(57)【要約】【課題】非接触送電装置および電力伝送システムにおいて、ターンオン電流が目標値よりも大きい場合に、リカバリー電流を速やかに低減する。【解決手段】電源ＥＣＵ２５０は、駆動周波数ｆを調整することによって、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏの立ち上がり時におけるインバータ２２０の出力電流Ｉｏを示すターンオン電流Ｉｔを目標値Ｉｔｒに制御するターンオン電流制御を実行する。目標値Ｉｔｒは、インバータ２２０にリカバリー電流が生じない範囲に設定される。ターンオン電流制御において、インバータ２２０の起動時における駆動周波数ｆを示す起動周波数がｆａ０の場合は、駆動周波数ｆは、起動周波数ｆａ０以上に調整される。電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流Ｉｔが目標値Ｉｔｒよりも大きいとき、駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０に近づく方向に駆動周波数ｆを調整する。【選択図】図１１
2017028792.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ように構成された送電部と、
駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ供給する電圧形のインバータと、
前記インバータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記駆動周波数を調整することによって、前記インバータの出力電圧の立ち上がり時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御するターンオン電流制御を実行し、
前記目標値は、前記インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、
前記ターンオン電流制御において、
前記インバータの起動時における前記駆動周波数を示す起動周波数が第１の周波数の場合は、前記駆動周波数は、前記第１の周波数以上に調整され、
前記起動周波数が前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の場合は、前記駆動周波数は、前記第２の周波数以下に調整され、
前記制御部は、前記ターンオン電流が前記目標値よりも大きいとき、前記駆動周波数が前記起動周波数に近づく方向に前記駆動周波数を調整する、非接触送電装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記駆動周波数が前記第１の周波数以上に調整される場合には、前記ターンオン電流が前記目標値よりも大きいときに、前記駆動周波数を減少させる一方で、
前記駆動周波数が前記第２の周波数以下に調整される場合には、前記ターンオン電流が前記目標値よりも大きいときに、前記駆動周波数を増加させる、請求項１に記載の非接触送電装置。
【請求項３】
前記ターンオン電流が前記目標値よりも大きい場合の前記制御部による前記駆動周波数の調整量は、前記ターンオン電流が前記目標値よりも小さい場合の前記制御部による前記駆動周波数の調整量よりも大きい、請求項１または２に記載の非接触送電装置。
【請求項４】
前記目標値は、０以下の所定値に設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触送電装置。
【請求項５】
送電装置と、
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、
駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ供給する電圧形のインバータと、
前記インバータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記駆動周波数を調整することによって、前記インバータの出力電圧の立ち上がり時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御するターンオン電流制御を実行し、
前記目標値は、前記インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、
前記ターンオン電流制御において、
前記インバータの起動時における前記駆動周波数を示す起動周波数が第１の周波数の場合は、前記駆動周波数は、前記第１の周波数以上に調整され、
前記起動周波数が前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の場合は、前記駆動周波数は、前記第２の周波数以下に調整され、
前記制御部は、前記ターンオン電流が前記目標値よりも大きいとき、前記駆動周波数が前記起動周波数に近づく方向に前記駆動周波数を調整する、電力伝送システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記駆動周波数が前記第１の周波数以上に調整される場合には、前記ターンオン電流が前記目標値よりも大きいときに、前記駆動周波数を減少させる一方で、
前記駆動周波数が前記第２の周波数以下に調整される場合には、前記ターンオン電流が前記目標値よりも大きいときに、前記駆動周波数を増加させる、請求項５に記載の電力伝送システム。
【請求項７】
前記ターンオン電流が前記目標値よりも大きい場合の前記制御部による前記駆動周波数の調整量は、前記ターンオン電流が前記目標値よりも小さい場合の前記制御部による前記駆動周波数の調整量よりも大きい、請求項５または６に記載の電力伝送システム。
【請求項８】
前記目標値は、０以下の所定値に設定される、請求項５〜７のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触送電装置および電力伝送システムに関し、より特定的には、受電装置に非接触で送電する非接触送電装置における電力制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１４−２０７７９５号公報（特許文献１）は、給電装置（送電装置）から車両（受電装置）に非接触で給電する非接触給電システムを開示する。この非接触給電システムでは、給電装置は、送電コイルと、インバータと、制御部とを備える。送電コイルは、車両に搭載された受電コイルに非接触で送電する。インバータは、駆動周波数に応じた交流電流を生成して送電コイルに出力する。制御部は、バッテリへの充電電力指令とバッテリへの出力電力とを車両側から取得し、出力電力が充電電力指令に追従するようにインバータの駆動周波数をフィードバック制御する。なお、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）、および特開２０１３−１２６３２７号公報（特許文献６）にも非接触送電に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０７７９５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献４】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献５】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献６】特開２０１３−１２６３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インバータが、電圧形のインバータであり、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する場合に、インバータ出力電圧のデューティを調整することによって送電電力を制御することができる。また、インバータの駆動周波数を制御することによって、インバータ出力電圧の立ち上がり時におけるインバータ出力電流を示すターンオン電流を制御することができる。
【０００５】
電圧形インバータにおいては、出力電圧の立ち上がり時に出力電圧と同符号の出力電流（正のターンオン電流）が流れると、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じることが知られている。リカバリー電流が生じると、還流ダイオードが発熱し、損失が増加する。そのため、インバータの駆動周波数を調整することによって、ターンオン電流が目標値（０以下の値）に制御される。これにより、リカバリー電流による損失を抑制することができる。
【０００６】
上記制御が実行される際にターンオン電流が目標値よりも大きくなり、正のターンオン電流が流れる状況が起こり得る。そのような場合には、インバータの動作状態を、正のターンオン電流が流れない状態へと速やかに復帰させることにより、リカバリー電流を速やかに低減することが望ましい。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、受電装置へ非接触で送電する非接触送電装置において、ターンオン電流が目標値よりも大きい場合に、リカバリー電流を速やかに低減することである。
【０００８】
また、本発明の別の目的は、送電装置から受電装置へ非接触で送電する電力伝送システムにおいて、ターンオン電流が目標値よりも大きい場合に、リカバリー電流を速やかに低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面に従う非接触送電装置は、受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する電圧形のインバータと、インバータを制御する制御部とを備える。制御部は、駆動周波数を調整することによって、インバータの出力電圧の立ち上がり時におけるインバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御するターンオン電流制御を実行する。目標値は、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定される。ターンオン電流制御において、インバータの起動時における駆動周波数を示す起動周波数が第１の周波数の場合は、駆動周波数は、第１の周波数以上に調整され、起動周波数が第１の周波数よりも高い第２の周波数の場合は、駆動周波数は、第２の周波数以下に調整される。制御部は、ターンオン電流が目標値よりも大きいとき、駆動周波数が起動周波数に近づく方向に駆動周波数を調整する。
【００１０】
本発明の他の局面に従う電力伝送システムは、送電装置と、受電装置とを備える。送電装置は、受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する電圧形のインバータと、インバータを制御する制御部とを備える。制御部は、駆動周波数を調整することによって、インバータの出力電圧の立ち上がり時におけるインバータの出力電流を示すターンオン電流を目標値に制御するターンオン電流制御を実行する。目標値は、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定される。ターンオン電流制御において、インバータの起動時における駆動周波数を示す起動周波数が第１の周波数の場合は、駆動周波数は、第１の周波数以上に調整され、起動周波数が第１の周波数よりも高い第２の周波数の場合は、駆動周波数は、第２の周波数以下に調整される。制御部は、ターンオン電流が目標値よりも大きいとき、駆動周波数が起動周波数に近づく方向に駆動周波数を調整する。
【００１１】
好ましくは、制御部は、駆動周波数が第１の周波数以上に調整される場合には、ターンオン電流が目標値よりも大きいときに、駆動周波数を減少させる一方で、駆動周波数が第２の周波数以下に調整される場合には、ターンオン電流が目標値よりも大きいときに、駆動周波数を増加させる。
【００１２】
好ましくは、上記目標値は、０以下の所定値に設定される。
上記構成によれば、ターンオン電流が目標値よりも大きい場合、ターンオン電流が減少して目標値に近づくようにターンオン電流制御が実行される。このようなターンオン電流制御を実現するための駆動周波数の調整手法として、駆動周波数を増加させる手法と、駆動周波数を減少させる手法とが考えられる。言い換えれば、駆動周波数が起動周波数に近づく方向に駆動周波数を調整する手法と、駆動周波数が起動周波数から遠ざかる方向に駆動周波数を調整する手法とが考えられる。詳細は後述するが、ターンオン電流が目標値よりも大きい場合には、駆動周波数が起動周波数に近づくように駆動周波数を調整する方が、駆動周波数が起動周波数から遠ざかる方向に駆動周波数を調整するときと比べて、インバータの動作状態が正のターンオン電流が流れない状態へと速やかに復帰する可能性が高い。したがって、そのように駆動周波数を調整することにより、リカバリー電流を速やかに低減することができる。
【００１３】
好ましくは、ターンオン電流が目標値よりも大きい場合の制御部による駆動周波数の調整量は、ターンオン電流が目標値よりも小さい場合の制御部による駆動周波数の調整量よりも大きい。
【００１４】
上記構成によれば、インバータの動作状態を正のターンオン電流が流れない状態へと速やかに復帰させるのに要する時間が短縮されるので、リカバリー電流を一層低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、受電装置へ非接触で送電する非接触送電装置において、インバータにてリカバリー電流が流れるのをできる限り抑制することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、送電装置から受電装置へ非接触で送電する電力伝送システムにおいて、ターンオン電流が目標値よりも大きい場合に、リカバリー電流を速やかに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る非接触送電装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す送電部および受電部の回路構成の一例を示した図である。
【図３】図１に示すインバータの回路構成を示した図である。
【図４】インバータのスイッチング波形と、出力電圧および出力電流の波形とを示した図である。
【図５】電源ＥＣＵにより実行される送電電力制御およびターンオン電流制御の制御ブロック図である。
【図６】送電電力が一定の下でのターンオン電流とインバータの駆動周波数との関係を示した図である。
【図７】送電電力およびターンオン電流の等高線の一例を示した図である。
【図８】送電電力制御およびターンオン電流制御を説明するためのタイムチャートである。
【図９】インバータの動作点が禁止帯に含まれる第１の状況を説明するための図である。
【図１０】インバータの動作点が禁止帯に含まれる第２の状況を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態において、動作点が禁止帯に含まれる場合に実行されるターンオン電流制御を説明するための図である。
【図１２】本実施の形態に係る電源ＥＣＵにより実行される送電電力制御およびターンオン電流制御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】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一また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。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る非接触送電装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、電力伝送システム１は、送電装置１０と、受電装置２０とを備える。受電装置２０は、たとえば、送電装置１０から供給され蓄えられた電力を用いて走行可能な車両等に搭載され得る。
【００２０】
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。
【００２１】
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およ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。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。
【００２２】
インバータ２２０は、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を、所定の伝送周波数を有する送電電力（交流電力）に変換する。インバータ２２０によって生成された送電電力は、フィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ供給される。インバータ２２０は、電圧形インバータであり、インバータ２２０を構成する各スイッチング素子に逆並列に還流ダイオードが接続されている（図３参照）。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。
【００２３】
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、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。
【００２４】
送電部２４０は、伝送周波数を有する交流電力（送電電力）をインバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて受け、送電部２４０の周囲に生成される電磁界を通じて、受電装置２０の受電部３１０に非接触で送電する。送電部２４０は、たとえば、受電部３１０に非接触で送電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成され得るが、コイルのみで所望の共振状態が形成される場合には、キャパシタを設けなくてもよい。
【００２５】
電圧センサ２７０は、インバータ２２０の出力電圧を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０に出力する。電流センサ２７２は、インバータ２２０の出力電流を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０に出力する。電圧センサ２７０および電流センサ２７２の検出値に基づいて、インバータ２２０から送電部２４０に供給される送電電力（すなわち、送電部２４０から受電装置２０に出力される電力）を検出することができる。電流センサ２７４は、送電部２４０に流れる電流を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。
【００２６】
電源ＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサおよび機器からの信号を受けるとともに、送電装置１０における各種機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送の実行時に、インバータ２２０が送電電力（交流電力）を生成するようにインバータ２２０のスイッチング制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００２７】
電源ＥＣＵ２５０により実行される主要な制御として、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送の実行時に、送電電力を目標電力に制御するためのフィードバック制御（以下、「送電電力制御」とも称する）を実行する。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の出力電圧のデューティを調整することによって、送電電力を目標電力に制御する。なお、出力電圧のデューティとは、出力電圧波形（矩形波）の周期に対する正（または負）の電圧出力時間の比として定義される。インバータ２２０のスイッチング素子の動作タイミングを変化させることによって、インバータ出力電圧のデューティを調整することができる。目標電力は、たとえば、受電装置２０の受電状況に基づいて生成され得る。本実施の形態では、受電装置２０において、受電電力の目標値と検出値との偏差に基づいて送電電力の目標電力が生成され、受電装置２０から送電装置１０へ送信される。
【００２８】
また、電源ＥＣＵ２５０は、上記の送電電力制御を実行するとともに、インバータ２２０におけるターンオン電流を目標値に制御するためのフィードバック制御（以下、「ターンオン電流制御」とも称する）を実行する。ターンオン電流とは、インバータ２２０の出力電圧の立ち上がり時におけるインバータ２２０の出力電流の瞬時値である。ターンオン電流が正であると、インバータ２２０の還流ダイオードに逆方向のリカバリー電流が流れ、還流ダイオードにおいて熱（すなわち損失）が発生する。そこで、ターンオン電流制御の上記目標値（ターンオン電流目標値）は、インバータ２２０の還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、基本的には０以下の所定値とされる。ターンオン電流目標値は、力率が良くなる「０」が理想的であるが、マージンをとって負値に設定してもよい。また、ターンオン電流目標値は、リカバリー電流による損失が問題とならない程度に小さい正値に設定してもよい。送電電力制御およびターンオン電流制御については、後ほど詳しく説明する。
【００２９】
通信部２６０は、受電装置２０の通信部３７０と無線通信するように構成され、受電装置２０から送信される送電電力の目標値（目標電力）を受信するほか、送電の開始／停止および受電装置２０の受電状況などの情報を受電装置２０とやり取りする。
【００３０】
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。
【００３１】
受電部３１０は、送電装置１０の送電部２４０から出力される電力（交流電力）を非接触で受電する。受電部３１０は、たとえば、送電部２４０から非接触で受電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成され得るが、コイルのみで所望の共振状態が形成される場合には、キャパシタを設けなくてもよい。受電部３１０は、受電した電力をフィルタ回路３２０を通じて整流部３３０に出力する。
【００３２】
フィルタ回路３２０は、受電部３１０と整流部３３０との間に設けられ、受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路３２０は、たとえば、インダクタおよ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に出力する。
【００３３】
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またはニッケル水素電池などの二次電池を含んで構成される。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、蓄えられた電力を図示しない負荷駆動装置に供給する。なお、蓄電装置３５０として大容量のキャパシタも採用可能である。
【００３４】
リレー回路３４０は、整流部３３０と蓄電装置３５０との間に設けられ、送電装置１０による蓄電装置３５０の充電時にＯＮされる。なお、図示しないが、整流部３３０と蓄電装置３５０との間（たとえば、整流部３３０とリレー回路３４０との間）に、整流部３３０の出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。
【００３５】
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に出力する。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に出力する。電圧センサ３８０および電流センサ３８２の検出値に基づいて、受電部３１０による受電電力（すなわち、蓄電装置３５０の充電電力）を検出することができる。なお、電圧センサ３８０および電流センサ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。
【００３６】
充電ＥＣＵ３６０は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサおよび機器からの信号を受けるとともに、受電装置２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。
【００３７】
充電ＥＣＵ３６０により実行される主要な制御として、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０からの受電中に、受電装置２０における受電電力が所望の目標値となるように、送電装置１０における送電電力の目標値（目標電力）を生成する。具体的には、充電ＥＣＵ３６０は、受電電力の検出値と目標値との偏差に基づいて、送電装置１０における送電電力の目標値を生成する。そして、充電ＥＣＵ３６０は、生成された送電電力の目標値（目標電力）を通信部３７０によって送電装置１０に送信する。
【００３８】
通信部３７０は、送電装置１０の通信部２６０と無線通信するように構成され、充電ＥＣＵ３６０において生成される送電電力の目標値（目標電力）を送電装置１０に送信するほか、電力伝送の開始／停止に関する情報を送電装置１０とやり取りしたり、受電装置２０の受電状況（受電電圧、受電電流、および受電電力等）を送電装置１０に送信したりする。
【００３９】
図２は、図１に示した送電部２４０および受電部３１０の回路構成の一例を示した図である。図２を参照して、送電部２４０は、コイル２４２と、キャパシタ２４４とを含む。キャパシタ２４４は、送電電力の力率を補償するために設けられ、コイル２４２に直列に接続される。受電部３１０は、コイル３１２と、キャパシタ３１４とを含む。キャパシタ３１４は、受電電力の力率を補償するために設けられ、コイル３１２に直列に接続される。なお、このような回路構成は、ＳＳ方式（一次直列二次直列方式）とも称される。
【００４０】
なお、図示しないが、送電部２４０および受電部３１０の構成は、このようなＳＳ方式のものに限定されない。たとえば、受電部３１０において、コイル３１２にキャパシタ３１４が並列接続されるＳＰ方式（一次直列二次並列方式）、または、さらに送電部２４０において、コイル２４２にキャパシタ２４４が並列接続されるＰＰ方式（一次並列二次並列方式）等も採用され得る。
【００４１】
再び図１を参照して、電力伝送システム１においては、インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０に送電電力（交流電力）が供給される。送電部２４０および受電部３１０の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部２４０および受電部３１０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００４２】
送電装置１０において、インバータ２２０から送電部２４０に送電電力が供給されると、送電部２４０のコイルと受電部３１０のコイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部２４０から受電部３１０へエネルギー（電力）が移動する。受電部３１０に移動したエネルギーは、フィルタ回路３２０および整流部３３０を通じて蓄電装置３５０に供給される。
【００４３】
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１参照）が接続され、交流側の端子Ｔ３，Ｔ４には、フィルタ回路２３０が接続される。
【００４４】
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。
【００４５】
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および出力電流Ｉｏが生じる（図中、矢印で示される方向を正値とする）。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いる。この場合の出力電圧Ｖｏは、ほぼ電圧Ｖ１（正値）となる。
【００４６】
図４は、インバータ２２０のスイッチング波形と、出力電圧Ｖｏおよび出力電流Ｉｏの波形とを示した図である。図３および図４を参照して、時刻ｔ４〜ｔ８の１周期を例に説明する。
【００４７】
時刻ｔ４において、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がそれぞれＯＦＦ，ＯＮの状態で、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦからＯＮに切り替わるとともにスイッチング素子Ｑ３がＯＮからＯＦＦに切り替わると（図３に示される状態）、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏが０からＶ１（正値）に立ち上がる。
【００４８】
時刻ｔ５において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がそれぞれＯＮ，ＯＦＦの状態で、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦからＯＮに切り替わるとともにスイッチング素子Ｑ４がＯＮからＯＦＦに切り替わると、出力電圧Ｖｏは０となる。
【００４９】
時刻ｔ６において、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がそれぞれＯＮ，ＯＦＦの状態で、スイッチング素子Ｑ１がＯＮからＯＦＦに切り替わるとともにスイッチング素子Ｑ３がＯＦＦからＯＮに切り替わると、出力電圧Ｖｏは−Ｖ１（負値）となる。
【００５０】
時刻ｔ７において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がそれぞれＯＦＦ，ＯＮの状態で、スイッチング素子Ｑ２がＯＮからＯＦＦに切り替わるとともにスイッチング素子Ｑ４がＯＦＦからＯＮに切り替わると、出力電圧Ｖｏは再び０となる。
【００５１】
時刻ｔ４から１周期後の時刻ｔ８において、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がそれぞれＯＦＦ，ＯＮの状態で、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦからＯＮに切り替わるとともにスイッチング素子Ｑ３がＯＮからＯＦＦに切り替わると、出力電圧Ｖｏが０からＶ１（正値）に立ち上がる（時刻ｔ４と同じ状態）。
【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。図４では、出力電圧Ｖｏのデューティが０．２５である場合が示されている。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、送電電力を変化させることができる。定性的には、デューティを大きくすることによって送電電力を増加させることができ、デューティを小さくすることによって送電電力を減少させることができる。そのため、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、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。
【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Ｉｏの瞬時値Ｉｔは、上述のターンオン電流Ｉｔに相当する。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およびインバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）に応じて変化する。図４では正のターンオン電流Ｉｔが流れる場合が示されている。
【００５５】
正のターンオン電流Ｉｔが流れると、スイッチング素子Ｑ３に逆並列に接続される還流ダイオードＤ３（図３参照）に逆方向の電流（すなわちリカバリー電流）が流れる。還流ダイオードＤ３にリカバリー電流が流れると、還流ダイオードＤ３の発熱が大きくなり、インバータ２２０の損失が大きくなる。ターンオン電流Ｉｔが０以下であれば、還流ダイオードＤ３にリカバリー電流は流れず、インバータ２２０の損失は抑制される。
【００５６】
インバータ２２０の駆動周波数が変化するとターンオン電流Ｉｔが変化するので、インバータ２２０の駆動周波数を調整することによって、ターンオン電流Ｉｔを制御し得る。そのため、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を目標値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の目標値は、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じないように、基本的に０以下の値に設定される。
【００５７】
図５は、電源ＥＣＵ２５０により実行される送電電力制御およびターンオン電流制御の制御ブロック図である。図５を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、減算部４１０，４３０と、コントローラ４２０，４４０とを含む。減算部４１０、コントローラ４２０および制御対象のインバータ２２０によって構成されるフィードバックループが送電電力制御を構成する。一方、減算部４３０、コントローラ４４０およびインバータ２２０によって構成されるフィードバックループがターンオン電流制御を構成する。
【００５８】
減算部４１０は、送電電力の目標値を示す目標電力Ｐｓｒから送電電力Ｐｓの検出値を減算し、その演算値をコントローラ４２０に出力する。なお、送電電力Ｐｓの検出値は、たとえば、図１に示した電圧センサ２７０および電流センサ２７２の検出値に基づいて算出することができる。
【００５９】
コントローラ４２０は、減算部４１０からの演算値に基づいて、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティｄを調整する。これにより、送電電力制御が実現される。
【００６０】
より詳細に説明すると、演算値が略０の場合（送電電力Ｐｓと目標電力Ｐｓｒとがほぼ等しい場合）、コントローラ４２０は、そのときのデューティｄを維持する。演算値が正の場合（送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒよりも小さい場合）、コントローラ４２０は、デューティｄを所定の調整量Δｄだけ増加させる。一方、演算値が負の場合（送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒよりも大きい場合）、コントローラ４２０は、デューティｄを所定の調整量Δｄだけ減少させる。これにより、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに近づくようにデューティｄが調整され、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに制御される。なお、コントローラ４２０は、目標電力Ｐｓｒと送電電力Ｐｓとの偏差を入力とするＰＩ制御（Proportional-Integral  Control：比例積分制御）を実行してもよい。
【００６１】
減算部４３０は、ターンオン電流の目標値Ｉｔｒからターンオン電流Ｉｔの検出値を減算し、その演算値をコントローラ４４０に出力する。なお、ターンオン電流目標値Ｉｔｒは、上述のように基本的に０以下の値とされる。また、ターンオン電流Ｉｔの検出値とは、電圧センサ２７０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（いずれも図１参照）の検出値（瞬時値）である。
【００６２】
コントローラ４４０は、減算部４３０からの演算値に基づいて、インバータ２２０の駆動周波数ｆを調整する。これにより、ターンオン電流制御が実現される。コントローラ４４０によるフィードバック制御については後ほど詳しく説明する。
【００６３】
図６は、送電電力Ｐｓが一定の下でのターンオン電流Ｉｔとインバータ２２０の駆動周波数ｆとの関係を示した図である。図６において、横軸はインバータ２２０の駆動周波数ｆを示し、縦軸はターンオン電流Ｉｔを示す。図６を参照して、曲線ｋは、送電電力Ｐｓが一定の下でインバータ２２０の駆動周波数ｆを変化させたときのターンオン電流Ｉｔを示す。一例として、ターンオン電流Ｉｔが０に制御される場合、ターンオン電流Ｉｔを０にするインバータ２２０の駆動周波数ｆとして、ｆａおよびｆｂの２点が存在する。
【００６４】
インバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティｄを調整する送電電力制御と、インバータ２２０の駆動周波数ｆを調整するターンオン電流制御とは互いに干渉する。そのため、送電電力制御により調整されるデューティｄによっては、ターンオン電流制御によりターンオン電流Ｉｔを目標値Ｉｔｒに制御できない場合もあり得る。
【００６５】
図７は、送電電力Ｐｓおよびターンオン電流Ｉｔの等高線の一例を示した図である。図７（Ａ）および図７（Ｂ）において、横軸はインバータ２２０の駆動周波数ｆを示し、縦軸はインバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティｄを示す。
【００６６】
図８は、送電電力制御およびターンオン電流制御を説明するためのタイムチャートである。図８において、横軸は経過時間を示す。縦軸は、上から順に送電電力Ｐｓ、ターンオン電流Ｉｔ、デューティｄ、および駆動周波数ｆを示す。
【００６７】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、斜線で示される領域Ｓは、インバータ２２０にリカバリー電流が生じる領域である。すなわち、領域Ｓに含まれるインバータ２２０の動作点では、ターンオン電流Ｉｔが０よりも大きくなり、インバータ２２０にリカバリー電流が生じる。以下では、この領域Ｓを「禁止帯Ｓ」とも称する。
【００６８】
点線で示される曲線ＰＬ１，ＰＬ２の各々は、送電電力Ｐｓの等高線である。曲線ＰＬ１によって示される送電電力は、曲線ＰＬ２によって示される送電電力よりも大きい。ある送電電力を実現するデューティｄは、図示されるように周波数依存性を示す。
【００６９】
一点鎖線で示される曲線ＩＬ１，ＩＬ２の各々は、ターンオン電流Ｉｔが０以下の所定値となる等高線である。ここでは一例としてターンオン電流Ｉｔが０となる等高線が示されている。ターンオン電流Ｉｔが０となるターンオン電流Ｉｔの等高線は、禁止帯Ｓの低周波側の領域と高周波側の領域とに１本ずつ存在する。曲線ＩＬ１が存在する低周波側の領域においては、デューティｄが増加し、かつ駆動周波数ｆが減少するにつれて、ターンオン電流Ｉｔは小さくなる（負方向へ増加する）。一方、曲線ＩＬ２が存在する高周波側の領域においては、デューティｄが増加し、かつ駆動周波数ｆが増加するにつれて、ターンオン電流Ｉｔは小さくなる。なお、図７（Ａ）および図７（Ｂ）における禁止帯Ｓの境界は、ターンオン電流が０となる曲線ではない。つまり、小さい正値のターンオン電流Ｉｔは許容されている。
【００７０】
たとえば送電電力ＰＬ１を実現しつつターンオン電流Ｉｔを０に制御する場合、インバータ２２０の目標動作点（初期動作点）として、動作点Ｐａ２（曲線ＰＬ１と曲線ＩＬ１との交点）、および動作点Ｐｂ２（曲線ＰＬ１と曲線ＩＬ２との交点）のうちのいずれ一方を選択し得る。
【００７１】
図７（Ａ）は、動作点Ｐａ２がインバータ２２０の目標動作点として選択される場合を示す。図７（Ａ）および図８を参照して、インバータ２２０の起動処理が実行されると、インバータ２２０の動作点Ｐは、太線で示すように、Ｐａ０からＰａ１を経由してＰａ２へと移動する。
【００７２】
より詳細に説明すると、まず、動作点ＰがＰａ０からＰａ１へと移動するときには、駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０にて一定の下でデューティｄが調整される（図８の時刻ｔ１０〜時刻ｔ１１の期間参照）。このとき、図７（Ａ）に示す例では動作点Ｐが禁止帯Ｓを通過することになるので、デューティｄの調整量Δｄを大きく設定したり、送電電力制御のゲイン（デューティｄを調整するためのフィードバック制御のゲイン）を大きく設定したりすることにより、動作点Ｐに禁止帯Ｓを速やかに通過させることが望ましい。続いて、動作点ＰがＰａ１からＰａ２へと移動するときには、送電電力ＰｓがＰＬ１にて一定の下でターンオン電流Ｉｔが調整される（図８の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２の期間参照）。
【００７３】
一方、図７（Ｂ）は、動作点Ｐｂ２がインバータ２２０の目標動作点として選択される場合を示す。図７（Ｂ）を参照して、インバータ２２０の起動処理が実行されると、インバータ２２０の動作点Ｐは、太線で示すように、Ｐｂ０からＰｂ１を経由してＰｂ２へと移動する。このときの制御は、図７（Ａ）にて説明した制御と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。起動周波数ｆａ０，ｆｂ０は、本発明に係る「第１および第２の周波数」にそれぞれ相当する。
【００７４】
なお、図７（Ａ）において、インバータ２２０の起動時とは、動作点ＰがＰａ０からＰａ１に到達するまでの期間を意味する。また、図７（Ｂ）において、インバータ２２０の起動時とは、動作点ＰがＰｂ０からＰｂ１に到達するまでの期間を意味する。つまり、インバータ２２０の起動時とは、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに到達するまでインバータ２２０のデューティｄが増加する期間（あるいは、そのうちの一部の期間）を意味する。なお、図７（Ａ）および図７（Ｂ）では駆動周波数ｆが一定の下でデューティｄを増加させる構成を例に説明したが、駆動周波数ｆを固定することは必須ではない。
【００７５】
ここで、インバータ２２０で生じるリカバリー電流を抑制するためには、インバータ２２０の動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれないように送電電力制御およびターンオン電流制御を実行することが望ましいものの、動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれる状況が生じ得る。以下では、上記状況が生じる理由について図７（Ａ）に示した制御を例に説明するが、図７（Ｂ）に示した制御であっても同等である。
【００７６】
図９は、インバータ２２０の動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれる第１の状況を説明するための図である。図９を参照して、一般にフィードバック制御では、制御対象値が目標値を行き過ぎたり(オーバーシュートしたり)、制御対象値が目標値の前後を振動したり(ハンチングしたり)し得る。本実施の形態におけるターンオン電流制御では、たとえば駆動周波数ｆの調整量Δｆが比較的大きく設定された場合に、駆動周波数ｆのオーバーシュートまたはハンチングが起こりやすくなる。その結果、矢印ＡＲ１に示すように、動作点ＰがＰａ２を通過して禁止帯Ｓの内部に入り込んでしまう場合がある。
【００７７】
図１０は、インバータ２２０の動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれる第２の状況を説明するための図である。図１０を参照して、受電装置２０が車両に搭載されている場合において、送電装置１０から受電装置２０への送電中に荷積みまたは荷下ろしに伴ない車高が変化すると、送電装置１０と受電装置２０との間の距離（以下、「ギャップ」とも称する）が変化することになる。そうすると、送電部２４０のコイル２４２と受電部３１０のコイル３１２（図２参照）との間の結合係数ｋが変化し得る。その結果、禁止帯Ｓの形状が変化し、動作点Ｐが禁止帯Ｓの内部に含まれるようになる場合がある。
【００７８】
このようにインバータ２２０の動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれる状況が生じた場合には、動作点Ｐが禁止帯Ｓから速やかに抜け出るようにターンオン電流制御を実行することが望ましい。図９および図１０にて説明した例においては、動作点Ｐが禁止帯Ｓを横切るように駆動周波数ｆを増加させる制御（駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０から遠ざかる方向への制御）と、動作点Ｐが引き返すように駆動周波数ｆを減少させる制御（駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０に近づく方向への制御）とのうち、いずれか一方の制御を選択することが求められる。
【００７９】
インバータ２００の動作点Ｐと禁止帯Ｓの形状との相対的な関係に基づいて、上記２通りの制御のうち動作点Ｐが禁止帯Ｓからより速やかに抜け出ることが可能な制御を判定することも考えられる。たとえば禁止帯Ｓの形状が変化した場合（図１０参照）には、変化後の禁止帯Ｓの形状を取得し、その取得結果に応じて動作点Ｐの移動方向を決定することが考えられる。しかしながら、禁止帯Ｓの形状を取得するには時間を要するので、その間もリカバリー電流が流れてしまうことになる。
【００８０】
そこで、本実施の形態によれば、動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれる場合には、動作点Ｐが引き返すようにターンオン電流制御を実行する構成を採用する。すなわち、駆動周波数ｆは、インバータ２２０の起動時の起動周波数（図９および図１０に示す例では起動周波数ｆａ０）に近づく方向に調整される。
【００８１】
図１１は、本実施の形態において、動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれる場合に実行されるターンオン電流制御を説明するための図である。図１１（Ａ）は図９にて説明した状況に対応し、図１１（Ｂ）は図１０にて説明した状況に対応する。
【００８２】
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）を参照して、所定値（たとえば０）以上のターンオン電流Ｉｔが検出されると（すなわち動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれることが検出されると）、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力ＰｓがＰＬ１に維持されるように送電電力制御を実行しつつ、インバータ２２０の駆動周波数ｆが減少するようにターンオン電流制御を実行する（矢印ＡＲ２，ＡＲ３参照）。
【００８３】
電源ＥＣＵ２５０による制御について、より具体的に説明する。図５に戻り、コントローラ４４０は、減算部４３０の演算値（ターンオン電流の目標値Ｉｔｒからターンオン電流Ｉｔ（検出値）を減算した値）が略０の場合、コントローラ４４０は、そのときの駆動周波数ｆを維持する。
【００８４】
演算値が正の場合（ターンオン電流Ｉｔが目標値Ｉｔｒよりも小さい場合）、コントローラ４４０は、駆動周波数ｆを所定の調整量Δｆだけ増加させる。これにより、図９および図１０に示した例では、駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０から遠ざかる方向に駆動周波数ｆが調整される。
【００８５】
これに対し、演算値が負の場合（ターンオン電流Ｉｔが目標値Ｉｔｒよりも大きい場合）、コントローラ４４０は、駆動周波数ｆを所定の調整量Δｆだけ減少させる。これにより、図９および図１０に示した例では、駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０に近づく方向に駆動周波数ｆが調整される。
【００８６】
このように、ターンオン電流Ｉｔが目標値Ｉｔｒよりも大きい場合には、駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０に近づく方向に駆動周波数ｆが調整される。駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０に近づくに従い、ターンオン電流Ｉｔは減少する。動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれないようになると、ターンオン電流Ｉｔは上記所定値未満になり、リカバリー電流が抑制される。以下、このような制御を採用する理由を説明する。
【００８７】
まず、たとえば目標電力の変更に伴ないインバータ２２０の駆動周波数ｆのオーバーシュート等が生じ、動作点Ｐが禁止帯Ｓ内に入り込んだ場合について説明する。図１１（Ａ）を参照して、一般に、ターンオン電流Ｉｔが所定値（たとえば０）よりも大きいことは、動作点Ｐが禁止帯Ｓの内部深くに至る前に検出可能である。そのため、ターンオン電流Ｉｔが所定値よりも大きいことが検出された時の駆動周波数ｆと禁止帯Ｓの低周波側の境界周波数との差Δｆ１、および、駆動周波数ｆと禁止帯Ｓの高周波側の境界周波数との差Δｆ２を比較すると、差Δｆ１の方が差Δｆ２よりも小さい可能性が高い。したがって、駆動周波数ｆを起動周波数ｆａ０に近づける方が、駆動周波数ｆを起動周波数ｆａ０から遠ざける場合と比べて、動作点Ｐが禁止帯Ｓを速やかに抜け出る可能性が高い。
【００８８】
次に、禁止帯Ｓの形状変化により、動作点Ｐが禁止帯Ｓ内に含まれるようになった場合について説明する。図１１（Ｂ）を参照して、多くの場合、禁止帯Ｓの形状は、荷積み等に伴ない送電装置１０と受電装置２０との間の距離（ギャップ）が変化するにつれて連続的に変化する。
【００８９】
より詳細に説明すると、禁止帯Ｓの形状は、ターンオン電流Ｉｔの大きさにより規定される。図４に示したように、ターンオン電流Ｉｔは、インバータ２２０の出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏとの位相差に応じて定まる。この位相差は、送電装置１０と受電装置２０との間の相互インダクタンスＭに応じて連続的に変化する。相互インダクタンスＭは、送電部２４０のコイル２４２と受電部３１０のコイル３１２（図２参照）との間の結合係数ｋに比例する。一般に、結合係数ｋは、ギャップが大きくなるに従って連続的に小さくなる。以上より、ギャップが連続的に変化する限り、禁止帯Ｓの形状は連続的に変化することになる。そのため、ターンオン電流Ｉｔが所定値よりも大きいことが検出された時、禁止帯Ｓの形状は大きく変化しておらず、差Δｆ１の方が差Δｆ２よりも小さい可能性が高い。したがって、駆動周波数ｆを起動周波数ｆａ０に近づける方が、駆動周波数ｆを起動周波数ｆａ０から遠ざける場合と比べて、動作点Ｐが禁止帯Ｓを速やかに抜け出る可能性が高い。
【００９０】
このように、図９および図１０にて説明したいずれの状況においても、駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０に近づく方向に駆動周波数ｆを調整する方が、駆動周波数ｆが起動周波数ｆａ０から遠ざかる方向に駆動周波数ｆを調整する場合と比べて、動作点Ｐが禁止帯Ｓを速やかに抜け出る可能性が高い。よって、リカバリー電流を速やかに低減することができる可能性が高くなる。
【００９１】
さらに、動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれる場合には、動作点Ｐが禁止帯Ｓに含まれない場合と比べて、ターンオン電流制御における駆動周波数ｆの調整量Δｆを大きく設定することが好ましい。これにより、動作点Ｐが禁止帯Ｓを抜け出でるのに要する時間が短縮されるので、リカバリー電流を一層低減することができる。
【００９２】
なお、図示しないが、図７（Ｂ）にて説明したように起動周波数としてｆｂ０が選択される場合には、駆動周波数ｆの調整方向が図５にて説明した方向と逆になる。すなわち、所定値以上のターンオン電流Ｉｔが検出されると、電源ＥＣＵ２５０は、駆動周波数ｆが増加するようにターンオン電流制御を実行する。これにより、駆動周波数ｆは、起動周波数ｆｂ０に近づく方向に調整される。
【００９３】
図１２は、本実施の形態に係る電源ＥＣＵ２５０により実行されるターンオン電流制御を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される各ステップ（以下、Ｓで略す）は、所定時間毎または所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。以下では図７（Ａ）に示したように、インバータ２２０の起動周波数が禁止帯Ｓの低周波側に設定される構成を例に説明する。
【００９４】
図１、図５、および図１２を参照して、Ｓ１０において、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への送電の開始指示が有ったか否かを判定する。この送電開始指示は、送電装置１０または受電装置２０において利用者による指示に基づくものであってもよいし、タイマー等による充電開始時刻の到来に伴ない発生させてもよい。送電開始指示がないときは（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、処理をメインルーチンへと戻す。
【００９５】
送電開始指示があったものと判定されると（Ｓ１０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓの目標電力Ｐｓｒおよびターンオン電流Ｉｔの目標値Ｉｔｒ（初期値）を設定する（Ｓ２０）。なお、目標電力Ｐｓｒは、上述のように受電装置２０の受電状況に基づいて生成されるところ、送電が開始されていないこの時点では、予め定められた初期値に設定される。ターンオン電流目標値Ｉｔｒの初期値には、たとえば０が設定される。
【００９６】
Ｓ３０において、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力制御およびターンオン電流制御の実行を開始する。具体的に、電源ＥＣＵ２５０は、駆動周波数ｆを起動周波数に固定しつつ、デューティｄを増加させる。これにより、動作点ＰがＰａ０からＰａ１（図７（Ａ）参照）に移動する。
【００９７】
動作点Ｐが動作点Ｐａ１に達すると、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流Ｉｔの検出値を取得する（Ｓ４０）。さらに、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流Ｉｔの検出値が所定値（たとえば０）よりも大きいか否か、すなわち動作点Ｐが禁止帯Ｓの内部に含まれているか否かを判定する（Ｓ５０）。
【００９８】
動作点Ｐが禁止帯Ｓの内部に含まれない場合（Ｓ５０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流制御におけるインバータ２２０の駆動周波数ｆの調整量Δｆとして、デフォルト値（通常値）であるΔｆＳを用いる（Ｓ７０）。
【００９９】
これに対し、動作点Ｐが禁止帯Ｓの内部に含まれる場合（Ｓ５０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、駆動周波数ｆの調整量Δｆを、デフォルト値ΔｆＳから、ΔｆＳよりも大きいΔｆＬへと変更する（Ｓ６０）。これにより、以下のＳ８０〜Ｓ１００の動作点探索処理において動作点Ｐが禁止帯Ｓから抜け出るための駆動周波数ｆの調整速度（単位時間当たりの駆動周波数ｆの調整量）が高められる。
【０１００】
Ｓ８０において、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の起動周波数が禁止帯Ｓの低周波側の値（ｆａ０）であるか否かを判定する。起動周波数がｆａ０（第１の周波数）の場合（Ｓ８０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は処理をＳ９０に進める。ここでは起動周波数がｆａ０に設定される例を説明しているので下記Ｓ９０の処理が実行される。
【０１０１】
Ｓ９０において、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつ、駆動周波数ｆを基本的に増加させる（すなわちｆａ０以上に調整する）ことによりインバータ２２０の動作点Ｐの探索を実行する。より具体的には、コントローラ４２０は、コントローラ４２０のゲイン（デューティｄの調整量Δｄ）をＳ３０の処理時と比べて大きく設定する等により、送電電力Ｐｓの目標電力Ｐｓｒへの追従性を高める。さらに、ターンオン電流Ｉｔが目標値Ｉｔｒよりも小さい場合、コントローラ４４０は、駆動周波数ｆを調整量Δｆだけ増加させる。一方、ターンオン電流Ｉｔが目標値Ｉｔｒよりも大きい場合、コントローラ４４０は、駆動周波数ｆを調整量Δｆだけ減少させる。
【０１０２】
なお、起動周波数がｆｂ０（第２の周波数）の場合（Ｓ８０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は処理をＳ１００に進める。Ｓ１００において、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓを目標電力Ｐｓｒに制御しつつ、駆動周波数ｆを基本的に減少させる（すなわちｆｂ０以下に調整する）ことによりインバータ２２０の動作点Ｐの探索を実行する。この具体的な制御はＳ９０における制御と同等であるため、説明は繰り返さない。
【０１０３】
Ｓ１１０において、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の動作点Ｐの探索が完了したか否かを判定する。この探索完了は種々の観点で判定し得る。たとえば、送電部２４０に流れる電流Ｉ１の極小値が見出されたり、電流Ｉ１の低下率が所定値よりも小さくなったり、ターンオン電流目標値Ｉｔｒが所定の下限値に到達したりした場合に、動作点Ｐの探索が完了したものと判定し得る。
【０１０４】
動作点Ｐの探索はまだ完了していないと判定されると（Ｓ１１０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、Ｓ５０へ処理を戻す。一方、動作点Ｐの探索が完了したものと判定されると（Ｓ１１０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、Ｓ７０にて変更した駆動周波数Δｆの調整量Δｆをデフォルト値ΔｆＳに戻す（Ｓ１２０）。その後、処理はメインルーチンへと戻される。
【０１０５】
以上のように、駆動周波数ｆを起動周波数に近づける方向に駆動周波数ｆを調整する方が、駆動周波数ｆが起動周波数から遠ざける方向に駆動周波数ｆを調整する場合と比べて、インバータ２２０の動作点Ｐが禁止帯Ｓから速やかに抜け出ることができる可能性が高い。したがって、本実施の形態によれば、ターンオン電流Ｉｔが所定値（目標値Ｉｔｒ）よりも大きいことが検出されると、駆動周波数ｆが起動周波数に近づく方向に駆動周波数ｆが調整される。これにより、より速やかにリカバリー電流を低減することができる。
【０１０６】
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およ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】
【０１０７】
１  電力伝送システム、１０  送電装置、２０  受電装置、１００  交流電源、２１０  ＰＦＣ回路、２２０  インバータ、２３０，３２０  フィルタ回路、２４０  送電部、２４２，３１２  コイル、２４４，３１４  キャパシタ、２４６，３１６，３９０  抵抗、２５０  電源ＥＣＵ、２６０，３７０  通信部、２７０，３８０  電圧センサ、２７２，２７４，３８２  電流センサ、３１０  受電部、３３０  整流部、３４０  リレー回路、３５０  蓄電装置、３６０  充電ＥＣＵ、４１０，４３０  減算部、４２０，４４０  コントローラ、Ｑ１〜Ｑ４  スイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ４  還流ダイオード、Ｔ１〜Ｔ４  端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月19日(2016.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、
駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ供給する電圧形のインバータと、
前記インバータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記駆動周波数を調整することによって、前記インバータの出力電圧の立ち上がり時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流を制御するターンオン電流制御を実行し、
前記ターンオン電流制御において、
前記インバータの起動時における前記駆動周波数を示す起動周波数が第１の周波数の場合は、前記駆動周波数は、前記第１の周波数以上に調整され、
前記起動周波数が前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の場合は、前記駆動周波数は、前記第２の周波数以下に調整され、
前記制御部は、前記ターンオン電流が所定の制限値よりも大きいとき、前記駆動周波数が前記起動周波数に近づく方向に前記駆動周波数を調整する、非接触送電装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記駆動周波数が前記第１の周波数以上に調整される場合には、前記ターンオン電流が前記制限値よりも大きいときに、前記駆動周波数を減少させる一方で、
前記駆動周波数が前記第２の周波数以下に調整される場合には、前記ターンオン電流が前記制限値よりも大きいときに、前記駆動周波数を増加させる、請求項１に記載の非接触送電装置。
【請求項３】
前記ターンオン電流が前記制限値よりも大きい場合の前記制御部による前記駆動周波数の調整量は、前記ターンオン電流が前記制限値よりも小さい場合の前記制御部による前記駆動周波数の調整量よりも大きい、請求項１または２に記載の非接触送電装置。
【請求項４】
送電装置と、
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、
駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ供給する電圧形のインバータと、
前記インバータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記駆動周波数を調整することによって、前記インバータの出力電圧の立ち上がり時における前記インバータの出力電流を示すターンオン電流を制御するターンオン電流制御を実行し、
前記ターンオン電流制御において、
前記インバータの起動時における前記駆動周波数を示す起動周波数が第１の周波数の場合は、前記駆動周波数は、前記第１の周波数以上に調整され、
前記起動周波数が前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の場合は、前記駆動周波数は、前記第２の周波数以下に調整され、
前記制御部は、前記ターンオン電流が所定の制限値よりも大きいとき、前記駆動周波数が前記起動周波数に近づく方向に前記駆動周波数を調整する、電力伝送システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記駆動周波数が前記第１の周波数以上に調整される場合には、前記ターンオン電流が前記制限値よりも大きいときに、前記駆動周波数を減少させる一方で、
前記駆動周波数が前記第２の周波数以下に調整される場合には、前記ターンオン電流が前記制限値よりも大きいときに、前記駆動周波数を増加させる、請求項４に記載の電力伝送システム。
【請求項６】
前記ターンオン電流が前記制限値よりも大きい場合の前記制御部による前記駆動周波数の調整量は、前記ターンオン電流が前記制限値よりも小さい場合の前記制御部による前記駆動周波数の調整量よりも大きい、請求項４または５に記載の電力伝送システム。