JP7119598B2 - 非接触送電装置及び非接触電力伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、非接触送電装置及び非接触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インバータの制御技術に関する。

送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムが知られている（たとえば特許文献１～５参照）。このような電力伝送システムでは、送電装置は、所定の周波数の送電電力を生成して送電部へ供給するインバータを備えている。インバータにおいては、スイッチング動作に伴なう出力電圧の立上り時に出力電圧と同符号の出力電流（ターンオン電流）が流れていると、スイッチング動作時に還流ダイオードに逆方向の短絡電流（リカバリー電流）が流れる。このため、短絡電流が流れる還流ダイオード及びスイッチング素子の発熱が大きくなり、損失が増大するとともに、過熱異常に至る可能性もある。なお、インバータ出力電圧の立上り時にターンオン電流が流れていることは、出力電流の位相が出力電圧に対して進角していることに相当する。

特開２０１６－１１１９０２号公報（特許文献６）には、リカバリー電流を抑制する技術が開示されている。特許文献６に記載の送電装置では、インバータの出力電流の位相が出力電圧に対して進角している場合に、電流位相の進角が小さくなる方向に送電電力の周波数が操作される。具体的には、送電部と受電部との間の結合係数と、送電電力の周波数と、電圧位相に対する電流位相との関係を示すマップが予め準備され、結合係数の算出値と当該マップとを用いて、電流位相の進角が小さくなる方向（すなわちターンオン電流が低下する方向）に周波数が調整される。これにより、ターンオン電流が抑制され、リカバリー電流を抑制することができる（特許文献６参照）。

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２０１６－１１１９０２号公報

特許文献６に記載の送電装置は、結合係数と、周波数と、電圧位相に対する電流位相との関係を示すマップを実験等により予め準備する必要があり、マップの生成に多くの工数とコストがかかる可能性がある。さらに、周波数と上記位相との関係（すなわち周波数とターンオン電流との関係）は、温度の影響等を受ける可能性もあり、マップ等では、ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向を誤る可能性がある。

本開示は、かかる問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、受電装置へ非接触で送電する非接触送電装置及び非接触電力伝送システムにおいて、インバータにおけるターンオン電流を確実に抑制することである。

本開示における非接触送電装置は、送電部と、インバータと、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、所定の周波数の送電電力を生成して送電部へ供給する。制御部は、インバータにより送電電力の周波数を操作することによってターンオン電流を制限値以下に制御するターンオン電流制御を実行するように構成される。ターンオン電流制御は、周波数を変化させたときのターンオン電流の変化の方向に基づいて、ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向を決定する第１の処理を含む。

また、本開示における非接触電力伝送システムは、送電装置と、送電装置から非接触で受電する受電装置とを備える。送電装置は、送電部と、インバータと、制御部とを含む。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、所定の周波数の送電電力を生成して送電部へ供給する。制御部は、インバータにより送電電力の周波数を操作することによってターンオン電流を制限値以下に制御するターンオン電流制御を実行するように構成される。ターンオン電流制御は、周波数を変化させたときのターンオン電流の変化の方向に基づいて、ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向を決定する第１の処理を含む。

上記の非接触送電装置及び非接触電力伝送システムによれば、送電電力の周波数を実際に変化させたときのターンオン電流の変化の方向に基づいて、ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向が決定されるので、ターンオン電流を確実に抑制することができる。

制御部は、送電電力を目標に制御する電力制御と、効率最適制御とをさらに実行するように構成されてもよい。効率最適制御は、電力制御により送電電力が目標に制御される下で、周波数を振動させることによって、効率を向上させるための最適周波数を探索する制御である。そして、上記第１の処理は、効率最適制御における周波数の振動に応じたターンオン電流の変化の方向に基づいて、周波数の操作方向を決定する処理を含んでもよい。

この送電装置によれば、効率最適制御における周波数の振動を利用して、ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向が決定されるので、効率最適制御と協調しながらターンオン電流制御における周波数の操作方向を決定することができる。

電力制御は、所定の起動周波数でインバータの出力電圧のデューティを所定値（たとえば上限値）まで上昇させた後、周波数を操作することによって送電電力を目標に到達させる電力起動処理を含んでもよい。そして、ターンオン電流制御は、ターンオン電流が制限値を超えた場合に電力起動処理が実行されているとき、周波数を起動周波数側へ操作する第２の処理を含んでもよい。

電力起動処理中であれば、起動周波数からの周波数の操作方向と送電電力の増加方向とが対応しているので、ターンオン電流が制限値を超えた場合、周波数を起動周波数側へ操作することによって、送電電力を低下させてターンオン電流を低下させることができる。

制御部は、ターンオン電流制御を実行してもターンオン電流が制限値を超える場合、送電電力の生成を停止するようにインバータを制御してもよい。

状況によっては、ターンオン電流制御を実行してもターンオン電流が制限値以下に低下しない場合もあり得る。この送電装置によれば、そのような場合に送電を停止するので、インバータを確実に保護することができる。

さらに、制御部は、ターンオン電流制御を実行してもターンオン電流が制限値を超える場合に送電電力の生成を停止した後、起動周波数を変更して電力起動処理を再度実行するようにしてもよい。

起動周波数を変更することにより、インバータの動作点（周波数及びデューティ）を変えることができる可能性がある。たとえば、使用可能な周波数帯の下限（或いは上限）を起動周波数としている場合に、上記周波数帯の上限（或いは下限）に起動周波数を変更することにより、インバータの動作点が変わり得る。これにより、ターンオン電流制御を実行してもターンオン電流が制限値以下に低下しない状況を回避できる可能性がある。

本開示における非接触送電装置及び非接触電力伝送システムによれば、ターンオン電流を確実に抑制することができる。

本開示の実施の形態に従う非接触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す図である。 送電装置における電力損失と送電電力の周波数ｆとの関係の一例を示す図である。 インバータ出力電圧のデューティ及び送電電力の周波数ｆの操作例を示す図である。 ターンオン電流の周波数特性の例を示す図である。 電源ＥＣＵにより実行される制御の制御ブロック図である。 図８に示す効率最適制御部の制御ブロック図である。 図８に示すターンオン電流制御部の制御ブロック図である。 図１０に示す操作方向決定部における第１の処理の制御ブロック図である。 ターンオン電流制御による周波数ｆの操作の一例を示す図である。 電源ＥＣＵにより実行されるターンオン電流制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 ターンオン電流制御を実行してもターンオン電流が制限値を下回らない場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、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。

図１は、本開示の実施の形態に従う非接触電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この非接触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、電源ＥＣＵ２５０によって制御され、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を、所定の周波数（たとえば数十ｋＨｚ）の送電電力（交流）に変換する。インバータ２２０は、電源ＥＣＵ２５０からの駆動信号に従ってスイッチング周波数を変更することにより、規格等で定められた所定の周波数帯において送電電力の周波数を変更することができる。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。このインバータ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、インバータ２２０により生成される送電電力をフィルタ回路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、受電部３１０へ非接触で送電するための共振回路を含んで構成される。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成されるが、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Ｖｏ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Ｉｏ、すなわちインバータ２２０に流れる電流を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。なお、電圧センサ２７０及び電流センサ２７２の検出値に基づいて送電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Ｉｓ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）、処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、各種信号を入出力するための入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、上述の各センサ等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実行する。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。電源ＥＣＵ２５０の構成及び電源ＥＣＵ２５０により実行される制御については、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る。通信部２６０は、電力伝送の開始／停止に関する情報を受電装置２０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）を受電装置２０から受信したりする。

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、磁界を通じて非接触で受電する。受電部３１０は、送電部２４０から非接触で受電するための共振回路を含んで構成される。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成されるが、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。

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、受電部３１０による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。整流部３３０は、整流器とともに平滑用のキャパシタを含んで構成される。

蓄電装置３５０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置３５０は、たとえば、リチウムイオン電池或いはニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。なお、リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池のほか、固体の電解質を用いた所謂全固体電池も含み得る。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。

リレー回路３４０は、整流部３３０と蓄電装置３５０との間に設けられる。リレー回路３４０は、送電装置１０による蓄電装置３５０の充電時にオン（導通状態）にされる。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（蓄電装置３５０の充電電力に相当する。）を検出することができる。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、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、上記の各センサ等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。

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る。通信部３７０は、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、送電コイル２４２と、キャパシタ２４４とを含む。キャパシタ２４４は、送電コイル２４２に直列に接続されて送電コイル２４２と共振回路を形成する。キャパシタ２４４は、送電部２４０の共振周波数を調整するために設けられる。送電コイル２４２及びキャパシタ２４４によって構成される共振回路の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

受電部３１０は、受電コイル３１２と、キャパシタ３１４とを含む。キャパシタ３１４は、受電コイル３１２に直列に接続されて受電コイル３１２と共振回路を形成する。キャパシタ３１４は、受電部３１０の共振周波数を調整するために設けられる。受電コイル３１２及びキャパシタ３１４によって構成される共振回路のＱ値も、１００以上であることが好ましい。

なお、送電部２４０及び受電部３１０の各々において、キャパシタは、コイルに並列に接続されてもよい。また、キャパシタを備えることなく所望の共振周波数を達成できる場合には、キャパシタを備えない構成としてもよい。

また、送電コイル２４２及び受電コイル３１２の構造は特に限定されない。たとえば、送電部２４０と受電部３１０とが正対する場合に、送電部２４０と受電部３１０とが並ぶ方向に沿う軸に巻回される渦巻形状やらせん形状のコイルを送電コイル２４２及び受電コイル３１２の各々に採用することができる。或いは、送電部２４０と受電部３１０とが正対する場合に、送電部２４０と受電部３１０とが並ぶ方向を法線方向とするフェライト板に電線を巻回して成るコイルを送電コイル２４２及び受電コイル３１２の各々に採用してもよい。

再び図１を参照して、この非接触電力伝送システムにおいては、送電装置１０において、インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ交流の送電電力が供給される。送電部２４０及び受電部３１０の各々は、共振回路を含み、送電電力の周波数において共振するように設計されている。

インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ交流の送電電力が供給されると、送電部２４０の送電コイル２４２と、受電部３１０の受電コイル３１２との間に形成される磁界を通じて、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、電圧形のインバータであり、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（図１）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。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、出力電圧Ｖｏは電圧Ｖ１（正値）である。

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の波形とを示す図である。図中、Ｔはインバータ２２０のスイッチング周期を示す。すなわち、インバータ２２０のスイッチング周波数は１／Ｔである。

図４とともに図３を参照して、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を図示のようにＯＮ／ＯＦＦさせることにより、スイッチング周波数で変動する方形波の出力電圧Ｖｏが生成される。すなわち、インバータ２２０のスイッチング周波数を操作（変更）することにより、インバータ２２０によって生成される送電電力の周波数を調整することができる。

Ｔｄは出力電圧Ｖｏの出力時間を示す。周期Ｔに対するＴｄの期間比は、インバータ出力電圧のデューティとして定義される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のオン／オフタイミング（オン／オフ期間比０．５）に対してスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のオン／オフタイミング（オン／オフ期間比０．５）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。図４では、デューティが０．２５である場合が示されており、デューティの上限は０．５である。

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。この実施の形態では、電源ＥＣＵ２５０は、出力電圧Ｖｏのデューティを操作することによって、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。

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の瞬時値は、ターンオン電流Ｉｔを示す。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のスイッチング周波数（送電電力の周波数）によって変化する。

図４には、正のターンオン電流Ｉｔが流れる例が示されている。正のターンオン電流Ｉｔが流れると、出力電圧Ｖｏの立上り時（時刻ｔ４や時刻ｔ８）に、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に逆方向の短絡電流（リカバリー電流）が流れる。このため、短絡電流が流れる還流ダイオードＤ３及びスイッチング素子Ｑ１の発熱が大きくなり、インバータ２２０の損失が大きくなる。

送電装置１０における主な電力損失は、スイッチング損失及び導通損失である。スイッチング損失は、インバータ２２０のスイッチング動作（ターンオン又はターンオフ）時に発生する電力損失である。送電装置１０では、インバータ２２０のスイッチング動作時のターンオン電流Ｉｔによる電力損失が支配的なスイッチング損失となる。一方、導通損失は、導通によって生じる電力損失である。送電装置１０では、送電コイル２４２及びインバータ２２０の導通に伴なう発熱等に起因した電力損失が支配的な導通損失となる。

この実施の形態では、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０における電力損失を検出する。具体的には、ターンオン電流Ｉｔによる電力損失と、送電コイル２４２に流れる電流による電力損失と、インバータ２２０に流れる電流による電力損失との和が、送電装置１０における電力損失として検出される。

送電装置１０における電力損失は、インバータ２２０のスイッチング周波数（送電電力の周波数）によって変動する。図５は、送電装置１０における電力損失と送電電力の周波数ｆとの関係の一例を示す図である。図５において、ｆａ，ｆｂは、それぞれ規格等で定められた使用可能な周波数帯の下限及び上限の周波数を示す。

図５を参照して、送電電力の周波数ｆ（横軸）と送電装置１０における電力損失（縦軸）との関係は、下に凸の曲線ｋで示されている。周波数ｆが最適周波数ｆｘであるときに、送電装置１０における電力損失が最小（極小値Ｌｘ）となる。

そこで、この実施の形態では、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力の周波数ｆを操作（インバータ２２０のスイッチング周波数を操作）することによって、送電装置１０における電力損失を最小化して効率を向上させるための効率最適制御を実行する。詳細は後述するが、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを振動させることによって最適周波数ｆｘを探索し（極値探索）、周波数ｆを最適周波数ｆｘに収束させる制御を実行する。

なお、この実施の形態では、効率最適制御によって、ターンオン電流Ｉｔによる電力損失と、送電コイル２４２に流れる電流による電力損失と、インバータ２２０に流れる電流による電力損失との和を最小にするものとしているが、これらの電力損失のうちのいずれか又は２つの和を最小にするように効率最適制御を実行してもよい。

ターンオン電流Ｉｔが増大すると、リカバリー電流（短絡電流）も増大し、短絡電流が流れる還流ダイオード及びスイッチング素子が過熱異常に至る可能性がある。そのため、この実施の形態では、ターンオン電流Ｉｔに制限値が設けられており、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流Ｉｔを制限値以下に制御するターンオン電流制御を実行する。ターンオン電流Ｉｔの値は、インバータ２２０のスイッチング周波数によって変化するため、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えると、送電電力の周波数ｆを操作（インバータ２２０のスイッチング周波数を操作）することによってターンオン電流を低下させる。

なお、ターンオン電流制御も、上述の効率最適制御も、周波数ｆを操作するものであり、両制御は干渉し得る。ターンオン電流制御は、インバータ２２０の保護の観点で行なわれるものであり、効率最適制御よりも優先度は高い。そこで、この実施の形態では、ターンオン電流制御は、効率最適制御に優先して実行される。すなわち、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えた場合に、効率最適制御の実行中であれば、電源ＥＣＵ２５０は、効率最適制御を停止して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が制限値以下になると、ターンオン電流制御は非作動となるので、効率最適制御が再開される。

図６は、インバータ出力電圧のデューティ及び送電電力の周波数ｆの操作例を示す図である。この図６では、送電開始直後からのデューティ及び周波数ｆの操作例が示されている。

図６を参照して、線ＰＬ１，ＰＬ２の各々は、送電電力の等高線を示す。線ＰＬ１で示される送電電力は、線ＰＬ２で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。この例では、線ＰＬ１で示される送電電力が目標電力であるものとする。

ユーザ操作或いはタイマーによる時刻到来等により送電の開始が指示されると、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力を立ち上げて送電電力を目標電力に到達させる電力起動処理を実行する。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、まず、インバータ２２０の動作周波数（送電電力の周波数ｆ）を所定の起動周波数に設定して送電を開始し、デューティを上昇させる（図のラインＡ）。この例では、規格等で定められた使用可能な周波数帯の上限ｆｂが起動周波数に設定されている。なお、起動周波数は、これに限定されるものではなく、上記周波数帯の下限ｆａや、下限ｆａ及び上限ｆｂと異なる周波数であってもよい。

なお、この例では、下限ｆａと上限ｆｂとの中間の周波数域（以下「中間域」と称する。）において、下限ｆａや上限ｆｂに近い周波数よりも低いデューティで送電電力が得られる。このため、中間域では、力率が高いためにターンオン電流Ｉｔが大きくなりがちであり、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えてしまう可能性が高い。そこで、この例では、周波数帯の上限ｆｂ（下限ｆａでもよい）を起動周波数とし、起動周波数から周波数ｆの調整が行なわれている。

デューティが上限（０．５）に達すると、電源ＥＣＵ２５０は、デューティを上限に維持したまま周波数ｆを操作する（図のラインＢ）。この例では、周波数帯の上限ｆｂが起動周波数に設定されているので、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを低下させることで送電電力を目標電力に近づけている。

そして、送電電力が目標電力（線ＰＬ１）に到達すると、電源ＥＣＵ２５０は、電力起動処理を終了し、デューティを調整することにより送電電力を目標電力に維持しつつ、効率最適制御によって周波数ｆを操作することにより最適周波数ｆｘの探索を実行する（図のラインＣ）。これにより、送電電力を目標電力に制御しつつ、高効率の送電を実現することができる。

なお、上記の電力起動処理も、周波数ｆを操作するものであり、ターンオン電流制御と電力起動処理とは干渉する（効率最適制御は、電力起動処理の実行後に作動するので、効率最適制御と電力起動処理とは干渉しない。）。そこで、この実施の形態では、ターンオン電流制御は、上記の電力起動処理に優先して実行される。すなわち、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えた場合に、電力起動処理により周波数ｆを操作中であれば（図のラインＢ）、電源ＥＣＵ２５０は、電力起動処理を停止してターンオン電流制御を実行する。

図７は、ターンオン電流Ｉｔの周波数特性の例を示す図である。図７を参照して、点線Ｌ１は、送電開始直後のターンオン電流Ｉｔの周波数特性の一例を示す。実線Ｌ２は、送電が開始されてからある程度時間が経過した後のターンオン電流Ｉｔの周波数特性の一例を示す。このように、送電中にターンオン電流Ｉｔの周波数特性が変化する場合がある。たとえば、送電中にコイル間の結合係数や温度等が変化すると、ターンオン電流Ｉｔの周波数特性が変化し得る。

周波数ｆを起動周波数側から変化（この例では上限ｆｂから低下）させた場合に、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍに達したとき、周波数ｆを元の起動周波数側へ操作（この例では上昇）することでターンオン電流Ｉｔを低下させることができるとも考えられる。

しかしながら、効率最適制御の実行中において、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍに達したときに、ターンオン電流Ｉｔの周波数特性が実線Ｌ２のように変化していた場合、周波数ｆを元の起動周波数側へ操作（この例では上昇）すると、ターンオン電流Ｉｔがかえって増加してしまう。したがって、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍに達した場合、周波数ｆを起動周波数側へ一律に変更させるような制御では、ターンオン電流Ｉｔを確実に低下させることはできない。

そこで、この実施の形態に従う非接触電力伝送システムでは、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力の周波数ｆを変化させ、そのときのターンオン電流Ｉｔの変化を検知する。そして、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆの変化に応じたターンオン電流Ｉｔの変化の方向に基づいて、ターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数ｆの操作方向を決定する。これにより、ターンオン電流Ｉｔを確実に抑制することができる。

この実施の形態では、効率最適制御において、周波数ｆを振動させることによって最適周波数ｆｘを探索している。そこで、この非接触電力伝送システムでは、効率最適制御による周波数ｆの振動を利用して、周波数ｆの変化に応じたターンオン電流Ｉｔの変化の方向が検知され、その検知結果に基づいて、ターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数ｆの操作方向が決定される。これにより、効率最適制御と協調しながら、ターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数の操作方向を決定することができる。

なお、電力起動処理により周波数ｆを操作中であれば（図６のラインＢ）、周波数ｆを起動周波数側に戻すことにより、送電電力が低下し、それに伴なってターンオン電流Ｉｔも低下する。そこで、この非接触電力伝送システムでは、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えた場合に、電力起動処理の実行中であれば、周波数ｆの変化に応じたターンオン電流Ｉｔの変化の方向を検知することなく、周波数ｆを起動周波数側に操作する。

図８は、電源ＥＣＵ２５０により実行される制御の制御ブロック図である。図８を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力制御部４１０と、効率最適制御部４２０と、ターンオン電流制御部４３０と、ターンオン電流検出部（以下「Ｉｔ検出部」とも称する。）４４０と、周波数設定部４５０と、駆動信号生成部４６０とを含む。

送電電力制御部４１０は、送電電力Ｐｓの目標を示す目標電力Ｐｓｒと、送電電力Ｐｓの検出値とを受ける。目標電力Ｐｓｒは、たとえば、受電装置２０の受電状況に基づいて生成される。この実施の形態では、受電装置２０において、受電電力の目標と検出値との偏差に基づいて目標電力Ｐｓｒが生成され、受電装置２０から送電装置１０へ送信される。送電電力Ｐｓは、たとえば、電圧センサ２７０及び電流センサ２７２（図１）の検出値に基づいて算出される。

送電電力制御部４１０は、送電の開始が指示されると、送電電力Ｐｓを立ち上げて送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに到達させる電力起動処理を実行する。この電力起動処理は、後述の電力偏差に基づいてデューティを制御するフィードバック（ＦＢ）と異なり、予め規定された手順に従ってデューティ及び周波数ｆを操作するフィードフォワード（ＦＦ）的な制御である。

具体的には、送電電力制御部４１０は、インバータ２２０の動作周波数（送電電力の周波数ｆ）を所定の起動周波数に設定し、インバータ出力電圧のデューティの指令値であるデューティ指令値ｄｕｔｙを上限（０．５）に設定する。デューティ指令値ｄｕｔｙは、駆動信号生成部４６０へ出力される。

そして、デューティが上限に達すると、送電電力制御部４１０は、デューティ指令値ｄｕｔｙを上限に維持したまま、送電電力Ｐｓが増加する方向の周波数操作量Δｆ１を出力する。周波数操作量Δｆ１は、周波数設定部４５０へ出力される。この周波数操作量Δｆ１は、起動周波数に応じて予め定められており、たとえば、起動周波数が上限ｆｂの場合は、負値の周波数操作量Δｆ１が出力され、起動周波数が下限ｆａの場合は、正値の周波数操作量Δｆ１が出力される。この周波数操作量Δｆ１は、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに達するまで出力される。

上記の電力起動処理により送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに到達すると、送電電力制御部４１０は、電力起動処理を終了して、目標電力Ｐｓｒと送電電力Ｐｓとの偏差（電力偏差）に基づく電力ＦＢ制御を実行する。たとえば、送電電力制御部４１０は、電力偏差を入力とする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デューティ指令値ｄｕｔｙとして駆動信号生成部４６０へ出力する。

送電電力制御部４１０は、電力起動処理の実行中、その旨の通知を効率最適制御部４２０及びターンオン電流制御部４３０へ出力する。効率最適制御部４２０においては、電力起動処理の実行中は、効率最適制御を非作動とするためである。ターンオン電流制御部４３０においては、上述のように、電力起動処理の実行中と、電力起動処理に続く効率最適制御の実行中とでは、周波数ｆの操作方向を決定する処理が異なるからである。

一方、送電電力制御部４１０は、ターンオン電流制御が作動中である旨の通知をターンオン電流制御部４３０から受けているときは、送電電力制御を停止する。具体的には、送電電力制御部４１０は、デューティ指令値ｄｕｔｙを前回値に維持し、非零の周波数操作量Δｆ１が出力されている場合には、周波数操作量Δｆ１を０で出力する。

Ｉｔ検出部４４０は、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏの検出値に基づいてターンオン電流Ｉｔを検出する。具体的には、Ｉｔ検出部４４０は、出力電圧Ｖｏの立上りを検知し、出力電圧Ｖｏの立上り時における出力電流Ｉｏの検出値をターンオン電流Ｉｔとして検出する。

効率最適制御部４２０は、Ｉｔ検出部４４０によるターンオン電流Ｉｔの検出値と、送電コイル２４２に流れる電流Ｉｓの検出値と、インバータ２２０の出力電流Ｉｏの検出値とを受ける。効率最適制御部４２０は、これらの各検出値に基づいて送電装置１０における電力損失を検出し、電力損失が最小（極小）となる最適周波数ｆｘを探索する。すなわち、効率最適制御部４２０は、周波数ｆが最適周波数ｆｘに近づく方向の周波数操作量Δｆ２を算出して周波数設定部４５０へ出力する。

なお、効率最適制御部４２０も、ターンオン電流制御が作動中である旨の通知をターンオン電流制御部４３０から受けているときは、効率最適制御を停止する。すなわち、効率最適制御部４２０は、周波数操作量Δｆ２を０で出力する。

また、効率最適制御部４２０は、電力起動処理を実行中である旨の通知を送電電力制御部４１０から受けているときも、効率最適制御を非作動する。すなわち、効率最適制御部４２０は、周波数操作量Δｆ２を０で出力する。

図９は、図８に示した効率最適制御部４２０の制御ブロック図である。図９を参照して、効率最適制御部４２０は、振動信号生成部４２１と、損失検出部４２２と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ（High Pass Filter））４２３と、乗算部４２４と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ（Low Pass Filter））４２５と、コントローラ４２６と、加算部４２７とを含む。

振動信号生成部４２１は、周波数ｆを振動させるための振動信号Ｓｖを生成し、乗算部４２４及び加算部４２７へ出力する。振動信号Ｓｖは、所定の振動周期でオン／オフが繰り返される、所定の振幅を有するパルス信号である。効率最適制御部４２０により実行される効率最適制御において採用される極値探索では、この振動信号Ｓｖを用いることによって、周波数ｆの最適周波数ｆｘ（送電装置１０における電力損失が最小（極小）となる周波数）への移行が監視される。

損失検出部４２２は、ターンオン電流Ｉｔ、送電コイル２４２に流れる電流Ｉｓ、及びインバータ２２０の出力電流Ｉｏの各検出値に基づいて、送電装置１０における電力損失を検出する。検出される電力損失は、ターンオン電流による電力損失と、送電コイル２４２に流れる電流による電力損失と、インバータ２２０に流れる電流による電力損失との和である。なお、出力電流Ｉｏの検出値は、インバータ２２０に流れる電流に相当する。

電力損失の検出には、ターンオン電流Ｉｔ、電流Ｉｓ及び電流Ｉｏと、電力損失との関係を示す情報（以下「損失情報」と称する）が用いられる。損失検出部４２２は、予め電源ＥＣＵ２５０のＲＯＭに格納された損失情報を参照することにより、ターンオン電流Ｉｔ、電流Ｉｓ及び電流Ｉｏの各検出値から電力損失を求めることができる。損失情報は、マップでも数式でもモデルでもよい。

損失検出部４２２は、電力損失を所定の周期で繰り返し検出する。電力損失が周期的に検出されることによって電力損失の波形Ｌｖ１が生成される。損失検出部４２２は、生成した電力損失の波形Ｌｖ１をＨＰＦ４２３へ出力する。

ＨＰＦ４２３は、電力損失の波形Ｌｖ１から高周波成分Ｌｖ２（電力損失の波形Ｌｖ１から直流成分が除去された信号）を抽出して乗算部４２４へ出力する。この高周波成分Ｌｖ２は、振動信号Ｓｖにより周波数ｆを振動させたときの電力損失の変化量を示す。

乗算部４２４は、高周波成分Ｌｖ２に振動信号Ｓｖを乗算することにより、振動信号Ｓｖと高周波成分Ｌｖ２との相関係数を算出する。この相関係数は、周波数ｆの変化に対する電力損失の増減方向を示す。

ＬＰＦ４２５は、乗算部４２４によって演算された相関係数の直流成分を抽出する。このＬＰＦ４２５の出力は、周波数ｆを最適周波数ｆｘに移行させるための周波数ｆの操作方向（増減方向）を示す。なお、乗算部４２４の出力のノイズが小さければ、ＬＰＦ４２５は省略してもよい。

コントローラ４２６は、ＬＰＦ４２５の出力に基づいて、周波数ｆを最適周波数ｆｘへ移行させるための周波数ｆの操作量（変更量）を算出する。コントローラ４２６は、たとえば、ＬＰＦ４２５の出力信号を入力とするＩ制御（積分制御）を実行することによって、周波数ｆの操作量を算出する。

加算部４２７は、コントローラ４２６の出力に、振動信号生成部４２１によって生成される振動信号Ｓｖを加算し、その演算値を最終的な周波数操作量Δｆ２として周波数設定部４５０（図８）へ出力する。上記のような制御によって、送電装置１０における電力損失を最小にする最適周波数ｆｘが探索され、送電装置１０における電力損失を最小にすることができる。

再び図８を参照して、ターンオン電流制御部４３０は、Ｉｔ検出部４４０によるターンオン電流Ｉｔの検出値を受ける。そして、ターンオン電流制御部４３０は、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えると、ターンオン電流Ｉｔを低下させる方向の周波数操作量Δｆ３を算出して周波数設定部４５０へ出力する。なお、ターンオン電流Ｉｔが制限値以下のときは（ターンオン電流制御の非作動時）、ターンオン電流制御部４３０は、周波数操作量Δｆ３を０で出力する。

ターンオン電流制御部４３０は、送電電力制御部４１０から電力起動処理を実行中である旨の通知を受ける。この通知は、送電電力制御部４１０において電力起動処理を実行中であるか、それとも、電力起動処理に続いて効率最適制御部４２０において効率最適制御を実行中であるかを判定するために用いられる。なお、ターンオン電流制御部４３０は、効率最適制御を実行中であるかを判定するために、効率最適制御部４２０から効率最適制御を実行中である旨の通知を受けるようにしてもよい。

また、ターンオン電流制御部４３０は、ターンオン電流制御の実行中（ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えている間）、その旨の通知を送電電力制御部４１０及び効率最適制御部４２０へ出力する。上述のように、この通知に従って、ターンオン電流制御の実行中は、送電電力制御部４１０における送電電力制御（電力起動処理を含む）、及び効率最適制御部４２０における効率最適制御が停止される。

図１０は、図８に示したターンオン電流制御部４３０の制御ブロック図である。図１０を参照して、ターンオン電流制御部４３０は、実行判定部４３１と、操作方向決定部４３２と、操作量算出部４３７とを含む。

実行判定部４３１は、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えているか否かを判定する。この制限値は正値であり、リカバリー電流に対するインバータ２２０の耐性に基づいて適宜設定される。そして、実行判定部４３１は、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えている場合に、ターンオン電流制御の実行を指示する信号を操作方向決定部４３２へ出力する。なお、この信号に基づいて、ターンオン電流制御を実行中である旨の通知が送電電力制御部４１０及び効率最適制御部４２０へ出力される。

操作方向決定部４３２は、ターンオン電流制御の実行中、ターンオン電流Ｉｔが低下する周波数の操作方向Ｄｒを決定する。周波数ｆの操作方向Ｄｒの決定方法については、効率最適制御部４２０における効率最適制御の実行中と、送電電力制御部４１０における電力起動処理の実行中とで異なる。

実行判定部４３１においてターンオン電流Ｉｔが制限値を超えていると判定された場合に、効率最適制御の実行中であれば、操作方向決定部４３２は、周波数ｆを変化させたときのターンオン電流Ｉｔの変化の方向に基づいて操作方向Ｄｒを決定する（第１の処理）。この実施の形態では、この第１の処理において周波数ｆを変化させる手段として、上述のように効率最適制御における振動信号Ｓｖが用いられる。一方、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超えていると判定された場合に、電力起動処理の実行中であれば、操作方向決定部４３２は、起動周波数側へ周波数ｆを操作するように操作方向Ｄｒを決定する（第２の処理）。

図１１は、図１０に示した操作方向決定部４３２における第１の処理の制御ブロック図である。図１１を参照して、操作方向決定部４３２は、ＨＰＦ４３３と、乗算部４３４と、ＬＰＦ４３５と、符号抽出部４３６とを含む。

ＨＰＦ４３３は、ターンオン電流Ｉｔの波形から高周波成分Ｌｖ３を抽出して乗算部４３４へ出力する。この高周波成分Ｌｖ３は、振動信号Ｓｖにより周波数ｆを振動させたときのターンオン電流Ｉｔの変化量を示す。

乗算部４３４は、ＨＰＦ４３３から出力される高周波成分Ｌｖ３に振動信号Ｓｖを乗算することにより、振動信号Ｓｖと高周波成分Ｌｖ３との相関係数を算出する。この相関係数は、周波数ｆの変化に対するターンオン電流Ｉｔの増減方向を示す。

ＬＰＦ４３５は、乗算部４３４によって演算された相関係数の直流成分を抽出する。符号抽出部４３６は、ＬＰＦ４３５の出力の符号を反転して出力する。この符号抽出部４３６によって得られる符号は、ターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数の操作方向Ｄｒを示す。

再び図１０を参照して、操作量算出部４３７は、操作方向決定部４３２において決定された周波数ｆの操作方向Ｄｒに基づいて、ターンオン電流Ｉｔを低下させる方向の周波数操作量Δｆ３を算出する。たとえば、操作量算出部４３７は、予め設定された周波数変更量（正値）に操作方向Ｄｒを乗算した値を周波数操作量Δｆ３として算出する。

図１２は、ターンオン電流制御による周波数ｆの操作の一例を示す図である。図１２を参照して、時刻ｔ１においてターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを超えると、ターンオン電流制御部４３０においてターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数の操作方向が決定される。この例では、ターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数の操作方向は、周波数ｆを低下させる方向であると判定される。そして、ターンオン電流制御によって周波数ｆが周波数操作量Δｆ３だけ低下し、その結果、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍ以下に低下している。

結合係数や温度等の変化等により、時刻ｔ２においてターンオン電流Ｉｔが再び制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを超えると、ターンオン電流制御部４３０においてターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数の操作方向が再度決定される。ここでも、周波数ｆの操作方向は、周波数ｆを低下させる方向であると判定され、ターンオン電流制御によって周波数ｆが周波数操作量Δｆ３だけ低下し、その結果、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍ以下に低下している。

再び図８を参照して、周波数設定部４５０は、周波数操作量Δｆ１の積算値、周波数操作量Δｆ２の積算値、及び周波数操作量Δｆ３の積算値を起動周波数に加算し、その演算結果を周波数ｆの指令値として駆動信号生成部４６０へ出力する。

駆動信号生成部４６０は、送電電力制御部４１０から受けるデューティ指令値ｄｕｔｙと、周波数設定部４５０から受ける周波数ｆの指令値とに基づいて、インバータ２２０の駆動信号を生成する。駆動信号生成部４６０により生成された駆動信号に従ってインバータ２２０が駆動されることによって、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティがデューティ指令値ｄｕｔｙに対応する値になり、送電電力の周波数ｆがその指令値に対応する値となる。

図１３は、電源ＥＣＵ２５０により実行されるターンオン電流制御の処理手順の一例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一連の処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。

図１３を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流Ｉｔを検出し、検出されたターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを超えているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍ以下であれば（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リターンへと処理を移行する。

ステップＳ１０においてターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを超えていると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、電力起動処理中であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０において電力起動処理中であると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、電力起動処理を停止して、起動周波数側へ周波数ｆを操作する（ステップＳ３０）。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティを前回値（上限）に維持するとともに電力起動処理による周波数操作量Δｆ１を０とし、ターンオン電流制御による周波数操作量Δｆ３に従って起動周波数側へ周波数ｆを変更するように、インバータ２２０を制御する。

一方、ステップＳ２０において、電力起動処理中ではない、すなわち効率最適制御の実行中であると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、効率最適制御における振動信号Ｓｖによる周波数ｆの振動を利用して、周波数ｆの変化に応じたターンオン電流Ｉｔの変化の方向を検知し、ターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数の操作方向Ｄｒを決定する（ステップＳ４０）。

そして、電源ＥＣＵ２５０は、効率最適制御を停止して、ステップＳ４０において決定された操作方向Ｄｒへ周波数ｆを操作する（ステップＳ５０）。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、効率最適制御による周波数操作量Δｆ２を０とし、ターンオン電流制御による周波数操作量Δｆ３に従って上記操作方向Ｄｒへ周波数ｆを変更するように、インバータ２２０を制御する。

以上のように、この実施の形態によれば、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを超えた場合に、周波数ｆを実際に変化させたときのターンオン電流Ｉｔの変化の方向に基づいて、ターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数の操作方向Ｄｒが決定されるので（効率最適制御の実行中）、ターンオン電流Ｉｔを確実に抑制することができる。

なお、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを超えた場合に、電力起動処理中であれば、起動周波数からの周波数ｆの操作方向と送電電力の増加方向とが対応しているので、周波数ｆを起動周波数側へ操作することによって、送電電力を低下させてターンオン電流Ｉｔを低下させることができる。

また、この実施の形態によれば、効率最適制御における振動信号Ｓｖによる周波数ｆの振動を利用して、ターンオン電流Ｉｔを低下させる周波数の操作方向Ｄｒが決定されるので、ターンオン電流制御による周波数ｆの操作方向を効率最適制御と協調しながら決定することができる。

なお、状況によっては、ターンオン電流制御を実行してもターンオン電流Ｉｔが制限値以下に低下しない場合もあり得る。すなわち、ターンオン電流制御は、ターンオン電流Ｉｔが制限値を超える場合にターンオン電流Ｉｔを低下させるように周波数ｆを操作する制御であるが、ターンオン電流制御による周波数操作量Δｆ３に従って周波数ｆを操作しても、状況によってはターンオン電流Ｉｔが制限値以下に低下しない場合もあり得る。

このような場合には、インバータ２２０を保護するために、送電を一旦停止するのが好ましい。また、送電を一旦停止した後に送電を再開し、このような送電の停止及び再開を繰り返してもターンオン電流Ｉｔが制限値を下回らない場合には、起動周波数を変更して送電を再開するのが好ましい。起動周波数を変更することにより、インバータ２２０の動作点（周波数及びデューティ）が変わり、ターンオン電流制御を実行してもターンオン電流Ｉｔが制限値以下に低下しない状況を回避できる可能性がある。

図１４は、ターンオン電流制御を実行してもターンオン電流Ｉｔが制限値を下回らない場合の処理手順の一例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一連の処理も、所定時間毎に繰り返し実行される。

図１４を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを超えている状態（図１３のステップＳ１０においてＹＥＳと判断されている状態）が所定時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。所定時間は、たとえば、ターンオン電流制御の実行によりターンオン電流Ｉｔが制限値を下回るまでの予想最大時間（設計値）に基づいて設定される。上記の状態が所定時間継続していなければ（ステップＳ１１０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リターンへと処理を移行する。

ステップＳ１１０において、ターンオン電流Ｉｔが制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを超えている状態が所定時間継続していると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０による送電電力の生成を停止することにより送電を一旦停止する（ステップＳ１２０）。送電が停止されることにより、ターンオン電流制御も停止する。

その後、電源ＥＣＵ２５０は、電力起動処理を再度実行するにあたり、電力起動処理の再実行回数が規定回数に達したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。規定回数には、たとえば２回或いはそれ以上の適当な回数が設定される。

ステップＳ１３０において再実行回数が規定回数に達していないと判定された場合は（ステップＳ１３０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、前回の電力起動処理における起動周波数から電力起動処理を再度実行する（ステップＳ１４０）。なお、送電の一旦停止から電力起動処理の再実行まで一定の時間を設けてもよい。

一方、ステップＳ１３０において再実行回数が規定回数に達したと判定された場合は（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、起動周波数を変更して電力起動処理を再度実行する（ステップＳ１５０）。たとえば、前回までの電力起動処理において、規格等で定められた使用可能な周波数帯の上限ｆｂを起動周波数としていた場合、その周波数帯の下限ｆａに起動周波数を変更して電力起動処理が再度実行される。これにより、インバータ２２０の動作点が変わり、ターンオン電流Ｉｔが制限値に達した場合にターンオン電流制御を実行してもターンオン電流Ｉｔが低下しない状況を回避できる可能性がある。

今回開示された実施の形態は、全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全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 送電コイル、２４４，３１４ キャパシタ、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、３１２ 受電コイル、３３０ 整流部、３４０ リレー回路、３５０ 蓄電装置、３６０ 充電ＥＣＵ、４１０ 送電電力制御部、４２０ 効率最適制御部、４２１ 振動信号生成部、４２２ 損失検出部、４２３，４３３ ＨＰＦ、４２４，４３４ 乗算部、４２５，４３５ ＬＰＦ、４２６ コントローラ、４２７ 加算部、４３０ ターンオン電流制御部、４３１ 実行判定部、４３２ 操作方向決定部、４３６ 符号抽出部、４３７ 操作量算出部、４４０ Ｉｔ検出部、４５０ 周波数設定部、４６０ 駆動信号生成部。

Claims (5)

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、
   所定の周波数の送電電力を生成して前記送電部へ供給するインバータと、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記送電電力を目標に制御する電力制御と、
   前記電力制御により前記送電電力が目標に制御される下で、前記周波数を振動させることによって、効率を向上させるための最適周波数を探索する効率最適制御と、
   前記インバータにより前記周波数を操作することによってターンオン電流を制限値以下に制御するターンオン電流制御とを実行するように構成され、
   前記ターンオン電流制御は、前記周波数を変化させたときの前記ターンオン電流の変化の方向に基づいて、前記ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向を決定する第１の処理を含み、
   前記第１の処理は、前記効率最適制御における前記周波数の振動に応じた前記ターンオン電流の変化の方向に基づいて、前記周波数の操作方向を決定する処理を含む、非接触送電装置。
2. 前記電力制御は、所定の起動周波数で前記インバータの出力電圧のデューティを所定値まで上昇させた後、前記周波数を操作することによって前記送電電力を目標に到達させる電力起動処理を含み、
   前記ターンオン電流制御は、前記ターンオン電流が前記制限値を超えた場合に前記電力起動処理が実行されているとき、前記周波数を前記起動周波数側へ操作する第２の処理をさらに含む、請求項１に記載の非接触送電装置。
3. 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、
   所定の周波数の送電電力を生成して前記送電部へ供給するインバータと、
   前記インバータにより前記周波数を操作することによってターンオン電流を制限値以下に制御するターンオン電流制御を実行するように構成された制御部とを備え、
   前記ターンオン電流制御は、前記周波数を変化させたときの前記ターンオン電流の変化の方向に基づいて、前記ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向を決定する処理を含み、
   前記制御部は、前記ターンオン電流制御を実行しても前記ターンオン電流が前記制限値を超える場合、前記送電電力の生成を停止するように前記インバータを制御する、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、
   所定の周波数の送電電力を生成して前記送電部へ供給するインバータと、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記送電電力を目標に制御する電力制御と、
   前記インバータにより前記周波数を操作することによってターンオン電流を制限値以下に制御するターンオン電流制御とを実行するように構成され、
   前記ターンオン電流制御は、前記周波数を変化させたときの前記ターンオン電流の変化の方向に基づいて、前記ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向を決定する第１の処理を含み、
   前記電力制御は、所定の起動周波数で前記インバータの出力電圧のデューティを所定値まで上昇させた後、前記周波数を操作することによって前記送電電力を目標に到達させる電力起動処理を含み、
   前記ターンオン電流制御は、前記ターンオン電流が前記制限値を超えた場合に前記電力起動処理が実行されているとき、前記周波数を前記起動周波数側へ操作する第２の処理をさらに含み、
   前記制御部は、
   前記ターンオン電流制御を実行しても前記ターンオン電流が前記制限値を超える場合、前記送電電力の生成を停止するように前記インバータを制御し、
   前記送電電力の生成を停止した後、前記起動周波数を変更して前記電力起動処理を再度実行する、非接触送電装置。
5. 送電装置と、
   前記送電装置から非接触で受電する受電装置とを備え、
   前記送電装置は、
   前記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、
   所定の周波数の送電電力を生成して前記送電部へ供給するインバータと、
   制御部とを含み、
   前記制御部は、
   前記送電電力を目標に制御する電力制御と、
   前記電力制御により前記送電電力が目標に制御される下で、前記周波数を振動させることによって、効率を向上させるための最適周波数を探索する効率最適制御と、
   前記インバータにより前記周波数を操作することによってターンオン電流を制限値以下に制御するターンオン電流制御とを実行するように構成され、
   前記ターンオン電流制御は、前記周波数を変化させたときの前記ターンオン電流の変化の方向に基づいて、前記ターンオン電流を低下させる周波数の操作方向を決定する処理を含み、
   前記処理は、前記効率最適制御における前記周波数の振動に応じた前記ターンオン電流の変化の方向に基づいて、前記周波数の操作方向を決定する処理を含む、非接触電力伝送システム。

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