(57)【要約】【課題】受電装置が圧電トランスを有するか否かに関係なく、効率よく電力伝送を行える送電装置、及びそれを備えたワイヤレス電力伝送システムを提供する。【解決手段】送電側アクティブ電極１２と受電側アクティブ電極１６とが容量結合し、送電側パッシブ電極１３と受電側パッシブ電極１７とが容量結合し、又は直接接触することで、送電装置１０１から受電装置２０１へ電力を伝送する。送電装置１０１は、受電側アクティブ電極１６及び受電側パッシブ電極１７へ印加する交流電圧の周波数を掃引させ、周波数の変化毎に、送電装置１０１から受電装置２０１側を視た入力インピーダンスを検出する。そして、検出結果に基づいて、受電装置２０１が圧電トランス１８を有するか否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極が外部装置の第１外部電極と容量結合し、第２電極が前記外部装置の第２外部電極と容量結合し、又は直接接触することで、前記外部装置にワイヤレスで電力を伝送する送電装置において、
直流電圧を交流電圧に変換し、前記第１電極及び前記第２電極に印加する直流交流変換回路と、
前記直流交流変換回路から出力される交流電圧の周波数を掃引させる周波数掃引回路と、
前記交流電圧の周波数の変化毎に、前記直流交流変換回路から前記第１電極及び前記第２電極側を視た入力インピーダンスを検出する検出回路と、
前記検出回路の検出結果に基づいて、前記外部装置が圧電トランスを有するかを判定する判定部と、
を備える送電装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記直流交流変換回路から出力される交流電圧の周波数が所定値であって、前記検出回路が検出した入力インピーダンスの値が所定の閾値以下であることを以って前記外部装置が圧電トランスを有すると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項３】
前記判定部は、
前記検出回路が検出した入力インピーダンスが、前記周波数掃引回路が掃引する周波数帯域において、複数の共振点、及び反共振点を有することを以って前記外部装置が圧電トランスを有すると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項４】
送電装置の送電側第１電極が受電装置の受電側第１電極と容量結合し、前記送電装置の送電側第２電極が前記受電装置の受電側第２電極と容量結合し、又は直接接触することで、前記送電装置から前記受電装置へワイヤレスで電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、
直流電圧を交流電圧に変換し、前記第１電極及び前記第２電極に印加する直流交流変換回路と、
前記直流交流変換回路から出力される交流電圧の周波数を掃引させる周波数掃引回路と、
前記交流電圧の周波数の変化毎に、前記直流交流変換回路から前記第１電極及び前記第２電極側を視た入力インピーダンスを検出する検出回路と、
前記検出回路の検出結果に基づいて、前記受電装置が圧電トランスを有するかを判定する判定部と、
を有するワイヤレス電力伝送システム。
【請求項５】
前記判定部は、
前記直流交流変換回路から出力される交流電圧の周波数が所定の値であって、前記検出回路が検出した入力インピーダンスの値が所定の閾値以下であることを以って前記受電装置が圧電トランスを有すると判定する
ことを特徴とする請求項４に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項６】
前記受電装置は、
前記受電側第１電極及び前記受電側第２電極に入力電極がそれぞれ接続された圧電トランスが有する固有共振回路、及び圧電トランスの出力容量と、前記圧電トランスの出力電極間に接続されたインダクタとからなる並列共振回路、
を有し、
前記判定部は、前記検出回路が検出した入力インピーダンスが、前記周波数掃引回路が掃引する周波数帯域において、複数の共振点及び反共振点を有することを以って、前記受電装置が圧電トランスを有すると判定する、請求項４に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項７】
前記送電装置は、
前記判定部により前記受電装置が圧電トランスを有すると判定された場合、前記直流交流変換回路から出力される交流電圧の周波数を、前記固有共振回路と前記並列共振回路との複合共振によって生じる２つの共振点、又は反共振点の間の周波数とする、
請求項６に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項８】
前記圧電トランスは、前記固有共振回路の共振周波数における波長をλとした場合、ｎλ／２（ｎは１以上の整数）モードで駆動され、
前記直流交流変換回路から出力される交流電圧の周波数を、ｍ次（ｍは１以上かつｍ≠ｎである整数）の共振点及び反共振点から設定した周波数をのｎ／ｍ倍したものとする、
請求項７に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを用いた受電装置へ電力を伝送する送電装置、及びそれを備えたワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、送電装置と受電装置との電極同士を互いに対向させて電極同士を電界結合させ、その電界結合により送電装置から受電装置へ電力を伝送する電界結合方式のワイヤレス電力伝送システムが開示されている。一般に電力伝送系の伝送効率を高める手法では、低損失な共振回路を組み込むことが有効である。この共振回路は、送電装置及び受電装置の結合部の静電容量とインダクタとで構成される。そして、特許文献１では、送電装置は、受電装置が載置された状態で、周波数スイープして共振周波数を探索し、探索して得られた共振周波数を駆動周波数として、受電装置への電力伝送を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３１００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、小型化及び薄型化が進んでいる装置に、上述の共振回路を組み込むためには、共振回路の小型化かつ低損失化の実現が課題となる。その課題を解決する一つの方法として、インダクタに圧電デバイスを用いることが有効とされている。しかしながら、圧電デバイスを用いたインダクタは、巻線トランスと異なる共振周波数特性を有している。このため、受電装置が圧電トランスを用いている場合、特許文献１に示されている方法では、共振周波数を検知することができない、若しくは、誤った共振周波数を検知することになり、送電装置から受電装置へ効率のよい電力伝送を行えない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、受電装置が圧電トランスを有するか否かに関係なく、効率よく電力伝送を行える送電装置、及びそれを備えたワイヤレス電力伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１電極が外部装置の第１外部電極と容量結合し、第２電極が前記外部装置の第２外部電極と容量結合し、又は直接接触することで、前記外部装置にワイヤレスで電力を伝送する送電装置において、直流電圧を交流電圧に変換し、前記第１電極及び前記第２電極に印加する直流交流変換回路と、前記直流交流変換回路から出力される交流電圧の周波数を掃引させる周波数掃引回路と、前記交流電圧の周波数の変化毎に、前記直流交流変換回路から前記第１電極及び前記第２電極側を視た入力インピーダンスを検出する検出回路と、前記検出回路の検出結果に基づいて、前記外部装置が圧電トランス又は巻線トランスの何れを有するかを判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
外部装置の第１外部電極に対向する第１電極と、外部装置の第２外部電極に対向（又は接触）する第２電極に、例えば定電流で交流電圧を印加し、その印加する交流電圧の周波数を掃引させた場合、外部装置に共振回路が含まれていると、ピーク（共振点）を有する電圧の周波数特性が得られる。そして、共振回路のインダクタンス成分が、圧電トランスによるインダクタンス成分である場合と、巻線トランスによるインダクタンス成分である場合とで、得られる周波数特性は異なる。すなわち、交流電圧の周波数の変化毎に直流電圧を検出することで、周波数特性を得られ、その周波数特性から、外部装置が有するトランスが、圧電トランスであるが巻線トランスであるかを判定することができる。
【０００８】
外部装置が有するトランスが圧電トランスであるか巻線トランスであるかによって、電力伝送の駆動周波数の設定方法が異なるため、前記判定ができることで、送電装置は、最適な駆動周波数の設定方法法を適宜選択できる。これにより、効率のよい電力伝送を実現することができる。
【０００９】
前記判定部は、前記直流交流変換回路から出力される交流電圧の周波数が所定値であって、前記検出回路が検出した入力インピーダンスの値が所定の閾値以下であることを以って前記外部装置が圧電トランスを有すると判定することが好ましい。
【００１０】
この構成では、圧電トランスが有する周波数特性の特徴によって判定することで、信頼性のある判定を行える。
【００１１】
前記判定部は、前記検出回路が検出した入力インピーダンスが、前記周波数掃引回路が掃引する周波数帯域において、複数の共振点、及び反共振点を有することを以って前記外部装置が圧電トランスを有すると判定することが好ましい。
【００１２】
この構成では、圧電トランスが有する周波数特性の特徴によって判定することで、信頼性のある判定を行える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外部装置が有するトランスが巻線トランスであるか巻線トランスであるかの判定ができるため、送電装置は、最適な駆動周波数の設定方法を適宜選択できる。これにより、効率のよい電力伝送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図
【図２】送電装置の高周波高電圧発生回路の構成を示すブロック図
【図３】図１に示すワイヤレス電力伝送システムの等価回路図
【図４】実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの周波数特性及び伝送効率特性を示す図
【図５】受電装置が巻線トランスを備えたワイヤレス電力伝送システムの回路図
【図６】図５に示すワイヤレス電力伝送システムの周波数特性及び伝送効率特性を示す図
【図７】図２に示した制御回路の動作を示すフローチャート
【図８】圧電トランスを高次モードで駆動した場合での、ワイヤレス電力伝送システムの周波数特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態１）
図１は本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の回路図である。
【００１６】
ワイヤレス電力伝送システム１は、送電装置１０１と受電装置２０１とを備えている。受電装置２０１は負荷回路ＲＬを備えている。この負荷回路ＲＬは、二次電池とそれを充電する充電回路とを含んでいる。そして、受電装置２０１は、その負荷回路ＲＬを備えた、例えば携帯電子機器である。携帯電子機器としては携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯音楽プレーヤ、ノート型ＰＣ、デジタルカメラなどが挙げられる。送電装置１０１は受電装置２０１が載置される。そして、載置された受電装置２０１の二次電池を充電する。
【００１７】
送電装置１０１は、高周波高電圧発生回路１１、送電側アクティブ電極１２、送電側パッシブ電極１３、及びＡＣＶ検出回路１４を備えている。送電側アクティブ電極１２は、本発明の「第１電極」及び「送電側第１電極」に相当し、送電側パッシブ電極１３は、本発明の「第２電極」及び「送電側第２電極」に相当する。図１に示すキャパシタンス素子ＣＧは主に送電側アクティブ電極１２と送電側パッシブ電極１３とによる容量である。ＡＣＶ検出回路１４は、電極１２，１３間の電圧Ｖ１を容量分圧し、分圧された交流電圧を整流した直流電圧を検出信号Ｖ（ＡＣＶ）として生成する。
【００１８】
図２は、送電装置１０１の高周波高電圧発生回路１１の構成を示すブロック図である。
【００１９】
高周波高電圧発生回路１１は、例えば１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波電圧を発生し、その電圧をパッシブ電極１２とアクティブ電極１３との間に印加する。高周波高電圧発生回路１１は、制御回路１１１、駆動電源回路１１２、ＤＣＶ，ＤＣＩ検出回路１１３、駆動制御回路１１４、スイッチング回路１１５及び昇圧回路１１６を備えている。
【００２０】
制御回路１１１は、本発明に係る「判定部」に相当する。駆動制御回路１１４は、本発明に係る「周波数掃引回路」に相当する。スイッチング回路１１５は、本発明に係る「直流交流変換回路」に相当する。
【００２１】
制御回路１１１は、高周波高電圧発生回路１１が有する各部１１２〜１１６の制御を行う。駆動電源回路１１２は、商用電源から変換された一定の直流電圧（例えばＤＣ１２Ｖ又は５Ｖ）を入力する電源回路である。駆動電源回路１１２は、電源インピーダンス切替回路１１２Ａを備えている。電源インピーダンス切替回路１１２Ａは、駆動電源回路１１２の出力インピーダンスを切り替える回路であり、スイッチング回路１１５へ定電圧を印加するか定電流を供給するかを切り替える。
【００２２】
駆動制御回路１１４は、制御回路１１１から出力される信号に従ってスイッチング回路１１５のスイッチ素子をスイッチングする。スイッチング回路１１５は、スイッチング制御されることで、昇圧回路１１６の入力部を交番駆動する。昇圧回路１１６は、１次コイル及び２次コイルを有する昇圧トランスを含む。
【００２３】
ＤＣＶ，ＤＣＩ検出回路１１３は、スイッチング回路１１５に印加される電圧ＤＣＶと、スイッチング回路１１５に流れる駆動電流ＤＣＩを検出する。制御回路１１１は、ＤＣＶ，ＤＣＩ検出回路１１３が検出した検出信号Ｖ（ＤＣＶ），Ｖ（ＤＣＩ）を読み取る。また、制御回路１１１は、定電圧モードにおいて、ＡＣＶ検出回路１４が検出した検出信号Ｖ（ＡＣＶ）を読み取って、交流電圧Ｖ１が一定となるように高周波高電圧発生回路１１の発生電圧を帰還制御する。
【００２４】
図１に戻り、受電装置２０１は、受電側アクティブ電極１６と受電側パッシブ電極１７と、圧電トランス１８及びインダクタンス素子Ｌ２による降圧回路とを備えている。図１に示すキャパシタンス素子ＣＬは、主に受電側アクティブ電極１６と受電側パッシブ電極１７とによる容量である。送電装置１０１の送電側アクティブ電極１２と送電側パッシブ電極１３とによる結合電極と、受電装置２０１の受電側アクティブ電極１６と受電側パッシブ電極１７とによる結合電極との結合は、相互容量Ｃｍを介して結合しているものと表すことができる。
【００２５】
圧電トランス１８は基準電位端子Ｅ１２と入力端子Ｅ２０との間に印加される電圧を降圧して出力端子Ｅ１１へ出力する。高周波高電圧発生回路１１が高周波電圧を発生した場合、圧電トランス１８は、キャパシタンス素子ＣＬに誘起される電圧１００〜３ｋＶを５〜２４Ｖに降圧して負荷回路ＲＬへ出力する。
【００２６】
図３は図１に示すワイヤレス電力伝送システム１の等価回路図である。
【００２７】
圧電トランス１８は、図３に示すように、キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２、インダクタンス素子Ｌｐ、キャパシタンス素子Ｃｐ、抵抗Ｒｐ及び理想変圧器Ｔｐで表される。キャパシタンス素子Ｃ２は圧電トランスの等価出力容量であり、キャパシタンス素子Ｃｐ及びインダクタンス素子Ｌｐは電気機械的なパラメータである。
【００２８】
圧電トランス１８の共振周波数は主にキャパシタンス素子Ｃｐとインダクタンス素子Ｌｐによる直列共振回路の共振で定まる。電気エネルギー変換は弾性振動を介するため、圧電体セラミックスの弾性波伝搬速度と寸法で決まる固有共振周波数を有する。この圧電トランス１８と受電装置２０１の結合電極部のキャパシタンス素子ＣＬのキャパシタンス、及び送電装置１０１の結合電極部のキャパシタンス素子ＣＧによって第１の共振回路ＲＣ１が構成されている。この第１の共振回路ＲＣ１の回路定数によって第１の共振回路ＲＣ１の共振周波数が定まる。
【００２９】
また、圧電トランス１８の等価出力容量であるキャパシタンス素子Ｃ２とインダクタンス素子Ｌ２とによって第２の共振回路ＲＣ２が構成されている。このキャパシタンス素子Ｃ２のキャパシタンスとインダクタンス素子Ｌ２のインダクタンスとによって第２の共振回路ＲＣ２の共振周波数が定まる。
【００３０】
本実施形態では、第１の共振回路ＲＣ１と第２の共振回路ＲＣ２とは、それぞれの共振周波数がほぼ同じとなるように定数設定されて、複合共振（結合共振）する。第１の共振回路ＲＣ１と第２の共振回路ＲＣ２との共振周波数を同じにすることで、効率よく電力伝送が行える。そして、後に詳述するが、高周波高電圧発生回路１１は、発生する高周波電圧の周波数を、第１の共振回路ＲＣ１と第２の共振回路ＲＣ２との複合共振（結合共振）による二つの共振周波数の間に定めている。
【００３１】
図４は、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の周波数特性及び伝送効率特性を示す図である。
【００３２】
図４に示す実線は、送電装置１０１の高周波高電圧発生回路１１から送電側アクティブ電極１２及び送電側パッシブ電極１３側を視たときの入力インピーダンスＺｉｎの周波数特性を示す。入力インピーダンスＺｉｎは、詳しくは、昇圧回路１１６の１次側から受電装置２０１を視たときのインピーダンスであり、ＤＣＶ,ＤＣＩ検出回路１１３から検出信号Ｖ（ＤＣＶ）を読み取ることで、検出される（図２参照）。
【００３３】
送電装置１０１に受電装置２０１が載置された状態で、高周波高電圧発生回路１１の発生する高周波電圧の周波数をスイープ（掃引）させた場合、図４の実線に示すように、入力インピーダンスＺｉｎの周波数特性は２つの極小値を有する。この２つの極小値を、ピーク周波数ｆ１，ｆ２という。ピーク周波数ｆ１，ｆ２は、第１の共振回路ＲＣ１と第２の共振回路ＲＣ２との複合共振（結合共振）による共振周波数である。
【００３４】
図４に示す破線は、送電装置１０１から受電装置２０１への電力伝送効率の周波数特性を示す。この電力伝送効率の周波数特性を見ると、ピーク周波数ｆ１，ｆ２の略中点となる周波数ｆ０が最も効率が良い。この周波数ｆ０が、ワイヤレス電力伝送システム１の動作点、すなわち、効率よく電力伝送を行うための周波数となる。以下、この周波数ｆ０を駆動周波数ｆ０という。
【００３５】
なお、図４の約３８０ｋＨｚ近傍に示されるピークは、送電装置１０１側の直列共振回路の影響により生じるピークである。
【００３６】
次に、受電装置２０１が圧電トランス１８を備える場合と対比するために、受電装置の降圧回路が巻線トランスからなる場合のワイヤレス電力伝送システムについて説明する。
【００３７】
図５は、受電装置が巻線トランスを備えたワイヤレス電力伝送システムの回路図である。
【００３８】
ワイヤレス電力伝送システム２は、図１及び図２で説明した、ワイヤレス電力伝送システム１と同じ構成の送電装置１０１を備えている。ワイヤレス電力伝送システム２が備える受電装置２０２は、降圧回路２１が巻線トランスＴＬ及びインダクタンス素子ＬＬにより構成されている。この降圧回路２１は、キャパシタンス素子ＣＬとで共振回路ＲＣ３を構成する。
【００３９】
図６は、図５に示すワイヤレス電力伝送システム２の周波数特性及び伝送効率特性を示す図である。
【００４０】
図６の実線は、スイッチング回路１１５（図２参照）へ定電流を供給した状態での、スイッチング回路１１５に印加される電圧の周波数特性を示す。送電装置１０１に受電装置２０２が載置された状態で、高周波高電圧発生回路１１を定電流駆動させ、さらに、高周波高電圧発生回路１１の発生する高周波電圧の周波数をスイープ（掃引）させた場合、図６の実線に示すように、電圧の周波数特性は１つの極大値を有する。この極大値をピーク周波数ｆ３という。ピーク周波数ｆ３は、共振回路ＲＣ３の共振周波数である。なお、この電圧の周波数特性は、昇圧回路１１６（図２参照）の１次側から受電装置２０２を視たときの入力インピーダンスの周波数特性と略同じ波形となる。
【００４１】
図６の破線は、電力伝送効率の周波数特性を示している。この電力伝送効率の周波数特性を見ると、ピーク周波数ｆ３が最も効率が良い。このピーク周波数ｆ３が、ワイヤレス電力伝送システム２の動作点、すなわち、効率よく電力伝送を行うための駆動周波数となる。
【００４２】
このように、受電装置の降圧回路が、圧電トランス１８からなる場合と、巻線トランスＴＬからなる場合とで、周波数特性の波形が異なる。これは、降圧回路が圧電トランス１８からなる場合には、第１の共振回路ＲＣ１と第２の共振回路ＲＣ２とが形成され、これら２つの共振回路が共振（複合共振）しているのに対し、降圧回路が巻線トランスＴＬからなる場合には、１つの共振回路のみが共振していることに起因する。
【００４３】
すなわち、送電装置１０１の制御回路１１１は、入力インピーダンスの周波数特性の波形（ピーク周波数）から、受電装置の降圧回路が圧電トランス１８からなるか、巻線トランスＴＬからなるかの判定を行える。そして、それぞれの場合に対して、最も効率が良い電力伝送を行うための駆動周波数を決定することができる。受電装置の降圧回路が圧電トランス１８からなるか否かの判定を行うことで、決定した駆動周波数が最も効率が良い電力伝送を行えるか否かの信頼性を高めることができる。
【００４４】
最も簡便な判別方法としては、巻線トランスである場合の駆動周波数でスイッチング回路１１５を駆動させ、その際の入力インピーダンスの絶対値で以って、所定の閾値よりも高い場合、受電装置２０１の降圧回路が巻線トランスＴＬからなると判定し、所定の閾値よりも低い場合、受電装置２０１の降圧回路が圧電トランス１８からなると判別する方法が考えられる。
【００４５】
また、受電装置２０１の降圧回路が圧電トランス１８からなる場合、駆動制御回路１１４が掃引する周波数帯域内において、低次又は高次の共振波形が現れるため、駆動制御回路１１４が掃引する周波数帯域内に、複数の共振点及び反共振点があるか否かで判別することも可能である。
【００４６】
図７は、図２に示した制御回路１１１の動作を示すフローチャートである。
【００４７】
制御回路１１１は、送電装置１０１に受電装置が載置されると、電源インピーダンス切替回路１１２Ａの切り替えによって、スイッチング回路１１５へ定電流を供給するように設定する（Ｓ１１）。なお、受電装置の載置検知は、センサによる検知であってもよいし、受電装置への送電電流（ＤＣＩ）の変動による検知であってもよい。次に、制御回路１１１は、スイープ（掃引）すべき周波数範囲の初期値を設定し、その周波数で駆動制御回路１１４を駆動する（Ｓ１２）。そして、その状態でＤＣＶ，ＤＣＩ検出回路１１３の検出信号からＶ（ＤＣＶ）を読み取る（Ｓ１３）。より詳しくは、制御回路１１１は、周波数をΔｆ分シフトしてＶ（ＤＣＶ）を読み取る処理を繰り返し行い、この処理を周波数が設定範囲の最終値になるまで繰り返す。
【００４８】
制御回路１１１は、周波数スイープにより得られた電圧ＤＣＶの周波数特性（入力インピーダンスの周波数特性）の極小値又は極大値を検出する（Ｓ１４）。そして、検出した極小値又は極大値から、制御回路１１１は、周波数特性が圧電トランス１８の特性のものであるかを判定する（Ｓ１５）。
【００４９】
例えば、制御回路１１１は、周波数のスイープ範囲内に、２つの極小値を検出した場合には、周波数特性が圧電トランス１８の特性であると判定し（Ｓ１５，ＹＥＳ）、二つの極小値（図４に示すピーク周波数ｆ１，ｆ２）の間の周波数（駆動周波数ｆ０）を、電力伝送を行うための駆動周波数に決定する（Ｓ１６）。一方、周波数のスイープ範囲内に、１つの極大値（図６に示すピーク周波数ｆ３）を検出した場合には、制御回路１１１は、周波数特性が圧電トランス１８の特性のものでない、すなわち、巻線トランスＴＬの特性のものであると判定し（Ｓ１５，ＮＯ）、検出した極大値（図６に示すピーク周波数ｆ３）を、電力伝送を行うための駆動周波数に決定する（Ｓ１７）。そして、制御回路１１１は、決定した駆動周波数で電力伝送を行う（Ｓ１８）。
【００５０】
以上のように、本実施形態では、送電装置１０１は、載置された受電装置が圧電トランス１８を有するか否かを判定ができるため、圧電トランス１８又は巻線トランスＴＬの特性に応じた最適な駆動周波数を設定できる。これにより、効率の良い電力伝送を実現することができる。
【００５１】
（変形例）
なお、本実施形態では、制御回路１１１は、受電装置２０１が圧電トランス１８を備えている場合の周波数特性における、二つの極小値を検出しているが、極大値を検出し、その間の周波数を駆動周波数に決定するようにしてもよい。
【００５２】
また、電力伝送の高電力化を図るために、受電装置２０１の圧電トランス１８が高次モードで駆動する場合であって、圧電トランス１８の後段（負荷回路ＲＬ）側に電力消費する抵抗負荷が接続されている場合には、図４の実線に示す周波数特性の波形がなまる場合がある。この場合、抵抗負荷と共振回路ＲＣ１，ＲＣ２との結合により、共振回路ＲＣ１，ＲＣ２のＱ値が低くなるため、制御回路１１１は、周波数特性の極値（共振ピーク）が検出できない。このため、制御回路１１１は、効率良く電力伝送を行うための駆動周波数を決定できない。
【００５３】
以下に、圧電トランス１８を、ｎλ／２（ｎは２以上の整数）モードで駆動する場合における、駆動周波数の決定方法について説明する。
【００５４】
図８は、圧電トランス１８を高次モードで駆動した場合での、ワイヤレス電力伝送システムの周波数特性を示す図である。図８では、受電装置２０１を送電装置１０１に載置していない場合の周波数特性（破線）も同時に示している。
【００５５】
圧電トランス１８を２次モード（ｎ＝２）で圧電トランス１８を駆動した場合、前記の通り高次モードではＱ値が低く、図８の領域Ａにピーク周波数が現れない（小さい）。このため、制御回路１１１は、図４で説明したピーク周波数ｆ１，ｆ２に相当する周波数を検出できない。そこで、制御回路１１１は、低次モードでの圧電トランス１８の共振ピークを検出する。詳しくは、制御回路１１１は、ｍ次モード（１≦ｍ≦ｎ−１）の共振ピークを検出する。この場合、図８の領域Ｂに示すように、１次モードの共振ピーク（共振周波数及び反共振周波数）が現れる。
【００５６】
制御回路１１１は、検出した共振周波数ｆ４及び反共振周波数ｆ５の間の周波数をｎ／ｍ倍した周波数、すなわち、２倍の周波数を駆動周波数に決定する。図８の場合、共振周波数ｆ４及び反共振周波数ｆ５の間の周波数２７０［ｋＨｚ］を２倍した５４０［ｋＨｚ］を駆動周波数に決定する。
【００５７】
なお、駆動周波数を決定する方法としては、前記した２次モードで駆動させて、１次モードで検出した共振周波数ｆ４及び反共振周波数ｆ５の間の周波数の２倍の周波数を駆動周波数に決定することに限定されない。例えば、λ／２モードで駆動させ、２次モードで検出した共振周波数及び反共振周波数の間の周波数の１／２倍の周波数を駆動周波数に決定する方法であってもよい。
【００５８】
このように、高次モードで圧電トランス１８を駆動する場合において、共振ピークが検出できない場合には、制御回路１１１は、受電装置２０１は圧電トランス１８を備えていると判定でき、そして、低次モードでの共振ピークを検出することで、効率良く電力伝送を行うための駆動周波数を決定できる。この設定は、制御回路１１１のソフトウェア設定により対応できるため、別途ハードウェア構成を追加する必要がないため、構造の複雑化を抑制できる。
【００５９】
以上説明したように、高次モードで圧電トランス１８を駆動する場合であっても、送電装置１０１側では、受電装置２０１が圧電トランス１８を用いていることを判定でき、さらに、電力伝送に行うための駆動周波数を決定できる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｃ１，Ｃ２−キャパシタンス素子
ＣＧ−キャパシタンス素子
ＣＬ−キャパシタンス素子
Ｃｍ−相互容量
Ｃｐ−キャパシタンス素子
Ｅ１１−出力端子
Ｅ１２−基準電位端子
Ｅ２０−入力端子
Ｌ２−インダクタンス素子
ＬＬ−インダクタンス素子
Ｌｐ−インダクタンス素子
ＲＣ１−第１の共振回路
ＲＣ２−第２の共振回路
ＲＣ３−共振回路
ＲＬ−負荷回路
Ｒｐ−抵抗
ＴＬ−巻線トランス
Ｔｐ−理想変圧器
１，２−ワイヤレス電力伝送システム
１１−高周波高電圧発生回路
１２−送電側アクティブ電極（送電側第１電極）
１３−送電側パッシブ電極（送電側第２電極）
１４−ＡＣＶ検出回路
１６−受電側アクティブ電極（第１外部電極、受電側第１電極）
１７−受電側パッシブ電極（第２外部電極、受電側第２電極）
１８−圧電トランス
２１−降圧回路
１０１−送電装置
１１１−制御回路（判定部、周波数決定回路）
１１２−駆動電源回路
１１２Ａ−電源インピーダンス切替回路
１１３−ＤＣＩ検出回路（検出回路）
１１４−駆動制御回路（周波数掃引回路）
１１５−スイッチング回路（直流交流変換回路）
１１６−昇圧回路
２０１，２０２−受電装置（外部装置）
【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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