送电装置、搭载有送电装置的车辆以及无线电力传输系统的制作方法_4

文档序号:9812756阅读:来源:国知局
面线圈L2和平面线圈 L3如电感值的顺序一样进行了连接,但平面线圈L3和平面线圈L5按与电感值的顺序不同 的顺序进行了连接。因此,第1线圈组和第2线圈组的电感值被平均化,损失降低效果提高。 阳151] 在本实施方式中M = 6,但也可W是M ^ 7。通过在送电线圈112的厚度允许的范 围内增加层数W及并联数,能够期待进一步的损失降低效果。 阳152](变形例)
[0153] 在上述的实施方式中,设想了装载有磁性体250的受电装置200与送电装置100 相对配置的情况。但是,本发明不限定于运样的情况。在送电线圈112所包含的多个平面 线圈的电感产生差异的任意状况下本发明的技术都是有效的。作为运种状况的一例,列举 各平面线圈的大小和圈数的至少一方不同的情况。 阳154] 图19是表示各平面线圈的圈数不同的送电线圈112的一例的分解立体图。图20 是该送电线圈112的等效电路图。如图19所示,本发明的送电线圈在各平面线圈的大小和 /或圈数不同的情况下也能够适用。在图19所示的送电线圈112中,平面线圈L2、L3的圈 数比平面线圈11、L4的圈数少。平面线圈L2减掉了外侧的圈数,平面线圈L3减掉了内侧 的圈数。使装载有磁性体的受电装置与该送电线圈112相对配置的情况下的平面线圈Ll~ L4的电感值的大小顺序为L2<L3<LKL4。
[0155] 在该例中,如图19化及图20所示,通过将平面线圈LUL3串联连接来构成第1线 圈组。通过将平面线圈12、L4串联来构成第2线圈组。第1线圈组和第2线圈组并联连 接。因此,第1线圈组由电感值第二大的平面线圈Ll和电感值第=大的平面线圈L3构成。 第2线圈组由电感值第一大的平面线圈L4和电感值第四大的平面线圈L2构成。因此,第1 线圈组和第2线圈组的电感值成为大致相同的值。由此,能够抑制第1线圈组和第2线圈 组各自的阻抗的失衡。其结果是,并联连接的送电线圈112的损失降低效果提高。 阳156] 图21是表示在同一平面上重叠2个平面线圈而形成的送电线圈的一例的立体图。 如此,在同一平面上形成的2个W上(在图21的例子中为2个)的平面线圈也可W跨越多 个层而层叠。在该例中,2N个平面线圈W层为单位进行划分。在各层设置多个平面线圈。 各层沿与送电面130垂直的方向层叠。在运样的构成中,通过基于电感值的大小顺序来连 接各平面线圈,也能够使送电线圈112的损失降低效果提高。图21所示的送电线圈112的 等效电路图与图11同样。 阳157] 另外,也可W对上述的各实施方式中的多个平面线圈进一步新层叠平面线圈,将 其串联或并联连接。
[0158] 图22A是表示对实施方式1中的送电线圈112新串联连接了平面线圈La的变形 例的等效电路图。图22B是表示对实施方式1中的送电线圈112新并联连接了平面线圈化 的变形例的等效电路图。在无线电力传输系统的电路设计上需要对电感进行微调等情况 下,图22AJ2B那样的构成是有效的。不限于实施方式1的构成,也可W对实施方式2~4 W及变形例的构成追加新的平面线圈。另外,虽然未图示,但新追加的平面线圈可W不是一 个。例如,可W串联和并联各追加一个,也可W串联追加2个或者并联追加2个。
[0159] 此外,上述的变形例是主要基于实施方式1的构成而说明的,但并不限定于此。对 于其他的实施方式也能够进行同样的变形。 阳16〇](实施方式W 阳161] 接着,说明具备多个送电线圈112的送电装置100设及的实施方式5。 阳162] 图23A~图23C是表示实施方式5中的送电装置100的外观W及工作的图。该送 电装置100是无线充电器,具有平板状的构造。如图23A所示,该送电装置100具备排列成 一列的多个送电线圈112(在该例中为7个送电线圈112a~112g)。各送电线圈具有上述 的任一个实施方式中的层叠了多个平面线圈的构成。各送电线圈具有在排列方向(图中的 横向)上短而在与排列方向垂直的方向上长的形状。虽然未图示,但送电装置100也具备 向各送电线圈供给交流电力的送电电路W及控制送电电路与各送电线圈之间的连接状态 的控制电路。 阳163] 当具备受电线圈212的受电装置200接近送电装置100时,控制电路将最接近受 电线圈212的2个送电线圈与送电电路电连接。例如,在图23B所示的状态下,仅2个送电 线圈112c、112d与送电电路连接。在图23C所示的状态下,仅2个送电线圈112f、112g与 送电电路连接。在该例中,一直被2个送电线圈供电,但同时供电的送电线圈的个数也可W 是2个W外的个数。同时供电的送电线圈的个数只要是比送电线圈的总数小的个数即可。 阳164] 图24是表示本实施方式中的送电装置100的概略构成的框图。对与图7相同或 对应的构成要素标注相同的参照附图标记,不重复关于相同事项的说明。
[01化]送电装置100具备多个送电线圈112、多个开关190、谐振电容器114和送电电路 140。送电电路140包括控制电路150。多个开关190分别与多个送电线圈112连接。在此 "连接"意味着连接成使得电导通。多个送电线圈112经由多个开关190相对于送电电路 140相互并联连接。各送电线圈的一端与电容器114的一个电极连接。电容器114的另一 电极与送电电路140连接。多个开关190分别与多个送电线圈112的没有连接电容器114 的一侧的端子连接。运是因为在电容器114与多个送电线圈112之间电压的变动大之故。 阳166] 控制电路150进行受电线圈212相对于多个送电线圈112的相对位置的检测。除 此W外,也可W进行接近送电线圈112的金属等异物的检测。受电线圈212的位置的检测 W及异物的检测可W基于伴随电路上的电压、电流、频率、电感运种阻抗的变化而变动的参 数的测定值来进行。更具体而言,控制电路150使多个开关190每一定的个数(例如2个) 顺序接通,每次都测定上述的任一个参数。在测定出偏离了规定范围的值时,能够判定为在 此时正在供电的送电线圈的附近存在受电线圈212或异物。为了能进行运样的检测,控制 电路150可W具备未图示的检测电路。在本发明中,受电线圈212的检测W及异物的检测 不限定于特定的方法,能够通过公知的任意方法来进行。 阳167] 本实施方式中的控制电路150根据受电线圈212相对于多个送电线圈112的相对 位置来选择电力传输所使用的2个送电线圈。然后,切换多个开关190的导通状态,使得从 送电电路140仅向所选择出的2个送电线圈供给交流电力。其结果是,从所选择出的2个 送电线圈向空间送出交流能量。 阳168] 在本实施方式中,送电装置100具有多个送电线圈。由此,与具有单个送电线圈的 构成相比,能够送电的范围扩大。因此,能够容易进行受电装置200的对位。
[0169] (其他的实施方式)
[0170] 本发明的技术不限定于上述的实施方式,能够进行多种变形。W下,说明其他的实 施方式的例子。 阳171] 图25是表示W非接触方式从墙壁向在医院等使用的机器人500传输电力的无线 电力传输系统的构成例的图。在该例中,送电装置100嵌入在墙壁中。机器人500具备与 图4A~4C或图7所示的受电装置200同样的构成要素。还具备驱动用电动马达240和用 于移动的多个车轮270。通过运样的系统,能够W非接触方式从墙壁向例如医院内的机器人 500传输电力,不借助人力而自动地进行充电。此外,也可W取代机器人500而在电动汽车 等电动车辆上适用同样的构成。 阳172] 图26是示意性表示搭载有本发明的送电装置100的车辆600的框图。车辆600 例如在图1所示的控制台400的内部具备送电装置100。由此,用户能够在车辆600内对便 携电话等电子设备进行充电。 阳173] 在W上的实施方式中,送电线圈具有层叠的多个平面线圈,但受电线圈也可W具 有同样的多个平面线圈。在受电线圈中也可能会产生多个平面线圈的电感值互不相同的状 况,因此适用本发明的线圈的构成是有效的。
[0174] 图27是表示具备运样的受电装置200的无线电力传输系统的一例的截面图。在 该例中,受电装置200具备:从送电装置100受电的受电面260 ;将所接受的交流电力转换 成直流电力的受电电路220 ;在受电装置200内部的受电面260侧设置的至少一个受电线 圈(受电天线210的一部分)。至少一个受电线圈包括具有不同电感值的2N个(N为2 W 上的自然数)平面线圈,将从受电面260输入的交流电力输出给受电电路220。2N个平面线 圈在设为i = 1~N的情况下,在2N个平面线圈的中,构成电感值第i高的平面线圈和电 感值第i低的平面线圈彼此串联连接而成的线圈组。运些线圈组彼此并联连接。在此"受 电面"意味着在受电时与送电装置100的送电面130相对的受电装置200的表面。
[01巧]上述至少一个受电线圈也可W取代上述构成而包括具有不同电感值的M个(M为 3 W上的自然数)平面线圈,M个平面线圈具有2个W上的线圈组,该2个W上的线圈组包 括按与所述电感值的大小顺序不同的顺序选择出的2个W上的平面线圈作为一组串联连 接而成的线圈组。该情况下,2个W上的线圈组彼此也并联连接。 阳176] 在图27所示的例子中,送电装置100在其内部相对于送电线圈在与送电面130的 侧相反一侧具有磁性体120。因此,受电天线210内的层叠的多个平面线圈的电感值具有越 接近磁性体120就越高的倾向。由此,对受电天线210内的受电线圈适用上述的任一实施 方式中的层叠的多个平面线圈的构成是有效的。在该例中,送电天线110内的送电线圈可 W包括上述的任一实施方式中的层叠的多个平面线圈,也可W是W往的送电线圈。送电装 置100也可W不具有磁性体120。
[0177] 如上所述,为了降低在层叠的平面线圈中流动的电流的损失,使传输效率提高,本 发明人想到了W下的发明的各技术方案。 阳17引 (1)本发明的第1技术方案的送电装置一种W非接触方式对具备受电线圈的受电 装置输送交流电力的送电装置,该送电装置具备:
[0179] 对所述受电装置送电的送电面;
[0180] 送电电路,其将从直流电源输入的直流电力转换成交流电力;化及 阳181 ] 至少一个送电线圈,其设置在所述送电装置内部的所述送电面侧,包括具有不同 电感值的2N个平面线圈,将从所述送电电路输出的所述交流电力输送给所述受电线圈,所 述N为2 W上的自然数,
[0182] 对于所述2N个平面线圈,
[0183] 在设为i = 1~N的情况下,在所述2N个平面线圈中,构成电感值第i高的所述 平面线圈和电感值第i
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