非接触式供电装置、非接触式受电装置及非接触式供电系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106233575 A(43)申请公布日 2016.12.14

(21)申请号 201580020983.8(22)申请日 2015.04.01

(30)优先权数据

2014-0110 2014.04.23 JP(85)PCT国际申请进入国家阶段日

2016.10.21(86)PCT国际申请的申请数据

PCT/JP2015/001878 2015.04.01(87)PCT国际申请的公布数据

WO2015/162859 JA 2015.10.29(71)申请人 松下知识产权经营株式会社

地址 日本大阪府(72)发明人 小泉正刚　大桥修　太田智浩　

山本竹志　

权利要求书3页 说明书10页 附图9页

(74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所

11105

代理人 邸万奎(51)Int.Cl.

H02J 50/12(2016.01)H02J 7/02(2016.01)

CN 106233575 A()发明名称

非接触式供电装置、非接触式受电装置及非接触式供电系统(57)摘要

非接触式供电装置对于具有受电侧线圈和与受电侧谐振的受电侧谐振单元的非接触式受

该非接触式供电装置具有：包电装置，供给电力。

括供电侧线圈、与供电侧线圈谐振的发送侧谐振单元；以及对发送侧谐振单元供给电力的逆变器的供电单元。而且，供电侧线圈的电感值和供电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得与受电侧线圈的电感值和供电侧线圈的电感值相等、并且受电侧谐振单元的电容值和供电侧谐振单元的电容值相等的情况相比，供电单元中流过的初级侧电流相对供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。

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1.非接触式供电装置，是对于具有受电侧线圈和与所述受电侧线圈谐振的受电侧谐振单元的非接触式受电装置供给电力的非接触式供电装置，具备：

包括供电侧线圈、与所述供电侧线圈谐振的发送侧谐振单元、以及对所述发送侧谐振单元供给电力的逆变器的供电单元，

所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得与所述受电侧线圈的电感值和所述供电侧线圈的电感值相等、并且所述受电侧谐振单元的电容值和所述供电侧谐振单元的电容值相等的情况相比，所述供电单元中流过的初级侧电流相对所述供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。

2.如权利要求1所述的非接触式供电装置，

所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得所述相位差和驱动频率的函数中的极小值为0以上。

3.如权利要求1所述的非接触式供电装置，

所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得驱动频率中的所述相位差为0以上。

4.非接触式供电装置，是对于具有受电侧线圈和与所述受电侧线圈谐振的受电侧谐振单元的非接触式受电装置供给电力的非接触式供电装置，具备：

供电单元，包括供电侧线圈、与所述供电侧线圈谐振的发送侧谐振单元、以及对所述发送侧谐振单元供给电力的逆变器；以及

控制单元，控制所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方，

所述控制单元控制所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得所述供电单元中流过的初级侧电流相对所述供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。

5.如权利要求4所述的非接触式供电装置，

所述控制单元控制所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得所述相位差和驱动频率的函数中的极小值为0以上。

6.如权利要求4所述的非接触式供电装置，

所述控制单元控制所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得驱动频率中的所述相位差为0以上。

7.如权利要求4所述的非接触式供电装置，

所述控制单元顺序变更所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方，并且对每个频率求所述相位差，控制所述供电侧线圈的电感值和所述供电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得其成为在求得的所述每个频率的相位差之中、所述相位差为0以上的频率范围宽时的电感值和电容值的至少一方。

8.如权利要求4所述的非接触式供电装置，所述供电侧谐振单元是可变电容器，

所述控制单元控制所述供电侧谐振单元的电容值，使得所述相位差为0以上的频率范围扩宽。

9.非接触式受电装置，是从具有包括供电侧线圈、与所述供电侧线圈谐振的发送侧谐

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振单元、以及对所述发送侧谐振单元供给电力的逆变器的供电单元的非接触式供电装置受电电力的非接触式受电装置，包括：

受电侧线圈；以及受电侧谐振单元，与所述受电侧线圈谐振，

所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得与所述受电侧线圈的电感值和所述供电侧线圈的电感值相等、并且所述受电侧谐振单元的电容值和所述供电侧谐振单元的电容值相等的情况相比，所述供电单元中流过的初级侧电流相对所述供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。

10.如权利要求9所述的非接触式受电装置，

所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得所述相位差和驱动频率的函数中的极小值为0以上。

11.如权利要求9所述的非接触式受电装置，

所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得驱动频率中的所述相位差为0以上。

12.非接触式受电装置，是从具有包括供电侧线圈、与所述供电侧线圈谐振的发送侧谐振单元、以及对所述发送侧谐振单元供给电力的逆变器的供电单元的非接触式供电装置受电电力的非接触式受电装置，包括：

受电侧线圈；受电侧谐振单元，与所述受电侧线圈谐振；以及控制单元，控制所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方，

所述控制单元控制所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得所述供电单元中流过的初级侧电流相对所述供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。

13.如权利要求12所述的非接触式受电装置，

所述控制单元控制所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得所述相位差和驱动频率的函数中的极小值为0以上。

14.如权利要求12所述的非接触式受电装置，

所述控制单元控制所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得驱动频率中的所述相位差为0以上。

15.如权利要求12所述的非接触式受电装置，

所述控制单元顺序变更所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方，并且对每个频率求所述相位差，控制所述受电侧线圈的电感值和所述受电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得其成为在求得的所述每个频率的相位差之中、所述相位差为0以上的频率范围宽时的电感值和电容值的至少一方。

16.如权利要求12所述的非接触式受电装置，所述受电侧谐振单元是可变电容器，

所述控制单元具有控制所述受电侧谐振单元的电容值的控制单元，使得所述相位差为0以上的频率范围扩宽。

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17.非接触式供电系统，包括：非接触式受电装置；以及非接触式供电装置，对于所述非接触式受电装置供给电力，所述非接触式供电装置具有：供电单元，包括：供电侧线圈；发送侧谐振单元，与所述供电侧线圈谐振；以及逆变器，对所述发送侧谐振单元供给电力，所述非接触式受电装置具有：受电侧线圈；以及受电侧谐振单元，与所述受电侧线圈谐振，所述供电侧线圈的电感值、所述供电侧谐振单元的电容值、所述受电侧线圈的电感值、以及所述受电侧谐振单元的电容值被设定，使得与所述受电侧线圈的电感值和所述供电侧线圈的电感值相等、并且所述受电侧谐振单元的电容值和所述供电侧谐振单元的电容值相等的情况相比，所述供电单元中流过的初级侧电流相对所述供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。

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非接触式供电装置、非接触式受电装置及非接触式供电系统

技术领域

[0001]本发明涉及非接触式供电装置、非接触式受电装置及非接触式供电系统。背景技术

[0002]近年来，电动汽车(EV：Electric Vehicle)、插电式混合动力汽车(PHEV：Plug-in Hybrid Electric Vehicle)等的用电行驶的汽车(以下，仅称为“车辆”)日益普及。这样的车辆装载大容量的蓄电池，将从外部供电的电能存储在蓄电池中，使用存储的电能来行驶。[0003]作为从外部向车辆的蓄电池供电的方法，例如，在专利文献1等中公开了在设置于地上侧的供电装置的初级侧线圈和设置于车辆侧的受电装置的次级侧线圈之间，使用电磁力进行非接触式供电的方法。[0004]在专利文献1中，公开了为了降低逆变器的软切换动作造成的切换损耗，而使逆变器在频率比谐振频率fe高的区域动作的非接触式供电电路。这里，频率比谐振频率fe高的区域是初级侧电流相对初级侧电压的相位延迟的区域。[0005]这样，在非接触式供电中，一般是在初级侧电流相对初级侧电压的相位(电流-电压的相位差)延迟(以下，称为“滞后相”)时，使逆变器动作。这是因为在初级侧电流相对初级侧电压的相位超前(以下，称为“超前相”)时进行驱动，则在逆变器部位成为硬切换，有功率元件损坏的顾虑。[0006]再有，在初级侧线圈的电感值L1＝次级侧线圈的电感值L2，并且初级侧电容的电容值(电容值)C1＝次级侧电容的电容值C2的情况下，从谐振频率fm到谐振点(双峰性的谷间)是滞后相区域，从谐振点到谐振频率fe为超前相区域。[0007]现有技术文献[0008]专利文献[0009]专利文献1：日本特开2013-153627号公报发明内容

[0010]本发明提供将驱动频率选择的自由度扩大的非接触式供电装置、非接触式受电装置及非接触式供电系统。

[0011]本发明的一方式的非接触式供电装置，对于具有受电侧线圈和与受电侧线圈谐振的受电侧谐振单元的非接触式受电装置供给电力。该非接触式供电装置具有包括供电侧线圈、与供电侧线圈谐振的发送侧谐振单元、以及对发送侧谐振单元供给电力的逆变器的供电单元。供电侧线圈的电感值和供电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得与受电侧线圈的电感值和供电侧线圈的电感值相等、并且受电侧谐振单元的电容值和供电侧谐振单元的电容值相等的情况相比，供电单元中流过的初级侧电流相对供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。

[0012]本发明的另一方式的非接触式供电装置，对于具有受电侧线圈和与受电侧线圈谐振的受电侧谐振单元的非接触式受电装置供给电力。该非接触式供电装置具有：包括供电

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侧线圈、与供电侧线圈谐振的发送侧谐振单元、以及对发送侧谐振单元供给电力的逆变器的供电单元；以及控制供电侧线圈的电感值和/或供电侧谐振单元的电容值的控制单元。控制单元控制供电侧线圈的电感值和供电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得供电单元中流过的初级侧电流相对供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。[0013]本发明的一方式的非接触式受电装置，从具有包括供电侧线圈、与供电侧线圈谐振的发送侧谐振单元、以及对发送侧谐振单元供给电力的逆变器的供电单元的非接触式供电装置受电电力。该非接触式受电装置具有受电侧线圈、以及与受电侧线圈谐振的受电侧谐振单元。受电侧线圈的电感值和受电侧谐振单元的电容值的至少一方被设定，使得与受电侧线圈的电感值和供电侧线圈的电感值相等、并且受电侧谐振单元的电容值和供电侧谐振单元的电容值相等的情况相比，供电单元中流过的初级侧电流相对供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。

[0014]本发明的另一方式的非接触式受电装置，从具有包括供电侧线圈、与供电侧线圈谐振的发送侧谐振单元、以及对发送侧谐振单元供给电力的逆变器的供电单元的非接触式供电装置受电电力。该非接触式受电装置具有：受电侧线圈；与受电侧线圈谐振的受电侧谐振单元；以及控制受电侧线圈的电感值和/或受电侧谐振单元的电容值的控制单元。控制单元控制受电侧线圈的电感值和受电侧谐振单元的电容值的至少一方，使得供电单元中流过的初级侧电流相对供电单元上施加的初级侧电压的相位差为0以上的频率范围扩宽。[0015]根据本发明，能够扩大驱动频率选择的自由度。附图说明

[0016]图1表示本发明的实施方式1的充电系统的结构的框图。

[0017]图2表示图1所示的供电单元及受电单元的内部结构的框图。[0018]图3A表示图2所示的供电单元及受电单元的等效电路的图。[0019]图3B表示图2所示的供电单元及受电单元的另一等效电路的图。[0020]图3C表示图2所示的供电单元及受电单元的又一个等效电路的图。[0021]图3D表示图2所示的供电单元及受电单元的再一个等效电路的图。

[0022]图4A表示图1所示的供电单元和受电单元的线圈的xy平面中的配置的图。[0023]图4B表示图1所示的供电单元和受电单元的线圈的yz平面中的配置的图。[0024]图4C表示图1所示的供电单元和受电单元的线圈的xz平面中的配置的图。[0025]图4D表示图1所示的供电单元和受电单元的线圈的配置的立体图。

[0026]图5表示初级侧电流及初级侧电压的相位差和驱动频率之间的关系的图。[0027]图6表示本发明的实施方式2的供电单元及受电单元的内部结构的框图。[0028]图7表示供电单元及受电单元的另一内部结构的框图。[0029]图8表示供电单元及受电单元的另一内部结构的框图。

[0030]图9A表示在供电单元和受电单元中使用了螺线管线圈的情况下的线圈的xy平面中的配置的图。

[0031]图9B表示在供电单元和受电单元中使用了螺线管线圈的情况下的线圈的xz平面中的配置的图。

[0032]图9C表示在供电单元和受电单元中使用了螺线管线圈的情况下的线圈的yz平面

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中的配置的图。

[0033]图9D表示在供电单元和受电单元中使用了螺线管线圈的情况下的线圈的配置的立体图。

具体实施方式

[0034]在说明本发明的实施方式之前，简单地说明以往的非接触式供电中的问题。在以往的非接触式供电中，间隙、轴偏差、SOC(State of Charge；充电状态)等容易使供电条件变化，伴随该变化，初级侧电流和初级侧电压的相位差也变化。因此，在理想状态(无位置偏差)下，即使是在设为滞后相区域的驱动频率，也有可能成为超前相区域。为了避免超前相模式(超前相区域中的动作)而被加以严格的，不能自由地选择驱动频率。[0035]以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。[0036](实施方式1)

[0037]使用图1说明本发明的实施方式1的充电系统10的结构。[0038]充电系统10具有供电装置100、车辆150、以及供电侧操作单元160。再有，图1表示供电线圈103a和受电线圈1a相对置的可供电的状态。[0039]供电装置100被设置或被埋设在地面上，以使供电单元103被配置为从地表面g露出。供电装置100例如设置在泊车位中，在车辆150的泊车中，通过与受电单元1相对置而对受电单元1供电。这里，供电是指从供电线圈103a对受电线圈1a供给电力。有关供电装置100的结构，将后述。

[0040]车辆150例如是称为EV(Electric Vehicle；电动车)或PEV(Plug-in Electric Vehicle；插电式电动车)的以蓄电池152的电力行驶的汽车。再有，有关车辆150的结构，将后述。

[0041]供电侧操作单元160根据来自车辆150外部的操作，将表示供电开始的供电开始信号或表示供电停止的供电停止信号输出到供电装置100。[0042]<车辆的结构>

[0043]车辆150主要由受电侧操作单元151、蓄电池152、受电侧控制单元153、受电单元1、以及受电侧通信单元155构成。

[0044]受电侧操作单元151接受用户的各种操作，将与接受的操作对应的各种信号输出到受电侧控制单元153。

[0045]蓄电池152存储从供电装置100通过受电单元1供给的电力。

[0046]受电侧控制单元153基于从受电侧操作单元151及受电单元1输入的各种信号，对于受电单元1及受电侧通信单元155进行控制，以使它们进行伴随充电的各种处理或伴随充电停止的各种处理。此外，受电侧控制单元153通过受电侧通信单元155与供电装置100的供电侧控制单元102之间进行各种信息的收发。[0047]受电单元1具有受电线圈1a。受电线圈1a例如是螺线管线圈，受电从供电单元103的供电线圈103a供电的电力。根据受电侧控制单元153的控制，受电单元1将由受电线圈1a受电的电力供给蓄电池152。以在车辆150的底部中露出到外部的状态来设置受电单元1。

[0048]根据受电侧控制单元153的控制，受电侧通信单元155生成允许充电的允许充电信

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号或不允许充电的不允许充电信号，将生成的允许充电信号或不允许充电信号发送给供电侧通信单元101。这里，例如，在供电中检测出位置偏差的情况、或蓄电池152为满充电的状态的情况等中发送不允许充电信号。[0049]<供电装置的结构>

[0050]供电装置100主要由供电侧通信单元101、供电侧控制单元102、供电单元103、以及存储单元104构成。

[0051]供电侧通信单元101从受电侧通信单元155接收允许充电信号或不允许充电信号，将接收到的允许充电信号或不允许充电信号输出到供电侧控制单元102。[0052]在从供电侧操作单元160输入供电开始信号，同时从供电侧通信单元101输入了允许充电信号的情况下，供电侧控制单元102控制供电单元103，以使其一边对于供电线圈103a顺序变更频率，一边进行向受电线圈1a的试验供电。供电侧控制单元102基于试验供电之时、供电单元103中流过的初级侧电流和供电单元103上施加的初级侧电压，对每个频率求初级侧电流相对初级侧电压的相位差，使求得的相位差存储在存储单元104中。供电侧控制单元102基于存储单元104中存储的每个频率的初级侧电流相对初级侧电压的相位差，选择在滞后相区域可驱动的频率，使用选择的频率进行控制，使得对于供电单元103开始正式供电。

[0053]此外，在从供电侧操作单元160输入了供电停止信号的情况下，或由供电侧通信单元101输入了不允许充电信号的情况下，供电侧控制单元102控制供电单元103，使得不开始供电，或停止供电。[00]而且，供电侧控制单元102通过供电侧通信单元101与车辆150的受电侧控制单元153之间进行各种信息的收发。

[0055]供电单元103具有供电线圈103a，供电线圈103a例如是螺线管线圈。供电单元103根据供电侧控制单元102的控制，一边顺序变更频率，一边通过供电线圈103a进行试验供电，此外，以确定后的驱动频率进行正式供电。例如，供电单元103通过电磁感应方式、电场共振方式或磁共振方式进行供电。

[0056]存储单元104存储从供电侧控制单元102输出的每个频率的相位差。[0057]<供电单元及受电单元的详细的结构>[0058]接着，说明上述供电单元103及受电单元1的内部结构。图2是表示图1所示的供电单元103及受电单元1的内部结构的框图。[0059]供电单元103包括电源单元201、供电侧逆变器202、电压检测单元203、电流检测单元204、谐振单元205及供电线圈103a。

[0060]电源单元201对于供电侧逆变器202供给规定的电压及电流的直流电力。[0061]供电侧逆变器202根据供电侧控制单元102的控制，将从电源单元201供给的直流电力转换为交流电力并供给到谐振单元205及供电线圈103a。

[0062]电压检测单元203检测从供电侧逆变器202对谐振单元205供给的交流电力的电压值，将检测出的电压值输出到供电侧控制单元102。供电侧控制单元102基于从电压检测单元203输出的电压值，求初级侧电压的相位。

[0063]电流检测单元204检测从供电侧逆变器202对谐振单元205供给的交流电力的电流值，将检测出的电流值输出到供电侧控制单元102。供电侧控制单元102基于电流检测单元

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204输出的电流值，求初级侧电流的相位。再有，电压检测单元203、电流检测单元204也可以检测对供电侧逆变器202供给的电力的电压值和电流值。[00]谐振单元205是与供电线圈103a一起谐振的、例如电容值C1的电容。[0065]供电线圈103a通过供电侧逆变器202接受交流电力的供给，与谐振单元205一起谐振，对于受电线圈1a供电。供电线圈103a设为具有电感值L1。[0066]受电单元1具有受电线圈1a、谐振单元251、电流检测单元252、整流电路253及电压检测单元2。

[0067]受电线圈1a接受由供电单元103的供电线圈103a产生的电磁场(包含磁通)并产生电动势，将产生的电动势供给谐振单元251。受电线圈1a设为具有电感值L2。再有，将由电动势产生的电流在以下称为受电侧线圈电流。

[0068]谐振单元251是与受电线圈1a一起谐振的、例如电容值C2的电容。[0069]电流检测单元252检测从受电线圈1a供给的电力的电流值，将检测出的电流值输出到受电侧控制单元153。受电侧控制单元153基于从电流检测单元252输出的电流值，求受电侧线圈电流的相位。

[0070]整流电路253对从受电线圈1a供给的受电侧线圈电流进行整流，供给到蓄电池152。

[0071]电压检测单元2检测从整流电路253对蓄电池152供给的直流电力的电压值，将检测出的电压值输出到受电侧控制单元153。再有，电压检测单元2也可以是检测对整流电路253供给的电力的电压值的结构。

[0072]在这样的供电单元103和受电单元1中，L1、C1、L2、C2被设定，使得谐振单元205的电容值C1和供电线圈103a的电感值L1之积即L1C1与谐振单元251的电容值C2和受电线圈1a的电感值L2之积即L2C2不同。[0073]<充电系统的电路结构>

[0074]图3A～图3D是表示图2所示的供电单元103及受电单元1的等效电路的图。在该图中，Re1表示供电单元103内的电阻，Ca1表示供电单元103的谐振单元205的电容，Le1表示供电线圈103a。此外，Le2表示受电线圈1a，Re2表示受电单元1内的布线电阻及整流电路253的电阻，Ca2表示谐振单元251的电容，R1d＝Z0表示蓄电池152(负载)。[0075]图3A～图3D表示Ca1及Ca2的配置的变形例。图3A表示配置为Ca1与Le1并联、Ca2与Le2并联的电路结构，图3B表示配置为Ca1与Le1串联、Ca2与Le2串联的电路结构。此外，图3C表示配置为Ca1与Le1并联、Ca2与Le2串联的电路结构，图3D表示配置为Ca1与Le1串联、Ca2与Le2并联的电路结构。[0076]<线圈的配置>[0077]接着，使用图4A～图4D说明上述供电线圈103a和受电线圈1a的配置。在图4A～图4D中，表示进行了供电线圈103a和受电线圈1a的位置对准的状态。此外，x轴表示车辆150的横向方向(+x方向为车辆150的右方向，-x方向为车辆150的左方向)，y轴表示车辆150的前后方向(+y方向为车辆150的后方，-y方向为车辆150的前方)，z轴表示对于地面的垂直方向(+z方向为车辆150的上方，-z方向为车辆150的下方)。[0078]图4A表示xy平面，图4B表示yz平面，图4C表示xz平面。此外，图4D表示供电线圈103a和受电线圈1a的立体图。

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这样，供电线圈103a和受电线圈1a中分别使用平板状的螺线管线圈，螺线管线

圈与地面g平行地配置其平板面。

[0080]<初级侧电流及初级侧电压的相位差和驱动频率之间的关系>

[0081]图5是表示初级侧电流及初级侧电压的相位差和驱动频率之间的关系的图。在图5中，纵轴上表示初级侧电流及初级侧电压的相位差θ Tx，横轴上表示驱动频率f。此外，实线所示的曲线表示L1C1＝L2C2(L1＝L2、并且、C1＝C2)的情况下的关系，虚线所示的曲线表示L1C1＝1.2×L2C2的情况下的关系，点划线所示的曲线表示L1C1＝1.8×L2C2的情况下的关系。

[0082]相位差θTx能够通过解等效电路模型而如下式(1)那样表示。[0083]θTx＝arctan(XTx/RTx)...(1)[0084]在式(1)中，XTx表示从供电单元103观察的电抗成分，RTx表示从供电单元103观察的电阻成分。[0085]θTx≥0的频率范围，通过确定电感值、电容值等确定，使其相比L1C1＝L2C2(L1＝L2、并且、C1＝C2)的情况扩宽(换句话说，使得初级侧电流相对初级侧电压的相位延迟的区域相比L1C1＝L2C2(L1＝L2、并且、C1＝C2)的情况增加)，能够扩展可进行软切换的区域。即，选择电感值、电容值，以扩展满足θTx(f)≥0的频率范围f。[0086]从图5可知，θTx≥0的频率范围扩宽是，相比实线所示的关系是虚线所示的关系，相比虚线所示的关系是点划线所示的关系。特别地，点划线所示的关系，如从图5很明显地，该函数中的极小值为0以上，这有助于扩大θTx≥0的频率范围。[0087]这里，具体说明电感值、电容值的选择方法。在此，说明通过设为L1C1＝1.8×L2C2的关系，将θTx≥0的频率范围比L1C1＝L2C2(L1＝L2、并且、C1＝C2)时扩宽的情况。[0088]例如，通过使供电线圈103a的电感值L1和受电线圈1a的电感值L2相等(L1＝L2)，使谐振单元205的电容值C1和谐振单元251的电容值C2不同(设为C1＝1.8×C2的关系)，实现L1C1＝1.8×L2C2。[00]更具体地说，例如，在L1＝L2，L1、L2和C2被固定的(不可变的)情况下，通过将谐振单元205的电容值C1设定为C1＝1.8×C2，实现L1C1＝1.8×L2C2。[0090]此外，在L1＝L2，L1、L2和C1被固定的(不可变的)情况下，通过将谐振单元251的电容值C2设定为C2＝C1/1.8，实现L1C1＝1.8×L2C2。[0091]另一方面，通过使谐振单元205的电容值C1和谐振单元251的电容值C2相等(C1＝C2)，使供电线圈103a的电感值L1和受电线圈1a的电感值L2不同(设为L1＝1.8×L2的关系)，也可以实现L1C1＝1.8×L2C2。[0092]更具体地说，在C1＝C2，C1、C2和L2被固定的(不可变的)情况下，通过将供电线圈103a的电感值L1设定为L1＝1.8×L2，实现L1C1＝1.8×L2C2。[0093]此外，在C1＝C2，C1、C2和L1被固定的(不可变的)情况下，通过将受电线圈1a的电感值L2设定为L2＝L1/1.8，实现L1C1＝1.8×L2C2。[0094]而且，通过使供电线圈103a的电感值L1和受电线圈1a的电感值L2不同(L1≠L2)，并且使谐振单元205的电容值C1和谐振单元251的电容值C2不同(C1≠C2)，也可以实现L1C1＝1.8×L2C2。[0095]再有，以上的电感值、电容值的选择方法是例示，使用其它的各种方法，也可以选

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择电感值、电容值，使得将满足θTx(f)≥0的频率范围f扩展。[0096]这样，根据实施方式1，在供电单元103和受电单元1中，通过谐振单元205的电容值C1、供电线圈103a的电感L1、谐振单元251的电容值C2、受电线圈1a的电感L2的值被设定，使得初级侧电流及初级侧电压的相位差θTx为0以上的频率范围扩宽，能够扩大在滞后相区域中可驱动的驱动频率选择的自由度。[0097]此外，特别地，如图5的点划线表示的曲线(L1C1＝1.8×L2C2)那样，通过谐振单元205的电容值C1、供电线圈103a的电感L1、谐振单元251的电容值C2、受电线圈1a的电感L2的值被设定，使得极小值为0以上，容易利用低频侧的谐振频率附近作为驱动频率。[0098]即，在设定驱动频率的情况下，若考虑使其从高频顺序变更为低频(扫描)，则优选直至低频侧的谐振频率附近以超前相模式驱动的区域(进行硬切换的区域)不存在的极小值为0以上的状态。[0099](实施方式2)

[0100]图6是表示本发明的实施方式2的供电单元103及受电单元1的内部结构的框图。图6与图2不同的点是，将谐振单元205、251分别变更为谐振电容调整单元301、303，将供电侧控制单元102变更为供电侧控制单元302，将受电侧控制单元153变更为受电侧控制单元304。

[0101]谐振电容调整单元301是与供电线圈103a一起谐振的、例如可变电容器。[0102]供电侧控制单元302基于试验供电之时、供电单元103中流过的初级侧电流和供电单元103上施加的初级侧电压，对每个频率求初级侧电流相对初级侧电压的相位差，使求得的相位差存储在存储单元104中。供电侧控制单元302调整谐振电容调整单元301的电容值C1。此外，供电侧控制单元302将存储单元104中存储的每个频率的相位差和调整后的谐振电容调整单元301的电容值等通过供电侧通信单元101、受电侧通信单元155通知给受电侧控制单元304。再有，供电侧控制单元302也具有与供电侧控制单元102相同的功能。[0103]谐振电容调整单元303是与受电线圈1a一起谐振的、例如可变电容器。[0104]受电侧控制单元304调整谐振电容调整单元303的电容值C2。再有，受电侧控制单元304也具有与受电侧控制单元153相同的功能。[0105]这里，说明谐振电容调整单元301和/或谐振电容调整单元303的电容值的调整。再有，在初期状态中，说明谐振电容调整单元301的可变电容器的电容值C1和谐振电容调整单元303的可变电容器的电容值C2相等。即，在初期状态中，说明L1C1＝L2C2(L1＝L2、并且、C1＝C2)。

[0106]首先，说明使谐振电容调整单元301的可变电容器的电容值C1可变的情况。供电侧控制单元302控制供电单元103，使其一边对于供电线圈103a顺序变更频率，一边进行向受电线圈1a的试验供电。供电侧控制单元302基于试验供电之时、供电单元103中流过的初级侧电流和供电单元103上施加的初级侧电压，对每个频率求初级侧电流相对初级侧电压的相位差，使求得的相位差存储在存储单元104中。[0107]接着，供电侧控制单元302调整谐振电容调整单元301的电容值C1。例如，调整为C1＝1.2×C2(电容值C2通过受电侧通信单元155和供电侧通信单元101可取得。此外，也可以设为C1＝1.2×初期状态C1)。[0108]然后，供电侧控制单元302再次控制供电单元103，使其一边对于供电线圈103a顺

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序变更频率，一边进行向受电线圈1a的试验供电，并对每个频率求初级侧电流相对初级侧电压的相位差，使求得的相位差存储在存储单元104中。

[0109]供电侧控制单元302反复进行谐振电容调整单元301的电容值C1的调整和每个频率的初级侧电流相对初级侧电压的相位差的计算及存储。例如，将电容值C1调整为1.2×C2、1.8×C2、C2/1.2、C2/1.8的四个值，对每个频率计算初级侧电流相对初级侧电压的相位差。

[0110]之后，供电侧控制单元302确定存储单元104中存储的每个频率的初级侧电流相对初级侧电压的相位差之中、θTx≥0的频率范围最宽的电容值，调整谐振电容调整单元301的电容值C1，使得成为该电容值。[0111]由此，能够调整为相位差θTx为0以上的频率范围扩宽的电容值C1，能够扩大在滞后相区域中可驱动的驱动频率选择的自由度。[0112]接着，说明使谐振电容调整单元303的可变电容器的电容值C2可变的情况。供电侧控制单元302控制供电单元103，使其一边对于供电线圈103a顺序变更频率，一边进行向受电线圈1a的试验供电，供电侧控制单元302基于试验供电之时、供电单元103中流过的初级侧电流和供电单元103上施加的初级侧电压，对每个频率求初级侧电流相对初级侧电压的相位差，使求得的相位差存储在存储单元104中。[0113]接着，供电侧控制单元302通过供电侧通信单元101和受电侧通信单元155，指示受电侧控制单元304调整谐振电容调整单元303的电容值C2。

[0114]受电侧控制单元304将谐振电容调整单元303的电容值C2例如调整为C2＝1.2×C1(电容值C1通过受电侧通信单元155和供电侧通信单元101可取得。此外，也可以设为C2＝1.2×初期状态C2)。[0115]然后，供电侧控制单元302再次控制供电单元103，使其一边对于供电线圈103a顺序变更频率，一边进行向受电线圈1a的试验供电，并对每个频率求初级侧电流相对初级侧电压的相位差，将求得的相位差存储在存储单元104中。

[0116]反复进行谐振电容调整单元303的电容值C2的调整和每个频率的初级侧电流相对初级侧电压的相位差的计算及存储。例如，将电容值C2调整为1.2×C1、1.8×C1、C1/1.2、C1/1.8的四个值，对每个频率计算初级侧电流相对初级侧电压的相位差。[0117]之后，供电侧控制单元302确定存储单元104中存储的每个频率的初级侧电流相对初级侧电压的相位差之中、θTx≥0的频率范围最宽的电容值，将该电容值通知给受电侧控制单元304，受电侧控制单元304调整谐振电容调整单元303的电容值C2，使其为该电容值。[0118]由此，能够调整为相位差θTx为0以上的频率范围扩宽的电容值C2，能够扩大在滞后相区域中可驱动的驱动频率选择的自由度。[0119]再有，在上述的例子中，记载了仅使C1或C2的任何一方可变的情况，但不限于此，例如，在供电侧控制单元302和受电侧控制单元304进行协同而也可以使C1和C2双方可变。[0120]此外，在上述的例子中，供电侧控制单元302设为主体进行控制，但也可以受电侧控制单元304设为主体进行控制。例如，在上述的例子中，供电装置100具有存储单元104，供电侧控制单元302计算出相位差，但也可以车辆150具有存储单元104，基于通过受电侧通信单元155接收到初级侧电流值和初级侧电压值，受电侧控制单元304计算每个频率的相位差。或者，也可以设置与另外的服务器通信的通信单元，该服务器进行相位差的计算和存储

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等。

此外，将电容值C1或C2的可变值设为了C1和C2的关系式，但也可以将预先确定的

数值作为可变值使用。[0122]这样，根据实施方式2，通过测量因间隙、轴偏差、SOC等供电条件而可能变化的相位差θTx，并调整谐振电容调整单元的电容值，使得相位差θTx为0以上的频率范围扩宽，能够扩大在滞后相区域中可驱动的驱动频率选择的自由度。[0123]再有，在本实施方式中，说明了在供电单元103和受电单元1分别设置了谐振电容调整单元301、303的情况。但是，本发明不限于此，也可以将谐振电容调整单元仅设置在供电单元103和受电单元1的其中一方。在图7中，表示将谐振电容调整单元301设置在供电单元103中的情况，在图8中，表示将谐振电容调整单元303设置在受电单元1中的情况。[0124]此外，在本实施方式中，说明了谐振电容调整单元301、303是可变电容器的情况，但不限于此，例如，谐振电容调整单元301、303由连接到开关的不同电容值的多个电容构成，通过切换，也可以变更电容值。[0125]而且，在本实施方式中，说明了设置谐振电容调整单元301、303，变更电容值C1和/或电容值C2的情况，但不限于此，也可以变更电感值L1和/或电感值L2。例如，与供电线圈103a和/或受电线圈1a串联地设置另外的线圈，并且设置将该线圈旁路的电路和接通关断该旁路电路的开关，通过切换，也可以变更电感值。或者，与供电线圈103a和/或受电线圈1a并联地设置另外的电感值不同的线圈，并且设置切换线圈的开关，通过切换，也可以变更电感值。[0126]此外，也可以是将电容值和电感值一起变更的结构。[0127]再有，在实施方式1和实施方式2中，例示了设定或调整电容值C1等，使得相位差θ Tx为0以上的频率范围尽可能宽的情况，但例如如果是驱动频率确定的情况，则该驱动频率在滞后相区域内(相位差θ Tx为0以上)即可，所以也可以设定或调整为该驱动频率为滞后相区域内的值(电容值C1等)。[0128]即，该驱动频率只要为滞后相区域内的值即可，相位差θ Tx为0以上的频率范围也可以未必需要设定或调整为最宽的值。[0129]<线圈形状的变形例>[0130]再有，在上述各实施方式中，说明了在供电线圈103a和受电线圈1a中分别使用了平板状的螺旋线圈的情况。但是，本发明不限于此，例如，也可以使用螺线管线圈。以下，使用图9A～图9D说明在供电线圈103a和受电线圈1a中分别使用了螺线管线圈的情况。[0131]在图9A～图9D中，表示进行了供电线圈103a和受电线圈1a的位置对准的状态，贯通线圈内部的铁心被省略。此外，x轴表示车辆150的横向方向(+x方向为车辆150的右方向，-x方向为车辆150的左方向)，y轴表示车辆150的前后方向(+y方向为车辆150的后方，-y方向为车辆150的前方)，z轴表示对于地面的垂直方向(+z方向为车辆150的上方，-z方向为车辆150的下方)。

[0132]图9A表示xy平面，图9B表示xz平面，图9C表示yz平面。此外，图9D表示供电线圈103a和受电线圈1a的立体图。[0133]这样，供电线圈103a和受电线圈1a中分别使用的螺线管线圈被配置为其中心轴与地面g平行。

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工业实用性

[0135]本发明的非接触式供电装置、非接触式受电装置及非接触式供电系统，将驱动频率选择的自由度扩大而是有用的。[0136]标号说明[0137]10 充电系统[0138]100 供电装置[0139]101 供电侧通信单元[0140]102，302 供电侧控制单元[0141]103 供电单元[0142]103a 供电线圈[0143]104 存储单元[0144]150 车辆[0145]151 受电侧操作单元[0146]152 蓄电池[0147]153，304 受电侧控制单元[0148]1 受电单元[0149]1a 受电线圈[0150]155 受电侧通信单元[0151]160 供电侧操作单元[0152]201 电源单元[0153]202 供电侧逆变器[01]203，2 电压检测单元[0155]204，252 电流检测单元[0156]205，251 谐振单元[0157]253 整流电路[0158]301，303 谐振电容调整单元

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图1

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图2

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图5

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