CN103597708A - 电力传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力传输系统。电容(Cp)是产生于输电装置侧无源电极与受电装置侧无源电极之间的电容，电容(Ca)是产生于输电装置侧有源电极与受电装置侧有源电极之间的电容。若用Z1表示第1元件(16x)的阻抗、用Z2表示第2元件(16y)的阻抗、用Z3表示电容(Ca)及负载(RL)组成的串联电路的阻抗、用Z4表示电容(Cp)的阻抗，则变成在升压变压器(13T)的次级侧连接Z1～Z4的桥接电路。通过以该桥接电路平衡的方式确定阻抗Z1～Z4，从而使受电装置侧基准电位点(RG)的电位等于接地电位。由此，降低受电装置侧基准电位的电位变动并降低噪声，使受电装置侧的负载电路的动作稳定。

Description

电力传输系统

技术领域

本发明涉及利用电容耦合(电场耦合)来传输电力的电力传输系统(power transfer system)。

背景技术

作为利用电容耦合来传输电力的系统，已被专利文献1公开。

专利文献1的电力传输系统由具备高频高电压发生器、无源电极及有源电极的电力传送装置，和具备高频高电压负载、无源电极及有源电极的电力接受装置构成。

图33A是表示专利文献1的电力传输系统的基本构成的图。再有，图33B是表示利用电容耦合来传输电力的其他系统的基本构成的图。电力传送装置具备高频高电压发生器1、无源电极2及有源电极3。电力接受装置具备高频高电压负载5、无源电极7及有源电极6。而且，电力传送装置的有源电极3和电力接受装置的有源电极6隔着空隙4而接近，由此2个电极彼此电容耦合。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特表2009-531009号公报

发明内容

-发明所要解决的技术问题-

图33A、图33B所示出的电容耦合结构的电力传输系统具有以下优点：可增大每单位面积的传输电力、搭载面内的位置自由度高。但是，在电力传输中由于施加给电力接受装置的无源电极的电压高，故容易产生电场噪声。再有，若受电装置的接地电位相对于大地发生变动，例如在触摸面板这样的人接触的器件等中，在电力传输中有时会产生受电装置的负载电路的误动作。由此，电力传输中的无源电极的电压降尤为重要。

本发明的目的在于提供一种降低受电装置侧基准电位的电位变动并降低噪声、能使得受电装置侧的负载电路的动作稳定的电力传输系统。

用于解决技术问题的方案

(1)本发明的电力传输系统具备：

电力传送装置，其具有输电装置侧第一电极、输电装置侧第二电极、向所述输电装置侧第一电极与所述输电装置侧第二电极之间提供交流电压的馈电电路；和

电力接受装置，其具有受电装置侧第一电极、受电装置侧第二电极、接受所述受电装置侧第一电极与所述受电装置侧第二电极之间产生的交流电压的负载电路，

该电力传输系统的特征在于，

受电装置侧基准电位点被连接到受电装置的基准电位，所述受电装置侧基准电位点作为所述负载电路和所述受电装置侧第二电极的连接点、或所述负载电路的中点，

所述电力传送装置在所述输电装置侧第一电极与所述输电装置侧第二电极之间具备第1元件及第2元件被串联连接起来的串联电路，使得第1元件与所述输电装置侧第一电极连接，

作为所述串联电路的所述第1元件与第2元件的连接点的输电装置侧基准电位点，被连接到输电装置的基准电位，

在用Z1示出所述第1元件的阻抗、用Z2示出所述第2元件的阻抗、用Z3示出包括所述输电装置侧第一电极与所述受电装置侧第二电极之间产生的电容及负载电路在内的串联电路的阻抗、用Z4示出包括所述输电装置侧第二电极与所述受电装置侧第二电极之间产生的电容在内的阻抗时，按照在所述交流电压的基波频率下满足平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3或能近似于所述平衡条件的方式设置所述串联电路。

(2)优选下述构成：所述串联电路的所述第2元件具有连接或形成于所述输电装置侧第二电极与所述输电装置侧基准电位点之间的电容，将电压V0和电压V1的电压比V1／V0设为小于1，能近似为所述平衡条件，所述电压V0是将所述电容间短路时的所述输电装置的基准电位与所述受电装置的基准电位之间的电压，所述电压V1是将所述电容间断开时的所述输电装置的基准电位与所述受电装置的基准电位之间的电压。在该构成中，可降低受电装置侧基准电位的电位变动并降低噪声，能使受电装置侧的负载电路的动作稳定。

(3)优选所述输电装置侧的基准电位(DC的或AC的)是接地电位(大地电位)。根据该构成，可实现输电装置侧的基准电位、受电装置侧的基准电位的稳定化。再有，可降低被叠加于受电装置的噪声。

(4)优选在所述输电装置侧基准电位点与所述受电装置侧基准电位点之间连接电容，或在所述输电装置侧基准电位点与所述受电装置侧基准电位点之间构成电容。由此，可实现受电侧基准电位的稳定化。

(5)也可以是以下构成，即所述馈电电路具有：交流电压产生电路；和变压器，其初级绕组与所述交流电压产生电路连接，次级绕组被连接到所述输电装置侧第一电极及所述输电装置侧第二电极之间，所述次级绕组具有引出端子，该引出端子与所述输电装置侧第一电极之间构成第1次级绕组且与所述输电装置侧第二电极之间构成第2次级绕组，所述第1元件的阻抗由所述第1次级绕组的阻抗及与所述第1次级绕组并联连接的第1电容器的阻抗构成，所述第2元件的阻抗由所述第2次级绕组的阻抗及与所述第2次级绕组并联连接的第2电容器的阻抗构成。由此，既能减少必要的元件、又能实现受电侧基准电位的稳定化。

(6)也可以是以下构成，即所述引出端子是所述次级绕组的中间抽头(Tc)，所述次级绕组具有：被设置在所述第1次级绕组的第1引出端子(T1)；和被设置在所述第2次级绕组的第2引出端子(T2)，该电力传输系统具备连接切换电路(S1)，该连接切换电路对将所述输电装置侧基准电位向所述中间抽头、所述第1引出端子或所述第2引出端子的哪一个连接进行切换。由此，既能减少必要的元件、又能实现受电侧基准电位的稳定化。

(7)也可以是以下构成，即所述馈电电路具有：交流电压产生电路；和变压器，其初级绕组被连接到所述交流电压产生电路，次级绕组被连接到所述输电装置侧第一电极及所述输电装置侧第二电极之间，所述次级绕组具有引出端子，该引出端子与所述输电装置侧第一电极之间构成第1次级绕组且与所述输电装置侧第二电极之间构成第2次级绕组，所述第1元件的阻抗由所述第1次级绕组的阻抗构成，所述第2元件的阻抗由所述第2次级绕组的阻抗构成，该电力传输系统具备与所述第1次级绕组的一部分感应耦合的电感器及与所述电感器连接的电容器。由此，可使阻抗Z1变化，能实现受电侧基准电位的稳定化。

(8)也可以是以下构成，即所述馈电电路具有：交流电压产生电路；变压器，其初级绕组被连接到所述交流电压产生电路，次级绕组被连接在所述输电装置侧第一电极及所述输电装置侧第二电极之间；和串联连接电路，其由与所述变压器的次级绕组并联连接的第1电感器及第2电感器构成，所述第1元件的阻抗由所述第1电感器的阻抗构成，所述第2元件的阻抗由所述第2电感器的阻抗构成，该电力传输系统具备与所述第1电感器的一部分感应耦合的第3电感器及与所述第3电感器连接的电容器。

(9)优选所述第1元件的阻抗(Z1)由固定阻抗(Cx)及与该固定阻抗(Cx)并联连接的可变阻抗(Zx)构成，

所述第2元件的阻抗(Z2)由固定阻抗(Cy)及与该固定阻抗(Cy)并联连接的可变阻抗(Zy)构成，

按照在所述基波频率下满足所述平衡条件的方式设定所述可变阻抗(Zx、Zy)。根据该构成，可实现受电侧基准电位的稳定化，且相对于特性变动可实现稳定化。

(10)优选按照即使在所述交流电压的3次高次谐波频率下也满足所述平衡条件的方式设定所述阻抗Z1、Z2、Z3、Z4。由此，可降低3次高次谐波的影响且实现受电侧基准电位的稳定化。

(11)优选该电力传输系统还具备向所述输电装置侧基准电位点(TG)注入消除信号的单元，该消除信号用于抑制因与所述平衡条件的偏差而产生的分量。由此，即便产生与平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3的偏差，也能容易地消除因该偏差而产生的噪声分量。再有，根据输电装置与受电装置的耦合度的变化或负载变动等，可有源地控制(actively control)所述噪声分量的消除。

-发明效果-

根据本发明，可降低输电装置侧无源电极及受电装置侧无源电极的电压。因而，可降低来自电力传送装置及电力接受装置的电场辐射噪声。再有，因为可使受电装置侧的基准电位接近于大地，所以能稳定电力传输中的受电装置侧的负载电路的动作。

例如，即便在电力接受装置的负载电路存在静电电容感测式的触摸面板的情况下，也能正常地进行感测。再有，例如在存在无线通信电路的情况下，可抑制接收灵敏度劣化。

附图说明

图1A是第1实施方式涉及的电力传输系统的电路图。

图1B是其功能框图。

图2是概念地示出构成第1实施方式涉及的电力传输系统301的电力传送装置及电力接受装置的主要部分的剖视图。

图3是电力传输系统301的等效电路图。

图4A是取出桥接电路并简化后的电力传输系统的等效电路图。

图4B是取出桥接电路并简化后的电力传输系统的等效电路图。

图5是概念地示出构成第2实施方式涉及的电力传输系统302的电力传送装置102及电力接受装置201的主要部分的剖视图。

图6是电力传输系统302的等效电路图。

图7是第3实施方式的电力传输系统具备的电力传送装置103的电路图。

图8A是第3实施方式的电力传输系统的等效电路图。

图8B是第3实施方式的电力传输系统的等效电路图。

图9是图8所示的第3实施方式的电力传输系统303的变形例的等效电路图。

图10是第4实施方式的电力传输系统具备的电力接受装置204的电路图。

图11是具备图10中示出的电力接受装置204的电力传输系统304的等效电路图。

图12是第5实施方式的电力传输系统具备的电力接受装置205的电路图。

图13是具备图12中示出的电力接受装置205的电力传输系统305的等效电路图。

图14是第6实施方式的电力传输系统306的等效电路图。

图15A是电力传输系统306的受电装置侧无源电极的电位的频率特性图。

图15B是未设置图14中示出的调整用交流源13a时的电力传输系统的受电装置侧无源电极的电位的频率特性图。

图16A是调整用交流源13a的振幅的补偿量。

图16B是表示调整用交流源13a的相位的补偿量的图。

图17是第7实施方式的电力传输系统具备的电力传送装置107的电路图。

图18是第8实施方式的电力传输系统308的等效电路图。

图19是第9实施方式的电力传输系统309的等效电路图。

图20是第10实施方式的电力传输系统310的等效电路图。

图21是第11实施方式的电力传输系统311的等效电路图。

图22是第12实施方式的电力传输系统312的等效电路图。

图23是电力传输系统312的阻抗元件Z1的阻抗特性图。

图24是电力传输系统312的受电装置侧无源电极的电位的频率特性图。

图25A是第13实施方式涉及的电力传输系统的电路图。

图25B是图25A所示的电力传输系统的等效电路图。

图26是电压比M的频率特性图。

图27是基准电位点TG-RG间的电压的频率特性图。

图28是传输电力的频率特性图。

图29A是第14实施方式涉及的电力传输系统的电路图。

图29B是图29A所示的电力传输系统的等效电路图。

图30是电压比M的频率特性图。

图31是基准电位点TG-RG间的电压的频率特性图。

图32是传输电力的频率特性图。

图33A是表示专利文献1的电力传输系统的基本构成的图。

图33B是表示专利文献1的电力传输系统的基本构成的图。

具体实施方式

《第1实施方式》

参照图1～图4来说明第1实施方式涉及的电力传输系统的构成。

图1A是第1实施方式涉及的电力传输系统的电路图、图1B是其功能框图。在图1A中，电力传送装置101的高频电压产生电路13S产生例如100kHz～数10MHz的高频电压。由升压变压器XG及电感器LG构成的升压电路RC1将高频电压产生电路13S产生的电压升压后施加到无源电极12与有源电极11之间。高频电压产生电路13S、升压变压器XG及电感器LG相当于本发明涉及的“馈电电路”。电容器CG主要是产生于电力传送装置101的无源电极12与有源电极11之间的电容。由升压电路RC1的电感与电容构成谐振电路。在此，为了方便虽然记载为有源电极／无源电极，但有源电极与无源电极的电压变动也可以是相同的(有源电极间与无源电极间的电容相同)(以下相同)。

在电力接受装置201的无源电极22与有源电极21之间，连接着由降压变压器XL及电感器LL构成的降压电路RC2。电容器CL主要是产生于电力接受装置201的无源电极22与有源电极21之间的电容。由降压电路RC2的电感与电容构成谐振电路。降压变压器XL的次级侧连接着负载RL。该负载RL由二极管与电容器组成的整流平滑电路、及二次电池来构成。由降压电路RC2与负载RL构成的电路相当于本发明的“负载电路”。

所述输电装置侧无源电极12、有源电极11、及所述受电装置侧无源电极22、有源电极21组成的耦合电极相互通过电容Cm进行电容耦合。

如图1B所示，该电力传输系统由高频电压产生部31、电力放大电路32、升压变压器33、所述耦合电极34、降压变压器41、整流电路42及负载43构成。在此，利用电力放大电路32及升压变压器33构成图1A中示出的升压电路RC1，利用降压变压器41、整流电路42及负载43构成图1A中示出的负载电路。

图2是概念地示出构成第1实施方式涉及的电力传输系统301的电力传送装置及电力接受装置的主要部分的剖视图。

电力传输系统301由电力传送装置101及电力接受装置201构成。在电力传送装置101的筐体10的上表面附近，形成输电装置侧有源电极11、和以绝缘状态环绕在电极11周围的输电装置侧无源电极12。再有，电力传送装置101的筐体10内设置了向有源电极11与无源电极12之间施加高频的高电压的高频高电压产生电路。该高频高电压产生电路具备高频电压产生电路13S及升压变压器13T。还有，在输电装置侧有源电极11与输电装置侧无源电极12之间连接着串联电路16。该串联电路16由与有源电极11连接的第1元件16x、及与无源电极12侧连接的第2元件16y构成，作为第1元件16x与第2元件16y的连接点的输电装置侧基准电位点被连接至电力传送装置的基准电位。其中，第1元件16x、第2元件16y也包括在空间上分布的电容分量或布线的电感分量(components)。或者，这些第1元件16x、第2元件16y是由在空间上分布的电容分量或布线的电感分量构成的元件。

电力传送装置101的筐体10例如是ABS树脂等塑料的成形体，通过在筐体10的内部一体成形有源电极11及无源电极12而将筐体10的外表面做成绝缘结构。

在电力接受装置201的筐体20的下表面附近形成有受电装置侧有源电极21和以绝缘状态环绕在其周围的受电装置侧无源电极22。再有，在电力接受装置201的筐体20内设置有接受有源电极21与无源电极22之间感应出的电力的负载电路23。在该例子中，无源电极22沿着筐体20的内周面配置。因此，负载电路23被无源电极22覆盖。

电力接受装置201的筐体20例如也是ABS树脂等塑料的成形体，通过在筐体20的内部一体成形有源电极21及无源电极22而将筐体20的外表面做成绝缘结构。

图3是电力传输系统301的等效电路图。在此，电容Cp是产生于输电装置侧无源电极12和受电装置侧无源电极22之间的(被等效地连接的)电容。电容Ca是产生于输电装置侧有源电极11和受电装置侧有源电极21之间的(被等效地连接的)电容。图3中，电力接受装置201以外的电路部是电力传送装置的电路。对与图2中示出的电路相同的部分赋予相同的符号。

图3中，如果分别用Z1来表示第1元件16x的阻抗、用Z2来表示第2元件16y的阻抗、用Z3来表示电容Ca及负载RL组成的串联电路的阻抗、用Z4表示电容Cp的阻抗，则变成在升压变压器13T的次级侧连接着Z1～Z4的桥接电路。

图4A、图4B是将所述桥接电路取出并简化后的电力传输系统的等效电路图。阻抗Z1与阻抗Z2的连接点是输电装置侧基准电位点TG，阻抗Z3与阻抗Z4的连接点是受电装置侧基准电位点RG。以相同符号Z1～Z4示出所述阻抗Z1～Z4的阻抗时，桥接电路的平衡条件为：Z1×Z4＝Z2×Z3。若满足该平衡条件，则输电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差变为0。

为此，如图4B所示，如果将输电装置侧基准电位点TG连接至电力传送装置的接地电位，那么受电装置侧基准电位点RG的电位等于电力传送装置的接地电位。该受电装置侧基准电位点RG如图3中示出的那样为受电装置侧无源电极(电容Cp的一端)，因此图2中示出的电力接受装置201的筐体20等于电力传送装置101的接地电位。通常，电力传送装置101的接地电位就是接地电位(大地电位)，因此通过以满足所述平衡条件的方式设定阻抗Z1～Z4，从而可使受电装置侧的基准电位接近接地电位(大地电位)。由此，可避免人接触而以静电的方式输入的器件(电容型触摸面板)等的误动作。

《第2实施方式》

图5是概念地示出构成第2实施方式涉及的电力传输系统302的电力传送装置102及电力接受装置201的主要部分的剖视图。

电力传输系统302由电力传送装置102及电力接受装置201构成。电力传送装置102的筐体10的上表面附近形成有输电装置侧有源电极11、以绝缘状态环绕在该电极11周围的输电装置侧无源电极12、和以绝缘状态环绕在该电极12周围的屏蔽电极15。再有，在电力传送装置101的筐体10内，在有源电极11与无源电极12之间具备高频电压产生电路13S及升压变压器13T。还有，在输电装置侧有源电极11与输电装置侧无源电极12之间连接着串联电路16，其由与有源电极11连接的第1元件16x及与无源电极12侧连接的第2元件16y构成。第1元件16x和第2元件16y的连接点、即输电装置侧基准电位点被连接至电力传送装置的基准电位。另外，所述屏蔽电极15与电力传送装置的基准电位相连接。

电力接受装置201的构成和第1实施方式中示出的电力接受装置201相同。受电装置侧无源电极22不仅与输电装置侧无源电极12对置，也与屏蔽电极15对置。

图6是电力传输系统302的等效电路图。在此，电容Cp是产生于输电装置侧无源电极12和受电装置侧无源电极22之间的(被等效地连接的)电容。电容Ca是产生于输电装置侧有源电极11和受电装置侧有源电极21之间的(被等效地连接的)电容。再有，电容器Co是产生于屏蔽电极15和受电装置侧无源电极22之间的(被等效地连接的)电容。

第1元件16x是电容器Cx和可变阻抗元件Zx的并联连接电路。同样地，第2元件16y是电容器Cy和可变阻抗元件Zy的并联连接电路。

图6中，电力接受装置201以外的电路部是电力传送装置102的电路。对与图2中示出的电路相同的部分赋予相同的符号。

图6中，若分别用Z1表示第1元件16x的阻抗、用Z2表示第2元件16y的阻抗、用Z3表示电容Ca及负载RL组成的串联电路的阻抗、用Z4表示电容Cp的阻抗，则变成在升压变压器13T的次级侧连接着Z1～Z4的桥接电路。该桥接电路的平衡条件是Z1×Z4＝Z2×Z3。如果满足该平衡条件，则输电装置侧基准电位点TG和受电装置侧基准电位点RG的电位差变为0。即便与平衡条件存在些许偏差，也由于在输电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG之间等效地连接有电容器Co，故输电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG之间的阻抗降低。为此，与不存在电容器Co的情况相比，输电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差小。因此，可减小受电装置侧基准电位点和接地电位(大地电位)之差。

再有，在因耦合电容Ca、Cp的变动或负载RL的变动而背离平衡条件的情况下，如果适宜地调整可变阻抗Zx、Zy，就能维持平衡条件。通过维持平衡条件，从而可将基准电位点TG-RG间的电位差保持得很小。在耦合电容Ca、Cp的变动或负载RL的变动小的情况下，可变阻抗Zx、Zy也可以是固定的。

即，根据第2实施方式，可提高对与平衡条件的偏差的容许度。

也可以构成为通过反馈而始终有源地控制所述可变阻抗Zx、Zy的调整。在受电装置侧进行控制的情况下，例如通过测量电力接受装置201侧的基准电位点RG的电位来感测与平衡条件的偏差，反馈控制可变阻抗元件Zx、Zy，以使该基准电位点RG的电位成为规定电位。再有，在输电装置侧进行控制的情况下，测量从接地电位流入输电装置侧的基准电位点TG的共态电流，反馈控制可变阻抗元件Zx、Zy，以使该共态电流变为0。另外，也可以是仅将可变阻抗元件Zx、Zy的任一方设为可变来进行反馈控制的构成。

《第3实施方式》

图7是第3实施方式的电力传输系统具备的电力传送装置103的电路图。在电力传送装置103的筐体的上表面附近形成有输电装置侧有源电极11、和以绝缘状态环绕在该电极11周围的输电装置侧无源电极12。再有，在电力传送装置103的筐体内设置着向有源电极11与无源电极12之间施加高频的高电压的高频高电压产生电路。该高频高电压产生电路具备高频电压产生电路13S及升压变压器13T。再有，在输电装置侧有源电极11与输电装置侧无源电极12之间连接着由电容器C1、可变电容器C2组成的串联电路。该电容器C1、可变电容器C2的连接点和接地之间连接有可变阻抗电路Zw。还有，在有源电极11与接地之间连接着电容器Cx，在无源电极12与接地之间连接着电容器Cy。

图8A及图8B是该第3实施方式的电力传输系统的等效电路图。在图7及图8A中，对相同的元件赋予相同的符号。电力传输系统303中的电力接受装置201的构成和第1、第2实施方式示出的构成相同。在图8A中用可变电感器的记号来表示可变阻抗元件Zw。

图8B是将图8A中示出的等效电路的电容器C1、可变电容器C2及可变电感器Zw的Y型(星型)电路变换为Δ(三角型)电路后的等效电路图。即，所述Y型电路和可变阻抗元件Zx、Zy、Zz的Δ型电路等效。而且，由电容器Cx与可变阻抗元件Zx构成桥接电路的一边、即阻抗元件Zw，由电容器Cy与可变阻抗元件Zy构成桥接电路的另一边、即阻抗元件Z2。

如此，可将桥接电路的2边的阻抗设成可变阻抗电路。即，利用图8A中示出的可变阻抗元件Zw及可变电容器C2，可调整为满足桥接电路的平衡条件。尤其是，可变阻抗元件Zw可调整平衡条件的实部、可变电容器C2可调整平衡条件的虚部。为此，实部、虚部都达到平衡，可进一步减小受电装置侧基准电位点RG的电压的振幅。

图9是图8A所示的第3实施方式的电力传输系统的变形例的等效电路图。在图9所示的电力传输系统303A中，由被并联连接的电感器Lzw和可变电容器Czw来构成图7所示的可变阻抗电路Zw。在电力传输系统303A中，将该LC并联电路的谐振频率确定为比高频电压产生电路13S产生的高频电压的频率更高。即，在感应性区域利用LC并联电路，使可变电容器Czw的电容值可变，以满足平衡条件。由此，可实现受电侧基准电位的稳定化。

《第4实施方式》

图10是第4实施方式的电力传输系统具备的电力接受装置204的电路图。在该例子中，在降压变压器23T的次级侧构成整流平滑电路，其由二极管桥接电路DB及电容器Cs组成。而且，构成为该整流平滑电路的输出部连接DC-DC转换器CNV，利用该转换器的输出对二次电池SB进行充电。

图11是具备图10中示出的电力接受装置204的电力传输系统304的等效电路图。如图10所示出的，若构成基于二极管桥接的整流电路，则电力接受装置的基准电位会等效地与降压变压器的次级线圈的中点电位相等，因此如图11所示，负载RLa、RLb的连接点成为受电装置侧基准电位点RG。即，从该受电装置侧基准电位点RG到受电装置侧无源电极(电容Cp的一端)的电路的阻抗等于从受电装置侧基准电位点RG到受电装置侧有源电极(电容Ca的一端)的电路的阻抗，构成平衡电路。

电力传送装置的构成和第2实施方式中示出的构成相同。即便是这种电路构成，只要按照满足平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3的方式调整Zz、Zy的阻抗即可。

《第5实施方式》

图12是第5实施方式的电力传输系统具备的电力接受装置205的电路图。在该例子中，降压变压器23T的次级侧的中间抽头(tap)为基准电位，两端连接二极管D1、D2，由此构成中间抽头整流电路。而且，构成为该整流平滑电路的输出部连接着DC-DC转换器CNV，利用该转换器的输出对二次电池SB进行充电。

图13是具备图12中示出的电力接受装置205的电力传输系统305的等效电路图。如图12示出的，若构成中间抽头整流电路，则电力接受装置的基准电位等效地与降压变压器的次级线圈的中点电位相等，因此成为图13所示的等效电路。

电力传送装置的构成和第2实施方式中示出的构成相同。即便是这种电路构成，也只要按照满足平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3的方式调整Zz、Zy的阻抗即可。

《第6实施方式》

图14是第6实施方式的电力传输系统306的等效电路图。与第3实施方式中图8A示出的等效电路不同，具备调整用交流源13a。该调整用交流源13a和电感器L1的串联电路的一端连接基准电位(接地电位)，另一端连接着电容器C1、C2的连接点。由调整用交流源13a和电感器L1作为电流源起作用。

根据图14所示的电路，利用电容器C1、C2组成的分压电路，分压成电路的中性点附近的电压，通过调整用交流源13a向该被分压的中性点附近的电位注入消除信号。第6实施方式的电力传输系统306取代第3实施方式中图8A示出的电路的可变阻抗电路Zw及可变电容器C2而设置了注入消除信号的电流源。即，通过对调整用交流源13a的振幅、相位进行调整，从而可设定为满足所述平衡条件。由此，即便产生与平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3的偏差，也能容易地消除因该偏差而产生的噪声分量。再有，根据输电装置和受电装置的耦合度的变化或负载变动等，可有源地控制所述噪声分量的消除。

所述调整用交流源13a可利用与驱动电源(交流电压信号)同步的开关电路。

这样，根据第6实施方式，无需利用无源的可变阻抗元件，利用有源电路就能控制成满足平衡条件。

图15A是电力传输系统306的受电装置侧无源电极的电位的频率特性图，图15B是未设置图14中示出的调整用交流源13a时的电力传输系统的受电装置侧无源电极的电位的频率特性图。

图16A表示调整用交流源13a的振幅的补偿量、图16B表示调整用交流源13a的相位的补偿量。两图中，横轴是负载RL的阻抗。所述调整用交流源13a注入到电路的交流电流的振幅和相位是通过反馈来确定的。例如测量从接地电位流入输电装置侧的基准电位点TG的共态电流，调整用交流源13a调节注入到电路的交流电流的振幅和相位，以使该共态电流变为0。

根据图15A可知，可利用特定频率(在该例子中为298kHz)使电位变动极小。在未设置调整用交流源13a的情况下，根据图15B可知：不会产生特定频率下的电位变动的极小点。在未设置调整用交流源13a的情况下，298kHz下的无源电极的电位为282Vp，与此相对，若设置调整用交流源13a并使之满足平衡条件，则无源电极的电位可降低至只有3Vp左右。

《第7实施方式》

图17是第7实施方式的电力传输系统具备的电力传送装置107的电路图。在电力传送装置107的筐体的上表面附近形成有输电装置侧有源电极11、以绝缘状态环绕在该电极11周围的输电装置侧无源电极12和辅助电极17。输电装置侧有源电极11与受电装置侧有源电极对置，输电装置侧无源电极12与受电装置侧无源电极对置。进而，辅助电极17与受电装置侧无源电极对置。

在有源电极11与无源电极12之间连接升压变压器13T的次级侧，在该升压变压器13T的初级侧连接电力放大电路14。再有，在输电装置侧有源电极11与输电装置侧无源电极12之间连接着串联电路，其由电容器C11、C12组成的串联电路及电容器C31、C32构成。该电容器C11、C12的连接点连接着电感器L11。同样地，电容器C31、C32的连接点连接着电感器L31。

电力传送装置107还具备控制电路18。该控制电路18向电力放大电路14输出高频电压，感测辅助电极17所感应出的信号，从电感器L11、L31注入消除信号。具体是，控制电路18针对辅助电极17所感应出的电压的基波频率分量，感测振幅与相位，以针对基波频率分量而言辅助电极17所感应出的电压接近于0的方式，向电感器L11注入消除信号。同样地，对于3次高次谐波分量，以辅助电极17所感应出的电压接近于0的方式，向电感器L31注入消除信号。

包括图17中示出的电力传送装置在内的电压传输系统的等效电路等于在图14中示出的电路中附加了针对3次高次谐波分量的消除电路而得到的结构。

如此，不止是基波频率分量，而且针对高次谐波分量也以满足所述平衡条件的方式来调整所注入的消除信号的振幅和相位，由此对于受电装置侧无源电极的基波及高次谐波(尤其比率大的3次高次谐波)来说可降低电压。

《第8实施方式》

图18是第8实施方式的电力传输系统308的等效电路图。

图18所示的电力传输系统308不具备第2实施方式中图6示出的等效电路的可变阻抗元件Zx、Zy而是升压变压器13T的次级线圈具备引出端子。次级线圈由引出端子分割成第1次级线圈ns1与第2次级线圈ns2。具体是：第1次级线圈ns1形成于输电装置侧有源电极与引出端子之间；第2次级线圈ns2形成于输电装置侧无源电极与引出端子之间。

电容器Cx与第1次级线圈ns1并联连接，形成阻抗元件Z1。该阻抗元件Z1相当于本发明的第1元件。再有，电容器Cy与第2次级线圈ns2并联连接，形成阻抗元件Z2。该阻抗元件Z2相当于本发明的第2元件。

电力接受装置204的构成和第4实施方式中图11示出的构成相同。在该电力传输系统308中，通过根据升压变压器13T的次级线圈的绕组数、或引出端子的位置来变更第1次级线圈ns1及第2次级线圈ns2的阻抗，从而能够调整为满足平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3。由此，既可以减少必要的元件数，又能实现受电侧基准电位的稳定化。

《第9实施方式》

图19是第9实施方式的电力传输系统309的等效电路图。

图19所示的电力传输系统309和第6实施方式中图14示出的等效电路不同，不具备电容器C1、C2。再有，升压变压器13T的次级线圈和第8实施方式中图18示出的等效电路同样地具有引出端子，并由引出端子分割为第1次级线圈ns1与第2次级线圈ns2。第1次级线圈ns1和寄生电容形成阻抗元件Z1。该阻抗元件Z1相当于本发明的第1元件。再有，第2次级线圈ns2和寄生电容形成阻抗元件Z2。该阻抗元件Z2相当于本发明的第2元件。

次级线圈的引出端子连接着调整用交流源13a与电感器L1的串联电路。该串联电路和第6实施方式中图14示出的串联电路相同，由调整用交流源13a和电感器L1作为交流电流源起作用。其中，电力接受装置201的构成和第1实施方式中示出的电力接受装置201相同。

根据这种电路构成，既能减少必要的元件数、又能实现受电侧基准电位的稳定化。再有，即便产生与平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3的偏差，也能通过对调整用交流源13a的振幅、相位进行调整并注入消除信号，从而可设定为满足所述平衡条件。由此，即便产生与平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3的偏差，也能容易地消除因该偏差而产生的噪声分量。再有，根据输电装置与受电装置的耦合度的变化或负载变动等，可有源地控制所述噪声分量的消除。

《第10实施方式》

图20是第10实施方式的电力传输系统310的等效电路图。

图20所示的电力传输系统310和第9实施方式中图19示出的等效电路不同，不具备调整用交流源13a和电感器L1的串联电路。再有，升压变压器13T的次级线圈具有中间抽头Tc，形成第1次级线圈ns1及第2次级线圈ns2。进而，第1次级线圈ns1具有引出端子T1，第2次级线圈ns2具有引出端子T2。

另外，在升压变压器13T的次级线圈与基准电位点TG之间连接着调整用开关电路S1。调整用开关电路S1将中间抽头Tc及引出端子T1、T2的任一个和基准电位点TG连接起来。调整用开关电路S1例如由未图示的微机等来控制。

在该电力传输系统310中，可利用调整用开关电路S1的切换来选择基准电位点TG的连接目标，由此可变更阻抗元件Z1、Z2的阻抗。由此，利用简易且廉价的电路构成就能设定为满足平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3。此外，不必使中间抽头Tc的位置位于次级线圈的中央，只要适宜地设定为利用第1次级线圈ns1的阻抗及第2次级线圈ns2的阻抗将次级线圈的两端电压分压后的电压接近基准电位电压即可。

《第11实施方式》

图21是第11实施方式的电力传输系统311的等效电路图。

图21所示的电力传输系统311和第9实施方式中图19示出的等效电路不同，不具备调整用交流源13a与电感器L1的串联电路。再有，升压变压器13T的次级线圈具有与基准电位点TG连接的引出端子。升压变压器13T的次级线圈被引出端子分割为第1次级线圈ns11、ns12与第2次级线圈ns2。

第1次级线圈ns11、ns12和寄生电容一起形成阻抗元件Z1。该阻抗元件Z1相当于本发明的第1元件。再有，第2次级线圈ns2和寄生电容形成阻抗元件Z2。该阻抗元件Z2相当于本发明的第2元件。电力传送装置204的构成和第4实施方式中图11示出的构成相同。

电力传输系统311具备由电感器Ls及可变电容器Cs构成的LC并联电路。在电力传输系统311中，将该LC并联电路的谐振频率确定得比高频电压产生电路13S产生的高频电压的频率还高。即，在感应性区域利用LC并联电路来调整阻抗元件Z1的阻抗。具体是，通过使电感器Ls与第1次级线圈ns12进行耦合来调整阻抗元件Z1的阻抗，以使满足平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3。由此，可实现受电装置侧基准电位的稳定化。

另外，例如由感测RG的受电装置侧基准电位的未图示的微机来调整可变电容器Cs的电容。更具体的是，针对图17中示出的辅助电极17所感应出的电压的基波频率分量，感测振幅与相位，按照对于基波频率分量而言辅助电极17所感应出的电压接近于0的方式，微机对可变电容器Cs的电容进行调整。

《第12实施方式》

图22是第12实施方式的电力传输系统312的等效电路图。

在图21所示的第11实施方式的电力传输系统311中虽然升压变压器13T的次级线圈设置有与基准电位点连接的引出端子，但图22所示的电力传输系统312设为并未在次级线圈设置引出端子的构成。

在图22所示的电力传输系统312中，将第1电感器L21与第2电感器L22的串联连接电路和升压变压器13T的次级线圈并联连接，由第1电感器L21与寄生电容构成阻抗元件Z1(第1元件)，由第2电感器L22和寄生电容构成阻抗元件Z2(第2元件)。

若分别用Z3来表示电容Ca及负载RLa组成的串联电路的阻抗、用Z4表示电容Cp及负载RLb组成的串联电路的阻抗，则变成升压变压器13T的次级侧连接着Z1～Z4的桥接电路。该桥接电路的平衡条件是Z1×Z4＝Z2×Z3。如果满足该平衡条件，则输电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差变为0。

在该构成中，和由第1次级线圈与寄生电容形成了阻抗元件Z1、另外由第2次级线圈ns2与寄生电容形成了阻抗元件Z2的图21所示的电力传输系统311相比，使由电感器Ls及可变电容器Cs构成的LC并联电路和第1电感器L21感应耦合，容易调整阻抗元件Z1(第1元件)的阻抗。

图23是电力传输系统312的阻抗元件Z1的阻抗特性图。图23的纵轴是阻抗元件Z1的阻抗，横轴是由高频电压产生电路13S施加的高频电压的频率。图23表示通过使可变电容器Cs的电容值发生变动而使得阻抗元件Z1的阻抗在感应性的范围内变动。

图24是电力传输系统312的受电装置侧无源电极的电位的频率特性图。图24的纵轴是受电装置侧基准电位点RG的电位，横轴是由高频电压产生电路13S施加的高频电压的频率。图24表示：在特定频率下，通过设定可变电容器Cs的电容值，从而可降低受电装置侧基准电位点RG的电位。

《第13实施方式》

在第1～第12实施方式中，虽然对桥接电路的平衡条件满足Z1×Z4＝Z2×Z3的构成进行了说明，但在第13实施方式中对并不完全满足平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3、但可近似于平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3的构成进行说明。

图25A是第13实施方式涉及的电力传输系统的电路图，图25B是图25A所示的电力传输系统的等效电路图。在此，电力传输系统313的电容Ca、Cp、负载RL、电感器LL及电感器LG等和上述的实施方式相同。电感器LG、LL和电容器C1a、C2p连接。

在有源电极11与输电装置侧基准电位点TG之间连接电容器Cx，在无源电极12与输电装置侧基准电位点TG之间连接电容器Cy。输电装置侧基准电位点TG连接着调整用恒流源13b。该调整用恒流源13b是向输电装置侧基准电位点TG注入消除信号的电流源，通过调整振幅、相位，从而设定为近似于平衡条件(满足上述的Z1×Z4＝Z2×Z3的条件)。具体是，若将使电容器Cy部分短路的情况下的、输电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG之间的电压设为V0、将电容器Cy部分断开时的电压设为V1，则调整用恒流源13b注入消除信号，以满足电压比M＝V1／V0＜1。

以下表示在电压比M小于1时可将基准电位点TG-RG间的电位差维持得较小且能获得足够的传输电力。

图26是电压比M的频率特性图。图27是基准电位点TG-RG间的电压的频率特性图。图28是传输电力的频率特性图。图26～图28所示的图是：在图25A及图25B中设为Ca＝12pF、C1a＝10pF、C2p＝10pF、LG＝14.19mH、LL＝14.07mH、RL＝15.32kΩ、Cx＝2pF、Cy＝10p，调整用恒流源13b注入了1.34mA的消除信号时的仿真结果。

图26中的纵轴是电压比M、横轴是由高频电压产生电路13S施加的高频电压的频率。图27中的纵轴是基准电位点TG-RG间的电压、横轴是由高频电压产生电路13S施加的高频电压的频率。图28中的纵轴是传输电力、横轴是由高频电压产生电路13S施加的高频电压的频率。如图26～图28所示，在由高频电压产生电路13S施加的高频电压的频率为约300kHz的情况下，可获得传输电力1W，基准电位点TG-RG间的电压为约0V。而且，此时的电压比M为0。如果设为M＜1／2，则M＜1／2的频率范围为约260kHz～约330kHz，TG-RG电压被抑制在0～约40V左右，传输电力收敛于约0.95～约1.2W范围内。但是，相对于以往构成(＝连接输电侧无源电极与输电侧基准电位)而言为了降低受电侧的基准电位的电位变动量，只要适用本构成并将M的范围设为M＜1即可。

《第14实施方式》

图29A是第14实施方式涉及的电力传输系统的电路图，图29B是图29A所示的电力传输系统的等效电路图。电力传输系统314的电容Ca、Cp、负载RL、电感器LL、电感器LG及电容器C1a、C2p等和第13实施方式相同。

在有源电极11与输电装置侧基准电位点TG之间连接电容器Cx，在无源电极12与输电装置侧基准电位点TG之间连接电容器Cy。输电装置侧基准电位点TG经由电感器Lz而与接地相连接。再有，被串联连接起来的电容器Cag、Cpg和电容器Cx、Cy并联连接。电容器Cag、Cpg的连接点被连接至接地。

在该构成中，与第13实施方式同样，按照满足电压比M＝V1／V0＜1的方式调整各元件的电感及电容等。结果，近似于平衡条件(上述的满足Z1×Z4＝Z2×Z3的条件)。

以下表示电压比M小于1时可将基准电位点TG-RG间的电位差保持得较小且能获得足够的传输电力。

图30是电压比M的频率特性图。图31是基准电位点TG-RG间的电压的频率特性图。图32是传输电力的频率特性图。图30～图32所示的图是：在图29A及图29B中设为Ca＝12pF、C1a＝5pF、C2p＝10pF、LG＝14.19mH、LL＝14.07mH、RL＝15.32kΩ、Cx＝6pF、Cy＝30pF、Cag＝2pF、Cpg＝10pF、Lz＝31.27mH时的仿真结果。

图30、图31及图32的纵轴及横轴和图26～图28相同。如图30～图32所示，在由高频电压产生电路13S施加的高频电压的频率为约300kHz的情况下，可获得传输电力1W，基准电位点TG-RG间的电压为约0V。而且，此时的电压比M为0。如果设为M＜1／2，则M＜1／2的频率范围为约295kHz～约315kHz，TG-RG电压被抑制在0～约30V左右，传输电力几乎可获得1.0W。但是，相对于以往构成(＝将输电侧无源电极与输电侧基准电位连接起来)为了降低受电侧的基准电位的电位变动量，只要适用本构成并将M的范围设为M＜1即可。

如上所述，如第1～第12实施方式中所说明过的，即便桥接电路的平衡条件不满足Z1×Z4＝Z2×Z3，如第13或第14实施方式所示，通过近似于平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3，从而也可使基准电位点TG-RG间的电压为约0V，使得电力传输中的受电装置侧的负载电路的动作稳定。

另外，以上示出的各实施方式是代表例，当然也可以将这些实施方式适宜地进行组合。例如，也可以将图14的等效电路示出的电力传输系统的电力接受装置的构成设为图10、图11示出的构成。

此外，在以上示出的各实施方式中，虽然示出的是设置了可变阻抗及固定阻抗的例子，但阻抗是固定还是可变，都是例示，可以是任一种。在对阻抗进行调整的情况下只要在调整部位或与调整部位关联的部位设置可变阻抗即可。

-符号说明-

C2…可变电容器

Ca、Cp…耦合电容

Cm…相互电容

CNV…DC-DC转换器

D1、D2…二极管

DB…二极管桥接电路

RC1…升压电路

RC2…降压电路

RG…受电装置侧基准电位点

RL…负载

RLa、RLb…负载

S1…调整用开关电路(连接切换电路)SB…二次电池

TG…输电装置侧基准电位点

XG…升压变压器

XL…降压变压器

10…筐体

11…输电装置侧有源电极

12…输电装置侧无源电极

13a…调整用交流源

13S…高频电压产生电路

13T…升压变压器

14…电力放大电路

15…屏蔽电极

16…串联电路

16x…第1元件

16y…第2元件

17…辅助电极

18…控制电路

20…筐体

21…受电装置侧有源电极

22…受电装置侧无源电极

23…负载电路

23T…降压变压器

31…高频电压产生部

32…电力放大电路

33…升压变压器

41…降压变压器

42…整流电路

43…负载

101～103，107…电力传送装置

201、204、205…电力接受装置

301～312…电力传输系统

Claims (11)

1.一种电力传输系统，具备：

电力传送装置，其具有输电装置侧第一电极、输电装置侧第二电极、向所述输电装置侧第一电极与所述输电装置侧第二电极之间提供交流电压的馈电电路；和

电力接受装置，其具有受电装置侧第一电极、受电装置侧第二电极、接受所述受电装置侧第一电极与所述受电装置侧第二电极之间产生的交流电压的负载电路，

该电力传输系统的特征在于，

受电装置侧基准电位点被连接到受电装置的基准电位，所述受电装置侧基准电位点作为所述负载电路和所述受电装置侧第二电极的连接点、或所述负载电路的中点，

所述电力传送装置在所述输电装置侧第一电极与所述输电装置侧第二电极之间具备第1元件及第2元件被串联连接起来的串联电路，使得第1元件与所述输电装置侧第一电极连接，

作为所述串联电路的所述第1元件与第2元件的连接点的输电装置侧基准电位点，被连接到输电装置的基准电位，

在用Z1示出所述第1元件的阻抗、用Z2示出所述第2元件的阻抗、用Z3示出包括所述输电装置侧第一电极与所述受电装置侧第二电极之间产生的电容及负载电路在内的串联电路的阻抗、用Z4示出包括所述输电装置侧第二电极与所述受电装置侧第二电极之间产生的电容在内的阻抗时，按照在所述交流电压的基波频率下满足平衡条件Z1×Z4＝Z2×Z3或能近似于所述平衡条件的方式设置所述串联电路。

2.根据权利要求1所述的电力传输系统，其中，

所述串联电路的所述第2元件具有连接或形成于所述输电装置侧第二电极与所述输电装置侧基准电位点之间的电容，

将电压V0和电压V1的电压比V1／V0设为小于1，能近似为所述平衡条件，所述电压V0是将所述电容间短路时的所述输电装置的基准电位与所述受电装置的基准电位之间的电压，所述电压V1是将所述电容间断开时的所述输电装置的基准电位与所述受电装置的基准电位之间的电压。

3.根据权利要求1或2所述的电力传输系统，其中，

所述输电装置侧的基准电位是接地电位。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电力传输系统，其中，

在所述输电装置侧基准电位点与所述受电装置侧基准电位点之间连接电容，或在所述输电装置侧基准电位点与所述受电装置侧基准电位点之间构成电容。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电力传输系统，其中，

所述馈电电路具有：

交流电压产生电路；和

变压器，其初级绕组与所述交流电压产生电路连接，次级绕组被连接到所述输电装置侧第一电极及所述输电装置侧第二电极之间，

所述次级绕组具有引出端子，该引出端子与所述输电装置侧第一电极之间构成第1次级绕组且与所述输电装置侧第二电极之间构成第2次级绕组，

所述第1元件的阻抗由所述第1次级绕组的阻抗及与所述第1次级绕组并联连接的第1电容器的阻抗构成，

所述第2元件的阻抗由所述第2次级绕组的阻抗及与所述第2次级绕组并联连接的第2电容器的阻抗构成。

6.根据权利要求5所述的电力传输系统，其中，

所述引出端子是所述次级绕组的中间抽头，

所述次级绕组具有：

被设置在所述第1次级绕组的第1引出端子；和

被设置在所述第2次级绕组的第2引出端子，

该电力传输系统具备连接切换电路，该连接切换电路对将所述输电装置侧基准电位向所述中间抽头、所述第1引出端子或所述第2引出端子的哪一个连接进行切换。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的电力传输系统，其中，

所述馈电电路具有：

交流电压产生电路；和

变压器，其初级绕组被连接到所述交流电压产生电路，次级绕组被连接到所述输电装置侧第一电极及所述输电装置侧第二电极之间，

所述次级绕组具有引出端子，该引出端子与所述输电装置侧第一电极之间构成第1次级绕组且与所述输电装置侧第二电极之间构成第2次级绕组，

所述第1元件的阻抗由所述第1次级绕组的阻抗构成，

所述第2元件的阻抗由所述第2次级绕组的阻抗构成，

该电力传输系统具备与所述第1次级绕组的一部分感应耦合的电感器及与所述电感器连接的电容器。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的电力传输系统，其中，

所述馈电电路具有：

交流电压产生电路；

变压器，其初级绕组被连接到所述交流电压产生电路，次级绕组被连接在所述输电装置侧第一电极及所述输电装置侧第二电极之间；和

串联连接电路，其由与所述变压器的次级绕组并联连接的第1电感器及第2电感器构成，

所述第1元件的阻抗由所述第1电感器的阻抗构成，

所述第2元件的阻抗由所述第2电感器的阻抗构成，

该电力传输系统具备与所述第1电感器的一部分感应耦合的第3电感器及与所述第3电感器连接的电容器。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的电力传输系统，其中，

所述第1元件的阻抗由固定阻抗及与该固定阻抗并联连接的可变阻抗构成，

所述第2元件的阻抗由固定阻抗及与该固定阻抗并联连接的可变阻抗构成，

按照在所述基波频率下满足所述平衡条件的方式设定所述可变阻抗。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电力传输系统，其中，

按照即使在所述交流电压的3次高次谐波频率下也满足所述平衡条件的方式设定所述阻抗Z1、Z2、Z3、Z4。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的电力传输系统，其中，

该电力传输系统还具备向所述输电装置侧基准电位点注入消除信号的单元，该消除信号用于抑制因与所述平衡条件的偏差而产生的分量。

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