(57)【要約】【課題】整流回路により整流された電圧を平滑化するコンデンサーの寿命が短くなってしまうことを抑制することができるワイヤレス送電装置を提供する。【解決手段】受電コイルと磁気的に結合される送電コイルと、供給された交流電圧を整流する整流回路と、整流回路から供給される電圧を直流電圧に平滑化する第１コンデンサーと、第１コンデンサーによって平滑化された直流電圧を駆動周波数の交流電圧に変換する送電回路と、整流回路と送電回路とを接続する２つの伝送路間をバイパスする第２コンデンサーと、を備え、第２コンデンサーは、整流回路と送電回路との間において第１コンデンサーよりも送電回路側に設けられており、当該２つの伝送路のうち高電位側の伝送路において、第１コンデンサーと第２コンデンサーとの間に設けられたインダクター又は整流素子を備える、ワイヤレス送電装置。【選択図】図２
2019180203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス受電装置が備える受電コイルに交流電力を送電するワイヤレス送電装置であって、
前記受電コイルと磁気的に結合される送電コイルと、
供給された交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路が有する２つの出力端子間に設けられ、前記整流回路から供給される電圧を直流電圧に平滑化する第１コンデンサーと、
前記第１コンデンサーによって平滑化された直流電圧を駆動周波数の交流電圧に変換する送電回路と、
前記送電回路が有する２つの入力端子間に設けられ、前記整流回路と前記送電回路とを接続する２つの伝送路間をバイパスする第２コンデンサーと、
を備え、
前記第２コンデンサーは、前記整流回路と前記送電回路との間において前記第１コンデンサーよりも前記送電回路側に設けられており、
前記２つの伝送路のうち高電位側の伝送路において、前記第１コンデンサーと前記第２コンデンサーとの間に設けられたインダクター又は整流素子を備える、
ワイヤレス送電装置。
【請求項２】
前記高電位側の伝送路において、前記第１コンデンサーと前記第２コンデンサーとの間には、前記インダクターが備えられており、
前記第１コンデンサーと前記インダクターとによって構成されるローパスフィルターのカットオフ周波数が前記駆動周波数より小さくなるように、前記インダクターが有するインダクタンスが決められている、
請求項１に記載のワイヤレス送電装置。
【請求項３】
前記第１コンデンサーの静電容量、前記第２コンデンサーの静電容量、及び前記インダクタンスは、前記送電回路から前記第１コンデンサーに流れる電流が、前記送電回路から前記整流回路に向かって流れる電流よりも小さくなり、且つ、前記送電回路から前記第２コンデンサーに流れる電流よりも小さくなるように決められている、
請求項２に記載のワイヤレス送電装置。
【請求項４】
前記ワイヤレス受電装置と、
請求項１から３のうちいずれか一項に記載のワイヤレス送電装置と、
を備えるワイヤレス電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス送電装置、及びワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレスによる電力の伝送であるワイヤレス電力伝送に関する技術の研究や開発が行われている。
【０００３】
これに関し、ワイヤレス電力伝送によってワイヤレス受電装置が備える受電コイルに電力を伝送するワイヤレス送電装置であって、受電コイルと磁気的に結合する送電コイルと、入力された交流電圧を整流する整流回路と、整流回路によって整流された電圧を直流電圧に平滑化する平滑コンデンサーと、平滑コンデンサーによって平滑化された直流電圧を駆動周波数の交流電圧に変換し、変換した交流電圧を送電コイルに供給する送電回路とを備えたワイヤレス送電装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５２０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなワイヤレス送電装置とワイヤレス受電装置とを備えるワイヤレス電力伝送システムは、電気自動車等の移動体に搭載されたバッテリーの充電システム等に適用されることがある。このような場合、ワイヤレス電力伝送を行っている最中における送電コイルと受電コイルとの相対的な位置は、移動体の種類（例えば、電気自動車の車種）に応じた高さの違い（例えば、電気自動車の車高の違い）、移動体の停止位置の許容範囲の広さの違い等に応じて異なることが多い。その結果、当該場合において、当該ワイヤレス送電装置で、送電回路から送電コイルに供給される交流電流の位相を、送電回路から送電コイルに供給される交流電圧の位相と一致させることが困難な場合がある。送電回路から送電コイルに供給される交流電流の位相が送電回路から送電コイルに供給される交流電圧の位相と一致していない場合、送電回路の前段には、無効電流が流れる。その結果、送電回路に供給される直流電流のリプルは、大きくなる。そして、送電回路に供給される直流電流のリプルが大きくなると、平滑コンデンサーの寿命が短くなってしまうことがある。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、整流回路により整流された電圧を平滑化するコンデンサーの寿命が短くなってしまうことを抑制することができるワイヤレス送電装置、及びワイヤレス電力伝送システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、ワイヤレス受電装置が備える受電コイルに交流電力を送電するワイヤレス送電装置であって、前記受電コイルと磁気的に結合される送電コイルと、供給された交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路が有する２つの出力端子間に設けられ、前記整流回路から供給される電圧を直流電圧に平滑化する第１コンデンサーと、前記第１コンデンサーによって平滑化された直流電圧を駆動周波数の交流電圧に変換する送電回路と、前記送電回路が有する２つの入力端子間に設けられ、前記整流回路と前記送電回路とを接続する２つの伝送路間をバイパスする第２コンデンサーと、を備え、前記第２コンデンサーは、前記整流回路と前記送電回路との間において前記第１コンデンサーよりも前記送電回路側に設けられており、前記２つの伝送路のうち高電位側の伝送路において、前記第１コンデンサーと前記第２コンデンサーとの間に設けられたインダクター又は整流素子を備える、ワイヤレス送電装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、整流回路により整流された電圧を平滑化するコンデンサーの寿命が短くなってしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の構成の一例を示す図である。
【図２】ワイヤレス送電装置１０の構成の一例を示す図である。
【図３】インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の一例を示すグラフである。
【図４】インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の他の例を示すグラフである。
【図５】インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の更に他の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、本実施形態では、説明の便宜上、ワイヤレスによる電力の伝送をワイヤレス電力伝送と称して説明する。また、本実施形態では、直流電力に応じた電気信号、又は交流電力に応じた電気信号を伝送する導体のことを、伝送路と称して説明する。伝送路は、例えば、基板上にプリントされた導体である。なお、伝送路は、当該導体に代えて、線状に形成された導体である導線等であってもよい。
【００１１】
＜ワイヤレス電力伝送システムの概要＞
まず、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の概要について説明する。図１は、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の構成の一例を示す図である。
【００１２】
ワイヤレス電力伝送システム１は、ワイヤレス送電装置１０と、ワイヤレス受電装置２０を備える。
【００１３】
ワイヤレス電力伝送システム１では、ワイヤレス電力伝送によって電力がワイヤレス送電装置１０からワイヤレス受電装置２０に伝送される。より具体的には、ワイヤレス電力伝送システム１では、ワイヤレス電力伝送によって電力がワイヤレス送電装置１０が備える送電コイルＬ１（図１において不図示）からワイヤレス受電装置２０が備える受電コイルＬ２（図１において不図示）に伝送される。ワイヤレス電力伝送システム１は、例えば、磁界共鳴方式を用いてワイヤレス電力伝送を行う。なお、ワイヤレス電力伝送システム１は、磁界共鳴方式に代えて、他の方式を用いてワイヤレス電力伝送を行う構成であってもよい。
【００１４】
以下では、一例として、ワイヤレス電力伝送システム１が、図１に示したように、電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリー（二次電池）に対してワイヤレス電力伝送による充電を行うシステムに適用された場合について説明する。電気自動車ＥＶは、バッテリーに充電された電力によりモーターを駆動して走行する電動車両（移動体）である。図１に示した例では、ワイヤレス電力伝送システム１は、充電設備側の地面Ｇに設置されたワイヤレス送電装置１０と、電気自動車ＥＶに搭載されたワイヤレス受電装置２０とを備える。なお、ワイヤレス電力伝送システム１は、当該システムに適用される構成に代えて、他の装置、他のシステム等に適用される構成であってもよい。
【００１５】
ここで、磁界共鳴方式によるワイヤレス電力伝送では、ワイヤレス電力伝送システム１は、ワイヤレス送電装置１０が備える図示しない送電側共振回路（図１に示した例では、後述する送電コイルユニット１４に備えられている）とワイヤレス受電装置２０が備える図示しない受電側共振回路（図１に示した例では、後述する受電コイルユニット２１に備えられている）との間の共振周波数を近づけ（又は当該共振周波数を一致させ）、共振周波数付近の高周波電流及び電圧を送電コイルユニット１４に印加し、電磁的に共振（共鳴）させた受電コイルユニット２１に電力をワイヤレスで伝送（供給）する。
【００１６】
このため、本実施形態のワイヤレス電力伝送システム１は、充電ケーブルとの接続を行わずに、充電設備側から供給される電力をワイヤレスで電気自動車ＥＶに伝送しながら、電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリーに対してワイヤレス電力伝送による充電を行うことができる。
【００１７】
ここで、ワイヤレス電力伝送システム１と異なるワイヤレス電力伝送システム１Ｘとワイヤレス電力伝送システム１とを比較し、ワイヤレス電力伝送システム１について説明する。ワイヤレス電力伝送システム１Ｘは、例えば、従来のワイヤレス電力伝送システムのことである。ワイヤレス電力伝送システム１Ｘは、ワイヤレス送電装置１０Ｘと、ワイヤレス受電装置２０Ｘを備える。ワイヤレス送電装置１０Ｘは、例えば、従来のワイヤレス送電装置のことである。ワイヤレス受電装置２０Ｘは、例えば、従来のワイヤレス受電装置２０のことである。
【００１８】
ワイヤレス電力伝送システム１Ｘでは、ワイヤレス送電装置１０Ｘは、例えば、ワイヤレス受電装置２０Ｘが備える受電コイルＬ２Ｘと磁気的に結合される送電コイルＬ１Ｘと、入力された交流電圧を整流する整流回路と、整流回路によって整流された電圧を直流電圧に平滑化する平滑コンデンサーと、平滑コンデンサーによって平滑化された直流電圧を駆動周波数の交流電圧に変換し、変換した交流電圧を送電コイルに供給する送電回路とを備える。
【００１９】
このようなワイヤレス電力伝送システム１Ｘは、この一例におけるワイヤレス電力伝送システム１と同様に、前述の電気自動車ＥＶ等の移動体に搭載されたバッテリーの充電システム等に適用されることがある。このような場合、ワイヤレス電力伝送を行っている最中における送電コイルＬ１Ｘと受電コイルＬ２Ｘとの相対的な位置は、移動体の種類（例えば、電気自動車の車種）に応じた高さの違い（例えば、電気自動車の車高の違い）、移動体の停止位置の許容範囲の広さの違い等に応じて異なることが多い。その結果、当該場合において、ワイヤレス送電装置１０Ｘで、ワイヤレス送電装置１０Ｘが備える送電回路から送電コイルＬ１Ｘに供給される交流電流の位相を、当該送電回路から送電コイルＬ１Ｘに供給される交流電圧の位相と一致させることが困難な場合がある。当該送電回路から送電コイルＬ１Ｘに供給される交流電流の位相が当該送電回路から送電コイルＬ１Ｘに供給される交流電圧の位相と一致していない場合、当該送電回路の前段には、無効電流が流れる。その結果、当該送電回路に供給される直流電流のリプルは、大きくなる。そして、当該送電回路に供給される直流電流のリプルが大きくなると、ワイヤレス送電装置１０Ｘが備える平滑コンデンサーの寿命が短くなってしまうことがある。
【００２０】
このようなワイヤレス電力伝送システム１Ｘに対し、ワイヤレス電力伝送システム１では、ワイヤレス送電装置１０は、受電コイルＬ２と磁気的に結合される送電コイルＬ１と、供給された交流電圧を整流する整流回路と、整流回路が有する２つの出力端子間に設けられ、整流回路から供給される電圧を直流電圧に平滑化する第１コンデンサーと、第１コンデンサーによって平滑化された直流電圧を駆動周波数の交流電圧に変換する送電回路と、送電回路が有する２つの入力端子間に設けられ、整流回路と送電回路とを接続する２つの伝送路間をバイパスする第２コンデンサーと、を備える。また、ワイヤレス送電装置１０では、第２コンデンサーは、整流回路と送電回路との間において第１コンデンサーよりも送電回路側に設けられている。また、ワイヤレス送電装置１０は、当該２つの伝送路のうち高電位側の伝送路において、第１コンデンサーと第２コンデンサーとの間に設けられたインダクター又は整流素子を備える。これにより、ワイヤレス電力伝送システム１、及びワイヤレス送電装置１０は、送電回路の前段に流れる無効電流が第１コンデンサーに流れてしまうことを抑制することができる。その結果、ワイヤレス電力伝送システム１、及びワイヤレス送電装置１０は、整流回路により整流された電圧を平滑化する第１コンデンサーの寿命が短くなってしまうことを抑制することができる。以下では、このようなワイヤレス電力伝送システム１、及びワイヤレス送電装置１０の構成について詳しく説明する。
【００２１】
＜ワイヤレス電力伝送システムの構成＞
以下、図１を参照し、ワイヤレス電力伝送システム１の構成について説明する。
【００２２】
ワイヤレス送電装置１０は、変換回路１１と、付加回路１２と、送電回路１３と、送電コイルユニット１４を備える。一方、ワイヤレス受電装置２０は、受電コイルユニット２１と、整流平滑回路２２を備える。そして、ワイヤレス受電装置２０は、負荷Ｖｌｏａｄと接続可能である。図１に示した例では、ワイヤレス受電装置２０は、負荷Ｖｌｏａｄと接続されている。なお、ワイヤレス受電装置２０は、負荷Ｖｌｏａｄを備える構成であってもよい。
【００２３】
変換回路１１は、例えば、外部の商用電源Ｐと接続され、商用電源Ｐから入力される交流電圧を所望の直流電圧に変換するＡＣ（Alternating  Current）／ＤＣ（Direct  Current）コンバーターである。変換回路１１は、付加回路１２を介して送電回路１３と接続されている。変換回路１１は、当該交流電圧を変換した直流電圧を、付加回路１２を介して送電回路１３に供給する。
【００２４】
なお、変換回路１１は、付加回路１２を介して送電回路１３に対して直流電圧を供給するものであれば如何なるものであってもよい。例えば、変換回路１１は、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流平滑回路と力率改善を行うＰＦＣ（Power  Factor  Correction）回路とを組み合わせた変換回路であってもよく、当該整流平滑回路とスイッチングコンバーター等のスイッチング回路とを組み合わせた変換回路であってもよく、当該整流平滑回路を備えた変換回路のうち付加回路１２を介して送電回路１３に対して直流電圧を出力する他の変換回路であってもよい。
【００２５】
付加回路１２は、変換回路１１を構成する整流平滑回路の平滑コンデンサー（後述する第１コンデンサーＣ１）とともに、後述する送電回路１３から無効電流が流れた場合においてローパスフィルターとして機能する回路である。
【００２６】
送電回路１３は、付加回路１２を介して変換回路１１から供給される直流電圧を交流電圧に変換する。例えば、送電回路１３は、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路等である。送電回路１３は、送電コイルユニット１４に接続されている。送電回路１３は、後述する送電コイルユニット１４が備える送電側共振回路の共振周波数に基づいて駆動周波数が制御された交流電圧を送電コイルユニット１４に供給する。
【００２７】
送電コイルユニット１４は、送電側共振回路として、例えば、図１において図示しない送電コイルＬ１と、図示しないコンデンサーとを備えたＬＣ共振回路を備える。この場合、送電コイルユニット１４では、当該コンデンサーの静電容量を調整することにより、送電側共振回路の共振周波数を調整可能である。ワイヤレス送電装置１０は、送電側共振回路の共振周波数を、受電コイルユニット２１が備える受電側共振回路の共振周波数に近づけ（又は一致させ）、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を行う。なお、送電コイルユニット１４は、当該ＬＣ共振回路に代えて、送電コイルＬ１を備えた他の共振回路を送電側共振回路として備える構成であってもよい。また、送電コイルユニット１４は、送電側共振回路に加えて、他の回路、他の回路素子等を備える構成であってもよい。また、送電コイルユニット１４は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の磁気的結合を高める磁性体、送電コイルＬ１が発生させる磁界の外部への漏洩を抑制する電磁気遮蔽体等を備える構成であってもよい。
【００２８】
送電コイルＬ１は、例えば、銅、アルミニウム等からなるリッツ線をスパイラル状に巻き回したワイヤレス電力伝送用コイルである。本実施形態の送電コイルＬ１は、電気自動車ＥＶのフロアの下側と向かい合うように、地面Ｇの上に設置又は地面Ｇに埋設されている。以下では、一例として、送電コイルＬ１（すなわち、送電コイルユニット１４）が送電回路１３とともに地面Ｇの上に設置されている場合について説明する。
【００２９】
なお、ワイヤレス送電装置１０は、図示しない制御回路を更に備える。当該制御回路は、ワイヤレス送電装置１０を制御する。また、ワイヤレス送電装置１０は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の規格に基づく無線通信によって各種の情報の送受信をワイヤレス受電装置２０との間で行う図示しない無線通信回路を備える。
【００３０】
受電コイルユニット２１は、受電側共振回路として、例えば、図１において図示しない受電コイルＬ２と、図示しないコンデンサーとを備えたＬＣ共振回路を備える。この場合、受電コイルユニット２１は、当該コンデンサーの静電容量を調整することにより、受電側共振回路の共振周波数を調整可能である。ワイヤレス受電装置２０は、受電側共振回路の共振周波数を送電側共振回路の共振周波数に近づける（一致させる場合も含む）ことにより、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を行う。なお、受電コイルユニット２１は、当該ＬＣ共振回路に代えて、受電コイルＬ２を備えた他の共振回路を受電側共振回路として備える構成であってもよい。また、受電コイルユニット２１は、受電側共振回路に加えて、他の回路、他の回路素子等を備える構成であってもよい。また、受電コイルユニット２１は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の磁気的結合を高める磁性体、受電コイルＬ２が発生させる磁界の外部への漏洩を抑制する電磁気遮蔽体等を備える構成であってもよい。
【００３１】
整流平滑回路２２は、受電コイルユニット２１に接続され、受電コイルＬ２から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する。整流平滑回路２２は、負荷Ｖｌｏａｄと接続可能である。図１に示した例では、整流平滑回路２２は、負荷Ｖｌｏａｄと接続されている。整流平滑回路２２が負荷Ｖｌｏａｄと接続されている場合、整流平滑回路２２は、変換した直流電圧を負荷Ｖｌｏａｄに供給する。なお、ワイヤレス受電装置２０では、整流平滑回路２２は、負荷Ｖｌｏａｄと接続される場合において、充電回路を介して負荷Ｖｌｏａｄと接続される構成であってもよい。
【００３２】
ここで、負荷Ｖｌｏａｄは、整流平滑回路２２と接続されている場合、整流平滑回路２２から直流電圧が供給される。例えば、負荷Ｖｌｏａｄは、前述した電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリー、電気自動車ＥＶに搭載されたモーター等である。負荷Ｖｌｏａｄは、電力の需要状態（貯蔵状態又は消費状態）によって、等価抵抗値が時間とともに変わる抵抗負荷である。なお、ワイヤレス受電装置２０において、負荷Ｖｌｏａｄは、当該バッテリー、当該モーター等に代えて、整流平滑回路２２から直流電圧が供給される他の負荷であってもよい。
【００３３】
なお、ワイヤレス受電装置２０は、図示しない制御回路を更に備える。当該制御回路は、ワイヤレス受電装置２０を制御する。また、ワイヤレス受電装置２０は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の規格に基づく無線通信によって各種の情報の送受信をワイヤレス送電装置１０との間で行う図示しない無線通信回路を備える。
【００３４】
＜ワイヤレス受電装置の構成＞
以下、図２を参照し、ワイヤレス送電装置１０の構成について説明する。図２は、ワイヤレス送電装置１０の構成の一例を示す図である。
【００３５】
ワイヤレス送電装置１０は、前述した通り、変換回路１１と、付加回路１２と、送電回路１３と、送電コイルユニット１４を備える。そして、変換回路１１は、整流回路１１Ａと、第１コンデンサーＣ１を備える。また、付加回路１２は、第２コンデンサーＣ２と、インダクターＬを備える。なお、付加回路１２は、インダクターＬに代えて、整流素子を備える構成であってもよい。
【００３６】
整流回路１１Ａは、供給された交流電圧を整流して脈流電圧に変換する。図２に示した例では、整流回路１１Ａが有する２つの入力端子のうちの一方は、前述の商用電源Ｐが有する２つの出力端子のうちの一方と伝送路によって接続されている。また、当該２つの入力端子のうちの他方は、当該２つの出力端子のうちの他方と伝送路によって接続されている。このため、当該例では、整流回路１１Ａは、商用電源Ｐから供給された交流電圧を整流して脈流電圧に変換する。例えば、整流回路１１Ａは、１つのスイッチング素子を備える半波整流回路であってもよく、１つのダイオードを備える半波整流回路であってもよく、ブリッジ接続された４つのスイッチング素子又は４つのダイオードを備える全波整流回路であってもよく、供給された交流電圧を整流して脈流電圧に変換する他の整流回路であってもよい。整流回路１１Ａによって整流された脈流電圧は、第１コンデンサーＣ１によって直流電圧へと平滑化される。すなわち、前述の変換回路１１は、供給された交流電圧を整流して直流電圧に変換する。
【００３７】
また、整流回路１１Ａが有する２つの出力端子のうちの一方は、高電位側の出力端子であり、送電回路１３が有する２つの入力端子のうちの高電位側の入力端子と伝送路によって接続されている。また、当該２つの出力端子のうちの他方は、低電位側の出力端子であり、当該２つの入力端子のうちの低電位側の入力端子と伝送路によって接続されている。すなわち、変換回路１１は、第１コンデンサーＣ１によって平滑化された直流電圧を送電回路１３に供給する。
【００３８】
第１コンデンサーＣ１は、電解コンデンサーである。第１コンデンサーＣ１は、整流回路１１Ａが有する２つの出力端子間に設けられている。第１コンデンサーＣ１は、前述した通り、整流回路１１Ａによって整流された脈流電圧を直流電圧へと平滑化する平滑コンデンサーである。
【００３９】
第２コンデンサーＣ２は、第１コンデンサーＣ１と種類が異なるコンデンサーである。すなわち、第２コンデンサーＣ２は、電解コンデンサーと異なるコンデンサーである。具体的には、例えば、第２コンデンサーＣ２は、フィルムコンデンサー等である。第２コンデンサーＣ２は、送電回路１３が有する２つの入力端子間に設けられ、整流回路１１Ａと送電回路１３とを接続する２つの伝送路間をバイパスするバイパスコンデンサーである。ここで、第２コンデンサーＣ２は、整流回路１１Ａと送電回路１３との間において第１コンデンサーＣ１よりも送電回路１３側に設けられている。
【００４０】
インダクターＬは、例えば、コイルである。なお、インダクターＬは、コイルに代えて、他のインダクターであってもよい。インダクターＬは、整流回路１１Ａと送電回路１３とを接続する２つの伝送路のうち高電位側の伝送路において、第１コンデンサーＣ１と第２コンデンサーＣ２との間に設けられている。
【００４１】
ワイヤレス送電装置１０では、このように第２コンデンサーＣ２とインダクターＬとが設けられている。このため、ワイヤレス送電装置１０は、送電回路１３から送電コイルＬ１に供給される交流電流の位相が送電回路１３から送電コイルＬ１に供給される交流電圧の位相と一致していない場合であっても、送電回路１３から整流回路１１Ａへ無効電流が流れてしまうことを抑制することができる。また、当該であっても、ワイヤレス送電装置１０は、バイパスコンデンサーである第２コンデンサーＣ２によって無効電流が第１コンデンサーＣ１に流れてしまうことを抑制することができる。その結果、ワイヤレス電力伝送システム１、及びワイヤレス送電装置１０は、整流回路１１Ａにより整流された脈流電圧を平滑化する第１コンデンサーＣ１の寿命が短くなってしまうことを抑制することができる。
【００４２】
ここで、付加回路１２は、変換回路１１から供給される直流電圧に対して、第１コンデンサーＣ１の静電容量と、インダクターＬのインダクタンスとに応じたカットオフ周波数を有し、送電回路１３から送電コイルＬ１に供給される交流電流の位相が送電回路１３から送電コイルＬ１に供給される交流電圧の位相と一致していない場合において送電回路１３から流れる無効電流に対するローパスフィルターとして機能する。そして、当該インダクタンスは、当該カットオフ周波数が、送電回路１３の駆動周波数より小さくなるように決められている。これにより、ワイヤレス送電装置１０は、当該場合であっても、送電回路１３から変換回路１１に無効電流が流れてしまうことを抑制することができ、その結果、送電回路１３から第１コンデンサーＣ１に無効電流が流れてしまうことを、より確実に抑制することができる。なお、第１コンデンサーＣ１から整流回路１１Ａに流れる無効電流は、存在した場合であっても無視できる程度の大きさの電流であり、実質的に存在しない。このため、送電回路１３から整流回路１１Ａに向かって流れる無効電流に、送電回路１３から第１コンデンサーＣ１を介して整流回路１１Ａに流れる無効電流が含まれることは、実質的にはない。
【００４３】
また、ワイヤレス送電装置１０では、第１コンデンサーＣ１、第２コンデンサーＣ２、インダクターＬのそれぞれは、整流回路１１Ａから供給される脈流電圧に対して、第１コンデンサーＣ１の静電容量と、第２コンデンサーＣ２の静電容量と、インダクターＬのインダクタンスとに応じたカットオフ周波数を有し、送電回路１３から送電コイルＬ１に供給される交流電流の位相が送電回路１３から送電コイルＬ１に供給される交流電圧の位相と一致していない場合において送電回路１３から流れる無効電流に対するローパスフィルターとして機能する。そして、当該カットオフ周波数は、第１コンデンサーＣ１の静電容量と、第２コンデンサーＣ２の静電容量と、当該インダクタンスとのそれぞれが変化することによって変化する。このため、ワイヤレス送電装置１０では、第１コンデンサーＣ１の静電容量、第２コンデンサーＣ２の静電容量、及びインダクターＬのインダクタンスは、当該場合において、送電回路１３から第１コンデンサーＣ１に流れる無効電流が、送電回路１３から整流回路１１Ａに向かって流れる無効電流よりも小さくなり、且つ、送電回路１３から第２コンデンサーＣ２に流れる無効電流よりも小さくなるように決められている。これにより、ワイヤレス送電装置１０は、当該場合であっても、送電回路１３から第１コンデンサーＣ１に無効電流が流れてしまうことを、より確実に抑制することができる。
【００４４】
＜ワイヤレス送電装置におけるローパスフィルターのカットオフ周波数の具体例１＞
以下、ワイヤレス送電装置１０におけるローパスフィルターのカットオフ周波数の具体例１について説明する。前述した通り、ワイヤレス送電装置１０では、第１コンデンサーＣ１、第２コンデンサーＣ２、インダクターＬのそれぞれは、整流回路１１Ａから供給される脈流電圧に対して、第１コンデンサーＣ１の静電容量と、第２コンデンサーＣ２の静電容量と、インダクターＬのインダクタンスとに応じたカットオフ周波数を有し、送電回路１３から送電コイルＬ１に供給される交流電流の位相が送電回路１３から送電コイルＬ１に供給される交流電圧の位相と一致していない場合において送電回路１３から流れる無効電流に対するローパスフィルターとして機能する。以下では、説明の便宜上、当該ローパスフィルターを、有効ローパスフィルターと称して説明する。
【００４５】
例えば、あるシミュレーションでは、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１０［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数は、およそ７［ｋＨｚ］以下であることが望ましい。ただし、当該場合であっても、整流回路１１Ａのインピーダンス、送電回路１３のインピーダンス等の他のインピーダンスの影響によって、当該カットオフ周波数は、７［ｋＨｚ］よりも大きい周波数以下であることが望ましくなり得る。ここで、図３は、インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の一例を示すグラフである。具体的には、図３は、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１０［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合において、インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の一例を示すグラフである。
【００４６】
第１電流比率は、第１無効電流を第０無効電流によって除した値のことであり、すなわち、第０無効電流に対する第１無効電流の比率のことである。第０無効電流は、送電回路１３から整流回路１１Ａに向かって流れる無効電流のことである（前述したように、第１コンデンサーＣ１から整流回路１１Ａに流れる無効電流は、実質的に存在しない）。第１無効電流は、送電回路１３から第１コンデンサーＣ１に流れる無効電流のことである。第２電流比率は、第２無効電流を第０無効電流によって除した値のことであり、すなわち、第０無効電流に対する第２無効電流の比率のことである。第２無効電流は、送電回路１３から第２コンデンサーＣ２に流れる無効電流のことである。
【００４７】
図３に示したように、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数が７［ｋＨｚ］以下では、第２電流比率が１以上である一方、第１電流比率は、１未満である。すなわち、これは、我々が行ったシミュレーションでは、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１０［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数は、およそ７［ｋＨｚ］以下であることが望ましいことを示している。ここで、当該シミュレーションでは、当該場合、当該カットオフ周波数がおよそ７［ｋＨｚ］以下であることは、インダクターＬのインダクタンスが、およそ５０［μＨ］以下であることに対応している。
【００４８】
＜ワイヤレス送電装置におけるローパスフィルターのカットオフ周波数の具体例２＞
以下、ワイヤレス送電装置１０におけるローパスフィルターのカットオフ周波数の具体例２について説明する。
【００４９】
例えば、あるシミュレーションでは、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１０［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１０［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数は、およそ２．２［ｋＨｚ］以下であることが望ましい。ただし、当該場合であっても、整流回路１１Ａのインピーダンス、送電回路１３のインピーダンス等の他のインピーダンスの影響によって、当該カットオフ周波数は、２．２［ｋＨｚ］よりも大きい周波数以下であることが望ましくなり得る。ここで、図４は、インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の他の例を示すグラフである。具体的には、図４は、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１０［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１０［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合において、インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の一例を示すグラフである。
【００５０】
図４に示したように、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数が２．２［ｋＨｚ］以下では、第２電流比率が１以上である一方、第１電流比率は、１未満である。すなわち、これは、我々が行ったシミュレーションでは、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１０［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１０［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数は、およそ２．２［ｋＨｚ］以下であることが望ましいことを示している。ここで、当該シミュレーションでは、当該場合、当該カットオフ周波数がおよそ２．２［ｋＨｚ］以下であることは、インダクターＬのインダクタンスが、およそ５０［μＨ］以下であることに対応している。
【００５１】
＜ワイヤレス送電装置におけるローパスフィルターのカットオフ周波数の具体例３＞
以下、ワイヤレス送電装置１０におけるローパスフィルターのカットオフ周波数の具体例３について説明する。
【００５２】
例えば、あるシミュレーションでは、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数は、およそ０．７［ｋＨｚ］以下であることが望ましい。ただし、当該場合であっても、整流回路１１Ａのインピーダンス、送電回路１３のインピーダンス等の他のインピーダンスの影響によって、当該カットオフ周波数は、０．７［ｋＨｚ］よりも大きい周波数以下であることが望ましくなり得る。ここで、図５は、インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の更に他の例を示すグラフである。具体的には、図５は、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合において、インダクターＬのインダクタンスを変化させた場合における有効ローパスフィルターのカットオフ周波数の変化に対する第１電流比率と第２電流比率とのそれぞれの変化の一例を示すグラフである。
【００５３】
図５に示したように、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数が０．７［ｋＨｚ］以下では、第２電流比率が１以上である一方、第１電流比率は、１未満である。すなわち、これは、我々が行ったシミュレーションでは、第１コンデンサーＣ１の静電容量が１［ｍＦ］であり、第２コンデンサーＣ２の静電容量が１［μＦ］であり、送電回路１３の駆動周波数が１００［ｋＨｚ］である場合、有効ローパスフィルターのカットオフ周波数は、およそ０．７［ｋＨｚ］以下であることが望ましいことを示している。ここで、当該シミュレーションでは、当該場合、当該カットオフ周波数がおよそ０．７［ｋＨｚ］以下であることは、インダクターＬのインダクタンスが、およそ５［μＨ］以下であることに対応している。
【００５４】
以上のように、実施形態に係るワイヤレス送電装置（この一例において、ワイヤレス送電装置１０）は、ワイヤレス受電装置（この一例において、ワイヤレス受電装置２０）が備える受電コイル（この一例において、受電コイルＬ２）に交流電力を送電する。また、ワイヤレス送電装置は、受電コイルと磁気的に結合される送電コイル（この一例において、送電コイルＬ１）と、供給された交流電圧を整流する整流回路（この一例において、整流回路１１Ａ）と、整流回路が有する２つの出力端子間に設けられ、整流回路から供給される電圧を直流電圧に平滑化する第１コンデンサー（この一例において、第１コンデンサーＣ１）と、第１コンデンサーによって平滑化された直流電圧を駆動周波数の交流電圧に変換する送電回路（この一例において、送電回路１３）と、送電回路が有する２つの入力端子間に設けられ、整流回路と送電回路とを接続する２つの伝送路間をバイパスする第２コンデンサー（この一例において、第２コンデンサーＣ２）と、を備える。また、ワイヤレス送電装置では、第２コンデンサーは、整流回路と送電回路との間において第１コンデンサーよりも送電回路側に設けられている。また、ワイヤレス送電装置は、当該２つの伝送路のうち高電位側の伝送路において、第１コンデンサーと第２コンデンサーとの間に設けられたインダクター（この一例において、インダクターＬ）又は整流素子を備える。これにより、ワイヤレス送電装置は、整流回路により整流された電圧を平滑化するコンデンサーの寿命が短くなってしまうことを抑制することができる。
【００５５】
また、ワイヤレス送電装置では、整流回路と送電回路とを接続する２つの伝送路のうち高電位側の伝送路において、第１コンデンサーと第２コンデンサーとの間には、インダクターが備えられている。また、ワイヤレス送電装置では、第１コンデンサーとインダクターとによって構成されるローパスフィルターのカットオフ周波数が駆動周波数より小さくなるように、インダクターが有するインダクタンスが決められている。これにより、ワイヤレス送電装置は、整流回路により整流された電圧を平滑化するコンデンサーに送電回路から無効電流が流れてしまうことを、より確実に抑制することができる。
【００５６】
また、ワイヤレス送電装置では、第１コンデンサーの静電容量、第２コンデンサーの静電容量、及びインダクターのインダクタンスは、送電回路から第１コンデンサーに流れる電流（この一例において、第１無効電流）が、送電回路から整流回路に流れる電流（この一例において、第０無効電流）よりも小さくなり、且つ、送電回路から第２コンデンサーに流れる電流（この一例において、第２無効電流）よりも小さくなるように決められている。これにより、ワイヤレス送電装置は、整流回路により整流された電圧を平滑化するコンデンサーに送電回路から無効電流が流れてしまうことを、より確実に抑制することができる。
【００５７】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１、１Ｘ…ワイヤレス電力伝送システム、１０、１０Ｘ…ワイヤレス送電装置、１１…変換回路、１１Ａ…整流回路、１２…付加回路、１３…送電回路、１４…送電コイルユニット、２０、２０Ｘ…ワイヤレス受電装置、２１…受電コイルユニット、２２…整流平滑回路、Ｃ１…第１コンデンサー、Ｃ２…第２コンデンサー、ＥＶ…電気自動車、Ｇ…地面、Ｌ…インダクター、Ｌ１…送電コイル、Ｌ２…受電コイル、Ｐ…商用電源、Ｖｌｏａｄ…負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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