JP5349069B2 - 非接触電力伝送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、非接触電力伝送装置に関する。
図１１に示すように、二つの銅線コイル５１，５２（共鳴コイル）を離れた状態で配置し、一方の銅線コイル５１から他方の銅線コイル５２に電磁場の共鳴によって電力を伝送することが紹介されている（例えば、非特許文献１及び特許文献１参照）。具体的には、交流電源５３に接続された１次コイル５４で発生した磁場を銅線コイル５１，５２による磁場共鳴により増強し、２次コイル５５により増強された銅線コイル５２付近の磁場から電磁誘導を利用して電力を取り出し負荷５６に供給する。そして、半径３０ｃｍの銅線コイル５１，５２を２ｍ離して配置した場合に、負荷５６としての６０Ｗの電灯を点灯できることが確認されている。
また、ロボットへの電源供給についても記載されている。
ＮＩＫＫＥＩ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ２００７．１２．３ １１７頁〜１２８頁
国際公開特許ＷＯ／２００７／００８６４６ Ａ２
この非接触電力伝送装置において交流電源の電力を負荷に効率良く供給するには、交流電源からの電力を効率良く共鳴系に供給することが必要になる。しかし、従来技術には非接触電力伝送装置の概要が記載されているだけで、具体的にどのようにすればそのような条件を満足できる非接触電力伝送装置を得ることができるのかに付いては記載されていない。
また、共鳴コイル間距離、負荷抵抗により共鳴系の入力インピーダンスが変化する。そのため、効率良く非接触で電力伝送を行うには、送信側（送電側）の銅線コイル５１と受信側（受電側）の銅線コイル５２との距離に対応した適切な周波数で交流電源５３から１次コイル５４に電流を供給する必要がある。送電側及び受電側とも所定の位置に固定配置されて使用される非接触電力伝送装置の場合は、最初に共鳴コイル間距離を測定してその距離における適切な周波数で１次コイル５４に電流を供給すれば良い。しかし、例えば、移動体に搭載された負荷に非接触で電力伝送を行う場合は、負荷が搭載されている移動体に受電側を搭載する必要があり、移動体が送電側から電力を受ける位置に停止した際に、共鳴コイル間距離を測定する必要がある。共鳴コイル間距離を測定するのに専用のセンサを設けると、その分、製造に手間がかかり、装置が大型化する。また、移動体に搭載された二次電池に充電する場合、充電状態を把握して充電を行うのが望ましい。しかし、充電状態を把握するのに専用のセンサを設けると、その分、製造に手間がかかり、装置が大型化する。
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、共鳴系の入力インピーダンスを解析することにより、適切な条件で電力伝送を行うことができる非接触電力伝送装置を提供することにある。
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続された１次コイルと１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルと２次コイルとを有する共鳴系と、前記２次コイルに接続された負荷とを備える非接触電力伝送装置である。そして、前記共鳴系の入力インピーダンスを測定可能なインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の測定結果及び距離演算用マップに基づいて、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を演算する解析手段とを備え、前記距離演算用マップは、前記共鳴系の入力インピーダンス値の極大点及び極小点の周波数の差と、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離との関係を示すものである。ここで、「交流電源」とは、交流電圧を出力する電源を意味する。また、「共鳴系の入力インピーダンス」とは、１次コイルの両端で測定した共鳴系全体のインピーダンスを指す。
この発明では、交流電源から１次コイルに共鳴系の共鳴周波数で交流電圧が印加され、印加された周波数と同じ周波数の電磁界が発生する。この電磁界の強さが１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイルにおける共鳴現象によって増大され、２次コイルによりエネルギーとして取り出される。また、インピーダンス測定手段によって共鳴系の入力インピーダンスが測定され、その測定結果が解析手段によって解析されて１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を演算する。そして、解析結果に基づいて適切な条件で電力伝送を行うことができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記解析手段は、前記インピーダンス測定手段の測定結果に基づいて、前記負荷のインピーダンスを演算する。したがって、この発明では、専用の距離センサを設けずに共鳴コイル間距離を求めることができる他に、２次コイルに接続されている負荷のインピーダンスを特定することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記２次側共鳴コイル及び前記２次コイルは移動体に搭載されるとともに前記２次コイルは負荷としての二次電池に接続されており、前記交流電源、前記１次コイル及び前記１次側共鳴コイルは前記二次電池に非接触状態で充電を行う充電装置に装備されている。そして、前記充電装置は前記解析手段を備えた制御部により、前記移動体との距離に対応した適切な周波数で前記１次コイルに交流電圧を供給する。ここで、「移動体との距離に対応した適切な周波数」とは、充電装置の１次側共鳴コイルと移動体に搭載された２次側共鳴コイルとの距離における周波数を意味する。
この発明では、非接触電力伝送装置は、移動体に搭載された二次電池に対して非接触充電を行うシステムに適用されている。移動体に２次側共鳴コイル及び２次コイルが搭載される。そして、充電装置を構成する１次コイル及び１次側共鳴コイルにより非接触で２次側共鳴コイル及び２次コイルを介して二次電池が充電される。充電に際して、移動体との距離に対応した適切な周波数で１次コイルに交流電圧が供給されるため、効率良く充電を行うことができる。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記２次側共鳴コイル及び前記２次コイルは移動体に搭載されるとともに前記２次コイルは負荷としての二次電池に接続されており、前記交流電源、前記１次コイル及び前記１次側共鳴コイルは前記二次電池に非接触状態で充電を行う充電装置に装備されている。そして、前記充電装置は前記解析手段を備えた制御部により、前記二次電池の充電状態を把握して充電制御を行う。
この発明では、非接触電力伝送装置は、移動体に搭載された二次電池に対して非接触充電を行うシステムに適用され、移動体に２次側共鳴コイル及び２次コイルが搭載される。そして、充電装置を構成する１次コイル及び１次側共鳴コイルにより非接触で２次側共鳴コイル及び２次コイルを介して二次電池が充電される。充電に際して、制御部は二次電池の充電状態を把握して充電制御を行うため、充電不足や過充電を回避することができる。
本発明によれば、共鳴系の入力インピーダンスを解析することにより、適切な条件で電力伝送を行うことができる非接触電力伝送装置を提供することができる。
一実施形態の非接触電力伝送装置の構成図。 充電装置と移動体との関係を示す模式図。 （ａ）〜（ｅ）は、共鳴コイル間距離を一定にして、負荷抵抗を変化させたときにおける共鳴系の入力インピーダンス及び電力伝送効率と周波数の関係を示すグラフ。 （ａ）〜（ｅ）は、共鳴コイル間距離を一定にして、負荷抵抗を変化させたときにおける共鳴系の入力インピーダンス及び出力電圧と周波数の関係を示すグラフ。 負荷抵抗と最大出力電圧及び最大電力伝送効率の関係を示すグラフ。 負荷抵抗を変えたときの入力インピーダンス及び周波数の関係を示すグラフ。 （ａ）〜（ｅ）は、負荷抵抗を一定にして、共鳴コイル間距離を変化させたときにおける共鳴系の入力インピーダンス及び電力伝送効率と周波数の関係を示すグラフ。 （ａ）〜（ｅ）は、負荷抵抗を一定にして、共鳴コイル間距離を変化させたときにおける共鳴系の入力インピーダンス及び出力電圧と周波数の関係を示すグラフ。 共鳴コイル間距離と最大出力電圧及び最大電力伝送効率の関係を示すグラフ。 入力インピーダンス値の極大点及び極小点の周波数の差と共鳴コイル間距離の関係を示すグラフ。 従来技術の非接触電力伝送装置の構成図。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図１０にしたがって説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、交流電源１１から供給される電力を非接触で伝送する共鳴系１２を備える。共鳴系１２は、交流電源１１に接続される１次コイル１３と、１次側共鳴コイル１４と、２次側共鳴コイル１５と、２次コイル１６とを有する。２次コイル１６は負荷１７に接続されている。
この実施形態では、非接触電力伝送装置１０は、移動体（例えば、車両）１８に搭載された二次電池１９に対して非接触充電を行うシステムに適用されている。そして、図２に示すように、移動体１８に２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６が搭載されている。２次コイル１６は整流回路３０を通して負荷１７としての二次電池１９に接続されている。また、交流電源１１、１次コイル１３及び１次側共鳴コイル１４は二次電池１９に非接触状態で充電を行う充電装置２０に装備されている。
非接触電力伝送装置１０は、交流電源１１から１次コイル１３に交流電圧を印加することにより１次コイル１３に磁場を発生させる。この磁場を１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５とによる磁場共鳴により増強し、増強された２次側共鳴コイル１５付近の磁場から２次コイル１６で電磁誘導を利用して電力を取り出し負荷１７に供給する。１次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６は電線により形成されている。コイルの径や巻数は、伝送しようとする電力の大きさ等に対応して適宜設定される。この実施形態では１次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６は、同じ径に形成されている。
交流電源１１は、交流電圧を出力する電源である。交流電源１１の出力交流電圧の周波数は自由に変えられるようになっている。したがって、共鳴系１２に印加される交流電圧の周波数は自由に変えることができる。
充電装置２０は、共鳴系の入力インピーダンスを測定可能なインピーダンス測定手段２２と、制御部としての制御装置２３とを備えている。制御装置２３は、ＣＰＵ２４及びメモリ２５を備え、メモリ２５にはインピーダンス測定手段２２の測定結果を解析する解析プログラムが記憶されている。ＣＰＵ２４は、インピーダンス測定手段２２の測定結果を解析する解析手段を構成する。
解析プログラムには、インピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離（共鳴コイル間距離）を演算する距離演算プログラムと、２次コイル１６に接続されている負荷１７（二次電池１９）のインピーダンスを演算する負荷演算プログラムとがある。メモリ２５には、共鳴系１２の入力インピーダンス値の極大点及び極小点の周波数の差と、共鳴コイル間距離との関係を示す距離演算用マップが記憶されている。入力インピーダンスの値の極大点及び極小点がそれぞれ２箇所現れる場合は、周波数の低い側の極大点の周波数と、周波数の高い側の極小点の周波数との差が記憶されている。また、メモリ２５には、共鳴系１２の入力インピーダンスと、周波数と、負荷のインピーダンスとの関係を示す負荷インピーダンス演算用マップが記憶されている。
距離演算プログラムは、入力インピーダンス値の極大点の周波数と極小点の周波数の差を求めた後、距離演算用マップを用いてその周波数の差の値に対応する共鳴コイル間距離を求めるようになっている。そして、制御装置２３は、非接触電力伝送装置１０の駆動時には、１次コイル１３に移動体１８との距離に対応した適切な周波数の交流電流が供給されるように交流電源１１を制御するようになっている。ここで、適切な周波数とは、１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離（共鳴コイル間距離）における周波数を意味し、共鳴系１２の入力インピーダンスの値と周波数との関係をグラフにした場合、入力インピーダンスの値の極大点と極小点の間の周波数を意味する。また、共鳴系１２における電力伝送効率が最も良い周波数を共鳴周波数とする。
負荷演算プログラムは、インピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、負荷インピーダンス演算用マップを用いて負荷１７のインピーダンスを演算するようになっている。そして、制御装置２３は、充電に際して、二次電池１９のインピーダンスの状態から二次電池１９の充電状態を把握して充電制御を行うようになっている。
前記マップは、共鳴コイル間距離、即ち１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５間の距離を一定にして出力の負荷抵抗を変えた場合と、出力の負荷抵抗を一定にして共鳴コイル間距離を変えた場合において、共鳴系１２の入力インピーダンス、電力伝送効率及び出力電圧と周波数との関係が変化することに基づいて作成した。
共鳴系１２を構成する各コイルの電線としてサイズが０．５ｓｑ（平方ｍｍ）の自動車用薄肉ビニル絶縁低圧電線（ＡＶＳ線）を使用して、１次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６を次の仕様で形成して、実験を行った場合の結果を例示する。
１次コイル１３及び２次コイル１６：巻数…２巻、径…直径１５０ｍｍ、密巻
両共鳴コイル１４，１５：巻数…４５巻、径…直径１５０ｍｍ、密巻、巻線の両端を開放
［測定条件］
入力電圧：２０Ｖｐｐ（振幅１０Ｖ）の正弦波２ＭＨｚ〜５ＭＨｚ
共鳴コイル間距離：２００ｍｍ
出力の負荷抵抗：１０Ω、２０Ω、３０Ω、５０Ω、１００Ω
共鳴系１２の入力インピーダンス及び電力伝送効率と周波数の関係を図３に、共鳴系１２の入力インピーダンス及び出力電圧と周波数の関係を図４に示す。また、出力負荷（負荷抵抗）を変えたときの、最大出力電圧及び最大電力伝送効率の関係を図５に、入力インピーダンス及び周波数の関係を図６に示す。なお、図５中の数字は出力電圧及び電力伝送効率ηが最大となった周波数の値（ＭＨｚ）を示す。また、電力伝送効率ηは次のようにして求められる。
電力伝送効率η＝（負荷での消費電力／１次コイルへの入力電力）×１００［％］
図３〜図５から次のことが言える。
・最大出力電圧は出力負荷の増加に従い単調に増加する。
・出力負荷５０Ωにおいて最も効率が良い。
・順抵抗による出力負荷の変化による共鳴周波数の変動は少ない。
・出力負荷の変化は、共鳴周波数付近で入力インピーダンスに影響を与える。
・共鳴コイル間距離が分かれば、予め設定された周波数における共鳴系１２の入力インピーダンスから負荷抵抗（出力負荷）を求めることができる。
そして、この実施形態では、負荷インピーダンス演算用マップとして、図６のように入力インピーダンス及び周波数の関係を示すグラフが、共鳴コイル間距離が異なる複数種、メモリ２５に記憶されている。
また、共鳴系１２を構成する各コイルの仕様は同じで、出力の負荷抵抗を５０Ωで一定にして、共鳴コイル間距離を次のように変更して実験を行った場合の結果を例示する。
［測定条件］
入力電圧：２０Ｖｐｐ（振幅１０Ｖ）の正弦波２ＭＨｚ〜５ＭＨｚ
出力の負荷抵抗：５０Ω
共鳴コイル間距離：５０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍ
共鳴系１２の入力インピーダンス及び電力伝送効率と周波数の関係を図７に、共鳴系１２の入力インピーダンス及び出力電圧と周波数の関係を図８に示す。また、共鳴コイル間距離を変えたときの、最大出力電圧及び最大電力伝送効率の関係を図９に示す。なお、図９中の数字は出力電圧及び電力伝送効率ηが最大となった周波数の値（ＭＨｚ）を示す。
図７〜図９から次のことが言える。
・共鳴コイル間距離がある程度以上大きくなると、最大電力伝送効率が低下する。
・出力電圧が最大となる周波数と電力伝送効率が最大となる周波数は異なる。
・共鳴コイル間距離が短くなると共鳴点が２つ存在する。これは、共鳴コイルによる相互インダクタンスの影響が強くなるためであると考えられる。
・共鳴点が２つ存在する距離においては、広い周波数帯（範囲）で高効率となる距離が存在する。
・共鳴系１２の入力インピーダンス値の極大点及び極小点の周波数の差（入力インピーダンスの値の極大点及び極小点がそれぞれ２箇所現れる場合は、周波数の低い側の極大点の周波数と、周波数の高い側の極小点の周波数との差）から、共鳴コイル間距離を求めることができる。
そして、この実施形態では、距離演算用マップとして、図１０に示すような、共鳴系１２の入力インピーダンス値の極大点及び極小点の周波数の差と、共鳴コイル間距離との関係を示すグラフが、負荷抵抗が異なる複数種、メモリ２５に記憶されている。
次に前記のように構成された非接触電力伝送装置１０の作用を説明する。
移動体１８に搭載された二次電池１９の充電が必要な状態になると、移動体１８は充電装置２０による二次電池１９の充電を行うために、充電装置２０と対応する位置で停止する。なお、移動体１８には二次電池１９の負荷抵抗を検出するセンサが装備され、二次電池１９の負荷抵抗が予め設定された値に達すると充電を行うようになっている。
充電装置２０は、充電装置２０に装備された図示しないセンサにより移動体１８が充電位置に停止したことを検知すると、インピーダンス測定手段２２により予め設定された周波数範囲、例えば、２ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲において共鳴系１２の入力インピーダンスが測定される。ＣＰＵ２４は、インピーダンス測定手段２２の測定結果から共鳴系１２の入力インピーダンスと周波数との関係を解析して、先ず、１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離（共鳴コイル間距離）を演算する。具体的には、共鳴系１２の入力インピーダンスの値と周波数との関係をグラフにした場合の、入力インピーダンスの値の極大点と極小点の間の周波数の差を演算する。そして、距離演算用マップを用いて、その周波数差に対応する共鳴コイル間距離を求める。
次に制御装置２３は、その共鳴コイル間距離、即ち充電装置２０と移動体１８との距離に対応した適切な周波数で１次コイル１３に交流電圧を供給する。即ち、制御装置２３からの指令により、交流電源１１から１次コイル１３に共鳴系１２の共鳴周波数で交流電圧が印加され、１次コイル１３に磁場が発生する。この磁場が１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５とによる磁場共鳴により増強される。増強された２次側共鳴コイル１５付近の磁場から２次コイル１６により電力が取り出されて整流回路３０を通して二次電池１９に供給され、二次電池１９が充電される。
充電開始後、ＣＰＵ２４はインピーダンス測定手段２２の測定信号から共鳴系１２の入力インピーダンスを演算し、負荷インピーダンス演算用マップを用いて負荷１７即ち二次電池１９のインピーダンス（負荷抵抗）を演算する。二次電池１９の負荷抵抗は充電状態により変化し、満充電の状態と満充電に達していない状態とではその値が異なる。メモリ２５には二次電池１９の満充電状態の負荷抵抗の値が記憶されており、制御装置２３は、二次電池１９の負荷抵抗の値が満充電状態の値に達して所定時間経過後に、充電を停止する。
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）非接触電力伝送装置１０は、交流電源１１と、交流電源１１に接続された１次コイル１３と１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５と２次コイル１６とを有する共鳴系１２と、２次コイル１６に接続された負荷１７とを備えている。そして、共鳴系１２の入力インピーダンスを測定可能なインピーダンス測定手段２２と、インピーダンス測定手段２２の測定結果を解析する解析手段（ＣＰＵ２４）とを備えている。したがって、共鳴系１２の入力インピーダンスの解析結果に基づいて適切な条件で電力伝送を行うことができる。
（２）ＣＰＵ２４は、少なくともインピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離（共鳴コイル間距離）を演算するとともに、負荷１７のインピーダンスを演算可能である。したがって、専用の距離センサを設けずに共鳴コイル間距離を求めることができる他に、２次コイル１６に接続されている負荷１７のインピーダンスを特定することができる。
（３）ＣＰＵ２４は、入力インピーダンスの低周波数側の極大値における周波数の値と、入力インピーダンスの高周波数側の極小値における周波数の値との差（周波数差）に基づいて、マップを用いて１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離を演算する。したがって、専用の距離センサを設けずに共鳴コイル間距離を求めることができる。
（４）非接触電力伝送装置１０は、移動体１８に搭載された二次電池１９に対して非接触充電を行うシステムに適用されている。２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６は移動体１８に搭載されるとともに２次コイル１６は負荷としての二次電池１９に接続されており、交流電源１１、１次コイル１３及び１次側共鳴コイル１４は二次電池１９に非接触状態で充電を行う充電装置２０に装備されている。そして、充電装置２０は解析手段（ＣＰＵ２４）を備えた制御装置２３により、移動体１８との距離に対応した適切な周波数で１次コイル１３に電流を供給する。したがって、充電に際して、移動体１８との距離に対応した適切な周波数で１次コイル１３に電流が供給されるため、効率良く充電を行うことができる。
（５）２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６は移動体１８に搭載されるとともに２次コイル１６は負荷としての二次電池１９に接続されており、交流電源１１、１次コイル１３及び１次側共鳴コイル１４は二次電池１９に非接触状態で充電を行う充電装置２０に装備されている。そして、充電装置２０はＣＰＵ２４を備えた制御装置２３により、二次電池１９の充電状態を把握して充電制御を行う。したがって、充電に際して充電不足や過充電を回避することができる。
（６）ＣＰＵ２４は、インピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、２次コイル１６に接続されている二次電池１９のインピーダンスを演算する。したがって、二次電池１９の充電状態を把握するのに専用のセンサを設ける必要がない。また、送電側で受電側の負荷のインピーダンスを計測することができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ １次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６の仕様の巻数、巻径は前記実施形態の値に限らない。
○ 移動体１８は車両に限らず、二次電池を備えた自走式のロボットあるいは携帯用の電子機器であってもよい。
○ 移動体１８は二次電池を備えたものに限らず、コンベア等の移送手段により定められた作業位置に移動されるとともに、電力で駆動されるモータを備えた装置であってもよい。この場合、モータが負荷１７を構成し、移動体１８には２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６が設けられる。また、作業位置毎に交流電源１１、１次コイル１３、１次側共鳴コイル１４及び制御装置２３が設けられる。そして、移動体１８が作業位置に移動された状態で、交流電源１１から装置に電力が供給される。
○ 非接触電力伝送装置１０は、送電側及び受電側が共に所定位置に固定されて使用される構成であってもよい。例えば、送電側が天井に設けられ、受電側が床に設けられる構成の場合、送電側及び受電側の共鳴距離に合わせて装置を位置精度良く設置するのでは、１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５を目的とする距離になるように設置するのに手間がかかる。しかし、共鳴系１２の入力インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離を演算することができるため、設置された位置の共鳴周波数で送電側から電力伝送を行えば、装置を位置精度良く設置しなくても効率良く非接触電力伝送を行うことができる。
○ 非接触電力伝送装置１０は、共鳴系１２の入力インピーダンスを測定可能なインピーダンス測定手段２２と、インピーダンス測定手段２２の測定結果を解析する解析手段とを備えていればよい。例えば、解析手段（ＣＰＵ２４）は、インピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離を演算可能であるが、２次コイル１６に接続されている負荷１７のインピーダンスを演算可能でなくてもよい。そして、二次電池１９の充電を行う場合、二次電池１９の充電状態を送電側（制御装置２３）で判断せず、充電開始から所定時間経過後に充電を終了したり、受電側に二次電池１９の充電状態を検出する検出手段を設けて、受電側からの満充電信号により充電を終了したりしてもよい。
○ 解析手段（ＣＰＵ２４）は、インピーダンス測定手段２２の測定結果に基づいて、２次コイル１６に接続されている負荷１７のインピーダンスを演算可能であるが、１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離を演算可能でなくてもよい。例えば、移動体１８の二次電池１９の充電を行う場合、１次側共鳴コイル１４と２次側共鳴コイル１５との距離に対応する移動体１８と充電装置２０との距離を検出する専用のセンサを設け、そのセンサで測定された共鳴コイル間距離に基づいて共鳴周波数を決定して制御装置２３による充電制御を行ってもよい。
○ 距離演算用マップとして、入力インピーダンスの極大点と極小点の周波数差と、共鳴コイル間距離との関係を示すマップに代えて、１次コイル１３の電圧の最大点と最小点の周波数の差と、共鳴コイル間距離との関係を示すマップを用いてもよい。
○ 距離演算用マップに代えて、入力インピーダンスの極大点と極小点の周波数差と、共鳴コイル間距離との関係を示す関係式、あるいは１次コイル１３の電圧の最大点と最小点の周波数の差と、共鳴コイル間距離との関係を示す関係式をメモリ２５に記憶しておき、共鳴コイル間距離の演算に用いてもよい。
○ 負荷インピーダンス演算用マップに代えて、共鳴系１２の入力インピーダンスと、周波数と、負荷のインピーダンスとの関係を示す関係式をメモリ２５に記憶しておき、負荷インピーダンスの演算に用いてもよい。
○ 電線を巻回してコイルを形成する場合、コイルは円筒状に限らない。例えば、三角筒状、四角筒状、六角筒状等の多角筒状や楕円筒状等の単純な形状の筒状としたり、対称図形ではなく他の異形断面の筒状としたりしてもよい。
○ １次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５は、電線が筒状に巻回されたコイルに限らず、例えば、電線が一平面上で周回し、かつ周回部の長さが順次変化するように巻回された形状としてもよい。
○ コイルは、電線が密巻されて隣接する巻回部が接触する構成でも、巻回部が接触しないように巻回部の間隔を空けて電線が巻回された構成であってもよい。
○ １次コイル１３、１次側共鳴コイル１４、２次側共鳴コイル１５及び２次コイル１６が全て同じ径に形成されている必要はない。例えば、１次側共鳴コイル１４及び２次側共鳴コイル１５は同じ径で、１次コイル１３及び２次コイル１６は異なる径としてもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）前記解析手段は、前記入力インピーダンスの低周波数側の極大値における周波数の値と、前記入力インピーダンスの高周波数側の極小値における周波数の値との差に基づいて、前記１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離を演算する。
（２）前記解析手段は、予め設定された周波数における前記入力インピーダンスの値に基づいて、前記負荷のインピーダンスを演算する。
１０…非接触電力伝送装置、１１…交流電源、１２…共鳴系、１３…１次コイル、１４…１次側共鳴コイル、１５…２次側共鳴コイル、１６…２次コイル、１７…負荷、１８…移動体、１９…二次電池、２０…充電装置、２２…インピーダンス測定手段、２３…制御部としての制御装置、２４…解析手段としてのＣＰＵ。

Claims (4)

  1. 交流電源と、前記交流電源に接続された１次コイルと１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルと２次コイルとを有する共鳴系と、前記２次コイルに接続された負荷とを備える非接触電力伝送装置であって、
    前記共鳴系の入力インピーダンスを測定可能なインピーダンス測定手段と、
    前記インピーダンス測定手段の測定結果及び距離演算用マップに基づいて、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を演算する解析手段とを備え、
    前記距離演算用マップは、前記共鳴系の入力インピーダンス値の極大点及び極小点の周波数の差と、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離との関係を示すものであることを特徴とする非接触電力伝送装置。
  2. 前記解析手段は、前記インピーダンス測定手段の測定結果に基づいて、前記負荷のインピーダンスを演算する請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
  3. 前記２次側共鳴コイル及び前記２次コイルは移動体に搭載されるとともに前記２次コイルは負荷としての二次電池に接続されており、前記交流電源、前記１次コイル及び前記１次側共鳴コイルは前記二次電池に非接触状態で充電を行う充電装置に装備されており、前記充電装置は前記解析手段を備えた制御部により、前記移動体との距離に対応した適切な周波数で前記１次コイルに電流を供給する請求項１又は請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
  4. 前記２次側共鳴コイル及び前記２次コイルは移動体に搭載されるとともに前記２次コイルは負荷としての二次電池に接続されており、前記交流電源、前記１次コイル及び前記１次側共鳴コイルは前記二次電池に非接触状態で充電を行う充電装置に装備されており、前記充電装置は前記解析手段を備えた制御部により、前記二次電池の充電状態を把握して充電制御を行う請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
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