CN111903035A - 送电模块、受电模块、送电装置、受电装置以及无线电力传输系统 - Google Patents

送电模块、受电模块、送电装置、受电装置以及无线电力传输系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111903035A
CN111903035A CN201980021109.4A CN201980021109A CN111903035A CN 111903035 A CN111903035 A CN 111903035A CN 201980021109 A CN201980021109 A CN 201980021109A CN 111903035 A CN111903035 A CN 111903035A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductor
power
electrode
capacitor
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980021109.4A
Other languages
English (en)
Inventor
菅野浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN111903035A publication Critical patent/CN111903035A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

送电模块具备：作为送电电极对的第1电极以及第2电极；和与所述第1以及第2电极连接的匹配电路。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；和第1电容器。所述第1电容器连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间。所述送电模块还具备：与所述第1电感器连接的第2电容器；和第3电感器。所述第3电感器连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间。

Description

送电模块、受电模块、送电装置、受电装置以及无线电力传输 系统
技术领域
本公开涉及送电模块、受电模块、送电装置、受电装置以及无线电力传输系统。
背景技术
近年来，对便携电话机以及电动汽车等伴随移动性的设备无线地即非接触地传输电力的无线电力传输技术的开发在不断推进。在无线电力传输技术中有电磁感应方式以及电场耦合方式等方式。这当中，基于电场耦合方式的无线电力传输系统在一对送电电极和一对受电电极对置的状态下从一对送电电极对一对受电电极无线传输交流电力。专利文献1以及专利文献2公开了这样的基于电场耦合方式的无线电力传输系统的一例。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/140665号
专利文献2：JP特开2010-193692号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开提供使基于电场耦合方式的无线电力传输系统的电力传输的特性提升的技术。
用于解决课题的手段
本公开的一个方案所涉及的送电模块用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的送电装置中。所述送电模块具备：作为送电电极对的第1电极以及第2电极；和连接在所述送电装置中的电力变换电路与所述第1以及第2电极之间的匹配电路。所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将从电源输出的电力变换成传输用的交流电力并从所述第1以及第2端子输出。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；与所述第1电感器连接的第2电容器；和连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第3电感器。所述第2电容器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接。所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
本公开的其他方案所涉及的送电模块用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的送电装置中。所述送电模块具备：作为送电电极对的第1电极以及第2电极；和连接在所述送电装置中的电力变换电路与所述第1以及第2电极之间的匹配电路。所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将从电源输出的电力变换成传输用的交流电力并从所述第1以及第2端子输出。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；与所述第1电感器连接的第3电感器；和连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第2电容器。所述第3电感器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接。所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
本公开的其他方案所涉及的受电模块用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的受电装置中。所述受电模块具备：作为受电电极对的第1电极以及第2电极；和连接在所述受电装置中的电力变换电路与所述第1以及第2电极之间的匹配电路。所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将输入到所述第1以及第2端子的交流电力变换成负载所利用的其他形态的电力并输出。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；与所述第1电感器连接的第3电感器；和连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第2电容器。所述第3电感器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接。所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
本公开的其他方案所涉及的受电模块用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的受电装置中，具备：作为受电电极对的第1电极以及第2电极；和连接在所述受电装置中的电力变换电路与所述第1以及第2电极之间的匹配电路。所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将输入到所述第1以及第2端子的交流电力变换成负载所利用的其他形态的电力并输出。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；与所述第1电感器连接的第2电容器；和连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第3电感器。所述第2电容器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接。所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
本公开的总括或具体的方案能以装置、系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质实现。或者，也可以以系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合实现。
发明的效果
根据本公开的技术，能使基于电场耦合方式的无线电力传输系统的电力传输的特性提升。
附图说明
图1是示意表示基于电场耦合方式的无线电力传输系统的一例的图。
图2是表示图1所示的无线电力传输系统的概略结构的图。
图3是表示第1比较例中的系统结构的图。
图4是表示第2比较例中的系统结构的图。
图5是本公开的例示性的实施方式中的电极组件的概略图。
图6A是表示匹配电路的第1结构例的图。
图6B是表示匹配电路的第2结构例的图。
图6C是表示匹配电路的第3结构例的图。
图6D是表示匹配电路的第4结构例的图。
图7是表示本公开的例示性的实施方式中的无线电力传输系统的结构的图。
图8是示意表示2个电感器的结构例的图。
图9是示意表示送电装置中的电力变换电路的结构例的图。
图10是示意表示受电装置中的电力变换电路的结构例的图。
图11A是表示图4所示的结构中的传输特性的相对于电极间空隙的依赖性的图表。
图11B是表示图7所示的结构中的传输特性的相对于电极间空隙的依赖性的图表。
图11C是表示图4以及图7各自的结构中的受电装置的输出电压的相对于电极间空隙的依赖性的图表。
图12A是表示送电电极间电压相对于电极间电容的依赖性的图表。
图12B是表示受电电极间电压相对于电极间电容的依赖性的图表。
图13A是表示无线电力传输系统的第1变形例的图。
图13B是表示无线电力传输系统的第2变形例的图。
图13C是表示无线电力传输系统的第3变形例的图。
图13D是表示无线电力传输系统的第4变形例的图。
图14A是表示图6A所示的匹配电路的变形例的图。
图14B是表示图6B所示的匹配电路的变形例的图。
图14C是表示图6C所示的匹配电路的变形例的图。
图14D是表示图6D所示的匹配电路的变形例的图。
图15是表示图14A到图14D所示的匹配电路的效果的图。
图16是表示本公开的例示性的实施方式中的无线电力传输系统的结构的变形例的图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
在说明本公开的实施方式前，说明成为本公开的基础的见解。
图1是示意表示基于电场耦合方式的无线电力传输系统的一例的图。所谓“电场耦合方式”，是指通过包含多个送电电极的送电电极群与包含多个受电电极的受电电极群之间的电场耦合(也称作“电容耦合”)来从送电电极群对受电电极群无线传输电力的传输方式。为了简单而说明送电电极群以及受电电极群各自包含2个电极的对的情况的示例。送电电极群以及受电电极群各自可以包含3个以上的电极。在该情况下，对送电电极群以及受电电极群的各自中的相邻的任意的2个电极施加相反相位的交流电压。
图1所示的无线电力传输系统是对无人搬运车(AGV)即移动体10无线传输电力的系统。移动体10例如能在工厂或仓库中用在物品的搬运中。在该系统中，在地板面30配置平板状的一对送电电极120。移动体10具备在电力传输时与一对送电电极120对置的一对受电电极。移动体10通过一对受电电极接受从一对送电电极120传输的交流电力。将接受到的电力提供给移动体10所具备的马达、二次电池、或蓄电用的电容器等负载。由此进行移动体10的驱动或充电。
在图1中示出表示相互正交的X、Y、Z方向的XYZ坐标。在以下的说明中使用图示的XYZ坐标。将送电电极120所延伸的方向设为Y方向，将与送电电极120的表面垂直的方向设为Z方向，将与Y方向以及Z方向垂直的方向即送电电极120的宽度方向设为X方向。另外，本申请的附图所示的结构物的朝向是考虑到说明的理解容易度而设定的，本公开的实施方式并不对现实中实施时的朝向有任何限制。另外，附图所示的结构物的整体或一部分的形状以及大小也并不限制现实的形状以及大小。
图2是表示图1所示的无线电力传输系统的概略结构的图。该无线电力传输系统具备送电装置100和移动体10。
送电装置100具备一对送电电极120、匹配电路180和电力变换电路110。电力变换电路110将从电源310输出的电力变换成传输用的交流电力并输出。电力变换电路110例如能包含逆变电路等交流输出电路。电力变换电路110例如可以将从电源310提供的直流电力变换成交流电力并输出到一对送电电极120。电源310可以是交流电源。在该情况下，电力变换电路110将从电源310提供的交流电力变换成不同频率或电压的交流电力，并输出到一对送电电极120。匹配电路180连接在电力变换电路110与一对送电电极120之间。匹配电路180使电力变换电路110与一对送电电极120之间的阻抗的匹配度提升。
移动体10具备受电装置200和负载330。受电装置200具备一对受电电极220、匹配电路280和电力变换电路210。电力变换电路210将一对受电电极220所接受到的交流电力变换成负载330所要求的电力，并提供给负载330。电力变换电路210例如能包含整流电路或频率变换电路等各种电路。在受电电极220与电力变换电路210之间插入减低阻抗的不匹配的匹配电路280。
负载330例如是马达、蓄电用的电容器、或二次电池等消耗或蓄积电力的设备。通过一对送电电极120与一对受电电极220之间的电场耦合，在两者对置的状态下以无线方式传输电力。传输的电力被提供到负载330。
在该示例中，各送电电极120与地板面30大致平行配置。各送电电极120也可以与地板面30交叉配置。例如在配置于壁的情况下，各送电电极120能与地板面30大致垂直配置。移动体10中的各受电电极220也能配置成地与板面交叉，使得与送电电极120对置。如此地，对应于送电电极120的配置来决定受电电极220的配置。
图3是表示匹配电路180、280的电路结构的一例的图。该电路结构与专利文献2公开的结构类似。
送电装置100中的匹配电路180具备第1并联谐振电路130和第2并联谐振电路140。第1并联谐振电路130与电力变换电路110连接。第2并联谐振电路140配置于第1并联谐振电路130与一对送电电极120之间。第2并联谐振电路140与一对送电电极120连接，与第1并联谐振电路130磁耦合。第1并联谐振电路130具有将线圈L1和电容器C1并联连接的结构。第2并联谐振电路140具有将线圈L2和电容器C2并联连接的结构。线圈L1和线圈L2构成以耦合系数k1进行耦合的变压器。将线圈L1与线圈L2的匝数比(1：N1)设定成实现所期望的变压比的值。
受电装置200中的匹配电路280具备第3并联谐振电路230和第4并联谐振电路240。第3并联谐振电路230与一对受电电极220连接。第4并联谐振电路240配置于第3并联谐振电路230与电力变换电路210之间，与第3并联谐振电路230磁耦合。电力变换电路210将从第4并联谐振电路240输出的交流电力变换成直流电力，并提供给负载330。第3并联谐振电路230具有将线圈L3和电容器C3并联连接的结构。第4并联谐振电路240具有将线圈L4和电容器C4并联连接的结构。线圈L3和线圈L4构成以耦合系数k2进行耦合的变压器。将线圈L3与线圈L4的匝数比(N2：1)设定成实现所期望的变压比的值。
4个并联谐振电路130、140、230、240的谐振频率一致，电力变换电路110输出与该谐振频率相等频率的交流电力。由此各并联谐振电路130、140、230、240在电力传输时成为谐振状态。
送电电极120和受电电极22配置成相互接近并对置。在送电电极120与受电电极220之间能设置相对介电常数高的电介质。根据这样的结构，能设为使2个送电电极120与2个受电电极220之间的电容Cm1、Cm2尽量高的状态。设为使电容Cm1、Cm2尽量高的状态来传输电力的理由在于，即使送电电极120与受电电极220的相对位置发生变化，也能稳定传输电力。在电容Cm1、Cm2非常大的情况下，电极120、220的输入输出阻抗远小于谐振时的并联谐振电路230、240的输入输出阻抗。其结果，即使送电电极120与受电电极220的相对位置中发生变化而使得电容Cm1、Cm2变动，也能减小给负载330带来的电压的变动。
如此，在图3所示的结构中，为了减小电极120、220的输入输出阻抗，需要加大电容Cm1、Cm2。由此，尽可能减小电极间的距离，且在电极间配置介电常数高的电介质。
但在这样的结构中，在送电装置100以及受电装置200的相互的配置关系产生制约。为了能在广泛用途中应用，期望即使是在电极间不设电介质而设为空隙的情况也能维持高的传输效率。另外，在电极120、220间的距离比较长的情况下(例如5mm～数十mm)，也期望能维持高的传输效率。
图4表示能解决上述的课题的电路结构的一例。在图4的示例中，匹配电路180、280分别具备串联谐振电路与并联谐振电路的组合。送电装置100中的匹配电路180具备串联谐振电路130s和并联谐振电路140p。受电装置200中的匹配电路280具备并联谐振电路230p和串联谐振电路240s。根据这样的结构，即使是电极120、220间的电容小的情况，也易于实现阻抗匹配。
根据图4所示的结构，能提高阻抗的匹配度，使电力传输的效率提升。但本申请发明者进一步通过反复研讨，想到了能进一步提升电力传输效率的匹配电路的结构。
图5是表示具备这样的匹配电路和2个电极的电极组件的概略结构的示例的图。该电极组件50用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的送电装置或受电装置中。电极组件50具备：作为送电电极对或受电电极对的第1电极20a以及第2电极20b；和匹配电路80。
对电极20a、20b在电力传输时施加相互相反相位的电压。在本说明书中，所谓“相反相位”是指相位差比90度大且比270度小。典型地，对电极20a、20b施加相位约180度不同的交流电压。匹配电路80连接在送电装置或受电装置中的电力变换电路60、与电极20a、20b之间。
电力变换电路60具备第1端子60a以及第2端子60b。在将电力变换电路60搭载于送电装置的情况下，电力变换电路60将从电源输出的电力变换成传输用的交流电力，并从第1端子60a以及第2端子60b输出。在将电力变换电路60搭载于受电装置的情况下，电力变换电路60将输入到第1端子60a以及第2端子60b的交流电力变换成负载所利用的其他形态的电力，并输出。
匹配电路80包含：与所述第1电极20a连接的第1电感器Lt1；与第2电极20b连接的第2电感器Lt2；和第1电容器Ct1。第1电容器Ct1连接在第1电极20a与第1电感器Lt1之间的布线40a、和第2电极20b与第2电感器Lt2之间的布线40b之间。有时也将第1电容器Ct1称作“并联电容元件”。第1电感器Lt1在与第1电极20a连接的端子的相反侧的端子与电力变换电路60的第1端子60a直接或间接连接。第2电感器Lt2在与第2电极20b连接的端子的相反侧的端子与电力变换电路60的第2端子60b直接或间接连接。
在电力变换电路60与电感器Lt1或Lt2之间能插入其他电感器、电容器、滤波器电路、或变压器等电路要素。在该情况下，电感器Lt1或Lt2与电力变换电路60的端子60a或60b间接连接。
通过将具备以上的结构的电极组件50设置在送电装置以及受电装置的至少一方，如之后详细说明的那样，能进一步提升电力传输的效率。
第1电感器Lt1与第2电感器Lt2的耦合系数k例如能设定为满足-1＜k＜0的值。作为结果，第1电感器Lt1以及第2电感器Lt2还能发挥作为共模扼流滤波器的功能。在该情况下，能减低传输频率或低阶的谐波频带下的共模噪声。在该情况下，有时将包含第1电感器Lt1、第2电感器Lt2以及第1电容器Ct1的谐振器称作“共模扼流谐振器”。
在以下的说明中，表征电感器的Lt1、Lt2等参考附图标记也用作表征该电感器的电感值的记号。同样地，表征电容器的Ct1等参考附图标记也用作表征该电容器的电容值的记号。
在本公开的实施方式中的匹配电路80中，在电感器Lt1和Lt2以耦合系数k磁耦合的基础上，作为结果，在电感器Lt1与Lt2的对产生的漏电感和电容器Ct1的电容构成谐振环。共模扼流谐振器的谐振频率f0、电感Lt1、Lt2以及电容Ct1满足以下的数学式1的关系。
[数学式1]
Figure BDA0002694122250000091
在实际的设计中，根据在电力变换电路60的侧追加的电路以及在电极20a、20b侧追加的电路的影响、以及输入输出的阻抗等关系，存在严格来看在上式的值与实际的谐振频率之间出现差异的情况。在该情况下，谐振频率也被设计成从上式的值起大约50％以内的误差的范围。另外，将共模扼流谐振器的谐振频率f0和传输频率f1设定得大致相等。因此，传输的交流电力的频率f1例如能设定成数学式1所示的f0的值的0.5倍到1.5倍的范围内的值。
在共模扼流谐振器内，电感Lt1以及Lt2例如被设定成大致相同值。若将一般的电感器的制造偏差的范围设为±20％以内，则将电感Lt1与Lt2的差设定为例如40％以内。换言之，Lt1与Lt2的差比Lt1以及Lt2的平均值的0.4倍小。更优选地，将电感Lt1与Lt2的差设定为±10％以内。在该情况下，Lt1与Lt2的差比Lt1以及Lt2的平均值的0.1倍小。在本公开的实施方式的无线电力传输系统中，为了在电极面积的扩大有制约时省面积地传输大电力，与共模扼流谐振器的输出端连接的电极20a与电极20b的电压相位差优选保持在180度。将电感Lt1和Lt2保持相等关系到本公开的实施方式的无线电力传输系统中的电路对称性的维持，带来更优选的效果。
第1电容器Ct1的电容值Ct1如上述那样根据Lt1与Lt2的关系来决定其值。
在电力传输时，在将从电力变换电路60输出的交流电力或输入到电力变换电路60的交流电力的电压的有效值设为V0、将第1电极20a与第2电极20b之间的电压的有效值设为V1时，例如满足V1/V0＞2.14。该下限值2.14例如是将对从200V的交流电源提供的交流能量平滑化的直流能量用作电源电力源、将线路间电压差设为交流低压基准上限值的600V的情况下的比率。另外，作为其他示例，也可以根据将对从100V的交流电源提供的交流能量进行平滑的直流能量用作电力源且将线路间电压差设为交流低压基准上限值的600V的情况下的比率，满足V1/V0＞4.28。另外，作为其他示例，也可以根据将对从100V的交流电源提供的交流能量进行平滑的直流能量用作电力源且将线路间电压差设为交流高压基准上限值的7000V的情况下的比率，满足V1/V0＜50。另外，作为其他示例，也可以根据将对从200V的交流电源提供的交流能量进行平滑的直流能量用作电力源且将线路间电压差设为交流高压基准上限值的7000V的情况下的比率，满足V1/V0＜25。当然，在即使线路间电压差成为相当于特高压基准的7000V以上的值也没有安全上的顾虑的情况下，本公开的实施方式的设计中的V1/V0的范围的上限没有限制。在将匹配电路80设于送电装置的情况下，匹配电路80作为升压比V1/V2的升压电路发挥功能。在将匹配电路80设于受电装置的情况下，匹配电路80作为降压比V0/V1的高压电路发挥功能。
匹配电路80也可以包含图5所示的要素以外的电路元件。参考图6A到图6D来说明匹配电路80的其他示例。
图6A是表示匹配电路80的第1变形例的图。该匹配电路80还具备第2电容器Ct2、第3电容器Ct3和第3电感器Lt3。第2电容器Ct2作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。第3电容器Ct3作为串联电路元件而连接在第2电感器Lt2与第2端子60b之间。第3电感器Lt3作为并联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第2电容器Ct2之间的布线、和第2电感器Lt2与第3电容器Ct3之间的布线之间。该结构可以说是在图5所示的结构上追加具有对称的电路结构的高通滤波器的结构。根据这样的结构，能进一步提升传输效率。
图6B是表示匹配电路80的第2变形例的图。该匹配电路80还具备第2电容器Ct2和第3电感器Lt3。第2电容器Ct2作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。第3电感器Lt3作为并联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第2电容器Ct2之间的布线、和第2电感器Lt2与第2端子60b之间的布线之间。该结构可以说是在图5所示的匹配电路的结构的前级追加了具有非对称的电路结构的高通滤波器的结构。与图6A的结构比较，电路的正负对称性降低，但能削减元件数，通过这样的结构还能进一步提升传输效率。
图6C是表示匹配电路80的第3变形例的图。该匹配电路80还具备第3电感器Lt3和第2电容器Ct2。第3电感器Lt3作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。第2电容器Ct2作为并联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第3电感器Lt3之间的布线、和第2电感器Lt2与第2端子60b之间的布线之间。该结构可以说是在图5所示的匹配电路的结构的前级追加了具有非对称的电路结构的低通滤波器的结构。根据这样的结构，能进一步提升传输效率。
图6D是表示匹配电路80的第4变形例的图。该匹配电路80具备第3电感器Lt3、第4电感器Lt4和第2电容器Ct2。第3电感器Lt3作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。第4电感器Lt4作为串联电路元件而连接在第2电感器Lt2与第2端子60b之间。第2电容器Ct2作为并联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第3电感器Lt3之间的布线、和第2电感器Lt2与第4电感器Lt4之间的布线之间。第3电感器Lt3和第4电感器Lt4还能设计成例如以负的耦合系数进行耦合。该结构可以说是在图5所示的结构上追加了具有对称的电路结构的低通滤波器的结构。通过这样的结构，还能进一步提升传输效率。另外，图6D的结构也能看做是将图5所示的共模扼流谐振器多级连接的结构。所连接的共模扼流谐振器的级数并不限于2，也可以是3以上。
图5到6D所示的各匹配电路既能用在送电装置，也能用在受电装置。在将各匹配电路用在送电装置的情况下，图的右侧的2个端子分别与2个送电电极连接，端子60a、60b例如可以是逆变电路的端子。在将各匹配电路用在受电装置中的情况下，图的右端的2个端子与2个受电电极连接，端子60a、60b例如可以是整流电路的端子。
图6A到6D所示的匹配电路即使分别变形成图14A到14D所示的结构也能得到同样的效果。
图14A是表示匹配电路80的第5的变形例的图。该匹配电路80具备将图6A中电感器Lt3和电容器Ct1各自分割成2部分并将其分割点连接的结构。在图6A中匹配电路中，有由于作为电感器Lt1以及Lt2使用的部件的特性偏差而在两极的端子产生的电位的振幅不同的情况。在该情况下，如图15的右上所示那样，由于中点电位变动而有辐射噪声变大的可能性。与此相对，在图14A的结构中，设定成电感器Lt3和电感器Lt4具有实质相同的电感，电容器Ct1和电容器Ct2具有实质相同的电容。由此能使中点电位强制成为实质相同的电位。例如如图15的下方的图所示那样，能使各端子中的电压振幅一致。由此，能使通过与端子连接的电极的电位产生的电场抵消，能减低辐射噪声。在此，所谓2个值“实质相同”，不仅包含两者严格一致的情况下，还包含两者的比收在0.9到1.1程度的范围内的情况。
图14B是表示匹配电路80的第6的变形例的图。该匹配电路80是将图6B中的电感器Lt3和电容器Ct1分别分割成2部分并将其分割点连接的结构。图14B的结构也能与图14A的结构同样地使各端子中的电压振幅一致。由此，能使通过与端子连接的电极电位产生的电场抵消，能减低辐射噪声。
图14C是表示匹配电路80的第7的变形例的图。该匹配电路80是将图6C中的电容器Ct2和Ct1分别分割成2部分并将其分割点连接的结构。图14C的结构也能与图14A的结构同样地使各端子中的电压振幅一致。由此能使通过与端子连接的电极电位产生的电场抵消，能减低辐射噪声。
图14D是表示匹配电路80的第8的变形例的图。该匹配电路80是将图6C中的电容器Ct2和Ct1分别分割成2部分并将其分割点连接的结构。图14D的结构也能与图14A的结构同样地使各端子中的电压振幅一致。由此能使通过与端子连接的电极电位产生的电场抵消，能减低辐射噪声。
另外，图14D的结构也能看做是将图5所示的共模扼流谐振器多级连接的结构。所连接的共模扼流谐振器的级数并不限于2，也可以是3以上。
在本说明书中，有时将搭载于送电装置的电极组件称作“送电电极组件”或“送电模块”，将搭载于受电装置的电极组件称作“受电电极组件”或“受电模块”。在将电极组件搭载于送电装置的情况下，将第1电极以及第2电极各自称作送电电极。在将电极组件搭载于受电装置的情况下，将第1电极以及第2电极各自称作受电电极。在电力传输时，一对送电电极和一对受电电极对置。通过它们之间的电场耦合来从一对送电电极向一对受电电极传输电力。
在送电模块以及受电模块的各模块中，也可以将第1电极以及第2电极各自分割成多个部分。该多个部分具有向相同方向延伸的结构，能大致平行配置。对该多个部分施加同相位的交流电压。对这些电极的相邻的任意的2个部分施加相互相反相位的交流电压。换言之，第1电极的部分和第2电极的部分交替排列。根据这样的结构，还能得到抑制第1电极与第2电极的边界上的泄漏电场的效果。在将第1以及第2电极的至少一方分割成2个部分的结构中，对电力传输做出贡献的电极实质上存在3个以上。在提到这样的结构时，将这3个电极称作“电极群”。
本公开的其他方案所涉及的送电装置具备上述的送电模块和所述电力变换电路。所述电力变换电路将从所述电源输出的电力变换成所述交流电力并输出。所述送电装置中的所述电力变换电路例如能具备逆变电路、和控制所述逆变电路的控制电路。所述控制电路可以进行使所述逆变电路输出恒定的电力的控制。
本公开的再其他方案所涉及的受电装置具备上述的受电模块和所述电力变换电路。所述电力变换电路将从所述匹配电路输出的所述交流电力变换成所述其他形态的电力并输出。所述受电装置中的所述电力变换电路能具备整流电路、与所述整流电路连接的DC-DC转换器、和控制所述DC-DC转换器的控制电路。所述控制电路可以进行控制，使得从所述DC-DC转换器输出恒定的电力。
本公开的再其他方案所涉及的无线电力传输系统具备上述的送电装置和上述的受电装置。能在送电装置中的至少2个送电电极与受电装置中的至少2个受电电极之间进行经由空气的电力传输。
本发明的发明者们发现，在送电装置具有图6A或图6B例示的高通滤波器的电路结构、受电装置具有图6C或图6D例示的低通滤波器的电路结构的情况下，能得到特别卓越的特性。在这样的结构中，即使在送电电极与受电电极的间隔中出现变动，也能抑制送电电极间以及受电电极间的电压的变动，能抑制传输效率的降低。
这样的送电模块以及受电模块具备以下的结构。
本公开的一个方案所涉及的送电模块具备：作为送电电极对的第1电极以及第2电极；和连接在所述送电装置中的电力变换电路与所述第1以及第2电极之间的匹配电路。所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将从电源输出的电力变换成传输用的交流电力并从所述第1以及第2端子输出。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；与所述第1电感器连接的第2电容器；和连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第3电感器。所述第2电容器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接。所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
所述送电模块中的所述匹配电路还可以具备与所述第2电感器连接的第3电容器。所述第3电感器连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和所述第2电感器与所述第3电容器之间的布线之间。所述第3电容器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
本公开的其他方案所涉及的送电模块具备：作为送电电极对的第1电极以及第2电极；和连接在所述送电装置中的电力变换电路与所述第1以及第2电极之间的匹配电路。所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将从电源输出的电力变换成传输用的交流电力并从所述第1以及第2端子输出。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；与所述第1电感器连接的第3电感器；和连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第2电容器。所述第3电感器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接。所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
所述匹配电路可以还具备与所述第2电感器连接的第4电感器。在该情况下，所述第2电容器连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和所述第2电感器与所述第4电感器之间的布线之间。所述第4电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
本公开的其他方案所涉及的受电模块具备：作为受电电极对的第1电极以及第2电极；和连接在所述受电装置中的电力变换电路与所述第1以及第2电极之间的匹配电路。所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将输入到所述第1以及第2端子的交流电力变换成负载所利用的其他形态的电力并输出。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；与所述第1电感器连接的第3电感器；和连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第2电容器。所述第3电感器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接。所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
所述受电模块中的所述匹配电路还可以具备与所述第2电感器连接的第4电感器。所述第2电容器连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和所述第2电感器与所述第4电感器之间的布线之间。所述第4电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
本公开的其他方案所涉及的受电模块具备：作为受电电极对的第1电极以及第2电极；和连接在所述受电装置中的电力变换电路与所述第1以及第2电极之间的匹配电路。所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将输入到所述第1以及第2端子的交流电力变换成负载所利用的其他形态的电力并输出。所述匹配电路具备：与所述第1电极连接的第1电感器；与所述第2电极连接的第2电感器；连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；与所述第1电感器连接的第2电容器；和连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第3电感器。所述第2电容器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接。所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
所述匹配电路还可以具备与所述第2电感器连接的第3电容器。在该情况下，所述第3电感器连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和所述第2电感器与所述第3电容器之间的布线之间。所述第3电容器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
受电装置例如能搭载于移动体。本公开中的“移动体”并不限定于前述的搬运机器人那样的车辆，是指由电力驱动的任意的可动物体。移动体中例如包含具备电动马达以及1个以上的车轮的电动车辆。这样的车辆例如能是前述的搬运机器人等无人搬运车(Automated Guided Vehicle：AGV)、电动汽车(EV)、电动推车、电动轮椅。本公开中的“移动体”中还包含没有车轮的可动物体。例如双腿步行机器人、多旋翼机等无人飞机(UnmannedAerial Vehicle：UAV、所谓无人机)、有人的电动飞机、以及电梯也包含在“移动体”。
以下更详细地说明本公开的实施方式。其中有省略超出需要以上的详细的说明的情况。例如有省略已经广泛知道的事项的详细说明、对实质相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员的理解容易。另外，发明者们为了本领域技术人员充分理解本公开而提供了附图以及以下的说明，并不意在由此限定权利要求书所记载的主题。以下的说明中，对相同或类似的构成要素标注相同参考附图标记。
(实施方式)
图7是表示本公开的例示性的实施方式中的无线电力传输系统的结构的图。本实施方式的无线电力传输系统利用在参考图1以及图2说明的向移动体10的供电的用途中。
无线电力传输系统具备送电装置100和受电装置200。在图7中还示出作为本系统的外部的要素的电源310以及负载330。电源310以及负载330可以包含在无线电力传输系统中。
送电装置100具备第1电力变换电路110、第1匹配电路180和2个送电电极120a、120b。第1匹配电路180连接在第1电力变换电路110与2个送电电极120a、120b之间。第1匹配电路180具备与图6A所示的结构同样的结构。第1匹配电路180包含电感器Lt1、Lt2、Lt3和电容器Ct1、Ct2、Ct3。电感器Lt1与送电电极120a连接。电感器Lt2与送电电极120b连接。电容器Ct2以串联配置连接在电感器Lt1与电力变换电路110的一方的端子110a之间。电容器Ct3以串联配置连接在电感器Lt2与电力变换电路110的另一方的端子110b之间。电容器Ct1以并联配置连接在电极120a与电感器Lt1之间的布线、和电极120b与电感器Lt2之间的布线之间。电感器Lt3以并联配置连接在电感器Lt1与电容器Ct2之间的布线、和电感器Lt2与电容器Ct3之间的布线之间。如此地，将送电电极120a、电感器Lt1以及电容器Ct2串联连接。另外，将送电电极120b、电感器Lt2以及电容器Ct3串联连接。将电容器Ct1以及电感器Lt3相互并联连接。
受电装置200具备2个受电电极220a、220b、第2匹配电路280和第2电力变换电路210。第2匹配电路280连接在2个受电电极220a、220b与第2电力变换电路210之间。第2匹配电路280具备与图6C所示的结构同样的结构。第2匹配电路280包含电感器Lr1、Lr2、Lr3和电容器Cr1、Cr2。电感器Lr1可以与受电电极220a连接。电感器Lr2与受电电极220b连接。电容器Cr1连接在电感器Lr1与受电电极220a之间的布线、和电感器Lr2与受电电极220b之间的布线之间。电感器Lr3连接在电感器Lr1与电力变换电路210的一方的端子210a之间。电容器Cr2连接在电感器Lr1与电感器Lr3之间的布线、和电感器Lr2与电力变换电路210的另一方的端子210b之间的布线之间。
以下更详细说明本实施方式中的各构成要素。在以下的说明中，有时不区别送电电极120a、120b地记载为“送电电极120”。同样地，有时不区别受电电极220a、220b地记载为“受电电极120”。
图1所示的移动体10的外壳、送电电极120a、120b以及受电电极220a、220b各自的尺寸并没有特别限定，例如能设定为以下的尺寸。送电电极120a、120b的长度(图1所示的Y方向的尺寸)例如能设定为50cm到20m的范围内。送电电极120a、120b各自的宽度(图1所示的X方向的尺寸)例如能设定为0.5cm到1m的范围内。移动体10的外壳的行进方向以及横向上各自的尺寸例如能设定在20cm到5m的范围内。受电电极220a、220b各自的长度(即行进方向上的尺寸)例如能设定为5cm到2m的范围内。受电电极220a、220b各自的宽度(即横向上的尺寸)例如能设定为2cm到2m的范围内。送电电极对之间的空隙、以及受电电极对之间的空隙例如能设定在1mm到40cm的范围内。送电电极120a、120b与受电电极220a、220b之间的距离例如能是5mm到30mm程度。但并不限定在这些数值范围。
负载330例如能包含驱动用的电动马达、以及蓄电用的电容器或二次电池。负载330通过从电力变换电路210输出的直流电力而驱动或充电。
电动马达能是直流马达、永久磁铁同步马达、感应马达、步进马达、磁阻马达等任意的马达。马达经由轴以及齿轮等使移动体10的车轮旋转，使移动体10移动。对应于马达的种类，电力变换电路210能包含整流电路、逆变电路、DC-DC转换器、逆变器以及控制DC-DC转换器的控制电路等各种电路。电力变换电路210为了驱动交流马达，可以包含将受电的能量(即交流电力)的频率直接变换成用于驱动马达的频率的转换器电路。
蓄电用的电容器例如能是双电层电容器或锂离子电容器等高电容且低电阻的电容器。通过将这样的电容器用作蓄电器，能与使用二次电池的情况相比进行更急速的充电。也可以取代电容器而使用锂离子电池等二次电池。在该情况下，虽然充电所需的时间增加，但能蓄积更多的能量。移动体10通过蓄积于蓄电用的电容器或二次电池的电力来驱动马达，从而移动。
若移动体10移动，蓄电用的电容器或二次电池的蓄电量就降低。因此，为了继续移动，需要再充电。由此，移动体10若在移动中充电量低于给定的阈值，就移动到送电装置100的近旁，进行充电。该移动可以在未图示的中央管理装置的控制下进行，也可以移动体10自主判断而进行。送电装置100能设置在工厂内的多处。
送电装置100中的匹配电路180使电力变换电路110的输出阻抗和送电电极120a、120b的输入阻抗匹配。电感器Lt1和电感器Lt2能作为以给定的耦合系数进行耦合的共模扼流滤波器发挥功能。这些电感器Lt1、Lt2的电感值被设定为大致相等的值。
图8是示意表示2个电感器Lt1、Lt2的结构例的图。在该示例中，2个电感器Lt1、Lt2卷绕在圈状或环状的磁性体即磁芯410的周围。磁芯410例如能是软磁性的铁氧体磁芯。电感器Lt1、Lt2配置成经由磁芯410实现负的耦合系数的朝向，具体地，若将电感器Lt1、Lt2的耦合系数设为k，则-1＜k＜0。耦合系数k越接近-1，从传输效率的观点越能得到良好的特性。另外，在对电感器Lt1、Lt2从图8的左侧输入输出端子输入同相的电流的情况下，在图8的右侧的输出端子不输出同相的电流。根据这样的结构，能抑制会在电路前级产生的共模噪声传递到后级的概率。
电感器Lt1、Lt2不一定非要具有图8那样的结构。电感器Lt1、Lt2各自也可以为了得到低损耗特性而采用空芯结构。另外，耦合系例如能用JISC5321中规定的方法测定。
电容器Ct1能涉及成在与电感器Lt1、Lt2的漏电感之间谐振。包含电感器Lt1、Lt2以及电容器Ct1的共模扼流谐振电路的谐振频率能设计成与电力变换电路110输出的交流电力的频率f1相等的值。该谐振频率例如可以设定为传输频率f1的50～150％程度的范围内的值。电力传输的频率f1例如能设定为50Hz～300GHz，在某示例中能设定为20kHz～10GHz，在其他示例中能设定为20kHz～20MHz，在再其他示例中能设定为80kHz～14MHz。
电容器Ct2、Ct3以及电感器Lt3作为高通滤波器发挥功能。电容器Ct2、Ct3的电容能设定为比电容器Ct1的电容大的值。电感器Lt3的电感能设定为比电感器Lt1、Lt2的电感小的值。
受电装置200中的电感器Lr1、Lr2以及电容器Cr1也具有与送电装置100中的电感器Lt1、Lt1以及电容器Cr1分别同样的结构。在某示例中，电感器Lr1、Lr2间的耦合系数kr满足-1＜kr＜0。电感器Lr3以及电容器Cr2作为低通滤波器发挥功能。电感器Lr3的电感能设定为比电感器Lr1、Lr2的电感小的值。电容器Cr2的电容能设定为比电容器Cr1的电容大的值。
各电感器Lt1、Lt2、Lt3、Lr1、Lr2、Lt3例如能是利用了包含铜或铝等材料的漆包绞线或绞合线等的绕组线圈。或者也可以使用形成于电路基板上的平面线圈或层叠线圈。在各电容器Ct1、Ct2、Ct2、Cr1、Ct2中，能利用例如具有芯片形状或引线形状的所有类型的电容器。还能使隔着空气的2布线间的电容作为各电容器发挥功能。
图9是示意表示送电装置100中的电力变换电路110的结构例的图。在该示例中，电源310是直流电源。电力变换电路110包含：包含4个开关元件的全桥型的逆变电路；和控制电路112。各开关元件例如能包含IGBT或MOSFET等晶体管。控制电路112具有：输出控制各开关元件的导通(接通)以及非导通(断开)的状态的控制信号的栅极驱动器；和使栅极驱动器输出控制信号的处理器。处理器例如能是微控制器单元(MCU)中的CPU。也可以取代图9所示的全桥型的逆变电路而使用半桥型的逆变电路或E级等其他振荡电路。
电力变换电路110可以具有通信用的调制解调电路、以及测定电压、电流等各种传感器等其他要素。在电力变换电路110具有通信用的调制解调电路的情况下，能将数据叠加到交流电力来发送到受电装置200。在电源310是交流电源的情况下，电力变换电路110将输入的交流电力变换成频率或电压不同的电力传输用的交流电力。
图10是示意表示受电装置200中的电力变换电路210的结构例的图。在该示例中，电力变换电路210包含整流电路211、DC-DC转换器213和控制电路212。该示例中的整流电路211是包含二极管桥和平滑电容器的全波整流电路。DC-DC转换器213将从整流电路211输出的直流电力变换成负载330所要求的其他直流电力。控制电路212控制从DC-DC转换器213输出的直流电力。控制电路212例如进行控制，来使DC-DC转换器213的输出电力恒定。控制电路212例如能由微控制器单元(MCU)等包含处理器和存储器的电路实现。
电力变换电路210可以具有其他整流器的结构。电力变换电路210此外也可以包含恒电压/恒电流控制电路、通信用的调制解调电路等各种电路。电力变换电路210将接受到的交流能量变换成负载330能利用的直流能量。测定电压、电流等的各种传感器可以包含在电力变换电路210中。在负载330所利用的能量是交流能量的情况下，电力变换电路210构成为不是输出直流能量而是输出交流能量。
电源310例如可以是商用电源、一次电池、二次电池、太阳能电池、燃料电池、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)电源、高电容的电容器(例如双电层电容器)、与商用电源连接的电压变换器等任意的电源。电源310可以是直流电源，也可以是交流电源。
接下来，说明本实施方式的效果。
在本实施方式中，与图3以及图4所示的各例不同，没有在谋求高的比率的升降压特性的匹配电路180、280中串联插入变压器(transformer)的结构。在图3以及图4的各例中，为了实现高的升压比或降压比，必须使电感比L2/L1以及L3/L4高。例如在图3的示例中，电感比L2/L1以及L3/L4能成为高到数十程度的值。在图4的示例中，电感比L2/L1以及L3/L4也能成为2到5程度的值。提升低的电感的电感器的Q值是困难的，提升高的电感的电感器的Q值也有制约。另外，插入变压器所引起的损耗也较强地依赖于构成该变压器的电感器间的耦合系数的振幅。因此，电感器对谋求较强地进行耦合。在这些示例中，难以用损耗低的电感器的组合实现低损耗的变压器。另外，由于若使用高的电感的电感器，就会招致自谐振频率的降低，因此易于招致谐波噪声的泄漏。
与此相对，在图7所示的实施方式中，将电感Lt1、Lt2设定为大致相等的值，将电感Lr1、Lr2也设定为大致相等的值。由于同程度的电感的电感器易于以同程度地形成内径等尺寸，因此作为结果，易于提高两电感器间的耦合。另外，还从由于单方的电感器的损耗而作为电感器对整体产生损耗这样的制约得到解放。因此，能用低损耗的电感器的组合容易地实现高效率的匹配电路。
进而在本实施方式中，还起到减低噪声的效果。由于是与各电极相连的路径串联地插入电感器的结构，因此抑制了谐波噪声。特别在比-1大且不足0的范围内设计电感器Lt1、Lt2间的耦合系数以及电感器Lr1、Lr2间的耦合系数的情况下，噪声抑制效果进一步显著。
进而，在本实施方式中，送电装置100中的匹配电路180包含高通滤波器与共模扼流谐振器的组合，受电装置200中的匹配电路280包含低通滤波器与共模扼流谐振器的组合。根据这样的结构可知，即使是送电电极120与受电电极220的耦合电容变动的情况下，也能得到稳定的电力传输特性。耦合电容的变动例如由于送电电极120与受电电极220之间的距离(以下有时称作“电极间空隙”或“电极间对置距离”)的变动而产生。耦合电容的变动并不一定仅由电极间对置距离的变动引起，例如还会由于X轴方向的送受电极的相对位置的变动而产生。
本发明的发明人们对图4所示的结构和图7所示的结构分别进行仿真，对通过使电极间空隙变化而使电极间的耦合电容变化时的传输特性的变化进行确认。
图11A是表示采用图4所示的电路结构的情况下的仿真结果的图。图11A是表示送电电极间的电压差、受电电极间的电压差以及传输效率的相对于电极间空隙的依赖性的图表。该示例中的仿真条件如以下那样。将送受电极间的初始对置距离设为22mm，将该情况下的送受电极间的耦合电容设为83pF。将传输频率设为485kHz，将输入直流电压设为200V。关于输出电力，示出在图10所示的整流电路211的后级的DC/DC转换器213进行电压变换控制以使得在各条件下输出2kW的恒定电力的情况下的特性。
如图11A所示那样，在该示例中，若电极间空隙变化，则送电电极间电压差、受电电极间电压差以及效率较大变动。例如伴随电极间空隙的增加，受电电极间的电压差急增。反之，若电极间空隙缩小，则送电电极间的电压差急增。这些电极间电压差的增大会在送电电极内以及/或者受电电极内等招致绝缘性劣化的问题。为了解决问题，需要使电极面积增大或将电极间距离再设计为较窄。但不管哪种解决方案，都有可能会较大损害产业上的可利用性。另外，若电极间空隙变大，则效率降低，发热量增加。如图11A所示那样，在电极间空隙降低到16mm的情况下，效率也急剧降低，发热量增加。由于这样的特性，在良好的特性下动作的电极间空隙的范围被限定。
特别地对阻碍电路的小型化的方面具体进行说明。在图中的电极间空隙30mm的条件下，受电电极间的电压差达到10kV。例如，为了满足交流高压基准上限值的7kV，必须使送受电极间的对置电容增加到
Figure BDA0002694122250000231
Figure BDA0002694122250000232
倍。假设在不容许送受电极间的对置距离的减低的情况下，就必须将送受电极的交叉面积扩大到2倍。在该情况下，会招致电路的大型化。
图11B是表示采用图7所示的本实施方式的结构的情况下的仿真结果的图。该示例中的仿真条件与图11A的条件相同。
如图11B所示那样，在该示例中，相对于电极间空隙的变化，送电电极间电压差、受电电极间电压差以及效率的变化小。因此，若想定为在电极间空隙的变动幅度大的(例如16mm以上且29mm以下的)应用中使用的情况，则不管对于送受的电极间电压差以及效率的哪个特性，都与图11A的特性相比大幅缓和了最差条件。因而，不采取送受电极的交叉面积的扩大、或送受电极间的对置距离的减低等损害产业上的可利用性的解决手段，就能容易地避免绝缘性的劣化或散热性的变差这样的课题。另外，若与图11A的特性进行比较，则在图11B的特性中，电极间电压差没有大的变动。因此，易于掌握泄漏到送电电极以及受电电极的周边的电场的分布。例如在图11A的特性中，由于电极间电压差示出复杂的行为，难以判别电极间空隙为16mm、22mm、28mm的哪个条件下向周边设备的泄漏变得最差。另一方面，在图11B的特性中，受电侧的电极间电压差不依赖于电极间空隙而大致恒定。另外，这是因为，送电侧的电极间电压差相对于电极间空隙单调变化，与图11A的特性比较而图表的倾斜度平缓。因此，能早期判定预估对周边设备的干涉的影响的评价条件，来做出对策，还能期待开发工时的削减效果。
在无线电力传输系统中，为了控制输出电力或输出电压，可以使用输入电压以及传输频率等各种控制参数。本实施方式的特有的效果对于在输出恒定电力的条件下送受电极间的电压差较强依赖于送受电极间的耦合电容的情况是有效的。特别在通过控制输出侧的负载电阻值来维持恒定电力的输出的系统中，得到高的有用性。由此，如图10所示那样，在本实施方式的无线电力传输系统中，DC-DC转换器213与整流电路211的输出端连接。
图11C是对图4所示的现有的结构和图7所示的实施方式的结构分别示出受电装置中的整流电路的输出直流电压的相对于电极间空隙的依赖性的图表。在该示例中，计算在受电装置在整流电路的后级具备DC-DC转换器的结构中向DC-DC转换器输出的电压。DC-DC转换器被控制成输出恒定电力2kW。图11C的导出条件也与图11A以及11B同样。
如图11C所示那样，在本实施方式的电路结构中，与现有的结构比较，即使在例如输出恒定电力的控制中电极间空隙发生变化的情况下，也能抑制输入到DC-DC转换器的电压的变化。由于能将DC-DC转换器的动作电压范围设计得窄，因此还限定了在内部的动作频率范围。其结果，依赖于频率而变得必要的噪声对策也变得容易。另外，由于能针对狭的动作范围将DC-DC转换器的特性最佳化来设计，因此还能期待DC-DC转换器的高效率化以及低发热化。在本实施方式的结构中，即使电极间空隙变动，也能以大致恒定的电压以及电流使DC-DC转换器动作。由此，能使泄漏电磁场的抑制条件也几乎不变化而削减用于电磁噪声的减低的研究工时。
图12A是表示对不同的4种匹配电路的组合计算送电电极与受电电极之间的电容发生变化时的送电电极间的电压差的变化的结果的图表。图12B是表示对不同的4种匹配电路的组合计算送电电极与受电电极之间的电容发生变化时的受电电极间的电压差的变化的结果的图表。4种匹配电路的组合如以下那样。
(1)送电侧：图6B所示的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构，受电侧：图6B所示的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构
(2)送电侧：图6C所示的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构，受电侧：图6C所示的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构
(3)送电侧：图6B所示的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构，受电侧：图6B所示的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构
(4)送电侧：图6C所示的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构，受电侧：图6B所示的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构
在此，送电电极与受电电极之间的电容是与对图11A到11C进行讨论时的电极间空隙成反比的指标。若考虑利用本实施方式的无线电力传输系统的应用场景，则电极间的电容会容易地变化。例如出于以下等原因而该值会容易地变化：包含移动中的充电的送受电极间的位置偏离的发生；货物的装载或卸载中充电时的搭载重量变化所引起的车高变化；敷设的地板面的挠曲等引起的依赖于场所的送受电极间的对置距离的变化；或经年劣化引起的车轮构件的磨耗所导致的送受电极间的对置距离的变化。图12A以及图12B中的横轴的值例如将某83pF的电容作为100％来进行归一化。计算条件与图11的示例同样。即，使用频率485kHz、输入直流电压200V、输出电力2kW的条件。
从图12A所示的结果可知，在送电装置具备图6B所示那样的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构而受电装置具备图6C所示那样的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构的电路结构中，送电电极间的电压差相对于电极间电容的变动而示出高的稳定性。另外可知，在送电装置具备图6B所示那样的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构而受电装置也具备图6B所示那样的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构的电路结构中，送电电极间的电压差也相对于电极间电容的变动而示出高的稳定性。图12A中虽未示出，但即使在使用将图6B所示的结构置换成图6A所示的结构的结构、或将图6C所示的结构置换成图6D的结构的情况下，也能得到同样的结果。
另外，从图12B所示的结果可知，若是送电装置具备图6B所示那样的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构而受电装置具备图6C所示那样的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构的电路结构，受电电极间的电压差相对于电极间电容的变动示出高的稳定性。另外可知，在送电装置具备图6C所示那样的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构而受电装置也具备图6C所示那样的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构的电路结构中，受电电极间的电压差相对于电极间电容的变动也示出高的稳定性。另外可知，在送电装置具备图6C所示那样的低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构而受电装置具备图6B所示那样的高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构的电路结构中，送电电极间的电压差也相对于电极间电容的变动示出高的稳定性。图12B中虽未示出，但即使在使用将图6B所示的结构置换成图6A所示的结构的结构、或将图6C所示的结构置换成图6D的结构的情况下，也能得到同样的结果。
若将图12A以及图12B所示结果进行综合，则是如下条件：在送电装置具备高通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构而受电装置具备低通滤波器与共模扼流谐振器的串联连接结构的电路结构中，送电电极间以及受电电极间的电压差均相对于电极间电容的变动示出高的稳定性。
接下来说明本实施方式的变形例。
匹配电路180、280并不限于图7所示的结构，能做出多种多样的变形。匹配电路180、280各自能采用例如图6A到图6D所示那样的各种结构。尤其，送电装置的匹配电路180包含图6A或图6B所示那样的高通滤波器电路而受电装置匹配电路280包含图6C或图6D所示那样的低通滤波器电路的结构相对于电极间电容的变动而电极间电压差的稳定性高。
图13A示出匹配电路180具有图6A所示的结构而匹配电路280具有图6D所示的结构的示例。图13B示出匹配电路180具有图6B所示的结构而匹配电路280具有图6D所示的结构的示例。图13C示出匹配电路180具有图6B所示的结构而匹配电路280具有图6C所示的结构的示例。这些结构的每一个都能得到前述的效果。
图13D示出除了图13A所示的结构以外，匹配电路180、280各自还具备图4所示的谐振电路对的结构的示例。送电侧的匹配电路180在电力变换电路110与高通滤波器电路之间具备串联谐振电路130s以及并联谐振电路140p。受电侧的匹配电路280在电力变换电路210与低通滤波器电路之间具备串联谐振电路230s以及并联谐振电路240p。通过如此地利用变压器，使匹配电路180的升压比以及匹配电路280的降压比增加变得容易。
以上的各实施方式中的匹配电路180、280除了包含图示的电路元件以外，还可以包含其他电路元件，作为示例包含实现滤波器功能的电路网等。另外，在各图中，表现为1个电感器或1个电容器的元件可以是多个电感器或多个电容器的集合体。也可以例如如图14A到图14D所示那样，设为将被分割成具有同等的电感的2个电感器的电感器、或被分割成具有同等的电容的2个电容器的电容器的分割点连接的结构。由此能减低辐射噪声。
图16表示这样的结构的一例。在该示例中，送电装置100中的匹配电路180具备图14A所示的结构，受电装置200中的匹配电路280具备图14D所示的结构。匹配电路180也可以具备图14A以外的结构，匹配电路280也可以具备图14D以外的结构。
上述的实施方式中的各电极具有向相同方向平行延伸的结构，但也可以根据用途而没有这样的结构。例如各电极可以具有正方形等矩形形状。只要是这样的矩形形状的多个电极在一个方向上排列的形态，就能运用本公开的技术。另外，全部电极的表面位于同一平面上并不是必须的要件。进而，各电极的表面不需要具有完全平面的形状，例如也可以具有弯曲的形状或含凹凸的形状。这样的表面也是只要大概地是平面，就称作“平面状的表面”。另外，各电极也可以相对于路面而倾斜。
本公开的实施方式中的无线电力传输系统如前述那样能作为工厂内的物品的搬运用的系统而利用。移动体10具有装载物品的载货台面，在工厂内自主地移动而作为将物品搬运到需要场所的平板车发挥功能。但本公开中的无线电力传输系统以及移动体并不限定于这样的用途，还能在其他种种用途中利用。例如移动体并不限于AGV，也可以是其他产业机械、服务机器人、电动汽车、叉式升降车、多旋翼机(无人机)、电梯等。无线电力传输系统并不限于工厂内，例如能在店铺、医院、家庭、道路、跑道、其他所有场所利用。
产业上的可利用性
本公开的技术能利用在由电力驱动的任意的设备。例如能利用在电动汽车(EV)、工厂中所用的无人搬运车(AGV)、叉式升降车、无人飞机(UAV)或电梯等移动体中。
附图标记的说明
10 移动体
20a、20b 电极
30 地板面
40a、40b 布线
50 电极组件
60 电力变换电路
60a、60b 端子
80 匹配电路
100 送电装置
110 电力变换电路
120 送电电极
130 第1并联谐振电路
130s 送电侧串联谐振电路
140 第2并联谐振电路
140p 送电侧并联谐振电路
180 匹配电路
200 受电装置
210 电力变换电路
220 受电电极
230 第3并联谐振电路
230p 受电侧并联谐振电路
240 第4并联谐振电路
240s 受电侧串联谐振电路
280 匹配电路
310 电源
330 负载。

Claims (26)

1.一种送电模块，用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的送电装置中，
所述送电模块具备：
作为送电电极对的第1电极以及第2电极；和
连接在所述送电装置中的电力变换电路与所述第1电极以及第2电极之间的匹配电路，
所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将从电源输出的电力变换成传输用的交流电力并将其从所述第1端子以及第2端子输出，
所述匹配电路具备：
与所述第1电极连接的第1电感器；
与所述第2电极连接的第2电感器；
连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；
与所述第1电感器连接的第2电容器；和
连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第3电感器，
所述第2电容器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接，
所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
2.根据权利要求1所述的送电模块，其中，
将所述第3电感器分割成具有实质相同的电感的2个电感器，
将所述第1电容器分割成具有实质相同的电容的2个电容器，
将所述2个电感器的分割点和所述2个电容器的分割点直接或间接连接。
3.根据权利要求1或2所述的送电模块，其中，
所述匹配电路还具备：与所述第2电感器连接的第3电容器，
所述第3电感器连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和所述第2电感器与所述第3电容器之间的布线之间，
所述第3电容器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
4.一种送电模块，用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的送电装置中，
所述送电模块具备：
作为送电电极对的第1电极以及第2电极；和
连接在所述送电装置中的电力变换电路与所述第1电极以及第2电极之间的匹配电路，
所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将从电源输出的电力变换成传输用的交流电力并将其从所述第1端子以及第2端子输出，
所述匹配电路具备：
与所述第1电极连接的第1电感器；
与所述第2电极连接的第2电感器；
连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；
与所述第1电感器连接的第3电感器；和
连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第2电容器，
所述第3电感器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接，
所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
5.根据权利要求4所述的送电模块，其中，
将所述第1电容器分割成具有实质相同的电容的2个电容器，
将所述第2电容器分割成具有实质相同的电容的2个电容器，
将所述第1电容器的分割点和所述第2电容器的分割点直接或间接连接。
6.根据权利要求4或5所述的送电模块，其中，
所述匹配电路还具备：与所述第2电感器连接的第4电感器，
所述第2电容器连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和所述第2电感器与所述第4电感器之间的布线之间，
所述第4电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的送电模块，其中，
所述第1电感器与所述第2电感器的耦合系数k满足-1＜k＜0。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的送电模块，其中，
在将所述交流电力的频率设为f1，将所述第1电感器的电感值设为Ltl，将所述第2电感器的电感值设为Lt2，将所述第1电容器的电容值设为Ctl时，将频率f1设定为1/(2π((Lt1+Lt2)Ct1)1/2)的0.5倍到1.5倍的范围内的值。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的送电模块，其中，
在将所述第1电感器的电感值设为Lt1，将所述第2电感器的电感值设为Lt2时，Lt1与Lt2的差比Lt1以及Lt2的平均值的0.4倍小。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的送电模块，其中，
在电力传输时，在将从所述电力变换电路输出的所述交流电力或输入到所述电力变换电路的所述交流电力的电压的有效值设为V0，将所述第1电极与所述第2电极之间的电压的有效值设为V1时，
满足2.14＜V1/V0＜50。
11.一种受电模块，用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的受电装置中，
所述受电模块具备：
作为受电电极对的第1电极以及第2电极；和
连接在所述受电装置中的电力变换电路与所述第1电极以及第2电极之间的匹配电路，
所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将输入到所述第1端子以及第2端子的交流电力变换成负载所利用的其他形态的电力并输出，
所述匹配电路具备：
与所述第1电极连接的第1电感器；
与所述第2电极连接的第2电感器；
连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；
与所述第1电感器连接的第3电感器；和
连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第2电容器，
所述第3电感器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接，
所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
12.根据权利要求11所述的受电模块，其中，
将所述第1电容器分割成具有实质相同的电容的2个电容器，
将所述第2电容器分割成具有实质相同的电容的2个电容器，
将所述第1电容器的分割点和所述第2电容器的分割点直接或间接连接。
13.根据权利要求11或12所述的受电模块，其中，
所述匹配电路还具备：与所述第2电感器连接的第4电感器，
所述第2电容器连接在所述第1电感器与所述第3电感器之间的布线、和所述第2电感器与所述第4电感器之间的布线之间，
所述第4电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
14.一种受电模块，用在电场耦合方式的无线电力传输系统中的受电装置中，
所述受电模块具备：
作为受电电极对的第1电极以及第2电极；和
连接在所述受电装置中的电力变换电路与所述第1电极以及第2电极之间的匹配电路，
所述电力变换电路具备第1端子以及第2端子，将输入到所述第1端子以及第2端子的交流电力变换成负载所利用的其他形态的电力并输出，
所述匹配电路具备：
与所述第1电极连接的第1电感器；
与所述第2电极连接的第2电感器；
连接在所述第1电极与所述第1电感器之间的布线、和所述第2电极与所述第2电感器之间的布线之间的第1电容器；
与所述第1电感器连接的第2电容器；和
连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和与所述第2电感器连接的布线之间的第3电感器，
所述第2电容器在所述第1电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第1端子直接或间接连接，
所述第2电感器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
15.根据权利要求14所述的受电模块，其中，
将所述第3电感器分割成具有实质相同的电感的2个电感器，
将所述第1电容器分割成具有实质相同的电容的2个电容器，
将所述2个电感器的分割点和所述2个电容器的分割点直接或间接连接。
16.根据权利要求14或15所述的受电模块，其中，
所述匹配电路还具备：与所述第2电感器连接的第3电容器，
所述第3电感器连接在所述第1电感器与所述第2电容器之间的布线、和所述第2电感器与所述第3电容器之间的布线之间，
所述第3电容器在所述第2电极的相反侧与所述电力变换电路的所述第2端子直接或间接连接。
17.根据权利要求11～16中任一项所述的受电模块，其中，
所述第1电感器与所述第2电感器的耦合系数k满足-1＜k＜0。
18.根据权利要求11～17中任一项所述的受电模块，其中，
在将所述交流电力的频率设为f1，将所述第1电感器的电感值设为Lt1，将所述第2电感器的电感值设为Lt2，将所述第1电容器的电容值设为Ct1时，将频率f1设定为1/(2π((Lt1+Lt2)Ct1)1/2)的0.5倍到1.5倍的范围内的值。
19.根据权利要求11～18中任一项所述的受电模块，其中，
在将所述第1电感器的电感值设为Lt1，将所述第2电感器的电感值设为Lt2时，Lt1与Lt2的差比Lt1以及Lt2的平均值的0.4倍小。
20.根据权利要求11～19中任一项所述的受电模块，其中，
在电力传输时，在将从所述电力变换电路输出的所述交流电力或输入到所述电力变换电路的所述交流电力的电压的有效值设为V0，将所述第1电极与所述第2电极之间的电压的有效值设为V1时，
满足2.14＜V1/V0＜50。
21.一种送电装置，具备：
权利要求1～10中任一项所述的送电模块；和
所述电力变换电路。
22.根据权利要求21所述的送电装置，其中，
所述电力变换电路具备：
逆变电路；和
控制所述逆变电路的控制电路，
所述控制电路使所述逆变电路输出恒定的电力。
23.一种受电装置，具备：
权利要求11～20中任一项所述的受电模块；和
所述电力变换电路。
24.根据权利要求23所述的受电装置，其中，
所述电力变换电路包含：
整流电路；
与所述整流电路连接的DC-DC转换器；和
控制所述DC-DC转换器的控制电路，
所述控制电路使得从所述DC-DC转换器输出恒定的电力。
25.一种无线电力传输系统，具备：
权利要求21或22所述的送电装置；和
权利要求23或24所述的受电装置。
26.根据权利要求25所述的无线电力传输系统，其中，
所述送电装置中的所述第1电极以及第2电极与所述受电装置中的所述第1电极以及第2电极之间的电力传输经由空气进行。
CN201980021109.4A 2018-03-28 2019-03-28 送电模块、受电模块、送电装置、受电装置以及无线电力传输系统 Pending CN111903035A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-062349 2018-03-28
JP2018062349 2018-03-28
PCT/JP2019/013789 WO2019189660A1 (ja) 2018-03-28 2019-03-28 送電モジュール、受電モジュール、送電装置、受電装置、および無線電力伝送システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111903035A true CN111903035A (zh) 2020-11-06

Family

ID=68059103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980021109.4A Pending CN111903035A (zh) 2018-03-28 2019-03-28 送电模块、受电模块、送电装置、受电装置以及无线电力传输系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210075265A1 (zh)
EP (1) EP3780335A4 (zh)
JP (1) JP7304530B2 (zh)
CN (1) CN111903035A (zh)
WO (1) WO2019189660A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2019189578A1 (ja) * 2018-03-28 2021-03-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電極ユニット、送電装置、受電装置、および無線電力伝送システム
CN112721667A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 重庆大学 用于无人机无线充电的单电容耦合机构、系统及无人机
US11996698B2 (en) * 2021-12-17 2024-05-28 Apple Inc. Capacitive power transfer system with integrated wide bandwidth communication

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102986114A (zh) * 2011-01-20 2013-03-20 松下电器产业株式会社 发电系统、发电模块、模块固定装置及发电系统的铺设方法
CN103329398A (zh) * 2011-01-26 2013-09-25 株式会社村田制作所 电力输送系统
CN204517509U (zh) * 2012-12-27 2015-07-29 株式会社村田制作所 无线电力传输系统
CN107078545A (zh) * 2015-09-29 2017-08-18 松下知识产权经营株式会社 无线电力传输系统以及送电装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104507A (ja) * 2002-09-10 2004-04-02 Hitachi Metals Ltd Ｖｄｓｌ用ハイパスフィルタおよびｖｄｓｌ用スプリッタ
JP5415780B2 (ja) 2009-02-20 2014-02-12 健一 原川 電力供給システム、及びそのための可動体と固定体
JP5729626B2 (ja) 2012-03-23 2015-06-03 株式会社村田製作所 送電装置、受電装置および非接触電力伝送システム
JP2013219899A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Toyota Industries Corp 非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システム
JP6015491B2 (ja) * 2013-02-26 2016-10-26 トヨタ自動車株式会社 受電装置およびそれを備える車両、送電装置、ならびに電力伝送システム
JP6297218B1 (ja) * 2017-03-10 2018-03-20 三菱電機エンジニアリング株式会社 共振型電力受信装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102986114A (zh) * 2011-01-20 2013-03-20 松下电器产业株式会社 发电系统、发电模块、模块固定装置及发电系统的铺设方法
CN103329398A (zh) * 2011-01-26 2013-09-25 株式会社村田制作所 电力输送系统
CN204517509U (zh) * 2012-12-27 2015-07-29 株式会社村田制作所 无线电力传输系统
CN107078545A (zh) * 2015-09-29 2017-08-18 松下知识产权经营株式会社 无线电力传输系统以及送电装置
US20170310162A1 (en) * 2015-09-29 2017-10-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Wireless power transmission system and power transmission apparatus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIANG HUANG等: ""Z-Impedance Compensation for Wireless Power Transfer Based on Electric Field"", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》, vol. 31, no. 11, 30 November 2016 (2016-11-30), pages 7556 - 7563, XP011615277, DOI: 10.1109/TPEL.2016.2557461 *
MINH-KHAI NGUYEN等: ""Single-phase AC/AC converter based on quasi-Z-source topology"", 《IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》, 8 July 2009 (2009-07-08), pages 261 - 265, XP031518497, DOI: 10.1109/ISIE.2009.5213593 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20210075265A1 (en) 2021-03-11
JP7304530B2 (ja) 2023-07-07
WO2019189660A1 (ja) 2019-10-03
JPWO2019189660A1 (ja) 2021-03-18
EP3780335A1 (en) 2021-02-17
EP3780335A4 (en) 2021-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111971872A (zh) 电极组件、送电装置、受电装置以及无线电力传输系统
EP2639931B1 (en) Contactless power feeding apparatus
CN111903035A (zh) 送电模块、受电模块、送电装置、受电装置以及无线电力传输系统
Al-Saadi et al. Capacitive Power Transfer for Wireless Batteries Charging.
WO2017056343A1 (ja) 無線電力伝送システムおよび送電装置
JP2019176621A (ja) 電極ユニット、送電装置、受電装置、および無線電力伝送システム
EP3419144B1 (en) Wireless power transmission system, power transmitting device, and power receiving device
WO2020203689A1 (ja) 送電装置および無線電力伝送システム
JP7496532B2 (ja) 無線電力伝送システム、送電装置、受電装置、および移動体
US20230253947A1 (en) Matching Networks, Inductors, and Coupled-Inductor Capacitive Wireless Power Transfer Circuit and Related Techniques
CN109075610B (zh) 送电装置和无线电力传送系统
US10547210B2 (en) Wireless power transmission system
JP2019176697A (ja) 電極ユニット、送電装置、受電装置、および無線電力伝送システム
Tampubolon et al. Constant voltage and constant current control implementation for electric vehicles (evs) wireless charger
WO2019189374A1 (ja) 送電モジュール、送電装置、および無線電力伝送システム
JP7203332B2 (ja) 送電装置、受電装置、および無線電力伝送システム
JP7496525B2 (ja) 無線電力伝送システム、送電装置、および移動体
Yamamoto et al. An evaluation of wireless power transfer system with plural repeater coils for moving objects
WO2021192623A1 (ja) 受電装置、送電装置、および無線電力伝送システム
WO2020196785A1 (ja) 受電装置、移動体、無線電力伝送システム、および移動体システム
WO2020203690A1 (ja) 受電装置、移動体、および無線電力伝送システム
Vulfovich et al. Design methodology for SS compensated sub-resonant controlled inductive wireless power transfer link with range of CV loads under frequency constraints
WO2021235523A1 (ja) 受電装置、送電装置、および無線電力伝送システム
Mohammed et al. Capacitive Power Transfer for Wireless Batteries Charging

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination