JP7251284B2 - 非接触給電装置 - Google Patents

Description

本開示は、非接触で車両に電力を供給する技術に関する。

特許文献１には、非接触送電システムの送電装置のインバータ回路と送電共振回路との間にイミタンス変換回路が設けられた構成が開示されている。この構成では、イミタンス変換回路の出力電圧に基づいて送電電流を推定し、送電電流が閾値以下となるように、インバータ回路の出力電圧を調整する制御が行なわれている。

特許第６３４２８９号公報

一般に、非接触送電システム（「非接触給電システム」とも呼ぶ）では、送電装置の送電コイルと受電装置の受電コイルとの間の水平方向および高さ方向の位置関係に依存して、受電装置に伝送される電力の変動が非常に大きい。このため、上記のように、送電電流の推定によりインバータ回路の出力電圧を調整する制御では、車種の違いによる送電装置と受電装置の高さ方向の位置関係や、送電装置と受電装置との水平方向の位置関係の伝送条件の変化に大きく依存し、インバータ回路の出力電圧を調整する幅が非常に大きくなって、これを調整するための制御回路への負担が大きくなる、という問題がある。

本開示の一形態によれば、車両に搭載された非接触受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置（１００）が提供される。この非接触給電装置は、前記非接触受電装置の受電共振回路に交流電力を送電する送電共振回路（１１０）と、電源回路から供給される直流電力を交流電力に変換して前記送電共振回路に供給する送電回路（１２０）と、を備える。前記送電回路は、前記直流電力を交流電力に変換するインバータ回路（１２２）と、前記インバータ回路の交流電力を調整して前記送電共振回路に供給するイミタンス変換回路であって、前記イミタンス変換回路の特性インピーダンス（Ｚ０１）は、前記送電共振回路から前記受電共振回路への伝送を予め定めた伝送条件で行なった場合に、予め定めた目標電力（Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔ）が伝送可能となるように設定されているイミタンス変換回路（１２４）と、を備え、前記イミタンス変換回路の特性インピーダンスは、前記インバータ回路の出力電圧（Ｖ１ｉ）を前記目標電力で除した値に比例する値に設定されている。
この非接触給電装置によれば、非接触給電装置から非接触受電装置に送電される電力量を、イミタンス変換回路によって高効率に調整することが可能であり、電力量の変動の幅を低減することが可能である。これにより、非接触給電装置のインバータ回路における電力損失の増加を低減することが可能である。また、非接触受電装置における制御回路、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける電力損失の増加を低減することが可能である。

非接触給電システムの全体構成を示すブロック図。 給電状態にある非接触給電装置と非接触受電装置とを示すブロック図。 図２の送信共振回路と受電共振回路の等価回路を示す説明図。

Ａ．実施形態：
図１に示すように、非接触給電システムは、道路ＲＳに設置された非接触給電装置１００と、道路ＲＳを走行する車両２００に搭載された非接触受電装置２０５とを含み、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として構成される。図１において、ｘ軸方向は車両２００の進行方向を示し、ｙ軸方向は車両２００の幅方向を示し、ｚ軸方向は鉛直上方向を示す。

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

複数の送電共振回路１１０は、車両２００の進行方向（「道路ＲＳの延在方向」とも呼ぶ）に沿って道路ＲＳの路面上あるいは路面中に設置されている。個々の送電共振回路１１０は、後述する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が道路ＲＳの延在方向に沿って設置されている必要はなく、複数の送電コイルが道路ＲＳの延在方向に沿って設置されていればよい。

複数の送電回路１２０は、それぞれ、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の送電コイルに印加する回路である。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。例えば、電源回路１３０は、外部電源の交流電圧を整流して直流電圧を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ回路として構成される。

なお、送電共振回路１１０と、この送電共振回路１１０に交流電力を供給する送電回路１２０とは、１つのセグメント（「非接触給電セグメント」とも呼ぶ）として扱われる。図１には、ｉ－２番目のセグメントＳｅｇｉ－２～ｉ＋２番目のセグメントＳｅｇｉ＋２の５つのセグメントが示されている。

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。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の受電コイルの位置を検出しても良く、或いは、車両２００との無線通信や車両２００の位置を検出する位置センサを利用して受電共振回路２１０の受電コイルの位置を検出しても良い。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つ以上のセグメントの送電共振回路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、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、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得る装置である。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。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。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。

制御装置２９０は、車両２００内の各部を制御する。制御装置２９０は、走行中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。

非接触給電装置１００の１つのセグメントの送電回路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は、例えば、図２に示す回路で構成されている。図２は、ｉ番目のセグメントＳｅｇｉと非接触受電装置２０５との間で送電が行なわれている状態を例に示している。図２において、ｉ番目のセグメントＳｅｇｉの構成要素を示す各符号の末尾には、ｉ番目のセグメントＳｅｇｉの構成要素であることを示すために、「ｉ」が付記されている。なお、他のセグメントの送電回路１２０および送電共振回路１１０も同様であるので図示および説明を省略する。なお、以下の説明において、特にセグメントを区別する必要がない場合には、末尾に付記する「ｉ」のような、何番目のセグメントであるかを示す符号を省略して示す場合もある。

送電共振回路１１０ｉは直列に接続された送電コイル１１２ｉと共振コンデンサ１１６ｉ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。送電共振回路１１０ｉ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）の共振方式が適用されている。また、送電側が単相の送電コイル１１２ｉで構成され、受電側が単相の受電コイル２１２で構成された送電側単相－受電側単相の非接触給電方式が適用されている。なお、送電コイル１１２ｉのインダクタンスはＬｒ１ｉで表され、共振コンデンサ１１６ｉのキャパシタンスはＣｒ１ｉで表されている。受電コイル２１２のインダクタンスはＬｒ２で表され、共振コンデンサ２１６のキャパシタンスはＣｒ２で表されている。

送電回路１２０ｉは、電源回路１３０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１２２ｉと、２つのインダクタ１２４Ｌｉと１つのコンデンサ１２４Ｃｉを有するＴ－ＬＣＬ型のイミタンス変換回路１２４ｉとを有している。なお、インダクタ１２４ＬｉのインダクタンスはＬ１ｉで表され、コンデンサ１２４ＣｉのキャパシタンスはＣ１ｉで表されている。イミタンス変換回路１２４ｉは、伝送する交流電力の基本角周波数ω０と等しくなるように設定される共振角周波数においては、入力側から見たインピーダンスを出力側のアドミタンスに変換するイミタンス特性に従って、入力される交流電力を調整する機能を有するとともに、共振周波数以外においてはローパスフィルタとしの機能を有する。

受電回路２２０は、２つのインダクタ２２４Ｌと１つのコンデンサ２２４Ｃを有するＴ－ＬＣＬ型の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の充電に適した電圧の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、を有している。なお、インダクタ２２４ＬのインダクタンスはＬ２で表され、コンデンサ２２４ＣのキャパシタンスはＣ２で表されている。受電回路２２０のイミタンス変換回路２２４は、送電回路１２０ｉのイミタンス変換回路１２４ｉと同様に機能する。

以下の説明では、イミタンス変換回路１２４ｉ，２２４に含まれるインダクタ（「コイル」とも呼ぶ）およびコンデンサや、送電共振回路１１０ｉ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１２４ＬｉをそのインダクタンスＬ１ｉを用いて「インダクタＬ１ｉ」と示し、コンデンサ１２４ＣｉをそのキャパシタンスＣ１ｉを用いて「コンデンサＣ１ｉ」と示す場合もある。

図２に示した送電共振回路１１０ｉおよび受電共振回路２１０で構成される送受電回路ＴＥＣは、図３に示したＴ型等価回路で表される。なお、図３のＬｍｉは、送電コイルＬｒ１ｉと受電コイルＬｒ２との間の相互インダクタンスである。Ｒ１ｉ，Ｒ２は巻線抵抗である。なお、この等価回路で表された送受電回路ＴＥＣの共振角周波数は、伝送する交流電力の基本角周波数ω０に等しくなるように設定されている。このため、送受電回路ＴＥＣは、基本角周波数ω０の交流電力の伝送に関して、インダクタＬｒ１ｉ，Ｌｒ２ｉ、コンデンサＣｒ１ｉ，Ｃｒ２ｉを無視したイミタンス変換回路として扱うことができる。

以下の説明において、送電側のイミタンス変換回路１２４ｉの入力側の端子対Ｐ１－Ｐ１＊からイミタンス変換回路１２４ｉの入力側を見たインピーダンスをＺ１ｉとする。インピーダンスＺ１ｉはＶ１ｉ／Ｉ１ｉである。Ｖ１ｉは端子対Ｐ１－Ｐ１＊間の電圧であり、Ｉ１ｉはイミタンス変換回路１２４ｉに流れる電流である。イミタンス変換回路１２４ｉの特性インピーダンスをＺ０１ｉとする。イミタンス変換回路１２４ｉ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Ｚ２ｉとする。インピーダンスＺ２ｉはＶ２ｉ／Ｉ２ｉである。Ｖ２ｉは端子対Ｐ２－Ｐ２＊間の電圧であり、Ｉ２ｉは後段側に流れる電流である。送受電回路ＴＥＣ（図３参照）の特性インピーダンスをＺ０２ｉとする。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をＺ４とする。インピーダンスＺ４はＶ４／Ｉ４である。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。メインバッテリ２３０の電圧をＶｂａｔとし、充電電流、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８からの出力電流をＩｏｕｔとする。なお、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Ｖｂａｔが使用範囲として許容されている最も低い電圧Ｖｂａｔ＿ｍｉｎにおいて、許容されている最も大きい電流に対応する出力電流Ｉｏｕｔで充電が実行される場合である。

各端子対Ｐ１－Ｐ１＊，Ｐ２－Ｐ２＊，Ｐ３－Ｐ３＊における電圧Ｖ１ｉ，Ｖ２ｉ，Ｖ３及び電流Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ，Ｉ３は、それぞれ、特性インピーダンスＺ０１ｉ，Ｚ０２ｉ，Ｚ０３、電圧Ｖ２ｉ，Ｖ３，Ｖ４および電流Ｉ２ｉ，Ｉ３，Ｉ４を用いて、以下に示す式（１ａ）～（３ａ），（１ｂ）～（３ｂ）で表される。また、端子対Ｐ４－Ｐ４＊における電圧Ｖ４及び電流Ｉ４は、メインバッテリ２３０のバッテリ電圧Ｖｂａｔ及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８の出力電流Ｉｏｕｔを用いて、以下に示す式（４ａ），（４ｂ）で表される。なお、電圧Ｖ１ｉ，Ｖ２ｉ，Ｖ３，Ｖ４は、交流の基本角周波数ω０の成分の実効電圧値であり、電流Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ，Ｉ３，Ｉ４は実効電流値である。また、バッテリ電圧Ｖｂａｔは直流電圧値であり、出力電流Ｉｏｕｔは直流電流値である。
Ｖ１ｉ＝Ｚ０１ｉ・Ｉ２ｉ ・・・（１ａ）
Ｉ１ｉ＝Ｖ２ｉ／Ｚ０１ｉ ・・・（１ｂ）
Ｖ２ｉ＝Ｚ０２ｉ・Ｉ３ ・・・（２ａ）
Ｉ２ｉ＝Ｖ３／Ｚ０２ｉ ・・・（２ｂ）
Ｖ３＝Ｚ０３・Ｉ４ ・・・（３ａ）
Ｉ３＝Ｖ４／Ｚ０３ ・・・（３ｂ）
Ｖ４＝Ｖｂａｔ ・・・（４ａ）
Ｉ４＝Ｉｏｕｔ ・・・（４ｂ）

そして、出力電流Ｉｏｕｔは、上式（１ａ），（２ｂ），（３ａ），（４ｂ）から、下式（５）で表される。
Ｉｏｕｔ＝Ｖ１ｉ・Ｚ０２ｉ／（Ｚ０１ｉ・Ｚ０３） ・・・（５）
ここで、メインバッテリ２３０を充電するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８の出力電力として要求される目標電力Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔは、バッテリ電圧Ｖｂａｔと出力電流Ｉｏｕｔの積で表され、上式（５）で表される出力電流Ｉｏｕｔを用いて、下式（６）で表される。
Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔ＝Ｖｂａｔ・Ｉｏｕｔ
＝Ｖｂａｔ・Ｖ１ｉ・Ｚ０２ｉ／（Ｚ０１ｉ・Ｚ０３） ・・・（６）

上式（６）を変形すれば、特性インピーダンスＺ０１ｉは、下式（７）で表される。
Ｚ０１ｉ＝（Ｚ０２ｉ／Ｚ０３）・Ｖｂａｔ・Ｖ１ｉ／Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔ ・・・（７）

ここで、送受電回路ＴＥＣの特性インピーダンスＺ０２ｉは、下式（８）で表される。
Ｚ０２ｉ＝ω０・Ｌｍｉ ・・・（８）
相互インダクタンスＬｍｉは、送電コイルＬｒ１ｉと受電コイルＬｒ２との位置関係に依存して変化する結合係数ｋｉとを用いて、下式（９）で表される。
Ｌｍｉ＝ｋｉ・（Ｌｒ１ｉ・Ｌｒ２）^１／２ ・・・（９）

結合係数ｋｉは、送電コイルＬｒ１ｉの中心位置と受電コイルＬｒ２の中心位置の水平方向および垂直方向（鉛直方向あるいは高さ方向とも呼ぶ）の位置関係に応じて変化する値である。具体的には、結合係数ｋｉは、送電コイルＬｒ１ｉの中心位置と受電コイルＬｒ２の中心位置の水平方向の位置が近くなるほど大きくなり、遠くなるほど小さくなる。また、結合係数ｋｉは、送電コイルＬｒ１ｉの中心位置と受電コイルＬｒ２の中心位置の垂直方向の位置が近くなるほど大きくなり、遠くなるほど小さくなる。なお、垂直方向の位置関係は、主に、車種に依存して変化する。これは、車種によって受電コイルの搭載位置が異なった高さを有しているためである。従って、最も結合係数ｋｉが小さくなる垂直方向の位置関係は、想定される車種のうち最も受電コイルの搭載位置が高い場合の位置関係である。また、水平方向の位置関係は、主に、車両の移動によって変化する。従って、最も結合係数ｋｉが小さくなる水平方向の位置関係は、送電コイルから受電コイルに伝送が行なわれる水平方向の位置関係として、送電コイルに対する受電コイルの位置があらかじめ定めた最も離れた状態となる場合の位置関係である。以上のことから、最も結合係数ｋｉが小さくなる位置関係は、垂直方向において受電コイルの搭載位置が最も高い場合で、水平方向においてあらかじめ定めた最も離れた状態となる場合の位置関係である。

上式（９）および結合係数ｋｉの説明から分かるように、相互インダクタンスＬｍｉは、結合係数ｋｉの大きさに比例して変化し、送電コイルＬｒ１ｉと受電コイルＬｒ２との位置関係に応じて変化する。そして、上式（８）から、特性インピーダンスＺ０２ｉは、結合係数ｋｉの大きさに比例して変化し、送電コイルＬｒ１ｉと受電コイルＬｒ２との位置関係に応じて変化する。すなわち、特性インピーダンスＺ０２ｉは、送電共振回路１１０ｉと受電共振回路２１０との間の伝送条件を示している。なお、上式（５）からわかるように、特性インピーダンスＺ０２ｉが最も小さい最小特性インピーダンスＺ０２ｉ＿ｍｉｎである場合が、送電共振回路１１０ｉと受電共振回路２１０との間の伝送に関して、最も低い伝送能力となる伝送条件の場合を示す。最小特性インピーダンスＺ０２ｉ＿ｍｉｎは、送電コイルＬｒ１ｉと受電コイルＬｒ２との位置関係が水平方向および垂直方向で最も遠くなっている場合の特性インピーダンスに相当する。

また、特性インピーダンスＺ０３は、車両２００のイミタンス変換回路２２４の伝送特性を示し、イミタンス変換回路２２４の伝送条件を示している。従って、イミタンス変換回路２２４の伝送条件を示す特性インピーダンスＺ０３は、車種に依存して変化する。なお、上式（１）からわかるように、特性インピーダンスＺ０３が最も大きい最大特性インピーダンスＺ０３＿ｍａｘである場合が、イミタンス変換回路２２４の伝送に関して、最も低い伝送能力となる伝送条件の場合を示す。最大特性インピーダンスＺ０３＿ｍａｘは、想定される車種のうち、下式（１０）で表される特性インピーダンスＺ０３の値が最も大きくなる場合の特性インピーダンスに相当する。
Ｚ０３＝ω０・Ｌ２＝１／（ω０・Ｃ２） ・・・（１０）

また、車両２００のメインバッテリ２３０のバッテリ電圧Ｖｂａｔは、車両に依存して変化する。上式（６）から分かるように、バッテリ電圧Ｖｂａｔとしては、想定される電圧範囲のうち、最も低い最小バッテリ電圧Ｖｂａｔ＿ｍｉｎの場合においても、目標電力Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔが得られることが条件となる。従って、最も低い伝送能力となる伝送条件の場合におけるバッテリ電圧Ｖｂａｔとしては、最小バッテリ電圧Ｖｂａｔ＿ｍｉｎが用いられる。

以上のことから、上式（７）に、最も低い伝送能力となる伝送条件に対応する各パラメータの値Ｚ０２ｉ＿ｍｉｎ，Ｚ０３＿ｍａｘ，Ｖｂａｔ＿ｍｉｎ，Ｖ１ｉ，Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔを代入する。これにより、下式（１１）に示すように、最も低い伝送能力となる伝送条件において目標電力Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔが得られるようにするための特性インピーダンスＺ０１ｉの値を求めることができる。
Ｚ０１ｉ＝（Ｚ０２ｉ＿ｍｉｎ／Ｚ０３＿ｍａｘ）・Ｖｂａｔ＿ｍｉｎ・Ｖ１ｉ／Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔ ・・・（１１）

ここで、特性インピーダンスＺ０１ｉは、下式（１２）で表される。また、イミタンス変換回路１２４ｉの共振角周波数ωｒ１ｉは、通常、交流の基本角周波数ω０に等しくなるように設定され、下式（１３）で表される。
Ｚ０１ｉ＝（Ｌ１ｉ／Ｃ１ｉ）^１／２ ・・・（１２）
ωｒ１ｉ＝１／（Ｌ１ｉ・Ｃ１ｉ）^１／２＝ω０ ・・・（１３）

そこで、上式（１２）および上式（１３）を満たすように、インダクタＬ１ｉのインダクタンスの値およびコンデンサＣ１ｉのキャパシタンスの値を求める。これにより、特性インピーダンスＺ０１ｉが、目標電力Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔを伝送することができる特性インピーダンスとなるように、イミタンス変換回路１２４ｉのインダクタＬ１ｉおよびコンデンサＣ１ｉを設定することができる。

なお、上記説明では、ｉ番目のセグメントＳｅｇｉのイミタンス変換回路１２４ｉについて説明したが、他のセグメントＳｅｇ０・・・Ｓｅｇｉ－２，Ｓｅｇｉ－１，Ｓｅｇｉ＋１，Ｓｅｇｉ＋２，・・・においても、それぞれ同様に設定されればよい。

以上説明したように、本実施形態の非接触給電装置１００では、各セグメントにおいて、送電回路１２０に備えるイミタンス変換回路１２４の特性インピーダンスＺ０１を、それぞれ、電力の伝送能力が最も低くなる伝送条件において、目標電力Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔが得られるように設定することが可能である。これにより、非接触給電装置１００から非接触受電装置２０５に伝送される電力量を、非接触給電装置１００の各セグメントのイミタンス変換回路１２４によって高効率に調整することが可能であり、伝送される電力量の変動の幅を低減することが可能である。この結果、非接触給電装置１００の各セグメントのインバータ回路１２２における電力損失の増加を低減することが可能である。また、非接触受電装置２０５のＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８において、出力側の電圧に対する入力側の電圧の変動の幅を低減することができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８における電力損失の増加を低減することが可能である。

なお、上記の実施形態では、伝送能力が最も低い伝送条件の場合に、予め定めた目標電力Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔが得られるように、非接触給電装置１００の各セグメントのイミタンス変換回路１２４の特性インピーダンスＺ０１が設定される場合について説明した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、予め定めた伝送能力に対応する伝送条件での伝送において、予め定めた目標電力Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔが得られるように、非接触給電装置１００の各セグメントのイミタンス変換回路１２４の特性インピーダンスＺ０１が設定されるようにしてもよい。この場合、その伝送条件に対応する各パラメータＺ０２，Ｚ０３，Ｖｂａｔ，Ｖ１，Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔを、上式（７）に代入すれば、対応する特性インピーダンスＺ０１が求められる。

また、設定される特性インピーダンスＺ０１は、非接触給電装置１００が設置される場所に応じて異なった値に設定されることが好ましい。例えば、設置場所が一般道と高速道路とを比較した場合、目標電力として要求される電力は、一般道は比較的小さく、高速道路は比較的大きくなる。このため、特性インピーダンスＺ０１は、一般道は比較的大きく、高速道路は比較的小さく設定されることが好ましい。このように、設置場所に応じて特性インピーダンスＺ０１を、それぞれの場所に適した目標電力が伝送可能となるように設定すれば、設置場所に応じて特性インピーダンスが設定されたイミタンス変換回路によって、非接触給電装置から非接触受電装置に送電される電力量を高効率に調整することが可能である。これにより、設置場所に応じて、伝送される電力量の変動の幅を適切に低減することが可能であり、無駄な電力伝送を低減することができる。これにより、設置場所に応じて、非接触給電装置１００の各セグメントのインバータ回路１２２における電力損失の増加を適切に低減することが可能である。また、設置場所に応じて、非接触受電装置２０５のＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８において、出力側の電圧に対する入力側の電圧の変動の幅を適切に低減することができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２８における電力損失の増加を適切に低減することが可能である。

Ｂ．他の実施形態：
（１）上記実施形態では、１つの送電共振回路１１０および送電回路１２０を有する複数のセグメントを備える非接触給電装置１００を例に説明したが、これに限定されるものではなない。１つのセグメント、すなわち、１つの送電共振回路１１０と、１つのインバータ回路１２２およびイミタンス変換回路１２４を有する１つの送電回路１２０と、を、備える非接触給電装置であってもよい。

（２）また、上記実施形態では、非接触給電装置側を単相の送電コイル１１２を有する構成とし、非接触受電装置側を単相の受電コイル２１２を有する構成とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。非接触給電装置側を複数相の送電コイルを有する構成とし、非接触受電装置側を単相あるいは複数相の受電コイルを有する構成としてもよい。また、非接触受電装置側を複数相の受電コイルを有する構成とし、非接触給電装置側を単相あるいは複数相の送電コイルとしてもよい。また、複数の相数については、非接触給電装置側も非接触受電装置も限定はなく、２相であっても３相であってもよく、それ以上の数であってもよい。非接触給電装置側が複数相の場合、各相に設けられたイミタンス変換回路について、それぞれ、特性インピーダンスの設定を行なうようにすればよい。非接触受電装置側が複数相の場合、受電装置側の各相のいずれへの電力伝送に対しても、目標電力の伝送が可能となるように、非接触給電装置のイミタンス変換回路の特性インピーダンスの設定を行なうようにすればよい。

（３）上記実施形態の説明では、Ｔ－ＬＣＬ型のイミタンス変換回路を例として説明しているが、Ｔ－ＣＬＣ型のイミタンス変換回路であってもよい。この場合には、Ｔ－ＣＬＣ型のイミタンス変換回路に対応する特性インピーダンスが上記実施形態で説明したように調整されることが好ましい。

上記実施形態の説明では、送電共振回路及び受電共振回路における共振方式として、ＳＳ方式を例に説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、一次側並列二次側並列コンデンサ方式（「ＰＰ方式」とも呼ばれる）や、一次側直列二次側並列コンデンサ方式（「ＳＰ方式」とも呼ばれる）、一次側並列二次側直列コンデンサ方式（「ＰＳ方式」とも呼ぶばれる）としてもよい。

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中の技術的特徴は、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…非接触給電装置、１１０…送電共振回路、１２０…送電回路、１２２…インバータ回路、１２４…イミタンス変換回路、２０５…非接触受電装置、２１０…受電共振回路、Ｚ０１…特性インピーダンス、Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔ…目標電力

Claims (4)

1. 車両に搭載された非接触受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置（１００）であって、
   前記非接触受電装置の受電共振回路に交流電力を送電する送電共振回路（１１０）と、
   電源回路から供給される直流電力を交流電力に変換して前記送電共振回路に供給する送電回路（１２０）と、
   を備え、
   前記送電回路は、
   前記直流電力を交流電力に変換するインバータ回路（１２２）と、
   前記インバータ回路の交流電力を調整して前記送電共振回路に供給するイミタンス変換回路であって、前記イミタンス変換回路の特性インピーダンス（Ｚ０１）は、前記送電共振回路から前記受電共振回路への伝送を予め定めた伝送条件で行なった場合に、予め定めた目標電力（Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔ）が伝送可能となるように設定されているイミタンス変換回路（１２４）と、
   を備え、
   前記イミタンス変換回路の特性インピーダンスは、前記インバータ回路の出力電圧（Ｖ１ｉ）を前記目標電力で除した値に比例する値に設定されている、非接触給電装置。
2. 請求項１に記載の非接触給電装置であって、
   前記非接触受電装置は、さらに、前記受電共振回路から供給される電力を充電するメインバッテリ（２３０）を含む後段回路（２２６、２２８、２３０）と、前記受電共振回路と前記メインバッテリとの間に配置された受電側イミタンス変換回路（２２４）と、を備え、
   前記イミタンス変換回路の特性インピーダンスをＺ１ｉ、磁気結合した前記送電共振回路および前記受電共振回路の特性インピーダンスをＺ０２ｉ、前記受電側イミタンス変換回路の特性インピーダンスをＺ０３、前記出力電圧をＶ１ｉ、前記メインバッテリの電圧をＶｂａｔ、前記目標電力をＰｏｕｔ＿ｔｇｔとした場合、前記イミタンス変換回路の特性インピーダンスをＺ０１ｉは、以下の式（１）を満たす、非接触給電装置。
   Ｚ０１ｉ＝（Ｚ０２ｉ／Ｚ０３）・Ｖｂａｔ・Ｖ１ｉ／Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔ ・・・（１）
3. 車両に搭載された非接触受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置（１００）であって、
   前記非接触受電装置の受電共振回路に交流電力を送電する送電共振回路（１１０）と、
   電源回路から供給される直流電力を交流電力に変換して前記送電共振回路に供給する送電回路（１２０）と、
   を備え、
   前記送電回路は、
   前記直流電力を交流電力に変換するインバータ回路（１２２）と、
   前記インバータ回路の交流電力を調整して前記送電共振回路に供給するイミタンス変換回路であって、前記イミタンス変換回路の特性インピーダンス（Ｚ０１）は、前記送電共振回路から前記受電共振回路への伝送を予め定めた伝送条件で行なった場合に、予め定めた目標電力（Ｐｏｕｔ＿ｔｇｔ）が伝送可能となるように設定されているイミタンス変換回路（１２４）と、
   を備え、
   前記イミタンス変換回路の特性インピーダンスは、前記非接触給電装置が設置される場所ごとに、それぞれ、前記目標電力が伝送可能となるように設定されており、
   前記非接触給電装置は、前記送電回路を複数備え、
   前記複数の送電回路は、一般道に沿って配置された前記送電回路と、高速道路に沿って配置された前記送電回路と、を含み、前記高速道路に沿って配置された前記送電回路の前記特性インピーダンスは、前記一般道に沿って配置された前記送電回路の前記特性インピーダンスよりも小さい、非接触給電装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の非接触給電装置であって、
   前記予め定めた伝送条件は、道路上の前記車両の前記非接触受電装置に非接触で電力を供給可能な位置に前記非接触受電装置が位置する範囲内において、前記送電共振回路と前記受電共振回路との間の電力の伝送能力が最も低くなる条件を含む、非接触給電装置。

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