(57)【要約】【課題】非接触送電装置による極値探索制御において極値探索が停滞した場合でも、その停滞を解消してインバータの出力電力の周波数を極値に制御できるようにする。【解決手段】電源ＥＣＵは、インバータの出力電力の周波数を振動させることによって、電力損失の検出値が最小となる周波数を探索する極値探索制御を実行するように構成される。そして、電源ＥＣＵは、極値探索制御における極値探索が停滞しているか否かを判断し（Ｓ１０，Ｓ１１）、極値探索が停滞している場合（Ｓ１０にてＹＥＳかつＳ１１にてＮＯ）には、インバータの出力電力の周波数振動の振幅を大きくする。【選択図】図９
2019201514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置へ非接触で送電する送電部と、
所定周波数の電力を生成して前記送電部へ出力するインバータと、
電力損失を検出する損失検出部と、
前記インバータから出力される出力電力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記出力電力の周波数を振動させることによって、前記損失検出部により検出される電力損失が最小となる最適周波数を探索する極値探索制御を実行するように構成され、
前記制御部は、前記極値探索制御における極値探索が停滞しているか否かを判断し、前記極値探索が停滞している場合には、前記出力電力の周波数の振動の振幅を大きくする、非接触送電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記極値探索制御における極値探索が停滞しているか否かを判断し、前記極値探索が停滞している場合には、前記周波数の振動の振幅を所定の単位幅だけ増加させる増加操作を行なった後、前記極値探索が停滞しているか否かの停滞判断を再度行ない、前記停滞が解消していない場合には、前記停滞が解消するまで前記増加操作と前記停滞判断とを繰り返す、請求項１に記載の非接触送電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記増加操作によって前記停滞が解消した場合には、前記周波数の振動の振幅を前記所定の単位幅だけ減少させる減少操作を行なう、請求項２に記載の非接触送電装置。
【請求項４】
前記所定の単位幅は、前記非接触送電装置を構成するハードウェアによって決まる最も小さい限界値である、請求項２又は３に記載の非接触送電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記極値探索制御の実行中においては、前記出力電力の大きさを目標電力に一致させながら、前記出力電力の周波数を前記最適周波数に近づくように変化させ、前記出力電力の周波数が収束した場合には、収束した周波数が前記最適周波数であるか否かを判断し、収束した周波数が前記最適周波数である場合には、前記極値探索が完了したと判定し、収束した周波数が前記最適周波数でない場合には、前記極値探索が停滞していると判定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触送電装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記出力電力の周波数を振動させるための第１周波数操作量の波形を示す振動信号を生成する第１生成部と、
前記損失検出部により周期的に検出される電力損失の波形から高周波成分を抽出する抽出部と、
前記高周波成分により示される損失変化量と前記振動信号により示される前記第１周波数操作量とを乗算した乗算値を得る乗算部と、
前記乗算値を０に近づけるための第２周波数操作量を算出する算出部と、
所定の基準周波数と前記第２周波数操作量と前記振動信号とを用いて、前記インバータに対する駆動信号を生成する第２生成部とを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触送電装置。
【請求項７】
前記振動信号は、前記第１周波数操作量の大きさを示す振幅が階段状に増減する矩形波信号であり、
前記第１生成部によって増加操作が１回行なわれるごとに前記矩形波信号の段数が１段増加し、前記第１生成部によって減少操作が１回行なわれるごとに前記矩形波信号の段数が１段減少する、請求項６に記載の非接触送電装置。
【請求項８】
前記送電部は、送電コイルを含む共振回路を有し、
前記インバータは、前記制御部からの駆動信号によって駆動されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に並列に接続される還流ダイオードとを有し、
前記損失検出部は、前記送電コイルに流れる電流と、前記インバータに流れる電流と、前記インバータの出力電圧の立上り時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流とを用いて、前記電力損失を検出する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の非接触送電装置。
【請求項９】
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送電部と、
所定周波数の電力を生成して前記送電部へ出力するインバータと、
電力損失を検出する損失検出部と、
前記インバータから出力される出力電力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記出力電力の周波数を振動させることによって、前記損失検出部により検出される電力損失が最小となる周波数を探索する極値探索制御を実行するように構成され、
前記制御部は、前記極値探索制御における極値探索が停滞しているか否かを判断し、前記極値探索が停滞している場合には、前記出力電力の周波数の振動の振幅を大きくする、電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、非接触送電装置及び電力伝送システムに関し、特に、受電装置へ非接触で送電する非接触送電装置におけるインバータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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１〜６参照）。たとえば、特開２０１７−５８６５号公報（特許文献６）には、送電装置に設けられるインバータの出力電圧のデューティを調整することによって送電電力の大きさを目標電力に制御するとともに、インバータの駆動周波数を調整することによってインバータのターンオン電流を制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献５】特開２０１３−１２６３２７号公報
【特許文献６】特開２０１７−５８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献６に記載される非接触送電装置では、送電開始時にインバータの駆動周波数を調整することによって、送電コイルに流れる電流が最小となる周波数（極値）を探索する極値探索制御を実行している。この極値探索制御では、周波数を操作したときの電流変化（ひいては、電力損失の変化）に基づいて極値を探索する。しかしながら、こうした方法では、周波数操作に対する電流変化の感度が低くなると、極値の探索が停滞し、インバータの駆動周波数（ひいては、インバータの出力電力の周波数）を極値に制御できなくなる。
【０００５】
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、その目的は、非接触送電装置による極値探索制御において極値探索が停滞した場合でも、その停滞を解消してインバータの出力電力の周波数を極値に制御できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の非接触送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電部と、所定周波数の電力を生成して送電部へ出力するインバータと、電力損失を検出する損失検出部と、インバータから出力される電力（以下、「出力電力」とも称する）を制御する制御部とを備える。制御部は、出力電力の周波数（以下、「出力周波数」とも称する）を振動させることによって、損失検出部により検出される電力損失が最小となる周波数（以下、「最適周波数」とも称する）を探索する極値探索制御を実行するように構成される。
【０００７】
そして、上記の制御部は、極値探索制御における極値探索が停滞しているか否かを判断し、極値探索が停滞している場合には、出力周波数の振動の振幅を大きくするように構成される。
【０００８】
また、本開示の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。そして、送電装置は、上記構成を有する本開示の非接触送電装置である。
【０００９】
上記の制御部は、出力周波数を振動させることによって極値（最適周波数）の探索を実行する。こうした極値探索制御では、周波数振動の振幅を大きくすることによって、周波数操作に対する電力損失変化の感度（以下、「周波数操作感度」とも称する）を高めることができる。このことを利用して、上記の非接触送電装置及び電力伝送システムでは、極値の探索が停滞している場合には、周波数振動の振幅を大きくする。これにより、極値探索が停滞している場合には周波数操作感度が高くなることによって極値探索の停滞が解消される。
【００１０】
なお、極値探索の停滞には、極値探索が進行していない場合のほか、実行中の極値探索が正常なスピードで進行していない場合が含まれる。たとえば、極値探索において出力周波数の移動が実質的に止まって出力周波数が極値に到達しない場合には、極値探索が停滞していると判断される。実質的に止まることには、進退を繰り返して目標値（極値）に近づかなくなることが含まれる。また、極値探索における出力周波数の移動が遅くて、極値探索の開始から許容できないほどの時間が経過しても出力周波数が極値に到達しない場合も、極値探索が停滞していると判断される。
【００１１】
上記の制御部は、極値探索制御における極値探索が停滞しているか否かを判断し、極値探索が停滞している場合には、周波数の振動の振幅を所定の単位幅（以下、「単位操作量」とも称する）だけ増加させる増加操作を行なった後、極値探索が停滞しているか否かの停滞判断を再度行ない、停滞が解消していない場合には、停滞が解消するまで増加操作と停滞判断とを繰り返してもよい。
【００１２】
周波数振動の振幅を大きくすることによって周波数操作感度が高くなる一方で、周波数振動の振幅が大きくなると、出力電力が脈動しやすくなる。出力電力が脈動すると、送電電力が不安定になる。このため、極値探索の停滞を解消するための振幅増加量は必要最小限にとどめることが望ましい。上記構成では、振幅を所定の単位幅だけ増加させて、増加後の振幅によっては極値探索の停滞を解消できない場合に、さらなる増加を行なう。振幅を少しずつ（単位操作量ずつ）増加させて停滞が解消したら振幅の増加をやめる。このため、必要以上に振幅を大きくして出力電力に脈動を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。
【００１３】
また、上記の制御部は、増加操作によって停滞が解消した場合に、周波数の振動の振幅を上記の単位操作量だけ減少させる減少操作を行なうように構成されてもよい。
【００１４】
周波数操作感度は、出力周波数の大きさによって変化し得る。以下、出力周波数のうち周波数操作感度が特に低い周波数を、「低感度周波数」と称する。極値探索において出力周波数の移動が低感度周波数で実質的に止まったときに上記の増加操作によって出力周波数の移動が促進され、極値探索の停滞が解消すると、出力周波数が低感度周波数を通り過ぎて周波数操作感度が高くなる。このため、増加操作によって極値探索の停滞が解消した場合には、上記の減少操作により周波数振動の振幅を増加操作前の状態に戻して出力電力における脈動を抑制することが好ましい。
【００１５】
上記の単位操作量は、非接触送電装置を構成するハードウェアによって決まる最も小さい限界値であってもよい。こうした構成によれば、出力電力における脈動を抑制しつつ極値探索の停滞を解消できる。単位操作量が小さいほど出力電力に脈動が生じにくい傾向がある。
【００１６】
上記の制御部は、極値探索制御の実行中においては、インバータの出力電力の大きさを目標電力に一致させながら、出力周波数を最適周波数に近づくように変化させ、出力周波数が収束した場合には、収束した周波数が最適周波数であるか否かを判断し、収束した周波数が最適周波数である場合には、極値探索が完了したと判定し、収束した周波数が最適周波数でない場合には、極値探索が停滞していると判定するように構成されてもよい。こうした構成によれば、極値探索が停滞しているか否かを好適に判定できる。
【００１７】
なお、収束した周波数が最適周波数であるか否かの判断手法は任意である。たとえば、最適周波数では電力損失が最小となるため、出力周波数が収束したときに損失検出部により検出される電力損失が所定値（たとえば、許容できる電力損失の上限値）よりも大きい場合には、収束した周波数が最適周波数ではないと判断してもよい。
【００１８】
上記の制御部は、以下に説明する第１生成部、抽出部、乗算部、算出部、及び第２生成部を含んでいてもよい。第１生成部は、出力電力の周波数を振動させるための第１周波数操作量の波形を示す振動信号を生成する。抽出部は、前述の損失検出部により周期的に検出される電力損失の波形から高周波成分を抽出する。乗算部は、高周波成分により示される損失変化量と振動信号により示される第１周波数操作量とを乗算した乗算値を得る。算出部は、乗算値を０に近づけるための第２周波数操作量を算出する。第２生成部は、所定の基準周波数と第２周波数操作量と振動信号とを用いて、インバータに対する駆動信号を生成する。
【００１９】
制御部において極値探索制御を実行するための構成としては、制御の精度や安定性、さらにはコストの観点から、上記のような構成が特に好ましい。
【００２０】
上記の振動信号は、第１周波数操作量の大きさを示す振幅が階段状に増減する矩形波信号であってもよい。そして、第１生成部によって増加操作が１回行なわれるごとに矩形波信号の段数が１段増加し、第１生成部によって減少操作が１回行なわれるごとに矩形波信号の段数が１段減少してもよい。振幅を階段状に増減させることで、振幅の増減時における出力電力の脈動の発生を抑制することができる。
【００２１】
上記の非接触送電装置において、送電部は、送電コイルを含む共振回路を有してもよい。また、インバータは、制御部からの駆動信号によって駆動されるスイッチング素子と、スイッチング素子に並列に接続される還流ダイオードとを有してもよい。そして、損失検出部は、送電コイルに流れる電流と、インバータに流れる電流と、インバータの出力電圧の立上り時におけるインバータの出力電流を示すターンオン電流とを用いて電力損失を検出するように構成されてもよい。こうした損失検出部によれば、非接触送電装置における電力損失を高い精度で適切に検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本開示によれば、非接触送電装置による極値探索制御において極値探索が停滞した場合でも、その停滞を解消してインバータの出力電力の周波数を極値に制御できるようにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本開示の実施の形態に係る電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】図１に示した電力伝送システムの送電部及び受電部の回路構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示したインバータの回路構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示したインバータのスイッチング波形、出力電圧波形、及び出力電流波形を示す図である。
【図５】図１に示したインバータの出力電力の大きさが一定である状況下での送電装置における電力損失とインバータの出力周波数との関係の一例を示す図である。
【図６】本開示の実施の形態に係る非接触送電装置における電力制御及び極値探索制御の制御ブロック図である。
【図７】本開示の実施の形態に係る非接触送電装置において、増加操作及び減少操作による振動信号の振幅変化の一例を示す図である。
【図８】本開示の実施の形態に係る非接触送電装置において、増加操作が２回行なわれたときの振動信号の振幅変化の一例を示す図である。
【図９】本開示の実施の形態に係る非接触送電装置の制御部により実行される停滞解消処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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返さない。
【００２５】
図１は、本開示の実施の形態に係る電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この電力伝送システムは、送電装置１０と、受電装置２０とを備える。受電装置２０は、たとえば、送電装置１０から供給され蓄えられた電力を用いて走行可能な車両に搭載される。この実施の形態では、非接触（ワイヤレス）での電力伝送方式として共鳴方式を採用するが、他の方式（電磁誘導方式等）を採用してもよい。
【００２６】
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。
【００２７】
ＰＦＣ回路２１０は、交流電源１００（たとえば、系統電源）から受ける交流電力を整流及び昇圧してインバータ２２０へ供給するとともに、入力電流を正弦波に近づけることで力率を改善することができる。このＰＦＣ回路２１０には、公知の種々のＰＦＣ回路を採用し得る。なお、ＰＦＣ回路２１０に代えて、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。
【００２８】
インバータ２２０は、ＰＦＣ回路２１０からの入力電力（より特定的には、直流電力）を所定周波数の交流電力に変換して送電部２４０へ出力するように構成される。インバータ２２０の出力電力は、フィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ供給される。この実施の形態では、インバータ２２０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２２０は、所定の周波数範囲（以下、「出力周波数範囲」とも称する）において出力電力の周波数（出力周波数）を変更可能に構成される。インバータ２２０を構成する各スイッチング素子は、電源ＥＣＵ２５０からの駆動信号に従って制御される。そして、インバータ２２０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。インバータ２２０の駆動周波数は、インバータ２２０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２２０の出力電圧のデューティも、電源ＥＣＵ２５０からの駆動信号に従って制御される。そして、インバータ２２０の出力電圧のデューティに応じてインバータ２２０の出力電力の大きさが変化する。なお、インバータ２２０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）。
【００２９】
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Ｉｉｎｖを検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電源ＥＣＵ２５０は、電圧センサ２７０及び電流センサ２７２の検出値に基づいて、インバータ２２０の出力電力を検出することができる。
【００３０】
フィルタ回路２３０は、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。
【００３１】
送電部２４０は、インバータ２２０の出力電力（交流電力）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、共振回路（たとえば、後述する図２に示す直列共振回路）を含む。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。
【００３２】
電源ＥＣＵ２５０は、演算装置としてのＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置、及び入出力バッファ（いずれも図示せず）等を含んで構成される。記憶装置は、作業用メモリとしてのＲＡＭ（Random  Access  Memory）と、保存用ストレージ（ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。また、電源ＥＣＵ２５０は、タイマー機能を有する。タイマー機能は、ハードウェアによってもソフトウェアによっても実現できる。また、電源ＥＣＵ２５０においては、記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵ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。なお、この実施の形態に係る電源ＥＣＵ２５０は、本開示に係る「制御部」の一例に相当する。
【００３３】
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、受電装置２０へ情報を送ったり、受電装置２０からの情報（後述する目標電力等）を受け取ったりする。
【００３４】
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。
【００３５】
受電部３１０は、たとえば、送電部２４０から非接触で受電するための共振回路（たとえば、後述する図２に示す直列共振回路）を含む。受電部３１０は、受電した電力を、フィルタ回路３２０を通じて整流部３３０へ出力する。
【００３６】
フィルタ回路３２０は、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ように構成される。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。
【００３７】
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、充電ＥＣＵ３６０によってオン／オフ制御され、送電装置１０による蓄電装置３５０の充電時にはオン（導通状態）にされる。
【００３８】
蓄電装置３５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置３５０は、整流部３３０から出力される電力を蓄える。そして、蓄電装置３５０は、その蓄えられた電力を図示しない負荷駆動装置等へ供給する。なお、蓄電装置３５０として電気二重層キャパシタ等も採用可能である。
【００３９】
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の出力電流（受電電流）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電圧センサ３８０及び電流センサ３８２の検出値に基づいて、受電部３１０による受電電力（すなわち、蓄電装置３５０の充電電力）を検出することができる。
【００４０】
充電ＥＣＵ３６０は、演算装置としてのＣＰＵ、記憶装置、及び入出力バッファ（いずれも図示せず）等を含み、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。
【００４１】
通信部３７０は、無線通信を行なうように構成される。受電装置２０の通信部３７０と送電装置１０の通信部２６０との間で無線通信が行なわれることによって、電源ＥＣＵ２５０と充電ＥＣＵ３６０との間で情報のやり取りを行なうことが可能になる。
【００４２】
図１に示した送電部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。図２は、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。
【００４３】
図２を参照して、送電部２４０は、直列に接続されたコイル２４２（送電コイル）及びキャパシタ２４４（すなわち、直列共振ＬＣ回路）を含む。送電部２４０におけ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。
【００４４】
受電部３１０は、直列に接続されたコイル３１２（受電コイル）及びキャパシタ３１４（すなわち、直列共振ＬＣ回路）を含む。受電部３１０における共振回路のＱ値も、１００以上であることが好ましい。
【００４５】
図３は、図１に示したインバータ２２０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２２０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。直流側の端子Ｔ１１，Ｔ１２には、ＰＦＣ回路２１０（図１）が接続され、交流側の端子Ｔ１３，Ｔ１４には、フィルタ回路２３０（図１）が接続される。
【００４６】
端子Ｔ１１，Ｔ１２間には、ＰＦＣ回路２１０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、電源ＥＣＵ２５０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伴なって、端子Ｔ１３，Ｔ１４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。
【００４７】
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２２０の動作について説明する。
【００４８】
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２２０の出力電圧Ｖｏが０からＶ１（正の値）に立ち上がる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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２２０の出力電力が大きくなる。
【００５２】
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）。
【００５３】
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２２０の出力電力の大きさ、ひいては送電電力（送電部２４０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２２０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２２０の出力電力を減少させることができる。そのため、電源ＥＣＵ２５０は、出力電圧Ｖｏのデューティを調整することによって、インバータ２２０の出力電力の大きさを目標電力に近づけることができる。
【００５４】
また、出力電圧Ｖｏの立ち上がり時（時刻ｔ４，ｔ８）における出力電流Ｉｉｎｖの瞬時値は、ターンオン電流Ｉｔに相当する。ターンオン電流Ｉｔは、インバータ２２０の出力電圧の立上り時におけるインバータ２２０の出力電流を示す。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）及びインバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）に応じて変化する。
【００５５】
送電装置１０における主な電力損失は、導通損失及びスイッチング損失である。スイッチング損失は、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においては、インバータ２２０を構成するスイッチング素子のターンオン時に生じるターンオン電流Ｉｔによる電力損失が支配的なスイッチング損失となる。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においては、コイル２４２（送電コイル）及びインバータ２２０の導通に伴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。
【００５６】
たとえば、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、スイッチング素子Ｑ３に並列に接続される還流ダイオードＤ３（図３参照）に電流（すなわち、リカバリー電流）が流れる。還流ダイオードＤ３にリカバリー電流が流れると、還流ダイオードＤ３の発熱が大きくなり、インバータ２２０における電力損失が大きくなる。ターンオン電流Ｉｔが０以下であれば、還流ダイオードＤ３にリカバリー電流は流れず、インバータ２２０における電力損失は抑制される。ターンオン電流Ｉｔはインバータ２２０の駆動周波数に応じて変化するため、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の駆動周波数を調整することによって、ターンオン電流Ｉｔを制御し得る。
【００５７】
詳細は後述するが、この実施の形態では、電源ＥＣＵ２５０が、送電装置１０における電力損失を検出する。より具体的には、ターンオン電流Ｉｔによる電力損失と、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。なお、電力損失の検出方法としては、種々の方法が公知であり、任意の方法を採用できる。
【００５８】
送電装置１０における電力損失は、インバータ２２０の駆動周波数、ひいてはインバータ２２０の出力周波数によって変動する。図５は、インバータ２２０の出力電力の大きさが一定である状況下での送電装置１０における電力損失とインバータ２２０の出力周波数との関係の一例を示す図である。図５において、ｆａ及びｆｂは、インバータ２２０の出力周波数範囲の下限及び上限の周波数を示している。すなわち、ｆａ〜ｆｂがインバータ２２０の出力周波数範囲に相当する。
【００５９】
図５を参照して、インバータ２２０の出力周波数（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で示される。インバータ２２０の出力周波数が最適周波数ｆｘ（以下、単に「ｆｘ」とも称する）になったときに、送電装置１０における電力損失が最小（極小値Ｌｘ）となる。
【００６０】
曲線ｋの極値（ｆｘ）では、曲線ｋの傾きが０になる。そして、ｆｘよりも低周波数側の領域では、曲線ｋの傾きが負の値になり、インバータ２２０の出力周波数がｆｘに近づくほど曲線ｋの傾きが０に近づく。ｆｘよりも高周波数側の領域では、曲線ｋの傾きが正の値になり、インバータ２２０の出力周波数がｆｘに近づくほど曲線ｋの傾きが０に近づく。このように、曲線ｋの傾きは、インバータ２２０の出力周波数と最適周波数ｆｘとの位置関係を示す。
【００６１】
この実施の形態では、電源ＥＣＵ２５０が、インバータ２２０の出力電力の大きさを制御する電力制御と、インバータ２２０の出力周波数の極値（最適周波数）を探索する極値探索制御とを実行する。電力制御では、インバータ２２０の出力電圧のデューティを調整することによってインバータ２２０の出力電力の大きさを目標電力に収束させる。交流電力の大きさは、たとえば実効値で表すことができる。また、極値探索制御では、インバータ２２０の出力周波数を振動させることによって最適周波数を探索して、インバータ２２０の出力周波数を最適周波数に収束させる。
【００６２】
送電装置１０から受電装置２０への電力伝送中に送電装置１０が上記の電力制御と極値探索制御とを同時に実行することで、インバータ２２０の出力電力の大きさを目標電力に一致させながらインバータ２２０の出力周波数範囲において出力周波数を変化させて、最適周波数（電力損失が最小となる周波数）の探索（以下、「極値探索」とも称する）を行なうことができる。そして、電力損失が小さい最適周波数で電力の伝送が行なわれることによって、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）が向上する。
【００６３】
図６は、電源ＥＣＵ２５０における電力制御及び極値探索制御の制御ブロック図である。図６を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、電力制御を実行する電力制御部４００と、極値探索制御を実行する周波数制御部５００と、インバータ２２０の駆動信号を生成する駆動信号生成部６００とを含む。
【００６４】
電力制御部４００は、減算部４１０と、コントローラ４２０とを含む。減算部４１０は、送電電力の目標値を示す目標電力からインバータ２２０の出力電力の検出値（以下、「出力電力Ｐｓ」と称する）を減算し、その演算値（すなわち、目標電力と出力電力Ｐｓとの偏差）をコントローラ４２０へ出力する。出力電力Ｐｓは、たとえば図１に示した電圧センサ２７０及び電流センサ２７２の検出値に基づいて算出される。目標電力は、たとえば、受電装置２０の受電状況に基づいて受電装置２０において生成され、受電装置２０から送電装置１０へ送信される。
【００６５】
コントローラ４２０は、目標電力と出力電力Ｐｓとの偏差に基づいてインバータ２２０の出力電圧のデューティ指令値ｄｕｔｙを生成して駆動信号生成部６００へ出力する。コントローラ４２０は、たとえば、目標電力と出力電力Ｐｓとの偏差（減算部４１０の出力）を入力とするＰＩ制御（比例積分制御）を実行することによって、偏差を０に近づけるための操作量を算出し、その算出された操作量をデューティ指令値ｄｕｔｙとする。これにより、出力電力Ｐｓは目標電力にフィードバック制御される。
【００６６】
周波数制御部５００は、損失検出部５１０と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High  Pass  Filter）５２０と、振動信号生成部５３０と、乗算部５４０と、コントローラ５５０と、加算部５６０，５７０とを含む。
【００６７】
損失検出部５１０は、ターンオン電流Ｉｔ（以下、単に「Ｉｔ」とも称する）と送電部２４０に流れる電流Ｉｓ（以下、単に「Ｉｓ」とも称する）とインバータ２２０の出力電流Ｉｉｎｖ（以下、単に「Ｉｉｎｖ」とも称する）とに基づいて、送電装置１０における電力損失（以下、単に「電力損失」とも称する）を検出する。検出される電力損失は、ターンオン電流Ｉｔによる電力損失と、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。ターンオン電流Ｉｔは、電圧センサ２７０（図１）により出力電圧Ｖｏの立ち上がりが検知されたときの電流センサ２７２（図１）の検出値（瞬時値）である。送電部２４０に流れる電流Ｉｓは、コイル２４２に流れる電流に相当し、電流センサ２７４（図１）によって検出される。また、インバータ２２０の出力電流Ｉｉｎｖは、インバータ２２０に流れる電流に相当し、電流センサ２７２によって検出される。
【００６８】
電力損失の検出には、ＩｔとＩｓとＩｉｎｖと電力損失との関係を示す情報（以下、「損失検出情報」と称する）を用いることができる。損失検出部５１０は、予め電源ＥＣＵ２５０の記憶装置に格納された損失検出情報を参照することにより、Ｉｔ、Ｉｓ、及びＩｉｎｖから電力損失を求めることができる。なお、損失検出情報は、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。また、損失検出情報は、複数のマップ等を組み合わせて構成されていてもよい。
【００６９】
損失検出部５１０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５１０は、生成した電力損失の波形Ｌｖ１をＨＰＦ５２０へ出力する。電力損失の検出周期は、固定値であってもよいし、受電装置２０の受電状況等に応じて可変であってもよい。
【００７０】
ＨＰＦ５２０は、電力損失の波形Ｌｖ１から高周波成分Ｌｖ２（たとえば、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５４０へ出力する。ＨＰＦ５２０は、カットオフ周波数よりも高い高周波成分をほとんど減衰させず、カットオフ周波数以下の低周波成分を選択的に減少させるように構成される。こうしたＨＰＦ５２０によって、電力損失の波形Ｌｖ１のうち所定周波数（カットオフ周波数）以上の成分（高周波成分）を抽出することができる。なお、この実施の形態に係るＨＰＦ５２０は、本開示に係る「抽出部」の一例に相当する。
【００７１】
振動信号生成部５３０は、インバータ２２０の出力周波数を振動させるための周波数操作量（以下、「第１周波数操作量」と称する）の波形を示す振動信号Ｓｖを生成して乗算部５４０及び加算部５６０の各々に出力する。極値探索制御の実行中においては振動信号Ｓｖによって定常的にインバータ２２０の出力周波数を振動させている。詳細は後述するが、振動信号Ｓｖが示す第１周波数操作量は、加算部５６０，５７０によってインバータ２２０の駆動周波数ｆに加えられる。これにより、インバータ２２０の出力周波数が振動するようになる。また、こうした振動に伴う電力損失の変化量を示す信号（乗算値Ｍｓ）がコントローラ５５０に入力されることで、コントローラ５５０において、インバータ２２０の出力周波数と最適周波数との位置関係を把握して、インバータ２２０の出力周波数を最適周波数へ移動させるための信号を生成することが可能になる。
【００７２】
振動信号Ｓｖの振幅が大き過ぎると、インバータ２２０の出力周波数の振動の影響によってインバータ２２０の出力電力が脈動することがある。こうした脈動を抑制できる程度に振動信号Ｓｖの振幅を小さくすることが望ましい。振動信号Ｓｖの振幅は、後述する停滞判定の結果に応じて変更され得る（図９参照）。なお、この実施の形態に係る振動信号生成部５３０は、本開示に係る「第１生成部」の一例に相当する。
【００７３】
乗算部５４０は、振動信号生成部５３０から入力される振動信号Ｓｖに、ＨＰＦ５２０から入力される高周波成分Ｌｖ２を乗算する。高周波成分Ｌｖ２は、振動信号生成部５３０により生成される振動信号Ｓｖによってインバータ２２０の出力周波数を振動させたときの電力損失の変化量（以下、「損失変化量」と称する）を示す。高周波成分Ｌｖ２によって示される損失変化量は、電力損失の微分係数（たとえば、図５に示した曲線ｋの傾き）に相当する。
【００７４】
乗算部５４０は、高周波成分Ｌｖ２により示される損失変化量に振動信号Ｓｖにより示される第１周波数操作量を乗算した乗算値Ｍｓを生成してコントローラ５５０へ出力する。乗算値Ｍｓは、インバータ２２０の駆動周波数ｆが振動したときに電力損失が変動する量を示す。
【００７５】
コントローラ５５０は、乗算部５４０から入力される乗算値Ｍｓに基づいて、乗算値Ｍｓを０に近づけるための周波数操作量（以下、「第２周波数操作量」と称する）を算出する。乗算値Ｍｓが０に近づくことは、インバータ２２０の出力周波数が最適周波数に近づくことを意味する。第２周波数操作量は、インバータ２２０の出力周波数を最適周波数へ移動させるための操作量に相当する。コントローラ５５０は、たとえば、乗算値Ｍｓ（乗算部５４０の出力）を入力とするＩ制御（積分制御）を実行することによって、乗算値Ｍｓを０に近づけるための操作量を算出し、その算出された操作量を第２周波数操作量とする。なお、この実施の形態に係るコントローラ５５０は、本開示に係る「算出部」の一例に相当する。
【００７６】
加算部５６０は、コントローラ５５０から入力される第２周波数操作量に、振動信号生成部５３０から入力される振動信号Ｓｖを加算して、その演算値を加算部５７０へ出力する。また、加算部５７０は、加算部５６０から入力される信号（より特定的には、振動信号Ｓｖと第２周波数操作量との加算値）に所定の基準周波数を加算して、インバータ２２０の駆動周波数ｆを得る。そして、加算部５７０によって生成された駆動周波数ｆは駆動信号生成部６００へ出力される。上記の基準周波数としては、インバータ２２０の起動時における駆動周波数（以下、「起動周波数」と称する）を採用できる。起動周波数は、規格等によって定められる周波数帯において任意に設定できるが、たとえば８１．４ｋＨｚ又は９０．０ｋＨｚである。
【００７７】
駆動信号生成部６００は、電力制御部４００から入力されるデューティ指令値ｄｕｔｙと、周波数制御部５００から入力される駆動周波数ｆとに基づいて、インバータ２２０の駆動信号（たとえば、図４に示されるようなスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に対する駆動信号）を生成する。そして、駆動信号生成部６００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、インバータ２２０の出力周波数が駆動周波数ｆに対応する値になる。なお、この実施の形態に係る駆動信号生成部６００は、本開示に係る「第２生成部」の一例に相当する。
【００７８】
電力制御では、減算部４１０による偏差の算出と、コントローラ４２０による操作量（デューティ指令値）の算出と、駆動信号生成部６００による駆動信号の生成とが繰り返し行なわれるとともに、コントローラ４２０により算出されたデューティ指令値に基づいて生成された駆動信号によってインバータ２２０が駆動される。これにより、インバータ２２０の出力電力の大きさが目標電力に収束するように制御される。
【００７９】
極値探索制御では、ＨＰＦ５２０による高周波成分Ｌｖ２の抽出と、乗算部５４０による乗算値Ｍｓの取得と、コントローラ５５０による第２周波数操作量の算出と、駆動信号生成部６００による駆動信号の生成とが繰り返し行なわれるとともに、コントローラ５５０により算出された第２周波数操作量に基づいて生成された駆動信号によってインバータ２２０が駆動される。これにより、前述の極値探索が行なわれて、インバータ２２０の出力周波数が最適周波数に収束するように制御される。
【００８０】
電源ＥＣＵ２５０は、たとえば送電要求が発生したときに極値探索を開始する。送電要求は、たとえば送電準備（送電装置１０と受電装置２０との位置合わせ等）が完了したときに発生する。極値探索の実行中においては、送電装置１０が電力制御と極値探索制御とを同時に実行する。極値探索制御の実行中においては、電力制御によってインバータ２２０の出力電力の大きさが目標電力に制御される。そして、極値探索制御によって出力周波数が最適周波数に近づくように制御される。これらの制御を通じて生成される駆動信号によって駆動されるインバータ２２０の出力電力が送電部２４０に供給される。これにより、送電装置１０の送電部２４０から受電装置２０の受電部３１０への非接触での電力伝送が行なわれる。
【００８１】
ところで、極値探索制御の実行中において周波数操作に対する電力損失変化の感度（周波数操作感度）が低くなると、最適周波数の探索が停滞し、インバータ２２０の駆動周波数（ひいては、インバータ２２０の出力周波数）を最適周波数に制御できなくなることがある。
【００８２】
そこで、この実施の形態に係る送電装置１０では、電源ＥＣＵ２５０が、極値探索制御における極値探索が停滞しているか否かを判断し、極値探索が停滞している場合には、極値探索が停滞していない場合よりも、周波数振動の振幅を大きくする。これにより、極値探索が停滞している場合には、周波数操作感度が高くなることによって極値探索の停滞が解消される。
【００８３】
より具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、極値探索が完了していない（すなわち、インバータ２２０の出力周波数が最適周波数に到達していない）にもかかわらず出力周波数が収束したときに、極値探索が停滞していると判断する。電源ＥＣＵ２５０は、極値探索が停滞している場合には、振動信号Ｓｖの振幅を所定の単位幅（単位操作量）だけ増加させる増加操作を行なった後、極値探索が停滞しているか否かの停滞判断を再度行ない、停滞が解消していない場合には、停滞が解消するまで増加操作と停滞判断とを繰り返す。電源ＥＣＵ２５０は、上記の増加操作を行なうことによって出力周波数が収束状態ではなくなって最適周波数に向かって正常なスピードで進むようになったときに、極値探索の停滞が解消したと判断する。電源ＥＣＵ２５０は、増加操作によって極値探索の停滞が解消した場合には、振動信号Ｓｖの振幅を所定の単位幅（単位操作量）だけ減少させる減少操作を行なう。なお、インバータ２２０の出力周波数の振動の振幅は、振動信号Ｓｖの振幅の変化に応じて変化する。
【００８４】
図７は、増加操作及び減少操作による振動信号Ｓｖの振幅変化の一例を示す図である。図７において、縦軸は第１周波数操作量を、横軸は時間を示している。
【００８５】
図７を参照して、振動信号Ｓｖは、第１周波数操作量の大きさを示す振幅が階段状に増減する矩形波信号（たとえば、連続パルス信号）である。この実施の形態では、振動信号Ｓｖにおけるパルス間隔Ｔｂを一定（固定値）とする。振動信号Ｓｖにおいて、パルスオフ時の周波数操作量（ローレベル）はｆ０である。ｆ０は、任意に設定できるが、たとえば０である。上述の増加操作及び減少操作によってパルスオン時の周波数操作量（ハイレベル）が変化する。
【００８６】
初期（タイミングｔ１１で増加操作が行なわれるまで）においては、振動信号Ｓｖは、所定の振動周期Ｔ１でパルス幅ＴａのパルスＰ１が出現する矩形波信号である。パルスＰ１のハイレベルはｆ１である。パルスＰ１の振幅は、ｆ０とｆ１との差（絶対値）に相当するΔｆである。Δｆは、単位操作量に相当する。この実施の形態では、Δｆが、送電装置１０を構成するハードウェアによって決まる最も小さい限界値（最小の周波数操作量）に設定される。振動周期Ｔ１は、パルス幅Ｔａとパルス間隔Ｔｂとの和に相当する。
【００８７】
タイミングｔ１１で増加操作が行なわれると、振動信号Ｓｖの段数が１段増加し、振動信号生成部５３０によって２段のパルスＰ２が生成されるようになる。これにより、振動信号Ｓｖは、所定の振動周期Ｔ２で、パルスＰ１の３倍のパルス幅（＝Ｔａ×３）を有するパルスＰ２が出現する矩形波信号になる。パルスＰ２のハイレベルはｆ２であり、パルスＰ２の振幅はｆ０とｆ２との差（絶対値）に相当する。パルスＰ２の振幅はパルスＰ１と比べてΔｆだけ大きい。パルスＰ２の振幅はΔｆの２倍に相当する。すなわち、振動信号Ｓｖの振幅は、増加操作によって単位操作量（Δｆ）だけ増加する。振動周期Ｔ２は、パルス幅Ｔａ×３とパルス間隔Ｔｂとの和に相当する。振動周期Ｔ２は、振動周期Ｔ１よりも長い。すなわち、振動信号Ｓｖの振動周期は、増加操作によって延長される。
【００８８】
上記の増加操作によって極値探索の停滞が解消した場合には、減少操作が行なわれる。たとえば、図７の例では、タイミングｔ１２で減少操作が行なわれる。減少操作が行なわれると、振動信号Ｓｖの段数が１段減少し、振動信号生成部５３０によって１段のパルスＰ１が生成されるようになる。振動信号Ｓｖの振幅は、減少操作によって単位操作量（Δｆ）だけ減少する。これにより、振動信号Ｓｖは、元の状態（増加操作が行なわれる前の状態）に戻り、パルスＰ１（すなわち、１段のパルス）の矩形波信号になる。振動信号Ｓｖの振動周期は、減少操作によって短縮される。
【００８９】
他方、上記の増加操作によって極値探索の停滞が解消しない場合には、さらなる増加操作が行なわれる。図８は、こうした増加操作が行なわれたときの振動信号Ｓｖの振幅変化の一例を示す図である。図８において、縦軸は第１周波数操作量を、横軸は時間を示している。
【００９０】
図８を参照して、前述の増加操作（図７のタイミングｔ１１での増加操作）によって極値探索の停滞が解消しない場合には、タイミングｔ１２で、前述の減少操作（図７）の代わりに増加操作が行なわれる。これにより、振動信号Ｓｖの段数が１段増加し、振動信号生成部５３０によって３段のパルスＰ３が生成されるようになる。そして、振動信号Ｓｖは、所定の振動周期Ｔ３で、パルスＰ１の５倍のパルス幅（＝Ｔａ×５）を有するパルスＰ３が出現する矩形波信号になる。パルスＰ３のハイレベルはｆ３であり、パルスＰ３の振幅はｆ０とｆ３との差（絶対値）に相当する。パルスＰ３の振幅はパルスＰ２と比べてΔｆだけ大きい。パルスＰ３の振幅はΔｆの３倍に相当する。すなわち、振動信号Ｓｖの振幅は、増加操作によって単位操作量（Δｆ）だけ増加する。振動周期Ｔ３は、パルス幅Ｔａ×５とパルス間隔Ｔｂとの和に相当する。振動周期Ｔ３は、振動周期Ｔ２よりも長い。すなわち、振動信号Ｓｖの振動周期は、増加操作によって延長される。
【００９１】
上記のように振動信号Ｓｖの振幅を階段状に増減させることで、振幅の増減時におけるインバータ２２０の出力電力の脈動の発生を抑制することができる。なお、振動信号Ｓｖにおけるパルス幅は、単位パルス幅（Ｔａ）の「段数×２−１」倍で表すことができる。たとえば、パルスＰ３では段数が３であるため、パルスＰ３のパルス幅はＴａの５倍（＝「３×２−１」倍）になる。
【００９２】
以下、図９を用いて、極値探索の停滞を解消するための処理（以下、「停滞解消処理」とも称する）について詳述する。図９は、電源ＥＣＵ２５０により実行される停滞解消処理を説明するための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Ｓ１０〜Ｓ１２、Ｓ２０〜Ｓ２２（以下、「Ｓ１０」〜「Ｓ１２」、「Ｓ２０」〜「Ｓ２２」と称する）を含み、極値探索制御の実行中において所定時間経過毎にメインルーチンから呼び出されて実行され、Ｓ２０において極値探索が完了したと判定されるまで繰り返し実行される。
【００９３】
図９を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の出力周波数が収束しているか否かを判断する（Ｓ１０）。収束の有無は、たとえば直近の期間（以下、「収束判定期間」とも称する）における変動量の大きさに基づいて判断できる。収束判定期間は、たとえば極値探索の開始直後においては、極値探索の開始から所定時間が経過するまでの期間である。また、後述するＳ２１、Ｓ２２で振動信号Ｓｖの振幅が増減されたときには、振幅の増減が行なわれてから所定時間が経過するまでの期間を、収束判定期間とすることができる。Ｓ１０においては、たとえば、収束判定期間におけるインバータ２２０の出力周波数の変動量（たとえば、収束判定期間における最小値と最大値との差）が十分小さければ収束していると判断される。変動量が十分小さいか否かの判断には、予め実験等によって求められた所定のしきい値を用いることができる。たとえば、変動量がしきい値以下であれば収束していると判断され、変動量がしきい値を超えていれば収束していないと判断される。ただしこれに限られず、収束の有無の判断方法としては、種々の方法が公知であり、任意の方法を採用できる。
【００９４】
出力周波数が収束している場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）には、電源ＥＣＵ２５０は、出力周波数が最適周波数（極値）に到達したか否か（すなわち、収束した周波数が最適周波数であるか否か）を判断する（Ｓ１１）。より具体的には、最適周波数では、乗算部５４０により算出される乗算値Ｍｓが０に近い値（又は、ちょうど０）になるため、乗算値Ｍｓの絶対値が所定のしきい値よりも大きい場合には、収束した周波数が最適周波数ではないと判断され、乗算値Ｍｓの絶対値が上記のしきい値よりも小さい場合には、収束した周波数が最適周波数であると判断される。この判断で使用されるしきい値は、たとえば予め実験等によって求めることができる。そして、Ｓ１１において出力周波数が最適周波数に到達していない（すなわち、収束した周波数が最適周波数ではない）と判断された場合には、極値探索が停滞していると判定される。
【００９５】
なお、収束した周波数が最適周波数であるか否かの判断手法は任意である。たとえば、最適周波数では、電力損失が最小となるため、損失検出部５１０により検出される電力損失が所定の損失値よりも大きい場合には、収束した周波数が最適周波数ではないと判断され、損失検出部５１０により検出される電力損失が上記の損失値よりも小さい場合には、収束した周波数が最適周波数であると判断されるようにしてもよい。
【００９６】
出力周波数が最適周波数（極値）に到達した場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）には、極値探索が停滞していないと判定される。この場合、インバータ２２０の出力周波数が最適周波数に収束しているため、電源ＥＣＵ２５０は極値探索が完了したと判定する（Ｓ２０）。これにより、極値探索制御（ひいては、図９の処理）が終了する。
【００９７】
他方、出力周波数が最適周波数（極値）に到達していない場合（Ｓ１１にてＮＯ）には、極値探索が停滞していると判定され、電源ＥＣＵ２５０は、振動信号Ｓｖの振幅を現在値よりも単位操作量（たとえば、図７に示すΔｆ）だけ増加させる増加操作を行なう（Ｓ２１）。
【００９８】
極値探索が停滞している状況においては、極値探索において出力周波数の移動が実質的に止まって出力周波数が極値に近づかなくなる。このため、出力周波数の移動量（ひいては、出力周波数の変動量）が小さくなり、Ｓ１０において出力周波数が収束している（Ｓ１０にてＹＥＳ）と判断される。
【００９９】
この実施の形態では、極値探索が完了していない（すなわち、インバータ２２０の出力周波数が極値に到達していない）にもかかわらず出力周波数が収束したとき（Ｓ１０にてＹＥＳかつＳ１１にてＮＯ）に、極値探索が停滞していると判断される。極値探索が停滞していない状況においては、極値探索が正常なスピードで進行するため、出力周波数の移動量（ひいては、出力周波数の変動量）が大きくなり、Ｓ１０においてＮＯと判断され、処理がＳ１２へ進む。
【０１００】
Ｓ１２では、電源ＥＣＵ２５０が、振動信号Ｓｖの振幅が最小であるか否かを判断する。この実施の形態では、振動信号Ｓｖの段数が１段であるときのパルスＰ１（図７）の振幅（Δｆ）が最小の振幅に相当する。振動信号Ｓｖの段数が１段であればＳ１２でＹＥＳと判断され、振動信号Ｓｖの段数が２段以上であればＳ１２でＮＯと判断される。
【０１０１】
振動信号Ｓｖの振幅が最小でない場合（Ｓ１２にてＮＯ）には、電源ＥＣＵ２５０は、振動信号Ｓｖの振幅を現在値よりも単位操作量（たとえば、図７に示すΔｆ）だけ減少させる減少操作を行なう（Ｓ２２）。これにより、たとえば、振動信号Ｓｖの段数が３段であれば振動信号Ｓｖの段数は２段になり、振動信号Ｓｖの段数が２段であれば振動信号Ｓｖの段数は１段になる。他方、振動信号Ｓｖの振幅が最小である場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）、すなわち振動信号Ｓｖの段数が１段である場合には、振動信号Ｓｖの振幅をこれ以上小さくすることができないため、減少操作を行なうことなく、処理はメインルーチンへと戻される。
【０１０２】
上記図９の処理では、極値探索を開始してから極値探索が停滞又は完了するまでは、Ｓ１０でＮＯと判断され、処理がＳ１２に進む。そして、初期（たとえば、図７におけるタイミングｔ１１までの期間）においては、振動信号ＳｖがパルスＰ１（図７）の矩形波信号であるため、Ｓ１２でＹＥＳと判断され、処理はメインルーチンへと戻される。
【０１０３】
極値探索制御の実行中に極値探索が停滞すると、Ｓ１０にてＹＥＳかつＳ１１にてＮＯと判断され、Ｓ２１で増加操作が実行される。この増加操作により、振動信号ＳｖがパルスＰ２（図７）の矩形波信号になる。
【０１０４】
上記の増加操作によって極値探索の停滞が解消した場合には、出力周波数が極値（最適周波数）へ向かって移動するようになる。これにより、出力周波数の移動量（ひいては、出力周波数の変動量）が大きくなり、Ｓ１０において出力周波数が収束していない（Ｓ１０にてＮＯ）と判断され、処理がＳ１２へ進むようになる。この場合、振動信号ＳｖがパルスＰ２（図７）の矩形波信号であるため、Ｓ１２でＮＯと判断され、Ｓ２２で減少操作が実行される。この減少操作により、振動信号ＳｖがパルスＰ１（図７）の矩形波信号になる。
【０１０５】
他方、上記の増加操作によって極値探索の停滞が解消しない場合には、Ｓ１０にてＹＥＳかつＳ１１にてＮＯと判断され、Ｓ２１で増加操作が実行される。この増加操作により、振動信号ＳｖがパルスＰ３（図８）の矩形波信号になる。そして、この増加操作によっても極値探索の停滞が解消しない場合には、さらなる増加操作が行なわれて振動信号Ｓｖの段数が４段になる。極値探索の停滞が解消するまで増加操作（Ｓ２１）と停滞判断（Ｓ１０，Ｓ１１）とが繰り返し行なわれる。
【０１０６】
なお、電力伝送システムに何らかの異常が生じて極値探索の停滞が解消しないことも考えられるため、所定の中止条件が成立する場合には上記のループ処理（増加操作と停滞判断との繰り返し処理）から抜けて極値探索を中止するようにしてもよい。たとえば、振動信号Ｓｖの段数が所定段数を超えた場合に中止条件が成立するようにしてもよい。所定段数は、異常を検知するためのしきい値であり、たとえば正常な場合にとり得る上限値が設定される。中止条件が成立した場合には、異常が生じた旨をユーザに報知してもよい。
【０１０７】
上記の極値探索制御では、インバータ２２０の出力周波数を振動させることによって最適周波数（極値）の探索を行ない、出力周波数を徐々に最適周波数に近づけていき、最終的には、出力周波数を最適周波数に一致させる。極値探索制御において出力周波数が最適周波数へ向かって移動するときに、低感度周波数（インバータ２２０の出力周波数のうち周波数操作感度が特に低い周波数）が存在すると、出力周波数の移動が低感度周波数で実質的に止まって極値探索が停滞し、出力周波数が最適周波数に到達できなくなることがある。
【０１０８】
こうした場合に、上記図９の処理では、極値探索が停滞している（Ｓ１０にてＹＥＳかつＳ１１にてＮＯ）と判断されて、増加操作（Ｓ２１）が実行される。これにより、極値探索が停滞している場合における振動信号Ｓｖの振幅が、極値探索が停滞していない場合（Ｓ１０においてＮＯ）における振動信号Ｓｖの振幅よりも大きくなる。振動信号Ｓｖの振幅（ひいては、周波数振動の振幅）を大きくすることによって、周波数操作感度を高めることができる。そして、周波数操作感度を高めることで、出力周波数の移動が促進されるため、極値探索の停滞を解消することができる。
【０１０９】
また、この実施の形態では、１回の増加操作によって振動信号Ｓｖの振幅を単位操作量（たとえば、図７に示すΔｆ）だけ増加させ、増加操作を実行するごとに停滞判断（極値探索の停滞が解消したか否かの判断）を行なう。振動信号Ｓｖの振幅を少しずつ（単位操作量ずつ）増加させて停滞が解消したら振幅の増加をやめる。こうすることで、必要以上に振幅を大きくして出力電力に脈動を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。単位操作量（Δｆ）が小さいほど出力電力に脈動が生じにくい傾向があるため、この実施の形態では、Δｆとして、送電装置１０を構成するハードウェアによって決まる最も小さい限界値（最小の周波数操作量）を採用している。
【０１１０】
また、上記図９の処理では、増加操作によって極値探索の停滞が解消した場合には、減少操作（Ｓ２２）により振動信号Ｓｖの振幅を増加操作前の状態に戻している。発明者の実験等によれば、上記のような低感度周波数は出力周波数範囲において局所的に存在し、出力周波数が低感度周波数を通り過ぎれば周波数操作感度は高くなる。このため、増加操作によって極値探索の停滞が解消した場合には低感度周波数を通り過ぎたと判断し、減少操作によって振動信号Ｓｖの振幅を減少させることによって、インバータ２２０の出力電力における脈動を抑制している。
【０１１１】
上記実施の形態では、出力周波数が収束したか否かの判断（Ｓ１０）と収束した周波数が最適周波数であるか否かの判断（Ｓ１１）とによって、極値探索制御における極値探索が停滞しているか否かが判定される。しかしこれに限られず、極値探索が停滞しているか否かの判断手法は任意である。
【０１１２】
非接触送電装置において電力制御及び極値探索制御を実行するための構成は、図６に示した構成に限られず適宜変更可能である。たとえば、乗算部５４０とコントローラ５５０との間にローパスフィルタを設けてもよい。また、コントローラ５５０がＩ制御に代えてＰＩ制御を実行するようにしてもよい。
【０１１３】
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。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  送電装置、２０  受電装置、１００  交流電源、２１０  ＰＦＣ回路、２２０  インバータ、２３０，３２０  フィルタ回路、２４０  送電部、２４２，３１２  コイル、２４４，３１４  キャパシタ、２５０  電源ＥＣＵ、２６０，３７０  通信部、２７０，３８０  電圧センサ、２７２，２７４，３８２  電流センサ、３１０  受電部、３３０  整流部、３４０  リレー回路、３５０  蓄電装置、３６０  充電ＥＣＵ、４００  電力制御部、４１０  減算部、４２０，５５０  コントローラ、５００  周波数制御部、５１０  損失検出部、５２０  ＨＰＦ、５３０  振動信号生成部、５４０  乗算部、５６０，５７０  加算部、６００  駆動信号生成部、Ｄ１〜Ｄ４  還流ダイオード、Ｑ１〜Ｑ４  スイッチング素子。
【図１】
2019201514.tif 000003
【図２】
2019201514.tif 000004
【図３】
2019201514.tif 000005
【図４】
2019201514.tif 000006
【図５】
2019201514.tif 000007
【図６】
2019201514.tif 000008
【図７】
2019201514.tif 000009
【図８】
2019201514.tif 000010
【図９】
2019201514.tif 000011