１７０は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、受電部１１０から整流器１８０への電力の供給と遮断とを切換える。

蓄電装置１９０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１９０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１９０は、整流器１８０に接続され、受電部１１０で受電されかつ整流器１８０で整流された電力を蓄電する。また、蓄電装置１９０は、ＳＭＲ１１５を介してＰＣＵ１２０とも接続される。蓄電装置１９０は、車両駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０へ供給する。さらに、蓄電装置１９０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１９０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

蓄電装置１９０には、いずれも図示しないが、蓄電装置１９０の電圧ＶＢおよび入出力される電流ＩＢを検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。これらの検出値は、車両ＥＣＵ３００へ出力される。車両ＥＣＵ３００は、この電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、蓄電装置１９０の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称される。）を演算する。

ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間に電気的に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

ＰＣＵ１２０は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含む。コンバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣにより制御されて蓄電装置１９０からの電圧を変換する。インバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ１３０を駆動する。

モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０の出力トルクは、動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１９０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１９０を充電することも可能である。

通信部１６０は、上述のように、車両１００と送電装置２００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。通信部１６０は、車両ＥＣＵ３００からの、車両情報を送電装置２００へ出力する。また、通信部１６０は、送電装置２００からの送電の開始および停止を指示する信号を送電装置２００へ出力する。

ユーザインターフェース１６５は、ユーザ操作の入力およびユーザへの情報の出力を行なう。ユーザインターフェース１６５は、たとえば、ユーザ操作による外部充電の開始を指示する指令を受ける。また、ユーザインターフェース１６５は、受電部１１０と送電部２２０との位置情報や、蓄電装置１９０の充電状態などの情報をユーザに提供する。

車両ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、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。また、車両ＥＣＵ３００は、制御信号ＣＴＲ１によって、受電部１１０に含まれるスイッチＳＷ１を制御する。

次に、送電装置２００から車両１００への電力伝送について説明する。
図３は、送電装置２００から車両１００への電力伝送時の等価回路図である。図３を参照して、送電装置２００の送電部２２０は、電磁誘導コイル２２３と、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２とを含む。

電磁誘導コイル２２３は、共振コイル２２１と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル２２１と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル２２３は、電磁誘導により共振コイル２２１と磁気的に結合し、電源装置２１０から供給される高周波電力を電磁誘導により共振コイル２２１へ供給する。

共振コイル２２１は、キャパシタ２２２とともにＬＣ共振回路を形成する。なお、後述するように、車両１００の受電部１１０においてもＬＣ共振回路が形成される。共振コイル２２１およびキャパシタ２２２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数と、受電部１１０のＬＣ共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％以下である。そして、共振コイル２２１は、電磁誘導コイル２２３から電磁誘導により電力を受け、車両１００の受電部１１０へ非接触で送電する。

なお、電磁誘導コイル２２３は、電源装置２１０から共振コイル２２１への給電を容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル２２３を設けずに共振コイル２２１に電源装置２１０を直接接続してもよい。また、キャパシタ２２２は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル２２１の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ２２２を設けない構成としてもよい。

車両１００の受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。共振コイル１１１は、キャパシタ１１２とともにＬＣ共振回路を形成する。上述のように、共振コイル１１１およびキャパシタ１１２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数と、送電装置２００の送電部２２０における、共振コイル２２１およびキャパシタ２２２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％である。そして、共振コイル１１１は、送電装置２００の送電部２２０から非接触で受電する。

電磁誘導コイル１１３は、共振コイル１１１と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル１１１と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル１１３は、電磁誘導により共振コイル１１１と磁気的に結合し、共振コイル１１１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１８０（図２）以降の電気機器を包括的に表わした電気負荷装置１１８へ出力する。

なお、電磁誘導コイル１１３は、共振コイル１１１からの電力の取出しを容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル１１３を設けずに共振コイル１１１に整流器１８０を直接接続してもよい。また、キャパシタ１１２は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル１１１の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ１１２を設けない構成としてもよい。

送電装置２００において、電源装置２１０から電磁誘導コイル２２３へ高周波の交流電力が供給され、電磁誘導コイル２２３を用いて共振コイル２２１へ電力が供給される。そうすると、共振コイル２２１と車両１００の共振コイル１１１との間に形成される磁界を通じて共振コイル２２１から共振コイル１１１へエネルギ（電力）が移動する。共振コイル１１１へ移動したエネルギ（電力）は、電磁誘導コイル１１３を用いて取出され、車両１００の電気負荷装置１１８へ伝送される。

上述のように、この電力伝送システムにおいては、送電装置２００の送電部２２０の固有周波数と、車両１００の受電部１１０の固有周波数との差は、送電部２２０の固有周波数または受電部１１０の固有周波数の±１０％以下である。このような範囲に送電部２２０および受電部１１０の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができる。一方、上記の固有周波数の差が±１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％よりも小さくなり、電力伝送時間が長くなるなどの弊害が生じる。

なお、送電部２２０（受電部１１０）の固有周波数とは、送電部２２０（受電部１１０）を構成する電気回路（共振回路）が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、送電部２２０（受電部１１０）を構成する電気回路（共振回路）において、制動力または電気抵抗を実質的に零としたときの固有周波数は、送電部２２０（受電部１１０）の共振周波数とも呼ばれる。

図４および図５を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図４は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。また、図５は、送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。

図４を参照して、電力伝送システム８９は、送電部９０と、受電部９１とを備える。送電部９０は、第１コイル９２と、第２コイル９３とを含む。第２コイル９３は、共振コイル９４と、共振コイル９４に設けられたキャパシタ９５とを含む。受電部９１は、第３コイル９６と、第４コイル９７とを備える。第３コイル９６は、共振コイル９９とこの共振コイル９９に接続されたキャパシタ９８とを含む。

共振コイル９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。また、共振コイル９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、第２コイル９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、第３コイル９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。

ｆ１＝１／｛２π（Ｌｔ×Ｃ１）^1/2｝ … （１）
ｆ２＝１／｛２π（Ｌｒ×Ｃ２）^1/2｝ … （２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図５に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル９４および共振コイル９９の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第２コイル９３に供給される電流の周波数は一定である。

図５に示すグラフのうち、横軸は固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は一定周波数の電流での電力伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記の式（３）によって示される。

（固有周波数のズレ）＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×１００（％） … （３）
図５からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が０％の場合には、電力伝送効率は１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は４０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は１０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は５％程度となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、第３コイル９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が第３コイル９６の固有周波数の５％以下となるように第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。

再び図２を参照して、送電装置２００の送電部２２０および車両１００の受電部１１０は、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、非接触で電力を授受する。送電部２２０と受電部１１０との結合係数κは０．１以下が好ましく、送電部２２０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２２０から受電部１１０へ電力が伝送される。

ここで、送電部２２０の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と送電部２２０に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数との関係について説明する。送電部２２０から受電部１１０に電力を伝送するときの電力伝送効率は、送電部２２０および受電部１１０間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部２２０および受電部１１０の固有周波数（共振周波数）をｆ０とし、送電部２２０に供給される電流の周波数をｆ３とし、送電部２２０および受電部１１０の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。

図６は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。図６を参照して、横軸は、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、送電部２２０に供給される電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。

たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような手法が考えられる。第１の手法としては、エアギャップＡＧにあわせて、送電部２２０に供給される電流の周波数を一定として、キャパシタ２２２やキャパシタ１１２のキャパシタンスを変化させることで、送電部２２０と受電部１１０との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、送電部２２０に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ２２２およびキャパシタ１１２のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、送電部２２０および受電部１１０に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置２００の整合器２６０を利用する手法や、車両１００において整流器１８０と蓄電装置１９０との間に設けられるコンバータ（図示せず）を利用する手法などを採用することも可能である。

また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、送電部２２０に供給される電流の周波数を調整する手法である。たとえば、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、周波数ｆ４またはｆ５の電流を送電部２２０に供給する。周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数ｆ６の電流を送電部２２０に供給する。この場合においては、エアギャップＡＧの大きさに合わせて送電部２２０および受電部１１０に流れる電流の周波数を変化させることになる。

第１の手法では、送電部２２０を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、送電部２２０を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が送電部２２０に供給される。送電部２２０に特定の周波数の電流が流れることで、送電部２２０の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部１１０は、受電部１１０と送電部２２０との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部２２０から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、送電部２２０に供給される電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、送電部２２０および受電部１１０の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、送電部２２０に供給される電流の周波数を調整する場合がある。

なお、上記の説明では、共振コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共振コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、送電部２２０に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が送電部２２０の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部２２０と受電部１１０との間で電力伝送が行われる。

この電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。

図７は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図７を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／２πと表わすことができる。

「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、この実施の形態１に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギ（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部２２０および受電部１１０（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部２２０から他方の受電部１１０へエネルギ（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギを伝播しないので、遠方までエネルギを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギ（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギ損失で送電することができる。

このように、この電力伝送システムにおいては、送電部２２０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２２０と受電部１１０との間で非接触で電力が伝送される。そして、送電部２２０と受電部１１０との間の結合係数（κ）は、好ましくは０．１以下である。なお、結合係数（κ）は、この値に限定されるものではなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。一般的に、電磁誘導を利用した電力伝送では、送電部と受電部と間の結合係数（κ）は１．０に近いものとなっている。

なお、電力伝送における、上記のような送電部２２０と受電部１１０との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」、「電界（電場）共振結合」等という。「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。

送電部２２０と受電部１１０とが上記のようにコイルによって形成される場合には、送電部２２０と受電部１１０とは、主に磁界（磁場）によって結合し、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」が形成される。なお、送電部２２０と受電部１１０とに、たとえば、メアンダライン等のアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部２２０と受電部１１０とは、主に電界（電場）によって結合し、「電界（電場）共鳴結合」が形成される。

上述のような電力伝送システムにおいては、共振コイルの固有周波数に対応した電磁界が共振コイルに作用すると、それに応答して電力伝送が実行される。しかしながら、実際に電力伝送の実行が必要ではない場合に、たとえば図２の送電装置２００において受電側の車両１００がない状態で電源部２５０から送電部２２０に電力が給電されたときには、送電部２２０によって電磁界が発生してしまい、不必要に周囲へ電磁界を漏洩させてしまうおそれがある。

また、車両１００においても、蓄電装置１９０の充電が必要でない場合に、送電装置２００によって電磁界が発生されたときには、受電部１１０において不必要に受電が行なわれて、受電部においてエネルギが蓄えられてしまうおそれがある。たとえば、共通の送電部で複数の受電装置（車両）に電力伝送を行なうような場合においては、充電が必要な車両のみが受電できるようにすることが望ましい。

そこで、実施の形態１においては、実際に電力伝送を実行する必要がある場合に限って、送電部あるいは受電部における共振コイルが送電，受電を行なうようにできるコイル選択制御を実行する。

図８および図９を用いて、本実施の形態１におけるコイル選択制御の概要を説明する。図８は、コイルユニットを電力伝送に使用しない場合（非選択時）の、コイルユニットの等価回路、ならびに共振周波数およびＱ値を表わす式を示した図である。また、図９は、コイルユニットを電力伝送に使用する場合（選択時）の、コイルユニットの等価回路、ならびに共振周波数およびＱ値を表わす式を示した図である。

まず、図８を参照して、コイルを電力伝送に使用しない場合には、共振コイルのキャパシタに並列に接続されたスイッチＳＷが導通状態（オン状態）とされる。これにより、キャパシタの両端がスイッチＳＷを介して短絡され、回路においてキャパシタによる充電動作が実質的に行なわれなくなる。

このとき、キャパシタのキャパシタンスをＣ、コイルのリアクタンスおよび抵抗成分をそれぞれＬ，Ｒとし、スイッチＳＷの接続抵抗をＲ_onとすると、この状態における共振周波数ｆ_onおよびＱ値（Ｑ_on）は、図示されるように、それぞれ以下の式（４），（５）のように表われる。

ｆ_on＝１／（２π√Ｌ） … （４）
Ｑ_on＝ωＬ／（Ｒ＋Ｒ_on） … （５）
一方、コイルを電力伝送に使用する場合（図９）は、共振コイルのキャパシタに並列に接続されたスイッチＳＷが非導通状態（オフ状態）とされる。この場合の共振周波数ｆ_offおよびＱ値（Ｑ_off）は、それぞれ以下の式（６），（７）のように表われる。

ｆ_off＝１／｛２π（Ｌ×Ｃ）^1/2｝ … （６）
Ｑ_off＝ωＬ／Ｒ … （７）
上記の式（４）〜（７）からわかるように、ｆ_on＞ｆ_off（＝電磁場周波数）であり、Ｑ_on＜Ｑ_offとなる。このように、スイッチＳＷをオンにした場合には、共振周波数を電磁場周波数からずらすことができるので、コイルが電磁場と共振しにくくなり電力伝送が実行されなくなる。

また、スイッチをオフにした場合は、所定の電磁場周波数に適合した共振周波数を得ることができ、さらにスイッチＳＷに含まれる接触抵抗成分によるＱ値への影響は生じない。

上記のようなスイッチＳＷを、キャパシタに直列に接続するとともに電力伝送に使用する場合にスイッチＳＷを接続するような構成とすることによって、コイルユニットの選択および非選択を切換えることも可能であるが、その場合には、コイルを選択した場合（スイッチＳＷオン）に、回路にスイッチＳＷの抵抗成分Ｒ_onが含まれてしまうため、Ｑ値が低下してしまう。これによって、電力の伝送効率に影響が生じ得る。

そのため、実施の形態１のように、コイルのキャパシタに並列にスイッチＳＷを接続することによって、コイルの選択および非選択を切換えることができるとともに、コイル選択時のＱ値の低下を排除することが可能となる。

図１０は、実施の形態１におけるコイル選択制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１０および以降の図１４で後述するフローチャートは、送電ＥＣＵ２４０あるいは車両ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

なお、図１０においては、図２の送電装置２００の送電部２２０に含まれる共振コイル２２１にスイッチＳＷ２が設けられ、送電ＥＣＵ２４０でこのスイッチＳＷ２が制御される場合を例として説明するが、車両１００側の受電部１１０のスイッチＳＷ１が車両ＥＣＵ３００によって制御される場合についても以下と同様の処理が適用可能である。

また、車両ＥＣＵ３００で制御を行なって送電部２２０のスイッチＳＷ２が切換えられる場合、および、送電ＥＣＵ２４０で制御を行なって受電部１１０のスイッチＳＷ１が切換えられる場合にも、同様に適用可能である。

図２および図１０を参照して、送電ＥＣＵ２４０は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、車両１００が所定の停止位置へ停止したか否かを判定する。

車両１００の停止が完了していない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、電力伝送は実行されないので、以降の処理がスキップされて、送電ＥＣＵ２４０は処理を終了する。

車両１００の停止が完了した場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、送電ＥＣＵ２４０は、次に、給電開始指示がされたか否かを判定する。この給電開始指示は、ユーザの操作によって直接入力される操作信号、あるいは、タイマー充電が行なわれる場合には、送電ＥＣＵ２４０におけるタイマー回路（図示せず）や車両ＥＣＵ３００から送信される開始信号によって行われる。

給電開始指示がない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１２５に進められて、送電ＥＣＵ２４０は、送電部２２０のスイッチＳＷ２をオン状態として、コイルを非選択に設定する。これにより、たとえ電源部２５０から送電部２２０に電力が供給された場合であっても、電磁誘導コイル２２３で発生する電磁場に対して共振コイル２２１が共振しないので、車両１００への電力伝送は行なわれない。

一方、給電開始指示がある場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められて、送電ＥＣＵ２４０は、送電部２２０のスイッチＳＷ２をオフ状態とする。これにより、共振コイル２２１の共振周波数が電磁場周波数に対応した共振周波数に設定される。これにより、共振コイル２２１が電磁誘導コイル２２３で発生する電磁場に対して共振し、電力伝送ができるようになる。

そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ１３０にて、電源部２５０を制御して送電部２２０に電力を供給し、車両１００への送電処理を実行する。

送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ１４０にて、車両ＥＣＵ３００からの蓄電装置１９０が満充電となったことを示す信号、もしくはユーザからの操作信号などによって、給電終了指示を受信したか否かを判定する。

給電終了指示が受信されていない場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、処理がＳ１３０に戻されて、送電ＥＣＵ２４０は、給電終了指示を受信するまで送電処理を継続する。

給電終了指示を受信した場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５０に進められ、送電ＥＣＵ２４０は、電源部２５０から送電部２２０への電力供給を停止し、送電処理を停止する。なお、図１０には明示されていないが、Ｓ１５０における送電処理の停止に伴って、送電部２２０のスイッチＳＷ２がオン状態に設定される。

なお、上述のように、相手側の装置に所定の動作を行なわせる場合、たとえば車両ＥＣＵ３００で上記の処理が実行され送電部２２０のスイッチＳＷ２を制御するような場合には、コイルの選択および非選択、ならびに、送電処理の実行および停止については、送電ＥＣＵ２４０に当該動作を実行させるために、車両ＥＣＵ３００から送電ＥＣＵ２４０へ通信部１６０，２３０を介して動作のための指示が送信される。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、非接触により電力伝送が行なわれる非接触給電システムにおいて、電力伝送に使用するコイルを適切に選択することができるとともに、電力伝送が行なわれる場合のＱ値の低下を抑制して電力伝送に与える影響を排除することができる。

なお、上記においては、電力伝送の要否に応じてスイッチの導通，非導通を切換える構成を説明したが、スイッチが導通状態（すなわち、非選択状態）の場合にも電力伝送を実行可能とすることを排除するものではない。ただし、上述のように、コイルが選択されている状態ではＱ値の低下が抑制されて電力の伝送効率が良好となるので、スイッチが非導通とされてコイルが選択された状態で電力伝送を行なうことが好ましい。

［実施の形態１の変形例］
上記の実施の形態においては、共振コイルに設けられるスイッチが１つの場合について説明したが、このようなスイッチが共振コイルに複数設けられるような態様であってもよい。

図１１および図１２は、３つのキャパシタを有する共振コイルにおいて、３つのキャパシタの各々にそれぞれ並列に接続される３つのスイッチＳＷ＿Ａ，ＳＷ＿Ｂ，ＳＷ＿Ｃが設けられる場合の、実施の形態１における図８、図９に対応する図である。

この場合においても、電力伝送にコイルを使用しない場合（図１１）には、少なくとも１つのスイッチがオン状態に設定される。これによって、共振コイルの共振周波数を電磁場周波数からずらすことができる。

また、電力伝送にコイルを使用する場合（図１２）は、すべてのスイッチがオフ状態に設定される。これによって、共振コイルの共振周波数を電磁場周波数に適合した（一致した）周波数に設定することができ、さらに、Ｑ値へのスイッチの抵抗成分の影響を排除することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１およびその変形例においては、送電装置側および受電装置（車両）側の共振コイルが１つずつである場合に、給電の実行，非実行でコイルの選択を切換える構成について説明した。

ところで、上述のように、非接触給電システムにおいては送電側の共振コイルと受電側の共振コイルの位置ずれによって電力伝送効率が影響を受ける。そのため、送電装置の送電部へ車両を停止させる場合には、送電部と受電部との位置が一致するように停止位置を調整することが必要とされる。

しかしながら、送電部と受電部との位置を完全に一致させるように停車させることは困難であり、また、車両の受電部の搭載位置によっては、送電部への完全な位置合わせができない場合が生じ得る。

このような課題に対処するために、図１３に示されるように、送電装置側の送電部に複数の共振コイルを設け、上記のような位置合わせの精度を緩和する手法が採用される場合がある。この場合、送電装置側における複数の共振コイルのうち、受電装置の受電部に対応する受電範囲外の共振コイルでも送電が行なわれると、全体の伝送効率の低下や漏洩電磁界の増加、および実際に電力伝送に寄与している共振コイルとそうでない共振コイルとの間の電磁界の干渉が生じるおそれがある。

そのため、実施の形態２では、送電側および受電側の少なくとも一方に複数の共振コイルを有する構成において、図１３に示されるように、実際に電力伝送に寄与する範囲の共振コイルのみを選択するとともにそれ以外の範囲の共振コイルを非選択とする構成を採用する。そして、この共振コイルの選択を、実施の形態１と同様に、各共振コイルのキャパシタに並列に接続されたスイッチを制御することによって行なう。

このような構成とすることによって、電力伝送に与える影響を抑制しつつ、送電部と受電部との位置合わせの精度を緩和することができる。

なお、図１３においては、送電側の共振コイルが複数設けられる場合の例が示されているが、逆に、送電側の１つの共振コイルに対して、受電側に複数の共振コイルが設けられる構成であってもよい。また、送電側および受電側の双方が複数の共振コイルを含み、互いに重なり合う範囲の共振コイルのみが選択されて電力伝送が行なわれるような構成であってもよい。

図１４は、実施の形態２に従う非接触給電システムで実行されるコイル選択制御を説明するためのフローチャートである。図１４は、実施の形態１における図１０のフローチャートの、ステップＳ１２０，Ｓ１２５に代えて、Ｓ１１５，Ｓ１２０Ａ，Ｓ１２５Ａが追加されたものとなっている。図１４において、図１０と重複するステップの説明は繰り返さない。

なお、図１４においては、送電部に複数の共振コイルが設けられ、図１０における説明と同様に送電装置のＥＣＵにおいて当該コイル選択制御が実行される場合を例として説明するが、本制御は、送電側および受電側の少なくとも一方に複数の共振コイルが設けられる構成に適用可能である。したがって、送電側および受電側の双方に複数の共振コイルが設けられてもよい。また、本制御は、送電側のＥＣＵおよび受電側のＥＣＵのどちらで実行されてもよい。

図２および図１４を参照して、車両１００の受電部１１０が送電部２２０の送電可能範囲内となるように車両が停止される（Ｓ１００にてＹＥＳ）と、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ１１０にて、給電開始指示を受信したか否かを判定する。

給電開始指示を受信していない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、Ｓ１２５Ａに処理が進められ、送電ＥＣＵ２４０は、送電部２２０に含まれる複数の共振コイルについてスイッチをすべてオフ状態に設定し、処理を終了する。

給電開始指示を受信した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、Ｓ１１５に処理が進められ、送電ＥＣＵ２４０は、車両の停止位置、すなわち受電部１１０の共振コイル１１１の位置を検出する。

そして、Ｓ１２０Ａにて、送電ＥＣＵ２４０は、検出された共振コイル１１１の位置に対応する送電部２２０の共振コイルのスイッチをオフ状態とし、電力伝送に使用する共振コイルとして選択する。さらに、送電ＥＣＵ２４０は、電力伝送に使用しない共振コイルについてのスイッチをオン状態として非選択とする。なお、送電側および受電側の双方の共振コイルが複数である場合には、たとえば、送電範囲および受電範囲が重なり合う部分の共振コイルが電力送信に使用する共振コイルとして選択される。

その後、送電ＥＣＵ２４０は、給電終了指示を受信するまで送電処理を継続する（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）。

以上のような処理に従って制御を実行することによって、送電装置および受電装置の少なくともいずれか一方に複数の共振コイルを有する非接触給電システムにおいて、電力伝送に使用する共振コイルを適切に選択し、選択されなかった共振コイルによる電力伝送への影響を抑制することが可能となる。

また、図１３に示したように、共振コイルを複数設けることによって、１つの共振コイルで負担する電力が分散されるため、共振コイルに設けられるキャパシタの耐圧を下げることができる。

さらに、１つの送電装置を用いて、複数の受電装置に電力を伝送する場合に、特定の受電対象装置のある場所にのみ電磁界を発生させることができる。

また、電力伝送が行なわれる場合に、実際の電力伝送に寄与しない共振コイルへ電力が伝播してしまう「ホッピング」を防止でき、伝送効率の低下を抑制することもできる。

さらに、上記の実施の形態においては、車両の位置を検出してコイルを選択する構成としているが、車両の位置検出に代えて、伝送効率に基づいて選択するコイルを決定するようにしてもよい。

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、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。

１０ 給電システム、８９ 電力伝送システム、９０，２２０ 送電部、９１，１１０ 受電部、９２，９３，９６，９７ コイル、９４，９９，１１１，２２１ 共振コイル、９５，９８，１１２，２２２ キャパシタ、１００ 車両、１１３，２２３ 電磁誘導コイル、１１５ ＳＭＲ、１１８ 電気負荷装置、１２０ ＰＣＵ、１３０ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０，２３０ 通信部、１６５ ユーザインターフェース、１７０ ＣＨＲ、１８０ 整流器、１９０ 蓄電装置、２００ 送電装置、２１０ 電源装置、２４０ 送電ＥＣＵ、２５０ 電源部、２６０ 整合器、３００ 車両ＥＣＵ、ＳＷ スイッチ。

Claims (22)

1. 送電装置から非接触で受電するための非接触受電装置であって、
   前記送電装置に含まれる送電部から非接触で受電する受電部と、
   前記受電部で受電された電力を使用する電気負荷装置とを備え、
   前記受電部は、
   コイルと、
   前記コイルに接続されたキャパシタと、
   前記キャパシタに並列に接続され、前記キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な切換装置とを含む、非接触受電装置。
2. 前記非接触受電装置は、前記切換装置が非接続にされている状態において、前記送電部から受電を行なう、請求項１に記載の非接触受電装置。
3. 前記切換装置を制御する制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記送電部から受電を行なう場合に前記切換装置を非接続にする、請求項１に記載の非接触受電装置。
4. 前記受電部は、前記コイルとは異なる他のコイルと、
   前記他のコイルに接続された他のキャパシタと、
   前記他のキャパシタに並列に接続され、前記他のキャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な他の切換装置とをさらに含む、請求項１に記載の非接触受電装置。
5. 前記切換装置および前記他の切換装置を制御するための制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、受電に使用するコイルに対応する切換装置を非接続にする、請求項４に記載の非接触受電装置。
6. 前記制御装置は、前記送電部および前記受電部の位置に基づいて、前記受電に使用するコイルを選択する、請求項５に記載の非接触受電装置。
7. 前記制御装置は、受電に使用しないコイルに対応する切換装置を接続する、請求項３または５に記載の非接触受電装置。
8. 前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±１０％以下である、請求項１に記載の非接触受電装置。
9. 前記送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１に記載の非接触受電装置。
10. 前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項１に記載の非接触受電装置。
11. 前記受電部は、
    前記キャパシタに直列に接続された他のキャパシタと、
    前記他のキャパシタに並列に接続され、前記他のキャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な他の切換装置とをさらに含み、
    前記非接触受電装置は、前記切換装置および前記他の切換装置が非接続にされている状態において、前記送電部から受電を行なう、請求項１に記載の非接触受電装置。
12. 受電装置に非接触で送電するための非接触送電装置であって、
    前記受電装置に含まれる受電部に非接触で送電する送電部と、
    前記送電部に電力を供給する電源部とを備え、
    前記送電部は、
    コイルと、
    前記コイルに接続されたキャパシタと、
    前記キャパシタに並列に接続され、前記キャパシタの両端の電気的な接続および非接続の切換えが可能な切換装置とを含む、非接触送電装置。
13. 前記非接触送電装置は、前記切換装置が非接続にされている状態で、前記受電部への送電を行なう、請求項１２に記載の非接触送電装置。
14. 前記送電部は、前記コイルとは異なる他のコイルと、
    前記他のコイルに接続された他のキャパシタと、
    前記他のキャパシタに並列に接続され、前記キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な他の切換装置とをさらに含む、請求項１２に記載の非接触送電装置。
15. 前記切換装置および前記他の切換装置を制御するための制御装置をさらに備え、
    前記制御装置は、送電に使用するコイル対応する切換装置を非接続にする、請求項１４に記載の非接触送電装置。
16. 前記制御装置は、前記送電部および前記受電部の位置に基づいて、前記送電に使用するコイルを選択する、請求項１５に記載の非接触送電装置。
17. 前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±１０％以下である、請求項１２に記載の非接触送電装置。
18. 前記送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１２に記載の非接触送電装置。
19. 前記送電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、前記受電部へ送電する、請求項１２に記載の非接触送電装置。
20. 送電装置から非接触で受電するための車両であって、
    前記送電装置に含まれる送電部から非接触で受電する受電部と、
    前記受電部で受電された電力を使用する電気負荷装置とを備え、
    前記受電部は、
    コイルと、
    前記コイルに接続されたキャパシタと、
    前記キャパシタに並列に接続され、前記キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な切換装置とを含む、車両。
21. 送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、
    前記送電装置に含まれる送電部と、
    前記車両に含まれる受電部と、
    制御装置とを備え、
    前記送電部は、
    複数のコイルユニットを含み、
    前記複数のコイルユニットの各々は、
    コイルと、
    前記コイルに接続されるキャパシタと、
    前記キャパシタに並列に接続され、前記キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な切換装置とを有し、
    前記制御装置は、前記送電部および前記受電部の位置に基づいて、前記複数のコイルユニットの中から送電に使用するコイルユニットを選択し、
    前記制御装置は、選択されたコイルユニットに対応する切換装置を非接続とし、選択されなかったコイルユニットに対応する切換装置を接続するように制御する、非接触給電システム。
22. 送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、
    前記送電装置に含まれる送電部と、
    前記車両に含まれる受電部と、
    制御装置とを備え、
    前記受電部は、
    複数のコイルユニットを含み、
    前記複数のコイルユニットの各々は、
    コイルと、
    前記コイルに接続されるキャパシタと、
    前記キャパシタに並列に接続され、前記キャパシタの両端を電気的に接続または非接続とするように切換えが可能な切換装置とを有し、
    前記制御装置は、前記送電部および前記受電部の位置に基づいて、前記複数のコイルユニットの中から受電に使用するコイルユニットを選択し、
    前記制御装置は、選択されたコイルユニットに対応する切換装置を非接続とし、選択されなかったコイルユニットに対応する切換装置を接続するように制御する、非接触給電システム。

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