JP2014155278A - 変換ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】車両のコスト増加を抑え、かつ、簡易な構成で、接触充電と非接触充電との双方に対応可能とする。
【解決手段】変換ユニット２００は、地面に設置して利用され、かつ、外部電源から車両１００へ電力を供給する際の電力インターフェースを変換する。変換ユニット２００は、送電部２２０と、インレット２３０とを備える。送電部２２０は、車両１００に設けられる受電部１１０へ非接触で電力を供給する。インレット２３０は、外部電源と車両１００との間で電力を伝送するための電力ケーブル３００のコネクタ３１０を接続可能に構成され、外部電源から電力ケーブル３００を介して供給される電力を受けて送電部２２０へ出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、変換ユニットに関し、特に、車両と車両外部の電源または電気負荷との間で電力をやり取りする際の電力インターフェースを変換する変換ユニットに関する。

国際公開第２０１０／１３１３４８号パンフレット（特許文献１）は、車両に搭載された蓄電装置を車両外部の交流電源から充電可能な車両を開示する。この車両は、受電端子と、充電器と、非接触受電部とを備える。受電端子は、交流電源に電気的に接続可能に構成される。充電器は、受電端子から入力される交流電力を所定の直流電圧に変換するように構成される。非接触受電部は、交流電源の送電部と磁気的に結合することによって交流電源から非接触で受電するように構成され、充電器の電力変換回路に接続される。

この車両によれば、車両外部の交流電源から供給される交流電力を受電端子によって受電するコンダクティブ充電（接触充電）と、上記交流電力を非接触受電部によって受電するインダクティブ充電（非接触充電）との双方に対応可能である（特許文献１参照）。

国際公開第２０１０／１３１３４８号パンフレット 特開２００８−２２０１３０号公報 特開２００３−４７１６３号公報

上記の車両は、受電端子による接触充電と非接触受電部による非接触充電との双方に対応するための充電装置を搭載するので、車両のコストが増加し、充電装置も複雑化する。なお、充電用の電力変換部を双方向に構成することによって、車両から車両外部の電気負荷へ電力を供給することが可能であるが、この場合においても上記の充電装置と同様の問題は発生する。

それゆえに、この発明の目的は、車両のコスト増加を抑え、かつ、簡易な構成で、接触充電と非接触充電との双方に対応可能とすることである。

また、この発明の別の目的は、車両から車両外部の電気負荷へ電力を供給する際に、車両のコスト増加を抑え、かつ、簡易な構成で、接触給電と非接触給電との双方に対応可能とすることである。

この発明によれば、変換ユニットは、地面または車両外部の設備に設置して利用され、かつ、車両外部の電源（以下「外部電源」と称する。）から車両へ電力を供給する際の電力インターフェースを変換する変換ユニットであって、送電部と、接続部とを備える。送電部は、車両に設けられる受電部へ非接触で電力を供給する。接続部は、外部電源と車両との間で電力を伝送するための電力ケーブルを接続可能に構成され、外部電源から電力ケーブルを介して供給される電力を受けて送電部へ出力する。

好ましくは、変換ユニットは、送電部と受電部との相対位置関係を規定するための位置決め部をさらに備える。

さらに好ましくは、位置決め部は、車両における車輪と受電部との位置関係に基づいて送電部との位置関係が規定される輪止めを含む。

好ましくは、変換ユニットは、電力変換器と、制御部と、スイッチと、通信部とをさらに備える。電力変換器は、接続部と送電部との間に設けられる。制御部は、電力変換器を制御する。スイッチは、変換ユニットの起動を利用者が指示するためのものである。通信部は、車両と通信を行なう。制御部は、スイッチがオン操作されると起動され、電力ケーブルからの所定の制御信号の入力を検知すると、通信部による車両との通信内容に従って電力変換器を制御する。

好ましくは、制御部は、上記スイッチがオフ操作されると停止する。
また、好ましくは、変換ユニットは、電力変換器と、制御部と、検知部と、通信部とをさらに備える。電力変換器は、接続部と送電部との間に設けられる。制御部は、電力変換器を制御する。検知部は、接続部への電力ケーブルの接続を検知する。通信部は、車両と通信を行なう。制御部は、検知部により電力ケーブルの接続が検知されると起動され、電力ケーブルからの所定の制御信号の入力を検知すると、通信部による車両との通信内容に従って電力変換器を制御する。

さらに好ましくは、制御部は、検知部により電力ケーブルの非接続が検知されると停止する。

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０．３以下である。
好ましくは、送電部は、送電部と受電部との間に形成される磁界と、送電部と受電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、受電部へ送電する。磁界および電界は、送電部と受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する。

また、この発明によれば、変換ユニットは、地面または車両外部の設備に設置して利用され、かつ、車両から車両外部の電気負荷へ電力を供給する際の電力インターフェースを変換する変換ユニットであって、受電部と、接続部とを備える。受電部は、車両に設けられる送電部から非接触で受電する。接続部は、車両と電気負荷との間で電力を伝送するための電力ケーブルを接続可能に構成され、受電部によって受電された電力を受けて電力ケーブルへ出力する。

好ましくは、変換ユニットは、送電部と受電部との相対位置関係を規定するための位置決め部をさらに備える。

さらに好ましくは、位置決め部は、車両における車輪と送電部との位置関係に基づいて受電部との位置関係が規定される輪止めを含む。

好ましくは、変換ユニットは、電力変換器と、制御部と、スイッチと、通信部とをさらに備える。電力変換器は、受電部と接続部との間に設けられる。制御部は、電力変換器を制御する。スイッチは、変換ユニットの起動を利用者が指示するためのものである。通信部は、車両と通信を行なう。制御部は、スイッチがオン操作されると起動され、電力ケーブルからの所定の制御信号の入力を検知すると、通信部による車両との通信内容に従って電力変換器を制御する。

さらに好ましくは、制御部は、上記スイッチがオフ操作されると停止する。
好ましくは、変換ユニットは、電力変換器と、制御部と、検知部と、通信部とをさらに備える。電力変換器は、受電部と接続部との間に設けられる。制御部は、電力変換器を制御する。検知部は、接続部への電力ケーブルの接続を検知する。通信部は、車両と通信を行なう。制御部は、検知部により電力ケーブルの接続が検知されると起動され、電力ケーブルからの所定の制御信号の入力を検知すると、通信部による車両との通信内容に従って電力変換器を制御する。

さらに好ましくは、制御部は、検知部により電力ケーブルの非接続が検知されると停止する。

この変換ユニットによれば、車両のコスト増加を抑え、かつ、簡易な構成で、接触充電と非接触充電との双方に対応することができる。また、この変換ユニットによれば、車両のコスト増加を抑え、かつ、簡易な構成で、接触給電と非接触給電との双方に対応することができる。

この発明の実施の形態１による変換ユニットを用いた充電システムの全体構成図である。 変換ユニットの外観図である。 変換ユニットおよび電力ケーブルの詳細な構成を示した図である。 ＣＰＬＴ制御回路と変換ユニットのＩ／Ｆ部とによって形成されるコントロールパイロット回路の等価回路図である。 パイロット信号の波形図である。 送電部および受電部の構成を示した図である。 送電部および受電部の他の構成例を示した図である。 変換ユニット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。 変換ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２による変換ユニットの構成を示した図である。 実施の形態２におけるコントロールパイロット回路の等価回路図である。

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］
（充電システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態１による変換ユニットを用いた充電システムの全体構成図である。図１を参照して、充電システムは、車両１００と、変換ユニット２００と、電力ケーブル３００とを備える。

車両１００は、受電部１１０と、変換部１２０と、蓄電装置１３０と、車輪１４０とを含む。受電部１１０は、車両外部の送電装置から送出される電力を非接触で受電可能に構成され、受電した電力を変換部１２０へ出力する。具体的には、受電部１１０は、変換ユニット２００の送電部２２０（後述）や、車両１００へ非接触で電力を供給するための給電設備（図示せず）の送電部から非接触で受電可能である。

なお、図１では、車両外部の送電装置の送電部が地面に配置されるものとし、それに応じて受電部１１０が車両後方の車体下部に配置される構成が代表的に示されているが、受電部１１０の配置はこれに限定されるものではない。たとえば、車両外部の送電装置の送電部が車体後面に対向するように配置されるものとして、受電部１１０を車体後面に配置してもよい。なお、受電部１１０の具体的な構成については、変換ユニット２００の送電部２２０の構成とともに後ほど詳しく説明する。

変換部１２０は、受電部１１０によって受電される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１３０へ出力する。変換部１２０としては、たとえば、ダイオードブリッジから成る整流器を用いてもよいし、スイッチング素子をスイッチング制御して整流を行なうスイッチングレギュレータを用いてもよい。

蓄電装置１３０は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１３０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１３０は、受電部１１０により受電された電力を変換部１２０から受けて蓄電する。蓄電装置１３０は、走行用の電力を蓄えており、図示されない走行用モータへ電力を供給する。また、車両１００の制動時には、走行用モータが発電する電力を蓄えることも可能である。

なお、車両１００がエンジンを搭載したハイブリッド車両の場合には、蓄電装置１３０は、エンジンの動力を用いて発電用モータ（図示せず）により発電された電力を蓄える。また、発電用モータがエンジンの始動モータとして用いられる場合には、蓄電装置１３０は、エンジンを始動するための電力を発電用モータへ供給する。なお、特に図示しないが、変換部１２０と蓄電装置１３０との間には、電路を電気的に接続／遮断可能なリレーが設けられる。

変換ユニット２００は、筐体２１０と、送電部２２０と、インレット２３０と、位置決め部２４０とを含む。この変換ユニット２００は、可搬式のユニットであり、地面に設置して利用される。変換ユニット２００は、電力ケーブル３００に接続される外部電源（図示せず）から車両１００へ電力を供給する際の電力インターフェースを変換する。具体的には、変換ユニット２００は、電力ケーブル３００を用いた接触給電方式を、受電部１１０および送電部２２０（後述）を用いた非接触給電方式に変換する。

インレット２３０は、電力ケーブル３００のコネクタ３１０を嵌合可能に構成され、外部電源から電力ケーブル３００を介して供給される電力を受けて送電部２２０へ出力する。送電部２２０は、インレット２３０から入力される電力を車両１００の受電部１１０へ非接触で送電可能に構成される。筐体２１０内には、インレット２３０と送電部２２０との間の電力変換回路や、電力変換回路を制御するための制御装置等が格納される。送電部２２０の具体的な構成、および筐体２１０内の回路構成については、後ほど詳しく説明する。

位置決め部２４０は、車両１００の車輪１４０に対する輪止めとして機能するとともに、車両１００の受電部１１０と変換ユニット２００の送電部２２０との相対位置関係を規定する。具体的には、図２に示すように、車両１００における車輪１４０と受電部１１０との位置関係に基づいて、位置決め部２４０と送電部２２０との位置関係（距離Ｌ）が規定される。

なお、筐体２１０から位置決め部２４０を取外可能とし、車両側の車輪と受電部との位置関係に応じて距離Ｌを設定可能な位置決め部２４０を複数作成しておくことで、種々の車両に対して変換ユニット２００の本体を流用することができる。あるいは、筐体２１０に対して位置決め部２４０を種々の位置に移動可能な構成としてもよい。

また、位置決め部２４０の形状は、車輪１４０が位置決め部２４０（輪止め）に乗り上げるような形状にするのが好ましい。これにより、車重を用いて変換ユニット２００を固定することができ、ユーザが車両１００を移動させない限り変換ユニット２００を容易に動かすことができないようにすることができる。

再び図１を参照して、電力ケーブル３００は、コネクタ３１０と、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）３２０とを含む。コネクタ３１０は、インレットを備える車両へ電力ケーブル３００を接続するための接続端子である。この実施の形態１では、車両１００はインレットを備えておらず、コネクタ３１０は、コネクタ３１０を嵌合可能に構成された変換ユニット２００のインレット２３０に接続される。そして、コネクタ３１０は、図示されない外部電源から電力ケーブル３００を介して供給される電力を変換ユニット２００へ供給する。

ＥＶＳＥ３２０は、電力ケーブル３００の電路を電気的に遮断可能に構成される。ＥＶＳＥ３２０は、コネクタ３１０がインレット２３０に接続されているときにパイロット信号を生成して変換ユニット２００へ出力する。そうすると、変換ユニット２００においてパイロット信号の電位が操作され、パイロット信号の電位に基づいてＥＶＳＥ３２０が制御される。ＥＶＳＥ３２０は、電力ケーブル３００が接続される電源スタンド（図示せず）内に設けてもよい。ＥＶＳＥ３２０の構成については、後ほど詳しく説明する。

図３は、変換ユニット２００および電力ケーブル３００の詳細な構成を示した図である。図３を参照して、変換ユニット２００は、インレット２３０と、電力線２５２，２５８と、コンバータ２５４，２５６と、送電部２２０とを含む。また、変換ユニット２００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６０と、補機電池２６２と、電源スイッチ２６４と、リレー２６６とをさらに含む。さらに、変換ユニット２００は、Ｉ／Ｆ部２６８と、制御部２７０と、通信部２７２とをさらに含む。

電力線２５２は、インレット２３０とコンバータ２５４との間に配線される。コンバータ２５４は、インレット２３０から入力される外部電源４００からの交流電力を直流電力に変換して電力線２５８へ出力する。電力線２５８は、コンバータ２５４とコンバータ２５６との間に配線される。コンバータ２５６は、電力線２５８から受ける直流電力を、所定の送電周波数を有する交流電力に変換して送電部２２０へ出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２６０は、電力線２５８と補機電池２６２との間に設けられ、電力線２５８から受ける直流電力を電圧変換（降圧）して補機電池２６２へ出力する。補機電池２６２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、鉛やニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池によって構成される。補機電池２６２に代えてキャパシタを用いてもよい。補機電池２６２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６０から供給される電力を蓄え、Ｉ／Ｆ部２６８、制御部２７０および通信部２７２へ動作電力を供給する。

電源スイッチ２６４は、変換ユニット２００を起動するためのスイッチであり、ユーザによって操作可能である。ユーザによって電源スイッチ２６４がオン操作されると、補機電池２６２から電源スイッチ２６４を介してＩ／Ｆ部２６８へ動作電力が供給される。

Ｉ／Ｆ部２６８は、ユーザによって電源スイッチ２６４がオン操作されると、補機電池２６２から電力の供給を受けて起動する。そして、Ｉ／Ｆ部２６８は、インレット２３０にコネクタ３１０が接続されているとき、インレット２３０から入力されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＥＶＳＥ３２０のＣＣＩＤリレー３２２（後述）を遠隔制御する。また、Ｉ／Ｆ部２６８は、インレット２３０からの入力電圧（電力線２５２の電圧）が正常であると判断すると、リレー２６６を導通状態にする。

制御部２７０および通信部２７２は、ユーザによって電源スイッチ２６４がオン操作され、かつ、Ｉ／Ｆ部２６８によってリレー２６６が導通状態にされると、補機電池２６２から電力の供給を受けて起動する。そして、通信部２７２は、車両１００との無線通信を確立し、車両１００への送電開始や停止、送電電力等の各種情報を車両１００と無線によりやり取りする。

制御部２７０は、通信部２７２による車両１００との通信内容に従ってコンバータ２５４，２５６を制御する。具体的には、制御部２７０は、電力線２５８の電圧が所定の目標となるようにコンバータ２５４を制御する。また、制御部２７０は、所定の送電周波数を有する送電電力が送電部２２０から車両１００へ出力されるようにコンバータ２５６を制御する。また、制御部２７０は、コンバータ２５４の駆動時、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６０によって補機電池２６２を充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２６０を制御する。

電力ケーブル３００のＥＶＳＥ３２０は、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）リレー３２２と、ＣＰＬＴ制御回路３２４とを含む。ＣＣＩＤリレー３２２は、外部電源４００とコネクタ３１０との間の電路に設けられ、ＣＰＬＴ制御回路３２４によって制御される。

ＣＰＬＴ制御回路３２４は、電力ケーブル３００から電力を受ける装置（ここでは変換ユニット２００）とともにコントロールパイロット回路を形成する。ＣＰＬＴ制御回路３２４は、パイロット信号ＣＰＬＴを生成してコネクタ３１０へ出力する。コネクタ３１０がインレット２３０に接続されると、変換ユニット２００のＩ／Ｆ部２６８にパイロット信号ＣＰＬＴが入力される。そして、Ｉ／Ｆ部２６８においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによって、変換ユニット２００からＣＣＩＤリレー３２２が遠隔操作される。なお、パイロット信号ＣＰＬＴは、たとえば、アメリカ合衆国の「ＳＡＥ Ｊ１７７２（SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler）」に準拠するものである。

（コントロールパイロット回路の構成）
図４は、ＣＰＬＴ制御回路３２４と変換ユニット２００のＩ／Ｆ部２６８とによって形成されるコントロールパイロット回路の等価回路図である。図４を参照して、ＣＰＬＴ制御回路３２４は、発振器３３２と、抵抗素子３３４と、電圧センサ３３６とを含む。発振器３３２は、抵抗素子３３４の出力電位が規定の電位Ｖ１（たとえば１２Ｖ）近傍のときは非発振のパイロット信号ＣＰＬＴを出力し、抵抗素子３３４の出力電位がＶ１から低下すると、規定の周波数（たとえば１ｋＨｚ）およびデューティー比で発振するパイロット信号ＣＰＬＴを出力する。なお、デューティー比は、電力ケーブル３００から供給可能な定格電流に基づいて設定される。

変換ユニット２００のＩ／Ｆ部２６８は、抵抗素子３４２，３４４と、リレー３４６と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４８とを含む。抵抗素子３４２は、パイロット信号ＣＰＬＴが伝送されるコントロールパイロット線と接地ノードとの間に接続される。抵抗素子３４４およびリレー３４６は、コントロールパイロット線と接地ノードとの間に直列に接続される。

ＣＰＵ３４８は、リレー３４６を制御する。具体的には、パイロット信号ＣＰＬＴがＩ／Ｆ部２６８に入力されると、抵抗素子３４２によってパイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１からＶ２に低下し、パイロット信号ＣＰＬＴが発振する。変換ユニット２００において車両１００への送電の準備が完了すると、ＣＰＵ３４８は、リレー３４６をオンさせる。これによりパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ２からＶ３へさらに低下し、パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３となったことを検知したＣＰＬＴ制御回路３２４によってＣＣＩＤリレー３２２（図３）が導通状態に制御される。

図５は、パイロット信号ＣＰＬＴの波形図である。図５とともに図４を参照して、時刻ｔ１以前においては、変換ユニット２００のインレット２３０（図３）にコネクタ３１０が接続されていないものとする。このとき、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１であり、パイロット信号ＣＰＬＴは非発振状態である。

時刻ｔ１において、インレット２３０にコネクタ３１０が接続されると、パイロット信号ＣＰＬＴがＩ／Ｆ部２６８に入力される。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１からＶ２に低下し、パイロット信号ＣＰＬＴは発振する。

時刻ｔ２において、所定の送電準備が完了すると、ＣＰＵ３４８は、リレー３４６をオンにする。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ２からＶ３へさらに低下する。パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３になると、ＥＶＳＥ３２０において、ＣＰＬＴ制御回路３２４によってＣＣＩＤリレー３２２が導通状態に制御される。

（非接触電力伝送の原理）
次に、変換ユニット２００の送電部２２０から車両１００の受電部１１０への電力伝送の原理について説明する。

図６は、送電部２２０および受電部１１０の構成を示した図である。図６を参照して、送電部２２０は、コイル２２１（以下「共振コイル」とも称し、「共鳴コイル」等と適宜称してもよい。）と、キャパシタ２２２と、コイル２２３（以下「電磁誘導コイル」とも称する。）とを含む。

電磁誘導コイル２２３は、電磁誘導により共振コイル２２１と磁気的に結合可能である。電磁誘導コイル２２３は、コンバータ２５６（図３）から供給される交流電力を、電磁誘導によって共振コイル２２１に伝達する。共振コイル２２１は、電磁誘導コイル２２３から伝達された電力を、車両１００の受電部１１０へ非接触で転送する。

受電部１１０は、コイル１１１（以下「共振コイル」とも称し、「共鳴コイル」等と適宜称してもよい。）と、キャパシタ１１２と、コイル１１３（以下「電磁誘導コイル」とも称する。）とを含む。

共振コイル１１１は、送電部２２０の共振コイル２２１から非接触で電力を受電する。電磁誘導コイル１１３は、電磁誘導により共振コイル１１１と磁気的に結合可能である。電磁誘導コイル１１３は、共振コイル１１１により受電された電力を電磁誘導により取出して変換部１２０（図３）へ出力する。

なお、図６においては、受電部１１０および送電部２２０がそれぞれ電磁誘導コイル１１３，２２３を有する構成を示したが、図７に示される構成のように、受電部１１０および送電部２２０が電磁誘導コイルを備えない構成とすることも可能である。この場合には、送電部２２０においては、共振コイル２２１がコンバータ２５６（図３）に接続され、受電部１１０においては、共振コイル１１１が変換部１２０（図３）に接続される。

なお、送電部２２０において、キャパシタ２２２（２２４）は、共振コイル２２１に直列に接続されて共振コイル２２１とＬＣ共振回路を形成するが、キャパシタ２２２（２２４）は、共振コイル２２１に並列に接続してもよい。また、受電部１１０においても、キャパシタ１１２（１１４）は、共振コイル１１１に直列に接続されて共振コイル１１１とＬＣ共振回路を形成するが、キャパシタ１１２（１１４）は、共振コイル１１１に並列に接続してもよい。

図８は、変換ユニット２００から車両１００への電力伝送時の等価回路図である。図８を参照して、変換ユニット２００において、送電部２２０の電磁誘導コイル２２３は、共振コイル２２１と所定の間隔をおいて配置される。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、コンバータ２５６から供給される交流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、コンバータ２５６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、図７に示したように、電磁誘導コイル２２３を設けずに共振コイル２２１にコンバータ２５６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。

一方、車両１００において、受電部１１０の共振コイル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、変換ユニット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、変換ユニット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配置される。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電気負荷１１８へ出力する。電気負荷１１８は、受電部１１０によって受電された電力を受ける電気機器であり、具体的には、変換部１２０（図３）以降の電気機器を包括的に表わしたものである。

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、図７に示したように、電磁誘導コイル１１３を設けずに共振コイル１１１を電気負荷１１８に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。

変換ユニット２００において、コンバータ２５６から電磁誘導コイル２２３へ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、変換ユニット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可能性がある。

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９および図１０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９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１０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９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１０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における電力伝送効率（％）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１０から明らかなように、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８を参照して、送電部２２０および受電部１１０は、送電部２２０と受電部１１０との間に形成される磁界および電界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との間に形成される磁界および／または電界は、特定の周波数で振動する。そして、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１１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１１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。

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の水平方向のズレ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、上記では、送電部２２０および受電部１１０にコイル（たとえばヘリカルコイル）を採用したが、コイルに代えて、メアンダラインなどのアンテナなどを採用してもよい。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、この電界を通して、送電部２２０と受電部１１０との間で電力伝送が行なわれる。

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１２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１２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との間で非接触によって電力が伝送される。送電部２２０と受電部１１０との間に形成されるこのような電磁場は、たとえば、近接場共振（共鳴）結合場という場合がある。送電部２２０と受電部１１０との間の結合係数（κ）は、たとえば、０．３以下程度であり、好ましくは、０．１以下である。当然のことながら、結合係数（κ）を０．１〜０．３程度の範囲も採用することができる。結合係数（κ）は、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。

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」、「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」、「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。

（変換ユニット２００の動作説明）
図１３は、変換ユニット２００の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートについては、電源スイッチ２６４（図３）がオンされると、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実行されることにより実現される。あるいは、全部または一部のステップについて、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。

図１３とともに図３を参照して、電源スイッチ２６４がオンされると、補機電池２６２からＩ／Ｆ部２６８へ動作電力が供給され、Ｉ／Ｆ部２６８において所定の起動処理が実行される（ステップＳ１０）。Ｉ／Ｆ部２６８が起動すると、Ｉ／Ｆ部２６８は、電力ケーブル３００のＥＶＳＥ３２０において生成されるパイロット信号ＣＰＬＴの発振を検知したか否かを判定する（ステップＳ２０）。

インレット２３０に電力ケーブル３００のコネクタ３１０が接続され、インレット２３０から入力されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ１からＶ２に低下すると、パイロット信号ＣＰＬＴが発振する。パイロット信号ＣＰＬＴの発振が検知されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、Ｉ／Ｆ部２６８は、リレー３４６（図４）をオンにする。これにより、パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３に低下し、ＥＶＳＥ３２０においてＣＣＩＤリレー３２２がオンされる（ステップＳ３０）。

パイロット信号ＣＰＬＴの発振が検知されないときは（ステップＳ２０においてＮＯ）、利用者に対して警報が出力され（ステップＳ１３０）、Ｉ／Ｆ部２６８を含む変換ユニット２００の停止処理が実行される（ステップＳ１４０）。

ステップＳ３０においてＣＣＩＤリレー３２２がオンされると、Ｉ／Ｆ部２６８は、インレット２３０から入力される電圧が正常であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。入力電圧が異常であると判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、ステップＳ１３０へ処理が移行される。

ステップＳ４０において入力電圧は正常であると判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、Ｉ／Ｆ部２６８は、低圧リレー（リレー２６６）をオンにする（ステップＳ５０）。これにより、補機電池２６２から制御部２７０および通信部２７２へ動作電力が供給され、制御部２７０および通信部２７２が起動する。

次いで、通信部２７２は、変換ユニット２００から電力を受ける車両１００との間で通信（無線通信）の確立を試みる。通信部２７２と車両１００との間で通信が確立できないときは（ステップＳ６０においてＮＯ）、ステップＳ１３０へ処理が移行される。通信部２７２と車両１００との間で通信が確立すると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、制御部２７０は、通信部２７２により車両１００から受信される電力指令に基づいてコンバータ２５４，２５６を駆動する（ステップＳ７０）。これにより、インレット２３０から入力される外部電源４００からの電力が所定の送電周波数を有する交流電力に変換されて送電部２２０に供給され、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。

次いで、制御部２７０（またはＩ／Ｆ部２６８）は、異常が発生したか否かを判定する（ステップＳ８０）。この異常には、たとえば、停止処理が実行されていない状態でのコネクタ３１０の取外しや、インレット２３０から入力される電圧の低下（外部電源４００の停電含む。）、内部モニターにより検知される所定の異常等が含まれる。そして、異常が発生したものと判定されると（ステップＳ８０）、ステップＳ１３０へ処理が移行される。

異常が検知されていないときは（ステップＳ８０においてＮＯ）、Ｉ／Ｆ部２６８は、通信部２７２により車両１００から終了要求を受信したか否かを判定する（ステップＳ９０）。車両１００から終了要求を受信していないときは（ステップＳ９０においてＮＯ）、ステップＳ７０へ処理が戻され、制御部２７０によるコンバータ２５４，２５６の駆動が継続される。

ステップＳ９０において通信部２７２により車両１００から終了要求を受信したと判定されると（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、制御部２７０は、コンバータ２５４，２５６を停止する（ステップＳ１００）。次いで、Ｉ／Ｆ部２６８により低圧リレー（リレー２６６）がオフにされ（ステップＳ１１０）、その後、Ｉ／Ｆ部２６８において所定の停止処理が実行される（ステップＳ１２０）。

以上のように、この実施の形態１においては、変換ユニット２００を用いることによって、外部電源４００から車両１００へ電力を供給する際の電力インターフェースを変換可能である。したがって、この実施の形態１によれば、車両１００のコスト増加を抑え、かつ、簡易な構成で、接触充電と非接触充電との双方に対応することができる。

また、この実施の形態１においては、ユーザにより電源スイッチ２６４がオン操作されると変換ユニット２００が起動され、変換ユニット２００において電力ケーブル３００からのパイロット信号ＣＰＬＴの入力が検知されると、通信部２７２により車両１００から受信される電力指令に基づいてコンバータ２５４，２５６が駆動される。したがって、この実施の形態１によれば、車両１００側の変更なしに電力インターフェースを変換することができ、車両１００のコスト増加を抑えることができる。

また、この実施の形態１においては、変換ユニット２００は、送電部２２０と車両側の受電部１１０との相対位置関係を規定するための位置決め部２４０を備えるので、送電部２２０と受電部１１０との相対位置関係をユーザが特に意識することなく、送電部２２０と受電部１１０との位置合わせを行なうことができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、変換ユニット２００は補機電池２６２を備えているが、この実施の形態２では、変換ユニットが補機電池２６２を備えない構成が示される。

図１４は、実施の形態２による変換ユニットの構成を示した図である。図１４を参照して、この変換ユニット２００Ａは、図３に示した実施の形態１による変換ユニット２００の構成において、補機電池２６２を備えておらず、サーキットブレーカ２７６をさらに備え、Ｉ／Ｆ部２６８およびＤＣ／ＤＣコンバータ２６０に代えてそれぞれＩ／Ｆ部２６８ＡおよびＡＣ／ＤＣコンバータ２７４を備える。

サーキットブレーカ２７６は、電力線２５２に設けられ、電力線２５２に過電流が流れると電力線２５２を電気的に遮断する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２７４は、サーキットブレーカ２７６とコンバータ２５４との間において電力線２５２に電気的に接続され、インレット２３０からの電圧入力をトリガーとして起動する。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ２７４は、外部電源４００から供給されインレット２３０から入力される交流電力を、Ｉ／Ｆ部２６８Ａ、制御部２７０および通信部２７２の動作電圧（直流）のレベルに電圧変換する。

Ｉ／Ｆ部２６８Ａは、電力ケーブル３００のコネクタ３１０がインレット２３０に接続されると、ＥＶＳＥ３２０のＣＰＬＴ制御回路３２４からパイロット信号ＣＰＬＴを受ける。そして、Ｉ／Ｆ部２６８Ａは、それが未起動状態であっても、パイロット信号ＣＰＬＴを受けるとパイロット信号ＣＰＬＴの電位をＶ３に低下させる。これにより、ＥＶＳＥ３２０においてＣＣＩＤリレー３２２が導通状態となる。

図１５は、実施の形態２におけるコントロールパイロット回路の等価回路図である。図１５を参照して、Ｉ／Ｆ部２６８Ａは、図４に示したＩ／Ｆ部２６８と比べてリレー３４６を備えない点が異なる。すなわち、抵抗素子３４４は、コントロールパイロット線と接地ノードとの間に接続される。リレー３４６を除くＩ／Ｆ部２６８Ａのその他の構成は、Ｉ／Ｆ部２６８と同じである。

コネクタ３１０がインレット２３０に接続されてパイロット信号ＣＰＬＴがＩ／Ｆ部２６８Ａに入力されると、抵抗素子３４２，３４４によってパイロット信号ＣＰＬＴの電位は直ちにＶ３に低下する。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３となったことを検知したＣＰＬＴ制御回路３２４によって、ＣＣＩＤリレー３２２（図１４）が導通状態に制御される。すなわち、この実施の形態２では、コネクタ３１０がインレット２３０に接続されると、変換ユニット２００Ａが未起動状態であってもＣＣＩＤリレー３２２が導通状態となり、外部電源４００からの電力がインレット２３０に供給される。

再び図１４を参照して、コネクタ３１０がインレット２３０に接続されている場合にユーザによって電源スイッチ２６４がオン操作されると、Ｉ／Ｆ部２６８Ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２７４から電力の供給を受けて起動する。そして、Ｉ／Ｆ部２６８Ａによりリレー２６６が導通状態にされると、制御部２７０および通信部２７２もＡＣ／ＤＣコンバータ２７４から電力の供給を受けて起動する。

なお、変換ユニット２００Ａのその他の構成および機能は、図３に示した実施の形態１における変換ユニット２００と同じである。

以上のように、この実施の形態２によれば、変換ユニット２００Ａは蓄電部（補機電池）を備える必要がないので、変換ユニット２００Ａの利便性がさらに向上する。

なお、上記の各実施の形態においては、電源スイッチ２６４がオン操作されると、変換ユニット２００（２００Ａ）が起動されるものとしたが、Ｉ／Ｆ部２６８（２６８Ａ）によってインレット２３０へのコネクタ３１０の接続が検知されると、変換ユニット２００（２００Ａ）を起動するようにしてもよい。そしてさらに、Ｉ／Ｆ部２６８（２６８Ａ）によってインレット２３０とコネクタ３１０との非接続が検知されると、変換ユニット２００（２００Ａ）を停止するようにしてもよい。

また、上記の各実施の形態においては、変換ユニット２００（２００Ａ）は、地面に設置して利用されるものとしたが、地面以外の設備等に設定して利用されるものであってもよい。なお、地面以外の設備に変換ユニットを設置して利用する場合、変換ユニットの設置位置に合わせて車両の受電部１１０も配置されている必要がある。

また、上記の各実施の形態においては、変換ユニット２００（２００Ａ）を用いて、外部電源４００により車両１００の蓄電装置１３０を充電するものとしたが、蓄電装置１３０に蓄えられた電力を受電部１１０から変換ユニット２００（２００Ａ）の送電部２２０へ出力し、インレット２３０から電気負荷へ電力を供給するようにしてもよい。なお、この場合、変換部１２０は、蓄電装置１３０から供給される直流電力を所定の送電周波数を有する交流電力に変換して受電部１１０へ供給可能に構成される。また、変換ユニット２００（２００Ａ）のコンバータ２５６は、送電部２２０によって受電された交流電力を直流に変換可能に構成され、コンバータ２５４は、コンバータ２５６から出力される直流電力を電気負荷用の電力（たとえば商用交流電力）に変換可能に構成される。

なお、上記において、インレット２３０は、この発明における「接続部」の一実施例に対応し、コンバータ２５４，２５６は、この発明における「電力変換器」の一実施例を形成する。また、電源スイッチ２６４は、この発明における「スイッチ」の一実施例に対応する。

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、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。

１００ 車両、１１０ 受電部、１１１，１１３，２２１，２２３ コイル、１１２，１１４，２２２，２２４ キャパシタ、１１８ 電気負荷、１２０ 変換部、１３０ 蓄電装置、１４０ 車輪、２００，２００Ａ 変換ユニット、２１０ 筐体、２２０ 送電部、２３０ インレット、２４０ 位置決め部、２５２，２５８ 電力線、２５４，２５６ コンバータ、２６０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６２ 補機電池、２６４ 電源スイッチ、２６６，３４６ リレー、２６８，２６８Ａ Ｉ／Ｆ部、２７０ 制御部、２７２ 通信部、３００ 電力ケーブル、３１０ コネクタ、３２０ ＥＶＳＥ、３２２ ＣＣＩＤリレー、３２４ ＣＰＬＴ制御回路、３３２ 発振器、３３４，３４２，３４４ 抵抗素子、３３６ 電圧センサ、３４８ ＣＰＵ、４００ 外部電源。

Claims (17)

1. 地面または車両外部の設備に設置して利用され、車両外部の電源から車両へ電力を供給する際の電力インターフェースを変換する変換ユニットであって、
   車両に設けられる受電部へ非接触で電力を供給するための送電部と、
   前記電源と前記車両との間で電力を伝送するための電力ケーブルを接続可能に構成され、前記電源から前記電力ケーブルを介して供給される電力を受けて前記送電部へ出力するための接続部とを備える変換ユニット。
2. 前記送電部と前記受電部との相対位置関係を規定するための位置決め部をさらに備える、請求項１に記載の変換ユニット。
3. 前記位置決め部は、車両における車輪と前記受電部との位置関係に基づいて前記送電部との位置関係が規定される輪止めを含む、請求項２に記載の変換ユニット。
4. 前記接続部と前記送電部との間に設けられる電力変換器と、
   前記電力変換器を制御する制御部と、
   前記変換ユニットの起動を利用者が指示するためのスイッチと、
   車両と通信を行なう通信部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記スイッチがオン操作されると起動され、前記電力ケーブルからの所定の制御信号の入力を検知すると、前記通信部による車両との通信内容に従って前記電力変換器を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の変換ユニット。
5. 前記制御部は、前記スイッチがオフ操作されると停止する、請求項４に記載の変換ユニット。
6. 前記接続部と前記送電部との間に設けられる電力変換器と、
   前記電力変換器を制御する制御部と、
   前記接続部への前記電力ケーブルの接続を検知する検知部と、
   前記車両と通信を行なう通信部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記検知部により前記電力ケーブルの接続が検知されると起動され、前記電力ケーブルからの所定の制御信号の入力を検知すると、前記通信部による車両との通信内容に従って前記電力変換器を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の変換ユニット。
7. 前記制御部は、前記検知部により前記電力ケーブルの非接続が検知されると停止する、請求項６に記載の変換ユニット。
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に記載の変換ユニット。
9. 前記送電部と前記受電部との結合係数は０．３以下である、請求項１に記載の変換ユニット。
10. 前記送電部は、前記送電部と前記受電部との間に形成される磁界と、前記送電部と前記受電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、前記受電部へ送電し、
    前記磁界および前記電界は、前記送電部と前記受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する、請求項１に記載の変換ユニット。
11. 地面または車両外部の設備に設置して利用され、車両から車両外部の電気負荷へ電力を供給する際の電力インターフェースを変換する変換ユニットであって、
    車両に設けられる送電部から非接触で受電するための受電部と、
    前記車両と前記電気負荷との間で電力を伝送するための電力ケーブルを接続可能に構成され、前記受電部によって受電された電力を受けて前記電力ケーブルへ出力するための接続部とを備える変換ユニット。
12. 前記送電部と前記受電部との相対位置関係を規定するための位置決め部をさらに備える、請求項１１に記載の変換ユニット。
13. 前記位置決め部は、車両における車輪と前記送電部との位置関係に基づいて前記受電部との位置関係が規定される輪止めを含む、請求項１２に記載の変換ユニット。
14. 前記受電部と前記接続部との間に設けられる電力変換器と、
    前記電力変換器を制御する制御部と、
    前記変換ユニットの起動を利用者が指示するためのスイッチと、
    車両と通信を行なう通信部とをさらに備え、
    前記制御部は、前記スイッチがオン操作されると起動され、前記電力ケーブルからの所定の制御信号の入力を検知すると、前記通信部による車両との通信内容に従って前記電力変換器を制御する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の変換ユニット。
15. 前記制御部は、前記スイッチがオフ操作されると停止する、請求項１４に記載の変換ユニット。
16. 前記受電部と前記接続部との間に設けられる電力変換器と、
    前記電力変換器を制御する制御部と、
    前記接続部への前記電力ケーブルの接続を検知する検知部と、
    前記車両と通信を行なう通信部とをさらに備え、
    前記制御部は、前記検知部により前記電力ケーブルの接続が検知されると起動され、前記電力ケーブルからの所定の制御信号の入力を検知すると、前記通信部による車両との通信内容に従って前記電力変換器を制御する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の変換ユニット。
17. 前記制御部は、前記検知部により前記電力ケーブルの非接続が検知されると停止する、請求項１６に記載の変換ユニット。

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