[发明专利]电力传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于磁谐振方式并通过无线来进行电力的收发的电力传输系统。

背景技术

近年来，不使用电源线等而通过无线来传输电力(电能)的技术的开发正在盛行。在通过无线来传输电力的方式中，作为特别受到瞩目的技术，有一种被称为磁谐振方式的技术。该磁谐振方式是麻省理工大学的研究组在2007年提出的方式，与其相关的技术例如在专利文献1(日本特表2009－501510号公报)中被公开。

磁谐振方式的无线电力传输系统通过使用使送电侧天线的谐振频率与受电侧天线的谐振频率相同且高Q值(100以上)的天线，来从送电侧天线对受电侧天线高效地进行能量传递，其较大的特征之一在于，能够使电力传输距离为数十cm～数m。

正在研究将上述那样的磁谐振方式的无线电力传输系统应用到对电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等车辆搭载电池的充电。这是因为，通过在上述那样的车辆中使用这样的无线的系统，无需为了向车辆供电而操作电源连接器、电源线等。

例如，在专利文献2(日本特开2010－68657号公报)中公开了将一方的天线搭载到电动汽车那样的移动体的底面部，从设于地上的另一方的天线通过无线进行电力传输，将传输的电力向电动汽车的电池充电的技术。

另外，对于上述那样的磁谐振方式的无线电力传输系统所使用的天线的具体构成，此前也已经提出了几种。例如，在专利文献3(日本特开2010－73976号公报)中公开了一种具有以下特征的无线电力传输装置的通信线圈构造：在通过无线从供电电路向受电电路发送电力的无线电力传输装置的分别设置与所述供电电路以及受电电路的通信线圈的构造中，具备相对介电常数比1大的材质的印刷电路基板、设于所述印刷电路基板的第一层并由至少构成1圈的导电图案形成的初级线圈、和设于所述印刷电路基板的第二层并由构成螺旋形状的导电图案形成的谐振线圈。

专利文献1:日本特表2009－501510号公报

专利文献2:日本特开2010－68657号公报

专利文献3:日本特开2010－73976号公报

在将磁谐振方式的电力传输系统应用到对电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等车辆搭载电池的充电的情况下，受电侧的负荷为电池，但由于在电池的充电的情况下，若移至恒压充电模式，则电池的电压一定，所以输入阻抗根据充电电力而变化。

如果向电池的充电电力大则输入阻抗变低，如果充电电力小则输入阻抗变高。

从效率的角度出发，优选将受电侧的天线设定为接近与电池的充电电力对应的输入阻抗的阻抗。

另一方面，从效率的角度出发，从送电侧的电源观察到的向送电侧天线的输入阻抗越高则越好。这是因为损耗基于电源的内部电阻量以电流的平方比例产生。

然而，在专利文献2所公开的以往的电力传输系统中，在送电侧天线的电路常数、受电侧天线的电路常数的设定中没有考虑上述的事项，存在不一定进行效率良好的电力传输这一问题。

另外，在将磁谐振方式的电力传输系统用于针对电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等车辆的电力供给的情况下，设想送电用的天线被埋设于地中部，另外，受电用的天线被布局于车辆的底面部。

然而，专利文献3记载的构造的天线若设置在由金属体构成的车辆的底部，则在电力传输中从天线泄漏的磁场进入金属体，存在因在金属体内由该磁场感应出的电流加热车辆的底部这一问题。

另外，还存在由在电力传输中从天线泄漏并进入金属体的磁场抑制系统的电力传输效率这一问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明涉及的电力传输系统至少包括：构成电感分量为L₁、电容分量为C₁的串联谐振器并被输入交流电力的送电天线；构成电感分量为L₂、电容分量为C₂的串联谐振器并从所述送电天线借助电磁场接收电磁能的受电天线；将来自所述受电天线的输出整流成直流电力并输出的整流部；以及用于输入来自所述整流部的输出的负荷，该电力传输系统的特征在于，在包括所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数为k的情况时，当负荷电阻值为R时，具有

[数2]

L₁C₁＝L₂C₂···(2)

以及

[数6]

以及

[数7]

的关系。