WO2010041318A1 - 非接触受電装置およびそれを備える車両 - Google Patents

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WO2010041318A1
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真士 市川
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Definitions

  • the present invention relates to a contactless power receiving device and a vehicle including the same, and more particularly to a technique for supplying power to a vehicle from a power source outside the vehicle in a contactless manner.
  • Electric vehicles such as electric cars and hybrid cars are attracting a great deal of attention as environmentally friendly vehicles. These vehicles are equipped with an electric motor that generates driving force and a rechargeable power storage device that stores electric power supplied to the electric motor.
  • the hybrid vehicle is a vehicle in which an internal combustion engine is further mounted as a power source together with an electric motor, or a fuel cell is further mounted as a direct current power source for driving the vehicle together with a power storage device.
  • a vehicle capable of charging an in-vehicle power storage device from a power source external to the vehicle in the same manner as an electric vehicle.
  • a so-called “plug-in hybrid vehicle” that can charge a power storage device from a general household power supply by connecting a power outlet provided in a house and a charging port provided in the vehicle with a charging cable is known. Yes.
  • a power transmission method wireless power transmission that does not use a power cord or a power transmission cable has recently attracted attention.
  • this wireless power transmission technology three technologies known as power transmission using electromagnetic induction, power transmission using electromagnetic waves, and power transmission using a resonance method are known.
  • the resonance method is a non-contact power transmission technique in which a pair of resonators (for example, a pair of self-resonant coils) are resonated in an electromagnetic field (near field), and power is transmitted through the electromagnetic field. It is also possible to transmit power over a long distance (for example, several meters) (see Non-Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a non-contact power receiving device and a vehicle that can reliably stop power reception when power is supplied using a resonance method.
  • the present invention is a non-contact power receiving device including a load to be fed and a secondary self-resonant coil that receives power supplied from the external primary self-resonant coil to the load.
  • the secondary self-resonant coil is magnetically coupled to the primary self-resonant coil by the resonance of the magnetic field, and is magnetically coupled by resonance between the first state selected during power reception and the primary self-resonant coil rather than the first state.
  • the weakened second state selected when not receiving power is configured to be switchable.
  • the secondary self-resonant coil has different impedances in the first state and the second state.
  • the secondary self-resonant coil includes a coil body part and an inductance changing part that changes the inductance of the coil body part.
  • the coil main body is divided into a first portion and a second portion at the central portion.
  • the inductance changing unit includes a relay that is provided at the center of the coil main body and connects the first part and the second part when receiving power and disconnects when not receiving power.
  • the secondary self-resonant coil includes a coil body part and a capacitance changing part that changes the capacitance of the coil body part.
  • the capacitance changing unit is connected to the coil main body part via the lead line by the relay by the lead wire connected to the end part of the coil main body part, the relay connected to the lead line, and the relay, A capacitor that is separated from the coil body by a relay when not receiving power is included.
  • the non-contact power receiving device further includes a discharge resistor for bringing the capacitor into a discharged state when not receiving power.
  • it further includes another relay that disconnects the discharge resistor from the capacitor when receiving power and connects the discharge resistor to the capacitor when not receiving power.
  • the relay disconnects the discharge resistor from the capacitor when receiving power, and connects the discharge resistor to the capacitor when not receiving power.
  • the non-contact power receiving apparatus further includes a voltage conversion unit that converts the input voltage to supply the load to the load, and a rectifier that rectifies the AC voltage and supplies the input voltage to the voltage conversion unit.
  • the secondary self-resonant coil receives power from the primary self-resonant coil and generates an alternating voltage supplied to the rectifier.
  • the non-contact power receiving device is mounted on a vehicle and receives power from a power feeding device including a primary self-resonant coil outside the vehicle.
  • the non-contact power receiving apparatus further includes a control unit that performs control to switch the secondary self-resonant coil between the first state and the second state.
  • the control unit sets the secondary self-resonant coil to the first state when the vehicle satisfies the power receiving condition, and sets the secondary self-resonant coil to the second state when the vehicle does not satisfy the power receiving condition.
  • the vehicle includes a power storage device that receives charging power from a non-contact power receiving device as a load.
  • the power reception condition includes a condition that the state of charge of the power storage device is less than a threshold value.
  • the power reception condition includes a condition that a predetermined failure has not occurred in the vehicle.
  • the present invention is a vehicle, and includes a non-contact power receiving device that receives electric power transmitted in a non-contact manner from the outside of the vehicle.
  • the non-contact power receiving device includes a load to be fed and a secondary self-resonant coil that receives power to be supplied from an external primary self-resonant coil to the load.
  • the secondary self-resonant coil is magnetically coupled to the primary self-resonant coil by magnetic field resonance, and the first state selected at the time of power reception is more magnetically coupled to the primary self-resonant coil than the first state.
  • the weakened second state selected when not receiving power is configured to be switchable.
  • the secondary self-resonant coil has different impedances in the first state and the second state.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention. It is a figure for demonstrating the principle of the power transmission by the resonance method. It is the figure which showed the relationship between the distance from an electric current source (magnetic current source), and the intensity
  • FIG. 2 is a block diagram showing a power train configuration of electric vehicle 100 shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of the DC / DC converter 140 shown in FIG. 4. It is the figure which showed the detailed structure of the secondary self-resonant coil 110 in FIG. 1,
  • FIG. 6 is a flowchart for illustrating a charging start process executed by vehicle ECU 180.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention. It is a figure for demonstrating the principle of the power transmission by the resonance method. It is the figure which showed the relationship between the distance from an electric current source (magnetic current source), and the intensity
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a secondary self-resonant coil 110A used in the non-contact power receiving device of the second embodiment. It is the circuit diagram which showed the structure of secondary self-resonant coil 110A1 which is a modification of secondary self-resonant coil 110A. It is the circuit diagram which showed the structure of the secondary self-resonant coil 110B which is a modification of secondary self-resonant coil 110A. It is a circuit diagram showing a configuration of a secondary self-resonant coil 110C which is another modification of the secondary self-resonant coil 110A.
  • 100 electric vehicle 110, 110A, 110A1, 110B, 110C, 340 secondary self-resonant coil, 111 coil body, 112 relay, 113 first part, 114 second part, 115 inductance changing part, 120, 350 secondary coil , 130 rectifier, 140 converter, 142 orthogonal transform unit, 144 transformer unit, 146 rectifier unit, 150 power storage device, 162 boost converter, 164, 166 inverter, 170 motor, 172, 174 motor generator, 176 engine, 177 power split device, 178 drive wheel, 190 communication device, 191, 192 voltage sensor, 194 current sensor, 200 power supply device, 210 AC power supply, 220 high frequency power driver, 230, 320 primary coil, 240, 30 primary self-resonant coil, 250 communication device, 310 high frequency power supply, 311 coil body, 312A, 312A1, 312B, 312C capacitance changing unit, 313 capacitor, 314 discharge resistance, 315, 316, 317 relay, 321, 322 lead wire, 360 load,
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • this power feeding system includes an electric vehicle 100 and a power feeding device 200.
  • Electric vehicle 100 includes a secondary self-resonant coil 110, a secondary coil 120, a rectifier 130, a DC / DC converter 140, and a power storage device 150.
  • Electric vehicle 100 further includes a power control unit (hereinafter also referred to as “PCU (Power Control Unit)”) 160, a motor 170, a vehicle ECU (Electronic Control Unit) 180, and a communication device 190.
  • PCU Power Control Unit
  • the secondary self-resonant coil 110 is disposed at the lower part of the vehicle body, but may be disposed at the upper part of the vehicle body as long as the power feeding device 200 is disposed above the vehicle.
  • the secondary self-resonant coil 110 is an LC resonant coil whose both ends are open (not connected), and receives power from the power feeder 200 by resonating with a primary self-resonant coil 240 (described later) of the power feeder 200 via an electromagnetic field.
  • the capacitance component of the secondary self-resonant coil 110 is the stray capacitance of the coil, but capacitors connected to both ends of the coil may be provided.
  • the secondary self-resonant coil 110 and the secondary self-resonant coil 240 are connected to the primary self-resonant coil 240 and the secondary self-resonant coil 240 based on the distance from the primary self-resonant coil 240 and the resonance frequency of the primary self-resonant coil 240 and the secondary self-resonant coil 110.
  • the number of turns is appropriately set so that the Q value (for example, Q> 100) indicating the resonance intensity with the self-resonant coil 110 and ⁇ indicating the degree of coupling increase.
  • the secondary coil 120 is disposed coaxially with the secondary self-resonant coil 110 and can be magnetically coupled to the secondary self-resonant coil 110 by electromagnetic induction.
  • the secondary coil 120 takes out the electric power received by the secondary self-resonant coil 110 by electromagnetic induction and outputs it to the rectifier 130.
  • the rectifier 130 rectifies the AC power extracted by the secondary coil 120.
  • DC / DC converter 140 converts the power rectified by rectifier 130 into a voltage level of power storage device 150 based on a control signal from vehicle ECU 180 and outputs the voltage level to power storage device 150.
  • DC / DC converter 140 includes a rectifier.
  • the power rectified by 130 may be converted into a system voltage and supplied directly to the PCU 160.
  • DC / DC converter 140 is not necessarily required, and the AC power extracted by secondary coil 120 may be directly rectified by rectifier 130 and then directly supplied to power storage device 150.
  • the power storage device 150 is a rechargeable DC power source and includes, for example, a secondary battery such as lithium ion or nickel metal hydride.
  • the power storage device 150 stores power supplied from the DC / DC converter 140 and also stores regenerative power generated by the motor 170. Then, power storage device 150 supplies the stored power to PCU 160.
  • a large-capacity capacitor can also be used as the power storage device 150, and is a power buffer that can temporarily store the power supplied from the power supply device 200 and the regenerative power from the motor 170 and supply the stored power to the PCU 160. Anything is acceptable.
  • the PCU 160 drives the motor 170 with power output from the power storage device 150 or power directly supplied from the DC / DC converter 140. PCU 160 also rectifies the regenerative power generated by motor 170 and outputs the rectified power to power storage device 150 to charge power storage device 150.
  • the motor 170 is driven by the PCU 160 to generate a vehicle driving force and output it to driving wheels. Motor 170 generates electricity using kinetic energy received from driving wheels or an engine (not shown), and outputs the generated regenerative power to PCU 160.
  • the vehicle ECU 180 controls the PCU 160 based on the traveling state of the vehicle and the state of charge of the power storage device 150 (hereinafter also referred to as “SOC (State Of Charge)”) when the vehicle is traveling.
  • Communication device 190 is a communication interface for performing wireless communication with power supply device 200 outside the vehicle.
  • power supply apparatus 200 includes AC power supply 210, high-frequency power driver 220, primary coil 230, primary self-resonant coil 240, communication apparatus 250, and ECU 260.
  • AC power supply 210 is a power supply external to the vehicle, for example, a system power supply.
  • the high frequency power driver 220 converts power received from the AC power source 210 into high frequency power, and supplies the converted high frequency power to the primary coil 230.
  • the frequency of the high-frequency power generated by the high-frequency power driver 220 is, for example, 1 M to several tens of MHz.
  • the primary coil 230 is disposed coaxially with the primary self-resonant coil 240, and can be magnetically coupled to the primary self-resonant coil 240 by electromagnetic induction.
  • the primary coil 230 feeds high-frequency power supplied from the high-frequency power driver 220 to the primary self-resonant coil 240 by electromagnetic induction.
  • the primary self-resonant coil 240 is disposed in the vicinity of the ground, but may be disposed above or to the side of the vehicle when power is supplied to the electric vehicle 100 from above the vehicle.
  • the primary self-resonant coil 240 is also an LC resonant coil whose both ends are open (not connected), and transmits electric power to the electric vehicle 100 by resonating with the secondary self-resonant coil 110 of the electric vehicle 100 via an electromagnetic field.
  • the capacitance component of the primary self-resonant coil 240 is also the stray capacitance of the coil, but capacitors connected to both ends of the coil may be provided.
  • the primary self-resonant coil 240 also has a Q value (for example, Q> based on the distance from the secondary self-resonant coil 110 of the electric vehicle 100, the resonance frequency of the primary self-resonant coil 240 and the secondary self-resonant coil 110, etc. 100), and the number of turns is appropriately set so that the degree of coupling ⁇ and the like are increased.
  • Q value for example, Q> based on the distance from the secondary self-resonant coil 110 of the electric vehicle 100, the resonance frequency of the primary self-resonant coil 240 and the secondary self-resonant coil 110, etc. 100
  • the communication device 250 is a communication interface for performing wireless communication with the electric powered vehicle 100 that is a power supply destination.
  • the ECU 260 controls the high frequency power driver 220 so that the received power of the electric vehicle 100 becomes a target value. Specifically, ECU 260 acquires the received power of electric vehicle 100 and its target value from electric vehicle 100 by communication device 250, and outputs high-frequency power driver 220 so that the received power of electric vehicle 100 matches the target value. To control. In addition, ECU 260 can transmit the impedance value of power supply apparatus 200 to electrically powered vehicle 100.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of power transmission by the resonance method.
  • this resonance method in the same way as two tuning forks resonate, two LC resonance coils having the same natural frequency resonate in an electromagnetic field (near field), and thereby, from one coil. Electric power is transmitted to the other coil via an electromagnetic field.
  • the primary coil 320 is connected to the high-frequency power source 310, and high-frequency power of 1 to 10 MHz is fed to the primary self-resonant coil 330 that is magnetically coupled to the primary coil 320 by electromagnetic induction.
  • the primary self-resonant coil 330 is an LC resonator having an inductance and stray capacitance of the coil itself, and resonates with a secondary self-resonant coil 340 having the same resonance frequency as the primary self-resonant coil 330 via an electromagnetic field (near field). .
  • energy (electric power) moves from the primary self-resonant coil 330 to the secondary self-resonant coil 340 via the electromagnetic field.
  • the energy (electric power) transferred to the secondary self-resonant coil 340 is taken out by the secondary coil 350 magnetically coupled to the secondary self-resonant coil 340 by electromagnetic induction and supplied to the load 360.
  • the AC power supply 210 and the high-frequency power driver 220 in FIG. 1 correspond to the high-frequency power supply 310 in FIG.
  • the primary coil 230 and the primary self-resonant coil 240 in FIG. 1 correspond to the primary coil 320 and the primary self-resonant coil 330 in FIG. 2, respectively, and the secondary self-resonant coil 110 and the secondary coil 120 in FIG. This corresponds to the secondary self-resonant coil 340 and the secondary coil 350 in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the distance from the current source (magnetic current source) and the strength of the electromagnetic field.
  • the electromagnetic field includes three components.
  • the curve k1 is a component that is inversely proportional to the distance from the wave source, and is referred to as a “radiated electromagnetic field”.
  • a curve k2 is a component inversely proportional to the square of the distance from the wave source, and is referred to as an “induction electromagnetic field”.
  • the curve k3 is a component inversely proportional to the cube of the distance from the wave source, and is referred to as an “electrostatic magnetic field”.
  • the resonance method energy (electric power) is transmitted using this near field (evanescent field). That is, by using a near field to resonate a pair of resonators (for example, a pair of LC resonance coils) having the same natural frequency, one resonator (primary self-resonant coil) and the other resonator (two Energy (electric power) is transmitted to the next self-resonant coil. Since this near field does not propagate energy (electric power) far away, the resonance method transmits power with less energy loss than electromagnetic waves that transmit energy (electric power) by "radiation electromagnetic field” that propagates energy far away. be able to.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a power train configuration of electric vehicle 100 shown in FIG.
  • electrically powered vehicle 100 includes power storage device 150, system main relay SMR 1, boost converter 162, inverters 164 and 166, motor generators 172 and 174, engine 176, and power split device 177.
  • Electric vehicle 100 includes secondary self-resonant coil 110, secondary coil 120, rectifier 130, DC / DC converter 140, system main relay SMR2, vehicle ECU 180, communication device 190, and voltage sensor 191. , 192 and a current sensor 194.
  • This electric vehicle 100 is equipped with an engine 176 and a motor generator 174 as power sources.
  • Engine 176 and motor generators 172 and 174 are connected to power split device 177.
  • Electric vehicle 100 travels by a driving force generated by at least one of engine 176 and motor generator 174.
  • the power generated by the engine 176 is divided into two paths by the power split device 177. That is, one is a path transmitted to the drive wheel 178 and the other is a path transmitted to the motor generator 172.
  • Motor generator 172 is an AC rotating electrical machine, and includes, for example, a three-phase AC synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor. Motor generator 172 generates power using the kinetic energy of engine 176 divided by power split device 177. For example, when the SOC of power storage device 150 becomes lower than a predetermined value, engine 176 is started and motor generator 172 generates power, and power storage device 150 is charged.
  • the motor generator 174 is also an AC rotating electric machine, and includes, for example, a three-phase AC synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor, like the motor generator 172.
  • Motor generator 174 generates a driving force using at least one of the electric power stored in power storage device 150 and the electric power generated by motor generator 172. Then, the driving force of motor generator 174 is transmitted to driving wheel 178.
  • motor generator 174 when braking the vehicle or reducing acceleration on the down slope, the mechanical energy stored in the vehicle as kinetic energy or positional energy is used for rotational driving of the motor generator 174 via the drive wheels 178, and the motor generator 174 is Operates as a generator.
  • motor generator 174 operates as a regenerative brake that converts running energy into electric power and generates braking force.
  • the electric power generated by motor generator 174 is stored in power storage device 150.
  • Motor generator 174 corresponds to motor 170 in FIG.
  • Power split device 177 includes a planetary gear including a sun gear, a pinion gear, a carrier, and a ring gear.
  • the pinion gear engages with the sun gear and the ring gear.
  • the carrier supports the pinion gear so as to be able to rotate and is coupled to the crankshaft of the engine 176.
  • the sun gear is coupled to the rotation shaft of motor generator 172.
  • the ring gear is connected to the rotation shaft of motor generator 174 and drive wheel 178.
  • System main relay SMR1 is arranged between power storage device 150 and boost converter 162.
  • System main relay SMR1 electrically connects power storage device 150 to boost converter 162 when signal SE1 from vehicle ECU 180 is activated, and power storage device 150 and boost converter 162 when signal SE1 is deactivated. Break the electrical circuit between.
  • Boost converter 162 boosts the voltage output from power storage device 150 based on signal PWC from vehicle ECU 180, and outputs the boosted voltage to positive line PL2.
  • Boost converter 162 includes a DC chopper circuit, for example.
  • Inverters 164 and 166 are provided corresponding to motor generators 172 and 174, respectively. Inverter 164 drives motor generator 172 based on signal PWI 1 from vehicle ECU 180, and inverter 166 drives motor generator 174 based on signal PWI 2 from vehicle ECU 180. Inverters 164 and 166 include, for example, a three-phase bridge circuit.
  • boost converter 162 and inverters 164 and 166 correspond to PCU 160 in FIG.
  • the secondary self-resonant coil 110 is divided into two at the center, and a relay 112 is provided at the center.
  • the relay 112 is controlled to be in a connected state by a control signal SE3 from the vehicle ECU, and the impedance of the secondary self-resonant coil 110 is changed to an impedance (first state) that resonates with the primary self-resonant coil 240 in FIG. .
  • the relay 112 is controlled to be disconnected by a control signal SE3 from the vehicle ECU, and the impedance of the secondary self-resonant coil 110 is changed to an impedance (second state) that does not resonate with the primary self-resonant coil 240 of FIG. Is done.
  • System main relay SMR ⁇ b> 2 is arranged between DC / DC converter 140 and power storage device 150.
  • System main relay SMR2 electrically connects power storage device 150 to DC / DC converter 140 when signal SE2 from vehicle ECU 180 is activated, and power storage device 150 and DC when signal SE2 is deactivated. The electric circuit to / from DC converter 140 is interrupted.
  • Voltage sensor 191 detects line-to-line voltage V2 on the power transmission path between system main relay SMR2 and DC / DC converter 140, and outputs the detected value to vehicle ECU 180.
  • Voltage sensor 192 detects line-to-line voltage VH on the power transmission path between rectifier 130 and DC / DC converter 140 and outputs the detected value to vehicle ECU 180.
  • Current sensor 194 detects current I1 output from rectifier 130, and outputs the detected value to vehicle ECU 180.
  • Vehicle ECU 180 generates signals PWC, PWI1, and PWI2 for driving boost converter 162 and motor generators 172 and 174, respectively, based on the accelerator opening, vehicle speed, and other signals from each sensor, and the generated signals PWC, PWI1, and PWI2 are output to boost converter 162 and inverters 164 and 166, respectively.
  • vehicle ECU 180 activates signal SE1 to turn on system main relay SMR1, and deactivates signal SE2 to turn off system main relay SMR2.
  • vehicle ECU 180 may activate signals SE1 and SE2 to turn on system main relays SMR1 and SMR2.
  • vehicle ECU 180 deactivates signal SE1 to turn off system main relay SMR1, and activates signal SE2 to turn on system main relay SMR2.
  • Vehicle ECU 180 generates a signal PWD for controlling DC / DC converter 140 and outputs the generated signal PWD to DC / DC converter 140. Further, vehicle ECU 180 calculates received power from power supply apparatus 200 based on voltage VH from voltage sensor 192 and current I1 from current sensor 194, and supplies the calculated value together with a target value of received power by communication apparatus 190. Transmit to device 200.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of the DC / DC converter 140 shown in FIG.
  • DC / DC converter 140 includes an orthogonal transform unit 142, a transformer unit 144, and a rectifying unit 146.
  • the orthogonal transform unit 142 includes a switching element that is driven on and off based on a signal PWD from the vehicle ECU 180, converts the DC power supplied from the rectifier 130 of FIG. 4 into AC power, and outputs the AC power to the transformer unit 144.
  • the transformer section 144 insulates the orthogonal transform section 142 and the rectifying section 146 and performs voltage conversion according to the coil turns ratio.
  • the rectifying unit 146 rectifies the AC power output from the transformer unit 144 into DC power and outputs the DC power to the power storage device 150 in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a detailed configuration of the secondary self-resonant coil 110 in FIGS. 1 and 4.
  • secondary self-resonant coil 110 is coupled to primary self-resonant coil 240 of FIG. 1 by magnetic field resonance, the first state selected at the time of receiving power, and the first state.
  • the second state selected at the time of non-power reception in which the coupling with the primary self-resonant coil 240 is weakened is configured to be switchable.
  • secondary self-resonant coil 110 has different impedances in the first state and the second state.
  • the secondary self-resonant coil 110 includes a coil main body 111 and an impedance changing unit 115 that changes the impedance of the coil main body 111.
  • the coil body 111 is divided into a first portion 113 and a second portion 114 at the center.
  • the impedance changing unit 115 includes a relay 112 that is provided at the center of the coil main body 111 and connects the first portion 113 and the second portion 114 when receiving power and disconnects when not receiving power.
  • the secondary self-resonant coil 110 operates like an antenna during power reception, the amplitude of the voltage at both ends becomes large, and the amplitude of the voltage at the center becomes almost zero. Therefore, if the relay 112 is disposed at the center of the coil main body 111, a small-sized relay having a lower withstand voltage than that provided with a relay in another portion is sufficient.
  • the power receiving side When power is transmitted by the resonance method, if the power transmission side transmits power, and the resonance frequency of the resonance coil matches, the power receiving side is a component mounted on the vehicle even if there is no intention to receive power. Electric power is received by the secondary self-resonant coil. Therefore, as shown in FIG. 6, the impedance of the secondary self-resonant coil is configured to be changeable, and when the power receiving side does not intend to receive power, the impedance is changed so that the resonance frequency does not match that of the power transmitting side. Keep it.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the charging start process executed by the vehicle ECU 180. The process of this flowchart is called from a predetermined main routine and executed.
  • step S1 it is determined whether or not there is a charge start command.
  • the charge start command is given by, for example, the passenger pressing a charge start button. If a charge start command is given in step S1, the process proceeds to step S2. If there is no charge start command, control is transferred to the main routine in step S19.
  • step S2 the vehicle ECU 180 establishes communication with the power supply apparatus 200 by the communication apparatus 190 of FIG.
  • step S3 a check for welding of system main relay SMR2 is executed.
  • step S3 The result of the welding check in step S3 is determined in step S4.
  • step S4 If it is determined in step S4 that welding has occurred in SMR2, the process proceeds to step S12, and a determination result indicating that welding has occurred in SMR2 is determined and stored or notified.
  • step S ⁇ b> 14 the vehicle ECU 180 requests the power feeding device 200 to stop power transmission via the communication device 190. And a process is complete
  • step S4 If it is determined in step S4 that welding has not occurred in SMR2, the process proceeds to step S5.
  • step S5 vehicle ECU 180 controls relay 112 provided in secondary self-resonant coil 110 to be in an off state. Then, vehicle ECU 180 requests power feeding device 200 to transmit power via communication device 190.
  • the primary self-resonant coil 240 When power is transmitted from the power supply apparatus 200, the primary self-resonant coil 240 is controlled at the resonance frequency. If the relay 112 is welded, the secondary self-resonant coil 110 resonates with the primary self-resonant coil 240 because the resonance frequency of the secondary self-resonant coil 110 coincides with the primary self-resonant coil 240. End up. Then, electric power is transmitted through secondary coil 120 and rectifier 130 in FIG. 4 so that voltage VH increases.
  • step S7 it is determined whether or not the relay 112 is welded by checking whether or not the voltage VH increases in step S7. If an increase in voltage VH is detected in step S7, the process proceeds to step S16. In step S16, a determination result indicating that welding has occurred in the relay 112 is confirmed and stored or notified. In step S ⁇ b> 17, vehicle ECU 180 requests power feeding device 200 to stop power transmission via communication device 190. And a process is complete
  • step S8 it is determined that the relay 112 is normally turned off and no welding has occurred.
  • step S ⁇ b> 9 the vehicle ECU 180 requests the power feeding device 200 to stop power transmission via the communication device 190.
  • step S10 vehicle ECU 180 controls both relay 112 and system main relay SMR2 that have been controlled to be in the off state.
  • step S11 vehicle ECU 180 requests power supply device 200 to stop power transmission via communication device 190, and in step S12, the charging process is started. Thereafter, in step S19, control is transferred to the main routine.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process in the case of normal termination during power reception.
  • a normal end trigger is generated. For example, when the charging progresses until the state of charge (SOC) of the power storage device 150 reaches the management upper limit value (value to be fully charged), when the charging end button is pressed, or when the battery temperature or battery voltage is charged.
  • SOC state of charge
  • a normal end trigger is generated when it falls outside the appropriate predetermined range.
  • step S58 the control temporarily moves to the main routine.
  • the power receiving condition is satisfied, and the secondary self-resonant coil 110 is controlled to be in a power receiving state.
  • step S51 is executed again after a predetermined time has elapsed.
  • step S51 If it is confirmed in step S51 that a normal end trigger has occurred, the process proceeds to step S52.
  • step S ⁇ b> 52 the vehicle ECU 180 requests the power feeding device 200 to stop power transmission via the communication device 190. Then, the voltage VH detected by the voltage sensor 192 in FIG. 4 decreases. Time waiting is performed in step S53 until voltage VH drops to threshold value Vth (for example, 42V) sufficiently lower than power supply voltage (for example, several hundred volts) of power storage device 150.
  • Vth for example, 42V
  • step S53 if VH ⁇ Vth is established, the process proceeds to step S54.
  • step S54 a check for welding of system main relay SMR2 is performed. The welding check can be performed by turning off system main relay SMR2 to disconnect power storage device 150 from voltage sensor 192 and detecting voltage V2 with voltage sensor 192 in this state.
  • step S55 if voltage V2 does not fall below a threshold value set sufficiently lower than the voltage of power storage device 150, power storage device 150 is not disconnected and system main relay SMR2 is welded. Is determined, and the process proceeds to step S59. In step S59, a determination result indicating that welding has occurred in the system main relay SMR2 is determined and stored or notified. In step S60, the process ends.
  • step S55 if voltage V2 is equal to or lower than the threshold value set sufficiently lower than the voltage of power storage device 150 in step S55, it can be determined that power storage device 150 is disconnected and system main relay SMR2 is not welded. In that case, the process proceeds to step S56.
  • step S56 vehicle ECU 180 controls relay 112 to be in an OFF state so that secondary self-resonant coil 110 does not resonate with primary self-resonant coil 240.
  • step S57 the process ends.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a process in the case where an abnormality occurs during power reception and the process is forcibly terminated.
  • step S101 while the vehicle non-contact power receiving device is receiving power, whether or not an emergency stop trigger is generated is monitored in step S101.
  • the emergency stop trigger is generated, for example, when a failure that requires repair has occurred in the vehicle, such as damage to the rectifier 130 or the DC / DC converter 140.
  • step S106 the control temporarily moves to the main routine.
  • the power receiving condition is satisfied, and the secondary self-resonant coil 110 is controlled to be in a power receiving state.
  • step S101 is executed again after a predetermined time has elapsed.
  • step S101 If the occurrence of an emergency stop trigger is confirmed in step S101, the process proceeds to step S102.
  • step S ⁇ b> 102 vehicle ECU 180 requests power feeding device 200 to stop power transmission via communication device 190 and sets relay 112 to an off state so that secondary self-resonant coil 110 does not receive power due to resonance.
  • step S103 the voltage VH detected by the voltage sensor 192 in FIG. 4 decreases.
  • Time is waited in step S103 until voltage VH drops to threshold value Vth (for example, 42 V) sufficiently lower than the power supply voltage (for example, several hundred volts) of power storage device 150.
  • Vth for example, 42 V
  • step S103 if VH ⁇ Vth is established, the process proceeds to step S104.
  • step S104 a check for welding of system main relay SMR2 is performed. The welding check can be performed by turning off system main relay SMR2 to disconnect power storage device 150 from voltage sensor 191 and detecting voltage V2 with voltage sensor 191 in that state.
  • step S105 power storage device 150 is not disconnected and system main relay SMR2 is welded unless voltage V2 falls below a threshold value set sufficiently lower than the voltage of power storage device 150.
  • step S107 a determination result indicating that welding has occurred in the system main relay SMR2 is confirmed, stored, and notified.
  • step S108 the process ends.
  • step S105 if voltage V2 is not more than a threshold value sufficiently lower than the voltage of power storage device 150, it can be determined that power storage device 150 is disconnected and system main relay SMR2 is not welded. Processing proceeds to step S109 and charging is stopped.
  • the contactless power receiving device changes the impedance configuration so that the secondary self-resonant coil 110 does not resonate when the vehicle does not want to receive power.
  • This change is made by changing the inductance by dividing the length of the coil with a relay. In this way, even if power transmission is continued on the power feeding device side, the vehicle does not have a part for receiving the power, and therefore, generation of unnecessary high voltage can be avoided.
  • the second embodiment is a modification of the configuration of the secondary self-resonant coil 110 shown in FIGS. 4 and 6 of the first embodiment. Therefore, the configuration of other parts is the same as that of the first embodiment, and therefore description thereof will not be repeated.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of secondary self-resonant coil 110A used in the non-contact power receiving device of the second embodiment.
  • secondary self-resonant coil 110 ⁇ / b> A is coupled to primary self-resonant coil 240 of FIG. 1 by magnetic field resonance, and is selected from the first state selected during power reception and the first state.
  • the first self-resonant coil 240 is weakly coupled, and is configured to be switchable between the second state selected when no power is received.
  • the secondary self-resonant coil 110A has different impedances in the first state and the second state.
  • secondary self-resonant coil 110 ⁇ / b> A includes a coil main body portion 311 and a capacitance changing portion 312 ⁇ / b> A that changes the capacitance of coil main body portion 311.
  • the capacitance changing unit 312A is connected to the coil main body 311 via the lead 321 by the lead 321 connected to the end of the coil main body, the relay 315 connected to the lead 321, and the relay 315 when receiving power. It includes a capacitor 313 that is connected and disconnected from the coil body 311 by the relay 315 when not receiving power.
  • the secondary self-resonant coil 110A further includes a discharge resistor 314 for bringing the capacitor 313 into a discharged state when no power is received.
  • the discharge resistor 314 is connected between both electrodes of the capacitor 313.
  • the capacitor 313 is connected between the lead wire 322 connected to the other end of the coil main body 311 and the relay 315.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a secondary self-resonant coil 110A1, which is a modification of the secondary self-resonant coil 110A.
  • secondary self-resonant coil 110A1 includes a capacitance changing unit 312A1 instead of capacitance changing unit 312A in the configuration of secondary self-resonant coil 110A.
  • Capacitance changing unit 312A1 is obtained by removing discharge resistor 314 from the configuration of capacitance changing unit 312 in FIG. 10, and the configuration of other parts is the same as that of capacitance changing unit 312, and description thereof will not be repeated.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a secondary self-resonant coil 110B, which is a modification of the secondary self-resonant coil 110A.
  • secondary self-resonant coil 110B includes a capacitance changing unit 312B instead of capacitance changing unit 312A in the configuration of secondary self-resonant coil 110A.
  • the capacitance changing unit 312B is connected to the coil main body 311 via the lead 321 by the lead 321 connected to the end of the coil main body, the relay 315 connected to the lead 321, and the relay 315 when receiving power. It includes a capacitor 313 that is connected and disconnected from the coil body 311 by the relay 315 when not receiving power.
  • the secondary self-resonant coil 110B further includes a discharge resistor 314 for bringing the capacitor 313 into a discharged state when not receiving power.
  • Secondary self-resonant coil 110B further includes another relay 316 that disconnects discharge resistor 314 from capacitor 313 when receiving power and connects the discharge resistor to the capacitor when not receiving power.
  • the discharge resistor 314 and another relay 316 are connected in series between both electrodes of the capacitor 313.
  • the capacitor 313 is connected between the lead wire 322 connected to the other end of the coil main body 311 and the relay 315.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a secondary self-resonant coil 110C, which is another modification of the secondary self-resonant coil 110A.
  • secondary self-resonant coil 110C includes a capacitance changing unit 312C instead of capacitance changing unit 312A in the configuration of secondary self-resonant coil 110A.
  • the capacitance changing unit 312C includes a lead wire 321 connected to the end of the coil main body portion, a relay 317 connected to the lead wire 321, and a relay 317 when receiving power to the coil main body portion 311 via the lead wire 321. It includes a capacitor 313 that is connected and disconnected from the coil main body 311 by a relay when not receiving power.
  • the secondary self-resonant coil 110C further includes a discharge resistor 314 for causing the capacitor 313 to be in a discharged state when not receiving power.
  • the relay 317 disconnects the discharge resistor 314 from the capacitor 313 when receiving power, and connects the discharge resistor 314 to the capacitor 313 when not receiving power.
  • the vehicle ECU 180 controls the relay 317 so that the end of the coil main body 311 is connected to one end of the capacitor and the discharge resistor 314 is disconnected from the one end during power reception.
  • the vehicle ECU 180 controls the relay 317 so that the end of the coil main body 311 is disconnected from one end of the capacitor and the one end of the capacitor is connected to the discharge resistor 314 when power is not received.
  • the present embodiment can eliminate a place where power is received by resonance in any of the vehicles when power reception is unnecessary even if power is transmitted from the power supply apparatus. .
  • a series / parallel system capable of dividing the power of engine 176 by power split device 177 and transmitting it to drive wheels 178 and motor generator 172.
  • the hybrid vehicle of the type has been described, the present invention is applicable to other types of hybrid vehicles. That is, for example, a so-called series-type hybrid vehicle that uses the engine 176 only to drive the motor generator 172 and generates the driving force of the vehicle only by the motor generator 174, or regenerative energy among the kinetic energy generated by the engine 176
  • the present invention can also be applied to a hybrid vehicle in which only the electric energy is recovered, a motor assist type hybrid vehicle in which the motor assists the engine as the main power if necessary.
  • the present invention can also be applied to an electric vehicle that does not include the engine 176 and runs only by electric power, and a fuel cell vehicle that further includes a fuel cell as a DC power supply in addition to the power storage device 150.
  • the present invention is also applicable to an electric vehicle that does not include boost converter 162.

Abstract

 非接触受電装置は、給電対象となる充電装置(150)等の負荷と、外部の一次自己共振コイル(240)から前記負荷に供給するための電力を受電する二次自己共振コイル(110)とを備える。二次自己共振コイル(110)は、一次自己共振コイル(240)と磁場の共鳴により磁気的に結合された、受電時に選択される第1状態と、第1状態よりも一次自己共振コイルとの共鳴による磁気的結合が弱められた、非受電時に選択される第2状態とが切り替え可能に構成される。

Description

非接触受電装置およびそれを備える車両
 この発明は、非接触受電装置およびそれを備える車両に関し、特に、車両外部の電源から車両へ非接触で電力を供給する技術に関する。
 環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両が大きく注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える再充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド車は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した車両や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した車両である。
 ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。
 一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、電磁波を用いた送電、および共鳴法による送電の3つの技術が知られている。
 このうち、共鳴法は、一対の共鳴器(たとえば一対の自己共振コイル)を電磁場(近接場)において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数kWの大電力を比較的長距離(たとえば数m)送電することも可能である(非特許文献1参照)。
国際公開第2007/008646号パンフレット Andre Kurs et al., "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances"[online]2007年7月6日、SCIENCE、第317巻、p.83-86、[2007年9月12日検索]、インターネット<URL:http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf>
 共鳴法では、送電側の共鳴器と受電側の共鳴器が共鳴する条件を満たしていれば、電力が送電される。しかしながら、蓄電装置が満充電状態であるなど受電側が電力の受け入れを望まない場合もある。
 上記の「Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances」に開示されるワイヤレス送電技術を車両への給電システムに適用する場合には、車両が受電不要な場合にどのように受電停止を行なうかが課題である。しかしながら、上記文献には、受電停止についての具体的な構成や制御技術については特に開示されていない。
 この発明の目的は、共鳴法を用いて給電を行なう際に、確実な受電停止ができる非接触受電装置および車両を提供することである。
 この発明は、要約すると、非接触受電装置であって、給電対象となる負荷と、外部の一次自己共振コイルから負荷に供給するための電力を受電する二次自己共振コイルとを備える。二次自己共振コイルは、一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合された、受電時に選択される第1状態と、第1状態よりも一次自己共振コイルとの共鳴による磁気的結合が弱められた、非受電時に選択される第2状態とが切り替え可能に構成される。
 好ましくは、二次自己共振コイルは、第1状態と第2状態とで異なるインピーダンスを有する。
 より好ましくは、二次自己共振コイルは、コイル本体部と、コイル本体部のインダクタンスを変更するインダクタンス変更部とを含む。
 さらに好ましくは、コイル本体部は、中央部において第1部分と第2部分に分割される。インダクタンス変更部は、コイル本体部の中央部に設けられ第1部分と第2部分とを受電時においては接続し、非受電時においては切り離すリレーを含む。
 好ましくは、二次自己共振コイルは、コイル本体部と、コイル本体部のキャパシタンスを変更するキャパシタンス変更部とを含む。
 より好ましくは、キャパシタンス変更部は、コイル本体部の端部に接続される引き出し線と、引き出し線に接続されるリレーと、受電時においてはリレーによって引き出し線を介してコイル本体部に接続され、非受電時においてはリレーによってコイル本体部とは切り離されるコンデンサとを含む。
 さらに好ましくは、非接触受電装置は、非受電時にコンデンサを電荷が放電された状態にするための放電抵抗をさらに備える。
 さらに好ましくは、受電時に放電抵抗をコンデンサから切り離し、非受電時に放電抵抗をコンデンサに接続する他のリレーをさらに含む。
 さらに好ましくは、リレーは、受電時に放電抵抗をコンデンサから切り離し、非受電時に放電抵抗をコンデンサに接続する。
 好ましくは、非接触受電装置は、入力電圧を電圧変換して負荷に供給する電圧変換部と、交流電圧を整流して入力電圧として電圧変換部に与える整流器とをさらに備える。二次自己共振コイルは、一次自己共振コイルから電力を受電して、整流器に供給する交流電圧を発生させる。
 好ましくは、非接触受電装置は、車両に搭載され、車両外部の一次自己共振コイルを含む給電装置から電力を受ける。非接触受電装置は、二次自己共振コイルを第1状態と第2状態との間で切り替える制御を行なう制御部をさらに備える。制御部は、車両が受電条件を満たす場合に二次自己共振コイルを第1状態に設定し、車両が受電条件を満たさない場合に二次自己共振コイルを第2状態に設定する。
 より好ましくは、車両は、負荷として非接触受電装置から充電電力を受ける蓄電装置を含む。受電条件は、蓄電装置の充電状態がしきい値未満であるという条件を含む。
 より好ましくは、受電条件は、車両に所定の故障が発生していないという条件を含む。
 この発明は、他の局面においては、車両であって、車両外部から非接触で送電される電力を受電する非接触受電装置を備える。非接触受電装置は、給電対象となる負荷と、外部の一次自己共振コイルから負荷に供給するための電力を受電する二次自己共振コイルとを含む。二次自己共振コイルは、一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合された、受電時に選択される第1状態と、第1状態よりも一次自己共振コイルとの共鳴による磁気的結合が弱められた、非受電時に選択される第2状態とが切り替え可能に構成される。
 好ましくは、二次自己共振コイルは、第1状態と第2状態とで異なるインピーダンスを有する。
 この発明によれば、共鳴法を用いて給電を行なう際に、電力の受け入れを望まない場合には確実な受電停止ができる。
この発明の実施の形態1による給電システムの全体構成図である。 共鳴法による送電の原理を説明するための図である。 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。 図1に示した電動車両100のパワートレーン構成を示すブロック図である。 図4に示したDC/DCコンバータ140の回路図である。 図1、図4における二次自己共振コイル110の詳細な構成を示した図である。 車両ECU180で実行される充電開始処理を説明するためのフローチャートである。 受電中に正常終了する場合の処理を示したフローチャートである。 受電中に異常が発生し強制終了する場合の処理を示したフローチャートである。 実施の形態2の非接触受電装置に用いられる二次自己共振コイル110Aの構成を示した回路図である。 二次自己共振コイル110Aの変形例である二次自己共振コイル110A1の構成を示した回路図である。 二次自己共振コイル110Aの変形例である二次自己共振コイル110Bの構成を示した回路図である。 二次自己共振コイル110Aの他の変形例である二次自己共振コイル110Cの構成を示した回路図である。
符号の説明
 100 電動車両、110,110A,110A1,110B,110C,340 二次自己共振コイル、111 コイル本体部、112 リレー、113 第1部分、114 第2部分、115 インダクタンス変更部、120,350 二次コイル、130 整流器、140 コンバータ、142 直交変換部、144 トランス部、146 整流部、150 蓄電装置、162 昇圧コンバータ、164,166 インバータ、170 モータ、172,174 モータジェネレータ、176 エンジン、177 動力分割装置、178 駆動輪、190 通信装置、191,192 電圧センサ、194 電流センサ、200 給電装置、210 交流電源、220 高周波電力ドライバ、230,320 一次コイル、240,330 一次自己共振コイル、250 通信装置、310 高周波電源、311 コイル本体部、312A,312A1,312B,312C キャパシタンス変更部、313 コンデンサ、314 放電抵抗、315,316,317 リレー、321,322 引き出し線、360 負荷、180 車両ECU、PL2 正極線、SMR1,SMR2 システムメインリレー。
 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。
 [実施の形態1]
 図1は、この発明の実施の形態1による給電システムの全体構成図である。図1を参照して、この給電システムは、電動車両100と、給電装置200とを備える。電動車両100は、二次自己共振コイル110と、二次コイル120と、整流器130と、DC/DCコンバータ140と、蓄電装置150とを含む。また、電動車両100は、パワーコントロールユニット(以下「PCU(Power Control Unit)」とも称する。)160と、モータ170と、車両ECU(Electronic Control Unit)180と、通信装置190とをさらに含む。
 二次自己共振コイル110は、車体下部に配設されるが、給電装置200が車両上方に配設されていれば、車体上部に配設されてもよい。二次自己共振コイル110は、両端がオープン(非接続)のLC共振コイルであり、給電装置200の一次自己共振コイル240(後述)と電磁場を介して共鳴することにより給電装置200から電力を受電する。なお、二次自己共振コイル110の容量成分は、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。
 二次自己共振コイル110は、給電装置200の一次自己共振コイル240との距離や、一次自己共振コイル240および二次自己共振コイル110の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル240と二次自己共振コイル110との共鳴強度を示すQ値(たとえば、Q>100)およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
 二次コイル120は、二次自己共振コイル110と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル110と磁気的に結合可能である。この二次コイル120は、二次自己共振コイル110により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器130へ出力する。整流器130は、二次コイル120によって取出された交流電力を整流する。
 DC/DCコンバータ140は、車両ECU180からの制御信号に基づいて、整流器130によって整流された電力を蓄電装置150の電圧レベルに変換して蓄電装置150へ出力する。なお、車両の走行中に給電装置200から受電する場合には(その場合には、給電装置200はたとえば車両上方または側方に配設されてもよい。)、DC/DCコンバータ140は、整流器130によって整流された電力をシステム電圧に変換してPCU160へ直接供給してもよい。また、DC/DCコンバータ140は、必ずしも必要ではなく、二次コイル120によって取出された交流電力が整流器130によって整流された後に直接蓄電装置150に与えられるようにしても良い。
 蓄電装置150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やニッケル水素などの二次電池を含む。蓄電装置150は、DC/DCコンバータ140から供給される電力を蓄えるほか、モータ170によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置150は、その蓄えた電力をPCU160へ供給する。なお、蓄電装置150として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置200から供給される電力やモータ170からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をPCU160へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
 PCU160は、蓄電装置150から出力される電力あるいはDC/DCコンバータ140から直接供給される電力によってモータ170を駆動する。また、PCU160は、モータ170により発電された回生電力を整流して蓄電装置150へ出力し、蓄電装置150を充電する。モータ170は、PCU160によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ170は、駆動輪や図示されないエンジンから受ける運動エネルギーによって発電し、その発電した回生電力をPCU160へ出力する。
 車両ECU180は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置150の充電状態(以下「SOC(State Of Charge)」とも称する。)に基づいてPCU160を制御する。通信装置190は、車両外部の給電装置200と無線通信を行なうための通信インターフェースである。
 一方、給電装置200は、交流電源210と、高周波電力ドライバ220と、一次コイル230と、一次自己共振コイル240と、通信装置250と、ECU260とを含む。
 交流電源210は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ220は、交流電源210から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル230へ供給する。なお、高周波電力ドライバ220が生成する高周波電力の周波数は、たとえば1M~10数MHzである。
 一次コイル230は、一次自己共振コイル240と同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル240と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル230は、高周波電力ドライバ220から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル240へ給電する。
 一次自己共振コイル240は、地面近傍に配設されるが、車両上方から電動車両100へ給電する場合には車両上方または側方に配設されてもよい。一次自己共振コイル240も、両端がオープン(非接続)のLC共振コイルであり、電動車両100の二次自己共振コイル110と電磁場を介して共鳴することにより電動車両100へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル240の容量成分も、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。
 この一次自己共振コイル240も、電動車両100の二次自己共振コイル110との距離や、一次自己共振コイル240および二次自己共振コイル110の共鳴周波数等に基づいて、Q値(たとえば、Q>100)および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
 通信装置250は、給電先の電動車両100と無線通信を行なうための通信インターフェースである。ECU260は、電動車両100の受電電力が目標値となるように高周波電力ドライバ220を制御する。具体的には、ECU260は、電動車両100の受電電力およびその目標値を通信装置250によって電動車両100から取得し、電動車両100の受電電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ220の出力を制御する。また、ECU260は、給電装置200のインピーダンス値を電動車両100へ送信することができる。
 図2は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図2を参照して、この共鳴法では、2つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する2つのLC共振コイルが電磁場(近接場)において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
 具体的には、高周波電源310に一次コイル320を接続し、電磁誘導により一次コイル320と磁気的に結合される一次自己共振コイル330へ1M~10数MHzの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル330は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるLC共振器であり、一次自己共振コイル330と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル340と電磁場(近接場)を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル330から二次自己共振コイル340へ電磁場を介してエネルギー(電力)が移動する。二次自己共振コイル340へ移動したエネルギー(電力)は、電磁誘導により二次自己共振コイル340と磁気的に結合される二次コイル350によって取出され、負荷360へ供給される。
 なお、図1との対応関係について説明すると、図1の交流電源210および高周波電力ドライバ220は、図2の高周波電源310に相当する。また、図1の一次コイル230および一次自己共振コイル240は、それぞれ図2の一次コイル320および一次自己共振コイル330に相当し、図1の二次自己共振コイル110および二次コイル120は、それぞれ図2の二次自己共振コイル340および二次コイル350に相当する。そして、図1の整流器130以降が負荷360として総括的に示されている。
 図3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3を参照して、電磁界は3つの成分を含む。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。
 この中でも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があるが、共鳴法では、この近接場(エバネッセント場)を利用してエネルギー(電力)の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器(たとえば一対のLC共振コイル)を共鳴させることにより、一方の共鳴器(一次自己共振コイル)から他方の共鳴器(二次自己共振コイル)へエネルギー(電力)を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー(電力)を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー(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ー損失で送電することができる。
 図4は、図1に示した電動車両100のパワートレーン構成を示すブロック図である。図4を参照して、電動車両100は、蓄電装置150と、システムメインリレーSMR1と、昇圧コンバータ162と、インバータ164,166と、モータジェネレータ172,174と、エンジン176と、動力分割装置177と、駆動輪178とを含む。また、電動車両100は、二次自己共振コイル110と、二次コイル120と、整流器130と、DC/DCコンバータ140と、システムメインリレーSMR2と、車両ECU180と、通信装置190と、電圧センサ191,192と、電流センサ194とをさらに含む。
 この電動車両100は、エンジン176およびモータジェネレータ174を動力源として搭載する。エンジン176およびモータジェネレータ172,174は、動力分割装置177に連結される。そして、電動車両100は、エンジン176およびモータジェネレータ174の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン176が発生する動力は、動力分割装置177によって2経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪178へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ172へ伝達される経路である。
 モータジェネレータ172は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機を含む。モータジェネレータ172は、動力分割装置177によって分割されたエンジン176の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置150のSOCが予め定められた値よりも低くなると、エンジン176が始動してモータジェネレータ172により発電が行なわれ、蓄電装置150が充電される。
 モータジェネレータ174も、交流回転電機であり、モータジェネレータ172と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機を含む。モータジェネレータ174は、蓄電装置150に蓄えられた電力およびモータジェネレータ172により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ174の駆動力は、駆動輪178に伝達される。
 また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪178を介してモータジェネレータ174の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ174が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ174は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ174により発電された電力は、蓄電装置150に蓄えられる。なお、モータジェネレータ174は、図1におけるモータ170に相当する。
 動力分割装置177は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車を含む。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン176のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ172の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ174の回転軸および駆動輪178に連結される。
 システムメインリレーSMR1は、蓄電装置150と昇圧コンバータ162との間に配設される。システムメインリレーSMR1は、車両ECU180からの信号SE1が活性化されると、蓄電装置150を昇圧コンバータ162と電気的に接続し、信号SE1が非活性化されると、蓄電装置150と昇圧コンバータ162との間の電路を遮断する。
 昇圧コンバータ162は、車両ECU180からの信号PWCに基づいて、蓄電装置150から出力される電圧を昇圧して正極線PL2へ出力する。なお、この昇圧コンバータ162は、たとえば直流チョッパ回路を含む。
 インバータ164,166は、それぞれモータジェネレータ172,174に対応して設けられる。インバータ164は、車両ECU180からの信号PWI1に基づいてモータジェネレータ172を駆動し、インバータ166は、車両ECU180からの信号PWI2に基づいてモータジェネレータ174を駆動する。なお、インバータ164,166は、たとえば三相ブリッジ回路を含む。
 なお、昇圧コンバータ162およびインバータ164,166は、図1におけるPCU160に相当する。
 二次自己共振コイル110は、中央部で2つに分割されており、その中央部にはリレー112が設けられている。受電時には、車両ECUからの制御信号SE3によってリレー112が接続状態に制御され、二次自己共振コイル110のインピーダンスは図1の一次自己共振コイル240と共鳴するインピーダンス(第1状態)に変更される。受電停止時には、車両ECUからの制御信号SE3によってリレー112が非接続状態に制御され、二次自己共振コイル110のインピーダンスは図1の一次自己共振コイル240と共鳴しないインピーダンス(第2状態)に変更される。
 なお、二次コイル120、整流器130およびDC/DCコンバータ140に関しては、図1で説明したとおりであるので、説明は繰返さない。システムメインリレーSMR2は、DC/DCコンバータ140と蓄電装置150との間に配設される。システムメインリレーSMR2は、車両ECU180からの信号SE2が活性化されると、蓄電装置150をDC/DCコンバータ140と電気的に接続し、信号SE2が非活性化されると、蓄電装置150とDC/DCコンバータ140との間の電路を遮断する。
 電圧センサ191は、システムメインリレーSMR2とDC/DCコンバータ140との間の送電経路の線路間電圧V2を検出し、その検出値を車両ECU180へ出力する。電圧センサ192は、整流器130とDC/DCコンバータ140との間の送電経路の線路間電圧VHを検出し、その検出値を車両ECU180へ出力する。電流センサ194は、整流器130から出力される電流I1を検出し、その検出値を車両ECU180へ出力する。
 車両ECU180は、アクセル開度や車両速度、その他各センサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ162およびモータジェネレータ172,174をそれぞれ駆動するための信号PWC,PWI1,PWI2を生成し、その生成した信号PWC,PWI1,PWI2をそれぞれ昇圧コンバータ162およびインバータ164,166へ出力する。
 また、車両ECU180は、車両の走行時、信号SE1を活性化してシステムメインリレーSMR1をオンさせるとともに、信号SE2を非活性化してシステムメインリレーSMR2をオフさせる。なお、車両の走行中に給電装置から受電可能な場合には、車両ECU180は、信号SE1,SE2を活性化してシステムメインリレーSMR1,SMR2をともにオンさせてもよい。
 一方、車両外部の給電装置200からの受電時、車両ECU180は、信号SE1を非活性化してシステムメインリレーSMR1をオフさせるとともに、信号SE2を活性化してシステムメインリレーSMR2をオンさせる。
 車両ECU180は、DC/DCコンバータ140を制御するための信号PWDを生成し、その生成した信号PWDをDC/DCコンバータ140へ出力する。また、車両ECU180は、電圧センサ192からの電圧VHおよび電流センサ194からの電流I1に基づいて給電装置200からの受電電力を算出し、その算出値を受電電力の目標値とともに通信装置190によって給電装置200へ送信する。
 図5は、図4に示したDC/DCコンバータ140の回路図である。図5を参照して、DC/DCコンバータ140は、直交変換部142と、トランス部144と、整流部146とを含む。直交変換部142は、車両ECU180からの信号PWDに基づいてオンオフ駆動されるスイッチング素子を含み、図4の整流器130から供給される直流電力を交流電力に変換してトランス部144へ出力する。
 トランス部144は、直交変換部142と整流部146とを絶縁するとともに、コイル巻数比に応じた電圧変換を行なう。整流部146は、トランス部144から出力される交流電力を直流電力に整流して図4の蓄電装置150へ出力する。
 図6は、図1、図4における二次自己共振コイル110の詳細な構成を示した図である。
 図6を参照して、二次自己共振コイル110は、図1の一次自己共振コイル240と磁場の共鳴により磁気的に結合された、受電時に選択される第1状態と、第1状態よりも一次自己共振コイル240との結合が弱められた、非受電時に選択される第2状態とが、切り替え可能に構成される。
 好ましくは、二次自己共振コイル110は、第1状態と第2状態とで異なるインピーダンスを有する。
 具体的には、二次自己共振コイル110は、コイル本体部111と、コイル本体部111のインピーダンスを変更するインピーダンス変更部115とを含む。
 コイル本体部111は、中央部において第1部分113と第2部分114に分割される。インピーダンス変更部115は、コイル本体部111の中央部に設けられ第1部分113と第2部分114とを受電時においては接続し、非受電時においては切り離すリレー112を含む。
 二次自己共振コイル110は、受電中には、アンテナのように動作し、両端の電圧の振幅は大きくなり、中央部の電圧の振幅はほぼゼロとなる。したがって、コイル本体部111の中央部にリレー112を配置すれば、他の部分にリレーを設けるよりも耐圧が低い小型のリレーで済む。
 共鳴法で電力の送電を行なう場合には、送電側が送電をしており、共振コイルの共鳴周波数が一致していれば、受電側が受電の意思がない場合にも、車両が搭載する部品である二次自己共振コイルに電力が受電されてしまう。したがって、図6に示したように、二次自己共振コイルのインピーダンスを変更可能に構成しておき、受電側が受電の意思がない場合には送電側とは共鳴周波数が一致しないようにインピーダンスを変更しておく。
 このようにすれば、不要な場合に車両に搭載する部品に受電されることがなくなるので、好ましい。
 図7は、車両ECU180で実行される充電開始処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は所定のメインルーチンから呼び出されて実行される。
 図7を参照して、まず、ステップS1において、充電開始指令が有るか否かが判断される。充電開始指令は、たとえば、乗員が充電開始ボタンを押すなどすることにより与えられる。ステップS1において充電開始指令が与えられた場合にはステップS2に処理が進み、充電開始指令がない場合には、ステップS19において制御はメインルーチンに移される。
 ステップS2に処理が進んだ場合には、車両ECU180は、図1の通信装置190によって給電装置200と通信を確立する。そして、ステップS3において、システムメインリレーSMR2の溶着チェックが実行される。
 システムメインリレーSMR2がオフ状態になると蓄電装置150が切り離されるので、図4の電圧センサ191で検出される電圧V2は低下するはずである。システムメインリレーSMR2をオフ状態に制御して電圧V2が、蓄電装置150の電圧と比べて低く設定された所定のしきい値よりも、低下したことを確認すれば、システムメインリレーSMR2が正常にオフされており溶着していないことが分かる。ステップS3の溶着チェックの結果がステップS4において判断される。
 ステップS4においてSMR2に溶着が発生していると判断された場合には、ステップS12に処理が進み、SMR2に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップS14において、車両ECU180は、通信装置190を経由して給電装置200に送電停止を要求する。そして、ステップS15において処理が終了する。
 ステップS4においてSMR2に溶着が発生していないと判断された場合には、ステップS5に処理が進む。ステップS5では、車両ECU180は、二次自己共振コイル110に設けられているリレー112をオフ状態に制御する。そして、車両ECU180は、給電装置200に、通信装置190を経由して送電を要求する。
 給電装置200からの送電があった場合、一次自己共振コイル240は共鳴周波数で制御される。もし、リレー112が溶着しておれば、二次自己共振コイル110のインピーダンスは共鳴周波数が一次自己共振コイル240と一致してしまうので、二次自己共振コイル110が一次自己共振コイル240と共鳴してしまう。すると図4の二次コイル120および整流器130を経由して電圧VHが上昇するように電力が伝送されてしまう。
 したがって、ステップS7において電圧VHが上昇するか否かをチェックすることによって、リレー112の溶着の判断が行なわれる。ステップS7で電圧VHの上昇が検出された場合にはステップS16に処理が進む。ステップS16では、リレー112に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップS17において、車両ECU180は、通信装置190を経由して給電装置200に送電停止を要求する。そして、ステップS18において処理が終了する。なお、ステップS6において溶着チェックの為に送電される電力は微弱なものであり、後に本格的に電力を送電するステップS11の電力に比べて小さい電力である。
 一方、ステップS7で電圧VHの上昇が検出されなかった場合にはステップS8に処理が進む。ステップS8では、リレー112は正常にオフされ、溶着は発生していない旨の判定がされる。そして、ステップS9において、車両ECU180は、通信装置190を経由して給電装置200に一旦送電停止を要求する。そして、ステップS10において、車両ECU180は、オフ状態に制御されていたリレー112およびシステムメインリレーSMR2をともにオン状態に制御する。続くステップS11において、車両ECU180は、通信装置190を経由して給電装置200に一旦送電停止を要求し、ステップS12では充電処理が開始される。その後ステップS19において制御はメインルーチンに移される。
 図8は、受電中に正常終了する場合の処理を示したフローチャートである。
 図8を参照して、車両の非接触受電装置が受電中は、ステップS51において正常終了トリガが発生するか否かが監視されている。たとえば、蓄電装置150の充電状態(SOC)が管理上限値(満充電とする値)となるまで充電が進んだ場合や、充電終了ボタンが押された場合や、電池温度や電池電圧が充電に適する所定範囲外になった場合に正常終了トリガが発生する。
 このような正常終了トリガが発生していなければステップS58に処理が進み、制御はメインルーチンに一旦移る。この場合は、受電条件を満たしており、二次自己共振コイル110は、受電可能な状態に制御される。そして、再び所定時間経過後等にステップS51が実行される。
 ステップS51において、正常終了トリガの発生が確認されたら、ステップS52に処理が進む。ステップS52において、車両ECU180は、通信装置190を経由して給電装置200に送電停止を要求する。すると、図4の電圧センサ192で検出していた電圧VHが低下していく。電圧VHが、蓄電装置150の電源電圧(たとえば数百V)よりも十分低いしきい値Vth(たとえば、42V)まで低下するまでステップS53で時間待ちが行なわれる。
 ステップS53において、VH<Vthが成立した場合には、ステップS54に処理が進む。ステップS54では、システムメインリレーSMR2の溶着チェックが行なわれる。溶着チェックは、システムメインリレーSMR2をオフ状態として、蓄電装置150を電圧センサ192から切り離し、その状態で電圧センサ192で電圧V2を検出することによって行なうことができる。
 ステップS55において、電圧V2が、蓄電装置150の電圧と比べて十分低く設定されたしきい値よりも低下しなければ、蓄電装置150が切り離されておらず、システムメインリレーSMR2は溶着していると判断され、ステップS59に処理が進む。ステップS59では、システムメインリレーSMR2に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップS60において、処理が終了する。
 一方、ステップS55において、電圧V2が蓄電装置150の電圧よりも十分低く設定されたしきい値以下であれば、蓄電装置150が切り離されており、システムメインリレーSMR2は溶着していないと判断でき、その場合ステップS56に処理が進む。ステップS56では、二次自己共振コイル110が一次自己共振コイル240と共鳴しないように、車両ECU180はリレー112をオフ状態に制御する。そして、ステップS57において処理が終了する。
 図9は、受電中に異常が発生し強制終了する場合の処理を示したフローチャートである。
 図9を参照して、車両の非接触受電装置が受電中は、ステップS101において緊急停止トリガが発生するか否かが監視されている。緊急停止トリガは、たとえば、整流器130やDC/DCコンバータ140が損傷した等の、車両に修理の必要な故障が発生しているとき等に発生する。
 このような緊急停止トリガが発生していなければステップS106に処理が進み、制御はメインルーチンに一旦移る。この場合は、受電条件を満たしており、二次自己共振コイル110は、受電可能な状態に制御される。そして、再び所定時間経過後等にステップS101が実行される。
 ステップS101において、緊急停止トリガの発生が確認されたら、ステップS102に処理が進む。ステップS102において、車両ECU180は、通信装置190を経由して給電装置200に送電停止を要求するとともに、二次自己共振コイル110で共鳴による受電がされないようにリレー112をオフ状態に設定する。
 すると、図4の電圧センサ192で検出していた電圧VHが低下していく。電圧VHが、蓄電装置150の電源電圧(例えば数百V)よりも十分低いしきい値Vth(たとえば、42V)まで低下するまでステップS103で時間待ちが行なわれる。
 ステップS103において、VH<Vthが成立した場合には、ステップS104に処理が進む。ステップS104では、システムメインリレーSMR2の溶着チェックが行なわれる。溶着チェックは、システムメインリレーSMR2をオフ状態として、蓄電装置150を電圧センサ191から切り離し、その状態で電圧センサ191で電圧V2を検出することによって行なうことができる。
 ステップS105において、電圧V2が蓄電装置150の電圧と比べて十分低く設定されたしきい値よりも低下しなければ、蓄電装置150が切り離されておらず、システムメインリレーSMR2は溶着していると判断され、ステップS107に処理が進む。ステップS107では、システムメインリレーSMR2に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップS108において、処理が終了する。
 一方、ステップS105において、電圧V2が蓄電装置150の電圧よりも十分低いしきい値以下であれば、蓄電装置150が切り離されており、システムメインリレーSMR2は溶着していないと判断でき、その場合ステップS109に処理が進み充電停止となる。
 以上説明してきたように、実施の形態1の非接触受電装置は、車両が受電を望まないときには、二次自己共振コイル110を共鳴しないようにインピーダンスを構成を変更する。この変更は、リレーでコイルの長さを分割することによりインダクタンスを変えてしまうことによって行なわれる。このようにすれば、給電装置側で送電が継続されていても車両にその電力を受電する部分がないので、不要な高電圧の発生などが回避できる。
 [実施の形態2]
 実施の形態2は、実施の形態1の図4や図6に示した二次自己共振コイル110の構成を変形したものである。したがって、他の部分の構成については、実施の形態1と同様であるので、説明は繰返さない。
 図10は、実施の形態2の非接触受電装置に用いられる二次自己共振コイル110Aの構成を示した回路図である。
 図10を参照して、二次自己共振コイル110Aは、図1の一次自己共振コイル240と磁場の共鳴により磁気的に結合された、受電時に選択される第1状態と、第1状態よりも一次自己共振コイル240との結合が弱められた、非受電時に選択される第2状態とが切り替え可能に構成される。
 二次自己共振コイル110Aは、第1状態と第2状態とで異なるインピーダンスを有する。具体的には、二次自己共振コイル110Aは、コイル本体部311と、コイル本体部311のキャパシタンスを変更するキャパシタンス変更部312Aとを含む。
 キャパシタンス変更部312Aは、コイル本体部の端部に接続される引き出し線321と、引き出し線321に接続されるリレー315と、受電時においてはリレー315によって引き出し線321を介してコイル本体部311に接続され、非受電時においてはリレー315によってコイル本体部311とは切り離されるコンデンサ313とを含む。
 二次自己共振コイル110Aは、非受電時にコンデンサ313を電荷が放電された状態にするための放電抵抗314をさらに備える。放電抵抗314はコンデンサ313の両電極間に接続される。コンデンサ313は、コイル本体部311の他端に接続された引き出し線322とリレー315との間に接続されている。
 図11は、二次自己共振コイル110Aの変形例である二次自己共振コイル110A1の構成を示した回路図である。
 図10、図11を参照して、二次自己共振コイル110A1は、二次自己共振コイル110Aの構成において、キャパシタンス変更部312Aに代えてキャパシタンス変更部312A1を含む。キャパシタンス変更部312A1は、図10のキャパシタンス変更部312の構成において、放電抵抗314を削除したものであり、他の部分の構成はキャパシタンス変更部312と同じであり説明は繰返さない。
 図12は、二次自己共振コイル110Aの変形例である二次自己共振コイル110Bの構成を示した回路図である。
 図10、図12を参照して、二次自己共振コイル110Bは、二次自己共振コイル110Aの構成において、キャパシタンス変更部312Aに代えてキャパシタンス変更部312Bを含む。
 キャパシタンス変更部312Bは、コイル本体部の端部に接続される引き出し線321と、引き出し線321に接続されるリレー315と、受電時においてはリレー315によって引き出し線321を介してコイル本体部311に接続され、非受電時においてはリレー315によってコイル本体部311とは切り離されるコンデンサ313とを含む。
 二次自己共振コイル110Bは、非受電時にコンデンサ313を電荷が放電された状態にするための放電抵抗314をさらに備える。
 二次自己共振コイル110Bは、受電時に放電抵抗314をコンデンサ313から切り離し、非受電時に放電抵抗をコンデンサに接続する他のリレー316をさらに含む。
 コンデンサ313の両電極間に、放電抵抗314と他のリレー316とが直列に接続される。コンデンサ313は、コイル本体部311の他端に接続された引き出し線322とリレー315との間に接続されている。
 図4の車両ECU180は、受電時には、リレー315をオン状態、リレー316をオフ状態に制御し、非受電時には、リレー315をオン状態、リレー316をオフ状態に制御する。
 図13は、二次自己共振コイル110Aの他の変形例である二次自己共振コイル110Cの構成を示した回路図である。
 図10、図13を参照して、二次自己共振コイル110Cは、二次自己共振コイル110Aの構成において、キャパシタンス変更部312Aに代えてキャパシタンス変更部312Cを含む。
 キャパシタンス変更部312Cは、コイル本体部の端部に接続される引き出し線321と、引き出し線321に接続されるリレー317と、受電時においてはリレー317によって引き出し線321を介してコイル本体部311に接続され、非受電時においてはリレーによってコイル本体部311とは切り離されるコンデンサ313とを含む。
 二次自己共振コイル110Cは、非受電時にコンデンサ313を電荷が放電された状態にするための放電抵抗314をさらに備える。
 リレー317は、受電時に放電抵抗314をコンデンサ313から切り離し、非受電時に放電抵抗314をコンデンサ313に接続する。
 車両ECU180は、受電時には、リレー317をコイル本体部311の端部をコンデンサの一方端に接続しかつその一方端から放電抵抗314を切り離すように制御する。車両ECU180は、非受電時には、リレー317をコイル本体部311の端部をコンデンサの一方端から切り離し、コンデンサのその一方端を放電抵抗314と接続するように制御する。
 以上説明したように、本実施の形態は、給電装置からの送電が行なわれていたとしても、受電が不要な場合に車両のいずれにも共鳴による受電をしている場所をなくすることができる。
 なお、上記の各実施の形態においては、図4に示したように電動車両として、動力分割装置177によりエンジン176の動力を分割して駆動輪178とモータジェネレータ172とに伝達可能なシリーズ/パラレル型のハイブリッド車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータ172を駆動するためにのみエンジン176を用い、モータジェネレータ174でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジン176が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。
 また、この発明は、エンジン176を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置150に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。また、この発明は、昇圧コンバータ162を備えない電動車両にも適用可能である。
 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。

Claims (15)

  1.  給電対象となる負荷(150)と、
     外部の一次自己共振コイル(240)から前記負荷に供給するための電力を受電する二次自己共振コイル(110;110A~110C)とを備え、
     前記二次自己共振コイルは、前記一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合された、受電時に選択される第1状態と、前記第1状態よりも前記一次自己共振コイルとの共鳴による磁気的結合が弱められた、非受電時に選択される第2状態とが切り替え可能に構成される、非接触受電装置。
  2.  前記二次自己共振コイル(110,110A~110C)は、前記第1状態と前記第2状態とで異なるインピーダンスを有する、請求の範囲第1項に記載の非接触受電装置。
  3.  前記二次自己共振コイル(110)は、
     コイル本体部(111)と、
     前記コイル本体部のインダクタンスを変更するインダクタンス変更部(115)とを含む、請求の範囲第2項に記載の非接触受電装置。
  4.  前記コイル本体部(111)は、中央部において第1部分(113)と第2部分(114)に分割され、
     前記インダクタンス変更部(115)は、前記コイル本体部の中央部に設けられ前記第1部分と前記第2部分とを受電時においては接続し、非受電時においては切り離すリレー(112)を含む、請求の範囲第3項に記載の非接触受電装置。
  5.  前記二次自己共振コイル(110A~110C)は、
     コイル本体部(311)と、
     前記コイル本体部のキャパシタンスを変更するキャパシタンス変更部(312A~312C)とを含む、請求の範囲第1項に記載の非接触受電装置。
  6.  前記キャパシタンス変更部は、
     前記コイル本体部の端部に接続される引き出し線(321)と、
     前記引き出し線に接続されるリレー(315;317)と、
     受電時においては前記リレー(315;317)によって前記引き出し線(321)を介して前記コイル本体部(311)に接続され、非受電時においては前記リレーによって前記コイル本体部とは切り離されるコンデンサ(313)とを含む、請求の範囲第5項に記載の非接触受電装置。
  7.  非受電時に前記コンデンサ(313)を電荷が放電された状態にするための放電抵抗(314)をさらに備える、請求の範囲第6項に記載の非接触受電装置。
  8.  受電時に前記放電抵抗(314)を前記コンデンサ(313)から切り離し、非受電時に前記放電抵抗を前記コンデンサに接続する他のリレー(316)をさらに含む、請求の範囲第7項に記載の非接触受電装置。
  9.  前記リレー(317)は、受電時に前記放電抵抗(314)を前記コンデンサ(313)から切り離し、非受電時に前記放電抵抗を前記コンデンサに接続する、請求の範囲第7項に記載の非接触受電装置。
  10.  入力電圧を電圧変換して前記負荷に供給する電圧変換部(140)と、
     交流電圧を整流して前記入力電圧として前記電圧変換部に与える整流器(130)とをさらに備え、
     前記二次自己共振コイル(110,110A~110C)は、前記一次自己共振コイル(240)から電力を受電して、前記整流器に供給する前記交流電圧を発生させる、請求の範囲第1~9項のいずれか1項に記載の非接触受電装置。
  11.  前記非接触受電装置は、車両(100)に搭載され、前記車両外部の前記一次自己共振コイルを含む給電装置(200)から電力を受け、
     前記非接触受電装置は、
     前記二次自己共振コイルを前記第1状態と前記第2状態との間で切り替える制御を行なう制御部(180)をさらに備え、
     前記制御部は、前記車両が受電条件を満たす場合に前記二次自己共振コイルを前記第1状態に設定し、前記車両が受電条件を満たさない場合に前記二次自己共振コイルを前記第2状態に設定する、請求の範囲第1項に記載の非接触受電装置。
  12.  前記車両は、前記負荷として前記非接触受電装置から充電電力を受ける蓄電装置(150)を含み、
     前記受電条件は、前記蓄電装置の充電状態がしきい値未満であるという条件を含む、請求の範囲第11項に記載の非接触受電装置。
  13.  前記受電条件は、前記車両に所定の故障が発生していないという条件を含む、請求の範囲第11項に記載の非接触受電装置。
  14.  車両であって、
     前記車両外部から非接触で送電される電力を受電する非接触受電装置を備え、
     前記非接触受電装置は、
     給電対象となる負荷と、
     外部の一次自己共振コイルから前記負荷に供給するための電力を受電する二次自己共振コイルとを含み、
     前記二次自己共振コイルは、前記一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合された、受電時に選択される第1状態と、前記第1状態よりも前記一次自己共振コイルとの共鳴による磁気的結合が弱められた、非受電時に選択される第2状態とが切り替え可能に構成される、車両。
  15.  前記二次自己共振コイルは、前記第1状態と前記第2状態とで異なるインピーダンスを有する、請求の範囲第14項に記載の車両。
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