JP2020036495A - 送電装置および受電装置、ならびにその送電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受電装置の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置から受電装置へ非接触で適切な電力を伝送する。【解決手段】電力伝送システムは、送電装置と、車両に設けられる受電装置とを含む。送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、交流の送電電力を生成して送電コイルへ供給するインバータと、電源ＥＣＵとを備える。電源ＥＣＵは、受電装置への送電中にインバータの動作点を変化させて受電装置への電力伝送効率が最適となる最適動作点を探索し、探索された最適動作点でインバータを動作させる動作点探索制御を行なう。電源ＥＣＵは、送電開始時の送電電力を第２電力よりも低い第１電力とし、その状態で動作点探索制御を行なう。電源ＥＣＵは、動作点探索制御が完了した後の受電装置の受電電力が目標受電電力未満である場合、送電電力を第１電力よりも高い第２電力にする。【選択図】図９

Description

本開示は、非接触で電力伝送する送電装置および受電装置、ならびにその送電装置の制御方法に関する。

特開２０１８−７５０９号公報（特許文献１）には、車両外部の送電装置から車両に搭載される受電装置へ非接触で電力を伝送するシステムが開示されている。このシステムに含まれる送電装置は、送電コイルと、インバータと、制御装置とを備える。送電コイルは、車両側の受電装置に含まれる受電コイルへ非接触で送電する。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へ出力する。制御装置は、送電コイルからの非接触送電中にインバータの駆動周波数を変化させ、電力伝送効率が最適となる最適動作点を探索し、探索された最適動作点でインバータを動作させる動作点探索制御を行なう。

特開２０１８−７５０９号公報 特開２０１２−１９１７２１号公報 特開２０１７−２０１８７９号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する際の電力伝送効率は、さまざまな要素によって変化し得る。その要素には、電力伝送を開始する時の初期状態で決まり１回の電力伝送中にはほぼ変化しない要素（部品ばらつき、送電装置に対する受電装置の相対位置など。以下「初期要素」ともいう）と、１回の電力伝送中に能動的に変化させることができる要素（インバータの駆動周波数など。以下「変動要素」ともいう）とが含まれる。したがって、初期要素が決まった状態（受電装置の相対位置が決まった状態）で実際に電力伝送を開始し、かつ変動要素が決まった状態（動作点探索制御が完了した後）でないと、電力伝送効率は確定しない。そのため、仮に送電開始時から送電電力を送電装置の最大出力に近い高い値にする場合には、初期要素および変動要素の組合せによっては電力伝送効率が最大効率となり受電電力が非常に大きい値になり得るため、受電装置の許容受電電力を非常に大きい値に設計しておく必要がある。その結果、受電装置の大型化およびコストアップを招くおそれがある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、受電装置の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置から受電装置へ非接触で適切な電力を伝送することである。

（１） 本開示による制御装置は、受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、交流の送電電力を生成して送電コイルへ供給するインバータと、インバータを制御することによって送電電力を制御するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、受電装置への送電中にインバータの動作点を変化させて受電装置への電力伝送効率が最適となる最適動作点を探索し、探索された最適動作点でインバータを動作させる動作点探索制御を行なうように構成される。制御装置は、受電装置への送電を開始する時に送電電力を第１電力にし、送電電力が第１電力である状態で動作点探索制御を行なう。制御装置は、動作点探索制御が完了した後の受電装置の受電電力が目標受電電力以上である場合に送電電力を第１電力に維持し、動作点探索制御が完了した後の受電装置の受電電力が目標受電電力未満である場合に送電電力を第１電力よりも高い第２電力にする。

上記の送電装置においては、送電開始時の送電電力が第２電力よりも低い第１電力とされ、その状態で動作点探索制御が行なわれる。これにより、送電電力が第２電力である状態で動作点探索が行なわれる場合に比べて、動作点探索制御中の受電電力を低く抑えることができる。そのため、受電装置の許容受電電力を低い値に設計することができ、受電装置の大型化およびコストアップを抑制することができる。さらに、動作点探索制御が完了した後（電力伝送効率の確定後）の受電電力が目標受電電力未満である場合には、送電電力が第１電力から第２電力に増加される。これにより、受電電力を目標受電電力に近づけることができる。その結果、受電装置の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置から受電装置へ非接触で適切な電力を伝送することができる。

（２） ある形態においては、第１電力は、第１電力が予め定められた最大効率で伝送された時の受電電力が受電装置の許容受電電力未満となる値に設定される。第２電力は、第２電力が予め定められた最小効率で伝送された時の受電電力が目標受電電力以上となる値に設定される。

上記形態によれば、送電電力が第１電力である状態で仮に電力伝送効率が予め定められた最大効率になったとしても、受電電力が受電装置の許容受電電力未満となることを担保することができる。さらに、送電電力が第２電力である状態で仮に電力伝送効率が予め定められた最小効率になったとしても、受電電力が目標受電電力以上となることを担保することができる。

（３） ある形態においては、送電装置は、受電装置と通信するように構成された通信装置をさらに備える。制御装置は、動作点探索制御が完了した場合に探索完了信号を受電装置に送信し、探索完了信号の送信後に受電装置から受信した受電電力の値が目標受電電力未満である場合に送電電力を第２電力にする。

上記形態によれば、送電装置は、動作点探索制御の完了後（電力伝送効率の確定後）の受電電力の値を受電装置から受信することができる。そして、送電装置が受信した受電電力の値が目標受電電力未満である場合には、送電電力が第１電力から第２電力に増加される。そのため、実際の電力伝送効率に見合った適切な電力を伝送することができる。

（４） 本開示による受電装置は、送電装置からの送電電力を非接触で受ける受電コイルと、送電装置と通信するように構成された通信装置と、受電コイルの受電電力を算出するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、送電装置からの探索完了信号を受信したことに応答して受電電力の値を送電装置に送信する。探索完了信号は、送電装置から受電コイルへの電力伝送効率が最適となる送電装置の動作点を探索する動作点探索制御が送電装置において完了した場合に送電装置から送信される信号である。

上記の受電装置は、送電装置からの探索完了信号を受信したことに応答して受電電力の値を送電装置に送信する。ここで、探索完了信号は、送電装置において動作点探索制御が完了した場合に送電装置から送信される信号である。そのため、受電装置は、初期要素および変動要素が確定した後の電力伝送効率で電力伝送された時の受電電力の値を送電装置に送信することができる。そのため、送電装置においては、電力伝送効率が確定した後の実際の受電電力の値を把握した上で、送電電力を設定することが可能になる。その結果、送電装置から受電装置へ非接触で適切な電力を伝送することが可能になる。

（５） 本開示による制御方法は、送電装置の制御方法である。送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、交流の送電電力を生成して送電コイルへ供給するインバータとを備える。制御方法は、受電装置への送電を開始する時に送電電力を第１電力にするステップと、送電電力が第１電力である状態で動作点探索制御を行なうステップと、動作点探索制御が完了した後の受電装置の受電電力が目標受電電力以上である場合に送電電力を第１電力に維持するステップと、動作点探索制御が完了した後の受電装置の受電電力が目標受電電力未満である場合に送電電力を第１電力よりも高い第２電力にするステップとを含む。動作点探索制御は、受電装置への送電中にインバータの動作点を変化させて受電装置への電力伝送効率が最適となる最適動作点を探索し、探索された最適動作点でインバータを動作させる制御である。

上記方法においては、送電開始時の送電電力が第２電力よりも低い第１電力とされ、その状態で動作点探索制御が行なわれる。これにより、送電電力が第２電力である状態で動作点探索が行なわれる場合に比べて、動作点探索制御中の受電電力を低く抑えることができる。そのため、受電装置の許容受電電力を低い値に設計することができ、受電装置の大型化およびコストアップを抑制することができる。さらに、動作点探索制御が完了した後（電力伝送効率の確定後）の受電電力が目標受電電力未満である場合には、送電電力が第１電力から第２電力に増加される。これにより、受電電力を目標受電電力に近づけることができる。その結果、受電装置の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置から受電装置へ非接触で適切な電力を伝送することができる。

（６） 本開示の他の局面による送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、交流の送電電力を生成して送電コイルへ供給するインバータと、インバータを制御することによって送電電力を制御するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、受電装置への送電を開始する前に送電コイルに対する受電装置の相対位置に基づいて受電装置への電力伝送効率を推定する。制御装置は、推定された電力伝送効率が閾値以上である場合に送電電力を第１電力に設定し、推定された電力伝送効率が閾値未満である場合に送電電力を第１電力よりも高い第２電力に設定する。制御装置は、設定された送電電力で受電装置への送電を開始する。

上記の送電装置によれば、送電開始前において、送電コイルに対する受電装置の相対位置（初期要素）に基づいて電力伝送効率が推定される。そして、推定された電力伝送効率が閾値以上である場合には、第２電力よりも低い第１電力で送電が開始される。これにより、送電開始時から受電電力を低く抑えることができる。そのため、受電装置の許容受電電力を低い値に設計することができ、受電装置の大型化およびコストアップを抑制することができる。さらに、推定された電力伝送効率が閾値未満である場合には、第１電力よりも高い第２電力で送電が開始される。これにより、送電開始時から受電電力が低くなり過ぎることを抑制することができる。その結果、受電装置の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置から受電装置へ非接触で適切な電力を伝送することができる。

（７） ある形態においては、第１電力は、第１電力が予め定められた最大効率で伝送された時の受電装置の受電電力が受電装置の許容受電電力未満となる値に設定される。第２電力は、第２電力が予め定められた最小効率で伝送された時の受電電力が目標受電電力以上となる値に設定される。

上記形態によれば、送電電力が第１電力である状態で仮に電力伝送効率が予め定められた最大効率になったとしても、受電電力が受電装置の許容受電電力未満となることを担保することができる。さらに、送電電力が第２電力である状態で仮に電力伝送効率が予め定められた最小効率になったとしても、受電電力が目標受電電力以上となることを担保することができる。

（８） ある形態においては、送電装置は、相対位置を検出するように構成されたカメラをさらに備える。制御装置は、カメラによって検出された相対位置に基づいて電力伝送効率を推定する。

上記形態によれば、送電装置に備えられるカメラによって検出された相対位置から、電力伝送効率を推定することができる。

（９） 本開示の他の局面による制御方法は、送電装置の制御方法である。送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、交流の送電電力を生成して送電コイルへ供給するインバータとを備える。制御方法は、受電装置への送電を開始する前に送電コイルに対する受電装置の相対位置に基づいて受電装置への電力伝送効率を推定するステップと、推定された電力伝送効率が閾値以上である場合には送電電力を第１電力に設定するステップと、推定された電力伝送効率が閾値未満である場合には送電電力を第１電力よりも高い第２電力に設定するステップと、設定された送電電力で受電装置への送電を開始するステップとを含む。

上記方法によれば、送電開始前において、送電コイルに対する受電装置の相対位置（上述の初期要素）に基づいて電力伝送効率が推定される。そして、推定された電力伝送効率が閾値以上である場合には、第２電力よりも低い第１電力で送電が開始される。これにより、送電開始時から受電電力を低く抑えることができる。これにより、受電装置の許容受電電力を低い値に設計することができるため、受電装置の大型化およびコストアップが抑制される。さらに、推定された電力伝送効率が閾値未満である場合には、第１電力よりも高い第２電力で送電が開始される。これにより、送電開始時から受電電力が低くなり過ぎることを抑制することができる。その結果、受電装置の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置から受電装置へ非接触で適切な電力を伝送することができる。

本開示によれば、受電装置の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置から受電装置へ非接触で適切な電力を伝送することができる。

電力伝送システムの外観図である。 送電装置および受電装置の全体構成図である。 送電部および受電部の構成を説明する回路図である。 送電電力Ｐｓを一定値とした場合の動作点と電力伝送効率との対応関係の一例を模式的に示す図である。 電源ＥＣＵの制御ブロック図の一例を示す図である。 送電開始時からの送電電力Ｐｓ、受電電力Ｐｒ、駆動周波数ｆ、およびコンデンサ容量の変化の一例を模式的に示す図（その１）である。 送電開始時からの送電電力Ｐｓ、受電電力Ｐｒ、駆動周波数ｆ、およびコンデンサ容量の変化の一例を模式的に示す図（その２）である。 第１電力Ｐ１および第２電力Ｐ２を説明するための図である。 電源ＥＣＵが行なう処理の概要を示すフローチャート（その１）である。 受電装置の相対位置、見込み効率、送電電力Ｐｓの対応関係の一例を模式的に示す図である。 送電開始時からの送電電力Ｐｓおよび受電電力Ｐｒの変化の一例を模式的に示す図である。 電源ＥＣＵが行なう処理の概要を示すフローチャート（その２）である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜電力伝送システムの構成＞
図１は、本実施の形態による送電装置１０を含む電力伝送システムの外観図である。電力伝送システムは、車両１と、送電装置１０とを備える。車両１は、受電装置２０を含む。受電装置２０は、車両１の底面に設けられ、たとえば、車両１の底面に設置された蓄電装置３５０の下面（路面側）に設けられる。車両１は、送電装置１０から供給され蓄電装置３５０に蓄えられた電力を用いて走行可能に構成される。

送電装置１０は、交流電源１００（たとえば商用系統電源）から電力の供給を受ける。送電装置１０は、地面に設置される。送電装置１０は、車両１の受電装置２０が送電装置１０に対向するように車両１の位置合せが行なわれた状態において、受電装置２０へ磁界を通じて非接触で送電するように構成される。

また、送電装置１０は、カメラ２８０を含む。カメラ２８０は、魚眼レンズを備えており、送電装置１０の上面の略中央部に設けられる。カメラ２８０は、魚眼レンズを備えることにより、車両１が送電装置１０に向けて移動する際の受電装置２０を含む広い空間を撮影可能に構成されている。

図２は、送電装置１０および受電装置２０の全体構成図である。送電装置１０は、力率改善（ＰＦＣ（Power Factor Correction））回路２１０と、インバータ２２０と、フィルタ回路２３０と、送電部２４０と、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、上述のカメラ２８０とを含む。

ＰＦＣ回路２１０は、商用系統電源等の交流電源１００から受ける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。このＰＦＣ回路２１０には、公知の種々のＰＦＣ回路を採用し得る。なお、ＰＦＣ回路２１０に代えて、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。

インバータ２２０は、電源ＥＣＵ２５０によって制御され、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を、所定の周波数（たとえば数十ｋＨｚ）を有する送電電力（交流）に変換する。インバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）ｆは、電源ＥＣＵ２５０からの制御信号に従って変更される。これにより、送電電力の周波数が調整される。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、たとえば単相フルブリッジ回路によって構成される。

フィルタ回路２３０は、インバータ２２０と送電部２４０との間に設けられ、インバータ２２０から発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路２３０は、たとえば、インダクタ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。

送電部２４０は、インバータ２２０により生成される交流電力（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磁界を通じて受電装置２０の受電部３１０へ非接触で送電する。送電部２４０は、受電部３１０へ非接触で送電するための共振回路を含む（図示せず）。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。

電圧センサ２７０は、インバータ２２０の出力電圧Ｖ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に流れる電流すなわちインバータ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。なお、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へ供給される送電電力（以下「送電電力Ｐｓ」ともいう）を検出することができる。電流センサ２７４は、送電部２４０に流れる電流Ｉｓを検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。

電源ＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、各種信号を入出力するための入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、上述の各センサ等からの信号を受けるとともに、送電装置１０における各種機器の制御を実行する。たとえば、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送が行なわれるときに、送電電力Ｐｓ（交流）をインバータ２２０が生成するようにインバータ２２０のスイッチング制御を実行する。なお、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。

本実施の形態による電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への送電中に、送電電力Ｐｓを目標送電電力にするための制御を実行する。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（duty）を調整することによって、送電電力Ｐｓを目標送電電力にフィードバック制御する。

なお、インバータ２２０の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（又は負）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（オン／オフ期間比０．５）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。

また、電源ＥＣＵ２５０は、受電装置２０への送電中に「動作点探索制御」を実行するように構成される。なお、動作点探索制御については後に詳述する。

通信部２６０は、受電装置２０の通信部３７０と無線通信するように構成される。通信部２６０は、送電の開始／停止に関する情報を受電装置２０とやり取りしたり、受電装置２０が送電装置１０から受電した電力（以下「受電電力Ｐｒ」ともいう）の値を示す情報を受電装置２０から受信したりする。

次に、受電装置２０について説明する。受電装置２０は、受電部３１０と、フィルタ回路３２０と、整流部３３０と、リレー回路３４０と、蓄電装置３５０とを含む。また、受電装置２０は、充電ＥＣＵ３６０と、通信部３７０と、電圧センサ３８０と、電流センサ３８２とをさらに含む。

受電部３１０は、送電装置１０の送電部２４０から出力される電力（交流）を、磁界を通じて非接触で受電する。受電部３１０は、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（図示せず）。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。

フィルタ回路３２０は、受電部３１０と整流部３３０との間に設けられ、受電部３１０による受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路３２０は、たとえば、インダクタ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へ出力する。整流部３３０は、整流器とともに平滑用のキャパシタを含んで構成される。

蓄電装置３５０は、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、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。

リレー回路３４０は、整流部３３０と蓄電装置３５０との間に設けられる。リレー回路３４０は、送電装置１０による蓄電装置３５０の充電時にオン（導通状態）にされる。電圧センサ３８０は、整流部３３０の出力電圧（受電電圧）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電流センサ３８２は、整流部３３０からの出力電流（受電電流）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電圧センサ３８０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。

充電ＥＣＵ３６０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、上記の各センサ等からの信号を受けるとともに、受電装置２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。充電ＥＣＵ３６０は、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電力Ｐｒを検出（算出）する。

通信部３７０は、充電ＥＣＵ３６０からの指令によって、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、検出（算出）された受電電力Ｐｒの値を示す情報を送電装置１０へ送信したりする。

この電力伝送システムにおいては、送電装置１０において、インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ、交流の送電電力Ｐｓが供給される。送電部２４０および受電部３１０の各々は、共振回路を含み、送電電力Ｐｓの周波数において共振するように設計されている。

インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ交流の電力が供給されると、送電部２４０の共振回路を構成するコイルと、受電部３１０の共振回路を構成するコイルとの間に形成される磁界を通じて、送電部２４０から受電部３１０へエネルギー（電力）が移動する。受電部３１０へ移動したエネルギー（電力）は、フィルタ回路３２０および整流部３３０を通じて蓄電装置３５０へ供給される。

図３は、図２に示した送電部２４０および受電部３１０の構成を説明する回路図である。送電部２４０は、送電コイル２４２と、キャパシタ２４４と、可変容量部２４５とを含む。キャパシタ２４４は、送電コイル２４２に直列に接続される。可変容量部２４５は、送電コイル２４２に並列に接続される。なお、この回路図では、送電装置１０において、インバータ２２０と送電部２４０との間のフィルタ回路２３０（図２）の図示は省略されている。

可変容量部２４５は、並列接続されるコンデンサ２４６，２４７と、コンデンサ２４６に直列に接続されるスイッチ２４８とを含んで構成される。スイッチ２４８は、充電ＥＣＵ３６０からの制御信号に従ってオン／オフされる。

キャパシタ２４４および可変容量部２４５は、送電部２４０の共振周波数を調整するために設けられる。充電ＥＣＵ３６０がスイッチ２４８を適宜制御することによって、可変容量部２４５の容量を離散的に調整することができ、これに伴ない共振周波数も離散的に調整することができる。送電コイル２４２、キャパシタ２４４および可変容量部２４５によって構成される共振回路の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

なお、可変容量部２４５の構成は、図３に示す構成に限定されない。たとえば、可変容量部２４５は、充電ＥＣＵ３６０からの制御信号に従って容量を連続的に変更可能に構成されたバリアブルコンデンサ（Variable Condenser）であってもよい。

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

電気負荷３９０は、受電部３１０以降のフィルタ回路３２０、整流部３３０および蓄電装置３５０（図２）である。

＜動作点探索制御＞
以上のような構成において、電源ＥＣＵ２５０は、受電装置２０への送電中に、インバータ２２０の駆動周波数ｆおよび可変容量部２４５のコンデンサ容量など（以下、これらをまとめて「インバータ２２０の動作点」、あるいは「送電装置１０の動作点」、あるいは単に「動作点」ともいう）を変化させて、受電装置２０への電力伝送効率（送電コイル２４２と受電コイル３１２との間の電力伝送効率）が最適となる最適動作点を探索し、探索された最適動作点でインバータ２２０を動作させる制御（以下「動作点探索制御」ともいう）を行なうように構成される。

たとえば、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の動作点を振動させ、動作点振動中の受電電力Ｐｒを受電装置２０から受信し、受電電力Ｐｒが最大となるときの動作点を探索して最適動作点に設定する。なお、上述の探索方法はあくまで一例であって、これに限定されるものではない。たとえば、送電コイル２４２に流れる電流Ｉｓの２乗に電力伝送効率が反比例する場合には、送電装置１０では、動作点を振動させ、動作点振動中の電流Ｉｓが最小となるときの動作点を探索して最適動作点に設定するようにしてもよい。

＜送電電力Ｐｓの設定＞
送電装置１０から受電装置２０へ非接触で電力を伝送する際の電力伝送効率は、さまざまな要素によって変化し得る。その要素には、電力伝送を開始する時の初期状態で決まり１回の電力伝送中にはほぼ変化しない初期要素（システムに含まれる部品のばらつき、送電装置１０に対する受電装置２０の相対位置など）と、１回の電力伝送中に能動的に変化させることができる変動要素（送電装置１０のインバータ２２０の動作点など）とが含まれる。

図４は、送電電力Ｐｓを一定値とした場合の動作点と電力伝送効率との対応関係の一例を模式的に示す図である。図４において、横軸はインバータ２２０の動作点（駆動周波数ｆ、コンデンサ容量など）を示し、縦軸は電力伝送効率を示す。なお、電力伝送効率は、送電電力Ｐｓが一定値である場合には、受電電力Ｐｒにほぼ比例する。

図４の曲線Ｌ１，Ｌ２は、互いに異なる初期要素（部品ばらつき、受電装置２０の相対位置など）である場合の対応関係を示す。図４から、動作点と電力伝送効率との対応関係は初期要素によって異なること、および、初期要素が一定である状態では電力伝送効率（≒受電電力Ｐｒ）は動作点によって変化することが理解できる。さらに、電力伝送効率がピーク値となる動作点は初期要素によって異なることも理解できる。

したがって、初期要素が決まった状態（車両１の受電装置２０が送電装置１０に対向するように車両１の位置合せが行なわれた状態）で実際に電力伝送を開始し、かつ変動要素が決まった状態（動作点探索制御が完了して動作点が決まった状態）でないと、電力伝送効率は確定しない。そのため、仮に送電開始時から送電電力Ｐｓを送電装置１０の最大出力に近い高い値にすると、初期要素および変動要素の組合せパターンによっては電力伝送効率が最大効率となり受電電力Ｐｒが非常に大きい値（＝送電装置１０の最大出力に近い値と最大効率との積）になり得るため、これに備えて受電装置２０の許容受電電力を非常に大きい値に設計しておく必要がある。その結果、受電装置２０の大型化およびコストアップを招くおそれがある。

そこで、本実施の形態による電源ＥＣＵ２５０は、受電装置２０への送電を開始する時に送電電力Ｐｓを送電装置１０の最大出力よりも所定値低い第１電力Ｐ１にする。そして、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１である状態で上述の動作点探索制御を行なう。動作点探索制御が完了した後の受電電力Ｐｒが目標受電電力以上である場合、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓを第１電力Ｐ１に維持する。一方、動作点探索制御が完了した後の受電電力Ｐｒが目標受電電力未満である場合、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓを第１電力Ｐ１よりも高い第２電力Ｐ２にする。なお、第２電力Ｐ２は、送電装置１０の最大出力よりも低い値である。したがって、第１電力Ｐ１、第２電力Ｐ２、送電装置１０の最大出力の間には、Ｐ１＜Ｐ２＜最大出力の関係が成り立つ。

図５は、電源ＥＣＵ２５０の制御ブロック図の一例を示す図である。電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓを制御する電力制御部４００と、上述の動作点探索制御を実行する動作点探索制御部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。

電力制御部４００は、送電電力設定部４０５と、減算部４１０と、コントローラ４２０とを含む。

送電電力設定部４０５は、送電電力Ｐｓの目標値を示す目標送電電力を、第１電力Ｐ１および第２電力Ｐ２のどちらかに設定する。上述のように、第１電力Ｐ１は、送電装置１０の最大出力および第２電力Ｐ２よりも低い値である。なお、目標送電電力の設定手法については後に詳しく説明する。

減算部４１０は、送電電力設定部４０５によって設定された目標送電電力と送電電力Ｐｓとの偏差（目標送電電力から送電電力Ｐｓを減算した値）を演算し、その演算値をコントローラ４２０へ出力する。送電電力Ｐｓは、上述したように、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検出（算出）される。

コントローラ４２０は、目標送電電力と送電電力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、目標送電電力と送電電力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、送電電力Ｐｓは目標送電電力（第１電力Ｐ１および第２電力Ｐ２のどちらか）にフィードバック制御される。

送電電力設定部４０５は、受電装置２０への送電を開始する時に、目標送電電力を第１電力Ｐ１に設定する。これにより、送電開始時において、送電電力Ｐｓは、第１電力Ｐ１（送電装置１０の最大出力および第２電力Ｐ２よりも低い値）にフィードバック制御される。

動作点探索制御部５００は、受電装置２０への送電が開始された場合に、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１にフィードバック制御されている状態で上述の動作点探索制御を行なう。具体的には、動作点探索制御部５００は、まず、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１である状態で動作点（駆動周波数ｆ、コンデンサ容量）を振動させる。たとえば、動作点探索制御部５００は、スイッチ２４８をオフにして可変容量部２４５のコンデンサ２４６をインバータ２２０から切り離した状態で駆動周波数ｆを最小値ｆｍｉｎから最大値ｆｍａｘまで振動させ、その後、スイッチ２４８をオンにしてコンデンサ２４６をインバータ２２０に接続して可変容量部２４５のコンデンサ容量を増加させた状態で駆動周波数ｆを最小値ｆｍｉｎから最大値ｆｍａｘまで振動させる。

動作点探索制御部５００は、動作点振動中において受電電力Ｐｒを受電装置２０から受信し、メモリに記憶する。そして、動作点探索制御部５００は、動作点振動の終了後に、受電電力Ｐｒが最大となるときの動作点を探索し、探索された動作点を最適動作点に設定する。なお、上述したように、最適動作点の探索方法は上記の方法に限定されるものではない。

そして、動作点探索制御部５００は、設定された最適動作点でインバータ２２０を動作させる。具体的には、最適動作点となる駆動周波数ｆを駆動信号生成部６００に出力することによってインバータ２２０を最適動作点となる駆動周波数ｆで動作させるとともに、可変容量部２４５のコンデンサ容量が最適動作点となる容量となるようにスイッチ２４８を制御する。これにより、動作点探索制御が完了する。

動作点探索制御部５００は、動作点探索制御が完了した場合、探索完了信号を送電電力設定部４０５に送信する。また、動作点探索制御部５００は、動作点探索制御が完了した場合、通信部２６０を介して受電装置２０にも探索完了信号を送信する。なお、受電装置２０は、送電装置１０からの探索完了信号を受信したことに応答して、受電電力Ｐｒの値を送電装置１０に送信するように構成される。

送電電力設定部４０５は、動作点探索制御完了後に受電装置２０から受信した受電電力Ｐｒを取得し、取得された動作点探索制御完了後の受電電力Ｐｒと目標受電電力とを比較するように構成される。なお、目標受電電力は、送電装置１０側に予め記憶された値であってもよいし、受電装置２０側で設定された値（受電装置２０側から受信した値）であってもよい。

そして、送電電力設定部４０５は、動作点探索制御完了後の受電電力Ｐｒが目標受電電力以上である場合、目標送電電力を第１電力Ｐ１に維持する。これにより、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１に維持される。一方、動作点探索制御完了後の受電電力Ｐｒが目標受電電力未満である場合、目標送電電力を第１電力Ｐ１よりも高い第２電力Ｐ２に設定する。これにより、送電電力Ｐｓは第１電力Ｐ１から第２電力Ｐ２に増加される。

図６は、動作点探索制御の完了後にも送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１に維持される場合における、送電開始時からの送電電力Ｐｓ、受電電力Ｐｒ、駆動周波数ｆ、およびコンデンサ容量の変化の一例を模式的に示す図である。

車両１の位置合せが行なわれた状態（初期要素が決まった状態）である時刻ｔ１において、送電装置１０から受電装置２０への送電が開始される。送電開始時において、送電電力Ｐｓは第１電力Ｐ１に制御される。その後の時刻ｔ１〜ｔ３において、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１である状態で動作点探索制御が行なわれる。図６に示す例では、時刻ｔ１〜ｔ２において、スイッチ２４８をオフにしてコンデンサ容量を低下させた状態で駆動周波数ｆが最小値ｆｍｉｎから最大値ｆｍａｘまで増加され、その後の時刻ｔ２〜ｔ３において、スイッチ２４８をオンにしてコンデンサ容量を増加させた状態で駆動周波数ｆが最小値ｆｍｉｎから最大値ｆｍａｘまで増加されている。

動作点探索制御中においては、図６に示すように、電力伝送効率が変動して受電電力Ｐｒが増減する。そして、動作点探索制御の完了後においては、インバータ２２０が最適動作点（図６に示す例では動作点探索制御中において最も受電電力Ｐｒが大きくなる時刻ｔ３の動作点）で動作される。そのため、動作点探索制御の完了後の受電電力Ｐｒは、送電開始時の受電電力Ｐｒよりも増加することになる。

しかしながら、本実施の形態においては、送電電力Ｐｓが第２電力Ｐ２よりも低い第１電力Ｐ１である状態で動作点探索制御が行なわれるため、動作点探索制御中の受電電力Ｐｒを全体的に低く抑えることができる。すなわち、仮に送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１よりも高い第２電力Ｐ２である状態で動作点探索制御が行なわれる場合には、図６の一点鎖線に示すように、動作点探索制御中の受電電力Ｐｒが全体的に高くなってしまう。これに対し、本実施の形態においては、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１である状態で動作点探索制御を行なうことによって、動作点探索制御中の受電電力Ｐｒが全体的に低く抑えられる。そのため、送電電力Ｐｓが第２電力Ｐ２である状態で動作点探索制御を行なう場合に比べて、受電装置２０の許容受電電力を低い値に設計することができ、受電装置２０の大型化およびコストアップを抑制することができる。

動作点探索制御の完了後においては、インバータ２２０が最適動作点で動作される。図６に示す例では、動作点探索制御中の時刻ｔ１から時刻ｔ３まで期間において最も受電電力Ｐｒが大きくなる時刻ｔ３の動作点が最適動作点とされる。そして、図６に示す例では、時刻ｔ３において、電力伝送効率が高いために、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１であっても受電電力Ｐｒが目標受電電力を超えている。このような場合には、時刻ｔ３以降においても、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１に維持される。その結果、受電電力Ｐｒが不必要に高い値にされて受電装置２０の許容受電電力を超えてしまうことが抑制される。

図７は、動作点探索制御の完了後に送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１から第２電力Ｐ２に増加される場合における、送電開始時からの送電電力Ｐｓ、受電電力Ｐｒ、駆動周波数ｆ、およびコンデンサ容量の変化の一例を模式的に示す図である。

図７に示す時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間においては、図６の示す時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間と同様に、送電開始時の送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１に制御され、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１である状態で動作点探索制御が行なわれる。そのため、動作点探索制御中の受電電力Ｐｒを全体的に低く抑えることができる。その結果、受電装置２０の許容受電電力を低い値に設計することができ、受電装置の大型化およびコストアップを抑制することができる。なお、図７に示す例においても、動作点探索制御中の時刻ｔ１１から時刻ｔ１３まで期間中において最も受電電力Ｐｒが大きくなる時刻ｔ１３の動作点が最適動作点とされる。

図７に示す例では、動作点探索制御の完了後の時刻ｔ１３においても、電力伝送効率が低く、受電電力Ｐｒが目標受電電力を下回っている。このような場合には、時刻ｔ１３以降において、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１から第２電力Ｐ２に増加される。これにより、受電電力Ｐｒを、目標受電電力を上回る値にすることができる。

図８は、第１電力Ｐ１および第２電力Ｐ２を説明するための図である。図８において、「Ｐｒ１ｍａｘ」は第１電力Ｐ１が予め定められた最大効率で伝送された時の受電電力Ｐｒを示し、「Ｐｒ１ｍｉｎ」は第１電力Ｐ１が予め定められた最小効率で伝送された時の受電電力Ｐｒを示す。また、「Ｐｒ２ｍａｘ」は第２電力Ｐ２が予め定められた最大効率で伝送された時の受電電力Ｐｒを示し、「Ｐｒ２ｍｉｎ」は第２電力Ｐ２が予め定められた最小効率で伝送された時の受電電力Ｐｒを示す。したがって、受電電力Ｐｒ１ｍｉｎから受電電力Ｐｒ１ｍａｘまでの範囲が、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１である時の受電電力Ｐｒの変動範囲である。受電電力Ｐｒ２ｍｉｎから受電電力Ｐｒ２ｍａｘまでの範囲が、送電電力Ｐｓが第２電力Ｐ２である時の受電電力Ｐｒの変動範囲である。

第１電力Ｐ１は、第１電力Ｐ１が最大効率で伝送された時の受電電力Ｐｒ１ｍａｘが受電装置２０の許容受電電力未満となる値に設定される。これにより、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１である状態で仮に電力伝送効率が予め定められた最大効率になったとしても、受電電力Ｐｒが受電装置２０の許容受電電力未満となることを担保することができる。

第２電力Ｐ２は、第１電力Ｐ１よりも高い値であって、かつ、第２電力Ｐ２が最小効率で伝送された時の受電電力Ｐｒ２ｍｉｎが目標受電電力以上となる値に設定される。これにより、送電電力Ｐｓが第２電力Ｐ２である状態で仮に電力伝送効率が最小効率になったとしても、受電電力Ｐｒが目標受電電力以上となることを担保することができる。

なお、第２電力Ｐ２は、上記の条件を満たす限り、予め固定された値であってもよいし、目標受電電力と受電電力Ｐｒとの偏差に応じた値であってもよい。第２電力Ｐ２を目標受電電力と受電電力Ｐｒとの偏差に応じた値にする場合には、当該偏差に応じて第２電力Ｐ２をフィードフォワード制御する（たとえば当該偏差を第１電力Ｐ１に加えた値を第２電力Ｐ２とする）ようにしてもよいし、当該偏差が０に近づくように第２電力Ｐ２をフィードバック制御するようにしてもよい。

図９は、送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０が行なう処理の概要を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば車両１の受電装置２０が送電装置１０に対向するように車両１の位置合せが行なわれた後に開始される。

電源ＥＣＵ２５０は、目標送電電力を第１電力Ｐ１に設定して送電を開始する（ステップＳ１０）。これにより、送電電力開始時の送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１となる。

電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓを第１電力Ｐ１にした状態で上述の動作点探索制御を行なう（ステップＳ２０）。

電源ＥＣＵ２５０は、動作点探索制御が完了したか否かを判定する（ステップＳ２２）。動作点探索制御が完了していない場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、動作点探索制御が完了するまで待つ。

動作点探索制御が完了した場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、探索完了信号を受電装置２０に送信する（ステップＳ２４）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、探索完了信号を受電装置２０に送信した後の受電電力Ｐｒ（以下「探索完了後の受電電力Ｐｒ」ともいう）を受電装置２０から受信する（ステップＳ２６）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、受電装置２０から受信した探索完了後の受電電力Ｐｒが目標受電電力以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。探索完了後の受電電力Ｐｒが目標受電電力以上である場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、目標送電電力を第１電力Ｐ１にする（ステップＳ４０）。これにより、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１に維持される。一方、探索完了後の受電電力Ｐｒが目標受電電力未満である場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、目標送電電力を第２電力Ｐ２にする（ステップＳ５０）。これにより、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１から第２電力Ｐ２に増加される。

以上のように、本実施の形態による送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０は、送電開始時の送電電力Ｐｓを第２電力Ｐ２よりも低い第１電力Ｐ１とし、その状態で動作点探索制御を行なう。これにより、送電電力Ｐｓが第２電力Ｐ２である状態で動作点探索制御が行なわれる場合に比べて、動作点探索制御中の受電電力を低く抑えることができる。そのため、受電装置２０の許容受電電力を低い値に設計することができ、受電装置２０の大型化およびコストアップを抑制することができる。さらに、動作点探索制御が完了した後（電力伝送効率の確定後）の受電電力Ｐｒが目標受電電力未満である場合には、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１から第２電力Ｐ２に増加される。これにより、受電電力Ｐｒを目標受電電力に近づけることができる。その結果、受電装置２０の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置１０から受電装置２０へ非接触で適切な電力を伝送することができる。

さらに、第１電力Ｐ１は、第１電力Ｐ１が予め定められた最大効率で伝送された時の受電電力Ｐｒ１ｍａｘが受電装置２０の許容受電電力未満となる値に設定される。そのため、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１である状態で仮に電力伝送効率が最大効率になったとしても、受電電力Ｐｒが受電装置２０の許容受電電力未満となることを担保することができる。また、第２電力Ｐ２は、第２電力Ｐ２が最小効率で伝送された時の受電電力Ｐｒ２ｍｉｎが目標受電電力以上となる値に設定される。そのため、送電電力Ｐｓが第２電力Ｐ２である状態で仮に電力伝送効率が最小効率になったとしても、受電電力Ｐｒが目標受電電力以上となることを担保することができる。

さらに、送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０は、動作点探索制御が完了した場合に探索完了信号を受電装置２０に送信し、探索完了信号の送信後に受電装置２０から受信した受電電力Ｐｒの値が目標受電電力未満である場合に送電電力Ｐｓを第１電力Ｐ１から第２電力Ｐ２に増加する。そのため、実際の電力伝送効率に見合った適切な電力を伝送することができる。

また、受電装置２０は、送電装置１０からの探索完了信号を受信したことに応答して受電電力Ｐｒの値を送電装置１０に送信するように構成される。そのため、受電装置２０は、初期要素および変動要素が確定した後の電力伝送効率で電力伝送された時の受電電力Ｐｒの値を送電装置１０に送信することができる。そのため、送電装置１０において、電力伝送効率が確定した後の実際の受電電力Ｐｒの値を把握した上で、送電電力Ｐｓを設定することが可能になる。その結果、送電装置１０から受電装置２０へ非接触で適切な電力を伝送することが可能になる。

［実施の形態２］
上述の実施の形態１においては、非接触で電力を伝送する際の電力伝送効率は実際に電力を伝送して動作点探索制御を行なった後でないと確定しないことに鑑み、送電電力Ｐｓを予め第１電力Ｐ１に低下させた状態で動作点探索制御を行なうことによって、動作点探索制御中の受電電力Ｐｒを低く抑えた。

これに対し、本実施の形態２においては、非接触での電力伝送効率は変動要素よりも初期要素の方がより大きい影響を受けることに鑑み、送電開始前において、送電装置１０の送電コイル２４２に対する受電装置２０の相対位置（初期要素）に基づいて電力伝送効率を推定し、推定された電力伝送効率（以下「見込み効率」ともいう）に基づいて送電開始時の送電電力Ｐｓを第１電力Ｐ１とするのか第２電力Ｐ２とするのかを決定する。

以下では、送電コイル２４２の水平方向の中心（中心軸）に対する受電コイル３１２の水平方向の中心（中心軸）の位置を受電コイル３１２の相対位置としてカメラ２８０で検出し、検出された受電装置２０の相対位置に基づいて見込み効率を算出する例について説明する。

図１０は、受電装置２０の相対位置、見込み効率、送電電力Ｐｓの対応関係の一例を模式的に示す図である。

一般的に、受電コイル３１２の中心軸が送電コイル２４２の中心軸付近にある場合に電力伝送効率はピーク値となり、受電コイル３１２の中心軸が送電コイル２４２の中心軸から離れるほど電力伝送効率は徐々に低くなる傾向にある。

そこで、電源ＥＣＵ２５０は、送電開始前に、カメラ２８０からの画像に基づいて受電コイル３１２の相対位置を検出し、検出された相対位置に基づいて見込み効率を算出する。具体的には、電源ＥＣＵ２５０のメモリには図１０に示すような受電コイル３１２の相対位置と見込み効率との対応関係が予めメモリに記憶されている。電源ＥＣＵ２５０は、メモリに記憶された対応関係を参照して、カメラ２８０で検出された相対位置に対応する見込み効率を算出する。

電源ＥＣＵ２５０は、見込み効率が閾値Ｅｔｈ以上である場合には送電開始時の送電電力Ｐｓを第１電力Ｐ１に設定し、見込み効率が閾値Ｅｔｈ未満である場合には送電開始時の送電電力Ｐｓを第２電力Ｐ２に設定する。

図１１は、本実施の形態２による送電開始時からの送電電力Ｐｓおよび受電電力Ｐｒの変化の一例を模式的に示す図である。図１１に示す例では、送電開始前の時刻ｔ２１において、カメラ２８０で検出された相対位置に基づいて算出される見込み効率が閾値Ｅｔｈを超えるため、送電開始時の送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１に設定されている。これにより、送電開始時から受電電力Ｐｒを低く抑えることができる。その結果、受電装置２０の許容受電電力を低い値に設計することができ、受電装置２０の大型化およびコストアップを抑制することができる。

時刻ｔ２１から時刻ｔ２３までの期間においては、動作点探索制御が行なわれる。動作点探索制御中においては電力伝送効率が変動して受電電力Ｐｒが増減する。

図１１に示す例では、動作点探索制御が完了した時刻ｔ２３においても、電力伝送効率が低く、受電電力Ｐｒが目標受電電力を下回っている。このような場合には、時刻ｔ２３以降において、送電電力Ｐｓが第１電力Ｐ１から第２電力Ｐ２に増加される。これにより、受電電力を、目標受電電力を上回る値にすることができる。

なお、見込み効率が閾値Ｅｔｈ未満である場合には、第１電力Ｐ１よりも高い第２電力Ｐ２で送電が開始される。これにより、送電開始時から受電電力Ｐｒを高くすることができる。その結果、受電装置２０の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置１０から受電装置２０へ非接触で適切な電力を伝送することができる。

図１２は、本実施の形態２による送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０が行なう処理の概要を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば車両１の受電装置２０が送電装置１０に対向するように車両１の位置合せが行なわれた後に開始される。

電源ＥＣＵ２５０は、カメラ２８０からの画像に基づいて受電コイル３１２の相対位置を検出し、検出された相対位置に基づいて見込み効率を算出する（ステップＳ６０）。上述したように、電源ＥＣＵ２５０は、メモリに記憶された受電コイル３１２の相対位置と見込み効率との対応関係を参照して、カメラ２８０で検出された相対位置に対応する見込み効率を算出する。

電源ＥＣＵ２５０は、見込み効率が閾値Ｅｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６２）。

見込み効率が閾値Ｅｔｈ以上である場合（ステップＳ６２においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、目標送電電力を第１電力Ｐ１に設定する（ステップＳ６４）。一方、見込み効率が閾値Ｅｔｈ未満である場合（ステップＳ６２においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、目標送電電力を第２電力Ｐ２に設定する（ステップＳ６６）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ６４あるいはステップＳ６６で設定された目標送電電力で送電を開始する（ステップＳ６８）。

以上のように、本実施の形態による送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０は、送電開始前において、送電コイル２４２に対する受電装置２０の相対位置に基づいて見込み効率を算出する。そして、算出された見込み効率が閾値Ｅｔｈ以上である場合には、第２電力Ｐ２よりも低い第１電力Ｐ１で送電を開始する。これにより、送電開始時から受電電力Ｐｒを低く抑えることができる。そのため、受電装置２０の許容受電電力を低い値に設計することができ、受電装置２０の大型化およびコストアップを抑制することができる。さらに、算出された見込み効率が閾値Ｅｔｈ未満である場合には、第１電力Ｐ１よりも高い第２電力Ｐ２で送電を開始する。これにより、送電開始時から受電電力Ｐｒを高くすることができる。その結果、受電装置２０の大型化およびコストアップを抑制しつつ、送電装置１０から受電装置２０へ非接触で適切な電力を伝送することができる。

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。本開示の範囲は上記した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。

１ 車両、１０ 送電装置、２０ 受電装置、１００ 交流電源、２１０ ＰＦＣ回路、２２０ インバータ、２３０，３２０ フィルタ回路、２４０ 送電部、２４２ 送電コイル、２４４，３１４ キャパシタ、２４５ 可変容量部、２４６，２４７ コンデンサ、２４８ スイッチ、２５０ 電源ＥＣＵ、２６０，３７０ 通信部、２７０，３８０ 電圧センサ、２７２，２７４，３８２ 電流センサ、２８０ カメラ、３１０ 受電部、３１２ 受電コイル、３３０ 整流部、３４０ リレー回路、３５０ 蓄電装置、３６０ 充電ＥＣＵ、３９０ 電気負荷、４００ 電力制御部、４０５ 送電電力設定部、４１０ 減算部、４２０ コントローラ、５００ 動作点探索制御部、６００ 駆動信号生成部。

Claims (9)

1. 受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、
   交流の送電電力を生成して前記送電コイルへ供給するインバータと、
   前記インバータを制御することによって前記送電電力を制御するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記受電装置への送電中に前記インバータの動作点を変化させて前記受電装置への電力伝送効率が最適となる最適動作点を探索し、探索された前記最適動作点で前記インバータを動作させる動作点探索制御を行なうように構成され、
   前記制御装置は、
   前記受電装置への送電を開始する時に前記送電電力を第１電力にし、
   前記送電電力が前記第１電力である状態で前記動作点探索制御を行ない、
   前記動作点探索制御が完了した後の前記受電装置の受電電力が目標受電電力以上である場合に前記送電電力を前記第１電力に維持し、
   前記動作点探索制御が完了した後の前記受電装置の受電電力が前記目標受電電力未満である場合に前記送電電力を前記第１電力よりも高い第２電力にする、送電装置。
2. 前記第１電力は、前記第１電力が予め定められた最大効率で伝送された時の前記受電電力が前記受電装置の許容受電電力未満となる値に設定され、
   前記第２電力は、前記第２電力が予め定められた最小効率で伝送された時の前記受電電力が前記目標受電電力以上となる値に設定される、請求項１に記載の送電装置。
3. 前記送電装置は、前記受電装置と通信するように構成された通信装置をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記動作点探索制御が完了した場合に探索完了信号を前記受電装置に送信し、
   前記探索完了信号の送信後に前記受電装置から受信した前記受電電力の値が前記目標受電電力未満である場合に前記送電電力を前記第２電力にする、請求項１または２に記載の送電装置。
4. 送電装置からの送電電力を非接触で受ける受電コイルと、
   前記送電装置と通信するように構成された通信装置と、
   前記受電コイルの受電電力を算出するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記送電装置からの探索完了信号を受信したことに応答して前記受電電力の値を前記送電装置に送信し、
   前記探索完了信号は、前記送電装置から前記受電コイルへの電力伝送効率が最適となる前記送電装置の動作点を探索する動作点探索制御が前記送電装置において完了した場合に前記送電装置から送信される信号である、受電装置。
5. 送電装置の制御方法であって、
   前記送電装置は、
   受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、
   交流の送電電力を生成して前記送電コイルへ供給するインバータとを備え、
   前記制御方法は、
   前記受電装置への送電を開始する時に前記送電電力を第１電力にするステップと、
   前記送電電力が前記第１電力である状態で動作点探索制御を行なうステップと、
   前記動作点探索制御が完了した後の前記受電装置の受電電力が目標受電電力以上である場合に前記送電電力を前記第１電力に維持するステップと、
   前記動作点探索制御が完了した後の前記受電装置の受電電力が前記目標受電電力未満である場合に前記送電電力を前記第１電力よりも高い第２電力にするステップとを含み、
   前記動作点探索制御は、前記受電装置への送電中に前記インバータの動作点を変化させて前記受電装置への電力伝送効率が最適となる最適動作点を探索し、探索された前記最適動作点で前記インバータを動作させる制御である、送電装置の制御方法。
6. 受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、
   交流の送電電力を生成して前記送電コイルへ供給するインバータと、
   前記インバータを制御することによって前記送電電力を制御するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記受電装置への送電を開始する前に前記送電コイルに対する前記受電装置の相対位置に基づいて前記受電装置への電力伝送効率を推定し、
   推定された前記電力伝送効率が閾値以上である場合に前記送電電力を第１電力に設定し、
   推定された前記電力伝送効率が前記閾値未満である場合に前記送電電力を前記第１電力よりも高い第２電力に設定し、
   設定された前記送電電力で前記受電装置への送電を開始する、送電装置。
7. 前記第１電力は、前記第１電力が予め定められた最大効率で伝送された時の前記受電装置の受電電力が前記受電装置の許容受電電力未満となる値に設定され、
   前記第２電力は、前記第２電力が予め定められた最小効率で伝送された時の前記受電電力が目標受電電力以上となる値に設定される、請求項６に記載の送電装置。
8. 前記送電装置は、前記相対位置を検出するように構成されたカメラをさらに備え、
   前記制御装置は、前記カメラによって検出された前記相対位置に基づいて前記電力伝送効率を推定する、請求項６または７に記載の送電装置。
9. 送電装置の制御方法であって、
   前記送電装置は、
   受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、
   交流の送電電力を生成して前記送電コイルへ供給するインバータとを備え、
   前記制御方法は、
   前記受電装置への送電を開始する前に前記送電コイルに対する前記受電装置の相対位置に基づいて前記受電装置への電力伝送効率を推定するステップと、
   推定された前記電力伝送効率が閾値以上である場合には前記送電電力を第１電力に設定するステップと、
   推定された前記電力伝送効率が前記閾値未満である場合には前記送電電力を前記第１電力よりも高い第２電力に設定するステップと、
   設定された前記送電電力で前記受電装置への送電を開始するステップとを含む、送電装置の制御方法。

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