JP6156115B2

JP6156115B2 - 送電装置

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Publication number: JP6156115B2
Application number: JP2013258079A
Authority: JP
Inventors: 真士市川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2017-07-05
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Description

本発明は、送電装置に関する。

国際公開第Ｗ２０１１／０１６７３６号パンフレット（特許文献１）は、非接触で電力伝送する非接触充電システムに用いられる各種のコイル形状を開示する。車両に非接触充電用の受電コイルを搭載する場合に、このような各種のコイルが搭載されることが想定される。

国際公開第Ｗ２０１１／０１６７３６号パンフレット特開２０１３−１５４８１５号公報特開２０１３−１４６１５４号公報特開２０１３−１４６１４８号公報特開２０１３−１１０８２２号公報特開２０１３−１２６３２７号公報

非接触充電では、伝送効率を上げるために送電コイルと受電コイルとの位置合わせが重要である。しかし、種々のコイル形状の受電コイルが搭載された車両に送電装置が対応することは簡単ではない。また、車両の受電コイルのコイル形状が同じであったとしても、受電コイルの搭載位置が異なる場合も考えられる。車両の受電コイルの形状と送電装置の送電コイルの形状が異なると、電力伝送効率が低下する場合がある。また、車両搭載位置によっては、停車した際に、送電コイルと受電コイルとの間の距離が大きく異なり、その結果電力伝送効率が低下するおそれがある。

本発明の目的は、種々の車両に対応可能な送電装置を提供することである。

この発明は、要約すると、異なる複数のコイルタイプのいずれかのコイルタイプを有する受電コイルを搭載する車両に非接触で送電可能な送電装置であって、各々が鉛直方向の巻回軸の周りを取り囲むようにコイル線が巻回され、駐車スペースの車両進行方向または車両幅方向に沿って配列された複数の送電コイルと、複数の送電コイルに給電する電流を制御する制御部とを備える。制御部は、送電対象とする車両のコイルタイプに基づいて、複数の送電コイルから少なくとも２つの送電コイルを選択し、選択した送電コイルの電流の向きを設定する。

上記の構成により、たとえば、ソレノイド型、渦巻き型、ＤＤ型（後述）などの種々のコイルタイプの受電コイルを搭載する車両に対して送電することができる。

好ましくは、複数のコイルタイプは、水平方向の巻回軸の周りを取り囲むようにコイル線が巻回された第１のコイルタイプと、鉛直方向の巻回軸の周りを取り囲むようにコイル線が巻回された２つのコイルが水平方向に並んで配置された第２のコイルタイプとを含む。制御部は、送電対象とする車両のコイルタイプが第１のコイルタイプまたは第２のコイルタイプである場合には、選択した２つの送電コイルのそれぞれの巻回軸に発生する磁束の向きが互いに逆向きになるように２つの送電コイルに電流を流す。

上記の構成により、特に、ソレノイド型、ＤＤ型（後述）のコイルを搭載する車両に対して送電することができる。

より好ましくは、制御部は、受電コイルの車両における搭載位置に応じて、選択する送電コイルを切替える。

上記の構成により、受電コイルを搭載する位置が異なる車両に対しても送電することができる。

好ましくは、制御部は、選択する送電コイルを切替えることによって、受電コイルの大きさに応じて選択する２つの送電コイルの距離を調整する。

上記の構成により、受電コイルの大きさが異なる車両に対しても送電することができる。

この発明は、他の局面では、異なる複数の搭載位置のいずれかに受電コイルが搭載された車両に非接触で送電可能な送電装置であって、各々が鉛直方向の巻回軸の周りを取り囲むようにコイル線が巻回され、駐車スペースの車両進行方向または車両幅方向に沿って配列された複数の送電コイルと、複数の送電コイルに給電する電流を制御する制御部とを備える。制御部は、送電対象とする車両の受電コイルの車両における搭載位置に応じて、送電コイルを選択する。

上記の構成により、受電コイルを搭載する位置が異なる車両に対して送電することができる。

この発明は、さらに他の局面では、異なる複数の大きさの受電コイルのいずれかを搭載する車両に非接触で送電可能な送電装置であって、各々が鉛直方向の巻回軸の周りを取り囲むようにコイル線が巻回され、駐車スペースの車両進行方向または車両幅方向に沿って配列された複数の送電コイルと、複数の送電コイルに給電する電流を制御する制御部とを備える。制御部は、複数の送電コイルから少なくとも２つの送電コイルを選択する。制御部は、選択する送電コイルを切替えることによって、送電対象とする車両の受電コイルの大きさに応じて選択する２つの送電コイル間の距離を調整する。

上記の構成により、受電コイルの大きさが異なる車両に対して送電することができる。
この発明は、さらに他の局面では、非接触で送受電が可能な送受電システムであって、異なる複数のコイルタイプのいずれかのコイルタイプを有する受電コイルを搭載する車両と、車両に非接触で送電可能な送電装置とを備える。送電装置は、各々が鉛直方向の巻回軸の周りを取り囲むようにコイル線が巻回され、駐車スペースの車両進行方向または車両幅方向に沿って配列された複数の送電コイルと、複数の送電コイルに給電する電流を制御する制御部とを含む。制御部は、送電対象とする車両のコイルタイプに基づいて、複数の送電コイルから少なくとも２つの送電コイルを選択し、選択した送電コイルの電流の向きを設定する。

この発明は、さらに他の局面では、非接触で送受電が可能な送受電システムであって、異なる複数の搭載位置のいずれかに受電コイルが搭載された車両と、車両に非接触で送電可能な送電装置とを備える。送電装置は、各々が鉛直方向の巻回軸の周りを取り囲むようにコイル線が巻回され、駐車スペースの車両進行方向または車両幅方向に沿って配列された複数の送電コイルと、複数の送電コイルに給電する電流を制御する制御部とを含む。制御部は、送電対象とする車両の受電コイルの車両における搭載位置に応じて、送電コイルを選択する。

この発明は、さらに他の局面では、非接触で送受電が可能な送受電システムであって、異なる複数の大きさの受電コイルのいずれかを搭載する車両と、車両に非接触で送電可能な送電装置とを備える。送電装置は、各々が鉛直方向の巻回軸の周りを取り囲むようにコイル線が巻回され、駐車スペースの車両進行方向または車両幅方向に沿って配列された複数の送電コイルと、複数の送電コイルに給電する電流を制御する制御部とを含む。制御部は、複数の送電コイルから少なくとも２つの送電コイルを選択する。制御部は、選択する送電コイルを切替えることによって、送電対象とする車両の受電コイルの大きさに応じて選択する２つの送電コイル間の距離を調整する。

上記の構成により、受電コイルの大きさが異なる車両に対して送電することができる。

本発明によれば、種々の異なる受電部を備えた車両に対応可能な送電装置および送受電システムを実現することができる。

本発明の実施の形態の一例である非接触電力伝送システムの全体構成図である。車両に搭載される受電部に用いられるコイルの第１のコイルタイプ（ソレノイド型）を示した図である。車両に搭載される受電部に用いられるコイルの第２のコイルタイプ（ＤＤ型）を示した図である。車両に搭載される受電部に用いられるコイルの第３のコイルタイプ（渦巻き型）を示した図である。送電装置の送電部７００のコイルの構成を説明するための図である。磁束の通過方向を車両の進行方向（Ｙ方向）と一致させるようにソレノイド型コイル１００ＡＹを配置した例と、それに対応する送電部７００Ｙの配置を示した図である。磁束の通過方向を車両の進行方向と直交させるように（Ｘ方向に）ソレノイド型コイル１００ＡＸを配置した例と、それに対応する送電部７００Ｘの配置を示した図である。２つのコイルの配列方向を車両の進行方向（Ｙ方向）と一致させるようにＤＤ型コイル１００ＢＹを配置した例と、それに対応する送電部７００Ｙの配置を示した図である。２つのコイルの配列方向を車両の進行方向と直交させるように（Ｘ方向に）ＤＤ型コイル１００ＢＸを配置した例と、それに対応する送電部７００Ｘの配置を示した図である。車両のコイルタイプの通信について説明するための図である。受電部１００Ａ（ソレノイド型）に対応させる場合の送電部７００のコイルの選択と電流の向きを説明するための図である。受電部１００Ｂ（ＤＤ型）に対応させる場合の送電部７００のコイルの選択と電流の向きを説明するための図である。送電部７００のコイルの平面図（略図）である。送電部７００に受電部１００Ａが位置合わせされた状態における、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶの断面図である。送電部７００に受電部１００Ｂが位置合わせされた状態における、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶの断面図である。コイル１００Ｃ（渦巻型）に対応させる場合の送電部７００のコイルの選択と電流の向きを説明するための図である。図１６の位置にコイルが位置合わせされた場合の磁束が発生する様子を示した断面図である。車両に搭載されるコイル位置の通信について説明するための図である。図１８の受電コイル１００Ｄ１が送電部７００に位置合わせされた状態を示した図である。図１８の受電コイル１００Ｄ２が送電部７００に位置合わせされた状態を示した図である。車両に搭載されるコイルの大きさの通信について説明するための図である。図２１のコイル１００Ｅ１が送電部７００に位置合わせされた状態を示した図である。図２１のコイル１００Ｅ２が送電部７００に位置合わせされた状態を示した図である。送電部７００のコイル選択部の第１の構成例を示した回路図である。送電部７００のコイル選択部の第２の構成例を示した回路図である。非接触電力伝送を実行する際に車両１０と送電装置９０が実行する処理の概略を説明するためのフローチャートである。コイルに関する情報のうちのコイル位置のクラス１〜７を示す図である。コイル位置のクラス１〜７がどのような位置であるかを示す図である。コイルに関する情報が車両から送電装置に通信される様子を説明するための図である。図２６の処理の過程で変化する送電電力、受電電圧の変化を表わすタイミングチャートである。ペアリング処理の変形例を説明するための図である。送電部の変形例を示した図である。

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返さない。

（非接触電力伝送システムの概要の説明）
図１は、本発明の実施の形態の一例である非接触電力伝送システムの全体構成図である。図２〜図４は、車両の受電コイルのコイルタイプについて説明するための図である。図５は送電装置の送電部の構成を示した図である。本実施の形態についての概要を、図１〜図５等を用いて説明する。

本実施の形態に開示される送電装置９０は、異なる複数のコイルタイプ（図２〜図４）のいずれかのコイルタイプを有する受電コイルを搭載する車両に非接触で送電可能な送電装置である。送電装置９０は、図５に示すように、各々が鉛直方向の巻回軸Ｏ７１〜Ｏ７６の周りを取り囲むようにコイル線が巻回され、駐車スペースの車両進行方向または車両幅方向に沿って配列された複数の送電コイル７０１〜７０６と、複数の送電コイル７０１〜７０６に給電する電流を制御する制御部（電源ＥＣＵ８００）とを備える。電源ＥＣＵ８００は、送電対象とする車両のコイルタイプに基づいて、複数の送電コイル７０１〜７０６から少なくとも２つの送電コイルを選択し、選択した送電コイルの電流の向きを設定する。

上記の構成により、たとえば、ソレノイド型（図２）、ＤＤ型（図３）、渦巻き型（図４）などの種々のコイルを搭載する車両に対して送電することができる。

好ましくは、複数のコイルタイプは、図２に示すように水平方向の巻回軸ＯＡの周りを取り囲むようにコイル線が巻回された第１のコイルタイプ（ソレノイド型）と、図３に示すように鉛直方向の巻回軸ＯＢ１，ＯＢ２の周りを取り囲むようにコイル線が巻回された２つのコイル１０２Ｂ，１０３Ｂが水平方向に並んで配置された第２のコイルタイプとを含む。電源ＥＣＵ８００は、送電対象とする車両のコイルタイプが第１のコイルタイプまたは第２のコイルタイプである場合には、図１１、図１２に示すように、選択した２つの送電コイルのそれぞれの巻回軸に発生する磁束の向きが互いに逆向きになるように２つの送電コイルに電流を流す。

上記の構成により、特に、ソレノイド型、ＤＤ型のコイルを搭載する車両に対して送電することができる。

より好ましくは、図１９、図２０に示すように、電源ＥＣＵ８００は、受電コイルの車両における搭載位置に応じて、選択する送電コイルを切替える。

好ましくは、図２２、図２３に示すように、電源ＥＣＵ８００は、選択する送電コイルを切替えることによって、受電コイルの大きさに応じて選択する２つの送電コイルの距離を調整する。

次に、非接触電力伝送システムの各構成の詳細についてさらに説明する。
（非接触電力伝送システムの詳細な構成）
図１を参照して、本実施の形態の非接触電力伝送システムは、非接触で受電可能に構成された受電装置１２０を搭載する車両１０と、車外から受電部１００に送電する送電装置９０によって構成される。

車両１０は、受電装置１２０と、非接触充電スイッチ１３０と、蓄電装置３００と、動力生成装置４００と、通信部５１０と、車両ＥＣＵ５００と、表示部５２０とを備える。受電装置１２０は、受電部１００と、フィルタ回路１５０と、整流部２００とを含む。

送電装置９０は、外部電源９００と、通信部８１０と、電源ＥＣＵ８００と、電源部６００と、フィルタ回路６１０と、送電部７００とを含む。

たとえば、送電装置の送電部７００が、駐車スペースの地表または地中に設けられ、受電装置１２０は、車体下部に配置される。なお、受電装置１２０の配置箇所はこれに限定されるものではない。たとえば、仮に送電部７００が車両１０上方に設けられる場合には、受電装置１２０を車体上部に設けてもよい。

受電部１００は、送電部７００から出力される電力（交流）を非接触で受電するための２次コイルを含む。受電部１００は、受電した電力を整流部２００へ出力する。整流部２００は、受電部１００によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３００へ出力する。フィルタ回路１５０は、受電部１００と整流部２００との間に設けられ、送電部７００からの受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路１５０は、たとえば、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

蓄電装置３００は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置３００の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置３００は、整流部２００から出力される電力を蓄えるほか、動力生成装置４００によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置３００は、その蓄えられた電力を動力生成装置４００へ供給する。なお、蓄電装置３００として大容量のキャパシタも採用可能である。特に図示しないが、整流部２００と蓄電装置３００との間に、整流部２００の出力電圧を調整するＤＣ−ＤＣコンバータを設けてもよい。

動力生成装置４００は、蓄電装置３００に蓄えられる電力を用いて車両１０の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力生成装置４００は、たとえば、蓄電装置３００から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆動される駆動輪等を含む。なお、動力生成装置４００は、蓄電装置３００を充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンとを含んでもよい。

車両ＥＣＵ５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサ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１０における各機器の制御を行なう。一例として、車両ＥＣＵ５００は、車両１０の走行制御や、蓄電装置３００の充電制御を実行する。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。

なお、整流部２００と蓄電装置３００との間には、リレー２１０が設けられる。リレー２１０は、送電装置９０による蓄電装置３００の充電時に車両ＥＣＵ５００によってオンされる。また、蓄電装置３００と動力生成装置４００との間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）３１０が設けられる。ＳＭＲ３１０は、動力生成装置４００の起動が要求されると、車両ＥＣＵ５００によってオンされる。

さらに、整流部２００とリレー２１０の間にリレー２０２が設けられる。リレー２０２と直列に接続された抵抗２０１の両端の電圧ＶＲは、電圧センサ２０３によって検出され、車両ＥＣＵ５００へ送られる。

車両ＥＣＵ５００は、送電装置９０による蓄電装置３００の充電時には、通信部５１０を用いて送電装置９０の通信部８１０と通信を行ない、充電の開始／停止や車両１０の受電状況等の情報を電源ＥＣＵ８００とやり取りする。

電源部６００は、商用系統電源等の外部電源９００から電力を受け、所定の伝送周波数を有する交流電力を発生する。

送電部７００は、受電部１００へ非接触で送電するための１次コイルを含む。送電部７００は、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００から受け、送電部７００の周囲に生成される電磁界を介して、車両１０の受電部１００へ非接触で送電する。

フィルタ回路６１０は、電源部６００と送電部７００との間に設けられ、電源部６００から発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路６１０は、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

電源ＥＣＵ８００は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサ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、送電装置９０における各機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ８００は、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００が生成するように、電源部６００のスイッチング制御を行なう。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。

なお、電源ＥＣＵ８００は、車両１０への送電時には、通信部８１０を用いて車両１０の通信部５１０と通信を行ない、充電の開始／停止や車両１０の受電状況等の情報を車両１０とやり取りする。

電源部６００からフィルタ回路６１０を介して送電部７００へ、所定の伝送周波数を有する交流電力が供給される。送電部７００および車両１０の受電部１００の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部７００および受電部１００の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

電源部６００からフィルタ回路６１０を介して送電部７００へ交流電力が供給されると、送電部７００のいずれかに含まれる１次コイルと、受電部１００の２次コイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部７００のいずれかから受電部１００へエネルギ（電力）が移動する。そして、受電部１００へ移動したエネルギ（電力）は、フィルタ回路１５０および整流部２００を介して蓄電装置３００へ供給される。

なお、特に図示しないが、送電装置９０において、送電部７００と電源部６００との間（たとえば送電部７００とフィルタ回路６１０との間）に絶縁トランスを設けてもよい。また、車両１０においても、受電部１００と整流部２００との間（たとえば受電部１００とフィルタ回路１５０との間）に絶縁トランスを設けてもよい。

（車両の各種コイルタイプの説明）
図２は、車両に搭載される受電部に用いられるコイルの第１のコイルタイプ（ソレノイド型）を示した図である。図３は、車両に搭載される受電部に用いられるコイルの第２のコイルタイプ（ＤＤ型）を示した図である。図４は、車両に搭載される受電部に用いられるコイルの第３のコイルタイプ（渦巻き型）を示した図である。なお、図２〜図３は車載時に送電装置に対向する側（通常は下側）から見た図であり、Ｚ軸のプラス方向は、実際は車載時には鉛直上方方向である。

図２を参照して、受電部１００Ａは、水平方向の巻回軸ＯＡの周りを取り囲むようにコイル線が巻回された第１のコイルタイプ（ソレノイド型）のコイル１０２Ａと、コイル１０２Ａが巻回される磁性体１０１Ａとを含む。磁性体１０１Ａは、長方形の板状の形状を有する。

図３を参照して、受電部１００Ｂは、鉛直方向の巻回軸ＯＢ１，ＯＢ２の周りを取り囲むようにコイル線が巻回された２つのコイル１０２Ｂ，１０３Ｂが水平方向に並んで配置された第２のコイルタイプ（ＤＤ型）のコイルと、コイル１０２Ｂ，１０３Ｂの背面に配置された磁性体１０１Ｂとを含む。

図４を参照して、受電部１００Ｃは、鉛直方向の巻回軸ＯＣの周りを取り囲むようにコイル線が巻回された第３のコイルタイプ（渦巻型）のコイル１０２Ｃと、コイル１０２Ｃの背面に配置された磁性体１０１Ｃとを含む。

図２〜図４に示すようなコイルタイプのコイルを含む受電部が車両に搭載されている可能性がある。したがって、公共的な場所の駐車場に設置される送電装置は、このような様々なコイルタイプに対応可能であることが好ましい。送電装置の受電部のコイルの構成を工夫することによって種々のコイルタイプに対応することが可能となる。

図５は、送電装置の送電部７００のコイルの構成を説明するための図である。図５を参照して、送電部７００は、各々が鉛直方向の巻回軸Ｏ７１〜Ｏ７６の周りを取り囲むようにコイル線が巻回され、駐車スペースの車両進行方向または車両幅方向に沿って配列された複数の送電コイル７０１〜７０６と、コイル７０１〜７０６の背面に配置された磁性体７１０とを含む。

なお、図５のＺ軸の向きは、図２〜図４とは逆向きになっている。図２〜図４は車両の底面から見た図であるのに対し、図５は、上方から地表面を見下ろした図である。

次に、車両側の受電部の配置方向と、送電部の配置方向の関係を説明する。
図６は、磁束の通過方向を車両の進行方向（Ｙ方向）と一致させるようにソレノイド型コイル１００ＡＹを配置した例と、それに対応する送電部７００Ｙの配置を示した図である。

図７は、磁束の通過方向を車両の進行方向と直交させるように（Ｘ方向に）ソレノイド型コイル１００ＡＸを配置した例と、それに対応する送電部７００Ｘの配置を示した図である。

図８は、２つのコイルの配列方向を車両の進行方向（Ｙ方向）と一致させるようにＤＤ型コイル１００ＢＹを配置した例と、それに対応する送電部７００Ｙの配置を示した図である。

図９は、２つのコイルの配列方向を車両の進行方向と直交させるように（Ｘ方向に）ＤＤ型コイル１００ＢＸを配置した例と、それに対応する送電部７００Ｘの配置を示した図である。

図７、図９に示したように車両進行方向に直交する方向を長手方向として送電部７００を配置してもよいが、以降は、図６、図８に示したように車両進行方向を長手方向として送電部７００を配置した例を代表として説明する。

図１０は、車両のコイルタイプの通信について説明するための図である。
図１０を参照して、車両１０Ａは図２に示した受電部１００Ａが搭載された車両である。車両１０Ｂは図３に示した受電部１００Ｂが搭載された車両である。車両１０Ｃは図４に示した受電部１００Ｃが搭載された車両である。

車両１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、自車が搭載するコイルがどのようなコイルタイプであるのかを含むメッセージＭ１を送電装置の通信部８１０に送信する。

車両側から送信されたメッセージＭ１に基づいて、車両が送電装置で充電可能か否かが判断され、車両に対してその結果を示すメッセージＭ２が返信される。同時に、送電装置の送電部７００では、複数のコイルのうち使用するコイルの選択が行なわれる。

図１１は、受電部１００Ａ（ソレノイド型）に対応させる場合の送電部７００のコイルの選択と電流の向きを説明するための図である。送電部７００において隣接するコイルの対であるコイル対ＣＰ１〜ＣＰ５のいずれかが選択され使用される。図１１の例では、車両の受電部１００Ａの位置に合わせて、コイル７０３とコイル７０４のコイル対ＣＰ３が選択され、矢印に示すようにコイル７０３とコイル７０４でコイルの磁束の生じる方向が逆方向になるように電流の向きが定められる。なお、コイル７０１〜７０６は、模式的に表わした図となっているが、実際には、図５に示すような巻回となっている（以降の図も同じ）。

図１２は、受電部１００Ｂ（ＤＤ型）に対応させる場合の送電部７００のコイルの選択と電流の向きを説明するための図である。図１２の例では、車両の受電部１００Ｂの位置に合わせて、コイル７０３とコイル７０４のコイル対ＣＰ３が選択され、矢印に示すようにコイル７０３とコイル７０４でコイルの磁束の生じる方向が逆方向になるように電流の向きが定められる。図１２の例と図１１の例では、コイルの選択や電流の方向は同じである。

図１３は、送電部７００のコイルの平面図（略図）である。図１４は、送電部７００に受電部１００Ａが位置合わせされた状態における、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶの断面図である。図１５は、送電部７００に受電部１００Ｂが位置合わせされた状態における、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶの断面図である。図１４、図１５においてはいずれも矢印に示すような磁束が発生する。

図１６は、コイル１００Ｃ（渦巻型）に対応させる場合の送電部７００のコイルの選択と電流の向きを説明するための図である。図１７は、図１６の位置にコイルが位置合わせされた場合の磁束が発生する様子を示した断面図である。

図１６を参照して、コイル７０２，７０３，７０４が選択されて電流が流されている。コイル７０２，７０４には同じ向きに電流が流され、コイル７０３には逆向きに電流が流された結果、図１７の矢印に示すような磁束が発生する。なお、コイル７０３には必ずしも電流を流さなくてもよい。

以上説明したように、送電部７００のコイルを適宜選択して電流を流す向きも制御することによって、送電部７００を複数のコイルタイプに対応させることができる。

（コイル搭載位置に対する調整）
図１８は、車両に搭載されるコイル位置の通信について説明するための図である。

図１８を参照して、車両１０Ｄ１は受電コイル１００Ｄ１が後方部分に搭載された車両である。車両１０Ｄ２は受電コイル１００Ｄ２が後方部分よりもやや中央よりに搭載された車両である。

車両１０Ｄ１，１０Ｄ２は、自車のコイル搭載位置がどのような位置であるのかを含むメッセージＭ１を送電装置の通信部８１０に送信する。

図１９は、図１８の受電コイル１００Ｄ１が送電部７００に位置合わせされた状態を示した図である。図２０は、図１８の受電コイル１００Ｄ２が送電部７００に位置合わせされた状態を示した図である。

図１９に示すように車両１０Ｄ１の後方部に配置されている受電コイル１００Ｄ１が送電対象である場合には、コイル７０１，７０２の対であるコイル対ＣＰ１が選択され、矢印で示される電流が流れる。

図２０に示すように車両１０Ｄ２の後方部よりも中央よりに配置されている受電コイル１００Ｄ２が送電対象である場合には、コイル７０２，７０３の対であるコイル対ＣＰ２が選択され、矢印で示される電流が流れる。

図１９、図２０のいずれの場合でも、隣り合ったコイルが選択され、一方のコイルに発生する磁束の向きと他方のコイルに発生する磁束の向きとは逆向きになるように電流が流される。

（コイルの大きさに対する調整）
図２１は、車両に搭載されるコイルの大きさの通信について説明するための図である。

図２１を参照して、車両１０Ｅ１は受電コイル１００Ｅ１が中央部分に搭載された車両である。車両１０Ｅ２は受電コイル１００Ｅ１よりも大きい受電コイル１００Ｅ２が中央部分に搭載された車両である。

車両１０Ｅ１，１０Ｅ２は、自車のコイルの大きさおよびコイル搭載位置を含むメッセージＭ１を送電装置の通信部８１０に送信する。

図２２は、図２１の受電コイル１００Ｅ１が送電部７００に位置合わせされた状態を示した図である。図２３は、図２１の受電コイル１００Ｅ２が送電部７００に位置合わせされた状態を示した図である。

図２２に示すように車両１０Ｅ１の中央部に配置されている受電コイル１００Ｅ１が送電対象である場合には、コイル７０３，７０４の対であるコイル対ＣＰ３が選択され、矢印で示される電流が流れる。

図２３に示すように受電コイル１００Ｅ１よりも大きい受電コイル１００Ｅ２が送電対象である場合には、コイル７０３，７０５の対であるコイル対ＣＰ１３が選択され、矢印で示される電流が流れる。

図２２の場合は、隣り合ったコイルで形成されるコイル対ＣＰ１〜ＣＰ５のいずれかが搭載位置によって選択され、一方のコイルに発生する磁束の向きと他方のコイルに発生する磁束の向きとは逆向きになるように電流が流される。

これに対して、図２３の場合は、間にコイルを１つおいて離れた２つのコイルで形成されるコイル対ＣＰ１１〜ＣＰ１４のいずれかが搭載位置によって選択され、一方のコイルに発生する磁束の向きと他方のコイルに発生する磁束の向きとは逆向きになるように電流が流される。なお、車両側のコイルの大きさがさらに大きい場合には、間にコイルを２つ以上おいて離れた２つのコイルで形成されるコイル対を使用してもよい。このようにして、選択した２つの送電コイル間の距離を調整することによって受電コイルの大きさに対応する送電装置を形成できる。

（コイルの選択部の構成）
図２４は、送電部７００のコイル選択部の第１の構成例を示した回路図である。図２４を参照して、コイル選択部７１０Ａは、コイル７０１と電源部６００との間に設けられ、いずれか２つのコイルを選択して、電流の向きも反転できるように構成されている。なお、図１のフィルタ回路６１０については、電源部６００側またはコイル７０１〜７０６側のいずれかに設けられるが、ここでは図示していない。

コイル選択部７１０Ａは、コイル７０１〜７０６の一方端を電源部６００の第１の電源ラインに選択的に接続するためのスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７，ＳＷ９，ＳＷ１１と、コイル７０１〜７０６の他方端を電源部６００の第１の電源ラインに選択的に接続するためのスイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８，ＳＷ１０，ＳＷ１２とを含む。

コイル選択部７１０Ａは、さらに、コイル７０１〜７０６の一方端を電源部６００の第２の電源ラインに選択的に接続するためのスイッチＳＷ２１，ＳＷ２３，ＳＷ２５，ＳＷ２７，ＳＷ２９，ＳＷ３１と、コイル７０１〜７０６の他方端を電源部６００の第２の電源ラインに選択的に接続するためのスイッチＳＷ２２，ＳＷ２４，ＳＷ２６，ＳＷ２８，ＳＷ３０，ＳＷ３２とを含む。

図２４では、コイル選択部７１０Ａにおいて、スイッチＳＷ１、ＳＷ４，ＳＷ２２，ＳＷ２３がオン状態に設定されており、他のスイッチはオフ状態に設定されている。その結果、コイル７０１，７０２が選択され、矢印に示される向きの電流が流れる。

このような構成を採用し、車両側のコイルの搭載位置やサイズやコイルタイプに対応させて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ１２から２つ，スイッチＳＷ２１〜ＳＷ３２から２つを選択してオン状態に設定し、他はオフ状態に設定することによって種々の車両に給電することが可能となる。

図２５は、送電部７００のコイル選択部の第２の構成例を示した回路図である。図２５を参照して、コイル選択部７１０Ｂは、コイル７０１と電源部６００との間に設けられ、いずれか２つのコイルを選択して、電流の向きも反転できるように構成されている。なお、図１のフィルタ回路６１０については、電源部６００側またはコイル７０１〜７０６側のいずれかに設けられるが、ここでは図示していない。

コイル選択部７１０Ｂは、コイル７０１〜７０６の一方端を電源部６００の第１の電源ラインに選択的に接続するためのスイッチＳＷ５１と、コイル７０１〜７０６の他方端を電源部６００の第２の電源ラインに選択的に接続するためのスイッチＳＷ５２とを含む。

コイル選択部７１０Ｂは、さらに、コイル７０１の一方端をコイル７０２の他方端に接続する経路を形成するスイッチＳＷ６１，ＳＷ６２と、コイル７０２の一方端をコイル７０３の他方端に接続する経路を形成するスイッチＳＷ６３，ＳＷ６４と、コイル７０３の一方端をコイル７０４の他方端に接続する経路を形成するスイッチＳＷ６５，ＳＷ６６と、コイル７０４の一方端をコイル７０５の他方端に接続する経路を形成するスイッチＳＷ６７，ＳＷ６８と、コイル７０５の一方端をコイル７０６の他方端に接続する経路を形成するスイッチＳＷ６９とを含む。

図２５では、コイル選択部７１０Ｂにおいて、スイッチＳＷ５１がコイル７０１を選択し、スイッチＳＷ５２がコイル７０２を選択し、スイッチＳＷ６１，ＳＷ６２がオン状態に設定されており、他のスイッチはオフ状態に設定されている。その結果、コイル７０１，７０２が選択され、矢印に示される向きの電流が流れる。

このような構成を採用し、車両側のコイルの搭載位置やサイズやコイルタイプに対応させて、スイッチＳＷ５１，ＳＷ５２でコイルを選択し、スイッチＳＷ６１〜ＳＷ６９を適宜導通させることによって種々の車両に給電することが可能となる。

なお、図２５の構成は、２つのコイルが並列に電源に接続される図２４と異なり２つのコイルが直列接続され電流が流れる点で異なる。また、コイル選択部の構成は、図２４、図２５の構成に限られるものではなく、種々に変更が可能である。

（非接触電力伝送の手順）
図２６は、非接触電力伝送を実行する際に車両１０と送電装置９０が実行する処理の概略を説明するためのフローチャートである。

図１、図２６を参照して、ステップＳ５１０において、送電装置９０の電源ＥＣＵ８００は、各駐車区画に設けられた車両検出センサからの出力に基づいて、複数の駐車区画の少なくとも１つの駐車区画が空きと判断すると、周囲に充電可能な状況であることを知らせる信号をブロードキャスト信号を発信する。

ステップＳ１において、車両１０は、車両１０に設けられた非接触充電スイッチ１３０が「ＯＮ」であるか否かを判断する。非接触充電スイッチ１３０は、使用者によって操作されなければ「ＯＮ」の状態であり、使用者によって操作されることで「ＯＦＦ」となる。車両は、非接触充電スイッチ１３０が「ＯＦＦ」であることを検知すると、処理を終了する。非接触充電スイッチ１３０が「ＯＮ」であることが検知された場合には、ステップＳ１０に処理が進められる。

ステップＳ１０において、車両１０の車両ＥＣＵ５００は、充電ステーションの送電装置からブロードキャスト信号を受信したか否かを判断する。ブロードキャスト信号を受信していないと判断すると、上記のステップＳ１に処理が戻される。

そして、ステップＳ１において、車両１０は、ブロードキャスト信号を受信したと判断すると、ステップＳ３０に処理が進められる。ステップＳ３０において、車両ＥＣＵ５００は、受電部１００のコイルタイプ、コイル位置、コイルサイズなどのコイルに関する情報を通信部５１０から送電装置９０に無線送信する。ステップＳ５３０では、送電装置９０の通信部８１０がコイルに関する情報を受信し、電源ＥＣＵ８００が受信した情報に基づいて送電部７００のコイルの選択を行なう。

図２７は、コイルに関する情報のうちのコイル位置のクラス１〜７を示す図である。図２８は、コイル位置のクラス１〜７がどのような位置であるかを示す図である。

図２７および図２８に示されるように、コイル位置のクラスは、クラス１〜クラス７のうちのいずれかである。クラス１は、２次コイルユニットが、水平方向において、車両１０の前端から前輪の前端までに存在することを表わす。クラス２は、２次コイルユニットが、水平方向において、前輪部分（前輪の前端から後端まで）に存在することを表わす。クラス３は、２次コイルユニットが、水平方向において、前輪の後端から中央部の前端に存在することを表わす。クラス４は、２次コイルユニットが、水平方向において、中央部（中央部の前端から後端まで）に存在することを表わす。クラス５は、２次コイルユニットが、水平方向において、中央部の後端から後輪の前端までにコイルが存在することを表わす。クラス６は、２次コイルユニットが、水平方向において、後輪部分（後輪の前端から後端まで）に存在することを表わす。クラス７は、２次コイルユニットが、水平方向において、後輪の後端から車両１０の後端までに存在することを表わす。

図２９は、コイルに関する情報が車両から送電装置に通信される様子を説明するための図である。図２９に示すように、受電部１００の２次コイルユニットの位置情報は、ａ１ビットのコイル位置のクラス（図２７、図２８に示したクラス１〜７のいずれか）と、ａ２ビットの前輪の車軸からコイル（つまり、２次コイルユニット）の中心までの距離と、ａ３ビットの車両１０の前端からコイルの中心までの距離と、ａ４ビットの後輪の車軸からコイルの中心までの距離と、ａ５ビットの車両１０の後端からコイルの中心までの距離とを含む。

なお、２次コイル位置情報は、図２９に示すものに限られない。たとえば、図２９に示す５つの情報をすべて送らなくても良い。その場合には、情報種類を識別する識別子１〜５のいずれかとともに情報を送信すればよい。２次コイルユニットの位置情報は、たとえば、識別子「１」とコイル位置のクラスからなるもの、識別子「２」と前輪の車軸からコイルの中心までの距離からなるもの、識別子「３」と車両１０の前端からコイルの中心までの距離からなるもの、識別子「４」と後輪の車軸からコイルの中心までの距離からなるもの、または識別子「５」と車両１０の後端からコイルの中心までの距離からなるもののいずれかであってもよい。

再び図２６を参照して、ステップＳ３０のコイル情報の送信に続き、ステップＳ４０において、車両１０は、送電装置９０に微弱電力要求（小電力送電要求）を送信する。

送電装置９０は、ステップ５４０において、車両１０からの微弱電力要求を受信すると、ステップ５５０において、送電部７００に微弱電力を供給する。なお、車両検出センサが設けられておらず、かつ、送電装置９０が複数の駐車区画と送電部を有する場合には、の電源ＥＣＵ８００は、どの駐車区画に車両が駐車しようとしているのかわからない。したがって、車両に向けて本充電を実施していない送電部すべてから微弱電力を送電する。

ステップＳ５４０において、送電装置９０では、車両からの送電要求が受信される。これに応じて、送電装置９０では、ステップＳ５５０において、送電部７００において選択されているコイルが、受電装置１２０との位置合わせ用の微弱送電を実行する。

図３０は、図２６の処理の過程で変化する送電電力、受電電圧の変化を表わすタイミングチャートである。図１、図２６、図３０を参照して、ステップＳ５０において、車両１０は、自動または手動で車両１０を移動させることによって位置合わせを実行する（図３０の時点ｔ１を参照）。位置合わせ時には、車両ＥＣＵ５００は、リレー２０２を導通させ、電圧センサ２０３で検出される抵抗２０１の両端に生じる受電電圧ＶＲの大きさを取得する。この電圧は本格送電時よりも小さいので、検出時に蓄電装置３００の影響を受けないように、車両ＥＣＵ５００は、リレー２１０をオフ状態に設定する。

車両１０が移動すると、表示部５２０において、受電電圧ＶＲの変化がユーザに報知される。これにより、ユーザは、位置合わせが成功した旨を認識する。その後、ユーザが車両１０内のパーキングスイッチを押すことによって駐車位置がＯＫであることを知らせると、処理がステップＳ７０に進む（図３０の時点ｔ２を参照）。

ステップＳ７０において、車両ＥＣＵ５００は、位置合わせ用の微弱送電停止の要求を送電装置９０に送信する。ステップＳ５６０において、送電装置９０の電源ＥＣＵ８００は、微弱送電停止の要求を受信し、送電部７００による位置合わせ用の微弱送電が終了する（図３０の時点ｔ３を参照）。

この時点では、たとえば、送電装置９０が複数の送電部を駐車位置＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃにそれぞれ有するような場合（たとえば、コインパーキングのような場所の充電ステーションでの充電など）には、充電ステーションの電源ＥＣＵ８００は、どの駐車位置に車両が駐車しようとしているのかわからない。したがって、現在空いている（送電を行なっていない）駐車位置＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃに設置されている送電部７００すべてから微弱電力を送電する。

一定の１次側電圧（駐車位置＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃの各送電部からの出力電圧）に対して、２次側電圧（受電電圧ＶＲ）は、送電部の１次コイルと受電装置１２０の２次コイルとの間の距離に応じて変化する。そこで、１次コイルと２次コイルの水平方向の位置の差と、受電電圧ＶＲとの関係を予め測定しておき、水平方向の位置の差の許容値に対する受電電圧ＶＲが閾値ＴＨとして設定される。

続いて、ステップＳ８０およびステップＳ５８０において、車両ＥＣＵ５００および電源ＥＣＵ８００は、駐車位置＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃの送電部のうちいずれと位置合わせが行なわれたかを特定するペアリング処理を実行する。

電源ＥＣＵ８００は、送電装置ごとに、送電電力のオンの継続時間を異ならせる。すなわち、駐車位置＃Ａの送電部からは、送電電力をＴＡ時間オンにして送電し、駐車位置＃Ｂの送電部からは、送電電力をＴＢ時間オンにして送電し、駐車位置＃Ｃの送電部からは、送電電力をＴＣ時間オンにして送電する（図３０の時点ｔ４〜ｔ５を参照）。

車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンの継続時間を電源ＥＣＵ８００に通知する。図１２の例では、受電部１００は、駐車位置＃Ａの送電部からの送電電力を受電する。車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンの継続時間はＴＡである旨を電源ＥＣＵ８００に通知する。これによって、電源ＥＣＵ８００は、駐車位置＃Ａの送電部と位置合わせが行なわれたことがわかる。

ステップＳ５９０において、送電装置９０は、位置合わせが行なわれ、ペアリングによる特定が完了した送電部によって、本格的な送電処理を行なう（図３０の時点ｔ６を参照）。図３０の例では、駐車位置＃Ａの送電部が送電処理を行なう。ステップＳ９０おいて、車両１０は、受電装置１２０によって本格的な受電処理を行なって、受電した電力で蓄電装置３００を充電する。そして蓄電装置３００への充電が完了すると車両側および送電装置の処理が終了する。

以上説明したように、本実施の形態では、複数のコイル（渦巻型）が一列に配列された構成において、車両１０から送電装置へ、コイルタイプ、コイル位置、コイルサイズなどのコイルに関する情報を通信を行ない、車両の構成に合わせて送電部のコイルを選択して使用するので、より汎用的な送電装置が実現できる。

（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含まれる。

図３１は、ペアリング処理の変形例を説明するための図である。図１、図３１を参照して、電源ＥＣＵ８００は、駐車位置＃Ａ〜＃Ｃの送電部ごとに、送電電力のオン／オフの切替周期を異ならせる。すなわち、駐車位置＃Ａの送電部では、周期ΔＴＡごとに送電電力のオンとオフを切替え、駐車位置＃Ｂの送電部では、周期ΔＴＢごとに送電電力のオンとオフを切替え、駐車位置＃Ｃの送電部では、周期ΔＴＣごとに送電電力のオンとオフを切替える（図３１の時点ｔ４〜ｔ５を参照）。

車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンとオフの切替周期を電源ＥＣＵ８００に通知する。図３１の例では、受電装置１２０は、駐車位置＃Ａの送電部からの送電電力を受電している。車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンとオフの切替周期はΔＴＡである旨を電源ＥＣＵ８００に通知する。これによって、電源ＥＣＵ８００は、駐車位置＃Ａの送電部と位置合わせが行なわれたことがわかる（図３１の時点ｔ５を参照）。

なお、図３１の変形例は、ペアリングを送電電力を用いて行なう変形例であったが、これに限定されるものではない。ペアリングは、各種の技術で可能であり、たとえば、ペアリングは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification：無線周波数識別）技術を用いて、ＲＦＩＤタグと、ＲＦＩＤリーダーを車両と送電部にそれぞれ設けて行なっても良い。

図３２は、送電部の変形例を示した図である。図５の構成では、ＤＤ型のコイルを送電部７００に複数配置した例を示したが、図３２に示すようにソレノイド型の複数のコイル７０１Ａ〜７０６Ａを配置した送電部７００Ａを送電部７００に代えて配置しても良い。コイル７０１Ａ〜７０６Ａは、いずれか１つが単独で選択され使用されても良いが、ＣＰ１Ａ〜ＣＰ５Ａのように、いずれか２つずつ選択され使用されても良い。

また、本実施の形態では、複数のコイルを送電装置９０の送電部７００が含み、車両のコイルタイプ、コイル位置、コイルサイズに応じて使用する送電コイルを選択する例を説明したが、逆の場合でもよい。すなわち、図２〜図４のようなコイルタイプのいずれかの送電コイルが送電装置側に設けられており、図５または図３２に示した送電コイルのような構成の受電部を車両が備えている場合には、種々の送電装置に対応可能な車両が実現できる。

今回開示された各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することも予定されている。そして、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、上記した実施の形態の説明ではなくて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、９０送電装置、１００，１００Ａ〜１００Ｃ受電部、１００ＡＸ，１００ＡＹソレノイド型コイル、１００ＢＸ，１００ＢＹＤＤ型コイル、１０１Ａ〜１０１Ｃ，７１０磁性体、１２０受電装置、１３０非接触充電スイッチ、１５０，６１０フィルタ回路、２００整流部、２０１抵抗、２０２，２１０リレー、２０３電圧センサ、３００蓄電装置、３１０ＳＭＲ、４００動力生成装置、５００車両ＥＣＵ、５１０，８１０通信部、５２０表示部、６００電源部、７００，７００Ｘ，７００Ｙ送電部、７０１〜７０６送電コイル、７１０Ａ，７１０Ｂコイル選択部、８００電源ＥＣＵ、９００外部電源、ＣＰ１〜ＣＰ５，ＣＰ１１〜ＣＰ１４コイル対、ＳＷ１〜ＳＷ１２，ＳＷ２１〜ＳＷ３２，ＳＷ５１，ＳＷ５２，ＳＷ６１〜ＳＷ６９スイッチ。

Claims

車両に搭載された受電コイルに非接触で電力を送電する送電コイルを備え、
前記車両から前記受電コイルに関する情報を受信し、前記情報にしたがって前記送電コイルの電流の向きを選択する、送電装置。
前記送電コイルは複数設けられており、
複数の送電コイルで送電する場合には、前記複数の送電コイルの各々の電流の向きを選択する、請求項１に記載の送電装置。
前記複数の送電コイルは、第１送電コイルと、第２送電コイルとを含み、
前記情報にしたがって、前記第１送電コイルおよび前記第２送電コイルの電流方向の向きのパターンを選択し、
前記第１送電コイルおよび前記第２送電コイルの電流方向の向きのパターンは、
前記第１送電コイルおよび前記第２送電コイルの電流方向が同じ方向であるパターンと、
前記第１送電コイルおよび前記第２送電コイルの電流方向が反対方向であるパターンと、
を含む、請求項２に記載の送電装置。
前記受電コイルに関する情報は、前記受電コイルのコイルタイプの情報と、前記受電コイルの車両搭載位置の情報と、前記受電コイルのコイルサイズの情報との少なくとも１つを含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の送電装置。
前記受電コイルに関する情報は本送電前に受信する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の送電装置。