JP5747863B2 - 車両、受電装置、送電装置および非接触給電システム - Google Patents

Description

本発明は、車両、受電装置、送電装置および非接触給電システムに関し、より特定的には、外部電源から車両へ非接触で電力を供給する非接触給電システムにおける、送電装置と車両との間の通信制御に関する。

電源コードや送電ケーブルを用いない非接触のワイヤレス電力伝送が近年注目されており、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）によって車載の蓄電装置を充電可能な電気自動車やハイブリッド車両等への適用が提案されている。

特開２０１１−２５０５５５号公報（特許文献１）は、車両外部の給電設備から非接触で車両に電力を供給する給電システムにおいて、給電設備と車両との間で充電効率や充電量等の情報を無線通信により伝達し、これらの情報に基づいて適切な充電を実行する構成を開示する。

特開２０１１−２５０５５５号公報

非接触給電システムにおいては、送電装置と車両との間での有線接続を行なわないことが前提であるので、基本的には、送電装置と車両との間の情報伝達についても、特開２０１１−２５０５５５号公報（特許文献１）のように無線通信で行なうことが望ましい。

無線通信を用いて使用可能な送電装置を検索するような場合には、比較的広域の通信範囲を用いることが好ましい。しかしながら、たとえば、商業施設の駐車場や充電ステーションのように、複数の駐車スペースが近接して設けられる場所において非接触給電を行なう際、通信範囲が広いと、ある特定の駐車スペースに車両を駐車した場合に、隣接する他の送電装置とも通信が行なわれてしまう可能性がある。

そうすると、送電装置と車両との間のペアリングが適切に行なわれずに、たとえば、隣接する駐車スペースに駐車された他の車両の情報に基づいて、本来充電すべき車両への送電が行なわれるおそれがある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、無線通信を用いて送電装置と受電装置との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と受電装置とを正しくペアリングさせることである。

本発明による車両は、送電装置から非接触で電力を受電することができる。車両は、送電装置から非接触で受電する受電部と、受電部で受電した電力を利用する電気負荷と、送電装置と無線通信を行なう通信部と、通信部を制御するための制御装置とを備える。通信部は、空間的に通信可能な通信範囲を、第１の範囲と第１の範囲よりも狭い第２の範囲との間で切換えることが可能である。制御装置は、受電を行なうべき送電装置を特定する際には、第２の範囲を用いて送電装置と通信するように通信部を制御する。

好ましくは、制御装置は、送電装置との距離が所定の距離まで近づいたことを示す情報に基づいて、通信範囲を第１の範囲から第２の範囲へ切換える。

好ましくは、制御装置は、送電装置の特定をした後に、通信範囲を第２の範囲から第１の範囲へ切換える。

好ましくは、電気負荷は、受電部で受電した電力を蓄えることができる蓄電装置を含む。制御装置は、蓄電装置の充電が完了した後に、通信範囲を第２の範囲から第１の範囲へ切換える。

好ましくは、制御装置は、第１の範囲を用いて通信を行なう場合には、少なくとも送電装置の給電可否に関する情報を送電装置と通信する。

好ましくは、電気負荷は、受電部で受電した電力を蓄えることができる蓄電装置を含む。制御装置は、第２の範囲を用いて通信を行なう場合には、充電効率、蓄電装置の充電量、および充電に対する料金に関する情報のうちの少なくとも１つを送電装置と通信する。

好ましくは、制御装置は、第２の範囲を用いて通信を行なっている場合に、複数の送電装置を認識したときは、送電装置からの送電を停止させる。

好ましくは、通信部は、通信に用いる信号の出力を変化させることによって、通信範囲を切換える。

好ましくは、制御装置は、送電装置から送電された送電電力に対する受電部で受電された電力の伝送効率が所定の条件を満足しない場合は、送電装置からの送電を停止させる。

好ましくは、送電装置は、受電部へ非接触で送電する送電部を含む。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、送電装置は、受電部へ非接触で送電する送電部を含む。送電部と受電部との結合係数は０．１以下である。

好ましくは、送電装置は、受電部へ非接触で送電する送電部を含む。受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。

本発明による受電装置は、送電装置から非接触で電力を受電することができる。受電装置は、送電装置から非接触で受電する受電部と、送電装置と無線通信を行なう通信部と、通信部を制御するための制御装置とを備える通信部は、空間的に通信可能な通信範囲を、第１の範囲と第１の範囲よりも狭い第２の範囲との間で切換えることが可能である。制御装置は、受電を行なうべき送電装置を特定する際には、第２の範囲を用いて送電装置と通信するように通信部を制御する。

本発明による送電装置は、受電装置へ非接触で電力を供給することができる。送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電部と、受電装置と無線通信を行なう通信部と、通信部を制御するための制御装置とを備える。通信部は、空間的に通信可能な通信範囲を、第１の範囲と第１の範囲よりも狭い第２の範囲との間で切換えることが可能である。制御装置は、送電を行なうべき受電装置を特定する際には、第２の範囲を用いて受電装置と通信するように通信部を制御する。

好ましくは、制御装置は、受電装置との距離が所定の距離まで近づいたことを示す情報に基づいて、通信範囲を第１の範囲から第２の範囲へ切換える。

好ましくは、制御装置は、受電装置の特定をした後に、通信範囲を第２の範囲から第１の範囲へ切換える。

好ましくは、受電装置で受電された電力は蓄電装置に充電される。制御装置は、蓄電装置の充電が完了した後に、通信範囲を第２の範囲から第１の範囲へ切換える。

好ましくは、制御装置は、第１の範囲を用いて通信を行なう場合には、少なくとも送電装置の給電可否に関する情報を受電装置と通信する。

好ましくは、受電装置で受電された電力は蓄電装置に充電される。制御装置は、第２の範囲を用いて通信を行なう場合には、充電効率、蓄電装置の充電量、および充電に対する料金に関する情報のうちの少なくとも１つを受電装置と通信する。

好ましくは、制御装置は、第２の範囲を用いて通信を行なっている場合に、複数の受電装置を認識したときは、受電装置への送電を停止させる。

好ましくは、通信部は、通信に用いる信号の出力を変化させることによって、通信範囲を切換える。

好ましくは、制御装置は、送電部から送電された送電電力に対する受電装置で受電された電力の伝送効率が所定の条件を満足しない場合は、受電装置への送電を停止する。

好ましくは、受電装置は、送電部から非接触で受電する受電部を含む。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、受電装置は、送電部から非接触で受電する受電部を含む。送電部と受電部との結合係数は０．１以下である。

好ましくは、受電装置は、送電部から非接触で受電する受電部を含む。受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて送電部から受電する。

本発明による非接触給電システムは、送電装置から車両へ非接触で電力を伝達することができる。非接触給電システムは、送電装置に含まれる送電部と、車両に含まれる受電部と、送電装置と車両との間で無線通信する通信部と、通信部を制御するための制御装置とを備える。通信部は、空間的に通信可能な通信範囲を、第１の範囲と第１の範囲よりも狭い第２の範囲との間で切換えることが可能である。制御装置は、送電装置と車両との組み合わせを特定する際には、第２の範囲を用いて通信するように通信部を制御する。

本発明によれば、無線通信を用いて送電装置と受電装置との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と受電装置とを正しくペアリングすることができる。

本発明の実施の形態に従う車両給電システムの全体構成図である。 図１に示す車両および送電装置の構成を詳細に説明する機能ブロック図である。 送電装置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（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。 本実施の形態における通信範囲の切換制御の概要を説明するための図である。 通信部において通信範囲を切換えるための構成の一例を示す図である。 実施の形態１における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。 実施の形態１における通信範囲の切換制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。 実施の形態２における通信範囲の切換制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。 実施の形態３における通信範囲の切換制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 実施の形態４における通信範囲の切換制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

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り返さない。

［非接触給電システムの構成］
図１は、この発明の実施の形態に従う車両給電システム（非接触給電システム）１０の全体構成図である。図１を参照して、車両給電システム１０は、車両１００と、送電装置２００とを備える。車両１００は、受電部１１０と、通信部１６０とを含む。また、送電装置２００は、電源装置２１０と、送電部２２０と、通信部２３０とを含む。

受電部１１０は、たとえば車体底面に設置され、送電装置２００の送電部２２０から出力される高周波の交流電力を、電磁界を介して非接触で受電する。なお、受電部１１０の詳細な構成については、送電部２２０の構成、ならびに送電部２２０から受電部１１０への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部１６０は、車両１００が送電装置２００と通信を行なうための通信インターフェースである。

送電装置２００における電源装置２１０は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、電源装置２１０は、図示されない系統電源から電力を受けて高周波の交流電力を発生し、その発生した交流電力を送電部２２０へ供給する。

送電部２２０は、たとえば駐車場の床面に設置され、電源装置２１０から高周波の交流電力の供給を受ける。そして、送電部２２０は、送電部２２０の周囲に発生する電磁界を介して車両１００の受電部１１０へ非接触で電力を出力する。なお、送電部２２０の詳細な構成についても、受電部１１０の構成、ならびに送電部２２０から受電部１１０への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部２３０は、送電装置２００が車両１００と通信を行なうための通信インターフェースである。

車両給電システム１０においては、送電装置２００の送電部２２０から車両１００の受電部１１０へ非接触で電力が伝送される。

図２は、図１に示した車両給電システム１０の詳細構成図である。図２を参照して、送電装置２００は、上述のように、電源装置２１０と、送電部２２０とを含む。電源装置２１０は、通信部２３０に加えて、制御装置である送電ＥＣＵ２４０と、電源部２５０と、整合器２６０とをさらに含む。また、送電部２２０は、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２と、電磁誘導コイル２２３とを含む。

電源部２５０は、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＭＯＤによって制御され、商用電源４００などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部２５０は、その変換した高周波電力を、整合器２６０を介して電磁誘導コイル２２３へ供給する。

また、電源部２５０は、図示されない電圧センサ，電流センサによってそれぞれ検出される送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒを送電ＥＣＵ２４０へ出力する。

整合器２６０は、送電装置２００と車両１００との間のインピーダンスをマッチングさせるための回路である。整合器２６０は、電源部２５０と送電部２２０との間に設けられ、回路のインピーダンスを変更することができる。整合器２６０は、任意の構成とすることができるが、一例として、可変キャパシタとコイルとによって構成され（図示せず）、可変キャパシタの容量を変化させることによってインピーダンスを変更することができる。この整合器２６０においてインピーダンスを変更することによって、送電装置２００のインピーダンスを車両１００のインピーダンスと整合させることができる（インピーダンスマッチング）。なお、図２においては、整合器２６０は、電源部２５０と分離して設けられる構成として記述されているが、電源部２５０が整合器２６０の機能を含むようにしてもよい。

共振コイル２２１は、車両１００の受電部１１０に含まれる共振コイル１１１へ非接触で電力を転送する。なお、受電部１１０と送電部２２０との間の電力伝送については、図３を用いて後述する。

通信部２３０は、上述のように、送電装置２００と車両１００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、通信部１６０と情報ＩＮＦＯの授受を行なう。通信部２３０は、車両１００側の通信部１６０から送信される車両情報、ならびに、送電の開始および停止を指示する信号等を受信し、受信したこれらの情報を送電ＥＣＵ２４０へ出力する。また、通信部２３０は、送電ＥＣＵ２４０からの送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒを含む情報を車両１００へ送信する。

送電ＥＣＵ２４０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、電源装置２１０における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

車両１００は、受電部１１０および通信部１６０に加えて、充電リレーＣＨＲ１７０と、整流器１８０と、蓄電装置１９０と、システムメインリレーＳＭＲ１１５と、パワーコントロールユニットＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、制御装置である車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、電圧センサ１９５と、電流センサ１９６とを含む。受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。なお、電気負荷装置１１８は、受電部１１０によって受電された電力を利用する電気機器であり、具体的には、整流器１８０（図２）以降の電気機器を包括的に表わしたものである。

また、本実施の形態においては、車両１００として電気自動車を例として説明するが、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行が可能な車両であれば車両１００の構成はこれに限られない。車両１００の他の例としては、エンジンを搭載したハイブリッド車両や、燃料電池を搭載した燃料電池車などが含まれる。

共振コイル１１１は、送電装置２００に含まれる共振コイル２２１から非接触で電力を受電する。

整流器１８０は、電磁誘導コイル１１３から受けた交流電力を整流し、その整流された直流電力を、ＣＨＲ１７０を介して蓄電装置１９０に出力する。整流器１８０としては、たとえば、ダイオードブリッジおよび平滑用のキャパシタ（いずれも図示せず）を含む構成とすることができる。整流器１８０として、スイッチング制御を用いて整流を行なう、いわゆるスイッチングレギュレータを用いることも可能である。整流器１８０が受電部１１０に含まれる場合には、発生する電磁場に伴うスイッチング素子の誤動作等を防止するために、ダイオードブリッジのような静止型の整流器とすることがより好ましい。

ＣＨＲ１７０は、整流器１８０と蓄電装置１９０との間に電気的に接続される。ＣＨＲ１７０は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、整流器１８０から蓄電装置１９０への電力の供給と遮断とを切換える。

蓄電装置１９０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１９０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１９０は、整流器１８０に接続される。そして、蓄電装置１９０は、受電部１１０で受電されかつ整流器１８０で整流された電力を蓄電する。また、蓄電装置１９０は、ＳＭＲ１１５を介してＰＣＵ１２０とも接続される。蓄電装置１９０は、車両駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０へ供給する。さらに、蓄電装置１９０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１９０の出力は、たとえば２００Ｖ程度である。

なお、図２には示されていないが、受電電圧と蓄電装置１９０の充電電圧とが異なる場合には、整流器１８０と蓄電装置１９０との間に、ＤＣ−ＤＣコンバータのような電力変換装置を設けるようにしてもよい。また、送電装置２００と同様に、インピーダンスマッチングを行なうための整合器を設けてもよい。

蓄電装置１９０には、いずれも図示しないが、蓄電装置１９０の電圧ＶＢおよび入出力される電流ＩＢを検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。これらの検出値は、車両ＥＣＵ３００へ出力される。車両ＥＣＵ３００は、この電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、蓄電装置１９０の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）を演算する。

ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間に電気的に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

ＰＣＵ１２０は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含む。コンバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣにより制御されて蓄電装置１９０からの電圧を変換する。インバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ１３０を駆動する。

モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０の出力トルクは、動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達される。車両１００は、このトルクを用いて走行する。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１９０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、エンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１９０を充電することも可能である。

通信部１６０は、上述のように、車両１００と送電装置２００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、送電装置２００の通信部２３０と情報ＩＮＦＯの授受を行なう。通信部１６０から送電装置２００へ出力される情報ＩＮＦＯには、車両ＥＣＵ３００からの車両情報や、送電の開始および停止を指示する信号が含まれる。

車両ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

電圧センサ１９５は、電磁誘導コイル１１３に並列に接続され、受電部１１０で受電された受電電圧Ｖｒｅを検出する。電流センサ１９６は、電磁誘導コイル１１３と整流器１８０とを結ぶ電力線に設けられ、受電電流Ｉｒｅを検出する。検出された受電電圧Ｖｒｅおよび受電電流Ｉｒｅは、車両ＥＣＵ３００に送信され、伝送効率の演算等に用いられる。

なお、図２においては、受電部１１０および送電部２２０に、電磁誘導コイル１１３，２２３がそれぞれ設けられる構成を示したが、受電部１１０および送電部２２０に電磁誘導コイル１１３，２２３が設けられない構成とすることも可能である。この場合には、図２には示されないが、送電部２２０においては共振コイル２２１が整合器２６０に接続され、受電部１１０においては共振コイル１１１が整流器１８０に接続される。

［電力伝送の原理］
図３は、送電装置２００から車両１００への電力伝送時の等価回路図である。図３を参照して、送電装置２００の送電部２２０は、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２と、電磁誘導コイル２２３とを含む。

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、たとえば共振コイル２２１と略同軸上に設けられる。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、電源装置２１０から供給される高周波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、電源装置２１０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、電磁誘導コイル２２３を設けずに共振コイル２２１に電源装置２１０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。

車両１００の受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。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、送電装置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、送電装置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、たとえば共振コイル１１１と略同軸上に設けられる。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装置１１８へ出力する。

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、電磁誘導コイル１１３を設けずに共振コイル１１１に整流器１８０を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。

送電装置２００において、電源装置２１０から電磁誘導コイル２２３へ高周波の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の電気負荷装置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、送電装置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４および図５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４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５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４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５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５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２を参照して、送電装置２００の送電部２２０および車両１００の受電部１１０は、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界と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との結合係数κは０．１以下が好ましく、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６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６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。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置２００の整合器２６０を利用する手法や、車両１００において整流器１８０と蓄電装置１９０との間に設けられるコンバータ（図示せず）を利用する手法などを採用することも可能である。

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の水平方向のずれ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、上記の説明では、共振コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共振コイルとして、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７は、電流源（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７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との間で非接触で電力が伝送される。このような受電部１１０と送電部２２０との間に形成される電磁場は、たとえば、近接場共振（共鳴）結合場という場合がある。そして、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。

このような非接触で電力を伝達する車両給電システムにおいては、送電装置と車両との間の電力伝達のための有線接続を行なわないので、多くの場合、上述のように、送電装置と受電装置との間の情報伝達についても無線通信で行なわれる。

また、たとえば、商業施設の駐車場のような隣接する複数の駐車スペースに、このような車両給電システムが設けられる場合には、車両および送電装置の少なくとも一方が空間的に広い通信範囲を有する場合がある。これは、使用可能な送電装置を認識できるように車両を案内したり、送電装置および車両の設備仕様を伝達して送電装置の仕様が車両に適したものであるかを予めユーザに知らせたりするためである。

しかしながら、一方で、このような広域通信を行なう場合には、図８で示すような課題も存在する。

図８を参照して、たとえば、図１で説明したような車両給電システムを有する隣接した駐車スペースＰＡ１，ＰＡ２を考える。駐車スペースＰＡ１には送電装置２００が設けられ、駐車スペースＰＡ２には送電装置２００Ａが設けられる。そして、車両１００（車両Ａ）が駐車スペースＰＡ２に駐車しているものとする。このとき、送電装置２００Ａの通信範囲が広い場合には、車両Ａだけでなく、送電装置２００Ａは、駐車スペースＰＡ２には存在しない車両１００Ａ（車両Ｂ）とも通信し得る。

あるいは、車両Ａの通信範囲が広い場合には、駐車スペースＰＡ２に駐車している車両Ａは、送電装置２００Ａだけでなく、隣接する駐車スペースＰＡ１の送電装置２００とも通信し得る。

このように、送電装置が複数の車両と通信可能な場合、あるいは、車両が複数の送電装置と通信可能な場合には、送電装置が送電すべき車両を正しく特定できなかったり、車両が受電すべき送電装置を正しく特定できなかったりして、正しくペアリングが行なわれない状態が生じ得る。

そうすると、たとえば、図８における駐車スペースＰＡ２の送電装置２００Ａが、送電対象ではない車両Ｂの情報に基づいて車両Ａへの送電を実行したり、駐車スペースＰＡ２に駐車している車両Ａが、隣接する駐車スペースＰＡ１の送電装置２００に対して送電を要求したりする状態が生じ得る。これによって、車両が適切に充電されなかったり、隣接する車両同士の課金情報が入れ替わってしまったりするおそれがある。

そこで、本実施の形態においては、車両および／または送電装置における通信部の通信範囲を広域通信および狭域通信に適宜切換える、通信範囲切換制御を行なうことによって、車両および送電装置における互いの認識の不一致を防止する。

具体的には、たとえば、図８において、車両Ａ，Ｂの通信範囲が比較的狭い通信範囲に固定されており、送電装置２００，２００Ａ側の通信範囲が広く設定されるような場合は、送電装置の通信範囲が、広域通信の通信範囲である領域ＡＲ１と狭域通信の通信範囲である領域ＡＲ２との間で切換えられる。そして、車両Ａが駐車スペースＰＡ２に駐車されると送電装置２００Ａの通信範囲が狭域通信の領域ＡＲ２に切換えられ、それによって、送電装置２００Ａが車両Ａとのみと通信できるようになる。

図９は、送電装置２００側の通信部２３０において通信範囲を切換えるための構成の一例を示す図である。通信部２３０は、アンテナ２３１と、切換部２３２と、広域通信用の増幅器２３３と、狭域通信用の増幅器２３４とを含む。増幅器２３３，２３４は、送電装置２００へ送信すべき情報ついての信号を車両ＥＣＵ３００（図２）から受け、それを所定のゲインで増幅する。増幅された信号は、図示しない変調回路で所定の周波数に変調され、アンテナ２３１を介して送信される。

増幅器２３３のゲインは、増幅器２３４のゲインよりも大きく設定される。そのため、増幅器２３３で増幅された信号は、増幅器２３４で増幅された信号よりも広い範囲に到達し得る。

切換部２３２は、送電ＥＣＵ２４０によって制御され、増幅器２３３または増幅器２３４のいずれかをアンテナ２３１に接続する。

通信部２３０をこのような構成とすることで、必要に応じて、通信範囲を広域通信と狭域通信との間で切換えることが可能となる。

なお、上記の説明は送信の場合を例として説明したが、信号の受信についても、受信信号を増幅する増幅器を切換えることによって、受信可能範囲を切換えることができる。また、図９においては、増幅器の出力ゲインを変更して通信範囲を切換える例を示したが、他の手法によって通信範囲を切換えてもよく、たとえば、出力ゲインに加えて出力信号の周波数を変更するようにしてもよい。

以下、通信範囲切換制御の詳細について説明する。
［通信範囲切換制御の説明］
（実施の形態１）
図１０は、実施の形態１における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。実施の形態１においては、送電装置の通信範囲が切換えられる。図１０においては、送電装置２００が、車両Ａおよび車両Ｂと通信を行ない、車両Ａに対して電力を供給する場合を例として説明する。

図１０を参照して、図１０の左側には、送電装置２００における概略的な処理が示される。また、図１０の右側には、送電装置２００の個々の処理における、各車両との通信内容が示される。

送電装置２００は、車両への給電を行なっていない場合には、動作モードが待機モードに設定され、図８のような通信範囲ＡＲ１内に存在する車両との通信が可能な広域通信を実行する。

この待機モードにおいて、通信範囲内に車両Ａおよび車両Ｂが存在する場合には、送電装置２００は双方の車両との通信を確立する。

そして、一方の車両（図１０では、車両Ａ）が、送電装置２００が設けられる駐車スペースに接近し、さらに、送電装置２００が車両Ａからユーザ操作による充電要求を受けると、送電装置２００は充電モードに切換えられて、通信範囲を狭域通信の通信範囲ＡＲ２へ切換える。

これによって、送電装置２００は、遠方の車両Ｂとは通信ができなくなり、車両Ａのみとの通信が可能となる。

その後、送電装置２００は、車両Ａとの通信を維持しながら、車両Ａへの送電を実行する。そして、車両Ａにおいて蓄電装置の充電が完了すると、送電装置２００は車両Ａへの送電を停止する。その後、送電装置２００は、再び待機モードに切換えられて、通信範囲を広域通信に切換える。

なお、狭域通信から広域通信へ切換えるタイミングは、上述のような充電完了後には限られない。たとえば、一旦、送電装置と車両とのペアリングができた段階で、広域通信へ切換えるようにしてもよい。この場合、たとえば、車両への送電中に、あとどのくらいの時間で現在実の送電が終了するかなどの情報を、他の車両に予め伝達することができる。

図１１は、実施の形態１において、送電装置２００の送電ＥＣＵ２４０で実行される通信範囲の切換制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１１においては、対応する車両１００における処理もあわせて示されている。

図１１および以降の図１３，１５，１６に示すフローチャート中の各ステップについては、送電ＥＣＵ２４０あるいは車両ＥＣＵ３００に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、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、一部のステップについては、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。

なお、図１１および以降の図１３，１５，１６に示すフローチャートにおいては、代表的に、図２で示したような送電装置２００と車両１００との間で通信が行なわれる場合を例として説明する。

図２および図１１を参照して、まず、送電装置２００における処理について説明する。送電ＥＣＵ２４０は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、動作モードを待機モードに設定し、通信範囲を広域通信の通信範囲ＡＲ１に設定する。この広域通信においては、たとえば、当該送電装置２００が使用可能であるか否か、および、送電装置２００の仕様などについての情報が送信される。

そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ１１０にて、通信範囲内の車両を探索し、車両が検出されたか否かを判定する。

車両が検出されなかった場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、車両への送電は不要であるので、以降の処理がスキップされて処理がメインルーチンに戻される。

車両が検出された場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められて、送電ＥＣＵ２４０は、検出された車両１００との通信を確立する。そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ１３０にて、車両１００からの充電要求信号を受信したか否かを判定する。

車両１００からの充電要求信号を受信していない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１３０に戻され、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００からの充電要求信号を待つ。

車両１００からの充電要求信号を受信した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１４０に進められて、送電ＥＣＵ２４０は、動作モードを待機モードから充電モードに切換えて、通信範囲を狭域通信の通信範囲ＡＲ２に切換える。この狭域通信においては、たとえば、充電動作中の充電効率やＳＯＣ、および、充電の料金（課金）情報などが、車両１００と送電装置２００との間で伝達される。

なお、広域通信から狭域通信への切換タイミングについては、上記の充電要求信号の他に、たとえば、駐車スペース内の車両の有無を検出するためのセンサが送電装置２００側に設けられるような場合には当該センサによって車両を検出したことに応答して切換えるようにしてもよいし、あるいは、ペアリングの要求信号を受信したことに応答して切換えるようにしてもよい。

そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ１５０にて、狭められた通信範囲ＡＲ２において、再度車両１００を探索する。なお、通信範囲ＡＲ２は、図８で説明したように、たとえば、送電装置２００が設けられた駐車スペースをカバーする程度の範囲であり、この通信範囲ＡＲ２で車両が検出されることは、当該駐車スペースに車両が存在することを意味する。

通信範囲ＡＲ２において車両１００が検出されると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、送電ＥＣＵ２４０は、当該車両１００と通信を確立し（Ｓ１６０）、送電装置２００からの送電電力や送電装置２００の送電効率などの情報を含む送電情報を車両１００へ伝達する。

その後、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００からの充電開始信号を受けると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、Ｓ１９０にて、車両１００への送電を開始する。そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ２００にて、車両１００からの信号に基づいて充電が完了したか否かを判定する。

充電が完了していない場合（Ｓ２００にてＮＯ）は、処理がＳ２００に戻されて、送電ＥＣＵ２４０は充電が完了するのを待つ。充電が完了した場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）は、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００への送電を停止するとともに（Ｓ２１０）、動作モードを待機モードに切換えて通信範囲を広域通信に切換える。

なお、図１１には示されていないが、上記のＳ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１８０において、車両１００から所定の信号が長期間受信されない場合には、送電ＥＣＵ２４０は、当該ステップの処理を終了するようにしてもよい。また、以降のフローチャートについても同様である。

次に、車両１００における処理について説明する。車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３００にて、たとえばユーザの操作によって通信を開始する。送電装置２００によって、車両１００が検出されると、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３１０にて、送電装置２００からの信号に基づいて送電装置２００との通信を確立する。このとき、送電装置２００からは、たとえば、駐車場における送電装置２００が設けられた駐車スペースの位置や、送電装置２００の仕様などの情報が伝達される。

そして、ユーザ操作によって、送電装置２００が設けられる駐車スペースへの駐車動作が完了し（Ｓ３２０にてＹＥＳ）、充電開始が指示されると、車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００へ充電要求信号を出力する（Ｓ３３０）。

その後、送電装置２００において通信範囲が狭域通信へ切換えられると、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３４０にて、送電装置２００との通信を再度確立する。そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３５０にて、送電装置２００から送電情報を受信し、その情報に基づいて受電の準備を行なう。

受電準備が完了すると、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３６０にて、送電装置２００へ充電開始信号を出力する。これに応答して送電装置２００から送電が開始され、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３７０にて、送電装置２００からの電力を用いて蓄電装置１９０の充電を実行する。

車両ＥＣＵ３００は、Ｓ３８０にて、蓄電装置１９０のＳＯＣが所定のしきい値Ｓｔｈを上回ったか否か、すなわち満充電となったか否かを判定する。満充電となっていない場合（Ｓ３８０にてＮＯ）は、処理がＳ３８０に戻されて、車両ＥＣＵ３００は、満充電状態になるまで蓄電装置１９０の充電を継続する。

蓄電装置１９０が満充電になった場合（Ｓ３８０にてＹＥＳ）は、車両ＥＣＵ３００は充電動作を停止し（Ｓ３９０）、充電完了信号を送電装置２００へ出力する（Ｓ４００）。

なお、上記の説明においては、Ｓ３８０において、満充電状態となったか否かのみを判定する場合を例として示したが、たとえば、満充電に到達する前に、ユーザによって充電動作が強制的に中断されたような場合にも、車両ＥＣＵ３００から送電装置２００へ充電完了信号が出力される。

なお、上記の説明においては、理解を容易にするために、送電装置と車両とが１対１で通信する状態について説明したが、送電装置における通信は、同時に複数の車両に対して実行され得、一方、車両における通信も同時に複数の送電装置に対して実行され得ることに注意すべきである。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、通信範囲について広域通信と狭域通信とを適宜切換えることによって、送電装置と車両とを正しくペアリングすることが可能となる。これによって、送電すべき車両へ適切に電力を供給することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１においては、狭域通信に切換えられた場合に、送電装置が、対応する駐車スペースに存在する１台の車両とのみ通信を行なうことができる場合について説明した。しかしながら、たとえば、車両が所定の駐車スペースに適切に駐車されておらず、狭域通信に切換えてもなお、複数の車両との通信がなされる場合には、送電装置は送電すべき車両を適切に特定できない状態となり得る。

この場合、車両への電力供給が適切に行なえなかったり、著しい効率の低下を招いたりするおそれがある。

そこで、実施の形態２においては、狭域通信に通信範囲が切換えられた後においても、複数の車両が検出される場合には、送電装置からの送電を禁止する構成について説明する。

図１２は、実施の形態２における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図１２を参照して、送電装置２００は、実施の形態１における図１０と同様に、広域通信を行なう待機モードにおいて車両Ａおよび車両Ｂとの通信が確立され、車両Ａから充電指令を受けると、充電モードに切換えて狭域通信に切換える。

ところが、たとえば不適切な車両の駐車位置のために、通信範囲を狭域通信に切換えた後においても、送電装置２００は、車両Ａおよび車両Ｂの双方と通信がなされる。このような場合には、送電すべき車両が特定できないため、送電装置２００からの送電が禁止される。

図１３は、実施の形態２において、送電装置２００の送電ＥＣＵ２４０で実行される通信範囲の切換制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１３についても、対応する車両における処理があわせて示されている。

なお、図１３における送電装置２００のフローチャートは、図１１における送電装置２００のフローチャートに、ステップＳ１５５，Ｓ１５６が追加されたものとなっている。また、図１３における車両１００のフローチャートは図１１と同様である。なお、図１３において図１１と重複するステップの説明は繰り返さない。

図１３を参照して、送電ＥＣＵ２４０は、動作モードを充電モードに切換えて狭域通信に切換えた後（Ｓ１４０）に、通信範囲内において車両を検出した場合（Ｓ１５０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５５に進められて、送電ＥＣＵ２４０は、次に、検出された車両が複数であるか否かを判定する。

複数の車両が検出されず、１台の車両のみが検出された場合（Ｓ１５５にてＮＯ）は、送電ＥＣＵ２４０は、実施の形態１と同様にＳ１６０〜Ｓ２２０の処理を実行する。

一方、複数の車両が検出された場合（Ｓ１５５にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５５に進められ、送電ＥＣＵ２４０は、検出された複数の車両への充電を禁止する。そして、処理がＳ２２０に進められて、送電ＥＣＵ２４０は、動作モードを待機モードに切換えて広域通信を実行する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と車両とを正しくペアリングするとともに、狭域通信において複数の車両が検出される場合に充電動作を確実に停止させることができる。

（実施の形態３）
実施の形態１で説明した通信範囲の切換えを行なった場合においても、電波状態などの周囲の通信環境や通信部の感度の状態によっては、送電装置が隣接する駐車スペースの車両と通信してしまう場合があり得る。

そこで、実施の形態３においては、送電装置から車両へ電力を供給している場合の電力伝達効率によって、送電装置と車両とのペアリングが適切であるか否かを判断する構成について説明する。

図１４は、実施の形態３における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図１４を参照して、送電装置２００は、実施の形態１における図１０と同様に、広域通信を行なう待機モードにおいて車両Ａおよび車両Ｂとの通信が確立され、車両Ａから充電指令を受けると、動作モードを充電モードに切換えて、通信範囲を狭域通信に切換える。

これによって、車両Ｂとの通信が切断され、送電装置２００は、車両Ａのみと通信を行なう。そして、送電装置２００から車両Ａへの送電が開始される。

送電装置２００は、送電を実行している間、狭域通信によって車両Ａの受電電力についての情報を受けて、送電装置２００からの送電電力と車両での受電電力とを比較する。そして、送電装置２００は、送電電力と受電電力との乖離が大きい場合には、車両Ａが、送電装置２００の設けられた駐車スペースの適切な位置に駐車されていないと判断し、車両Ａへの送電を停止する。

なお、上記の送電電力と受電電力との乖離については、送電電力と受電電力との差により評価してもよいし、送電電力に対する受電電力の比率により評価してもよい。また、受電電力が送電電力よりも小さい場合だけでなく、送電電力よりも受電電力が大きい場合にも、送電を行なうべき車両と実際に送電を行なっている車両との認識が誤っている可能性があるため、送電を停止することが好ましい。

図１５は、実施の形態３において、送電装置２００の送電ＥＣＵ２４０で実行される通信範囲の切換制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１５についても、対応する車両における処理があわせて示されている。

なお、図１５における送電装置２００のフローチャートは、実施の形態１の図１１における送電装置２００のフローチャートに、ステップＳ１９５，Ｓ１９６が追加されたものとなっている。また、図１５における車両１００のフローチャートは図１１と同様である。図１５において、図１１と重複するステップの説明は繰り返さない。

図１５を参照して、送電ＥＣＵ２４０は、通信範囲を狭域通信へ切換え（Ｓ１７０）、さらに車両１００への送電を開始すると（Ｓ１９０）、Ｓ１９５において、車両１００から狭域通信で送信される受電電力に関する情報を受信し、送電電力と受電電力との電力差を演算する。

そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ１９６にて、演算された電力差が予め定められたしきい値αより大きいか否かを判定する。

電力差がしきい値α以下である場合（Ｓ１９６にてＮＯ）は、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００が、送電装置２００が設けられる駐車スペースに適切に駐車されており、適切な充電が実行されていると判断する。すなわち、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００が送電を行なうべき車両であると判断する。そのため、送電ＥＣＵ２４０は、処理をＳ２００に進めて、実施の形態１と同様に充電が完了するまで送電動作を継続する。

一方、電力差がしきい値αよりも大きい場合（Ｓ１９６にてＹＥＳ）は、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００が駐車スペースに適切に駐車されておらず、送電を行なうべき車両ではないと判断する。そのため送電ＥＣＵ２４０は、処理をＳ２１０に進めて、車両１００への送電を停止する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と車両との誤ったペアリングを判定することができる。

なお、実施の形態３の処理については、実施の形態２にも適用することが可能である。
（実施の形態４）
上述の実施の形態１〜実施の形態３においては、送電装置における通信範囲を切換える場合について説明した。

実施の形態４においては、車両側において、通信範囲を狭域通信と広域通信との間で切換えて送電装置を特定する構成について説明する。なお、実施の形態４のように車両側が広域通信を行なう場合には、送電装置における通信部の通信範囲は狭域通信とされる。

図１６は、実施の形態４における通信範囲の切換制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

まず、車両１００の車両ＥＣＵ３００の処理について説明する。図２および図１６を参照して、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ７００にて、たとえば、ユーザによる操作に基づいて、広域通信により通信を開始し、通信範囲内の送電装置を探索する。そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ７１０にて、送電装置が検出されたか否かを判定する。

送電装置が検出されない場合（Ｓ７１０にてＮＯ）は、使用可能な送電装置が通信範囲内にはないので、車両ＥＣＵ３００は、後続の処理をスキップして処理をメインルーチンに戻す。

送電装置２００が検出された場合（Ｓ７１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ７２０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００との通信を確立する。そして、Ｓ７３０にて、ユーザ操作によって駐車スペースへの駐車動作が実行される。なお、このとき、車両ＥＣＵ３００は、たとえばカメラ映像などにより、ユーザの駐車動作をアシストするようにしてもよい。

車両ＥＣＵ３００は、車両１００が、駐車スペースの所定範囲内に入ったか否かを判定する。この判定は、たとえば、ナビゲーションシステムのＧＰＳ情報に基づいて判定するようにしてもよい。あるいは、送電装置２００からの微小電力を用いて車両の位置あわせ制御がなされる場合には、送電装置２００からの電力を検出したことに基づいて判定するようにしてもよい。

車両１００が、まだ所定範囲内に入っていない場合（Ｓ７３０にてＮＯ）は、処理がＳ７３０に戻されて、車両ＥＣＵ３００は、車両１００が所定範囲内に入るのを待つ。

車両１００が所定範囲内に入っている場合（Ｓ７３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ７５０に進められて、車両ＥＣＵ３００は、通信範囲を狭域通信に切換える。そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ７６０にて、切換えた通信範囲において送電装置２００を探索する。

狭域通信において送電装置２００が検出された場合（Ｓ７６０にてＹＥＳ）は、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ７７０にて、送電装置２００と再び通信を確立する。

そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ７８０にて、狭域通信を用いた通信が確立したことに応答して送電装置２００から送信される送電情報を受信する。車両ＥＣＵ３００は、この情報に基づいて充電動作の準備を行なう。

その後、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ７９０にて、車両１００の駐車が完了したかを判定し、駐車が完了した場合（Ｓ７９０にてＹＥＳ）は処理をＳ８００に進める。

Ｓ８００においては、車両ＥＣＵ３００は、たとえば、ユーザの操作に基づいて、送電装置２００へ充電開始信号を出力する。そして、送電装置２００から送電が開始されると、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ８１０にて充電動作を開始する。

車両ＥＣＵ３００は、Ｓ８２０にて、蓄電装置１９０のＳＯＣが満充電状態を示すしきい値Ｓｔｈを上回ったか否かを判定する。ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ以下の場合（Ｓ８２０にてＮＯ）は、処理がＳ８２０に戻されて、車両ＥＣＵ３００は充電動作を継続する。

ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈを上回った場合（Ｓ８２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ８３０に進められ、車両ＥＣＵ３００は充電動作を終了するとともに、送電装置２００へ充電完了信号を出力する（Ｓ８４０）。その後、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ８５０にて、通信範囲を広域通信に切換える。

次に、送電装置２００の送電ＥＣＵ２４０の処理について説明する。送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ５００にて通信を開始する。そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ５１０にて、車両１００からの信号に基づいて、車両１００との通信を確立する。

その後、車両１００の通信範囲が狭域通信に切換えられ、車両１００において送電装置２００が検出されると、送電ＥＣＵ２４０は、車両１００からの信号に基づいて、再度車両１００との通信を確立する。そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ５３０にて、送電情報を車両１００へ出力する。

車両１００において送電装置２００からの送電情報に基づいた充電準備が完了し、送電ＥＣＵ２４０が車両１００からの充電開始信号を受けると（Ｓ５４０にてＹＥＳ）、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ５５０にて車両１００への送電を開始する。

そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ５６０にて、車両１００からの充電完了信号を受信すると（Ｓ５６０にてＹＥＳ）、車両１００への送電を停止する（Ｓ５７０）。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、車両側で通信範囲を切換えて、送電装置と車両とを正しくペアリングすることができる。

なお、実施の形態４においても、実施の形態２，３と同様の処理をさらに適用するようにしてもよい。

また、実施の形態１および実施の形態の形態４を適宜組み合わせて、車両および送電装置の双方において通信範囲を切換える構成としてもよい。

さらに、上述した説明における非接触給電システムは、受電装置が車両の場合を例として説明したが、給電対象は車両には限られず、充電可能な蓄電装置を備えた任意の電気システムに適用可能である。

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説明ではなく、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。

１０ 車両給電システム、８９ 電力伝送システム、９０，２２０ 送電部、９１，１１０ 受電部、９２，９３，９６，９７ コイル、９４，９９，１１１，２２１ 共振コイル、９５，９８，１１２，２２２ キャパシタ、１００，１００Ａ 車両、１１３，２２３，１１３，２２３ 電磁誘導コイル、１１５ ＳＭＲ、１１８ 電気負荷装置、１２０ ＰＣＵ、１３０ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０，２３０ 通信部、１７０ ＣＨＲ、１８０ 整流器、１９０ 蓄電装置、１９５ 電圧センサ、１９６ 電流センサ、２００，２００Ａ 送電装置、２１０ 電源装置、２３１ アンテナ、２３２ 切換部、２３３，２３４ 増幅器、２４０ 送電ＥＣＵ、２５０ 電源部、２６０ 整合器、３００ 車両ＥＣＵ、４００ 商用電源、ＰＡ１，ＰＡ２ 駐車スペース。

Claims (26)

1. 送電部を有する送電装置から非接触で電力を受電する車両であって、
   前記送電部から非接触で受電する受電部と、
   前記受電部で受電した電力を利用する電気負荷と、
   前記送電装置と無線通信を行なう通信部と、
   前記通信部を制御するための制御装置とを備え、
   前記通信部は、空間的に通信可能な通信範囲を、第１の範囲および前記第１の範囲よりも狭い第２の範囲の少なくとも一方とすることが可能であり、
   前記通信部は、前記第１の範囲を用いて前記送電装置と通信を実施した後に、前記送電部と前記受電部との間の距離が所定距離よりも短くなると、前記第２の範囲を用いて前記送電装置と通信する、車両。
2. 前記制御装置は、前記送電部と前記受電部との間の距離が所定の距離まで近づいたことを示す情報に基づいて、前記第２の範囲を用いた通信を実行する、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、前記送電装置の特定が完了すると、前記第２の範囲を用いた通信を停止する、請求項１に記載の車両。
4. 前記電気負荷は、前記受電部で受電した電力を蓄えることができる蓄電装置を含み、
   前記制御装置は、前記蓄電装置の充電が完了すると、前記第２の範囲を用いた通信を停止する、請求項１に記載の車両。
5. 前記制御装置は、前記第１の範囲を用いて通信を行なう場合には、少なくとも前記送電装置の給電可否に関する情報を前記送電装置と通信する、請求項１に記載の車両。
6. 前記電気負荷は、前記受電部で受電した電力を蓄えることができる蓄電装置を含み、
   前記制御装置は、前記第２の範囲を用いて通信を行なう場合には、充電効率、前記蓄電装置の充電量、および充電に対する料金に関する情報のうちの少なくとも１つを前記送電装置と通信する、請求項１に記載の車両。
7. 前記制御装置は、前記第２の範囲を用いて通信を行なっている場合に、複数の送電装置を認識したときは、前記送電部からの送電を停止させる、請求項１に記載の車両。
8. 前記通信部は、前記第１の範囲を用いた通信と前記第２の範囲を用いた通信とで、異なる出力の信号を用いる、請求項１に記載の車両。
9. 前記制御装置は、前記送電部から送電された送電電力に対する前記受電部で受電された電力の伝送効率が所定の条件を満足しない場合は、前記送電部からの送電を停止させる、請求項１に記載の車両。
10. 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に記載の車両。
11. 前記送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１に記載の車両。
12. 前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁
    界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項１に記載の車両。
13. 送電部を有する送電装置から非接触で電力を受電する受電装置であって、
    前記送電部から非接触で受電する受電部と、
    前記送電装置と無線通信を行なう通信部と、
    前記通信部を制御するための制御装置とを備え、
    前記通信部は、空間的に通信可能な通信範囲を、第１の範囲および前記第１の範囲よりも狭い第２の範囲の少なくとも一方とすることが可能であり、
    前記通信部は、前記第１の範囲を用いて前記送電装置と通信を実施した後に、前記送電部と前記受電部との間の距離が所定距離よりも短くなると、前記第２の範囲を用いて前記送電装置と通信する、受電装置。
14. 受電部を有する受電装置へ非接触で電力を供給する送電装置であって、
    前記受電装置へ非接触で送電する送電部と、
    前記受電装置と無線通信を行なう通信部と、
    前記通信部を制御するための制御装置とを備え、
    前記通信部は、空間的に通信可能な通信範囲を、第１の範囲および前記第１の範囲よりも狭い第２の範囲の少なくとも一方とすることが可能であり、
    前記通信部は、前記第１の範囲を用いて前記受電装置と通信を実施した後に、前記送電部と前記受電部との間の距離が所定距離よりも短くなると、前記第２の範囲を用いて前記受電装置と通信する、送電装置。
15. 前記制御装置は、前記送電部と前記受電部との間の距離が所定の距離まで近づいたことを示す情報に基づいて、前記第２の範囲を用いた通信を実行する、請求項１４に記載の送電装置。
16. 前記制御装置は、前記受電装置の特定が完了すると、前記第２の範囲を用いた通信を停止する、請求項１４に記載の送電装置。
17. 前記受電部で受電された電力は蓄電装置に充電され、
    前記制御装置は、前記蓄電装置の充電が完了すると、前記第２の範囲を用いた通信を停止する、請求項１４に記載の送電装置。
18. 前記制御装置は、前記第１の範囲を用いて通信を行なう場合には、少なくとも前記送電装置の給電可否に関する情報を前記受電装置と通信する、請求項１４に記載の送電装置。
19. 前記受電部で受電された電力は蓄電装置に充電され、
    前記制御装置は、前記第２の範囲を用いて通信を行なう場合には、充電効率、前記蓄電装置の充電量、および充電に対する料金に関する情報のうちの少なくとも１つを前記受電装置と通信する、請求項１４に記載の送電装置。
20. 前記制御装置は、前記第２の範囲を用いて通信を行なっている場合に、複数の受電装置を認識したときは、前記受電部への送電を停止させる、請求項１４に記載の送電装置。
21. 前記通信部は、前記第１の範囲を用いた通信と前記第２の範囲を用いた通信とで、異なる出力の信号を用いる、請求項１４に記載の送電装置。
22. 前記制御装置は、前記送電部から送電された送電電力に対する前記受電装置で受電された電力の伝送効率が所定の条件を満足しない場合は、前記受電部への送電を停止する、請求項１４に記載の送電装置。
23. 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１４に記載の送電装置。
24. 前記送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１４に記載の送電装置。
25. 前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて前記送電部から受電する、請求項１４に記載の送電装置。
26. 送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、
    前記送電装置に含まれる送電部と、
    前記車両に含まれる受電部と、
    前記送電装置と前記車両との間で無線通信する通信部と、
    前記通信部を制御するための制御装置とを備え、
    前記通信部は、空間的に通信可能な通信範囲を、第１の範囲および前記第１の範囲よりも狭い第２の範囲の少なくとも一方とすることが可能であり、
    前記通信部は、前記第１の範囲を用いて前記車両と前記送電装置との間の通信を実施した後に、前記送電部と前記受電部との間の距離が所定距離よりも短くなると、前記第２の範囲を用いて通信する、非接触給電システム。

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