JP5991372B2 - 送電装置、受電装置、車両、および非接触給電システム - Google Patents

Description

本発明は、送電装置、受電装置、車両、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。

複数の送電装置を有する非接触給電システムにおいて、複数の車両に対して送電を行なう場合、送電装置および／または車両の通信範囲によっては、複数の他の機器（車両，送電機器）と通信が可能な場合があり得る。そのため、無線通信においては、通信を行なっている機器が実際にどこに位置しているのかが必ずしも特定できない状態となる場合が生じ得る。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。

本発明による送電装置は、受電装置へ非接触で電力を供給する。送電装置は、受電装置へ非接触で電力を供給することが可能な送電部と、受電装置と無線通信するための通信部と、送電部を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、送電部が送電を実行している間に、送電部からの送電電力を変化させたときの、通信部による無線通信において送電対象として特定された受電装置からの情報に基づいて、特定された受電装置が送電部から送電されるべき受電装置であるか否かを判定する。

好ましくは、制御装置は、特定された受電装置から、送電電力の変化に対応する情報を受信した場合は、特定された受電装置が送電部から送電されるべき受電装置であると判定する。

好ましくは、制御装置は、特定された受電装置から、送電電力の変化に対応する情報が受信されない場合は、特定された受電装置が送電部から送電されるべき受電装置ではないと判定する。

好ましくは、制御装置は、送電部からの送電電力を変化させた場合に、通信部において送電対象として特定されていない他の受電装置から、送電電力の変化に起因する情報が受信された場合は、他の受電装置が送電部から送電されるべき受電装置であると判定する。

好ましくは、送電装置は、送電部とは異なる他の送電部をさらに備える。制御装置は、送電部における送電に関する情報を記憶する。制御装置は、他の受電装置が送電部から送電されるべき受電装置であると判定した場合であって、他の送電部から特定された受電装置へ送電がされていたときには、記憶している送電部における送電に関する情報を、他の送電部における送電に関する情報と入換える。

好ましくは、制御装置は、電流および電圧の少なくとも一方を変化させることによって、送電電力を変更する。

好ましくは、受電装置は、送電装置からの電力を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、送電装置からの電力を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、送電装置からの電力を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。

本発明よる送電装置は、受電装置へ非接触で電力を供給する。送電装置は、第１および第２の送電部と、第１および第２の送電部をそれぞれ制御する第１および第２の制御部と、第１および第２の制御部を統括的に制御する制御装置とを備える。制御装置は、受電装置と通信するための通信部を含む。制御装置は、第１の送電部が送電を実行している間に、第１の送電部からの送電電力を変化させた場合に、通信部による無線通信において第１の送電部の送電対象として特定された受電装置からの情報に基づいて、特定された受電装置が第１の送電部から送電されるべき受電装置であるか否かを判定する。

本発明による受電装置は、送電装置からの電力を非接触で受電する。受電装置は、送電装置と無線通信を行なう通信部と、制御装置とを備える。制御装置は、電力を受電している間に、送電電力を変化させるための要求を、通信部による無線通信において受電装置に送電を行なう送電装置として特定された送電装置へ提供し、特定された送電装置からの送電電力の変化に基づいて、特定された送電装置が受電装置に送電するべき送電装置であるか否かを判定する。

好ましくは、制御装置は、送電電力の変化が要求に対応したものである場合に、特定された送電装置が受電装置に送電するべき送電装置であると判定する。

好ましくは、受電装置は、送電装置の送電部から非接触で電力を受電する受電部をさらに備える。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、送電装置の送電部から非接触で電力を受電する受電部をさらに備える。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、送電装置の送電部から非接触で電力を受電する受電部をさらに備える。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。

本発明による車両は、上記の受電装置と、受電装置で受電した電力を充電可能な蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生するための駆動装置とを備える。

本発明による非接触給電システムは、送電装置と車両との間で非接触で電力を伝達する。送電装置と車両とは、互いに無線通信が可能に構成される。送電装置は、車両に非接触で電力を供給することが可能な送電部と、送電部を制御するための制御装置とを含む。制御装置は、送電部が送電を実行している間に、送電部からの送電電力を変化させたときに、無線通信によって送電対象として特定された車両からの情報に基づいて、特定された車両が送電部から送電されるべき車両であるか否かを判定する。

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させることができる。

本発明の実施の形態１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。 実施の形態１において、送電機器と車両とのペアリングが正常である場合の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、送電機器と車両とのペアリングが異常である場合の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、車両ＥＣＵで実行される確認制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１において、送電ＥＣＵで実行される確認制御処理を説明するためのフローチャートである。 図８における入換制御の他の例についての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に従う車両給電システムの全体構成図である。 実施の形態２に従う車両給電システムの他の例の全体構成図である。 実施の形態２において、送電機器と車両とのペアリングが正常である場合の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において、送電機器と車両とのペアリングが異常である場合の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において、送電機器と車両とのペアリングが異常である場合の概略的な通信シーケンスを説明するための図である。

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。

［実施の形態１］
（非接触給電システムの構成）
図１は、本発明の実施の形態１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、複数の送電機器２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃを含む送電装置２０と、車両１００Ａ，１００Ｂとを備える。

なお、図１においては、送電装置２０が３つの送電機器２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃを含む構成として示されているが、送電機器の数は２つ以上であれば任意の数とすることができる。また、車両の数についても図１のような２つの車両には限定されず、複数の送電機器のうちの少なくとも１つに対応していればよい。

複数の送電機器２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃの各々は基本的には同様の構成を有しており、車両１００Ａ，１００Ｂについても互いに同様の構成を有しているものとする。そのため、以下の説明においては、複数の送電機器２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃを代表的に「送電機器２００」のように表わし、車両１００Ａ，１００Ｂを代表的に「車両１００」のように表わす。なお、送電機器および車両を構成する各要素についても同様に表わす。

車両１００は、受電部１１０と、通信部１６０とを含む。また、送電機器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、送電機器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が送電機器２００と通信を行なうための通信インターフェースである。

送電機器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、送電機器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。

このように、車両給電システム１０においては、送電機器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、送電機器２００は、上述のように、電源装置２１０と、送電部２２０と、車両検出部２７０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、送電機器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、任意の構成を採用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、送電機器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。

車両検出部２７０は、車両１００が送電機器２００の送電可能範囲内に存在していることを検出する。車両検出部２７０は、たとえば、レーザ、赤外線、超音波などの非接触型のセンサや、リミットスイッチなどの接触型センサ、あるいは車重を検知する荷重センサなどの任意のセンサを用いることができる。

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、送電機器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、車両１００側の通信部１６０と情報ＩＮＦＯの授受を行なう。通信部２３０は、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、駆動装置１５５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。

駆動装置１５５は、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、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、送電機器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、送電機器２００と同様に、インピーダンスマッチングを行なう整合器が設けられてもよい。

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と送電機器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、送電機器２００の通信部２３０と情報ＩＮＦＯの授受を行なう。通信部１６０から送電機器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、送電機器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、送電機器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、送電機器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、送電機器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、電気負荷装置１１８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。

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。

送電機器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、送電機器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、送電機器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、送電機器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。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。

（送電機器と車両とのペアリング確認制御の説明）
上述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、送電機器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。そのため、多くの場合、送電機器と車両との間の情報伝達についても無線通信を用いて行なわれ、送電機器および車両において、無線通信によって得た情報に基づいて、互いに認証が行なわれる。

無線通信においては、その通信範囲内に通信可能な複数の機器（車両，送電機器）が存在する場合には、それぞれの機器と個別に通信をすることができる。したがって、商業施設の駐車場のように隣接した複数の駐車スペースにおいて、上記のような非接触給電システムが設けられる図１のような場合には、送電機器は複数の車両と通信し、そして車両は複数の送電機器と通信する状態となり得る。

そうすると、各機器において、送電あるいは受電の対象となり得る相手側の機器が複数存在することになる。そのため、送電機器から車両への電力供給を適切に行なうためには、送電あるいは受電すべき相手側の機器を確実に特定し、ペアリングすることが必要となる。

送電機器と車両とが正しくペアリングされていない状態で送電動作が実行されると、送電機器において車両に搭載された蓄電装置の状態を正しく把握できず、別の車両の蓄電装置の状態に応じた送電が行なわれる。そうすると、蓄電装置の充電不足が生じたり、逆に適切に充電を停止できないために過充電となってしまったりする可能性がある。これによって、ユーザが意図した充電ができなかったり、機器の故障や劣化を招いたりするおそれがある。

また、公共の送電装置により蓄電装置の充電を行なう場合には、充電量に応じて料金が課される場合がある。そのため、送電機器と車両とが正しくペアリングされていない状態では、当該車両の料金情報と別の車両に課されている料金情報とが入換わってしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態１においては、送電機器から車両への送電動作の実行中に、送電電力を意図的に変化させ、その変化を車両で適切に把握できるか否かによって、車両と送電機器とのペアリングを確認する確認制御を行なう。このような制御を行なうことによって、たとえ、送電機器と車両とが正しくペアリングされていない状態で送電動作が開始されてしまった場合であっても、送電中に不適切なペアリングを検出することができる。

さらに、ペアリングが正しくないことが検出された場合に、正しいペアリングに修正するとともに、課金情報などの送電に関する情報を、修正された正しいペアリングに対して適用することによって、それまでの送電実績を適切に引き継ぐことができる。

図８は、実施の形態１において、送電機器２００と車両１００とのペアリングが正常である場合の概略的な通信シーケンスを説明するための図である。

図８を参照して、送電機器２００から車両１００への通常給電時、たとえば、３ｋＷの電力で送電機器２００から車両１００へ送電されている場合を考える。そして、たとえば、送電開始から予め定められた時間経過後や、所定の時間間隔において、確認制御が開始される。

確認制御が開始されると、まず、送電機器２００から、現在無線通信により送電対象として特定されている車両１００へ、当該確認制御におけるチェックを開始する旨の予告通知がなされる。これによって、車両１００において、送電機器２００からの電力変更が実行されることが認識される。

車両１００は、この通知に応答して、送電機器２００に対して電力変更指令を出力する。そして、送電機器２００は、送電電力をたとえば現在の３ｋＷから１ｋＷへ低減する。この電力変更は、送電電流および送電電圧の少なくとも一方を変化させることによって行なわれる。

このとき、車両１００において送電電力の変化が検出されるが、予め確認制御を開始する通知が予告されているため、車両１００は、この電力変化が確認制御によるものであり、送電機器２００とのペアリングが正しいと判断する。

そして、車両１００は、送電機器２００に対してペアリングが正しいことを示す信号を送信する。送電機器２００は、これに応答して、車両１００へ確認制御の終了を通知するとともに、送電電力を１ｋＷから３ｋＷに復帰させて通常給電を再開する。

なお、図８において、送電機器２００からの確認制御の予告に対する車両１００の電力変更指令は必ずしも必要ではなく、予告通知を出力後所定の条件が成立（たとえば、所定時間経過）したことに応じて、送電機器２００が自ら電力を変更するようにしてもよい。

次に、図９を用いて、送電機器と車両とのペアリングが異常である場合の概略的な通信シーケンスを説明する。図９では、無線通信において、図１における送電機器２００Ａ（送電機器１）と車両１００Ａ（車両Ａ）とがペアとなっており、かつ、送電機器２００Ｂ（送電機器２）と車両１００Ｂ（車両Ｂ）とがペアとなっていると認識されているものとする。ただし、実際には、車両Ａが送電機器２の駐車スペースに駐車しており、送電機器２から車両Ａへ電力が供給されている。一方、車両Ｂは送電機器１の駐車スペースに駐車しており、送電機器１から車両Ｂへ電力が供給されている。

このような状態において、送電機器１において、確認制御が開始されると、送電機器１から、現在送電対象として特定されている車両Ａに対して制御開始の予告通知がなされる。そして、送電機器１からの送電電力が、たとえば３ｋＷから１ｋＷへ低減される。

しかしながら、実際には、車両Ｂに送信される電力が低減されており、車両Ａにおいては、受電される電力が変化しない。車両Ａは、送電機器１からの予告通知を受けてから所定期間内に送電電力が変更されないことに基づいて、ペアリングが異常であると判定する。そして、車両Ａは、送電機器１に対してペアリングの異常を示す通知を行なう。

送電機器１は、車両Ａからの異常通知によって、ペアリングについての誤認が生じていることを認識すると、他の送電機器に対して誤認が発生していることを示す通知を行なうとともに、送電を停止する。

車両Ｂにおいては、予告なく送電が突然停止されたことによって、送電機器２に異常停止通知を送信する。送電機器２は、送電を実行しているにもかかわらず、車両Ｂからの異常停止通知と送電機器１からの誤認通知とを受信したことによって、送電機器１におけるペアリングの認識と送電機器２におけるペアリングの認識とが逆になっていると判断する。そして、送電機器２は送電電力を停止する。

なお、図９には示さないが、車両Ｂにおいて、予告なく送電電力が低下した場合に異常通知を送電機器２に通知するようにしてもよい。

その後、送電機器１は、送電機器２における判定結果に基づいて、車両Ａ，Ｂおよび送電機器２に対して、現在認識しているＩＤの変更を指示する通知を行なう。また、送電機器１においても認識している車両のＩＤが変更される。これによって、各機器におけるペアリングが正常となる。なお、車両Ｂからの異常停止通知あるいはそれに応答した送電機器２の判定結果は、本発明における「送電電力の変化に起因する情報」に対応する。

その後、送電機器１と送電機器２との間で、車両Ａ，Ｂに対するこれまでの送電情報を入換える。これによって、送電対象の車両に搭載された蓄電装置のＳＯＣの状態や課金情報が適切に認識される。

そして、送電機器１は確認制御の終了を示す通知を、車両Ａ，Ｂおよび送電機器２に送信するとともに、送電機器２に対して送電再開の指令を送信する。

その後、送電機器１および送電機器２から電力の供給が開始される。これによって、通信上の相手機器の認識と実際の機器の対応を一致させることができる。すなわち、送電機器においては、送電機器から送電すべき送電対象の車両が適切に特定され、車両においては、当該車両に送電を行なうべき送電機器が適切に特定される。

次に、図１０および図１１を用いて、実施の形態１における確認制御処理の詳細を説明する。図１０は、車両１００の車両ＥＣＵ３００で実行される処理を示すフローチャートである。図１１は、送電機器２００の送電ＥＣＵ２４０で実行される処理を示すフローチャートである。図１０および図１１に示すフローチャート中の各ステップについては、それぞれ車両ＥＣＵ３００および送電ＥＣＵ２４０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。

図１０を参照して、まず車両１００における処理について説明する。車両ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、現在受電中であるか否かを判定する。

受電中でない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、ペアリングの確認は不要であるので、車両ＥＣＵ３００は、以降の処理をスキップして処理を終了する。

受電中である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、送電機器からチェック開始通知（予告通知）を受信したか否かを判定する。

チェック開始通知を受信した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、さらに送電機器から送電される電力が低下されたか否かを判定する。

送電機器からの送電電力が低下した場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、当該確認制御において、車両１００と送電機器との間のペアリングが正常であると判断し、正常であることを示す通知を送電機器へ送信する。その後、Ｓ１６０において、送電機器からチェック終了通知を受信すると、車両ＥＣＵ３００は、送電機器からの送電の有無を確認し（Ｓ１７０）、送電がされている場合（Ｓ１７０にてＹＥＳ）には受電を再開する（Ｓ１８０）。

Ｓ１２０において、送電機器からの送電電力が低下しない場合（Ｓ１２０にてＮＯ）には、処理がＳ１２５に進められ、車両ＥＣＵ３００は、チェック開始通知を受信してから予め定められた所定時間が経過したか否かを判定する。

所定時間がまだ経過していない場合（Ｓ１２５にてＮＯ）は、処理がＳ１２０に戻される。一方、所定時間が経過した場合（Ｓ１２５にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３５に進められて、車両ＥＣＵ３００は、車両１００と送電機器との間のペアリングが異常であると判断し、その旨の通知を送電機器へ送信する。

その後、送電機器によって送電が停止されることに応答して、車両ＥＣＵ３００は受電を停止する（Ｓ１４０）。そして、Ｓ１５０にて、車両ＥＣＵ３００は、送電機器から正しいペアリングの送電機器のＩＤを取得し、ペアリングの認識を変更する。

そして、車両ＥＣＵ３００は、送電機器からチェック終了通知を受け（Ｓ１６０）、送電機器からの送電が再開されると（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、受電を再開する（Ｓ１８０）。

Ｓ１１０において、チェック開始通知を受信していない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１１５に進められ、車両ＥＣＵ３００は、送電機器からの送電電力が停止したか否かを判定する。

送電機器から送電電力が停止されない場合（Ｓ１１５にてＮＯ）は、確認制御の対象車両ではなく、かつ、送電が継続されているので、車両ＥＣＵ３００は、少なくとも確認制御が実行される車両とは、送電装置のペアリングが入換わっておらず正常である可能性が高いと判断する（Ｓ１１６）。そして、車両ＥＣＵ３００は処理を終了する。

一方、送電機器から送電電力が停止された場合（Ｓ１１５にてＹＥＳ）は、確認制御の開始通知なく送電電力が突然停止しているので、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１３６にて異常停止が発生したと判断し、その旨を示す信号を送電機器へ送信する。

その後、車両ＥＣＵ３００は、受電動作を停止するとともに（Ｓ１４０）、送電機器からのＩＤ変更通知を取得して正しいペアリングへ変更する（Ｓ１５０）。

そして、車両ＥＣＵ３００は、送電機器からチェック終了通知を受け（Ｓ１６０）、送電機器からの送電が再開されると（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、受電を再開する（Ｓ１８０）。

次に、図１１を参照して、送電機器２００の送電ＥＣＵ２４０において実行される処理について説明する。

送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ２００にて、確認制御の開始タイミングが到来したか否かを判定する。確認制御の開始タイミングとしては、たとえば、送電開始から予め定められた期間の経過後、一定期間ごと、あるいは、送電電力と受電電力との間の電力差からペアリングの異常が推定される場合などを採用することができる。なお、確認制御のタイミングは、近接する送電機器とできるだけ同じタイミングとならないようにすることが好ましい。たとえば、上記の所定の期間を送電機器ごとに異なる値に設定したり、図１３等で後述する管理サーバを有する構成では管理サーバでタイミングを調整したりする。これにより、複数の送電機器において確認制御が平行して実行される場合が抑制されるので、１回の確認制御で異常を確実に検出できる可能性を高めることができる。

開始タイミングが到来した場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）は、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ２１０にて、現在ペアリングしていると認識している対応車両に対してチェック開始通知を送信する。そして、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ２２０にて、送電電力を予め定められた電力まで低下させる。なお、Ｓ２２０における電力変更は、電力を低下させることに限られず、電力の停止、あるいは許容範囲内で電力を増加するようにしてもよい。

その後、送電ＥＣＵ２４０は、Ｓ２３０にて、ペアリングしている車両における電力変更に対するチェック結果が正常であるか否かを判定する。チェック結果が正常である場合（Ｓ２３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ２８０に進められ、送電ＥＣＵ２４０は、確認制御の終了通知を車両に通知するとともに、通常給電時の電力に復帰させて（Ｓ２９０）処理を終了する。

一方、チェック結果が異常である場合（Ｓ２３０にてＮＯ）は、処理がＳ２４０に進められて、送電ＥＣＵ２４０は送電を停止する。そして、送電ＥＣＵ２４０は、ペアリングの誤認が生じていることを示す信号を、他の送電機器に送信する（Ｓ２５０）。

送電ＥＣＵ２４０は、異常停止によってペアリングの認識が入換わっている送電機器からの情報に基づいて、適切なＩＤ情報を選択し、車両および他の送電機器に対してＩＤ変更通知を送信する（Ｓ２６０）。その後、Ｓ２７０にて、送電ＥＣＵ２４０は、ペアリングの認識が入換わっていた送電装置との間で送電情報の入換えを行なう。

そして、送電ＥＣＵ２４０は、確認制御の終了を車両に通知するとともに、通常給電時の電力で送電を再開させる（Ｓ２９０）。

Ｓ２００にて、確認制御の開始タイミングが到来していない場合（Ｓ２００にてＮＯ）は、処理がＳ２１５に進められ、送電ＥＣＵ２４０は、ペアリングしている車両に送電電力の異常停止が発生したか否かを判定する。

送電電力の異常停止が発生していない場合（Ｓ２１５にてＮＯ）は、正常に送電が継続されているので、送電ＥＣＵ２４０は処理を終了する。

送電電力の異常停止が発生している場合（Ｓ２１５にてＹＥＳ）は、送電ＥＣＵ２４０は、現在送電を行なっている車両と通信を行なっている車両とが異なっていると判断し、処理をＳ２１６に進めて、送電電力を停止する。

そして、送電ＥＣＵ２４０は、他の送電機器から送信される誤認通知に基づいて、正しいペアリングの送電装置を判断し、自らのＩＤ情報を変更するとともに、そのＩＤ情報を他の送電装置へ送信する（Ｓ２１７）。

その後、他の送電機器からのチェック終了通知を受信すると（Ｓ２１８にてＹＥＳ）、Ｓ２９０に処理が進められて、送電ＥＣＵ２４０は送電を再開する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、送電動作の実行中に、現在認識している送電機器と車両とのペアリングが正常であるか否かを判定することができる。そして、ペアリングが異常であると判定された場合には、適切なペアリングに修正されるとともに、それに応じてそれまでの送電に関する情報が、適切なペアリングに対応して送電機器間で入換えられる。これによって、不適切なペアリングによって生じ得る蓄電装置の充電不足および過充電を防止するとともに、送電に伴う料金を正しくすることができる。

なお、ペアリングが異常であることが判定された後のＩＤおよび情報の入換制御については、図９では、車両および送電機器を特定してそれらのＩＤおよび情報を入換える手法を示したが、この入換制御については、他の手法を採用することも可能である。

具体的には、たとえば、図１２に示すように、ペアリングが異常と判定された車両Ａ，Ｂについて、対応する送電機器を改めて探索するようにしてもよい。

図１２を参照して、確認制御を実行した送電機器１においてペアリングの異常が検出されると、送電機器１は、自身および送電機器２についてのタイマー値Ｔ１，Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）を設定し、設定したタイマー値Ｔ２を送電機器２に送信する。そして、車両Ａ，Ｂに対して、リスタート要求信号を送信し、送電機器の探索を行なわせる。

リスタート要求信号を受信した車両Ａ，Ｂは、相手の送電機器を特定せず、すべての送電機器に対して一括して充電要求信号を送信する。

送電機器１は、車両Ａ，Ｂからの複数の充電要求信号をほぼ同時に受信し、それに応答して、２つの充電要求信号の受信したときから先に定めたタイマー値Ｔ１だけ経過したタイミングで、通常の充電動作で用いる電力よりも小さい微小電力を用いた送電（以下、「テスト送電」とも称する。）を実行する。このときのテスト送電は、送電機器１のみから実行される。

送電機器１のテスト送電により供給される電力は、車両Ｂによって受電される。この段階では、車両Ｂにおいては、どの送電機器から供給された電力かは判断できないため、車両Ｂは、電力の受電に応答して、相手の送電機器を特定せずに、すべての送電機器に対してＩＤ付きの受電成功通知を一括して送信する。

送電機器１は、車両Ｂからの受電成功通知を受けることによって、テスト送電の電力が車両Ｂによって受電され、ペアリングの相手が車両Ｂであると認識する。そして、送電機器１は、車両Ｂに対してＩＤを通知し、それによって車両Ｂにおいてもペアリングの相手が送電機器１であることが認識される。

送電機器２においても同様に、車両Ａ，Ｂからの複数の充電要求信号がほぼ同時に受信される。これに応答して、送電機器２は、先に送電機器１によって定められたタイマー値Ｔ２経過後にテスト送電を実行する。送電機器２のテスト送電で供給される電力は、車両Ａで受電される。この段階では、車両Ａでは、どの送電機器から供給された電力かは判断できないため、車両Ａは、電力の受電に応答して、相手の送電機器を特定せずに、すべての送電機器に対してＩＤ付きの受電成功通知を一括して送信する。

送電機器２は、車両Ａからの受電成功通知を受けることによって、テスト送電の電力が車両Ａによって受電され、ペアリングの相手が車両Ａであると認識する。そして、送電機器２は、車両Ａに対してＩＤを通知し、それによって車両Ａにおいてもペアリングの相手が送電機器２であることが認識される。

その後、送電機器１と送電機器２との間で、これまでの送電に関する情報が入換えられ、確認制御が終了される。

なお、上記のテスト送電については、微小電力を用いる場合に限られない。たとえば、電力の大きさは通常の充電動作時と同じであるが、非常に短時間だけパルス状に電力を送電するような態様としてもよい。

［実施の形態２］
実施の形態１においては、複数の送電機器の各々が、独立して送電動作の制御および車両や他の送電機器との通信を行なう場合を例として説明した。

一方で、複数の送電機器を有する送電装置においては、全体を統括する管理用の制御装置（以下、「管理サーバ」とも称する。）が設けられる場合がある。このような管理サーバを設けることによって、上述のテスト送電のタイミングなどのように、送電機器間における調整が容易になったり、送電機器間での情報の授受が容易になったりするという利点がある。特に、送電機器の数が非常に多い大規模な駐車場などにおいては、送電機器同士で個別に調整を行なうと制御が煩雑となる場合があるので、管理サーバを用いて包括的に制御を行なうことが好ましい。

なお、管理サーバを有する構成としては、主に図１３および図１４に示すような構成を採用することができる。

図１３に示される車両給電システム１０Ａの送電装置２０Ａは、図１で示した、送電機器２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃに加えて、管理サーバ３０が設けられる。管理サーバ３０は、有線通信により、各送電機器と接続され、各送電機器の送電ＥＣＵと通信する（図２）。この構成においては、個々の送電機器の制御は、各送電機器に含まれる送電ＥＣＵにおいて実行される。一方、管理サーバ３０は、各送電機器における共通制御および統括制御を実行する。

各車両との通信は、管理サーバ３０に含まれる通信部３１で行なわれる。管理サーバ３０は、各車両から送電機器へ伝達する情報を受信し、その情報を対象の送電機器へ送信する。また、管理サーバ３０は、各送電機器から車両へ伝達する情報を受信し、その情報を対象の車両へ送信する。

また、図１４の車両給電システム１０Ｂに示される送電装置２０Ｂにおいては、図１３における管理サーバ３０および各送電機器の電源装置２１０Ａ〜２１０Ｃの機能を備えた制御装置３０Ｂが設けられる。制御装置３０Ｂは、各車両と無線通信するとともに、複数の送電部２２０Ａ〜２２０Ｃにおける送電動作を制御する。

図１４のような構成は、比較的小規模なシステムに有効であり、制御機能と電源部とを一体とすることで、機器の設置スペースや設置費用を削減することができる。

逆に、大規模なシステムに図１４のような構成を適用すると、各送電部までの高周波電力伝達用のケーブルが長くなったり、制御用のソフトウェアの量が膨大かつ複雑になったりする可能性がある。そのため、大規模システムにおいては、図１３のように、管理サーバでは統括的な制御のみを行ない、各送電部の制御は送電機器に含まれる送電ＥＣＵで行なうような分散制御を行なうことが好ましい。なお、上記の図１３および図１４の中間的な構成として、電源部および整合器を各送電機器内に配置し、それらの制御は管理サーバに含まれる制御装置によって行なうようにしてもよい。

次に、図１５および図１６を用いて、管理サーバを有する図１３のような構成の場合の、ペアリングの確認制御の概略的な通信シーケンスを説明する。図１５は、実施の形態１の図８に対応する、ペアリングが正常な場合の通信シーケンスである。図１６は、実施の形態１の図９に対応する、ペアリングが異常な場合の通信シーケンスである。

図１５においては、図８と比較すると、車両１００と送電機器２００との間の情報伝達が、管理サーバ３０を介して行なわれる点が異なっている。

すなわち、送電実行中に確認制御を実行するタイミングが到来すると、管理サーバ３０は、確認制御を実行する対象の車両１００にチェックを開始する予告通知を行なうとともに、現在ペアリングしていると認識している送電機器２００に対して電力変更通知を送信する。

この電力変更通知に応答して、送電機器２００は、送電電力をたとえば３ｋＷから１ｋＷに変更する。図１５の場合においては、ペアリングは正常であるので、車両１００において送電電力の変化が検出され、車両１００は、管理サーバ３０に対してペアリングが正しいことを示す情報を送信する。

管理サーバ３０は、車両１００からの情報によって、ペアリングが正常であると判定し、車両１００および送電機器２００に対して確認制御の終了を通知する。その後、送電機器２００からの電力が、たとえば１ｋＷから３ｋＷに復帰され、通常の給電が再開される。

図１６においても、実施の形態１の図９と比較すると、車両と送電機器との間の情報伝達が管理サーバ３０を介して行なわれる点が異なっている。そのため、図１６においては、各通信シーケンスの詳細な説明は繰り返さないが、各車両および各送電機器への指令は、図１５同様に管理サーバ３０から送信される。

また、ペアリングの異常の判定、ＩＤ変更の通知、および送電情報の入換えも、管理サーバ３０によって実行される。

このように、複数の送電機器を統括的に制御する管理サーバを設ける構成においても、実施の形態１と同様に、送電動作の実行中に、現在認識している送電機器と車両とのペアリングが正常であるか否かを判定することができるとともに、ペアリングが異常な場合には、適切なペアリングに修正することができる。

なお、図１６においても、ＩＤおよび情報の入換制御については、図１２のような構成を適用することも可能である。

［実施の形態３］
実施の形態１，２においては、送電装置がペアリングの異常を判定する構成について説明した。

実施の形態３においては、主に車両が主体となって、ペアリングの異常を判定する構成について説明する。

図１７は、実施の形態３において、送電機器と車両とのペアリングが異常である場合の概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図１７においても、実施の形態１，２と同様に、通信においては車両Ａが送電機器１とペアリングしており、車両Ｂが送電機器２とペアリングしていると認識され、実際には送電機器１からは車両Ｂに送電され、送電機器２からは車両Ａに送電されているものとする。

図１７を参照して、送電動作が実行されている間に、所定の確認タイミングが到来したことに応答して、車両Ａは、確認制御の開始を送電機器１へ通知する。この通知に応答して、送電機器１は、たとえば３ｋＷから１ｋＷへ送電電力を低下する。

しかしながら、送電機器１からは車両Ｂに対して送電が行なわれているため、車両Ａにおいては、送電電力の低下が検出されず、これによって車両Ａはペアリングが異常であることを認識する。そして、車両Ａは、送電機器１に対してペアリングが異常であることを示す情報を通知するとともに、他の車両および送電機器に対して、ペアリングの誤認が生じていることを通知する。そして、送電機器１は、車両Ａからの異常通知に応答して送電を停止する。

このとき、車両Ｂにおいては、送電電力が突然停止するため、異常停止を示す通知を車両Ａおよび送電機器２に対して送信する。これに応答して、送電機器２は送電を停止する。

これによって、車両Ａは、送電機器２が車両Ａに対応する送電機器であることを認識する。そして、車両Ａから車両Ｂおよび送電機器１，２に対して、ＩＤ変更通知を送信する。各機器においては、車両ＡからのＩＤ変更通知に従って相手機器の認識を変更する。これによって、正しいペアリングとなる。

その後、送電機器１と送電機器２の間で送電に関する情報が入換えられる。そして、車両Ａから各機器に対して確認制御の終了および送電開始指令が通知され、正しいペアリングで送電が再開される。

このような構成とすることによって、車両において、送電動作の実行中に、現在認識している送電機器と車両とのペアリングが正常であるか否かを判定することができるとともに、ペアリングが異常な場合には、適切なペアリングに修正することができる。

なお、実施の形態２のように送電装置が統括的な管理サーバを有する場合にも、実施の形態３のように車両において主体的にペアリングの異常を検出するようにしてもよい。

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て請求の範囲によって示され、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。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 車両給電システム、２０，２０Ａ，２０Ｂ 送電装置、３０，３０Ｂ 管理サーバ、３１，１６０，２３０，２３０Ａ〜２３０Ｃ 通信部、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，１００Ｂ 車両、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、１５５ 駆動装置、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〜２００Ｃ 送電機器、２１０，２１０Ａ〜２１０Ｃ 電源装置、２５０ 電源部、２６０ 整合器、２７０ 車両検出部、３００ 車両ＥＣＵ、４００ 商用電源。

Claims (17)

1. 受電装置（１００Ａ，１００Ｂ）へ非接触で電力を供給する送電装置であって、
   受電装置へ非接触で電力を供給することが可能な送電部（２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ）と、
   受電装置と無線通信するための通信部（２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ）と、
   前記送電部を制御するための制御装置（３０，３０Ｂ，２４０）とを備え、
   前記制御装置は、前記送電部が送電を実行している間に、前記送電部からの送電電力を変化させたときの、前記通信部による無線通信において送電対象として特定された受電装置からの情報に基づいて、前記特定された受電装置が前記送電部から送電されるべき受電装置であるか否かを判定する、送電装置。
2. 前記制御装置は、前記特定された受電装置から、前記送電電力の変化に対応する情報を受信した場合は、前記特定された受電装置が前記送電部から送電されるべき受電装置であると判定する、請求項１に記載の送電装置。
3. 前記制御装置は、前記特定された受電装置から、前記送電電力の変化に対応する情報が受信されない場合は、前記特定された受電装置が前記送電部から送電されるべき受電装置ではないと判定する、請求項１に記載の送電装置。
4. 前記制御装置は、前記送電部からの送電電力を変化させた場合に、前記通信部において送電対象として特定されていない他の受電装置から、前記送電電力の変化に起因する情報が受信された場合は、前記他の受電装置が前記送電部から送電されるべき受電装置であると判定する、請求項３に記載の送電装置。
5. 前記送電装置は、前記送電部とは異なる他の送電部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記送電部における送電に関する情報を記憶し、
   前記制御装置は、前記他の受電装置が前記送電部から送電されるべき受電装置であると判定した場合であって、前記他の送電部から前記特定された受電装置へ送電がされていたときには、記憶している前記送電部における送電に関する情報を、前記他の送電部における送電に関する情報と入換える、請求項４に記載の送電装置。
6. 前記制御装置は、電流および電圧の少なくとも一方を変化させることによって、前記送電電力を変更する、請求項１に記載の送電装置。
7. 受電装置は、前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部（１１０Ａ，１１０Ｂ）を含み、
   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に記載の送電装置。
8. 受電装置は、前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部（１１０Ａ，１１０Ｂ）を含み、
   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に記載の送電装置。
9. 受電装置は、前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電部（１１０Ａ，１１０Ｂ）を含み、
   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に記載の送電装置。
10. 受電装置（１００Ａ，１００Ｂ）へ非接触で電力を供給する送電装置であって、
    第１および第２の送電部（２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ）と、
    前記第１および第２の送電部をそれぞれ制御する第１および第２の制御部（２４０）と、
    前記第１および第２の制御部を統括的に制御する制御装置（３０）とを備え、
    前記制御装置は、受電装置と通信するための通信部（３１）を含み、
    前記制御装置は、前記第１の送電部が送電を実行している間に、前記第１の送電部からの送電電力を変化させた場合に、前記通信部による無線通信において前記第１の送電部の送電対象として特定された受電装置からの情報に基づいて、前記特定された受電装置が前記第１の送電部から送電されるべき受電装置であるか否かを判定する、送電装置。
11. 送電装置（２０，２０Ａ，２０Ｂ）からの電力を非接触で受電する受電装置であって、
    送電装置と無線通信を行なう通信部（１６０Ａ，１６０Ｂ）と、
    制御装置（３００）とを備え、
    前記制御装置は、電力を受電している間に、送電電力を変化させるための要求を、前記通信部による無線通信において前記受電装置に送電を行なう送電装置として特定された送電装置へ提供し、前記要求に対する前記受電装置における受電電力の変化に基づいて、前記特定された送電装置が前記受電装置に送電するべき送電装置であるか否かを判定する、受電装置。
12. 前記制御装置は、前記受電電力の変化が前記要求に対応したものである場合に、前記特定された送電装置が前記受電装置に送電するべき送電装置であると判定する、請求項１１に記載の受電装置。
13. 送電装置の送電部（２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ）から非接触で電力を受電する受電部（１１０Ａ，１１０Ｂ）をさらに備え、
    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１１に記載の受電装置。
14. 送電装置の送電部（２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ）から非接触で電力を受電する受電部（１１０Ａ，１１０Ｂ）をさらに備え、
    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１１に記載の受電装置。
15. 送電装置の送電部（２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ）から非接触で電力を受電する受電部（１１０Ａ，１１０Ｂ）をさらに備え、
    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１１に記載の受電装置。
16. 請求項１１に記載の受電装置と、
    前記受電装置で受電した電力を充電可能な蓄電装置（１９０）と、
    前記蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生するための駆動装置（１５５）とを備える、車両。
17. 非接触で電力を伝達する非接触給電システム（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、
    送電装置（２０，２０Ａ，２０Ｂ）と、
    前記送電装置からの電力を非接触で受電可能な車両（１００Ａ，１００Ｂ）とを備え、
    前記送電装置と前記車両とは、互いに無線通信が可能に構成され、
    前記送電装置は、
    前記車両に非接触で電力を供給することが可能な送電部（２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ）と、
    前記送電部を制御するための制御装置（３０，３０Ｂ，２４０）とを含み、
    前記制御装置は、前記送電部が送電を実行している間に、前記送電部からの送電電力を変化させたときに、無線通信によって送電対象として特定された車両からの情報に基づいて、前記特定された車両が前記送電部から送電されるべき車両であるか否かを判定する、非接触給電システム。

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