JP2017005865A - 非接触送電装置及び電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で、受電装置への電力伝送効率を高める。【解決手段】電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の出力電圧のデューティを調整することによって送電電力を目標電力に制御する送電電力制御と、インバータ２２０の駆動周波数を調整することによってターンオン電流を目標値に制御するターンオン電流制御とを実行する。ターンオン電流の目標値は、インバータ２２０の還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定される。電源ＥＣＵ２５０は、送電電力制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部２４０に流れる電流の大きさが低下するようにターンオン電流の目標値を変更する。【選択図】図１

Description

この発明は、非接触送電装置及び電力伝送システムに関し、特に、受電装置へ非接触で送電する非接触送電装置における電力制御技術に関する。

特開２０１４−２０７７９５号公報（特許文献１）は、給電装置（送電装置）から車両（受電装置）へ非接触で給電する非接触給電システムを開示する。この非接触給電システムでは、給電装置は、送電コイルと、インバータと、制御部とを備える。送電コイルは、車両に搭載された受電コイルへ非接触で送電する。インバータは、駆動周波数に応じた交流電流を生成して送電コイルへ出力する。制御部は、バッテリへの充電電力指令とバッテリへの出力電力とを車両側から取得し、出力電力が充電電力指令に追従するようにインバータの駆動周波数をフィードバック制御する。

そして、この非接触給電システムにおいては、給電装置から車両への電力供給が開始される場合に、バッテリの状態と、コイル間（送電コイルと受電コイル）の結合係数とに基づいて初期周波数が設定され、その初期周波数を駆動周波数の初期値に用いて上記フィードバック制御が開始される（特許文献１参照）。

特開２０１４−２０７７９５号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

インバータが、電圧形のインバータであり、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する場合に、インバータ出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって送電電力を制御することができる。また、インバータの駆動周波数を制御することによって、インバータ出力電圧の立上り時におけるインバータ出力電流を示すターンオン電流を制御することができる。

電圧形インバータにおいては、出力電圧の立上り時に出力電圧と同符号の出力電流（正のターンオン電流）が流れると、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が流れることが知られている。リカバリー電流が流れると、還流ダイオードが発熱し、損失が増大する。そこで、インバータの駆動周波数を制御してターンオン電流を０以下に制御することにより、リカバリー電流による損失を抑えることができる。

しかしながら、ターンオン電流を制御するためにインバータの駆動周波数を変化させると、送電部（送電コイル）から受電部（受電コイル）へ伝送される電力の周波数が変化し、送電部と受電部との間の電力伝送効率が低下する可能性がある。

それゆえに、この発明の目的は、受電装置へ非接触で送電する非接触送電装置において、インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で、受電装置への電力伝送効率を高めることである。

また、この発明の別の目的は、送電装置から受電装置へ非接触で送電する電力伝送システムにおいて、インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で、送電装置と受電装置との間の電力伝送効率を高めることである。

この発明によれば、非接触送電装置は、送電部と、電圧形のインバータと、インバータを制御する制御部とを備える。送電部は、受電装置へ非接触で送電するように構成される。インバータは、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する。制御部は、第１の制御と、第２の制御とを実行する。第１の制御は、インバータの出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって送電電力を目標電力に制御するものである（送電電力制御）。第２の制御は、インバータの駆動周波数を調整することによって、出力電圧の立上り時におけるインバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御するものである（ターンオン電流制御）。目標値は、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定される。そして、制御部は、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部に流れる電流が低下するようにターンオン電流の目標値を変更する。

送電部と受電装置との間の電力伝送効率は、送電電力が一定の下では、送電部に流れる電流の２乗に反比例する。そこで、この発明においては、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部に流れる電流が低下するようにターンオン電流の目標値が変更される。したがって、この発明によれば、インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を高めることができる。

好ましくは、制御部は、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部に流れる電流が最小となるようにターンオン電流の目標値を変更する。

このような構成とすることにより、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を最大限高めることができる。

好ましくは、送電電力が一定の下で、ターンオン電流がしきい値以下の所定値となる駆動周波数が２点存在する場合に、制御部は、インバータの起動処理の実行時に、その２つの駆動周波数のうち送電部に流れる電流の大きさが小さくなる方の駆動周波数を、第２の制御における駆動周波数の初期調整値とする。

この発明においては、インバータの起動処理の実行時に、駆動周波数が上記の初期調整値に調整される。そして、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部に流れる電流が低下するようにターンオン電流の目標値が変更される。これにより、インバータの起動後に、送電部に流れる電流を速やかに低下させることができる。したがって、この発明によれば、インバータの起動後、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を速やかに高めることができる。

また、この発明によれば、非接触送電装置は、送電部と、電圧形のインバータと、インバータを制御する制御部とを備える。送電部は、受電装置へ非接触で送電するように構成される。インバータは、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する。制御部は、第１の制御と、第２の制御とを実行する。第１の制御は、インバータの出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって送電電力を目標電力に制御するものである（送電電力制御）。第２の制御は、インバータの駆動周波数を調整することによって、出力電圧の立上り時におけるインバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御するものである（ターンオン電流制御）。目標値は、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定される。そして、制御部は、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、インバータの出力電流が低下するようにターンオン電流の目標値を変更する。

上述のように、送電部と受電装置との間の電力伝送効率は、送電電力が一定の下では、送電部に流れる電流の２乗に反比例する。そこで、この発明においては、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部に流れる電流と相関の強いインバータ出力電流が低下するようにターンオン電流の目標値が変更される。したがって、この発明によれば、インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を高めることができる。

好ましくは、制御部は、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、インバータ出力電流が最小となるようにターンオン電流の目標値を変更する。

このような構成とすることにより、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を最大限高めることができる。

好ましくは、送電電力が一定の下で、ターンオン電流がしきい値以下の所定値となる駆動周波数が２点存在する場合に、制御部は、インバータの起動処理の実行時に、その２つの駆動周波数のうちインバータ出力電流の大きさが小さくなる方の駆動周波数を、第２の制御における駆動周波数の初期調整値とする。

この発明においては、インバータの起動処理の実行時に、駆動周波数が上記の初期調整値に調整される。そして、リカバリー電流が生じない範囲において、インバータの出力電流が低下するようにターンオン電流の目標値が変更される。これにより、インバータの起動後に、インバータの出力電流を速やかに低下させることができる。したがって、この発明によれば、インバータの起動後、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を速やかに高めることができる。

また、この発明によれば、電力伝送システムは、送電装置と、受電装置とを備える。送電装置は、送電部と、電圧形のインバータと、インバータを制御する制御部とを備える。送電部は、受電装置へ非接触で送電するように構成される。インバータは、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する。制御部は、第１の制御と、第２の制御とを実行する。第１の制御は、インバータの出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって送電電力を目標電力に制御するものである（送電電力制御）。第２の制御は、インバータの駆動周波数を調整することによって、出力電圧の立上り時におけるインバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御するものである（ターンオン電流制御）。目標値は、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定される。そして、制御部は、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部に流れる電流が低下するようにターンオン電流の目標値を変更する。

このような構成とすることにより、インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を高めることができる。

好ましくは、制御部は、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部に流れる電流が最小となるようにターンオン電流の目標値を変更する。

このような構成とすることにより、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を最大限高めることができる。

好ましくは、送電電力が一定の下で、ターンオン電流がしきい値以下の所定値となる駆動周波数が２点存在する場合に、制御部は、インバータの起動処理の実行時に、その２つの駆動周波数のうち送電部に流れる電流の大きさが小さくなる方の駆動周波数を、第２の制御における駆動周波数の初期調整値とする。

このような構成とすることにより、インバータの起動後に、送電部に流れる電流を速やかに低下させることができる。したがって、この発明によれば、インバータの起動後、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を速やかに高めることができる。

また、この発明によれば、電力伝送システムは、送電装置と、受電装置とを備える。送電装置は、送電部と、電圧形のインバータと、インバータを制御する制御部とを備える。送電部は、受電装置へ非接触で送電するように構成される。インバータは、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する。制御部は、第１の制御と、第２の制御とを実行する。第１の制御は、インバータの出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって送電電力を目標電力に制御するものである（送電電力制御）。第２の制御は、インバータの駆動周波数を調整することによって、出力電圧の立上り時におけるインバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御するものである（ターンオン電流制御）。目標値は、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定される。そして、制御部は、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、インバータの出力電流が低下するようにターンオン電流の目標値を変更する。

このような構成とすることにより、インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を高めることができる。

好ましくは、制御部は、第１の制御により送電電力を目標電力に制御しつつ、リカバリー電流が生じない範囲において、インバータ出力電流が最小となるように目標値を変更する。

このような構成とすることにより、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を最大限高めることができる。

好ましくは、送電電力が一定の下で、ターンオン電流がしきい値以下の所定値となる駆動周波数が２点存在する場合に、制御部は、インバータの起動処理の実行時に、その２つの駆動周波数のうちインバータ出力電流の大きさが小さくなる方の駆動周波数を、第２の制御における駆動周波数の初期調整値とする。

このような構成とすることにより、インバータの起動後に、インバータの出力電流を速やかに低下させることができる。したがって、この発明によれば、インバータの起動後、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を速やかに高めることができる。

なお、上記の各発明において、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲として、ターンオン電流の目標値は、たとえば０以下の所定値に設定される。

この発明によれば、受電装置へ非接触で送電する非接触送電装置において、インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で、受電装置への電力伝送効率を高めることができる。

また、この発明によれば、送電装置から受電装置へ非接触で送電する電力伝送システムにおいて、インバータにおいてリカバリー電流が生じない範囲で、送電装置と受電装置との間の電力伝送効率を高めることができる。

この発明の実施の形態１による非接触送電装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。 図１に示す送電部及び受電部の回路構成の一例を示した図である。 図１に示すインバータの回路構成を示した図である。 インバータのスイッチング波形と、出力電圧及び出力電流の波形とを示した図である。 電源ＥＣＵにより実行される送電電力制御及びターンオン電流制御の制御ブロック図である。 送電電力及びターンオン電流の等高線の一例を示した図である。 送電部から受電部への電力伝送効率を説明するための等価回路図である。 図１に示す電源ＥＣＵにより実行されるインバータの動作点探索処理を説明するためのフローチャートである。 送電電力が一定の下での、ターンオン電流とインバータの駆動周波数との関係を示した図である。 送電電力が一定の下での、送電部に流れる電流とインバータの駆動周波数との関係を示した図である。 送電電力及びターンオン電流の等高線の一例を示した図である。 実施の形態２における電源ＥＣＵにより実行されるインバータの動作点探索処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の変形例における電源ＥＣＵにより実行されるインバータの動作点探索処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２の変形例における電源ＥＣＵにより実行されるインバータの動作点探索処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による非接触送電装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この電力伝送システムは、送電装置１０と、受電装置２０とを備える。受電装置２０は、たとえば、送電装置１０から供給され蓄えられた電力を用いて走行可能な車両等に搭載され得る。

送電装置１０は、力率改善（ＰＦＣ（Power Factor Correction））回路２１０と、インバータ２２０と、フィルタ回路２３０と、送電部２４０とを含む。また、送電装置１０は、電源ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２５０と、通信部２６０と、電圧センサ２７０と、電流センサ２７２，２７４とをさらに含む。

ＰＦＣ回路２１０は、交流電源１００（たとえば系統電源）から受ける交流電力を整流及び昇圧してインバータ２２０へ供給するとともに、入力電流を正弦波に近づけることで力率を改善することができる。このＰＦＣ回路２１０には、公知の種々のＰＦＣ回路を採用し得る。なお、ＰＦＣ回路２１０に代えて、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。

インバータ２２０は、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を、所定の伝送周波数を有する送電電力（交流）に変換する。インバータ２２０によって生成された送電電力は、フィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ供給される。インバータ２２０は、電圧形インバータであり、インバータ２２０を構成する各スイッチング素子に逆並列に還流ダイオードが接続されている。インバータ２２０は、たとえば単相フルブリッジ回路によって構成される。

フィルタ回路２３０は、インバータ２２０と送電部２４０との間に設けられ、インバータ２２０から発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路２３０は、たとえば、インダクタ及びキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

送電部２４０は、伝送周波数を有する交流電力（送電電力）をインバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて受け、送電部２４０の周囲に生成される電磁界を通じて、受電装置２０の受電部３１０へ非接触で送電する。送電部２４０は、たとえば、受電部３１０へ非接触で送電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成され得るが、コイルのみで所望の共振状態が形成される場合には、キャパシタを設けなくてもよい。

電圧センサ２７０は、インバータ２２０の出力電圧を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電流センサ２７２は、インバータ２２０の出力電流を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電圧センサ２７０及び電流センサ２７２の検出値に基づいて、インバータ２２０から送電部２４０へ供給される送電電力（すなわち、送電部２４０から受電装置２０へ出力される電力）を検出することができる。電流センサ２７４は、送電部２４０に流れる電流を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。

電源ＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、送電装置１０における各種機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送の実行時に、インバータ２２０が送電電力（交流）を生成するようにインバータ２２０のスイッチング制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

電源ＥＣＵ２５０により実行される主要な制御として、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送の実行時に、送電電力を目標電力に制御するためのフィードバック制御（以下「送電電力制御」とも称する。）を実行する。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって、送電電力を目標電力に制御する。なお、出力電圧のデューティとは、出力電圧波形（矩形波）の周期に対する正（又は負）の電圧出力時間の比として定義される。インバータ２２０のスイッチング素子（オン／オフデューティ０．５）の動作タイミングを変化させることによって、インバータ出力電圧のデューティを調整することができる。目標電力は、たとえば、受電装置２０の受電状況に基づいて生成され得る。この実施の形態１では、受電装置２０において、受電電力の目標値と検出値との偏差に基づいて送電電力の目標電力が生成され、受電装置２０から送電装置１０へ送信される。

また、電源ＥＣＵ２５０は、上記の送電電力制御を実行するとともに、インバータ２２０におけるターンオン電流を目標値に制御するためのフィードバック制御（以下「ターンオン電流制御」とも称する。）を実行する。ターンオン電流とは、インバータ２２０の出力電圧の立上り時におけるインバータ２２０の出力電流の瞬時値である。ターンオン電流が正であると、インバータ２２０の還流ダイオードに逆方向のリカバリー電流が流れ、還流ダイオードにおいて発熱すなわち損失が発生する。そこで、ターンオン電流制御の上記目標値（ターンオン電流目標値）は、インバータ２２０の還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、基本的には０以下の所定値とされる（力率が良くなる「０」が理想的であるが、マージンをとって負値に設定してもよく、また、リカバリー電流による損失が問題とならない程度に小さい正値に設定してもよい。）。

さらに、この実施の形態１に従う送電装置１０においては、送電部２４０と受電装置２０の受電部３１０との間の電力伝送効率を高めるために、リカバリー電流が生じない範囲において、送電部２４０に流れる電流が低下するようにターンオン電流の目標値が変更される。このターンオン電流制御及び上述の送電電力制御については、後ほど詳しく説明する。

通信部２６０は、受電装置２０の通信部３７０と無線通信するように構成され、受電装置２０から送信される送電電力の目標値（目標電力）を受信するほか、送電の開始／停止や受電装置２０の受電状況等の情報を受電装置２０とやり取りする。

一方、受電装置２０は、受電部３１０と、フィルタ回路３２０と、整流部３３０と、リレー回路３４０と、蓄電装置３５０とを含む。また、受電装置２０は、充電ＥＣＵ３６０と、通信部３７０と、電圧センサ３８０と、電流センサ３８２とをさらに含む。

受電部３１０は、送電装置１０の送電部２４０から出力される電力（交流）を非接触で受電する。受電部３１０は、たとえば、送電部２４０から非接触で受電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成され得るが、コイルのみで所望の共振状態が形成される場合には、キャパシタを設けなくてもよい。受電部３１０は、受電した電力をフィルタ回路３２０を通じて整流部３３０へ出力する。

フィルタ回路３２０は、受電部３１０と整流部３３０との間に設けられ、受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路３２０は、たとえば、インダクタ及びキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。整流部３３０は、受電部３１０によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３５０へ出力する。

蓄電装置３５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置３５０は、整流部３３０から出力される電力を蓄える。そして、蓄電装置３５０は、その蓄えられた電力を図示しない負荷駆動装置等へ供給する。なお、蓄電装置３５０として大容量のキャパシタも採用可能である。

リレー回路３４０は、整流部３３０と蓄電装置３５０との間に設けられ、送電装置１０による蓄電装置３５０の充電時にオンされる。なお、特に図示しないが、整流部３３０と蓄電装置３５０との間（たとえば、整流部３３０とリレー回路３４０との間）に、整流部３３０の出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。

電圧センサ３８０は、整流部３３０の出力電圧（受電電圧）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電流センサ３８２は、整流部３３０からの出力電流（受電電流）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電圧センサ３８０及び電流センサ３８２の検出値に基づいて、受電部３１０による受電電力（すなわち、蓄電装置３５０の充電電力）を検出することができる。なお、電圧センサ３８０及び電流センサ３８２は、受電部３１０と整流部３３０との間（たとえば、フィルタ回路３２０と整流部３３０との間）に設けてもよい。

充電ＥＣＵ３６０は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、受電装置２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

充電ＥＣＵ３６０により実行される主要な制御として、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０からの受電中に、受電装置２０における受電電力が所望の目標値となるように、送電装置１０における送電電力の目標値（目標電力）を生成する。具体的には、充電ＥＣＵ３６０は、受電電力の検出値と目標値との偏差に基づいて、送電装置１０における送電電力の目標値を生成する。そして、充電ＥＣＵ３６０は、生成された送電電力の目標値（目標電力）を通信部３７０によって送電装置１０へ送信する。

通信部３７０は、送電装置１０の通信部２６０と無線通信するように構成され、充電ＥＣＵ３６０において生成される送電電力の目標値（目標電力）を送電装置１０へ送信するほか、電力伝送の開始／停止に関する情報を送電装置１０とやり取りしたり、受電装置２０の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）を送電装置１０へ送信したりする。

図２は、図１に示した送電部２４０及び受電部３１０の回路構成の一例を示した図である。図２を参照して、送電部２４０は、コイル２４２と、キャパシタ２４４とを含む。キャパシタ２４４は、送電電力の力率を補償するために設けられ、コイル２４２に直列に接続される。受電部３１０は、コイル３１２と、キャパシタ３１４とを含む。キャパシタ３１４は、受電電力の力率を補償するために設けられ、コイル３１２に直列に接続される。なお、このような回路構成は、ＳＳ方式（一次直列二次直列方式）とも称される。

なお、特に図示しないが、送電部２４０及び受電部３１０の構成は、このようなＳＳ方式のものに限定されない。たとえば、受電部３１０において、コイル３１２にキャパシタ３１４が並列接続されるＳＰ方式（一次直列二次並列方式）や、さらに送電部２４０において、コイル２４２にキャパシタ２４４が並列接続されるＰＰ方式（一次並列二次並列方式）等も採用され得る。

再び図１を参照して、この電力伝送システムにおいては、インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ送電電力（交流）が供給される。送電部２４０及び受電部３１０の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部２４０及び受電部３１０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

送電装置１０において、インバータ２２０から送電部２４０へ送電電力が供給されると、送電部２４０のコイルと受電部３１０のコイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部２４０から受電部３１０へエネルギー（電力）が移動する。受電部３１０へ移動したエネルギー（電力）は、フィルタ回路３２０及び整流部３３０を通じて蓄電装置３５０へ供給される。

図３は、図１に示したインバータ２２０の回路構成を示した図である。図３を参照して、インバータ２２０は、電圧型インバータであり、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する。）Ｑ１〜Ｑ４と、還流ダイオードＤ１〜Ｄ４とを含む。直流側の端子Ｔ１，Ｔ２には、ＰＦＣ回路２１０（図１）が接続され、交流側の端子Ｔ３，Ｔ４には、フィルタ回路２３０が接続される。

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＧＴＯ（Gate Turn Off thyristor）等によって構成される。還流ダイオードＤ１〜Ｄ４は、それぞれスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に逆並列に接続される。

端子Ｔ１，Ｔ２間には、ＰＦＣ回路２１０から出力される直流電圧Ｖ１が印加される。そして、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング動作に伴なって、端子Ｔ３，Ｔ４間に出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏが生じる（図中、矢印で示される方向を正値とする。）。この図３では、一例として、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がＯＮであり、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がＯＦＦである状態が示されており、この場合の出力電圧Ｖｏはほぼ電圧Ｖ１（正値）となる。

図４は、インバータ２２０のスイッチング波形と、出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏの波形とを示した図である。図４とともに図３を参照して、時刻ｔ４〜ｔ８の１周期を例に説明する。時刻ｔ４において、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がそれぞれＯＦＦ，ＯＮの状態で、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦからＯＮに切替わるとともにスイッチング素子Ｑ３がＯＮからＯＦＦに切替わると（図３に示される状態）、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏが０からＶ１（正値）に立上がる。

時刻ｔ５において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がそれぞれＯＮ，ＯＦＦの状態で、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦからＯＮに切替わるとともにスイッチング素子Ｑ４がＯＮからＯＦＦに切替わると、出力電圧Ｖｏは０となる。

時刻ｔ６において、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がそれぞれＯＮ，ＯＦＦの状態で、スイッチング素子Ｑ１がＯＮからＯＦＦに切替わるとともにスイッチング素子Ｑ３がＯＦＦからＯＮに切替わると、出力電圧Ｖｏは−Ｖ１（負値）となる。

時刻ｔ７において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がそれぞれＯＦＦ，ＯＮの状態で、スイッチング素子Ｑ２がＯＮからＯＦＦに切替わるとともにスイッチング素子Ｑ４がＯＦＦからＯＮに切替わると、出力電圧Ｖｏは再び０となる。

そして、時刻ｔ４から１周期後の時刻ｔ８において、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がそれぞれＯＦＦ，ＯＮの状態で、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦからＯＮに切替わるとともにスイッチング素子Ｑ３がＯＮからＯＦＦに切替わると、出力電圧Ｖｏが０からＶ１（正値）に立上がる（時刻ｔ４と同じ状態）。

この図４では、出力電圧Ｖｏのデューティが０．２５である場合が示されている。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のスイッチングタイミングと、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のスイッチングタイミングとを変化させることによって、出力電圧Ｖｏのデューティを変化させることができる。たとえば、図４に示されるケースに対して、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のスイッチングタイミングを早めると、出力電圧Ｖｏのデューティを０．２５よりも小さくすることができ（最小値は０）、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のスイッチングタイミングを遅めると、出力電圧Ｖｏのデューティを０．２５よりも大きくすることができる（最大値は０．５）。

この出力電圧Ｖｏのデューティを調整することによって、送電電力を変化させることができる。定性的には、デューティを大きくすることによって送電電力を増加させることができ、デューティを小さくすることによって送電電力を減少させることができる。そこで、この実施の形態１では、電源ＥＣＵ２５０は、出力電圧Ｖｏのデューティを調整することによって、送電電力を目標電力に制御する送電電力制御を実行する。

また、出力電圧Ｖｏの立上り時（時刻ｔ４や時刻ｔ８）における出力電流Ｉｏの瞬時値Ｉｔは、上述のターンオン電流に相当する。このターンオン電流Ｉｔの値は、ＰＦＣ回路２１０からインバータ２２０に与えられる電圧Ｖ１やインバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）によって変化し、ここでは正のターンオン電流Ｉｔが流れる場合が示されている。

正のターンオン電流Ｉｔが流れると、スイッチング素子Ｑ３に逆並列に接続される還流ダイオードＤ３（図３）に逆方向の電流すなわちリカバリー電流が流れる。還流ダイオードＤ３にリカバリー電流が流れると、還流ダイオードＤ３の発熱が大きくなり、インバータ２２０の損失が大きくなる。ターンオン電流Ｉｔが０以下であれば、還流ダイオードＤ３にリカバリー電流は流れず、インバータ２２０の損失は抑制される。

インバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）が変化するとターンオン電流Ｉｔが変化するので、インバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）を調整することによって、ターンオン電流Ｉｔを制御し得る。そこで、この実施の形態１では、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）を調整することによって、ターンオン電流Ｉｔを目標値に制御するターンオン電流制御を実行する。そして、ターンオン電流Ｉｔの目標値は、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じないように、基本的に０以下の値とされる。

図５は、電源ＥＣＵ２５０により実行される送電電力制御及びターンオン電流制御の制御ブロック図である。図５を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、減算部４１０，４３０と、コントローラ４２０，４４０とを含む。減算部４１０、コントローラ４２０及び制御対象のインバータ２２０によって構成されるフィードバックループが、送電電力制御を構成する。一方、減算部４３０、コントローラ４４０及びインバータ２２０によって構成されるフィードバックループが、ターンオン電流制御を構成する。

減算部４１０は、送電電力の目標値を示す目標電力Ｐｓｒから送電電力Ｐｓの検出値を減算し、その演算値をコントローラ４２０へ出力する。なお、送電電力Ｐｓの検出値は、たとえば、図１に示した電圧センサ２７０及び電流センサ２７２の検出値に基づいて算出することができる。

コントローラ４２０は、目標電力Ｐｓｒと送電電力Ｐｓとの偏差に基づいて、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティ指令値を生成する。コントローラ４２０は、たとえば、目標電力Ｐｓｒと送電電力Ｐｓとの偏差を入力とするＰＩ制御（比例積分制御）等を実行することによって操作量を算出し、その算出された操作量をデューティ指令値とする。これにより、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに近づくように出力電圧Ｖｏのデューティが調整され、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに制御される。

一方、減算部４３０は、ターンオン電流の目標値Ｉｔｒからターンオン電流Ｉｔの検出値を減算し、その演算値をコントローラ４４０へ出力する。なお、ターンオン電流の目標値Ｉｔｒは、上述のように基本的に０以下の値とされる。また、ターンオン電流Ｉｔの検出値は、電圧センサ２７０（図１）により出力電圧Ｖｏの立上りが検知されたときの電流センサ２７２（図１）の検出値（瞬時値）である。

コントローラ４４０は、ターンオン電流の目標値Ｉｔｒとターンオン電流Ｉｔとの偏差に基づいて、インバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）指令値を生成する。コントローラ４４０は、たとえば、ターンオン電流の目標値Ｉｔｒとターンオン電流Ｉｔとの偏差を入力とするＰＩ制御等を実行することによって操作量を算出し、その算出された操作量を上記の周波数指令値とする。これにより、ターンオン電流Ｉｔが目標値Ｉｔｒに近づくようにインバータ２２０の駆動周波数が調整され、ターンオン電流Ｉｔが目標値Ｉｔｒに制御される。

インバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティを調整する送電電力制御と、インバータ２２０の駆動周波数を調整するターンオン電流制御とは互いに干渉し、送電電力制御によって調整されるデューティによっては、ターンオン電流制御によってターンオン電流Ｉｔを目標値Ｉｔｒに制御できない場合もあり得る。

図６は、送電電力Ｐｓ及びターンオン電流Ｉｔの等高線の一例を示した図である。図６を参照して、横軸はインバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）を示し、縦軸はインバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティを示す。

点線で示される線ＰＬ１，ＰＬ２の各々は、送電電力Ｐｓの等高線を示す。線ＰＬ１によって示される送電電力は、線ＰＬ２によって示される送電電力よりも大きい。図から分かるように、ある送電電力を実現するデューティは、周波数依存性を示す。また、一点鎖線で示される線ＩＬ１は、ターンオン電流の等高線を示す。図示される線ＩＬ１は、ターンオン電流が０以下の所定値となる等高線であり（ここでは、一例としてターンオン電流が０となる等高線が示されている。）、デューティが増大し、かつ、周波数が低下するにつれて、ターンオン電流は小さくなる（負方向へ増大）。

斜線で示される領域Ｓは、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じる領域である。すなわち、領域Ｓに含まれるインバータ２２０の動作点では、ターンオン電流が０よりも大きくなり、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じる。以下では、この領域Ｓを「禁止帯Ｓ」とも称する。なお、この実施の形態１では、禁止帯Ｓの境界は、ターンオン電流が０のラインではなく、小さい正値のターンオン電流は許容するものとしている。

動作点Ｐ０は、インバータ２２０の起動処理の実行時における、インバータ２２０の動作点の初期目標値である。すなわち、線ＰＬ１，ＩＬ１がそれぞれ目標電力Ｐｓｒ及びターンオン電流目標値Ｉｔｒを示すものとして、インバータ２２０は、その起動処理において、線ＰＬ１，ＩＬ１の交点である動作点Ｐ０に制御される。なお、禁止帯Ｓは、図示されるように、デューティが小さいときに拡大する傾向にある。そこで、この実施の形態１では、インバータ２２０の起動時（デューティが０から増大する送電電力立上げ時）に、動作点が禁止帯Ｓを速やかに通過するように、デューティを調整する送電電力制御のゲインを大きくするなどして、太線で示されるように動作点を推移させている。

上記の動作点Ｐ０は、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で目標電力Ｐｓｒを実現する動作点ではあるけれども、動作点Ｐ０は、送電部２４０（送電装置１０）との受電部３１０（受電装置２０）との間の電力伝送効率の観点では、必ずしも適切な動作点であるとは限らない。すなわち、インバータ２２０が動作点Ｐ０で動作するようにインバータ２２０の駆動周波数を調整する（変化させる）と、送電部２４０から受電部３１０へ伝送される電力の周波数が変化し、その結果、送電部２４０と受電部３１０との間の電力伝送効率が低下する可能性がある。

そこで、この実施の形態１に従う送電装置１０では、送電電力制御により送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつインバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、送電部２４０と受電部３１０との間の電力伝送効率を向上可能な動作点の探索が行なわれる。以下、この動作点の探索について説明する。

図７は、送電部２４０から受電部３１０への電力伝送効率を説明するための等価回路図である。図７を参照して、送電部２４０において、コイル２４２のインダクタンスはＬ１であり、キャパシタ２４４のキャパシタンスはＣ１であるものとする。抵抗成分２４６は、コイル２４２の巻線抵抗を示し、その抵抗値はｒ１であるものとする。なお、この等価回路図では、送電装置１０のフィルタ回路２３０（図１）は省略されている。

一方、受電部３１０において、コイル３１２のインダクタンスはＬ２であり、キャパシタ３１４のキャパシタンスはＣ２であるものとする。抵抗成分３１６は、コイル３１２の巻線抵抗を示し、その抵抗値はｒ２であるものとする。負荷３９０は、受電装置２０において、フィルタ回路３２０（図１）以降の回路を統括的に示したものであり、その抵抗値をＲとする。

コイル２４２，３１２間の電力伝送効率ηは、これらの回路定数を用いて次式のように表すことができる。

η＝Ｒ／｛Ｒ＋ｒ２＋ｒ１（｜Ｉ１／Ｉ２｜²）｝ …（１）
ここで、Ｉ１は送電部２４０に流れる電流を示し、Ｉ２は受電部３１０に流れる電流を示す。受電電力が一定であれば電流Ｉ２はほぼ一定となるので、電力伝送効率ηは、電流Ｉ１の２乗に反比例することが式（１）から分かる。

そこで、この実施の形態１に従う送電装置１０においては、送電電力制御により送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつインバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、送電部２４０に流れる電流Ｉ１が低下するようにインバータ２２０の動作点を探索することとしたものである。具体的には、送電電力制御のゲインを高めるなどして送電電力Ｐｓの目標電力Ｐｓｒへの追従性を高めつつ、リカバリー電流が生じない範囲において電流Ｉ１が低下するようにターンオン電流の目標値Ｉｔｒ（負値）が変更される（すなわちインバータ２２０の駆動周波数が調整される。）。これにより、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつインバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、送電部２４０と受電部３１０との間の電力伝送効率ηを高めることができる。

好ましくは、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつリカバリー電流が生じない範囲において、電流Ｉ１が最小となるようにインバータ２２０の動作点が探索される。具体的には、リカバリー電流が生じない範囲において電流Ｉ１が最小となるようにターンオン電流の目標値Ｉｔｒ（負値）が変更される。これにより、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつインバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、電力伝送効率ηを最大限高めることができる。なお、ここで「最小」とは、禁止帯Ｓ（図６）を超えない範囲での電流Ｉ１の最小を意味する。

図８は、図１に示した電源ＥＣＵ２５０により実行されるインバータ２２０の動作点探索処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、所定時間毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図８を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への送電の開始指示が有ったか否かを判定する（ステップＳ１０）。この送電開始指示は、送電装置１０又は受電装置２０において利用者による指示に基づくものであってもよいし、タイマー等による充電開始時刻の到来に伴ない発生させてもよい。送電開始指示が無いときは（ステップＳ１０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ１００へ処理を移行する。

ステップＳ１０において送電開始指示が有ったものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓの目標電力Ｐｓｒ及びターンオン電流Ｉｔの目標値Ｉｔｒ（初期値）を設定する（ステップＳ２０）。なお、目標電力Ｐｓｒは、上述のように受電装置２０の受電状況に基づいて生成されるところ、送電が開始されていないこの時点では、予め定められた初期値に設定される。ターンオン電流目標値Ｉｔｒの初期値には、たとえば０が設定される。

目標電力Ｐｓｒ及びターンオン電流目標値Ｉｔｒ（初期値）が設定されると、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力制御及びターンオン電流制御を実行する（ステップＳ３０）。なお、送電電力制御の実行に伴ない送電装置１０から受電装置２０への送電が開始されると、受電装置２０の受電状況に応じて目標電力Ｐｓｒが修正され、受電装置２０において受電電力が目標値に近づくと、目標電力Ｐｓｒも安定する。このときの目標電力Ｐｓｒ及びターンオン電流目標値Ｉｔｒ（初期値）が、図６に示した動作点Ｐ０に相当する。

送電電力制御及びターンオン電流制御が開始されると、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の動作点が初期動作点（図６の動作点Ｐ０）に達したか否かを判定する（ステップＳ４０）。そして、インバータ２２０の動作点が初期動作点に達したと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力制御（デューティ調整）のゲインをそれまでのデフォルト値（通常値）よりも大きくする（ステップＳ５０）。これにより、送電電力制御の目標値追従性が高められ、以下のステップＳ６０〜Ｓ８０において実行される動作点探索処理において、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつ動作点探索を行なうことができる。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、送電部２４０に流れる電流Ｉ１の検出値を電流センサ２７４（図１）から取得する（ステップＳ６０）。そして、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつ、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、送電部２４０に流れる電流Ｉ１の大きさが低下する方向にインバータ２２０の動作点を変更する（ステップＳ７０）。具体的には、ステップＳ５０において送電電力制御のゲインを大きくすることにより送電電力の目標値追従性を高めたうえで、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、送電部２４０に流れる電流Ｉ１の大きさが低下するようにターンオン電流制御の目標値Ｉｔｒを変更する。

続いて、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の動作点の探索が完了したか否かを判定する（ステップＳ８０）。この探索完了は、種々の観点で判定し得る。たとえば、電流Ｉ１の最小値が見出されたり、電流Ｉ１の低下率が所定値よりも小さくなったり、ターンオン電流目標値Ｉｔｒが所定の下限値に到達した場合等に、動作点の探索が完了したものと判定し得る。

ステップＳ８０において動作点の探索はまだ完了していないと判定されると（ステップＳ８０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ６０へ処理を戻す。そして、ステップＳ８０において動作点の探索が完了したものと判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ５０において変更した送電電力制御のゲインをデフォルト値（通常値）に復帰する（ステップＳ９０）。

以上のように、この実施の形態１においては、送電電力制御により送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつ、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、送電部２４０に流れる電流Ｉ１が低下するようにターンオン電流制御の目標値Ｉｔｒが変更される。これにより、リカバリー電流が生じない範囲で送電部２４０と受電部３１０との間の電力伝送効率を高めることができる。

また、上記において、送電部２４０に流れる電流Ｉ１が最小となるようにターンオン電流制御の目標値Ｉｔｒを変更することで、リカバリー電流が生じない範囲で送電部２４０と受電部３１０との間の電力伝送効率を最大限高めることができる。

［実施の形態２］
上述のように、インバータ２２０のターンオン電流は、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲に制御され、基本的には０以下の所定値に制御される。ここで、送電電力が一定の下では、ターンオン電流が上記の所定値（たとえば０）となるインバータ２２０の動作点（駆動周波数）は、実際には２点存在する（詳しくは後述）。この実施の形態２では、この２つの動作点のうち、送電部２４０に流れる電流Ｉ１が小さくなる方の動作点を、インバータ２２０の起動処理実行時における初期動作点（駆動周波数の初期調整点）とする。

図９は、送電電力が一定の下での、ターンオン電流とインバータ２２０の駆動周波数との関係を示した図である。図９を参照して、横軸はインバータ２２０の駆動周波数を示し、縦軸はターンオン電流を示す。線ｋ１は、送電電力を一定とした場合に、インバータ２２０の駆動周波数を変化させたときのターンオン電流を示す。一例として、ターンオン電流が０（リカバリー電流が生じない値）に制御される場合、ターンオン電流を０にするインバータ２２０の駆動周波数には、ｆａとｆｂの２点が存在する。

図１０は、送電電力が一定の下での、送電部２４０に流れる電流Ｉ１とインバータ２２０の駆動周波数との関係を示した図である。図１０を参照して、横軸はインバータ２２０の駆動周波数を示し、縦軸は送電部２４０に流れる電流Ｉ１の大きさを示す。線ｋ２は、図９と同条件下でインバータ２２０の駆動周波数を変化させたときの電流Ｉ１の大きさ（たとえば電流Ｉ１の実効値）を示す。図９で説明したように、周波数ｆａ，ｆｂは、ある一定の送電電力の下でターンオン電流が０となる周波数であるが、周波数がｆａのときの電流Ｉ１の大きさと、周波数がｆｂのときの電流Ｉ１の大きさとは異なる。この図１０で示される例では、インバータ２２０の駆動周波数がｆａのときの電流Ｉ１の大きさ（Ｉａ）は、駆動周波数がｆｂのときの電流Ｉ１の大きさ（Ｉｂ）よりも小さい。

そこで、この実施の形態２に従う送電装置１０では、ターンオン電流がしきい値（禁止帯Ｓの境界）以下の所定値（たとえば０）となる周波数が２点存在する場合に、インバータ２２０の起動処理の実行時に、上記２つの周波数のうち電流Ｉ１の大きさが小さくなる方の周波数（上記の例では周波数ｆａ）を、ターンオン電流制御における駆動周波数の初期調整値とすることとしたものである。

なお、ターンオン電流制御は、図５で説明したように、ターンオン電流目標値Ｉｔｒとターンオン電流Ｉｔとの偏差に基づいてインバータ２２０の駆動周波数指令値を生成するものとしている。そこで、たとえば、インバータ２２０の起動処理の実行時は、ターンオン電流制御による駆動周波数指令値を上記の周波数ｆａとすることによって、インバータ２２０の駆動周波数を初期調整値ｆａに調整することができる。

図１１は、送電電力Ｐｓ及びターンオン電流Ｉｔの等高線の一例を示した図である。図１１を参照して、この図１１は、実施の形態１において説明した図６に対応するものである。図６においても説明した線ＩＬ１は、ターンオン電流が０となる等高線であるが、それと同値のターンオン電流の等高線は、実際には、線ＩＬ２で示されるように、禁止帯Ｓを挟んだ反対側の領域にもう１本存在する（図６では図示及び説明を省略）。

そして、送電電力Ｐｓの等高線を示す線ＰＬ１と線ＩＬ１との交点によって規定される動作点Ｐａが、図９，１０で説明した周波数ｆａの動作点に相当し、線ＰＬ１と線ＩＬ２との交点によって規定される動作点Ｐｂが、図９，１０で説明した周波数ｆｂの動作点に相当する。

送電電力Ｐｓを実現しつつターンオン電流を所定の目標値（たとえば０）に制御するのであれば、インバータ２２０の動作点の初期目標値として動作点Ｐａ，Ｐｂのいずれも選択し得るところ、この実施の形態２では、動作点Ｐａ，Ｐｂのうち送電部２４０に流れる電流Ｉ１の大きさが小さくなる方の動作点Ｐａ（駆動周波数ｆａ）がインバータ２２０の動作点の初期目標値として選択される。すなわち、この実施の形態２では、インバータ２２０の起動処理の実行時に、インバータ２２０の駆動周波数ｆａ，ｆｂのうち電流Ｉ１の大きさが小さくなる方の周波数ｆａがインバータ２２０の駆動周波数の初期調整値とされる。そして、その動作点Ｐａ（周波数ｆａ）を起点として、送電部２４０に流れる電流Ｉ１の大きさが低下するようにターンオン電流制御の目標値Ｉｔｒが変更される。

図１２は、実施の形態２における電源ＥＣＵ２５０により実行されるインバータ２２０の動作点探索処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、所定時間毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１２を参照して、このフローチャートは、図８に示した実施の形態１におけるフローチャートにおいて、ステップＳ２２をさらに含む。すなわち、ステップＳ２０において目標電力Ｐｓｒ及びターンオン電流目標値Ｉｔｒ（初期値）が設定されると、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流目標値Ｉｔｒ（初期値）を実現する２つの駆動周波数（たとえば図９，１０の周波数ｆａ，ｆｂ）のうち、送電部２４０に流れる電流Ｉ１の大きさが小さくなる方の周波数（たとえば図９，１０の周波数ｆａ）を選択する。そして、電源ＥＣＵ２５０は、その選択された周波数を、ターンオン電流制御による周波数の初期調整値とする（ステップＳ２２）。

その後、ステップＳ３０において送電電力制御及びターンオン電流制御が実行され、初期動作点の探索が行なわれる。具体的には、目標電力Ｐｓｒ及びターンオン電流目標値Ｉｔｒ（初期値）を実現する２つの駆動周波数（ｆａ，ｆｂ）のうち電流Ｉ１の大きさが小さくなる方の周波数（ｆａ）であって、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒとなる動作点（図１１の動作点Ｐａ）に向けて、送電電力制御及びターンオン電流制御が実行される。

なお、ステップＳ３０以降の各処理については、図８で説明したとおりである。
以上のように、この実施の形態２においては、インバータ２２０の起動処理の実行時に、目標電力Ｐｓｒ及びターンオン電流目標値Ｉｔｒ（初期値）を実現する２つの駆動周波数のうち送電部２４０に流れる電流Ｉ１の大きさが小さくなる方の周波数にインバータ２２０の駆動周波数が調整される。そして、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、電流Ｉ１の大きさが低下するようにターンオン電流の目標値Ｉｔｒが変更される。これにより、インバータ２２０の起動後に、送電部２４０に流れる電流Ｉ１を速やかに低下させることができる。したがって、この実施の形態２によれば、インバータ２２０の起動後、リカバリー電流が生じない範囲で電力伝送効率を速やかに高めることができる。

［変形例］
上記の各実施の形態１，２では、送電電力を目標電力に制御しつつ、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、送電部２４０に流れる電流Ｉ１の大きさが低下するように動作点を変更（ターンオン電流目標値を変更）するものとしたが、電流Ｉ１に代えてインバータ２２０の出力電流Ｉｏを用いてもよい。すなわち、送電電力を目標電力に制御しつつリカバリー電流が生じない範囲において、インバータ２２０の出力電流Ｉｏの大きさが低下するように動作点を変更（ターンオン電流目標値を変更）するようにしてもよい。

図１３は、実施の形態１の変形例における電源ＥＣＵ２５０により実行されるインバータ２２０の動作点探索処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、所定時間毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１３を参照して、このフローチャートは、図８に示したフローチャートにおいて、ステップＳ６０，Ｓ７０に代えてステップＳ６５，Ｓ７５を含む。すなわち、ステップＳ５０において送電電力制御（デューティ調整）のゲインが大きくされると、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の出力電流Ｉｏの検出値を電流センサ２７２（図１）から取得する（ステップＳ６５）。

そして、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつ、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、出力電流Ｉｏの大きさが低下する方向にインバータ２２０の動作点を変更する（ステップＳ７５）。具体的には、ステップＳ５０において送電電力制御のゲインを大きくすることにより送電電力の目標値追従性を高めたうえで、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、インバータ２２０の出力電流Ｉｏの大きさが低下するようにターンオン電流制御の目標値Ｉｔｒを変更する。

その後、ステップＳ８０へ処理が移行され、インバータ２２０の動作点の探索が完了したか否かが判定される。なお、ステップＳ８０以降の各処理については、図８で説明したとおりである。

図１４は、実施の形態２の変形例における電源ＥＣＵ２５０により実行されるインバータ２２０の動作点探索処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、所定時間毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１４を参照して、このフローチャートは、図１２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２２，Ｓ６０，Ｓ７０に代えてステップＳ２４，Ｓ６５，Ｓ７５を含む。すなわち、ステップＳ２０において目標電力Ｐｓｒ及びターンオン電流目標値Ｉｔｒ（初期値）が設定されると、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流目標値Ｉｔｒ（初期値）を実現する２つの駆動周波数のうち、インバータ２２０の出力電流Ｉｏの大きさが小さくなる方の周波数を選択する。そして、電源ＥＣＵ２５０は、その選択された周波数を、ターンオン電流制御による周波数の初期調整値とする（ステップＳ２４）。

その後、ステップＳ３０において送電電力制御及びターンオン電流制御が実行され、初期動作点の探索が行なわれる。

また、ステップＳ５０において送電電力制御（デューティ調整）のゲインが大きくされると、ステップＳ６５において、インバータ２２０の出力電流Ｉｏが検出される。そして、ステップＳ７５において、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつ、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じない範囲で、出力電流Ｉｏの大きさが低下する方向にインバータ２２０の動作点が変更される。なお、ステップＳ３０以降の各処理については、図１３で説明したとおりである。

以上のように、実施の形態１の変形例によっても、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。また、実施の形態２の変形例によっても、実施の形態２と同様の作用効果が得られる。

なお、上記において、電源ＥＣＵ２５０は、この発明における「制御部」の一実施例に対応する。また、送電電力制御は、この発明における「第１の制御」に対応し、ターンオン電流制御は、この発明における「第２の制御」に対応する。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 送電装置、２０ 受電装置、１００ 交流電源、２１０ ＰＦＣ回路、２２０ インバータ、２３０，３２０ フィルタ回路、２４０ 送電部、２４２，３１２ コイル、２４４，３１４ キャパシタ、２４６，３１６，３９０ 抵抗、２５０ 電源ＥＣＵ、２６０，３７０ 通信部、２７０，３８０ 電圧センサ、２７２，２７４，３８２ 電流センサ、３１０ 受電部、３３０ 整流部、３４０ リレー回路、３５０ 蓄電装置、３６０ 充電ＥＣＵ、４１０，４３０ 減算部、４２０，４４０ コントローラ、Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ４ 還流ダイオード、Ｔ１〜Ｔ４ 端子。

Claims (14)

1. 受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、
   駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ供給する電圧形のインバータと、
   前記インバータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記インバータの出力電圧のデューティを調整することによって前記送電電力を目標電力に制御する第１の制御と、
   前記駆動周波数を調整することによって、前記出力電圧の立上り時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御する第２の制御とを実行し、
   前記目標値は、前記インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、
   前記制御部は、前記第１の制御により前記送電電力を前記目標電力に制御しつつ、前記リカバリー電流が生じない範囲において、前記送電部に流れる電流が低下するように前記目標値を変更する、非接触送電装置。
2. 前記制御部は、前記第１の制御により前記送電電力を前記目標電力に制御しつつ、前記リカバリー電流が生じない範囲において、前記送電部に流れる電流が最小となるように前記目標値を変更する、請求項１に記載の非接触送電装置。
3. 前記送電電力が一定の下で、前記ターンオン電流がしきい値以下の所定値となる前記駆動周波数が２点存在する場合に、
   前記制御部は、前記インバータの起動処理の実行時に、前記２つの駆動周波数のうち前記送電部に流れる電流の大きさが小さくなる方の駆動周波数を、前記第２の制御における前記駆動周波数の初期調整値とする、請求項１又は請求項２に記載の非接触送電装置。
4. 受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、
   駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ供給する電圧形のインバータと、
   前記インバータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記インバータの出力電圧のデューティを調整することによって前記送電電力を目標電力に制御する第１の制御と、
   前記駆動周波数を調整することによって、前記出力電圧の立上り時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御する第２の制御とを実行し、
   前記目標値は、前記インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、
   前記制御部は、前記第１の制御により前記送電電力を前記目標電力に制御しつつ、前記リカバリー電流が生じない範囲において、前記インバータの出力電流が低下するように前記目標値を変更する、非接触送電装置。
5. 前記制御部は、前記第１の制御により前記送電電力を前記目標電力に制御しつつ、前記リカバリー電流が生じない範囲において、前記出力電流が最小となるように前記目標値を変更する、請求項４に記載の非接触送電装置。
6. 前記送電電力が一定の下で、前記ターンオン電流がしきい値以下の所定値となる前記駆動周波数が２点存在する場合に、
   前記制御部は、前記インバータの起動処理の実行時に、前記２つの駆動周波数のうち前記出力電流の大きさが小さくなる方の駆動周波数を、前記第２の制御における前記駆動周波数の初期調整値とする、請求項４又は請求項５に記載の非接触送電装置。
7. 前記目標値は、０以下の所定値に設定される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の非接触送電装置。
8. 送電装置と、
   受電装置とを備え、
   前記送電装置は、
   受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、
   駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ供給する電圧形のインバータと、
   前記インバータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記インバータの出力電圧のデューティを調整することによって前記送電電力を目標電力に制御する第１の制御と、
   前記駆動周波数を調整することによって、前記出力電圧の立上り時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御する第２の制御とを実行し、
   前記目標値は、前記インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、
   前記制御部は、前記第１の制御により前記送電電力を前記目標電力に制御しつつ、前記リカバリー電流が生じない範囲において、前記送電部に流れる電流が低下するように前記目標値を変更する、電力伝送システム。
9. 前記制御部は、前記第１の制御により前記送電電力を前記目標電力に制御しつつ、前記リカバリー電流が生じない範囲において、前記送電部に流れる電流が最小となるように前記目標値を変更する、請求項８に記載の電力伝送システム。
10. 前記送電電力が一定の下で、前記ターンオン電流がしきい値以下の所定値となる前記駆動周波数が２点存在する場合に、
    前記制御部は、前記インバータの起動処理の実行時に、前記２つの駆動周波数のうち前記送電部に流れる電流の大きさが小さくなる方の駆動周波数を、前記第２の制御における前記駆動周波数の初期調整値とする、請求項８又は請求項９に記載の電力伝送システム。
11. 送電装置と、
    受電装置とを備え、
    前記送電装置は、
    受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、
    駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ供給する電圧形のインバータと、
    前記インバータを制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記インバータの出力電圧のデューティを調整することによって前記送電電力を目標電力に制御する第１の制御と、
    前記駆動周波数を調整することによって、前記出力電圧の立上り時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御する第２の制御とを実行し、
    前記目標値は、前記インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、
    前記制御部は、前記第１の制御により前記送電電力を前記目標電力に制御しつつ、前記リカバリー電流が生じない範囲において、前記インバータの出力電流が低下するように前記目標値を変更する、電力伝送システム。
12. 前記制御部は、前記第１の制御により前記送電電力を前記目標電力に制御しつつ、前記リカバリー電流が生じない範囲において、前記出力電流が最小となるように前記目標値を変更する、請求項１１に記載の電力伝送システム。
13. 前記送電電力が一定の下で、前記ターンオン電流がしきい値以下の所定値となる前記駆動周波数が２点存在する場合に、
    前記制御部は、前記インバータの起動処理の実行時に、前記２つの駆動周波数のうち前記出力電流の大きさが小さくなる方の駆動周波数を、前記第２の制御における前記駆動周波数の初期調整値とする、請求項１１又は請求項１２に記載の電力伝送システム。
14. 前記目標値は、０以下の所定値に設定される、請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の電力伝送システム。

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