JP2013132170A - 車両、非接触受電装置、非接触送電装置、非接触給電システム、および非接触送電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送電装置と受電装置との間で非接触によって電力の伝達が可能なシステムにおいて、伝送効率の低下に応じて送電装置からの送電を制限する。
【解決手段】非接触給電システム１０は、送電装置２００の送電部２２０から車両１００の受電部１１０へ非接触で電力を伝達する。車両１００は、蓄電装置１９０を含み、受電部１１０で受電した電力を用いて蓄電装置の充電をすることが可能である。車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００から伝送される電力の伝送効率が第１のしきい値を上回ると送電部２２０からの送電の実行を許可し、伝送効率が第１のしきい値よりも低い第２のしきい値を下回ると送電部２２０からの送電を非実行にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両、非接触受電装置、非接触送電装置、非接触給電システム、および非接触送電方法に関し、より特定的には、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝達する技術に関する。

電源コードや送電ケーブルを用いない非接触のワイヤレス電力伝送が近年注目されており、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）によって車載の蓄電装置を充電可能な電気自動車やハイブリッド車両等への適用が提案されている。

特開２０１０−１１９２４６号公報（特許文献１）は、このような非接触による電力伝送において、送電装置から受電装置への伝送効率が所定の規定値以上であるか否かを判定し、伝送効率がこの規定値未満である場合には電力伝送を一時的に停止するとともに、その後、定期的に微小電力の送電によって伝送効率が規定値以上に回復したことに応じて、電力伝送を再開する構成を開示する。

特開２０１０−１１９２４６号公報

特開２０１０−１１９２４６号公報（特許文献１）においては、電力伝送中に、送電領域内への障害物の有無に起因する電力の伝送効率の低下に基づいて、給電の停止および再開を可能とすることができる。

ところで、このような非接触給電においては、送電装置と受電装置との間の位置関係（距離等）によって伝送効率が影響を受けることが知られている。そのため、給電動作を実行している間に車両からの乗員の降車や荷物の積み降ろしが行なわれると、それによって送電装置と受電装置との間の距離が変動して伝送効率の低下が生じる場合がある。特開２０１０−１１９２４６号公報（特許文献１）においては、このような給電動作中にユーザの動作に起因する伝送効率の変動があった場合にも、給電動作が停止されてしまう可能性があるという課題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、送電装置と受電装置との間で、非接触により電力の伝達が可能なシステムにおいて、伝送効率の低下に応じて送電装置からの送電を制限することである。また、より好ましくは、ユーザの動作に起因する伝送効率の変動を考慮して、送電装置からの送電の可否を判定することである。

本発明による非接触受電装置は、送電装置に含まれる送電部から非接触で受電する受電部と、送電装置との通信が可能な制御装置とを備える。制御装置は、送電装置から伝送される電力の伝送効率に関連する情報に基づいて、送電装置からの送電の実行および非実行を切換えるための指示を送電装置へ送信する。制御装置は、伝送効率に関連する情報に関する送電装置からの送電を非実行とする場合の条件の方が、送電装置からの送電を実行する場合よりも緩和されるように構成されていることを特徴とする。

好ましくは、制御装置は、送電装置から伝送される電力の伝送効率が第１のしきい値を上回ると送電装置からの送電の実行を許可し、伝送効率が第１のしきい値よりも低い第２のしきい値を下回ると送電装置からの送電を非実行とする。

好ましくは、第２のしきい値は、伝送効率が第１のしきい値を上回った時点および送電装置からの送電が開始された時点のいずれかからの経過時間が長いときのほうが、経過時間が短いときよりも高くなるように設定される。

好ましくは、非接触受電装置は車両に搭載される。制御装置は、車両から乗員の降車が予測される場合には、第２のしきい値を、車両から乗員の降車が予測されない場合よりも高い値に設定する。

好ましくは、非接触受電装置は車両に搭載される。制御装置は、車両から乗員の降車が予測される場合には、第２のしきい値を、車両から乗員の降車が予測されない場合の第２のしきい値よりも低い値に設定する。

好ましくは、非接触受電装置は車両に搭載される。制御装置は、車両から乗員の降車が予測される場合には、伝送効率に基づいた送電を実行しない。

好ましくは、制御装置は、送電装置からの本格的な送電を実行させる前に、本格的な送電の場合の電力よりも小さい所定電力を送電装置から伝送させ、所定電力が伝送されている間の伝送効率に基づいて、本格的な送電の実行の可否を判定する。

好ましくは、制御装置は、送電装置からの送電が実行されている間に、伝送効率が第２のしきい値を下回ると送電装置からの送電を停止させる。

好ましくは、非接触受電装置は車両に搭載される。車両は、伝送効率が第２のしきい値を下回ったことをユーザに通知するための警報装置を含む。

好ましくは、送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±１０％以下である。

好ましくは、送電部と受電部との結合係数は０．１以下である。
好ましくは、受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。

本発明による非接触送電装置は、受電装置に含まれる受電部へ非接触で送電する送電部と、受電装置への送電を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、送電部から受電装置へ伝送される電力の伝送効率に関連する情報に基づいて、受電装置への送電の実行および非実行を切換える。制御装置は、受電装置への送電を非実行とする場合は、送電を実行する場合よりも伝送効率に関連する情報についての条件を緩和する。

本発明による車両は、送電装置から非接触で受電した電力を充電することが可能な車両であって、送電装置に含まれる送電部から非接触で受電する受電部と、送電装置との通信が可能な制御装置とを備える。制御装置は、送電装置から伝送される電力の伝送効率が第１のしきい値を上回ると送電装置からの送電の実行を許可し、伝送効率が第１のしきい値よりも低い第２のしきい値を下回ると送電装置からの送電を非実行とする。制御装置は、車両から乗員の降車の完了が予測される場合には、第２のしきい値を、車両から乗員の降車が予測されない場合よりも高い値に設定する。

本発明による非接触給電システムは、送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、送電装置に含まれる送電部と、車両に含まれる受電部と、送電装置からの送電動作を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、送電装置から伝送される電力の伝送効率に関連する情報に基づいて、送電装置からの送電の実行および非実行を切換える。制御装置は、送電装置からの送電を非実行とする場合は、送電装置からの送電を実行する場合よりも伝送効率に関連する情報についての条件を緩和する。

本発明による方法は、送電装置と受電装置との間で非接触によって電力を送受電する方法であって、送電装置から受電装置へ伝送される電力の伝送効率に関連する情報を取得するステップと、送電装置からの送電の実行および非実行を切換えるステップと、送電装置からの送電を非実行とする場合は、送電装置からの送電を実行する場合よりも伝送効率に関連する情報についての条件を緩和するステップとを備える。

本発明によれば、送電装置と受電装置との間で、非接触により電力の伝達が可能なシステムにおいて、伝送効率の低下に応じて送電装置からの送電を制限することができる。

本発明の実施の形態１に従う車両給電システム１０の全体構成図である。 図１に示す車両および送電装置の構成を詳細に説明する機能ブロック図である。 図１に示す車両および送電装置の構成を詳細に説明する機能ブロック図の他の例である。 送電装置から車両への電力伝送時の等価回路図である。 電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。 送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。 固有周波数を固定した状態で、エアギャップを変化させたときの電力伝送効率と、送電部に供給される電流の周波数との関係を示すグラフである。 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。 実施の形態１における、伝送効率に基づいた送電動作の制限手法を説明するための図である。 実施の形態１において実行される送電制御を説明するための機能ブロック図である。 実施の形態１において実行される送電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２において実行される送電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における、送電動作を制限するためのしきい値の設定手法を説明するための第１の図である。 実施の形態３における、送電動作を制限するためのしきい値の設定手法を説明するための第２の図である。 実施の形態３において実行される送電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

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り返さない。

［非接触給電システムの構成］
図１は、この発明の実施の形態に従う車両給電システムの全体構成図である。図１を参照して、車両給電システム１０は、車両１００と、送電装置２００とを備える。車両１００は、受電部１１０と、通信部１６０とを含む。また、送電装置２００は、電源装置２１０と、送電部２２０と、通信部２３０とを含む。

受電部１１０は、たとえば車体底面に設置され、送電装置２００の送電部２２０から出力される高周波の交流電力を電磁界を介して非接触で受電する。なお、受電部１１０の構成については、送電部２２０の構成、ならびに送電部２２０から受電部１１０への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部１６０は、車両１００が送電装置２００と通信を行なうための通信インターフェースである。

送電装置２００における電源装置２１０は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、電源装置２１０は、図示されない系統電源から電力を受けて高周波の交流電力を発生し、その発生した交流電力を送電部２２０へ供給する。

送電部２２０は、たとえば駐車場の床面に設置され、電源装置２１０から高周波の交流電力の供給を受ける。そして、送電部２２０は、送電部２２０の周囲に発生する電磁界を介して車両１００の受電部１１０へ非接触で電力を出力する。なお、送電部２２０の構成についても、受電部１１０の構成、ならびに送電部２２０から受電部１１０への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部２３０は、送電装置２００が車両１００と通信を行なうための通信インターフェースである。

車両給電システム１０においては、送電装置２００の送電部２２０から車両１００の受電部１１０へ非接触で電力が伝送される。送電装置２００から車両１００へ効率よく電力を伝送するためには、受電部１１０と送電部２２０との位置合わせを精度よく行なう必要がある。

図２は、図１に示した車両給電システム１０の詳細構成図である。図２を参照して、送電装置２００は、上述のように、電源装置２１０と、送電部２２０とを含む。電源装置２１０は、通信部２３０に加えて、制御装置である送電ＥＣＵ２４０と、電源部２５０と、整合器２６０とをさらに含む。また、送電部２２０は、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２と、電磁誘導コイル２２３とを含む。

電源部２５０は、送電ＥＣＵ２４０からの制御信号ＭＯＤによって制御され、商用電源４００などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部２５０は、その変換した高周波電力を、整合器２６０を介して電磁誘導コイル２２３へ供給する。

また、電源部２５０は、図示されない電圧センサ，電流センサによってそれぞれ検出される送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒを送電ＥＣＵ２４０へ出力する。

整合器２６０は、送電装置２００と車両１００との間のインピーダンスをマッチングさせるための回路である。整合器２６０は、電源部２５０と送電部２２０との間に設けられ、内部のインピーダンスを変更可能に構成される。一例として、整合器２６０は、可変キャパシタとコイルとによって構成され（図示せず）、可変キャパシタの容量を変化させることによってインピーダンスを変更することができる。この整合器２６０においてインピーダンスを変更することによって、送電装置２００のインピーダンスを車両１００のインピーダンスと整合させることができる（インピーダンスマッチング）。なお、図２においては、整合器２６０は、電源部２５０と分離して設けられる構成として記述されているが、電源部２５０が整合器２６０の機能を含むようにしてもよい。

共振コイル２２１は、車両１００の受電部１１０に含まれる共振コイル１１１へ非接触で電力を転送する。なお、受電部１１０と送電部２２０との間の電力伝送については、図４を用いて後述する。

通信部２３０は、上述のように、送電装置２００と車両１００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。通信部２３０は、車両１００側の通信部１６０から送信される車両情報、ならびに、送電の開始および停止を指示する信号を受信し、これらの情報を送電ＥＣＵ２４０へ出力する。また、通信部２３０は、送電ＥＣＵ２４０からの送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒを含む情報を車両１００へ送信する。

送電ＥＣＵ２４０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等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、電源装置２１０における各機器の制御を行なう。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。

車両１００は、受電部１１０および通信部１６０に加えて、充電リレーＣＨＲ１７０と、整流器１８０と、蓄電装置１９０と、システムメインリレーＳＭＲ１１５と、パワーコントロールユニットＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、制御装置である車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、ユーザインターフェース（Ｉ／Ｆ）１６５と、電圧センサ１９５と、電流センサ１９６とを含む。受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。

なお、本実施の形態においては、車両１００として電気自動車を例として説明するが、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行が可能な車両であれば車両１００の構成はこれに限られない。車両１００の他の例としては、エンジンを搭載したハイブリッド車両や、燃料電池を搭載した燃料電池車などが含まれる。

共振コイル１１１は、送電装置２００に含まれる共振コイル２２１から非接触で電力を受電する。

整流器１８０は、電磁誘導コイル１１３からＣＨＲ１７０を介して受けた交流電力を整流し、その整流された直流電力を蓄電装置１９０に出力する。整流器１８０としては、たとえば、ダイオードブリッジおよび平滑用のキャパシタ（いずれも図示せず）を含む構成とすることができる。整流器１８０として、スイッチング制御を用いて整流を行なう、いわゆるスイッチングレギュレータを用いることも可能である。整流器１８０が受電部１１０に含まれる場合には、発生する電磁場に伴うスイッチング素子の誤動作等を防止するために、ダイオードブリッジのような静止型の整流器とすることがより好ましい。

ＣＨＲ１７０は、受電部１１０と整流器１８０との間に電気的に接続される。ＣＨＲ１７０は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、受電部１１０から整流器１８０への電力の供給と遮断とを切換える。

蓄電装置１９０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１９０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１９０は、整流器１８０に接続され、受電部１１０で受電されかつ整流器１８０で整流された電力を蓄電する。また、蓄電装置１９０は、ＳＭＲ１１５を介してＰＣＵ１２０とも接続される。蓄電装置１９０は、車両駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０へ供給する。さらに、蓄電装置１９０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１９０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

なお、図２には示されていないが、受電電圧と蓄電装置１９０の充電電圧とが異なる場合には、整流器１８０と蓄電装置１９０との間に、ＤＣ−ＤＣコンバータのような電力変換装置を設けるようにしてもよい。

蓄電装置１９０には、いずれも図示しないが、蓄電装置１９０の電圧ＶＢおよび入出力される電流ＩＢを検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。これらの検出値は、車両ＥＣＵ３００へ出力される。車両ＥＣＵ３００は、この電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、蓄電装置１９０の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称される。）を演算する。

ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間に電気的に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１９０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

ＰＣＵ１２０は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含む。コンバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣにより制御されて蓄電装置１９０からの電圧を変換する。インバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ１３０を駆動する。

モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０の出力トルクは、動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１９０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１９０を充電することも可能である。

通信部１６０は、上述のように、車両１００と送電装置２００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、車両ＥＣＵ３００は、この通信部１６０を介して送電装置２００と通信することができる。通信部１６０は、車両ＥＣＵ３００からの、車両情報を送電装置２００へ出力する。また、通信部１６０は、送電装置２００からの送電の開始および停止を指示する信号を送電装置２００へ出力する。

ユーザインターフェース１６５は、ユーザ操作の入力およびユーザへの情報の出力を行なう。ユーザインターフェース１６５は、たとえば、ユーザ操作による外部充電の開始を指示する指令を受ける。また、ユーザインターフェース１６５は、受電部１１０と送電部２２０との位置情報や、蓄電装置１９０の充電状態などの情報をユーザに提供する。

車両ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等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１００における各機器の制御を行なう。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。

電圧センサ１９５は、電磁誘導コイル１１３に並列に接続され、受電部１１０で受電された受電電圧Ｖｒｅを検出する。電流センサ１９６は、電磁誘導コイル１１３とＣＨＲ１７０とを結ぶ電力線に設けられ、受電電流Ｉｒｅを検出する。検出された受電電圧Ｖｒｅおよび受電電流Ｉｒｅは、車両ＵＣＵ３００に送信され、後述するように伝送効率の演算に用いられる。

なお、図２においては、受電部１１０および送電部２２０において、電磁誘導コイル１１３，２２３がそれぞれ設けられる構成を示したが、電磁誘導コイル１１３，２２３が設けられない構成とすることも可能である。この場合には、図３に示されるように、送電部２２０Ａにおいては、共振コイル２２１が整合器２６０に直接接続され、受電部１１０Ａにおいては共振コイル１１１がＣＨＲ１７０を介して整流器１８０に接続される。

［電力伝送の原理］
図４は、送電装置２００から車両１００への電力伝送時の等価回路図である。図４を参照して、送電装置２００の送電部２２０は、電磁誘導コイル２２３と、共振コイル２２１と、キャパシタ２２２とを含む。

電磁誘導コイル２２３は、共振コイル２２１と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル２２１と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル２２３は、電磁誘導により共振コイル２２１と磁気的に結合し、電源装置２１０から供給される高周波電力を電磁誘導により共振コイル２２１へ供給する。

共振コイル２２１は、キャパシタ２２２とともにＬＣ共振回路を形成する。なお、後述するように、車両１００の受電部１１０においてもＬＣ共振回路が形成される。共振コイル２２１およびキャパシタ２２２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数と、受電部１１０のＬＣ共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％以下である。そして、共振コイル２２１は、電磁誘導コイル２２３から電磁誘導により電力を受け、車両１００の受電部１１０へ非接触で送電する。

なお、電磁誘導コイル２２３は、電源装置２１０から共振コイル２２１への給電を容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル２２３を設けずに共振コイル２２１に電源装置２１０を直接接続してもよい。また、キャパシタ２２２は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル２２１の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ２２２を設けない構成としてもよい。

車両１００の受電部１１０は、共振コイル１１１と、キャパシタ１１２と、電磁誘導コイル１１３とを含む。共振コイル１１１は、キャパシタ１１２とともにＬＣ共振回路を形成する。上述のように、共振コイル１１１およびキャパシタ１１２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数と、送電装置２００の送電部２２０における、共振コイル２２１およびキャパシタ２２２によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％である。そして、共振コイル１１１は、送電装置２００の送電部２２０から非接触で受電する。

電磁誘導コイル１１３は、共振コイル１１１と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル１１１と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル１１３は、電磁誘導により共振コイル１１１と磁気的に結合し、共振コイル１１１によって受電された電力を電磁誘導により取出して電気負荷装置１１８へ出力する。なお、電気負荷装置１１８は、整流器１８０（図２）以降の電気機器を包括的に表わしたものである。

なお、電磁誘導コイル１１３は、共振コイル１１１からの電力の取出しを容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル１１３を設けずに共振コイル１１１に整流器１８０を直接接続してもよい。また、キャパシタ１１２は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル１１１の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ１１２を設けない構成としてもよい。

送電装置２００において、電源装置２１０から電磁誘導コイル２２３へ高周波の交流電力が供給され、電磁誘導コイル２２３を用いて共振コイル２２１へ電力が供給される。そうすると、共振コイル２２１と車両１００の共振コイル１１１との間に形成される磁界を通じて共振コイル２２１から共振コイル１１１へエネルギ（電力）が移動する。共振コイル１１１へ移動したエネルギ（電力）は、電磁誘導コイル１１３を用いて取出され、車両１００の電気負荷装置１１８へ伝送される。

上述のように、この電力伝送システムにおいては、送電装置２００の送電部２２０の固有周波数と、車両１００の受電部１１０の固有周波数との差は、送電部２２０の固有周波数または受電部１１０の固有周波数の±１０％以下である。このような範囲に送電部２２０および受電部１１０の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができる。一方、上記の固有周波数の差が±１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％よりも小さくなり、電力伝送時間が長くなるなどの弊害が生じる。

なお、送電部２２０（受電部１１０）の固有周波数とは、送電部２２０（受電部１１０）を構成する電気回路（共振回路）が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、送電部２２０（受電部１１０）を構成する電気回路（共振回路）において、制動力または電気抵抗を実質的に零としたときの固有周波数は、送電部２２０（受電部１１０）の共振周波数とも呼ばれる。

図５および図６を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図５は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。また、図６は、送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。

図５を参照して、電力伝送システム８９は、送電部９０と、受電部９１とを備える。送電部９０は、第１コイル９２と、第２コイル９３とを含む。第２コイル９３は、共振コイル９４と、共振コイル９４に設けられたキャパシタ９５とを含む。受電部９１は、第３コイル９６と、第４コイル９７とを備える。第３コイル９６は、共振コイル９９とこの共振コイル９９に接続されたキャパシタ９８とを含む。

共振コイル９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。また、共振コイル９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、第２コイル９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、第３コイル９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。

ｆ１＝１／｛２π（Ｌｔ×Ｃ１）^1/2｝ … （１）
ｆ２＝１／｛２π（Ｌｒ×Ｃ２）^1/2｝ … （２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図６に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル９４および共振コイル９９の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第２コイル９３に供給される電流の周波数は一定である。

図６に示すグラフのうち、横軸は固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は一定周波数の電流での電力伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記の式（３）によって示される。

（固有周波数のズレ）＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×１００（％） … （３）
図６からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が０％の場合には、電力伝送効率は１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は４０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は１０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は５％程度となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、第３コイル９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が第３コイル９６の固有周波数の５％以下となるように第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。

再び図２を参照して、送電装置２００の送電部２２０および車両１００の受電部１１０は、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電部２２０と受電部１１０との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、非接触で電力を授受する。送電部２２０と受電部１１０との結合係数κは０．１以下が好ましく、送電部２２０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２２０から受電部１１０へ電力が伝送される。

ここで、送電部２２０の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と送電部２２０に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数との関係について説明する。送電部２２０から受電部１１０に電力を伝送するときの電力伝送効率は、送電部２２０および受電部１１０間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部２２０および受電部１１０の固有周波数（共振周波数）をｆ０とし、送電部２２０に供給される電流の周波数をｆ３とし、送電部２２０および受電部１１０の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。

図７は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。図７を参照して、横軸は、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、送電部２２０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、送電部２２０に供給される電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。

たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような手法が考えられる。第１の手法としては、エアギャップＡＧにあわせて、送電部２２０に供給される電流の周波数を一定として、キャパシタ２２２やキャパシタ１１２のキャパシタンスを変化させることで、送電部２２０と受電部１１０との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、送電部２２０に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ２２２およびキャパシタ１１２のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、送電部２２０および受電部１１０に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置２００の整合器２６０を利用する手法や、車両１００において整流器１８０と蓄電装置１９０との間に設けられるコンバータ（図示せず）を利用する手法などを採用することも可能である。

また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、送電部２２０に供給される電流の周波数を調整する手法である。たとえば、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、周波数ｆ４またはｆ５の電流を送電部２２０に供給する。周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数ｆ６の電流を送電部２２０に供給する。この場合においては、エアギャップＡＧの大きさに合わせて送電部２２０および受電部１１０に流れる電流の周波数を変化させることになる。

第１の手法では、送電部２２０を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、送電部２２０を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が送電部２２０に供給される。送電部２２０に特定の周波数の電流が流れることで、送電部２２０の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部１１０は、受電部１１０と送電部２２０との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部２２０から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、送電部２２０に供給される電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、送電部２２０および受電部１１０の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、送電部２２０に供給される電流の周波数を調整する場合がある。

なお、上記の説明では、共振コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共振コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、送電部２２０に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が送電部２２０の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部２２０と受電部１１０との間で電力伝送が行われる。

この電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。

図８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８を参照して、電磁界は３つの成分から成る。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。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／２πと表わすことができる。

「静電磁界」は、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であり、この実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギ（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部２２０および受電部１１０（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部２２０から他方の受電部１１０へエネルギ（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギを伝播しないので、遠方までエネルギを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギ（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損失で送電することができる。

このように、この電力伝送システムにおいては、送電部２２０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２２０と受電部１１０との間で非接触で電力が伝送される。そして、送電部２２０と受電部１１０との間の結合係数（κ）は、好ましくは０．１以下である。なお、結合係数（κ）は、この値に限定されるものではなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。一般的に、電磁誘導を利用した電力伝送では、送電部と受電部と間の結合係数（κ）は１．０に近いものとなっている。

なお、電力伝送における、上記のような送電部２２０と受電部１１０との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」、「電界（電場）共振結合」等という。「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。

送電部２２０と受電部１１０とが上記のようにコイルによって形成される場合には、送電部２２０と受電部１１０とは、主に磁界（磁場）によって結合し、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」が形成される。なお、送電部２２０と受電部１１０とに、たとえば、メアンダライン等のアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部２２０と受電部１１０とは、主に電界（電場）によって結合し、「電界（電場）共鳴結合」が形成される。

このような非接触給電システムにおいては、送電部と受電部との間に異物や小動物が入り込んでしまった場合にも、インピーダンスが変化することによって共振周波数が変動して伝送効率が変化し得る。そして、このような異物等が介在した場合、たとえばその異物が金属体であれば電力伝送の際に発熱してしまうおそれがある。

これに対して、送電中に伝送効率が所定の基準値以下まで低下した場合に、電力伝送を停止することによって、異物が進入した際の影響を防止する手法がとられることがある。

上述のように、送電装置における送電部と受電装置（車両）における受電部との間の距離によって伝送効率が変化する。図１に示されるような受電部が車両の底部に設けられる場合には、車両への乗員の乗降や荷物の積み降ろしに伴う荷重変化によって車高が変動し、送電部と受電部との間の距離が変動し得る。そのため、ユーザが、伝送効率が相対的に高くなる所定の充電位置に車両を停止したとしても、停車後のユーザの降車等の動作によって伝送効率が低下してしまい、それによって意図しない電力伝送の停止を招く可能性がある。

特に、蓄電装置への充電開始を車内で操作する場合には、電力伝送中に上記のように伝送効率が変動する可能性が高くなる。

そこで、本実施の形態においては、非接触給電システムにおいて、送電装置からの電力伝送開始後の乗員の動作に起因して生じ得る伝送効率の低下を考慮しつつ、電力伝送中の伝送効率の低下に伴って送電装置からの送電可否を判定する手法を実行する。

なお、以下の実施の形態においては、伝送効率をパラメータとした場合を例として説明するが、伝送効率に関連する他のパラメータとして、車両側における受電電力や送電装置側において検出可能な反射電力を用いてもよい。

［実施の形態１］
図９は、実施の形態１における、伝送効率に基づいた送電動作の制限手法を説明するための図である。図９の横軸には時間が示され、縦軸には伝送効率が示される。また、図９中の実線Ｗ１０は、送電部と受電部との間の距離に基づいて定まる、送電部から受電部への伝送効率の変動の一例を示す。

図９を参照して、時刻ｔ２までの間は、ユーザが充電のために車両を所定の停車位置への停車動作を実行している期間であり、車両が停車位置へ近づくにつれて送電効率が増加する。

時刻ｔ１において、伝送効率が、送電開始を許可するためのしきい値Ｅｔｈ１を上回り、これによって送電の実行が許可される。

ユーザは、送電の実行が許可されたことに応答して、時刻ｔ２において車両の停車を完了させる。その後、ユーザの操作によって充電動作が指示され、送電装置からの送電が開始される（時刻ｔ３）。

ところが、送電開始後に、時刻ｔ４においてユーザが降車すると、車両にかかる荷重の変化によって車高が変動し、実線Ｗ１０のように伝送効率が低下し得る。これによって伝送効率がしきい値Ｅｔｈ１を下回る。

本実施の形態１においては、送電動作を実行している間の伝送効率低下に伴う送電停止については、上記の送電開始を許可するしきい値Ｅｔｈ１よりも低い別のしきい値Ｅｔｈ２によって判断し、伝送効率がしきい値Ｅｔｈ２を下回った時点で充電動作および送電動作が停止される。そのため、送電実行中に伝送効率がしきい値Ｅｔｈ１を下回った場合でも、しきい値Ｅｔｈ２を上回っていれば送電動作が継続されるので、充電中の乗員の乗降等によって生じ得る意図しない送電停止を抑制することができる。

なお、図９の例においては、乗員が降車したことに起因して低下された伝送効率はしきい値Ｅｔｈ２を上回っているので送電動作は停止されていない。しかしながら、時刻ｔ５において、送電部と受電部との間に何らかの異物が進入したことに伴って伝送効率がさらに低下してしきい値Ｅｔｈ２を下回ると、その時点で送電動作が停止される（図９中の時刻ｔ６）。

ここで、送電の停止を判定するためのしきい値Ｅｔｈ２は固定値としてもよいが、図９中の破線Ｗ２０のように、送電が許可された時点あるいは送電開始からの経過時間が長いほうが、経過時間の短い場合よりも高くなるように可変に設定することが好ましい。充電実行期間が長くなると、乗員が車内に残っている可能性が低くなるので、乗員の昇降による伝送効率の変動は生じにくくなる。そして、この場合に生じる伝送効率の低下は、上述のような送電動作実行中の電磁場内およびその近傍への異物の進入である可能性が高い。そのため、送電開始あるいは車両停止からの経過時間が長い場合には、伝送効率の低下による送電停止の感度を高くすることによって、異物の進入に対して適切に送電動作を停止することができる。

なお、上記のしきい値Ｅｔｈ２の時間的変化は、図９の破線Ｗ２０のように直線的に増加する場合に限らず、曲線的に増加する場合または階段状に増加する場合であってもよい。さらに、しきい値Ｅｔｈ２についての上限値を設けるようにしてもよい。

また、上記の経過時間については、実際の時間だけでなく、たとえば、充電開始後に所定の一連の動作が完了したことや、ユーザが車外から車両に対して行なった操作（たとえば、ドアロック操作など）などによって、経過時間が長いと想定できる状況も含む。

図１０は、実施の形態１において実行される送電制御を説明するための機能ブロック図である。図１０で説明される機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、車両ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

なお、以降の説明においては、車両１００の車両ＥＣＵ３００で本実施の形態の制御が実行される場合を例として説明するが、当該制御を送電装置２００側の送電ＥＣＵ２４０で実行することも可能である。

図２および図１０を参照して、車両ＥＣＵ３００は、伝送効率演算部３１０と、しきい値演算部３２０と、判定部３３０と、充電制御部３４０と、警報出力部３５０とを含む。

伝送効率演算部３１０は、送電装置２００から受信した送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒを受ける。また、伝送効率演算部３１０は、電圧センサ１９５および電流センサ１９６でそれぞれ検出された受電電圧Ｖｒｅおよび受電電流Ｉｒｅを受ける。伝送効率演算部３１０は、これらの情報から、送電電力に対する受電電力の比率で表わされる伝送効率ＥＦＦを演算する。そして、伝送効率演算部３１０は、演算された伝送効率ＥＦＦを、しきい値演算部３２０および判定部３３０へ出力する。

しきい値演算部３２０は、伝送効率演算部３１０で演算された伝送効率ＥＦＦ，または電力伝送の開始を表わす信号などに基づいて、判定部３３０で使用するためのしきい値Ｅｔｈ（Ｅｔｈ１，Ｅｔｈ２）を演算し、演算されたしきい値Ｅｔｈを判定部３３０へ出力する。

判定部３３０は、伝送効率演算部３１０からの伝送効率ＥＦＦ、しきい値演算部３２０からのしきい値Ｅｔｈを受ける。また、判定部３３０は、乗員の降車が行なわれたこと、および／または、荷物の積み降ろしが行なわれたことを表わす信号ＳＩＧを任意的に受ける。

判定部３３０は、これらの情報に基づいて、伝送効率ＥＦＦとしきい値Ｅｔｈとを比較することによって、蓄電装置１９０の送電動作の可否を判定する。そして、判定部３３０は、その判定結果である判定フラグＦＬＧを、充電制御部３４０および警報出力部３５０へ出力する。

充電制御部３４０は、判定部３３０からの判定フラグＦＬＧ、および蓄電装置１９０のＳＯＣとを受ける。判定フラグＦＬＧによって、送電装置２００からの送電が許可されている場合には、充電制御部３４０は、ＳＯＣに基づいて、送電装置２００への送電開始信号ＣＨＧを送信するとともに、制御信号ＳＥ２によってＣＨＲ１７０を導通状態として、蓄電装置１９０の充電動作を実行する。

一方、判定フラグＦＬＧによって、送電装置２００からの送電の制限が示されている場合には、充電制御部３４０は、送電実行中であれば送電を停止し、送電が実行されてなければその状態を維持する。

警報出力部３５０は、判定部３３０からの判定フラグＦＬＧを受ける。警報出力部３５０は、判定フラグＦＬＧの変化に基づいて送電動作が途中で停止されたことが検出された場合には、制御信号ＡＬＭによって、送電が停止されたことをユーザＩ／Ｆ１６５によりユーザに通知する。このユーザへの通知は、ランプや画面表示のような視覚的な通知、および、ブザーやチャイム、ボイスアラームなどの聴覚的な通知が含まれる。

図１１は、実施の形態１における充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１１および以降の図１２，１４で後述するフローチャートは、車両ＥＣＵ３００（または、送電ＥＣＵ２４０）に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図２および図１１を参照して、車両ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ユーザの操作などに基づく充電開始指令ＳＴＲＴを受信したか否かを判定する。

充電開始指令を受信していない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、当該制御を行なう必要はないので、車両ＥＣＵ３００は以降の処理をスキップして処理を終了する。

充電開始指令を受信した場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、テスト送電の開始指令を送電装置２００に出力する。テスト送電とは、本格的に送電装置２００から送電する場合よりも小さい電力を用いた電力伝送を実行することであり、送電装置２００は、テスト送電の開始指令に応答してテスト送電を実行する。また、図１１には示されていないが、このとき、車両ＥＣＵ３００は、ＣＨＲ１７０を導通状態として、電磁誘導コイル１１３を含む回路に電流が流れるようにする。

なお、上記の「本格的な送電」とは、以下で説明されるステップＳ１３０の条件が満たされた場合に、ステップＳ１４０において設定される電力レベル、すなわち通常の充電動作を行なう場合の電力レベルによって送電することを意味する。

そして、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、テスト送電が行なわれている間に、送電装置２００の通信部２３０から送信された送電電圧Ｖｔｒおよび送電電流Ｉｔｒ、ならびに、電圧センサ１９５，電流センサ１９６でそれぞれ検出された受電電圧Ｖｒｅおよび受電電流Ｉｒｅを用いて、電力の伝送効率ＥＦＦを演算する。伝送効率ＥＦＦは、たとえば、以下の式（４）のように演算される。

伝送効率ＥＦＦ（％）＝｛（Ｖｒｅ×Ｉｒｅ）／（Ｖｔｒ×Ｉｔｒ）｝×１００
… （４）
なお、伝送効率ＥＦＦは、送電装置２００で検出される反射電力を用いて演算するようにしてもよい。

車両ＥＣＵ３００は、次にＳ１３０にて、Ｓ１２０において演算された伝送効率が、送電開始を可能とする（許可する）しきい値Ｅｔｈ１より大きいか否かを判定する。

伝送効率がしきい値Ｅｔｈ１以下の場合（Ｓ１３０にてＮＯ）は、送電が許可されないので、車両ＥＣＵ３００は、処理をＳ１９０に進めて、警報を出力して伝送効率が低いために送電が許可されないことをユーザに通知する。また、これに加えて、車両停止位置の修正を促すようなメッセージもしくはボイスアナウンスを出力するようにしてもよい。

その後、処理がＳ１８０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、テスト送電を停止するための指令を送電装置２００へ出力する。

一方、伝送効率がしきい値Ｅｔｈ１より大きい場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１４０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、蓄電装置１９０の本格的な送電を実行するレベルまで伝送電力を増加するための指令を送電装置２００へ出力する。また、車両ＥＣＵ３００は、これとともに蓄電装置１９０の充電動作を実行する。

車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、送電動作が実行されている間の電力の伝送効率を演算し、Ｓ１６０にて、伝送効率が送電を停止すべきしきい値Ｅｔｈ２（＜Ｅｔｈ１）よりも大きいか否かを判定する。なお、しきい値Ｅｔｈ２は、固定の値としてもよいし、図９で説明したように、送電開始からの時間に応じて変化させてもよい。

伝送効率がしきい値Ｅｔｈ２よりも大きい場合（Ｓ１６０にてＹＥＳ）は、車両ＥＣＵ３００は、送電動作を継続しつつ処理をＳ１７０に進めて、充電完了条件が成立したか否かを判定する。

充電完了条件には、たとえば、蓄電装置１９０が満充電状態となったこと、タイマー充電を実行している場合において充電終了時刻が到来したこと、電力の深夜割引時間帯が終了したこと、および／またはシステムに異常が発生したことなどが含まれる。

充電完了条件が成立していない場合（Ｓ１７０にてＮＯ）は、処理がＳ１５０に戻されて、車両ＥＣＵ３００は充電動作を継続する。

充電完了条件が成立した場合（Ｓ１７０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１８０に進められ、車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００へ送電を停止するための指令を出力するとともに、ＣＨＲ１７０を非導通状態として充電動作を終了する。

また、Ｓ１６０において、たとえば、送電動作を実行中に乗員の乗降や荷物の積み降ろしがあったり、送電部２２０と受電部１１０との間に異物や小動物などが入り込んだりすることによって、伝送効率がしきい値Ｅｔｈ２以下まで低下した場合（Ｓ１６０にてＮＯ）は、処理がＳ１９０に進められる。Ｓ１９０にて車両ＥＣＵ３００は、警報を出力して伝送効率が低下したことをユーザに通知するとともに、Ｓ１８０にて送電装置２００からの電力伝送を停止する。

なお、図には示されていないが、伝送効率の低下によって電力伝送が停止された後に、再び伝送効率が所定のレベル（たとえば、しきい値Ｅｔｈ２）まで回復したことに応じて、送電装置２００からの電力伝送を再開して蓄電装置１９０の充電を継続するようにしてもよい。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、送電装置と受電装置との間で非接触によって電力の伝達が可能なシステムにおいて、伝送効率の低下に応じて送電装置からの送電を制限することができる。そして、送電の開始を許可する伝送効率のしきい値（Ｅｔｈ１）よりも、送電を停止すべきしきい値（Ｅｔｈ２）を小さく設定することによって、乗員の乗降や荷物の積み降ろしに伴って、ユーザの意図しない送電停止が発生する可能性を低減することが可能になる。

なお、上述の説明においては、Ｓ１６０において、伝送効率の絶対値が所定のしきい値Ｅｔｈ２以下となったか否かによって送電の停止を判定したが、これに代えて、送電開始時点の伝送効率からの「伝送効率の低下量」が所定のしきい値を上回ったか否かによって送電の停止を判定するようにしてもよい。

［実施の形態２］
実施の形態１では、乗員が降車する前後において、伝送効率の低下を同じレベルで判定する構成について説明した。

しかしながら、たとえば、タイマー充電で深夜に充電を行なうような場合には、すでに乗員の降車が完了しているので伝送効率の大きな変動は生じにくい。ただし、実施の形態１でも述べたように、送電部と受電部との間に異物が進入することによって伝送効率の変動が生じ得る可能性があり、このような場合には、金属物のような異物の発熱等を防止するために迅速に送電を制限することが望ましい。

そこで、実施の形態２においては、乗員の降車が予測される場合には、送電を制限するためのしきい値（Ｅｔｈ２）を乗員の降車が予測されない場合と比べて高く設定し、伝送効率の低下量がより小さい場合であっても、適切に送電が制限される構成について説明する。

図１２は、実施の形態２において実行される送電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１２は、実施の形態１の図１１で説明したフローチャートに、ステップＳ１５５，Ｓ１５６，Ｓ１５７が追加されたものとなっている。図１２において、図１１と重複するステップの説明は繰り返さない。

図２および図１２を参照して、テスト送電において電力伝送効率がしきい値Ｅｔｈ１より大きく（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、伝送電力を増加して本格的な送電が開始されると（Ｓ１４０）、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、本格的な送電を実行している間の伝送効率を演算する。

そして、次にＳ１５５にて、車両ＥＣＵ３００は、乗員の降車が予測されるか否かを判定する。この乗員の降車が予測されるか否かの判定については、たとえば、座席に設けられた荷重センサ（図示せず）の検出値や、ドアの開閉の有無などに基づいて行なわれる。また、乗員だけでなく、トランクの開閉やトランク内の荷重の変化などによって、荷物の積み降ろしが完了しているかについても追加的に判定してもよい。さらに、充電開始から所定時間が経過したことから推定するようにしてもよい。

乗員の降車が予測されない場合（Ｓ１５５にてＮＯ）は、処理がＳ１５６に進められて、車両ＥＣＵ３００は、しきい値Ｅｔｈ２をαに設定する。この場合のしきい値Ｅｔｈ２（＝α）は、実施の形態１におけるしきい値Ｅｔｈ２に相当する。

一方、乗員の降車が予測される場合（Ｓ１５５にてＮＯ）は、処理がＳ１５７に進められて、車両ＥＣＵ３００は、しきい値Ｅｔｈ２をαより高いβ（＞α）に設定する。

このしきい値Ｅｔｈ２は、図１３のように時間に対して互いに一定として、乗員の降車の予測に応答して切換えてもよいし、図１４のように時間的にしきい値Ｅｔｈ２を変化させる場合には、乗員の降車の予測に応答してバイアスを追加したり（図１４の破線Ｗ３１）、傾きを大きくしたり（図１４の破線Ｗ３２）するようにしてもよい。

その後、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０にて、伝送効率をＳ１５６またはＳ１５７で設定されたしきい値Ｅｔｈ２と比較して、実施の形態１と同様に送電動作を継続するか停止するかを判定する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、非接触給電システムにおいて、乗員の乗降や荷物の積み降ろしのようなユーザの動作に起因する伝送効率の変動を考慮し、送電の可否を判定することが可能となる。

［実施の形態３］
たとえば、自宅の屋内の駐車場などにおいて非接触充電を行なう場合には、送電実行中に送電部と受電部との間に異物が進入する可能性が非常に低い場合があり得る。そして、すでに乗員の降車が完了している場合であれば、伝送効率の演算や比較の処理を実行する必要性は低くなる傾向にある。そこで、実施の形態３においては、乗員の降車が完了したことが確認できた場合には、それ以降の伝送効率に基づいた送電可否の判定を行なわない構成について説明する。このように、乗員の降車が完了したことに応じて伝送効率に基づいて送電を制限する条件を緩和することによって、制御装置の処理負荷を軽減させることができるという利点がある。

図１５は、実施の形態３において実行される送電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１５は、実施の形態１の図１１で説明したフローチャートに、ステップＳ１５５Ａ，Ｓ１７５が追加されたものとなっている。図１５において、図１１と重複するステップの説明は繰り返さない。

図２および図１５を参照して、テスト送電において電力伝送効率がしきい値Ｅｔｈ１より大きく（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、伝送電力を増加して本格的な送電が開始されると（Ｓ１４０）、車両ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、本格的な送電を実行している間の伝送効率を演算する。

そして、次にＳ１５５Ａにて、車両ＥＣＵ３００は、乗員の降車が予測されるか否かを判定する。この乗員の降車が予測されるか否かの判定については、実施の形態２におけるＳ１５５の説明と同様である。

乗員の降車が予測されない場合（Ｓ１５５ＡにてＮＯ）、すなわちまだ乗員が車内に残っている場合は、車内での乗員の移動や降車によって送電部２２０と受電部１１０との距離が変動し、伝送効率の変動が生じる可能性がある。そのため、車両ＥＣＵ３００は、処理をＳ１６０に進めて、実施の形態１で説明したのと同様に、演算された伝送効率としきい値Ｅｔｈ２とを比較し、伝送効率がしきい値Ｅｔｈ２以下まで低下した場合（Ｓ１６０にてＮＯ）は、警報を出力して（Ｓ１９０）送電を停止させる（Ｓ１８０）。

一方、乗員の降車が予測される場合（Ｓ１５５ＡにてＹＥＳ）は、処理がＳ１７５に進められ、車両ＥＣＵ３００は、充電完了条件が成立したか否かを判定する。このＳ１７５における充電完了条件は、実施の形態１において説明したＳ１７０の条件と同様である。

充電完了条件がまだ成立していない場合（Ｓ１７５にてＮＯ）は、処理がＳ１７５に戻され、車両ＥＣＵ３００は、伝送効率を考慮せず充電完了条件が成立するまで送電動作を継続する。

充電完了条件が成立した場合（Ｓ１７５にてＹＥＳ）は、処理がＳ１８０に進められて、車両ＥＣＵ３００は、送電装置２００からの送電を停止させるとともに、蓄電装置１９０の充電動作を停止する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、非接触給電システムにおいて、乗員の乗降や荷物の積み降ろしのようなユーザの動作に起因する伝送効率の変動を考慮して、送電装置からの送電の可否を判定することが可能となる。

なお、上述のように、乗員の降車が予測されるときには伝送効率を考慮しないようにする（すなわち、しきい値Ｅｔｈ２＝０）場合に代えて、乗員の降車が完了しているときのしきい値Ｅｔｈ２の値を乗員の降車が予測されないときのしきい値よりも小さく設定して緩和するようにしてもよい。

また、乗員の降車を検出して、乗員が降車したときの実際の充電効率よりも所定の値だけ低い充電効率をしきい値Ｅｔｈ２と設定するようにしてもよい。

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説明ではなく、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。

１０，１０Ａ 車両給電システム、８９ 電力伝送システム、９０，２２０，２２０Ａ 送電部、９１，１１０，１１０Ａ 受電部、９２，９３，９６，９７ コイル、９４，９９，１１１，２２１ 共振コイル、９５，９８，１１２，２２２ キャパシタ、１００，１００Ａ 車両、１１３，２２３ 電磁誘導コイル、１１５ ＳＭＲ、１１８ 電気負荷装置、１２０ ＰＣＵ、１３０ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０，２３０ 通信部、１６５ ユーザインターフェース、１７０ ＣＨＲ、１８０ 整流器、１９０ 蓄電装置、１９５ 電圧センサ、１９６ 電流センサ、２００，２００Ａ 送電装置、２１０ 電源装置、２４０ 送電ＥＣＵ、２５０ 電源部、２６０ 整合器、３００ 車両ＥＣＵ、３１０ 伝送効率演算部、３２０ しきい値演算部、３３０ 判定部、３４０ 充電制御部、３５０ 警報出力部、４００ 商用電源。

Claims (16)

1. 送電装置から非接触で電力を受電する非接触受電装置であって、
   前記送電装置に含まれる送電部から非接触で受電する受電部と、
   前記送電装置との通信が可能な制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記送電装置から伝送される電力の伝送効率に関連する情報に基づいて、前記送電装置からの送電の実行および非実行を切換えるための指示を前記送電装置へ送信し、
   前記制御装置は、前記伝送効率に関連する情報に関する前記送電装置からの送電を非実行とする場合の条件の方が、前記送電装置からの送電を実行する場合よりも緩和されるように構成されていることを特徴とする、非接触受電装置。
2. 前記制御装置は、前記送電装置から伝送される電力の伝送効率が第１のしきい値を上回ると前記送電装置からの送電の実行を許可し、前記伝送効率が前記第１のしきい値よりも低い第２のしきい値を下回ると前記送電装置からの送電を非実行とする、請求項１に記載の非接触受電装置。
3. 前記第２のしきい値は、前記伝送効率が前記第１のしきい値を上回った時点および前記送電装置からの送電が開始された時点のいずれかからの経過時間が長いときのほうが、前記経過時間が短いときよりも高くなるように設定される、請求項２に記載の非接触受電装置。
4. 前記非接触受電装置は、車両に搭載され、
   前記制御装置は、前記車両から乗員の降車が予測される場合には、前記第２のしきい値を、前記車両から乗員の降車が予測されない場合よりも高い値に設定する、請求項２に記載の非接触受電装置。
5. 前記非接触受電装置は、車両に搭載され、
   前記制御装置は、前記車両から乗員の降車が予測される場合には、前記第２のしきい値を、前記車両から乗員の降車が予測されない場合の前記第２のしきい値よりも低い値に設定する、請求項２に記載の非接触受電装置。
6. 前記非接触受電装置は、車両に搭載され、
   前記制御装置は、前記車両から乗員の降車が予測される場合には、前記伝送効率に基づいた送電を実行しない、請求項１に記載の非接触受電装置。
7. 前記制御装置は、前記送電装置からの本格的な送電を実行させる前に、前記本格的な送電の場合の電力よりも小さい所定電力を前記送電装置から伝送させ、前記所定電力が伝送されている間の伝送効率に基づいて、前記本格的な送電の実行の可否を判定する、請求項１に記載の非接触受電装置。
8. 前記制御装置は、前記送電装置からの送電が実行されている間に、前記伝送効率が前記第２のしきい値を下回ると前記送電装置からの送電を停止させる、請求項２に記載の非接触受電装置。
9. 前記非接触受電装置は、車両に搭載され、
   前記車両は、前記伝送効率が前記第２のしきい値を下回ったことをユーザに通知するための警報装置を含む、請求項８に記載の非接触受電装置。
10. 前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±１０％以下である、請求項１に記載の非接触受電装置。
11. 前記送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１に記載の非接触受電装置。
12. 前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項１に記載の非接触受電装置。
13. 受電装置へ非接触で電力を供給する非接触送電装置であって、
    前記受電装置に含まれる受電部へ非接触で送電する送電部と、
    前記受電装置への送電を制御するための制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記送電部から前記受電装置へ伝送される電力の伝送効率に関連する情報に基づいて、前記受電装置への送電の実行および非実行を切換え、
    前記制御装置は、前記受電装置への送電を非実行とする場合は、送電を実行する場合よりも伝送効率に関連する情報についての条件を緩和する、非接触送電装置。
14. 送電装置から非接触で受電した電力を充電することが可能な車両であって、
    前記送電装置に含まれる送電部から非接触で受電する受電部と、
    前記送電装置との通信が可能な制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記送電装置から伝送される電力の伝送効率が第１のしきい値を上回ると前記送電装置からの送電の実行を許可し、前記伝送効率が前記第１のしきい値よりも低い第２のしきい値を下回ると前記送電装置からの送電を非実行とし、
    前記制御装置は、前記車両から乗員の降車が完了が予測される場合には、前記第２のしきい値を、前記車両から乗員の降車が予測されない場合よりも高い値に設定する、車両。
15. 送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、
    前記送電装置に含まれる送電部と、
    前記車両に含まれる受電部と、
    前記送電装置からの送電動作を制御するための制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記送電装置から伝送される電力の伝送効率に関連する情報に基づいて、前記送電装置からの送電の実行および非実行を切換え、
    前記制御装置は、前記送電装置からの送電を非実行とする場合は、前記送電装置からの送電を実行する場合よりも伝送効率に関連する情報についての条件を緩和する、非接触給電システム。
16. 送電装置と受電装置との間で非接触によって電力を送受電する方法であって、
    前記送電装置から前記受電装置へ伝送される電力の伝送効率に関連する情報を取得するステップと、
    前記送電装置からの送電の実行および非実行を切換えるステップと、
    前記送電装置からの送電を非実行とする場合は、前記送電装置からの送電を実行する場合よりも伝送効率に関連する情報についての条件を緩和するステップとを備える、方法。

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