JP2014103802A - 送電装置および電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両が複数の一次コイルが設けられた位置に進入した後、停車し、停車した状態で電力を受電する際に、高い電力伝送効率を得ることができると共に、製造コストの低廉化を図ることができる送電装置および電力伝送システムを提供する。
【解決手段】送電装置は、車両に設けられた二次コイル２０に非接触で電力を送電する送電装置であって、配列方向に間隔をあけて配置された複数の一次コイル５１，５３，５５，５７と、電源から電力から供給される一次コイル５１，５３，５５，５７を選択する選択部４４と、選択部４４を制御する制御部とを備え、制御部は、選択した一次コイル５１，５３，５５，５７に第１電力よりも小さい第２電力を供給させ、選択した一次コイル５１，５３，５５，５７の送電状況と二次コイル２０の受電状況との少なくとも一方に基づいて複数の一次コイル５１，５３，５５，５７から送電コイルを選択し、送電コイルに第１電力を供給させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、送電装置および電力伝送システムに関する。

特開２０１０−１７２０８４号公報や特開２０１０−２３９７７７号公報にも紹介されているように、非接触で電力を送電する非接触電力給電装置が知られている。

また、路面に複数の送電装置を埋め込み、車両に設けられた受電装置が送電装置から非接触で電力を受電する路車間電力供給システムについて、近年、着目されている。

たとえば、特開２００６−１６６５７０号公報に記載された路車間電力供給システムにおいては、位置情報などに関する情報を送電装置に向けて送出する受電側通信手段と、受電アンテナと、送電装置と、送電アンテナと、受電側通信手段とを備え、送電装置は、受信した情報に基づいて送電アンテナにマイクロ波を照射させる。

特開２０１０−１７２０８４号公報 特開２０１０−２３９７７７号公報 特開２００６−１６６５７０号公報

一般に、車両が充電スペース内で受電する際には、まず、車両が充電スペースに進入した後、停車し、そして、電力を受電する。

ここで、特開２００６−１６６５７０号公報に記載された路車間電力供給システムにおいては、複数の送電側通信手段を備えており、受電側通信手段から情報を受信したときの送電側通信手段の位置に基づいて、送電アンテナにマイクロ波を照射させている。

換言すれば、上記の路車間電力供給システムにおいては、複数の送電側通信手段を備えていることが必須となることから、送電装置が非常に高価となり、送電側通信手段の数を減らすと、受電アンテナと送電アンテナと位置ずれが生じ、電力伝送効率が低下する。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両が複数の一次コイルが設けられた位置に進入した後、停車し、停車した状態で電力を受電する際に、高い電力伝送効率を得ることができると共に、製造コストの低廉化を図ることができる送電装置および電力伝送システムを提案することである。

本発明に係る送電装置は、車両に設けられた二次コイルに非接触で電力を送電する送電装置である。上記配列方向に間隔をあけて配置された複数の一次コイルと、電源から電力から供給される一次コイルを選択する選択部と、選択部を制御する制御部とを備える。上記制御部は、選択した一次コイルに第１電力よりも小さい第２電力を供給させ、選択した一次コイルの送電状況と二次コイルの受電状況との少なくとも一方に基づいて複数の一次コイルから送電コイルを選択し、送電コイルに第１電力を供給させる。

好ましくは、上記制御部は、車両の進入方向を検知する。上記制御部は、複数の一次コイルのうち進入方向の上流側の端部に位置する一次コイルの上方を二次コイルが通過する前に、送電コイルを選択する制御を開始する。上記制御部は、送電コイルを選択する制御の開始時に、複数の一次コイルのうち進入方向の上流側の端部に位置する一次コイルを選択し、一次コイルの移動に応じて、選択する一次コイルを変更する。

好ましくは、上記制御部は、車両から受信した情報に基づいて車両の進入方向を検知する。好ましくは、上記複数の一次コイルは、配列方向の一方端に位置する第１端部コイルと、他方端に位置する第２端部コイルとを含む。上記制御部は、第１端部コイルと第２端部コイルとを交互に選択し、第１端部コイルと二次コイルとの間の受電効率と、第２端部コイルと二次コイルとの間の受電効率とを比較した結果に基づいて、車両の進入方向を検知する。

好ましくは、上記受電状況とは、二次コイルの受電効率である。上記制御部は、選択された一次コイルと二次コイルとの間の受電効率が第１閾値よりも小さくなると、選択された一次コイルに対して進入方向に隣り合う一次コイルを選択する。

好ましくは、上記複数の一次コイルは、配列方向の中央に位置する中央コイルを含む。上記制御部は、送電コイルを選択する制御の開始時に中央コイルを選択し、中央コイルを選択した後に、二次コイルの位置に応じて一次コイルを選択する。

好ましくは、上記制御部は、車両から入力される情報に基づいて、中央コイルから二次コイルに向かう選択方向を設定する。上記制御部は、選択した一次コイルに第２電力を供給したときの第１受電効率を検知する。上記制御部は、選択された一次コイルに対して選択方向に隣り合う隣接コイルに第２電力を供給したときの第２受電効率を検知する。上記制御部は、第１受電効率の方が第２受電効率よりも高く、第１受電効率が第２閾値よりも高い場合には、選択された一次コイルを送電コイルとする。

好ましくは、上記制御部は、送電コイルに第１電力を供給した後、送電条件を満たさないと判断すると、送電への電力供給を停止し、送電とは別の一次コイルを送電コイルに選択する。好ましくは、上記一次コイルの温度を検知する測温部をさらに備える。上記制御部は、送電コイルの温度が第３閾値を超えると、送電条件を満たさないと判断する。好ましくは、上記制御部は、送電コイルに対して配列方向に隣り合う一次コイルに第２電力を供給し、配列方向に隣り合う一次コイルに第２電力を供給したときの二次コイルの受電効率が第４閾値よりも大きいときに、隣り合う一次コイルを送電コイルに選択する。好ましくは、上記選択された一次コイルと二次コイルとの間の距離を検知する検知部をさらに備える。上記制御部は、検知部からの出力に基づいて、選択された一次コイルと二次コイルとの間の距離が予め定められた範囲よりも大きいまたは小さいと判断すると、送電条件を満たさないと判断する。好ましくは、上記制御部は、選択された一次コイルに対して隣り合う一次コイルと二次コイルと間の受電効率が所定値以上のときに、選択された一次コイルと隣り合う一次コイルを第２選択コイルに選択する。本発明に係る電力伝送システムは、電する電力伝送システムである。電力伝送システムは、配列方向に間隔をあけて配置された複数の一次コイルと、電源から電力から供給される一次コイルを選択する選択部と、選択部を制御する制御部とを備える。上記制御部は、選択した一次コイルに第１電力よりも小さい第２電力を供給させ、選択した一次コイルの送電状況と二次コイルの受電状況との少なくとも一方に基づいて複数の一次コイルから送電コイルを選択し、前記送電コイルに前記第１電力を供給させる。

本発明に係る送電装置によれば、高効率の電力伝送を達成することができると共にコストの低廉化を図ることができる。

非接触送受電システムの一例を示す全体ブロック図である。 送電装置や車両を模式的に示す平面図である。 送電装置や車両を模式的に示す平面図である。 送電側制御部の制御フローを示すフロー図である。 送電側制御部の制御フローを示すフロー図である。 車両側制御部の制御フローを示す。 ＳＴＥＰにおける制御フローを示す。 車両が駐車枠内に入り始めた状態を模式的に示す平面図である。 車両が駐車枠内に入り始めた状態を模式的に示す平面図である。 車両と送電装置とを模式的に示す平面図である。 送電側制御部の制御フローを示すフロー図である。 送電側制御部の制御フローを示すフロー図である。 車両側制御部の制御フローを示すフロー図である。 本実施の形態３に係る送電装置および車両を模式的に示す平面図である。 送電側制御部の制御フローを示すフロー図である。 送電側制御部の制御フローを示すフロー図である。 車両側制御部の制御フローを示すフロー図である。 本実施の形態４に係る車両と、送電装置とを模式的に示す平面図である。 送電側制御部の制御フローを示すフロー図である。 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。 電力伝送システムのシミュレーション結果を示すグラフである。 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、一次コイル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。 電流源または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。

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。
（実施の形態１）
図１は、非接触送受電システムの一例を示す全体ブロック図である。車両１１は、駆動源として回転電機を用いる電気自動車が例示されるが、非接触で受電するものであれば、他の自動車であってもよいし、さらに、受電対象は車両でなくてもよい。

図１を参照して、この非接触電力伝送システム１０は、送電装置４０と、車両１１とを備える。送電装置４０は、通信部３０と、電源部４２と、送電側制御部４３と、選択部４４と、複数の送電部４５，４６，４７，４８とを含む。

車両１１は、受電部１２と、整流器１３と、蓄電装置１４と、動力生成装置１５と、車両側制御部１６と、通信部１７と、電圧計１９とを含む。なお、蓄電装置１４および整流器１３によって、充電モジュール１８が形成される。

受電部１２は、二次コイル２０と、キャパシタ２１とを含み、二次コイル２０とキャパシタ２１とは、協働して、共振回路を形成する。

整流器１３は、受電部１２から受ける交流電力を直流電力に変換し、その変換された直流電力を蓄電装置１４へ出力することによって蓄電装置１４を充電する。蓄電装置１４は、整流器１３から出力される電力を蓄えるほか、動力生成装置１５によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置１４は、その蓄えられた電力を動力生成装置１５へ供給する。なお、蓄電装置１４として大容量のキャパシタも採用可能である。電圧計１９は、二次コイル２０の電圧を計測する。

動力生成装置１５は、蓄電装置１４に蓄えられる電力を用いて車両１１の走行駆動力を発生する。図１には特に図示しないが、動力生成装置１５は、たとえば、蓄電装置１４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、動力生成装置１５は、蓄電装置１４を充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンを含んでもよい。通信部１７は、二次コイル２０の受電効率などの情報を送電装置４０に送信する。

電源部４２は、電源４１から電力を受けて高周波の交流電力を生成する。電源４１は、商用電源であっても、独立電源装置であってもよい。

送電部４５は、一次コイル５１とキャパシタ５２とを含み、一次コイル５１とキャパシタ５２とは、協働して、共振回路を形成する。送電部４６は、一次コイル５３とキャパシタ５４とを含み、一次コイル５３とキャパシタ５４とは協働して、共振回路を形成する。送電部４７は、一次コイル５５とキャパシタ５６とを含み、一次コイル５５とキャパシタ５６とは、共振回路を形成する。送電部４８は、一次コイル５７と、キャパシタ５８とを含み、一次コイル５７とキャパシタ５８とは、共振回路を形成する。

送電部４５，４６，４７，４８は、いずれも、配列方向Ｄ１０に間隔をあけて配置されており、一次コイル５１，５３，５５，５７も互いに配列方向Ｄ１０に間隔をあけて配置されている。

選択部４４は、選択した一次コイル５１，５３，５５，５７に電源部４２（電源４１）からの電力を供給する。送電側制御部４３は、電源部４２および選択部４４を制御する。通信部３０は、車両１１に設けられた通信部１７との間で情報の授受を行う。

図２は、送電装置４０や車両１１を模式的に示す平面図である。この図２に示すように、地面には、車両１１の駐車位置を示す駐車枠５０が設けられている。

駐車枠５０と、一次コイル５１，５３，５５，５７とを上方から見ると、一次コイル５１，５３，５５，５７は、駐車枠５０内に位置している。

この図２に示す状態においては、車両１１は、駐車枠５０から離れており、進入方向Ｄ１に進んでいる。

この図２に示す例においては、進入方向Ｄ１は、車両１１の前進方向であるが、車両１１が後進して、進入方向Ｄ１に進む場合もある。

なお、車両１１が駐車枠５０に向けて進入する方向としては、図３に示すように、進入方向Ｄ２も想定できる。この図３に示す例においては、進入方向Ｄ２は、車両１１の後進方向であるが、車両１１が前進して、進入方向Ｄ２に進む場合もある。

図４および図５は、車両１１が駐車枠５０から離れた状態から駐車枠５０に向けて進入し、その後駐車枠５０内に停車し、その後、充電完了するまでの送電側制御部４３の制御フローを示す。図６は、車両側制御部１６の制御フローを示す。

図４、図６および図２において、車両１１が一次コイル５１，５３，５５，５７から所定の距離となると、通信部１７と通信部３０との間で通信が確立される（ＳＴＥＰ１０，ＳＴＥＰ５０）。ここで、通信部１７と通信部３０との通信の確立は、車両１１が駐車枠５０から所定距離、離れた位置で行われる。

車両側制御部１６は、通信部３０と通信部１７との間で通信が確立されると、車両側制御部１６は、通信部１７に車両１１の進入方向を送信させる（ＳＴＥＰ５１）。

送電側制御部４３は、通信部１７と通信部３０との間で通信が確立されると、車両１１から進入方向の情報を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１２）。

送電側制御部４３は、車両１１の進入方向の情報を受信すると（ＳＴＥＰ１２において「ＹＥＳ」）、受信した進入方向に基づいて、複数の一次コイル５１，５３，５５，５７から１つの一次コイルを選択部４４に選択させる。

ここで、通信の確立は、車両１１と駐車枠５０とが十分に離れた状態で行われるため、送電側制御部４３は、二次コイル２０が選択した一次コイルの上方を通過する前に、一次コイルの選択する制御である「ＳＴＥＰ１４」を開始することができる。

図７は、ＳＴＥＰ１４における制御フローを示す。この図７に示すように、送電側制御部４３は、受信した車両１１の進入方向が進入方向Ｄ１か否かを判断する（ＳＴＥＰ１５）。送電側制御部４３は、車両１１の進入方向が進入方向Ｄ１であると判断すると（ＳＴＥＰ１５において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、一次コイル５１を選択する（ＳＴＥＰ１６）。具体的には、送電側制御部４３は、一次コイル５１が電源部４２に接続されるように、選択部４４を駆動する。

その一方で、車両１１の進入方向が進入方向Ｄ１ではないと判断すると（ＳＴＥＰ１５において「ＮＯ」）、送電側制御部４３は、一次コイル５７を選択する（ＳＴＥＰ１７）。具体的には、送電側制御部４３は、一次コイル５７が電源部４２に接続されるように、選択部４４を駆動する。たとえば、図２に示す例においては、送電側制御部４３は、選択部４４に一次コイル５１を選択させる。

このように、送電側制御部４３は、複数の一次コイル５１，５３，５５，５７のうち、車両１１の進入方向の上流側の端部に位置する一次コイルを選択部４４に選択させる。また、通信の確立は、車両１１と駐車枠５０とが十分に離れた状態で行われるため、送電側制御部４３は、二次コイル２０が選択した一次コイルの上方を通過する前に、一次コイルの選択が完了する。

次に、図４に示すように、送電側制御部４３は、電源部４２に選択した一次コイルに第１電力よりも小さい第２電力を供給させる（ＳＴＥＰ１８）。

そして、送電側制御部４３は車両１１に、選択した一次コイルに第２電力の供給を開始した旨を送信する（ＳＴＥＰ２０）。

その一方で、図６に示すように、車両側制御部１６は、進入方向の情報を送信した後、送電装置４０から選択した一次コイルに第２電力の供給を開始した旨を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ５２）。車両側制御部１６は、送電装置４０から選択した一次コイルに第２電力の供給を開始した旨を受信したと判断すると（ＳＴＥＰ５２において「ＹＥＳ」）、車両側制御部１６は、二次コイル２０の電圧を検知する。具体的には、車両側制御部１６は、電圧計１９に二次コイル２０の電圧を測定させて、電圧計１９は、車両側制御部１６に測定値を入力する。

次に、車両側制御部１６は、送電装置４０に二次コイル２０の電圧値を送信する（ＳＴＥＰ５５）。

次に、車両側制御部１６は、受電可能な状態か否かを判断する（ＳＴＥＰ５６）。ここで、受電可能な状態とは、たとえば、車両１１が停車した状態であって、使用者から受電開始の入力があった状態である。

車両側制御部１６は、受電可能な状態ではないと判断すると、二次コイルの電圧の検知（ＳＴＥＰ５４）と、二次コイルの電圧値の送信（ＳＴＥＰ５５）と繰り返す。その一方で、車両側制御部１６は、受電可能状態であると判断すると、送電装置４０に、受電可能状態である旨を送信する（ＳＴＥＰ５７）。

そして、車両側制御部１６は、送電装置４０から第１電力の供給を開始した旨を受信したか否かを判断し（ＳＴＥＰ５８）、受信していないと判断すると（ＳＴＥＰ５８において「ＮＯ」）、上記ＳＴＥＰ５４，ＳＴＥＰ５５，ＳＴＥＰ５６，ＳＴＥＰ５７を繰り返す。

その一方で、図４において、送電側制御部４３は、選択した一次コイルに第２電力の供給を開始した旨を送信した後、送電側制御部４３は、二次コイルの電圧値を受信したかについて判断する（ＳＴＥＰ２４）。送電側制御部４３は、二次コイルの電圧値を受信したと判断すると（ＳＴＥＰ２４において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、二次コイル２０の電圧値が低下したか否かを判断する（ＳＴＥＰ２６）。

なお、二次コイル２０の電圧値が低下したか否かを判断するのが一回目の時には、送電側制御部４３は、受信した電圧値と、たとえば、＋∞Ｖと比較する。

図２に示すように、最初に一次コイル５１が選択された状態では、送電側制御部４３は、初めて車両１１から二次コイル２０の電圧値を受信することになる。この場合には、車両側制御部１６は、二次コイル２０の電圧値が低下したと判断する。

送電側制御部４３は、二次コイル２０の電圧値が低下したと判断すると（ＳＴＥＰ２６において「ＹＥＳ」）、次に、二次コイル２０の電圧低下した期間が所定期継続しているか判断する（ＳＴＥＰ２８）。

送電側制御部４３は、二次コイル２０の電圧低下していない期間が、所定期間継続していないと判断すると（ＳＴＥＰ２８において「ＮＯ」）、送電側制御部４３は、再度、二次コイル２０の電圧値を受信した後（ＳＴＥＰ２４にて「ＹＥＳ」）、二次コイル２０の電圧値が低下したか否かを判断する（ＳＴＥＰ２６）。

そして、二次コイル２０の電圧値の低下が所定期間継続したと判断すると、送電側制御部４３は、選択された一次コイルに対して進入方向に隣り合う一次コイルを選択する（ＳＴＥＰ３０）。

具体的には、選択部４４が現在選択している一次コイルと電源部４２との接続を切断して、車両１１の進入方向に隣り合う一次コイルと電源部４２とを接続する。

たとえば、図２に示す状態から図８および図９に示すように、車両１１が駐車枠５０内に入り始めると、一次コイル５１と二次コイル２０との間の電力伝送効率が向上して、二次コイル２０の電圧値は、上昇し続ける。

その一方で、二次コイル２０が一次コイル５１から離れ始めると、二次コイル２０の電圧値が低下し始める。この場合には、送電側制御部４３は、一次コイル５３を新たに選択する。

このように、送電側制御部４３は、二次コイル２０の移動に応じて、選択部４４が選択する一次コイルを変更する。

図４において、送電側制御部４３が新たに一次コイルを選択すると（ＳＴＥＰ３０）と、送電側制御部４３は、上記のＳＴＥＰ２４，２６，２８を行う。

そして、送電側制御部４３は、二次コイル２０の電圧値が低下していないと判断すると（ＳＴＥＰ２６において「ＮＯ」）、図５に示すように、選択している一次コイルを送電コイルとして、当該送信コイルに第１電力を供給する（ＳＴＥＰ３４）。次に、第１電力の供給を開始した旨を車両１１に送信する（ＳＴＥＰ３６）。

このように、送電側制御部４３は、「二次コイルの受電状況」に基づいて、複数の一次コイルから送電コイルを選択している。そして、本実施の形態においては、「二次コイルの受電状況」として「二次コイル２０の受電効率」を採用しており、より具体的には、「二次コイルの受電状況」として「二次コイル２０の受電値」を採用している。

なお、「二次コイルの受電状況」として、「二次コイル２０を流れる電流の電流量」も含まれる。

図６において、車両側制御部１６は、送電装置４０から第１電力の供給を開始した旨を受信したと判断すると（ＳＴＥＰ５８）、車両側制御部１６は、バッテリが満充電状態であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ５９）。満充電状態ではないと判断すると（ＳＴＥＰ５９において「ＮＯ」）、バッテリの充電状態を継続して検知する。

そして、車両側制御部１６は、バッテリが満充電状態であると判断すると（ＳＴＥＰ５９において「ＹＥＳ」）、車両側制御部１６は、送電装置４０に満充電である旨を送信する（ＳＴＥＰ６０）。

図５において、送電側制御部４３は、第１電力の供給を開始した旨を送信した後、送電側制御部４３は、車両１１から満充電である旨を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ３８）。

そして、満充電状態である旨を受信すると（ＳＴＥＰ３８において「ＹＥＳ」）、送電コイルへの電力供給を停止する。

上記のように、本実施の形態に係る送電装置４０においては、車両１１が停車して、受電可能状態となると、直ぐに、送電コイルに第１電力を供給して、二次コイル２０に大電力を送電することができる。

（実施の形態２）
図１０から図１３を用いて、本実施の形態２に係る送電装置、受電装置および電力伝送システムについて説明する。図１０は、車両１１と送電装置４０とを模式的に示す平面図である。

本実施の形態２に係る送電装置４０は、配列方向Ｄ１０に間隔をあけて複数の一次コイル５１，５３，５５，５７，５９が配列している。なお、配列方向Ｄ１０は、駐車枠５０内に停車した車両１１の前後方向である。

この複数の一次コイル５１，５３，５５，５７，５９のうち、配列方向Ｄ１０の中央部に位置する一次コイル５５が中央コイルである。

本実施の形態２係る送電装置４０は、第１電力で電力を供給する送電コイルを選択する制御を開始する際に、中央コイルに第２電力を供給する。そして、二次コイル２０の位置に応じて、第２電力を供給する一次コイルを新たに選択する。そして、複数の一次コイル５１，５３，５５，５７，５９から送電コイルを選択する。このように、車両１１が停車した状態で、最初に中央コイルに第２電力を供給することで、中央コイルと二次コイル２０との間に形成される電磁界を車両１１でシールドすることができる。

図１１および図１２は、送電側制御部４３の制御フローを示すフロー図であり、図１３は、車両側制御部１６の制御フローを示すフロー図である。

本実施の形態２においては、図１１および図１３に示すように、車両１１が停車した後に、送電装置４０と車両１１との間の通信が確立される（ＳＴＥＰ７０、９１）。

次に、図１３において、車両側制御部１６は、送電装置４０に二次コイル２０の位置情報を送信する（ＳＴＥＰ９１）。二次コイル２０の位置情報は、二次コイル２０が車両１１の何処に設けられているかを示す情報を含む。たとえば、車両１１の前後方向の中央部、前方側、または後方側のいずれに配置されているかを示す情報を含む。

次に、車両側制御部１６は、受電可能な状態か判断し（ＳＴＥＰ９３）、受電可能な状態であると判断すると（ＳＴＥＰ９４）、送電装置４０に受電可能である旨を送信する（ＳＴＥＰ９４）。次に、車両側制御部１６は、送電装置４０から第２電力の供給を開始した旨を受信するまで待機する（ＳＴＥＰ９５）。

図１１において、送電側制御部４３は、通信を確立した後、車両１１から二次コイルの位置情報を受信したかを判断する（ＳＴＥＰ７１）。送電側制御部４３は、受信したと判断すると（ＳＴＥＰ７１において「ＹＥＳ」）、選択部４４に中央コイルである一次コイル５５を選択させる（ＳＴＥＰ７２）。

次に、送電側制御部４３は、取得したコイルの位置情報に基づいて、選択方向を設定する。具体的には、二次コイル２０が中央コイルより一次コイル５９側にあるのか、二次コイル２０が一次コイル５５より一次コイル５１側に位置するのか判断する。そして、二次コイル２０が一次コイル５５より一次コイル５９側にあると判断すると、選択方向を選択方向Ｄ１１に設定する。その一方で、二次コイル２０が一次コイル５５よりも一次コイル５１側にあると判断すると、選択方向を選択方向Ｄ１２とする。

なお、この図９に示す例においては、二次コイル２０は、車両１１の後方側に配置されているため、選択方向は選択方向Ｄ１２となる。

次に、送電側制御部４３は、車両１１から受電可能状態である旨を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ７４）。送電側制御部４３は、車両１１から受電可能である旨を受信したと判断すると（ＳＴＥＰ７４において「ＹＥＳ」）、選択した一次コイルに第２電力を供給する（ＳＴＥＰ７５）。

次に、送電側制御部４３は、車両１１に第２電力の供給を開始した旨を送信する（ＳＴＥＰ７６）。

図１３において、車両側制御部１６は、送電装置４０から第２電力の供給を開始した旨を受信したと判断すると（ＳＴＥＰ９５において「ＹＥＳ」）、車両側制御部１６は、二次コイル２０の受電効率を送電装置４０に送信する（ＳＴＥＰ９６）。なお、車両側制御部１６は、送電側制御部４３に電力値を送信して、送電側制御部４３が受電効率を算出するようにしてもよい。

なお、車両側制御部１６は、送電装置４０から第２電力の供給を開始した旨を受信する際に、送電装置４０から選択した一次コイルに供給する電圧値を取得する。そして、車両側制御部１６は、二次コイル２０に設けられた電圧センサから二次コイル２０の電圧値を取得して、二次コイル２０の電圧値と、一次コイルの電圧値とから受電効率を算出する。そして、算出された受電効率を送電装置４０に送信する。

次に、車両側制御部１６は、送電装置４０から再駐車要求を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ９７）。そして、車両側制御部１６は、送電装置４０から駐車要求を受信していないと判断すると（ＳＴＥＰ９７において「ＹＥＳ」）、車両側制御部１６は、送電側制御部４３から第１電力供給を開始した旨を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ９７）。そして、第１電力供給を開始した旨を受信していないと判断すると、再度、受電効率を算出する。そして、受電効率を送電装置４０に送信する（ＳＴＥＰ９６）。

上記ＳＴＥＰ９９において、車両側制御部１６は、再駐車要求を受信したと判断すると、車両側制御部１６は、再駐車を使用者に報知する。

図１１において、送電側制御部４３は、第２電力の供給を開始した旨を送信した後、送電側制御部４３は、車両１１から受電効率を受信するまで待機する（ＳＴＥＰ７７）。送電側制御部４３は、車両１１から受電効率を受信すると（ＳＴＥＰ７７において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、取得した受電効率を送電側制御部４３の記憶部に第１受電効率として格納する。

次に、送電側制御部４３は、選択部４４を駆動して、現在、選択されている一次コイルと電源部４２との接続を切断して、選択されていた一次コイルに対して選択方向に隣り合う一次コイルに第２電力を供給する（ＳＴＥＰ７８）。

なお、図１０に示す例においては、一次コイル５５が選択された一次コイルであった場合には、一次コイル５３が隣接コイルとなる。

そして、送電側制御部４３は、車両１１から受電効率を受信するまで待機する（ＳＴＥＰ７９）。送電側制御部４３は、車両１１から受電効率を取得すると、第２受電効率として送電側制御部４３の記憶部に格納する。

次に、送電側制御部４３は、第１受電効率と第２受電効率とを比較して、第１受電効率の方が第２受電効率よりも高いか否かを判断する（ＳＴＥＰ８０）。

送電側制御部４３は、第１受電効率が第２受電効率以下であると判断すると（ＳＴＥＰ８０において「ＮＯ」）、送電側制御部４３は、上記隣接コイルを選択する（ＳＴＥＰ８１）。

次に、送電側制御部４３の記憶部に格納された第２受電効率を第１受電効率に書き換える（ＳＴＥＰ８２）。次に、新たに選択された一次コイルに対して隣接方向に隣り合う一次コイル（隣接コイル）に第２電力を供給する（ＳＴＥＰ７８）。

そして、送電側制御部４３は、車両１１から受電効率を取得する（ＳＴＥＰ７９）。送電側制御部４３は、取得した受電効率を第２受電効率として、送電側制御部４３の記憶部に格納する。

次に、送電側制御部４３は、格納されている第１受電効率の方が第２受電効率よりも高いか否かを判断する（ＳＴＥＰ８０）。

ここで、送電側制御部４３は、第１受電効率の方が第２受電効率よりも高いと判断すると（ＳＴＥＰ８０において「ＹＥＳ」）、第１受電効率が閾値よりも高いか否かを判断する（ＳＴＥＰ８３）。

そして、送電側制御部４３が第１受電効率が閾値よりも小さいと判断すると（ＳＴＥＰ８３において「ＮＯ」）、送電側制御部４３は、車両１１に再駐車要求を送信する（ＳＴＥＰ８４）。図１３において、送電装置４０から駐車要求を受信するまでは、ＳＴＥＰ９６からＳＴＥＰ９８を繰り返しており、車両側制御部１６は、送電装置４０から再駐車要求を受信すると（ＳＴＥＰ９７において「ＹＥＳ」）、使用者に再度駐車し直すように報知する（ＳＴＥＰ９９）。

上記のような場合においては、車両１１が一次コイル５１，５３，５５，５７，５９のいずれからも大きく位置ずれしている可能性が高いためである。

その一方で、図１０において、送電側制御部４３は、第１受電効率が閾値よりも大きいと判断すると（ＳＴＥＰ８３において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、現在選択している一次コイルを送電コイルとして、当該送電コイルに第１電力を供給する（ＳＴＥＰ８４）。

このように、本実施の形態に係る送電装置４０は、第１受電効率の方が第２受電効率よりも高く、第１受電効率が閾値よりも高いときに送電コイルを設定している。これにより、複数の一次コイル５１，５３，５５，５７，５９のうち、端部に位置する一次コイル５１，５９を選択せずに、送電コイルを設定することができる場合が多くなる。これにより、短時間で送電コイルを設定することができる。

図１３において、車両側制御部１６は、送電装置４０から、「再駐車要求」または「第１電力の供給を開始した旨」を受信するまでは、上記ＳＴＥＰ９６〜９８を繰り返している。そして、車両側制御部１６は、送電装置４０から第１電力の供給を開始した旨を受信すると（ＳＴＥＰ９８において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、バッテリが満充電か否かを判断する（ＳＴＥＰ１００）。

そして、送電側制御部４３は、バッテリが満充電であると判断すると、送電装置４０に満充電である旨を送信する（ＳＴＥＰ１０１）。

図１２において、送電コイルに第１電力を供給した旨を車両１１に送信した後、送電側制御部４３は、車両１１から満充電である旨を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ８６）。送電側制御部４３は、車両１１から満充電である旨を受信するまで、送電コイルへの電力供給を継続する。送電側制御部４３は、車両１１から満充電である旨を受信すると（ＳＴＥＰ８６）、送電コイルへの電力供給を停止する（ＳＴＥＰ８７）。

（実施の形態３）
図１４から図１６を用いて、本実施の形態３に係る送電装置、受電装置および電力伝送システムについて説明する。

本実施の形態３に係る送電装置４０は、送電コイルに第１電力の供給を開始した後、現在の送電コイルと二次コイル２０との間の送電状況が送電条件を満たさないと判断すると、送電コイルから二次コイル２０への送電を停止する。その後、複数の一次コイルから受電効率が閾値よりも高い一次コイルを選択し、当該一次コイルに第１電力を供給して、二次コイル２０への電力伝送を再開する。

なお、送電状況が送電条件を満たさないとは、送電コイルの温度が閾値を超えたとき、送電コイルと二次コイル２０との間の距離が閾値を超えたとき、送電コイルと二次コイル２０との間への異物の侵入した場合などが挙げられる。

なお、本実施の形態においては、送電条件（送電状況）として「送電コイルの温度」を採用した例について説明する。

図１４は、本実施の形態３に係る送電装置４０および車両１１を模式的に示す平面図である。この図１４に示すように、送電装置４０は、一次コイル５１の温度を測定する測温部６０と、一次コイル５３の温度を測定する測温部６１と、一次コイル５５の温度を測定する測温部６２と、一次コイル５７の温度を測定する測温部６３と、一次コイル５９の温度を測定する測温部６４とを含む。そして、測温部６０，６１，６２，６３，６４は、測定した温度を車両側制御部１６に入力する。

図１５および図１６は、送電側制御部４３の制御フローを示すフロー図である。図１７は、車両側制御部１６の制御フローを示すフロー図である。

図１５において、送電側制御部４３は、車両１１のバッテリの充電を開始する（ＳＴＥＰ２００）。なお、車両１１のバッテリを充電するフローとしては、たとえば、上記実施の形態１，２の制御フローを採用することができる。

次に、送電側制御部４３は、送電コイルの温度が閾値以上であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ２０２）。たとえば、図１５に示す例においては、一次コイル５３を送電コイルとして、当該一次コイル５３に第１電力が供給され、一次コイル５３から二次コイル２０に電力が送電されている。

送電側制御部４３は、送電コイルの温度が閾値よりも低いと判断すると、送電コイルから二次コイル２０への電力送電を継続する。

その一方で、送電側制御部４３は、送電コイルの温度が閾値以上であると判断すると（ＳＴＥＰ２０２において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、送電コイルへの電力供給を停止する（ＳＴＥＰ２０４）。次に、送電側制御部４３は、送電を中断した旨を車両１１に送信する（ＳＴＥＰ２０６）。図１７において、車両側制御部１６は、送電装置４０から送電コイルへの電力供給を停止した旨を受信したか否かを判断し（ＳＴＥＰ２５０）、受信したと判断すると（ＳＴＥＰ２５０において「ＹＥＳ」）、受電効率を送電装置４０に送信する（ＳＴＥＰ２５２）。

送電側制御部４３は、送電を中断した旨を送信した後、コイル再選択制御を行う。具体的には、コイル再選択制御は、以下に説明するＳＴＥＰ２０８〜ＳＴＥＰ２３４を含む。送電側制御部４３は、送電コイルに対して選択方向Ｄ１１に隣り合う一次コイルの有無を判断する（ＳＴＥＰ２０８）。送電側制御部４３は、送電コイルに対して、選択方向Ｄ１１に隣り合う第１隣接コイルがあると判断すると（ＳＴＥＰ２０８において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、第１隣接コイルに第２電力を供給する（ＳＴＥＰ２１０）。次に、送電側制御部４３は、車両１１から二次コイル２０の（第１）受電効率を取得する（ＳＴＥＰ２１２）。

次に、送電側制御部４３は、送電コイルに対して選択方向Ｄ１２側に隣り合う第２隣接コイルの有無を判断し（ＳＴＥＰ２１４）、送電側制御部４３は、第２隣接コイルがあると判断すると（ＳＴＥＰ２１４において「ＹＥＳ」）、第２隣接コイルに第２電力を供給する（ＳＴＥＰ２１６）。次に、送電側制御部４３は、車両１１から受電効率（第２受電効率）を取得する。
（ＳＴＥＰ２１６）。

次に、送電側制御部４３は、第１受電効率の方が第２受電効率よりも高いが否かを判断する（ＳＴＥＰ２２０）。第１受電効率の方が高いと判断すると（ＳＴＥＰ２２０において「ＹＥＳ」）、第１受電効率が閾値よりも高いか否かを判断する（ＳＴＥＰ２２２）。

上記ＳＴＥＰ２０８において、第１隣接コイルがないと判断すると、送電側制御部４３は、ＳＴＥＰ２１４において、第１受電効率は、０として判断する。また、上記ＳＴＥＰ２１４において、第２隣接コイルがないと送電側制御部４３が判断すると、ＳＴＥＰ２１４において、第２受電効率は、０として判断する。

送電側制御部４３は、第１受電効率が閾値よりも高いと判断すると（ＳＴＥＰ２２２において「ＹＥＳ」）、車両１１に送電を再開する旨を送信する（ＳＴＥＰ２２４）。そして、第２隣接コイルに第１電力を供給する。

上記ＳＴＥＰ２２２において、第１受電効率が閾値以下であると判断すると、送電側制御部４３は、車両１１に充電を停止する旨を送信する（ＳＴＥＰ２２８）。

ＳＴＥＰ２２０において、送電側制御部４３は、第２受電効率が第１受電効率以上であると判断すると（ＳＴＥＰ２２０において「ＮＯ」）、送電側制御部４３は、第２受電効率が閾値よりも高いか否かを判断する（ＳＴＥＰ２３０）。

送電側制御部４３は、第２受電効率が閾値よりも高いと判断すると（ＳＴＥＰ２３０において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、送電を再開する旨を車両１１に送信する（ＳＴＥＰ２３２）。次に、送電側制御部４３は、第２隣接コイルに第１電力を供給する（ＳＴＥＰ２３４）。その一方で、上記ＳＴＥＰ２３０において、第２受電効率が閾値以下であると判断すると（ＳＴＥＰ２３０において「ＮＯ」）、送電側制御部４３は、送電を停止した旨を車両１１に送信する（ＳＴＥＰ２２８）。

このように、本実施の形態においては、二次コイル２０に電力送電を開始した後、送電コイルの温度が閾値以上となると、当該送電コイルに隣接する２つの隣接する一次コイルと二次コイル２０との間の受電効率に基づいて、新たな送電コイルを設定する。

このため、一次コイルの劣化を抑制することができると共に、短時間で、二次コイル２０への送電を再開することができる。

このように、本実施の形態においては、送電コイルの温度という送電状況に基づいて、一次コイル５１，５３，５５，５７から送電コイルを選択している。

なお、「送電状況」として、「異物」を検知の有無をを採用して、異物を検知したときに、送電コイルと隣り合う第１隣接コイルと二次コイル２０との間の受電効率と、第２隣接コイルと二次コイル２０との間の受電効率とに基づいて、送電コイルを設定するようにしてもよい。
（実施の形態４）
図１８から図１９を用いて、本実施の形態４に係る送電装置、受電装置、および電力伝送システムについて説明する。図１８は、本実施の形態４に係る車両１１と、送電装置４０とを模式的に示す平面図である。

送電コイルに第１電力を供給して、送電装置４０から車両１１に電力を送電している過程において、たとえば、車両１１の搭乗者が車両１１から降りたり、車両１１に積まれた荷物を使用者が車両１１から下ろす場合がある。

この際、車両１１の車高が変動し、送電コイルから受電コイルが受電する受電効率が変動する。そこで、本実施の形態に係る送電装置は、送電コイルを設定して、当該送電コイルから車両１１に電力を送電している過程において、送電コイルと二次コイル２０との間の距離が変動したときに、送電コイルと隣り合う第１隣接コイルまたは第２隣接コイルを新たな送電コイルとして新たに設定する。

このように、送電装置４０は、送電コイルと二次コイル２０との距離という「送電状況」に基づいて、複数の一次コイル５１，５３，５５，５７から送電コイルを新たに設定する。これにより、送電状況が変動することで、二次コイル２０の受電効率が低下したとしても、新たな送電コイルを設定することで、二次コイル２０の受電効率の低下を抑制することができる。

図１９は、送電側制御部４３の制御フローを示すフロー図である。この図１９に示すように、送電側制御部４３は、送電コイルに第１電力を供給して、二次コイル２０への電力送電が開始されると（ＳＴＥＰ４００）、送電側制御部４３は、二次コイル２０の受電効率が閾値以上であるかを判断する（ＳＴＥＰ４０２）。

送電側制御部４３は、二次コイル２０から受電される受電効率が閾値以下であると判断すると、送電側制御部４３は、送電コイルへの電力伝送を停止する（ＳＴＥＰ４０４）。

次に、送電側制御部４３は、送電を中止した旨を車両１１に送信する（ＳＴＥＰ４０６）。次に、送電コイルと二次コイルとの間の距離が変動したか否かを判断する（ＳＴＥＰ４０８）。

送電側制御部４３は、送電コイルと二次コイル２０との間の距離が変動したか否かを判断する（ＳＴＥＰ４０８）。送電側制御部４３は、送電コイルと二次コイル２０との間の距離が電力送電開始時と比較して変動したものと判断すると（ＳＴＥＰ４０８において「ＹＥＳ」）、送電側制御部４３は、コイル再選択制御を行う。なお、コイル再選択制御は、図１６のＳＴＥＰ２０８〜２３４を含む。

そして、送電側制御部４３は、ＳＴＥＰ４０８において、コイル間距離が変動していないと判断すると（ＳＴＥＰ４０８において「ＮＯ」）、送電側制御部４３は、一次コイルへの電力供給を停止して、バッテリの充電を停止する。

次に、受電部２０と送電部４５，４６，４７，４８との間で行われる電力伝送の原理について図２０から図２２を用いて説明する。

本実施の形態１〜４に係る電力伝送システムにおいては、送電部４５，４６，４７，４８の固有周波数と、受電部２０の固有周波数との差は、受電部２０または送電部４５，４６，４７，４８の固有周波数の１０％以下である。このような範囲に各送電部４５，４６，４７，４８および受電部２０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。その一方で、固有周波数の差が受電部２０または送電部４５，４６，４７，４８の固有周波数の１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％より小さくなり、バッテリの充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。

ここで、送電部４５，４６，４７，４８の固有周波数とは、キャパシタ５２，５４，５６，５８が設けられていない場合には、一次コイル５１，５３，５５，５７のインダクタンスと、一次コイル５１，５３，５５，５７のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ５２，５４，５６，５８が設けられた場合には、送電部４５，４６，４７，４８の固有周波数とは、一次コイル５１，５３，５５，５７およびキャパシタ５２，５４，５６，５８のキャパシタンスと、一次コイル５１，５３，５５，５７のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部４５，４６，４７，４８の共振周波数とも呼ばれる。

同様に、受電部２０の固有周波数とは、キャパシタ２１が設けられていない場合には、二次コイル２２のインダクタンスと、二次コイル２２のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ２１が設けられた場合には、受電部２０の固有周波数とは、二次コイル２２およびキャパシタ２１のキャパシタンスと、二次コイル２２のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部２０の共振周波数とも呼ばれる。

図２０および図２１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２０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。電力伝送システムは、送電装置１９０と、受電装置１９１とを備え、送電装置１９０は、コイル１９２（電磁誘導コイル）と、送電部１９３とを含む。送電部１９３は、コイル１９４（１次コイル）と、コイル１９４に設けられたキャパシタ１９５とを含む。

受電装置１９１は、受電部１９６と、コイル１９７（電磁誘導コイル）とを備える。受電部１９６は、コイル１９９とこのコイル１９９（２次コイル）に接続されたキャパシタ１９８とを含む。

コイル１９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ１９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。コイル１９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ１９８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、送電部１９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、受電部１９６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、送電部１９３および受電部１９６の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図２１に示す。なお、このシミュレーションにおいては、コイル１９４およびコイル１９９の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部１９３に供給される電流の周波数は一定である。

図２１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、一定周波数での伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記式（３）によって示される。

（固有周波数のズレ）＝{（ｆ１−ｆ２）／ｆ２}×１００（％）・・・（３）
図２１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％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％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％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、受電部１９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように各送電部および受電部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ことがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が受電部１９６の固有周波数の５％以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。

次に、本実施の形態１〜３に係る電力伝送システムの動作について説明する。
図１において、選択され、直列接続された一次コイルには、電源部４２から交流電力が供給される。この際、一次コイルを流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように電力が供給されている。

一次コイルに特定の周波数の電流が流れると、一次コイルの周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。

二次コイル２０は、一次コイルから所定範囲内に配置されており、二次コイル２０は一次コイルの周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。

本実施の形態においては、二次コイル２０および一次コイルは、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、一次コイルの周囲には、特定の周波数で振動する磁界および電界が形成され、二次コイル２０は主に当該磁界から電力を受け取る。

ここで、一次コイル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、電力伝送効率と一次コイル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、一次コイルに供給される電流の周波数との関係について説明する。一次コイルから二次コイル２０に電力を伝送するときの電力伝送効率は、一次コイルおよび二次コイル２０の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部および受電部１２の固有周波数（共振周波数）を固有周波数ｆ０とし、一次コイルに供給される電流の周波数を周波数ｆ３とし、二次コイル２０および一次コイルの間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。

図２２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、一次コイル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２２に示すグラフにおいて、横軸は、一次コイルに供給する電流の周波数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、一次コイルに供給する電流の周波数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、一次コイルに供給す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第１の手法が考えられる。第１の手法としては、図１に示す一次コイルに供給する電流の周波数を一定として、エアギャップＡＧにあわせて、キャパシタ５２，５４，５６，５８やキャパシタ２１のキャパシタンスを変化させることで、送電部と受電部１２との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が挙げられる。具体的には、一次コイル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５２，５４，５６，５８およびキャパシタ２１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、一次コイルおよび二次コイル２０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５０と電源部４２との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータを利用する手法などを採用することもできる。

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、一次コイルに供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図２２において、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、一次コイルには周波数が周波数ｆ４または周波数ｆ５の電流を一次コイルに供給する。そして、周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数が周波数ｆ６の電流を一次コイルに供給する。この場合では、エアギャップＡＧの大きさに合わせて一次コイルおよび二次コイル２０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、一次コイル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、一次コイルを流れる周波数は、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一次コイルに供給される。一次コイルに特定の周波数の電流が流れることで、一次コイルの周囲には、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１２は、受電部１２と送電部の間に形成され、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、一次コイルに供給す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、一次コイルおよび二次コイル２０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、一次コイルに供給する電流の周波数を調整する場合がある。

なお共鳴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、共鳴コイルとして、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、一次コイル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一次コイルの周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部と受電部１２との間で電力伝送が行われる。

本実施の形態に係る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２３は、電流源または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２３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とあらわすことができる。

「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、本実施の形態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ー（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および受電部１２（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部から他方の受電部１２へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギー（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ー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、送電部と受電部とを電磁界によって共振（共鳴）させることで送電部と受電部との間で非接触で電力が送電される。このような受電部と送電部との間に形成される電磁場は、たとえば、近接場共振（共鳴）結合場という場合がある。

本実施の形態の電力伝送における送電部と受電部１２との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「磁場共振（共鳴）結合」、「近接場共振（共鳴）結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」または「電界（電場）共振結合」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。

本明細書中で説明した送電部の一次コイルと受電部１２の二次コイル２０とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部と受電部１２とは主に、磁界によって結合しており、送電部と受電部１２とは、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」している。

なお、一次コイルおよび二次コイル２０として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部と受電部１２とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部と受電部１２とは、「電界（電場）共振結合」している。このように、本実施の形態においては、受電部１２と送電部との間で非接触で電力伝送をしている。このように、非接触で電力伝送する際には、受電部１２と送電部との間には、主に、磁界が形成される。

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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

１０ 非接触電力伝送システム、１１ 車両、１２，２０，１９６ 受電部、１３ 整流器、１４ 蓄電装置、１５ 動力生成装置、１６ 車両側制御部、１７，３０ 通信部、１８ 充電モジュール、１９ 電圧計、２０ 二次コイル、２１，５２，５４，５６，５８，１９５，１９８ キャパシタ、４０，５０，１９０ 送電装置、４１ 電源、４２ 電源部、４３ 送電側制御部、４４ 選択部、４５，４５，４６，４７，４８ 送電部、５０ 駐車枠、５１，５３，５５，５７，５９ 一次コイル、６０，６１，６２，６３，６４ 測温部、１９１ 受電装置。

Claims (13)

1. 車両に設けられた二次コイルに非接触で電力を送電する送電装置であって、
   配列方向に間隔をあけて配置された複数の一次コイルと、
   電源から電力から供給される一次コイルを選択する選択部と、
   前記選択部を制御する制御部と
   を備え
   前記制御部は、選択した一次コイルに第１電力よりも小さい第２電力を供給させ、選択した一次コイルの送電状況と前記二次コイルの受電状況との少なくとも一方に基づいて前記複数の一次コイルから送電コイルを選択し、前記送電コイルに前記第１電力を供給させる、送電装置。
2. 前記制御部は、前記車両の進入方向を検知し、
   前記制御部は、前記複数の一次コイルのうち前記進入方向の上流側の端部に位置する一次コイルの上方を前記二次コイルが通過する前に、前記送電コイルを選択する制御を開始し、
   前記制御部は、前記送電コイルを選択する制御の開始時に、前記複数の一次コイルのうち前記進入方向の上流側の端部に位置する一次コイルを選択し、前記一次コイルの移動に応じて、選択する一次コイルを変更する、請求項１に記載の送電装置。
3. 前記制御部は、前記車両から受信した情報に基づいて前記車両の進入方向を検知する、請求項２に記載の送電装置。
4. 前記複数の一次コイルは、前記配列方向の一方端に位置する第１端部コイルと、他方端に位置する第２端部コイルとを含み、
   前記制御部は、前記第１端部コイルと前記第２端部コイルとを交互に選択し、前記第１端部コイルと前記二次コイルとの間の受電効率と、前記第２端部コイルと前記二次コイルとの間の受電効率とを比較した結果に基づいて、前記車両の進入方向を検知する、請求項２に記載の送電装置。
5. 前記受電状況とは、前記二次コイルの受電効率であり、
   前記制御部は、選択された一次コイルと前記二次コイルとの間の受電効率が第１閾値よりも小さくなると、前記選択された一次コイルに対して前記進入方向に隣り合う一次コイルを選択する、請求項２から請求項４のいずれかに記載の送電装置。
6. 前記複数の一次コイルは、前記配列方向の中央に位置する中央コイルを含み、
   前記制御部は、前記送電コイルを選択する制御の開始時に前記中央コイルを選択し、前記中央コイルを選択した後に、前記二次コイルの位置に応じて一次コイルを選択する、請求項１に記載の送電装置。
7. 前記制御部は、前記車両から入力される情報に基づいて、前記中央コイルから前記二次コイルに向かう選択方向を設定し、
   前記制御部は、選択した一次コイルに第２電力を供給したときの第１受電効率を検知し、
   前記制御部は、前記選択された一次コイルに対して前記選択方向に隣り合う隣接コイルに第２電力を供給したときの第２受電効率を検知し、
   前記制御部は、前記第１受電効率の方が前記第２受電効率よりも高く、前記第１受電効率が第２閾値よりも高い場合には、前記選択された一次コイルを送電コイルとする、請求項６に記載の送電装置。
8. 前記制御部は、前記送電コイルに第１電力を供給した後、送電条件を満たさないと判断すると、前記送電への電力供給を停止し、前記送電とは別の一次コイルを送電コイルに選択する、請求項１に記載の送電装置。
9. 各前記一次コイルの温度を検知する測温部をさらに備え、
   前記制御部は、前記送電コイルの温度が第３閾値を超えると、送電条件を満たさないと判断する、請求項８に記載の送電装置。
10. 前記制御部は、前記送電コイルに対して前記配列方向に隣り合う一次コイルに第２電力を供給し、前記配列方向に隣り合う一次コイルに第２電力を供給したときの前記二次コイルの受電効率が第４閾値よりも大きいときに、前記隣り合う一次コイルを前記送電コイルに選択する、請求項９に記載の送電装置。
11. 前記選択された一次コイルと前記二次コイルとの間の距離を検知する検知部をさらに備え、
    前記制御部は、前記検知部からの出力に基づいて、前記選択された一次コイルと前記二次コイルとの間の距離が予め定められた範囲よりも大きいまたは小さいと判断すると、前記送電条件を満たさないと判断する、請求項８に記載の送電装置。
12. 前記制御部は、前記選択された一次コイルに対して隣り合う一次コイルと前記二次コイルと間の受電効率が所定値以上のときに、前記選択された一次コイルと隣り合う一次コイルを第２選択コイルに選択する、請求項１１に記載の送電装置。
13. 車両に設けられた二次コイルを含む受電装置と、前記二次コイルにに非接触で電力を送電する電力伝送システムであって、
    配列方向に間隔をあけて配置された複数の一次コイルと、
    電源から電力から供給される一次コイルを選択する選択部と、
    前記選択部を制御する制御部と
    を備え
    前記制御部は、選択した一次コイルに第１電力よりも小さい第２電力を供給させ、選択した一次コイルの送電状況と前記二次コイルの受電状況との少なくとも一方に基づいて前記複数の一次コイルから送電コイルを選択し、前記送電コイルに前記第１電力を供給させる、電力伝送システム。
    

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