Устройство бесконтактной подачи питания

Устройство бесконтактной подачи питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству бесконтактной подачи питания.

[0002] Данная заявка испрашивает приоритет предыдущей заявки на патент (Япония) № 2010-253851, поданной 12 ноября 2010 года, все содержимое которой содержится в данном документе по ссылке в качестве части этой заявки, в указанных странах, в которых разрешено включение документов по ссылке.

Уровень техники

[0003] Известно устройство бесконтактной подачи питания, которое подает электропитание из первичной стороны на вторичную сторону, предоставляемую в подвижном теле, при поддержании близкой соответствующей позиции в бесконтактном состоянии с воздушным зазором между ними, на основе действия взаимоиндукции электромагнитной индукции, в которой, в схеме питателя на первичной стороне, последовательно соединенные конденсаторы для резонансной синхронизации скомпонованы для параллельных катушек, соответственно, и конденсаторы соединены параллельно с катушками, соответственно (Патентная Литература 1).

Список цитат

Патентная литература

[0004] Патентная литература 1. Публикация заявки на патент (Япония) № 2010-40699.

Сущность изобретения

[0005] Тем не менее, в традиционном устройстве бесконтактной подачи питания конденсаторы и т.п. задаются при условии, что коэффициент связи между катушкой на первичной стороне и катушкой на вторичной стороне является постоянным, что, в свою очередь, приводит к проблеме снижения эффективности подачи питания, когда варьируется коэффициент связи.

[0006] Следовательно, настоящее изобретение предоставляет устройство бесконтактной подачи питания, допускающее подавление снижения эффективности подачи питания даже в условиях, в которых варьируется состояние связи.

[0007] Чтобы разрешать вышеприведенную проблему, настоящее изобретение предоставляет конфигурацию, приведенную ниже. Характеристика импеданса только первичной стороны при просмотре с выходной стороны источника питания переменного тока имеет частоту составляющей основной волны источника питания переменного тока, расположенную между частотой, при которой существует локальный максимум и которая является ближайшей к частоте составляющей основной волны источника питания переменного тока, и частотой, при которой существует локальный минимум и которая является ближайшей к частоте составляющей основной волны, и характеристика импеданса только вторичной стороны при просмотре со стороны нагрузки, которая должна быть соединена со вторичной обмоткой, имеет частоту составляющей основной волны, расположенную между частотой, при которой существует локальный максимум и которая является ближайшей к частоте составляющей основной волны источника питания переменного тока, и частотой, при которой существует локальный минимум и которая является ближайшей к частоте составляющей основной волны.

[0008] Согласно настоящему изобретению, когда варьируется коэффициент связи в предварительно определенном диапазоне, характеристика абсолютного значения входного импеданса относительно частоты составляющей основной волны является такой, что абсолютное значение входного импеданса варьируется около предварительно определенного значения импеданса, и фазовая характеристика входного импеданса относительно частоты составляющей основной волны является такой, что фаза входного импеданса варьируется около предварительно определенной фазы. Таким образом, даже в условиях, в которых варьируется состояние связи, может подавляться изменение входного импеданса при просмотре с выходной стороны на стороне источника питания переменного тока, и, как результат, может подавляться снижение эффективности подачи питания.

Краткое описание чертежей

[0009] Фиг. 1 является принципиальной электрической схемой устройства бесконтактной подачи питания согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2a являются видом сверху и видами в перспективе, иллюстрирующими первичную обмотку и вторичную обмотку согласно фиг. 1, обращенные друг к другу.

Фиг. 2b являются видом сверху и видами в перспективе, иллюстрирующими первичную обмотку и вторичную обмотку согласно фиг. 1, обращенные друг к другу, иллюстрирующими первичную обмотку и вторичную обмотку, смещенные друг от друга в направлении по оси X.

Фиг. 3 является графиком, иллюстрирующим изменение коэффициента связи относительно вторичной обмотки 201 в направлении по оси X (или в направлении по оси Y) и в направлении по оси Z, проиллюстрированных на фиг. 2a и 2b.

Фиг. 4 является графиком, иллюстрирующим характеристику коэффициента связи относительно расстояния между первичной обмоткой и вторичной обмоткой согласно фиг. 1.

Фиг. 5a является графиком, иллюстрирующим характеристику входного импеданса относительно коэффициента связи в традиционном устройстве бесконтактной подачи питания.

Фиг. 5b является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения входного импеданса относительно эквивалентного нагрузочного сопротивления в традиционном устройстве бесконтактной подачи питания.

Фиг. 5c является графиком, иллюстрирующим характеристику коэффициента мощности относительно коэффициента связи в традиционном устройстве бесконтактной подачи питания.

Фиг. 6 является принципиальной схемой, иллюстрирующей эквивалентную схему на первичной стороне согласно фиг. 1.

Фиг. 7a является принципиальной схемой схемы на первичной стороне в принципиальной схеме блока бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 7b является принципиальной схемой схемы на вторичной стороне в принципиальной схеме блока бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 8a является графиком, иллюстрирующим характеристику импеданса относительно частоты в схеме согласно фиг. 7a.

Фиг. 8b является графиком, иллюстрирующим характеристику импеданса относительно частоты в схеме согласно фиг. 7b.

Фиг. 9a является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения входного импеданса относительно коэффициента связи в устройстве бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 9b является графиком, иллюстрирующим фазовую характеристику входного импеданса относительно коэффициента связи в устройстве бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 10a является принципиальной схемой, иллюстрирующей эквивалентную схему блока бесконтактной подачи питания и нагрузочного блока согласно фиг. 1.

Фиг. 10b является представлением, иллюстрирующим полюса и нулевые точки входного импеданса (Z_in) блока бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1 в комплексной плоскости.

Фиг. 10c является представлением, иллюстрирующим полюса и нулевые точки входного импеданса (Z_in) блока бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1 в комплексной плоскости.

Фиг. 11a является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения импеданса относительно частоты в схеме согласно фиг. 7a.

Фиг. 11b является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения импеданса относительно частоты в схеме согласно фиг. 7a.

Фиг. 11c является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения входного импеданса относительно коэффициента связи в блоке бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 12a является графиком, иллюстрирующим характеристику выходного напряжения относительно выходного тока в блоке источника питания переменного тока высокой частоты согласно фиг. 1.

Фиг. 12b является графиком, иллюстрирующим характеристику выходного напряжения относительно выходного тока в блоке источника питания переменного тока высокой частоты согласно фиг. 1.

Фиг. 13a является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения входного импеданса относительно коэффициента связи в блоке бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 13b является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения входного импеданса относительно эквивалентного нагрузочного сопротивления в блоке бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 13c является графиком, иллюстрирующим характеристику коэффициента мощности относительно коэффициента связи в блоке бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Часть (a) согласно фиг. 14 является графиком, иллюстрирующим характеристику выходной мощности (P_out) относительно коэффициента (κ) связи в устройстве бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1, и часть (b) согласно фиг. 14 является графиком, иллюстрирующим диапазон коэффициента (κ) связи, который удовлетворяет предварительно определенному состоянию мощности в устройстве бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 15 является графиком, иллюстрирующим характеристику эффективности относительно коэффициента связи в блоке бесконтактной подачи питания согласно фиг. 1.

Фиг. 16 является принципиальной схемой блока бесконтактной подачи питания из устройства бесконтактной подачи питания согласно другому варианту осуществления изобретения.

Фиг. 17 является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения входного импеданса относительно частоты в схеме на первичной стороне в схеме согласно фиг. 16.

Фиг. 18 является принципиальной схемой блока бесконтактной подачи питания из устройства бесконтактной подачи питания согласно еще одному другому варианту осуществления изобретения.

Фиг. 19 является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения входного импеданса относительно частоты в схеме на первичной стороне в схеме согласно фиг. 18.

Описание вариантов осуществления

[0010] Варианты осуществления настоящего изобретения описываются ниже со ссылкой на чертежи.

[0011] Первый вариант осуществления

Устройство бесконтактной подачи питания для использования в сочетании с батареей транспортного средства и силовой нагрузкой для электрического транспортного средства и т.п. описывается в качестве примера устройства со схемой бесконтактной подачи питания согласно варианту осуществления изобретения.

[0012] Фиг.1 иллюстрирует принципиальную электрическую схему устройства бесконтактной подачи питания. Устройство бесконтактной подачи питания согласно первому варианту осуществления включает в себя блок 6 источника питания переменного тока высокой частоты, блок 5 бесконтактной подачи питания, чтобы обеспечивать бесконтактную передачу выходной мощности из блока 6 источника питания переменного тока высокой частоты, и нагрузочный блок 7, снабжаемый питанием посредством блока 5 бесконтактной подачи питания.

[0013] Блок 6 источника питания переменного тока высокой частоты включает в себя трехфазный источник 64 питания переменного тока, выпрямитель 61, соединенный с трехфазным источником 64 питания переменного тока и выполненный с возможностью выпрямлять трехфазный переменный ток в постоянный ток, и инвертор 63 типа управления по напряжению, соединенный через сглаживающий конденсатор 62 с выпрямителем 61 и выполненный с возможностью обратно преобразовывать выпрямленный ток в высокочастотную мощность. Выпрямитель 61 включает в себя три параллельных комбинации из диода 61a и диода 61b, диода 61c и диода 61d и диода 61e и диода 61f, и выводы трехфазного источника 64 питания переменного тока соединяются с промежуточными точками соединений между диодами, соответственно. Инвертор 63 типа управления по напряжению включает в себя параллельное соединение последовательной схемы, сформированной из переключающего элемента 63a, имеющего встречно-параллельное соединение диода с мощным транзистором, состоящим из MOSFET (полевого транзистора на основе перехода металл-оксид-полупроводник) и т.п., и переключающего элемента 63b, имеющего конфигурацию, идентичную конфигурации переключающего элемента 63a, и последовательной схемы, сформированной из переключающего элемента 63c и переключающего элемента 63d, каждый из которых имеет конфигурацию, идентичную конфигурации, описанной выше, и эта параллельная компоновка последовательных схем соединяется через сглаживающий конденсатор 62 с выпрямителем 61. Затем, промежуточная точка соединения между переключающим элементом 63a и переключающим элементом 63b и промежуточная точка соединения между переключающим элементом 63c и переключающим элементом 63d соединяются с блоком 3 схемы передачи питания в качестве первичной стороны блока 5 бесконтактной подачи питания. Инвертор 63 типа управления по напряжению подает питание переменного тока порядка от нескольких кГц до 100 кГц к блоку 5 бесконтактной подачи питания.

[0014] Здесь предполагается, что форма выходного сигнала, который блок 6 источника питания переменного тока высокой частоты выводит к блоку 5 бесконтактной подачи питания, является периодически изменяющейся формой сигнала, и форма выходного сигнала имеет частоту f₀. Кроме того, когда форма выходного сигнала содержит искажение (или когда форма выходного сигнала является, например, прямоугольной волной), частота основной синусоидальной волны, которой обладает периодическая функция от формы сигнала, содержащей искажение, становится равной частоте (f₀). В дальнейшем в этом документе, при использовании в настоящем изобретении, эти частоты совместно называются частотой (f₀) составляющей основной волны блока 6 источника питания переменного тока высокой частоты. В этой связи, блок 6 источника питания переменного тока высокой частоты не обязательно должен формироваться из схемы, проиллюстрированной на фиг. 1, а может формироваться из других схем.

[0015] Блок 5 бесконтактной подачи питания включает в себя блок 3 схемы передачи питания в качестве входной стороны преобразователя и блок 4 схемы приема питания в качестве выходной стороны преобразователя. Блок 3 схемы передачи питания включает в себя первичную обмотку 101, конденсатор 102, соединенный последовательно с первичной обмоткой 101, и конденсатор 103, соединенный параллельно с первичной обмоткой 101, и блок 4 схемы приема питания включает в себя вторичную обмотку 201, конденсатор 202, соединенный параллельно со вторичной обмоткой 201, и конденсатор 203, соединенный последовательно со вторичной обмоткой 201.

[0016] Нагрузочный блок 7 включает в себя выпрямительный блок 71, чтобы выпрямлять питание переменного тока, поданное от блока 5 бесконтактной подачи питания, в постоянный ток, и нагрузку 72, соединенную с выпрямительным блоком 71. Выпрямительный блок 71 включает в себя параллельные комбинации из диода 71a и диода 71b и диода 71c и диода 71d, и выводы блока 4 схемы приема питания соединяются с промежуточными точками соединений между диодами, соответственно. Затем, вывод выпрямительного блока 71 соединяется с нагрузкой 72.

[0017] Далее приводится описание со ссылкой на фиг. 2a, 2b, 3 и 4 относительно коэффициента (κ) связи между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201, когда устройство со схемой бесконтактной подачи питания, проиллюстрированное на фиг. 1, предоставляется в транспортном средстве и в месте для парковки.

[0018] В варианте осуществления, например, блок 4 схемы приема питания, включающий в себя вторичную обмотку 201 и нагрузочный блок 7, предоставляются в транспортном средстве, и блок 3 схемы передачи питания, включающий в себя первичную обмотку 101 и блок 6 питания переменного тока высокой частоты, например, предоставляется в качестве стороны земли в месте для парковки. В случае электрического транспортного средства нагрузка 72 соответствует, например, вторичной батарее. Вторичная обмотка 201 предоставляется, например, в ходовой части транспортного средства. Затем, водитель транспортного средства паркует транспортное средство в месте для парковки таким образом, что вторичная обмотка 201 размещается над первичной обмотки 101, и питание подается из первичной обмотки 101 к вторичной обмотке 201 таким способом, чтобы заряжать вторичную батарею, включенную в нагрузку 72.

[0019] Фиг. 2a и 2b иллюстрируют, при виде сверху a) и при видах в перспективе b), c), первичную обмотку 101 и вторичную обмотку 201, обращенные друг к другу. На фиг. 2a и 2b ось X и ось Y указывают двумерные направления первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201, и ось Z указывает их направление высоты. В этой связи и первичная обмотка 101, и вторичная обмотка 201 имеют идентичную круглую форму для целей описания; тем не менее, в варианте осуществления, не требуется, чтобы первичная обмотка 101 и вторичная обмотка 201 имели круглую форму, и не требуется, чтобы имели идентичную форму.

[0020] Теперь, как проиллюстрировано на фиг. 2a, желательно, чтобы транспортное средство парковалось в месте для парковки таким образом, что вторичная обмотка 201 совпадает с первичной обмоткой 101 в направлениях по оси X и оси Y в качестве двумерных направлений; тем не менее, как проиллюстрировано на фиг. 2b, относительные позиции первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201 могут быть смещены друг от друга в двумерных направлениях, в зависимости от навыков водителя. Кроме того, высота транспортного средства варьируется согласно типу транспортного средства или величине нагрузки, и, следовательно, расстояние между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201 в направлении Z высоты варьируется также согласно высоте транспортного средства.

[0021] Когда питание, подаваемое из источника 6 питания переменного тока высокой частоты к первичной обмотке 101, устанавливается постоянным, эффективность приема питания посредством вторичной обмотки 201 является наибольшей, когда вторичная обмотка 201 находится в позиции, совпадающей с первичной обмоткой 101 (которая соответствует позиции, проиллюстрированной на фиг. 2a), в то время как эффективность является низкой, когда точка центра вторичной обмотки 201 находится на большом расстоянии от точки центра первичной обмотки 101.

[0022] Фиг. 3 иллюстрирует изменение коэффициента связи относительно вторичной обмотки 201 в направлении по оси X (или в направлении по оси Y) и в направлении по оси Z, проиллюстрированных на фиг. 2a и 2b. Как проиллюстрировано на фиг. 3, когда центр первичной обмотки 101 совпадает с центром вторичной обмотки 201, существует небольшая величина потока рассеяния между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201, значение по оси X на фиг. 3 соответствует нулю, и коэффициент κ связи является высоким. Между тем, когда позиции первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201 смещаются относительно друг друга в направлении по оси X, как проиллюстрировано на фиг. 2b в отличие от фиг. 2a, существует большая величина потока рассеяния, и коэффициент κ связи является низким, как проиллюстрировано на фиг. 3. Кроме того, когда существует большая величина смещения первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201 относительно друг друга в направлении по оси Z (или по высоте), коэффициент κ связи является низким.

[0023] Фиг. 4 является графиком, иллюстрирующим характеристику коэффициента связи относительно расстояния (L) между первичной обмоткой 101 и вторичной обмоткой 201. Следует отметить, что расстояние (L) представляется посредством уравнения (1).

[0024]

Как проиллюстрировано на фиг. 4, увеличение расстояния (L) приводит к увеличению величины потока рассеяния, и, следовательно, к снижению коэффициента (κ) связи.

[0025] В этой связи, в традиционном устройстве бесконтактной подачи питания, коэффициент связи устанавливается равным фиксированному значению, и схемная конструкция подготавливается для участка бесконтактной подачи питания. Следовательно, как описано выше, когда варьируется коэффициент (κ) связи посредством смещения относительных позиций катушек в участке подачи питания друг от друга, возникает существенное изменение входного импеданса схемы подачи питания, включающей в себя бесконтактные катушки при просмотре с выходной стороны источника питания переменного тока. Здесь, приводится описание со ссылкой на фиг. 5a относительно изменения характеристики импеданса относительно коэффициента (κ) связи в традиционном устройстве бесконтактной подачи питания. Фиг. 5a является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения входного импеданса относительно коэффициента (κ) связи в традиционном устройстве бесконтактной подачи питания. В этой связи, входной импеданс является импедансом при просмотре с выходной стороны источника питания переменного тока и является импедансом на частоте составляющей основной волны источника питания переменного тока. График a указывает характеристику схемы (в дальнейшем называемой традиционной схемой a), в которой конденсатор спроектирован с возможностью подстройки с использованием предварительно определенного коэффициента связи, раскрытой в публикации заявки на патент (Япония) номер 2010-40699, и график b указывает характеристику схемы (в дальнейшем называемой традиционной схемой b), в которой конденсатор спроектирован с возможностью подстройки с использованием предварительно определенного коэффициента связи, раскрытой в публикации заявки на патент (Япония) номер 2007-534289.

[0026] Как указано посредством графика a на фиг. 5a, в традиционной схеме a абсолютное значение входного импеданса является высоким, когда коэффициент связи является низким, в то время как абсолютное значение входного импеданса становится более низким по мере того, как коэффициент связи становится более высоким. Кроме того, как указано посредством графика b, в традиционной схеме b абсолютное значение входного импеданса является высоким, когда коэффициент связи является низким, в то время как абсолютное значение входного импеданса становится более низким по мере того, как коэффициент связи становится более высоким. Другими словами, схемная конструкция подготавливается для традиционной схемы a и традиционной схемы b при условии, что коэффициент связи между катушками в качестве участка бесконтактной подачи питания является постоянным, и, следовательно, изменение коэффициента связи приводит к существенному изменению входного импеданса схемы передачи питания. В этой связи, график c указывает абсолютное значение импеданса источника питания переменного тока, подробности которого описываются ниже.

[0027] Как указано посредством графика a на фиг. 5b, в традиционной схеме a абсолютное значение входного импеданса является высоким, когда эквивалентное нагрузочное сопротивление является низким, в то время как абсолютное значение входного импеданса становится более низким по мере того, как эквивалентное нагрузочное сопротивление становится более высоким. Кроме того, как указано посредством графика b, в традиционной схеме b абсолютное значение импеданса является высоким, когда эквивалентное нагрузочное сопротивление является низким, в то время как абсолютное значение импеданса становится более низким по мере того, как эквивалентное нагрузочное сопротивление становится более высоким. Другими словами, в традиционной схеме a и в традиционной схеме b изменение эквивалентного нагрузочного сопротивления приводит к существенному изменению входного импеданса схемы передачи питания. В этой связи, график c указывает абсолютное значение импеданса источника питания переменного тока, подробности которого описываются ниже.

[0028] Далее приводится описание со ссылкой на фиг. 5c относительно изменения коэффициента мощности, вовлекаемого в изменение коэффициента связи в традиционной схеме a и в традиционной схеме b. Фиг. 5c иллюстрирует характеристику коэффициента мощности относительно коэффициента (κ) связи в традиционных схемах a и b. В этой связи, коэффициент (cosθ) мощности является значением косинуса разности фаз (θ) между входным напряжением и входным током, который источник питания переменного тока вводит в схему подачи питания. Как указано посредством графика a на фиг. 5c, в традиционной схеме a коэффициент мощности является высоким, когда коэффициент связи является высоким, в то время как коэффициент мощности становится низким, когда коэффициент связи становится низким.

Между тем, как указано посредством графика b на фиг. 5c, в традиционной схеме b коэффициент мощности остается высоким относительно изменения коэффициента связи.

[0029] Далее приводится описание со ссылкой на фиг. 6 относительно соотношения между импедансом (Zc) источника питания переменного тока и входным импедансом (Z_{in_c}) схемы передачи питания, включающей в себя бесконтактные катушки. Фиг. 6 является принципиальной схемой эквивалентной схемы на первичной стороне устройства бесконтактной подачи питания. Источник 601 питания переменного тока является источником питания переменного тока, предоставляемым на первичной стороне устройства бесконтактной подачи питания, и подает питание переменного тока к катушке на первичной стороне. Vc указывает напряжение переменного тока источника 601 питания переменного тока, а Ic указывает переменный ток, выведенный посредством источника 601 питания переменного тока. Импеданс 602 является входным импедансом (Z_{in_c}) схемы передачи питания, включающей в себя бесконтактные катушки. Номинальные значения источника 601 питания переменного тока являются предварительно определенными, и, например, предполагается, что максимальное напряжение источника 601 питания переменного тока составляет 300 [В], его максимальный ток составляет 30 [А], а его максимальная мощность составляет 9 [кВт].

[0030] Далее приводится описание относительно случая, в котором входной импеданс (Z_{in_c}) импеданса 602 составляет 1 [Ω]. Когда напряжение 300 [В] в качестве максимального напряжения источника питания переменного тока прикладывается к импедансу 602, ток в 300 [А] протекает через схему подачи питания в качестве импеданса 602. Тем не менее, максимальный ток источника 601 питания переменного тока составляет 30 [А], и, таким образом, ток, протекающий через схему подачи питания, составляет 30 [А], и напряжение схемы передачи питания составляет 30 [В]. Следовательно, мощность, подаваемая к схеме подачи питания в качестве импеданса 602, составляет 900 [Вт], и максимальная мощность источника 601 питания переменного тока не может подаваться к схеме подачи питания.

[0031] Кроме того, приводится описание относительно случая, в котором входной импеданс (Z_{in_c}) импеданса 602 составляет 100 [Ω]. Когда напряжение 300 [В] в качестве максимального напряжения источника питания переменного тока прикладывается к импедансу 602, ток в 3 [А] протекает через схему подачи питания в качестве импеданса 602. Хотя максимальный ток источника 601 питания переменного тока составляет 30 A, входной импеданс (Z_{in_c}) является высоким, и тем самым ток, протекающий через схему подачи питания, составляет 3 [А]. Затем, напряжение схемы передачи питания составляет 300 [В]. Следовательно, мощность, подаваемая к схеме подачи питания в качестве импеданса 602, составляет 900 [Вт], и максимальная мощность источника 601 питания переменного тока не может подаваться к схеме подачи питания.

[0032] Кроме того, приводится описание относительно случая, в котором входной импеданс (Z_{in_c}) импеданса 602 составляет 10 [Ω]. Когда напряжение 300 [В] в качестве максимального напряжения источника питания переменного тока прикладывается к импедансу 602, ток в 30 [А] протекает через схему подачи питания в качестве импеданса 602, и максимальный ток источника 601 питания переменного тока протекает через схему подачи питания. Следовательно, мощность, подаваемая к схеме подачи питания в качестве импеданса 602, составляет 900 [Вт], и максимальная мощность источника 601 питания переменного тока может подаваться к схеме подачи питания.

[0033] Другими словами, когда входной импеданс (Z_{in_c}) импеданса 602 варьируется относительно импеданса источника 601 питания переменного тока, максимальная мощность источника 601 питания переменного тока не может быть эффективно подана к схеме подачи питания. Затем, как проиллюстрировано на фиг. 5a, входной импеданс традиционных схем a и b значительно варьируется относительно импеданса источника питания переменного тока (см. график c), и, следовательно, максимальная мощность источника 601 питания переменного тока не может быть эффективно подана к схеме подачи питания.

[0034] Кроме того, как описано ниже, необходимо, чтобы коэффициент мощности cos(θ) поддерживался равным высокому значению, чтобы предотвращать потерю мощности, когда схема подачи питания подает мощность к нагрузке. Как проиллюстрировано на фиг. 5c, в традиционной схеме a, коэффициент мощности снижается, когда варьируется коэффициент связи, и, следовательно, потери мощности, поданной к нагрузке, становятся выше в устройстве бесконтактной подачи питания с использованием традиционной схемы a в качестве схемы передачи питания.

[0035] Следовательно, в устройстве бесконтактной подачи питания по варианту осуществления, состояния для абсолютной величины индуктивности первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201 и абсолютной величины емкости конденсаторов 102, 103, 202, 203 устанавливаются таким образом, что характеристика импеданса только первичной стороны при просмотре с выходной стороны схемы 6 источника питания переменного тока высокой частоты и характеристика импеданса только вторичной стороны при просмотре со стороны блока 7 нагрузки, которая должна быть соединена со вторичной обмоткой 201, являются такими характеристиками, как задано ниже, и в силу этого, в условиях, в которых варьируется состояние связи, подавляется изменение входного импеданса при просмотре с выходной стороны схемы 6 источника питания переменного тока высокой частоты, а также практически до нуля сбрасывается фаза входного импеданса.

[0036] Во-первых, приводится описание относительно импеданса (Z1) и импеданса (Z2) в устройстве бесконтактной подачи питания по варианту осуществления. Как проиллюстрировано на фиг. 7a, импеданс (Z1) является импедансом только первичной стороны при просмотре со стороны источника 6 питания переменного тока высокой частоты (или стороны передачи питания), с коэффициентом связи, установленным равным нулю, в схеме, проиллюстрированной на фиг. 1. Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 7b, импеданс (Z2) является импедансом только вторичной стороны при просмотре со стороны нагрузочного блока 7 (или стороны приема питания), с коэффициентом связи, установленным равным нулю, в схеме, проиллюстрированной на фиг. 1. Фиг. 7a является принципиальной схемой для помощи при пояснении импеданса (Z1), иллюстрирующей схему только на первичной стороне блока 5 бесконтактной подачи питания, а фиг. 7b является принципиальной схемой для помощи при пояснении импеданса (Z2), иллюстрирующей схему только на вторичной стороне блока 5 бесконтактной подачи питания.

[0037] В этой связи, как проиллюстрировано на фиг. 7a и 7b, C_1s обозначает электрическую емкость конденсатора 102; C_1p - электрическую емкость конденсатора 103; L₁ - индуктивность первичной обмотки 101; C_2p - электрическую емкость конденсатора 202; C_2s - электрическую емкость конденсатора 203 и L₂ - индуктивность вторичной обмотки 201.

[0038] В устройстве бесконтактной подачи питания по варианту осуществления характеристики абсолютных значений импеданса (Z1) и импеданса (Z2) имеют характеристики, проиллюстрированные на фиг. 8a и 8b, соответственно. Фиг. 8a является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения и фазовую характеристику (φ) импеданса (Z1) относительно частоты, а фиг. 8b является графиком, иллюстрирующим характеристику абсолютного значения и фазовую характеристику (φ) импеданса (Z2) относительно частоты.

[0039] В частности, как проиллюстрировано на фиг. 8a, характеристика абсолютного значения импеданса (Z₁) имеет частоту (f₀) составляющей основной волны схемы 6 источника питания переменного тока высокой частоты, расположенную между частотой (f_1A), при которой существует локальный минимум (Z_MIN), и частотой (f_1B), при которой существует локальный максимум (Z_MAX). Из резонансных частот импеданса (Z1) частота (f_1A) является частотой, которая является ближайшей к частоте (f₀), и из резонансных частот импеданса (Z1) частота (f_1B) является частотой, которая является ближайшей к частоте (f₀). Кроме того, частота (f_1B) выше частоты (f_1A). Другими словами, характеристика импеданса (Z1) является такой характеристикой, что частота (f₀) находится между частотой (f_1A) локального минимума (Z_MIN) и частотой (f_1B) локального максимума (Z_MAX).

[0040] Как проиллюстрировано на фиг. 8b, характеристика абсолютного значения импеданса (Z2) имеет частоту (f₀) составляющей основной волны схемы 6 источника питания переменного тока высокой частоты, расположенную между частотой (f_2A), при которой существует локальный минимум (Z_MIN), и частотой (f_2B), при которой существует локальный максимум (Z_MAX). Из резонансных частот импеданса (Z2) частота (f_2A) является частотой, которая является ближайшей к частоте (f₀), и из резонансных частот импеданса (Z2) частота (f_2B) является частотой, которая является ближайшей к частоте (f₀). Кроме того, частота (f_2B) выше частоты (f_2A). Другими словами, характеристика импеданса (Z2) является такой характеристикой, что частота (f₀) находится между частотой (f_2A) локального минимума (Z_MIN) и частотой (f_2B) локального максимума (Z_MAX).

[0041] Далее приводится описание относительно электрической емкости конденсаторов 102, 103, 202, 203 и индуктивности первичной обмотки 101 и вторичной обмотки 201 в варианте осуществления.

[0042] Резонансная частота (f_1A) и резонансная частота (f_1B) импеданса (Z1) представляются посредством уравнения (2) и уравнения (3), соответственно, на основе схемы, проиллюстрированной на фиг. 7a.

[0043]

[0044]

Затем, как проиллюстрировано на фиг. 8a, следующее соотношение устанавливается для частоты (f_1A) и частоты (f_1B), представленных посредством уравнения (2) и уравнения (3), соответственно: f_1A<f₀<f_1B. Соотношение соответствует тому факту, что резонансная частота (f_1B) резонансной системы, сформированной из L₁ и C_1p, устанавливается выше частоты (f₀), и резонансная частота (f_1A) резонансной системы, сформированной из L₁ и (C_1p+C_1s), устанавливается ниже частоты (f₀).

[0045] Резонансная частота (f_2A) и резонансная частота (f_2B) импеданса (Z2) представляются посредством уравнения (4) и уравнения (5), соответственно, на основе схемы, проиллюстрированной на фиг. 7b.

[0046]

[0047]

Затем, как проиллюстрировано на фиг. 8b, следующее соотношение устанавливается для частоты (f_2A) и частоты (f_2B), представленных посредством уравнения (4) и уравнения (5), соответственно: f_2A<f₀<f_2B. Соотношение соответствует тому факту, что резонансная частота (f_2B) резонансной системы, сформированной из L₂ и C_2p, устанавливается выше частоты (f₀), и резонансная частота (f_2A) резонансной системы, сформированной из L₂ и (C_2p+C_2s), устанавливается ниже частоты (f₀).

[0048] Другими словами, индуктивность (L₁), электрическая емкость (C_1p), электрическая емкость (C_1s), индуктивность (L₂), электрическая емкость (C_2p) и электрическая емкость (C_2s) устанавливаются таким образом, что удовлетворяются следующие соотношения для частоты (f₀) составляющей основной волны схемы 6 источника питания переменного тока высокой частоты: f_1A<f₀<f_1B и f_2A<f₀<f_2B; и тем самым, могут получаться характеристика импеданса (Z1) и характеристика импеданса (Z2), проиллюстрированные на фиг. 8.

[0049] В варианте осуществления, дополнительно, резонансные частоты (f_1A, f_1B, f_2A, f_2B) и частота (f₀) составляющей основной волны схемы 6 источника питания переменного тока высокой частоты удовлетворяют состоянию, представленному посредством уравнения (6).

[0050]

Другими словами, полоса частот между частотой (f_1A) и частотой (f_1B) находится в полосе частот между частотой (f_2A) и частотой (f_2B).

[0051] Далее приводится описание со