[发明专利]无线供电系统

说明书

当将输电侧谐振机构的谐振频率表示为fra、将第一开关电路(S1)和第二开关电路(S2)的开关频率表示为fs、将在输电侧谐振机构包括第一开关电路(S1)或第二开关电路(S2)的电容器的谐振频率表示为frb时，存在fra＜fs≤frb的关系。此外，使得从第一开关电路(S1)和第二开关电路(S2)中的一方的开关电路的两端起不包括该一方的开关电路的电容而将另一方的开关电路短路并通过所述输电侧谐振机构对负载侧进行观察的第一阻抗(Za)为感应性阻抗，且从一方的开关电路的两端起包括该一方的开关电路的电容而将另一方的开关电路短路并通过输电侧谐振机构对负载侧进行观察的第二阻抗(Zb)为感应性阻抗。

技术领域

本发明涉及由具备输电线圈的输电装置和具备受电线圈的受电装置构成的无线供电系统。

背景技术

以无线供电的实用化为目标，正在积极进行降低系统整体的电力损耗的研发。特别是，被称为“直流共振(DC-Resonance)”的供电系统是利用直流引起电磁场的共振而对电和电磁场的能量进行变换的系统。像这样，通过对谐振机构断续地提供直流电，从而制造共振场，并使输电谐振机构与受电谐振机构相互作用而进行共振。在直流共振方式的无线供电系统中，与对谐振器提供高频磁场的现有方式不同，能够简化电力供电的过程，从而降低电力损耗。

例如，在专利文献1示出了用直流电压引起电磁场共振而以无线进行供电的系统。在专利文献1的无线供电系统中，输电侧、受电侧均具备谐振机构，在谐振机构流过谐振电流。此外，使开关元件进行开启/关闭动作而在谐振机构流过交流电流，从而能够使开关元件进行ZVS(零电压开关)动作。进而，在双管式推拉形式的情况下，在开启期间、关闭期间这两个期间均能够用直流电向谐振机构流过交流电流而从输电侧向受电侧供给电力。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2013/133028号

发明内容

发明要解决的课题

近年来，随着电子设备的小型轻量化，对开关电源电路的高效化的市场需求进一步提高。一般来说，开关控制的高精度化对于开关电源电路的高效化而言是重要的。但是，关于用于在像动作频率为MHz频带那样的被称为高频功率电子学的技术领域中得到高电力变换效率的高度的开关控制技术，基本不清楚。例如，关于在应用了E级逆变器的无线供电系统中如何对系统进行设计才能够降低开关元件中的导通损耗、开关损耗，并且能够在抑制开关元件的发热的同时引起电磁场的共振而对电和电磁场的能量进行变换，从而提高系统中的电力变换效率的技术，至今基本不清楚。特别是，在应用了E级逆变器的无线供电系统中，能够仅由单管的FET构成系统，具有能够达成简单的小型轻量化这样的有用性。此外，在应用了推拉式E级逆变器的无线供电系统中，使双管的FET交替地开启/关闭，这些双管的FET的接地电位能够连接到同电位的接地，具有FET的驱动容易的有用性。另一方面，在应用了E级逆变器的无线供电系统中，作为谐振机构的要素而导入与开关元件等效地并联连接的电容器，因此用于得到高电力变换效率的无线供电系统的设计的难度高。这是因为，由谐振机构决定的谐振频率会根据开关元件的开启/关闭而离散地变化。更具体地，是因为会形成在开启期间和关闭期间具有不同的谐振频率的谐振机构。在从输电装置向受电装置跨空间供给电力的无线供电技术中，高效化、小型化、轻量化的要求高，开发用于得到高能量变换效率、高电力变换效率的系统设计技术是能够有助于科学技术的发展、产业的成长的重要的技术。

本发明的目的在于，提供一种应用了E级逆变器的无线供电系统，其中，利用直流引起电磁场的共振，从而对电和电磁场的能量进行变换，并使输电谐振机构与受电谐振机构相互作用而共振，且使得能够在开关元件中可靠地进行能够降低导通损耗、开关损耗的最佳的ZVS动作，从而进一步提高电力变换效率。

用于解决课题的技术方案

本发明的无线供电系统像以下那样构成。