JP5749208B2

JP5749208B2 - 送電装置、受電装置、制御装置および無線電力伝送システム

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Publication number: JP5749208B2
Application number: JP2012069769A
Authority: JP
Inventors: 城徹司; 田亜希子山; 塚浩平鬼; 塚芙美杜; 原寛明石; 大　舘　紀　章; 舘紀章大; 尾　林　秀　一; 林秀一尾; 藤浩喜工; 川健一郎小; 高章二大; 木裕樹庄
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Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2015-07-15
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Description

この発明の実施形態は、送電装置、受電装置、制御装置および無線電力伝送システムに関し、例えば送電電力制御に関する。

コイルの結合係数もしくは相互インダクタンスを用いて、コイル間を無線で電力を伝送する無線電力伝送システムがある。コイルのレジスタンスとコンダクタンスを共振させて電力を伝送する場合、コイル間の結合係数ｋとコイルのＱ値の積が高い方が、コイル間の伝送効率の最大値が高い。

コイル間の伝送効率を上げるために、コイルを稼働させ、コイルの位置検出により、コイル間距離を最小にするように制御する技術も知られている。

特開2009-247194号公報

無線を伝送するコイル間の結合係数は、コイル形状などにより、コイル間距離を同じにしても、値が変動する。コイル間の結合係数が大きく変わると、同じ電力を送るにしても、送電側の電圧を変えたり、受信側の昇降圧比を変えたりする必要がある。

本発明の一側面は、インダクタ間の結合係数を所望の範囲に制御することを目的とする。

本発明の一態様としての送電装置は、電源と、送電インダクタと、相互結合調整部と、制御部とを備える。

前記電源は、交流電力を供給する。

前記送電インダクタは、受電装置側の受電インダクタとの磁気結合を介して前記交流電力を前記受電装置へ伝送する。

前記相互結合調整部は、前記送電インダクタおよび前記受電インダクタ間の相対的な位置を調整する。

前記制御部は、前記送電インダクタと前記受電インダクタ間の相互結合係数に基づき、前記相互結合調整部を制御する。

第１の実施形態に係る無線電力伝送システムを例示する。図１の無線電力伝送システムの等価回路を例示する。図２の等価回路における負荷で消費される電力の効率を示す。図２の等価回路において、電源側から負荷側を見たときのインピーダンスを示す。第２の実施形態に係る無線電力伝送システムを例示する。第３の実施形態に係る無線電力伝送システムを例示する。相互結合を調整する方法の一例を示す。相互結合調整機構の構成例を示す。相互結合調整機構の他の構成例を示す。相互結合調整機構のさらに他の構成例を示す。相互結合調整機構のさらに他の構成例を示す。相互結合調整機構のさらに他の構成例を示す。車の移動を指示する微調整ボタンを示す。駐車場に設置されたセンサに基づき、受信装置の位置を検出する例を示す。車のバックライトの発光に基づき、受電装置の位置を特定する例を示す。カメラセンサの環境が暗いときに設置ライトを発光させる例を示す。車のバックモニターに位置合わせ用の目印を表示する例を示す。センサのレンズの汚れをワイパーにより除去する例を示す。カメラセンサを縦置きした例を示す。相互結合調整機構のさらに他の構成例を示す。第４の実施形態にかかる送電装置および受電装置を備えた無線電力伝送システムを示す。

以下、図面を参照しながら、本実施の形態について詳細に説明する。

図１に、第１の実施形態にかかる送電装置を備えた無線電力伝送システムを示す。

送電装置は、第１の共振器１０１と、電源１０２、第１の制御部１０３、第１の通信部１０４、相互結合調整機構（相互結合調整部）１０５を備える。第１の制御部１０３、第１の通信部１０４および相互結合調整機構１０５を含む制御装置が、送電装置の外側に独立した装置として、配置されてもよい。

第１の共振器１０１は、第１のインダクタ（送電インダクタ）１２を含み、所定の共振周波数を持つ。受電装置は、第２のインダクタ２２を含む第２の共振器２０１を備える。第２の共振器２０１は、第１の共振器１０１と同じ所定の共振周波数を持つ。第１のインダクタ１２と第２のインダクタ（受電インダクタ）２２との相互結合により、送電装置から、無線で電力が伝送される。第１のインダクタ１２および第２のインダクタ２２は、たとえばコイル、または挿入部材（コア）にコイルを巻回したものである。

第１の通信部１０４は、受電装置の第２の通信部２０５と通信して、受電装置側の電圧や電流などの情報を受信する。また第１の通信部１０４は、受電側の必要電力量を示す情報を、例えば無線または有線で受信する。

第１の制御部１０３は、電源１０２の送電電圧や送電電流などを監視し、第１の通信部１０４から渡された受電側の電圧や電流の情報から、第１のインダクタ１２および第２のインダクタ２２間の結合係数を求め、結合係数が設計パラメータに示される所望の範囲におさまるように、相互結合調整機構１０５を制御する。また、第１の制御部１０３は、受電装置による希望電力量に応じて、電源１０２からの交流電圧を制御する。

電源１０２は、第１の共振器１０１に交流伝電力を供給する。尚、第１の共振器１０１は、電源１０２から配線を経由して交流電力を受け取ってもよいし、電源１０２に直接的または間接的に接続されたループ素子からワイヤレスで交流電力を受け取ってもよい。

受電装置は、上述した第２の共振器２０１と、調整回路２０２と、第２の制御部２０３と、負荷２０４と、第２の通信部２０５を備える。調整回路２０２は、整流器または昇降圧回路またはこれらの両方を含む。

受信装置に内蔵された第２の共振器２０１で、送電装置からの電力を受電する。供給された電力は、調整回路２０２により、整流され、さらに昇圧または降圧（以下、昇降圧）されることで、所望の電圧電流に変換された後、負荷２０４に供給される。

第２の共振器２０１は、調整回路（昇降圧回路、整流器）２０２及び負荷２０４へと配線を経由して交流電力を供給してもよいし、調整回路２０２および負荷２０４に直接的または間接的に接続されたループ素子へとワイヤレスに交流電力を供給してもよい。つまり、第２の共振器２０１と調整回路２０２とにそれぞれループ素子をそれぞれ対向するように配置し、ループ素子同士を介して、交流電力を伝送してもよい。

調整回路２０２が備える昇降圧回路および整流器は、第２の共振器２０１からの交流信号を、昇降圧回路で昇降圧してから、整流器に接続してもよいし、あるいは、整流器で直流に変換した後、DC/DCコンバータで昇降圧してもよい。

負荷２０４は、整流器ないしは昇降圧回路の出力端子に接続され、直流電力を受ける。負荷２０４は、負荷回路、またはバッテリなどである。負荷２０４は、供給された直流電力を直ちに消費したり、一時的に蓄えたりする（充電）。

送電装置の第１の共振器１０１は、上述した第１のインダクタ１２に加えて、第１のキャパシタ１１を含み、上述したように、所定の共振周波数（＝ω_０）を持つ。第１のインダクタ１２のインダクタンスはＬ_１に等しく、第１のキャパシタ１１のキャパシタンスはＣ_１に等しい。共振周波数（＝ω_０）は、第１の共振器１０１のインダクタンス（＝Ｌ_１）及びキャパシタンス（＝Ｃ_１）によって決まる。

尚、一般に、共振器のキャパシタンスは、共振器の寄生キャパシタンスによって補うことができる。係る場合には、共振器の構成要素から回路部品のキャパシタを省略することができる。例えば、共振器が自己共振コイルに相当するインダクタを含むならば、回路部品のキャパシタは不要となる場合がある。

また、キャパシタ１１は、インダクタ１２と直列に接続しても、並列に接続してもよく、複数のキャパシタが直列および並列に接続されてもよい。

第２の共振器２０１は、上述した第２のインダクタ２２に加えて、第２のキャパシタ２１を含み、上記所定の共振周波数（＝ω_０）を持つ。第２のインダクタ２２のインダクタンスはＬ_２に等しく、第２のキャパシタ２１のキャパシタンスはＣ_２に等しい。共振周波数（＝ω_０）は、第２の共振器２０１のインダクタンス（＝Ｌ_２）及びキャパシタンス（＝Ｃ_２）によって決まる。即ち、Ｃ_２Ｌ_２＝Ｃ_１Ｌ_１である。

キャパシタ２１は、インダクタ２２と直列に接続しても、並列に接続してもよく、複数のキャパシタが直列および並列に接続されてもよい。

第２のインダクタ２２は、相互結合（＝ｋ）を伴う結合を通じて、第１のインダクタ１２から交流電力を受ける。

相互結合調整機構１０５は、インダクタ１２、２２間の相互結合を調整可能な機構を有する。相互結合調整機構１０５の詳細は後述される。

以降、相互結合調整機構１０５の技術的意義が説明される。

図２に、図１の無線電力伝送システムにおけるインダクタ間で電力伝送する部分の等価回路を例示する。図示のr₁,r₂は抵抗成分を表す。

図３に、結合係数ｋ＝０．１，０．２５の場合において、負荷２０４としての負荷R（Ω）に対するコイル間の効率特性を示す。

図４に、結合係数ｋ＝０．１，０．２５の場合において、交流電源１０２への接続点から負荷側を見たインピーダンスを示す。

インダクタ間の伝送効率が最大になる負荷の値は、結合係数ｋによって異なる。結合係数は、送電装置と受電装置の位置関係で定まる。ここで、送電装置と受電装置が、第１のインダクタ１２と第２のインダクタ２２の結合係数がｋ＝０．１となるような位置関係で効率が最適になるように負荷が１０Ω程度となるように制御されたシステムにおいて、送電装置と受電装置が近づき、結合係数が大きくなった場合（たとえばｋ＝０．２５とする）を考える。

図３より、インダクタ間の効率は、維持されるが、一方、交流電源から見た負荷側のインピーダンスは、１０Ωから６０Ωになったように見える。したがって、交流電源の電圧を一定にした場合、送電効率は維持されるが、送電電力は低下する。これを、解消するために、交流電源の電圧を昇圧するか、電源から見た負荷が小さく見えるように、負荷を大きくするために調整回路で降圧する、など制御が必要になる。

よって、結合係数が設計パラメータ範囲に収まるように、結合係数を調整することにより、受信側の昇圧比の制御範囲または送信電圧の制御範囲を、低減することができる。

以下、相互結合調整機構１０５をさらに詳細に説明する。
相互結合調整機構１０５は、第１のインダクタ１２、第２のインダクタ２２間の相対位置関係の調整を通じて、相互結合を調整する。より具体的には、相互結合調整機構１０５は、第１のインダクタ１２、第２のインダクタ２２の一方または両方の位置、傾きなどの調整を通じて相互結合を調整する。相互結合調整機構１０５はこれらの動作を第１の制御部１０３による制御の下、行う。

または、相互結合調整機構１０５は、第１のインダクタ１２、第２のインダクタ２２との間隙に配置される挿入部材（図示されない）の位置、傾きなどの調整を通じて、相互結合を調整してもよい。更に、複数種類の挿入部材が選択可能に用意され、これらの選択を通じて相互インダクタンスを調整してもよい。ここで、挿入部材とは、インダクタ間の磁束を変化させるためのものである。挿入部材は、例えば、金属、誘電体、磁性体或いはこれらの組み合わせによって形成されてよい。また、第１または第２のインダクタは、挿入部材にコイルを巻いたものでもよく、この場合の挿入部材の位置を調整してもよい。

以上説明したように、第１の実施形態に係る無線電力伝送システムでは、送電装置と受電装置の位置関係などの変動があった場合でも、インダクタ間の位置関係を結合係数が所望の範囲に入るように調整することで、受信側の昇圧比の制御範囲または送信電圧の制御範囲を低減しつつ、送電電力および送電効率を維持できる。

（第２の実施形態）
図５は、相互結合調整機構を送電装置でなく、受電装置側に具備したシステムを示した図である。図１と同様の要素には同一の符号を付して、重複する説明を書略する。

受電装置は、第２の共振器２０１と、調整回路２０２と、第２の制御部２０３と、負荷２０４と、第２の通信部２０５と、相互結合調整機構（相互結合調整部）２０６を持つ。第２の制御部２０３、第２の通信部２０５および相互結合調整機構２０６を含む制御装置が、受電装置の外側に独立した装置として、配置されてもよい。負荷２０４が受電装置の外側に配置されてもよい。

第２の通信部２０５は、送電装置側に必要電力の情報を送信し、送電側の電圧と電流などの情報を送電装置の第１の通信部１０４から受信する。第２の制御部２０３では、送電側の電圧および電流と、受電側の電圧および電流から、相互結合を推定し、結合係数が設計パラメータにおさまるように、相互結合調整機構２０６を制御する。調整回路２０２は、第２の実施形態と同様、負荷２０４に所望の電圧電流を給電するために、整流したり、昇降圧したりする。

（第３の実施形態）
図６は、送電装置および受電装置の両方に相互結合調整機構１０５、２０６が具備されたシステムを示す。送電装置および受電装置の第１および第２の制御部１０３、２０３は、結合係数が設計パラメータにおさまるように、相互結合調整機構１０５、２０６を制御する。第１および第２の制御部１０３、２０３および相互結合調整機構１０５、２０６を含む制御装置が、送電装置および受電装置の外側に独立して装置として、配置されてもよい。

図７に、本実施形態に係る、相互結合を調整する方法の一例を示す。

第１のインダクタ１２および第２のインダクタ２２が、コイル長方向（長手方向）で対向するように配置されている。各インダクタは、図中の矢印が示す方向に回転可能である。

第１のインダクタ１２のコイル長方向と第２のインダクタ２２のコイル長方向が平行の場合に、結合係数が大きくなり、第１のインダクタ１２のコイル長方向と第２のインダクタ１２のコイル長方向が直角な位置関係にある場合に、結合係数が小さくなる。

相互結合調整機構１０５は、第１のインダクタ１２のコイル長方向および第２のインダクタ２２のコイル長方向の両方ないしは少なくとも一方を、回転させる機構を持つ。回転さえることで、第１のインダクタ１２と第２のインダクタ２２間の結合係数を調整する。

同様に、相互結合調整機構２０６は、第２のインダクタ２２のコイル長方向および第１のインダクタ１２のコイル長方向の両方ないしは少なくとも一方を、回転させる機構を持つ。回転させることで、第１のインダクタ１２と第２のインダクタ２２間の結合係数を調整する。

図１および図５に示した第１および第２の実施形態の相互結合調整機構も同様に、第１のインダクタ１２のコイル長方向および第２のインダクタ２２のコイル長方向の両方ないしは少なくとも一方を、回転させる機構を持つ。回転させることで、第１のインダクタ１２と第２のインダクタ２２間の結合係数を調整する。

（第４の実施形態）
図２１は、第４の実施形態にかかる送電装置および受電装置を備えた無線電力伝送システムを示す。図１と同様の要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態では、結合係数の大きさによって制御方法（電源電圧の大きさ、昇圧度）を変えることを特徴とする。

送電装置は、第1〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の電源を有し、ここではＮ＝２として、電源１０２Ａと電源１０２Ｂとを備える。電源１０２Ａの方が、電源１０２Ｂより電源電圧が高い。

また送電装置は、第１の共振器１０１に接続する電源を電源１０２Ａと１０２Ｂ間で切り換える電源切替部４２１を備える。結合係数が所定値以上の高い領域では、電源電圧の高い電源１０２Ａに切り換えるように、第１の制御部１０３は、切替部４２１を制御する。また、結合係数が所定値未満の低い領域では、電源電圧の低い電源１０２Ｂに切り換えるように、第１の制御部１０３は、電源切替部４２１を制御する。より一般的に、第１〜第Ｎの順番で電源電圧が大きいとすると、切替部４２１は、相互結合係数が大きいほど、第１〜第Ｎのうち小さい番号の電源に切り換える。

受電装置は、第１〜第Ｍの調整回路を有し、ここではＭ＝２として、調整回路２０２Ａと調整回路２０２Ｂを備える。調整回路２０２Ａは第２の共振器２０１の出力電圧を降圧し、調整回路２０２Ｂは昇圧する。

また、受電装置は、第２の共振器２０１の受信電力の出力先を、調整回路２０２Ａと２０２Ｂ間で切り換える調整回路切替部４２２を備える。結合係数が所定値以上の高い領域では、降圧する調整回路２０２Ａに切り換えるように、第２の制御部２０３は、調整回路切替部４２２を制御する。また、結合係数が所定値未満の低い領域では、昇圧する調整回路２０２Ｂに切り換えるように、第２の制御部２０３は、調整回路切替部４２２を制御する。より一般的に、第１〜第Ｍの調整回路の順番で、昇圧度が小さいとすると、調整回路切替部４２２は、相互結合係数が大きいほど、第１〜第Ｍのうち小さい番号の調整回路に切り換える。

以上のように、結合係数の大きさによって制御方法（電源電圧の大きさ、昇圧度）を変えることで、送電電力および伝送効率を好適に保つことができる。

（その他の実施形態）
図８に、相互結合調整機構の構成例を模式的に示す。相互結合調整機構３０１は、コア（挿入部材）を巻回したコイルであるインダクタ３０２を含む共振器３０４を上下前後左右に移動させる。共振器３０４は、開口部を有する筐体を含み、インダクタ３０２を筐体内に格納する。制御回路や通信部や配線等のその他の部材の図示は省略している（このことは以降の他の説明でも同様に適用される）。相互結合調整機構３０１は共振器３０４を外部か上下前後左右に動かす。具体的な移動方法は任意で良く、既知の方法を用いれば良い。なお相互結合調整機能３０１および共振器３０４は、送電装置および受電装置のどちら側に設けられたものでもよい。

図９に相互結合調整機構の他の構成例を示す。相互結合調整機構３０５は、インダクタ３０７のコイルに挿入されたコア（挿入部材）の位置を図示の矢印の方向に移動させる。共振器３０８は、インダクタ３０７と、インダクタ３０７を囲む、開口部を有する筐体と含む。挿入部材は、コイルの位置は固定した状態で、矢印の方向に移動させられる。具体的な移動機構は周知の任意のものでよい。たとえばローラー回転等の物理的接触により移動させてもよいし、磁気力で移動させてもよい。挿入部材が、コイルの中空部でなく、２つのコイル間に配置する場合、挿入部材の傾きを変えることも可能である。なお相互結合調整機能３０５および共振器３０８は、送電装置および受電装置のどちら側に設けられたものでも良い。

図１０に、相互結合調整機構のさらに他の構成例を示す。相互結合調整機構３１１は、コア（挿入部材）をコイルで巻回してなるインダクタを含む共振器３１２を図中矢印の方向に回転させる。共振器３１２は、インダクタと、インダクタを囲む、開口部を有する筐体とを含む。なお相互結合調整機能３１１および共振器３１２は、送電装置および受電装置のどちら側に設けられたものでも良い。

図１１に、相互結合調整機構のさらに他の構成例を示す。共振器は、開口部を有する筐体内にインダクタ３２２を配置したものである。筐体の開口部には可動蓋（蓋部材）３２３が設けられている。相互結合調整機構３２１は、蓋部材３２３の開閉度を調整する。これにより送受信の２つのインダクタ間の相互結合が変動する。なお相互結合調整機能３２１および共振器は、送電装置および受電装置のどちら側に設けられたものでも良い。

図１２に、相互結合調整機構のさらに他の構成例を示す。受電装置３３２は、車の底部に配置されており、送電装置３３１は、駐車場（たとえば地面）に配置されている。相互結合調整機構は、車のサスペンション３３３を動かすことで、受電装置３３２を車ごと上下に移動させる。これにより、送電装置３３１および受電装置３３２間の上下間の距離、すなわち２つのインダクタ間の距離を調整（相互結合を調整）する。なお、受電装置が車の底部でなく、上部など他の箇所に設けられても良く、その場合、送電装置も、別の場所（たとえば駐車場の天井）に配置される。

または、相互結合調整機構は、車の位置を前後または左右方向に移動させる（自動操縦する）ことで、送電装置３３１および受電装置３３２間の位置合わせ、すなわち、相互結合の調整を行ってもよい。

または、制御部は、相互結合係数が所定の範囲に収まるサスペンション３３３の位置を特定し、制御部は、サスペンション３３３の位置でサスペンション３３３をロックするように相互結合調整機構を制御してもよい。制御部および相互結合調整機構は、送電装置３３１および受電装置３３２のどちらに設けられても良く、あるいは両方に設けられても良い。あるいは、送電装置３３１および受電装置３３２とは独立した制御装置として構成されてもよい。

ここで車には、送電装置３３１および受電装置３３２の少なくとも一方の前後、または左右、または上下の移動を指示するボタンを備えても良い。図１３には、車の前方（Ｆ）へ受電装置の移動を指示する微調整ボタン３３４Ａと、後方（Ｂ）へ受電装置の移動を指示する微調整ボタン３３４Ｂが示される。ユーザーが、これらのボタンを押して受電装置の位置を微調整することで、受電装置を送電装置に対して適切に位置合わせしてもよい。具体的な動作としては、制御部が、これらのボタンへの入力に基づき、相互結合調整機構を制御して、受電装置の位置を調整する。この場合、相互結合調整機能は、受電装置の位置を移動させる機構も含む。

また制御部は、ボタン入力ではなく、図１４に示すように、駐車場に設置されたセンサ３４１の検出値に基づき、受信装置の位置を検出し、相互結合調整機構を制御して、受電装置を送電装置に対して位置合わせ（粗調整）してもよい。たとえばセンサはカメラセンサである。カメラセンサで撮像された画像を解析することにより、たとえば車の底部（図１２参照）に取り付けられた受電装置を検出する。または、車の所定箇所（たとえばタイヤまたはナンバープレートまたはライトまたは位置合わせように設置したマークなど）と、受電装置の位置との対応関係が事前に分かっていれば、当該所定箇所を検出することで、受電装置の位置を特定しても良い。この後、受電装置または送電装置が備える共振器を移動させる等により、相互結合を微調整してもよい。

また、図１５に示すように、センサ３５１が車のバックライト３５２の発光を検出し、バックライト３５２の発光位置から、受電装置の位置を特定してもよい。

また、図１６に示すように、センサ３６１の近傍に設置ライト３６２が配置されており、センサ３６１が、カメラセンサと、カメラセンサの環境の明るさを判定する照度センサ（判定手段）を含む場合を考える。このとき、制御部は、カメラセンサの環境が暗いことを照度センサにより検出したときに、設置ライト３６２を点灯させて、カメラセンサによる撮像を行ってもよい。これにより、夜間など暗い環境であっても、受電装置の位置を精度良く検出できる。

また、図１７に示すように、車体後部に取り付けられたカメラで撮像した画像を表示するバックモニターを車内に備え、制御部は、バックモニターに位置合わせ用の目印を表示させてもよい。これにより、ユーザーに、車に取り付けた受電装置を、地面に取り付けた送電装置に対して位置合わせを促すことができる。この後、さらに、受電装置または送電装置の移動や、共振器の移動等により、相互結合を微調整してもよい。

また図１８に示すように、センサ３８１は、カメラセンサであり、センサ３８１にはワイパー３８２が取り付けられていてもよい。このとき、制御部は、カメラセンサにより撮像された画像を解析して、カメラセンサのレンズ汚れを検出し、ワイパー３８２の駆動を制御して、レンズ汚れを除去してもよい。センサのレンズには、テフロン（登録商標）加工または防水スプレーなどにより、汚れ防止処理が施されていてもよい。また、制御部は、カメラセンサ３８１により撮像された画像を解析して、カメラセンサのレンズ汚れを検出したときは、ユーザーにレンズ汚れを通知してもよい。通知の方法としては、音を鳴らしても良いし、モニタに表示してもよいし、その他の方法でもよい。

また図１９に示すように、カメラセンサ３９１のレンズが、カメラセンサの設置面に対して垂直になるように縦置きされてもよい。これによりゴミなどが堆積して、レンズ汚れを抑制できる。なお、センサの縦置きとは、カメラセンサのレンズ面が地面に対して垂直なことを指す。対する横置きとは、カメラセンサのレンズ面が地面に対して水平なものを指す。

図２０に、相互結合調整機構のさらに他の構成例を示す。

相互結合調整機構は、重量変化により共振器４０４に異物が接していることを検出する重量センサ４０２を含む。インダクタンスの長手方向または短手方向に沿って移動可能な可動部材４０３が、共振器４０４の筐体の開口部に配置されている。制御部は、重量センサ４０２により異物が検出されたとき、可動部材４０３を相互結合調整機構に移動させることで、異物を除去する。

または、相互結合調整機構は、温度変化により共振器４０４に異物が接していることを検出する温度センサ４０１を含んでもよい。インダクタンスの長手方向または短手方向に沿って移動可能な可動部材４０３が、共振器４０４の筐体の開口部に配置されている。制御部は、温度センサ４０１により異物が検出されたとき、可動部材４０３を相互結合調整機構に移動させることで、異物を除去する。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

Claims

交流電力を供給する電源と、
受電装置側の受電インダクタとの磁気結合を介して前記交流電力を前記受電装置へ伝送する送電インダクタと、
前記送電インダクタおよび前記受電インダクタ間の相対的な位置を調整する相互結合調整部と、
前記送電インダクタと前記受電インダクタ間の相互結合係数が、予め設定された範囲に収まるように、前記相互結合調整部を制御する制御部と、
を備え、前記予め設定された範囲の相互結合係数は、前記送電インダクタと前記受電インダクタ間の相互結合係数の最大値よりも低い値である、送電装置。
前記受電装置と通信し、前記受電装置の受電電圧および受電電流に関する情報を取得する通信部をさらに備え、
前記制御部は、前記受電装置の受電電圧および受電電流と、前記電源の送電電圧および送電電流に基づき、前記相互結合係数を計算する
請求項１に記載の送電装置。
送電装置側の送電インダクタとの磁気結合を介して交流電力を受電する受電インダクタと、
前記受電インダクタで受電した交流電力を負荷に供給する調整回路と、
前記受電インダクタおよび前記送電インダクタ間の相対的な位置を調整する相互結合調整部と、
前記受電インダクタと前記送電インダクタ間の相互結合係数が、予め設定された範囲に収まるように、前記相互結合調整部を制御する制御部と、
を備え、前記予め設定された範囲の相互結合係数は、前記送電インダクタと前記受電インダクタ間の相互結合係数の最大値よりも低い値である、受電装置。
前記送電装置と通信し、前記送電装置の送電電圧および送電電流に関する情報を取得する通信部をさらに備え、
前記制御部は、前記受電装置の受電電圧および受電電流と、前記送電電圧および送電電流に基づき、前記相互結合係数を計算する
請求項３に記載の受電装置。
送電インダクタを含む送電装置と、前記送電インダクタと磁気結合を介して交流電力を受電する受電インダクタを含み、前記交流電力を負荷へ供給可能な受電装置と、を制御する制御装置であって、
前記送電インダクタおよび前記受電インダクタ間の相対的な位置を調整する相互結合調整部と、
前記送電インダクタと前記受電インダクタ間の相互結合係数が、予め設定された範囲に収まるように、前記相互結合調整部を制御する制御部と、
を備え、前記予め設定された範囲の相互結合係数は、前記送電インダクタと前記受電インダクタ間の相互結合係数の最大値よりも低い値である、制御装置。
前記制御部は、前記受電装置の受電電圧および受電電流と、前記送電装置の送電電圧および送電電流に基づき前記相互結合係数を計算する
請求項５に記載の制御装置。
交流電力を供給する電源と、前記交流電力を受ける送電インダクタと、を含む送電装置と、
前記送電インダクタとの磁気結合を介して交流電力を受電する受電インダクタと、前記受電インダクタで受電した交流電力を負荷に供給する調整回路と、を含む受電装置と、
前記受電インダクタおよび前記送電インダクタ間の相対的な位置を調整する相互結合調整部と、
前記受電インダクタと前記送電インダクタ間の相互結合係数が、予め設定された範囲に収まるように、前記相互結合調整部を制御する制御部と、
を備え、前記予め設定された範囲の相互結合係数は、前記送電インダクタと前記受電インダクタ間の相互結合係数の最大値よりも低い値である、無線電力伝送システム。
前記相互結合調整部は、前記送電インダクタおよび受電インダクタの少なくとも一方の位置を移動または傾きを変化させる
請求項７に記載の無線電力伝送システム。
前記相互結合調整部は、前記送電インダクタおよび受電インダクタの少なくとも一方を回転させる
請求項７または８に記載の無線電力伝送システム。
前記送電インダクタまたは前記受電インダクタは、第１挿入部材と、前記第１挿入部材に巻回されたコイルとを具備し、
前記相互結合調整部は、前記コイル内の前記第１挿入部材の位置をコイル長方向に移動させる
請求項７ないし９のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記送電インダクタおよび前記受電インダクタ間の間隙に、第２挿入部材が配置され、前記相互結合調整部は、前記第２挿入部材の位置を移動または傾きを変化させる
請求項７ないし９のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記送電インダクタまたは前記受電インダクタを囲む、開口部を有する筐体と、
前記開口部に配置される可動式の蓋部材と、を備え、
前記相互結合調整部は、前記蓋部材の開閉度を調整する
請求項７に記載の無線電力伝送システム。
前記受電装置は、車に搭載されており、
前記送電装置は、駐車場に配置されており、
前記相互結合調整部は、前記車のサスペンションを動かすことで前記受電装置および前記送電装置間の距離を調整する、
請求項７ないし１２のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記制御部は、前記相互結合係数が所定の範囲に収まるサスペンションの位置で前記サスペンションがロックされるように制御する、
請求項１３に記載の無線電力伝送システム。
前記受電装置は、車に搭載されており、
前記送電装置は、駐車場に配置されており、
前記相互結合調整部は、前記車の位置を移動させる、
請求項７ないし１４のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記受電装置は、車に搭載されており、
前記送電装置は、駐車場に配置されており、
前記相互結合調整部は、前記送電装置および前記受電装置の少なくとも一方の位置を移動させ、
前記送電装置および前記受電装置の少なくとも一方の移動を指示するボタンを有し、
前記制御部は、前記ボタンへの入力に基づき、前記相互結合調整部を制御する
請求項７ないし１５のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記受電装置は、車に搭載されており、
前記送電装置は、駐車場に配置されており、
前記受電装置の位置を検出するセンサを前記駐車場に備え、
前記相互結合調整部は、前記受電装置の位置を移動させ、
前記制御部は、前記センサの検出値に基づき、前記相互結合調整部を制御する
請求項７ないし１６のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記センサは、前記車のライトの発光に基づいて、前記受電装置の位置を検出する
請求項１７に記載の無線電力伝送システム。
前記駐車場に設置された設置ライトと、
前記センサの環境の明るさを判定するセンサ手段を備え、
前記センサはカメラセンサであり、
前記制御部は、前記センサの環境が暗いときに、前記設置ライトを点灯させる
請求項１７または１８に記載の無線電力伝送システム。
前記車の後方に取り付けられたカメラで撮像した画像を表示するバックモニターを備え、
前記制御部は、前記受電装置を前記送電装置に対して位置合わせするための位置合わせ用目印を前記バックモニターに表示させる
請求項１３ないし１９のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記センサは、カメラセンサであり、
前記制御部は、前記カメラセンサにより撮像された画像を解析して、前記カメラセンサのレンズ汚れを検出し、ユーザーにレンズ汚れを通知する
請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記センサは、カメラセンサであり、
前記センサにはワイパーが取り付けられており、
前記制御部は、前記カメラセンサにより撮像された画像を解析して、前記カメラセンサのレンズ汚れを検出し、レンズ汚れを除去するように前記ワイパーの駆動を制御する
請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記センサは、カメラセンサであり、
前記センサのレンズには汚れ防止処理が施されている
請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記センサは、カメラセンサであり、
前記カメラセンサは、前記カメラセンサのレンズがカメラセンサの設置面に対して垂直に縦置きされた
請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
重量変化により前記送電インダクタまたは前記受電インダクタに異物が接していることを検出する重量センサと、
前記送電インダクタまたは前記受電インダクタの長手方向または短手方向に沿って移動可能な可動部材と、をさらに備え、
前記制御部は、前記重量センサにより前記異物が検出されたとき、前記可動部材の移動を制御して前記異物を除去する
請求項７ないし２４のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
温度変化により前記送電インダクタまたは前記受電インダクタに異物が接していることを検出する温度センサと、
前記送電インダクタまたは前記受電インダクタの長手方向または短手方向に沿って移動可能な可動部材と、をさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサにより前記異物が検出されたとき、前記可動部材の移動を制御して前記異物を除去する
請求項７ないし２５のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記送電装置は、
前記電源として第1〜第Ｎの電源と、
電源切替部とを備え、
前記第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の順番で電源電圧が大きく、
前記電源切替部は、前記相互結合係数が大きいほど、前記第１〜第Ｎのうち小さい番号の電源を選択する
請求項７ないし２６のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記受電装置は、
前記調整回路として、前記受電インダクタで受電した電圧を変換する第１〜第Ｍの調整回路と、
調整回路切替部とを備え、
前記第１〜第Ｍの調整回路は、前記第１〜第Ｍの調整回路の順番で、昇圧度が小さく、前記調整回路切替部は、前記相互結合係数が大きいほど、前記第１〜第Ｎのうち番号の小さい調整回路を選択する
請求項７ないし２７のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
前記受電装置は、車に搭載されており、
前記送電装置は、駐車場に配置されており、
前記送電装置の位置を検出するセンサを前記車に備え、
前記相互結合調整部は、前記送電装置の位置を移動させ、
前記制御部は、前記センサの検出値に基づき、前記相互結合調整部を制御する
請求項７ないし１６のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。