電力伝送システム
【課題】送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ（結合係数）を適切に把握することができ、効率的な電力伝送を実行可能な電力伝送システムを提供する。
【解決手段】本発明の電力伝送システムは、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部１０６と、前記インバータ部１０６からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナ２０２に対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナ１０８と、前記送電アンテナ１０８に流れる電流値を検出する電流検出部１０７と、前記インバータ部１０６によって出力される交流電圧を制御する制御部と、を有し、前記インバータ部１０６によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部１０７で検出された電流値の包絡線信号の推移から取得される時間に基づいて、前記送電アンテナ１０８と前記受電アンテナ２０２との間の結合係数を導出する。
【解決手段】本発明の電力伝送システムは、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部１０６と、前記インバータ部１０６からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナ２０２に対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナ１０８と、前記送電アンテナ１０８に流れる電流値を検出する電流検出部１０７と、前記インバータ部１０６によって出力される交流電圧を制御する制御部と、を有し、前記インバータ部１０６によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部１０７で検出された電流値の包絡線信号の推移から取得される時間に基づいて、前記送電アンテナ１０８と前記受電アンテナ２０２との間の結合係数を導出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴方式の磁気共鳴アンテナが用いられるワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電源コードなどを用いることなく、ワイヤレスで電力（電気エネルギー）を伝送する技術の開発が盛んとなっている。ワイヤレスで電力を伝送する方式の中でも、特に注目されている技術として、磁気共鳴方式と呼ばれるものがある。この磁気共鳴方式は２００７年にマサチューセッツ工科大学の研究グループが提案したものであり、これに関連する技術は、例えば、特許文献１（特表２００９−５０１５１０号公報）に開示されている。
【０００３】
磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムは、送電側アンテナの共振周波数と、受電側アンテナの共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うものであり、電力伝送距離を数十ｃｍ〜数ｍとすることが可能であることが大きな特徴の一つである。
【０００４】
上記のような磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムにおいて、例えば、一方のアンテナが電気自動車のような移動体に搭載される場合には、電力伝送を行うたびに、アンテナ間の配置が変化するので、最適な電力伝送効率を与える周波数がこれに伴い変化することとなる。そこで、電力伝送を行う前段に、周波数をスイープして、本番の電力伝送時の最適周波数を決定する技術が提案されている。例えば、特許文献２（特開２０１０−６８６５７号公報）に、所定周波数の交流電力を出力する交流電力出力手段と、第１共鳴コイル、及び該第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルとを有し、前記交流電力出力手段より出力される交流電力を前記第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象により非接触で前記交流電力を前記第２共鳴コイルに送信するワイヤレス電力送信装置において、前記第１共鳴コイルの共鳴周波数、及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数をそれぞれ測定し、前記交流電力出力手段より出力する交流電力の周波数を、前記各共鳴周波数の中間周波数に設定する周波数設定手段を備えることを特徴とするワイヤレス電力送信装置が開示されている。
【特許文献１】特表２００９−５０１５１０号公報
【特許文献２】特開２０１０−６８６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載の電力伝送システムは、電気自動車（ＥＶ）などの車両への充電のためのシステムに用いられることが想定されている。このような電力伝送システムは、車両を停車させることが可能な停車スペースに設けられ、車両のユーザーは電力伝送システムが設けられている停車スペースに車両を停車させて、車両に搭載されている受電アンテナによって電力伝送システムからの電力を受電する。
【０００６】
車両を停車スペースに停車させる際には、車両搭載の受電アンテナが、停車スペース側の送電アンテナに対して最も伝送効率が良い位置（送電アンテナと受電アンテナとの間の結合係数が最大である位置、すなわち、例えば、送電アンテナと受電アンテナが同じ形状、同じ大きさのアンテナの場合、前後左右のずれ量がゼロである位置）の関係になるとは限らない。すなわち、従来技術に係る電力伝送システムにおいては、単に中間周波数に設定するだけであるので、その周波数が現在の送電アンテナと受電アンテナとの間の結合係
数（アンテナ間の位置ずれ量）に基づいた最大効率を与える周波数であるとは限らず、効率的な電力伝送を実行することができない、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、請求項１に係る発明は、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部と、前記インバータ部からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナに対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナと、前記送電アンテナに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記インバータ部によって出力される交流電圧を制御する制御部と、を有し、前記インバータ部によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部で検出された電流値の包絡線信号の推移から取得される時間に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数を導出する電力伝送システムである。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部と、前記インバータ部からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナに対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナと、前記送電アンテナに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記インバータ部によって出力される交流電圧を制御する制御部と、前記電流検出部で検出される電流値の包絡線信号が所定値より小さくなる時間と、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数との関係を記憶するテーブルと、を有する電力伝送システムであって、前記制御部は、前記インバータ部によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部で検出された電流値により、包絡線信号が所定値より小さくなる時間を取得し、取得された時間と前記テーブルとに基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数を導出することを特徴とする電力伝送システムである。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の電力伝送システムにおいて、前記制御部は、算出された前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数に応じて、前記インバータ部で生成する交流電圧の周波数を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力伝送システムによれば、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数（位置ずれ量）を適切に把握することができ、結合係数（位置ずれ量）に基づいた、電力伝送時の適切なパラメーター（インバータ部１０６における駆動周波数）を選定することができるようになり、効率的な電力伝送を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電力伝送システムを車両充電設備に適用した例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける送電アンテナと受電アンテナの位置関係の定義を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電力伝送システムのインバータ回路を示す図である。
【図５】送電アンテナ１０８と受電側システム２００の等価回路を示す図である。
【図６】１サイクルの交流電圧で送電アンテナが駆動された場合における送電アンテナに流れる電流のシミュレーション例を示す図である。
【図７】包絡線信号を取得するための検波回路例を示す図である。
【図８】データテーブル１１５におけるテーブルの構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおけるデータテーブル１１５の構成を示す図である。
【図１０】アンテナ間の位置ずれ量と、最高電力伝送効率を与える駆動周波数との関係を示す図である。
【図１１】データテーブル１１５における第２のテーブルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。また、図２は本発明の実施形態に係る電力伝送システムを車両充電設備に適用した例を示す図である。図２は図１中の（Ａ）の構成の具体例である。本発明の電力伝送システムは、例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両への充電のためのシステムに用いるのに好適である。そこで、図２に示すような車両充電設備への適用例を用いて以下説明する。なお、本発明の電力伝送システムは、車両充電設備以外の電力伝送にももちろん用いることが可能である。
【００１３】
本発明の電力伝送システムにおける電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）には、車両搭載バッテリーに充電する電力を車両充電設備から受電するため、車両の底面部においては、受電を行うことを可能にする受電アンテナ２０２が配されてなる。
【００１４】
本実施形態に係る電力伝送システムでは、上記のような車両に対して電力を非接触で伝送するため、当該車両を停車させることが可能な停車スペースに設けられる。車両充電用のスペースである当該停車スペースには、本実施形態に係る電力伝送システムの送電アンテナ１０８などが地中部に埋設されるような構成となっている。車両のユーザーは本実施形態に係る電力伝送システムが設けられている停車スペースに車両を停車させて、送電アンテナ１０８から車両に搭載されている受電アンテナ２０２に対して、電磁場を介し電気エネルギー（電力）を伝送する。
【００１５】
車両を停車スペースに停車させる際には、車両搭載の受電アンテナ２０２が、送電アンテナ２１０に対して最も伝送効率が良い位置（ずれ量がゼロである位置）の関係になるとは限らない。そこで、本実施形態に係る電力伝送システムにおいては、受電アンテナ２０２と送電アンテナ２１０との位置関係を把握した上で、電力伝送効率が最高となるように、最適なパラメーターを選択するように構成されている。
【００１６】
図３は本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２の位置関係の定義を説明する図である。送電アンテナ１０８、受電アンテナ２０２はいずれも渦巻き状に巻回された略矩形のコイルである。受電アンテナ２０２が車輌に搭載さているという制約の下、送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２との間の結合係数が最大となる、送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２との相対的位置を、最適相対的位置として定義すると、送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量は、この最適相対的位置からの相違として定義することができる。最適相対的位置からのアンテナ間の位置ずれ量が大きくなればなるほど、結合係数は小さくなる。
【００１７】
送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２が同じ大きさ、同じ形状のアンテナである場合、結合係数を実際の数値として導出しなくても、最適相対的位置からのアンテナ間の位置ずれ量を求めることで、間接的に結合係数を求めていることと同じとなる。また、送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２が異なる大きさ、異なる形状であっても、これら大きさ、形状に応じた最適相対的位置からの位置ずれ量と結合係数との関係を予め記憶しておく等によって、結合係数を実際の数値として導出しなくても、位置ずれ量を求めることで、間接的に結合係数を求めていることと同じとなる。
【００１８】
本発明の実施形態に係る電力伝送システムでは、送電側システム１００側の送電アンテナ１０８から、受電側システム２００側の受電アンテナ２０２へ効率的に電力を伝送する
ことを目的としている。このとき、送電アンテナ１０８の共振周波数と、受電アンテナ２０２の共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うようにする。送電アンテナ１０８はコイルとコンデンサとで構成されており、送電アンテナ１０８を構成するコイルのインダクタンスはLｔであり、
コンデンサのキャパシタンスはCｔである。また、受電アンテナ２０２も、送電アンテナ
同様、コイルとコンデンサとで構成されており、受電アンテナ２０２を構成するコイルのインダクタンスはLｘであり、コンデンサのキャパシタンスはCｘである。
【００１９】
図２において、一点鎖線の下側に示す構成が送電側システム１００であり、本例では車両充電設備となっている。一方、一点鎖線の上側に示す構成は受電側システム２００であり、本例では電気自動車などの車両となっている。上記のような送電側システム１００は、例えば、地中部に埋設されるような構成となっており、電力を伝送する際には、地中埋設された送電側システム１００の送電アンテナ１０８に対して、車両を移動させて、車両に搭載される受電アンテナ２０２を位置合わせした上で、電力の送受を行うようにする。車両の受電アンテナ２０２は、車両の底面部に配されてなるものである。
【００２０】
送電側システム１００におけるＡＣ／ＤＣ変換部１０４は、入力される商用電源を一定の直流に変換するコンバータである。このＡＣ／ＤＣ変換部１０４からの出力は２系統あり、一方は高電圧部１０５に、他方は低電圧部１０９に出力される。高電圧部１０５はインバータ部１０６に供給する高電圧を生成する回路であり、低電圧部１０９は制御部１１０に用いられるロジック回路に供給する低電圧を生成する回路である。また、高電圧部１０５で生成される電圧の設定は制御部１１０から制御可能となっている。
【００２１】
インバータ部１０６は、高電圧部１０５から供給される高電圧から所定の交流電圧を生成して、送電アンテナ１０８に供給するものである。また、インバータ部１０６から送電アンテナ１０８に供給される電力の電流成分は電流検出部１０７によって検出可能に構成される。
【００２２】
インバータ部１０６周辺の構成について図４を参照してより詳細に説明する。図４は本発明の実施形態に係る電力伝送システムのインバータ回路を示す図である。この図４は、図１中の（Ｂ）の構成を具体的に示すものでもある。
【００２３】
インバータ部１０６は図４に示すように、フルブリッジ方式で接続されたＱA乃至ＱDからなる４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成されている。
【００２４】
本実施形態においては、直列接続されたスイッチング素子ＱAとスイッチング素子ＱBの間の接続部Ｔ１と、直列接続されたスイッチング素子ＱCとスイッチング素子ＱDとの間の接続部Ｔ２との間に送電アンテナ１０８が接続される構成となっており、図６に示されるようにスイッチング素子ＱAとスイッチング素子ＱDがオンのとき、スイッチング素子ＱB
とスイッチング素子ＱCがオフとされ、引き続きスイッチング素子ＱBとスイッチング素子ＱCがオンのとき、スイッチング素子ＱAとスイッチング素子ＱDがオフとされることで、
接続部Ｔ１と接続部Ｔ２との間に矩形波の交流電圧を発生させる。
【００２５】
上記のようなインバータ部１０６を構成するスイッチング素子ＱA乃至ＱDに対する駆動信号は制御部１１０から入力されるようになっている。制御部１１０による駆動信号で、インバータ部１０６から出力する交流の周波数や、電力を制御することができるようになっている。
【００２６】
なお、本実施形態では、定電圧源からの直流電圧を交流電圧として矩形波形の交流電圧を出力するように制御しているが、電圧を制御するのではなく、電流を制御するように構
成しても良い。また、本実施形態ではインバータをフルブリッジ構成としたがハーフブリッジ構成としても同様の効果が得られる。
【００２７】
制御部１１０は、後述するようにマイクロコンピュータと論理回路などから構成されるものであり、送電側システム１００の全体的な制御を行う。特に、制御部１１０は電流検出部１０７で検出された電流値に基づくデータ処理を行うようになっている。
【００２８】
送電側システム１００におけるデータテーブル１１５は、電流検出部１０７で検出される電流値の包絡線信号の推移から取得される時間と、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量との相関関係がある結合係数と、伝送周波数との関係を記憶するテーブルである。
【００２９】
送電側システム１００における制御部１１０は、電流検出部１０７で検出される電流値とこれらのテーブルとを参照して、電力伝送時における制御を行うようになっている。
【００３０】
次に、車両側に設けられている受電側システム２００について説明する。受電側システム２００において、受電アンテナ２０２は、送電アンテナ１０８と共鳴することによって、送電アンテナ１０８から出力される電気エネルギーを受電するものである。受電アンテナ２０２にも、送電側のアンテナ部と同様、インダクタンス成分Ｌｘを有するコイルと共に、キャパシタンス成分Ｃｘを有するコンデンサも含まれる構成となっている。
【００３１】
受電アンテナ２０２で受電された矩形波の交流電力は、整流部２０３において整流され、整流された電力は充電制御部２０４を通してバッテリー２０５に蓄電されるようになっている。充電制御部２０４は不図示の受電側システム２００主制御部からの指令に基づいてバッテリー２０５の蓄電を制御する。
【００３２】
次に、送電側システム１００における制御部１１０において、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数（位置ずれ量）を求める方法についてより詳しく説明する。ここで、図５に示す送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２の等価回路について検討する。
【００３３】
図５において、送電アンテナ１０８は、インダクタンス成分Ｌｔを有するコイルとキャパシタンス成分Ｃｔを有するコンデンサとから構成されている。また、Ｒｔは送電アンテナ１０８の抵抗成分である。
【００３４】
受電アンテナ２０２は、インダクタンス成分Ｌｘを有するコイルと共に、キャパシタンス成分Ｃｘを有するコンデンサとから構成されている。Ｒｘは受電アンテナ２０２の抵抗成分である。
【００３５】
また、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の誘導性結合の結合係数をＫ、また送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の容量性結合成分をＣｓとする。ＲＬは負荷抵抗、すなわちバッテリーを示し、バッテリー電圧と充電電流とで決まる抵抗値となる。Ｃｄは整流器で交流から直流変換された電圧を平滑化するための平滑コンデンサである。
【００３６】
また、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の誘導性結合の結合係数をＫ、また送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の容量性結合成分をＣｓとする。ＲＬはバッテリー２０５の抵抗成分また、Ｃｄはバッテリー２０５のキャパシタンス成分を示している。
【００３７】
ここで充電制御部２０４は所定電圧以上、例えば充電制御部２０４の入力電圧が接続されているバッテリー電圧より低い場合、充電制御部２０４は充電動作をしない構成にしてあるとして、バッテリー２０５の充電電圧（例えば、２００Ｖ）に対して、低い電圧（例えば、３０Ｖ程度。充電電圧の１／６〜１／５程度の電圧）が、送電アンテナ１０８から入力される場合には、負荷抵抗ＲＬはバッテリー２０５の電圧と充電電流により変動するが、充電動作が始まる前段においては、負荷抵抗ＲＬはほぼ無限大なので開放状態と考えることができる。すなわち、平滑コンデンサＣｄにある程度充電されるまでは、受電アンテナ２０２の出力端は短絡状態に等しいと考えることができる。
【００３８】
上記のような充電電圧に対し低い電圧で、インバータ部１０６によって１サイクルの交流電圧を出力させた場合、すなわち、インバータ部１０６において、ＱA、ＱDがオンして、次にＱC、ＱＢがオンする１サイクル分だけ動作させた場合、例えば、図６に示すよう
なシミュレーション結果を得ることができる。
【００３９】
送電アンテナ１０８に流れる電流（電流検出部１０７で検出される電流）を図７に示す検波回路を通して得られる包絡線となる。この電流波形は送電アンテナ１０８、受電アンテナ２０２の結合係数Ｋ、すなわち、位置ずれ量により包絡線周期が変わるため、この周期から結合係数Ｋ、すなわち送電アンテナ１０８と前記受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量が判る。
【００４０】
図６において、インバータ部１０６によって１サイクルの交流電圧を出力した時間から送電アンテナ１０８に流れる電流値の包絡線信号（該電流値に比例した電圧値）を、所定レベル電圧（Ｖｋ）と比較し、包絡線信号がＶｋより大きい状態から小さい状態になるまでの時間をＴｋとすると、Ｔｋは結合係数が大きくなると小さく、結合係数が小さくなると大きくなる。すなわち、送受電アンテナ間距離が小さくなるとＴｋは小さくなり、送受電アンテナ間距離が大きくなるとＴｋは大きくなる。ここで、図６（Ａ）は結合係数Ｋ＝０．２、図６（Ｂ）は結合係数Ｋ＝０．１５、図６（Ｃ）は結合係数Ｋ＝０．１の例であり、Ｔｋ０、Ｔｋ１、Ｔｋ２は各々において、包絡線信号がＶｋより大きい状態から小さい状態になるまでの時間となる。このような関係Ｔｋと結合係数Ｋ（位置ずれ量）との関係は、データテーブル１１５にテーブル化して記憶しておく。図８はデータテーブル１１５におけるテーブルの構成例を示す図である。
【００４１】
上で述べたように、１サイクルの交流電圧出力開始時間から送電アンテナ１０８に流れる電流包絡線信号が所定レベルより大きい状態から小さい状態になるまでの時間を計測することで結合係数を計測でき、更に結合係数と送受電アンテナ間の距離は相関があることから図９に示すようなテーブルを構成すると、送電アンテナ電流の包絡線信号が所定レベルより大きい状態から小さい状態になるまでの時間を計測すること最大効率を与える伝送電力がいくらかを求めることができる。
【００４２】
具体的には時間Ｔｋを計測したら図９のテーブルで“Ｔｋ”欄から該当する時間、もしくは該当する値に最も近い値を探し出し、該時間にひも付けされる効率データ群の中から最良の効率値を引き出し、該効率値から該効率値を与える電力値を求めることができる。
【００４３】
このような本発明に係る電力伝送システムによれば、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数、位置ずれを適切に把握することができ、効率的な電力伝送を実行することが可能となる。
【００４４】
次に、以上のようにして求められた送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数（位置ずれ量）に基づいて、電力伝送時における最適なパラメーターを取得する方法について説明する。
【００４５】
図１０は、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量に応じた、最も良い電力伝送効率を与えるインバータ部１０８の駆動周波数を示す図である。このような関係に基づいて、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量、結合係数Kと、インバータ部１０６に駆動周波数の関係を記憶するテーブルを図１１に示すよ
うに構成することが可能となる。
【００４６】
本実施形態に係る電力伝送システムにおいては、制御部１１０は、これまで説明した方法により、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量を導出する。そして、導出された位置ずれ量と、図１１に示すテーブルに基づいて、電力伝送時のインバータ部１０６の最適駆動周波数を決定する。
【００４７】
以上のような、本実施形態に係る電力伝送システムによれば、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数（位置ずれ量）を適切に把握することができ、結合係数（位置ずれ量）に基づいた、電力伝送時の適切なパラメーター（インバータ部１０６における駆動周波数）を選定することができるようになり、効率的な電力伝送を実行することが可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１００・・・送電側システム
１０４・・・ＡＣ／ＤＣ変換部
１０５・・・高電圧部
１０６・・・インバータ部
１０７・・・電流検出部
１０８・・・送電アンテナ
１０９・・・低電圧部
１１０・・・制御部
１１５・・・データテーブル
２００・・・受電側システム
２０２・・・受電アンテナ
２０３・・・整流部
２０４・・・充電制御部
２０５・・・バッテリー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴方式の磁気共鳴アンテナが用いられるワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電源コードなどを用いることなく、ワイヤレスで電力（電気エネルギー）を伝送する技術の開発が盛んとなっている。ワイヤレスで電力を伝送する方式の中でも、特に注目されている技術として、磁気共鳴方式と呼ばれるものがある。この磁気共鳴方式は２００７年にマサチューセッツ工科大学の研究グループが提案したものであり、これに関連する技術は、例えば、特許文献１（特表２００９−５０１５１０号公報）に開示されている。
【０００３】
磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムは、送電側アンテナの共振周波数と、受電側アンテナの共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うものであり、電力伝送距離を数十ｃｍ〜数ｍとすることが可能であることが大きな特徴の一つである。
【０００４】
上記のような磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムにおいて、例えば、一方のアンテナが電気自動車のような移動体に搭載される場合には、電力伝送を行うたびに、アンテナ間の配置が変化するので、最適な電力伝送効率を与える周波数がこれに伴い変化することとなる。そこで、電力伝送を行う前段に、周波数をスイープして、本番の電力伝送時の最適周波数を決定する技術が提案されている。例えば、特許文献２（特開２０１０−６８６５７号公報）に、所定周波数の交流電力を出力する交流電力出力手段と、第１共鳴コイル、及び該第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルとを有し、前記交流電力出力手段より出力される交流電力を前記第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象により非接触で前記交流電力を前記第２共鳴コイルに送信するワイヤレス電力送信装置において、前記第１共鳴コイルの共鳴周波数、及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数をそれぞれ測定し、前記交流電力出力手段より出力する交流電力の周波数を、前記各共鳴周波数の中間周波数に設定する周波数設定手段を備えることを特徴とするワイヤレス電力送信装置が開示されている。
【特許文献１】特表２００９−５０１５１０号公報
【特許文献２】特開２０１０−６８６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載の電力伝送システムは、電気自動車（ＥＶ）などの車両への充電のためのシステムに用いられることが想定されている。このような電力伝送システムは、車両を停車させることが可能な停車スペースに設けられ、車両のユーザーは電力伝送システムが設けられている停車スペースに車両を停車させて、車両に搭載されている受電アンテナによって電力伝送システムからの電力を受電する。
【０００６】
車両を停車スペースに停車させる際には、車両搭載の受電アンテナが、停車スペース側の送電アンテナに対して最も伝送効率が良い位置（送電アンテナと受電アンテナとの間の結合係数が最大である位置、すなわち、例えば、送電アンテナと受電アンテナが同じ形状、同じ大きさのアンテナの場合、前後左右のずれ量がゼロである位置）の関係になるとは限らない。すなわち、従来技術に係る電力伝送システムにおいては、単に中間周波数に設定するだけであるので、その周波数が現在の送電アンテナと受電アンテナとの間の結合係
数（アンテナ間の位置ずれ量）に基づいた最大効率を与える周波数であるとは限らず、効率的な電力伝送を実行することができない、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、請求項１に係る発明は、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部と、前記インバータ部からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナに対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナと、前記送電アンテナに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記インバータ部によって出力される交流電圧を制御する制御部と、を有し、前記インバータ部によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部で検出された電流値の包絡線信号の推移から取得される時間に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数を導出する電力伝送システムである。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部と、前記インバータ部からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナに対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナと、前記送電アンテナに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記インバータ部によって出力される交流電圧を制御する制御部と、前記電流検出部で検出される電流値の包絡線信号が所定値より小さくなる時間と、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数との関係を記憶するテーブルと、を有する電力伝送システムであって、前記制御部は、前記インバータ部によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部で検出された電流値により、包絡線信号が所定値より小さくなる時間を取得し、取得された時間と前記テーブルとに基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数を導出することを特徴とする電力伝送システムである。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の電力伝送システムにおいて、前記制御部は、算出された前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数に応じて、前記インバータ部で生成する交流電圧の周波数を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力伝送システムによれば、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数（位置ずれ量）を適切に把握することができ、結合係数（位置ずれ量）に基づいた、電力伝送時の適切なパラメーター（インバータ部１０６における駆動周波数）を選定することができるようになり、効率的な電力伝送を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電力伝送システムを車両充電設備に適用した例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける送電アンテナと受電アンテナの位置関係の定義を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電力伝送システムのインバータ回路を示す図である。
【図５】送電アンテナ１０８と受電側システム２００の等価回路を示す図である。
【図６】１サイクルの交流電圧で送電アンテナが駆動された場合における送電アンテナに流れる電流のシミュレーション例を示す図である。
【図７】包絡線信号を取得するための検波回路例を示す図である。
【図８】データテーブル１１５におけるテーブルの構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおけるデータテーブル１１５の構成を示す図である。
【図１０】アンテナ間の位置ずれ量と、最高電力伝送効率を与える駆動周波数との関係を示す図である。
【図１１】データテーブル１１５における第２のテーブルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。また、図２は本発明の実施形態に係る電力伝送システムを車両充電設備に適用した例を示す図である。図２は図１中の（Ａ）の構成の具体例である。本発明の電力伝送システムは、例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両への充電のためのシステムに用いるのに好適である。そこで、図２に示すような車両充電設備への適用例を用いて以下説明する。なお、本発明の電力伝送システムは、車両充電設備以外の電力伝送にももちろん用いることが可能である。
【００１３】
本発明の電力伝送システムにおける電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）には、車両搭載バッテリーに充電する電力を車両充電設備から受電するため、車両の底面部においては、受電を行うことを可能にする受電アンテナ２０２が配されてなる。
【００１４】
本実施形態に係る電力伝送システムでは、上記のような車両に対して電力を非接触で伝送するため、当該車両を停車させることが可能な停車スペースに設けられる。車両充電用のスペースである当該停車スペースには、本実施形態に係る電力伝送システムの送電アンテナ１０８などが地中部に埋設されるような構成となっている。車両のユーザーは本実施形態に係る電力伝送システムが設けられている停車スペースに車両を停車させて、送電アンテナ１０８から車両に搭載されている受電アンテナ２０２に対して、電磁場を介し電気エネルギー（電力）を伝送する。
【００１５】
車両を停車スペースに停車させる際には、車両搭載の受電アンテナ２０２が、送電アンテナ２１０に対して最も伝送効率が良い位置（ずれ量がゼロである位置）の関係になるとは限らない。そこで、本実施形態に係る電力伝送システムにおいては、受電アンテナ２０２と送電アンテナ２１０との位置関係を把握した上で、電力伝送効率が最高となるように、最適なパラメーターを選択するように構成されている。
【００１６】
図３は本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２の位置関係の定義を説明する図である。送電アンテナ１０８、受電アンテナ２０２はいずれも渦巻き状に巻回された略矩形のコイルである。受電アンテナ２０２が車輌に搭載さているという制約の下、送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２との間の結合係数が最大となる、送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２との相対的位置を、最適相対的位置として定義すると、送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量は、この最適相対的位置からの相違として定義することができる。最適相対的位置からのアンテナ間の位置ずれ量が大きくなればなるほど、結合係数は小さくなる。
【００１７】
送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２が同じ大きさ、同じ形状のアンテナである場合、結合係数を実際の数値として導出しなくても、最適相対的位置からのアンテナ間の位置ずれ量を求めることで、間接的に結合係数を求めていることと同じとなる。また、送電アンテナ２１０と受電アンテナ２０２が異なる大きさ、異なる形状であっても、これら大きさ、形状に応じた最適相対的位置からの位置ずれ量と結合係数との関係を予め記憶しておく等によって、結合係数を実際の数値として導出しなくても、位置ずれ量を求めることで、間接的に結合係数を求めていることと同じとなる。
【００１８】
本発明の実施形態に係る電力伝送システムでは、送電側システム１００側の送電アンテナ１０８から、受電側システム２００側の受電アンテナ２０２へ効率的に電力を伝送する
ことを目的としている。このとき、送電アンテナ１０８の共振周波数と、受電アンテナ２０２の共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うようにする。送電アンテナ１０８はコイルとコンデンサとで構成されており、送電アンテナ１０８を構成するコイルのインダクタンスはLｔであり、
コンデンサのキャパシタンスはCｔである。また、受電アンテナ２０２も、送電アンテナ
同様、コイルとコンデンサとで構成されており、受電アンテナ２０２を構成するコイルのインダクタンスはLｘであり、コンデンサのキャパシタンスはCｘである。
【００１９】
図２において、一点鎖線の下側に示す構成が送電側システム１００であり、本例では車両充電設備となっている。一方、一点鎖線の上側に示す構成は受電側システム２００であり、本例では電気自動車などの車両となっている。上記のような送電側システム１００は、例えば、地中部に埋設されるような構成となっており、電力を伝送する際には、地中埋設された送電側システム１００の送電アンテナ１０８に対して、車両を移動させて、車両に搭載される受電アンテナ２０２を位置合わせした上で、電力の送受を行うようにする。車両の受電アンテナ２０２は、車両の底面部に配されてなるものである。
【００２０】
送電側システム１００におけるＡＣ／ＤＣ変換部１０４は、入力される商用電源を一定の直流に変換するコンバータである。このＡＣ／ＤＣ変換部１０４からの出力は２系統あり、一方は高電圧部１０５に、他方は低電圧部１０９に出力される。高電圧部１０５はインバータ部１０６に供給する高電圧を生成する回路であり、低電圧部１０９は制御部１１０に用いられるロジック回路に供給する低電圧を生成する回路である。また、高電圧部１０５で生成される電圧の設定は制御部１１０から制御可能となっている。
【００２１】
インバータ部１０６は、高電圧部１０５から供給される高電圧から所定の交流電圧を生成して、送電アンテナ１０８に供給するものである。また、インバータ部１０６から送電アンテナ１０８に供給される電力の電流成分は電流検出部１０７によって検出可能に構成される。
【００２２】
インバータ部１０６周辺の構成について図４を参照してより詳細に説明する。図４は本発明の実施形態に係る電力伝送システムのインバータ回路を示す図である。この図４は、図１中の（Ｂ）の構成を具体的に示すものでもある。
【００２３】
インバータ部１０６は図４に示すように、フルブリッジ方式で接続されたＱA乃至ＱDからなる４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成されている。
【００２４】
本実施形態においては、直列接続されたスイッチング素子ＱAとスイッチング素子ＱBの間の接続部Ｔ１と、直列接続されたスイッチング素子ＱCとスイッチング素子ＱDとの間の接続部Ｔ２との間に送電アンテナ１０８が接続される構成となっており、図６に示されるようにスイッチング素子ＱAとスイッチング素子ＱDがオンのとき、スイッチング素子ＱB
とスイッチング素子ＱCがオフとされ、引き続きスイッチング素子ＱBとスイッチング素子ＱCがオンのとき、スイッチング素子ＱAとスイッチング素子ＱDがオフとされることで、
接続部Ｔ１と接続部Ｔ２との間に矩形波の交流電圧を発生させる。
【００２５】
上記のようなインバータ部１０６を構成するスイッチング素子ＱA乃至ＱDに対する駆動信号は制御部１１０から入力されるようになっている。制御部１１０による駆動信号で、インバータ部１０６から出力する交流の周波数や、電力を制御することができるようになっている。
【００２６】
なお、本実施形態では、定電圧源からの直流電圧を交流電圧として矩形波形の交流電圧を出力するように制御しているが、電圧を制御するのではなく、電流を制御するように構
成しても良い。また、本実施形態ではインバータをフルブリッジ構成としたがハーフブリッジ構成としても同様の効果が得られる。
【００２７】
制御部１１０は、後述するようにマイクロコンピュータと論理回路などから構成されるものであり、送電側システム１００の全体的な制御を行う。特に、制御部１１０は電流検出部１０７で検出された電流値に基づくデータ処理を行うようになっている。
【００２８】
送電側システム１００におけるデータテーブル１１５は、電流検出部１０７で検出される電流値の包絡線信号の推移から取得される時間と、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量との相関関係がある結合係数と、伝送周波数との関係を記憶するテーブルである。
【００２９】
送電側システム１００における制御部１１０は、電流検出部１０７で検出される電流値とこれらのテーブルとを参照して、電力伝送時における制御を行うようになっている。
【００３０】
次に、車両側に設けられている受電側システム２００について説明する。受電側システム２００において、受電アンテナ２０２は、送電アンテナ１０８と共鳴することによって、送電アンテナ１０８から出力される電気エネルギーを受電するものである。受電アンテナ２０２にも、送電側のアンテナ部と同様、インダクタンス成分Ｌｘを有するコイルと共に、キャパシタンス成分Ｃｘを有するコンデンサも含まれる構成となっている。
【００３１】
受電アンテナ２０２で受電された矩形波の交流電力は、整流部２０３において整流され、整流された電力は充電制御部２０４を通してバッテリー２０５に蓄電されるようになっている。充電制御部２０４は不図示の受電側システム２００主制御部からの指令に基づいてバッテリー２０５の蓄電を制御する。
【００３２】
次に、送電側システム１００における制御部１１０において、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数（位置ずれ量）を求める方法についてより詳しく説明する。ここで、図５に示す送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２の等価回路について検討する。
【００３３】
図５において、送電アンテナ１０８は、インダクタンス成分Ｌｔを有するコイルとキャパシタンス成分Ｃｔを有するコンデンサとから構成されている。また、Ｒｔは送電アンテナ１０８の抵抗成分である。
【００３４】
受電アンテナ２０２は、インダクタンス成分Ｌｘを有するコイルと共に、キャパシタンス成分Ｃｘを有するコンデンサとから構成されている。Ｒｘは受電アンテナ２０２の抵抗成分である。
【００３５】
また、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の誘導性結合の結合係数をＫ、また送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の容量性結合成分をＣｓとする。ＲＬは負荷抵抗、すなわちバッテリーを示し、バッテリー電圧と充電電流とで決まる抵抗値となる。Ｃｄは整流器で交流から直流変換された電圧を平滑化するための平滑コンデンサである。
【００３６】
また、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の誘導性結合の結合係数をＫ、また送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の容量性結合成分をＣｓとする。ＲＬはバッテリー２０５の抵抗成分また、Ｃｄはバッテリー２０５のキャパシタンス成分を示している。
【００３７】
ここで充電制御部２０４は所定電圧以上、例えば充電制御部２０４の入力電圧が接続されているバッテリー電圧より低い場合、充電制御部２０４は充電動作をしない構成にしてあるとして、バッテリー２０５の充電電圧（例えば、２００Ｖ）に対して、低い電圧（例えば、３０Ｖ程度。充電電圧の１／６〜１／５程度の電圧）が、送電アンテナ１０８から入力される場合には、負荷抵抗ＲＬはバッテリー２０５の電圧と充電電流により変動するが、充電動作が始まる前段においては、負荷抵抗ＲＬはほぼ無限大なので開放状態と考えることができる。すなわち、平滑コンデンサＣｄにある程度充電されるまでは、受電アンテナ２０２の出力端は短絡状態に等しいと考えることができる。
【００３８】
上記のような充電電圧に対し低い電圧で、インバータ部１０６によって１サイクルの交流電圧を出力させた場合、すなわち、インバータ部１０６において、ＱA、ＱDがオンして、次にＱC、ＱＢがオンする１サイクル分だけ動作させた場合、例えば、図６に示すよう
なシミュレーション結果を得ることができる。
【００３９】
送電アンテナ１０８に流れる電流（電流検出部１０７で検出される電流）を図７に示す検波回路を通して得られる包絡線となる。この電流波形は送電アンテナ１０８、受電アンテナ２０２の結合係数Ｋ、すなわち、位置ずれ量により包絡線周期が変わるため、この周期から結合係数Ｋ、すなわち送電アンテナ１０８と前記受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量が判る。
【００４０】
図６において、インバータ部１０６によって１サイクルの交流電圧を出力した時間から送電アンテナ１０８に流れる電流値の包絡線信号（該電流値に比例した電圧値）を、所定レベル電圧（Ｖｋ）と比較し、包絡線信号がＶｋより大きい状態から小さい状態になるまでの時間をＴｋとすると、Ｔｋは結合係数が大きくなると小さく、結合係数が小さくなると大きくなる。すなわち、送受電アンテナ間距離が小さくなるとＴｋは小さくなり、送受電アンテナ間距離が大きくなるとＴｋは大きくなる。ここで、図６（Ａ）は結合係数Ｋ＝０．２、図６（Ｂ）は結合係数Ｋ＝０．１５、図６（Ｃ）は結合係数Ｋ＝０．１の例であり、Ｔｋ０、Ｔｋ１、Ｔｋ２は各々において、包絡線信号がＶｋより大きい状態から小さい状態になるまでの時間となる。このような関係Ｔｋと結合係数Ｋ（位置ずれ量）との関係は、データテーブル１１５にテーブル化して記憶しておく。図８はデータテーブル１１５におけるテーブルの構成例を示す図である。
【００４１】
上で述べたように、１サイクルの交流電圧出力開始時間から送電アンテナ１０８に流れる電流包絡線信号が所定レベルより大きい状態から小さい状態になるまでの時間を計測することで結合係数を計測でき、更に結合係数と送受電アンテナ間の距離は相関があることから図９に示すようなテーブルを構成すると、送電アンテナ電流の包絡線信号が所定レベルより大きい状態から小さい状態になるまでの時間を計測すること最大効率を与える伝送電力がいくらかを求めることができる。
【００４２】
具体的には時間Ｔｋを計測したら図９のテーブルで“Ｔｋ”欄から該当する時間、もしくは該当する値に最も近い値を探し出し、該時間にひも付けされる効率データ群の中から最良の効率値を引き出し、該効率値から該効率値を与える電力値を求めることができる。
【００４３】
このような本発明に係る電力伝送システムによれば、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数、位置ずれを適切に把握することができ、効率的な電力伝送を実行することが可能となる。
【００４４】
次に、以上のようにして求められた送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数（位置ずれ量）に基づいて、電力伝送時における最適なパラメーターを取得する方法について説明する。
【００４５】
図１０は、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量に応じた、最も良い電力伝送効率を与えるインバータ部１０８の駆動周波数を示す図である。このような関係に基づいて、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量、結合係数Kと、インバータ部１０６に駆動周波数の関係を記憶するテーブルを図１１に示すよ
うに構成することが可能となる。
【００４６】
本実施形態に係る電力伝送システムにおいては、制御部１１０は、これまで説明した方法により、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の位置ずれ量を導出する。そして、導出された位置ずれ量と、図１１に示すテーブルに基づいて、電力伝送時のインバータ部１０６の最適駆動周波数を決定する。
【００４７】
以上のような、本実施形態に係る電力伝送システムによれば、送電アンテナ１０８と受電アンテナ２０２との間の結合係数（位置ずれ量）を適切に把握することができ、結合係数（位置ずれ量）に基づいた、電力伝送時の適切なパラメーター（インバータ部１０６における駆動周波数）を選定することができるようになり、効率的な電力伝送を実行することが可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１００・・・送電側システム
１０４・・・ＡＣ／ＤＣ変換部
１０５・・・高電圧部
１０６・・・インバータ部
１０７・・・電流検出部
１０８・・・送電アンテナ
１０９・・・低電圧部
１１０・・・制御部
１１５・・・データテーブル
２００・・・受電側システム
２０２・・・受電アンテナ
２０３・・・整流部
２０４・・・充電制御部
２０５・・・バッテリー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部と、
前記インバータ部からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナに対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナと、
前記送電アンテナに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記インバータ部によって出力される交流電圧を制御する制御部と、を有し、
前記インバータ部によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部で検出された電流値の包絡線信号の推移から取得される時間に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数を導出する電力伝送システム。
【請求項２】
直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部と、
前記インバータ部からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナに対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナと、
前記送電アンテナに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記インバータ部によって出力される交流電圧を制御する制御部と、
前記電流検出部で検出される電流値の包絡線信号が所定値より小さくなる時間と、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数との関係を記憶するテーブルと、
を有する電力伝送システムであって、
前記制御部は、前記インバータ部によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部で検出された電流値により、包絡線信号が所定値より小さくなる時間を取得し、取得された時間と前記テーブルとに基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数を導出することを特徴とする電力伝送システム。
【請求項３】
前記制御部は、算出された前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数に応じて、前記インバータ部で生成する交流電圧の周波数を決定することを特徴とする請求項２に記載の電力伝送システム。
【請求項１】
直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部と、
前記インバータ部からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナに対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナと、
前記送電アンテナに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記インバータ部によって出力される交流電圧を制御する制御部と、を有し、
前記インバータ部によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部で検出された電流値の包絡線信号の推移から取得される時間に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数を導出する電力伝送システム。
【請求項２】
直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ部と、
前記インバータ部からの交流電圧が入力され、対向する受電アンテナに対して電磁場を介して電気エネルギーを伝送する送電アンテナと、
前記送電アンテナに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記インバータ部によって出力される交流電圧を制御する制御部と、
前記電流検出部で検出される電流値の包絡線信号が所定値より小さくなる時間と、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数との関係を記憶するテーブルと、
を有する電力伝送システムであって、
前記制御部は、前記インバータ部によって１サイクルの交流電圧を出力させると共に、前記電流検出部で検出された電流値により、包絡線信号が所定値より小さくなる時間を取得し、取得された時間と前記テーブルとに基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数を導出することを特徴とする電力伝送システム。
【請求項３】
前記制御部は、算出された前記送電アンテナと前記受電アンテナとの間の結合係数に応じて、前記インバータ部で生成する交流電圧の周波数を決定することを特徴とする請求項２に記載の電力伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−２７０８０（Ｐ２０１３−２７０８０Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７４７９（Ｐ２０１１−１５７４７９）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
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