共鳴型非接触充電システム
【課題】１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池に効率良く充電することができる共鳴型非接触充電システムを提供する。
【解決手段】給電側設備10は交流電源11及び抵抗ＲにスイッチSW１を介して選択的に接続される１次コイル12と、１次側共鳴コイル13とを備えている。車載側設備20は二つの２次側共鳴コイル21ａ，21ｂと、二つの２次コイル22ａ，22ｂと、充電器23と、充電器23に接続された２次電池24と、距離計測用交流電源27とを備え、２次コイル22ａ，22ｂはスイッチSW２，SW３を介して距離計測用交流電源27及び充電器23に選択的に接続される。２次コイル22ａ，22ｂが距離計測用交流電源27に接続され、抵抗Ｒが１次コイル12に接続された状態で各２次側共鳴コイル21ａ，21ｂと１次側共鳴コイル13との距離が推定され、その距離から給電側設備10と車載側設備20との位置関係が推定される。
【解決手段】給電側設備10は交流電源11及び抵抗ＲにスイッチSW１を介して選択的に接続される１次コイル12と、１次側共鳴コイル13とを備えている。車載側設備20は二つの２次側共鳴コイル21ａ，21ｂと、二つの２次コイル22ａ，22ｂと、充電器23と、充電器23に接続された２次電池24と、距離計測用交流電源27とを備え、２次コイル22ａ，22ｂはスイッチSW２，SW３を介して距離計測用交流電源27及び充電器23に選択的に接続される。２次コイル22ａ，22ｂが距離計測用交流電源27に接続され、抵抗Ｒが１次コイル12に接続された状態で各２次側共鳴コイル21ａ，21ｂと１次側共鳴コイル13との距離が推定され、その距離から給電側設備10と車載側設備20との位置関係が推定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共鳴型非接触充電システムに係り、詳しくは車両に搭載された２次電池に非接触で充電を行う共鳴型非接触充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で電力伝送を行う技術として共鳴方式が提案されている（例えば特許文献１）。この共鳴方式による電力伝送システムでは、図９に示すように、二つの銅線コイル５１，５２を離れた状態で配置し、一方の銅線コイル（１次側共鳴コイル）５１から他方の銅線コイル（２次側共鳴コイル）５２に電磁場の共鳴によって電力を伝送する。具体的には、交流電源５３に接続された１次コイル５４で発生した磁場を銅線コイル５１，５２による磁場共鳴により増強し、増強された銅線コイル５２付近の磁場から２次コイル５５により電磁誘導を利用して電力を取り出し、負荷５６に供給する。そして、半径３０ｃｍの銅線コイル５１，５２を２ｍ離して配置した場合に、負荷５６としての６０Ｗの電灯を点灯できることが確認されている。
【０００３】
また、電動車のバッテリに非接触で効率良く充電可能にした非接触給電装置が提案されている（例えば特許文献２）。特許文献２の非接触給電装置は、電動車側の２次コイルに電磁結合する１次コイルを固定側に有し、１次コイル側から２次コイル側に給電を行う非接触給電装置において、１次コイル側の給電状態と、２次コイル側の受電状態とから給電効率を最大にするように、１次コイルの位置を移動させる位置決め手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開特許ＷＯ／２００７／００８６４６ Ａ２
【特許文献２】特開２００６−３４５５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１には共鳴型非接触電力伝送方式を車両に搭載された２次電池の充電に用いる場合の具体的な構成については開示されていない。また、特許文献２の非接触給電装置は、固定側に設けられた１次コイルの位置を移動させる位置決め手段（移動手段）が必要になり、構成が複雑になる。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる共鳴型非接触充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、交流電源、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルを備えた給電側設備と、前記１次側共鳴コイルからの電力を磁場共鳴して受電する２次側共鳴コイル、前記２次側共鳴コイルから電力の供給を受ける充電器及び前記充電器に接続された２次電池を備えた車載側設備とを備えた共鳴型非接触充電システムである。そして、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイルの少なくとも一方が複数設けられ、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する距離推定手段と、前記距離推定手段により推定された距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する位置推定手段と、を備えている。ここで、「交流電源」とは、交流電圧を出力する電源を意味し、直流電源から入力された直流を交流に変換して出力するものも含む。
【０００８】
この発明では、車両が充電位置に移動して駐車（停止）する際、距離推定手段により２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離が推定される。そして、その推定された距離から位置推定手段により給電側設備と車載側設備との位置関係が推定される。位置推定手段は少なくとも二組の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイル間の推定距離に基づいて給電側設備と車載側設備との位置関係を推定できる。したがって、給電側設備と車載側設備とが効率良く充電可能な位置関係にあるか否かを判断できる。そして、効率良く充電可能な位置関係になるまで車両を移動させた状態で充電を行うことにより、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記給電側設備は、前記１次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記交流電源と選択的に接続される１次コイルを有し、前記距離推定手段は、前記１次コイルから検出される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する。
【００１０】
この発明では、距離を推定する方法として、１次コイル及び２次側共鳴コイルの少なくとも一方の電圧から推定する方法が採用される。例えば、１次コイルの電圧から推定する場合は、１次コイルの電圧と１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離との関係を試験で求めておき、その関係を利用して推定する。２次側共鳴コイルの電圧から推定する場合は、２次側共鳴コイルの電圧と１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離との関係を試験で求めておき、その関係を利用して推定する。また、１次コイル及び２次側共鳴コイルの両方の電圧から推定する場合は、両電圧値から求められる電力伝送効率から推定する。したがって、２次コイルがなくても距離を推定することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記給電側設備は、前記１次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記交流電源と選択的に接続される１次コイルを有し、前記車載側設備は、前記２次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記充電器と選択的に接続される２次コイルを有する。前記距離推定手段は、前記１次コイルから出力される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する。
【００１２】
この発明では、距離を推定する方法としては、「１次コイル及び２次コイルの少なくとも一方の電圧から推定する方法が採用される。例えば、１次コイルの電圧から推定する場合は、１次コイルの電圧と１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離との関係を試験で求めておき、その関係を利用して推定する。２次コイルの電圧から推定する場合は、２次コイルの電圧と１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離との関係を試験で求めておき、その関係を利用して推定する。また、１次コイル及び２次コイルの両方の電圧から推定する場合は、両電圧値から求められる電力伝送効率から推定する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記車載側設備は、第１の２次側共鳴コイル及び第２の２次側共鳴コイルを有し、前記位置推定手段は、前記距離推定手段により推定された前記第１の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離及び前記第２の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する。
【００１４】
この発明では、車両が充電位置に移動して駐車（停止）する際、距離推定手段により推定された第１の２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離及び第２の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離が推定される。そして、距離推定手段により推定された第１の２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離及び第２の２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離から位置推定手段により給電側設備と車載側設備との位置関係が推定される。そのため、推定された給電側設備と車載側設備との位置関係に基づいて、車両を充電位置に容易に移動させることができ、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記給電側設備は、第１の１次側共鳴コイル及び第２の１次側共鳴コイルを有し、前記位置推定手段は、前記距離推定手段により推定された前記第１の１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離及び前記第２の１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する。
【００１６】
この発明では、車両が充電位置に移動して駐車（停止）する際、距離推定手段により推定された第１の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離及び第２の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離が推定される。そして、距離推定手段により推定された第１の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離及び第２の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離から位置推定手段により給電側設備と車載側設備との位置関係が推定される。そのため、推定された給電側設備と車載側設備との位置関係に基づいて、車両を充電位置に容易に移動させることができ、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記１次コイルと選択的に接続される抵抗と、前記２次コイルと選択的に接続される距離計測用交流電源とを有し、前記距離計測用交流電源が前記各２次コイルに接続されるとともに前記抵抗が前記１次コイルに接続された状態で前記各２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送する。前記距離推定手段は、前記２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送した後に前記２次コイルから検出される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送した後に前記１次コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離を推定する。
【００１８】
この発明では、車両が充電位置に移動して駐車（停止）する際、距離計測用交流電源が各２次コイルに接続されるとともに抵抗が１次コイルに接続された状態で各２次側共鳴コイルから１次側共鳴コイルに電力が伝送される。そして、２次コイルから検出される電圧値及び１次コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて、距離推定手段により２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離が推定される。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記車載側設備が搭載された車両は駐車支援装置を備え、前記位置推定手段により推定された前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を示すデータが前記駐車支援装置において使用される。ここで、「駐車支援装置」とは、車両が駐車する際に、運転者のハンドル操作を軽減させる役割を果たす装置を意味する。駐車支援装置には、例えば、カメラとコンピュータとにより、運転者がハンドルに触れることなく、カメラの撮影データに基づき目的の駐車位置に停止するように自動操舵を行う自動駐車装置や、ディスプレイに目的の駐車位置と、車両の現在位置とを表示する装置等がある。この発明では、より容易に車両を充電位置に移動、駐車させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態における共鳴型非接触充電システムの構成図。
【図２】車両が充電位置へ移動する際の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの関係を示す模式平面図。
【図３】１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの関係を示す模式図。
【図４】第２の実施形態における共鳴型非接触充電システムの構成図。
【図５】第３の実施形態における共鳴型非接触充電システムの構成図。
【図６】作用を説明するフローチャート。
【図７】（ａ）は車両が後退で充電位置へ移動する際の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの関係を示す模式平面図、（ｂ）は前進で移動する際の模式平面図。
【図８】別の実施形態における車両の充電位置での１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの関係を示す模式側面図。
【図９】従来技術の非接触電力伝送装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１は共鳴型非接触充電システムの構成を模式的に示す。図１に示すように、共鳴型非接触充電システムは、地上側に設けられる給電側設備（送電側設備）１０と、車両３０に搭載された車載側設備２０とで構成されている。給電側設備１０は、交流電源１１、交流電源１１から電力の供給を受ける１次側共鳴コイル１３を備えている。詳述すると、給電側設備１０は、交流電源１１と、１次コイル１２と、１次側共鳴コイル１３と、電源側コントローラ１４とを備えている。１次コイル１２と１次側共鳴コイル１３とは同軸上に位置するように配設されている。１次コイル１２はスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒに接続される状態と、交流電源１１に接続される状態とに切り換え可能になっている。１次コイル１２は、１次側共鳴コイル１３に電磁誘導で結合されるとともに交流電源１１と抵抗Ｒとに選択的に接続される。
【００２３】
抵抗Ｒには、抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で抵抗Ｒの両端間の電圧、即ち１次コイル１２の出力電圧を検出する電圧センサ１５が接続されている。電圧センサ１５の検出信号は電源側コントローラ１４に入力される。１次側共鳴コイル１３にはコンデンサＣが接続されている。交流電源１１は交流電圧を出力する電源である。交流電源１１は電源側コントローラ１４による制御によって所定周波数（共鳴周波数）の交流を出力するように構成されている。
【００２４】
車載側設備２０は、第１の２次側共鳴コイル２１ａ及び第２の２次側共鳴コイル２１ｂと、２個の２次コイル２２ａ，２２ｂと、２次コイル２２ａ，２２ｂに接続されて電力の供給を受ける充電器２３と、充電器２３に接続された２次電池２４と、充電コントローラ２５と、車両側コントローラ２６とを備えている。対応する２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ及び２次コイル２２ａ，２２ｂは同軸上に位置するように配設されている。充電器２３は、２次コイル２２ａ，２２ｂから入力される交流を整流する整流回路（図示せず）と、整流された直流を２次電池２４に充電するのに適した電圧に昇圧する昇圧回路（図示せず）とを備えている。充電コントローラ２５は、充電時に充電器２３の昇圧回路のスイッチング素子を制御する。各２次コイル２２ａ，２２ｂは、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を介して充電器２３に選択的に接続可能に構成されている。２次コイル２２ａ，２２ｂは、第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂに電磁誘導で結合されるとともに充電器２３と選択的に接続される。車載側設備２０は距離計測用交流電源２７を備え、距離計測用交流電源２７は、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を介して２つの２次コイル２２ａ，２２ｂのいずれかに選択的に接続可能に構成されている。距離計測用交流電源２７は、交流電源１１が電力伝送時に出力するより二桁程度小さな交流電力を出力するように構成されている。
【００２５】
なお、１次コイル１２、１次側共鳴コイル１３、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ及び２次コイル２２ａ，２２ｂの巻数、巻径は伝送しようとする電力の大きさ等に対応して適宜設定される。また、図１において各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、リレーの接点を示す。図１には、リレーの接点が有接点式で図示されているが、半導体素子を用いた無接点リレーでもよい。
【００２６】
電源側コントローラ１４と、車両側コントローラ２６とは図示しない無線通信装置を介して通信可能になっている。電源側コントローラ１４はＣＰＵ及びメモリを備え、メモリには、車載側設備２０を備えた車両３０が充電位置へ移動する際にスイッチＳＷ１を抵抗Ｒと１次コイル１２とを接続する状態に切り換え、充電時にはスイッチＳＷ１を交流電源１１と１次コイル１２とを接続する状態に切り換える制御プログラムが記憶されている。また、メモリには、抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で、電圧センサ１５の検出電圧データを車両側コントローラ２６に送信する制御プログラムが記憶されている。
【００２７】
車両側コントローラ２６は、ＣＰＵ及びメモリを備え、メモリには、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を、車両３０が充電位置へ移動する際に二つの２次コイル２２ａ，２２ｂを距離計測用交流電源２７と選択的に接続する状態に、充電時には二つの２次コイル２２ａ，２２ｂを充電器２３に選択的に接続する状態に、切り換える制御プログラムが記憶されている。メモリには２次コイル２２ａ，２２ｂが距離計測用交流電源２７にそれぞれ接続された状態で、車両側コントローラ２６から送信された電圧センサ１５の検出電圧データに基づいて各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離を演算（推定）する制御プログラムが記憶されている。電圧センサ１５と車両側コントローラ２６とで距離推定手段が構成されている。また、メモリには、各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離から１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係、即ち、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する制御プログラムが記憶されている。車両側コントローラ２６は給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する位置推定手段としても機能する。
【００２８】
車両３０は駐車支援装置として公知の自動駐車装置３１を備えている。自動駐車装置３１は車両の後部に設けられた図示しないカメラと、コンピュータとにより、運転者がハンドルに触れることなく、カメラの撮影データに基づき目的の駐車位置に駐車（停止）するように自動操舵を行う。この実施形態では、自動駐車装置３１は、車両３０が充電位置に停止する際は、カメラの撮影データに代えて位置推定手段により推定された給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係（位置データ）に基づき自動操舵を行うようになっている。
【００２９】
図２及び図３に示すように、第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂは、車両３０の後側底部の左右両側に、コイルの中心軸が車両３０の上下方向に延びるように設けられている。１次側共鳴コイル１３は、地上に形成された穴の中に、充電時の停止位置に停止した車両３０の下方に位置し、コイルの中心軸が地上面に対して直交する方向に延びるように設けられている。なお、穴の開口は車両３０の移動に支障がないようにカバーで覆われている。１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂは、電線が螺旋状に巻回されて、同じに形成されている。
【００３０】
次に前記のように構成された共鳴型非接触充電システムの作用を説明する。
車両３０に搭載された２次電池２４に充電を行う場合には、車両３０は給電側設備１０の１次側共鳴コイル１３が設けられた充電位置に駐車（停止）する必要がある。車両３０が充電位置へ移動する際、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定するための処理が、電源側コントローラ１４及び車両側コントローラ２６とで共同して行われる。
【００３１】
電源側コントローラ１４は、車両側コントローラ２６から車両３０が充電位置へ移動する旨の信号を受信すると、１次コイル１２が抵抗Ｒと接続される状態にスイッチＳＷ１を切り換える。車両側コントローラ２６は、スイッチＳＷ３を距離計測用交流電源２７に接続される状態に保持し、スイッチＳＷ２を２次コイル２２ａに接続される位置に切り換える。この状態で距離計測用交流電源２７から共鳴周波数の交流電圧が２次コイル２２ａに印加されると、２次コイル２２ａに磁場が発生し、この磁場が１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１ａとによる磁場共鳴により増強され、増強された１次側共鳴コイル１３付近の磁場により電磁誘導で１次コイル１２から交流が出力される。１次コイル１２の出力電圧は電圧センサ１５により検出され、その検出電圧データが電源側コントローラ１４を介して車両側コントローラ２６へ送信される。車両側コントローラ２６はその検出電圧データをメモリに記憶した後、スイッチＳＷ２を２次コイル２２ｂに接続される位置に切り換え、前記と同様にその状態で電圧センサ１５による１次コイル１２の出力電圧の検出電圧データを電源側コントローラ１４から受信する。そして、車両側コントローラ２６は両検出電圧データに基づいて１次側共鳴コイル１３と第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの距離を推定する。
【００３２】
１次コイル１２から検出される出力電圧の大きさは、１次側共鳴コイル１３と第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの距離と一定の関係があり、車両側コントローラ２６はメモリに記憶されたその関係に基づいて各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離を推定する。そして、車両側コントローラ２６は、二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する。二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ間の距離は予め分かっているため、二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離が分かれば、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係が一義的に決まる。この位置関係から充電が効率良く行われる充電位置に車両３０が到着したか否かが判断される。車両側コントローラ２６は、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係が、予め設定された位置関係となるまでスイッチＳＷ２の接続状態を切り換えて電源側コントローラ１４から検出電圧データを受信し、１次側共鳴コイル１３と二つ２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係を推定する処理を繰り返す。
【００３３】
この実施形態では、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係のデータは、自動駐車装置３１の駆動に用いられる。そのため、運転者は車両３０を充電位置に駐車させる際は、自動駐車装置３１の駆動スイッチを入れ、ハンドルから手を離す。その結果、自動駐車装置３１はカメラの撮影データに代えて位置推定手段（車両側コントローラ２６）により推定された給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を示すデータに基づき、車両３０が充電位置に駐車するまで自動操舵を継続する。
【００３４】
車両３０が充電位置に駐車すると、車両側コントローラ２６はスイッチＳＷ３を充電器２３と接続する状態に切り換え、スイッチＳＷ２を１次側共鳴コイル１３に近い側の２次側共鳴コイル（この実施形態では第２の２次側共鳴コイル２１ｂ）と接続する状態に保持し、電源側コントローラ１４に給電要求信号を送信する。電源側コントローラ１４は給電要求信号を受信すると、１次コイル１２が交流電源１１に接続される位置にスイッチＳＷ１を切り換える。そして、交流電源１１から共鳴周波数の交流が出力される。
【００３５】
交流電源１１から１次コイル１２に共鳴周波数の交流電圧が印加されることにより１次コイル１２に磁場が発生し、この磁場が１次側共鳴コイル１３と第２の２次側共鳴コイル２１ｂとによる磁場共鳴により増強され、増強された２次側共鳴コイル２１ｂ付近の磁場から２次コイル２２ｂにより電磁誘導を利用して電力が取り出されて充電器２３に供給される。充電器２３に供給された交流は整流回路で整流された後、昇圧回路で２次電池２４を充電するのに適した電圧に昇圧されて２次電池２４に充電される。充電コントローラ２５は、例えば、２次電池２４の電圧が所定電圧になった時点からの経過時間により充電完了を判断し、充電が完了すると、電源側コントローラ１４に充電完了信号を送信する。電源側コントローラ１４は、充電完了信号を受信すると電力伝送を終了する。
【００３６】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）共鳴型非接触充電システムは、給電側設備１０と、車載側設備２０とを備えている。給電側設備１０は、交流電源１１、交流電源１１から電力の供給を受ける１次側共鳴コイル１３を備えている。車載側設備２０は、１次側共鳴コイル１３からの電力を磁場共鳴して受電する２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂから電力の供給を受ける充電器２３及び充電器２３に接続された２次電池２４を備えている。また、共鳴型非接触充電システムは、１次側共鳴コイル１３及び第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ間の距離を推定する距離推定手段（電圧センサ１５及び車両側コントローラ２６）と、距離推定手段により推定された距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する位置推定手段（車両側コントローラ２６）とを備えている。したがって、給電側設備１０と車載側設備２０とが効率良く充電可能な位置関係にあるか否かを判断できる。そして、効率良く充電可能な位置関係になるまで車両３０を移動させた状態で充電を行うことにより、給電側に設けられた１次側共鳴コイル１３を移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。また、１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの距離を推定するのに非接触電力伝送に用いる１次コイル１２、１次側共鳴コイル１３、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ及び２次コイル２２ａ，２２ｂを利用するため、距離推定用に新たに設ける構成部品を少なくすることができる。
【００３７】
（２）共鳴型非接触充電システムは、推定された二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離に基づいて、１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係を推定する位置推定手段（車両側コントローラ２６）を備えている。したがって、推定された１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係に基づいて、車両３０を充電位置に容易に移動させることができ、給電側に設けられた１次側共鳴コイル１３を移動させる移動手段を設けずに、車両３０に搭載された２次電池２４を効率良く充電することができる。
【００３８】
（３）給電側設備１０には１次コイル１２に対して交流電源１１と選択的に接続可能な抵抗Ｒが設けられ、車載側設備２０には２次コイル２２ａ，２２ｂに選択的に接続可能な距離計測用交流電源２７が設けられている。そして、距離計測用交流電源２７が各２次コイル２２ａ，２２ｂに接続されるとともに抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離が推定される。したがって、各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離を推定する際に、２次電池２４の残存容量の影響を受けない。
【００３９】
（４）１次コイル１２はスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒと交流電源１１とに選択的に接続可能に設けられ、給電側設備１０は、抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で抵抗Ｒの両端間の電圧を検出する電圧センサ１５を備えている。したがって、車両側コントローラ２６は、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂが距離計測用交流電源２７に接続された状態で抵抗Ｒの両端間の検出電圧データに基づいて、１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係を推定することができる。
【００４０】
（５）車両３０は駐車支援装置を備え、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を示すデータが駐車支援装置において使用される。したがって、容易に車両３０を充電位置へ移動、駐車させることができる。
【００４１】
（６）車両３０は駐車支援装置として自動駐車装置３１を備えており、位置推定手段（車両側コントローラ２６）により推定された１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係を示すデータに基づき自動駐車装置３１が駆動される。したがって、より容易に車両３０を充電位置へ移動、駐車させることができる。
【００４２】
（７）給電側設備１０の１次コイル１２及び１次側共鳴コイル１３は地上に形成された穴の中に設けられているため、１次コイル１２及び１次側共鳴コイル１３の配置スペースの確保が容易になる。また、車両３０が充電位置へ移動する際に給電側設備１０と車両３０との干渉を回避でき、移動経路の自由度が増す。
【００４３】
（８）１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂにコンデンサＣが接続されている。したがって、１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂのコイルの巻数を増やすことなく共鳴周波数を下げることができる。また、共鳴周波数が同じであれば、１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂを、コンデンサＣを接続しない場合に比べて小型化することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図４にしたがって説明する。この実施形態では、１次側共鳴コイルが複数（この実施形態では２個）設けられ、２次側共鳴コイルが１個設けられている点と、車載側設備２０に距離計測用交流電源２７が設けられていない点とが第１の実施形態と大きく異なっている。第１の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００４５】
図４に示すように、給電側設備１０は、２個の１次コイル１２ａ，１２ｂと、第１及び第２の１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂとを備え、２個の１次コイル１２ａ，１２ｂはスイッチＳＷ１を介して交流電源１１に選択的に接続可能に設けられている。電源側コントローラ１４は、車両３０が充電位置に移動する際にスイッチＳＷ１を２個の１次コイル１２ａ，１２ｂを交流電源１１と選択的に接続する状態に切り換え、交流電源１１を充電のための電力伝送時に出力するより二桁程度小さな交流電流を出力するように制御する。電源側コントローラ１４は、２個の１次コイル１２ａ，１２ｂのどちらが交流電源１１に接続されているかを知らせる信号を車両側コントローラ２６に送信する。また、電源側コントローラ１４は、充電時には二つの１次コイル１２ａ，１２ｂのうち、車両側コントローラ２６からの指令信号により指示された１次コイル（例えば、１次コイル１２ａ）を交流電源１１と接続する状態に切り換える。
【００４６】
車載側設備２０は、１個の２次側共鳴コイル２１及び１個の２次コイル２２を備えるとともに、２次コイル２２の出力電圧を検出する電圧センサ２８を備えている。車両側コントローラ２６は、車両３０が充電位置へ移動する際にその旨を知らせる信号を電源側コントローラ１４に出力する。電源側コントローラ１４は、逐次、スイッチＳＷ１の接続状態を切り換えるとともに２個の１次コイル１２ａ，１２ｂのどちらが交流電源１１に接続されているかを知らせる信号を車両側コントローラ２６へ送信する。車両側コントローラ２６は、電源側コントローラ１４から送信された２個の１次コイル１２ａ，１２ｂのどちらが交流電源１１に接続されているかを知らせる信号と、電圧センサ２８の検出電圧データとに基づいて各１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離を演算する。この実施形態では電圧センサ２８及び車両側コントローラ２６が距離推定手段を構成する。そして、車両側コントローラ２６は、各１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する。
【００４７】
給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係が、予め設定された位置関係となるまでスイッチＳＷ１の接続状態が切り換えられるとともに、電圧センサ２８により２次コイル２２の出力電圧が検出される。また、車両側コントローラ２６により、各１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離が演算される。そして、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係のデータが、自動駐車装置３１の駆動に用いられ、車両３０が充電位置まで移動される。
【００４８】
車両３０が充電位置に駐車すると、車両側コントローラ２６から電源側コントローラ１４に給電要求信号と、２次側共鳴コイル２１が二つの１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂのどちらに近いかを知らせる信号とが送信される。電源側コントローラ１４は両信号を受信すると、交流電源１１を例えば、２次コイル２２ａに接続する位置にスイッチＳＷ１を切り換える。その状態で、交流電源１１から車両３０の移動時において出力するより二桁程度大きな交流電力が共鳴周波数で出力されて、２次電池２４の充電が行われる。
【００４９】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（５）〜（８）と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（９）給電側設備１０は複数の１次コイル１２ａ，１２ｂ及び複数の１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂを備え、１次コイル１２ａ，１２ｂは交流電源１１に選択的に接続可能に設けられ、各１次コイル１２ａ，１２ｂに交流電圧が印加された状態で各１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離を距離推定手段（電圧センサ２８及び車両側コントローラ２６）により推定する。車両側コントローラ２６は二つの１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する。したがって、推定された給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係に基づいて、車両３０を充電位置に容易に移動させることができ、給電側に設けられた１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂを移動させる移動手段を設けずに、車両３０に搭載された２次電池２４を効率良く充電することができる。また、１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離を推定するのに非接触電力伝送に用いる１次コイル１２ａ，１２ｂ、１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂ、２次側共鳴コイル２１及び２次コイル２２を利用するため、新たに設ける構成部品を少なくすることができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態を図５〜図７にしたがって説明する。この実施形態では、１次側共鳴コイルが１個設けられ、２次側共鳴コイルが２個設けられている点は第１の実施形態と同じであるが、車両３０の前側に２次側共鳴コイル２１Ｆが、後側に２次側共鳴コイル２１Ｒが１個ずつ設けられている点が第１の実施形態と大きく異なっている。第１の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００５１】
図５に示すように、１次コイル１２は交流電源１１に直接接続されている。車載側設備２０は、第１及び第２の２次側共鳴コイルとしての２個の２次側共鳴コイル２１Ｆ，２１Ｒ及び２個の２次コイル２２Ｆ，２２Ｒが設けられ、２個の２次コイル２２Ｆ，２２ＲはスイッチＳＷを介して充電器２３に選択的に接続可能に構成されている。また、距離推定手段を構成する電圧センサ２８が、スイッチＳＷを介して２個の２次コイル２２Ｆ，２２Ｒに選択的に接続可能に設けられている。図７（ａ），（ｂ）に示すように、２次側共鳴コイル２１Ｆは車両３０の前側に設けられ、２次側共鳴コイル２１Ｒは車両３０の後側に設けられている。
【００５２】
車両側コントローラ２６は、車両３０が充電位置へ移動する際、図７（ａ）に示すように、後退で移動する場合は後側の２次側共鳴コイル２１Ｒを使用して１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離を演算する。また、図７（ｂ）に示すように、前進で移動する場合は前側の２次側共鳴コイル２１Ｆを使用して１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｆとの距離を演算する。車両側コントローラ２６は、車両３０が充電位置へ移動する際にその旨を知らせる信号を電源側コントローラ１４に出力する。電源側コントローラ１４は、その信号を受信すると、交流電源１１を充電のための電力伝送時に出力するより二桁程度小さな交流電流を出力するように制御する。
【００５３】
次に図６にしたがって車両３０が充電位置へ移動、駐車する際の作用を説明する。充電位置へ移動する際、運転者により充電要求スイッチが操作されると、車両側コントローラ２６はステップＳ１で電源側コントローラ１４に充電開始要求、即ち２次電池２４の充電を行うため充電位置へ移動する旨の信号を送信する。電源側コントローラ１４はその信号を受信すると、交流電源１１を充電のための電力伝送時に出力するより二桁程度小さな交流電流を出力するように制御する。次に車両側コントローラ２６はステップＳ２で車両３０が前進か否かを判断し、前進であればステップＳ３に進んで前側の２次側共鳴コイル２１Ｆ（受電コイルＦ）を用いて距離推定を開始する。詳述すると、車両側コントローラ２６は、スイッチＳＷを２次側共鳴コイル２１Ｆに接続する状態に保持し、電圧センサ２８からの検出電圧を入力し、その検出電圧から１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｆとの距離を演算する。次に車両側コントローラ２６はステップＳ４に進み、１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｆとの距離が所定距離以下か否か、即ち１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｆとの距離が、２次電池２４への充電が効率良く行われる予め設定された距離以下か否かを判断する。ステップＳ４で所定距離以下であれば車両側コントローラ２６はステップＳ５へ進み、所定距離以下でなければステップＳ３に戻る。ステップＳ５で車両側コントローラ２６は距離推定を終了し、電源側コントローラ１４に距離推定終了の旨を送信する。そして、ステップＳ６で駐車が完了し、２次電池２４の充電のための給電（電力伝送）が開始される。
【００５４】
一方、ステップＳ２で車両３０が前進でなければ車両側コントローラ２６はステップＳ７に進み、ステップＳ７で車両３０が後退か否かを判断し、後退であればステップＳ８に進んで後側の２次側共鳴コイル２１Ｒ（受電コイルＲ）を用いて距離推定を開始する。詳述すると、車両側コントローラ２６は、スイッチＳＷを２次側共鳴コイル２１Ｒに接続する状態に保持し、電圧センサ２８からの検出電圧を入力し、その検出電圧から１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離を演算する。次に車両側コントローラ２６はステップＳ９に進み、１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離が所定距離以下か否か、即ち１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離が、２次電池２４への充電が効率良く行われる予め設定された距離以下か否かを判断する。ステップＳ９で所定距離以下であれば車両側コントローラ２６はステップＳ５へ進み、所定距離以下でなければステップＳ８に戻る。ステップＳ７で後退でなければ、ステップＳ２へ戻る。ステップＳ２及びステップＳ７において前進でも後退でもないということは車両３０がまだ移動していないことを意味し、車両３０が移動を開始するまでステップＳ２及びステップＳ７が繰り返される。
【００５５】
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態の（７），（８）と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（１０）車両３０の前側に１個の２次側共鳴コイル２１Ｆが設けられ、後側に１個の２次側共鳴コイル２１Ｒが設けられ、車両３０が充電位置へ前進で移動する場合は前側の２次側共鳴コイル２１Ｆを用いて距離の推定が行われ、後退で移動する場合は後側の２次側共鳴コイル２１Ｒを用いて距離の推定が行われる。したがって、２次側共鳴コイルが車両３０の前側あるいは後側の一方のみに設けられる構成に比べて、車両３０が充電位置まで移動する際、前進で移動する場合あるいは後退で移動する場合に関わらず必要な移動距離を短くすることができる。
【００５６】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 第１の実施形態や第２の実施形態において、２次側共鳴コイル及び２次コイルの組を車両３０の前側に設けたり、車両３０の前側及び後側の両方に設けたりしてもよい。２次側共鳴コイル及び２次コイルの組を車両３０の前側及び後側の両方に設けた場合は、車両３０が充電位置まで移動する際、前進で移動する場合あるいは後退で移動する場合に関わらず必要な移動距離を短くすることができる。
【００５７】
○ 第１の実施形態のように、複数の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ及び２次コイル２２ａ，２２ｂの組を車載側設備２０に設けた場合、距離推定時に２次コイル２２ａ，２２ｂに交流を供給して１次コイル１２の出力電圧を測定する構成に代えて、１次コイル１２に交流を供給して２次コイル２２ａ，２２ｂの出力電圧を測定する構成にしてもよい。この場合、抵抗Ｒや距離計測用交流電源２７が不要になり、構成が簡単になる。
【００５８】
○ 第３の実施形態において、車両３０の前側及び後側に２次側共鳴コイル２１Ｆ及び２次コイル２２Ｆの組と、２次側共鳴コイル２１Ｒ及び２次コイル２２Ｒの組とをそれぞれ２組ずつ設ける。そして、１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１Ｆあるいは１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置を推定するようにしてもよい。この場合は、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を示すデータを駐車支援装置に使用して、より容易に車両３０を充電位置へ移動、駐車させることができる。
【００５９】
○ 給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する場合、いずれか一方が二つあればよい。しかし、１次側共鳴コイルを３個以上設けるとともに２次側共鳴コイルを１個設けたり、２次側共鳴コイルを３個以上設けるとともに１次側共鳴コイルを１個設けたりしてもよい。そして、１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離推定を開始する際、電圧センサ１５，２８の検出電圧の大きな組み合わせとなる２組を選択して、距離推定を行えば、充電位置までの移動距離を短くすることができる。
【００６０】
○１次コイル１２等及び１次側共鳴コイル１３等のコイルの軸心が地上面に対して直交する方向に延びるように設け、２次側共鳴コイル２１ａ等及び２次コイル２２ａ等のコイルの軸心が車両３０の上下方向に延びるように設ける構成に代えて、１次コイル１２等および１次側共鳴コイル１３等のコイルの軸心が地上面に対して水平方向に延びるように設け、２次側共鳴コイル２１ａ等及び２次コイル２２ａ等のコイルの軸心が車両３０の上下方向と直交する方向に延びるように設ける構成にしてもよい。例えば、図８に示すように、地上に突出するように設けた給電側設備１０の収容ボックス内に１次側共鳴コイル１３等をコイルの軸心が地上面に対して水平方向に延びるように設け、車両３０の前側に２次側共鳴コイル２１ａ等をコイルの軸心が車両３０の上下方向と直交する方向に延びるように設ける。また、２次側共鳴コイル２１ａ等を車両３０の後側に設けてもよい。
【００６１】
○ ２次側共鳴コイル２１ａ等をコイルの軸心が車両３０の上下方向と直交する方向に延びるように水平方向に延びるように設ける場合、２次側共鳴コイル２１ａ等を車両３０の前側又は後側に設ける代わりに、車両３０の側部に設けてもよい。つまり、１次側共鳴コイル１３等は軸心が地上面に対して水辺方向に延びるように設けられ、２次側共鳴コイル２１ａ等は軸心が車両の幅方向に延びるように設けられる。
【００６２】
○ 車両３０は運転者を必要とする車両に限らず無人搬送車でもよい。
○ ２次電池２４への充電位置が屋内の場合、給電側設備１０の１次コイル１２等及び１次側共鳴コイル１３等を充電時における車両３０の停止位置の上方、例えば天井に設けてもよい。
【００６３】
○ 距離推定手段は１次コイル１２あるいは２次コイル２２等の出力電圧を検出する電圧センサ１５，２８に限らない。例えば、距離推定時に共鳴系の入力インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段を距離推定手段として設けてもよい。ここで、「共鳴系の入力インピーダンス」とは、距離推定時に交流が供給（入力）される１次コイル又は２次コイルの両端で測定した共鳴系（１次コイル、１次側共鳴コイル、２次側共鳴コイル、２次コイル）全体のインピーダンスを指す。第１の実施形態では２次コイル２２ａ，２２ｂの両端で入力インピーダンスを測定し、第２の実施形態では１次コイル１２の両端で入力インピーダンスを測定する。インピーダンスの測定は、例えば、１次コイル１２の両端の電圧あるいは２次コイル２２ａ，２２ｂの両端の電圧を検出することにより行う。車載側設備２０に設けられた２次コイル２２ａ，２２ｂの両端の電圧を検出してインピーダンスを測定する場合、電力は車載側設備２０から伝送され、インピーダンスの測定のための電圧の検出も車載側設備２０で行われる。そのため、車両側コントローラ２６は電源側コントローラ１４と無線通信で連絡する必要がなく、１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ間の距離を推定することを車載側設備２０で完結できる。
【００６４】
○ 給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定するには、１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイルの少なくとも一方が複数設けられていればよく、必ずしも１次コイルや２次コイルは必須ではない。例えば、共鳴型非接触充電システムの負荷が一定で使用される場合は、２次コイルを無くして二次側共鳴コイルの電力を充電器２３に供給することができる。
【００６５】
○ ２次コイルを無くした場合、距離推定手段は、１次コイルから検出される電圧値及び２次側共鳴コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定すればよい。例えば、車載側設備２０から
電力を伝送する場合でも、１次コイルから検出される電圧値に基づいて１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定する場合や、１次コイル及び２次側共鳴コイルから検出される電圧値から電力伝送効率を求めて電力伝送効率から１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定してもよい。また、給電側設備１０から電力を伝送する場合でも、２次側共鳴コイルから検出される電圧値に基づいて１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定する場合や、１次コイル及び２次側共鳴コイルから検出される電圧値から電力伝送効率を求めて電力伝送効率から１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定してもよい。
【００６６】
○ 車載側設備２０から電力を伝送する場合、第１の実施形態のように距離計測用交流電源２７を２次電池２４と別に設けずに、充電器２３として双方向の充電器を使用してもよい。即ち、充電器２３として２次側共鳴コイルから供給される交流電力を直流に変換して２次電池２４に充電する機能と、２次電池２４から供給される電力を交流に変換して２次側共鳴コイルへ供給する機能を備えたものを使用する。この場合、距離計測用交流電源２７が不要になる。
【００６７】
○ 給電側設備１０が、１次側共鳴コイル１３に電磁誘導で結合されるとともに交流電源１１と選択的に接続される１次コイル１２を有し、車載側設備２０が、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂに電磁誘導で結合されるとともに充電器２３と選択的に接続される２次コイル２２ａ，２２ｂを有する場合は、距離推定方法選択の自由度が高くなる。距離推定手段は、１次コイル１２から検出される電圧値及び２次コイル２２ａ，２２ｂから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ間の距離を推定すればよい。例えば、１次コイル１２から検出される電圧値に基づいて距離を推定する場合、電力を第１の実施形態のように車載側設備２０から供給して１次コイル１２の電圧を検出して距離を推定する方法と、電力を給電側設備１０から供給するとともに、１次コイル１２の電圧から共鳴系の入力インピーダンスを求めて距離を推定する方法とがある。２次コイル２２ａ，２２ｂから検出される電圧値に基づいて距離を推定する場合も、２次コイル２２ａ，２２ｂの電圧を検出して距離を推定する方法と、２次コイル２２ａ，２２ｂの電圧から共鳴系の入力インピーダンスを求めて距離を推定する方法とがある。
【００６８】
○ 距離計測用交流電源２７が各２次コイル２２ａ，２２ｂに接続されるとともに抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂから１次側共鳴コイル１３に電力を伝送して距離を推定する場合、距離推定手段は、電力伝送中に距離の推定を行う構成に限らない。例えば、距離推定手段は第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂから１次側共鳴コイル１３に電力を伝送した後、距離計測用交流電源２７との接続を解除した後、１次コイル１２の電圧及び２次コイル２２ａ，２２ｂの電圧の少なくとも一方を検出して、その電圧値に基づいて距離推定を行ってもよい。
【００６９】
○ 駐車支援装置は自動駐車装置３１に限らず、車両３０が駐車する際に、運転者のハンドル操作を軽減させる役割を果たす装置であればよい。例えば、ディスプレイに目的の駐車位置と、車両３０の現在位置とを表示する装置や、ハンドルの操舵位置を現在位置に保持するのか、右に操舵すべきかあるいは左に操舵すべきかを音声や表示手段で報知する装置でもよい。
【００７０】
○ 充電器２３に昇圧回路を設けずに、２次コイル２２等から出力される交流電流を整流回路で整流しただけで２次電池２４に充電するようにしてもよい。
○ １次コイル１２等及び２次コイル２２等の径は、１次側共鳴コイル１３等及び２次側共鳴コイル２１等の径と同じに形成されている構成に限らず、小さくても大きくてもよい。
【００７１】
○ １次側共鳴コイル１３等及び２次側共鳴コイル２１等は、それぞれ電線が螺旋状に巻回された形状に限らず、一平面上で渦巻き状に巻回された形状としてもよい。この場合、共鳴コイルの軸方向の長さが小さくなり、地上に形成する穴の深さを浅くすることができる。
【００７２】
○ １次コイル１２等、１次側共鳴コイル１３等、２次側共鳴コイル２１等及び２次コイル２２等の外形は、円形に限らず、例えば、四角形や六角形や三角形等の多角形にしたり、あるいは楕円形にしたりしてもよい。
【００７３】
○ １次側共鳴コイル１３等及び２次側共鳴コイル２１等に接続されたコンデンサＣを省略してもよい。しかし、コンデンサＣを接続した構成の方が、コンデンサＣを省略した場合に比べて、共鳴周波数を下げることができる。また、共鳴周波数が同じであれば、コンデンサＣを省略した場合に比べて、１次側共鳴コイル１３等及び２次側共鳴コイル２１等の小型化が可能になる。
【００７４】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項６に記載の発明において、前記抵抗が前記１次コイルに接続された状態で前記抵抗の両端間の電圧を検出する電圧センサが前記距離推定手段を構成する。
【００７５】
（２）請求項３〜請求項７及び前記技術的思想（１）のいずれか１項に記載の発明において、前記２次側共鳴コイル及び前記２次コイルは、車両の前側及び後側にそれぞれ設けられ、車両が充電位置へ前進で移動する際は前側に設けられた２次側共鳴コイルが距離推定に用いられ、車両が充電位置へ後退で移動する際は後側に設けられた２次側共鳴コイルが距離推定に用いられる。
【００７６】
（３）請求項１に記載の発明において、前記１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイルはともに複数設けられ、給電要求電力が予め設定された値以上の場合、複数組の１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイルを用いて同時に電力伝送を行う。
【００７７】
（４）請求項２〜請求項７及び前記技術的思想（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発明において、前記２次側共鳴コイルは車両の底部に設けられ、前記１次コイル及び１次側共鳴コイルは充電位置に駐車した車両の下方に位置するように設けられている。
【００７８】
（５）交流電源、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルを備えた給電側設備と、前記１次側共鳴コイルからの電力を磁場共鳴して受電する２次側共鳴コイル、前記２次側共鳴コイルから電力の供給を受ける充電器及び前記充電器に接続された２次電池を備えた車載側設備とを備えた共鳴型非接触充電システムであって、
前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイルの少なくとも一方が複数設けられ、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する距離推定手段を備えていることを特徴とする共鳴型非接触充電システム。
【符号の説明】
【００７９】
Ｒ…抵抗、１０…給電側設備、１１…交流電源、１２，１２ａ，１２ｂ…１次コイル、１３，１３ａ，１３ｂ…１次側共鳴コイル、２０…車載側設備、２１，２１ａ，２１ｂ，２１Ｆ，２１Ｒ…２次側共鳴コイル、１５，２８…距離推定手段を構成する電圧センサ、２２，２２ａ，２２ｂ，２２Ｆ，２２Ｒ…２次コイル、２３…充電器、２４…２次電池、２６…距離推定手段を構成するとともに位置推定手段としての車両側コントローラ、２７…距離計測用交流電源、３０…車両、３１…駐車支援装置としての自動駐車装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共鳴型非接触充電システムに係り、詳しくは車両に搭載された２次電池に非接触で充電を行う共鳴型非接触充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で電力伝送を行う技術として共鳴方式が提案されている（例えば特許文献１）。この共鳴方式による電力伝送システムでは、図９に示すように、二つの銅線コイル５１，５２を離れた状態で配置し、一方の銅線コイル（１次側共鳴コイル）５１から他方の銅線コイル（２次側共鳴コイル）５２に電磁場の共鳴によって電力を伝送する。具体的には、交流電源５３に接続された１次コイル５４で発生した磁場を銅線コイル５１，５２による磁場共鳴により増強し、増強された銅線コイル５２付近の磁場から２次コイル５５により電磁誘導を利用して電力を取り出し、負荷５６に供給する。そして、半径３０ｃｍの銅線コイル５１，５２を２ｍ離して配置した場合に、負荷５６としての６０Ｗの電灯を点灯できることが確認されている。
【０００３】
また、電動車のバッテリに非接触で効率良く充電可能にした非接触給電装置が提案されている（例えば特許文献２）。特許文献２の非接触給電装置は、電動車側の２次コイルに電磁結合する１次コイルを固定側に有し、１次コイル側から２次コイル側に給電を行う非接触給電装置において、１次コイル側の給電状態と、２次コイル側の受電状態とから給電効率を最大にするように、１次コイルの位置を移動させる位置決め手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開特許ＷＯ／２００７／００８６４６ Ａ２
【特許文献２】特開２００６−３４５５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１には共鳴型非接触電力伝送方式を車両に搭載された２次電池の充電に用いる場合の具体的な構成については開示されていない。また、特許文献２の非接触給電装置は、固定側に設けられた１次コイルの位置を移動させる位置決め手段（移動手段）が必要になり、構成が複雑になる。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる共鳴型非接触充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、交流電源、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルを備えた給電側設備と、前記１次側共鳴コイルからの電力を磁場共鳴して受電する２次側共鳴コイル、前記２次側共鳴コイルから電力の供給を受ける充電器及び前記充電器に接続された２次電池を備えた車載側設備とを備えた共鳴型非接触充電システムである。そして、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイルの少なくとも一方が複数設けられ、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する距離推定手段と、前記距離推定手段により推定された距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する位置推定手段と、を備えている。ここで、「交流電源」とは、交流電圧を出力する電源を意味し、直流電源から入力された直流を交流に変換して出力するものも含む。
【０００８】
この発明では、車両が充電位置に移動して駐車（停止）する際、距離推定手段により２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離が推定される。そして、その推定された距離から位置推定手段により給電側設備と車載側設備との位置関係が推定される。位置推定手段は少なくとも二組の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイル間の推定距離に基づいて給電側設備と車載側設備との位置関係を推定できる。したがって、給電側設備と車載側設備とが効率良く充電可能な位置関係にあるか否かを判断できる。そして、効率良く充電可能な位置関係になるまで車両を移動させた状態で充電を行うことにより、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記給電側設備は、前記１次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記交流電源と選択的に接続される１次コイルを有し、前記距離推定手段は、前記１次コイルから検出される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する。
【００１０】
この発明では、距離を推定する方法として、１次コイル及び２次側共鳴コイルの少なくとも一方の電圧から推定する方法が採用される。例えば、１次コイルの電圧から推定する場合は、１次コイルの電圧と１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離との関係を試験で求めておき、その関係を利用して推定する。２次側共鳴コイルの電圧から推定する場合は、２次側共鳴コイルの電圧と１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離との関係を試験で求めておき、その関係を利用して推定する。また、１次コイル及び２次側共鳴コイルの両方の電圧から推定する場合は、両電圧値から求められる電力伝送効率から推定する。したがって、２次コイルがなくても距離を推定することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記給電側設備は、前記１次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記交流電源と選択的に接続される１次コイルを有し、前記車載側設備は、前記２次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記充電器と選択的に接続される２次コイルを有する。前記距離推定手段は、前記１次コイルから出力される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する。
【００１２】
この発明では、距離を推定する方法としては、「１次コイル及び２次コイルの少なくとも一方の電圧から推定する方法が採用される。例えば、１次コイルの電圧から推定する場合は、１次コイルの電圧と１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離との関係を試験で求めておき、その関係を利用して推定する。２次コイルの電圧から推定する場合は、２次コイルの電圧と１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離との関係を試験で求めておき、その関係を利用して推定する。また、１次コイル及び２次コイルの両方の電圧から推定する場合は、両電圧値から求められる電力伝送効率から推定する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記車載側設備は、第１の２次側共鳴コイル及び第２の２次側共鳴コイルを有し、前記位置推定手段は、前記距離推定手段により推定された前記第１の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離及び前記第２の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する。
【００１４】
この発明では、車両が充電位置に移動して駐車（停止）する際、距離推定手段により推定された第１の２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離及び第２の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離が推定される。そして、距離推定手段により推定された第１の２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離及び第２の２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離から位置推定手段により給電側設備と車載側設備との位置関係が推定される。そのため、推定された給電側設備と車載側設備との位置関係に基づいて、車両を充電位置に容易に移動させることができ、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記給電側設備は、第１の１次側共鳴コイル及び第２の１次側共鳴コイルを有し、前記位置推定手段は、前記距離推定手段により推定された前記第１の１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離及び前記第２の１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する。
【００１６】
この発明では、車両が充電位置に移動して駐車（停止）する際、距離推定手段により推定された第１の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離及び第２の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離が推定される。そして、距離推定手段により推定された第１の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離及び第２の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離から位置推定手段により給電側設備と車載側設備との位置関係が推定される。そのため、推定された給電側設備と車載側設備との位置関係に基づいて、車両を充電位置に容易に移動させることができ、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記１次コイルと選択的に接続される抵抗と、前記２次コイルと選択的に接続される距離計測用交流電源とを有し、前記距離計測用交流電源が前記各２次コイルに接続されるとともに前記抵抗が前記１次コイルに接続された状態で前記各２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送する。前記距離推定手段は、前記２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送した後に前記２次コイルから検出される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送した後に前記１次コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離を推定する。
【００１８】
この発明では、車両が充電位置に移動して駐車（停止）する際、距離計測用交流電源が各２次コイルに接続されるとともに抵抗が１次コイルに接続された状態で各２次側共鳴コイルから１次側共鳴コイルに電力が伝送される。そして、２次コイルから検出される電圧値及び１次コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて、距離推定手段により２次側共鳴コイルと１次側共鳴コイルとの距離が推定される。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記車載側設備が搭載された車両は駐車支援装置を備え、前記位置推定手段により推定された前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を示すデータが前記駐車支援装置において使用される。ここで、「駐車支援装置」とは、車両が駐車する際に、運転者のハンドル操作を軽減させる役割を果たす装置を意味する。駐車支援装置には、例えば、カメラとコンピュータとにより、運転者がハンドルに触れることなく、カメラの撮影データに基づき目的の駐車位置に停止するように自動操舵を行う自動駐車装置や、ディスプレイに目的の駐車位置と、車両の現在位置とを表示する装置等がある。この発明では、より容易に車両を充電位置に移動、駐車させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、給電側に設けられた１次側共鳴コイルを移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態における共鳴型非接触充電システムの構成図。
【図２】車両が充電位置へ移動する際の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの関係を示す模式平面図。
【図３】１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの関係を示す模式図。
【図４】第２の実施形態における共鳴型非接触充電システムの構成図。
【図５】第３の実施形態における共鳴型非接触充電システムの構成図。
【図６】作用を説明するフローチャート。
【図７】（ａ）は車両が後退で充電位置へ移動する際の１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの関係を示す模式平面図、（ｂ）は前進で移動する際の模式平面図。
【図８】別の実施形態における車両の充電位置での１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの関係を示す模式側面図。
【図９】従来技術の非接触電力伝送装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１は共鳴型非接触充電システムの構成を模式的に示す。図１に示すように、共鳴型非接触充電システムは、地上側に設けられる給電側設備（送電側設備）１０と、車両３０に搭載された車載側設備２０とで構成されている。給電側設備１０は、交流電源１１、交流電源１１から電力の供給を受ける１次側共鳴コイル１３を備えている。詳述すると、給電側設備１０は、交流電源１１と、１次コイル１２と、１次側共鳴コイル１３と、電源側コントローラ１４とを備えている。１次コイル１２と１次側共鳴コイル１３とは同軸上に位置するように配設されている。１次コイル１２はスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒに接続される状態と、交流電源１１に接続される状態とに切り換え可能になっている。１次コイル１２は、１次側共鳴コイル１３に電磁誘導で結合されるとともに交流電源１１と抵抗Ｒとに選択的に接続される。
【００２３】
抵抗Ｒには、抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で抵抗Ｒの両端間の電圧、即ち１次コイル１２の出力電圧を検出する電圧センサ１５が接続されている。電圧センサ１５の検出信号は電源側コントローラ１４に入力される。１次側共鳴コイル１３にはコンデンサＣが接続されている。交流電源１１は交流電圧を出力する電源である。交流電源１１は電源側コントローラ１４による制御によって所定周波数（共鳴周波数）の交流を出力するように構成されている。
【００２４】
車載側設備２０は、第１の２次側共鳴コイル２１ａ及び第２の２次側共鳴コイル２１ｂと、２個の２次コイル２２ａ，２２ｂと、２次コイル２２ａ，２２ｂに接続されて電力の供給を受ける充電器２３と、充電器２３に接続された２次電池２４と、充電コントローラ２５と、車両側コントローラ２６とを備えている。対応する２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ及び２次コイル２２ａ，２２ｂは同軸上に位置するように配設されている。充電器２３は、２次コイル２２ａ，２２ｂから入力される交流を整流する整流回路（図示せず）と、整流された直流を２次電池２４に充電するのに適した電圧に昇圧する昇圧回路（図示せず）とを備えている。充電コントローラ２５は、充電時に充電器２３の昇圧回路のスイッチング素子を制御する。各２次コイル２２ａ，２２ｂは、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を介して充電器２３に選択的に接続可能に構成されている。２次コイル２２ａ，２２ｂは、第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂに電磁誘導で結合されるとともに充電器２３と選択的に接続される。車載側設備２０は距離計測用交流電源２７を備え、距離計測用交流電源２７は、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を介して２つの２次コイル２２ａ，２２ｂのいずれかに選択的に接続可能に構成されている。距離計測用交流電源２７は、交流電源１１が電力伝送時に出力するより二桁程度小さな交流電力を出力するように構成されている。
【００２５】
なお、１次コイル１２、１次側共鳴コイル１３、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ及び２次コイル２２ａ，２２ｂの巻数、巻径は伝送しようとする電力の大きさ等に対応して適宜設定される。また、図１において各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、リレーの接点を示す。図１には、リレーの接点が有接点式で図示されているが、半導体素子を用いた無接点リレーでもよい。
【００２６】
電源側コントローラ１４と、車両側コントローラ２６とは図示しない無線通信装置を介して通信可能になっている。電源側コントローラ１４はＣＰＵ及びメモリを備え、メモリには、車載側設備２０を備えた車両３０が充電位置へ移動する際にスイッチＳＷ１を抵抗Ｒと１次コイル１２とを接続する状態に切り換え、充電時にはスイッチＳＷ１を交流電源１１と１次コイル１２とを接続する状態に切り換える制御プログラムが記憶されている。また、メモリには、抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で、電圧センサ１５の検出電圧データを車両側コントローラ２６に送信する制御プログラムが記憶されている。
【００２７】
車両側コントローラ２６は、ＣＰＵ及びメモリを備え、メモリには、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を、車両３０が充電位置へ移動する際に二つの２次コイル２２ａ，２２ｂを距離計測用交流電源２７と選択的に接続する状態に、充電時には二つの２次コイル２２ａ，２２ｂを充電器２３に選択的に接続する状態に、切り換える制御プログラムが記憶されている。メモリには２次コイル２２ａ，２２ｂが距離計測用交流電源２７にそれぞれ接続された状態で、車両側コントローラ２６から送信された電圧センサ１５の検出電圧データに基づいて各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離を演算（推定）する制御プログラムが記憶されている。電圧センサ１５と車両側コントローラ２６とで距離推定手段が構成されている。また、メモリには、各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離から１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係、即ち、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する制御プログラムが記憶されている。車両側コントローラ２６は給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する位置推定手段としても機能する。
【００２８】
車両３０は駐車支援装置として公知の自動駐車装置３１を備えている。自動駐車装置３１は車両の後部に設けられた図示しないカメラと、コンピュータとにより、運転者がハンドルに触れることなく、カメラの撮影データに基づき目的の駐車位置に駐車（停止）するように自動操舵を行う。この実施形態では、自動駐車装置３１は、車両３０が充電位置に停止する際は、カメラの撮影データに代えて位置推定手段により推定された給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係（位置データ）に基づき自動操舵を行うようになっている。
【００２９】
図２及び図３に示すように、第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂは、車両３０の後側底部の左右両側に、コイルの中心軸が車両３０の上下方向に延びるように設けられている。１次側共鳴コイル１３は、地上に形成された穴の中に、充電時の停止位置に停止した車両３０の下方に位置し、コイルの中心軸が地上面に対して直交する方向に延びるように設けられている。なお、穴の開口は車両３０の移動に支障がないようにカバーで覆われている。１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂは、電線が螺旋状に巻回されて、同じに形成されている。
【００３０】
次に前記のように構成された共鳴型非接触充電システムの作用を説明する。
車両３０に搭載された２次電池２４に充電を行う場合には、車両３０は給電側設備１０の１次側共鳴コイル１３が設けられた充電位置に駐車（停止）する必要がある。車両３０が充電位置へ移動する際、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定するための処理が、電源側コントローラ１４及び車両側コントローラ２６とで共同して行われる。
【００３１】
電源側コントローラ１４は、車両側コントローラ２６から車両３０が充電位置へ移動する旨の信号を受信すると、１次コイル１２が抵抗Ｒと接続される状態にスイッチＳＷ１を切り換える。車両側コントローラ２６は、スイッチＳＷ３を距離計測用交流電源２７に接続される状態に保持し、スイッチＳＷ２を２次コイル２２ａに接続される位置に切り換える。この状態で距離計測用交流電源２７から共鳴周波数の交流電圧が２次コイル２２ａに印加されると、２次コイル２２ａに磁場が発生し、この磁場が１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１ａとによる磁場共鳴により増強され、増強された１次側共鳴コイル１３付近の磁場により電磁誘導で１次コイル１２から交流が出力される。１次コイル１２の出力電圧は電圧センサ１５により検出され、その検出電圧データが電源側コントローラ１４を介して車両側コントローラ２６へ送信される。車両側コントローラ２６はその検出電圧データをメモリに記憶した後、スイッチＳＷ２を２次コイル２２ｂに接続される位置に切り換え、前記と同様にその状態で電圧センサ１５による１次コイル１２の出力電圧の検出電圧データを電源側コントローラ１４から受信する。そして、車両側コントローラ２６は両検出電圧データに基づいて１次側共鳴コイル１３と第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの距離を推定する。
【００３２】
１次コイル１２から検出される出力電圧の大きさは、１次側共鳴コイル１３と第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの距離と一定の関係があり、車両側コントローラ２６はメモリに記憶されたその関係に基づいて各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離を推定する。そして、車両側コントローラ２６は、二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する。二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ間の距離は予め分かっているため、二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離が分かれば、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係が一義的に決まる。この位置関係から充電が効率良く行われる充電位置に車両３０が到着したか否かが判断される。車両側コントローラ２６は、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係が、予め設定された位置関係となるまでスイッチＳＷ２の接続状態を切り換えて電源側コントローラ１４から検出電圧データを受信し、１次側共鳴コイル１３と二つ２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係を推定する処理を繰り返す。
【００３３】
この実施形態では、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係のデータは、自動駐車装置３１の駆動に用いられる。そのため、運転者は車両３０を充電位置に駐車させる際は、自動駐車装置３１の駆動スイッチを入れ、ハンドルから手を離す。その結果、自動駐車装置３１はカメラの撮影データに代えて位置推定手段（車両側コントローラ２６）により推定された給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を示すデータに基づき、車両３０が充電位置に駐車するまで自動操舵を継続する。
【００３４】
車両３０が充電位置に駐車すると、車両側コントローラ２６はスイッチＳＷ３を充電器２３と接続する状態に切り換え、スイッチＳＷ２を１次側共鳴コイル１３に近い側の２次側共鳴コイル（この実施形態では第２の２次側共鳴コイル２１ｂ）と接続する状態に保持し、電源側コントローラ１４に給電要求信号を送信する。電源側コントローラ１４は給電要求信号を受信すると、１次コイル１２が交流電源１１に接続される位置にスイッチＳＷ１を切り換える。そして、交流電源１１から共鳴周波数の交流が出力される。
【００３５】
交流電源１１から１次コイル１２に共鳴周波数の交流電圧が印加されることにより１次コイル１２に磁場が発生し、この磁場が１次側共鳴コイル１３と第２の２次側共鳴コイル２１ｂとによる磁場共鳴により増強され、増強された２次側共鳴コイル２１ｂ付近の磁場から２次コイル２２ｂにより電磁誘導を利用して電力が取り出されて充電器２３に供給される。充電器２３に供給された交流は整流回路で整流された後、昇圧回路で２次電池２４を充電するのに適した電圧に昇圧されて２次電池２４に充電される。充電コントローラ２５は、例えば、２次電池２４の電圧が所定電圧になった時点からの経過時間により充電完了を判断し、充電が完了すると、電源側コントローラ１４に充電完了信号を送信する。電源側コントローラ１４は、充電完了信号を受信すると電力伝送を終了する。
【００３６】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）共鳴型非接触充電システムは、給電側設備１０と、車載側設備２０とを備えている。給電側設備１０は、交流電源１１、交流電源１１から電力の供給を受ける１次側共鳴コイル１３を備えている。車載側設備２０は、１次側共鳴コイル１３からの電力を磁場共鳴して受電する２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂから電力の供給を受ける充電器２３及び充電器２３に接続された２次電池２４を備えている。また、共鳴型非接触充電システムは、１次側共鳴コイル１３及び第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ間の距離を推定する距離推定手段（電圧センサ１５及び車両側コントローラ２６）と、距離推定手段により推定された距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する位置推定手段（車両側コントローラ２６）とを備えている。したがって、給電側設備１０と車載側設備２０とが効率良く充電可能な位置関係にあるか否かを判断できる。そして、効率良く充電可能な位置関係になるまで車両３０を移動させた状態で充電を行うことにより、給電側に設けられた１次側共鳴コイル１３を移動させる移動手段を設けずに、車両に搭載された２次電池を効率良く充電することができる。また、１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの距離を推定するのに非接触電力伝送に用いる１次コイル１２、１次側共鳴コイル１３、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ及び２次コイル２２ａ，２２ｂを利用するため、距離推定用に新たに設ける構成部品を少なくすることができる。
【００３７】
（２）共鳴型非接触充電システムは、推定された二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離に基づいて、１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係を推定する位置推定手段（車両側コントローラ２６）を備えている。したがって、推定された１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係に基づいて、車両３０を充電位置に容易に移動させることができ、給電側に設けられた１次側共鳴コイル１３を移動させる移動手段を設けずに、車両３０に搭載された２次電池２４を効率良く充電することができる。
【００３８】
（３）給電側設備１０には１次コイル１２に対して交流電源１１と選択的に接続可能な抵抗Ｒが設けられ、車載側設備２０には２次コイル２２ａ，２２ｂに選択的に接続可能な距離計測用交流電源２７が設けられている。そして、距離計測用交流電源２７が各２次コイル２２ａ，２２ｂに接続されるとともに抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離が推定される。したがって、各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂと１次側共鳴コイル１３との距離を推定する際に、２次電池２４の残存容量の影響を受けない。
【００３９】
（４）１次コイル１２はスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒと交流電源１１とに選択的に接続可能に設けられ、給電側設備１０は、抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で抵抗Ｒの両端間の電圧を検出する電圧センサ１５を備えている。したがって、車両側コントローラ２６は、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂが距離計測用交流電源２７に接続された状態で抵抗Ｒの両端間の検出電圧データに基づいて、１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係を推定することができる。
【００４０】
（５）車両３０は駐車支援装置を備え、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を示すデータが駐車支援装置において使用される。したがって、容易に車両３０を充電位置へ移動、駐車させることができる。
【００４１】
（６）車両３０は駐車支援装置として自動駐車装置３１を備えており、位置推定手段（車両側コントローラ２６）により推定された１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂとの位置関係を示すデータに基づき自動駐車装置３１が駆動される。したがって、より容易に車両３０を充電位置へ移動、駐車させることができる。
【００４２】
（７）給電側設備１０の１次コイル１２及び１次側共鳴コイル１３は地上に形成された穴の中に設けられているため、１次コイル１２及び１次側共鳴コイル１３の配置スペースの確保が容易になる。また、車両３０が充電位置へ移動する際に給電側設備１０と車両３０との干渉を回避でき、移動経路の自由度が増す。
【００４３】
（８）１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂにコンデンサＣが接続されている。したがって、１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂのコイルの巻数を増やすことなく共鳴周波数を下げることができる。また、共鳴周波数が同じであれば、１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂを、コンデンサＣを接続しない場合に比べて小型化することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図４にしたがって説明する。この実施形態では、１次側共鳴コイルが複数（この実施形態では２個）設けられ、２次側共鳴コイルが１個設けられている点と、車載側設備２０に距離計測用交流電源２７が設けられていない点とが第１の実施形態と大きく異なっている。第１の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００４５】
図４に示すように、給電側設備１０は、２個の１次コイル１２ａ，１２ｂと、第１及び第２の１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂとを備え、２個の１次コイル１２ａ，１２ｂはスイッチＳＷ１を介して交流電源１１に選択的に接続可能に設けられている。電源側コントローラ１４は、車両３０が充電位置に移動する際にスイッチＳＷ１を２個の１次コイル１２ａ，１２ｂを交流電源１１と選択的に接続する状態に切り換え、交流電源１１を充電のための電力伝送時に出力するより二桁程度小さな交流電流を出力するように制御する。電源側コントローラ１４は、２個の１次コイル１２ａ，１２ｂのどちらが交流電源１１に接続されているかを知らせる信号を車両側コントローラ２６に送信する。また、電源側コントローラ１４は、充電時には二つの１次コイル１２ａ，１２ｂのうち、車両側コントローラ２６からの指令信号により指示された１次コイル（例えば、１次コイル１２ａ）を交流電源１１と接続する状態に切り換える。
【００４６】
車載側設備２０は、１個の２次側共鳴コイル２１及び１個の２次コイル２２を備えるとともに、２次コイル２２の出力電圧を検出する電圧センサ２８を備えている。車両側コントローラ２６は、車両３０が充電位置へ移動する際にその旨を知らせる信号を電源側コントローラ１４に出力する。電源側コントローラ１４は、逐次、スイッチＳＷ１の接続状態を切り換えるとともに２個の１次コイル１２ａ，１２ｂのどちらが交流電源１１に接続されているかを知らせる信号を車両側コントローラ２６へ送信する。車両側コントローラ２６は、電源側コントローラ１４から送信された２個の１次コイル１２ａ，１２ｂのどちらが交流電源１１に接続されているかを知らせる信号と、電圧センサ２８の検出電圧データとに基づいて各１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離を演算する。この実施形態では電圧センサ２８及び車両側コントローラ２６が距離推定手段を構成する。そして、車両側コントローラ２６は、各１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する。
【００４７】
給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係が、予め設定された位置関係となるまでスイッチＳＷ１の接続状態が切り換えられるとともに、電圧センサ２８により２次コイル２２の出力電圧が検出される。また、車両側コントローラ２６により、各１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離が演算される。そして、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係のデータが、自動駐車装置３１の駆動に用いられ、車両３０が充電位置まで移動される。
【００４８】
車両３０が充電位置に駐車すると、車両側コントローラ２６から電源側コントローラ１４に給電要求信号と、２次側共鳴コイル２１が二つの１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂのどちらに近いかを知らせる信号とが送信される。電源側コントローラ１４は両信号を受信すると、交流電源１１を例えば、２次コイル２２ａに接続する位置にスイッチＳＷ１を切り換える。その状態で、交流電源１１から車両３０の移動時において出力するより二桁程度大きな交流電力が共鳴周波数で出力されて、２次電池２４の充電が行われる。
【００４９】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（５）〜（８）と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（９）給電側設備１０は複数の１次コイル１２ａ，１２ｂ及び複数の１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂを備え、１次コイル１２ａ，１２ｂは交流電源１１に選択的に接続可能に設けられ、各１次コイル１２ａ，１２ｂに交流電圧が印加された状態で各１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離を距離推定手段（電圧センサ２８及び車両側コントローラ２６）により推定する。車両側コントローラ２６は二つの１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する。したがって、推定された給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係に基づいて、車両３０を充電位置に容易に移動させることができ、給電側に設けられた１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂを移動させる移動手段を設けずに、車両３０に搭載された２次電池２４を効率良く充電することができる。また、１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂと２次側共鳴コイル２１との距離を推定するのに非接触電力伝送に用いる１次コイル１２ａ，１２ｂ、１次側共鳴コイル１３ａ，１３ｂ、２次側共鳴コイル２１及び２次コイル２２を利用するため、新たに設ける構成部品を少なくすることができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態を図５〜図７にしたがって説明する。この実施形態では、１次側共鳴コイルが１個設けられ、２次側共鳴コイルが２個設けられている点は第１の実施形態と同じであるが、車両３０の前側に２次側共鳴コイル２１Ｆが、後側に２次側共鳴コイル２１Ｒが１個ずつ設けられている点が第１の実施形態と大きく異なっている。第１の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００５１】
図５に示すように、１次コイル１２は交流電源１１に直接接続されている。車載側設備２０は、第１及び第２の２次側共鳴コイルとしての２個の２次側共鳴コイル２１Ｆ，２１Ｒ及び２個の２次コイル２２Ｆ，２２Ｒが設けられ、２個の２次コイル２２Ｆ，２２ＲはスイッチＳＷを介して充電器２３に選択的に接続可能に構成されている。また、距離推定手段を構成する電圧センサ２８が、スイッチＳＷを介して２個の２次コイル２２Ｆ，２２Ｒに選択的に接続可能に設けられている。図７（ａ），（ｂ）に示すように、２次側共鳴コイル２１Ｆは車両３０の前側に設けられ、２次側共鳴コイル２１Ｒは車両３０の後側に設けられている。
【００５２】
車両側コントローラ２６は、車両３０が充電位置へ移動する際、図７（ａ）に示すように、後退で移動する場合は後側の２次側共鳴コイル２１Ｒを使用して１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離を演算する。また、図７（ｂ）に示すように、前進で移動する場合は前側の２次側共鳴コイル２１Ｆを使用して１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｆとの距離を演算する。車両側コントローラ２６は、車両３０が充電位置へ移動する際にその旨を知らせる信号を電源側コントローラ１４に出力する。電源側コントローラ１４は、その信号を受信すると、交流電源１１を充電のための電力伝送時に出力するより二桁程度小さな交流電流を出力するように制御する。
【００５３】
次に図６にしたがって車両３０が充電位置へ移動、駐車する際の作用を説明する。充電位置へ移動する際、運転者により充電要求スイッチが操作されると、車両側コントローラ２６はステップＳ１で電源側コントローラ１４に充電開始要求、即ち２次電池２４の充電を行うため充電位置へ移動する旨の信号を送信する。電源側コントローラ１４はその信号を受信すると、交流電源１１を充電のための電力伝送時に出力するより二桁程度小さな交流電流を出力するように制御する。次に車両側コントローラ２６はステップＳ２で車両３０が前進か否かを判断し、前進であればステップＳ３に進んで前側の２次側共鳴コイル２１Ｆ（受電コイルＦ）を用いて距離推定を開始する。詳述すると、車両側コントローラ２６は、スイッチＳＷを２次側共鳴コイル２１Ｆに接続する状態に保持し、電圧センサ２８からの検出電圧を入力し、その検出電圧から１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｆとの距離を演算する。次に車両側コントローラ２６はステップＳ４に進み、１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｆとの距離が所定距離以下か否か、即ち１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｆとの距離が、２次電池２４への充電が効率良く行われる予め設定された距離以下か否かを判断する。ステップＳ４で所定距離以下であれば車両側コントローラ２６はステップＳ５へ進み、所定距離以下でなければステップＳ３に戻る。ステップＳ５で車両側コントローラ２６は距離推定を終了し、電源側コントローラ１４に距離推定終了の旨を送信する。そして、ステップＳ６で駐車が完了し、２次電池２４の充電のための給電（電力伝送）が開始される。
【００５４】
一方、ステップＳ２で車両３０が前進でなければ車両側コントローラ２６はステップＳ７に進み、ステップＳ７で車両３０が後退か否かを判断し、後退であればステップＳ８に進んで後側の２次側共鳴コイル２１Ｒ（受電コイルＲ）を用いて距離推定を開始する。詳述すると、車両側コントローラ２６は、スイッチＳＷを２次側共鳴コイル２１Ｒに接続する状態に保持し、電圧センサ２８からの検出電圧を入力し、その検出電圧から１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離を演算する。次に車両側コントローラ２６はステップＳ９に進み、１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離が所定距離以下か否か、即ち１次側共鳴コイル１３と２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離が、２次電池２４への充電が効率良く行われる予め設定された距離以下か否かを判断する。ステップＳ９で所定距離以下であれば車両側コントローラ２６はステップＳ５へ進み、所定距離以下でなければステップＳ８に戻る。ステップＳ７で後退でなければ、ステップＳ２へ戻る。ステップＳ２及びステップＳ７において前進でも後退でもないということは車両３０がまだ移動していないことを意味し、車両３０が移動を開始するまでステップＳ２及びステップＳ７が繰り返される。
【００５５】
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態の（７），（８）と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（１０）車両３０の前側に１個の２次側共鳴コイル２１Ｆが設けられ、後側に１個の２次側共鳴コイル２１Ｒが設けられ、車両３０が充電位置へ前進で移動する場合は前側の２次側共鳴コイル２１Ｆを用いて距離の推定が行われ、後退で移動する場合は後側の２次側共鳴コイル２１Ｒを用いて距離の推定が行われる。したがって、２次側共鳴コイルが車両３０の前側あるいは後側の一方のみに設けられる構成に比べて、車両３０が充電位置まで移動する際、前進で移動する場合あるいは後退で移動する場合に関わらず必要な移動距離を短くすることができる。
【００５６】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 第１の実施形態や第２の実施形態において、２次側共鳴コイル及び２次コイルの組を車両３０の前側に設けたり、車両３０の前側及び後側の両方に設けたりしてもよい。２次側共鳴コイル及び２次コイルの組を車両３０の前側及び後側の両方に設けた場合は、車両３０が充電位置まで移動する際、前進で移動する場合あるいは後退で移動する場合に関わらず必要な移動距離を短くすることができる。
【００５７】
○ 第１の実施形態のように、複数の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ及び２次コイル２２ａ，２２ｂの組を車載側設備２０に設けた場合、距離推定時に２次コイル２２ａ，２２ｂに交流を供給して１次コイル１２の出力電圧を測定する構成に代えて、１次コイル１２に交流を供給して２次コイル２２ａ，２２ｂの出力電圧を測定する構成にしてもよい。この場合、抵抗Ｒや距離計測用交流電源２７が不要になり、構成が簡単になる。
【００５８】
○ 第３の実施形態において、車両３０の前側及び後側に２次側共鳴コイル２１Ｆ及び２次コイル２２Ｆの組と、２次側共鳴コイル２１Ｒ及び２次コイル２２Ｒの組とをそれぞれ２組ずつ設ける。そして、１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１Ｆあるいは１次側共鳴コイル１３と二つの２次側共鳴コイル２１Ｒとの距離から給電側設備１０と車載側設備２０との位置を推定するようにしてもよい。この場合は、給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を示すデータを駐車支援装置に使用して、より容易に車両３０を充電位置へ移動、駐車させることができる。
【００５９】
○ 給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定する場合、いずれか一方が二つあればよい。しかし、１次側共鳴コイルを３個以上設けるとともに２次側共鳴コイルを１個設けたり、２次側共鳴コイルを３個以上設けるとともに１次側共鳴コイルを１個設けたりしてもよい。そして、１次側共鳴コイルと２次側共鳴コイルとの距離推定を開始する際、電圧センサ１５，２８の検出電圧の大きな組み合わせとなる２組を選択して、距離推定を行えば、充電位置までの移動距離を短くすることができる。
【００６０】
○１次コイル１２等及び１次側共鳴コイル１３等のコイルの軸心が地上面に対して直交する方向に延びるように設け、２次側共鳴コイル２１ａ等及び２次コイル２２ａ等のコイルの軸心が車両３０の上下方向に延びるように設ける構成に代えて、１次コイル１２等および１次側共鳴コイル１３等のコイルの軸心が地上面に対して水平方向に延びるように設け、２次側共鳴コイル２１ａ等及び２次コイル２２ａ等のコイルの軸心が車両３０の上下方向と直交する方向に延びるように設ける構成にしてもよい。例えば、図８に示すように、地上に突出するように設けた給電側設備１０の収容ボックス内に１次側共鳴コイル１３等をコイルの軸心が地上面に対して水平方向に延びるように設け、車両３０の前側に２次側共鳴コイル２１ａ等をコイルの軸心が車両３０の上下方向と直交する方向に延びるように設ける。また、２次側共鳴コイル２１ａ等を車両３０の後側に設けてもよい。
【００６１】
○ ２次側共鳴コイル２１ａ等をコイルの軸心が車両３０の上下方向と直交する方向に延びるように水平方向に延びるように設ける場合、２次側共鳴コイル２１ａ等を車両３０の前側又は後側に設ける代わりに、車両３０の側部に設けてもよい。つまり、１次側共鳴コイル１３等は軸心が地上面に対して水辺方向に延びるように設けられ、２次側共鳴コイル２１ａ等は軸心が車両の幅方向に延びるように設けられる。
【００６２】
○ 車両３０は運転者を必要とする車両に限らず無人搬送車でもよい。
○ ２次電池２４への充電位置が屋内の場合、給電側設備１０の１次コイル１２等及び１次側共鳴コイル１３等を充電時における車両３０の停止位置の上方、例えば天井に設けてもよい。
【００６３】
○ 距離推定手段は１次コイル１２あるいは２次コイル２２等の出力電圧を検出する電圧センサ１５，２８に限らない。例えば、距離推定時に共鳴系の入力インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段を距離推定手段として設けてもよい。ここで、「共鳴系の入力インピーダンス」とは、距離推定時に交流が供給（入力）される１次コイル又は２次コイルの両端で測定した共鳴系（１次コイル、１次側共鳴コイル、２次側共鳴コイル、２次コイル）全体のインピーダンスを指す。第１の実施形態では２次コイル２２ａ，２２ｂの両端で入力インピーダンスを測定し、第２の実施形態では１次コイル１２の両端で入力インピーダンスを測定する。インピーダンスの測定は、例えば、１次コイル１２の両端の電圧あるいは２次コイル２２ａ，２２ｂの両端の電圧を検出することにより行う。車載側設備２０に設けられた２次コイル２２ａ，２２ｂの両端の電圧を検出してインピーダンスを測定する場合、電力は車載側設備２０から伝送され、インピーダンスの測定のための電圧の検出も車載側設備２０で行われる。そのため、車両側コントローラ２６は電源側コントローラ１４と無線通信で連絡する必要がなく、１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ間の距離を推定することを車載側設備２０で完結できる。
【００６４】
○ 給電側設備１０と車載側設備２０との位置関係を推定するには、１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイルの少なくとも一方が複数設けられていればよく、必ずしも１次コイルや２次コイルは必須ではない。例えば、共鳴型非接触充電システムの負荷が一定で使用される場合は、２次コイルを無くして二次側共鳴コイルの電力を充電器２３に供給することができる。
【００６５】
○ ２次コイルを無くした場合、距離推定手段は、１次コイルから検出される電圧値及び２次側共鳴コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定すればよい。例えば、車載側設備２０から
電力を伝送する場合でも、１次コイルから検出される電圧値に基づいて１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定する場合や、１次コイル及び２次側共鳴コイルから検出される電圧値から電力伝送効率を求めて電力伝送効率から１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定してもよい。また、給電側設備１０から電力を伝送する場合でも、２次側共鳴コイルから検出される電圧値に基づいて１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定する場合や、１次コイル及び２次側共鳴コイルから検出される電圧値から電力伝送効率を求めて電力伝送効率から１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイル間の距離を推定してもよい。
【００６６】
○ 車載側設備２０から電力を伝送する場合、第１の実施形態のように距離計測用交流電源２７を２次電池２４と別に設けずに、充電器２３として双方向の充電器を使用してもよい。即ち、充電器２３として２次側共鳴コイルから供給される交流電力を直流に変換して２次電池２４に充電する機能と、２次電池２４から供給される電力を交流に変換して２次側共鳴コイルへ供給する機能を備えたものを使用する。この場合、距離計測用交流電源２７が不要になる。
【００６７】
○ 給電側設備１０が、１次側共鳴コイル１３に電磁誘導で結合されるとともに交流電源１１と選択的に接続される１次コイル１２を有し、車載側設備２０が、２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂに電磁誘導で結合されるとともに充電器２３と選択的に接続される２次コイル２２ａ，２２ｂを有する場合は、距離推定方法選択の自由度が高くなる。距離推定手段は、１次コイル１２から検出される電圧値及び２次コイル２２ａ，２２ｂから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて１次側共鳴コイル１３及び２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂ間の距離を推定すればよい。例えば、１次コイル１２から検出される電圧値に基づいて距離を推定する場合、電力を第１の実施形態のように車載側設備２０から供給して１次コイル１２の電圧を検出して距離を推定する方法と、電力を給電側設備１０から供給するとともに、１次コイル１２の電圧から共鳴系の入力インピーダンスを求めて距離を推定する方法とがある。２次コイル２２ａ，２２ｂから検出される電圧値に基づいて距離を推定する場合も、２次コイル２２ａ，２２ｂの電圧を検出して距離を推定する方法と、２次コイル２２ａ，２２ｂの電圧から共鳴系の入力インピーダンスを求めて距離を推定する方法とがある。
【００６８】
○ 距離計測用交流電源２７が各２次コイル２２ａ，２２ｂに接続されるとともに抵抗Ｒが１次コイル１２に接続された状態で各２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂから１次側共鳴コイル１３に電力を伝送して距離を推定する場合、距離推定手段は、電力伝送中に距離の推定を行う構成に限らない。例えば、距離推定手段は第１及び第２の２次側共鳴コイル２１ａ，２１ｂから１次側共鳴コイル１３に電力を伝送した後、距離計測用交流電源２７との接続を解除した後、１次コイル１２の電圧及び２次コイル２２ａ，２２ｂの電圧の少なくとも一方を検出して、その電圧値に基づいて距離推定を行ってもよい。
【００６９】
○ 駐車支援装置は自動駐車装置３１に限らず、車両３０が駐車する際に、運転者のハンドル操作を軽減させる役割を果たす装置であればよい。例えば、ディスプレイに目的の駐車位置と、車両３０の現在位置とを表示する装置や、ハンドルの操舵位置を現在位置に保持するのか、右に操舵すべきかあるいは左に操舵すべきかを音声や表示手段で報知する装置でもよい。
【００７０】
○ 充電器２３に昇圧回路を設けずに、２次コイル２２等から出力される交流電流を整流回路で整流しただけで２次電池２４に充電するようにしてもよい。
○ １次コイル１２等及び２次コイル２２等の径は、１次側共鳴コイル１３等及び２次側共鳴コイル２１等の径と同じに形成されている構成に限らず、小さくても大きくてもよい。
【００７１】
○ １次側共鳴コイル１３等及び２次側共鳴コイル２１等は、それぞれ電線が螺旋状に巻回された形状に限らず、一平面上で渦巻き状に巻回された形状としてもよい。この場合、共鳴コイルの軸方向の長さが小さくなり、地上に形成する穴の深さを浅くすることができる。
【００７２】
○ １次コイル１２等、１次側共鳴コイル１３等、２次側共鳴コイル２１等及び２次コイル２２等の外形は、円形に限らず、例えば、四角形や六角形や三角形等の多角形にしたり、あるいは楕円形にしたりしてもよい。
【００７３】
○ １次側共鳴コイル１３等及び２次側共鳴コイル２１等に接続されたコンデンサＣを省略してもよい。しかし、コンデンサＣを接続した構成の方が、コンデンサＣを省略した場合に比べて、共鳴周波数を下げることができる。また、共鳴周波数が同じであれば、コンデンサＣを省略した場合に比べて、１次側共鳴コイル１３等及び２次側共鳴コイル２１等の小型化が可能になる。
【００７４】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項６に記載の発明において、前記抵抗が前記１次コイルに接続された状態で前記抵抗の両端間の電圧を検出する電圧センサが前記距離推定手段を構成する。
【００７５】
（２）請求項３〜請求項７及び前記技術的思想（１）のいずれか１項に記載の発明において、前記２次側共鳴コイル及び前記２次コイルは、車両の前側及び後側にそれぞれ設けられ、車両が充電位置へ前進で移動する際は前側に設けられた２次側共鳴コイルが距離推定に用いられ、車両が充電位置へ後退で移動する際は後側に設けられた２次側共鳴コイルが距離推定に用いられる。
【００７６】
（３）請求項１に記載の発明において、前記１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイルはともに複数設けられ、給電要求電力が予め設定された値以上の場合、複数組の１次側共鳴コイル及び２次側共鳴コイルを用いて同時に電力伝送を行う。
【００７７】
（４）請求項２〜請求項７及び前記技術的思想（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発明において、前記２次側共鳴コイルは車両の底部に設けられ、前記１次コイル及び１次側共鳴コイルは充電位置に駐車した車両の下方に位置するように設けられている。
【００７８】
（５）交流電源、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルを備えた給電側設備と、前記１次側共鳴コイルからの電力を磁場共鳴して受電する２次側共鳴コイル、前記２次側共鳴コイルから電力の供給を受ける充電器及び前記充電器に接続された２次電池を備えた車載側設備とを備えた共鳴型非接触充電システムであって、
前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイルの少なくとも一方が複数設けられ、前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する距離推定手段を備えていることを特徴とする共鳴型非接触充電システム。
【符号の説明】
【００７９】
Ｒ…抵抗、１０…給電側設備、１１…交流電源、１２，１２ａ，１２ｂ…１次コイル、１３，１３ａ，１３ｂ…１次側共鳴コイル、２０…車載側設備、２１，２１ａ，２１ｂ，２１Ｆ，２１Ｒ…２次側共鳴コイル、１５，２８…距離推定手段を構成する電圧センサ、２２，２２ａ，２２ｂ，２２Ｆ，２２Ｒ…２次コイル、２３…充電器、２４…２次電池、２６…距離推定手段を構成するとともに位置推定手段としての車両側コントローラ、２７…距離計測用交流電源、３０…車両、３１…駐車支援装置としての自動駐車装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルを備えた給電側設備と、前記１次側共鳴コイルからの電力を磁場共鳴して受電する２次側共鳴コイル、前記２次側共鳴コイルから電力の供給を受ける充電器及び前記充電器に接続された２次電池を備えた車載側設備とを備えた共鳴型非接触充電システムであって、
前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイルの少なくとも一方が複数設けられ、
前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する距離推定手段と、
前記距離推定手段により推定された距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する位置推定手段と、
を備えていることを特徴とする共鳴型非接触充電システム。
【請求項２】
前記給電側設備は、前記１次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記交流電源と選択的に接続される１次コイルを有し、
前記距離推定手段は、前記１次コイルから検出される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する請求項１に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項３】
前記給電側設備は、前記１次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記交流電源と選択的に接続される１次コイルを有し、
前記車載側設備は、前記２次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記充電器と選択的に接続される２次コイルを有し、
前記距離推定手段は、前記１次コイルから検出される電圧値及び前記２次コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する請求項１に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項４】
前記車載側設備は、第１の２次側共鳴コイル及び第２の２次側共鳴コイルを有し、
前記位置推定手段は、前記距離推定手段により推定された前記第１の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離及び前記第２の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項５】
前記給電側設備は、第１の１次側共鳴コイル及び第２の１次側共鳴コイルを有し、
前記位置推定手段は、前記距離推定手段により推定された前記第１の１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離及び前記第２の１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項６】
前記１次コイルと選択的に接続される抵抗と、
２次コイルと選択的に接続される距離計測用交流電源とを有し、
前記距離計測用交流電源が前記各２次コイルに接続されるとともに前記抵抗が前記１次コイルに接続された状態で前記各２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送し、
前記距離推定手段は、前記２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送した後に前記２次コイルから検出される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送した後に前記１次コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離を推定する請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項７】
前記車載側設備が搭載された車両は駐車支援装置を備え、前記位置推定手段により推定された前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を示すデータが前記駐車支援装置において使用される請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項１】
交流電源、前記交流電源から電力の供給を受ける１次側共鳴コイルを備えた給電側設備と、前記１次側共鳴コイルからの電力を磁場共鳴して受電する２次側共鳴コイル、前記２次側共鳴コイルから電力の供給を受ける充電器及び前記充電器に接続された２次電池を備えた車載側設備とを備えた共鳴型非接触充電システムであって、
前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイルの少なくとも一方が複数設けられ、
前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する距離推定手段と、
前記距離推定手段により推定された距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する位置推定手段と、
を備えていることを特徴とする共鳴型非接触充電システム。
【請求項２】
前記給電側設備は、前記１次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記交流電源と選択的に接続される１次コイルを有し、
前記距離推定手段は、前記１次コイルから検出される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する請求項１に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項３】
前記給電側設備は、前記１次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記交流電源と選択的に接続される１次コイルを有し、
前記車載側設備は、前記２次側共鳴コイルに電磁誘導で結合されるとともに前記充電器と選択的に接続される２次コイルを有し、
前記距離推定手段は、前記１次コイルから検出される電圧値及び前記２次コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記１次側共鳴コイル及び前記２次側共鳴コイル間の距離を推定する請求項１に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項４】
前記車載側設備は、第１の２次側共鳴コイル及び第２の２次側共鳴コイルを有し、
前記位置推定手段は、前記距離推定手段により推定された前記第１の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離及び前記第２の２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項５】
前記給電側設備は、第１の１次側共鳴コイル及び第２の１次側共鳴コイルを有し、
前記位置推定手段は、前記距離推定手段により推定された前記第１の１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離及び前記第２の１次側共鳴コイルと前記２次側共鳴コイルとの距離から前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を推定する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項６】
前記１次コイルと選択的に接続される抵抗と、
２次コイルと選択的に接続される距離計測用交流電源とを有し、
前記距離計測用交流電源が前記各２次コイルに接続されるとともに前記抵抗が前記１次コイルに接続された状態で前記各２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送し、
前記距離推定手段は、前記２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送した後に前記２次コイルから検出される電圧値及び前記２次側共鳴コイルから前記１次側共鳴コイルに電力を伝送した後に前記１次コイルから検出される電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて前記２次側共鳴コイルと前記１次側共鳴コイルとの距離を推定する請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の共鳴型非接触充電システム。
【請求項７】
前記車載側設備が搭載された車両は駐車支援装置を備え、前記位置推定手段により推定された前記給電側設備と前記車載側設備との位置関係を示すデータが前記駐車支援装置において使用される請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の共鳴型非接触充電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１８３８１３（Ｐ２０１０−１８３８１３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６７３（Ｐ２００９−２７６７３）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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