JP2012039800A - 電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な制御で電力伝送効率を高め、負荷に供給する電力を適正に制御できる電力伝送システムを構成する。
【解決手段】受電装置の負荷をオープンにした状態で、第１の共振回路と第２の共振回路が結合した場合、共振周波数は低周波側の共振周波数（ｆｅ）と高周波側の共振周波数（ｆｍ）とに分かれる。ｆｅ，ｆｍの中間で、結合電極に掛かる高周波高電圧ＡＣＶが極小になる周波数が存在する。このように、第２の共振回路に対する負荷が軽い状態で、高周波高電圧ＡＣＶが極小になる周波数を駆動周波数に定める。受電装置が載置された状態で共振周波数の特性を測定して駆動周波数を決定した後は、その駆動周波数で効率良く電力伝送する。
【選択図】図５

Description

本発明はワイヤレスで電力を伝送する電力伝送システムに関するものである。

代表的なワイヤレス電力伝送システムとして、送電装置の一次コイルから受電装置の二次コイルに磁界を利用して電力を伝送する磁界結合方式の電力伝送システムが知られている。しかし、磁界結合で電力を伝送する場合、各コイルを通る磁束の大きさが起電力に大きく影響するため、一次コイルと二次コイルとの相対位置関係に高い精度が要求される。また、コイルを利用するため、装置の小型化が難しい。

一方、特許文献１に開示されているような電界結合方式のワイヤレス電力伝送システムも知られている。このシステムでは、送電装置の結合電極から受電装置の結合電極に電界を介して電力が伝送される。この方式は、結合電極の相対位置精度が比較的緩く、また、結合電極の小型・薄型化が可能である。

図１は特許文献１の電力伝送システム１００のブロック図である。この電力伝送システム１００は、給電装置１５２及び受電装置１５４を含む。給電装置１５２は、共振部６２、及び給電電極６４，６６を備えている。受電装置１５４は、受電電極８０，８２、共振部１８４、整流部８６、回路負荷８８、電力測定部１２０、及びインピーダンス制御部１３０を備える。電力測定部１２０は、回路負荷８８の両端電圧を検出して回路負荷８８に現在供給されている電力値を測定し、測定した電力値をインピーダンス制御部１３０へ出力する。インピーダンス制御部１３０は、電力測定部１２０から出力される電力値に基づいて、例えばバリキャップ素子を用いた可変容量素子Ｃｖ１の両端電圧、または可変誘導素子Ｌｖ１のインダクタンスを制御し、供給されている電力値を最大化させる。

ワイヤレス電力伝送システムで充電装置を構成し、その二次電池の満充電後における再充電を考慮したものとして特許文献２が開示されている。

図２は特許文献２の電力伝送システムのブロック図である。送電装置１は、発振回路１１と、駆動クロック生成回路１２と、ドライバ制御回路１３と、ドライバ回路１４ａ、１４ｂと、キャパシタ（コンデンサ）１５ａ、１５ｂと、１次コイル１６と、電流検出回路１７と、制御回路１８と、を備えている。

１次コイル１６は、受電装置２側の２次コイル２１と電磁結合し、電磁誘導作用によって１次コイル１６側から２次コイル２１側に向けて電力を伝送する。電流検出回路１７は、１次コイル１６に流れる電流を検出する。この検出電流は、制御回路１８に入力される。制御回路１８は、電流検出回路１７の検出電流に基づいて、所定の給電制御を行う。

受電装置２は、送電装置１から送出される電力を受け取り、その電力で２次電池２６を充電する。受電装置２は、２次コイル２１と、整流回路２２と、平滑用コンデンサ２３と、レギュレータ２４と、モニタ回路２５と、２次電池２６と、を備えている。

２次コイル２１は、送電装置１側の１次コイル１６と電磁結合して電圧を誘起する。１次コイル１６と２次コイル２１とは、いずれも、同一の平面内で巻線を渦巻き状に巻いた平面状の平面コイルからなり、その平面同士を対向して接近させて電磁誘導作用を起こす。整流回路２２は、２次コイル２１の誘起電圧を整流する。平滑用コンデンサ２３は、整流回路２２からの出力電圧を平滑化する。その平滑化電圧は、レギュレータ２４に供給される。

レギュレータ２４は、上記の平滑化電圧に基づいて、所望の安定化された電圧を生成し、この生成電圧はモニタ回路２５および２次電池２６にそれぞれ供給される。２次電池２６には、負荷２７が接続される。モニタ回路２５は、レギュレータ２４からの出力電圧によって動作し、２次電池２６の電圧や電流を監視する。

特開２００９−２９６８５７号公報 特開２００８−２３６９６８号公報

特許文献１の電力伝送システムにおいては、回路負荷８８の両端電圧を検出して回路負荷８８に現在供給されている電力を測定し、供給される電力値が最大化するように可変容量素子の容量値または可変誘導素子のインダクタンス値を制御して、交流信号生成部の生成する交流信号の周波数を制御しようとするが、その制御が複雑であった。

特許文献２の電力伝送システムにおいては、二次電池の満充電後に再充電を行う場合に、所定のタイミングごとに一次コイルを駆動させ、その駆動開始から所定時間経過後に一次コイルを流れる電流を検出し、その検出電流に基づいて一次コイルを制御しようとするが、一次コイルに誘導される電流は微弱であるため、システムが複雑化する問題があった。

本発明は、簡単な制御で電力伝送効率を高め、負荷に供給する電力を適正に制御できる電力伝送システムを提供することを目的としている。

本発明の電力伝送システムは次のように構成する。
一次側結合電極、この一次側結合電極に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路、及び前記高周波高電圧発生回路に駆動電力を供給する駆動電源回路を備えた送電装置と、前記一次側結合電極に結合する二次側結合電極及び前記二次側結合電極に接続された負荷回路を備えた受電装置と、を有し、
前記高周波高電圧発生回路の発生電圧を検出する電圧検出手段と、前記高周波高電圧発生回路が発生する高周波電圧の周波数変化に対する前記発生電圧が極小または略極小になる周波数である中心周波数を検知する中心周波数検知手段と、前記高周波高電圧発生回路が発生する高周波電圧の周波数である駆動周波数を前記中心周波数またはその近傍の周波数に定めて、前記受電装置へ電力供給を行う制御手段と、を備える。

この構成により、送電装置が発生すべき高電圧の周波数を最適化でき、送電装置から受電装置へ伝送される電力を容易に最大化できる。

前記一次側結合電極及び前記高周波高電圧発生回路による第１の共振回路の共振周波数と、前記二次側結合電極及び前記負荷回路による第２の共振回路の共振周波数とはほぼ等しく、前記中心周波数検知手段は、前記第１の共振回路と前記第２の共振回路とが結合した状態で生じる二つの結合モードの周波数（ｆｅ，ｆｍ）を含む周波数範囲内で前記高周波電圧を検出する。
この構成により、最も高い結合度が得られる周波数を短時間で設定できる。

前記一次側結合電極及び前記高周波高電圧発生回路による第１の共振回路の共振周波数と、前記二次側結合電極及び前記負荷回路による第２の共振回路の共振周波数とはほぼ等しく、
前記制御手段は、前記第１の共振回路と前記第２の共振回路とが結合した状態で生じる二つの結合モードの周波数（ｆｅ，ｆｍ）のうち高域側の周波数（ｆｍ）から前記中心周波数までの周波数範囲内で前記駆動周波数を設定する。
この構成により、二次側結合電極の電位変動が抑制でき、不要電磁界の漏洩を抑制できる。

前記制御手段は、前記電圧検出手段による検出電圧が閾値を下回ったとき、前記駆動電源回路から前記高周波高電圧発生回路への電力供給を停止する。
この構成により、送電装置から受電装置へ伝送される電力が所定量まで低下したときに自動停止することができる。

前記送電装置は、前記駆動電源回路から前記高周波高電圧発生回路への供給電流量または前記高周波高電圧発生回路から前記一次側結合電極への供給電流量を検出する電流検出手段を備え、前記制御手段は、前記駆動周波数とは異なる監視用周波数で前記高周波高電圧発生回路を動作させた状態での前記供給電流量を監視し、前記供給電流量が閾値以上になったときに、前記高周波高電圧発生回路を前記駆動周波数で動作させて前記受電装置へ電力供給を行う。
この構成により、送電装置に対して受電装置が結合したことの検知及び電力伝送の開始を簡単な制御で行える。

前記送電装置は、前記駆動電源回路から前記高周波高電圧発生回路への供給電流量または前記高周波高電圧発生回路から前記一次側結合電極への供給電流量を検出する電流検出手段を備え、前記制御手段は、前記供給電流量が閾値以下になったとき、前記駆動電源回路から前記高周波高電圧発生回路への電力供給を停止する。
この構成により、送電装置から受電装置へ伝送される電力が所定量まで低下したことを簡単な制御で検知して自動停止できる。

本発明によれば、送電装置が発生すべき高電圧の周波数を最適化でき、送電装置から受電装置へ伝送される電力を容易に最大化できる。

図１は特許文献１の電力伝送システム１００のブロック図である。 図２は特許文献２の電力伝送システムのブロック図である。 図３は第１の実施形態に係る送電装置１０１と受電装置２０１の斜視図である。 図４（Ａ）はワイヤレス電力伝送システムの等価回路図である。図４（Ｂ）は負荷回路ＲＬと第2の共振回路の接続を断った状態を示す等価回路図である。 図５は、受電装置２０１の負荷回路ＲＬの抵抗値を変化させたときの高周波高電圧ＡＣＶの周波数特性を示す図である。 図６は、ＲＬ＝１２０ｋΩの場合の電力伝送効率を示す図である。 図７は送電装置１０１のブロック構成図である。 図８はスイッチング回路５６の構成と駆動制御回路５５との関係を示す図である。 図９（Ａ）は、受電装置２０１の負荷回路ＲＬの抵抗値を変化させたときの高周波高電圧ＡＣＶの実測による周波数特性図である。図９（Ｂ）は、受電装置２０１の負荷回路ＲＬの抵抗値を変化させたときの送電装置１０１から受電装置２０１への伝送電力の実測による周波数特性図である。 図１０は、図７に示した制御回路５２の処理内容のうち、負荷の周波数特性の測定及び駆動周波数の決定についての処理内容のフローチャートである。 図１１は、図７に示した制御回路５２の処理内容のうち、電力伝送開始／停止制御に関する処理内容のフローチャートである。 図１２は駆動周波数と監視用周波数との関係を示す図である。 図１３は、図７に示した制御回路５２の処理内容のうち、送電装置に対する受電装置の載置の検知及びそれ以降の処理内容についてのフローチャートである。

《第１の実施形態》
図３は第１の実施形態に係る送電装置１０１と受電装置２０１の斜視図である。この送電装置１０１と受電装置２０１とでワイヤレス電力伝送システムを構成している。

送電装置１０１は送電装置側パッシブ電極３１と送電装置側アクティブ電極３２を備え、受電装置２０１は受電装置側パッシブ電極４１と受電装置側アクティブ電極４２を備えている。送電装置側パッシブ電極３１と送電装置側アクティブ電極３２は本発明の一次側結合電極に相当する。受電装置側パッシブ電極４１と受電装置側アクティブ電極４２は本発明の二次側結合電極に相当する。

送電装置１０１に受電装置２０１を載置することによって、一次側結合電極と二次側結合電極との間に容量が生じる。この状態で、送電装置１０１は受電装置２０１へ電界結合により電力を伝送する。

なお、受電装置２０１は、例えば携帯電話やノート型ＰＣのような通信端末、デジタルカメラのような電子機器または玩具などである。

図４（Ａ）はワイヤレス電力伝送システムの等価回路図である。図４（Ｂ）は負荷回路ＲＬと第２の共振回路の接続を絶った状態を示す等価回路図である。図４（Ａ）において、送電装置１０１の高周波電圧発生回路ＯＳＣは例えば１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波電圧を発生する。昇圧トランスＴＧ及びインダクタＬＧによる昇圧回路３７は、高周波電圧発生回路ＯＳＣの発生する電圧を昇圧してパッシブ電極３１とアクティブ電極３２との間に印加する。キャパシタＣＧはパッシブ電極３１とアクティブ電極３２とによる容量である。昇圧回路３７とキャパシタＣＧは本発明に係る「第１の共振回路」に相当する。受電装置２０１のパッシブ電極４１とアクティブ電極４２との間には、降圧トランスＴＬ及びインダクタＬＬによる降圧回路４５が接続されている。キャパシタＣＬはパッシブ電極４１とアクティブ電極４２とによる容量である。降圧回路４５とキャパシタＣＬは本発明に係る「第２の共振回路」に相当する。降圧トランスＴＬの二次側には負荷回路ＲＬが接続されている。この負荷回路ＲＬは、ダイオードとコンデンサによる整流平滑回路及び二次電池で構成されている。キャパシタＣｍは容量結合の状態を示している。

図４（Ａ）に示した回路において、送電装置１０１の高周波電圧発生回路ＯＳＣが発生する電圧の周波数をどのようにして設定するかについて次に説明する。
図３に示したように、受電装置を送電装置に搭載し、その後、受電装置における降圧回路４５と負荷（たとえば二次電池）との結合を弱めた状態で、好ましくは、降圧回路４５と負荷の結合（接続）を絶った状態で、前記第１の共振回路の共振周波数および前記第２の共振回路の共振周波数を含む周波数範囲において、交流電圧値を測定する。そして、この周波数範囲における交流電圧値が極小になる周波数を見つけ出し、これを駆動周波数として定める。

図５は、受電装置２０１の負荷回路ＲＬの抵抗値を変化させたときの、一次側結合電極に印加される高周波高電圧ＡＣＶの周波数特性を示す図である。この図５に示すように、負荷と降圧回路４５の接続を絶った（計算では負荷回路ＲＬの抵抗値を１ＧΩに設定）状態で、第１の共振回路と第２の共振回路が結合した場合、共振周波数は、低周波側の共振周波数（ｆｅ）、高周波側の共振周波数（ｆｍ）とに分かれる。ｆｅ，ｆｍの中間でＡＣＶが極小になる周波数が存在する（この例では、１．０２７ＭＨｚ）。

ここで、低周波側の共振周波数（ｆｅ）は、第１の共振回路と第２の共振回路との間に等価的な電気壁が存在するものとした境界条件での共振周波数であり、高周波側の共振周波数（ｆｍ）は、第１の共振回路と第２の共振回路との間に等価的な磁気壁が存在するものとした境界条件での共振周波数である。

図４（Ａ）に示したキャパシタＣＧ，ＣＬのキャパシタンスをＣ、キャパシタＣｍのキャパシタンスをＣｍで表すと、二つの共振周波数は次の関係で表される。

ｆｅ=１／２π√（Ｌ（Ｃ＋Ｃｍ））
ｆｍ=１／２π√（Ｌ（Ｃ−Ｃｍ））
負荷回路ＲＬの抵抗値を低くしていくと、すなわち負荷と第２の共振回路の結合を高めてゆくと、ＡＣＶの周波数特性は徐々にゆるやかな特性になる。この例では、Ｒ＝１２０ｋΩの場合に電力伝送効率が最適になる。

図６は、ＲＬ＝１２０ｋΩの場合の電力伝送効率を示す図である。図６の横軸は周波数、縦軸は電力伝送効率である。このように、第２の共振回路に対する負荷が軽い状態で、ＡＣＶが極小となる周波数は、負荷に電力を供給するときの電力伝送効率が高い周波数である。

なお、動作周波数は、高周波高電圧ＡＣＶが極小になる周波数の近傍であればよく、極小周波数の±１０％の範囲から選ばれることが好ましい。特に、電圧値が極小になる周波数から、第１の共振回路と第２の共振回路を結合させた場合に現れる共振周波数（ｆｍ，ｆｅ）のうち高い方の共振周波数（ｆｍ）の間の周波数であることが好ましい。このような周波数範囲にある周波数を選択することにより、受電装置側のパッシブ電極の電位を低減することができる。この周波数範囲は、電力送電装置側アクティブ電極とパッシブ電極の間の電位差の位相と電力受電装置側アクティブ電極とパッシブ電極の間の電位差の位相との位相差の絶対値が０度以上９０度未満となる周波数範囲である。そのため、電力受電装置側パッシブ電極の電位変動が、グランド電位に近い電力送電装置側パッシブ電極の電位変動と同じ（同極性）になるので、電力受電装置側パッシブ電極の電位変動を抑制できる。これにより、不要電磁界の漏洩を抑制できる。

次に、送電装置１０１のより具体的な構成について示す。図７は送電装置１０１のブロック構成図である。ここで駆動電源回路５１は商用電源を入力して例えば一定の直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）を発生する電源回路である。制御回路５２は次に述べる各部との間で信号を入出力して各部の制御を行う。

駆動制御回路５５は制御回路５２から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号に従ってスイッチング回路５６のスイッチ素子をスイッチングする。スイッチング回路５６は後に示すように昇圧回路３７の入力部を交番駆動する。

ＤＣＩ検出回路５３はスイッチング回路５６に流れる駆動電流（すなわち、駆動電源回路５１から昇圧回路３７への供給電流量）を検出する。制御回路５２はこの検出信号Ｖ（ＤＣＩ）を読み取る。ＡＣＶ検出回路５８は、結合電極３１，３２間の電圧を容量分圧し、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。制御回路５２はこの検出信号Ｖ（ＡＣＶ）を読み取る。

図８は前記スイッチング回路５６の構成と駆動制御回路５５との関係を示す図である。スイッチング回路５６はハイサイトのスイッチ素子とローサイトのスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦによってプッシュプル動作を行い、昇圧回路３７を交番駆動する。

図９（Ａ）は、受電装置２０１の負荷回路ＲＬの抵抗値を変化させたときの高周波高電圧ＡＣＶの実測による周波数特性図である。図９（Ｂ）は、受電装置２０１の負荷回路ＲＬの抵抗値を変化させたときの送電装置１０１から受電装置２０１への伝送電力の実測による周波数特性図である。いずれも縦軸は任意単位（a.u.）である。

このように、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムにおいて、共振周波数における高周波高電圧ＡＣＶは負荷抵抗に応じて鋭敏に変化する。特に、負荷の抵抗値が大きくなると（満充電に近くなると）、周波数特性にピークが２つ現われ、共振周波数近傍の電圧値は小さくなる。この作用を利用して後に示すような制御でバッテリの充電状況を感度良く検出し、電力供給の継続や停止を高精度に行う。

図１０は、図７に示した制御回路５２の処理内容のうち、負荷の周波数特性の測定及び駆動周波数の決定についての処理内容のフローチャートである。
先ず、高周波電圧をモニタ用の電圧（電力伝送時の電圧より低い電圧）に設定する（Ｓ１１）。これは図７に示した駆動制御回路５５に与える信号のオンデューティ比を小さくする、あるいは周波数を共振周波数ｆ０からオフセットする、ことによって行う。このとき、図４（Ａ）に示した負荷回路ＲＬに含まれている整流回路のダイオードが非導通状態である。そのため、負荷のインピーダンスは高い状態であり第２の共振回路と負荷の結合が弱められている。

次に、スイープ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５５を駆動する（Ｓ１２）。そして、その状態でＡＣＶ検出回路５８の検出信号を読み取る（Ｓ１３）。

続いて、周波数をΔｆ分シフトして同様の処理を行う（Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ１３）。この処理を周波数が最終値になるまで繰り返す。これにより周波数スイープを行う。

その後、上記周波数スイープにより得られた高周波電圧の周波数特性に基づき、周波数ｆｅ，ｆｏ，ｆｍをそれぞれ検知する（Ｓ１６）。図９に示すように、負荷オープン時の二つの共振周波数のうち低い方がｆｅ、高い方がｆｍ、その間で高周波電圧が極小値となる周波数がｆｏである。したがって、駆動周波数をｆｏに設定する（Ｓ１７）。

図１１は、図７に示した制御回路５２の処理内容のうち、電力伝送開始／停止制御に関する処理内容のフローチャートである。
先ず、高周波電圧を電力伝送用に設定する（Ｓ２１）。これは図７に示した駆動制御回路５５に与える信号のオンデューティ比を大きくする、あるいは周波数を可変する、ことによって行う。このとき、負荷の大きさは、図４（Ａ）に示した負荷回路ＲＬに含まれている二次電池の状態に応じて定まる。

次に、高周波高電圧ＡＣＶ、及びスイッチング回路５６に流れる駆動電流ＤＣＩをそれぞれ読み取る（Ｓ２２→Ｓ２３）。そして、高周波高電圧ＡＣＶが閾値ＡＣＶｔｈを下回るか、駆動電流ＤＣＩが閾値ＤＣＩｔｈ１を下回るまで待つ（Ｓ２４→Ｓ２５→Ｓ２２・・・）。

高周波高電圧ＡＣＶが閾値ＡＣＶｔｈを下回るか、駆動電流ＤＣＩが閾値ＤＣＩｔｈ１を下回れば、駆動制御回路５５の駆動を停止する（Ｓ２６）。

このようにして、二次電池が満充電状態に相当する負荷状態となったことを高周波高電圧ＡＣＶまたは駆動電流ＤＣＩで検知して充電を停止することができる。

なお、図７に示したＡＣＶ検出回路５８は、結合電極３１，３２間の電圧を容量分圧して検出するので、しかも共振回路の電流ではなく、結合電極３１，３２の電圧を検出するので、制御回路５２は結合電極３１，３２に印加される電圧を精度よくモニタできる。そのため、制御回路５２は高周波高電圧ＡＣＶの検出電圧Ｖ（ＡＣＶ）をフィードバックして、結合電極３１，３２への印加電圧が過電圧になることもなく容易に安定化制御できる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態に係る電力伝送システムは、駆動周波数とは異なる監視用周波数で高周波高電圧発生回路を動作させた状態で駆動電流ＤＣＩを監視し、この駆動電流ＤＣＩと閾値との比較によって受電装置の載置有無を検知する。装置の回路構成は第１の実施形態で示したものと同じである。

図１２は駆動周波数と監視用周波数との関係を示す図である。駆動周波数ｆｏは、第１の実施形態で述べたとおり、負荷オープン時の高周波電圧が極小値となる周波数である。監視用周波数ｆmonitorは、図１２に示す例では監視用周波数ｆmonitorはｆｏより高い周波数である。例えばｆｍより高周波側に設定する。

図１３は、図７に示した制御回路５２の処理内容のうち、送電装置に対する受電装置の載置の検知及びそれ以降の処理内容についてのフローチャートである。
先ず、監視用周波数ｆmonitorで高周波高電圧を発生させる（Ｓ３１→Ｓ３２）。そして駆動電流ＤＣＩを検出する（Ｓ３３）。この駆動電流ＤＣＩが閾値ＤＣＩｔｈ２を超えるまで待つ（Ｓ３４→Ｓ３３）。この閾値ＤＣＩｔｈ２は電力伝送を行うべき受電装置が載置されたことを検知するための値である。監視用周波数ｆmonitorの高周波電圧を発生すれば、仮に単なる金属物体が載置されても、共振せず、殆ど容量結合しないので、伝送電力がなされず、安全性が保たれる。

充電を要する二次電池を備えた受電装置が載置されたなら、駆動電流ＤＣＩが増大する。駆動電流ＤＣＩが閾値ＤＣＩｔｈ２を超えたなら、駆動用周波数で高周波高電圧を発生させ、駆動電流ＤＣＩを検出する（Ｓ３５→Ｓ３６）。その後は、駆動電流ＤＣＩが閾値ＤＣＩｔｈ３を下回るのを待つ（Ｓ３７→Ｓ３６）。この閾値ＤＣＩｔｈ３は電力伝送を停止すべき駆動電流となったことを検知するための値である。例えば二次電池が満充電状態になった場合や受電装置が取り除かれたような場合、駆動電流ＤＣＩは閾値ＤＣＩｔｈ３より下回る。駆動電流ＤＣＩが閾値ＤＣＩｔｈ３より下回ったなら、駆動を停止する（Ｓ３８）。

このように、共振周波数ｆｏからオフセットした監視用周波数ｆmonitorの高周波電圧を印加したときの電流を検出して、受電装置の載置を検知するように構成したことにより、受電装置が載置されるのを待っている状態での高周波高電圧の電圧を低く抑えることができる。すなわち、監視用周波数ｆmonitorでは第１の共振回路は共振しないので、昇圧比が小さく、一次側結合電極に掛かる電圧が低いので、コロナ放電の抑制や不要電磁界の漏洩を大幅に低減できる。

なお、監視用周波数ｆmonitorは共振周波数ｆｏより低くてもよく、共振周波数ｆｏからオフセットされた周波数であればよい。ただ、監視用周波数ｆmonitorを共振周波数ｆｏよりも高い側に設定すると、受電装置以外の単なる金属体などの異物が載置された場合に、一次側結合電極の電圧が下がり、駆動電流も小さくなるため、受電装置と異物との区別が容易になる、という利点がある。これは、異物が載置されたときに送電装置と受電装置との間（結合部）の容量が増して、共振周波数が低下するので、この共振周波数とｆmonitorとの差が更に広がるからである。

第１の実施形態では、高周波電圧の周波数特性の測定時に、発生する電圧を低くして、負荷回路の整流ダイオードが導通しないようにしたので、特別なスイッチは不要であった。発生する電圧を低くしない場合には、高周波電圧の周波数特性の測定時に、図４（Ｂ）に示したようにスイッチで第２の共振回路と負荷回路との接続を絶てばよい。スイッチは必ずしもオープン状態でなくてもよい。負荷回路が第２共振回路より十分高いインピーダンスであればよい。

このようにして、監視状態では負荷回路のインピーダンスを高くして第２の共振回路と負荷回路との結合を弱め、通常の電力受電時には負荷回路へ電力を供給できる。

ＡＣＶ…高周波高電圧
ＡＣＶｔｈ…閾値
ＣＧ，ＣＬ…キャパシタ
ＤＣＩ…駆動電流
ＤＣＩｔｈ１，ＤＣＩｔｈ２，ＤＣＩｔｈ３…閾値
ｆｅ，ｆｏ，ｆｍ…共振周波数
ｆmonitor…監視用周波数
ｆｏ…中心周波数
ＬＧ，ＬＬ…インダクタ
ＯＳＣ…高周波電圧発生回路
ＲＬ…負荷回路
ＴＧ…昇圧トランス
ＴＬ…降圧トランス
Ｖｉｎ…受電電圧
Ｖｔｈ…閾値
３１…パッシブ電極（結合電極）
３２…アクティブ電極（結合電極）
３７…昇圧回路
４１…パッシブ電極（結合電極）
４２…アクティブ電極（結合電極）
４５…降圧回路
５１…駆動電源回路
５２…制御回路
５３…ＤＣＩ検出回路
５５…駆動制御回路
５６…スイッチング回路
５８…ＡＣＶ検出回路
１０１…送電装置
２０１…受電装置

Claims (6)

1. 一次側結合電極、この一次側結合電極に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路、及び前記高周波高電圧発生回路に駆動電力を供給する駆動電源回路を備えた送電装置と、
   前記一次側結合電極に結合する二次側結合電極及び前記二次側結合電極に接続された負荷回路を備えた受電装置と、を有し、
   前記高周波高電圧発生回路の発生電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記二次側結合電極と前記負荷回路との結合を弱めた状態で前記高周波高電圧発生回路が発生する高周波電圧の周波数変化に対する前記発生電圧が極小または略極小になる周波数である中心周波数を検知する中心周波数検知手段と、
   前記高周波高電圧発生回路が発生する高周波電圧の周波数である駆動周波数を前記中心周波数またはその近傍の周波数に定めて、前記受電装置へ電力供給を行う制御手段と、
   を備えた、電力伝送システム。
2. 前記一次側結合電極及び前記高周波高電圧発生回路による第１の共振回路の共振周波数と、前記二次側結合電極及び前記負荷回路による第２の共振回路の共振周波数とはほぼ等しく、
   前記中心周波数検知手段は、前記第１の共振回路と前記第２の共振回路とが結合した状態で生じる二つの結合モードの周波数を含む周波数範囲内で前記高周波電圧を検出する、請求項１に記載の電力伝送システム。
3. 前記一次側結合電極及び前記高周波高電圧発生回路による第１の共振回路の共振周波数と、前記二次側結合電極及び前記負荷回路による第２の共振回路の共振周波数とはほぼ等しく、
   前記制御手段は、前記第１の共振回路と前記第２の共振回路とが結合した状態で生じる二つの結合モードの周波数のうち高域側の周波数から前記中心周波数までの周波数範囲内で前記駆動周波数を設定する、請求項１に記載の電力伝送システム。
4. 前記制御手段は、前記電圧検出手段による検出電圧が閾値を下回ったとき、前記駆動電源回路から前記高周波高電圧発生回路への電力供給を停止する、請求項１〜３のいずれかに記載の電力伝送システム。
5. 前記送電装置は、前記駆動電源回路から前記高周波高電圧発生回路への供給電流量または前記高周波高電圧発生回路から前記一次側結合電極への供給電流量を検出する電流検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記駆動周波数とは異なる監視用周波数で前記高周波高電圧発生回路を動作させた状態での前記供給電流量を監視し、前記供給電流量が閾値以上になったときに、前記高周波高電圧発生回路を前記駆動周波数で動作させて前記受電装置へ電力供給を行う、請求項１〜４のいずれかに記載の電力伝送システム。
6. 前記送電装置は、前記駆動電源回路から前記高周波高電圧発生回路への供給電流量または前記高周波高電圧発生回路から前記一次側結合電極への供給電流量を検出する電流検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記供給電流量が閾値以下になったとき、前記駆動電源回路から前記高周波高電圧発生回路への電力供給を停止する、請求項１〜５のいずれかに記載の電力伝送システム。

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