CN106059105B - 送电装置和受电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及送电装置和受电装置，在送电装置中，AC线路滤波器(110)连接于地的框体(180)。送电部(160)构成为以非接触方式向受电装置送电。变换器(130)设置在AC线路滤波器(110)与送电部(160)之间。共模滤波器(150)设置在变换器(130)与送电部(160)之间。共模滤波器(150)的Y电容器(153、154)与框体(180)不连接，所述Y电容器(153、154)连接于AC线路滤波器(110)与变换器(130)之间的电力线。

Description

送电装置和受电装置
技术领域
本发明涉及送电装置和受电装置，特别涉及以非接触方式从送电装置向受电装置传输电力的电力传输***所使用的送电装置和受电装置。
背景技术
日本特开2014-54095号公报公开了以非接触方式从送电装置向车辆供给电力的非接触供电***。在该非接触供电***中，在送电装置和受电装置(车辆)分别设置有匹配器。在送电装置中，通过匹配器调整送电部的输入阻抗。在受电装置中，通过匹配器调整负载的输入阻抗(参照日本特开2014-54095号公报)。
非接触电力传输***所使用的送电装置，典型地具备：设置于与交流电源(例如***电源)连接的交流电力线的AC(Alternate Current，交流)线路滤波器(line filter)；生成高频的送电电力的变换器(inverter)；用于经由电磁场以非接触方式向受电装置的受电线圈送电的送电线圈；和设置在变换器与送电线圈之间的常模滤波器。AC线路滤波器连接于导电性的框体等的地(ground，接地)。常模滤波器典型地是LC滤波器。日本特开2014-54095号公报所记载的匹配器由LC电路结构，也作为常模滤波器发挥功能。
在这样的送电装置中，以变换器为发生源的共模电流(高频噪声)可能会经由在送电线圈与导电性的框体(地)之间形成的寄生电容而在送电线圈与框体之间流通。因为在框体(地)连接有AC线路滤波器，所以形成以变换器、送电线圈、寄生电容、框体(地)以及AC线路滤波器为路径的共模电流的环路(loop)。
当共模电流的环路包括送电线圈时，会导致从送电线圈放出高频噪声。因此，在这样的送电装置中，考虑在变换器与送电线圈之间设置共模滤波器，将共模滤波器的Y电容器(也称为线路旁路电容器(line bypass capacitor)等。)连接于框体(地)。
根据该电路结构，能够降低从送电线圈放出高频噪声。然而，也存在如下可能性：即使通过该电路结构，也无法充分降低从框体(地)经由AC线路滤波器向交流电源放出的高频噪声。
这样的状况在受电装置中也可能会发生。受电装置典型地具备：以非接触方式从送电装置的送电线圈受电的受电线圈；对由受电线圈接受的电力进行整流的整流器；以及在整流器出侧的直流电力线设置的DC(Direct Current，直流)滤波器。DC滤波器连接于导电性的框体等的地。并且，在整流器中产生高频噪声时，为了抑制从受电线圈放出高频噪声，考虑在整流器与受电线圈之间设置共模滤波器，并将共模滤波器的Y电容器连接于框体(地)。
根据该电路结构，能够降低从受电线圈放出高频噪声。然而，也存在如下的可能性：即使通过该电路结构，也无法充分降低从框体(地)经由DC滤波器向连接于直流电力线的负载放出的高频噪声。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，在以非接触方式向受电装置送电的送电装置中，抑制从送电线圈放射高频噪声，并且抑制高频噪声经由连接于地的AC线路滤波器向交流电源放出。
另外，本发明的另一目的在于，在以非接触方式从送电装置受电的受电装置中，抑制从受电线圈放射高频噪声，并且抑制高频噪声经由连接于地的DC滤波器向负载放出。
根据本发明，送电装置具备AC线路滤波器、变换器、送电线圈和共模滤波器。AC线路滤波器设置于与交流电源连接的交流电力线，并连接于地。变换器将从交流电源经由AC线路滤波器供给的电力变换成送电电力。送电线圈与变换器电连接，构成为从变换器接受送电电力并以非接触方式向受电装置的受电线圈输送。共模滤波器设置于变换器与送电线圈之间的电力线。共模滤波器包括第一Y电容器。第一Y电容器与地不连接，第一Y电容器连接于AC线路滤波器与变换器之间的电力线。
优选，送电装置还具备整流电路。整流电路电连接在AC线路滤波器与变换器之间。并且，第一Y电容器连接于整流电路与变换器之间的直流电力线。
更优选，整流电路是功率因数改善电路。
通过设为这样的结构，共模电流不从共模滤波器流向地而在AC线路滤波器与变换器之间的电力线中流动。因此，根据该送电装置，能够抑制高频噪声经由与地连接的AC线路滤波器向交流电源放出。另外，因为第一Y电容器与地不连接，所以没有对第一Y电容器要求高的电安全性能，能够使对第一Y电容器的要求性能专攻于高频噪声的抑制。其结果是可实现共模滤波器的低成本化。
优选，送电装置还具备第二Y电容器。第二Y电容器设置于直流电力线，并连接于地连接。
通过这样的构成，能够抑制在整流电路(功率因数改善电路)中产生的噪声传播到变换器以后的电路。
另外，根据本发明，受电装置具备受电线圈、整流器、DC滤波器和共模滤波器。受电线圈构成为以非接触方式从送电装置的送电线圈接受电力。整流器对由受电线圈接受的电力进行整流。DC滤波器设置于对由整流器整流后的电力进行输出的电力线，并连接于地。共模滤波器设置于受电线圈与整流器之间的电力线。共模滤波器包括第一Y电容器。第一Y电容器与地不连接，第一Y电容器连接于整流器与DC滤波器之间的电力线。
通过设为这样的结构，共模电流不从共模滤波器流向地而在整流器与DC滤波器之间的电力线中流动。因此，根据该受电装置，能够抑制高频噪声经由与地连接的DC滤波器向负载放出。另外，因为第一Y电容器与地不连接，所以没有对第一Y电容器要求高的电安全性能，能够使对第一Y电容器的要求性能专攻于高频噪声的抑制。其结果是可实现共模滤波器的低成本化。
优选，受电装置还具备第二Y电容器。第二Y电容器设置于整流器与DC滤波器之间的电力线，并连接于地。
通过这样的构成，能够有效地抑制在整流器与DC滤波器之间的电力线产生的噪声。
本发明的上述目的以及其他目的、特征、方案以及优点，能够从与附图关联而理解的本发明涉及的下面的详细说明中得到明确。
附图说明
图1是示出了本发明的实施方式1的送电装置的电路结构的图。
图2是示出了作为第一参考例而未在送电装置设置共模滤波器的情况下的共模电流的路径的图。
图3是示出了作为第二参考例而在送电装置设置共模滤波器并将共模滤波器连接于框体的情况下的共模电流的路径的图。
图4是示出了实施方式1的送电装置中的共模电流的路径的图。
图5是示出了实施方式2的送电装置的电路结构的图。
图6是示出了实施方式3的受电装置的电路结构的图。
图7是示出了作为第3参考例而未在受电装置设置共模滤波器的情况下的共模电流的路径的图。
图8是示出了作为第4参考例而在受电装置设置共模滤波器并将共模滤波器连接于框体的情况下的共模电流的路径的图。
图9是示出了实施方式3的受电装置中的共模电流的路径的图。
图10是示出了实施方式4的受电装置的电路结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。以下，虽然对多个实施方式进行说明，但从申请一开始就预定可适当组合各实施方式中说明的结构。此外，对图中相同或相当的部分标注相同的符号而不重复其说明。
[实施方式1]
图1是示出了本发明的实施方式1的送电装置的电路结构的图。参照图1，送电装置100具备AC线路滤波器110、功率因数改善(PFC(Power Factor Correction))电路120、变换器130、常模滤波器140、共模滤波器150、送电部160和框体180。
AC线路滤波器110设置于从交流电源190(例如***电源)接受电力的交流电力线115，将交流电源190所包含的噪声以及送电装置产生的噪声除去。AC线路滤波器110连接于作为地发挥功能的导电性的框体180，使交流电源190所包含的噪声流向框体180。AC线路滤波器110可以采用公知的各种AC线路滤波器。
PFC电路120能够将从交流电力线115接受的交流电力进行整流而向变换器130供给，并且能够通过使输入电流接近正弦波来改善功率因数。该PFC电路120也可以采用公知的各种PFC电路。此外，也可以取代PFC电路120而采用不具有功率因数改善功能的整流器。
变换器130将从PFC电路120接受的直流电力变换成具有预定的送电频率的送电电力(交流)。变换器130例如由单相桥式电路构成。
常模滤波器140设置在变换器130与送电部160之间，将在变换器130中产生的常模噪声除去。常模滤波器140例如由包括设置于电力线对的一方或者双方的线圈、和设置于电力线对之间的电容器在内的LC滤波器构成。
共模滤波器150也设置在变换器130与送电部160之间，将在变换器130中产生的共模噪声除去。在该图1中，共模滤波器150设置在常模滤波器140与送电部160之间，但也可以在变换器130与常模滤波器140之间设置共模滤波器150。
共模滤波器150包括扼流线圈151、152和Y电容器153、154。扼流线圈151、152例如彼此反向地卷绕于环状的铁氧体芯(ferrite core)。在通过Y电容器153、154能够充分除去共模噪声的情况下，也可以省略扼流线圈151、152。
Y电容器153、154分别连接于电力线对158的一方和另一方，与电力线对158连接的连接端的相反侧的端子彼此连接。并且，Y电容器彼此的连接端通常连接于地(框体180)，但在本实施方式1的送电装置100中，Y电容器153、154不连接于框体180(地)而经由电力线156以及包括电容器171、172的电路170连接于变换器130的输入侧的直流电力线125。
此外，在直流电力线125，通常在电力线对之间设置有平滑滤波器，因此在平滑滤波器由串联连接的2个电容器构成的情况下，可以将电力线156连接于这2个电容器的中点。该情况下，也可以不另行设置电路170(电容器171、172)。另外，在平滑滤波器的电容器能够充分除去噪声成分的情况下，即使平滑滤波器的电容器为不具有上述那样的中点的结构，也可以将电力线156连接于设有平滑滤波器的电力线对的任一方(正极线或者负极线)。
送电部160包括线圈162和电容器164。线圈162和电容器164形成谐振电路。送电部160从变换器130接受具有送电频率的交流电力，经由在线圈162的周围生成的电磁场，以非接触方式向未图示的受电装置的受电部送电。此外，在该图1中，电容器164与线圈162串联连接，但也可以与线圈162并联连接。
框体180由导电性的部件构成，例如是铝等金属制造的框体。框体180作为送电装置100的地发挥功能，如上所述，AC线路滤波器110连接于框体180。
在本实施方式1的送电装置100中，在变换器130与送电部160之间设置有共模滤波器150。并且，共模滤波器150的Y电容器153、154不连接于地的框体180而连接于变换器130的输入侧的直流电力线125。以下，对在本实施方式1中采用了如此结构的理由进行说明。
图2是示出了作为第一参考例而未在送电装置设置共模滤波器的情况下的共模电流的路径的图。此外，在该图2以及对比说明的之后的图3、4中，省略了常模滤波器140的图示。
参照图2，在送电部160的送电线圈与框体180(地)之间形成寄生电容166，可能会经由该寄生电容166在送电部160与框体180之间流通共模电流。因为在地的框体180连接有AC线路滤波器110，所以形成以变换器130、送电部160、寄生电容166、框体180、AC线路滤波器110以及PFC电路120为路径的共模电流的环路LP1。
当流通共模电流的路径包含送电部160(送电线圈)时，会从送电部160向外部放出高频噪声(共模噪声)。因此，考虑在变换器130与送电部160之间设置共模滤波器150。
图3是示出了作为第二参考例而在送电装置设置共模滤波器150并将共模滤波器150连接于框体180的情况下的共模电流的路径的图。
参照图3，通过设置与地的框体180连接的共模滤波器150，形成以变换器130、共模滤波器150、框体180、AC线路滤波器110以及PFC电路120为路径的共模电流的环路LP2。由此，能够抑制在送电部160中流动共模电流。然而，因为在框体180中流动共模电流，所以共模电流可能会从框体180经由AC线路滤波器110向交流电源190放出。
图4是示出了本实施方式1的送电装置100中的共模电流的路径的图。参照图4，在本实施方式1的送电装置100中，如上所述，共模滤波器150不连接于地的框体180而通过电力线156连接于PFC电路120与变换器130之间的直流电力线。通过该电路结构，形成以变换器130、共模滤波器150、电力线156以及电路170(图1的电容器171、172)为路径的共模电流的环路LP3。
通过设为这样的结构，能够将共模电流封闭在沿着环路LP3的狭小范围内，共模电流不仅未流向送电部160，也未流向地的框体180。因此，根据本实施方式1的送电装置100，能够抑制共模电流(高频噪声)从框体180经由AC线路滤波器110向交流电源190放出。
另外，因为共模滤波器150与地的框体180不连接，所以没有对共模滤波器150的Y电容器153、154(图1)要求高的电安全性能，能够使对Y电容器153、154的要求性能专攻于高频噪声的抑制。因此，根据本实施方式1，也能实现共模滤波器150的低成本化。
此外，在上述中，共模滤波器150的Y电容器153、154经由电力线156连接于PFC电路120与变换器130之间的直流电力线125(图1)，但也可以将Y电容器153、154连接于AC线路滤波器110与PFC电路120之间的交流电力线115(图1)。通过这样的结构，也能获得与实施方式1同样的上述作用效果。
[实施方式2]
图5是示出了实施方式2的送电装置的电路结构的图。参照图5，该送电装置100A在图1所示的实施方式1的送电装置100的结构中还具备电路175。
电路175设置于PFC电路120与变换器130之间的直流电力线125，包括Y电容器176、177。Y电容器176、177分别连接于直流电力线125的一方和另一方，与直流电力线125连接的连接端的相反侧的端子连接于地的框体180。此外，因为Y电容器176、177与地的框体180连接，所以对Y电容器176、177要求高的电安全性能。此外，送电装置100A的其他结构与图1所示的送电装置100相同。
如此，通过在PFC电路120与变换器130之间的直流电力线125设置Y电容器176、177，能够抑制在PFC电路120中产生的高频噪声传播到变换器130以后的电路。
此外，也考虑在AC线路滤波器110与PFC电路120之间的电力线115设置Y电容器176、177，但该情况下可能会向PFC电路120流动共模电流。由此，存在产生PFC电路120的误工作和/或功率因数恶化等的可能性。因此，Y电容器176、177优选如图5所示那样设置于PFC电路120与变换器130之间的直流电力线125。
[实施方式3]
在上述的实施方式1、2中示出了送电装置的电路结构，而在本实施方式3以及后述的实施方式4中示出受电装置的电路结构。
图6是示出了实施方式3的受电装置的电路结构的图。参照图6，受电装置200具备受电部210、共模滤波器220、常模滤波器230、整流器240、DC滤波器250和框体280。
受电部210包括线圈212和电容器214。线圈212和电容器214形成谐振电路。受电部210以非接触方式接受从未图示的送电装置的送电部经由电磁场输送的电力(交流)，并向电力线218输出。此外，在该图6中，电容器214与线圈212串联连接，但也可以与线圈212并联连接。
共模滤波器220设置在受电部210与整流器240之间，将受电装置200中的共模噪声除去。共模滤波器220包括扼流线圈221、222和Y电容器223、224。扼流线圈221、222例如彼此反向地卷绕于环状的铁氧体芯。在通过Y电容器223、224能够充分除去共模噪声的情况下，也可以省略扼流线圈221、222。
Y电容器223、224分别连接于电力线对218的一方和另一方，与电力线对218连接的连接端的相反侧的端子彼此连接。并且，Y电容器223、224不连接于框体280(地)而经由电力线226以及包括电容器271、272的电路270连接于整流器240的输出侧的直流电力线245。
此外，在直流电力线245，通常在电力线对之间设置有平滑滤波器，因此在平滑滤波器由串联连接的2个电容器构成的情况下，也可以将电力线226连接于这2个电容器的中点。该情况下，也可以不另行设置电路270(电容器271、272)。
常模滤波器230也设置在受电部210与整流器240之间，将受电装置200中的常模噪声除去。常模滤波器230例如由包括设置于电力线对的一方或者双方的线圈和设置于电力线对之间的电容器在内的LC滤波器构成。此外，在该图6中，常模滤波器230设置在共模滤波器220与整流器240之间，但也可以在受电部210与共模滤波器220之间设置常模滤波器230。
整流器240将由受电部210接受的电力(交流)进行整流而向负载260(例如电池等)输出。整流器240例如由包含二极管电桥以及平滑用电容器的静止型电路、和/或使用开关元件进行整流的开关调节器等构成。
DC滤波器250设置于对由整流器240整流后的电力进行输出的直流电力线245，抑制向与直流电力线245连接的负载260放出噪声。DC滤波器250与作为地发挥功能的导电性的框体280连接，使直流电力线245所包含的噪声流向框体280。DC滤波器250可以采用公知的各种DC滤波器。
框体280由导电性的部件构成，例如是铝等金属制造的框体。框体280作为受电装置200的地发挥功能，如上所述，DC滤波器250连接于框体280。
在本实施方式3的受电装置200中，在受电部210与整流器240之间设置有共模滤波器220。并且，共模滤波器220的Y电容器223、224不连接于地的框体280而连接于整流器240的输出侧的直流电力线245。以下，对在本实施方式3中采用了如此结构的理由进行说明。
图7是示出了作为第3参考例而未在受电装置设置共模滤波器的情况下的共模电流的路径的图。此外，在该图7以及对比说明的之后的图8、9中，省略了常模滤波器230的图示。
参照图7，在受电部210的受电线圈与框体280(地)之间形成寄生电容216，可能会经由该寄生电容216在受电部210与框体280之间流通共模电流。因为在地的框体280连接有DC滤波器250，所以形成以整流器240、受电部210、寄生电容216、框体280以及DC滤波器250为路径的共模电流的环路LP4。
当流通共模电流的路径包括受电部210(受电线圈)时，会从受电部210向外部放出高频噪声。因此，考虑在受电部210与整流器240之间设置共模滤波器220。
图8是示出了作为第4参考例而在受电装置设置共模滤波器220并将共模滤波器220连接于框体280的情况下的共模电流的路径的图。
参照图8，通过设置与地的框体280连接的共模滤波器220，形成以整流器240、共模滤波器220、框体280以及DC滤波器250为路径的共模电流的环路LP5。由此，能够抑制向受电部210流动共模电流。然而，因为在框体280中流动共模电流，所以共模电流可能会从框体280经由DC滤波器250向负载260放出。
图9是示出了本实施方式3的受电装置200中的共模电流的路径的图。参照图9，在本实施方式3的受电装置200中，如上所述，共模滤波器220不连接于地的框体280而通过电力线226连接于整流器240与DC滤波器250之间的直流电力线。通过该电路结构，形成以整流器240、共模滤波器220、电力线226以及电路270(图6的电容器271、272)为路径的共模电流的环路LP6。
通过设为这样的结构，能够将共模电流封闭在沿着环路LP6的狭小范围内，共模电流不仅未流向受电部210，也未流向地的框体280。因此，根据本实施方式3的受电装置200，能够抑制共模电流(高频噪声)从框体280经由DC滤波器250向负载260放出。
另外，因为共模滤波器220与地的框体280不连接，所以没有对共模滤波器220的Y电容器223、224(图6)要求高的电安全性能，能够使对Y电容器223、224的要求性能专攻于高频噪声的抑制。因此，根据本实施方式3，也能实现共模滤波器220的低成本化。
[实施方式4]
图10是示出了实施方式4的受电装置的电路结构的图。参照图10，该受电装置200A在图6所示的实施方式3的受电装置200的结构中还具备电路275。
电路275设置于整流器240与DC滤波器250之间的直流电力线245，包括Y电容器276、277。Y电容器276、277分别连接于直流电力线245的一方和另一方，与直流电力线245连接的连接端的相反侧的端子连接于地的框体280。此外，因为Y电容器276、277与地的框体280连接，所以对Y电容器276、277要求高的电安全性能。此外，受电装置200A的其他结构与图6所示的受电装置200相同。
如此，通过在整流器240与DC滤波器250之间的直流电力线245设置Y电容器276、277，能够有效地抑制在直流电力线245产生的共模噪声。
此外，在上述的各实施方式中，共模滤波器和常模滤波器各设为一个，但也可以使共模滤波器和/或常模滤波器为多级结构，或者设为由多个常模滤波器夹着共模滤波器的结构。在设置有多个共模滤波器的情况下，在送电装置中，多个共模滤波器的任一个连接于AC线路滤波器110与变换器130之间的电力线即可，在受电装置中，多个共模滤波器的任一个连接于整流器240与DC滤波器250之间的电力线即可。
另外，在上述的各实施方式中，也可以与Y电容器串联或者并联地连接电阻元件。此外，在上述的各实施方式的电路图中，作为一例示出了与共模滤波器的Y电容器串联连接的电阻元件。通过设置这样的电阻元件，能够对Y电容器的噪声衰减特性赋予减缓效果，能够防止衰减效果以特定的频率下降。
此外，在上述的实施方式1、2中，也可以挪用送电部160的屏蔽件等部件来作为电力线156。在实施方式3、4中，也可以挪用受电部210的屏蔽件等部件来作为电力线226。由此，能够省略新的配线来实现装置的低成本化、小型化。另外，因为配线的电感降低，所以能够获得更进一步的降噪效果。
此外，在上述中，框体180对应于送电装置的发明中的“地”的一个实施例，Y电容器153、154对应于送电装置的发明中的“第一Y电容器”的一个实施例。另外，PFC电路120对应于送电装置的发明中的“整流电路”的一个实施例，Y电容器176、177对应于送电装置的发明中的“第二Y电容器”的一个实施例。
进而，框体280对应于受电装置的发明中的“地”的一个实施例，Y电容器223、224对应于受电装置的发明中的“第一Y电容器”的一个实施例。另外，进而，Y电容器276、277对应于受电装置的发明中的“第二Y电容器”的一个实施例。
对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为，本次所公开的实施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求表示，包括与权利要求等同的意思以及范围内的所有变更。

Claims (3)

1.一种送电装置，具备：
AC线路滤波器，其设置于与交流电源连接的交流电力线，并连接于地；
变换器，其将从所述交流电源经由所述AC线路滤波器供给的电力变换成送电电力；
送电线圈，其与所述变换器电连接，构成为从所述变换器接受所述送电电力并以非接触方式向受电装置的受电线圈输送；以及
共模滤波器，其设置于所述变换器与所述送电线圈之间的电力线，
所述共模滤波器包括第一Y电容器，
所述第一Y电容器与所述地不连接，所述第一Y电容器连接于所述AC线路滤波器与所述变换器之间的电力线，
所述送电装置还具备在所述AC线路滤波器与所述变换器之间电连接的整流电路，
所述第一Y电容器连接于所述整流电路与所述变换器之间的直流电力线，
所述送电装置还具备设置于所述直流电力线并连接于所述地的第二Y电容器。
2.根据权利要求1所述的送电装置，其中，
所述整流电路是功率因数改善电路。
3.一种受电装置，具备：
受电线圈，其构成为以非接触方式从送电装置的送电线圈接受电力；
整流器，其对由所述受电线圈接受的电力进行整流；
DC滤波器，其设置于对由所述整流器整流后的电力进行输出的电力线，并连接于地；以及
共模滤波器，其设置于所述受电线圈与所述整流器之间的电力线，
所述共模滤波器包括第一Y电容器，
所述第一Y电容器与所述地不连接，所述第一Y电容器连接于所述整流器与所述DC滤波器之间的电力线，
所述受电装置还具备设置于所述整流器与所述DC滤波器之间的电力线并连接于所述地的第二Y电容器。
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