[發明專利]磁場共振方式的非接觸供電裝置

無效

• 申請號: 201110327663.0
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102593958A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 山本喜多男;佐藤剛;阿部馨介;望月正志;沖米田恭之
• 申請（專利權）人: 昭和飛行機工業株式會社
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;范勝杰

技術領域

本發明涉及非接觸供電裝置。例如，本發明涉及從地面側的輸電側向車輛側的受電側以非接觸狀態供給電力的磁場共振方式的非接觸供電裝置。

背景技術

根據需要開發了不借助電纜等機械接觸對例如電動汽車等車輛從外部供給電力的非接觸供電裝置并將其實際應用。

該非接觸供電裝置基于電磁感應的互感作用，從固定在地上側的輸電側電路的輸電線圈向搭載于車輛等移動體側的受電側電路的受電線圈在存在例如數十毫米以上～數百毫米以下程度氣隙(air?gap)的非接觸狀態下近鄰著進行位置對應的同時供給電力(參照后述圖4)。

對于該種非接觸供電裝置，除了大功率供給需求，鑒于供電時的便利性要求擴大氣隙、也就是大氣隙化的需求很大，作為適應這些需求的一環，磁場共振方式的研究和開發正在進展之中。

首先，針對圖3(1)的現有技術進行描述。

關于磁場共振方式，典型的是如圖3(1)的現有技術中所示的那樣，在使用了單個或者多個中繼線圈2的非接觸供電裝置1中適用和實施。

即，在該圖3(1)所示的非接觸供電裝置1中，首先作為前提，在輸電線圈3與受電線圈4之間的氣隙G的磁路上配置有構成諧振電路5的中繼線圈2。在圖示例子中，中繼線圈2分別配置在輸電線圈3側和受電線圈4側。

而且，兩諧振電路5與輸電線圈3等輸電側電路6以及受電線圈4等受電側電路7電絕緣，從而構成為獨立的不同于輸電側電路6以及受電側電路7的電路。而且，兩諧振電路5在氣隙G的磁路上供給勵磁無功功率(excitingreactive?power)。圖中8為諧振電路5的諧振用電容器。

而且，作為磁場共振方式，兩諧振電路5的諧振頻率設定為相等，從而使得中繼線圈2間電磁耦合作為磁場共振用線圈，并且，使輸電側電路6的高頻電源9的電源頻率與該諧振頻率相等。

例如該圖3(1)中現有技術所示，典型的磁場共振方式類型是在使用中繼線圈2的非接觸供電裝置1中適用和實施。

接著，針對圖3(2)的現有技術進行描述。

關于磁場共振方式，像如圖3(2)的現有技術所示的那樣，也可以在不同于圖3(1)中所示類型的非接觸供電裝置1的、不使用中繼線圈2的非接觸供電裝置10中適用和實施。

即，在該非接觸供電裝置10中，輸電側電路6中配置有輸電線圈3和并聯電容器11，從而形成為并聯諧振電路。而且，受電側電路7中配置有受電線圈4和并聯電容器12，從而形成為并聯諧振電路。

而且，在該類型中，作為磁場共振方式，輸電線圈3和受電線圈4被用作磁場共振用線圈，從而兩并聯諧振電路的諧振頻率設定為相等，并且，使輸電側電路6的高頻電源9的電源頻率與該諧振頻率相等。圖中13、14為鐵氧體芯(ferrite?core)等磁芯，L為負載。

而且，相比于在圖3(1)那樣的非接觸供電裝置1中適用和實施磁場共振方式的類型，在圖3(2)那樣的非接觸供電裝置10中適用和實施磁場共振方式的類型由于電阻值減少等原因，具有能夠供給較大功率的優點。并且，隨著大氣隙G化，電磁耦合的耦合系數K的降低能夠通過線圈的Q值來補償。即，通過采用具有遠小于輸電線圈3和受電線圈4的互感的電阻成分的輸電線圈3、受電線圈4，能夠維持線圈間效率。

作為在圖3(1)的非接觸供電裝置1中適用和實施磁場共振方式的類型，可列舉例如下述專利文獻1。

關于在圖3(2)所示的非接觸供電裝置10中適用和實施磁場共振方式的類型，參照例如同一專利文獻1中的圖3(1)、(2)。

專利文獻1：日本特開2010-173503號公報

但是，該種圖3(2)中所示現有的磁場共振方式的非接觸供電裝置10被指出了如下課題。

磁場共振方式具有能夠擴大氣隙G的優點。即便是在例如輸電線圈3與受電線圈4之間的電磁耦合的耦合系數K為0.1以下這樣的大氣隙G的前提下，磁場共振方式也能夠通過非接觸供電實現大功率供給。

但是，現有的磁場共振方式的非接觸供電裝置10被指出如下問題：在大氣隙G的前提下，對輸電線圈3進行勵磁的勵磁視在功率變得極大，因此需要大容量的高頻電源9，造成成本負擔過大。

例如，針對圖3(2)的非接觸供電裝置10進行仿真時，如果在K值為0.05的情況下試圖對受電側電路7進行大約2kW程度(輸出電壓V₂420V×5A)的大功率供給，那么輸電側電路6的勵磁視在功率將超過130kVA(1.4kV×96A)。