電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及利用磁共振方式W無線進(jìn)行電力的發(fā)送接收的電力傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，不使用電源軟線等而W無線傳輸電力（電能）的技術(shù)的開發(fā)盛行。在W 無線傳輸電力的方式之中，作為尤其注目的技術(shù)，存在稱為磁共振方式的技術(shù)。該磁共振方 式是2007年麻省理工大學(xué)的研究組提案的，與其關(guān)聯(lián)的技術(shù)例如在專利文獻(xiàn)1(日本特表 2009-501510號(hào)公報(bào)）中公開。
[0003] 磁共振方式的無線電力傳輸系統(tǒng)通過使用使送電側(cè)天線的諧振頻率與受電側(cè)天 線的諧振頻率相同且高Q值（100W上）的天線，來從送電側(cè)天線對(duì)受電側(cè)天線高效地進(jìn)行 能量傳遞，比較突出的特征之一是能夠使電力傳輸距離為數(shù)十cm~數(shù)m。
[0004] 研究將上述那樣的磁共振方式的無線電力傳輸系統(tǒng)應(yīng)用于向電動(dòng)車巧V)、混合動(dòng) 力電動(dòng)車化EV)等的車輛搭載電池的充電。該是因?yàn)?；通過將該樣的無線系統(tǒng)用于上述那 樣的車輛，為了向車輛供電，不需要使用電源連接器、電源線等。
[0005] 例如，在專利文獻(xiàn)2(日本特開2010-68657號(hào)公報(bào)）中公開了；將一方的天線搭載 于電動(dòng)車那樣的移動(dòng)體的底面部，從設(shè)置在地上的另一方的天線W無線進(jìn)行電力傳輸，將 傳輸?shù)碾娏Τ潆娭岭妱?dòng)車的電池。
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特表2009-501510號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-68657號(hào)公報(bào)
[000引如上述那樣，在將磁共振方式的電力傳輸系統(tǒng)用于對(duì)電動(dòng)車巧V)、混合動(dòng)力電動(dòng) 車（肥V)等車輛的電力供給的情況下，假定送電用的天線被設(shè)置成被埋設(shè)在地下部，另外， 受電用的天線被配置在車輛的底面部。
[0009] 若W該種利用形態(tài)使用電力傳輸系統(tǒng)，則存在根據(jù)車輛的停車方式，而在送電用 天線與受電用天線之間產(chǎn)生某種程度的偏移的情況。在電力傳輸系統(tǒng)中，優(yōu)選形成具有魯 椿性的設(shè)計(jì)，W使得即使從給予最高傳輸效率的送電用天線與受電用天線的位置產(chǎn)生些許 的偏移，電力傳輸效率也不會(huì)大幅降低。
[0010] 然而，在W往的電力傳輸系統(tǒng)中，沒有考慮該樣的魯椿性，在存在送電用天線與受 電用天線之間的偏移的情況下，存在電力傳輸效率大幅降低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了解決上述問題，本發(fā)明所設(shè)及的電力傳輸系統(tǒng)的特征在于，具有：送電天線， 其設(shè)置于地上且包含纏繞的送電線圈；受電天線，其與上述送電天線對(duì)置配置，包含纏繞的 受電線圈，經(jīng)由電磁場從上述送電天線接受電能，上述送電線圈相對(duì)于水平面形成的鉛直 方向的第1投影面的面積比上述受電線圈相對(duì)于水平面形成的鉛直方向的第2投影面的面 積大。
[0012] 另外，本發(fā)明所設(shè)及的電力傳輸系統(tǒng)的特征在于，當(dāng)規(guī)定方向上的上述送電線圈 的內(nèi)緣間距離為Ti，上述送電線圈的外緣間距離為T。，上述受電線圈的內(nèi)緣間距離為而，上 述受電線圈的外緣間距離為R。時(shí)，具有Ti<Ri<R。<T。的關(guān)系。
[0013] 另外，本發(fā)明所設(shè)及的電力傳輸系統(tǒng)的特征在于，上述規(guī)定方向是相對(duì)于產(chǎn)生上 述受電天線與上述送電天線之間的位置偏移的方向的垂直方向。
[0014] 在本發(fā)明所設(shè)及的電力傳輸系統(tǒng)中，形成具有魯椿性的設(shè)計(jì)，W使得即使從給予 最高傳輸效率的送電天線與受電天線的位置產(chǎn)生些許偏移，電力傳輸效率也不會(huì)大幅降 低，在存在送電天線與受電天線之間的偏移的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生電力傳輸效率大幅降低 的情況。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所設(shè)及的電力傳輸系統(tǒng)的框圖。
[0016] 圖2是表示電力傳輸系統(tǒng)的逆變器部的圖。
[0017] 圖3是送電天線105(受電天線201)的分解立體圖。
[001引圖4是表示基于受電天線201/受電天線201的電力傳輸?shù)臓顟B(tài)的剖面示意圖。
[0019] 圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所設(shè)及的電力傳輸系統(tǒng)100的等效電路的圖。
[0020] 圖6是對(duì)用于本發(fā)明的其他實(shí)施方式所設(shè)及的天線的蛛網(wǎng)形線圈進(jìn)行說明的圖。
[0021] 圖7是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式所設(shè)及的天線的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0022] 圖8是本發(fā)明的其他實(shí)施方式所設(shè)及的天線的送電線圈、受電線圈的俯視圖。
[0023] 圖9是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式所設(shè)及的天線的應(yīng)用例的圖。
[0024] 圖10是本發(fā)明的其他實(shí)施方式所設(shè)及的天線的送電線圈的俯視圖。
[0025] 圖11是本發(fā)明的其他實(shí)施方式所設(shè)及的天線的送電線圈的俯視圖。
[0026] 圖12是本發(fā)明的其他實(shí)施方式所設(shè)及的天線的送電線圈的俯視圖。
[0027] 圖13是本發(fā)明的其他實(shí)施方式所設(shè)及的天線的送電線圈的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[002引 W下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所設(shè)及 的電力傳輸系統(tǒng)的框圖。其中，本發(fā)明所設(shè)及的天線能夠應(yīng)用于構(gòu)成電力傳輸系統(tǒng)的受電 側(cè)的天線和送電側(cè)的天線中的任意一方，但是在W下的實(shí)施方式中，W對(duì)受電側(cè)的天線應(yīng) 用本發(fā)明的天線為例進(jìn)行說明。
[0029] 作為使用了本發(fā)明的天線的電力傳輸系統(tǒng)，例如假定用于向電動(dòng)車巧V)、混合動(dòng) 力電動(dòng)車（HEV)等車輛進(jìn)行充電的系統(tǒng)。電力傳輸系統(tǒng)為了W非接觸方式對(duì)上述那樣的車 輛傳輸電力，設(shè)置在能夠使該車輛停車的停車空間。車輛的用戶通過使車輛停車在設(shè)置有 該電力傳輸系統(tǒng)的停車空間，并且使搭載于車輛的受電天線201與上述送電天線105對(duì)置， 由此接受來自電力傳輸系統(tǒng)的電力。
[0030] 在電力傳輸系統(tǒng)中，在從電力傳輸系統(tǒng)100側(cè)的送電天線105向受電側(cè)系統(tǒng)200 側(cè)的受電天線201高效地傳輸電力時(shí)，使送電天線105的諧振頻率與受電天線201的諧振 頻率相同，由此從送電側(cè)天線針對(duì)受電側(cè)天線高效地進(jìn)行能量傳遞。
[0031] 電力傳輸系統(tǒng)100中的AC/DC轉(zhuǎn)換部101是將輸入的商用電源轉(zhuǎn)換成恒定直流的 轉(zhuǎn)換器。來自該AC/DC轉(zhuǎn)換部101的輸出在電壓控制部102中升壓至規(guī)定電壓。由該電壓 控制部102生成的電壓的設(shè)定能夠從主控制部110進(jìn)行控制。
[0032] 逆變器部103根據(jù)從電壓控制部102供給的電壓生成規(guī)定的交流電壓，并輸入至 匹配器104。圖2是表示電力傳輸系統(tǒng)的逆變器部的圖。逆變器部103例如如圖2所示，由W全橋方式連接的由Qa至Qd構(gòu)成的4個(gè)場效應(yīng)晶體管（FET)構(gòu)成。
[003引在本實(shí)施方式中，形成在串聯(lián)連接的開關(guān)元件Qa與開關(guān)元件Qc之間的連接部T1 和串聯(lián)連接的開關(guān)元件斯與開關(guān)元件Qd之間的連接部T2之間連接匹配器104的結(jié)構(gòu)，通 過當(dāng)開關(guān)元件Qa和開關(guān)元件QD接通時(shí)開關(guān)元件QC和開關(guān)元件Qe斷開，當(dāng)開關(guān)元件QC和開 關(guān)元件斯接通時(shí)開關(guān)元件QA和開關(guān)元件QD斷開，使在連接部T1與連接部T2之間產(chǎn)生矩 形波的交流電壓。其中，在本實(shí)施方式中，由各開關(guān)元件的開關(guān)生成的矩形波的頻率的范圍 為20曲Z~數(shù)1000曲Z左右。
[0034] 針對(duì)構(gòu)成上述那樣的逆變器部103的開關(guān)元件Qa至Qd的驅(qū)動(dòng)信號(hào)從主控制部110 輸入。另外，用于使逆變器部103驅(qū)動(dòng)的頻率能夠從主控制部110進(jìn)行控制。
[0035] 匹配器104由具有規(guī)定的電路常數(shù)的無源元件構(gòu)成，被輸入來自逆變器部103的 輸出。而且，來自匹配器104的輸出被供給至送電天線105。構(gòu)成匹配器104的無源元件的 電路常數(shù)能夠基于來自主控制部110的指令進(jìn)行調(diào)整。主控制部110進(jìn)行針對(duì)匹配器104 的指令，W使得送電天線105與受電天線201諧振。其中，匹配器104不是必須的結(jié)構(gòu)。
[0036] 送電天線105由具有感應(yīng)電抗分量的線圈構(gòu)成，通過與對(duì)置配置的車輛搭載的受 電天線201共振，能夠?qū)乃碗娞炀€105輸出的電能傳送至受電天線201。
[0037] 電力傳輸系統(tǒng)100的主控制部110是由CPU、保持在CPU上動(dòng)作的程序的ROM、作 為CPU的工作區(qū)域的RAM等構(gòu)成的通用的信息處理部。該主控制部110按照與圖示的與主 控制部110連接的各結(jié)構(gòu)協(xié)動(dòng)的方式進(jìn)行動(dòng)作。
[003引另外，通信部120是能夠與車輛側(cè)的通信部220進(jìn)行無線通信且能夠與車輛之間 進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送接收的結(jié)構(gòu)。由通信部120接收到的數(shù)據(jù)能夠轉(zhuǎn)送到主控制部110,另外， 主控制部110能夠?qū)⒁?guī)定信息經(jīng)由通信部120發(fā)送至車輛側(cè)。
[0039] 接下來，對(duì)設(shè)置于車輛側(cè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在車輛的受電側(cè)的系統(tǒng)中，受電天線 201通過與送電天線105共振，來接受從送電天線105輸出的電能。該樣的受電天線201安 裝于車輛的底面部。
[0040] 由受電天線201接受到的交流電力在整流部202中整流，整流后的電力通過充電 控制部203蓄電至電池204。充電控制部203基于來自主控制部210的指令控制電池204 的蓄電。更具體而言，來自整流部202的輸出在充電控制部203中，被升壓或者降壓至規(guī)定 電壓值，并蓄電至電池204。另外，充電控制部203構(gòu)成為也能夠進(jìn)行電池204的殘