(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の第一の電極と、該第一の電極に交流信号を印加する信号源とを有する送電装置と、
前記第一の電極とそれぞれ対向配置されて容量結合する少なくとも一対の第二の電極と、受電した電力が供給される負荷回路とを有する受電装置と
で構成され、
前記第一の電極と前記第二の電極との結合容量を含み、前記送電装置において構成される第一の共振回路と、
前記第一の電極と前記第二の電極との結合容量を含み、前記受電装置において構成される第二の共振回路と
を有し、
前記交流信号の周波数を掃引することで定められる駆動周波数で前記送電装置から前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記周波数の掃引は、前記送電装置側から見た前記第一の共振回路及び前記第二の共振回路を含むインピーダンスが極小となる極小周波数と、前記インピーダンスが極大となる極大周波数とを含む予め設定された範囲において、少なくとも前記極小周波数を通過してから前記極大周波数に至るまで行われ、
前記駆動周波数は、前記周波数の掃引により実測された前記インピーダンスが極大となる周波数に設定されることを特徴とする電力伝送システム。
【請求項２】
前記周波数の掃引は、所定の周波数の幅で段階的に行い、
前記インピーダンスが極大となる極大周波数を跨ぐ周波数の幅、及び前記インピーダンスが極小となる極小周波数を跨ぐ周波数の幅は、前記範囲における他の周波数の幅に比べて小さいことを特徴とする請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項３】
前記極大周波数を跨ぐ周波数の幅が、前記極小周波数を跨ぐ周波数の幅よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の電力伝送システム。
【請求項４】
前記周波数の掃引は、低周波側から高周波側に向かって行われることを特徴とする請求項１乃至３にいずれか一項に記載の電力伝送システム。
【請求項５】
前記一対の第一の電極の一方は第一の能動電極であり、他方は該第一の能動電極より低電圧である第一の受動電極であり、
前記一対の第二の電極の一方は第二の能動電極であり、他方は該第二の能動電極より低電圧である第二の受動電極であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力伝送システム。
【請求項６】
前記第二の共振回路が、並列共振回路であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力伝送システム。
【請求項７】
前記送電装置は、前記信号源と前記第一の電極との間に昇圧トランスを有し、
前記受電装置は、前記負荷回路と前記第二の電極との間に降圧トランスを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理的に接続することなく電力を伝送する電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触で電力を伝送する電子機器が多々開発されている。電子機器において非接触で電力を伝送するためには、電力の送電ユニットと、電力の受電ユニットとの双方にコイルモジュールを設けた磁界結合方式の電力伝送システムが採用されることが多い。【０００３】
しかし、磁界結合方式の電力伝送システムでは、各コイルモジュールを通過する磁束の大きさが起電力に大きく影響され、電力を高い効率で伝送するためには、送電ユニット側（一次側）のコイルモジュールと受電ユニット側（二次側）のコイルモジュールとのコイルの平面方向の相対位置の制御に高い精度が要求される。また、結合電極としてコイルモジュールを用いているので、送電ユニット及び受電ユニットの小型化が難しくなる。さらに、携帯機器等の電子機器では、コイルの発熱による蓄電池への影響を考慮する必要があり、配置設計上のボトルネックになるおそれがあるという問題もあった。【０００４】
そこで、例えば静電界を用いた電力伝送システムが開発されている。特許文献１には、送電ユニット側の結合電極と、受電ユニット側の結合電極とを容量結合させることにより高い電力伝送効率を具現化した伝送システムが開示されている。【０００５】
図９は、従来の電力伝送システムの構成を示す模式図である。図９（ａ）は非対称型の容量結合を用いた電力伝送システムの構成を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、送電ユニット（送電装置）１側には、大きいサイズの受動電極３と、小さいサイズの能動電極４と、電源回路（電源）１００とを備え、受電ユニット（受電装置）２側には、大きいサイズの受動電極５と、小さいサイズの能動電極６と、負荷回路２４とを備えている。送電ユニット１側の能動電極４と受電ユニット２側の能動電極６との間に強い電場７を形成することにより、高い電力伝送効率を実現している。【０００６】
また、図９（ｂ）は対称型の容量結合を用いた電力伝送システムの構成を示す模式図である。図９（ｂ）に示すように、送電ユニット（送電装置）１側には、一対の能動電極４と電源回路（電源）１００とを備え、受電ユニット（受電装置）２側には、一対の能動電極６と負荷回路２４とを備えている。この場合も、送電ユニット１側の能動電極４と受電ユニット２側の能動電極６との間に強い電場７を形成することにより電力伝送を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２９６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の電力伝送システムでは、電源インピーダンスを変化させることにより、直流電源を定電圧電源から定電流電源に切り換えて、定電流を直流交流変換素子に供給して交流を発生する信号源を構成し、周波数の掃引を行っている。周波数の掃引により、直流交流変換素子に供給される直流電圧の周波数特性を測定し、信号源から見た受電装置２側のインピーダンスが極大点を示す周波数を電力伝送時の駆動周波数に設定する。【０００９】
図１０は、従来の電力伝送システムの等価回路図である。通常、信号源から見た受電装置２側のインピーダンスは、直接測定することができない。そこで、図１０に示すように、送電装置１のインバータ回路部への入力電圧Ｖi を検出することにより、間接的に信号源から見た受電装置２側のインピーダンスを測定している。【００１０】
しかし、共振周波数が比較的高い周波数であり、インピーダンスが極小となる周波数を含まない範囲であって、極大となる周波数を含む範囲で周波数を掃引した場合には、次のような問題点が生じる。図１１は、従来の送電装置を可変インピーダンス素子とみなした場合の等価回路図である。図１１に示すＡ点における電圧は、Ｖi ×Ｒ４／（Ｒ１＋Ｒ４）で求めることができるので、Ｒ１よりＲ４がはるかに大きい場合、Ａ点における電圧は入力電圧Ｖi 近傍にしかならない。極大となる周波数を含む範囲で周波数を掃引する場合には、Ａ点における電圧はＶi 近傍でしか推移しないので、インピーダンスの極大点を正しく検出することができない。したがって、電力伝送時の周波数を正しく設定することができないおそれがあるという問題点があった。【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、共振周波数が比較的高い周波数であり、インピーダンスが極大となる周波数を含む範囲で周波数を掃引した場合であっても、インピーダンスの極大点を正しく検出することができる電力伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明に係る電力伝送システムは、少なくとも一対の第一の電極と、該第一の電極に交流信号を印加する信号源とを有する送電装置と、前記第一の電極とそれぞれ対向配置されて容量結合する少なくとも一対の第二の電極と、受電した電力が供給される負荷回路とを有する受電装置とで構成され、前記第一の電極と前記第二の電極との結合容量を含み、前記送電装置において構成される第一の共振回路と、前記第一の電極と前記第二の電極との結合容量を含み、前記受電装置において構成される第二の共振回路とを有し、前記交流信号の周波数を掃引することで定められる駆動周波数で前記送電装置から前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムであって、前記周波数の掃引は、前記送電装置側から見た前記第一の共振回路及び前記第二の共振回路を含むインピーダンスが極小となる極小周波数と、前記インピーダンスが極大となる極大周波数とを含む予め設定された範囲において、少なくとも前記極小周波数を通過してから前記極大周波数に至るまで行われ、前記駆動周波数は、前記周波数の掃引により実測された前記インピーダンスが極大となる周波数に設定されることを特徴とする。【００１３】
上記構成では、送電装置側から見た第一の共振回路及び第二の共振回路を含むインピーダンスが極大となる周波数を駆動周波数として電力を伝送する。周波数の掃引の開始時の周波数を、駆動周波数との間に信号源から見た受電装置側のインピーダンスが極小となる極小周波数を含むよう設定する。これにより、受電装置側のインピーダンスを間接的に示す送電装置側の電圧値を一度０Ｖ近傍まで低下させてから受電装置側のインピーダンスが極大となる周波数を確実に検出することができ、電力の伝送効率が高い駆動周波数を容易に設定することができる。【００１４】
また、本発明に係る電力伝送システムは、前記周波数の掃引は、所定の周波数の幅で段階的に行い、前記インピーダンスが極大となる極大周波数を跨ぐ周波数の幅、及び前記インピーダンスが極小となる極小周波数を跨ぐ周波数の幅は、前記範囲における他の周波数の幅に比べて小さいことが好ましい。【００１５】
上記構成では、インピーダンスが極大となる極大周波数を跨ぐ周波数の幅、及びインピーダンスが極小となる極小周波数を跨ぐ周波数の幅は、周波数を掃引する範囲における他の周波数の幅に比べて小さいので、受電装置側のインピーダンスを間接的に示す送電装置側の電圧値を一度０Ｖ近傍まで低下させ、インピーダンスが極大となる周波数を確実に検出しつつ、検出するまでの時間を一定時間内に収めることが可能となる。【００１６】
また、本発明に係る電力伝送システムは、前記極大周波数を跨ぐ周波数の幅が、前記極小周波数を跨ぐ周波数の幅よりも小さいことが好ましい。【００１７】
上記構成では、極大周波数を跨ぐ周波数の幅が、極小周波数を跨ぐ周波数の幅よりも小さいので、受電装置側のインピーダンスを間接的に示す送電装置側の電圧値を一度０Ｖ近傍まで低下させ、インピーダンスが極大となる周波数を検出する精度を高め、しかも検出するまでの時間を一定時間内に収めることが可能となる。【００１８】
また、本発明に係る電力伝送システムは、前記周波数の掃引は、低周波側から高周波側に向かって行われることが好ましい。【００１９】
上記構成では、周波数の掃引を低周波側から高周波側へと行うので、受電装置を載置する都度、送電装置との間で形成される結合容量が変動することにより、インピーダンスが極大となる極大周波数が高周波側へシフトした場合であっても、相対的にシフト量の少ない極小周波数から順次検出することができ、より正確に極大周波数を検出することが可能となる。【００２０】
また、本発明に係る電力伝送システムは、前記一対の第一の電極の一方は第一の能動電極であり、他方は該第一の能動電極より低電圧である第一の受動電極であり、前記一対の第二の電極の一方は第二の能動電極であり、他方は該第二の能動電極より低電圧である第二の受動電極であることが好ましい。【００２１】
上記構成では、第一の能動電極に高電圧を印加し、容量結合により第二の能動電極に高電圧が誘導されるので、電力の伝送効率を高めることができる。【００２２】
また、本発明に係る電力伝送システムは、前記第二の共振回路が、並列共振回路であることが好ましい。【００２３】
上記構成では、受電装置側のインピーダンスが極大となる周波数を確実に検出することができ、電力の伝送効率が高い駆動周波数を容易に設定することができる。【００２４】
また、本発明に係る電力伝送システムは、前記送電装置は、前記信号源と前記第一の電極との間に昇圧トランスを有し、前記受電装置は、前記負荷回路と前記第二の電極との間に降圧トランスを有することが好ましい。【００２５】
上記構成では、送電装置は、信号源と第一の電極との間に昇圧トランスを有し、受電装置は、負荷回路と第二の電極との間に降圧トランスを有するので、第一の能動電極及び第一の受動電極の間に発生する電圧を高電圧にすることができ、容量結合により、第二の能動電極及び第二の受動電極の間に高電圧を用いて電力を伝送し、電力の伝送効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る電力伝送システムでは、送電装置側から見た第一の共振回路及び第二の共振回路を含むインピーダンスが極大となる周波数を駆動周波数として電力を伝送する。周波数の掃引の開始時の周波数を、駆動周波数との間に信号源から見た受電装置側のインピーダンスが極小となる極小周波数を含むよう設定する。これにより、受電装置側のインピーダンスを間接的に示す送電装置側の電圧値を一度０Ｖ近傍まで低下させてから受電装置側のインピーダンスが極大となる周波数を確実に検出することができ、電力の伝送効率が高い駆動周波数を容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの等価回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの信号源と昇圧／共振回路の接続点から見た受電装置側のインピーダンス特性を示すグラフである。
【図４】従来の電力伝送システムにおいて、インピーダンスが極大となる周波数６４０ｋＨｚ前後の５５０ｋＨｚ〜７００ｋＨｚの範囲で周波数を掃引した場合の、送電装置側の直流電圧値の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの受電装置側のインピーダンス特性を示すグラフである。
【図６】極大点に隣接する、周波数が小さい方の極小点を示す周波数４００ｋＨｚ近傍から周波数の大きい方向に周波数を掃引した場合の、送電装置側の直流電圧値の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの送電装置の制御部の周波数の掃引処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの受電装置側のインピーダンス特性を示すグラフである。
【図９】従来の電力伝送システムの構成を示す模式図である。
【図１０】従来の電力伝送システムの等価回路図である。
【図１１】従来の送電装置を可変インピーダンス素子とみなした場合の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係る電力伝送システムについて、図面を用いて具体的に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの等価回路図である。図１及び図２では、電源１００の比較的高電位である能動端子に第一の能動電極１１ａが接続され、比較的低電位である受動端子に第一の受動電極１１ｐが接続されている。第一の能動電極１１ａと第一の受動電極１１ｐとで一対の送電電極（第一の電極）１１を構成している。図１及び図２に示すように、電源１００は、高電圧高周波電源(交流電源)であり、低電圧高周波電源（信号源）１１１、及び低電圧高周波電源１１１の出力電圧を昇圧する昇圧／共振回路１０５で構成されている。
【００３０】
低電圧高周波電源（信号源）１１１は、直流電源１１０、インピーダンス切替部１０８及び直流交流変換素子１１４で構成される。直流電源１１０は、例えば、所定の直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）を供給する。駆動制御部１０３及び直流交流変換素子１１４は、直流電源１１０を電源として、例えば１００ｋＨｚ〜数ＭＨｚの高周波電圧を発生する。昇圧／共振回路１０５は、昇圧トランスＴＧ及びインダクタＬＧにより構成され、高周波電圧を昇圧して第一の能動電極１１ａに供給する。容量ＣＧは、第一の受動電極１１ｐと第一の能動電極１１ａとの間の結合容量を示している。インダクタＬＧと容量ＣＧとにより直列共振回路（第一の共振回路）が形成される。Ｉ／Ｖ検出器１０１は、直流電源１１０から供給された直流電圧値ＤＣＶ及び直流電流値ＤＣＩを検出して制御部１０２へ渡す。制御部（制御回路部）１０２は、後述のとおりＩ／Ｖ検出器１０１、交流電圧計１０６の出力に基づいて駆動制御部１０３の動作を制御する。
【００３１】
制御部１０２は、Ｉ／Ｖ検出器１０１で検出した直流電圧値ＤＣＶを取得し、取得した直流電圧値ＤＣＶの周波数特性を解析して、受電装置２が載置されているか否かを検知する。具体的には、直流電源１１０の出力インピーダンスを切り替えるインピーダンス切替部１０８により定電流に切り替えて、受電装置２が載置されて送電を開始するまでは電源１００を定電流電源として動作させ、比較的低電圧にて周波数を掃引する。
【００３２】
周波数を掃引した場合、受電装置２が載置されていない状態では直流電圧値ＤＣＶに極大点は生じない。すなわち単位周波数当たりの直流電圧値ＤＣＶの変動量が所定値より大きくなる周波数は存在しない。
【００３３】
一方、受電装置２が載置された場合には、載置された受電装置２において構成される第二の共振回路のインピーダンスに起因して、送電装置１側から見た受電装置２側のインピーダンスが極大となり、インピーダンスが極大となる周波数の近傍にて直流電圧値ＤＣＶに極大点が生じる。すなわち、単位周波数当たりの直流電圧値ＤＣＶの変動量が所定値より大きくなる周波数が存在するので、該周波数を検出した場合に、受電装置２が載置されたことを検知することができる。受電装置２が載置されたことを検知した場合、インピーダンス切替部１０８により電源１００を定電圧電源に切り替えて、検出したインピーダンスが極大となる周波数を駆動周波数として設定することができる。
【００３４】
本実施の形態に係る電力伝送システムでは、信号源側から見た第一の共振回路及び後述する第二の共振回路と結合容量ＣＭとを含むインピーダンスが極大となる周波数で電力を伝送する。低電圧高周波電源１１１を定電流電源として周波数を掃引し、インピーダンスが極大となる周波数を、送電装置１側の直流電圧値ＤＣＶの変化に基づいて検出する。検出した周波数を駆動周波数とすることにより、電力の伝送効率を最大とすることができる。
【００３５】
制御部１０２は、駆動制御部１０３を制御し、駆動制御部１０３が直流交流変換素子１１４にて直流電圧を所定の周波数と所定の電圧を有する交流電圧へＤＣ−ＡＣ変換する。直流交流変換素子１１４は、昇圧／共振回路１０５へ交流電圧を供給する。
【００３６】
昇圧／共振回路１０５は、供給された交流電圧を昇圧して、送電電極１１（第一の能動電極１１ａ、第一の受動電極１１ｐ）に供給する。送電装置１の送電電極１１は、受電装置２の一対の受電電極（第二の電極）２１（第二の能動電極２１ａ、第二の受動電極２１ｐ）との間で容量結合し、電力を伝送する。受電装置２の受電電極２１には、降圧トランスＴＬ及びインダクタＬＬにより構成される降圧／共振回路２０１が接続されている。容量ＣＬは、第二の受動電極２１ｐと第二の能動電極２１ａとの間の容量を示している。本実施の形態では、降圧／共振回路２０１に含まれるインダクタＬＬと容量ＣＬとにより直列共振回路（第二の共振回路）が構成されている。直列共振回路は、固有の共振周波数を有している。容量ＣＭは、送電電極１１と受電電極２１との結合容量を示している。結合容量ＣＭは相互容量ともいう。
【００３７】
受電装置２は、伝送された電力を降圧／共振回路２０１で降圧し、降圧した電圧を整流器２０２で整流して、整流した電圧で負荷回路２０３に電力を供給する。
【００３８】
本実施の形態に係る電力伝送システムでは、容量ＣＭを含む第一の共振回路及び第二の共振回路のインピーダンスが極大となる周波数で電力を伝送する。斯かるインピーダンスは、図２において、昇圧トランスＴＧの一次巻線の端子間のインピーダンス、すなわち信号源１１１に接続される送電装置１の一部と受電装置２とを含むインピーダンスを意味する。以下では簡略化して、受電装置２側のインピーダンスと呼ぶ。
【００３９】
周波数を掃引して、信号源１１１と昇圧／共振回路１０５の接続点から見た受電装置２側のインピーダンスが極大となる周波数を駆動周波数とすることにより、電力の伝送効率を最大とすることができる。受電装置２側のインピーダンスが極大となる周波数は、受電装置２側のインピーダンスの周波数特性から求めることができる。
【００４０】
図２では、第一の受動電極１１ｐ及び第二の受動電極２１ｐは接地電位に接続されていないが、第一の受動電極１１ｐが接地電位に接続され、かつ第二の受動電極２１ｐが接地電位に接続されていない場合であっても、送電装置１から受電装置２へ非接触で電力を伝送することはできる。また、第一の受動電極１１ｐが接地電位に接続されず、かつ第二の受動電極２１ｐが接地電位に接続されている場合であっても、同様に非接触で電力を伝送することができる。
【００４１】
図３は、本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの信号源１１１と昇圧／共振回路１０５の接続点から見た受電装置２側のインピーダンス特性を示すグラフである。図３では、縦軸をインピーダンスＺ、横軸を周波数（ｋＨｚ）としており、インピーダンスＺに極大点、極小点が生じていることが分かる。電力の伝送効率を高めるには、インピーダンスＺが極大となる周波数、すなわち図３では、例えば周波数６４０ｋＨｚ前後を駆動周波数とすれば良い。したがって、インピーダンスＺが極大となる周波数６４０ｋＨｚ前後の５５０ｋＨｚ〜７００ｋＨｚの範囲で周波数を掃引すれば、インピーダンスＺの極大点を検出することができると考えられていた。
【００４２】
しかし、受電装置２側のインピーダンスＺは直接測定することはできない。そこで、実際には送電装置１のＩ／Ｖ検出器１０１で検出した直流電圧値ＤＣＶから受電装置２側のインピーダンスＺを測定することにより、極大点を検出している。つまり、インピーダンスＺの極大点を検出するべく、極大となる周波数を含む範囲で周波数を掃引した場合、高インピーダンス状態が維持されるので、Ｉ／Ｖ検出器１０１で検出される直流電圧値ＤＣＶはリセットされない。また、受電装置２が送電装置１に載置される都度、結合容量ＣＭが変動することにより、送電装置１側から見た受電装置２側のインピーダンスＺの極大点が高周波側にシフトしやすい。したがって、極大点を示す周波数が高周波である場合には、極大点を正しく検出することができないおそれがあった。
【００４３】
例えば、図４は、従来の電力伝送システムにおいて、インピーダンスＺが極大となる周波数６４０ｋＨｚ前後の５５０ｋＨｚ〜７００ｋＨｚの範囲で周波数を掃引した場合の、送電装置１側の直流電圧値ＤＣＶの変化を示すグラフである。図４では、縦軸を直流電圧値ＤＣＶ、横軸を周波数（ｋＨｚ）としており、周波数５５０ｋＨｚ〜７００ｋＨｚのうち、本来極大点が検出されるべき範囲４１において極大点が生じていない。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、インピーダンスＺが極大となる周波数前後の範囲だけでなく、極大点に隣接する、周波数が小さい方の極小点を示す周波数を含む範囲において、少なくとも極小点を示す周波数より少し小さい周波数から周波数の大きい方向へ周波数を掃引する。このように周波数掃引することで、インピーダンスＺが極小となる周波数を必ず掃引するので、送電装置１の直流電圧値ＤＣＶを確実にリセットすることができ、極大点を示す周波数が高周波であっても、極大点を正しく検出できることを発見したからである。
【００４５】
図５は、本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの受電装置２側のインピーダンス特性を示すグラフである。図５でも、縦軸をインピーダンスＺ、横軸を周波数（ｋＨｚ）としている。図５に示すように、インピーダンスＺの極大点５１に隣接する、周波数が小さい方の極小点５２を示す周波数（極小周波数）近傍から、又は極小点５２を示す周波数より少し小さい周波数５３から矢印方向（周波数の大きい方向）に周波数を掃引する。
【００４６】
図６は、極大点に隣接する、周波数が小さい方の極小点を示す周波数４００ｋＨｚ近傍から周波数の大きい方向に周波数を掃引した場合の、送電装置１側の直流電圧値ＤＣＶの変化を示すグラフである。図６でも、縦軸を直流電圧値ＤＣＶ、横軸を周波数（ｋＨｚ）としている。
【００４７】
図６に示すように、インピーダンスＺの極大点に隣接する、周波数が小さい方の極小点を示す極小周波数４００ｋＨｚ近傍から周波数の大きい方向に周波数を掃引することにより、本来極小点が検出されるべき範囲６２において極小点が生じるとともに、本来極大点が検出されるべき範囲６１においても極大点が生じている。
【００４８】
図７は、本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの送電装置１の制御部１０２の周波数の掃引処理の手順を示すフローチャートである。図７において、送電装置１の制御部１０２は、インピーダンス切替部１０８により定電流に切り替えて、直流交流変換素子１１４へ定電流を供給するよう設定する（ステップＳ７０１）。
【００４９】
制御部１０２は、周波数の掃引の開始時の周波数を、インピーダンスが極小となると想定される周波数以下の周波数に設定し（ステップＳ７０２）、設定した周波数で駆動制御部１０３を駆動する。つまり、周波数の掃引の開始時の周波数を、駆動周波数との間に受電装置２側のインピーダンスが極小となる極小周波数を含むよう設定している。もちろん、極小となると想定される周波数に設定しても良いし、該周波数の近傍に設定しても良い。
【００５０】
制御部１０２は、Ｉ／Ｖ検出器１０１で直流電圧値ＤＣＶを検出し（ステップＳ７０３）、設定された周波数が周波数を掃引する範囲の最終値であるか否かを判断する（ステップＳ７０４）。制御部１０２が、周波数を掃引する範囲の最終値ではないと判断した場合（ステップＳ７０４：ＮＯ）、制御部１０２は、設定された周波数に一定の周波数Δｆを付加して、新たな周波数の掃引の開始時の周波数として設定し（ステップＳ７０５）、処理をステップＳ７０３へ戻して上述した処理を繰り返す。
【００５１】
制御部１０２が、周波数を掃引する範囲の最終値であると判断した場合（ステップＳ７０４：ＹＥＳ）、制御部１０２は、直流電圧値ＤＣＶに極大点が生じているか否かを判断する（ステップＳ７０６）。制御部１０２が、極大点が生じていないと判断した場合（ステップＳ７０６：ＮＯ）、制御部１０２は、処理をステップＳ７０２へ戻して、周波数の掃引の開始時の周波数を新たに設定し直して、上述した処理を繰り返す。
【００５２】
制御部１０２が、極大点が生じていると判断した場合（ステップＳ７０６：ＹＥＳ）、制御部１０２は、直流電圧値ＤＣＶが極大となる周波数を駆動周波数として設定し（ステップＳ７０７）、インピーダンス切替部１０８により定電圧に切り替えて、直流交流変換素子１１４へ定電圧を供給するよう設定して、電力伝送を開始する。つまり、第二の共振回路２０１と第二の能動電極２１ａ及び第二の受動電極２１ｐとが共振して受電装置２側のインピーダンスが極大となる周波数を駆動周波数として設定している。
【００５３】
周波数を掃引する方向は、周波数の小さい方から大きい方に限定されるものではなく、逆に周波数の大きい方から小さい方であっても良いが、周波数の小さい方から大きい方に掃引する方が、前述の結合容量ＣＭの変動によりインピーダンスＺが極大となる周波数が高周波側にシフトした場合であっても、確実に極大となる周波数を検出できるため好ましい。
【００５４】
図８は、本発明の実施の形態に係る電力伝送システムの受電装置２側のインピーダンス特性を示すグラフである。図８では、縦軸をインピーダンスＺ、横軸を周波数（ｋＨｚ）としている。
【００５５】
図８に示すように、インピーダンスＺの極大点８１に隣接する、周波数が大きい方の極小点８２を示す周波数を含む範囲において、例えば周波数８３から矢印方向（周波数の小さい方向）に周波数を掃引する。このように周波数を掃引する方向が逆であっても、図６と同様、極大点を検出するべき範囲において極大点が生じる。
【００５６】
以上のように本実施の形態によれば、周波数を掃引して、電力の伝送効率が最大となる周波数で電力を伝送する。周波数の掃引の開始時の周波数を、駆動周波数との間に受電装置側のインピーダンスが極小となる極小周波数、すなわち送電装置側の直流電圧値が極小となる極小周波数を含むよう設定することにより、第一の共振回路及び第二の共振回路を含むインピーダンスが極大となる周波数を確実に検出することができ、電力の伝送効率が高い駆動周波数を容易に設定することができる。
【００５７】
また、駆動周波数が高周波化した場合、周波数を掃引する範囲が顕著に広くなる。周波数を掃引する範囲が広くなった場合、周波数の掃引に要する時間も長くなる。しかし、所定の幅（例えば１ｋＨｚ刻み、１０ｋＨｚ刻み等）で段階的に周波数を掃引する場合に、インピーダンスＺが極小となる極小周波数を跨ぐ周波数の幅、及びインピーダンスＺが極大となる極大周波数を跨ぐ周波数の幅を、周波数を掃引する範囲における他の周波数の幅よりも小さくする、すなわち極小周波数及び極大周波数近傍以外では掃引する周波数の幅を大きくすることにより、全体として極大周波数を検出するまでの時間を短縮することができ、インピーダンスＺが極大となる周波数を確実に検出しつつ、検出するまでの時間を一定時間内に収めることが可能となる。なお、インピーダンスＺが極大となる極大周波数を正確に検出することが重要であるので、インピーダンスＺが極大となる極大周波数を跨ぐ周波数の幅を、インピーダンスＺが極小となる極小周波数を跨ぐ周波数の幅よりも小さくすることがより好ましい。
【００５８】
なお、本実施の形態では、少なくとも一対の第一の電極１１の一方を第一の能動電極１１ａとし、他方を第一の能動電極１１ａより低電圧である第一の受動電極１１ｐとし、同様に一対の第二の電極２１の一方を第二の能動電極２１ａとし、他方を第二の能動電極２１ａより低電圧の第二の受動電極２１ｐとする、いわゆる非対称型の構成について説明している。もちろん、非対称型の構成に限定されるものではなく、一対の第一の電極１１に振幅の大きさが同じで位相が１８０°異なる信号が印加される、いわゆる対称型の構成であっても、本実施の形態と同様、インピーダンスが極大となる周波数を確実に検出することができ、電力の伝送効率が高い駆動周波数を容易に設定することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、送電装置１が昇圧トランスＴＧと第一の共振回路とを備えている構成について説明しているが、昇圧トランスＴＧを備えない構成であっても良い。この場合、図２において、信号源１１１がインダクタＬＧに直接接続される接続点から受電装置２側を見たインピーダンスに対して、本実施の形態に係る発明を適用すれば良い。
【００６０】
その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１  送電装置
２  受電装置
１１  送電電極(第一の電極)
１１ａ  第一の能動電極
１１ｐ  第一の受動電極
２１  受動電極(第二の電極)
２１ａ  第二の能動電極
２１ｐ  第二の受動電極
１００  電源
１０２  制御部
１０５  昇圧／共振回路
１０８  インピーダンス切替部
１１１  低電圧高周波電源（信号源）
１１４  直流交流変換素子
２０１  降圧／共振回路
２０３  負荷回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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