(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルタ及び送電部を含む送電回路において、高調波成分を低減するフィルタ機能を確保しつつも、フィルタを構成する素子の数を低減して送電回路の製造コストの低減が図られた送電回路を提供する。【解決手段】送電回路１９は、ＬＣフィルタ１６が第２誘導素子３５を含む場合には、第１容量素子３６及び第２誘導素子に加えて、第１容量素子と同等のキャパシタンスを有する第２容量素子２３を第３ノード３８及び第４ノード３９の間にさらに接続し、仮想的に構成されるπ型フィルタの遮断周波数が、駆動周波数である第１の周波数よりも大きく、かつ、第１の周波数の倍の周波数である第２の周波数よりも小さいように設定される。【選択図】図２
2017070062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の駆動周波数を有する送電電力を第１ノードおよび第２ノード間に出力するインバータと、
前記第１ノードおよび前記第２ノードと、第３および第４ノードとの間に接続されたＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタを通過して前記第３および第４ノード間に伝達された前記送電電力を、外部に設けられた受電コイルに対して電気的に非接触な状態で送電する送電部とを備え、
前記送電部は、
前記第３ノードおよび前記第４ノード間に電気的に接続され、前記受電コイルとの間で磁気結合された送電コイルと、
前記第３ノードおよび前記第４ノード間に、前記送電コイルに対して直列または並列に電気的に接続された少なくとも１個の送電キャパシタとを含み、
前記ＬＣフィルタは、前記第１ノードおよび前記第２ノードならびに前記第３ノードおよび第４ノードを経由して、前記インバータおよび前記送電部に対して並列に接続された第１容量素子と、
前記第１ノードから前記第１容量素子を経由して前記第２ノードに至る第１の経路において前記第１容量素子に対して電気的に直列に接続された第１誘導素子、および、前記第３ノードから前記第１容量素子を経由して前記第４ノードに至る第２の経路において前記第１容量素子に対して電気的に直列に接続された第２誘導素子のいずれか一方とを含み、
前記送電コイルおよび前記送電キャパシタの合成インピーダンスは、前記第３ノードおよび前記第４ノード間に接続された仮想的なＬＣ共振回路に対して、前記ＬＣフィルタの構成に応じた仮想素子が接続された仮想回路の合成インピーダンスと同等であり、
前記ＬＣ共振回路は、前記送電コイルおよび前記送電キャパシタによって構成される共に前記駆動周波数を共振周波数として有し、
前記仮想素子は、
前記ＬＣフィルタが前記第１誘導素子を含む場合には、前記第３ノードに対して直列接続された第３誘導素子である一方で、
前記ＬＣフィルタが前記第２誘導素子を含む場合には、前記第１ノードおよび前記第２ノードに間に接続された第２容量素子であり、
前記ＬＣフィルタが前記第１誘導素子を含む場合には、前記第１誘導素子および前記第１誘導素子に加えて、前記第１誘導素子と同等のインダクタンスを有する前記第３誘導素子が前記第２の経路にさらに接続されることによって仮想的に構成されるＴ型フィルタの遮断周波数が、前記駆動周波数である第１の周波数よりも大きく、かつ、前記第１の周波数の倍の周波数である第２の周波数よりも小さく、
前記ＬＣフィルタが前記第２誘導素子を含む場合には、前記第１容量素子および前記第２誘導素子に加えて、前記第１容量素子と同等のキャパシタンスを有する前記第２容量素子を前記第３および第４ノードの間にさらに接続されることによって仮想的に構成されるπ型フィルタの遮断周波数が、前記第１の周波数よりも大きく、かつ、前記第２の周波数よりも小さいように設定される、送電回路。
【請求項２】
外部に設けられた送電コイルから電気的に非接触な状態で受電して、第１ノードおよび第２ノードに受電電力を出力する受電部と、
前記第１ノードおよび前記第２ノードと、第３ノードおよび前記第４ノードとの間に接続されたＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタを通過して前記第３ノードおよび前記第４ノード間に伝達された前記受電電力を直流電力に変換して出力する整流器とを備え、
前記受電部は、
前記第１ノードおよび前記第２ノード間に電気的に接続され、前記送電コイルとの間で磁気結合された受電コイルと、
前記第１ノードおよび前記第２ノード間に、前記受電コイルに対して直列または並列に電気的に接続された少なくとも１個の受電キャパシタとを含み、
前記ＬＣフィルタは、前記第１ノードおよび前記第２ノードならびに前記第３ノードおよび前記第４ノードを経由して、前記受電コイルおよび前記整流器に対して並列に接続された第１容量素子と、
前記第１ノードから前記第１容量素子を経由して前記第２ノードに至る第１の経路において前記第１容量素子に対して電気的に直列に接続された第１誘導素子、および、前記第３ノードから前記第１容量素子を経由して前記第４ノードに至る第２の経路において前記第１容量素子に対して電気的に直列に接続された第２誘導素子のいずれか一方とを含み、
前記受電コイルおよび前記受電キャパシタの合成インピーダンスは、前記第１ノードおよび前記第２ノード間に接続された仮想的なＬＣ共振回路に対して、前記ＬＣフィルタの構成に応じた仮想素子が接続された仮想回路の合成インピーダンスと同等であり、
前記ＬＣ共振回路は、前記送電コイルおよび前記送電キャパシタによって構成されると共に前記駆動周波数を共振周波数として有し、
前記仮想素子は、
前記ＬＣフィルタが前記第１誘導素子を含む場合には、前記第１ノードおよび前記第２ノードに並列接続された第２容量素子である一方で、
前記ＬＣフィルタが前記第２誘導素子を含む場合には、前記第１ノードに対して直列接続された誘導素子であり、
前記ＬＣフィルタが前記第１誘導素子を含む場合には、前記第１誘導素子および前記第１容量素子に加えて、前記第１容量素子と同等のキャパシタンスを有する第２容量素子を前記第１ノードおよび前記第２ノードの間にさらに接続することによって仮想的に構成されるπ型フィルタの遮断周波数が、前記駆動周波数である第１の周波数よりも大きく、かつ、前記第１の周波数の倍の周波数である第２の周波数よりも小さく、
前記ＬＣフィルタが前記第２誘導素子を含む場合には、前記第２誘導素子および前記第１容量素子に加えて、前記第１誘導素子と同等のインダクタンスを有する誘導素子が前記第１の経路にさらに接続されることによって仮想的に構成されるＴ型フィルタの遮断周波数が、前記第１の周波数よりも大きく、かつ、前記第２の周波数よりも小さいように設定される、受電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電回路および受電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電気的に非接触な状態で送電装置から受電装置に電力を送電する非接触送電システムについて各種提案されている（特許文献１〜５）。
【０００３】
特開２００２−４９４２８号公報に記載された送電装置の送電回路は、インバータと、インバータに接続された４次フィルタと、４次フィルタに接続された送電誘導素子とを含む。この４次フィルタは、インバータから供給される電力から高調波成分を減衰させて、送電誘導素子に電力を供給する。また、上記の特開２００２−４９４２８号公報に記載された受電装置の受電回路は、受電誘導素子および容量素子によって形成された並列共振回路と、この並列共振回路に接続された３次フィルタと、３次フィルタに接続された整流器とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献５】特開２０１３−１２６３２７号公報
【特許文献６】特開２００２−４９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００２−４９４２８号公報に記載された送電回路には、４次フィルタが設けられており、この４次フィルタは、２つのインダクタと、２つの容量素子によって形成されている。このように４次フィルタを構成する素子数が多く、送電回路の製造コストは高いという問題がある。
【０００６】
受電回路においても３次フィルタが設けられており、当該３次フィルタも、２つの誘導素子と、１つの容量素子によって形成されている。このように３次フィルタを構成する素子数が多く、受電回路の製造コストが高いという問題がある。
【０００７】
その一方で、単純に３次フィルタや４次フィルタを構成する素子を省略したのでは、基本周波数の高調波成分を減衰させるというフィルタ本来の機能が劣化するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、フィルタおよび送電部を含む送電回路において、高調波成分を低減するフィルタ機能を確保しつつも、フィルタを構成する素子の数を低減して送電回路の製造コストの低減が図られた送電回路を提供することである。
【０００９】
第２の目的は、フィルタおよび受電部を含む受電回路において、フィルタの機能を確保しつつも、フィルタを構成する素子の数を低減することで送電回路の製造コストの低減が図られた受電回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る送電回路は、所定の駆動周波数を有する送電電力を第１ノードおよび第２ノード間に出力するインバータと、第１ノードおよび第２ノードと、第３および第４ノードとの間に接続されたＬＣフィルタと、ＬＣフィルタを通過して第３および第４ノード間に伝達された送電電力を、外部に設けられた受電コイルに対して電気的に非接触な状態で送電する送電部とを備える。
【００１１】
上記送電部は、第３ノードおよび第４ノード間に電気的に接続され、受電コイルとの間で磁気結合された送電コイルと、第３ノードおよび第４ノード間に、送電コイルに対して直列または並列に電気的に接続された少なくとも１個の送電キャパシタとを含む。
【００１２】
上記ＬＣフィルタは、第１ノードおよび第２ノードならびに第３ノードおよび第４ノードを経由して、インバータおよび送電部に対して並列に接続された第１容量素子と、第１ノードから第１容量素子を経由して第２ノードに至る第１の経路において第１容量素子に対して電気的に直列に接続された第１誘導素子、および、第３ノードから第１容量素子を経由して第４ノードに至る第２の経路において第１容量素子に対して電気的に直列に接続された第２誘導素子のいずれか一方とを含む。
【００１３】
上記送電コイルおよび送電キャパシタの合成インピーダンスは、第３ノードおよび第４ノード間に接続された仮想的なＬＣ共振回路に対して、ＬＣフィルタの構成に応じた仮想素子が接続された仮想回路の合成インピーダンスと同等である。
【００１４】
上記ＬＣ共振回路は、送電コイルおよび送電キャパシタによって構成される共に駆動周波数を共振周波数として有する。
【００１５】
上記仮想素子は、ＬＣフィルタが第１誘導素子を含む場合には、第３ノードに対して直列接続された誘導素子である。その一方で、上記ＬＣフィルタが第２誘導素子を含む場合には、第１ノードおよび第２ノードに間に接続された第２容量素子である。
【００１６】
上記ＬＣフィルタが第１誘導素子を含む場合には、第１誘導素子および第１誘導素子に加えて、第１誘導素子と同等のインダクタンスを有する誘導素子が第２の経路にさらに接続されることによって仮想的に構成されるＴ型フィルタの遮断周波数が、駆動周波数である第１の周波数よりも大きく、かつ、第１の周波数の倍の周波数である第２の周波数よりも小さい。
【００１７】
上記ＬＣフィルタが第２誘導素子を含む場合には、第１容量素子および第２誘導素子に加えて、容量素子と同等のキャパシタンスを有する第２容量素子を第３および第４ノードの間にさらに接続されることによって仮想的に構成されるπ型フィルタの遮断周波数が、第１の周波数よりも大きく、かつ、第２の周波数よりも小さいように設定される。
【００１８】
上記の送電回路において、上記の送電回路において、ＬＣフィルタに第１ノードおよび第２ノードに並列に第１容量素子が設けられ、上記第１誘導素子が設けられた場合においては、送電部のインピーダンスは、上記ＬＣ共振器のインピーダンスと、第２の経路に仮想接続された第３誘導素子のインピーダンスとの合成インピーダンスになる。なお、仮想の第３誘導素子の容量は、第１誘導素子のインダクタンスと同一である。当該送電回路を第１送電回路とすると、第１送電回路の送電部は、インピーダンスの観点において、ＬＣ共振器と、上記第３誘導素子とに分割することができる。
【００１９】
このため、第１送電回路は、インピーダンスの観点から下記の等価回路と同じである。等価回路は、ＬＣ共振器と、Ｔ型フィルタとを備え、Ｔ型フィルタは、仮想接続された第３誘導素子と、第１ノードおよび第２ノードの間に並列に接続された容量素子と、第１誘導素子とを含む。このＴ型フィルタによって、駆動周波数の高調波成分が減衰される。
【００２０】
すなわち、第１送電回路においても、上記の等価回路と同様に、駆動周波数の高調波成分を減衰させることができる。さらに、第１送電回路においては、送電部に第３誘導素子が組み込まれているため、第１送電回路の素子数は、上記等価回路の素子数よりも少ない。
【００２１】
第２誘導素子が設けられている場合においては、送電部のインピーダンスは、ＬＣ共振器のインピーダンスと、第３ノードおよび第４ノードに並列に仮想的に接続された第２容量素子のインピーダンスとの合成インピーダンスになる。なお、第２容量素子のキャパシタンスは、第１ノードおよび第２ノードに並列に接続された第１容量素子の容量と同じである。
【００２２】
当該送電回路を第１送電回路とすると、第１送電回路の送電部は、ＬＣ共振器と、第３ノードおよび第４ノードに並列に接続された第２容量素子とに分割することができる。
【００２３】
そのため、第１送電回路は、インピーダンスの観点から下記のような等価回路と同じである。等価回路は、ＬＣ共振器と、π型フィルタとを備え、π型フィルタは、第２容量素子と、第１ノードおよび第２ノードに並列接続された第１容量素子と、第１経路に設けられた第１誘導素子とによって形成される。このπ型フィルタによって、駆動周波数の高調波成分が減衰される。
【００２４】
そして、第１送電回路においても、上記の等価回路と同様に、駆動周波数の高調波成分を減衰させることができると共に、上記のように、第２容量素子が送電部に取り込まれているため、第１送電回路を構成する素子数は、上記の等価回路を構成する素子数よりも少なくすることができる。
【００２５】
受電回路は、外部に設けられた送電コイルから電気的に非接触な状態で受電して、第１ノードおよび第２ノードに受電電力を出力する受電コイルと、第１ノードおよび第２ノードと、第３ノードおよび第４ノードとの間に接続されたＬＣフィルタと、ＬＣフィルタを通過して第３ノードおよび第４ノード間に伝達された受電電力を直流電力に変換して出力する整流器とを備える。
【００２６】
上記受電部は、第１ノードおよび第２ノード間に電気的に接続され、送電コイルとの間で磁気結合された受電コイルと、第１ノードおよび第２ノード間に、受電コイルに対して直列または並列に電気的に接続された少なくとも１個の受電キャパシタとを含む。
【００２７】
上記ＬＣフィルタは、第１ノードおよび第２ノードならびに第３ノードおよび第４ノードを経由して、受電コイルおよび整流器に対して並列に接続された第１容量素子と、第１ノードから第１容量素子を経由して第２ノードに至る第１の経路において第１容量素子に対して電気的に直列に接続された第１誘導素子、および、第３ノードから第１容量素子を経由して第４ノードに至る第２の経路において第１容量素子に対して電気的に直列に接続された第２誘導素子のいずれか一方とを含む。
【００２８】
上記受電コイルおよび受電キャパシタの合成インピーダンスは、第１ノードおよび第２ノード間に接続された仮想的なＬＣ共振回路に対して、ＬＣフィルタの構成に応じた仮想素子が接続された仮想回路の合成インピーダンスと同等である。
【００２９】
上記ＬＣ共振回路は、送電コイルおよび送電キャパシタによって構成されると共に駆動周波数を共振周波数として有する。
【００３０】
上記記仮想素子は、ＬＣフィルタが第１誘導素子を含む場合には、第１ノードおよび第２ノードに並列接続された第２容量素子である。一方で、上記ＬＣフィルタが第２誘導素子を含む場合には、第１ノードに対して直列接続された誘導素子である。
【００３１】
上記ＬＣフィルタが第１誘導素子を含む場合には、第１誘導素子および第１容量素子に加えて、第１容量素子と同等のキャパシタンスを有する第２容量素子を第１ノードおよび第２ノードの間にさらに接続することによって仮想的に構成されるπ型フィルタの遮断周波数が、駆動周波数である第１の周波数よりも大きく、かつ、第１の周波数の倍の周波数である第２の周波数よりも小さい。
【００３２】
上記ＬＣフィルタが第２誘導素子を含む場合には、第２誘導素子および第１容量素子に加えて、第１誘導素子と同等のインダクタンスを有する誘導素子が第１の経路にさらに接続されることによって仮想的に構成されるＴ型フィルタの遮断周波数が、第１の周波数よりも大きく、かつ、第２の周波数よりも小さいように設定される。
【００３３】
上記の受電回路においても、フィルタとしての機能を確保しつつも、素子数の低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る送電回路によれば、送電部に供給される交流電流に駆動周波数の高調波成分が含まれることを抑制することができると共に、送電回路を構成する素子数を低減することができる。
【００３５】
本発明に係る受電回路によれば、整流器に供給される交流電流に駆動周波数の高調波成分が含まれることを抑制することができると共に、受電回路を構成する素子数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施の形態に係る非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。
【図２】送電回路１９および受電回路１４を示す回路図である。
【図３】整流器１２の回路構成を示す回路図である。
【図４】図２に示す送電回路１９および受電回路１４の等価回路である、送電回路１９Ａおよび受電回路１４Ａを示す回路図である。
【図５】ＬＣフィルタ１６およびコイル５１によって形成されるＴ型フィルタの伝搬遮断特性を示すグラフである。
【図６】比較例としての送電回路を示す回路図である。
【図７】送電回路１９および受電回路１４の変形例を示す回路図である。
【図８】実施の形態２に係る送電回路１９Ｂおよび受電回路１４Ｂを示す回路図である。
【図９】実施の形態３に係る送電回路１９Ｃを示す回路図である。
【図１０】送電回路１９Ｃの等価回路である送電回路１９Ｄを示す回路図である。
【図１１】実施の形態４に係る送電回路１９Ｅを示す回路図である。
【図１２】送電回路１９Ｅの等価回路を示す回路図である。
【図１３】実施の形態５に係る送電回路１９Ｇを示す回路図である。
【図１４】送電回路１９Ｇの等価回路を示す。
【図１５】本実施の形態６に係る受電回路１４Ｉを示す回路図である。
【図１６】図１５に示す受電回路１４Ｉの等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。この図１に示すように、非接触充電システム１は、受電装置２およびバッテリ３を含む車両４と、受電装置２に非接触で電力を送電する送電装置５とを含む。なお、送電装置５には、電源６が接続されており、電源６から送電装置５に交流電力が供給される。
【００３８】
受電装置２は、車両４の底面に配置されるケース１３と、このケース１３内に収容された受電回路１４とを含む。
【００３９】
受電回路１４は、受電部１０と、フィルタ１１と、整流器１２とを含む。受電部１０は、受電コイル２０および受電キャパシタ２１を含み、受電コイル２０および受電キャパシタ２１によってＬＣ共振回路が形成される。受電装置２は、たとえば、車両４の底面に配置されている。
【００４０】
送電装置５は、ケース１８と、ケース１８内に収容された送電回路１９とを含む。送電回路１９は、送電部１５と、フィルタ１６と、変換器１７とを含み、送電回路１９には、送電装置５の外部に設けられた電源６から交流電力が供給される。送電部１５は、送電コイル２２および送電キャパシタ２３を含む。送電装置５は、たとえば、地面に配置される。
【００４１】
図２は、送電回路１９および受電回路１４を示す回路図である。この図２に示すように、変換器１７はノード３０およびノード３７に接続され、送電部１５は、ノード３８およびノード３９に接続されている。
【００４２】
ＬＣフィルタ１６は、ノード３０およびノード３７と、ノード３８およびノード３９とに接続されている。
【００４３】
変換器１７は、電源６から供給される交流電力を直流電力に変換する整流器３３と、整流器３３からの直流電力を交流電力に変換して、ノード３０およびノード３７に交流電流を出力するインバータ３４とを含む。
【００４４】
インバータ３４から出力される交流電流および交流電圧の周波数は、たとえば、８５ｋＨｚ程度である。
【００４５】
送電部１５は、ノード３８に直列に接続された送電キャパシタ２３と、ノード３９および送電キャパシタ２３に接続された送電コイル２２とを含む。
【００４６】
ＬＣフィルタ１６は、ノード３０に直列に接続されたフィルタコイル３５と、キャパシタ３６とを含む。キャパシタ３６は、ノード３０およびノード３７を経由してインバータ３４に並列になるように接続されると共に、ノード３８およびノード３９を経由して、送電コイル２２に並列になるように接続されている。
【００４７】
ノード３０からキャパシタ３６を通り、ノード３７に至る経路を経路２８とすると、フィルタコイル３５は、経路２８に設けられている。
【００４８】
なお、キャパシタ３６の一方の電極は、フィルタコイル３５とノード３８との間に位置する接続ノード３２に接続されている。キャパシタ３６の他方の電極は、ノード３７およびノード３９に位置する接続ノード３１に接続されている。
【００４９】
受電回路１４において、受電部１０はノード６０およびノード６１に接続されており、整流器１２はノード６２およびノード６３に接続されている。フィルタ１１は、ノード６０およびノード６１と、ノード６２およびノード６３とに接続されている。
【００５０】
受電部１０は、ノード６０およびノード６１の間に接続された受電コイル２０および受電キャパシタ２１を含む。受電キャパシタ２１は、ノード６０に直列に接続され、受電コイル２０は、受電キャパシタ２１およびノード６１に接続されている。
【００５１】
受電部１０は、送電部１５から電気的に非接触な状態で電力を受電して、送電部１５から受電した受電電力をノード６０およびノード６１に出力する。
【００５２】
フィルタ１１は、ノード６２およびノード６０の間に直列接続されたフィルタコイル４４と、受電コイル２０および整流器１２に並列になるように接続されたキャパシタ４３とを含む。
【００５３】
キャパシタ４３の一方の電極は、ノード６０とフィルタコイル４４との間に位置する接続ノード４０に接続され、キャパシタ４３の他方の電極は、ノード６１およびノード６３の間に位置する接続ノード４１に接続されている。
【００５４】
このため、キャパシタ４３は、ノード６０およびノード６１を経由して、受電コイル２０に対して並列になるように接続されている。また、キャパシタ４３は、ノード６２およびノード６３を経由して整流器１２に並列になるように接続されている。
【００５５】
ここで、ノード６２、キャパシタ４３およびノード６３に至る経路を経路２９とすると、フィルタコイル４４は経路２９に設けられている。
【００５６】
整流器１２は、倍電圧整流器であり、図３は、整流器１２の回路構成を示す回路図である。この図３に示すように、整流器１２は、ダイオード４５，４６，４７，４８と、キャパシタ４９，５０とを含む。図２において、整流器１２は、ノード６２およびノード６３から入力される交流電力を直流電力に変換して、バッテリ３に出力する。
【００５７】
次に、送電回路１９のフィルタコイル３５のインダクタンスと、キャパシタ３６と、送電キャパシタ２３のキャパシタンスとについて説明する。
【００５８】
送電コイル２２に流れる電流の上限電流を「電流Ｉmax22」とし、インバータ３４の出力電圧の上限電圧を「電圧Ｖmax34」とする。ＬＣフィルタ１６のインピーダンスを「Ｚ16」とする。そして、インバータ３４から出力される交流電力の周波数および角周波数を駆動周波数「ｆｃ」および駆動角周波数「ωC」とする。また、送電コイル２２のインダクタンスを「Ｌ22」とする。
【００５９】
送電コイル２２に流れる電流量が多くなると、送電コイル２２で生じる発熱量が多くなり、送電コイル２２が高温となる。そこで、送電コイル２２の耐熱温度に基づいて、「電流Ｉmax22」が設定される。
【００６０】
電圧Ｖmax34は、インバータ３４の構成によって確定する固定値である。送電装置５から受電装置２に電力を送電してバッテリ３を充電する際には、インバータ３４から出力される電圧が電圧Ｖmax34となるように、変換器１７が駆動する。
【００６１】
電力送電時において、ＬＣフィルタ１６に入力される電圧は、電圧Ｖmax34でり、ＬＣフィルタ１６から出力される電流は、電流Ｉmax22となる。このためインピーダンスＺ16は、下記のように示すことができる。
【００６２】
【数１】
2017070062.tif 000003
【００６３】
そして、フィルタコイル３５のインダクタンスを「Ｌ35」とすると、インダクタンスＬ35は、下記のように設定される。
【００６４】
【数２】
2017070062.tif 000004
【００６５】
また、キャパシタ３６のキャパシタンスを「Ｃ36」とすると、キャパシタンスＣ36は、下記のように設定されている。
【００６６】
【数３】
2017070062.tif 000005
【００６７】
そして、送電キャパシタ２３のキャパシタンスを「Ｃ23」とすると、キャパシタンスＣ23は、下記のように設定されている。
【００６８】
【数４】
2017070062.tif 000006
【００６９】
次に、受電回路１４の受電キャパシタ２１のキャパシタンス、キャパシタ４３のキャパシタンスおよびフィルタコイル４４のインダクタンスについて説明する。
【００７０】
ここで、受電コイル２０を流れる電流量の上限値を「Ｉmax20」とする。整流器１２に入力される電圧の電圧を「Ｖ12」とし、バッテリ３の電圧を「Ｖｂ」とする。そして、受電コイル２０のインダクタンスを「Ｌ20」とする。整流器１２は、倍電圧整流器であるため、Ｖ12は、下記のように示すことができる。
【００７１】
【数５】
2017070062.tif 000007
【００７２】
フィルタ１１のインピーダンスを「Ｚ11」とすると、Ｚ11は、下記のように示すことができる。
【００７３】
【数６】
2017070062.tif 000008
【００７４】
そして、キャパシタ４３のキャパシタンスを「Ｃ43」とすると、Ｃ43は、下記のように設定されている。
【００７５】
【数７】
2017070062.tif 000009
【００７６】
また、フィルタコイル４４のインダクタンスを「Ｌ44」とすると、「Ｌ44」は、下記のように設定されている。
【００７７】
【数８】
2017070062.tif 000010
【００７８】
また、受電キャパシタ２１のキャパシタンスを「Ｃ21」とすると、Ｃ21は、下記のように設定されている。
【００７９】
【数９】
2017070062.tif 000011
【００８０】
図４は、図２に示す送電回路１９および受電回路１４の等価回路である、送電回路１９Ａおよび受電回路１４Ａを示す。
【００８１】
送電回路１９Ａは、ノード３８およびノード３９の間に接続されたコイル５１およびＬＣ共振回路５３を含む。
【００８２】
コイル５１は、ノード３８に直列接続されており、ＬＣ共振回路５３は、コイル５１およびノード３９の間に直列接続されている。ＬＣ共振回路５３は、コイル５１に直列接続された送電キャパシタ２３Ａと、送電キャパシタ２３Ａに直列接続された送電コイル２２とを含む。
【００８３】
ＬＣ共振回路５３は、送電コイル２２および送電キャパシタ２３Ａによって直列ＬＣ共振器回路が形成されており、この直列ＬＣ共振回路の共振周波数は、インバータ３４の駆動周波数ｆｃと一致している。このため、ＬＣ共振回路５３にインバータ３４からの交流電力が供給されると、送電コイル２２に多くの電流が流れ、送電コイル２２から受電コイル２０に良好に電力送電することができる。
【００８４】
ＬＣ共振回路５３と、図２に示す送電部１５との回路構成は同じであり、ＬＣ共振回路５３の送電コイル２２と、送電部１５の送電コイル２２とは同じである。その一方で、送電キャパシタ２３Ａの容量と、送電キャパシタ２３の容量が異なる。
【００８５】
コイル５１のインダクタンスは、フィルタコイル３５のインダクタンスと同じである。このため、コイル５１およびＬＣフィルタ１６とによって、Ｔ型フィルタが構成される。
【００８６】
ここで、図２に示す送電回路１９は、図４に示すコイル５１を省略する一方で、インピーダンスの観点から、送電回路１９と送電回路１９Ａとが等価回路となるように、送電キャパシタ２３Ａの容量を変更したのが図２に示す送電キャパシタ２３である。
【００８７】
図４に示すコイル５１を省略したとしても、送電回路１９が送電回路１９Ａとインピーダンスの観点から等価になるようにする手法としては、送電キャパシタ２３Ａの容量を変更する方法と、送電コイル２２のインダクタンスを変更する方法とがある。
【００８８】
図２に示す例においては、送電キャパシタ２３の容量を送電キャパシタ２３Ａよりも大きくしている。
【００８９】
ここで、送電回路１９Ａからコイル５１を省略すると、フィルタコイル３５およびキャパシタ３６が残る一方で、後述するように、フィルタコイル３５およびキャパシタ３６のみでは、却って、ＬＣ共振回路５３にインバータ３４からの交流電力が伝達され難くなる。
【００９０】
その一方で、図２に示す送電部１５を仮想的に図４に示すコイル５１およびＬＣ共振回路５３と分割することで、仮想的に分割されたコイル５１と、ＬＣフィルタ１６とによって、Ｔ型フィルタが構成される。このＴ型フィルタは、駆動周波数ｆｃの電力を通過する一方で、駆動周波数ｆｃの倍の周波数の電力を低減する。
【００９１】
次に、送電回路１９Ａの構成および送電回路１９Ａが奏する電気的な作用について詳細に説明すると共に、送電回路１９Ａと送電回路１９とが電気的に等価であることを説明する。
【００９２】
ここで、図４に示すコイル５１のインダクタンスを「Ｌ51」とし、送電キャパシタ２３Ａのキャパシタンスを「Ｃ23A」とすると、Ｌ51およびＣ23Aは、下記のように示すとおりである。
【００９３】
【数１０】
2017070062.tif 000012
【００９４】
【数１１】
2017070062.tif 000013
【００９５】
なお、ＬＣ共振回路５３のＱ1値は、１００以上となるように、送電コイル２２のインダクタンスＬ２２および送電キャパシタ２３ＡのキャパシタンスＣ23Aが設定されている。
【００９６】
具体的には、下記の数１２に示す通りである。なお、「ｒ22」は、送電コイル２２の実効抵抗である。
【００９７】
【数１２】
2017070062.tif 000014
【００９８】
ここで、図４に示すＬＣ共振回路５３のインピーダンスと、コイル５１のインピーダンスとの合成インピーダンスＺ1は、下記のように示すことができる。なお、「Ｃ２３Ａ」は、上記数１１を用いて変形することができる。
【００９９】
【数１３】
2017070062.tif 000015
【０１００】
その一方で、図２に示すＬＣフィルタ１６のインピーダンスＺ16は、下記のように示すことができる。
【０１０１】
【数１４】
2017070062.tif 000016
【０１０２】
上記数１１および数１２からも明らかなように、図２に示す送電部１５のインピーダンスは、ＬＣ共振回路５３のインピーダンスと、ＬＣ共振回路５３に直列接続されたコイル５１のインピーダンスとの合成インピーダンスと等しいことが分かる。
【０１０３】
すなわち、図２に示す送電回路１９と図４に示す送電回路１９Ａとは、インピーダンスの観点から電気回路として等価であることが分かる。このため、送電回路１９Ａの電気特性と、送電回路１９の電気特性とは同じであり、送電回路１９Ａで得ることができる電気的な作用は、送電回路１９においても同様の作用が生じる。
【０１０４】
次に、送電回路１９Ａの電気的な特徴について説明する。ＬＣ共振回路５３の共振角周波数ω53は、下記の数１５からも明らかなように、駆動角周波数ωcと等しい。数１５において、「Ｃ２３Ａ」は数１１を用いて、変形することができる。
【０１０５】
【数１５】
2017070062.tif 000017
【０１０６】
なお、ＬＣ共振回路５３の共振周波数を「ｆ５３」とすると、インバータ３４が出力する交流電力の共振周波数「ｆｃ」と等しい。このため、電力伝送時には、ＬＣ共振回路５３に多くの電流が流れ、良好に電力伝送することができることが分かる。
【０１０７】
数２および数１０から明らかなように、コイル５１のインダクタンスと、フィルタコイル３５のインダクタンスとは等しい。
【０１０８】
そして、ＬＣフィルタ１６のフィルタコイル３５およびキャパシタ３６と、コイル５１とによって、Ｔ型フィルタが形成される。
【０１０９】
このＴ型フィルタの遮断各周波数ωS1は、下記のように示すことができる。
【０１１０】
【数１６】
2017070062.tif 000018
【０１１１】
周波数で表現すると、下記数１７のように示すことができる。なお、「ｆｓ1」は、上記のＴ型フィルタの遮断周波数であり、「ｆｃ」は、「ωｃ/２π」である。
【０１１２】
【数１７】
2017070062.tif 000019
【０１１３】
図５は、ＬＣフィルタ１６およびコイル５１によって形成されるＴ型フィルタの伝搬遮断特性を示すグラフである。このグラフの横軸は、周波数を示し、縦軸は、フィルタの伝搬抑制量[ｄＢ]を示す。このグラフ中の実線で示す曲線は、ＬＣフィルタ１６およびコイル５１によって構成されるＴ型フィルタの周波数特性を示す。
【０１１４】
この図５に示すように、ＬＣフィルタ１６およびコイル５１によって形成されるＴ型フィルタの遮断角周波数は、上記数１４にも示すように、ｆs1＝ｆｃ２1/2であり、駆動周波数ｆｃよりも大きい。さらに、ｆｃの倍の角周波数の倍の周波数よりも小さい。このため、インバータ３４から駆動周波数ｆｃの高調波ノイズが発生したとしても、ＬＣフィルタ１６およびコイル５１によって形成されるＴ型フィルタによって良好に減衰させることができることが分かる。また、上記Ｔ型フィルタは、駆動周波数がｆｃの交流電力を殆ど減衰させることなく、通過させることが分かる。
【０１１５】
図６は、比較例としての送電回路を示す回路図である。この図６に示す比較例においては、ＬＣフィルタ５５がインバータ３４と、ＬＣ共振回路５３との間に設けられている。
【０１１６】
このＬＣフィルタ５５は、ノード３０に直列に接続されたフィルタコイル５６と、ノード３０およびノード３１の間に並列に接続されたキャパシタ５７とによって構成されている。このＬＣフィルタ５５の遮断周波数も、「ｆｃ２1/2」となるように設定されている。
【０１１７】
図５中の破線で示す曲線は、図６に示すＬＣフィルタ５５の周波数特性を示す。図５に示すグラフからも明なように、ＬＣフィルタ１６およびコイル５１によって構成されるＴ型フィルタの周波数特性の方が、駆動周波数ｆｃの３倍の周波数の電力を良好に減衰させることができることが分かる。
【０１１８】
このように、ＬＣフィルタ１６およびコイル５１によって構成されるＴ型フィルタの方が、図６に示すＬＣフィルタ５５よりも良好に高調波ノイズを低減することができることが分かる。送電コイル２２に高調波ノイズが伝達されることが抑制されるので、送電コイル２２から外部に高調波ノイズが放射されることを抑制することができる。
【０１１９】
なお、図５中の一点鎖線で示す曲線は、図４からコイル５１を省略したときにおいて、ＬＣフィルタ１６の周波数特性を示す。
【０１２０】
ここで、ＬＣフィルタ１６の遮断周波数は、「ｆｃ」となる。そのため、却って、インバータ３４からの電力がＬＣ共振回路５３に伝達され難くなる。
【０１２１】
上述のように、図４に示す送電回路１９Ａによれば、高調波ノイズを良好に低減することができると共に受電コイル２０に効率よく電力を送電することができる。
【０１２２】
送電回路１９Ａのコイル５１を省略すると共に、数１１に示す送電キャパシタ２３Ａの容量を数４に示すように変更することで、インピーダンスの観点から、送電回路１９は、送電回路１９Ａと等価である。
【０１２３】
このため、送電回路１９は、送電回路１９Ａと同様に、送電コイル２２から高調波ノイズが放射されることを抑制することができると共に、高効率に受電コイル２０に電力を送電することができる。
【０１２４】
さらに、送電回路１９は、送電回路１９Ａと比較して、コイル５１を備えておらず、送電回路１９を構成する素子の数は、送電回路１９Ａを構成する素子の数よりも少ない。このため、送電回路１９は、送電回路１９Ａよりも低コストに製造することができる。
【０１２５】
なお、ＬＣ共振回路５４のＱ値を「Ｑ２」とし、送電コイル２２および受電コイル２０の間の結合係数を「κ」とすると、ＬＣ共振回路５３からＬＣ共振回路５４への送電の理論最大効率は、下記の数１８で示すことができる。なお、「Ｑ２」の詳細については後述する。
【０１２６】
【数１８】
2017070062.tif 000020
【０１２７】
ここで、上記数１２に示すように、「Ｑ１」は、１００よりも大きいため、送電コイル２２から受電コイル２０への送電効率を高くすることができる。
【０１２８】
次に、図２に示す受電回路１４と、図４に示す受電回路１４Ａについて説明する。まず、受電回路１４Ａの構成について説明した後に、受電回路１４Ａと受電回路１４とがインピーダンスの観点から等価回路であることについて説明する。
【０１２９】
受電部１０Ａは、ノード６０およびノード６１に接続されたＬＣ共振回路５４と、フィルタコイル５２とを含む。フィルタコイル５２は、ノード６０に直列に接続されている。ＬＣ共振回路５４は、フィルタコイル５２に直列に接続された受電キャパシタ２１Ａと、受電キャパシタ２１Ａおよびノード４１に接続された受電コイル２０とを含む。
【０１３０】
フィルタコイル５２と、受電キャパシタ２１Ａと、受電コイル２０とは、ノード４０およびノード４１の間に直列に接続されている。
【０１３１】
フィルタコイル５２のインダクタンスを「Ｌ52」とし、受電キャパシタ２１Ａのキャパシタンスを「Ｃ21A」とすると、「Ｌ52」および「Ｃ21A」は下記のように示すとおりである。
【０１３２】
【数１９】
2017070062.tif 000021
【０１３３】
【数２０】
2017070062.tif 000022
【０１３４】
ＬＣ共振回路５４のＱ2は、１００以上になるように設定されており、具体的には、下記の数２０に示す通りである。なお、「ｒ20」は、受電コイル２０の実効抵抗である。
【０１３５】
【数２１】
2017070062.tif 000023
【０１３６】
ここで、図４に示すＬＣ共振回路５４のインピーダンスと、フィルタコイル５２のインピーダンスの合成インピーダンスＺ2は、下記の数２２のように示すことができる。
【０１３７】
【数２２】
2017070062.tif 000024
【０１３８】
その一方で、図２に示す受電部１０のインピーダンスＺ10は、下記のように示すことができる。
【０１３９】
【数２３】
2017070062.tif 000025
【０１４０】
したがって、数２２および数２３から明らかなように、図２に示す受電部１０のインピーダンスは、ＬＣ共振回路５４のインピーダンスと、フィルタコイル５２のインピーダンスの合成インピーダンスと等しいことが分かる。
【０１４１】
このため、インピーダンスの観点から図２に示す受電回路１４と、図４に示す受電回路１４Ａとは、等価であることが分かる。
【０１４２】
このため、図２の受電回路１４の電気的特性と、受電回路１４Ａの電気的特性とは同じになる。そこで、受電回路１４Ａの電気的特性について説明する。下記数２４に示すように、ＬＣ共振回路５４の共振角周波数を「ω54」は、インバータ３４の駆動角周波数およびＬＣ共振回路５３の共振角周波数と一致する。なお、「Ｃ21A」は、数２０を用いて変形することができる。
【０１４３】
【数２４】
2017070062.tif 000026
【０１４４】
したがって、ＬＣ共振回路５４の共振周波数と、ＬＣ共振回路５３の共振周波数と、インバータ３４が出力する交流電力の周波数とは、一致する。このため、ＬＣ共振回路５４は、ＬＣ共振回路５３から良好に電力を受電することができる。特に、数２１に示すように、Ｑ2が高く設定されているため、ＬＣ共振回路５４は、効率よく、ＬＣ共振回路５３から電力を受電することができる。
【０１４５】
ここで、フィルタ１１およびフィルタコイル５２によってＴ型フィルタが形成される。数１９および数８に示すように、フィルタコイル５２のインダクタンスと、フィルタコイル４４のインダクタンスは、同じである。
【０１４６】
このため、フィルタ１１およびフィルタコイル５２によって構成されるＴ型フィルタの遮断角周波数ωS2および遮断周波数ｆs2は、下記のように示すことができる。
【０１４７】
【数２５】
2017070062.tif 000027
【０１４８】
【数２６】
2017070062.tif 000028
【０１４９】
このため、フィルタ１１およびフィルタコイル５２によって構成されるＴ型フィルタに、高調波ノイズが伝達されたとしても、フィルタ１１において当該高調波ノイズを低減することができる。
【０１５０】
これにより、たとえば、整流器１２に入射される高調波ノイズを低減することができる。整流器１２に入射する高調波ノイズを低減することができると、当該高調波ノイズが整流器１２で反射され、その後、受電コイル２０から外部に放射されることを抑制することができる。
【０１５１】
また、フィルタコイル５２およびフィルタ１１によって構成されるＴ型フィルタは、二次のＬＣフィルタよりも減衰量が大きく、３倍高調波ノイズなども良好に減衰させることができる。
【０１５２】
図４に示す受電回路１４Ａは、インピーダンスの観点から受電回路１４と等価回路である。このため、受電回路１４も、受電回路１４Ａと同様の電気的な作用を奏する。
【０１５３】
図４に示すフィルタコイル５２を省略する一方で、受電キャパシタ２１Ａの容量を変更することで、受電回路１４が構成されている。このため、受電回路１４を構成する素子数は、受電回路１４Ａよりも少なく、受電回路１４の製造コストを低くすることができる。
【０１５４】
図７は、送電回路１９および受電回路１４の変形例を示す回路図である。この図７に示すように、インバータ３４は、ノード３０およびノード３７に接続されており、送電部１５は、ノード３８およびノード３９に接続されている、ＬＣフィルタ１６は、ノード３０、ノード３７、ノード３８およびノード３９とに接続されている。
【０１５５】
ＬＣフィルタ１６は、ノード３０およびノード３８に直列に接続されたフィルタコイル３５Ａと、ノード３８およびノード３９に並列に接続されたキャパシタ３６と、ノード３７およびノード３９の間に直列に接続されたフィルタコイル３５Ｂとを含む。
【０１５６】
キャパシタ３６は、ノード３８およびノード３９を経由して、送電コイル２２に並列に接続されている。
【０１５７】
ここで、フィルタコイル３５Ａのインダクタンスと、フィルタコイル３５Ｂのインダクタンスとは、同じであり、図２に示すフィルタコイル３５のインダクタンスの半分である。このように、ＬＣフィルタ１６が平衡となるように構成されている。
【０１５８】
フィルタ１１は、ノード６０およびノード６２に直列に接続されたフィルタコイル４４Ａと、ノード６１およびノード６０の間に並列に接続されたキャパシタ４３と、ノード６１およびノード６３の間に直列に接続されたフィルタコイル４４Ｂとを含む。
【０１５９】
フィルタコイル４４Ａおよびフィルタコイル４４Ｂのインダクタンスは、互いに等しく、フィルタ１１は、平衡となるように構成されている。
（実施の形態２）
実施の形態１においては、図４に示すコイル５１を省略すると共に、送電キャパシタ２３の容量を送電キャパシタ２３Ａよりも大きくして、送電回路１９と送電回路１９Ａとがインピーダンスの観点から等しくなるようしている。
【０１６０】
本実施の形態２に係る送電回路１９Ｂにおいては、図４に示すコイル５１を省略すると共に、送電コイル２２のインダクタンスを大きくすることで、送電回路１９Ｂと送電回路１９とがインピーダンスの観点から等しくなるようにしている。なお、受電回路１４Ｂにおいても、図４に示すフィルタコイル５２を省略すると共に、受電コイル２０のインダクタンスを大きくすることで、インピーダンスの観点から、受電回路１４Ａと受電回路１４Ｂとが等しくなるようにしている。
【０１６１】
図８は、実施の形態２に係る送電回路１９Ｂおよび受電回路１４Ｂを示す回路図である。
送電部１５Ｂは、ノード３８およびノード３９の間に直列に接続された送電キャパシタ２３Ｂおよび送電コイル２２Ｂを含む。
【０１６２】
ここで、送電キャパシタ２３Ｂのキャパシタンスは、図４に示す送電キャパシタ２３Ａのキャパシタンスと同じである。送電コイル２２ＢのインダクタンスをＬ22Bとすると、Ｌ22Bは、下記のように設定されている。
【０１６３】
【数２７】
2017070062.tif 000029
【０１６４】
ここで、送電部１５ＢのインピーダンスＺ15Bは、下記のように示すことができる。なお、Ｃ23Bは、数１１に示すＣ23Aと等しい。
【０１６５】
【数２８】
2017070062.tif 000030
【０１６６】
ここで、数１３および数２８からも分かるように、送電部１５Ｂのインピーダンスと、図４に示す送電部１５Ａのインピーダンスとは等しい。
【０１６７】
このため、図７に示す送電部１５Ｂは、仮想的に、図４に示すコイル５１およびＬＣ共振回路５３に分けることができ、仮想的に分割したコイル５１およびＬＣフィルタ１６によってＴ型フィルタが構成され、仮想的に分割されたＬＣ共振回路５３の共振周波数が駆動周波数となる。
【０１６８】
このため、送電部１５Ｂは、図４に示す送電部１５Ａと同様の電気的な作用効果を得ることができる。さらに、送電部１５Ｂにおいては、コイル５１が設けられておらず、送電回路１９Ｂを構成する素子の数の低減が図られている。
【０１６９】
次に、受電部１０Ｂについて説明する。受電部１０Ｂは、ノード６０およびノード６１の間に直列に接続された受電キャパシタ２１Ｂおよび受電コイル２０Ｂを含む。
【０１７０】
受電キャパシタ２１Ｂのキャパシタンスは、数２０に示すＣ21Aと等しい。そして、
受電コイル２０Ｂのインダクタンスは、下記のように設定されている。
【０１７１】
【数２９】
2017070062.tif 000031
【０１７２】
そして、受電部１０ＢのインピーダンスをＺ10Bとすると、Ｚ10Bは、下記のように示すことができる。ここで、Ｃ21Ｂは、数２０に示すＣ21Aと等しい。
【０１７３】
【数３０】
2017070062.tif 000032
【０１７４】
上記の数３０と、数２２から明らかなように、図４に示す受電部１０Ａと、図７に示す受電部１０Ｂのインピーダンスは、一致する。
【０１７５】
このため、図７に示す受電部１０Ｂは、仮想的にＬＣ共振回路５４およびフィルタコイル５２に分けることができ、仮想的に分割されたフィルタコイル５２およびフィルタ１１によってＴ型フィルタが構成され、仮想的に分割されたＬＣ共振回路５４は、共振周波数が駆動周波数となっている。
【０１７６】
このため、受電部１０Ｂは、図４に示す受電部１０Ａと同様の電気的な作用効果を得ることができる。さらに、受電回路１４Ｂには、フィルタコイル５２が設けられていないため、受電回路１４Ｂを構成する素子数の低減が図られている。
（実施の形態３）
上記実施の形態１、２においては、送電部１５が直列共振回路が採用された例について説明したが、送電部１５の回路構成としては、直列共振回路である必要はない。
【０１７７】
実施の形態３においては、送電部として、並列共振回路が採用された例について説明する。
【０１７８】
図９は、実施の形態３に係る送電回路１９Ｃを示す回路図である。送電回路１９Ｃは、インバータ３４と、フィルタ６６と、送電部６５とを含む。
【０１７９】
インバータ３４は、交流電力をノード３０およびノード３７に出力する。送電部６５は、ノード７０およびノード７１の間に設けられている。送電部６５は、送電コイル６９と、送電コイル６９に対して並列になるように、ノード７０およびノード７１の間に接続された送電キャパシタ６８とを含む。
【０１８０】
そして、フィルタ６６は、ノード３０およびノード３７と、ノード７０およびノード７１の間に接続されている。フィルタ６６は、キャパシタ３６と、フィルタコイル６７とを含む。キャパシタ３６は、ノード３０およびノード３７を経由してインバータ３４に並列に接続されると共に、ノード７０およびノード７１を経由して、送電コイル６９に並列に接続されている。フィルタコイル６７は、ノード７０に直列に接続されている。
【０１８１】
ノード７０からキャパシタ３６を通りノード７１に至る経路を経路７２とすると、フィルタコイル６７は経路７２に設けられている。
【０１８２】
本実施の形態３に係る送電回路１９Ｃにおいては、送電部６５を、ノード７０およびノード７１の間に接続された仮想の並列ＬＣ共振回路と、ノード７０およびノード７１の間に、送電コイル６９対して並列に接続される仮想キャパシタとに分割できるように、送電キャパシタ６８のキャパシタンスを設定する。
【０１８３】
そして、上記の仮想キャパシタと、フィルタ６６とによってπ型フィルタが形成されると共に、上記の仮想ＬＣ共振回路の共振周波数が、駆動周波数ｆｃとなるように、送電キャパシタ６８Ａのキャパシタンスを設定する。
【０１８４】
このため、仮想キャパシタとフィルタ６６とがπ型フィルタとして機能するように、分割された仮想キャパシタのキャパシタンスは、キャパシタ３６のキャパシタンスと同等のキャパシタンスに設定される。
【０１８５】
次に、各コイルのインダクタンスおよびキャパシタのキャパシタンスについて説明する。図９において、フィルタ６６のインピーダンスをＺ66とする。このインピーダンスＺ66は、送電コイル６９に流れる電流量とインバータ３４から供給される交流電力の電圧によって定まる。また、送電コイル６９のインダクタンスを「Ｌ69」とする。
【０１８６】
そして、キャパシタ３６のキャパシタンスをＣ36とすると、Ｃ36は下記のように設定されている。
【０１８７】
【数３１】
2017070062.tif 000033
【０１８８】
また、フィルタコイル６７のインダクタンスをＬ67とすると、Ｌ67は、下記のように設定されている。
【０１８９】
【数３２】
2017070062.tif 000034
【０１９０】
また、送電コイル６９のインダクタンスを「Ｌ69」とすると、送電キャパシタ６８のキャパシタンス「Ｃ68」は、下記のように設定されている。
【０１９１】
【数３３】
2017070062.tif 000035
【０１９２】
図１０は、送電回路１９Ｃの等価回路である送電回路１９Ｄを示す回路図である。この送電回路１９Ｄは、送電回路１９Ｃの送電キャパシタ６８からキャパシタ３６に並列に接続されるキャパシタ７３を分割したときの回路である。
【０１９３】
この図１０において送電回路１９Ｄは、インバータ３４と、フィルタ６６と、送電部６５Ａとを含む。
【０１９４】
送電部６５Ａは、ノード７０およびノード７１の間に接続されたキャパシタ７３および並列ＬＣ共振回路７４を含む。並列ＬＣ共振回路７４は、ノード７０およびノード７１の間に接続された送電コイル６９と、ノード７０およびノード７１の間に送電コイル６９に並列になるように接続された送電キャパシタ６８Ａとを含む。
【０１９５】
キャパシタ７３は、ノード７０およびノード７１を経由して、キャパシタ３６に並列に接続されている。
【０１９６】
ここで、キャパシタ７３のキャパシタンスをＣ73とすると、Ｃ73は、下記のように設定される。
【０１９７】
【数３４】
2017070062.tif 000036
【０１９８】
また、送電キャパシタ６８ＡのキャパシタンスをＣ68Aとすると、Ｃ68Aは、下記のように設定される。
【０１９９】
【数３５】
2017070062.tif 000037
【０２００】
ここで、並列ＬＣ共振回路７４の共振角周波数は、下記の式からも明なように駆動角周波数となる。
【０２０１】
【数３６】
2017070062.tif 000038
【０２０２】
このため、送電部６５Ａの共振周波数は、インバータ３４から出力される交流電力の周波数である駆動周波数と一致する。
【０２０３】
そして、フィルタ６６とキャパシタ７３とによってπフィルタが構成される。キャパシタ７３およびキャパシタ３６のキャパシタンスが等しいため、上記πフィルタの遮断周波数「ωｓ3」は、下記のように示すことができる。
【０２０４】
【数３７】
2017070062.tif 000039
【０２０５】
このため、フィルタ６６およびキャパシタ７３によって構成されるπ型フィルタもインバータ３４から供給される高調波成分のノイズを良好に除去することができる。
【０２０６】
さらに、上記のπ型フィルタは、二次のＬＣフィルタと比較して、減衰量が高いため、二次フィルタよりも良好に高調波成分のノイズを除去することができる。
【０２０７】
なお、フィルタ６６のみで構成されたフィルタにおいては、遮断周波数が、駆動周波数となり、却って、電力伝送の妨げになる。
【０２０８】
ここで、数３６に示すように、送電部６５Ａの共振周波数と、駆動周波数とは一致するため、送電コイル６９に生じる電圧の最大電圧が高くなる。そのため、送電コイル６９の周囲に大きな電界の電界強度と、当該電界によって生じる磁界の磁界強度が高くなる。これにより、良好に電力を送電することができる。
【０２０９】
なお、図１０において、並列ＬＣ共振回路７４のＱ値が１００よりも大きくなるように、送電コイル６９のインダクタンスが設定される。
【０２１０】
ここで、図９に示す送電回路１９Ｃと、図１０に示す送電回路１９Ｄとは、互いにインピーダンスの観点から等価であるため、送電回路１９Ｄが奏する作用効果は、送電回路１９Ｃにおいても得ることができる。
【０２１１】
このため、送電回路１９Ｃにおいても、高調波ノイズを低減することができると共に、高効率に電力送電を行うことができる。
【０２１２】
なお、送電回路１９Ｃを構成する素子の数は、送電回路１９Ｄを構成する素子の数よりも少ない。このため、送電回路１９Ｃの製造コストを低く抑えることができる。
【０２１３】
上記図９に示す例においては、送電部が並列ＬＣ共振回路に適用した例について説明したが、送電部が直列並列ＬＣ共振回路の場合と、並列直列ＬＣ共振回路にも適用することができる。
（実施の形態４）
上記実施の形態１においては、送電部が直列ＬＣ共振回路である場合について説明したが、送電部が直列並列ＬＣ共振回路であっても本発明を適用することができる。
【０２１４】
図１１は、実施の形態４に係る送電回路１９Ｅを示す回路図である。この図１１に示すように、送電部１５Ｅは、ノード３８およびノード３９の間に接続された送電キャパシタ８０と、送電キャパシタ８１と、送電コイル２２とを含む。
【０２１５】
送電キャパシタ８０は、送電コイル２２に直列になるように接続され、送電キャパシタ８１は、送電コイル２２に並列になるように接続されている。
【０２１６】
この送電回路１９Ｅにおいては、経路２８にフィルタコイル３５が設けられており、
送電部１５をノード３８に直列に接続された仮想コイルと、この仮想コイルに接続される直列並列ＬＣ共振回路とに仮想的に分割したときに、仮想コイルとＬＣフィルタ１６とによってＴ型フィルタが構成されると共に、仮想的に分割された直列並列ＬＣ共振回路の共振周波数が駆動周波数となるように、送電キャパシタ８０のキャパシタンスなどが設定されている。
【０２１７】
図１２は、送電回路１９Ｅの等価回路を示す回路図である。この図１２に示す送電回路１９Ｆは、ノード３８に直列に接続されたコイル８２と、直列並列ＬＣ共振回路８３とを含む。
【０２１８】
ここで、コイル８２のインダクタンスは、フィルタコイル３５のインダクタンスと同じに設定される。このため、ＬＣフィルタ１６と、コイル８２とによってＴ型フィルタが構成される。
【０２１９】
具体的には、コイル８２のインダクタンスは、下記のように設定される。なお、
ＬＣフィルタ１６のインピーダンスを「Ｚ16」とする。
【０２２０】
【数３８】
2017070062.tif 000040
【０２２１】
そして、送電キャパシタ８０Ａのキャパシタンスを「Ｃ80A」とし、送電キャパシタ８１のキャパシタンスを「Ｃ81」とする。
【０２２２】
そして、インバータ３４が出力する駆動周波数は、下記の数３９に示すように設定される。
【０２２３】
【数３９】
2017070062.tif 000041
【０２２４】
上記の駆動周波数は、直列並列ＬＣ共振回路８３の共振周波数と同じである。この図１２に示す送電回路１９Ｆにおいても、良好に高調波成分のノイズを除去することができると共に高効率に電力伝送することができる。
【０２２５】
その一方で、図１９Ｅにおいて、送電キャパシタ８０のキャパシタンス「Ｃ80」は、下記のように設定される。
【０２２６】
【数４０】
2017070062.tif 000042
【０２２７】
上記のように送電キャパシタ８０のキャパシタンスを設定することで、図１１に示す
送電部１５Ｅのインピーダンスと、送電部１５Ｆのインピーダンスを一致させることができる。このため、送電回路１９Ｅと、送電回路１９Ｆとは、インピーダンスの観点から等価である。
【０２２８】
そして、送電回路１９Ｅを構成する素子の数は、送電回路１９Ｆを構成する素子の数よりも少なく、送電回路１９Ｅの製造コストの低減が図られている。
（実施の形態５）
上記実施の形態３においては、送電部が並列ＬＣ共振回路の場合において、当該送電部を仮想的にキャパシタと、並列ＬＣ共振回路に分割して、分割されたキャパシタとフィルタとによってπ型フィルタを仮想的に構成した例について説明した。その一方で、並列共振回路に限られず、送電部が並列直列ＬＣ共振回路とされた場合にも適用することができる。
【０２２９】
図１３は、実施の形態５に係る送電回路１９Ｇを示す回路図である。送電部１５Ｇは、ノード３８およびノード３９の間に接続された送電キャパシタ８４と、送電キャパシタ８５と、送電コイル２２とを含む。
【０２３０】
送電キャパシタ８４は、送電コイル２２に並列に接続され、送電キャパシタ８５は、送電コイル２２に直列に接続されている。
【０２３１】
この図１３に示す送電回路１９Ｇにおいては、送電部１５Ｇを、キャパシタ３６に並列に接続される仮想キャパシタと、駆動周波数を共振周波数とする並列直列ＬＣ共振回路とに仮想的に分割したときに、フィルタ６６と、仮想的に分割したキャパシタとによってπフィルタが構成される。
【０２３２】
図１４は、送電回路１９Ｇの等価回路を示す。図１４に示す送電回路１９Ｈは、ノード３８およびノード３９の間に接続された送電部１５Ｈを含み、送電部１５Ｈは、キャパシタ８６と、並列直列ＬＣ共振回路８７とを含む。
【０２３３】
キャパシタ８６は、ノード３８およびノード３９に並列に接続されている。並列直列ＬＣ共振回路８７は、送電コイル２２と、送電コイル２２に並列に接続された送電キャパシタ８４Ａと、送電コイル２２に直列に接続された送電キャパシタ８５とを含む。
【０２３４】
キャパシタ８６のキャパシタンスは、キャパシタ３６のキャパシタンスと同等であり、下記のように設定される。なお、フィルタ６６のインピーダンスを「Ｚ66」とする。
【０２３５】
【数４１】
2017070062.tif 000043
【０２３６】
ここで、キャパシタ３６とキャパシタ８６のキャパシタンスは、同等であるため、フィルタ６６と、キャパシタ８６とによってπ型フィルタが構成される。これにより、高調波ノイズを良好に低減することができる。
【０２３７】
送電キャパシタ８４Ａのキャパシタンスを「Ｃ84Ａ」とし、送電キャパシタ８５のキャパシタンスを「Ｃ85」とすると、駆動周波数は、下記のように設定される。
【０２３８】
【数４２】
2017070062.tif 000044
【０２３９】
並列直列ＬＣ共振回路８７の共振周波数は、上記の駆動周波数と同じである。これにより、高効率に送電を行うことができる。次に、図１３に示す送電キャパシタ８４のキャパシタンスは、下記のように設定されている。
【０２４０】
【数４３】
2017070062.tif 000045
【０２４１】
上記のように送電キャパシタ８４を設定することで、図１３に示す送電部１５Ｇと、図１４に示す送電部１５Ｅとのインピーダンスは、互いに等しくなる。
【０２４２】
このため、送電部１５Ｇにおいても、良好に高調波ノイズを低減することができると共に、高効率に送電を行うことができる。
【０２４３】
さらに、送電回路１９Ｇを構成する素子の数は、送電回路１９Ｈを構成する素子の数ちよりも少ないため、送電回路１９Ｇの製造コストの低減が図られている。
（実施の形態６）
図１５は、本実施の形態６に係る受電回路１４Ｉを示す回路図である。受電回路１４Ｉは、整流器１２と、ＬＣフィルタ１６と、受電部１０Ｉとを含む。
【０２４４】
ＬＣフィルタ１６は、ノード６０およびノード６１と、ノード６２およびノード６３との間に並列に接続されたキャパシタ９２と、ノード６０に直列に接続されたフィルタコイル９３と、ノード６１に直列に接続さらたフィルタコイル９４とを含む。
【０２４５】
受電部１０Ｉは、受電コイル２０と、ノード６０および受電コイル２０に直列に接続された受電キャパシタ９１と、受電コイル２０およびノード６１に直列に接続された受電キャパシタ９０とを含む。
【０２４６】
ここで、フィルタコイル９３を、ノード６０に直列に接続されたコイルと、ノード６２に直列に接続されたコイルとに仮想的に分割し、フィルタコイル９４を、ノード６１に直列に接続されたコイルと、ノード６３に直列に接続されたコイルとに仮想的に分割したときに、ノード６２，６３に接続された仮想コイルによって、整流器１２に入力される電流および電圧の力率が改善される。さらに、ノード６０およびノード６１に接続された仮想コイルとキャパシタ９２によって、高調波成分を減衰させるフィルタが構成される。
【０２４７】
図１６は、図１５に示す受電回路１４Ｉの等価回路である。
受電回路１４Ｊは、ノード６２およびノード６３に接続された補償フィルタ９７と、ノード６０およびノード６１に接続されたＬＣフィルタ１６Ａとを含む。
【０２４８】
補償フィルタ９７は、補償コイル９６および補償コイル９５を含み、補償コイル９６は、ノード６０に直列に接続されており、補償フィルタ９７は、ノード６１に直列に接続されている。
【０２４９】
ＬＣフィルタ１６Ａは、ノード６２に直列に接続されたフィルタコイル９３Ａと、ノード６３に直列に接続されたフィルタコイル９４Ａと、ノード６２およびノード６３の間に並列に接続されたキャパシタ９２とを含む。
【０２５０】
補償コイル９６および補償フィルタ９７のインダクタンスは、等しく、下記のように設定されている。なお、整流器１２の入力インピーダンスの虚数成分を「Ｚim」とする。
【０２５１】
【数４４】
2017070062.tif 000046
【０２５２】
そして、ＬＣフィルタ１６のインピーダンスを「Ｚ16」とすると、フィルタコイル９３，９４のインダクタンスは、下記のように設定される。
【０２５３】
【数４５】
2017070062.tif 000047
【０２５４】
上記のようにフィルタコイル９３およびフィルタコイル９４のインダクタンスを設定することで、補償フィルタ９７およびＬＣフィルタ１６Ａの合成インピーダンスと、ＬＣフィルタ１６のインピーダンスが等しくなる。
【０２５５】
これにより、ＬＣフィルタ１６は、受電回路１４に入力される電流と電圧の位相ずれを小さくすることができると共に、高調波成分がＬＣフィルタ１６に入力されることを抑制することができる。
【０２５６】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２５７】
本発明は、送電回路および受電回路に適用することができる。
【符号の説明】
【０２５８】
２  受電装置、３  バッテリ、４  車両、５  送電装置、６  電源、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｉ  受電部、１１，１６，１６Ａ，５５，６６  フィルタ、１２，３３  整流器、１３，１８  ケース、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｉ，１４Ｊ  受電回路、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ，１５Ｈ，６５，６５Ａ  送電部、１７  変換器、１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ，１９Ｆ，１９Ｇ，１９Ｈ  送電回路、２０，２０Ｂ  受電コイル、２１，２１Ａ，２１Ｂ，９０，９１  受電キャパシタ、２２，２２Ｂ，６９  送電コイル、２３，２３Ａ，２３Ｂ，６８，６８Ａ，８０，８０Ａ，８１，８４，８４Ａ，８５  送電キャパシタ、２８，２９，７２  経路、３５，３５Ａ，３５Ｂ，４４，４４Ａ，４４Ｂ，５２，５６，６７，９３，９３Ａ，９４，９４Ａ  フィルタコイル、３６，４３，４９，５０，５７，７３，８６，９２  キャパシタ、４５，４６，４７，４８  ダイオード。
【図１】
2017070062.tif 000048
【図２】
2017070062.tif 000049
【図３】
2017070062.tif 000050
【図４】
2017070062.tif 000051
【図５】
2017070062.tif 000052
【図６】
2017070062.tif 000053
【図７】
2017070062.tif 000054
【図８】
2017070062.tif 000055
【図９】
2017070062.tif 000056
【図１０】
2017070062.tif 000057
【図１１】
2017070062.tif 000058
【図１２】
2017070062.tif 000059
【図１３】
2017070062.tif 000060
【図１４】
2017070062.tif 000061
【図１５】
2017070062.tif 000062
【図１６】
2017070062.tif 000063