JP5839232B2

JP5839232B2 - 非接触給電装置

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Publication number: JP5839232B2
Application number: JP2012090005A
Authority: JP
Inventors: 大林　和良; 和良大林; 耕司間崎; 英介高橋; 谷　恵亮; 恵亮谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2032-04-11
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Description

本発明は、送電側パッドと受電側パッドを有する非接触給電パッドを備え、送電側パッドから受電側パッドに非接触で送電する非接触給電装置に関する。

従来、送電側パッドと受電側パッドを有する非接触給電パッドを備えた非接触給電装置として、例えば特許文献１に開示されている非接触給電装置がある。

この非接触給電装置は、車両の外部に設置された電源から車両に搭載されたバッテリに非接触で送電し、バッテリを充電する装置である。非接触給電装置に用いられている非接触給電パッドは、送電側パッドと、受電側パッドとを備えている。送電側パッド及び受電側パッドは、大きさ及び形状が同一な渦巻き状に形成されている。送電側パッドは、駐車スペース内の地表面に設置されている。受電側パッドは、車両の底部に設置されている。

駐車スペース内の車両を駐車すると、送電側パッドと受電側パッドが上下方向に対向する。送電側パッドの発生した磁束が受電側パッドに鎖交すると、受電側パッドは、電磁誘導によって誘導起電力を生じる。これにより、車両の外部に設置された電源から車両に搭載されたバッテリに非接触で送電することができる。

特開２０１０−０９３１８０号公報

ところで、受電側パッドは、車両毎に最適設計される。そのため、車両の種類によって大きさや形状が異なる。従って、車両を買い換えた場合、送電側パッドと受電側パッドの大きさや形状が異なってしまうことがある。この場合、磁束の結合が弱くなり送電効率が低下してしまうという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、送電側パッドと受電側パッドの大きさ又は形状が異なっていても、送電効率の低下を抑えることができる非接触給電装置を提供することを目的とする。

本発明は、巻線の大きさ又は形状が異なる送電側パッド及び受電側パッドと、送電側パッドと受電側パッドの間に、送電側パッドに近接して配置され、巻線の大きさ及び形状が受電側パッドの巻線と略同一であり、共振回路を構成する補助パッドとを有し、送電側パッドと受電側パッドを対向させた状態で、送電側パッドから受電側パッドに非接触で送電する非接触給電パッドと、送電側パッドに接続され、送電側パッドに電圧を印加する送電回路と、受電側パッドに接続され、受電側パッドの電圧を変換して出力する受電回路と、を備えた非接触給電装置であって、補助パッドは、補助パッドに関する情報を出力する情報伝達手段を有し、送電回路及び受電回路の少なくともいずれかは、情報伝達手段の出力する補助パッドに関する情報に基づいて動作することを特徴とする。

送電側パッドと受電側パッドの大きさ又は形状が異なると、磁束の結合が弱くなり送電効率が低下してしまう。しかし、この構成によれば、送電側パッドと受電側パッドの間に、共振回路を構成する補助パッドが配置されている。補助パッドは、送電側パッドに近接して配置されている。そのため、送電側パッドの発生した磁束は、補助パッドと確実に鎖交する。補助パッドは、送電側パッドの発生した磁束が鎖交することで、電磁誘導によって誘導起電力を生じて交流電流が流れ、磁束を発生する。補助パッドの発生した磁束は、受電側パッドと鎖交する。つまり、送電側パッドの発生した磁束が、補助パッドを介して受電側パッドと鎖交するようになる。そのため、従来のように補助パッドがない場合に比べ、磁束の結合を高めることができる。従って、送電側パッドと受電側パッドの大きさ又は形状が異なっていても、送電効率の低下を抑えることができる。非接触給電装置は、送電回路と、非接触給電パッドと、受電回路とを備えている。補助パッドは、補助パッドに関する情報を出力する情報伝達手段を有している。送電回路は、情報伝達手段の出力する補助パッド２に関する情報に基づいて動作する。そのため、補助パッドが設置されていることを考慮した最適な動作をさせることができる。

第１参考形態における非接触給電装置の回路図である。第１参考形態における送電側パッド及び受電側パッドの斜視図である。第１参考形態における補助パッドの斜視図である。第１参考形態における非接触給電パッドの斜視図である。第１参考形態の変形形態における送電側パッドの斜視図である。第２参考形態における送電側パッド及び受電側パッドの斜視図である。第２参考形態における補助パッドの斜視図である。第２参考形態における非接触給電パッドの斜視図である。第３参考形態における送電側パッド及び受電側パッドの斜視図である。第３参考形態における補助パッドの斜視図である。第３参考形態における非接触給電パッドの斜視図である。第４参考形態における補助パッドの斜視図である。第５参考形態における送電側パッド及び受電側パッドの斜視図である。第５参考形態における補助パッドの斜視図である。第５参考形態における非接触給電パッドの斜視図である。第１実施形態における非接触給電装置の回路図である。第１実施形態における補助パッドの斜視図である。第１実施形態における適合判定の動作を説明するためのフローチャートである。第１実施形態における異物判定の動作を説明するためのフローチャートである。第６参考形態における非接触給電装置の回路図である。

次に、参考形態及び実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る非接触給電装置を、電気自動車やハイブリッド車に搭載されたメインバッテリに非接触で送電する非接触給電装置に適用した例を示す。

（第１参考形態）
まず、図１〜図４を参照して第１参考形態の非接触給電装置の構成について説明する。なお、図中における前後方向、左右方向及び上下方向は、車両における方向を示すものである。

図１に示すように、電気自動車やハイブリッド車は、モータジェネレータＭＧと、メインバッテリＢ１と、インバータ回路ＩＮＶと、補機Ｓと、補機バッテリＢ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＣＮＶと、制御器ＣＮＴとを備えている。

モータジェネレータＭＧは、３相交流電圧を供給することでモータとして動作し、車両の走行のための駆動力を発生する機器である。また、車両の減速時において、外部からの駆動力によって回転することでジェネレータとして動作し、３相交流電圧を発生する機器でもある。

メインバッテリＢ１は、直流高電圧を出力する充放電可能な電源である。

インバータ回路ＩＮＶは、モータジェネレータＭＧがモータとして動作するとき、メインバッテリＢ１の出力する直流高電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧに供給する回路である。また、モータジェネレータＭＧがジェネレータとして動作するとき、モータジェネレータＭＧの出力する３相交流電圧を直流高電圧に変換してメインバッテリＢ１に供給する回路でもある。

補機Ｓは、直流低電圧を供給することで動作する空調装置や電動パワーステアリング装置等の周辺装置である。

補機バッテリＢ２は、直流低電圧を出力する充放電可能な電源である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＣＮＶは、メインバッテリＢ１の出力する直流高電圧を直流低電圧に変換して補機バッテリＢ２及び補機Ｓに供給する回路である。

制御器ＣＮＴは、メインバッテリＢ１、補機バッテリＢ２及びモータジェネレータＭＧに関する情報に基づいて、インバータ回路ＩＮＶ、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＣＮＶ及び補機Ｓを制御する装置である。

非接触給電装置１は、車両の外部に設置された外部電源ＰＳから車両に搭載されたメインバッテリＢ１に非接触で送電し、メインバッテリＢ１を充電する装置である。非接触給電装置１は、送電回路１０と、非接触給電パッド１１と、受電回路と１２とを備えている。

送電回路１０は、受電回路１２との間で無線通信によって情報を送受信し、受信した情報に基づいて外部電源ＰＳの出力する電圧を高周波の交流電圧に変換し、非接触給電パッド１１に印加する回路である。送電回路１０は、車両の外部に設置されている。

非接触給電パッド１１は、電磁誘導によって、送電回路１０から受電回路１２に非接触で送電する装置である。非接触給電パッド１１は、送電側パッド１１０と、受電側パッド１１１と、補助パッド１１２とを備えている。

送電側パッド１１０は、駐車スペース内に車両を駐車したときに車両の底部に設置された受電側パッド１１１と対向する駐車スペース内の地表面の所定位置（車両の外部）に設置され、電流が流れることで磁束を発生する装置である。図２に示すように、送電側パッド１１０は、コア１１０ａと、巻線１１０ｂ、１１０ｃとを備えている。

コア１１０ａは、磁路を構成するとともに、磁極を形成する磁性材からなる部材である。具体的には、透磁率の高い、例えばフェライトからなる部材である。コア１１０ａは、ヨーク部１１０ｄと、磁極部１１０ｅ、１１０ｆとを備えている。

ヨーク部１１０ｄは、磁路を構成する前後方向に長い矩形板状の部位である。ヨーク部１１０ｄの上面には補助パッド１１２の配置位置を決定するための孔部１１０ｇ（位置決め手段）が形成されている。

磁極部１１０ｅ、１１０ｆは、磁路を構成するとともに、磁極を形成する矩形板状の部位である。磁極部１１０ｅ、１１０ｆは、ヨーク部１１０ｄの前側上面及び後側上面に形成されている。

巻線１１０ｂ、１１０ｃは、電流が流れることで磁束を発生する部材である。具体的には、電気抵抗の低い、例えばリッツ線からなる部材である。巻線１１０ｂ、１１０ｃは、磁極部１１０ｅ、１１０ｆにそれぞれ巻回され、矩形状に形成されている。

図１に示す受電側パッド１１１は、車両の底部に設置され、駐車スペースに車両を駐車したときに上下方向に所定の間隔をあけて送電側パッド１１０と対向し、送電側パッド１１０の発生した磁束が鎖交することで電磁誘導によって誘導起電力を生じる装置である。図２示すように、受電側パッド１１１は、コア１１１ａと、巻線１１１ｂ、１１１ｃとを備えている。

コア１１１ａは、磁路を構成するとともに、磁極を形成する磁性材からなる部材である。具体的には、透磁率の高い、例えばフェライトからなる部材である。コア１１１ａは、ヨーク部１１１ｄと、磁極部１１１ｅ、１１１ｆとを備えている。

ヨーク部１１１ｄは、磁路を構成する前後方向に長い矩形板状の部位である。

磁極部１１１ｅ、１１１ｆは、磁路を構成するとともに、磁極を形成する矩形板状の部位である。磁極部１１１ｅ、１１１ｆは、ヨーク部１１１ｄの前側下面及び後側下面に形成されている。

巻線１１１ｂ、１１１ｃは、電流が流れることで磁束を発生する部材である。具体的には、電気抵抗の低い、例えばリッツ線からなる部材である。巻線１１１ｂ、１１１ｃは、磁極部１１１ｅ、１１１ｆにそれぞれ巻回され、矩形状に形成されている。

ヨーク部１１１ｄ及び磁極部１１１ｅ、１１ｆは、ヨーク部１１０ｄ及び磁極部１１０ｅ、１１０ｆより前後方向の寸法が大きい。また、磁極部１１１ｅ、１１１ｆは、磁極部１１０ｅ、１１０ｆより前後方向の間隔が大きい。そのため、巻線１１１ｂ、１１１ｃは、巻線１１０ｂ、１１０ｃと類似形状の矩形状であるが、巻線１１０ｂ、１１０ｃより前後方向の寸法及び前後方向の間隔が大きい。つまり、受電側パッド１１１が送電側パッド１１０より大きく、送電側パッド１１０と受電側パッド１１１は、大きさが異なっている。

図１に示す補助パッド１１２は、送電側パッド１１０と受電側パッド１１１の間に設置され、共振回路を構成し、送電側パッド１１０の発生した磁束が鎖交することで電磁誘導によって電流が流れ磁束を発生して磁束の結合を高める装置である。図３に示すように、補助パッド１１２は、巻線１１２ａ、１１２ｂと、キャパシタ１１２ｃ、１１２ｄとを備えている。

巻線１１２ａ、１１２ｂは、電流が流れることで磁束を発生する部材である。具体的には、電気抵抗の低い、例えばリッツ線からなる部材である。巻線１１２ａ、１１２ｂは、大きさ、形状及び間隔が巻線１１１ｂ、１１１ｃと同一となるように設定されている。具体的には、前後方向及び左右方向の寸法が巻線１１１ｂ、１１１ｃと同一になるように矩形状に形成され、前後方向の間隔が巻線１１１ｂ、１１１ｃの間隔と同一になるように配置されている。

キャパシタ１１２ｃ、１１２ｄは、巻線１１２ａ、１１２ｂにそれぞれ接続され、共振回路を構成する素子である。キャパシタ１１２ｃ、１１２ｄは、容量を可変できるように構成されている。キャパシタ１１２ｃ、１１２ｄは、巻線１１２ａ、１１２ｂの端子間にそれぞれ接続されている。

巻線１１２ａ、１１２ｂ及びキャパシタ１１２ｃ、１１２ｄは、樹脂によって前後方向に長い矩形板状に一体成形されている。樹脂で一体成形された補助パッド１１２の下面には、補助パッド１１２の配置位置を決定するための突出部１１２ｅ（位置決め手段）が形成されている。

図４に示すように、補助パッド１１２は、送電側パッド１１０と受電側パッド１１１の間に、送電側パッド１１０に近接し、送電側パッド１１０の発生した磁束が鎖交するように配置されている。具体的には、突出部１１２ｅを孔部１１０ｇに嵌合させることで補助パッド１１２の配置位置が決定され、送電側パッド１１０の上側に当接した状態で、上下方向から見たときに、巻線１１２ａ、１１２ｂによって囲まれた領域内に、磁極部１１０ｅ、１１０ｆの一部がそれぞれ均等に包含されるように配置されている。キャパシタ１１２ｃ、１１２ｄは、送電側パッド１１０と受電側パッド１１１が対向したときに、送電効率が最も高くように、容量が調整されている。

図１に示す受電回路１２は、送電回路１０との間で無線通信によって情報を送受信し、受信した情報に基づいて受電側パッド１１１の出力する交流電圧を直流電圧に変換し、メインバッテリＢ１を充電する回路である。

次に、図１及び図４を参照して非接触給電装置の動作について説明する。

図１に示すように、駐車スペースに車両を駐車すると、補助パッド１１２の配置された送電側パッド１１０と受電側パッド１１１が上下方向に所定の間隔をあけて対向する。図４に示すように、補助パッド１１２の巻線１１２ａ、１１２ｂと、受電側パッド１１１の巻線１１１ｂ、１１１ｃが、上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、図１に示す送電回路１０と受電回路１２は、無線通信によって情報を送受信する。

送電回路１０は、受信した情報に基づいて外部電源ＰＳの出力する電圧を高周波の交流電圧に変換して送電側パッド１１０に印加する。交流電圧が印加され、図４に示す巻線１１０ｂ、１１０ｃに交流電流が流れると、送電側パッド１１０は磁束を発生する。

補助パッド１１２は、送電側パッド１１０の上側に当接した状態で、上下方向から見たときに、巻線１１２ａ、１１２ｂによって囲まれた領域内に、磁極部１１０ｅ、１１０ｆの一部がそれぞれ均等に包含されるように配置されている。そのため、送電側パッド１１０の発生した磁束は、補助パッド１１２の巻線１１２ａ、１１２ｂと確実に鎖交する。

共振回路を構成する補助パッド１１２は、送電側パッド１１０の発生した磁束が鎖交することで、電磁誘導によって巻線１１２ａ、１１２ｂに誘導起電力を生じる。その結果、巻線１１２ａ、１１２ｂに交流電流が流れ、補助パッド１１２は磁束を発生する。補助パッド１１２の巻線１１２ａ、１１２ｂは、大きさ、形状及び間隔が受電側パッド１１１の巻線１１１ｂ、１１１ｃと略同一となるように設定されており、上下方向に所定の間隔をあけて対向している。そのため、補助パッド１１２の発生した磁束は、受電側パッド１１１の巻線１１１ｂ、１１１ｃと確実に鎖交する。つまり、送電側パッド１１０の発生した磁束が、補助パッド１１２を介して受電側パッド１１１と鎖交するようになる。従って、補助パッド１１２がない場合に比べ、磁束の結合を高めることができる。

受電側パッド１１１は、補助パッド１１２の発生した磁束が鎖交することで、電磁誘導によって巻線１１１ｂ、１１１ｃに誘導起電力を生じる。図１に示す受電回路１２は、受信した情報に基づいて受電側パッド１１１の出力する交流電圧を直流高電圧に変換してメインバッテリＢ１を充電する。

次に、効果について説明する。

送電側パッド１１０と受電側パッド１１１は、大きさが異なっている。送電側パッド１１０と受電側パッド１１１の大きさが異なると、磁束の結合が弱くなり送電効率が低下してしまう。しかし、第１参考形態によれば、送電側パッド１１０と受電側パッド１１１の間に、共振回路を構成する補助パッド１１２が配置されている。補助パッド１１２は、送電側パッド１１０に近接して配置されている。そのため、送電側パッド１１０の発生した磁束は、補助パッド１１２の巻線１１２ａ、１１２ｂと確実に鎖交する。補助パッド１１２は、送電側パッド１１０の発生した磁束が鎖交することで、電磁誘導によって誘導起電力を生じて交流電流が流れ、磁束を発生する。補助パッド１１２の発生した磁束は、受電側パッド１１１と鎖交する。つまり、送電側パッド１１０の発生した磁束が、補助パッド１１２を介して受電側パッド１１１と鎖交するようになる。そのため、従来のように補助パッド１１２がない場合に比べ、磁束の結合を高めることができる。従って、車両の外部に設置される送電側パッド１１０と、車両に搭載される受電側パッド１１１とを備えた非接触給電パッドにおいて、送電側パッド１１０と受電側パッド１１１の大きさが異なっていても、送電効率の低下を抑えることができる。

また、第１参考形態によれば、補助パッド１１２の配置位置を決定する孔部１１０ｇ及び突出部１１２ｅを有している。そのため、補助パッド１１２の配置位置のばらつきに伴う浮遊容量のばらつきを抑えることができる。その結果、補助パッド１１２によって構成される共振回路の共振周波数のばらつきを抑えることができる。従って、安定して磁束の結合を高めることができる。

さらに、第１参考形態によれば、補助パッド１１２は、容量を可変できるキャパシタ１１２ｃ、１１２ｄを有している。そのため、補助パッド１１２によって構成される共振回路の共振周波数を最適値に設定することができる。従って、より確実に磁束の結合を高めることができる。

なお、第１参考形態では、補助パッド１１２が、送電側パッド１１０と受電側パッド１１１の間に、送電側パッド１１０に近接して配置されている例を挙げているが、これに限られるものではない。補助パッド１１２は、送電側パッド１１０と受電側パッド１１１の間に、受電側パッド１１１に近接して配置されていてもよい。

また、第１参考形態では、ヨーク部１１０ｄの上面には補助パッド１１２の配置位置を決定するための孔部１１０ｇが形成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。図５に示すように、磁極部１１０ｅ、１１０ｆ間を樹脂等で埋め、その樹脂で成形された部材１１０ｈに孔部１１０ｇを設けるようにしてもよい。ヨーク部１１０ｄに孔部１１０ｇを設ける場合、孔部１１０ｇによって磁束の流れが妨げられるが、そのような事態を防ぐことができる。

（第２参考形態）
次に、第２参考形態の非接触給電装置について説明する。第２参考形態の非接触給電装置は、第１参考形態の受電側パッドの大きさが送電側パッドより大きいのに対して、受電側パッドの大きさが送電側パッドより小さくなるようにするとともに、それに伴って補助パッドの大きさを変更したものである。

受電側パッド及び補助パッド以外は、第１参考形態の非接触給電装置と同一構成である。そのため、非接触給電パッド以外は、必要な場合を除いて説明を省略する。

まず、図６〜図８を参照して非給電パッドの構成について説明する。なお、図中における前後方向及び上下方向は、車両における方向を示すものである。

図６〜図８に示すように、非接触給電パッド２１は、送電側パッド２１０（送電側パッド）と、受電側パッド２１１（受電側パッド）と、補助パッド２１２とを備えている。図６に示すように、送電側パッド２１０は、コア２１０ａと、巻線２１０ｂ、２１０ｃとを備えている。コア２１０ａは、ヨーク部２１０ｄと、磁極部２１０ｅ、２１０ｆとを備えている。ヨーク部２１０ｄの上面には、補助パッド２１２の配置位置を決定するための孔部２１０ｇ（位置決め手段）が形成されている。送電側パッド２１０は、第１参考形態の送電側パッド１１０と同一構成である。

受電側パッド２１１は、コア２１１ａと、巻線２１１ｂ、２１１ｃとを備えている。

コア２１１ａは、ヨーク部２１１ｄと、磁極部２１１ｅ、２１１ｆとを備えている。ヨーク部２１１ｄは、磁路を構成する前後方向に長い矩形板状の部位である。磁極部２１１ｅ、２１１ｆは、磁路を構成するとともに、磁極を形成する矩形板状の部位である。磁極部２１１ｅ、２１１ｆは、ヨーク部２１１ｄの前側下面及び後側下面に形成されている。

巻線２１１ｂ、２１１ｃは、磁極部２１１ｅ、２１１ｆにそれぞれ巻回され、矩形状に形成されている。

ヨーク部２１１ｄ及び磁極部２１１ｅ、２１ｆは、ヨーク部２１０ｄ及び磁極部２１０ｅ、２１０ｆより前後方向の寸法が小さい。また、磁極部２１１ｅ、２１１ｆは、磁極部２１０ｅ、２１０ｆより前後方向の間隔が小さい。そのため、巻線２１１ｂ、２１１ｃは、巻線２１０ｂ、２１０ｃと同一形状の矩形状であるが、巻線２１０ｂ、２１０ｃより前後方向の寸法及び前後方向の間隔が小さい。つまり、受電側パッド２１１が送電側パッド２１０より小さく、送電側パッド２１０と受電側パッド２１１は、大きさが異なっている。

図７に示すように、補助パッド２１２は、巻線２１２ａ、２１２ｂと、キャパシタ２１２ｃ、２１２ｄとを備えている。

巻線２１２ａ、２１２ｂは、大きさ、形状及び間隔が巻線２１１ｂ、２１１ｃと同一となるように設定されている。具体的には、前後方向及び左右方向の寸法が巻線２１１ｂ、２１１ｃと同一になるように矩形状に形成され、前後方向の間隔が巻線２１１ｂ、２１１ｃの間隔と同一になるように配置されている。

キャパシタ２１２ｃ、２１２ｄは、巻線２１２ａ、２１２ｂの端子間にそれぞれ接続されている。

巻線２１２ａ、２１２ｂ及びキャパシタ２１２ｃ、２１２ｄは、樹脂によって前後方向に長い矩形板状に一体成形され、下面には、補助パッド２１２の配置位置を決定するための突出部２１２ｅ（位置決め手段）が形成されている。

図８に示すように、補助パッド２１２は、送電側パッド２１０と受電側パッド２１１の間に、送電側パッド２１０に近接し、送電側パッド２１０の発生した磁束が鎖交するように配置されている。具体的には、突出部２１２ｅを孔部２１０ｇに嵌合させることで補助パッド２１２の配置位置が決定され、送電側パッド２１０の上側に当接した状態で、上下方向から見たときに、巻線２１２ａ、２１２ｂによって囲まれた領域内に、磁極部２１０ｅ、２１０ｆの一部がそれぞれ均等に包含されるように配置されている。キャパシタ２１２ｃ、２１２ｄは、送電側パッド２１０と受電側パッド２１１が対向したときに、送電効率が最も高くように、容量が調整されている。

動作については、第１参考形態と同一であるため説明を省略する。

次に、効果について説明する。第２参考形態によれば、第１参考形態と同様の効果を得ることができる。

（第３参考形態）
次に、第３参考形態の非接触給電装置について説明する。第３参考形態の非接触給電装置は、第２参考形態の送電側パッドの巻線が矩形状であるのに対して、これを円形状にするとともに、補助パッドの構成を変更したものである。

送電側パッド及び補助パッド以外は、第２参考形態の非接触給電装置と同一構成である。そのため、非接触給電パッド以外は、必要な場合を除いて説明を省略する。

まず、図９〜図１１を参照して非接触給電パッドの構成について説明する。なお、図中における前後方向及び上下方向は、車両における方向を示すものである。

図９〜図１１に示すように、非接触給電パッド３１は、送電側パッド３１０（送電側パッド）と、受電側パッド３１１（受電側パッド）と、補助パッド３１２とを備えている。

図９に示すように、送電側パッド３１０は、コア３１０ａと、巻線３１０ｂとを備えている。

コア３１０ａは、磁路を構成するとともに、磁極を形成する磁性材からなる円板状の部材である。具体的には、透磁率の高い、例えばフェライトからなる部材である。コア３１０ａの上面には、補助パッド３１２の配置位置を決定するための孔部３１０ｃ（位置決め手段）が形成されている。

巻線３１０ｂは、電流が流れることで磁束を発生する部材である。具体的には、電気抵抗の低い、例えばリッツ線からなる部材である。巻線３１０ｂは、コア３１０ａの上面に円形状に形成されている。

受電側パッド３１１は、コア３１１ａと、巻線３１１ｂ、３１１ｃとを備えている。コア３１０ａは、ヨーク部３１０ｄと、磁極部３１０ｅ、３１０ｆとを備えている。受電側パッド３１１は、第１及び第２参考形態の受電側パッド１１１、２１１と同一構成である。

つまり、送電側パッド３１０が円形状であるのに対して受電側パッド３１１が矩形状であり、送電側パッド３１０と受電側パッド３１１は、大きさ及び形状が異なっている。

図１０に示すように、補助パッド３１２は、巻線３１２ａ、３１２ｂと、キャパシタ３１２ｃとを備えている。

巻線３１２ａ、３１２ｂは、大きさ、形状及び間隔が巻線３１１ｂ、３１１ｃと同一となるように設定されている。具体的には、前後方向及び左右方向の寸法が巻線３１１ｂ、３１１ｃと同一になるように矩形状に形成され、前後方向の間隔が巻線３１１ｂ、３１１ｃの間隔と同一になるように配置されている。巻線３１２ａの一端は、巻線３２１ｂの一端に接続されている。

キャパシタ３１２ｃは、巻線３１２ａの他端と巻線３１２ｂの他端の間に接続されている。

巻線３１２ａ、３１２ｂ及びキャパシタ３１２ｃは、樹脂によって前後方向に長い矩形板状に一体成形され、下面には、補助パッド３１２の配置位置を決定するための突出部３１２ｄ（位置決め手段）が形成されている。

図１１に示すように、補助パッド３１２は、送電側パッド３１０と受電側パッド３１１の間に、送電側パッド３１０に近接し、送電側パッド３１０の発生した磁束が鎖交するように配置されている。具体的には、突出部３１２ｄを孔部３１０ｃに嵌合させることで補助パッド３１２の配置位置が決定され、送電側パッド３１０の上側に当接した状態で、上下方向から見たときに、巻線３１２ａによって囲まれた領域内に、コア３１０ａの一部が包含されるように配置されている。キャパシタ３１２ｃは、送電側パッド３１０と受電側パッド３１１が対向したときに、送電効率が最も高くように、容量が調整されている。

次に、効果について説明する。第３参考形態によれば、送電側パッド３１０と受電側パッド３１１は、大きさだけでなく形状も異なっている。このような場合であっても、第１参考形態と同様の効果を得ることができる。

（第４参考形態）
次に、第４参考形態の非接触給電装置について説明する。第４参考形態の非接触給電装置は、第３参考形態の補助パッドが巻線とキャパシタとによって構成されるのに対して、これにコアを追加したものである。

補助パッド以外は、第３参考形態の非接触給電装置と同一構成である。そのため、補助パッド以外は、必要な場合を除いて説明を省略する。

まず、図１２を参照して補助パッドの構成について説明する。なお、図中における前後方向及び上下方向は、車両における方向を示すものである。

図１２に示すように、補助パッド４１２は、巻線４１２ａ、４１２ｂと、キャパシタ４１２ｃと、コア４１２ｅとを備えている。また、補助パッド４１２の下面には、補助パッド４１２の配置位置を決定するための突出部４１２ｄ（位置決め手段）が形成されている。巻線４１２ａ、４１２ｂ、キャパシタ４１２ｃ及び突出部４１２ｄは、第３参考形態の巻線３１２ａ、３１２ｂ、キャパシタ３１２ｃ及び突出部３１２ｄと同一構成である。

コア４１２ｅは、ヨーク部４１２ｆと、磁極部４１２ｇとを備えている。ヨーク部４１２ｆは、磁路を構成する前後方向に長い矩形板状の部位である。磁極部４１２ｇは、磁路を構成するとともに、磁極を形成する矩形板状の部位である。磁極部４１２ｇは、ヨーク部４１２ｆの後側上面に形成されている。

巻線４１２ｂは、磁極部４１２ｇに巻回され、矩形状に形成されている。巻線４１２ａ、４１２ｂ、キャパシタ４１２ｃ及びコア４１２ｅは、樹脂によって前後方向に長い矩形板状に一体成形されている。

次に、効果について説明する。第４参考形態によれば、第１参考形態と同様の効果を得ることができる。また、コア４１２ｅを追加したことにより、磁気抵抗が低下して磁束が流れ易くなり、第３参考形態に比べ送電効率を向上させることができる。

（第５参考形態）
次に、第５参考形態の非接触給電装置について説明する。第５参考形態の非接触給電装置は、第２参考形態の受電側パッドの巻線が矩形状であるのに対して、これを円形状にするとともに、補助パッドの構成を変更したものである。

送電側パッドの孔部の位置、受電側パッド及び補助パッド以外は、第２参考形態の非接触給電装置と同一構成である。そのため、非接触給電パッド以外は、必要な場合を除いて説明を省略する。

まず、図１３〜図１５を参照して非接触給電パッドの構成について説明する。なお、図中における前後方向及び上下方向は、車両における方向を示すものである。

図１３〜図１５に示すように、非接触給電パッド５１は、送電側パッド５１０（送電側パッド）と、受電側パッド５１１（受電側パッド）と、補助パッド５１２とを備えている。図１３に示すように、送電側パッド５１０は、コア５１０ａと、巻線５１０ｂ、５１０ｃとを備えている。コア５１０ａは、ヨーク部５１０ｄと、磁極部５１０ｅ、５１０ｆとを備えている。磁極部５１０ｅの上面には、補助パッド５１２の配置位置を決定するための孔部５１０ｇ（位置決め手段）が形成されている。送電側パッド５１０は、孔部５１０ｇの位置以外、第１及び第２参考形態の送電側パッド１１０、２１０と同一構成である。

受電側パッド５１１は、コア５１１ａと、巻線５１１ｂとを備えている。

コア５１１ａは、磁路を構成するとともに、磁極を形成する磁性材からなる円板状の部材である。具体的には、透磁率の高い、例えばフェライトからなる部材である。

巻線５１１ｂは、電流が流れることで磁束を発生する部材である。具体的には、電気抵抗の低い、例えばリッツ線からなる部材である。巻線５１１ｂは、コア５１１ａの下面に円形状に形成されている。

つまり、送電側パッド５１０が矩形状であるのに対して受電側パッド５１１が円形状であり、送電側パッド５１０と受電側パッド５１１は、大きさ及び形状が異なっている。

図１４に示すように、補助パッド５１２は、巻線５１２ａと、キャパシタ５１２ｂとを備えている。

巻線５１２ａは、電流が流れることで磁束を発生する部材である。具体的には、電気抵抗の低い、例えばリッツ線からなる部材である。巻線５１２ａは、巻線５１１ｂと大きさ及び形状が同一となるように円形状に形成されている。

キャパシタ５１２ｂは、巻線５１２ａの端子間に接続されている。

巻線５１２ａ及びキャパシタ２１２ｂは、樹脂によって円板状に一体成形され、下面には、補助パッド５１２の配置位置を決定するための突出部５１２ｃ（位置決め手段）が形成されている。

図１５に示すように、補助パッド５１２は、送電側パッド５１０と受電側パッド５１１の間に、送電側パッド５１０に近接し、送電側パッド５１０の発生した磁束が鎖交するように配置されている。具体的には、突出部５１２ｃを孔部５１０ｇに嵌合させることで補助パッド５１２の配置位置が決定され、送電側パッド５１０の上側に当接した状態で、上下方向から見たときに、巻線５１２ａによって囲まれた領域内に、磁極部５１０ｅの一部が包含されるように配置されている。キャパシタ５１２ｂは、送電側パッド５１０と受電側パッド５１１が対向したときに、送電効率が最も高くように、容量が調整されている。

次に、効果について説明する。第５参考形態によれば、送電側パッド５１０と受電側パッド５１１は、大きさだけでなく形状も異なっている。このような場合であっても、第１参考形態と同様の効果を得ることができる。

（第１実施形態）
次に、第１実施形態の非接触給電装置について説明する。第１実施形態の非接触給電装置は、第１参考形態の補助パッドに対してＩＣタグを設けるとともに、ＩＣタグの出力する情報に基づいて送電回路が動作するようにしたものである。

送電回路及び補助パッド以外は、第１参考形態の非接触給電装置と同一構成である。そのため、送電回路と非接触給電パッド以外は、必要な場合を除いて説明を省略する。

まず、図１６及び図１７を参照して非接触給電装置及び非接触給電パッドの構成について説明する。なお、図中における前後方向及び上下方向は、車両における方向を示すものである。第１参考形態と同一の構成要素には、同一の符合を付している。

図１６に示すように、非接触給電装置６は、送電回路６０と、非接触給電パッド６１と、受電回路６２とを備えている。

送電回路６０は、受電回路６２との間で無線通信によって情報を送受信し、受信した情報に基づいて外部電源ＰＳの出力する電圧を高周波の交流電圧に変換し、非接触給電パッド６１に印加する回路である。また、後述するＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２に関する情報に基づいて動作する回路でもある。具体的には、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２を識別するための情報に基づいて送電側パッド６１０に印加する電圧を調整するとともに、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２の電力損失に関する情報に基づいて非接触給電パッド６１における電力損失を補正し、補正した電力損失に基づいて、送電側パッド６１０と受電側パッド６１１の間の異物の有無を判定する。

非接触給電パッド６１は、送電側パッド６１０（送電側パッド）と、受電側パッド６１１（受電側パッド）と、補助パッド６１２とを備えている。

送電側パッド６１０及び受電側パッド６１１は、第１参考形態の送電側パッド１１０及び受電側パッド１１１と同一構成である。

図１７に示すように、補助パッド６１２は、巻線６１２ａ、６１２ｂと、キャパシタ６１２ｃ、６１２ｄと、ＩＣタグ６１２ｆ（情報伝達手段）とを備えている。また、補助パッド６１２の下面には、補助パッド６１２の配置位置を決定するための突出部６１２ｅ（位置決め手段）が形成されている。巻線６１２ａ、６１２ｂ、キャパシタ６１２ｃ、６１２ｄ及び突出部６１２ｅは、第１参考形態の巻線１１２ａ、１１２ｂ、キャパシタ１１２ｃ、１１２ｄ及び突出部１１２ｅと同一構成である。

ＩＣタグ６１２ｆは、補助パッド６１２に関する情報を出力する素子である。具体的には、補助パッド６１２を識別するための情報、及び、補助パッド６１２の電力損失に関する情報を出力する素子である。ＩＣタグ６１２ｆは、補助パッド６１２の左側面に設置されている。

受電回路６２は、第１参考形態の受電回路１２と同一構成である。

次に、図１６、図１８及び図１９を参照して非接触給電装置の動作について説明する。

図１６に示すように、駐車スペースに車両を駐車すると、補助パッド６１２の配置された送電側パッド６１０と受電側パッド６１１が上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、図１８に示すように、送電回路６１０は、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２を識別するための情報を入手する（Ｓ１００）。そして、その情報に基づいて、補助パッド６１２が、送電側パッド６１０及び受電側パッド６１１に適合したものであるか否かを判定する（Ｓ１０１）。

ステップＳ１０１において、補助パッド６１２が、送電側パッド６１０及び受電側パッド６１１に適合したものでないと判定した場合、送電側パッド６１０への電圧の印加を禁止するとともに、その旨を外部に通知する（Ｓ１０２）。

一方、ステップＳ１０１において、補助パッド６１２が、送電側パッド６１０及び受電側パッド６１１に適合するものであると判定した場合、補助パッド６１２が設置されていることを考慮した最適な電圧を送電側パッド６１０に印加する（Ｓ１０３）。

また、送電回路６０は、送電側パッド６１０と受電側パッド６１１の間の異物の有無を判定する。

図１９に示すように、送電回路６０は、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２の電力損失に関する情報を入手する（Ｓ２００）。また、無線通信によって受電回路６２から受電側パッド６１１の出力電力に関する情報を入手する（Ｓ２０１）。そして、入手した受電側パッド６１１の出力電力に関する情報と、送電側パッド６１０の入力電力に関する情報から、非接触給電パッド６１の電力損失を算出する（Ｓ２０２）。

その後、算出した非接触給電パッド６１の電力損失から、補助パッド６１２の電力損失を減じて非接触給電パッド６１の電力損失を補正する（Ｓ２０３）。そして、補正した非接触給電パッド６１の電力損失に基づいて異物の有無を判定する（Ｓ２０４）。

次に、効果について説明する。

第１実施形態によれば、非接触給電装置６は、送電回路６０と、非接触給電パッド６１と、受電回路６２とを備えている。補助パッド６１２は、補助パッド６１２に関する情報を出力するＩＣタグ６１２ｆを有している。送電回路６０は、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２に関する情報に基づいて動作する。そのため、補助パッド６１２が設置されていることを考慮した最適な動作をさせることができる。

また、第１実施形態によれば、ＩＣタグ６１２ｆは、補助パッド６１２を識別するための情報を出力する。送電回路６０は、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２を識別するための情報に基づいて、送電側パッド６１０に印加する電圧を調整する。そのため、補助パッド６１２が設置されていることを考慮した最適な電圧を送電側パッド６１０に印加することができる。従って、過大な電圧を印加し、送電側パッド６１０や受電側パッド６１１を焼損してしまうような事態を防止することができる。

さらに、第１実施形態によれば、ＩＣタグ６１２ｆは、補助パッドの電力損失に関する情報を出力する。送電回路６０は、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２の電力損失に関する情報に基づいて非接触給電パッド６１における電力損失を補正し、補正した電力損失に基づいて、送電側パッド６１０と受電側パッド６１１の間の異物の有無を判定する。そのため、補助パッド６１２を異物と判定してしまうような事態を防止することができる。

なお、第１実施形態では、送電回路６０が、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２に関する情報に基づいて動作する例を挙げているが、これに限られるものではない。受電回路６２が、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２に関する情報に基づいて動作するようにしてもよい。送電回路６０及び受電回路６２の少なくともいずれかが、ＩＣタグ６１２ｆの出力する補助パッド６１２に関する情報に基づいて動作するようにすればよい。

（第６参考形態）
次に、第６参考形態の非接触給電装置について説明する。第６参考形態の非接触給電装置は、第１参考形態の非接触給電装置が、１つの送電回路で、１つの送電側パッドに電圧を印加するのに対して、１つの送電回路で、巻線の大きさ及び形状が同一である複数の送電側パッドのうちから１つを選択して電圧を印加するようにしたものである。

受電側パッド及び補助パッド以外は、第１参考形態の非接触給電装置と同一構成であるので説明を省略する。

まず、図２０を参照して非接触給電装置の構成について説明する。なお、図中における前後方向及び上下方向は、車両における方向を示すものである。

図２０に示すように、非接触給電装置７は、送電回路７０と、２つ非接触給電パッド７１Ａ、７１Ｂ（複数の非接触給電パッド）と、受電回路７２Ａ、７２Ｂと、接続切替え回路７３とを備えている。

送電回路７０は、受信した情報に基づいて外部電源ＰＳの出力する電圧を高周波の交流電圧に変換し、非接触給電パッド７１Ａ、７１Ｂのうちいずれか１つに印加する回路である。

非接触給電パッド７１Ａは、送電側パッド７１０Ａと、受電側パッド７１１Ａと、補助パッド７１２Ａとを備えている。非接触給電パッド７１Ｂは、送電側パッド７１０Ｂと、受電側パッド７１１Ｂと、補助パッド７１２Ｂとを備えている。

送電側パッド７１０Ａと送電側パッド７１０Ｂは、同一の装置であり、巻線の大きさ及び形状が同一である。送電側パッド７１０Ａと受電側パッド７１１Ａは、巻線の大きさ及び形状が異なっている。送電側パッド７１０Ｂと受電側パッド７１１Ｂは、巻線の大きさ及び形状が異なっている。送電側パッド７１０Ａは、駐車スペースＰ１内の地表面の所定位置に設置されている。送電側パッド７１０Ｂは、駐車スペースＰ２内の地表面の所定位置に設置されている。受電側パッド７１１Ａ、７１１Ｂは、それぞれ異なる車両の底部に設置されている。

補助パッド７１２Ａは、巻線の大きさ及び形状が受電側パッド７１１Ａと同一になるように形成されている。補助パッド７１２Ａは、送電側パッド７１０Ａと受電側パッド７１１Ａの間に、送電側パッド７１０Ａに近接し、送電側パッド７１０Ａの発生した磁束が鎖交するように配置されている。

補助パッド７１２Ｂは、巻線の大きさ及び形状が受電側パッド７１１Ｂと同一になるように形成されている。補助パッド７１２Ｂは、送電側パッド７１０Ｂと受電側パッド７１１Ｂの間に、送電側パッド７１０Ｂに近接し、送電側パッド７１０Ｂの発生した磁束が鎖交するように配置されている。

受電回路７２Ａは、受信した情報に基づいて受電側パッド７１１Ａの出力する交流電圧を直流電圧に変換し、駐車スペースＰ１に駐車された車両のメインバッテリを充電する回路である。受電回路７２Ｂは、受信した情報に基づいて受電側パッド７１１Ｂの出力する交流電圧を直流電圧に変換し、駐車スペースＰ２に駐車された車両のメインバッテリを充電する回路である。

接続切替え回路７３は、非接触給電パッド７１Ａ、７１Ｂの送電側パッド７１０Ａ、７１０Ｂのうち、いずれか１つを選択し送電回路７０に接続する回路である。接続切替え回路７３は、送電回路７０に接続されている。また、送電側パッド７１０Ａ、７１０Ｂにそれぞれ接続されている。

次に、図２０を参照して非接触給電装置の動作について説明する。

図２０に示すように、駐車スペースＰ１に車両を駐車すると、補助パッド７１２Ａの配置された送電側パッド７１０Ａと受電側パッド７１１Ａが上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で駐車スペースＰ１における充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、接続切替え回路７３は、送電側パッド７１０Ａを送電回路７０に接続する。送電回路７０と受電回路７２Ａは、無線通信によって情報を送受信する。

送電回路７０は、受信した情報に基づいて外部電源ＰＳの出力する電圧を高周波の交流電圧に変換して送電側パッド７１０Ａに印加する。

交流電圧が印加され交流電流が流れると、送電側パッド７１０Ａは磁束を発生する。送電側パッド７１０Ａの発生した磁束は、補助パッド７１２Ａを介して受電側パッド７１１と鎖交する。受電側パッド７１１Ａは、磁束が鎖交することで電磁誘導によって誘導起電力を生じる。

受電回路７２Ａは、受信した情報に基づいて受電側パッド７１１Ａの出力する交流電圧を直流高電圧に変換し、駐車スペースＰ１に駐車された車両のメインバッテリを充電する。

一方、駐車スペースＰ２に車両を駐車すると、補助パッド７１２Ｂの配置された送電側パッド７１０Ｂと受電側パッド７１１Ｂが上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で駐車スペースＰ２における充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、接続切替え回路７３は、送電側パッド７１０Ｂを送電回路７０に接続する。以降、同様にして、駐車スペースＰ２駐車された車両のメインバッテリを充電する。

次に、効果について説明する。
第６参考形態によれば、非接触給電装置７は、２つの非接触給電パッド７１Ａ、７１Ｂと、送電回路７０と、接続切替え回路７３とを備えている。非接触給電パッド７１Ａ、７１Ｂは、大きさ及び形状が同一である送電側パッド７１０Ａ、７１０Ｂを有している。接続切替え回路７３は、非接触給電パッド７１Ａ、７１Ｂの送電側パッド７１０Ａ、７１０Ｂのうちいずれか１つを送電回路７０に接続する。そのため、送電回路を増やすことなく、非接触給電パッド７１Ａ、７１Ｂの送電側パッド７１０Ａ、７１０Ｂに電圧を印加することができる。しかも、送電側パッド７１０Ａ、７１０Ｂは、大きさ及び形状が同一である。そのため、送電側パッド７１０Ａ、７１０Ｂいずれにも最適な電圧を印加することができる。

なお、第１〜第６参考形態及び第１実施形態では、送電側パッドが駐車スペースの地表面に、受電側パッドが車両の底部にそれぞれ設置されている例を挙げているが、これに限られるものではない。送電側パッドは、道路の路面、建物の床面、及び、地中に設置されていてもよい。また、建物の壁面や天井に設置されていてもよい。その場合、受電側パッドが、車両の側面や天井面に設置されていれば同様に送電することができる。

１・・・非接触給電装置、１０・・・送電回路、１１・・・非接触給電パッド、１１０・・・送電側パッド、１１０ａ・・・コア、１１０ｂ、１１０ｃ・・・巻線、１１０ｄ・・・ヨーク部、１１０ｅ、１１０ｆ・・・磁極部、１１０ｇ・・・孔部（位置決め手段）、１１１・・・受電側パッド、１１１ａ・・・コア、１１１ｂ、１１ｃ・・・巻線、１１１ｄ・・・ヨーク部、１１１ｅ、１１１ｆ・・・磁極部、１１２・・・補助パッド、１１２ａ、１１２ｂ・・・巻線、１１２ｃ、１１２ｄ・・・キャパシタ、１１２ｅ・・・突出部（位置決め手段）、１２・・・受電回路

Claims

巻線の大きさ又は形状が異なる送電側パッド（６１０）及び受電側パッド（６１１）と、前記送電側パッドと前記受電側パッドの間に、前記送電側パッドに近接して配置され、巻線の大きさ及び形状が前記受電側パッドの巻線と略同一であり、共振回路を構成する補助パッド（６１２）とを有し、前記送電側パッドと前記受電側パッドを対向させた状態で、前記送電側パッドから前記受電側パッドに非接触で送電する非接触給電パッド（６１）と、
前記送電側パッドに接続され、前記送電側パッドに電圧を印加する送電回路（６０）と、
前記受電側パッドに接続され、前記受電側パッドの電圧を変換して出力する受電回路（６２）と、
を備えた非接触給電装置であって、
前記補助パッドは、前記補助パッドに関する情報を出力する情報伝達手段（６１２ｆ）を有し、
前記送電回路及び前記受電回路の少なくともいずれかは、前記情報伝達手段の出力する前記補助パッドに関する情報に基づいて動作することを特徴とする非接触給電装置。
前記補助パッドは、前記補助パッドの巻線によって囲まれた領域内に、前記送電側パッドの磁極を形成する磁極部の一部が包含されるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記補助パッドは、容量を可変できるキャパシタ（６１２ｃ、６１２ｄ）を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触給電装置。
前記情報伝達手段は、前記補助パッドを識別するための情報を出力し、
前記送電回路は、前記情報伝達手段の出力する前記補助パッドを識別するための情報に基づいて前記送電側パッドに印加する電圧を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
前記情報伝達手段は、前記補助パッドの電力損失に関する情報を出力し、
前記送電回路は、前記情報伝達手段の出力する前記補助パッドの電力損失に関する情報に基づいて前記非接触給電パッドにおける電力損失を補正し、補正した電力損失に基づいて、前記送電側パッドと前記受電側パッドの間の異物の有無を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電装置。