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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-03
(45)【発行日】2024-10-11
(54)【発明の名称】非接触電力伝送システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/80 20160101AFI20241004BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20241004BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20241004BHJP
B60L 53/66 20190101ALI20241004BHJP
B60L 53/122 20190101ALI20241004BHJP
B60M 7/00 20060101ALN20241004BHJP
B60L 5/00 20060101ALN20241004BHJP
【ＦＩ】
H02J50/80
H02J50/12
H02J7/00 P
H02J7/00 301D
B60L53/66
B60L53/122
B60M7/00 X
B60L5/00 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022128360
(22)【出願日】2022-08-10
(65)【公開番号】P2024025149
(43)【公開日】2024-02-26
【審査請求日】2023-03-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100154852
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 太一
(74)【代理人】
【識別番号】100194087
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 伸一
(72)【発明者】
【氏名】勝谷 仁
【審査官】柳下 勝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２２８７８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０３７０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１５７１６７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／８０
Ｈ０２Ｊ ５０／１２
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｂ６０Ｌ ５３／６６
Ｂ６０Ｌ ５３／１２２
Ｂ６０Ｍ ７／００
Ｂ６０Ｌ ５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の走行路周辺に配置される通信機と通信する車載通信装置と、送電装置との間にて非接触で伝送される電力を授受する受電装置と、
前記車載通信装置及び前記受電装置を制御する制御装置と、
前記送電装置を統合的に制御する送電側制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記車両が前記送電装置の電力伝送区間に到達するより前に前記通信機と前記車載通信装置との通信によって鍵情報を取得し、
前記車両が前記電力伝送区間に存在する場合に前記送電装置と前記受電装置との通信により、少なくとも前記鍵情報を有する情報を前記送電装置に送ることによって、前記送電装置に前記鍵情報の照合に応じた電力伝送を開始させる
ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項2】
前記制御装置は、前記車両が前記電力伝送区間に存在する場合に前記送電装置と前記受電装置との通信により、少なくとも前記電力伝送の希望周波数の情報を有する前記情報を前記送電装置に送ることによって、前記送電装置に前記鍵情報の照合に応じた前記希望周波数での前記電力伝送を開始させる
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項3】
前記送電側制御装置は、前記通信機と前記車載通信装置との通信によって前記鍵情報を取得することによって、前記送電装置を停止状態から前記情報の受信待機状態へと移行させるとともに、前記鍵情報の照合が完了するまでの期間に亘って前記受信待機状態を維持させる
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項4】
前記受信待機状態は、前記送電装置の電力伝送用のコイルを短絡させる状態である
ことを特徴とする請求項３に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項5】
前記制御装置は、前記送電装置と前記受電装置との前記通信では、前記受電装置の通電切替動作で前記受電装置のコイルに発生する磁界によって前記送電装置のコイルに誘起される電圧により通信する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項6】
前記制御装置は、前記送電装置と前記受電装置との前記通信では、前記受電装置から前記送電装置に非接触で電力を伝送するための搬送波をスイッチングすることで優性及び劣性のデジタル信号の生成又は前記搬送波の振幅変調によって前記情報を送る
ことを特徴とする請求項５に記載の非接触電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する車両での充給電に関する研究開発が行われている。
従来、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する非接触電力伝送システムでは、電力伝送の開始前及び終了後の各々タイミングでの送電側と受電側との間の通信のやり取りによって、実際に給電された電力量に応じた料金を確定するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来、非接触での電力伝送の送電側と受電側との間の認証の有無によって給電可否を制御するシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
従来、非接触での電力伝送の受電側の負荷に応じて、送電側の電力変換ユニットのスイッチング周波数を制御するシステムが知られている（例えば、特許文献３参照）。
従来、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する非接触電力伝送システムでは、電力伝送の開始前及び終了後の各々タイミングでの送電側と受電側との間の通信のやり取りによって、実際に給電された電力量に応じた料金を確定するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来、非接触での電力伝送の送電側と受電側との間の認証の有無によって給電可否を制御するシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
従来、非接触での電力伝送の受電側の負荷に応じて、送電側の電力変換ユニットのスイッチング周波数を制御するシステムが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－７９０７７号公報
【文献】特開２０１２－７５３０２号公報
【文献】特開２０１７－１６３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、走行中の車両に対する非接触での電力伝送では、車両が走行路に設置された送電側コイルの通過に要する時間は０．０１秒程度の極短時間である。これにより、例えば、送電側と受電側との間の通信が確立する前に車両が送電側コイルを通り過ぎてしまう、送電側と受電側との間の通信が安定せずに電力伝送が成立しない、又は、過剰な給電が行われる等の異常が生じるおそれがある。
【0005】
本発明は、受電側の独立的な電力制御によって適切な電力伝送を行うことができる非接触電力伝送システムを提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る非接触電力伝送システム（例えば、実施形態での非接触電力伝送システム１０）は、車両の走行路周辺に配置される通信機（例えば、実施形態での路側通信機１ａ）と通信する車載通信装置（例えば、実施形態での車載通信装置１７）と、送電装置（例えば、実施形態での送電装置２）との間にて非接触で伝送される電力を授受する受電装置（例えば、実施形態での受電装置１４）と、前記車載通信装置及び前記受電装置を制御する制御装置（例えば、実施形態での制御装置１６）とを備え、前記制御装置は、前記車両が前記送電装置の電力伝送区間に到達するより前に前記通信機と前記車載通信装置との通信によって鍵情報を取得し、前記車両が前記電力伝送区間に存在する場合に前記送電装置と前記受電装置との通信により、少なくとも前記鍵情報を有する情報を前記送電装置に送ることによって、前記送電装置に前記鍵情報の照合に応じた電力伝送を開始させる。
（１）本発明の一態様に係る非接触電力伝送システム（例えば、実施形態での非接触電力伝送システム１０）は、車両の走行路周辺に配置される通信機（例えば、実施形態での路側通信機１ａ）と通信する車載通信装置（例えば、実施形態での車載通信装置１７）と、送電装置（例えば、実施形態での送電装置２）との間にて非接触で伝送される電力を授受する受電装置（例えば、実施形態での受電装置１４）と、前記車載通信装置及び前記受電装置を制御する制御装置（例えば、実施形態での制御装置１６）とを備え、前記制御装置は、前記車両が前記送電装置の電力伝送区間に到達するより前に前記通信機と前記車載通信装置との通信によって鍵情報を取得し、前記車両が前記電力伝送区間に存在する場合に前記送電装置と前記受電装置との通信により、少なくとも前記鍵情報を有する情報を前記送電装置に送ることによって、前記送電装置に前記鍵情報の照合に応じた電力伝送を開始させる。
【0007】
（２）上記（１）に記載の非接触電力伝送システムでは、前記制御装置は、前記車両が前記電力伝送区間に存在する場合に前記送電装置と前記受電装置との通信により、少なくとも前記電力伝送の希望周波数の情報を有する前記情報を前記送電装置に送ることによって、前記送電装置に前記鍵情報の照合に応じた前記希望周波数での前記電力伝送を開始させてもよい。
【0008】
（３）上記（１）に記載の非接触電力伝送システムでは、前記制御装置は、前記通信機と前記車載通信装置との通信によって前記鍵情報を取得することによって、前記送電装置を停止状態から前記情報の受信待機状態へと移行させるとともに、前記鍵情報の照合が完了するまでの期間に亘って前記受信待機状態を維持させてもよい。
【0009】
（４）上記（３）に記載の非接触電力伝送システムでは、前記受信待機状態は、前記送電装置の電力伝送用のコイル（例えば、実施形態での一次側コイル８ａ）を短絡させる状態であってもよい。
【0010】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の非接触電力伝送システムでは、前記制御装置は、前記送電装置と前記受電装置との前記通信では、前記受電装置の通電切替動作で前記受電装置のコイル（例えば、実施形態での二次側コイル３１ａ）に発生する磁界によって前記送電装置のコイル（例えば、実施形態での一次側コイル８ａ）に誘起される電圧により通信してもよい。
【0011】
（６）上記（５）に記載の非接触電力伝送システムでは、前記制御装置は、前記送電装置と前記受電装置との前記通信では、前記受電装置から前記送電装置に非接触で電力を伝送するための搬送波をスイッチングすることで優性及び劣性のデジタル信号の生成又は前記搬送波の振幅変調によって前記情報を送ってもよい。
【発明の効果】
【0012】
上記（１）によれば、電力伝送区間への到達に先立って電力伝送の開始に必要な鍵情報を取得する制御装置を備えることにより、所望の電力及び伝送効率を確保することができる。例えば受電装置を搭載する車両の速度が高いことで電力伝送区間を通過する時間が短くなる場合であっても、制御装置は、電力伝送区間に到達するより前に電力伝送の実行許可を得ることで、電力伝送区間での電力伝送を迅速に開始させることができる。
【0013】
上記（２）の場合、電力伝送の希望周波数の情報を送電装置に送る制御装置を備えることにより、所望の電力及び伝送効率を確保することができる。例えば、送電装置のコイルと受電装置のコイルとの距離に関連する車両の最低地上高及び受電装置の搭載レイアウト等に起因して結合係数が低下する場合であっても、相互インダクタンスの変動を相殺するような希望周波数によって、電力及び伝送効率の低下を抑制することができる。
【0014】
上記（３）の場合、電力伝送区間への到達に先立って送電装置を受信待機状態に移行させる制御装置を備えることにより、電力伝送区間での鍵情報の受信及び照合を迅速に実行させることができる。送電装置は制御装置が鍵情報を取得するより前に停止状態であることにより、待機電力の増大を抑制することができる。
【0015】
上記（４）の場合、受電装置から送電装置への電力伝送による情報の通信を送電装置のコイルの電圧及び電流によって検出することができる。
【0016】
上記（５）の場合、受電装置及び送電装置の互いのコイルによる通信を行うことにより、例えば互いに追加的な通信装置を備える場合等に比べて、システムの構成が複雑になることを抑制することができる。
【0017】
上記（６）の場合、電力伝送の搬送波によって情報を送る制御装置を備えることにより、システムの構成及び情報送信の処理が複雑になることを抑制し、各種の情報を容易に送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施形態での非接触電力伝送システムの構成を示す図。
【図2】本発明の実施形態での非接触電力伝送システムの送電部及び受電部の構成を示す図。
【図3】本発明の実施形態での送電装置の短絡状態での一次側コイルの両端間の電圧及び一次側コイルに流れる電流を示す図。
【図4】本発明の実施形態での受電装置の同期整流動作での二次側コイルの両端間の電圧及び二次側コイルに流れる電流を示す図。
【図5】本発明の実施形態での受電装置の短絡動作での二次側コイルの両端間の電圧及び二次側コイルに流れる電流を示す図。
【図6】本発明の実施形態での受電装置の二次側コイルのエアギャップと結合係数との対応関係の例を示す図。
【図7】本発明の実施形態での送電装置の一次側コイルと受電装置の二次側コイルとの間の相対的な移動量と結合係数との対応関係の例を示す図。
【図8】本発明の実施形態での非接触電力伝送システムの受電側処理を示すフローチャート。
【図9】本発明の実施形態での非接触電力伝送システムの送電側処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態に係る非接触電力伝送システムについて、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の構成を示す図である。図２は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の送電部８及び受電部３１の構成を示す図である。
実施形態の非接触電力伝送システム１０は、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する。
図１は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の構成を示す図である。図２は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の送電部８及び受電部３１の構成を示す図である。
実施形態の非接触電力伝送システム１０は、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する。
【0020】
（非接触電力伝送システム）
図１に示すように、実施形態の非接触電力伝送システム１０は、例えば、車両の走行路等に設置される通信システム１及び送電装置２と、車両に搭載される駆動制御装置３及び電力制御装置４とを備える。
通信システム１は、例えば、少なくとも１つの路側通信機１ａと、通信制御装置１ｂとを備える。通信システム１は、例えば有料道路でのＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等のような電子的に料金収受を行うシステムの少なくとも一部を構成する。
図１に示すように、実施形態の非接触電力伝送システム１０は、例えば、車両の走行路等に設置される通信システム１及び送電装置２と、車両に搭載される駆動制御装置３及び電力制御装置４とを備える。
通信システム１は、例えば、少なくとも１つの路側通信機１ａと、通信制御装置１ｂとを備える。通信システム１は、例えば有料道路でのＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等のような電子的に料金収受を行うシステムの少なくとも一部を構成する。
【0021】
路側通信機１ａは、例えば、車両の走行路での送電装置２による所定の電力伝送区間の上流側に所定距離だけ離れて配置されている。路側通信機１ａは、無線通信用のアンテナ等を備え、車両に搭載される後述の車載通信装置１７と無線で通信を行う。路側通信機１ａは、例えば、送電装置２から車両への電力伝送に対する課金及び決済に必要な情報を車載通信装置１７から取得すると、電力伝送の開始に必要な鍵情報を車載通信装置１７に送信する。課金及び決済に必要な情報は、例えば、料金収受用のＩＣカード又は車載トランスポンダ等の有無及び識別子のように、車両に固有の情報である。鍵情報は、例えば、所定の電力伝送区間を通過する認可済みの車両（つまり、電力伝送の実行が許可された車両）毎に異なるように所定周期で更新されつつ生成される情報である。鍵情報は、送電装置２が車両の後述の受電装置１４を認証するために必要な情報である。
【0022】
通信制御装置１ｂは、予め対応付けられている全ての路側通信機１ａの動作を制御する。通信制御装置１ｂは、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵである。なお、通信制御装置１ｂの少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
例えば、通信制御装置１ｂは、所定周期等での路側通信機１ａと周辺の車両の車載通信装置１７との通信によって課金及び決済に必要な情報の取得を試みる。通信制御装置１ｂは、課金及び決済に必要な情報を車載通信装置１７から取得して、電子決済が可能であることを確認すると、電子決済が可能であることを示す許可情報及び電力伝送の開始に必要な鍵情報を車載通信装置１７に送信する。通信制御装置１ｂは、路側通信機１ａから車載通信装置１７に鍵情報を送信した場合には、同一の鍵情報を後述の送電側制御装置９に送信する。
例えば、通信制御装置１ｂは、所定周期等での路側通信機１ａと周辺の車両の車載通信装置１７との通信によって課金及び決済に必要な情報の取得を試みる。通信制御装置１ｂは、課金及び決済に必要な情報を車載通信装置１７から取得して、電子決済が可能であることを確認すると、電子決済が可能であることを示す許可情報及び電力伝送の開始に必要な鍵情報を車載通信装置１７に送信する。通信制御装置１ｂは、路側通信機１ａから車載通信装置１７に鍵情報を送信した場合には、同一の鍵情報を後述の送電側制御装置９に送信する。
【0023】
送電装置２は、例えば、電源部５と、キャパシタ（コンデンサ）６と、電力変換部７と、送電部８と、送電側制御装置９とを備える。なお、送電装置２は、例えば、車両の走行路での所定の電力伝送区間に複数の少なくとも送電部８を備えてもよい。
電源部５は、例えば、商用電源等の交流電源と、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータとを備える。電源部５は、交流電源から供給される交流電力をＡＣ－ＤＣコンバータによって直流電力に変換する。
キャパシタ６は、電源部５に並列に接続されている。キャパシタ６は、電源部５から出力される直流電力を平滑化する。
電源部５は、例えば、商用電源等の交流電源と、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータとを備える。電源部５は、交流電源から供給される交流電力をＡＣ－ＤＣコンバータによって直流電力に変換する。
キャパシタ６は、電源部５に並列に接続されている。キャパシタ６は、電源部５から出力される直流電力を平滑化する。
【0024】
電力変換部７は、例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータを備える。電力変換部７のインバータは、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ７ａ，７ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ７ａのコレクタは電源部５の正極に接続されている。ローサイドアームのトランジスタ７ｂのエミッタは電源部５の負極に接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ７ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ７ｂのコレクタとは送電部８に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ７ａ，７ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
送電部８は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導等の磁界結合により、高周波の磁界の変化によって電力を送る。図２に示すように、送電部８は、例えば、直列に接続される一次側コイル８ａ、一次側抵抗８ｂ及び一次側キャパシタ８ｃによって形成される共振回路を備える。送電部８は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｔを検出する電流センサ等のセンサを備える。
送電部８は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導等の磁界結合により、高周波の磁界の変化によって電力を送る。図２に示すように、送電部８は、例えば、直列に接続される一次側コイル８ａ、一次側抵抗８ｂ及び一次側キャパシタ８ｃによって形成される共振回路を備える。送電部８は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｔを検出する電流センサ等のセンサを備える。
【0025】
送電側制御装置９は、送電装置２を統合的に制御する。送電側制御装置９は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵである。なお、送電側制御装置９の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
【0026】
例えば、送電側制御装置９は、送電装置２の各スイッチング素子をオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動するタイミングを示す制御信号を生成するとともに、制御信号に基づいて各スイッチング素子を実際にオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動するためのゲート信号を生成する。送電側制御装置９は、送電装置２の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、送電装置２から車両の受電装置１４への電力伝送を行う。
例えば、送電側制御装置９は、通信制御装置１ｂから鍵情報を受け取ると、同一の鍵情報が路側通信機１ａから車載通信装置１７に送信されたことを把握して、送電装置２を停止状態から受信待機状態に移行させる。送電装置２の停止状態は、例えば、電力変換部７の各スイッチング素子をオフ（遮断）に維持する等のように、電力変換部７でのスイッチング動作を停止させる状態である。送電装置２の受信待機状態は、車両の受電装置１４からの情報送信を検出する状態である。送電装置２の受信待機状態は、例えば、電力変換部７の短絡状態である。
例えば、送電側制御装置９は、通信制御装置１ｂから鍵情報を受け取ると、同一の鍵情報が路側通信機１ａから車載通信装置１７に送信されたことを把握して、送電装置２を停止状態から受信待機状態に移行させる。送電装置２の停止状態は、例えば、電力変換部７の各スイッチング素子をオフ（遮断）に維持する等のように、電力変換部７でのスイッチング動作を停止させる状態である。送電装置２の受信待機状態は、車両の受電装置１４からの情報送信を検出する状態である。送電装置２の受信待機状態は、例えば、電力変換部７の短絡状態である。
【0027】
図３は、実施形態での送電装置２の短絡状態での一次側コイル８ａの両端間の電圧Ｖｔ及び一次側コイル８ａに流れる電流Ｉｔを示す図である。
図３に示すように、送電側制御装置９は、送電装置２の短絡状態では、各相のローサイドアームのトランジスタ７ｂをオンに設定することで一次側コイル８ａを短絡する。これにより、二次側の受電装置１４から一次側の送電装置２を見ると、一次側のインピーダンスは非常に大きな値となるが、後述するＰＩＮＧ送信時に受電装置１４の二次側コイル３１ａによって磁界が発生すると、送電装置２の一次側コイル８ａに誘起される電圧によって受電装置１４からの通信が検出される。
図３に示すように、送電側制御装置９は、送電装置２の短絡状態では、各相のローサイドアームのトランジスタ７ｂをオンに設定することで一次側コイル８ａを短絡する。これにより、二次側の受電装置１４から一次側の送電装置２を見ると、一次側のインピーダンスは非常に大きな値となるが、後述するＰＩＮＧ送信時に受電装置１４の二次側コイル３１ａによって磁界が発生すると、送電装置２の一次側コイル８ａに誘起される電圧によって受電装置１４からの通信が検出される。
【0028】
例えば、送電側制御装置９は、鍵情報及び電力伝送の希望周波数等の情報を受電装置１４から受け取ると、通信制御装置１ｂから受け取った鍵情報と受電装置１４から受け取った鍵情報との照合を行う。送電側制御装置９は、鍵情報が一致した場合、送電装置２を短絡状態から電力伝送状態に移行させる。送電装置２の電力伝送状態は、例えば、受電装置１４の希望周波数での電力伝送を行う状態である。
【0029】
図１に示すように、車両の駆動制御装置３は、例えば、蓄電装置１１と、第１電力変換装置１２と、回転電機１３とを備える。
車両の電力制御装置４は、例えば、受電装置１４と、第２電力変換装置１５と、制御装置１６と、車載通信装置１７を備える。
蓄電装置１１は、車両の外部の送電装置２から非接触で伝送される電力によって充電される。蓄電装置１１は、第１電力変換装置１２を介して回転電機１３との間で電力を授受する。
蓄電装置１１は、例えば、リチウムイオンバッテリ等のバッテリと、バッテリの電流を検出する電流センサ及びバッテリの電圧を検出する電圧センサとを備える。蓄電装置１１は、後述する第１電力変換装置１２の一次側の正極端子１２ａ及び負極端子１２ｃに接続されている。
車両の電力制御装置４は、例えば、受電装置１４と、第２電力変換装置１５と、制御装置１６と、車載通信装置１７を備える。
蓄電装置１１は、車両の外部の送電装置２から非接触で伝送される電力によって充電される。蓄電装置１１は、第１電力変換装置１２を介して回転電機１３との間で電力を授受する。
蓄電装置１１は、例えば、リチウムイオンバッテリ等のバッテリと、バッテリの電流を検出する電流センサ及びバッテリの電圧を検出する電圧センサとを備える。蓄電装置１１は、後述する第１電力変換装置１２の一次側の正極端子１２ａ及び負極端子１２ｃに接続されている。
【0030】
第１電力変換装置１２は、例えば、昇圧及び降圧の双方向の電圧変換によって蓄電装置１１の充電及び放電時に入力電力及び出力電力を変換する電圧制御器と、直流電力と交流電力との変換を行う電力変換器とを備える。
第１電力変換装置１２は、例えば、１対のリアクトル２１と、第１素子モジュール２２と、抵抗２３及びスイッチング素子２４と、第２素子モジュール２５と、第１キャパシタ２６及び第２キャパシタ２７とを備える。例えば、１対のリアクトル２１と第１素子モジュール２２と第１キャパシタ２６とは電圧制御器を構成し、第２素子モジュール２５と第２キャパシタ２７とは電力変換器を構成する。
第１電力変換装置１２は、例えば、１対のリアクトル２１と、第１素子モジュール２２と、抵抗２３及びスイッチング素子２４と、第２素子モジュール２５と、第１キャパシタ２６及び第２キャパシタ２７とを備える。例えば、１対のリアクトル２１と第１素子モジュール２２と第１キャパシタ２６とは電圧制御器を構成し、第２素子モジュール２５と第２キャパシタ２７とは電力変換器を構成する。
【0031】
１対のリアクトル２１は、相互に逆極性に磁気結合されることによって複合型リアクトルを形成する。１対のリアクトル２１は、一次側の正極端子１２ａと第１素子モジュール２２とに接続されている。
第１素子モジュール２２は、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２２ａ，２２ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ２２ａのコレクタは二次側の正極端子１２ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２２ｂのエミッタは一次側と二次側とで共通の負極端子１２ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ２２ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ２２ｂのコレクタとはリアクトル２１に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ２２ａ，２２ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
第１素子モジュール２２は、例えば、一次側の正極端子１２ａと負極端子１２ｃとの間の電圧を検出する電圧センサ及び１対のリアクトル２１に流れる電流を検出する電流センサを備える。
第１素子モジュール２２は、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２２ａ，２２ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ２２ａのコレクタは二次側の正極端子１２ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２２ｂのエミッタは一次側と二次側とで共通の負極端子１２ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ２２ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ２２ｂのコレクタとはリアクトル２１に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ２２ａ，２２ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
第１素子モジュール２２は、例えば、一次側の正極端子１２ａと負極端子１２ｃとの間の電圧を検出する電圧センサ及び１対のリアクトル２１に流れる電流を検出する電流センサを備える。
【0032】
１対のリアクトル２１及び第１素子モジュール２２は、いわゆる２相のインターリーブによって電圧変換を行う。２相のインターリーブでは、１対のリアクトル２１に接続される２相のトランジスタ２２ａ，２２ｂのうちで第１の相のトランジスタ２２ａ，２２ｂのスイッチング制御の１周期と、第２の相のトランジスタ２２ａ，２２ｂのスイッチング制御の１周期とは、相互に半周期だけずらされる。
【0033】
抵抗２３及びスイッチング素子２４は直列に接続されている。スイッチング素子２４は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。抵抗２３は、二次側の正極端子１２ｂとスイッチング素子２４のコレクタとに接続され、スイッチング素子２４のエミッタは負極端子１２ｃに接続されている。
第２素子モジュール２５は、例えば、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２５ａ，２５ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ２５ａのコレクタは二次側の正極端子１２ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２５ｂのエミッタは負極端子１２ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ２５ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ２５ｂのコレクタとは交流端子１２ｄを介して回転電機１３のステータ巻線に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ２５ａ，２５ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
第２素子モジュール２５は、例えば、各交流端子１２ｄから回転電機１３のステータ巻線に流れる電流を検出する電流センサを備える。
第２素子モジュール２５は、例えば、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２５ａ，２５ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ２５ａのコレクタは二次側の正極端子１２ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２５ｂのエミッタは負極端子１２ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ２５ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ２５ｂのコレクタとは交流端子１２ｄを介して回転電機１３のステータ巻線に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ２５ａ，２５ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
第２素子モジュール２５は、例えば、各交流端子１２ｄから回転電機１３のステータ巻線に流れる電流を検出する電流センサを備える。
【0034】
第１キャパシタ２６は、一次側の正極端子１２ａと負極端子１２ｃとに接続されている。第２キャパシタ２７は、第１素子モジュール２２及び第２素子モジュール２５の間で二次側の正極端子１２ｂと負極端子１２ｃとに接続されている。各キャパシタ２６は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
【0035】
第２素子モジュール２５は、電力の授受によって回転電機１３の動作を制御する。第２素子モジュール２５は、例えば回転電機１３の力行時には、正極端子及び負極端子から入力される直流電力を３相交流電力に変換して、３相交流電力を回転電機１３に供給する。第２素子モジュール２５は、回転電機１３の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることによって回転駆動力を発生させる。
第２素子モジュール２５は、例えば回転電機１３の回生時には、回転電機１３の回転に同期がとられた各相のスイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の駆動によって、３相のステータ巻線から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２素子モジュール２５は、３相交流電力から変換された直流電力を、１対のリアクトル２１及び第１素子モジュール２２を介して蓄電装置１１に供給することが可能である。
第２素子モジュール２５は、例えば回転電機１３の回生時には、回転電機１３の回転に同期がとられた各相のスイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の駆動によって、３相のステータ巻線から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２素子モジュール２５は、３相交流電力から変換された直流電力を、１対のリアクトル２１及び第１素子モジュール２２を介して蓄電装置１１に供給することが可能である。
【0036】
回転電機１３は、例えば、３相交流のブラシレスＤＣモータである。回転電機１３は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させる３相のステータ巻線を有する固定子とを備える。３相のステータ巻線は、第１電力変換装置１２の３相の交流端子１２ｄに接続されている。
回転電機１３は、第１電力変換装置１２から供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。回転電機１３は、例えば、車両の車輪に連結可能である場合、第１電力変換装置１２から供給される電力により力行動作することによって走行駆動力を発生させる。回転電機１３は、車両の車輪側から入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。回転電機１３は、車両の内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電してもよい。
回転電機１３は、第１電力変換装置１２から供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。回転電機１３は、例えば、車両の車輪に連結可能である場合、第１電力変換装置１２から供給される電力により力行動作することによって走行駆動力を発生させる。回転電機１３は、車両の車輪側から入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。回転電機１３は、車両の内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電してもよい。
【0037】
受電装置１４は、例えば、受電部３１と、電力変換部３２と、キャパシタ３３とを備える。
図２に示すように、受電部３１は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導などの磁界結合によって送電部８から伝えられる高周波の磁界の変化によって電力を受け取る。受電部３１は、例えば、直列に接続される二次側コイル３１ａ、二次側抵抗３１ｂ及び二次側キャパシタ３１ｃによって形成される共振回路を備える。受電部３１は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｒを検出する電流センサ等のセンサを備える。
図２に示すように、受電部３１は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導などの磁界結合によって送電部８から伝えられる高周波の磁界の変化によって電力を受け取る。受電部３１は、例えば、直列に接続される二次側コイル３１ａ、二次側抵抗３１ｂ及び二次側キャパシタ３１ｃによって形成される共振回路を備える。受電部３１は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｒを検出する電流センサ等のセンサを備える。
【0038】
図１に示すように、電力変換部３２は、交流電力を直流電力に変換する、いわゆるフルブリッジレス型（又はブリッジレス及びトーテムポール型）の力率改善（ＰＦＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路を備える。いわゆるブリッジレスＰＦＣは、ブリッジ接続される複数のダイオードによるブリッジ整流器を備えていないＰＦＣであって、いわゆるトーテムポールＰＦＣは、同方向に直列に接続（トーテムポール接続）される同一導電型の一対のスイッチング素子を備えるＰＦＣである。
【0039】
電力変換部３２は、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ３２ａ，３２ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ３２ａのコレクタは二次側の正極端子１４ａに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ３２ｂのエミッタは二次側の負極端子１４ｂに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ３２ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ３２ｂのコレクタとは受電部３１に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ３２ａ，３２ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
キャパシタ３３は、二次側の正極端子１４ａと負極端子１４ｂとに接続されている。キャパシタ３３は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
キャパシタ３３は、二次側の正極端子１４ａと負極端子１４ｂとに接続されている。キャパシタ３３は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
【0040】
第２電力変換装置１５は、受電装置１４から出力される直流電力を変換することによって任意の直流電力を出力する。第２電力変換装置１５は、例えば、降圧の電圧変換を行う電圧変換器を備える。第２電力変換装置１５は、例えば、１対のリアクトル４１と、素子モジュール４２と、キャパシタ４３とを備える。
１対のリアクトル４１は、相互に逆極性に磁気結合されることによって複合型リアクトルを形成する。１対のリアクトル４１は、二次側の正極端子１５ａと素子モジュール４２とに接続されている。
１対のリアクトル４１は、相互に逆極性に磁気結合されることによって複合型リアクトルを形成する。１対のリアクトル４１は、二次側の正極端子１５ａと素子モジュール４２とに接続されている。
【0041】
素子モジュール４２は、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ４２ａ，４２ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ４２ａのコレクタは一次側の正極端子１５ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ４２ｂのエミッタは一次側と二次側とで共通の負極端子１５ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ４２ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ４２ｂのコレクタとはリアクトル４１に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ４２ａ，４２ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
【0042】
１対のリアクトル４１及び素子モジュール４２は、いわゆる２相のインターリーブによって電圧変換を行う。２相のインターリーブでは、１対のリアクトル４１に接続される２相のトランジスタ４２ａ，４２ｂのうちで第１の相のトランジスタ４２ａ，４２ｂのスイッチング制御の１周期と、第２の相のトランジスタ４２ａ，４２ｂのスイッチング制御の１周期とは、相互に半周期だけずらされる。
キャパシタ４３は、二次側の正極端子１５ａと負極端子１５ｃとに接続されている。キャパシタ４３は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
キャパシタ４３は、二次側の正極端子１５ａと負極端子１５ｃとに接続されている。キャパシタ４３は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
【0043】
第２電力変換装置１５の一次側の正極端子１５ｂは、受電装置１４の二次側の正極端子１４ａに接続されている。
第２電力変換装置１５の二次側の正極端子１５ａは、第１電力変換装置１２の二次側の正極端子１２ｂに接続されている。
第２電力変換装置１５の負極端子１５ｃは、受電装置１４の二次側の負極端子１４ｂ及び第１電力変換装置１２の負極端子１２ｃに接続されている。
第２電力変換装置１５の二次側の正極端子１５ａは、第１電力変換装置１２の二次側の正極端子１２ｂに接続されている。
第２電力変換装置１５の負極端子１５ｃは、受電装置１４の二次側の負極端子１４ｂ及び第１電力変換装置１２の負極端子１２ｃに接続されている。
【0044】
制御装置１６は、例えば、車両の駆動制御装置３及び電力制御装置４を統合的に制御する。制御装置１６は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵである。なお、制御装置１６の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
【0045】
制御装置１６は、例えば、各スイッチング素子をオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動するタイミングを示す制御信号を生成するとともに、制御信号に基づいて各スイッチング素子を実際にオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動するためのゲート信号を生成する。
例えば、制御装置１６は、受電装置１４の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、送電装置２から受け取る交流電力を直流電力に整流しつつ、入力電圧及び入力電流の力率改善を行う。
例えば、制御装置１６は、受電装置１４の複数のスイッチング素子を同期的にオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動する同期整流動作と、二次側コイル３１ａを短絡する短絡動作とによって、目標出力に応じた出力を制御する。
例えば、制御装置１６は、受電装置１４の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、送電装置２から受け取る交流電力を直流電力に整流しつつ、入力電圧及び入力電流の力率改善を行う。
例えば、制御装置１６は、受電装置１４の複数のスイッチング素子を同期的にオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動する同期整流動作と、二次側コイル３１ａを短絡する短絡動作とによって、目標出力に応じた出力を制御する。
【0046】
図４は、実施形態の受電装置１４の同期整流動作での二次側コイル３１ａの両端間の電圧Ｖｒ及び二次側コイル３１ａに流れる電流Ｉｒを示す図である。図５は、実施形態の受電装置１４の短絡動作での二次側コイル３１ａの両端間の電圧Ｖｒ及び二次側コイル３１ａに流れる電流Ｉｒを示す図である。なお、以下では、第１の相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ３２ａ，３２ｂを第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２とし、第２の相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ３２ａ，３２ｂを第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４とする。
【0047】
図４に示す同期整流動作では、制御装置１６は、例えば、送電部８から送られる電力によって受電部３１に発生する電流、つまり二次側コイル３１ａに流れる電流Ｉｒを検出し、電流Ｉｒの大きさ及び位相に応じて同期整流動作を制御する。制御装置１６は、受電装置１４の最大出力等の高出力領域では、各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を、いわゆるゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ：Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）のソフトスイッチングで制御する。制御装置１６は、高周波のスイッチングを行うことによるスイッチング損失を低減するために、一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの間の距離に関連する車高条件及び車両の電気特性等に応じてデッドタイム補正値を設定することによりソフトスイッチングを行う。ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）では、各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、各相のデッドタイム期間のオフ状態での出力容量（寄生容量）の放電によって両端電圧がゼロにされてからターンオン（オフ状態からオン状態への切り換え）が実行される。
【0048】
図５に示す短絡動作では、制御装置１６は、例えば、各相のハイサイドアームではゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）での同期整流動作を継続させつつ、各相のローサイドアームのみオンにすることで二次側コイル３１ａを短絡する。各相のローサイドアームのトランジスタ３２ｂである第２スイッチング素子ＳＷ２及び第４スイッチング素子ＳＷ４がオンに設定されると、二次側コイル３１ａと直列の二次側キャパシタ３１ｃに貯まった電流がハイサイドアームの還流ダイオードを通じて平滑用のキャパシタ３３へ流出する。これにより、二次側コイル３１ａの両端間の電圧Ｖｒは低下してゼロとなり、二次側コイル３１ａは電位差が生じないことによりコイルとして機能しなくなるため、送電部８との磁界発生による電流Ｉｒはごくわずかになる。このとき、一次側の送電装置２から二次側の受電装置１４を見ると、二次側のインピーダンスは非常に大きな値となり、一次側のインピーダンスも大きくなるため、一次側の電流（送電電流：一次側コイル８ａに流れる電流Ｉｔ）が絞られる。つまり、二次側の受電装置１４によって一次側の送電装置２での電流が制御される。また、二次側コイル３１ａに流れる電流Ｉｒに応じて同期整流動作を行う各相のハイサイドアームのトランジスタ３２ａである第１スイッチング素子ＳＷ１及び第３スイッチング素子ＳＷ３は、スレッショルド電流を超えないため同期整流動作のスイッチングを停止し、二次側キャパシタ３１ｃと切り離された状態となる。
【0049】
例えば、制御装置１６は、電力伝送区間にて送電装置２による電力伝送の開始に先立って、路側通信機１ａから取得した鍵情報、電力伝送の希望周波数、フェイルセーフのための目標出力（消費電力）及び各種異常に関する情報等の情報を送電装置２に送信する。電力伝送の希望周波数は、例えば、一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの間の距離に関連する車両の最低地上高及び車両での受電装置１４の搭載レイアウト等に基づいて、電力伝送の効率及び出力（電力）の低下を抑制するように設定される。
図６は、実施形態での受電装置１４の二次側コイル３１ａのエアギャップと結合係数ｋとの対応関係の例を示す図である。図７は、実施形態でのｃの一次側コイル８ａと受電装置１４の二次側コイル３１ａとの間の相対的な移動量と結合係数ｋとの対応関係の例を示す図である。
図６は、実施形態での受電装置１４の二次側コイル３１ａのエアギャップと結合係数ｋとの対応関係の例を示す図である。図７は、実施形態でのｃの一次側コイル８ａと受電装置１４の二次側コイル３１ａとの間の相対的な移動量と結合係数ｋとの対応関係の例を示す図である。
【0050】
図６に示すように、一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの結合係数ｋは、車両の上下方向での一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの距離（エアギャップ）が増大することに伴い、低下傾向に変化する。また、図７に示すように、結合係数ｋは、車両の上下方向に直交する方向での一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの距離（相対的な移動量）が所定値以上になると急激に低下する。
下記数式（１）に示すように、結合係数ｋは一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの自己インダクタンスＬｔ，Ｌｒ及び相互インダクタンスＬｍによって記述される。
下記数式（１）に示すように、結合係数ｋは一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの自己インダクタンスＬｔ，Ｌｒ及び相互インダクタンスＬｍによって記述される。
【0051】
【数1】
【0052】
また、一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの間の電力伝送の効率η及び出力Ｐは、下記数式（２）及び下記数式（３）に示すように、送電部８及び受電部３１の各抵抗Ｒｔ，Ｒｒと、負荷抵抗値Ｒと、電力伝送の周波数ωと、相互インダクタンスＬｍと、一次側コイル８ａの電圧Ｖｔとによって記述される。相互インダクタンスＬｍは一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの距離に応じて変化するので、下記数式（２）及び下記数式（３）によれば、電力伝送の周波数ωを変化させることによって、所望の効率η及び出力Ｐを確保することができる。
【0053】
【数2】
【0054】
【数3】
【0055】
例えば、制御装置１６は、予め既知である車両の最低地上高及び車両での受電装置１４の搭載レイアウト等に基づいて、電力伝送の希望周波数を設定する。さらに、制御装置１６は、送電装置２と受電装置１４との間の電力伝送の状態に応じて希望周波数を設定してもよい。
例えば、制御装置１６は、路側通信機１ａと車載通信装置１７との通信によって鍵情報を受け取ると、いわゆるピング（ＰＩＮＧ）信号の送信として、受信待機状態の送電装置２に対して受電装置１４から電力伝送を行うことによって情報を送信する。受電装置１４は、電力変換部３２でのスイッチングによる通電切替動作で二次側コイル３１ａに発生する磁界によって、送電装置２の一次側コイル８ａに誘起される電圧により通信する。制御装置１６は、例えば、受電装置１４から送電装置２に非接触で電力を伝送するための搬送波を所定のデューティー比でスイッチングすることで、いわゆるドミナント（優性）及びレセッシブ（劣性）の２レベルのデジタル信号を生成することによってＰＩＮＧ送信を実行する。所定のデューティー比は、例えば、所定の最小から５０％程度である。なお、制御装置１６は、例えば、スイッチングのデューティー比を変更することによる搬送波の振幅変調によって情報を送信してもよい。制御装置１６は、例えば数十μｓから数ｍｓ程度等の所定周期でＰＩＮＧ送信を行い、送電装置２からＰＩＮＧ送信に対する応答信号を受信すると、送電装置２からの電力伝送に対する受電制御を開始する。
例えば、制御装置１６は、路側通信機１ａと車載通信装置１７との通信によって鍵情報を受け取ると、いわゆるピング（ＰＩＮＧ）信号の送信として、受信待機状態の送電装置２に対して受電装置１４から電力伝送を行うことによって情報を送信する。受電装置１４は、電力変換部３２でのスイッチングによる通電切替動作で二次側コイル３１ａに発生する磁界によって、送電装置２の一次側コイル８ａに誘起される電圧により通信する。制御装置１６は、例えば、受電装置１４から送電装置２に非接触で電力を伝送するための搬送波を所定のデューティー比でスイッチングすることで、いわゆるドミナント（優性）及びレセッシブ（劣性）の２レベルのデジタル信号を生成することによってＰＩＮＧ送信を実行する。所定のデューティー比は、例えば、所定の最小から５０％程度である。なお、制御装置１６は、例えば、スイッチングのデューティー比を変更することによる搬送波の振幅変調によって情報を送信してもよい。制御装置１６は、例えば数十μｓから数ｍｓ程度等の所定周期でＰＩＮＧ送信を行い、送電装置２からＰＩＮＧ送信に対する応答信号を受信すると、送電装置２からの電力伝送に対する受電制御を開始する。
【0056】
以下、非接触電力伝送システム１０の動作として、送電側制御装置９及び制御装置１６が実行する処理について説明する。
図８は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の制御装置１６が実行する受電側処理を示すフローチャートである。図９は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の送電側制御装置９が実行する送電側処理を示すフローチャートである。
先ず、図８に示すステップＳ０１にて制御装置１６は、路側通信機１ａと車載通信装置１７との無線通信による情報の送受信（課金通信）によって、送電装置２から車両への電力伝送に対する電子決済が可能であるか否かを判定する。この判定結果が「ＮＯ」の場合、制御装置１６はステップＳ０１の処理を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、制御装置１６は処理をステップＳ０２に進める。
図８は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の制御装置１６が実行する受電側処理を示すフローチャートである。図９は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の送電側制御装置９が実行する送電側処理を示すフローチャートである。
先ず、図８に示すステップＳ０１にて制御装置１６は、路側通信機１ａと車載通信装置１７との無線通信による情報の送受信（課金通信）によって、送電装置２から車両への電力伝送に対する電子決済が可能であるか否かを判定する。この判定結果が「ＮＯ」の場合、制御装置１６はステップＳ０１の処理を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、制御装置１６は処理をステップＳ０２に進める。
【0057】
そして、ステップＳ０２にて制御装置１６は、路側通信機１ａから電力伝送の開始に必要な鍵情報を取得する。
次に、ステップＳ０３にて制御装置１６は、受電装置１４から送電装置２への電力伝送によるＰＩＮＧ送信のための信号を生成する。
次に、ステップＳ０４にて制御装置１６は、所定周期でＰＩＮＧ送信を実行する。
次に、ステップＳ０５にて制御装置１６は、ＰＩＮＧ送信に対する送電装置２からの応答信号を受信したか否かを判定する。この判定結果が「ＮＯ」の場合、制御装置１６はステップＳ０５の処理を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、制御装置１６は処理をステップＳ０６に進める。
そして、ステップＳ０６にて制御装置１６は、送電装置２からの電力伝送に対する受電制御を開始する。そして、制御装置１６は、処理をエンドに進める。
次に、ステップＳ０３にて制御装置１６は、受電装置１４から送電装置２への電力伝送によるＰＩＮＧ送信のための信号を生成する。
次に、ステップＳ０４にて制御装置１６は、所定周期でＰＩＮＧ送信を実行する。
次に、ステップＳ０５にて制御装置１６は、ＰＩＮＧ送信に対する送電装置２からの応答信号を受信したか否かを判定する。この判定結果が「ＮＯ」の場合、制御装置１６はステップＳ０５の処理を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、制御装置１６は処理をステップＳ０６に進める。
そして、ステップＳ０６にて制御装置１６は、送電装置２からの電力伝送に対する受電制御を開始する。そして、制御装置１６は、処理をエンドに進める。
【0058】
図９は、実施形態での非接触電力伝送システム１０の送電側制御装置９が実行する送電側処理を示すフローチャートである。
先ず、図９に示すステップＳ１１にて送電側制御装置９は、路側通信機１ａから受電装置１４に鍵情報が送信されたか否かを判定する。この判定結果が「ＮＯ」の場合、送電側制御装置９は処理をステップＳ１２に進める。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、送電側制御装置９は処理をステップＳ１３に進める。
そして、ステップＳ１２にて送電側制御装置９は、送電装置２の停止状態を維持し、処理をステップＳ１１に戻す。
そして、ステップＳ１３にて送電側制御装置９は、送電装置２を停止状態から受信待機状態に移行させる。
先ず、図９に示すステップＳ１１にて送電側制御装置９は、路側通信機１ａから受電装置１４に鍵情報が送信されたか否かを判定する。この判定結果が「ＮＯ」の場合、送電側制御装置９は処理をステップＳ１２に進める。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、送電側制御装置９は処理をステップＳ１３に進める。
そして、ステップＳ１２にて送電側制御装置９は、送電装置２の停止状態を維持し、処理をステップＳ１１に戻す。
そして、ステップＳ１３にて送電側制御装置９は、送電装置２を停止状態から受信待機状態に移行させる。
【0059】
次に、ステップＳ１４にて送電側制御装置９は、受電装置１４から送電装置２への電力伝送によるＰＩＮＧ信号を受信したか否かを判定する。この判定結果が「ＮＯ」の場合、送電側制御装置９はステップＳ１４の処理を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、送電側制御装置９は処理をステップＳ１５に進める。
次に、ステップＳ１５にて送電側制御装置９は、通信制御装置１ｂから受け取った鍵情報と受電装置１４から受け取った鍵情報との照合を行う。
次に、ステップＳ１５にて送電側制御装置９は、通信制御装置１ｂから受け取った鍵情報と受電装置１４から受け取った鍵情報との照合を行う。
【0060】
次に、ステップＳ１６にて送電側制御装置９は、通信制御装置１ｂから受け取った鍵情報と受電装置１４から受け取った鍵情報とが一致したか否かを判定する。この判定結果が「ＮＯ」の場合、送電側制御装置９は処理をエンドに進める。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、送電側制御装置９は処理をステップＳ１７に進める。
次に、ステップＳ１７にて送電側制御装置９は、送電装置２から受電装置１４への電力伝送によってＰＩＮＧ送信に対する応答信号を受電装置１４に送信する。
次に、ステップＳ１８にて送電側制御装置９は、受電装置１４から受け取った希望周波数での受電装置１４への電力伝送に対する送電制御を開始する。そして、制御装置１６は、処理をエンドに進める。
次に、ステップＳ１７にて送電側制御装置９は、送電装置２から受電装置１４への電力伝送によってＰＩＮＧ送信に対する応答信号を受電装置１４に送信する。
次に、ステップＳ１８にて送電側制御装置９は、受電装置１４から受け取った希望周波数での受電装置１４への電力伝送に対する送電制御を開始する。そして、制御装置１６は、処理をエンドに進める。
【0061】
上述したように、実施形態の非接触電力伝送システム１０によれば、電力伝送区間への到達に先立って電力伝送の開始に必要な鍵情報を取得する制御装置１６を備えることにより、所望の電力及び伝送効率を確保することができる。例えば受電装置１４を搭載する車両の速度が高いことで電力伝送区間を通過する時間が短くなる場合であっても、制御装置１６は、電力伝送区間に到達するより前に電力伝送の実行許可を得ることで、電力伝送区間での電力伝送を迅速に開始させることができる。
【0062】
電力伝送の希望周波数の情報を送電装置２に送る制御装置１６を備えることにより、所望の電力及び伝送効率を確保することができる。例えば、送電装置２の一次側コイル８ａと受電装置１４の二次側コイル３１ａとの距離に関連する車両の最低地上高及び受電装置１４の搭載レイアウト等に起因して結合係数ｋが低下する場合であっても、相互インダクタンスＬｍの変動を相殺するような希望周波数によって、伝送電力及び伝送効率の低下を抑制することができる。
【0063】
電力伝送区間への到達に先立って送電装置２を受信待機状態に移行させる送信側制御装置９を備えることにより、電力伝送区間での鍵情報の受信及び照合を迅速に実行させることができる。送電装置２は制御装置１６が鍵情報を取得するより前に停止状態であることにより、待機電力の増大を抑制することができる。
【0064】
送電装置２の受信待機状態は、電力変換部７のローサイドアームのトランジスタ７ｂをオンにして一次側コイル８ａを短絡させる状態であることにより、受電装置１４から送電装置２への磁界を介した情報の通信を一次側コイル８ａに誘起される電圧によって容易に検出することができる。
電力伝送の搬送波によって情報を送る制御装置１６を備えることにより、非接触電力伝送システム１０の構成及び送電装置２と受電装置１４との間の情報送信の処理が複雑になることを抑制し、各種の情報を容易に送信することができる。
電力伝送の搬送波によって情報を送る制御装置１６を備えることにより、非接触電力伝送システム１０の構成及び送電装置２と受電装置１４との間の情報送信の処理が複雑になることを抑制し、各種の情報を容易に送信することができる。
【0065】
（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
上述した実施形態では、通信システム１は、電子的な料金収受システムを構成するとしたが、これに限定されない。例えば、通信システム１は、単に、所定の電力伝送区間での送電装置２による電力伝送に先立って、車載通信装置１７と通信を行うシステムであってもよい。
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
上述した実施形態では、通信システム１は、電子的な料金収受システムを構成するとしたが、これに限定されない。例えば、通信システム１は、単に、所定の電力伝送区間での送電装置２による電力伝送に先立って、車載通信装置１７と通信を行うシステムであってもよい。
【0066】
上述した実施形態では、送電装置２と受電装置１４との間の電力伝送によって鍵情報及び希望周波数等の情報の送受信を行うとしたが、これに限定されない。例えば、送電装置２及び受電装置１４の各々は相互に無線通信を行う通信機を備え、相互の通信機を介して鍵情報及び希望周波数等の情報の送受信を行ってもよい。
【0067】
上述した実施形態では、第１電力変換装置１２は、蓄電装置１１の入出力電力を変換する電圧制御器を備えるとしたが、これに限定されず、電圧制御器は省略されてもよい。
例えば、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動するハイブリッド車両等の場合、第１電力変換装置１２は電圧制御器を備え、バッテリを動力源として駆動する電気自動車等の場合、第１電力変換装置１２は電圧制御器を備えていなくてもよい。
例えば、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動するハイブリッド車両等の場合、第１電力変換装置１２は電圧制御器を備え、バッテリを動力源として駆動する電気自動車等の場合、第１電力変換装置１２は電圧制御器を備えていなくてもよい。
【0068】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0069】
１…通信システム、１ａ…路側通信機（通信機）、１ｂ…通信制御装置、２…送電装置、３…駆動制御装置、４…電力制御装置、８…送電部、８ａ…一次側コイル（コイル）、９…送電制御装置、１０…非接触電力伝送システム、１１…蓄電装置、１２…第１電力変換装置、１３…回転電機、１４…受電装置、１５…第２電力変換装置、１６…制御装置、３１…受電部、３１ａ…二次側コイル（コイル）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】