JP7041644B2

JP7041644B2 - 送電装置

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Publication number: JP7041644B2
Application number: JP2019072932A
Authority: JP
Inventors: 統公木村; 和弘宇田; 正樹金▲崎▼; 耕司間崎; 宜久山口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2039-04-05
Also published as: JP2020171180A; WO2020203464A1

Description

本発明は、送電装置から受電装置へ非接触で送電する非接触給電システムの送電装置に関する。

電気自動車などに搭載される蓄電池に給電を行うシステムとして、非接触で送電を行う非接触給電システムがある（例えば特許文献１）。非接触給電システムでは、送電装置側にインバータ回路を設け、そのインバータ回路から送電コイルに交流電力を供給する。そして、送電コイルから車両側の受電コイルに対して非接触で電力を送電し、受電コイルから蓄電池に対して給電を行う。

そして、特許文献１に記載の非接触給電システムでは、車両の進行方向に沿って、送電コイルを複数配置することにより、車両走行中、非接触で電力を送電可能としている。さらに、特許文献１に記載の非接触給電システムでは、無負荷時のインピーダンスが最大となるように、送電コイルと並列コンデンサとが並列共振回路を構成している。これにより、送電に関与しない送電コイルでの電力消費や漏洩磁束の発生を抑制することができる。

特開２０１７－１９２２１８号公報

ところで、近年では、走行中、途切れずに連続して送電するため、複数の送電コイルを近接して設けることが求められている。しかしながら、複数の送電コイルを近接して設けた場合、隣接する送電コイルが磁気結合してしまう場合がある。この場合、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子をオフしているにもかかわらず、そのボディダイオードを介して、送電に関与しない送電コイルが電源ラインと接続されてしまう。その結果、磁気結合の影響により、送電に関与しない送電コイルにも電流が流れ、電力消費が大きくなるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電力消費を抑制することができる送電装置を提供することにある。

上記課題を解決するための手段は、道路側に設けられる送電装置と車両側に設けられる受電装置との間で、非接触で送電を行い、車両に設けられる蓄電池を充電する非接触給電システムの送電装置において、複数の送電コイルと、前記複数の送電コイルのうち、送電に関与していない前記送電コイルを検出する検出部と、前記送電コイルの一端と他端との間における電気経路の通電及び通電遮断を切り替えるスイッチ部と、前記検出部により検出された前記送電コイルの一端と他端とを短絡させるように、前記スイッチ部を制御する制御部と、を備えた。

上記構成によれば、送電に関与しない送電コイルの一端と他端とを短絡させた。このため、送電コイル同士の磁気結合係数が高くても、送電に関与しない送電コイルに電流が流れることを抑制し、無駄な電力消費を抑えることができる。

非接触給電システムの構成を示すブロック図。送電部の電気的構成を示す回路図。受電装置の電気的構成を示す回路図。送電側共振コイルを示す斜視図。受電側共振コイルを示す斜視図。従来における電流経路を示す回路図。電流経路を示す回路図。送電制御に関わる処理を示すフローチャート。別例の非接触給電システムの構成を示すブロック図。別例の非接触給電システムの構成を示すブロック図。別例の非接触給電システムの構成を示すブロック図。

本実施形態における非接触給電システム１０は、商用電源１１から供給された電力を、非接触で送電する送電装置２０、及び、送電装置２０から非接触で電力を受電する受電装置３０を備える。送電装置２０は、車両が走行する道路側（高速道路など）に埋設されている。受電装置３０は、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、蓄電池としての車載バッテリ１２に対して電力を出力することで、車載バッテリ１２を充電するものである。

図１に本実施形態における非接触給電システム１０の概略構成を示す。非接触給電システム１０の送電装置２０には、商用電源１１が接続されており、商用電源１１から供給される交流電力を送電装置２０に入力するように構成されている。一方、非接触給電システム１０の受電装置３０には、車載バッテリ１２が接続されており、受電装置３０から電力を車載バッテリ１２に出力し、充電が実施されるように構成されている。送電装置２０及び受電装置３０は、３相給電を実施可能とすべく、それぞれ３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルを有する。

まず、送電装置２０について説明する。送電装置２０は、商用電源１１に接続されるＡＣ－ＤＣコンバータ２１と、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１に接続される送電部２０ａ～２０ｃと、を備える。送電部２０ａ～２０ｃは、複数備えられている。

ＡＣ－ＤＣコンバータ２１は、商用電源１１から供給される交流電力を直流電力に変換するものである。そして、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１は、変換した直流電力を送電部２０ａ～２０ｃに出力する。このため、送電部２０ａ～２０ｃから見た場合、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１は、直流電源に相当する。

次に、各送電部２０ａ～２０ｃについて説明する。各送電部２０ａ～２０ｃの構成は、同一とされている。以下では、送電部２０ａ～２０ｃを代表して送電部２０ａの構成について説明する。

図２に送電部２０ａの電気的構成を示す。送電部２０ａは、それぞれインバータとしてのインバータ回路２２と、インバータ回路２２に接続される送電側フィルタ回路２３と、送電側フィルタ回路２３に接続される送電側共振回路２４と、を備える。

インバータとしてのインバータ回路２２は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１から供給される直流電力を所定の周波数の交流電力に変換するものである。このインバータ回路２２として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の交流電力に変換する３相インバータを用いている。

インバータ回路２２は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１に接続されている。具体的には、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１の正極端子にインバータ回路２２の高電位側端子が接続されている。一方、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１の負極端子にインバータ回路２２の低電位側端子が接続されている。

インバータ回路２２は、それぞれ３相の相数と同数の上下アームを有するフルブリッジ回路により構成されている。各アームに設けられたスイッチング素子のオンオフにより、各相における電流が調整される。本実施形態において、インバータ回路２２がスイッチ部に相当する。

詳しく説明すると、インバータ回路２２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相において、スイッチング素子としての上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体をそれぞれ備えている。本実施形態では、各相における上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的にはＩＧＢＴを用いている。なお、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。各相における上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎには、それぞれフリーホイールダイオード（還流ダイオード）Ｄｐ，Ｄｎが逆並列に接続されている。フリーホイールダイオードＤｐ，Ｄｎは、半導体スイッチング素子のボディダイオードでもよい。

各相の上アームスイッチＳｐの高電位側端子（コレクタ）は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１の正極端子に接続されている。また、各相の下アームスイッチＳｎの低電位側端子（エミッタ）は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１の負極端子（グランド）に接続されている。各相の上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点は、それぞれ送電側フィルタ回路２３に接続されている。

すなわち、Ｕ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＵ相の送電コイルとしての送電側共振コイル２６ｕに接続されている。同様に、Ｖ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＶ相の送電コイルとしての送電側共振コイル２６ｖに接続されている。同様に、Ｗ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＷ相の送電コイルとしての送電側共振コイル２６ｗに接続されている。

また、インバータ回路２２には、上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体に対して並列に接続される平滑コンデンサ２８が設けられている。

送電側フィルタ回路２３は、インバータ回路２２から入力される交流電力から所定の周波数域の交流電力（交流電流）を除去する回路である。この送電側フィルタ回路２３として、ローパスフィルタを用いている。本実施形態において、送電側フィルタ回路２３は、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器（インピーダンス・アドミタンス変換器）である。

具体的に説明すると、送電側フィルタ回路２３は、各相ごとに、２つのリアクトル２３ａ，２３ｂが直列接続された直列接続体を備えている。また、送電側フィルタ回路２３は、各直列接続体の中間接続点に対して一端が接続されるコンデンサ２３ｃを直列接続体ごとにそれぞれ備える。各コンデンサ２３ｃの他端は、接続点（中性点）Ｎ１で接続されている。つまり、各コンデンサ２３ｃの他端同士が接続されている。

送電側共振回路２４は、送電側フィルタ回路２３から入力した交流電力を受電装置３０に対して出力する回路である。送電側共振回路２４は、各相ごとに、送電側共振コンデンサ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗと、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗとが直列接続されたＬＣ共振回路が設けられている。ＬＣ共振回路の一端は、送電側フィルタ回路２３に接続されており、他端は、中性点Ｎ２に接続されている。

次に図３に基づいて受電装置３０について説明する。受電装置３０は、送電側共振回路２４から電力を供給される受電側共振回路３１と、受電側共振回路３１に接続される受電側フィルタ回路３２と、受電側フィルタ回路３２に接続される整流器としての整流回路３３と、整流回路３３に接続されるＤＣ－ＤＣコンバータ３４と、を備える。

受電側共振回路３１は、非接触で送電側共振回路２４から電力を入力し、受電側フィルタ回路３２に出力する回路である。受電側共振回路３１は、送電側共振回路２４と同一の構成となっており、送電側共振回路２４に対して磁場共鳴可能に構成されている。

すなわち、受電側共振回路３１は、各相ごとに、受電側共振コンデンサ３５ｕ，３５ｖ，３５ｗと、受電コイルとしての受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとが直列接続されたＬＣ共振回路が設けられている。ＬＣ共振回路の一端は、中性点Ｎ３に接続され、他端は、受電側フィルタ回路３２に接続されている。この受電側共振回路３１と送電側共振回路２４との共振周波数は同一に設定されている。

受電側フィルタ回路３２は、受電側共振回路３１から入力される交流電力に含まれる所定の周波数域の交流電力を除去するものである。この受電側フィルタ回路３２として、ローパスフィルタを用いている。本実施形態において、受電側フィルタ回路３２は、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器（インピーダンス・アドミタンス変換器）である。

具体的に説明すると、受電側フィルタ回路３２は、各相ごとに、２つのリアクトル３２ａ，３２ｂが直列接続された直列接続体を備えている。また、受電側フィルタ回路３２は、各直列接続体の中間接続点に対して一端が接続されるコンデンサ３２ｃを直列接続体ごとに備える。各コンデンサ３２ｃの他端は、接続点（中性点）Ｎ４で接続されている。つまり、各コンデンサ３２ｃの他端同士が接続されている。

整流回路３３は、交流電力を全波整流する回路である。本実施形態では、整流回路３３として、ダイオードブリッジから構成される全波整流回路を採用したが、６つのスイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）から構成される同期整流回路を用いてもよい。

ＤＣ－ＤＣコンバータ３４は、整流回路３３から入力される直流電力を変圧し、車載バッテリ１２に出力するものである。車載バッテリ１２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から入力された直流電力を充電する。

また、送電装置２０には、送電装置２０の制御を行う送電制御部６０が設けられており、受電装置３０には、受電装置３０の制御を行う受電制御部７０が設けられている。送電制御部６０は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１や、各送電部２０ａ～２０ｃのインバータ回路２２の制御を行う。受電制御部７０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４の制御を行う。

また、車両には、ＥＣＵ５０（Electronic Control Unit）が設けられており、受電制御部７０に対して指示を行い、車両の走行中に非接触給電を実施させ、車載バッテリ１２を充電させる。

上記構成によれば、送電装置２０及び受電装置３０の相対位置が磁場共鳴可能な位置にある状況において、交流電力が送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗに入力された場合、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗと、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗと、がそれぞれ磁場共鳴する。これにより、受電装置３０は、送電装置２０からエネルギーを受け取る。すなわち、交流電力を受電する。

上記非接触給電システム１０は、車両の走行中に非接触で給電を実施可能とすることを目的としている。その際、給電可能な期間をできるだけ長くすることが望ましい。そこで、図４に示すように、送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを車両進行方向（つまり、道路の延伸方向）に沿って隣接するように配置している。ここで、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの形状及び配置について説明する。以下では、送電部２０ａの送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと示し、送電部２０ｂの送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗと示し、送電部２０ｃの送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗと示す場合がある。

図４に示すように、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、巻線（例えばリッツ線）が平面状に巻かれることで形成されている角型の平面コイルとなっている。この送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、環状に形成されている。各送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗの形状及び巻き数は同じとされている。

これらの送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、鉄心としてのフェライトコア２７ａ上に配置され、固定されている。詳しく説明すると、フェライトコア２７ａは、長方形の平板状に形成されており、その長手方向が道路の延伸方向に沿うように配置されている。また、フェライトコア２７ａの短手方向が道路の幅方向となり、かつ、平面が道路の路面に対して平行となるように配置されている。そして、フェライトコア２７ａの平面上において、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗが長手方向に沿って配置されている。その際、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、フェライトコア２７ａよりも車両側（上側）になるように配置されている。

そして、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、フェライトコア２７ａ上で、長手方向において相互の位置がずれるように配置されている。より詳しくは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗで囲まれた領域が、他の送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗで囲まれた領域に対して相互に重複するように配置されている。その際、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、長手方向において等間隔でずれるように配置されている。より詳しくは、電気角で１２０°ずらして配置されている。なお、本実施形態では、送電側共振コイル２６ａｕが長手方向中央に配置されており、送電側共振コイル２６ａｖ，２６ａｗが、送電側共振コイル２６ａｕの長手方向両側に配置されている。

そして、送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと同様に構成されており、フェライトコア２７ｂに配置されている。この送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗに対して、道路の延伸方向においてその位置がずれるように配置されている。このとき、送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと重複しないように位置をずらして配置されている。

送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと同様に構成されており、フェライトコア２７ｃに配置されている。同様に、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗに対して、道路の延伸方向においてその位置がずれるように配置されている。このとき、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗと重複しないように位置をずらして配置されている。

本実施形態では、図４に示すように、道路の延伸方向において、送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗが、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗとの間に配置されている。つまり、道路の延伸方向において、送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗの両側に送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗとが配置されている。

なお、フェライトコア２７ａ～２７ｃも、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの配置に合わせて、道路の延伸方向に沿って配置されている。その際、図４に示すように、各フェライトコア２７ａ～２７ｃの間に隙間がないように配置されている。

次に、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗについて説明する。受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗとほぼ同様に構成されている。

すなわち、図５に示すように、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、巻線（例えばリッツ線）が平面状に巻かれることで形成されている角型の平面コイルとなっている。この受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、環状に形成されている。各受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗの形状及び巻き数は同じとされている。

これらの受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、鉄心としてのフェライトコア３７上に配置され、固定されている。詳しく説明すると、フェライトコア３７は、長方形の平板状に形成されており、その長手方向が車両の進行方向に沿うように配置されている。また、フェライトコア３７の短手方向が車両の幅方向となり、かつ、平面が車両の底面に対して平行となるように配置されている。つまり、フェライトコア３７の平面が、道路の路面に対向するように配置されている。そして、フェライトコア３７上において、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗが進行方向（長手方向）に沿って配置されている。その際、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、フェライトコア３７よりも道路側（下側）になるように配置されている。

そして、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、フェライトコア３７上で、長手方向において相互の位置がずれるように配置されている。より詳しくは、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗで囲まれた領域が、他の受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗで囲まれた領域に対して相互に重複するように配置されている。その際、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、長手方向において等間隔でずれるように配置されている。より詳しくは、電気角で１２０°ずらして配置されている。なお、本実施形態では、受電側共振コイル３６ｕが長手方向中央に配置されており、受電側共振コイル３６ｖ，３６ｗが、受電側共振コイル３６ｕの長手方向両側に配置されている。

また、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗの長手方向（延伸方向）における長さは、１組の送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの長さと同程度とされている。

ところで、前述したように、送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを車両進行方向に沿って隣接するように配置している。このため、各送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ同士が、磁気結合する可能性がある。特に、途切れなく連続して送電可能とするように、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを隣接させる場合、磁気結合する可能性が高くなり、また、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ同士の磁気結合係数も高くなる。

そして、各送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ同士が、磁気結合すると、送電に関与しない送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗにおいて、電流が流れ、無駄な電力が消費されるという問題がある。

詳しく説明すると、従来では、送電に関与しない送電部２０ａ～２０ｃでは、そのインバータ回路２２のスイッチング素子がオフされる。すなわち、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎが共にオフされる。

例えば、図６では、受電装置３０は、送電部２０ａ及び送電部２０ｂに対して対向している一方、送電部２０ｃには対向していない。すなわち、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗが、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗに対して対向する一方、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗに対しては対向していない。このため、図６に示す状態では、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗは、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗに比較して、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数が高くなる。

この状態において、送電部２０ａ及び送電部２０ｂでは、インバータ回路２２はオンオフ制御されて、交流電流が、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗに入力される。つまり、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数が高く、高効率で送電を行うことができるため、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗから送電を行う。

一方、送電部２０ｃでは、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数が低く、送電部２０ａ，２０ｂに比較して高効率で送電を行うことができないため、インバータ回路２２はオフ制御される。すなわち、送電部２０ｃのインバータ回路２２では、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎが共にオフされる。この状態を図６に示す。

図６に示すように、送電部２０ｃにおいて、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎが共にオフされた場合であっても、フリーホイールダイオードＤｐ，Ｄｎを通じて電流が通過可能となっている。そして、この場合、インバータ回路２２の平滑コンデンサ２８を介した電流経路（一点破線で送電側共振コイル２６ｕの電流経路を示す）となる。

その結果、送電に関与しない送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗが、送電に関与する送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗ等と磁気結合すると、数式（１）～（３）に示すように、当該平滑コンデンサ２８の端子間電圧を送電側フィルタ回路２３のインピーダンスで除した電流が当該電流経路（つまり、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗ）に流れることとなる。平滑コンデンサ２８の端子間電圧は、電源電圧に等しいため、結果として、送電に関与しない大電流が流れ、効率が低下することとなる。

なお、数式（１）～（３）において、「Ｉ」は、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗに流れる電流を示し、「Ｖｂ」は、平滑コンデンサ２８の端子間電圧（≒電源電圧）を示し、「Ｘ」は、送電側フィルタ回路２３のインピーダンスを示す。また、「ω」は、電気角周波数を示し、「ｆ」は、インバータ回路２２の駆動周波数を示し、「Ｌ」は、送電側フィルタ回路２３のインダクタンスを示し、「Ｃ」は、送電側フィルタ回路２３のコンデンサ容量を示す。

そこで、本実施形態では、図７に示すように、送電に関わらない送電部２０ａ～２０ｃを検出した場合、検出した送電部２０ａ～２０ｃのインバータ回路２２において、全ての上アームスイッチＳｐをオフする一方、下アームスイッチＳｎをすべてオンするように構成されている。以下、詳しく説明する。

図８は、送電制御部６０による処理を示すフローチャートである。まず、送電制御部６０は、検出部から送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗと、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数（磁気結合度）に対応する物理量を検出する（ステップＳ１００）。本実施形態では、図１に示すように、検出部として赤外線センサＳＥ１を送電部２０ａ～２０ｃごとに備えている。送電制御部６０は、各赤外線センサＳＥ１により、送電部２０ａ～２０ｃごとに、受電装置３０（つまり、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ）との距離を取得（検出）する。磁気結合係数（磁気結合度）に対応する物理量が、磁気結合係数に係る情報に相当し、本実施形態では、受電装置３０との距離である。

次に、送電制御部６０は、送電部２０ａ～２０ｃごとに、検出した物理量に基づいて受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。本実施形態では、送電制御部６０は、検出した距離に基づいて、受電装置３０が送電部２０ａ～２０ｃに対して対向する距離に存在するか否かを判定する。具体的には、受電装置３０との距離が閾値以下であるか否かを判定する。

この判定結果が肯定の場合、送電制御部６０は、通電モードを設定する（ステップＳ１２０）。すなわち、送電制御部６０は、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎをオンオフ制御して、直流電流（直流電力）を交流電流（交流電力）に変換する。そして、交流電流を、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗに供給する。これにより、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗと、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗと、がそれぞれ磁場共鳴する。

一方、ステップＳ１１０の判定結果が否定の場合、送電制御部６０は、待機モードを設定する（ステップＳ１３０）。すなわち、送電制御部６０は、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐをオフし、下アームスイッチＳｎをオンするように制御する。

これにより、図７に示すように、送電に関与しない送電部２０ｃの送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗの一端と他端が下アームスイッチＳｎにより短絡する。

数式（４）に示すように、下アームスイッチＳｎにより短絡された場合、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗに流れる電流は、下アームスイッチＳｎのオン電圧を送電側フィルタ回路２３のインピーダンスで除した値となる。数式（４）において、「Ｖｏｎ」は、下アームスイッチＳｎのオン電圧であり、「Ｒ」は、下アームスイッチＳｎのオン抵抗であり、「Ｉａ」は、インバータ回路２２からの出力電流である。

そして、下アームスイッチＳｎのオン電圧（オン抵抗）は、無視できるほど小さい。この結果、送電に関与しない送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗに流れる電流は、ほぼゼロとなる。これにより、送電に関わらない送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗに流れる電流を抑制し、無駄な電力消費を抑えることができる。

また、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを利用して、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端とを短絡させるため、短絡させるための専用のスイッチを設ける場合と比較して、回路構成を簡単にすることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

・上記実施形態において、各送電部２０ａ～２０ｃは、３相の送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを設けたが、相数を任意に変更してもよい。同様に、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗも、相数を任意に変更してもよい。

例えば、図９に示すように、各送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振回路２４を単相にしてもよい。また、各送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振回路２４を単相とする一方、受電側共振回路３１を複数相にした非接触給電システム１０にしてもよい。同様に、図１０に示すように、各送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振回路２４及び受電側共振回路３１を単相にしてもよい。また、図示しないが、送電側共振回路２４を複数相とする一方、受電側共振回路３１を単相にした非接触給電システム１０にしてもよい。

・上記実施形態では、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐをオフにする一方、下アームスイッチＳｎをオンにすることにより、送電に関与しない送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端を短絡させた。この別例として、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐをオンにする一方、下アームスイッチＳｎをオフにすることにより、送電に関与しない送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端を短絡させてもよい。この場合でも同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、インバータ回路２２を利用して、送電に関与しない送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端を短絡させた。この別例として、図１１に示すように、送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端を短絡させるスイッチ部としてのスイッチＳＷを設けてもよい。スイッチＳＷは、インバータ回路２２と送電側フィルタ回路２３との間に設けられており、各相の端子間を短絡可能に構成されている。

・上記実施形態では、検出部としての赤外線センサＳＥ１により、磁気結合係数に係る物理量として送電部２０ａ～２０ｃと受電装置３０との間の距離を検出した。この別例として、検出部を任意に変更してもよい。例えば、各相の通電電流を検出する電流センサを設け、通電電流に基づいて、送電装置２０と受電装置３０との間の磁気結合係数を判定してもよい。また、車両や受電装置３０と通信可能な通信装置を設けて、送電装置２０と受電装置３０との間の磁気結合係数を判定してもよい。

・上記実施形態において、送電部２０ａ～２０ｃの数は任意に変更してもよい。

１０…非接触給電システム、１２…車載バッテリ、２０…送電装置、２０ａ～２０ｃ…送電部、２２…インバータ回路（スイッチ部）、２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ…送電側共振コイル（送電コイル）、３０…受電装置、６０…送電制御部（制御部）、ＳＥ１…赤外線センサ（検出部）。

Claims

道路側に設けられる送電装置（２０）と車両側に設けられる受電装置（３０）との間で、非接触で送電を行い、車両に設けられる蓄電池（１２）を充電する非接触給電システム（１０）の送電装置において、
単相又は複数相の送電コイル（２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ）を有し、前記受電装置との間で、それぞれ非接触で送電を行う複数の送電部（２０ａ～２０ｃ）と、
前記複数の送電部のうち、送電に関与していない前記送電部を検出する検出部（ＳＥ１）と、
前記送電コイルの一端と他端との間における電気経路の通電及び通電遮断を切り替えるスイッチ部（２２）と、
前記検出部により検出された、送電に関与していない前記送電部の前記送電コイルの一端と他端とを短絡させるように、前記スイッチ部を制御する制御部（６０）と、を備え、
前記スイッチ部は、直流電源から入力した直流電流を交流電流に変換するインバータ（２２）であり、
前記インバータは、直流電源の正極端子に接続される上アームスイッチ及び直流電源の負極端子に接続される下アームスイッチの直列接続体を複数有し、
前記送電コイルの一端には、複数の前記直列接続体のうち、第１の直列接続体の上アームスイッチと下アームスイッチとの中間接続点が接続され、前記送電コイルの他端には、複数の前記直列接続体のうち、第２の直列接続体の上アームスイッチと下アームスイッチとの中間接続点が接続されており、
前記制御部は、送電に関与していない前記送電部が前記検出部により検出された場合、前記第１の直列接続体及び前記第２の直列接続体の前記上アームスイッチをオンさせ、かつ、前記下アームスイッチをオフさせる、又は、前記上アームスイッチをオフさせ、かつ、前記下アームスイッチをオンさせて、送電に関与していない前記送電部の前記送電コイルの一端と他端とを短絡させるように制御する送電装置。
前記検出部は、前記送電コイルと前記受電装置の受電コイルとの間における磁気結合係数に係る情報を取得し、当該情報に基づいて検出する請求項１に記載の送電装置。