JP7234759B2

JP7234759B2 - 非接触給電システム

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Publication number: JP7234759B2
Application number: JP2019074703A
Authority: JP
Inventors: 将也 ▲高▼橋; 侑生中屋敷; 英介高橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2023-03-08
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: JP2020174453A

Description

本開示は、非接触給電システムに関する。

非接触給電システムにおいて、受電側で検出した電流値を送電側に送信し、受信した電流値から共振回路への入力電圧を送電側で調節することによって送電側と受電側との電力伝送効率を高める技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４－１５５３２８号公報

従来の技術では、受電側の情報を送電側へ送信するため、例えば、送電側と受電側との通信状態の低下や送電側と受電側との通信ラグによって、電力伝送効率が低下するといった問題がある。このような問題は、受電側が車両のような移動体である場合には、受電側の環境が時々刻々と変化しうるためより顕著となる。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
［形態１］
本開示の一形態によれば、非接触給電システム（３００，３００ｂ，３００ｃ）が提供される。この非接触給電システムは、電源（１３０）から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換回路（１２２）と、前記交流変換回路から出力される交流電力を送電する送電コイル（１１２）とを有する送電機器（１００，１００ｂ，１００ｃ）と、前記送電コイルから非接触で交流電力を受電する受電コイル（２１２）を有する受電機器（２０５）と、を備える。前記送電機器は、前記送電コイルと前記受電コイルとを含む等価回路で表される送受電回路（ＴＥＣ）の特性インピーダンス（Ｚ０２）を、前記送電コイルと前記受電コイルとの位置関係に対応する前記送受電回路の相互インダクタンス（Ｌｍ）を用いて補正し、前記送電機器を流れる電流値を取得し、前記取得した電流値および前記補正した特性インピーダンスを用いて前記送電コイルから前記受電コイルへの交流電力の伝送効率が高くなる電圧値を算出し、前記算出した電圧値の交流電力を出力するように前記交流変換回路を制御する送電制御装置（１５０，１５０ｃ）、を備える。
［形態２］
本開示の第二の形態によれば、非接触給電システムが提供される。この非接触給電システムは、電源（１３０）から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換回路（１２２）と、前記交流変換回路から出力される交流電力を送電する送電コイル（１１２）とを有する送電機器と、前記送電コイルから非接触で交流電力を受電する受電コイル（２１２）を有する受電機器（２０５）と、を備える。前記送電機器は、前記送電機器を流れる電流値を取得し、前記取得した電流値を用いて前記送電コイルから前記受電コイルへの交流電力の伝送効率が最大となる電圧値を算出し、前記算出した前記伝送効率が最大となる電圧値の交流電力を出力するように前記交流変換回路を制御する送電制御装置と、前記交流変換回路と、前記送電コイルとの間に設けられるフィルタ回路（１２４）と、を備える。前記伝送効率が最大となる電圧値Ｖ１は、下記式（１）によって求められる。
Ｖ１＝ａ１・Ｚ０１ ^２・Ｉ１／Ｚ０２・・・式（１）
Ｉ１：交流変換回路が出力する交流電力の電流値
Ｚ０１：フィルタ回路の特性インピーダンス値
Ｚ０２：送電コイルと受電コイルとを含む等価回路で表される送受電回路（ＴＥＣ）の特性インピーダンス値
ａ１：送受電回路の特性インピーダンス値に応じて変化する最適電圧比であって、送電コイルに印加される交流電圧に対して受電コイルが出力する交流電圧の最適電圧比の設定値

（１）本開示の一形態によれば、非接触給電システム（３００，３００ｂ，３００ｃ）が提供される。この非接触給電システムは、電源（１３０）から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換回路（１２２）と、前記交流変換回路から出力される交流電力を送電する送電コイル（１１２）とを有する送電機器（１００，１００ｂ，１００ｃ）と、前記送電コイルから非接触で交流電力を受電する受電コイル（２１２）を有する受電機器（２０５）と、を備える。前記送電機器は、前記送電機器を流れる電流値を取得し、前記取得した電流値を用いて前記送電コイルから前記受電コイルへの交流電力の伝送効率が高くなる電圧値を算出し、前記算出した電圧値の交流電力を出力するように前記交流変換回路を制御する送電制御装置（１５０，１５０ｃ）、を備えてよい。

この形態の非接触給電システムによれば、送電機器の送電制御装置が、送電機器を流れる電流値を用いて、送電側と受電側との通信を行うことなく、交流変換回路に出力させる電圧値を算出することができる。送電制御装置は、伝送効率が高くなる電圧値を出力するように交流変換回路を制御するので、送電側と受電側との通信を行うことなく、送電側から受電側への電力伝送効率を高くすることができる。

非接触給電システムの全体構成を示すブロック図。非接触送電装置と非接触受電装置とを示すブロック図。図２の等価回路を示す説明図。第２実施形態での非接触送電装置を示すブロック図。第３実施形態での非接触送電装置を示すブロック図。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、本実施形態の非接触給電システム３００は、車両２００の走行中に電力を供給することが可能なシステムである。車両２００は、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の駆動モータを搭載する車両で構成される。非接触給電システム３００は、道路ＲＳに設置され送電機器として機能する非接触送電装置１００と、道路ＲＳを走行する車両２００に搭載され受電機器として機能する非接触受電装置２０５とを含む。

非接触送電装置１００は、複数の送電共振回路１１０と、複数の送電共振回路１１０に交流電圧を供給する複数の送電回路１２０と、複数の送電回路１２０に直流電圧を供給する電源回路１３０と、受電コイル位置検出部１４０と、送電制御装置１５０とを備えている。

複数の送電共振回路１１０は、道路ＲＳの延在方向である車両２００の進行方向に沿って道路ＲＳの内部に埋設されている。個々の送電共振回路１１０は、後述するように送電コイルおよび共振コンデンサを含む。送電共振回路１１０は、送電コイルおよび共振コンデンサの両方を道路ＲＳの延在方向に沿って設置する必要はなく、複数の送電コイルを道路ＲＳの延在方向に沿って設置していればよい。

複数の送電回路１２０は、電源回路１３０から供給される直流電力を高周波の交流電力に変換して送電共振回路１１０の送電コイルに供給する回路である。送電回路１２０の具体的な構成例については後述する。電源回路１３０は、直流電力を送電回路１２０に供給する回路である。

受電コイル位置検出部１４０は、後述する受電共振回路２１０の車両２００の底部に設置された受電コイルの位置を検出する。複数の送電回路１２０は、受電コイル位置検出部１４０で検出された受電共振回路２１０の受電コイルの位置に応じて、受電共振回路２１０に近い１つ以上の送電共振回路１１０を用いて送電を実行する。

車両２００は、非接触受電装置２０５と、メインバッテリ２３０と、モータジェネレータ２４０と、受電側インバータ回路２５０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２６０と、補機バッテリ２７０と、補機２８０と、受電制御装置２９０とを備えている。非接触受電装置２０５は、受電共振回路２１０と受電回路２２０とを有している。

受電共振回路２１０は、後述する受電コイルおよび共振コンデンサを含んでおり、送電共振回路１１０との間の電磁誘導現象によって受電コイルに誘導された交流電力を受電する装置である。受電回路２２０は、受電共振回路２１０から出力される交流電力を直流電力に変換する回路である。受電回路２２０の具体的な構成例については後述する。受電回路２２０から出力される直流電力は、負荷としてのメインバッテリ２３０の充電に利用することができ、また、補機バッテリ２７０の充電や、モータジェネレータ２４０の駆動、及び、補機２８０の駆動にも利用可能である。

メインバッテリ２３０は、モータジェネレータ２４０を駆動するための直流電力を出力する２次電池である。モータジェネレータ２４０は、３相交流モータとして動作し、車両２００の走行のための駆動力を発生する。モータジェネレータ２４０は、車両２００の減速時にはジェネレータとして動作し、３相交流電力を発生する。受電側インバータ回路２５０は、モータジェネレータ２４０がモータとして動作するとき、メインバッテリ２３０の直流電力を３相交流電力に変換してモータジェネレータ２４０を駆動する。受電側インバータ回路２５０は、モータジェネレータ２４０がジェネレータとして動作するとき、モータジェネレータ２４０が出力する３相交流電力を直流電力に変換してメインバッテリ２３０に供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２６０は、メインバッテリ２３０の直流電圧を、より低い直流電圧に変換して補機バッテリ２７０及び補機２８０に供給する。補機バッテリ２７０は、補機２８０を駆動するための直流電力を出力する２次電池である。補機２８０は、空調装置や電動パワーステアリング装置等の周辺装置である。

受電制御装置２９０は、ＣＰＵやメモリを備え、車両２００内の各部を制御する。受電制御装置２９０は、走行中に非接触給電を受ける際には、受電回路２２０を制御して受電を実行する。

非接触送電装置１００の１つの送電回路１２０および送電共振回路１１０と、車両２００の非接触受電装置２０５の受電共振回路２１０および受電回路２２０とは、図２に示す回路で構成されている。

送電共振回路１１０は、本実施形態において、直列に接続された送電コイル１１２と共振コンデンサ１１６とを有している。受電共振回路２１０は、直列に接続された受電コイル２１２と共振コンデンサ２１６とを有している。本実施形態において、送電共振回路１１０および受電共振回路２１０には、一次直列二次直列コンデンサ方式（「ＳＳ方式」とも呼ばれる）による磁気共振方式が適用されている。

送電共振回路１１０および受電共振回路２１０は、送電側単相－受電側単相の非接触給電方式を適用し、送電側を単相の送電コイル１１２で構成し、受電側を単相の受電コイル２１２で構成する。送電コイル１１２のインダクタンス値はＬｒ１で表され、共振コンデンサ１１６のキャパシタンス値はＣｒ１で表される。受電コイル２１２のインダクタンス値はＬｒ２で表され、共振コンデンサ２１６のキャパシタンス値はＣｒ２で表される。

送電回路１２０は、インバータ回路１２２と、インバータ回路１２２から出力された交流電力の電流値を取得する電流センサ１２３と、２つのインダクタンス１２４Ｌと１つのコンデンサ１２４Ｃを有するイミタンス変換回路１２４とを有している。イミタンス変換回路１２４は、Ｔ－ＬＣＬ型のローパスフィルタとして構成される。インダクタンス１２４Ｌのインダクタンス値はＬ１で表され、コンデンサ１２４Ｃのキャパシタンス値はＣ１で表される。インバータ回路１２２は、電源回路１３０からの直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換回路として機能する。本実施形態において、インバータ回路１２２は、ＰＷＭ制御により、スイッチングのパルス幅（デューティサイクルとも呼ばれる）を切り換えて出力電圧を調節する。

受電回路２２０は、２つのインダクタンス２２４Ｌと１つのコンデンサ２２４Ｃを有するイミタンス変換回路２２４と、交流電力を直流電力に変換する整流回路２２６と、メインバッテリ２３０の充電に適した直流電力に変換する電力変換回路としてのＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８とを有する。イミタンス変換回路２２４は、Ｔ－ＬＣＬ型ローパスフィルタとして構成される。インダクタンス２２４Ｌのインダクタンス値はＬ２で表され、コンデンサ２２４Ｃのキャパシタンス値はＣ２で表される。

以下の説明では、イミタンス変換回路１２４，２２４に含まれるインダクタンスおよびコンデンサや、送電共振回路１１０および受電共振回路２１０に含まれるコイルおよびコンデンサを、説明の都合上、それぞれの値を示す記号を符号として用いて示す場合もある。例えば、イミタンス変換回路１２４のインダクタンス１２４Ｌをそのインダクタンス値Ｌ１を用いて、「インダクタンスＬ１」と示す場合もある。

図２に示した非接触送電装置１００の電源回路１３０から受電側の受電回路２２０までの構成は、図３に示した等価回路で表される。電源回路１３０およびインバータ回路１２２は、交流電源ＳＡＣに置き換えられる。送電共振回路１１０および受電共振回路２１０は、送電コイルＬｒ１と受電コイルＬｒ２との間の相互インダクタンスＬｍを用いたＴ型等価回路ＴＥＣに置き換えられる。Ｔ型等価回路ＴＥＣを送受電回路ＴＥＣとも呼ぶ。Ｒ１，Ｒ２は巻線抵抗である。整流回路２２６およびＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８は、インピーダンスＺ４に置き換えられる。

以下の説明において、送電側のイミタンス変換回路１２４の入力側の端子対Ｐ１－Ｐ１＊からイミタンス変換回路１２４の入力側を見たインピーダンスをＺ１とする。インピーダンスＺ１はＶ１／Ｉ１である。Ｖ１は端子対Ｐ１－Ｐ１＊間の電圧であり、インバータ回路１２２から出力される交流電力の電圧である。Ｉ１はインバータ回路１２２から出力される交流電力の電流であり、イミタンス変換回路１２４に流れる電流である。イミタンス変換回路１２４の特性インピーダンスをＺ０１とする。

イミタンス変換回路１２４の出力側の端子対Ｐ２－Ｐ２＊から後段側を見たインピーダンスをＺ２とする。インピーダンスＺ２はＶ２／Ｉ２である。Ｖ２は端子対Ｐ２－Ｐ２＊間の電圧であり、Ｉ２は後段側に流れる電流である。受電側のイミタンス変換回路２２４の入力側の端子対Ｐ３－Ｐ３＊からイミタンス変換回路２２４の入力側を見たインピーダンスをＺ３とする。インピーダンスＺ３はＶ３／Ｉ３である。Ｖ３は端子対Ｐ３－Ｐ３＊間の電圧であり、Ｉ３はイミタンス変換回路２２４に流れる電流である。イミタンス変換回路２２４の特性インピーダンスをＺ０３とする。イミタンス変換回路２２４の出力側の端子対Ｐ４－Ｐ４＊から後段側を見たインピーダンスは、Ｚ４とする。インピーダンスＺ４はＶ４／Ｉ４で表される。Ｖ４は端子対Ｐ４－Ｐ４＊間の電圧であり、Ｉ４は後段側に流れる電流である。このインピーダンスＺ４は、メインバッテリ２３０の状態に応じて変化するインピーダンスである。インピーダンスＺ４が最も大きくなるのは、メインバッテリ２３０が満充電の状態であり、インピーダンスＺ４が最も小さくなるのは、メインバッテリ２３０の電圧が使用範囲として許容されている最も低い電圧において、許容されている最も大きい電流で充電が実行される場合である。

図３の送電側のイミタンス変換回路１２４は、交流電源ＳＡＣから電圧Ｖ１および電流Ｉ１の交流電力が入力され、イミタンス変換回路１２４の出力側（「後段側」とも呼ぶ）にインピーダンスＺ２が接続された等価回路として考えることができる。なお、以下の説明では、このインピーダンスＺ２を「後段側インピーダンスＺ２」とも呼ぶ。

後段側インピーダンスＺ２は、下記式（１）で表される。
Ｚ２＝Ｚ０２^２／Ｚ３＝（Ｚ０２^２／Ｚ０３^２）・Ｚ４・・・（１）
Ｚ０２はＴ型等価回路ＴＥＣの特性インピーダンスであり、Ｚ０３は受電側のイミタンス変換回路１２４の特性インピーダンスである。Ｔ型等価回路ＴＥＣの特性インピーダンスＺ０２は、交流電力の角周波数をω１として用いて下記式（２）で表される。
Ｚ０２＝ω１・Ｌｍ・・・（２）

送電共振回路１１０から受電共振回路２１０へのＴ型等価回路ＴＥＣを介した伝送効率は、電圧比Ｖ３／Ｖ２で表される。Ｖ２＝Ｚ０１・Ｉ１、Ｖ３＝Ｖ１・Ｚ０２／Ｚ０１であり、最大効率が得られる最適電圧比をａ１としたとき、最大効率が得られる伝送効率と最適電圧比ａ１との関係は、下記式（３）によって表される。最大効率が得られる端子対Ｐ１－Ｐ１＊間の電圧Ｖ１は、式（３）から下記式（４）によって表すことができる。

本実施形態において、上述したように、送電共振回路１１０および受電共振回路２１０には、ＳＳ方式による磁気共振方式が適用されている。そのため、最適電圧比ａ１は、以下の式（５）によって表すことができる。

次に、図２を用いて、送電制御装置１５０の詳細について説明する。送電制御装置１５０は、相互インダクタンス推定部１５２と、補正部１５４と、指令電圧算出部１５６と、信号生成部１５８とを備える。送電制御装置１５０は、ＣＰＵとメモリとを備えるマイクロコンピュータで構成され、メモリ内のプログラムをＣＰＵが読み込むことによって各部を機能させる。

相互インダクタンス推定部１５２は、相互インダクタンスＬｍの推定値を取得する。本実施形態において、相互インダクタンス推定部１５２は、送電コイル１１２に対する受電コイル２１２の相対位置と相互インダクタンスＬｍとの対応関係を表す対応マップを持つ。送電コイル１１２に対する受電コイル２１２の相対位置と相互インダクタンスＬｍとの対応関係を表す対応マップは、理論値を用いて作成されるほか、解析や実機評価の結果を用いて作成され、送電制御装置１５０のメモリ内に予め記憶されている。相互インダクタンス推定部１５２は、受電コイル位置検出部１４０によって検出された受電コイル２１２の相対位置を用いて、対応マップから相互インダクタンスＬｍの推定値を決定し、補正部１５４に出力する。受電コイル位置検出部１４０は、例えば、複数の送電回路１２０における送電電力や送電電流の大きさから受電共振回路２１０の受電コイル２１２の位置を検出してもよく、或いは、車両２００の位置を検出する位置センサや測距装置を利用して受電共振回路２１０の受電コイル２１２の位置を検出してもよい。

補正部１５４は、相互インダクタンスＬｍの推定値からＴ型等価回路ＴＥＣの特性インピーダンスＺ０２を補正する。より具体的には、補正部１５４は、相互インダクタンス推定部１５２から相互インダクタンスＬｍの推定値の入力を受け付けると、上述した式（２）から補正後の特性インピーダンスＺ０２を算出する。補正後の特性インピーダンスＺ０２は、指令電圧算出部１５６に出力される。

指令電圧算出部１５６は、算出した指令電圧値Ｖ１を信号生成部１５８に出力する。より具体的には、指令電圧算出部１５６は、電流センサ１２３から取得するインバータ回路１２２からの出力電流の電流値Ｉ１と、補正部１５４から取得する補正後の特性インピーダンスＺ０２とを用いて、上述した式（４）および式（５）から指令電圧値Ｖ１を算出する。算出した指令電圧値Ｖ１は、信号生成部１５８に出力される。式（５）の相互インダクタンスＬｍには、相互インダクタンス推定部１５２から取得した相互インダクタンスＬｍの推定値を用いてもよいし、予め定められた設定値の相互インダクタンスＬｍを用いてもよい。

信号生成部１５８は、入力された指令電圧値Ｖ１に基づき、インバータ回路１２２の出力電圧を指令電圧値Ｖ１とするデューティサイクルＤｕｔｙ１を、下記式（６）を用いて算出する。電源回路１３０から出力されるインバータ回路１２２への入力電圧をＶｉｎとする。

デューティサイクルＤｕｔｙ１は、上記式（６）を用いず、例えば、指令電圧値Ｖ１とデューティサイクルＤｕｔｙ１とが関係付けられたマップを用いて算出されてもよい。信号生成部１５８と指令電圧算出部１５６との間にレートリミッタを備え、レートリミッタによって制御応答を調整してもよい。インバータ回路１２２は、入力されたデューティサイクルＤｕｔｙ１に基づいてＰＷＭ制御により出力電圧を変調して出力する。

以上、説明したように、本実施形態の非接触給電システム３００によれば、非接触送電装置１００の送電制御装置１５０が、非接触送電装置１００を流れる電流値Ｉ１を用いて、送電側と受電側との通信を行うことなくインバータ回路１２２の指令電圧値Ｖ１を算出することができる。送電制御装置１５０は、インバータ回路１２２の出力電力の電流値Ｉ１を用いて、伝送効率が高くなる指令電圧値Ｖ１を算出し、指令電圧値Ｖ１を出力するようにインバータ回路１２２を制御する。そのため、送電側と受電側との通信を行うことなく、送電側から受電側への電力伝送効率を高くすることができる。

本実施形態の非接触給電システム３００によれば、送電制御装置１５０は、伝送効率が最大となる指令電圧値Ｖ１を出力するようにインバータ回路１２２を制御することにより、非接触送電装置１００から非接触受電装置２０５への伝送効率を最大化することができる。

本実施形態の非接触給電システム３００によれば、上記式（２）、式（４）および式（５）を用いて伝送効率が最大となる指令電圧値Ｖ１を算出する。したがって、送電側である非接触送電装置１００で取得可能な値を用いて、理論値に基づいて正確な指令電圧値Ｖ１を算出することができる。

本実施形態の非接触給電システム３００によれば、送電側の非接触送電装置１００で取得した相互インダクタンスＬｍの推定値を用いて、上記式（２）から特性インピーダンスＺ０２を算出する。したがって、送電側で送電コイル１１２と受電コイル２１２との位置ずれを補正した指令電圧値Ｖ１を算出し、非接触送電装置１００から非接触受電装置２０５への伝送効率をより高くすることができる。

Ｂ．第２実施形態：
図４を用いて第２実施形態の非接触給電システム３００ｂについて説明する。第２実施形態の非接触給電システム３００ｂは、非接触送電装置１００に代えて非接触送電装置１００ｂを備える点で第１実施形態の非接触給電システム３００と相違する。非接触送電装置１００ｂは、電源回路１３０に代えて、ＰＡＭ制御を行う電源回路１３０ｂを備える。

電源回路１３０ｂは、直流電源に接続されるＰＡＭ回路１３１を備える。ＰＡＭ回路は、昇圧回路で構成され、インバータ回路１２２に入力する入力電圧Ｖｉｎの電圧値を調整する。

本実施形態において、非接触送電装置１００ｂは、ＰＡＭ回路１３１により、インバータ回路１２２からの出力電圧が指令電圧値Ｖ１となるようにインバータ回路１２２への入力電圧Ｖｉｎの電圧値を調節する。より具体的には、上記第１実施形態と同様に算出された指令電圧値Ｖ１の入力を受け付けた信号生成部１５８は、以下の式（７）を用いてインバータ回路１２２への入力電圧Ｖｉｎを算出する。ｄｕｔｙ２は、インバータ回路１２２が駆動可能な最大値で設定される。算出した入力電圧ＶｉｎをＰＡＭ回路１３１から入力されたインバータ回路１２２は、指令電圧値Ｖ１の交流電圧を出力する。

本実施形態の非接触給電システム３００ｂによれば、送電制御装置１５０は、電源回路１３０ｂのＰＡＭ制御によって、伝送効率が最大となる指令電圧値Ｖ１を出力するようにインバータ回路１２２を制御し、非接触送電装置１００ｂから非接触受電装置２０５への伝送効率を最大化することができる。

Ｃ．第３実施形態：
図５を用いて、第３実施形態の非接触給電システム３００ｃについて説明する。第３実施形態の非接触給電システム３００ｃは、非接触送電装置１００に代えて非接触送電装置１００ｃを備える点で第１実施形態の非接触給電システム３００と相違する。非接触送電装置１００ｃは、送電制御装置１５０に代えて送電制御装置１５０ｃを備え、電流センサ１２３に代えて電源回路１３０とインバータ回路１２２との間に入力電流センサ１３２を備える。入力電流センサ１３２は、電源回路１３０から出力される直流電流、すなわちインバータ回路１２２への入力電流の電流値Ｉｉｎを検出する。

送電制御装置１５０ｃは、更に電流補正部１５９を備える点で送電制御装置１５０と相違する。本実施形態において、送電制御装置１５０ｃは、入力電流センサ１３２により取得したインバータ回路１２２への入力電流Ｉｉｎを用いて、インバータ回路１２２の指令電圧値Ｖ１を算出する。入力電流センサ１３２により検出された入力電流Ｉｉｎの入力を受け付けた電流補正部１５９は、以下の式（８）により、インバータ回路１２２からの出力電流の電流値Ｉ１を実効値として算出する。

指令電圧算出部１５６は、電流補正部１５９から入力された電流値Ｉ１と、補正部１５４から取得する補正後の特性インピーダンスＺ０２とを用いて、上述した式（４）および式（５）から指令電圧値Ｖ１を算出する。

本実施形態の非接触給電システム３００ｃによれば、インバータ回路１２２への入力電流の電流値Ｉｉｎを取得し、インバータ回路１２２に出力させる実効値としての電流値Ｉ１を算出し、電流値Ｉｉｎを用いて、インバータ回路１２２の指令電圧値Ｖ１を算出する。入力電流Ｉｉｎは直流電流であるので容易に検出できるとともに、検出精度の高い電流値を用いて指令電圧値Ｖ１を算出することができる。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）上記各実施形態では、送電共振回路１１０および受電共振回路２１０には、ＳＳ方式による磁気共振方式が適用されているが、一次並列二次並列コンデンサ方式（「ＰＰ方式」とも呼ばれる）を適用してもよい。このような態様において、送電共振回路１１０において送電コイル１１２と共振コンデンサ１１６とを並列に接続するとともに、受電共振回路２１０において受電コイル２１２と共振コンデンサ２１６とを並列に接続する。この場合において、最適電圧比ａ１は、上述の式（５）に代えて、以下の式（９）を用いて算出される。

（Ｄ２）上記各実施形態では、式（４）および式（５）から指令電圧値Ｖ１を算出するが、これに代えて、以下の式（１０）を用いて算出してもよい。この場合において、イミタンス変換回路１２４の特性インピーダンスＺ０３と、インピーダンスＺ４とは、伝送効率が最大となる設定値として予め設定されることが好ましい。

（Ｄ３）上記各実施形態では、式（４）および式（５）から指令電圧値Ｖ１を算出する。これに対して、最大出力時に伝送効率が最大となるよう設計された非接触給電システムにおいて、最大出力で動作させた際のインバータ回路１２２の出力電圧Ｖ１と出力電流Ｉ１とを用いて伝送効率が最大となる出力電圧電流比（Ｖ１／Ｉ１）を予め設定してもよい。この場合において、例えば、電流センサ１２３で取得したインバータ回路１２２からの出力電流の電流値Ｉ１と、予め設定した伝送効率が最大となる出力電圧電流比とから指令電圧値Ｖ１を導出してもよい。また、最大出力で動作させた際のインバータ回路１２２の入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎとを用いて伝送効率が最大となる入力電圧電流比（Ｖｉｎ／Ｉｉｎ）を予め設定してもよい。この場合において、例えば、入力電流センサ１３２で取得した電流値Ｉｉｎと、予め設定した伝送効率が最大となる入力電圧電流比とを用いてインバータ回路１２２への入力電圧Ｖｉｎを導出してもよい。この形態の非接触給電システムによれば、相互インダクタンスＬｍの推定値を用いることなく非接触送電装置から非接触受電装置への伝送効率を最大化することができる。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１００，１００ｂ，１００ｃ非接触送電装置、１１２送電コイル、１２２インバータ回路、１３０電源回路、１５０，１５０ｃ送電制御装置、２０５非接触受電装置、２１２受電コイル、３００，３００ｂ，３００ｃ非接触給電システム

Claims

非接触給電システムであって、
電源（１３０）から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換回路（１２２）と、前記交流変換回路から出力される交流電力を送電する送電コイル（１１２）とを有する送電機器と、
前記送電コイルから非接触で交流電力を受電する受電コイル（２１２）を有する受電機器（２０５）と、を備え、
前記送電機器は、
前記送電機器を流れる電流値を取得し、前記取得した電流値を用いて前記送電コイルから前記受電コイルへの交流電力の伝送効率が最大となる電圧値を算出し、前記算出した前記伝送効率が最大となる電圧値の交流電力を出力するように前記交流変換回路を制御する送電制御装置と、
前記交流変換回路と、前記送電コイルとの間に設けられるフィルタ回路（１２４）と、を備え、
前記伝送効率が最大となる電圧値Ｖ１は、下記式（１）によって求められる、
非接触給電システム。
Ｖ１＝ａ１・Ｚ０１^２・Ｉ１／Ｚ０２・・・式（１）
Ｉ１：交流変換回路が出力する交流電力の電流値
Ｚ０１：フィルタ回路の特性インピーダンス値
Ｚ０２：送電コイルと受電コイルとを含む等価回路で表される送受電回路（ＴＥＣ）の特性インピーダンス値
ａ１：送受電回路の特性インピーダンス値に応じて変化する最適電圧比であって、送電コイルに印加される交流電圧に対して受電コイルが出力する交流電圧の最適電圧比の設定値
前記送電制御装置は、前記送電コイルと前記受電コイルとの相互インダクタンス値を取得し、下記式（２）によって求められる特性インピーダンスＺ０２を用いて前記伝送効率が最大となる電圧値Ｖ１を補正する
請求項１に記載の非接触給電システム。
Ｚ０２＝ω１・Ｌｍ・・・式（２）
ω１：送電コイルに印加される交流電圧の周波数
Ｌｍ：送受電回路における送電コイルと受電コイルとの間の相互インダクタンス
前記送電機器に流れる電流値は、前記交流変換回路に入力される前記直流電力の電流値である
請求項１または請求項２に記載の非接触給電システム。