非接触給電装置のインピーダンス整合方法とそれを用いた非接触給電装置
【課題】共鳴型非接触給電装置のインピーダンス整合を効率よく行う汎用的な方法を提供する。
【解決手段】
交流電源から負荷に電力を伝送する非接触給電装置において、送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの共鳴周波数を交流電源の出力周波数ｆｏに略一致させて、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの間に電磁界結合による電磁界共鳴を引き起こし、交流電源が前記送電整合回路に入力した交流電力を、コイル間の電磁界共鳴により前記受電用共鳴コイルに伝送して、負荷へ出力する電磁界共鳴方式の非接触給電装置のインピーダンス整合方法であって、更に、非共鳴状態に送電部が持つ入力抵抗Ｒｔｉと、非共鳴状態で受電部が持つ入力抵抗Ｒｒｉと、送電部と受電部の結合による相互インダクタンスＭとの３要素の中で２要素を調整して、共鳴状態における非接触給電装置のインピーダンスを整合する。
【解決手段】
交流電源から負荷に電力を伝送する非接触給電装置において、送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの共鳴周波数を交流電源の出力周波数ｆｏに略一致させて、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの間に電磁界結合による電磁界共鳴を引き起こし、交流電源が前記送電整合回路に入力した交流電力を、コイル間の電磁界共鳴により前記受電用共鳴コイルに伝送して、負荷へ出力する電磁界共鳴方式の非接触給電装置のインピーダンス整合方法であって、更に、非共鳴状態に送電部が持つ入力抵抗Ｒｔｉと、非共鳴状態で受電部が持つ入力抵抗Ｒｒｉと、送電部と受電部の結合による相互インダクタンスＭとの３要素の中で２要素を調整して、共鳴状態における非接触給電装置のインピーダンスを整合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁界共鳴現象を利用した非接触給電装置のインピーダンス整合方法、そのインピーダンス整合方法を用いた非接触給電装置、およびその非接触給電装置を搭載した電動車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁界共鳴現象を利用した非接触給電技術（以下、共鳴型非接触給電）は、送電部から受電部までの距離が遠い場合に従来の電磁誘導型非接触給電よりも高い送電効率が得られる特長を持つ。例えば、非特許文献１によれば、２つの直径６０ｃｍの螺旋型の共鳴コイルを２ｍ離しても、４０％の送電効率が得られている。
交流電気回路において、出力側の出力インピーダンスＺｏと入力側の入力インピーダンスＺｉが互いに複素共役の関係にある時に出力側から入力側に伝達される電力が最大になることが、最大電力伝達定理として知られている。ＺｏとＺｉを複素共役に合わせる操作をインピーダンス整合と言う。インピーダンス整合は、例えば、複数のコンデンサからなる整合回路を出力側と入力側の間に配置して、コンデンサの容量を調整することで行われる。共鳴型非接触給電においても、高い送電効率を得るためには、電源と送電部の間でのインピーダンス整合と、受電部と負荷の間のインピーダンス整合が必要である。
【０００３】
共振性の高い磁気共鳴用アンテナコイルの整合回路は特許文献１に開示されている。特許文献１の技術は、アンテナコイルのほぼ中点に信号線を接続し、アンテナコイルの両側に容量可変のトリマコンデンサの一端子を接続し、該トリマコンデンサのもう一つの端子はグラウンドに接続する。特許文献１によれば、このような整合回路は抵抗損失の小さいアンテナコイルが本来有する高いクオリティファクタ（Ｑ値、Quality factor）を低下させることなく、共振特性の整合を実現する。
【０００４】
特許文献２に開示されたインピーダンス整合方法は、送電部と受電部を非共鳴状態にして行う第１段階と、共鳴状態にして行う第２段階からなる。第１段階の非共鳴状態は、整合回路の可変素子を調整して、片方の共鳴周波数を他方の共鳴周波数から離すことで、得られる。さらにこの状態で、送電部と電源のインピーダンス整合と、受電部と負荷のインピーダンス整合を行う。第２段階では、整合回路の可変素子を調整して、送電部と受電部の共鳴周波数を一致させて、送電部と受電部を共鳴状態にする。送電部と受電部が共鳴状態になると、第１段階で達成した電源と送電部間および受電部と負荷間のインピーダンス整合が破れる。特許文献２に開示されたインピーダンス整合方法は、送電側と受電側のインピーダンス整合を繰り返すことで、共鳴状態でのインピーダンス整合を達成する。この時、片方をインピーダンス整合するため整合回路を調整すると、他方のインピーダンスも変わる。このため、送電部と電源のインピーダンス整合と受電部と負荷のインピーダンス整合を複数回繰り返し行う。
【０００５】
特許文献３に開示された技術は、インピーダンス整合が頻繁に必要な場合でも、それを効率よく行う方法である。特許文献３に開示された技術に使用する装置は、負荷検出手段と、位置検出手段と、負荷および位置に対応する整合回路設定値を記憶するメモリを備える。特許文献３によれば、負荷検出手段および位置検出手段で負荷および送受信部間の距離を検出して、負荷および距離に対応する整合回路の設定値をメモリから読み出して整合回路を設定することにより、効率よくインピーダンス整合ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２２１４１号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／０３６９８０Ａ１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４１９７７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａ．ＫｕＲｓら、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｖｉａ Ｓｔｒｏｎｇｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅｃ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、３１７巻、８３−８６、２００７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、計測用試料に高周波を送電して該試料の高周波応答を受電するアンテナに適用する技術であるため、一つのアンテナコイルを整合する技術に関するものであり、共鳴型非接触給電に適用する上で相互結合した送電部と受電部の整合に関しては適用が困難であるという課題を残す。
【０００９】
また、特許文献２に開示された技術は、インピーダンス整合に必要な整合回路の調整回数が多いため、インピーダンス整合が頻繁に必要になる応用に対して課題を残す。インピーダンス整合が必要になる場合の例としては、送電部と受電部の間の位置関係が変化した場合と、負荷が変化した場合がある。位置変化の典型的な例は、電動車両に対する給電である。受電部を搭載した電動車両の駐車位置が変化するため、駐車の度にインピーダンス整合が必要となる。負荷変化の典型的な例は、電池の充電状態に応じた抵抗変化である。電池を受電部の負荷として接続して非接触給電で充電する時、電池の充電量が増加すると、電池の電流−電圧特性により、負荷抵抗が変化する。したがって、前記のインピーダンス整合が頻繁に必要となる課題がある。
【００１０】
また、特許文献３に開示された技術は、負荷および位置に対応する整合回路の設定値を実験または理論計算を用いて求めて、メモリに予め記憶する必要がある。整合回路の設定値は送電部と受電部の回路に依存するため、予めメモリに整合回路値を記憶させておいた送電部および受電部の対についてのみ、効率よく動作する。即ち、メモリに予め記憶させていない送電部と受電部の対に対して特許文献３の技術を適用することは難しいという課題がある。
【００１１】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは、共鳴型の非接触給電装置のインピーダンス整合を効率よく行う汎用的な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、交流電源から負荷に電力を伝送する非接触給電装置において、交流電源の出力に接続される送電整合回路と、送電整合回路の出力に接続された送電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルの出力に接続された受電整合回路と、を備え、前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数を交流電源の出力周波数ｆｏに略一致させて、更に前記受電用共鳴コイルの共鳴周波数を前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数と略一致させて、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの間に電磁界結合による電磁界共鳴を引き起こし、交流電源が前記送電整合回路に入力した交流電力を、コイル間の電磁界共鳴により前記受電用共鳴コイルに伝送して、前記受電整合回路から負荷へ出力する電磁界共鳴方式の非接触給電装置のインピーダンス整合方法であって、更に、非共鳴状態で送電部が持つ入力抵抗Ｒｔｉと、非共鳴状態で受電部が持つ入力抵抗Ｒｒｉと、送電部と受電部の結合による相互インダクタンスＭとの３要素の中で２要素を調整して、共鳴状態における非接触給電装置のインピーダンスを整合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、共鳴型の非接触給電装置のインピーダンス整合を効率よく行う汎用的な方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第１実施形態に用いる非接触給電装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第１実施形態に用いる非接触給電装置の送電部と非共鳴状態にある受電用共鳴コイル１２１と受電整合回路１２２の等価回路図であり、（ａ）は４端子回路網、（ｂ）は可変素子を表している。
【図３】本実施形態における固有整合を達成する可変容量（コンデンサ）と入力抵抗の関係の一例を示す図である。
【図４】本実施形態における固有整合状態における動作周波数ｆｏの近傍帯域でのインピーダンスの典型的な特性例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態における受電用共鳴コイルと受電整合回路を直列共振ＲＬＣ回路に近似した等価回路図である。
【図６】本発明の第１実施形態において共鳴状態にある送電整合回路と送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルと受電整合回路と負荷１４もしくは交流電源１３との等価回路図であり、（ａ）は送電部と受電部の共鳴、（ｂ）は端子Ｔｔ１、Ｔｔ２からの等価回路、（ｃ）は端子Ｔｒ１、Ｔｒ２からの等価回路を表している。
【図７】本発明の第１実施形態のインピーダンス整合方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態の特性評価に用いた共鳴コイル２２７の斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態の特性評価の送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１の設定条件を示す概略の斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における入力抵抗−送電効率特性の評価結果を示す特性図である。
【図１１】本発明の第２実施形態における固有整合値Ｒの調整に伴うインピーダンスの変化を示すスミスチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【図１３】本発明の第３、第４実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す別の構成図であり、受電用共鳴コイルが電動車両に搭載される場合の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連において長尺と短尺を持つ共鳴コイルの効果を示す概念図である。
【図１５】本発明の第５実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【図１６】本発明の第５実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連において回転軸を共鳴コイルの端部に位置させる効果を示す概念図であり、（ａ）は回転軸が端部、（ｂ）は回転軸が中心部の場合を表している。
【図１７】本発明の第６実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【図１８】本発明の第７実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【図１９】本発明の第８実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第１実施形態)
本発明は電磁界共鳴現象を利用した非接触給電装置のインピーダンス整合方法に大きな特徴があるが、まず、電磁界共鳴現象を利用した非接触給電装置の構成を先に説明し、その後に、当該の非接触給電装置を用いたインピーダンス整合方法について述べる。
なお、以下は非接触給電装置を用いたインピーダンス整合方法の説明が主たる目的であるが、それを実現する非接触給電装置の構成の説明も兼ねる。
【００１６】
≪非接触給電装置１０の構成≫
図１は、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第１実施形態を適用する電磁界共鳴型の非接触給電装置１０の構成を示すブロック図である。
図１において、非接触給電装置１０は、送電部１１と受電部１２からなる。送電部１１の入力端子は交流電源１３に接続され、受電部１２の出力端子は負荷１４に接続される。
非接触給電装置１０における送電部１１と受電部１２との間には、電磁界共鳴現象を利用した非接触給電方法を用いる。
【００１７】
なお、本実施形態の非接触給電において、インピーダンス整合方法の概略は以下の通りである。
まず、送電部１１と受電部１２との間で、インピーダンスの整合をとるが、この際、交流電源１３の周波数ｆｏにおいて、送電部１１、受電部１２、負荷１４のインピーダンス整合を行う。
また、交流電源１３の出力インピーダンス、送電部１１の入出力インピーダンス、受電部１２の入出力インピーダンス、負荷１４の入力インピーダンスはすべて、実質的に実数成分のみを持つように調整する。
その後、送電部１１の出力インピーダンス、受電部１２の入力インピーダンスの実数成分を、送電部と受電部との結合による相互インダクタンスＭとの関連とともに、調整し、最大の送電効率となるように選択して、インピーダンス整合を行う。
図１の非接触給電装置１０は以上のインピーダンス整合方法に適した構成をしている。
【００１８】
≪交流電源１３≫
交流電源１３はｆｏの周波数を持つ交流電力を送電部１１に供給する。周波数ｆｏは、産業・科学・医療目的に使用できるＩＳＭ（Industrial, Scientific, and Medical）帯域に属する周波数であり、例えば、１３．５６ＭＨｚ±７ＫＨｚに属する。
周波数ｆｏは回路構成を簡単にするため固定周波数にすることが望ましいが、後述する送電効率の最適化のためにＩＳＭ帯域の中で可変にしてもよい。交流電源１３の周波数ｆｏにおける出力インピーダンスＺｓ(ｆｏ)は、ｊを虚数単位として、
Ｚｓ＝Ｒｓ＋ｊＸｓ
と、実数成分Ｒｓと虚数成分Ｘｓで表した際に、前記した理由から、実質的に実数成分Ｒｓのみを持つようにする。虚数成分Ｘｓは完全に０ではないにしても、その絶対値｜Ｘｓ｜がＲｓより十分小さい値、例えばＲｓ／１０以下であればよい。実数成分Ｒｓの値は、交流電源１３の効率を考慮して選定すればよいが、以下における実施形態では高周波分野で広く使われる５０Ωを用いて説明する。
【００１９】
≪負荷１４≫
負荷１４は前記周波数ｆｏを有する電力を消費する負荷、あるいは負荷に相当する回路、装置である。例えば、整流回路を介して接続される２次電池である。また、整流回路を介さず周波数ｆｏの電力をそのまま利用する負荷もある。例えば、プラズマ発生装置や高周波誘導加熱装置などである。
非接触給電装置１０から負荷１４に電力を供給する際には、負荷１４が前記したようないずれの種類でも、周波数ｆｏにおける負荷の入力インピーダンスＺｌ（ｆｏ）は、
Ｚｌ＝Ｒｌ＋ｊＸｌ
と、実数成分Ｒｌと虚数成分Ｘｌで表した際に、前記した理由から、実質的に実数成分Ｒｌのみを持つようにする。虚数成分Ｘｌは完全に０ではないにしても、その絶対値｜Ｘｌ｜がＲｌより十分小さい値、例えばＲｌ／１０以下であればよい。Ｒｌの値は、負荷の種類により異なるが、以下実施形態では高周波分野で広く使われる５０Ωを用いて説明する。
【００２０】
前記｜Ｘｓ｜および｜Ｘｌ｜が各々ＲｓおよびＲｌより十分小さくない場合でも、以下で開示する本発明の方法を簡単に拡張することで、容易にインピーダンスを整合することが可能である。ＲｓおよびＲｌに比べてＸｓおよびＸｌを無視できない場合に対する適用方法は後述する。
【００２１】
≪送電部１１の構成≫
送電部１１の構成を説明する。送電部１１は、送電整合用切替部１１１と、送電整合用方向性結合器１１２と、送電整合回路１１３と、送電制御部１１４と、送電計測部１１５と、整合用交流信号出力部１１６と、送電用共鳴コイル１１７と、送電通信部１１８と、送電記憶部１１９を備えている。
送電整合用切替部１１１は２つの入力端子と１つの出力端子を有する。送電整合用切替部１１１の第１の入力端子は交流電源１３に接続され、第２の入力端子は送電整合用方向性結合器１１２に接続され、出力端子は送電整合回路１１３に接続される。
送電制御部１１４は、送電整合用切替部１１１を制御し、送電時には交流電源１３と送電整合回路１１３を接続させ、インピーダンス整合時には送電整合用方向性結合器１１２と送電整合回路１１３を接続させる。
【００２２】
送電整合用方向性結合器１１２は、出力端子と反射出力端子と入力端子を有する電気回路であり、出力端子は送電整合用切替部１１１と、反射出力端子は送電計測部１１５と、入力端子は整合用交流信号出力部１１６と、各々、接続される。
送電整合回路１１３は、２つ以上の可変素子を含み、可変素子の値は送電制御部１１４により設定される。送電整合回路１１３の出力端子は送電用共鳴コイル１１７に接続される。
【００２３】
送電通信部１１８は、送電制御部１１４が外部装置、特に、受電部１２と通信を行うための部品である。
送電記憶部１１９は、送電部の非共鳴状態における入力インピーダンスＺｔｉと送電整合回路１１３の可変素子値との対応関係を記憶する。
送電制御部１１４は、送電記憶部１１９に記憶されたデータを利用して、後述の固有整合（intrinsic match）を行う。固有整合の内容はインピーダンス整合方法の説明で更に詳しく述べる。
【００２４】
≪受電部１２の構成≫
受電部１２の構成を説明する。受電部１２は、受電用共鳴コイル１２１と、受電整合回路１２２と、受電整合用切替部１２３と、受電計測部１２４と、受電制御部１２５と、受電通信部１２６と、受電記憶部１２７を含む。
受電用共鳴コイル１２１の出力端子は受電整合回路１２２に接続され、受電整合回路１２２の出力は受電整合用切替部１２３に接続される。
受電整合回路１２２は２つ以上の可変素子を含み、可変素子の値は受電制御部１２５により設定される。
受電整合用切替部１２３は２つの出力端子を有し、第１出力端子は負荷１４に接続され、第２出力端子は受電計測部１２４に接続される。
【００２５】
受電制御部１２５は、受電整合用切替部１２３を制御し、受電時には受電整合回路１２２と負荷１４を接続させ、インピーダンス整合時には受電整合回路１２２と受電計測部１２４を接続させる。
受電通信部１２６は、受電制御部１２５が外部装置、特に、送電部１１と通信を行うための部品である。
受電記憶部１２７は、受電部の非共鳴状態における入力インピーダンスＺｒｉと受電整合回路１２２の可変素子値との対応関係を記憶する。
受電制御部１２５は、受電記憶部１２７に記憶されたデータを利用して、固有整合を行う。固有整合の内容はインピーダンス整合方法の説明で更に詳しく述する。
【００２６】
＜インピーダンス整合の関連部の構成と動作＞
インピーダンス整合時に、送電部１１と受電部１２は、送電効率が最大になるように送電整合回路１１３と受電整合回路１２２を調整する。送電効率を計測するために、以下の動作を行う。
送電制御部１１４は、交流電源１３の出力を停止させ、送電整合用切替部１１１の第２入力端子を出力端子と接続させ、整合用交流信号出力部１１６の出力を開始させ、整合用交流信号出力部１１６の出力信号を送電整合用方向性結合器１１２と送電整合用切替部１１１を通って送電整合回路１１３に送り、送電計測部１１５が検出した送電整合回路１１３からの反射信号の電圧または電流または電力を読み取る。
【００２７】
受電制御部１２５は、受電整合用切替部１２３の入力端子を第２出力端子と接続させ、受電整合回路１２２から出力される信号を受電計測部１２４に送り、受電計測部１２４で測定された信号の電圧または電流または電力を読み取る。
送電制御部１１４または受電制御部１２５が、整合用交流信号出力部１１６の出力電力と受電計測部１２４の測定値から求めた受電電力の比を求めて、その比に１００を乗算した値を送電効率とする。
送電制御部１１４または受電制御部１２５は、また送電計測部１１５の測定値から反射電力を求め、更に前記出力電力から前記受電電力と反射電力の和を減算して、損失電力を求める。特に、後述の方法でインピーダンス整合を行った後の反射電力と損失電力の値は、非接触給電装置１の電気回路の正常動作を確認するデータとして利用できる。
【００２８】
前記構成は、受電電力と反射電力の両方を計測する構成であるが、片方だけを計測する構成でも本発明の方法を適用できる。例えば、受電電力のみを計測しインピーダンス整合に利用して、反射電力による回路動作確認は省略することができる。
また、損失電力を無視し、前記出力電力と反射電力の差を受電電力と近似して、反射電力のみを計測する構成も可能である。
これらの構成は、回路動作の確認機能を省略する代わりに回路規模を小さくできる利点がある。
【００２９】
＜固有整合によるインピーダンス整合方法＞
第１実施形態の固有整合によるインピーダンス整合方法を説明する。
本実施形態の非接触給電において、前記したように、まず、送電部１１と受電部１２との間で、インピーダンスの整合をとるが、この際、交流電源１３の周波数ｆｏにおいて、送電部１１、受電部１２、負荷１４のインピーダンス整合を行う。
また、交流電源１３の出力インピーダンス、送電部１１の入出力インピーダンス、受電部１２の入出力インピーダンス、負荷１４の入力インピーダンスはすべて、実質的に実数成分のみを持つように調整する。
その後、送電部１１の出力インピーダンス、受電部１２の入力インピーダンスの実数成分を、送電部と受電部との結合による相互インダクタンスＭとの関連とともに、調整し、最大の送電効率となるように選択して、インピーダンス整合を行う。
以上が本実施形態の固有整合によるインピーダンス整合方法の特徴である。次に、固有整合によるインピーダンス整合方法を詳しく説明する。
【００３０】
図２は、送電部と非共鳴状態にある受電用共鳴コイル１２１と受電整合回路１２２の等価回路図である。図２（ａ）は受電整合回路１２２を４端子回路網で表し、図２（ｂ）は整合回路の一例として、２つの可変素子がコンデンサからなり、受電用共鳴コイル１２１（コイルＬｒ）に対して並列に接続された可変容量コンデンサＣｒｐと、直列に接続された可変容量コンデンサＣｒｓを用いた回路を示している。
なお、図２（ｂ）においては、Ｃｒｐ、Ｃｒｓは可変容量コンデンサとしての素子を表す場合と静電容量値を表す場合とがある。
回路の整合をとる過程として、可変容量コンデンサＣｒｐと可変容量コンデンサＣｒｓの静電容量値であるＣｒｐとＣｒｓの値を調整して、端子Ｔｒ１とＴｒ２とで測定した受電整合回路１２２の入力インピーダンスＺｒｉ（ｆｏ）が実数部Ｒｒｉのみになるようにする。
【００３１】
例えば、図２（ｂ）の整合回路の場合、受電用共鳴コイル１２１のインダクタンス値をＬｒ、受電用共鳴コイル１２１に含まれる抵抗成分をＲｒｄとし、可変容量コンデンサＣｒｐとＣｒｓの静電容量値であるＣｒｐとＣｒｓの値を、次に示す数式の（１）式の関係を満たすように調整する。
すると、数式の（１）式の関係により入力インピーダンスＺｒｉ（ｆｏ）の虚数成分はほぼ０となって消え、Ｚｒｉ（ｆｏ）は数式の（２）式に示す実数部Ｒｒｉのみを持つ。ここでωｏ＝２πｆｏである。
［数式の（１）式］
２ωｏ２ＬｒＣｒｐ−（ωｏ２Ｌｒ２＋Ｒｒｄ２）ωｏ２Ｃｒｐ２
＋ωｏＣｒｓ［ωｏＬｒ−ωｏＣｒｐＲｒｄ２−ωｏ３Ｌｒ２Ｃｒｐ］＝１
［数式の（２）式］
Ｒｒｉ＝Ｒｒｄ／｛（１＋ωｏ２ＬｒＣｒｐ）２＋（ωｏＣｒｓＲｒｄ）２｝
【００３２】
図３は固有整合を達成する可変容量（コンデンサ）と入力抵抗との関係を示す図であり、数式の（１）式と（２）式を満たすＣｒｐとＣｒｉの一例を示す。図３において、縦軸にはＣｒｐとＣｒｉの静電容量値（単位ｐＦ）を示し、横軸にはインピーダンスＺｒｉ（ｆｏ）（単位Ω）を示している。また、数式の（１）式を満たすＣｒｐとＣｒｓの特性線は、それぞれ実線と破線で示されている。
つまり、数式の（１）式を満たすようにＣｒｐとＣｒｓを変化させると、数式の（２）式によって、入力インピーダンスＺｒｉ（ｆｏ）の実数成分であるＲｒｉは変化する。このときのＣｒｐとＣｒｓとＲｒｉ（Ｒｅ［Ｚｒｉ（ｆｏ）］）との関係を図示したものが図３である。
【００３３】
次に図３を用いて、数式の（１）式を満たしながら、所望のＲｒｉ値を見出す方法について述べる。
図２（ｂ）に示した回路において、コイルインダクタンスＬｒ＝３μＨ、周波数ｆｏ＝１３．５６ＭＨｚ、コイルの損失を表すＱ値は、ｆｏにおいて８００である（図３の場合）。なお、コンデンサの損失はコイル損失より十分小さいため無視する。
図３において、前記したように横軸はＺｒｉ（ｆｏ）の実数部、即ち、Ｒｒｉである。Ｚｒｉ（ｆｏ）をある実数値にするためには、横軸からＲｒｉ値を探し、ＣｒｐとＣｒｓを該Ｒｒｉ値に対応する値に設定すればよい。
図３の中のＲｒｄは図示の例においてＲｒｉが取ることのできる最小値である。Ｒｒｄは、前記したようにコイルの等価直流抵抗に相当し、ωｏＬｒ／Ｑで見積もることができる。
【００３４】
図４は固有整合状態における動作周波数ｆｏの近傍帯域でのインピーダンスの典型的な特性例を示す図であり、ｆｏ＝１３．５６ＭＨｚにおけるインピーダンス虚数部が０になるように調整した回路のＺｒｉ（ｆ）の一例を示す。回路構成は図３と同じであり、Ｃｒｐ＝２０ｐＦ、Ｃｒｓ＝２５．９ｐＦとした。
図４は１３．５６ＭＨｚより±１００ＫＨｚの帯域におけるＺｒｉ（ｆ）を示しており、前記のＩＳＭ帯域１３．５６ＭＨｚ±７ＫＨｚより１４倍（１００／７）以上広い帯域でのＺｒｉ（ｆ）を表している。
図４に示した帯域において、インピーダンス実数部のＲｅ［Ｚｒｉ］は実質的に一定値に近似でき、またインピーダンス虚数部のＩｍ［Ｚｒｉ］は実質的に周波数に比例する１次関数に近似できる。なお、図４においては、前記したように周波数帯域が広く、ｆｏ＝１３．５６ＭＨｚから離れた周波数において、インピーダンス虚数部のＩｍ［Ｚｒｉ］は０の値から乖離している。
このようなインピーダンス特性はＲＬＣ直列共振回路に等しい。
【００３５】
インピーダンス整合に有用な表現を得るため、本発明ではインピーダンスの虚数部が０になるように調整した状態の図２（ａ）の回路をＲＬＣ直列共振回路に近似する。
なお、図２（ｂ）は、説明に用いる整合回路の一例であり、本実施形態の方法および回路は、動作周波数ｆｏの近傍帯域におけるインピーダンス特性をＲＬＣ直列共振回路のインピーダンスで近似できる全ての整合回路に適用できる。
【００３６】
図５はＲＬＣ直列共振回路に近似した受電用共鳴コイル１２１と受電整合回路１２２の等価回路図である。送電部１１（図１）とは非共鳴状態である。
図５のＬｒｅとＣｒｅは、周波数ｆｏにおける受電整合回路１２２の実効インダクタンスと実効静電容量である。周波数ｆｏでインピーダンスの虚数部が０であることから、次に示す、数式の（３）式が成り立つ。
［数式の（３）式］
ＸＬｒ（ｆｏ）−ＸＣｒ（ｆｏ）＝０
Ｚｒｉ（ｆｏ）＝Ｒｒｉ
ここで、ＸＬｒ（ｆ）＝２πｆＬｒｅ
ＸＣｒ（ｆ）＝１／（２πｆＣｒｅ）
である。
【００３７】
なお、ＸＬｒ（ｆｏ）とは、周波数ｆｏにおけるコイルＬｒのリアクタンスＸを意味し、また、ＸＣｒ（ｆｏ）とは、周波数ｆｏにおけるコンデンサＣｒのリアクタンスＸを意味する。また、πは円周率である。
また、図５の回路は、図２（ｂ）の例のみならず、ｆｏで直列共振する任意の回路を表現する。
【００３８】
本発明では、Ｚｒｉ（ｆｏ）が実質的に数式の（３）式で表現できる、つまり実数部のみとなるように、整合回路を調整することを、固有整合と呼ぶ。
受電部の固有整合は、前記受電制御部１２５が所定のＺｒｉに対応する受電整合回路１２２の可変素子値を受電記憶部１２７から読み出して受電整合回路１２２に設定することで、行われる。以上では受電部１２に対する固有整合を説明したが、送電部１１でも同様の固有整合を行う。
なお、固有整合は、Ｒｒｉと前記負荷１４の入力抵抗Ｒｌが一致しない点と、固有整合後の送電部の実効抵抗Ｒｔｉと前記電源２の出力抵抗Ｒｓが一致しない点で、特許文献１における第１段階の整合と異なる。
また、本実施形態の固有整合は、送電部１１と受電部１２の共鳴周波数を離すことなく、送電記憶部１１９および受電記憶部１２７のデータを利用して行われる点でも、特許文献１における第１段階の整合と異なる。
【００３９】
＜固有整合で共鳴状態のインピーダンスの等価回路＞
固有整合された送電部１１と受電部１２が共鳴状態で持つインピーダンスについて、図６の等価回路を用いて説明する。
送電部と受電部の共鳴は、図６（ａ）示すように、コイルＬｔｅとコイルＬｒｅが結合係数ｋで結合した回路で表現できる。図６（ａ）の回路は、交流理論から、図６（ｂ）の回路に変換できる。この時、Ｍは相互インダクタンスであり、
Ｍ＝ｋ（ＬｔｅＬｒｅ）１／２
である。
【００４０】
図６（ｂ）の端子Ｔｔ１とＴｔ２間のインピーダンスＺｔ（ｆ）は、送電整合回路１１３（図１）と受電整合回路１２２（図１）に依存し、固有整合をしていない場合は、一般的に複雑な関数である。しかし、前記の固有整合を送電部および受電部に施すと、周波数ｆｏの近傍において、インピーダンスＺｔ（ｆ）は、図６（ｂ）のＲｔｉ、Ｒｒｉの値の等価回路に近似できる。
そして、周波数ｆｏにおけるインピーダンスＺｔ（ｆｏ）は、次に示す数式の（４）式で示される単純な式で表現される。ここでＸｍ（ｆ）は、相互インダクタンスＭによるリアクタンスωｏＭである。
［数式の（４）式］
Ｚｔ（ｆｏ）＝Ｒｔｉ＋ｊＸｍ（ｆｏ）２／［Ｒｒｉ＋Ｚｌ（ｆｏ）］
＝Ｒｔｉ＋ｊωｏ２Ｍ２／［Ｒｒｉ＋Ｚｌ（ｆｏ）］
【００４１】
また、図６（ｃ）に示したＴｒ１とＴｒ２端子間のインピーダンスＺｒ（ｆｏ）は、回路の対称性から、Ｚｔ（ｆｏ）→Ｚr（ｆｏ）、Ｒｔｉ→Ｒｒｉ、Ｚｌ（ｆｏ）→Ｚｓ（ｆｏ）にそれぞれ対応するので、以下に示す数式の（５）式になる。
［数式の（５）式］
Ｚr（ｆｏ）＝Ｒｒｉ＋ｊＸｍ（ｆｏ）２／［Ｒｔｉ＋Ｚｓ（ｆｏ）］
＝Ｒｒｉ＋ｊωｏ２Ｍ２／［Ｒｔｉ＋Ｚｓ（ｆｏ）］
【００４２】
＜各部のインピーダンス整合＞
また、送電部１１と交流電源１３の間のインピーダンス整合は数式の（６）式で、受電部１２と負荷１４の間のインピーダンス整合は数式の（７）式で、各々、表現される。
なお、Ｚｓ（ｆｏ）＊、Ｚｌ（ｆｏ）＊は、それぞれＺｓ（ｆｏ）、Ｚｌ（ｆｏ）の複素共役を表す。
［数式の（６）式］
Ｚｓ（ｆｏ）＊＝Ｒｓ（ｆｏ）−ｊＸｓ（ｆｏ）＝Ｚｔ（ｆｏ）
［数式の（７）式］
Ｚｌ（ｆｏ）＊＝Ｒｌ（ｆｏ）−ｊＸｌ（ｆｏ）＝Ｚｒ（ｆｏ）
【００４３】
前記、数式の（６）式と（７）式を同時に満たす条件は、数式の（４）式と（５）式とともに解くと、以下の数式の（８）式と（９）式と（１０）式を同時に満たすことに置き換えられる。
［数式の（８）式］
Ｒｓ（ｆｏ）Ｒｌ（ｆｏ）−Ｒｔｉ（ｆｏ）Ｒｒｉ（ｆｏ）＝ωｏ２Ｍ２
［数式の（９）式］
Ｒｓ（ｆｏ）Ｒｒｉ（ｆｏ）−Ｒｌ（ｆｏ）Ｒｔｉ（ｆｏ）＝０
［数式の（１０）式］
Ｘｓ（ｆｏ）＝Ｘｌ（ｆｏ）＝０
【００４４】
数式の（８）式〜（１０）式において、送電時に変化する独立変数は、負荷抵抗を表すＲｌ（ｆｏ）と、送電部１１と受電部１２間の相対位置により変化する相互インダクタンスＭである。
非共鳴状態における送電部１１の入力抵抗Ｒｔｉ（ｆｏ）と受電部１２の出力抵抗Ｒｒｉ（ｆｏ）は、送電整合回路１１３と受電整合回路１２２を固有整合することで、調整できる。
その他、動作周波数ｆｏと、交流電源１３の出力インピーダンスのＲｓ（ｆｏ）とＸｓ（ｆｏ）と、負荷１４の入力リアクタンスＸＩ（ｆｏ）と、インダクタンスＬｔｅとＬｒｅとは、設計時または製造時に固定できる。
【００４５】
特に、Ｘｓ（ｆｏ）とＸＩ（ｆｏ）を０にすれば、数式の（１０）式の条件は満たされる。従って、数式の（８）式と（９）式を満たすＲｔ（ｆｏ）とＲｒ（ｆｏ）を、それぞれ固有整合するＲｔｉとＲｒｉとにすれば、インピーダンス整合を達成できる。
本発明の固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉを数式の（１１）式と（１２）式に示す。
［数式の（１１）式］
Ｒｔｉ＝（Ｒｌ２−ωｏ２Ｍ２Ｒｌ／Ｒｓ）１／２
［数式の（１２）式］
Ｒｒｉ＝（Ｒｓ２−ωｏ２Ｍ２Ｒｓ／Ｒｌ）１／２
なお、ここでωｏ＝２πｆｏである。
【００４６】
＜第１実施形態のインピーダンス整合方法のフローチャート＞
図７は本発明の第１実施形態によるインピーダンス整合方法を示すフローチャートである。以下にこのフローチャートを説明する。
【００４７】
第１ステップで、受電制御部１２５（図１）が負荷抵抗１４（図１）の抵抗値Ｒｌ（負荷抵抗Ｒｌ）を読み取る（Ｓｔｅｐ１）。
負荷抵抗Ｒｌを検出回路によって検出する技術は一般的に周知である。更に、受電制御部１２５は読み取ったＲｌの値を、通信によって送電制御部１１４（図１）に伝達する。
【００４８】
第２ステップで、送電制御部１１４（図１）と受電制御部１２５（図１）は、Ｍ推定値を暫定的に決めて、第１ステップで読み取ったＲｌと前記Ｍ推定値を数式の（１１）式および（１２）式に代入してＲｔｉとＲｒｉを算出する（Ｓｔｅｐ２）。
なお、送電効率を最大にする相互インダクタンスＭ（送電部１１と受電部１２間の相対位置により変化）をＭ推定値と称する。
また、送電制御部１１４（図１）と受電制御部１２５（図１）は、通信によって、同じＭ推定値を用いる。
【００４９】
第３ステップで、送電制御部１１４（図１）と受電制御部１２５（図１）は、算出したＲｔｉとＲｒｉに対応する可変素子値を、送電記憶部１１９（図１）と受電記憶部１２７（図１）から読み出す（Ｓｔｅｐ３）。
【００５０】
第４ステップで、送電制御部１１４（図１）は第３ステップで読み出した可変素子値を送電整合回路１１３（図１）に設定し、受電制御部１２５（図１）は第３ステップで読み出した可変素子値を受電整合回路１２２（図１）に設定する（Ｓｔｅｐ４）。
【００５１】
第５ステップで、送電制御部１１４（図１）または受電制御部１２５（図１）が、該Ｍ推定値に対する送電効率を前述の方法で測定する（Ｓｔｅｐ５）。なお、送電効率の測定値は、測定を行った制御部（送電制御部１１４または受電制御部１２５）内の送電効率記憶部（不図示）に保存される。
【００５２】
第６ステップで、測定された送電効率を前記制御部（送電制御部１１４または受電制御部１２５）内の送電効率記憶部（不図示）に保存された送電効率と比較して、最大送電効率かを判断する。最大送電効率と判断された場合（Ｙｅｓ）は、インピーダンス整合を終了し、また、最大送電効率でないと判断された場合（Ｎｏ）は、第７ステップに移行する（Ｓｔｅｐ６）。
【００５３】
第７ステップで、送電制御部１１４（図１）または受電制御部１２５（図１）がＭ推定値を更新する（Ｓｔｅｐ７）。
Ｍ推定値の更新方法は、送電効率を最大にする任意の最適化アルゴリズムでよい。最適化の独立変数がＭだけであるため、単純なアルゴリズムを使うことができ、例えば、山登り法（現在の解の近傍の内で最も評価度の高い解を近傍解として選び、現在の解より近傍解の評価度の高い場合に、近傍解と現在の解を入れ換える局所探索法）でもよい。
【００５４】
以上の方法で、送電効率を最大にするＭ推定値と、固有整合値ＲｔｉおよびＲｒｉと、これらに対応する送電整合回路１１３（図１）、および受電整合回路１２２（図１）の可変素子値が得られる。
なお、送電効率を最大にするＭ推定値を、固有整合値ＲｔｉおよびＲｒｉを調整して見出す手法は、非共鳴状態で送電部と受電部がそれぞれ持つ入力抵抗ＲｔｉとＲｒｉと、送電部と受電部の結合による相互インダクタンスＭとの３要素間で少なくとも２要素を調整してインピーダンス整合をとる方法のひとつの形態である。
【００５５】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第２実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第２実施形態を示す。なお、第２実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を、第１実施形態で用いた構成より、更に具体的な構造を用いて実施した形態を示す。
【００５６】
≪共鳴コイル≫
図８は、第１実施形態の特性評価に用いた共鳴コイル２２７の斜視図であり、銅線を長方形に２回巻いた共鳴コイル２２７を示している。
また、図９は、第１実施形態の特性評価の送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１の設定条件を示す概略の斜視図である。
図８に示した共鳴コイル２２７の１対を、図９において送電用コイル１１７および受電用共鳴コイル１２１として用いて、図９に示すようにコイル１１７、１２１面間の距離を２５ｃｍに固定しながら、コイル１１７、１２１を相対的に面方向に平行して移動し、コイル中心軸間の距離を変化させた。
【００５７】
＜入力抵抗−送電効率特性＞
図１０は本発明の第２実施形態における入力抵抗−送電効率特性の評価結果を示す特性図であり、固有整合に用いた固有整合値（入力抵抗値）Ｒｔｉ、Ｒｒｉと得られた送電効率（％）の関係（入力抵抗−送電効率特性）の評価結果を示す。
図１０においては、コイル１１７、１２１（図９）の各中心軸間距離（０ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ）における特性結果を示している。なお、送電用と受電用に同じ共鳴コイルと整合回路を用いたため、横軸のＲｔｉとＲｒｉは同じ値にしている。
図１０に示す評価結果では、固有整合値（入力抵抗値）Ｒｔｉ、Ｒｒｉを変化させると送電効率も変化し、送電効率が最大になる固有整合値Ｒが存在することが示されている。
したがって、図１０に相当する特性評価結果を用いれば、最適な固有整合値Ｒを得ることができ、共鳴コイル間の相対位置が変化しても、簡便にインピーダンス整合（Ｒｔｉ、Ｒｒｉを調整）を行って、最大送電効率を得ることができる。
【００５８】
＜固有整合値Ｒの調整に伴うインピーダンス変化＞
図１１は、第１実施形態における固有整合値Ｒの調整に伴うインピーダンスの変化を示すスミスチャートであり、一例として、コイル中心軸距離が１０ｃｍの時の特性をスミスチャート上に示す。
複素インピーダンスと複素反射係数の関係を図で表現するスミスチャートにおいては、円の中心が反射係数０、すなわち整合が完全にとれたことを意味する。したがって、整合をとるためには、インピーダンスをスミスチャート上で表現した場合において、円の中心に近い方が望ましい。
厳密なインピーダンス整合ではｆｏ（ここでは１３．５６ＭＨｚ）の点が円の中心に位置する。図１１はｆｏ点の位置が固有整合値Ｒの調整で移動し、Ｒｔｉ＝Ｒｒｉ＝１．０Ωで円中心に最も近くなることを示している。
【００５９】
図１０に示した送電効率も、中心軸距離１０ｃｍにおいてＲｔｉ＝Ｒｒｉ＝１．０Ωの時に最大であった。図１０と図１１の結果から、最大送電効率が得られるようにＲｔｉとＲｒｉを調整することで、厳密ではないとしても、実用的なインピーダンス整合が得られることが解る。
なお、本実施形態においては、インピーダンスの虚数成分がほぼ０になるように調整してから整合を行う固有整合の手法をとっているので、図１１のスミスチャート上においては、ｆｏ点の位置は虚数成分がほぼ０の水平方向の円の半径上の近傍を移動（調整）している。
【００６０】
もし、前記相対位置と相互インダクタンスＭの対応関係を知ることができれば、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１の相対位置を検出する位置検出手段を設けて、数式の（１１）式と（１２）式を利用してインピーダンス整合に適正な固有整合値ＲｔｉとＲｒｉを直接得ることができる。
この方法は、相対位置とＭの対応関係を予め知る送電部１１（図１）と受電部１２（図１）の対にだけ適用できる制約があるが、インピーダンス整合をより迅速に行うことができる。
【００６１】
また、前記方法で得た送電整合回路１１３（図１）および受電整合回路１２２（図１）の可変素子の最適値を初期値として、更に第２段階の別の最適化操作を行うこともできる。第２段階の最適化は、送電部１１（図１）および受電部１２（図１）をＲＬＣ直列共振回路に単純化したことに起因する誤差を低減する効果を持つ。
なお、第２段階の最適化とは、例えば可変素子Ｃｒｐ、Ｃｒｓ、Ｃｔｐ、Ｃｔｓの１要素を僅かに変化させて、その近傍により最適点が存在するか否か（前記した山登り法）を試験し、より最適点があればその条件に移行するものである。なお、この際においては、インピーダンスの実数部を０とする固有整合の手法には必ずしも拘らない。
【００６２】
本発明の第１、第２実施形態では、以上説明したとおり、Ｍ推定値に対して数式の（１１）式と（１２）式を適用して求めたＲｔｉとＲｒｉで固有整合を行い、最大送電効率が得られるようにＭ推定値を更新することで、インピーダンス整合を行う。
この方法を用いれば、送電部１１（図１）と受電部１２（図１）の対を予め限定することなく、共鳴型非接触給電装置のインピーダンス整合を効率よく行うことができる。
【００６３】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第３実施形態)
次に、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第３実施形態を示す。
なお、第３実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの具体的な構造については、図１２、図１３を参照して後述する。
【００６４】
＜インピーダンス整合方法・第３実施形態＞
第３実施形態においては、前記固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７（図１）と受電用共鳴コイル１２１（図１）間の距離を変えることで、インピーダンス整合を達成する。
Ｒｒｉを固定すれば、受電部１２（図１）に搭載される受電整合回路１２２（図１）の回路素子値を給電時に調整する機構が不要になり、受電部１２（図１）の体積および重量を軽減する効果がある。
【００６５】
また、Ｒｔｉを固定すると、送電整合回路１１３（図１）の回路素子値を、給電時に調整する機構を省略できるため、送電部１１（図１）の体積および重量を軽減する効果がある。
Ｒｒｉをある固定整合値Ｒｒｉ０に固定して、Ｒｔｉを調整する例を示す。前記した数式の（９）式から、負荷抵抗Ｒｌの変化に対して、Ｒｔｉは数式の（１３）式に従って調整する。
［数式の（１３）式］
Ｒｔｉ＝Ｒｒｉ０×Ｒｓ／Ｒｌ
【００６６】
負荷１４（図１）が２次電池であれば、負荷抵抗Ｒｌは充電率上昇に伴い緩慢に変化するため、Ｒｔｉの調整は、例えば数分または数十分に一回の頻度で行えばよい。ＲｓとＲｒｉが固定され、更にＲｌとＲｔｉも緩慢な変化のために実質的に固定されると、数式の（８）式から、相互インダクタンスＭが数式の（１４）式を満たせば、インピーダンス整合ができる。
［数式の（１４）式］
Ｍ＝（ＲｓＲｌ−Ｒｒｉ０２×Ｒｓ／Ｒｌ）１／２／ωｏ
【００６７】
以上ではＲｒｉを固定する場合を説明した。ＲｔｉをＲｔｉ０と固定する場合は、数式の（１５）式と（１６）式を用いてインピーダンス整合ができる。
［数式の（１５）式］
Ｒｒｉ＝Ｒｔｉ０×Ｒｌ／Ｒｓ
［数式の（１６）式］
Ｍ＝（ＲｓＲｌ−Ｒｔｉ０２×Ｒｌ／Ｒｓ）１／２／ωｏ
【００６８】
≪コイル位置変化構造≫
第３実施形態では、送電用共鳴コイル１１７（図１、図１２）と受電用共鳴コイル１２１（図１、図１２）の間の距離を変えて、数式の（１４）式または（１６）式を満たすＭを得る。
図１２に本発明の第３実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連の構成を示す。図１２では、移動手段１５を用いて共鳴コイル１１７の位置を変える構成を示す。
図１２は送電用共鳴コイル１１７をコイル面と平行な方向に移動（→）させる例を示しているが、コイル面の法線方向に移動させてもよいし、また平行方向と法線方向の組み合わせで移動させてもよい。
【００６９】
また、送電用共鳴コイル１１７だけを移動する例を示しているが、送電用共鳴コイル１１７を含む送電部１１の一部または全部を移動してもよい。
更に、受電用共鳴コイル１２１または受電用共鳴コイル１２１を含む受電部１２の一部または全部を移動してもよい。
また、図１２に示した受電用共鳴コイル１２１または受電用共鳴コイル１２１を含む受電部１２の一部または全部が、図１３を参照して後述する電動車両１６に搭載される場合もある。
また、図１２においては、送電整合回路１１３と送電用共鳴コイル１１７が接続されていることが示されている。
なお、図１３は受電用共鳴コイル１２１または受電用共鳴コイル１２１を含む受電部１２の一部または全部が電動車両１６に搭載される場合の構成図である。したがって、前記第３実施形態や、次に述べる第４実施形態にも参照される。
【００７０】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第４実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第４実施形態を示す。なお、第４実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造は、受電部１２（図１、図１３）が電動車両に搭載される場合を示す。
【００７１】
≪電動車両へ受電部の搭載構造≫
図１３は、受電部１２を搭載した電動車両１６が移動する構造と構成を示す。床下、または路面に送電部１１を埋め込み、電動車両１６に搭載された受電部１２に電磁界共鳴による非接触の給電を行う。
【００７２】
＜インピーダンス整合方法・第４実施形態＞
図１４は、本発明の第４実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連における共鳴コイルの効果を示す概念図であり、長尺方向と短尺方向を持つ２つの共鳴コイルを用いて実施する場合を示す。
図１４において、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１の長尺および短尺方向を揃える。方向を揃えるためには目印標識などのガイドを用いればよいが、位置検出手段と制御部を有する自動位置制御装置を使ってもよい。
両コイルの短尺方向を揃えておき、インピーダンス整合時には送電用共鳴コイル１１７または受電用共鳴コイル１２１を短尺方向に移動させる。
短尺方向に移動させることで、より少ない移動距離で相互インダクタンスＭを大きく変えることができ、移動手段１５を含む送電部１１または受電部１２の体積および重量の低減、移動で消費されるエネルギーの低減の効果が得られる。
【００７３】
電動車両１６（図１３）を移動させるためにエネルギーが消費される点と、電動車両１６（図１３）の位置制御を必要とする点とが、図１２の構成より不利であるが、別途の移動手段を備える必要がない利点がある。
送電用共鳴コイル１１７（図１）および受電用共鳴コイル１２１（図１）として、従来から線材を同軸状に巻いた軸対称型のコイルが広く知られている。しかし、本発明を第４実施形態のごとく実施する上で、特に図１３の如くコイル中心軸間の距離を変化させる場合は、図１４の如く長尺方向と短尺方向を持たせた形状の共鳴コイル１１７、１２１（図１４）が有利である。
本発明の第４実施形態では、以上説明したとおり、固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１間の相対位置を変えることで、インピーダンス整合を効率よく達成する汎用的な手段を提供できる。
【００７４】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第５実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第５実施形態を示す。第５実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を次に示す。
【００７５】
≪コイルの上下回転による傾斜角度の変化構造≫
図１５は本発明の第５実施形態における、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
図１５において、傾斜手段１７は送電用共鳴コイル１１７の一部を回転軸に該コイルを上下回転させることで、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１間の傾斜角度を変える。
図１５の如く回転させる共鳴コイルが、長尺方向と短尺方向を持つようにして、回転軸を長尺方向と平行にすれば、回転に伴うコイルの上下移動距離が短くなり、装置の体積および重量を低減する効果がある。
【００７６】
また、図１６は第５実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連において、回転軸を共鳴コイルの端部に位置させる効果を示す概念図である。
図１６（ａ）に示すように、回転軸を共鳴コイル１１７の端部に位置させることで、図１６（ｂ）に示すような回転軸を共鳴コイル１１７の中央に位置させた場合より、共鳴コイルの中心間の平均距離を短縮することができる。共鳴コイル間の距離を短くすることで、共鳴コイル間の結合を強くして、送電効率を向上させる効果がある。
【００７７】
更に、回転軸を共鳴コイルの端部に位置させることで、傾斜角度と共にコイル中心間距離を変化させることができて、インピーダンス調整に必要な傾斜角度調整量を減らす効果もある。
以上の説明では、送電用共鳴コイル１１７を傾斜させる例を示したが、受電用共鳴コイル１２１を傾斜させてもよい。
【００７８】
＜インピーダンス整合方法・第５実施形態＞
本発明の第５実施形態は、前記固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７（図１５、図１６）と受電用共鳴コイル１２１（図１５、図１６）間の傾斜角度を変えることで、インピーダンス整合を達成する。
前記の第３実施形態で説明したように、ＲｔｉとＲｒｉの中で片方を固定して他方を緩慢に調整しながら、相互インダクタンスＭを調整することで、インピーダンス整合ができる。
本実施形態は、相互インダクタンスＭを変えるため、コイル間の傾斜角度を変える。
本実施形態では、以上説明したとおり、固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７（図１５、図１６）と受電用共鳴コイル１２１（図１５、図１６）間の傾斜角度を変えることでインピーダンス整合を効率よく達成する汎用的な手段を提供できる。
【００７９】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第６実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第６実施形態を示す。第６実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を次に示す。
【００８０】
≪コイルのＺ軸回転による傾斜角度の変化構造≫
図１７は本発明の第６実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
図１７において、回転手段１８は送電用共鳴コイル１１７を、図中のＺ軸を回転軸に回転させる。送電用共鳴コイル１１７の代わりに受電用共鳴コイル１２１を回転させてもよい。
【００８１】
＜インピーダンス整合方法・第６実施形態＞
本発明の第６実施形態は、前記固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、長尺方向と短尺方向を有する送電用共鳴コイル１１７（図１７）および受電用共鳴コイル１２１（図１７）を用いて、送電用共鳴コイル１１７（図１７）または受電用共鳴コイル１２１（図１７）を回転させ、両共鳴コイルの長尺方向間の角度を変えることで、インピーダンス整合を達成する。
本実施形態によれば、両共鳴コイルの中心軸間距離は固定したまま、相互インダクタンスＭを変えることができるため、前記第３実施形態より装置の体積および重量を低減する効果がある。
【００８２】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第７実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第７実施形態を示す。第７実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を次に示す。
【００８３】
≪常磁性体または反磁性体による電磁界調整構造≫
図１８は本発明の第７実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
図１８において、送電用共鳴コイル１１７または受電用共鳴コイル１２１の少なくとも一方に近接して、常磁性体または反磁性体からなる一つまたは複数の電磁界調整部品１６１と、該電磁界調整部品の位置を移動させる電磁界調整部移動手段１６２を備える。
【００８４】
＜インピーダンス整合方法・第７実施形態＞
前記固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、電磁界調整部移動手段１６２を用いて電磁界調整部品１６１を移動させることで、両共鳴コイル間の電磁界分布を変えて、相互インダクタンスＭを調整する。電磁界調整部移動手段１６２による電磁界調整部品１６１の移動は、平行移動と回転と傾斜の組み合わせでよい。
【００８５】
本発明の第７実施形態では、以上説明したとおり、固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１間の相互インダクタンスＭを、電磁界調整部品１６１と電磁界調整部移動手段１６２を用いて調整することで、インピーダンス整合を効率よく達成する汎用的な手段を提供できる。
第７実施形態の構成は、電気配線に接続された共鳴コイルは固定しておき、電気配線から独立した電磁界調整部品１６１を移動させることでインピーダンス整合を達成するため、電気配線の劣化を低減できる利点がある。
【００８６】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第８実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第８実施形態を示す。第８実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を次に示す。
【００８７】
≪複数の共鳴コイルの選択構造≫
図１９は本発明の第８実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。第８実施形態では、複数の共鳴コイルから一つを選ぶことで、相互インダクタンスＭを変える。
図１９には複数の送電用共鳴コイル１１７と一つの受電用共鳴コイル１２１を用いる構成を示すが、送電用共鳴コイル１１７を一つにして受電用共鳴コイル１２１を複数にする構成も可能である。ただし、送電用共鳴コイル１１７を複数にする図１９の構成が、受電部１２およびそれを搭載した電動車両１６の重量低減の面で有利である。
【００８８】
以下では、送電用共鳴コイル１１７を複数にする図１９の構成で説明する。複数の送電用共鳴コイル１１７は、共鳴コイル切替部１９に接続され、共鳴コイル切替部１９は、送電整合回路１１３に接続される。
共鳴コイル切替部１９は、送電制御部１１４の制御に従い、送電用共鳴コイル１１７の中の１つを選択して送電整合回路１１３に連結する。これによって、相互インダクタンスＭを変える。
【００８９】
＜インピーダンス整合方法・第８実施形態＞
次に、前記第３実施形態と同じく、固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定して、他方を前記の数式の（１３）式または（１５）式に従って調整する。
共鳴コイル切替部１９を制御して、送電整合回路１１３と連結される送電用共鳴コイル１１７を変えると、送電用共鳴コイル１１７を実効的に移動させた効果が得られ、数式の（１４）式または（１６）式の相互インダクタンスＭを調整できる。この時、選択された１つのコイル以外の送電用共鳴コイル１１７を送電整合回路１１３と連結しないことで、それらの共鳴周波数を前記ｆｏから大きく離して、電磁界共鳴に及ぼすそれらコイルの干渉を実質的に排除する。
【００９０】
したがって、共鳴コイル切替部１９を制御して、送電効率が最大になる送電用共鳴コイル１１７を選択することで、インピーダンス整合を効率よく達成することができる。共鳴コイル切替部１９は電気回路を用いて実施することができるため、本実施例の構成では、共鳴コイルまたはその他部品を移動または傾斜または回転させる必要がなくなり、摩耗による装置の劣化を低減できる利点がある。
【００９１】
（その他の実施形態）
本発明は前記の実施形態に限定されるものではない。以下に例をあげる。
第１実施形態において、図２（ｂ）は整合回路として、直列のコンデンサＣｒｓと並列のコンデンサＣｒｐを用いた例を示したが、コイルを用いてもよい。またコンデンサとコイルを併せて用いてもよい。また３個以上の可変素子を用いてもよい。
【００９２】
第１実施形態においては、固有整合として、交流電源１３の出力インピーダンスが実質的に実数部Ｒｅのみを有し、また前記負荷１４の入力インピーダンスが実質的に実数部Ｒｌのみを有する場合を前提にした。
つまり、高周波分野においては、同軸線路で相互接続する装置の入力および出力インピーダンスを同軸線路の特性インピーダンスに一致させることが一般的であり、同軸線路の特性インピーダンスは例えば５０Ωまたは７５Ωのように実数部のみを有することが一般的である。したがって、上記の前提は十分、一般的である。
ただし、｜Ｘｓ｜および｜Ｘｌ｜が各々ＲｓおよびＲｌより十分小さくない場合でも、本発明の固有整合を
ＸＬｒ（ｆｏ）−ＸＣｒ（ｆｏ）＝Ｘｓ
および
ＸＬｔ（ｆｏ）−ＸＣｔ（ｆｏ）＝Ｘｌ
を満たすことに拡張し、かつ図７に示したフローチャートの手順を進めることも可能である。
【００９３】
また、本発明のインピーダンス整合方法は、磁界結合の他に電界結合による電磁界共鳴を利用する非接触給電装置にも適用することができる。
【００９４】
また、電力の代わりに信号の送受を行う送信アンテナと受信アンテナの対であって、片方のインピーダンス整合が他方のインピーダンスを変化させる装置で効率よくインピーダンス整合を得る用途にも適用できる。
【００９５】
また、以上において非接触給電装置の受電用共鳴コイルが搭載される例を電動車両としたが、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車に用いることもできる。
【００９６】
（本発明、実施形態の補足）
なお、本実施形態の非接触給電において、概略のインピーダンス整合方法は前記したように、まず、送電部１１と受電部１２との間で、インピーダンスの整合をとるが、この際、交流電源１３の周波数ｆｏにおいて、送電部１１、受電部１２、負荷１４のインピーダンス整合を行い、
次に、交流電源１３の出力インピーダンス、送電部１１の入出力インピーダンス、受電部１２の入出力インピーダンス、負荷１４の入力インピーダンスはすべて、実質的に実数成分のみを持つように調整し、
その後、送電部１１の出力インピーダンス、受電部１２の入力インピーダンスの実数成分を、送電部１１と受電部１２間の相互コンダクタンスＭとの関連とともに、可変素子で調整し、最大の送電効率となるように選択して、インピーダンス整合を行う。
【００９７】
このように、電源と送電部間および受電部と負荷間のインピーダンス整合を、非共鳴状態の入力抵抗ＲｔｉおよびＲｒｉを利用して行うことで、送電部と受電部のあり得る全ての対に対して予め実験または理論計算を行うことなく、インピーダンス整合に要求される回路調整の回数を最小にする方法である。
また送電部と受電部の対を制限する必要もなくなり、多種多様な共鳴型非接触給電装置で効率よくインピーダンス整合を行うことができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０ 非接触給電装置
１１ 送電部
１１１ 送電整合用切替部
１１２ 送電整合用方向性結合器
１１３ 送電整合回路
１１４ 送電制御部
１１５ 送電計測部
１１６ 整合用交流信号出力部
１１７ 送電用共鳴コイル、共鳴コイル
１１８ 送電通信部
１１９ 送電記憶部
１２ 受電部
１２１ 受電用共鳴コイル、共鳴コイル
１２２ 受電整合回路
１２３ 受電整合用切替部
１２４ 受電計測部
１２５ 受電制御部
１２６ 受電通信部
１２７ 受電記憶部
１３ 交流電源
１４ 負荷
１５ 移動手段
１６ 電動車両
１６１ 電磁界調整部品
１６２ 電磁界調整部移動手段
１７ 傾斜手段
１８ 回転手段
１９ 共鳴コイル切替部
２２７ 共鳴コイル
Ｃｒｅ コンデンサ（受電部）、受電整合回路の実効静電容量
Ｃｔｅ コンデンサ（送電部）、送電整合回路の実効静電容量
Ｃｒｐ、Ｃｒｓ コンデンサ、可変容量コンデンサ
Ｌｒ コイル、コイルインダクタンス、インダクタンス値
Ｌｒｅ コイル（受電部）、受電整合回路の実効インダクタンス
Ｌｔｅ コイル（送電部）、送電整合回路の実効インダクタンス
Ｍ 相互インダクタンス
Ｒｒｉ 入力抵抗値、固有整合値（受電部）
Ｒｔｉ 入力抵抗値、固有整合値（送電部）
Ｔｒ１、Ｔｒ２ 端子（受電部）
Ｔｔ１、Ｔｔ２ 端子（送電部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁界共鳴現象を利用した非接触給電装置のインピーダンス整合方法、そのインピーダンス整合方法を用いた非接触給電装置、およびその非接触給電装置を搭載した電動車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁界共鳴現象を利用した非接触給電技術（以下、共鳴型非接触給電）は、送電部から受電部までの距離が遠い場合に従来の電磁誘導型非接触給電よりも高い送電効率が得られる特長を持つ。例えば、非特許文献１によれば、２つの直径６０ｃｍの螺旋型の共鳴コイルを２ｍ離しても、４０％の送電効率が得られている。
交流電気回路において、出力側の出力インピーダンスＺｏと入力側の入力インピーダンスＺｉが互いに複素共役の関係にある時に出力側から入力側に伝達される電力が最大になることが、最大電力伝達定理として知られている。ＺｏとＺｉを複素共役に合わせる操作をインピーダンス整合と言う。インピーダンス整合は、例えば、複数のコンデンサからなる整合回路を出力側と入力側の間に配置して、コンデンサの容量を調整することで行われる。共鳴型非接触給電においても、高い送電効率を得るためには、電源と送電部の間でのインピーダンス整合と、受電部と負荷の間のインピーダンス整合が必要である。
【０００３】
共振性の高い磁気共鳴用アンテナコイルの整合回路は特許文献１に開示されている。特許文献１の技術は、アンテナコイルのほぼ中点に信号線を接続し、アンテナコイルの両側に容量可変のトリマコンデンサの一端子を接続し、該トリマコンデンサのもう一つの端子はグラウンドに接続する。特許文献１によれば、このような整合回路は抵抗損失の小さいアンテナコイルが本来有する高いクオリティファクタ（Ｑ値、Quality factor）を低下させることなく、共振特性の整合を実現する。
【０００４】
特許文献２に開示されたインピーダンス整合方法は、送電部と受電部を非共鳴状態にして行う第１段階と、共鳴状態にして行う第２段階からなる。第１段階の非共鳴状態は、整合回路の可変素子を調整して、片方の共鳴周波数を他方の共鳴周波数から離すことで、得られる。さらにこの状態で、送電部と電源のインピーダンス整合と、受電部と負荷のインピーダンス整合を行う。第２段階では、整合回路の可変素子を調整して、送電部と受電部の共鳴周波数を一致させて、送電部と受電部を共鳴状態にする。送電部と受電部が共鳴状態になると、第１段階で達成した電源と送電部間および受電部と負荷間のインピーダンス整合が破れる。特許文献２に開示されたインピーダンス整合方法は、送電側と受電側のインピーダンス整合を繰り返すことで、共鳴状態でのインピーダンス整合を達成する。この時、片方をインピーダンス整合するため整合回路を調整すると、他方のインピーダンスも変わる。このため、送電部と電源のインピーダンス整合と受電部と負荷のインピーダンス整合を複数回繰り返し行う。
【０００５】
特許文献３に開示された技術は、インピーダンス整合が頻繁に必要な場合でも、それを効率よく行う方法である。特許文献３に開示された技術に使用する装置は、負荷検出手段と、位置検出手段と、負荷および位置に対応する整合回路設定値を記憶するメモリを備える。特許文献３によれば、負荷検出手段および位置検出手段で負荷および送受信部間の距離を検出して、負荷および距離に対応する整合回路の設定値をメモリから読み出して整合回路を設定することにより、効率よくインピーダンス整合ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２２１４１号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／０３６９８０Ａ１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４１９７７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａ．ＫｕＲｓら、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｖｉａ Ｓｔｒｏｎｇｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅｃ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、３１７巻、８３−８６、２００７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、計測用試料に高周波を送電して該試料の高周波応答を受電するアンテナに適用する技術であるため、一つのアンテナコイルを整合する技術に関するものであり、共鳴型非接触給電に適用する上で相互結合した送電部と受電部の整合に関しては適用が困難であるという課題を残す。
【０００９】
また、特許文献２に開示された技術は、インピーダンス整合に必要な整合回路の調整回数が多いため、インピーダンス整合が頻繁に必要になる応用に対して課題を残す。インピーダンス整合が必要になる場合の例としては、送電部と受電部の間の位置関係が変化した場合と、負荷が変化した場合がある。位置変化の典型的な例は、電動車両に対する給電である。受電部を搭載した電動車両の駐車位置が変化するため、駐車の度にインピーダンス整合が必要となる。負荷変化の典型的な例は、電池の充電状態に応じた抵抗変化である。電池を受電部の負荷として接続して非接触給電で充電する時、電池の充電量が増加すると、電池の電流−電圧特性により、負荷抵抗が変化する。したがって、前記のインピーダンス整合が頻繁に必要となる課題がある。
【００１０】
また、特許文献３に開示された技術は、負荷および位置に対応する整合回路の設定値を実験または理論計算を用いて求めて、メモリに予め記憶する必要がある。整合回路の設定値は送電部と受電部の回路に依存するため、予めメモリに整合回路値を記憶させておいた送電部および受電部の対についてのみ、効率よく動作する。即ち、メモリに予め記憶させていない送電部と受電部の対に対して特許文献３の技術を適用することは難しいという課題がある。
【００１１】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは、共鳴型の非接触給電装置のインピーダンス整合を効率よく行う汎用的な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、交流電源から負荷に電力を伝送する非接触給電装置において、交流電源の出力に接続される送電整合回路と、送電整合回路の出力に接続された送電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルの出力に接続された受電整合回路と、を備え、前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数を交流電源の出力周波数ｆｏに略一致させて、更に前記受電用共鳴コイルの共鳴周波数を前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数と略一致させて、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの間に電磁界結合による電磁界共鳴を引き起こし、交流電源が前記送電整合回路に入力した交流電力を、コイル間の電磁界共鳴により前記受電用共鳴コイルに伝送して、前記受電整合回路から負荷へ出力する電磁界共鳴方式の非接触給電装置のインピーダンス整合方法であって、更に、非共鳴状態で送電部が持つ入力抵抗Ｒｔｉと、非共鳴状態で受電部が持つ入力抵抗Ｒｒｉと、送電部と受電部の結合による相互インダクタンスＭとの３要素の中で２要素を調整して、共鳴状態における非接触給電装置のインピーダンスを整合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、共鳴型の非接触給電装置のインピーダンス整合を効率よく行う汎用的な方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第１実施形態に用いる非接触給電装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第１実施形態に用いる非接触給電装置の送電部と非共鳴状態にある受電用共鳴コイル１２１と受電整合回路１２２の等価回路図であり、（ａ）は４端子回路網、（ｂ）は可変素子を表している。
【図３】本実施形態における固有整合を達成する可変容量（コンデンサ）と入力抵抗の関係の一例を示す図である。
【図４】本実施形態における固有整合状態における動作周波数ｆｏの近傍帯域でのインピーダンスの典型的な特性例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態における受電用共鳴コイルと受電整合回路を直列共振ＲＬＣ回路に近似した等価回路図である。
【図６】本発明の第１実施形態において共鳴状態にある送電整合回路と送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルと受電整合回路と負荷１４もしくは交流電源１３との等価回路図であり、（ａ）は送電部と受電部の共鳴、（ｂ）は端子Ｔｔ１、Ｔｔ２からの等価回路、（ｃ）は端子Ｔｒ１、Ｔｒ２からの等価回路を表している。
【図７】本発明の第１実施形態のインピーダンス整合方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態の特性評価に用いた共鳴コイル２２７の斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態の特性評価の送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１の設定条件を示す概略の斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における入力抵抗−送電効率特性の評価結果を示す特性図である。
【図１１】本発明の第２実施形態における固有整合値Ｒの調整に伴うインピーダンスの変化を示すスミスチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【図１３】本発明の第３、第４実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す別の構成図であり、受電用共鳴コイルが電動車両に搭載される場合の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連において長尺と短尺を持つ共鳴コイルの効果を示す概念図である。
【図１５】本発明の第５実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【図１６】本発明の第５実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連において回転軸を共鳴コイルの端部に位置させる効果を示す概念図であり、（ａ）は回転軸が端部、（ｂ）は回転軸が中心部の場合を表している。
【図１７】本発明の第６実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【図１８】本発明の第７実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【図１９】本発明の第８実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第１実施形態)
本発明は電磁界共鳴現象を利用した非接触給電装置のインピーダンス整合方法に大きな特徴があるが、まず、電磁界共鳴現象を利用した非接触給電装置の構成を先に説明し、その後に、当該の非接触給電装置を用いたインピーダンス整合方法について述べる。
なお、以下は非接触給電装置を用いたインピーダンス整合方法の説明が主たる目的であるが、それを実現する非接触給電装置の構成の説明も兼ねる。
【００１６】
≪非接触給電装置１０の構成≫
図１は、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第１実施形態を適用する電磁界共鳴型の非接触給電装置１０の構成を示すブロック図である。
図１において、非接触給電装置１０は、送電部１１と受電部１２からなる。送電部１１の入力端子は交流電源１３に接続され、受電部１２の出力端子は負荷１４に接続される。
非接触給電装置１０における送電部１１と受電部１２との間には、電磁界共鳴現象を利用した非接触給電方法を用いる。
【００１７】
なお、本実施形態の非接触給電において、インピーダンス整合方法の概略は以下の通りである。
まず、送電部１１と受電部１２との間で、インピーダンスの整合をとるが、この際、交流電源１３の周波数ｆｏにおいて、送電部１１、受電部１２、負荷１４のインピーダンス整合を行う。
また、交流電源１３の出力インピーダンス、送電部１１の入出力インピーダンス、受電部１２の入出力インピーダンス、負荷１４の入力インピーダンスはすべて、実質的に実数成分のみを持つように調整する。
その後、送電部１１の出力インピーダンス、受電部１２の入力インピーダンスの実数成分を、送電部と受電部との結合による相互インダクタンスＭとの関連とともに、調整し、最大の送電効率となるように選択して、インピーダンス整合を行う。
図１の非接触給電装置１０は以上のインピーダンス整合方法に適した構成をしている。
【００１８】
≪交流電源１３≫
交流電源１３はｆｏの周波数を持つ交流電力を送電部１１に供給する。周波数ｆｏは、産業・科学・医療目的に使用できるＩＳＭ（Industrial, Scientific, and Medical）帯域に属する周波数であり、例えば、１３．５６ＭＨｚ±７ＫＨｚに属する。
周波数ｆｏは回路構成を簡単にするため固定周波数にすることが望ましいが、後述する送電効率の最適化のためにＩＳＭ帯域の中で可変にしてもよい。交流電源１３の周波数ｆｏにおける出力インピーダンスＺｓ(ｆｏ)は、ｊを虚数単位として、
Ｚｓ＝Ｒｓ＋ｊＸｓ
と、実数成分Ｒｓと虚数成分Ｘｓで表した際に、前記した理由から、実質的に実数成分Ｒｓのみを持つようにする。虚数成分Ｘｓは完全に０ではないにしても、その絶対値｜Ｘｓ｜がＲｓより十分小さい値、例えばＲｓ／１０以下であればよい。実数成分Ｒｓの値は、交流電源１３の効率を考慮して選定すればよいが、以下における実施形態では高周波分野で広く使われる５０Ωを用いて説明する。
【００１９】
≪負荷１４≫
負荷１４は前記周波数ｆｏを有する電力を消費する負荷、あるいは負荷に相当する回路、装置である。例えば、整流回路を介して接続される２次電池である。また、整流回路を介さず周波数ｆｏの電力をそのまま利用する負荷もある。例えば、プラズマ発生装置や高周波誘導加熱装置などである。
非接触給電装置１０から負荷１４に電力を供給する際には、負荷１４が前記したようないずれの種類でも、周波数ｆｏにおける負荷の入力インピーダンスＺｌ（ｆｏ）は、
Ｚｌ＝Ｒｌ＋ｊＸｌ
と、実数成分Ｒｌと虚数成分Ｘｌで表した際に、前記した理由から、実質的に実数成分Ｒｌのみを持つようにする。虚数成分Ｘｌは完全に０ではないにしても、その絶対値｜Ｘｌ｜がＲｌより十分小さい値、例えばＲｌ／１０以下であればよい。Ｒｌの値は、負荷の種類により異なるが、以下実施形態では高周波分野で広く使われる５０Ωを用いて説明する。
【００２０】
前記｜Ｘｓ｜および｜Ｘｌ｜が各々ＲｓおよびＲｌより十分小さくない場合でも、以下で開示する本発明の方法を簡単に拡張することで、容易にインピーダンスを整合することが可能である。ＲｓおよびＲｌに比べてＸｓおよびＸｌを無視できない場合に対する適用方法は後述する。
【００２１】
≪送電部１１の構成≫
送電部１１の構成を説明する。送電部１１は、送電整合用切替部１１１と、送電整合用方向性結合器１１２と、送電整合回路１１３と、送電制御部１１４と、送電計測部１１５と、整合用交流信号出力部１１６と、送電用共鳴コイル１１７と、送電通信部１１８と、送電記憶部１１９を備えている。
送電整合用切替部１１１は２つの入力端子と１つの出力端子を有する。送電整合用切替部１１１の第１の入力端子は交流電源１３に接続され、第２の入力端子は送電整合用方向性結合器１１２に接続され、出力端子は送電整合回路１１３に接続される。
送電制御部１１４は、送電整合用切替部１１１を制御し、送電時には交流電源１３と送電整合回路１１３を接続させ、インピーダンス整合時には送電整合用方向性結合器１１２と送電整合回路１１３を接続させる。
【００２２】
送電整合用方向性結合器１１２は、出力端子と反射出力端子と入力端子を有する電気回路であり、出力端子は送電整合用切替部１１１と、反射出力端子は送電計測部１１５と、入力端子は整合用交流信号出力部１１６と、各々、接続される。
送電整合回路１１３は、２つ以上の可変素子を含み、可変素子の値は送電制御部１１４により設定される。送電整合回路１１３の出力端子は送電用共鳴コイル１１７に接続される。
【００２３】
送電通信部１１８は、送電制御部１１４が外部装置、特に、受電部１２と通信を行うための部品である。
送電記憶部１１９は、送電部の非共鳴状態における入力インピーダンスＺｔｉと送電整合回路１１３の可変素子値との対応関係を記憶する。
送電制御部１１４は、送電記憶部１１９に記憶されたデータを利用して、後述の固有整合（intrinsic match）を行う。固有整合の内容はインピーダンス整合方法の説明で更に詳しく述べる。
【００２４】
≪受電部１２の構成≫
受電部１２の構成を説明する。受電部１２は、受電用共鳴コイル１２１と、受電整合回路１２２と、受電整合用切替部１２３と、受電計測部１２４と、受電制御部１２５と、受電通信部１２６と、受電記憶部１２７を含む。
受電用共鳴コイル１２１の出力端子は受電整合回路１２２に接続され、受電整合回路１２２の出力は受電整合用切替部１２３に接続される。
受電整合回路１２２は２つ以上の可変素子を含み、可変素子の値は受電制御部１２５により設定される。
受電整合用切替部１２３は２つの出力端子を有し、第１出力端子は負荷１４に接続され、第２出力端子は受電計測部１２４に接続される。
【００２５】
受電制御部１２５は、受電整合用切替部１２３を制御し、受電時には受電整合回路１２２と負荷１４を接続させ、インピーダンス整合時には受電整合回路１２２と受電計測部１２４を接続させる。
受電通信部１２６は、受電制御部１２５が外部装置、特に、送電部１１と通信を行うための部品である。
受電記憶部１２７は、受電部の非共鳴状態における入力インピーダンスＺｒｉと受電整合回路１２２の可変素子値との対応関係を記憶する。
受電制御部１２５は、受電記憶部１２７に記憶されたデータを利用して、固有整合を行う。固有整合の内容はインピーダンス整合方法の説明で更に詳しく述する。
【００２６】
＜インピーダンス整合の関連部の構成と動作＞
インピーダンス整合時に、送電部１１と受電部１２は、送電効率が最大になるように送電整合回路１１３と受電整合回路１２２を調整する。送電効率を計測するために、以下の動作を行う。
送電制御部１１４は、交流電源１３の出力を停止させ、送電整合用切替部１１１の第２入力端子を出力端子と接続させ、整合用交流信号出力部１１６の出力を開始させ、整合用交流信号出力部１１６の出力信号を送電整合用方向性結合器１１２と送電整合用切替部１１１を通って送電整合回路１１３に送り、送電計測部１１５が検出した送電整合回路１１３からの反射信号の電圧または電流または電力を読み取る。
【００２７】
受電制御部１２５は、受電整合用切替部１２３の入力端子を第２出力端子と接続させ、受電整合回路１２２から出力される信号を受電計測部１２４に送り、受電計測部１２４で測定された信号の電圧または電流または電力を読み取る。
送電制御部１１４または受電制御部１２５が、整合用交流信号出力部１１６の出力電力と受電計測部１２４の測定値から求めた受電電力の比を求めて、その比に１００を乗算した値を送電効率とする。
送電制御部１１４または受電制御部１２５は、また送電計測部１１５の測定値から反射電力を求め、更に前記出力電力から前記受電電力と反射電力の和を減算して、損失電力を求める。特に、後述の方法でインピーダンス整合を行った後の反射電力と損失電力の値は、非接触給電装置１の電気回路の正常動作を確認するデータとして利用できる。
【００２８】
前記構成は、受電電力と反射電力の両方を計測する構成であるが、片方だけを計測する構成でも本発明の方法を適用できる。例えば、受電電力のみを計測しインピーダンス整合に利用して、反射電力による回路動作確認は省略することができる。
また、損失電力を無視し、前記出力電力と反射電力の差を受電電力と近似して、反射電力のみを計測する構成も可能である。
これらの構成は、回路動作の確認機能を省略する代わりに回路規模を小さくできる利点がある。
【００２９】
＜固有整合によるインピーダンス整合方法＞
第１実施形態の固有整合によるインピーダンス整合方法を説明する。
本実施形態の非接触給電において、前記したように、まず、送電部１１と受電部１２との間で、インピーダンスの整合をとるが、この際、交流電源１３の周波数ｆｏにおいて、送電部１１、受電部１２、負荷１４のインピーダンス整合を行う。
また、交流電源１３の出力インピーダンス、送電部１１の入出力インピーダンス、受電部１２の入出力インピーダンス、負荷１４の入力インピーダンスはすべて、実質的に実数成分のみを持つように調整する。
その後、送電部１１の出力インピーダンス、受電部１２の入力インピーダンスの実数成分を、送電部と受電部との結合による相互インダクタンスＭとの関連とともに、調整し、最大の送電効率となるように選択して、インピーダンス整合を行う。
以上が本実施形態の固有整合によるインピーダンス整合方法の特徴である。次に、固有整合によるインピーダンス整合方法を詳しく説明する。
【００３０】
図２は、送電部と非共鳴状態にある受電用共鳴コイル１２１と受電整合回路１２２の等価回路図である。図２（ａ）は受電整合回路１２２を４端子回路網で表し、図２（ｂ）は整合回路の一例として、２つの可変素子がコンデンサからなり、受電用共鳴コイル１２１（コイルＬｒ）に対して並列に接続された可変容量コンデンサＣｒｐと、直列に接続された可変容量コンデンサＣｒｓを用いた回路を示している。
なお、図２（ｂ）においては、Ｃｒｐ、Ｃｒｓは可変容量コンデンサとしての素子を表す場合と静電容量値を表す場合とがある。
回路の整合をとる過程として、可変容量コンデンサＣｒｐと可変容量コンデンサＣｒｓの静電容量値であるＣｒｐとＣｒｓの値を調整して、端子Ｔｒ１とＴｒ２とで測定した受電整合回路１２２の入力インピーダンスＺｒｉ（ｆｏ）が実数部Ｒｒｉのみになるようにする。
【００３１】
例えば、図２（ｂ）の整合回路の場合、受電用共鳴コイル１２１のインダクタンス値をＬｒ、受電用共鳴コイル１２１に含まれる抵抗成分をＲｒｄとし、可変容量コンデンサＣｒｐとＣｒｓの静電容量値であるＣｒｐとＣｒｓの値を、次に示す数式の（１）式の関係を満たすように調整する。
すると、数式の（１）式の関係により入力インピーダンスＺｒｉ（ｆｏ）の虚数成分はほぼ０となって消え、Ｚｒｉ（ｆｏ）は数式の（２）式に示す実数部Ｒｒｉのみを持つ。ここでωｏ＝２πｆｏである。
［数式の（１）式］
２ωｏ２ＬｒＣｒｐ−（ωｏ２Ｌｒ２＋Ｒｒｄ２）ωｏ２Ｃｒｐ２
＋ωｏＣｒｓ［ωｏＬｒ−ωｏＣｒｐＲｒｄ２−ωｏ３Ｌｒ２Ｃｒｐ］＝１
［数式の（２）式］
Ｒｒｉ＝Ｒｒｄ／｛（１＋ωｏ２ＬｒＣｒｐ）２＋（ωｏＣｒｓＲｒｄ）２｝
【００３２】
図３は固有整合を達成する可変容量（コンデンサ）と入力抵抗との関係を示す図であり、数式の（１）式と（２）式を満たすＣｒｐとＣｒｉの一例を示す。図３において、縦軸にはＣｒｐとＣｒｉの静電容量値（単位ｐＦ）を示し、横軸にはインピーダンスＺｒｉ（ｆｏ）（単位Ω）を示している。また、数式の（１）式を満たすＣｒｐとＣｒｓの特性線は、それぞれ実線と破線で示されている。
つまり、数式の（１）式を満たすようにＣｒｐとＣｒｓを変化させると、数式の（２）式によって、入力インピーダンスＺｒｉ（ｆｏ）の実数成分であるＲｒｉは変化する。このときのＣｒｐとＣｒｓとＲｒｉ（Ｒｅ［Ｚｒｉ（ｆｏ）］）との関係を図示したものが図３である。
【００３３】
次に図３を用いて、数式の（１）式を満たしながら、所望のＲｒｉ値を見出す方法について述べる。
図２（ｂ）に示した回路において、コイルインダクタンスＬｒ＝３μＨ、周波数ｆｏ＝１３．５６ＭＨｚ、コイルの損失を表すＱ値は、ｆｏにおいて８００である（図３の場合）。なお、コンデンサの損失はコイル損失より十分小さいため無視する。
図３において、前記したように横軸はＺｒｉ（ｆｏ）の実数部、即ち、Ｒｒｉである。Ｚｒｉ（ｆｏ）をある実数値にするためには、横軸からＲｒｉ値を探し、ＣｒｐとＣｒｓを該Ｒｒｉ値に対応する値に設定すればよい。
図３の中のＲｒｄは図示の例においてＲｒｉが取ることのできる最小値である。Ｒｒｄは、前記したようにコイルの等価直流抵抗に相当し、ωｏＬｒ／Ｑで見積もることができる。
【００３４】
図４は固有整合状態における動作周波数ｆｏの近傍帯域でのインピーダンスの典型的な特性例を示す図であり、ｆｏ＝１３．５６ＭＨｚにおけるインピーダンス虚数部が０になるように調整した回路のＺｒｉ（ｆ）の一例を示す。回路構成は図３と同じであり、Ｃｒｐ＝２０ｐＦ、Ｃｒｓ＝２５．９ｐＦとした。
図４は１３．５６ＭＨｚより±１００ＫＨｚの帯域におけるＺｒｉ（ｆ）を示しており、前記のＩＳＭ帯域１３．５６ＭＨｚ±７ＫＨｚより１４倍（１００／７）以上広い帯域でのＺｒｉ（ｆ）を表している。
図４に示した帯域において、インピーダンス実数部のＲｅ［Ｚｒｉ］は実質的に一定値に近似でき、またインピーダンス虚数部のＩｍ［Ｚｒｉ］は実質的に周波数に比例する１次関数に近似できる。なお、図４においては、前記したように周波数帯域が広く、ｆｏ＝１３．５６ＭＨｚから離れた周波数において、インピーダンス虚数部のＩｍ［Ｚｒｉ］は０の値から乖離している。
このようなインピーダンス特性はＲＬＣ直列共振回路に等しい。
【００３５】
インピーダンス整合に有用な表現を得るため、本発明ではインピーダンスの虚数部が０になるように調整した状態の図２（ａ）の回路をＲＬＣ直列共振回路に近似する。
なお、図２（ｂ）は、説明に用いる整合回路の一例であり、本実施形態の方法および回路は、動作周波数ｆｏの近傍帯域におけるインピーダンス特性をＲＬＣ直列共振回路のインピーダンスで近似できる全ての整合回路に適用できる。
【００３６】
図５はＲＬＣ直列共振回路に近似した受電用共鳴コイル１２１と受電整合回路１２２の等価回路図である。送電部１１（図１）とは非共鳴状態である。
図５のＬｒｅとＣｒｅは、周波数ｆｏにおける受電整合回路１２２の実効インダクタンスと実効静電容量である。周波数ｆｏでインピーダンスの虚数部が０であることから、次に示す、数式の（３）式が成り立つ。
［数式の（３）式］
ＸＬｒ（ｆｏ）−ＸＣｒ（ｆｏ）＝０
Ｚｒｉ（ｆｏ）＝Ｒｒｉ
ここで、ＸＬｒ（ｆ）＝２πｆＬｒｅ
ＸＣｒ（ｆ）＝１／（２πｆＣｒｅ）
である。
【００３７】
なお、ＸＬｒ（ｆｏ）とは、周波数ｆｏにおけるコイルＬｒのリアクタンスＸを意味し、また、ＸＣｒ（ｆｏ）とは、周波数ｆｏにおけるコンデンサＣｒのリアクタンスＸを意味する。また、πは円周率である。
また、図５の回路は、図２（ｂ）の例のみならず、ｆｏで直列共振する任意の回路を表現する。
【００３８】
本発明では、Ｚｒｉ（ｆｏ）が実質的に数式の（３）式で表現できる、つまり実数部のみとなるように、整合回路を調整することを、固有整合と呼ぶ。
受電部の固有整合は、前記受電制御部１２５が所定のＺｒｉに対応する受電整合回路１２２の可変素子値を受電記憶部１２７から読み出して受電整合回路１２２に設定することで、行われる。以上では受電部１２に対する固有整合を説明したが、送電部１１でも同様の固有整合を行う。
なお、固有整合は、Ｒｒｉと前記負荷１４の入力抵抗Ｒｌが一致しない点と、固有整合後の送電部の実効抵抗Ｒｔｉと前記電源２の出力抵抗Ｒｓが一致しない点で、特許文献１における第１段階の整合と異なる。
また、本実施形態の固有整合は、送電部１１と受電部１２の共鳴周波数を離すことなく、送電記憶部１１９および受電記憶部１２７のデータを利用して行われる点でも、特許文献１における第１段階の整合と異なる。
【００３９】
＜固有整合で共鳴状態のインピーダンスの等価回路＞
固有整合された送電部１１と受電部１２が共鳴状態で持つインピーダンスについて、図６の等価回路を用いて説明する。
送電部と受電部の共鳴は、図６（ａ）示すように、コイルＬｔｅとコイルＬｒｅが結合係数ｋで結合した回路で表現できる。図６（ａ）の回路は、交流理論から、図６（ｂ）の回路に変換できる。この時、Ｍは相互インダクタンスであり、
Ｍ＝ｋ（ＬｔｅＬｒｅ）１／２
である。
【００４０】
図６（ｂ）の端子Ｔｔ１とＴｔ２間のインピーダンスＺｔ（ｆ）は、送電整合回路１１３（図１）と受電整合回路１２２（図１）に依存し、固有整合をしていない場合は、一般的に複雑な関数である。しかし、前記の固有整合を送電部および受電部に施すと、周波数ｆｏの近傍において、インピーダンスＺｔ（ｆ）は、図６（ｂ）のＲｔｉ、Ｒｒｉの値の等価回路に近似できる。
そして、周波数ｆｏにおけるインピーダンスＺｔ（ｆｏ）は、次に示す数式の（４）式で示される単純な式で表現される。ここでＸｍ（ｆ）は、相互インダクタンスＭによるリアクタンスωｏＭである。
［数式の（４）式］
Ｚｔ（ｆｏ）＝Ｒｔｉ＋ｊＸｍ（ｆｏ）２／［Ｒｒｉ＋Ｚｌ（ｆｏ）］
＝Ｒｔｉ＋ｊωｏ２Ｍ２／［Ｒｒｉ＋Ｚｌ（ｆｏ）］
【００４１】
また、図６（ｃ）に示したＴｒ１とＴｒ２端子間のインピーダンスＺｒ（ｆｏ）は、回路の対称性から、Ｚｔ（ｆｏ）→Ｚr（ｆｏ）、Ｒｔｉ→Ｒｒｉ、Ｚｌ（ｆｏ）→Ｚｓ（ｆｏ）にそれぞれ対応するので、以下に示す数式の（５）式になる。
［数式の（５）式］
Ｚr（ｆｏ）＝Ｒｒｉ＋ｊＸｍ（ｆｏ）２／［Ｒｔｉ＋Ｚｓ（ｆｏ）］
＝Ｒｒｉ＋ｊωｏ２Ｍ２／［Ｒｔｉ＋Ｚｓ（ｆｏ）］
【００４２】
＜各部のインピーダンス整合＞
また、送電部１１と交流電源１３の間のインピーダンス整合は数式の（６）式で、受電部１２と負荷１４の間のインピーダンス整合は数式の（７）式で、各々、表現される。
なお、Ｚｓ（ｆｏ）＊、Ｚｌ（ｆｏ）＊は、それぞれＺｓ（ｆｏ）、Ｚｌ（ｆｏ）の複素共役を表す。
［数式の（６）式］
Ｚｓ（ｆｏ）＊＝Ｒｓ（ｆｏ）−ｊＸｓ（ｆｏ）＝Ｚｔ（ｆｏ）
［数式の（７）式］
Ｚｌ（ｆｏ）＊＝Ｒｌ（ｆｏ）−ｊＸｌ（ｆｏ）＝Ｚｒ（ｆｏ）
【００４３】
前記、数式の（６）式と（７）式を同時に満たす条件は、数式の（４）式と（５）式とともに解くと、以下の数式の（８）式と（９）式と（１０）式を同時に満たすことに置き換えられる。
［数式の（８）式］
Ｒｓ（ｆｏ）Ｒｌ（ｆｏ）−Ｒｔｉ（ｆｏ）Ｒｒｉ（ｆｏ）＝ωｏ２Ｍ２
［数式の（９）式］
Ｒｓ（ｆｏ）Ｒｒｉ（ｆｏ）−Ｒｌ（ｆｏ）Ｒｔｉ（ｆｏ）＝０
［数式の（１０）式］
Ｘｓ（ｆｏ）＝Ｘｌ（ｆｏ）＝０
【００４４】
数式の（８）式〜（１０）式において、送電時に変化する独立変数は、負荷抵抗を表すＲｌ（ｆｏ）と、送電部１１と受電部１２間の相対位置により変化する相互インダクタンスＭである。
非共鳴状態における送電部１１の入力抵抗Ｒｔｉ（ｆｏ）と受電部１２の出力抵抗Ｒｒｉ（ｆｏ）は、送電整合回路１１３と受電整合回路１２２を固有整合することで、調整できる。
その他、動作周波数ｆｏと、交流電源１３の出力インピーダンスのＲｓ（ｆｏ）とＸｓ（ｆｏ）と、負荷１４の入力リアクタンスＸＩ（ｆｏ）と、インダクタンスＬｔｅとＬｒｅとは、設計時または製造時に固定できる。
【００４５】
特に、Ｘｓ（ｆｏ）とＸＩ（ｆｏ）を０にすれば、数式の（１０）式の条件は満たされる。従って、数式の（８）式と（９）式を満たすＲｔ（ｆｏ）とＲｒ（ｆｏ）を、それぞれ固有整合するＲｔｉとＲｒｉとにすれば、インピーダンス整合を達成できる。
本発明の固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉを数式の（１１）式と（１２）式に示す。
［数式の（１１）式］
Ｒｔｉ＝（Ｒｌ２−ωｏ２Ｍ２Ｒｌ／Ｒｓ）１／２
［数式の（１２）式］
Ｒｒｉ＝（Ｒｓ２−ωｏ２Ｍ２Ｒｓ／Ｒｌ）１／２
なお、ここでωｏ＝２πｆｏである。
【００４６】
＜第１実施形態のインピーダンス整合方法のフローチャート＞
図７は本発明の第１実施形態によるインピーダンス整合方法を示すフローチャートである。以下にこのフローチャートを説明する。
【００４７】
第１ステップで、受電制御部１２５（図１）が負荷抵抗１４（図１）の抵抗値Ｒｌ（負荷抵抗Ｒｌ）を読み取る（Ｓｔｅｐ１）。
負荷抵抗Ｒｌを検出回路によって検出する技術は一般的に周知である。更に、受電制御部１２５は読み取ったＲｌの値を、通信によって送電制御部１１４（図１）に伝達する。
【００４８】
第２ステップで、送電制御部１１４（図１）と受電制御部１２５（図１）は、Ｍ推定値を暫定的に決めて、第１ステップで読み取ったＲｌと前記Ｍ推定値を数式の（１１）式および（１２）式に代入してＲｔｉとＲｒｉを算出する（Ｓｔｅｐ２）。
なお、送電効率を最大にする相互インダクタンスＭ（送電部１１と受電部１２間の相対位置により変化）をＭ推定値と称する。
また、送電制御部１１４（図１）と受電制御部１２５（図１）は、通信によって、同じＭ推定値を用いる。
【００４９】
第３ステップで、送電制御部１１４（図１）と受電制御部１２５（図１）は、算出したＲｔｉとＲｒｉに対応する可変素子値を、送電記憶部１１９（図１）と受電記憶部１２７（図１）から読み出す（Ｓｔｅｐ３）。
【００５０】
第４ステップで、送電制御部１１４（図１）は第３ステップで読み出した可変素子値を送電整合回路１１３（図１）に設定し、受電制御部１２５（図１）は第３ステップで読み出した可変素子値を受電整合回路１２２（図１）に設定する（Ｓｔｅｐ４）。
【００５１】
第５ステップで、送電制御部１１４（図１）または受電制御部１２５（図１）が、該Ｍ推定値に対する送電効率を前述の方法で測定する（Ｓｔｅｐ５）。なお、送電効率の測定値は、測定を行った制御部（送電制御部１１４または受電制御部１２５）内の送電効率記憶部（不図示）に保存される。
【００５２】
第６ステップで、測定された送電効率を前記制御部（送電制御部１１４または受電制御部１２５）内の送電効率記憶部（不図示）に保存された送電効率と比較して、最大送電効率かを判断する。最大送電効率と判断された場合（Ｙｅｓ）は、インピーダンス整合を終了し、また、最大送電効率でないと判断された場合（Ｎｏ）は、第７ステップに移行する（Ｓｔｅｐ６）。
【００５３】
第７ステップで、送電制御部１１４（図１）または受電制御部１２５（図１）がＭ推定値を更新する（Ｓｔｅｐ７）。
Ｍ推定値の更新方法は、送電効率を最大にする任意の最適化アルゴリズムでよい。最適化の独立変数がＭだけであるため、単純なアルゴリズムを使うことができ、例えば、山登り法（現在の解の近傍の内で最も評価度の高い解を近傍解として選び、現在の解より近傍解の評価度の高い場合に、近傍解と現在の解を入れ換える局所探索法）でもよい。
【００５４】
以上の方法で、送電効率を最大にするＭ推定値と、固有整合値ＲｔｉおよびＲｒｉと、これらに対応する送電整合回路１１３（図１）、および受電整合回路１２２（図１）の可変素子値が得られる。
なお、送電効率を最大にするＭ推定値を、固有整合値ＲｔｉおよびＲｒｉを調整して見出す手法は、非共鳴状態で送電部と受電部がそれぞれ持つ入力抵抗ＲｔｉとＲｒｉと、送電部と受電部の結合による相互インダクタンスＭとの３要素間で少なくとも２要素を調整してインピーダンス整合をとる方法のひとつの形態である。
【００５５】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第２実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第２実施形態を示す。なお、第２実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を、第１実施形態で用いた構成より、更に具体的な構造を用いて実施した形態を示す。
【００５６】
≪共鳴コイル≫
図８は、第１実施形態の特性評価に用いた共鳴コイル２２７の斜視図であり、銅線を長方形に２回巻いた共鳴コイル２２７を示している。
また、図９は、第１実施形態の特性評価の送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１の設定条件を示す概略の斜視図である。
図８に示した共鳴コイル２２７の１対を、図９において送電用コイル１１７および受電用共鳴コイル１２１として用いて、図９に示すようにコイル１１７、１２１面間の距離を２５ｃｍに固定しながら、コイル１１７、１２１を相対的に面方向に平行して移動し、コイル中心軸間の距離を変化させた。
【００５７】
＜入力抵抗−送電効率特性＞
図１０は本発明の第２実施形態における入力抵抗−送電効率特性の評価結果を示す特性図であり、固有整合に用いた固有整合値（入力抵抗値）Ｒｔｉ、Ｒｒｉと得られた送電効率（％）の関係（入力抵抗−送電効率特性）の評価結果を示す。
図１０においては、コイル１１７、１２１（図９）の各中心軸間距離（０ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ）における特性結果を示している。なお、送電用と受電用に同じ共鳴コイルと整合回路を用いたため、横軸のＲｔｉとＲｒｉは同じ値にしている。
図１０に示す評価結果では、固有整合値（入力抵抗値）Ｒｔｉ、Ｒｒｉを変化させると送電効率も変化し、送電効率が最大になる固有整合値Ｒが存在することが示されている。
したがって、図１０に相当する特性評価結果を用いれば、最適な固有整合値Ｒを得ることができ、共鳴コイル間の相対位置が変化しても、簡便にインピーダンス整合（Ｒｔｉ、Ｒｒｉを調整）を行って、最大送電効率を得ることができる。
【００５８】
＜固有整合値Ｒの調整に伴うインピーダンス変化＞
図１１は、第１実施形態における固有整合値Ｒの調整に伴うインピーダンスの変化を示すスミスチャートであり、一例として、コイル中心軸距離が１０ｃｍの時の特性をスミスチャート上に示す。
複素インピーダンスと複素反射係数の関係を図で表現するスミスチャートにおいては、円の中心が反射係数０、すなわち整合が完全にとれたことを意味する。したがって、整合をとるためには、インピーダンスをスミスチャート上で表現した場合において、円の中心に近い方が望ましい。
厳密なインピーダンス整合ではｆｏ（ここでは１３．５６ＭＨｚ）の点が円の中心に位置する。図１１はｆｏ点の位置が固有整合値Ｒの調整で移動し、Ｒｔｉ＝Ｒｒｉ＝１．０Ωで円中心に最も近くなることを示している。
【００５９】
図１０に示した送電効率も、中心軸距離１０ｃｍにおいてＲｔｉ＝Ｒｒｉ＝１．０Ωの時に最大であった。図１０と図１１の結果から、最大送電効率が得られるようにＲｔｉとＲｒｉを調整することで、厳密ではないとしても、実用的なインピーダンス整合が得られることが解る。
なお、本実施形態においては、インピーダンスの虚数成分がほぼ０になるように調整してから整合を行う固有整合の手法をとっているので、図１１のスミスチャート上においては、ｆｏ点の位置は虚数成分がほぼ０の水平方向の円の半径上の近傍を移動（調整）している。
【００６０】
もし、前記相対位置と相互インダクタンスＭの対応関係を知ることができれば、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１の相対位置を検出する位置検出手段を設けて、数式の（１１）式と（１２）式を利用してインピーダンス整合に適正な固有整合値ＲｔｉとＲｒｉを直接得ることができる。
この方法は、相対位置とＭの対応関係を予め知る送電部１１（図１）と受電部１２（図１）の対にだけ適用できる制約があるが、インピーダンス整合をより迅速に行うことができる。
【００６１】
また、前記方法で得た送電整合回路１１３（図１）および受電整合回路１２２（図１）の可変素子の最適値を初期値として、更に第２段階の別の最適化操作を行うこともできる。第２段階の最適化は、送電部１１（図１）および受電部１２（図１）をＲＬＣ直列共振回路に単純化したことに起因する誤差を低減する効果を持つ。
なお、第２段階の最適化とは、例えば可変素子Ｃｒｐ、Ｃｒｓ、Ｃｔｐ、Ｃｔｓの１要素を僅かに変化させて、その近傍により最適点が存在するか否か（前記した山登り法）を試験し、より最適点があればその条件に移行するものである。なお、この際においては、インピーダンスの実数部を０とする固有整合の手法には必ずしも拘らない。
【００６２】
本発明の第１、第２実施形態では、以上説明したとおり、Ｍ推定値に対して数式の（１１）式と（１２）式を適用して求めたＲｔｉとＲｒｉで固有整合を行い、最大送電効率が得られるようにＭ推定値を更新することで、インピーダンス整合を行う。
この方法を用いれば、送電部１１（図１）と受電部１２（図１）の対を予め限定することなく、共鳴型非接触給電装置のインピーダンス整合を効率よく行うことができる。
【００６３】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第３実施形態)
次に、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第３実施形態を示す。
なお、第３実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの具体的な構造については、図１２、図１３を参照して後述する。
【００６４】
＜インピーダンス整合方法・第３実施形態＞
第３実施形態においては、前記固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７（図１）と受電用共鳴コイル１２１（図１）間の距離を変えることで、インピーダンス整合を達成する。
Ｒｒｉを固定すれば、受電部１２（図１）に搭載される受電整合回路１２２（図１）の回路素子値を給電時に調整する機構が不要になり、受電部１２（図１）の体積および重量を軽減する効果がある。
【００６５】
また、Ｒｔｉを固定すると、送電整合回路１１３（図１）の回路素子値を、給電時に調整する機構を省略できるため、送電部１１（図１）の体積および重量を軽減する効果がある。
Ｒｒｉをある固定整合値Ｒｒｉ０に固定して、Ｒｔｉを調整する例を示す。前記した数式の（９）式から、負荷抵抗Ｒｌの変化に対して、Ｒｔｉは数式の（１３）式に従って調整する。
［数式の（１３）式］
Ｒｔｉ＝Ｒｒｉ０×Ｒｓ／Ｒｌ
【００６６】
負荷１４（図１）が２次電池であれば、負荷抵抗Ｒｌは充電率上昇に伴い緩慢に変化するため、Ｒｔｉの調整は、例えば数分または数十分に一回の頻度で行えばよい。ＲｓとＲｒｉが固定され、更にＲｌとＲｔｉも緩慢な変化のために実質的に固定されると、数式の（８）式から、相互インダクタンスＭが数式の（１４）式を満たせば、インピーダンス整合ができる。
［数式の（１４）式］
Ｍ＝（ＲｓＲｌ−Ｒｒｉ０２×Ｒｓ／Ｒｌ）１／２／ωｏ
【００６７】
以上ではＲｒｉを固定する場合を説明した。ＲｔｉをＲｔｉ０と固定する場合は、数式の（１５）式と（１６）式を用いてインピーダンス整合ができる。
［数式の（１５）式］
Ｒｒｉ＝Ｒｔｉ０×Ｒｌ／Ｒｓ
［数式の（１６）式］
Ｍ＝（ＲｓＲｌ−Ｒｔｉ０２×Ｒｌ／Ｒｓ）１／２／ωｏ
【００６８】
≪コイル位置変化構造≫
第３実施形態では、送電用共鳴コイル１１７（図１、図１２）と受電用共鳴コイル１２１（図１、図１２）の間の距離を変えて、数式の（１４）式または（１６）式を満たすＭを得る。
図１２に本発明の第３実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連の構成を示す。図１２では、移動手段１５を用いて共鳴コイル１１７の位置を変える構成を示す。
図１２は送電用共鳴コイル１１７をコイル面と平行な方向に移動（→）させる例を示しているが、コイル面の法線方向に移動させてもよいし、また平行方向と法線方向の組み合わせで移動させてもよい。
【００６９】
また、送電用共鳴コイル１１７だけを移動する例を示しているが、送電用共鳴コイル１１７を含む送電部１１の一部または全部を移動してもよい。
更に、受電用共鳴コイル１２１または受電用共鳴コイル１２１を含む受電部１２の一部または全部を移動してもよい。
また、図１２に示した受電用共鳴コイル１２１または受電用共鳴コイル１２１を含む受電部１２の一部または全部が、図１３を参照して後述する電動車両１６に搭載される場合もある。
また、図１２においては、送電整合回路１１３と送電用共鳴コイル１１７が接続されていることが示されている。
なお、図１３は受電用共鳴コイル１２１または受電用共鳴コイル１２１を含む受電部１２の一部または全部が電動車両１６に搭載される場合の構成図である。したがって、前記第３実施形態や、次に述べる第４実施形態にも参照される。
【００７０】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第４実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第４実施形態を示す。なお、第４実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造は、受電部１２（図１、図１３）が電動車両に搭載される場合を示す。
【００７１】
≪電動車両へ受電部の搭載構造≫
図１３は、受電部１２を搭載した電動車両１６が移動する構造と構成を示す。床下、または路面に送電部１１を埋め込み、電動車両１６に搭載された受電部１２に電磁界共鳴による非接触の給電を行う。
【００７２】
＜インピーダンス整合方法・第４実施形態＞
図１４は、本発明の第４実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連における共鳴コイルの効果を示す概念図であり、長尺方向と短尺方向を持つ２つの共鳴コイルを用いて実施する場合を示す。
図１４において、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１の長尺および短尺方向を揃える。方向を揃えるためには目印標識などのガイドを用いればよいが、位置検出手段と制御部を有する自動位置制御装置を使ってもよい。
両コイルの短尺方向を揃えておき、インピーダンス整合時には送電用共鳴コイル１１７または受電用共鳴コイル１２１を短尺方向に移動させる。
短尺方向に移動させることで、より少ない移動距離で相互インダクタンスＭを大きく変えることができ、移動手段１５を含む送電部１１または受電部１２の体積および重量の低減、移動で消費されるエネルギーの低減の効果が得られる。
【００７３】
電動車両１６（図１３）を移動させるためにエネルギーが消費される点と、電動車両１６（図１３）の位置制御を必要とする点とが、図１２の構成より不利であるが、別途の移動手段を備える必要がない利点がある。
送電用共鳴コイル１１７（図１）および受電用共鳴コイル１２１（図１）として、従来から線材を同軸状に巻いた軸対称型のコイルが広く知られている。しかし、本発明を第４実施形態のごとく実施する上で、特に図１３の如くコイル中心軸間の距離を変化させる場合は、図１４の如く長尺方向と短尺方向を持たせた形状の共鳴コイル１１７、１２１（図１４）が有利である。
本発明の第４実施形態では、以上説明したとおり、固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１間の相対位置を変えることで、インピーダンス整合を効率よく達成する汎用的な手段を提供できる。
【００７４】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第５実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第５実施形態を示す。第５実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を次に示す。
【００７５】
≪コイルの上下回転による傾斜角度の変化構造≫
図１５は本発明の第５実施形態における、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
図１５において、傾斜手段１７は送電用共鳴コイル１１７の一部を回転軸に該コイルを上下回転させることで、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１間の傾斜角度を変える。
図１５の如く回転させる共鳴コイルが、長尺方向と短尺方向を持つようにして、回転軸を長尺方向と平行にすれば、回転に伴うコイルの上下移動距離が短くなり、装置の体積および重量を低減する効果がある。
【００７６】
また、図１６は第５実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連において、回転軸を共鳴コイルの端部に位置させる効果を示す概念図である。
図１６（ａ）に示すように、回転軸を共鳴コイル１１７の端部に位置させることで、図１６（ｂ）に示すような回転軸を共鳴コイル１１７の中央に位置させた場合より、共鳴コイルの中心間の平均距離を短縮することができる。共鳴コイル間の距離を短くすることで、共鳴コイル間の結合を強くして、送電効率を向上させる効果がある。
【００７７】
更に、回転軸を共鳴コイルの端部に位置させることで、傾斜角度と共にコイル中心間距離を変化させることができて、インピーダンス調整に必要な傾斜角度調整量を減らす効果もある。
以上の説明では、送電用共鳴コイル１１７を傾斜させる例を示したが、受電用共鳴コイル１２１を傾斜させてもよい。
【００７８】
＜インピーダンス整合方法・第５実施形態＞
本発明の第５実施形態は、前記固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７（図１５、図１６）と受電用共鳴コイル１２１（図１５、図１６）間の傾斜角度を変えることで、インピーダンス整合を達成する。
前記の第３実施形態で説明したように、ＲｔｉとＲｒｉの中で片方を固定して他方を緩慢に調整しながら、相互インダクタンスＭを調整することで、インピーダンス整合ができる。
本実施形態は、相互インダクタンスＭを変えるため、コイル間の傾斜角度を変える。
本実施形態では、以上説明したとおり、固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７（図１５、図１６）と受電用共鳴コイル１２１（図１５、図１６）間の傾斜角度を変えることでインピーダンス整合を効率よく達成する汎用的な手段を提供できる。
【００７９】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第６実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第６実施形態を示す。第６実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を次に示す。
【００８０】
≪コイルのＺ軸回転による傾斜角度の変化構造≫
図１７は本発明の第６実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
図１７において、回転手段１８は送電用共鳴コイル１１７を、図中のＺ軸を回転軸に回転させる。送電用共鳴コイル１１７の代わりに受電用共鳴コイル１２１を回転させてもよい。
【００８１】
＜インピーダンス整合方法・第６実施形態＞
本発明の第６実施形態は、前記固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、長尺方向と短尺方向を有する送電用共鳴コイル１１７（図１７）および受電用共鳴コイル１２１（図１７）を用いて、送電用共鳴コイル１１７（図１７）または受電用共鳴コイル１２１（図１７）を回転させ、両共鳴コイルの長尺方向間の角度を変えることで、インピーダンス整合を達成する。
本実施形態によれば、両共鳴コイルの中心軸間距離は固定したまま、相互インダクタンスＭを変えることができるため、前記第３実施形態より装置の体積および重量を低減する効果がある。
【００８２】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第７実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第７実施形態を示す。第７実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を次に示す。
【００８３】
≪常磁性体または反磁性体による電磁界調整構造≫
図１８は本発明の第７実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。
図１８において、送電用共鳴コイル１１７または受電用共鳴コイル１２１の少なくとも一方に近接して、常磁性体または反磁性体からなる一つまたは複数の電磁界調整部品１６１と、該電磁界調整部品の位置を移動させる電磁界調整部移動手段１６２を備える。
【００８４】
＜インピーダンス整合方法・第７実施形態＞
前記固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、電磁界調整部移動手段１６２を用いて電磁界調整部品１６１を移動させることで、両共鳴コイル間の電磁界分布を変えて、相互インダクタンスＭを調整する。電磁界調整部移動手段１６２による電磁界調整部品１６１の移動は、平行移動と回転と傾斜の組み合わせでよい。
【００８５】
本発明の第７実施形態では、以上説明したとおり、固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定しておき、送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１間の相互インダクタンスＭを、電磁界調整部品１６１と電磁界調整部移動手段１６２を用いて調整することで、インピーダンス整合を効率よく達成する汎用的な手段を提供できる。
第７実施形態の構成は、電気配線に接続された共鳴コイルは固定しておき、電気配線から独立した電磁界調整部品１６１を移動させることでインピーダンス整合を達成するため、電気配線の劣化を低減できる利点がある。
【００８６】
(非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第８実施形態)
以下、本発明の非接触給電装置のインピーダンス整合方法の第８実施形態を示す。第８実施形態を実現する非接触給電装置の送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルの構造を次に示す。
【００８７】
≪複数の共鳴コイルの選択構造≫
図１９は本発明の第８実施形態における送電用共鳴コイル１１７と受電用共鳴コイル１２１との関連を示す構成図である。第８実施形態では、複数の共鳴コイルから一つを選ぶことで、相互インダクタンスＭを変える。
図１９には複数の送電用共鳴コイル１１７と一つの受電用共鳴コイル１２１を用いる構成を示すが、送電用共鳴コイル１１７を一つにして受電用共鳴コイル１２１を複数にする構成も可能である。ただし、送電用共鳴コイル１１７を複数にする図１９の構成が、受電部１２およびそれを搭載した電動車両１６の重量低減の面で有利である。
【００８８】
以下では、送電用共鳴コイル１１７を複数にする図１９の構成で説明する。複数の送電用共鳴コイル１１７は、共鳴コイル切替部１９に接続され、共鳴コイル切替部１９は、送電整合回路１１３に接続される。
共鳴コイル切替部１９は、送電制御部１１４の制御に従い、送電用共鳴コイル１１７の中の１つを選択して送電整合回路１１３に連結する。これによって、相互インダクタンスＭを変える。
【００８９】
＜インピーダンス整合方法・第８実施形態＞
次に、前記第３実施形態と同じく、固有整合に用いるＲｔｉとＲｒｉの中で一つを固定して、他方を前記の数式の（１３）式または（１５）式に従って調整する。
共鳴コイル切替部１９を制御して、送電整合回路１１３と連結される送電用共鳴コイル１１７を変えると、送電用共鳴コイル１１７を実効的に移動させた効果が得られ、数式の（１４）式または（１６）式の相互インダクタンスＭを調整できる。この時、選択された１つのコイル以外の送電用共鳴コイル１１７を送電整合回路１１３と連結しないことで、それらの共鳴周波数を前記ｆｏから大きく離して、電磁界共鳴に及ぼすそれらコイルの干渉を実質的に排除する。
【００９０】
したがって、共鳴コイル切替部１９を制御して、送電効率が最大になる送電用共鳴コイル１１７を選択することで、インピーダンス整合を効率よく達成することができる。共鳴コイル切替部１９は電気回路を用いて実施することができるため、本実施例の構成では、共鳴コイルまたはその他部品を移動または傾斜または回転させる必要がなくなり、摩耗による装置の劣化を低減できる利点がある。
【００９１】
（その他の実施形態）
本発明は前記の実施形態に限定されるものではない。以下に例をあげる。
第１実施形態において、図２（ｂ）は整合回路として、直列のコンデンサＣｒｓと並列のコンデンサＣｒｐを用いた例を示したが、コイルを用いてもよい。またコンデンサとコイルを併せて用いてもよい。また３個以上の可変素子を用いてもよい。
【００９２】
第１実施形態においては、固有整合として、交流電源１３の出力インピーダンスが実質的に実数部Ｒｅのみを有し、また前記負荷１４の入力インピーダンスが実質的に実数部Ｒｌのみを有する場合を前提にした。
つまり、高周波分野においては、同軸線路で相互接続する装置の入力および出力インピーダンスを同軸線路の特性インピーダンスに一致させることが一般的であり、同軸線路の特性インピーダンスは例えば５０Ωまたは７５Ωのように実数部のみを有することが一般的である。したがって、上記の前提は十分、一般的である。
ただし、｜Ｘｓ｜および｜Ｘｌ｜が各々ＲｓおよびＲｌより十分小さくない場合でも、本発明の固有整合を
ＸＬｒ（ｆｏ）−ＸＣｒ（ｆｏ）＝Ｘｓ
および
ＸＬｔ（ｆｏ）−ＸＣｔ（ｆｏ）＝Ｘｌ
を満たすことに拡張し、かつ図７に示したフローチャートの手順を進めることも可能である。
【００９３】
また、本発明のインピーダンス整合方法は、磁界結合の他に電界結合による電磁界共鳴を利用する非接触給電装置にも適用することができる。
【００９４】
また、電力の代わりに信号の送受を行う送信アンテナと受信アンテナの対であって、片方のインピーダンス整合が他方のインピーダンスを変化させる装置で効率よくインピーダンス整合を得る用途にも適用できる。
【００９５】
また、以上において非接触給電装置の受電用共鳴コイルが搭載される例を電動車両としたが、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車に用いることもできる。
【００９６】
（本発明、実施形態の補足）
なお、本実施形態の非接触給電において、概略のインピーダンス整合方法は前記したように、まず、送電部１１と受電部１２との間で、インピーダンスの整合をとるが、この際、交流電源１３の周波数ｆｏにおいて、送電部１１、受電部１２、負荷１４のインピーダンス整合を行い、
次に、交流電源１３の出力インピーダンス、送電部１１の入出力インピーダンス、受電部１２の入出力インピーダンス、負荷１４の入力インピーダンスはすべて、実質的に実数成分のみを持つように調整し、
その後、送電部１１の出力インピーダンス、受電部１２の入力インピーダンスの実数成分を、送電部１１と受電部１２間の相互コンダクタンスＭとの関連とともに、可変素子で調整し、最大の送電効率となるように選択して、インピーダンス整合を行う。
【００９７】
このように、電源と送電部間および受電部と負荷間のインピーダンス整合を、非共鳴状態の入力抵抗ＲｔｉおよびＲｒｉを利用して行うことで、送電部と受電部のあり得る全ての対に対して予め実験または理論計算を行うことなく、インピーダンス整合に要求される回路調整の回数を最小にする方法である。
また送電部と受電部の対を制限する必要もなくなり、多種多様な共鳴型非接触給電装置で効率よくインピーダンス整合を行うことができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０ 非接触給電装置
１１ 送電部
１１１ 送電整合用切替部
１１２ 送電整合用方向性結合器
１１３ 送電整合回路
１１４ 送電制御部
１１５ 送電計測部
１１６ 整合用交流信号出力部
１１７ 送電用共鳴コイル、共鳴コイル
１１８ 送電通信部
１１９ 送電記憶部
１２ 受電部
１２１ 受電用共鳴コイル、共鳴コイル
１２２ 受電整合回路
１２３ 受電整合用切替部
１２４ 受電計測部
１２５ 受電制御部
１２６ 受電通信部
１２７ 受電記憶部
１３ 交流電源
１４ 負荷
１５ 移動手段
１６ 電動車両
１６１ 電磁界調整部品
１６２ 電磁界調整部移動手段
１７ 傾斜手段
１８ 回転手段
１９ 共鳴コイル切替部
２２７ 共鳴コイル
Ｃｒｅ コンデンサ（受電部）、受電整合回路の実効静電容量
Ｃｔｅ コンデンサ（送電部）、送電整合回路の実効静電容量
Ｃｒｐ、Ｃｒｓ コンデンサ、可変容量コンデンサ
Ｌｒ コイル、コイルインダクタンス、インダクタンス値
Ｌｒｅ コイル（受電部）、受電整合回路の実効インダクタンス
Ｌｔｅ コイル（送電部）、送電整合回路の実効インダクタンス
Ｍ 相互インダクタンス
Ｒｒｉ 入力抵抗値、固有整合値（受電部）
Ｒｔｉ 入力抵抗値、固有整合値（送電部）
Ｔｒ１、Ｔｒ２ 端子（受電部）
Ｔｔ１、Ｔｔ２ 端子（送電部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から負荷に電力を伝送する非接触給電装置において、交流電源の出力に接続される送電整合回路と、送電整合回路の出力に接続された送電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルの出力に接続された受電整合回路と、を備え、
前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数を交流電源の出力周波数ｆｏに略一致させて、更に前記受電用共鳴コイルの共鳴周波数を前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数と略一致させて、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの間に電磁界結合による電磁界共鳴を引き起こし、交流電源が前記送電整合回路に入力した交流電力を、コイル間の電磁界共鳴により前記受電用共鳴コイルに伝送して、前記受電整合回路から負荷へ出力する電磁界共鳴方式の非接触給電装置のインピーダンス整合方法であって、
更に、非共鳴状態で送電部が持つ入力抵抗Ｒｔｉと、非共鳴状態で受電部が持つ入力抵抗Ｒｒｉと、送電部と受電部の結合による相互インダクタンスＭとの３要素の中で２要素を調整して、共鳴状態における非接触給電装置のインピーダンスを整合することを特徴とする非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項２】
前記送電整合回路の可変素子設定値と前記送電用共鳴コイルの前記入力抵抗Ｒｔｉとの対応関係と、前記受電整合回路の可変素子設定値と前記受電用共鳴コイルの前記入力抵抗Ｒｒｉとの対応関係とを予め記録しておき、
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルが共鳴する状態で、前記負荷の入力抵抗Ｒｌを検出する第１ステップと、
前記相互インダクタンスＭを推定し、前記入力抵抗Ｒｌと該相互インダクタンスＭと前記共鳴各周波数と前記交流電源の出力抵抗Ｒｓから、前記入力抵抗Ｒｔｉと前記入力抵抗Ｒｒｉを算出する第２ステップと、
前記入力抵抗Ｒｔｉに対応する可変素子値と、前記入力抵抗Ｒｒｉに対応する可変素子値とを読み出す第３ステップと、
前記可変素子値を前記送電整合回路と、前記受電整合回路とにそれぞれ設定する第４ステップと、
前記非接触給電装置に備えられた送電制御部または受電制御部が送電効率を測定し保存する第５ステップと、
測定された前記送電効率を前記送電制御部または前記受電制御部に保存されていた送電効率と比較して、最大送電効率かを判定する第６ステップと、
最大送電効率となる相互インダクタンスＭの推定値を更新する第７ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記入力抵抗Ｒｔｉと前記入力抵抗Ｒｒｉを算出する手段が、
Ｒｔｉ＝｛Ｒｌ２−（２πｆｏ）２Ｍ２Ｒｌ／Ｒｓ｝１／２
Ｒｒｉ＝｛Ｒｓ２−（２πｆｏ）２Ｍ２Ｒｓ／Ｒｌ｝１／２
であることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項４】
前記送電整合回路または前記受電整合回路の一方の素子値を固定して、前記負荷の入力抵抗Ｒｌを検出して、前記送電整合回路または前記受電整合回路の中で素子値が可変である方の入力抵抗を、前記交流電源の出力抵抗Ｒｓとの間に、ＲｓＲｒｉ−ＲｌＲｔｉ＝０の関係式が満たされるように設定し、
前記送電整合回路に入力される電力と前記受電整合回路から出力される電力との比を算出し、
該電力の比が最大になるように前記相互インダクタンスＭを調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項５】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方を移動させることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項６】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方を傾斜させることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項７】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルに長尺方向と短尺方向を持たせ、送電用共鳴コイルまたは受電用共鳴コイルの少なくとも一方を回転させて送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルとの長尺方向間の角度を変えることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項８】
前記送電用共鳴コイルまたは前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方に近接して一つまたは複数の常磁性体または反磁性体を備えて、該常磁性体または反磁性体を移動させることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項９】
複数の前記送電用共鳴コイルまたは複数の前記受電用共鳴コイルを備え、該複数の共鳴コイルの中で共鳴に用いるコイルを選択して変えることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項１０】
交流電源から負荷に電力を伝送する電磁界共鳴方式の非接触給電装置であって、
前記交流電源の出力に接続される送電整合回路と、
前記送電整合回路の出力に接続された送電用共鳴コイルと、
受電用共鳴コイルと、
前記受電用共鳴コイルの出力に接続された受電整合回路と、
前記送電整合回路に入力される電力と前記受電整合回路から出力される電力の比を算出する送電効率算出手段と、
前記送電整合回路の可変素子設定値と送電整合回路の入力抵抗Ｒｔｉとの対応関係を記憶する送電記憶部、または、
前記受電整合回路の可変素子設定値と受電整合回路の入力抵抗Ｒｒｉとの対応関係を記憶する受電記憶部の中で少なくても１つの記憶部と、
前記送電記憶部または前記受電記憶部に具備され、前記送電整合回路と前記受電整合回路のインピーダンス整合過程で測定した送電効率を記憶する送電効率記憶部と、
を備え、
前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数を前記交流電源の出力周波数に一致させて、更に前記受電用共鳴コイルの共鳴周波数を送電用共鳴コイルの共鳴周波数に一致させて、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルとの間に電磁界結合による電磁界共鳴を引き起こし、前記交流電源が前記送電整合回路に入力した交流電力を、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイル間の電磁界共鳴により前記受電用共鳴コイルに伝送して、前記受電整合回路から負荷へ出力することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項１１】
前記送電用共鳴コイルまたは前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方のコイルを移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１２】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方が長尺方向と短尺方向を有し、該コイルの短尺方向にコイルを移動させる前記移動手段を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の非接触給電装置。
【請求項１３】
前記送電用共鳴コイルまたは前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方のコイルを他方のコイルに対して傾斜させる傾斜手段を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１４】
前記傾斜手段は、傾斜される前記コイルに長尺方向と短尺方向を設け、該コイルの長尺方向を軸にコイルを傾斜させることを特徴とする請求項１３に記載の非接触給電装置。
【請求項１５】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの両方が長尺方向と短尺方向を有し、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方のコイルを他方のコイルに対して回転させる回転手段を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１６】
前記送電用共鳴コイルまたは前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方に近接して常磁性体または反磁性体からなる一つまたは複数の電磁界調整部品と、該電磁界調整部品の位置を移動させる電磁界調整部移動手段とを、更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１７】
複数の前記送電用共鳴コイルまたは複数の前記受電用共鳴コイルと、共鳴に用いるコイルを選択する切り替え手段とを、更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１８】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項１９】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の非接触給電装置。
【請求項２０】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１５に記載の非接触給電装置。
【請求項２１】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１６に記載の非接触給電装置。
【請求項２２】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１７に記載の非接触給電装置。
【請求項１】
交流電源から負荷に電力を伝送する非接触給電装置において、交流電源の出力に接続される送電整合回路と、送電整合回路の出力に接続された送電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルの出力に接続された受電整合回路と、を備え、
前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数を交流電源の出力周波数ｆｏに略一致させて、更に前記受電用共鳴コイルの共鳴周波数を前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数と略一致させて、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの間に電磁界結合による電磁界共鳴を引き起こし、交流電源が前記送電整合回路に入力した交流電力を、コイル間の電磁界共鳴により前記受電用共鳴コイルに伝送して、前記受電整合回路から負荷へ出力する電磁界共鳴方式の非接触給電装置のインピーダンス整合方法であって、
更に、非共鳴状態で送電部が持つ入力抵抗Ｒｔｉと、非共鳴状態で受電部が持つ入力抵抗Ｒｒｉと、送電部と受電部の結合による相互インダクタンスＭとの３要素の中で２要素を調整して、共鳴状態における非接触給電装置のインピーダンスを整合することを特徴とする非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項２】
前記送電整合回路の可変素子設定値と前記送電用共鳴コイルの前記入力抵抗Ｒｔｉとの対応関係と、前記受電整合回路の可変素子設定値と前記受電用共鳴コイルの前記入力抵抗Ｒｒｉとの対応関係とを予め記録しておき、
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルが共鳴する状態で、前記負荷の入力抵抗Ｒｌを検出する第１ステップと、
前記相互インダクタンスＭを推定し、前記入力抵抗Ｒｌと該相互インダクタンスＭと前記共鳴各周波数と前記交流電源の出力抵抗Ｒｓから、前記入力抵抗Ｒｔｉと前記入力抵抗Ｒｒｉを算出する第２ステップと、
前記入力抵抗Ｒｔｉに対応する可変素子値と、前記入力抵抗Ｒｒｉに対応する可変素子値とを読み出す第３ステップと、
前記可変素子値を前記送電整合回路と、前記受電整合回路とにそれぞれ設定する第４ステップと、
前記非接触給電装置に備えられた送電制御部または受電制御部が送電効率を測定し保存する第５ステップと、
測定された前記送電効率を前記送電制御部または前記受電制御部に保存されていた送電効率と比較して、最大送電効率かを判定する第６ステップと、
最大送電効率となる相互インダクタンスＭの推定値を更新する第７ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記入力抵抗Ｒｔｉと前記入力抵抗Ｒｒｉを算出する手段が、
Ｒｔｉ＝｛Ｒｌ２−（２πｆｏ）２Ｍ２Ｒｌ／Ｒｓ｝１／２
Ｒｒｉ＝｛Ｒｓ２−（２πｆｏ）２Ｍ２Ｒｓ／Ｒｌ｝１／２
であることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項４】
前記送電整合回路または前記受電整合回路の一方の素子値を固定して、前記負荷の入力抵抗Ｒｌを検出して、前記送電整合回路または前記受電整合回路の中で素子値が可変である方の入力抵抗を、前記交流電源の出力抵抗Ｒｓとの間に、ＲｓＲｒｉ−ＲｌＲｔｉ＝０の関係式が満たされるように設定し、
前記送電整合回路に入力される電力と前記受電整合回路から出力される電力との比を算出し、
該電力の比が最大になるように前記相互インダクタンスＭを調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項５】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方を移動させることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項６】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方を傾斜させることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項７】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルに長尺方向と短尺方向を持たせ、送電用共鳴コイルまたは受電用共鳴コイルの少なくとも一方を回転させて送電用共鳴コイルと受電用共鳴コイルとの長尺方向間の角度を変えることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項８】
前記送電用共鳴コイルまたは前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方に近接して一つまたは複数の常磁性体または反磁性体を備えて、該常磁性体または反磁性体を移動させることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項９】
複数の前記送電用共鳴コイルまたは複数の前記受電用共鳴コイルを備え、該複数の共鳴コイルの中で共鳴に用いるコイルを選択して変えることで、相互インダクタンスＭの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置のインピーダンス整合方法。
【請求項１０】
交流電源から負荷に電力を伝送する電磁界共鳴方式の非接触給電装置であって、
前記交流電源の出力に接続される送電整合回路と、
前記送電整合回路の出力に接続された送電用共鳴コイルと、
受電用共鳴コイルと、
前記受電用共鳴コイルの出力に接続された受電整合回路と、
前記送電整合回路に入力される電力と前記受電整合回路から出力される電力の比を算出する送電効率算出手段と、
前記送電整合回路の可変素子設定値と送電整合回路の入力抵抗Ｒｔｉとの対応関係を記憶する送電記憶部、または、
前記受電整合回路の可変素子設定値と受電整合回路の入力抵抗Ｒｒｉとの対応関係を記憶する受電記憶部の中で少なくても１つの記憶部と、
前記送電記憶部または前記受電記憶部に具備され、前記送電整合回路と前記受電整合回路のインピーダンス整合過程で測定した送電効率を記憶する送電効率記憶部と、
を備え、
前記送電用共鳴コイルの共鳴周波数を前記交流電源の出力周波数に一致させて、更に前記受電用共鳴コイルの共鳴周波数を送電用共鳴コイルの共鳴周波数に一致させて、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルとの間に電磁界結合による電磁界共鳴を引き起こし、前記交流電源が前記送電整合回路に入力した交流電力を、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイル間の電磁界共鳴により前記受電用共鳴コイルに伝送して、前記受電整合回路から負荷へ出力することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項１１】
前記送電用共鳴コイルまたは前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方のコイルを移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１２】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方が長尺方向と短尺方向を有し、該コイルの短尺方向にコイルを移動させる前記移動手段を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の非接触給電装置。
【請求項１３】
前記送電用共鳴コイルまたは前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方のコイルを他方のコイルに対して傾斜させる傾斜手段を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１４】
前記傾斜手段は、傾斜される前記コイルに長尺方向と短尺方向を設け、該コイルの長尺方向を軸にコイルを傾斜させることを特徴とする請求項１３に記載の非接触給電装置。
【請求項１５】
前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの両方が長尺方向と短尺方向を有し、前記送電用共鳴コイルと前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方のコイルを他方のコイルに対して回転させる回転手段を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１６】
前記送電用共鳴コイルまたは前記受電用共鳴コイルの少なくとも一方に近接して常磁性体または反磁性体からなる一つまたは複数の電磁界調整部品と、該電磁界調整部品の位置を移動させる電磁界調整部移動手段とを、更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１７】
複数の前記送電用共鳴コイルまたは複数の前記受電用共鳴コイルと、共鳴に用いるコイルを選択する切り替え手段とを、更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の非接触給電装置。
【請求項１８】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項１９】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の非接触給電装置。
【請求項２０】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１５に記載の非接触給電装置。
【請求項２１】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１６に記載の非接触給電装置。
【請求項２２】
前記受電用共鳴コイルが電動車両に搭載されたことを特徴とする請求項１７に記載の非接触給電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１２０２８８（Ｐ２０１２−１２０２８８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６４７０（Ｐ２０１０−２６６４７０）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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