JP5842901B2 - 非接触電力伝送システム - Google Patents

Description

この発明は、非接触電力伝送システムに関し、特に、充電ステーションから車両へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムに関する。

特開２０１１−２２３７３９号公報（特許文献１）は、給電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送するワイヤレス給電システムを開示する。このワイヤレス給電システムにおいては、給電装置は、電力生成部により生成される電力が供給される送電素子と、送電素子の給電点におけるインピーダンス整合機能を含む第１の可変整合部とを含む。受電装置は、磁界共鳴関係をもって送電された電力を受電する受電素子と、送電素子の負荷との接続部のインピーダンス整合機能を含む第２の可変整合部とを含む。このワイヤレス給電システムによれば、第１および第２の可変整合部によって、送電側および受電側の双方のインピーダンス調整を行なうことができる（特許文献１参照）。

特開２０１１−２２３７３９号公報 特開２０１３−２１９８９９号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

上記のようなワイヤレス給電システムを、充電ステーションから車両へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムに適用することが検討されている。

充電ステーションの送電部および車両の受電部の各々においては、電力伝送効率を高めるために共振回路が用いられ得る。共振回路の構成については、複数のタイプが提案されており、キャパシタがコイルに直列に接続されるタイプ（以下「Ｓ」（Series）構成と称する。）、キャパシタがコイルに並列に接続されるタイプ（以下「Ｐ」（Parallel）構成と称する。）、Ｐ構成の回路にさらにキャパシタが直列に接続されるタイプ（以下「ＳＰ」構成と称する。）、Ｓ構成の回路にさらにキャパシタが並列に接続されるタイプ（以下「ＰＳ」構成と称する。）等がある。

送電部と受電部とで共振回路の構成が異なる場合、特許文献１に記載のような可変整合部が設けられているときは、可変整合部によるインピーダンスの調整が複雑になり得る。可変整合部が設けられていないとき、たとえば固定型の整合器として機能し得るＬＣフィルタが設けられているようなときは、送電側と受電側のインピーダンス不整合により電力伝送効率が著しく低下するおそれがある。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、充電ステーションから車両へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムにおいて、充電ステーションと車両とのインピーダンス不整合を抑制することである。

この発明によれば、非接触電力伝送システムは、充電ステーションと、充電ステーションから非接触で受電可能に構成された車両とを備える。充電ステーションは、車両へ非接触で送電するための送電部と、車両と通信する第１の通信装置と、制御装置とを含む。車両は、送電部から出力される電力を非接触で受電するための受電用共振回路と、充電ステーションと通信する第２の通信装置とを含む。送電部は、互いに回路構成が異なる複数の送電用共振回路を形成可能に構成される。第２の通信装置は、受電用共振回路の構成に関する情報を第１の通信装置へ送信する。制御装置は、第１の通信装置によって上記情報が受信されると、受信された情報に基づいて送電部において共振回路が形成されるように送電部を制御する。

この非接触電力伝送システムにおいては、受電用共振回路の構成に関する情報に基づいて、複数の送電用共振回路の中からより適切な電流電圧特性が得られる共振回路を送電部において形成し得る。したがって、この非接触電力伝送システムによれば、充電ステーションと車両とのインピーダンス不整合を抑制することができる。

また、この発明によれば、非接触電力伝送システムは、充電ステーションと、充電ステーションから非接触で受電可能に構成された車両とを備える。充電ステーションは、車両へ非接触で送電するための送電部と、車両と通信する第１の通信装置と、制御装置とを含む。車両は、送電部から出力される電力を非接触で受電するための受電用共振回路と、充電ステーションと通信する第２の通信装置とを含む。送電部は、互いに回路構成が異なる複数の送電用共振回路を形成可能に構成される。第２の通信装置は、受電用共振回路の構成に関する情報を第１の通信装置へ送信する。制御装置は、第１の通信装置によって上記情報が受信されると、複数の送電用共振回路の中から受電用共振回路と同じ回路構成を有する共振回路が送電部において形成されるように送電部を制御する。

この非接触電力伝送システムにおいては、充電ステーションの送電部と車両の受電部とで共振回路の回路構成が同じにされる。したがって、この非接触電力伝送システムによれば、送電部と受電部とで共振回路の回路構成が異なることによる充電ステーションと車両とのインピーダンス不整合を抑制することができる。

この発明によれば、充電ステーションから車両へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムにおいて、充電ステーションと車両とのインピーダンス不整合を抑制することができる。

本発明の実施の形態による非接触電力伝送システムの全体構成図である。 車両が充電ステーション内の駐車位置に駐車する様子を説明するための図である。 車両の受電部を構成する共振回路の構成例を示した図である。 車両の受電部を構成する共振回路の他の構成例を示した図である。 車両の受電部を構成する共振回路のさらに他の構成例を示した図である。 車両の受電部を構成する共振回路のさらに他の構成例を示した図である。 送電装置の送電部の構成例を示した図である。 非接触電力伝送を実行する際に車両と充電ステーションが実行する処理の概略を説明するためのフローチャートである。 図８の処理の過程で変化する送電電力および受電電圧の変化を表わすタイミングチャートである。 図８に示したステップＳ３０，Ｓ５３０において実行される電力伝送可否の判定処理を説明するフローチャートである。 変形例１における電力伝送可否の判定処理を説明するフローチャートである。 ペアリング処理の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

（非接触電力伝送システムの概要の説明）
図１は、本発明の実施の形態による非接触電力伝送システムの全体構成図である。図２は、車両が充電ステーション内の駐車位置に駐車する様子を説明するための図である。最初に、図１，図２を用いて本実施の形態についての概要を説明する。

図１，図２を参照して、本実施の形態の非接触電力伝送システムは、車両１０と、充電ステーション９０とを備える。充電ステーション９０は、通信部８１０と、駐車区画Ａ〜Ｃと、各駐車区画Ａ〜Ｃ内に設けられた送電部７００Ａ〜７００Ｃとを含む。図２の「車両停車領域Ｒ」は、車両１０の受電部１００と充電ステーション９０の送電部７００Ａ〜７００Ｃのいずれかが対向するように、車両１０が停車したときに車両１０が位置する領域を示す。

なお、図２においては、送電装置２０Ｃの送電部７００Ｃに関する車両停車領域について示したが、当然のことながら、送電装置２０Ａ，２０Ｂの送電部７００Ａ，７００Ｂの各々においても、車両停車領域を有する。

通信部８１０は、車両停車領域Ｒ内および車両停車領域Ｒ外に達するように信号を発信可能とされている。具体的には、通信部８１０の発信エリアは、通信部８１０を中心として、たとえば半径５ｍ〜１０ｍの範囲である。

換言すれば、通信部８１０は、駐車区画Ａ〜Ｃ内のみならず、駐車区画Ａ〜Ｃから数メートル離れた位置まで達するように信号を発信する。仮に、駐車区画Ａ〜Ｃ内または各駐車区画Ａ〜Ｃから数メートルの範囲内に車両１０があると、車両１０は、充電ステーション９０からの信号を受信することができる。

車両１０は、駐車区画内のみならず、駐車区画Ａ〜Ｃの外（たとえば５〜１０ｍ程度離れた位置）から充電ステーション９０に信号を送信して、充電ステーション９０に受信させることが可能な通信部５１０と、送電部７００Ａ〜７００Ｃから非接触で受電可能に構成された受電部１００と、受電部１００と送電部７００Ａ〜７００Ｃとの相対的な位置関係をユーザに報知するための表示部５２０と、通信部５１０、受電部１００および表示部５２０を制御する制御部（車両ＥＣＵ５００）とを備える。

好ましくは、充電ステーション９０は、各駐車区画内Ａ〜Ｃに設けられたセンサ２１Ａ〜２１Ｃを含む。センサ２１Ａ〜２１Ｃは、駐車区画Ａ〜Ｃ内に停車している車両の有無を検知する。充電ステーション９０は、センサ２１Ａ〜２１Ｃからの出力に基づいて、駐車区画Ａ〜Ｃの少なくとも１つの駐車区画に車両が停車していないと判断すると、充電ステーション９０が送電可能であることを知らせるブロードキャスト信号を周囲に発信する。その一方で、充電ステーション９０は、センサ２１Ａ〜２１Ｃからの出力に基づいて、駐車区画Ａ〜Ｃの全てに車両が停車していると判断すると、上記ブロードキャスト信号を周囲に発信しない。これにより、駐車区画が空いているときに車両１０が充電ステーション９０内に案内されることになる。

車両１０は、充電ステーション９０から上記ブロードキャスト信号を受信すると、受電部１００を構成する共振回路（具体的な構成については後述）に関する情報を周囲に発信する。すなわち、受電部１００および送電部７００Ａ〜７００Ｃの各々は、コイルおよびキャパシタを含む共振回路によって構成されている。さらに、送電部７００Ａ〜７００Ｃの各々は、互いに回路構成が異なる複数の共振回路を形成可能に構成される。そして、充電ステーション９０は、受電部１００の共振回路に関する上記情報を受信すると、車両が停車していない駐車区画に対応する送電部において、複数の共振回路の中から受電部１００の共振回路と同じ回路構成を有する共振回路が形成される。これにより、車両１０が案内される駐車区画の送電部と車両１０の受電部１００とで共振回路の構成を合わせることができる。

次いで、車両１０は、駐車区画に対して車両１０の位置合わせを行なうための位置確認用電力の出力を要求する信号を周囲に発信する。なお、位置確認用電力とは、駐車区画に対して車両１０の位置合わせを行なう際に充電ステーション９０から出力される電力であり、この位置確認用電力を車両１０で受電したときの受電電圧に基づいて車両１０の位置合わせが行なわれる。なお、上記の要求信号は、車両１０を中心として、５ｍ〜１０ｍ程度の範囲に届くように発信される。これにより、車両１０が駐車区画Ａ〜Ｃの外側に位置していたとしても、充電ステーション９０は、要求信号を受信することができる。

そして、充電ステーション９０が上記要求信号を受信すると、充電ステーション９０は、少なくとも空いている駐車区画Ａ〜Ｃ内に設けられた送電部７００Ａ〜７００Ｃに位置確認用電力を供給する。そして、車両ＥＣＵ５００は、受電部１００で受電された電力によって生じる受電電圧ＶＲに基づいて、受電部１００と送電部７００Ａ〜７００Ｃのいずれかとの位置関係を表示部５２０に表示させる。このような構成とすることにより、実際に送電部と受電部との間で電力伝送を行なわせて、その結果に応じて位置合わせを行なうことができるので、確実に車両１０の充電をすることができる。

好ましくは、車両１０は、使用者によって操作される非接触充電スイッチ５３０を含み、非接触充電スイッチ５３０がＯＮのときに上記ブロードキャスト信号を受信すると、位置確認用電力の出力を要求する上記要求信号を周囲に発信する。このような構成により、たとえば、使用者が充電をしたいときには、非接触充電スイッチ５３０をＯＮとすることで、受電電圧に基づいて受電部と送電部との位置あわせを実施することができる。

好ましくは、車両ＥＣＵ５００は、充電ステーション９０の送電部７００Ａ〜７００Ｃのいずれかと受電部１００との位置合わせが完了すると、受電部１００が位置合わせされたのが送電部７００Ａ〜７００Ｃのいずれであるかを充電ステーション９０に特定させるためのペアリング処理を充電ステーション９０との間で実行する。このペアリング処理によって、充電ステーションが、複数の送電部７００Ａ〜７００Ｃを有する充電ステーション９０である場合でも、位置合わせを行なった送電部を特定することができる。

好ましくは、上記のペアリング処理は、互いに異なる複数のパターン送電がそれぞれ送電部７００Ａ〜７００Ｃから送電され、受電部１００が受電したパターン送電に対応した信号を通信部５１０から通信部８１０に送信する処理を含む。

より好ましくは、複数のパターン送電は、所定期間中に互いに異なる送電時間で電力送電を行なう送電である（図９）。あるいは、複数のパターン送電は、所定期間中に互いに異なるパターンでオン・オフを繰返すように電力送電を行なう送電であってもよい（図１２）。

次に、非接触電力伝送システムの各構成の詳細についてさらに説明する。
（非接触電力伝送システムの詳細な構成）
図１を参照して、本実施の形態の非接触電力伝送システムは、非接触で受電可能に構成された受電装置１４０を搭載する車両１０と、車外から受電部１００に送電する送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備えた充電ステーション９０によって構成される。

車両１０は、受電装置１４０と、蓄電装置３００と、動力生成装置４００と、車両ＥＣＵ５００と、通信部５１０と、表示部５２０と、非接触充電スイッチ５３０とを備える。受電装置１４０は、受電部１００と、フィルタ回路１５０と、整流部２００とを含む。

充電ステーション９０は、外部電源９００と、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、電源ＥＣＵ８００と、通信部８１０とを含む。送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ、電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃと、フィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃと、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃとを含む。

たとえば、図２に示されるように、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがそれぞれ駐車位置Ａ，Ｂ，Ｃの地表または地中に設けられ、受電装置１４０は、車体下部に配置される。なお、受電装置１４０の配置箇所はこれに限定されるものではない。たとえば、仮に送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが車両１０上方に設けられる場合には、受電装置１４０を車体上部に設けてもよい。

受電部１００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃのいずれかから出力される電力（交流）を非接触で受電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成される。共振回路の構成については、後ほど説明する。受電部１００は、受電した電力を整流部２００へ出力する。整流部２００は、受電部１００によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３００へ出力する。フィルタ回路１５０は、受電部１００と整流部２００との間に設けられ、受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路１５０は、たとえば、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

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

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

車両ＥＣＵ５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１０における各機器の制御を行なう。一例として、車両ＥＣＵ５００は、車両１０の走行制御や、蓄電装置３００の充電制御を実行する。また、車両ＥＣＵ５００は、受電部１００の共振回路に関する情報を通信部５１０によって充電ステーション９０へ送信する。これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

なお、整流部２００と蓄電装置３００との間には、リレー２１０が設けられる。リレー２１０は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによる蓄電装置３００の充電時に車両ＥＣＵ５００によってオンされる。また、蓄電装置３００と動力生成装置４００との間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）３１０が設けられる。ＳＭＲ３１０は、動力生成装置４００の起動が要求されると、車両ＥＣＵ５００によってオンされる。さらに、整流部２００とリレー２１０の間の電力線対間に抵抗２０１が設けられ、抵抗２０１に直列にリレー２０２が接続される。抵抗２０１の両端の電圧ＶＲは、電圧センサ２０３によって検出され、車両ＥＣＵ５００へ送られる。

なお、車両ＥＣＵ５００は、通信部５１０を用いて充電ステーション９０の通信部８１０と通信を行ない、受電部１００を構成する共振回路に関する情報を充電ステーション９０へ送信するほか、電力伝送の開始／停止や車両１０の受電状況等の情報を電源ＥＣＵ８００とやり取りする。

図１，図２を参照して、図示しない車載カメラや、送電部７００Ａから出力される位置確認用電力の車両１０における受電強度等によって、送電装置２０Ａの送電部７００Ａに対して車両１０の受電部１００の位置が合っているかを車両１０または充電ステーション９０が判断し、表示部５２０によってユーザに報知される。ユーザは、表示部５２０から得た情報に基づいて、受電装置１４０と送電装置２０Ａとの位置関係が送受電に良好な位置関係になるように、車両１０を移動させる。なお、必ずしもユーザがハンドル操作やアクセル操作をしなくてもよく、車両１０が自動的に移動して位置を合わせ、ユーザがそれを表示部５２０で見守るようにしてもよい。なお、ユーザに視覚的に情報を報知する表示部５２０に代えて、音声によってユーザに情報を報知してもよい。

再び図１を参照して、充電ステーション９０において、電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃは、商用系統電源等の外部電源９００から電力を受け、所定の伝送周波数を有する交流電力を発生する。

送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃの各々は、互いに回路構成が異なる複数の共振回路を形成可能に構成される。各送電部は、コイルおよびキャパシタ、ならびにコイルとキャパシタとの接続構成を切替えることによって共振回路の回路構成を切替えるための切替手段を含む。各送電部の構成については、後ほど説明する。そして、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃは、伝送周波数を有する交流電力をそれぞれ電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃから受け、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃの周囲に生成される電磁界を介して、車両１０の受電部１００へ非接触で送電する。

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

電源ＥＣＵ８００は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、充電ステーション９０における各機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ８００は、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃが生成するように、電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃのスイッチング制御を行なう。

さらに、電源ＥＣＵ８００により実行される主要な制御として、電源ＥＣＵ８００は、車両１０の受電部１００を構成する共振回路に関する情報を通信部８１０によって車両１０から受信すると、車両が停車していない駐車区画に対応する送電部において、複数の共振回路の中から受電部１００の共振回路と同じ回路構成を有する共振回路が形成されるように、送電部７００Ａ〜７００Ｃを制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

なお、電源ＥＣＵ８００は、通信部８１０を用いて車両１０の通信部５１０と通信を行ない、受電部１００を構成する共振回路に関する情報を車両１０から受けるほか、送電の開始／停止や車両１０の受電状況等の情報を車両１０とやり取りする。

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

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

なお、特に図示しないが、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおいて、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃと電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃとの間（たとえば送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃとフィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃとの間）に絶縁トランスを設けてもよい。また、車両１０においても、受電部１００と整流部２００との間（たとえば受電部１００とフィルタ回路１５０との間）に絶縁トランスを設けてもよい。

（受電部の構成）
図３から図６は、車両１０の受電部１００を構成する共振回路の構成例を示した図である。受電部１００は、図３〜図６のいずれかに示される共振回路によって構成される。

図３を参照して、受電部１００は、コイル１１０と、キャパシタ１２０とを含む。キャパシタ１２０は、コイル１１０に直列に接続される。すなわち、この受電部１００は、Ｓ（Series）構成の共振回路によって構成される。

図４を参照して、他の例の受電部１００は、コイル１１０と、キャパシタ１３０とを含む。キャパシタ１３０は、コイル１１０に並列に接続される。すなわち、この受電部１００は、Ｐ（Parallel）構成の共振回路によって構成される。

図５を参照して、さらに他の例の受電部１００は、コイル１１０と、キャパシタ１２０，１３０とを含む。キャパシタ１２０は、コイル１１０に直列に接続される。キャパシタ１３０は、キャパシタ１２０よりもコイル１１０側においてコイル１１０に並列に接続される。すなわち、この受電部１００は、ＳＰ構成の共振回路によって構成される。

図６を参照して、さらに他の例の受電部１００は、コイル１１０と、キャパシタ１２０，１３０とを含む。キャパシタ１３０は、コイル１１０に並列に接続される。キャパシタ１２０は、キャパシタ１３０よりもコイル１１０側においてコイル１１０に直列に接続される。すなわち、この受電部１００は、ＰＳ構成の共振回路によって構成される。

（送電部の構成）
図７は、送電装置２０Ａの送電部７００Ａの構成例を示した図である。なお、この実施の形態では、充電ステーション９０は、送電部７００Ｂ，７００Ｃを備えているが、送電部７００Ｂ，７００Ｃの構成も、送電部７００Ａの構成と同じである。

図７を参照して、送電部７００Ａは、コイル７１０と、キャパシタ７２０，７３０，７４０と、リレー７５０，７６０，７７０とを含む。キャパシタ７２０は、コイル７１０の一端とノードＮ１との間に接続される。キャパシタ７３０は、コイル７１０に並列に設けられ、キャパシタ７３０の一端は、ノードＮ１に接続される。キャパシタ７４０は、ノードＮ１と、フィルタ回路６１０Ａ（図１）に接続される端子Ｔ３との間に接続される。すなわち、キャパシタ７２０，７４０は、コイル７１０に直列に設けられ、キャパシタ７３０は、コイル７１０に並列に設けられる。

リレー７５０，７７０は、それぞれキャパシタ７２０，７４０に並列に接続される。リレー７６０は、キャパシタ７３０に直列に接続される。なお、リレー７６０は、ノードＮ１とキャパシタ７３０との間に設けてもよい。リレー７５０，７６０，７７０は、電源ＥＣＵ８００（図１）によってオンまたはオフに制御される。

このような構成とすることにより、送電部７００Ａは、Ｓ構成、Ｐ構成、ＳＰ構成、およびＰＳ構成のいずれかの共振回路を形成することができる。すなわち、リレー７５０，７６０，７７０をそれぞれオフ，オフ，オンとすることによって、Ｓ構成の共振回路が形成される。また、リレー７５０，７６０，７７０を全てオンとすることによって、Ｐ構成の共振回路が形成される。また、リレー７５０，７６０，７７０をそれぞれオン，オン，オフとすることによって、ＳＰ構成の共振回路が形成される。また、リレー７５０，７６０，７７０をそれぞれオフ，オン，オンとすることによって、ＰＳ構成の共振回路が形成される。

この実施の形態においては、受電部１００の共振回路に関する情報（具体的には、共振回路の構成タイプ）が車両１０から充電ステーション９０へ送信される。そして、車両が停車していない送電部７００Ａ〜７００Ｃにおいて、リレー７５０〜７７０を適宜操作することによって、受電部１００の共振回路と同じ構成を有する共振回路が形成される。

なお、この実施の形態では、各送電部７００Ａ〜７００Ｃにおいて、リレー７５０〜７７０により回路構成を切替えることによって異なるタイプの共振回路を形成するものとしたが、各送電部７００Ａ〜７００Ｃが、Ｓ構成、Ｐ構成、ＳＰ構成、およびＰＳ構成の各共振回路を含んで共振回路そのものを切替可能としてもよい。

（非接触電力伝送の手順）
図８は、非接触電力伝送を実行する際に車両１０と充電ステーション９０が実行する処理の概略を説明するためのフローチャートである。図９は、図８の処理の過程で変化する送電電力および受電電圧の変化を表わすタイミングチャートである。

図１、図８、図９を参照して、充電ステーション９０において、電源ＥＣＵ８００は、センサ２１Ａ〜２１Ｃからの出力に基づいて駐車区画Ａ〜Ｃの少なくとも１つの駐車区画が空いているものと判断すると、充電ステーション９０が送電可能な状況であることを知らせるブロードキャスト信号を周囲に発信する（ステップＳ５１０）。

車両１０では、車両ＥＣＵ５００は、非接触充電スイッチ５３０が「ＯＮ」であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。非接触充電スイッチ５３０は、使用者によって操作されなければ「ＯＮ」の状態であり、使用者によって操作されることで「ＯＦＦ」となる。非接触充電スイッチ５３０は「ＯＦＦ」であると判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ５００は、以降の一連の処理を実行することなく処理を終了する。

ステップＳ１０において非接触充電スイッチ５３０は「ＯＮ」であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ５００は、充電ステーション９０からブロードキャスト信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０）。ブロードキャスト信号が受信されていないときは（ステップＳ２０においてＮＯ）、ステップＳ１０へ処理が戻される。

車両１０においてブロードキャスト信号が受信されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、受電部１００の共振回路に関する情報が車両１０から充電ステーション９０へ送信され、車両１０の車両ＥＣＵ５００および充電ステーション９０の電源ＥＣＵ８００において、充電ステーション９０から車両１０へ電力伝送が可能か否かを判定する判定処理が実行される（ステップＳ３０，Ｓ５３０）。この判定処理については、後ほど詳しく説明する。

充電ステーション９０から車両１０への電力伝送は不可能であると判定されると、車両１０および充電ステーション９０において処理が終了する。一方、充電ステーション９０から車両１０への電力伝送が可能であると判定されると、車両１０の車両ＥＣＵ５００は、位置確認用電力の出力を要求する信号を充電ステーション９０へ送信する（ステップＳ４０）。

充電ステーション９０において上記の要求信号が受信されると、電源ＥＣＵ８００は、車両が停車していない駐車区画の送電部から位置確認用電力が出力されるように電源部６００Ａ〜６００Ｃを制御する（ステップＳ５５０）。なお、センサ２１Ａ〜２１Ｃが設けられていない場合には、電源ＥＣＵ８００は、どの駐車区画に車両が駐車しようとしているのかわからない。そこで、この場合は、電源ＥＣＵ８００は、蓄電装置３００を充電するための本格送電を実施していない駐車区画の送電部の全てから位置確認用電力が出力されるように、電源部６００Ａ〜６００Ｃを制御する。

車両１０において位置確認用電力が受電されると、車両ＥＣＵ５００は、受電電圧に基づいて、自動または手動で車両１０を移動させることにより位置合わせを実行する（ステップＳ５０）（図９の時刻ｔ１参照）。位置合わせ時には、車両ＥＣＵ５００は、リレー２０２を導通させ、電圧センサ２０３で検出される抵抗２０１の両端に生じる受電電圧ＶＲを取得する。この位置合わせ時の受電電圧ＶＲは、蓄電装置３００を充電する本格送電時の受電電圧（充電電圧）よりも小さいので、電圧検出時に蓄電装置３００の影響を受けないようにリレー２１０はオフされる。

そして、受電電圧ＶＲが閾値ＴＨを超えると、位置合わせが完了した旨が表示部５２０に表示される。その後、ユーザが車両１０内のパーキングスイッチを押すことによって駐車位置がＯＫであると判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ５００は、位置確認用送電の停止を要求する信号を充電ステーション９０へ送信する（ステップＳ７０）（図９の時刻ｔ２参照）。

充電ステーション９０において、上記の停止要求信号が受信されると、電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによる位置確認用送電を停止する（ステップＳ５６０）（図９の時刻ｔ３参照）。

なお、一定の送電電圧（送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからの出力電圧）に対して、車両１０における受電電圧ＶＲは、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのコイルと受電装置１４０のコイルとの間の距離に応じて変化する。そこで、送電側のコイルのコア重心Ｏ１と受電側のコイルのコア重心Ｏ２との水平方向の位置の差と、受電電圧ＶＲとの関係を予め測定しておき、コア重心Ｏ１とコア重心Ｏ２との水平方向の位置差の許容値に対する受電電圧ＶＲが閾値ＴＨとして設定される。

次いで、車両ＥＣＵ５００および電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのうちのいずれと位置合わせが行なわれたかを特定するペアリング処理を実行する（ステップＳ８０，Ｓ５８０）。電源ＥＣＵ８００は、送電装置ごとに、送電電力のオンの継続時間を異ならせる。すなわち、送電装置２０Ａは、送電電力をＴＡ時間オンにし、送電装置２０Ｂは、送電電力をＴＢ時間オンにし、送電装置２０Ｃは、送電電力をＴＣ時間オンにする（図９の時刻ｔ４参照）。

そして、車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンの継続時間を電源ＥＣＵ８００に通知する。図２の例では、受電装置１４０は、送電装置２０Ａからの送電電力を受電する。車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンの継続時間はＴＡである旨を電源ＥＣＵ８００に通知する。これによって、電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａと位置合わせが行なわれたことを認識する。

ステップＳ５９０において、充電ステーション９０は、位置合わせが行なわれ、かつ、ペアリングによる特定が完了した送電装置によって、蓄電装置３００を充電するための本格的な送電処理を行なう（図９の時刻ｔ６参照）。図２の例では、送電装置２０Ａが送電処理を行なう。一方、車両１０においては、受電装置１４０によって、蓄電装置３００を充電するための本格的な受電処理が行なわれ、受電した電力で蓄電装置３００が充電される。そして、蓄電装置３００の充電が完了すると、車両１０および充電ステーション９０での処理が終了する。

（電力伝送の可否判定）
図１０は、図８に示したステップＳ３０，Ｓ５３０において実行される電力伝送可否の判定処理を説明するフローチャートである。図１０を参照して、車両ＥＣＵ５００は、受電部１００の共振回路に関する情報を充電ステーション９０へ送信する（ステップＳ１００）。この共振回路に関する情報には、少なくとも共振回路がＳ構成、Ｐ構成、ＳＰ構成、ＰＳ構成のいずれによって構成されているかについての情報が含まれ、さらに、キャパシタ１２０（１３０）の容量やコイル１１０のサイズ等の情報が含まれてもよい。

充電ステーション９０において、受電部１００の共振回路に関する情報が受信されると（ステップＳ１０２）、電源ＥＣＵ８００は、その受信された情報に基づいて、充電ステーション９０から車両１０への電力伝送の可否を判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、送電部７００Ａ〜７００Ｃにおいて受電部１００の共振回路と同じ回路構成を有する共振回路を形成可能か否か、形成可能であれば受電部１００のコイル１１０が適切なサイズであるか否か等に基づいて、充電ステーション９０から車両１０への電力伝送の可否が判定される。

ステップＳ１０４において、充電ステーション９０から車両１０への電力伝送が可能であると判定されると（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ８００は、車両が停車していない駐車区画の送電部において、受電部１００の共振回路と同じ回路構成を有する共振回路が形成されるようにリレー７５０〜７７０を制御する（ステップＳ１０５）。そして、電源ＥＣＵ８００は、充電ステーション９０から車両１０への電力伝送に関する情報を車両１０へ送信する（ステップＳ１０６）。なお、この情報には、たとえば、充電ステーション９０から出力可能な電力の範囲に関する情報等が含まれる。

なお、ステップＳ１０４において充電ステーション９０から車両１０への電力伝送が不可能であると判定されると（ステップＳ１０４においてＮＯ）、電源ＥＣＵ８００は、電力伝送が不可能であることを示す情報を車両１０へ送信する（ステップＳ１０８）。

車両１０では、充電ステーション９０から情報（電力伝送に関する情報、または電力伝送が不可能であることを示す情報）が受信されると（ステップＳ１１０）、その受信された情報に基づいて、車両ＥＣＵ５００は、充電ステーション９０から受電可能であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。そして、受電可能であると判定されると（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ５００は、充電ステーション９０から受電する受電電力の大きさを確定する（ステップＳ１１４）。なお、ステップＳ１１２において受電不可能であると判定されると（ステップＳ１１２においてＮＯ）、受電不可能である旨のアラームが出力される（ステップＳ１１６）。

以上のように、この実施の形態においては、受電部１００の共振回路に関する情報が車両１０から充電ステーション９０へ送信される。充電ステーション９０の送電部７００Ａ〜７００Ｃの各々は、複数タイプの共振回路（Ｓ構成、Ｐ構成、ＳＰ構成、ＰＳ構成）に形成可能であり、受電部１００の共振回路に関する情報に基づいて、車両が停車していない駐車区画の送電部において、受電部１００の共振回路と同じ回路構成を有する共振回路が形成される。すなわち、充電ステーション９０の送電部と車両１０の受電部１００とで共振回路の回路構成が同じにされる。したがって、この実施の形態によれば、送電部７００Ａ〜７００Ｃと受電部１００とで共振回路の回路構成が異なることによる充電ステーション９０と車両１０とのインピーダンス不整合を抑制することができる。

［変形例１］
上記においては、図１０に示したように、電力伝送の可否判定は、充電ステーション９０において行なわれるものとしたが、車両１０において行なわれてもよい。

図１１は、この変形例１における電力伝送可否の判定処理を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートは、図１０に対応するものであり、電力伝送の全体処理については、図８に示した実施の形態１における処理と同じである。

図１１を参照して、充電ステーション９０において、電源ＥＣＵ８００は、送電部７００Ａ〜７００Ｃの共振回路に関する情報を車両１０へ送信する（ステップＳ２００）。なお、この情報には、送電部７００Ａ〜７００Ｃにおいて形成可能な共振回路の構成についての情報が少なくとも含まれ、キャパシタ７２０〜７４０の容量やコイル７１０のサイズ等の情報が含まれてもよい。

車両１０において、送電部７００Ａ〜７００Ｃの共振回路に関する情報が受信されると（ステップＳ２０２）、車両ＥＣＵ５００は、その受信された情報に基づいて、充電ステーション９０から車両１０への電力伝送の可否を判定する（ステップＳ２０４）。具体的には、送電部７００Ａ〜７００Ｃにおいて受電部１００の共振回路と同じ回路構成を有する共振回路を形成可能か否か、形成可能であれば送電部７００Ａ〜７００Ｃのコイル７１０が適切なサイズであるか否か等に基づいて、充電ステーション９０から車両１０への電力伝送の可否が判定される。

ステップＳ２０４において、充電ステーション９０から車両１０への電力伝送が可能であると判定されると（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ５００は、電力伝送に関する情報、および受電部１００の共振回路に関する情報を充電ステーション９０へ送信する（ステップＳ２０６）。電力伝送に関する情報には、たとえば、車両１０が受電可能な電力の範囲に関する情報などが含まれる。また、受電部１００の共振回路に関する情報には、少なくとも共振回路がＳ構成、Ｐ構成、ＳＰ構成、ＰＳ構成のいずれによって構成されているかについての情報が含まれ、さらに、キャパシタ１２０（１３０）の容量やコイル１１０のサイズ等の情報が含まれてもよい。

なお、ステップＳ２０４において充電ステーション９０から車両１０への電力伝送が不可能であると判定されると（ステップＳ２０４においてＮＯ）、車両ＥＣＵ５００は、電力伝送が不可能であることを示す情報を充電ステーション９０へ送信する（ステップＳ２０８）。

充電ステーション９０では、車両１０から情報（電力伝送および共振回路に関する情報、または電力伝送が不可能であることを示す情報）が受信されると（ステップＳ２１２）、その受信された情報に基づいて、電源ＥＣＵ８００は、車両１０へ送電可能であるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。そして、送電可能であると判定されると（ステップＳ２１４においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ８００は、車両が停車していない駐車区画の送電部において、受電部１００の共振回路と同じ回路構成を有する共振回路が形成されるようにリレー７５０〜７７０を制御する（ステップＳ２１６）。なお、ステップＳ２１４において送電不可能であると判定されると、ステップＳ２１６の処理を実行することなく処理が終了する。

［変形例２］
この変形例２では、ペアリング処理の変形例が示される。

図１２は、ペアリング処理の変形例を説明するための図である。図１２を参照して、電源ＥＣＵ８００は、送電装置ごとに、送電電力のオン／オフの切替周期を異ならせる。すなわち、送電装置２０Ａは、周期ΔＴＡごとに送電電力のオンとオフを切替え、送電装置２０Ｂは、周期ΔＴＢごとに送電電力のオンとオフを切替え、送電装置２０Ｃは、周期ΔＴＣごとに送電電力のオンとオフを切替える（図１２の時刻ｔ４〜ｔ５参照）。

車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンとオフの切替周期を電源ＥＣＵ８００に通知する。図１２の例では、受電装置１４０は、送電装置２０Ａからの送電電力を受電する。車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンとオフの切替周期はΔＴＡである旨を電源ＥＣＵ８００に通知する。これによって、電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａと位置合わせが行なわれたことがわかる（図１２の時刻ｔ５参照）。

この変形例２は、送電電力を用いてペアリングを行なう変形例であったが、ペアリング処理の方法はこれに限定されるものではない。ペアリングは、各種の技術で可能であり、たとえば、ペアリングは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification：無線周波数識別）技術を用いて、ＲＦＩＤタグと、ＲＦＩＤリーダを車両と送電部にそれぞれ設けて行なってもよい。

なお、特に図示しないが、その他の変形例として、上記の実施の形態１およびその変形例１，２では、車両１０の受電部１００がある構成の共振回路を有し、充電ステーションの各送電部７００Ａ〜７００Ｃにおいて複数の共振回路のいずれかを選択して形成可能としたが、充電ステーションの送電部がある構成の共振回路を有し、車両の受電部において複数の共振回路のいずれかを選択して形成可能としてもよい。

また、上記の実施の形態および各変形例では、充電ステーション９０の送電部において、受電部１００の共振回路と同じ回路構成を有する共振回路が形成されるものとしたが、適切な電流電圧特性が得られれば、送電部の回路構成は、受電部１００の回路構成と異なってもよい。たとえば、受電部１００がＰ構成の共振回路によって構成されている場合に、送電部においてＳ構成の共振回路が形成されるようにしたり、受電部１００がＰＳ構成の共振回路によって構成されている場合に、送電部においてＳＰ構成の共振回路が形成されるようにしてもよい。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 送電装置、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ センサ、９０ 充電ステーション、１００ 受電部、１１０，７１０ コイル、１２０，１３０，７２０，７３０，７４０ キャパシタ、１４０ 受電装置、１５０，６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃ フィルタ回路、２００ 整流部、２０１ 抵抗、２０２，２１０，３１０，７５０，７６０，７７０ リレー、２０３ 電圧センサ、３００ 蓄電装置、４００ 動力生成装置、５００ 車両ＥＣＵ、５１０，８１０ 通信部、５２０ 表示部、５３０ 非接触充電スイッチ、６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃ 電源部、７００，７００Ｂ，７００Ｃ 送電部、８００ 電源ＥＣＵ、９００ 外部電源。

Claims (1)

1. 充電ステーションと、
   前記充電ステーションから非接触で受電可能に構成された車両とを備え、
   前記充電ステーションは、
   前記車両へ非接触で送電するための送電部と、
   前記車両と通信する第１の通信装置とを含み、
   前記車両は、
   前記送電部から出力される電力を非接触で受電するための受電用共振回路と、
   前記充電ステーションと通信する第２の通信装置とを含み、
   前記送電部は、互いに回路構成が異なる複数の送電用共振回路を形成可能に構成され、
   前記第２の通信装置は、前記受電用共振回路に関する情報を前記第１の通信装置へ送信し、
   前記充電ステーションは、前記第１の通信装置によって前記情報が受信されると、前記複数の送電用共振回路の中から前記受電用共振回路と同じ回路構成を有する共振回路が前記送電部において形成されるように、受信された前記情報に基づいて前記送電部を制御する制御装置をさらに含む、非接触電力伝送システム。

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