JP2019213267A - 非接触送電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広い結合係数範囲においてインバータの出力力率を高くしやすくなる非接触送電装置を提供する。【解決手段】非接触送電装置が、インバータ１２０、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０、ＬＣ共振部Ｒ１、フィルタ回路Ｆ１、及び送電ＥＣＵ１５０を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０は、インバータ１２０に入力される直流電力の電圧（入力直流電圧）を変更可能に構成される。フィルタ回路Ｆ１は、フィルタキャパシタンスを変更可能に構成されるキャパシタンス調整部１０３を含む。送電ＥＣＵ１５０は、１次コイル１０１と２次コイル２０１との結合係数が大きいか小さいかを判断し、結合係数が小さい場合には、入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスを第１の状態にし、結合係数が大きい場合には、入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスを第２の状態にする。第２の状態では、第１の状態よりも、入力直流電圧が低く、フィルタキャパシタンスが小さい。【選択図】図２

Description

本開示は、非接触送電装置に関し、特に、１次コイルから受電装置の２次コイルへ非接触で送電する非接触送電装置に関する。

送電装置の１次コイル（以下、「送電コイル」とも称する）から受電装置の２次コイル（以下、「受電コイル」とも称する）へ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムが知られている（特許文献１〜６参照）。たとえば、特開２０１６−１９５５１２号公報（特許文献６）に記載される非接触電力伝送システムでは、送電装置が、直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータを制御する制御部とを備える。そして、制御部は、送電コイルに流れる電流がしきい値以下になるようにインバータの出力電圧を調整することによって、過剰に大きい電流（過電流）が送電コイルに流れることを抑制している。

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 特開２０１６−１９５５１２号公報

ところで、送電装置のインバータの出力力率（皮相電力に対する有効電力の比率）が低下すると、非接触電力伝送システムの効率（以下、「システム効率」とも称する）が低下する。このため、非接触電力伝送システムにおける回路定数は送電装置のインバータの出力力率が十分高くなるように予め設定される。なお、システム効率は、非接触電力伝送システム全体のエネルギー効率（投入エネルギーに対して回収できるエネルギーの割合）に相当する。

しかし、非接触電力伝送システムにおける回路定数が一定である条件下において、１次コイル（送電コイル）と２次コイル（受電コイル）との結合係数（以下、単に「結合係数」とも称する）が変化すると、インバータの出力力率も変化する。たとえば、結合係数が小さいときにインバータの出力力率が高くなるように回路定数を設定した場合には、結合係数が大きくなることによって、インバータの出力電圧の位相（以下、「電圧位相」とも称する）とインバータの出力電流の位相（以下、「電流位相」とも称する）との差（以下、「出力位相差」とも称する）が大きくなり、インバータの出力力率が低下する。

特許文献６では、上記のような結合係数の変化に起因したインバータの出力力率の低下（ひいては、システム効率の低下）が考慮されていない。特許文献６に記載される技術によっては、広い結合係数範囲において送電装置のインバータの出力力率を高くすることは困難である。

本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、広い結合係数範囲においてインバータの出力力率を高くしやすくなる非接触送電装置を提供することである。

本開示における非接触送電装置（以下、単に「送電装置」とも称する）は、１次コイルから受電装置の２次コイルへ非接触で送電する非接触送電装置であって、インバータ、変圧部、ＬＣ共振部、ＬＣフィルタ、及び制御部を備える。インバータは、直流電力をパルス幅変調により所定の大きさ及び周波数の交流電力に変換して出力するように構成される。変圧部は、インバータに入力される直流電力の電圧（以下、「入力直流電圧」とも称する）を変更可能に構成される。ＬＣ共振部は、インバータの出力側に設けられ、１次コイル及びキャパシタが直列又は並列に接続されて構成される。ＬＣフィルタは、インバータとＬＣ共振部との間に設けられ、キャパシタンス調整部を含む。キャパシタンス調整部は、ＬＣフィルタのキャパシタンス（以下、「フィルタキャパシタンス」とも称する）を変更可能に構成される。制御部は、インバータ、変圧部、及びキャパシタンス調整部を制御するように構成される。

そして、上記の制御部は、１次コイルと２次コイルとの結合係数が大きいか小さいかを判断し、結合係数が小さい場合には、入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスを第１の状態にし、結合係数が大きい場合には、入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスを第２の状態にするように構成される。第２の状態では、第１の状態よりも、入力直流電圧が低く、フィルタキャパシタンスが小さい。

上記非接触送電装置におけるフィルタキャパシタンスは、所定の基準結合係数（たとえば、小さい結合係数）に合わせてインバータの出力位相差が十分小さくなるように予め設定することができる。これにより、結合係数が小さい場合においては、十分なインバータの出力力率を確保しやすくなる。

しかしながら、結合係数が大きくなると、結合係数が上記の基準結合係数からずれる。このため、結合係数が大きい場合に、フィルタキャパシタンスを結合係数が小さいときの値に維持すると、インバータの出力力率が低下する。

そこで、本開示における非接触送電装置の制御部は、結合係数が大きい場合のフィルタキャパシタンスを、結合係数が小さい場合のフィルタキャパシタンスよりも小さくする。結合係数が大きくなった場合にも、フィルタキャパシタンスが小さくなった場合にも、送電装置のインバータの出力位相差（ひいては、インバータの出力力率）は変化する。しかし、両者では変化の方向が逆になるため、フィルタキャパシタンスを小さくすることによって、結合係数が大きくなることに伴うインバータの出力位相差の変動を相殺する（打ち消す）ことができる。このため、上記のキャパシタンス制御によれば、広い結合係数範囲においてインバータの出力位相差を小さくしやすくなる。

さらに、本開示における非接触送電装置は、上記のようにインバータの出力位相差を小さくすることができるだけでなく、以下に説明するように、インバータの出力電流波形の歪み（正弦波からの乖離）を抑制することもできる。

結合係数が大きくなると、１次コイル及び２次コイルのコイル間効率（送電電力に対する受電電力の割合）が高くなる。このため、１次コイル（送電コイル）に供給される電力が一定である条件下で、結合係数が大きくなると、受電電力も大きくなる。結合係数が小さい場合と結合係数が大きい場合とで、同じ大きさの電力を受電装置に供給するためには、結合係数が大きい場合において、１次コイルに供給される電力を小さくすることが求められる。たとえば、インバータの出力電力を小さくすることで、１次コイルに供給される電力を小さくすることができる。パルス幅変調（ＰＷＭ）により制御されるインバータでは、インバータの出力電圧のデューティを小さくすることによってインバータの出力電力が小さくなる。

しかしながら、インバータの出力電圧のデューティを小さくし過ぎると、インバータの出力電流波形が正弦波から歪んでしまう。インバータの出力電流波形が正弦波に近いほどインバータの出力力率は高くなるため、上記のようにインバータの出力電流波形が歪むと、インバータの出力力率が低下する。

そこで、本開示における非接触送電装置の制御部は、結合係数が大きい場合の入力直流電圧を、結合係数が小さい場合の入力直流電圧よりも低くする。インバータに入力される直流電力の電圧（入力直流電圧）を低くすることで、インバータの出力電圧のデューティを変更することなくインバータの出力電力を小さくすることができる。このため、上記のように入力直流電圧を制御することで、インバータの出力電圧のデューティが過剰に小さくなることを抑制できる。上記非接触送電装置によれば、インバータの出力電流波形の歪み（正弦波からの乖離）を抑制して、広い結合係数範囲においてインバータの出力力率を高くしやすくなる。

上記非接触送電装置の制御部は、過電流の有無に基づいて結合係数が大きいか小さいかを判断してもよい。たとえば、小さい結合係数に合わせて電源電圧（たとえば、入力直流電圧）及び回路定数（たとえば、フィルタキャパシタンス）を設定すると、結合係数が大きい場合に過電流が生じる。特に、前述した入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスが結合係数と整合していない場合には、インバータの入力電流と、インバータの出力電流と、１次コイルを流れる電流との少なくとも１つが過電流になる。こうした過電流の有無を監視することによって、結合係数が大きいか小さいかを容易に判断することができる。

また、上記非接触送電装置は、１次コイルと２次コイルとの距離（以下、「コイル間距離」とも称する）を検出する測距センサをさらに備えてもよい。そして、上記の制御部は、測距センサの検出値に基づいて結合係数が大きいか小さいかを判断してもよい。

上記非接触送電装置において、キャパシタンス調整部は、１次コイルに並列に接続される素子として、キャパシタと、このキャパシタに直列に接続されるスイッチング素子（以下、「Ｃスイッチ」とも称する）とを含み、Ｃスイッチの状態（ＯＮ／ＯＦＦ）によりフィルタキャパシタンスを変更可能に構成されてもよい。

上記構成を有する本開示の非接触送電装置は、受電装置とともに、非接触電力伝送システムを構築することができる。こうした非接触電力伝送システムにおいて、入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスが第１の状態である条件での送電中に所定の電流（たとえば、送電装置のインバータの出力電流）が所定値以上になった場合には、実行中の送電を停止させて、入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスを第２の状態にした後、送電を再開してもよい。また、上記制御において、第１の状態と第２の状態とを入れ替えてもよい。すなわち、入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスが第２の状態である条件での送電中に所定の電流が所定値以上になった場合には、実行中の送電を停止させて、入力直流電圧及びフィルタキャパシタンスを第１の状態にした後、送電を再開してもよい。

本開示によれば、広い結合係数範囲においてインバータの出力力率を高くしやすくなる非接触送電装置を提供することが可能になる。

本開示の実施の形態に係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に示した電力伝送システムにおいて、充電設備と車両との間で非接触電力伝送を行なうための構成を示す図である。 図２に示したインバータの回路構成の一例を示した図である。 図２に示したインバータのスイッチング波形と、出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｉｎｖの各々の波形とを示す図である。 図２に示したＡＣ／ＤＣコンバータの回路構成の一例を示した図である。 図１に示した電力伝送システムにおいて、車両の制御装置により実行される充電制御の処理手順を示すフローチャートである。 図１に示した電力伝送システムにおいて、充電設備の制御装置により実行される送電制御の処理手順を示すフローチャートである。 図７に示したデューティ制御の処理手順を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態に係る非接触送電装置により実行される送電制御において、結合係数が小さい領域（領域Ａ）と結合係数が大きい領域（領域Ｂ）との各々におけるインバータの入力電圧及び送電フィルタのキャパシタンスを示す図である。 図２に示した電力伝送システムにおいて、結合係数とコイル間効率との関係を示す図である。 第１の条件（結合係数：大、インバータの入力電圧：低、送電フィルタのキャパシタンス：小）におけるインバータの出力波形を示す図である。 第１の条件における送電コイル（１次コイル）の電流波形及び電圧波形を示す図である。 第２の条件（結合係数：大、インバータの入力電圧：高、送電フィルタのキャパシタンス：小）におけるインバータの出力波形を示す図である。 第２の条件における送電コイル（１次コイル）の電流波形及び電圧波形を示す図である。 図２に示した電力伝送システムにおいて、結合係数が大きい状況で、インバータの入力電圧と送電フィルタのキャパシタンスとを変化させたときのインバータの出力力率の変化を示す図である。 図２に示した電力伝送システムにおいて、結合係数が大きい状況で、インバータの入力電圧と送電フィルタのキャパシタンスとを変化させたときの送電コイル（１次コイル）の力率の変化を示す図である。 図２に示した電力伝送システムにおいて、結合係数が大きい状況で、インバータの入力電圧と送電フィルタのキャパシタンスとを変化させたときのシステム効率の変化を示す図である。 キャパシタンス調整部の変形例を示す図である。 送電フィルタのインダクタンスを可変にした例を示す図である。

本開示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。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り返さない。

以下で用いられる図中の矢印Ｆ，Ｂ，Ｕ，Ｄは、車両を基準とする方向を示しており、矢印Ｆは「前方」、矢印Ｂは「後方」、矢印Ｕは「上」、矢印Ｄは「下」を示している。また、以下では電子制御ユニットを「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と称する。

図１は、本開示の実施の形態に係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。この電力伝送システム１０は、充電設備１（地上器）及び車両２を含む。

充電設備１は、送電ユニット１００と、送電ユニット１００へ電力を供給する交流電源７００とを備える。送電ユニット１００は地面Ｆ１０（たとえば、駐車場の床面）に設置されている。交流電源７００の例としては、家庭用電源（たとえば、電圧２００Ｖ、周波数５０Ｈｚの交流電源）が挙げられる。

車両２は、受電ユニット２００と、受電ユニット２００が受電した電力によって充電される蓄電装置３００と、受電ユニット２００が受電する電力を制御する車両ＥＣＵ５００とを備える。受電ユニット２００は、車両２の底面Ｆ２０に設置された蓄電装置３００の下面（路面側）に設けられている。

車両２は、蓄電装置３００に蓄えられた電力のみを用いて走行可能な電気自動車であってもよいし、蓄電装置３００に蓄えられた電力とエンジン（図示せず）の出力との両方を用いて走行可能なハイブリッド車であってもよい。

送電ユニット１００は、車両２の受電ユニット２００が送電ユニット１００に対向するように車両２の位置合せが行なわれた状態において、受電ユニット２００へ磁界を通じて非接触で送電するように構成される。受電ユニット２００は、送電ユニット１００からの電力を非接触で受電する。

以下、車両２の車輪設置面（すなわち、地面Ｆ１０）から受電ユニット２００の受電コイルまでの高さを、「受電コイル高さΔＨ」と称する。この実施の形態では、車両２の受電コイル高さΔＨが、車両２の最低地上高と一致する。送電ユニット１００の表面に設けられた送電コイルと受電ユニット２００の表面に設けられた受電コイルとの距離（コイル間距離ΔＧ）は、受電コイル高さΔＨに応じて変わる。受電コイル高さΔＨが大きくなるほどコイル間距離ΔＧも大きくなる。また、コイル間距離ΔＧが大きくなるほど、送電コイルと受電コイルとの結合係数が小さくなる傾向がある。なお、受電コイル高さΔＨは、車両によって異なる。一般的な充電設備及び車両では、結合係数が０．０５〜０．５になる。

上記送電コイル、受電コイルは、それぞれ図２に示す１次コイル１０１、２次コイル２０１である。図２は、充電設備１と車両２との間で非接触電力伝送を行なうための構成を示す図である。図１に示した送電ユニット１００及び受電ユニット２００は、図２に示すような構成を有する。

図２を参照して、送電ユニット１００は、交流電源７００から受ける電力に所定の電力変換処理を行なうことにより送電用電力を得て、その送電用電力を受電ユニット２００へ非接触で送電するように構成される。そして、受電ユニット２００が送電ユニット１００から受電した電力によって蓄電装置３００（車載バッテリ）が充電される。

送電ユニット１００は、上記電力変換処理を行なう電力変換部と、上記非接触送電を行なうＬＣ共振部Ｒ１と、電力変換部等を制御する送電ＥＣＵ１５０とを備える。電力変換部は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０、インバータ１２０、及びフィルタ回路Ｆ１を含む。ＬＣ共振部Ｒ１は、インバータ１２０の出力側に設けられ、１次コイル１０１及びキャパシタ１０２が直列に接続されて構成される。以下、ＬＣ共振部Ｒ１の１次コイル１０１側の端子を「Ｌ端子」、ＬＣ共振部Ｒ１のキャパシタ１０２側の端子を「Ｃ端子」と称する。また、ＬＣ共振部Ｒ１のＬ端子とインバータ１２０の出力端子Ｔ７とをつなぐ電線を「電力線ＰＬ１」、ＬＣ共振部Ｒ１のＣ端子とインバータ１２０の出力端子Ｔ８とをつなぐ電線を「電力線ＰＬ２」と称する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０は、交流電源７００から受ける電力を整流及び変圧してインバータ１２０へ出力する。詳細は後述するが、この実施の形態に係るＡＣ／ＤＣコンバータ１３０は、本開示に係る「変圧部」の一例（図５に示されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３２）を含む。ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０は、たとえば交流電源７００から受ける電力を４００Ｖに昇圧して、電圧４００Ｖの直流電力をインバータ１２０へ出力する。

インバータ１２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０からの入力電力（より特定的には、直流電力）をパルス幅変調（ＰＷＭ）により所定の大きさ及び周波数の交流電力に変換してＬＣ共振部Ｒ１へ出力するように構成される。インバータ１２０の出力電力は、フィルタ回路Ｆ１を通じてＬＣ共振部Ｒ１へ供給される。この実施の形態では、インバータ１２０が電圧形インバータ（たとえば、後述する図３に示す単相フルブリッジ回路）である。インバータ１２０は、所定の周波数範囲において出力電力の周波数（以下、単に「出力周波数」とも称する）を変更可能に構成される。インバータ１２０を構成する各スイッチング素子は、送電ＥＣＵ１５０からの駆動信号に従って制御される。

インバータ１２０の出力周波数は、上記の駆動信号が示すスイッチング周波数（以下、「駆動周波数」とも称する）に応じて変化する。この実施の形態では、インバータ１２０の駆動周波数が、インバータ１２０の出力周波数、ひいては送電周波数（送電電力の周波数）と一致する。

また、詳細は後述するが、インバータ１２０の出力電圧のデューティも、送電ＥＣＵ１５０からの駆動信号に従って制御される。そして、インバータ１２０の出力電圧のデューティに応じてインバータ１２０の出力電力の大きさが変化する。なお、インバータ１２０の出力電圧のデューティは、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（後述する図４参照）。

フィルタ回路Ｆ１は、キャパシタンス調整部１０３及びコイル１０４を含む。キャパシタンス調整部１０３は、キャパシタＣ１１ａ，Ｃ１１ｂ及びスイッチＱ１１（Ｃスイッチ）を含む。キャパシタンス調整部１０３及びコイル１０４によって、ローパスフィルタとして機能するＬＣフィルタ（より特定的には、Ｌ型のＬＣフィルタ）が形成される。このＬＣフィルタによって電磁ノイズが低減される。

キャパシタンス調整部１０３は、フィルタ回路Ｆ１のキャパシタンス（以下、「フィルタキャパシタンスＣ_１１」、又は単に「Ｃ_１１」とも称する）を変更可能に構成される。キャパシタンス調整部１０３は、ＬＣ共振部Ｒ１に並列に接続される素子（キャパシタＣ１１ａ及びＣ１１ｂ、並びにスイッチＱ１１）を含み、こうした素子によってフィルタキャパシタンスＣ_１１（ひいては、ＬＣ共振部Ｒ１の端子間の容量性リアクタンス）を変更可能に構成される。

キャパシタＣ１１ａは、ＬＣ共振部Ｒ１に並列に接続されている。キャパシタＣ１１ａの一端は電力線ＰＬ１に接続され、キャパシタＣ１１ａの他端は電力線ＰＬ２に接続されている。

キャパシタＣ１１ｂ及びスイッチＱ１１は、キャパシタＣ１１ａよりもＬＣ共振部Ｒ１側でＬＣ共振部Ｒ１に並列に接続されている。また、キャパシタＣ１１ｂとスイッチＱ１１とは、互いに直列に接続されている。キャパシタＣ１１ｂの一端はスイッチＱ１１を介して電力線ＰＬ２に接続され、キャパシタＣ１１ｂの他端は電力線ＰＬ１に接続されている。

キャパシタンス調整部１０３を構成するスイッチＱ１１の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）によってフィルタキャパシタンスＣ_１１が変わる。より具体的には、キャパシタＣ１１ａ、Ｃ１１ｂのキャパシタンスをそれぞれＣ_Ａ、Ｃ_Ｂと表すと、スイッチＱ１１がＯＦＦであるときのＣ_１１は「Ｃ_Ａ」となり、スイッチＱ１１がＯＮであるときのＣ_１１は「Ｃ_Ａ＋Ｃ_Ｂ」となる。この実施の形態では、スイッチＱ１１として、電磁式のメカニカルリレーを採用する。メカニカルリレーは、半導体リレー（トランジスタ等）に比べて低コストで入手しやすい。

ＬＣ共振部Ｒ１は、１次コイル１０１の周囲に生成される磁界を通じて、受電ユニット２００のＬＣ共振部Ｒ２へ非接触で送電する。送電開始に先立ち、１次コイル１０１と２次コイル２０１とは鎖交磁束を生じるように位置合わせされる。そして、磁気共鳴により１次コイル１０１から２次コイル２０１へ電力が送られる。この実施の形態では、ＬＣ共振部Ｒ１が直列共振回路である。ＬＣ共振部Ｒ１のＱ値は１００以上であることが好ましい。

送電ＥＣＵ１５０は、演算装置、記憶装置、入出力ポート、及び通信ポート（いずれも図示せず）等を含む。演算装置は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むマイクロプロセッサによって構成される。記憶装置は、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、プログラム等を保存するストレージ（ＲＯＭ（Read Only Memory）や、書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。記憶装置には、プログラムのほか、各種情報（たとえば、後述する図７及び図８の処理で使用される駆動周波数ｆ、デューティＤ、ＡＣ／ＤＣコンバータ出力電圧Ｖ_ｉｎ、ΔＰｓ、及びしきい値等）が記憶されている。記憶装置に記憶されているプログラムを演算装置が実行することで、各種制御が実行される。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。

この実施の形態に係る送電ＥＣＵ１５０は、本開示に係る「制御部」の一例に相当する。すなわち、送電ＥＣＵ１５０は、インバータ１２０、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０、及びキャパシタンス調整部１０３を制御するように構成される。送電ＥＣＵ１５０は、インバータ１２０及びＡＣ／ＤＣコンバータ１３０に含まれるスイッチング素子を制御して、送電電力を調整する。

送電ユニット１００は、電圧センサ１８１及び電流センサ１８２〜１８４をさらに備える。電圧センサ１８１は、インバータ１２０の入力電圧（入力直流電圧）を検出し、その検出値を送電ＥＣＵ１５０へ出力する。電流センサ１８２は、インバータ１２０の入力電流を検出し、その検出値を送電ＥＣＵ１５０へ出力する。電流センサ１８３は、インバータ１２０の出力電流を検出し、その検出値を送電ＥＣＵ１５０へ出力する。電流センサ１８４は、フィルタ回路Ｆ１の出力電流（すなわち、フィルタ回路Ｆ１によって処理された電流）を検出し、その検出値を送電ＥＣＵ１５０へ出力する。なお、送電ユニット１００は、電流センサ１８２〜１８４とは異なる部位の電流を検出する電流センサ（図示せず）をさらに備えてもよい。また、送電ユニット１００は、異常検出のための温度センサ（図示せず）をさらに備えてもよい。

なお、この実施の形態では、インバータ１２０の入力電圧とＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電圧とが一致する。また、インバータ１２０の入力電流とＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電流とも一致する。また、フィルタ回路Ｆ１の出力電流は、ＬＣ共振部Ｒ１（１次コイル１０１等）を流れる電流に一致する。

送電ユニット１００は通信部１６０をさらに備える。通信部１６０は、車両２との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。通信部１６０は、送電ＥＣＵ１５０からの情報を車両２へ送ったり、車両２からの情報を受け取って送電ＥＣＵ１５０へ出力したりする。

受電ユニット２００は、ＬＣ共振部Ｒ２と、フィルタ回路Ｆ２と、整流回路２０６と、平滑用のキャパシタ２０７とを含む。

ＬＣ共振部Ｒ２は、２次コイル２０１及びキャパシタ２０２が直列に接続されて構成される。ＬＣ共振部Ｒ２のＱ値は１００以上であることが好ましい。この実施の形態では、ＬＣ共振部Ｒ１及びＲ２として、ＳＳ方式（一次側：直列、二次側：直列）の共振回路を採用しているが、これに限られず、ＳＰ方式（一次側：直列、二次側：並列）や、ＰＰ方式（一次側：並列、二次側：並列）等を採用してもよい。

フィルタ回路Ｆ２は、キャパシタ２０３，２０５及びコイル２０４を含む。キャパシタ２０３，２０５はＬＣ共振部Ｒ２に並列に接続され、コイル２０４はＬＣ共振部Ｒ２に直列に接続されている。キャパシタ２０３，２０５及びコイル２０４によって、ローパスフィルタとして機能するＬＣフィルタ（より特定的には、π型のＬＣフィルタ）が形成される。このＬＣフィルタによって上記受電時に発生する電磁ノイズが低減される。

整流回路２０６は、２次コイル２０１によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３００側へ出力する。整流回路２０６は、たとえば４つのダイオードからなるダイオードブリッジ回路によって構成される。整流回路２０６の出力側には平滑用のキャパシタ２０７が設けられている。キャパシタ２０７は、整流回路２０６によって整流された直流電力を平滑化する。

受電ユニット２００は、電流センサ２８３，２８４をさらに備える。電流センサ２８４は、ＬＣ共振部Ｒ２（２次コイル２０１等）を流れる電流を検出し、その検出値を送電ＥＣＵ１５０へ出力する。電流センサ２８３は、フィルタ回路Ｆ２を流れる電流を検出し、その検出値を送電ＥＣＵ１５０へ出力する。また、受電ユニット２００は、異常検出のための温度センサ（図示せず）をさらに備えてもよい。

受電ユニット２００の出力電力（すなわち、キャパシタ２０７によって平滑化された直流電力）は、充電リレー４００を介して蓄電装置３００に供給される。充電リレー４００は、車両ＥＣＵ５００によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、受電ユニット２００による蓄電装置３００の充電時にＯＮ（導通状態）にされる。

蓄電装置３００は、再充電可能な直流電源である。蓄電装置３００は、たとえば二次電池（リチウムイオン電池やニッケル水素電池等）を含んで構成される。蓄電装置３００は、受電ユニット２００から供給される電力を蓄えて、図示しない車両駆動装置（走行用モータ及びその駆動回路等）へ電力を供給する。

蓄電装置３００に対しては、蓄電装置３００の状態を監視する監視ユニット３１０が設けられている。監視ユニット３１０は、蓄電装置３００の状態（温度、電流、電圧等）を検出する各種センサを含み、検出結果を車両ＥＣＵ５００へ出力する。車両ＥＣＵ５００は、監視ユニット３１０の出力に基づいて蓄電装置３００の状態（ＳＯＣ（State Of Charge）等）を取得するように構成される。ＳＯＣは、蓄電残量を示し、たとえば、満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を０〜１００％で表わしたものである。

車両ＥＣＵ５００は、演算装置、記憶装置、入出力ポート、及び通信ポート（いずれも図示せず）等を含み、車両２における各種機器の制御を行なう。演算装置は、たとえばＣＰＵを含むマイクロプロセッサによって構成される。記憶装置は、ＲＡＭと、プログラム等を保存するストレージ（ＲＯＭや、書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。記憶装置に記憶されているプログラムを演算装置が実行することで、各種制御が実行される。車両ＥＣＵ５００は、たとえば車両２の走行制御や蓄電装置３００の充電制御等を実行する。車両ＥＣＵ５００から充電リレー４００へのＯＮ／ＯＦＦ信号等は、出力ポートから出力される。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。

車両２は通信部６００をさらに備える。通信部６００は、送電ユニット１００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。充電設備１の通信部１６０と車両２の通信部６００との間で無線通信が行なわれることによって、送電ＥＣＵ１５０と車両ＥＣＵ５００との間で情報のやり取りを行なうことが可能になる。

図３は、図２に示したインバータ１２０の回路構成の一例を示した図である。図３を参照して、インバータ１２０は、複数のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、複数の還流ダイオードＤ１〜Ｄ４とを含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、たとえば、電力用半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、又はＧＴＯ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に並列（より特定的には、逆並列）に接続されている。直流側の入力端子Ｔ５，Ｔ６には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０（図１）が接続され、交流側の出力端子Ｔ７，Ｔ８には、フィルタ回路Ｆ１（図１）が接続される。

入力端子Ｔ５，Ｔ６間には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０から出力される直流電圧が印加される。図３において、Ｖ１は、この直流電圧の大きさを示す。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、送電ＥＣＵ１５０からの駆動信号によって駆動される。そして、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング動作によって、出力端子Ｔ７，Ｔ８間に出力電圧Ｖｏが印加され、出力電流Ｉｉｎｖが流れる（図３中に矢印で示される方向を正とする）。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Ｖ１（正の値）となる。

図４は、インバータ１２０のスイッチング波形と、出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｉｎｖの各々の波形とを示す図である。以下、図３とともに図４を参照して、時刻ｔ４〜ｔ８の１周期を例に、インバータ１２０の動作について説明する。

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へ、スイッチング素子Ｑ３がＯＮからＯＦＦへ切り替わると、各スイッチング素子は図３に示される状態になり、インバータ１２０の出力電圧Ｖｏが０からＶ１（正の値）に立ち上がる。

その後、時刻ｔ５〜ｔ８において、各スイッチング素子の状態が次に示すように変化することに伴い、出力電圧Ｖｏも変化する。時刻ｔ５において、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦからＯＮへ、スイッチング素子Ｑ４がＯＮからＯＦＦへ切り替わると、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Ｑ１がＯＮからＯＦＦへ、スイッチング素子Ｑ３がＯＦＦからＯＮへ切り替わると、出力電圧Ｖｏは−Ｖ１（負の値）となる。時刻ｔ７において、スイッチング素子Ｑ２がＯＮからＯＦＦへ、スイッチング素子Ｑ４がＯＦＦからＯＮへ切り替わると、出力電圧Ｖｏは再び０となる。

時刻ｔ４から１周期後の時刻ｔ８においては、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦからＯＮへ、スイッチング素子Ｑ３がＯＮからＯＦＦへ切り替わる。これにより、各スイッチング素子は時刻ｔ４と同じ状態になり、出力電圧Ｖｏが０からＶ１（正の値）に立ち上がる。

図４には、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。１周期（ｔ４〜ｔ８）のうち正の電圧出力時間（ｔ４〜ｔ５）の割合は１／４（＝０．２５）である。また、１周期（ｔ４〜ｔ８）のうち負の電圧出力時間（ｔ６〜ｔ７）の割合も１／４（＝０．２５）である。出力電圧Ｖｏのデューティが大きくなるほど、１周期において出力電圧Ｖｏが正の電圧（Ｖ１）又は負の電圧（−Ｖ１）になっている時間が長くなる。このため、出力電圧Ｖｏのデューティが大きくなるほど、インバータ１２０の出力電力が大きくなる。

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に示される状態に対して、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くすると、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）。

出力電圧Ｖｏのデューティを調整することによって、インバータ１２０の出力電力の大きさ、ひいては送電電力（ＬＣ共振部Ｒ１に供給される電力）の大きさ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インバータ１２０の出力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インバータ１２０の出力電力を減少させることができる。そのため、送電ＥＣＵ１５０は、出力電圧Ｖｏのデューティを調整することによって、インバータ１２０の出力電力の大きさを目標電力（たとえば、後述する充電電力指令値）に近づけることができる。

図５は、図２に示したＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の回路構成の一例を示した図である。図５を参照して、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０は、整流回路１３１と、整流回路１３１の出力側に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ１３２とを含む。

整流回路１３１は、４つのダイオード１３１ａ〜１３１ｄからなるダイオードブリッジ回路によって構成される。整流回路１３１は、交流電源７００から入力される交流電力を整流して、直流電力を出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２は、チョークコイルＬ１０、ダイオードＤ１０，Ｄ１３、スイッチＱ１３、及び平滑用キャパシタＣ１０を含むブースト型ＤＣ／ＤＣコンバータである。ダイオードＤ１３及びスイッチＱ１３は、チョークコイルＬ１０よりも出力側で整流回路１３１に並列に接続されている。スイッチＱ１３は、ダイオードＤ１３に並列に接続され、送電ＥＣＵ１５０によってチョッパ制御される。スイッチＱ１３としては、たとえば電力用半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、又はＧＴＯ等）を採用できる。そして、ダイオードＤ１３及びスイッチＱ１３よりも出力側にダイオードＤ１０及び平滑用キャパシタＣ１０が設けられている。

図５に示すＡＣ／ＤＣコンバータ１３０において、交流側の入力端子Ｔ１，Ｔ２には、交流電源７００（図１）が接続され、直流側の出力端子Ｔ３，Ｔ４には、インバータ１２０（図１）が接続される。スイッチＱ１３は、送電ＥＣＵ１５０からの駆動信号に従って制御される。スイッチＱ１３の駆動信号（より特定的には、方形波の電圧信号）のデューティ比（スイッチＱ１３がＯＮしている時間の割合）が大きくなるほどＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電圧（ひいては、インバータ１２０の入力電圧）が高くなる。送電ＥＣＵ１５０は、スイッチＱ１３をＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）制御することによって、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電圧（直流電圧の大きさＶ１）を調整できる。

ところで、電力伝送システム１０において、インバータ１２０の出力力率（皮相電力に対する有効電力の比率）が低下すると、システム効率が低下する。インバータ１２０の出力電流が正弦波になる場合、インバータ１２０の出力力率を「λ」、インバータ１２０の出力位相差を「φ」で表すと、λ及びφは「λ＝｜ｃｏｓφ｜」のような関係式を満たす。出力位相差φは、電圧位相を基準として表される。すなわち、電圧位相に対して電流位相が遅角側にずれている場合には出力位相差が正の値になり、電圧位相に対して電流位相が進角側にずれている場合には出力位相差が負の値になる。たとえば、出力位相差が０°（位相差なし）であればインバータ１２０の出力力率は１（有効電力のみ）になる。出力位相差が大きくなるほどインバータ１２０の出力力率が低下する（すなわち、無効電力が多くなる）傾向がある。

この実施の形態では、初期（たとえば、後述する図７の処理におけるイニシャライズ時）においては、結合係数が小さいとき（たとえば、結合係数が０．０５〜０．３であるとき）にインバータ１２０の出力位相差が小さくなるように回路定数（フィルタキャパシタンスＣ_１１等）が設定される。これにより、結合係数が小さいときには、インバータ１２０の出力位相差が十分小さくなる。しかし、結合係数が大きくなったとき（たとえば、結合係数が約０．５になったとき）に、回路定数（フィルタキャパシタンスＣ_１１等）を結合係数が小さいときの値に維持すると、インバータ１２０の出力位相差が大きくなる。

そこで、送電ＥＣＵ１５０は、結合係数が大きい場合のフィルタキャパシタンスＣ_１１を、結合係数が小さい場合のフィルタキャパシタンスＣ_１１よりも小さくする。結合係数が大きくなった場合にも、フィルタキャパシタンスＣ_１１が小さくなった場合にも、インバータ１２０の出力位相差は変化する。しかし、両者では変化の方向が逆になるため、フィルタキャパシタンスＣ_１１を小さくすることによって、結合係数が大きくなることに伴うインバータ１２０の出力位相差の変動を相殺することができる。このため、上記のキャパシタンス制御によれば、インバータ１２０の出力位相差を小さくして、広い結合係数範囲においてインバータ１２０の出力力率を高くしやすくなる。

さらに、この実施の形態に係る送電ユニット１００は、上記のようにインバータ１２０の出力位相差を小さくすることができるだけでなく、以下に説明するように、インバータ１２０の出力電流波形の歪み（正弦波からの乖離）を抑制することもできる。

結合係数が大きくなると、１次コイル１０１及び２次コイル２０１のコイル間効率が高くなる。このため、１次コイル１０１に供給される電力が一定である条件下で、結合係数が大きくなると、受電電力も大きくなる。結合係数が小さい場合と結合係数が大きい場合とで、同じ大きさの電力を受電ユニット２００に供給するためには、結合係数が大きい場合において、１次コイル１０１に供給される電力を小さくすることが求められる。たとえば、インバータ１２０の出力電力を小さくすることで、１次コイル１０１に供給される電力を小さくすることができる。パルス幅変調（ＰＷＭ）により制御されるインバータ１２０では、インバータ１２０の出力電圧Ｖｏ（図４）のデューティを小さくすることによってインバータ１２０の出力電力が小さくなる。

しかしながら、インバータ１２０の出力電圧Ｖｏのデューティを小さくし過ぎると、インバータ１２０の出力電流波形が正弦波から歪んでしまう。インバータ１２０の出力電流波形が正弦波に近いほどインバータ１２０の出力力率は高くなるため、上記のようにインバータ１２０の出力電流波形が歪むと、インバータ１２０の出力力率が低下する。

そこで、送電ＥＣＵ１５０は、結合係数が大きい場合のインバータ１２０の入力電圧を、結合係数が小さい場合のインバータ１２０の入力電圧よりも低くする。インバータ１２０の入力電圧を低くすることで、インバータ１２０の出力電圧Ｖｏのデューティを変更することなく（さらには、インバータ１２０の駆動周波数も一定のまま）インバータ１２０の出力電力を小さくすることができる。このため、上記のようにインバータ１２０の入力電圧（入力直流電圧）を制御することで、インバータ１２０の出力電圧Ｖｏのデューティが過剰に小さくなることを抑制できる。このように、送電ユニット１００によれば、インバータ１２０の出力電流波形の歪み（正弦波からの乖離）を抑制して、広い結合係数範囲においてインバータ１２０の出力力率を高くしやすくなる。

この実施の形態では、図５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１３２（変圧部）が、インバータ１２０に入力される直流電力の電圧を変更可能に構成されるため、送電ＥＣＵ１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２を制御することによってインバータ１２０の入力電圧を調整する。送電ＥＣＵ１５０の記憶装置には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の駆動条件（より特定的には、図５に示すスイッチＱ１３の駆動信号のデューティ比）を示すＡＣ／ＤＣコンバータ出力電圧Ｖ_ｉｎ（以下、単に「Ｖ_ｉｎ」とも称する）が記憶されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ出力電圧Ｖ_ｉｎに値が設定されると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電圧がその値になるようなデューティ比でＡＣ／ＤＣコンバータ１３０（より特定的には、図５に示すスイッチＱ１３）が駆動されるようになる。この実施の形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電圧とインバータ１２０の入力電圧とが一致するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の駆動によって、インバータ１２０の入力電圧がＶ_ｉｎに一致するように調整される。

送電ＥＣＵ１５０は、１次コイル１０１と２次コイル２０１との結合係数が大きいか小さいかを判断し、結合係数が小さい場合にはＣ_１１及びＶ_ｉｎを第１の状態にし、結合係数が大きい場合にはＣ_１１及びＶ_ｉｎを第２の状態にするように構成される。以下、第１の状態におけるＣ_１１、Ｖ_ｉｎをそれぞれ「Ｃ_Ｈ」、「Ｖ_Ｈ」と称する。また、第２の状態におけるＣ_１１、Ｖ_ｉｎをそれぞれ「Ｃ_Ｌ」、「Ｖ_Ｌ」と称する。Ｃ_ＨはＣ_Ｌよりも大きく、Ｖ_ＨはＶ_Ｌよりも高い。

Ｃ_Ｈ及びＶ_Ｈの各々は、予め実験等によって求められ、結合係数が小さいとき（たとえば、結合係数が０．０５以上０．３０以下であるとき）にインバータ１２０の出力力率が十分高くなるような値とされる。Ｃ_Ｌ及びＶ_Ｌの各々は、予め実験等によって求められ、結合係数が大きいとき（たとえば、結合係数が０．２５以上０．６０以下であるとき）にインバータ１２０の出力力率が十分高くなるような値とされる。この実施の形態では、スイッチＱ１１がＯＮされることでＣ_１１がＣ_Ｈ（＝Ｃ_Ａ＋Ｃ_Ｂ）になり、スイッチＱ１１がＯＦＦされることでＣ_１１がＣ_Ｌ（＝Ｃ_Ａ）になる。

次に、上記のような制御を非接触送電制御に組み込み、充電設備１によって車両２の蓄電装置３００を充電する場合の処理手順の一例について説明する。

まず、運転者が車両２を充電設備１の充電スペースに停車させる。そして、車両２の停車位置において、車両ＥＣＵ５００と送電ＥＣＵ１５０との間での通信の接続（たとえば、無線ＬＡＮへの接続）を確立させた後、車両ＥＣＵ５００から送電ＥＣＵ１５０へ送電要求が送られる。送電要求は、運転者の指示により送信されてもよいし、所定条件の成立により自動的に送信されてもよい。

この送電要求を送電ＥＣＵ１５０が受信すると、送電ＥＣＵ１５０と車両ＥＣＵ５００との間で充電情報（充電設備１のスペックを示す情報）及び車両情報（車両２のスペックを示す情報）の照合が行なわれる。この照合の結果に基づいて充電設備１で車両２を充電できるか否かが判断される。より具体的には、車両情報には、たとえば車両２の車種（又は、識別番号）、及び蓄電装置３００の定格電圧等が含まれる。また、充電情報には、たとえば充電設備１の供給電力や最大出力電圧等が含まれる。車両２のスペックが充電設備１のスペックに対応している場合には、送電ＥＣＵ１５０及び車両ＥＣＵ５００は、充電設備１で車両２を充電できる（充電可能）と判断して、以下に示す送電準備に進む。他方、車両２のスペックが充電設備１のスペックに対応していない場合（たとえば、蓄電装置３００の定格電圧に対して充電設備１の最大出力電圧が高すぎる又は低すぎる場合）には、送電ＥＣＵ１５０及び車両ＥＣＵ５００は、充電設備１で車両２を充電できない（充電不可）と判断して、充電処理を中止する。

上記照合により充電可能と判断されると、送電ＥＣＵ１５０が送電準備を開始する。送電準備は、電力伝送システム１０を送電可能な状態にするための処理である。たとえば、送電ユニット１００と受電ユニット２００との位置合わせが上記送電準備として行なわれる。また、充電設備１が複数の送電ユニットを含む場合には、いずれの送電ユニットに対して位置合わせが行なわれたかを特定するための処理（いわゆるペアリング）が上記送電準備として行なわれてもよい。位置合わせ及びペアリングの方法としては、種々の方法が公知であり、任意の方法を採用できる。

上記送電準備が完了すると、充電設備１の送電ＥＣＵ１５０と車両２の車両ＥＣＵ５００との間で非接触の電力伝送が行なわれて、充電設備１から供給される電力によって車両２の蓄電装置３００が充電される。

図６は、上記の照合及び送電準備が完了した後に車両ＥＣＵ５００により実行される充電制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、ステップＳ１１〜Ｓ１７、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３０（以下、単に「Ｓ１１」〜「Ｓ１７」、「Ｓ２１」、「Ｓ２２」、「Ｓ３０」と称する）を含む。

図６を参照して、車両ＥＣＵ５００がイニシャライズを行なう（Ｓ１１）。イニシャライズの処理内容は任意であるが、たとえば、車両ＥＣＵ５００が、記憶装置に記憶されているエラー情報を初期化する。初期においては、エラー情報は異常が生じていない旨を示している。

次に、車両ＥＣＵ５００は、充電リレー４００をＯＮ（閉）する（Ｓ１２）。以下に示すＳ１３〜Ｓ１５、Ｓ２１、及びＳ１６（以下、「ループ処理Ｓ１３〜Ｓ１６」と称する場合がある）は、充電開始前及び充電中（ただし、異常が生じた場合を除く）に繰り返し実行される。

Ｓ１３では、車両ＥＣＵ５００が、受電側において異常が生じているか否かを判断する。車両ＥＣＵ５００は、たとえば、受電ユニット２００の各部の電圧及び電流（監視ユニット３１０により検出される受電ユニット２００の出力電圧や、電流センサ２８３，２８４により検出される電流等）が所定の許容範囲内であるか否かを判断する。受電ユニット２００の各部の電圧及び電流の少なくとも１つが許容範囲内ではない場合（たとえば、過電圧及び／又は過電流が生じている場合）には、受電側において異常が生じていると判断される。

なお、異常の有無の判断方法は任意である。たとえば、車両ＥＣＵ５００は、受電ユニット２００の所定部位の温度、又は蓄電装置３００の温度が過剰に高い場合に、受電側において異常が生じていると判断してもよい。

受電側において異常が生じていない場合（Ｓ１３にてＮＯ）には、処理がＳ１４に進む。Ｓ１４では、車両ＥＣＵ５００が、たとえば監視ユニット３１０により検出される蓄電装置３００の状態に基づいて充電電力指令値Ｐｓ（以下、単に「Ｐｓ」と称する場合がある）を算出し、得られた算出値を記憶装置に保存する。より具体的には、車両ＥＣＵ５００は、蓄電装置３００のＳＯＣが満充電（１００％）に近づくにつれて充電電力指令値Ｐｓを小さくする。なお、ＳＯＣの測定方法は任意であり、電流値積算（クーロンカウント）による手法や、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法等を採用できる。

Ｓ１５では、車両ＥＣＵ５００が、たとえば監視ユニット３１０により検出される蓄電装置３００の電流及び電圧に基づいて、受電ユニット２００から蓄電装置３００に供給される電力（以下、「実充電電力Ｐ_ｏｕｔ」、又は単に「Ｐ_ｏｕｔ」と称する）を検出し、得られた検出値を記憶装置に保存する。

Ｓ２１では、車両ＥＣＵ５００が、通信部６００を制御して、送電ユニット１００に向けて情報発信を行なう。通信部６００から所定の情報（たとえば、Ｐｓ及びＰ_ｏｕｔ）が送電ユニット１００に向けて送信される。通信部６００から送信された情報は、送電ユニット１００において通信部１６０が受信する。

Ｓ１６では、車両ＥＣＵ５００が充電が完了したか否かを判断する。車両ＥＣＵ５００は、たとえば所定の完了条件が成立した場合に充電が完了したと判断する。完了条件は、たとえば、充電中に蓄電装置３００のＳＯＣが所定のＳＯＣ値以上になった場合に成立する。所定のＳＯＣ値は、車両ＥＣＵ５００等によって自動的に設定されてもよいし、ユーザによって設定されてもよい。

この実施の形態では、充電中に蓄電装置３００のＳＯＣが満充電（１００％）になった場合に上記の完了条件が成立することとする。ただしこれに限られず、上記の完了条件は任意に設定することができる。たとえば、充電時間（充電を開始した時からの経過時間）が所定値よりも長くなった場合に完了条件が成立するようにしてもよい。また、充電中にユーザから充電停止の指示があった場合に完了条件が成立するようにしてもよい。

充電が完了していない場合（Ｓ１６にてＮＯ）には、処理がＳ１３へと戻る。Ｓ１６で充電が完了した（Ｓ１６にてＹＥＳ）と判断されるか、又はＳ１３で異常が生じている（Ｓ１３にてＹＥＳ）と判断されるまで、ループ処理Ｓ１３〜Ｓ１６が繰り返し実行される。

Ｓ１３及びＳ１６のいずれかでＹＥＳと判断された場合には、以下に説明する充電停止処理（Ｓ２２及びＳ１７）が行なわれる。ただし、Ｓ１３でＹＥＳと判断された場合には、Ｓ３０の処理後、充電の完了を待たずに強制的に充電停止処理（Ｓ２２及びＳ１７）が行なわれる。Ｓ３０では、車両ＥＣＵ５００が、記憶装置に記憶されているエラー情報を更新する。これにより、エラー情報に、異常が生じた旨、及び異常の内容が書き込まれる。充電停止後にエラー情報を参照することで、その充電が正常に完了して停止したか、あるいは充電中に異常が生じて強制的に充電停止処理が行なわれたかを、知ることができる。

Ｓ２２では、車両ＥＣＵ５００が、通信部６００を制御して、送電ユニット１００に向けて情報発信を行なう。通信部６００から所定の情報（たとえば、送電停止要求及びエラー情報）が送電ユニット１００に向けて送信される。通信部６００から送信された情報は、送電ユニット１００において通信部１６０が受信する。

続けて、車両ＥＣＵ５００が、充電リレー４００をＯＦＦ（開）する（Ｓ１７）。これにより、蓄電装置３００への電力供給路が遮断され、蓄電装置３００への電力の供給（ひいては、蓄電装置３００の充電）は行なわれなくなる。このＳ１７をもって、図６の処理は終了する。

図７は、前述の照合及び送電準備が完了した後に送電ＥＣＵ１５０により実行される送電制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、ステップＳ５１〜Ｓ５８、Ｓ６１、Ｓ６２（以下、単に「Ｓ５１」〜「Ｓ５８」、「Ｓ６１」、「Ｓ６２」と称する）を含む。

図７を参照して、送電ＥＣＵ１５０がイニシャライズを行なう（Ｓ５１）。より具体的には、送電ＥＣＵ１５０が、スイッチＱ１１をＯＮにして、フィルタキャパシタンスＣ_１１をＣ_Ｈ（初期値）にする。また、送電ＥＣＵ１５０が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の駆動条件（より特定的には、図５に示すスイッチＱ１３の駆動信号のデューティ比）を示すＡＣ／ＤＣコンバータ出力電圧Ｖ_ｉｎにＶ_Ｈ（初期値）を設定する。さらに、送電ＥＣＵ１５０は、後述するＳ５５，Ｓ５６及び図８のＳ７６で用いられるΔＰｓに０（初期値）を設定する。

続けて、送電ＥＣＵ１５０は、インバータ１２０の駆動信号における駆動周波数ｆとして所定の最小値を設定する（Ｓ５２）。この実施の形態では、駆動周波数ｆの最小値を８１．４ｋＨｚとする。

次に、インバータ１２０の出力電圧のデューティを制御することによって、送電電力を調整する（Ｓ６１）。図８は、このデューティ制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、ステップＳ７１〜Ｓ７８、Ｓ８１〜Ｓ８５、Ｓ９１、Ｓ９２（以下、単に「Ｓ７１」〜「Ｓ７８」、「Ｓ８１」〜「Ｓ８５」、「Ｓ９１」、「Ｓ９２」と称する）を含む。

図８を参照して、送電ＥＣＵ１５０が、インバータ１２０の駆動信号における出力電圧のデューティＤ（以下、単に「デューティＤ」とも称する）として所定の最小値を設定する（Ｓ７１）。この実施の形態では、デューティＤの最小値を０．１５とする。

次に、送電ＥＣＵ１５０が、車両２から送電停止要求（図６のＳ２２）を受信したか否かを判断する（Ｓ７２）。そして、送電停止要求を受信していないと判断された場合（Ｓ７２にてＮＯ）には、送電ＥＣＵ１５０が、送電側において異常が生じているか否かを判断する（Ｓ７３）。Ｓ７３における異常の有無の判断方法は任意である。たとえば、送電ＥＣＵ１５０は、送電ユニット１００の所定部位の温度が過剰に高い場合に、送電側において異常が生じていると判断してもよい。

送電側において異常が生じていない場合（Ｓ７３にてＮＯ）には、送電ＥＣＵ１５０は、インバータ１２０及びＡＣ／ＤＣコンバータ１３０を駆動して、１次コイル１０１から２次コイル２０１への送電を実行する（Ｓ７４）。送電ＥＣＵ１５０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電圧（直流電圧）が図７のＳ５１又は図８のＳ８４で設定されたＡＣ／ＤＣコンバータ出力電圧Ｖ_ｉｎ（Ｖ_Ｈ又はＶ_Ｌ）になるようにＡＣ／ＤＣコンバータ１３０（より特定的には、図５に示すスイッチＱ１３）を制御する。送電ＥＣＵ１５０は、Ｖ_ｉｎに応じてスイッチＱ１３の駆動信号のデューティ比を決定する。インバータ１２０の駆動信号に関しては、駆動周波数ｆ及び出力電圧のデューティＤを、図７のＳ５２又はＳ５３及び図８のＳ７１又はＳ７７で設定された値とする。駆動周波数ｆとしては、最初は図７のＳ５２で設定された最小値を使用するが、後述する図７のＳ５３の処理が行なわれた場合には、Ｓ５３で設定された値を使用する。また、出力電圧のデューティＤは、最初はＳ７１で設定された最小値になるが、後述するＳ７７の処理が実行されるたびに所定量ずつ増加する。

Ｓ７５では、送電ＥＣＵ１５０が、送電ユニット１００の各部の電流（監視対象とする所定の電流）が所定の許容範囲内であるか否かを判断する。監視対象とする電流は任意に設定できるが、少なくとも後述する第１〜第３の監視電流は含む。送電ユニット１００の各部の電流の少なくとも１つが許容範囲内ではない場合（たとえば、過電流が生じている場合）には、Ｓ７５においてＮＯと判断され、送電ユニット１００の各部の電流の全てが許容範囲内である場合には、Ｓ７５においてＹＥＳと判断される。

Ｓ７５においてＮＯと判断された場合には、所定の電流が許容範囲を超過しているか否かが判断される（Ｓ８１）。この実施の形態では、上記所定の電流として、電流センサ１８２により検出されるＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電流（以下、「第１の監視電流」とも称する）と、電流センサ１８３により検出されるインバータ１２０の出力電流（以下、「第２の監視電流」とも称する）と、電流センサ１８４により検出されるＬＣ共振部Ｒ１を流れる電流（以下、「第３の監視電流」とも称する）とを採用する。Ｓ８１では、上記第１〜第３の監視電流の少なくとも１つが所定のしきい値以上であるか否かを、送電ＥＣＵ１５０が判断する。なお、電流ごとに異なるしきい値を用いてもよい。

この実施の形態では、初期においては、小さい結合係数（基準結合係数）に整合するように送電ユニット１００の回路定数（Ｃ_１１）やＡＣ／ＤＣコンバータ１３０の駆動条件（Ｖ_ｉｎ）が設定されている。このため、結合係数が大きいとき（たとえば、コイル間距離ΔＧが小さいとき）には、結合係数と基準結合係数との乖離が大きくなり、インピーダンス不整合により上記第１〜第３の監視電流の少なくとも１つが過剰に大きくなる。こうした過電流の有無を監視することによって、結合係数が大きいか小さいかを容易に判断することができる。

Ｓ８１でＹＥＳと判断されること（第１〜第３の監視電流の少なくとも１つがしきい値以上であること）は、結合係数が大きいことを意味する。この場合、結合係数が大きいこと（すなわち、結合係数が上記基準結合係数から大きくずれていること）に起因して過電流が生じたと考えられるため、大きい結合係数に合わせてＣ_１１及びＶ_ｉｎを変更することによって、過電流は生じなくなる。

Ｓ８１でＹＥＳと判断された場合には、Ｓ８２において、送電ＥＣＵ１５０が、インバータ１２０及びＡＣ／ＤＣコンバータ１３０を停止状態（非駆動状態）にして送電を停止させる。続けて、Ｓ８３において、送電ＥＣＵ１５０が、スイッチＱ１１をＯＦＦにして、フィルタキャパシタンスＣ_１１をＣ_Ｌ（Ｃ_Ｈよりも小さい値）にする。また、Ｓ８４において、送電ＥＣＵ１５０が、ＡＣ／ＤＣコンバータ出力電圧Ｖ_ｉｎにＶ_Ｌ（Ｖ_Ｈよりも低い値）を設定する。このようにＣ_１１及びＶ_ｉｎが変更されることで、Ｃ_１１及びＶ_ｉｎが、大きい結合係数に整合する値になり、上記のような過電流は生じなくなる。なお、Ｓ８３及びＳ８４の処理後に再び過電流が生じた場合（Ｓ８１にてＹＥＳ）には、正常ではないと考えられるため、異常が発生したと判断して、後述する送電停止処理（Ｓ９１及びＳ９２）を行なうようにしてもよい。

続けて、送電ＥＣＵ１５０は、インバータ１２０及びＡＣ／ＤＣコンバータ１３０を駆動して、１次コイル１０１から２次コイル２０１への送電を再開する（Ｓ８５）。その後、処理はＳ７２へと戻される。

他方、Ｓ８１でＮＯと判断されることは、結合係数以外の要因で過電流が生じたことを意味する。Ｓ８１でＮＯと判断された場合には、駆動周波数ｆが整合していない可能性が高いため、処理がメインルーチン（図７の処理）へと戻され、現在の駆動周波数ｆでのデューティ制御は終了する。処理は図７のＳ５３に進む。

送電ユニット１００の各部の電流の全てが許容範囲内である場合（Ｓ７５にてＹＥＳ）には、送電ＥＣＵ１５０が、充電電力指令値Ｐｓと実充電電力Ｐ_ｏｕｔとの偏差が十分小さいか否かを判断する（Ｓ７６）。

充電電力指令値Ｐｓは、車両ＥＣＵ５００において生成され（図６のＳ１４参照）、車両２から送電ユニット１００へ送信される（図６のＳ２１参照）。ΔＰｓが０（初期値）である場合（図７のＳ５１参照）には、送電ＥＣＵ１５０は、Ｓ７６において、車両２から受信した値をそのまま充電電力指令値Ｐｓとして使用する。一方、後述する図７のＳ５５の処理が行なわれた場合には、ΔＰｓが０よりも大きい値になり、ΔＰｓによって充電電力指令値Ｐｓが補正される。この場合、送電ＥＣＵ１５０は、車両２から受信した値からΔＰｓを減算した値を、Ｓ７６において充電電力指令値Ｐｓとして使用する。

実充電電力Ｐ_ｏｕｔは、車両ＥＣＵ５００において生成され（図６のＳ１５参照）、車両２から送電ユニット１００へ送信される（図６のＳ２１参照）。送電ＥＣＵ１５０は、Ｓ７６において、車両２から受信した値をそのまま実充電電力Ｐ_ｏｕｔとして使用する。

Ｓ７６では、上記Ｐｓ及びＰ_ｏｕｔを用いて、ＰｓとＰ_ｏｕｔとの偏差が算出され、その偏差が十分小さいか否かが判断される。偏差は、２つの値のずれ（相違の度合い）を示すパラメータである。偏差としては、差又は比率等を採用できる。差（絶対値）が大きいほど偏差が大きいことになる。また、比率が１に近いほど偏差が小さいことになる。この実施の形態では、Ｓ７６において、ＰｓとＰ_ｏｕｔとの差（｜Ｐｓ−Ｐ_ｏｕｔ｜）が所定のしきい値Ｔｈ１（以下、単に「Ｔｈ１」とも称する）以下であるか否かを、送電ＥＣＵ１５０が判断する。

Ｓ７６でＮＯと判断された場合（｜Ｐｓ−Ｐ_ｏｕｔ｜がＴｈ１よりも大きい場合）には、送電ＥＣＵ１５０が、インバータ１２０の駆動信号における出力電圧のデューティＤを現在値よりも単位操作量ΔＤだけ増加させる（Ｓ７７）。続けて、送電ＥＣＵ１５０は、デューティＤが所定のしきい値Ｔｈ２（以下、単に「Ｔｈ２」とも称する）以下であるか否かを判断する（Ｓ７８）。Ｔｈ２は、デューティＤの最大値に相当する。この実施の形態では、Ｔｈ２（デューティＤの最大値）を０．３５とする。Ｓ７７の処理によってもデューティＤがＴｈ２よりも大きくならない場合（Ｓ７８にてＹＥＳ）には、処理はＳ７２へと戻される。

また、上記Ｓ７６においてＹＥＳと判断された場合にも、処理はＳ７２へと戻される。Ｓ７６でＹＥＳと判断されることは、デューティＤの最小値から最大値までの範囲（０．１５〜０．３５）に、｜Ｐｓ−Ｐ_ｏｕｔ｜がＴｈ１以下になるデューティＤが存在することを意味する。送電中にＰｓとＰ_ｏｕｔとの偏差が十分小さくなるようにデューティＤが調整されると、安定して送電が行なわれるようになる。デューティＤの調整後に同じ条件で送電を継続していれば、基本的には、ＰｓとＰ_ｏｕｔとの偏差は小さいまま維持され、過電流も生じない。このため、Ｓ７６でＹＥＳと判断された場合には、車両２から送電停止要求を受信する（Ｓ７２にてＹＥＳ）か、又はＳ７３で異常が生じていると判断される（Ｓ７３にてＹＥＳ）まで、Ｓ７２〜Ｓ７６が繰り返し実行され、安定した送電が継続される。

また、上記Ｓ７８においてＮＯと判断されること（デューティＤがＴｈ２よりも大きくなること）は、デューティＤの最小値から最大値までの範囲（０．１５〜０．３５）に、｜Ｐｓ−Ｐ_ｏｕｔ｜がＴｈ１以下になるデューティＤが存在しないことを意味する。Ｓ７８でＮＯと判断された場合には、処理がメインルーチン（図７の処理）へと戻され、現在の駆動周波数ｆでのデューティ制御は終了する。処理は図７のＳ５３に進む。

Ｓ７２及びＳ７３のいずれかでＹＥＳと判断された場合には、以下に説明する送電停止処理（Ｓ９１及びＳ９２）が行なわれる。

Ｓ９１では、送電ＥＣＵ１５０が、インバータ１２０及びＡＣ／ＤＣコンバータ１３０を停止状態（非駆動状態）にして送電を停止させる。Ｓ９２では、送電ＥＣＵ１５０が、通信部１６０を制御して、車両２に向けて情報発信を行なう。通信部１６０から所定の情報（たとえば、送電停止が完了したことを示す送電停止通知等）が車両２に向けて送信される。異常発生（Ｓ７３にてＹＥＳ）により送電が停止した場合には、異常が生じたことを示す異常発生通知を、通信部１６０から車両２へ送信してもよい。通信部１６０から送信された情報は、車両２において通信部６００が受信する。このＳ９２をもって、図８の処理だけでなく図７の処理（送電ＥＣＵ１５０による送電制御）が終了する。

再び図７を参照して、図８のＳ７８及びＳ８１のいずれかでＮＯと判断された場合には、処理がＳ５３に進む。Ｓ５３では、送電ＥＣＵ１５０が、インバータ１２０の駆動信号における駆動周波数ｆを現在値よりも単位操作量Δｆだけ増加させる。続けて、送電ＥＣＵ１５０は、駆動周波数ｆが所定のしきい値Ｔｈ３（以下、単に「Ｔｈ３」とも称する）未満であるか否かを判断する（Ｓ５４）。この実施の形態では、Ｔｈ３（駆動周波数ｆの上限値）を９０．０ｋＨｚとする。Ｓ５３の処理によっても駆動周波数ｆがＴｈ３以上にならない場合（Ｓ５４にてＹＥＳ）には、その駆動周波数ｆで前述のデューティ制御（図８の処理）が実行される（Ｓ６２）。

Ｓ５４でＮＯと判断されること（駆動周波数ｆがＴｈ３以上になること）は、駆動周波数ｆを変更しながらデューティ制御（デューティの調整範囲：０．１５〜０．３５）を行なったときに、駆動周波数ｆの調整範囲（８１．４ｋＨｚ〜９０．０ｋＨｚ）に、｜Ｐｓ−Ｐ_ｏｕｔ｜がＴｈ１以下になる駆動周波数ｆが存在しないことを意味する（図８のＳ７６参照）。Ｓ５４でＮＯと判断された場合には、処理がＳ５５に進む。

Ｓ５５では、送電ＥＣＵ１５０が、充電電力指令値Ｐｓの補正量（より特定的には、減少量）を示すΔＰｓを現在値よりも単位操作量だけ増加させることによって、充電電力指令値Ｐｓを減少させる。ΔＰｓは、図８の処理において使用される。図８のＳ７６において、車両２から受信した充電電力指令値ＰｓがΔＰｓによって減算補正（Ｐｓ−ΔＰｓ）される。ΔＰｓが大きいほど、補正後のＰｓは小さくなる。Ｓ５５の処理が実行されるたびにΔＰｓは単位操作量ずつ大きくなる。単位操作量は任意に設定できる。

続けて、送電ＥＣＵ１５０は、ΔＰｓが所定のしきい値Ｔｈ４（以下、単に「Ｔｈ４」とも称する）以上であるか否かを判断する（Ｓ５６）。Ｓ５５の処理によってもΔＰｓがＴｈ４以上にならない場合（Ｓ５６にてＮＯ）には、処理はＳ５２へと戻される。そして、Ｓ５５の処理により減少する充電電力指令値Ｐｓについて、駆動周波数ｆ及びデューティＤの調整を再度行なう。

Ｓ５６でＹＥＳと判断されること（ΔＰｓがＴｈ４以上になること）は、ΔＰｓの調整範囲（０〜Ｔｈ４）で充電電力指令値Ｐｓを減少しても、｜Ｐｓ−Ｐ_ｏｕｔ｜がＴｈ１以下にならなかったことを意味する（図８のＳ７６参照）。Ｓ５６でＹＥＳと判断された場合には、送電停止処理（Ｓ５７及びＳ５８）が行なわれる。Ｓ５７及びＳ５８は、前述した図８のＳ９１及びＳ９２に準ずる処理である。すなわち、Ｓ５７では、送電ＥＣＵ１５０が、インバータ１２０及びＡＣ／ＤＣコンバータ１３０を停止状態（非駆動状態）にして送電を停止させる。Ｓ５８では、送電ＥＣＵ１５０が、通信部１６０を制御して、車両２に向けて情報発信を行なう。このＳ５８をもって、図７の処理（送電ＥＣＵ１５０による送電制御）は終了する。

以上説明したように、この実施の形態に係る送電ＥＣＵ１５０は、結合係数が大きいか小さいかを判断し（図８のＳ８１）、結合係数が小さい場合には、Ｃ_１１及びＶ_ｉｎを第１の状態（Ｃ_Ｈ、Ｖ_Ｈ）にし、結合係数が大きい場合には、Ｃ_１１及びＶ_ｉｎを第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）にするように構成される。この実施の形態では、Ｖ_ｉｎが、インバータ１２０に入力される直流電力の電圧（入力直流電圧）に相当する。結合係数が大きい場合（図８のＳ８１にてＹＥＳ）にＣ_１１及びＶ_ｉｎを第１の状態（Ｃ_Ｈ、Ｖ_Ｈ）から第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）に変更する（図８のＳ８３及びＳ８４）ことによって、インバータ１２０の出力位相差の増加とインバータ１２０の出力電流波形の歪み（正弦波からの乖離）との両方を抑制することができる。こうした制御を行なうことで、広い結合係数範囲においてインバータ１２０の出力力率を高くしやすくなる。

また、上記図８の処理では、送電ＥＣＵ１５０が、過電流の有無に基づいて１次コイル１０１と２次コイル２０１との結合係数が大きいか小さいかを判断する。所定の電流について過電流の有無を監視することによって、結合係数を容易に検出することができる。過電流が生じないことは、結合係数が小さいことを意味する。

なお、各種センサの検出値等からリアルタイムに結合係数を算出し、算出された結合係数に応じてＣ_１１及びＶ_ｉｎを精密に制御することも考えられる。しかし、結合係数を高い精度で算出することは難しく、また、結合係数を高い精度で算出できたとしても、制御が複雑になり、処理遅延等が生じやすくなる。

上記図８の処理では、Ｃ_１１及びＶ_ｉｎが第１の状態（Ｃ_Ｈ、Ｖ_Ｈ）である条件での送電中に所定の電流（たとえば、第１〜第３の監視電流）が所定値以上になった場合（図８のＳ８１にてＹＥＳ）には、実行中の送電を停止させて（図８のＳ８２）、Ｃ_１１及びＶ_ｉｎを第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）にした後（図８のＳ８３及びＳ８４）、送電を再開している（図８のＳ８５）。こうした制御では、スイッチＱ１１として応答速度の速い半導体リレーを必要とせず、半導体リレーに比べて低コストで入手しやすいメカニカルリレーを使用できる。ただし、スイッチＱ１１の種類はメカニカルリレーに限定されない。メカニカルリレーに代えて半導体リレーを採用してもよい。

図９は、この実施の形態に係る送電制御において、結合係数が小さい領域（領域Ａ）と結合係数が大きい領域（領域Ｂ）との各々におけるインバータ１２０の入力電圧（入力直流電圧）及び送電フィルタのキャパシタンス（フィルタキャパシタンスＣ_１１）を示す図である。

図９を参照して、この実施の形態に係る送電制御では、結合係数ｋ１〜ｋ２の範囲における結合係数がＫｘ未満である領域Ａにおいて、インバータ１２０の入力電圧、フィルタキャパシタンスＣ_１１がそれぞれＶ_Ｈ、Ｃ_Ｈとなる。また、結合係数ｋ１〜ｋ２の範囲における結合係数がＫｘ以上である領域Ｂでは、インバータ１２０の入力電圧、フィルタキャパシタンスＣ_１１がそれぞれＣ_Ｌ、Ｖ_Ｌとなる。結合係数ｋ１〜ｋ２の範囲はたとえば約０．１〜約０．６であり、Ｋｘはたとえば約０．３である。

図１０は、この実施の形態に係る電力伝送システム１０において、結合係数とコイル間効率との関係を示す図である。図１０を参照して、結合係数ｋ１〜ｋ２の範囲（たとえば、約０．１〜約０．６）においては、結合係数が大きくなるほど、１次コイル１０１及び２次コイル２０１のコイル間効率が高くなる。

図１１は、第１の条件におけるインバータ１２０の出力波形を示す図である。図１２は、第１の条件における送電コイル（１次コイル１０１）の電流波形及び電圧波形を示す図である。図１１では、線ｋ１１がインバータ１２０の出力電圧波形を、線ｋ１２がインバータ１２０の出力電流波形を示している。図１２では、線ｋ１３が１次コイル１０１の電圧波形を、線ｋ１４が１次コイル１０１の電流波形を示している。

第１の条件は、結合係数がｋ２（約０．６）であり、インバータ１２０の入力電圧がＶ_Ｌであり、フィルタキャパシタンスＣ_１１がＣ_Ｌである条件である。結合係数が大きいため、コイル間効率が高くなる（図１０参照）。このため、１次コイル１０１に供給される電力を小さくすることが求められる。図１１及び図１２を参照して、インバータ１２０の入力電圧が低いため、インバータ１２０の出力電圧のデューティが比較的大きくなっている（線ｋ１１参照）。こうした電圧波形により、インバータ１２０の出力電流波形が正弦波に近い波形になっている（線ｋ１２参照）。インバータ１２０の出力電流波形が正弦波に近いため、インバータ１２０の出力力率は高くなり、さらには、送電コイル（１次コイル１０１）の力率も高くなる（線ｋ１３及びｋ１４参照）。

図１３は、第２の条件におけるインバータ１２０の出力波形を示す図である。図１４は、第２の条件における送電コイル（１次コイル１０１）の電流波形及び電圧波形を示す図である。図１３では、線ｋ２１がインバータ１２０の出力電圧波形を、線ｋ２２がインバータ１２０の出力電流波形を示している。図１４では、線ｋ２３が１次コイル１０１の電圧波形を、線ｋ２４が１次コイル１０１の電流波形を示している。

第２の条件は、結合係数がｋ２（約０．６）であり、インバータ１２０の入力電圧がＶ_Ｈであり、フィルタキャパシタンスＣ_１１がＣ_Ｌである条件である。結合係数が大きいため、コイル間効率が高くなる（図１０参照）。このため、１次コイル１０１に供給される電力を小さくすることが求められる。図１３及び図１４を参照して、インバータ１２０の入力電圧が高いため、前述した第１の条件（図１１の線ｋ１１参照）よりもインバータ１２０の出力電圧のデューティが小さくなっている（線ｋ２１参照）。こうした電圧波形により、インバータ１２０の出力電流波形が正弦波から歪んでいる（線ｋ２２参照）。インバータ１２０の出力電流波形の歪み（正弦波からの乖離）が生じたことによって、インバータ１２０の出力力率が低下し、さらには、送電コイル（１次コイル１０１）の力率も低くなる（線ｋ２３及びｋ２４参照）。

図１１〜図１４から理解されるように、結合係数が大きい場合のインバータ１２０の入力電圧を、結合係数が小さい場合のインバータ１２０の入力電圧よりも低くすることによって、インバータ１２０の出力電流波形の歪み（正弦波からの乖離）を抑制することができる。

図１５は、図２に示した電力伝送システム１０において、結合係数が大きい状況（より特定的には、結合係数が約０．６である状況）でインバータ１２０の入力電圧（Ｖ_ｉｎ）及び送電フィルタのキャパシタンス（Ｃ_１１）を変化させたときのインバータ１２０の出力力率の変化を示す図である。図１５に示されるように、結合係数が大きい状況においては、第１の状態（Ｃ_Ｈ、Ｖ_Ｈ）よりも第３の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｈ）のほうがインバータ１２０の出力力率が高くなり、第３の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｈ）よりも第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）のほうがインバータ１２０の出力力率が高くなった。

図１６は、図２に示した電力伝送システム１０において、結合係数が大きい状況（より特定的には、結合係数が約０．６である状況）でインバータ１２０の入力電圧（Ｖ_ｉｎ）及び送電フィルタのキャパシタンス（Ｃ_１１）を変化させたときの送電コイル（１次コイル１０１）の力率の変化を示す図である。図１６に示されるように、結合係数が大きい状況においては、第１の状態（Ｃ_Ｈ、Ｖ_Ｈ）よりも第３の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｈ）のほうが１次コイル１０１の力率が高くなり、第３の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｈ）よりも第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）のほうが１次コイル１０１の力率が高くなった。

図１７は、図２に示した電力伝送システム１０において、結合係数が大きい状況（より特定的には、結合係数が約０．６である状況）でインバータ１２０の入力電圧（Ｖ_ｉｎ）及び送電フィルタのキャパシタンス（Ｃ_１１）を変化させたときのシステム効率の変化を示す図である。図１７に示されるように、結合係数が大きい状況においては、第１の状態（Ｃ_Ｈ、Ｖ_Ｈ）よりも第３の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｈ）のほうがシステム効率が高くなり、第３の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｈ）よりも第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）のほうがシステム効率が高くなった。

上記のように、この実施の形態に係る電力伝送システム１０においては、結合係数が大きい場合にＣ_１１及びＶ_ｉｎを第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）にすることで、インバータ１２０の出力力率（ひいては、１次コイル１０１の力率）が高くなり、システム効率も高くなる。

上記実施の形態では、Ｃ_１１及びＶ_ｉｎの初期値を第１の状態（Ｃ_Ｈ、Ｖ_Ｈ）にしているが、Ｃ_１１及びＶ_ｉｎの初期値を第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）にしてもよい。Ｃ_１１及びＶ_ｉｎの初期値を第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）にした場合には、結合係数が大きいときには過電流が生じず、結合係数が小さいときに過電流が生じる。こうした過電流の有無を監視して、過電流が生じた場合（すなわち、結合係数が小さい場合）にはＣ_１１及びＶ_ｉｎを第２の状態（Ｃ_Ｌ、Ｖ_Ｌ）から第１の状態（Ｃ_Ｈ、Ｖ_Ｈ）に変更することによって、広い結合係数範囲において十分なインバータ１２０の出力力率を確保しやすくなる。

電力伝送システム１０の回路構成は、図２に示した構成に限られない。たとえば、ＬＣ共振部Ｒ１及びＲ２は、図２に示した直列共振回路に限られない。ＬＣ共振部Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、コイル及びキャパシタが並列に接続されて構成されてもよい。また、送電ユニット１００のＬＣフィルタは、図２に示したＬ型のＬＣフィルタに限られず、他のタイプのＬＣフィルタ（たとえば、図２に示すキャパシタンス調整部１０３の出力側にインダクタを追加したＴ型のＬＣフィルタ）であってもよい。

送電ユニット１００のＬＣフィルタのキャパシタンスを変更可能に構成されるキャパシタンス調整部の構成は、図２に示した構成に限られない。図１８は、キャパシタンス調整部の変形例を示す図である。図１８を参照して、この例では、キャパシタンス調整部１０３の代わりに、可変キャパシタＣ１１ｃを採用している。可変キャパシタＣ１１ｃは、送電ＥＣＵ１５０からの制御信号に応じてキャパシタンスが連続的に変わるように構成される。可変キャパシタＣ１１ｃとしては、たとえば誘電体を空気とした空気ギャップコンデンサを採用できる。なお、この可変キャパシタに限定されず、種々の公知の可変キャパシタから任意の可変キャパシタを選んで採用できる。

送電ユニット１００のＬＣフィルタ（送電フィルタ）は、インダクタンスを変更可能に構成されるインダクタンス調整部を含んでいてもよい。図１９は、送電フィルタのインダクタンスを可変にした例を示す図である。図１９を参照して、この例では、コイル１０４の代わりに可変インダクタＬ１１を採用し、キャパシタンス調整部１０３の代わりに可変キャパシタＣ１１ｃを採用している。可変インダクタＬ１１は上記インダクタンス調整部に相当する。可変インダクタＬ１１は、たとえば磁性体（コア）と励磁巻線とを含み、送電ＥＣＵ１５０からの制御信号（より特定的には、励磁巻線の電流）に応じてインダクタンスが連続的に変わるように構成される。励磁巻線に直流重畳電流を流して透磁率を変化させることによって、可変インダクタＬ１１のインダクタンスを任意の値に調整できる。なお、この可変インダクタに限定されず、種々の公知の可変インダクタから任意の可変インダクタを選んで採用できる。

結合係数が大きいか小さいかの判断方法は任意に変更できる。たとえば、送電ユニット１００が、コイル間距離ΔＧ（図１）を検出する測距センサをさらに備えてもよい。測距センサとしては、超音波センサ、レーザ測距センサ等を採用できる。送電ＥＣＵ１５０は、こうした測距センサの検出値に基づいて結合係数が大きいか小さいかを判断してもよい。コイル間距離ΔＧが大きくなるほど結合係数は小さくなるため、送電ＥＣＵ１５０は、コイル間距離ΔＧが所定値よりも小さい場合に結合係数が大きいと判断し、コイル間距離ΔＧが所定値よりも大きい場合に結合係数が小さいと判断することができる。

図６〜図８の処理は、送受電制御の一例であり、これに限られない。たとえば、インバータ１２０の駆動周波数の極値探索（電力損失が最小になる周波数の探索）を行なってから、探索された周波数（極値）においてインバータ１２０の出力電圧のデューティを最適値に調整してもよい。

受電ユニット２００から電力が供給される装置は、蓄電装置３００に限られず、任意の電気負荷（車載機器等）であってもよい。

上記の各変形例は、その全部又は一部を組み合わせて実施してもよい。
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。

１ 充電設備、２ 車両、１０ 電力伝送システム、１００ 送電ユニット、１０１ １次コイル、１０２，２０２，２０３，２０５，２０７ キャパシタ、１０３ キャパシタンス調整部、１０４，２０４ コイル、１２０ インバータ、１３０ ＡＣ／ＤＣコンバータ、１３１ 整流回路、１３１ａ〜１３１ｄ ダイオード、１３２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４０ 電力監視ユニット、１５０ 送電ＥＣＵ、１６０，６００ 通信部、１８１ 電圧センサ、１８２，１８３，１８４，２８３，２８４ 電流センサ、２００ 受電ユニット、２０１ ２次コイル、２０６ 整流回路、３００ 蓄電装置、３１０ 監視ユニット、４００ 充電リレー、５００ 車両ＥＣＵ、７００ 交流電源、Ｃ１０，Ｃ１１ａ，Ｃ１１ｂ キャパシタ、Ｃ１１ｃ 可変キャパシタ、Ｄ１〜Ｄ４ 還流ダイオード、Ｄ１０，Ｄ１３ ダイオード、Ｆ１，Ｆ２ フィルタ回路、Ｌ１０ チョークコイル、Ｌ１１ 可変インダクタ、Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子、Ｑ１１，Ｑ１３ スイッチ、Ｒ１，Ｒ２ ＬＣ共振部。

Claims (1)

1. １次コイルから受電装置の２次コイルへ非接触で送電する非接触送電装置であって、
   直流電力をパルス幅変調により所定の大きさ及び周波数の交流電力に変換して出力するインバータと、
   前記インバータに入力される直流電力の電圧を変更可能に構成される変圧部と、
   前記インバータの出力側に設けられ、前記１次コイル及びキャパシタが直列又は並列に接続されて構成されるＬＣ共振部と、
   前記インバータと前記ＬＣ共振部との間に設けられたＬＣフィルタとを備え、
   前記ＬＣフィルタは、キャパシタンスを変更可能に構成されるキャパシタンス調整部を含み、
   前記非接触送電装置は、前記インバータ、前記変圧部、及び前記キャパシタンス調整部を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記１次コイルと前記２次コイルとの結合係数が大きいか小さいかを判断し、前記結合係数が小さい場合には、前記直流電力の電圧及び前記ＬＣフィルタのキャパシタンスを第１の状態にし、前記結合係数が大きい場合には、前記直流電力の電圧及び前記ＬＣフィルタのキャパシタンスを第２の状態にするように構成され、
   前記第２の状態では、前記第１の状態よりも、前記直流電力の電圧が低く、前記ＬＣフィルタのキャパシタンスが小さい、非接触送電装置。

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