JP2014121114A - 受電機器、送電機器及び非接触電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を好適に行うことができる受電機器、送電機器及び非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。
【解決手段】非接触電力伝送装置１０は、高周波電源１２と、高周波電源１２から高周波電力が入力される送電器１３と、送電器１３から非接触で高周波電力を受電可能な受電器２３とを備えている。ここで、非接触電力伝送装置１０は、定数が可変の２次側可変インピーダンス変換部３０と、識別信号の送受信を行うＲＦＩＤタグ５１及びＲＦＩＤリーダ５２とを備えており、２次側可変インピーダンス変換部３０の定数は、ＲＦＩＤリーダ５２にて受信された識別信号の信号強度に基づいて決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、受電機器、送電機器及び非接触電力伝送装置に関する。

従来から、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば磁場共鳴を用いたものが知られている。例えば特許文献１の非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源から交流電力が入力される１次側コイルとを有する送電機器を備えている。また、非接触電力伝送装置は、１次側コイルと磁場共鳴可能な２次側コイルを有する受電機器を備えている。そして、１次側コイルと２次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に交流電力が伝送される。受電機器にて受電された交流電力は、受電機器に設けられたバッテリの充電に用いられる。また、電力伝送対象を特定するべく、送電機器及び受電機器間で通信を行う場合がある。

特開２００９−１０６１３６号公報

ここで、伝送効率の向上等を図るべく、所望のインピーダンスに変換するインピーダンス変換部を設ける場合がある。この場合、１次側コイル及び２次側コイルの相対位置が予め定められた基準位置から変動すると、インピーダンス変換部にて変換されたインピーダンスが所望のインピーダンスからずれる場合がある。すると、伝送効率が低下する等の不都合が生じ得る。

これに対して、インピーダンス変換部としてインピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部を用い、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を行うことが考えられる。しかしながら、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を行う場合、構成の複雑化及び制御の複雑化といった不都合が懸念される。特に、電力損失の軽減を図るべく、車両用バッテリの充電を行う場合よりも小さい電力値の交流電力を用いたりすると、上記不都合が顕著なものとなり易い。

なお、上述した事情は、磁場共鳴によって電力伝送を行う構成に限られず、例えば電磁誘導によって電力伝送を行う構成についても同様である。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を好適に行うことができる受電機器、送電機器及び非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する受電機器は、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な受電機器において、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、負荷と、前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、信号の送受信に用いられるものであって、受信される前記信号の信号強度が前記１次側コイル及び前記２次側コイルの相対位置に応じて変動する送信部又は受信部と、を備え、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスは、受信される前記信号の信号強度に基づいて決定されることを特徴とする。

かかる構成によれば、信号の送受信を行うことにより、例えば電力伝送を行う送電機器と受電機器とを認証することができる。そして、その信号の送受信を行うための構成を用いて、可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定することを通じて、構成の簡素化、及び、可変インピーダンス変換部の定数の可変制御の簡素化を図ることができる。

上記目的を達成する送電機器は、交流電力が入力される１次側コイルを有し、２次側コイルを有する受電機器に対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、前記１次側コイルの入力側に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、信号の送受信に用いられるものであって、受信される前記信号の信号強度が前記１次側コイル及び前記２次側コイルの相対位置に応じて変動する送信部又は受信部と、を備え、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスは、受信される前記信号の信号強度に基づいて決定されることを特徴とする。

かかる構成によれば、信号の送受信を行うことにより、例えば電力伝送を行う送電機器と受電機器とを認証することができる。そして、その信号の送受信を行うための構成を用いて、可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定することを通じて、構成の簡素化、及び、可変インピーダンス変換部の定数の可変制御の簡素化を図ることができる。

上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルを有する受電機器と、を備えた非接触電力伝送装置において、前記送電機器及び前記受電機器の少なくとも一方に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、信号の送受信を行うものであって、前記送電機器及び前記受電機器の一方に設けられた送信部及び他方に設けられた受信部と、を備え、前記受信部にて受信される前記信号の信号強度は、前記１次側コイル及び前記２次側コイルの相対位置に応じて変動するものであり、前記受信部にて受信される前記信号の信号強度に基づいて、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスを可変制御する制御部を備えていることを特徴とする。

かかる構成によれば、信号の送受信を行うことにより、例えば電力伝送を行う送電機器と受電機器とを認証することができる。そして、その信号の送受信を行うための構成を用いて、可変インピーダンス変換部のインピーダンスを決定することを通じて、構成の簡素化、及び、可変インピーダンス変換部の定数の可変制御の簡素化を図ることができる。

この発明によれば、可変インピーダンス変換部のインピーダンスの可変制御を好適に行うことができる。

送電機器及び受電機器を備えた非接触電力伝送装置の電気的構成を示す回路図。 電源側コントローラにて実行される充電開始処理を示すフローチャート。 車両側コントローラにて実行される充電開始処理を示すフローチャート。 マップを説明するための概念図。

以下、受電機器、送電機器及び非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）の一実施形態について以下に説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、地上に設けられた地上側機器１１と、車両に搭載された車両側機器２１とを備えている。地上側機器１１が送電機器（１次側機器）に対応し、車両側機器２１が受電機器（２次側機器）に対応する。

地上側機器１１は、所定の周波数の高周波電力（交流電力）を出力可能な高周波電源１２（交流電源）を備えている。高周波電源１２は、系統電力を用いて、電力値が異なる複数種類の高周波電力を出力可能に構成されている。

高周波電源１２から出力された高周波電力は、非接触で車両側機器２１に伝送され、車両側機器２１に設けられた車両用バッテリ（蓄電部）２２に入力される。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、地上側機器１１及び車両側機器２１間の電力伝送を行うものとして、地上側機器１１に設けられた送電器１３（１次側共振回路）と、車両側機器２１に設けられた受電器２３（２次側共振回路）とを備えている。

送電器１３及び受電器２３は同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。具体的には、送電器１３は、並列に接続された１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路で構成されている。受電器２３は、並列に接続された２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路で構成されている。両者の共振周波数は同一に設定されている。

かかる構成によれば、高周波電力が送電器１３（１次側コイル１３ａ）に入力された場合、送電器１３と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴する。これにより、受電器２３は送電器１３のエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器２３は、送電器１３から高周波電力を受電する。

車両側機器２１には、受電器２３にて受電された高周波電力を直流電力に整流するものであって、予め定められた閾値電圧値が印加されることで動作する半導体素子（ダイオード）を有する整流器（整流部）２４が設けられている。整流器２４によって整流された直流電力は、車両用バッテリ２２に入力される。

地上側機器１１には、高周波電源１２等の地上側機器１１の制御を行う電源側コントローラ１４が設けられている。電源側コントローラ１４は、高周波電源１２のオンオフ制御を行うとともに、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値を制御する。

車両側機器２１には、電源側コントローラ１４と無線通信が可能に構成された車両側コントローラ２５が設けられている。各コントローラ１４，２５が「制御部」に対応する。
また、車両側機器２１には、車両用バッテリ２２の充電量（充電状態、ＳＯＣ）を検知する検知センサ２６が設けられている。検知センサ２６は、検知結果を車両側コントローラ２５に対して送信する。これにより、車両側コントローラ２５は、車両用バッテリ２２の充電量を把握することが可能となっている。

車両側機器２１は、定数（インピーダンス）が可変の２次側可変インピーダンス変換部３０を備えている。２次側可変インピーダンス変換部３０は、受電器２３から車両用バッテリ２２までの電力伝送経路上に設けられており、詳細には受電器２３と整流器２４との間に設けられている。受電器２３にて受電された高周波電力は、２次側可変インピーダンス変換部３０を介して、整流器２４以降に入力される。

同様に、地上側機器１１は、定数（インピーダンス）が可変の１次側可変インピーダンス変換部４０を備えている。１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２と送電器１３との電力伝送系路上に設けられており、高周波電源１２から出力された高周波電力は、１次側可変インピーダンス変換部４０を介して送電器１３に入力される。なお、定数（インピーダンス）は、変換比とも、インダクタンスやキャパシタンスとも言える。

ここで、本発明者らは、受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部が、送電器１３及び受電器２３間の伝送効率に寄与していることを見出した。具体的には、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも高い伝送効率となる特定抵抗値Ｒｏｕｔが存在することを見出した。換言すれば、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部には、所定の抵抗値（第１抵抗値）よりも伝送効率が高くなる特定抵抗値Ｒｏｕｔ（第２抵抗値）が存在することを見出した。

詳細には、仮に送電器１３の入力端に仮想負荷Ｘ１を設けた場合において、当該仮想負荷Ｘ１の抵抗値をＲａ１とし、受電器２３（詳細には受電器２３の出力端）から仮想負荷Ｘ１までの抵抗値をＲｂ１とすると、特定抵抗値Ｒｏｕｔは√（Ｒａ１×Ｒｂ１）である。

２次側可変インピーダンス変換部３０は、上記知見に基づいて、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンス（２次側可変インピーダンス変換部３０の入力端のインピーダンス）が特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づく（好ましくは一致する）ようにインピーダンス変換する。

ここで、高周波電源１２から出力される高周波電力の電力値は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンス（１次側可変インピーダンス変換部４０の入力端のインピーダンス）に依存する。

かかる構成において、１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２から所望の電力値の高周波電力が出力されるべく、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づいている状況における送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。

例えば、車両用バッテリ２２に対して入力される直流電力の電力値が充電に適した電力値となるのに要する高周波電源１２の出力電力の電力値を、充電に適した電力値の高周波電力とする。そして、高周波電源１２から充電に適した電力値の高周波電力が出力されるための高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスを、充電に適した入力インピーダンスＺｔとする。この場合、１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づく（好ましくは一致する）ように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。

換言すれば、高周波電源１２は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔである条件下で、所望の電力値の高周波電力を出力可能に構成されているとも言える。

特定抵抗値Ｒｏｕｔは、送電器１３及び受電器２３の構成（各コイル１３ａ，２３ａの形状及びインダクタンスや各コンデンサ１３ｂ，２３ｂのキャパシタンス等）、送電器１３及び受電器２３の相対位置によって決定されるものである。このため、送電器１３及び受電器２３が予め定められた基準位置からずれた場合、すなわち送電器１３及び受電器２３の相対位置が変動した場合、特定抵抗値Ｒｏｕｔは変動する。

これに対して、本非接触電力伝送装置１０は、送電器１３及び受電器２３間の相対位置の変動に追従可能となっている。この点について、各可変インピーダンス変換部３０，４０の詳細な構成と合わせて以下に説明する。

２次側可変インピーダンス変換部３０は、複数（例えば３つ）のインピーダンス変換器（２次側インピーダンス変換部）３１〜３３を備えている。各インピーダンス変換器３１〜３３は、互いに並列に設けられている。各インピーダンス変換器３１〜３３はそれぞれＬ型のＬＣ回路で構成されており、各インピーダンス変換器３１〜３３の定数はそれぞれ異なっている。この場合、２次側可変インピーダンス変換部３０は複数（３つ）の定数を取り得るものであるとも言える。

また、２次側可変インピーダンス変換部３０は、受電器２３及び整流器２４（車両用バッテリ２２）の接続先を、各インピーダンス変換器３１〜３３のうちいずれかに切り替えるリレー３４を備えている。リレー３４は、各インピーダンス変換器３１〜３３の両側に設けられている。リレー３４が切り替わることにより、受電器２３にて受電された高周波電力が伝送されるインピーダンス変換器が切り替わるようになっている。

２次側可変インピーダンス変換部３０と同様に、１次側可変インピーダンス変換部４０は、定数が相違する複数（例えば３つ）のインピーダンス変換器（１次側インピーダンス変換部）４１〜４３を備えている。そして、１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２及び送電器１３の接続先を、複数のインピーダンス変換器４１〜４３のうちいずれかに切り替えるリレー４４を備えている。なお、インピーダンス変換器４１〜４３は、例えば逆Ｌ型のＬＣ回路で構成されている。

以上の通り、各可変インピーダンス変換部３０，４０は、定数が可変となっているため、送電器１３及び受電器２３間の相対位置の変動に応じて、その定数を変更することができる。

ここで、非接触電力伝送装置１０は、各コントローラ１４，２５とは別に、地上側機器１１及び車両側機器２１間にて無線で情報の送受信を行う通信系５０を備えている。通信系５０は、車両側機器２１に設けられた送信部としてのＲＦＩＤタグ５１と、地上側機器１１に設けられた受信部としてのＲＦＩＤリーダ５２とを備えている。ＲＦＩＤタグ５１には、車両側機器２１の識別情報が記憶されており、ＲＦＩＤタグ５１とＲＦＩＤリーダ５２とが所定範囲内に配置されると、ＲＦＩＤタグ５１から識別情報が含まれた識別信号が送信され、当該識別信号がＲＦＩＤリーダ５２にて受信されるようになっている。なお、識別情報とは、例えば車両側機器２１を特定するためのＩＤ情報等である。

ちなみに、上記所定範囲は、送電器１３及び受電器２３間で電力伝送を行うことが可能な範囲と同一又はそれよりも狭く設定されており、各コントローラ１４，２５が情報のやり取りを行うことが可能な範囲よりも狭く設定されている。なお、各コントローラ１４，２５が情報のやり取りを行うことが可能な範囲は、送電器１３及び受電器２３間で電力伝送を行うことが可能な範囲よりも広く設定されている。

ＲＦＩＤリーダ５２は、受信された識別信号、及びその識別信号の信号強度を電源側コントローラ１４に送信するように構成されている。詳述すると、ＲＦＩＤタグ５１から送信される識別信号の信号強度は予め定められた一定値である。つまり、識別信号を送信する電力値は一定である。そして、ＲＦＩＤリーダ５２が受信する識別信号の信号強度は、ＲＦＩＤタグ５１とＲＦＩＤリーダ５２との相対位置に応じて変動する。詳細には、ＲＦＩＤリーダ５２が受信する識別信号の信号強度は、ＲＦＩＤタグ５１及びＲＦＩＤリーダ５２間の距離が短いほど大きくなる。ＲＦＩＤリーダ５２は、識別信号を受信した場合、その識別信号とともに当該識別信号の信号強度を検出し、両方の情報を電源側コントローラ１４に送信する。

なお、信号強度とは、例えばＲＦＩＤリーダ５２が受信する識別信号に係る電力値、すなわちＲＦＩＤ受信電力の電力値Ｐ（以降単にＲＦＩＤ受信電力値Ｐという）である。なお、これに限られず、ＲＦＩＤリーダ５２が受信する識別信号に係る電圧値、電流値等であってもよい。

ちなみに、ＲＦＩＤタグ５１及び受電器２３が車両側機器２１に設けられており、ＲＦＩＤリーダ５２及び送電器１３が地上側機器１１に設けられているため、ＲＦＩＤタグ５１及びＲＦＩＤリーダ５２間の距離と、送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌとは相関関係にある。

電源側コントローラ１４は、ＲＦＩＤリーダ５２から識別信号を受信したことに基づいて、充電対象となる車両側機器２１を認証する。そして、各コントローラ１４，２５は、互いに情報のやり取りを通じて、電力伝送の制御及び各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を行う充電開始処理を実行する。

図２及び図３を用いて、各コントローラ１４，２５にて実行される充電開始処理を説明する。先ず、図２を用いて、電源側コントローラ１４が実行する充電開始処理について説明した後に、図３を用いて、車両側コントローラ２５が実行する充電開始処理について説明する。

図２に示すように、先ずステップＳ１０１では、ＲＦＩＤリーダ５２から送信された情報に基づいてＲＦＩＤ受信電力値Ｐを把握する。その後、ステップＳ１０２にて、上記ＲＦＩＤ受信電力値Ｐに基づいて、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する定数決定処理を実行する。定数決定処理では、電源側コントローラ１４の記憶部に記憶されたマップ１４ａ（図１参照）を参照することにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する。

図４に示すように、マップ１４ａには、ＲＦＩＤ受信電力値Ｐに対して、１次側可変インピーダンス変換部４０のインピーダンス変換器４１〜４３の番号情報である１次側番号情報Ｚ１（ｘ）と、２次側可変インピーダンス変換部３０のインピーダンス変換器３１〜３３の番号情報である２次側番号情報Ｚ２（ｘ）とが対応付けられて設定されている。なお、以降の説明において、１次側番号情報Ｚ１（ｘ）を単にＺ１（ｘ）とも言い、２次側番号情報Ｚ２（ｘ）を単にＺ２（ｘ）とも言う。

詳細には、Ｐ１＜Ｐ≦Ｐ２（Ｐ１＜Ｐ２）には、１次側可変インピーダンス変換部４０の第１インピーダンス変換器４１固有のＺ１（１）と、２次側可変インピーダンス変換部３０の第１インピーダンス変換器３１固有のＺ２（１）とが設定されている。

Ｐ２＜Ｐ≦Ｐ３（Ｐ２＜Ｐ３）には、１次側可変インピーダンス変換部４０の第２インピーダンス変換器４２固有のＺ１（２）と、２次側可変インピーダンス変換部３０の第２インピーダンス変換器３２固有のＺ２（２）とが設定されている。

Ｐ３＜Ｐ≦Ｐ４（Ｐ３＜Ｐ４）には、１次側可変インピーダンス変換部４０の第３インピーダンス変換器４３固有のＺ１（３）と、２次側可変インピーダンス変換部３０の第３インピーダンス変換器３３固有のＺ２（３）とが設定されている。

ここで、１次側可変インピーダンス変換部４０のインピーダンス変換器４１〜４３及び２次側可変インピーダンス変換部３０のインピーダンス変換器３１〜３３の定数と、ＲＦＩＤ受信電力値Ｐとの関係について説明する。ＲＦＩＤ受信電力値Ｐは、送電器１３及び受電器２３の相対位置、詳細には送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌに応じて変動する。このため、各電力値Ｐ１〜Ｐ４に対して、送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌ１〜Ｌ４が対応付けられる。なお、送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌは、各コイル１３ａ，２３ａ間の距離とも言える。

かかる構成において、２次側可変インピーダンス変換部３０の第１インピーダンス変換器３１の定数は、Ｐ１＜Ｐ≦Ｐ２（Ｌ１＜Ｌ≦Ｌ２）である条件下において、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくように設定されている。そして、１次側可変インピーダンス変換部４０の第１インピーダンス変換器４１の定数は、Ｐ１＜Ｐ≦Ｐ２である条件下において、充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくように設定されている。

同様に、２次側可変インピーダンス変換部３０の第２インピーダンス変換器３２の定数は、Ｐ２＜Ｐ≦Ｐ３（Ｌ２＜Ｌ≦Ｌ３）である条件下において、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくように設定されている。そして、１次側可変インピーダンス変換部４０の第２インピーダンス変換器４２の定数は、Ｐ２＜Ｐ≦Ｐ３である条件下において、充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくように設定されている。

さらに、２次側可変インピーダンス変換部３０の第３インピーダンス変換器３３の定数は、Ｐ３＜Ｐ≦Ｐ４（Ｌ３＜Ｌ≦Ｌ４）である条件下において、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づくように設定されている。そして、１次側可変インピーダンス変換部４０の第３インピーダンス変換器４３の定数は、Ｐ３＜Ｐ≦Ｐ４である条件下において、充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づくように設定されている。

図２のステップＳ１０２の説明に戻り、定数決定処理では、マップ１４ａを参照することにより、ステップＳ１０１にて把握されたＲＦＩＤ受信電力値Ｐに対応したＺ１（ｘ）及びＺ２（ｘ）を把握する。そして、ステップＳ１０３では、１次側可変インピーダンス変換部４０の各インピーダンス変換器４１〜４３のうち、ステップＳ１０２にて把握されたＺ１（ｘ）に対応するものが高周波電源１２及び送電器１３に接続されるように、リレー４４を制御する。さらに、ステップＳ１０４では、２次側可変インピーダンス変換部３０の定数情報、すなわちステップＳ１０２にて把握されたＺ２（ｘ）を送信する。

その後、ステップＳ１０５にて、電力出力指示を受信するまで待機し、電力出力指示を受信した場合には、ステップＳ１０６にて高周波電力の出力を開始して、本処理を終了する。

次に、図３を用いて車両側コントローラ２５にて実行される充電開始処理を説明する。先ず、ステップＳ２０１では、定数情報を受信するまで待機する。当該定数情報は、電源側コントローラ１４にて実行されるステップＳ１０４の処理にて送信されるものである。

定数情報を受信した場合には、ステップＳ２０２に進み、２次側可変インピーダンス変換部３０の定数の可変制御を行う。詳細には、２次側可変インピーダンス変換部３０の各インピーダンス変換器３１〜３３のうち、定数情報として受信したＺ２（ｘ）に対応するものが受電器２３及び整流器２４に接続されるように、リレー３４を制御する。その後、ステップＳ２０３にて電力出力指示を送信して本処理を終了する。これにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御が行われた後に、高周波電源１２からの高周波電力の出力が開始されるようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ＲＦＩＤタグ５１及びＲＦＩＤリーダ５２間の通信によって、充電対象（電力伝送対象）となる車両側機器２１を認証（特定）する構成において、送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌに応じて変動するＲＦＩＤ受信電力値Ｐに基づいて、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数が決定される。詳細には、ＲＦＩＤ受信電力値Ｐと、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数に関する情報であるＺ１（ｘ）及びＺ２（ｘ）とが対応付けられたマップ１４ａを参照することにより、ＲＦＩＤ受信電力値Ｐに対応したＺ１（ｘ）及びＺ２（ｘ）が把握される。

以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を奏する。
（１）車両側機器２１に関する識別信号の送受信に用いられるＲＦＩＤタグ５１を備えた車両側機器２１において、地上側機器１１に設けられたＲＦＩＤリーダ５２にて受信される識別信号の信号強度であるＲＦＩＤ受信電力値Ｐに基づいて２次側可変インピーダンス変換部３０の定数を決定する構成とした。これにより、充電対象を認証するための構成を用いて、２次側可変インピーダンス変換部３０の定数を容易に決定することができる。

また、車両側機器２１に関する識別信号の送受信に用いられるＲＦＩＤリーダ５２を備えた地上側機器１１において、ＲＦＩＤ受信電力値Ｐに基づいて１次側可変インピーダンス変換部４０の定数を決定する構成とした。これにより、充電対象を認証するための構成を用いて、１次側可変インピーダンス変換部４０の定数を容易に決定することができる。

上記各効果について詳述すると、通常各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御は、車両用バッテリ２２への電力伝送を開始する前段階にて高周波電源１２から充電時よりも電力値が小さい調整用電力が出力されるようにし、電圧波形及び電流波形を測定する測定器の測定結果に基づいて行われる。この場合、測定器を設ける必要が生じること等に起因する電気的構成の複雑化や、制御の複雑化が懸念される。

これに対して、本実施形態では、電力伝送の対象となる車両側機器２１の認証に用いられるＲＦＩＤリーダ５２にて受信される識別信号の信号強度（ＲＦＩＤ受信電力値Ｐ）が送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌに応じて変動することに着目し、ＲＦＩＤ受信電力値Ｐに基づいて各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する構成とした。これにより、上記のような複雑な制御を行うことなく各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定することができる。

（２）ＲＦＩＤ受信電力値Ｐに対して、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数に関する情報（Ｚ１（ｘ）及びＺ２（ｘ））が設定されたデータであるマップ１４ａを設け、そのマップ１４ａを参照することにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を決定する構成とした。これにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数を算出するといった複雑な処理を行うことなく、各可変インピーダンス変換部３０，４０を決定することができる。

（３）各可変インピーダンス変換部３０，４０は、複数のインピーダンス変換器３１〜３３，４１〜４３にて構成されている。そして、ＲＦＩＤ受信電力値Ｐに対応させて、各インピーダンス変換器３１〜３３，４１〜４３のうちいずれかが選択され、切り替わるようになっている。これにより、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を、より簡素に行うことができるとともに、可変範囲が過度に広い素子等を用いることなく所望の定数を実現することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、車両側機器２１にＲＦＩＤタグ５１が設けられ、地上側機器１１にＲＦＩＤリーダ５２が設けられていたが、これに限られない。例えば車両側機器２１にＲＦＩＤリーダ５２を設け、地上側機器１１にＲＦＩＤタグ５１を設け、地上側機器１１に関する識別信号を送受信する構成としてもよい。この場合、車両側コントローラ２５は、ＲＦＩＤリーダ５２から受信したＲＦＩＤ受信電力値Ｐに関する情報を電源側コントローラ１４に送信する構成とするとよい。

○ なお、ＲＦＩＤタグ５１の種類は、パッシブ、アクティブ、セミアクティブ等任意である。また、ＲＦＩＤタグ５１及びＲＦＩＤリーダ５２間の伝達方式も、電磁誘導、電波等任意である。

○ 実施形態では、識別信号の送受信を行う送信部及び受信部として、ＲＦＩＤタグ５１及びＲＦＩＤリーダ５２を採用したが、これに限られない。要は、識別信号の送受信を行うものであって、送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌに応じて信号強度が変動するものであれば、その具体的な構成は任意である。例えば、赤外線通信等の光を用いて認証する構成としてもよい。この場合、例えば地上側機器１１及び車両側機器２１のうち一方に発光部を設け、他方に受光部を設けるとよい。また、複数の受光部をアレイ状に配置して、反応した受光部から送電器１３及び受電器２３の相対位置を推定する構成としてもよい。さらに、アレイ状に配置された複数の発光部と、同じくアレイ状に配置された複数の受光部とを設け、その反応した発光部の座標等に基づいて上記相対位置を特定してもよい。なお、上記構成においては、識別信号の信号強度は光強度である。

○ 識別情報の内容は任意である。例えば、地上側機器１１又は車両側機器２１を特定するための情報が設定されている構成であってもよいし、ｎｕｌｌデータが設定されている構成であってもよい。要は、信号強度に基づいて送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌを導出することができれば、ＲＦＩＤタグ５１とＲＦＩＤリーダ５２との間で送受信が行われる信号の内容は任意である。

○ 実施形態では、ＲＦＩＤタグ５１から送信される識別情報の信号強度は予め定められた一定値であったが、これに限られず、可変値であってもよい。この場合、ＲＦＩＤタグ５１から送信される識別情報の信号強度と、ＲＦＩＤリーダ５２により受信された識別情報の信号強度とに基づいて、送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌを導出するとよい。なお、上記構成の一例としては、例えばＲＦＩＤタグ５１は、識別信号と、当該ＲＦＩＤタグ５１から送信される識別信号の信号強度とを送信し、ＲＦＩＤリーダ５２は、両情報を受信する。そして、ＲＦＩＤタグ５１から送信される識別情報の信号強度と、ＲＦＩＤリーダ５２により受信された識別情報の信号強度とから、減衰率を算出し、その減衰率に基づいて送電器１３及び受電器２３間の距離Ｌを導出する。

○ 実施形態では、電源側コントローラ１４にマップ１４ａが設けられており、電源側コントローラ１４が定数決定処理を実行する構成であったが、これに限られず、定数決定処理の制御主体は任意である。例えば車両側コントローラ２５にマップ１４ａを設け、車両側コントローラ２５が定数決定処理を実行する構成としてもよいし、各コントローラ１４，２５とは別に専用のコントローラを設けてもよい。

○ 実施形態では、地上側機器１１及び車両側機器２１の双方に可変インピーダンス変換部３０，４０が設けられていたが、いずれか一方を省略してもよい。また、いずれか一方のインピーダンス変換部の定数を固定としてもよい。

○ 実施形態では、地上側機器１１及び車両側機器２１に１つずつ可変インピーダンス変換部３０，４０が設けられていたが、これに限られず、例えば２つ以上設けられている構成であってもよい。

○ 実施形態では、各可変インピーダンス変換部３０，４０は、定数が異なる複数のインピーダンス変換器を備えている構成であったが、これに限られず、例えばキャパシタンスが可変の可変キャパシタ及びインダクタンスが可変の可変インダクタの少なくとも一方を有する１のＬＣ回路を備えている構成であってもよい。

○ また、各インピーダンス変換器３１〜３３，４１〜４３の定数が可変である構成としてもよい。この場合、車両用バッテリ２２のインピーダンスの変動等に対応させて、各インピーダンス変換器３１〜３３，４１〜４３の定数を可変制御する構成としてもよい。

○ 実施形態では、インピーダンス変換器４１〜４３は逆Ｌ型のＬＣ回路で構成されており、インピーダンス変換器３１〜３３はＬ型のＬＣ回路で構成されていたが、具体的な回路構成は任意である。例えばπ型、Ｔ型などを用いてもよい。

○ 実施形態では、インピーダンス変換器３１〜３３及びインピーダンス変換器４１〜４３はＬＣ回路で構成されていたが、具体的な構成は任意である。例えば、トランスで構成してもよい。

○ １次側可変インピーダンス変換部４０は、力率が改善される（リアクタンスが０に近づく）ように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換するものであってもよい。

○ ２次側可変インピーダンス変換部３０に代えて（又は加えて）、整流器２４と車両用バッテリ２２との間に、周期的にスイッチング（オンオフ）するスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。この場合、スイッチング素子のオンオフのデューティ比を調整することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端のインピーダンスを調整し、それを通じて、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスを特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づける構成としてもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータが「可変インピーダンス変換部」に対応し、車両用バッテリ２２が「負荷」に対応する。つまり、「負荷」とは、受電器２３（２次側コイル２３ａ）にて受電される高周波電力又はそれが整流された直流電力が入力されるものである。

○ 高周波電源１２として電力源を採用し、各可変インピーダンス変換部３０，４０を、インピーダンス整合させるのに用いてもよい。詳細には、１次側可変インピーダンス変換部４０は、高周波電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが高周波電源１２の出力インピーダンスと整合するように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換するものであってもよい。

また、２次側可変インピーダンス変換部３０は、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが受電器２３の出力端から高周波電源１２までのインピーダンスと整合するように、整流器２４の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスをインピーダンス変換するものであってもよい。

かかる構成においては、各コントローラ１４，２５は、各反射波電力が小さくなるように各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を行うとよい。この場合、各可変インピーダンス変換部３０，４０の定数の可変制御を同時に行うとよい。

○ 実施形態では、送電器１３の共振周波数と受電器２３の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
○ 実施形態では、送電器１３と受電器２３とは同一の構成であったが、これに限られず、異なる構成であってもよい。

○ 実施形態では、各コンデンサ１３ｂ，２３ｂを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル１３ａ，２３ａの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
○ 実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。

○ 実施形態では、非接触電力伝送装置１０は、車両に適用されていたが、これに限られず、他の機器に適用してもよい。例えば、携帯電話のバッテリを充電するのに適用してもよい。

○ 実施形態では、受電器２３にて受電された高周波電力は車両用バッテリ２２の充電に用いられたが、これに限られず、例えば別の機器の駆動に用いてもよい。
○ 高周波電源１２は、電力源、電圧源及び電流源のいずれであってもよい。

○ 実施形態では、高周波電源１２が設けられていたが、これに限られず、これを省略して、系統電源と１次側可変インピーダンス変換部４０とを直接接続してもよい。
○ 送電器１３は、１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する１次側結合コイルとを有する構成であってもよい。同様に、受電器２３は、２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する２次側結合コイルとを有する構成であってもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記送信部はＲＦＩＤタグであり、前記受信部はＲＦＩＤリーダである請求項１に記載の受電機器。

（ロ）前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスは、前記信号の信号強度と前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスに関する情報とが対応付けられたデータを用いて決定される請求項１又は技術的思想（イ）に記載の受電機器。

（ハ）前記送信部及び前記受信部が、前記信号の通信を行うことにより、電力伝送を行う前記送電機器及び前記受電機器の認証を行う請求項３に記載の非接触電力伝送装置。

１０…非接触電力伝送装置、１１…地上側機器（送電機器）、１２…高周波電源、１３ａ…１次側コイル、１４ａ…マップ、２１…車両側機器（受電機器）、２２…車両用バッテリ、２３ａ…２次側コイル、３０…２次側可変インピーダンス変換部、４０…１次側可変インピーダンス変換部、５１…ＲＦＩＤタグ（送信部）、５２…ＲＦＩＤリーダ（受信部）。

Claims (3)

1. 交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な受電機器において、
   前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
   負荷と、
   前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、
   信号の送受信に用いられるものであって、受信される前記信号の信号強度が前記１次側コイル及び前記２次側コイルの相対位置に応じて変動する送信部又は受信部と、
   を備え、
   前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスは、受信される前記信号の信号強度に基づいて決定されることを特徴とする受電機器。
2. 交流電力が入力される１次側コイルを有し、２次側コイルを有する受電機器に対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、
   前記１次側コイルの入力側に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、
   信号の送受信に用いられるものであって、受信される前記信号の信号強度が前記１次側コイル及び前記２次側コイルの相対位置に応じて変動する送信部又は受信部と、
   を備え、
   前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスは、受信される前記信号の信号強度に基づいて決定されることを特徴とする送電機器。
3. 交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と、
   前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルを有する受電機器と、
   を備えた非接触電力伝送装置において、
   前記送電機器及び前記受電機器の少なくとも一方に設けられ、インピーダンスが可変の可変インピーダンス変換部と、
   信号の送受信を行うものであって、前記送電機器及び前記受電機器の一方に設けられた送信部及び他方に設けられた受信部と、
   を備え、
   前記受信部にて受信される前記信号の信号強度は、前記１次側コイル及び前記２次側コイルの相対位置に応じて変動するものであり、
   前記受信部にて受信される前記信号の信号強度に基づいて、前記可変インピーダンス変換部のインピーダンスを可変制御する制御部を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。