(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも磁気的結合によって、交流電源に電気的に接続された送電コイルから受電コイルに非接触で電力を送電し、前記受電コイルに電気的に接続される負荷に電力を出力する非接触給電装置において、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間の結合状態を推定する結合状態推定手段と、
前記送電コイル及び前記受電コイルを有する給電回路の回路素子の制限値と前記結合状態とに基づいて、前記負荷へ出力可能な出力可能電力を演算する出力可能電力演算手段とを備える
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
前記出力可能電力演算手段は、
前記送電コイルのインダクタンスと、前記受電コイルのインダクタンスと、前記交流電源の駆動周波数と、前記結合状態と、前記回路素子の電流又は電圧とを含んだ理論式で表される関係から、前記結合状態推定手段で推定された結合状態及び前記制限値を用いて、前記出力可能電力を演算する
ことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記出力可能電力を前記負荷に出力させる、電力変換手段の指令値を前記出力可能電力に基づいて生成する指令値生成手段をさらに備え、
前記電力変換手段は、前記交流電源に設けられ、入力される電力を変換し前記送電コイルに出力する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記結合状態推定手段の推定誤差による、前記結合状態の誤差範囲を演算する誤差範囲演算手段をさらに備え、
前記出力可能電力演算手段は、
前記誤差範囲に含まれる複数の結合状態に基づいて、前記出力可能電力をそれぞれ演算し、
前記指令値生成手段は、
演算された複数の出力可能電力のうち、最も小さい出力可能電力に基づいて前記指令値を生成する
ことを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
前記結合状態推定手段の推定誤差による、前記結合状態の誤差範囲を演算する誤差範囲演算手段と、
前記給電回路の電圧または電流を検出するセンサと、
前記センサの検出値に基づき、前記負荷へ出力可能な実際の電力が、前記誤差範囲の中間値と前記誤差範囲の下限値との間の範囲に相当する第１範囲、または、前記中間値と前記誤差範囲の上限値との間の範囲に相当する第２範囲のいずれの範囲に属するか判別する判別手段とをさらに備え、
前記指令値生成手段は、
前記判別手段の判別結果に応じて、前記指令値を生成する
ことを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記指令値生成手段は、
前記負荷へ出力可能な実際の電力が前記第１範囲に属する場合には、演算された複数の前記出力可能電力のうち、最も小さい出力可能電力に基づいて、前記指令値を生成することを特徴とする請求項５に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記指令値生成手段は、
前記負荷へ出力可能な実際の電力が前記第２範囲に属する場合には、前記中間値の結合状態から演算される前記出力可能電力に基づいて、前記指令値を生成する
ことを特徴とする請求項５又は６記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記電力変換手段から前記給電回路への入力電圧及び入力電流を検出する検出手段をさらに備え、
前記指令値生成手段は、前記結合状態を推定するための前記指令値である推定指令値を生成して、前記電力変換手段に出力し、
前記結合状態推定手段は、
前記電力変換手段の駆動周波数と前記給電回路の共振周波数を一致させた状態で、前記推定指令値で駆動中の前記電力変換手段の前記入力電圧、前記推定指令値で駆動中の前記電力変換手段の前記入力電流、及び、前記負荷の抵抗に基づいて、前記結合状態を推定する
ことを特徴とする請求項３記載の非接触給電装置。
【請求項９】
前記結合状態推定手段は、
前記送電コイルのインダクタンスと、前記受電コイルのインダクタンスと、前記入力電圧と、前記入力電流と、前記負荷の抵抗値と、前記電力変換手段の駆動周波数とを含んだ理論式で表される関係から、前記推定指令値で駆動中の前記電力変換手段の入力電圧及び前記推定指令値で駆動中の前記電力変換手段の入力電流を用いて、前記結合状態を推定する
ことを特徴とする請求項８記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
前記給電回路の二次側の共振回路の共振周波数を前記駆動周波数と一致させる抵抗と、前記抵抗と前記受電コイルとの間でオン及びオフを切り替えるスイッチ部とを有した調整回路をさらに備え、
前記結合状態推定手段は、前記スイッチ部のオン状態で、前記結合状態を推定する
ことを特徴とする請求項８又は９記載の非接触給電装置。
【請求項１１】
前記給電回路の二次側の共振周波数を前記駆動周波数と一致させる共振回路と、
前記共振回路と前記受電コイルとの間でオン及びオフを切り替えるスイッチ部とを備え、
前記結合状態推定手段は、前記スイッチ部のオン状態で、前記結合状態を推定する
ことを特徴とする請求項８又は９記載の非接触給電装置。
【請求項１２】
前記給電回路のうち受電側の回路の電圧、電流又は電力を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段の検出値に基づき前記結合状態を演算する結合状態演算手段とを備え、
前記出力可能電力演算手段は、
前記結合状態推定手段により推定された結合状態に基づき、前記負荷へ出力可能な第１出力可能電力を演算し、
前記結合状態演算手段により演算された結合係数に基づき、前記負荷へ出力可能な第２出力可能電力を演算し、
前記指令値生成手段は、
前記第１出力可能電力に基づき第１指令値を生成して前記電力変換手段を制御した後に、前記第２出力可能電力に基づき第２指令値を生成して前記電力変換手段を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
【請求項１３】
前記結合状態推定手段は、送電側に設けられたセンサの検出値の検出情報に基づいて前記結合状態を推定し、
前記指令値生成手段は、
前記第１指令値及び前記第２指令値を所定の周期で上昇させ、
前記周期あたりの前記第２指令値の変化量は、前記周期あたりの前記第１指令値の変化量より大きい
ことを特徴とする請求項１２記載の非接触給電装置。
【請求項１４】
前記指令値生成手段は、
前記第２指令値を段階的に上昇させる
ことを特徴とする請求項１２記載の非接触給電装置。
【請求項１５】
前記回路素子の電圧又は電流を検出する第２検出手段と、
前記制限値に対する前記第２検出手段の検出値の割合で示される使用率を演算する使用率演算手段とをさらに備え、
前記指令値生成手段は、
前記使用率が、前記非接触給電装置の給電性能を維持するため、または、前記回路素子の保護するために設定された第１制限値以上となった場合には、前記指令値を保持する
ことを特徴とする請求項３又は請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項１６】
前記回路素子の電圧又は電流を検出する第２検出手段と、
前記制限値に対する前記第２検出手段の検出値の割合で示される使用率を演算する使用率演算手段とをさらに備え、
前記指令値生成手段は、
前記使用率が、前記第２検出手段の検出誤差、または、前記回路素子の製造上のばらつきに応じて設定された第２制限値以上となった場合には、前記使用率が前記第２制限値以上となる前に生成された指令値を保持する
ことを特徴とする請求項３又は請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項１７】
前記結合状態推定手段の推定誤差による、前記結合状態の誤差範囲を演算する誤差範囲演算手段と、
出力可能電力範囲を分割する分割手段を備え、
前記出力可能電力演算手段は、
前記誤差範囲に含まれる複数の結合状態に基づいて、前記出力可能電力をそれぞれ演算することで、前記誤差範囲に対応する前記出力可能電力範囲を演算し、
前記指令値生成手段は、
前記分割手段により分割された複数の前記出力可能電力範囲のうち、小さい出力可能電力範囲から順に、前記出力可能電力範囲に含まれる前記出力可能電力に基づいて前記指令値を生成し前記電力変換手段に出力する
ことを特徴とする請求項３記載の非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
負荷装置への給電に先立ち、負荷装置を電気的に切り離して、受動素子を並列接続し、可変電圧高周波電源の出力電圧を測定用の低電圧Ｖｍに設定して、そのときの可変電圧高周波電源の出力電流値Ｉｍを測定する。そのＶｍとＩｍとを用いて、負荷装置が二次側コイルに接続されたときの二次側コイルまたは整流器の出力電圧を目標値に設定するための可変電圧高周波電源の電圧ＶＩＮを算出する。一次側と二次側との間で通信装置で情報交換をしなくても、可変電圧高周波電源１の電圧を制御して、二次側コイルの電圧や整流器の出力電圧を目標値に設定する非接触給電装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４５１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の非接触給電装置では、二次コイルやコンデンサ等の耐電圧または耐電流を考慮することなく出力電圧を設定しているため、当該耐電圧等に基づいた二次コイルからの出力可能電力に出力電力を設定する際には、電圧制御に時間を要し、当該出力可能電力に達するまでの時間が長くなる、という問題があった。
【０００５】
本発明は、受電コイルに電気的に接続された負荷へ出力可能電力に達するまでの制御時間を短縮化することができる非接触給電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、送電コイルと受電コイルとの間の結合状態を推定し、送電コイル及び受電コイルを有する給電回路の回路素子の制限値と当該結合状態とに基づいて、負荷へ出力可能な出力可能電力を演算する、ことによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、推定された結合状態に応じて、回路素子の制限値を考慮した負荷への出力可能電力を演算により把握しているため、当該出力可能電力に達するまでの制御時間を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本例の非接触給電装置の電気回路図である。
【図２ａ】図１の一次巻線及び二次巻線の平面図と斜視図である。
【図２ｂ】図１の一次巻線及び二次巻線の平面図と斜視図である。
【図３】図１の一次巻線と二次巻線との距離に対する結合係数の特性を示すグラフである。
【図４】図１の二次巻線の高さ方向のずれに対する結合係数の変化を示す図である。
【図５ａ】図１の非接触給電部における結合係数（κ）に対する送電コイル（一次巻線）（Ｖ１）の電圧特性を示すグラフである。
【図５ｂ】図１の非接触給電部における結合係数（κ）に対する出力可能電力（Ｐｏｕｔ）の電力特性を示すグラフである。
【図６ａ】本発明の変形例に係る非接触給電部において、結合係数（κ）に対する非接触給電部１０の１次側への入力電圧（Ｖｉｎ）の電圧特性を示すグラフである。
【図６ｂ】本発明の変形例に係る非接触給電部において、結合係数（κ）に対する出力可能電力（Ｐｏｕｔ）の電力特性を示すグラフである。
【図７ａ】本発明の変形例に係る非接触給電部において、結合係数（κ）に対するコンデンサ２０２の電圧（Ｖｃ）の特性を示すグラフである。
【図７ｂ】本発明の変形例に係る非接触給電部において、結合係数（κ）に対する出力可能電力（Ｐｏｕｔ）の電力特性を示すグラフである。
【図８】比較例において、負荷部への出力電力の時間特性を示すグラフである
【図９】図１のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態及び比較例に係る非接触給電装置における、出力電力の時間特性を示す。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。
【図１２】図１１のコントローラで制御される非接触給電部の結合係数の誤差範囲を説明する図である。
【図１３】図１１のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。
【図１４】本実施形態及び比較例に係る非接触給電装置における、出力電力の時間特性を示す。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。
【図１６】図１５のコントローラで制御される非接触給電装置において、時間に対する負荷部７への出力電力特性を示すグラフである。
【図１７】図１５のコントローラで制御される非接触給電装置において、時間に対する負荷部７への出力電力特性を示すグラフである。
【図１８】図１５のコントローラで制御される非接触給電装置において、結合係数に対するインバータ電流の特性を示すグラフである。
【図１９】図１５のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。
【図２０】本実施形態及び比較例に係る非接触給電装置における、出力電力の時間特性を示す。
【図２１】本実施形態及び比較例に係る非接触給電装置における、出力電力の時間特性を示す。
【図２２】本発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のブロック図である。
【図２３】図２２の非接触給電部の代表的な回路構成と共振条件との関係を説明するための図である。
【図２４】図２２のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の他の実施形態に係る非接触給電装置の非接触給電部及び負荷の回路図である。
【図２６】図２５の回路を備えた非接触給電装置のコントローラのブロック図である。
【図２７】図２６のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。
【図２８】本発明の他の実施形態に係る非接触給電装置の非接触給電部及び負荷の回路図である。
【図２９】図２８の回路を備えた非接触給電装置のコントローラのブロック図である。
【図３０】本実施形態及び比較例に係る非接触給電装置における、出力電力の時間特性を示す。
【図３１】本発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。
【図３２】図３１の一次巻線及びコンデンサの印加電圧、電流、制限値、検出値及び使用率の関係を示す図である。
【図３３】図３１のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。
【図３４】本実施形態に係る非接触給電装置における、出力電力の時間特性を示す。
【図３５】本発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。
【図３６】本実施形態及び比較例に係る非接触給電装置における、出力電力の時間特性を示す。
【図３７】図３５のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。  
《第１実施形態》
発明の実施形態に係る非接触給電装置の一例として、電気自動車等の車両用電池及び電力負荷と共に用いられる非接触給電装置を説明する。
【００１０】
図１は、非接触給電装置の電気回路図を示している。本実施の形態に係る非接触給電装置は、高周波交流電源６と、高周波交流電源６から出力された電力の非接触給電を行う非接触給電部１０と、非接触給電部１０により電力が供給される負荷部７とを備えている。
【００１１】
高周波交流電源６は、三相交流電源６４と、三相交流電源６４に接続され、三相交流を直流に整流する整流器６１と、平滑コンデンサ６２を介して整流器６１に接続され、整流された電流を高周波電力に逆変換する電圧型インバータ６３とを備えている。整流器６１は、ダイオード６１ａとダイオード６１ｂ、ダイオード６１ｃとダイオード６１ｄ、及び、ダイオード６１ｅとダイオード６１ｆを三並列に接続し、それぞれの中間接続点に三相交流電源６４の出力を接続する。電圧型インバータ６３は、ＭＯＳＦＥＴのパワートランジスタ等にダイオードを逆並列に接続するスイッチング素子６３ａと同様のスイッチング素子６３ｂとの直列回路及び同様のスイッチング素子６３ｃとスイッチング素子６３ｄとの直列回路を並列に接続し、平滑コンデンサ６２を介して、整流器６１に接続する。そして、スイッチング素子６３ａとスイッチング素子６３ｂとの中間接続点及びスイッチング素子６３ｃとスイッチング素子６３ｄとの中間接続点が、それぞれ非接触給電部１０の一次側である送電回路部１００に接続される。電圧型インバータ６３は、非接触給電部１００に数ｋ〜１００ｋＨｚ程度の交流電力を供給する。
【００１２】
非接触給電部１０は、トランスの入力側である送電回路部１００と、トランスの出力側である受電回路部２００を有する。送電回路部１００は、一次巻線（Ｌ１）１０１と一次巻線１０１に直列に接続されるコンデンサ（Ｃ１ｓ）１０２とを有し、受電回路部２００は、二次巻線（Ｌ２）２０１と、二次巻線２０１に直列に接続されるコンデンサ（Ｃ２ｓ）２０２とを有する。
【００１３】
負荷部７は、非接触給電部１０より供給される交流電力を直流に整流する整流部７１と、整流部７１に接続される負荷７２とを有する。整流部７１は、ダイオード７１ａとダイオード７１ｂ、及び、ダイオード７１ｃとダイオード７１ｄを並列に接続し、それぞれの中間接続点に受電回路部２００の出力を接続する。そして、整流部７１の出力を負荷７２に接続する。負荷７２はバッテリなどの負荷である。
【００１４】
コントローラ２０は、本例の非接触給電装置の全体を制御する制御部であり、結合係数推定部２１、出力可能電力演算部２２及び電圧指令値演算部２３を備えている。結合係数推定部２１は、位置センサ９９の検出値から、一次巻線１０１と二次巻線２０１との間の結合係数（κ）を推定することで、一次巻線１０１と二次巻線２０１との間の結合状態を推定する。結合係数推定部２１は、推定した結合係数（κ）を出力可能電力演算部２２に送信する。
【００１５】
出力可能電圧電力演算部２２は、非接触給電部１０に含まれる一次巻線１０１等の電圧、電流等の制限値と結合係数（κ）とに基づいて、負荷部７への出力可能な出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を演算し、電圧指令値演算部２３に出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を送信する。
【００１６】
ここで制限値及び出力可能電力（Ｐｏｕｔ）について説明する。制限値は、非接触給電部１０を形成する各素子の耐電圧、耐電流、インバータ６３の素子耐圧、あるいは、交流電源６４の電源容量等により予め決まっている値である。例えば、一次巻線１０１、二次巻線２０１の耐電圧は、高電圧のための安全規定により決まっている値あり、耐電流はコイル径や太さなどにより決まる値である。また、コンデンサ１０２、２０２の耐電圧は、コンデンサの使用耐圧で決まり、インバータ６３の耐電圧又は耐電流は、トランジスタ６３ａ〜６３ｄの素子耐圧、素子許容電流により予め決まる。
【００１７】
そして、出力可能電圧（Ｐｏｕｔ）は、非接触給電装置の駆動中、非接触給電部１０の回路素子及びインバータ６３の回路素子に加わる電流あるいは電流を、上記の制限値以下にして、非接触給電部１０から負荷部７に出力可能な最大電力を示している。言い換えると、出力可能電圧（Ｐｏｕｔ）は、非接触給電部１０及びインバータ６３に含まれる回路素子のうち、少なくとも一つの回路素子の電圧または電流が制限値に相当する場合の、非接触給電部１０の出力電力である。なお、当該一つの回路素子の電圧または電流が制限値に相当する場合とは、回路素子の電圧または電流が制限値に等しい場合、あるいは、回路素子の電圧または電流が、制限値に対して余裕を持たせて、低くした値と等しい場合を含む。
【００１８】
電圧指令値演算部２３は、負荷から要求される要求電力（Ｐｏｕｔ_ｒｅｆ）または出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を、非接触給電部１０から負荷部７に出力させるための電圧指令値（Ｖｉｎ_ｒｅｆ）を生成し、インバータ６３に出力する。電圧指令値は、トランジスタ６３ａ〜６３ｄのスイッチング信号に相当する。
【００１９】
位置センサ９９は、一次巻線１０１と二次巻線との相対的な位置を検出するセンサであり、例えば一次巻線１０１の付近に設けられ、赤外線等の電波を用いて、二次巻線２０２の位置を計測する。
【００２０】
次に、図２及び図３を用いて、図１に示す非接触給電装置を車両と駐車場に備える場合、一次巻線１０１と二次巻線２０１の結合係数（κ）について、説明する。
【００２１】
本例は、二次巻線２０１を含む受電回路部２００及び負荷部７を例えば車両に備え、一次巻線１０１を含む送電回路部１００及び高周波交流電源６を地上側として例えば駐車場に備える。電気自動車の場合、負荷７２は、例えば二次電池に対応する。二次巻線２０１は、例えば車両のシャシに備えられる。そして、当該二次巻線２０１が一次巻線１０１の上になるよう、車両の運転手が当該駐車場に駐車し、電力が一次巻線１０１から二次巻線２０１に供給され、負荷７２に含まれる二次電池が充電される。
【００２２】
図２ａ及び図２ｂは、一次巻線１０１及び二次巻線２０１の平面図と、斜視図を示す。図２ａ及び図２ｂにおいて、Ｘ軸及びＹ軸は、一次巻線１０１及び二次巻線２０１の平面方向を示し、Ｚ軸は、高さ方向を示す。図２ａ及び図２ｂにおいて、ａ）は、一次巻線１０１及び二次巻線２０１の平面図を、ｂ）は、二次巻線２０１の斜視図を、ｃ）は一次巻線１０１の斜視図を示す。なお、説明のために、一次巻線１０１及び二次巻線２０１は共に円形の同一形状とするが、本例は必ずしも円形にする必要はなく、また一次巻線１０１と二次巻線２０１とを同一の形状にする必要はない。
【００２３】
図２ａに示すように、平面方向であるＸ軸、Ｙ軸方向において、二次巻線２０１が一次巻線１０１に合致するよう、車両が駐車場に駐車されればよいが、運転者の技量により、図２ｂに示すように、一次巻線１０１と二次巻線２０１との相対的な位置が、平面方向において、ずれてしまうことがある。また、車両の高さは、車両の種類によって異なるため、一次巻線１０１と二次巻線２０１との高さは、車高によっても異なる。
【００２４】
図３は、図２ａ，２ｂに示すＸ軸方向（Ｙ軸方向）およびＺ軸方向の二次巻線２０１に対する、結合係数の変化を示す。図４は、図２に示すＺ軸方向の二次巻線２０１のずれに対する結合係数κの変化を示す。なお、図４の横軸Ｌは、二次巻線２０２の平面方向（Ｘ軸方向）及び高さ方向（Ｚ軸方向）を用いて、式（１）で表され、地上に固定された一次巻線１０１に対する二次巻線２０２の距離である。
【数１】
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【００２５】
図２ａに示すように、一次巻線１の中央と二次巻線２の中央が一致する場合、一次巻線１０１と二次巻線２０１との間の漏れ磁束は少なく、図３のＸ軸の値がゼロに相当し、一次巻線１０１と二次巻線２０１との間の結合状態が高いため、結合係数κは大きくなる。一方、図２ａに対して図２ｂに示すように、一次巻線１と二次巻線２との位置がＸ軸方向にずれると、漏れ磁束が多くなり、一次巻線１０１と二次巻線２０１との間の結合状態が低いため、図３に示すように、相互インダクタンスＭ又は結合係数κは小さくなる。また、一次巻線１０１と二次巻線２０１の高さ方向のズレが大きくなると、図４に示すように、相互インダクタンスＭ又は結合係数ｋは小さくなる。
【００２６】
次に、図５ａ、図５ｂを用いて、結合係数（κ）に対する一次巻線１０１の電圧及び出力可能電力（Ｐｏｕｔ）について説明する。図５ａは結合係数（κ）に対する送電コイル（一次巻線）（Ｖ１）の電圧特性を示すグラフであり、図５ｂは結合係数（κ）に対する出力可能電力（Ｐｏｕｔ）の電力特性を示すグラフである。負荷部７へ供給する電力（Ｐｃ）を一定にした場合に、コイルの位置関係に相当する結合係数（κ）を変化させると、図５ａに示すように、結合係数の増加に伴い、一次巻線１０１の電圧が下がっている。一次巻線１０１の耐電圧である制限値を、図５ａに示す。
【００２７】
すなわち、結合係数（κ）がκａより低い場合には、負荷部７に対して一定電力（Ｐｃ）を出力すると、一次巻線１０１の電圧が制限値を越えてしまうため、本例の実際のシステムでは、一次巻線１０１の電圧を制限値より高く上げることができず、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）は一定電力（Ｐｃ）より低い電力となる。
【００２８】
次に、一次巻線１０１を含め、非接触給電部１０の回路素子に加わる電圧及び電流を制限値以下にする条件下で、結合係数（κ）が変化した場合に、負荷部７への出力可能電力（Ｐｏｕｔ）は、図５ｂで表される。結合係数（κ）が高い場合でも、各回路素子の制限値によって、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）が制限されてしまう。
【００２９】
次に、本例に係る非接触給電部１０の変形例として、一次巻線１０１にコンデンサ１０２を並列に接続し、二次巻線２０１にコンデンサ２０２を並列に接続した回路における、結合係数（κ）に対する電源電圧の特性及び出力可能電力の特性について説明する。図６ａは結合係数（κ）に対する高周波交流電源６から非接触給電部１０の１次側への入力電圧（Ｖｉｎ）の電圧特性を示すグラフであり、図６ｂは結合係数（κ）に対する出力可能電力（Ｐｏｕｔ）の電力特性を示すグラフである。
【００３０】
図６ａに示すように、トランジスタ６３ａ〜６３ｄの耐圧等による高周波交流電源６の制限値が存在するため、当該制限値を越えて高周波交流電源６の電圧を高めることはできない。また図６ｂに示すように、出力可能電圧（Ｐｏｕｔ）は、結合係数（κ）だけでなく、高周波交流電源６の制限値、あるいは、非接触給電部１０の回路素子の制限値により制限を受けることが理解できる。
【００３１】
また、本例に係る非接触給電部１０の他の変形例として、一次巻線１０１にコンデンサ１０２を直列に接続し、二次巻線２０１にコンデンサ２０２を並列に接続した回路における、結合係数（κ）に対するコンデンサ２０２の電圧特性及び出力可能電力の特性について説明する。図７ａは結合係数（κ）に対するコンデンサ２０２の電圧（Ｖｃ）の特性を示すグラフであり、図７ｂは結合係数（κ）に対する出力可能電力（Ｐｏｕｔ）の電力特性を示すグラフである。
【００３２】
図７ａに示すように、コンデンサ２０２の制限値が存在するため、当該制限値を越えて高周波交流電源６の電圧を高めることはできない。また図７ｂに示すように、出力可能電圧（Ｐｏｕｔ）は結合係数（κ）に応じて変化するが、コンデンサ２０２等の制限値によって制限を受ける。
【００３３】
すなわち、図５〜図７に示すように、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）は、結合係数（κ）に応じて変化しつつ、高周波交流電源６の制限値及び非接触給電部１０の制限値による制限をうける。図５〜図７の例では、高周波交流電源６、一次巻線１０１及びコンデンサ２０２の制限値について説明してが、他の回路素子の制限値についても同様に、考慮する必要がある。
【００３４】
次に、非接触給電部１０の回路パラメータ、インバータ６３の駆動周波数及び結合係数により、非接触給電部１０の各回路素子の電圧、電流と、負荷部７への出力電力を演算することが可能な点について説明する。なお、以下の式において、インバータ６３の駆動周波数と、非接触給電部１０の共振周波数は一致している（共振状態）。
【００３５】
高周波交流電源６から非接触給電部１０に入力される電圧（Ｖｉｎ：インバータ６３の入力電圧）と電流（Ｉｉｎ：インバータ６３の入力電流）との比（高周波交流電源６側から見た入力インピーダンス）は、以下の式（２）で表される。
【数２】
0006024129.tif 000003
ただし、ωは、インバータ６３の駆動角周波数、Ｌ１は一次巻線１０１のインダクタンス、Ｌ２は二次巻線２０２のインダクタンス、Ｒは負荷部７の抵抗を表す。
【００３６】
そして、非接触給電部１０の１次側に流れる電流（Ｉｉｎ）は、以下の式（３）で表される。
【数３】
0006024129.tif 000004
【００３７】
そして、コンデンサ１０２の電圧（Ｖｃ１）、一次巻線１０１の電圧（ＶＬ１）は、式（４）及び式（５）でそれぞれ表される。
【数４】
0006024129.tif 000005
【数５】
0006024129.tif 000006
【００３８】
また、非接触給電部１０の２次側に流れる電流（Ｉ２）、コンデンサ２０２の電圧（ＶＣ２）、二次巻線２０１の電圧（ＶＬ２）は、式（６）〜式（８）で表される。
【数６】
0006024129.tif 000007
【数７】
0006024129.tif 000008
【数８】
0006024129.tif 000009
【００３９】
さらに、負荷部７に加わる電圧（ＶＲ）及び負荷部７への出力電力（Ｐｏ）は式（９）、式（１０）で表される。
【数９】
0006024129.tif 000010
【数１０】
0006024129.tif 000011
【００４０】
非接触給電部１０の回路パラメータは設計段階で決まっており既知の値であるため、結合係数（κ）が推定できれば、一次巻線１０１、二次巻線２０１、コンデンサ１０２、２０２に加わる電圧、電流は上記の式から求められる。そして、一次巻線１０１、二次巻線２０１、コンデンサ１０２、２０２の制限値も予め決まっている。そのため、式（４）
〜式（８）を用いて、一次巻線１０１、二次巻線２０１及びコンデンサ１０２、２０２のうち、少なくとも一つの回路素子の電圧または電流が制限値になるような、入力電圧（Ｖｉｎ）を算出し、算出された入力電圧（Ｖｉｎ）を、式（１０）に代入することで、出力可能電圧（Ｐｏｕｔ）を求めることができる。
【００４１】
すなわち、本例は、式（２）〜（１０）の理論式で表される関係から、結合係数（κ）及び各制限値とを用いることで、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を演算することができる。なお、上記の式では、インバータ６３の駆動周波数と、非接触給電部１０の共振周波数とを一致させたが、必ずしも一致させなくてもよい。
【００４２】
図１に戻り、コントローラ２０の制御について説明する。コントローラ２０は、本例の非接触給電システムを駆動させると、制御モードを、結合係数（κ）を推定するための推定モードに切り替える。位置センサ９９は一次巻線１０１に対する二次巻線の２０１の位置を検出する。結合係数推定部２１は、位置センサ９９の検出値から、結合係数（κ）を推定し、出力可能電力演算部２２及び電圧指令値演算部２３に送信する。
【００４３】
コントローラ２０は、結合係数（κ）の推定を終えると、指令値及び出力可能電力を演算する演算モードに切り替える。出力可能電力演算部２２には、非接触給電部１０の各回路素子の制限値及び高周波交流電源６の制限値と、上記の式に相当する、結合係数（κ）と出力可能電力との関係を示すテーブルが予め記憶されている。出力可能電力演算部２２は、当該テーブルを参照して、推定された結合係数（κ）に対応する出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を演算し、電圧指令値演算部２３に送信する。
【００４４】
電圧指令値演算部２３は、負荷部７への要求電力（Ｐｏｕｔ_ｒｅｆ）と出力可能電力（Ｐｏｕｔ）とを比較する。負荷部７への要求電力（Ｐｏｕｔ_ｒｅｆ）が出力可能電力（Ｐｏｕｔ）より大きい場合には、電圧指令値演算部２３は、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を出力する際の、インバータ６３の出力電圧（Ｖｉｎ）を演算し、インバータ６３から電圧（Ｖｉｎ）を出力させる指令値を演算する。負荷部７の出力電力と指令値は、予めマップにより記憶し、当該マップを用いることで、指令値を算出してもよく、あるいは、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）と推定された結合係数に基づき、式（１０）を用いて算出してもよい。
【００４５】
一方、負荷部７への要求電力（Ｐｏｕｔ_ｒｅｆ）が出力可能電力（Ｐｏｕｔ）以下である場合には、電圧指令値演算部２３は、要求電力（Ｐｏｕｔ_ｒｅｆ）を出力する際の、インバータ６３の出力電圧（Ｖｉｎ）を演算し、インバータ６３から電圧（Ｖｉｎ）を出力させる指令値を演算する。
【００４６】
コントローラ２０は、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）及び指令値の演算を終えると、負荷部７へ電力を供給する電力モードに切り替えて、電圧指令値演算部２３で演算された指令値に基づくスイッチング信号を、トランジスタ６３ａ〜６３ｄに送信する。そして、三相交流電源６４の電力が、一次巻線１０１及び二次巻線２０１における磁気的結合により、非接触で送電され、負荷部７に給電される。
【００４７】
ところで、本例とは異なり、出力可能電力まで電圧指令値を上げる方法として、コイルの結合状態を加味せず（結合係数（κ）を推定することなく）、まずインバータ６３の電圧指令値を設定し、その後、非接触給電部１０の回路素子に加わる電圧、電流が制限値を越えることがないように、インバータ６３の電圧指令値を徐々に上げて、目標電力（出力可能電力）に到達させる方法が考えられる（比較例）。
【００４８】
図８は、比較例の方法を用いた場合の、負荷部７への出力電力の時間特性を示すグラフである。図８に示すように、インバータ６３の電圧指令値を段階的に上げているため、負荷部７への出力電力も段階的に上がる。その結果として、比較例は、インバータ６３に指令値を出力してから、負荷部７の出力電力が目標電力に達するための時間が長くなっていた。
【００４９】
特に、一次巻線１０１と二次巻線２０１がずれている場合には、一次巻線１０１と二次巻線２０１とが正対した状態（コイル間の位置ズレがない状態）の時と同様にインバータ６３の電圧（Ｖｉｎ）を設定した場合には、各回路素子に加わる電圧、電流が制限値を越えてしまう可能性がある。そのため、上記の比較例の方法では、一次巻線１０１と二次巻線２０１との間の位置ズレを想定した上で、電圧指令値を上げる必要があるため、制限値を越えないように、指令値の上げ幅をさらに小さくしなければならず、目標電力に達するための時間がさらに長くなっていた。
【００５０】
また、他の方法として、非接触給電部１０の回路素子の耐圧を予め大きくしておくことも考えられる。しかしながら、給電システムのコスト増になり、あるいは、システムの肥大化につながってしまう、という問題があった。また、一次巻線１０１と二次巻線２０１の位置関係を素子の耐圧範囲内に限定することも考えられるが、給電可能範囲が狭まるためユーザーの利便性が損なわれてしまう、という問題があった。
【００５１】
本例は、上記のとおり、一次巻線１０１と二次巻線２０１との間の結合状態を推定し、非接触給電部１０の回路素子の制限値と結合状態とに基づいて、負荷部７へ出力可能な出力可能電力を演算しており、インバータ６３に指令値を入力する前には、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を把握しているため、負荷に出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を出力させる、指令値を生成することができる。その結果として、指令値を即座に上げてインバータ６３を制御し、出力可能電力（Ｐｏｕｔ）を負荷に出力することができるため、比較例よりも目標電力に達するための時間を短くすることができる。
【００５２】
図９を用いて、コントローラ２０の制御フローを説明する。図９は、コントローラ２０の制御手順を示すフローチャートである。
【００５３】
ステップＳ１にて、コントローラ２０は、推定モードに設定する。ステップＳ２にて、結合係数推定部２１は、位置センサ９９から、結合係数（κ）を推定するために必要な信号を受信する。ステップＳ３にて、結合係数推定部２１は、ステップＳ２で検出した信号に含まれる検出値の情報から結合係数を推定する。ステップＳ４にて、推定モードから演算モードに切り替える。ステップＳ５にて、出力可能電力演算部２２は、ステップＳ３で推定した結合係数を用いて、出力可能電力を演算する。ステップＳ６にて、電圧指令値演算部２３は、演算した出力可能電力と、要求電力（Ｐｏｕｔ_ｒｅｆ）とを比較し、低い方の電力を達成するインバータ６３の指令値を生成する。ステップＳ７にて、コントローラ２０は、給電モードに切り替えて、ステップＳ６の指令値に基づいてインバータ６３を制御する。
【００５４】
上記のように、本発明は、結合係数（κ）を推定し、非接触給電部１０の回路素子の制限値と結合係数とに基づいて、負荷部７への出力可能電力を演算する。これにより、インバータ６３の制御開始時には、回路素子に加わる電圧または電流が制限値を越えることなく、負荷部７へ出力できる出力可能電力を、コントローラ２０が把握しているため、出力可能電力に達するまでのコントローラ２０の制御時間を短縮化することができる。
【００５５】
また本例は、式（２）〜式（１０）に示すように、一次巻線１０１のインダクタンスと、二次巻線２０１のインダクタンスと、インバータ６３の駆動周波数と、結合係数と、非接触給電部１０の回路素子に加わる電圧、電流とを含んだ理論式で表される関係から、結合係数（κ）及び制限値を用いて、出力可能電力を演算する。これにより、本例は、結合係数（κ）を推定すれば、出力可能電力を演算することができるため、送電側の情報だけで、出力可能電力を演算することができる。そして、受信側の情報（例えば、インバータ６３の駆動中の、二次側の回路の印加電圧など）を送信側で受信しなくもよいため、送電側及び受電側の信号通信の時間を省くことができる。また、インバータ６３を実際に駆動する前に、出力可能電力を把握することができるため、出力可能電力に達するまでのコントローラ２０の制御時間を短縮化することができる。
【００５６】
また本例は、出力可能電力演算部２２で演算された出力可能電力に基づいて、インバータ６３を制御するための指令値を演算する。これにより、各回路素子の制限値を考慮した上で、インバータを駆動することができる。
【００５７】
図１０に、比較例及び本発明の出力電力の時間特性を示す。比較例では、インバータ６３の指令値をゼロから段階的に上げていたため、目標電力（出力可能電力）に達するまで長い時間を要していた。一方、本発明では、インバータ６３の駆動前に、出力可能電力を出力するための指令値を演算しているため、指令値を即座に上げることができる。その結果として、本発明は負荷電力の立ち上がり時間を短縮することができる。
【００５８】
また本例は、非接触給電部１０のうち、送電側の回路構成及び受電側の回路構成を図１に示す回路と異なる構成にしても、推定された結合係数と制限値とから出力可能電力を演算することができる。すなわち、式（２）〜（１０）で示される理論式は、図１の回路に限らず、回路に応じた回路方程式から同様に導出することができる。そして、各回路素子のパラメータ及び制限値は、設計段階で既知な情報である。そのため、非接触給電部１０を異なる回路構成にしても、本発明を実現することができる。
【００５９】
また、給電対象となる受電側の回路構成が変わったとしても、本例は、各回路構成の制限値の情報を取得することができれば、出力可能電力を演算した上で、給電することができる。
【００６０】
なお、本例では、結合係数（κ）を計測するためのセンサとして位置センサ９９を設けたが、例えばカメラなどで一次巻線１０１に対する二次巻線２０２の相対的な位置を検出してもよく。あるいは、非接触給電部１０の１次側あるいは２次側に、電圧または電流センサを設けて、結合係数推定部２１は、これらのセンサ値から、結合係数（κ）を推定してもよい。すなわち、結合係数（κ）と、１次側又は２次側の電圧あるいは電流には相関性があり、非接触給電部１０の回路パラメータは設計段階で既知であるため、電圧、電流センサの検出値から、演算により結合係数（κ）を推定することは可能である。また、インバータ６３から非接触給電部１０の一次側への入力電流及び入力電圧と、非接触給電部１０の回路パラメータと、結合係数（κ）との間には、給電回路の理論式が成立することが知られているため、結合係数推定部２１は、この理論式を用いて、結合係数（κ）を推定してもよい。
【００６１】
上記の一次巻線１０１が本発明の「送電コイル」に相当し、二次巻線２０１が「受電コイル」に、結合状態推定部２１が「結合状態推定手段」に、出力可能電力演算部２２が「出力可能演算手段」に、電圧指令値演算部２３が「指令値生成手段」に相当する。
【００６２】
《第２実施形態》
図１１は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、結合係数（κ）誤差演算部２４及び比較部２５を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を適宜、援用する。
【００６３】
図１１に示すように、コントローラ２０は、結合係数誤差演算部２４及び出力推定値比較部２５を備えている。結合係数誤差演算部２４は、結合係数推定部２１により推定された結合係数（κ）から、結合係数の誤差範囲を演算し、当該誤差範囲の下限値（κＬ）及び上限値（κＨ）を演算する。
【００６４】
ここで、図１２を用いて、結合係数の誤差範囲について説明する。図１２は、結合係数に対する負荷部７への出力電圧の特性を示す。結合係数推定部２１による結合係数の推定精度は、位置センサの９９の精度、あるいは、結合係数を推定するための計算用パラメータの誤差等に影響を受けるため、影響の度合いによって、推定誤差が発生する。推定誤差は、結合係数推定部２１で推定された結合係数を中心とした、所定の範囲（誤差範囲）で示される。そして、当該所定の範囲の下限値κＬをとし、上限値をκＨとする。
【００６５】
結合係数に対する負荷部７の出力電力が図１２のような特性を示す場合であって、推定された結合係数（κ）に対する出力電圧をＰとすると、結合係数の下限値（κＬ）に対する出力電力はＰより小さいＰＬとなり、結合係数の上限値（κＨ）に対する出力電力はＰより大きいＰＨとなる。すなわち、結合係数κの推定誤差によって出力可能電力にも影響が生じる。
【００６６】
図１１に戻り、結合係数誤差演算部２４の誤差範囲の演算について、推定誤差の誤差範囲は、測定系の精度等により予め設計段階で決まり、例えば−５パーセントから＋５パーセントのような範囲で規定することができる。そのため、結合係数誤差演算部２４は、結合係数推定部２１で推定された結合係数と、予め設定されている誤差範囲とから、結合係数の下限値（κＬ）及び上限値（κＨ）を算出し、出力可能電力演算部２２に出力する。
【００６７】
出力可能電力演算部２２は、結合係数推定部２１で推定された結合係数（κ）、結合係数の下限値（κＬ）及び上限値（κＨ）にそれぞれ対応する出力可能電力（ＰＬ、Ｐ、ＰＨ）を演算する。出力可能電力の演算方法は、第１実施形態で示した方法を用いればよい。
【００６８】
比較部２５は、演算された複数の出力可能電力をそれぞれ比較して、最も小さい出力可能電力（Ｐｆ）を抽出する。複数の出力可能電力の中で、非接触給電部１０の回路素子の制限値に対して最も厳しい出力電力（回路素子に対して加わる電圧又は電流が最も低くなる出力電力）は、最も小さい出力可能電力であるため、比較部２５は、最も小さい出力可能電力を抽出している。
【００６９】
そして、電圧指令値演算部２３は、最も小さい出力可能電力（Ｐｆ）に基づいて、指令値（Ｖｉｎ_ｆ）を生成し、トランジスタ６３ａ〜６３ｄに出力する。
【００７０】
指令値（Ｖｉｎ_ｆ）に基づいてインバータ６３の制御を開始した後は、コントローラ２０は、負荷部７の電力を検出しつつ、非接触給電部１０の回路素子の電圧、電流が制限値を越えないように、指令値（Ｖｉｎ_ｆ）を一定の割合で段階的に上昇させ、負荷部７の出力電力を出力可能電力まで増加させる。指令値（Ｖｉｎ_ｆ）を一定の割合で段階的に上昇させる制御は、実施形態１の比較例と同様の方法を用いればよい。また負荷部７の出力電力は受電回路部２００の出力側にセンサを設け、当該センサの検出値から算出すればよい。また、非接触給電部１０の回路素子の電圧、電流が制限値を越えるか否かの検出は、各回路素子の電圧または電流をセンサにより検出すればよい。
【００７１】
次に、図１３を用いて、コントローラ２０の制御フローを説明する。図１３は、コントローラ２０の制御手順を示すフローチャートである。
【００７２】
ステップＳ１１にて、コントローラ２０は、結合係数（κ）を推定するための推定制御を行う。ステップＳ１の制御内容は、図９のステップＳ１〜Ｓ３と同様である。ステップＳ１２にて、結合係数誤差演算部２４は、演算モードに切り替えた後に、ステップＳ１で推定した結合係数から誤差は範囲を演算する。ステップＳ１３にて、出力可能電力演算部２２は、ステップＳ１２で演算した誤差範囲内の結合係数に対応しつつ、出力可能電力を演算する。
【００７３】
ステップＳ１４にて、比較部２５は、演算された複数の出力可能電力を比較して、最小の出力可能電力を抽出する。ステップＳ１５にて、電圧指令値演算部２３は、最小の出力可能電力に基づいて、指令値を生成する。給電モードに切り替わった後、ステップＳ１６にて、コントローラ２０は、負荷部７への出力電圧を検出しつつ、回路素子の電圧、電流が制限値を越えないように、指令値を段階的に上げていき、負荷部７の出力電力を、出力可能電力まで増加させる。
【００７４】
上記のように、本発明は、結合係数（κ）の誤差範囲を演算し、誤差範囲に含まれる複数の結合状態に基づいて、出力可能電力をそれぞれ演算し、演算された複数の出力可能電力のうち、最も小さい出力可能電力に基づいて指令値を生成する。これにより、結合状態の推定誤差によって、各回路素子の電圧、電流が制限値を超えることを防ぐことができる。すなわち、結合係数の推定誤差により、本来の結合係数に対して、推定された結合係数が大きく異なった場合に、推定された結合係数に基づいて、出力可能電力を演算し、指令値を生成すると、各回路素子の電圧、電流が制限値を超える可能性がある。しかし、本例では、推定誤差を考慮した上で、各回路素子の電圧、電流が制限値を超えないように指令値を生成するため、当該可能性を回避することができる。
【００７５】
図１４に、比較例及び本発明の出力電力の時間特性を示す。比較例では、インバータ６３の指令値を段階的に上げていたため、目標電力（出力可能電力）に達するまで長い時間を要していた。一方、本発明では、インバータ６３の駆動前に、出力可能電力を出力するための指令値を演算しているため、実際の出力可能電力（各素子の制限値）を超えずに、指令値を即座に上げることができる。また指令値を即座に上げた後は、指令値を段階的に上げることで、実際の出力可能電力まで負荷部７の出力電力を挙げることができる。その結果として、本発明は負荷電力の立ち上がり時間を短縮することができる。
【００７６】
上記の結合係数誤差演算部２４が本発明の「誤差範囲演算部」に相当する。
【００７７】
《第３実施形態》
図１５は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。本例では上述した第２実施形態に対して、インバータ（ＩＮＶ）電流演算部２６及び範囲判別部２７を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであり、第１実施形態及び第２実施形態の記載を適宜、援用する。
【００７８】
コントローラ２０は、インバータ電流演算部２６と、範囲判別部２７とを備えている。インバータ電流演算部２６は、結合係数推定部２１により推定された推定結合係数（κ）と、結合係数演算部２４で演算された下限値（κＬ）及び上限値（κＨ）とから、それぞれの値に対応する、インバータ電流を演算する。ここで、インバータ電流は、インバータ６３から非接触給電部１０に出力される電流であって、非接触給電部１０の１次側に流れる電流（Ｉｉｎ）である。
【００７９】
範囲判別部２７は、インバータ電流を検出するセンサの検出値に基づいて、前記負荷部に実際に出力される電力が、推定結合係数（κ）と下限値（κＬ）との間の範囲に相当する低電力範囲と、推定結合係数（κ）と上限値（κＨ）との間の範囲に相当する高電力範囲のいずれの範囲に属するか判別し、判別結果を電圧指令値演算部２３に送信する。インバータ電流を検出するセンサは、高周波電源６と送電回路部１００との間に接続すればよい。
【００８０】
ここで、推定結合係数（κ）の誤差範囲と、負荷部７に実際に出力される電力との関係について、実施形態２の制御と比較しつつ、説明する。図１６、１７は時間に対する負荷部７への出力電力特性を示すグラフであり、推定の誤差範囲と、実際に出力電力との関係を説明するための図である。図１６、図１７において、グラフａは実施形態２に係る特性を、グラフｂは上記の比較例に係る特性を示す。
【００８１】
図１６、１７において、ＰＬは、推定の誤差範囲の下限値（κＬ）と、式（３）〜（１０）とを用いて、回路素子への電圧、電流を制限値以下に抑えつつ、負荷部７への出力可能な出力可能電力の演算値である。ＰＨは、推定の誤差範囲の上限値（κＨ）に基づき演算された値である。なお、非接触給電部１０の回路特性により、必ずしも下限値（κＬ）に対応する出力可能電力（ＰＬ）が、上限値（κＨ）に対応する出力可能電力（ＰＨ）より小さくなるとは限らないが、説明を容易にするために、ＰＨ＞ＰＬとしている。
【００８２】
実施形態２に示すとおり、推定結合係数（κ）には推定誤差があるため、推定結合係数に基づき演算された出力可能電力（Ｐｏｕｔ）には、推定誤差と対応した誤差範囲が生じる。そして、当該誤差範囲は、下限値（ＰＬ）と上限値（ＰＨ）との間の範囲となる。実施形態２の方法では、最も小さい出力可能電力（ＰＬ）に基づき、指令値を生成し、インバータを制御するため、時間ｔ１の時点で、負荷部７への出力電力は、ＰＬまで立ち上がる（図１６グラフａ参照）。
【００８３】
実際の出力可能電力（推定値ではなく、実際の結合係数に基づいた、負荷部７への出力電力）が上限値（ＰＨ）と等しいと仮定すると、実施形態２の制御では、時間ｔ１以降、指令値を段階的に上げていき、負荷部７への出力電力をＰＬからＰＨまで増加する必要がある。そのため、時間ｔ１以降の電力の立ち上がりに時間がかかってしまう。
【００８４】
本発明では、図１７に示すように、演算値である出力可能電力（Ｐｏｕｔ）の誤差範囲を、高電力範囲と、低電力範囲に分けて、実際の出力可能電力が、いずれの範囲に属するかに応じて、インバータ６３の指令値の制御を変える。以下、コントローラ２０の具体的な制御について、図１５を用いて説明する。
【００８５】
結合係数２１、出力可能電力演算部２２、電圧指令値演算部２３、κ誤差演算部２４、及び、比較部２５により、最も小さい出力可能電力（Ｐｆ）に基づいて、指令値（Ｖｉｎ_ｆ）を生成し、インバータ６３を制御する点は、実施形態２の制御と同様であるため説明を省略する。
【００８６】
インバータ６３が指令値（Ｖｉｎ_ｆ）で制御されると、高周波交流電源６から非接触給電部１０に給電されるため、図示しないセンサにより、インバータ電流（Ｉｉｎ_ｄ）が検出され、センサの検出値（Ｉｉｎ_ｄ）は範囲判別部２７に入力される。
【００８７】
本例では、実際の出力可能電力が、高電力範囲又は低電力範囲のいずれの範囲に属するかを判別するために、推定された結合係数に基づくインバータ電流の演算値（Ｉｐ_Ｌ、Ｉｐ、Ｉｐ_Ｈ）とインバータ電流の検出値（Ｉｉｎ_ｄ）とを比較する。
【００８８】
図１８に示すように、インバータ電圧（インバータ６３から非接触給電部１０への出力電圧）を一定にした場合に、インバータ電流は結合係数に応じて変化する。そのため、結合係数の誤差範囲はインバータ電流の範囲として表すことができ、結合係数の下限値（κＬ）及び結合係数の上限値（κＨ）から、それぞれのインバータ電流を演算することで、インバータ電流の範囲を求める。さらに、式（１０）から、インバータ電流の検出値（Ｉｉｎ＿ｄ）は、実際にインバータ６３から出力されている電流値になるため、式（１０）より、実際の負荷部７への出力可能電力とみなすことができる。すなわち、本例は、推定された結合係数から、結合係数の誤差範囲に相当するインバータの電流範囲を演算し、センサの検出値と比較することで、負荷部７への出力可能な実際の電力が、高電力範囲、または、低電力範囲のいずれの範囲に属するかを判別する。
【００８９】
まず、インバータ電流演算部２６は、結合係数の下限値（κＬ）及び上限値（κＨ）を用いて、それぞれのインバータ電流を演算する。演算されたインバータ電流のそれぞれの値の間の電流範囲が、結合係数の誤差範囲に相当するインバータの電流範囲となる。またインバータ電流演算値２６は、推定された結合係数（κ）からインバータ電流を演算する。結合係数（κ）から演算されたインバータ電流が、インバータ電流範囲の中間値（Ｉｐ_Ｍ）となる。そして、インバータ電流演算部２６は、演算したインバータ電流範囲の上限値（Ｉｐ_Ｈ）及び下限値（Ｉｐ_Ｌ）と、中間値（Ｉｐ_Ｍ）とを範囲判別部２７に送信する。
【００９０】
範囲判別部２７は、センサの検出値（Ｉｉｎ_ｄ）が、下限値（Ｉｐ_Ｌ）から中間値（Ｉｐ_Ｍ）までの低電流範囲、または、中間値（Ｉｐ_Ｍ）から上限値（Ｉｐ_Ｈ）までの高電流範囲のいずれの範囲に属するかを判別する。そして、範囲判別部２７は、判別結果を電圧指令値演算部２３に送信する。
【００９１】
電圧指令値演算部２３は、センサの検出値（Ｉｉｎ_ｄ）が低電流範囲に属する場合には、結合係数の下限値に対応する出力可能電力（ＰＬ）に基づいて、指令値を生成し、トランジスタ６３ａ〜６３ｄに出力する。また、電圧指令値演算部２３は、センサの検出値（Ｉｉｎ_ｄ）が高電流範囲に属する場合には、中間値（Ｉｐ_Ｍ）と対応する結合係数（κ）から演算された出力可能電力（Ｐ）に基づいて、指令値を生成し、トランジスタ６３ａ〜６３ｄに出力する。この出力可能電力（Ｐ）は、出力可能演算部２２で演算された値を用いればよい。そして、電圧指令値演算部２３で、出力可能電力（ＰＬ）に基づく指令値または出力可能電力（Ｐ）に基づく指令値により、インバータ６３が制御された後は、実施形態１の比較例と同様の方法で、指令値（Ｖｉｎ_ｆ）を一定の割合で段階的に上昇しつつ、電力を増加させる。
【００９２】
次に、図１９を用いて、本例のコントローラ２０の制御フローを説明する。図１９は、本例のコントローラ２０の制御手順を示すフローチャートである。
【００９３】
ステップ２１〜ステップＳ２５の制御は、図１３のステップＳ１１〜Ｓ１５の制御と同様であるため説明を省略する。ステップＳ２６にて、コントローラ２０は、ステップＳ２５で生成した指令値に基づいて、インバータ６３を制御し、給電を開始する。ステップＳ２７にて、インバータ電流演算部２６は、結合係数（κ）、結合係数の誤差範囲の下限値（κＬ）及び上限値（κＨ）に基づいて、それぞれのインバータ電流を演算し、低電流範囲及び高電流範囲を演算する。
【００９４】
ステップＳ２８にて、インバータ６３の出力側に設けられたセンサにより、インバータ電流（Ｉｉｎ_ｄ）を検出する。ステップＳ２９にて、範囲判別部２７は、センサの検出値（Ｉｉｎ_ｄ）が、低電流範囲（範囲Ｌ）または高電流範囲（範囲Ｈ）のいずれの範囲に属するかを判別する。検出値が低電流範囲に属する場合には、電圧指令値演算部２３は、最も小さい出力可能電力（Ｐｆ）に基づき指令値を生成し、インバータ６３に出力する。そして、コントローラ２０は、負荷部７への出力電圧を検出しつつ、回路素子の電圧、電流が制限値を越えないように、指令値を段階的に上げていき、負荷部７の出力電力を、出力可能電力まで増加させる（ステップ３０）。なお、出力可能電力（Ｐｆ）に基づく指令値によるインバータ制御は、ステップＳ２６で既に行っているため、ステップＳ３０では、出力可能電力（Ｐｆ）に基づく指令値に対して、一段階上げた指令値で、インバータ６３を制御してもよい。
【００９５】
一方、検出値が高電流範囲に属する場合には、ステップＳ３１にて、コントローラ２０は、中間値に基づく出力可能電力（ＰＭ）を演算する。ステップＳ３２にて、電圧指令演算部２３は、出力可能電力（ＰＭ）に基づき指令値を演算する。ステップＳ３３にて、コントローラ２０は、負荷部７への出力電圧を検出しつつ、回路素子の電圧、電流が制限値を越えないように、指令値を段階的に上げていき、負荷部７の出力電力を、出力可能電力まで増加させる（ステップ３３）。
【００９６】
上記のように、本発明は、センサの検出値を用いることで、負荷部７への出力可能な実際の電力を把握し、結合係数の推定の誤差範囲を、下限から中間までの範囲Ｌと中間から上限までの範囲Ｈとに分けた上で、それぞれの範囲をセンサの検出値と比較対象になり得る範囲に演算し、センサの検出値が、どの範囲に属するかを判別する。そして、判別結果に応じて、指令値を生成し、インバータ６３を制御する。これにより、結合係数（κ）の誤差により、推定された結合係数に基づく出力可能電力と、負荷部７へ出力可能な実際の電力との差が大きい場合でも、この差を小さくするように、指令値を修正することができるため、負荷電力の立ち上がり時間を短縮することができる。
【００９７】
また本発明は、負荷部７への実際の出力電力が範囲Ｌに属する場合には、結合係数の誤差範囲に含まれる複数の結合係数に基づいて演算された出力可能電力のうち、最も低い出力可能電力に基づいて指令値を生成し、インバータ６３を制御する。これにより、推定された結合係数に基づく出力可能電力と、負荷部７へ出力可能な実際の電力との差が小さい場合には、各回路素子の電圧、電流が制限値を超えないように指令値を生成しつつ、負荷電力を制御することができる。
【００９８】
また本発明は、負荷部７への実際の出力電力が範囲Ｈに属する場合には、範囲Ｌ及び範囲Ｈの中間値に相当する出力可能電力に基づいて指令値を生成し、インバータ６３を制御する。これにより、推定された結合係数に基づく出力可能電力と、負荷部７へ出力可能な実際の電力との差が大きい場合には、各回路素子の電圧、電流が制限値を超えないようにしつつ、負荷電力の立ち上がり時間を短縮することができる。
【００９９】
図２０及び図２１に、比較例及び本発明の出力電力の時間特性を示す。図２０は、負荷部７への実際の出力可能電力が範囲Ｌに属する場合の電力特性を示し、図２１は、負荷部７への実際の出力可能電力が範囲Ｌに属する場合の電力特性を示す。図２０及び図２１において、範囲Ｌの下限の電力値は、結合係数の下限値（κＬ）に基づいて演算された出力可能電力を示し、範囲Ｈの上限の電力値は、結合係数の上限値（κＨ）に基づいて演算された出力可能電力を示し、範囲Ｌ、Ｈの全範囲の中間の電力値は、結合係数の誤差範囲の中間値に相当する結合係数に基づき演算された出力可能電力である。また、電力（Ｐｚ）は、負荷部７への実際に出力可能な電力を示す。
【０１００】
図２０に示すように、負荷部７への実際の出力可能電力が範囲Ｌに属する場合には、実施形態２に係る発明と同様に、負荷電力の立ち上がり時間を短縮することができる。また図２１に示すように、負荷部７への実際の出力可能電力が範囲Ｈに属する場合には、時間（ｔ１）までは範囲Ｌと同様の傾きで電力が増加する。そして、時間（ｔ１）で属する範囲を識別し、指令値を高めることで、時間（ｔ２）までの、負荷電力の立ち上がり時間を短くすることができる。
【０１０１】
なお、本例は、負荷部７への出力可能な実際の電力が、高電力範囲、または、低電力範囲のいずれの範囲に属するかを判別するために、インバータ電流を用いたが、インバータ電圧もよく、又は、非接触給電回路部１０を構成する回路素子の電圧または電流でもよく、結合係数κにより変化する値であればよい。
【０１０２】
また、インバータ電流範囲の中間値（Ｉｐ_Ｍ）は、インバータ電流範囲の上限値（Ｉｐ_Ｈ）と下限値（Ｉｐ_Ｌ）との平均値でもよい。
【０１０３】
上記の範囲判別部２７が本発明の「判別手段」に相当する。
【０１０４】
《第４実施形態》
図２２は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、結合係数の推定制御が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１０５】
コントローラ２０は、推定用指令値演算部２１１と、インバータ電流／電圧検出部２１２と負荷状態検出部２１３とを備えている。インバータ６３の出力電圧及び出力電流を検出するためのセンサ９７が、高周波交流電源部６と非接触給電部１０との間に接続されている。負荷部７の状態を検出するためのセンサ９８が、負荷部７と非接触給電部１０の出力側との間に接続されている。
【０１０６】
結合係数推定部２１は、インバータ６３の駆動周波数と非接触給電部１０の共振周波数とを一致させた状態で、インバータ電流／電圧検出部２１２で検出された、インバータ６３の入力電圧及び入力電流と、負荷部７の抵抗に基づいて、結合係数を推定する。
【０１０７】
ここで、高周波交流電源部６からみた非接触給電部１０の入力インピーダンス（Ｚｉｎ）について、説明する。回路方程式より入力インピーダンスは、以下の式（１１）に示すように、インバータ６３の駆動周波数と出力電圧、出力電流と、非接触給電部１０におけるコイルのインダクタンスとコンデンサ容量、負荷部７の抵抗及び結合係数κで表すことができる。
【数１１】
0006024129.tif 000012
【０１０８】
式１１に示すように、駆動周波数と非接触給電部１０の回路パラメータが既知であればインバータ６３の出力電圧及び出力電流から結合係数κを推定することできる。さらに、非接触給電部１０の共振周波数とインバータ６３の駆動周波数が一致する条件では入力インピーダンスの虚数部を無視することができ、式（１１）による結合係数の推定式を簡略化することができる。
【０１０９】
次に、図２３を用いて、非接触給電部１０の送電側の共振回路の共振周波数、受電側の共振回路の共振周波数及びインバータ６３の駆動周波数が一致する回路条件について説明する。図２３は、非接触給電部１０の代表的な回路構成と共振条件との関係を説明するための図である。
【０１１０】
非接触給電部１０の共振回路として、一次巻線（Ｌｐ）１０１に対して、コンデンサを直列、並列にそれぞれ接続し、二次巻線（Ｌｓ）２０１に対して、コンデンサを直列、並列にそれぞれ接続する、４パターンの回路（図２３の回路パターン（ａ）〜（ｄ））が考えられる。この４パターンの回路において、インバータ６３の駆動周波数と共振周波数とを一致させるためには、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタの設計条件により決まる。しかし、回路によっては、インダクタンス及びキャパシタ以外の他の条件も、条件に含まれる場合がある。
【０１１１】
具体的には、（ａ）で示されるパターンでは、１次側の共振回路の共振周波数の設計条件として、結合係数が他の条件に該当し、２次側の共振回路の共振周波数の設計条件として、負荷の抵抗が他の条件に該当する。（ｂ）で示されるパターンでは、１次側の共振回路の共振周波数の設計条件として、結合係数が他の条件に該当する。（ｃ）で示されるパターンでは、２次側の共振回路の共振周波数の設計条件として、負荷の抵抗が他の条件に該当する。（ｄ）で示されるパターンでは、他の条件は存在しない。
【０１１２】
すなわち、コイルに対してコンデンサを直列に接続した場合には、共振条件は、インダクタンス及びキャパシタ以外の条件はない。２次側のコイルに対して、並列に接続した場合には、２次側の共振条件は、インダクタンス及びキャパシタに加えて、負荷の抵抗条件を含む。１次側のコイルに対して、並列に接続した場合には、１次側の共振条件は、インダクタンス及びキャパシタに加えて、結合係数の条件を含む。
【０１１３】
以下、本例では、インダクタンス及びキャパシタ以外の共振条件がない、パターン（ｄ）の回路構成において、結合係数を推定するための制御を説明する。
【０１１４】
インバータ６３の駆動周波数、送電回路部１００の共振周波数及び受電回路部２００の共振周波数を一致させた場合の、インバータ６３の出力電圧、出力電流及び結合係数（κ）との関係式は、式（１２）で表される。
【数１２】
0006024129.tif 000013
【０１１５】
インバータ６３の駆動周波数と、受電回路部２００の共振周波数とを一致させた場合の、インバータ６３の入力電圧、入力電流及び結合係数（κ）との関係式は、式（１３）で表される。
【数１３】
0006024129.tif 000014
【０１１６】
式（１２）、（１３）に示すように、共振周波数と駆動周波数とを一致させた場合には、インバータ６３の入力電圧及び入力電流を検出することで、結合係数（κ）を推定することができる。また、負荷部７の抵抗が負荷の状態により変わる場合には、負荷の情報として、負荷の抵抗を検出した上で、結合係数（κ）を推定することができる。
【０１１７】
図２２に戻り、コントローラ２０の制御について説明する。結合係数の推定制御以外の制御については、第１実施形態で記載した内容と同じであるため、説明を省略する。また、非接触給電部７の共振周波数（１次側の共振周波数または２次側の共振周波数の少なくともいずれか一方の周波数）とインバータ６３の駆動周波数は一致している。
【０１１８】
まず、コントローラ２０は、本例の非接触給電システムを駆動させると、負荷状態検出部２１３により、センサ９８の検出値から負荷部７の抵抗値を検出し、結合係数推定部２１に送信する。コントローラ２０は、結合係数を推定するための推定用の指令値（Ｖｉｎ_ｓ）を、インバータ６３に送信する。推定用の指令値（Ｖｉｎ_ｓ）は、負荷部７からの要求電力に基づいておらず、予め設定されている値である。推定用の指令値（Ｖｉｎ_ｓ）は、少なくともインバータ６３の入力電流及び入力電圧を検出できる程度であればよい。
【０１１９】
推定用の指令値（Ｖｉｎ_ｓ）でインバータ６３を駆動中に、インバータ電流／電圧検出部２１２は、センサ９７の検出値から、インバータ６３の入力電圧及び入力電流を検出する。また、負荷状態検出部２１３は、センサ９８の検出値から、負荷部７の抵抗値を検出する。そして、インバータ電流／電圧検出部２１２はインバータ６３の入力電圧及び入力電流を結合係数推定部２１に送信し、負荷状態検出部２１３は負荷部７の抵抗値を結合係数推定部２１に送信する。
【０１２０】
結合係数推定部２１は、式（１２）又は式（１３）で示した、一次巻線１０１のインダクタンス、二次巻線２０２のインダクタンス、インバータ６３の入力電圧、入力電流、負荷部７の抵抗値、及び、インバータ６３の駆動周波数（駆動角周波数）を含んだ理論式の関係から、検出されたインバータ６３の入力電圧及び入力電流と、検出された負荷部７の抵抗値とを用いて、結合係数（κ）を推定する。そして、結合係数推定部２１は、推定した結合係数を出力可能電力演算部２２に出力し、コントローラ２０は、当該結合係数に基づいて、インバータ６３を制御する。
【０１２１】
次に、図２４を用いて、本例のコントローラ２０の制御フローを説明する。図２４は、本例のコントローラ２０の制御のうち、結合係数を推定する推定モードの制御手順を示すフローチャートである。
【０１２２】
ステップＳ４１にて、コントローラ２０は推定モードに切り替えると、ステップＳ４２にて負荷状態検出部２１は負荷の状態を検出し、負荷の抵抗を検出する。ステップＳ４３にて、推定用指令値演算部２１１は、インバータ６３に推定用の指令値を出力する。ステップＳ４４にて、インバータ電流／電圧検出部２１２は、インバータ６３の入力電圧及び入力電流を検出する。ステップＳ４５にて、結合係数推定部２１は、ステップＳ４２の負荷部７の抵抗と、ステップＳ４４の入力電圧及び入力電流とに基づいて、結合係数を推定する。そして、ステップＳ４６にて、コントローラ２０は推定モードを終了する。
【０１２３】
上記のように、本発明は、インバータ６３の駆動周波数と非接触給電部１０の共振周波数とを一致させた状態で、インバータ６３の入力電流及び入力電圧と、抵抗部７の抵抗値とを用いて、非接触給電部１０の入力インピーダンスから導出される関係から、結合係数を推定する。これにより、本例は、送電側の情報を用いて、結合係数を推定することができる。また、入力インピーダンスを低次化できるため、演算に必要なパラメータ数を減らすことができ推定の精度を向上させることできる。
【０１２４】
なお、本例は、一次巻線１０１及び二次巻線２０１にそれぞれコンデンサを直列に接続した回路に限らず、駆動周波数と共振周波数とを一致させる条件として、一次巻線１０１及び二次巻線２０１のインダクタンス及びコンデンサのキャパシタ以外の他の条件を持たない回路でもよい。このような回路であっても、上記と同様の方法で、結合係数を推定することができる。
【０１２５】
上記のインバータ電流／電圧検出部２１２が本発明の「検出手段」に相当する。
【０１２６】
《第５実施形態》
図２５は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置の非接触給電部及び負荷の回路図である。本例では上述した第１実施形態に対して、共振周波数を設定するための抵抗を接続する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第４実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１２７】
送電回路部１００は、一次巻線１０１と、共振回路１２０とを備えている。受電回路部２００は、二次巻線２０１と、共振回路２２０と、調整回路２３０とを備えている。共振回路１２０は送電側の共振回路であり、共振回路２２０は受電側の共振回路である。調整回路２３０は、受電側の共振周波数と、インバータ６３の共振周波数を一致させるため回路部であり、直列に接続された抵抗（Ｒ）２３１とスイッチ２３２とを備えている。調整回路２３０は、共振回路２２０と負荷７２との間に接続されている。抵抗２３１は、受電側の共振周波数とインバータ６３の共振周波数を一致させる抵抗である。スイッチ２３１は、抵抗２３１と二次コイル２０１及び共振回路２２０との間のオン、オフを切り替えるためのスイッチである。すなわち、スイッチ２２１がオンになると、二次巻線２０１、共振回路２２０及び抵抗２３１の間で電気的に導通する。
【０１２８】
スイッチ２２１は、負荷７２と、受電回路部２００との間に接続され、負荷７２と受電回路部２００との間のオン、オフを切り替えるスイッチである。スイッチ２２１がオンの時には、受電回路部２００で受電した電力を負荷７２に供給することはできるが、スイッチ２２１がオフの時には、受電回路部２００と負荷７２との間は電気的に遮断される。なお、図２５において、Ｖｉｎ、Ｉｉｎはインバータ６３から非接触給電部１０への入力電圧、入力電流である。そして、Ｚｉｎは、非接触回路部１０の入力側からみた入力インピーダンスである。なお、整流器７１の図示は省略されている。
【０１２９】
実施形態４の図２３に示したように、パターン（ａ）及び（ｃ）に属する回路構成では、二次側の共振条件として、負荷の抵抗が含まれる。そのため、本例では、この共通条件を満たすために、別途、抵抗２３１を接続している。負荷７２に給電中に、抵抗２１３での電力消費を避けるためにスイッチ２３２が接続されている。
【０１３０】
また、図２３のパターン（ａ）又は（ｃ）を満たすように、共振回路２２０は、二次巻線２０１に並列接続されたコンデンサ（Ｃ２）を有し、共振回路１２０は、一次巻線１０１に対して直列または並列に接続されたコンデンサ（Ｃ１）を有している。抵抗２３１の抵抗値（Ｒ）は、設計段階で決まっている値であり、送電側の共振回路の共振周波数または受電側の共振回路共振周波数の少なくとも一方の周波数と、インバータ６３の駆動周波数とが一致するような抵抗値に設定されている。
【０１３１】
送電側の共振回路１２０を直列コンデンサ（Ｃ１）とした場合に、送電側の共振周波数、受電側の共振周波数及びインバータ６３の駆動周波数を一致させると、インバータ６３の出力電圧、出力電流及び結合係数（κ）との関係式は、式（１４）で表される。
【数１４】
0006024129.tif 000015
なお、式（１４）は、式（１１）と同様に、回路方程式により入力インピーダンス（Ｚｉｎ）から導出される式である。
【０１３２】
送電側の共振回路１２０を直列コンデンサ（Ｃ１）とした場合に、受電側のみの共振周波数及びインバータ６３の駆動周波数を一致させると、インバータ６３の出力電圧、出力電流及び結合係数（κ）との関係式は、式（１５）で表される。
【数１５】
0006024129.tif 000016
【０１３３】
送電側の共振回路１２０を並列コンデンサ（Ｃ１）とした場合に、受電側のみの共振周波数及びインバータ６３の駆動周波数を一致させると、インバータ６３の出力電圧、出力電流及び結合係数（κ）との関係式は、式（１６）で表される。
【数１６】
0006024129.tif 000017
【０１３４】
式（１４）〜（１６）に示すように、抵抗２３１を用いた上で、非接触給電部１０の共振回路の共振周波数をインバータ６３の駆動周波数と一致させることで、結合係数（κ）を推定することができる。
【０１３５】
次に、図２６を用いて、コントローラ２０の制御構成及び、結合係数（κ）を推定するための制御内容について説明する。図２６は、コントローラ２０のブロック図である。
【０１３６】
図２６に示すように、コントローラ２０は、推定用指令値演算部２１１、インバータ電流／電圧検出部２１２及びスイッチ切替部２１４を備えている。スイッチ切替部２１４は、スイッチ２２１、２３２を制御する制御部である。結合係数（κ）を推定する推定モードの時には、スイッチ切替部２１４は、スイッチ２３２をオンに、スイッチ２２１をオフにする。一方、負荷７２で電力を給電する給電モードの時には、スイッチ切替部２１４は、スイッチ２３２をオフに、スイッチ２２１をオンにする。
【０１３７】
推定用指令値演算部２１１は、スイッチ切り替え部２１４によりスイッチ２３２がオンに、スイッチ２２１がオフになっている状態で、推定用指令値（Ｖｉｎ_ｓ）をインバータ６３に出力し、インバータ６３を駆動させる。インバータ電流／電圧検出部２１２は、推定用指令値（Ｖｉｎ_ｓ）で駆動中のインバータ６３から非接触給電部１０への入力電圧（Ｖｉｎ）及び入力電流（Ｉｉｎ）を検出する。
【０１３８】
結合係数推定部２１は、式（１４）、式（１５）又は式（１６）で示した、一次巻線１０１のインダクタンス、二次巻線２０２のインダクタンス、インバータ６３の入力電圧、入力電流、抵抗２３１の抵抗値（Ｒ）、及び、インバータ６３の駆動周波数（駆動角周波数）を含んだ理論式の関係から、検出されたインバータ６３の入力電圧及び入力電流を用いて、結合係数（κ）を推定する。そして、結合係数推定部２１は、推定した結合係数を出力可能電力演算部２２に出力し、コントローラ２０は、当該結合係数に基づいて、インバータ６３を制御する。
【０１３９】
次に、図２７を用いて、本例のコントローラ２０の制御フローを説明する。図２７は、本例のコントローラ２０の制御手順を示すフローチャートである。
【０１４０】
ステップＳ５１にて、コントローラ２０は推定モードに切り替える。ステップＳ５２にて、スイッチ切替部２１４は、スイッチ２３２をオンにして、結合係数の推定用の抵抗２３１に切り替える。ステップＳ５３にて、推定用指令値演算部２１１は、インバータ６３に推定用の指令値を出力する。ステップＳ５４にて、インバータ電流／電圧検出部２１２は、インバータ６３の入力電圧及び入力電流を検出する。ステップＳ５５にて、結合係数推定部２１は、ステップＳ５４の入力電圧及び入力電流とに基づいて、結合係数を推定する。ステップＳ５６にて、スイッチ切替部２１４は、スイッチ２３２をオフに、スイッチ２２１をオフにして、給電用回路に切り替える。ステップＳ５７にて、コントローラ２０は給電モードに切り替える。
【０１４１】
上記のように、本発明は、受電側の共振回路の共振周波数をインバータ６３の駆動周波数と一致させる抵抗２３１と、抵抗２３１に切り替えるスイッチ２３２とを備え、スイッチ２３１をオン状態にして、結合係数を推定する。これにより、駆動周波数と共振周波数とを一致させるための条件に、抵抗の条件を含む回路でも、周波数を一致させることができ、結合係数を推定することができる。また、本例は、送電側の情報を用いて、結合係数を推定することができる。また、入力インピーダンスを低次化できるため、演算に必要なパラメータ数を減らすことができ推定の精度を向上させることできる。
【０１４２】
なお、本例は、二次巻線２０１にコンデンサを並列に接続した回路に限らず、駆動周波数と共振周波数とを一致させる条件として、一次巻線１０１及び二次巻線２０１のインダクタンス及びコンデンサのキャパシタ以外に抵抗の条件をもった回路でもよい。このような回路であっても、上記と同様の方法で、結合係数を推定することができる。
【０１４３】
上記のスイッチ２３２が本発明の「スイッチ部」に相当する。
【０１４４】
《第６実施形態》
図２８は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置の非接触給電部及び負荷の回路図である。本例では上述した第５実施形態に対して、結合係数を推定するための共振回路を有する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第５実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１４５】
受電回路部２００は、二次巻線２０１、共振回路２２０、結合係数推定用共振回路２４０、抵抗２４１及びスイッチ２４２を備えている。共振回路２２０は、負荷７２への給電に適した回路であれば、任意の回路でよい。結合係数推定用共振回路２４０は、結合係数を推定するための共振回路であり、例えば図２３に示した回路の二次側の回路が適用される。本例では、パターン（ａ）又はパターン（ｃ）の二次側の回路を適用する。
【０１４６】
抵抗２４１は、結合係数を推定する際に形成される、二次側の共振回路の共振周波数と、インバータ６３の駆動周波数とを一致させるための抵抗である。なお、結合係数推定用共振回路２４０に、例えば図２３のパターン（ｄ）の回路を適用した場合には、抵抗２４１を用いた周波数調整をしなくてもよい。
【０１４７】
スイッチ２４２は、推定用の回路と、給電用の回路とを切り替えるためのスイッチであり、二次巻線２０１と結合係数推定用共振回路２４０との間、及び、二次巻線２０１と共振回路２２０との間に接続されている。スイッチ２４２は、コントローラ２０のスイッチ切替部２１４の制御に基づいて切り替える。
【０１４８】
次に、コントローラ２０による、結合係数（κ）の推定制御を説明する。制御構成は、図２６に示す構成と同様である。
【０１４９】
コントローラ２０は、結合係数を推定する推定モードに切り替えると、スイッチ部２１４により、二次巻線２０１と結合係数推定用共振回路２４０とを電気的に導通させるよう、スイッチ２４２を切り替える。推定用指令値２１１は推定用指令値（Ｖｉｎ_ｓ）を出力し、インバータ電流／電圧検出部２１２インバータ６３から非接触給電部１０への入力電圧（Ｖｉｎ）、入力電流（Ｉｉｎ）を検出する。結合係数推定部２１は、入力電圧（Ｖｉｎ）、入力電流（Ｉｉｎ）に基づいて、結合係数を推定する。そして、コントローラ２０は、スイッチ切替部２１４により、二次巻線２０１と負荷７２とを電気的に導通させるようスイッチ２４２を切り替え、給電モードに切り替える。
【０１５０】
上記のように、本発明は、受電回路部２００の共振周波数をインバータ６３の駆動周波数と一致させる結合係数推定用共振回路２４０と、スイッチ２４２とを備え、スイッチ２４２をオン状態にして、結合係数を推定する。これにより、駆動周波数と回路の共振周波数が一致していない回路（例えば共振点を2つ持たせインピーダンス特性をブロードにしている回路、積極的に共振を用いていない回路）であっても、結合係数推定用共振回路２４０を用いることで、駆動周波数と共振周波数とを一致させることができ、結合係数を推定することができる。また、本例は、送電側の情報を用いて、結合係数を推定することができる。また、入力インピーダンスを低次化できるため、演算に必要なパラメータ数を減らすことができ推定の精度を向上させることできる。
【０１５１】
上記の結合係数推定用共振回路２４０が本発明の「共振回路」に相当し、スイッチ２４２が「スイッチ部」に相当する。
【０１５２】
《第７実施形態》
図２９は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。本例では上述した第４実施形態に対して、受電側情報を用いて結合係数（κ）を演算するために、負荷出力検出部２８１及び結合係数演算部２８を設けた点が異なる。これ以外の構成は上述した第４実施形態と同じであり、第１〜第６実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１５３】
図２９に示すように、コントローラ２０は、負荷出力検出部２８１を備えている。負荷出力検出部２８１は、受電回路部２００から負荷部７２に出力される電力（Ｐｏ）を検出する。負荷電力検出部２１５は、センサ９８の検出値から、出力電力（Ｐｏ）を検出する。結合係数演算部２８は、負荷状態検出部２１３に検出された負荷部７の抵抗、負荷出力検出部２８１で検出された出力電力（Ｐｏ）及びインバータ６３の入力電圧、電流（Ｖｉｎ、Ｉｉｎ）に基づき、結合係数を演算する。
【０１５４】
ここで、出力電力（Ｐｏ）と結合係数との関係について説明する。第１実施形態の式（１０）から、結合係数（κ）を導出すると、以下の式（１７）で表される。
【数１７】
0006024129.tif 000018
すなわち、式（１７）に示すように、結合係数（κ）と負荷部７への出力電力（Ｐｏ）との間には、一定の関係式が成り立つ。
【０１５５】
ところで、第１〜第６実施形態において、結合係数推定部２１で推定された結合係数は、受電側の情報を用いることなく推定していたため、受電側との間で通信をしなくてもよく、演算速度を高速化することができる。その一方で、推定する際に使用される情報量が少ないため、推定誤差を含む可能性があった。そのため、本例では、第１〜第６実施形態に係る結合係数の推定制御により、結合係数を推定し指令値を生成して、インバータ６３を駆動させた後（図１４の時間（ｔ１）の後）に、負荷部７への出力電力を検出して、結合係数を演算する。
【０１５６】
以下、本例のコントローラ２０の制御について説明する。なお、インバータ６３を駆動させる前に、結合係数を推定し、推定された結合係数及び非接触給電部１０の回路素子の制限値に基づいて出力可能電力を演算し、指令値を演算する制御は、第１実施形態に係る制御と同じであり、説明を省略する。
【０１５７】
指令値を演算した後、コントローラ２０は、当該指令値によりインバータ６３を駆動させる。そして、インバータ６３の駆動中に、コントローラ２０は、インバータ電流／電圧検出部２１２によりインバータ６３の入力電圧、電流（Ｖｉｎ、Ｉｉｎ）を検出し、負荷状態検出部２１３により負荷部７の抵抗を検出し、負荷出力検出部２８１により出力電力（Ｐｏ）を検出する。そしてそれぞれの検出値を、結合係数演算部２８に出力する。
【０１５８】
結合係数演算部２８は、式（１７）の理論式で表される関係式から、インバータ電流／電圧検出部２１２、負荷状態検出部２１３及び負荷出力検出部２８１の各検出値を用いて、結合係数（κ）を演算し、出力可能電力演算部２２に出力する。
【０１５９】
出力可能電力演算部２２は、結合係数演算部２８で演算された結合係数から、非接触給電部１０の回路素子の電圧、電流を制限値以下に抑えつつ、負荷部７への出力可能な出力可能電力を演算する。電圧指令値演算部２３は、この出力可能電力に基づき、指令値を生成して、インバータ６３に出力し、インバータ６３を駆動させる。電圧指令値演算部２３は、負荷出力検出部２８１により検出された電力が出力可能電力演算部２２による出力可能電力より低い場合には、負荷部７への出力電力が上昇するよう、指令値を更新する。
【０１６０】
図３０に、本実施形態に係る発明（以下、本発明７と称す。）、第２実施形態に係る発明（以下、本発明２と称す。）及び比較例の出力電力の時間特性を示す。図３０において、グラフａが本発明７の特性、グラフｂが本発明２の特性、グラフｃが比較例の特性を示す。時間（ｔ１）までは推定された結合係数に基づく指令値により制御している。本発明７では、時間（ｔ１）以降、演算された結合係数に基づく指令値によりインバータ制御を行っている。そして、時間（ｔ２）は、負荷部７への出力電力が実際の出力可能電力に達した（回路素子の電圧、電流が制限値に達した、または、出力電力が要求電力に達した）時点を示す。
【０１６１】
結合係数演算部２８で演算された結合係数は、受電側の情報を用いて演算された値であるため、結合係数推定部２１で推定された結合係数よりも演算精度が高い。そして、時間（ｔ１）以降、演算精度の高い結合係数に基づいて出力電力を演算した上で、指令値を生成している。そのため、従来のような、指令値を段階的に上昇させる制御（比較例の制御及び時間（ｔ１）以降の本発明２の制御）と比較して、本発明７では、指令値を上げる幅を大きくすることができる。ゆえに、本発明７は、時間（ｔ１）までの間に、比較例より高く電力を立ち上げることができ、さらに、時間（ｔ１）以降では、本発明２よりも電力を早く立ち上げることができる。
【０１６２】
上記のように、本例は、結合係数推定部２１で推定された結合係数に基づき、負荷部７への出力可能電力を演算し、この出力可能電力から指令値を生成し、インバータ６３を制御する。そして、インバータの駆動中に、負荷部７に供給される電力を検出し、検出された供給電力に基づき結合係数を演算する。そして、演算された結合係数に基づいて、出力可能電力を演算し、この出力可能電力から指令値を生成し、インバータ６３を制御する。すなわち、本例は、推定結合係数に基づき生成された指令値でインバータ６３を制御した後に、演算結合係数に基づき生成された指令値でインバータ６３を制御する。これにより、精度の高い出力可能電力を演算することができるため、負荷電力の立ち上がり時間を短縮することができる。
【０１６３】
また、図３０に示すように、時間（ｔ１）以降で、本発明２では、送電側の情報のみを用いて指令値を所定の周期で上昇させ、本発明７では、受電側の情報も用いて指令値を所定の周期で上昇させている。そのため、時間（ｔ１）以降において、本発明７に係る指令値の変化量（周期あたりの指令値の変化量）は、本発明２に係る指令値の変化量より大きくすることができる。
【０１６４】
なお、本例の非接触給電部１０の回路構成は、一次巻線１０１及び二次巻線２０１にそれぞれ直列にコンデンサを接続する構成に限らず、他の回路構成でもよい。また本例は、負荷部７への電力を検出し結合係数を演算したが、負荷部７への出力電圧、出力電流、受電回路部７の回路素子に加わる電圧、電流を検出し、検出値に基づいて、式（６）〜式（９）の理論式で表される関係を用いて、結合係数を演算してもよい。また、結合係数の演算精度を高めるためには、複数回測定し平均値をとる等の他の方法であってもよい。
【０１６５】
上記の負荷電力検出部２８１が本発明の「第１検出手段」に相当し、結合係数演算部２８が「結合状態演算手段」に相当する。
【０１６６】
《第８実施形態》
図３１は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。本例では上述した第７実施形態に対して、回路電流／電圧検出部２９１、使用率演算部２９２及び使用率判定部２９３を設けた点が異なる。これ以外の構成は上述した第７実施形態と同じであり、第１〜第７実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１６７】
コントローラ２０は、回路電流／電圧検出部２９１と、使用率演算部２９２と、使用率判定部２９３とを備えている。回路電流／電圧検出部２９１は、非接触給電部１０の回路素子に加わる電流（Ｉｋ）及び電圧（Ｖｋ）を検出する制御部である。各回路素子に加わる電流及び電圧は、一次巻線１０１、コンデンサ１０２等にセンサを設けて、そのセンサから検出してもよく、あるいは、送電側の回路に設けられたセンサ、あるいは、受電側に設けられたセンサから演算により検出してもよい。例えば、図２２に示す回路において、センサ９７の検出値より、送電回路部１００への入力電圧及び入力電流が検出されれば、一次巻線１０１のインダクタンス及びコンデンサ１０２のキャパシタンスは既知の情報であるため、一次巻線１０１及びコンデンサ１０２に加わる電圧、電流は演算により求めることができる。
【０１６８】
使用率演算部２９２は、回路電流／電圧検出部（２９１）で検出された電流（Ｉｋ）及び電圧（Ｖｋ）に基づいて、使用率を演算する。使用率は以下の式（１８）で表される。
【数１８】
0006024129.tif 000019
すなわち、使用率は、各回路素子の制限値に対する印加電圧または印加電流の割合を示している。そして、使用率が１００パーセントになったときが、制限値に達したことになる。なお、制限値は、回路素子に応じて、耐電圧又は制限電流容量等により表されるが、検出値の比較対象となるよう、制限値を適宜、制限電流値等に換算して、それぞれ比較すればよい。
【０１６９】
使用率演算部２９２は、非接触給電部１０を構成する回路素子毎に使用率を演算し、使用率判定部２９３に送信する。使用率判定部２９３は、演算された使用率と所定の制限使用率とを比較し、回路素子の各使用率のうち、いずれか一つの使用率が制限使用率を超えたか否かを判定し、判定結果を電圧指令値演算部２３に送信する。制限使用率は、回路素子を保護、または、本例の非接触給電装置の給電性能を維持するために予め設定される値である。
【０１７０】
電圧指令値演算部２３は、結合係数演算部２８により演算された結合係数に基づく出力可能電力から指令値を生成する。電圧指令値演算部２３は、回路素子の全ての使用率が制限使用率より低い場合には、負荷部７への出力を上昇させるよう、出力可能電力演算部２２で生成された指令値を更新して、インバータ６３に出力する。
【０１７１】
回路素子の全ての使用率が制限使用率より低い場合には、結合係数演算部２８による結合係数の演算、出力可能電力演算部２２による出力可能電力の演算、及び電圧指令値演算部２３による指令値の生成は、周期的に行われ、電圧指令値演算部２３は、指令値を更新し続けるため、負荷部７への出力電力は上昇する。
【０１７２】
一方、回路素子の各使用率のうち、いずれか一つの使用率が制限使用率を超えた場合には、電圧指令値演算部２３は、指令値を更新せずに、指令値を保持させつつ、インバータ６３を制御する。これにより、負荷部７への出力電力は維持される。
【０１７３】
具体例として、図３２を用いて、上記の制御を説明する。図３２は、一次巻線１０１の印加電圧、電流と、コンデンサ１０２の印加電圧、電流と、制限値、検出値及び使用率との関係を示す表である。そして、制限使用率を８０パーセントとする。なお、制限使用率は任意に設定でき、例えば８０〜９０パーセント等の範囲により設定してもよい。
【０１７４】
図３２の例では、コイル（一次巻線１０１）の印加電圧に基づく使用率、コンデンサ１０２の印加電圧に基づく使用率、及び、コンデンサ１０２の電流に基づく使用率は、いずれも制限使用率より低い。しかし、コイルの電流に基づく使用率は８３パーセントであり、制限使用率を超えている。そのため、電圧指令値演算部２３は、指令値の更新を終了する。これにより、負荷部７への出力電力は維持される。また、コイルへの使用率が高い状態で維持されるため、給電効率も高い状態で維持することができる。
【０１７５】
次に、図３３を用いて、本例のコントローラ２０の制御フローを説明する。なお、結合係数の推定制御及び推定結合係数に基づくインバータ６３の制御は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。図３３は、本例のコントローラ２０の制御手順を示すフローチャートである。
【０１７６】
ステップＳ６１にて、インバータ６３の駆動中に、負荷電力検出部２８１は、負荷電力を検出する。ステップＳ６２にて、結合係数演算部２８は、結合係数を演算する。ステップＳ６３にて、出力可能電力演算部２２は、演算された結合係数に基づいて、出力可能電力を演算する。ステップＳ６４にて電圧指令値演算部２３は指令値を生成する。ステップＳ６５にて、回路電流／電圧検出部２９１は各回路素子の電圧、電流を検出する。ステップＳ６６にて、使用率演算部２９２は、それぞれの回路素子の使用率を演算する。
【０１７７】
ステップＳ６７にて、使用率判定部２９３は、各回路素子の使用率のうち、いずれか一つの使用率が制限使用率を超えたか否かを判定する。全ての回路素子の使用率が制限使用率より低い場合には、ステップＳ６８に遷る。ステップＳ６８にて、電圧指令値演算部２３は、指令値を更新し、更新した指令値をインバータ６３に出力して、ステップＳ６１に戻る。
【０１７８】
一方、各回路素子の使用率のうち、いずれか一つの使用率が制限使用率以上になった場合には、電圧指令値演算部２３は、指令値の更新を終了する。
【０１７９】
図３４に、負荷部７２への出力電力の時間特性を示す。時間（ｔ１）までは推定された結合係数に基づく指令値により制御している。時間（ｔ１）以降、演算された結合係数に基づく指令値によりインバータ制御を行っている。そして、時間（ｔ２）は、各回路素子の使用率のうち、いずれか一つの使用率が制限使用率を超えた時点を示す。また、Ｋｎで表す、下付のｎは、指令値の更新回数を表す。図３４に示すように、時間（ｔ１）以降、指令値は段階的に上昇している。
【０１８０】
上記のように、本発明は、非接触給電部１０の各回路素子の使用率に応じて、インバータ６３の指令値を制御する。これにより、定常状態までの給電時間を短縮しつつ、かつ回路素子の保護を確実に実行できるため、安定的な電力制御が可能となる。
【０１８１】
また、本発明の変形例において、使用率判定部２９３には、予め設定された制限使用率として、第２制限使用率が記憶され、コントローラ２０は、使用率演算部２９２により演算された使用率と、当該第２制限使用率とを用いて、インバータ６３を制御する。上記のように、回路素子の保護等のために設定された制限使用率を第１制限使用率とすると、第２制限使用率は、回路電流／電圧検出部２９１の測定誤差やセンサのバラツキ、上記回路素子の温度範囲または上記回路素子の劣化による、第１制限使用率の誤差分を考慮した、第１制限使用率より高い使用率である。
【０１８２】
使用率判定部２９３は、使用率演算部２９２により演算された使用率と、第２制限使用率とを比較し、使用率が第２制限使用率以上となったか否かを判定し、判定結果を電圧指令値演算部２３に送信する。
【０１８３】
使用率が第２制限使用率未満である場合には、使用率演算部２９２は使用率の演算処理を継続し、使用率判定部２９３は、使用率と第２制限使用率とを比較する処理を継続する。また、電圧指令値演算部２３は、負荷部７への出力を上昇させるよう、出力可能電力演算部２２で生成された指令値を更新して、インバータ６３に出力する。
【０１８４】
一方、使用率が第２制限使用率以上になった場合には、使用率演算部２９２は使用率の演算処理を終了し、使用率判定部２９３は、使用率と第２制限使用率とを比較する処理を終了する。電圧指令値演算部２３は、出力可能電力演算部２２で生成された指令値を更新せずに、更新前の指令値を保持しつつ、インバータ６３に指令値を出力する。これにより、使用率が第２制限使用率以上になる直前の、指令値によりインバータ６３が制御される。
【０１８５】
上記の回路電流／電圧検出部２１２が本発明の「第２検出手段」に相当し、使用率演算部２９２が本発明の「使用率演算手段」に相当する。
【０１８６】
《第９実施形態》
図３５は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置のコントローラのブロック図である。本例では上述した第２実施形態に対して、回路電流／電圧検出部２９１、使用率演算部２９２、使用率判定部２９３及び出力可能電力範囲分割部３０を設けた点が異なる。これ以外の構成は上述した第３実施形態と同じであり、第１〜第８実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１８７】
コントローラ２０は、回路電流／電圧検出部２９１、使用率演算部２９２、使用率判定部２９３及び出力可能電力範囲分割部３０を備えている。回路電流／電圧検出部２９１、使用率演算部２９２及び使用率判定部２９３は、第８実施形態に係る構成と同様であるため説明を省略する。
【０１８８】
出力可能電力演算部２２は、結合係数推定部２１で推定された結合係数及び結合係数の下限値（κＬ）及び上限値（κＨ）にそれぞれ対応する出力可能電力（ＰＬ、Ｐ、ＰＨ）を演算し、複数の出力可能電力（ＰＬ、Ｐ、ＰＨ）から、最も低い出力可能電力を下限値に、最も高い出力可能電力を上限値にする出力可能電力範囲を演算する。結合係数推定部２１による結合係数の推定には、誤差が含まれる。そのため、推定された結合係数に基づいて演算された出力可能電力範囲にも、誤差範囲に対応した幅をもつことになる。すなわち、出力可能電力演算部２２は、推定結合係数の誤差範囲に対応する出力可能電力範囲（Ｐｗ）を演算する。
【０１８９】
出力可能電力範囲分割部３０は、出力可能電力演算部２２により演算された出力可能電力範囲（Ｐｗ）を、複数の出力可能範囲に分割する。分割する数は予め設定してもよく、例えば、結合係数推定部２１の推定精度に応じて分割数を設定してもよい。出力可能電力範囲分割部３０は、使用率判定部２９３の結果に応じて、分割された複数の出力可能電力範囲のうち、小さい出力可能電力範囲から順に抽出し、抽出した出力可能電力範囲の上限値の出力可能電力を電圧指令値演算部２３に出力する。そして、電圧指令値演算部２３は、出力可能電力範囲分割部３０から出力された出力可能電力に基づき、指令値を生成し、インバータ６３に出力する。
【０１９０】
図３６を用いて、本例のコントローラ２０の制御を説明する。図３６は、負荷部７２への出力電力の時間特性を示す。時間（ｔ１）までは出力可能電力演算部２２により演算された出力可能電力（Ｐｆ）に基づきインバータ６３を制御している。時間（ｔ１）以降は、出力可能電力範囲分割部３０により演算された出力可能電力（Ｐｇ）に基づきインバータ６３を制御している。グラフａは本発明の特性を、グラフｂは比較例の特性を示す。
【０１９１】
非接触給電装置が駆動されると、結合係数推定部２１は結合係数を推定し、出力可能電力演算部２２は、上記の通り、出力可能電力範囲を演算し出力可能電力範囲分割部３０に出力する。また、出力可能電力演算部２２は、結合係数（κ）、結合係数の下限値（κＬ）及び上限値（κＨ）にそれぞれ対応する出力可能電力（ＰＬ、Ｐ、ＰＨ）を演算し、最も小さい出力可能電力（Ｐｆ）を電圧指令値演算部に出力する。電圧指令値演算部２３は、出力可能電力（Ｐｆ）に基づき指令値を生成し、インバータ６３に出力する（図３６の時間ｔ１）。これにより、インバータ６３が駆動する。
【０１９２】
インバータ６３が駆動すると、使用率が検出できる状態となり、コントローラ２０は、回路電流／電圧検出部２９１及び使用率演算部２９２により使用率を演算し、使用率判定部２９３により使用率が所定の制限使用率を超えたか否かを判定し、判定結果を出力可能電力範囲分割部３０に送信する。
【０１９３】
出力可能電力範囲分割部３０は、インバータ６３が駆動した後、分割された複数の出力可能電力範囲の中から範囲を初めて抽出する場合は、最も小さい出力可能電力範囲を抽出する。言い換えると、出力可能電力範囲分割部３０は、分割された複数の出力可能電力範囲のうち最も小さい出力可能電力範囲を初期値の範囲とを抽出する。図３６に示す範囲では、出力可能電力ＰＬからＰ１の範囲である。そして、出力可能電力範囲分割部３０は、抽出した出力可能電力範囲の上限値である、出力可能電力（Ｐ１）を電圧指令値演算部２３に出力する。
【０１９４】
図３６に示す例では、出力可能電力（Ｐ１）に基づきインバータ６３を制御した場合に、使用率は制限使用率を超えていないため、出力可能電力範囲分割部３０は、分割された複数の出力可能電力範囲のうち、２番目に小さい出力可能電力範囲（Ｐ１〜Ｐ２）を抽出する。そして、出力可能電力範囲分割部３０は、出力可能電力（Ｐ２）を電圧指令値演算部２３に出力する。最終的には、出力可能電力範囲分割部３０は、出力可能電力（Ｐ３）を電圧指令値演算部２３に出力し、インバータ６３が制御されると、使用率が制限使用率を越え、コントローラ２０は指令値を維持しつつインバータ６３を制御する。
【０１９５】
次に、図３７を用いて、本例のコントローラ２０の制御フローを説明する。なお、結合係数を推定し、結合係数の誤差を演算してから、出力可能電力（Ｐｆ）に基づく指令値でインバータ６３を駆動させるまでの制御は、図１３のステップＳ１１〜Ｓ１６の制御と同様であるため、説明を省略する。
【０１９６】
インバータ６３の駆動後に、ステップＳ７１にて、出力可能電力演算部２２は、出力可能電力範囲を演算する。ステップＳ７２にて、出力可能電力範囲分割部３０は、出力可能電力範囲を分割し、分割された複数の出力可能電力範囲のうち、最も小さい出力可能電力範囲を抽出する。ステップＳ７３にて、電圧指令値演算部２３は、最も小さい出力可能電力範囲の上限値に相当する出力可能電力に基づき指令値を生成し、インバータ６３に出力する。これにより、インバータ６３の出力電力は上昇する。
【０１９７】
ステップＳ７４にて、回路電流／電圧検出部２９１は各回路素子の電圧、電流を検出する。ステップＳ７５にて、使用率演算部２９２は、それぞれの回路素子の使用率を演算する。
【０１９８】
ステップＳ７６にて、使用率判定部２９３は、各回路素子の使用率のうち、いずれか一つの使用率が制限使用率を超えたか否かを判定する。全ての回路素子の使用率が制限使用率より低い場合には、ステップＳ７７に遷る。ステップＳ７７にて、出力可能電力範囲分割部３０は、ステップＳ７３で指令値を生成した時の出力可能電力範囲に対して、次に大きい出力可能電力範囲を抽出し、ステップＳ７３に戻る。これにより、ステップ７７を経由した後の、ステップＳ７３の制御処理では、負荷部７への出力電力が上がるよう指令値が生成される。
【０１９９】
ステップＳ７６に戻り、各回路素子の使用率のうち、いずれか一つの使用率が制限使用率以上になった場合には、ステップＳ７８にて指令値の更新を終了する。
【０２００】
上記のように、本例は、結合状態の誤差範囲に対応する出力可能電力範囲を演算し、当該出力可能電力範囲を分割し、分割された複数の出力可能電力範囲のうち、小さい出力可能電力範囲から順に、出力可能電力範囲に含まれる出力可能電力に基づいて指令値を生成し、インバータ６３に出力する。これにより、比較例のような指令値を徐々に上げる制御と比較して、負荷部７への出力電力の立ち上がりを短くすることができる。
【０２０１】
なお本例は、出力可能電力範囲演算部３０において、抽出した出力可能電力範囲の上限値の出力可能電力を電圧指令値演算部２３に出力したが、抽出した出力可能電力範囲内の出力可能電力であれば、上限値以外の値であってもよい。
【０２０２】
また本例は、推定結合係数の誤差範囲に基づいて、出力可能電力範囲を演算し制御を行ったが、第７実施形態及び第８実施形態に係る結合係数演算部２８で演算された結合係数の誤差範囲に基づいて、出力可能電力範囲を演算し、上記と同様の制御を行ってもよい。
【０２０３】
上記の出力可能電力範囲分割部３０が本発明の「分割手段」に相当する。
【符号の説明】
【０２０４】
６…高周波交流電源
６１…整流器
６１ａ〜６１ｆ…ダイオード
６２…平滑コンデンサ
６３…電圧型インバータ
６３ａ〜６３ｄ…トランジスタ
６４…三相交流電源
７…負荷部
７１…整流器
７１ａ〜７１ｄ…ダイオード
７２…負荷
１０…非接触給電部
１００…送電回路部
１０１…一次巻線
１０２…コンデンサ
１２０…共振回路
２００…受電回路部
２０１…二次巻線
２０２…コンデンサ
２２０…共振回路
２２１…スイッチ
２３０…調整回路
２３１…抵抗
２３２…スイッチ
２０…コントローラ
２１…結合係数推定部
２１１…推定用指令値演算部
２１２…インバータ（ＩＮＶ）電流電圧検出部
２１３…負荷状態検出部
２１４…スイッチ切替部
負荷出力検出部
２２…出力可能電力演算部
２３…電圧指令値演算部
２４…結合係数（κ）誤差演算部
２５…比較部
２６…インバータ（ＩＮＶ）電流演算部
２７…範囲判別部
２８…結合係数演算部
２８１…負荷出力検出部
２９…使用率演算部
２９１…回路電流／電圧検出部
２９２…使用率判定部
３０…出力可能電力範囲分割部
９７、９８…センサ
９９…位置センサ
【図１】
0006024129.tif 000020
【図２ａ】
0006024129.tif 000021
【図２ｂ】
0006024129.tif 000022
【図３】
0006024129.tif 000023
【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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