JP5457552B2 - 共鳴型非接触給電システム、および共鳴型非接触給電システムの充電時における整合器の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、共鳴型非接触給電システムと、共鳴型非接触給電システムの充電時における整合器の調整方法とに係る。詳しくは本発明は、給電側と受電側とにそれぞれ整合器つまりインピーダンス可変整合手段を有する共鳴型非接触給電システムに関する。さらに本発明は、そのような共鳴型非接触給電システムの充電時における整合器の調整方法に関する。

共鳴型非接触給電システムは、交流電源の電力を負荷に効率良く供給するためには、交流電源から電力を効率良く共鳴系に供給することが必要になる。給電側（１次側）と受電側（２次側）との間の距離が一定で、かつ受電側に接続される負荷が変動しない共鳴型非接触給電システムの場合、最初に実験によって、共鳴系の共鳴周波数となる交流電源の出力周波数が求められる。交流電源は、そうやって求めた出力周波数で、１次コイルに交流電圧を出力すればよい。

しかし、共鳴コイル間の距離や負荷のインピーダンスが変化すると、共鳴系の共鳴周波数における共鳴系の入力インピーダンスが変化する。そのため、交流電源と共鳴系の入力インピーダンスとのマッチングが取れなくなり、交流電源への反射電力が増えてしまう。つまり、電力を効率良く負荷に供給することができない。

たとえば共鳴型非接触給電システムを、バッテリの充電に適用する場合、バッテリの充電状態に応じて負荷が変動する。負荷が変動すると、共鳴系の入力インピーダンスが変化するため、結果として交流電源への反射電力が増加してしまう。

従来、電磁誘導を用いることで電力伝送と信号送受信とを行う非接触ＩＣカードシステムにおいて、通信可能距離の幅広い範囲において電力伝送の効率を高める電力伝送システムが提案されている（特許文献１参照）。前記文献の電力伝送システムは、電磁誘導を利用することで電力伝送と信号受信とを行う電磁場発生装置と電磁場受信装置との一組を有する。電磁場発生装置の電磁場発生手段と、電磁場受信装置の電磁場受信手段とのうちの少なくとも一方は、入出力インピーダンスを可変制御するインピーダンス可変整合手段と、該インピーダンス可変整合手段を制御する制御手段とを有する。そして制御手段が、インピーダンス可変整合手段の入出力インピーダンスを制御することによって、電磁場発生装置と電磁場受信装置との間のインピーダンスを整合させる。そうすることで電磁場受信装置における受信電力を向上させる、と前記文献に記載されている。

特開２００１−２３８３７２号公報

さて、給電側（１次側）と受電側（２次側）とにそれぞれ整合器を有する共鳴型非接触給電システムを、受電側の２次電池（バッテリ）の充電に適用する場合、バッテリの充電状態に応じて負荷が変動する。負荷が変動すると、共鳴系の入力インピーダンスが変化するため、充電に先立って給電側と受電側とのそれぞれの整合器を調整する必要がある。ここで、給電側から非接触で受電側に供給された交流電力を整流する整流器を、受電側に設けた場合において、受電側整合器と整流器との整合が取れていない状態が生じることが想定される。このような場合、電源と１次側のコイルとの整合が取れていても、１次側から２次側へ効率良く電力を伝送できなくなってしまう。

本発明の目的は、給電側と受電側とにそれぞれ整合器を有する共鳴型非接触給電システムにおいて、負荷の充電時において給電側から受電側へ効率良く電力を伝送することができる共鳴型非接触給電システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような共鳴型非接触給電システムの充電時における整合器の調整方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明の一態様によれば、給電設備と移動体設備とを備える共鳴型非接触給電システムが提供され、前記給電設備は、交流電源と、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルとを備える。前記移動体設備は、前記１次側共鳴コイルからの電力を受電する２次側共鳴コイルと；前記２次側共鳴コイルが受電した電力を整流する整流器と；前記整流器によって整流された電力が供給される２次電池とを備える。前記給電設備はさらに、前記交流電源と前記１次側共鳴コイルとの間に設けられた１次整合器と、前記１次整合器を調整する１次整合器調整部とを備える。前記移動体設備はさらに、前記２次側共鳴コイルと前記整流器との間に設けられた２次整合器と、前記２次整合器を調整する２次整合器調整部とを備える。前記共鳴型非接触給電システムはさらに、前記２次電池の充電時には先ず前記２次整合器を調整して、前記２次整合器の調整後に前記１次整合器を調整するように、前記１次整合器調整部と前記２次整合器調整部とを制御する制御部（制御手段）を、前記給電設備と前記移動体設備とのうちの一方に備える。

移動体（たとえば車両）に搭載された２次電池が充電される場合、充電開始時における２次電池のＳＯＣ（充電状態）は、一定ではない。また移動体は、給電設備から移動体設備に効率良く非接触給電が行われる充電位置に、正確に停止するとは限らない。そのため充電に先立って、給電設備が有する１次整合器を調整することと、移動体設備が有する２次整合器を調整することとが必要である。１次整合器を調整する場合、２次側共鳴コイルと整流器との間の整合が取れていない状態で交流電源が出力を上げると、電力は２次側に効率良く供給されず、２次側から１次側への反射電力が多くなってしまう。

そこでこの発明では、２次電池の充電時には、先ず２次整合器が調整される。そして２次整合器の調整後に、１次整合器が調整される。２次整合器が調整されるときも、２次整合器の調整が完了するまでは、すなわち２次側共鳴コイルと整流器との間の整合が取れた状態になるまでは、２次側から１次側への反射電力が多くなってしまう。しかし、たとえば反射電力が大きなときは、交流電源の出力を下げた状態で２次整合器を調整することによって、２次整合器の調整時における電力伝送が無駄になることを少なくすることができる。そして１次整合器の調整は、既に２次整合器が調整された状態で行われる。このため、１次側のコイルから２次側のコイルへ効率良く電力を伝送することができる。

好ましくは前記制御部は、前記２次整合器を調整するとき、まず前記交流電源の出力が充電開始時の出力よりも小さな状態で前記２次整合器の調整を開始し、前記交流電源の出力を複数回で充電開始時の出力まで上げるように前記２次整合器を調整するように、前記交流電源と前記２次整合器調整部とを制御する。

この発明によれば制御部は、２次整合器の調整を、交流電源から出力される出力電力が小さな状態から、次第に出力電力が大きな状態へとなるように複数段階で行う。制御部は、最終的に充電時の出力電力で、２次整合器を調整する。そのため、各段階で２次整合器の調整が完了するまでに、１次側のコイルから２次側のコイルへの効率が良くない状態での電力の伝送が少なくなる。よってこの発明によれば制御部は、たとえば２次整合器の調整を交流電源から充電開始時の電力が出力されている状態で行うような場合に比較して、１次側のコイルから２次側のコイルへ効率良く電力を伝送することができる。

好ましくは前記制御部は、前記移動体設備に設けられている。また好ましくは前記整合器は、二つの可変コンデンサと、これら両可変コンデンサの間に設けられたインダクタとを備えたπ型の整合器である。また前記移動体は、車両である。
本発明の別の一態様によれば、共鳴型非接触給電システムの充電時における、整合器の調整方法が提供され、前記共鳴型非接触給電システムは、給電設備と移動体設備とを備える。前記給電設備は、交流電源と；前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルと；１次整合器とを備える。前記移動体設備は、前記１次側共鳴コイルからの電力を受電する２次側共鳴コイルと；２次整合器と；前記２次側共鳴コイルが受電した電力を整流する整流器と；前記整流器によって整流された電力が供給される２次電池とを備える。前記調整方法は、前記２次電池の充電時に、先ず前記２次整合器を調整し、前記２次整合器の調整後に前記１次整合器を調整することを備える。この発明によれば、２次整合器の調整後に、１次整合器が調整される。このため、たとえば２次整合器が調整されていない状態で１次整合器が調整されるような場合に比べて、１次側から２次側へ効率良く電力を伝送することができる。

好ましくは前記１次整合器と前記２次整合器はそれぞれ、二つの可変コンデンサと、これら両可変コンデンサの間に設けられたインダクタとを備えたπ型の整合器である。前記調整方法は、これら可変コンデンサの容量を調整することで、前記１次整合器と前記２次整合器とをそれぞれ調整する。

本発明によれば、給電側と受電側とにそれぞれ整合器を有する共鳴型非接触給電システムにおいて、負荷の充電時において給電側から受電側へ効率良く電力を伝送することができる共鳴型非接触給電システムを提供することができる。さらに鳴型非接触給電システムの充電時における整合器の調整方法を提供することができる。

一実施形態の共鳴型非接触給電システムの構成図。

図１は、本発明を、車載バッテリを充電するための共鳴型非接触給電システムに具体化した第１実施形態を説明する。

図１に示すように、共鳴型非接触給電システムは、給電設備１０と移動体設備２０とを備え、給電設備１０は、地上側に設けられる給電側設備（送電側設備）であり、移動体設備２０は、移動体としての車両に搭載された移動体側設備である。

給電設備１０は、交流電源としての高周波電源１１、１次整合器１２、１次コイル装置１３、及び電源コントローラ１４を備えている。高周波電源１１には、電源側コントローラとしての電源コントローラ１４から電源オン／オフ信号が送られ、この信号によって高周波電源１１がオン／オフされる。高周波電源１１は、共鳴型非接触給電システムが有する共鳴系の予め設定された共鳴周波数に等しい周波数の交流電力、たとえば数ＭＨｚ程度の高周波電力を出力する。

１次側コイルとしての１次コイル装置１３は、１次コイル１３ａと１次側共鳴コイル１３ｂとで構成されている。１次コイル１３ａは、１次整合器１２を介して高周波電源１１に接続されている。１次コイル１３ａと１次側共鳴コイル１３ｂとは、同軸上に位置するように配設され、１次側共鳴コイル１３ｂにはコンデンサＣが並列に接続されている。１次コイル１３ａは、１次側共鳴コイル１３ｂに電磁誘導で結合され、高周波電源１１から１次コイル１３ａに供給された交流電力が、電磁誘導で１次側共鳴コイル１３ｂに供給される。

１次側整合器としての１次整合器１２は、可変リアクタンスとしての２つの１次可変コンデンサ１５，１６と１次インダクタ１７とから構成されている。一方の１次可変コンデンサ１５は高周波電源１１に接続され、他方の１次可変コンデンサ１６は１次コイル１３ａに並列に接続されている。１次インダクタ１７は、両１次可変コンデンサ１５，１６間に接続されている。１次可変コンデンサ１５，１６の容量が変更されることで、１次整合器１２のインピーダンスが変更される。１次可変コンデンサ１５，１６のたとえば図示しない回転シャフトは、モータによって駆動される公知の構成であり、このモータが電源コントローラ１４からの駆動信号によって駆動されると、１次可変コンデンサ１５，１６の容量が変更される。すなわち電源コントローラ１４は、１次整合器調整手段（１次整合器調整手部）として機能する。

移動体設備２０は、２次コイル装置２１、２次整合器２２、整流器２３、充電器２４、充電器２４に接続された２次電池（バッテリ）２５、及び車載コントローラ２６を備えている。車両側コントローラとしての車載コントローラ２６は、２次電池２５の充電状態（ＳＯＣ。Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出する図示しない検出部（ＳＯＣ検出部）からの検出信号が入力されることで、２次電池２５の充電状態を確認可能になっている。

２次側コイルとしての２次コイル装置２１は、２次コイル２１ａと２次側共鳴コイル２１ｂとで構成されている。２次コイル２１ａと２次側共鳴コイル２１ｂとは、同軸上に位置するように配設され、２次側共鳴コイル２１ｂには、１次側共鳴コイル１３ｂとは別のコンデンサＣが接続されている。２次コイル２１ａは、２次側共鳴コイル２１ｂに電磁誘導で結合され、共鳴によって１次側共鳴コイル１３ｂから２次側共鳴コイル２１ｂに供給された交流電力は、電磁誘導で２次コイル２１ａに供給される。２次コイル２１ａは、２次整合器２２に接続されている。

なお１次コイル１３ａ、１次側共鳴コイル１３ｂ、２次側共鳴コイル２１ｂ、及び２次コイル２１ａそれぞれの巻数と巻径は、給電設備１０から移動体設備２０へ給電（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次整合器１２、１次コイル１３ａ、１次側共鳴コイル１３ｂ、２次側共鳴コイル２１ｂ、２次コイル２１ａ、２次整合器２２、整流器２３、充電器２４、及び２次電池２５が、共鳴系を構成する。

２次側整合器としての２次整合器２２は、可変リアクタンスとしての２つの２次可変コンデンサ２７，２８と２次インダクタ２９とから構成されている。２次インダクタ２９は両２次可変コンデンサ２７，２８間に接続されている。一方の２次可変コンデンサ２７は２次コイル２１ａに並列に接続され、他方の２次可変コンデンサ２８は整流器２３に接続されている。２次可変コンデンサ２７，２８の容量が変更されることで、２次整合器２２のインピーダンスが変更される。２次可変コンデンサ２７，２８は、たとえば図示しない回転シャフトがモータによって駆動される公知の構成で、モータが車載コントローラ２６からの駆動信号によって駆動されるようになっている。すなわち車載コントローラ２６は、２次整合器調整手段（２次整合器調整部）として機能する。

車載コントローラ２６は、車載ＣＰＵ及び車載メモリを備え、車載メモリは、２次電池２５の充電時に車両が給電設備１０の所定の停止位置に正確に停止した状態における、２次電池２５の充電状態と、その状態において２次側共鳴コイル２１ｂと整流器２３との整合がとれた状態の２次整合器２２の２次可変コンデンサ２７，２８の容量との関係を示すデータを、マップ又は関係式として記憶している。

車載コントローラ２６は、２次電池２５の充電時には、先ず２次整合器２２を調整し、２次整合器２２の調整後に、１次整合器１２を調整するように１次整合器調整部及び２次整合器調整部を制御する制御手段（制御部）としても機能する。詳述すると、電源コントローラ１４と車載コントローラ２６とは、図示しない無線通信装置を介して相互に通信可能になっている。そして２次電池２５の充電時に、車両が給電設備１０の所定停止位置に停止した後、制御部としての車載コントローラ２６は、電源コントローラ１４に２次整合器２２を調整する旨を無線で送信する。電源コントローラ１４は、車載コントローラ２６から２次整合器２２の調整完了後、１次整合器１２を調整するようにとの指令信号を受信した後、１次整合器１２を調整する。そして１次整合器１２の調整が完了すると、電源コントローラ１４は、車載コントローラ２６に給電を開始する旨を送信して、充電のための給電を行う。

（作用）
次に、前記のように構成された共鳴型非接触給電システムの作用を説明する。

車両に搭載された２次電池２５を充電する場合、充電開始時における２次電池のＳＯＣ（充電状態）は、一定ではない。また車両は、給電設備１０と移動体設備２０との間で効率良く非接触給電が行われる充電位置に正確に停止するとは限らない。このため、充電に先立って、１次整合器１２及び２次整合器２２の調整が行われる。

２次電池２５の充電のため、車両が給電設備１０の所定の充電位置に停止した後、車載コントローラ２６は電源コントローラ１４に、車載コントローラ２６が２次整合器２２を調整する旨を無線で送信する。電源コントローラ１４が前記旨を受信したことを、車載コントローラ２６は確認した後、車載コントローラ２６は２次可変コンデンサ２７，２８を制御することで２次整合器２２を調整する。車載コントローラ２６が２次整合器２２を調整する旨を、電源コントローラ１４は確認すると、電源コントローラ１４は高周波電源１１をオンにして、２次電池２５を充電する時の出力で給電を開始する。

車載コントローラ２６は、ＳＯＣ検出部からの検出信号に基づき、２次電池２５の充電状態を確認する。そして車載コントローラ２６は、２次電池２５の充電状態に対応する２次電池２５のインピーダンスを基準にして、２次整合器２２を調整する。車載コントローラ２６が２次整合器２２を調整するとき、２次整合器２２の整合が完了するまでは、高周波電源１１から出力される電力は、２次側に効率良く供給されず、２次側からの反射電力が多くなる。しかし本実施形態では、高周波電源１１に設けられた図示しない反射電力検出部が、反射電力を検出し、反射電力が大きな場合は、電源コントローラ１４が高周波電源１１の出力を下げさせる。そして車載コントローラ２６が２次整合器２２を調整することによって、２次整合器２２の調整時において１次側共鳴コイル１３ｂから２次側共鳴コイル２１ｂへ効率良く電力を伝送することができる。

車載コントローラ２６が２次整合器２２の調整を完了すると、すなわち２次側共鳴コイル２１ｂと整流器２３との間の整合が取れた状態になると、車載コントローラ２６は電源コントローラ１４に、２次整合器２２の調整が完了した旨と、１次整合器１２を調整するようにとの指令信号を送信する。

電源コントローラ１４は、その指令信号を受信すると、１次可変コンデンサ１５，１６を制御することで１次整合器１２を調整する。そして１次整合器１２の調整が完了すると、電源コントローラ１４は、１次整合器１２の調整が完了した旨を車載コントローラ２６に送信するとともに、２次電池２５の充電のための給電を開始する。

このようにして給電設備１０の高周波電源１１が、１次コイル１３ａに共鳴周波数の交流電圧を印加すると、１次側共鳴コイル１３ｂから電力が非接触給電で２次側共鳴コイル２１ｂへ供給される。２次側共鳴コイル２１ｂが受電した電力は、２次整合器２２及び整流器２３を介して充電器２４に供給され、充電器２４に接続された２次電池２５が充電される。車載コントローラ２６は、たとえば２次電池２５の電圧が所定電圧になった時点からの経過時間によって充電完了を判断し、２次電池２５の充電が完了すると、電源コントローラ１４に充電完了信号を送信する。電源コントローラ１４は、充電完了信号を受信すると電力伝送を終了する。電源コントローラ１４が１次整合器１２を調整する場合、仮に２次側共鳴コイル２１ｂと整流器２３との間の整合が取れていない状態で高周波電源１１の出力を上げると、電力が２次側に効率良く供給されずに反射電力が多くなってしまう。しかし本実施形態の電源コントローラ１４は、既に２次整合器２２が調整された状態で１次整合器１２を調整するため、１次側のコイルつまり１次コイル装置１３から２次側のコイルつまり２次コイル装置２１へ、効率良く電力を伝送することができる。

この実施形態は、以下に示す効果を得ることができる。

（１） 給電設備１０は、交流電源つまり高周波電源１１と、交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイル１３ｂとを備え、さらに給電設備１０は、交流電源と１次側共鳴コイル１３ｂとの間に設けられた１次整合器１２と、１次整合器１２を調整する１次整合器調整部つまり電源コントローラ１４とを備えている。移動体設備２０は、１次側共鳴コイル１３ｂからの電力を受電する２次側共鳴コイル２１ｂと、２次側共鳴コイル２１ｂが受電した電力を整流する整流器２３と、整流器２３によって整流された電力が供給される充電器２４と、充電器２４に接続された２次電池２５とを備えている。さらに移動体設備２０は、２次側共鳴コイル２１ｂと整流器２３との間に設けられた２次整合器２２と、２次整合器２２を調整する２次整合器調整部つまり車載コントローラ２６とを備えている。共鳴型非接触給電システムは、２次電池２５の充電時には先ず２次整合器２２を調整し、２次整合器２２の調整後に１次整合器１２を調整するように１次整合器調整部と２次整合器調整部とを制御する制御部（制御手段）を備えている。したがって本実施形態は、給電側と受電側とにそれぞれ整合器を有する共鳴型非接触給電システムにおいて、負荷の充電時における１次側のコイルから２次側のコイルへ効率良く電力を伝送することができる。

（２）移動体設備２０には、１次整合器１２の調整と２次整合器２２の調整との順番を制御する制御部、本実施形態では車載コントローラ２６が設けられている。電源コントローラ１４は、制御部としての車載コントローラ２６から、１次整合器１２を調整するようにとの指令を受けると１次整合器１２を調整する。したがって本実施形態は、たとえば２次整合器２２の調整が完了する前に１次整合器１２の調整を開始する、というような不都合な事態を回避し易い。

（３）車載コントローラ２６は、ＳＯＣ検出部からの検出信号が入力されることで、２次電池２５の充電状態を確認する。そして車載コントローラ２６は、２次電池２５の充電状態に対応する２次電池２５のインピーダンスを基準にして、２次整合器２２を調整する。したがって本実施形態は、たとえば２次電池２５の充電状態を確認せずに２次整合器２２を調整してしまうような場合に比べて、２次整合器２２を短時間で調整することが可能になる。

（４）１次整合器１２として、二つの１次可変コンデンサ１５，１６と一つの１次インダクタ１７とで構成されたπ型の整合器が使用されている。したがって、一方の可変コンデンサ（たとえば１次可変コンデンサ１５）を調整することで１次整合器１２のインピーダンスを大きく調整し、他方の可変コンデンサ（たとえば１次可変コンデンサ１６）を調整することで１次整合器１２のインピーダンスを微調整することによって、１次整合器１２のインピーダンス調整を簡単に行うことが可能になる。

同様に、２次整合器２２として、二つの２次可変コンデンサ２７，２８と一つの２次インダクタ２９とで構成されたπ型の整合器が使用されている。したがって、一方の可変コンデンサ（たとえば２次可変コンデンサ２７）を調整することで２次整合器２２のインピーダンスを大きく調整し、他方の可変コンデンサ（たとえば２次可変コンデンサ２８）を調整することで２次整合器２２のインピーダンスを微調整することによって、２次整合器２２のインピーダンス調整を簡単に行うことが可能になる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。この実施形態では、給電設備１０及び移動体設備２０の基本構成は第１実施形態と同じで、２次整合器２２を調整するときの調整方法が異なっている。すなわち車載コントローラ２６に記憶されている２次整合器２２の調整手順を示すプログラムが第１実施形態と異なっている。第１実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

前記第１実施形態の高周波電源１１が供給する電力の出力は、２次整合器２２の調整開始のときから、２次電池２５の充電開始時の出力であった。しかし、この第２実施形態の給電設備１０は、２次整合器２２が調整されるとき、高周波電源１１の出力が充電開始時の出力よりも小さな状態で、電力の出力を開始する。その後に給電設備１０は、複数段階で順次、高周波電源１１の出力を上げていく。具体的には車載コントローラ２６は、高周波電源１１からの出力が小さな状態で、２次整合器２２の調整を開始する。そして車載コントローラ２６は、その出力での２次整合器２２の調整が完了すると、この１回目の２次整合器２２の調整が完了した旨を電源コントローラ１４に送信する。電源コントローラ１４は、車載コントローラ２６からのその送信を受信すると、高周波電源１１の出力を一段上げる。すると車載コントローラ２６は、２回目の２次整合器２２の調整を実行する。以下、順次、車載コントローラ２６と電源コントローラ１４とのこのような協働によって、高周波電源１１の出力が上げられていく。最終的に高周波電源１１が２次電池２５の充電開始時の出力で電力供給する状態で、車載コントローラ２６は２次整合器２２を調整する。このように車載コントローラ２６は、２次整合器２２の調整状況を無線通信で電源コントローラ１４に知らせることで、電源コントローラ１４によって高周波電源１１の出力状態を変更してもらう。その結果として車載コントローラ２６は、高周波電源１１の出力を、２次電池２５の充電開始時の出力よりも小さな値から、２次電池２５の充電開始時の出力まで複数回で段階的に上げつつ、これら段階的な高周波電源１１の出力上昇段ごとに２次整合器２２を調整する。すなわち車載コントローラ２６は、高周波電源１１の出力を複数回で２次電池２５の充電開始時の出力まで上げるように、電源コントローラ１４を介して間接的に高周波電源１１を制御する。そのため本実施形態では、２次整合器２２の調整時に、たとえば２次側共鳴コイル２１ｂと整流器２３との整合が取れていない状態で高周波電源１１から大きな電力が出力されてしまうようなことが回避される。

この第２実施形態は、第１実施形態の（１）〜（４）と同様な効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

（５）車載コントローラ２６は、２次整合器２２を調整するとき、まず高周波電源１１の出力が充電開始時の出力よりも小さな状態で、２次整合器２２の調整を開始するように高周波電源１１と２次整合器調整部とを制御する。そして車載コントローラ２６は、高周波電源１１の出力を、複数回で段階的に２次電池２５の充電開始時の出力まで上げていくように２次整合器２２を調整するように、高周波電源１１と２次整合器調整部とを制御する。したがって本実施形態では、高周波電源１１の出力上昇の各段階で２次整合器２２の整合が完了するまでの、１次コイル装置１３から２次コイル装置２１への効率が良くない状態での電力の伝送が少なくなる。よって本実施形態は、たとえば２次整合器２２の調整を、高周波電源１１が２次電池２５の充電開始時の電力を出力している状態で行うような場合に比較して、１次コイル装置１３から２次コイル装置２１へ効率良く電力を伝送することができる。

実施形態は、前記に限定されるものではなく、たとえば次のように具体化してもよい。

充電器２４は、整流器２３で整流された直流を、２次電池２５に充電するのに適した電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータを備えてもよい。そして車載コントローラ２６は、２次電池２５の充電時に、充電器２４のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を制御するように構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比によっても整合状態が変化する。この場合、車載コントローラ２６は、先ず充電器２４のＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比を調整した後に２次整合器２２を調整し、最後に電源コントローラ１４を介して１次整合器１２を調整する。そうすることによって、１次整合器１２の調整時に１次側のコイルつまり１次コイル装置１３から２次コイル装置２１へ効率が良くない状態で電力が伝送されることをより抑制することができる。

２次電池２５の充電時に先ず２次整合器２２を調整し、２次整合器２２の調整後に１次整合器１２を調整するように１次整合器調整部と２次整合器調整部とを制御する制御部は、移動体設備２０に設けられること限らない。つまりそのような制御部を、移動体設備２０ではなく、給電設備１０に設けてもよい。たとえば電源コントローラ１４に、そのような制御部の機能を果たす制御プログラムを設ける。

共鳴型非接触給電システムの充電時における整合器の調整方法は、２次電池２５を充電するために先ず２次整合器２２を調整し、２次整合器２２の調整後に１次整合器１２を調整すればよい。したがって、２次電池２５の充電時に先ず２次整合器２２を調整し、２次整合器２２の調整後に１次整合器１２を調整するように、１次整合器調整部と２次整合器調整部とを制御する制御部は、給電設備１０にも移動体設備２０にも備えていなくてもよい。たとえば給電設備１０に、１次整合器１２の調整開始指令を出力する調整開始指令出力部（たとえば指令スイッチ）を設ける。この場合、２次電池２５の充電時に２次整合器２２の調整が完了した後、車両の利用者（運転者等）が調整開始指令出力部を操作することで、電源コントローラ１４が１次整合器１２の調整を開始するようにしてもよい。

移動体としての車両は、運転者を必要とする車両に限らず、無人搬送車でもよい。

移動体は、車両であることに限らず、ロボットであってもよい。

移動体が無人搬送車やロボットの場合、移動体に装備された移動体設備２０の２次整合器調整部を制御する制御部は、２次整合器調整部を制御することで２次整合器２２の調整が完了すると、２次整合器調整完了信号を電源コントローラ１４に出力するように構成される。そして電源コントローラ１４は、２次整合器調整完了信号が入力されると、１次整合器調整部を制御することで１次整合器１２の調整を開始するように構成される。この場合も、１次整合器調整部と２次整合器調整部との動作順序を制御する制御部を、給電設備１０にも移動体設備２０にも設けなくてもよい。

共鳴型非接触給電システムは、給電設備１０と移動体設備２０との間で非接触給電を行うためには、１次コイル１３ａ、１次側共鳴コイル１３ｂ、２次コイル２１ａ、及び２次側共鳴コイル２１ｂの全てが必須ではない。共鳴型非接触給電システムは、少なくとも１次側共鳴コイル１３ｂと２次側共鳴コイル２１ｂとを備えていればよい。すなわち１次コイル装置１３は、１次コイル１３ａ及び１次側共鳴コイル１３ｂで構成される代わりに、１次コイル１３ａを削除し、１次側共鳴コイル１３ｂを１次整合器１２を介して高周波電源１１に接続するのみでもよい。また２次コイル装置２１を２次コイル２１ａ及び２次側共鳴コイル２１ｂで構成する代わりに、２次コイル２１ａを削除し、２次側共鳴コイル２１ｂを２次整合器２２を介して整流器２３に接続するのみでもよい。しかし、１次コイル１３ａ、１次側共鳴コイル１３ｂ、２次コイル２１ａ、及び２次側共鳴コイル２１ｂの全てを備えた給電システムの方が、共鳴状態に調整するのが容易であるし、１次側共鳴コイル１３ｂと２次側共鳴コイル２１ｂとの間の距離が大きくなった場合でも共鳴状態を維持し易いため好ましい。

１次整合器１２及び２次整合器２２は、それぞれπ型に限らず、Ｔ型やＬ型の整合器であってもよい。

１次整合器１２及び２次整合器２２は、それぞれ二つの可変コンデンサとインダクタを備えた構成に限らず、たとえばインダクタとして可変インダクタを備えた構成でもよい。あるいは１次整合器１２及び２次整合器２２は、それぞれ可変インダクタと二つの非可変コンデンサとからなる構成としてもよい。

１次コイル１３ａ、１次側共鳴コイル１３ｂ、２次側共鳴コイル２１ｂ、及び２次コイル２１ａそれぞれのコイルの軸心は、水平方向あるいは鉛直方向に延びるように設けられる構成に限らない。たとえばこれらコイルの軸心が、水平方向に対して斜めに延びるように設けられる構成であってもよい。

充電器２４に昇圧回路を設けなくてもよい。たとえば２次コイル装置２１から出力される交流電流を、整流器２３で整流しただけで２次電池２５に充電するようにしてもよい。

１次コイル１３ａ及び２次コイル２１ａそれぞれの径は、１次側共鳴コイル１３ｂ及び２次側共鳴コイル２１ｂの径と同じに形成されている構成に限らない。つまり１次コイル１３ａ及び２次コイル２１ａそれぞれの径は、１次側共鳴コイル１３ｂ及び２次側共鳴コイル２１ｂの径と比べて小さくても大きくてもよい。

１次側共鳴コイル１３ｂ及び２次側共鳴コイル２１ｂそれぞれの形状は、電線が螺旋状に巻回された形状に限らず、一平面上で渦巻き状に巻回された形状としてもよい。

１次側共鳴コイル１３ｂ及び２次側共鳴コイル２１ｂにそれぞれ接続されたコンデンサＣを省略してもよい。しかし、１次側共鳴コイル１３ｂと２次側共鳴コイル２１ｂにそれぞれコンデンサＣを接続した構成の方が、たとえばコンデンサＣを省略した場合に比べて、共鳴周波数を下げることができる。また共鳴周波数が同じであれば、コンデンサＣを省略した場合に比べて、１次側共鳴コイル１３ｂと２次側共鳴コイル２１ｂにそれぞれコンデンサＣを接続した構成の方が１次側共鳴コイル１３ｂ及び２次側共鳴コイル２１ｂの小型化が可能になる。

１０…給電設備、１１…交流電源としての高周波電源、１２…１次整合器、１３ｂ…１次側共鳴コイル、１４…１次整合器調整部としても機能する電源コントローラ、２０…移動体設備、２１ｂ…２次側共鳴コイル、２２…２次整合器、２３…整流器、２４…充電器、２５…２次電池、２６…２次整合器調整部や制御部としても機能する車載コントローラ。

Claims (7)

1. 給電設備と移動体設備とを備える共鳴型非接触給電システムであって、
   前記給電設備は、交流電源と、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルとを備え、
   前記移動体設備は、前記１次側共鳴コイルからの電力を受電する２次側共鳴コイルと；前記２次側共鳴コイルが受電した電力を整流する整流器と；前記整流器によって整流された電力が供給される２次電池とを備え、
   前記給電設備はさらに、前記交流電源と前記１次側共鳴コイルとの間に設けられた１次整合器と、前記１次整合器を調整する１次整合器調整部とを備え、
   前記移動体設備はさらに、前記２次側共鳴コイルと前記整流器との間に設けられた２次整合器と、前記２次整合器を調整する２次整合器調整部とを備え、
   前記共鳴型非接触給電システムはさらに、
   前記２次電池の充電時には先ず前記２次整合器を調整して、前記２次整合器の調整後に前記１次整合器を調整するように、前記１次整合器調整部と前記２次整合器調整部とを制御する制御部を、前記給電設備と前記移動体設備とのうちの一方に備える、
   共鳴型非接触給電システム。
2. 前記制御部は、前記２次整合器を調整するとき、まず前記交流電源の出力が充電開始時の出力よりも小さな状態で前記２次整合器の調整を開始し、前記交流電源の出力を複数回で前記２次電池の充電開始時の出力まで上げるように前記２次整合器を調整するように、前記交流電源と前記２次整合器調整部とを制御する、
   請求項１記載の共鳴型非接触給電システム。
3. 前記制御部は、前記移動体設備に設けられている、
   請求項１または２記載の共鳴型非接触給電システム。
4. 前記整合器は、二つの可変コンデンサと、これら両可変コンデンサの間に設けられたインダクタとを備えたπ型の整合器である、
   請求項１〜３何れか一項記載の共鳴型非接触給電システム。
5. 前記移動体は、車両である、
   請求項１〜４何れか一項記載の共鳴型非接触給電システム。
6. 共鳴型非接触給電システムの充電時における、整合器の調整方法であって、
   前記共鳴型非接触給電システムは、給電設備と移動体設備とを備え、
   前記給電設備は、交流電源と；前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルと；１次整合器とを備え、
   前記移動体設備は、前記１次側共鳴コイルからの電力を受電する２次側共鳴コイルと；２次整合器と；前記２次側共鳴コイルが受電した電力を整流する整流器と；前記整流器によって整流された電力が供給される２次電池とを備え、
   前記調整方法は、
   前記２次電池の充電時に、先ず前記２次整合器を調整し、前記２次整合器の調整後に前記１次整合器を調整することを備える、
   共鳴型非接触給電システムの充電時における整合器の調整方法。
7. 前記１次整合器と前記２次整合器はそれぞれ、二つの可変コンデンサと、これら両可変コンデンサの間に設けられたインダクタとを備えたπ型の整合器であり、
   前記調整方法は、これら可変コンデンサの容量を調整することで、前記１次整合器と前記２次整合器とをそれぞれ調整する、
   請求項６記載の調整方法。

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