JP2009106136A - 電動車両および車両用給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共鳴法によって車両外部の電源からワイヤレスで充電電力を受電し、車載の蓄電装置を充電可能な電動車両を提供する。
【解決手段】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、蓄電装置１４０とを備える。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と磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイル２４０から高周波電力を受電可能に構成される。二次コイル１２０は、電磁誘導によって二次自己共振コイル１１０から受電可能に構成される。整流器１３０は、二次コイル１２０が受電した電力を整流する。蓄電装置１４０は、整流器１３０によって整流された電力を蓄える。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動車両および車両用給電装置に関し、特に、電動車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源からワイヤレスで充電するための技術に関する。

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。そして、動力源として内燃機関および電動機を搭載したハイブリッド車は、既に実用化されている。

このような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、電磁場の共鳴を利用して送電する手法であり、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）。
特開２００１−８３８０号公報 特開平８−１２６１０６号公報 アンドレ・クルス（Andre Kurs）、他５名、"ワイヤレス パワー トランスファー バイア ストロングリィ カップルド マグネティック レゾナンス（Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances）"、［online］、２００７年７月６日、サイエンス（SCIENCE）、第３１７巻、ｐ．８３−８６、［平成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＞

しかしながら、上記の「ワイヤレス パワー トランスファー バイア ストロングリィ カップルド マグネティック レゾナンス（Wireless Power Transfer via Strongly
Coupled Magnetic Resonances）」では、車両外部の電源から車載の蓄電装置の充電に、共鳴法によるワイヤレス送電技術を適用する場合の具体的な手法については開示されていない。

それゆえに、この発明の目的は、共鳴法によって車両外部の電源からワイヤレスで充電電力を受電し、車載の蓄電装置を充電可能な電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、共鳴法によってワイヤレスで電動車両へ充電電力を送電するための車両用給電装置を提供することである。

この発明によれば、電動車両は、二次自己共振コイルと、二次コイルと、整流器と、蓄電装置と、電動機とを備える。二次自己共振コイルは、車両外部の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、一次自己共振コイルから電力を受電可能に構成される。二次コイルは、電磁誘導によって二次自己共振コイルから受電可能に構成される。整流器は、二次コイルが受電した電力を整流する。蓄電装置は、整流器によって整流された電力を蓄える。電動機は、蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する。

好ましくは、二次自己共振コイルの巻数は、蓄電装置の電圧、一次自己共振コイルと二次自己共振コイルとの間の距離、および一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルの共鳴周波数に基づいて設定される。

好ましくは、電動車両は、反射手段をさらに備える。反射手段は、一次自己共振コイルからの受電方向に対して二次自己共振コイルおよび二次コイルの背面側に形成され、一次自己共振コイルから出力される磁束を二次自己共振コイルへ反射する。

好ましくは、電動車両は、調整装置をさらに備える。調整装置は、二次自己共振コイルの容量およびインダクタンスの少なくとも一方を変更することによって二次自己共振コイルの共振周波数を調整可能に構成される。

さらに好ましくは、電動車両は、電力検出装置と、制御装置とをさらに備える。電力検出装置は、二次自己共振コイルおよび二次コイルによって受電された電力を検出する。制御装置は、電力検出装置によって検出された電力が最大となるように調整装置を制御する。

好ましくは、電動車両は、電力検出装置と、通信装置とをさらに備える。電力検出装置は、二次自己共振コイルおよび二次コイルによって受電された電力を検出する。通信装置は、電力検出装置によって検出された電力の検出値を一次自己共振コイルを含む車両外部の給電装置へ送信可能に構成される。

好ましくは、二次自己共振コイルは、車体下部に配設される。
また、好ましくは、二次自己共振コイルは、車輪の中空タイヤ内部に配設される。

好ましくは、二次自己共振コイルおよび二次コイルは、複数セット設けられる。複数の二次コイルは、互いに並列して整流器に接続される。

好ましくは、電動車両は、電圧変換器をさらに備える。電圧変換器は、二次コイルと蓄電装置との間に配設され、蓄電装置の電圧に基づいて昇圧動作または降圧動作をする。

好ましくは、電動車両は、第１および第２のリレーをさらに備える。第１のリレーは、蓄電装置と電動機との間に配設される。第２のリレーは、蓄電装置と二次コイルとの間に配設される。そして、第１のリレーがオンされて蓄電装置の電力により電動機が駆動されているとき、第１のリレーとともに第２のリレーもオンされる。

また、この発明によれば、車両用給電装置は、高周波電力ドライバと、一次コイルと、一次自己共振コイルとを備える。高周波電力ドライバは、電源から受ける電力を、磁場を共鳴させて車両へ送電可能な高周波電力に変換可能に構成される。一次コイルは、高周波電力ドライバから高周波電力を受電する。一次自己共振コイルは、車両に搭載された二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、電磁誘導によって一次コイルから受電した高周波電力を二次自己共振コイルへ送電可能に構成される。

好ましくは、車両用給電装置は、反射手段をさらに備える。反射手段は、一次自己共振コイルからの送電方向に対して一次自己共振コイルおよび一次コイルの背面側に形成され、一次自己共振コイルから出力される磁束を送電方向へ反射する。

好ましくは、車両用給電装置は、通信装置と、制御装置とをさらに備える。通信装置は、当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両から送信される受電電力の検出値を受信可能に構成される。制御装置は、通信装置によって受信された受電電力の検出値に基づいて、受電電力が最大となるように、高周波電力ドライバを制御することによって高周波電力の周波数を調整する。

好ましくは、車両用給電装置は、通信装置と、制御装置とをさらに備える。通信装置は、当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両から送信される情報を受信可能に構成される。制御装置は、通信装置によって受信される情報に基づいて、当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両の台数に応じた高周波電力を発生するように高周波電力ドライバを制御する。

さらに好ましくは、制御装置は、当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両がいないと判断すると、高周波電力ドライバを停止する。

好ましくは、車両用給電装置は、調整装置をさらに備える。調整装置は、一次自己共振コイルの容量およびインダクタンスの少なくとも一方を変更することによって一次自己共振コイルの共振周波数を調整可能に構成される。

さらに好ましくは、車両用給電装置は、通信装置と、制御装置とをさらに備える。通信装置は、当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両から送信される受電電力の検出値を受信可能に構成される。制御装置は、通信装置によって受信された受電電力の検出値に基づいて、受電電力が最大となるように調整装置を制御する。

好ましくは、車両用給電装置は、通信装置と、選択装置とをさらに備える。通信装置は、当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両から送信される受電電力の検出値を受信可能に構成される。一次自己共振コイルおよび一次コイルは、複数セット設けられる。そして、選択装置は、通信装置によって受信された受電電力の検出値に基づいて、受電電力が最大となるように、高周波電力ドライバから高周波電力を受電する一次コイルを複数の一次コイルの中から選択して高周波電力ドライバに接続する。

また、好ましくは、一次自己共振コイルおよび一次コイルは、複数セット設けられる。複数の一次コイルは、高周波電力ドライバに対して互いに並列に接続される。

この発明においては、車両用給電装置の高周波電力ドライバによって電源からの電力が高周波電力に変換され、一次コイルによって一次自己共振コイルに与えられる。そうすると、一次自己共振コイルと電動車両の二次自己共振コイルとが磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイルから二次自己共振コイルへ電力が送電される。そして、二次自己共振コイルによって受電された電力は、整流器によって整流されて電動車両の蓄電装置に蓄えられる。

したがって、この発明によれば、車両外部の電源からワイヤレスで充電電力を電動車両へ送電し、車両に搭載された蓄電装置を充電することができる。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電動車両が適用される充電システムの全体構成図である。図１を参照して、この充電システムは、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、蓄電装置１４０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。）１５０と、モータ１６０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。この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）と磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイル２４０から電力を受電可能に構成される。具体的には、二次自己共振コイル１１０は、蓄電装置１４０の電圧や、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との間の距離、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、電磁誘導によって二次自己共振コイル１１０から受電可能に構成され、好ましくは二次自己共振コイル１１０と同軸上に配設される。そして、二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０から受電した電力を整流器１３０へ出力する。整流器１３０は、二次コイル１２０から受ける高周波の交流電力を整流して蓄電装置１４０へ出力する。なお、整流器１３０に代えて、二次コイル１２０から受ける高周波の交流電力を蓄電装置１４０の電圧レベルに変換するＡＣ／ＤＣコンバータを用いてもよい。

蓄電装置１４０は、充放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から成る。蓄電装置１４０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置１４０は、整流器１３０から供給される電力を蓄えるほか、後述のようにモータ１６０によって発電された電力も蓄える。そして、蓄電装置１４０は、その蓄えた電力をＰＣＵ１５０へ供給する。

なお、蓄電装置１４０として、大容量のキャパシタも採用可能であり、整流器１３０やモータ１６０からの電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をＰＣＵ１５０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。

ＰＣＵ１５０は、蓄電装置１４０から供給される電力を交流電圧に変換してモータ１６０へ出力し、モータ１６０を駆動する。また、ＰＣＵ１５０は、モータ１６０により発電された電力を整流して蓄電装置１４０へ出力し、蓄電装置１４０を充電する。

モータ１６０は、ＰＣＵ１５０を介して蓄電装置１４０から供給される電力を受けて車両駆動力を発生し、その発生した駆動力を車輪へ出力する。また、モータ１６０は、車輪や図示されないエンジンから受ける運動エネルギーを受けて発電し、その発電した電力をＰＣＵ１５０へ出力する。

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、磁場を共鳴させて一次自己共振コイル２４０から車両側の二次自己共振コイル１１０へ送電可能な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。

一次コイル２３０は、電磁誘導によって一次自己共振コイル２４０へ送電可能に構成され、好ましくは一次自己共振コイル２４０と同軸上に配設される。そして、一次コイル２３０は、高周波電力ドライバ２２０から受電した電力を一次自己共振コイル２４０へ出力する。

一次自己共振コイル２４０は、地面近傍に配設される。この一次自己共振コイル２４０は、両端がオープンの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と磁場の共鳴により磁気的に結合され、二次自己共振コイル１１０へ電力を送電可能に構成される。具体的には、一次自己共振コイル２４０は、一次自己共振コイル２４０から送電される電力によって充電される蓄電装置１４０の電圧や、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との間の距離、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

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共振コイルが磁場を介し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ワイヤレスで電力が伝送される。

高周波電源３１０によって一次コイル３２０に高周波電力が流されると、一次コイル３２０に磁界が発生し、電磁誘導により一次自己共振コイル３３０に高周波電力が発生する。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導線間の浮遊容量とによるＬＣ共振器として機能し、同様にＬＣ共振器として機能し、かつ、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と磁場共鳴により磁気的に結合することによって、二次自己共振コイル３４０へ電力を伝送する。

そして、一次自己共振コイル３３０からの受電により二次自己共振コイル３４０に発生する磁界によって二次コイル３５０に電磁誘導による高周波電力が発生し、負荷３６０に電力が供給される。

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および蓄電装置１４０は、図２の負荷３６０に相当する。

図３は、図１に示した電動車両１００のパワートレーンの全体構成を示す機能ブロック図である。図３を参照して、電動車両１００は、蓄電装置１４０と、システムメインリレーＳＭＲ１と、昇圧コンバータ１５２と、インバータ１５４，１５６と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、モータジェネレータ１６２，１６４と、エンジン１７０と、動力分割機構１７２と、駆動輪１７４と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８０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、システムメインリレーＳＭＲ２とをさらに含む。

この電動車両１００は、動力源としてエンジン１７０およびモータジェネレータ１６４を搭載したハイブリッド車両である。エンジン１７０およびモータジェネレータ１６２，１６４は、動力分割機構１７２に連結される。そして、電動車両１００は、エンジン１７０およびモータジェネレータ１６４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１７０が発生する動力は、動力分割機構１７２によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪１７４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１６２へ伝達される経路である。

モータジェネレータ１６２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から成る。モータジェネレータ１６２は、動力分割機構１７２によって分割されたエンジン１７０の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置１４０の充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）が予め定められた値よりも低くなると、エンジン１７０が始動してモータジェネレータ１６２により発電が行なわれ、蓄電装置１４０が充電される。

モータジェネレータ１６４も、交流回転電機であり、モータジェネレータ１６２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から成る。モータジェネレータ１６４は、蓄電装置１４０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１６２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１６４の駆動力は駆動輪１７４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１７４を介してモータジェネレータ１６４の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ１６４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１６４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１６４により発電された電力は、蓄電装置１４０に蓄えられる。

なお、モータジェネレータ１６２，１６４は、図１におけるモータ１６０に相当する。
動力分割機構１７２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から成る。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１７０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１６２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１６４の回転軸および駆動輪１７４に連結される。

システムメインリレーＳＭＲ１は、蓄電装置１４０と昇圧コンバータ１５２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１４０を昇圧コンバータ１５２と電気的に接続し、信号ＳＥ１が非活性化されると、蓄電装置１４０と昇圧コンバータ１５２との間の電路を遮断する。

昇圧コンバータ１５２は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＣに基づいて、蓄電装置１４０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１５２は、たとえば直流チョッパ回路から成る。

インバータ１５４，１５６は、それぞれモータジェネレータ１６２，１６４に対応して設けられる。インバータ１５４は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ１６２を駆動し、インバータ１５６は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ１６４を駆動する。なお、インバータ１５４，１５６は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。

なお、昇圧コンバータ１５２およびインバータ１５４，１５６は、図１におけるＰＣＵ１５０に相当する。

二次自己共振コイル１１０、二次コイル１２０および整流器１３０は、図１で説明したとおりである。システムメインリレーＳＭＲ２は、整流器１３０と蓄電装置１４０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１４０を整流器１３０と電気的に接続し、信号ＳＥ２が非活性化されると、蓄電装置１４０と整流器１３０との間の電路を遮断する。

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１５２およびモータジェネレータ１６２，１６４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１５２およびインバータ１５４，１５６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。

一方、二次自己共振コイル１１０、二次コイル１２０および整流器１３０を用いて車両外部の交流電源２１０（図１）から蓄電装置１４０の充電時、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。

この電動車両１００においては、車両外部の交流電源２１０（図１）から蓄電装置１４０の充電時、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がそれぞれオフ，オンされる。そして、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０（図１）と磁場の共鳴により磁気的に結合された二次自己共振コイル１１０によって受電された高周波の充電電力が電磁誘導によって二次コイル１２０へ伝送され、整流器１３０により整流されて蓄電装置１４０へ供給される。

なお、磁場の共鳴による送電効率を向上させるため、給電装置２００および電動車両１００の少なくとも一方において、磁束を反射させるための反射壁を設けてもよい。

図４は、そのような反射壁の配置例を示した図である。この図４は、電動車両１００における二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０ならびに給電装置２００における一次コイル２３０および一次自己共振コイル２４０の近傍を拡大して示したものである。

図４を参照して、電動車両１００においては、一次自己共振コイル２４０からの受電方向に対して二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０の背面側に二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０を囲うように低透磁率の反射壁４１０が設けられ、一次自己共振コイル２４０から出力される磁束を二次自己共振コイル１１０へ反射可能に形成される。

また、給電装置２００においては、一次自己共振コイル２４０からの送電方向に対して一次自己共振コイル２４０および一次コイル２３０の背面側に一次自己共振コイル２４０および一次コイル２３０を囲うように低透磁率の反射壁４２０が設けられ、一次自己共振コイル２４０から出力される磁束を送電方向へ反射可能に形成される。

なお、車両側の反射壁４１０は、車室内および車載電気機器への磁気漏洩を遮断する効果も有する。

以上のように、この実施の形態１においては、給電装置２００の高周波電力ドライバ２２０によって交流電源２１０からの電力が高周波電力に変換され、一次コイル２３０によって一次自己共振コイル２４０に与えられる。そうすると、一次自己共振コイル２４０と電動車両１００の二次自己共振コイル１１０とが磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイル２４０から二次自己共振コイル１１０へ電力が送電される。そして、二次自己共振コイル１１０によって受電された電力は、整流器１３０によって整流されて電動車両１００の蓄電装置１４０に蓄えられる。したがって、この実施の形態１によれば、車両外部の交流電源２１０からワイヤレスで充電電力を電動車両１００へ送電し、車両に搭載された蓄電装置１４０を充電することができる。

また、この実施の形態１によれば、低透磁率材から成る反射壁４１０，４２０を設けることによって、磁場の共鳴による送電効率を向上可能であり、また、反射壁４１０によって車室内および車載電気機器への磁気漏洩を遮断することができる。

［実施の形態２］
給電装置と車両との間の距離は、車両の状況（積載状況やタイヤの空気圧等）によって変化するところ、給電装置の一次自己共振コイルと車両の二次自己共振コイルとの間の距離の変化は、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルの共鳴周波数に変化をもたらす。そこで、この実施の形態２では、車両側の二次自己共振コイルの共振周波数を可変とする。

図５は、実施の形態２による電動車両１００Ａのパワートレーンの全体構成を示す機能ブロック図である。図５を参照して、この電動車両１００Ａは、図３に示した電動車両１００の構成において、電圧センサ１８２および電流センサ１８４をさらに含み、二次自己共振コイル１１０および車両ＥＣＵ１８０に代えてそれぞれ二次自己共振コイル１１０Ａおよび車両ＥＣＵ１８０Ａを含む。

二次自己共振コイル１１０Ａは、車両ＥＣＵ１８０Ａからの制御信号に基づいて、当該コイルの容量を変更可能に構成される。そして、二次自己共振コイル１１０Ａは、容量を変更することによってＬＣ共振周波数を変更することができる。

図６は、図５に示した二次自己共振コイル１１０Ａの構成例を示した図である。図６を参照して、この二次自己共振コイル１１０Ａは、導線間に接続される可変コンデンサ（一般的に「バリコン」とも称される。）１１２を有する。可変コンデンサ１１２は、車両ＥＣＵ１８０Ａ（図５）からの制御信号に基づいて容量可変であり、その容量を変更することによって二次自己共振コイル１１０Ａの容量を可変にする。すなわち、可変コンデンサ１１２が設けられていない場合には、二次自己共振コイルの容量は、導線間の浮遊容量によって定まるところ、この二次自己共振コイル１１０Ａでは、導線間に接続された可変コンデンサ１１２の容量を変更することによって二次自己共振コイル１１０Ａの容量を変更することができる。したがって、可変コンデンサ１１２の容量を変更することによって二次自己共振コイル１１０ＡのＬＣ共振周波数を変更することができる。

再び図５を参照して、電圧センサ１８２は、蓄電装置１４０の電圧Ｖｓを検出し、その検出値を車両ＥＣＵ１８０Ａへ出力する。電流センサ１８４は、整流器１３０から蓄電装置１４０へ流れる電流Ｉｓを検出し、その検出値を車両ＥＣＵ１８０Ａへ出力する。

車両ＥＣＵ１８０Ａは、車両外部の給電装置２００（図１）から蓄電装置１４０の充電
時、電圧センサ１８２および電流センサ１８４からの各検出値に基づいて蓄電装置１４０の充電電力を算出する。そして、車両ＥＣＵ１８０Ａは、その充電電力が最大となるように、二次自己共振コイル１１０Ａの可変コンデンサ１１２（図６）の容量を調整することによって二次自己共振コイル１１０ＡのＬＣ共振周波数を調整する。

以上のように、この実施の形態２においては、可変コンデンサ１１２により二次自己共振コイル１１０ＡのＬＣ共振周波数を調整可能である。そして、蓄電装置１４０の充電電力が最大となるように車両ＥＣＵ１８０Ａによって二次自己共振コイル１１０ＡのＬＣ共振周波数が調整される。したがって、この実施の形態２によれば、車両の状況（積載状況やタイヤの空気圧等）が変化しても、給電装置２００から電動車両１００Ａへの送電効率を維持することができる。

［実施の形態２の変形例１］
二次自己共振コイルのＬＣ共振周波数を調整可能とするために、可変コンデンサ１１２に代えて可変容量ダイオードを用いてもよい。

図７は、この実施の形態２の変形例１における二次自己共振コイルの構成例を示した図である。図７を参照して、この二次自己共振コイル１１０Ｂは、導線間に接続される可変容量ダイオード１１４を有する。可変容量ダイオード１１４は、車両ＥＣＵ１８０Ａ（図５）からの制御信号に基づいて容量可変であり、可変コンデンサ１１２と同様に、その容量を変更することによって二次自己共振コイル１１０Ｂの容量を可変にする。

そして、車両ＥＣＵ１８０Ａは、車両外部の給電装置２００（図１）から蓄電装置１４０へ供給される充電電力が最大となるように、二次自己共振コイル１１０Ｂの可変容量ダイオード１１４の容量を調整することによって二次自己共振コイル１１０ＢのＬＣ共振周波数を調整する。

この変形例１によっても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
［実施の形態２の変形例２］
実施の形態２およびその変形例１では、二次自己共振コイルの共振周波数を調整可能とするために二次自己共振コイルの容量を可変としたが、二次自己共振コイルのインダクタンスを可変としてもよい。

図８は、この実施の形態２の変形例２における二次自己共振コイルの構成例を示した図である。図８を参照して、この二次自己共振コイル１１０Ｃは、自己共振コイル１１６−１，１１６−２と、自己共振コイル１１６−１，１１６−２間に接続されるスイッチ１１８とを有する。スイッチ１１８は、車両ＥＣＵ１８０Ａ（図５）からの制御信号に基づいてオン／オフされる。

スイッチ１１８がオンすると、自己共振コイル１１６−１，１１６−２が連結され、二次自己共振コイル１１０Ｃ全体としてのインダクタンスが大きくなる。したがって、スイッチ１１８のオン／オフによって二次自己共振コイル１１０ＣのＬＣ共振周波数を変更することができる。

そして、車両ＥＣＵ１８０Ａは、車両外部の給電装置２００（図１）から蓄電装置１４０へ供給される充電電力に基づいて、二次自己共振コイル１１０Ｃのスイッチ１１８をオンまたはオフさせることによって二次自己共振コイル１１０ＣのＬＣ共振周波数を調整する。

なお、上記においては、二次自己共振コイル１１０Ｃは、２つの自己共振コイル１１６
−１，１１６−２と１つのスイッチ１１８とを有するものとしたが、さらに多くの自己共振コイルとそれらを接続／切離可能なスイッチとを設けることによって、二次自己共振コイル１１０ＣのＬＣ共振周波数をより細かく調整することができる。

この変形例２によっても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
［実施の形態３］
二次自己共振コイル１１０の両端はオープン（非接続）であり、また、磁場の共鳴は障害物による影響が小さい。そこで、この実施の形態３では、二次自己共振コイルが車輪の中空タイヤ内部に設けられる。

この実施の形態３における電動車両のパワートレーンの全体構成は、図３に示した電動車両１００と同じである。

図９は、実施の形態３による電動車両の車輪およびその近傍の垂直断面図である。図９を参照して、車輪は、中空タイヤ５１０から成る。そして、中空タイヤ５１０の内部に車輪と同芯の二次自己共振コイル１１０が設けられる。なお、二次自己共振コイル１１０は、車輪のホイールに固設される。そして、車体５２０内の車輪近傍に、中空タイヤ５１０内に設けられた二次自己共振コイル１１０から電磁誘導によって受電可能な二次コイル１２０が配設される。

中空タイヤ５１０内に二次自己共振コイル１１０が内蔵された車輪が給電装置の一次自己共振コイル２４０の上部に位置するように車両が停車すると、中空タイヤ５１０内の二次自己共振コイル１１０と一次自己共振コイル２４０とが磁場の共鳴によって磁気的に結合され、一次自己共振コイル２４０から中空タイヤ５１０内の二次自己共振コイル１１０へ電力が伝送される。そして、二次自己共振コイル１１０によって受電された電力が、車輪近傍に配設された二次コイル１２０へ電磁誘導によって伝送され、図示されない蓄電装置１４０へ供給される。

なお、この実施の形態３では、二次自己共振コイル１１０と一次自己共振コイル２４０との軸は一致せず、かつ、平行でもないが、磁場の共鳴による送電においては、二次自己共振コイル１１０と一次自己共振コイル２４０との軸を一致させる必要は必ずしもなく、また、平行である必要もない。

この実施の形態３によれば、二次自己共振コイル１１０の配置スペースとして、中空タイヤ内部を有効に利用することができる。

［実施の形態４］
この実施の形態４では、車両側において二次自己共振コイルおよび二次コイルが複数セット設けられる。これにより、車両の停車位置が規定位置に対してずれても、給電装置から送電された電力が確実かつ十分に受電される。

図１０は、この実施の形態４による電動車両の受電部近傍の構成を示した図である。なお、この図１０では、二次自己共振コイルおよび二次コイルが３セット設けられる場合が一例として示されるが、セット数は３セットに限られるものではない。

図１０を参照して、この電動車両は、二次自己共振コイル１１０−１，１１０−２，１１０−３と、二次コイル１２０−１，１２０−２，１２０−３と、整流器１３０とを含む。二次自己共振コイル１１０−１，１１０−２，１１０−３は、車体下部において車両下面に平行に配設される。二次コイル１２０−１，１２０−２，１２０−３は、それぞれ二次自己共振コイル１１０−１，１１０−２，１１０−３に対応して設けられ、整流器１３
０に対して互いに並列に接続される。

なお、この実施の形態４による電動車両のその他の構成は、実施の形態１または２と同じである。

この実施の形態４によれば、二次自己共振コイルおよび二次コイルが複数セット設けられるので、車両の停車位置が規定位置に対してずれても、給電装置から送電された電力を確実かつ十分に受電することができる。

また、この実施の形態４によれば、二次自己共振コイル１１０−２を主受電コイルとして規定位置に車両が停車している場合においても、二次自己共振コイル１１０−２で受電されない漏れ分をその他の二次自己共振コイルで受電できるので、送電効率を向上させることができる。

［実施の形態４の変形例１］
上記においては、二次自己共振コイルおよび二次コイルがセットで複数設けられるものとしたが、二次自己共振コイルだけを複数設けることによっても、伝送電力の漏れを低減可能である。

図１１は、実施の形態４の変形例１による電動車両の受電部近傍の構成を示した図である。なお、この図１１では、二次自己共振コイルが３つ設けられる場合が一例として示されるが、二次自己共振コイルの数は３つに限られるものではない。

図１１を参照して、この電動車両は、二次自己共振コイル１１０−１，１１０−２，１１０−３と、二次コイル１２０と、整流器１３０とを含む。二次自己共振コイル１１０−１，１１０−２，１１０−３は、車体下部において車両下面に平行に配設される。二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０−２に対応して設けられ、整流器１３０に接続される。

なお、この実施の形態４の変形例１による電動車両のその他の構成は、実施の形態１または２と同じである。

この実施の形態４の変形例１によっても、二次自己共振コイル１１０−２で受電されない漏れ分をその他の二次自己共振コイルで受電できるので、伝送効率を向上させることができる。

［実施の形態４の変形例２］
上記の変形例１では、二次自己共振コイルだけを複数設けるものとしたが、二次コイルだけを複数設けることによっても、伝送電力の漏れを低減可能である。

図１２は、実施の形態４の変形例２による電動車両の受電部近傍の構成を示した図である。なお、この図１２では、二次コイルが３つ設けられる場合が一例として示されるが、二次コイルの数は３つに限られるものではない。

図１２を参照して、この電動車両は、二次自己共振コイル１１０と、二次コイル１２０−１，１２０−２，１２０−３と、整流器１３０とを含む。二次コイル１２０−２は、二次自己共振コイル１１０に対応して設けられる。そして、二次コイル１２０−１，１２０−２，１２０−３は、車両下面に平行に配設され、整流器１３０に対して互いに並列に接続される。

なお、この実施の形態４の変形例２による電動車両のその他の構成は、実施の形態１または２と同じである。

この実施の形態４の変形例２によっても、二次コイル１２０−２で受電されない漏れ分をその他の二次コイルで受電できるので、伝送効率を向上させることができる。

［実施の形態５］
上述のように、給電装置の一次自己共振コイルと車両の二次自己共振コイルとの間の距離の変化は、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルの共鳴周波数に変化をもたらす。そこで、この実施の形態５では、電動車両における受電状況が給電装置へ送信され、電動車両の受電電力が最大となるように、給電装置において高周波電力の周波数すなわち共鳴周波数が調整される。

図１３は、この実施の形態５による電動車両が適用される充電システムの全体構成図である。図１３を参照して、この充電システムは、電動車両１００Ｂと、給電装置２００Ａとを備える。

電動車両１００Ｂは、図１に示した電動車両１００の構成において、通信装置１９０をさらに含む。通信装置１９０は、給電装置２００に設けられる通信装置２５０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。

給電装置２００Ａは、図１に示した給電装置２００の構成において、通信装置２５０およびＥＣＵ２６０をさらに含み、高周波電力ドライバ２２０に代えて高周波電力ドライバ２２０Ａを含む。通信装置２５０は、電動車両１００Ｂに設けられる通信装置１９０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、通信装置２５０によって受信された電動車両１００Ｂからの情報に基づいて高周波電力ドライバ２２０Ａを制御する。

図１４は、図１３に示した電動車両１００Ｂのパワートレーンの全体構成を示す機能ブロック図である。図１４を参照して、電動車両１００Ｂは、図３に示した電動車両１００の構成において、電圧センサ１８２と、電流センサ１８４と、通信装置１９０とをさらに含み、車両ＥＣＵ１８０に代えて車両ＥＣＵ１８０Ｂを含む。

車両ＥＣＵ１８０Ｂは、車両外部の給電装置２００Ａ（図１３）から蓄電装置１４０の充電時、電圧センサ１８２および電流センサ１８４からの各検出値に基づいて蓄電装置１４０の充電電力ＰＷＲを算出し、その算出した充電電力ＰＷＲを通信装置１９０へ出力する。通信装置１９０は、車両ＥＣＵ１８０Ｂから受ける充電電力ＰＷＲを車両外部の給電装置２００Ａへ無線により送信する。

なお、電動車両１００Ｂのその他の構成は、図３に示した電動車両１００と同じである。

図１５は、図１３に示した給電装置２００Ａの構成を示す機能ブロック図である。図１５を参照して、通信装置２５０は、当該給電装置２００Ａから電動車両１００Ｂ（図１３）への給電時、電動車両１００Ｂの通信装置１９０（図１３）から送信された電動車両１００Ｂの充電電力ＰＷＲを受信し、その受信した充電電力ＰＷＲをＥＣＵ２６０へ出力する。

ＥＣＵ２６０は、高周波電力ドライバ２２０Ａが発生する高周波電力の周波数ｆ１を設定可能であり、その設定周波数ｆ１を高周波電力ドライバ２２０Ａへ出力することによっ
て高周波電力の周波数すなわち共鳴周波数を調整可能である。そして、ＥＣＵ２６０は、通信装置２５０から受ける電動車両１００Ｂの充電電力ＰＷＲに基づいて、図１６に示すようにその充電電力ＰＷＲが最大となるように、高周波電力ドライバ２２０Ａが発生する高周波電力の周波数をｆｓに調整する。

高周波電力ドライバ２２０Ａは、ＥＣＵ２６０からの指令に従って、交流電源２１０から受ける電力を周波数ｆｓの高周波電力に変換し、その周波数ｆｓを有する高周波電力を一次コイル２３０へ出力する。

以上のように、この実施の形態５においては、電動車両１００Ｂの受電状況が通信装置１９０により給電装置２００Ａへ送信され、給電装置２００Ａの通信装置２５０によって受信される。そして、電動車両の充電電力ＰＷＲが最大となるように、高周波電力ドライバ２２０Ａの発生する高周波電力の周波数がＥＣＵ２６０によって調整される。したがって、この実施の形態５によれば、車両の状況（積載状況やタイヤの空気圧等）が変化しても、給電装置２００Ａから電動車両１００Ｂへ高効率に送電することができる。

［実施の形態６］
この実施の形態６では、給電装置から電力の供給を受ける電動車両の台数に応じて、給電装置から供給される電力を調整可能な構成が示される。

図１７は、この実施の形態６における充電システムの全体構成図である。なお、この図１７では、給電装置から電力の供給を受ける電動車両が２台の場合について示されるが、電動車両の数はこれに限られるものではない。

図１７を参照して、この充電システムは、電動車両１００Ｂ−１，１００Ｂ−２と、給電装置２００Ｂとを備える。電動車両１００Ｂ−１，１００Ｂ−２の各々は、図１４に示した電動車両１００Ｂと同様の構成から成り、通信装置１９０（図１４）によって給電装置２００Ｂと通信可能に構成される。そして、各電動車両１００Ｂ−１，１００Ｂ−２は、給電装置２００Ｂからの給電を要求する旨の通知を給電装置２００Ｂへ送信する。

給電装置２００Ｂは、電動車両１００Ｂ−１，１００Ｂ−２から給電要求を受信すると、電動車両１００Ｂ−１，１００Ｂ−２へ同時に充電電力を供給する。

図１８は、図１７に示した給電装置２００Ｂの構成を示す機能ブロック図である。図１８を参照して、給電装置２００Ｂは、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０Ｂ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、ＥＣＵ２６０Ａとを含む。

通信装置２５０は、電動車両１００Ｂ−１，１００Ｂ−２から給電要求を受信する。ＥＣＵ２６０Ａは、通信装置２５０によって受信された情報に基づいて、当該給電装置２００Ｂから電力の供給を受ける電動車両を特定する。そして、ＥＣＵ２６０Ａは、当該給電装置２００Ｂから電力の供給を受ける電動車両の台数に応じた高周波電力を発生するように、高周波電力ドライバ２２０Ｂへ電力指令ＰＲを出力する。

また、ＥＣＵ２６０Ａは、通信装置２５０によって受信された情報に基づいて、当該給電装置２００Ｂから電力の供給を受ける電動車両がいないと判断すると、高周波電力ドライバ２２０Ｂを停止するためのシャットダウン指令ＳＤＷＮを生成して高周波電力ドライバ２２０Ｂへ出力する。

高周波電力ドライバ２２０Ｂは、ＥＣＵ２６０Ａからの電力指令ＰＲに基づいて、当該
給電装置２００Ｂから電力の供給を受ける電動車両の台数に応じた高周波電力を発生し、その発生した高周波電力を一次コイル２３０へ出力する。

また、高周波電力ドライバ２２０Ｂは、ＥＣＵ２６０Ａからシャットダウン指令ＳＤＷＮを受けると、その動作を停止する。

以上のように、この実施の形態６によれば、給電装置と電動車両との間で通信することにより給電装置２００Ｂから電力の供給を受ける電動車両を特定し、電力の供給を受ける電動車両の台数に応じた高周波電力を高周波電力ドライバ２２０Ｂから発生するようにしたので、給電を受ける電動車両が複数台であっても給電能率が低下することはない。

また、通信装置２５０によって受信された情報に基づいて、給電装置２００Ｂから電力の供給を受ける電動車両がいないと判断した場合には、高周波電力ドライバ２２０Ｂを停止するようにしたので、不必要に給電装置から電力が出力されるのを防止できる。

［実施の形態７］
上記の実施の形態２では、車両側の二次自己共振コイルの共振周波数を可変とし、上記の実施の形態５では、給電装置の高周波電力ドライバが発生する高周波電力の周波数を可変とした。この実施の形態７では、給電装置側の一次自己共振コイルの共振周波数を可変とする。

図１９は、この実施の形態７による給電装置の構成を示す機能ブロック図である。図１９を参照して、この給電装置２００Ｃ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２４０Ａと、通信装置２５０と、ＥＣＵ２６０Ｂとを含む。

一次自己共振コイル２４０Ａは、ＥＣＵ２６０Ｂからの制御信号に基づいて、当該コイルの容量を変更可能に構成される。そして、一次自己共振コイル２４０Ａは、容量を変更することによってＬＣ共振周波数を変更することができる。この一次自己共振コイル２４０Ａの構成は、図６に示した二次自己共振コイル１１０Ａと同様である。

通信装置２５０は、当該給電装置２００Ｃから電動車両１００Ｂ（図１４）への給電時、電動車両１００Ｂの通信装置１９０（図１４）から送信された電動車両１００Ｂの充電電力ＰＷＲを受信し、その受信した充電電力ＰＷＲをＥＣＵ２６０Ｂへ出力する。

ＥＣＵ２６０Ｂは、電動車両１００Ｂの充電電力ＰＷＲが最大となるように、一次自己共振コイル２４０Ａの可変コンデンサ１１２（図６）の容量を調整することによって一次自己共振コイル２４０ＡのＬＣ共振周波数を調整する。

なお、実施の形態２の変形例１，２と同様に、一次自己共振コイル２４０Ａに代えて、図７に示した二次自己共振コイル１１０Ｂと同様の構成を有する一次自己共振コイル２４０Ｂや、図８に示した二次自己共振コイル１１０Ｃと同様の構成を有する一次自己共振コイル２４０Ｃを用いてもよい。

以上のように、この実施の形態７においては、一次自己共振コイル２４０Ａ（２４０Ｂ，２４０Ｃ）のＬＣ共振周波数を調整可能である。そして、給電装置２００Ｃから電力の供給を受ける電動車両の充電電力が最大となるようにＥＣＵ２６０Ｂによって一次自己共振コイル２４０Ａ（２４０Ｂ，２４０Ｃ）のＬＣ共振周波数が調整される。したがって、この実施の形態７によれば、車両の状況（積載状況やタイヤの空気圧等）が変化しても、給電装置２００Ｃから電動車両への送電効率を維持することができる。

［実施の形態８］
この実施の形態８では、給電装置側において一次自己共振コイルおよび一次コイルが複数セット設けられる。

図２０は、この実施の形態８による給電装置の構成を示した図である。なお、この図２０では、一次自己共振コイルおよび一次コイルが３セット設けられる場合が一例として示されるが、セット数は３セットに限られるものではない。

図２０を参照して、この給電装置２００Ｄは、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０と、一次コイル２３０−１，２３０−２，２３０−３と、一次自己共振コイル２４０−１，２４０−２，２４０−３とを含む。

一次自己共振コイル２４０−１，２４０−２，２４０−３は、地面に平行に配設される。一次コイル２３０−１，２３０−２，２３０−３は、それぞれ一次自己共振コイル２４０−１，２４０−２，２４０−３に対応して設けられ、高周波電力ドライバ２２０に対して互いに並列に接続される。

この実施の形態８においては、当該給電装置２００Ｄから電力の供給を受ける電動車両の二次自己共振コイルとの間で磁気抵抗の最も低い一次自己共振コイルに対応する一次コイルに高周波電力ドライバ２２０からの電流が集中的に流れる。したがって、この実施の形態８によれば、車両の停車位置が規定位置に対してずれても、給電装置から電動車両へ確実かつ十分に電力を伝送することができる。

［実施の形態９］
この実施の形態９も、実施の形態８と同様に、給電装置において一次自己共振コイルおよび一次コイルが複数セット設けられる。そして、実施の形態８では、受動的に一次自己共振コイルおよび一次コイルが選択されたのに対し、この実施の形態９では、給電装置から電力の供給を受ける電動車両において充電電力が最大となる一次自己共振コイルおよび一次コイルが積極的に選択される。

図２１は、この実施の形態９による給電装置の構成を示した図である。図２１を参照して、この給電装置２００Ｅは、図２０に示した実施の形態８における給電装置２００Ｄの構成において、通信装置２５０および選択装置２７０をさらに含む。

通信装置２５０は、当該給電装置２００Ｅから電動車両１００Ｂ（図１４）への給電時、電動車両１００Ｂの通信装置１９０（図１４）から送信された電動車両１００Ｂの充電電力ＰＷＲを受信する。

選択装置２７０は、一次コイル２３０−１，２３０−２，２３０−３と高周波電力ドライバ２２０との間に接続され、一次コイル２３０−１，２３０−２，２３０−３のいずれかを選択して高周波電力ドライバ２２０に電気的に接続可能に構成される。そして、選択装置２７０は、通信装置２５０から受ける電動車両１００Ｂの充電電力ＰＷＲに基づいて、その充電電力ＰＷＲが最大となる一次自己共振コイルおよび一次コイルのセットを選択し、その選択された一次コイルを高周波電力ドライバ２２０に接続する。

この実施の形態９によっても、実施の形態８と同様に、車両の停車位置が規定位置に対してずれても、給電装置から電動車両へ確実かつ十分に電力を伝送することができる。

［実施の形態１０］
上記の実施の形態８では、一次自己共振コイルおよび一次コイルがセットで複数設けられるものとしたが、一次自己共振コイルだけを複数設けてもよい。

図２２は、実施の形態１０による給電装置の構成を示した図である。なお、この図２２では、一次自己共振コイルが３つ設けられる場合が一例として示されるが、一次自己共振コイルの数は３つに限られるものではない。

図２２を参照して、この給電装置２００Ｆ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２４０−１，２４０−２，２４０−３とを含む。

一次自己共振コイル２４０−１，２４０−２，２４０−３は、地面に平行に配設される。一次コイル２３０は、一次自己共振コイル２４０−２に対応して設けられ、高周波電力ドライバ２２０に接続される。

この実施の形態１０によれば、一次自己共振コイル２４０−２で送電されない電力の漏れ分をその他の一次自己共振コイルで送電できるので、伝送効率を向上させることができる。

［実施の形態１１］
この実施の形態１１では、一次コイルだけが複数設けられる。

図２３は、実施の形態１１による給電装置の構成を示した図である。なお、この図２３では、一次コイルおよび高周波電力ドライバが３セット設けられる場合が一例として示されるが、セット数は３セットに限られるものではない。

図２３を参照して、この給電装置２００Ｇは、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０−１，２２０−２，２２０−３と、一次コイル２３０−１，２３０−２，２３０−３と、一次自己共振コイル２４０とを含む。

一次コイル２３０−１，２３０−２，２３０−３は、一次自己共振コイル２４０と同軸上に配設され、それぞれ高周波電力ドライバ２２０−１，２２０−２，２２０−３に接続される。高周波電力ドライバ２２０−１，２２０−２，２２０−３は、交流電源２１０に並列に接続され、それぞれ一次コイル２３０−１，２３０−２，２３０−３へ高周波電力を出力する。

この実施の形態１１においては、複数の高周波電力ドライバ２２０−１，２２０−２，２２０−３および一次コイル２３０−１，２３０−２，２３０−３によって一次自己共振コイル２４０へ大電力が与えられる。したがって、この実施の形態１１によれば、給電装置２００Ｇから電動車両へ大電力を伝送することができる。

なお、上記の各実施の形態において、整流器１３０と蓄電装置１４０との間に、蓄電装置１４０の電圧に基づいて昇圧動作または降圧動作をするコンバータを設けてもよい。あるいは、二次コイル１２０と整流器１３０との間に、蓄電装置１４０の電圧に基づいて電圧変換を行なうトランスを設けてもよい。あるいは、整流器１３０に代えて、蓄電装置１４０の電圧に基づいて交直電圧変換を行なうＡＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。

なお、上記の各実施の形態においては、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、車両外部の交流電源２１０から蓄電装置１４０の充電時は
、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をオンさせるものとしたが、信号ＳＥ１，ＳＥ２を同時に活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を同時にオン可能としてもよい。これにより、たとえば走行中に車両外部の交流電源２１０から蓄電装置１４０を充電することも可能となる。

また、上記の各実施の形態においては、電動車両として、動力分割機構１７２によりエンジン１７０の動力を分割して駆動輪１７４とモータジェネレータ１６２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１６２を駆動するためにのみエンジン１７０を用い、モータジェネレータ１６４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１７０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、昇圧コンバータ１５２を備えないハイブリッド車にも適用可能である。

また、この発明は、エンジン１７０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。

なお、上記において、モータジェネレータ１６４は、この発明における「電動機」の一実施例に対応し、反射壁４１０，４２０は、この発明における「反射手段」の一実施例に対応する。また、可変コンデンサ１１２、可変容量ダイオード１１４、およびスイッチ１１８は、この発明における「調整装置」の一実施例に対応し、電圧センサ１８２、電流センサ１８４および車両ＥＣＵ１８０Ａは、この発明における「電力検出装置」の一実施例を形成する。

さらに、車両ＥＣＵ１８０Ａは、この発明における「調整装置を制御する制御装置」の一実施例に対応し、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、それぞれこの発明における「第１のリレー」および「第２のリレー」の一実施例に対応する。また、さらに、ＥＣＵ２６０Ａは、この発明における「高周波電力ドライバを制御する制御装置」の一実施例に対応し、ＥＣＵ２６０Ｂは、この発明における「調整装置を制御する制御装置」の一実施例に対応する。

なお、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。

この発明の実施の形態１による電動車両が適用される充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。 図１に示す電動車両のパワートレーンの全体構成を示す機能ブロック図である。 反射壁の配置例を示した図である。 実施の形態２による電動車両のパワートレーンの全体構成を示す機能ブロック図である。 図５に示す二次自己共振コイルの構成例を示した図である。 実施の形態２の変形例１における二次自己共振コイルの構成例を示した図である。 実施の形態２の変形例２における二次自己共振コイルの構成例を示した図である。 実施の形態３による電動車両の車輪およびその近傍の垂直断面図である。 実施の形態４による電動車両の受電部近傍の構成を示した図である。 実施の形態４の変形例１による電動車両の受電部近傍の構成を示した図である。 実施の形態４の変形例２による電動車両の受電部近傍の構成を示した図である。 実施の形態５による電動車両が適用される充電システムの全体構成図である。 図１３に示す電動車両のパワートレーンの全体構成を示す機能ブロック図である。 図１３に示す給電装置の構成を示す機能ブロック図である。 高周波電力の周波数と充電電力との関係を示した図である。 実施の形態６における充電システムの全体構成図である。 図１７に示す給電装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態７による給電装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態８による給電装置の構成を示した図である。 実施の形態９による給電装置の構成を示した図である。 実施の形態１０による給電装置の構成を示した図である。 実施の形態１１による給電装置の構成を示した図である。

符号の説明

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｂ−１，１００Ｂ−２ 電動車両、１１０，１１０Ａ〜１１０Ｃ，１１０−１，１１０−２，１１０−３，３４０ 二次自己共振コイル、１１２ 可変コンデンサ、１１４ 可変容量ダイオード、１１６−１，１１６−２ 自己共振コイル、１１８ スイッチ、１２０，１２０−１，１２０−２，１２０−３，３５０
二次コイル、１３０ 整流器、１４０ 蓄電装置、１５０ ＰＣＵ、１５２ 昇圧コンバータ、１５４，１５６ インバータ、１６０ モータ、１６２，１６４ モータジェネレータ、１７０ エンジン、１７２ 動力分割機構、１７４ 駆動輪、１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ 車両ＥＣＵ、１８２ 電圧センサ、１８４ 電流センサ、１９０，２５０ 通信装置、２００，２００Ａ〜２００Ｇ 給電装置、２１０ 交流電源、２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ、２２０−１，２２０−２，２２０−３ 高周波電力ドライバ、２３０，２３０−１，２３０−２，２３０−３，３２０ 一次コイル、２４０，２４０Ａ〜２４０Ｃ，２４０−１，２４０−２，２４０−３，２４０Ａ〜２４０Ｃ，３３０ 一次自己共振コイル、２６０，２６０Ａ，２６０Ｂ ＥＣＵ、２７０ 選択装置、３１０ 高周波電源、３６０ 負荷、４１０，４２０ 反射壁、５１０ 中空タイヤ、５２０ 車体、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ 負極線。

Claims (20)

1. 車両外部の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、前記一次自己共振コイルから電力を受電可能に構成された二次自己共振コイルと、
   電磁誘導によって前記二次自己共振コイルから受電可能に構成された二次コイルと、
   前記二次コイルが受電した電力を整流する整流器と、
   前記整流器によって整流された電力を蓄える蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを備えた電動車両。
2. 前記二次自己共振コイルの巻数は、前記蓄電装置の電圧、前記一次自己共振コイルと前記二次自己共振コイルとの間の距離、および前記一次自己共振コイルおよび前記二次自己共振コイルの共鳴周波数に基づいて設定される、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記一次自己共振コイルからの受電方向に対して前記二次自己共振コイルおよび前記二次コイルの背面側に形成され、前記一次自己共振コイルから出力される磁束を前記二次自己共振コイルへ反射可能な反射手段をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の電動車両。
4. 前記二次自己共振コイルの容量およびインダクタンスの少なくとも一方を変更することによって前記二次自己共振コイルの共振周波数を調整可能に構成された調整装置をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両。
5. 前記二次自己共振コイルおよび前記二次コイルによって受電された電力を検出する電力検出装置と、
   前記電力検出装置によって検出された電力が最大となるように前記調整装置を制御する制御装置とをさらに備える、請求項４に記載の電動車両。
6. 前記二次自己共振コイルおよび前記二次コイルによって受電された電力を検出する電力検出装置と、
   前記電力検出装置によって検出された電力の検出値を前記一次自己共振コイルを含む車両外部の給電装置へ送信可能に構成された通信装置とをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動車両。
7. 前記二次自己共振コイルは、車体下部に配設される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動車両。
8. 前記二次自己共振コイルは、車輪の中空タイヤ内部に配設される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動車両。
9. 前記二次自己共振コイルおよび前記二次コイルは、複数セット設けられ、
   前記複数の二次コイルは、互いに並列して前記整流器に接続される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動車両。
10. 前記二次コイルと前記蓄電装置との間に配設され、前記蓄電装置の電圧に基づいて昇圧動作または降圧動作をする電圧変換器をさらに備える、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電動車両。
11. 前記蓄電装置と前記電動機との間に配設される第１のリレーと、
    前記蓄電装置と前記二次コイルとの間に配設される第２のリレーとをさらに備え、
    前記第１のリレーがオンされて前記蓄電装置の電力により前記電動機が駆動されているとき、前記第１のリレーとともに前記第２のリレーもオンされる、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電動車両。
12. 電源から受ける電力を、磁場を共鳴させて車両へ送電可能な高周波電力に変換可能に構成された高周波電力ドライバと、
    前記高周波電力ドライバから前記高周波電力を受電する一次コイルと、
    前記車両に搭載された二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、電磁誘導によって前記一次コイルから受電した前記高周波電力を前記二次自己共振コイルへ送電可能に構成された一次自己共振コイルとを備える車両用給電装置。
13. 前記一次自己共振コイルからの送電方向に対して前記一次自己共振コイルおよび前記一次コイルの背面側に形成され、前記一次自己共振コイルから出力される磁束を前記送電方向へ反射可能な反射手段をさらに備える、請求項１２に記載の車両用給電装置。
14. 当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両から送信される受電電力の検出値を受信可能に構成された通信装置と、
    前記通信装置によって受信された前記受電電力の検出値に基づいて、前記受電電力が最大となるように、前記高周波電力ドライバを制御することによって前記高周波電力の周波数を調整する制御装置とをさらに備える、請求項１２または請求項１３に記載の車両用給電装置。
15. 当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両から送信される情報を受信可能に構成された通信装置と、
    前記通信装置によって受信される前記情報に基づいて、当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両の台数に応じた前記高周波電力を発生するように前記高周波電力ドライバを制御する制御装置とをさらに備える、請求項１２または請求項１３に記載の車両用給電装置。
16. 前記制御装置は、当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両がいないと判断すると、前記高周波電力ドライバを停止する、請求項１５に記載の車両用給電装置。
17. 前記一次自己共振コイルの容量およびインダクタンスの少なくとも一方を変更することによって前記一次自己共振コイルの共振周波数を調整可能に構成された調整装置をさらに備える、請求項１２または請求項１３に記載の車両用給電装置。
18. 当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両から送信される受電電力の検出値を受信可能に構成された通信装置と、
    前記通信装置によって受信された前記受電電力の検出値に基づいて、前記受電電力が最大となるように前記調整装置を制御する制御装置とをさらに備える、請求項１７に記載の車両用給電装置。
19. 当該車両用給電装置から電力の供給を受ける車両から送信される受電電力の検出値を受信可能に構成された通信装置をさらに備え、
    前記一次自己共振コイルおよび前記一次コイルは、複数セット設けられ、
    前記通信装置によって受信された前記受電電力の検出値に基づいて、前記受電電力が最大となるように、前記高周波電力ドライバから前記高周波電力を受電する一次コイルを前記複数の一次コイルの中から選択して前記高周波電力ドライバに接続する選択装置をさらに備える、請求項１２または請求項１３に記載の車両用給電装置。
20. 前記一次自己共振コイルおよび前記一次コイルは、複数セット設けられ、
    前記複数の一次コイルは、前記高周波電力ドライバに対して互いに並列に接続される、請求項１２または請求項１３に記載の車両用給電装置。

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