JP2014166093A - 受電機器及び非接触電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送効率の向上を図るとともに、各コイルの位置ずれ等に起因した伝送効率の低下を好適に抑制することができる受電機器、及びその受電機器を備えた非接触電力伝送装置を提供すること。
【解決手段】非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１と車両側機器２１とから構成されている。地上側機器１１には、高周波電源１２と、高周波電源１２から高周波電力が入力される送電器１３とが設けられている。車両側機器２１には、送電器１３から非接触で高周波電力を受電可能な受電器２３と、受電器２３にて受電された高周波電力が入力される負荷２２とが設けられている。ここで、車両側機器２１には、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくようにインピーダンス変換する２次側インピーダンス変換器群Ｇ２が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、受電機器及び非接触電力伝送装置に関する。

従来から、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば磁場共鳴を用いたものが知られている。例えば特許文献１の非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源から交流電力が入力される１次側の共振コイルとを有する送電機器を備えている。また、非接触電力伝送装置は、１次側の共振コイルと磁場共鳴可能な２次側の共振コイルを有する受電機器を備えている。そして、１次側の共振コイルと２次側の共振コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に交流電力が伝送される。

特開２００９−１０６１３６号公報

上記のような非接触電力伝送装置においては、伝送効率の向上が求められており、そのための構成については未だ改善の余地がある。また、例えば各コイルの位置ずれ等に起因して伝送効率が低下する場合がある。

なお、上述した事情は、磁場共鳴を用いて非接触の電力伝送を行うものに限られず、電磁誘導を用いて非接触の電力伝送を行うものについても同様である。
本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、伝送効率の向上を図るとともに、各コイルの位置ずれ等に起因した伝送効率の低下を好適に抑制することができる受電機器、及びその受電機器を備えた非接触電力伝送装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な受電機器において、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、前記２次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷と、前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられた２次側インピーダンス変換部と、を備え、前記２次側コイルの出力端から前記負荷までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも伝送効率が高くなる特定抵抗値が存在し、前記２次側インピーダンス変換部は、前記２次側コイルの出力端から前記負荷までのインピーダンスが前記特定抵抗値に近づくようにインピーダンス変換するものであり、前記２次側インピーダンス変換部は、変換比が固定の２次側固定部と、変換比が可変の２次側可変部とを備え、前記２次側固定部の変換比は、前記２次側可変部の変換比の最大値よりも大きく設定されていることを特徴とする。

かかる発明によれば、交流電力は、１次側コイル及び２次側コイルを介して負荷に伝送される。ここで、本発明者らは、２次側コイルの出力端から負荷までのインピーダンスの実部には、他の抵抗値と比較して、相対的に伝送効率が高くなる特定抵抗値が存在することを見出した。そこで、上記知見に基づいて、２次側コイルの出力端から負荷までのインピーダンスが特定抵抗値に近づくようインピーダンス変換する２次側インピーダンス変換部を設けた。これにより、伝送効率の向上を図ることができる。

また、２次側可変部の変換比が可変に構成されているため、各コイルの相対位置の変動等に起因する特定抵抗値の変動に追従することができる。これにより、各コイルの相対位置の変動等に起因する伝送効率の低下を抑制することができる。

かかる構成において、２次側インピーダンス変換部は、変換比が固定の２次側固定部と、変換比が可変の２次側可変部とを備えており、２次側固定部の変換比は２次側可変部の変換比の最大値よりも大きく設定されている。これにより、２次側固定部を用いて、２次側コイルの出力端から負荷までのインピーダンスを特定抵抗値にある程度近づけることができ、２次側可変部の変換比を小さくすることができる。よって、特定抵抗値の変動に好適に追従することができる。

請求項２に係る発明は、非接触電力伝送装置において、前記送電機器と、請求項１に記載の受電機器と、を備えていることを特徴とする。かかる発明によれば、非接触電力伝送装置において伝送効率の向上を図ることができる。

この発明によれば、伝送効率の向上を図るとともに、各コイルの位置ずれ等に起因した伝送効率の低下を好適に抑制することができる。

非接触電力伝送装置の電気的構成を示す回路図。

以下、本発明に係る非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）について図１を用いて説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、地上に設けられた地上側機器１１と、車両に搭載された車両側機器２１とを備えている。地上側機器１１が送電機器（１次側機器）に対応し、車両側機器２１が受電機器（２次側機器）に対応する。

地上側機器１１は、所定の周波数の高周波電力（交流電力）を出力可能な高周波電源１２（交流電源）を備えている。高周波電源１２はインフラとしての系統電源から入力される系統電力を高周波電力に変換し、その高周波電力を出力可能に構成されている。

高周波電源１２から出力された高周波電力は、非接触で車両側機器２１に伝送され、車両側機器２１に設けられた負荷２２に入力される。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１及び車両側機器２１間の電力伝送を行うものとして、地上側機器１１に設けられた送電器１３と、車両側機器２１に設けられた受電器２３とを備えている。

送電器１３及び受電器２３は同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。具体的には、送電器１３は、並列に接続された１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路で構成されている。受電器２３は、並列に接続された２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路で構成されている。両者の共振周波数は同一に設定されている。

かかる構成によれば、高周波電力が送電器１３（１次側コイル１３ａ）に入力された場合、送電器１３と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴する。これにより、受電器２３は送電器１３のエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器２３は、送電器１３から高周波電力を受電する。

受電器２３にて受電された高周波電力が入力される負荷２２は、所定のインピーダンスＺＬを有するものである。具体的には、負荷２２には、高周波電力を直流電力に整流する整流器と、その直流電力が入力される車両用バッテリ（蓄電装置）とが含まれている。受電器２３にて受電された高周波電力は、車両用バッテリの充電に用いられる。

なお、地上側機器１１には、高周波電源１２等の地上側機器１１の制御を行う電源側コントローラ１４が設けられている。また、車両側機器２１には、電源側コントローラ１４と無線通信が可能に構成された車両側コントローラ２４が設けられている。非接触電力伝送装置１０は、各コントローラ１４，２４間での情報のやり取りを通じて、電力伝送の開始又は終了等を行う。

非接触電力伝送装置１０は、複数のインピーダンス変換器３１〜３４を備えている。詳細には、非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１に設けられた第１インピーダンス変換器３１（１次側固定部）及び第２インピーダンス変換器３２（１次側可変部）と、車両側機器２１に設けられた第３インピーダンス変換器３３（２次側可変部）及び第４インピーダンス変換器３４（２次側固定部）とを備えている。第１インピーダンス変換器３１及び第２インピーダンス変換器３２は、送電器１３の入力端、具体的には高周波電源１２と送電器１３との間に設けられており、第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４は、受電器２３と負荷２２との間に設けられている。なお、以降の説明において、第１インピーダンス変換器３１及び第２インピーダンス変換器３２を１次側インピーダンス変換器群Ｇ１と、第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４を２次側インピーダンス変換器群Ｇ２という。１次側インピーダンス変換器群Ｇ１が１次側インピーダンス変換部に対応し、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２が２次側インピーダンス変換部に対応する。

第１インピーダンス変換器３１は、第１インダクタ３１ａ及び第１キャパシタ３１ｂを有する逆Ｌ型のＬＣ回路で構成されている。第２インピーダンス変換器３２は、第２インダクタ３２ａ及び第２キャパシタ３２ｂを有するＬＣ回路で構成されている。第３インピーダンス変換器３３は、第３インダクタ３３ａ及び第３キャパシタ３３ｂを有するＬＣ回路で構成されている。第４インピーダンス変換器３４は、第４インダクタ３４ａ及び第４キャパシタ３４ｂを有するＬＣ回路で構成されている。

ここで、本発明者らは、受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力端から負荷２２までのインピーダンスの実部が、送電器１３及び受電器２３間の伝送効率に寄与していることを見出した。具体的には、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも高い伝送効率となる特定抵抗値Ｒｏｕｔが存在することを見出した。換言すれば、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスの実部には、所定の抵抗値（第１抵抗値）よりも伝送効率が高くなる特定抵抗値Ｒｏｕｔ（第２抵抗値）が存在することを見出した。

詳細には、仮に送電器１３の入力端に仮想負荷Ｘ１を設けた場合において、当該仮想負荷Ｘ１の抵抗値をＲａ１とし、受電器２３（詳細には受電器２３の出力端）から仮想負荷Ｘ１までの抵抗値をＲｂ１とすると、特定抵抗値Ｒｏｕｔは√（Ｒａ１×Ｒｂ１）である。

２次側インピーダンス変換器群Ｇ２は、上記知見に基づいて、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンス（第２インピーダンス変換器３２の入力端のインピーダンス）が特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づく（好ましくは一致する）ように負荷２２のインピーダンスＺＬをインピーダンス変換する。つまり、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２の変換比（定数）は、Ｒｏｕｔ／ＺＬに設定されている。

なお、特定抵抗値Ｒｏｕｔは、送電器１３及び受電器２３の構成（各コイル１３ａ，２３ａの形状及びインダクタンスや各コンデンサ１３ｂ，２３ｂのキャパシタンス等）、送電器１３及び受電器２３の相対位置によって決定されるものである。

また、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値は、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンス、すなわち第１インピーダンス変換器３１の入力端のインピーダンスに依存する。

かかる構成において、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、高周波電源１２から所望の電力値の高周波電力が出力されるべく、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づいている状況における送電器１３の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。

例えば、負荷２２の車両用バッテリに対して入力される直流電力の電力値が充電に適した電力値となるのに要する高周波電源１２の出力電力の電力値を、充電に適した電力値の高周波電力とする。そして、高周波電源１２から充電に適した電力値の高周波電力が出力されるための高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンス（第１インピーダンス変換器３１の入力端のインピーダンス）を、充電に適した入力インピーダンスＺｔとする。この場合、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔとなるように、送電器１３の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。つまり、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１の定数（変換比）は、Ｚｉｎ／Ｚｔに設定されている。

なお、充電に適した入力インピーダンスＺｔが、「１次側インピーダンス変換部の入力インピーダンスの特定値」に対応する。また、定数（変換比）は、インピーダンスとも、インダクタンスやキャパシタンスとも言える。

次に、各インピーダンス変換器３１〜３４の定数（変換比）について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、車両用バッテリの充電開始時においては各コイル１３ａ，２３ａの相対位置は予め定められた基準位置にあるとする。

先ず、第１インピーダンス変換器３１及び第２インピーダンス変換器３２について説明すると、高周波電源１２及び送電器１３間において高周波電源１２側にある第１インピーダンス変換器３１の変換比は固定となっている。一方、送電器１３側にある第２インピーダンス変換器３２の変換比は可変となっている。詳細には、第２キャパシタ３２ｂのキャパシタンスは可変となっている。第１インピーダンス変換器３１の変換比は、第２インピーダンス変換器３２の変換比の最大値よりも大きく設定されている。

次に、第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４について説明すると、受電器２３及び負荷２２間において受電器２３側にある第３インピーダンス変換器３３の変換比は可変となっている。詳細には、第３キャパシタ３３ｂのキャパシタンスは可変となっている。一方、負荷２２側にある第４インピーダンス変換器３４の変換比は固定となっている。第４インピーダンス変換器３４の変換比は、第３インピーダンス変換器３３の変換比の最大値よりも大きく設定されている。

コントローラ１４，２４は、第２インピーダンス変換器３２の変換比及び第３インピーダンス変換器３３の変換比を可変制御する変換比制御部１４ａ，２４ａを備えている。詳細には、電源側コントローラ１４は、第２インピーダンス変換器３２の変換比を可変制御する１次側変換比制御部１４ａを備えており、車両側コントローラ２４は、第３インピーダンス変換器３３の変換比を可変制御する２次側変換比制御部２４ａを備えている。

各変換比制御部１４ａ，２４ａは、車両用バッテリの充電中において、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が基準位置からずれた場合、各インピーダンス変換器３２，３３の変換比を可変制御する。詳細には、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が基準位置である状況において、車両の荷物の出し入れや、車両の位置の微調整等が行われた場合、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が変動し得る。すると、特定抵抗値Ｒｏｕｔが変動する。各変換比制御部１４ａ，２４ａは、上記変動に対応させて、各インピーダンス変換器３２，３３の変換比を可変制御することで、特定抵抗値Ｒｏｕｔの変動に追従する。

各インピーダンス変換器３２，３３の変換比の可変制御の具体的な態様としては、例えば以下のような構成が考えられる。地上側機器１１、詳細には高周波電源１２と第１インピーダンス変換器３１との間に、高周波電源１２から第１インピーダンス変換器３１へ向かう高周波電力の電圧波形及び電流波形を測定する１次側測定器（図示略）を設ける。そして、車両側機器２１、詳細には受電器２３と第３インピーダンス変換器３３との間に、受電器２３から第３インピーダンス変換器３３へ向かう高周波電力の電圧波形及び電流波形を測定する２次側測定器（図示略）を設ける。

かかる構成において、２次側変換比制御部２４ａは、２次側測定器の測定結果及びその測定結果から導出される各種パラメータ（電力値、力率等）を用いて特定抵抗値Ｒｏｕｔを特定し、その特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくように、第３インピーダンス変換器３３の変換比の可変制御を行う。

また、１次側変換比制御部１４ａは、１次側測定器の測定結果に基づいて、充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくように第２インピーダンス変換器３２の変換比の可変制御を行う。換言すれば、１次側変換比制御部１４ａは、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが特定値（充電に適した入力インピーダンスＺｔ）を維持するように第２インピーダンス変換器３２の変換比の可変制御を行う。

なお、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置としては、各コイル１３ａ，２３ａ間の距離だけでなく、各コイル１３ａ，２３ａの軸線方向、各コイル１３ａ，２３ａの重ね合わせの態様等が含まれている。各コイル１３ａ，２３ａの重ね合わせの態様とは、例えば送電器１３及び受電器２３が上下方向に配置される構成においては、上方から見た場合の１次側コイル１３ａ及び２次側コイル２３ａの位置ずれ等が考えられる。

ちなみに、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が基準位置にあり、且つ、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づいている（一致している）状況下における第３インピーダンス変換器３３の変換比を２次側基準変換比とする。この場合、第４インピーダンス変換器３４の変換比は、２次側基準変換比よりも大きく設定されている。つまり、第３インピーダンス変換器３３の変換比が２次側基準変換比に設定されている場合の第４インピーダンス変換器３４の入力端から負荷２２までのインピーダンスをＺｍ２とすると、Ｒｏｕｔ／Ｚｍ２＜Ｚｍ２／ＺＬとなっている。

なお、上記インピーダンスＺｍ２は、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２が負荷２２のインピーダンスＺＬを各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が基準位置である場合の特定抵抗値Ｒｏｕｔにインピーダンス変換する際の第３インピーダンス変換器３３の出力端から負荷２２までのインピーダンスとも言える。

同様に、送電器１３及び受電器２３の相対位置が基準位置にあり、且つ、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づいている（一致している）状況下における第２インピーダンス変換器３２の変換比を１次側基準変換比とする。この場合、第１インピーダンス変換器３１の変換比は、１次側基準変換比よりも大きく設定されている。つまり、第２インピーダンス変換器３２の変換比が１次側基準変換比である場合の第２インピーダンス変換器３２の入力端から負荷２２までのインピーダンスをＺｍ１とすると、Ｚｉｎ／Ｚｍ１＜Ｚｍ１／Ｚｔとなっている。

なお、上記インピーダンスＺｍ１は、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１が送電器１３の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺｉｎを充電に適した入力インピーダンスＺｔにインピーダンス変換する場合の第２インピーダンス変換器３２の入力端から負荷２２までのインピーダンスとも言える。

次に本実施形態の作用について説明する。
２次側インピーダンス変換器群Ｇ２の変換比は、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔとなるように設定されているため、伝送効率の向上が実現されている。

また、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１の変換比は、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが充電に適した入力インピーダンスＺｔとなるように設定されているため、充電に適した電力値の高周波電力が負荷２２に供給されている。

ここで、送電器１３及び受電器２３の相対位置の変動（基準位置からのずれ）に対応させて、第３インピーダンス変換器３３の変換比の可変制御が行われることにより、上記相対位置の変動に伴う特定抵抗値Ｒｏｕｔの変動に追従している。

かかる構成において、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２は、第３インピーダンス変換器３３とは別に、変換比が固定の第４インピーダンス変換器３４を備えているため、インピーダンスの底上げ（オフセット）がなされている。なお、第１インピーダンス変換器３１及び第２インピーダンス変換器３２に係る作用は、上述した第３インピーダンス変換器３３及び第４インピーダンス変換器３４に係る作用と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を奏する。
（１）本発明者らは、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスの実部には、他の抵抗値と比較して、相対的に伝送効率が高くなる特定抵抗値Ｒｏｕｔが存在することを見出した。そして、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２は、受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくようにインピーダンス変換する構成とした。これにより、伝送効率の向上を図ることができる。

かかる構成において、２次側インピーダンス変換器群Ｇ２を、変換比が可変の第３インピーダンス変換器３３と、変換比が固定の第４インピーダンス変換器３４とで構成した。これにより、第３インピーダンス変換器３３の変換比を可変制御することにより、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置の変動に伴う特定抵抗値Ｒｏｕｔの変動に追従することができるとともに、第４インピーダンス変換器３４によるインピーダンスの底上げによって、第３インピーダンス変換器３３の変換比を小さくすることができる。つまり、第４インピーダンス変換器３４を設けることによって、特定抵抗値Ｒｏｕｔにインピーダンス変換するための第３インピーダンス変換器３３の変換比を小さくすることができる。よって、比較的変換比が小さい領域において第３インピーダンス変換器３３の変換比を可変させればよいため、変換比が大きい可変素子を設ける構成と比較して、コストの削減や省スペース化等を図ることができる。

（２）第４インピーダンス変換器３４の変換比を、第３インピーダンス変換器３３の変換比の最大値よりも大きく設定した。これにより、第４インピーダンス変換器３４を用いて受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスを、特定抵抗値Ｒｏｕｔに、より近づけることができる。よって、第３インピーダンス変換器３３の変換比を、より小さくすることができる。

（３）第４インピーダンス変換器３４の変換比を、第３インピーダンス変換器３３の２次側基準変換比よりも大きく設定した。これにより、比較的変換比が小さい領域において第３インピーダンス変換器３３の変換比を可変させればよいため、コストの削減等を図ることができる。

（４）受電器２３の出力端から負荷２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づいている状況における送電器１３の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する１次側インピーダンス変換器群Ｇ１を設けた。詳細には、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスが充電に適した入力インピーダンスＺｔとなるようにインピーダンス変換する。これにより、車両用バッテリの充電を好適に行うことができる。

かかる構成において、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、変換比が固定の第１インピーダンス変換器３１と、変換比が可変の第２インピーダンス変換器３２とを有する構成とした。これにより、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置の変動に関わらず、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスを一定（充電に適した入力インピーダンスＺｔ）にしつつ、第２インピーダンス変換器３２の変換比を小さくすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、負荷２２のインピーダンスＺＬは変動しないものとしたが、実際には負荷２２の入力電力の電力値に応じて変動する。この負荷２２のインピーダンスＺＬの変動に追従するべく、第４インピーダンス変換器３４の変換比を可変として、第２インピーダンス変換器３２及び第３インピーダンス変換器３３の各変換比を固定としてもよい。この場合、負荷２２（車両用バッテリ）のインピーダンスＺＬが変動することに対応させて、第４インピーダンス変換器３４の変換比を可変制御させる構成としてもよい。また、第１インピーダンス変換器３１の変換比を可変としてもよい。

○ 実施形態では、車両用バッテリの充電中に、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が基準位置からずれた場合における第２インピーダンス変換器３２及び第３インピーダンス変換器３３の各変換比の可変制御について説明したが、これに限られない。例えば、充電を開始する前段階において、各コイル１３ａ，２３ａの相対位置が基準位置からずれている場合に、第２インピーダンス変換器３２及び第３インピーダンス変換器３３の各変換比の可変制御を行う構成としてもよい。この場合、例えば第４インピーダンス変換器３４と負荷２２との間に、入力される高周波電力の電力値に関わらず一定の抵抗値（インピーダンス）を有する固定抵抗を設け、第４インピーダンス変換器３４の接続先を負荷２２と固定抵抗とに切り換えるリレーを設ける。そして、第４インピーダンス変換器３４の接続先を固定抵抗にした状態で、第２インピーダンス変換器３２及び第３インピーダンス変換器３３の各変換比を可変制御し、これら各変換比の可変制御が終了した後、第４インピーダンス変換器３４の接続先を負荷２２に接続して、車両用バッテリの充電を行う構成とする。これにより、第２インピーダンス変換器３２及び第３インピーダンス変換器３３の各変換比の可変制御において、負荷２２のインピーダンスＺＬの変動を考慮する必要がない。

第２インピーダンス変換器３２及び第３インピーダンス変換器３３の各変換比を可変制御する場合における高周波電源１２の出力電力（調整用電力）の電力値と、車両用バッテリの充電の際における高周波電源１２の出力電力（充電用電力）の電力値とを異ならせてもよい。この場合、上記固定抵抗の抵抗値は、充電用電力が出力されている状況における負荷２２のインピーダンスＺＬに設定する。

○ 実施形態では、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１及び２次側インピーダンス変換器群Ｇ２は２つのインピーダンス変換器で構成されていたが、これに限られず、３つ以上のインピーダンス変換器で構成されていてもよい。

○ また、複数のインピーダンス変換器に限られず、１つのインピーダンス変換器であってもよい。この場合、上記１つのインピーダンス変換器に、例えば固定部としてキャパシタンスが固定の固定キャパシタと、可変部としてキャパシタンスが可変の可変キャパシタとを設けるとよい。なお、固定キャパシタ及び可変キャパシタに代えて、固定インダクタ及び可変インダクタを設けてもよいし、固定キャパシタ、可変キャパシタ、固定インダクタ及び可変インダクタを適宜組み合わせてもよい。

○ １次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、力率が改善されるように送電器１３の入力端から負荷２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換するものであってもよい。要は、１次側インピーダンス変換器群Ｇ１は、高周波電源１２の出力端から負荷２２までのインピーダンスを所望のインピーダンスに近づけるものであればよく、当該所望のインピーダンスは、電力値や力率等を考慮して適宜設定すればよい。

○ 実施形態では、各インピーダンス変換器３１〜３４は、ＬＣ回路で構成されていたが、これに限られない。例えば各インピーダンス変換器３１〜３４のうち変換比が固定に構成されている第１インピーダンス変換器３１及び第４インピーダンス変換器３４の少なくとも一方をトランスで構成してもよい。

○ 高周波電源１２から出力される高周波電力の電圧波形としては、パルス波形、正弦波等任意である。
○ 実施形態では、各コンデンサ１３ｂ，２３ｂを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル１３ａ，２３ａの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。

○ 実施形態では、送電器１３の共振周波数と受電器２３の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
○ 実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。

○ 実施形態では、非接触電力伝送装置１０は、車両に適用されていたが、これに限られず、他の機器に適用してもよい。例えば、携帯電話のバッテリを充電するのに適用してもよい。

○ 実施形態では、負荷２２には、整流器及び車両用バッテリが含まれていたが、これに限られず、他の電子機器を含むものであってもよい。この場合、負荷２２のインピーダンスＺＬは固定値であっても変動値であってもよい。

○ 高周波電源１２は、電圧源、電流源及び電力源のいずれであってもよい。
○実施形態では、高周波電源１２が設けられていたが、これに限られず、これを省略してもよい。この場合、系統電源等の外部電源と第１インピーダンス変換器３１とを接続するとよい。

○ 第２キャパシタ３２ｂ及び第３キャパシタ３３ｂは、そのキャパシタンスが可変となっていれば、その具体的な構成は任意であり、例えばキャパシタとスイッチング素子との直列接続体を並列に設け、スイッチング素子のスイッチング制御を行うことで合成キャパシタンスを可変とする構成としてもよい。

○ 送電器１３は、１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する１次側結合コイルとを有する構成であってもよい。同様に、受電器２３は、２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する２次側結合コイルとを有する構成であってもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な受電機器において、
前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
前記２次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷と、
前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられた２次側インピーダンス変換部と、
を備え、
前記２次側コイルの出力端から前記負荷までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも伝送効率が高くなる特定抵抗値が存在し、
前記２次側インピーダンス変換部は、前記２次側コイルの出力端から前記負荷までのインピーダンスが前記特定抵抗値に近づくようにインピーダンス変換するものであり、
前記２次側インピーダンス変換部は、変換比が固定の２次側固定部と、変換比が可変の２次側可変部とを備えていることを特徴とする受電機器。

（ロ）前記各コイルの相対位置が基準位置にあり、且つ、前記２次側コイルの出力端から前記負荷までのインピーダンスが前記特定抵抗値に近づいている場合の前記２次側可変部の変換比を２次側基準変換比とすると、前記２次側固定部の変換比は、前記２次側基準変換比よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は技術的思想（イ）に記載の受電機器。

（ハ）交流電力が入力される１次側コイルを有し、２次側コイルを有する受電機器に非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、
前記１次側コイルの入力端に設けられ、前記１次側コイルの入力インピーダンスをインピーダンス変換する１次側インピーダンス変換部を備え、
前記１次側インピーダンス変換部は、変換比が固定の１次側固定部と、変換比が可変の１次側可変部とを備えていることを特徴とする送電機器。

（ニ）前記１次側固定部の変換比は、前記１次側可変部の変換比の最大値よりも大きく設定されていることを特徴とする技術的思想（ハ）に記載の送電機器。
（ホ）前記各コイルの相対位置が基準位置にあり、且つ、前記１次側インピーダンス変換部の入力インピーダンスが特定値となっている場合の前記１次側可変部の変換比を１次側基準変換比とすると、前記１次側固定部の変換比は、前記１次側基準変換比よりも大きく設定されていることを特徴とする技術的思想（ハ）又は（ニ）に記載の送電機器。

１０…非接触電力伝送装置、１１…地上側機器（送電機器）、１２…高周波電源、１３ａ…１次側コイル、１４ａ…１次側変換比制御部、２１…車両側機器（受電機器）、２２…負荷、２３ａ…２次側コイル、２４ａ…２次側変換比制御部、３１〜３４…インピーダンス変換器、Ｇ１…１次側インピーダンス変換器群（１次側インピーダンス変換部）、Ｇ２…２次側インピーダンス変換器群（２次側インピーダンス変換部）。

Claims (2)

1. 交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な受電機器において、
   前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
   前記２次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷と、
   前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられた２次側インピーダンス変換部と、
   を備え、
   前記２次側コイルの出力端から前記負荷までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも伝送効率が高くなる特定抵抗値が存在し、
   前記２次側インピーダンス変換部は、前記２次側コイルの出力端から前記負荷までのインピーダンスが前記特定抵抗値に近づくようにインピーダンス変換するものであり、
   前記２次側インピーダンス変換部は、変換比が固定の２次側固定部と、変換比が可変の２次側可変部とを備え、
   前記２次側固定部の変換比は、前記２次側可変部の変換比の最大値よりも大きく設定されていることを特徴とする受電機器。
2. 前記送電機器と、
   請求項１に記載の受電機器と、
   を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。