共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)、共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的電力傳輸側(cè)裝置和車內(nèi)充電裝置制造方法
【專利摘要】一種共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)（10），包括：作為電力接收側(cè)（二次側(cè)）裝置的負(fù)載設(shè)備（50）、二次線圈（40）、二次共振線圈（45）和整流器（160）。電池（52）設(shè)置在負(fù)載設(shè)備（50）的負(fù)載殼體（54）的內(nèi)部。此外，像在電力傳輸側(cè)上的電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部（80）那樣，共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)（10）包括：覆蓋二次線圈（40）和二次共振線圈（45）的電力接收側(cè)金屬屏蔽部（90），以及覆蓋整流器（160）的整流器屏蔽部（170）。而且，提供覆蓋電力接收側(cè)金屬屏蔽部（90）的外側(cè)和整流器屏蔽部（170）的電力接收側(cè)大金屬屏蔽部（130）。
【專利說(shuō)明】共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)、共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的電力傳輸側(cè)裝置和車內(nèi)充電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)，以及該共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的一種電力傳輸側(cè)裝置和一種車內(nèi)充電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]用于利用非接觸系統(tǒng)將電力供應(yīng)至負(fù)載設(shè)備的技術(shù)是已知的。作為應(yīng)用這樣的技術(shù)的產(chǎn)品，一般使用便攜式電話的充電系統(tǒng)。而且，在最近幾年中，作為用于電動(dòng)車輛的電力供給系統(tǒng)，非接觸電力供給系統(tǒng)處于商業(yè)化的階段，并且已經(jīng)確定了各種標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]作為非接觸電力饋送系統(tǒng)，存在諸如“電磁感應(yīng)類型”、“無(wú)線電波類型”、和“共振型”的各種類型。此外，作為用于電子車輛等的電力饋送系統(tǒng)，引起關(guān)注的一種是共振型。圖1是示出共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的原理的圖示，并且其基本原理已經(jīng)由MIT(麻省理工學(xué)院)開(kāi)發(fā)并且證明。在所示出的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)中，高頻電源與電力傳輸回路(一次線圈)直接耦合，并且電力接收回路(二次線圈)與負(fù)載直接耦合。該系統(tǒng)構(gòu)成無(wú)接觸地傳輸電力的共振系統(tǒng)。具體地，電力傳輸側(cè)(一次側(cè))設(shè)備包括:高頻電源、電力傳輸回路，和一次共振線圈。電力接收側(cè)(二次側(cè))裝置包括:二次共振線圈、二次線圈，和負(fù)載(電池)。在該系統(tǒng)中，由于電力傳輸側(cè)裝置和電力接收側(cè)裝置通過(guò)共振經(jīng)受磁場(chǎng)耦合(電磁耦合)，所以存在相對(duì)長(zhǎng)距離地傳輸大約幾千瓦的電力的可能性。例如，存在說(shuō)明能夠以高傳輸效率(有時(shí)大約50%)將電力供應(yīng)至大約幾米遠(yuǎn)的空間的研究報(bào)告。
[0004]根據(jù)這樣的特性，已經(jīng)在共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)上做出了廣泛的研究與開(kāi)發(fā)，并且公開(kāi)了用于實(shí)現(xiàn)電力傳輸效率上的提高(例如，參考專利文獻(xiàn)I)的技術(shù)、用于允許該系統(tǒng)充當(dāng)實(shí)際裝置(例如，參考專利文獻(xiàn)2)的屏蔽技術(shù)等。
[0005]在此處，將簡(jiǎn)單地描述屏蔽技術(shù)的必要性。圖2示出當(dāng)圖1所示的基本模型實(shí)際上安裝在系統(tǒng)中時(shí)的模型。AC電力從高頻電源輸出，并且供應(yīng)到在傳輸線上的電力傳輸側(cè)共振線圈部。通過(guò)由電力傳輸側(cè)共振線圈部與電力接收側(cè)共振線圈部之間的共振作用所加強(qiáng)的電磁耦合，AC電力無(wú)接觸地傳輸?shù)诫娏邮諅?cè)共振線圈部。傳輸?shù)诫娏邮諅?cè)共振線圈部的AC電力供應(yīng)到在傳輸線上的整流器。通過(guò)整流器從AC電力轉(zhuǎn)換的DC電力通過(guò)傳輸線供應(yīng)到電池。
[0006]因此，在實(shí)際系統(tǒng)中，需要在電源與一次共振部之間的傳輸路徑以及在二次共振部與整流器之間的傳輸路徑，并且各傳輸路徑也包括在共振系統(tǒng)中。因此，在傳輸路徑(傳輸電線)中也發(fā)生電磁耦合。結(jié)果，電磁場(chǎng)(輻射電磁場(chǎng))通過(guò)感應(yīng)電流而從傳輸路徑產(chǎn)生。在此處輻射的電磁場(chǎng)損失，并且傳輸效率下降。此外，從電力傳輸側(cè)共振線圈部和電力接收側(cè)共振線圈部產(chǎn)生的電磁場(chǎng)(輻射電磁場(chǎng))輻射到空間中。這也是一種損失，并且傳輸效率下降。
[0007]引用列表
[0008]專利文獻(xiàn)[0009]專利文獻(xiàn)1:JP-A-2010-219838
[0010]專利文獻(xiàn)2:JP-A-2010-70048

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)問(wèn)題
[0012]然而，雖然如上文所描述的共振型通過(guò)增加電力傳輸側(cè)共振線圈部與電力接收側(cè)共振線圈部之間的電磁耦合效率使得能夠高效傳輸，但是從兩個(gè)共振線圈部分產(chǎn)生的電磁場(chǎng)和從傳輸線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)導(dǎo)致傳輸效率的下降。作為對(duì)策，如圖3中所示，可以考慮具有為共振線圈設(shè)置的屏蔽殼的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)。這是與在專利文獻(xiàn)2中描述的相同的技術(shù)。然而，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)由來(lái)自共振線圈部的電磁場(chǎng)所導(dǎo)致的傳輸效率下降的改善和電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的抑制，但是由從傳輸路徑產(chǎn)生的電磁場(chǎng)所導(dǎo)致的問(wèn)題仍然存在。
[0013]技術(shù)方案
[0014]考慮到該情形，本發(fā)明的目的是提供解決該問(wèn)題的技術(shù)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)，該共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)將電力從電力傳輸側(cè)共振線圈部通過(guò)非接觸共振作用傳輸?shù)诫娏邮諅?cè)共振線圈部，其中，包括電力傳輸側(cè)共振線圈部的電力傳輸側(cè)裝置包括:電力傳輸側(cè)同軸電纜，其將高頻電源電連接至電力傳輸側(cè)共振線圈部；第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元，其利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋電力傳輸側(cè)共振線圈部；以及，第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元，其覆蓋電力傳輸側(cè)同軸電纜和第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元，其中，電力傳輸側(cè)同軸電纜的外導(dǎo)體、第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元、高頻電源的殼體、以及第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元被連接在相同的電勢(shì)，其中，包括電力接收側(cè)共振線圈部的電力接收側(cè)裝置包括:第一電力接收側(cè)屏蔽單元，其利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋電力接收側(cè)共振線圈部；第二電力接收側(cè)屏蔽單元，其利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋整流器，該整流器將在電力接收側(cè)共振線圈部中產(chǎn)生的交流電整流成直流電；第三電力接收側(cè)屏蔽單元，其用于覆蓋第一電力接收側(cè)屏蔽單元和第二電力接收側(cè)屏蔽單元；以及輸出線屏蔽單元，其在從整流器到負(fù)載設(shè)備的輸出線中覆蓋從第三電力接收側(cè)屏蔽單元到負(fù)載設(shè)備的殼體的那部分中的輸出線，并且其中，第一電力接收側(cè)屏蔽單元、第二電力接收側(cè)屏蔽單元、第三電力接收側(cè)屏蔽單元、以及輸出線屏蔽單元被連接在相同的電勢(shì)。
[0016]此外，第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元和第三電力接收側(cè)屏蔽單元可以分別具有在其相對(duì)的端部處向外延伸的表面。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種車內(nèi)充電裝置，該車內(nèi)充電裝置通過(guò)用于將電力從電力傳輸側(cè)共振線圈部經(jīng)過(guò)非接觸共振作用傳輸?shù)诫娏邮諅?cè)共振線圈部的共振型非接觸電力供給方法，來(lái)使該電力接收側(cè)共振線圈部和電池安裝在車輛中以進(jìn)行充電，該車內(nèi)充電裝置包括:第一電力接收側(cè)屏蔽單元，該第一電力接收側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋所述電力接收側(cè)共振線圈部；第二電力接收側(cè)屏蔽單元，該第二電力接收側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋整流器，該整流器將在所述電力接收側(cè)共振線圈部中產(chǎn)生的交流電整流成直流電；第三電力接收側(cè)屏蔽單元，該第三電力接收側(cè)屏蔽單元覆蓋所述第一電力接收側(cè)屏蔽單元和所述第二電力接收側(cè)屏蔽單元；以及輸出線屏蔽單元，該輸出線屏蔽單元在從所述整流器到負(fù)載設(shè)備的輸出線中覆蓋從所述第三電力接收側(cè)屏蔽單元到所述負(fù)載設(shè)備的殼體的那部分中的輸出線，其中，所述第一電力接收側(cè)屏蔽單元、所述第二電力接收側(cè)屏蔽單元、所述第三電力接收側(cè)屏蔽單元，以及所述輸出線屏蔽單元被連接在相同的電勢(shì)。
[0018]此外，第三電力接收側(cè)屏蔽單元可以與車體一體地配置。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種在共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)中具有電力傳輸側(cè)共振線圈部的電力傳輸側(cè)裝置，該共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)將電力從該電力傳輸側(cè)共振線圈部通過(guò)非接觸共振作用傳輸?shù)诫娏邮諅?cè)共振線圈部，該電力傳輸側(cè)裝置包括:電力傳輸側(cè)同軸電纜，該電力傳輸側(cè)同軸電纜將高頻電源電連接到所述電力傳輸側(cè)共振線圈部；第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元，該第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋所述電力傳輸側(cè)共振線圈部；以及第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元，該第二電力傳輸側(cè)屏蔽單兀覆蓋所述電力傳輸側(cè)同軸電纜和所述第一電力傳輸側(cè)屏蔽單兀，其中，所述電力傳輸側(cè)同軸電纜的外導(dǎo)體、所述第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元、所述高頻電源的殼體和所述第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元被連接在相同的電勢(shì)。
[0020]技術(shù)效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供用于減少在共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)中不必要的輻射電磁場(chǎng)的技術(shù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是用于根據(jù)相關(guān)技術(shù)說(shuō)明共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的基本原理的圖示。
[0023]圖2是示意性地示出在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的圖1的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)被安裝在實(shí)際系統(tǒng)中的情況下的構(gòu)造的圖示。
[0024]圖3是示意性地示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的利用屏蔽殼覆蓋共振線圈的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的圖示。
[0025]圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的圖示。
[0026]圖5是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的特性的圖
/Jn o
[0027]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的修改例的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的構(gòu)造的示意圖。
[0028]附圖標(biāo)記清單
[0029]10、210:共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)
[0030]20:高頻電源
[0031]22:振蕩源
[0032]24:電源殼體
[0033]30: 一次線圈
[0034]35: 一次共振線圈
[0035]40: 二次線圈
[0036]45: 二次共振線圈
[0037]50:負(fù)載設(shè)備
[0038]52:電池[0039]54:負(fù)載殼體
[0040]60:電力傳輸側(cè)同軸電纜
[0041]62:同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體
[0042]64:同軸電纜外導(dǎo)體
[0043]70:輸出線屏蔽部
[0044]72:輸出線
[0045]80:電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部
[0046]82、92、92a:屏蔽側(cè)表面
[0047]84、94、94a:屏蔽底表面
[0048]87:電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0049]88:電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0050]90、90a:電力接收側(cè)金屬屏蔽部
[0051]97:電力接收側(cè)金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0052]98:電力接收側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0053]120:電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部
[0054]122、132:大金屬屏蔽部側(cè)表面部
[0055]124、134:大金屬屏蔽部底表面部
[0056]126、136:大金屬屏蔽部前表面部
[0057]127:電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0058]128:電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0059]130:電力接收側(cè)大金屬屏蔽部
[0060]137:電力接收側(cè)大金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0061]138:電力接收側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0062]140:同軸金屬屏蔽部
[0063]160:整流器
[0064]170:整流器屏蔽部
[0065]172:整流器屏蔽部側(cè)表面部
[0066]174:整流器屏蔽部底表面部
[0067]176:整流器屏蔽部前表面部
[0068]177:整流器屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0069]178:整流器屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口
[0070]235:電力傳輸側(cè)LC振蕩器
[0071]245:電力接收側(cè)LC振蕩器
【具體實(shí)施方式】
[0072]在下文中，將參考附圖描述用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例(在下文中，稱為“實(shí)施例”)。該實(shí)施例的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)包括安裝在車輛中的車輛側(cè)裝置和安裝在停車場(chǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)裝置、能量站等，并且用于對(duì)電動(dòng)車輛等充電。此外，共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)具有下列構(gòu)造(I)至(11):[0073](I)安裝在車輛中的電力接收側(cè)共振線圈部利用與內(nèi)部共振線圈絕緣的屏蔽殼來(lái)覆蓋。
[0074](2)剛好在安裝在車輛中的電力接收側(cè)共振線圈部的旁邊設(shè)置有用于將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力的整流器。
[0075](3)整流器利用與從電力接收側(cè)共振線圈部的電力供應(yīng)線和到電池的電力輸出線絕緣的屏蔽殼覆蓋。
[0076](4)整流器的屏蔽殼連接到電力接收側(cè)共振線圈部的屏蔽殼，并且兩個(gè)屏蔽殼在電氣上處于相同的電勢(shì)。
[0077](5)電力接收側(cè)共振線圈部的屏蔽殼和整流器的屏蔽殼連接于車體并且處于與車體的電勢(shì)相同的電勢(shì)。
[0078](6)各屏蔽殼具有不影響安裝在車輛中的電力接收側(cè)共振線圈部與安裝在基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)上的電力傳輸側(cè)共振線圈部之間的電磁耦合狀態(tài)的這種程度的尺寸。
[0079](7)從整流器到電池的電力輸出線由車體的電勢(shì)屏蔽。
[0080](8)在基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)裝置中，覆蓋電力傳輸側(cè)共振線圈部的屏蔽殼與作為電力供應(yīng)線的同軸電纜的外導(dǎo)體連接到彼此。
[0081](9)在基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)裝置中，在覆蓋電力傳輸側(cè)共振線圈部的屏蔽殼與所述同軸電纜的外側(cè)上，布置有覆蓋它們的第二層屏蔽結(jié)構(gòu)。
[0082](10)在基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)裝置中，第二層屏蔽結(jié)構(gòu)和高頻電源的殼體電連接到彼此。
[0083](11)在其中電力傳輸側(cè)共振線圈部與電力接收側(cè)共振線圈部之間的電磁場(chǎng)強(qiáng)度很高的區(qū)域中，布置第二層屏蔽結(jié)構(gòu)。
[0084]在下文中，將提供詳細(xì)的描述。
[0085]圖4是示意性地示出根據(jù)該實(shí)施例共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)10的構(gòu)造的圖示。此外，圖5是用于說(shuō)明在該實(shí)施例中的特征構(gòu)成部分的圖示。關(guān)于在共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)中應(yīng)用的電力傳輸原理，由于可以使用在專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的技術(shù)，所以在本文中將省略其詳細(xì)描述。
[0086]共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)10包括作為電力傳輸側(cè)(一次側(cè))裝置的高頻電源20、一次線圈30和一次共振線圈35。一次線圈30利用電力傳輸側(cè)同軸電纜60連接到高頻電源20。更具體地，高頻電源20包括在電源殼體24的內(nèi)部的振蕩源22，并且通過(guò)電力傳輸側(cè)同軸電纜60連接到一次線圈30。此外，電源殼體24接地到地GND。作為接地的形式，電源殼體24可以通過(guò)專用地線接地，或可以通過(guò)AC電纜等的FG (機(jī)架接地)線接地。
[0087]而且，共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)10包括電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80，該電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80是第一層屏蔽層并且覆蓋一次線圈30和一次共振線圈35的周圍。電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80具有由作為優(yōu)良導(dǎo)體的金屬諸如鋼或銅所制成的殼狀，使得，例如，電力接收側(cè)(在右邊圖示出的二次側(cè))是開(kāi)口 88 (電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 88)。也就是，電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80的屏蔽側(cè)表面82完全覆蓋除了電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 88以外的、一次線圈30和一次共振線圈35的周圍。更具體地，一次共振線圈35完全容納在電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80的內(nèi)部。換言之,在圖不中，一次共振線圈35被成形并布置成使其最前部分(在圖示的右側(cè))相對(duì)于電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 88在內(nèi)側(cè)上(在圖示的左側(cè))。而且，電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 88可以構(gòu)造成由諸如樹(shù)脂材料的絕緣蓋材料阻塞。
[0088]此外，電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80的屏蔽底表面84設(shè)置有用于高頻電源20與一次線圈30之間的傳輸路徑的傳輸開(kāi)口(電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 87),并且電力傳輸側(cè)同軸電纜60連接到該傳輸開(kāi)口。更具體地，電力傳輸側(cè)同軸電纜60的同軸電纜外導(dǎo)體64的一個(gè)端部(在圖不的右側(cè))連接到電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80的屏蔽底表面84 (電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 87)。同軸電纜外導(dǎo)體64的另一個(gè)端部(在圖不的左側(cè))連接到高頻電源20的電源殼體24。同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體62將高頻電源20的振蕩源22直接連接到一次線圈30。
[0089]而且，共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)10包括作為第二層屏蔽層的電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120和同軸金屬屏蔽部140。
[0090]電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120形成為覆蓋電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80。電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120像電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80那樣由作為優(yōu)良導(dǎo)體的金屬制成，并且具有，例如，覆蓋電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80的殼狀。而且，電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80和電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120布置成僅以預(yù)定的距離L31隔開(kāi)，并且電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80與電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120之間的空間可以是簡(jiǎn)單地處于隔開(kāi)的狀態(tài)或者是可以用絕緣體填充。此外，電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80和電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120部的開(kāi)口128部分(電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 128)部分可以由絕緣蓋部件阻塞。
[0091]此外，在電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 128側(cè)(在左側(cè)所示的電力接收側(cè))上的端部處，形成有從電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 128的端部向外延伸的表面狀(圓形的)大金屬屏蔽部前表面部126。大金屬屏蔽部前表面部126和稍后描述的電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130的大金屬屏蔽部前表面部136布置成使得它們的表面彼此相對(duì)。大金屬屏蔽部前表面部126和大金屬屏蔽部前表面部136的尺寸形成為充分地削弱在其外端部處的電磁場(chǎng)。
[0092]此外，形成在高頻電源20側(cè)上的大金屬屏蔽部底表面部124設(shè)置有電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 127，并且連接到覆蓋電力傳輸側(cè)同軸電纜60的管狀同軸金屬屏蔽部140的一個(gè)端部。同軸金屬屏蔽部140的另一個(gè)端部連接到高頻電源20的電源殼體24。電力傳輸側(cè)同軸電纜60和同軸金屬屏蔽部140也布置成以預(yù)定的距離隔開(kāi)。同軸金屬屏蔽部140可以將電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120電連接到電源殼體24，并且例如，可以采用導(dǎo)體管或屏蔽編織層結(jié)構(gòu)。而且，同軸金屬屏蔽部140可以提供諸如防水作用的耐環(huán)境特性。
[0093]另一方面，共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)10包括作為電力接收側(cè)(二次側(cè))裝置的負(fù)載設(shè)備50、二次線圈40、二次共振線圈45和整流器160。電池52設(shè)置在負(fù)載設(shè)備50的負(fù)載殼體54的內(nèi)部。
[0094]像在電力傳輸側(cè)上的電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80那樣，共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)10包括:覆蓋二次線圈40和二次共振線圈45的電力接收側(cè)金屬屏蔽部90，以及覆蓋整流器160的整流器屏蔽部170。
[0095]具體地，電力接收側(cè)金屬屏蔽部90具有由作為優(yōu)良導(dǎo)體的金屬諸如鋼或銅所制成的殼狀，使得，例如，電力傳輸側(cè)(在左側(cè)所示的一次側(cè))是開(kāi)口 98 (電力接收側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 98)。也就是，電力接收側(cè)金屬屏蔽部90的屏蔽側(cè)表面92完全覆蓋除開(kāi)口以外的、二次線圈40和二次共振線圈45的周圍。
[0096]此外，電力接收側(cè)金屬屏蔽部90的屏蔽底表面94設(shè)置有用于整流器160與二次線圈40之間的傳輸路徑的電力接收側(cè)金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 97。
[0097]整流器屏蔽部170是由作為優(yōu)良導(dǎo)體的金屬諸如鋼或銅所制成筒狀部件，并且形成為覆蓋整流器160。在此處，整流器屏蔽部170和電力接收側(cè)金屬屏蔽部90構(gòu)造成當(dāng)被預(yù)定地布置時(shí)呈現(xiàn)一體的筒狀(例如，長(zhǎng)方體或圓柱體)。而且，整流器屏蔽部170的整流器屏蔽部前表面部176和電力接收側(cè)金屬屏蔽部90的屏蔽底表面94被連接成為一體。整流器屏蔽部前表面部176設(shè)置有:在屏蔽底表面94和整流器屏蔽部前表面部176連接到彼此的狀態(tài)下，將要與電力接收側(cè)金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 97對(duì)準(zhǔn)的整流器屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 178。結(jié)果，確保了用于從二次線圈40到整流器160的傳輸路徑的空間。
[0098]整流器屏蔽部170的整流器屏蔽部底表面部174連接到描述稍后的電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130的大金屬屏蔽部底表面部134的內(nèi)表面。整流器屏蔽部底表面部174設(shè)置有整流器屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 177。整流器屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 177確保用于從整流器160到電池52的傳輸路徑的空間。
[0099]電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130像電力接收側(cè)金屬屏蔽部90或整流器屏蔽部170那樣由作為優(yōu)良導(dǎo)體的金屬制成，并且具有，例如，覆蓋電力接收側(cè)金屬屏蔽部90和整流器屏蔽部170的殼狀。電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130和電力接收側(cè)金屬屏蔽部90被構(gòu)造成維持電絕緣的狀態(tài)。
[0100]而且,在大金屬屏蔽部側(cè)表面部132的電力接收側(cè)大金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口138偵彳(在左側(cè)所示的電力傳輸側(cè))上的端部上，從開(kāi)口的端部向外延伸的表面狀(圓形的)大金屬屏蔽部前表面部136形成為被布置成使其表面與上述電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120的大金屬屏蔽部前表面部126的表面相對(duì)。
[0101]大金屬屏蔽部底表面部134設(shè)置有電力接收側(cè)大金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 137。當(dāng)整流器屏蔽部170安裝在預(yù)定的位置時(shí)該電力接收側(cè)大金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 137與整流器屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 177對(duì)準(zhǔn)，并且該電力接收側(cè)大金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 137構(gòu)成了其中從整流器160到電池52的電力傳輸線布置在其中的通信孔(傳輸空間)。
[0102]此外，電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130可以具有以相同的電勢(shì)連接到車體的形式，以構(gòu)成車體的一部分，或可以具有獨(dú)立的構(gòu)造。
[0103]輸出線屏蔽部70將電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130連接到負(fù)載設(shè)備50，并且覆蓋從整流器160到電池52的輸出線72的外側(cè)。更具體地，輸出線屏蔽部70的一個(gè)端部連接到電力接收側(cè)大金屬屏蔽部底表面?zhèn)乳_(kāi)口 137，并且其另一個(gè)端部連接到負(fù)載設(shè)備50的負(fù)載殼體54。
[0104]將簡(jiǎn)單地描述具有以上構(gòu)造的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)10的操作。高頻電源20的振蕩源22以例如幾MHz至幾十MHz的高頻率振蕩，以被供應(yīng)到一次線圈30。一次共振線圈35放大一次線圈30的電力并且朝著二次共振線圈45產(chǎn)生電磁場(chǎng)。二次共振線圈45與一次共振線圈35所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)耦合以在二次線圈40中生成感應(yīng)電流。感應(yīng)電流由整流器160轉(zhuǎn)換成直流電流以供應(yīng)到電池52。
[0105]在此處，在根據(jù)上述相關(guān)技術(shù)的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的電力傳輸側(cè)(基礎(chǔ)設(shè)施側(cè))上，感應(yīng)電流不僅通過(guò)電力傳輸側(cè)同軸電纜60的同軸電纜外導(dǎo)體64的內(nèi)側(cè)而且還通過(guò)該同軸電纜外導(dǎo)體64的外側(cè)流向地GND，使得在電力傳輸側(cè)同軸電纜60的附近產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)。在共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)的電力接收側(cè)上，并非所有來(lái)自二次共振線圈的電磁場(chǎng)都與二次線圈耦合，而是電磁場(chǎng)的一部分與傳輸線(輸出線)、整流器等耦合以產(chǎn)生變?yōu)閭鬏敁p失的感應(yīng)電流，導(dǎo)致在其附近產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)。
[0106]然而，在該實(shí)施例中，首先，在電力傳輸側(cè)(基礎(chǔ)設(shè)施側(cè))裝置中，增強(qiáng)了在電力傳輸側(cè)同軸電纜60中的傳輸能量的收集。由于作為同軸線的電力傳輸側(cè)同軸電纜60被用作為傳輸電力供應(yīng)線，所以傳輸電力被有效地傳輸，從而實(shí)現(xiàn)損失的減小。
[0107]此外，電力傳輸側(cè)(一次側(cè))的共振部(一次線圈30和一次共振線圈35)的周圍由作為第一層屏蔽結(jié)構(gòu)的電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80覆蓋，并且該電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80電連接到電力傳輸側(cè)同軸電纜60的同軸電纜外導(dǎo)體64,使得從在電力傳輸側(cè)上的同軸電纜外導(dǎo)體64流出的電流能夠收集在同軸電纜外導(dǎo)體64中。也就是，能夠防止從一次共振線圈35產(chǎn)生的電磁場(chǎng)與同軸電纜外導(dǎo)體64的外側(cè)f禹合。
[0108]而且，如圖5的放大部分Al所示，在電力傳輸側(cè)同軸電纜60的外側(cè)上，布置了覆蓋該電力傳輸側(cè)同軸電纜60和電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80的同軸金屬屏蔽部140和電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120,作為第二層屏蔽結(jié)構(gòu)。此外,在放大部分Al中，電力傳輸側(cè)同軸電纜60和同軸金屬屏蔽部140是圖示的關(guān)注點(diǎn)。通過(guò)采用該構(gòu)造，從電力傳輸側(cè)同軸電纜60泄漏的電磁場(chǎng)和從一次共振線圈35泄漏的電磁場(chǎng)能夠受到限制，使得能夠減少輻射電磁場(chǎng)。
[0109]此外，如圖5的放大部分A2所示，電源殼體24、同軸金屬屏蔽部140，和同軸電纜外導(dǎo)體64連接成處于相同的電勢(shì)。通過(guò)該配置，封閉空間SI由等電勢(shì)表面形成，并且從電力傳輸側(cè)同軸電纜60泄漏的電磁場(chǎng)和從一次共振線圈35泄漏的電磁場(chǎng)被限制在該封閉空間SI中，使得輻射電磁場(chǎng)減少。
[0110]接著，將描述電力接收側(cè)(車輛側(cè))的特征。通過(guò)覆蓋二次共振線圈45的電力接收側(cè)金屬屏蔽部90，防止從二次共振線圈45產(chǎn)生的電磁場(chǎng)與將電力從整流器160傳輸至電池52的整流器160或輸出線72電磁耦合。
[0111]整流器160恰好布置在二次共振線圈45 (二次線圈40)的旁邊。因此，能夠防止傳輸效率因傳輸線而下降。
[0112]而且，如圖5的放大部分A3所示，電力接收側(cè)體金屬屏蔽部90、整流器屏蔽部170，和車體連接成處于相同的電勢(shì)。通過(guò)該構(gòu)造，封閉空間S4由等電勢(shì)表面形成，并且來(lái)自二次共振線圈45或二次線圈40的輻射電磁場(chǎng)由在電氣上穩(wěn)定的金屬表面包圍，使得能夠減少電磁場(chǎng)向車輛中的福射。而且，能夠防止與輸出線72的電磁I禹合。
[0113]此外，從整流器160到電池52的輸出線72由車體的電勢(shì)屏蔽。結(jié)果，能夠減少在從來(lái)自整流器160的波紋噪聲所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的車輛中的福射電磁場(chǎng)。
[0114]而且，如圖5的放大部分A4所示，由于能夠在徑向向外方向上充分地確保在相對(duì)的大金屬屏蔽部前表面部126和136之間的空間，所以能夠充分地減少泄漏電磁場(chǎng)的強(qiáng)度。此外，使得在電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部80的屏蔽側(cè)表面82與電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部120的大金屬屏蔽部側(cè)表面部122之間的距離L31和在電力接收側(cè)金屬屏蔽部90的屏蔽側(cè)表面92與電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130的大金屬屏蔽部側(cè)表面部132之間的距離L32充分地彼此接近。通過(guò)該構(gòu)造，能夠減少在電力傳輸側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 88與電力傳輸側(cè)大金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 128之間的電磁場(chǎng)以及在電力接收側(cè)金屬屏蔽部90的電力接收側(cè)金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 98與電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130的電力接收側(cè)大金屬屏蔽部前表面?zhèn)乳_(kāi)口 138之間的電磁場(chǎng)。
[0115]已經(jīng)基于本發(fā)明的實(shí)施例提供了前面的描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，實(shí)施例僅是實(shí)例，能夠做出各部件及其組合的各種修改的實(shí)例，并且修改例在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0116]圖6示出與這樣的修改例相關(guān)的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)210的形式。這與上述共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)10的不同之處首先在于，LC振蕩器被用作為共振線圈。具體地，使用電力傳輸側(cè)LC振蕩器235代替自共振型的一次共振線圈35，并且使用電力接收側(cè)LC振蕩器245代替二次共振線圈45。此外，并不旨在將共振線圈限制于上述形式，并且可以使用起到共振線圈功能的任何形式。
[0117]另一個(gè)差異在于，整流器160布置在電力接收側(cè)金屬屏蔽部90a的內(nèi)部。具體地，整流器160和作為其屏蔽殼的整流器屏蔽部170布置在電力接收側(cè)金屬屏蔽部90a的內(nèi)部。此外，電力接收側(cè)金屬屏蔽部90a安裝到電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130的大金屬屏蔽部底表面部134的內(nèi)表面。在此處，電力接收側(cè)大金屬屏蔽部130、電力接收側(cè)金屬屏蔽部90a和整流器屏蔽部170與車體的電勢(shì)處于相同的電勢(shì)。通過(guò)這樣的構(gòu)造，獲得與上述實(shí)施例的那些效果相同的效果。
[0118]本申請(qǐng)是基于2011年4月22日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2011-096366并且要求該日本專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該日本專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入此處。
[0119]工業(yè)實(shí)用性
[0120]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種用于減少在共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)中不必要的輻射電磁場(chǎng)的技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)，該共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)將電力從電力傳輸側(cè)共振線圈部通過(guò)非接觸共振作用而傳輸?shù)诫娏邮諅?cè)共振線圈部， 其中，包括所述電力傳輸側(cè)共振線圈部的電力傳輸側(cè)裝置包括: 電力傳輸側(cè)同軸電纜，該電力傳輸側(cè)同軸電纜將高頻電源電連接到所述電力傳輸側(cè)共振線圈部； 第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元，該第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋所述電力傳輸側(cè)共振線圈部；以及 第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元，該第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元覆蓋所述電力傳輸側(cè)同軸電纜和所述第一電力傳輸側(cè)屏蔽單兀； 其中，所述電力傳輸側(cè)同軸電纜的外導(dǎo)體、所述第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元、所述高頻電源的殼體以及所述第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元被連接在相同的電勢(shì)；以及其中，包括所述電力接收側(cè)共振線圈部的電力接收側(cè)裝置包括: 第一電力接收側(cè)屏蔽單元，該第一電力接收側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋所述電力接收側(cè)共振線圈部； 第二電力接收側(cè)屏蔽單元，該第二電力接收側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋整流器，該整流器將在所述電力接收側(cè)共振線圈部中產(chǎn)生的交流電整流成直流電； 第三電力接收側(cè)屏蔽單元，該第三電力接收側(cè)屏蔽單元覆蓋所述第一電力接收側(cè)屏蔽單元和所述第二電力接收側(cè)屏蔽單元，以及 輸出線屏蔽單元，該輸出線屏蔽單元在從所述整流器到負(fù)載設(shè)備的輸出線中覆蓋從所述第三電力接收側(cè)屏蔽單元到所述負(fù)載設(shè)備的殼體的那部分中的輸出線， 其中，所述第一電力接收側(cè)屏蔽單元、所述第二電力接收側(cè)屏蔽單元、所述第三電力接收側(cè)屏蔽單元，以及所述輸出線屏蔽單元被連接在相同的電勢(shì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)，其中，所述第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元和所述第三電力接收側(cè)屏蔽單元分別具有在其相對(duì)的端部處向外延伸的表面。
3.—種車內(nèi)充電裝置，該車內(nèi)充電裝置通過(guò)用于將電力從電力傳輸側(cè)共振線圈部經(jīng)過(guò)非接觸共振作用傳輸?shù)诫娏邮諅?cè)共振線圈部的共振型非接觸電力供給方法，來(lái)使該電力接收側(cè)共振線圈部和電池安裝在車輛中以進(jìn)行充電，該車內(nèi)充電裝置包括: 第一電力接收側(cè)屏蔽單元，該第一電力接收側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋所述電力接收側(cè)共振線圈部； 第二電力接收側(cè)屏蔽單元，該第二電力接收側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋整流器，該整流器將在所述電力接收側(cè)共振線圈部中產(chǎn)生的交流電整流成直流電； 第三電力接收側(cè)屏蔽單元，該第三電力接收側(cè)屏蔽單元覆蓋所述第一電力接收側(cè)屏蔽單元和所述第二電力接收側(cè)屏蔽單元；以及 輸出線屏蔽單元，該輸出線屏蔽單元在從所述整流器到負(fù)載設(shè)備的輸出線中覆蓋從所述第三電力接收側(cè)屏蔽單元到所述負(fù)載設(shè)備的殼體的那部分中的輸出線， 其中，所述第一電力接收側(cè)屏蔽單元、所述第二電力接收側(cè)屏蔽單元、所述第三電力接收側(cè)屏蔽單元，以及所述輸出線屏蔽單元被連接在相同的電勢(shì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車內(nèi)充電裝置，其中，所述第三電力接收側(cè)屏蔽單元與車體一體地配置。
5.一種在共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)中具有電力傳輸側(cè)共振線圈部的電力傳輸側(cè)裝置，該共振型非接觸電力饋送系統(tǒng)將電力從該電力傳輸側(cè)共振線圈部通過(guò)非接觸共振作用傳輸?shù)诫娏邮諅?cè)共振線圈部，該電力傳輸側(cè)裝置包括: 電力傳輸側(cè)同軸電纜，該電力傳輸側(cè)同軸電纜將高頻電源電連接到所述電力傳輸側(cè)共振線圈部； 第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元，該第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元利用優(yōu)良導(dǎo)體從外側(cè)覆蓋所述電力傳輸側(cè)共振線圈部；以及 第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元，該第二電力傳輸側(cè)屏蔽單元覆蓋所述電力傳輸側(cè)同軸電纜和所述第一電力傳輸側(cè)屏蔽單兀， 其中，所述電力傳輸側(cè)同軸電纜的外導(dǎo)體、所述第一電力傳輸側(cè)屏蔽單元、所述高頻電源的殼體和所述第二電力傳`輸側(cè)屏蔽單元被連接在相同的電勢(shì)。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK103492220SQ201280019811
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月22日
【發(fā)明者】柳田曜, 市川真士, 堀內(nèi)學(xué) 申請(qǐng)人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社, 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社