JP2021083146A - 送電装置及び電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電装置が、送電装置に用いられる部品の動作特性が低下するほどに低くなる温度環境の下に用いられるときに、この部品の温度を、動作特性が回復する温度まで高める。【解決手段】電力供給回路１２は、送電コイル１８０に交流電力を供給する。送電コイルユニット１８は、送電コイル１８０を備え、交流電力を受電装置２に送電する。送電コイルユニット１８は、第１の送電と、受電装置２が受電する交流電力が第１の送電よりも小さい第２の送電とを実行し、第１の送電を実行する前に第２の送電を実行する。【選択図】図１

Description

本開示は、送電装置及び電力伝送システムに関する。

電源コードを用いずに電力を送電（給電）するワイヤレス送電技術が注目されている。ワイヤレス送電技術は、送電側装置から受電側装置にワイヤレスで電力を送電（給電）できるので、電車、電気自動車等の輸送機器、家電製品、電子機器、無線通信機器及び玩具といった様々な製品への応用が期待されている。

電力伝送システムを構成する一部の電気部材或いは機構部材、例えば、電解キャパシタなどは、その性能を発揮するために一定以上の温度を必要とする。このため、使用環境の温度が低すぎる状態で使用されると、その性能が十分に発揮されない場合がある。その結果、例えば、リップル及びノイズが多量に含まれた電力が受電側のユニットに伝送されてしまう恐れがある。このような場合には、低温で動作特性が低下する部品を加熱し、特性が良好に保たれる温度まで昇温する必要がある。このような目的のために、特許文献１は、送電の際に生成する電磁場により、受電側装置の機器を昇温するシステムを開示する。

特開２０１０−２６８６６４号公報

特許文献１が開示するシステムは、蓄電装置など、受電側装置の機器の温度を高くすることができるが、送電側装置の部品の温度を高くすることはできない。その結果、前述のように、リップル及びノイズが多量に含まれた電力が受電側に給電されてしまう恐れがある。

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ワイヤレスで電力を伝送する電力伝送システムの送電側装置を構成する部品を昇温可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本開示の一実施態様に係る送電装置は、
移動体に搭載された受電コイルを備える受電装置にワイヤレスで送電する送電装置であって、
送電コイルを備え、交流電力を前記受電装置に送電する送電コイルユニットと、
前記送電コイルに交流電力を供給する電力供給回路と、
を備え、
前記送電コイルユニットは、第１の送電と、前記受電装置が受電する交流電力が前記第１の送電よりも小さい第２の送電とを実行し、前記第１の送電を実行する前に前記第２の送電を実行する。

また、上記課題を解決するため、本開示の一実施態様に係る電力伝送システムは、
移動体に搭載された受電装置と前記受電装置にワイヤレスで送電する送電装置とを備え、
前記送電装置は、
送電コイルに交流電力を供給する電力供給回路と、
前記送電コイルを備え、交流電力を前記受電装置に送電する送電コイルユニットと、を備え、
前記受電装置は、
受電コイルを備え、交流電力を受電する受電コイルユニットと、
前記受電コイルユニットが受電した交流電力を整流する整流回路と、を備え、
前記送電コイルユニットは、第１の送電と、前記受電装置が受電する交流電力が前記第１の送電よりも小さい第２の送電とを実行し、前記第１の送電を実行する前に前記第２の送電を実行する。

上記構成の送電装置及び電力伝送システムによれば、第２の送電を行うことにより、部材の温度を高め、それから第１の送電を行うことができる。

本開示の実施の形態１に係る電力伝送システムの構成を示す図 本開示の実施の形態１に係る電力伝送システムの電力供給回路及び送電コイルユニットの回路図 本開示の実施の形態１に係る送電コイルユニット及び受電コイルユニットの等価回路図 本開示の実施の形態１に係る送電コイルユニットと受電コイルユニットとの相対的な位置関係を最適にしたときの周波数対アドミタンスの特性を例示する図 実施の形態１に係る電力伝送システムが実行する送電処理を示すフローチャート 本開示の実施の形態２に係る送電コイルユニットの回路図 本開示の実施の形態２に係る送電コイルユニットの等価回路図 本開示の実施の形態２に係る送電コイルユニットと受電コイルユニットとの相対的な位置関係を最適にしたときの周波数対アドミタンスの特性を例示する図 本開示の実施の形態３に係る送電コイルユニットの等価回路図 本開示の実施の形態３に係る送電コイルユニットと受電コイルユニットとの相対的な位置関係を最適にしたときの周波数対アドミタンスの特性を例示する図 本開示の実施の形態４に係る送電コイルユニットの等価回路図 本開示の実施の形態５に係る電力伝送システムの構成を示す図 本開示の実施の形態６に係る電力伝送システムの構成を示す図 本開示の実施の形態７に係る電力伝送システムの構成を示す図 本開示の実施の形態８に係る電力伝送システムの構成を示す図 本開示の実施の形態９に係る電力伝送システムの構成を示す図 本開示の実施の形態１０に係る電力伝送システムの構成を示す図 本開示の実施の形態１１に係る電力伝送システムの構成を示す図

以下、本開示に係る技術の実施の形態に係る電力伝送システムを、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態において、同一の構成部分には同一の符号を付す。また、各図に示した構成要素の大きさの比率及び形状は、実施の際と必ずしも同じではない。

（実施の形態１）
本実施の形態に係る電力伝送システム１は、スマートフォンなどのモバイル機器、ＥＶ(Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ；電気自動車)、産業機器など様々な装置の２次電池の充電に利用できる。以下、電力伝送システム１が、ＥＶの蓄電池の充電を実行する場合を例示する。

図１は、電気自動車８に備えられた蓄電池８０の充電に用いられる電力伝送システム１の構成を示す図である。電気自動車８は、リチウムイオン電池あるいは鉛蓄電池などの蓄電池８０に充電された電力により駆動されるモータを動力源として走行する。電気自動車８は、本開示における移動体の一例である。

図１に示すように、電力伝送システム１は、交流又は直流の商用電源１００の電力を電気自動車８にワイヤレス送電（ワイヤレス給電）する送電装置１０と、送電装置１０が送電した電力を受けて蓄電池８０を充電する受電装置２とを備える。なお、以下の説明においては、商用電源１００が交流電源であるとする。

送電装置１０は、送電コイルユニット１８に交流電力を供給する電力供給回路１２と、電力供給回路１２の動作を制御する制御回路１０２と、交流電力を電気自動車８に送電する送電コイルユニット１８とを備える。

電力供給回路１２は、商用電源１００から供給された電力から予め決められた範囲内の周波数の交流電力を生成し、送電コイルユニット１８に供給する。制御回路１０２は、後述する第１の送電時と第２の送電時とで、送電コイルユニットに供給される交流電力の周波数とが互いに異なるように電力供給回路１２を制御する装置であり、例えば、交流電力の周波数ｆ_ｄを７５ｋＨｚ〜９０ｋＨｚの間の何れかの値とするように電力供給回路１２を制御する。制御回路１０２は、例えば、充電開始指示信号を受信したことに応答して、電力供給回路１２の制御による蓄電池８０の充電を開始する。

送電コイルユニット１８は、後述する第１の送電と第２の送電とを実行するものであり、鉄材、フェライトなどの磁性体から造られた磁性体板１８２と、磁性体板１８２上に巻回され、交流電圧が印加され、磁束Φを誘起する送電コイル１８０と、を備える。送電コイルユニット１８は、例えば、駐車場の床に固定されている。なお、送電装置１０が電気自動車８に向けて送電する交流電力の周波数ｆ_ｄは、制御回路１０２による電力供給回路１２への制御により可変である。

受電装置２は、電気自動車８に固定されている。受電装置２は、送電装置１０が送電した交流電力を受電する受電コイルユニット２０と、受電した交流電力を直流電力に整流して蓄電池８０に供給する整流回路２４とを備える。受電コイルユニット２０は、磁性体板２０２と、磁性体板２０２上に巻回された受電コイル２００とを備える。受電コイル２００は、電気自動車８が予め設定された位置に停止した状態で、送電コイル１８０に対向する。

送電コイルユニット１８の送電コイル１８０と受電コイルユニット２０の受電コイル２００とが対向する状態で、電力供給回路１２により送電コイルユニット１８に交流電圧が印加されると、送電コイル１８０に交流電流が流れ、送電コイルユニット１８は交番磁束Φを誘起する。この交番磁束Φが受電コイル２００に鎖交することにより、受電コイル２００に逆起電力が誘起される。整流回路２４は、受電コイル２００に誘起された逆起電力を整流及び平滑化して、直流電力を蓄電池８０に供給する。なお、整流回路２４と蓄電池８０との間に、整流回路２４から供給された直流電力を、蓄電池８０を充電する直流電力に変換する充電回路を備えていてもよい。

図２は、電力供給回路１２と送電コイルユニット１８の回路図である。図２に示すように、電力供給回路１２は、商用電源１００が供給する商用交流電力の力率を改善する力率改善回路１２０と、送電コイルユニット１８に供給する交流電力を発生するインバータ回路１６０とを備える。

力率改善回路１２０は、制御回路１０２の制御に従って、商用電源１００から供給された商用交流電力を整流して昇圧し、直流電力とする昇圧コンバータ回路として動作する。力率改善回路１２０は、このようにして得た直流電力をインバータ回路１６０に供給する。

力率改善回路１２０は、全波整流回路１２２、キャパシタ１２４、インダクタ１２６、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）−ＦＥＴ（Field-Effect Transistor）１２８、ダイオード１３０、電解キャパシタ１３２を備える。例えば、電解キャパシタ１３２は、大容量の電解キャパシタから構成される。電解キャパシタは、充填されている電解液の特性が温度の影響を受けるため、使用可能温度範囲が定められており、使用可能温度範囲の下限以下の温度で使用すると、十分な特性が得られないおそれがある。この使用可能範囲の下限値は、製品によるが、ここでは、−２０℃とする。従って、電解キャパシタ１３２は、温度が−２０℃未満のときには、昇温を必要とする部材に相当する。

そこで、電解キャパシタ１３２の温度が−２０℃未満のときには、蓄電池８０を充電する前に、電解キャパシタ１３２を昇温して、その温度を−２０℃以上とする必要が生じる。この目的のために、電力伝送システム１は、充電用の送電に先立って、送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への送電の効率を下げて、受電装置２が受電する交流電力を小さくした送電による損失を利用して送電装置１０を発熱させ、電解キャパシタ１３２を昇温する方法を採用する。

ここで、送電装置１０は、電解キャパシタ１３２の温度を検出する温度検出回路１３４を備える。温度検出回路１３４は、例えば、電解キャパシタ１３２の近傍に設置されたサーミスタを備え、サーミスタが測定した温度を電解キャパシタ１３２の温度として検出する。以下、温度を測定することを、適宜、温度を検出するという。温度検出回路１３４は、本開示における温度検出部の一例である。

インバータ回路１６０は、ＮチャネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴ１６２，１６４，１６６，１６８のフルブリッジ回路から構成される。インバータ回路１６０は、ＮチャネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴ１６２，１６４，１６６，１６８が、制御回路１０２の制御に従ってオン・オフすることにより、力率改善回路１２０から供給された直流電力を交流電力に変換し、送電コイルユニット１８に供給する。

図３は、送電コイルユニット１８及び受電コイルユニット２０の等価回路を例示する図である。なお、図３には、図１，図２において図示しなかった送電コイル１８０及び受電コイル２００の直流抵抗Ｒ_ｔ，Ｒ_ｒを明示的に示している。

送電コイルユニット１８は、図２に示すように、インバータ回路１６０と送電コイルユニット１８とを接続する２つの端子それぞれと送電コイル１８０の両端子それぞれとの間に接続される送電側キャパシタ１８４−１，１８４−２を備える。なお、これら２個の送電側キャパシタ１８４−１，１８４−２を、図３以降に示す送電コイルユニット１８の等価回路において１個の送電側キャパシタ１８４として図示する。送電側キャパシタ１８４は、本開示における送電側キャパシタの一例である。なお、送電コイル１８０は、送電側キャパシタ１８４−１，１８４−２とともに共振回路を構成する。

受電コイルユニット２０もまた、送電コイルユニット１８と同様な構成をとり、２個の受電側キャパシタを含む。図３以降に示す受電コイルユニット２０の等価回路では、これら２個の受電側キャパシタを、１個の受電側キャパシタ２０４として図示する。受電側キャパシタ２０４は、本開示における受電側キャパシタの一例である。なお、受電コイル２００は、受電側キャパシタ２０４とともに共振回路を構成する。

電気自動車８が所定の駐車位置に停止している状態においては、送電コイル１８０と受電コイル２００とは、機械的に干渉せず、距離Ｄ_ｖをおいて平行に対向する。この状態では、送電コイル１８０と受電コイル２００とは磁束Φを介して最も密に結合し、最も効率的な送電を達成できる

なお、送電コイル１８０と受電コイル２００との磁気的な結合の程度を示す結合係数ｋは、送電コイル１８０と受電コイル２００との相対的な位置関係の変化に伴って変化する。このため、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との間の相対的な位置関係が変化すると、電力供給回路１２からみたときの、磁気的に結合した送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路全体のリアクタンスが変化し、共振周波数ｆ_ｏｎも変化する。ただし、ｋ＝０〜１である。なお、以下の説明では、電力供給回路１２からみたときの、「磁気的に結合した送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路全体」を、単に、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路と呼ぶ。

図４は、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との相対的な位置関係を最適（結合係数ｋが最大）にしたときのこれらの回路の周波数Ｆ−アドミタンスＡの特性を例示する図である。なお、図４において、周波数Ｆの単位はＨｚであり、アドミタンスＡの単位はシーメンス（Ｓ＝１／Ω）である。以下、周波数Ｆ対アドミタンスＡの特性を、周波数Ｆ−アドミタンスＡの特性と記載する。図４に示すように、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路としての共振周波数は、これらの相対的な位置関係が図３に示した通りになるときに共振周波数ｆ_ｏｎとなる。

また、送電コイルユニット１８に供給する交流電力の周波数が、共振周波数ｆ_ｏｎと一致するときに、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とは、全体としてアドミタンスＡの最大の値であるＡ_ｍａｘを示し、送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への送電の効率は最大となる。このような送電方式は、磁界共振方式と呼ばれ、送電コイル１８０と受電コイル２００との間の結合係数ｋの値の低下に対して、送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への送電効率の低下が小さいという特徴がある。

ただし、送電コイルユニット１８に印加する交流電力の周波数を共振周波数ｆ_ｏｎに一致させるとは限らない。例えば、電力伝送システム１の動作の安定などを考慮して、周波数を共振周波数ｆ_ｏｎよりも高い方向か低い方向にΔｆ_ｄだけずらした周波数ｆ_ｄとすることがある。
また、低温時に、受電コイルユニット２０に電力をあまり伝達することなく、力率改善回路１２０内の回路素子を加熱する場合、制御回路１０２は、インバータ回路１６０を制御して、送電コイル１８０に供給する交流電力の周波数を、周波数ｆ_ｄではなく、送電の効率が低くなる周波数ｆ_ｄｌ又は周波数ｆ_ｄｈとする。

つまり、制御回路１０２は、インバータ回路１６０を制御して、共振周波数ｆ_ｏｎよりも高い方にΔｆ_ｄｈだけ離れた周波数ｆ_ｄｈの交流電力、又は、共振周波数ｆ_ｏｎよりも低い方にΔｆ_ｄｌだけ離れた周波数ｆ_ｄｌの交流電力を発生させ、送電コイルユニット１８に供給させる。なお、Δｆ_ｄｈ,Δｆ_ｄｌの絶対値｜Δｆ_ｄｈ｜,｜Δｆ_ｄｌ｜は、Δｆ_ｄの絶対値｜Δｆ_ｄ｜よりも大きくなるように設定される。言い換えると、周波数ｆ_ｄｈ，ｆ_ｄｌは、周波数ｆ_ｄよりも共振周波数ｆ_ｏｎから離れている。このとき、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路のアドミタンスＡの値はＡ_ｍａｘからＡ_ｆｄまで低下する。従って、受電装置２が受電する交流電力は減少し、この状態で送電コイルユニット１８は送電コイル１８０の直流抵抗Ｒ_ｔ及び磁性体板１８２の鉄損（渦電流損）により発熱して送電コイルユニット１８の筐体及び内部雰囲気温度が上昇する。更に、電力供給回路１２内部の各素子が発熱して電力供給回路１２の筐体及び内部雰囲気温度が上昇する。送電コイルユニット１８で生じた熱は、周辺の部材の昇温に利利用される。また、電力供給回路１２で生じた熱により、電解キャパシタ１３２が加熱される。

次に、上記構成を有する電力伝送システム１が実行する送電処理を、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明においては、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とが磁気的に結合して、蓄電池８０を充電するために送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０に相対的に高効率で電力を送電する動作を「第１の送電」、送電効率をあえて低効率として受電コイルユニット２０に電力をあまり伝達することなく部品を昇温する動作を「第２の送電」と呼んで区別する。

まず、第２の送電を実行する必要がなく、第１の送電のみを実行すればよいときの電力伝送システム１の動作を説明する。制御回路１０２は、充電開始の指示を受けると、図５に示す送電処理を開始し、まず、温度検出回路１３４により電解キャパシタ１３２の温度を検出する（ステップＳ１０１）。なお、充電開始は、充電開始指示信号により指示される。

次に、制御回路１０２は、検出した電解キャパシタ１３２の温度が閾値温度未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。この閾値温度は、動作許容範囲の下限値に基づいて設定される温度であり、例えば、−２０℃である。ここでは、温度検出回路１３４が検出した温度が、閾値温度以上と仮定する（ステップＳ１０２：Ｎｏ）。

この場合、制御回路１０２は、第１の送電を実行する（ステップＳ１０３）。具体的には、制御回路１０２は、インバータ回路１６０を制御して、送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０に実質的に最も高い効率で、安定して送電することができる周波数ｆ_ｄの交流電力を発生させ、送電コイルユニット１８に供給させる。即ち、制御回路１０２は、インバータ回路１６０に、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路の共振周波数ｆ_ｏｎに近接する予め定められた周波数ｆ_ｄの交流信号を出力させる。

これにより、送電コイルユニット１８の送電コイル１８０に周波数ｆ_ｄの電流が流れ、周波数ｆ_ｄの交番磁束Φが誘起される。交番磁束Φは、受電コイルユニット２０の受電コイル２００に鎖交し、受電コイル２００に逆起電力が誘起される。整流回路２４は、受電コイル２００に誘起された電圧を整流及び平滑化して、蓄電池８０に供給する。制御回路１０２は、蓄電池８０が充分に充電されるまで第１の送電を続ける。

ここで、制御回路１０２は、第１の送電を終了するか否かを判別する（ステップＳ１０４）。例えば、制御回路１０２は、蓄電池８０の電圧を、電圧検出回路（図示せず）などを介して検出することにより、蓄電池８０が十分に充電されたか否かを判別する。制御回路１０２は、充電が十分ではない場合、第１の送電を終了しないと判別し（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、第１の送電を継続する。制御回路１０２は、充電が十分な場合、第１の送電を終了すると判別し（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、今回の送電処理を終了する。例えば、制御回路１０２は、蓄電池８０の電圧が基準値より高くなると、蓄電池８０が十分に充電されたと判別して、今回の送電処理を終了する。

次に、第１の送電の前に第２の送電が必要となるときの電力伝送システム１の動作を説明する。制御回路１０２は、充電開始の指示を受けると、図５に示す送電処理を開始し、温度検出回路１３４により電解キャパシタ１３２の温度を検出し（ステップＳ１０１）、検出温度を閾値温度と比較する（ステップＳ１０２）。ここでは、検出した温度が、閾値温度未満であると仮定する（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）。

この場合、制御回路１０２は、第２の送電を実行する（ステップＳ１０５）。具体的には、制御回路１０２は、インバータ回路１６０を制御して、送電コイル１８０に供給する交流電力の周波数を、周波数ｆ_ｄではなく、送電の効率が低くなる周波数ｆ_ｄｌ又は周波数ｆ_ｄｈとする。

つまり、制御回路１０２は、インバータ回路１６０を制御して、共振周波数ｆ_ｏｎよりも高い方にΔｆ_ｄｈだけ離れた周波数ｆ_ｄｈの交流電力、又は、共振周波数ｆ_ｏｎよりも低い方にΔｆ_ｄｌだけ離れた周波数ｆ_ｄｌの交流電力を発生させ、送電コイルユニット１８に供給させる。

第２の送電では、周波数ｆ_ｄｈ及びｆ_ｄｌが共振周波数ｆ_onからずれているため、受電コイルユニット２０には電力はほとんど伝達されない。しかし、電力供給回路１２内部の各素子、例えば、回路を構成するＦＥＴ（Field Effect Transistor)、フィルタ回路のフェライトコアなどが発熱し、電力供給回路１２の筐体及び内部雰囲気温度が上昇する。これにより、電解キャパシタ１３２が加熱され、その温度が上昇する。このため、その容量が徐々に増大する。なお、電力供給回路１２を構成する力率改善回路１２０とインバータ回路１６０がそれぞれ別の筐体に収容される場合、力率改善回路１２０内部の各素子が発熱し、力率改善回路１２０の筐体及び内部雰囲気温度が上昇することにより、電解キャパシタ１３２が加熱されることとなる。

また、送電コイルユニット１８及び受電コイルユニット２０全体としてのアドミタンスＡの値はＡ_ｍａｘからＡ_ｆｄまで低下する。従って、受電装置２が受電する交流電力は減少し、この状態で送電コイルユニット１８はその送電コイル１８０の直流抵抗Ｒ_ｔ及び磁性体板１８２の鉄損（渦電流損）により発熱して送電コイルユニット１８の筐体及び内部雰囲気温度が上昇する。送電コイルユニット１８で生じた熱は、周辺の部材の昇温に利用される。

制御回路１０２は、第２の送電を実行している間、温度検出回路１３４により電解キャパシタ１３２の温度を周期的に検出し（ステップＳ１０１）、検出温度が閾値温度未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。

制御回路１０２は、検出温度が閾値温度未満であると判別すると（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、第２の送電を継続して実行する（ステップＳ１０５）。一方、制御回路１０２は、検出温度が閾値温度以上と判別すると（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、即ち、電解キャパシタ１３２の容量がほぼ定格値に達しているので、処理を、前述のステップＳ１０３に進め、以後、蓄電池８０が十分に充電されるまで、送電コイルユニット１８に第１の送電を実行させる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、検出温度が閾値温度未満の場合、通常の送電（給電）動作である第１の送電を開始する前に、部品昇温用の第２の送電を実行する。
第２の送電では、受電コイルユニット２０には電力はほとんど伝達されないものの、電力供給回路１２内部の各素子、例えば、回路を構成するＦＥＴ、フィルタ回路のフェライトコアなどが第１の送電を実行しているときと同様に発熱し、電力供給回路１２の筐体及び内部雰囲気温度が上昇する。

なお、電力供給回路１２を構成する力率改善回路１２０とインバータ回路１６０がそれぞれ別の筐体に収容される場合、力率改善回路１２０内部の各素子が第１の送電を実行しているときと同様に発熱し、力率改善回路１２０の筐体及び内部雰囲気温度が上昇する。また、受電装置２が受電する交流電力は減少し、この状態で送電コイルユニット１８は送電コイル１８０の直流抵抗Ｒ_ｔ及び磁性体板１８２の鉄損により発熱して送電コイルユニット１８の筐体及び内部雰囲気温度が上昇する。送電コイルユニット１８で生じた熱は、周辺の部材を昇温する。このため、電解キャパシタ１３２の温度も上昇し、その容量はほぼ定格値まで回復し、その機能を発揮できる状態となる。従って、その後の第１の送電では、リップル及びノイズの小さい電力を送電することができる。なお、第２の送電は部品昇温用であるため、第２の送電を実行しているときにリップル及びノイズが多量に含まれる電力が受電装置２で受電されないよう、第２の送電は第１の送電を実行する際に比べてあえて送電効率を低下させている。

なお、本実施の形態では、温度検出回路１３４により検出した電解キャパシタ１３２の温度が閾値温度未満の場合に第２の送電を実行しているが、制御回路１０２は、充電開始の指示を受けると、温度検出回路１３４による電解キャパシタ１３２の温度検出を行わずに、第２の送電を実行しても構わない。この場合、温度検出回路１３４を設けなくてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、電力供給回路１２から送電コイルユニット１８に供給する交流電力の周波数を、第１の送電での周波数ｆ_ｄからシフトすることにより、送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への電力の伝送量を低下させる手法について説明した。送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への電力の伝送量を低下させる手法はこれに限られず、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む全体としての回路を共振状態から外すことができれば任意である。以下、インピーダンスを変更することにより、送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への電力の伝送量を低下させる手法を採用する実施の形態２を説明する。

本実施の形態に係る電力伝送システム１の基本構成は、実施の形態１の電力伝送システム１の構成と同様である。ただし、送電装置１０は、図６に示すように、インピーダンス調整回路３２を更に備える。なお、インピーダンス調整回路３２は、電力供給回路１２に含まれていても、送電コイルユニット１８に含まれていても、その他の箇所に配置されていてもよい。

図６に示すように、インピーダンス調整回路３２は、制御回路１０２の制御に従ってＯＮ／ＯＦＦ動作するＭＯＳ−ＦＥＴ３２２と送電側キャパシタ３２０との直列回路から構成され、送電側キャパシタ１８４−１に並列に接続されている。図７に示すように、ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２はスイッチとして動作し、ＯＮ（導通）することで、送電側キャパシタ１８４−１と送電側キャパシタ３２０とを並列に接続し、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路のインピーダンスを、ＯＦＦしている通常時のインピーダンスから変化させる。なお、本実施の形態においては、例えば、電力供給回路１２が送電コイルユニット１８に供給する電力の周波数は、第１の送電の場合も、第２の送電の場合も周波数ｆ_ｄである。

図８は、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との相対的な位置関係を最適にしたときの、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路の周波数Ｆ−アドミタンスＡの特性を例示する図である。図８において、破線はＭＯＳ−ＦＥＴ３２２がＯＦＦ（遮断）した状態での特性を示し、実線はＭＯＳ−ＦＥＴ３２２がＯＮした状態での特性を示す。図８に示すように、制御回路１０２がＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＦＦさせたときには、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路は全体として、共振周波数ｆ_ｏｎで共振する。制御回路１０２は、インバータ回路１６０を制御し、送電コイル１８０に、共振周波数ｆ_ｏｎからΔｆ_ｄだけずれた周波数ｆ_ｄの交流電力を供給させ、第１の送電を実行させる。

一方、制御回路１０２は、受電コイルユニット２０への電力の伝送量を低下させた状態で電力供給回路１２内の部品を昇温する場合、ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＮさせる。すると、送電側キャパシタ１８４−１の容量に送電側キャパシタ３２０の容量が加算されてインピーダンスが変化する。従って、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路全体の共振周波数は、周波数ｆ_ｏｎよりΔｆ_ｏｌだけ低くなり、共振周波数ｆ_ｏｌとなる。交流電力の周波数ｆ_ｄと共振周波数ｆ_ｏｌとの差である（Δｆ_ｏｌ−Δｆ_ｄ）は、交流電力の周波数ｆ_ｄと共振周波数ｆ_ｏｎとの差であるΔｆ_ｄよりも大きく、Δｆ_ｄ＜（Δｆ_ｏｌ−Δｆ_ｄ）であり、２×Δｆ_ｄ＜Δｆ_ｏｌである。つまり、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とは、全体として、制御回路１０２の制御に応じて、共振周波数ｆ_ｏｎの共振回路と共振周波数ｆ_ｏｌの共振回路とになり得る。このように、制御回路１０２は、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路全体としてのインピーダンスを、第１の送電実行時と第２の送電実行時とで互いに異なるようにＭＯＳ−ＦＥＴ３２２を制御する。

従って、制御回路１０２がＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＮにすると、図８に示すように、周波数ｆ_ｄでの、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路全体としてのアドミタンスＡの値は、ほぼ最大の値であるＡ_ｍａｘからＡ_ｆｏｌまで低下する。アドミタンスＡの値が低下すると、送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への送電効率は低下する。

つまり、制御回路１０２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＮにした状態で、インバータ回路１６０に周波数ｆ_ｄの交流電力を送電コイルユニット１８に供給させることにより、第２の送電を実行させることができる。なお、実施の形態２における制御回路１０２による第１の送電と第２の送電との切り替えのための制御は、図５を参照して上述した制御と同様である。また、インピーダンスを調整することによる共振周波数の変更は、回路の容量を変更する手法に限定されず、インダクタンスを変更することによっても実現可能である。例えば、送電コイルユニット１８を構成する磁性体板１８２と送電コイル１８０との相対位置を変更することによっても実現できる。

（実施の形態３）
送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路のインピーダンスを調整する手法は、実施の形態２で説明した手法に限定されず任意である。例えば、送電容量１８４−１，１８４−２の一方又は両方を可変容量で構成し、それらの容量を変更するようにしてもよい。以下、このような構成を採用した実施の形態３について説明する。

本実施の形態の電力伝送システム１の基本構成は、図２に示す実施の形態１の電力伝送システム１の構成と同様である。ただし、図９に示すように、送電コイルユニット１８の代わりに送電コイルユニット３４が使用される。送電コイルユニット３４は、送電コイルユニット１８の固定容量の送電側キャパシタ１８４−１を、容量値が連続的又は段階的に変化する可変容量の送電側キャパシタ３４０で置換した構成を有する。送電側キャパシタ３４０は、例えば、バリコン、バリキャップ等から構成され、その容量値は制御回路１０２により調整可能である。

制御回路１０２は、第１の送電時の送電側回路のインピーダンスと第２の送電時の送電側回路のインピーダンスとが互いに異なるようにインピーダンス調整回路３２を制御する装置であり、例えば、第１の送電を実行する際には、送電側キャパシタ３４０の容量値を予め決められた第１の容量値にする。このとき、送電コイルユニット３４と受電コイルユニット２０とを含む回路は、図１０に破線で示すように、共振周波数ｆ_ｏｎで共振する。

一方、制御回路１０２は、第２の送電を実行する際には、送電側キャパシタ３４０の容量値を、第１の容量値より低い第２の容量値とする。このとき、図１０に実線で示すように、送電コイルユニット３４と受電コイルユニット２０とを含む回路の共振周波数は、共振周波数ｆ_ｏｎよりΔｆ_ｏｈだけ高い共振周波数ｆ_ｏｈとなる。ここで、電力供給回路１２が送電コイルユニット３４に供給する交流電力の周波数ｆ_ｄと共振周波数ｆ_ｏｈとの差（Δｆ_ｏｈ＋Δｆ_ｄ）は、周波数ｆ_ｄと共振周波数ｆ_ｏｎとの差であるΔｆ_ｄよりも大きく、Δｆ_ｄ＜（Δｆ_ｏｈ＋Δｆ_ｄ）であり、０＜Δｆ_ｏｈである。

なお、制御回路１０２による第１の送電と第２の送電との切り替えのための制御は、図５を参照して上述した制御と同様でよい。

また、受電コイルユニット２０内の容量を可変容量キャパシタで構成して、その容量値を変更したり、送電コイルユニット１８に含まれるインダクタのインダクタンスを可変として、インダクタンスを変更することにより回路のインピーダンスを変更する構成としてもよい。

（実施の形態４）
送電コイルユニットと受電コイルユニットを含む回路のインピーダンスを変更する手法は、実施の形態２、３で説明した手法に限定されず任意である。例えば、図１１に示すように、送電コイルユニット１８の代わりに送電コイルユニット３５を使用してもよい。送電コイルユニット３５は、送電側キャパシタ１８４−１に送電側キャパシタ３５０を並列に接続し、スイッチ３２３で一方を選択する構成を有する。スイッチ３２３は、例えば、半導体スイッチから構成される切り替えスイッチである。

制御回路１０２は、送電コイルユニット３５と受電コイルユニット２０とを含む回路の共振周波数を、例えば、図８に示すｆ_ｏｎとするときに、送電側キャパシタ１８４−１と送電側キャパシタ１８４−２とを接続するように、スイッチ３２３を制御する。一方、制御回路１０２は、共振周波数を図８に示すｆ_ｏｌとするときに、送電側キャパシタ３５０と送電側キャパシタ１８４−２とを接続するように、スイッチ３２３を制御する。この構成によっても、送電コイルユニット３５と受電コイルユニット２０とを含む回路のインピーダンスを変更することができる。

なお、インダクタの接続を切り替えることにより、インピーダンスを変更する構成とすることも可能である。

以上の説明では、送電側キャパシタ３５０とスイッチ３２３とを備えるインピーダンス調整回路３２を送電コイルユニット３５に配置する例を示したが、インピーダンス調整回路を送電装置１０内の何処に配置するかは任意である。例えば、電力供給回路１２内に配置いてもよい。

（実施の形態５）
実施の形態２〜４では、送電側回路のインピーダンスを変更する例について説明した。本実施の形態では、受電側回路のインピーダンスを変更する例について説明する。図１２に示すように、本実施の形態に係る電力伝送システム１は、実施の形態１に係る電力伝送システム１の送電装置１０に送信回路４００を追加し、受電側キャパシタ４０６とＭＯＳ−ＦＥＴ３２２との直列回路から構成されるインピーダンス調整回路を、受電コイルユニット２０の受電側キャパシタ２０４と並列に接続し、受電装置２に受信回路４０２と制御回路４０４とを追加した構成である。なお、図１２において、ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２は、スイッチを示す電気回路記号で示してある。

送信回路４００は、力率改善回路１２０の温度検出回路１３４が検出した電解キャパシタ１３２の温度を示す信号である検出温度信号を制御回路１０２から受信し、受信回路４０２に送信する。受信回路４０２は、送信回路４００から受信した検出温度信号を制御回路４０４に供給する。送信回路４００と受信回路４０２とは無線で通信する。

制御回路４０４は、温度検出回路１３４の温度が、その容量が低下する範囲、例えば−２０℃以下であるか否かを判別する。制御回路４０４は、温度検出回路１３４の温度が−２０℃以下のときにはＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＮにして受電側キャパシタ２０４，４０６を並列接続とする。また、制御回路４０４は、温度検出回路１３４の温度が−２０℃より高いときには、ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＦＦにして、受電側キャパシタ４０６を受電装置２から切り離す。

ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２がＯＮすると、受電コイルユニット２０の受電側キャパシタ２０４の容量に受電側キャパシタ４０６の容量が加わり、インピーダンスが変化する。従って、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路の共振周波数は、例えば、図８に示す第１の送電を行うときの共振周波数ｆ_ｏｎよりΔｆ_ｏｌだけ低くなりｆ_ｏｌとなる。つまり、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路は、ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２がＯＮ／ＯＦＦにより、共振周波数ｆ_ｏｎの共振回路と共振周波数ｆ_ｏｌの共振回路の何れかになる。

このように、制御回路４０４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＦＦにして、送電コイルユニット１８に第１の送電を実行させることができ、ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＮにして、送電コイルユニット１８に第２の送電を実行させることができる。

なお、制御回路１０２は、送信回路４００と受信回路４０２とを介して、検出温度信号に代えて送電モード指示信号を、制御回路４０４に送信してもよい。送電モード指示信号は、第１の送電と第２の送電との何れかを指示する信号である。この場合、制御回路１０２は、温度検出回路１３４が検出した電解キャパシタ１３２の温度から、第１の送電と第２の送電との何れを指示するべきかを判別し、判別結果を示す送電モード指示信号を送信回路４００に供給する。

制御回路４０４は、送電モード指示信号が第１の送電を指示するときはＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＦＦし、送電モード指示信号が第２の送電を指示するときはＭＯＳ−ＦＥＴ３２２をＯＮする。このように、第１の送電と第２の送電との何れを実行すべきかを判別する主体は、送電装置１０が備える制御回路１０２でもよいし、受電装置２が備える制御回路４０４でもよい。

なお、インピーダンス調整回路を受電装置２内の何処に配置するかは、任意であり、受電コイルユニット２０内に配置しても、整流回路２４内に配置しても、その他の位置に配置してもよい。

（実施の形態６）
実施の形態５では、受電側キャパシタ４０６とＭＯＳ−ＦＥＴ３２２とを直列に接続した回路を用いて受電側回路のインピーダンスを変更する例について説明した。受電側回路のインピーダンスを変更する手法は、この例に限定されない。例えば、図１２に示す受電側キャパシタ４０６とＭＯＳ−ＦＥＴ３２２とを含むインピーダンス調整回路を、図１３に示すように、制御回路４０４の制御に従って容量値が変化する可変容量の受電側キャパシタ４１２から構成されるインピーダンス調整回路に置換してもよい。

制御回路４０４は、受信回路４０２から受信した検出温度信号又は送電モード指示信号に基づいて、受電側キャパシタ４１２の容量を、第１の送電用の容量と第２の送電用の容量との間で切り替える。この構成によれば、実施の形態５と同様に、受電側のリアクタンスを変更することができる。

なお、受電側キャパシタ２０４を可変容量キャパシタで置換し、可変容量キャパシタの容量を変更する等の手法によりインピーダンスを調整することにより、共振周波数を変更してもよい。
また、受電コイル２００と磁性体板２０２の相対位置を調整することにより、受電コイル２００のインダクタンスを変更するようによりインピーダンスを調整し、共振周波数を変更するように構成してもよい。

また、図１１に示した実施の形態４に類似して、受電装置２内で、容量の異なる複数のキャパシタを切り替えて接続することにより、受電装置２のインピーダンスを調整するようにしてもよい。

なお、インピーダンス調整回路を受電装置２内の何処に配置するかは、任意であり、受電コイルユニット２０内に配置しても、整流回路２４内に配置しても、その他の位置に配置してもよい。

（実施の形態７）
実施の形態１〜６では、電気的制御により、送電コイルユニットと受電コイルユニットとを含む回路のインピーダンスを調整することにより、第１の送電と第２の送電とを切り替えて実行する例について説明した。この開示はこれに限定されず、送電コイルユニットと受電コイルユニットとの磁気的結合を弱めることにより、送電コイルユニットから受電コイルユニットへの電力供給を低減させて、第２の送電を実行することも可能である。

以下、本実施の形態では、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との磁気的な結合の程度を示す結合係数ｋを調整することにより、第１の送電と第２の送電とを切り替える手法を説明する。図１４は、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との相対的な位置関係を変更できるようにした電力伝送システム１の構成を示す図である。図１４に示す電力伝送システム１においては、電力供給回路１２と送電コイルユニット１８とは、移動装置３６０の上に配置されている。

移動装置３６０は、電動ジャッキなどから構成され、床面３６２等に設置されている。移動装置３６０は、制御回路１０２の制御に従って、電力供給回路１２及び送電コイルユニット１８の位置を鉛直方向に移動し、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との距離を、第１の送電用の距離Ｄ_ｖと第２の送電用の距離（Ｄ_ｖ＋Ｍ_ｖ）との間で変化させる。送電コイルユニット１８の送電コイル１８０の端面と受電コイルユニット２０の受電コイル２００の端面との上下方向の距離を、磁束Φの方向に距離Ｄ_ｖから距離（Ｄ_ｖ＋Ｍ_ｖ）まで長くすると、送電コイル１８０と受電コイル２００との結合係数ｋの値は減少する。移動装置３６０は、本開示における位置関係調整装置の一例である。

送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との間の距離が長くなるに従って、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との磁気的結合の強度を示す結合係数ｋの値は小さくなる。結合係数ｋが小さくなると、電力供給回路１２が同一条件で送電したとしても、受電コイル２２０での逆起電力が小さくなり、効率的な電力伝送ができなくなる。

従って、制御回路１０２は、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との間の距離をＤ_ｖとすることにより、送電コイルユニット１８に第１の送電を実行させることができ、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との間の距離を（Ｄ_ｖ＋Ｍ_ｖ）に広げることにより、送電コイルユニット１８に第２の送電を実行させることができる。

なお、制御回路１０２による第１の送電と第２の送電との切り替えのための制御は、図５を参照して上述した制御と同様である。また、送電コイルユニット１８を電力供給回路１２ごと動かす必要は必ずしもなく、送電コイルユニット１８の位置を電力伝送システム１の他の構成要素と独立して変更可能あれば、移動装置３６０が送電コイルユニット１８のみを移動させてもよい。
また、送電コイルユニット１８を移動させる構成自体は、電動ジャッキに限定されず、任意である。

（実施の形態８）
送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との結合係数ｋを変更するための構成は、実施の形態７で説明した構成に限定されない。本実施の形態では、電力供給回路１２及び送電コイルユニット１８の位置を、磁束Φと垂直な方向に移動することにより、結合係数ｋを変更する手法について説明する。図１５に示すように、本実施の形態においては、送電コイルユニット１８と電力供給回路１２とは、移動装置３７０上に配置されている。

移動装置３７０は、水平移動テーブルから構成され、床面３６２等に設置されており、紙面に平行な水平方向にスライド可能である。移動装置３８０は、制御回路１０２の制御に従って、電力供給回路１２及び送電コイルユニット１８の位置を、磁束Φと垂直な方向に、０〜最大Ｍ_ｈだけ移動させる。なお、この実施の形態では、移動量が０のときに、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０が正対している状態であり、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０の鉛直方向の距離はＤ_ｖで固定である。

送電コイルユニット１８の送電コイル１８０の中心と受電コイルユニット２０の受電コイル２００の中心との距離Ｍが０のとき、送電コイル１８０と受電コイル２００との結合係数ｋは最大となる。一方、送電コイル１８０の中心と受電コイル２００の中心との距離Ｍが大きくなるに従って、結合係数ｋの値は小さくなる。実施の形態７で述べたように、結合係数ｋが小さくなるに従って、受電コイルユニット２０での逆起電力が小さくなり、効率的な電力伝送できなくなる。

制御回路１０２は、送電コイルユニット１８の送電コイル１８０の中心と受電コイルユニット２０の受電コイル２００の中心との距離Ｍを０とすることにより、送電コイル１８０と受電コイル２００との結合係数ｋを最大として、送電コイルユニット１８に周波数ｆ_ｄで第１の送電を実行させる。一方、制御回路１０２は、距離Ｍを０より大きい所定の値として、結合係数ｋを小さくして、送電コイルユニット１８に周波数ｆ_ｄで第２の送電を実行させる。

なお、本実施の形態における制御回路１０２による第１の送電と第２の送電との切り替えのための制御は、図５を参照して上述した制御と同様である。また、送電コイルユニット１８を電力供給回路１２ごと動かす必要はなく、送電コイルユニット１８の位置を電力伝送システム１の他の構成要素と独立して変更可能あれば、移動装置３７０が送電コイルユニット１８のみを移動させてもよい。
また、送電コイルユニット１８を水平移動させる構成自体は、水平移動ステージに限定されず、任意である。

（実施の形態９）
実施の形態７，８においては、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との距離を変更することにより、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との結合係数ｋを変更する手法について説明したが、他の手法も採用可能である。例えば、送電コイル１８０と受電コイル２２０との平行度を変化させることにより、結合係数ｋを制御してもよい。

例えば、図１６に示すように、移動装置３８０の支持軸を軸周りに任意の角度θ回動可能とし、ステージに配置された送電コイルユニット１８と電力供給回路１２との傾斜角を変化させる構成としてもよい。この場合、制御回路１０２は、例えば、移動装置３８０を制御して、第１の送電の実行時には、ステージを水平にすることにより、送電コイル１８０の中心軸と受電コイル２２０の中心軸とを平行にして結合係数ｋを大きくし、第２の送電の実行時には、ステージを傾斜させることにより、送電コイル１８０の中心軸と受電コイル２２０の中心軸とを相対的に傾斜させ、結合係数ｋを小さくする。

なお、本実施の形態における制御回路１０２による第１の送電と第２の送電との切り替えのための制御は、図５を参照して上述した制御と同様である。また、送電コイルユニット１８と電力供給回路１２とを一体として動かす必要はなく、送電コイルユニット１８の位置を電力供給回路１２から独立して変更可能あれば、移動装置３８０が送電コイルユニット１８のみを揺動させてもよい。
なお、送電コイルユニット１８の傾斜角を変更する手法は、揺動に限定されず、任意である。

（実施の形態１０）
上記実施の形態７〜９では、第２の送電を実行可能とするために、送電コイルユニット１８を操作する例を示した。本開示は、これらに限定されない。例えば、受電コイルユニット２０と整流回路２４とを操作することにより、第２の送電を可能としてもよい。

図１７に、図１４に示す移動装置３６０により受電コイルユニット２０と整流回路２４とを鉛直方向に移動可能とした構成を示す。移動装置３６０は、受電コイルユニット２０と整流回路２４と支持し、制御回路４０４からの制御に従って、これらを鉛直方向に移動し、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との間の結合係数ｋを制御する。

なお、実施の形態５で説明したように、制御回路１０２は、送信回路４００と受信回路４０２とを介して、検出温度信号又は送電モード指示信号を制御回路４０４に送信する。制御回路４０４は、検出温度信号又は送電モード指示信号により示される内容に従って、移動装置３６０を制御し、受電コイルユニット２０と整流回路２４とを鉛直方向に移動させる。制御回路１０２は、電力供給回路１２を制御して、結合係数ｋが相対的に小さい状態で第２の送電を実行し、結合係数ｋが相対的に大きい状態で第１の送電を実行する。

なお、第１の送電と第２の送電との切り替えのための制御は、図５を参照して上述した制御と同様である。また、受電コイルユニット２０と整流回路２４とを一体として動かす必要はなく、受電コイルユニット２０の位置を整流回路２４から独立して変更可能あれば、移動装置３６０が受電コイルユニット２０のみを移動させてもよい。
なお、受電コイルユニット２０を移動させる手法は限定されず、任意である。

（実施の形態１１）
実施の形態１０では、移動装置３６０により受電コイルユニット２０と整流回路２４とを鉛直方向に移動可能とした構成について説明した。本実施の形態では、図１８を参照して、図１５に示す移動装置３７０により受電コイルユニット２０と整流回路２４とを水平方向に移動可能とする例について説明する。

移動装置３７０は、受電コイルユニット２０と整流回路２４と支持し、制御回路４０４からの制御に従って、これらを水平方向に移動し、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との間の結合係数ｋを制御する。なお、実施の形態１０で説明したように、制御回路４０４は、送信回路４００と受信回路４０２とを介して、検出温度信号又は送電モード指示信号を制御回路１０２から受信することができる。制御回路４０４は、検出温度信号又は送電モード指示信号により示される内容に従って、受電コイルユニット２０と整流回路２４とを水平方向に移動させる。制御回路１０２は、電力供給回路１２を制御して、結合係数ｋが相対的に小さい状態で第２の送電を実行し、結合係数ｋが相対的に大きい状態で第１の送電を実行する。

なお、第１の送電と第２の送電との切り替えのための制御は、図５を参照して上述した制御と同様である。また、受電コイルユニット２０と整流回路２４とを一体として動かす必要はなく、受電コイルユニット２０の位置を整流回路２４から独立して変更可能あれば、移動装置３７０が受電コイルユニット２０のみを移動させてもよい。
なお、受電コイルユニット２０をスライド移動させる手法は限定されず、任意である。

また、実施形態９に類似して、受電コイルユニット２０の傾斜角を調整することにより、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０との結合係数ｋを調整して、第１の送電と第２の送電とを実行するようにしてもよい。

移動装置３６０，３７０，３７０は、送電コイル１８０と受電コイル２２０との相対的な位置関係を調整する位置関係調整装置の一例であり、送電コイルと受電コイルの一方又は両方の、鉛直方向の位置と水平方向の位置と傾斜角をと単独又は複合的に変化させることができればよい。また、制御回路１０２，１０４は、送電コイルと受電コイルとの磁気的な結合が第１の送電の実行時よりも第２の送電の実行時の方が弱くなるように位置関係調整装置を制御する。

更に、実施の形態１〜６に例示した電気的制御と実施の形態７〜１１に例示した機械的な制御とをあわせて実施するようにしてもよい。

（変形例）
電気自動車８が外出から戻って来た際に、駐車位置に近づいた時点で、第２の送電を開始し、電気自動車８が所定の位置に駐車した時点で第１の送電が開始できれば、効率がよい。このような構成を実現する場合、例えば、車庫のシャッターが開けられたり、電気自動車８が近接したことを検出し、充電開始指示信号を制御回路１０２に供給する検出装置を配置する。制御回路１０２は、充電開始指示信号を受信したことに応答して、電力供給回路１２に、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０を含む回路の共振周波数ｆ_ｄの電力を送電コイルユニット１８に供給を開始する。ただし、この段階では、送電コイルユニット１８が受電コイルユニット２０に対向していないため、送電コイルユニット１８は共振状態にならず、第２の送電を開始し、回路部品等が昇温される。その後、電気自動車８が所定位置に駐車又は停車することで、送電コイルユニット１８と受電コイルユニット２０とを含む回路の共振周波数が周波数ｆ_ｄとほぼ一致し、自動的に、第１の送電に切り替わる。この構成によれば、電気自動車８の蓄電池８０を、リップルの少ない電力で効率良く充電できる。

以上の説明では、第２の送電は第１の送電を実行する際に比べてあえて送電効率を低下させ、第２の送電における受電装置２が受電する交流電力を第１の送電における受電装置２が受電する交流電力よりも小さくしている。ここで、第２の送電において受電装置２が受電する交流電力はゼロであってもよい。第２の送電において、送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への電力の伝送量をゼロとするには、例えば、受電コイル２００に誘起される逆起電力が蓄電池８０の電圧以下となるように、交流電力の周波数、インピーダンス、結合係数などを変更することで実現できる。このとき、負荷である蓄電池８０は高インピーダンスとなり、受電装置２から蓄電池８０へ電流が供給されなくなることから、受電装置２が受電する交流電力はゼロとなる。一方、第２の送電を実行しているときに受電装置２で受電される電力に含まれるリップル及びノイズが許容できる範囲内であれば、第２の送電における送電コイルユニット１８から受電コイルユニット２０への電力の伝送量はゼロでなくてもよい。

以上の説明では、スイッチとして、ＭＯＳ−ＦＥＴを使用する例を示したが、ＯＮ／ＯＦＦスイッチと切り替えスイッチの何れについても、他の半導体素子から構成されるスイッチを使用できる。また、半導体スイッチ以外のスイッチを使用してもよい。

以上の説明では、昇温を要とする部材として電解キャパシタを例示したが、昇温を要する部材は、低温時にその機能を十分に発揮できないものであれば、電気・電子部品でも、機械部品でも、任意である。

本開示のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施す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。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載した発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 電力伝送システム
１０ 送電装置
１００ 商用電源
１０２，４０４ 制御回路
１２ 電力供給回路
１２０ 力率改善回路
１２２ 全波整流回路
１２４ キャパシタ
１２６ インダクタ
１２８，１６２，１６４，１６６，１６８，３２２ ＭＯＳ−ＦＥＴ
１３０ ダイオード
１３２ 電解キャパシタ
１３４ 温度検出回路
１６０ インバータ回路
１８，３４，３５ 送電コイルユニット
１８０ 送電コイル
１８２ 磁性体板
１８４，３２０，３４０，３５０ 送電側キャパシタ
２ 受電装置
２０ 受電コイルユニット
２００，２２０ 受電コイル
２０２ 磁性体板
２０４，４０６，４１２ 受電側キャパシタ
３６０，３７０，３８０ 移動装置
３６２ 床面
４００ 送信回路
４０２ 受信回路

Claims (20)

1. 移動体に搭載された受電コイルを備える受電装置にワイヤレスで送電する送電装置であって、
   送電コイルを備え、交流電力を前記受電装置に送電する送電コイルユニットと、
   前記送電コイルに交流電力を供給する電力供給回路と、
   を備え、
   前記送電コイルユニットは、第１の送電と、前記受電装置が受電する交流電力が前記第１の送電よりも小さい第２の送電とを実行し、前記第１の送電を実行する前に前記第２の送電を実行する、
   送電装置。
2. 前記送電コイルユニットは、前記送電コイルに接続されて送電側回路を構成する送電側キャパシタを備え、
   前記第１の送電における前記交流電力の周波数と前記第２の送電における前記交流電力の周波数とが互いに異なるように前記電力供給回路を制御する制御回路を更に備える、
   請求項１に記載の送電装置。
3. 前記送電コイルユニットは、前記送電コイルに接続されて送電側回路を構成する送電側キャパシタを備え、
   前記送電側回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路と、
   前記第１の送電における前記送電側回路のインピーダンスと前記第２の送電における前記送電側回路のインピーダンスとが互いに異なるように前記インピーダンス調整回路を制御する制御回路と、を更に備える、
   請求項１又は２に記載の送電装置。
4. 前記送電コイルと前記受電コイルとの相対的な位置関係を調整する位置関係調整装置と、
   前記送電コイルと前記受電コイルとの磁気的な結合が前記第１の送電の実行時よりも前記第２の送電の実行時の方が弱くなるように前記位置関係調整装置を制御する制御回路と、を更に備える、
   請求項１、２又は３に記載の送電装置。
5. 前記位置関係調整装置は、前記送電コイルを移動させ、
   前記制御回路は、前記位置関係調整装置を制御して、前記送電コイルと前記受電コイルとの位置関係を制御する、
   請求項４に記載の送電装置。
6. 昇温を要する部材と、
   前記部材の温度を検出する温度検出部と、を更に備え、
   前記送電コイルユニットは、前記温度検出部により検出された温度が予め定められた閾値よりも低いときに、前記第２の送電を実行する、
   請求項１から５の何れか１項に記載の送電装置。
7. 前記送電コイルユニットは、前記温度検出部により検出された温度が前記閾値以上のときに、前記第１の送電を実行する、
   請求項６に記載の送電装置。
8. 前記送電コイルユニットは、前記移動体の停止しているときに、前記第２の送電を実行する、
   請求項１から７の何れか１項に記載の送電装置。
9. 移動体に搭載された受電装置と前記受電装置にワイヤレスで送電する送電装置とを備える電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   送電コイルに交流電力を供給する電力供給回路と、
   前記送電コイルを備え、交流電力を前記受電装置に送電する送電コイルユニットと、を備え、
   前記受電装置は、
   受電コイルを備え、交流電力を受電する受電コイルユニットと、
   前記受電コイルユニットが受電した交流電力を整流する整流回路と、を備え、
   前記送電コイルユニットは、第１の送電と、前記受電装置が受電する交流電力が前記第１の送電よりも小さい第２の送電とを実行し、前記第１の送電を実行する前に前記第２の送電を実行する、
   電力伝送システム。
10. 前記送電コイルと送電側回路を構成する送電側キャパシタと前記受電コイルと受電側回路を構成する受電側キャパシタとのうちの少なくとも一方と、
    前記第１の送電における交流電力の周波数と前記第２の送電における交流電力の周波数とが互いに異なるように前記電力供給回路を制御する制御回路と、を更に備える、
    請求項９に記載の電力伝送システム。
11. 前記送電コイルユニットは、前記送電コイルと送電側回路を構成する送電側キャパシタを備え、
    前記送電側回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路と、
    前記第１の送電における前記送電側回路のインピーダンスと前記第２の送電における前記送電側回路のインピーダンスとが互いに異なるように前記インピーダンス調整回路を制御する制御回路と、を更に備える、
    請求項９又は１０に記載の電力伝送システム。
12. 前記受電コイルユニットは、前記受電コイルと受電側回路を構成する受電側キャパシタを備え、
    前記受電側回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整回路と、
    前記第１の送電における前記受電側回路のインピーダンスと前記第２の送電における前記受電側回路のインピーダンスとが互いに異なるように前記インピーダンス調整回路を制御する制御回路と、を更に備える、
    請求項９、１０又は１１に記載の電力伝送システム。
13. 前記送電コイルと前記受電コイルとの相対的な位置関係を調整する位置関係調整装置と、
    前記送電コイルと前記受電コイルとの磁気的な結合が前記第１の送電の実行時よりも前記第２の送電の実行時の方が弱くなるように前記位置関係調整装置を制御する制御回路と、を更に備える、
    請求項９から１２の何れか１項に記載の電力伝送システム。
14. 前記位置関係調整装置は、前記送電コイルを移動させ、
    前記制御回路は、前記位置関係調整装置を制御して、前記送電コイルと前記受電コイルとの位置関係を制御する、
    請求項１３に記載の電力伝送システム。
15. 前記位置関係調整装置は、前記受電コイルを移動させ、
    前記制御回路は、前記位置関係調整装置を制御して、前記送電コイルと前記受電コイルとの位置関係を制御する、
    請求項１３に記載の電力伝送システム。
16. 前記送電装置が前記制御回路を備える、
    請求項１０から１５の何れか１項に記載の電力伝送システム。
17. 前記受電装置が前記制御回路を備える、
    請求項１０から１５の何れか１項に記載の電力伝送システム。
18. 昇温を要する部材と、
    前記部材の温度を検出する温度検出部と、を更に備え、
    前記送電コイルユニットは、前記温度検出部により検出された温度が予め定められた閾値よりも低いときに、前記第２の送電を実行する、
    請求項９から１７の何れか１項に記載の電力伝送システム。
19. 前記送電コイルユニットは、前記温度検出部により検出された温度が前記閾値以上のときに、前記第１の送電を実行する、
    請求項１８に記載の電力伝送システム。
20. 前記送電コイルユニットは、前記移動体の停止しているときに、前記第２の送電を実行する、
    請求項９から１９の何れか１項に記載の電力伝送システム。

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