JP2011167031A - 移動体給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体給電装置において、移動体の移動中での固定側の給電装置から移動体側への連続送電時間を多くして、送電休止時間を短く、またはなくせるとともに、送電時の電力損失を低減できる構成を実現することである。
【解決手段】車両充電システムは、道路１０側に設けた複数の一次自己共振コイル１２と、車両１４に設けた複数の二次自己共振コイル１６と切換手段とを備え、一次自己共振コイル１２から二次自己共振コイル１６へ給電する。複数の二次自己共振コイル１６は、車両１４が移動する場合に、一次自己共振コイル１２に正対して対向する二次自己共振コイル１６が切り換わるように配置する。切換手段は、所定の条件成立時に特定した対を構成する１の一次自己共振コイル１２にのみ電力を供給するように、車両１４の移動に伴って、電力を供給する一次自己共振コイル１２を切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定側に設けられた複数の一次コイルと、移動体に設けられた複数の二次コイルとを備え、一次コイルから二次コイルへ給電する移動体給電装置に関する。

従来から、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両において、車輪を駆動する走行用モータをバッテリから供給される電力により駆動することが考えられている。例えば、ハイブリッド車両は、走行用モータとエンジンとを搭載し、走行用モータとエンジンとの少なくとも一方を車両の駆動源として使用する。

このような電動車両では、バッテリの充電電力がなくなると、エンジンにより発電機を駆動し、発電機により発電した電力をバッテリに供給し、充電したり、古いバッテリを新しいバッテリに交換したり、外部交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換後、バッテリに供給し、充電することが考えられている。例えば、プラグインハイブリッド車と呼ばれる車両の場合、家庭用電源等の外部電源に接続されたコンセントに充電ケーブルの片側に設けられたプラグを接続し、充電ケーブルの他側に設けられたプラグを車両に設けた充電口に接続することで充電することが考えられている。これに対して、固定側に設けられた一次コイルから、移動体である車両側に設けられた二次コイルへワイヤレスで給電する移動体給電装置を用いて、車両にワイヤレスで外部電源から電力を送電し、バッテリを充電することが考えられている。

例えば、特許文献１に記載されているように、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電である、共鳴法を用いた送電により、車両外部の電源から車載の蓄電装置への充電を可能とする充電システムが知られている。この充電システムは、電動車両と、給電装置とを備える。電動車両は、給電装置の一次共振コイルと電磁場の共鳴により電磁気的に結合され、一次共振コイルから高周波電力を受電可能な二次共振コイルと、二次共振コイルから電磁誘導によって受電可能に構成される二次コイルと、整流器と、蓄電装置とを含む。整流器は、二次コイルが受電した電力を整流し、蓄電装置は、整流器によって整流された電力を蓄電する。また、特許文献１には、車両側において、二次共振コイルと二次コイルとの一方または両方を複数セットとしたり、給電装置側において、一次共振コイルと一次コイルとの一方または両方を複数セットとすることが記載されている。

また、特許文献２には、非接触給電部と、非接触受電装置とを備える非接触給電システムが記載されている。非接触給電部は、交流電流が供給されるコイルが巻装されたコアを有する。非接触受電装置は、搬送体の底部に設けられ、コイルに誘導結合される搬送方向にわたって複数配置された空芯コイルを備え、非接触給電部のコイルの周囲に生じた磁束が空芯コイルに鎖交することにより、空芯コイルに発生した誘導起電力を受電するとされている。また、特許文献２には、交流電流を供給するコイルを複数配置し、複数の空芯コイルの間の隙間に１のコイルがかかるときに同時に別のコイルが複数の空芯コイルの間の隙間にかからないようにしている。

特開２００９−１０６１３６号公報 特開２００６−２１１８０４号公報

上記の特許文献１に記載された充電システムの場合、ワイヤレス送電である、共鳴法を用いた送電により、車両外部の電源から車載の蓄電装置への充電を可能としているが、固定側の一次共振コイルと、移動体側の二次共振コイルとをそれぞれ複数ずつ設けることは記載されていない。このため、車両の走行中に車両外部の給電装置から車載の蓄電装置への連続送電時間を長くし、送電休止時間を短くする面から改良の余地がある。例えば一次共振コイルを１のみ設け、二次共振コイルを複数設ける場合、いずれか１の二次共振コイルに一次共振コイルが正対するように対向しなくなってから、別の二次共振コイルに一次共振コイルが正対するように対向するまでの間の切れ目で十分な電力を送電できない可能性がある。一次共振コイルと二次共振コイルとの対向が正対状態から多少ずれて対向した場合でも、電磁場共鳴により電磁気的に結合して送電する共鳴法の場合には送電できる可能性はあるが、この場合でも一次共振コイルと二次共振コイルとの正対状態で最も送電効率が高く、正対状態から大きくずれると十分に送電できない可能性がある。したがって、ある設定時間内である大きさの電力を送電する場合には単位時間当たりの最大送電電力が大きくなる可能性があり、この場合には電力損失が大きくなる可能性がある。また、単位時間当たりに送電する最大電力を小さくする場合には送電に要する時間が長くなる可能性がある。

また、特許文献２に記載された非接触給電システムの場合、移動体である搬送体の搬送中に固定側のコイルから、搬送体側の空芯コイルへ給電しようとしており、さらに、固定側のコイルを搬送方向に対し複数設けているので、搬送体の搬送中に固定側の給電装置から搬送体側の負荷への連続送電時間を長くし、送電休止時間を短くできる可能性がないとはいえない。また、この場合には、単位時間に送電する電力を小さくできる可能性がないとはいえない。ただし、複数のコイルへは空芯コイルとの位置関係にかかわらず、常に交流電力を供給しているので、電力損失が大きくなる可能性がある。

本発明は、移動体給電装置において、移動体の移動中での固定側の給電装置から移動体側への連続送電時間を多くして、送電休止時間を短く、またはなくせるとともに、送電時の電力損失を低減できる構成を実現することを目的とする。

本発明に係る移動体給電装置は、固定側に設けられた複数の一次コイルと、移動体に設けられた複数の二次コイルとを備え、一次コイルから二次コイルへ給電する移動体給電装置であって、複数の二次コイルは、移動体が移動する場合に、一次コイルに正対して対向する二次コイルが切り換わるように配置しており、予め設定した所定の条件成立時に、特定した１の一次コイルにのみ電力を供給するように、移動体の移動に伴って、電力を供給する一次コイルを切り換える切換手段を備えることを特徴とする移動体給電装置である。

また、本発明に係る移動体給電装置において、好ましくは、複数の二次コイルの位置または複数の二次コイルを設けた移動体の位置を計測する計測手段と、複数の一次コイルの位置を出力する出力手段と、最も近い１の一次コイルと１の二次コイルとの対を特定し、特定した対をそれぞれ構成する特定一次コイルと特定二次コイルとの中心間距離を推定する距離推定手段とを備え、切換手段は、所定の条件成立時である、中心間距離が予め設定した所定値以下の場合に、特定一次コイルにのみ電力を供給するように、移動体の移動に伴って、電力を供給する一次コイルを切り換える。

また、本発明に係る移動体給電装置において、好ましくは、複数の二次コイルは、複数の二次コイル同士の中心間距離が複数の一次コイル同士の中心間距離に対して異なるように配置されている。

また、本発明に係る移動体給電装置において、好ましくは、複数の二次コイルは、移動体の移動方向に沿って一列に配置されており、複数の一次コイルは、複数の二次コイルに順に上下方向に対向可能に一列に配置されている。

また、本発明に係る移動体給電装置において、好ましくは、複数の二次コイルは、移動体の移動方向に沿って並んで移動体に配置された複数の下側二次コイルと、複数の下側二次コイルの上側に、水平方向にずれるように移動体に配置された上側二次コイルとである。

また、本発明に係る移動体給電装置において、好ましくは、複数の二次コイルは、移動体の移動方向と、移動体の移動方向に対し直交する方向とにそれぞれずれるように移動体に複数配置されており、複数の一次コイルは、対応する二次コイルに上下方向に対向可能に、移動体の移動方向に対し直交する方向にずれるように複数列配置されている。

また、本発明に係る移動体給電装置において、好ましくは、１の一次コイルと１の二次コイルとの間隔が所定値以内であると判定された場合に１の二次コイルのみの共振周波数を電源周波数に基づく周波数と一致するように変更する共振周波数変更手段を備える。

また、本発明に係る移動体給電装置において、好ましくは、１の一次コイルと１の二次コイルとの間隔が所定値以内であると判定された場合に１の一次コイルのみの共振周波数と、１の二次コイルのみの共振周波数とをそれぞれ電源周波数に基づく周波数と一致するように変更する共振周波数変更手段を備える。

本発明に係る移動体給電装置によれば、移動体が移動する場合に、一次コイルと、一次コイルにより送電される二次コイルとが対向してから、次に、一次コイルと二次コイルとが対向するまでの時間を短くできるか、またはなくせる。このため、電力が送電されない期間を短くできるか、またはなくせる。すなわち、移動体の移動中での固定側の給電装置から移動体側への長い連続送電を実現しやすくできるとともに、送電休止時間を短くできるか、またはなくせる。この結果、ある設定時間内である電力を送電する場合に、単位時間当たりの最大送電電力を小さくでき、電力損失を低減できる。また、同じ電力を送電する場合に必要となる、送電休止時間を含む、送電開始から送電終了までの全体の時間を短くできる。したがって、移動体の移動中での固定側の給電装置から移動体側への連続送電時間を多くして、送電休止時間を短く、またはなくせるとともに、送電時の電力損失を低減できる。また、予め設定した所定の条件成立時に、特定した１の一次コイルにのみ電力を供給するように、移動体の移動に伴って、電力を供給する一次コイルを切り換える切換手段を備えるので、すべての一次コイルへ常に交流電力が供給されることがなく、送電時の電力損失をより低減できる。

本発明の第１の実施の形態の移動体給電装置である車両充電システムを示す全体構成図である。 図１において、車両側の構成を詳しく示す図である。 図２において、二次蓄電側コイルから蓄電部に充電し、蓄電部によりモータを駆動するための回路を示す図である。 第１の実施の形態の構成要素を示すブロック図である。 道路側の一次自己共振コイルと、車両側の二次自己共振コイルとを上方から下方に見た略図である。 第１の実施の形態において、車両が走行する場合の、道路側の１の一次自己共振コイルと車両側の１の二次自己共振コイルとが対向した場合（ａ）と、それに続く別の一次自己共振コイルと別の二次自己共振コイルとが対向した場合（ｂ）とを示す模式図である。 第１の実施の形態において、移動体給電方法である車両充電方法を示すフローチャートである。 本発明の範囲から外れる比較例において、車両が走行する場合の、道路側の一次自己共振コイルと車両側の二次自己共振コイルとが対向した場合（ａ）と、それに続く別の組み合わせで、一次自己共振コイルと二次自己共振コイルとが対向した場合（ｂ）とを示す模式図である。 第１の実施の形態と比較例とにおいて、送電電力の時間経過の１例を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態において、一次側、二次側の自己共振コイルと、電源側、蓄電側コイルと、コントローラとを示す略図である。 本発明に係る第２の実施の形態において、移動体給電方法である車両充電方法を示すフローチャートである。 本発明に係る第３の実施の形態において、一次側、二次側の自己共振コイルと、電源側、蓄電側コイルと、コントローラとを示す略図である。 本発明に係る第３の実施の形態において、移動体給電方法である車両充電方法を示すフローチャートである。 本発明に係る第４の実施の形態において、車両が走行する場合の、道路側の一次自己共振コイルと車両側の二次自己共振コイルとの位置関係の変化を時系列的に示す模式図である。 本発明に係る第５の実施の形態において、車両が走行する場合の、道路側の一次自己共振コイルと車両側の二次自己共振コイルとの位置関係の変化を時系列的に示す、上方から下方に見た模式図である。

［第１の発明の実施の形態］
以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図９は、本発明の第１の実施の形態を示している。図１、図２に示すように、本実施の形態の移動体給電装置である車両充電システムは、固定側である道路１０側に設けられた複数の一次コイルである、一次自己共振コイル１２と、移動体である車両１４に設けられた複数の二次コイルである、二次自己共振コイル１６とを備え、一次自己共振コイル１２から二次自己共振コイル１６へ給電する。このため、車両充電システムは、給電装置１８と、電動車両である車両１４とを備える。

給電装置１８は、交流電源２０と、複数の一次電源側コイル２２（図２参照、図１では図示省略）と、交流電源２０と各一次電源側コイル２２との間に設けられる複数の切換スイッチ２４と、複数の一次自己共振コイル１２と、制御部である一次側コントローラ２６（図４）と、一次側通信装置２８（図４）とを含む。交流電源２０は、外部電源であり、例えば系統電源である。交流電源２０と複数の切換スイッチ２４との間に、高周波電力ドライバ２９を設けており、高周波電力ドライバ２９により、交流電源２０から出力される電力を、一次自己共振コイル１２から車両１４側の二次自己共振コイル１６へ送電可能な高周波電力に変換し、その変換した高周波電力を一次電源側コイル２２（図２）へ供給する。

図２に示す一次電源側コイル２２は、電磁誘導によって一次自己共振コイル１２へ送電可能に構成され、好ましくは、対応する一次自己共振コイル１２と同軸上に配置される。一次電源側コイル２２は、交流電源２０からの電力を一次自己共振コイル１２へ出力する。複数の一次自己共振コイル１２は、後述する図５に示すように、道路１０の充電専用区間である直線路に、直線方向（図５の上下方向）に一列に並んで配置している。すなわち、複数の一次自己共振コイル１２は、例えば、軸方向を上下方向に向けるように、直線上に一列等、等間隔で並ぶように配置されている。

また、図２に示す一次電源側コイル２２は、道路１０の直線路の地面近傍に、複数の一次自己共振コイル１２の下側にそれぞれ上下方向に略対向するように配置される。すなわち、複数の一次自己共振コイル１２は、例えば、軸方向を上下方向に向けるように、直線上に一列等、等間隔で並ぶように配置されている。また、一次自己共振コイル１２は両端がオープンである非接続のＬＣ共振コイルである。

一方、車両１４は、例えば図示しないエンジンと走行用モータ３０との少なくとも一方を主駆動源とするハイブリッド車両、または走行用モータ３０を主駆動源とする電気自動車である電動車両である。図２に示すように、車両１４は、床部付近に、車両１４の前後方向（図２の左右方向）に並ぶように配置される２の二次自己共振コイル１６と、二次自己共振コイル１６に上下方向に対向して配置される二次蓄電側コイル３２と、二次蓄電側コイル３２にそれぞれ接続される整流器３４と、蓄電部３６と、インバータ回路を含む駆動部３８と、制御部である二次側コントローラ４０（図３）と、走行用モータ３０とを備える。

二次自己共振コイル１６は両端がオープンのＬＣ共振コイルである。２の二次自己共振コイル１６は、例えば、軸方向を上下方向に向けるように、車両の前後方向に並ぶように配置している。すなわち、２の二次自己共振コイル１６は、車両の移動方向である前後方向に沿って一列に配置している。また、道路１０側に配置される複数の一次自己共振コイル１２は、車両１４の移動に伴って、２の二次自己共振コイル１６に順に上下方向に対向可能に一列に配置している。

二次自己共振コイル１６は、道路１０側の一次自己共振コイル１２と電磁場の共鳴により電磁気的に結合され、一次自己共振コイル１２から電力の受電可能に構成される。このような方法により電力を送電する方法は、「共鳴法」と呼ばれる。二次自己共振コイル１６は、蓄電部３６の電圧、一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル１６との間の距離、一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル１６との共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル１６との共鳴強度を示す値及びその結合度を示す値等が大きくなるように巻数等のコイル形状や、一次自己共振コイル１２及び一次電源側コイル２２と、二次蓄電側コイル３２及び二次自己共振コイル１６との距離等が設定されている。

二次蓄電側コイル３２は、電磁誘導によって二次自己共振コイル１６からの電力の受電可能に構成され、好ましくは対応する二次自己共振コイル１６と同軸上に配置される。二次蓄電側コイル３２は、二次自己共振コイル１６から受電した電力を整流器３４へ出力する。整流器３４は、二次蓄電側コイル３２から受ける高周波の交流電力を直流電力に整流して蓄電部３６へ出力する。なお、整流器３４に代えて、二次蓄電側コイル３２から受ける高周波の交流電力を、蓄電部３６に供給する直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを用いることもできる。

蓄電部３６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バッテリやニッケル水素バッテリ等の二次電池により構成している。蓄電部３６は、整流器３４から供給される電力を蓄える以外に、車輪の制動に伴って走行用モータ３０で発電された電力を蓄える機能も有する。蓄電部３６は、二次側コントローラ４０へ電力を供給可能である。なお、蓄電部３６として、大容量のキャパシタを使用することもできる。

駆動部３８は、蓄電部３６から供給される電力を交流電圧に変換して走行用モータ３０へ出力し、走行用モータ３０を駆動する。また、駆動部３８は、走行用モータ３０により発電された電力を直流電力に整流して蓄電部３６へ出力し、蓄電部３６を充電する。

走行用モータ３０は、蓄電部３６から駆動部３８を介して電力を供給され、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、図３に詳しく示すように、蓄電部３６に対しそれぞれ第１スイッチ４２を介して、二次蓄電側コイル３２に接続した整流器３４を接続し、蓄電部３６の正極側及び負極側と駆動部３８との間に第２スイッチ４４を設けている。二次側コントローラ４０は、第１スイッチ４２と第２スイッチ４４との一方を接続し、他方を遮断することで、走行用モータ３０に電力を供給することにより、走行用モータ３０を駆動するか、または交流電源２０（図１、図２）から蓄電部３６へ充電するかを切換可能としている。なお、１の整流器のみを、２の二次蓄電側コイル３２に対応する第１スイッチ４２と、蓄電部３６との間に共通して設けることもできる。この場合、いずれかの第１スイッチ４２の接続により、対応する二次蓄電側コイル３２から整流器で整流された電力を蓄電部３６に供給することが可能になる。また、２の二次自己共振コイル１６のうち、１の二次自己共振コイル１６を特定受電コイルとする場合、対応する第１スイッチ４２を接続し、別の第１スイッチ４２を遮断する。

また、図４に示すように、給電装置１８は、交流電源２０（図１，２）と、複数の一次電源側コイル２２（図２）と、交流電源２０と複数の一次電源側コイル２２との間に設ける複数の切換スイッチ２４（図４では１個のみ図示する。）と、複数の一次自己共振コイル１２（図１、図２）と、制御部である一次側コントローラ２６と、一次側通信装置２８とを含む。また、車両１４は、二次側コントローラ４０と、二次側通信装置４６と、車両状態計測手段４８とを含む。

一次側通信装置２８及び二次側通信装置４６は、互いに相手側である二次側通信装置４６または一次側通信装置２８に対し、無線での受信及び送信を可能としている。例えば、二次側通信装置４６は、二次側コントローラ４０から給電許可を表す信号を受けた場合に一次側通信装置２８に対し無線でその給電許可を表す信号を送信可能とする。一次側通信装置２８は、受信した給電許可信号を一次側コントローラ２６へ送り、後述するように選択した切換スイッチ２４の断接、すなわちオンオフを切り換える。一次側コントローラ２６及び二次側コントローラ４０は、それぞれＣＰＵ，メモリ等の記憶部等を有するマイクロコンピュータを含む。

また、車両状態計測手段４８は、ＧＰＳユニットであり、ＧＰＳ（全地球測位システム）、速度センサ、及びジャイロセンサ等を含み、二次自己共振コイル１６を備える車両１４の現在の自車位置と、車両１４の進行方向と、進行速度である車速とを求め、記憶部に記憶された地図上に自車位置を特定する。車両状態計測手段４８は、二次側コントローラ４０が有する後述する一次コイル特定手段５０及び一次二次コイル間距離推定手段５２に、自車位置と進行方向とを出力し、コイル対向判定手段５４に車速を出力する。

二次側コントローラ４０は、一次コイル位置出力手段５６と、上記の一次コイル特定手段５０、一次二次コイル間距離推定手段５２、及びコイル対向判定手段５４と、給電許可手段５８とを有する。一次コイル位置出力手段５６は、地図情報とともに、地図上の複数の一次自己共振コイル１２の予め定められた位置を、予め記憶部に記憶させておき、一次コイル特定手段５０に出力する。

一次コイル特定手段５０は、車両状態計測手段４８から送られる自車位置と進行方向とに基づいて、車両１４が移動する場合に進行方向前側で最先に近づく位置に配置されている一次自己共振コイル１２またはその一次自己共振コイル１２を含む一次自己共振コイル群を特定し、一次二次コイル間距離推定手段５２に出力する。一次自己共振コイル群は、例えば直線路に配置された複数の一次自己共振コイル１２を含む。

また、一次二次コイル間距離推定手段５２は、車両状態計測手段４８から送られる自車位置と進行方向と、一次コイル特定手段５０により特定された一次自己共振コイル１２または一次自己共振コイル群とに基づいて、２の二次自己共振コイル１６の位置を取得する。また、一次二次コイル間距離推定手段５２は、最も近い１の一次自己共振コイル１２と１の二次自己共振コイル１６との対を特定し、特定した対をそれぞれ構成する特定給電コイルである一次自己共振コイル１２と、特定受電コイルである二次自己共振コイル１６との中心間距離であるコイル間距離を推定し、コイル対向判定手段５４に出力する。なお、車両状態計測手段４８で自車位置から２の二次自己共振コイル１６の位置を取得し、その取得値を一次二次コイル間距離推定手段５２に出力することもできる。

例えば、図５は、直線路である道路１０側の一次自己共振コイル１２と、車両１４側の二次自己共振コイル１６とを上方から下方に見た略図である。このように車両１４の進行方向（図５の矢印α方向）に対して１列に一次自己共振コイル１２が並んでいる場合に、一次二次コイル間距離推定手段５２（図４）は、車両１４前側（図５の上側）の二次自己共振コイル１６に最先に対向する特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２と、特定受電コイルである車両１４前側の１の二次自己共振コイル１６との対を特定し、特定した対の中心間距離であるコイル間距離Ｌｃを算出、すなわち推定する。

コイル対向判定手段５４は、特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したか否かを判定する。ここで、「特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向」とは、特定受電コイルと特定給電コイルとが、上下方向に同軸上に正対して対向配置される場合の他、特定受電コイルと特定給電コイルとを上から見た場合の水平方向に関する両コイル同士の中心間距離である、コイル間距離Ｌｃが予め設定された所定範囲内である場合も含む。例えば、図５に示す例の場合には、コイル間距離Ｌｃが予め設定した所定値ε以下である（Ｌｃ≦ε）場合に、特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したと判定する。このために、コイル対向判定手段５４は、車両状態計測手段４８（図４）から送られる車速を用いる。これについては、後で詳述する。

図４に示すように、コイル対向判定手段５４により特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したと判定された場合には、その結果を表す信号を給電許可手段５８に出力し、給電許可手段５８は、特定給電コイルと給電許可とを表す給電許可信号を二次側通信装置４６に出力し、二次側通信装置４６は、無線で一次側通信装置２８に信号を送信する。この送信信号に基づいて、一次側通信装置２８は、一次側コントローラ２６へ給電許可信号を出力する。一次側コントローラ２６は、給電許可信号に基づいて、特定給電コイルである、１の一次自己共振コイル１２（図１、図２）に対応する１の一次電源側コイル２２（図２）に交流電源２０から電力を供給するとともに、１の特定給電コイル以外のすべての一次自己共振コイル１２に対応する一次電源側コイル２２に交流電源２０（図１、図２）から電力を供給しないように、選択した切換スイッチ２４の断接を制御する。このため、図２に示すように、特定給電コイルに対応する１の一次電源側コイル２２に、交流電源２０から、高周波電力ドライバ２９を介して周波数変換された電力が供給され、一次電源側コイル２２から電磁誘導によって一次自己共振コイル１２へ電力が送電される。また、一次自己共振コイル１２から車両１４側の二次自己共振コイル１６に、磁場共鳴により電力が送電され、二次自己共振コイル１６から電磁誘導によって、二次蓄電側コイル３２に電力が送電される。二次蓄電側コイル３２からは整流器３４により、直流に整流された電流が蓄電部３６に送られ、蓄電部３６が充電される。

また、一次側コントローラ２６（図４）と切換スイッチ２４とは、予め設定した所定の条件成立時である、コイル間距離Ｌｃが所定値ε以下である場合に、複数の一次自己共振コイル１２のうち、特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２にのみ電力を供給するように、車両１４の移動に伴って、電力を供給する一次自己共振コイル１２を切り換える切換手段５９を構成する。

また、車両１４の前側（図２の左側）に位置する二次自己共振コイル１６が、特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２上を通過し、コイル間距離Ｌｃが所定範囲から外れた場合には、次に、最も近い１の一次自己共振コイル１２と１の二次自己共振コイル１６との対を特定し、特定した対のコイル間距離Ｌｃを推定する。例えば、対を構成する二次自己共振コイル１６が車両１４の後側（図２の後側）に位置する二次自己共振コイル１６となる場合、特定受電コイルが２の二次自己共振コイル１６の間で切り換わる。また、この対を構成する一次自己共振コイル１２が特定給電コイルとなる。一次二次コイル間距離推定手段５２（図４）は、特定受電コイルと特定給電コイルとの距離を、コイル間距離Ｌｃとして推定する。次いで、図４に示すように、コイル対向判定手段５４は、コイル間距離Ｌｃが所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内と判定された場合に、給電許可手段５８が、特定給電コイルと給電許可とを表す給電許可信号を二次側通信装置４６に出力し、二次側、一次側通信装置４６，２８を介して、一次側コントローラ２６へ給電許可信号を出力する。一次側コントローラ２６と切換スイッチ２４とは、特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２（図２）にのみ電力を供給するように、車両１４の移動に伴って、電力を供給する一次自己共振コイル１２を切り換える。このため、特定給電コイルに交流電源２０（図２）から電力が供給される。

すなわち、車両充電システムは、移動体である車両１４の移動に伴い、車両１４側の二次自己共振コイル１６が道路１０側の一次自己共振コイル１２に対して移動する場合に、電力が供給される一次自己共振コイル１２に対向する二次自己共振コイル１６が、交互に切り換わることを可能としている。

また、図５に示すように、２の二次自己共振コイル１６は、２の二次自己共振コイル１６の中心軸同士の間隔Ｌ２が、複数の一次自己共振コイル１２の中心軸同士の間隔Ｌ１に対して異なるように配置している。より具体的には、２の二次自己共振コイル１６は、２の二次自己共振コイル１６の中心軸同士の間隔Ｌ２が、複数の一次自己共振コイル１２の中心軸同士の間隔Ｌ１よりも大きくなるように（Ｌ２＞Ｌ１）配置している。

図６は、本実施の形態において、車両が走行する場合の、道路１０側の１の一次自己共振コイル１２と車両側の１の二次自己共振コイル１６とが対向した場合（ａ）と、それに続く別の一次自己共振コイル１２と別の二次自己共振コイル１６とが対向した場合（ｂ）とを示す模式図である。図６に示すように、（ａ）から（ｂ）に移行したときに、（ａ）で一次自己共振コイル１２に対向していた車両前側（図６（ａ）（ｂ）の右側）の二次自己共振コイル１６は、（ｂ）では一次自己共振コイル１２に対向せず、車両後側（図６（ａ）（ｂ）の左側）の二次自己共振コイル１６が一次自己共振コイル１２に対向している。すなわち、二次自己共振コイル１６を有する車両が図６の矢印α方向に移動する場合に、車両前側の二次自己共振コイル１６が一次自己共振コイル１２に対向した後、車両後側の二次自己共振コイル１６が一次自己共振コイル１２に対向し、その後は同様に繰り返される。この場合、図６（ａ）でＰ位置の一次自己共振コイル１２が特定給電コイルとなり、図６（ｂ）では、Ｑ位置の一次自己共振コイル１２が特定給電コイルとなる。このように、複数の二次自己共振コイル１６は、車両が移動する場合に、一次自己共振コイル１２に正対して対向する二次自己共振コイル１６が前後で交互に切り換わるように配置されている。

次に、本実施の形態の移動体給電装置である車両充電システムにより、車両の充電を行う方法を図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態において、移動体給電方法である車両充電方法を示すフローチャートである。なお、以下の本実施の形態の説明では、図１から図６に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。図７のステップＳ１０（以下、「ステップ」は、単にＳとして説明する。）で、走行中給電許可判定が行われる。走行中給電許可判定では、車両のユーザである運転者が走行中給電許可のためのスイッチまたはボタン等の操作部をオンにする等に基づく検知信号が一次側コントローラ２６に入力された場合に、一次側コントローラ２６で走行中給電許可がされたと判定し、それ以外の場合を走行中給電許可がされないと判定する。走行中給電許可がされたと判定されると、Ｓ１２で、一次側コントローラ２６は、蓄電部３６の充電量に余裕があるか否かを判定する。すなわち、一次側コントローラ２６は、蓄電部３６の充電量が予め設定した充電上限値以下である場合に充電量に余裕があると判定し、蓄電部３６の充電量が充電上限値を超える場合に充電量に余裕がないと判定する。このために、一次側コントローラ２６は、蓄電部３６の充電量情報として、蓄電部３６の充電状態、すなわちＳＯＣ（State of Charge）を図示しない充電量検出部により取得する。Ｓ１２で、充電量に余裕がないと判定されると処理が終了される。すなわち、その後の充電が中止される。

Ｓ１２で、充電量に余裕があると判定された場合には、Ｓ１４で、車両状態計測手段４８が、ＧＰＳ等により二次自己共振コイル１６と関係づけた自車位置を計測し、すなわち取得し、地図上に自車位置を特定する。また、車両状態計測手段４８は、ジャイロセンサにより地図上における車両の進行方向を計算し、すなわち取得する。また、車両状態計測手段４８は、速度センサにより従動輪等の左右車輪の速度をそれぞれ計測し、取得した左右車輪速度の平均値を車速として取得する。例えば、速度センサにより左右車輪の角速度ωｌ、ωｒをそれぞれ求め、左右車輪の半径をＲとすると、車速Ｖは、Ｖ＝Ｒ（ωｌ＋ωｒ）／２の関係を用いて求められる。

次いで、Ｓ１６で、一次コイル位置出力手段５６は、地図情報上での複数の一次自己共振コイル１２の位置を出力し、一次コイル特定手段５０は、車両状態計測手段４８により取得された自車位置及び進行方向と、出力された一次自己共振コイル１２の位置とから、車両１４が移動する場合に進行方向前側で最先に近づく位置に配置されている一次自己共振コイル１２またはその一次自己共振コイル１２を含む一次自己共振コイル群を特定する。

次いで、Ｓ１８で、一次二次コイル間距離推定手段５２は、車両１４の２の二次自己共振コイル１６それぞれの位置を求める、すなわち取得するとともに、２の二次自己共振コイル１６と、一次自己共振コイル１２の位置とから、最も近い特定給電コイルとなる１の一次自己共振コイル１２と特定受電コイルとなる１の二次自己共振コイル１６との対を特定し、特定した対の一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル１６との中心間距離であるコイル間距離Ｌｃを算出し、推定する。例えば、特定した対を構成する二次自己共振コイル１６が、車両前側の二次自己共振コイル１６となる場合、この二次自己共振コイル１６が特定受電コイルとなる。

Ｓ２０では、コイル対向判定手段５４により、上記コイル間距離Ｌｃと車速Ｖとに基づいて、特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したか否かを判定する。すなわち、コイル対向判定手段５４は、コイル間距離Ｌｃと、コイル間距離Ｌを推定した時点からの経過時間ｔと、車両状態計測手段４８から入力される車速Ｖとに基づいて、特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したか否かを判定する。すなわち、コイル間距離をＬｃとし、車速をＶとし、コイル間距離計測時からの計測時間をｔとし、予め設定した所定範囲をεとした場合に、次の（１）式が成立したか否かを判定する。
｜Ｌ−Ｖｔ｜≦ε ・・・（１）

（１）式が成立したと判定された場合には、特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したと判定され、Ｓ２２に移行する。これに対して、（１）式が不成立の場合には、Ｓ２０の判定を繰り返す。

Ｓ２２では、一次側コントローラ２６により切換スイッチ２４を切り換えて、特定給電コイルに対応する一次電源側コイル２２に交流電源２０から、高周波電力ドライバ２９により周波数変換された交流電流を供給し、一次自己共振コイル１２、二次自己共振コイル１６、及び二次蓄電側コイル３２に送電を行う。また、Ｓ２４で、二次側コントローラ４０は、蓄電部３６の検出された充電量を取得し、充電量が充電上限値を超えた場合に処理を終了し、充電量が充電上限値以下であるならば、Ｓ２６に移行する。Ｓ２６では、特定受電コイルと特定給電コイルとの略対向が終了したか否かを判定し、終了していない場合、Ｓ２２で特定給電コイルに電力を供給する。逆に、Ｓ２６で、特定受電コイルと特定給電コイルとの略対向が終了したと判定された場合には、Ｓ１６に移行し、Ｓ１６からＳ２６の処理を繰り返す。この場合、Ｓ１８で、最も近い対を構成する二次自己共振コイル１６が車両後側の二次自己共振コイル１６となる場合、この二次自己共振コイル１６が特定受電コイルとなる。

なお、Ｓ１４で、車両状態計測手段４８は、自車位置を計測する代わりに、またはこれとともに、車両１４に設けた２の二次自己共振コイル１６の位置を計測することもできる。また、上記の例では、二次自己共振コイル１６は、２個のみを車両１４に設けているが、３個以上を車両１４の前後方向に等間隔に並ぶように配置することもできる。

このような車両充電システムによれば、２の二次自己共振コイル１６は、２の二次自己共振コイル１６同士の間隔Ｌ２が複数の一次自己共振コイル１２同士の間隔Ｌ１に対して異なるように配置している。このため、車両１４が移動する場合に、一次自己共振コイル１２と、一次自己共振コイル１２により送電される二次自己共振コイル１６とが対向してから、次に、一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル１６とが対向するまでの時間を短くできるか、またはなくせる。このため、電力が送電されない期間を短くできるか、またはなくせる。すなわち、車両１４の移動中での道路１０側の給電装置１８から車両１４側への長い連続送電を実現しやすくできるとともに、送電休止時間を短くできるか、またはなくせる。この結果、ある設定時間内である電力を送電する場合に、単位時間当たりの最大送電電力を小さくでき、電力損失を低減できる。また、同じ電力を送電する場合に必要となる、送電休止時間を含む、送電開始から送電終了までの全体の時間を短くできる。したがって、車両１４の移動中での道路１０側の給電装置１８から車両１４側への連続送電時間を多くして、送電休止時間を短く、またはなくせるとともに、送電時の電力損失を低減できる。

これに対して、図８は、本発明の範囲から外れる比較例において、車両が走行する場合の、道路１０側の一次自己共振コイル１２と車両側の二次自己共振コイル１６とが対向した場合（ａ）と、それに続く別の組み合わせで、一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル１６とが対向した場合（ｂ）とを示す模式図である。この比較例では、複数の二次自己共振コイル１６同士の間隔Ｌ２ａを、複数の一次自己共振コイル１２同士の間隔Ｌ１ａと同じにしている。このため、車両が図８の矢印α方向に走行する場合に、（ａ）に示すように、一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル１６とが対向する場合には、すべての一次自己共振コイル１２が、対応する二次自己共振コイル１６にそれぞれ対向するが、次に、（ｂ）に示すように、一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル１６とが対向するまでの時間が長くなる。例えば、１の二次自己共振コイル１６が１の一次自己共振コイル１２に正対して対向した状態から、別の一次自己共振コイル１２に正対して対向するまでに、車両が図８（ａ）の距離Ｄ１だけ進む必要がある。

これに対して、上記の図６で示した本実施の形態の場合、車両が図６の矢印α方向に走行する場合に、車両前側（図６（ａ）（ｂ）の右側）に位置する二次自己共振コイル１６が一次自己共振コイル１２に正対して対向した（（ａ）の場合）後、車両後側（図６（ａ）（ｂ）の左側）に位置する二次自己共振コイル１６が一次自己共振コイル１２に正対して対向する（（ｂ）の場合）までに、車両が図６（ａ）の距離Ｄ２だけしか進まない。図６、図８の比較から明らかなように、本実施の形態では、送電休止時間を短くできるか、またはなくせる。また、本実施の形態では、予め設定した所定の条件成立時に、特定した特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２にのみ電力を供給するように、車両１４の移動に伴って、電力を供給する一次自己共振コイル１２を切り換える切換手段５９を備える。このため、すべての一次自己共振コイル１２へ常に交流電力が供給されることがなく、送電時の電力損失をより低減できる。

図９は、本実施の形態と比較例とにおいて、送電電力の時間経過の１例を示す図である。図９では、横軸により時間を、縦軸により送電電力を表している。また、実線ａで本実施の形態の場合を、一点鎖線ｂで比較例の場合を表している。また、図９では、本実施の形態と比較例とで、同じ電力を同じ設定時間内に送電する場合を示している。図９から明らかなように、本実施の形態では、比較例の場合と異なり、送電休止時間を短く、またはなくすことができ、単位時間当たりの最大送電電力を小さくできる。

なお、本実施の形態では、二次側コントローラ４０が一次コイル位置出力手段５６を有するように構成しているが、各一次自己共振コイル１２の近傍にその位置情報を送信する送信部をそれぞれ設けたり、一次側コントローラ２６が複数の一次自己共振コイル１２の位置情報を出力するコイル位置出力手段を有する構成とし、送信部または一次側通信装置２８からのコイル位置情報を二次側通信装置４６を介して二次側コントローラ４０に送信するように構成することもできる。この場合も、二次側コントローラ４０は、複数の一次自己共振コイル１２の位置情報を取得することができる。

［第２の発明の実施の形態］
図１０は、本発明に係る第２の実施の形態において、本発明に係る第２の実施の形態において、一次側、二次側の自己共振コイルと、電源側、蓄電側コイルと、コントローラとを示す略図である。図１１は、本実施の形態において、移動体給電方法である車両充電方法を示すフローチャートである。

図１０に示すように、本実施の形態では、すべての二次自己共振コイル１６の導線の一部同士の間にそれぞれ可変容量コンデンサ６０を接続している。なお、図１０では、１の二次自己共振コイル１６に対応する構成要素のみを図示している。各可変容量コンデンサ６０は、二次側コントローラ４０からの制御信号により容量を変化させることを可能としている。仮に各可変容量コンデンサ６０が設けられていないとすると、二次自己共振コイル１６の容量は、導線間の浮遊容量によって決定される。これに対して、本実施の形態では、各二次自己共振コイル１６の容量は、各可変容量コンデンサ６０の容量を変更することにより変更することができる。このため、各可変容量コンデンサ６０の容量を変更することにより、各二次自己共振コイル１６のＬＣ共振周波数も変更可能となる。

また、二次側コントローラ４０は、１の特定給電コイルである一次自己共振コイル１２と１の特定受電コイルである二次自己共振コイル１６との間隔が所定値以内である、すなわち略対向していると判定された場合に、特定受電コイルである１の二次自己共振コイル１６の共振周波数のみを、交流電源２０の電源周波数を高周波電力ドライバ２９で周波数変換した後の周波数であり、電源周波数に基づく周波数である、変換後電源周波数と一致するように変更する、共振周波数変更手段６２を有する。

このような本実施の形態の構成を用いて車両の充電を行う方法を、図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の本実施の形態の説明では、上記の第１の実施の形態で用いた図１から図６に示した要素、または図１０に示した要素と同一または同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、図１１のＳ３０からＳ４０の処理は、上記の図７に示した第１の実施の形態のＳ１０からＳ２０の処理と同様である。

図１１のＳ４０で、コイル対向判定手段５４により、コイル間距離Ｌｃと車速Ｖとコイル間距離計測時からの計測時間ｔとに基づいて、特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したと判定された場合には、Ｓ４２で、二次側コントローラ４０に設けた共振周波数変更手段６２が、特定受電コイルである１の二次自己共振コイル１６に接続している可変容量コンデンサ６０の容量を変更することで、そのＬＣ共振周波数ｆを、変換後電源周波数ｆａと同じになるように変更する。すなわち、二次自己共振コイル１６が特定受電コイルとならない場合には、そのＬＣ共振周波数を「初期値」として、変換後電源周波数ｆａとは異なる周波数に設定しておく。

これに対して、コイル対向判定手段５４により特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したと判定された場合には、共振周波数変更手段６２が、特定受電コイルである１の二次自己共振コイル１６のＬＣ共振周波数のみを変更し、そのＬＣ共振周波数ｆを変換後電源周波数ｆａと一致させる。

そして、Ｓ４４で、一次側コントローラ２６により切換スイッチ２４を切り換えて、特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２に対応する１の一次電源側コイル２２と、一次自己共振コイルとを介して、交流電源２０から、二次自己共振コイルに高周波電力ドライバにより周波数変換された交流電流を供給し、送電を行う。また、Ｓ４４からＳ４６の処理は、上記の図７に示した第１の実施の形態のフローチャートのＳ２２からＳ２４の処理と同様である。また、Ｓ４８では、特定受電コイルと特定給電コイルとの略対向が終了したか否かを判定し、終了していない場合、Ｓ４４で特定給電コイルに電力を供給する。逆に、Ｓ４８で、特定受電コイルと特定給電コイルとの略対向が終了したと判定された場合には、二次側コントローラ４０の共振周波数変更手段６２は、これまで特定受電コイルとして特定されていた二次自己共振コイル１６の共振周波数ｆを、変換後電源周波数ｆａとは異なる元の「初期値」の周波数に戻すように、可変容量コンデンサ６０の容量を変更する。そして、Ｓ３６に移行し、Ｓ３６からＳ４８の処理を繰り返す。

このような本実施の形態の場合も、上記の第１の実施の形態と同様に、車両１４の移動中での道路１０側の給電装置１８から車両１４側への連続送電時間を多くして、送電休止時間を短く、またはなくせるとともに、送電時の電力損失を低減できる。また、本実施の形態では、充電時に、２の二次自己共振コイル１６に対応して設ける第１スイッチ４２のいずれも接続したままとすることもできる。また、この場合、２の二次自己共振コイルに対応して設ける第１スイッチ４２として、共通の１の第１スイッチのみを設けることもできる。その他の構成及び作用は、上記の第１の実施の形態と同様であるため、重複する図示及び説明を省略する。

［第３の発明の実施の形態］
図１２は、本発明に係る第３の実施の形態において、一次側、二次側の自己共振コイルと、電源側、蓄電側コイルと、コントローラとを示す略図である。図１３は、本実施の形態において、移動体給電方法である車両充電方法を示すフローチャートである。

図１２に示すように、本実施の形態では、すべての二次自己共振コイル１６に可変容量コンデンサ６０を接続するだけでなく、すべての一次自己共振コイル１２に可変容量コンデンサ６４を接続している。すなわち、本実施の形態では、上記の図１０から図１１に示した第２の実施の形態において、すべての一次自己共振コイル１２の導線の一部同士の間にそれぞれ可変容量コンデンサ６４を接続している。なお、図１２では、１の一次自己共振コイル１２に対応する構成要素のみを図示している。各可変容量コンデンサ６４は、一次側コントローラ２６からの制御信号により容量を変化させることを可能としている。各可変容量コンデンサ６４が設けられていないと、一次側自己共振コイル１２の容量は、導線間の浮遊容量によって決定される。これに対して、本実施の形態では、各一次自己共振コイル１２の容量は、対応する可変容量コンデンサ６４の容量を変更することにより変更することができる。このため、各可変容量コンデンサ６４の容量を変更することにより、各一次自己共振コイル１２のＬＣ共振周波数も変更可能となる。

また、一次側コントローラ２６は、１の特定給電コイルである一次自己共振コイル１２と１の特定受電コイルである二次自己共振コイル１６との間隔が所定値以内である、すなわち略対向していると判定された場合に、特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２の共振周波数のみを、交流電源２０の電源周波数を高周波電力ドライバ２９で周波数変換した後の周波数であり、電源周波数に基づく周波数である、変換後電源周波数と一致するように変更する、共振周波数変更手段６６を有する。

このような本実施の形態の構成を用いて車両の充電を行う方法を、図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の本実施の形態の説明では、上記の第１の実施の形態で用いた図１から図６に示した要素、または図１２に示した要素と同一または同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、図１３のＳ５０からＳ６０の処理は、上記の図７に示した第１の実施の形態のＳ１０からＳ２０の処理と同様である。

図１３のＳ６０で、コイル対向判定手段５４により、コイル間距離Ｌｃと車速Ｖとコイル間距離計測時からの計測時間ｔとに基づいて、特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したと判定された場合には、Ｓ６２で、二次側コントローラ４０に設けた共振周波数変更手段６２が、特定受電コイルである１の二次自己共振コイル１６に接続している可変容量コンデンサ６０の容量を変更することで、そのＬＣ共振周波数ｆを、変換後電源周波数ｆａと同じになるように変更する。すなわち、二次自己共振コイル１６が特定受電コイルとならない場合には、そのＬＣ共振周波数を「初期値」として、変換後電源周波数ｆａとは異なる周波数に設定しておく。

これに対して、コイル対向判定手段５４により特定受電コイルと特定給電コイルとが略対向したと判定された場合には、共振周波数変更手段６２が、特定受電コイルである１の二次自己共振コイル１６のＬＣ共振周波数のみを変更し、そのＬＣ共振周波数ｆを変換後電源周波数ｆａと一致させる。

これとともに、Ｓ６２では、一次側コントローラ２６に設けた共振周波数変更手段６６が、特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２に接続している可変容量コンデンサ６４の容量を変更することで、そのＬＣ共振周波数ｆを、変換後電源周波数ｆａと同じになるように変更する。逆に、一次自己共振コイル１２が特定給電コイルとならない場合には、そのＬＣ共振周波数ｆを「初期値」として、変換後電源周波数ｆａとは異なる周波数に設定しておく。

そして、Ｓ６４で、一次側コントローラ２６により切換スイッチ２４を切り換えて、特定給電コイルである１の一次自己共振コイル１２に対応する１の一次電源側コイル２２と、一次自己共振コイル１２とを介して、交流電源２０から、二次自己共振コイル１６に高周波電力ドライバ２９により周波数変換された交流電流を供給し、送電を行う。また、Ｓ６４からＳ６６の処理は、上記の図７に示した第１の実施の形態のフローチャートのＳ２２からＳ２４の処理と同様である。また、Ｓ６８では、特定受電コイルと特定給電コイルとの略対向が終了したか否かを判定し、終了していない場合、Ｓ６４で特定給電コイルに電力を供給する。逆に、Ｓ６８で、特定受電コイルと特定給電コイルとの略対向が終了したと判定された場合には、二次側コントローラ４０の共振周波数変更手段６２は、これまで特定受電コイルとして特定されていた二次自己共振コイル１６の共振周波数ｆを、変換後電源周波数ｆａとは異なる元の「初期値」の周波数に戻すように、可変容量コンデンサ６０の容量を変更する。また、一次側コントローラ２６の共振周波数変更手段６６は、これまで特定給電コイルとして特定されていた一次自己共振コイル１２の共振周波数ｆを、変換後電源周波数ｆａとは異なる元の「初期値」の周波数に戻すように、可変容量コンデンサ６４の容量を変更する。そして、Ｓ５６に移行し、Ｓ５６からＳ６８の処理を繰り返す。

このような本実施の形態の場合も、上記の各実施の形態と同様に、車両１４の移動中での道路１０側の給電装置１８から車両１４側への連続送電時間を多くして、送電休止時間を短く、またはなくせるとともに、送電時の電力損失を低減できる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図９に示した第１の実施の形態または図１０，１１に示した第２の実施の形態と同様であるため、重複する図示及び説明を省略する。

なお、上記の図１０から図１３に示した第２の実施の形態、第３の実施の形態において、各一次自己共振コイル１２及び各二次自己共振コイル１６に、可変容量コンデンサ６０，６４の代わりに可変容量ダイオードを接続し、対応するコントローラは、可変容量ダイオードの容量を変更することで、対応するコイルの共振周波数を変更する構成を採用することもできる。

また、本発明に関連する参考例として、本実施の形態において、複数の一次自己共振コイル１２のそれぞれに対応して設ける複数の切換スイッチ２４を省略したり、複数の切換スイッチ４２として、複数の一次自己共振コイル１２と交流電源２０との間に共通の１の切換スイッチを設けることもできる。この場合でも、共振周波数変更手段６６を設けているので、１の特定給電コイルと１の特定受電コイルとの間で効率よく給電することが可能となる。

［第４の発明の実施の形態］
図１４は、本発明に係る第４の実施の形態において、車両が走行する場合の、道路側の一次自己共振コイルと車両側の二次自己共振コイルとの位置関係の変化を時系列的に示す模式図である。本実施の形態では、車両の前後方向（図１４の左右方向）に一列に２の下側二次自己共振コイル６８を配置するとともに、各下側二次自己共振コイル６８の上側で、車両の前後方向に関して各下側二次自己共振コイル６８の間に上側二次自己共振コイル７０を配置している。各二次自己共振コイル６８，７０の構成は、上記の図１から図９に示した第１の実施の形態の場合の各二次自己共振コイル１６の構成と同様である。

また、上記の図２、図３に示した第１の実施の形態と同様に、各二次自己共振コイル６８，７０に二次蓄電側コイル３２（図２、図３）を対向配置している。そして、二次蓄電側コイル３２は、電磁誘導によって対応する二次自己共振コイル６８，７０からの電力の受電可能に構成している。各二次蓄電側コイル３２は、二次自己共振コイル６８，７０から受電した電力を整流器３４（図２、図３）へ出力する。整流器３４は、二次蓄電側コイル３２から受ける高周波の交流電力を直流電力に整流して蓄電部３６へ出力する。なお、整流器３４に代えて、二次蓄電側コイル３２から受ける高周波の交流電力を、蓄電部３６に供給する直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを用いることもできる。

また、各二次自己共振コイル６８，７０の中心軸同士の車両前後方向（図１４の左右方向）に関する間隔は、複数の一次自己共振コイル１２同士の間隔に対して異なるように配置している。より具体的には、各二次自己共振コイル６８，７０の中心軸同士の車両前後方向に関する間隔は、複数の一次自己共振コイル１２の中心軸同士の車両前後方向に関する間隔よりも小さくしている。すなわち、複数の二次自己共振コイル１６は、車両の移動方向（図１４の矢印α方向）に沿って並んで車両に配置された２の下側二次自己共振コイル６８と、２の下側二次自己共振コイル６８の上側に、水平方向にずれるように車両に配置された上側二次自己共振コイル７０とである。

このような本実施の形態の場合、図１４に示すように、矢印α方向に車両が走行する場合に、道路１０側の１の一次自己共振コイル１２と車両側の１の二次自己共振コイル６８とが対向した場合（ａ）から、別の一次自己共振コイル１２と別の二次自己共振コイル６８とが対向する場合（ｂ）までの時間間隔と、（ｂ）の場合からそれに続く別の一次自己共振コイル１２と別の二次自己共振コイル７０とが対向する場合（ｃ）までの時間間隔とが、それぞれ短くなる。すなわち、本実施の形態によれば、本実施の形態の構成と異なり、単に、車両側に２の二次自己共振コイル１６を前後方向に並べて配置したと仮定した場合に比べて、各二次自己共振コイル６８，７０同士の間の、車両の前後方向に関する間隔を小さくできる。このため、車両が移動する場合に、一次自己共振コイル１２と、一次自己共振コイル１２により送電される二次自己共振コイル６８，７０とが正対するように対向してから、次に、一次自己共振コイル１２と二次自己共振コイル６８，７０とが正対するように対向するまでの時間をより短くできる。このため、車両の移動中での道路１０側の給電装置１８から車両側への連続送電時間をより多くして、送電休止時間をより短く、またはなくせるとともに、送電時の電力損失をより低減できる。

なお、本実施の形態において、下側二次自己共振コイル６８と上側二次自己共振コイル７０とを、車両の移動方向に対し直交する横方向にずらせることもできる。この場合には、一次自己共振コイル１２を車両の移動方向に沿って２列平行に複数ずつ並ぶように配置する。そして、交流電源２０から各一次自己共振コイル１２に、高周波電力ドライバ２９及び一次電源側コイル２２を介して電力を供給可能とする。その他の構成及び作用は、上記の図１から図９に示した第１の実施の形態と同様である。

［第５の発明の実施の形態］
図１５は、本発明に係る第５の実施の形態において、車両が走行する場合の、道路側の一次自己共振コイルと車両側の二次自己共振コイルとの位置関係の変化を時系列的に示す、上方から下方に見た模式図である。本実施の形態では、車両の前後方向（図１５の左右方向）と、車両の前後方向に対し直交する横方向（図１５の上下方向）とに、それぞれずれるように２の二次自己共振コイル１６を、車両に配置している。また、各二次自己共振コイル１６の配置に対応して、道路１０側に、対応する一次自己共振コイル１２を、二次自己共振コイル１６に上下方向の対向可能に、車両の移動方向である矢印α方向に対し直交する横方向にずれるように２列配置している。各列で一次自己共振コイル１２は複数が車両の移動方向に沿って等間隔に並んで配置されている。また、交流電源２０から各一次自己共振コイル１２に、高周波電力ドライバ２９及び一次電源側コイル２２を介して電力を供給可能としている。

各二次自己共振コイル１６の構成は、上記の図１から図９に示した第１の実施の形態の場合の各二次自己共振コイル１６の構成と同様である。また、上記の図２、図３に示した第１の実施の形態と同様に、各二次自己共振コイル１６に二次蓄電側コイル３２を対向配置している。そして、二次蓄電側コイル３２は、電磁誘導によって対応する二次自己共振コイル１６からの電力の受電を可能に構成している。各二次蓄電側コイル３２は、二次自己共振コイル１６から受電した電力を整流器３４へ出力する。整流器３４は、二次蓄電側コイル３２から受ける高周波の交流電力を直流電力に整流して蓄電部３６へ出力する。なお、整流器３４に代えて、二次蓄電側コイル３２から受ける高周波の交流電力を蓄電部３６の電圧レベルに変換するＡＣ／ＤＣコンバータを用いることもできる。

また、複数の二次自己共振コイル１６の中心軸同士の車両前後方向に関する間隔は、複数の一次自己共振コイル１２同士の間隔に対して異なるように配置している。より具体的には、複数の二次自己共振コイル１６の中心軸同士の車両前後方向に関する間隔は、複数の一次自己共振コイル１２の中心軸同士の車両前後方向に関する間隔よりも例えば約１．５倍大きくしている。

このような本実施の形態の場合、図１５に示すように、矢印α方向に車両が走行する場合に、道路１０側の１の一次自己共振コイル１２と車両側の１の二次自己共振コイル１６とが対向した場合（ａ）から、別の一次自己共振コイル１２と別の二次自己共振コイル１６とが対向する場合（ｂ）までの時間間隔と、（ｂ）の場合からそれに続く別の一次自己共振コイル１２と別の二次自己共振コイル１６とが対向する場合（ｃ）までの時間間隔とが、それぞれ短くなる。また、二次自己共振コイル１６同士を横方向にずらせることで、二次自己共振コイル１６の配置自由度を高くでき、二次自己共振コイル１６同士の車両の前後方向の間隔を十分に小さくして、２の二次自己共振コイル１６を含む構成の車両の前後方向に関する長さを短くできる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図９に示した第１の実施の形態と同様である。

なお、上記各実施の形態では、一次自己共振コイル１２及び二次自己共振コイル１６の他に、一次電源側コイル２２と二次蓄電側コイル３２との、対応するコイルを設けて、自己共振コイル１２，１６と、対応するコイル２２，３２とを電磁誘導での電力の送電可能に対向配置している。ただし、上記各実施の形態において、一次電源側コイル２２及び二次蓄電側コイル３２を省略し、交流電源２０に一次電源側コイル２２を介さずに一次自己共振コイル１２を接続し、蓄電部３６に二次蓄電側コイル３２を介さずに二次自己共振コイル１６を接続することもできる。

１０ 道路、１２ 一次自己共振コイル、１４ 車両、１６ 二次自己共振コイル、１８ 給電装置、２０ 交流電源、２２ 一次電源側コイル、２４ 切換スイッチ、２６ 一次側コントローラ、２８ 高周波電力ドライバ、３０ 走行用モータ、３２ 二次蓄電側コイル、３４ 整流器、３６ 蓄電部、３８ 駆動部、４０ 二次側コントローラ、４２ 第１スイッチ、４４ 第２スイッチ、４６ 二次側通信装置、４８ 車両状態計測手段、５０ 一次コイル特定手段、５２ 一次二次コイル間距離推定手段、５４ コイル対向判定手段、５６ 一次コイル位置出力手段、５８ 給電許可手段、５９ 切換手段、６０ 可変容量コンデンサ、６２ 共振周波数変更手段、６４ 可変容量コンデンサ、６６ 共振周波数変更手段、６８ 下側二次自己共振コイル、７０ 上側二次自己共振コイル。

Claims (8)

1. 固定側に設けられた複数の一次コイルと、移動体に設けられた複数の二次コイルとを備え、
   一次コイルから二次コイルへ給電する移動体給電装置であって、
   複数の二次コイルは、移動体が移動する場合に、一次コイルに正対して対向する二次コイルが切り換わるように配置しており、
   予め設定した所定の条件成立時に、特定した１の一次コイルにのみ電力を供給するように、移動体の移動に伴って、電力を供給する一次コイルを切り換える切換手段を備えることを特徴とする移動体給電装置。
2. 請求項１に記載の移動体給電装置において、
   複数の二次コイルの位置または複数の二次コイルを設けた移動体の位置を計測する計測手段と、
   複数の一次コイルの位置を出力する出力手段と、
   最も近い１の一次コイルと１の二次コイルとの対を特定し、特定した対をそれぞれ構成する特定一次コイルと特定二次コイルとの中心間距離を推定する距離推定手段とを備え、
   切換手段は、所定の条件成立時である、中心間距離が予め設定した所定値以下の場合に、特定一次コイルにのみ電力を供給するように、移動体の移動に伴って、電力を供給する一次コイルを切り換えることを特徴とする移動体給電装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の移動体給電装置において、
   複数の二次コイルは、複数の二次コイル同士の中心間距離が複数の一次コイル同士の中心間距離に対して異なるように配置されていることを特徴とする移動体給電装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１に記載の移動体給電装置において、
   複数の二次コイルは、移動体の移動方向に沿って一列に配置されており、
   複数の一次コイルは、移動体の移動に伴って、複数の二次コイルに順に上下方向に対向可能に一列に配置されていることを特徴とする移動体給電装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１に記載の移動体給電装置において、
   複数の二次コイルは、移動体の移動方向に沿って並んで移動体に配置された複数の下側二次コイルと、複数の下側二次コイルの上側に、水平方向にずれるように移動体に配置された上側二次コイルとであることを特徴とする移動体給電装置。
6. 請求項１から請求項３のいずれか１に記載の移動体給電装置において、
   複数の二次コイルは、移動体の移動方向と、移動体の移動方向に対し直交する方向とにそれぞれずれるように移動体に複数配置されており、
   複数の一次コイルは、対応する二次コイルに上下方向に対向可能に、移動体の移動方向に対し直交する方向にずれるように複数列配置されていることを特徴とする移動体給電装置。
7. 請求項１から請求項３のいずれか１に記載の移動体給電装置において、
   １の一次コイルと１の二次コイルとの間隔が所定値以内であると判定された場合に１の二次コイルのみの共振周波数を電源周波数に基づく周波数と一致するように変更する共振周波数変更手段を備えることを特徴とする移動体給電装置。
8. 請求項１から請求項３のいずれか１に記載の移動体給電装置において、
   １の一次コイルと１の二次コイルとの間隔が所定値以内であると判定された場合に１の一次コイルのみの共振周波数と、１の二次コイルのみの共振周波数とをそれぞれ電源周波数に基づく周波数と一致するように変更する共振周波数変更手段を備えることを特徴とする移動体給電装置。

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