JP6679040B2 - 非接触給電システム、送電ユニット及び非接触給電方法 - Google Patents

Description

本発明は、非接触給電システム、この非接触給電システムに用いる送電ユニット及びこれらを用いた非接触給電方法に関し、特に交流負荷を駆動する受電ユニットに電磁誘導方式により電力を非接触（ワイヤレス）で伝送する非接触給電システム、送電ユニット及び非接触給電方法に関する。

例えば、自動倉庫の搬送体等への電力供給の技術分野では、第１の給電線から、非接触で電力を更に第２の給電線に供給して、第２の給電線から直流電力を出力する送電ユニットが提案されている（特許文献１参照。）。
また、製造工場の中で部品の搬送等に用いられる無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）の動力源であるバッテリ（充電池）を非接触で充電するために直流電力を出力する充電装置も提案されている（特許文献２参照。）。しかしながら、交流負荷を駆動する交流出力の受電ユニットに、非接触（ワイヤレス）で電力を伝送する非接触給電システムは知られていない。

特開２００６−２１１８０３号公報 特開２００８−１３７４５１号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、交流負荷を駆動する受電ユニットに高周波電力を非接触（ワイヤレス）で伝送し、交流負荷のインピーダンスが急激に変動しても、送電ユニットの回路素子の保護と高い伝送効率とをバランスよく両立することができる非接触給電システム、この非接触給電システムに用いる送電ユニット及びこれらを用いた非接触給電方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、(a)受電コイルを有し、この受電コイルから入力された電力を変換して交流電流を生成し、この交流電流を交流負荷に供給する受電ユニットと、(b)交流電流よりも高周波の電力を非接触で供給する給電コイル、スイッチング素子を含み給電コイルに電流を流す駆動回路、給電コイルに供給された電力を測定する電力監視装置、スイッチング素子のゲートに駆動信号を供給する駆動信号生成回路、及び電力監視装置からの出力を用いて伝送効率−周波数曲線上で最適周波数を探索し、この最適周波数によって駆動信号の周波数を決定し、駆動信号生成回路を制御する周波数制御回路を有する送電ユニットと、を備える非接触給電システムであることを要旨とする。

本発明の第２の態様は、受電コイルを有し、この受電コイルから入力された電力を変換して交流電流を生成し、この交流電流を交流負荷に供給する受電ユニットに対し、交流電流よりも高周波の電力を非接触で供給する送電ユニットに関する。即ち、本発明の第２の態様に係る送電ユニットは、(a)受電コイルに密結合した給電コイルと、(b)スイッチング素子を含み給電コイルに高周波の電流を流す駆動回路と、(c)給電コイルに供給された電力を測定する電力監視装置と、(d)スイッチング素子のゲートに駆動信号を供給する駆動信号生成回路と、(e)電力監視装置からの出力を用いて伝送効率−周波数曲線上で最適周波数を探索し、この最適周波数によって駆動信号の周波数を決定し、駆動信号生成回路を制御する周波数制御回路と、を備えることを要旨とする。

本発明の第３の態様は、受電コイルを有し、この受電コイルから入力された電力を変換して交流電流を生成し、この交流電流を交流負荷に供給する受電ユニットに対し、送電ユニットの給電コイルから交流電流よりも高周波の電力を非接触で供給する非接触給電方法に関する。即ち、本発明の第３の態様に係る非接触給電方法は、(a)給電コイルの駆動回路から給電コイルに、交流電流よりも高周波の電流を流して、給電コイルに供給された電力を測定するステップと、(b)駆動回路に含まれたスイッチング素子のゲートに入力される駆動信号の最適周波数を、測定された電力を用いて伝送効率−周波数曲線上で探索するステップと、(c)最適周波数で駆動信号を生成してスイッチング素子を駆動するステップと、を含むことを要旨とする。

本発明に係る非接触給電システム、この非接触給電システムに用いる送電ユニット及びこれらを用いた非接触給電方法によれば、交流負荷のインピーダンスが急激に変動しても、送電ユニットの回路素子の保護と高い伝送効率とをバランスよく両立することができる。

本発明の実施の形態に係る送電ユニットの概略を模式的に説明する、ブロック図を含む回路図である。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットと組み合わせて用いられる受電ユニットの概略を模式的に説明するブロック図である。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットにおける周波数制御回路の構造を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットにおける制御処理の全体の流れを説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットにおける伝送電力制御処理モードの処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットにおける伝送電力制御処理モードの処理で行われる伝送効率周波数を変化させる処理を説明するグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットにおける保護周波数算出モードの処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットにおける保護周波数算出モードの処理で行われる保護周波数を変化させる処理を説明するグラフ図である。 図９（ａ）は本発明の実施の形態に係る非接触給電システムにおける給電コイルの両端で測定された電圧の波形図であり、図９（ｂ）は本発明の実施の形態に係る非接触給電システムにおける受電コイルの両端で測定された電圧の波形図である。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットの第１変形例の概略を模式的に説明する、ブロック図を含む回路図である。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットの第２変形例の概略を模式的に説明する、ブロック図を含む回路図である。 本発明の実施の形態に係る送電ユニットの第３変形例の概略を模式的に説明する、ブロック図を含む回路図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。更に、以下の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、例えば、紙面を９０度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読まれ、紙面を１８０度回転すれば「左」が「右」に、「右」が「左」になることは勿論である。

＜送電ユニット及び非接触給電システムの構造＞
本発明の実施の形態に係る非接触給電システムは、図１に示すように、給電コイルＬ１を有する送電ユニット１ａと、受電コイルＬ２を有し商用周波数の電力を誘導性負荷Ｘ等の交流負荷に出力する受電ユニット２とを備える。給電コイルＬ１から受電コイルＬ２へ、高周波の電力が非接触で供給される。高周波の周波数は伝送効率を考慮すると１０ｋＨｚ以上、より好ましくは３０ｋＨｚ以上、更に好ましくは４５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度が望まれる。高周波の周波数が１００ｋＨｚ以上でも良い。受電ユニット２が出力する交流の周波数は商用周波数に限定されるものではなく、給電コイルＬ１から受電コイルＬ２へ送信される高周波よりも低周波の種々の周波数の交流出力を出力してもよい。

給電コイルＬ１は、渦巻き円板状に構成され図示を省略したプラスチック等の誘電体からなる収納ボックスに納められている。そして、収納ボックスに納められた給電コイルＬ１の近傍に、給電コイルＬ１と間隔ｄを空けて対向するように非接触で、渦巻き円板状の受電コイルＬ２が配置されている。受電コイルＬ２も誘電体からなる収納ボックスに納められている。

給電コイルＬ１及び受電コイルＬ２の間隔ｄは、０．８ｃｍ程度〜１．２ｃｍ程度に近接して配置され、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２とが密結合をなしている。給電コイルＬ１に流れる高周波電流Ｉを１次電流として、受電コイルＬ２には電磁誘導により起電力が生じ、高周波の電力が非接触で伝送されることになる。受電コイルＬ２に供給された高周波の電力により、受電ユニット２が商用周波数の電力を出力し、誘導性負荷Ｘが駆動される。

図１に例示した構成では、本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａは、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１等の回路素子で構成され給電コイルＬ１に電流を流す駆動回路１４と、給電コイルＬ１に供給された電力を測定する電力監視装置１６と、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のゲートに駆動信号を供給する駆動信号生成回路１３と、駆動回路１４及び駆動信号生成回路１３に直流電源電圧を供給する整流回路１２と、電力監視装置１６の出力を用いて駆動信号生成回路１３の周波数を決定し、駆動信号生成回路１３を制御する周波数制御回路１７と、を備える。

図１に例示したように、送電ユニット１ａの回路素子となる、駆動回路１４のハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１等は、例えば絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等で構成できるが、ＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなく、より一般的なＭＩＳＦＥＴやＩＧＢＴ或いは静電誘導トランジスタ(ＳＩＴ)や静電誘導サイリスタ等でも構成できる。図１では、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１はｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１のドレイン及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のドレインは接続されインバーター回路が構成されている。

周波数制御回路１７は、電力監視装置１６からの出力を用いて伝送効率−周波数曲線（η−ｆ_ｅ曲線）上で最適周波数を探索し、この最適周波数によって駆動信号の周波数を決定し、駆動信号生成回路１３を制御する。整流回路１２は、接続端子１１を介して外部の電源に接続される。接続端子１１は、電源としての１００Ｖ又は２００Ｖ等の電圧で、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用の交流電源が供給される。

また受電コイルＬ２には、図２に示すように、整流回路２２、駆動信号生成回路２３及び駆動回路２４を有する受電装置２０が接続されている。受電コイルＬ２及び受電装置２０は、本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａと対になる受電ユニット２を構成する。また受電ユニット２の駆動回路２４からは交流電力が出力され、駆動回路２４には誘導性負荷Ｘが接続され、誘導性負荷Ｘに交流電流が流れる。受電ユニット２側は商用周波数の回路であるため、誘導性負荷Ｘにインピーダンス変化が発生した場合でも、ｄｉ／ｄｔが小さく、経験上、駆動回路２４を構成しているスイッチング素子の破壊は殆どない。

送電ユニット１ａの整流回路１２は、直列に接続された第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２と、直列に接続された第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２と、が互いに並列に接続されて構成されている。
接続端子１１から延びる２本の端子のうち、一方の端子は接地され、他方の端子は第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２の中間点に接続されている。また第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２の中間点は接地されている。整流回路１２は、接続端子１１を介して入力された高周波電圧Ｖを、例えば１１０Ｖ程度の直流電圧に変換して駆動回路１４に出力する。

ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１のソースは、整流回路１２の第１のダイオードＤ１及び第１のコンデンサＣ１の中間点に接続されている。またロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のソースは、整流回路１２の第２のダイオードＤ２及び第２のコンデンサＣ２の中間点に接続されている。
駆動信号生成回路１３は、駆動回路１４のハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のそれぞれのゲートに接続されている。また図示を省略しているが、駆動信号生成回路１３は、整流回路１２が出力する直流電圧を用いて駆動信号を生成するように構成されている。

駆動信号生成回路１３は、例えばピーク電圧が１５Ｖ程度の高周波信号である駆動信号をそれぞれ生成し、生成した駆動信号をハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のそれぞれのゲートに出力する。
駆動信号生成回路１３からの駆動信号が駆動回路１４に入力されることにより、駆動回路１４をなすハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のそれぞれのゲートのオン／オフが切り替わり、第１のｐ型スイッチング素子ＰＭＯＳ１のドレイン及び第１のｎ型スイッチング素子ＮＭＯＳ１のソースの中間点から、図９（ａ）に示すような高周波の矩形パルス電圧が出力される。

ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１のドレイン及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のドレインの中間点には、給電コイルＬ１の一端が接続され出力ノードを構成している。給電コイルＬ１の他端は接地されている。よってハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１のドレイン及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のドレインの中間点から給電コイルＬ１に高周波電圧Ｖが出力されると、給電コイルＬ１に高周波電流Ｉが流れる。

電力監視装置１６は、給電コイルＬ１に入力される高周波電圧Ｖ及び給電コイルＬ１に流れる高周波電流Ｉを経時的に測定し、測定した高周波電圧Ｖ及び高周波電流Ｉの値を、周波数制御回路１７に出力する。
周波数制御回路１７は、図３に示すように、効率依拠周波数演算部１７ａ、出力電力取得部１７ｂ、伝送電力判定部１７ｃ、保護周波数演算部１７ｄ、最適周波数設定部１７ｅ及び電圧比較部１７ｆを有する。周波数制御回路１７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭメモリ及びＩ／Ｏ回路などを有するマイクロプロセッサ等で構成できる。

効率依拠周波数演算部１７ａは、図６に示すような、予め求められたη−ｆ_ｅ曲線上において、効率の点から、後述する伝送電力制御モードの処理における効率依拠周波数ｆ_ｅの最初の値を設定すると共に、高周波電圧Ｖの大きさに応じて効率依拠周波数ｆ_ｅを変化させる演算処理を行う。
出力電力取得部１７ｂは、電力監視装置１６から入力された高周波電圧Ｖ及び高周波電流Ｉの値の積を求めて給電コイルＬ１における１次電力Ｐを算出し取得する。伝送電力判定部１７ｃは、伝送電力制御処理モードの処理において、変化させた効率依拠周波数ｆ_ｅにより、伝送電力が増加するかどうかを判定する。

保護周波数演算部１７ｄは、算出された１次電力Ｐを用いて、受電ユニット２側の誘導性負荷Ｘのインピーダンスの変化によって、図９（ａ）に示されるようなスパイクノイズが誘導性負荷Ｘ側から逆流して重畳され、駆動回路１４が破壊されることを保護し、安全、且つ、安定的な電力を給電コイルＬ１に出力するための周波数である保護周波数ｆ_ｐを、高周波電圧Ｖの大きさに応じて算出する。

最適周波数設定部１７ｅは、効率依拠周波数ｆ_ｅ及び保護周波数ｆ_ｐを用いて、伝送効率の向上と駆動回路１４の保護とをバランスよく両立させる周波数である最適周波数ｆ_ｖを設定し、設定した最適周波数ｆ_ｖを駆動信号生成回路１３に出力する。駆動信号生成回路１３は、入力された最適周波数ｆ_ｖを駆動信号として生成し、駆動回路１４のハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１のゲートにそれぞれ出力する。

また周波数制御回路１７には、図示を省略する記憶装置が接続されている。この記憶装置には、予め求められている図６に示すようなη−ｆ_ｅ曲線のデータと、効率依拠周波数ｆ_ｅに設定される初期値ｆ_０が格納されている。初期値ｆ_０は、誘導性負荷Ｘに応じて、駆動回路１４の破壊が確実に防止されるように考慮して、測定やシミュレーション等により算出された値が設定されている。

またこの記憶装置には、出力電圧及び保護周波数に関し、誘導性負荷Ｘのインピーダンス特性に応じて予め求められた、図８に示すような破壊電圧−周波数曲線（Ｖ−ｆ_ｖ曲線）のデータも格納されている。尚、η−ｆ_ｅ曲線及びＶ−ｆ_ｖ曲線は、給電処理中にインシツ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）にリアルタイムで作成して格納することもできる。
またこの記憶装置には、効率依拠周波数ｆ_ｅの値を変化させる処理で用いるために設定された変化量Δｆ_ｅが格納されている。また誘導性負荷側の急激な負荷変動が、図９（ａ）に示すように給電コイルＬ１に発生させる大きなスパイク電圧によって、駆動回路１４が破壊されることを防止するために、誘導性負荷Ｘのインピーダンス特性に応じて設定された破壊閾値電圧Ｖｔｈが格納されている。

例えば、ＡＧＶ内に搭載する部品等の受け渡しに用いるコンベヤのモータを誘導性負荷Ｘとした場合、誘導性負荷Ｘを駆動するためには、例えばＡＣ１００Ｖの商用電源を用いて、１次側の送電ユニット１ａから、モータに接続された２次側の受電ユニット２に高周波の電力が電磁誘導方式で給電される。
しかし例えばＡＧＶのバッテリを非接触で給電する場合、受電ユニット２側では、誘導性負荷Ｘとしてのモータの起動時や、コンベヤが一時停止となった場合などにおいて、瞬間的に定格負荷の数倍以上の大きな電流が必要となる。この大電流を賄うために１次側から大きな電圧が出力されるように、送電ユニット１ａの駆動回路１４を駆動する駆動信号の周波数を変化させると、２次側の商用周波数と異なり高周波の電力を扱う１次側ではノイズの影響が著しく大きくなりため、駆動回路１４のハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１が耐え切れず焼損してしまう。

特に、受電ユニット２に接続される負荷が、モータ等の誘導性負荷（インダクタンス負荷）Ｘである場合、負荷変動によって駆動回路１４に図９（ａ）に示すような急峻なスパイク状の電圧が発生し、駆動回路１４のハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１が破壊されるおそれが一層大きくなる。しかし、これに対して駆動回路１４を保護するように駆動信号の周波数を変化させると、受電ユニット２側への伝送効率が大きく低下してしまう場合がある。すなわち急激に変動する誘導性負荷Ｘに非接触で給電する場合、送電ユニット１ａ側の駆動回路１４を駆動する駆動信号においては、最大の伝送効率を導く効率依拠周波数ｆ_ｅと、駆動回路１４のハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１を破壊から保護するために設定される保護周波数ｆｐとは必ずしも一致しない。周波数制御回路１７は図４に示すようなフローチャートを用いて、この問題を解決する。

＜送電ユニットの動作＞
本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａでは、図４に示すように、ステップＳ１において、周波数制御回路１７により、保護周波数ｆ_ｐに一定の値が設定されているかどうかを判定する。
保護周波数ｆ_ｐに一定の値が設定されていない場合、例えば誘導性負荷Ｘへの給電開始後の最初の処理であって、保護周波数ｆ_ｐとして何も値が入力されていない場合には、ステップＳ２に移行する。一方、保護周波数ｆ_ｐに一定の値が設定されている場合、例えば、後述する保護周波数算出モードの処理を既に実行し、一定の保護周波数ｆ_ｐの値が設定されている場合には、ステップＳ３に移行する。

次にステップＳ２において、周波数制御回路１７の効率依拠周波数演算部１７ａにより、効率依拠周波数ｆ_ｅに、記憶装置に格納されている初期値ｆ_０の値を設定して、ステップＳ４に移行する。一方、ステップＳ３においては、効率依拠周波数演算部１７ａにより、効率依拠周波数ｆ_ｅに、既に設定されている保護周波数ｆ_ｐの値を設定して、ステップＳ４に移行する。

（伝送電力制御モード）
次にステップＳ４において、周波数制御回路１７により伝送電力制御モードの処理を実行する。具体的には、まず図５に示すように、ステップＳ４１において、周波数制御回路１７の出力電力取得部１７ｂにより、駆動回路１４から給電コイルＬ１に出力される高周波電圧Ｖ及び高周波電流Ｉからなる１次電力を、電力監視装置１６を介して取得する。

次にステップＳ４２において、周波数制御回路１７の効率依拠周波数演算部１７ａにより、取得した１次電力に応じて効率依拠周波数ｆ_ｅの値を、図６に示すη−ｆ_ｅ曲線上で変化させる。そして取得した伝送効率ηが最大伝送効率η_０１と一致しない場合、伝送効率ηが最大伝送効率η_０１に近づくように、現在の効率依拠周波数ｆ_ｅ（ｉ）の値に設定された微小な変化量Δｆ_ｅを加算又は減算して、現在の効率依拠周波数ｆ_ｅ（ｉ）の値を変化させる。

図６中には、現在の効率依拠周波数ｆ_ｅが最大伝送効率η_０１に対応する最大効率周波数ｆ_ｅ０１よりも低いため、最大効率周波数ｆ_ｅ０１に向かって伝送効率ηの値が増加するように、現在の効率依拠周波数ｆ_ｅ（ｉ）に変化量Δｆ_ｅを加えて変化させた状態が例示されている。一方、現在の効率依拠周波数ｆ_ｅ（ｉ）が最大伝送効率η_０１に対応する最大効率周波数ｆ_ｅ０１よりも高い場合には、最大効率周波数ｆ_ｅ０１に向かって伝送効率ηの値が減少するように、現在の効率依拠周波数ｆ_ｅ（ｉ）から変化量Δｆ_ｅを減じて変化させる。

すなわち、ｉ回目の効率依拠周波数ｆ_ｅの値を変化させる処理は、変化量Δｆ_ｅの値が、正負両方の値で設定され得るとして、式（１）で一般化して表される：

ｆ_{ｅ（ｉ＋１）}＝ｆ_ｅ（ｉ）＋Δｆ_ｅ ………（１）

次にステップＳ４３において、出力電力取得部１７ｂにより、給電コイルＬ１に出力される高周波電圧Ｖ及び高周波電流Ｉからなる１次電力を、再度取得する。

次にステップＳ４４において、周波数制御回路１７の伝送電力判定部１７ｃにより、ステップＳ４３で取得した１次電力が、ｉ回目の効率依拠周波数ｆ_ｅの値を変化させる直前に取得した１次電力より増加して、伝送効率ηが向上したかどうかを比較する。
１次電力が増加した場合には、直前のｉ回目の効率依拠周波数ｆ_ｅ（ｉ）の値の変化が適切であると判定し、ステップＳ４２に移行して以降の処理を繰り返し、更に伝送効率ηの向上を図る。

一方、増加しなかった場合には、直前のｉ回目の効率依拠周波数ｆ_ｅ（ｉ）の値の変化が不適切で伝送効率ηが増加しなかった判定し、更に（ｉ−１）回目の効率依拠周波数ｆ_ｅの値の変化が適切であると判定し、ステップＳ４５に移行する。
次にステップＳ４５において、周波数制御回路１７の最適周波数設定部１７ｅにより、現在の最適周波数ｆ_ｖ（ｊ）の値として効率依拠周波数ｆ_{ｅ（ｉ―１）}の値を設定する。そして伝送電力制御モードの処理を終了して、図４中のステップＳ５に移行する。

次にステップＳ５において、周波数制御回路１７により、保護周波数算出モードの処理を実行するかどうかを判定する。保護周波数算出モードの処理は、ステップＳ４における伝送電力制御モードの処理の実行の都度、伝送電力制御モードの処理に伴って実行してもよいし、伝送電力制御モードの処理を所定の回数実行した後、１回実行するように、間隔を空けて定期的に実行してもよい。又は、非接触給電システムの管理者が所望のタイミングで実行できるように構成してもよい。
そのため、保護周波数算出モードの処理を直ぐに実行せず後で実行する場合にはステップＳ４に移行し、伝送電力制御モードの処理を再度実行する。一方、保護周波数算出モードの処理を直ぐに実行する場合にはステップＳ６に移行し、保護周波数算出モードの処理を開始する。

（保護周波数算出モード）
まず、図７のステップＳ５１において、周波数制御回路１７の保護周波数演算部１７ｄにより、保護周波数ｆ_ｐの値として、伝送電力制御モードの処理で設定された現在の最適周波数ｆ_ｖ（ｊ）の値を入力する。
次にステップＳ５２において、出力電力取得部１７ｂにより、給電コイルＬ１に出力される高周波電圧Ｖ及び高周波電流Ｉからなる１次電力を取得する。

次にステップＳ５３において、電圧比較部１７ｆにより、給電コイルＬ１に出力されている現在の高周波電圧Ｖの値と、記憶装置に格納されている破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈの値とを比較する。高周波電圧Ｖが破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であると判定した場合、ステップＳ５４に移行する。一方、高周波電圧Ｖが破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈ未満であると判定した場合には、保護周波数算出モードの処理を終了して、図４中のステップＳ７に移行する。

先行するステップＳ５３において高周波電圧Ｖが破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であると判定した場合、ステップＳ５４において、周波数制御回路１７の保護周波数演算部１７ｄにより、保護周波数ｆ_ｐの値を変化させる。具体的には、図８に示すようなＶ−ｆ_ｐ曲線を用いて、現在の保護周波数ｆ_ｐの値であるｆ_ｖ（ｊ）に対応する高周波電圧Ｖが最小電圧Ｖ_ｐ０２に近づくように、現在の保護周波数ｆ_ｐの値に設定された微小な変化量Δｆ_ｐを加算又は減算して、保護周波数ｆ_ｐの値を変化させる。

すなわち保護周波数ｆ_ｐの値を変化させる処理は、変化量Δｆ_ｐの値が、正負両方の値で設定され得るとして、式（２）で一般化して表される：

ｆ_ｐ＝ｆ_ｖ（ｊ）＋Δｆ_ｐ ………（２）

ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１を破壊から保護可能な高周波電圧Ｖと保護周波数ｆ_ｐとの関係は、誘導性負荷Ｘのインピーダンス特性によって、種々のタイプが存在する。図８中には、保護周波数ｆ_ｐが高くなるに従って高周波電圧Ｖが漸減するパターンＡと、保護周波数ｆ_ｐが高くなるに従って高周波電圧Ｖが漸増するパターンＢと、保護周波数ｆ_ｐが高くなるに従って高周波電圧Ｖが漸減して最小電圧Ｖ_ｐ０２に至り、その後、漸増するパターンＣと、の３つの主要なパターンが例示されている。以下の本発明の実施の形態に係る送電ユニットの動作においては、便宜上、パターンＣの場合を用いて説明する。

図８に示すように、現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）は最大保護周波数ｆ_ｐ０２より高く、且つ、破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈよりも高い。そのため、現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）が破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈ未満になるように、現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）から変化量Δｆ_ｐを減じて、最大保護周波数ｆ_ｐ０２に向かって値が減少するように変化させる。この変化量Δｆ_ｐは、現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）から破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈを減じた値を用いて算出することができる。

一方、パターンＣにおいて、現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）が、最大保護周波数ｆ_ｐ０２より低く、且つ、破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈよりも低い場合には、現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）が破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈ未満になるように、現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）に変化量Δｆ_ｐを加えて、最大保護周波数ｆ_ｐ０２に向かって値が増加するように変化させる。このときの変化量Δｆ_ｐは、破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈから現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）を減じた値を用いて算出することができる。

そして保護周波数ｆ_ｐの値を更新した後、保護周波数算出モードの処理を終了して、図４中のステップＳ７に移行する。尚、他のパターンＡ及びパターンＢの場合であっても、上記したパターンＣの場合と同様に、現在の保護周波数ｆ_ｐの値ｆ_ｖ（ｊ）が破壊閾値電圧Ｖ_ｔｈ未満になるように、適宜変化させればよい。
次にステップＳ７において、周波数制御回路１７により、駆動信号生成回路１３に生成させる駆動信号の最終的な最適周波数ｆ_{ｖｌａｓｔ}として、更新した保護周波数ｆ_ｐの値を入力して設定する。

次にステップＳ８において、周波数制御回路１７により、伝送電力制御モードの処理を実行するかどうかを判定する。伝送電力制御モードの処理を実行する場合、ステップＳ１に移行して、以降の処理を適宜繰り返し、最適周波数ｆ_{ｖｌａｓｔ}を更新する。一方、伝送電力制御モードの処理を実行しない場合、本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａの一連の処理を終了する。そして周波数制御回路１７は、最適周波数ｆ_{ｖｌａｓｔ}を駆動信号生成回路１３に出力する。この一連の処理を給電中に逐次行うことにより、給電コイルＬ１から受電コイルＬ２に伝送される高周波電力が、受電ユニット２の出力側の負荷変動に応じて最適化される。

本発明の実施の形態に係る非接触給電システムによれば、伝送電力制御モードの処理及び保護周波数算出モードの処理を適宜組み合わせて、給電コイルＬ１へ出力される高周波電圧の状態に応じて最適周波数ｆ_ｖを逐次変化させて更新し、更新した最適周波数ｆ_{ｖｌａｓｔ}で駆動回路１４を駆動して、給電コイルＬ１に出力する高周波電力を変化させる処理を繰り返す。

そのため、受電ユニット２がモータ等の誘導性負荷Ｘへの商用周波数の電力の給電中に、誘導性負荷Ｘの起動や停止といった負荷のインピーダンス変動、あるいはＡＧＶ等における積載物の有無等による負荷のインピーダンス変動が生じ、この負荷のインピーダンス変動に伴って図９（ａ）に示すように給電コイルＬ１への高周波出力電圧にスパイク状の電圧が逆流し、重畳される場合であっても、周波数制御回路１７が最適周波数ｆ_ｖを変化させて出力電圧を調整し、伝送効率ηが最適となるように周波数の値を変化させているので、逆起電力によるスパイク電圧の影響を速やかに緩和できる。よって送電ユニット１ａの回路の保護と高い伝送効率とをバランスよく両立して、給電することができる。

すなわち本発明の実施の形態に係る非接触給電システムにおいては、送電ユニット１ａは、誘導性負荷Ｘの負荷のインピーダンス変動が生じても、大きな高周波電力を非接触で安定して伝送できる。
図９（ａ）は、誘導性負荷Ｘとして扇風機を用いて、扇風機による交流負荷を変動させつつ最適周波数ｆ_ｖを変化させて、誘導性負荷Ｘに商用周波数の給電を行った時の、オシロスコープで観測した、給電コイルＬ１の両端の電圧波形である。また図９（ｂ）は受電ユニット２側の受電コイルＬ２の両端の電圧波形である。ＡＣ１００Ｖで５０Ｈｚの商用電源を接続端子１１に供給し、給電コイルＬ１の両端に約８０Ｖの高周波電圧Ｖを出力した。

図９（ａ）に示すように、高周波を出力する給電コイルＬ１の波形には、負荷のインピーダンス変動によって生じたｄｉ／ｄｔの大きなノイズが多重反射し、複数のスパイク成分が重畳されている。図９（ｂ）に示すように、受電コイルＬ２の波形にはノイズの影響が比較的小さいので、受電コイルＬ２から誘導性負荷Ｘを見た伝送線路の特性インピーダンスのマッチングよりも、給電コイルＬ１から受電コイルＬ２を見た伝送線路の特性インピーダンスのミスマッチングの方が大きいことがわかる。

受電ユニット２側は商用周波数であるため、ｄｉ／ｄｔが小さく、受電コイルＬ２から誘導性負荷Ｘを見た伝送線路の特性インピーダンスのマッチングが比較的よく、受電コイルＬ２の波形には、逆流成分（反射成分）であるノイズの影響が比較的小さいことが分かる。そして、図９（ａ）及び（ｂ）の測定の際の駆動信号の最適周波数ｆ_ｖは約４５ｋＨｚであった。一方、最適周波数ｆ_ｖを４５ｋＨｚから外して変化させた場合、給電コイルＬ１の高周波波形に重畳するスパイクノイズが急激に増加して、駆動回路１４のハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１が破壊された。既に述べたとおり、受電ユニット２は商用周波数の回路であるため、誘導性負荷Ｘにインピーダンス変化が発生した場合でも、ｄｉ／ｄｔが小さく、経験上、駆動回路２４を構成しているスイッチング素子の破壊は殆どない。

（その他の実施の形態）
本発明は上記のとおり開示した実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。

（第１変形例）
図１に示した送電ユニット１ａにおいては、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴをハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ１、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴをロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ１として用いて駆動回路１４を構成したが、これに限定されず、例えば図１０に示すように、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのみを用いてハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ２及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ２を構成することもできる。

第１変形例に係る送電ユニット１ｂにおける駆動回路１４ａは、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ２及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ２を接続してインバーター回路が構成されている。
また駆動信号生成回路１３は、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ２及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ２のそれぞれのゲートのオン／オフをそれぞれ切り換えて、給電コイルＬ１に高周波電圧Ｖを出力するようにハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ２及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ２のそれぞれのゲートに駆動信号を出力する。

第１変形例に係る送電ユニット１ｂにおける駆動回路１４ａ以外の構造及び動作については、図１に示した送電ユニット１ａにおいて同一又は類似の名称及び符号を付したそれぞれの装置と等価であるため、重複説明を省略する。第１変形例に係る送電ユニット１ｂによれば、本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａと同様に、交流負荷のインピーダンスが急激に変動しても、送電側の駆動回路１４ａの保護と高い伝送効率とをバランスよく両立することができる。

（第２変形例）
また例えば図１１に示すように、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ及びｎチャネルＭＯＳＦＥＴの両方をそれぞれ２個ずつ用いて駆動回路１４ｂを構成することもできる。第２変形例に係る送電ユニットは、図１に示した本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａと、整流回路１２及び駆動回路１４ｂの構造が異なる。

第２変形例に係る送電ユニットにおける駆動回路１４ｂは、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ａ、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ｂ、ロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ｂをＨブリッジ形に接続して構成されているハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ａ及びハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ｂはｐチャネルＭＯＳＦＥＴで、またロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ｂはｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。

駆動回路１４ｂのブリッジの位置には給電コイルＬ１が接続され、駆動回路１４ｂから高周波電圧Ｖが入力される。また給電コイルＬ１には電力監視装置１６が接続されている。尚、図１１中では、紙面の寸法の都合上、受電コイルＬ２に接続される受電装置及び誘導性負荷の図示を省略する。
また第２変形例に係る送電ユニットにおいては、整流回路１２は、直列に接続された第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２と、直列に接続された第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４と、第３のコンデンサＣ３と、が互いに並列に接続されて構成されている。

そして接続端子１１から延びる２本の端子のうち、一方の端子は第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２の中間点に接続されている。また他方の端子は第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４の中間点に接続されている。整流回路１２は、接続端子１１を介して入力された高周波電圧Ｖを直流電圧に変換して、駆動回路１４ｂに出力する。

また第２変形例に係る送電ユニットにおいては、第１の駆動信号生成回路１３ａ及び第２の駆動信号生成回路１３ｂが設けられている。第１の駆動信号生成回路１３ａは、Ｈブリッジの一方の直列回路をなすハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ａのそれぞれのゲートに接続されている。第２の駆動信号生成回路１３ｂは、Ｈブリッジの他方の直列回路をなすハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ｂ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ｂのそれぞれのゲートに接続されている。

第１の駆動信号生成回路１３ａ及び第２の駆動信号生成回路１３ｂは、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ａ、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ｂ、ロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ｂのそれぞれのゲートのオン／オフを切り換えて、給電コイルＬ１に高周波電圧Ｖを出力するように、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ａ、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ３ｂ、ロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ３ｂのそれぞれのゲートに駆動信号を出力する。

第１の駆動信号生成回路１３ａ及び第２の駆動信号生成回路１３ｂはいずれも周波数制御回路１７に接続され、周波数制御回路１７は、第１の駆動信号生成回路１３ａ及び第２の駆動信号生成回路１３ｂのそれぞれに対して、設定した最適周波数ｆ_ｖを出力する。第１の駆動信号生成回路１３ａ及び第２の駆動信号生成回路１３ｂは、入力されたそれぞれの最適周波数ｆ_ｖを駆動信号として生成し、駆動回路１４ｂに出力する。

第２変形例に係る送電ユニットにおける駆動回路１４ｂ以外の構造及び動作については、図１及び図１０に示したそれぞれの送電ユニット１ａにおいて同一又は類似の名称及び符号を付したそれぞれの装置と等価であるため、重複説明を省略する。第２変形例に係る送電ユニットによれば、本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａと同様に、交流負荷のインピーダンスが急激に変動しても、送電側の駆動回路１４ｂの保護と高い伝送効率とをバランスよく両立することができる。

（第３変形例）
また例えば図１２に示すように、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのみを４個用いて駆動回路１４ｃを構成することもできる。すなわち第３変形例に係る送電ユニットは、図１に示した本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａと、整流回路１２ａ及び駆動回路１４ｃの構造が異なる。

第３変形例に係る送電ユニットにおける駆動回路１４ｃは、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ４ａ、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ４ｂ、ロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ４ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ４ｂをＨブリッジ形に接続して構成されている。駆動回路１４ｃのブリッジの位置には給電コイルＬ１が接続され、駆動回路１４ｃから高周波電圧Ｖが入力される。尚、図１２中では、紙面の寸法の都合上、受電コイルＬ２に接続される受電装置及び誘導性負荷の図示を省略する。

第３変形例に係る送電ユニットにおいては、第１の駆動信号生成回路１３ａは、Ｈブリッジの一方の直列回路をなすハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ４ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ４ａのそれぞれのゲートに接続されている。第２の駆動信号生成回路１３ｂは、Ｈブリッジの他方の直列回路をなすハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ４ｂ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ４ｂのそれぞれのゲートに接続されている。

第１の駆動信号生成回路１３ａ及び第２の駆動信号生成回路１３ｂは、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ４ａ、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ４ｂ、ロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ４ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ４ｂのそれぞれのゲートのオン／オフを切り換えて、給電コイルＬ１に高周波電圧Ｖを出力するように、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ４ａ、ハイサイドスイッチング素子Ｑ_Ｈ４ｂ、ロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ４ａ及びロウサイドスイッチング素子Ｑ_Ｌ４ｂのそれぞれのゲートに駆動信号を出力する。

第３変形例に係る送電ユニットにおける駆動回路１４ｃ以外の構造及び動作については、図１、図１０及び図１１に示したそれぞれの送電ユニットにおいて同一又は類似の名称及び符号を付したそれぞれの装置と等価であるため、重複説明を省略する。第３変形例に係る送電ユニットによれば、本発明の実施の形態に係る送電ユニット１ａと同様に、交流負荷のインピーダンスが急激に変動しても、送電側の駆動回路１４ｃの保護と高い伝送効率とをバランスよく両立することができる。

以上の説明では、受電ユニット２が出力する交流電流よりも高周波となる電磁波を給電コイルＬ１から受電コイルＬ２に非接触で供給する場合について例示的に説明したが、電磁誘導方式で受電コイルＬ２に伝送される電磁波の周波数は、必ずしも、受電ユニット２が出力する交流電流よりも高周波の場合に限定されるものではない。受電ユニット２が出力する交流電流よりも低周波の電磁波を給電コイルＬ１から受電コイルＬ２に供給する場合、例えば、給電コイルＬ１から受電コイルＬ２に供給する周波数が３０〜１００ｋＨｚで、受電ユニット２が出力する交流電流の周波数が２００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ等の場合でもよい。

また本発明に係る非接触給電システムは、図１及び図１０〜図１２で示したようなそれぞれの実施の形態及び変形例の技術的思想を互いに組み合わせて構成することもできる。以上のとおり本発明は、本明細書及び図面に記載していない様々な実施の形態等を含むとともに、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１ａ，１ｂ 送電ユニット
２ 受電ユニット
１１ 接続端子
１２，１２ａ 整流回路
１３ 駆動信号生成回路
１３ａ 第１の駆動信号生成回路
１３ｂ 第２の駆動信号生成回路
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 駆動回路
１６ 電力監視装置
１７ 周波数制御回路
１７ａ 効率依拠周波数演算部
１７ｂ 出力電力取得部
１７ｃ 伝送電力判定部
１７ｄ 保護周波数演算部
１７ｅ 最適周波数設定部
１７ｆ 電圧比較部
２０ 受電装置
２２ 整流回路
２３ 駆動信号生成回路
２４ 駆動回路
Ｃ１ 第１のコンデンサ
Ｃ２ 第２のコンデンサ
Ｃ３ 第３のコンデンサ
Ｄ１ 第１のダイオード
Ｄ２ 第２のダイオード
Ｄ３ 第３のダイオード
Ｄ４ 第４のダイオード
Ｌ１ 給電コイル
Ｌ２ 受電コイル
Ｖ 高周波電圧
Ｉ 高周波電流
Ｘ 誘導性負荷（交流負荷）
ＱＨ１ ハイサイドスイッチング素子
ＱＬ１ ロウサイドスイッチング素子
ＱＨ２ ハイサイドスイッチング素子
ＱＬ２ ロウサイドスイッチング素子
ＱＨ３ａ ハイサイドスイッチング素子
ＱＨ３ｂ ハイサイドスイッチング素子
ＱＬ３ａ ロウサイドスイッチング素子
ＱＬ３ｂ ロウサイドスイッチング素子
ｄ 間隔

Claims (7)

1. 受電コイルを有し、該受電コイルから入力された電力を変換して交流電流を生成し、該交流電流を誘導性負荷に供給する受電ユニットと、
   前記受電コイルに電磁波を電磁誘導方式で非接触に供給する給電コイル、スイッチング素子を含み前記給電コイルに前記電磁波を生成するための電流を流す駆動回路、前記給電コイルに供給された電力を測定する電力監視装置、前記スイッチング素子のゲートに駆動信号を供給する駆動信号生成回路、予め求められた伝送効率−周波数曲線のデータを格納した記憶装置、及び周波数を変化させた場合の前記電力監視装置からの出力の変化が、前記記憶装置から読み出された前記伝送効率−周波数曲線の最大値に近づく変化となるように前記伝送効率−周波数曲線上で最適周波数を探索し、該最適周波数によって前記駆動信号の周波数を決定し、前記駆動信号生成回路を制御する周波数制御回路を有する送電ユニットと、
   を備え、前記電力監視装置は、前記給電コイルに入力される電圧であって、前記誘導性負荷のインピーダンス特性によって変化する高周波電圧及び前記給電コイルに流れる高周波電流を経時的に測定し、測定された前記高周波電圧及び前記高周波電流の値を前記電力のデータとして、前記周波数制御回路に出力することを特徴とする非接触給電システム。
2. 前記給電コイルは、前記交流電流とは異なる周波数の電磁波を前記受電コイルに供給することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
3. 受電コイルを有し、該受電コイルから入力された電力を変換して交流電流を生成し、該交流電流を誘導性負荷に供給する受電ユニットに対し、電磁波を電磁誘導方式で非接触に供給する送電ユニットであって、
   前記受電コイルに密結合した給電コイルと、
   スイッチング素子を含み前記給電コイルに前記電磁波を生成するための電流を流す駆動回路と、
   前記給電コイルに入力される電圧であって、前記誘導性負荷のインピーダンス特性によって変化する高周波電圧及び前記給電コイルに流れる高周波電流を経時的に測定し、測定された前記高周波電圧及び前記高周波電流の値を、前記給電コイルに供給された電力のデータとして、前記周波数制御回路に出力する電力監視装置と、
   前記スイッチング素子のゲートに駆動信号を供給する駆動信号生成回路と、
   予め求められた伝送効率−周波数曲線のデータを格納した記憶装置と、
   周波数を変化させた場合の前記電力のデータの変化が、前記記憶装置から読み出された前記伝送効率−周波数曲線の最大値に近づく変化となるように前記伝送効率−周波数曲線上で最適周波数を探索し、該最適周波数によって前記駆動信号の周波数を決定し、前記駆動信号生成回路を制御する周波数制御回路と、
   を備えることを特徴とする送電ユニット。
4. 前記給電コイルは、前記交流電流とは異なる周波数の電磁波を前記受電コイルに供給することを特徴とする請求項３に記載の送電ユニット。
5. 前記周波数制御回路は、
   前記伝送効率−周波数曲線上で高周波の前記周波数を変化させて効率依拠周波数を算出する効率依拠周波数演算部と、
   前記給電コイル上で測定される電圧が、前記スイッチング素子を保護する破壊閾値電圧以下になるように、前記効率依拠周波数を変化させて保護周波数を算出する保護周波数演算部と、
   前記保護周波数を、前記駆動信号の最終的な周波数である最適周波数として設定する最適周波数設定部と、
   を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の送電ユニット。
6. 前記周波数制御回路は、
   前記効率依拠周波数を算出する処理と、前記保護周波数を算出する処理とを繰り返し実行して、前記最適周波数を決定することを特徴とする請求項５に記載の送電ユニット。
7. 受電コイルを有し、該受電コイルから入力された電力を変換して交流電流を生成し、該交流電流を誘導性負荷に供給する受電ユニットに対し、送電ユニットの給電コイルから電磁誘導方式で電磁波を非接触で前記受電コイルに供給する非接触給電方法であって、
   前記給電コイルの駆動回路から前記給電コイルに、前記電磁波を生成する電流を流すステップと、
   前記給電コイルに入力される電圧であって、前記誘導性負荷のインピーダンス特性によって変化する高周波電圧及び前記給電コイルに流れる高周波電流を経時的に測定し、測定された前記高周波電圧及び前記高周波電流の値を、前記給電コイルに供給された電力のデータとするステップと、
   記憶装置に格納された、予め求められた伝送効率−周波数曲線のデータを読み出すステップと、
   前記駆動回路に含まれたスイッチング素子のゲートに入力される駆動信号の最適周波数を、周波数を変化させた場合の前記電力のデータの変化が、前記伝送効率−周波数曲線の最大値に近づく変化となるように前記伝送効率−周波数曲線上で探索するステップと、
   前記最適周波数で前記駆動信号を生成して前記スイッチング素子を駆動するステップと、
   を含むことを特徴とする非接触給電方法。

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