JP5942836B2 - 非接触電力伝送装置及び送電機器 - Google Patents

Description

本発明は、非接触電力伝送装置及び送電機器に関する。

従来から、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば磁場共鳴を用いたものが知られている。例えば特許文献１の非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源から交流電力が入力される１次側コイルとを有する送電機器を備えている。また、非接触電力伝送装置は、１次側コイルと磁場共鳴可能な２次側コイルを有する受電機器を備えている。そして、１次側コイルと２次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に交流電力が伝送される。受電機器にて受電された交流電力は、受電機器に設けられたバッテリの充電に用いられる。また、特許文献２には、送電機器に、インピーダンス整合を行う整合部と、送電機器及び受電機器間の距離を検出するセンサとを設け、上記距離に応じて整合部の定数を可変制御する構成について記載されている。

特開２００９−１０６１３６号公報 特開２０１２−１４７６３２号公報

ここで、伝送効率の向上等を図るべく、所望のインピーダンスに変換するインピーダンス変換部を設ける場合がある。この場合、例えば１次側コイル及び２次側コイルの相対位置が予め定められた基準位置から変動すると、インピーダンス変換部にて変換されたインピーダンスが所望のインピーダンスからずれる場合がある。すると、伝送効率が低下する等の不都合が生じ得る。

これに対して、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部を設け、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を行うことが考えられる。しかしながら、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を行う際に、インピーダンス測定等の処理を要する場合、構成の複雑化及び制御の複雑化といった不都合が懸念される。

なお、上述した事情は、磁場共鳴によって電力伝送を行う構成に限られず、例えば電磁誘導によって電力伝送を行う構成についても同様である。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を好適に行うことができる非接触電力伝送装置及び送電機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と、前記送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能なものであって車両に搭載された受電機器と、を備え、前記受電機器は、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、負荷と、前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、前記２次側コイルの位置に関する情報であって前記車両固有の車両固有情報が記憶された受電側記憶部と、を備え、前記送電機器は、前記１次側コイルの位置に関する情報であって前記送電機器固有の送電機器固有情報が記憶された送電側記憶部を備え、前記非接触電力伝送装置は、前記送電機器固有情報と前記車両固有情報とから導出される前記１次側コイル及び前記２次側コイル間の距離に基づいて、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定する決定部を備えていることを特徴とする。

かかる構成によれば、送電機器固有情報と車両固有情報とから導出される各コイル間の距離に基づいて可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定することにより、可変インピーダンス変換部のインピーダンスを、各コイル間の距離に対応した値に設定することができる。よって、上記距離の変動に好適に追従することができる。

特に、各コイル間の距離は送電機器固有情報及び車両固有情報から導出されるため、インピーダンス測定等の処理を要することなく、比較的容易に各コイル間の距離を導出することができる。これにより、構成の簡素化及び制御の簡素化等を図ることができる。

以上のことから、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を好適に行うことができる。
上記非接触電力伝送装置について、前記１次側コイル及び前記２次側コイルは車高方向に対向し得るものであり、前記送電機器固有情報には、前記車両が設置される設置面に対する前記１次側コイルの高さ情報が含まれており、前記車両固有情報には、前記設置面に対する前記２次側コイルの高さ情報が含まれていると好ましい。かかる構成によれば、各高さ情報に基づいて各コイル間の距離を導出することにより、車種に応じた２次側コイルの高さばらつき及び１次側コイルの高さばらつきに対応した各コイル間の距離を導出することができる。これにより、車種や送電機器の仕様等に起因して各コイル間の距離が変動する場合であっても、可変インピーダンス変換部のインピーダンスを好適に決定することができる。

上記非接触電力伝送装置について、前記決定部は、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスに関する情報と、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間の距離に関する情報とが対応付けられたデータを用いて、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定すると好ましい。かかる構成によれば、各コイル間の距離に関する情報と可変インピーダンス変換部のインピーダンスに関する情報とが対応付けられたデータを用いることにより、可変インピーダンス変換部のインピーダンスを容易に決定することができる。これにより、制御の簡素化を図ることができる。

上記非接触電力伝送装置において、前記可変インピーダンス変換部は２次側可変インピーダンス変換部であり、前記送電機器は、インピーダンスが可変の１次側可変インピーダンス変換部を備え、前記決定部は、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間の距離に関する情報に対して前記１次側可変インピーダンス変換部のインピーダンスに関する情報及び前記２次側可変インピーダンス変換部のインピーダンスに関する情報の双方が対応付けられたデータを有し、当該データを用いて前記１次側可変インピーダンス変換部のインピーダンス、及び、前記２次側可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定すると好ましい。

上記目的を達成する送電機器は、交流電力が入力される１次側コイルを備え、車両に搭載されたものであって２次側コイルを有する受電機器に、非接触で前記交流電力を送電可能なものにおいて、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、前記１次側コイルの位置に関する情報であって前記送電機器固有の送電機器固有情報が記憶された送電側記憶部と、前記送電機器固有情報と前記２次側コイルの位置に関する情報であって前記車両固有の車両固有情報とから導出される前記１次側コイル及び前記２次側コイル間の距離に基づいて、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定する決定部と、を備えていることを特徴とする。

かかる構成によれば、送電機器固有情報と車両固有情報とから導出される各コイル間の距離に基づいて可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定することにより、可変インピーダンス変換部のインピーダンスを、各コイル間の距離に対応した値に設定することができる。よって、上記距離の変動に好適に追従することができる。

また、各コイル間の距離は送電機器固有情報及び車両固有情報から導出されるため、インピーダンス測定等の処理を要することなく、比較的容易に各コイル間の距離を導出することができる。これにより、構成の簡素化及び制御の簡素化等を図ることができる。

以上のことから、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を好適に行うことができる。

可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を好適に行うことができる。

非接触電力伝送装置の模式図。 非接触電力伝送装置の回路図。 車両側充電開始処理を示すフローチャート。 マップの構成を示す概念図。 電源側充電開始処理を示すフローチャート。

以下、送電機器、受電機器及び非接触電力伝送装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）１０は、地上に設けられた送電機器（地上側機器、送電装置）１１と、車両Ｃに搭載された受電機器（車両側機器、受電装置）２１とを備えている。

送電機器１１は、所定の周波数の高周波電力（交流電力）を出力可能な高周波電源１２（交流電源）を備えている。高周波電源１２は、系統電力を用いて、電力値が異なる複数種類の高周波電力を出力可能に構成されている。

高周波電源１２から出力された高周波電力は、非接触で受電機器２１に伝送され、受電機器２１に設けられた車両用バッテリ２２（蓄電部）の充電に用いられる。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、送電機器１１及び受電機器２１間の電力伝送を行うものとして、送電機器１１に設けられた送電器１３と、受電機器２１に設けられた受電器２３とを備えている。送電器１３には高周波電力が入力される。

送電器１３及び受電器２３は磁場共鳴可能に構成されている。具体的には、送電器１３は、並列に接続された１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路で構成されている。受電器２３は、並列に接続された２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路で構成されている。両者の共振周波数は同一である。

かかる構成によれば、高周波電源１２から高周波電力が送電器１３（１次側コイル１３ａ）に入力された場合、送電器１３と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴する。これにより、受電器２３は送電器１３のエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器２３は、送電器１３から高周波電力を受電する。

ちなみに、受電器２３（２次側コイル２３ａ）は、車両Ｃの底部に配置されている。そして、送電器１３は、車高方向において受電器２３と対向可能となるように、車両Ｃが設置される設置面（地面）Ｐに配置されている。つまり、送電器１３及び受電器２３は、車高方向に対向し得るものである。

ここで、車高方向における各コイル１３ａ，２３ａ間の距離である各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨは、車両Ｃが設置される設置面Ｐに対する１次側コイル１３ａの高さ（車高方向の距離）と、設置面Ｐに対する２次側コイル２３ａの高さ（車高方向の距離）とによって決まる。

受電機器２１は、受電器２３にて受電した高周波電力を直流電力に整流する整流部としての整流器２４と、整流器２４と車両用バッテリ２２との間に設けられ、整流器２４により整流された直流電力の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ２５とを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から出力された直流電力が車両用バッテリ２２に入力されることにより、車両用バッテリ２２が充電される。なお、本実施形態では、整流器２４の入力端から車両用バッテリ２２までが負荷Ｌに対応する。

ちなみに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、周期的にスイッチング（オンオフ）を行うスイッチング素子を有している。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスは、当該スイッチング素子のオンオフのデューティ比によって規定される。

受電機器２１は、車両用バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ、充電量）を検知する検知センサ２６を備えている。検知センサ２６は、その検知結果を、受電機器２１に設けられた車両側コントローラ２７に送信する。これにより、車両側コントローラ２７は、車両用バッテリ２２の充電状態を把握することができる。

送電機器１１は、車両側コントローラ２７と無線通信可能に構成された電源側コントローラ１４を備えている。電源側コントローラ１４は、車両側コントローラ２７と情報のやり取りを行うことにより、高周波電源１２の制御を行う。

図２に示すように、受電機器２１は、定数（インピーダンス）が可変の２次側可変インピーダンス変換部３０を備えている。２次側可変インピーダンス変換部３０は、受電器２３から車両用バッテリ２２までの電力伝送経路上に設けられており、詳細には受電器２３と整流器２４との間に設けられている。受電器２３にて受電された高周波電力は、２次側可変インピーダンス変換部３０を介して、整流器２４以降に入力される。

同様に、送電機器１１は、定数（インピーダンス）が可変の１次側可変インピーダンス変換部４０を備えている。１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２と送電器１３との電力伝送系路上に設けられており、高周波電源１２から出力された高周波電力は、１次側可変インピーダンス変換部４０を介して送電器１３に入力される。なお、定数（インピーダンス）は、変換比とも、インダクタンスやキャパシタンスとも言える。

ここで、本発明者らは、受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部が、送電器１３及び受電器２３間の伝送効率に寄与していることを見出した。具体的には、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも高い伝送効率となる特定抵抗値Ｒｏｕｔが存在することを見出した。換言すれば、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部には、所定の抵抗値（第１抵抗値）よりも伝送効率が高くなる特定抵抗値Ｒｏｕｔ（第２抵抗値）が存在することを見出した。

詳細には、仮に送電器１３の入力端に仮想負荷Ｘ１を設けた場合において、仮想負荷Ｘ１の抵抗値をＲａ１とし、受電器２３（詳細には受電器２３の出力端）から仮想負荷Ｘ１までの抵抗値をＲｂ１とすると、特定抵抗値Ｒｏｕｔは√（Ｒａ１×Ｒｂ１）である。

２次側可変インピーダンス変換部３０は、上記知見に基づいて、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンス（２次側可変インピーダンス変換部３０の入力端のインピーダンス）が特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づく（好ましくは一致する）ように、負荷ＬのインピーダンスＺＬをインピーダンス変換する。

ここで、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンス（１次側可変インピーダンス変換部４０の入力端のインピーダンス）に依存する。

かかる構成において、１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２から所望の電力値の高周波電力が出力されるべく、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づいている状況における送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。

例えば、車両用バッテリ２２に対して入力される直流電力の電力値が充電に適した電力値となるのに要する高周波電源１２の出力電力の電力値を、充電に適した電力値の高周波電力とする。そして、高周波電源１２から充電に適した電力値の高周波電力が出力されるための高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスを、充電に適した入力インピーダンスＺｔとする。この場合、１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づく（好ましくは一致する）ように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。

換言すれば、高周波電源１２は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔである条件下で、所望の電力値の高周波電力を出力可能に構成されているとも言える。

ここで、特定抵抗値Ｒｏｕｔは、送電器１３及び受電器２３の構成（各コイル１３ａ，２３ａの形状及びインダクタンスや各コンデンサ１３ｂ，２３ｂのキャパシタンス等）、送電器１３及び受電器２３の相対位置によって決定されるものである。このため、送電器１３及び受電器２３が予め定められた基準位置からずれた場合、すなわち送電器１３及び受電器２３の相対位置が変動した場合、特定抵抗値Ｒｏｕｔは変動する。

これに対して、本非接触電力伝送装置１０は、送電器１３及び受電器２３間の相対位置の変動に追従可能となっている。この点について、各可変インピーダンス変換部３０，４０の詳細な構成と合わせて以下に説明する。

図２に示すように、２次側可変インピーダンス変換部３０は、複数（例えば３つ）のインピーダンス変換器（２次側インピーダンス変換部）３１〜３３を備えている。各インピーダンス変換器３１〜３３は、互いに並列に設けられている。各インピーダンス変換器３１〜３３はそれぞれＬ型のＬＣ回路で構成されており、各インピーダンス変換器３１〜３３の定数はそれぞれ異なっている。

２次側可変インピーダンス変換部３０は、受電器２３及び整流器２４（車両用バッテリ２２）の接続先を、各インピーダンス変換器３１〜３３のうちいずれかに切り替える２次側リレー３４を備えている。２次側リレー３４は、各インピーダンス変換器３１〜３３の両側に設けられている。２次側リレー３４が切り替わることにより、受電器２３にて受電された高周波電力が伝送されるインピーダンス変換器が切り替わるようになっている。

２次側可変インピーダンス変換部３０と同様に、１次側可変インピーダンス変換部４０は、定数が相違する複数（例えば３つ）のインピーダンス変換器（１次側インピーダンス変換部）４１〜４３を備えている。そして、１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２及び送電器１３の接続先（高周波電力が伝送されるインピーダンス変換器）を、複数のインピーダンス変換器４１〜４３のうちいずれかに切り替える１次側リレー４４を備えている。なお、各インピーダンス変換器４１〜４３は、例えば逆Ｌ型のＬＣ回路で構成されている。

以上の通り、各可変インピーダンス変換部３０，４０は、定数が可変となっているため、送電器１３及び受電器２３間の相対位置の変動に応じて定数を変更することができる。
かかる構成において、各コントローラ１４，２７は、送電器１３及び受電器２３の少なくとも一部（好ましくは全部）が車高方向に対向している場合に、互いに情報のやり取りを行うことにより、車両用バッテリ２２の充電を開始するための充電開始処理を実行する。そして、各コントローラ１４，２７は、当該充電開始処理において、電源側コントローラ１４の所定の記憶領域に記憶されている送電機器固有情報１４ａと、車両側コントローラ２７の所定の記憶領域に記憶されている車両固有情報２７ａ及びマップ２７ｂとを用いて、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を行う。

送電機器固有情報１４ａは、送電機器１１、詳細には１次側コイル１３ａの位置に関する情報であって送電機器１１固有の情報である。送電機器固有情報１４ａには、設置面Ｐに対する１次側コイル１３ａの高さ情報が含まれている。車両固有情報２７ａは、受電機器２１、詳細には２次側コイル２３ａの位置に関する情報であって受電機器２１固有の情報である。車両固有情報２７ａには、設置面Ｐに対する２次側コイル２３ａの高さ情報が含まれている。

なお、送電機器１１固有の情報とは、送電機器１１の仕様に基づいて予め定められている情報である。また、受電機器２１固有の情報とは、車両Ｃの仕様（車種）によって予め定められている情報である。

ちなみに、車両Ｃに対する受電器２３の位置は固定されている。このため、設置面Ｐに対する２次側コイル２３ａの高さと、車高とは相関関係となっている。よって、車両固有情報２７ａは車高に関する情報であるとも言える。

次に、マップ２７ｂの詳細な構成と合わせて、各コントローラ１４，２７にて実行される充電開始処理について説明する。説明の便宜上、先ず車両側コントローラ２７にて実行される車両側充電開始処理について説明した後、電源側コントローラ１４にて実行される電源側充電開始処理について説明する。

図３に示すように、車両側充電開始処理においては、まずステップＳ１０１にて、送電機器固有情報１４ａを受信するまで待機する。送電機器固有情報１４ａは、電源側コントローラ１４から送信されるものである。

送電機器固有情報１４ａを受信した場合には、ステップＳ１０２に進み、車両固有情報２７ａを把握する。そして、ステップＳ１０３にて、上記各固有情報１４ａ，２７ａから各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨを導出する。詳細には、車両固有情報２７ａにて導出される２次側コイル２３ａの高さから、送電機器固有情報１４ａにて導出される１次側コイル１３ａの高さを差し引く。

続くステップＳ１０４では、上記各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨに基づいて、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する定数決定処理を実行する。定数決定処理では、マップ２７ｂを参照することにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する。

図４に示すように、マップ２７ｂには、上記高さＨに対して、１次側可変インピーダンス変換部４０の各インピーダンス変換器４１〜４３の番号情報である１次側番号情報Ｚ１（ｘ）と、２次側可変インピーダンス変換部３０の各インピーダンス変換器３１〜３３の番号情報である２次側番号情報Ｚ２（ｘ）とが対応付けられて設定されている。なお、以降の説明において、１次側番号情報Ｚ１（ｘ）を単にＺ１（ｘ）とも言い、２次側番号情報Ｚ２（ｘ）を単にＺ２（ｘ）とも言う。これらＺ１（ｘ）及びＺ２（ｘ）が、インピーダンスに関する情報に対応する。

詳細には、Ｈ１＜Ｈ≦Ｈ２（Ｈ１＜Ｈ２）の高さ範囲には、１次側可変インピーダンス変換部４０の第１インピーダンス変換器４１固有のＺ１（１）と、２次側可変インピーダンス変換部３０の第１インピーダンス変換器３１固有のＺ２（１）とが設定されている。

Ｈ２＜Ｈ≦Ｈ３（Ｈ２＜Ｈ３）の高さ範囲には、１次側可変インピーダンス変換部４０の第２インピーダンス変換器４２固有のＺ１（２）と、２次側可変インピーダンス変換部３０の第２インピーダンス変換器３２固有のＺ２（２）とが設定されている。

Ｈ３＜Ｈ≦Ｈ４（Ｈ３＜Ｈ４）の高さ範囲には、１次側可変インピーダンス変換部４０の第３インピーダンス変換器４３固有のＺ１（３）と、２次側可変インピーダンス変換部３０の第３インピーダンス変換器３３固有のＺ２（３）とが設定されている。

ここで、１次側可変インピーダンス変換部４０の各インピーダンス変換器４１〜４３の定数及び２次側可変インピーダンス変換部３０の各インピーダンス変換器３１〜３３の定数と、各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨとの関係について説明する。

２次側可変インピーダンス変換部３０の第１インピーダンス変換器３１の定数は、Ｈ１＜Ｈ≦Ｈ２である条件下において、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくよう設定されている。そして、１次側可変インピーダンス変換部４０の第１インピーダンス変換器４１の定数は、Ｈ１＜Ｈ≦Ｈ２である条件下において、充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくよう設定されている。

同様に、２次側可変インピーダンス変換部３０の第２インピーダンス変換器３２の定数は、Ｈ２＜Ｈ≦Ｈ３である条件下において、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくように設定されている。そして、１次側可変インピーダンス変換部４０の第２インピーダンス変換器４２の定数は、Ｈ２＜Ｈ≦Ｈ３である条件下において、充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくように設定されている。

さらに、２次側可変インピーダンス変換部３０の第３インピーダンス変換器３３の定数は、Ｈ３＜Ｈ≦Ｈ４である条件下において、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくように設定されている。そして、１次側可変インピーダンス変換部４０の第３インピーダンス変換器４３の定数は、Ｈ３＜Ｈ≦Ｈ４である条件下において、充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくように設定されている。

図３のステップＳ１０４の定数決定処理の説明に戻り、定数決定処理では、マップ２７ｂを参照することにより、ステップＳ１０３にて導出された各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨに対応したＺ１（ｘ）及びＺ２（ｘ）を把握する。

そして、ステップＳ１０５では、２次側可変インピーダンス変換部３０の各インピーダンス変換器３１〜３３のうち、ステップＳ１０４にて把握されたＺ２（ｘ）に対応するものが受電器２３及び整流器２４に接続されるように、２次側リレー３４を制御する。

続くステップＳ１０６では、１次側可変インピーダンス変換部４０の定数情報、すなわちステップＳ１０４にて把握されたＺ１（ｘ）を電源側コントローラ１４に送信する。そして、本処理を終了する。

次に、図５を用いて電源側充電開始処理について説明する。まず、ステップＳ２０１にて、送電機器固有情報１４ａを車両側コントローラ２７に送信する。その後、ステップＳ２０２にて、Ｚ１（ｘ）を受信するまで待機する。Ｚ１（ｘ）は、車両側充電開始処理のステップＳ１０６にて送信されるものである。

Ｚ１（ｘ）を受信した場合には、ステップＳ２０３に進み、１次側可変インピーダンス変換部４０の定数の可変制御を行う。詳細には、１次側可変インピーダンス変換部４０の各インピーダンス変換器４１〜４３のうち受信したＺ１（ｘ）に対応するインピーダンス変換器が高周波電源１２及び送電器１３に接続されるよう１次側リレー４４を制御する。

その後、ステップＳ２０４にて、高周波電源１２から高周波電力が出力されるように高周波電源１２を制御して、本処理を終了する。これにより、送電機器１１から受電機器２１に向けて高周波電力が伝送され、車両用バッテリ２２の充電が開始される。

次に本実施形態の作用について説明する。
送電機器１１の仕様によって予め定められている送電機器固有情報１４ａと、車両Ｃの仕様によって予め定められている車両固有情報２７ａとに基づいて、各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨが導出され、その各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨに基づいて各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数が決定される。

以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を奏する。
（１）１次側コイル１３ａの位置に関する情報であって送電機器１１固有の送電機器固有情報１４ａと、２次側コイル２３ａの位置に関する情報であって受電機器２１固有の車両固有情報２７ａとに基づいて、各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨを導出し、その高さＨに基づいて各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する構成とした。これにより、高周波電源１２からの高周波電力の出力や、各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨを検出するためのセンサ等を要することなく、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定することができる。よって、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の決定に係る構成の簡素化及び制御の簡素化を図ることができる。

（２）各コイル１３ａ，２３ａは車高方向に対向し得る構成とした。具体的には、１次側コイル１３ａを、車両Ｃが設置される設置面Ｐに配置し、２次側コイル２３ａを車両Ｃの底部に配置する構成とした。かかる構成において、送電機器固有情報１４ａには設置面Ｐに対する１次側コイル１３ａの高さ情報が含まれており、車両固有情報２７ａには設置面Ｐに対する２次側コイル２３ａの高さ情報が含まれている構成とした。これにより、送電機器１１の仕様に応じた１次側コイル１３ａの高さのばらつきや、車種に応じた２次側コイル２３ａの高さのばらつきに対応した各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨを導出することができる。よって、送電機器１１の仕様や車種に起因して各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨが変動する場合であっても、各可変インピーダンス変換部３０，４０のインピーダンスを好適に決定することができる。

（３）各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨに対して、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数に関する情報（Ｚ１（ｘ）及びＺ２（ｘ））が対応付けられたデータであるマップ２７ｂを設け、そのマップ２７ｂを参照することにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する構成とした。これにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を算出するといった複雑な処理を行うことなく、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定することができる。よって、処理の簡素化を図ることができ、それを通じて、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の決定に要する時間の短縮等を図ることができる。

処理の簡素化について詳述すると、例えば伝送される高周波電力の電圧波形や電流波形を測定し、その測定結果に基づいて各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する構成の場合、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の変動によって測定結果が変動する。このため、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を行う順番等を考慮する必要が生じ得る。

これに対して、上記のように各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨに対応させて、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数が予め設定されている構成を採用することにより、上記のように順番等を考慮することなく、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定することができる。これにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御の処理の簡素化を、より好適に図ることができる。

（４）各可変インピーダンス変換部３０，４０は、定数が相違する複数のインピーダンス変換器３１〜３３，４１〜４３にて構成されている。そして、各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨに対応させて、各インピーダンス変換器３１〜３３，４１〜４３のうちいずれかが選択され、切り替わるようになっている。これにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を、より簡素に行うことができるとともに、可変範囲が過度に広い素子等を用いることなく、所望の定数を実現することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、車高方向における各コイル１３ａ，２３ａ間の距離である各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨに基づいて、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する構成であったが、これに限られない。例えば、設置面Ｐに沿う方向の各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれ（車高方向から見た場合の各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれ）を考慮して、各コイル１３ａ，２３ａ間の距離を導出し、その距離に基づいて各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する構成としてもよい。

上記構成の一例としては例えば、設置面Ｐには、車両Ｃの駐車位置を規定する規定部（例えば車輪止め）が設けられている。そして、送電機器固有情報１４ａには、設置面Ｐに沿う方向における規定部に対する１次側コイル１３ａの位置を示す位置情報が含まれている。そして、車両固有情報２７ａには、設置面Ｐに沿う方向における車両Ｃにおける２次側コイル２３ａの位置（例えばタイヤに対する２次側コイル２３ａの位置）を示す位置情報が含まれている。かかる構成において、規定部にて規定される位置に車両Ｃが駐車された場合に、車両側コントローラ２７は、各位置情報に基づいて、設置面Ｐに沿う方向における各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれを導出し、その位置ずれと各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨとに基づいて、各コイル１３ａ，２３ａ間の距離を導出する。

○ 実施形態では、各コイル１３ａ，２３ａは車高方向に対向し得る構成であったが、これに限られず、例えば車両Ｃの前後方向に対向する構成であってもよい。この場合、例えば設置面Ｐから起立した壁部に１次側コイル１３ａを配置し、車両Ｃの背面に２次側コイル２３ａを設置し、さらに設置面Ｐに、車両Ｃの前後方向の位置を規定する規定部、例えば車輪止めを設ける。そして、送電機器固有情報１４ａに、車両Ｃの前後方向における壁部に対する１次側コイル１３ａの距離情報と、壁部に対する車輪止めの距離情報とを含め、車両固有情報２７ａには、車両Ｃの前後方向におけるタイヤに対する２次側コイル２３ａの距離情報を含める。かかる構成において、各コントローラ１４，２７は、タイヤと車輪止めとが当接している状況において、車両Ｃの前後方向における壁部に対する車輪止めの距離情報と、車両Ｃの前後方向におけるタイヤに対する２次側コイル２３ａの距離情報とに基づいて、壁部に対する２次側コイル２３ａの距離を導出する。そして、各コントローラ１４，２７は、その導出結果と１次側コイル１３ａの距離情報とに基づいて各コイル１３ａ，２３ａ間の距離を導出する。

○ 送電機器１１及び受電機器２１の少なくとも一方に車高検出部を設け、車両用バッテリ２２の充電中において、車高検出部の検出結果に基づいて、各可変インピーダンス変換部３０，４０の可変制御を行う構成としてもよい。これにより、車両用バッテリ２２の充電中における車高の変動に追従することができる。

○ 実施形態では、各可変インピーダンス変換部３０，４０の各インピーダンス変換器３１〜３３，４１〜４３の定数は固定であったが、これに限られず、これらの定数を可変としてもよい。この場合、各固有情報１４ａ，２７ａから導出される各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨに基づいてインピーダンス変換器を選択し、車両用バッテリ２２の充電中においては、選択されたインピーダンス変換器の定数を可変制御する構成としてもよい。これにより、車両用バッテリ２２の充電中における車高の変動に追従することができる。

なお、上記選択されたインピーダンス変換器の定数の可変制御は、例えば送電機器１１及び受電機器２１の少なくとも一方に設けられ、電圧波形及び電流波形を測定する測定器の測定結果や、車高検出部の検出結果に基づいて行うとよい。

○ 設置面Ｐは、車両Ｃが設置される面であれば任意であり、例えば立体駐車場の駐車テーブルのテーブル面であってもよい。
○ 実施形態では、送電器１３は設置面Ｐに配置されている構成であったが、これに限られず、例えば地中に埋め込む構成であってもよい。この場合、設置面Ｐに対する１次側コイル１３ａの高さとは、設置面Ｐからの１次側コイル１３ａの深さである。

○ 実施形態では、車両側コントローラ２７にマップ２７ｂが設けられており、車両側コントローラ２７が定数決定処理を実行する構成であったが、これに限られず、定数決定処理の制御主体は任意である。例えば電源側コントローラ１４にマップ２７ｂを設け、電源側コントローラ１４が定数決定処理を実行する構成としてもよいし、各コントローラ１４，２７とは別に専用のコントローラを設けてもよい。

○ 実施形態では、送電機器１１及び受電機器２１の双方に可変インピーダンス変換部３０，４０が設けられていたが、いずれか一方を省略してもよい。また、いずれか一方のインピーダンス変換部の定数を固定としてもよい。

○ 実施形態では、送電機器１１及び受電機器２１に１つずつ可変インピーダンス変換部３０，４０が設けられていたが、これに限られず、例えば２つ以上設けられている構成であってもよい。

○ 実施形態では、各可変インピーダンス変換部３０，４０は、定数が相違する複数のインピーダンス変換器を備えている構成であったが、これに限られず、例えばキャパシタンスが可変の可変キャパシタ及びインダクタンスが可変の可変インダクタの少なくとも一方を有するＬＣ回路を備えている構成であってもよい。この場合、各コイル１３ａ，２３ａ間の高さＨと定数とが対応付けられたマップを設け、そのマップを参照することにより定数を特定し、その定数に近づくように定数の可変制御を行う。

○ 実施形態では、各インピーダンス変換器４１〜４３は逆Ｌ型のＬＣ回路で構成されており、各インピーダンス変換器３１〜３３はＬ型のＬＣ回路で構成されていたが、具体的な回路構成は任意である。例えばπ型、Ｔ型などを用いてもよい。また、各インピーダンス変換器３１〜３３，４１〜４３はＬＣ回路に限られず、例えばトランスでもよい。

○ １次側可変インピーダンス変換部４０は、力率が改善される（リアクタンスが０に近づく）ように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換するものであってもよい。

○ ＤＣ／ＤＣコンバータ２５のスイッチング素子のオンオフのデューティ比を調整することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスを調整し、それを通じて、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスを特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づける構成としてもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５が「可変インピーダンス変換部」に対応し、車両用バッテリ２２が「負荷」に対応する。つまり、「負荷」とは、受電器２３（２次側コイル２３ａ）にて受電される高周波電力又はそれが整流された直流電力が入力されるものである。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を省略してもよい。

○ 高周波電源１２として電力源を採用し、各可変インピーダンス変換部３０，４０を、インピーダンス整合させるのに用いてもよい。詳細には、１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが高周波電源１２の出力インピーダンスと整合するように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換するものであってもよい。

また、２次側可変インピーダンス変換部３０は、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが受電器２３の出力端から高周波電源１２までのインピーダンスと整合するように、負荷ＬのインピーダンスＺＬをインピーダンス変換してもよい。

かかる構成においては、各コントローラ１４，２７は、各反射波電力が小さくなるように各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を行うとよい。この場合、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を同時に行うとよい。

○ 実施形態では、送電器１３の共振周波数と受電器２３の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
○ 実施形態では、送電器１３と受電器２３とは同一の構成であったが、これに限られず、異なる構成であってもよい。

○ 実施形態では、各コンデンサ１３ｂ，２３ｂを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル１３ａ，２３ａの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
○ 実施形態では、１次側コイル１３ａと１次側コンデンサ１３ｂとは並列に接続されていたが、これに限られず、両者は直列に接続されていてもよい。同様に、２次側コイル２３ａと２次側コンデンサ２３ｂとは、直列に接続されていてもよい。

○ 実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
○ 実施形態では、受電器２３にて受電された高周波電力は車両用バッテリ２２の充電に用いられたが、これに限られず、例えば別の機器の駆動に用いてもよい。

○ 高周波電源１２は、電力源、電圧源及び電流源のいずれであってもよい。
○ 実施形態では、高周波電源１２が設けられていたが、これに限られず、これを省略して、系統電源と１次側可変インピーダンス変換部４０とを直接接続してもよい。

○ 送電器１３は、１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する１次側結合コイルとを有する構成であってもよい。同様に、受電器２３は、２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する２次側結合コイルとを有する構成であってもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能なものであって車両に搭載された受電機器において、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、負荷と、前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、を備え、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスは、前記送電機器に関する情報であって前記送電機器固有の送電機器固有情報に基づいて決定されることを特徴とする受電機器。

上記技術的思想に着目した場合、例えば、送電機器固有情報１４ａのみで２次側可変インピーダンス変換部３０の定数を決定する構成としてもよい。例えば、車両側コントローラ２７に、各コイル１３ａ，２３ａ間の距離に関する情報としての１次側コイル１３ａの高さ範囲と、Ｚ２（ｘ）とが対応付けられたマップを記憶させておく。そして、車両側コントローラ２７は、送電機器固有情報１４ａを受信した場合、そのマップを参照して上記送電機器固有情報１４ａに含まれる１次側コイル１３ａの高さ情報に対応したＺ２（ｘ）を特定する構成としてもよい。

なお、上記構成において、２次側可変インピーダンス変換部３０の各インピーダンス変換器３１〜３３の定数は、それぞれ対応付けられている１次側コイル１３ａの高さ範囲に１次側コイル１３ａが配置されている場合に伝送効率が高くなるように、２次側コイル２３ａの高さ（車高）を考慮して設定されているとよい。

（ロ）交流電力が入力される１次側コイルを備え、車両に搭載されたものであって２次側コイルを有する受電機器に非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部を備え、当該可変インピーダンス変換部のインピーダンスは、前記車両に関する情報であって前記車両固有の車両固有情報に基づいて決定されることを特徴とする送電機器。

上記技術的思想に着目した場合、例えば、車両固有情報２７ａのみで１次側可変インピーダンス変換部４０の定数を決定する構成としてもよい。例えば、電源側コントローラ１４に、各コイル１３ａ，２３ａ間の距離に関する情報としての２次側コイル２３ａの高さ範囲と、Ｚ１（ｘ）とが対応付けられたマップを記憶させておく。そして、電源側コントローラ１４は、車両固有情報２７ａを受信した場合、そのマップを参照して上記車両固有情報２７ａに含まれる２次側コイル２３ａの高さ情報に対応したＺ１（ｘ）を特定する構成としてもよい。

なお、１次側可変インピーダンス変換部４０の各インピーダンス変換器４１〜４３の定数は、それぞれ対応付けられている２次側コイル２３ａの高さ範囲に２次側コイル２３ａが配置されている場合に、高周波電源１２の出力端のインピーダンスが充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくように、１次側コイル１３ａの高さを考慮して設定される。

ちなみに、上記（イ）及び（ロ）においては、車両側コントローラ２７に、車両固有情報として、受電器２３の情報、例えば共振周波数や２次側コイル２３ａの形状に関する情報を記憶する構成としてもよい。同様に、電源側コントローラ１４に、送電機器固有情報として、送電器１３の情報、例えば共振周波数や１次側コイル１３ａの形状に関する情報を記憶する構成としてもよい。そして、これらの情報に基づいて各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する構成としてもよい。

また、送電機器固有情報として送電機器１１の識別情報を記憶させておき、送電機器１１の識別情報と２次側可変インピーダンス変換部３０の定数情報とが対応付けられたマップを用いて、２次側可変インピーダンス変換部３０の定数を決定してもよい。

さらに、車両固有情報として車両Ｃの識別情報を記憶させておき、車両Ｃの識別情報と１次側可変インピーダンス変換部４０の定数情報とが対応付けられたマップを用いて、１次側可変インピーダンス変換部４０の定数を決定する構成としてもよい。

１０…非接触電力伝送装置、１１…送電機器、１２…高周波電源、１３ａ…１次側コイル、１４…電源側コントローラ、１４ａ…送電機器固有情報、２１…受電機器、２２…車両用バッテリ、２３ａ…２次側コイル、２７…車両側コントローラ、２７ａ…車両固有情報、２７ｂ…マップ、３０，４０…可変インピーダンス変換部。

Claims (5)

1. 交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と、
   前記送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能なものであって車両に搭載された受電機器と、
   を備えた非接触電力伝送装置において、
   前記受電機器は、
   前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
   負荷と、
   前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、
   前記２次側コイルの位置に関する情報であって前記車両固有の車両固有情報が記憶された受電側記憶部と、
   を備え、
   前記送電機器は、前記１次側コイルの位置に関する情報であって前記送電機器固有の送電機器固有情報が記憶された送電側記憶部を備え、
   前記非接触電力伝送装置は、前記送電機器固有情報と前記車両固有情報とから導出される前記１次側コイル及び前記２次側コイル間の距離に基づいて、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定する決定部を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
2. 前記１次側コイル及び前記２次側コイルは車高方向に対向し得るものであり、
   前記送電機器固有情報には、前記車両が設置される設置面に対する前記１次側コイルの高さ情報が含まれており、
   前記車両固有情報には、前記設置面に対する前記２次側コイルの高さ情報が含まれている請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
3. 前記決定部は、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスに関する情報と、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間の距離に関する情報とが対応付けられたデータを用いて、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定する請求項１又は請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
4. 前記可変インピーダンス変換部は２次側可変インピーダンス変換部であり、
   前記送電機器は、インピーダンスが可変の１次側可変インピーダンス変換部を備え、
   前記決定部は、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間の距離に関する情報に対して前記１次側可変インピーダンス変換部のインピーダンスに関する情報及び前記２次側可変インピーダンス変換部のインピーダンスに関する情報の双方が対応付けられたデータを有し、当該データを用いて前記１次側可変インピーダンス変換部のインピーダンス、及び、前記２次側可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定する請求項１又は請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
5. 交流電力が入力される１次側コイルを備え、車両に搭載されたものであって２次側コイルを有する受電機器に、非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、
   インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、
   前記１次側コイルの位置に関する情報であって前記送電機器固有の送電機器固有情報が記憶された送電側記憶部と、
   前記送電機器固有情報と前記２次側コイルの位置に関する情報であって前記車両固有の車両固有情報とから導出される前記１次側コイル及び前記２次側コイル間の距離に基づいて、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定する決定部と、
   を備えていることを特徴とする送電機器。