JP2017220958A

JP2017220958A - 給電装置

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Publication number: JP2017220958A
Application number: JP2014217134A
Authority: JP
Inventors: 向志秋政; Hisashi Akimasa; 修大橋; Osamu Ohashi; 太田　智浩; Tomohiro Ota; 智浩太田; 竹志山本; Takeshi Yamamoto
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2017-12-14
Also published as: WO2016063507A1

Abstract

【課題】受電側に複数のタイプの受電コイルが適用される場合でも、各々のタイプの受電コイルを介して給電することができる給電装置を提供すること。
【解決手段】受電装置に対して非接触で給電する給電装置であって、前記受電装置に給電するための複数の給電コイルと、前記受電コイルのタイプに応じて前記複数の給電コイルに流れる電流の位相を制御する制御部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、受電装置に対して非接触で給電する給電装置に関する。

従来、車両の受電装置に非接触で電力を供給する給電装置としては、地上に設けられて電磁誘導により非接触で給電を行うものが知られている。かかる給電装置は、給電コイルを備え、車両の受電装置の受電コイルに対して給電コイルを対向させた状態で非接触で給電を行う。

特許文献１は、地上側に２個並べて配置したスパイラル型の給電コイルに対して、互いに逆向きとなる電流を流すことにより、車両側のソレノイド型の受電コイルを介して給電する給電装置を開示する。

特開２０１３−２５８８９７号公報

しかしながら、特許文献１においては、車両側の受電コイルがスパイラル型である場合に給電ができないという課題を有する。

本発明の目的は、複数のタイプの受電コイルが適用される場合でも、各々のタイプの受電コイルを介して給電することができる給電装置を提供することである。

本発明に係る給電装置は、受電装置に対して非接触で給電する給電装置であって、前記受電装置に給電するための複数の給電コイルと、前記受電装置が有する受電コイルのタイプに応じて前記複数の給電コイルに流れる電流の位相を制御する制御部と、を有する構成を採る。

本発明によれば、複数のタイプの受電コイルが適用される場合でも、各々のタイプの受電コイルへ給電することができる。

本発明の実施の形態１における充電システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１における給電コイルとソレノイド型の受電コイルとが対向した状態の側面図である。本発明の実施の形態１における給電コイルとソレノイド型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態１における給電コイルとスパイラル型の受電コイルとが対向した状態の側面図である。本発明の実施の形態１における給電コイルとスパイラル型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態１における複数の給電コイルに同相の電流を流す場合の給電側制御部の回路図である。本発明の実施の形態１における複数の給電コイルに逆相の電流を流す場合の給電側制御部の回路図である。本発明の実施の形態１に係る給電装置の全体の動作を示すフロー図である。本発明の実施の形態１に係る給電装置の変形例の全体の動作を示すフロー図である。本発明の実施の形態２における複数の給電コイルに同相の電流を流す場合の給電側制御部の回路図である。本発明の実施の形態２における複数の給電コイルに逆相の電流を流す場合の給電側制御部の回路図である。本発明の実施の形態３における複数の給電コイルに同相の電流を流す場合の給電側制御部の回路図である。本発明の実施の形態３における複数の給電コイルに逆相の電流を流す場合の給電側制御部の回路図である。本発明の実施の形態４における給電コイルとソレノイド型の受電コイルとが対向した状態の側面図である。本発明の実施の形態４における給電コイルとソレノイド型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態４における給電コイルとスパイラル型の受電コイルとが対向した状態の側面図である。本発明の実施の形態４における給電コイルとスパイラル型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態４に係る給電装置の全体の動作を示すフロー図である。本発明の実施の形態４に係る給電装置の変形例の全体の動作を示すフロー図である。本発明の実施の形態５における給電コイルとソレノイド型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態５における給電コイルとスパイラル型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態６における給電コイルとソレノイド型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態６における給電コイルとスパイラル型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態７における給電コイルとソレノイド型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態７における給電コイルとスパイラル型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態８における給電コイルとソレノイド型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。本発明の実施の形態８における給電コイルとスパイラル型の受電コイルとが対向した状態の平面図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施の形態１）
＜充電システムの構成＞
本発明の実施の形態１における充電システム１００の構成について、図１を参照しながら、以下に詳細に説明する。

充電システム１００は、給電装置１及び車両２を備えている。

給電装置１は、地上に設置され、車両２に搭載されている受電装置３に非接触で給電して蓄電池４を充電する。給電装置１は、地上に埋め込みしても、地上に据え置いてもかまわない。

給電装置１は、給電部１０と、給電側制御部１１と、給電側通信部１２と、から構成されている。

給電部１０は、給電側制御部１１の制御に従った方向の電流が流れることにより磁束を発生させて受電装置３に対して給電する。給電部１０は、後述する給電コイルを備えている。非接触の電力供給は、電磁誘導および磁界共鳴を利用して行われる。

給電側制御部１１は、給電側通信部１２から入力された信号に基づいて、給電部１０の給電の開始及び停止を制御する。給電側制御部１１は、受電コイルのタイプに応じて給電部１０の制御内容を変化させる。給電側制御部１１は、給電部１０から供給する電力の大きさ（電力量）の制御を行う。給電側制御部１１は、典型的にはＣＰＵ（中央演算処理装置）とインターフェース回路等により構成される。

給電側通信部１２は、無線により車両２の車両側通信部３３と通信を行って所定の信号を送信又は受信する。給電側通信部１２は、受信した信号を給電側制御部１１に出力する。

車両２は、受電装置３及び蓄電池４を備えている。車両２は、タイヤへ伝達される駆動力を電力にて発生させる図示しない電動機を備えている。車両２は、典型的には電気により推進力を得る電気自動車である。

蓄電池４は、受電装置３により充電される。蓄電池４は、車両２の電動機を駆動させるための電力を蓄えている。

受電装置３は、受電部３０と、車両側制御部３２と、車両側通信部３３と、を備えている。

受電部３０は、給電部１０からの電磁誘導により電力の受電が可能となっている。受電部３０において電磁誘導により受電した電力は、図示しない整流回路に入力され直流に変替されて蓄電池４へ出力される。受電部３０は、後述する受電コイルを備えている。受電コイルは、車両２によって複数のタイプがある。

車両側制御部３２は、受電部３０で受電された電力により蓄電池４を充電する制御、車両側通信部３３を用いて給電装置１と通信する制御等を行う。

車両側通信部３３は、車両側制御部３２の制御に従って、無線により給電装置１と通信を行なう。

＜給電部の構成＞
本発明の実施の形態１における給電部１０の構成について、図２から図５を参照しながら、以下に詳細に説明する。

給電部１０は、給電コイル２０１と、給電コイル２０２と、コア２０３と、を備えている。

給電コイル２０１及び給電コイル２０２は、地上において所定間隔を設けて横に並べて配置されている。給電コイル２０１及び給電コイル２０２の各々は、スパイラル型である。ここで、スパイラル型とは、コイルが水平方向に渦巻き状に巻回されたタイプを言う。

コア２０３は、板状の強磁性体であり、給電コイル２０１のコアとなる部分と、給電コイル２０２のコアとる部分とが一体化されている。コア２０３は、給電コイル２０１及び給電コイル２０２の下方に配置されている。

上記構成を備える給電コイル２０１及び給電コイル２０２に対しては、図２及び図３に示すソレノイド型の受電コイル２１１が対向する場合と、図４及び図５に示すスパイラル型の受電コイル４０１が対向する場合とが生じる。スパイラル型とは、コイルが水平方向に渦巻き状に巻回されたタイプを言い、ソレノイド型とは、コイルが横巻に螺旋状（ヘリカル状）に巻回されたタイプを言う。横巻とは、水平な軸を中心とする回転方向にコイルを巻くことを意味する。

＜給電部の回路構成＞
本発明の実施の形態１における給電部１０の回路構成について、図６及び図７を参照しながら、以下に詳細に説明する。

給電部１０の回路構成は、電源回路６０２と、スイッチ部６０３と、スイッチ部６０４と、を備えている。給電コイル２０１及び給電コイル２０２は直列に接続されている。

給電側制御部１１は、電源回路６０２の駆動制御とともに、スイッチ部６０３及びスイッチ部６０４を切り替える制御を行う。

電源回路６０２は、給電側制御部１１の制御に従って駆動し、交流電圧を発生させる。電源回路６０２は、典型的にはインバータ回路である。

スイッチ部６０３は、給電側制御部１１によって制御され、直列に接続された電源回路６０２および給電コイル２０１の一端の端子６０３ａと、給電コイル２０２の２つの端子６０３ｂ、６０３ｃの何れかとを接続する。給電コイル２０２の２つの端子６０３ｂ、６０３ｃは、一方の端子６０３ｂが、給電コイル２０２の一端から延長された端子であり、他方の端子６０３ｃが、給電コイル２０２の他端から延長された端子である。スイッチ部６０３は、典型的にはリレーである。

スイッチ部６０４は、給電側制御部１１によって制御され、直列に接続された電源回路６０２および給電コイル２０１の他端の端子６０４ａと、給電コイル２０２の２つの端子６０４ｂ、６０４ｃの何れかとを接続する。給電コイル２０２の２つの端子６０４ｂ、６０４ｃは、一方の端子６０４ｂが、給電コイル２０２の一端から延長された端子であり、他方の端子６０４ｃが、給電コイル２０２の他端から延長された端子である。スイッチ部６０４は、典型的にはリレーである。

スイッチ部６０３の接続が、給電コイル２０２の端子６０３ｂに切り替えられ、スイッチ部６０４の接続が給電コイル２０２の端子６０３ｃに切り替えられることで、図６に示すように、給電コイル２０１に流れる電流の向き（位相）と給電コイル２０２に流れる電流の向き（位相）が同じ（同相）になる。逆に、スイッチ部６０３の接続が給電コイル２０２の端子６０３ｃに切り替えられ、スイッチ部６０４の接続が給電コイル２０２の端子６０４ｂに切り替えられることで、図７に示すように、給電コイル２０１に流れる電流の向き（位相）と給電コイル２０２に流れる電流の向き（位相）が逆（逆相）になる。

＜給電方法＞
本発明の実施の形態１における給電方法について、図２から図７を参照しながら、詳細に説明する。

最初に、ソレノイド型の受電コイル２１１に給電する場合について説明する。

この場合、給電側制御部１１は、図７に示すようにスイッチ部６０３，６０４を切り替えて、給電コイル２０１に流れる電流の向き（位相）と給電コイル２０２に流れる電流の向き（位相）が逆になるように電流を流す（以下、逆相の電流を流すとも表現する）。

これにより、図２に示すように、給電コイル２０１と給電コイル２０２とに上下逆さまの磁束Ｂが生じることとなり、受電部３０のコア２１２には左右に向きを変える磁束Ｂが生じる。これにより、受電コイル２１１に誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

次に、スパイラル型の受電コイル４０１に給電する場合について説明する。

この場合、給電側制御部１１は、図６に示すようにスイッチ部６０３，６０４を切り替えて、給電コイル２０１に流れる電流の向き（位相）と給電コイル２０２に流れる電流の向き（位相）が同じになるように電流を流す（以下、同相の電流を流すとも表現する）。

そして、給電コイル２０１及び給電コイル２０２には同じ位相で上下に向きを変える磁束Ｂが生じ、受電コイル４０１には中央を貫いた磁束Ｂが上下に変化し、これにより、受電コイル４０１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

＜給電装置の制御動作＞
本発明の実施の形態１における給電装置１の制御動作について、図８を参照しながら、詳細に説明する。

まず、給電側通信部１２は、車両側通信部３３に対して通信要求の信号を無線で送信する（Ｓ８０１）。

次に、給電側通信部１２は、車両側通信部３３から給電開始要求信号を受信したか否かを判断する（Ｓ８０２）。

給電側通信部１２は、車両側通信部３３から給電開始要求信号を受信しない場合（Ｓ８０２：ＮＯ）、Ｓ８０２の処理を繰り返す。

一方、給電側通信部１２は、車両側通信部３３から給電開始要求信号を受信した場合（Ｓ８０２：ＹＥＳ）、受信した給電開始要求信号を給電側制御部１１に出力する。

給電側通信部１２は、受電コイル２１１又は受電コイル４０１の形状を示すコイル型情報を含む信号を受信した際に、受信した信号を給電側制御部１１に出力する。

給電側制御部１１は、給電側通信部１２から入力された信号に含まれるコイル型情報より受電コイル２１１又は受電コイル４０１のタイプを判定する（Ｓ８０３）。

次に、給電側制御部１１は、受電コイル２１１又は受電コイル４０１がソレノイド型であるか否かを判断する（Ｓ８０４）。

次に、給電側制御部１１は、ソレノイド型の受電コイル２１１である場合（Ｓ８０４：ＹＥＳ）、スイッチ部６０３の接続を端子６０３ｃに切り替えると共に、スイッチ部６０４の接続を端子６０４ｂに切り替えることにより、図７に示す逆相制御用回路へ切り替える（Ｓ８０５）。

次に、給電側制御部１１は、切り替えを完了したか否かを判断する（Ｓ８０６）。

給電側制御部１１は、切り替えを完了していない場合（Ｓ８０６：ＮＯ）、Ｓ８０６の処理を繰り返す。

一方、給電側制御部１１は、切り替えを完了した場合（Ｓ８０６：ＹＥＳ）、処理を終了して給電を開始する。

また、給電側制御部１１は、Ｓ８０４においてスパイラル型の受電コイル４０１であると判断した場合（Ｓ８０４：ＮＯ）、スイッチ部６０３の接続を端子６０３ｂに切り替えると共に、スイッチ部６０４の接続を端子６０４ｃに切り替えることにより、図６に示す同相制御用回路へ切り替える（Ｓ８０７）。

次に、給電側制御部１１は、切り替えを完了したか否かを判断する（Ｓ８０８）。

給電側制御部１１は、切り替えを完了していない場合（Ｓ８０８：ＮＯ）、Ｓ８０８の処理を繰り返す。

一方、給電側制御部１１は、切り替えを完了した場合（Ｓ８０８：ＹＥＳ）、処理を終了して給電を開始する。

次に、本発明の実施の形態１における給電装置１の制御動作の変形例について、図９を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、給電装置１は、図８に示す動作と図９に示す動作との何れか一方のみを行える構成としてもよいし、図８に示す動作と図９に示す動作との両方を行える構成としてもよい。

まず、給電側制御部１１は、スイッチ部６０３、６０４を切り替えて、図７に示す逆相制御用回路に設定する（Ｓ９０１）。

次に、給電側制御部１１は、テスト給電を開始する（Ｓ９０２）。ここで、テスト給電とは、受電コイル２１１又は受電コイル４０１のタイプを判断するために行う給電を言い、蓄電池４を充電するための給電とは異なる。

車両側制御部３２は、受電コイル２１１又は受電コイル４０１で受電した際の受電量を算出し、算出した受電量を示す受電量情報を送信するように車両側通信部３３を制御する。

車両側通信部３３は、車両側制御部３２の制御に従って受電量情報を含む信号を無線で送信する。

給電側通信部１２は、受電量情報を含む信号を受信する。

給電側制御部１１は、給電側通信部１２から入力された信号より抽出した受電量情報を取得する。また、給電側制御部１１は、給電装置１から給電した給電量を算出し、算出した給電量と、取得した受電量情報が示す受電量と、より給電効率を算出する。そして、給電側制御部１１は、算出した給電効率が第１閾値より大きいか否かを判断する（Ｓ９０３）。

給電側制御部１１は、給電効率が第１閾値より大きい場合（Ｓ９０３：ＹＥＳ）、ソレノイド型の受電コイル２１１であると判定し（Ｓ９０４）、処理を終了して給電を開始する。

一方、給電側制御部１１は、給電効率が第１閾値以下の場合（Ｓ９０３：ＮＯ）、スイッチ部６０３、６０４を切り替えて、図６に示す同相制御用回路に設定する（Ｓ９０５）。

次に、給電側制御部１１は、テスト給電を開始する（Ｓ９０６）。

給電側通信部１２は、受電量情報を含む信号を受信する。

給電側制御部１１は、給電側通信部１２から入力された信号より抽出した受電量情報を取得する。また、給電側制御部１１は、給電装置１から給電した給電量を算出し、算出した給電量と、取得した受電量情報が示す受電量と、より給電効率を算出する。そして、給電側制御部１１は、算出した給電効率が第２閾値より大きいか否かを判断する（Ｓ９０７）。ここで、第１閾値及び第２閾値としては、給電コイル２０１、２０２と、受電コイル２１１又は受電コイル４０１と、の送電特性に応じた値が設定される。また、第１閾値と第２閾値とは、異なる値であってもよいし同一の値であってもよい。

次に、給電側制御部１１は、給電効率が第２閾値より大きい場合（Ｓ９０７：ＹＥＳ）、スパイラル型の受電コイル４０１であると判定し（Ｓ９０８）、処理を終了して給電を開始する。

一方、給電側制御部１１は、給電効率が第２閾値以下の場合（Ｓ９０７：ＮＯ）、異常状態であると判定し（Ｓ９０９）、処理を終了して給電を開始しない。

このように、本実施形態によれば、給電コイル２０１及び給電コイル２０２に流れる電流の位相を受電コイル２１１又は受電コイル４０１のタイプに応じて変えることにより、磁束Ｂが貫く経路を変化させて、複数のタイプの受電コイル２１１，４０１に給電することができる。

なお、本実施の形態では、給電コイル２０１と給電コイル２０２とでコア２０３を共通化しているが、個別にコアを設けてもよい。個別にすることで、耐振性能の向上が図れる。

また、本実施の形態によれば、給電コイル２０１及び給電コイル２０２を電源回路６０２に対して直列に接続することにより、給電コイル２０１と給電コイル２０２との各々に流れる電流のバランスを良好にすることができ、磁束をバランスよく生成することができる。

また、本実施の形態によれば、コイル型情報と受電量情報との両方の情報を取得して受電コイルのタイプを判断する場合には、複数の異なる判断方式で受電コイルのタイプを判断するので、一方の判断方式における判断処理に不具合を生じた場合であっても、受電コイルのタイプを判断することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２において、車両及び受電装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、給電装置の構成は給電部１０の回路構成以外は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。

＜給電部の回路構成＞
本発明の実施の形態２における給電部の回路構成について、図１０及び図１１を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図１０及び図１１において、図６及び図７と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

給電部１０は、電源回路６０２と、スイッチ部６０３と、スイッチ部６０４と、給電側制御部１１と、を備えている。給電コイル２０１及び給電コイル２０２は並列に接続されている。

スイッチ部６０３は、給電側制御部１１によって制御され、給電コイル２０１の一端側の端子６０３ａと、給電コイル２０２の２つの端子６０３ｂ、６０３ｃの何れかとを接続する。給電コイル２０２の２つの端子６０３ｂ、６０３ｃは、一方の端子６０３ｂが、給電コイル２０２の一端から延長された端子であり、他方の端子６０３ｃが、給電コイル２０２の他端から延長された端子である。スイッチ部６０３は、典型的にはリレーである。

スイッチ部６０４は、給電側制御部１１によって制御され、給電コイル２０１の他端側の端子６０４ａと、給電コイル２０２の２つの端子６０４ｂ、６０４ｃの何れかとを接続する。給電コイル２０２の２つの端子６０４ｂ、６０４ｃは、一方の端子６０４ｂが、給電コイル２０２の一端から延長された端子であり、他方の端子６０４ｃが、給電コイル２０２の他端から延長された端子である。スイッチ部６０４は、典型的にはリレーである。

スイッチ部６０３の接続が給電コイル２０２の端子６０３ｂに切り替えられ、スイッチ部６０４の接続が給電コイル２０２の端子６０４ｃに切り替えられることで、図１０に示すように、給電コイル２０１と給電コイル２０２とに同相の電流（同じ向きの電流）が流れる。逆に、スイッチ部６０３の接続が給電コイル２０２の端子６０３ｃに切り替えられ、スイッチ部６０４の接続が給電コイル２０２の端子６０４ｂに切り替えられることで、図１１に示すように、給電コイル２０１と給電コイル２０２とに逆相の電流（互いに逆向きの電流）が流れる。

本実施の形態２においても、給電コイル２０１及び給電コイル２０２に流れる電流を同相または逆相に切り替えることにより、複数のタイプの受電コイルに給電することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３において、車両及び受電装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、給電装置の構成は給電部１０の回路構成以外は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。

＜給電部の回路構成＞
本発明の実施の形態３における給電部の回路構成について、図１２及び図１３を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図１２及び図１３において、図６及び図７と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

給電部１０は、電源回路１２０２と、電源回路１２０３と、を備えている。一方の給電コイル２０１は、一方の電源回路１２０２に接続され、他方の給電コイル２０２は、他方の電源回路１２０３に接続されている。各電源回路１２０２、１２０３は、例えばインバータ回路であり、交流電圧を発生させる。

給電側制御部１１は、電源回路１２０２及び電源回路１２０３の駆動を同相または逆相に切り替える。すなわち、夫々の電源回路１２０２および電源回路１２０３から出力される電流の位相が同相または互いに逆相になるように制御する。

電源回路１２０２及び電源回路１２０３が同相に駆動されることで、図１２に示すように、給電コイル２０１と給電コイル２０２に同相の電流が流れる。逆に、電源回路１２０２及び電源回路１２０３が逆相に駆動されることで、図１３に示すように、給電コイル２０１と給電コイル２０２とに逆相の電流が流れる。

このように、本実施の形態３によれば、給電コイル２０１及び給電コイル２０２に流れる電流を同相または逆相に切り替えることで、複数のタイプの受電コイルに給電することができる。

また、本実施の形態によれば、給電コイル２０１及び給電コイル２０２に流れる電流を同相または逆相に切り替えるために、大型のスイッチ部を不要にすることができる。さらに、本実施の形態によれば、給電コイル２０１及び給電コイル２０２に流れる電流の位相を、細かく調整することもできる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４において、車両及び受電装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、給電装置の構成は給電部１０の代わりに給電部１４００を設ける以外は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。

＜給電部の構成＞
実施の形態１（給電部１０）では、複数の給電コイル２０１、２０２をスパイラル型で構成する例を示したが、実施の形態４（給電部１４００）では、複数の給電コイル１４０１、１４０２をソレノイド型で構成する例について説明を行う。本発明の実施の形態４における給電部１４００の構成について、図１４から図１７を参照しながら、以下に詳細に説明する。

給電部１４００は、給電コイル１４０１と、給電コイル１４０２と、コア１４０３と、を備えている。

給電コイル１４０１は、コア１４０３の半分より一端側に、横巻に、巻回されている。横巻とは、水平な軸を中心とする回転方向にコイルを巻くことを意味する。

給電コイル１４０２は、コア１４０３の半分より他端側に、横巻に、巻回されている。

コア１４０３は、強磁性体であり、給電コイル１４０１と給電コイル１４０２とにより共用されている。

上記構成を備える給電コイル１４０１及び給電コイル１４０２に対しては、図１４及び図１５に示すソレノイド型の受電コイル２１１が対向する場合と、図１６及び図１７に示すスパイラル型の受電コイル４０１が対向する場合とが生じる。

本発明の実施の形態４における給電方法について、図１４から図１７を参照しながら、以下に詳細に説明する。

本実施の形態において、給電部１４００は、図６及び図７に示す回路と、図１０及び図１１に示す回路と、図１２及び図１３に示す回路と、のうちの何れか１つの回路構成を有している。

最初に、図１４および図１５を参照して、ソレノイド型の受電コイル２１１に給電する場合について説明する。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル１４０１と給電コイル１４０２とに同相の電流が流れるように制御する。

これにより、給電部１４００のコア１４０３には図１４において左右方向に向きを変える磁束Ｂが生じ、受電部３０のコア２１２にも左右方向に向きを変える磁束Ｂが生じる。これにより、受電コイル２１１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

次に、図１６および図１７を参照して、スパイラル型の受電コイル４０１に給電する場合について説明する。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル１４０１と給電コイル１４０２とに逆相の電流が流れるように制御する。

そして、図１６に示すように、給電部１４００のコア１４０３の中央に上下に向きを変化させる磁束Ｂが生じることとなる。この磁束Ｂは、受電コイル４０１の中央を貫くこととなり、これにより、受電コイル４０１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

＜給電装置の制御動作＞
本発明の実施の形態４における給電装置１の制御動作について、図１８を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図１８において、図８と同一動作である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。また、図１８において、給電部１４００は、図６及び図７の回路構成を有する場合を例として説明する。

給電側制御部１１は、受電コイル２１１又は受電コイル４０１がソレノイド型であるか否かを判断する（Ｓ８０４）。

次に、給電側制御部１１は、ソレノイド型の受電コイル２１１である場合（Ｓ８０４：ＹＥＳ）、スイッチ部６０３、６０４を切り換えて、図６に示す同相制御用回路へ切り替える（Ｓ１８０１）。

また、給電側制御部１１は、Ｓ８０４においてスパイラル型の受電コイル４０１である場合（Ｓ８０４：ＮＯ）、スイッチ部６０３、６０４を切り換えて、図７に示す逆相制御用回路へ切り替える（Ｓ１８０２）。

次に、本発明の実施の形態４における給電装置１の動作の変形例について、図１９を参照しながら、以下に詳細に説明する。

なお、給電装置１は、図１８に示す動作と図１９に示す動作との何れか一方のみを行うことができるようにしてもよいし、図１８に示す動作と図１９に示す動作との両方を行うことが可能なようにしてもよい。また、図１９において、図９と同一動作である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

給電側制御部１１は、給電側通信部１２から入力された信号より抽出した受電量情報を取得する。また、給電側制御部１１は、給電装置１から給電した給電量を算出し、算出した給電量と、取得した受電量情報が示す受電量と、より給電効率を算出する。そして、給電側制御部１１は、算出した給電効率が第３閾値より大きいか否かを判断する（Ｓ９０３）。

給電側制御部１１は、給電効率が第３閾値より大きい場合（Ｓ９０３：ＹＥＳ）、スパイラル型の受電コイル４０１である判定し（Ｓ１９０１）、処理を終了して給電を開始する。

また、給電側制御部１１は、給電側通信部１２から入力された信号より抽出した受電装置３で受信した受電量を示す受電量情報を取得する。また、給電側制御部１１は、給電装置１から給電した給電量を算出し、算出した給電量と、取得した受電量情報が示す受電量と、より給電効率を算出する。そして、給電側制御部１１は、算出した給電効率が第４閾値より大きいか否かを判断する（Ｓ９０７）。

次に、給電側制御部１１は、給電効率が第４閾値より大きい場合（Ｓ９０７：ＹＥＳ）、ソレノイド型の受電コイル２１１であると判定し（Ｓ１９０２）、処理を終了して給電を開始する。ここで、第３閾値及び第４閾値は、給電コイル１４０１と、給電コイル１４０２と、受電コイル２１１又は受電コイル４０１と、の特性に応じた値を設定する。また、第３閾値と第４閾値とは、異なる値であってもよいし同一の値であってもよい。

このように、本実施形態によれば、給電コイル１４０１及び給電コイル１４０２に流れる電流の向きを受電コイル２１１又は受電コイル４０１のタイプに応じて変えることにより、磁束Ｂの向きを変化させることができ、受電コイルのタイプに関わらず、給電することができる。

また、本実施の形態によれば、コイル型情報と受電量情報との両方の情報を取得して受電コイルのタイプを判断する場合には、複数の異なる判断方式で受電コイルのタイプを判断するので、片方の判断方式における判断処理に不具合を生じた場合であっても、受電コイルのタイプを判断することができる。

また、本実施の形態によれば、給電コイル１４０１及び給電コイル１４０２を同一のコア１４０３に巻回することにより、給電部を小型化することができ、リアクタンスの値（Ｌ値）を適正な値に確保することができる。

なお、本実施の形態において、給電コイル１４０１及び給電コイル１４０２を同一のコア１４０３に巻回したが、給電コイル１４０１と給電コイル１４０２とを分離した異なるコアに巻回してもよい。この場合には、給電装置における耐震性能を向上させることができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５において、車両及び受電装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、給電装置の構成は給電部１０の代わりに給電部２０００を設ける以外は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。

＜給電部の構成＞
本発明の実施の形態５における給電部２０００の構成について、図２０及び図２１を参照しながら、以下に詳細に説明する。また、図２０及び図２１において、図２から図５と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

給電部２０００は、給電コイル２００１と、給電コイル２００２と、給電コイル２００３とを備えている。

給電コイル２００１、給電コイル２００２及び給電コイル２００３は、地上において所定間隔を設けて横に並べて配置されている。給電コイル２００１、給電コイル２００２及び給電コイル２００３の各々は、スパイラル型である。

上記構成を備える給電コイル２００１、給電コイル２００２及び給電コイル２００３に対しては、図２０に示すソレノイド型の受電コイル２１１が対向する場合と、図２１に示すスパイラル型の受電コイル４０１が対向する場合と、が生じる。

＜給電方法＞
本発明の実施の形態５における給電方法について、図２０及び図２１を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図２０及び図２１において、図２から図５と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル２００１と給電コイル２００２とに逆相の電流が流れるように制御する。また、給電側制御部１１は、電源回路と給電コイル２００３との接続をオフにして、給電コイル２００３に電流を流さない。

そして、給電コイル２００１と給電コイル２００２とに逆位相で上下に変化する磁束Ｂが生じる。これにより、受電部３０のコア２１２には図２０において左右方向に向きを変化する磁束Ｂが生じ、受電コイル２１１に誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル２００１、給電コイル２００２及び給電コイル２００３に同相の電流が流れるように制御する。

そして、給電コイル２００１、給電コイル２００２及び給電コイル２００３には上下に同相で変化する磁束Ｂが生じる。これにより、受電コイル４０１の中央には上下方向に向きの変わる磁束Ｂが生じる。これにより、受電コイル４０１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

このように、本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、スパイラル型の受電コイル４０１に対して３つの給電コイル２００１、給電コイル２００２及び給電コイル２００３を用いて給電することにより、受電コイル４０１が大きい場合であっても確実に給電することができる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６において、車両及び受電装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、給電装置の構成は給電部１０の代わりに給電部２２００を設ける以外は図１から図７と同一構成であるので、その説明を省略する。

＜給電部の構成＞
本発明の実施の形態６における給電部２２００の構成について、図２２及び図２３を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図２２では、煩雑を避けるために受電部３０のコア２１２に巻回されている受電コイル２１１を省略している。また、図２２及び図２３において、図２から図５と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

給電部２２００は、給電コイル２２０１と、給電コイル２２０２と、給電コイル２２０３と、コア２２０４と、コア２２０５と、コア２２０６と、を備えている。

給電コイル２２０１は、コア２２０４に、横巻に、巻回されている。

給電コイル２２０２は、コア２２０５に、横巻に、巻回されている。

給電コイル２２０３は、コア２２０６に、横巻に、巻回されている。

コア２２０４に巻回された給電コイル２２０１、コア２２０５に巻回された給電コイル２２０２及びコア２２０６に巻回された給電コイル２２０３は、地上において所定間隔を設けて横に並べて配置されている。給電コイル２２０１、給電コイル２２０２及び給電コイル２２０３の各々は、ソレノイド型である。

上記構成を備える給電コイル２２０１、給電コイル２２０２及び給電コイル２２０３に対しては、図２２に示すソレノイド型の受電コイル２１１が対向する場合と、図２３に示すスパイラル型の受電コイル４０１が対向する場合と、を生じる。

＜給電方法＞
本発明の実施の形態６における給電方法について、図２２及び図２３を参照しながら、以下に詳細に説明する。

最初に、図２２を参照して、ソレノイド型の受電コイル２１１に給電する場合について説明する。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル２２０１、給電コイル２２０２及び給電コイル２２０３に同相の電流が流れるように制御する。

そして、給電コイル２２０１が巻回されているコア２２０４、給電コイル２２０２が巻回されているコア２２０５及び給電コイル２２０３が巻回されているコア２２０６には、図２２の左右に向きを変える磁束が生じ、受電側のコア２１２には図２２において左右方向に向きを変える磁束が生じる。これにより、受電コイル２１１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル２２０１と給電コイル２２０２に流れる電流が同相になるように制御し、且つ、給電コイル２２０１及び給電コイル２２０２に流れる電流と、給電コイル２２０３に流れる電流とが逆相になるように制御する。

そして、給電コイル２２０１が巻回されているコア２２０４及び給電コイル２２０２が巻回されているコア２２０５には図２２において左右に同相に変化する磁束が生じ、給電コイル２２０３が巻回されているコア２２０６には左右に逆相に変化する磁束が生じる。また、受電コイル４０１には、同相に駆動される給電コイル２２０１、２２０２と、逆相に駆動される給電コイル２２０３との間から、受電コイル４０１の中央を貫く磁束が生じる。そして、この磁束が上下に向きを変化させる。これにより、受電コイル４０１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

このように、本実施の形態によれば、上記実施の形態４の効果に加えて、受電コイル２１１又は受電コイル４０１に対して３つの給電コイル２２０１、給電コイル２２０２及び給電コイル２２０３を用いて給電することができる。

また、本実施の形態によれば、コア２２０４、コア２２０５及びコア２２０６を分離することにより、給電装置における耐震性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態において、コア２２０４、コア２２０５及びコア２２０６を分離したが、これらのコアを一体に形成して、給電コイル２２０１、給電コイル２２０２及び給電コイル２２０３を巻回するコアを共用してもよい。この場合には、給電部を小型化することができ、リアクタンスの値（Ｌ値）を適正な値に確保することができる。

（実施の形態７）
本発明の実施の形態７において、車両及び受電装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、給電装置の構成は給電部１０の代わりに給電部２４００を設ける以外は図１から図７と同一構成であるので、その説明を省略する。

＜給電部の構成＞
本発明の実施の形態７における給電部２４００の構成について、図２４及び図２５を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図２４では、受電コイル２１１の記載を省略している。また、図２４及び図２５において、図２から図５と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

給電部２４００は、給電コイル２４０１と、給電コイル２４０２と、給電コイル２４０３と、給電コイル２４０４とを備えている。

給電コイル２４０１、給電コイル２４０２、給電コイル２４０３及び給電コイル２４０４は、地上において所定間隔を設けて横に並べて配置されている。給電コイル２４０１、給電コイル２４０２、給電コイル２４０３及び給電コイル２４０４の各々は、スパイラル型である。

上記構成を備える給電コイル２４０１、給電コイル２４０２、給電コイル２４０３及び給電コイル２４０４に対しては、図２４に示すソレノイド型の受電コイル２１１が対向する場合と、図２５に示すスパイラル型の受電コイル４０１が対向する場合と、が生じる。

＜給電方法＞
本発明の実施の形態７における給電方法について、図２４及び図２５を参照しながら、以下に詳細に説明する。

本実施の形態において、給電側制御部１１は、図６及び図７に示す回路と、図１０及び図１１に示す回路と、図１２及び図１３に示す回路と、のうちの何れか１つの回路構成を有している。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル２４０１及び給電コイル２４０３に同相の電流が流れるように制御し、給電コイル２４０２及び給電コイル２４０４に同相の電流が流れるように制御し、且つ、給電コイル２４０１及び給電コイル２４０３に流れる電流と、給電コイル２４０２及び給電コイル２４０４に流れる電流とが逆相になるように制御する。

そして、給電コイル２４０１及び給電コイル２４０３には上下に同相で変化する磁束が生じ、給電コイル２４０２及び給電コイル２４０４には上下に逆相で変化する磁束が生じる。これにより、受電部３０のコア２１２には図２４の左右方向に向きが変わる磁束が生じる。これにより、受電コイル２１１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル２４０１、給電コイル２４０２、給電コイル２４０３及び給電コイル２４０４に同相の電流が流れるように制御する。

そして、給電コイル２４０１、給電コイル２４０２、給電コイル２４０３及び給電コイル２４０４には上下に同相で変化する磁束が生じる。従って、受電コイル４０１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

このように、本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、受電コイル４０１に対して４つの給電コイル２４０１、給電コイル２４０２、給電コイル２４０３及び給電コイル２４０４を用いて給電することにより、受電コイル４０１が大きい場合であっても確実に給電することができる。

（実施の形態８）
本発明の実施の形態８において、車両及び受電装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、給電装置の構成は給電部１０の代わりに給電部２６００を設ける以外は図１から図７と同一構成であるので、その説明を省略する。

＜給電部の構成＞
本発明の実施の形態８における給電部２６００の構成について、図２６及び図２７を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図２６では、受電コイル２１１の記載を省略している。また、図２６及び図２７において、図２から図５と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

給電部２６００は、給電コイル２６０１と、給電コイル２６０２と、給電コイル２６０３と、給電コイル２６０４と、コア２６０５と、コア２６０６と、コア２６０７と、コア２６０８と、を備えている。

給電コイル２６０１は、コア２６０５に、横巻に、巻回されている。

給電コイル２６０２は、コア２６０６に、横巻に、巻回されている。

給電コイル２６０３は、コア２６０７に、横巻に、巻回されている。

給電コイル２６０４は、コア２６０８に、横巻に、巻回されている。

コア２６０５に巻回された給電コイル２６０１、コア２６０６に巻回された給電コイル２６０２、コア２６０７に巻回された給電コイル２６０３及びコア２６０８に巻回された給電コイル２６０４は、地上において所定間隔を設けて横に並べて配置されている。給電コイル２６０１、給電コイル２６０２、給電コイル２６０３及び給電コイル２６０４の各々は、ソレノイド型である。

上記構成を備える給電コイル２６０１、給電コイル２６０２、給電コイル２６０３及び給電コイル２６０４に対しては、図２６に示すソレノイド型の受電コイル２１１が対向する場合と、図２７に示すスパイラル型の受電コイル４０１が対向する場合と、を生じる。

＜給電方法＞
本発明の実施の形態８における給電方法について、図２６及び図２７を参照しながら、以下に詳細に説明する。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル２６０１、給電コイル２６０２、給電コイル２６０３及び給電コイル２６０４に同相の電流が流れるように制御する。

そして、給電コイル２６０１が巻回されているコア２６０５、給電コイル２６０２が巻回されているコア２６０６、給電コイル２６０３が巻回されているコア２６０７及び給電コイル２６０４が巻回されているコア２６０８には、図２６の左右方向に向きの変わる磁束が生じ、受電部３０のコア２１２には図２６の左右方向に向きの変わる磁束が生じる。これにより、受電コイル２１１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

この場合、給電側制御部１１は、給電コイル２６０１と給電コイル２６０２とに流れる電流が同相になるように制御し、給電コイル２６０３と給電コイル２６０４とに流れる電流が同相になるように制御し、且つ、給電コイル２６０１及び給電コイル２６０２に流れる電流と、給電コイル２６０３及び給電コイル２６０４に流れる電流と、が逆相になるように制御する。

このような制御により、給電コイル２６０１が巻回されているコア２６０５及び給電コイル２６０２が巻回されているコア２６０６には図２７の左右に向きの変わる磁束が生じ、給電コイル２６０３が巻回されているコア２６０７及び給電コイル２６０４が巻回されているコア２６０８には図２７の左右に向きの変わる磁束が生じる。これらの２つの磁束は向きが逆となる。よって、受電コイル４０１には、上下方向に向きを変える磁束が貫きこれにより、受電コイル４０１には誘導電流が流れ、この誘導電流により蓄電池４を充電することができる。

このように、本実施の形態によれば、上記実施の形態５の効果に加えて、受電コイル２１１又は受電コイル４０１に対して４つの給電コイル２６０１、給電コイル２６０２、給電コイル２６０３及び給電コイル２６０４を用いて給電することにより、受電コイル２１１又は受電コイル４０１が大きい場合であっても確実に給電することができる。

また、本実施の形態によれば、コア２６０５、コア２６０６、コア２６０７及びコア２６０８を分離することにより、給電装置における耐震性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態において、コア２６０５、コア２６０６、コア２６０７及びコア２６０８を分離したが、これらのコアを一体に形成して、給電コイル２６０１、給電コイル２６０２、給電コイル２６０３及び給電コイル２６０４を巻回するコアを共用してもよい。この場合には、給電部を小型化することができ、リアクタンスの値（Ｌ値）を適正な値に確保することができる。

本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置替する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

例えば、上記実施の形態１から実施の形態８において、給電コイルの数を２以上且つ４以下にしたが、給電コイルの数を５以上にしてもよい。

また、上記実施の形態では、複数のコイルに流れる電流を同相とするか逆相とするかの切り替えを行っているが、例えば逆相の代わりに１７０°の位相差としたり、同相の代わりに１０°の位相差としたりするなど、同相或いは逆相以外の位相を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、給電装置を車両の受電装置に給電する構成を例にとって説明したが、給電する対象は車両に限られず、種々の対象を適用してもよい。

本発明に係る給電装置は、車両の受電装置に対して非接触で給電するのに好適である。

１給電装置
２車両
３受電装置
４蓄電池
１０、１４００、２０００、２２００、２４００、２６００給電部
１１給電側制御部
１２給電側通信部
３０受電部
３２車両側制御部
３３車両側通信部
２０１、２０２、１４０１、１４０２、２００１、２００２、２００３、２２０１、２２０２、２２０３、２４０１、２４０２、２４０３、２４０４、２６０１、２６０２、２６０３、２６０４給電コイル
２０３コア
２１１、４０１受電コイル
２１２、１４０３、２２０４、２２０５、２２０６、２６０５、２６０６、２６０７、２６０８コア
６０２、１２０２、１２０３電源回路
６０３、６０４スイッチ部

Claims

受電装置に対して非接触で給電する給電装置であって、
前記受電装置に給電するための複数の給電コイルと、
前記受電装置が有する受電コイルのタイプに応じて前記複数の給電コイルに流れる電流の位相を制御する制御部と、
を有する給電装置。
前記制御部は、
前記受電コイルのタイプが前記複数の給電コイルのタイプと同一である場合に、前記複数の給電コイルの各々に流れる電流の位相を同相にする、
請求項１記載の給電装置。
前記制御部は、
前記受電コイルのタイプが前記複数の給電コイルのタイプと異なる場合に、前記複数の給電コイルのうち少なくとも１つの給電コイルに流れる電流の位相と、前記１つの給電コイル以外の給電コイルのうち少なくとも１つの給電コイルに流れる電流の位相とを逆相にする、
請求項１記載の給電装置。
前記複数の給電コイルはスパイラル型であり、
前記制御部は、
前記受電コイルがスパイラル型の場合に、前記複数の給電コイルの各々に流れる電流の位相を同相にする、
請求項１記載の給電装置。
前記複数の給電コイルはスパイラル型であり、
前記制御部は、
前記受電コイルがソレノイド型の場合に、前記複数の給電コイルのうち少なくとも２つに流れる電流の位相を逆相にする、
請求項１記載の給電装置。
前記複数の給電コイルはソレノイド型であり、
前記制御部は、
前記受電コイルがソレノイド型の場合に、前記複数の給電コイルの各々に流れる電流の位相を同相にする、
請求項１記載の給電装置。
前記複数の給電コイルはソレノイド型であり、
前記制御部は、
前記受電コイルがスパイラル型の場合に、前記複数の給電コイルのうち少なくとも２つに流れる電流の位相を逆相にする、
請求項１記載の給電装置。
前記複数の給電コイルのうち少なくとも１つの給電コイルは、２つの端子を互いに入れ替え可能なスイッチを介して他の給電コイルと直列に接続され、
前記制御部は、
前記スイッチを切り替えることにより前記１つの給電コイルおよび他の給電コイルに流れる電流の位相を同相又は逆相に切り替える、
請求項１に記載の給電装置。
前記複数の給電コイルのうち少なくとも１つの給電コイルは、２つの端子を互いに入れ替え可能なスイッチを介して他の給電コイルと並列に接続され、
前記制御部は、
前記スイッチを切り替えることにより前記１つの給電コイルおよび他の給電コイルに流れる電流の位相を同相又は逆相に切り替える、
請求項１に記載の給電装置。
前記複数の給電コイルは複数の電流供給源にそれぞれ接続され、
前記制御部は、
前記複数の電流供給源を制御することで前記複数の給電コイルに流れる電流の位相を同相又は逆相に切り替える、
請求項１記載の給電装置。
車両の受電装置と通信を行う通信部を更に有し、
前記制御部は、
前記通信部の通信により前記車両から前記受電コイルのタイプを示す情報を取得し、取得した前記情報に基づいて前記複数の給電コイルに流れる電流の位相を制御する、
請求項１記載の給電装置。
給電効率を算出する効率算出部を更に有し、
前記制御部は、
前記算出された給電効率に基づき前記受電コイルのタイプを判断し、判断結果に基づいて前記複数の給電コイルに流れる電流の位相を制御する、
請求項１記載の給電装置。