JP6299738B2 - 非接触送電装置及び電力伝送システム - Google Patents

Description

この発明は、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送電装置及びそれを備える電力伝送システムに関する。

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２０１３−１５４８１５号公報（特許文献１）には、車両外部に設けられる送電装置の送電部から車両に設けられる受電部へ非接触で電力を伝送して車載バッテリを充電する電力伝送システムが開示されている（特許文献１参照）。

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 特開２０１３−１３５５７２号公報

インバータにより生成される交流電力を受けて受電装置へ非接触で送電する共振回路とともに上記インバータを含んで構成される電源一体型の送電ユニットが検討されている。送電ユニットは、防水や防塵等の観点から密閉構造となっており、内部に熱がこもりやすい。そして、上記のような電源一体型の送電ユニットにおいては、共振回路とともにインバータの発熱も大きいので、共振回路とともにインバータの温度も適切に管理する必要がある。

インバータと共振回路との間にフィルタ回路が設けられる場合、インバータに流れる電流の大きさ（インバータの出力電流の大きさ）と、共振回路に流れる電流の大きさとに差が生じ、インバータ及び共振回路の一方に発熱が偏る場合がある。インバータ及び共振回路の一方に発熱が偏ると、たとえば、発熱が大きい方の温度が上昇して温度制約にかかった場合に送電電力が制限されて送電装置から受電装置へ所望の電力を送電できなくなる等の各種弊害が生じる。

この発明は、かかる問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共振回路とともにインバータを含んで構成される送電ユニットを備える非接触送電装置及び電力伝送システムにおいて、共振回路及びインバータの一方に発熱が偏るのを抑えることである。

この発明に従う非接触送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電ユニットと、制御部と、第１及び第２の温度センサとを備える。送電ユニットは、インバータと、共振回路とを含む。インバータは、所定の周波数の交流電力を生成する。共振回路は、インバータからフィルタ回路を通じて交流電力を受け、受電装置へ非接触で送電する。制御部は、インバータを制御することによって上記周波数を調整する周波数調整制御を実行する。第１の温度センサは、インバータの温度を検出する。第２の温度センサは、共振回路の温度を検出する。周波数調整制御は、インバータの温度が共振回路の温度よりも高い場合に、インバータの出力電流が低下するように周波数を調整する第１の制御と、共振回路の温度がインバータの温度よりも高い場合に、共振回路に流れる電流が低下するように周波数を調整する第２の制御とを含む。

また、この発明に従う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。送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電ユニットと、制御部と、第１及び第２の温度センサとを含む。送電ユニットは、インバータと、共振回路とを含む。インバータは、所定の周波数の交流電力を生成する。共振回路は、インバータからフィルタ回路を通じて交流電力を受け、受電装置へ非接触で送電する。制御部は、インバータを制御することによって上記周波数を調整する周波数調整制御を実行する。第１の温度センサは、インバータの温度を検出する。第２の温度センサは、共振回路の温度を検出する。周波数調整制御は、インバータの温度が共振回路の温度よりも高い場合に、インバータの出力電流が低下するように周波数を調整する第１の制御と、共振回路の温度がインバータの温度よりも高い場合に、共振回路に流れる電流が低下するように周波数を調整する第２の制御とを含む。

この非接触送電装置及び電力伝送システムにおいては、インバータの温度が共振回路の温度よりも高い場合には、インバータの出力電流が低下するように周波数を調整する第１の制御によって、インバータの温度が下げられる。一方、共振回路の温度がインバータの温度よりも高い場合には、共振回路に流れる電流が低下するように周波数を調整する第２の制御によって、共振回路の温度が下げられる。したがって、この非接触送電装置及び電力伝送システムによれば、共振回路及びインバータの一方に発熱が偏るのを抑えることができる。

好ましくは、制御部は、インバータの温度が共振回路の温度よりも高い場合であって、かつ、インバータの温度が第１のしきい温度を超える場合に、第１の制御を実行する。一方、共振回路の温度がインバータの温度よりも高い場合であって、かつ、共振回路の温度が第２のしきい温度を超える場合には、制御部は、第２の制御を実行する。

この非接触送電装置においては、インバータの温度が共振回路の温度よりも高い場合にはインバータの温度が第１のしきい温度を超えたときに、また、共振回路の温度がインバータの温度よりも高い場合には共振回路の温度が第２のしきい温度を超えたときに、周波数が調整される。したがって、この非接触送電装置によれば、インバータ又は共振回路の温度を下げる必要がないときまで周波数が調整されるのを回避することができる。

また、好ましくは、制御部は、インバータの温度が共振回路の温度よりも高い場合であって、かつ、インバータの温度と共振回路の温度との差が第１のしきい値よりも大きい場合に、第１の制御を実行する。一方、共振回路の温度がインバータの温度よりも高い場合であって、かつ、共振回路の温度とインバータの温度との差が第２のしきい値よりも大きい場合には、制御部は、第２の制御を実行する。

この非接触送電装置においては、インバータの温度が共振回路の温度よりも高い場合にはインバータの温度と共振回路の温度との差が第１のしきい値よりも大きいときに、また、共振回路の温度がインバータの温度よりも高い場合には共振回路の温度とインバータの温度との差が第２のしきい値よりも大きいときに、周波数が調整される。したがって、この非接触送電装置によれば、インバータと共振回路との温度差が小さいときまで周波数が調整されるのを回避することができる。

好ましくは、第１の制御は、周波数の調整可能範囲において周波数を走査して、調整可能範囲においてインバータの出力電流が最小となる周波数に周波数を調整する制御を含む。第２の制御は、調整可能範囲において周波数を走査して、調整可能範囲において共振回路に流れる電流が最小となる周波数に周波数を調整する制御を含む。

このような構成とすることにより、共振回路とインバータとのうち温度の高い方の発熱が速やかに抑えられ、共振回路とインバータとの発熱の偏りを速やかに抑えることができる。

この発明によれば、受電装置へ非接触で送電する共振回路とともにインバータを含んで構成される送電ユニットを備える非接触送電装置及び電力伝送システムにおいて、共振回路及びインバータの一方に発熱が偏るのを抑えることができる。

この発明の実施の形態１によ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に示す送電部及び受電部の回路構成の一例を示した図である。 送電装置において、受電装置へ非接触で送電する送電ユニットの平面図である。 フィルタ回路の構成例を示した図である。 フィルタ回路が図４に示した３次ＬＣフィルタから成る場合の、送電電力一定下におけるインバータの電流及び送電部の電流の周波数依存性を例示した図である。 フィルタ回路の他の構成例を示した図である。 フィルタ回路が図６に示した４次ＬＣフィルタから成る場合の、送電電力一定下におけるインバータの電流及び送電部の電流の周波数依存性を例示した図である。 送電電力の周波数の調整可能範囲において、インバータの電流とインバータの損失との関係を示した図である。 図１に示す電源ＥＣＵに実行される制御の制御ブロック図である。 電源ＥＣＵにより実行される送電処理を説明するフローチャートである。 図１０のステップＳ３０において実行される温度差低減制御の処理手順を説明するフローチャートである。 図１１のステップＳ１３２において実行される周波数調整処理の手順を説明するフローチャートである。 図１１のステップＳ１４２において実行される周波数調整処理の手順を説明するフローチャートである。 実施の形態２において、図１１のステップＳ１３２にて実行される周波数調整処理の手順を説明するフローチャートである。 実施の形態２において、図１１のステップＳ１４２にて実行される周波数調整処理の手順を説明するフローチャートである。 実施の形態３において、図１０のステップＳ３０において実行される温度差低減制御の処理手順を説明するフローチャートである。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によ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、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等に搭載され得る。

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、温度センサ２７６，２７８をさらに含む。

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。

インバータ２２０は、電源ＥＣＵ２５０からの制御信号に従って、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は、電源ＥＣＵ２５０からの制御信号に従ってスイッチング周波数を変更することにより、送電電力の周波数を変更することができる。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、インダクタ及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及び電流センサ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を検出することができる。

電流センサ２７４は、送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓを検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。温度センサ２７６は、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖを検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。温度センサ２７８は、送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓ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）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（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、送電装置１０における各種機器の制御を行なう。たとえば、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送の実行時に、所定の周波数を有する送電電力をインバータ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。

この実施の形態１に従う送電装置１０では、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するための制御（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（duty）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。

さらに、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と送電部２４０の共振回路との温度差を小さくするための制御（以下「温度差低減制御」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と送電部２４０の共振回路とのうち温度が高い方に流れる電流が低下するように、インバータ２２０のスイッチング周波数を変更することによって送電電力（交流）の周波数を調整する。この送電電力制御及び温度差低減制御については、後ほど詳しく説明する。

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、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、電力伝送の開始／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の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）を受電装置２０から受信したりする。

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。

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。

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。なお、特に図示しないが、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。

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（蓄電装置３５０の充電電力に相当する。）を検出することができる。なお、電圧センサ３８０及び電流センサ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、記憶装置、入出力バッファ等を含み（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へ送信する。

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る。通信部３７０は、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へ送信するほか、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（受電電圧や受電電流、受電電力等）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、所定の周波数を有する交流電力が供給される。送電部２４０及び受電部３１０の各々は、共振回路を含み、交流電力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及び整流部３３０を通じて蓄電装置３５０へ供給される。

図２は、図１に示した送電部２４０及び受電部３１０の回路構成の一例を示した図である。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、コイル２４２に直列に接続されてコイル２４２と共振回路を形成する。キャパシタ２４４は、送電部２４０の共振周波数を調整するために設けられる。コイル２４２及びキャパシタ２４４によって構成される共振回路のＱ値は、１００以上であることが好ましい。

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、コイル３１２に直列に接続されてコイル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。コイル３１２及びキャパシタ３１４によって構成される共振回路の共振強度を示すＱ値も、１００以上であることが好ましい。

なお、送電部２４０及び受電部３１０の各々において、キャパシタは、コイルに並列に接続されてもよい。また、キャパシタを備えることなく所望の共振周波数を達成できる場合には、キャパシタを備えない構成としてもよい。

なお、特に図示しないが、コイル２４２，３１２の構造は特に限定されない。たとえば、送電部２４０と受電部３１０とが正対する場合に、送電部２４０と受電部３１０とが並ぶ方向に沿う軸に巻回される渦巻形状やらせん形状のコイルをコイル２４２，３１２の各々に採用することができる。或いは、送電部２４０と受電部３１０とが正対する場合に、送電部２４０と受電部３１０とが並ぶ方向を法線方向とするフェライト板に電線を巻回して成るコイルをコイル２４２，３１２の各々に採用してもよい。

図３は、送電装置１０において、受電装置２０へ非接触で送電する送電ユニットの平面図である。図３を参照して、送電ユニットは、筐体２８０を含み、筐体２８０内に送電部２４０が収容される。なお、説明の関係上図示していないが、実際には、防水や防塵等の観点から筐体２８０にはカバーが設けられており、送電ユニットは、筐体２８０及びカバーによって密閉される。

上述のように送電部２４０のコイル２４２の構造は特に限定されるものではないが、この図３では、コイル２４２は、分割された複数のフェライトコア２４６を含むフェライト板の上面に配置されており、コイル２４２としては、渦巻きコイルが採用されている。送電部２４０のキャパシタ２４４は、たとえば、フェライトコア２４６の下方に電磁遮蔽板（図示せず）等を介して配置される。

この実施の形態１に従う送電装置１０では、インバータ２２０も筐体２８０内に収容される。すなわち、この送電ユニットは、送電部２４０の共振回路（コイル２４２及びキャパシタ２４４）が収容される筐体２８０内にインバータ２２０が収容される電源一体型の送電ユニットである。送電部２４０の共振回路とともにインバータ２２０の発熱も大きいので、このような電源一体型の送電ユニットにおいては、共振回路とともにインバータ２２０の温度も適切に管理することが求められる。そこで、この送電装置１０では、インバータ２２０及び共振回路の温度をそれぞれ測定するための温度センサ２７６，２７８が設けられている。

温度センサ２７６，２７８は、それぞれインバータ２２０及び共振回路において最も発熱が大きい箇所に配置されるのが好ましい。たとえば、温度センサ２７６は、インバータ２２０のスイッチング素子（図示せず）の近傍に配置され、温度センサ２７８は、コイル２４２の上面に配置され得る。

なお、この送電装置１０では、ＰＦＣ回路２１０及びフィルタ回路２３０も筐体２８０内に収容されている。これらの回路も送電ユニット内において発熱するが、その発熱は、高周波スイッチングを行なうインバータ２２０の発熱、及び巻線長が長い共振回路の発熱と比較して小さい。そこで、この送電装置１０では、送電ユニット内において発熱の大きいインバータ２２０及び共振回路の温度が監視される。

再び図１を参照して、この実施の形態１に従う送電装置１０では、送電部２４０とインバータ２２０との間にフィルタ回路２３０が設けられている。そのため、フィルタ回路２３０の損失が小さく、インバータ２２０から出力される電力と送電部２４０に供給される電力との差が小さい場合でも、インバータ２２０に流れる電流（インバータ２２０の出力電流）の大きさと、送電部２４０の共振回路に流れる電流の大きさとには、差が生じ得る。その結果、上記の電流差によりインバータ２２０と共振回路との発熱に偏りが生じ、送電ユニット内においてインバータ２２０と共振回路との温度差が大きくなり得る。以下、この点について詳しく説明する。

図４は、フィルタ回路２３０の構成例を示した図である。特に図示しないが、受電装置２０のフィルタ回路３２０の構成も同様である。図４を参照して、フィルタ回路２３０は、コイル２３２，２３６と、キャパシタ２３４とを含む。コイル２３２，２３６は、インバータ２２０と送電部２４０との間の電力線対の一方において直列接続され、コイル２３２，２３６の接続ノードと上記電力線対の他方との間にキャパシタ２３４が接続される。すなわち、このフィルタ回路２３０は、Ｌ−Ｃ−Ｌ型の３次ＬＣフィルタである。

図５は、フィルタ回路２３０が図４に示した３次ＬＣフィルタから成る場合の、送電電力一定下におけるインバータ２２０の電流Ｉｉｎｖ及び送電部２４０の電流Ｉｓの周波数依存性を例示した図である。図５を参照して、横軸は、インバータ２２０のスイッチング周波数を変更することにより調整される送電電力（交流）の周波数ｆを示す。周波数ｆ１は、周波数ｆの調整可能範囲の下限を示し、周波数ｆ２は、周波数ｆの調整可能範囲の上限を示す。なお、この周波数ｆの調整可能範囲は、送電部２４０と受電部３１０との間の電力伝送効率を考慮する等して予め定められる。

送電電力が一定の下で、線ｋ１は、インバータ２２０に流れる電流を示す電流Ｉｉｎｖの大きさの周波数依存性を示し、線ｋ２は、送電部２４０の共振回路（コイル２４２及びキャパシタ２４４）に流れる電流Ｉｓの大きさの周波数依存性を示す。図示されるように、この例では、周波数ｆの調整可能範囲において、電流Ｉｉｎｖは、周波数変化に対して上に凸の曲線となっており、電流Ｉｓは、周波数変化に対して下に凸の曲線となっている。なお、周波数ｆ３は、周波数ｆの調整可能範囲において電流Ｉｓの大きさが最小となる周波数であり、周波数ｆ４は、周波数ｆの調整可能範囲において電流Ｉｉｎｖの大きさが最大となる周波数である。

このような電流Ｉｉｎｖ，Ｉｓの大きさの周波数依存性から、送電電力が一定の下でも、送電電力の周波数ｆを調整することによって、電流Ｉｉｎｖの大きさを小さくしたり、電流Ｉｓの大きさを小さくしたりできることが理解される。たとえば、周波数ｆが周波数ｆ２に調整されている場合において、送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓがインバータ２２０の温度Ｔｉｎｖよりも高いとき、周波数ｆをたとえば周波数ｆ３に調整することによって、送電電力を下げることなく、送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓの大きさを下げることができる。その結果、送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓを下げることができる。

フィルタ回路２３０が他の構成から成る場合も同様に、電流Ｉｉｎｖ，Ｉｓの大きさには周波数依存性が見られる。

図６は、フィルタ回路２３０の他の構成例を示した図である。図６を参照して、このフィルタ回路２３０は、図４に示した回路構成において、キャパシタ２３８をさらに含む。キャパシタ２３８は、コイル２３６よりも送電部２４０（図示せず）側において電力線対間に接続される。すなわち、このフィルタ回路２３０は、Ｌ−Ｃ−Ｌ−Ｃ型の４次ＬＣフィルタである。

図７は、フィルタ回路２３０が図６に示した４次ＬＣフィルタから成る場合の、送電電力一定下におけるインバータ２２０の電流Ｉｉｎｖ及び送電部２４０の電流Ｉｓの周波数依存性を例示した図である。図７を参照して、送電電力が一定の下で、線ｋ３は、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖの大きさの周波数依存性を示し、線ｋ４は、送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓの大きさの周波数依存性を示す。図示されるように、この例では、周波数ｆの調整可能範囲において、電流Ｉｉｎｖは、周波数変化に対して下に凸の曲線となっており、電流Ｉｓは、周波数ｆの上昇に対して単調増加する曲線となっている。なお、周波数ｆ５は、周波数ｆの調整可能範囲において電流Ｉｉｎｖの大きさが最小となる周波数である。

このような電流Ｉｉｎｖ，Ｉｓの大きさの周波数依存性からも、送電電力の周波数ｆを調整することによって、電流Ｉｉｎｖの大きさを小さくしたり、電流Ｉｓの大きさを小さくしたりできることが理解される。たとえば、周波数ｆが周波数ｆ２に調整されている場合において、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖが送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓよりも高いとき、周波数ｆをたとえば周波数ｆ５に調整することによって、送電電力を下げることなく、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖの大きさを下げることができる。その結果、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖを下げることができる。

なお、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖと温度Ｔｉｎｖとの関係について説明しておく。インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖは、インバータ２２０の損失を低減することによって低減可能である。インバータ２２０の損失は、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖの大きさだけでなく、送電電力の周波数ｆ（インバータ２２０のスイッチング周波数）にも依存する。

インバータ２２０の損失は、スイッチング素子の導通損失とスイッチング損失とから成る。導通損失は、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖの大きさによって決まる。一方、スイッチング損失は、スイッチング素子のオン損失とオフ損失とから成り、これはインバータ２２０のスイッチング周波数に依存する。そこで、インバータ２２０の損失の周波数依存を考慮して、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖとインバータ２２０の損失（導通損失＋スイッチング損失）との関係を見る必要がある。

図８は、送電電力の周波数ｆの調整可能範囲において、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖとインバータ２２０の損失との関係を示した図である。なお、この図８は、上記の関係について、フィルタ回路２３０が３次ＬＣフィルタによって構成される場合（図４，５）を代表的に示したものである。

図８とともに図５を参照して、横軸はインバータ２２０の電流Ｉｉｎｖの大きさを示し、縦軸はインバータ２２０の損失を示す。点Ｐ１は、送電電力の周波数ｆがｆ１（調整可能範囲の下限）のときの電流Ｉｉｎｖ及びインバータ損失を示す。点Ｐ３は、周波数ｆがｆ４（調整可能範囲において電流Ｉｉｎｖが最大となるときの周波数）のときの電流Ｉｉｎｖ及びインバータ損失を示す。点Ｐ２は、周波数ｆがｆ２（調整可能範囲の上限）のときの電流Ｉｉｎｖ及びインバータ損失を示す。

図から理解されるように、周波数ｆの調整可能範囲において、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖを低減することにより、インバータ２２０の損失を低減することができる。したがって、周波数ｆの増減に拘わらず、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖを低下させることにより、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖを下げることができる。

そこで、この実施の形態１に従う送電装置１０においては、インバータ２２０と送電部２４０の共振回路との発熱に偏りが生じ、送電ユニット内においてインバータ２２０と共振回路との温度差が生じた場合に、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０と共振回路とのうち温度が高い方の機器に流れる電流が低下するように送電電力の周波数ｆ（インバータ２２０のスイッチング周波数）を調整する周波数調整制御を実行する。

具体的には、上記の周波数調整制御は、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖが共振回路の温度Ｔｓよりも高い場合に、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖが低下するように周波数ｆを調整する第１の制御と、温度Ｔｓが温度Ｔｉｎｖよりも高い場合には、共振回路に流れる電流Ｉｓが低下するように周波数ｆを調整する第２の制御とを含む。温度Ｔｉｎｖが温度Ｔｓよりも高い場合には、第１の制御によって電流Ｉｉｎｖが低下し、温度Ｔｉｎｖが下げられる。一方、温度Ｔｓが温度Ｔｉｎｖよりも高い場合には、第２の制御によって電流Ｉｓが低下し、温度Ｔｓが下げられる。これにより、共振回路及びインバータ２２０の一方に発熱が偏るのを抑えることができる。その結果、共振回路及びインバータ２２０の一方の温度が上昇して温度制約にかかることにより送電電力が制限されるのを回避することができる。

なお、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖ及び共振回路に流れる電流Ｉｓは、送電電力一定の下で図５や図７に示したように周波数依存性を示すところ、電流Ｉｉｎｖ，Ｉｓの周波数特性は、各回路の温度や設備実装時の寄生容量等によって変化する。このため、図５や図７に示したような電流の周波数特性を予め把握して（設計値として準備して）周波数調整を行なうことは難しい。すなわち、電流Ｉｉｎｖや電流Ｉｓを低下させるための周波数ｆ（たとえば、図５の周波数ｆ３やｆ２）を予め準備して周波数調整を行なうことは難しい。そこで、この実施の形態１に従う送電装置１０では、後述のように、周波数ｆの調整可能範囲において周波数ｆを動かしてみて、電流Ｉｉｎｖ或いは電流Ｉｓが低下するように周波数ｆが調整される。

図９は、図１に示した電源ＥＣＵ２５０に実行される制御の制御ブロック図である。図９を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力制御を実現するコントローラ４１０と、温度差低減制御を実行するためのコントローラ４２０とを含む。

コントローラ４１０は、送電電力Ｐｓの目標値を示す目標電力Ｐｓｒと、送電電力Ｐｓの検出値とを受ける。目標電力Ｐｓｒ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。この実施の形態１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Ｐｓの目標電力Ｐｓｒが生成され、受電装置２０から送電装置１０へ送信される。送電電力Ｐｓは、たとえば、電圧センサ２７０及び電流センサ２７２（図１）の検出値に基づいて算出することができる。

そして、コントローラ４１０は、目標電力Ｐｓｒ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（duty）指令値を生成する。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。たとえば、コントローラ４１０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（比例積分制御）等を実行することによって操作量を算出し、その算出された操作量をデューティ指令値とする。これにより、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに近づくように出力電圧のデューティが調整され、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに制御される。

コントローラ４２０は、温度センサ２７６（図１，３）からインバータ２２０の温度Ｔｉｎｖの検出値を受け、温度センサ２７８（図１，３）から送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓの検出値を受ける。そして、コントローラ４２０は、温度Ｔｉｎｖが温度Ｔｓよりも高い場合には、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖが低下するように送電電力の周波数ｆを調整する。一方、送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓがインバータ２２０の温度Ｔｉｎｖよりも高い場合には、コントローラ４２０は、共振回路に流れる電流Ｉｓが低下するように周波数ｆを調整する。これにより、インバータ２２０と共振回路との発熱の偏りが抑えられ、インバータ２２０と共振回路との温度差は小さくなる。なお、周波数ｆの具体的な調整方法については、後ほど詳しく説明する。

図１０は、電源ＥＣＵ２５０により実行される送電処理を説明するフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、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場合に開始される。すなわち、図１０を参照して、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場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力の周波数ｆの初期値を設定する（ステップＳ２０）。

送電装置１０から受電装置２０への送電開始指示は、送電装置１０又は受電装置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。

送電電力の周波数ｆの初期値には、たとえば、送電部２４０と受電部３１０との間の電力伝送効率が最高となる周波数（設計値）が設定される。なお、周波数ｆの初期値には、周波数ｆの調整可能範囲の下限である周波数ｆ１や、調整可能範囲の上限である周波数ｆ２が設定されてもよい。

周波数ｆの初期値が設定されると、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０を制御することによって、送電装置１０から受電装置２０への送電を実行する（ステップＳ３０）。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するための送電電力制御を実行する。また、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０のスイッチング周波数を操作して送電電力の周波数ｆを調整することによって、インバータ２２０と送電部２４０の共振回路との温度差を小さくするための温度差低減制御を実行する。このうち、温度差低減制御については、後ほどその処理手順について詳しく説明する。

そして、送電装置１０から受電装置２０への送電の停止指示が有ると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０を停止して、送電装置１０から受電装置２０への送電を停止する（ステップＳ５０）。送電装置１０から受電装置２０への送電停止指示は、蓄電装置３５０（図１）が満充電状態になったことに基づく受電装置２０からの通知に基づくものであってもよいし、送電装置１０又は受電装置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。

図１１は、図１０のステップＳ３０において実行される温度差低減制御の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、図１０のステップＳ３０の実行中に、所定時間毎に繰り返し実行される。

図１１を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、温度センサ２７６によってインバータ２２０の温度Ｔｉｎｖを検出し、温度センサ２７８によって送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓを検出する（ステップＳ１１０）。次いで、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖが共振回路の温度Ｔｓよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１２０）。

温度Ｔｉｎｖが温度Ｔｓよりも高いと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、温度Ｔｉｎｖがしきい温度Ｔｔｈ１よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１３０）。このしきい温度Ｔｔｈ１は、たとえば、インバータ２２０の温度上限に対して適度なマージンを有する温度に設定される。温度Ｔｉｎｖがしきい温度Ｔｔｈ１以下のときは（ステップＳ１３０においてＮＯ）、以降の一連の処理は実行されずにリターンへと処理が移行される。

ステップＳ１３０において、温度Ｔｉｎｖがしきい温度Ｔｔｈ１よりも高いと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、温度Ｔｉｎｖを下げるために、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖを低減するための周波数調整処理を実行する（ステップＳ１３２）。すなわち、電源ＥＣＵ２５０は、電流Ｉｉｎｖが低下するように、インバータ２２０のスイッチング周波数を操作することによって送電電力の周波数ｆを調整する。

図１２は、図１１のステップＳ１３２において実行される周波数調整処理の手順を説明するフローチャートである。図１２を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、電流センサ２７２によってインバータ２２０の電流Ｉｉｎｖを検出する（ステップＳ２１０）。次いで、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０のスイッチング周波数を操作して、送電電力の周波数ｆを上げ方向と下げ方向との各々に微小量変化させる（ステップＳ２２０）。

続いて、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ２２０において周波数ｆを上げた場合に電流Ｉｉｎｖが低下したか否かを判定する（ステップＳ２３０）。周波数ｆを上げた場合に電流Ｉｉｎｖが低下したものと判定されると（ステップＳ２３０においてＹＥＳ）、周波数ｆを上げる方向に周波数ｆの調整方向が決定され、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを所定量Δｆだけ上げる（ステップＳ２４０）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ２４０において周波数ｆを所定量Δｆだけ上げたことにより、電流Ｉｉｎｖが低下したか否かを判定する（ステップＳ２５０）。電流Ｉｉｎｖが低下した場合には（ステップＳ２５０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆが調整可能範囲上限の周波数ｆ２に到達したか否かを判定する（ステップＳ２６０）。周波数ｆが周波数ｆ２に到達していなければ（ステップＳ２６０においてＮＯ）、ステップＳ２４０へ処理が戻され、再び周波数ｆが所定量Δｆだけ上げられる。

ステップＳ２５０において、電流Ｉｉｎｖが低下しない場合には（ステップＳ２５０においてＮＯ）、そのときの周波数ｆにおいて電流Ｉｉｎｖが最小であると判断され、処理が終了する。また、ステップＳ２６０において、周波数ｆが調整可能範囲上限の周波数ｆ２に到達したと判定された場合にも（ステップＳ２６０においてＹＥＳ）、処理が終了する。なお、この場合は、電流Ｉｉｎｖが必ずしも最小であるとは限らず、たとえば周波数ｆ１において電流Ｉｉｎｖが最小となる可能性が残る。

一方、ステップＳ２３０において、ステップＳ２２０にて周波数ｆを上げた場合に電流Ｉｉｎｖが低下しない、すなわち、ステップＳ２２０にて周波数ｆを下げた場合に電流Ｉｉｎｖが低下したものと判定されると（ステップＳ２３０においてＮＯ）、周波数ｆを下げる方向に周波数ｆの調整方向が決定され、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを所定量Δｆだけ下げる（ステップＳ２７０）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ２７０において周波数ｆを所定量Δｆだけ下げたことにより、電流Ｉｉｎｖが低下したか否かを判定する（ステップＳ２８０）。電流Ｉｉｎｖが低下した場合には（ステップＳ２８０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆが調整可能範囲下限の周波数ｆ１に到達したか否かを判定する（ステップＳ２９０）。周波数ｆが周波数ｆ１に到達していなければ（ステップＳ２９０においてＮＯ）、ステップＳ２７０へ処理が戻され、再び周波数ｆが所定量Δｆだけ下げられる。

ステップＳ２８０において、電流Ｉｉｎｖが低下しない場合には（ステップＳ２８０においてＮＯ）、そのときの周波数ｆにおいて電流Ｉｉｎｖが最小であると判断され、処理が終了する。また、ステップＳ２９０において、周波数ｆが調整可能範囲下限の周波数ｆ１に到達したと判定された場合にも（ステップＳ２９０においてＹＥＳ）、処理が終了する。なお、この場合も、電流Ｉｉｎｖが必ずしも最小であるとは限らず、たとえば周波数ｆ２において電流Ｉｉｎｖが最小となる可能性が残る。

再び図１１を参照して、ステップＳ１３２において、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖを低減するための周波数調整処理が実行されると、電源ＥＣＵ２５０は、所定時間待機する（ステップＳ１５０）。この所定時間は、周波数調整処理の影響がインバータ２２０や送電部２４０の温度に反映されるまでの時間であり、インバータ２２０や送電部２４０の構成に応じて適宜決定される。

一方、ステップＳ１２０において、送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓがインバータ２２０の温度Ｔｉｎｖ以上であると判定されると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、温度Ｔｓがしきい温度Ｔｔｈ２よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１４０）。このしきい温度Ｔｔｈ２は、たとえば、送電部２４０の共振回路の温度上限に対して適度なマージンを有する温度に設定される。温度Ｔｓがしきい温度Ｔｔｈ２以下のときは（ステップＳ１４０においてＮＯ）、以降の一連の処理は実行されずにリターンへと処理が移行される。

ステップＳ１４０において、温度Ｔｓがしきい温度Ｔｔｈ２よりも高いと判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、温度Ｔｓを下げるために、送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓを低減するための周波数調整処理を実行する（ステップＳ１４２）。すなわち、電源ＥＣＵ２５０は、電流Ｉｓが低下するように、インバータ２２０のスイッチング周波数を操作することによって送電電力の周波数ｆを調整する。

図１３は、図１１のステップＳ１４２において実行される周波数調整処理の手順を説明するフローチャートである。図１３を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、電流センサ２７４によって送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓを検出する（ステップＳ３１０）。次いで、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０のスイッチング周波数を操作して、送電電力の周波数ｆを上げ方向と下げ方向との各々に微小量変化させる（ステップＳ３２０）。

続いて、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを上げた場合に電流Ｉｓが低下したか否かを判定する（ステップＳ３３０）。周波数ｆを上げた場合に電流Ｉｓが低下したものと判定されると（ステップＳ３３０においてＹＥＳ）、周波数ｆを上げる方向に周波数ｆの調整方向が決定され、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを所定量Δｆだけ上げる（ステップＳ３４０）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ３４０において周波数ｆを所定量Δｆだけ上げたことにより、電流Ｉｓが低下したか否かを判定する（ステップＳ３５０）。電流Ｉｓが低下した場合には（ステップＳ３５０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆが調整可能範囲上限の周波数ｆ２に到達したか否かを判定する（ステップＳ３６０）。周波数ｆが周波数ｆ２に到達していなければ（ステップＳ３６０においてＮＯ）、ステップＳ３４０へ処理が戻され、再び周波数ｆが所定量Δｆだけ上げられる。

ステップＳ３５０において、電流Ｉｓが低下しない場合には（ステップＳ３５０においてＮＯ）、そのときの周波数ｆにおいて電流Ｉｓが最小であると判断され、処理が終了する。また、ステップＳ３６０において、周波数ｆが調整可能範囲上限の周波数ｆ２に到達したと判定された場合にも（ステップＳ３６０においてＹＥＳ）、処理が終了する。なお、この場合は、電流Ｉｓが必ずしも最小であるとは限らず、たとえば周波数ｆ１において電流Ｉｓが最小となる可能性が残る。

一方、ステップＳ３３０において、周波数ｆを上げた場合に電流Ｉｓが低下しない、すなわち、周波数ｆを下げた場合に電流Ｉｓが低下したものと判定されると（ステップＳ３３０においてＮＯ）、周波数ｆを下げる方向に周波数ｆの調整方向が決定され、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを所定量Δｆだけ下げる（ステップＳ３７０）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ３７０において周波数ｆを所定量Δｆだけ下げたことにより、電流Ｉｓが低下したか否かを判定する（ステップＳ３８０）。電流Ｉｓが低下した場合には（ステップＳ３８０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆが調整可能範囲下限の周波数ｆ１に到達したか否かを判定する（ステップＳ３９０）。周波数ｆが周波数ｆ１に到達していなければ（ステップＳ３９０においてＮＯ）、ステップＳ３７０へ処理が戻され、再び周波数ｆが所定量Δｆだけ下げられる。

ステップＳ３８０において、電流Ｉｓが低下しない場合には（ステップＳ３８０においてＮＯ）、そのときの周波数ｆにおいて電流Ｉｓが最小であると判断され、処理が終了する。また、ステップＳ３９０において、周波数ｆが調整可能範囲下限の周波数ｆ１に到達したと判定された場合にも（ステップＳ３９０においてＹＥＳ）、処理が終了する。なお、この場合も、電流Ｉｓが必ずしも最小であるとは限らず、たとえば周波数ｆ２において電流Ｉｓが最小となる可能性が残る。

再び図１１を参照して、ステップＳ１４２において、送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓを低減するための周波数調整処理が実行されると、ステップＳ１５０へ処理が移行され、所定時間待機される。

ステップＳ１５０における所定時間の待機後、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖがしきい温度Ｔｔｈ１よりも高いか、又は、共振回路の温度Ｔｓがしきい温度Ｔｔｈ２よりも高いかを判定する（ステップＳ１６０）。温度Ｔｉｎｖがしきい温度Ｔｔｈ１よりも高い場合、又は、温度Ｔｓがしきい温度Ｔｔｈ２よりも高い場合は（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、ステップＳ１３２又はステップＳ１４２における周波数調整処理によっても、インバータ２２０又は送電部２４０の共振回路の温度をしきい温度以下に落とせないので、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力を制限する（ステップＳ１７０）。たとえば、電源ＥＣＵ２５０は、そのときの送電電力の目標電力Ｐｓｒを強制的に下げることによって、送電電力を制限することができる。

その後、電源ＥＣＵ２５０は、所定時間待機した後（ステップＳ１８０）、リターンへと処理が移行される。この所定時間は、送電電力を制限した影響がインバータ２２０や送電部２４０の温度に反映されるまでの時間であり、インバータ２２０や送電部２４０の構成に応じて適宜決定される。

以上のように、この実施の形態１においては、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖが共振回路の温度Ｔｓよりも高い場合には、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖが低下するように送電電力の周波数ｆを調整することによって温度Ｔｉｎｖが下げられる。一方、温度Ｔｓが温度Ｔｉｎｖよりも高い場合には、共振回路に流れる電流Ｉｓが低下するように周波数ｆを調整することによって温度Ｔｓが下げられる。したがって、この実施の形態１によれば、送電部２４０の共振回路及びインバータ２２０の一方に発熱が偏るのを抑えることができる。その結果、共振回路及びインバータ２２０の一方の温度が上昇して温度制約にかかることにより送電電力が制限されるのを回避することができる。

［実施の形態２］
この実施の形態２は、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖ或いは送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓを低減するための周波数調整処理が実施の形態１と異なる。上記の実施の形態１では、図１１のステップＳ１３２における周波数調整処理において、周波数ｆは、電流Ｉｉｎｖが最小になる周波数には必ずしも調整されない可能性がある。同様に、図１１のステップＳ１４２における周波数調整処理においても、周波数ｆは、電流Ｉｓが最小になる周波数には必ずしも調整されない可能性がある。

この実施の形態２では、周波数ｆの調整可能範囲において、温度が高い方の機器に流れる電流が最小となるように周波数ｆが調整される。これにより、共振回路とインバータ２２０とのうち温度の高い方の発熱が速やかに抑えられ、共振回路とインバータ２２０との発熱の偏りが速やかに抑えられる。

この実施の形態２における電力伝送システムの全体構成は、図１に示した実施の形態１の構成と同じである。また、実施の形態２における送電ユニットの構成も、図３に示した実施の形態１の構成と同じである。この実施の形態２は、図１１に示した温度差低減制御の処理手順を示すフローチャートにおいて、ステップＳ１３２，Ｓ１４２において実行される周波数調整処理の手順が実施の形態１と異なる。

図１４は、実施の形態２において、図１１のステップＳ１３２にて実行される周波数調整処理の手順を説明するフローチャートである。図１４を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、まず、送電電力の周波数ｆを調整可能範囲下限の周波数ｆ１に設定する（ステップＳ４１０）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、電流センサ２７２によってインバータ２２０の電流Ｉｉｎｖを検出し、そのときの周波数ｆと対応付けて記憶する（ステップＳ４２０）。続いて、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを所定量Δｆだけ上げる（ステップＳ４３０）。そして、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆが調整可能範囲上限の周波数ｆ２に到達したか否かを判定する（ステップＳ４４０）。周波数ｆが周波数ｆ２に到達していなければ（ステップＳ４４０においてＮＯ）、ステップＳ４２０へ処理が戻され、再び電流センサ２７２によりインバータ２２０の電流Ｉｉｎｖが検出されてそのときの周波数ｆと対応付けて記憶される。

ステップＳ４４０において、周波数ｆが上限の周波数ｆ２に到達したと判定されると（ステップＳ４４０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、電流センサ２７２によってインバータ２２０の電流Ｉｉｎｖを検出し、周波数ｆ２と対応付ける（ステップＳ４５０）。これにより、周波数ｆの調整可能範囲（ｆ１≦ｆ≦ｆ２）において周波数ｆを走査したときの周波数毎の電流Ｉｉｎｖが取得される。そして、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆの調整可能範囲においてインバータ２２０の電流Ｉｉｎｖが最小となる周波数に周波数ｆを変更する（ステップＳ４６０）。

この図１４に示される周波数調整処理によれば、周波数ｆは、電流Ｉｉｎｖが最小になる周波数に調整されるので、インバータ２２０の発熱が速やかに抑えられ、共振回路とインバータ２２０との発熱の偏りが速やかに抑えられる。

また、図１５は、実施の形態２において、図１１のステップＳ１４２にて実行される周波数調整処理の手順を説明するフローチャートである。図１５を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、まず、送電電力の周波数ｆを調整可能範囲下限の周波数ｆ１に設定する（ステップＳ５１０）。

次いで、電源ＥＣＵ２５０は、電流センサ２７４によって送電部２４０の共振回路の電流Ｉｓを検出し、そのときの周波数ｆと対応付けて記憶する（ステップＳ５２０）。続いて、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆを所定量Δｆだけ上げる（ステップＳ５３０）。そして、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆが調整可能範囲上限の周波数ｆ２に到達したか否かを判定する（ステップＳ５４０）。周波数ｆが周波数ｆ２に到達していなければ（ステップＳ５４０においてＮＯ）、ステップＳ５２０へ処理が戻され、再び電流センサ２７４により電流Ｉｓが検出されてそのときの周波数ｆと対応付けて記憶される。

ステップＳ５４０において、周波数ｆが上限の周波数ｆ２に到達したと判定されると（ステップＳ５４０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、電流センサ２７４によって電流Ｉｓを検出し、周波数ｆ２と対応付ける（ステップＳ５５０）。これにより、周波数ｆの調整可能範囲（ｆ１≦ｆ≦ｆ２）において周波数ｆを走査したときの周波数毎の電流Ｉｓが取得される。そして、電源ＥＣＵ２５０は、周波数ｆの調整可能範囲において電流Ｉｓが最小となる周波数に周波数ｆを変更する（ステップＳ５６０）。

この図１５に示される周波数調整処理によれば、周波数ｆは、電流Ｉｓが最小になる周波数に調整されるので、送電部２４０の共振回路の発熱が速やかに抑えられ、共振回路とインバータ２２０との発熱の偏りが速やかに抑えられる。

なお、上記においては、周波数ｆの調整可能範囲において周波数ｆを走査するに際し、調整可能範囲の下限のｆ１から上限のｆ２に向けて周波数ｆを走査するものとしたが、調整可能範囲の上限のｆ２から下限のｆ１に向けて周波数ｆを走査してもよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、送電部２４０の共振回路とインバータ２２０とのうち温度の高い方の発熱が速やかに抑えられ、共振回路とインバータ２２０との発熱の偏りを速やかに抑えることができる。

［実施の形態３］
実施の形態１，２では、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖが送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓよりも高い場合であって、かつ、温度Ｔｉｎｖがしきい温度Ｔｔｈ１よりも高い場合には、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖが低下するように送電電力の周波数ｆが調整される。また、温度Ｔｓが温度Ｔｉｎｖよりも高い場合であって、かつ、温度Ｔｓがしきい温度Ｔｔｈ２よりも高い場合には、送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓが低下するように送電電力の周波数ｆが調整される。

この実施の形態３では、温度Ｔｉｎｖが温度Ｔｓよりも高い場合であって、かつ、温度Ｔｉｎｖと温度Ｔｓとの差がしきい値よりも大きい場合に、電流Ｉｉｎｖが低下するように周波数ｆが調整される。また、温度Ｔｓが温度Ｔｉｎｖよりも高い場合であって、かつ、温度Ｔｓと温度Ｔｉｎｖとの差がしきい値よりも大きい場合には、電流Ｉｓが低下するように周波数ｆが調整される。これにより、インバータ２２０と送電部２４０の共振回路との温度差が小さいときまで周波数ｆが調整されるのを回避することができる。

この実施の形態３における電力伝送システムの全体構成も、図１に示した実施の形態１の構成と同じである。また、実施の形態３における送電ユニットの構成も、図３に示した実施の形態１の構成と同じである。この実施の形態３は、図１１に示した温度差低減制御の処理手順が実施の形態１，２と異なる。

図１６は、実施の形態３において、図１０のステップＳ３０において実行される温度差低減制御の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理も、図１０のステップＳ３０の実行中に、所定時間毎に繰り返し実行される。

図１６を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、温度センサ２７６によってインバータ２２０の温度Ｔｉｎｖを検出し、温度センサ２７８によって送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓを検出する（ステップＳ６１０）。次いで、電源ＥＣＵ２５０は、温度Ｔｉｎｖと温度Ｔｓとの差の絶対値がしきい値ΔＴｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６２０）。このしきい値ΔＴｔｈは、インバータ２２０と送電部２４０の共振回路との温度差が大きいために、今後、温度の高い方の機器が温度制約にかかる可能性が高いと見込まれる温度差に設定される。

ステップＳ６２０において、温度Ｔｉｎｖと温度Ｔｓとの差の絶対値がしきい値ΔＴｔｈ以下であると判定されると（ステップＳ６２０においてＮＯ）、ステップＳ６７０（後述）へ処理が移行される。ステップＳ６２０において、温度Ｔｉｎｖと温度Ｔｓとの差の絶対値がしきい値ΔＴｔｈよりも大きいと判定されると（ステップＳ６２０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、温度Ｔｉｎｖが温度Ｔｓよりも高いか否かを判定する（ステップＳ６３０）。

温度Ｔｉｎｖが温度Ｔｓよりも高いと判定されると（ステップＳ６３０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の電流Ｉｉｎｖを低減するための周波数調整処理を実行する（ステップＳ６４０）。この周波数調整処理には、図１２や図１４に示した処理を採用することができる。そして、電流Ｉｉｎｖを低減するための周波数調整処理が実行されると、電源ＥＣＵ２５０は、所定時間待機する（ステップＳ６６０）。

一方、ステップＳ６３０において、温度Ｔｓが温度Ｔｉｎｖ以上であると判定されると（ステップＳ６３０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、送電部２４０の共振回路に流れる電流Ｉｓを低減するための周波数調整処理を実行する（ステップＳ６５０）。この周波数調整処理には、図１３や図１５に示した処理を採用することができる。そして、電流Ｉｓを低減するための周波数調整処理が実行されると、ステップＳ６６０へ処理が移行され、所定時間待機される。

ステップＳ６６０における所定時間の待機後、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖがしきい温度Ｔｔｈ１よりも高いか、又は、送電部２４０の共振回路の温度Ｔｓがしきい温度Ｔｔｈ２よりも高いかを判定する（ステップＳ６７０）。温度Ｔｉｎｖがしきい温度Ｔｔｈ１よりも高い場合、又は、温度Ｔｓがしきい温度Ｔｔｈ２よりも高い場合は（ステップＳ６７０においてＹＥＳ）、ステップＳ６４０又はステップＳ６５０における周波数調整処理によっても、インバータ２２０又は送電部２４０の共振回路の温度をしきい温度以下に落とせないので、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力を制限する（ステップＳ６８０）。その後、電源ＥＣＵ２５０は、所定時間待機した後（ステップＳ６９０）、リターンへと処理が移行される。

なお、上記においては、ステップＳ６４０における周波数調整処理が実行される場合の、インバータ２２０と共振回路との温度差のしきい値と、ステップＳ６５０における周波数調整処理が実行される場合の共振回路とインバータ２２０との温度差のしきい値とは、同じ値（しきい値ΔＴｔｈ）としたが、両者で異ならせてもよい。すなわち、インバータ２２０の温度Ｔｉｎｖが共振回路の温度Ｔｓよりも高い場合において、温度Ｔｉｎｖと温度Ｔｓとの温度差が第１のしきい値を超えると、ステップＳ６４０における周波数調整処理が実行され、温度Ｔｓが温度Ｔｉｎｖよりも高い場合において、温度Ｔｓと温度Ｔｉｎｖとの温度差が第２のしきい値を超えると、ステップＳ６５０における周波数調整処理が実行されるものとしてもよい。

以上のように、この実施の形態３においては、インバータ２２０と送電部２４０の共振回路との温度差がしきい値よりも大きい場合に限り、送電電力の周波数ｆが調整される。したがって、この実施の形態３によれば、インバータ２２０と送電部２４０の共振回路との温度差が小さいときまで周波数ｆが調整されるのを回避することができる。

なお、上記において、電源ＥＣＵ２５０は、この発明における「制御部」の一実施例に対応する。また、温度センサ２７６は、この発明における「第１の温度センサ」の一実施例に対応し、温度センサ２７８は、この発明における「第２の温度センサ」の一実施例に対応する。

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。

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 フェライトコア、２５０ 電源ＥＣＵ、２６０，３７０ 通信部、２７０，３８０ 電圧センサ、２７２，２７４，３８２ 電流センサ、２７６，２７８ 温度センサ、２８０ 筐体、３１０ 受電部、３３０ 整流部、３４０ リレー回路、３５０ 蓄電装置、３６０ 充電ＥＣＵ、４１０，４２０ コントローラ。

Claims (5)

1. 受電装置へ非接触で送電する送電ユニットを備え、
   前記送電ユニットは、
   所定の周波数の交流電力を生成するインバータと、
   前記インバータからフィルタ回路を通じて前記交流電力を受け、前記受電装置へ非接触で送電する共振回路とを含み、さらに、
   前記インバータを制御することによって前記周波数を調整する周波数調整制御を実行する制御部と、
   前記インバータの温度を検出する第１の温度センサと、
   前記共振回路の温度を検出する第２の温度センサとを備え、
   前記周波数調整制御は、
   前記インバータの温度が前記共振回路の温度よりも高い場合に、前記インバータの出力電流が低下するように前記周波数を調整する第１の制御と、
   前記共振回路の温度が前記インバータの温度よりも高い場合に、前記共振回路に流れる電流が低下するように前記周波数を調整する第２の制御とを含む、非接触送電装置。
2. 前記制御部は、
   前記インバータの温度が前記共振回路の温度よりも高い場合であって、かつ、前記インバータの温度が第１のしきい温度を超える場合に、前記第１の制御を実行し、
   前記共振回路の温度が前記インバータの温度よりも高い場合であって、かつ、前記共振回路の温度が第２のしきい温度を超える場合に、前記第２の制御を実行する、請求項１に記載の非接触送電装置。
3. 前記制御部は、
   前記インバータの温度が前記共振回路の温度よりも高い場合であって、かつ、前記インバータの温度と前記共振回路の温度との差が第１のしきい値よりも大きい場合に、前記第１の制御を実行し、
   前記共振回路の温度が前記インバータの温度よりも高い場合であって、かつ、前記共振回路の温度と前記インバータの温度との差が第２のしきい値よりも大きい場合に、前記第２の制御を実行する、請求項１に記載の非接触送電装置。
4. 前記第１の制御は、前記周波数の調整可能範囲において前記周波数を走査して、前記調整可能範囲において前記インバータの出力電流が最小となる周波数に前記周波数を調整する制御を含み、
   前記第２の制御は、前記調整可能範囲において前記周波数を走査して、前記調整可能範囲において前記共振回路に流れる電流が最小となる周波数に前記周波数を調整する制御を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触送電装置。
5. 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ユニットを含み、
   前記送電ユニットは、
   所定の周波数の交流電力を生成するインバータと、
   前記インバータからフィルタ回路を通じて前記交流電力を受け、前記受電装置へ非接触で送電する共振回路とを含み、
   前記送電装置は、さらに、
   前記インバータを制御することによって前記周波数を調整する周波数調整制御を実行する制御部と、
   前記インバータの温度を検出する第１の温度センサと、
   前記共振回路の温度を検出する第２の温度センサとを含み、
   前記周波数調整制御は、
   前記インバータの温度が前記共振回路の温度よりも高い場合に、前記インバータの出力電流が低下するように前記周波数を調整する第１の制御と、
   前記共振回路の温度が前記インバータの温度よりも高い場合に、前記共振回路に流れる電流が低下するように前記周波数を調整する第２の制御とを含む、電力伝送システム。

Images