JP2021132437A - 送電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他の機器との干渉をより一層抑制することが可能な送電装置を提供すること。【解決手段】送電装置２は、第１コイル２１と、直流電力Ｐｄｃを交流電力Ｐａｃ２に変換するとともに交流電力Ｐａｃ２を第１コイル２１に供給する直流交流変換器２７を含む第１変換器２２と、交流電力Ｐａｃ２の周波数を変更する周波数制御によって、対象電力の電力値を電力指令値に近づける第１制御器２５と、を備え、対象電力は、直流電力Ｐｄｃ又は交流電力Ｐａｃ２であり、第１制御器２５は、対象電力の電力値を電力指令値に近づける際に、交流電力Ｐａｃ２の周波数が他の機器によって使用される使用周波数帯域を通過する場合、使用周波数帯域に含まれないように交流電力Ｐａｃ２の周波数を変更する周波数変更処理を行う。【選択図】図２

Description

本開示は、送電装置に関する。

非接触（ワイヤレス）で電力を伝送する非接触給電システムが知られている。非接触給電システムは、送電コイルを含む送電装置と受電コイルを含む受電装置とを備え、コイル間の電磁誘導又は磁界共鳴等を利用して、非接触での電力伝送を実現している。電力伝送に用いられる周波数（インバータのスイッチング周波数）と他の機器が使用している周波数とが干渉すると、電力伝送に起因して他の機器にノイズ等の影響を及ぼすおそれがある。

特許文献１に記載の非接触給電装置では、出力指令値（電力指令値）に応じたインバータ周波数が、他の機器が使用する使用周波数帯域と重複する場合、使用周波数帯域と重複しないようにインバータ周波数が修正され、電力指令値に対応する出力電力値が得られるようにＰＦＣ（Power Factor Correction）出力が調整される。

国際公開第２０１４／１１８９７２号

特許文献１に記載の非接触給電装置では、インバータ周波数が電力指令値に応じた周波数に合わせられた後、インバータ周波数が使用周波数帯域に重複する場合には、インバータ周波数が使用周波数帯域に重複しないように修正される。そして、インバータ周波数が変更されたことによる出力電力の減少分だけＰＦＣ出力が増加され、出力電力値が電力指令値に合わせられる。この構成によれば、インバータ周波数が使用周波数帯域に一時的に含まれるので、インバータ周波数が使用周波数帯域に含まれている間、他の機器にノイズが混入するおそれがある。

本開示は、他の機器との干渉をより一層抑制可能な送電装置を説明する。

本開示の一側面に係る送電装置は、負荷に接続された受電装置に電力を供給するための装置である。この送電装置は、受電装置の第２コイルに非接触で電力を伝送するための第１コイルと、直流電力を交流電力に変換するとともに交流電力を第１コイルに供給する直流交流変換器を含む変換器と、交流電力の周波数を変更する周波数制御によって、対象電力の電力値を電力指令値に近づける制御器と、を備える。対象電力は、直流電力又は交流電力である。制御器は、電力値を電力指令値に近づける際に、周波数が他の機器によって使用される使用周波数帯域を通過する場合、使用周波数帯域に含まれないように周波数を変更する周波数変更処理を行う。

本開示によれば、他の機器との干渉をより一層抑制することができる。

図１は、一実施形態に係る送電装置を含む非接触給電システムの適用例を示す図である。 図２は、図１の非接触給電システムの回路ブロック図である。 図３は、負荷電力の周波数特性を示す図である。 図４は、直流交流変換器の回路構成の一例を示す図である。 図５は、図２の第１制御器が行う電力制御の一連の処理を示すフローチャートである。 図６は、図５の周波数変更処理の一例を詳細に示すフローチャートである。 図７は、図５の電力制御の一例を説明するための図である。 図８は、図５の電力制御の別の例を説明するための図である。 図９は、図５の電力制御のさらに別の例を説明するための図である。 図１０は、変形例に係る送電装置を含む非接触給電システムの回路ブロック図である。

［１］実施形態の概要
本開示の一側面に係る送電装置は、負荷に接続された受電装置に電力を供給するための装置である。この送電装置は、受電装置の第２コイルに非接触で電力を伝送するための第１コイルと、直流電力を交流電力に変換するとともに交流電力を第１コイルに供給する直流交流変換器を含む変換器と、交流電力の周波数を変更する周波数制御によって、対象電力の電力値を電力指令値に近づける制御器と、を備える。対象電力は、直流電力又は交流電力である。制御器は、電力値を電力指令値に近づける際に、周波数が他の機器によって使用される使用周波数帯域を通過する場合、使用周波数帯域に含まれないように周波数を変更する周波数変更処理を行う。

この送電装置では、対象電力の電力値が電力指令値に近づけられる際に、第１コイルに供給される交流電力の周波数が他の機器によって使用される使用周波数帯域を通過する場合、使用周波数帯域に含まれないように当該周波数が変更される。このため、交流電力の周波数が使用周波数帯域に含まれることなく、対象電力の電力値が電力指令値に近づけられる。その結果、他の機器との干渉をより一層抑制することが可能となる。

使用周波数帯域は、第１周波数と第２周波数との間に位置してもよい。制御器は、周波数変更処理において、対象電力の周波数特性を第１特性から第２特性に変更してもよく、周波数が第１周波数である場合の電力値と周波数が第２周波数である場合の電力値との差分が、第１特性における差分よりも小さくなるように、周波数を第１周波数から第２周波数に変更してもよい。この場合、対象電力の電力値の変動量を軽減しつつ、交流電力の周波数が第１周波数から第２周波数に変更される。これにより、周波数変更処理により送電装置が故障する可能性を低減することが可能となる。

制御器は、電力値が第２特性に沿うように、周波数を第１周波数から第２周波数に変更してもよい。第２特性における周波数が第１周波数である場合の電力値と周波数が第２周波数である場合の電力値との差分は、第１特性における上記電力値の差分よりも小さい。したがって、上記構成によれば、交流電力の周波数を第１周波数から第２周波数に変更したとしても、対象電力の電力値の変動量を抑えることができる。その結果、周波数変更処理により送電装置が故障する可能性を低減することが可能となる。

制御器は、電力値が、周波数特性が第１特性である場合の第１周波数における電力値を維持するように、周波数を第１周波数から第２周波数に変更してもよい。この場合、対象電力の電力値が維持されながら、交流電力の周波数が第１周波数から第２周波数に変更される。これにより、交流電力の周波数を第１周波数から第２周波数に変更したとしても、対象電力の電力値は変化しない。その結果、周波数変更処理により送電装置が故障する可能性をより一層低減することが可能となる。

制御器は、第１特性において電力値が電力指令値に達した際の周波数が使用周波数帯域に含まれない場合、周波数を第１周波数から第２周波数に変更した後、周波数を第２周波数に合わせた状態で、周波数特性を第１特性に戻してもよい。例えば、位相シフト制御によって周波数特性が変更される場合、位相シフト量が大きいと、インピーダンスが容量性負荷になりやすく、またＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）及び誤動作等のノイズの影響が生じやすい。これに対し、周波数が第２周波数に変更された後、周波数特性が第１特性に戻される。このため、位相シフト量を低減し得るので、インピーダンスが容量性負荷になる可能性を低減するとともに、ノイズの影響が生じる可能性を低減することができる。

制御器は、第１特性において電力値が電力指令値に達した際の周波数が使用周波数帯域に含まれる場合、周波数を第１周波数から第２周波数に変更した後、周波数を第２周波数に合わせた状態で周波数特性を変更することによって、電力値を電力指令値に合わせてもよい。この場合、使用周波数帯域とは異なる周波数において、対象電力の電力値が電力指令値に合わせられる。したがって、他の機器との干渉を抑制することが可能となる。

制御器は、直流交流変換器の位相シフト制御によって、周波数特性を変更してもよい。直流交流変換器の位相シフト量又は直流電力の電圧が変更されると、対象電力の周波数特性が変化する。位相シフト制御は、直流電力の電圧制御よりも応答性に優れる。したがって、電圧制御により周波数特性を変更するよりも、位相シフト制御により周波数特性を変更する方が周波数変更処理の処理速度を向上させることができる。

制御器は、直流交流変換器と第１コイルとの間のインピーダンスを制御するインピーダンス制御によって、周波数特性を変更してもよい。直流交流変換器と第１コイルとの間のインピーダンス又は直流電力の電圧が変更されると、対象電力の周波数特性が変化する。インピーダンス制御は、直流電力の電圧制御よりも応答性に優れる。したがって、電圧制御により周波数特性を変更するよりも、インピーダンス制御により周波数特性を変更する方が周波数変更処理の処理速度を向上させることができる。

［２］実施形態の例示
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。

図１は、一実施形態に係る送電装置を含む非接触給電システムの適用例を示す図である。図１に示されるように、非接触給電システム１は、送電装置２と受電装置３とを備えており、送電装置２から受電装置３に電力を供給するためのシステムである。送電装置２及び受電装置３は、例えば上下方向に離間している。送電装置２は、例えば駐車場等に設置されている。受電装置３は、例えば電気自動車ＥＶに搭載されている。非接触給電システム１は、駐車場等に到着した電気自動車ＥＶに対し、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等のコイル間の磁気結合を利用して、電力を供給するように構成されている。なお、非接触給電方式は、磁気結合を利用した方式に限らず、例えば、電界共鳴方式であってもよい。

送電装置２は、非接触給電のための電力を供給する装置である。送電装置２は、電源ＰＳ（図２参照）によって供給された電力から所望の交流電力を生成し、受電装置３に送る。送電装置２は、例えば駐車場等の路面Ｒに設置される。送電装置２は、例えば駐車場等の路面Ｒから上方に突出するように設けられた第１コイル装置４（送電コイル装置）を備えている。第１コイル装置４は、第１コイル２１（図２参照）を含み、例えば扁平な錘台状又は直方体状をなしている。送電装置２は、電源ＰＳから所望の交流電力を生成する。生成された交流電力が第１コイル装置４に送られることによって、第１コイル装置４は磁束を発生させる。

受電装置３は、送電装置２から電力を受け取り、負荷Ｌ（図２参照）に電力を供給する装置である。受電装置３は、例えば電気自動車ＥＶに搭載される。受電装置３は、例えば電気自動車ＥＶの車体（シャーシ等）の底面に取り付けられた第２コイル装置５（受電コイル装置）を備えている。第２コイル装置５は、第２コイル３１（図２参照）を含み、電力供給時において第１コイル装置４と上下方向に離間して対向する。第２コイル装置５は、例えば扁平な錘台状又は直方体状をなしている。第１コイル装置４で発生した磁束が第２コイル装置５に鎖交することによって、第２コイル装置５は誘導電流を発生させる。これにより、第２コイル装置５は、非接触（ワイヤレス）で第１コイル装置４からの電力を受け取る。第２コイル装置５が受け取った電力は、負荷Ｌに供給される。

図２を参照して、非接触給電システム１の回路構成を詳細に説明する。図２は、図１の非接触給電システムの回路ブロック図である。図２に示されるように、非接触給電システム１は、電源ＰＳから交流電力Ｐａｃ１を受け、負荷Ｌに負荷電力Ｐｏｕｔを供給するシステムである。電源ＰＳは、商用電源等の交流電源であり、送電装置２に交流電力Ｐａｃ１を供給する。交流電力Ｐａｃ１の周波数は、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。負荷Ｌは、バッテリ等の直流負荷であってもよく、モータ等の交流負荷であってもよい。

送電装置２は、電源ＰＳから交流電力Ｐａｃ１を供給される。送電装置２は、第１コイル２１と、第１変換器２２（変換器）と、第１検出器２３と、第１通信器２４と、第１制御器２５（制御器）と、使用周波数検出器２８と、を備えている。

第１変換器２２は、電源ＰＳから供給される交流電力Ｐａｃ１を、所望の交流電力Ｐａｃ２に変換し、交流電力Ｐａｃ２を第１コイル２１に供給する回路である。第１変換器２２は、例えば、後述の周波数制御、位相シフト制御、及び直流電力Ｐｄｃの電圧制御によって直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２の大きさ（電力値）を変更することができる。第１変換器２２は、電力変換器２６と、直流交流変換器（DC/AC converter）２７と、を備えている。

電力変換器２６は、電源ＰＳから供給された交流電力Ｐａｃ１を直流電力Ｐｄｃに変換する交流直流変換器（AC/DC converter）である。電力変換器２６は、例えば整流回路である。整流回路は、ダイオード等の整流素子で構成されてもよいし、トランジスタ等のスイッチング素子で構成されてもよい。電力変換器２６は、ＰＦＣ（Power Factor Correction）機能及び昇降圧機能をさらに有していてもよい。第１変換器２２は、電力変換器２６の出力に設けられた直流直流変換器（DC/DC converter）をさらに備えていてもよい。電力変換器２６は、第１制御器２５によって直流電力Ｐｄｃの電圧Ｖｄｃの大きさを変更するように制御される。電力変換器２６は、例えば、パルス幅変調で直流電力Ｐｄｃの電圧Ｖｄｃの大きさを変更する。電力変換器２６は、直流電力Ｐｄｃを直流交流変換器２７に供給する。

直流交流変換器２７は、電力変換器２６から供給された直流電力Ｐｄｃを交流電力Ｐａｃ２に変換する。交流電力Ｐａｃ２の周波数は、例えば８１．３８ｋＨｚ〜９０ｋＨｚである。直流交流変換器２７は、例えば、インバータ回路を含む。第１変換器２２は、直流交流変換器２７の出力に設けられたトランスをさらに備えていてもよい。直流交流変換器２７は、第１制御器２５によって直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２の大きさを変更するように制御される。直流交流変換器２７は、交流電力Ｐａｃ２を第１コイル２１に供給する。

第１コイル２１は、受電装置３（の第２コイル３１）に非接触で電力を伝送するためのコイルである。第１コイル２１は、第１変換器２２から交流電力Ｐａｃ２が供給されることによって、磁束を発生する。第１コイル２１と第１変換器２２との間には、キャパシタ及びインダクタ（例えば、リアクトル）が接続されていてもよい。

第１検出器２３は、直流電力Ｐｄｃに関する測定値を取得するための回路を含む。直流電力Ｐｄｃに関する測定値を取得するための回路は、例えば、電圧センサ、電流センサ、又はその組み合わせである。第１検出器２３は、直流電力Ｐｄｃ、直流電力Ｐｄｃの電圧Ｖｄｃ又は直流電力Ｐｄｃの電流Ｉｄｃを測定する。第１検出器２３は、交流電力Ｐａｃ２、交流電力Ｐａｃ２の電圧Ｖａｃ２及び交流電力Ｐａｃ２の電流Ｉａｃ２を測定する。第１検出器２３は、取得した測定値を第１制御器２５に出力する。

第１通信器２４は、後述する受電装置３の第２通信器３４と無線で通信を行うための回路である。第１通信器２４は、例えば、電波を利用する通信方式用のアンテナ、光信号を利用する通信方式用の発光素子及び受光素子を含む。第１通信器２４は、受電装置３から受信した情報を第１制御器２５に出力する。

第１制御器２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の処理装置である。第１制御器２５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び送電装置２の各部と接続するインターフェース回路等を有してもよい。

第１制御器２５は、対象電力の電力値を第１電力指令値（電力指令値）に近づける電力一定制御を行う。対象電力としては、直流電力Ｐｄｃ又は交流電力Ｐａｃ２が用いられ得る。第１制御器２５は、第１検出器２３によって検出された電流Ｉｄｃの測定値に基づいて、第１電力測定値を計算する。対象電力が直流電力Ｐｄｃである場合、第１電力測定値とは、直流交流変換器２７の損失及び第１コイル２１の損失等と、直流交流変換器２７から第１コイル２１に供給される交流電力Ｐａｃ２とを含んだ測定値である。第１制御器２５は、第１通信器２４を介して受電装置３から受信した第２電力指令値に基づいて、直流電力Ｐｄｃの目標値である第１電力指令値を計算する。第１制御器２５は、電力一定制御として、第１電力測定値及び第１電力指令値に基づいて、第１電力測定値（直流電力Ｐｄｃ）が第１電力指令値に近づくように第１変換器２２を制御する電力制御を行う。

なお、対象電力が交流電力Ｐａｃ２である場合、第１電力指令値は、交流電力Ｐａｃ２の目標値であって、交流電力Ｐａｃ２に応じて設定される。つまり、第１制御器２５は、電力一定制御として、交流電力Ｐａｃ２が交流電力Ｐａｃ２の目標値である第１電力指令値に近づくように第１変換器２２を制御する。以下、対象電力が直流電力Ｐｄｃである場合について説明を行う。

なお、第１制御器２５は、第１電力指令値を補正するための指令値補正制御を行ってもよい。第１制御器２５は、指令値補正制御として、第１通信器２４を介して受電装置３から受信した第２電力測定値（後述）及び第２電力指令値（後述）に基づいて、第２電力測定値（負荷電力Ｐｏｕｔ）が第２電力指令値に近づくように第１変換器２２を制御する電力制御を行う。具体的には、第１制御器２５は、第２電力測定値が第２電力指令値に近づくように、第１電力指令値を補正する。

第１制御器２５は、電力制御として、第１変換器２２を制御することによって、直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２の大きさ（電力値）を制御し、負荷Ｌに供給される負荷電力Ｐｏｕｔの大きさを制御する。電力制御は、周波数制御、位相シフト制御、及び直流電力Ｐｄｃの電圧制御の少なくとも１つを用いて行われる。各制御において、直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２の大きさを制御するための電力制御パラメータが変更される。

ここで、図３を用いて周波数制御を説明する。図３は、負荷電力の周波数特性を示す図である。図３のグラフの横軸は駆動周波数ｆを示し、縦軸は負荷電力Ｐｏｕｔ（の大きさ）を示す。駆動周波数ｆは、交流電力Ｐａｃ２の周波数である。交流電力Ｐａｃ２の周波数とは、第１変換器２２から出力される交流電流又は交流電圧の周波数である。以下、交流電力Ｐａｃ２の周波数を「駆動周波数ｆ」と称する場合がある。図３に示されるように、駆動周波数ｆに応じて、直流電力Ｐｄｃ、交流電力Ｐａｃ２、及び負荷電力Ｐｏｕｔの大きさが変更される。駆動周波数ｆとしては、例えば８１．３８ｋＨｚ〜９０ｋＨｚが利用可能である。駆動周波数ｆが変わることにより、コイル及びキャパシタ等のリアクタンス素子のインピーダンスが変わり、直流電力Ｐｄｃ、交流電力Ｐａｃ２、及び負荷電力Ｐｏｕｔの大きさが変化する。以下、本実施形態では、駆動周波数ｆが大きくなるにつれて、直流電力Ｐｄｃ、交流電力Ｐａｃ２、及び負荷電力Ｐｏｕｔの大きさが小さくなるとする。第１制御器２５は、駆動周波数ｆを変更することによって、直流電力Ｐｄｃ、交流電力Ｐａｃ２、及び負荷電力Ｐｏｕｔの大きさ（電力値）を変更する周波数制御を実施する。周波数制御における上述の電力制御パラメータは、直流交流変換器２７（インバータ回路）の駆動周波数ｆである。

例えば、当初、駆動周波数ｆが周波数ｆｂであったと仮定する。このときの負荷電力Ｐｏｕｔは電力Ｐｂである。ここで、例えば、駆動周波数ｆが、周波数ｆｂから周波数ｆａまで減少される。すると、負荷電力Ｐｏｕｔは、駆動周波数ｆ＝ｆａに対応する電力Ｐａとなる。よって、負荷電力Ｐｏｕｔは、電力Ｐｂから電力Ｐａまで増加する。一方、駆動周波数ｆが、周波数ｆｂから周波数ｆｃまで増加される。すると、負荷電力Ｐｏｕｔは、駆動周波数ｆ＝ｆｃに対応する電力Ｐｃとなる。よって、負荷電力Ｐｏｕｔは、電力Ｐｂから電力Ｐｃまで減少する。

第１制御器２５は、上述のように駆動周波数ｆを変更することによって、負荷電力Ｐｏｕｔを所望の電力に近づける。実際に駆動周波数ｆを変化（増加及び減少）させる制御においては、駆動周波数ｆをステップ単位で変化させてもよい。駆動周波数ｆを変えるための１ステップの大きさはとくに限定されず、例えば数Ｈｚ〜数十Ｈｚ、数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度であってもよい。ステップは、例えば、第１制御器２５であるＣＰＵのクロックの分解能で定まる。

周波数制御の具体的な手法は限定されない。例えば、直流交流変換器２７がインバータ回路である場合には、第１制御器２５は、インバータ回路に含まれる各スイッチング素子に供給される駆動信号を用いて、各スイッチング素子のスイッチング周波数を調整し、駆動周波数ｆを変更する。スイッチング素子としては、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）及びＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられ、この場合、駆動信号はスイッチング素子のゲートに印加される。

続いて、位相シフト制御を説明する。第１制御器２５は、直流交流変換器２７（インバータ回路）の位相シフト量を変更することによって、直流電力Ｐｄｃ、交流電力Ｐａｃ２、及び負荷電力Ｐｏｕｔの大きさ（電力値）を変更する位相シフト制御を実施する。例えば、直流交流変換器２７が図４に示されるようなインバータ回路である場合には、第１制御器２５は、インバータ回路に含まれるスイッチング素子ＳＷａ〜ＳＷｄへの駆動信号Ｓａ〜Ｓｄの供給時間を調整することによって、各スイッチング素子ＳＷａ〜ＳＷｄがオンとなる時間を調整する。

スイッチング素子ＳＷａの駆動時間とスイッチング素子ＳＷｄの駆動時間とが同じであり、スイッチング素子ＳＷｂの駆動時間とスイッチング素子ＳＷｃの駆動時間とが同じであるときが、インバータ回路の通電期間（オン期間）が最も長くなる。スイッチング素子ＳＷａの駆動時間とスイッチング素子ＳＷｄの駆動時間とがずれるほど（スイッチング素子ＳＷｂの駆動時間とスイッチング素子ＳＷｃの駆動時間とがずれるほど）、インバータ回路のオン期間が短くなる。インバータ回路のオン期間が短くなるほど、直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２は小さくなる。位相シフト制御における上述の電力制御パラメータは、位相シフト量である。位相シフト量は、スイッチング素子ＳＷａの駆動時間とスイッチング素子ＳＷｄの駆動時間とのずれ量（又はスイッチング素子ＳＷｂの駆動時間とスイッチング素子ＳＷｃの駆動時間とのずれ量）である。言い換えれば、位相シフト制御における上述の電力制御パラメータは、インバータ回路のオン期間である。

なお、インバータ回路のソフトスイッチングを実現するために、インバータ回路からの出力電圧（交流電力Ｐａｃ２の電圧Ｖａｃ２）の位相が出力電流（交流電力Ｐａｃ２の電流Ｉａｃ２）の位相と同じか進んでいる（インピーダンスが誘導性である）必要がある。電圧と電流との位相差を同じにしておくと、ノイズ及び制御誤差などでインピーダンスが容量性になってしまう。したがって、安全性を確保するために、位相差が所定値よりも小さくならないように電圧の位相を電流の位相よりも進めておく。この所定値を位相余裕と呼ぶ。

位相シフト量は、例えば、交流電力Ｐａｃ２の１周期の長さ（つまり３６０度）を１００％としてパーセント表示されてもよい。この場合、位相シフトが全く行われていない状態では、位相シフト量は０％である。なお、位相シフト制御においては、位相シフト量が０％のときに直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２が最大になり、負荷電力Ｐｏｕｔも最大になる。位相シフト量の最大値は、第１コイル２１の回路特性（例えば第１コイル２１及び図示しないキャパシタを含む共振回路の特性）によって変わるが、例えば、５０％程度である。すなわち、一態様において、位相シフト量の下限値は０％に設定され得る。位相シフト量の上限値は５０％に設定され得る。

続いて、直流電力Ｐｄｃの電圧制御を説明する。第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの電圧Ｖｄｃの大きさを変更することによって、直流電力Ｐｄｃ、交流電力Ｐａｃ２、及び負荷電力Ｐｏｕｔの大きさ（電力値）を変更する電圧制御を実施する。直流電力Ｐｄｃの電圧Ｖｄｃの変更は、例えば上述の電力変換器２６が有する昇降圧機能を利用して行われる。例えば、直流電力Ｐｄｃの電圧Ｖｄｃが大きくなるにつれて直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２も大きくなり、直流電力Ｐｄｃの電圧Ｖｄｃが小さくなるにつれて直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２も小さくなる。よって、直流電力Ｐｄｃの電圧制御における上述の電力制御パラメータは、直流電力Ｐｄｃの電圧Ｖｄｃの大きさである。昇降圧機能は、例えば、チョッパ回路で実現され得る。

使用周波数検出器２８は、非接触給電システム１とは異なる他の機器によって使用される周波数帯域である使用周波数帯域を検出する回路である。使用周波数検出器２８は、例えば、ラジオの自動チューニングと同様に、オートスキャンによって使用周波数帯域を検出する。使用周波数検出器２８は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いて送電装置２の位置情報を取得し、当該位置情報によって示される位置を含む地域において、他の機器に対して割り当てられている割当周波数帯域を使用周波数帯域として検出してもよい。地域ごとの割当周波数帯域は、不図示のメモリに予め設定されている。使用周波数検出器２８は、検出された周波数帯域の高調波成分を使用周波数帯域としてもよい。使用周波数検出器２８は、使用周波数帯域を示す使用周波数情報を第１制御器２５に出力する。なお、ユーザが使用周波数帯域を第１制御器２５に設定してもよい。この場合、送電装置２は、使用周波数検出器２８を備えていなくてもよい。

受電装置３は、第２コイル３１と、第２変換器３２と、第２検出器３３と、第２通信器３４と、第２制御器３５と、を備えている。

第２コイル３１は、送電装置２から非接触で供給される電力を受け取るためのコイルである。第１コイル２１によって発生された磁束が第２コイル３１に鎖交することによって、第２コイル３１に交流電力Ｐａｃ３が生じる。第２コイル３１は、交流電力Ｐａｃ３を第２変換器３２に供給する。なお、第２コイル３１と第２変換器３２との間には、キャパシタ及びインダクタ（例えば、リアクトル）が接続されていてもよい。

第２変換器３２は、第２コイル３１から供給された交流電力Ｐａｃ３を負荷Ｌにとって所望の負荷電力Ｐｏｕｔに変換する回路である。負荷Ｌが直流負荷である場合、第２変換器３２は、交流電力Ｐａｃ３を直流の負荷電力Ｐｏｕｔに変換する交流直流変換器（整流回路）である。この場合、第２変換器３２は、負荷Ｌにとって所望の負荷電力Ｐｏｕｔを出力するために昇降圧機能を含んでいてもよい。この昇降圧機能は、例えばチョッパ回路又はトランスで実現され得る。第２変換器３２は、交流直流変換器の入力に設けられたトランスをさらに備えていてもよい。

負荷Ｌが交流負荷である場合、第２変換器３２は、交流電力Ｐａｃ３を直流電力に変換する交流直流変換器に加えて、さらに直流交流変換器（インバータ回路）を含む。直流交流変換器は、交流直流変換器によって生成された直流電力を交流の負荷電力Ｐｏｕｔに変換する。第２変換器３２は、交流直流変換器の入力に設けられたトランスをさらに備えていてもよい。なお、第２コイル３１から供給される交流電力Ｐａｃ３が負荷Ｌにとって所望の交流電力である場合には、第２変換器３２は省略され得る。

第２検出器３３は、負荷Ｌに供給される負荷電力Ｐｏｕｔに関する測定値を取得するための回路である。第２検出器３３は、負荷Ｌに供給される負荷電圧Ｖｏｕｔ、負荷電流Ｉｏｕｔ又は負荷電力Ｐｏｕｔを測定する。第２検出器３３は、例えば、電圧センサ、電流センサ、又はその組み合わせである。第２検出器３３は、取得した測定値を第２制御器３５に出力する。負荷Ｌは、第２電力指令値を第２制御器３５に出力する。第２電力指令値は、負荷Ｌに供給すべき所望の電力の大きさを示す。例えば負荷Ｌが蓄電池の場合には、第２電力指令値は、負荷ＬのＳＯＣ（State Of Charge）に応じて定められた電流、電圧、又は電力の指令値であってもよい。

第２通信器３４は、送電装置２の第１通信器２４と無線で通信を行うための回路である。第２通信器３４により、受電装置３は、送電装置２と通信可能である。第２通信器３４は、例えば、電波を利用する通信方式用のアンテナ、光信号を利用する通信方式用の発光素子及び受光素子を含む。第２通信器３４は、第２制御器３５から受信した情報を送電装置２に送信する。

第２制御器３５は、ＣＰＵ及びＤＳＰ等の処理装置である。第２制御器３５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び受電装置３の各部と接続するインターフェース回路等を含んでいてもよい。第２制御器３５は、第２検出器３３から受信した測定値に基づいて第２電力測定値を計算する。第２制御器３５は、第２電力測定値及び負荷Ｌから受信した第２電力指令値を第２通信器３４を介して送電装置２に送信する。

なお、例えば、送電装置２に電源ＰＳに代えて電気自動車の蓄電池が接続され、受電装置３に負荷Ｌに代えて電源ＰＳが接続されることによって、受電装置３から送電装置２に電力を伝送することも可能である。

次に、図５〜図８を参照して、電力制御を詳細に説明する。図５は、図２の第１制御器が行う電力制御の一連の処理を示すフローチャートである。図６は、図５の周波数変更処理の一例を詳細に示すフローチャートである。図７は、図５の電力制御の一例を説明するための図である。図８は、図５の電力制御の別の例を説明するための図である。図５に示される一連の処理は、第１制御器２５が受電装置３から第２電力指令値を受信することによって開始される。なお、直流交流変換器２７の位相シフト量の初期値は、０に設定されている。

第１制御器２５は、まず、受電装置３から受信した第２電力指令値に基づいて、第１電力指令値を計算する（ステップＳ１）。なお、受電装置３が第２電力指令値とともに第２電力測定値を送電装置２に送信する場合、第１制御器２５は、第２電力測定値が第２電力指令値に近づくように、第１電力指令値を補正してもよい。なお、第１電力測定値が第１電力指令値と等しい場合には、以降の処理は行われることなく、電力制御が終了する。

続いて、第１制御器２５は、電圧Ｖｄｃを設定する（ステップＳ２）。例えば、送電装置２の起動時においては、第１制御器２５は、電圧Ｖｄｃが、電力変換器２６が出力可能な電圧Ｖｄｃの電圧範囲のうちの最小の電圧となるように、電力変換器２６を制御する。第１制御器２５は、電圧Ｖｄｃが予め定められた電圧（例えば、４２０Ｖ）となるように電力変換器２６を制御してもよい。送電装置２が稼働している場合には、第１制御器２５は、電力変換器２６が出力している電圧Ｖｄｃで固定してもよい。ここでは、電圧Ｖｄｃが、電力変換器２６が出力可能な電圧範囲のうちの最小の電圧に設定される場合を例として説明する。このとき、直流電力Ｐｄｃの周波数特性は、例えば、図７に示された特性Ｃ１（初期特性Ｃ１）となる。

続いて、第１制御器２５は、周波数制御を行い（ステップＳ３）、周波数制御によって第１電力測定値を第１電力指令値に近づける。ここでは、特性Ｃ１（第１特性）に沿って、駆動周波数ｆが変更されるに従い、第１電力測定値（直流電力Ｐｄｃの電力値）が変化する。なお、送電装置２の起動時においては、周波数制御を行う前の駆動周波数ｆは、直流電力Ｐｄｃが最も小さくなる周波数（例えば、９０ｋＨｚ）に設定されている。送電装置２が稼働している場合には、直前まで用いられていた駆動周波数ｆがそのまま使用されてもよい。第１制御器２５は、例えば、駆動周波数ｆをステップ単位で変化させることによって、第１電力測定値を第１電力指令値に徐々に近づける。なお、駆動周波数ｆの変化量に対する直流電力Ｐｄｃの変化量が小さい周波数帯域においては、第１制御器２５は、１ステップ当たりの駆動周波数ｆの変化量を大きくしてもよい。

続いて、第１制御器２５は、駆動周波数ｆが使用周波数帯域の一方の境界周波数（第１周波数）に達したか否かを判定する（ステップＳ４）。使用周波数帯域は、一方の境界周波数と他方の境界周波数との間に位置し、これらの境界周波数はいずれも使用周波数帯域に含まれない。境界周波数は、使用周波数帯域の上限周波数又は下限周波数である。一方の境界周波数が上限周波数である場合、他方の境界周波数（第２周波数）は下限周波数である。一方の境界周波数が下限周波数である場合、他方の境界周波数は上限周波数である。

駆動周波数ｆが一方の境界周波数に達していないと判定された場合（ステップＳ４；ＮＯ）、第１制御器２５は、第１電力測定値が第１電力指令値に達した（一致している）か否かを判定する（ステップＳ５）。第１電力測定値が第１電力指令値に達していない（一致していない）と判定された場合（ステップＳ５；ＮＯ）、第１制御器２５は、引き続きステップＳ３の周波数制御を行う。一方、第１電力測定値が第１電力指令値に達した（一致している）と判定された場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、電力制御の一連の処理が終了する。

ステップＳ４において、駆動周波数ｆが使用周波数帯域の一方の境界周波数に達したと判定された場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、第１制御器２５は、周波数変更処理を実施する（ステップＳ６）。周波数変更処理は、第１電力測定値（直流電力Ｐｄｃの電力値）を第１電力指令値に近づける際に、駆動周波数ｆが使用周波数帯域を通過する場合、駆動周波数ｆが使用周波数帯域に含まれないように駆動周波数ｆを変更する処理である。

ステップＳ６の周波数変更処理では、図６に示されるように、まず、第１制御器２５が、駆動周波数ｆが通過（進入）しようとしている使用周波数帯域に目標周波数ｆ０が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１１）。目標周波数ｆ０は、初期特性Ｃ１において、第１電力測定値（直流電力Ｐｄｃの電力値）が第１電力指令値に達した際の駆動周波数ｆである。目標周波数ｆ０が当該使用周波数帯域に含まれないと判定された場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を変更する（ステップＳ１２）。本実施形態では、第１制御器２５は、直流交流変換器２７の位相シフト制御によって、周波数特性を変更する。

具体的には、第１制御器２５は、駆動信号Ｓａ〜Ｓｄ（図４参照）の供給時間を調整することによって、位相シフト量を変更する。ここでは、第１制御器２５は、位相シフト量を増加する。位相シフト量が大きくなるに従い、同一の駆動周波数ｆにおける直流電力Ｐｄｃの電力値が小さくなる。そして、位相シフト量が増加されることによって、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が初期特性Ｃ１から特性Ｃ２（第２特性）に変化する。

このとき、駆動周波数ｆは一方の境界周波数に合わされている（固定されている）ので、一方の境界周波数における直流電力Ｐｄｃの電力値は減少する。なお、特性Ｃ２における一方の境界周波数における直流電力Ｐｄｃの電力値と他方の境界周波数における直流電力Ｐｄｃの電力値との差分（差の絶対値）は、初期特性Ｃ１における一方の境界周波数における直流電力Ｐｄｃの電力値と他方の境界周波数における直流電力Ｐｄｃの電力値との差分（差の絶対値）よりも小さい。

続いて、第１制御器２５は、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更する（ステップＳ１３）。言い換えると、駆動周波数ｆが一方の境界周波数から他方の境界周波数に切り替えられる。本実施形態では、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの電力値が特性Ｃ２に沿うように、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更する。これにより、駆動周波数ｆが使用周波数帯域に含まれることなく、駆動周波数ｆが使用周波数帯域を通過する。つまり、駆動周波数ｆが使用周波数帯域を飛び越える。

そして、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を元に戻す（ステップＳ１４）。具体的には、第１制御器２５は、駆動信号Ｓａ〜Ｓｄ（図４参照）の供給時間を調整することによって、位相シフト量を０に戻す。以上により、第１制御器２５は、ステップＳ６の周波数変更処理を終了し、引き続きステップＳ３の周波数制御を行う。

一方、ステップＳ１１において、駆動周波数ｆが通過（進入）しようとしている使用周波数帯域に目標周波数ｆ０が含まれると判定された場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの電力値を上げる制御を行っているか否かを判定する（ステップＳ１５）。直流電力Ｐｄｃの電力値を上げる制御が行われていると判定された場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を変更し（ステップＳ１６）、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更（ジャンプ）する（ステップＳ１７）。ステップＳ１６，Ｓ１７の処理は、ステップＳ１２，Ｓ１３の処理と同じであるので、それらの説明を省略する。

続いて、第１制御器２５は、位相シフト制御における位相シフト量を減少する（ステップＳ１８）。具体的には、第１制御器２５は、駆動信号Ｓａ〜Ｓｄ（図４参照）の供給時間を調整することによって、位相シフト量を減少する。これにより、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が特性Ｃ２から初期特性Ｃ１に向かって変化する。このとき、駆動周波数ｆは他方の境界周波数に合わされている（固定されている）ので、直流電力Ｐｄｃの電力値は増加する。

そして、第１制御器２５は、第１電力測定値が第１電力指令値に達した（一致している）か否かを判定する（ステップＳ１９）。第１電力測定値が第１電力指令値に達していない（一致していない）と判定された場合（ステップＳ１９；ＮＯ）、第１制御器２５は、引き続きステップＳ１８の位相シフト制御を行う。一方、第１電力測定値が第１電力指令値に達した（一致している）と判定された場合（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、電力制御の一連の処理が終了する。

ステップＳ１５において、直流電力Ｐｄｃの電力値を下げる制御が行われていると判定された場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、第１制御器２５は、位相シフト制御における位相シフト量を増加する（ステップＳ２０）。具体的には、第１制御器２５は、駆動信号Ｓａ〜Ｓｄ（図４参照）の供給時間を調整することによって、位相シフト量を増加する。これにより、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に向かって変化する。このとき、駆動周波数ｆは一方の境界周波数に合わされている（固定されている）ので、直流電力Ｐｄｃの電力値は減少する。

そして、第１制御器２５は、第１電力測定値が第１電力指令値に達した（一致している）か否かを判定する（ステップＳ２１）。第１電力測定値が第１電力指令値に達していない（一致していない）と判定された場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、第１制御器２５は、引き続きステップＳ２０の位相シフト制御を行う。一方、第１電力測定値が第１電力指令値に達した（一致している）と判定された場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、電力制御の一連の処理が終了する。

なお、直流電力Ｐｄｃの電力値（第１電力測定値）が一旦第１電力指令値に合わせられると、第１制御器２５は、周波数制御によって、直流電力Ｐｄｃの電力値が第１電力指令値に合わされた状態を維持する電力一定制御を行う。上記電力制御によって、位相シフト量を変更可能な範囲では、使用周波数帯域外の駆動周波数ｆにおいて直流電力Ｐｄｃを第１電力指令値に合わせることができない場合、第１制御器２５は、位相シフト量を変更可能な範囲において、駆動周波数ｆが使用周波数帯域外の周波数に設定されるように、第１電力指令値を下げてもよい。

図７を用いて図５の電力制御の一例を具体的に説明する。図７に示される例では、使用周波数帯域ＦＢ１，ＦＢ２が設定されている。使用周波数帯域ＦＢ１は、下限周波数ｆｌ１と上限周波数ｆｈ１との間に位置する。上限周波数ｆｈ１は、下限周波数ｆｌ１よりも大きい。使用周波数帯域ＦＢ２は、下限周波数ｆｌ２と上限周波数ｆｈ２との間に位置する。下限周波数ｆｌ２は、上限周波数ｆｈ１よりも大きく、上限周波数ｆｈ２よりも小さい。この例では、直流電力Ｐｄｃの初期電力が第１電力指令値よりも小さく、駆動周波数ｆの初期周波数が上限周波数ｆｈ２よりも大きい。

まず、第１制御器２５は、周波数制御により駆動周波数ｆを徐々に減少することによって、直流電力Ｐｄｃを徐々に増加する（ステップＳ３）。そして、駆動周波数ｆが使用周波数帯域ＦＢ２の上限周波数ｆｈ２に達すると（ステップＳ４；ＹＥＳ）、第１制御器２５は、周波数変更処理を行う（ステップＳ６）。目標周波数ｆ０は使用周波数帯域ＦＢ２には含まれない（ステップＳ１１；ＮＯ）ので、第１制御器２５は、位相シフト制御によって位相シフト量を増加することで、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に変更する（ステップＳ１２）。

そして、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの電力値が特性Ｃ２に沿うように、駆動周波数ｆを上限周波数ｆｈ２から下限周波数ｆｌ２に変更する（ステップＳ１３）。これにより、駆動周波数ｆが、使用周波数帯域ＦＢ２に含まれることなく、使用周波数帯域ＦＢ２を通過する（飛び越える）。そして、第１制御器２５は、位相シフト量を初期値に戻すことによって直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１に戻す（ステップＳ１４）。

続いて、第１制御器２５は、周波数制御により駆動周波数ｆを下限周波数ｆｌ２から徐々に減少することによって、直流電力Ｐｄｃを徐々に増加する（ステップＳ３）。そして、駆動周波数ｆが使用周波数帯域ＦＢ１の上限周波数ｆｈ１に達すると（ステップＳ４；ＹＥＳ）、第１制御器２５は、周波数変更処理を行う（ステップＳ６）。目標周波数ｆ０は使用周波数帯域ＦＢ１に含まれ（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、直流電力Ｐｄｃの電力値を上げる制御が行われている（ステップＳ１５；ＹＥＳ）ので、第１制御器２５は、位相シフト制御によって位相シフト量を増加することで、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に変更する（ステップＳ１６）。

そして、第１制御器２５は、駆動周波数ｆを上限周波数ｆｈ１から下限周波数ｆｌ１に変更する（ステップＳ１７）。これにより、駆動周波数ｆが、使用周波数帯域ＦＢ１に含まれることなく、使用周波数帯域ＦＢ１を通過する（飛び越える）。そして、第１制御器２５は、位相シフト量を徐々に減少し（ステップＳ１８）、直流電力Ｐｄｃの電力値（第１電力測定値）が第１電力指令値に達すると（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、電力制御の一連の処理が終了する。

例えば、負荷Ｌがバッテリである場合、バッテリの充電が進むとバッテリ電圧（負荷電圧Ｖｏｕｔ）が上昇する。この場合、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が変化するが、周波数制御による電力一定制御が行われているので、駆動周波数ｆが変化する。このとき、駆動周波数ｆが上がるか下がるかは、共振回路の構成等に応じて定まる。駆動周波数ｆが下がる場合には、駆動周波数ｆは使用周波数帯域ＦＢ１から遠ざかる。この場合、第１制御器２５は、位相シフト量を段階的に小さくしてもよい。一方、駆動周波数ｆが上がる場合には、駆動周波数ｆは使用周波数帯域ＦＢ１に近づくので、第１制御器２５は、位相シフト量をさらに大きくすることにより、駆動周波数ｆが使用周波数帯域ＦＢ１に含まれないようにしてもよい。

図８を用いて図５の電力制御の別の例を具体的に説明する。図８に示される例では、図７と同様に、使用周波数帯域ＦＢ１，ＦＢ２が設定されている。この例では、直流電力Ｐｄｃの初期電力が第１電力指令値よりも大きく、駆動周波数ｆの初期周波数が下限周波数ｆｌ１に一致している。まず、駆動周波数ｆの初期周波数が下限周波数ｆｌ１に一致している（ステップＳ４；ＹＥＳ）ので、第１制御器２５は、周波数変更処理を行う（ステップＳ６）。

目標周波数ｆ０は使用周波数帯域ＦＢ１には含まれない（ステップＳ１１；ＮＯ）ので、第１制御器２５は、位相シフト制御によって位相シフト量を増加することで、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に変更する（ステップＳ１２）。そして、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの電力値が特性Ｃ２に沿うように、駆動周波数ｆを下限周波数ｆｌ１から上限周波数ｆｈ１に変更する（ステップＳ１３）。これにより、駆動周波数ｆが、使用周波数帯域ＦＢ１に含まれることなく、使用周波数帯域ＦＢ１を通過する（飛び越える）。そして、第１制御器２５は、位相シフト量を初期値に戻すことによって直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１に戻す（ステップＳ１４）。

続いて、第１制御器２５は、周波数制御により駆動周波数ｆを上限周波数ｆｈ１から徐々に増加することによって、直流電力Ｐｄｃを徐々に減少する（ステップＳ３）。そして、駆動周波数ｆが使用周波数帯域ＦＢ２の下限周波数ｆｌ２に達する前に目標周波数ｆ０に達すると（ステップＳ４；ＮＯ）、直流電力Ｐｄｃの電力値（第１電力測定値）が第１電力指令値に達し（ステップＳ５；ＹＥＳ）、電力制御の一連の処理が終了する。

なお、上限周波数ｆｈ１において、位相シフト量を初期値に戻す過程において、直流電力Ｐｄｃの電力値が第１電力指令値に達する。しかしながら、位相シフトが行われている状態（位相シフト量が０より大きい場合）では、ノイズが生じるおそれがある。このため、第１制御器２５は、位相シフト量を初期値に戻してから周波数制御によって直流電力Ｐｄｃの電力値（第１電力測定値）を第１電力指令値に合わせている。ノイズの影響が小さい場合には、第１制御器２５は、上限周波数ｆｈ１において、位相シフト量を調整することによって、直流電力Ｐｄｃの電力値（第１電力測定値）を第１電力指令値に合わせてもよい。

以上説明したように、送電装置２では、直流電力Ｐｄｃの電力値（第１電力測定値）が第１電力指令値に近づけられる際に、第１コイル２１に供給される交流電力Ｐａｃ２の駆動周波数ｆが他の機器によって使用される使用周波数帯域を通過しようとする場合、使用周波数帯域に含まれないように駆動周波数ｆが変更される。このため、駆動周波数ｆが使用周波数帯域に含まれることなく、直流電力Ｐｄｃの電力値が第１電力指令値に近づけられる。その結果、他の機器との干渉をより一層抑制することが可能となる。

第１制御器２５は、周波数変更処理において、直流電力Ｐｄｃの電力値が特性Ｃ２に沿うように、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更する。特性Ｃ２における駆動周波数ｆが一方の境界周波数である場合の電力値と駆動周波数ｆが他方の境界周波数である場合の電力値との差分（差の絶対値）は、初期特性Ｃ１における上記電力値の差分（差の絶対値）よりも小さい。したがって、上記構成によれば、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更したとしても、直流電力Ｐｄｃの電力値の変動量を抑えることができる。これにより、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更した場合に、直流電力Ｐｄｃの電力値が第１電力指令値を超える可能性を低減することができ、保護回路が動作することを回避できる。その結果、周波数変更処理により送電装置２が故障する可能性を低減することが可能となる。

第１制御器２５は、駆動周波数ｆが通過しようとしている使用周波数帯域に目標周波数ｆ０が含まれない場合、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更した後、駆動周波数ｆを他方の境界周波数に合わせた状態で、周波数特性を初期特性Ｃ１に戻す。位相シフト量が大きい場合、直流交流変換器２７から見たインピーダンスが容量性負荷（Ｃ負荷）になりやすく、またノイズの影響（ＥＭＣ及び誤動作等）が生じるおそれがある。これに対し、上記構成によれば、駆動周波数ｆが使用周波数帯域を通過した後、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が特性Ｃ１に戻される。このため、位相シフト量が０になるので、直流交流変換器２７から見たインピーダンスが容量性負荷になる可能性を低減するとともに、ノイズの影響が生じる可能性を低減することができる。

第１制御器２５は、駆動周波数ｆが通過しようとしている使用周波数帯域に目標周波数ｆ０が含まれる場合、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更した後、駆動周波数ｆを他方の境界周波数に合わせた状態で周波数特性を変更することによって、直流電力Ｐｄｃの電力値（第１電力測定値）を第１電力指令値に合わせる。この構成によれば、使用周波数帯域とは異なる周波数において、直流電力Ｐｄｃの電力値が第１電力指令値に合わせられる。したがって、他の機器との干渉を抑制することが可能となる。

第１制御器２５は、直流交流変換器２７の位相シフト制御によって、周波数特性を変更する。直流交流変換器２７の位相シフト量が変更されると、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が変化する。位相シフト制御は、直流電力Ｐｄｃの電圧制御よりも応答性に優れる。したがって、直流電力Ｐｄｃの電圧制御により周波数特性を変更するよりも、位相シフト制御により周波数特性を変更する方が周波数変更処理の処理速度を向上させることができる。

第１制御器２５は、電圧Ｖｄｃが一定となるように、電力変換器２６を制御している。具体的には、電圧Ｖｄｃが、電力変換器２６が出力可能な電圧範囲のうちの最小の電圧のような低い電圧に設定されている。この構成によれば、直流交流変換器２７の耐電圧を上げることなく、周波数変更処理を行うことができる。その結果、直流交流変換器２７の大型化を招くことなく、他の機器との干渉を抑制することが可能となる。直流交流変換器２７に耐電圧の低い部品を用いることができるので、送電装置２のコストを低減することができる。

また、直流交流変換器２７のスイッチング素子として耐電圧の高いスイッチング素子が用いられると、スイッチング素子のオン抵抗が大きくなるので、直流交流変換器２７における損失が増加する。このため、耐電圧の低いスイッチング素子を用いることによって、送電装置２の電力効率の低下を軽減することが可能となる。

さらに、上記実施形態では、電圧Ｖｄｃが変更されないので、ギャップ変動等の過渡応答に追従することができる。

電圧Ｖｄｃが低いほど、第１コイル２１と第２コイル３１との間の電力の伝送効率は高い。したがって、電圧Ｖｄｃを低くすることによって、第１コイル２１と第２コイル３１との間の電力の伝送効率を向上させることが可能となる。電圧Ｖｄｃを低くすることによって、送電装置２が破壊される可能性を低減することができる。

交流電力Ｐａｃ１の電圧Ｖａｃ１を下げることによって、電圧Ｖｄｃをさらに下げることができるが、電圧Ｖａｃ１の電圧範囲が狭くなる。これに対し、電力変換器２６は、ＰＦＣ回路の後段に降圧用の直流直流変換器をさらに備えることによって、電圧Ｖａｃ１の電圧範囲を狭めることなく、電圧Ｖｄｃをさらに下げることが可能である。一方、ＰＦＣ回路の出力可能な電圧範囲内に電圧Ｖｄｃが設定される場合には、降圧用の直流直流変換器は省略され得るので、送電装置２のコストを低減することが可能となる。なお、上記実施形態において、電圧Ｖｄｃは、数Ｖ程度変更されてもよい。

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。例えば、非接触給電システム１は、電気自動車ＥＶに限られず、プラグインハイブリッド車及び水中航走体等の移動体に適用されてもよく、移動体以外に適用されてもよい。

周波数変更処理において、第１制御器２５は、駆動周波数ｆを使用周波数帯域の一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更しているが、周波数変更処理はこれに限られない。例えば、使用周波数帯域を挟む任意の第１周波数と第２周波数とが用いられてもよい。この場合、使用周波数帯域は、第１周波数と第２周波数との間に位置し、第１周波数及び第２周波数は、使用周波数帯域に含まれない。第１制御器２５は、駆動周波数ｆが第１周波数に達したと判定すると、周波数変更処理を行う。第１制御器２５は、周波数変更処理において、駆動周波数ｆを第１周波数から第２周波数に変更する。

上記実施形態では、電圧Ｖｄｃは、電力変換器２６が出力可能な電圧Ｖｄｃの電圧範囲のうちの最小の電圧に設定されているが、それよりも大きい電圧に設定されてもよい。例えば、電圧Ｖｄｃは、電力変換器２６が出力可能な電圧Ｖｄｃの電圧範囲のうちの最大の電圧に設定されてもよい。この場合、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの電圧制御によって、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を変更してもよい。例えば、第１制御器２５は、電圧Ｖｄｃを減少させるように電力変換器２６を制御することによって、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に変更してもよい。

図９に示されるように、第１制御器２５は、周波数変更処理において、直流電力Ｐｄｃの電力値が、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が初期特性Ｃ１である場合の一方の境界周波数における電力値を維持するように、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更してもよい。つまり、第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に変更しつつ、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更してもよい。

具体的には、第１制御器２５は、位相シフト量を増加するとともに、駆動周波数ｆを減少することによって、直流電力Ｐｄｃの電力値を一定に保ちながら、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更する。つまり、ステップＳ１２とステップＳ１３とが並行して行われ、ステップＳ１６とステップＳ１７とが並行して行われる。なお、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更することによって、直流電力Ｐｄｃの電力値が増加するが、この増加分を打ち消すだけの位相シフト量は予め算出され、第１制御器２５に設定されている。この位相シフト量は、使用周波数帯域ごとに設定されていてもよく、すべての使用周波数帯域に共通に設定されていてもよい。

上記変形例では、直流電力Ｐｄｃの電力値が維持されながら、駆動周波数ｆが一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更される。これにより、駆動周波数ｆを一方の境界周波数から他方の境界周波数に変更したとしても、直流電力Ｐｄｃの電力値はほとんど変化しない。その結果、周波数変更処理により送電装置２が故障する可能性をより一層低減することが可能となる。

第１制御器２５は、インピーダンス制御によって、周波数特性を変更してもよい。図１０を参照して、変形例に係る送電装置２を含む非接触給電システム１を説明する。図１０は、変形例に係る送電装置を含む非接触給電システムの回路ブロック図である。図１０に示されるように、変形例に係る非接触給電システム１は、送電装置２の第１変換器２２がインピーダンス変換器２９をさらに備える点において、上記実施形態の非接触給電システム１と主に相違する。

インピーダンス変換器２９は、直流交流変換器２７と第１コイル２１との間に設けられている。インピーダンス変換器２９は、直流交流変換器２７と第１コイル２１との間のインピーダンス（直流交流変換器２７から見たインピーダンス）を変更するための装置である。インピーダンス変換器２９は、例えば、ＴＭＮ（Tunable matching network）であってもよい。ＴＭＮについては、公知であるのでその説明を省略する（米国特許出願公開第２０１９／０００６８３６号明細書、及び米国特許出願公開第２０１９／０００６８８５号明細書等参照）。

第１変換器２２は、周波数制御、位相シフト制御、及び直流電力Ｐｄｃの電圧制御に加えて、インピーダンス制御よっても直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２の大きさ（電力値）を変更することができる。すなわち、第１制御器２５によって行われる電力制御は、周波数制御、位相シフト制御、直流電力Ｐｄｃの電圧制御、及びインピーダンス制御の少なくとも１つを用いて行われる。

続いて、インピーダンス制御を説明する。第１制御器２５は、直流交流変換器２７と第１コイル２１との間のインピーダンスの大きさを変更することによって、直流電力Ｐｄｃ、交流電力Ｐａｃ２、及び負荷電力Ｐｏｕｔの大きさ（電力値）を変更するインピーダンス制御を実施する。直流交流変換器２７と第１コイル２１との間のインピーダンスが大きくなるにつれて直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２が小さくなり、直流交流変換器２７と第１コイル２１との間のインピーダンスが小さくなるにつれて直流電力Ｐｄｃ及び交流電力Ｐａｃ２が大きくなる。よって、インピーダンス制御における上述の電力制御パラメータは、直流交流変換器２７と第１コイル２１との間のインピーダンスの大きさである。

変形例の電力制御は、位相シフト制御に代えてインピーダンス制御によって周波数特性が変更される点において、上記実施形態の電力制御と異なる。つまり、ステップＳ１２，Ｓ１６では、第１制御器２５は、インピーダンス制御によって、周波数特性を変更する。具体的には、第１制御器２５は、インピーダンスを増加するようにインピーダンス変換器２９を制御することによって、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に変更する。ステップＳ１４では、第１制御器２５は、インピーダンスを初期値に戻すようにインピーダンス変換器２９を制御することによって、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を元に戻す。ステップＳ１８では、第１制御器２５は、インピーダンスを減少させるようにインピーダンス変換器２９を制御することによって、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を特性Ｃ２から初期特性Ｃ１に向かって変化させる。ステップＳ２０では、第１制御器２５は、インピーダンスを増加させるようにインピーダンス変換器２９を制御することによって、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に向かって変化させる。その他の処理は、上記実施形態の電力制御と同様であるので、説明を省略する。

上記変形例では、直流交流変換器２７と第１コイル２１との間のインピーダンスが変更されると、直流電力Ｐｄｃの周波数特性が変化する。インピーダンス制御は、直流電力Ｐｄｃの電圧制御よりも応答性に優れる。したがって、直流電力Ｐｄｃの電圧制御により周波数特性を変更するよりも、インピーダンス制御により周波数特性を変更する方が周波数変更処理の処理速度を向上させることができる。なお、インピーダンス変換器２９は、第２コイル３１と第２変換器３２との間に設けられてもよい。

第１制御器２５は、直流電力Ｐｄｃの電圧制御、直流交流変換器２７の位相シフト制御、及び直流交流変換器２７と第１コイル２１との間のインピーダンス制御の少なくとも１つを行うことによって、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を変更してもよい。

以上説明したように、第１制御器２５は、周波数変更処理において、直流電力Ｐｄｃの周波数特性を初期特性Ｃ１から特性Ｃ２に変更し、駆動周波数ｆが第１周波数である場合の直流電力Ｐｄｃの電力値と駆動周波数ｆが第２周波数である場合の直流電力Ｐｄｃの電力値との差分（差の絶対値）が、初期特性Ｃ１における上記電力値の差分（差の絶対値）よりも小さくなるように、駆動周波数ｆを第１周波数から第２周波数に変更している。このように、直流電力Ｐｄｃの電力値の変動量を軽減しつつ、駆動周波数ｆが第１周波数から第２周波数に変更される。これにより、周波数変更処理により送電装置２が故障する可能性を低減することが可能となる。

なお、上述のように、第１制御器２５は、電力一定制御として、交流電力Ｐａｃ２が交流電力Ｐａｃ２の目標値である第１電力指令値に近づくように第１変換器２２を制御してもよい。交流電力Ｐａｃ２の周波数特性は、上述の直流電力Ｐｄｃの周波数特性と同様である。交流電力Ｐａｃ２を用いた電力制御は、直流電力Ｐｄｃを用いた電力制御と同様である。

１ 非接触給電システム
２ 送電装置
３ 受電装置
４ 第１コイル装置
５ 第２コイル装置
２１ 第１コイル
２２ 第１変換器（変換器）
２３ 第１検出器
２４ 第１通信器
２５ 第１制御器（制御器）
２６ 電力変換器
２７ 直流交流変換器
２８ 使用周波数検出器
２９ インピーダンス変換器
３１ 第２コイル
３２ 第２変換器
３３ 第２検出器
３４ 第２通信器
３５ 第２制御器
Ｃ１ 初期特性（第１特性）
Ｃ２ 特性（第２特性）
ＥＶ 電気自動車
ＦＢ１ 使用周波数帯域
ＦＢ２ 使用周波数帯域
Ｉｄｃ 電流
Ｉｏｕｔ 負荷電流
Ｌ 負荷
Ｐａｃ１ 交流電力
Ｐａｃ２ 交流電力
Ｐａｃ３ 交流電力
Ｐｄｃ 直流電力
Ｐｏｕｔ 負荷電力
ＰＳ 電源
Ｒ 路面
Ｓａ 駆動信号
Ｓｂ 駆動信号
Ｓｃ 駆動信号
Ｓｄ 駆動信号
ＳＷａ スイッチング素子
ＳＷｂ スイッチング素子
ＳＷｃ スイッチング素子
ＳＷｄ スイッチング素子
Ｖｄｃ 電圧
Ｖｏｕｔ 負荷電圧

Claims (8)

1. 負荷に接続された受電装置に電力を供給するための送電装置であって、
   第１コイルであり、前記受電装置の第２コイルに非接触で前記電力を伝送するための前記第１コイルと、
   直流電力を交流電力に変換するとともに前記交流電力を前記第１コイルに供給する直流交流変換器を含む変換器と、
   前記交流電力の周波数を変更する周波数制御によって、対象電力の電力値を電力指令値に近づける制御器と、
   を備え、
   前記対象電力は、前記直流電力又は前記交流電力であり、
   前記制御器は、前記電力値を前記電力指令値に近づける際に、前記周波数が他の機器によって使用される使用周波数帯域を通過する場合、前記使用周波数帯域に含まれないように前記周波数を変更する周波数変更処理を行う、送電装置。
2. 前記使用周波数帯域は、第１周波数と第２周波数との間に位置し、
   前記制御器は、前記周波数変更処理において、前記対象電力の周波数特性を第１特性から第２特性に変更し、前記周波数が前記第１周波数である場合の前記電力値と前記周波数が前記第２周波数である場合の前記電力値との差分が、前記第１特性における前記差分よりも小さくなるように、前記周波数を前記第１周波数から前記第２周波数に変更する、請求項１に記載の送電装置。
3. 前記制御器は、前記電力値が前記第２特性に沿うように、前記周波数を前記第１周波数から前記第２周波数に変更する、請求項２に記載の送電装置。
4. 前記制御器は、前記電力値が、前記周波数特性が前記第１特性である場合の前記第１周波数における前記電力値を維持するように、前記周波数を前記第１周波数から前記第２周波数に変更する、請求項２に記載の送電装置。
5. 前記制御器は、前記第１特性において前記電力値が前記電力指令値に達した際の前記周波数が前記使用周波数帯域に含まれない場合、前記周波数を前記第１周波数から前記第２周波数に変更した後、前記周波数を前記第２周波数に合わせた状態で、前記周波数特性を前記第１特性に戻す、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の送電装置。
6. 前記制御器は、前記第１特性において前記電力値が前記電力指令値に達した際の前記周波数が前記使用周波数帯域に含まれる場合、前記周波数を前記第１周波数から前記第２周波数に変更した後、前記周波数を前記第２周波数に合わせた状態で前記周波数特性を変更することによって、前記電力値を前記電力指令値に合わせる、請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の送電装置。
7. 前記制御器は、前記直流交流変換器の位相シフト制御によって、前記周波数特性を変更する、請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の送電装置。
8. 前記制御器は、前記直流交流変換器と前記第１コイルとの間のインピーダンスを制御するインピーダンス制御によって、前記周波数特性を変更する、請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の送電装置。

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