電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)以及用于其中的受電裝置制造方法
【專利摘要】電力輸送系統(tǒng)的受電裝置(200)具備與諧振電路(50)并聯(lián)地連接的過電壓抑制單元(70)。過電壓抑制單元(70)由阻抗元件構(gòu)成。阻抗元件的阻抗被設(shè)定成下述值：在輸電電極(31、32)和受電電極(41、42)之間的耦合電容(Cm)從輸電電極(31、32)和受電電極(41、42)具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，較之于不連接阻抗元件的情況而抑制至少一對(duì)受電電極(41、42)之間的電壓的上升。
【專利說明】電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)以及用于其中的受電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)以及用于其中的受電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，針對(duì)于例如智能手機(jī)、筆記本型個(gè)人電腦等的便攜式設(shè)備，以無線的方式 供給電力的無線電力輸送系統(tǒng)已被實(shí)用化。作為這種無線電力輸送系統(tǒng)，例如有專利文獻(xiàn) 1、專利文獻(xiàn)2所記載的無線電力輸送系統(tǒng)。
[0003] 專利文獻(xiàn)1公開了一種電磁感應(yīng)型無線電力輸送系統(tǒng)。電磁感應(yīng)型無線電力輸送 系統(tǒng)具有輸電裝置和受電裝置。輸電裝置具備輸電線圈，受電裝置具備受電線圈，在這些線 圈之間通過電磁感應(yīng)來輸送電力。
[0004] 專利文獻(xiàn)2公開了一種電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)。電場(chǎng)耦合型無線電力輸送 系統(tǒng)具有輸電裝置和受電裝置。輸電裝置具備輸電電極，受電裝置具備受電電極，在這些電 極之間通過靜電感應(yīng)來輸送電力。
[0005] 圖11是專利文獻(xiàn)2的電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)的等效電路圖。該電場(chǎng)耦合 型無線電力輸送系統(tǒng)由輸電裝置1101和受電裝置1201構(gòu)成，經(jīng)由輸電裝置1101的電容C1 和受電裝置1201的電容C2之間的耦合電容Cm來電力送電力。輸電裝置1101具備由電感 器L1和電容C1構(gòu)成的LC諧振電路，受電裝置1201具備由電感器L2和電容C2構(gòu)成的LC 諧振電路。在該無線電力輸送系統(tǒng)中，在使輸電裝置1101和受電裝置1201發(fā)生耦合而使 兩個(gè)諧振電路發(fā)生耦合時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)諧振頻率。電力輸送系統(tǒng)的電壓發(fā)生器11的動(dòng)作頻率 (輸電頻率）被設(shè)定成這些諧振頻率的中間的頻率。
[0006] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009-118587號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :W02011/148803號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 發(fā)明要解決的課題
[0011] 在專利文獻(xiàn)2那樣的電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)中，如果在將受電裝置載置于 輸電裝置上進(jìn)行輸電的中途而使受電裝置從輸電裝置分離，則有時(shí)受電裝置會(huì)損壞。
[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種即便是在輸電中因某些理由而使得受電裝置從輸電 裝置被分離的情況也可防止受電裝置損傷的電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)以及受電裝置。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 本發(fā)明的
【發(fā)明者】為了解決上述課題，對(duì)在受電裝置從輸電裝置被分離之際受電裝 置發(fā)生損壞的原因進(jìn)行了研究，其結(jié)果獲得下述見解。
[0015] 圖12是表示在以往的電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)中使受電裝置從輸電裝置分 離的過程中的、受電裝置側(cè)主動(dòng)電極和受電裝置側(cè)被動(dòng)電極之間的電壓（以下酌情稱作 "受電電極間電壓")、以及輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極和輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極之間的電壓（以下酌 情稱作"輸電電極間電壓"）的頻率特性的變化的圖。具體而言，圖12(a)是表示受電裝置 被載置在輸電裝置上的狀態(tài)（通常的使用狀態(tài)）下的頻率特性的圖。圖12(b)是表示受電 裝置從輸電裝置開始被分離的狀態(tài)下的輸電電極間電壓以及受電電極間電壓的頻率特性 的圖。圖12(c)是表示受電裝置從輸電裝置較之于圖12(b)的情況被進(jìn)一步分離的狀態(tài)下 的輸電電極間電壓以及受電電極間電壓的頻率特性的圖。圖12(a)、（b)、（c)中的實(shí)線A、 A'、A"表示受電電極間電壓的頻率特性，虛線B、B<、B"表示輸電電極間電壓的頻率特 性。另外，實(shí)線A、A'、A"、以及虛線B、B'、B"表示二次電池大致成為充滿電狀態(tài)且負(fù)載 阻抗變高的狀態(tài)時(shí)的頻率特性。相對(duì)于此，圖12(a)中的單點(diǎn)劃線C表示二次電池還幾乎 沒被充電且負(fù)載阻抗低的狀態(tài)時(shí)的受電電極間電壓的頻率特性。在圖12(b)、（c)中，與之 對(duì)應(yīng)的特性將省略。
[0016] 如從圖12(a)可判別的那樣，二次電池幾乎成為充滿電狀態(tài)且負(fù)載阻抗變高的狀 態(tài)之時(shí)，較之于二次電池沒被充電的狀態(tài)，輸電電極間電壓以及受電電極間電壓變高。
[0017] 此外，如圖12(a)、（b)、（c)所示那樣，輸電電極間電壓以及受電電極間電壓分別 在不同的頻率處具有兩個(gè)峰值。這是與使輸電裝置以及受電裝置所具有的諧振電路的諧振 頻率相等而使得輸電電極和受電電極發(fā)生電容耦合時(shí)于該頻率的高頻側(cè)和低頻側(cè)產(chǎn)生的 兩個(gè)諧振相伴的峰值，各峰值的頻率對(duì)應(yīng)于諧振頻率。這些峰值（諧振頻率）如從圖12(a)、 (b)、（c)之中可讀取的那樣，受電裝置越是從輸電裝置分離、即受電裝置和輸電裝置的距離 越大，則越向高頻率側(cè)移動(dòng)。這樣，認(rèn)為各峰值（諧振頻率）移動(dòng)至高頻率側(cè)的原因在于， 隨著受電裝置和輸電裝置的距離變大，輸電裝置的輸電電極和受電裝置的受電電極的耦合 電容Cm減少的緣故。
[0018] 圖12(a)、(b)、（c)中的fl、fV、fl"表示受電電極間電壓的低頻側(cè)的諧振頻率， f2、f2<、f2"表示受電電極間電壓的高頻側(cè)的諧振頻率。此外，f3表示輸電裝置的動(dòng)作頻 率（輸電頻率）。動(dòng)作頻率f3是輸電裝置的輸電頻率（動(dòng)作頻率），被設(shè)定成圖12(a)的 狀態(tài)下的低頻側(cè)的諧振頻率Π 與高頻率側(cè)的諧振頻率f2的中間的頻率。
[0019] 如從圖12(a)、（b)、（c)可讀取的那樣，如果受電裝置從輸電裝置被分離，則受電 電極間電壓的低頻側(cè)的諧振頻率與fl、fV、fl"連續(xù)地逐漸向高頻側(cè)移動(dòng)。此時(shí)，如圖 12(c)所示，發(fā)生低頻側(cè)的諧振頻率Π "和動(dòng)作頻率f3-致之時(shí)，此時(shí)在受電裝置中產(chǎn)生 的電壓變得非常高，成為引起受電裝置的損傷的原因。圖13表示了相對(duì)于與受電裝置的分 離相伴的、耦合電容Cm的變化的受電電極間電壓的變化。如果伴隨著受電裝置的分離而耦 合電容Cm變小，則如上述那樣諧振頻率fl、f2發(fā)生變化。其結(jié)果，在低頻側(cè)的諧振頻率和動(dòng) 作頻率重疊的耦合電容的附近的耦合電容Cm，受電電極間電壓暫且變高，然后降低。這樣， 在輸電中急速地發(fā)生受電裝置從輸電裝置的分離，如果受電裝置與輸電裝置之間的距離變 大，則有時(shí)會(huì)在受電電極之間被施加較大的受電電極間電壓（過電壓）。例如，耦合電容Cm 從Cml變化為Cm2,此時(shí)如果受電電極間電壓超過了耐電壓Vs，則存在受電裝置發(fā)生損壞的 顧慮。認(rèn)為以上是受電裝置發(fā)生損壞的原因。這樣，本
【發(fā)明者】認(rèn)為由于與受電裝置的分離 相伴的耦合電容的變化而在受電裝置中產(chǎn)生高電壓是受電裝置損壞的原因。為此，本發(fā)明 者發(fā)明了具有相對(duì)于受電裝置側(cè)的諧振電路而并聯(lián)地連接的阻抗元件、且可錯(cuò)開諧振頻率 等的、具有以下構(gòu)成的受電裝置以及電力輸送系統(tǒng)。
[0020] 本發(fā)明的受電裝置，接受從輸電裝置以無線的方式輸送的電力，該輸電裝置具備： 產(chǎn)生規(guī)定的輸電頻率的交流電壓的電源電路、至少一對(duì)輸電電極、和連接在電源電路與至 少一對(duì)輸電電極之間且在至少一對(duì)輸電電極之間施加交流電壓的諧振電路。該受電裝置具 備：負(fù)載電路；至少一對(duì)受電電極，與輸電裝置的至少一對(duì)輸電電極相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，產(chǎn)生與 至少一對(duì)輸電電極之間的位置關(guān)系相應(yīng)的稱合電容；諧振電路，連接在負(fù)載電路與至少一 對(duì)受電電極之間，向負(fù)載電路施加交流電壓；和過電壓抑制單元，相對(duì)于所述受電裝置側(cè)的 諧振電路而并聯(lián)地連接，過電壓抑制單元由阻抗元件構(gòu)成，阻抗元件的阻抗被設(shè)定成下述 值：在輸電電極和受電電極的稱合電容從輸電電極和受電電極具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位 置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，較之于不連接所述阻抗元件的情況而抑制至少一 對(duì)受電電極之間的電壓的上升。
[0021] 本發(fā)明的電力輸送系統(tǒng)包括：輸電裝置，該輸電裝置具備：產(chǎn)生規(guī)定的頻率的交 流電壓的電源電路、至少一對(duì)輸電電極、和連接在電源電路與至少一對(duì)輸電電極之間且在 至少一對(duì)輸電電極之間施加交流電壓的諧振電路；和上述本發(fā)明的受電裝置。
[0022] 發(fā)明效果
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的電力輸送系統(tǒng)以及受電裝置，即便是在輸電中受電裝置從輸電裝置 被分離的情況，也不會(huì)給負(fù)載電路施加諧振頻率下的高的受電電極間電壓。因此，能夠防止 受電裝置以及其中包含的負(fù)載電路因過電壓而發(fā)生損壞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1是實(shí)施方式1所涉及的輸電裝置和受電裝置的立體圖。
[0025] 圖2是表示實(shí)施方式1所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的電路構(gòu)成的圖。
[0026] 圖3是表示在實(shí)施方式1所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)中負(fù)載阻抗高的狀態(tài)下的受 電裝置側(cè)主動(dòng)電極和受電裝置側(cè)被動(dòng)電極之間的電壓的頻率特性的一例的圖。圖3(a)是 比較了輸電裝置和受電裝置設(shè)有作為過電壓抑制單元的電容器的情況和未設(shè)有的情況的 特性的圖，圖3(b)是表示了在設(shè)有電容器的情況下受電裝置從輸電裝置被分離之際的諧 振頻率的變化的圖。
[0027] 圖4是表示實(shí)施方式2所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的電路構(gòu)成的圖。
[0028] 圖5是表示在實(shí)施方式2所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)中負(fù)載阻抗高的狀態(tài)下的受 電裝置側(cè)主動(dòng)電極和受電裝置側(cè)被動(dòng)電極之間的電壓的頻率特性的一例的圖。圖5(a)是 比較了輸電裝置和受電裝置設(shè)有作為過電壓抑制單元的電感器的情況和未設(shè)有的情況的 特性的圖，圖5(b)是表示了在設(shè)有電感器的情況下受電裝置從輸電裝置被分離之際的諧 振頻率的變化的圖。
[0029] 圖6是表示實(shí)施方式3所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的電路構(gòu)成的圖。
[0030] 圖7是表示實(shí)施方式4所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的電路構(gòu)成的圖。
[0031] 圖8是表示實(shí)施方式4所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)中的、相對(duì)于耦合電容的負(fù)載 輸入電壓的特性的圖。
[0032] 圖9是表示實(shí)施方式5所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的電路構(gòu)成的圖。
[0033] 圖10是表示實(shí)施方式5所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的受電裝置的控制電路的更 具體的電路構(gòu)成的圖。
[0034] 圖11是以往的無線電力輸送系統(tǒng)的等效電路圖。
[0035] 圖12是表示在以往的電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)中使受電裝置從輸電裝置分 離的過程中的、受電裝置側(cè)主動(dòng)電極和受電裝置側(cè)被動(dòng)電極之間的電壓、以及輸電裝置側(cè) 主動(dòng)電極和輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極之間的電壓的頻率特性的變化的圖。圖12(a)是表示受電 裝置被載置在輸電裝置上的狀態(tài)下的頻率特性的圖。圖12(b)是表示受電裝置從輸電裝置 開始被分離的狀態(tài)下的輸電電極間電壓以及受電電極間電壓的頻率特性的圖。圖12(c)是 表示受電裝置從輸電裝置較之于圖12(b)的情況被進(jìn)一步分離的狀態(tài)下的輸電電極間電 壓以及受電電極間電壓的頻率特性的圖。
[0036] 圖13是表示相對(duì)于耦合電容的受電裝置側(cè)主動(dòng)電極和受電裝置側(cè)被動(dòng)電極之間 的電壓的特性的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] (實(shí)施方式1)
[0038] 1.構(gòu)成
[0039] 圖1是實(shí)施方式1中的、構(gòu)成電場(chǎng)耦合型無線電力輸送系統(tǒng)的輸電裝置100和受 電裝置200的立體圖。
[0040] 輸電裝置100具備輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極31和輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極32,受電裝置 200具備受電裝置側(cè)被動(dòng)電極41和受電裝置側(cè)主動(dòng)電極42。
[0041] 通過在輸電裝置100上載置受電裝置200,從而輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極31和受電裝 置側(cè)被動(dòng)電極41對(duì)置，輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極32和受電裝置側(cè)主動(dòng)電極42對(duì)置。此時(shí)，在 輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極31以及輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極32、與受電裝置側(cè)被動(dòng)電極41以及受電 裝置側(cè)主動(dòng)電極42之間產(chǎn)生耦合電容Cm。輸電裝置100通過經(jīng)由了耦合電容Cm的電場(chǎng)耦 合而向受電裝置200以無線的方式輸送電力。
[0042] 圖2是表示實(shí)施方式1的無線電力輸送系統(tǒng)的電路構(gòu)成的圖。
[0043] 輸電裝置100具有電源電路10、輸電裝置側(cè)諧振電路20、輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極31、 和輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極32。
[0044] 電源電路10產(chǎn)生規(guī)定的頻率的交流電壓。規(guī)定的頻率是考慮從輸電裝置100向 受電裝置200輸送電力的輸送效率、與無線電力輸送系統(tǒng)中的諧振頻率之間的關(guān)系等來設(shè) 定的。例如，規(guī)定的頻率被設(shè)定為100kHz?數(shù)10MHz之間的高頻率，但是并不限定于此。
[0045] 輸電裝置側(cè)諧振電路20被連接在電源電路10、與輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極31以及輸 電裝置側(cè)主動(dòng)電極32之間。
[0046] 升壓變壓器TR1使電源電路10所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行升壓，并將該升壓后的電壓施加 在輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極31與輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極32之間。升壓變壓器TR1是以提升電場(chǎng) 耦合所帶來的電力輸送的效率為目的而設(shè)置的。
[0047] 電容器Cpl被連接在輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極31與輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極32之間以使 升壓變壓器TR1的輸出端短路。電容器Cpl既可以作為部件來設(shè)置，也可以通過輸電裝置 100中包含的布線等的寄生電容來構(gòu)成。在輸電側(cè)，由升壓變壓器TR1的電感成分（泄漏電 感）、和包含電容器Cpl的電容而構(gòu)成了輸電裝置側(cè)諧振電路20。
[0048] 受電裝置200具有受電裝置側(cè)被動(dòng)電極41、受電裝置側(cè)主動(dòng)電極42、受電裝置側(cè) 諧振電路50以及負(fù)載電路60。
[0049] 受電裝置側(cè)被動(dòng)電極41以及受電裝置側(cè)主動(dòng)電極42從輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極31 以及輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極32經(jīng)由耦合電容Cm來接受電力。
[0050] 負(fù)載電路60具有：整流電路61，包含二極管D1?D4以及脈動(dòng)去除用電容器Cr ; 和負(fù)載RL，被連接在整流電路61的次級(jí)側(cè)。在本實(shí)施方式中，負(fù)載RL是通過整流后的電力 而被充電的二次電池。二次電池具有越接近于充滿電狀態(tài)則阻抗越增加的特性。
[0051] 受電裝置側(cè)諧振電路50被連接在負(fù)載電路60、與受電裝置側(cè)被動(dòng)電極41以及受 電裝置側(cè)主動(dòng)電極42之間。受電裝置側(cè)諧振電路50具有降壓變壓器TR2、和電容器Cp2。
[0052] 降壓變壓器TR2使受電裝置側(cè)被動(dòng)電極41和受電裝置側(cè)主動(dòng)電極42之間的電壓 (以下酌情稱作"受電電極間電壓"）降壓并施加給負(fù)載電路60。降壓變壓器TR2是以通過 與升壓變壓器TR1-起提升電場(chǎng)耦合所帶來的電力輸送的效率為目的而設(shè)置的。
[0053] 電容器Cp2被連接在受電裝置側(cè)被動(dòng)電極41與受電裝置側(cè)主動(dòng)電極42之間。電 容器Cp2既可以作為部件來設(shè)置，也可以通過受電裝置200中包含的布線等的寄生電容來 構(gòu)成。在受電側(cè)，由降壓變壓器TR2的電感成分、和包含電容器Cp2的電容而構(gòu)成了受電裝 置側(cè)諧振電路50。
[0054] 尤其是，在本實(shí)施方式中，為了抑制與受電裝置200從輸電裝置100的分離相伴的 受電電壓的上升，設(shè)有過電壓抑制單元70。過電壓抑制單元70被設(shè)置成：與受電裝置側(cè)諧 振電路50并聯(lián)、S卩：使降壓變壓器TR2的輸出端短路。過電壓抑制單元70由阻抗元件構(gòu) 成。阻抗元件的阻抗被設(shè)定成下述值：較之于不連接阻抗元件的情況而抑制一對(duì)受電裝置 側(cè)被動(dòng)電極41和受電裝置側(cè)主動(dòng)電極42之間的電壓的上升。
[0055] 在本實(shí)施方式中，由電容器Cx來構(gòu)成過電壓抑制單元70。電容器Cx通過防止低 頻側(cè)諧振頻率和動(dòng)作頻率的重疊，由此來抑制受電裝置200中的高電壓的產(chǎn)生。
[0056] 2.作為過電壓抑制單元的電容器Cx
[0057] 關(guān)于作為過電壓抑制單元70的電容器Cx進(jìn)行說明。電容器Cx在輸電裝置諧振電 路20和受電裝置側(cè)諧振電路50通過耦合電容發(fā)生電容耦合時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)諧振頻率之中、 使低頻側(cè)的諧振頻率向低頻側(cè)偏移規(guī)定的偏移量。電容器Cx的電容被設(shè)定成下述值：使低 頻側(cè)的諧振頻率向低頻側(cè)偏移規(guī)定的偏移量。在本實(shí)施方式中，規(guī)定的偏移量被設(shè)定成下 述值：在使受電裝置200從載置在輸電裝置100上的狀態(tài)向足夠遠(yuǎn)處分離的過程中，即便低 頻側(cè)的諧振頻率發(fā)生了移動(dòng)，低頻側(cè)的諧振頻率也不會(huì)與動(dòng)作頻率f3重疊。
[0058] 具體而言，電容器Cx的電容被設(shè)定成下述值：在輸電電極31、32和受電電極41、 42之間的耦合電容Cm從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置 關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，由受電裝置側(cè)諧振電路50產(chǎn)生的低頻側(cè)以及高頻 側(cè)的各諧振頻率不會(huì)與動(dòng)作頻率f3重疊。將使輸電電極31、32和受電電極41、42發(fā)生電 容耦合時(shí)產(chǎn)生的低頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為Π ，將高頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為f2,將動(dòng)作頻率設(shè)為 f3。電容器Cx的電容被設(shè)定成：在輸電電極31、32和受電電極41、42之間的耦合電容Cm 從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大 致零的過程中，滿足Π < f3 < f2的關(guān)系。在此，輸電電極31、32和受電電極41、42之間 的耦合電容Cm大致為零，意味著耦合電容Cm為無限小的值。
[0059] 另外，在本實(shí)施方式中，在從輸電裝置100向受電裝置200輸電之際，作為受電裝 置200被載置于輸電裝置100上的規(guī)定位置的情形，將此時(shí)的輸電裝置與受電裝置之間的 位置關(guān)系設(shè)為通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系。規(guī)定的位置關(guān)系并不限定于此。例如，受電 裝置200即便不被載置于輸電裝置100上的規(guī)定位置，也能通過使受電裝置200和輸電裝 置100具有規(guī)定的位置關(guān)系，而使輸電裝置100的輸電電極41、42和受電裝置200的受電 電極31、32具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系。在實(shí)施方式2?5中也是同樣的。
[0060] 此外，規(guī)定的偏移量并不限定于上述的值。例如，通過使低頻側(cè)的諧振頻率向低頻 側(cè)偏移規(guī)定的偏移量，從而在使受電裝置200從載置在輸電裝置100上的狀態(tài)向足夠遠(yuǎn)處 分離的過程中，如果低頻側(cè)的諧振頻率與動(dòng)作頻率f3重疊時(shí)的受電電壓成為不會(huì)導(dǎo)致受 電裝置200損壞那樣的較低的電壓，則也可以被設(shè)定成這樣的量。
[0061] 關(guān)于將電容器Cx的電容設(shè)定成滿足fl < f3 < f2的關(guān)系時(shí)的具體例，參照?qǐng)D3 來進(jìn)行說明。圖3是表示二次電池大致成為充滿電狀態(tài)且負(fù)載阻抗高的狀態(tài)下的受電裝置 側(cè)主動(dòng)電極42和受電裝置側(cè)被動(dòng)電極41之間的電壓的頻率特性的一例的圖。具體而言， 圖3(a)是比較了輸電裝置100和受電裝置200設(shè)有作為過電壓抑制單元70的電容器Cx 的情況和未設(shè)有的情況的特性的圖，實(shí)線表示設(shè)有電容器Cx的情況，虛線表示未設(shè)有電容 器Cx的情況。低頻側(cè)以及高頻側(cè)的諧振頻率在未設(shè)有電容器Cx之時(shí)為flo、f2o,而在設(shè) 有電容器Cx之時(shí)成為比f 1〇、f2o低的f lc、f2c。也就是說，通過設(shè)置電容器Cx，從而向低 頻側(cè)移動(dòng)。此時(shí)，動(dòng)作頻率f3位于兩個(gè)諧振頻率flc、f2c的中間的、受電電極間電壓的變 化少的區(qū)域。因而，即便因受電裝置200向輸電裝置100載置的載置位置的錯(cuò)位而使得耦 合電容Cm稍微發(fā)生變化，從而受電電極間電壓的頻率特性多少發(fā)生了變化，也因?yàn)槭茈婋?極間電壓的變動(dòng)少，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的電力輸送。此外，由于該中間區(qū)域的受電電極間電壓具 有為了有效的電力輸送而需要的一定以上的大小，因此能夠進(jìn)行有效的電力輸送。
[0062] 圖3(b)是表示了在設(shè)有電容器Cx的情況下受電裝置200從輸電裝置100被分離 之際的諧振頻率的變化的圖。實(shí)線表示受電裝置200從輸電裝置100被分離之前（耦合電 容Cm為第1規(guī)定值時(shí)），虛線表示受電裝置200從輸電裝置100被分離之后（耦合電容Cm 為第2規(guī)定值時(shí)）。如果受電裝置200從輸電裝置100被分離，則耦合電容Cm降低。其結(jié) 果，低頻側(cè)以及高頻側(cè)的諧振頻率從被離之前的flc、f2c向更高頻側(cè)的flc'、f2c'移動(dòng)。 但是，低頻側(cè)的諧振頻率不會(huì)超過動(dòng)作頻率f3而向高頻側(cè)移動(dòng)。此外，高頻側(cè)的諧振頻率 向高頻側(cè)移動(dòng)，即向與動(dòng)作頻率f3相反的一側(cè)移動(dòng)。因此，縱使由于受電裝置200從輸電 裝置100分離所引起的耦合電容Cm的變化（降低）而使得高頻側(cè)以及低頻側(cè)的各諧振頻 率發(fā)生了變化，動(dòng)作頻率f3、和高頻側(cè)以及低頻側(cè)的諧振頻率也不會(huì)一致（重疊）。由此， 諧振頻率下的高的受電電極間電壓（過電壓）不會(huì)施加給負(fù)載電路60,能夠防止負(fù)載電路 60的損壞。
[0063] 3.小結(jié)
[0064] 本實(shí)施方式的電力輸送系統(tǒng)是在輸電裝置100與受電裝置200之間以無線的方式 輸送電力的電力輸送系統(tǒng)。輸電裝置100具備：一對(duì)輸電電極31、32 ;和輸電裝置側(cè)諧振電 路20,被設(shè)置在電源電路10與一對(duì)輸電電極31、32之間，在一對(duì)輸電電極31、32間施加交 流電壓。受電裝置200具備：負(fù)載電路60 ;-對(duì)受電電極41、42,與輸電裝置100的一對(duì)輸 電電極31、32對(duì)應(yīng)地設(shè)置，產(chǎn)生與一對(duì)輸電電極31、32之間的位置關(guān)系所相應(yīng)的耦合電容 Cm ;受電裝置側(cè)諧振電路50,被設(shè)置在負(fù)載電路60與一對(duì)受電電極41、42之間，向負(fù)載電 路60施加交流電壓；和過電壓抑制單元70,與受電裝置側(cè)諧振電路50并聯(lián)地連接。過電 壓抑制單元70由阻抗元件構(gòu)成。阻抗元件的阻抗被設(shè)定成下述值：在輸電電極31、32和受 電電極41、42之間的耦合電容Cm從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的 規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，較之于不連接阻抗元件的情況而抑制一 對(duì)受電電極41、42間的電壓的上升。
[0065] 根據(jù)該構(gòu)成，縱使伴隨著在輸電中受電裝置從輸電裝置被分離時(shí)的輸電裝置100 和受電裝置200之間的距離的變化，而受電裝置200側(cè)中的諧振頻率發(fā)生了變化，諧振頻率 下的高的受電電極間電壓也不會(huì)施加給負(fù)載電路60。因此，能夠防止受電裝置200以及其 中包含的負(fù)載電路60的損壞。
[0066] 另外，在專利文獻(xiàn)1的電磁感應(yīng)型無線電力輸送系統(tǒng)中公開了下述內(nèi)容：作為用 于使受電裝置的負(fù)載電路從過電壓中得到保護(hù)的構(gòu)成，在受電裝置的受電線圈與其下游的 整流電路之間設(shè)置熔絲，如果整流電路的輸出電壓變得過大，則使熔絲熔斷。但是，因?yàn)橐?旦熔斷的熔絲是無法恢復(fù)的，所以為了能再次抑制過電壓，將產(chǎn)生更換熔絲等的工夫。
[0067] 相對(duì)于此，在本實(shí)施方式中，因?yàn)橛勺杩乖?gòu)成了過電壓抑制單元70，所以在保 護(hù)動(dòng)作之際難以損壞。由此，在保護(hù)動(dòng)作后，也無需特殊的修理，能夠進(jìn)行重復(fù)保護(hù)動(dòng)作。 [0068] 此外，在本實(shí)施方式中，阻抗元件是使低頻側(cè)的諧振頻率偏移規(guī)定的偏移量的元 件，規(guī)定的偏移量被設(shè)定成下述值：在所述稱合電容Cm從輸電電極31、32和受電電極41、 42具有通常輸電時(shí)的所述規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，低頻側(cè)的諧振 頻率不會(huì)與規(guī)定的輸電頻率（動(dòng)作頻率f3)重疊。
[0069] 根據(jù)該構(gòu)成，通過過電壓抑制單元70,使得由受電裝置側(cè)諧振電路50產(chǎn)生的各諧 振頻率和動(dòng)作頻率f3不會(huì)重疊。由此，諧振頻率下的高的受電電極間電壓不會(huì)施加給負(fù)載 電路60。因此，能夠防止受電裝置200以及其中包含的負(fù)載電路60的損壞。
[0070] 此外，在本實(shí)施方式中，由電容器Cx構(gòu)成了過電壓抑制單元70。根據(jù)該構(gòu)成，能夠 容易且小型化地構(gòu)成過電壓抑制單元70。此外，在不具備電容器Cx的以往的受電裝置中， 只是增加電容器Cx、即無需大幅地變更以往的受電裝置的構(gòu)成，便能抑制過電壓。
[0071] 此外，在本實(shí)施方式中，在將使輸電電極31、32和受電電極41、42發(fā)生電容耦合時(shí) 由受電裝置側(cè)的諧振電路50產(chǎn)生的低頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為Π ，將高頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為 f2,將動(dòng)作頻率設(shè)為f3之際，電容器Cx的電容被設(shè)定成：在輸電電極31、32和受電電極41、 42之間的耦合電容Cm從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置 關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，滿足Π < f3 < f2的關(guān)系。
[0072] 根據(jù)該構(gòu)成，由于從輸電裝置100分離受電裝置200而使得輸電電極31、32和受 電電極41、42之間的耦合電容Cm從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的 規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，低頻側(cè)以及高頻側(cè)的各諧振頻率不與動(dòng) 作頻率重疊。也就是說，可以獲得前述的防止負(fù)載電路60損壞的效果。此外，在低頻側(cè)諧 振頻率和高頻側(cè)諧振頻率的中間的區(qū)域中存在動(dòng)作頻率，能夠獲得有效的電力輸送所需的 受電電極間電壓。即，能夠進(jìn)行有效的電力輸送。
[0073] 此外，在本實(shí)施方式中，在電源電路10與所述輸電電極之間連接有升壓變壓器 TR1，在負(fù)載電路60與受電電極41、42之間連接有降壓變壓器TR2。根據(jù)該構(gòu)成，能夠以高 電壓來進(jìn)行從輸電電極31、32向受電電極41、42的電力輸送。通過使用高電壓，從而即便 輸送路徑中流動(dòng)的電流比較小，也能夠送出較大的電力。電流越小，輸送路徑上的電阻值所 引起的損耗越小。因而，能夠高效率地進(jìn)行電力輸送。
[0074] 另外，在本實(shí)施方式中，電容器Cx的電容被設(shè)定成下述值：在輸電電極31、32和受 電電極41、42之間的耦合電容Cm從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的 規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，由受電裝置側(cè)諧振電路50產(chǎn)生的低頻 側(cè)以及高頻側(cè)的各諧振頻率不會(huì)與動(dòng)作頻率f3重疊，但是并不限于此。例如，電容器Cx的 電容也可以被設(shè)定成下述值：在從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的規(guī) 定的位置關(guān)系之際的值起減少的過程中，縱使由受電裝置側(cè)諧振電路50產(chǎn)生的低頻側(cè)以 及高頻側(cè)的各諧振頻率與動(dòng)作頻率f3重疊了，受電電極間電壓也不會(huì)達(dá)到使受電裝置200 發(fā)生損壞的程度的高的電壓。
[0075] (實(shí)施方式2)
[0076] 關(guān)于實(shí)施方式2進(jìn)行說明。圖4是表示實(shí)施方式2所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的 電路構(gòu)成的圖。
[0077] 在本實(shí)施方式中，由電感器Lx構(gòu)成了過電壓抑制單元70。其他的構(gòu)成與實(shí)施方式 1相同。電感器Lx通過防止低頻側(cè)諧振頻率和動(dòng)作頻率的重疊，由此來抑制受電裝置200 中的高電壓的產(chǎn)生。
[0078] 關(guān)于作為過電壓抑制單元70的電感器Lx進(jìn)行說明。電感器Lx使由受電裝置側(cè) 諧振電路50產(chǎn)生的低頻側(cè)以及高頻側(cè)的諧振頻率向高頻側(cè)偏移。電感器Lx的電感被設(shè)定 成使低頻側(cè)的諧振頻率向高頻側(cè)偏移規(guī)定的偏移量這樣的值。在本實(shí)施方式中，規(guī)定的偏 移量被設(shè)定成下述值：在使受電裝置200從載置在輸電裝置100上的狀態(tài)向足夠遠(yuǎn)處分離 的過程中，縱使低頻側(cè)的諧振頻率發(fā)生了移動(dòng)，低頻側(cè)的諧振頻率也不會(huì)與動(dòng)作頻率f3重 疊。具體而言，電感器Lx的電感被設(shè)定成下述值：在輸電電極31、32和受電電極41、42之 間的稱合電容Cm從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系 之際的值變化為大致零的過程中，由受電裝置側(cè)諧振電路50產(chǎn)生的低頻側(cè)以及高頻側(cè)的 各諧振頻率不會(huì)與動(dòng)作頻率f3重疊。將使輸電電極31、32和受電電極41、42的電容耦合 所產(chǎn)生的低頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為Π ，將高頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為f2,將動(dòng)作頻率設(shè)為f3。電 感器Lx的電感被設(shè)定成：在從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的 位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，滿足f3 < Π < f2的關(guān)系。
[0079] 關(guān)于將電感器Lx的電感設(shè)定成滿足f3 < fl < f2的關(guān)系時(shí)的具體例，參照?qǐng)D5 來進(jìn)行說明。圖5是表示負(fù)載RL(二次電池）大致成為充滿電狀態(tài)且負(fù)載阻抗變高的狀態(tài) 下的受電電極間電壓的頻率特性的一例的圖。具體而言，圖5(a)是比較了設(shè)有作為過電壓 抑制單元70的電感器Lx的情況和未設(shè)有的情況的特性的圖，實(shí)線表示設(shè)有電感器Lx的情 況，虛線表示未設(shè)有電感器Lx的情況。低頻側(cè)以及高頻側(cè)的諧振頻率在未設(shè)有電感器Lx 之時(shí)為flo、f2o,而在設(shè)有電感器Lx之時(shí)為比flo、f2o高的fli、f2i (在圖5(a)中，f2i 存在于比Hi更靠高頻側(cè)的圖外）。也就是說，通過設(shè)置電感器Lx，從而向高頻側(cè)移動(dòng)。此 時(shí)，動(dòng)作頻率f3成為比低頻側(cè)的諧振頻率fli稍低的頻率。通過設(shè)置電感器Lx，從而低頻 側(cè)的諧振頻率fli下的受電電極間電壓較之于未設(shè)有電感器Lx的情況而大幅降低，成為有 效的電力輸送所需的一定以上的大小。因而，能夠進(jìn)行有效的電力輸送。此外，低頻側(cè)的諧 振頻率Hi下的受電電極間電壓的變化較之于未設(shè)有電感器Lx的情況而變得緩慢。因而， 縱使受電電極間電壓的頻率特性多少發(fā)生了變化，受電電極間電壓的變動(dòng)也少，能夠進(jìn)行 穩(wěn)定的電力輸送。
[0080] 圖5(b)是表示了在設(shè)有電感器Lx的情況下受電裝置200從輸電裝置100被分離 之際的諧振頻率的變化的圖。實(shí)線表示受電裝置200從輸電裝置100被分離之前，虛線表 示受電裝置200從輸電裝置100被分離之后。如果受電裝置200從輸電裝置100被分離， 則由于耦合電容Cm的降低，低頻側(cè)以及高頻側(cè)的諧振頻率（高頻側(cè)的諧振頻率在圖5(b) 中存在于圖外）從被分離之前的fli、f2i (在圖5(b)中，f2i存在于比fli更靠高頻側(cè)的 圖外）向高頻側(cè)移動(dòng)至Π "、f2W (在圖5(b)中，f2i'存在于比fli'更靠高頻側(cè)的 圖外），即向與動(dòng)作頻率f3相反的一偵彳移動(dòng)。因此，縱使由于受電裝置200從輸電裝置100 分離所引起的耦合電容Cm的變化（降低）而使得高頻側(cè)以及低頻側(cè)的諧振頻率發(fā)生了變 化，動(dòng)作頻率f3、和高頻側(cè)以及低頻側(cè)的諧振頻率也不會(huì)重疊。由此，諧振頻率下的高的受 電電極間電壓（過電壓）不會(huì)施加給負(fù)載電路60,能夠防止負(fù)載電路60的損壞。
[0081] 此外，根據(jù)本實(shí)施方式，由電感器Lx構(gòu)成了過電壓抑制單元70,從而在保護(hù)動(dòng)作 之際難以損壞。由此，在保護(hù)動(dòng)作后，也無需特殊的修理，能夠進(jìn)行重復(fù)保護(hù)動(dòng)作。此外，能 夠容易且小型化地構(gòu)成過電壓抑制單元70。
[0082] 另外，在本實(shí)施方式中，電感器Lx的電感被設(shè)定成下述值：在輸電電極31、32和受 電電極41、42之前的耦合電容Cm從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的 規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中，由受電裝置側(cè)諧振電路50產(chǎn)生的低頻 側(cè)以及高頻側(cè)的各諧振頻率不會(huì)與動(dòng)作頻率f3重疊，但是并不限于此。例如，電感器Lx的 電感也可以被設(shè)定成下述值：在從輸電電極31、32和受電電極41、42具有通常輸電時(shí)的規(guī) 定的位置關(guān)系之際的值起減少的過程中，縱使由受電裝置側(cè)諧振電路50產(chǎn)生的低頻側(cè)以 及高頻側(cè)的各諧振頻率與動(dòng)作頻率f3重疊了，受電電極間電壓也不會(huì)達(dá)到使受電裝置200 發(fā)生損壞的程度的高的電壓。
[0083] 另外，規(guī)定的偏移量并不限定于上述的值。例如，通過使低頻側(cè)的諧振頻率向高頻 側(cè)偏移規(guī)定的偏移量，從而在使受電裝置200載置在輸電裝置100上的狀態(tài)向足夠遠(yuǎn)處分 離的過程中，如果低頻側(cè)的諧振頻率與動(dòng)作頻率f3重疊時(shí)的受電電壓成為不會(huì)導(dǎo)致受電 裝置200損壞那樣的較低的電壓，則也可以被設(shè)定成這樣的量。
[0084] (實(shí)施方式3)
[0085] 關(guān)于實(shí)施方式3進(jìn)行說明。圖6是表示實(shí)施方式3所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的 電路構(gòu)成的圖。
[0086] 在本實(shí)施方式中，由電阻Rx(阻抗元件）構(gòu)成了過電壓抑制單元70。其他的構(gòu)成 與實(shí)施方式1相同。電阻Rx是較之于不連接電阻Rx的情況而使從受電裝置200的受電裝 置側(cè)諧振電路50觀察到的負(fù)載裝置60側(cè)的阻抗降低的元件。由此，抑制受電裝置200中 的高電壓的產(chǎn)生。
[0087] 電阻Rx的電阻值設(shè)定成下述值：縱使低頻側(cè)諧振頻率以及高低頻側(cè)諧振頻率發(fā) 生變化而使得與動(dòng)作頻率一致，受電電極間電壓也不會(huì)達(dá)到使受電裝置200發(fā)生異常的程 度的高的電壓。電阻Rx的電阻值例如被設(shè)定成比受電裝置側(cè)諧振電路50的阻抗小的值， 使低頻側(cè)諧振頻率以及高低頻側(cè)諧振頻率下的受電裝置側(cè)諧振電路50的次級(jí)側(cè)的阻抗降 低。例如，電阻Rx的電阻值設(shè)定成10?100 Ω。由此，受電裝置側(cè)諧振電路50的次級(jí)側(cè)的 電壓降低，施加給負(fù)載電路60的電壓降低，從而能夠防止使負(fù)載電路60發(fā)生損傷。
[0088] 這樣，通過由電阻Rx來構(gòu)成過電壓抑制單元70,從而能夠使作為系統(tǒng)整體的阻抗 低于不存在電阻Rx的情況。尤其是，通過將電阻Rx的電阻值設(shè)定為10?100 Ω，從而能夠 使受電裝置側(cè)諧振電路50的次級(jí)側(cè)的阻抗確實(shí)地低于不存在電阻Rx的情況。因此，縱使 由于受電裝置200從輸電裝置100分離所引起的耦合電容Cm的變化（降低）而使得高頻 側(cè)以及低頻側(cè)的諧振頻率發(fā)生變化，從而與動(dòng)作頻率一致，高的受電電極間電壓（過電壓） 也不會(huì)施加給負(fù)載電路60。由此，能夠防止負(fù)載電路60的損壞。
[0089] 此外，根據(jù)本實(shí)施方式，通過由電阻Rx構(gòu)成了過電壓抑制單元70,從而在保護(hù)動(dòng) 作之際難以損壞。由此，在保護(hù)動(dòng)作后，也無需特殊的修理，能夠進(jìn)行重復(fù)保護(hù)動(dòng)作。此外， 能夠容易且小型化地構(gòu)成過電壓抑制單元70。
[0090] (實(shí)施方式4)
[0091] 關(guān)于實(shí)施方式4進(jìn)行說明。圖7是表示實(shí)施方式4所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的 電路構(gòu)成的圖。
[0092] 在本實(shí)施方式中，由電容器Cx來構(gòu)成過電壓抑制單元70,并且與電容器Cx串聯(lián)地 設(shè)置開關(guān)元件SW。此外，設(shè)置下述控制電路80 :檢測(cè)在整流電路61中整流后的向負(fù)載RL 輸入的輸入電壓（以下酌情稱作"負(fù)載輸入電壓"），并基于檢測(cè)到的負(fù)載輸入電壓來控制 開關(guān)元件SW的接通（0N)/斷開（OFF)。其他的構(gòu)成與實(shí)施方式1相同。
[0093] 控制電路80在檢測(cè)到的負(fù)載輸入電壓高于規(guī)定電壓以上時(shí)將開關(guān)元件SW控制為 接通，除此之外時(shí)將開關(guān)元件SW控制為斷開。規(guī)定電壓只要基于負(fù)載電路60的耐電壓等 來酌情設(shè)定即可。
[0094] 另外，電容器Cx的電容與實(shí)施方式1同樣地被設(shè)定。
[0095] 根據(jù)這種構(gòu)成，通過使受電裝置200從輸電裝置100分離而耦合電容Cm減少，從 而低頻側(cè)的諧振頻率接近于動(dòng)作頻率，如果負(fù)載輸入電壓上升至規(guī)定電壓以上，則開關(guān)元 件SW被控制為接通，電容器Cx被連接。由此，低頻側(cè)以及高頻側(cè)的各諧振頻率分別向低頻 側(cè)移動(dòng)。其結(jié)果，能夠防止低頻側(cè)的諧振頻率和動(dòng)作頻率的重疊，與上述各實(shí)施方式同樣 地，諧振頻率下的高的受電電極間電壓（過電壓）不會(huì)施加給負(fù)載電路60,能夠防止負(fù)載電 路60的損壞。
[0096] 圖8是表不實(shí)施方式4所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)中的、相對(duì)于稱合電容Cm的 負(fù)載電路輸入電壓的特性的圖。虛線是未設(shè)有電容器Cx以及開關(guān)元件SW的情況的特性。 根據(jù)本實(shí)施方式，如果負(fù)載電路輸入電壓上升至規(guī)定電壓以上，則開關(guān)元件SW被控制為接 通，由此來抑制負(fù)載輸入電壓的反彈，能夠使負(fù)載輸入電壓穩(wěn)定化。
[0097] 如以上，在本實(shí)施方式中，除了實(shí)施方式1的構(gòu)成之外還具備：控制電路80 (電壓 檢測(cè)電路），檢測(cè)構(gòu)成負(fù)載電路60的整流電路61的次級(jí)側(cè)的負(fù)載輸入電壓，并且在檢測(cè)到 的負(fù)載輸入電壓高于規(guī)定的電壓的情況下，輸出用于使開關(guān)元件SW變?yōu)榻油ǖ目刂菩盘?hào)； 和開關(guān)元件SW，接受控制信號(hào)，以將電容器Cx的連接切換為接通。
[0098] 由此，如果負(fù)載輸入電壓上升至規(guī)定電壓以上，則將開關(guān)元件SW控制為接通，由 此來抑制負(fù)載輸入電壓的反彈，能夠使負(fù)載輸入電壓穩(wěn)定化。
[0099] 在此，如果即便在通常輸電時(shí)也連接了電容器Cx，則受電電極間電壓變低，電力輸 送效率降低。但是，根據(jù)本實(shí)施方式，因?yàn)橹辉谪?fù)載輸入電壓上升至規(guī)定電壓以上時(shí)才連接 電容器Cx，所以能夠防止輸送效率的降低。
[0100](實(shí)施方式5)
[0101] 關(guān)于實(shí)施方式5進(jìn)行說明。圖9是表示實(shí)施方式5所涉及的無線電力輸送系統(tǒng)的 電路構(gòu)成的圖。
[0102] 在本實(shí)施方式中，由串聯(lián)地設(shè)置的兩個(gè)電容器Cxi、Cx2來構(gòu)成過電壓抑制單元 70,并且在這些電容器Cxl、Cx2之間設(shè)置開關(guān)元件SW。此外，設(shè)置下述控制電路80 :檢測(cè)在 整流電路61中整流后的負(fù)載輸入電壓，并且基于檢測(cè)到的電壓來控制開關(guān)元件SW的接通 /斷開。其他的構(gòu)成與實(shí)施方式1相同。
[0103] 根據(jù)這種構(gòu)成，可獲得與實(shí)施方式4同樣的效果。另外，在實(shí)施方式4中關(guān)于由一 個(gè)電容器Cx構(gòu)成了過電壓抑制單元70的情況進(jìn)行了說明，在實(shí)施方式5中關(guān)于由兩個(gè)電 容器Cxl、Cx2構(gòu)成了過電壓抑制單元70的情況進(jìn)行了說明。但是，也可以由三個(gè)以上的數(shù) 目的電容器來構(gòu)成過電壓抑制單元70。
[0104] 圖10是表示控制電路80的更具體的構(gòu)成的圖。
[0105] 在降壓變壓器TR2的一個(gè)輸出端T1連接了電容器Cxi以及開關(guān)元件SW1的串聯(lián) 電路，在另一個(gè)輸出端T2連接了電容器Cx2以及開關(guān)元件SW2的串聯(lián)電路。
[0106] 控制電路80具備比較器C0MP、電壓源Vc等。比較器C0MP比較對(duì)電壓源Vc的輸 出電壓進(jìn)行了分壓的基準(zhǔn)電壓、和整流電路61的脈動(dòng)去除用電容器Cr的電壓。而且，如果 脈動(dòng)去除用電容器Cr的電壓成為基準(zhǔn)電壓以上，則比較器C0MP向各開關(guān)元件SW1、SW2輸 出接通信號(hào)。
[0107] 根據(jù)這種構(gòu)成，能以簡單的構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)控制電路80。除了該電路之外，還能夠通過 具有滯后而使動(dòng)作穩(wěn)定化。作為開關(guān)元件，雖然使用了 FET，但是并不限定于此，也可應(yīng)用電 磁繼電器等的開關(guān)元件。
[0108] (其他的實(shí)施方式）
[0109] 另外，在實(shí)施方式4、5中說明過的具有開關(guān)元件的構(gòu)成，也可以適用于抑制分離 時(shí)的電壓變動(dòng)的目的之外的目的。例如，通過在正常動(dòng)作時(shí)控制開關(guān)元件，從而能夠使諧振 條件發(fā)生變化。即，也能夠用作想要使向后級(jí)電路輸出的電壓發(fā)生變化以縮窄后級(jí)電路的 輸入電壓的范圍時(shí)的限幅器。
[0110] 在實(shí)施方式4、5中，雖然關(guān)于由電容器構(gòu)成了作為過電壓抑制單元的阻抗元件的 情況進(jìn)行了說明，但是實(shí)施方式4?5的思想也可以適用于作為過電壓抑制單元的阻抗元 件為電感器或電阻的情況。
[0111] 在上述各實(shí)施方式中，雖然關(guān)于作為負(fù)載電路的二次電池大致成為充滿電狀態(tài)從 而負(fù)載阻抗變高的情況進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限定于此。例如，雖然負(fù)載電路不是 二次電池但是卻負(fù)載阻抗穩(wěn)定地或者暫時(shí)性變高的部件，從而本發(fā)明也可以適用于表示圖 13(b)那樣的特性的情形。
[0112] 在上述各實(shí)施方式中，雖然在降壓變壓器TR2的次級(jí)側(cè)并聯(lián)地設(shè)置了過電壓抑制 單元70,但是也可以設(shè)置在降壓變壓器TR2的初級(jí)側(cè)。在變壓器TR2的初級(jí)側(cè)設(shè)置過電壓 抑制單元70的情況下，需要將過電壓抑制單元70的電容器設(shè)為高耐電壓規(guī)格的電容器。
[0113] 符號(hào)說明
[0114] 10 電源電路
[0115] 20輸電裝置側(cè)諧振電路
[0116] 31輸電裝置側(cè)被動(dòng)電極
[0117] 32輸電裝置側(cè)主動(dòng)電極
[0118] 41受電裝置側(cè)被動(dòng)電極
[0119] 42受電裝置側(cè)主動(dòng)電極
[0120] 50受電裝置側(cè)諧振電路
[0121] 60負(fù)載電路
[0122] 61整流電路
[0123] 70過電壓抑制單元
[0124] 80控制電路
[0125] 100輸電裝置
[0126] 200受電裝置
[0127] Cpl電容器
[0128] Cp2電容器
[0129] Cx、Cxl、Cx2 電容器
[0130] Lx 電感器
[0131] Rx 電阻
[0132] RL 負(fù)載
[0133] SW、SW1、SW2 開關(guān)元件
[0134] TR1升壓變壓器
[0135] TR2降壓變壓器
【權(quán)利要求】
1. 一種受電裝置，接受從輸電裝置以無線的方式輸送的電力，該輸電裝置具備：產(chǎn)生 規(guī)定的輸電頻率的交流電壓的電源電路、至少一對(duì)輸電電極、和連接在所述電源電路與所 述至少一對(duì)輸電電極之間且在所述至少一對(duì)輸電電極之間施加交流電壓的諧振電路， 所述受電裝置具備： 負(fù)載電路； 至少一對(duì)受電電極，與所述輸電裝置的所述至少一對(duì)輸電電極相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，產(chǎn)生與 所述至少一對(duì)輸電電極之間的位置關(guān)系相應(yīng)的耦合電容； 諧振電路，連接在所述負(fù)載電路與所述至少一對(duì)受電電極之間，向所述負(fù)載電路施加 交流電壓；和 過電壓抑制單元，相對(duì)于所述所述受電裝置側(cè)諧振電路而并聯(lián)地連接， 所述過電壓抑制單元由阻抗元件構(gòu)成， 所述阻抗元件的阻抗的值被設(shè)定成：在所述輸電電極和所述受電電極的耦合電容從所 述輸電電極和所述受電電極具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的 過程中，較之于不連接所述阻抗元件的情況而抑制所述至少一對(duì)受電電極之間的電壓的上 升。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電裝置，其中， 所述阻抗元件是在所述輸電裝置側(cè)諧振電路和所述受電裝置側(cè)諧振電路通過所述耦 合電容發(fā)生了電容耦合時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)諧振頻率之內(nèi)、使低頻側(cè)的諧振頻率偏移規(guī)定的偏移 量的元件， 所述規(guī)定的偏移量的值被設(shè)定成：在所述輸電電極和所述受電電極的耦合電容從所述 輸電電極和所述受電電極具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過 程中，所述低頻側(cè)的諧振頻率不與所述規(guī)定的輸電頻率重疊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電裝置，其中， 所述阻抗元件是較之于不連接所述阻抗元件的情況而使從該受電裝置的所述諧振電 路觀察到的所述負(fù)載裝置側(cè)的阻抗降低的元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受電裝置，其中， 所述過電壓抑制單元為電容器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的受電裝置，其中， 在將使所述輸電電極和所述受電電極發(fā)生電容耦合時(shí)由該受電裝置側(cè)的所述諧振電 路產(chǎn)生的所述低頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為Π ，將高頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為f2,將所述規(guī)定的輸電 頻率設(shè)為f3之際， 所述電容器的電容被設(shè)定成：在所述輸電電極和所述受電電極的稱合電容從所述輸電 電極和所述受電電極具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化為大致零的過程中， 滿足Π < f3 < f2的關(guān)系。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受電裝置，其中， 所述過電壓抑制單元為電感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的受電裝置，其中， 在將使所述輸電電極和所述受電電極發(fā)生電容耦合時(shí)由該受電裝置側(cè)的所述諧振電 路產(chǎn)生的所述低頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為Π ，將高頻側(cè)的諧振頻率設(shè)為f2,將所述規(guī)定的輸電 頻率設(shè)為f3之際， 所述電感器的電感被設(shè)定成：在所述輸電電極和所述受電電極的稱合電容從所述輸電 電極和所述受電電極具有通常輸電時(shí)的規(guī)定的位置關(guān)系之際的值變化至大致零的過程中， 滿足f3 < fl < f2的關(guān)系。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的受電裝置，其中， 所述過電壓抑制單元為電阻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的受電裝置，其中， 所述電阻的電阻值被設(shè)定為10?100 Ω。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的受電裝置，其中， 與所述過電壓抑制單元串聯(lián)地設(shè)有開關(guān)元件，并且 設(shè)有：控制電路，檢測(cè)構(gòu)成所述負(fù)載電路的整流電路的次級(jí)側(cè)的電壓，在所檢測(cè)出的電 壓高于規(guī)定的電壓之際將所述開關(guān)元件控制成接通。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1?10中任一項(xiàng)所述的受電裝置，其中， 所述輸電裝置側(cè)諧振電路構(gòu)成為包含升壓變壓器， 所述受電裝置側(cè)諧振電路構(gòu)成為包含降壓變壓器。
12. -種電力輸送系統(tǒng)，包括： 輸電裝置，該輸電裝置具備：產(chǎn)生規(guī)定的頻率的交流電壓的電源電路、至少一對(duì)輸電電 極、和連接在所述電源電路與所述至少一對(duì)輸電電極之間且在所述至少一對(duì)輸電電極之間 施加交流電壓的諧振電路；和 權(quán)利要求1?11中任一項(xiàng)所述的受電裝置。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK104126264SQ201280070182
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月26日
【發(fā)明者】市川敬一, 高橋博宣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所