JP6070650B2

JP6070650B2 - 送電装置並びに受電装置及びそれを搭載した車両

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Publication number: JP6070650B2
Application number: JP2014148953A
Authority: JP
Inventors: 真士市川; 直樹牛来
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2034-07-22
Also published as: CN105305651A; EP2977255B1; US20160028241A1; CN105305651B; US9887553B2; EP2977255A1; JP2016025771A

Description

この発明は、送電装置並びに受電装置及びそれを搭載した車両に関し、特に、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムに用いられる送電装置及び受電装置、並びにその受電装置を搭載した車両に関する。

送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送が注目されている。たとえば特開２０１４−５４０９５号公報は、そのような非接触給電システムを開示する。この非接触給電システムでは、交流電力を生成する交流電源（電源部）から発生する高調波ノイズを抑制するために、電源部と送電部との間にフィルタ回路（整合器）が設けられている（特許文献１参照）。

特開２０１４−５４０９５号公報特開２０１４−２３４１４号公報特開２０１３−１５４８１５号公報特開２０１３−１４６１５４号公報特開２０１３−１４６１４８号公報特開２０１３−１１０８２２号公報特開２０１３−１２６３２７号公報

一般的に、フィルタ回路（整合器）は、コイルとキャパシタとを含んで構成されるが、上記の特開２０１４−５４０９５号公報では、フィルタ回路（整合器）の具体的な回路構成については記載されていない。コイルとキャパシタとを含んで構成されるフィルタ回路によって電圧と電流とに位相差が生じると、送電装置から受電装置への電力伝送効率が低下する。

それゆえに、この発明の目的は、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムに用いられる送電装置において、フィルタ回路を設けることによる電力伝送効率の低下を抑制することである。

この発明によれば、送電装置は、交流電源と、交流電源から出力される電力を受電装置へ非接触で送電するための送電部と、交流電源と送電部との間に設けられるフィルタ回路とを備える。フィルタ回路は、第１及び第２のコイルと、第１及び第２のキャパシタとを含む。第１及び第２のコイルは、交流電源と送電部との間に接続される電力線対の少なくとも一方に設けられる。第１及び第２のキャパシタは、電力線対間に接続され、交流電源と送電部との間において第１及び第２のコイルと交互に設けられる。第１及び第２のコイル並びに第１及び第２のキャパシタは、交流電源側から、第１のコイル、第１のキャパシタ、第２のコイル、第２のキャパシタの順に設けられる。交流電源の周波数をω、フィルタ回路の入力電圧に対するフィルタ回路の出力電圧の比をａ、任意の設計値をＺとした場合に、第１のコイルのインダクタンスは、Ｚ／ωに設定され、第１のキャパシタのキャパシタンスは、（ａ＋１）／ａωＺに設定され、第２のコイルのインダクタンスは、ａＺ／ωに設定され、第２のキャパシタのキャパシタンスは、（ａ＋１）／ａ²ωＺに設定される。

上記の構成とすることにより、フィルタ回路は理想トランス特性を有するので、フィルタ回路によって電圧及び電流に位相変化は生じない。したがって、この送電装置によれば、フィルタ回路を設けることによる電力伝送効率の低下を抑制することができる。

この発明の実施の形態による電力伝送システムの全体構成図である。フィルタ回路の他の構成を示した図である。フィルタ回路のさらに他の構成を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この電力伝送システムは、送電装置１０と、受電装置２０とを備える。この電力伝送システムは、たとえば、ハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric vehicle）等の電動車両に搭載された蓄電装置を車両外部に設けられる送電装置１０により充電する場合等に適用可能であり、受電装置２０は、そのような電動車両に搭載され得る。

送電装置１０は、インバータ１００と、フィルタ回路２００と、送電部３１０とを含む。インバータ１００は、送電部３１０へ交流電力を供給する交流電源として機能し、所定の伝送周波数ωを有する交流電力を発生する。本実施の形態では、インバータ１００は、電圧形インバータであり、たとえば、入力側に設けられた平滑用キャパシタと、４つの半導体デバイスとを含む単相フルブリッジ回路によって構成される。

フィルタ回路２００は、インバータ１００と送電部３１０との間に設けられ、インバータ１００から発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路２００は、２つのコイル２１２，２１６及び２つのキャパシタ２１４，２１８を含む４次ＬＣフィルタによって構成される。フィルタ回路２００の構成については、後ほど詳しく説明する。

送電部３１０は、コイル３１２と、キャパシタ３１４とを含む。キャパシタ３１４は、送電部３１０の共振周波数を調整するために設けられ、コイル３１２に直列に接続されてコイル３１２と共振回路を形成する。送電部３１０は、伝送周波数ωを有する交流電力をインバータ１００から受け、コイル３１２の周囲に生成される電磁界を介して、送電装置１０の受電部３２０へ非接触で送電する。

一方、受電装置２０は、受電部３２０と、フィルタ回路４００と、整流部５００と、蓄電装置６００とを含む。受電部３２０は、コイル３２２と、キャパシタ３２４とを含む。キャパシタ３２４は、受電部３２０の共振周波数を調整するために設けられ、コイル３２２に直列に接続されてコイル３２２と共振回路を形成する。受電部３２０は、送電装置１０の送電部３１０との間に生成される電磁界を介して、送電部３１０から出力される電力を受けてフィルタ回路４００へ出力する。なお、送電部３１０及び受電部３２０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

フィルタ回路４００は、受電部３２０と整流部５００との間に設けられ、送電装置１０からの受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路４００は、２つのキャパシタ４１２，４１６及び２つのコイル４１４，４１８を含む４次ＬＣフィルタによって構成される。フィルタ回路４００の構成についても、後ほど詳しく説明する。

整流部５００は、受電部３２０によって受電された交流電力を整流して蓄電装置６００へ出力する。本実施の形態では、整流部５００は、コンデンサインプット型の整流回路によって構成され、具体的には、４つのダイオードを含む単相ブリッジ整流回路と、出力側に設けられたキャパシタとを含んで構成される。

蓄電装置６００は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置６００は、整流部５００から出力される電力を蓄える。なお、蓄電装置６００として大容量のキャパシタも採用可能である。特に図示しないが、整流部５００と蓄電装置６００との間に、整流部５００の出力電圧を調整するＤＣ−ＤＣコンバータを設けてもよい。

この電力伝送システムでは、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送時に発生する高調波ノイズを抑制するために、送電装置１０においてフィルタ回路２００が設けられ、受電装置２０においてフィルタ回路４００が設けられる。各フィルタ回路２００，４００は、コイルとキャパシタとを含んで構成される。ここで、コイル及びキャパシタは、電圧と電流との位相差を変化させるので、フィルタ回路２００，４００の導入に伴なう位相変化により送電装置１０から受電装置２０への電力伝送効率が低下する可能性がある。

そこで、この実施の形態に従う電力伝送システムでは、フィルタ回路２００を２つのコイル及び２つのキャパシタを含む４次ＬＣフィルタによって構成し、各コイルのインダクタンス及び各キャパシタのキャパシタンスを以下に説明するように設計することによって、フィルタ回路２００が理想トランス特性となるように設計する。同様に、受電装置２０においても、フィルタ回路４００を２つのコイル及び２つのキャパシタを含む４次ＬＣフィルタによって構成し、各コイルのインダクタンス及び各キャパシタのキャパシタンスを以下に説明するように設計することによって、フィルタ回路４００が理想トランス特性となるように設計する。以下、各フィルタ回路２００，４００の構成について詳細に説明する。

図１を参照して、送電装置１０のフィルタ回路２００は、コイル２１２，２１６と、キャパシタ２１４，２１８とを含む。コイル２１２，２１６は、インバータ１００と送電部３１０との間の電力線対の一方に設けられ、この実施の形態では、コイル２１２，２１６は、端子Ｔ１，Ｔ３間において直列に接続される。キャパシタ２１４は、コイル２１２，２１６間において電力線対間に接続される。キャパシタ２１８は、コイル２１６よりも送電部３１０側において電力線対間に接続される。すなわち、コイル２１２，２１６及びキャパシタ２１４，２１８は、インバータ１００側から、コイル２１２、キャパシタ２１４、コイル２１６、キャパシタ２１８の順に設けられる。

そして、コイル２１２のインダクタンスＬ１、キャパシタ２１４のキャパシタンスＣ１、コイル２１６のインダクタンスＬ２、及びキャパシタ２１８のキャパシタンスＣ２は、以下に示される値に設定される。

Ｌ１＝Ｚ０１／ω［Ｈ］ …（１）
Ｃ１＝（ａ１＋１）／（ａ１・ω・Ｚ０１）［Ｆ］ …（２）
Ｌ２＝ａ１・Ｚ０１／ω［Ｈ］ …（３）
Ｃ２＝（ａ１＋１）／（ａ１²・ω・Ｚ０１）［Ｆ］ …（４）
ここで、Ｚ０１は、任意の定数である。たとえば、Ｚ０１の値を大きくとると、インダクタンスＬ１，Ｌ２は大きくなり、キャパシタンスＣ１，Ｃ２は小さくなる。コイル２１２，２１６及びキャパシタ２１４，２１８の製作のし易さ（コスト）や発熱等を考慮して、Ｚ０１の大きさを決めることができる。ａ１は、フィルタ回路２００の入力電圧Ｖｉｎ１（すなわちインバータ１００の出力電圧）に対するフィルタ回路２００の出力電圧Ｖｏｕｔ１（すなわち送電部３１０の電圧）の比である。ωは、伝送される電力の周波数（インバータ１００により生成される電力の周波数に相当）である。

上記の式（１）〜（４）にて設計されるフィルタ回路２００についてのＦパラメータ（伝送行列）を算出して整理すると、フィルタ回路２００のＦパラメータは次式にて示される。

ここで、Ｖｉｎ１，Ｉｉｎ１は、それぞれフィルタ回路２００の入力電圧及び入力電流を示し、Ｖｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ１は、それぞれフィルタ回路２００の出力電圧及び出力電流を示す。この式（５）から、フィルタ回路２００の入出力関係は以下のようになる。

Ｖｉｎ１＝−（１／ａ１）Ｖｏｕｔ１ …（６）
Ｉｉｎ１＝−ａ１・Ｉｏｕｔ１ …（７）
式（６），（７）は、フィルタ回路２００が理想トランス特性を有することを示している。すなわち、フィルタ回路２００によって送電電圧及び送電電流に位相変化は生じない。したがって、フィルタ回路２００を導入することによる電力伝送効率の低下を抑制することができる。

なお、フィルタ回路２００の入出力電圧の比を示すａ１については、フィルタ回路２００の入力電圧Ｖｉｎ１がインバータ１００の仕様に収まるように、たとえば、インバータ１００の定格電圧と、送電部３１０の電圧に相当する電圧Ｖｏｕｔ１のとり得る最大値（送電部３１０に対して受電部３２０が正対しているとき）とから決定することができる。

次に、受電装置２０のフィルタ回路４００について説明する。フィルタ回路４００は、キャパシタ４１２，４１６と、コイル４１４，４１８とを含む。コイル４１４，４１８は、受電部３２０と整流部５００との間の電力線対の一方に設けられ、この実施の形態では、コイル４１４，４１８は、端子Ｔ５，Ｔ７間において直列に接続される。キャパシタ４１２は、コイル４１４よりも受電部３２０側において電力線対間に接続される。キャパシタ４１６は、コイル４１４，４１８間において電力線対間に接続される。すなわち、キャパシタ４１２，４１６及びコイル４１４，４１８は、受電部３２０側から、キャパシタ４１２、コイル４１４、キャパシタ４１６、コイル４１８の順に設けられる。

そして、キャパシタ４１２のキャパシタンスＣ３、コイル４１４のインダクタンスＬ３、キャパシタ４１６のキャパシタンスＣ４、及びコイル４１８のインダクタンスＬ４は、以下に示される値に設定される。

Ｃ３＝１／（ω・Ｚ０２）［Ｆ］ …（８）
Ｌ３＝（ａ２＋１）・Ｚ０２／ω［Ｈ］ …（９）
Ｃ４＝１／（ａ２・ω・Ｚ０２）［Ｆ］ …（１０）
Ｌ４＝ａ２・（ａ２＋１）・Ｚ０２／ω［Ｈ］ …（１１）
ここで、Ｚ０２は、任意の定数である。たとえば、Ｚ０２の値を大きくとると、インダクタンスＬ３，Ｌ４は大きくなり、キャパシタンスＣ３，Ｃ４は小さくなる。キャパシタ４１２，４１６及びコイル４１４，４１８の製作のし易さ（コスト）や発熱等を考慮して、Ｚ０２の大きさを決めることができる。ａ２は、フィルタ回路４００の入力電圧Ｖｉｎ２（すなわち受電部３２０の電圧）に対するフィルタ回路４００の出力電圧Ｖｏｕｔ２の比である。

上記の式（８）〜（１１）にて設計されるフィルタ回路４００についてのＦパラメータを算出して整理すると、フィルタ回路４００のＦパラメータは次式にて示される。

ここで、Ｖｉｎ２，Ｉｉｎ２は、それぞれフィルタ回路４００の入力電圧及び入力電流を示し、Ｖｏｕｔ２，Ｉｏｕｔ２は、それぞれフィルタ回路４００の出力電圧及び出力電流を示す。この式（１２）から、フィルタ回路４００の入出力関係は以下のようになる。

Ｖｉｎ２＝−（１／ａ２）Ｖｏｕｔ２ …（１３）
Ｉｉｎ２＝−ａ２・Ｉｏｕｔ２ …（１４）
式（１３），（１４）は、フィルタ回路４００が理想トランス特性を有することを示している。すなわち、フィルタ回路４００によって送電電圧及び送電電流に位相変化は生じない。したがって、フィルタ回路４００を導入することによる電力伝送効率の低下を抑制することができる。

なお、フィルタ回路４００の入出力電圧の比を示すａ２については、送電部３１０から受電部３２０への電力伝送効率を最大にし得るインピーダンスとなるような値が好ましい。すなわち、蓄電装置６００の電圧をＶｂとすると、整流部５００がコンデンサインプット型の整流回路によって構成される場合、整流部５００の入力電圧に相当するフィルタ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ２は次式で示される。

Ｖｏｕｔ２＝Ｖｂ・２√２／π
一方、送電部３１０から受電部３２０への電力伝送効率を最大にする最適インピーダンスは、たとえばコイル３１２とコイル３２２とのインダクタンスが等しい場合、ｋ・ω・Ｌｒ（ｋ：結合係数、Ｌｒ：コイル３２２のインダクタンス）であることが知られており、最適インピーダンスを実現する受電部３２０の受電電圧すなわちフィルタ回路４００の入力電圧Ｖｉｎ２は、次式で示される。

Ｖｉｎ２＝√（Ｐｒ×（ｋ・ω・Ｌｒ））
ここで、Ｐｒは、受電部３２０による受電電力である。したがって、送電部３１０から受電部３２０への電力伝送効率を最大にし得るａ２は、次式で示される。

ａ２＝Ｖｏｕｔ２／Ｖｉｎ２
＝４・Ｖｂ／（π・√（２・Ｐｒ・ｋ・ω・Ｌｒ））
以上のように、この実施の形態によれば、送電装置１０のフィルタ回路２００は、理想トランス特性を有するので、フィルタ回路２００によって電圧及び電流に位相変化は生じない。したがって、この実施の形態によれば、送電装置１０にフィルタ回路２００を設けることによる電力伝送効率の低下を抑制することができる。

また、この実施の形態によれば、受電装置２０のフィルタ回路４００も、理想トランス特性を有するので、フィルタ回路４００によって電圧及び電流に位相変化は生じない。したがって、この実施の形態によれば、受電装置２０にフィルタ回路４００を設けることによる電力伝送効率の低下を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態において、コイル２１２のインダクタンスＬ１、及びコイル２１６のインダクタンスＬ２の各々におけるＺ０１／ωの値は、必ずしも厳密に一致していなくてもよく、互いに±１０％程度までのずれは許容される。同様に、キャパシタ２１４のキャパシタンスＣ１、及びキャパシタ２１８のキャパシタンスＣ２の各々におけるω・Ｚ０１の値も、必ずしも厳密に一致していなくてもよく、互いに±１０％程度までのずれは許容される。

受電装置２０のフィルタ回路４００においても同様であり、キャパシタ４１２のキャパシタンスＣ３、及びキャパシタ４１６のキャパシタンスＣ４の各々におけるω・Ｚ０２の値は、必ずしも厳密に一致していなくてもよく、互いに±１０％程度までのずれは許容される。同様に、コイル４１４のインダクタンスＬ３、及びコイル４１８のインダクタンスＬ４の各々におけるＺ０２／ωの値も、必ずしも厳密に一致していなくてもよく、互いに±１０％程度までのずれは許容される。

また、上記の実施の形態では、送電装置１０のフィルタ回路２００において、コイル２１２，２１６は、電力線対の一方に設けられるものとしたが、図２に示すように、コイル２１２，２１６の各々を２分割して電力線対の双方に平衡に設けてもよい。この場合、各コイル２１２Ａ，２１２ＢのインダクタンスＬ１Ａ、及び各コイル２１６Ａ，２１６ＢのインダクタンスＬ２Ａは、以下に示される値に設定される。

Ｌ１Ａ＝Ｚ０１／（２・ω）［Ｈ］
Ｌ２Ａ＝ａ１・Ｚ０１／（２・ω）［Ｈ］
また、図３に示すように、コイル２１２，２１６の一方を電力線対の一方に設け、コイル２１２，２１６の他方を電力線対の他方に設けてもよい。この場合のコイル２１２，２１６のインダクタンスは、上記式（１），（３）で示したとおりである。

また、受電装置２０のフィルタ回路４００においても、コイル４１４，４１８は、電力線対の一方に設けられるものとしたが、コイル４１４，４１８の各々を２分割して電力線対の双方に平衡に設けてもよい（図示せず）。この場合、コイル４１４を２分割した各コイルのインダクタンスＬ３Ａ、及びコイル４１８を２分割した各コイルのインダクタンスＬ４Ａは、以下に示される値に設定される。

Ｌ３Ａ＝（ａ２＋１）・Ｚ０２／（２・ω）［Ｈ］
Ｌ４Ａ＝ａ２・（ａ２＋１）・Ｚ０２／（２・ω）［Ｈ］
また、コイル４１４，４１８の一方を電力線対の一方に設け、コイル４１４，４１８の他方を電力線対の他方に設けてもよい（図示せず）。この場合のコイル４１４，４１８のインダクタンスは、上記式（９），（１１）で示したとおりである。

また、上記の実施の形態では、送電装置１０のフィルタ回路２００には、インバータ１００側が誘導性のＬ−Ｃ−Ｌ−Ｃ型の４次フィルタを採用したが、インバータ１００側が容量性のＣ−Ｌ−Ｃ−Ｌ型の４次フィルタも採用し得る。Ｃ−Ｌ−Ｃ−Ｌ型の４次フィルタの場合、各素子の大きさは、上記の式（８）〜（１１）においてａ２，Ｚ０２をそれぞれａ１，Ｚ０１に置き換えた値に設定し得る。但し、フィルタ回路２００にＣ−Ｌ−Ｃ−Ｌ型の４次フィルタを採用すると、インバータ１００からみて初段のキャパシタに大電流が流れ得るとともに、インバータ１００からみて最終段のコイルの影響を受けて送電部３１０の共振周波数が変化し得るので、フィルタ回路２００については、Ｌ−Ｃ−Ｌ−Ｃ型の４次フィルタを採用することが好ましい。

また、上記の実施の形態では、受電装置２０のフィルタ回路４００には、受電部３２０側が容量性のＣ−Ｌ−Ｃ−Ｌ型の４次フィルタを採用したが、受電部３２０側が誘導性のＬ−Ｃ−Ｌ−Ｃ型の４次フィルタも採用し得る。Ｌ−Ｃ−Ｌ−Ｃ型の４次フィルタの場合、各素子の大きさは、上記の式（１）〜（４）においてａ１，Ｚ０１をそれぞれａ２，Ｚ０２に置き換えた値に設定し得る。但し、フィルタ回路４００にＬ−Ｃ−Ｌ−Ｃ型の４次フィルタを採用すると、受電部３２０からみて初段のコイルの影響を受けて受電部３２０の共振周波数が変化し得る。また、コンデンサインプット型の整流部５００に対しては、フィルタ回路の最終段はコイルである方が望ましいので、フィルタ回路４００については、Ｃ−Ｌ−Ｃ−Ｌ型の４次フィルタを採用することが好ましい。

また、上記の実施の形態では、送電部３１０と受電部３２０とを含む電力伝送部の構成について、送電部３１０及び受電部３２０の各々においてキャパシタがコイルに直列に接続される、いわゆるＳＳ方式（一次直列二次直列方式）の場合について説明したが、電力伝送部の構成はＳＳ方式に限られるものではない。たとえば、電力伝送部には、送電部においてはキャパシタがコイルに直列に接続され、受電部においてはキャパシタがコイルに並列に接続される、いわゆるＳＰ方式（一次直列二次並列方式）も採用し得る。なお、ＳＰ方式が採用される場合、受電部の共振周波数に影響を与えないように、受電装置２０のフィルタ回路には、受電部３２０側が誘導性のＬ−Ｃ−Ｌ−Ｃ型の４次フィルタを採用するのが好ましい。また、この場合、フィルタ回路の最終段が容量性になるので、整流部５００はチョークインプット型の整流回路によって構成するのが好ましい。

また、上記の実施の形態では、送電装置１０及び受電装置２０にそれぞれフィルタ回路２００，４００が設けられる電力伝送システムについて説明したが、この発明は、送電装置１０及び受電装置２０の双方にフィルタ回路が設けられる電力伝送システムに限定されるものではない。送電装置１０のみにフィルタ回路２００が設けられる電力伝送システム、又は受電装置２０のみにフィルタ回路４００が設けられる電力伝送システムにも、この発明は適用可能である。

なお、上述したフィルタ回路２００，４００は、電圧と電流との位相差に影響を与えないものであるが、他の要因により、たとえば送電部３１０及び受電部３２０のコイルやキャパシタのバラつきや、車体の影響によるコイル値の変動等により、インバータ１００の出力電流の位相が出力電圧の位相よりも進むことがあり得る。インバータ１００の電流位相が進むと、リカバリ損失が発生し、効率の悪化ひいてはインバータ１００の破損につながる可能性があり好ましくない。そこで、インバータ１００の出力側に位相補償用のコイルを配置して電流の位相進みを抑制するようにしてもよい。

たとえば、インバータ１００の出力部のインピーダンス実部をＺｉｎｖとし、電流進角をφとした場合、電流の位相進みを０とするための位相補償コイルのインダクタンスＬｓは（Ｚｉｎｖ／ω）×ｔａｎφとなる。実際には、Ｚｉｎｖは状況により変動し、インバータ１００の許容電流進角もスイッチング素子や放熱設計等により異なるので、位相補償コイルのインダクタンスＬｓにはシステムに最適な値がとられる。

位相補償コイルは、インバータ１００とフィルタ回路２００のコイル２１２との間に配置される。インバータ１００側が誘導性のＬ−Ｃ−Ｌ−Ｃ型の４次フィルタでフィルタ回路２００が構成される場合、位相補償コイルとフィルタ回路２００のコイル２１２とは直列接続となるので、部品点数の削減のために位相補償コイルとコイル２１２とは一つのコイルに統合され得る。この場合、位相補償コイルと統合されたコイル２１２のインダクタンスＬ１は（Ｚ０１／ω＋Ｌｓ）となる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０送電装置、２０受電装置、１００インバータ、２００，４００フィルタ回路、２１２，２１６，３１２，３２２，４１４，４１８コイル、２１４，２１８，３１４，３２４，４１２，４１６キャパシタ、３１０送電部、３２０受電部、５００整流部、６００蓄電装置。

Claims

交流電源と、
前記交流電源から出力される電力を受電装置へ非接触で送電するための送電部と、
前記交流電源と前記送電部との間に設けられるフィルタ回路とを備え、
前記フィルタ回路は、
前記交流電源と前記送電部との間に接続される電力線対の少なくとも一方に設けられる第１及び第２のコイルと、
各々が前記電力線対間に接続され、前記交流電源と前記送電部との間において前記第１及び第２のコイルと交互に設けられる第１及び第２のキャパシタとを含み、
前記第１及び第２のコイル並びに前記第１及び第２のキャパシタは、前記交流電源側から、前記第１のコイル、前記第１のキャパシタ、前記第２のコイル、前記第２のキャパシタの順に設けられ、
前記交流電源の周波数をω、前記フィルタ回路の入力電圧に対する前記フィルタ回路の出力電圧の比をａ、任意の設計値をＺとした場合に、
前記第１のコイルのインダクタンスは、Ｚ／ωに設定され、
前記第１のキャパシタのキャパシタンスは、（ａ＋１）／ａωＺに設定され、
前記第２のコイルのインダクタンスは、ａＺ／ωに設定され、
前記第２のキャパシタのキャパシタンスは、（ａ＋１）／ａ²ωＺに設定される、送電装置。
前記交流電源は、電圧型インバータを含む、請求項１に記載の送電装置。
前記ａは、前記電圧型インバータの定格電圧と、前記送電部の電圧のとり得る最大値とに基づいて決定される、請求項２に記載の送電装置。
前記第１のコイルは、２分割にされて前記電力線対の双方に平衡に設けられる第３及び第４のコイルによって構成され、
前記第２のコイルは、２分割にされて前記電力線対の双方に平衡に設けられる第５及び第６のコイルによって構成され、
前記第３及び第４のコイルの各々のインダクタンスは、Ｚ／（２ω）に設定され、
前記第５及び第６のコイルの各々のインダクタンスは、ａＺ／（２ω）に設定される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送電装置。
前記交流電源の出力側に設けられ、前記交流電源の出力電流の位相進みを抑制するための位相補償コイルをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の送電装置。
前記位相補償コイルは、前記第１のコイルに統合される、請求項５に記載の送電装置。
送電装置から出力される交流電力を非接触で受電するための受電部と、
前記受電部によって受電される交流電力を整流する整流部と、
前記受電部と前記整流部との間に設けられるフィルタ回路とを備え、
前記フィルタ回路は、
前記受電部と前記整流部との間に接続される電力線対の少なくとも一方に設けられる第１及び第２のコイルと、
各々が前記電力線対間に接続され、前記受電部と前記整流部との間において前記第１及び第２のコイルと交互に設けられる第１及び第２のキャパシタとを含み、
前記第１及び第２のコイル並びに前記第１及び第２のキャパシタは、前記受電部側から、前記第１のキャパシタ、前記第１のコイル、前記第２のキャパシタ、前記第２のコイルの順に設けられ、
前記交流電力の周波数をω、前記フィルタ回路の入力電圧に対する前記フィルタ回路の出力電圧の比をａ、任意の設計値をＺとした場合に、
前記第１のキャパシタのキャパシタンスは、１／（ωＺ）に設定され、
前記第１のコイルのインダクタンスは、（ａ＋１）Ｚ／ωに設定され、
前記第２のキャパシタのキャパシタンスは、１／（ａωＺ）に設定され、
前記第２のコイルのインダクタンスは、ａ（ａ＋１）Ｚ／ωに設定される、受電装置。
前記整流部は、コンデンサインプット型の整流回路によって構成される、請求項７に記載の受電装置。
前記整流部の出力電圧をＶ、前記受電部による受電電力をＰ、結合係数をｋ、前記受電部及び前記送電装置の送電部の各々のコイルのインダクタンスをＬとした場合に、
前記ａは、４Ｖ／（π√（２ＰｋωＬ））に設定される、請求項７又は請求項８に記載の受電装置。
前記第１のコイルは、２分割にされて前記電力線対の双方に平衡に設けられる第３及び第４のコイルによって構成され、
前記第２のコイルは、２分割にされて前記電力線対の双方に平衡に設けられる第５及び第６のコイルによって構成され、
前記第３及び第４のコイルの各々のインダクタンスは、（ａ＋１）Ｚ／（２ω）に設定され、
前記第５及び第６のコイルの各々のインダクタンスは、ａ（ａ＋１）Ｚ／（２ω）に設定される、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の受電装置。
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の受電装置を搭載した車両。