JP6715476B2 - 非接触給電装置、プログラム、非接触給電装置の制御方法、及び非接触電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、一般に非接触給電装置、プログラム、非接触給電装置の制御方法、及び非接触電力伝送システムに関し、より詳細には負荷に非接触で給電を行う非接触給電装置、プログラム、非接触給電装置の制御方法、及び非接触電力伝送システムに関する。

従来、負荷へ電磁誘導を利用して非接触で電力を供給する非接触給電装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載の非接触給電装置は、磁界を発生させることで電力を供給する一次側コイル（給電コイル）を備えており、電気自動車などの移動体への給電に用いられる。電気自動車は非接触受電装置を備えている。非接触受電装置は、二次側コイル（受電コイル）及び蓄電池を備えており、非接触給電装置の一次側コイルから二次側コイルに供給された電力を蓄電池に蓄積する。

特開２０１３−２４３９２９号公報

ところで、上述したような非接触給電装置においては、非接触給電装置の一次側コイルと負荷（移動体）の二次側コイルとの相対的な位置関係によって、一次側コイルと二次側コイルとの間の結合係数が変化する。そのため、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置関係によって、非接触給電装置から出力される出力電力が変動し、安定した電力供給ができない可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みてなされており、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置関係によらず、安定した電力の供給が可能な非接触給電装置、プログラム、非接触給電装置の制御方法、及び非接触電力伝送システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る非接触給電装置は、インバータ回路と、一次側コイルと、電力補正回路と、素子制御部と、周波数制御部と、位相差制御部と、計測部と、決定部と、を備える。前記インバータ回路は、一対の入力点と一対の出力点との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子を有する。前記インバータ回路は、前記複数の変換用スイッチ素子のスイッチングにより、前記一対の入力点に印加される直流電圧を交流電圧に変換して前記一対の出力点から出力する。前記一次側コイルは、前記一対の出力点間に電気的に接続され、前記交流電圧が印加されることにより二次側コイルに非接触で出力電力を供給する。前記電力補正回路は、前記一対の出力点の少なくとも一方と前記一次側コイルとの間に電気的に接続され、補正用コンデンサ及び複数の補正用スイッチ素子を有する。前記電力補正回路は、前記複数の補正用スイッチ素子のスイッチングにより、前記補正用コンデンサの充放電を行う。前記素子制御部は、第１駆動信号にて前記複数の変換用スイッチ素子を制御し、第２駆動信号にて前記複数の補正用スイッチ素子を制御する。前記周波数制御部は、前記第１駆動信号の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する。前記位相差制御部は、前記第１駆動信号に対する前記
第２駆動信号の位相の遅れである位相差を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する。前記計測部は、前記一次側コイルに流れる電流の大きさと前記出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する。前記決定部は、前記周波数制御部で制御される前記周波数と前記位相差制御部で制御される前記位相差との少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、前記制御対象値の制御時における前記計測値の変化量に応じて決定する。前記位相差制御部は、前記周波数制御部にて調節後の前記出力電力の大きさが所定の目標値未満である場合に、前記位相差を制御することにより、前記出力電力の大きさを前記目標値に近づける。

本発明の一態様に係るプログラムは、非接触給電装置に用いられるコンピュータを、素子制御部、周波数制御部、位相差制御部、計測部、及び決定部として機能させる。前記非接触給電装置は、インバータ回路と、一次側コイルと、電力補正回路とを備える。前記インバータ回路は、一対の入力点と一対の出力点との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子を有する。前記インバータ回路は、前記複数の変換用スイッチ素子のスイッチングにより、前記一対の入力点に印加される直流電圧を交流電圧に変換して前記一対の出力点から出力する。前記一次側コイルは、前記一対の出力点間に電気的に接続され、前記交流電圧が印加されることにより二次側コイルに非接触で出力電力を供給する。前記電力補正回路は、前記一対の出力点の少なくとも一方と前記一次側コイルとの間に電気的に接続される。前記電力補正回路は、補正用コンデンサ及び複数の補正用スイッチ素子を有する。前記電力補正回路は、前記複数の補正用スイッチ素子のスイッチングにより、前記補正用コンデンサの充放電を行う。前記素子制御部は、第１駆動信号にて前記複数の変換用スイッチ素子を制御し、第２駆動信号にて前記複数の補正用スイッチ素子を制御する。前記周波数制御部は、前記第１駆動信号の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する。前記位相差制御部は、前記第１駆動信号に対する前記第２駆動信号の位相の遅れである位相差を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する。前記計測部は、前記一次側コイルに流れる電流の大きさと前記出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する。前記決定部は、前記周波数制御部で制御される前記周波数と前記位相差制御部で制御される前記位相差との少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、前記制御対象値の制御時における前記計測値の変化量に応じて決定する。前記位相差制御部は、前記周波数制御部にて調節後の前記出力電力の大きさが所定の目標値未満である場合に、前記位相差を制御することにより、前記出力電力の大きさを前記目標値に近づける。

本発明の一態様に係る非接触給電装置の制御方法は、素子制御ステップと、周波数制御ステップと、位相差制御ステップと、計測ステップと、決定ステップと、を有する。前記非接触給電装置は、インバータ回路と、一次側コイルと、電力補正回路とを備える。前記インバータ回路は、一対の入力点と一対の出力点との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子を有する。前記インバータ回路は、前記複数の変換用スイッチ素子のスイッチングにより、前記一対の入力点に印加される直流電圧を交流電圧に変換して前記一対の出力点から出力する。前記一次側コイルは、前記一対の出力点間に電気的に接続され、前記交流電圧が印加されることにより二次側コイルに非接触で出力電力を供給する。前記電力補正回路は、前記一対の出力点の少なくとも一方と前記一次側コイルとの間に電気的に接続される。前記電力補正回路は、補正用コンデンサ及び複数の補正用スイッチ素子を有する。前記電力補正回路は、前記複数の補正用スイッチ素子のスイッチングにより、前記補正用コンデンサの充放電を行う。前記素子制御ステップでは、第１駆動信号にて前記複数の変換用スイッチ素子を制御し、第２駆動信号にて前記複数の補正用スイッチ素子を制御する。前記周波数制御ステップでは、前記第１駆動信号の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する。前記位相差制御ステップでは、前記第１駆動信号に対する前記第２駆動信号の位相の遅れである位相差を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する。前記計測ステップでは、前記一次側コイルに流れる電流の大きさと前記出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する。前記決定ステップでは、前記周波数制御ステップで制御される前記周波数と前記位相差制御ステップで制御される前記位相差との少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、前記制御対象値の制御時における前記計測値の変化量
に応じて決定する。前記位相差制御ステップでは、前記周波数制御ステップにて調節後の前記出力電力の大きさが所定の目標値未満である場合に、前記位相差を制御することにより、前記出力電力の大きさを前記目標値に近づける。

本発明の一態様に係る非接触電力伝送システムは、上記の非接触給電装置と、前記二次側コイルを有する非接触受電装置とを備える。前記非接触受電装置は、前記非接触給電装置から非接触で前記出力電力が供給されるように構成されている。

本発明は、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置関係によらず、安定した電力の供給が可能である、という利点がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る非接触電力伝送システムを示す回路図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る非接触給電装置の第１駆動信号及び第２駆動信号を示す波形図である。 図３は、同上の非接触給電装置における共振特性の例を示すグラフである。 図４Ａ及び図４Ｂは、同上の非接触給電装置における共振特性の例を示すグラフである。 図５Ａは同上の非接触給電装置における初期進相の場合の位相差特性の例を示すグラフ、図５Ｂは同上の非接触給電装置における初期遅相の場合の位相差特性の例を示すグラフである。 図６Ａは、同上の非接触給電装置における電力補正回路の第１充電モードを示す説明図である。図６Ｂは、同上の非接触給電装置における電力補正回路の第１放電モードを示す説明図である。図６Ｃは、同上の非接触給電装置における電力補正回路の第２充電モードを示す説明図である。図６Ｄは、同上の非接触給電装置における電力補正回路の第２放電モードを示す説明図である。 図７は、同上の非接触給電装置における電圧電流位相差が９０度である場合の第１駆動信号、一次側電流、及び第２駆動信号の波形図である。 図８は、同上の非接触給電装置における電圧電流位相差が４５度である場合の第１駆動信号、一次側電流、及び第２駆動信号の波形図である。 図９は、同上の非接触給電装置における出力電力制御を示すフローチャートである。 図１０は、同上の非接触給電装置における周波数刻み幅を決定する処理を示すフローチャートである。 図１１は、同上の非接触給電装置における周波数制御時の出力電力の周波数特性を示すグラフである。 図１２は、本発明の一実施形態の変形例に係る電力補正回路の構成を示す回路図である。

本実施形態に係る非接触給電装置は、負荷に対し非接触で給電を行う。非接触給電装置は、非接触給電装置に設けられた一次側コイルと負荷に設けられた二次側コイルとが電磁界結合（電界結合と磁界結合との少なくとも一方）された状態で、一次側コイルから二次側コイルへ電力の伝達を行うことにより、負荷への給電を行う。この種の非接触給電装置は、負荷に備わっている非接触受電装置と共に非接触電力伝送システムを構成する。

（１）非接触電力伝送システムの概要
まず、非接触電力伝送システムの概要について、図１を参照して説明する。

非接触電力伝送システム１は、一次側コイルＬ１を有する非接触給電装置２と、二次側コイルＬ２を有する非接触受電装置３とを備えている。非接触受電装置３は、非接触給電装置２から非接触で出力電力が供給されるように構成されている。ここでいう「出力電力」は、非接触給電装置２から出力される電力であって、一次側コイルＬ１に交流電圧が印加されることにより一次側コイルＬ１から二次側コイルＬ２に非接触で供給される電力である。

本実施形態では、負荷としての電動車両に非接触受電装置３が搭載されている場合を例に説明する。電動車両は、蓄電池４を備え、蓄電池４に蓄積された電気エネルギーを用いて走行する車両である。電動車両に搭載された非接触受電装置３は、蓄電池４の充電装置として用いられる。ここでは電動機で生じる駆動力によって走行する電気自動車を電動車両の例として説明するが、電動車両は電気自動車に限らず、例えば二輪車（電動バイク）、電動自転車などであってもよい。

非接触給電装置２は、商用電源（系統電源）や、太陽光発電設備等の発電設備から供給される電力を、非接触受電装置３に供給することで、電動車両の蓄電池４を充電する。非接触給電装置２に供給される電力は、交流電力と直流電力とのいずれであってもよいが、本実施形態では、非接触給電装置２が直流電源５に電気的に接続され、非接触給電装置２に直流電力が供給される場合を例に説明する。非接触給電装置２に交流電力が供給される場合、非接触給電装置２には交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータが設けられる。

非接触給電装置２は、例えば商業施設や公共施設、又は集合住宅などの駐車場に設置される。非接触給電装置２は、少なくとも一次側コイルＬ１が床又は地面に設置されており、一次側コイルＬ１上に駐車された電動車両の非接触受電装置３に対して非接触で電力を供給する。このとき、非接触受電装置３の二次側コイルＬ２は、一次側コイルＬ１の上方に位置することで、一次側コイルＬ１と電磁界結合されている。そのため、一次側コイルＬ１からの出力電力が二次側コイルＬ２へ伝達（送電）されることになる。一次側コイルＬ１は、床又は地面から露出するように設置される構成に限らず、床又は地面に埋め込まれるように設置されていてもよい。

非接触受電装置３は、二次側コイルＬ２と、一対の二次側コンデンサＣ２１，Ｃ２２と、整流回路３１と、平滑コンデンサＣ２とを有している。整流回路３１は、一対の交流入力点と、一対の直流出力点とを有するダイオードブリッジからなる。二次側コイルＬ２の一端は、第１の二次側コンデンサＣ２１を介して整流回路３１の一方の交流入力点に電気的に接続され、二次側コイルＬ２の他端は、第２の二次側コンデンサＣ２２を介して整流回路３１の他方の交流入力点に電気的に接続されている。平滑コンデンサＣ２は、整流回路３１の一対の直流出力点間に電気的に接続されている。さらに、平滑コンデンサＣ２の両端は一対の出力端子Ｔ２１，Ｔ２２に電気的に接続されている。一対の出力端子Ｔ２１，Ｔ２２には、蓄電池４が電気的に接続されている。

これにより、非接触受電装置３は、非接触給電装置２の一次側コイルＬ１からの出力電力を二次側コイルＬ２で受けることで二次側コイルＬ２の両端間に発生する交流電圧を、整流回路３１にて整流し、更に平滑コンデンサＣ２にて平滑して直流電圧を得る。非接触受電装置３は、このようにして得られる直流電圧を、一対の出力端子Ｔ２１，Ｔ２２から蓄電池４に出力（印加）する。

本実施形態においては、非接触給電装置２は、一次側コイルＬ１と共に共振回路（以下、「一次側共振回路」という）を構成する電力補正回路２２、及び一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２を備えている。つまり、一次側共振回路は、一次側コイルＬ１、電力補正回路２２、及び一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２を含んでいる。また、非接触受電装置３においては、二次側コイルＬ２は一対の二次側コンデンサＣ２１，Ｃ２２と共に共振回路（以下、「二次側共振回路」という）を構成している。つまり、二次側共振回路は、二次側コイルＬ２、及び一対の二次側コンデンサＣ２１，Ｃ２２を含んでいる。本実施形態に係る非接触電力伝送システム１は、一次側共振回路と二次側共振回路とを共鳴させることにより電力の伝送を行う磁界共鳴方式（磁気共鳴方式）を採用している。すなわち、非接触電力伝送システム１では、一次側共振回路と二次側共振回路とで共振周波数を一致させることにより、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とが比較的離れた状態でも、非接触給電装置２の出力電力を高効率で伝送可能である。

本実施形態における一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２は、コアに対して導線が螺旋状に巻き付けられたソレノイド型のコイルであってもよいが、平面上において導線が渦巻き状に巻かれたスパイラル型のコイルであることが好ましい。スパイラル型のコイル（サーキュラコイル）は、ソレノイド型のコイルに比べて、不要輻射ノイズが生じにくい、という利点がある。また、スパイラル型のコイルが用いられることで、不要輻射ノイズが低減される結果、インバータ回路において使用可能な動作周波数の範囲が拡大される、という利点もある。

（２）非接触給電装置の概要
次に、非接触給電装置の概要について、図１を参照して説明する。

本実施形態に係る非接触給電装置２は、インバータ回路２１と、電力補正回路２２と、制御回路２３と、計測部２４と、一次側コイルＬ１と、一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを備えている。

インバータ回路２１は、一対の入力点２１１，２１２と一対の出力点２１３，２１４との間に電気的に接続された複数（ここでは４つ）の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を有している。インバータ回路２１は、複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングにより、一対の入力点２１１，２１２に印加される直流電圧を交流電圧に変換して一対の出力点２１３，２１４から出力する。

一次側コイルＬ１は、一対の出力点２１３，２１４間に電気的に接続されている。一次側コイルＬ１は、交流電圧が印加されることにより二次側コイルＬ２に非接触で出力電力を供給する。

電力補正回路２２は、出力点２１３と一次側コイルＬ１との間に電気的に接続され、補正用コンデンサＣ１及び複数（ここでは４つ）の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を有している。電力補正回路２２は、複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングにより、補正用コンデンサＣ１の充放電を行う。言い換えれば、電力補正回路２２は、複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングにより、出力点２１３と一次側コイルＬ１との間における一次側共振回路の容量成分の大きさを調整する。これにより、一次側コイルＬ１を含む非接触給電装置２の一次側共振回路から、二次側コイルＬ２を含む非接触受電装置３の二次側共振回路へ伝送される出力電力の大きさが補正される。

計測部２４は、一次側コイルＬ１に流れる電流の大きさと出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する。本実施形態では、計測部２４が、出力電力の大きさを計測値として計測する場合について説明する。計測部２４は、一次側コイルＬ１を流れる電流を計測する電流センサ２５の出力を受けて、計測値（出力電力の大きさ）の大きさを計測する。

制御回路２３は、素子制御部２３１、周波数制御部２３２、位相差制御部２３３、及び決定部２３４としての機能を有している。

素子制御部２３１は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４にて複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を制御し、第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８にて複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を制御する。

周波数制御部２３２は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する。位相差制御部２３３は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８の位相の遅れである位相差を、離散的に変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する。

ここでいう「位相差」は、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７の位相の遅れ、又は第１駆動信号Ｇ２，Ｇ３に対する第２駆動信号Ｇ５，Ｇ８の位相の遅れである。この点については、後に「（４）基本動作」の「（４．２）電力補正回路あり」の欄で詳しく説明する。

決定部２３４は、周波数制御部２３２で制御される周波数と位相差制御部２３３で制御される位相差との少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、制御対象値の制御時における計測値の変化量に応じて決定する。つまり、決定部２３４は、制御対象値（周波数と位相差との少なくとも一方）の制御時において、実際に制御対象値が刻み幅だけ変化したときに計測値である出力電力がどれだけ変化したか、その変化量に応じて、制御対象値の刻み幅を決定する。

ここでいう「刻み幅」は、離散的に変化する制御対象値（周波数と位相差との少なくとも一方）の最小の変化量を意味する。例えば、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数は、周波数制御部２３２にて、離散的に変化するように制御されている。そのため、周波数制御部２３２にて出力電力の大きさが調節される際には、周波数制御部２３２での制御の対象である制御対象値（周波数）は、「刻み幅」を最小単位にして変化することになる。同様に、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４（Ｇ２，Ｇ３）に対する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７（Ｇ５，Ｇ８）の位相の遅れである位相差は、位相差制御部２３３にて、離散的に変化するように制御されている。そのため、位相差制御部２３３にて出力電力の大きさが調節される際には、位相差制御部２３３での制御の対象である制御対象値（位相差）は、「刻み幅」を最小単位にして変化することになる。

上記構成によれば、本実施形態に係る非接触給電装置２は、周波数制御部２３２での周波数の制御、及び位相差制御部２３３での位相差の制御の少なくとも一方により、出力電力の大きさを調節することが可能である。したがって、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係が変化して、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の結合係数が変化したとしても、非接触給電装置２は、出力電力の大きさを調節することで、安定した電力の供給が可能になる。

しかも、非接触給電装置２においては、出力電力を調節する際の制御の対象である制御対象値（周波数と位相差との少なくとも一方）の刻み幅が、決定部２３４により、制御対象値の制御時における計測値（本実施形態では出力電力）の変化量に応じて決定される。そのため、例えば、制御対象値の制御時における非接触給電装置２の出力電力の変化量が比較的小さい場合には、制御対象値の刻み幅を比較的大きくすることで、出力電力を目標値に近づけるための処理に要する時間の短縮を図ることが可能である。制御対象値の制御時における非接触給電装置２の出力電力の変化量が比較的大きい場合には、制御対象値の刻み幅を比較的小さくすることで、出力電力が目標値付近で変動することによるリプルの発生や、出力電力が目標値を大幅に超過することを抑制可能である。言い換えれば、非接触給電装置２では、出力電力を調節する際の制御の対象である制御対象値の分解能を、一定にするのではなく、計測値の変化量に応じて決定することにより、出力電力の調節に要する時間を短縮しながらも、出力電力を安定させることができる。したがって、非接触給電装置２は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係によらず、安定した電力の供給が可能である、という利点がある。

（３）回路構成
次に、本実施形態に係る非接触給電装置２の具体的な回路構成について、図１を参照して説明する。

本実施形態に係る非接触給電装置２は、一対の入力端子Ｔ１１，Ｔ１２を備えている。一対の入力端子Ｔ１１，Ｔ１２には、直流電源５が電気的に接続されている。

インバータ回路２１は、４つの変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４がフルブリッジ接続されたフルブリッジインバータ回路である。つまり、インバータ回路２１は、一対の入力点２１１，２１２間に電気的に並列に接続された第１アームと第２アームとを有し、これら第１アーム及び第２アームが４つの変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にて構成されている。第１アームは（第１の）変換用スイッチ素子Ｑ１と（第２の）変換用スイッチ素子Ｑ２との直列回路からなり、第２アームは（第３の）変換用スイッチ素子Ｑ３と（第４の）変換用スイッチ素子Ｑ４との直列回路からなる。第１アームの中点（変換用スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の接続点）及び第２アームの中点（変換用スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４の接続点）は、一対の出力点２１３，２１４となる。本実施形態では、４つの変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、それぞれｎチャネルのデプレション型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。

さらに詳しく説明すると、一対の入力点２１１，２１２は、第１の入力点２１１が直流電源５の正極側となり、第２の入力点２１２が直流電源５の負極側となるように、一対の入力端子Ｔ１１，Ｔ１２に電気的に接続されている。第１の入力点２１１には、変換用スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３のドレインが電気的に接続されている。また、第２の入力点２１２には、変換用スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４のソースが電気的に接続されている。そして、変換用スイッチ素子Ｑ１のソースと変換用スイッチ素子Ｑ２のドレインとの接続点が、インバータ回路２１の第１の出力点２１３となる。また、変換用スイッチ素子Ｑ３のソースと変換用スイッチ素子Ｑ４のドレインとの接続点が、インバータ回路２１の第２の出力点２１４となる。

本実施形態でいう「入力点」や「出力点」は、電線等を接続するための部品（端子）として実体を有しなくてもよく、例えば電子部品のリードや、回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。

４つの変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の各々のドレイン及びソース間には、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４が４つの変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４と一対一に対応するように電気的に接続されている。各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、各変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のドレイン側をカソードとする向きで接続されている。ここでは、各ダイオードＤ１〜Ｄ４は各変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の寄生ダイオードである。

電力補正回路２２は、補正用コンデンサＣ１と、４つの補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８とを有している。この電力補正回路２２は、インバータ回路２１の一対の出力点２１３，２１４間において電気的に並列に接続された第３アームと第４アームとを有し、これら第３アーム及び第４アームが４つの補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８にて構成されている。第３アームは（第１の）補正用スイッチ素子Ｑ５と（第３の）補正用スイッチ素子Ｑ７との直列回路からなり、第４アームは（第２の）補正用スイッチ素子Ｑ６と（第４の）補正用スイッチ素子Ｑ８との直列回路からなる。第３アームの中点（補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ７の接続点）と、第４アームの中点（補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ８の接続点）との間には、補正用コンデンサＣ１が電気的に接続されている。本実施形態では、４つの補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８は、それぞれｎチャネルのデプレション型ＭＯＳＦＥＴである。

さらに詳しく説明すると、インバータ回路２１の第１の出力点２１３には、第１の一次側コンデンサＣ１１を介して、補正用スイッチ素子Ｑ５のソース及び補正用スイッチ素子Ｑ６のドレインが電気的に接続されている。また、第２の出力点２１４には、第２の一次側コンデンサＣ１２及び一次側コイルＬ１を介して、補正用スイッチ素子Ｑ７のソース及び補正用スイッチ素子Ｑ８のドレインが電気的に接続されている。そして、補正用コンデンサＣ１の一端は、補正用スイッチ素子Ｑ５のドレインと補正用スイッチ素子Ｑ７のドレインとの接続点に電気的に接続されている。補正用コンデンサＣ１の他端は、補正用スイッチ素子Ｑ６のソースと補正用スイッチ素子Ｑ８のソースとの接続点に電気的に接続されている。補正用コンデンサＣ１の容量は、一次側共振回路における一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量よりも十分に大きく、例えば、一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量が〔ｎＦ〕オーダであれば、補正用コンデンサＣ１の容量は〔μＦ〕オーダである。

４つの補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の各々のドレイン及びソース間には、４つのダイオードＤ５〜Ｄ８が４つの補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８と一対一に対応するように電気的に接続されている。各ダイオードＤ５〜Ｄ８は、各補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のドレイン側をカソードとする向きで接続されている。ここでは、各ダイオードＤ５〜Ｄ８は各補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の寄生ダイオードである。

制御回路２３は、素子制御部２３１、周波数制御部２３２、位相差制御部２３３、及び決定部２３４としての機能を有している。制御回路２３は、例えばマイクロコンピュータを主構成として備えている。マイクロコンピュータは、マイクロコンピュータのメモリに記録されているプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行することにより、制御回路２３としての機能を実現する。つまり、マイクロコンピュータのプロセッサがプログラムを実行することにより、素子制御部２３１、周波数制御部２３２、位相差制御部２３３、及び決定部２３４の機能が実現される。プログラムは、予めマイクロコンピュータのメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。

素子制御部２３１は、インバータ回路２１の各変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを切り替えるための第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４を出力する。４つの第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４は、４つの変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に一対一に対応する。ここでは、素子制御部２３１は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４を、それぞれ対応する変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートに出力することで、対応する変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の制御を行っている。

また、素子制御部２３１は、電力補正回路２２の４つの補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の各々のオンオフを切り替えるための第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８を出力する。４つの第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８は、４つの補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８に一対一に対応する。ここでは、素子制御部２３１は、第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８を、それぞれ対応する補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のゲートに出力することで、対応する補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の制御を行っている。

本実施形態では、制御回路２３（素子制御部２３１）が、変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４及び補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の各々のゲートに対し、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４及び第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８を直接出力しているが、この構成に限らない。例えば、非接触給電装置２は駆動回路を更に備え、駆動回路が、制御回路２３（素子制御部２３１）からの第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４及び第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８を受けて、変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４及び補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を駆動してもよい。

制御回路２３における素子制御部２３１以外の機能（周波数制御部２３２、位相差制御部２３３及び決定部２３４）については、「（６）出力電力制御」の欄で説明する。

一次側コイルＬ１は、インバータ回路２１の一対の出力点２１３，２１４間において、一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２及び電力補正回路２２と電気的に直列に接続されている。一次側コイルＬ１の一端は、電力補正回路２２及び第１の一次側コンデンサＣ１１を介して、インバータ回路２１の第１の出力点２１３に電気的に接続されている。一次側コイルＬ１の他端は、第２の一次側コンデンサＣ１２を介して、インバータ回路２１の第２の出力点２１４に電気的に接続されている。

計測部２４は、上述したように非接触給電装置２の出力電力の大きさを、計測値として計測する機能を有している。計測部２４は、一次側コイルＬ１に流れる電流と、例えば一次側コイルＬ１に印加される電圧とを計測する。一次側コイルＬ１と第２の一次側コンデンサＣ１２との間には、例えば変流器からなる電流センサ２５が設けられている。計測部２４は、電流センサ２５の出力を受けて、一次側コイルＬ１に流れる電流を計測する。計測部２４は、計測した電流及び電圧に基づいて、非接触給電装置２の出力電力を演算する。これにより、計測部２４は出力電力の大きさを計測値として計測することができる。計測部２４は、計測値を制御回路２３に出力するように構成されている。制御回路２３は、計測部２４で計測された計測値を用いて、一次側コイルＬ１から出力される出力電力の大きさを監視する。

（４）基本動作
次に、本実施形態の非接触給電装置２の基本動作について、図１及び図２を参照して説明する。図２では、横軸を時間軸として、上から順に第１駆動信号「Ｇ１，Ｇ４」、「Ｇ２，Ｇ３」、第２駆動信号「Ｇ５，Ｇ８」、「Ｇ６，Ｇ７」の信号波形を表している。なお、図２中の「オン」、「オフ」は、対応するスイッチ素子（変換用スイッチ素子、補正用スイッチ素子）のオン、オフを表している。

（４．１）電力補正回路なし
ここではまず、電力補正回路２２がない場合、つまり一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１及び一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２のみが電気的に接続されている場合を想定し、非接触給電装置２の動作を説明する。この場合の非接触給電装置２の動作は、図１の回路構成において、電力補正回路２２が動作を停止している場合、つまり電力補正回路２２の全ての補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８がオンに固定されている場合の非接触給電装置２の動作と等価である。

素子制御部２３１は、図２に示すように、変換用スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に対応する第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４と、変換用スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３に対応する第１駆動信号Ｇ２，Ｇ３として、互いに逆位相（位相差１８０度）の信号を発生する。これにより、インバータ回路２１においては、第１の変換用スイッチ素子Ｑ１及び第４の変換用スイッチ素子Ｑ４のペアと、第２の変換用スイッチ素子Ｑ２及び第３の変換用スイッチ素子Ｑ３のペアとが交互にオンするように制御される。

その結果、インバータ回路２１の一対の出力点２１３，２１４間には、周期的に極性（正・負）が反転する電圧（交流電圧）が発生する。要するに、インバータ回路２１は、複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングにより、一対の入力点２１１，２１２に印加される直流電圧を交流電圧に変換して一対の出力点２１３，２１４から出力する。以下では、インバータ回路２１の出力電圧について、一対の出力点２１３，２１４のうちの第１の出力点２１３が高電位となる電圧を「正極性」といい、第２の出力点２１４が高電位となる電圧を「負極性」という。つまり、インバータ回路２１の出力電圧は、変換用スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４がオンの状態で正極性となり、変換用スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３がオンの状態で負極性となる。

このように、インバータ回路２１が一対の出力点２１３，２１４から交流電圧を出力することで、一対の出力点２１３，２１４間に電気的に接続された一次側コイルＬ１に交流電流が流れ、一次側コイルＬ１が磁界を発生する。これにより、非接触給電装置２は、非接触受電装置３の二次側コイルＬ２に対し、一次側コイルＬ１から非接触で出力電力を供給することができる。

ところで、電力補正回路２２がない場合、非接触給電装置２では、一次側コイルＬ１は一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２と共に一次側共振回路を構成する。そのため、一次側コイルＬ１から出力される出力電力の大きさは、インバータ回路２１の動作周波数（つまり第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数）に応じて変化し、インバータ回路２１の動作周波数が一次側共振回路の共振周波数に一致するときにピークに達する。

ここにおいて、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係が変化して、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の結合係数が変化すると、非接触給電装置２の出力電力の周波数特性（以下、「共振特性」という）が変化する。図３は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係が変化した場合の、非接触給電装置２の共振特性の変化を示している。図３では、横軸を周波数（インバータ回路２１の動作周波数）、縦軸を非接触給電装置２の出力電力として、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係が異なる場合の非接触給電装置２の共振特性を「Ｘ１」、「Ｘ２」で示している。

ここで、図３に示すように、インバータ回路２１の動作周波数として使用可能な周波数帯域（以下、「許可周波数帯Ｆ１」という）が制限されていると仮定する。許可周波数帯Ｆ１は、例えば電波法などの法律により規定される。この場合、許可周波数帯Ｆ１の下限値ｆｍｉｎ未満、及び上限値ｆｍａｘを超える周波数については、インバータ回路２１の動作周波数として使用することはできない。こうした場合において、非接触給電装置２の共振特性が、例えば図３に「Ｘ１」で示すような状態にあれば、インバータ回路２１の動作周波数をどう調整しても、非接触給電装置２の出力電力が必要な大きさ（以下、「目標値」という）とならない可能性がある。

例えば図４Ａに示すように、一次側共振回路の共振周波数ｆｒ０が許可周波数帯Ｆ１から外れていると、非接触給電装置２の出力電力の大きさがピークに届かず、結果的に、目標値Ｐ１に対して出力電力が不足する可能性がある。また、例えば図４Ｂに示すように、一次側共振回路の共振周波数ｆｒ０が許可周波数帯Ｆ１内にある場合でも、非接触給電装置２の出力電力のピークが目標値Ｐ１に届かず、結果的に、目標値Ｐ１に対して出力電力が不足する可能性がある。つまり、図４Ａや図４Ｂの例では、ハッチング（斜線）部分の電力が目標値Ｐ１に対して不足することになる。

そこで、本実施形態に係る非接触給電装置２は、電力補正回路２２を備えることにより、目標値Ｐ１を満たすように出力電力の大きさを補正する機能を有している。

（４．２）電力補正回路あり
次に、図１に示すように電力補正回路２２がある場合、つまり一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１、一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２、及び電力補正回路２２が電気的に接続されている場合における、非接触給電装置２の動作を説明する。

素子制御部２３１は、図２に示すように、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７に対応する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７と、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８に対応する第２駆動信号Ｇ５，Ｇ８として、互いに逆位相（位相差１８０度）の信号を発生する。これにより、電力補正回路２２においては、第２の補正用スイッチ素子Ｑ６及び第３の補正用スイッチ素子Ｑ７のペアと、第１の補正用スイッチ素子Ｑ５及び第４の補正用スイッチ素子Ｑ８のペアとが交互にオンするように制御される。本実施形態では、素子制御部２３１は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４と、第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８との周波数を同一周波数としている。

そして、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８がオン、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７がオフの期間において、インバータ回路２１の出力電圧が正極性であると、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８を介して補正用コンデンサＣ１に電圧が印加される。つまり、インバータ回路２１の一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１が補正用コンデンサＣ１を介して電気的に接続された状態（以下、「第１の状態」ともいう）となる。

一方、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８がオン、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７がオフの期間において、インバータ回路２１の出力電圧が負極性であると、ダイオードＤ７及び補正用スイッチ素子Ｑ５を通して電流が流れる。つまり、インバータ回路２１の一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１が補正用コンデンサＣ１を介さずに電気的に接続された状態（以下、「第２の状態」ともいう）となる。言い換えれば、補正用コンデンサＣ１の両端間がダイオードＤ７及び補正用スイッチ素子Ｑ５にてバイパスされた状態となる。

また、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７がオン、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８がオフの期間において、インバータ回路２１の出力電圧が正極性であると、補正用スイッチ素子Ｑ６及びダイオードＤ８を通して電流が流れる。つまり、インバータ回路２１の一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１が補正用コンデンサＣ１を介さずに電気的に接続された状態（以下、「第３の状態」ともいう）となる。言い換えれば、補正用コンデンサＣ１の両端間が補正用スイッチ素子Ｑ６及びダイオードＤ８にてバイパスされた状態となる。

一方、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７がオン、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８がオフの期間において、インバータ回路２１の出力電圧が負極性であると、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７を介して補正用コンデンサＣ１に電圧が印加される。つまり、インバータ回路２１の一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１が補正用コンデンサＣ１を介して電気的に接続された状態となる（以下、「第４の状態」ともいう）。補正用コンデンサＣ１に印加される電圧の極性は、第１の状態と第４の状態とで同極性になる。つまり、第１の状態と第４の状態とのいずれであっても、補正用スイッチ素子Ｑ５のドレイン及び補正用スイッチ素子Ｑ７のドレインとの接続点が高電位となるような電圧が、補正用コンデンサＣ１に印加される。

このように、電力補正回路２２は、一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１が補正用コンデンサＣ１を介して電気的に接続された状態と、補正用コンデンサＣ１を介さず電気的に接続された状態とを切り替えている。これにより、一対の出力点２１３，２１４と一次側コイルＬ１との間における一次側共振回路の容量成分の大きさが、見かけ上、変化することになる。

したがって、本実施形態の非接触給電装置２は、一次側共振回路の容量成分の大きさを電力補正回路２２にて調整することで、出力電力の大きさを変化させることが可能である。その結果、上述したように非接触給電装置２の出力電力が目標値Ｐ１に対して不足するような場合、電力補正回路２２にて、目標値Ｐ１を満たすように出力電力の大きさを補正することが可能である。言い換えれば、電力補正回路２２は、複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングにより、補正用コンデンサＣ１の充放電を行って、出力電力の大きさを補正することが可能である。

ところで、本実施形態では、上述したように、変換用スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に対応する第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４と、変換用スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３に対応する第１駆動信号Ｇ２，Ｇ３とは互いに逆位相（位相差１８０度）の信号になる。同様に、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７に対応する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７と、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８に対応する第２駆動信号Ｇ５，Ｇ８とは互いに逆位相（位相差１８０度）の信号になる。

ここにおいて、本実施形態でいう第１駆動信号と第２駆動信号との位相差θは、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７の位相の遅れ、又は第１駆動信号Ｇ２，Ｇ３に対する第２駆動信号Ｇ５，Ｇ８の位相の遅れである（図２参照）。すなわち、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７の位相の遅れと、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ５，Ｇ８の位相の遅れとでは１８０度の開きがあるため、いずれの位相の遅れを位相差θとするかで位相差θの値が異なる。そこで、本実施形態では、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７の位相の遅れ、又は第１駆動信号Ｇ２，Ｇ３に対する第２駆動信号Ｇ５，Ｇ８の位相の遅れを位相差θと定義する。

ここで、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４及び第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７がいずれも「オン」であれば、電力補正回路２２においては、一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１が補正用コンデンサＣ１を介さずに電気的に接続された第３の状態となる。また、第１駆動信号Ｇ２，Ｇ３及び第２駆動信号Ｇ５，Ｇ８がいずれも「オン」であれば、電力補正回路２２においては、一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１が補正用コンデンサＣ１を介さずに電気的に接続された第２の状態となる。つまり、本実施形態では、一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１が補正用コンデンサＣ１を介さずに電気的に接続された状態となるような、第１駆動信号と第２駆動信号との組み合わせについての位相の差を位相差θと定義している。

（５）進相モード及び遅相モード
次に、進相モード及び遅相モードについて説明する。

（５．１）電力補正回路なし
ここではまず、「（４）基本動作」の欄と同様に、電力補正回路２２がない場合、つまり一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１及び一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２のみが電気的に接続されている場合について説明する。

この場合、インバータ回路２１は、例えばインバータ回路２１の動作周波数と一次側共振回路の共振周波数との関係に応じて、遅相モードと進相モードとのいずれかの動作モードで動作する。

進相モードは、インバータ回路２１の出力電流（一次側コイルＬ１を流れる電流）の位相が、インバータ回路２１の出力電圧の位相よりも進んだ状態で、インバータ回路２１が動作するモードである。進相モードでは、インバータ回路２１のスイッチング動作はハードスイッチングになる。したがって、進相モードでは、変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング損失が増大しやすく、また、変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にストレスが加わりやすい。

一方、遅相モードは、インバータ回路２１の出力電流（一次側コイルＬ１を流れる電流）の位相が、インバータ回路２１の出力電圧の位相よりも遅れた状態で、インバータ回路２１が動作するモードである。遅相モードでは、インバータ回路２１のスイッチング動作はソフトスイッチングになる。したがって、遅相モードでは、変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング損失を低減でき、また、変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にストレスが加わりにくい。そのため、インバータ回路２１は、進相モードよりも遅相モードで動作することが好ましい。

（５．２）電力補正回路あり
次に、電力補正回路２２がある場合、つまり一対の出力点２１３，２１４間に、一次側コイルＬ１、一対の一次側コンデンサＣ１１，Ｃ１２、及び電力補正回路２２が電気的に接続されている場合について説明する。

この場合、電力補正回路２２についても、インバータ回路２１と同様に、進相モードと遅相モードとのいずれかの動作モードで動作する。電力補正回路２２においても、進相モードでなく遅相モードで動作することが好ましい。

また、電力補正回路２２がある場合には、インバータ回路２１及び電力補正回路２２の動作モード（遅相モード、進相モード）は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４と第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８との位相差θに応じて変化することが確認されている。さらに、インバータ回路２１の動作モードと位相差θとの関係は、電力補正回路２２がない状態、つまり上記「（５．１）電力補正回路なし」で説明した条件下における、インバータ回路２１の動作モードによって変化する。言い換えれば、インバータ回路２１の動作周波数と一次側共振回路の共振周波数との関係によって決まるインバータ回路２１の動作モードが遅相モードか進相モードかによって、インバータ回路２１の動作モードと位相差θとの関係は変化する。

図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ電力補正回路２２がない状態でインバータ回路２１が進相モードにある場合、及び遅相モードにある場合の、非接触給電装置２の出力電力の位相差θに対する特性（位相差特性）を示している。図５Ａ及び図５Ｂでは、横軸を第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４と第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８との位相差θ、縦軸を非接触給電装置２の出力電力とする。

すなわち、電力補正回路２２がない状態でインバータ回路２１が進相モードにある場合（以下、「初期進相」という）においては、非接触給電装置２の出力電力は、例えば図５Ａに示すように位相差θに応じて変化する。図５Ａの例では、非接触給電装置２の出力電力は、位相差θが９０度のときに極大かつ最大となり、位相差θが１８０度のときに極小かつ最小となるように位相差θによって変化する。非接触給電装置２の出力電力が位相差θによって変化する原理については、下記「（６．２）位相差制御による出力電力制御の原理」の欄で説明する。ここで、位相差θ（０度〜３６０度）を４つの区分に分け、０度〜９０度を第１区分Ｚ１、９０度〜１８０度を第２区分Ｚ２、１８０度〜２７０度を第３区分Ｚ３、２７０度〜３６０度を第４区分Ｚ４とする。そうすると、インバータ回路２１の動作モード（遅相モード、進相モード）と位相差θの各区分との関係は表１のようになる。

要するに、「初期進相」の場合にあっては、インバータ回路２１が遅相モードで動作するのは、第１区分Ｚ１〜第４区分Ｚ４のうち、位相差θが９０度〜１８０度となる第２区分Ｚ２のみである。

一方、電力補正回路２２がない状態でインバータ回路２１が遅相モードにある場合（以下、「初期遅相」という）においては、非接触給電装置２の出力電力は、例えば図５Ｂに示すように位相差θに応じて変化する。図５Ｂの例では、非接触給電装置２の出力電力は、位相差θが２７０度のときに極大かつ最大となり、位相差θが１８０度のときに極小かつ最小となるように位相差θによって変化する。この場合、インバータ回路２１及び電力補正回路２２のそれぞれの動作モード（遅相モード、進相モード）と位相差θの各区分との関係は表２のようになる。

要するに、「初期遅相」の場合にあっては、インバータ回路２１が遅相モードで動作するのは、第１区分Ｚ１〜第４区分Ｚ４のうち、位相差θが０度〜１８０度、２７０度〜３６０度となる第１区分Ｚ１、第２区分Ｚ２、及び第４区分Ｚ４の３区分である。また、「初期遅相」の場合において、電力補正回路２２が遅相モードで動作するのは、第１区分Ｚ１〜第４区分Ｚ４のうち、位相差θが０度〜９０度、１８０度〜３６０度となる第１区分Ｚ１、第３区分Ｚ３、及び第４区分Ｚ４の３区分である。つまり、「初期遅相」の場合に、インバータ回路２１と電力補正回路２２とのいずれもが遅相モードで動作するのは、第１区分Ｚ１〜第４区分Ｚ４のうち、位相差θが０度〜９０度、２７０度〜３６０度となる第１区分Ｚ１、及び第４区分Ｚ４の２区分である。

（６）出力電力制御
次に、本実施形態の非接触給電装置２において、出力電力の大きさを調節する「出力電力制御」の動作について説明する。

（６．１）周波数制御及び位相差制御
制御回路２３は、周波数制御部２３２にて行う「周波数制御」と、位相差制御部２３３にて行う「位相差制御」との２つの方法で、出力電力の大きさを調節するように構成されている。周波数制御は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数、つまりインバータ回路２１の動作周波数ｆ１を、離散的に変化させる制御である。これに対して、位相差制御は、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４（Ｇ２，Ｇ３）に対する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７（Ｇ５，Ｇ８）の位相の遅れである位相差θを、離散的に変化させる制御である。

すなわち、制御回路２３は、周波数制御においては動作周波数ｆ１を、位相差制御においては位相差θを、それぞれ制御対象値とし、制御対象値を離散的に変化させるように制御することで、出力電力の大きさを調節する。周波数制御においては、周波数制御部２３２が、動作周波数ｆ１についての刻み幅を最小単位として、制御対象値である動作周波数ｆ１を離散的に変化させる。位相差制御においては、位相差制御部２３３が、位相差θについての刻み幅を最小単位として、制御対象値である位相差θを離散的に変化させる。以下では、周波数制御における制御対象値（動作周波数ｆ１）の刻み幅、つまり動作周波数ｆ１の最小の変化量を「周波数刻み幅Δｆ」ともいう。また、位相差制御における制御対象値（位相差θ）の刻み幅、つまり位相差θの最小の変化量を「位相差刻み幅Δθ」ともいう。

本実施形態では、制御回路２３は、まず周波数制御部２３２にて、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数（動作周波数ｆ１）を変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する周波数制御を行う。つまり、上記「（４）基本動作」の「（４．１）電力補正回路なし」の欄で説明したように、一次側コイルＬ１から出力される出力電力の大きさは、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１に応じて変化する（図３参照）。そのため、周波数制御部２３２は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数を調節することで、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を調節し、出力電圧の大きさを調節する。

ここで、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１として使用可能な周波数帯域（許可周波数帯Ｆ１）が制限されている場合には、周波数制御で調節可能な動作周波数ｆ１は、この許可周波数帯Ｆ１内に限定される。そして、周波数制御にて調節後の出力電力の大きさが所定の目標値Ｐ１未満である場合に、制御回路２３は位相差制御部２３３にて位相差制御を行う。つまり、位相差制御部２３３は、周波数制御部２３２にて調節後の出力電力の大きさが所定の目標値Ｐ１未満である場合に、位相差θを制御する位相差制御を行うことにより、出力電力の大きさを目標値Ｐ１に近づけるように構成されている。このように、周波数制御だけでは目標値Ｐ１に対して出力電力が不足する場合（図４Ａ、４Ｂ参照）には、制御回路２３は位相差制御で不足分を補う。

位相差制御部２３３は、第１駆動信号Ｇ１，Ｇ４（Ｇ２，Ｇ３）に対する第２駆動信号Ｇ６，Ｇ７（Ｇ５，Ｇ８）の位相の遅れである位相差θを規定範囲内で変化させるように制御することにより、非接触給電装置２の出力電力の大きさを調節する。ここでいう「規定範囲」は、位相差制御における位相差θの制御範囲、つまり位相差制御において位相差θを変化させる範囲である。要するに、位相差制御部２３３は、位相差θの可動域を規定範囲に制限し、規定範囲内で位相差θを離散的に変化させるように制御する。ここでは、規定範囲は、２７０度〜３６０度と９０度〜１８０度との少なくとも一方の範囲からなる。

すなわち、図５Ａ及び図５Ｂから明らかなように、非接触給電装置２の出力電力は位相差θに応じて変化するので、位相差制御部２３３が位相差θを変化させることで出力電力の大きさの調節が可能である。ただし、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４と第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８との位相差θは、上述したようにインバータ回路２１及び電力補正回路２２の動作モード（遅相モード、進相モード）にも影響する。そのため、インバータ回路２１及び電力補正回路２２を遅相モードで動作させるには、位相差θの範囲を制限する必要がある。

まず、「初期進相」の場合について、図５Ａを参照して説明する。この場合、上述したようにインバータ回路２１が遅相モードで動作するのは、第１区分Ｚ１〜第４区分Ｚ４のうち、位相差θが９０度〜１８０度となる第２区分Ｚ２のみである。そのため、「初期進相」の場合においては、位相差制御における位相差θの制御範囲となる規定範囲は９０度〜１８０度の範囲であることが好ましい。これにより、位相差制御部２３３が、位相差θを規定範囲内で変化させるように制御して非接触給電装置２の出力電力の大きさを調節したときに、インバータ回路２１は遅相モードで動作することができる。

次に、「初期遅相」の場合について、図５Ｂを参照して説明する。この場合、上述したようにインバータ回路２１が遅相モードで動作するのは、第１区分Ｚ１、第２区分Ｚ２、及び第４区分Ｚ４の３区分である。ただし、位相差θが０度〜９０度となる第１区分Ｚ１においては、位相差θが変化しても出力電力の大きさには殆ど変化がない。そこで、位相差θの調節により出力電力の大きさを調節するためには、位相差θが９０度〜１８０度となる第２区分Ｚ２、及び位相差θが２７０度〜３６０度となる第４区分Ｚ４の２区分内で位相差θを調節する必要がある。よって、規定範囲が２７０度〜３６０度及び９０度〜１８０度の範囲であれば、位相差制御部２３３が、位相差θを規定範囲内で変化させるように制御して出力電力の大きさを調節したときに、インバータ回路２１は遅相モードで動作することができる。

さらに、「初期遅相」の場合、インバータ回路２１と電力補正回路２２とのいずれもが遅相モードで動作するのは、上述したように位相差θが０度〜９０度、２７０度〜３６０度となる第１区分Ｚ１、及び第４区分Ｚ４の２区分である。上述したように第１区分Ｚ１においては位相差θが変化しても出力電力の大きさには殆ど変化がないため、第１区分Ｚ１及び第４区分Ｚ４の２区分のうち、位相差θの調節により出力電力の大きさが調節可能であるのは第４区分Ｚ４のみである。そのため、「初期遅相」の場合においては、位相差制御における位相差θの制御範囲となる規定範囲は、２７０度〜３６０度の範囲であることがより好ましい。これにより、位相差制御部２３３が、位相差θを規定範囲内で変化させるように制御して非接触給電装置２の出力電力の大きさを調節したときに、インバータ回路２１及び電力補正回路２２の両方が遅相モードで動作することができる。

要するに、「初期進相」の場合においては、規定範囲は９０度〜１８０度の範囲（第２区分Ｚ２）であることが好ましい。一方、「初期遅相」の場合においては、規定範囲は９０度〜１８０度の範囲（第２区分Ｚ２）又は２７０度〜３６０度の範囲（第４区分Ｚ４）であることが好ましい。「初期遅相」の場合においては、規定範囲は２７０度〜３６０度の範囲（第４区分Ｚ４）であることがより好ましい。

また、インバータ回路２１が遅相モードで動作する区分（第２区分Ｚ２と第４区分Ｚ４との少なくとも一方）においては、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、位相差θが小さくなるに従って出力電力は大きくなる。そこで、例えば規定範囲が第２区分（９０度〜１８０度）Ｚ２であれば、規定範囲の上限値（１８０度）から下限値（９０度）にかけて位相差θが徐々に小さくなるように、位相差制御部２３３は、位相差θを規定範囲内で徐々に小さくすることが好ましい。同様に、規定範囲が第４区分（２７０度〜３６０度）Ｚ４であれば、規定範囲の上限値（３６０度）から下限値（２７０度）にかけて位相差θが徐々に小さくなるように、位相差制御部２３３は、位相差θを規定範囲内で徐々に小さくすることが好ましい。これにより、位相差制御部２３３が規定範囲内で位相差θを徐々に変化させる（小さくする）のに伴って、非接触給電装置２の出力電力が徐々に大きくなる。

（６．２）位相差制御による出力電力制御の原理
以下、位相差制御部２３３が位相差θを規定範囲内で変化させるように制御することにより、非接触給電装置２の出力電力の大きさが調節される原理について、図６Ａ〜図８を参照して説明する。

非接触給電装置２の出力電力は、一次側共振回路の一次側コイルＬ１に印加される電圧によって変化する。一次側コイルＬ１に印加される電圧は、インバータ回路２１の出力電圧と、電力補正回路２２の両端電圧（補正用スイッチ素子Ｑ５のソース、及び補正用スイッチ素子Ｑ７のソース間の電圧）との合成電圧である。そのため、インバータ回路２１の出力電圧と、電力補正回路２２の両端電圧とが同極性であり、互いに強め合う場合に、一次側コイルＬ１に印加される電圧が大きくなり、非接触給電装置２の出力電力は大きくなる。この場合において、補正用コンデンサＣ１の両端電圧が大きくなる程、電力補正回路２２の両端電圧が大きくなって、一次側コイルＬ１に印加される電圧が大きくなるので、非接触給電装置２の出力電力は大きくなる。そこで、位相差制御部２３３は、位相差θを調節することにより、補正用コンデンサＣ１の充電と放電とのバランスを変化させ、補正用コンデンサＣ１の両端電圧を変化させて、非接触給電装置２の出力電力を変化させる。

ここにおいて、補正用コンデンサＣ１が充電されるか放電されるかは、複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のオンオフ、及びインバータ回路２１の出力電流の向きによって決まる。インバータ回路２１の出力電流は、一次側コイルＬ１を流れる電流であるから、以下「一次側電流Ｉ１」ともいう。第１の出力点２１３から、一次側コンデンサＣ１１、電力補正回路２２、一次側コイルＬ１、及び一次側コンデンサＣ１２を通って第２の出力点２１４に流れる一次側電流Ｉ１の向き、つまり図１に矢印で示す一次側電流Ｉ１の向きを、「正方向」という。第２の出力点２１４から、一次側コンデンサＣ１２、一次側コイルＬ１、電力補正回路２２、及び一次側コンデンサＣ１１を通って第１の出力点２１３に流れる一次側電流Ｉ１の向き、つまり図１に矢印で示す一次側電流Ｉ１とは逆の向きを、「負方向」という。

図６Ａ〜６Ｄは、複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のオンオフと、一次側電流Ｉ１の向きとの組み合わせパターンを示している。図６Ａ〜６Ｄ中、太線矢印は電流経路を表し、点線の丸印が付された補正用スイッチ素子はオン状態の素子を表している。

図６Ａは、電力補正回路２２の状態として、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７がオン、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８がオフであって、負方向の一次側電流Ｉ１が流れている状態（以下、「第１充電モード」という）を表している。図６Ｂは、電力補正回路２２の状態として、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７がオン、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８がオフであって、正方向の一次側電流Ｉ１が流れている状態（以下、「第１放電モード」という）を表している。図６Ｃは、電力補正回路２２の状態として、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８がオン、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７がオフであって、正方向の一次側電流Ｉ１が流れている状態（以下、「第２充電モード」という）を表している。図６Ｄは、電力補正回路２２の状態として、補正用スイッチ素子Ｑ５，Ｑ８がオン、補正用スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７がオフであって、負方向の一次側電流Ｉ１が流れている状態（以下、「第２放電モード」という）を表している。図６Ａに示す第１充電モード、及び図６Ｃに示す第２充電モードにおいて、補正用コンデンサＣ１は充電される。一方、図６Ｂに示す第１放電モード、及び図６Ｄに示す第２放電モードで、補正用コンデンサＣ１は放電される。

次に、図７及び図８を参照して、位相差θと、補正用コンデンサＣ１の充電及び放電のバランスとの関係について説明する。図７及び図８ではいずれも、横軸を時間軸として、上から順に第１駆動信号「Ｇ１，Ｇ４」、一次側電流「Ｉ１」、２種類の第２駆動信号「Ｇ６，Ｇ７」の波形を表している。ここでいう２種類の第２駆動信号は互いに位相差θが異なっている。なお、図７及び図８中の「オン」、「オフ」は、対応するスイッチ素子（変換用スイッチ素子、補正用スイッチ素子）のオン、オフを表している。

図７は、「初期遅相」の場合であって、インバータ回路２１の出力電圧に対する一次側電流Ｉ１の位相の遅れ（以下、「電圧電流位相差」という）φが９０度である場合を例示している。図７では、２種類の第２駆動信号「Ｇ６，Ｇ７」の波形として、上から順に位相差θが３６０度のときの波形、位相差θが３２０度のときの波形を表している。さらに、図７では、位相差θが３６０度の場合について、第１充電モードの期間を「Ｔｃａ１」、第１放電モードの期間を「Ｔｄａ１」、第２充電モードの期間を「Ｔｃａ２」、第２放電モードの期間を「Ｔｄａ２」で表している。同様に、位相差θが３２０度の場合について、第１充電モードの期間を「Ｔｃｂ１」、第１放電モードの期間を「Ｔｄｂ１」、第２充電モードの期間を「Ｔｃｂ２」、第２放電モードの期間を「Ｔｄｂ２」で表している。

図７から明らかなように、位相差θが３６０度であれば、第２駆動信号の１周期において、補正用コンデンサＣ１が充電される時間（以下、「充電時間」という）と、補正用コンデンサＣ１が放電される時間（以下、「放電時間」という）とは略均衡する。つまり、位相差θが３６０度であれば、「Ｔｃａ１」及び「Ｔｃａ２」の合計と、「Ｔｄａ１」及び「Ｔｄａ２」の合計とは、略同じ長さになる。一方、位相差θが３２０度であれば、第２駆動信号の１周期において、充電時間が放電時間を上回る。つまり、位相差θが３２０度であれば、「Ｔｃｂ１」及び「Ｔｃｂ２」の合計は、「Ｔｄｂ１」及び「Ｔｄｂ２」の合計よりも、長くなる。

上記より、位相差θが３６０度から２７０度に近づくように変化すると、第２駆動信号の１周期において、充電時間と放電時間との均衡が破れ、徐々に、充電時間の占める割合が大きくなる。図７では、説明の便宜上、電圧電流位相差φの変化についての表記は省略するが、実際には、位相差θが変化すると、位相差θの変化に伴って電圧電流位相差φも初期値（ここでは９０度）から変化する。すなわち、充電時間が放電時間を上回ると、補正用コンデンサＣ１に電流が流れ込み、この電流位相が補正用コンデンサＣ１の両端電圧の位相に対して９０度進むことになる。つまり、補正用コンデンサＣ１が進相コンデンサとして機能するため、インバータ回路２１の出力電圧に対する一次側電流Ｉ１の位相の遅れである電圧電流位相差φは小さくなり、出力電力が大きくなる。その結果、位相差θが３６０度から２７０度に近づくにつれて、電圧電流位相差φが小さくなり、非接触給電装置２の出力電力が、徐々に大きくなる。

言い換えれば、位相差θが小さくなれば、充電時間と放電時間との均衡を維持するべく、電圧電流位相差φが小さくなる。つまり、充電時間が放電時間を上回る状態が継続すると、補正用コンデンサＣ１の両端電圧が発散することになる。このような発散が生じないように、実際には、位相差θが小さくなると、電圧電流位相差φが小さくなって、充電時間と放電時間との均衡が維持される。

また、図８は、「初期遅相」の場合であって、電圧電流位相差φが４５度である場合を例示している。図８では、２種類の第２駆動信号「Ｇ６，Ｇ７」の波形として、上から順に位相差θが３１５度のときの波形、位相差θが２９０度のときの波形を表している。さらに、図８では、位相差θが３１５度の場合について、第１充電モードの期間を「Ｔｃａ１」、第１放電モードの期間を「Ｔｄａ１」、第２充電モードの期間を「Ｔｃａ２」、第２放電モードの期間を「Ｔｄａ２」で表している。同様に、位相差θが２９０度の場合について、第１充電モードの期間を「Ｔｃｂ１」、第１放電モードの期間を「Ｔｄｂ１」、第２充電モードの期間を「Ｔｃｂ２」、第２放電モードの期間を「Ｔｄｂ２」で表している。

電圧電流位相差φが４５度であれば、図８から明らかなように、位相差θが３１５度であっても、第２駆動信号の１周期において、充電時間と放電時間とは略均衡する。つまり、位相差θが３１５度であっても、「Ｔｃａ１」及び「Ｔｃａ２」の合計と、「Ｔｄａ１」及び「Ｔｄａ２」の合計とは、略同じ長さになる。一方、位相差θが２９０度であれば、第２駆動信号の１周期において、充電時間が放電時間を上回る。つまり、位相差θが２９０度であれば、「Ｔｃｂ１」及び「Ｔｃｂ２」の合計は、「Ｔｄｂ１」及び「Ｔｄｂ２」の合計よりも、長くなる。

上記より、電圧電流位相差φが９０度の場合に限らず、「初期遅相」の場合には、位相差θが３６０度から２７０度に近づくように変化すると、第２駆動信号の１周期において、充電時間と放電時間との均衡が破れ、徐々に、充電時間の占める割合が大きくなる。ただし、電圧電流位相差φが９０度の場合は、位相差θが３２０度のときには充電時間が放電時間を上回るのに対し、電圧電流位相差φが４５度の場合は、位相差θが３１５度のときでも充電時間と放電時間とは均衡する。このように、位相差θを３６０度から徐々に小さくした場合に、充電時間と放電時間との均衡が破れて出力電力が増加し始める変曲点に相当する位相差θ（以下、「変化開始点」という）は、電圧電流位相差φによって異なる。変化開始点は、電圧電流位相差φが９０度のときよりも４５度のときの方が、つまり電圧電流位相差φが小さいほど、２７０度に近づく向きにシフトする。

すなわち、「初期遅相」の場合、電圧電流位相差φによる違いはあるとしても、規定範囲（例えば２７０度〜３６０度）内に変化開始点が存在する。そのため、位相差制御部２３３が、規定範囲の上限値（３６０度）から下限値（２７０度）にかけて位相差θを徐々に小さくすれば、位相差θが変化開始点に達した以降は、非接触給電装置２の出力電力は徐々に大きくなる。なお、実際には、上述したように位相差θの変化に伴って電圧電流位相差φも変化しており、位相差θが変化開始点に達した以降は、電圧電流位相差φが小さくなることで、充電時間と放電時間との均衡は維持されている。

また、図７及び図８では「初期遅相」の場合を例示したが、「初期進相」の場合は、「初期遅相」の例を基準にして一次側電流Ｉ１の位相を１８０度ずらした場合と等価である。つまり、図７及び図８の例において、一次側電流Ｉ１の位相を１８０度ずらせば、「初期進相」の例となる。したがって、「初期進相」の場合でも、電圧電流位相差φによる違いはあるとしても、規定範囲（１８０度〜９０度）内に変化開始点が存在する。そのため、位相差制御部２３３が、規定範囲の上限値（１８０度）から下限値（９０度）にかけて位相差θを徐々に小さくすれば、位相差θが変化開始点に達した以降は、非接触給電装置２の出力電力は徐々に大きくなる。

以上説明したような原理で、「初期遅相」及び「初期進相」のいずれの場合でも、位相差制御部２３３が位相差θを規定範囲内で変化させるように制御することにより、非接触給電装置２の出力電力の大きさが調節される。

（６．３）出力電力制御の全体的な流れ
以下、本実施形態の「出力電力制御」の全体的な流れについて、制御回路２３の処理を表す図９のフローチャートを参照して説明する。

出力電力制御が開始すると、制御回路２３は、まず所定の目標値Ｐ１と出力電力の大きさとを比較する（Ｓ１）。出力電力が目標値Ｐ１の許容誤差範囲（±数％）内にあれば（Ｓ１：定格）、出力電力制御を終了する。

一方、出力電力が目標値Ｐ１の許容誤差範囲の下限を下回っていれば（Ｓ１：不足）、制御回路２３は、まず周波数制御部２３２にて出力電力の調節を行う。具体的には、周波数制御部２３２はインバータ回路２１の動作周波数（つまり第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数）ｆ１と、許可周波数帯Ｆ１の下限値ｆｍｉｎとを比較する（Ｓ１１）。動作周波数ｆ１が下限値ｆｍｉｎより高ければ（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、周波数制御部２３２はインバータ回路２１の動作周波数ｆ１を低下させるように制御する。このとき、周波数制御部２３２で制御される制御対象値（動作周波数ｆ１）の刻み幅である周波数刻み幅Δｆは、決定部２３４にて決定される（Ｓ１２）。決定部２３４は、基本的には、計測部２４の計測値の変化量が所定の条件を満たす場合に周波数刻み幅Δｆを変更する。周波数刻み幅Δｆを決定する処理Ｓ１２については、「（６．４）分解能」の欄で詳しく説明する。周波数制御部２３２は、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を、処理Ｓ１２で決定された周波数刻み幅Δｆだけ低くして（Ｓ１３）、処理Ｓ１の動作に戻る。これらの処理（Ｓ１１〜Ｓ１３）を繰り返すことにより、制御回路２３は、動作周波数ｆ１を、周波数刻み幅Δｆずつ低下させて、出力電力を徐々に大きく、つまり目標値Ｐ１に近づけることができる。動作周波数ｆ１の初期値は、例えば許可周波数帯Ｆ１の上限値ｆｍａｘである。

動作周波数ｆ１が下限値ｆｍｉｎ以下になると（Ｓ１１：Ｎｏ）、次に制御回路２３は位相差制御部２３３にて出力電力の調節を行う。具体的には、位相差制御部２３３は位相差θと規定範囲の下限値とを比較する（Ｓ１４）。ここで、規定範囲が２７０度〜３６０度の範囲であれば、位相差θの初期値は３６０（度）、規定範囲の下限値は２７０（度）となる。規定範囲が９０度〜１８０度の範囲であれば、位相差θの初期値は１８０（度）、規定範囲の下限値は９０（度）となる。位相差θが下限値以上であれば（Ｓ１４：Ｎｏ）、位相差制御部２３３は位相差θを小さくなるように制御する。このとき、位相差制御部２３３で制御される制御対象値（位相差θ）の刻み幅である位相差刻み幅Δθは、決定部２３４にて決定される（Ｓ１５）。決定部２３４は、基本的には、計測部２４の計測値の変化量が所定の条件を満たす場合に位相差刻み幅Δθを変更する。位相差刻み幅Δθを決定する処理Ｓ１５については、「（６．４）分解能」の欄で詳しく説明する。位相差制御部２３３は、位相差θを、処理Ｓ１５で決定された位相差刻み幅Δθだけ小さくして（Ｓ１６）、処理Ｓ１の動作に戻る。これらの処理（Ｓ１４〜Ｓ１６）を繰り返すことにより、制御回路２３は、位相差θを、位相差刻み幅Δθずつ小さくして、出力電力を徐々に大きく、つまり目標値Ｐ１に近づけることができる。

位相差制御において位相差θが下限値未満になると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、制御回路２３は、エラーと判断して（Ｓ１７）、出力電力制御を終了する。

また、出力電力が目標値Ｐ１の許容誤差範囲の上限を上回っていれば（Ｓ１：超過）、制御回路２３は、まず位相差制御部２３３にて出力電力の調節を行う。具体的には、位相差制御部２３３は位相差θと規定範囲の上限値とを比較する（Ｓ２１）。ここで、規定範囲が２７０度〜３６０度の範囲であれば規定範囲の上限値は３６０（度）、規定範囲が９０度〜１８０度の範囲であれば規定範囲の上限値は１８０（度）となる。位相差θが上限値以下であれば（Ｓ２１：Ｎｏ）、位相差制御部２３３は位相差θを大きくなるように制御する。このとき、位相差制御部２３３で制御される制御対象値（位相差θ）の刻み幅である位相差刻み幅Δθは、決定部２３４にて決定される（Ｓ２２）。位相差刻み幅Δθを決定する処理Ｓ２２については、「（６．４）分解能」の欄で詳しく説明する。位相差制御部２３３は、位相差θを、処理Ｓ２２で決定された位相差刻み幅Δθだけ大きくして（Ｓ２３）、処理Ｓ１の動作に戻る。これらの処理（Ｓ２１〜Ｓ２３）を繰り返すことにより、制御回路２３は、位相差θを位相差刻み幅Δθずつ大きくして、出力電力を徐々に小さく、つまり目標値Ｐ１に近づけることができる。

位相差θが上限値を超えると（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、次に制御回路２３は周波数制御部２３２にて出力電力の調節を行う。具体的には、周波数制御部２３２はインバータ回路２１の動作周波数（つまり第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数）ｆ１と、許可周波数帯Ｆ１の上限値ｆｍａｘとを比較する（Ｓ２４）。動作周波数ｆ１が上限値ｆｍａｘより低ければ（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、周波数制御部２３２はインバータ回路２１の動作周波数ｆ１を上昇させるように制御する。このとき、周波数制御部２３２で制御される制御対象値（動作周波数ｆ１）の刻み幅である周波数刻み幅Δｆは、決定部２３４にて決定される（Ｓ２５）。周波数刻み幅Δｆを決定する処理Ｓ２５については、「（６．４）分解能」の欄で詳しく説明する。周波数制御部２３２は、インバータ回路２１の動作周波数ｆ１を、処理Ｓ２５で決定された周波数刻み幅Δｆだけ高くして（Ｓ２６）、処理Ｓ１の動作に戻る。これらの処理（Ｓ２４〜Ｓ２６）を繰り返すことにより、制御回路２３は、動作周波数ｆ１を周波数刻み幅Δｆずつ上昇させて、出力電力を徐々に小さく、つまり目標値Ｐ１に近づけることができる。

周波数制御において動作周波数ｆ１が上限値ｆｍａｘ以上になると（Ｓ２４：Ｎｏ）、制御回路２３は、エラーと判断して（Ｓ２７）、出力電力制御を終了する。

ところで、制御回路２３が周波数制御部２３２にて出力電力の調節を行う期間、つまり周波数制御が行われる期間には、電力補正回路２２に関しては全ての補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８がオンに固定し、電力補正回路２２の機能を無効にすることが好ましい。これにより、非接触給電装置２は、「（４．１）電力補正回路なし」（「（４）基本動作」の欄参照）と等価の状態となる。この場合、制御回路２３は、位相差制御による出力電力の調節を開始する前に、初期値である３６０（度）に位相差θを設定し、電力補正回路２２の動作を開始させる。この構成によれば、周波数制御のみで出力電力の大きさが目標値Ｐ１に達する場合には、制御回路２３は、電力補正回路２２を動作させないので、電力補正回路２２による効率（電力変換効率）の低下を避けることができる。

また、制御回路２３が位相差制御にて出力電力の調節を行う際、規定範囲の上限値を初期値として、位相差θを初期値（規定範囲の上限値）から徐々に小さくすることは、非接触給電装置２に必須の構成ではない。例えば、規定範囲が２７０度〜３６０度の範囲である場合、制御回路２３は、規定範囲の上限値を超える値（例えば３７０度）を初期値として、位相差θをこの初期値から徐々に小さくしてもよい。又は、規定範囲が２７０度〜３６０度の範囲である場合、制御回路２３は、規定範囲の上限値よりも小さな値（例えば３１５度）を初期値として、位相差θをこの初期値から徐々に小さくしてもよい。いずれの場合でも、規定範囲内に存在する変化開始点と規定範囲の下限値との間の領域では、位相差θの変化に応じて非接触給電装置２の出力電力が変化する。

（６．４）分解能
仮に、出力電力を調節する際の制御の対象である制御対象値の刻み幅（周波数刻み幅Δｆ、位相差刻み幅Δθ）が一定であるとすると、以下のような問題がある。

１つ目の問題として、非接触給電装置２の出力電力が目標値Ｐ１に程遠い場合に、出力電力を目標値Ｐ１に近づけるための処理に要する時間が長くなる可能性がある。つまり、制御対象値の刻み幅が一定であると、非接触給電装置２の出力電力が目標値Ｐ１に程遠い場合でも、制御対象値を刻み幅ずつ変化させて、出力電力を徐々に目標値Ｐ１に近づける必要があるため、その処理に時間が掛かることがある。とくに、非接触受電装置３が、出力電力が目標値Ｐ１に到達してから蓄電池４の充電を行うような場合には、蓄電池４の充電開始までに要する時間が長くなる。

２つ目の問題として、１つ目の問題を解決するべく、制御対象値の刻み幅を比較的大きな値とした場合に、出力電力が目標値Ｐ１付近で変動することによりリプルが発生したり、出力電力が目標値Ｐ１を大幅に超過したりする可能性がある。つまり、制御対象値の刻み幅が比較的大きな値であれば、出力電力を目標値Ｐ１に近づけるための処理に要する時間の短縮を図ることはできるものの、リプルの発生や出力電力における目標値Ｐ１の大幅な超過に繋がることがある。

要するに、制御対象値の刻み幅が比較的大きいと、１回の周波数制御又は位相差制御による出力電力の変化量も比較的大きくなる。このときの出力電力の変化量が、目標値Ｐ１の許容誤差範囲（±数％）の幅よりも大きな場合、出力電力が、許容誤差範囲の上限を上回る状態と、許容誤差範囲の下限を下回る状態とを繰り返すことがある。その結果、出力電力が目標値Ｐ１付近で変動し続けることになって、非接触受電装置３が受ける電力に「リプル」が発生することがある。とくに、非接触受電装置３が直流電圧を蓄電池４に印加するような場合には、蓄電池４の充電制御への影響や蓄電池４の寿命などの観点から、非接触受電装置３でのリプルの発生は、極力抑制することが望まれる。

同様に、制御対象値の刻み幅が比較的大きいと、１回の周波数制御又は位相差制御による出力電力の変化量も比較的大きくなるため、出力電力を大きくする際に出力電力が急激に変動して、出力電力が目標値Ｐ１を大幅に超過することがある。とくに、非接触受電装置３が直流電圧を蓄電池４に印加するような場合には、蓄電池４の充電回路へのストレスなどの観点から、出力電力における目標値Ｐ１の大幅な超過は、極力抑制することが望まれる。

そこで、本実施形態に係る非接触給電装置２では、これらの問題を解決するべく、出力電力を調節する際の制御の対象である制御対象値の刻み幅（周波数刻み幅Δｆ、位相差刻み幅Δθ）が、制御対象値の制御時における計測値の変化量に応じて決定される。つまり、「（６．３）出力電力制御の全体的な流れ」の欄でも説明したように、周波数刻み幅Δｆ及び位相差刻み幅Δθは決定部２３４にて決定される。そのため、周波数刻み幅Δｆ及び位相差刻み幅Δθは、それぞれ一定ではなく、適宜変化する。言い換えれば、非接触給電装置２では、制御対象値の分解能（解像度）を、一定にするのではなく適宜変更することが可能である。分解能の変更は、例えばハイレゾリューション（High Resolution）処理によって実現可能である。制御対象値の分解能が高くなれば、制御対象値の刻み幅（周波数刻み幅Δｆ、位相差刻み幅Δθ）は小さくなる。

以下、制御対象値の刻み幅（周波数刻み幅Δｆ、位相差刻み幅Δθ）を決定する処理（図９のＳ１２，Ｓ１５，Ｓ２２，Ｓ２５）について、図１０を参照して詳しく説明する。図１０は、一例として、制御対象値が動作周波数ｆ１である場合、つまり周波数刻み幅Δｆを決定する場合の処理を示すフローチャートである。

まず、決定部２３４は、制御対象値（ここでは動作周波数ｆ１）の制御時における計測部２４の計測値（本実施形態では出力電力）の変化量ΔＰと第１の閾値Ｔｈ１とを比較する（Ｓ３１）。すなわち、周波数制御時においては、周波数制御部２３２は、制御対象値としての動作周波数ｆ１を周波数刻み幅Δｆずつ変化させる。このとき、動作周波数ｆ１が実際に周波数刻み幅Δｆだけ変化したことによって変化した出力電力の変化量ΔＰが、第１の閾値Ｔｈ１と比較される。つまり、１回の周波数制御につき動作周波数ｆ１が周波数刻み幅Δｆだけ変化するので、計測部２４の計測値から、１回の周波数制御の前後における出力電力の差分値が、１回の周波数制御による出力電力の変化量ΔＰとして求められる。決定部２３４は、このようにして実際に周波数制御が行われることで変化した出力電力の変化量ΔＰを求め、この変化量ΔＰが第１の閾値Ｔｈ１以上か否かを判定する（Ｓ３１）。

変化量ΔＰが第１の閾値Ｔｈ１以上でなければ（Ｓ３１：Ｎｏ）、決定部２３４は、周波数刻み幅Δｆとして第１の値α１を適用する（Ｓ３２）。言い換えれば、制御対象値の制御時における計測部２４の計測値の変化量ΔＰが第１の閾値Ｔｈ１未満である、という所定の条件を満たせば、決定部２３４は、周波数刻み幅Δｆを第１の値α１に設定する。

一方、変化量ΔＰが第１の閾値Ｔｈ１以上であれば（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、決定部２３４は、第１の閾値Ｔｈ１よりも大きな第２の閾値Ｔｈ２と、変化量ΔＰとを比較する（Ｓ３３）。つまり、決定部２３４は、変化量ΔＰが第２の閾値Ｔｈ２（＞Ｔｈ１）以上か否かを判定する（Ｓ３３）。変化量ΔＰが第２の閾値Ｔｈ２以上でなければ（Ｓ３３：Ｎｏ）、決定部２３４は、第１の値α１よりも小さな第２の値α２を周波数刻み幅Δｆとして適用する（Ｓ３４）。言い換えれば、制御対象値の制御時における計測部２４の計測値の変化量ΔＰが第１の閾値Ｔｈ１以上でかつ第２の閾値Ｔｈ２未満である、という所定の条件を満たせば、決定部２３４は、周波数刻み幅Δｆを第２の値α２（＜α１）に設定する。

変化量ΔＰが第２の閾値Ｔｈ２以上であれば（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、決定部２３４は、第２の値α２よりも小さな第３の値α３を周波数刻み幅Δｆとして適用する（Ｓ３５）。言い換えれば、制御対象値の制御時における計測部２４の計測値の変化量ΔＰが第２の閾値Ｔｈ２以上である、という所定の条件を満たせば、決定部２３４は、周波数刻み幅Δｆを第３の値α３（＜α２）に設定する。

つまり、決定部２３４は、計測値（ここでは出力電力）の変化量ΔＰが大きくなる程、周波数刻み幅Δｆが小さくなるように、制御対象値（動作周波数ｆ１）の制御時における計測値の変化量ΔＰに応じて周波数刻み幅Δｆを決定する。これにより、周波数制御時においては、少なくとも２値（ここでは３値）の周波数刻み幅Δｆ間で、周波数刻み幅Δｆが切り替わることになる。

ここで、第１の閾値Ｔｈ１、第２の閾値Ｔｈ２、第１の値α１、第２の値α２、及び第３の値α３は、制御回路２３（マイクロコンピュータ）のメモリに記憶されている。さらに、例えば周波数制御の開始直後などで計測値の変化量ΔＰが求まらない場合には、決定部２３４は、変化量ΔＰを所定値（例えば０）に設定して刻み幅を決定してもよいし、刻み幅を所定値（例えば第１の値α１）に設定してもよい。

図１１は、周波数制御時において、周波数刻み幅Δｆが第１の値α１から第２の値α２に切り替わる例を示している。図１１では、横軸を周波数（インバータ回路２１の動作周波数ｆ１）、縦軸を非接触給電装置２の出力電力として、周波数制御時における、動作周波数ｆ１と出力電力との関係を表している。図１１の例では、切替周波数ｆｃ１以上の周波数帯域Ｆａにおいては、動作周波数ｆ１が周波数刻み幅Δｆだけ変化したことによって変化する出力電力の変化量ΔＰは、第１の閾値Ｔｈ１未満である。一方、切替周波数ｆｃ１以下の周波数帯域Ｆｂにおいては、動作周波数ｆ１の制御時における計測部２４の計測値の変化量ΔＰは、第１の閾値Ｔｈ１以上でかつ第２の閾値Ｔｈ２未満である。そのため、周波数制御部２３２は、動作周波数ｆ１を徐々に低下させるに当たり、切替周波数ｆｃ１までは周波数刻み幅Δｆとして第１の値α１を適用し、切替周波数ｆｃ１以下では第１の値α１よりも小さな第２の値α２を周波数刻み幅Δｆとして適用する。要するに、周波数制御部２３２は、図１１中の点ｐ１〜ｐ８に関しては、動作周波数ｆ１を第１の値α１ずつ低下させ、点ｐ８〜ｐ１５に関しては、動作周波数ｆ１を第２の値α２（＜α１）ずつ低下させる。その結果、切替周波数ｆｃ１以下の周波数帯域Ｆｂでは、切替周波数ｆｃ１以上の周波数帯域Ｆａに比べて、周波数刻み幅Δｆが小さくなり、動作周波数ｆ１の変化に対する出力電力の大きさの変化率（ΔＰ／Δｆ）の急激な変動が抑制される。

例えば、制御回路２３（マイクロコンピュータ）は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）タイマの機能を有しており、ＰＷＭタイマの周期レジスタに設定された値（周期レジスタ値）に応じた動作周波数ｆ１のＰＷＭ信号を出力する。このとき、周期レジスタ値の刻み幅を「ｎ／２５５」（ｎは整数）とすれば「ｎ」を「１」〜「２５５」の範囲で調節することによって、動作周波数ｆ１の刻み幅（周波数刻み幅Δｆ）は変化する。一例として、制御回路２３（マイクロコンピュータ）のＣＰＵのクロック周波数が８０〔ＭＨｚ〕、動作周波数ｆ１の初期値が９０〔ｋＨｚ〕である場合を想定する。この場合、周期レジスタ値が「４４４」から「１」（＝２５５／２５５）刻みで変化するとすれば、周期レジスタ値が「４４５」になると動作周波数ｆ１は８９．７９７６〔ｋＨｚ〕になる。このとき、周波数刻み幅Δｆは２０２．４〔Ｈｚ〕であり、分解能は最低となる。一方、周期レジスタ値が「４４４」から「１／２５５」刻みで変化するとすれば、周期レジスタ値が「４４４＋１／２５５」になると動作周波数ｆ１は８９．９９９２〔ｋＨｚ〕になる。このとき、周波数刻み幅Δｆは０．８〔Ｈｚ〕であり、分解能は最高となる。つまり、分解能が最高の場合の周波数刻み幅Δｆ（０．８〔Ｈｚ〕）は、分解能が最低の場合の周波数刻み幅Δｆ（２０２．４〔Ｈｚ〕）の１／２５５となる。

また、ここまでは制御対象値が動作周波数ｆ１である場合、つまり周波数制御時の決定部２３４の動作について説明したが、制御対象値が位相差θである場合、つまり位相差制御時も同様に、決定部２３４は制御対象値の刻み幅（位相差刻み幅Δθ）を決定する。すなわち、決定部２３４は、計測値（ここでは出力電力）の変化量ΔＰが大きくなる程、位相差刻み幅Δθが小さくなるように、制御対象値（位相差刻み幅Δθ）の制御時における計測値の変化量ΔＰに応じて位相差刻み幅Δθを決定する。これにより、位相差制御時においても、少なくとも２値の位相差刻み幅Δθ間で、位相差刻み幅Δθが切り替わることになる。

一例として、決定部２３４は、計測値の変化量ΔＰが閾値未満である場合に、位相差刻み幅Δθを０．４０５４〔度〕とし、分解能を最低とする。この場合、位相差θは０．４０５４〔度〕刻みで変化する。一方、計測値の変化量ΔＰが閾値以上である場合に、決定部２３４は、位相差刻み幅Δθを０．００１６〔度〕とし、分解能を最高とする。この場合、位相差θは０．００１６〔度〕刻みで変化する。つまり、分解能が最高の場合の位相差刻み幅Δθ（０．００１６〔度〕）は、分解能が最低の場合の位相差刻み幅Δθ（０．４０５４〔度〕）の１／２５５となる。

（７）起動処理
本実施形態の非接触給電装置２は、インバータ回路２１及び電力補正回路２２が動作を開始する起動時において、以下に説明するようにインバータ回路２１をソフトスタートさせる。

制御回路２３は、インバータ回路２１の起動時、変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を制御するための第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４のデューティ比を、０（ゼロ）から所定値（例えば０．５）まで徐々に上げることで、インバータ回路２１のソフトスタートを実現する。これにより、非接触給電装置２に入力される電圧や電流の急変が抑制され、回路素子に加わるストレスを低減できる。以下では、このように制御回路２３が第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４のデューティ比を変化させてインバータ回路２１をソフトスタートさせる処理を、「起動処理」という。

本実施形態の非接触給電装置２は、制御回路２３が起動処理を行っている間、電力補正回路２２に関しては全ての補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８がオンに固定し、電力補正回路２２の機能を無効にする。これにより、非接触給電装置２は、「（４．１）電力補正回路なし」（「（４）基本動作」の欄参照）と等価の状態となる。

制御回路２３は、起動処理が終了すると、つまり第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４のデューティ比が所定値（例えば０．５）に達すると、電力補正回路２２についても動作を開始させる。要するに、制御回路２３は、起動処理の終了後、第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８にて補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の制御を開始する。これにより、非接触給電装置２は、「（４．２）電力補正回路あり」（「（４）基本動作」の欄参照）と等価の状態となる。このとき、規定範囲が２７０度〜３６０度の範囲であれば、制御回路２３は、初期値である３６０（度）に位相差θを設定し、電力補正回路２２の動作を開始させる。

（８）変形例
上記実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、上記実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。

電力補正回路２２は、上記実施形態のように４つの補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を用いた構成に限らず、例えば図１２に示すように、２つの補正用スイッチ素子Ｑ９，Ｑ１０を用いて構成されていてもよい。図１２に示す電力補正回路２２において、各補正用スイッチ素子Ｑ９，Ｑ１０は、ゲートを２つ有するダブルゲート構造の半導体スイッチ素子である。また、第１の補正用スイッチ素子Ｑ９は、補正用コンデンサＣ１と電気的に直列に接続されている。第２の補正用スイッチ素子Ｑ１０は、補正用スイッチ素子Ｑ９及び補正用コンデンサＣ１の直列回路に対して、電気的に並列に接続されている。補正用スイッチ素子Ｑ９の２つのゲートには、それぞれ第２駆動信号Ｇ７及び第２駆動信号Ｇ８が入力される。また、補正用スイッチ素子Ｑ１０の２つのゲートには、それぞれ第２駆動信号Ｇ５及び第２駆動信号Ｇ６が入力される。図１２に示す電力補正回路２２は、第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８によって２つの補正用スイッチ素子Ｑ９，Ｑ１０が制御され、図１に示す電力補正回路２２と等価に機能する。

また、非接触給電装置２から非接触で出力電力が供給される（つまり給電される）負荷は、電動車両に限らず、例えば携帯電話機やスマートフォンなどの蓄電池を備えた電気機器、又は蓄電池を備えない照明器具などの電気機器であってもよい。

また、非接触給電装置２から非接触受電装置３への出力電力の伝送方式は、上述した磁界共鳴方式に限らず、例えば電磁誘導方式、マイクロ波伝送方式などであってもよい。

また、各変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４や各補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８は、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の他の半導体スイッチング素子で構成されていてもよい。

また、各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、各変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の寄生ダイオードに限らず、各変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に外付けされていてもよい。同様に、各ダイオードＤ５〜Ｄ８は、各補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の寄生ダイオードに限らず、各補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８に外付けされていてもよい。

また、計測部２４は、一次側コイルＬ１に流れる電流の大きさと出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測すればよく、例えば、一次側コイルＬ１に流れる電流（一次側電流Ｉ１）の大きさを計測値として計測してもよい。この場合、決定部２３４は、制御対象値の刻み幅を、一次側コイルＬ１に流れる電流の大きさ（計測値）の変化量に応じて決定する。さらに、計測部２４は、一次側コイルＬ１に流れる電流の大きさと出力電力の大きさとの両方を計測値として計測してもよい。

また、計測部２４は、制御回路２３と別に設けられる構成に限らず、制御回路２３と一体に設けられていてもよい。さらに、計測部２４は一次側コイルＬ１に流れる電流の大きさと出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測できればよい。そのため、例えば電流センサ２５は、一次側コイルＬ１と第２の一次側コンデンサＣ１２との間に限らず、一次側コイルＬ１に流れる電流の経路上にあればよい。さらにまた、計測部２４は、一次側コイルＬ１に流れる電流（一次側電流Ｉ１）又は出力電力を、直接的に計測する構成に限らず、例えば、非接触受電装置３にて計測される電流（二次側電流）又は電力（二次側電力）から間接的に計測してもよい。すなわち、非接触受電装置３の二次側共振回路には、一次側コイルＬ１に流れる電流に対応する二次側電流が流れ、かつ非接触給電装置２の出力電力に対応する二次側電力が供給される。そこで、例えば非接触受電装置３にて、これらの二次側電流又は二次側電力を計測し、その値を非接触受電装置３から非接触給電装置２に送信し、計測部２４にて一次側コイルＬ１に流れる電流（一次側電流Ｉ１）又は出力電力を間接的に計測してもよい。

また、インバータ回路２１は、直流電圧を交流電圧に変換して出力可能な電圧形インバータであればよく、４つの変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４がフルブリッジ接続されたフルブリッジインバータ回路に限らない。インバータ回路２１は、例えばハーフブリッジインバータ回路であってもよい。

また、制御回路２３は、上述したような出力電力制御を行う通常モード（起動処理を含む）の他に、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の結合係数を推定するサーチモードを有していてもよい。サーチモードにおいては、制御回路２３は、位相差θを規定範囲内で徐々に変化させ、位相差θの変化に伴うコイル電流の大きさの変化に基づいて、結合係数を推定するように構成されている。ここでいう「コイル電流」は、一次側コイルＬ１を流れる電流（つまり一次側電流Ｉ１）であって、計測部２４で計測される。

すなわち、位相差θとコイル電流との関係は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の結合係数によって変わることが確認されている。具体的には、位相差θを規定範囲の上限値（ここでは３６０度）から徐々に小さくした場合に、コイル電流が増加に転じる変曲点に相当する位相差θが、結合係数によって異なっている。一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の結合係数が大きくなる程、コイル電流が増加に転じる位相差θは小さくなる。したがって、位相差θとコイル電流との関係を用いれば、制御回路２３は、位相差θの変化に伴う計測値（コイル電流の大きさ）の変化から、結合係数を推定することが可能である。

さらに、制御回路２３は、結合係数から、共振特性をさらに推定することができる。その結果、制御回路２３では、例えばインバータ回路２１の動作周波数ｆ１について、インバータ回路２１が遅相モードで動作する（つまり進相モードにならない）周波数範囲を推定できる。これにより、制御回路２３は、通常モードでの動作を開始する際の動作周波数ｆ１の初期値を、インバータ回路２１が遅相モードで動作する周波数範囲内に設定することができる。

また、制御回路２３が周波数制御部２３２にて出力電力の調節を行う期間、つまり周波数制御が行われる期間において、電力補正回路２２が動作していてもよい。この場合、位相差θは初期値である３６０（度）に設定される。この場合には、周波数制御部２３２は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数と共に第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８の周波数を変化させる。

また、決定部２３４が刻み幅を決定するための判断に用いる変化量は、制御対象値の制御時に、計測値がどれだけ変化したかを表していればよく、例えば、１回の制御による計測値の変化量に限らず、複数回の制御による計測値の変化量であってもよい。

また、電力補正回路２２は、一対の出力点２１３，２１４の少なくとも一方と一次側コイルＬ１との間に電気的に接続されていればよく、出力点２１３と一次側コイルＬ１との間に代えて、出力点２１４と一次側コイルＬ１との間に電気的に接続されていてもよい。

また、素子制御部２３１、周波数制御部２３２、位相差制御部２３３及び決定部２３４の機能が全て制御回路２３に実装される構成に限らず、これらの機能の少なくとも一部が、制御回路２３と別に設けられていてもよい。

また、決定部２３４は、出力電力を調節する際の制御の対象である制御対象値である動作周波数ｆ１と位相差θとのいずれか一方についてのみ、刻み幅を決定するように構成されていてもよい。すなわち、決定部２３４は、周波数制御部２３２で制御される周波数と位相差制御部２３３で制御される位相差θとの少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、計測値の変化量ΔＰに応じて決定すればよい。例えば、決定部２３４が、動作周波数ｆ１についての刻み幅（周波数刻み幅Δｆ）のみ決定する場合には、位相差θについての刻み幅（位相差刻み幅Δθ）は固定値になる。

また、決定部２３４は、刻み幅を２値の刻み幅間で切り替える構成に限らず、３値以上の刻み幅間で切り替えてもよい。さらに、決定部２３４は、例えば、計測値の変化量ΔＰの逆数に所定の係数を掛けた値を刻み幅としてもよい。この場合、刻み幅は、無段階に、つまり連続的に調節されることになる。

さらにまた、決定部２３４は、位相差θについての刻み幅（位相差刻み幅Δθ）を決定する際、位相差刻み幅Δθを直接的に決定（指定）してもよいし、間接的に位相差刻み幅Δθを決定してもよい。すなわち、位相差θは、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８の位相の遅れである。そのため、例えば、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数（動作周波数ｆ１）と、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８の遅延時間とのいずれか一方が変化すれば、位相差刻み幅Δθは変化する。そこで、決定部２３４は、位相差刻み幅Δθを直接的に変更してもよいが、これに限らず、例えば第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８の遅延時間を変更することで、間接的に位相差刻み幅Δθを変更してもよい。

（９）まとめ
以上説明したように、非接触給電装置２は、インバータ回路２１と、一次側コイルＬ１と、電力補正回路２２と、素子制御部２３１と、周波数制御部２３２と、位相差制御部２３３と、計測部２４と、決定部２３４と、を備える。インバータ回路２１は、一対の入力点２１１，２１２と一対の出力点２１３，２１４との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を有する。インバータ回路２１は、複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングにより、一対の入力点２１１，２１２に印加される直流電圧を交流電圧に変換して一対の出力点２１３，２１４から出力する。一次側コイルＬ１は、一対の出力点２１３，２１４間に電気的に接続され、交流電圧が印加されることにより二次側コイルＬ２に非接触で出力電力を供給する。電力補正回路２２は、一対の出力点２１３，２１４の少なくとも一方と一次側コイルＬ１との間に電気的に接続され、補正用コンデンサＣ１及び複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を有する。電力補正回路２２は、複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングにより、補正用コンデンサＣ１の充放電を行う。素子制御部２３１は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４にて複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を制御し、第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８にて複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を制御する。周波数制御部２３２は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する。位相差制御部２３３は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８の位相の遅れである位相差θを、離散的に変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する。計測部２４は、一次側コイルＬ１に流れる電流の大きさと出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する。決定部２３４は、周波数制御部２３２で制御される周波数と位相差制御部２３３で制御される位相差θとの少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、制御対象値の制御時における計測値の変化量に応じて決定する。

この構成によれば、非接触給電装置２は、周波数制御部２３２での周波数の制御、及び位相差制御部２３３での位相差θの制御の少なくとも一方により、出力電力の大きさを調節することが可能である。したがって、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係が変化して、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との間の結合係数が変化したとしても、非接触給電装置２は、出力電力の大きさを調節することで、安定した電力の供給が可能になる。しかも、非接触給電装置２においては、出力電力を調節する際の制御の対象である制御対象値（周波数と位相差との少なくとも一方）の刻み幅が、決定部２３４により、制御対象値の制御時における計測値（例えば出力電力）の変化量に応じて決定される。そのため、例えば、制御対象値の制御時における非接触給電装置２の出力電力の変化量が比較的小さい場合には、制御対象値の刻み幅を比較的大きくすることで、出力電力を目標値Ｐ１に近づけるための処理に要する時間の短縮を図ることが可能である。制御対象値の制御時における出力電力の変化量が比較的大きい場合には、制御対象値の刻み幅を比較的小さくすることで、出力電力が目標値Ｐ１付近で変動することによるリプルの発生や、出力電力が目標値Ｐ１を大幅に超過することを抑制可能である。したがって、非接触給電装置２は、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係によらず、安定した電力の供給が可能である、という利点がある。

また、決定部２３４は、計測値の変化量が大きくなる程、刻み幅が小さくなるように、制御対象値の制御時における計測値の変化量に応じて刻み幅を決定するように構成されていることが好ましい。この構成によれば、制御対象値の制御時における計測値の変化量が比較的小さい場合には、制御対象値の刻み幅が比較的大きくなり、出力電力を目標値Ｐ１に近づけるための処理に要する時間の短縮を図ることが可能である。一方、制御対象値の制御時における計測値の変化量が比較的大きい場合には、制御対象値の刻み幅が比較的小さくなり、リプルの発生や、出力電力が目標値Ｐ１を大幅に超過することを抑制可能である。ただし、この構成は非接触給電装置２に必須の構成ではなく、例えば、決定部２３４は、制御対象値の制御時における計測値の変化量が小さくなる程、制御対象値の刻み幅を小さくしてもよい。

また、位相差制御部２３３は、周波数制御部２３２にて調節後の出力電力の大きさが所定の目標値Ｐ１未満である場合に、位相差θを制御することにより、出力電力の大きさを目標値Ｐ１に近づけるように構成されていることが好ましい。この構成によれば、非接触給電装置２は、周波数制御と位相差制御との２段階で出力電力を調節することができるので、出力電力の調節幅を広くとることができる。ただし、この構成は非接触給電装置２に必須の構成ではなく、例えば、周波数制御部２３２が出力電力の大きさを調節する前に、位相差制御部２３３が、位相差θを制御することによって出力電力の大きさを調節してもよい。

また、非接触電力伝送システム１は、非接触給電装置２と、二次側コイルＬ２を有する非接触受電装置３とを備えている。非接触受電装置３は、非接触給電装置２から非接触で出力電力が供給されるように構成されている。この構成によれば、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係によらず、安定した電力の供給が可能である、という利点がある。

また、本実施形態のように、制御回路２３がマイクロコンピュータを主構成とする場合、マイクロコンピュータのメモリに記録されるプログラムは、制御回路２３を、制御回路２３として機能させる。つまり、プログラムは、非接触給電装置２に用いられるコンピュータを、素子制御部２３１、周波数制御部２３２、位相差制御部２３３、計測部２４、及び決定部２３４として機能させるためのプログラムである。ここでいう非接触給電装置２は、インバータ回路２１と、一次側コイルＬ１と、電力補正回路２２とを備えている。

インバータ回路２１は、一対の入力点２１１，２１２と一対の出力点２１３，２１４との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を有する。インバータ回路２１は、複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングにより、一対の入力点２１１，２１２に印加される直流電圧を交流電圧に変換して一対の出力点２１３，２１４から出力する。一次側コイルＬ１は、一対の出力点２１３，２１４間に電気的に接続され、交流電圧が印加されることにより二次側コイルＬ２に非接触で出力電力を供給する。電力補正回路２２は、一対の出力点２１３，２１４の少なくとも一方と一次側コイルＬ１との間に電気的に接続され、補正用コンデンサＣ１及び複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を有する。電力補正回路２２は、複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングにより、補正用コンデンサＣ１の充放電を行う。素子制御部２３１は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４にて複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を制御し、第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８にて複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を制御する。周波数制御部２３２は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する。位相差制御部２３３は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８の位相の遅れである位相差θを、離散的に変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する。計測部２４は、一次側コイルＬ１に流れる電流の大きさと出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する。決定部２３４は、周波数制御部２３２で制御される周波数と位相差制御部２３３で制御される位相差θとの少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、制御対象値の制御時における計測値の変化量に応じて決定する。このプログラムによれば、専用の制御回路２３を用いなくても、上記非接触給電装置２と同等の機能を実現でき、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係によらず、安定した電力の供給が可能である、という利点がある。

また、インバータ回路２１と、一次側コイルＬ１と、電力補正回路２２とを備えた非接触給電装置２を、以下の制御方法により制御することで、専用の制御回路２３を用いなくても上記非接触給電装置２と同等の機能を実現できる。つまり、非接触給電装置２の制御方法は、素子制御ステップと、周波数制御ステップと、位相差制御ステップと、計測ステップと、決定ステップと、を有する。ここでいう非接触給電装置２は、インバータ回路２１と、一次側コイルＬ１と、電力補正回路２２とを備えている。

インバータ回路２１は、一対の入力点２１１，２１２と一対の出力点２１３，２１４との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を有する。インバータ回路２１は、複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングにより、一対の入力点２１１，２１２に印加される直流電圧を交流電圧に変換して一対の出力点２１３，２１４から出力する。一次側コイルＬ１は、一対の出力点２１３，２１４間に電気的に接続され、交流電圧が印加されることにより二次側コイルＬ２に非接触で出力電力を供給する。電力補正回路２２は、一対の出力点２１３，２１４の少なくとも一方と一次側コイルＬ１との間に電気的に接続され、補正用コンデンサＣ１及び複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を有する。電力補正回路２２は、複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングにより、補正用コンデンサＣ１の充放電を行う。素子制御部２３１は、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４にて複数の変換用スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を制御し、第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８にて複数の補正用スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８を制御する。周波数制御ステップでは、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する。位相差制御ステップでは、第１駆動信号Ｇ１〜Ｇ４に対する第２駆動信号Ｇ５〜Ｇ８の位相の遅れである位相差θを、離散的に変化させるように制御することにより出力電力の大きさを調節する。計測ステップでは、一次側コイルＬ１に流れる電流の大きさと出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する。決定ステップでは、周波数制御ステップで制御される周波数と位相差制御ステップで制御される位相差θとの少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、制御対象値の制御時における計測値の変化量に応じて決定する。この制御方法によれば、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との相対的な位置関係によらず、安定した電力の供給が可能である、という利点がある。

１ 非接触電力伝送システム
２ 非接触給電装置
３ 非接触受電装置
２１ インバータ回路
２１１，２１２ 一対の入力点
２１３，２１４ 一対の出力点
２２ 電力補正回路
２３１ 素子制御部
２３２ 周波数制御部
２３３ 位相差制御部
２３４ 決定部
２４ 計測部
Ｃ１ 補正用コンデンサ
Ｇ１〜Ｇ４ 第１駆動信号
Ｇ５〜Ｇ８ 第２駆動信号
Ｌ１ 一次側コイル
Ｌ２ 二次側コイル
Ｑ１〜Ｑ４ 変換用スイッチ素子
Ｑ５〜Ｑ８ 補正用スイッチ素子
Ｑ９，Ｑ１０ 補正用スイッチ素子
ｆ１ （動作）周波数
θ 位相差
Δｆ （周波数）刻み幅
Δθ （位相差）刻み幅

Claims (5)

1. 一対の入力点と一対の出力点との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子を有し、前記複数の変換用スイッチ素子のスイッチングにより、前記一対の入力点に印加される直流電圧を交流電圧に変換して前記一対の出力点から出力するインバータ回路と、
   前記一対の出力点間に電気的に接続され、前記交流電圧が印加されることにより二次側コイルに非接触で出力電力を供給する一次側コイルと、
   前記一対の出力点の少なくとも一方と前記一次側コイルとの間に電気的に接続され、補正用コンデンサ及び複数の補正用スイッチ素子を有し、前記複数の補正用スイッチ素子のスイッチングにより、前記補正用コンデンサの充放電を行う電力補正回路と、
   第１駆動信号にて前記複数の変換用スイッチ素子を制御し、第２駆動信号にて前記複数の補正用スイッチ素子を制御する素子制御部と、
   前記第１駆動信号の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する周波数制御部と、
   前記第１駆動信号に対する前記第２駆動信号の位相の遅れである位相差を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する位相差制御部と、
   前記一次側コイルに流れる電流の大きさと前記出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する計測部と、
   前記周波数制御部で制御される前記周波数と前記位相差制御部で制御される前記位相差との少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、前記制御対象値の制御時における前記計測値の変化量に応じて決定する決定部と、を備え、
   前記位相差制御部は、前記周波数制御部にて調節後の前記出力電力の大きさが所定の目標値未満である場合に、前記位相差を制御することにより、前記出力電力の大きさを前記目標値に近づけるように構成されている
   ことを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記決定部は、
   前記計測値の変化量が大きくなる程、前記刻み幅が小さくなるように、前記制御対象値の制御時における前記計測値の変化量に応じて前記刻み幅を決定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 一対の入力点と一対の出力点との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子を有し、前記複数の変換用スイッチ素子のスイッチングにより、前記一対の入力点に印加される直流電圧を交流電圧に変換して前記一対の出力点から出力するインバータ回路と、
   前記一対の出力点間に電気的に接続され、前記交流電圧が印加されることにより二次側コイルに非接触で出力電力を供給する一次側コイルと、
   前記一対の出力点の少なくとも一方と前記一次側コイルとの間に電気的に接続され、補正用コンデンサ及び複数の補正用スイッチ素子を有し、前記複数の補正用スイッチ素子のスイッチングにより、前記補正用コンデンサの充放電を行う電力補正回路とを備えた非接触給電装置に用いられるコンピュータを、
   第１駆動信号にて前記複数の変換用スイッチ素子を制御し、第２駆動信号にて前記複数の補正用スイッチ素子を制御する素子制御部、
   前記第１駆動信号の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する周波数制御部、
   前記第１駆動信号に対する前記第２駆動信号の位相の遅れである位相差を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する位相差制御部、
   前記一次側コイルに流れる電流の大きさと前記出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する計測部、
   及び、前記周波数制御部で制御される前記周波数と前記位相差制御部で制御される前記位相差との少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、前記制御対象値の制御時における前記計測値の変化量に応じて決定する決定部、
   として機能させ、
   前記位相差制御部は、前記周波数制御部にて調節後の前記出力電力の大きさが所定の目標値未満である場合に、前記位相差を制御することにより、前記出力電力の大きさを前記目標値に近づける、
   プログラム。
4. 一対の入力点と一対の出力点との間に電気的に接続された複数の変換用スイッチ素子を有し、前記複数の変換用スイッチ素子のスイッチングにより、前記一対の入力点に印加される直流電圧を交流電圧に変換して前記一対の出力点から出力するインバータ回路と、
   前記一対の出力点間に電気的に接続され、前記交流電圧が印加されることにより二次側コイルに非接触で出力電力を供給する一次側コイルと、
   前記一対の出力点の少なくとも一方と前記一次側コイルとの間に電気的に接続され、補正用コンデンサ及び複数の補正用スイッチ素子を有し、前記複数の補正用スイッチ素子のスイッチングにより、前記補正用コンデンサの充放電を行う電力補正回路とを備えた非接触給電装置の制御方法であって、
   第１駆動信号にて前記複数の変換用スイッチ素子を制御し、第２駆動信号にて前記複数の補正用スイッチ素子を制御する素子制御ステップと、
   前記第１駆動信号の周波数を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する周波数制御ステップと、
   前記第１駆動信号に対する前記第２駆動信号の位相の遅れである位相差を、離散的に変化させるように制御することにより前記出力電力の大きさを調節する位相差制御ステップと、
   前記一次側コイルに流れる電流の大きさと前記出力電力の大きさとの少なくとも一方を計測値として計測する計測ステップと、
   前記周波数制御ステップで制御される前記周波数と前記位相差制御ステップで制御される前記位相差との少なくとも一方からなる制御対象値の刻み幅を、前記制御対象値の制御時における前記計測値の変化量に応じて決定する決定ステップと、
   を有し、
   前記位相差制御ステップでは、前記周波数制御ステップにて調節後の前記出力電力の大きさが所定の目標値未満である場合に、前記位相差を制御することにより、前記出力電力の大きさを前記目標値に近づける
   ことを特徴とする非接触給電装置の制御方法。
5. 請求項１又は２に記載の非接触給電装置と、前記二次側コイルを有する非接触受電装置とを備え、
   前記非接触受電装置は、前記非接触給電装置から非接触で前記出力電力が供給されるように構成されている
   ことを特徴とする非接触電力伝送システム。

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