BR112013011541B1

BR112013011541B1 - Aparelho de alimentação de energia sem contato

Info

Publication number: BR112013011541B1
Application number: BR112013011541-6A
Authority: BR
Inventors: Toshihiro Kai; Throngnumchai Kraisorn; Yusuke Minagawa
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR20130087536A; MY161980A; RU2538762C1; US9369181B2; CN103210564B; KR101478930B1; US20130221758A1; EP2639931B1; WO2012063570A1; MX2013005232A; EP2639931A1; JPWO2012063570A1; CN103210564A; BR112013011541A2; EP2639931A4; JP5641053B2; RU2013126687A

Abstract

aparelho de alimentação de energia sem contato um aparelho de alimentação de energia sem contato inclui um enrolamento secundário para o qual energia é fornecida de um enrolamento primário por um fornecimento de energia ca. uma característica de valor absoluto de impedância de z1 com relação a uma frequência tem uma frequência de um componente de onda fundamental do fornecimento de energia ca para ficar entre uma frequência onde um máximo local existe, e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental do fornecimento de energia ca, e uma frequência onde um mínimo local existe e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental. uma característica de valor absoluto de impedância de z2 com relação à frequência tem a frequência do componente de onda fundamental para ficar entre uma frequência onde o máximo local existe, e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental do fornecimento de energia ca, e uma frequência onde o mínimo local existe e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental. aqui, z1 indica a impedância justamente do lado primário quando visto pelo lado de saída do fornecimento de energia ca, e z2 indica a impedância justamente do lado secundário quando visto pelo lado de uma carga a ser conectada ao enrolamento secundário.

Description

“APARELHO DE ALIMENTAÇÃO DE ENERGIA SEM CONTATO” CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção diz respeito a um aparelho de alimentação de energia sem contato.

[002] Este pedido reivindica o benefício de prioridade do pedido de patente japonês anterior 2010-253851, depositado em 12 de novembro de 2010, cujo conteúdo total está incorporado neste documento pela referência como parte deste pedido, nos países designados onde incorporação de documentos por meio de referência é aprovada.

TÉCNICA ANTERIOR

[003] É conhecido um aparelho de alimentação de energia sem contato que fornece energia elétrica de um lado primário para um lado secundário fornecido em um corpo móvel enquanto mantendo uma posição correspondente contígua em um estado sem contato com uma folga de ar entre eles, com base em uma ação de indução mútua de uma indução eletromagnética, em que, em um circuito alimentador no lado primário, capacitores em série para sincronização de ressonância são arranjados para bobinas paralelas, respectivamente, e os capacitores são conectados em paralelo com as bobinas, respectivamente (Literatura de Patente 1).

LISTA DE REFERÊNCIAS

[004] Literatura de Patente [005] Literatura de Patente 1: Publicação de pedido de patente japonês 201040699.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] No aparelho de alimentação de energia sem contato convencional, entretanto, os capacitores e outros mais são estabelecidos assumindo que um coeficiente de acoplamento entre a bobina no lado primário e a bobina no lado secundário é constante, o que por sua vez resulta no problema de diminuir eficiência de alimentação de energia quando o coeficiente de acoplamento varia.

[007] Portanto, a presente invenção fornece um aparelho de alimentação de energia sem contato capaz de suprimir uma diminuição na eficiência de alimentação de energia mesmo sob condições onde um estado de acoplamento varia.

[008] A fim de resolver o problema mencionado anteriormente, a presente invenção fornece a configuração dada a seguir. Uma característica de impedância justamente do lado primário quando visto pelo lado de saída de um fornecimento de energia CA tem uma frequência de um componente de onda fundamental do fornecimento de energia CA para ficar entre uma frequência onde um máximo local existe, e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental do fornecimento de energia CA, e uma frequência on- de um mínimo local existe e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental, e uma característica de impedância justamente do lado secundário quando visto pelo lado de uma carga a ser conectada a um enrolamento secundário tem a frequência do componente de onda fundamental para ficar entre uma frequência onde o máximo local existe, e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental do fornecimento de energia CA, e uma frequência onde o mínimo local existe e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental.

[009] De acordo com a presente invenção, quando o coeficiente de acoplamento varia dentro de uma faixa predeterminada, a característica de valor absoluto de impedância de entrada com relação à frequência do componente de onda fundamental é de tal maneira que o valor absoluto da impedância de entrada varia nas proximidades de um valor de im-pedância predeterminado, e a característica de fase da impedância de entrada com relação à frequência do componente de onda fundamental é de tal maneira que a fase da impedância de entrada varia nas proximidades de uma fase predeterminada. Assim, mesmo sob condições onde um estado de acoplamento varia, uma mudança na impedância de entrada quando vista pelo lado de saída do lado de fornecimento de energia CA pode ser suprimida e, como resultado, uma diminuição na eficiência de alimentação de energia pode ser suprimida.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[0010] A figura 1 é um diagrama de circuito elétrico de um aparelho de alimentação de energia sem contato de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0011] A figura 2a é uma vista plana e vistas em perspectiva ilustrando um enrola-mento primário e um enrolamento secundário da figura 1 tal como um voltado para o outro.

[0012] A figura 2b é uma vista plana e vistas em perspectiva ilustrando o enrola-mento primário e o enrolamento secundário da figura 1 tal como um voltado para o outro, ilustrando o enrolamento primário e o enrolamento secundário como deslocados um do outro na direção do eixo X.

[0013] A figura 3 é um gráfico ilustrando uma mudança em coeficiente de acoplamento com relação ao enrolamento secundário 201 na direção do eixo X (ou na direção do eixo Y) e na direção do eixo Z ilustrados nas figuras 2a e 2b.

[0014] A figura 4 é um gráfico ilustrando a característica do coeficiente de acoplamento com relação a uma distância entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário da figura 1.

[0015] A figura 5a é um gráfico ilustrando uma característica de impedância de entrada com relação ao coeficiente de acoplamento no aparelho de alimentação de energia sem contato convencional.

[0016] A figura 5b é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da impedância de entrada com relação à resistência de carga equivalente no aparelho de alimentação de energia sem contato convencional.

[0017] A figura 5c é um gráfico ilustrando a característica de um fator de potência com relação ao coeficiente de acoplamento no aparelho de alimentação de energia sem contato convencional.

[0018] A figura 6 é um diagrama de circuito ilustrando um circuito equivalente no lado primário da figura 1.

[0019] A figura 7a é um diagrama de circuito de um circuito no lado primário no diagrama de circuito de uma unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0020] A figura 7b é um diagrama de circuito de um circuito no lado secundário no diagrama de circuito da unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0021] A figura 8a é um gráfico ilustrando a característica de impedância com relação à frequência no circuito da figura 7a.

[0022] A figura 8b é um gráfico ilustrando a característica de impedância com relação à frequência no circuito da figura 7b.

[0023] A figura 9a é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da im-pedância de entrada com relação ao coeficiente de acoplamento no aparelho de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0024] A figura 9b é um gráfico ilustrando uma característica de fase da impedância de entrada com relação ao coeficiente de acoplamento no aparelho de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0025] A figura 10a é um diagrama de circuito ilustrando um circuito equivalente da unidade de alimentação de energia sem contato e uma unidade de carga da figura 1.

[0026] A figura 10b é uma representação ilustrando polos e pontos zeros da impe-dância de entrada (Zent) da unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1 em um plano complexo.

[0027] A figura 10c é uma representação ilustrando os polos e os pontos zeros da impedância de entrada (Zent) da unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1 no plano complexo.

[0028] A figura 11a é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da im-pedância com relação à frequência no circuito da figura 7a.

[0029] A figura 11b é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da im-pedância com relação à frequência no circuito da figura 7a.

[0030] A figura 11c é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da im-pedância de entrada com relação ao coeficiente de acoplamento na unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0031] A figura 12a é um gráfico ilustrando a característica de tensão de saída com relação à corrente de saída em uma unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência da figura 1.

[0032] A figura 12b é um gráfico ilustrando a característica da tensão de saída com relação à corrente de saída na unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência da figura 1.

[0033] A figura 13a é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da im-pedância de entrada com relação ao coeficiente de acoplamento na unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0034] A figura 13b é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da im-pedância de entrada com relação à resistência de carga equivalente na unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0035] A figura 13c é um gráfico ilustrando a característica do fator de potência com relação ao coeficiente de acoplamento na unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0036] A parte (a) da figura 14 é um gráfico ilustrando a característica de energia de saída (Psaí) com relação ao coeficiente de acoplamento (k) no aparelho de alimentação de energia sem contato da figura 1, e a parte (b) da figura 14 é um gráfico ilustrando a faixa do coeficiente de acoplamento (k) que satisfaz uma condição de energia predeterminada no aparelho de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0037] A figura 15 é um gráfico ilustrando a característica de eficiência com relação ao coeficiente de acoplamento na unidade de alimentação de energia sem contato da figura 1.

[0038] A figura 16 é um diagrama de circuito da unidade de alimentação de energia sem contato de um aparelho de alimentação de energia sem contato de acordo com uma outra modalidade da invenção.

[0039] A figura 17 é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da im-pedância de entrada com relação à frequência em um circuito no lado primário no circuito da figura 16.

[0040] A figura 18 é um diagrama de circuito da unidade de alimentação de energia sem contato de um aparelho de alimentação de energia sem contato de acordo ainda com uma outra modalidade da invenção.

[0041] A figura 19 é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da im-pedância de entrada com relação à frequência em um circuito no lado primário no circuito da figura 18.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[0042] Modalidades da presente invenção serão descritas a seguir com referência aos desenhos.

Primeira Modalidade [0043] Um aparelho de alimentação de energia sem contato para uso em combinação com uma bateria de veículo e uma carga de energia para um veículo elétrico ou coisa parecida será descrito como um exemplo de um dispositivo de circuito de fornecimento de energia sem contato de acordo com uma modalidade da invenção.

[0044] A figura 1 ilustra um diagrama de circuito elétrico do aparelho de alimentação de energia sem contato. O aparelho de alimentação sem contato de acordo com a primeira modalidade inclui uma unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, uma unidade de alimentação de energia sem contato 5 para fornecer alimentação de energia sem contato de energia de saída da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 e uma unidade de carga 7 provida com a energia pela unidade de alimentação de energia sem contato 5.

[0045] A unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 inclui um fornecimento de energia CA trifásica 64, um retificador 61 conectado ao fornecimento de energia CA trifásica 64 e configurado para retificar corrente alternada trifásica para corrente contínua, e um inversor do tipo de controle de tensão 63 conectado por meio de um capacitor de filtração final 62 ao retificador 61 e configurado para transformar inversamente a corrente retificada para energia de alta frequência. O retificador 61 inclui três combinações paralelas de um diodo 61a e um diodo 61b, um diodo 61c e um diodo 61d, e um diodo 61e e um diodo 61f, e saídas do fornecimento de energia CA trifásica 64 são conectadas a pontos intermediários de conexões entre os diodos, respectivamente. O inversor do tipo de controle de tensão 63 inclui uma conexão paralela de um circuito em série formado de um elemento de comutação 63a tendo uma conexão antiparalela de um diodo para um transistor de potência construído de um MOSFET (transistor de efeito de campo de semicondutores de óxido de metal) ou coisa parecida e um elemento de comutação 63b tendo a mesma configuração do elemento de comutação 63a, e um circuito em série formado de um elemento de comutação 63c e um elemento de comutação 63d, cada um tendo a mesma configuração tal como descrito anteriormente, e este arranjo paralelo dos circuitos em série é conectado por meio do capacitor de filtração final 62 ao retificador 61. Então, um ponto intermediário de conexão entre o elemento de comutação 63a e o elemento de comutação 63b e um ponto intermediário de conexão entre o elemento de comutação 63c e o elemento de comutação 63d são conectados a uma unidade de circuito de transmissão de energia 3 como o lado primário da unidade de alimentação de energia sem contato 5. O inversor do tipo de controle de tensão 63 fornece energia CA na ordem de alguns kHz a 100 kHz para a unidade de alimentação de energia sem contato 5.

[0046] É assumido aqui que uma forma de onda de saída que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 envia para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 é uma forma de onda que muda periodicamente e a forma de onda de saída tem uma frequência f0. Também, quando a forma de onda de saída contém distorção (ou quando a forma de onda de saída é uma onda retangular, por exemplo), uma frequência de uma onda senoidal fundamental possuída por uma função periódica da forma de onda contendo a distorção se torna igual à frequência (f0). Em seguida, tal como empregado na presente invenção, estas frequências serão chamadas coletivamente de frequência (f0) de um componente de onda fundamental da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Incidentemente, não é exigido que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 seja necessariamente formada do circuito ilustrado na figura 1, mas pode ser formada de outros circuitos.

[0047] A unidade de alimentação de energia sem contato 5 inclui a unidade de circuito de transmissão de energia 3 como o lado de entrada de um transformador, e uma unidade de circuito de recebimento de energia 4 como o lado de saída do transformador. A unidade de circuito de transmissão de energia 3 inclui um enrolamento primário 101, um capacitor 102 conectado em série com o enrolamento primário 101 e um capacitor 103 conectado em paralelo com o enrolamento primário 101, e a unidade de circuito de recebimento de energia 4 inclui um enrolamento secundário 201, um capacitor 202 conectado em paralelo com o enrolamento secundário 201 e um capacitor 203 conectado em série com o enrola-mento secundário 201.

[0048] A unidade de carga 7 inclui uma unidade retificadora 71 para retificar energia CA fornecida pela unidade de alimentação de energia sem contato 5 para corrente contínua, e uma carga 72 conectada à unidade retificadora 71. A unidade retificadora 71 inclui combinações paralelas de um diodo 71a e um diodo 71b, e um diodo 71c e um diodo 71d, e saídas da unidade de circuito de recebimento de energia 4 são conectadas a pontos intermediários de conexões entre os diodos, respectivamente. Então, uma saída da unidade retifica-dora 71 é conectada à carga 72.

[0049] A seguir, será dada descrição com relação às figuras 2a, 2b, 3 e 4 com referência para um coeficiente de acoplamento (k) entre o enrolamento primário 101 e o enrola-mento secundário 201 quando o dispositivo de circuito de fornecimento de energia sem contato ilustrado na figura 1 é fornecido em um veículo e em um espaço de estacionamento.

[0050] Na modalidade, a unidade de circuito de recebimento de energia 4 incluindo o enrolamento secundário 201 e a unidade de carga 7 são fornecidas no veículo, por exem- plo, e a unidade de circuito de transmissão de energia 3 incluindo o enrolamento primário 101 e a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 são fornecidos como o lado de terra no espaço de estacionamento, por exemplo. No caso do veículo elétrico, a carga 72 corresponde a uma bateria secundária, por exemplo. O enrolamento secundário 201 é fornecido em um chassi do veículo, por exemplo. Então, um condutor de veículo estaciona o veículo no espaço de estacionamento de uma tal maneira que o enrolamento secundário 201 é colocado sobre o enrolamento primário 101, e energia é fornecida do enrolamento primário 101 para o enrolamento secundário 201, para carregar assim a bateria secundária incluída na carga 72.

[0051] Cada uma das figuras 2a e 2b ilustra, em uma vista plana a) e em vistas em perspectiva b) e c), o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 tal como um voltado para o outro. Nas figuras 2a e 2b, o eixo X e o eixo Y indicam as direções bidimensionais do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201, e o eixo Z indica a direção de altura dos mesmos. Incidentemente, tanto o enrolamento primário 101 quanto o enrolamento secundário 201 têm a mesma forma circular para efeito da descrição; entretanto, na modalidade, não é exigido que o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 sejam necessariamente de forma circular nem é exigido que sejam de forma idêntica.

[0052] Agora, tal como ilustrado na figura 2a, é desejável que o veículo seja estacionado no espaço de estacionamento de uma tal maneira que o enrolamento secundário 201 coincide com o enrolamento primário 101 nas direções do eixo X e do eixo Y como as direções bidimensionais; entretanto, tal como ilustrado na figura 2b, as posições relativas do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 podem estar deslocadas uma da outra nas direções bidimensionais, dependendo da capacidade do motorista. Também, a altura do veículo varia de acordo com o tipo de veículo ou com a quantidade de carga e, portanto, uma distância entre o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 na direção de altura Z varia também de acordo com a altura de veículo.

[0053] Quando energia fornecida pelo fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para o enrolamento primário 101 é estabelecida constante, a eficiência de recepção de energia pelo enrolamento secundário 201 é mais alta quando o enrolamento secundário 201 está em uma posição coincidindo com o enrolamento primário 101 (a qual corresponde a uma posição ilustrada na figura 2a), enquanto que a eficiência é baixa quando um ponto de centro do enrolamento secundário 201 está distante de um ponto de centro do enrolamento primário 101.

[0054] A figura 3 ilustra uma mudança no coeficiente de acoplamento com relação ao enrolamento secundário 201 na direção do eixo X (ou na direção do eixo Y) e na direção do eixo Z ilustrados nas figuras 2a e 2b. Tal como ilustrado na figura 3, quando o centro do enrolamento primário 101 coincide com o centro do enrolamento secundário 201, existe uma pequena quantidade de fluxo de dispersão entre o enrolamento primário 101 e o enrolamen-to secundário 201, o valor do eixo X na figura 3 corresponde a zero, e o coeficiente de acoplamento k é alto. Entretanto, quando as posições do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 estão deslocadas uma em relação à outra na direção do eixo X tal como ilustrado na figura 2b, ao contrário da figura 2a, existe uma grande quantidade de fluxo de dispersão e o coeficiente de acoplamento k é baixo tal como ilustrado na figura 3. Também, quando existe uma grande quantidade de deslocamento do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 um em relação ao outro na direção do eixo Z (ou na altura), o coeficiente de acoplamento k é baixo.

[0055] A figura 4 é um gráfico ilustrando a característica do coeficiente de acoplamento com relação à distância (L) entre o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201. É para ser notado que a distância (L) é representada pela equação (1).

[0056] Tal como ilustrado na figura 4, um aumento na distância (L) resulta em um aumento na quantidade de fluxo de dispersão e consequentemente em uma diminuição no coeficiente de acoplamento (k).

[0057] Incidentemente, no aparelho de alimentação de energia sem contato convencional, o coeficiente de acoplamento é estabelecido para um valor fixo, e um projeto de circuito é preparado para uma parte de alimentação de energia sem contato. Tal como descrito anteriormente, portanto, quando o coeficiente de acoplamento (k) varia por causa de deslocamento das posições relativas de bobinas na parte de alimentação de energia de uma para a outra, existe uma mudança significativa na impedância de entrada de um circuito de alimentação de energia incluindo as bobinas sem contato quando visto pelo lado de saída do fornecimento de energia CA. Aqui, será dada descrição com referência à figura 5a com referência para uma mudança em característica de impedância com relação ao coeficiente de acoplamento (k) no aparelho de alimentação de energia sem contato convencional. A figura 5a é um gráfico ilustrando a característica do valor absoluto da impedância de entrada com relação ao coeficiente de acoplamento (k) no aparelho de alimentação de energia sem contato convencional. Incidentemente, a impedância de entrada é a impedância quando vista pelo lado de saída do fornecimento de energia CA, e é a impedância na frequência do componente de onda fundamental do fornecimento de energia CA. Um gráfico a indica a característica de um circuito (chamado em seguida de circuito convencional a) em que um capacitor é projetado a fim de ficar ajustado com um coeficiente de acoplamento predeterminado, revelado na publicação de pedido de patente japonês 2010-40699, e um gráfico b indica a característica de um circuito (chamado em seguida de circuito convencional b) que um capacitor é projetado a fim de ficar ajustado com um coeficiente de acoplamento predeterminado, revelado na publicação de pedido de patente japonês 2007-534289.

[0058] Tal como indicado pelo gráfico a na figura 5a, no circuito convencional a, o valor absoluto da impedância de entrada é alto quando o coeficiente de acoplamento é baixo, enquanto que o valor absoluto da impedância de entrada se torna menor à medida que o coeficiente de acoplamento se torna maior. Também, tal como indicado pelo gráfico b, no circuito convencional b, o valor absoluto da impedância de entrada é alto quando o coeficiente de acoplamento é baixo, enquanto que o valor absoluto da impedância de entrada se torna menor à medida que o coeficiente de acoplamento se torna maior. Em outras palavras, o projeto de circuito é preparado para o circuito convencional a e para o circuito convencional b, assumindo que o coeficiente de acoplamento entre as bobinas como a parte de alimentação de energia sem contato é constante e, portanto, uma mudança no coeficiente de acoplamento causa uma mudança significativa na impedância de entrada do circuito de alimentação de energia. Incidentemente, um gráfico c indica o valor absoluto da impedância do fornecimento de energia CA, cujos detalhes serão descritos mais tarde.

[0059] Tal como indicado por um gráfico a na figura 5b, no circuito convencional a, o valor absoluto da impedância de entrada é alto quando resistência de carga equivalente é baixa, enquanto que o valor absoluto da impedância de entrada se torna menor à medida que a resistência de carga equivalente se torna maior. Também, tal como indicado por um gráfico b, no circuito convencional b, o valor absoluto da impedância é alto quando a resistência de carga equivalente é baixa, enquanto que o valor absoluto da impedância se torna menor à medida que a resistência de carga equivalente se torna maior. Em outras palavras, no circuito convencional a e no circuito convencional b, uma mudança na resistência de carga equivalente causa uma mudança significativa na impedância de entrada do circuito de alimentação de energia. Incidentemente, um gráfico c indica o valor absoluto da impedância do fornecimento de energia CA, cujos detalhes serão descritos mais tarde.

[0060] A seguir, será dada descrição com relação à figura 5c com referência para uma mudança em fator de potência envolvida em uma mudança no coeficiente de acoplamento no circuito convencional a e no circuito convencional b. A figura 5c ilustra a característica do fator de potência com relação ao coeficiente de acoplamento (k) nos circuitos convencionais a e b. Incidentemente, o fator de potência (cosO) é o valor do cosseno de uma diferença de fase (θ) entre tensão de entrada e corrente de entrada que o fornecimento de energia CA introduz no circuito de alimentação de energia. Tal como indicado por um gráfico a na figura 5c, no circuito convencional a, o fator de potência é alto quando o coeficiente de acoplamento é alto, enquanto que o fator de potência se torna baixo quando o coeficiente de acoplamento se torna baixo. Entretanto, tal como indicado por um gráfico b na figura 5c, no circuito convencional b, o fator de potência permanece alto com relação à mudança no coeficiente de acoplamento.

[0061] A seguir, será dada descrição com relação à figura 6 com referência para uma relação entre a impedância (Zc) do fornecimento de energia CA e a impedância de entrada (Zent_c) do circuito de alimentação de energia incluindo as bobinas sem contato. A figura 6 é um diagrama de circuito de um circuito equivalente no lado primário do aparelho de alimentação de energia sem contato. Um fornecimento de energia CA 601 é o fornecimento de energia CA provido no lado primário do aparelho de alimentação de energia sem contato, e fornece energia CA para a bobina no lado primário. Vc indica tensão CA do fornecimento de energia CA 601, e Ic indica corrente alternada enviada pelo fornecimento de energia CA 601. Uma impedância 602 é a impedância de entrada (Zent_c) do circuito de alimentação de energia incluindo as bobinas sem contato. Os valores nominais do fornecimento de energia CA 601 são predeterminados e, por exemplo, é assumido que uma tensão máxima do fornecimento de energia CA 601 é de 300 [V], uma corrente máxima do mesmo é de 30 [A] e a energia máxima do mesmo é de 9 [kW].

[0062] Então, será dada descrição com referência a um caso onde a impedância de entrada (Zent_c) da impedância 602 é de 1 [Ω]. Quando uma tensão de 300 [V] como a tensão máxima do fornecimento de energia CA é aplicada à impedância 602, uma corrente de 300 [A] flui através do circuito de alimentação de energia tal como a impedância 602. Entretanto, a corrente máxima do fornecimento de energia CA 601 é de 30 [A], e assim uma corrente fluindo através do circuito de alimentação de energia é de 30 [A], e a tensão do circuito de alimentação de energia é de 30 [V]. Portanto, energia fornecida para o circuito de alimentação de energia tal como a impedância 602 é de 900 [W], e a energia máxima do fornecimento de energia CA 601 não pode ser fornecida para o circuito de alimentação de energia.

[0063] Também, será dada descrição com referência a um caso onde a impedância de entrada (Zent_c) da impedância 602 é de 100 [Ω]. Quando uma tensão de 300 [V] como a tensão máxima do fornecimento de energia CA é aplicada à impedância 602, uma corrente de 3 [A] flui através do circuito de alimentação de energia tal como a impedância 602. Embora a corrente máxima do fornecimento de energia CA 601 seja de 30 A, a impedância de entrada (Zent_c) é alta e assim uma corrente fluindo através do circuito de alimentação de energia é de 3 [A]. Então, a tensão do circuito de alimentação de energia é de 300 [V]. Portanto, energia fornecida para o circuito de alimentação de energia tal como a impedância 602 é de 900 [W], e a energia máxima do fornecimento de energia CA 601 não pode ser fornecida para o circuito de alimentação de energia.

[0064] Também, será dada descrição com referência a um caso onde a impedância de entrada (Zent_c) da impedância 602 é de 10 [Ω]. Quando uma tensão de 300 [V] como a tensão máxima do fornecimento de energia CA é aplicada à impedância 602, uma corrente de 30 [A] flui através do circuito de alimentação de energia tal como a impedância 602, e a corrente máxima do fornecimento de energia CA 601 flui através do circuito de alimentação de energia. Portanto, energia fornecida para o circuito de alimentação de energia tal como a impedância 602 é de 900 [W], e a energia máxima do fornecimento de energia CA 601 pode ser fornecida para o circuito de alimentação de energia.

[0065] Em outras palavras, quando a impedância de entrada (Zent_c) da impedância 602 varia com relação à impedância do fornecimento de energia CA 601, a energia máxima do fornecimento de energia CA 601 não pode ser fornecida de forma eficiente para o circuito de alimentação de energia. Então, tal como ilustrado na figura 5a, a impedância de entrada dos circuitos convencionais a e b varia muito com relação à impedância do fornecimento de energia CA (se referir ao gráfico c) e, portanto, a energia máxima do fornecimento de energia CA 601 não pode ser fornecida de forma eficiente para o circuito de alimentação de energia.

[0066] Também, tal como descrito mais tarde, é exigido que o fator de potência (cosO) seja mantido em um valor alto a fim de impedir uma perda de energia quando o circuito de alimentação de energia fornece energia para a carga. Tal como ilustrado na figura 5c, no circuito convencional a, o fator de potência diminui quando o coeficiente de acoplamento varia e, portanto, a perda de energia fornecida para a carga se torna pior no aparelho de alimentação de energia sem contato usando o circuito convencional a como o circuito de alimentação de energia.

[0067] No aparelho de alimentação de energia sem contato da modalidade, portanto, condições para a magnitude de indutância do enrolamento primário 101 e do enrolamen-to secundário 201 e para a magnitude de capacitância dos capacitores 102, 103, 202, 203 são estabelecidas de maneira que a característica de impedância justamente do lado primário quando visto pelo lado de saída do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 e a característica de impedância justamente do lado secundário quando visto pelo lado da unidade de carga 7 a ser conectada ao enrolamento secundário 201 são características tais como dadas a seguir, e assim, sob condições onde um estado de acoplamento varia, uma mudança em impedância de entrada quando vista pelo lado de saída do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é suprimida, e também, a fase da impe-dância de entrada é levada para perto de zero.

[0068] Primeiramente, será dada descrição com referência para a impedância (Z1) e a impedância (Z2) no aparelho de alimentação de energia sem contato da modalidade. Tal como ilustrado na figura 7a, a impedância (Z1) é a impedância justamente do lado primário quando visto pelo lado do fornecimento de energia CA de alta frequência 6 (ou pelo lado de transmissão de energia), com o coeficiente de acoplamento estabelecido para zero, no circuito ilustrado na figura 1. Também, tal como ilustrado na figura 7b, a impedância (Z2) é a impedância justamente do lado secundário quando visto pelo lado da unidade de carga 7 (ou o lado de recebimento de energia), com o coeficiente de acoplamento estabelecido para zero, no circuito ilustrado na figura 1. A figura 7a é um diagrama de circuito de auxílio para explicar a impedância (Z1), ilustrando um circuito justamente no lado primário da unidade de alimentação de energia sem contato 5, e a figura 7b é um diagrama de circuito de auxílio para explicar a impedância (Z2), ilustrando um circuito justamente no lado secundário da unidade de alimentação de energia sem contato 5.

[0069] Incidentemente, tal como ilustrado nas figuras 7a e 7b, C1s denota a capaci-tância elétrica do capacitor 102; C1p a capacitância elétrica do capacitor 103; L1 a indutân-cia do enrolamento primário 101; C2p a capacitância elétrica do capacitor 202; C2s a capacitância elétrica do capacitor 203; e L2 a indutância do enrolamento secundário 201.

[0070] No aparelho de alimentação de energia sem contato da modalidade, as características dos valores absolutos da impedância (Z1) e da impedância (Z2) têm características ilustradas nas figuras 8a e 8b, respectivamente. A figura 8a é um gráfico ilustrando a característica de valor absoluto e característica de fase (φ) da impedância (Z1) com relação à frequência, e a figura 8b é um gráfico ilustrando a característica de valor absoluto e característica de fase (φ) da impedância (Z2) com relação à frequência.

[0071] Especificamente, tal como ilustrado na figura 8a, a característica do valor absoluto da impedância (Z1) tem a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para ficar entre uma frequência (f1A) onde um mínimo local (ZMÍN) existe e uma frequência (f1B) onde um máximo local (ZMÁX) existe. Das frequências de ressonância da impedância (Z1), a frequência (f1A) é a frequência que está mais próxima da frequência (f0) e, das frequências de ressonância da impedância (Z1), a frequência (f1B) é a frequência que está mais próxima da frequência (f0). Também, a frequência (f1B) é maior que a frequência (f1A). Em outras palavras, a característica da impedância (Z1) é a característica em que a frequência (f0) se situa entre a frequência (f1A) do mínimo local (ZMÍN) e a frequência (f1B) do máximo local (ZMÁX).

[0072] Tal como ilustrado na figura 8b, a característica do valor absoluto da impedância (Z2) tem a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para ficar entre uma frequência (f2A) onde o mínimo local (ZMÍN) existe e uma frequência (f2B) onde o máximo local (ZMÁX) existe. Das frequências de ressonância da impedância (Z2), a frequência (f2A) é a frequência que está mais próxima da frequência (f0) e, das frequências de ressonância da impedância (Z2), a frequência (f2B) é a frequência que está mais próxima da frequência (f0). Também, a frequência (f2B) é maior que a frequência (f2A). Em outras palavras, a característica da impe-dância (Z2) é a característica em que a frequência (f0) se situa entre a frequência (f2A) do mínimo local (ZMÍN) e a frequência (f2B) do máximo local (ZMÁX).

[0073] A seguir, será dada descrição com referência para a capacitância elétrica dos capacitores 102, 103, 202, 203 e para a indutância do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 na modalidade.

[0074] A frequência de ressonância (f1A) e a frequência de ressonância (f1B) da impedância (Z1) estão representadas pela equação (2) e pela Equação (3), respectivamente, com base no circuito ilustrado na figura 7a.

[0075] Então, tal como ilustrado na figura 8a, a seguinte relação é estabelecida para a frequência (f1A) e a frequência (f1B) representadas pela Equação (2) e pela Equação (3), respectivamente: f1A < f0 < f1B. A relação corresponde ao fato de que a frequência de ressonância (f1B) de um sistema de ressonância formado de L1 e C1p é estabelecida maior que a frequência (f0) e a frequência de ressonância (f1A) de um sistema de ressonância formado de L1 e (C1p + C1s) é estabelecida menor que a frequência (f0).

[0076] A frequência de ressonância (f2A) e a frequência de ressonância (f2B) da impedância (Z2) estão representadas pela Equação (4) e pela Equação (5), respectivamente, com base no circuito ilustrado na figura 7b.

[0077] Então, tal como ilustrado na figura 8b, a seguinte relação é estabelecida para a frequência (f2A) e a frequência (f2B) representadas pela Equação (4) e pela Equação (5), respectivamente: f2A < f0 < f2B. A relação corresponde ao fato de que a frequência de ressonância (f2B) de um sistema de ressonância formado de L2 e C2p é estabelecida maior que a frequência (f0) e a frequência de ressonância (f2A) de um sistema de ressonância formado de L2 e (C2p + C2s) é estabelecida menor que a frequência (f0).

[0078] Em outras palavras, a indutância (L1), a capacitância elétrica (C1p), a capa-citância elétrica (C1s), a indutância (L2), a capacitância elétrica (C2p) e a capacitância elé- trica (C2s) são estabelecidas de maneira que as seguintes relações sejam satisfeitas para a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6: f1A < f0 < f1B e f2A < f0 < f2B, e assim a característica da impedância (Z1) e a característica da impedância (Z2) ilustradas na figura 8 podem ser possuídas.

[0079] Na modalidade, adicionalmente, as frequências de ressonância (f1A, f1B, f2A, f2B) e a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 satisfazem uma condição representada pela equação (6).

[0080] Em outras palavras, uma banda de frequência entre a frequência (f1A) e a frequência (f1B) se situa dentro de uma banda de frequência entre a frequência (f2A) e a frequência (f2B).

[0081] A seguir, será dada descrição com relação às figuras 9a e 9b com referência para a característica de valor absoluto e a característica de fase (φ) da impedância de entrada (Zent) do aparelho de alimentação de energia sem contato da modalidade. A figura 9a ilustra a característica de valor absoluto da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência, e a figura 9b ilustra a característica de fase (φ) da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência. K1 a k4 indicam os coeficientes de acoplamento, e k1 indica o coeficiente de acoplamento mais baixo e k4 indica o coeficiente de acoplamento mais alto. A impedância de entrada (Zent) indica a impedância de entrada da unidade de alimentação de energia sem contato 5 quando vista pelo lado de saída do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6.

[0082] Tal como ilustrado na figura 9a, quando o coeficiente de acoplamento (k) varia dentro de uma faixa de k1 a k4, o valor absoluto da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é o valor absoluto (|Zent_sI). Especificamente, quando o coeficiente de acoplamento (k) varia dentro da faixa de k1 a k4 por causa de deslocamento da posição do enrolamento secundário 201 em relação àquela do enrolamento primário 101, o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada permanece constante, ou o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada varia dentro de uma faixa estreita de variação e, portanto, uma mudança na impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) é suprimida. Assim, na modalidade, a impedância (Z1) e a impedância (Z2) têm as características ilustradas nas figuras 7a e 7b, e assim uma mudança no valor absoluto da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) pode ser suprimida quando o coeficiente de acoplamento varia. Incidentemente, quando o coeficiente de acoplamento (k) varia dentro da faixa de kl a k4, o valor absoluto da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) não necessita permanecer constante no valor absoluto (|Zent_s|) tal como ilustrado na figura 9a, mas pode variar nas proximidades do valor absoluto (| Zent_s|).

[0083] Também, tal como ilustrado na figura 9b, quando o coeficiente de acoplamento (k) varia dentro da faixa de k1 a k4, a fase da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 varia nas proximidades de zero. Quando a fase da impe-dância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) varia nas proximidades de zero com relação a uma mudança no coeficiente de acoplamento, o fator de potência pode ser mantido perto de 1, e assim uma perda de energia na unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser suprimida, de maneira que energia pode ser fornecida de forma eficiente para a unidade de carga 7.

[0084] A seguir, será dada descrição com relação às figuras 10a a 10c com referência para os lugares geométricos de polos e de pontos zeros da impedância de entrada (Zent). A figura 10a ilustra um circuito equivalente da unidade de alimentação de energia sem contato 5 e da unidade de carga 7, a figura 10b ilustra os lugares geométricos dos polos e dos pontos zeros da impedância de entrada (Zent) quando o coeficiente de acoplamento (k) é variado, e a figura 10c ilustra os lugares dos polos e dos pontos zeros da impedância de entrada (Zent) quando a resistência de carga equivalente (R) é variada.

[0085] Quando a unidade de carga 7 é substituída por uma resistência de carga equivalente 701 (R), o circuito equivalente da unidade de alimentação de energia sem contato 5 e da unidade de carga 7 é representado pelo circuito ilustrado na figura 10a. A resistência de A resistência de carga equivalente 701 (R) inclui uma resistência da bateria (não ilustrada) incluída na carga 72, e o valor de resistência da bateria varia de acordo com o estado de carga (SOC) da bateria. Portanto, o valor de resistência da resistência de carga equivalente 701 (R) nem sempre permanece constante, mas varia de acordo com o estado da ba-teria ou coisa parecida. A característica de impedância de entrada (Zent) quando vista pelo lado de saída do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, tal como expressada em termos de operador(s) de Laplace, é representada pela equação (7), com base no circuito equivalente ilustrado na figura 10a.

[0086] Zent representada pela equação (7) é representada pela equação (8) ao fazer aproximação de raiz representativa tendo uma grande influência em características de circuito.

[0087] Na equação acima, A denota um coeficiente formado de parâmetros de circuito; λ1, λ2, os polos; e γ1, γ2, os pontos zeros.

[0088] Então, quando o coeficiente de acoplamento (k) é aumentado a partir das proximidades de zero, os polos e os pontos zeros descrevem os lugares geométricos tais como ilustrados na figura 10b. É para ser notado que o polo 1 ilustrado na figura 10b indica o polo do valor mais próximo ao lado de eixo imaginário (embora não contendo zero), dos polos na Equação (8), que o polo 2 indica o polo do segundo valor mais próximo ao lado de eixo imaginário, dos polos na Equação (8), e que o ponto zero indica o ponto zero do valor mais próximo ao lado de eixo imaginário, dos pontos zeros na Equação (8). Também, as setas tracejadas indicam as direções dos lugares geométricos do polo 1, do polo 2 e do ponto zero quando o coeficiente de acoplamento (k) é aumentado distintamente. Tal como ilustrado na figura 10b, o polo 1 e o ponto zero descrevem os lugares geométricos que são simétricos com relação a uma linha de traços pequenos, enquanto se deslocando para longe do eixo imaginário, à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta. A linha de traços pequenos indica uma linha reta na qual pontos de acionamento são considerados como valores imaginários, e o ponto de acionamento (ou o valor imaginário do ponto) tem um valor (2nf0) correspondendo à frequência do componente de onda fundamental. Em outras palavras, o polo 1 e o ponto zero constituem os lugares geométricos que são simétricos com relação ao valor imaginário (2nf0) no eixo imaginário, à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta. Assim, quando o coeficiente de acoplamento (k) é variado, uma distância do ponto de acionamento a cada um dos polos 1 se torna igual a uma distância do ponto de acionamento ao ponto zero correspondendo a cada um dos polos 1, e assim uma mudança no coeficiente de acoplamento (k) pode ser suprimida.

[0089] Também, o polo 2 constitui o lugar geométrico que se aproxima do polo 1 ou do eixo imaginário à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta. Em outras palavras, na modalidade, o polo 1 que se desloca para longe do eixo imaginário à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta e o polo 2 que se aproxima de eixo imaginário à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta estão presentes, e o polo 1 e o polo 2 constituem os lugares geométricos em direções opostas. Uma característica como esta capacita suprimir uma variação na fase envolvida em uma mudança no coeficiente de acoplamento (k), mantendo assim o fator de potência e consequentemente impedindo uma perda de energia.

[0090] Também, quando a resistência de carga equivalente (R) é aumentada das proximidades de zero, os polos e os pontos zeros descrevem os lugares geométricos tais como ilustrados na figura 10c. É para ser notado que o polo 1 ilustrado na figura 10c indica o polo do valor mais próximo ao lado de eixo imaginário (embora não contendo zero), dos polos na Equação (8), que o polo 2 indica o polo do segundo valor mais próximo ao lado de eixo imaginário, dos polos na Equação (8), e que o ponto zero indica o ponto zero do valor mais próximo ao lado de eixo imaginário, dos pontos zeros na Equação (8). Também, as setas tracejadas indicam as direções dos lugares geométricos do polo 1, do polo 2 e do ponto zero quando a resistência de carga equivalente (R) é aumentada distintamente. Tal como ilustrado na figura 10c, o polo 1 e o ponto zero descrevem os lugares geométricos que são simétricos com relação a uma linha de traços pequenos, enquanto se deslocando para longe do eixo imaginário, à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta. A linha de traços pequenos indica uma linha reta na qual pontos de acionamento são considerados como valores imaginários, e o ponto de acionamento (ou o valor imaginário do ponto) tem um valor (2nf0) correspondendo à frequência do componente de onda fundamental. Em outras palavras, o polo 1 e o ponto zero constituem os lugares geométricos que são simétricos com relação ao valor imaginário (2nf0) no eixo imaginário, à medida que a resistência de carga equivalente (R) aumenta. Assim, quando a resistência de carga equivalente (R) é variada, uma distância do ponto de acionamento a cada um dos polos 1 se torna igual a uma distância do ponto de acionamento ao ponto zero correspondendo a cada um dos polos 1, e assim uma mudança na característica de impedância de entrada (Zent) envolvida em uma mudança no coeficiente de acoplamento (k) pode ser suprimida.

[0091] Também, o polo 2 constitui o lugar geométrico que se aproxima do polo 1 ou do eixo imaginário à medida que a resistência de carga equivalente (R) aumenta. Em outras palavras, na modalidade, o polo 1 que se desloca para longe do eixo imaginário à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta e o polo 2 que se aproxima de eixo imaginário à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta estão presentes, e o polo 1 e o polo 2 que se aproxima de eixo imaginário à medida que o coeficiente de acoplamento (k) aumenta estão presentes, e o polo 1 e o polo 2 constituem os lugares geométricos em direções opostas. Uma característica como esta capacita suprimir uma variação na fase envolvida em uma mudança na resistência de carga equivalente (R), mantendo assim o fator de potência e consequentemente impedindo uma perda de energia.

[0092] A seguir, será dada descrição com referência a um método para estabelecer o valor absoluto (|Zent_s|) da impedância de entrada. Primeiramente, será dada descrição com relação às figuras 11a a 11c com referência para uma relação entre a característica do valor absoluto da impedância (Z1) e o valor absoluto (| Zent_s| ). As figuras 11a e 11b ilustram a característica da impedância (Z1) com relação à frequência. A figura 11c ilustra a característica do valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada com relação ao coefi- ciente de acoplamento.

[0093] Uma banda de frequência (F1) é estabelecida mais estreita que uma banda de frequência (F2), onde F1 indica a banda de frequência entre a frequência (f1A) do mínimo local (ZMÍN) e a frequência (f1B) do máximo local (ZMÁX) (onde F1 = f2 - f1) tal como ilustrado na figura 11a, e F2 indica a banda de frequência entre a frequência (f2A) do mínimo local (ZMÍN) e a frequência (f2B) do máximo local (ZMÁX) (onde F2 = f2 - f1) tal como ilustrado na figura 11b. Incidentemente, a frequência (f1A) e a frequência (f1B) são representadas pela Equação (2) e pela Equação (3), respectivamente. Então, quando a banda de frequência é estabelecida para F1 e o coeficiente de acoplamento (k) é variado, o valor absoluto (| Zent_s|) da impedância de entrada tem uma característica tal como indicada por um gráfico x na figura 11c. Também, quando a banda de frequência é estabelecida para F2 e o coeficiente de acoplamento (k) é variado, o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada tem uma característica tal como indicada por um gráfico y na figura 11c. Em outras palavras, quando a banda de frequência de Zent entre a frequência do máximo local e a frequência do mínimo local é estabelecida estreita, o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedân-cia de entrada se torna alto, enquanto que quando a banda de frequência é estabelecida ampla, o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada se torna baixo. Na modalidade, portanto, a impedância de entrada (| Zent_s| ) com relação à frequência (f0) pode ser estabelecida de acordo com a banda de frequência de Zent entre a frequência do máximo local e a frequência do mínimo local.

[0094] Será dada descrição com relação às figuras 12a e 12b com referência para uma relação entre o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada e a impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. As figuras 12a e 12b ilustram características de corrente de saída-tensão de saída da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 e, como um exemplo, a figura 12a ilustra as características quando a tensão de saída permanece constante em relação à corrente de saída, e a figura 12b ilustra as características quando a tensão de saída varia em relação à corrente de saída. Incidentemente, as características de corrente de saída-tensão de saída da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 são determinadas de acordo com características do inversor ou de um resfriador (não ilustrado) ou coisa parecida incluído na unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Também, cada uma das curvas de linhas tracejadas nas figuras 12a e 12b indica uma linha de energia constante, e a linha de energia constante tem o mesmo valor de energia nas mesmas.

[0095] Tal como ilustrado na figura 12a, quando a tensão de saída permanece constante em relação à corrente de saída, energia máxima que pode ser fornecida pela unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é energia determinada pelo produ- to de tensão máxima (VMÁX) e corrente máxima (IMÁX). Tal como descrito com referência à figura 6, é necessário que a impedância de entrada do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 seja ajustada para a impedância do fornecimento de energia CA 601 a fim de que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 forneça a energia máxima. No exemplo ilustrado na figura 12a, a impedância (ZM) da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é VMÁX/IMÁX que é determinada a partir da tensão máxima (VMÁX) e da corrente máxima (IMÁX). Então, a impedância de entrada com relação à frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é estabelecida igual à impedância (ZM) da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, e assim a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode fornecer a energia máxima para a unidade de alimentação de energia sem contato 5.

[0096] Tal como ilustrado na figura 12b, quando a tensão de saída varia em relação à corrente de saída, a energia máxima que pode ser fornecida pela unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é energia correspondendo a um ponto de interseção da linha de energia constante mais alta e uma representação gráfica de característica de cor-rente-tensão. A impedância (Zp) da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é Vp/Ip, a qual é determinada a partir da tensão (Vp) e da corrente (Ip) correspondendo ao ponto de interseção. Então, a impedância de entrada (| Zent_s|) com relação à frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é estabelecida igual à impedância (Zp) da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, e assim a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode fornecer a energia máxima para a unidade de alimentação de energia sem contato 5.

[0097] Em outras palavras, na modalidade, a banda de frequência de Zent entre a frequência do máximo local e a frequência do mínimo local é estabelecida de maneira que o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada se torne igual a um valor de impedância correspondendo à energia máxima da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Assim, a energia que pode ser fornecida pela unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser fornecida de forma eficiente para a unidade de alimentação de energia sem contato 5, e uma perda de energia entre a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 e a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser suprimida.

[0098] Então, o circuito da unidade de alimentação de energia sem contato 5 é estabelecido tal como descrito anteriormente, e assim o valor absoluto (| Zent_s |) da impedân-cia de entrada da unidade de alimentação de energia sem contato 5 da modalidade tem ca- racterísticas tais como ilustradas nas figuras 13a e 13b. Também, o fator de potência da unidade de alimentação de energia sem contato 5 da modalidade tem uma característica tal como ilustrada na figura 13c. A figura 13a ilustra a característica do valor absoluto (IZent_sI) da impedância de entrada com relação ao coeficiente de acoplamento (k), a figura 13b ilustra a característica do valor absoluto (I Zent_s|) da impedância de entrada com relação à resistência de carga equivalente (R), e a figura 13c ilustra a característica do fator de potência com relação ao coeficiente de acoplamento (k). Nas figuras 13a e 13b, os gráficos a indicam o valor absoluto (I Zent_sI ) da impedância de entrada, e os gráficos b indicam o valor absoluto da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Incidentemente, a impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 corresponde à impedância (ZM) na figura 12a e à impedância (Zp) na figura 12b. Também, na figura 13a, o coeficiente de acoplamento (k) varia dentro de uma faixa de 0,01 a 0,8, incluindo pelo menos uma faixa de 0,01 a 0,5.

[0099] Tal como ilustrado na figura 13a, o valor absoluto da impedância de entrada (Zent) permanece substancialmente constante com relação a uma mudança no coeficiente de acoplamento (k) e tem o mesmo valor da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Em outras palavras, mesmo sob condições onde o coeficiente de acoplamento (k) varia, o valor absoluto da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) não varia significativamente do valor absoluto (I Zent_sI ) da impedân-cia de entrada, e o valor absoluto da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) se torna igual ao valor absoluto da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, de maneira que uma perda de energia que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 fornece para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser suprimida.

[00100] Também, tal como ilustrado na figura 13b, o valor absoluto da impedância de entrada (Zent) permanece substancialmente constante com relação a uma mudança na resistência de carga equivalente (R) e tem o mesmo valor da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Em outras palavras, mesmos sob condições onde a resistência de carga equivalente (R) varia, o valor absoluto da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) não varia significativamente do valor absoluto (I Zent_sI ) da impedância de entrada, e o valor absoluto da impedância de entrada (Zent) com relação à frequência (f0) se torna igual ao valor absoluto da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, de maneira que uma perda de energia que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 fornece para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser suprimida.

[00101] Também, tal como ilustrado na figura 13c, o fator de potência permanece substancialmente constante em um valor perto de 1, com relação a uma mudança no coeficiente de acoplamento (k). Em outras palavras, mesmo sob condições onde o coeficiente de acoplamento (k) varia, o fator de potência não varia significativamente, e o fator de potência tem o valor perto de 1, de maneira que uma diminuição em eficiência de alimentação de energia pode ser impedida.

[00102] Também, o circuito da unidade de alimentação de energia sem contato 5 é estabelecido tal como descrito anteriormente, e assim, quando o coeficiente de acoplamento varia, energia (Psaí) que a unidade de alimentação de energia sem contato 5 envia para a unidade de carga 7 pode ser impedida de se tornar baixa. Aqui, será dada descrição a seguir com referência para a energia de saída (Psaí) para a unidade de carga 7. No aparelho de alimentação de energia sem contato ilustrado na figura 1, a energia de saída (Psaí) para a unidade de carga 7 é expressada por meio de energia de fornecimento (Pent) que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 fornece para a unidade de alimentação de energia sem contato 5, e energia perdida (PPER) na unidade de alimentação de energia sem contato 5, tal como representado pela equação (9).

Psaí = P ent - PPer(9) [00103] Assumindo que a energia perdida (PPer) na unidade de alimentação de energia sem contato 5 é suficientemente baixa quando comparada à energia de fornecimento (Pent), isto é, Pent >> PPer, a energia de saída (Psaí) é aproximadamente igual à energia de fornecimento (Pent). Também, a energia de fornecimento (Pent) é representada pela im-pedância de entrada (Zent) da unidade de alimentação de energia sem contato 5 quando vista pelo lado de saída da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, e a diferença de fase (θ) entre tensão de entrada (Vent) e corrente de entrada (Ient), desde que Vent e Ient indiquem a tensão de entrada e a corrente de entrada, respectivamente, que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 introduz para a unidade de alimentação de energia sem contato 5. Portanto, a Equação (9) é aproximada pela equação (10).

[00104] Especificamente, quando a tensão de entrada (Vent) é estabelecida constante, o coeficiente de energia de saída (cosθent/| Zentl) é mantido em um valor alto com relação a uma mudança no coeficiente de acoplamento, e assim a energia de saída (Psaí) para a unidade de carga 7 pode ser elevada. Na modalidade, tal como descrito anteriormente, na unidade de alimentação de energia sem contato 5, o valor absoluto (l Zent_sl ) da im-pedância de entrada é estabelecido igual ao valor absoluto da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 com relação à mudança no coeficiente de acoplamento e, além disso, a fase da impedância de entrada com relação à frequência (f0) é variada nas proximidades de zero. Assim, sob condições onde o coeficiente de acoplamento varia, o fator de potência pode ser mantido alto enquanto que o valor absoluto (| Zent_s|) da impedância de entrada é retido constante, e assim o coeficiente de energia de saída é mantido no valor alto. Como resultado, na modalidade, uma diminuição em eficiência de alimentação de energia pode ser impedida mesmo se o coeficiente de acoplamento variar.

[00105] Será dada descrição com relação à figura 14(a) com referência para uma característica da energia de saída (Psaí) para a unidade de carga 7 envolvida em uma mudança no coeficiente de acoplamento (k). A figura 14(a) é um gráfico ilustrando a característica da energia de saída (Psaí) com relação ao coeficiente de acoplamento (k), e um gráfico a indica a característica quando o circuito convencional a é usado como a unidade de alimentação de energia sem contato 5, um gráfico b indica a característica quando o circuito convencional b é usado como a unidade de alimentação de energia sem contato 5, e um gráfico c indica a característica da modalidade. Tal como ilustrado na figura 14(a), o aparelho de alimentação de energia sem contato da modalidade pode derivar energia de saída maior que a energia de saída do circuito convencional a e do circuito convencional b, ao longo de uma ampla faixa de variação no coeficiente de acoplamento (k).

[00106] Aqui, uma condição de energia é estabelecida assumindo que, quando a energia de saída (Psaí) para a unidade de carga 7 é igual ou maior que a energia limiar (Pc), energia de carregamento suficiente pode ser fornecida para a bateria incluída na carga 72. A figura 14(b) é uma representação gráfica esquemática de auxílio para explicar a faixa do coeficiente de acoplamento (k) que satisfaz a condição de energia. Na figura 14(b), um gráfico a representa a faixa que satisfaz a condição de energia no circuito convencional a, um gráfico b representa a faixa que satisfaz a condição de energia no circuito convencional b, e um gráfico c representa a faixa que satisfaz a condição de energia na modalidade. Incidentemente, embora a bateria possa ser carregada mesmo se energia menor que a energia limiar (Pc) for fornecida para a carga 72, tempo de carregamento pode se tornar longo e, portanto, sob a condição de energia da modalidade, a energia menor que a energia limiar (Pc) é considerada como energia que não satisfaz a condição.

[00107] Tal como ilustrado na figura 14b, na modalidade, a faixa do coeficiente de acoplamento (k) que satisfaz a condição de energia é maior que as faixas no circuito convencional a e no circuito convencional b. No circuito convencional a e no circuito convencional b, uma mudança no coeficiente de acoplamento causa uma mudança significativa na impedância da frequência (f0). Então, quando existe uma grande quantidade de desvio do valor da impedância da frequência (f0) a partir do valor da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, existem limitações impostas pela tensão máxi- ma (ou tensão nominal) ou pela corrente máxima (ou corrente nominal) da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. No circuito convencional a e no circuito convencional b, portanto, a faixa do coeficiente de acoplamento (k) que satisfaz a condição de energia se torna estreita. Entretanto, na modalidade, uma mudança no valor absoluto (| Zent_s|) da impedância da frequência (f0), incidente para a mudança no coeficiente de acoplamento, é suprimida, e o valor absoluto (| Zent_s|) da impedância da frequência (f0) é estabelecido igual ao valor absoluto da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Na modalidade, portanto, a energia de saída (Psaí) pode se tornar maior e consequentemente a faixa do coeficiente de acoplamento (k) que satisfaz a condição de energia pode se tornar mais ampla, quando comparada com a do circuito convencional a e do circuito convencional b.

[00108] A seguir, será dada descrição com relação à figura 15 com referência para eficiência de energia (η). A figura 15 é um gráfico ilustrando uma característica da eficiência (η) com relação ao coeficiente de acoplamento, e um gráfico a indica a eficiência do circuito convencional a, um gráfico b indica a eficiência do circuito convencional b, e um gráfico c indica a eficiência da presente invenção. Incidentemente, a eficiência (η) é calculada por meio da energia de saída (Psaí)/energia de fornecimento (Pent) x 100 (%). Tal como ilustrado na figura 15, a eficiência (η) da modalidade é mantida perto de 80% com relação a uma mudança no coeficiente de acoplamento (k). Entretanto, em uma região onde o coeficiente de acoplamento (k) é baixo, a eficiência (η) do circuito convencional a e do circuito convencional b é menor que 80%. No circuito convencional a, tal como ilustrado na figura 5c, o fator de potência deteriora na região onde o coeficiente de acoplamento é baixo e, portanto, a eficiência diminui. Também, no circuito convencional b, tal como ilustrado na figura 5a, o valor de impedância de entrada é pequeno na região onde o coeficiente de acoplamento é baixo, e consequentemente uma corrente é alta; entretanto, limitações de corrente são impostas pela corrente nominal no lado de fornecimento de energia CA e, portanto, a corrente não aumenta para o valor limitado da corrente ou para acima dele, e a tensão de entrada também cai, de maneira que a eficiência diminui. Entretanto, na modalidade, o valor absoluto da impedância de entrada é mantido no valor da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência, com relação à mudança no coeficiente de acoplamento, e o fator de potência também é mantido, de maneira que a modalidade pode manter alta eficiência.

[00109] Na modalidade, tal como descrito anteriormente, a característica de valor absoluto de impedância da impedância (Z1) com relação à frequência tem a frequência (f0) para ficar entre a frequência (f1B) onde o máximo local (ZMÁX) existe, e que está mais próxima à frequência (f0) do componente de onda fundamental da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, e a frequência (f1A) onde o mínimo local (ZMÍN) existe e que está mais próxima à frequência (f0) do componente de onda fundamental da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, e a característica de valor absoluto de im-pedância da impedância (Z2) com relação à frequência tem a frequência (f0) para ficar entre a frequência (f2B) onde o máximo local (ZMÁX) existe, e que está mais próxima à frequência (f0) do componente de onda fundamental da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, e a frequência (f2A) onde o mínimo local (ZMÍN) existe e que está mais próxima à frequência (f0) do componente de onda fundamental da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Assim, quando o coeficiente de acoplamento varia, uma mudança na impedância de entrada (Zent) quando vista pelo lado da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser suprimida, e assim uma perda de energia que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 fornece para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida. Também, na modalidade, mesmo quando o coeficiente de acoplamento varia por causa de deslocamento das posições relativas do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 de um para o outro, uma perda de energia de fornecimento para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida. Também, quando o coeficiente de acoplamento varia, a fase da impedância de entrada (Zent) quando vista pelo lado da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser variada nas proximidades de zero, e assim o fator de potência pode ser mantido alto, de maneira que uma perda de energia (isto é, uma perda de fornecimento de energia ou uma perda de enrolamento) na unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser suprimida. Como resultado, uma distância de transmissão de energia correspondendo à distância entre o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 pode ser aumentada.

[00110] Também, na presente invenção, a capacitância elétrica (C1s), a capacitân-cia elétrica (C1p), a indutância (L1), a indutância (L2), a capacitância elétrica (C2p) e a ca-pacitância elétrica (C2s) são estabelecidas de maneira que as seguintes relações sejam satisfeitas: f1A < f0 < f1B e f2A < f0 < f2B. Assim, quando o coeficiente de acoplamento varia, uma mudança na impedância de entrada (Zent) quando vista pelo lado da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser suprimida, e assim uma perda de energia que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 fornece para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida. Também, na modalidade, mesmo quando o coeficiente de acoplamento varia por causa de deslocamento das posições relativas do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 de um para o outro, o fator de potência pode ser mantido alto, e assim uma perda de energia de fornecimento para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida, de maneira que a distância de transmissão de energia correspondendo à distância entre o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 pode ser aumentada.

[00111] Também, na presente invenção, a capacitância elétrica (C1s), a capacitân-cia elétrica (C1p), a indutância (L1), a indutância (L2), a capacitância elétrica (C2p) e a ca-pacitância elétrica (C2s) são estabelecidas de maneira que a seguinte relação seja satisfeita: f1A < f2A < f0 < f2B < f1B. Assim, quando o coeficiente de acoplamento varia, uma mudança na impedância de entrada (Zent) quando vista pelo lado da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser suprimida, e assim uma perda de energia que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 fornece para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida. Também, na modalidade, mesmo quando o coeficiente de acoplamento varia por causa de deslocamento das posições relativas do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 de um para o outro, o fator de potência pode ser mantido alto, e assim uma perda de energia de fornecimento para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida, de maneira que a distância de transmissão de energia correspondendo à distância entre o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 pode ser aumentada.

[00112] Também na modalidade, o valor absoluto (|Zent_sI) da impedância de entrada com relação à frequência (f0) do componente de onda fundamental da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é estabelecido de acordo com o valor da im-pedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Assim, o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada com relação à frequência (f0) pode ser estabelecido igual ao valor da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, e assim, mesmo quando o coeficiente de acoplamento varia, a energia máxima que pode ser enviada pela unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser fornecida para a unidade de alimentação de energia sem contato 5.

[00113] Também, na modalidade, quando o coeficiente de acoplamento entre o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 varia dentro da faixa de 0,01 a 0,5 inclusivos, o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada com relação à frequência (f0) varia nas proximidades do valor da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Assim, na modalidade, mesmo quando o coeficiente de acoplamento varia, a energia máxima que pode ser enviada pela unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser fornecida para a unidade de alimentação de energia sem contato 5.

[00114] Também, na modalidade, quando a característica da impedância de entrada (Zent) da unidade de alimentação de energia sem contato 5 quando vista pelo lado da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 é representada em um plano complexo, o polo 1 e o ponto zero que estão mais próximos ao eixo imaginário constituem os lugares geométricos que são simétricos com relação ao valor (2nf0) correspondendo à frequência (f0), no eixo imaginário, à medida que o coeficiente de acoplamento aumenta, e o polo 2 que é o segundo mais próximo ao eixo imaginário se aproxima do polo 1 à medida que o coeficiente de acoplamento aumenta. Assim, quando o coeficiente de acoplamento (k) é variado, a distância do ponto indicando o valor imaginário (2nf0) no eixo imaginário ao polo se torna igual à distância do ponto indicando o valor imaginário (2nf0) no eixo imaginário ao ponto zero, e assim uma mudança na característica de impedância de entrada (Zent) envolvida em uma mudança no coeficiente de acoplamento (k) pode ser suprimida. Também, o polo 1 e o polo 2 constituem os lugares geométricos em direções opostas, o que por sua vez capacita suprimir uma variação na fase e manter assim o fator de potência. Como resultado, na modalidade, uma perda de energia pode ser impedida.

[00115] Também, na modalidade, uma diferença em frequência entre a frequência (f1A) e a frequência (f1B) representadas pela Equação (2) e pela Equação (3), respectivamente, é estabelecida de acordo com a impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6. Em outras palavras, a diferença em frequência entre a frequência (f1A) e a frequência (f1B) é estabelecida de maneira que o valor absoluto (|Zent_sI) da im-pedância de entrada com relação à frequência (f0) se torne igual à impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, e assim, mesmo quando o coeficiente de acoplamento varia, a energia máxima que pode ser enviada pela unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser fornecida para a unidade de alimentação de energia sem contato 5.

[00116] Incidentemente, não é necessariamente exigido que o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada seja estabelecido igual a um valor fixo com relação a uma mudança no coeficiente de acoplamento (k), mas pode variar dentro de uma faixa predeterminada dentro da qual o valor fixo se situa. Especificamente, qualquer valor poderá ser estabelecido desde que, tal como ilustrado na figura 9a, quando a característica de valor absoluto da impedância é representada com relação à mudança no coeficiente de acoplamento (k), uma mudança no valor absoluto da impedância na frequência (f0) possa ser suprimida quando comparada a uma mudança no valor absoluto em qualquer banda de frequência a não ser a frequência (f0).

[00117] Também, não é necessário que o valor absoluto (| Zent_s |) da impedância de entrada com relação à frequência (f0) seja estabelecido igual ao valor da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 por toda a faixa de variação de coeficientes de acoplamento. Qualquer valor poderá ser estabelecido desde que, tal como ilustrado na figura 13a, o valor absoluto (| Zent_s| ) da impedância de entrada exiba uma característica de tal maneira que o valor absoluto (|Zent_s|) fica nas proximidades do valor da impedância da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 na faixa de variação de coeficientes de acoplamento.

[00118] Também, na modalidade, não é necessariamente exigido que a condição representada pela Equação (6) seja satisfeita, e a banda de frequência entre a frequência (f1A) e a frequência (f1B) e a banda de frequência entre a frequência (f2A) e a frequência (f2B) podem sobrepor uma à outra pelo menos em uma parte das bandas.

[00119] Incidentemente, o capacitor 102 da modalidade corresponde a um “primeiro capacitor” da presente invenção, o capacitor 103 a um “segundo capacitor” da presente invenção, o capacitor 203 a um “terceiro capacitor” da presente invenção, o capacitor 202 a um “quarto capacitor” da presente invenção, a unidade de alimentação de energia sem contato 5 a um “circuito de alimentação de energia”, a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 a um “fornecimento de energia CA”, o polo 1 a um “primeiro polo” e o polo 2 corresponde a um “segundo polo”.

Segunda Modalidade [00120] A figura 16 é um diagrama de circuito da unidade de circuito de alimentação de energia sem contato 5 de um aparelho de alimentação de energia sem contato de acordo com uma outra modalidade da invenção. A segunda modalidade é diferente da primeira modalidade descrita anteriormente em relação à posição de conexão do capacitor 102 no circuito de transmissão de energia da unidade de circuito de alimentação de energia sem contato 5. Uma vez que as outras configurações são iguais àquelas da primeira modalidade descrita anteriormente, descrição das mesmas será incorporada.

[00121] Tal como ilustrado na figura 16, a unidade de circuito de alimentação de energia 5 inclui o enrolamento primário 101, o capacitor 102 conectado em série com o en-rolamento primário 101, e o capacitor 103 conectado em paralelo com o enrolamento primário 101, os quais formam o circuito de transmissão de energia, e o capacitor 102 é conectado entre o capacitor 103 e o enrolamento primário 101. Também, a unidade de circuito de alimentação de energia 5 inclui o enrolamento secundário 201, o capacitor 202 conectado em paralelo com o enrolamento secundário 201, e o capacitor 203 conectado em série com o enrolamento secundário 201, os quais formam o circuito de recebimento de energia.

[00122] A seguir, será dada descrição com relação à figura 17 com referência para a impedância (Z1) justamente do lado primário quando visto pelo lado do fornecimento de energia CA de alta frequência 6 (ou pelo lado de transmissão de energia), com o coeficiente de acoplamento estabelecido para zero, no circuito ilustrado na figura 16. A figura 17 ilustra a característica de valor absoluto e a característica de fase (φ) da impedância (Z1) com relação à frequência.

[00123] Tal como ilustrado na figura 8a, a característica da impedância (Z1) de acordo com a primeira modalidade é que o mínimo local (ZMÍN) existe na frequência baixa (f1A) e o máximo local (ZMÁX) existe na frequência alta (f1B). Entretanto, tal como ilustrado na figura 17, a característica da impedância (Z1) da segunda modalidade é que o máximo local (ZMÁX) existe na frequência baixa (f1A) e o mínimo local (ZMÍN) existe na frequência alta (f1B).

[00124] Então, a característica do valor absoluto da impedância (Z1) tem a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para ficar entre a frequência (f1A) onde o máximo local (ZMÁX) existe, e a frequência (f1B) onde o mínimo local (ZMÍN) existe.

[00125] Tal como descrito anteriormente, no lado de transmissão de energia da unidade de alimentação de energia sem contato 5 da segunda modalidade, uma extremidade do capacitor 103 pode ser conectada a um ponto de conexão entre o capacitor 102 e o enrolamento primário 101, tal como é o caso com a primeira modalidade, ou o capacitor 102 pode ser conectado entre o capacitor 103 e o enrolamento primário 101, tal como é o caso com a segunda modalidade. Assim, na segunda modalidade, quando o coeficiente de acoplamento varia, uma mudança na impedância de entrada (Zent) quando vista pelo lado da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser suprimida, e assim uma perda de energia que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 fornece para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida. Também, na segunda modalidade, mesmo quando o coeficiente de acoplamento varia por causa de deslocamento das posições relativas do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 de um para o outro, o fator de potência é mantido alto, e assim uma perda de energia de fornecimento para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida, de maneira que a distância de transmissão de energia correspondendo à distância entre o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 pode ser aumentada.

Terceira Modalidade [00126] A figura 17 é um diagrama de circuito da unidade de circuito de alimentação de energia sem contato 5 de um aparelho de alimentação de energia sem contato de acordo ainda com uma outra modalidade da invenção. A terceira modalidade é diferente da primeira modalidade descrita anteriormente em que uma bobina 104 é fornecida no circuito de transmissão de energia da unidade de circuito de alimentação de energia sem contato 5. Uma vez que as outras configurações são iguais àquelas da primeira modalidade descrita anteriormente, descrição das mesmas será incorporada.

[00127] Tal como ilustrado na figura 17, a unidade de circuito de alimentação de energia sem contato 5 inclui o enrolamento primário 101, o capacitor 102 conectado em sé- rie com o enrolamento primário 101, o capacitor 103 conectado em paralelo com o enrolamento primário 101, e a bobina 104, os quais formam o circuito de transmissão de energia, e um ponto de conexão entre o enrolamento primário 101 e o capacitor 103 é conectado a uma extremidade do capacitor 102, e a bobina 104 é conectada à outra extremidade do capacitor 102. A bobina 104 é interposta como uma bobina de impedância para suprimir harmônicos de uma saída da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6, ou é interposta para o propósito de impedir um curtocircuito ou fazendo o mesmo.

[00128] A seguir, será dada descrição com relação à figura 19 com referência para a impedância (Z1) justamente do lado primário quando visto pelo lado do fornecimento de energia CA de alta frequência 6 (ou pelo lado de transmissão de energia), com o coeficiente de acoplamento estabelecido para zero, no circuito ilustrado na figura 17. A figura 18 ilustra a característica do valor absoluto da impedância (Z1) com relação à frequência. Na terceira modalidade, a bobina 104 é conectada à unidade de alimentação de energia sem contato 5, e assim um sistema de ressonância formado de L1 e (C1s + C1p + L1s) é formado, de maneira que uma frequência de ressonância (f3) é adicionada à unidade de alimentação de energia sem contato 5 da primeira modalidade. Tal como ilustrado na figura 18, a característica do valor absoluto da impedância (Z1) tem a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para ficar entre a frequência (f1A), onde um mínimo local (ZMÍN_1) existe, e a frequência (f1B) onde o máximo local (ZMÁX) existe. Das frequências de ressonância da impedância (Z1), a frequência (f1A) é a frequência correspondendo ao mínimo local que está mais próxima da frequência (f0) e, das frequências de ressonância da impedância (Z1), a frequência (f1B) é a frequência correspondendo ao máximo local que está mais próxima da frequência (f0). Também, a característica do valor absoluto da impedância (Z1) tem a frequência de ressonância (f3) onde um mínimo local (ZMÍN_2) existe, em uma banda a não ser a banda de frequência entre a frequência (f1A) e a frequência (f1B). Em outras palavras, a característica do valor absoluto da impedância (Z1) tem a frequência (f0) e não tem a frequência de ressonância (f3) onde o mínimo local (ZMÍN_2) existe, na banda de frequência entre a frequência (f1A) e a frequência (f1B).

[00129] Tal como descrito anteriormente, no lado de transmissão de energia da unidade de alimentação de energia sem contato 5 da terceira modalidade, a bobina 104 pode ser conectado ao capacitor 102, e qualquer configuração servirá, pelo menos desde que a característica do valor absoluto da impedância (Z1) tenha a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para ficar entre a frequência (f1A), onde o mínimo local (ZMÍN_1) existe, e a frequência (f1B) onde o máximo local (ZMÁX) existe. Assim, na terceira modalidade, quando o coeficiente de acoplamento varia, uma mudança na impedância de entrada (Zent) quando vista pelo lado da unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 pode ser suprimida, e assim uma perda de energia que a unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 fornece para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida. Também, na terceira modalidade, mesmo quando o coeficiente de acoplamento varia por causa de deslocamento das posições relativas do enrolamento primário 101 e do enrolamento secundário 201 de um para o outro, o fator de potência é mantido alto, e assim uma perda de energia de fornecimento para a unidade de alimentação de energia sem contato 5 pode ser impedida, de maneira que a distância de transmissão de energia correspondendo à distância entre o enrolamento primário 101 e o enrolamento secundário 201 pode ser aumentada.

[00130] Incidentemente, na terceira modalidade, um elemento de circuito a não ser a bobina 104 pode ser conectado ou múltiplos elementos de circuito podem ser conectados no lado de transmissão de energia da unidade de alimentação de energia sem contato 5, e qualquer configuração servirá, pelo menos desde que a característica do valor absoluto da impedância (Z1) tenha a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para ficar entre a frequência (f1A), onde o mínimo local (ZMÍN_1) existe, e a frequência (f1B) onde o máximo local (ZMÁX) existe.

[00131] Também, na terceira modalidade, no lado de transmissão de energia da unidade de alimentação de energia sem contato 5, outros elementos de circuito podem ser conectados ao circuito ilustrado na figura 16, e qualquer configuração servirá, pelo menos desde que a característica do valor absoluto da impedância (Z1) tenha a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para ficar entre a frequência (f1A), onde o mínimo local (ZMÍN_1) existe, e a frequência (f1B) onde o máximo local (ZMÁX) existe.

[00132] Também, na terceira modalidade, outros elementos de circuito podem ser conectados no lado de recebimento de energia da unidade de alimentação de energia sem contato 5, e qualquer configuração servirá, pelo menos desde que a característica do valor absoluto da impedância (Z2) tenha a frequência (f0) do componente de onda fundamental do circuito de fornecimento de energia CA de alta frequência 6 para ficar entre a frequência (f2A), onde o mínimo local (ZMÍN) existe, e a frequência (f2B) onde o máximo local (ZMÁX) existe.

LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 11 eletrodo positivo 6 unidade de fornecimento de energia CA de alta frequência 61 retificador 61a a 61f diodos 62 capacitor de filtração final 63 inversor do tipo de controle de tensão 63a a 63d elementos de comutação 64 fornecimento de energia CA trifásica 7 unidade de carga 71 unidade retificadora 71a a 71d diodos 72 carga 5 unidade de alimentação de energia sem contato 3 unidade de circuito de transmissão de energia 101 enrolamento primário 102, 103 capacitores 104 bobina 4 unidade de circuito de recebimento de energia 201 enrolamento secundário 202, 203 capacitores 701 resistência de carga equivalente REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Aparelho de alimentação de energia sem contato compreendendo um enrolamento secundário (201) para o qual energia é fornecida a partir de um enrolamento primário (101) por um fornecimento de energia CA (6), CARACTERIZADO pelo fato de que uma característica de valor absoluto de impedância de Z1 com relação a uma frequência tem uma frequência de um componente de onda fundamental do fornecimento de energia CA (6) para ficar entre uma frequência onde um máximo local existe, e que está mais próxima da frequência do componente de onda fundamental do fornecimento de energia CA (6), e uma frequência onde um mínimo local existe e que está mais próxima da frequência do componente de onda fundamental, e uma característica de valor absoluto de impedância de Z2 com relação à frequência tem a frequência do componente de onda fundamental para ficar entre uma frequência onde o máximo local existe, e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental do fornecimento de energia CA (6), e uma frequência onde o mínimo local existe e que está mais próxima à frequência do componente de onda fundamental, onde Z1 indica a impedância de somente um lado primário quando visto por um lado de saída do fornecimento de energia CA (6) quando o coeficiente de acoplamento entre o enrolamento primário (101) e o enrolamento secundário (201) é estabelecido como zero, e Z2 indica uma impedância de somente um lado secundário quando visto de um lado de uma carga (72) a ser conectada ao enrolamento secundário (201) quando o coeficiente de acoplamento entre o enrolamento primário (101) e o enrolamento secundário (201) é estabelecido como zero.

2. Aparelho de alimentação de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um primeiro capacitor (102) é conectado em série com o enrolamento primário (101), um segundo capacitor (103) é conectado em paralelo com o enrolamento primário (101), um terceiro capacitor (203) é conectado em série com o enrolamento secundário (201) e um quarto capacitor (202) é conectado em paralelo com o enrolamento secundário (201), e as seguintes relações são satisfeitas: f1A < f0 < f1B e f2A < f0 < f2B, desde que as seguintes equações sejam satisfeitas: onde Cis denota uma capacitância elétrica do primeiro capacitor (102), Cip denota uma capacitância elétrica do segundo capacitor (103), L1 denota uma indutância do enrolamento primário (101), C2s denota uma capacitância elétrica do terceiro capacitor (203), C2p denota uma capacitância elétrica do quarto capacitor (202), fo denota a frequência do componente de onda fundamental do fornecimento de energia CA (6), e L2 denota uma indutância do enrolamento secundário (201).

3. Aparelho de alimentação de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a seguinte relação é satisfeita: Ta - f2A < f0 < f2B - f1B.

4. Aparelho de alimentação de energia sem contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que um valor absoluto de Zent com relação à frequência do componente de onda fundamental é estabelecido de acordo com um valor de impedância do fornecimento de energia CA (6), onde Zent indica uma impedância de entrada de um circuito de alimentação de energia (5) incluindo o enrolamento primário (101) e o enrolamento secundário (201) quando visto pelo lado de saída do fornecimento de energia CA (6).

5. Aparelho de alimentação de energia sem contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando um coeficiente de acoplamento entre o enrolamento primário (101) e o enrolamento secundário (201) varia dentro de uma faixa de 0,01 a 0,5 inclusivos, um valor absoluto de Zent com relação à frequência do componente de onda fundamental varia nas proximidades de um valor de impe-dância do fornecimento de energia CA (6), onde Zent indica uma impedância de entrada do circuito de alimentação de energia (5) incluindo o enrolamento primário (101) e o enrolamen-to secundário (201) quando visto por um lado de saída do fornecimento de energia CA (6).

6. Aparelho de alimentação de energia sem contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que um primeiro capacitor (102) é conectado em série com o enrolamento primário (101), um segundo capacitor (103) é conectado em paralelo com o enrolamento primário (101), um terceiro capacitor (203) é conectado em série com o enrolamento secundário (201) e um quarto capacitor (202) é conectado em paralelo com o enrolamento secundário (201) e, quando uma característica da impedância de entrada do circuito de alimentação de energia (5) incluindo o enrolamento primário (101) e o enrolamento secundário (201) quando visto pelo lado de saída do fornecimento de ener- gia CA (6) é representada em um plano complexo, um primeiro polo e um ponto zero que estão mais próximos a um eixo imaginário constituem lugares geométricos que são simétricos com relação a um valor correspondendo à frequência do componente de onda fundamental, no eixo imaginário, à medida que um coeficiente de acoplamento entre o enrolamento primário (101) e o enrolamento secundário (201) aumenta, e um segundo polo que é o segundo mais próximo ao eixo imaginário se aproxima do primeiro polo à medida que o coeficiente de acoplamento aumenta.

7. Aparelho de alimentação de energia sem contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que um primeiro capacitor (102) é conectado em série com o enrolamento primário (101), um segundo capacitor (103) é conectado em paralelo com o enrolamento primário (101), um terceiro capacitor (203) é conectado em série com o enrolamento secundário (201) e um quarto capacitor (202) é conectado em paralelo com o enrolamento secundário (201), e uma diferença em frequência entre f1A e f1B em uma impedância de entrada do circuito de alimentação de energia (5) incluindo o enrolamento primário (101) e o enrolamento secundário (201) quando visto por um lado de saída do fornecimento de energia CA (6) é estabelecida de acordo com a impedância do fornecimento de energia CA (6), onde as seguintes equações são satisfeitas: onde C1s denota uma capacitância elétrica do primeiro capacitor (102), C1p denota uma capacitância elétrica do segundo capacitor (103) e L1 denota uma indutância do enro-lamento primário (101).