WO2013084754A1

WO2013084754A1 - 非接触電力伝送装置

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Publication number: WO2013084754A1
Application number: PCT/JP2012/080638
Authority: WO
Inventors: 啓介松倉; 近藤　直
Original assignee: 株式会社豊田自動織機
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-06-13
Also published as: EP2790293A1; US20140333258A1; JP2013123306A; CN103988392A

Abstract

　非接触電力伝送装置は交流電源と１次側コイルと２次側コイルと電気部品と力率算出部とを備える。１次側コイルは交流電源から交流電力の供給を受ける。２次側コイルは１次側コイルから交流電力を受電可能である。電気部品は２次側コイルにて受電した交流電力の供給を受ける。力率算出部は、交流電源の出力部から電気部品までの負荷に対する力率及び２次側コイルの出力部から電気部品までの負荷に対する力率の少なくとも一方を算出する。

Description

非接触電力伝送装置

　本発明は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において、給電機器には、交流電源と、交流電源から交流電力が供給される１次側の共鳴コイルとが設けられ、車両には、１次側の共鳴コイルと磁場共鳴可能な２次側の共鳴コイルと、車両用バッテリとが設けられている。そして、共鳴コイル同士が磁場共鳴することにより、２次側の共鳴コイルに交流電力が伝送され、その交流電力は、車両に設けられた整流器にて整流されて、車両用バッテリに入力される。

特開２００９－１０６１３６号公報

　ここで、１次側の共鳴コイルと２次側の共鳴コイルとの距離や車両用バッテリの蓄電状態に応じて、電力伝送経路の負荷が変化すると、交流電力が負荷に対して好適に入力されない場合がある。この場合、非接触の電力伝送において伝送効率の低下等の支障が生じ得る。なお、このような問題は、磁場共鳴ではなく、電磁誘導によって電力伝送を行う場合にも同様に発生し得る。

　本発明の目的は、負荷に対する交流電力の入力態様を好適に把握することを通じて、電力伝送を好適に行うことができる非接触電力伝送装置を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、非接触電力伝送装置は交流電源と１次側コイルと２次側コイルと電気部品と力率算出部とを備える。前記１次側コイルは前記交流電源から交流電力の供給を受ける。前記２次側コイルは前記１次側コイルから前記交流電力を受電可能である。前記電気部品は前記２次側コイルにて受電した交流電力の供給を受ける。前記力率算出部は、前記交流電源の出力部から前記電気部品までの負荷に対する力率及び前記２次側コイルの出力部から前記電気部品までの負荷に対する力率の少なくとも一方を算出する。

　上記構成によれば、交流電源の出力部から電気部品までの負荷に対する力率及び２次側コイルの出力部から電気部品までの負荷に対する力率の少なくとも一方を算出することを通じて、交流電源から供給される交流電力が負荷に対してどれだけ有効に入力されているのかを直接的に把握することができる。また、１次側コイル及び２次側コイル間の距離の変化等に起因して負荷が変化し、それによって負荷に対して有効に入力される交流電力が変化した場合には、その変化を直接的に把握することができる。そして、その力率に基づいて電力伝送の制御を行うことにより、電力伝送を好適に行うことが可能となる。

　好ましくは、非接触電力伝送装置は前記力率算出部の算出結果に基づいて前記交流電源を制御する制御部をさらに備える。
　上記構成によれば、力率の変化に対応する制御として交流電源の制御を採用することにより、力率の変化に柔軟に対応することができる。例えば、力率低下に起因する電力損失の増大化、電力損失に起因する発熱等を抑制するべく、交流電力が小さくなるよう又は交流電力の供給が停止するよう交流電源を制御したり、力率の変化に関わらず、安定した電力伝送を行うことができるよう交流電源を制御したりすることができる。

　好ましくは、前記制御部は、前記力率算出部の算出結果に基づいて前記交流電源による前記交流電力の供給の停止制御を行う。
　好ましくは、非接触電力伝送装置は前記力率算出部により算出された力率を改善するよう動作する力率改善部をさらに備える。

　上記構成によれば、１次側コイル及び２次側コイル間の距離が変化すること等によって負荷が変化した場合であっても、高い力率を維持することができる。これにより、上記のような負荷の変化に関わらず、伝送効率が高い状態を維持することができる。

　好ましくは、非接触電力伝送装置は比較部をさらに備える。該比較部は、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間での電力伝送を開始するときには、前記力率算出部により算出された開始力率と、予め定められた初期力率とを比較するとともに、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間での電力伝送が行われているときには、前記力率算出部により算出された力率と前記開始力率とを比較する。

　好ましくは、前記２次側コイル及び前記電気部品は車両に設けられている。前記交流電源及び前記１次側コイルは地上に設けられている。前記電気部品は車両用バッテリを含む。

本発明の第１実施形態に係る非接触電力伝送装置の電気的構成を示すブロック図。本発明の第２実施形態に係る非接触電力伝送装置の電気的構成を示すブロック図。

　（第１実施形態）
　以下、本発明に係る非接触電力伝送装置の第１実施形態を、図１を用いて説明する。
　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、により構成されている。地上側機器１１が１次側（給電側）の構成に対応し、車両側機器２１が２次側（受電側）の構成に対応する。

　地上側機器１１は、所定の周波数（例えば１０ｋＨｚ～１０ＭＨｚ）の交流電力を供給可能な交流電源１２と送電器１３とを備えている。送電器１３は交流電源１２と電気的に接続されおり、送電器１３には交流電源１２から交流電力が供給される。車両側機器２１は、車両用バッテリ２２と、送電器１３から交流電力を受電することが可能な受電器２３とを備えている。

　送電器１３及び受電器２３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。

　車両側機器２１には、受電器２３にて受電した交流電力を直流電力に整流する整流器２４が設けられている。車両用バッテリ２２は、整流器２４を介して受電器２３に電気的に接続されている。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に供給される。整流器２４及び車両用バッテリ２２が電気部品に対応する。

　地上側機器１１には、交流電源１２と電気的に接続された制御部としての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は交流電源１２の制御等を行う。車両側機器２１には、車両用バッテリ２２に電気的に接続された車両側コントローラ２５が設けられている。車両側コントローラ２５は車両用バッテリ２２の蓄電状態を検知可能に構成されている。また、コントローラ１４，２５は互いに無線通信可能に構成されている。これにより、地上側機器１１と車両側機器２１との間で情報のやり取りが可能となっている。

　車両側コントローラ２５は、充電可能な位置、詳細には送電器１３及び受電器２３が互いに磁場共鳴可能な位置に車両が配置されている場合、電源側コントローラ１４に対して充電可能信号を送信する。電源側コントローラ１４は、充電可能信号を受信した場合に、交流電力が供給されるよう交流電源１２を制御する。すると、送電器１３（１次側コイル１３ａ）及び受電器２３（２次側コイル２３ａ）が磁場共鳴し、受電器２３（２次側コイル２３ａ）は交流電力を受電する。その受電された交流電力は整流器２４にて整流され、車両用バッテリ２２に供給される。これにより、電源ケーブル等を用いることなく、非接触での車両用バッテリ２２の充電が行われる。

　車両用バッテリ２２の充電が完了（終了）した場合、車両側コントローラ２５は電源側コントローラ１４に充電完了信号（充電終了信号）を送信する。電源側コントローラ１４は、充電完了信号を受信した場合に、交流電力の供給を停止するよう交流電源１２を制御する。

　非接触電力伝送装置１０は、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対する力率を算出するための構成を備えている。これらの構成について説明する。
　地上側機器１１には、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対して入力される皮相電力及び有効電力を測定する測定器１５が設けられている。測定器１５は、交流電源１２の出力に接続されており、上記負荷に対して入力される電圧波形及び電流波形を測定することを通じて、皮相電力及び有効電力を測定する。

　ここで、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷とは、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２を見た場合の全体の負荷（入力インピーダンス）である。当該負荷には、１次側コイル１３ａ及び２次側コイル２３ａの相互インダクタンスや車両用バッテリ２２の負荷、及び受電器２３と整流器２４とを接続する配線の負荷等が含まれている。つまり、測定器１５は、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までを１の負荷とした場合の当該負荷に対する有効電力を測定していると言える。

　測定器１５は電源側コントローラ１４と電気的に接続されている。測定器１５は、電源側コントローラ１４からの要求に応じて、測定した皮相電力及び有効電力を特定するための情報を電源側コントローラ１４に送信する。電源側コントローラ１４は、これらの情報に基づいて力率を算出する。なお、測定器１５及び電源側コントローラ１４が力率算出部に対応する。

　次に、力率を用いた制御に係る構成について説明する。
　電源側コントローラ１４は、車両用バッテリ２２の充電を開始する場合に、その開始状態における力率である開始力率を算出する。具体的には、電源側コントローラ１４は、交流電源１２から交流電力が供給されたことに基づいて、皮相電力及び有効電力の情報を測定器１５に要求する。そして、測定器１５から受信した情報に基づき開始力率を算出する。その後、その算出された開始力率が、予め定められた初期力率よりも低いか否かを判定する。

　開始力率が初期力率よりも低い場合には、電源側コントローラ１４は、交流電源１２からの交流電力の供給を停止させる。一方、開始力率が初期力率よりも高い場合には、交流電力の供給を継続するとともに、開始力率を、電源側コントローラ１４に設けられたＲＡＭ等の記憶部（図示略）に記憶させておく。

　また、電源側コントローラ１４は、充電が行われている間、所定の周期で力率を算出し、その算出された力率と、記憶部に記憶させておいた開始力率とを比較する。具体的には、算出された力率と開始力率との差が予め定められた許容変動値よりも小さいか否かを判定する。その差が許容変動値よりも小さい場合には、そのまま交流電力の供給を続ける一方、上記差が許容変動値よりも大きい場合には、交流電力の供給を停止させる。

　次に、非接触電力伝送装置１０の作用について以下に説明する。
　充電を開始する場合において、開始力率と初期力率との比較が行われ、開始力率が初期力率よりも低い場合には、交流電力の供給が停止される。これにより、開始力率が低い状況で充電が行われることが回避されている。

　また、充電中において定期的に力率が算出され、算出された力率と開始力率とが比較される。そして、算出された力率と開始力率との差が許容変動値よりも大きい場合には、交流電力の供給が停止される。これにより、充電中に異常が発生して力率が低下した場合に、その状態で充電が継続されることが回避されている。

　ここで、コイル１３ａ，２３ａ間（送電器１３及び受電器２３間）の距離が変化すると、コイル１３ａ，２３ａ間の相互インダクタンスが変化し、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷が変化する。このため、開始力率は、コイル１３ａ，２３ａ間の距離に応じて変化し得る。この点、上記のように充電中においては、開始力率からの変動幅（差）に基づき交流電力の制御を行う構成とすることにより、交流電力の供給を停止させる判定基準から、コイル１３ａ，２３ａ間の距離の変化に基づく開始力率のばらつきの要素が除外されている。

　以上詳述した本実施形態は以下の優れた利点を有する。
　（１）交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対して入力される皮相電力及び有効電力を測定する測定器１５を設けた。そして、電源側コントローラ１４は、皮相電力及び有効電力に基づいて、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対する力率を算出する構成とした。これにより、交流電源１２から供給される交流電力が、送電器１３、受電器２３、整流器２４、車両用バッテリ２２及びこれらを電気的に接続する経路によって形成される負荷に対してどれだけ有効に入力されているのかを直接的に把握することができる。また、コイル１３ａ，２３ａ間の距離の変化や車両用バッテリ２２の負荷の変化に起因して、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷が変化し、その負荷に対して入力される交流電力（有効電力）が変化した場合、その変化を直接的に把握することができる。

　ここで、伝送効率を算出する構成も考えられる。しかしながら、伝送効率は、力率を含めた様々な要因によって決定されるものである。つまり、伝送効率は、複数の要因を含む間接的なパラメータであり、伝送効率に基づいて電力伝送の態様を把握する構成では、どの要因に異常があるのかを直接的に把握することができない。

　これに対して、本実施形態によれば、力率を算出する構成としたことにより、伝送効率の低下の一つの要因である負荷に対する交流電力の入力態様、詳細には交流電力がどれだけ有効に用いられているのかを直接的に把握することができる。これにより、力率に問題があるのか否かを直接的に把握することができるとともに、その把握結果に基づいて各種制御を行うことを通じて、電力伝送を好適に行うことが可能となる。

　特に、磁場共鳴による電力伝送を、例えば１０ｋＨｚ～１００ｋＨｚといった比較的低い周波数領域にて行う場合には、負荷に対して交流電力がどれだけ好適に入力されているかを示す力率が伝送効率を決定付ける重要なパラメータとなる。この点、本実施形態によれば、力率を直接把握する構成としたことにより、比較的低い周波数領域における負荷に対する交流電力の入力態様を好適に把握することができる。

　また、力率が「１」でない場合、つまり無効電力がある場合、当該無効電力は熱損失となり発熱する。このため、力率が低い状態で充電が行われると、共振周波数の変化等の発熱による悪影響が懸念される。これに対して、本実施形態によれば、力率を直接把握することを通じて、熱損失具合を把握することができ、発熱による不都合を回避することができる。

　（２）充電を開始する場合の力率である開始力率を算出し、その開始力率が初期力率よりも低いか否かを判定し、開始力率が初期力率よりも低い場合には、交流電源１２による交流電力の供給を停止させる。これにより、力率が低い状況で充電が継続されるのを抑制することができる。

　ちなみに、コイル１３ａ，２３ａ（送電器１３及び受電器１４）が互いに磁場共鳴可能な位置に配置されていない場合、開始力率が小さくなる。また、コイル１３ａ，２３ａが互いに磁場共鳴可能な位置に配置されている場合であっても、コイル１３ａ，２３ａ間の距離が、共鳴に適した範囲外である場合には、開始力率が小さくなる。さらに、コイル１３ａ，２３ａの間に金属等の異物が存在する場合、送電器１３の共振周波数と受電器２３の共振周波数とが異なっている場合、又は機器１１，２１の少なくとも一方に異常が発生した場合にも、開始力率が小さくなる。

　この点、本実施形態によれば、上記のような異常が発生している場合には、充電が継続されないようになっている。これにより、上記のような充電に適さない状況での充電を回避することができる。

　（３）充電中において定期的に力率を算出し、算出された力率と開始力率との比較結果に基づいて交流電力を制御する構成とした。詳細には、算出された力率と開始力率との差が許容変動値よりも大きくなった場合に、交流電力の供給を停止する構成とした。これにより、コイル１３ａ，２３ａ間の距離が変化することにより開始力率にばらつきがある構成において、充電中の力率の変化を高精度で検知することができる。

　ちなみに、充電中に力率が変化する要因としては、例えばコイル１３ａ，２３ａ間に金属等の異物が挿入された場合、車両が移動してコイル１３ａ，２３ａ間の距離が変化した場合、機器１１，２１に異常が発生した場合等が考えられる。

　（４）非接触電力伝送装置１０は、車両側機器２１に設けられた車両用バッテリ２２を充電する。ここで、車両用バッテリ２２は、携帯電話等の機器のバッテリと比較して、大きい蓄電容量が求められる。このため、非接触電力伝送装置１０では、非常に大きな電力を取り扱うこととなる。よって、力率が低い状態で充電を行うと、大きな無効電力が発生するとともに、熱が発生する。これらの無効電力及び熱は、携帯電話等の機器では無視できる程度であるが、大きな電力を取り扱う非接触電力伝送装置１０においては、無視できない。

　これに対して、本実施形態によれば、車両用バッテリ２２を充電させるために大電力を扱う非接触電力伝送装置１０において、力率が低い状態での充電を回避することを通じて、無視できない充電に係る消費電力の増大化及び発熱を抑制することができる。

　（第２実施形態）
　図２に示すように、本実施形態の非接触電力伝送装置１００では、１次側（地上側）及び２次側（車両側）双方において力率を算出する構成を設けるとともに、各力率を改善する構成を設けた点が第１実施形態の非接触電力伝送装置１０と異なる。これらの点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

　車両側機器１２１には、受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対して入力される皮相電力及び有効電力を測定する測定器１２２が設けられている。なお、地上側機器１１１の測定器（第１実施形態の測定器１５）と区別するべく、以降の説明において、地上側機器１１１に設けられた測定器１５を１次側測定器１５と言い、車両側機器１２１に設けられた測定器１２２を２次側測定器１２２と言う。

　２次側測定器１２２は、車両側コントローラ２５に電気的に接続されており、車両側コントローラ２５からの要求に応じて、皮相電力及び有効電力を特定するための情報を車両側コントローラ２５に送信する。車両側コントローラ２５は、２次側測定器１２２からの情報に基づいて受電器２３の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対する力率を算出する。

　なお、以降の説明において、電源側コントローラ１４にて算出される力率、つまり交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対する力率を第１力率とも言い、車両側コントローラ２５にて算出される力率、つまり受電器２３の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対する力率を第２力率とも言う。

　次に、力率を改善する構成について説明すると、地上側機器１１１において交流電源１２と送電器１３との間には１次側力率改善ユニット１１２が設けられており、車両側機器１２１において受電器２３と整流器２４との間には２次側力率改善ユニット１２３が設けられている。各力率改善ユニット１１２，１２３が力率改善部に対応する。

　各力率改善ユニット１１２，１２３は、キャパシタンスを可変可能に構成されており、詳細には可変コンデンサとコイルとからなるＬＣ回路で構成されている。力率改善ユニット１１２，１２３はそれぞれ、改善対象となる力率を算出するコントローラに電気的に接続されている。詳細には、１次側力率改善ユニット１１２は電源側コントローラ１４に電気的に接続されており、２次側力率改善ユニット１２３は車両側コントローラ２５に電気的に接続されている。

　電源側コントローラ１４は、充電開始時において、１次側測定器１５の測定結果に基づいて第１力率を算出し、その算出された第１力率が「１」に近づくように、１次側力率改善ユニット１１２のキャパシタンスを可変制御するフィードバック制御を行う。また、電源側コントローラ１４は、充電中においても所定の頻度（周期）で上記フィードバック制御を行う。つまり、１次側力率改善ユニット１１２は、電源側コントローラ１４にて算出された第１力率が改善する（「１」に近づく）よう動作する。

　電源側コントローラ１４と同様に、車両側コントローラ２５は、充電開始時及び充電中に、２次側測定器１２２の測定結果に基づいて第２力率を算出し、その第２力率が「１」に近づくように、２次側力率改善ユニット１２３のキャパシタンスを可変制御するフィードバック制御を行う。

　ちなみに、電源側コントローラ１４は、充電開始時にフィードバック制御を行うことにより「１」に近づいた第１力率と初期力率との比較を行う。そして、第１力率が初期力率よりも低い場合には、１次側力率改善ユニット１１２にて改善困難な異常が発生しているとして、交流電力の供給を停止させる。

　次に、本実施形態の非接触電力伝送装置１００の作用について説明する。
　充電が開始されると、第１力率が「１」に近づくように１次側力率改善ユニット１１２が動作する。これにより、コイル１３ａ，２３ａ間の距離の変化に関わらず、第１力率が「１」に近づいた状態で充電が行われる。また、充電中において、第１力率が低下する事象が発生した場合、例えば車両用バッテリ２２の蓄電状態の変化に伴い、車両用バッテリ２２の負荷が変化して第１力率が低下した場合であっても、第１力率が「１」に近づくようにフィードバック制御が行われる。これにより、第１力率が常に高い状態が維持されている。

　また、充電開始時及び充電中において、第２力率が「１」に近づくように２次側力率改善ユニット１２３が動作する。これにより、車両用バッテリ２２の蓄電状態の変化に伴う負荷の変化に関わらず、高い第２力率が維持される。

　以上詳述した第２実施形態は、第１実施形態にて説明した（１）～（４）の利点に加えて以下の利点を有する。
　（５）地上側機器１１１に、電源側コントローラ１４にて算出された第１力率が改善するよう動作する１次側力率改善ユニット１１２を設けた。これにより、コイル１３ａ，２３ａ間の距離の変化等によって交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷が変化した場合、又は充電中に負荷が変化する事象が発生した場合であっても、第１力率が高い状態に維持される。よって、伝送効率が高い状態を維持することができ、安定した電力伝送を実現することができる。

　（６）車両側機器１２１に２次側測定器１２２を設け、受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対する第２力率を算出し、さらにその算出された第２力率が改善するよう動作する２次側力率改善ユニット１２３を設けた。これにより、第２力率を高くすることを通じて、伝送効率の更なる向上を図ることができる。また、車両用バッテリ２２の蓄電状態の変化に伴う負荷変化に関わらず、第２力率を高い状態することができ、安定した電力伝送を実現することができる。

　なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
　第２実施形態において、充電開始時においては、第２力率を改善させた後に、第１力率を改善させるように非接触電力伝送装置１００を構成してもよい。換言すれば、１次側力率改善ユニット１１２は、２次側力率改善ユニット１２３が動作した後に動作するよう構成されていてもよい。これにより、第２力率の改善に伴う負荷変化に起因して第１力率が低下する事態を回避することができる。

　詳細には、第２力率を改善させるために２次側力率改善ユニット１２３が動作する（キャパシタンスの可変制御が行われる）と、１次側力率改善ユニット１１２の改善対象に係る負荷が変化する。このため、第１力率を改善した後に第２力率を改善させると、第１力率が低下する場合がある。第１力率を再度改善させる構成とすると、制御の複雑化が懸念される。

　これに対して、第２力率の改善が行われた後に第１力率の改善を行うことにより、上記のような第２力率の改善に伴う負荷変化に起因した第１力率の低下を回避することができる。これにより、各力率の改善を図りつつ、制御の簡素化を図ることができる。

　ちなみに、上記のように力率改善の順番を設定する具体的な構成としては、例えば以下の構成が考えられる。先ず、車両側コントローラ２５は、送電器１３及び受電器２３が互いに磁場共鳴可能な位置に配置されている場合に、第２力率を改善させるフィードバック制御を行う。そして、車両側コントローラ２５は、第２力率の改善が完了（終了）した場合に、充電可能信号を出力する。電源側コントローラ１４は、その充電可能信号を受信した場合に、第１力率を改善させるフィードバック制御を行う。

　なお、力率改善の順番については、上記のように第２力率の改善の後に第１力率の改善を行う構成に限られず、任意である。例えば、順番を逆にしてもよいし、各力率の改善を同時に行ってもよい。但し、制御の簡素化を図ることができる点に着目すれば、第２力率の改善の後に第１力率の改善を行う方が好ましい。

　第２実施形態において、充電中に、２次側力率改善ユニット１２３のキャパシタンスが更新（変更）された場合、その更新に伴って１次側力率改善ユニット１１２のキャパシタンスを更新してもよい。これにより、１次側力率改善ユニット１１２が、第２力率の改善に伴う負荷変化に追従することができる。

　第２実施形態において、車両側コントローラ２５は、第２力率の情報を無線通信で電源側コントローラ１４に対して送信してもよい。これにより、電源側コントローラ１４にて、第２力率に基づく制御を行うことができる。

　なお、送信する第２力率としては、フィードバック制御を行う前の第２力率、フィードバック制御を行った後の第２力率のどちらでもよい。また、第２力率を受信した場合の電源側コントローラ１４の具体的な制御態様としては、例えば第２力率が初期力率又はそれとは異なる閾値よりも低いか否かを判定し、第２力率が初期力率等よりも低い場合には、交流電力の供給を停止させたり、交流電力を大きくしたりする構成が考えられる。

　第２実施形態において、第１力率及び第２力率双方を算出したが、これに限られず、第１力率及び第２力率の少なくとも一方を算出すればよい。なお、第２力率のみを算出する場合には、上述した通り、算出した第２力率を電源側コントローラ１４に送信し、電源側コントローラ１４は受信した第２力率に基づいて交流電力の制御を行えばよい。

　また、例えば第２力率のみを算出する構成において、その第２力率に基づいて１次側力率改善ユニット１１２（及び２次側力率改善ユニット１２３）が動作してもよい。また、例えば第１力率のみを算出する構成において、その第１力率に基づいて２次側力率改善ユニット１２３（及び１次側力率改善ユニット１１２）が動作してもよい。つまり、地上側機器１１１（１次側）及び車両側機器１２１（２次側）のうちの一方にて算出される力率に基づいて、他方に設けられた力率改善ユニットが動作してもよく、一方にて算出される力率に基づいて、力率改善ユニット１１２，１２３の両方が動作してもよい。

　送電器１３に、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電磁誘導で結合する１次側結合コイルを別途設けてもよい。この場合、１次側結合コイルと交流電源１２とを接続し、上記共振回路は、上記１次側結合コイルから電磁誘導によって交流電力の供給を受ける構成とする。同様に、受電器２３に、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電磁誘導で結合する２次側結合コイルを設け、その２次側結合コイルを用いて共振回路から交流電力を取り出す構成としてもよい。この場合、第１力率の対象となる負荷は各結合コイルを含めたものとなり、第２力率の対象となる負荷は、２次側結合コイルの出力部から車両用バッテリ２２までの負荷となる。

　なお、上記構成において、１次側結合コイルの出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対する力率を算出する構成、及び２次側コイル２３ａの出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対する力率を算出する構成の少なくとも一方を設けてもよい。そして、これらの力率を改善させる構成を別途設けてもよい。この場合、伝送効率の更なる向上を図ることができる。

　各実施形態では、充電中に、交流電源１２の交流電力の供給を停止する実行契機として、算出された力率と開始力率との差が許容変動値よりも大きい場合を設定したが、これに限られない。例えば、上記実行契機として、算出された力率が初期力率（又はそれとは異なる閾値）よりも低い場合を設定してもよい。

　また、前回算出された力率と、今回算出された力率とを比較して、その差が許容変動値よりも大きいことを実行契機としてもよい。さらに、コイル１３ａ，２３ａ間の距離を検知する検知部を設け、車両用バッテリ２２への充電が行われている状況にて車両が移動する場合においては、車両が移動する度、すなわちコイル１３ａ，２３ａ間の距離が変化する度に力率を算出するとともに算出した力率を比較対象として更新してもよい。

　車両用バッテリ２２への充電を開始する前段階にて、充電に係る交流電力よりも小さい検査用の交流電力を出力するように交流電源１２を制御してもよい。この場合、充電を開始する前段階にて力率の調整等を行うことできるため、予め力率が調整された状態で充電を開始することができ、車両用バッテリ２２への充電を、より好適に行うことができる。

　第１実施形態では、開始力率が初期力率よりも低い場合等には、交流電力の供給を停止させたが、これに限られず、開始力率に応じて交流電力の出力を調整してもよい。例えば、交流電源１２の出力部から車両用バッテリ２２までの負荷に対して入力される有効電力が一定となるように、開始力率に応じて交流電力を調整してもよい。これにより、力率の変化に関わらず、負荷に対して一定の有効電力を入力することができる。

　第２実施形態では、各力率改善ユニット１１２，１２３は、キャパシタンスを可変可能に構成されていたが、これに限られず、インダクタンス及びキャパシタンスの少なくとも一方を可変可能に構成されていればよい。また、そのための構成はＬＣ回路に限られず、任意である。

　測定器１５は、皮相電力及び有効電力を測定し、その測定結果を電源側コントローラ１４に送信するが、これに限られない。例えば、測定器１５が力率を算出し、その算出結果を送信してもよい。また、測定器１５が電圧波形及び電流波形に係る情報を電源側コントローラ１４に送信し、電源側コントローラ１４が、皮相電力、有効電力及び力率を算出してもよい。

　交流電源１２から供給される交流電圧の波形は、例えばパルス波形、正弦波等任意である。
　各実施形態では、受電器２３にて受電した交流電力を、車両用バッテリ２２の充電に用いる構成であったが、受電した交流電力をどのように用いるのかは任意である。

　各実施形態では、磁場共鳴を行うためにコンデンサ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とよい。

　各実施形態では、非接触で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。

Claims

　交流電源と、
　前記交流電源から交流電力の供給を受ける１次側コイルと、
　前記１次側コイルから前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
　前記２次側コイルにて受電した交流電力の供給を受ける電気部品と、
　前記交流電源の出力部から前記電気部品までの負荷に対する力率及び前記２次側コイルの出力部から前記電気部品までの負荷に対する力率の少なくとも一方を算出する力率算出部と、
を備える非接触電力伝送装置。
　前記力率算出部の算出結果に基づいて前記交流電源を制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
　前記制御部は、前記力率算出部の算出結果に基づいて前記交流電源による前記交流電力の供給の停止制御を行う、請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
　前記力率算出部により算出された力率を改善するよう動作する力率改善部をさらに備える、請求項１～３のうちいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
　比較部をさらに備え、
　該比較部は、
　前記１次側コイル及び前記２次側コイル間での電力伝送を開始するときには、前記力率算出部により算出された開始力率と、予め定められた初期力率とを比較するとともに、
　前記１次側コイル及び前記２次側コイル間での電力伝送が行われているときには、前記力率算出部により算出された力率と前記開始力率とを比較する、
請求項１～４のうちいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記２次側コイル及び前記電気部品は車両に設けられており、
　前記交流電源及び前記１次側コイルは地上に設けられており、
　前記電気部品は車両用バッテリを含む、
請求項１～５のうちいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。