Устройство бесконтактной подачи электричества

Устройство бесконтактной подачи электричества

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству бесконтактной подачи электричества.

Предшествующий уровень техники

Традиционно известно устройство бесконтактной подачи электричества, которое имеет такую структуру, в которой последовательный конденсатор соединяется с первичной обмоткой, приводимой в действие источником питания переменного тока, а параллельный конденсатор соединяется с вторичной обмоткой, причем значение каждого последовательного и параллельного конденсатора устанавливается на основе конкретного представления о том, что трансформатор известного устройства бесконтактной подачи электричества является по существу эквивалентным идеальному трансформатору (см. публикация WO 2007/029438, патентный документ 1).

Краткое изложение существа изобретения

Однако в традиционном устройстве бесконтактной подачи электричества конденсатор и подобное устанавливались для достижения высокой эффективности на предположении о том, что коэффициент связи между первичной обмоткой и вторичной обмоткой являлся константой, таким образом, когда коэффициент связи изменялся, эффективность трансформатора значительно изменялась, что являлось проблемой.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является предоставление устройства бесконтактной подачи электричества, допускающего уменьшение изменения эффективности трансформатора, даже когда состояние соединения изменяется.

Согласно настоящему изобретению характеристика полного сопротивления Z₁ по отношению к частоте имеет максимум в окрестности частоты составляющей основной гармоники источника питания переменного тока, характеристика полного сопротивления Z₂ по отношению к частоте имеет частоту составляющей основной гармоники между частотой, которая имеет максимум, ближайший к частоте составляющей основной гармоники (NA), и частотой, которая имеет минимум, ближайший к частоте составляющей основной гармоники для того, чтобы таким образом решить вышеупомянутую проблему.

Согласно настоящему изобретению фазовая характеристика полного сопротивления (относительно частоты), видимая со стороны источника питания переменного тока, изменяется так, что вращается вокруг зоны окрестности частоты основной гармоники в соответствии с колебанием коэффициента связи. Следовательно, когда полное сопротивление устанавливается в соответствии с коэффициентом связи, ширина полосы колебания фазы полного сопротивления становится небольшой, обеспечивая подавление уменьшения эффективности.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает электрическую схему устройства бесконтактной подачи электричества согласно первому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2a изображает вид в плоскости и общий вид первичной обмотки и вторичной обмотки фиг. 1;

Фиг. 2b изображает вид в плоскости и общий вид первичной обмотки и вторичной обмотки фиг. 1;

Фиг. 3а изображает изменение взаимной индуктивности M по отношению к отклонению вторичной обмотки в направлении плоской поверхности;

Фиг. 3b изображает изменение взаимной индуктивности М по отношению к отклонению вторичной обмотки по высоте;

Фиг. 4 изображает фазовые характеристики входного полного сопротивления по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества согласно традиционной технологии;

Фиг. 5 изображает фазовые характеристики входного полного сопротивления по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 1;

Фиг. 6а изображает фазовые характеристики полного сопротивления только стороны первого контура по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 1;

Фиг. 6b изображает фазовые характеристики полного сопротивления только стороны второго контура по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 1;

Фиг. 7 изображает характеристическую диаграмму, показывающую эффективность подачи электричества по отношению к коэффициенту связи;

Фиг. 8 изображает характеристическую диаграмму, показывающую эффективность подачи электричества по отношению к отклонению в направлении плоской плоскости;

Фиг. 9 изображает характеристическую диаграмму, показывающую выходной ток источника питания переменного тока по отношению к коэффициенту связи;

Фиг. 10 изображает электрическую схему участка бесконтактной подачи электричества согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11 изображает фазовую характеристику полного сопротивления только стороны первого контура по отношению к частоте устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 10;

Фиг. 12 изображает электрическую схему участка бесконтактной подачи электричества согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13 изображает фазовые характеристики полного сопротивления только стороны первого контура по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 12;

Фиг. 14 изображает электрическую схему участка бесконтактной подачи электричества согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 15 изображает фазовую характеристику полного сопротивления только стороны первого контура по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 14;

Фиг. 16 изображает электрическую схему участка бесконтактной подачи электричества согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 17 изображает фазовую характеристику полного сопротивления только стороны второго контура по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 16;

Фиг. 18 изображает электрическую схему участка бесконтактной подачи электричества согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 19 изображает фазовую характеристику полного сопротивления только стороны второго контура по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 18;

Фиг. 20 изображает электрическую схему участка бесконтактной подачи электричества согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 21 изображает фазовую характеристику полного сопротивления только стороны второго контура по отношению к частоте в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 20;

Фиг. 22 изображает электрическую схему устройства бесконтактной подачи электричества согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 23 изображает фазовую характеристику по отношению к частоте полного сопротивления только стороны второго контура в устройстве 20 бесконтактной подачи электричества фиг. 22;

Фиг. 24 изображает электрическую схему устройства бесконтактной подачи электричества согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 25 изображает фазовую характеристику по отношению к частоте полного сопротивления только стороны второго контура в устройстве 20 бесконтактной подачи электричества фиг. 24;

Фиг. 26 изображает электрическую схему устройства бесконтактной подачи электричества согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 27 изображает схему цепи стороны первого контура в числе схем устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 26;

Фиг. 28 изображает диаграмму, показывающую характеристику полного сопротивления и фазовую характеристику цепи фиг. 27;

Фиг. 29 изображает параллельную цепь между вторичной обмоткой и конденсатором в числе схем стороны второго контура (входной стороны) в цепях устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 26;

Фиг. 30 изображает диаграмму, показывающую характеристику полного сопротивления и фазовую характеристику цепи на стороне второго контура устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 26;

Фиг. 31 изображает схему цепи стороны второго контура из числа схем устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 26;

Фиг. 32 изображает схему цепи, эквивалентной цепи устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 26;

Фиг. 33 изображает характеристику полного сопротивления на комплексной плоскости устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 26;

Фиг. 34 изображает характеристику полного сопротивления на комплексной плоскости;

Фиг. 35a изображает характеристику полного сопротивления устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 26;

Фиг. 35b изображает фазовую характеристику устройства бесконтактной подачи электричества фиг. 26;

Фиг. 36 изображает электрическую схему устройства бесконтактной подачи электричества согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 37 изображает блок-схему участка управления фиг. 36;

Фиг. 38 изображает выходную характеристику напряжения питания по отношению к времени в устройстве бесконтактной подачи электричества фиг. 36;

Фиг. 39 изображает форму волны несущей, формы выходных волн, форму волны переключающего импульса и форму волны напряжения питания. В материалах настоящей заявки на фиг. 39 ось абсцисс обозначает опущенную ось времени в участке управления фиг. 36;

Фиг. 40 изображает блок-схему последовательности операций способа, показывающую процедуры управления участка управления;

Фиг. 41 изображает характеристики напряжения питания и тока по отношению к времени согласно примеру 1;

Фиг. 42 изображает характеристики напряжения питания и тока по отношению к времени согласно примеру 2;

Фиг. 43 изображает характеристики уровня электромагнитных помех по отношению к частоте согласно примеру 1;

Фиг. 44 изображает характеристики уровня электромагнитных помех по отношению к частоте согласно примеру 2;

Фиг. 45 изображает диаграмму, показывающую потери инвертора соответствующего примера 1 и примера 2;

Фиг. 46 изображает характеристики эффективности по отношению к коэффициенту k связи согласно примеру 1 и примеру 2;

Фиг. 47 изображает характеристики напряжения питания и тока по отношению к времени;

Фиг. 48 изображает диаграмму, показывающую потери инвертора соответствующего примера 2 и примера 3;

Фиг. 49 изображает характеристики максимума уровня электромагнитных помех по отношению к коэффициенту заполнения, периоду и периоду прерывания;

Фиг. 50 изображает эффективность по отношению к коэффициенту заполнения, периоду и периоду прерывания.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже на основе чертежей будут объяснены варианты осуществления настоящего изобретения.

Первый вариант осуществления

В качестве примера устройства бесконтактной схемы питания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения будет объяснено устройство 20 бесконтактной подачи электричества, использующееся вместе с ориентированным на транспортное средство первичным источником тока и силовой нагрузкой электрического транспортного средства и тому подобным.

Фиг. 1 показывает электрическую схему устройства 20 бесконтактной подачи электричества. Устройство 20 бесконтактной подачи электричества согласно первому варианту осуществления имеет схему подачи питания высокочастотного переменного тока (переменного тока), участок 10 бесконтактной подачи электричества для бесконтактной подачи электропитания, выведенного из схемы 6 подачи питания высокочастотного переменного тока, и нагрузку 7, к которой электропитание подается участком 10 бесконтактной подачи электричества.

Схема 6 подачи питания высокочастотного переменного тока имеет 3-фазный источник 64 питания переменного тока, выпрямитель 61, соединенный с 3-фазным источником 64 питания переменного тока и выполненный с возможностью выпрямления 3-фазного переменного тока в постоянный ток, инвертор 63 напряжения, соединенный с выпрямителем 61 через сглаживающий конденсатор и выполненный с возможностью инвертировать выпрямленный ток в высокочастотное электропитание. Выпрямитель 61 имеет такую структуру, что пара диода 61а и диода 61b, пара диода 61с и диода 61d, а также пара диода 61е и 61f параллельно соединяются (три линии) и каждый из трех выводов 3-фазного источника 64 питания соединяется с одной из соответствующих промежуточных соединительных точек вышеупомянутых трех пар. Инвертор 63 напряжения имеет такую структуру, что первая последовательная цепь, имеющая переключающий элемент 63а и переключающий элемент 63b (подобный переключающему элементу 63а), и вторая последовательная цепь, имеющая переключающий элемент 63с (подобный переключающему элементу 63а) и переключающий элемент 63d (подобный переключающему элементу 63а), соединяются параллельно, причем каждый из переключающих элементов 63a, 63b, 63c и 63d имеет такую структуру, что диод встречно-параллельно соединяется с силовым транзистором или таким как МОП-транзистор. Инвертор 63 напряжения соединяется с выпрямителем 61 через сглаживающий конденсатор 62. Затем промежуточная соединительная точка между переключающим элементом 63а и переключающим элементом 63b и промежуточная соединительная точка между переключающим элементом 63с и переключающим элементом 63d каждая соединяются с участком 100 схемы передачи питания, который является первичной стороной участка 10 бесконтактной подачи электричества. Инвертор 63 напряжения подает переменное питание от около нескольких кГц до 100 кГц к участку 10 бесконтактной подачи электричества.

Участок 10 бесконтактной подачи электричества имеет участок 100 схемы передачи питания в качестве входной стороны трансформатора и участок 200 входной схемы в качестве выходной стороны трансформатора. Участок 100 схемы передачи питания имеет первичную обмотку 101 и конденсатор 102, который параллельно соединяется с первичной обмоткой 101. Участок 200 входной схемы имеет вторичную обмотку 201, конденсатор 202, который параллельно соединен с вторичной обмоткой 201, и конденсатор 203, который соединен последовательно с параллельной цепью, состоящей из вторичной обмотки 201 и конденсатора 202.

Участок 7 нагрузки имеет выпрямляющий участок 71 для выпрямления переменного питания, поданного от участка 10 бесконтактной подачи электричества в постоянный ток, и нагрузку 72, которая соединяется с выпрямляющим участком 71. Выпрямитель 71 имеет такую структуру, что пара диода 71а и диода 71b параллельно соединяются с парой диода 71с и диода 71d. Каждый из двух выводов участка 200 входной схемы соединяется с одной из соответствующих промежуточных соединительных точек вышеупомянутых двух пар. Кроме того, выводы выпрямляющего участка 71 соединяются с нагрузкой 72.

Далее со ссылкой на фиг. 2 и 3 производится пояснение взаимной индуктивности M первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201, когда устройство бесконтактной схемы питания (устройство 20 бесконтактной подачи электричества) предоставляется для транспортного средства и зоны парковки.

Согласно первому варианту осуществления изобретения предоставлены участок 200 входной схемы (включающий в себя вторичную обмотку 201) и участок 7 нагрузки, например, для транспортного средства, между тем как участок 100 схемы передачи питания (включающий в себя первичную обмотку 101) и схема 6 подачи питания высокочастотного переменного тока предоставлены, например, для зоны парковки в качестве наземной стороны. В случае электрического транспортного средства, нагрузка 72 соответствует, например, перезаряжаемой батарее. Вторичная обмотка 201 размещена, например, на кузове автомобиля. В этом случае водитель транспортного средства паркует транспортное средство так, что вторичная обмотка 201 позиционируется на (над) первичную обмотку 101 для того, чтобы таким образом подать электропитание от первичной обмотки 101 к вторичной обмотке 201, таким образом, заряжая перезаряжаемую батарею, включенную в нагрузку 72.

Фиг. 2а и 2b каждая показывают вид в плоскости и общий вид первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201. На фиг. 2а и 2b, ось X и ось Y обозначают направление плоской поверхности первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201, между тем как ось Z обозначает направление высоты первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201. На фиг. 2а и 2b "(a)" обозначает вид в плоскости первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201, "(b)" обозначает общий вид вторичной обмотки 201, а "(c)" обозначает общий вид первичной обмотки 101. Далее для удобства первичная обмотка 101 и вторичная обмотка 201 имеют одну и ту же круговую конфигурацию. Однако не обязательно сохранять такую круговую конфигурацию и не обязательно образовывать ту же самую конфигурацию между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201 согласно первому варианту осуществления.

Как показано на фиг. 2а, является предпочтительным, чтобы транспортное средство было припарковано так, что вторичная обмотка совмещалась с первичной обмоткой 101 в направлениях оси X и оси Y, которые образуют направление плоской поверхности. Однако в зависимости от умения водителя, местоположение первичной обмотки 101 относительно вторичной обмотки 201 в качестве варианта может отклоняться в направлении плоской поверхности. Более того, высота транспортного средства различается в зависимости от типа транспортного средства, следовательно, высота первичной обмотки 101 и высота вторичной обмотки 201 отличны друг от друга с изменением высоты транспортного средства.

Фиг. 3а показывает изменения взаимной индуктивности M в соответствии со сдвигом вторичной обмотки 201 в направлении оси X на фиг. 2, а фиг. 3b показывает изменения взаимной индуктивности относительно сдвига вторичной обмотки 201 в направлении оси Z фиг. 2. Как показано на фиг. 2а, когда центр первичной обмотки 101 совпадает с центром вторичной обмотки 201, утечка магнитного потока между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201 является небольшой, посредством чего значение оси X на фиг. 3а соответствует нулю и взаимная индуктивность M или коэффициент k связи являются большими. С другой стороны, как показано на фиг. 2b, по сравнению с фиг. 2а, когда местоположение первичной обмотки 101 отклоняется от местоположения вторичной обмотки 201 в направлении оси X, утечка магнитного потока становится большей, посредством чего, как показано на фиг. 3а, взаимная индуктивность М или коэффициент k связи являются меньшими. Более того, когда отклонение первичной обмотки 101 относительно вторичной обмотки 201 в направлении оси Z (высоты) становится большей, как показано на фиг. 3b, взаимная индуктивность M или коэффициент k связи становятся меньшими.

Устройство бесконтактной подачи питания или подобное, выполненное для зарядки домашних бытовых электроприборов (таких как электрическая зубная щетка, бритва или подобное) или мобильных устройств, которые выполнены беспроводными, имеет такую структуру, что первичная обмотка 101 не перемещается относительно вторичной обмотки 201, вследствие этого, предположение о колебании взаимной индуктивности М, как указано выше, не является необходимым. Таким образом, исходя из предположения, что взаимная индуктивность М зафиксирована, цепь конденсаторов и индукторов, включенных в участок схемы 100 передачи питания и участок 200 входной схемы, выполнены так, что электропитание может быть эффективно подано к участку 200 входной схемы при конкретном коэффициенте k связи.

Фиг. 4 показывает фазу входного полного сопротивления (Z_in), с выходной стороны источника питания переменного тока в устройстве бесконтактной подачи электричества в патентном документе 1, показывая разницу в коэффициенте связи между первичной обмоткой и вторичной обмоткой. В материалах настоящей заявки f₀ обозначает частоту составляющей основной гармоники источника питания переменного тока (здесь и далее именуемую как частота основной гармоники). Когда в качестве переключающего источника питания, например, выход инвертора соединяется с участком 100 схемы передачи питания, частота f₀ основной гармоники зависит от частоты переключения переключающего элемента, который приводит в действие инвертор. Согласно первому варианту осуществления частота f₀ основной гармоники зависит от частот переключения переключающих элементов 63а-63d.

Как показано на фиг. 4, когда коэффициент k связи равен 0,1, фазовая характеристика входного полного сопротивления является нулевой в окрестности частоты (f₀) основной гармоники, следовательно, коэффициент мощности подаваемого питания равен 1, таким образом, позволяя подать электропитание к нагрузке. С другой стороны, когда компоновка конденсатора-индуктора, включенная в участок 100 схемы передачи питания и участок 200 входной схемы, не изменяется, а местоположение первичной обмотки 101 отклоняется от вторичной обмотки 201, посредством чего изменяется коэффициент k связи, фаза в окрестности частоты основной гармоники (f₀) сильно запаздывает, когда коэффициент k связи равен 0,2. Таким образом, коэффициент мощности подаваемого питания уменьшается, посредством чего уменьшая эффективность подачи питания. Более того, когда коэффициент k связи изменяется и становится равным 0,3, фаза в окрестности частоты основной гармоники (f₀) дополнительно запаздывает, тем самым уменьшая коэффициент мощности подаваемого питания, таким образом, уменьшая эффективность подачи питания.

То есть, когда электропитание подводится в правильном местоположении (первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 210), приводя к коэффициенту k=0,1 связи, питание подается эффективно. Однако, когда местоположение первичной обмотки 101 отклоняется от местоположения вторичной обмотки 201, таким образом осуществляя колебание коэффициента k связи, электропитание, подаваемое к вторичной стороне, заметно уменьшается, приводя в результате к уменьшенной эффективности.

Согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент k связи между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201 принимает конкретное значение, фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) участка 10 бесконтактной подачи электричества, если смотреть со стороны схемы подачи питания высокочастотного переменного тока, параллельна оси частоты в области частоты (f₀) составляющей основной гармоники схемы 6 подачи питания высокочастотного переменного тока. Как показано на фиг. 5, в отношении устройства 20 бесконтактной подачи электричества согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент k связи равен 0,3, фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) находится параллельно оси частоты в окрестности частоты (f₀) основной гармоники. Другими словами фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) является неровной, и является горизонтальной в окрестности частоты основной гармоники (f₀). В этом случае фаза входного полного сопротивления (Z_in) является близкой к нулю, посредством чего коэффициент мощности подаваемого питания является близким к 1, а участок 10 бесконтактной подачи электричества эффективно подает питание к вторичной стороне. В дополнение, не является необходимым, чтобы "параллельность к оси частоты" была точной, а следовательно "параллельность к оси частоты" может включать незначительный наклон.

Кроме того, в отношении устройства 20 бесконтактной подачи электричества согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент k связи колеблется, чтобы стать равным 0,2, фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) изменяется таким образом, что вращается вокруг зоны в окрестности частоты (f₀) основной гармоники, и фаза в окрестности частоты (f₀) основной гармоники сильно не изменяется в сравнении с тем, когда коэффициент связи равен 0,3, т.е. фаза в окрестности частоты основной гармоники (f₀) сохраняется близкой к нулю. Более того, даже когда коэффициент k связи колеблется, чтобы стать равным 0,1, фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) изменяется таким образом, что вращается вокруг зоны окрестности частоты основной гармоники (f₀), и фаза в окрестности частоты основной гармоники (f₀) сильно не изменяется в сравнении с тем, когда коэффициент k связи был равен 0,2 или 0,3, т.е. фаза в окрестности частоты основной гармоники (f₀) сохраняется близкой к нулю.

Другими словами, в отношении фазовой характеристики входного полного сопротивления (Z_in) согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент k связи между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201 принимает конкретное значение (k=0,3 на фиг. 5), разница между максимумом (Z_MAX) и минимумом (Z_MIN) фазовой характеристики входного полного сопротивления (Z_in) участка 10 бесконтактной подачи электричества является близкой к нулю. В материалах настоящей заявки, когда фазовая характеристика имеет множество максимумов (Z_MAX), максимум (Z_MAX) обозначает значение соответствующее частоте, которая является наиболее близкой к частоте (f₀) основной гармоники. Также, подобное верно в отношении минимума (Z_MIN). На фиг. 5 в случае частоты (f_MAX), обозначенной точкой P1, фаза имеет максимум (Z_MAX), а в случае частоты (f_MIN), обозначенной точкой P2, фаза имеет минимум (Z_MIN). В этом случае, как показано на фиг. 5, разница между максимумом (Z_MAX) и минимумом (Z_MIN) является близкой к нулю.

Другими словами, в отношении фазовой характеристики входного полного сопротивления (Z_in) согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент k связи между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201 принимает конкретное значение (k=0,3 на фиг. 5), фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) участка 10 бесконтактной подачи электричества имеет такой признак, что точка перегиба находится в окрестности частоты (f₀) основной гармоники, а касательная линия к точке перегиба параллельна оси частоты. На фиг. 5 Q обозначает точку перегиба Q, которая находится в окрестности частоты (f₀) основной гармоники. Более того, как показано на фиг. 5, касательная линия точки перегиба Q параллельна оси частоты. В дополнение, не является необходимым, чтобы "параллельность к оси частоты" была точной, а, следовательно, "параллельность к оси частоты" может включать незначительный наклон.

Как сказано выше, проектирование включения конденсаторов-индукторов в участок 10 бесконтактной подачи электричества может позволить устройству 20 бесконтактной подачи электричества согласно первому варианту осуществления получить вышеописанную фазовую характеристику входного полного сопротивления (Z_in) с изменяющимся коэффициентом k связи, принимающим конкретное значение. Разъясненное далее со ссылкой на фиг. 6 является примером схемы, в которой входное полное сопротивление (Z_in) имеет вышеописанную фазовую характеристику.

Фиг. 6а показывает характеристику полного сопротивления (Z) и фазовую характеристику (Ф) полного сопротивления (Z₁) только первичной стороны относительно частоты, если смотреть со стороны схемы 6 подачи питания высокочастотного переменного тока на участке 10 бесконтактной подачи электричества, показанном на фиг. 1. Более того, фиг. 6b показывает характеристику полного сопротивления (Z) и фазовую характеристику (Ф) полного сопротивления (Z₂) только вторичной стороны относительно частоты, если смотреть со стороны участка 7 нагрузки на участке 10 бесконтактной подачи электричества, показанном на фиг. 1. Может быть соответственно вычислено полное сопротивление (Z₁) только первичной стороны и полное сопротивление (Z₂) только вторичной стороны с взаимной индуктивностью, равной нулю.

Как показано на фиг. 6а, характеристика полного сопротивления (Z) полного сопротивления (Z₁) только первичной стороны имеет максимум в окрестности частоты основной гармоники. Более того, фазовая характеристика (Ф) полного сопротивления (Z₁) только первичной стороны сохраняется около +90 градусов вплоть до зоны окрестности частоты (f₀) основной гармоники, затем осуществляет фазовый перегиб в области частоты (f₀) основной гармоники, а затем сохраняет около -90 градусов после области окрестности частоты (f₀) основной гармоники.

Как показано на фиг. 6b, характеристика полного сопротивления (Z) полного сопротивления (Z₂) только вторичной стороны имеет частоту (f₀) основной гармоники между частотой (f_MAX), принимающей максимум (Z_MAX), и частотой (f_MIN), принимающей минимум (Z_MIN). В материалах настоящей заявки, в особенности в случае фазовой характеристики, имеющей множество максимумов (Z_MAX), максимум (Z_MAX) обозначает значение, соответствующее частоте, которая является самой близкой к частоте (f₀) основной гармоники. То же самое является истиной в случае минимума (Z_MIN). Фазовая характеристика (Ф) полного сопротивления (Z₂) только вторичной стороны имеет две точки (точку P1 и точку P2, показанные на фиг. 6b), на которых осуществляются фазовые перегибы, и имеет участок (между двумя точками P1 и P2), который параллелен оси частоты, причем частотная составляющая основной гармоники (f₀) присутствует между двумя точками P1 и P2. Другими словами, вышеупомянутая характеристика (Ф) делает поворот вокруг зоны окрестности частоты основной гармоники (f₀) и возвращается назад.

Затем полное сопротивление (Z₁) только стороны первого контура, с характеристикой, показанной на фиг. 6а, устанавливается для участка 100 схемы передачи питания, а полное сопротивление (Z₂) только вторичной стороны, с характеристикой, показанной на фиг. 6b, устанавливается для участка 200 входной схемы, для того, чтобы настроить участок 10 бесконтактной подачи электричества, имеющий вышеупомянутую характеристику, как показано на фиг. 5.

Как указано выше, согласно первому варианту осуществления местоположение первичной обмотки 101 колеблется относительно местоположения вторичной обмотки 201, однако при конкретном значении (k=0,3 фиг. 5) фазовая характеристика входного полного сопротивления является параллельной оси частоты в окрестности частоты (f₀) основной гармоники. Другими словами, согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент k связи принимает конкретное значение, фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) участка 10 бесконтактной подачи электричества, если смотреть со стороны схемы 6 подачи питания высокочастотного переменного тока, становится параллельной оси частоты в окрестности частоты (f₀) основной гармоники схемы 6 подачи питания высокочастотного переменного тока. Тем не менее, другими словами, согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент k связи принимает конкретное значение, разница между максимумом (Z_MAX) и минимумом (Z_MIN) фазовой характеристики входного полного сопротивления (Z_in) участка 10 бесконтактной подачи электричества становится близкой к нулю. Более того, другими словами, согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент k связи принимает конкретное значение, фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) участка 10 бесконтактной подачи электричества имеет точку перегиба Q в окрестности частоты основной гармоники (f₀), а касательная линия точки перегиба Q параллельна оси частот.

При этом, когда коэффициент k связи колеблется от конкретного значения, фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in) колеблется таким образом, чтобы вращаться вокруг точки фазы (Ф₀), которая соответствует частоте (f₀) основной гармоники, посредством чего обеспечивается уменьшение колебания ширины полосы фазы входного полного сопротивления (Z_in) относительно частоты (f₀) основной гармоники и подавление (даже когда коэффициент k связи колеблется) колебания фазы (Ф₀).

Согласно первому варианту осуществления фазовая характеристика входного полного сопротивления (Z_in), имеющего коэффициент k связи конкретного значения, имеет значение фазы в окрестности нуля относительно частоты (f₀) основной гармоники, посредством чего обеспечивается улучшение эффективности подачи электропитания к участку 200 входной схемы, а также обеспечивается подача (когда коэффициент k связи колеблется от конкретного значения) электропитания с высокой эффективностью.

Согласно первому варианту осуществления в отношении фазовой характеристики входное полное сопротивление (Z_in), имеющее коэффициент k связи конкретного значения, когда коэффициент k связи изменяется в пределах постоянного диапазона относительно конкретного значения, фаза относительно частоты (f₀) основной гармоники колеблется в окрестности нуля. При этом даже когда коэффициент k связи колеблется от конкретного значения в пределах постоянного диапазона, согласно первому варианту осуществления может быть сохранен высокий коэффициент мощности, следовательно, в результате обеспечивается сохранение высокой эффективности по отношению к колебанию коэффициента k связи и подача электропитания.

В дополнение, вышеупомянутый постоянный диапазон может быть определен, например, следующим образом: когда эффективность подачи электропитания колеблется посредством колебания коэффициента k связи, коэффициент k связи, соответствующий допустимому диапазону эффективности, устанавливается заранее. Допустимый диапазон устанавливается надлежащим образом в зависимости от характеристик используемой первичной обмотки, используемой вторичной обмотки, стандартного электропитания вторичной батареи в качестве нагрузки 72 и подобного.

В дальнейшем, разъяснение со ссылкой на фиг. 7 - 10 касается точек и подобного, при которых вышеописанная характеристика полного сопротивления (Z) или фазовая характеристика (Ф) дает возможность устройству 20 бесконтактной подачи электричества согласно первому варианту осуществления сохранить более высокую эффективность подачи электричества в сравнении с традиционным устройством бесконтактной подачи электричества.

Фиг. 7 показывает эффективность подачи электричества по отношению к коэффициенту k связи в отношении устройства 20 бесконтактной подачи электричества согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения по сравнению с традиционным устройством бесконтактной подачи электричества. В материалах настоящей заявки эффективность (%) на фиг. 7 обозначает отношение выходного питания от участка 10 бесконтактной подачи электричества относительно входящего питания к участку 10 бесконтактной подачи электричества. В дополнение частота является частотой основной гармоники источника питания переменного тока, соединенного с входной стороной.

В отношении традиционного устройства бесконтактной подачи электричества цепь индуктора-конденсатора, включенная в участок бесконтактной подачи электричества, предназначена для фокусирования эффективности подачи электричества так, что коэффициент мощности увеличивается при предположении о высоком коэффициенте k связи. Таким образом, эффективность подачи электричества является высокой при высоком коэффициенте k связи. Однако, как показано на фиг. 7, когда коэффициент k связи последовательно уменьшается, эффективность подачи электричества быстро ухудшается.

С другой стороны, в отношении устройства 20 бесконтактной подачи электричества согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения коэффициент k связи при уменьшении может сохранить эффективность подачи электричества более высоким, чем коэффициент традиционной технологии. Более того, согласно первому варианту осуществления коэффициент k связи, который является небольшим, может иметь высокую эффективность подачи электричества.

Фиг. 8 показывает изменение эффективности подачи электричества, когда местоположение первичной обмотки 101 относительно вторичной обмотки отклоняется в направлении оси X, что показано на фиг. 2b или 3а. В материалах настоящей заявки эффективность подачи электричества является подобной той, которая показана на фиг. 7.

В отношении традиционного устройства бесконтактной подачи электричества, когда местоположение первичной обмотки 101 относительно вторичной обмотки 201 отклоняется в направлении оси Х, коэффициент k связи у