[发明专利]磁场共振方式的非接触供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及非接触供电装置。例如，本发明涉及从地面侧的输电侧向车辆侧的受电侧以非接触状态供给电力的磁场共振方式的非接触供电装置。

背景技术

根据需要开发了不借助电缆等机械接触对例如电动汽车等车辆从外部供给电力的非接触供电装置并将其实际应用。

该非接触供电装置基于电磁感应的互感作用，从固定在地上侧的输电侧电路的输电线圈向搭载于车辆等移动体侧的受电侧电路的受电线圈在存在例如数十毫米以上～数百毫米以下程度气隙(air gap)的非接触状态下近邻着进行位置对应的同时供给电力(参照后述图4)。

对于该种非接触供电装置，除了大功率供给需求，鉴于供电时的便利性要求扩大气隙、也就是大气隙化的需求很大，作为适应这些需求的一环，磁场共振方式的研究和开发正在进展之中。

首先，针对图3(1)的现有技术进行描述。

关于磁场共振方式，典型的是如图3(1)的现有技术中所示的那样，在使用了单个或者多个中继线圈2的非接触供电装置1中适用和实施。

即，在该图3(1)所示的非接触供电装置1中，首先作为前提，在输电线圈3与受电线圈4之间的气隙G的磁路上配置有构成谐振电路5的中继线圈2。在图示例子中，中继线圈2分别配置在输电线圈3侧和受电线圈4侧。

而且，两谐振电路5与输电线圈3等输电侧电路6以及受电线圈4等受电侧电路7电绝缘，从而构成为独立的不同于输电侧电路6以及受电侧电路7的电路。而且，两谐振电路5在气隙G的磁路上供给励磁无功功率(excitingreactive power)。图中8为谐振电路5的谐振用电容器。

而且，作为磁场共振方式，两谐振电路5的谐振频率设定为相等，从而使得中继线圈2间电磁耦合作为磁场共振用线圈，并且，使输电侧电路6的高频电源9的电源频率与该谐振频率相等。

例如该图3(1)中现有技术所示，典型的磁场共振方式类型是在使用中继线圈2的非接触供电装置1中适用和实施。

接着，针对图3(2)的现有技术进行描述。

关于磁场共振方式，像如图3(2)的现有技术所示的那样，也可以在不同于图3(1)中所示类型的非接触供电装置1的、不使用中继线圈2的非接触供电装置10中适用和实施。

即，在该非接触供电装置10中，输电侧电路6中配置有输电线圈3和并联电容器11，从而形成为并联谐振电路。而且，受电侧电路7中配置有受电线圈4和并联电容器12，从而形成为并联谐振电路。

而且，在该类型中，作为磁场共振方式，输电线圈3和受电线圈4被用作磁场共振用线圈，从而两并联谐振电路的谐振频率设定为相等，并且，使输电侧电路6的高频电源9的电源频率与该谐振频率相等。图中13、14为铁氧体芯(ferrite core)等磁芯，L为负载。

而且，相比于在图3(1)那样的非接触供电装置1中适用和实施磁场共振方式的类型，在图3(2)那样的非接触供电装置10中适用和实施磁场共振方式的类型由于电阻值减少等原因，具有能够供给较大功率的优点。并且，随着大气隙G化，电磁耦合的耦合系数K的降低能够通过线圈的Q值来补偿。即，通过采用具有远小于输电线圈3和受电线圈4的互感的电阻成分的输电线圈3、受电线圈4，能够维持线圈间效率。

作为在图3(1)的非接触供电装置1中适用和实施磁场共振方式的类型，可列举例如下述专利文献1。

关于在图3(2)所示的非接触供电装置10中适用和实施磁场共振方式的类型，参照例如同一专利文献1中的图3(1)、(2)。

专利文献1：日本特开2010-173503号公报

但是，该种图3(2)中所示现有的磁场共振方式的非接触供电装置10被指出了如下课题。

磁场共振方式具有能够扩大气隙G的优点。即便是在例如输电线圈3与受电线圈4之间的电磁耦合的耦合系数K为0.1以下这样的大气隙G的前提下，磁场共振方式也能够通过非接触供电实现大功率供给。

但是，现有的磁场共振方式的非接触供电装置10被指出如下问题：在大气隙G的前提下，对输电线圈3进行励磁的励磁视在功率变得极大，因此需要大容量的高频电源9，造成成本负担过大。

例如，针对图3(2)的非接触供电装置10进行仿真时，如果在K值为0.05的情况下试图对受电侧电路7进行大约2kW程度(输出电压V₂420V×5A)的大功率供给，那么输电侧电路6的励磁视在功率将超过130kVA(1.4kV×96A)。